專利名稱：照明裝置以及使用該照明裝置的投影圖像顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置以及使用相同照明裝置的投影式圖像顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，投影式圖像顯示設(shè)備，作為一種顯示大屏幕視頻的方法為人們所了解，通過(guò)該設(shè)備，照射響應(yīng)視頻信號(hào)而顯示圖像的小光閥，并利用投影透鏡放大及投映圖像。某些光閥使用一種透射型或反射型液晶面板，而某些光閥使用一個(gè)數(shù)字反射鏡器件，該器件是微反射鏡的集合體，利用這些器件的投影式圖像顯示設(shè)備已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用。以下是常規(guī)投影式圖像顯示設(shè)備的描述。
圖21為示出使用常規(guī)柱形光學(xué)元件(自此以下，稱“棒狀積分裝置”(rod integrator))和光閥的投影式圖像顯示設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)概念圖，該元件公開于專利文獻(xiàn)1。在該圖中，參考標(biāo)記2是一盞燈，參考標(biāo)記3是一個(gè)橢圓形凹面鏡，參考標(biāo)記4是一個(gè)中繼透鏡系統(tǒng)，參考標(biāo)記5是一個(gè)場(chǎng)鏡，參考標(biāo)記6是一個(gè)透射光閥，參考標(biāo)記7是一個(gè)投影透鏡，以及參考標(biāo)記15是玻璃材質(zhì)的棒狀積分裝置。
以下為工作的描述。燈2的光發(fā)射中心設(shè)置在橢圓形凹面鏡3的第一焦點(diǎn)附近。在從燈2發(fā)射的光束被橢圓形凹面鏡3反射后，光會(huì)聚在橢圓形凹面鏡3的第二焦點(diǎn)附近。棒狀積分裝置15的入射面設(shè)置在第二焦點(diǎn)附近。入射光的光束在棒狀積分裝置15的縱向上被側(cè)面適當(dāng)?shù)赝耆瓷?，并通過(guò)棒狀積分裝置15發(fā)射。
以下為常規(guī)棒狀積分裝置15的基本工作描述。圖22為入射光線工作的頂視圖，圖23為入射光線工作的側(cè)視圖。在這些圖中，以角度θ入射的光線，在棒狀積分裝置15的縱向上被側(cè)面適當(dāng)?shù)赝耆瓷?。光線保持著它的角度透射，并以角度θ出射。因此，例如，如果橢圓形凹面鏡3的會(huì)聚角的最大值為30°，相應(yīng)地，光線以30°的最大值從棒狀積分裝置15出射。
另外，如果入射光線的角度不同，光在棒狀積分裝置15的縱向上被側(cè)面適當(dāng)?shù)赝耆瓷涞拇螖?shù)就不同。因?yàn)檫@些光在出射面合并，所以即使在入射面存在不均勻的光照分布，光線在出射面也會(huì)疊加。這樣的一個(gè)結(jié)果是可能在棒狀積分裝置15的出射面獲得具有高均勻性的照明光束，并具有一種形式，近似等于希望得到的照明范圍。注意，然而，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)更多的反射次數(shù)獲得更好的均勻性，所以顯然應(yīng)該保證棒狀積分裝置15有足夠的長(zhǎng)度。
另外，棒狀積分裝置15發(fā)射的光束通過(guò)中繼透鏡系統(tǒng)4和場(chǎng)鏡5照射透射光閥6，其中該中繼透鏡系統(tǒng)至少由一個(gè)透鏡構(gòu)成?；隍?qū)動(dòng)電路(未示出)輸出的電信號(hào)，透射光閥6顯示圖像。透射光閥6顯示的圖像通過(guò)投影透鏡7被放大并投射到屏幕(未示出)上。
另外，對(duì)這類投影式圖像顯示設(shè)備，具有較強(qiáng)的要求使其投影圖像亮度更高，而且已經(jīng)公開了使用多光源的投影式圖像顯示設(shè)備。例如，在專利文獻(xiàn)2中公開了一些方法，在這些方法中，利用諸如光纖的光導(dǎo)裝置合成多光源中的發(fā)射光束，再如一種方法，光源設(shè)置在預(yù)定位置，通過(guò)反射鏡和反射棱鏡等合成反射光。
另外，在下面的專利文獻(xiàn)3中，和專利文獻(xiàn)1中一樣只有一個(gè)光源，但是在棒狀積分裝置上形成一個(gè)楔形的部分，該楔形部分從入射端面到出射端面的截面不斷增大。通過(guò)控制楔形部分的楔形角，對(duì)于燈發(fā)出的會(huì)聚光束的平行度，這種結(jié)構(gòu)可以獲得希望得到的數(shù)值。
為了提高如上所述常規(guī)投影式圖像顯示設(shè)備結(jié)構(gòu)中的亮度，采用了一些方法，如提高燈的功耗，使用接近為點(diǎn)光源的燈，例如具有1.3mm或更短電極距的超高壓水銀燈，并增加光的會(huì)聚率來(lái)增加亮度。
然而，在使用上述兩種方法時(shí)，在保持相同的電極距的同時(shí)增加功耗，會(huì)顯著地縮短光源的壽命。另外，保持功耗相同并進(jìn)一步縮短電極間的距離，同樣會(huì)導(dǎo)致光源壽命的顯著縮短。因此，如專利文獻(xiàn)1和3，在具有單光源的結(jié)構(gòu)中，如何在不縮短光源壽命的情況下進(jìn)一步增加設(shè)備亮度成為課題。
另一方面，在專利文獻(xiàn)2中公開的方法是一種合成方法，該方法試圖通過(guò)使用多光源增加亮度，其中光源部分發(fā)射的光線的會(huì)聚角保持不變，該光源部分由一個(gè)光源和一個(gè)橢圓形凹面鏡構(gòu)成。例如，在合成兩個(gè)光源部分發(fā)射的光束時(shí)，橢圓形凹面鏡發(fā)射的具有大約15°的會(huì)聚角的光線，將以具有大約30°的最大發(fā)散角被合成及發(fā)射。
由于該原因，盡管看似可能使用一個(gè)會(huì)聚透鏡，設(shè)置在由反射鏡或反射棱鏡構(gòu)成的合成部分的后面一級(jí)，但當(dāng)試圖用匯聚角為15°的橢圓形凹面鏡獲得充足的會(huì)聚比(condensing ratio)時(shí)，橢圓形凹面鏡的第一和第二焦點(diǎn)也必須保持足夠的距離，且橢圓形凹面鏡本身必須很大，而因此存在不能將設(shè)備小型化的問(wèn)題。
另外，目前使用會(huì)聚角接近30°的橢圓形凹面鏡的情況很普遍，這種情況提出了改善亮度和設(shè)備小型化的重要性，然而在同時(shí)使用兩個(gè)這種凹面鏡的時(shí)候，對(duì)應(yīng)于由反射鏡或反射棱鏡構(gòu)成的合成部分所反射的光線的會(huì)聚角，發(fā)散角的最大值大約為60°，而且將會(huì)聚透鏡設(shè)置在合成部分的后面一級(jí)很困難且不切實(shí)際。
專利文獻(xiàn)3的結(jié)構(gòu)中，出射端面的發(fā)散角可以通過(guò)利用具有楔形部分的棒狀積分裝置來(lái)控制。然而，在單光源結(jié)構(gòu)中，該技術(shù)通過(guò)在棒狀積分裝置的水平和垂直方向形成楔形表面，來(lái)在水平和垂直方向控制光束的平行度。也就是說(shuō)，專利文獻(xiàn)3沒(méi)有公開一種使用雙光源時(shí)，針對(duì)發(fā)散角最大值增大的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1美國(guó)專利6,634,704(說(shuō)明書)專利文獻(xiàn)2JP H9-50082A專利文獻(xiàn)3JP H11-142780A發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決上述常規(guī)問(wèn)題，且其中的一個(gè)目標(biāo)是提供一個(gè)照明裝置以及使用該照明裝置的一個(gè)投影式圖像顯示設(shè)備，該設(shè)備可以獲得從多光源部分到被照射區(qū)域的高亮度和高均勻性。
為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的照明裝置配置有一個(gè)包括一盞燈和一個(gè)凹面鏡的光源部分；一個(gè)棒狀積分裝置；以及一個(gè)引導(dǎo)棒狀積分裝置發(fā)射的光束的中繼透鏡系統(tǒng)；其中該棒狀積分裝置是一個(gè)入射端面位于前側(cè)且出射端面位于后側(cè)的柱形光學(xué)元件；其中，當(dāng)出射端面的長(zhǎng)側(cè)(long-side)方向?yàn)樗椒较蚯叶虃?cè)(short-side)方向?yàn)榇怪狈较驎r(shí)，柱形光學(xué)元件中除去前側(cè)和后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，一對(duì)相對(duì)面形成為楔形表面，楔形表面的側(cè)面之間以預(yù)定角度的傾角彼此相對(duì)，使得在水平方向或垂直方向的側(cè)面間的距離從入射端面向出射端面增大；其中光源部分發(fā)出的光會(huì)聚并照射到棒狀積分裝置的入射端面附近；且其中前述兩個(gè)光源部分設(shè)置在水平方向或垂直方向上。
