專利名稱：光學(xué)系統(tǒng)裝置、以及具備該裝置的投影型圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備光源、和具有與光源發(fā)射的光的光軸方向垂直的平面形狀的光調(diào)制元件(液晶面板)的光學(xué)系統(tǒng)裝置，以及具備該光學(xué)系統(tǒng)裝置的投影型圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往，一般廣為公知的有，具備將顯示在液晶面板或DMD等的光調(diào)制元件上的圖像放大并投影在屏幕等的投影透鏡的投影型圖像顯示裝置(投影機(jī)或投影電視機(jī))。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)投影透鏡的光利用效率而言，投影透鏡上周邊部分比光軸通過(guò)部分(以下稱為光軸部分)差。由此，存在著投影到屏幕上的圖像(投影像)的周邊部分變暗(所謂的周邊光量產(chǎn)生遺漏)的弊端。因而，為了使投影到屏幕等的圖像(投影像)的照度分布均勻而提出了各種方法。
作為這些方法的一例，列舉出了將多個(gè)凸透鏡和凹透鏡組合構(gòu)成投影透鏡組，通過(guò)投影透鏡組將顯示在光調(diào)制元件上的圖像放大，而使投影在屏幕等上的圖像的照度分布均勻的方法(例如，專利文獻(xiàn)1)。
另外，也考慮過(guò)為了避開(kāi)利用光利用效率較差的投影透鏡的周邊部分，而利用大口徑的投影透鏡來(lái)增大像圈(image circle)的方法。
但是，在上述的現(xiàn)有方法中，必須或以滿足規(guī)定的必要條件組合多個(gè)透鏡構(gòu)成投影透鏡組、或利用大口徑的投影透鏡。也就是，存在著構(gòu)成投影透鏡組復(fù)雜或投影透鏡成本較高這樣的問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2000-147377號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求項(xiàng)1，段落0017，圖2等)

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明正是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種既可以抑制投影透鏡的成本、又可以容易地使投影在屏幕等上的圖像的照度分布均勻的光學(xué)系統(tǒng)裝置、以及具備該光學(xué)系統(tǒng)裝置的投影型圖像顯示裝置。
本發(fā)明的第1特征的主旨在于，一種具備光源(光源310)、光調(diào)制元件(液晶面板351～液晶面板353)、和將顯示在所述光調(diào)制元件上的圖像放大的投影透鏡(投影透鏡120)的光學(xué)系統(tǒng)裝置，其中，所述光調(diào)制元件配置在所述投影透鏡的物面的附近，所述光源在所述投影透鏡的所述物面的附近、與所述物面平行的平面上，將位于所述光軸部分的周邊的周邊部分照射得比所述光軸通過(guò)的光軸部分亮。
根據(jù)上述特征，通過(guò)光源在與投影透鏡的物面平行的平面上將周邊部分照射得比光軸部分亮，從而不用大口徑的投影透鏡就能夠使投影在屏幕等的圖像(投影像)的照度分布均一。另外，不用使投影透鏡組的構(gòu)成復(fù)雜化，就能夠容易地使投影在屏幕等的圖像的照度分布均一。
還有，必須注意本說(shuō)明書(shū)中描述的光是最終到達(dá)屏幕的光，即投影在屏幕的有效光。
本發(fā)明的第2特征的主旨在于，在本發(fā)明的第1特征中，光學(xué)系統(tǒng)裝置具備配置在所述光源發(fā)射的光入射到所述光調(diào)制元件側(cè)、或所述光源發(fā)射的光從所述光調(diào)制元件出射側(cè)的透射濾光器(光透過(guò)フイルタ)(透射濾光器361)，所述透射濾光器具有光軸通過(guò)部分即濾光器光軸部分(濾光器光軸部分361a)和位于所述濾光器光軸部分的周邊的部分即濾光器周邊部分(濾光器周邊部分361b)，所述濾光器周邊部分的透過(guò)率比所述濾光器光軸部分的透過(guò)率高。
本發(fā)明的第3特征的主旨在于，本發(fā)明的第1特征中，光學(xué)系統(tǒng)裝置具備配置在所述光源的所述光調(diào)制元件側(cè)、具有沿所述光軸方向延伸的形狀的錐形柱(錐形柱381a～錐形柱383a)，和配置在所述錐形柱的所述光調(diào)制元件側(cè)、具有沿所述光軸方向延伸的形狀的導(dǎo)光部件(導(dǎo)光部件381b～導(dǎo)光部件383b)，所述錐形柱具有從所述光源朝所述導(dǎo)光部件逐漸擴(kuò)展的形狀，所述導(dǎo)光部件使通過(guò)所述錐形柱的光在所述導(dǎo)光部件的側(cè)面反射而引導(dǎo)到所述光調(diào)制元件側(cè)。
本發(fā)明的第4特征的主旨在于，本發(fā)明的第3特征中所述導(dǎo)光部件由透明介質(zhì)形成。
本發(fā)明的第5特征的主旨在于，本發(fā)明的第3特征中所述導(dǎo)光部件具有所述導(dǎo)光部件的內(nèi)壁由鏡子構(gòu)成的筒狀的形狀。
本發(fā)明的第6特征的主旨在于，本發(fā)明的第3特征中所述導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度比所述錐形柱的長(zhǎng)度短。
