TW201316035A - 照明光學系統及影像顯示設備 - Google Patents

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Iori Taketsu
Koji Kita
Tomoki Ono
Tetsuya Kita
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Abstract

本發明提供一種照明光學系統，包含：二維雷射陣列光源，包括以二維陣列配置於平面上之複數雷射光源；積分儀光學系統，組構成重疊入射光且將該光射出至照射表面；複數第一透鏡，配置平行於該平面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源之光束重疊於第一軸線方向，且在限制發散角於該二維陣列的該第一軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統；及複數第二透鏡，配置在該等第一透鏡的後面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的該等光束重疊於與該第一軸線方向垂直之第二軸線方向，且在限制發散角於該第二軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統。

Description

照明光學系統及影像顯示設備
本發明係關於照明光學系統及影像顯示設備。
正投影機(front projector)(投影設備)係影像顯示設備的類型。正投影機包括放電燈，使用作為光源；及反射式液晶顯示裝置、透射式液晶裝置、或數位微鏡裝置(DMD)，使用作為光調變裝置。各種改良已被施作於該裝置及光學系統。
近來，使用雷射作為影像顯示設備的新光源已被建議。雷射光束係自顯著小的發射區射出。光束的亮度在中央係最高，且朝發射區的周圍快速地減小，發展出實質為高斯分佈的亮度分佈。因此，來自包括使用雷射裝置作為光源之照明光學系統的光，僅在亮度被致使均勻時，可被使用作為具有均勻分佈之照明。此種照明光學系統已被建議(例如，參考日本未審查專利申請公開案2006-5015及2009-192789)。
所建議的照明光學系統為一維雷射陣列光源，且缺點在於，其尺寸由於用於產生大量光之裝置的數量增加而增大。
鑑於此些情況，本技術已被構思出，且提供一種照明 光學系統及一種具有照明光學系統的影像顯示設備，甚至當所包括裝置(即，光源)的數量增加時，該照明光學系統的尺寸係小的。
為了解決上述的問題，照明光學系統包含二維雷射陣列光源、積分儀光學系統、複數第一透鏡及複數第二透鏡。該二維雷射陣列光源包括以二維陣列配置於平面上之複數雷射光源。該積分儀光學系統係組構成重疊入射光且將該光射出至照射表面。該複數第一透鏡係配置平行於該平面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源之光束重疊於第一軸線方向，且在限制發散角於該二維陣列的該第一軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統。該複數第二透鏡係配置在該等第一透鏡的後面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的該等光束重疊於與該第一軸線方向垂直之第二軸線方向，且在限制發散角於該第二軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統。