其次，根據(jù)本發(fā)明的投影式圖像顯示設(shè)備配置有一個(gè)包括一盞燈和一個(gè)凹面鏡的光源部分；一個(gè)棒狀積分裝置；以及一個(gè)引導(dǎo)棒狀積分裝置發(fā)射的光束的中繼透鏡系統(tǒng)；調(diào)制由中繼透鏡系統(tǒng)引導(dǎo)的光束并形成圖像的光閥；以及投映光閥形成的圖像的投影透鏡；其中棒狀積分裝置是一個(gè)入射端面位于前側(cè)且出射端面位于后側(cè)的柱形光學(xué)元件；其中，當(dāng)出射端面的長(zhǎng)側(cè)方向?yàn)樗椒较蚯叶虃?cè)為垂直方向時(shí)，柱形光學(xué)元件中除去前側(cè)和后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，一對(duì)相對(duì)側(cè)面形成為楔形表面，其中楔形表面的側(cè)面以預(yù)定角度的傾角彼此相對(duì)，使得在水平方向或垂直方向的側(cè)面間的距離從入射端面向出射端面增大；其中光源部分發(fā)出的光會(huì)聚并照射到棒狀積分裝置的入射端面附近；且其中前述兩個(gè)光源部分設(shè)置在水平方向或垂直方向上。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的頂視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的棒狀積分裝置的透視圖；圖3A為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的棒狀積分裝置的頂視圖；圖3B為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的棒狀積分裝置的側(cè)視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的棒狀積分裝置的頂視圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的棒狀積分裝置的側(cè)視圖；圖6為解釋確定根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的棒狀積分裝置的長(zhǎng)度H的示圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的頂視圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的側(cè)視圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的頂視圖；圖10A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的光源部分和合成部分的詳細(xì)示圖；圖10B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的棒狀積分裝置入射端面的放大示圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的頂視圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的光源部分和合成部分的詳細(xì)示圖；圖13為示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的反射鏡設(shè)置的透視圖；圖14A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的投影式圖像顯示設(shè)備的頂視圖；圖14B為圖14A的側(cè)視圖；圖15為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的棒狀積分裝置的透視圖；圖16A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的棒狀積分裝置的頂視圖；圖16B包括圖16A所示的棒狀積分裝置的側(cè)視圖以及左右側(cè)視圖；圖17為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5，光線入射到棒狀積分裝置的工作情況的頂視圖；圖18為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5，光線入射到棒狀積分裝置的工作情況的側(cè)視圖；圖19為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的頂視圖；圖20示出會(huì)聚效率與入射角之間的關(guān)系；圖21為常規(guī)投影式圖像顯示設(shè)備的一個(gè)例子的光學(xué)系統(tǒng)的概念圖；圖22為常規(guī)棒狀積分裝置的一個(gè)例子的頂視圖；圖23為常規(guī)棒狀積分裝置的一個(gè)例子的側(cè)視圖。
發(fā)明詳述借助根據(jù)本發(fā)明的照明裝置或投影式圖像顯示設(shè)備，利用棒狀積分裝置的一對(duì)楔形表面，可以控制出射端面的光發(fā)散角，并且當(dāng)采用兩個(gè)或更多光源部分時(shí)，即使入射端面的發(fā)散角在水平方向和垂直方向上是不同的，可以使出射端面的光發(fā)散角在水平方向和垂直方向基本相等。由于該原因，可以獲得高亮度和高均勻性的光。另外，可能實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化。
在根據(jù)本發(fā)明的照明裝置和投影式圖像顯示設(shè)備中，優(yōu)選為在柱形光學(xué)元件中除去前側(cè)和后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，一對(duì)相對(duì)側(cè)面中設(shè)置有一個(gè)部分，其中的所述側(cè)面相互平行，另一對(duì)相對(duì)面形成為楔形表面，其中所述側(cè)面以預(yù)定角度的傾角相對(duì)，使得在兩個(gè)側(cè)面間的距離從入射端面向出射端面增大。利用這種結(jié)構(gòu)，一對(duì)平行平面的側(cè)面所反射的光，在入射端面和出射端面的光發(fā)散角相同，而一對(duì)楔形表面反射的光，在入射端面和出射端面的光發(fā)散角不同。當(dāng)總共使用兩個(gè)光源部分時(shí)，可以使出射端面的光發(fā)散角在水平方向和垂直方向基本相等，即使入射端面的光發(fā)散角在水平方向和垂直方向上是不同的。
另外，優(yōu)選為平行于這兩個(gè)光源部分，另外設(shè)置兩個(gè)光源部分，并在柱形光學(xué)元件中除去前側(cè)和后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，兩對(duì)相對(duì)面都形成為楔形表面，其中該楔形表面的側(cè)面以預(yù)定角度的傾角相對(duì)，使得在兩個(gè)表面間的距離從入射端面向出射端面增大。當(dāng)總共使用四個(gè)光源部分時(shí)，利用這種結(jié)構(gòu)可以使出射端面的光發(fā)散角在水平方向和垂直方向基本相等，并可能可以使出射端面的光發(fā)散角小于入射端面的光發(fā)散角。當(dāng)希望得到高亮度光時(shí)這一點(diǎn)尤其有利。
另外，優(yōu)選為當(dāng)兩個(gè)光源部分為第一光源部分和第二光源部分時(shí)，照明裝置進(jìn)一步包括一個(gè)第一反射體，用于將第一光源部分的光引入棒狀積分裝置的入射端面，以及一個(gè)第二反射體，用于將第二光源部分的光引入棒狀積分裝置的入射端面。利用這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)樘峁┝说谝环瓷潴w和第二反射體，可以在設(shè)置兩個(gè)光源部分時(shí)獲得較高的自由度。
另外，從棒狀積分裝置的出射端面發(fā)射的光，優(yōu)選其發(fā)散角在水平方向和垂直方向的最大值基本相同。利用該實(shí)施例，具有獲得高亮度和高均勻性的光的優(yōu)勢(shì)。
另外，優(yōu)選為當(dāng)一對(duì)平行平面上的法線方向?yàn)榈谝环较颍怪庇诎魻罘e分裝置的中線且垂直于第一方向的方向?yàn)榈诙较驎r(shí)，兩個(gè)光源部分的設(shè)置應(yīng)使進(jìn)入棒狀積分裝置的入射端面的光的發(fā)散角在第二方向具有最大值，且該第二方向的最大值大于第一方向的最大值；與第二方向最大值相對(duì)應(yīng)的光被棒狀積分裝置的楔形表面反射，與第一方向最大值相對(duì)應(yīng)的光被棒狀積分裝置的平行面反射；出射端面的光發(fā)散角在第一方向具有最大值，并和入射端面的在第一方向的最大值基本相同，出射端面的發(fā)散角在第二方向的最大值小于入射端面的發(fā)散角在第二方向的最大值。利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用棒狀積分裝置的平行面時(shí)，可以控制在入射端面垂直方向上的光發(fā)散角保持基本相同，棒狀積分裝置的楔形表面可用于使出射端面水平方向上的光發(fā)散角不同于入射端面水平方向上的光發(fā)散角。
另外，優(yōu)選為第一光源部分和第二光源部分的設(shè)置方式為第二光源部分位于第一光源部分的發(fā)射方向上。