本發(fā)明的第7特征的主旨在于，投影型圖像顯示裝置具備本發(fā)明的第1特征乃至第6特征的任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)裝置。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種既可以抑制投影透鏡的成本、又可以容易地使投影在屏幕等上的圖像的照度分布均一的光學(xué)系統(tǒng)裝置，以及具備該光學(xué)系統(tǒng)裝置的投影型圖像顯示裝置。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的投影型圖像顯示裝置100的圖。
圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。
圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的透射濾光器361的圖。
圖4是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。
圖5是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的錐形柱381a以及導(dǎo)光部件381b的圖。
圖6是表示有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。
圖7是表示有關(guān)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。
圖8是表示有關(guān)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。
圖9是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
圖10是用于對(duì)根據(jù)導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度而周邊光量比超過(guò)100％的機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明的圖。(其1)圖11是用于對(duì)根據(jù)導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度而周邊光量比超過(guò)100％的機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明的圖。(其2)圖12是用于對(duì)根據(jù)導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度而周邊光量比超過(guò)100％的機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明的圖。(其3)
圖13是用于對(duì)根據(jù)導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度而周邊光量比超過(guò)100％的機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明的圖。(其4)圖14是用于對(duì)與波長(zhǎng)(色)對(duì)應(yīng)的周邊光量比的不同進(jìn)行說(shuō)明的圖。
圖中100-投影型圖像顯示裝置，110-主體部，120-投影透鏡，200-屏幕，300-光學(xué)系統(tǒng)裝置，310-光源，311-高壓水銀燈，311a～311c-LED，312-反射鏡，321、322-蠅眼(fly eye)透鏡，323-偏振變換元件，324-聚光透鏡(condenser lens)，325-鏡子，331、332-分色鏡(dichroic mirror)，341～343-鏡子，351、353-液晶面板，361、363-透射濾光器，361a-濾光器光軸部分，361b-濾光器周邊部分，370-色合成部，381a～383a-錐形柱(taper rod)，381b～383b-導(dǎo)光部件，384-折疊式棱鏡(folding prism)，384a-反射鏡，386a、386b-中繼透鏡(relay lens)，387-反射鏡，388-共同錐形柱，389-色分離棱鏡，391-入射端面，392-出射端面，393-入射端面，394-出射端面，396～399-折疊式棱鏡，410-光源，411-放電燈，412-反射鏡。
具體實(shí)施例方式(投影型圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu))以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的投影型圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的投影型圖像顯示裝置100的圖。
如圖1所示，投影型圖像顯示裝置100是將圖像顯現(xiàn)在屏幕200上的投影機(jī)等。具體而言，投影型圖像顯示裝置100具備收容高壓水銀燈或LED等的光源和液晶面板等的光調(diào)制元件的主體部110，和將顯示在光調(diào)制元件上的圖像放大的投影透鏡120。
還有，在第1實(shí)施方式中將投影型圖像顯示裝置100作為投影機(jī)進(jìn)行了說(shuō)明，但是并非限定于此，也可以是投影電視機(jī)。
