CN114072729A

CN114072729A - 光源装置、投影仪和光强度分布均匀化方法

Info

Publication number: CN114072729A
Application number: CN201980098314.0A
Authority: CN
Inventors: 片山広海; 近久慎一郎
Original assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2022-02-18
Also published as: JPWO2021009790A1; JP7165267B2; WO2021009790A1; US20220236630A1

Abstract

本光源装置产生进入微透镜阵列的激光，该微透镜阵列包括排列在彼此正交的两个方向上的多个微透镜，该光源装置包括输出激光的多个光源。光源在微透镜阵列的进入表面上形成椭圆形的光源图像，光源图像的长轴方向与两个方向相交。

Description

光源装置、投影仪和光强度分布均匀化方法

技术领域

本发明涉及一种光源装置、一种包括光源装置的投影仪以及一种用于使从光源装置照射到特定的被照射表面的光的强度分布均匀化的光强度分布均匀化方法。

背景技术

在用于投影彩色图像的投影仪中，已知一种系统，其中使用分色镜或高速旋转的色轮将从光源出射的白光分成红、绿和蓝三原色，并且通过根据每个分离的颜色光的视频信号进行光学调制来形成彩色图像。液晶面板或DMD(数字微镜装置)用于针对光学调制使用的成像装置。

在上述投影仪中，传统上，主要使用高亮度放电灯等作为光源的构造。然而，近年来，为了延长光源的产品寿命和低功耗，已经开发了使用诸如激光二极管(下文中，称为LD)或LED(发光二极管)的半导体装置作为光源的投影仪。

当半导体装置用作光源时，通常因为半导体装置只能出射单波长光，所以存在其中从光源出射的颜色光作为激发光照射到荧光体，而不直接从光源获得的颜色光分别由荧光体出射的构造。例如，当出射峰波长在蓝色波长区域中的激光的蓝色LD用作光源时，通过使用荧光体出射红光和绿光。在一些投影仪中，存在其中不使用出射红光和绿光的单独荧光体而使用出射包括红色和绿色成分的黄光的荧光体的构造。由荧光体出射的黄光或红光和绿光与例如从蓝色LD出射的蓝光合成，以转换成白光，其用作照射图像形成装置的照明光。

在上述光源中使用LD的构造中，为了从光源输出更高亮度的光，通过增加LD的数量来增加光输出(光功率)就足够了。通常，从LD出射的激光是以椭圆锥形延伸的形状，垂直于光轴的横截面变成在短轴方向上宽度较窄的椭圆形状。例如，当使用以格子图案排列的多个LD时，由每个激光形成的多个光源图像如图10所示。

当来自具有这种不均匀强度分布的光源的光被用作例如用于照射荧光体的激发光时，荧光体的发光效率降低。通常，已知荧光体的发光效率取决于温度，并且当温度高时，发光效率降低。因此，当具有光强度分布局部峰的激发光照射到荧光体时，在用峰光照射的部分温度升高，而具有低强度的光照射到另一部分，从而荧光体的发光效率降低。

此外，当包括来自具有不均匀强度分布的光源的光的照明光照射到图像形成装置时，其引起投影图像中的颜色不均匀和亮度不均匀。

因此，在使用LD作为光源的投影仪中，有必要将来自具有不均匀强度分布的光源的光转换成在特定的被照射表面处具有均匀强度分布的光。

作为使被照射表面中的光强度分布均匀的方法，使用扩散板的方法、使用棒状积分器或光隧道的方法、使用微透镜阵列的方法等是已知的。例如，专利文献1描述了一种构造，其中通过使用微透镜阵列使从具有LD的光源照射到图像形成装置的照明光的强度分布均匀。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：JP 2016-062038 A

发明内容

本发明要解决的问题

微透镜阵列是包括排列在彼此正交的两个方向上的多个微透镜(以下称为单体)的构造。如图11A所示，在微透镜阵列的被照射表面上，如果形成相对于由激光形成的每个光源图像的尺寸足够小的单体，则可以增加如图11B所示的被照射表面中的光照明强度分布的均匀性。然而，当单体很小时，在制造时会发生边缘下垂，并且单体之间形成的脊线部分的比率随着单体数量的增加而增加。由于通过这种脊线部分的光不受透镜效应的影响，所以在具有小单体的微透镜阵列中，光利用效率降低。也就是说，在微透镜阵列的单体小型化的制造中存在限制。

