[发明专利]照明光学系统和使用该照明光学系统的投影仪

说明书

技术领域

本发明涉及把从光源射出的非偏的光变成方向几乎一致的一种直线偏振射出的光学系统，另外，本发明还涉及可以利用该照明光学系统显示明亮图象的投影仪。

背景技术

在投影仪中，照射在被称为光阀的电光装置上的照明光，根据要显示的住处进行调制，然后把该调制过的光映射在屏幕上实现图象显示，通常利用液晶板的液晶光阀作为这种电光装置。

被投影仪显示的图象最好是明亮的，为此，最好提高从组装在投影仪内的照明光学系统射出的照明光的利用率。然而因为在投影仪上使用的液晶光阀通常只利用一种直线偏振光，所以在射出非偏振光的照明光学系统的情况下，存在不能被液晶光阀利用的偏振方向的光。因此使从照明光学系统射出的照明光的利用率降低。为了提高液晶光阀中的照明光的利用效率，现有技术中一直在利用把从光源射出的非偏振光变换成一种直线偏振光的偏振变换光学系统的照明系统。

图13是表示照明光学系统的概略平面构成图。

设光的行进方向为Z轴方向(与照明光学系统的光轴SX平行的方向)。设朝向光行进的方向12时的方向为Y轴方向(纵向)，设3时的方向为X轴方向(横向)。该照明光系统具有光源1110，第一透镜阵列1120，第二透镜阵列1130，偏振变换光学系统1140、重叠透镜1150沿光轴SX顺次排列的结构。第一透镜阵列1120具有多个小透镜1122。第二透镜阵列1130与第一透镜阵列1120的多个小透镜相对应地具有多个小透镜1132。

偏振变换光学系统1140的多组互相平行的偏振分光膜1142和反射膜1144沿X轴方向排列。这些偏振分光膜1142和反射膜1144相对Z方向具有一定的倾斜。在各偏振分光膜1142的射出面侧分别设置λ/2相差片1148。

从光源1110射出的大致平行的光被第一透镜阵列1120的多个小透镜1122分割成多个局部光束。被分割后的多个局部光束通过第一透镜阵列1120和第二透镜阵列1130的各个小透镜1122和1132的聚光作用分别会聚在偏振变换光学系统1140的偏振分光膜1142附近。光源1110的光轴LX相对照明光学系统的光轴X在-X方向只偏移Dp(＝Wp/2)，以便使从第一透镜阵列1120射出的多个局部光束高效率地入射到偏振变换光学系统1140的偏振分光膜1142上，Wp表示偏振分光膜1142与反射膜1144的间隔。

会聚在偏振分光膜1142附近的光中的一直线偏振成分(例如D偏振)几乎全部透过偏振分光膜1142。而另一直线偏振成分(例如S偏振)几乎全部被偏振分光膜1142反射，经偏振分光膜1142反射的另一直线偏振成分被反射膜1144反射，入射到重叠透镜1150上。透过偏振分光膜1142的那部分直线偏振成分入射到λ/2相位差片1148后与另一直线偏振成分变成同一方向的直线偏振光，入射到重叠透镜1150上。入射到重叠透镜1150的多个局部光线束在各自的照明区域LA上大致重叠。如上所述，传统的照明光学系统的照明区域可以被一种大致直线偏振光照明。

图14是表示传统的照明光学系统的问题的说明图。图14(A)示出了透过偏振分光膜1142的光(以下也有简称透射光的情况)的光路，图14(B)是表示被偏振分光膜1142和反射膜1144反射的光(以下也有简称“反射光”的情况)的光路。为了容易说明起见，在把偏振分光膜1142和反射膜1144的反射光路置换成直线形的等效光路，略去重叠透镜1150引起的偏移的同时示出在图14(A)和图14(B)中。

如图14(A)和图14(B)所示，入射在偏振分光膜1142上的光中从反射光的偏振分光膜1142到照明区域的光路长度与透射光的光路长度相比，只长从偏振分光膜1142到反射膜1144的光路长度Wp。因此，反射光照明的照明区域LA上的第二区域W2的大小比透射光照明的第一区域W1的大小要大，所以反射光产生的照明效率比透射光产生的照明效率要低。结果引起照明光学系统的照明效率变低的问题。

发明概述

本发明是为解决已有技术中的上述问题而提出的，目的是提供抑制在使用偏振变换光学系统的现有技术的照明光学系统时发生的照明效率降低的技术。

为了解决上述问题的至少一部分，本发明的照明光学系统的特点在于装备有：

发射非偏振的光的光源；

将至少一组互相平行的偏振分光膜和反射膜沿规定方向倾斜配置，并使入射的非偏振的光变换成具有规定偏振方向的直线偏振的光的偏振变换光学系统；

具有设置在上述光源与上述偏振分光膜之间的光路上的至少一个第一透镜的第一光学系统；