照明光學(xué)系統(tǒng)和投影儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種照明光學(xué)系統(tǒng)，該照明光學(xué)系統(tǒng)包括:合成光學(xué)系統(tǒng)，該合成光學(xué)系統(tǒng)被配置為將從激光光源發(fā)射的激光與從熒光體發(fā)射的熒光合成；和投影儀，該投影儀包括照明光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于由用于液晶投影儀、DMD(數(shù)字微鏡裝置)投影儀等的照明光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)擴(kuò)展量(etendue)造成的限制，在不增加光源的發(fā)光面積的情況下增加光量是一個期望的目標(biāo)。因此，如JP2012-141495A(下文中稱之為專利文件1)和JP2011-013313A(下文中稱之為專利文件2)所述，開發(fā)出了一種使用利用激發(fā)光照射來發(fā)射熒光的熒光體的照明光學(xué)系統(tǒng)。通過將諸如激光的激發(fā)光聚光在熒光體上的一塊小面積上，能夠在不增加發(fā)光面積的情況下增加光量。
[0003]在專利文件1中，描述了一種使用利用激發(fā)光照射來發(fā)射黃色熒光的熒光體的投影儀和一種發(fā)射藍(lán)色激光的激光光源。從熒光體發(fā)射的黃色熒光包括紅色光成分和綠色光成分。這樣，這個投影儀能夠在屏幕上投影全彩色圖像。
[0004]在專利文件2中，描述了一種包括具有第一焚光體層、第二焚光體層和透射部分的輪部和用于發(fā)射藍(lán)色激光的激光光源的照明光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)?shù)谝粺晒怏w利用來自激光光源的藍(lán)色激光照射時，第一熒光體發(fā)射紅色熒光。當(dāng)?shù)诙晒怏w利用藍(lán)色激光照射時，第二熒光體發(fā)射綠色熒光。當(dāng)透射部分利用藍(lán)色激光照射時，藍(lán)色激光透射穿過輪部。透射穿過透射部分的藍(lán)色激光與從熒光體發(fā)射的紅色熒光和綠色熒光由二向色鏡進(jìn)行合成。
[0005]引用列表
[0006]專利文件1:JP2012_141495A
[0007]專利文件2:JP2011-013313A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的問題
[0009]通常，從熒光體發(fā)射的熒光的輻射角特性不同于從激光光源發(fā)射的激光的輻射角特性。輻射角特性的差異導(dǎo)致在透射穿過投影儀的投影透鏡的激光的分布與透射穿過投影透鏡的熒光的分布之間的差異。結(jié)果，當(dāng)利用通過將從熒光體發(fā)射的熒光和從激光光源發(fā)射的激光合成而獲得的合成光時，顏色不均勻可能發(fā)生在被投影到屏幕上的圖像中。
[0010]因此，期望提供一種能解決上述問題的照明光學(xué)系統(tǒng)。
[0011]解決問題的手段
[0012]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的照明光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源、熒光光源、合成光學(xué)系統(tǒng)、第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，該合成光學(xué)系統(tǒng)被配置為將從激光光源發(fā)射的激光和從熒光光源發(fā)射的熒光合成。第一透鏡設(shè)置在激光光源與合成光學(xué)系統(tǒng)之間。第二透鏡緊接地設(shè)置在穿過第一透鏡的激光的光路上的合成光學(xué)系統(tǒng)的前面。第三透鏡緊接地設(shè)置在從熒光光源發(fā)射的熒光的光路上的合成光學(xué)系統(tǒng)的前面。第一透鏡的焦距和第二透鏡的焦距的和被設(shè)定，使得形成在穿過第二透鏡的激光和第二透鏡的光軸之間的夾角的最大值能夠基本上與形成在穿過第三透鏡的熒光和第三透鏡的光軸之間的夾角的最大值匹配。
[0013]上述的配置使合成的激光和熒光的輻射角特性能夠彼此近似。
【附圖說明】
[0014][圖1]示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的照明光學(xué)系統(tǒng)的示意的配置的圖。
[0015][圖2]示出在光隧道54的入射面上的黃色光的光強(qiáng)度的入射角依賴性(入射角-光強(qiáng)度分布)的曲線圖。
[0016][圖3]示出在擴(kuò)散板46的入射面上的藍(lán)色激光的照度分布的圖。
[0017][圖4]示出在擴(kuò)散板46的入射面上的藍(lán)色激光的光強(qiáng)度的入射角依賴性(入射角-光強(qiáng)度分布)的曲線圖。