如上所述，从LD出射的激光的光源图像是在短轴方向上宽度较窄的椭圆形。当如图12A所示使用相对于光源图像的尺寸在一定水平上具有大单体的微透镜阵列时，如图12B所示，由被照射表面中的光源图像的形状引起的光的强度分布的均匀性降低。随着单体对于微透镜阵列的被照射表面上的光源图像的尺寸变得更大，这变得更加明显。

专利文献1，当相干激光入射到微透镜阵列上时，干涉条纹形成在微透镜阵列上，指出了干涉条纹叠加在图像形成装置上的相同位置上成为干涉条纹图案的问题，并且提出了用于减少干涉条纹图案的出现的构造。专利文献1中描述的技术没有改善由光源图像的形状引起的被照射表面上的光强度分布的不均匀性。

本发明是为了解决上述背景技术的问题而做出的，本发明的目的是提供一种光源装置、一种投影仪和一种光强度分布均匀化方法，其可以改善由光源图像的形状引起的特定的被照射表面中光强度分布的不均匀性。

解决问题的方法

为了实现上述目的，本发明的示例性方面的光源装置是用于产生照射到微透镜阵列的激光的光源装置，该微透镜阵列包括排列在彼此正交的两个方向上的多个微透镜，该光源装置包括：

多个光源，其出射激光，其中：

在微透镜阵列的被照射表面上的光源的光源图像是椭圆形的；并且

光源图像的长轴方向与这两个方向均相交。

本发明的示例性方面的投影仪是一种投影仪，包括：

上述光源装置；

光学调制单元，其通过根据视频信号对从光源装置出射的光进行光学调制来形成图像光；以及

投影光学系统，其投影由光学调制单元形成的图像光。

本发明的光强度分布均匀化方法的一个示例性方面是一种光强度分布均匀化方法，用于使从光源装置照射到特定的被照射表面的光的强度分布均匀化，该光源装置用于产生照射微透镜阵列的激光，该微透镜阵列包括排列在彼此正交的两个方向上的多个微透镜，

其中，光源装置包括出射激光的多个光源，

其中，在微透镜阵列的被照射表面上的光源的光源图像是椭圆形的，光强度分布均匀化方法包括以下步骤：

排列光源，使得光源图像的长轴方向与两个方向相交；以及

利用从微透镜阵列出射的光照射特定的被照射表面。

根据本发明，可以改善由光源图像的形状引起的特定的被照射表面上的光强度分布的不均匀性。

附图说明

图1是示出投影仪中包括的光源装置的构造示例的示意图。

图2是示出图1所示的照明投影光学系统的构造示例的示意图。

图3A是示出第一示例性实施例的光源图像和微透镜阵列之间的关系的示例的示意图。

图3B是示出在图3A所示的光源图像和微透镜阵列之间的关系中被照射表面的光强度分布的示例的示意图。

图4A是示出第一示例性实施例的光源图像和微透镜阵列的另一关系示例的示意图。

图4B是示出在图4A所示的光源图像和微透镜阵列之间的关系中被照射表面的光强度分布的示例的示意图。

图5是示出被照射表面中的光的峰强度相对于光源图像的旋转角度的示例的曲线图。

图6A是示出光源图像的尺寸定义的示例的示意图。

图6B是示出微透镜阵列中包括的单体尺寸的定义的示例的示意图。

图7是示出投影仪中包括的光源装置的另一构造示例的示意图。

图8是示出由图7所示的光源装置获得的光源图像的排列示例的示意图。

图9A是示出第三示例性实施例的光源图像和微透镜阵列之间的关系的示例的示意图。

图9B是示出在图9A所示的光源图像和微透镜阵列之间的关系中被照射表面的光强度分布的示例的示意图。

图10是示出由激光形成的光源图像的示例的示意图。

图11A是示出背景技术的光源图像和微透镜阵列之间的关系的示例的示意图。

图11B是示出在图11A所示的光源图像和微透镜阵列之间的关系中被照射表面的光强度分布的示例的示意图。

图12A是示出背景技术的光源图像和微透镜阵列之间的关系的另一示例的示意图。

图12B是示出在图12A所示的光源图像和微透镜阵列之间的关系中被照射表面的光强度分布的示例的示意图。

具体实施方式

接下来，将参考附图描述本发明。

(第一示例性实施例)

