[發(fā)明專利]照明光學(xué)系統(tǒng)和投影型顯示設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710112139.5
• 申請(qǐng)日: 2007-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101093345A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小川潤(rùn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: NEC顯示器解決方案株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G03B21/20
• 分類號(hào): G03B21/20;G03B21/14
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 孫志湧;陸錦華

本申請(qǐng)基于2006年6月21日提交的日本專利申請(qǐng)No.2006-171253并要求其優(yōu)先權(quán)，在此引入其全文作參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種投影型顯示設(shè)備，具體地，涉及一種將光源發(fā)出的光引導(dǎo)至圖像形成裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在放大投射由圖像形成裝置例如液晶面板或DMD(數(shù)字微鏡裝置)形成的圖像光(圖片圖像)的投影型顯示設(shè)備中，從光源發(fā)出的光通過(guò)照明光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)至該圖像形成裝置。一般的照明光學(xué)系統(tǒng)具有積分器，使從光源發(fā)出的光亮度分布均勻，以及中繼光學(xué)系統(tǒng)，將從該積分器輸出的光引導(dǎo)至該圖像形成裝置。此外，如果有必要，在該光源和積分器之間，布置例如色輪的色分離單元。

通常，該積分器大致分成“棒狀積分器(rod?type?integrator)”和“陣列型積分器”。在該棒狀積分器中，從一端進(jìn)入的光經(jīng)過(guò)在其內(nèi)部若干次反射傳播至另一端，從而使亮度分布均勻。該棒狀積分器還分成中空柱形“光管”和實(shí)心柱形“棒積分器”。另一方面，在該陣列型積分器中，光通量(light?flux)被具有多個(gè)排列成矩陣形式的透鏡陣列分離并組合，從而使亮度分布均勻。在本說(shuō)明書中，除非特別說(shuō)明，該棒狀積分器(光管或棒積分器)和陣列型積分器統(tǒng)稱為“積分器”。

這里，為了防止圖像亮度降低、在圖像中出現(xiàn)陰影等，該圖像形成裝置的圖像形成區(qū)域(有效區(qū)域)必須與該圖像形成裝置中的照明光的照射區(qū)域(照明區(qū)域)精確一致。然而，即使在設(shè)計(jì)階段該有效區(qū)域與該照明區(qū)域精確一致，在實(shí)際制造中該區(qū)域還可能不一致。這主要是由于組成元件之間的偏差差異導(dǎo)致的。例如，當(dāng)構(gòu)成該積分器或中繼光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件之間的尺寸、形狀、光學(xué)特性等存在偏差時(shí)，即使根據(jù)該設(shè)計(jì)值布置，還會(huì)發(fā)生該有效區(qū)域和照明區(qū)域之間的差異。同樣，即使該積分器或光學(xué)元件的尺寸等沒(méi)有偏差，如果布置時(shí)的定位精度低，也會(huì)發(fā)生該有效區(qū)域和照明區(qū)域之間的差異。因此，在制造該照明光學(xué)系統(tǒng)中，根據(jù)需要必須對(duì)該有效區(qū)域和照明區(qū)域之間的位置作調(diào)整(精密調(diào)整)。

作為進(jìn)行該有效區(qū)域和該照明區(qū)域之間的位置調(diào)整的方法，可使積分器的出口端移動(dòng)。作為其另一種方法，可移動(dòng)在該積分器和該圖像形成裝置之間的照明光光路中設(shè)置的反射鏡。

同樣，當(dāng)使用反射型圖像形成裝置例如DMD時(shí)，由于照明光必須從傾斜方向進(jìn)入該圖像形成裝置，該照明區(qū)域變形成大致梯形形狀。這是一種類似于當(dāng)圖像從傾斜方向投射到屏幕時(shí)的情況的現(xiàn)象，該投射的圖像變形成大致梯形形狀。因此，日本專利公開(kāi)No.2004-45718披露了一種技術(shù)，用于利用設(shè)置在該積分器和圖像形成裝置之間的光學(xué)系統(tǒng)矯正該梯形變形(梯形失真)。

日本專利公開(kāi)No.2005-70271披露了一種技術(shù)，用于在棒積分器的輸出端面上布置一開(kāi)口元件，包括一反射區(qū)域環(huán)繞該開(kāi)口區(qū)域并用于根據(jù)該圖像形成裝置的尺寸改變?cè)撻_(kāi)口元件，從而調(diào)整該照明區(qū)域的大小。

上述對(duì)該圖像形成裝置的有效區(qū)域和該圖像形成裝置中的照明光的照明區(qū)域之間的位置作出調(diào)整的方法解決了以下問(wèn)題。首先，當(dāng)該積分器的出口端部移動(dòng)時(shí)，該積分器的該輸入端部也同時(shí)移動(dòng)；從而入射在積分器上的光的光軸和該積分器的光軸之間產(chǎn)生差異。當(dāng)入射光的光軸和積分器的光軸之間產(chǎn)生差異時(shí)，會(huì)發(fā)生投射圖像亮度不規(guī)則。

同樣，當(dāng)設(shè)置在該照明光光路中的該反射鏡移動(dòng)時(shí)，除非該反射鏡繞照射在該反射鏡上的光通量旋轉(zhuǎn)，否則照明光的光路長(zhǎng)度發(fā)生變化；當(dāng)該照明光的光路長(zhǎng)度變化時(shí)，照明光的收斂點(diǎn)向該圖像形成裝置表面的前或后移動(dòng)，從而該投射圖像的外圍部分變暗。

此外，根據(jù)日本專利公開(kāi)No.2005-70271披露的該技術(shù)，雖然該照明區(qū)域的大小可變化，但不能對(duì)該有效區(qū)域和照明區(qū)域之間的位置進(jìn)行調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是要實(shí)現(xiàn)一種照明光學(xué)系統(tǒng)，可利用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、有效區(qū)域和照明區(qū)域之間的位置調(diào)整而形成。本發(fā)明的另一個(gè)目的是要實(shí)現(xiàn)一種具有該照明光學(xué)系統(tǒng)的投影型顯示設(shè)備。

本發(fā)明的照明光學(xué)系統(tǒng)將來(lái)自光源的光引導(dǎo)至圖像形成裝置。本發(fā)明的照明光學(xué)系統(tǒng)包括：棒狀積分器，使從光源發(fā)出的光的亮度分布均勻；中繼光學(xué)系統(tǒng)，將具有由該棒狀積分器均勻化亮度分布的光引導(dǎo)至該圖像形成裝置；以及屏蔽板，設(shè)置在該棒狀積分器和該中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的光路上。該屏蔽板具有小于該棒狀積分器的輸出端面的開(kāi)口并具有類似于該圖像形成裝置上的圖像形成區(qū)域的形狀，且可在包含該開(kāi)口的平面中移動(dòng)。