另外，優(yōu)選為照明裝置進(jìn)一步包括一個(gè)投影透鏡，而且兩個(gè)光源部分的凹面鏡的光軸垂直于投影透鏡的光軸。利用這種結(jié)構(gòu)，即使安裝調(diào)整角度改變，光源部分也不會(huì)傾斜，因此降低了危害光源壽命的可能性，并增加可靠性。
另外，優(yōu)選為第一光源部分和第二光源部分的設(shè)置方式為，使得第一光源部分的凹面鏡的光軸和第二光源部分的凹面鏡的光軸不與棒狀積分裝置的中線相交。利用這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)置反射體，可以防止出現(xiàn)未被光線利用的區(qū)域。
另外，優(yōu)選為第一和第二反射體由鍍有電介質(zhì)材料的反射鏡或棱鏡組成。
另外，優(yōu)選為，當(dāng)棒狀積分裝置的中線與通過(guò)凹面鏡一個(gè)頂點(diǎn)的凹面鏡的光軸間夾角為入射角；入射端面上，由凹面鏡的有效孔徑的最外圍區(qū)域發(fā)射的光束和棒狀積分裝置的中線形成的角為最大角；且最大角和入射角之間的差為會(huì)聚角；入射角小于會(huì)聚角。利用這種結(jié)構(gòu)，可以提高設(shè)備亮度。
另外，優(yōu)選為入射角和會(huì)聚角的比在最少60％和最多80％的范圍內(nèi)。利用這種結(jié)構(gòu)，可以獲得極高的會(huì)聚效率。
另外，優(yōu)選為，根據(jù)本發(fā)明的投影式圖像顯示設(shè)備配置有一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)光(turning light)的裝置，該裝置使棒狀積分裝置發(fā)射的光束圍繞棒狀積分裝置的中線旋轉(zhuǎn)，并依照光閥的設(shè)置將光束引入光閥。利用這種結(jié)構(gòu)，由于提供了旋光裝置，可以提高光閥的光利用率。
實(shí)施例1首先，利用圖1描述根據(jù)實(shí)施例1的投影式圖像顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作情況。圖1為根據(jù)實(shí)施例1的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的頂視圖。
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的投影式圖像顯示設(shè)備配置有兩個(gè)光源部分101和102，一個(gè)棒狀積分裝置1，一個(gè)引導(dǎo)棒狀積分裝置1發(fā)射的光束的中繼透鏡系統(tǒng)4，一個(gè)場(chǎng)鏡5，一個(gè)透射光閥6用于調(diào)制中繼透鏡系統(tǒng)4引導(dǎo)的光束并形成圖像，以及一個(gè)投影透鏡7用于投映光閥6形成的圖像。
在圖1中應(yīng)該注意，盡管示出了投影式圖像顯示設(shè)備的一個(gè)例子，光束以從兩個(gè)光源部分101和102到中繼透鏡系統(tǒng)4的依次傳播，這一結(jié)構(gòu)同樣可以是一個(gè)照明裝置并可獨(dú)立使用。另外，照明裝置中可進(jìn)一步加入一個(gè)投影透鏡。對(duì)于下述實(shí)施例，這一點(diǎn)同樣適用。
光源部分101和102具有相同的結(jié)構(gòu)并各自配置有一個(gè)光源2，以及一個(gè)凹面鏡3，該凹面鏡3是一個(gè)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，用于會(huì)聚光源2發(fā)出的光。一個(gè)超高壓水銀燈，一個(gè)金屬鹵化物燈，一個(gè)氙氣燈，或一個(gè)例如鹵素?zé)舻陌咨珶艨梢宰鳛楣庠?。在該圖的例子中，凹面鏡3為橢圓形凹面鏡。另外，棒狀積分裝置1由具有良好熱阻抗的玻璃材料形成。
圖2是棒狀積分裝置1的透視圖，圖3A是棒狀積分裝置1的頂視圖。圖3B包括側(cè)視圖以及左右側(cè)視圖。如圖2所示，棒狀積分裝置1是一個(gè)柱形光學(xué)元件，包括一個(gè)位于前側(cè)的入射端面130F，一個(gè)位于后側(cè)的出射端面130B，以及四個(gè)側(cè)面(130T，130U，130L，以及130R)。在彼此相對(duì)的側(cè)面中，一個(gè)方向上是側(cè)面130T和130U，為平行平面(見(jiàn)圖3B)。在另一個(gè)方向上，是相對(duì)的側(cè)面130L和130R，兩個(gè)面以預(yù)定角度的傾角相對(duì)，使兩個(gè)側(cè)面130L和130R從入射端面130F向出射端面130B逐漸遠(yuǎn)離(見(jiàn)圖3A)。
在本實(shí)施例中應(yīng)該注意，“水平方向”是指出射端面130B的長(zhǎng)側(cè)方向(圖2中箭頭“a”的方向)，“垂直方向”是指出射端面130B的短側(cè)方向(圖2中箭頭“b”的方向)。下述實(shí)施例中，這一點(diǎn)同樣適用。
也就是說(shuō)，從垂直方向上看棒狀積分裝置1時(shí)，一對(duì)側(cè)面130T和130U是平行的，然而從水平方向上看時(shí)，側(cè)面130R和130L設(shè)置為楔形，使之從入射端面130F向出射端面130B逐漸變寬。
在圖1中，一對(duì)光源部分101和102的兩個(gè)光源部分，其包括燈2和凹面鏡3，設(shè)置在水平方向(箭頭“a”的方向)。另外，光源部分101和102的燈2的光發(fā)射中心位于凹面鏡3的第一焦點(diǎn)附近。
光源部分101和102中的每個(gè)均設(shè)置為與入射端面130F的入射光角成θ，每個(gè)燈2發(fā)射的光束被凹面鏡3反射，然后會(huì)聚并照射在入射端面130F附近，也就是凹面鏡3的第二焦點(diǎn)。這里，“入射光角”是指棒狀積分裝置的中線103和凹面鏡3的光軸間的夾角，該光軸通過(guò)凹面鏡3的頂點(diǎn)3a。在如圖1所示的例子中，角度θ對(duì)應(yīng)于入射光角。
應(yīng)該注意，當(dāng)不同于凹面鏡3的反射表面位于入射端面130F和燈2之間時(shí)，“與凹面鏡3的頂點(diǎn)3a相交的光線”是指經(jīng)由反射表面與凹面鏡3的頂點(diǎn)3a相交，并傳播經(jīng)過(guò)中線103和入射端面130F的交點(diǎn)的光束。
如上所述，棒狀積分裝置1的入射端面130F位于凹面鏡3的第二焦點(diǎn)附近。在垂直和水平方向上，入射光束被棒狀積分裝置1的側(cè)面適當(dāng)?shù)赝耆瓷?，并從棒狀積分裝置1的出射端面130B發(fā)射出。
以下為棒狀積分裝置1的基本工作的描述。
圖4為棒狀積分裝置1的頂視圖，示出入射光線的傳播。圖5為棒狀積分裝置1的側(cè)視圖，示出入射光線的傳播。圖4顯示入射光線如何以最大角(2θ)進(jìn)入入射端面130F，接著如何在棒狀積分裝置1中被反射并從出射端面130B出射。這里，“最大角”是指與進(jìn)入棒狀積分裝置1的入射端面130F的光的光源之一對(duì)應(yīng)的最大角。
更具體地，“最大角”是指凹面鏡3的有效孔徑(圖1中有效直徑為R)的最外圍區(qū)域發(fā)射的光束，和棒狀積分裝置1的中線103，在入射端面130F處形成的夾角。在圖1所示的例子中，角度θM對(duì)應(yīng)于最大角。
另外，這里的“會(huì)聚角”是指最大角減去入射角獲得的角。
假定θMAX為最大角，θE為入射角，以及θc為會(huì)聚角，上述關(guān)系可以在下述公式(1)中設(shè)定公式(1)θMAX＝θE+θc在圖1所示的例子中，入射角θE和會(huì)聚角θc均為θ，而最大角θMAX為2θ。如圖4所示，由于被棒狀積分裝置1的一對(duì)楔形表面適當(dāng)?shù)赝耆瓷?，以最大?θ入射的入射光線，從出射端面130B以不等于最大角2θ的角度θ’出射。
另一方面，在圖5中，由于被棒狀積分裝置1的一對(duì)平行側(cè)面適當(dāng)?shù)赝耆瓷洌驭取比肷涞娜肷涔饩€，保持并以與入射角相同的角度θ”出射。
例如在圖2和3中，當(dāng)棒狀積分裝置1的出射端面的有效水平長(zhǎng)度為7.6mm時(shí)，楔形角大約為1.63734°，長(zhǎng)度為56.18624mm，沿縱向在側(cè)面經(jīng)過(guò)五次反射，并使用具有良好抗熱性和良好光學(xué)特性的石英(折射率nd＝1.45874)作為棒狀積分裝置1的玻璃材料，因此圖4中最大角2θ為60°的入射光以大約30°出射。另外，在圖5中，30°的入射光可以保持為30°角并以此角度透射。
更具體地，如上所述，當(dāng)每個(gè)凹面鏡的入射角為30°時(shí)，根據(jù)公式(1)，凹面鏡3的最大角為60°。當(dāng)兩個(gè)凹面鏡3如圖1中的結(jié)構(gòu)所示，設(shè)置在水平方向上，光以120°的最大角在棒狀積分裝置1的出射端面130F入射，但出射端面130B的最大發(fā)射角可以被設(shè)定為大約60°。
另一方面，當(dāng)從垂直方向上看時(shí)，即使設(shè)置兩個(gè)凹面鏡3，入射端面入射光角的最大值也不會(huì)和只有一個(gè)凹面鏡3時(shí)不同。最大值為60°，光在平行表面中反射時(shí)，保持這個(gè)角度透射，并以60°出射。
