[发明专利]投影光学系统和使用投影光学系统的投影显示单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种投影光学系统，该投影光学系统能够提高将激光用作光源的投影显示单元(下文中被称作投影仪)的光使用效率。

背景技术

投影仪使用的是具有一定发散度的光束。使该光束直接进入柱形积分器中并且在柱形积分器内被反射，由此使光均匀地进入光阀。

在这些当前的环境下，正在研发具有激光光源的小型投影仪。原因包括：(1)激光光源的大范围的色彩再现性和高的单色性；(2)因为发光点小造成光高度集中，所以可以得到高清晰度和高强度的图像；(3)激光是偏振的，因此与液晶面板具有良好的兼容性；以及(4)激光光源没有产生诸如红外光和紫外光这样的不需要的光，并且比超高压汞灯具有更长的寿命。

然而，激光光源具有高度的方向性，并且发射的光束具有极低的发散度。因此，如果使激光束直接进入投影仪的柱形积分器，则这种方向性防止光束在柱形积分器中被反射(即，被反射的光束的量小)，因此使得通过柱形积分器的光束分布不均匀。

为了解决这个问题，已经提出一种基于激光的投影仪的方法，在该方法中，在柱形积分器前方设置凸透镜，以在光束进入柱形积分器之前将光束分散或变窄，由此造成光束在柱形积分器内被反射(专利文献1：JP2002-49096A)。

然而，使用凸透镜的该方法需要空间将凸透镜设置在光源与柱形积分器之间的部分中，由此增大光学系统的尺寸。

另一方面，可以设想出一种结构，在该结构中，在柱形积分器的入射端前方设置扩散器，以使光束分散。存在一种可以将光束沿着特定方向扩散的已知的扩散器技术(专利文献2：JP2003-330110A)。

仅需要用于扩散器厚度的小空间将这种扩散器设置在柱形积分器的入射端前方。

然而，在该结构中，不是所有的光束都进入柱形积分器中；一部分光束被扩散器反射，其它的光束被扩散器扩散成比柱形积分器入射端处的开口更宽并且射出。因此，进入柱形积分器中的光量减少，光使用效率降低。

[专利文献1]JP2002-49096A

[专利文献2]JP2003-330110A

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于投影仪的投影光学系统，其能够解决上述背景技术中的问题。本发明的目的实例是显著增加进入柱形积分器中的光量。

本发明的投影光学系统的方面包括：光源；光学波导，来自所述光源的光进入所述光学波导并且所述光作为被反射的光从所述光学波导射出；扩散器，所述扩散器扩散从所述光学波导射出的光；棱镜片，被所述扩散器扩散的光进入所述棱镜片；以及柱形积分器，透射通过所述棱镜片的光进入所述柱形积分器。所述棱镜片具有布置在其一个表面上的棱镜。

附图说明

图1是示出根据本发明的投影光学系统的示例性实施例的示意图；

图2是示出本发明中使用的棱镜片的详细构造的示意图；

图3是示出由图2中的棱镜片提供的光束光路的示意图；

图4是示出其中使用本发明的投影光学系统的DLP投影仪的示意图；

图5是示出本发明的投影光学系统的另一个示例性实施例的示意图；

图6是示出其中使用图5中的投影光学系统的LCD投影仪的示意图；

图7是示出本发明中使用的棱镜片部分的另一个示例性构造的示意图；以及

图8是示出本发明中使用的光学波导部分的另一个示例性构造的示意图。

符号说明

100：棱镜片中的一部分的放大图

110、110(R)、110(G)、110(B)：激光光源

120：光学波导

130：扩散器

140：棱镜片

150：柱形积分器

160、170、190：聚光透镜

180：反射镜

200：DMD

210、440：投影透镜

220、230：二向色镜

300、300(R)、300(G)、300(B)：投影光学系统

410：场镜(Field lens)

420：液晶面板

430：正交二向色棱镜

500：入射光通量

510、520、530、540：出射光通量

610、620、630：入射到棱镜上的光束

700、710：反射镜

720：波片

730：反射偏振器

800、810：棱镜片

820：扩散器

830：来自光学波导的入射光

840：射到柱形积分器的出射光