為了解決上述的問題，影像顯示設備包含光調變裝置、二維雷射陣列光源、積分儀光學系統、複數第一透鏡及複數第二透鏡。該二維雷射陣列光源包括複數雷射光源，以二維陣列配置在平面上。該積分儀光學系統係組構成重疊入射光，且將該光射出至該光調變裝置。該複數第一透鏡，配置平行於該平面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的光束重疊於第一軸線方向，且在限制發散角於該二維陣列的該第一軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統。該複數第二透鏡係配置在該等第一透鏡 的後面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的該等光束重疊於與該第一軸線方向垂直之第二軸線方向，且在限制發散角於該第二軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統。
上述的照明光學系統及影像顯示設備具有小的照明光學系統，其甚至具有增加數量的光源裝置。
以下將參照圖式詳細地說明本發明的實施例。
以下將參照圖1概要地說明依據第一實施例之影像顯示設備。圖1解說依據第一實施例之影像顯示設備的實例組態圖。
影像顯示設備1輸出顯示用影像，其結合紅、綠及藍(RGB)的光調變影像。影像顯示設備1例如為投影設備，諸如正投影機或背投影機。
影像顯示設備1包括照明光學系統10R、10G與10B、反射偏光元件2R、2G與2B、光調變裝置3R、3G與3B、色組合稜鏡4(組合光學系統)、及投影透鏡5(投影光學系統)。
照明光學系統10R、10G與10B係具有分別相當於色R、G與B的二維雷射陣列光源之照明光學系統。例如，照明光學系統10R具有相當於紅色的二維雷射陣列光源。照明光學系統10G具有相當於綠色的二維雷射陣列光源。照明光學系統10B具有相當於藍色的二維雷射陣列光源。
於照明光學系統10R中，自二維雷射陣列光源射出的光(L1)係轉換成具有均勻亮度分佈的光，且入射在光調變裝置3R上，其係照射表面。於照明光學系統10G中，自二維雷射陣列光源射出的光(L2)係轉換成具有均勻亮度分佈的光，且入射在光調變裝置3G上，其係照射表面。於照明光學系統10B中，自二維雷射陣列光源射出的光(L3)係轉換成具有均勻亮度分佈的光，且入射在光調變裝置3B上，其係照射表面。
來自照明光學系統10R、10G與10B的RGB光束係反射在對應的反射偏光元件2R、2G與2B上，且入射在光調變裝置3R、3G與3B上。光調變裝置3R、3G與3B分別使RGB光束光調變且反射。
光調變在對應的光調變裝置3R、3G與3B之RGB光束係光學地補償(相位調變位準的微控)在光學補償裝置(未顯示)，然後進入對應的反射偏光元件2R、2G與2B。取決於相位調變位準，入射在反射偏光元件2R、2G與2B上之RGB光束的一部分係透射至色組合稜鏡4，以及其它部分被反射且回到對應的照明光學系統10R、10G與10B。
色組合稜鏡4使綠波長帶的入射光透射，且朝投影透鏡5反射紅與藍波長帶的入射光。色組合稜鏡4係由例如複數玻璃稜鏡(四個具有實質正二等邊三角形形狀的稜鏡)結合一起組成。二個具有預定光學特性的干擾濾波器係配置在每一玻璃稜鏡的結合表面上。第一干擾濾波器反 射藍波長帶的入射光，且透射紅與綠波長帶的入射光。第二干擾濾波器反射紅波長帶的入射光，且透射綠與藍波長帶的入射光。因此，色組合稜鏡4組合來自光調變裝置3R的光(L4)、來自光調變裝置3G的光(L5)、及來自光調變裝置3B的光(L6)，且將所組合的光發射至投影透鏡5。
投影透鏡5藉由預定的放大率，放大來自色組合稜鏡4的組合光(L7)，且將該組合光投射至螢幕(未顯示)上。
光調變裝置可以是反射型液晶裝置、透射型液晶顯示裝置、或數位微鏡裝置(DMD)。
以下將參照圖2及3說明依據第一實施例之照明光學系統的組態。圖2解說投射在第一平面之依據第一實施例之照明光學系統的實例組態。圖3解說投射在第二平面之依據第一實施例之照明光學系統的實例組態。在第一平面上，y方向係界定為光源的光軸為法線之平面上之軸線方向，以及x方向係界定為與y方向垂直之軸線方向。第一平面係由x軸及y軸所界定，x軸係自圖式的底部延伸至頂部，y軸係自圖式的後面垂直地延伸至前面。第二平面係由y軸及x軸所界定，y軸係自圖式的底部延伸至頂部，x軸係自圖式的前面垂直地延伸至後面。