(光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu))以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。
如圖2所示，光學(xué)系統(tǒng)裝置300將光源310發(fā)射的光照射到液晶面板351～液晶面板353，并且用色合成部370將通過(guò)液晶面板351～液晶面板353的光合成而生成圖像。另外，光學(xué)系統(tǒng)裝置300用投影透鏡120將生成的圖像放大并顯示于屏幕200上。
具體而言，光源310具有發(fā)射光的高壓水銀燈311、和將高壓水銀燈311發(fā)射的光反射的反射鏡312。
蠅眼透鏡321、蠅眼透鏡322以及聚光透鏡324使高壓水銀燈311發(fā)射的光均勻，偏振變換元件323使出射的光與偏振方向一致。另外，鏡子325反射通過(guò)聚光透鏡324的光。
分色鏡331透過(guò)相當(dāng)于藍(lán)色的波長(zhǎng)的光的同時(shí)，反射相當(dāng)于綠色以及紅色的波長(zhǎng)的光。同樣地，分色鏡332透過(guò)相當(dāng)于紅色的波長(zhǎng)的光的同時(shí)，反射相當(dāng)于綠色的波長(zhǎng)的光。
鏡子341將透過(guò)分色鏡331的光(相當(dāng)于藍(lán)色的波長(zhǎng)的光)反射。同樣地，鏡子342以及鏡子343將透過(guò)分色鏡332的光(相當(dāng)于紅色的波長(zhǎng)的光)反射。
液晶面板351具有與光源310發(fā)射的光的光軸a方向垂直的平面形狀，在顯示與藍(lán)色對(duì)應(yīng)的圖像的同時(shí)，透過(guò)相當(dāng)于藍(lán)色的波長(zhǎng)的光。同樣地，液晶面板352具有與光源310發(fā)射的光的光軸a方向垂直的平面形狀，在顯示與綠色對(duì)應(yīng)的圖像的同時(shí)，透過(guò)相當(dāng)于綠色的波長(zhǎng)的光。另外，液晶面板353具有與光源310發(fā)射的光的光軸a方向垂直的平面形狀，在顯示與紅色對(duì)應(yīng)的圖像的同時(shí)，透過(guò)相當(dāng)于紅色的波長(zhǎng)的光。在此，液晶面板351～液晶面板353被配置在投影透鏡120的物面。
透射濾光器361被配置在光源310發(fā)射的光從液晶面板351出射之側(cè)(即、液晶面板351的色合成部370側(cè))。同樣地，透射濾光器362被配置在光源310發(fā)射的光從液晶面板352出射之側(cè)(即、液晶面板352的色合成部370側(cè))，透射濾光器363被配置在光源310發(fā)射的光從液晶面板353出射之側(cè)(即、液晶面板353的色合成部370側(cè))。還有，透射濾光器361～透射濾光器363的詳細(xì)情況將后述(參照?qǐng)D3)。
色合成部370將透過(guò)液晶面板351～液晶面板353的光進(jìn)行合成。也即，色合成部370將顯示在各液晶面板上的藍(lán)色、綠色以及紅色的圖像進(jìn)行合成而生成1幅圖像。另外，投影透鏡120對(duì)色合成部370所生成的圖像進(jìn)行放大投影。
還有，第1實(shí)施方式中使透射濾光器361～透射濾光器363配置在光源310發(fā)射的光從液晶面板351～液晶面板353出射之側(cè)，但并非限定于此，也可以配置在光源310發(fā)射的光入射到液晶面板351～液晶面板353之側(cè)(即、液晶面板351～液晶面板353的光源310側(cè))。
(透射濾光器的結(jié)構(gòu))以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的透射濾光器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的透射濾光器361～透射濾光器363的圖。還有，由于透射濾光器361～透射濾光器363具有相同的結(jié)構(gòu)，所以在圖3中以透射濾光器361為例進(jìn)行說(shuō)明。
如圖3所示，透射濾光器361具有作為光軸a通過(guò)部分的濾光器光軸部分361a、和位于濾光器光軸部分361a的周邊的部分即濾光器周邊部分361b。另外，濾光器周邊部分361b的透過(guò)率比濾光器光軸部分361a的透過(guò)率高。
在此，濾光器光軸部分361a以及濾光器周邊部分361b的大小根據(jù)投影透鏡120的光利用效率來(lái)決定。具體而言，濾光器光軸部分361a具有與在像圈范圍內(nèi)光利用效率較高部分對(duì)應(yīng)的大小，濾光器周邊部分361b具有與在像圈范圍內(nèi)光利用效率較低的部分對(duì)應(yīng)的大小。
還有，透射濾光器361，優(yōu)選構(gòu)成為從通過(guò)光軸a的點(diǎn)朝放射方向、與投影透鏡120的光利用效率降低對(duì)應(yīng)地使光透過(guò)率階梯狀地升高。
這樣，光源310發(fā)射的光通過(guò)透射濾光器361后，在投影透鏡120的物面的附近與物面平行的平面中、將位于光軸部分的周邊的周邊部分照射得比光軸a通過(guò)的光軸部分亮。
還有，第1實(shí)施方式中所謂“在投影透鏡120的物面的附近與物面平行的平面”意味著在光源310發(fā)射的光從透射濾光器361出射之側(cè)與物面平行的平面。
另外，必須注意第1實(shí)施方式中所述的光是最終到達(dá)屏幕的光，即投影到屏幕的有效光。