图1是示出投影仪中包括的光源装置的构造示例的示意图，图2是示出图1所示的照明投影光学系统的构造示例的示意图。

图1和图2示出了投影仪中包括的光学系统的示例，并且透镜、镜子等的数量不限于图1和图2所示的数量，可以根据需要增加或减少。图1示出了将从LD出射的激光照射到固定在高速旋转的荧光体轮上的环形荧光体作为激发光的构造示例。荧光体不限于其固定在荧光体轮上的构造，并且可以固定到不具有旋转机构或移动机构的预定部分。

图1所示的光源装置包括多个LD 11、多个准直透镜1a、透镜1b、1c、1d和1e、两组微透镜阵列12和13、荧光体轮14、分色镜15和颜色合成系统16。尽管在图1中示出了四个光源(LD 11)，但是可以使用任何数量的LD 11，只要该数量是一个或多个。多个光源包括从LD出射的激光被分成多个光源的情况。

从多个LD 11出射的激光分别被准直透镜1a转换成平行光通量，转换后的光被透镜1b和1c会聚，并入射到微透镜阵列12和13上。从微透镜阵列13出射的光被透镜1d会聚并入射到分色镜15上。

作为入射侧的微透镜阵列12划分入射光的光通量，作为出射侧的微透镜阵列13在被照射表面上形成每个划分光通量的图像，微透镜阵列12和13由此将入射光的强度分布转换成预定被照射表面处的均匀光。

微透镜阵列12和13被配置成包括排列在彼此正交的两个方向上的多个单体。多个单体中的每一个具有正方形或矩形形状，并且例如以格子图案或交错形状排列。每个单体中包括的透镜是平凸透镜或双凸透镜，透镜形状可以是正方形、矩形或圆形。如果每个单体由平凸透镜形成，则凸面可以是光的入射表面侧或者可以是光的出射表面侧。当分别向光的入射表面侧和出射表面侧提供凸面时，可以一体形成两个微透镜阵列12和13。微透镜阵列12和13的形状可以匹配被照射表面的形状，并且可以是正方形、矩形或圆形。微透镜阵列12和13的尺寸可以是由从多个LD 11出射的激光形成的所有光源图像的入射尺寸。

分色镜15例如具有透过比预定波长长的波长光，并且反射比预定波长短的波长光的特性。在说明书中，假设分色镜15反射从LD 11出射的激光(激发光)并透过荧光体轮14上的荧光体出射的光。入射到分色镜15上的光(激发光)在荧光体轮14的方向上被反射，被透镜1e会聚，并照射到荧光体轮14上的荧光体。

荧光体轮14出射的光(例如黄光)的波长不同于从LD 11出射的激发光(例如蓝光)的激发光(例如蓝光)的波长。荧光体轮14通过由电机(未示出)高速旋转，通过移动激发光的照射位置来降低荧光体的升温，并有效地冷却荧光体。荧光体出射的光透过透镜1e，入射到分色镜15上，并透过分色镜15。

在第一示例性实施例中，因为从光源装置出射白光，所以颜色合成系统16产生不足以合成白光并且不同于荧光体出射的颜色光的颜色光。例如，当荧光体出射黄光时，颜色合成系统16可以出射蓝光。在这种情况下，颜色合成系统16可以被配置成包括蓝色LD、用于扩散从蓝色LD出射的激光的扩散板、用于通过聚集从扩散板出射的光来照射分色镜15的透镜等。如果提供有用于使从光源装置出射到照明投影光学系统17(这将在后面描述)的光的强度分布均匀的构造，则可以不使用扩散板。用于合成白光的颜色光可以是与从LD 11出射的激光相同的颜色光，并且从LD 11出射的激光可以用于合成白光。

