[發明專利]會聚光學系統以及投影型圖像顯示裝置

有效

• 申請號: 201080037574.6
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN102483564A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 桑田宗晴
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G03B21/14
• 分類號: G03B21/14;G02B27/28;G03B21/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及會聚光學系統以及使用該會聚光學系統的投影型圖像顯示裝置。

背景技術

目前，投影型圖像顯示裝置的光源主要采用燈光源。但是，燈光源存在紅色光量少且壽命短等缺點。因此，近年來，取代燈光源而采用面發光光源例如壽命比燈光源長的發光二極管(LED)。因為LED所放射出的光的波長范圍較窄，所以作為投影型圖像顯示裝置的光源可組合使用紅(R)、綠(G)、藍(B)各色的LED，由此能夠實現較寬的色彩再現區域。

例如，在專利文獻1中提出了采用R、G、B各色的LED以及積分棒的照明系統。在該系統中，在利用與各色對應的準直透鏡使得從各色LED放射出的各色光變為平行光的基礎上，通過分色鏡等進行合成，并使所合成的光通過共用的會聚透鏡會聚到積分棒的入射面。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-242364號公報

發明內容

發明要解決的課題

但是，由于波長越短玻璃材料的折射率越高這樣的特性差異而產生縱向色像差(longitudinal?chromatic?aberration)。因此，即使在與各色LED對應設置的各色用準直透鏡為相同結構、且從各色LED的發光面到對應的各色用準直透鏡的距離被設為相同時，也會由于準直透鏡而產生縱向色像差，此外，縱向色像差被會聚透鏡增強。因此，在積分棒的入射面附近形成的LED的發光面的2次光源像的成像位置因每種顏色而不同，其結果，存在積分棒的入射面處的會聚效率因每種顏色而不同的問題。例如，存在當欲使綠色光的會聚效率最大化時，紅色光以及藍色光的會聚效率降低、光利用效率整體降低這樣的問題。

另外，即使在使從各色LED放射出的光分別被具有不同結構的各色用準直透鏡完全變為平行光的情況下，由于會聚透鏡而產生縱向色像差，所以存在光利用效率降低這樣的問題。

此外，還可以考慮通過使準直透鏡以及會聚透鏡為消色差透鏡(achromatic?lense)來解決色像差的問題，但隨著透鏡塊數的增多而導致結構變得復雜，其結果，產生產品成本變高這樣的其它問題。

本發明是為了解決上述現有技術的課題而作出的，其目的是提供結構簡單并且光利用效率高的會聚光學系統以及采用該會聚光學系統的投影型圖像顯示裝置。

用于解決課題的手段

本發明的會聚光學系統的特征是具備：紅色用面發光光源，其具有紅色用發光面，并從該紅色用發光面放射紅色光；綠色用面發光光源，其具有綠色用發光面，并從該綠色用發光面放射綠色光；藍色用面發光光源，其具有藍色用發光面，并從該藍色用發光面放射藍色光；具有正光焦度的紅色用準直透鏡，其使從所述紅色用發光面放射出的紅色光變為平行光；具有正光焦度的綠色用準直透鏡，其使從所述綠色用發光面放射出的綠色光變為平行光；具有正光焦度的藍色用準直透鏡，其使從所述藍色用發光面放射出的藍色光變為平行光；光合成單元，其對通過了所述紅色用準直透鏡的紅色光、通過了所述綠色用準直透鏡的綠色光和通過了所述藍色用準直透鏡的藍色光進行合成；具有正光焦度的會聚透鏡，其使合成的所述光會聚；以及光強度分布均勻化元件，其具有供所述會聚透鏡所會聚的光入射的入射面和射出光強度分布經均勻化后的光的出射面，所述紅色用發光面、所述綠色用發光面以及所述藍色用發光面是相同大小的矩形形狀，且是與所述光強度分布均勻化元件的入射面相似的形狀，所述紅色用準直透鏡、所述綠色用準直透鏡以及所述藍色用準直透鏡具有彼此相同的構造，所述紅色用準直透鏡、所述綠色用準直透鏡以及所述藍色用準直透鏡被配置為，使得從所述紅色用準直透鏡到所述會聚透鏡的光學距離、從所述綠色用準直透鏡到所述會聚透鏡的光學距離以及從所述藍色用準直透鏡到所述會聚透鏡的光學距離大致相同，所述紅色用面發光光源、所述綠色用面發光光源以及所述藍色用面發光光源被配置為，使得紅色光從所述紅色用發光面到所述紅色用準直透鏡的光學距離長于綠色光從所述綠色用發光面到所述綠色用準直透鏡的光學距離、且所述綠色光的光學距離長于藍色光從所述藍色用發光面到所述藍色用準直透鏡的光學距離，而且使得所述紅色用準直透鏡以及所述會聚透鏡使所述紅色用發光面在所述光強度分布均勻化元件的入射面上成像而得到的2次光源像、所述綠色用準直透鏡以及所述會聚透鏡使所述綠色用發光面在所述光強度分布均勻化元件的入射面上成像而得到的2次光源像、和所述藍色用準直透鏡以及所述會聚透鏡使所述藍色用發光面在所述光強度分布均勻化元件的入射面上成像而得到的2次光源像為彼此相同的大小。