(作用以及效果)根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置(或者具備該光學(xué)系統(tǒng)裝置的投影型圖像顯示裝置)，通過(guò)使濾光器周邊部分361b的透過(guò)率比濾光器光軸部分361a的透過(guò)率高的透射濾光器361～透射濾光器363配置在液晶面板351～液晶面板353的附近，光源410能夠在投影透鏡120的物面的附近與物面平行的平面中、將周邊部分照射得比光軸通過(guò)的光軸部分亮。也就是，通過(guò)透射濾光器361～透射濾光器363與投影透鏡120的周邊部分的光量遺漏相抵，就能夠不用大口徑的投影透鏡而使投影到屏幕200上的圖像(投影像)的照度分布均勻。另外，能夠不使投影透鏡120的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而容易地使投影到屏幕200上的圖像的照度分布均勻。
(光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu))以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。還有，圖4中對(duì)與上述圖2相同的構(gòu)成要素付與相同的符號(hào)，主要對(duì)與圖2的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖4所示，光學(xué)系統(tǒng)裝置300具有對(duì)各液晶面板照射光的LED(藍(lán)色LED311a、綠色LED311b以及紅色LED311c)；具有從LED朝導(dǎo)光部件逐漸擴(kuò)展的形狀的錐形柱(錐形柱381a、錐形柱382a以及錐形柱383a)，和將LED的光引導(dǎo)到液晶面板的導(dǎo)光部件(導(dǎo)光部件381b、導(dǎo)光部件382b以及導(dǎo)光部件383b)。
具體而言，錐形柱381a配置在藍(lán)色LED311a的液晶面板351側(cè)而且具有沿光軸b方向延伸的形狀。同樣地，錐形柱382a配置在綠色LED311b的液晶面板352側(cè)而且具有沿光軸g方向延伸的形狀，錐形柱383a配置在紅色LED311c的液晶面板353側(cè)而且具有沿光軸r方向延伸的形狀。
導(dǎo)光部件381b配置在錐形柱381a的液晶面板351側(cè)并具有沿光軸b方向延伸的棱柱體狀的形狀。同樣地，導(dǎo)光部件382b配置在錐形柱382a的液晶面板352側(cè)并具有沿光軸g方向延伸的棱柱體狀的形狀，導(dǎo)光部件383b配置在錐形柱383a的液晶面板353側(cè)并具有沿光軸r方向延伸的棱柱體狀的形狀。
(錐形柱以及導(dǎo)光部件的結(jié)構(gòu))以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的錐形柱以及導(dǎo)光部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖5(a)是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的錐形柱381a～錐形柱383a的圖，圖5(b)是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的導(dǎo)光部件381b～導(dǎo)光部件383b的圖。還有，由于錐形柱381a～錐形柱383a具有相同的結(jié)構(gòu)，從而在圖5(a)中以錐形柱381a為例進(jìn)行說(shuō)明。另外，由于導(dǎo)光部件381b～導(dǎo)光部件383b具有相同的結(jié)構(gòu)，從而在圖5(b)中以導(dǎo)光部件381b為例進(jìn)行說(shuō)明。
如圖5(a)所示，錐形柱381a具有從藍(lán)色LED311a朝導(dǎo)光部件381b逐漸擴(kuò)展的棱柱體狀的形狀。另外，錐形柱381a在藍(lán)色LED311a的端部具有入射端面391，而在導(dǎo)光部件381b側(cè)的端部具有出射端面392，將藍(lán)色LED311a發(fā)射的光從入射端面391導(dǎo)入出射端面392。還有，如上述那樣，錐形柱381a具有逐漸擴(kuò)展的形狀，其入射端面391的面積比出射端面392的面積要小。
如圖5(b)所示，導(dǎo)光部件381b由玻璃等透明介質(zhì)形成并具有棱柱體狀的形狀。另外，導(dǎo)光部件381b在錐形柱381a側(cè)的端部具有入射端面393而在液晶面板351側(cè)的端部具有出射端面394。另外，導(dǎo)光部件381b使藍(lán)色LED311a發(fā)射的光在導(dǎo)光部件381b的側(cè)面反射而從入射端面393導(dǎo)入出射端面394。還有，入射端面393以及出射端面394的面積與液晶面板351的顯示區(qū)域大致相等。
這樣，導(dǎo)光部件381b是具有側(cè)面作為反射面的棱柱，并使入射到導(dǎo)光部件381b的各種入射角度的光束重疊。另外，在與錐形柱381a并用的情況下，通過(guò)改變導(dǎo)光部件381b的長(zhǎng)度，能夠使具有期望的強(qiáng)度分布的光從導(dǎo)光部件381輸出。
另外，導(dǎo)光部件381b的光軸b方向的長(zhǎng)度L2與錐形柱381a的光軸b方向的長(zhǎng)度L1之比，優(yōu)選根據(jù)入射端面391與出射端面392的面積比、導(dǎo)光部件的材質(zhì)以及LED的定向性等適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。