从颜色合成系统16出射的光被分色镜15反射，并且与透过分色镜15并且由荧光体出射的光合成，并且合成光从光源装置输出。

从光源装置出射的光(白光)根据视频信号针对红、绿和蓝光三原色中的每一种被光学调制，并且入射到投影通过光学调制形成的图像光的照明投影光学系统17上。

如图2所示，照明投影光学系统17包括照明光学系统2、光学调制单元3和投影光学系统4。图2示出了使用液晶面板作为光学调制单元3中包括的图像形成装置的照明投影光学系统17的构造示例。本发明也适用于其中DMD用作图像形成装置的构造。

照明光学系统2包括积分器2a、偏振分束器2b、透镜2c、第一分色镜2d、第二分色镜2e、第一中继透镜2f、第一反射镜2g、第二中继透镜2h、第三中继透镜2i、第二反射镜2j、第四中继透镜2k和第三反射镜2m。

积分器2a将从光源装置出射的光转换成在被照射表面(液体面板表面)中具有均匀强度分布的光。例如，一对两个复眼透镜可以用作积分器2a。复眼透镜具有多个微透镜(单体)排列在彼此正交的两个方向上的构造，并且类似于微透镜阵列12和13。

偏振分束器2b使从积分器2a出射的光的偏振均匀，并输出光。从偏振分束器2a输出的光通过透镜2c入射到第一分色镜2d上。

例如，第一分色镜2d透过绿光和蓝光并反射红光。由第一分色镜2d反射的红光通过第一中继透镜2f入射到第一镜2g上，并且通过反射第一镜2g入射到光学调制单元3上。透过第一分色镜2d的绿光和蓝光通过第二中继透镜2h入射到第二分色镜2e上。

例如，第二分色镜2e透过蓝光并反射绿光。由第二分色镜2e反射的绿光入射到光学调制单元3上。透过第二分色镜2e的蓝光通过第三中继透镜2i入射到第二镜2j上。

第二反射镜2j反射入射的蓝光，反射的蓝光通过第四中继透镜2k入射到第三反射镜2m上。第三反射镜2m通过反射入射的蓝光入射到光学调制单元3上。

光学调制单元3包括作为图像形成装置的液晶面板3a、偏振板3b和交叉棱镜(cross prism)3c。

由照明光学系统2分离的每个颜色光通过偏振板3b入射到分别为每个R(红)/G(绿)/B(蓝)准备的液晶面板3a，并且基于视频信号被光学调制。通过光学调制形成的每个颜色光(图像光)由交叉棱镜3c合成，并通过具有投影透镜4a的投影光学系统4作为图像投影在屏幕等(未示出)上。

在这种构造中，本发明通过排列光源和微透镜阵列使得由激光在微透镜阵列的被照射表面上形成的光源图像的长轴方向与单体排列的方向相交，来使特定的被照射表面上的光强度分布均匀。

例如，设置坐标系，该坐标系包括：平行于入射到微透镜阵列上的激光的主光线的第一轴；在反射从微透镜阵列出射的激光或从荧光体出射的荧光的方向上的第二轴，所述方向是与第一轴正交的方向；和分别与第一轴和第二轴正交的第三轴。在图3A所示的示例中，例如，第一轴是Z轴，第二轴是X轴，第三轴是Y轴。然后，在第一示例性实施例中，微透镜阵列被排列成使得单体对齐的两个方向平行于第二轴的方向和第三轴的方向。

在下文中，单体排列的方向可以称为“单体的边界线的方向”。在下文中，将在其中LD和微透镜阵列被排列成使得光源图像的长轴方向与单体的边界线或对角线相交的示例中描述本说明书。LD和微透镜阵列可以被排列成使得光源图像的短轴方向与单体的边界线或对角线相交。

如图1所示，当照射到荧光体的激发光的强度分布被均匀化时，微透镜阵列12和13被排列成使得多个单体的边界线沿着图3A所示的X轴。然后，放置每个LD 11，使得微透镜阵列12和13的单体的边界线的方向与光源图像的长轴方向相交。

另一方面，如图2所示，当照射到液晶面板3a(图像形成装置)的照明光的强度分布被均匀化时，微透镜阵列(积分器2a)被排列成使得多个单体的边界线沿着图3A所示的X轴排列。然后，颜色合成系统16中包括的每个LD被排列成使得微透镜阵列(积分器2a)的单体的边界线的方向与光源图像的长轴方向相交。