[0018][圖5]示出藍(lán)色激光從擴(kuò)散板46出射以后緊接的其光強(qiáng)度的出射角依賴性(出射角-光強(qiáng)度分布)的曲線圖
[0019][圖6]示出在圖1中示出的照明光學(xué)系統(tǒng)中的積分器上的激光和熒光的入射角的示意圖。
[0020][圖7]示出在光隧道54的入射面上的黃色熒光和藍(lán)色激光中的每個的光強(qiáng)度的入射角依賴性(入射角-光強(qiáng)度分布)的曲線圖。
[0021][圖8]示出包括圖1中示出的照明光學(xué)系統(tǒng)的投影儀的示意的配置的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下文中，將會參考【附圖說明】本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的照明光學(xué)系統(tǒng)的配置。
[0023]照明光學(xué)系統(tǒng)1包括:熒光光源8 ;第一激光光源40，該第一激光光源40用于發(fā)射激光；和合成光學(xué)系統(tǒng)50，該合成光學(xué)系統(tǒng)50被配置為將從第一激光光源40發(fā)射的激光和從熒光光源8發(fā)射的熒光合成。熒光光源8包括:熒光體30，該熒光體30利用激發(fā)光照射來發(fā)射熒光；和第二激光光源10，該第二激光光源10用于發(fā)射應(yīng)用于熒光體30的激發(fā)光。第一激光光源40可以是用于發(fā)射具有藍(lán)色波長的藍(lán)色激光的光源。熒光體30可以是用于發(fā)射具有從綠色波長到紅色波長的波長范圍的黃色熒光的熒光體。將這個黃色熒光和藍(lán)色激光在合成光學(xué)系統(tǒng)50上合成使能夠獲得白光。
[0024]第二激光光源10可以是排列在平面上的多個激光二極管。每個激光二極管發(fā)射激發(fā)光以激發(fā)熒光體。激光二極管優(yōu)選地是藍(lán)色激光二極管。
[0025]從第二光源10發(fā)射的藍(lán)色激光穿過透鏡12被轉(zhuǎn)換為平行光。穿過透鏡12被轉(zhuǎn)換為平行光(準(zhǔn)直光)的光被聚光透鏡14聚光在光隧道18的入射側(cè)孔上。提供擴(kuò)散板16用于使在透鏡14和光隧道18之間的激光擴(kuò)散。光隧道18是空心的光學(xué)元件，并且其左部、右部、頂部和底部的內(nèi)表面是反射鏡。使入射在光隧道18上的藍(lán)色激光在光隧道的內(nèi)表面上被反射多次。因此，使在光隧道18的出射部分上的光的照度分布處于均勻的狀態(tài)?？墒褂貌ＡО?棒積分器)代替光隧道18。
[0026]從光隧道18輸出的藍(lán)色激光透射穿過透鏡20以進(jìn)入二向色鏡22。二向色鏡22在將具有長于綠色波長的波長的光透射的同時將具有藍(lán)色波長的光反射。因此，藍(lán)色激光在二向色鏡22上被反射。在二向色鏡22上被反射的藍(lán)色激光透射穿過透鏡36、34和32以照射熒光體30。熒光體30被藍(lán)色激光激發(fā)以輻射黃色熒光。
[0027]從熒光體30輻射的黃色光依次透射穿過透鏡32、34和36以及二向色鏡22。透射穿過二向色鏡22的黃色光透射穿過第三透鏡38，其緊接地設(shè)置在從熒光體發(fā)射的熒光的光路上的合成光學(xué)系統(tǒng)50的前面。透射穿過第三透鏡38的黃色光進(jìn)入合成光學(xué)系統(tǒng)50。第三透鏡38優(yōu)選地將從熒光體30發(fā)射的熒光轉(zhuǎn)換成平行光或聚光光。
[0028]合成光學(xué)系統(tǒng)50可以具有任何配置，只要其能將從第一激光光源10發(fā)射的激光和從熒光體30發(fā)射的熒光合成。根據(jù)示例性實(shí)施例，合成光學(xué)系統(tǒng)是二向色鏡，該二向色鏡在將未被反射的激光或熒光透射的同時將從激光光源40發(fā)射的激光或從熒光體發(fā)射的熒光反射。更準(zhǔn)確地說，該二向色鏡在將具有長于綠色波長的波長的光反射的同時將具有藍(lán)色波長的光透射。因此，二向色鏡50在將從第一激光光源10發(fā)射的藍(lán)色激光透射的同時將從熒光體30發(fā)射的黃色光反射。
[0029]第一激光光源40可以包括排列在平面上的多個藍(lán)色激光二極管。激光二極管從具有非常小面積的發(fā)光點(diǎn)輻射激光。從第一激光光源40輻射的藍(lán)色激光穿過透鏡42被轉(zhuǎn)換為平行光(準(zhǔn)直光)，然后被設(shè)置在第一激光光源40和合成光學(xué)系統(tǒng)50之間的第一透鏡44聚光。
[0030]照明光學(xué)系統(tǒng)1優(yōu)選地包括擴(kuò)散板46，該擴(kuò)散板46用于將從第一激光光源40發(fā)射的激光擴(kuò)散。擴(kuò)散版46設(shè)置在第一透鏡44和第二透鏡48之間。
[