這樣，即使當(dāng)入射端面130F上，入射棒狀積分裝置1的入射光角的最大值在水平方向?yàn)?20°，在垂直方向?yàn)?0°時(shí)，出射端面130B的發(fā)射角在水平和垂直方向均可被設(shè)定為大約60°。
換句話說(shuō)，即使當(dāng)在入射端面130F上，入射光束會(huì)聚角在水平方向上的最大值大于垂直方向上的最大值時(shí)，出射端面130B上發(fā)射光束的發(fā)散角也可以被設(shè)定為，使得水平方向的最大值和垂直方向上的最大值近似相等。
另外，通過(guò)在棒狀積分裝置1發(fā)射部分的附近設(shè)置一個(gè)由分色鏡構(gòu)成的色輪(圖1未示出)就可以得到彩色顯示，其中該分色鏡至少由允許紅、藍(lán)、綠三原色透射的二相色濾色器構(gòu)成，并且該色輪在時(shí)分的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)從而分離白光。
應(yīng)該注意，鍍?cè)跇?gòu)成色輪的分色鏡上的薄膜的特性為，它們通常被認(rèn)為支持30°的入射角，所以在這種情況下，希望得到的凹面鏡3的入射角為30°。
另外，如果光束入射角度不同，在棒狀積分裝置1的水平方向和垂直方向的各對(duì)側(cè)面上，光分別被適當(dāng)?shù)赝耆瓷涞拇螖?shù)也不同。并且因?yàn)樗鼈冊(cè)诔錾涿婧喜?，即使在入射面存在不均勻的照明分布，光線在出射面也會(huì)疊加。結(jié)果就是，在棒狀積分裝置1的出射端面130B獲得的照明光束，可以具有極高的均勻性，并可以具有近似等同于所希望得到的照明范圍的形狀。
然而，盡管通常通過(guò)更多次反射可以得到更好的均勻性，也必須強(qiáng)調(diào)，需要考慮到最大出射角依賴于楔形角和入射光線的反射次數(shù)，從而來(lái)確定棒狀積分裝置1的構(gòu)造。
下述為利用圖6確定棒狀積分裝置1構(gòu)造的描述。圖6為棒狀積分裝置1的頂視圖。在確定棒狀積分裝置1構(gòu)造的過(guò)程中，盡管將參照公式依次描述細(xì)節(jié)，也必須確定入射光線在楔形表面130R和130L的反射次數(shù)(自此以下稱為“反射次數(shù)”)，并得到入射端面130F的楔形角θT和水平長(zhǎng)度L’，其中在入射端面130F上入射光束具有最大入射角。
另外，需要出射端面130B的水平長(zhǎng)度L的值，光源的最大角θMAX，以及棒狀積分裝置1的折射率nd，但這些參數(shù)為常數(shù)。這是因?yàn)殚L(zhǎng)度L是根據(jù)諸如光閥構(gòu)造的因素來(lái)確定，最大角θMAX由每個(gè)光源部分的入射角確定，而折射率nd由構(gòu)成棒狀積分裝置的材料確定。另外，同樣需要發(fā)射角θE的值，但是這個(gè)值是根據(jù)最大角θMAX確定的，所以也是常數(shù)。
在圖6中，如果在入射端面130F，具有最大角θMAX的入射光折射后立即出射的發(fā)射角假定為θ’MAX(度)，根據(jù)Snell定律，下述公式(2)是正確的公式(2) 1×sinθMAX＝nd×sinθ’MAX另外，如果在出射端面130B，具有最大角θMAX的入射光折射前立即出射的發(fā)射角假定為θ’E(度)，在出射端面130B上折射后立即出射的發(fā)射角假定為θE(度)，根據(jù)Snell定律，下述公式(3)同樣是正確的公式(3) 1×sinθE＝nd×sinθ’E另外，如圖6所示，在以反射面130R和130L的法線為參考設(shè)定原始入射角θR1(度)時(shí)，可由下述公式(4)表述θR1公式(4) θR1＝90-(θ’MAX-θT)另外，如圖6所示，在以反射面130R和130L的法線為參考設(shè)定對(duì)應(yīng)于反射次數(shù)n(n＝2，3，4，...)的入射角θRn時(shí)，可由下述公式(5)表述θRn公式(5) θRn＝θR1+2×θT×(n-1)當(dāng)從公式(4)和(5)中消去θR1時(shí)，可以得到下述公式(6)公式(6) θRn＝90-(θ’MAX-θT)+2×θT×(n-1)另一方面，在出射端面130B折射前的反射角θ’E由下述公式(7)表達(dá)公式(7) θ’E＝90-θRn-θT通過(guò)變換公式(7)可以得到下述公式(8)公式(8) θRn＝90-θT-θ’E因?yàn)樵诠?6)和(8)中θRn相等，可以得到下述公式(9)，能夠得到θT公式(9) θT＝(θ’MAX-θ’E)/2n另一方面，緊記，公知的是，在照明光學(xué)系統(tǒng)的前后，照明區(qū)域的表面積和照明光立體角的乘積為常數(shù)，由于類似地，棒狀積分裝置1的出射面的表面積和照明光發(fā)射角的乘積等于透射光閥6的表面積和照明光立體角的乘積，因此入射端面130F水平方向的長(zhǎng)度L’(mm)可以表示為如下形式。
π×L’×V×sinθMAX×sinθV＝π×L×V×sinθE×sinθV注意到V(mm)是棒狀積分裝置垂直方向上的長(zhǎng)度，θV(度)是垂直方向的最大入射角，而L(mm)是出射端面130B水平方向上的長(zhǎng)度。
基于這一關(guān)系，L’可以利用下述公式(10)確定公式(10) L’＝L×sinθE/sinθMAX這樣，通過(guò)確定楔形角θT和入射端面130F在水平方向的長(zhǎng)度L’，可以通過(guò)下述公式(11)確定棒狀積分裝置1縱向的長(zhǎng)度H(mm)公式(11) H＝(L-L’)/2tanθT如上所述，如果確定長(zhǎng)度L，反射次數(shù)n，最大角θMAX，以及發(fā)射角θE，可能得到長(zhǎng)度L’，楔形角θT，和縱向的長(zhǎng)度H，并因而可以確定棒狀積分裝置1的構(gòu)造。
需要注意，關(guān)于如上所述的棒狀積分裝置1的構(gòu)造，可以通過(guò)取代上述公式中希望得到的數(shù)值得到理論值。然而，當(dāng)考慮到凹面鏡3的橢圓形狀，燈2的管狀，燈的光分布特性，以及弧光的強(qiáng)度分布時(shí)，要求調(diào)整長(zhǎng)度H的理論值。
另外，計(jì)算值具有公差范圍。公式(9)中的θT(度)優(yōu)選在下述范圍內(nèi)[(θ’MAX-θ’)/2n]-1≤θT≤[(θ’MAX-θ’)/2n]+1另外，θT(度)優(yōu)選在計(jì)算值的±5’(分)的范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，結(jié)果可能處于磨光的公差內(nèi)。
下述為對(duì)使用上述公式的計(jì)算例子的描述。例如，目前較為普遍地使用具有大約30°會(huì)聚角(入射角)的橢圓凹面鏡，這對(duì)于改善亮度和小型化具有重要性。由于這個(gè)原因，根據(jù)計(jì)算例子，棒狀積分裝置1使用了兩個(gè)橢圓形凹面鏡。在此情況下，根據(jù)公式(1)的最大角θMAX為60°。假設(shè)發(fā)射角θE的所需的值為30°，基于公式(2)至(9)得到1.63734°的楔形角θT。
另一方面，假設(shè)，依照光閥的尺寸，出射端面130B在水平方向的側(cè)面長(zhǎng)度L為7.6mm，基于公式(10)，可以確定入射端面130B的長(zhǎng)度L’為4.38786mm。
另外，基于公式(11)，可能確定長(zhǎng)度H為56.1862490mm。
然而，注意到這是在以5作為反射次數(shù)，棒狀積分裝置1的折射率nd為1.45874的情況下計(jì)算出來(lái)的。
下列表格示出反射次數(shù)n和最大角θMAX變化時(shí)，楔形角θT，長(zhǎng)度L’，以及長(zhǎng)度H的變化。表1示出由θMAX和反射次數(shù)n計(jì)算的楔形角θT的結(jié)果。表2示出由θMAX和出射端面長(zhǎng)度L計(jì)算的入射端面130F的長(zhǎng)度L’的結(jié)果。表3示出利用楔形角θT，出射端面130B的長(zhǎng)度L，以及入射端面130F的長(zhǎng)度L’，改變反射次數(shù)n和最大角θMAX而計(jì)算的長(zhǎng)度H的結(jié)果。
在這些計(jì)算中，棒狀積分裝置1的nd為1.45874，出射端面130B的發(fā)射角θE為30°。
表1
表2
表3
這樣確定的棒狀積分裝置1發(fā)出的光束通過(guò)中繼透鏡系統(tǒng)4和場(chǎng)鏡5照射透射光閥6，其中該中繼透鏡系統(tǒng)至少由一個(gè)透鏡構(gòu)成。
基于驅(qū)動(dòng)電路(未示出)輸出的電信號(hào)，透射光閥6顯示圖像。顯示在透射光閥6上的圖像被投影透鏡7放大并被透射到屏幕(未示出)上。
利用本實(shí)施例，當(dāng)出射端面130B垂直方向的光發(fā)散角保持近似等于入射端面130F垂直方向的光發(fā)散角時(shí)(見(jiàn)圖5)，可以控制出射端面130B水平方向的光發(fā)散角不同于入射端面130F水平方向的光發(fā)散角(最大角)(見(jiàn)圖4)。
這樣，例如，關(guān)于相對(duì)中線103在入射端面130F具有60°最大角(圖4中2θ)，以及相對(duì)于中線103在垂直方向具有30°發(fā)散角(見(jiàn)圖5中θ”)的光，可以將出射端面130B水平方向的光發(fā)散角(圖4中θ’)和垂直方向的光發(fā)散角(圖4中θ”)設(shè)定為相等的30°。
