1.本发明涉及具有激光源和投影仪的光源设备。
背景技术：2.在调制激光束以形成图像的投影仪中，在投影图像中会产生称为散斑的散斑状噪声。为了降低这种散斑噪声，一般在激光束的光学路径上设置扩散板。
3.专利文献1描述了一种光源设备，其中透射型光扩散元件布置在激光束的光学路径上。光扩散元件包括可旋转的圆形基板和设置在基板的第一主表面上的光扩散层。光扩散层包括在周向方向上布置的多个扩散区域，相邻的扩散区域具有彼此不同的扩散特性。通过旋转基板并且使激光束依次入射到各扩散区域，已穿过光扩散元件的光的扩散角度随时间变化。因此，由于投影图像的散斑噪声随时间变化，因此观察者可以观察到随时间叠加散斑噪声的图像。结果，可以提供具有减少的散斑噪声的良好图像。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：jp-a-2014-163974
技术实现要素：7.本发明要解决的问题
8.但是，在专利文献1记载的光源设备中，由于需要使光扩散元件的基板旋转的机构等，因此设备变大，并且设备成本也增加。
9.本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题、防止设备尺寸增加、并且降低散斑噪声的构造简单的光源设备和投影仪。
10.解决问题的手段
11.为了实现上述目的，本发明的光源设备包括第一激光源和使光扩散的扩散元件，该扩散元件设置在由第一激光源发出的第一激光束的光学路径上。扩散元件包括在入射表面上的第一透镜阵列，在第一透镜阵列中布置有将第一激光束分成多个光束的多个第一透镜元件，并且该扩散元件还包括在出射表面上的第二透镜阵列，其中布置有多个第二透镜元件，该多个第二透镜元件面对多个第一透镜元件中的相应第一透镜元件，并且每个第二透镜元件将通过面对的第一透镜元件入射的光束朝向成像表面发出。每个第二透镜元件在成像表面上的不同区域中形成光源图像。
12.本发明的投影仪包括：光源设备；光调制单元，该光调制单元对从光源设备发出的光进行调制以形成图像；以及投影透镜，该投影透镜将由光调制单元形成的图像投影。
13.本发明的效果
14.根据本发明，可以以简单的构造防止设备大型化并降低散斑噪声。
附图说明
15.图1是示出根据本发明的第一实施例的光源设备的构造的框图。
16.图2是示出图1所示的光源设备的扩散元件的具体构造的示意图。
17.图3是示出图1所示的光源设备中的第一透镜元件和第二透镜元件使激光束扩散的状态的示意图。
18.图4是示意性地示出根据本发明第二实施例的光源设备的构造的框图。
19.图5是示出图4所示的光源设备的扩散元件的入射表面上的微透镜阵列的示例的示意图。
20.图6是示意性地示出根据本发明第三实施例的光源设备的构造的框图。
21.图7a是示意性地示出根据本发明第四实施例的光源设备的构造的侧视图。
22.图7b是示意性地示出根据本发明第四实施例的光源设备的构造的顶视图。
23.图8是示出根据本发明实施例的投影仪的构造的示意图。
具体实施方式
24.接下来，将参考附图描述本发明的实施例。
25.(第一实施例)
26.图1是示出本发明的第一实施例的光源设备的构造的框图。参考图1，本实施例的光源设备包括第一激光源1和用于扩散光的扩散元件2。第一激光源1发出第一激光束1a。扩散元件2设置在由第一激光源1发出的第一激光束1a的光学路径上。