還有，必須注意第2實(shí)施方式中所述的光是最終到達(dá)屏幕的光，即投影到屏幕的有效光。
(作用以及效果)
根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300(或者投影型圖像顯示裝置100)，通過(guò)具有從藍(lán)色LED311a～紅色LED311c朝導(dǎo)光部件381b～導(dǎo)光部件383b逐漸擴(kuò)展的棱柱體狀的錐形柱381a～錐形柱383a，使得導(dǎo)光部件381b～導(dǎo)光部件383b內(nèi)反射的光低分散化。另外，低分散化的光在與光軸垂直的面內(nèi)產(chǎn)生偏移，在液晶面板351～液晶面板353(在投影透鏡120的物面的附近與物面平行的平面)中將周邊部分照射得比光軸通過(guò)的光軸部分亮。因而，能夠不用大口徑的投影透鏡而使投影在屏幕200的圖像(投影像)的照度分布均勻。另外，能夠不使投影透鏡120的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而較易地使投影到屏幕200的圖像的照度分布均勻。
(光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu))以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。還有，以下主要對(duì)與上述第2實(shí)施方式不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
具體而言，第2實(shí)施方式中綠色LED311b發(fā)射的光未經(jīng)鏡子反射而照射液晶面板352，第3實(shí)施方式中綠色LED311b發(fā)射的光經(jīng)鏡子反射后而照射液晶面板352。
圖6是表示有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。還有，圖6中對(duì)與上述圖4相同的構(gòu)成要素付與相同的符號(hào)，主要對(duì)與圖4的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖6所示，光學(xué)系統(tǒng)裝置300具有具備反射鏡384a的折疊式棱鏡384。折疊式棱鏡384被安裝在錐形柱382a的出射端面392以及導(dǎo)光部件382b的入射端面393，反射鏡384a發(fā)射綠色LED311b發(fā)射的光。
還有，第3實(shí)施方式中折疊式棱鏡384被安裝在錐形柱382a的出射端面392上，但并非限定于此，也可以被配置在導(dǎo)光部件382b的中途。這時(shí)，根據(jù)通過(guò)折疊棱鏡384的光程長(zhǎng)而使導(dǎo)光部件382b的長(zhǎng)度縮短。
另外，在折疊棱鏡384與錐形柱382a的出射端面392之間、以及在折疊棱鏡384與導(dǎo)光部件382b的入射端面393之間，優(yōu)選設(shè)置空氣隙(airgap)。
(作用以及效果)根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300(或者投影型圖像顯示裝置100)，通過(guò)綠色LED311b發(fā)射的光由反射鏡384a反射，能夠使導(dǎo)光部件382b的光軸g方向的長(zhǎng)度縮短，能夠?qū)⒏鱈ED在小空間內(nèi)配置。
另外，與第2實(shí)施方式同樣地，能夠不采用大口徑的投影透鏡、或不使投影透鏡120的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，就容易地使投影到屏幕200的圖像(投影像)的照度分布均勻。
(光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu))以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。還有，以下主要對(duì)與上述第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
具體而言，第2實(shí)施方式中綠色LED311b發(fā)射的光未經(jīng)鏡子反射而照射液晶面板352，第4實(shí)施方式中綠色LED311b發(fā)射的光經(jīng)鏡子反射后照射液晶面板352。
圖7是表示有關(guān)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。還有，圖7中對(duì)與上述圖4相同的構(gòu)成要素付與相同的符號(hào)，主要對(duì)與圖4的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖7所示，光學(xué)系統(tǒng)裝置300具有反射鏡387、和中繼透鏡(中繼透鏡386a以及中繼透鏡386b)。中繼透鏡386a將綠色LED311b發(fā)射的光中繼到反射鏡387，反射鏡387反射由中繼透鏡386a中繼的光。另外，中繼透鏡386b將由反射鏡387反射的光中繼到液晶面板352。
(作用以及效果)根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300(或者投影型圖像顯示裝置100)，通過(guò)綠色LED311b發(fā)射的光由反射鏡387反射，能夠使導(dǎo)光部件382b的光軸g方向的長(zhǎng)度縮短。另外，能夠?qū)⒏鱈ED配置在小空間內(nèi)，能夠?qū)ED設(shè)計(jì)(layout)的自由度提高。