因此，使用兩個(gè)光源時(shí)，出射端面130B發(fā)射的光發(fā)散角在水平方向具有一個(gè)最大角，在垂直方向具有一個(gè)最大角，二者同為60°，而且可以獲得高亮度和高均勻性的光。關(guān)于亮度，可以獲得的亮度大約為使用單光源部分獲得的亮度1.7到1.8倍。另外，交替使用單光源部分，直到每個(gè)光源部分的光源耗盡為止的時(shí)間增加，而因此對(duì)比使用單光源的設(shè)備，可以獲得大約兩倍的光源壽命。
需要注意，本實(shí)施例是通過(guò)利用投影式圖像顯示設(shè)備的一個(gè)例子來(lái)描述的，但如果使用一種設(shè)備，其在光傳播的方向上至少配置從光源2到中繼透鏡系統(tǒng)4的結(jié)構(gòu)作為照明裝置，可以獲得一種照明裝置，能夠發(fā)出具有高亮度和高均勻性的光。
實(shí)施例2圖7為根據(jù)實(shí)施例2的投影式圖像顯示設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)的概念圖。和圖1所示的根據(jù)實(shí)施例1的投影式圖像顯示設(shè)備具有相同結(jié)構(gòu)的部分，使用相同的參考標(biāo)記，這里省略這些部分的詳細(xì)描述。對(duì)比圖1所示的結(jié)構(gòu)，圖7所示的結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)光源部分101和102的設(shè)置方式不同，并配置有第一反射體48和第二反射體49。
在本實(shí)施例中，組合棱鏡(synthesizing prism)48和49用作為第一和第二反射體。組合棱鏡48和49由具有極高熱阻抗的玻璃材料形成，且它們的反射表面鍍有具有極高反射比的多層電介質(zhì)薄膜。
同樣可能使用鍍有多層電介質(zhì)薄膜的反射鏡。然而，當(dāng)使用沉積鋁或銀的反射鏡或棱鏡時(shí)，必須在合成部分之前插入一個(gè)濾光片以濾掉紫外光。
第一反射體48將光源部分102發(fā)出的光引入棒狀積分裝置1的入射端面130F，第二反射體49將光源部分101發(fā)出的光引入棒狀積分裝置1的入射端面130F。當(dāng)從上面看時(shí)，第一反射體48和第二反射體49的設(shè)置使其形成“＞”形，開口朝向與棒狀積分裝置1的入射端面130F相反的一側(cè)(當(dāng)從入射端面130F看時(shí)其基本為V形)。通過(guò)這種設(shè)置方式，第一反射體48和第二反射體49的反射表面的傾角為最大角的一半。
在本實(shí)施例中，通過(guò)使用第一反射體48和第二反射體49，在設(shè)置光源部分101和102時(shí)具有更高的自由度，而且在圖7的例子中，光源部分101和102在水平方向設(shè)置為彼此相對(duì)。也就是說(shuō)，光源2和凹面鏡3在水平方向彼此相對(duì)。光源2發(fā)射的光束被凹面鏡3反射，接著分別被第一反射體48和第二反射體49反射。反射光以角度θ會(huì)聚和照射在入射端面130F附近，也就是說(shuō)，在凹面鏡3的第二焦點(diǎn)附近，其中該角度θ相對(duì)于棒狀積分裝置1的中線103相等。
圖8為根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的側(cè)視圖。虛線部分示出在根據(jù)屏幕(未示出)位置的仰角方向而調(diào)整裝配調(diào)整角9的狀況。通常，當(dāng)光源在光軸方向傾斜時(shí)，受熱和其它因素的影響，光源壽命會(huì)縮短。在本實(shí)施例中，由于兩個(gè)光源部分101和102的凹面鏡3的光軸以及投影透鏡7的光軸垂直設(shè)置，因此在改變裝配調(diào)整角9時(shí)光源部分的光軸不會(huì)傾斜。
這樣，利用本實(shí)施例，即使當(dāng)光源2和凹面鏡3繞它們的光軸以裝配調(diào)整角9的角度旋轉(zhuǎn)時(shí)，光軸位置也不會(huì)改變，并且在此特定結(jié)構(gòu)(specification)中水平光可以延伸而不會(huì)改變。由于該原因，即使設(shè)備本身傾斜安裝，危害光源壽命的幾率也極小，并可以得到高可靠性的設(shè)備。
實(shí)施例3圖9為根據(jù)實(shí)施例3的投影式圖像顯示設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)的概念圖。和圖1所示的根據(jù)實(shí)施例1的投影式圖像顯示設(shè)備具有相同結(jié)構(gòu)的部分，使用相同的參考標(biāo)記，這里省略這些部分的詳細(xì)描述。注意，然而，光源部分101和102顯示為更實(shí)際的物體，而凹面鏡3以橫截面形式顯示(下述圖相同)。
對(duì)比圖1所示的結(jié)構(gòu)，圖9所示的結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)光源部分101和102的設(shè)置方式不同，并配置有合成反射鏡61(第一反射體)和合成反射鏡62(第二反射體)。例如，合成反射鏡61和62為鍍有多層電介質(zhì)薄膜的反射鏡。
另外，棒狀積分裝置1自身的結(jié)構(gòu)和實(shí)施例1相同，但是對(duì)比實(shí)施例1的設(shè)置，本實(shí)施例的棒狀積分裝置1繞中心軸103旋轉(zhuǎn)90°。
因此，在將實(shí)施例1中描述的“垂直方向”和“水平方向”的定義應(yīng)用于實(shí)施例3時(shí)，圖9紙面中的水平方向?yàn)椤按怪狈较颉保怪奔埫娴姆较驗(yàn)椤八椒较颉薄?br> 光源2和凹面鏡3在垂直方向彼此相對(duì)。另外，合成反射鏡61和62的反射面分別朝向燈2。另外，合成反射鏡61和62的反射面在垂直方向分別傾斜45°，且合成反射鏡61和合成反射鏡62的傾斜方向相反。這樣，燈2發(fā)出的光束被合成反射鏡61的反射面和合成反射鏡62的反射面旋轉(zhuǎn)90°，并被引入棒狀積分裝置1的入射端面130F。
另外，合成反射鏡61的反射面在水平方向傾斜15°(圖9中箭頭“c”的方向)，該角度為凹面鏡3的會(huì)聚角的一半，合成反射鏡62的反射面在水平方向傾斜15°(圖9中箭頭“d”的方向)，該角度為凹面鏡3的會(huì)聚角的一半。
圖10A示出從棒狀積分裝置1的出射端面130B一側(cè)看去的圖9所示的設(shè)備。如該圖所示，光源部分101和102的設(shè)置使光源部分101的凹面鏡3的光軸和光源部分102的凹面鏡3的光軸不與棒狀積分裝置1的中線103相交。也就是說(shuō)，兩光軸分離以使其平行，而且兩光軸都不與棒狀積分裝置1的中線103相交。合成反射鏡61和62的設(shè)置與光源部分101和102的設(shè)置相對(duì)應(yīng)。
圖10B為示出棒狀積分裝置1的入射端面130F附近區(qū)域的側(cè)視圖。以及圖13是合成反射鏡61和62的設(shè)置的例子的透視圖，顯示該圖為了便于理解合成反射鏡61和62的設(shè)置。利用這些圖，很明顯地，光源部分101和102發(fā)出的光束是被合成反射鏡61和62的傾斜表面反射。
由于合成反射鏡61和62的反射表面的傾斜，以及在合成反射鏡61和62的左邊和右邊，兩個(gè)燈2在水平方向的位移，燈2發(fā)出的光被合成反射鏡61和62反射，并以入射角θ(30°)會(huì)聚并照射在入射端面130F附近，也就是說(shuō)，在凹面鏡3的第二焦點(diǎn)附近，其中該角度θ相對(duì)于棒狀積分裝置1的中線103相等。
在此情況下，分別來(lái)自凹面鏡3的最大角2θ(60°)的光入射到入射端面130F，使得最大角120°的光入射棒狀積分裝置1的入射端面130F。由于本實(shí)施例中的棒狀積分裝置1的楔形表面設(shè)置在水平方向，最大角120°的光被楔形表面反射，使得可能以與實(shí)施例1相同的方式，將出射端面103B處的最大發(fā)射角控制在大約60°。
如上所述，在本實(shí)施例中，光源部分101和102的設(shè)置使光源部分101的凹面鏡3的光軸和光源部分102的凹面鏡3的光軸不與棒狀積分裝置1的中線103相交，而合成反射鏡61和62的設(shè)置與此相應(yīng)。這樣消除了實(shí)施例2中合成棱鏡產(chǎn)生的不被光線利用的區(qū)域(圖7中陰影區(qū)域)，并因此可以獲得能夠提供具有更高亮度和更高均勻性的圖像的設(shè)備。
另外，通過(guò)將兩個(gè)光源部分的凹面鏡的光軸與投影棱鏡的光軸垂直設(shè)置，即使在設(shè)備傾斜安裝時(shí)，也會(huì)降低光源損壞的危險(xiǎn)，而且像實(shí)施例2一樣，可以獲得較高的可靠性。
實(shí)施例4圖11為根據(jù)實(shí)施例4的投影式圖像顯示設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)的概念圖。和圖1所示的根據(jù)實(shí)施例1的投影式圖像顯示設(shè)備具有相同結(jié)構(gòu)的部分，使用相同的參考標(biāo)記，這里省略這些部分的詳細(xì)描述。圖12示出從棒狀積分裝置1的出射端面130B一側(cè)看去的圖11所示的設(shè)備。如圖11和12所示，按光束傳播順序，從光源2到棒狀積分裝置1的結(jié)構(gòu)和實(shí)施例4相同。