如图12A所示，当单体边界的方向和入射到微透镜阵列上的光源图像的长轴和短轴方向平行时，来自光源的光相对均匀地入射到每个单体上。在这种情况下，由于从每个单体输出具有相同强度分布的光，所以在由椭圆光源图像引起的被照射表面(成像表面)中，从每个单体出射的具有不均匀强度分布的光被叠加。因此，如图12B所示，被照射表面中的光强度分布出现偏差。

另一方面，如图3A所示，当单体的边界线的方向与光源图像的长轴方向和短轴方向相交时，来自光源的光从不均匀地入射到多个相邻的单体上。在这种情况下，由于具有不同强度分布的光从各个单体出射，通过将光强度分布叠加在被照射表面上，被照射表面上的光强度分布变得均匀，如图3B所示。

如图4A所示，即使入射在对角线的方向上的光源图像的长轴方向和短轴方向与每个单体的微透镜阵列平行，光源光也均匀地入射在每个单体上。结果，如图4B所示，被照射表面上的光强度分布的均匀性降低。因此，期望每个LD被排列成使得光源图像的长轴方向不仅与单体的边界线的方向相交，而且相对于单体的对角线的方向相交。

如图4A所示，在由平行于单体边界线并且是彼此正交的线的X轴和Y轴组成的平面中，假设每个单体的X轴方向的长度是a，Y轴方向的长度是b。相对于光源图像的旋转角度(相对于X轴的长轴方向的角度)θ的被照射表面中的光的峰强度将在图5中示出。假设微透镜阵列中包括的多个单体以格子图案排列。

如图5所示，当光源图像的旋转角度θ为0度、90度和tan^-1(b/a)时，在强度分布中具有局部峰的光被照射到被照射表面。当长轴方向的方向与光源图像的单体边界线平行时，光源图像的旋转角度θ为0度和90度。光源图像的旋转角度θ为tan^-1(b/a)是当光源图像的长轴方向和单体的对角线的方向平行时的情况。

因此，为了使被照射表面上的光的强度分布均匀，光源图像的旋转角度θ不被设置为0度、90度、tan^-1(b/a)以及它们附近的角度。

具体地，期望每个LD的光源图像的长轴方向与单体的边界线的方向相交的角度为5度或更大。类似地，期望每个LD的光源图像的长轴方向与单体的对角线的方向相交的角度为5度或更大。

也就是说，光源图像的长轴方向相对于X轴的旋转角度θ期望如下：

[公式1]

5度≤θ≤tan^-1(b/a)-5度，或

tan^-1(b/a)+5度≤θ≤85度。

例如，如果每个单体是正方形的，则光源图像的长轴方向上相对于X轴的旋转角度θ可以设置在5至40度或50至85度的范围内。当设置光源图像的短轴方向相对于X轴的旋转角度时，由于光源图像的短轴方向是与长轴方向正交的方向，因此可以使用通过将长轴方向的旋转角度θ加90度而获得的角度。

如果单体相对于微透镜阵列的被照射表面上的光源图像的尺寸足够大，则光源图像入射到微透镜阵列的多个相邻单体上的概率降低。在这种情况下，要入射到微透镜阵列上的光源图像的光通量难以被多个单体划分，即使光源图像的长轴方向与单体的边界线的方向或对角线的方向相交，也有可能不能获得被照射表面中的均匀光强度分布。因此，微透镜阵列的单体的尺寸，期望微透镜阵列的被照射表面上的光源图像的尺寸被确定为跨多个单体入射。

例如，如图6A所示，考虑一个示例，其中假设入射到微透镜阵列上的光源图像的短轴方向的宽度是c，并且其中，如图6B所示，平行于光源图像的短轴方向的单体的长度是L。

如果L≤0.5c，由于单体相对于光源图像的尺寸可以说足够小，单体的边界线的方向或对角线的方向与光源图像的长轴方向不相交，所以被照射表面中的光的强度分布变得相对均匀。因此，在L≤0.5c的情况下，可能不需要边界线的方向或单体对角线的方向与光源图像的长轴方向相交。当然，即使L≤0.5c，单体的边界线的方向或对角线的方向与光源图像的长轴方向也可能相交。然而，如上所述，在具有小单体的微透镜阵列中，由于在制造时容易出现边缘凹陷，所以期望长度L为0.5c或更大。