照明光學系統10包括二維雷射陣列光源12，該光源未對應於特定色(波長)。照明光學系統10具有如照明光學系統10R、10G與10B之相同組態，且照明光學系統 10的說明亦符合照明光學系統10R、10G與10B。
照明光學系統10(照明光學設備)包括二維雷射陣列光源12、第一透鏡13、第二透鏡14、及積分儀光學系統11。於照明光學系統10中，來自積分儀光學系統11之光係入射在光調變裝置19。
二維雷射陣列光源12具複數單雷射光源，以二維陣列配置在平面上。例如，二維雷射陣列光源12具有m x n個單雷射光源，以m列乘以n行的二維陣列(矩陣)配置。
單雷射光源具有對光軸的預定發散角(光束擴展角)，且具有特定方向之大發散角。二維雷射陣列光源12包括複數單雷射光源，對準於特定方向。因此，二維雷射陣列光源12亦具有對光軸的預定發散角，且具有特定方向之大發散角。這裡，該特定方向為y方向。
於照明光學系統10中，第一透鏡13係配置平行於二維雷射陣列光源12的表面，單雷射光源係配置在該表面上。第一透鏡13係由面柱透鏡組成。
第一透鏡13，其對準於y方向，對應於對準在x方向之單雷射光源的行。第一透鏡13為快軸準直儀(FAC)透鏡，其使入射光的快軸分量對準，且將該快軸分量轉換成似平行光(未完全對準的光)。
第一透鏡13將來自二維雷射陣列光源12的光轉換成似平行光，該似平行光的發散角主要被限制於y方向(二維陣列的第一軸向)。
這裡，似平行光具有發散角，其中入射在積分儀光學系統11的入射表面上之光係重疊於y方向。第一透鏡13被散焦，使得焦點位置係距二維雷射陣列光源12的一預定距離。以此方式，第一透鏡13將所發射的光轉換成似平行光於y方向。
於照明光學系統10中，第二透鏡14係配置平行於二維雷射陣列光源12的表面，單雷射光源係配置在該表面上。第二透鏡14係配置在第一透鏡13的後面(較接近積分儀光學系統11)。第二透鏡14係由面柱透鏡組成。
第二透鏡14，其對準於x方向，對應於對準在y方向之單雷射光源的行。第二透鏡14為慢軸準直儀(SAC)透鏡，其使入射光的軸軸分量對準，且將該軸軸分量轉換成似平行光。
第二透鏡14將來自二維雷射陣列光源12的光轉換成似平行光，該似平行光的發散角主要被限制於x方向(二維陣列的第一軸向)。
這裡，似平行光具有發散角，其中入射在積分儀光學系統11的入射表面上之光係重疊於x方向。第二透鏡14被散焦，使得焦點位置係距二維雷射陣列光源12的一預定距離。以此方式，第二透鏡14將所發射的光轉換成似平行光於x方向。
積分儀光學系統11包括第一蠅眼透鏡15、第二蠅眼透鏡16、聚光透鏡17及場透鏡18。自二維雷射陣列光源12發射的光，其藉由第一透鏡13及第二透鏡14轉換成部 分重疊的似平行光，係入射在積分儀光學系統11中的第一蠅眼透鏡15上。因此，積分儀光學系統11係配置在距第二透鏡14的一預定距離，使得來自第二透鏡14的光被部分重疊。
入射在第一蠅眼透鏡15上的光被分開於積分儀光學系統11中，且被重疊在入射表面上。來自積分儀光學系統11中之場透鏡18的光係入射在光調變裝置19上，其係所照射的表面。
第一蠅眼透鏡15與第二蠅眼透鏡16使入射的似平行光的照度均勻。入射在聚光透鏡17之來自第二蠅眼透鏡16的光係透射經過場透鏡18且係入射在光調變裝置19上。
以此方式，於照明光學系統10中，來自二維雷射陣列光源12之光的發散角係藉由第一透鏡13而減小於y方向，且然後藉由第二透鏡14而減小於x方向。來自第一透鏡13與第二透鏡14之似平行光係部分地重疊於x與y方向，且入射在積分儀光學系統11上。
自二維雷射陣列光源12發射的光係線性偏光光束。來自二維雷射陣列光源12之光束的偏振方向符合光調變裝置19的偏振方向，其係由反射型液晶顯示裝置(反射型液晶顯示設備)或透射型液晶顯示裝置(透射型液晶顯示設備)構成。以此方式，照明光學系統10保持二維雷射陣列光源12的偏振方向，且能夠保持高的光使用效率而不用增加諸如P/S轉換元件的裝置。