27.图2是示出扩散元件2的具体构造的示意图。如图2所示，扩散元件2包括在入射表面上的第一透镜阵列，其中布置有将第一激光束1a分成多个光束的多个第一透镜元件2a。扩散元件2还包括在出射表面上的第二透镜阵列，其中布置有多个第二透镜元件2b，该第二透镜元件2b被设置为面对多个第一透镜元件2a的相应第一透镜元件，并且每个第二透镜元件将通过面对的第一透镜元件2a入射的光束朝向成像表面发出。每个第二透镜元件2a在成像表面上的不同区域中形成光源图像2c。
28.在图2的示例中，示出了第一激光源1的光源图像1b。第一激光源1例如是ld(激光二极管)。ld的发出点小，其光强分布服从高斯分布。从具有椭圆形状的光源图像1b发出的第一激光束1a是伪平行光并且被称为高斯光束。
29.顺便提及，当从垂直于入射表面或出射表面的方向观察扩散元件2时，第一透镜元件2a和第二透镜元件2b均构成正方形单元格。因此，在图2的示例中，示出了矩形光源图像2c。换言之，也可以将扩散元件2称为将椭圆形的光源图像1b转换成多个正方形的光源图像2c的元件。在成像表面上，每个光源图像2c被布置成不相互重叠。在图2的示例中，矩形光源图像2c无间隙地布置，但本发明不限于此。相邻的矩形光源图像2c的一部分可以相互重叠。此外，从使激光束扩散的观点来看，单元格的形状或光源图像2c的形状不限于正方形。
30.每个第二透镜元件2b安置在对应的第一透镜元件2a的焦点位置处。第一激光束1a由这些第一透镜元件2a和第二透镜元件2b扩散。图3示意性地示出了第一透镜元件2a和第二透镜元件2b扩散激光束的状态。
31.如图3所示，作为平行光束的激光束由第一透镜元件2a会聚，并在穿过第二透镜元件2b后被扩散。在此，将穿过第一透镜元件2a的最上端与最下端的光线所形成的角度称为
扩散角度θ。由于在扩散角度θ的范围内的光线的光学路径长度彼此不同，因此对应于光线之间的光学路径长度的差异会产生相位差。这些相位差可以减少散斑噪声。
32.随着第一透镜元件2a和第二透镜元件2b中的每个的透镜表面的曲率半径减小，扩散角度θ变大。由于较大的扩散角度θ导致光学路径长度的较大差异，因此增加了散斑噪声的降低效果。此外，用于使激光束分开的透镜元件的数量越多，激光束的扩散效果越大，结果，降低散斑噪声的效果增加。因此，为了提高散斑噪声的降低效果，期望增大扩散角度θ或者增加第一透镜阵列和第二透镜阵列的透镜元件的数量。顺便提及，当增大扩散角度θ时，由于存在后级的光学系统等尺寸增加的情况，因此期望在已穿过扩散元件2的激光束的光学路径上设置聚光透镜等。
33.根据本实施例的光源设备，通过使用在入射表面侧和出射表面侧均具有透镜阵列的扩散元件2来扩散激光束，可以降低散斑噪声。与具有旋转机构的光扩散元件相比，扩散元件2能够以简单的构造实现。因此，能够防止设备尺寸增加，并且能够以简单的构造降低散斑噪声。
34.在本实施例的光源设备中，图1至图3中所示的构造是示例并且可以适当地改变。
35.例如，光源设备可以包括整合器，第一激光束1a通过扩散元件2入射到该整合器中并且该整合器使第一激光束1a的强度分布均衡化。在这种情况下，期望由多个第二透镜元件2b发出的光束的全部都入射在整合器上。由每个第二透镜元件2b发出的光束可以不相互重叠地入射到整合器上，并且由每个第二透镜元件2b发出的光束也可以在相邻光束的一部分与其它光束重叠的状态下入射到整合器上。
36.此外，光源设备可以包括：第二激光源，该第二激光源发出第二激光束；荧光体单元，该荧光体单元接收由第二激光源发出的第二激光束以发出荧光；以及有色光合成单元，该有色光合成单元将由第一激光源1发出的第一激光束1a和由荧光体单元发出的荧光合成到一个光学路径中。在这种情况下，扩散元件2可以安置在第一激光源1和有色光合成单元之间的、第一激光束1a的光学路径上。