進(jìn)一步，與第2實(shí)施方式同樣地，能夠不采用大口徑的投影透鏡、或不使投影透鏡120的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，就容易地使投影到屏幕200的圖像(投影像)的照度分布均勻。
(光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu))
以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。還有，以下主要對(duì)與所述第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
具體而言，第2實(shí)施方式中作為光源設(shè)置有藍(lán)色LED311a、綠色LED311b以及紅色LED311c，但第5實(shí)施方式中作為光源設(shè)置有放電燈。
另外，第2實(shí)施方式中對(duì)每一個(gè)LED都設(shè)置有錐形柱，但第5實(shí)施方式中設(shè)置有1個(gè)與放電燈對(duì)應(yīng)的錐形柱。
圖8是表示有關(guān)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300的圖。還有，圖8中對(duì)與上述圖4相同的構(gòu)成要素付與相同的符號(hào)，主要對(duì)與圖4的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖8所示，光學(xué)系統(tǒng)裝置具備具備放電燈411以及反射鏡412的光源410；具有沿光軸a方向逐漸擴(kuò)展的棱柱體狀的形狀的共同錐形柱388；將光源410(放電燈411)發(fā)射的光分離為相當(dāng)于各色(藍(lán)色、綠色以及紅色)的波長(zhǎng)的光的色分離棱鏡389；和折疊式棱鏡396～折疊式棱鏡399。
在此，由于相當(dāng)于綠色的波長(zhǎng)的光通過(guò)的光程長(zhǎng)(即、導(dǎo)光部件382b的光軸方向的長(zhǎng)度)、比相當(dāng)于藍(lán)色以及紅色的波長(zhǎng)的光通過(guò)的光程長(zhǎng)(即、導(dǎo)光部件381b以及導(dǎo)光部件383b的光軸方向的長(zhǎng)度)要短，使得導(dǎo)光部件382b由具有與導(dǎo)光部件381b以及導(dǎo)光部件383b不同的折射率的介質(zhì)構(gòu)成。
(作用以及效果)根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)裝置300(或者投影型圖像顯示裝置100)，通過(guò)設(shè)置共同錐形柱388來(lái)代替多個(gè)錐形柱(錐形柱381a～錐形柱383a)，能夠謀求節(jié)省空間。另外，作為光源410能夠利用亮度以及通用性優(yōu)異的白色光源。
進(jìn)一步，與第2實(shí)施方式同樣地，能夠不采用大口徑的投影透鏡、或不使投影透鏡120的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，就容易地使投影到屏幕200的圖像(投影像)的照度分布均勻。
以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式～第5實(shí)施方式的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖9是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。圖9中，將投影透鏡120的物面中光軸通過(guò)的光軸部分的光量與位于光軸部分的周邊的周邊部分的光量之比(周邊光量比)設(shè)定為縱軸，將導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度L2設(shè)定為橫軸。還有，本評(píng)價(jià)中，根據(jù)投影透鏡120的焦距與有效徑(按照F數(shù))，僅對(duì)有效取到投影透鏡120的光進(jìn)行處理。
另外，本評(píng)價(jià)中，錐形柱(錐形柱381a～錐形柱383a)的長(zhǎng)度L1是100mm，入射端面391與出射端面392的面積比是15.5，導(dǎo)光部件(導(dǎo)光部件381b～導(dǎo)光部件383b)的材質(zhì)是BK7，各LED(藍(lán)色LED311a～紅色LED311c)定向性優(yōu)于完全擴(kuò)散狀態(tài)(ランバ一シアン、lambertian)(半幅值52°)。
如圖9所示，本評(píng)價(jià)中，當(dāng)導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度L2在20mm～100mm的范圍內(nèi)時(shí)，周邊光量比超過(guò)了100％(即、周邊部分比光軸部分要亮)。另外，當(dāng)導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度L2在160mm～215mm的范圍內(nèi)時(shí)，周邊光量比超過(guò)了100％。