如圖11所示，棒狀積分裝置1發(fā)射的光束通過(guò)一個(gè)色輪11，一個(gè)至少由一個(gè)透鏡構(gòu)成的中繼透鏡系統(tǒng)4，一個(gè)全反射鏡12，一個(gè)場(chǎng)鏡5，以及一個(gè)全反射棱鏡13，而照射在反射光閥14上。光閥14發(fā)射形成光學(xué)圖像的調(diào)制光。光閥14發(fā)出的光束通過(guò)全反射棱鏡13到達(dá)投影透鏡7，而投影透鏡7投影光閥14形成的光學(xué)圖像。
通過(guò)將色輪11設(shè)置在棒狀積分裝置1的出射端面130B附近，可以形成彩色顯示。色輪11由分色鏡構(gòu)成，分色鏡至少允許紅、藍(lán)、綠三原色透射，該色輪在時(shí)分的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)并將白光分離。用于鍍?cè)跇?gòu)成色輪11的分色鏡上的薄膜的特性是，它們通常認(rèn)為支持形成30°的入射角，使得在此情況下，希望得到的入射角為30°。
全反射鏡12和全反射棱鏡13構(gòu)成為用于旋轉(zhuǎn)光的裝置，并以下面的形式設(shè)置，使得從棒狀積分裝置的中線103方向看去時(shí)，棒狀積分裝置1發(fā)射的光束以中線103為中心旋轉(zhuǎn)。確定旋轉(zhuǎn)角度使其與反射光閥14的設(shè)置相匹配，而且在圖11的例子中為90°。
利用這種結(jié)構(gòu)，棒狀積分裝置1的出射端面130B發(fā)射的照明光，在被旋轉(zhuǎn)90°的情況下照射反射光閥14。可以通過(guò)將全反射棱鏡13與空氣的邊界角(the angle of the boundary with the atmosphere)以及全反射鏡12的角度設(shè)定為希望得到的角度來(lái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)角，其中全反射棱鏡13利用全反射將光束引入反射光閥14。
這樣配置的用于旋轉(zhuǎn)光的裝置提高了會(huì)聚率。例如，盡管在使反射光閥14具有足夠的表面積方面沒(méi)有問(wèn)題，也就是說(shuō)，可以確保棒狀積分裝置1的出射面的短側(cè)具有足夠的長(zhǎng)度，但為了使裝置小型化，光閥也需要小型化，而且例如在使用對(duì)角線長(zhǎng)度為17.78mm的反射光閥，使照明光的會(huì)聚角適于F值(F-number)為2時(shí)，必須使棒狀積分裝置1的出射面的短側(cè)長(zhǎng)度約為6mm。在此情況下，基于大約6mm的出射面的短側(cè)長(zhǎng)度，使用楔形角進(jìn)一步縮短了入射面長(zhǎng)度并降低了會(huì)聚率。
為解決此問(wèn)題，通過(guò)在棒狀積分裝置的長(zhǎng)側(cè)長(zhǎng)度上設(shè)置楔形角并提高會(huì)聚率，并且通過(guò)裝備一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中全反射鏡12和全反射棱鏡13旋轉(zhuǎn)照明光以使與反射光閥的設(shè)置相匹配，從而可以較大地提高反射光閥的光利用率，并獲得具有更高亮度和均勻性的照明裝置，同時(shí)可以獲得配置有該照明裝置的投影式圖像顯示設(shè)備。
注意，然而，眾所周知，在照明光學(xué)系統(tǒng)的前面以及后面，照明區(qū)域表面積和照明光立體角的乘積為常數(shù)，棒狀積分裝置1出射面的表面積和照明光發(fā)射角的乘積，當(dāng)然等于透射光閥14的表面積和照明光立體角的乘積。
另外，如圖12所示，如實(shí)施例3，光源部分101和102的設(shè)置使得光源部分101的凹面鏡3的光軸和光源部分102的凹面鏡3的光軸不與棒狀積分裝置1的中線103相交，而合成反射鏡61和62的設(shè)置與此相對(duì)應(yīng)。這使得可以獲得具有更高亮度和更高均勻性的圖像。
當(dāng)棒狀積分裝置繞中線103旋轉(zhuǎn)，并以本實(shí)施例中的方式設(shè)置時(shí)，兩個(gè)左和右燈2的設(shè)置也依照旋轉(zhuǎn)角而改變。甚至在此情況下，如果在保持位置關(guān)系的同時(shí)，圖12所示的光源部分101和102以及合成反射鏡61和62繞中線103旋轉(zhuǎn)，也可以提供上述旋轉(zhuǎn)棒狀積分裝置的設(shè)置。
另外，反射光閥14由數(shù)字反射鏡器件構(gòu)成，并且基于驅(qū)動(dòng)電路(未示出)輸出的電信號(hào)顯示圖像，其中該反射鏡器件為微反射鏡的集合。反射光閥14顯示的圖像通過(guò)全反射棱鏡13和投影透鏡7被放大并投影到屏幕(未示出)上。
實(shí)施例5上述實(shí)施例的每一個(gè)都具有兩個(gè)光源部分，但是實(shí)施例5是一個(gè)使用了四個(gè)光源部分的例子。圖14A為根據(jù)實(shí)施例6的投影式圖像顯示設(shè)備的頂視圖，圖14B為側(cè)視圖。
根據(jù)本實(shí)施例的投影式圖像顯示設(shè)備配置有四個(gè)光源部分201到204，一個(gè)棒狀積分裝置20，一個(gè)引導(dǎo)棒狀積分裝置20發(fā)射的光束的中繼透鏡系統(tǒng)4，一個(gè)場(chǎng)鏡5，一個(gè)透射光閥6用于調(diào)制中繼透鏡系統(tǒng)4發(fā)出的光束并形成圖像，以及一個(gè)投影透鏡7投映光閥6形成的圖像。參考標(biāo)記206表示棒狀積分裝置20的中線。
光源部分201到204具有相同的結(jié)構(gòu)并分別配置有一個(gè)光源200，以及作為會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)的凹面鏡205，其用于會(huì)聚光源2發(fā)出的光。對(duì)比圖1所示的結(jié)構(gòu)，光源部分的數(shù)目是不同的，但是每個(gè)光源部分的結(jié)構(gòu)和圖1中的光源部分是相同的。
圖15為棒狀積分裝置20的透視圖，而圖16A為頂視圖，圖16B包括側(cè)視圖以及左右側(cè)視圖。如圖15所示，棒狀積分裝置20是一個(gè)柱形光學(xué)元件，包括一個(gè)位于前側(cè)的入射端面230F，一個(gè)位于后側(cè)的出射端面230B，以及四個(gè)側(cè)面(230T，230U，230L，以及230R)。
對(duì)比圖2所示的上述實(shí)施例的棒狀積分裝置1，在兩對(duì)相對(duì)側(cè)面中，只有一對(duì)側(cè)面130L和130R，形成為楔形表面，而在本實(shí)施例中，兩對(duì)側(cè)面都形成為楔形表面。
也就是說(shuō)，相對(duì)的側(cè)面230L和230R以預(yù)定角度的傾角相對(duì)，使兩個(gè)側(cè)面230L和230R從入射端面130F向出射端面130B逐漸遠(yuǎn)離(見(jiàn)圖16A)。這對(duì)于相對(duì)的表面230T和230U來(lái)說(shuō)同樣適用(見(jiàn)圖16B)。
如上所述，棒狀積分裝置1的入射端面230F設(shè)置在凹面鏡205的第二焦點(diǎn)附近，入射光在棒狀積分裝置20的垂直方向和水平方向被適當(dāng)?shù)赝耆瓷?，并從棒狀積分裝置20的出射端面230B出射。
在圖14A中，兩個(gè)光源部分201和202組成的一對(duì)設(shè)置在水平方向(箭頭“a”的方向)。在此情況下，兩個(gè)光源部分203和204組成的一對(duì)以同樣方式設(shè)置在紙面之后。另外，在圖14B中，兩個(gè)光源部分201和203組成的一對(duì)設(shè)置在垂直方向(箭頭“b”的方向)。在此情況下，兩個(gè)光源部分202和204組成的一對(duì)以同樣方式設(shè)置在紙面之后。
在本實(shí)施例中，存在四個(gè)光源部分，兩個(gè)設(shè)置在水平方向，兩個(gè)設(shè)置在垂直方向。
也就是說(shuō)，實(shí)施例6的光源部分的結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)設(shè)置在水平方向或垂直方向的光源部分，以及另兩個(gè)與其平行設(shè)置的光源部分。在本實(shí)施例6中，光源部分依照兩對(duì)楔形表面而設(shè)置，且一共存在四個(gè)光源部分。
以下為棒狀積分裝置20的基本工作的描述。圖17為棒狀積分裝置20的頂視圖，示出入射光線的傳播。圖18為棒狀積分裝置20的側(cè)視圖，示出入射光線的傳播。
圖17示出入射光線如何以最大角(2θ)入射至入射端面230F，接著在棒狀積分裝置20內(nèi)部反射，并從出射端面230B出射。如圖17所示，由于被棒狀積分裝置20的楔形表面230L和230R適當(dāng)?shù)赝耆瓷洌畲蠼?θ的入射光線從出射端面130B以θ’出射，其中θ’不同于最大角2θ。