另一方面，在L≤3.0c的情况下，由于单体可以说相对于光源图像的尺寸足够大，所以即使单体的边界线的方向或对角线的方向与光源图像的长轴方向相交，也存在被照射表面中的光的强度分布不均匀的可能性。

因此，应用第一示例性实施例的包括LD和微透镜阵列的光学系统可以被设计成L≤3.0c，并且特别地，期望被设计成0.5c≤L≤3.0c。

在以上描述中，已经描述了使用多个LD作为光源的构造的示例，但是LD的数量可以是一个。如果使用多个LD作为光源，由于对于微透镜阵列的每个单体，光源图像被分成各种图案入射，因此更容易获得本发明的效果。

根据第一示例性实施例，每个LD和微透镜阵列被排列成使得单体的边界线的方向或对角线的方向与光源图像的长轴方向相交。因此，具有不同强度分布的光从每个单体出射，并且光叠加在被照射表面上，使得被照射表面上的光的强度分布变得均匀。

因此，可以改善特定的被照射表面中的由光源图像的形状引起的光强度分布的不均匀性。

(第二示例性实施例)

图7是示出投影仪中包括的光源装置的另一构造示例的示意图，图8是示出由图7所示的光源装置获得的光源图像的排列示例的示意图。图7仅示出了第二示例性实施例的光源装置的简化的主要构造，如果需要，其可以设置有诸如透镜或镜子的光学部件。

第二示例性实施例的光源装置是这样的构造示例，其中从两个合成光源单元出射的激光被合成以获得更亮的投影光，并且合成光被用作利用合成光照射荧光体的激发光。图7示出了合成由两个合成光源单元出射的光的示例，但是可以合成由三个或更多个合成光源单元出射的光。

图7所示的第二示例性实施例的光源装置包括两个合成光源单元21和22、合成镜23、微透镜阵列24和25、分色镜26、荧光体27和颜色合成系统28。

合成光源单元21和22被配置成各自包括多个光源，例如，多个LD以格子图案排列。

合成镜23具有透过入射在一个表面上的光并反射入射在另一个表面上的光的特性。从合成光源单元21和22出射的光分别入射到合成镜23上，并由合成镜23合成，合成光入射到微透镜阵列24和25上。

如上所述，微透镜阵列24和25将入射光转换成均匀的光强度分布，以入射到分色镜26上。

分色镜26具有反射从合成光源单元21和22出射的光(激发光)并透过荧光体27出射的光的特性。入射到分色镜26上的光被反射并照射到荧光体27上。

荧光体27被配置成固定到不具有旋转机构或移动机构的预定部分，并且出射波长不同于从合成光源单元21和22出射的激发光(例如，蓝光)的波长的光(例如，黄光)。由荧光体27出射的光入射到分色镜26上，并透过分色镜26。

在第二示例性实施例中，由于与第一示例性实施例类似地从光源装置出射白光，所以由颜色合成系统28产生不同于荧光体27出射的颜色光的颜色光，其不足以合成白光。例如，当由荧光体27出射黄光时，颜色合成系统28可以出射蓝光。颜色合成系统28可以具有与第一示例性实施例相同的构造。

颜色合成系统28的输出光被分色镜26反射，入射到照明投影光学系统29上，与荧光体27出射的透过分色镜26的光合成。

在这种构造中，在第二示例性实施例中，如上所述，从两个合成光源单元21和22出射的激光s由合成镜23合成。此时，由多个激光形成的合成后的各个光源图像也可以以图3A所示的格子图案排列，但是以图8所示的交错方式排列。

当多个光源图像以交错方式排列时，除了图8中由X示出的每个光源图像的短轴方向和由Y示出的每个光源图像的长轴方向之外，每个光源图像也周期性地排列成第一和第二方向，第一和第二方向不同于长轴方向和短轴方向，其中由S1和S2示出的多个光源图像成直线地排列。