37.此外，光源设备包括：第二激光源，该第二激光源发出第二激光束；光学构件，该光学构件将由第一激光源1发出的第一激光束1a分成第一分束光和第二分束光并将第一分束光与由第二激光源发出的第二激光束整合到一个光学路径中；荧光体单元，该荧光体单元接收整合到一个光学路径中的光以发出荧光；以及有色光合成单元，该有色光合成单元将由光学构件分割的第二分束光与由荧光体单元发出的荧光颜色合成到一个光学路径中。在这种情况下，扩散元件2可以安置在第一激光源1和有色光合成单元之间的、第二分束光的光学路径上。
38.在如上所述的任何光源设备中，光学构件可以包括相位差板(retardation plate)和偏振分束器，第一偏振光通过该偏振分束器反射并且与第一偏振光不同的第二偏振光透射过该偏振分束器。在这种情况下，由第一激光源1发出的第一激光束1a通过相位差板入射到偏振分束器的一个表面。偏振分束器可以将第一激光束分割成由第一偏振光构成的第一分束光和由第二偏振光构成的第二分束光。此外，第一激光束1a可以是与第二激光束相同的颜色。
39.此外，可以提供一种投影仪，包括：上述光源设备；光调制单元，该光调制单元调制从光源设备发出的光以形成图像；以及投影透镜，该投影透镜投影由光调制单元形成的图
像。
40.(第二实施例)
41.图4是示意性地示出本发明的第二实施例的光源设备的构造的框图。顺便提及，在图4中，光学路径和光学元件被示意性地示出，并且它们的尺寸和形状可能与实际示例不同。
42.参考图4，光源设备包括蓝色光源11、激发光源12、光学构件13和荧光体单元14。蓝色光源11和激发光源12均由激光模块构成，每个激光模块包括多个ld芯片，每个ld芯片发出蓝色ld光(线性偏振光)。由每个ld芯片发出的光都是伪平行光束。蓝色光源11和激发光源12分别对应于在第一实施例中描述的第一激光源1和第二激光源。
43.荧光体单元14被蓝色ld光激发并发出黄色荧光。作为荧光体单元14，例如可以使用荧光体轮。荧光体轮包括旋转基板。在旋转基板的一个表面上，沿着周向方向形成有包括发出黄色荧光的荧光体的荧光体层。在荧光体层和旋转基板之间，设置有将从荧光体层入射的荧光反射到荧光体层侧的反射构件。顺便提及，通过由金属材料构成旋转基板，可以省略反射构件。
44.光学构件13包括缩小光学系统25、复眼透镜26a和26b、分色镜27、扩散元件28和聚光透镜29。扩散元件28对应于第一实施例中描述的扩散元件2。
45.由蓝色光源11发出的蓝色ld光经由扩散元件28入射到分色镜27的一个表面。由激发光源12发出的蓝色ld光(激发光)通过缩小光学系统25入射到分色镜27的另一表面和复眼透镜26a和26b。缩小光学系统25缩小由激发光源12发出的激发光的光束直径。通过缩小光束直径，可以缩小跟随缩小光学系统25的光学系统的尺寸。复眼透镜26a和26b构成光均衡元件，该光均衡元件在荧光体单元14的照射表面上实现均匀照度分布。
46.分色镜27具有反射蓝色波长范围内的光而透射可见光波长范围内的其它波长范围中的光的特性。分色镜27以45度的反射角度反射激发光。由分色镜27反射的激发光经由聚光透镜29照射到荧光体单元14。荧光体单元14接收激发光，并向聚光透镜29侧发出黄色荧光。由荧光体单元14发出的黄色荧光通过聚光透镜29进入到分色镜27的另一表面。聚光透镜29具有将激发光会聚到荧光体单元14的照射表面上的功能，并且具有将来自荧光体单元14的黄色荧光转换成伪平行光的功能。