於此種例子中，二維雷射陣列光源12的偏振比較佳地為10或更大。也就是說，為主偏振分量的P或S分量係10或更大，當為次偏振分量的另一分量係一者時。更佳的是，二維雷射陣列光源12的偏振比為20或更大。也就是說，為主偏振分量的P或S分量係20或更大，當為次偏振分量的另一分量係一者時。當較佳偏振比無法達到時，照明光學系統10的光學效率可藉由使用P/S轉換元件予以改善。
以下將參照圖4及5說明依據第一實施例之照明光學系統的組態。圖4解說依據投影在第一平面上之第一實施例之自二維雷射陣列光源射出的光。圖5解說依據投影在第二平面上之第一實施例之自二維雷射陣列光源射出的光。
二維雷射陣列光源12包括二維陣列的單雷射光源20，其以間距P1(距離P1)配置於y方向且以間距P2(距離P2)配置於x方向。二維雷射陣列光源12的單雷射光源20係配置成使發散角於y方向係大的。
單雷射光源20係以間距P2，其小於間距P1，配置於x方向，以構成一維雷射陣列光源。該一維雷射陣列光源與對應的第一透鏡13構成一維雷射陣列單元。複數一維雷射陣列單元係以間距P1配置於y方向，構成二維陣列的單雷射光源20。
第二透鏡14係配置在二維雷射陣列光源12的後面，且構成二維雷射陣列單元。二維雷射陣列光源12包括一 或更多二維雷射陣列單元，依想要的光量而定。
自二維雷射陣列光源12發射的光係藉由第一透鏡13而轉換成似平行光，其具有發散角β1於y方向，以及藉由第二透鏡14而轉換成似平行光，其具有發散角α1於x方向，且係入射在積分儀光學系統11上。
以具有此種組態的照明光學系統10，當二維雷射陣列光源12中裝置(單雷射光源20)的數量增加時，該等裝置可容易地配置於具有大發散角的方向。於照明光學系統10中，似平行光可藉由第一透鏡13及第二透鏡14自該等裝置的任一者產生，該等裝置以二維陣列而配置在二維雷射陣列光源12的配置表面上。因此，照明光學系統10可容易地允許裝置數量的增加。
甚至當增加單雷射光源20的數量以增加所產生光的量時，照明光學系統10可被設計有小尺寸。二維雷射陣列光源12具有藉由以二維陣列配置單雷射光源20而減小的尺寸，使得具有大發散角的單雷射光源20於y方向的數量係少於具有小發散角的單雷射光源20於x方向的數量。
以照明光學系統10，甚至有增加的裝置數量於二維雷射陣列光源12中，積分儀光學系統以類似於自定位在二維陣列表面的中心區之裝置取得照明光之方式，可容易地自定位在周圍且遠離該中心區之裝置而取得照明光。
藉由配置第一透鏡13比第二透鏡14更接近光源，以及藉由首先將來自二維雷射陣列光源12之y方向的光， 其具有較大的發散角，轉換成似平行光，照明光學系統10具有減小的尺寸。
以下參照圖6及7，說明依據第一實施例之入射在積分儀光學系統11上的光與自積分儀光學系統11射出的光之間的關係。圖6解說依據投影在第一平面上之第一實施例之入射在照明光學系統的積分儀光學系統上的光與自該積分儀光學系統射出的光之間的關係。圖7解說依據投影在第二平面上之第一實施例之入射在照明光學系統的積分儀光學系統上的光與自該積分儀光學系統射出的光之間的關係。
於第一平面上的投影中，自第二透鏡14在發散角α1射出的光係入射在積分儀光學系統11上，且然後在受光角α2入射在光調變裝置19上。在此時，積分儀光學系統11取得來自第二透鏡14的發射表面之光，其在x方向的長度為L1x，且照射在光調變裝置19的照射表面上，其在x方向的長度為L2x。
同樣的是，於第二平面上的投影中，自第二透鏡14在發散角β1射出的光係入射在積分儀光學系統11上，且然後在受光角β2入射在光調變裝置19上。在此時，積分儀光學系統11取得來自第二透鏡14的發射表面之光，其在y方向的長度為L1y，且照射在光調變裝置19的照射表面上，其在y方向的長度為L2y。
發散角α1及β1係根據單雷射光源20之發射區的尺寸、安裝準確度、及散焦量而決定。
L1x、L1y、α1、α2、L2x、L2y、β1及β2之間的關係是由表達式(1)及(2)所表示，其使用亥姆霍茲-拉格朗日不變量(Helmholtz-Lagrange invariant)。
k1．L1x．α1=L2x．α2 (1)