因而，通過(guò)將導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度L2設(shè)定在20mm～100mm的范圍內(nèi)或160mm～215mm的范圍內(nèi)，可以將投影透鏡120的周邊光量遺漏相抵，從而能夠使投影在屏幕200上的圖像(投影像)的照度分布均勻。
還有，按照錐形柱的長(zhǎng)度L1、入射端面391和出射端面392的面積比、導(dǎo)光部件的材質(zhì)以及LED的定向性等，導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度L2的最佳范圍當(dāng)然也不同。
(周邊光量比超過(guò)100％的機(jī)理)以下，參照附圖對(duì)按照導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度而周邊光量比超過(guò)100％的機(jī)理示意地進(jìn)行說(shuō)明。圖10～圖13，是用于對(duì)隨著導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度而周邊光量比超過(guò)100％的機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明的圖。
首先，不考慮錐形柱內(nèi)進(jìn)行反射的反射光，參照?qǐng)D10以及圖11對(duì)導(dǎo)光部件內(nèi)所導(dǎo)引的光進(jìn)行說(shuō)明。如圖10所示，導(dǎo)光部件內(nèi)所導(dǎo)引的光包括導(dǎo)光部件內(nèi)不反射的直進(jìn)光(直進(jìn)光1～直進(jìn)光3等)、和導(dǎo)光部件內(nèi)進(jìn)行反射的反射光(反射光1～反射光4等)。
接著，如圖11所示那樣，導(dǎo)光部件內(nèi)存在著僅有直進(jìn)光的區(qū)域(空白部分)、和直進(jìn)光與反射光重疊的區(qū)域(斜線部分以及網(wǎng)狀部分)。另外，直進(jìn)光與反射光重疊的區(qū)域(斜線部分以及網(wǎng)狀部分)的光量、比僅有直進(jìn)光的區(qū)域(空白部分)的光量多。
因而，在不考慮錐形柱內(nèi)進(jìn)行反射的反射光的情況下，若導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度為閾值Ltho以下則周邊光量比(周邊部分/中心部分)超過(guò)100％。還有，在以不考慮錐形柱內(nèi)進(jìn)行反射的反射光的方式進(jìn)行考察的情況下，所謂閾值Ltho是指從導(dǎo)光部件的入射面到在入射面的外緣進(jìn)行反射的反射光的交點(diǎn)的長(zhǎng)度。
還有，必須注意圖11～圖13中僅對(duì)通過(guò)光點(diǎn)a0的光進(jìn)行考察。還有，必須注意圖11～圖13中僅記載了對(duì)通過(guò)光點(diǎn)a0的光之中相對(duì)光軸角度最大的光進(jìn)行表示的線。
接著，僅注視錐形柱內(nèi)進(jìn)行反射的反射光，參照?qǐng)D12以及圖13對(duì)導(dǎo)光部件內(nèi)所導(dǎo)引的光進(jìn)行說(shuō)明。還有，圖12以及圖13中，反射面中進(jìn)行反射的光按照歐幾里德(Eukleidés)的光的反射法則以和入射角相等的出射角進(jìn)行反射，另外，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，僅對(duì)通過(guò)錐形柱的入射面的中心(后述的光點(diǎn)a0)的光進(jìn)行考察。
如圖12所示，通過(guò)光點(diǎn)a0而且在錐形柱內(nèi)只進(jìn)行1次反射的反射光(在側(cè)面Lx進(jìn)行反射的反射光)，可以認(rèn)為是從光點(diǎn)a0相對(duì)于錐形柱的側(cè)面(Lx)的延長(zhǎng)線的線對(duì)稱的位置(光點(diǎn)a1)射出的直進(jìn)光。
在注視錐形柱內(nèi)僅進(jìn)行1次反射的反射光的情況下，與上述圖11同樣地，在導(dǎo)光部件內(nèi)存在僅有直進(jìn)光的區(qū)域(空白部分)、和直進(jìn)光與反射光重疊的區(qū)域(斜線部分以及網(wǎng)狀部分)。
因而，在只注視錐形柱內(nèi)僅進(jìn)行1次反射的反射光的情況下，如果導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度為閾值Lth1以下，則周邊光量比(周邊部分/中心部分)超過(guò)100％。還有，在只對(duì)錐形柱內(nèi)僅進(jìn)行1次反射的反射光進(jìn)行考察的情況下，所謂閾值Lth1是指從導(dǎo)光部件的入射面到由入射面的外緣進(jìn)行反射的反射光的交點(diǎn)為止的長(zhǎng)度。
同樣地，如圖13所示，通過(guò)光點(diǎn)a0而且在錐形柱內(nèi)只進(jìn)行1次反射的反射光(在側(cè)面Ly進(jìn)行反射的反射光)，可以認(rèn)為是從光點(diǎn)a0相對(duì)于錐形柱的側(cè)面(Ly)的延長(zhǎng)線的線對(duì)稱的位置(光點(diǎn)a’1)射出的直進(jìn)光。另外，通過(guò)光點(diǎn)a0而且在錐形柱內(nèi)只進(jìn)行兩次反射的反射光(在側(cè)面Ly以及側(cè)面Lx進(jìn)行反射的反射光)，可以認(rèn)為是從光點(diǎn)a’1相對(duì)于錐形柱的側(cè)面的延長(zhǎng)線(Lx)的線對(duì)稱的位置(光點(diǎn)a2)射出的直進(jìn)光。