47.分色镜27使由荧光体单元14发出的黄色荧光透过，而将由蓝色光源11发出的蓝色ld光在黄色荧光的透射方向反射。换言之，分色镜27是将黄色荧光和蓝色ld光颜色合成到一个光学路径中的颜色合成单元。由分色镜27颜色合成的光是本实施例的光源设备的输出光(白色)。
48.在扩散元件28中，与在第一实施例中描述的扩散元件2类似，微距透镜阵列设置在入射表面和出射表面上两者上。图5示出设置在扩散元件28的入射表面上的微透镜阵列的示例。
49.如图5所示，扩散元件28的入射表面被划分成格子状，并且包括多个正方形单元格。为每个单元格形成透镜元件28a。即，在扩散元件28的入射表面上，多个正方形透镜元件28a布置成矩阵。尽管未示出，多个正方形透镜元件28b也形成在扩散元件28的出射表面上，每个正方形透镜元件28b面对相应的正方形透镜元件28a。入射表面上的透镜元件28a和出射表面的透镜元件28b(未示出)分别对应于第一实施例中描述的第一透镜元件2a和第二透
镜元件2b。
50.蓝色光源11包括多个蓝色ld芯片。由各蓝色ld芯片发出的蓝色ld光在不彼此重叠的情况下入射在扩散元件28的入射表面的不同区域上。与图2所示的示例类似，在本实施例中，从一个蓝色ld芯片发出的蓝色ld光入射在多个透镜元件28a上，从而被分割成多个光束。每个透镜元件28b将从对应的透镜元件28a入射的光束向成像表面发出，并在成像表面上的不同区域中形成矩形光源图像。已穿过每个透镜元件28b的蓝色ld光以与图3所示示例相同的方式以扩散角度θ扩散。
51.同样在本实施例的光源设备中，与第一实施例类似，由于通过使用在入射表面和出射表面两者上设置有透镜阵列的扩散元件28而使蓝色ld光扩散，因此可以通过简单的构造来防止设备尺寸的增加并降低散斑噪声。
52.尽管复眼透镜26a和26b也具有布置有多个透镜元件的构造，但是在这些复眼透镜26a和26b中，难以通过扩散具有小的光束直径的激光束(例如ld光)来降低散斑噪声，如在扩散元件28中那样。
53.具体而言，为了获得足够的散斑噪声降低效果，必需在一定程度上增大扩散角度θ。为了增大扩散角度θ，必需减小透镜元件的曲率半径。然而，当减小透镜元件的曲率半径时，必需使入射表面侧的透镜阵列与出射表面侧的透镜阵列之间的距离变窄。使两个复眼透镜26a和26b之间的距离变窄存在物理限制。因此，复眼透镜26a、26b难以获得充分的扩散效果来降低散斑噪声。
54.(第三实施例)
55.图6是示出本发明的第三实施例的光源设备的构造的示意图。顺便提及，在图5中，示意性地示出了光学路径和光学元件，它们的大小和形状可能与实际示例不同。例如，为方便起见，图中示出了一个光学路径跳过另一个光学路径的状态，但实际上，每个光学路径是笔直的并且布置成在空间分离的状态下彼此相交。
56.在图6所示的光源设备中，光学构件13的一部分与第二实施例中的该部分不同，除此之外的构造与第二实施例中的构造相同。光学构件13包括相位差板20、偏振分束器21、反射镜22和23、光整合单元24、缩小光学系统25、复眼透镜26a和26b、分色镜27、扩散元件28、聚光透镜29。缩小光学系统25、复眼透镜26a和26b、分色镜27、扩散元件28以及聚光透镜29与第二实施例中所述的那些相同。