k2．L1y．β1=L2y．β2 (2) 其中k1及k2係表示自第二透鏡14射出的光與藉積分儀光學系統11取得的光之間的關係的係數。
係數k1及k2較佳地係在0.5至1.5之間的範圍內。例如，0.5或更小的係數表示的是，積分儀光學系統11未使用50%或更多的光。1.5或更大的係數表示的是，積分儀光學系統11係設計得過度冗餘。
因此，當表達式(1)及(2)被滿足以及0.5k11.5且0.5k21.5時，照明光學系統10係適當地設計。係數k1及k2可以是相等。
以此方式，於照明光學系統10中，光束的使用效率可藉由依據依據積分儀光學系統11的受光角來控制光束的發散角而最佳化。於照明光學系統10中，照射表面的均勻度可藉由增加入射在積分儀光學系統11上之光的重疊角度而達成。
以下將參照圖8，說明來自依據第一實施例之照明光學系統10且入射在入射表面上之光束的亮度分佈。圖8解說來自依據第一實施例之照明光學系統且入射在入射表面上之光束的亮度分佈。
圖8中的圖形描繪出來自照明光學系統10且入射在 入射表面上之光束的亮度分佈91(實線)，以及依據比較例之照明光學系統的亮度分佈90(虛線)，其中水平軸線表示入射表面上的位置，而垂直軸線表示亮度。
依據比較例之亮度分佈90之例子表示的是，來自二維雷射陣列光源的光被取得至照明光學系統作為平行光，以及因為光源的均勻性未被充分達到，亮度分佈不均勻。照明光學系統10的亮度分佈91表示完全均勻的亮度分佈，其中光源的均勻性被達到。
具有藉積分儀光學系統11而變均勻的亮度之光束可自照明光學系統10射出至待照射表面。於照明光學系統10中，甚至當二維雷射陣列光源12被設定發射大量的光時，發散角不會變得過大，且積分儀光學系統11的發散角及受光角可藉由控制x及y方向的發散角予以平衡。以此方式，照明光學系統10減小了光學效率的損失，且產生充分均勻的照明光。藉由保持二維雷射陣列光源12的偏振方向以及發光來照射照射表面，照明光學系統10達到高光學效率。
以下將參照圖9及10，說明依據第二實施例之照明光學系統的組態。圖9解說依據投影在第一平面上之第二實施例之照明光學系統的實例組態圖。圖10解說依據投影在第二平面上之第二實施例之照明光學系統的實例組態圖。於第二實施例的說明中，類似於第一實施例的組態之組態係由相同的參考數字標示，以及完全一樣的說明被省略。x方向、y方向、第一平面及第二平面的定義係相同 如第一實施例中所定義的。
類似於依據第一實施例之照明光學系統10，照明光學系統30包括二維雷射陣列光源12，其不對應於特定色。
照明光學系統30(照明光學設備)包括二維雷射陣列光源12、第一透鏡13、第二透鏡14及積分儀光學系統31。於照明光學系統30中，自積分儀光學系統31射出的光係入射在光調變裝置19上。
積分儀光學系統31包括聚光透鏡32、棒狀透鏡33、聚光透鏡34及場透鏡18。於積分儀光學系統31中，自二維雷射陣列光源12射出且藉第一透鏡13及第二透鏡14轉換成似平行光之光係經由聚光透鏡32入射在棒狀透鏡33上。自二維雷射陣列光源12射出的光係部分地重疊(散焦)且入射在棒狀透鏡33的入射表面上。因此，積分儀光學系統31係配置距第二透鏡14一預定距離，使得自第二透鏡14射出的光係部分地重疊。
入射在棒狀透鏡33上的光係藉棒狀透鏡33而重疊以使亮度均勻。聚光透鏡34接收來自棒狀透鏡33的光且將所接收的光經由場透鏡18發射至光調變裝置19。
以此方式，於照明光學系統30中，自二維雷射陣列光源12射出的光於y方向之發散角係藉第一透鏡13而減小，且然後，於x方向之發散角係藉第二透鏡14而減小。自第一透鏡13及第二透鏡14射出之似平行光係部分地重疊於x及y方向，且然後入射在積分儀光學系統31上。
二維雷射陣列光源12的偏振方向匹配光調變裝置19的偏振方向，其由反射型液晶顯示裝置(反射型液晶顯示設備)或透射型液晶顯示裝置(透射型液晶顯示設備)構成。以此方式，照明光學系統30保持二維雷射陣列光源12的偏振方向，且能夠保持高的光使用效率而不用增加諸如P/S轉換元件的裝置。
