[发明专利]一维照明装置和图像生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种一维照明装置，其使用发射一维激光的激光阵列作为发射光源。

背景技术

作为用于获得具有均匀光强分布的线形激光束，即，一维激光束的方法，已知的有使用棒透镜、刻面切割方法处理过的反射镜、透镜阵列等各种方法。在这些方法中，采用激光光源，分割波前，并将分割的波前(dividedwavefront)叠加以产生线形激光束。然而，所有这些方法中，由于激光固有的空间相干性，会在聚焦部分看到细小的干涉条纹。当波前分割的距离短于激光空间相干距离时，由于波前的叠加，分割的波前相互干涉并产生干涉条纹。

然而，波前分割的距离比实际激光的空间相干距离更长时，因为激光的相干距离与激光束斑的直径相比并不那么的小，所以很难获得足够数量的波前，因而，当分割的波前叠加时，不能获得足够均匀的光强。同样，即使在以比空间相干距离更长的距离分割波前时，空间相干性也不能完全去除，干涉还依然存在。

日本未经审查的专利申请NO.2006-49656以及NO.2004-12757提出了减少干涉条纹的方法，该方法通过结合具有比时间相干距离更长的光程差的分割的波前(或要被分割的波前)来减少干涉条纹。

图1和图2所示为根据现有技术中上述方法的光学系统的示意图。图1所示，激光Lo从光源(未图示)发出，通过一个生成光程差的光程差生成部件59。然后，波前被一对柱面透镜阵列52a和52b分割，每个柱面透镜阵列都具有分割波前和叠加分割的波前的功能。最后，目标物体54被通过聚焦透镜53的激光照亮。如图2所示，光程差生成部件59可以设置在柱面透镜阵列52a和52b之间。

发明内容

然而，一般实际的激光都具有几厘米或是更长的时间相干距离。因此，为了在图1和2所示光程差生成部件59的光路方向上获得长度dp，需要用于放置光程差生长部件59的空间，而这不利于减少装置的尺寸。同样，在激光束没有完全准直的情况下，如图1所示，激光Ls在光程差生成部件59侧面上反射而成为杂散光。此外，如图2中虚线E所示的光程差生成部件59的光路与没有光程差生成部件的光路相比，具有不同的光程。因此，叠加激光束的效率不高，从而降低了光的利用效率。

本发明提供一种一维照明装置，其包括作为光源的一维排列的激光器。特别是，这种一维照明装置用于以期望的光强分布来照明一维光调制装置，从而产生一维图像光，该一维图像光线可用于扫描和投射图像到一个适合的显示装置，如屏幕上的图像生成装置。在这种情况下，由于上述杂散光和光的利用效率降低，存在不能满意地显示图像的问题。

鉴于以上情况，期望提供一种一维照明装置，在该装置可以在光的利用效率不降低的情况下通过分割波前和叠加分割的波前来减少干涉条纹。此外，期望提供一种使用所述一维照明装置的图像生成装置，其利用抑制了干涉条纹的照明来生成图像。

根据本发明的一个实施例，提供了一种一维照明装置。该装置包括：光源，波前分割单元，波前叠加单元和偏振变换单元。所述光源包括多个一维排列的激光器。所述波前分割单元包括一个或多个的柱面透镜阵列，用于分割从光源发出的光以及叠加分割的波前。所述波前叠加单元用于将来自所述波前分割单元的光引导至一物体，以及叠加分割的波前。所述偏振变换单元旋转由所述波前分割单元分割得到的一对相邻的激光束中的一个激光束的偏振面。此外，所述偏振变换单元位于所述波前分割单元中紧邻来自所述光源的激光所最后通过的一个光学元件的前面或后面。

根据本发明的一个实施例，用于分割的波前的两个相邻光路构成一个组，并且一个光路上的激光束的偏振面被偏振变换单元旋转例如90度，从而减少了与另一光路上的激光束的干涉。

此外，根据本发明的一个实施例，偏振变换单元的位置是如下来确定的。相应地，在波前分割单元中来自光源的光所最后通过的光学元件包括例如两个柱面透镜阵列的情况下，所述偏振变换单元位于紧邻第二个柱面透镜阵列的前面或后面。因此，被分割的激光反射在偏振变换单元的角部等处的可能性就很小了，从而可控制杂散光的产生并防止光的利用效率降低。偏振变换单元与诸如柱面透镜阵列之类的光学元件之间的间隔可以在一定范围内，以便防止被分割的激光反射在偏振变换单元或类似元件的角部。

具体而言，在偏振变换单元位于紧邻光学元件的后面的情况下，偏振面被偏振变换单元旋转的光的光程长度与没有旋转偏振面的光的光程长度的差可以减小。因此，可以抑制被照明物体上的放大率和位置偏移的差别，从而在不影响光利用效率的情况下可靠地减少干涉条纹。

此外，根据本发明实施例的一维照明装置优选满足下式：