57.由蓝色光源11发出的蓝色ld光(线性偏振光)经由相位差板20入射到偏振分束器21。相位差板20是这样的元件，其在两个正交偏振分量之间给予相位差以改变入射极化的状态。作为相位差板20，例如可以使用诸如石英板、1/2波板、1/4波板等的水晶板。已穿过相位差板20的蓝色ld光包括p-偏振光和s-偏振光。偏振分束器21相对于蓝色光源11的光轴倾斜45度安置。偏振分束器21被构造成反射s-偏振光并透射p-偏振光。s-偏振光的反射角度为45度。在此，反射角度是在垂直于入射表面的法线与反射光的行进方向之间所形成的角度。相位差板20和偏振分束器21形成为使得s-偏振光和p-偏振光之间的分光比变为期望的分光比的值。
58.由偏振分束器21反射的s偏振蓝色ld光经由反射镜22和反射镜23入射到光整合单元24。光整合单元24将s偏振蓝色ld光和由激发光源12发出的蓝色ld光整合到一个光学路径中。
59.例如，激发光源12可以在每个光束与其它光束在空间上分离的状态下在相同方向上发出多个光束，并且构成光整合单元24的反射镜可以设置在光学路径中包括在不阻挡每个光束的空间中的光束。在这种情况下，反射镜将s偏振蓝色ld光在与激发光源12的出射方向相同的方向上反射。
60.作为另一示例，光整合单元24可以由相对于激发光源12的光轴倾斜45度安置的偏振分束器构成。在这种情况下，激发光源12发出p偏振蓝色ld光。偏振分束器将由激发光源12发出的p偏振蓝色ld光透射，并将来自反射镜23的s偏振蓝色ld光在与p偏振蓝色ld光的出射方向相同的方向上反射。
61.由光整合单元24整合的整合光用作激发荧光体单元14的激发光。来自光整合单元24的整合光通过缩小光学系统25和复眼透镜26a和26b进入分色镜27的第一表面。缩小光学系统25缩小来自光整合单元24的整合光的光束直径。复眼透镜26a和26b构成光均衡元件，该光均衡元件在荧光体单元14的照射表面上实现均匀照度分布。
62.分色镜27以45度的反射角度反射整合光。由分色镜27反射的整合光经由聚光透镜29照射到荧光体单元14。荧光体单元14接收作为激发光的整合光，并向聚光透镜29侧发出黄色荧光。从荧光体单元14发出的黄色荧光经由聚光透镜29入射到分色镜27的第一表面。聚光透镜29具有将作为激发光的整合光会聚在荧光体单元14的照射表面上的功能，并且具有将来自荧光体单元14的黄色荧光转换成伪平行光的功能。
63.透射过偏振分束器21的p偏振蓝色ld光通过扩散元件28入射在分色镜27的第二表面(与第一表面相反的表面)上。分色镜27将入射在第一表面上的黄色荧光透射，并将入射在第二表面上的蓝色ld光在黄色荧光的透射方向上反射。即，分色镜27将蓝色ld光和黄色荧光颜色合成到一个光学路径中。由分色镜27颜色合成的光是本实施例的光源设备的输出光(白色)。
64.本实施例的光源设备除了具有与第二实施例相同的效果外，还可以提高光利用效率，这是因为蓝色光源11的发出光的一部分可以转向激发光源12一侧。另外，在使用具有多个ld芯片的激光模块构造蓝色光源11和激发光源12时，可以容易地优化蓝色光源11的ld芯片数和激发光源12的ld芯片数。此外，通过构造相位差板20和偏振分束器21，使得s-偏振光和p-偏振光之间的分光比成为期望的分光比的值，可以获得期望色调的输出光。
65.(第四实施例)
66.图7是示出本发明的第四实施例的光源设备的构造的示意图。图7a是侧视图，图7b是顶视图。
67.参考图7a和图7b，光源设备包括作为蓝色光源的激光模块31、激发光源32、光学构件33和荧光体单元34。激发光源32包括两个激光模块32a和32b。每个激光模块31、32a、32b具有相同的构造，在此，每个模块是将24个蓝色ld芯片容纳在一个封装内的模块。顺便提及，激光模块的蓝色ld芯片的数量可以适当地改变。