因此，当多个光源图像以交错方式排列时，每个LD和微透镜阵列被排列成使得单体的边界线的方向分别与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及第一和第二方向相交。此外，每个LD和微透镜阵列被排列成使得单体的对角线的方向分别与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及第一和第二方向相交。

此时，与第一示例性实施例类似，期望单体的边界线的方向与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及第一和第二方向相交的角度为5度或更大。此外，与第一示例性实施例类似，期望单体的对角线的方向与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及第一和第二方向相交的角度为5度或更大。

当三个或更多合成光源单元出射的光被合成时，每个LD和微透镜阵列被排列成使得单体的边界线的方向或对角线的方向与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及其他多个光源图像成直线地排列的方向相交。

根据第二示例性实施例，当光源图像以交错方式排列在微透镜阵列的被照射表面上时，每个LD和微透镜阵列被排列成使得单体的边界线的方向或对角线的方向与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及其他多个光源图像成直线地排列的方向相交。在这种情况下，类似于第一示例性实施例，具有均匀强度分布的光被照射到预定的被照射表面上。因此，可以改善特定的被照射表面中的由光源图像的形状引起的光强度分布的不均匀性。

(第三示例性实施例)

图9A是示出第三示例性实施例的光源图像和微透镜阵列之间的关系示例的示意图，图9B是示出在图9A所示的光源图像和微透镜阵列之间的关系示例中被照射表面的光强度分布示例的示意图。

如上所述，第一和第二示例性实施例示出了这样的示例，其中微透镜阵列被排列成使得对齐的单体的两个方向平行于第二轴的方向和第三轴的方向，并且其中每个LD被排列成使得单体的边界线和对角线的方向与光源图像的长轴方向相交。

例如，第三示例性实施例是这样的示例，其中光源被排列成使得光源图像的长轴方向沿着X轴，并且其中微透镜阵列被排列成使得单体的边界线和对角线的方向与光源图像的长轴方向相交。

在第三示例性实施例中，类似于第一示例性实施例，设置坐标系，该坐标系包括彼此正交的X轴(第一轴)和Y轴(第二轴)，以及分别与X轴和Y轴正交的Z轴(第三轴)(见图9A)。然后，在第三示例性实施例中，微透镜阵列被排列成使得单体对齐的两个方向以及第二轴和第三轴的方向相交。

例如，如图1所示，当照射到荧光体的激发光的强度分布均匀时，每个LD 11被排列成使得微透镜阵列的被照射表面上的光源图像的长轴方向沿着图9A所示的X轴。然后，微透镜阵列12和13被排列成使得每个LD 11的光源图像的长轴方向和单体的边界线的方向相交。此外，微透镜阵列12和13被排列成使得每个LD 11的光源图像的长轴方向和单体的对角线的方向相交。

如图2所示，当照射在液晶面板3a(图像形成装置)上的照明光的强度分布均匀时，颜色合成系统16中包括的多个LD被排列成使得微透镜阵列的被照射表面上的光源图像的长轴方向沿着图9A所示的X轴。然后，微透镜阵列被排列成使得颜色合成系统16中包括的多个LD的光源图像的长轴方向与用作积分器2a的微透镜阵列的单体的边界线的方向相交。此外，微透镜阵列被排列成使得颜色合成系统16中包括的多个LD的光源图像的长轴方向与用作积分器2a的微透镜阵列的单体的对角线的方向相交。

此时，为了使被照射表面中的光的强度分布均匀，类似于第一示例性实施例，期望光源图像的长轴方向与单体的边界线方向相交的角度为5度或更大。此外，期望光源图像的长轴方向与单体的对角线的方向相交的角度为5度或更大。

此外，当多个光源图像以交错方式排列时，类似于第二示例性实施例，每个LD和微透镜阵列被排列成使得单体的边界线的方向分别与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及其他多个光源图像成直线地排列的方向相交。此外，每个LD和微透镜阵列被排列成使得单体的对角线的方向分别与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及其他多个光源图像被成直线地排列的方向相交。

此时，如在第一示例性实施例中，期望单体的边界线的方向与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及其他多个光源图像成直线地排列的方向相交的角度为5度或更大。此外，期望单体的对角线的方向与每个光源图像的短轴方向、每个光源图像的长轴方向以及其他多个光源图像成直线地排列的方向相交的角度为5度或更大。