在圖18中這種情況也是相同的。最大角2θ的入射光線從出射端面130B以θ’出射，由于被棒狀積分裝置20的楔形表面230T和230U適當(dāng)?shù)赝耆瓷?，因此θ’不同于最大?θ。
換句話說(shuō)，利用本實(shí)施例，水平方向的2θ角的入射光線和垂直方向的2θ角的入射光線均從出射端面130B以θ’出射。
由于本實(shí)施例具有總共多達(dá)四個(gè)光源部分，如上所述在水平方向和垂直方向，可以使出射端面的光發(fā)散角小于入射端面的光發(fā)散角，在要求得到極高亮度的光時(shí)，這一點(diǎn)是有利的。
實(shí)施例6利用例子描述了實(shí)施例1，其中入射棒狀積分裝置1的光的入射角和會(huì)聚角相等，但在實(shí)施例6中，入射角小于會(huì)聚角。
圖19為根據(jù)實(shí)施例6的光學(xué)系統(tǒng)概念圖的頂視圖。除了入射角與會(huì)聚角的關(guān)系，此圖示出的結(jié)構(gòu)與圖1所示的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，因此使用和圖1中一樣的參考標(biāo)記，并省略每一部分的深入描述。
在圖19中，θE為入射角，θC為會(huì)聚角。在此圖的結(jié)構(gòu)中，入射角θE小于會(huì)聚角θC。
本實(shí)施例中，圖4中入射端面130F的2θ為θE+θC，在出射端面130B變成θ’，和實(shí)施例1相似，θ’不同于入射端面130F的角度。另外，如圖5所示，同樣地，將入射角θ”保持并透射，然后出射。
例如，最大角θE+θC為51°(θE＝21°)的入射光以大約30°的發(fā)射角θ’出射。在此情況下，棒狀積分裝置1出射面的有效水平長(zhǎng)度設(shè)為7.5mm，楔形角約為1.51848°，長(zhǎng)度為50.4485mm，在縱向側(cè)面上的反射次數(shù)為4，且將具有良好熱阻抗和光學(xué)特性的石英(折射率nd＝1.45859)用作為棒狀積分裝置1的玻璃材料。另外，當(dāng)圖5中的入射角θ”為30°時(shí)，光保持這個(gè)角度透射，并以30°角出射。
下表4示出不同入射角下，楔形角θT、入射面長(zhǎng)度L’、棒狀積分裝置長(zhǎng)度M、以及會(huì)聚效率標(biāo)準(zhǔn)化為最大值1的計(jì)算值。棒狀積分裝置出射面的有效長(zhǎng)度為7.5mm的有效水平長(zhǎng)度、以及5.8mm的有效垂直長(zhǎng)度，并在計(jì)算會(huì)聚效率值時(shí)使用一個(gè)基本理想的中繼透鏡系統(tǒng)。另外，反射次數(shù)設(shè)定為3、4、和5。
在表4的例子中，會(huì)聚角θC固定為30°，入射角θE從15°到30°以3度為增量改變。除了在入射角θE為30°時(shí)，二者之間的關(guān)系為入射角小于會(huì)聚角。表4中字母E為會(huì)聚率。使用評(píng)估照明光學(xué)系統(tǒng)的模擬軟件計(jì)算會(huì)聚率，其中將光學(xué)器件諸如光源、透鏡和反射鏡等建模，以確定希望到達(dá)屏幕的光線量，其中將光源發(fā)射的光線投影到該屏幕上。對(duì)應(yīng)于棒狀積分裝置中的反射次數(shù)的每一組設(shè)置，表4所示的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化為最大值1。
表4
圖20利用表4的數(shù)值，示出會(huì)聚率和入射角的關(guān)系。水平軸θ為入射角，垂直軸E為會(huì)聚率。
在圖19中，當(dāng)水平軸上的θ為30°時(shí)，會(huì)聚角也為30°，但是其他情況下，入射角θ小于會(huì)聚角。圖20中可以看出，在水平軸上的θ＝30°時(shí)會(huì)聚率最小，在此情況下入射角和會(huì)聚角相等，當(dāng)入射角設(shè)定為θ＝21°時(shí)獲得最大值，為會(huì)聚角的70％。
換句話說(shuō)，根據(jù)表4和圖20，明顯地，當(dāng)入射角小于會(huì)聚角時(shí)，可以提高設(shè)備亮度。在此情況下，當(dāng)入射角θ和會(huì)聚角的比值在最小60％(θ＝18°)和最大80％(θ＝24°)的范圍內(nèi)時(shí)，匯聚率顯示出特別優(yōu)異的數(shù)值。
需要注意，盡管這里描述的是用于使用兩個(gè)光源的情況，它同樣也適用于使用四個(gè)光源的結(jié)構(gòu)，如實(shí)施例5。
另外，在上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，棒狀積分裝置1的一對(duì)相對(duì)側(cè)面為平行平面，另一對(duì)相對(duì)側(cè)面為以預(yù)定傾斜角度彼此相對(duì)的平面，棒狀積分裝置1設(shè)置為使得一對(duì)相對(duì)側(cè)面的至少一部分為平行平面形成，以及另一對(duì)相對(duì)側(cè)面的至少一部分為以預(yù)定傾斜角度彼此相對(duì)的平面形成。這是因?yàn)榘l(fā)射角可以變窄為希望得到的角度，并且可以通過(guò)使光束在以預(yù)定傾斜角度彼此相對(duì)的一對(duì)平面間反射，獲得均勻照明。這一方面同樣適用于實(shí)施例1至實(shí)施例5。
另外，在制造時(shí)必須拋光棒狀積分裝置的出射端面130B。然而，在拋光過(guò)程中，棒狀積分裝置1的端部，也就是出射端面130B的四個(gè)邊緣和四個(gè)角，有時(shí)會(huì)碎裂。碎片部分尺寸可能為0.1mm或更大。
照明均勻性會(huì)受到出射端面130B碎片的負(fù)面影響，在照明中可能出現(xiàn)不均勻。
由于此原因，優(yōu)選為，利用在棒狀積分裝置的四邊的所需標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度L上附加有額外長(zhǎng)度的長(zhǎng)度L1，來(lái)確定棒狀積分裝置的形狀。這樣，可以防止由出射端面130B的四個(gè)邊緣和四個(gè)角的碎裂產(chǎn)生的影響負(fù)面影響照明均勻性。附加長(zhǎng)度在例如直到0.2mm的范圍內(nèi)。這一點(diǎn)同樣適用于實(shí)施例1至實(shí)施例5。
另外，通過(guò)利用玻璃材料的例子來(lái)描述上述實(shí)施例中的棒狀積分裝置，但它同樣可能是中空的柱形光學(xué)元件，并具有由反射鏡形成的四個(gè)內(nèi)壁表面。此結(jié)構(gòu)中的入射光束同樣被內(nèi)壁表面的反射鏡適當(dāng)?shù)赝耆瓷洹?br> 工業(yè)應(yīng)用如上所述，利用本發(fā)明，因?yàn)榭梢钥刂瞥錾涠嗣嫠椒较虻墓獍l(fā)散角使得不同于入射端面水平方向的光發(fā)散角，因此可以獲得具有高亮度和高均勻性的光。由于此原因，在裝配有棒狀積分裝置的照明裝置和投影式圖像顯示設(shè)備中，本發(fā)明是很有益的。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括包括一盞燈和一個(gè)凹面鏡的光源部分；棒狀積分裝置；以及引導(dǎo)從該棒狀積分裝置發(fā)射的光束的中繼透鏡系統(tǒng)；其中該棒狀積分裝置是一個(gè)柱形光學(xué)元件，具有一個(gè)位于前側(cè)的入射端面以及一個(gè)位于后側(cè)的出射端面；其中，在該出射端面的長(zhǎng)側(cè)方向?yàn)樗椒较蚯叶虃?cè)方向?yàn)榇怪狈较驎r(shí)該柱形光學(xué)元件中不同于前側(cè)和后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，一對(duì)相對(duì)側(cè)面形成為楔形表面，在該楔形表面中的側(cè)面以預(yù)定角度的傾角彼此相對(duì)，使得在水平方向或垂直方向上，該楔形表面中的側(cè)面間的距離從該入射端面向該出射端面增大；其中該光源部分發(fā)出的光會(huì)聚并照射在該棒狀積分裝置的入射端面附近；以及其中兩個(gè)所述光源部分設(shè)置在水平方向或垂直方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置；其中，該柱形光學(xué)元件中不同于該前側(cè)和該后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，一對(duì)相對(duì)側(cè)面中設(shè)置有該側(cè)面彼此平行的部分，另一對(duì)相對(duì)側(cè)面形成為楔形表面，該楔形表面中的側(cè)面以預(yù)定角度的傾角彼此相對(duì)，使得該楔形表面中的兩個(gè)側(cè)面間的距離從該入射端面向該出射端面增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置；其中，平行于兩個(gè)光源部分，還設(shè)置有兩個(gè)光源部分，該柱形光學(xué)元件中不同于該前側(cè)和該后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，兩對(duì)相對(duì)側(cè)面都形成為楔形表面，該楔形表面中的側(cè)面以預(yù)定角度的傾角彼此相對(duì)，使得在該楔形表面中的兩個(gè)側(cè)面間的距離從該入射端面向該出射端面增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，當(dāng)所述兩個(gè)光源部分為第一光源部分和第二光源部分時(shí)，進(jìn)一步包括第一反射體，用于將該第一光源部分發(fā)出的光引導(dǎo)至該棒狀積分裝置的入射端面；以及第二反射體，用于將該第二光源部分發(fā)出的光引導(dǎo)至該棒狀積分裝置的入射端面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中從該棒狀積分裝置的出射端面發(fā)射的光的發(fā)散角，在水平方向的最大值和垂直方向的最大值基本相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置；其中，當(dāng)一對(duì)該平行平面上的法線方向?yàn)榈谝环较?