68.荧光体单元34具有与第二实施例中描述的荧光体单元14相同的结构。光学构件33包括相位差板40、偏振分束器41、反射镜42至44、缩小光学系统45、复眼透镜46a和46b、分色镜47、扩散元件48和聚光透镜49。光学构件33还基本上具有与第二实施例中描述的光学构件13相同的构造，不同之处在于光整合单元24由反射镜44构成。
69.在本实施例中，反射镜44设置在以下空间中，该空间不阻挡包括由激光模块32a和
32b中的每个发出的平行光束的光学路径中的每个光束。具体而言，如图7a所示，激光模块32a、32b彼此重叠布置。激光模块32a、32b包括由布置成矩阵的多个ld芯片构成的发光部和支撑发光部的支撑部。由于支撑部大于发光部，因此当激光模块32a和32b布置在相同平面上时，在激光模块32a和32b之间提供了一定量的空间。反射镜44可以安置在激光模块32a和32b之间的空间中，并且形成为能够反射来自激光模块31的平行光束的尺寸。
70.反射镜44将来自偏振分束器41的s偏振蓝色ld光和由激光模块32a和32b发出的蓝色ld光整合到一个光学路径中。由反射镜44整合的整合光通过缩小光学系统45和复眼透镜46a和46b进入分色镜47的第一表面。缩小光学系统45包括用于缩小整合光的光束直径的多个透镜45a和45b。复眼透镜46a和46b构成光均衡元件。分色镜47将整合光向荧光体单元34反射。由分色镜47反射的整合光经由聚光透镜49入射到荧光体单元34。
71.从荧光体单元34发出的黄色荧光经由聚光透镜49进入分色镜47的第一表面。另一方面，透射通过偏振分束器41的p偏振蓝色ld光通过扩散构件48入射到分色镜47的第二表面上。分色镜47使入射在第一表面上的黄色荧光透射，并将入射在第二表面上的蓝色ld光在黄色荧光的透射方向上反射。即，分色镜47将蓝色ld光和黄色荧光颜色合成到一个光学路径中。
72.同样在本实施例的光源设备中，能够得到与第三实施例相同的效果。
73.上述第一至第四实施例中的任一个都可以用作投影仪的光源设备。投影仪包括：光调制单元，该光调制单元调制光源设备的发出光以形成图像；以及投影透镜，该投影透镜将由光调制单元形成的图像投影。
74.图8示意性地示出了根据本发明实施例的投影仪的构造。投影仪包括光源设备90、照明光学系统91、三个光调制器92r、92g、92b、交叉分色棱镜93和投影透镜94。光源设备90是第一至第四实施例中的任一个所述的光源设备，并且发出平行光束，该平行光束是包括黄色荧光和蓝色ld光的白光。
75.照明光学系统91将由光源设备90发出的白光分离成用于照明光调制器92r的红光、用于照明光调制器92g的绿光和用于照明光调制器92b的蓝光。光调制器92r、92g和92b中的每个包括调制光以形成图像的液晶面板。
76.照明光学系统91包括复眼透镜5a和5b，偏振转换元件5c，叠加透镜5d，分色镜5e和5g，场透镜5f和5l，中继透镜5h和5j，反射镜5i、5k和5m。由光源设备90发出的白光通过复眼透镜5a和5b、偏振转换元件5c以及叠加透镜5d入射到分色镜5e。
77.复眼透镜5a和5b被安置为彼此相对。复眼透镜5a和5b各自包括多个微透镜。复眼透镜5a的每个微透镜面对复眼透镜5b的相应微透镜。在复眼透镜5a中，从光源部90发出的光被分成与微透镜的数量对应的多个光束。每个微透镜具有类似于液晶面板的有效显示区域的形状并且将来自光源单元90的光束会聚到复眼透镜5b附近。