因此，即使微透镜阵列被排列成使得单体的边界线的方向或对角线的方向与每个光源图像的长轴方向、每个光源图像的短轴方向以及其他多个光源图像被成直线地排列的方向相交，类似于第一和第二示例性实施例，具有均匀强度分布的光被照射到预定的被照射表面上(见图9B)。其他光源装置的构造以及微透镜阵列和LD之间的关系与第一和第二示例性实施例中的相同，因此省略其描述。

根据第三示例性实施例，类似于第一和第二示例性实施例，可以改善特定的被照射表面中的由光源图像的形状引起的光强度分布的不均匀性。

尽管上面已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述示例性实施例。在本发明的构造和细节中，本领域技术人员可以在本发明的范围内理解的各种修改是可能的。

Claims

1.一种光源装置，用于产生照射到微透镜阵列的激光，所述微透镜阵列包括排列在彼此正交的两个方向上的多个微透镜，所述光源装置包括：

多个光源，所述多个光源出射所述激光，其中：

在所述微透镜阵列的被照射表面上的所述光源的光源图像是椭圆形的；并且

所述光源图像的长轴方向与所述两个方向均相交。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，所述微透镜阵列是所述多个微透镜以格子图案排列的构造。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，所述微透镜具有矩形形状，所述光源图像的所述长轴方向与所述微透镜的对角线的方向相交。

4.根据权利要求3所述的光源装置，其中，所述光源图像的所述长轴方向与所述微透镜的所述对角线的方向相交的角度为5度或更大。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光源装置，其中，所述光源图像的所述长轴方向与所述微透镜排列的方向相交的角度为5度或更大。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光源装置，其中，在所述微透镜阵列的所述被照射表面上的多个所述光源图像以格子图案排列。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的光源装置，其中：

在所述微透镜阵列的所述被照射表面上的多个所述光源图像以交错方式排列；并且

多个所述光源图像成直线地排列的方向与所述微透镜排列的方向相交，其中，多个所述光源图像成直线地排列的所述方向与所述光源图像的所述长轴方向和短轴方向不同。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的光源装置，其中，当所述光源图像的短轴方向的宽度为c，并且平行于所述光源图像的所述短轴方向的所述微透镜的长度为L时，

L≤3.0c。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的光源装置，其中，当所述光源图像的短轴方向的宽度为c，并且平行于所述光源图像的所述短轴方向的所述微透镜的长度为L时，

0.5c≤L≤3.0c。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的光源装置，其中，

在包括第一轴、第二轴和第三轴的坐标系中，

所述两个方向分别平行于所述第二轴的方向或所述第三轴的方向，

其中，所述第一轴平行于入射到所述微透镜阵列上的所述激光的主光线；所述第二轴在反射从所述微透镜阵列出射的所述激光或从荧光体出射的荧光的方向上，该方向是与所述第一轴正交的方向；并且所述第三轴与所述第一轴和所述第二轴正交。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的光源装置，其中，

在包括第一轴、第二轴和第三轴的坐标系中，

所述两个方向分别与所述第二轴的方向和所述第三轴的方向相交，

12.一种投影仪，包括：

根据权利要求1至11中的任一项所述的光源装置；

光学调制单元，所述光学调制单元通过根据视频信号对从所述光源装置出射的光进行光学调制来形成图像光；以及

投影光学系统，所述投影光学系统投影由所述光学调制单元形成的图像光。

13.一种光强度分布均匀化方法，所述方法用于使从光源装置照射特定的被照射表面的光的强度分布均匀化，所述光源装置用于产生照射微透镜阵列的激光，所述微透镜阵列包括排列在彼此正交的两个方向上的多个微透镜，

其中，所述光源装置包括多个光源，所述多个光源出射激光；

其中，在所述微透镜阵列的所述被照射表面上的所述光源的光源图像是椭圆形的，所述光强度分布均匀化方法包括以下步骤：

排列所述光源，使得所述光源图像的长轴方向与所述两个方向均相交；以及

利用从所述微透镜阵列出射的所述光照射所述特定的被照射表面。