[發明專利]照明光學系統和投影顯示設備

有效

• 申請號: 201010260864.9
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101995751A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 兒玉浩幸;須藤貴士;前田勇樹
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G03B21/00;G02B27/10;F21V7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 卜榮麗

技術領域

本發明涉及照明光學系統，尤其涉及利用多個燈單元照射被照射面的照明光學系統。

背景技術

最近的投影顯示設備中的一些照明光學系統使用多個燈單元照射被照射面，以便更明亮地照射被照射面和獲得輻射均勻性。在投影設備中使用多個燈單元意味著這種投影設備的尺寸的增大。同時，投影顯示設備本身的小型化已成為現有技術當前的重要因素。因此，存在縮小從多個燈單元射出的光的寬度的方法。

在日本專利No.3,992,053的英文摘要中描述的發明涉及一種合成兩個燈單元的光束的照明光學系統，每個燈單元包含光源燈和反射鏡。在光的光量分布曲線中包括燈的光軸在內的中心部分中的大量光是從每個燈單元射出的。具體地說，在包含燈的光軸的中心部分中從兩個燈單元射出的光束是利用多個反射鏡提取的，并且它們被合成為與一個燈單元的孔口邊緣寬度基本相同的合成光。

在日本專利No.3,992,053的英文摘要中公開的結構中，對應于明亮部分的光束被反射，以存在于合成光的外部，從而導致合成光的外部中的大量光。當通過復眼透鏡或聚光透鏡會聚合成光以照射作為被照射面的圖像調制元件時，大入射角的入射光與入射到圖像調制元件上的所有光的比值大。結果，圖像對比度惡化。

發明內容

本發明提供一種通過減小大入射角的入射光與入射到圖像調制元件上的所有光的比值而能夠高對比度地明亮顯示圖像的照明光學系統和投影顯示設備。

按照本發明的一個方面，照明光學系統照射圖像調制元件。照明光學系統包括光束合成部分和聚光透鏡。所述光束合成部分合成從第一燈單元射出的光束和從第二燈單元射出的光束，第一和第二燈單元都包括燈和凹面鏡，所述燈具有沿著凹面鏡的光軸排列的陰極和陽極。聚光透鏡會聚來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燈單元的光軸上并且偏離第二燈單元的光軸的第一反射部分，和偏離第一燈單元的光軸布置的第二反射部分。第一反射部分和第二反射部分反射從第二燈單元射出的并且偏離第二燈單元的光軸的光束，以合成從第一和第二燈單元射出的光束。

根據下面的參考附圖的示例實施例的說明，對本領域的技術人員來說，本發明的其它特征將變得明顯。

附圖說明

圖1圖解說明按照第一實施例的結構。

圖2A-2C圖解說明在燈單元的孔口平面上的照度分布。

圖3圖解說明按照第一實施例的合成鏡的形狀。

圖4圖解說明光束合成部分的操作。

圖5A-5F圖解說明在光穿過合成鏡之后的照度分布。

圖6是圖解說明圖像顯示區的對角線長度和對比度之間的關系的曲線圖。

圖7A-7C圖解說明按照第一實施例的變形的結構。

圖8圖解說明按照第二實施例的結構。

圖9圖解說明按照第三實施例的結構。

圖10圖解說明從燈單元到液晶顯示元件的基本結構。

圖11A和11B示意圖解說明第二復眼透鏡和偏振光轉換元件。

圖12是圖解說明圖像顯示區的對角線長度和屏幕上的亮度之間的關系的曲線圖。

具體實施方式

第一實施例

參考圖1，說明按照本發明的第一實施例的結構。發光部分1A具有陰極和陽極。發光部分1A被包含在發光管2A中。拋物面鏡(凹面鏡)3A反射從發光部分1A射出的光束，并沿特定方向導引所述光束。發光部分1A發出在可見光輻射的波長范圍中的光束。發光管2A內的陰極和陽極沿拋物面鏡3A的光軸排列。拋物面鏡3A具有焦距f(0＜f)。發光部分1A被布置在拋物面鏡3A的焦點附近。發光部分1A、發光管2A和拋物面鏡3A被包括在第一燈單元100A中。類似地，具有陰極和陽極的發光部分1B、包含發光部分1B的發光管2B、和拋物面鏡(凹面鏡)3B被包括在第二燈單元100B中。

合成鏡(光束合成部分或光學合成器)4合成從第一燈單元100A和第二燈單元100B射出的光束。使用術語“第一”和“第二”的指示只是為了便于舉例說明，并不意圖表示特定的順序。因此，對說明書的剩余部分和權利要求來說，可以互換或不使用這些術語。

被合成鏡4反射的第一燈單元100A的光軸12A和穿過合成鏡4的第二燈單元100B的光軸12B間隔距離D。換句話說，如圖1中所示，距離D表示從來自燈單元之一的光的反射光側看見的燈單元的光軸之間的距離。反射光被合成鏡4反射。另選地，距離D表示從出射自另一個燈單元的光的透射側看見的燈單元的光軸之間的距離。因此，應注意對于下述說明的剩余部分來說，兩個燈單元的光軸中的一個被認為被合成鏡反射，兩個燈單元的光軸中的另一個被認為穿過合成鏡。