78.叠加透镜5d和场透镜5l将来自复眼透镜5a的每个微透镜的主光线导向光调制器92r的液晶面板的中心部，并将每个微透镜的图像叠加在液晶面板上。类似地，叠加透镜5d和场透镜5f将来自复眼透镜2a的每个微透镜的主光线导向光调制器92g和92b中的每个的液晶面板的中心部，并将每个微透镜的图像叠加在液晶面板上。
79.偏振转换元件5c使已穿过复眼透镜5a和5b的光的偏振方向与p偏振光或s偏振光对齐。分色镜5e具有以下特性，使得其反射可见光中的红色波长范围内的光，而透射可见光
中的其它波长范围内的光。
80.由分色镜5e反射的光(红色)通过场透镜5l和反射镜5m照射到光调制器92r的液晶面板。另一方面，透射通过分色镜5e的光(蓝色和绿色)通过场透镜5f进入分色镜5g。分色镜5g具有以下特性，使得其反射可见光中的绿色波长范围内的光，而透射可见光中的其它波长范围内的光。
81.由分色镜5g反射的光(绿色)照射到光调制器92g的液晶面板。另一方面，透射通过分色镜5g的光(蓝色)通过中继透镜5h、反射镜5i、中继透镜5j、反射镜5k照射到光调制器92b的液晶面板。
82.光调制器92r形成红色图像。光调制器92g形成绿色图像。光调制器92b形成蓝色图像。交叉分色棱镜93具有第一至第三入射表面和出射表面。在交叉分色棱镜93中，红色图像光入射在第一入射表面上，绿色图像光入射在第二入射表面上，蓝色图像光入射在第三入射表面上。红色图像光、绿色图像光和蓝色图像光以相同光学路径从出射表面出射。
83.已从交叉分色棱镜93的出射表面出射的红色图像光、绿色图像光和蓝色图像光进入投影透镜94。投影透镜94将红色图像、绿色图像和蓝色图像投影到屏幕上，使得这些图像彼此重合。
84.在本实施例的投影仪中，光源设备90由第一至第四实施例中的任一项所述的光源设备构成，并且包括用于降低散斑噪声的扩散元件(2、28、48)。
85.具有透射扩散板和旋转机构的普通光学扩散元件被构造成随机扩散入射光。相比之下，在扩散元件(2、28、48)中，由于每个透镜元件(微透镜)在扩散角度θ的范围内向不同方向发出多个光束，因此该扩散元件具有良好的发散角度分布的均匀性和良好的光利用效率。这里，“发散角度分布”是由扩散元件(2、28、48)的每个透镜元件发出的光束(发散光)在作为整合器的复眼透镜5a、5b的进入表面处的发散角度分布。由于每个透镜元件的发散角度彼此相同，因此扩散元件的“发散角度分布”变得比随机扩散入射光的一般扩散元件更均匀。
86.此外，“光利用效率”表示由整合器(复眼透镜5a和5b)接收的光相对于从光源设备90发出的光的比率。当入射光被随机扩散时，在整合器可接受的扩散角度之外的光增多，结果，光利用效率降低。相反，根据扩散元件(2、28、48)，每个透镜元件的扩散角度θ相同。因此，通过在整合器中将扩散角度θ设定为可接受的扩散角度，可以提高光利用效率。
87.附图标记说明
88.1 第一激光源
89.1a 第一激光束
90.2 扩散元件
91.2a 第一透镜元件
92.2b 第二透镜元件
93.2c 光源图像
技术特征：1.一种光源设备，包括：第一激光源；以及扩散元件，所述扩散元件扩散光，所述扩散元件设置在由所述第一激光源发出的第一激光束的光学路径上，其中，所述扩散元件在入射表面上包括第一透镜阵列，在所述第一透镜阵列中布置有将所述第一激光束分成多个光束的多个第一透镜元件，并且所述扩散元件在出射表面上还包括第二透镜阵列，在所述第二透镜阵列中布置有多个第二透镜元件，每个第二透镜元件面对所述多个第一透镜元件中的相应第一透镜元件，并且每个第二透镜元件使从面对的所述第一透镜元件入射的光束朝向成像表面发出，其中，每个第二透镜元件在所述成像表面上的不同区域中形成光源图像。