類似於第一實施例，當表達式(1)及(2)被滿足以及0.5k11.5且0.5k21.5時，照明光學系統30係適當地設計。
以具有此種組態的照明光學系統30，當二維雷射陣列光源12中之裝置(單雷射光源20)的數量被增加時，該等裝置可被容易地配置於具有大發散角的方向。於照明光學系統30中，似平行光可藉第一透鏡13及第二透鏡14，產自以二維陣列配置於二維雷射陣列光源12的配置表面上之該等裝置的任一者。因此，照明光學系統30可容易地允許裝置數量的增加。因為第一透鏡13及第二透鏡14對應於以二維陣列配置在照明光學系統30中之二維雷射陣列光源12的配置表面上之該等裝置的每一者，第一透鏡13及第二透鏡14的球面像差可被抑制。
甚至當單雷射光源20的數量被增加以增加所產生光的量時，照明光學系統30可被設計有小尺寸。
以照明光學系統30，甚至有增加的裝置數量於二維雷射陣列光源12中，積分儀光學系統以類似於自定位在二維陣列表面的中心區之裝置取得照明光之方式，可容易地 自定位在周圍且遠離該中心區之裝置而取得照明光。
藉由配置第一透鏡13比第二透鏡14更接近光源，以及藉由首先將來自二維雷射陣列光源12之y方向的光，其具有較大的發散角，轉換成似平行光，照明光學系統30具有減小的尺寸。
以下將參照圖11，說明依據第三實施例之照明光學系統的組態。圖11解說依據投影在第一平面上之第三實施例之照明光學系統的實例組態圖。於第三實施例的說明中，類似於第一實施例的組態之組態係由相同的參考數字標示，以及完全一樣的說明被省略。x方向、y方向及第一平面的定義係相同如第一實施例中所定義的。
類似於依據第一實施例之照明光學系統10，照明光學系統40包括二維雷射陣列光源12，其不對應於特定色。
照明光學系統40(照明光學設備)包括二維雷射陣列光源12、第一透鏡13、第二透鏡14、延遲光學系統41及積分儀光學系統11。於照明光學系統40中，自積分儀光學系統11射出的光係入射在照明表面上。照明光學系統40可包括取代積分儀光學系統11之積分儀光學系統31。
延遲光學系統41包括第一延遲電磁透鏡42及第二延遲電磁透鏡43。於照明光學系統40中，因為來自第二透鏡14的光通過延遲光學系統41，二維雷射陣列光源12的尺寸(面積)可被隨意地設定以匹配構成積分儀光學系統11之光學裝置(例如，第一蠅眼透鏡15)的尺寸。
以此方式，照明光學系統40的延遲光學系統41增加 了二維雷射陣列光源12與積分儀光學系統11的組合之靈活性。
本技術亦可被提供如以下的組態：(1)一種照明光學系統，包含：二維雷射陣列光源，包括以二維陣列配置於平面上之複數雷射光源；積分儀光學系統，組構成重疊入射光且將該光射出至照射表面；複數第一透鏡，配置平行於該平面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源之光束重疊於第一軸線方向，且在限制發散角於該二維陣列的該第一軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統；及複數第二透鏡，配置在該等第一透鏡的後面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的該等光束重疊於與該第一軸線方向垂直之第二軸線方向，且在限制發散角於該第二軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統；(2)依據(1)之照明光學系統，其中，用於自該等第二透鏡射出於該第一軸線方向及該第二軸線方向二者之該等光束，發射面積的長度與發散角之乘積係等於該照射表面上之照射面積的長度與受光角之乘積，該受光角被乘以0.5(含)與1.5(含)之間範圍內的值；(3)依據(1)或(2)之照明光學系統，其中，該等第一透鏡及該等第二透鏡係由柱面透鏡構成；(4)依據(1)至(3)的任一者之照明光學系統，其中來自該二維雷射陣列光源的該等光束係線性偏振光，以及該線性偏振光的偏振分量對與該線性偏振光垂直之方向的偏 