，而垂直于該棒狀積分裝置的中線且垂直于該第一方向的方向?yàn)榈诙较驎r(shí)將兩個(gè)光源部分設(shè)置為使得進(jìn)入該棒狀積分裝置的入射端面的光的發(fā)散角在該第二方向具有最大值，且該第二方向的最大值大于該第一方向的最大值；其中與該第二方向最大值相對(duì)應(yīng)的光被該棒狀積分裝置的楔形表面反射，而與該第一方向最大值相對(duì)應(yīng)的光被該棒狀積分裝置的平行平面反射；以及其中該出射端面的光發(fā)散角在該第一方向具有最大值，并和在該入射端面的該第一方向的最大值基本相同，而在該出射端面的光發(fā)散角第二方向的最大值小于在該入射端面的第二方向的最大值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其中該第一光源部分和該第二光源部分設(shè)置為使得該第二光源部分位于該第一光源部分的發(fā)射方向上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)投影透鏡，其中兩個(gè)該光源部分的凹面鏡的光軸與該投影透鏡的光軸垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，其中該第一光源部分和該第二光源部分設(shè)置為使得該第一光源部分的凹面鏡的光軸和該第二光源部分的凹面鏡的光軸不與該棒狀積分裝置的中線相交。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置；其中，當(dāng)該棒狀積分裝置的中線與通過(guò)所述凹面鏡一個(gè)頂點(diǎn)的該凹面鏡的光軸間的角為入射角時(shí)；在該入射端面上，由該凹面鏡的有效孔徑的最外圍區(qū)域所發(fā)射的光束和該棒狀積分裝置的中線形成的角為最大角；以及該最大角和該入射角之間的差為會(huì)聚角；則該入射角小于該會(huì)聚角。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明裝置，其中該入射角和該會(huì)聚角的比值在最小60％和最大80％的范圍內(nèi)。
12.一個(gè)投影式圖像顯示設(shè)備，包括包括一盞燈和一個(gè)凹面鏡的光源部分；棒狀積分裝置；引導(dǎo)從該棒狀積分裝置發(fā)射的光束的中繼透鏡系統(tǒng)；調(diào)制由該中繼透鏡系統(tǒng)引導(dǎo)的光束并形成圖像的光閥；以及投映該光閥形成的圖像的投影透鏡；其中該棒狀積分裝置是一個(gè)柱形光學(xué)元件，具有一個(gè)位于前側(cè)的入射端面以及一個(gè)位于后側(cè)的出射端面；其中，當(dāng)該出射端面的長(zhǎng)側(cè)方向?yàn)樗椒较蚯叶虃?cè)方向?yàn)榇怪狈较驎r(shí)該柱形光學(xué)元件中不同于該前側(cè)和后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，一對(duì)相對(duì)側(cè)面形成為楔形表面，該楔形表面中的側(cè)面以預(yù)定角度的傾角彼此相對(duì)，使得該楔形表面中的側(cè)面之間在水平方向或垂直方向的距離從該入射端面向該出射端面增大；其中該光源部分發(fā)出的光會(huì)聚并照射到該棒狀積分裝置的入射端面附近；以及其中所述兩個(gè)光源部分設(shè)置在水平方向或垂直方向上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影式圖像顯示設(shè)備；其中，該柱形光學(xué)元件中不同于前側(cè)和后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，一對(duì)相對(duì)側(cè)面設(shè)置有該側(cè)面彼此平行的部分，另一對(duì)相對(duì)側(cè)面形成為楔形表面，該楔形表面中的側(cè)面以預(yù)定角度的傾角彼此相對(duì)，使得該楔形表面中的兩個(gè)側(cè)面間的距離從該入射端面向該出射端面增大。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其中，平行于所述兩個(gè)光源部分，還設(shè)置有兩個(gè)光源部分；一共存在四個(gè)光源部分；該柱形光學(xué)元件中不同于前側(cè)和后側(cè)的四個(gè)側(cè)面中，兩對(duì)相對(duì)側(cè)面都形成為楔形表面，該楔形表面中的側(cè)面以預(yù)定角度的傾角彼此相對(duì)，使得在該楔形表面中的兩個(gè)側(cè)面間的距離從該入射端面向該出射端面增大。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，當(dāng)所述兩個(gè)光源部分為第一光源部分和第二光源部分時(shí)，進(jìn)一步包括，第一反射體，用于將該第一光源部分發(fā)出的光引導(dǎo)至該棒狀積分裝置的入射端面，以及第二反射體，用于將該第二光源部分發(fā)出的光引導(dǎo)至該棒狀積分裝置的入射端面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其中該第一光源部分和該第二光源部分設(shè)置為使得該第二光源部分位于該第一光源部分的發(fā)射方向上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影式圖像顯示設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)投影透鏡，其中所述兩個(gè)光源部分的凹面鏡的光軸與所述投影透鏡的光軸垂直。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其中所述第一光源部分和所述第二光源部分設(shè)置為使得該第一光源部分的凹面鏡的光軸和該第二光源部分的凹面鏡的光軸不與該棒狀積分裝置的中線相交。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其中，當(dāng)該棒狀積分裝置的中線與通過(guò)該凹面鏡頂點(diǎn)的該凹面鏡光軸間的角為入射角時(shí)；入射端面上，由該凹面鏡的有效孔徑的最外圍區(qū)域所發(fā)射的光束和該棒狀積分裝置的中線形成的角為最大角；以及該最大角和該入射角之差為會(huì)聚角；則該入射角小于該會(huì)聚角。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影式圖像顯示設(shè)備，包括一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)光的裝置，該裝置使從該棒狀積分裝置發(fā)射的光束繞該棒狀積分裝置的中線旋轉(zhuǎn)，并依照該光閥的設(shè)置將光束引導(dǎo)至該光閥。
全文摘要
一種照明裝置，包括兩個(gè)光源部分(101，102)，一個(gè)棒狀積分裝置(1)，以及用于引導(dǎo)從棒狀積分裝置出射的光束的中繼透鏡系統(tǒng)(4)，其中棒狀積分裝置(1)為柱狀光學(xué)元件，其具有作為上底的入射端面(130F)以及作為下底的出射端面(130B)。形成此部件的四個(gè)側(cè)面中的一對(duì)相對(duì)側(cè)面彼此平行相對(duì)，而其余相對(duì)側(cè)面形成楔形面，其中該彼此相對(duì)的平面以特定角度傾斜，使得楔形面的相對(duì)側(cè)面從入射端面(130F)到出射端面(130B)向后傾斜。來(lái)自兩個(gè)光源部分(101，102)的光會(huì)聚到棒狀積分裝置的入射端面(130F)附近。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1703654SQ20038010126
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月9日
發(fā)明者畑山淳 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社