2.根据权利要求1所述的光源设备，其中，所述第二透镜元件中的每个在所述成像表面上形成正方形的光源图像。3.根据权利要求1或2所述的光源设备，还包括整合器，所述第一激光束通过所述扩散元件入射到所述整合器，并且所述整合器使所述第一激光束的强度分布均衡化，其中，由所述第二透镜元件中的每个发出的光束的全部入射在所述整合器上。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光源设备，还包括：第二激光源，所述第二激光源发出第二激光束；荧光体单元，所述荧光体单元接收由所述第二激光源发出的所述第二激光束并且发出荧光；以及有色光合成单元，所述有色光合成单元将由所述第一激光源发出的所述第一激光束和由所述荧光体单元发出的所述荧光颜色合成到一个光学路径中，其中，所述扩散元件安置在在所述第一激光源和所述有色光合成单元之间的、所述第一激光束的光学路径上。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的光源设备，还包括：第二激光源，所述第二激光源发出第二激光束；光学构件，所述光学构件将由所述第一激光源发出的所述第一激光束分割成第一分束光和第二分束光，并且将所述第一分束光和由所述第二激光源发出的所述第二激光束整合到一个光学路径中；荧光体单元，所述荧光体单元接收被整合到所述一个光学路径中的光以发出荧光；以及有色光合成单元，所述有色光合成单元将由所述光学构件分割的所述第二分束光和由所述荧光体单元发出的所述荧光颜色合成到一个光学路径中，其中，扩散元件安置在所述第一激光源和所述有色光合成单元之间的、所述第二分束光的光学路径上。6.根据权利要求5所述的光源设备，其中，所述光学构件包括：相位差板；以及偏振分束器，第一偏振光被所述偏振分束器反射，与所述第一偏振光不同的第二偏振光透射通过所述偏振分束器，其中，由所述第一激光源发出的所述第一激光束通过所述相位差板入射到所述偏振分
束器的一个表面，并且所述偏振分束器将所述第一激光束分割成由所述第一偏振光构成的所述第一分束光和由所述第二偏振光构成的所述第二分束光。7.根据权利要求4至6中的任一项所述的光源设备，其中，所述第一激光束与所述第二激光束具有相同的颜色。8.一种投影仪，包括：根据权利要求1至7中的任一项所述的光源设备；光调制器，所述光调制器对由所述光源设备发出的光进行调制以形成图像；以及投影透镜，所述投影透镜对由所述光调制器形成的所述图像进行投影。
技术总结提供一种可以通过简单的构造抑制其尺寸增加并降低散斑噪声的光源设备。光源设备具有第一激光源和扩散元件(2)，该扩散元件设置在由第一激光源发出的第一激光(1a)的光学路径上并且扩散光。扩散元件(2)包括：第一透镜阵列，其在入射表面处并且包括将第一激光(1a)分成多个光束的多个第一透镜元件(2a)；和第二透镜阵列，其在出射表面处并且包括多个第二透镜元件(2b)，多个第二透镜元件(2b)分别与多个第一透镜元件(2a)相对，并且多个第二透镜元件(2b)使得经由相对的第一透镜元件(2a)到达的光束朝向成像表面发出。每个第二透镜元件(2b)在成像表面上的不同区域中形成光源图像(2c)。在成像表面上的不同区域中形成光源图像(2c)。在成像表面上的不同区域中形成光源图像(2c)。
技术研发人员：平原飒太 松原正晃
受保护的技术使用者：夏普NEC显示器解决方案株式会社
技术研发日：2020.03.18
技术公布日：2022/11/1
