[发明专利]照明光学系统和投影显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及照明光学系统，尤其涉及利用多个灯单元照射被照射面的照明光学系统。

背景技术

最近的投影显示设备中的一些照明光学系统使用多个灯单元照射被照射面，以便更明亮地照射被照射面和获得辐射均匀性。在投影设备中使用多个灯单元意味着这种投影设备的尺寸的增大。同时，投影显示设备本身的小型化已成为现有技术当前的重要因素。因此，存在缩小从多个灯单元射出的光的宽度的方法。

在日本专利No.3,992,053的英文摘要中描述的发明涉及一种合成两个灯单元的光束的照明光学系统，每个灯单元包含光源灯和反射镜。在光的光量分布曲线中包括灯的光轴在内的中心部分中的大量光是从每个灯单元射出的。具体地说，在包含灯的光轴的中心部分中从两个灯单元射出的光束是利用多个反射镜提取的，并且它们被合成为与一个灯单元的孔口边缘宽度基本相同的合成光。

在日本专利No.3,992,053的英文摘要中公开的结构中，对应于明亮部分的光束被反射，以存在于合成光的外部，从而导致合成光的外部中的大量光。当通过复眼透镜或聚光透镜会聚合成光以照射作为被照射面的图像调制元件时，大入射角的入射光与入射到图像调制元件上的所有光的比值大。结果，图像对比度恶化。

发明内容

本发明提供一种通过减小大入射角的入射光与入射到图像调制元件上的所有光的比值而能够高对比度地明亮显示图像的照明光学系统和投影显示设备。

按照本发明的一个方面，照明光学系统照射图像调制元件。照明光学系统包括光束合成部分和聚光透镜。所述光束合成部分合成从第一灯单元射出的光束和从第二灯单元射出的光束，第一和第二灯单元都包括灯和凹面镜，所述灯具有沿着凹面镜的光轴排列的阴极和阳极。聚光透镜会聚来自光束合成部分的光束。所述光束合成部分包括布置在第一灯单元的光轴上并且偏离第二灯单元的光轴的第一反射部分，和偏离第一灯单元的光轴布置的第二反射部分。第一反射部分和第二反射部分反射从第二灯单元射出的并且偏离第二灯单元的光轴的光束，以合成从第一和第二灯单元射出的光束。

根据下面的参考附图的示例实施例的说明，对本领域的技术人员来说，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1图解说明按照第一实施例的结构。

图2A-2C图解说明在灯单元的孔口平面上的照度分布。

图3图解说明按照第一实施例的合成镜的形状。

图4图解说明光束合成部分的操作。

图5A-5F图解说明在光穿过合成镜之后的照度分布。

图6是图解说明图像显示区的对角线长度和对比度之间的关系的曲线图。

图7A-7C图解说明按照第一实施例的变形的结构。

图8图解说明按照第二实施例的结构。

图9图解说明按照第三实施例的结构。

图10图解说明从灯单元到液晶显示元件的基本结构。

图11A和11B示意图解说明第二复眼透镜和偏振光转换元件。

图12是图解说明图像显示区的对角线长度和屏幕上的亮度之间的关系的曲线图。

具体实施方式

第一实施例

参考图1，说明按照本发明的第一实施例的结构。发光部分1A具有阴极和阳极。发光部分1A被包含在发光管2A中。抛物面镜(凹面镜)3A反射从发光部分1A射出的光束，并沿特定方向导引所述光束。发光部分1A发出在可见光辐射的波长范围中的光束。发光管2A内的阴极和阳极沿抛物面镜3A的光轴排列。抛物面镜3A具有焦距f(0＜f)。发光部分1A被布置在抛物面镜3A的焦点附近。发光部分1A、发光管2A和抛物面镜3A被包括在第一灯单元100A中。类似地，具有阴极和阳极的发光部分1B、包含发光部分1B的发光管2B、和抛物面镜(凹面镜)3B被包括在第二灯单元100B中。

合成镜(光束合成部分或光学合成器)4合成从第一灯单元100A和第二灯单元100B射出的光束。使用术语“第一”和“第二”的指示只是为了便于举例说明，并不意图表示特定的顺序。因此，对说明书的剩余部分和权利要求来说，可以互换或不使用这些术语。

被合成镜4反射的第一灯单元100A的光轴12A和穿过合成镜4的第二灯单元100B的光轴12B间隔距离D。换句话说，如图1中所示，距离D表示从来自灯单元之一的光的反射光侧看见的灯单元的光轴之间的距离。反射光被合成镜4反射。另选地，距离D表示从出射自另一个灯单元的光的透射侧看见的灯单元的光轴之间的距离。因此，应注意对于下述说明的剩余部分来说，两个灯单元的光轴中的一个被认为被合成镜反射，两个灯单元的光轴中的另一个被认为穿过合成镜。