振分量之比例為10或更大；(5)依據(1)至(4)的任一者之照明光學系統，其中該二維雷射陣列光源的該等雷射光源係以第一間距配置於該第一軸線方向，且以小於該第一間距之第二間距配置於該第二軸線方向；(6)依據(1)至(5)的任一者之照明光學系統，其中該積分儀光學系統包括第一蠅眼透鏡、配置在該第一蠅眼透鏡的後面之第二蠅眼透鏡、及配置於該第二蠅眼透鏡的後面之透鏡組；(7)依據(1)至(5)的任一者之照明光學系統，其中該積分儀光學系統包括棒狀透鏡、配置在該棒狀透鏡的前面之前向透鏡、配置在該棒狀透鏡的後面之後向透鏡；(8)依據(1)至(7)的任一者之照明光學系統，另包括延遲光學系統，組構成使自該第二透鏡至該積分儀光學系統之光延遲；(9)一種影像顯示設備，包含：光調變裝置；二維雷射陣列光源，包括複數雷射光源，以二維陣列配置在平面上；積分儀光學系統，組構成重疊入射光，且將該光射出至該光調變裝置；複數第一透鏡，配置平行於該平面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的光束重疊於第一軸線方向，且在限制發散角於該二維陣列的該第一軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統；及複數第二透鏡，配置在該等第一透鏡的後面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的該等光束重疊於與該第一軸線方向垂直 之第二軸線方向，且在限制發散角於該第二軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統；以及(10)依據(9)之影像顯示設備，其中反射型液晶顯示設備供作該光調變裝置，以及該二維雷射陣列光源的偏振方向匹配該反射型液晶顯示設備的偏振方向。
對上述實施例之各種修改係可能的，而不會背離該技術的範圍。
更者，熟悉此項技術者對上述實施例所作的各種修改及變化係可能的，以及該等實施例不限於上述之準確的組構及應用。
本揭露包含與2011年7月6日向日本專利局提出申請之日本優先專利申請案JP2011-150077所揭示內容有關的技術主題，其全部內容併入本文做為參考。
1‧‧‧影像顯示設備
10‧‧‧照明光學系統
10R,10G,10B‧‧‧照明光學系統
11‧‧‧積分儀光學系統
12‧‧‧二維雷射陣列光源
13‧‧‧第一透鏡
14‧‧‧第二透鏡
15‧‧‧第一蠅眼透鏡
16‧‧‧第二蠅眼透鏡
17‧‧‧聚光透鏡
18‧‧‧場透鏡
19‧‧‧光調變裝置
20‧‧‧單雷射光源
2R,2G,2B‧‧‧反射偏光元件
30‧‧‧照明光學系統
31‧‧‧積分儀光學系統
32‧‧‧聚光透鏡
33‧‧‧棒狀透鏡
34‧‧‧聚光透鏡
3R,3G,3B‧‧‧光調變裝置
4‧‧‧色組合稜鏡
40‧‧‧照明光學系統
41‧‧‧延遲光學系統
5‧‧‧投影透鏡
90‧‧‧亮度分佈
91‧‧‧亮度分佈
α1‧‧‧發散角
β1‧‧‧發散角
α2‧‧‧受光角
β2‧‧‧受光角
k1‧‧‧係數
k2‧‧‧係數
L1x‧‧‧發射表面在x方向的長度
L1y‧‧‧發射表面在y方向的長度
L2x‧‧‧照射表面在x方向的長度
L2y‧‧‧照射表面在y方向的長度
P1‧‧‧間距
P2‧‧‧間距
L1‧‧‧光
L2‧‧‧光
L3‧‧‧光
L4‧‧‧光
L5‧‧‧光
L6‧‧‧光
L7‧‧‧組合光
圖1解說依據第一實施例之影像顯示設備的實例組態圖。
圖2解說依據投影在第一平面上之第一實施例之照明光學系統的實例組態圖。
圖3解說依據投影在第二平面上之第一實施例之照明光學系統的實例組態圖。
圖4解說依據投影在第一平面上之第一實施例之自二維雷射陣列光源射出的光。
圖5解說依據投影在第二平面上之第一實施例之自二 維雷射陣列光源射出的光。
圖6解說依據投影在第一平面上之第一實施例之入射在照明光學系統的積分儀光學系統上的光與自該積分儀光學系統射出的光之間的關係。
圖7解說依據投影在第二平面上之第一實施例之入射在照明光學系統的積分儀光學系統上的光與自該積分儀光學系統射出的光之間的關係。
圖8解說依據入射在入射表面上之第一實施例之自照明光學系統射出之光束的亮度分佈。
圖9解說依據投影在第一平面上之第二實施例之照明光學系統的實例組態圖。
圖10解說依據投影在第二平面上之第二實施例之照明光學系統的實例組態圖。
圖11解說依據投影在第一平面上之第三實施例之照明光學系統的實例組態圖。
10‧‧‧照明光學系統
11‧‧‧積分儀光學系統
12‧‧‧二維雷射陣列光源
13‧‧‧第一透鏡
14‧‧‧第二透鏡
15‧‧‧第一蠅眼透鏡
16‧‧‧第二蠅眼透鏡
17‧‧‧聚光透鏡
18‧‧‧場透鏡
19‧‧‧光調變裝置

Claims (10)

  1. 一種照明光學系統，包含：二維雷射陣列光源，包括以二維陣列配置於平面上之複數雷射光源；積分儀光學系統，組構成重疊入射光且將該光射出至照射表面；複數第一透鏡，配置平行於該平面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源之光束重疊於第一軸線方向，且在限制發散角於該二維陣列的該第一軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統；及複數第二透鏡，配置在該等第一透鏡的後面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的該等光束重疊於與該第一軸線方向垂直之第二軸線方向，且在限制發散角於該第二軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統。
  2. 如申請專利範圍第1項之照明光學系統，其中，用於自該等第二透鏡射出於該第一軸線方向及該第二軸線方向二者之該等光束，發射面積的長度與發散角之乘積係等於該照射表面上之照射面積的長度與受光角之乘積，該受光角被乘以0.5(含)與1.5(含)之間範圍內的值。
  3. 如申請專利範圍第2項之照明光學系統，其中，該等第一透鏡及該等第二透鏡係柱面透鏡。
  4. 如申請專利範圍第2項之照明光學系統，其中來自該二維雷射陣列光源的該等光束係線性偏振光，及 該線性偏振光的偏振分量對與該線性偏振光垂直之方向的偏振分量之比例為10或更大。
  5. 如申請專利範圍第2項之照明光學系統，其中該二維雷射陣列光源的該等雷射光源係以第一間距配置於該第一軸線方向，且以小於該第一間距之第二間距配置於該第二軸線方向。
  6. 如申請專利範圍第2項之照明光學系統，其中該積分儀光學系統包括：第一蠅眼透鏡；第二蠅眼透鏡，配置在該第一蠅眼透鏡的後面；及透鏡組，配置於該第二蠅眼透鏡的後面。
  7. 如申請專利範圍第2項之照明光學系統，其中該積分儀光學系統包括：棒狀透鏡；前向透鏡，配置在該棒狀透鏡的前面；及後向透鏡，配置在該棒狀透鏡的後面。
  8. 如申請專利範圍第2項之照明光學系統，另包含：延遲光學系統，組構成使自該第二透鏡至該積分儀光學系統之光延遲。
  9. 一種影像顯示設備，包含：光調變裝置；二維雷射陣列光源，包括複數雷射光源，以二維陣列配置在平面上； 積分儀光學系統，組構成重疊入射光，且將該光射出至該光調變裝置；複數第一透鏡，配置平行於該平面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的光束重疊於第一軸線方向，且在限制發散角於該二維陣列的該第一軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統；及複數第二透鏡，配置在該等第一透鏡的後面，以及組構成將來自該二維雷射陣列光源的該等光束重疊於與該第一軸線方向垂直之第二軸線方向，且在限制發散角於該第二軸線方向時，將該等光束射出至該積分儀光學系統。
  10. 如申請專利範圍第9項之影像顯示設備，其中反射型液晶顯示設備供作該光調變裝置，及該二維雷射陣列光源的偏振方向匹配該反射型液晶顯示設備的偏振方向。
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