在只注視錐形柱內(nèi)僅進(jìn)行兩次反射的反射光的情況下，與上述圖11同樣地，導(dǎo)光部件內(nèi)存在僅有直進(jìn)光的區(qū)域(空白部分)、和直進(jìn)光與反射光重疊的區(qū)域(斜線部分以及網(wǎng)狀部分)。
因而，在只注視錐形柱內(nèi)僅進(jìn)行兩次反射的反射光的情況下，如果導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度為閾值Lth2以下，則周邊光量比(周邊部分/中心部分)超過(guò)100％。還有，在只對(duì)錐形柱內(nèi)僅進(jìn)行兩次反射的反射光進(jìn)行考察的情況下，所謂閾值Lth2是指從導(dǎo)光部件的入射面到由入射面的外緣進(jìn)行反射的反射光的交點(diǎn)為止的長(zhǎng)度。
還有，圖12或圖13中對(duì)由錐形柱的一方的側(cè)面僅進(jìn)行1次或兩次反射的反射光進(jìn)行了考察，但是對(duì)由錐形柱的另一方的側(cè)面僅進(jìn)行1次或兩次反射的反射光也是同樣的。
如果對(duì)錐形柱內(nèi)進(jìn)行零～兩次反射的光全體進(jìn)行考慮的話，則在導(dǎo)光部件內(nèi)如圖11～圖13所示的光全部重疊，但是如圖11～圖13所示那樣在導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度為一定的閾值(Ltho～Lth2)以下時(shí)，周邊光量比(周邊部分/中心部分)超過(guò)100％。
因而，在對(duì)入射到導(dǎo)光部件的全體光進(jìn)行考慮的情況下，在導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度(從入射面到出射面的長(zhǎng)度)、比從導(dǎo)光部件的入射面到由入射面的外緣進(jìn)行反射的反射光的交點(diǎn)為止的長(zhǎng)度之中最短的長(zhǎng)度短時(shí)，可推測(cè)周邊光量比(周邊部分/中心部分)超過(guò)100％。也就是說(shuō)，在導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度比錐形柱的長(zhǎng)度短時(shí)，可推測(cè)周邊光量比(周邊部分/中心部分)超過(guò)100％。
(與波長(zhǎng)(色)對(duì)應(yīng)的周邊光量比的不同)以下，參照附圖對(duì)與波長(zhǎng)(色)對(duì)應(yīng)的周邊光量比的不同進(jìn)行說(shuō)明。圖14是用于對(duì)與波長(zhǎng)(色)對(duì)應(yīng)的周邊光量比的不同進(jìn)行說(shuō)明的圖。還有，圖14中以綠色和紅色為例進(jìn)行說(shuō)明。
如圖14所示，綠色和紅色中，周邊光量比隨導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度而不同。具體而言，即使導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度相同(例如50mm)，綠色的周邊光量比(例如118％)和紅色的周邊光量比(例如109％)也不同。還有，各色的周邊光量比的不同，可以推測(cè)起因于各色的光源的定向性分布或波長(zhǎng)的不同等。
在此，由于各色的周邊光量比不同就會(huì)產(chǎn)生顏色不均，從而優(yōu)選各色的周邊光量比相同。
因而，通過(guò)使與各色對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度不同，而使各色的周邊光量比一致為相同的周邊光量比。例如，通過(guò)將與綠色對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度設(shè)定為90mm，并且將與紅色對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度設(shè)定為75mm，而使各色的周邊光量比一致為105％。
這樣，在周邊光量比的特征隨著波長(zhǎng)的長(zhǎng)度而不同的情況下，通過(guò)使與各色對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度不同，就能夠使各色的周邊光量比一致為相同的周邊光量比。
在所述第1實(shí)施方式～第5實(shí)施方式中，將光學(xué)系統(tǒng)裝置300作為3板型的方式進(jìn)行了說(shuō)明，但并非限定于此，也可以是單板型的。另外，在上述第1實(shí)施方式～第5實(shí)施方式中，投影型圖像顯示裝置100作為光調(diào)制元件利用了液晶面板，但并非限定于此，作為光調(diào)制元件也可以是利用了DMD(Digital Micro Mirror Device)的DLP(Digital Light Processing；注冊(cè)商標(biāo))方式的顯示裝置。
在上述第2實(shí)施方式～第5實(shí)施方式中，錐形柱(錐形柱381a～錐形柱383a、共同錐形柱388)以及導(dǎo)光部件(導(dǎo)光部件381b～導(dǎo)光部件383b)是具有棱柱體狀的形狀的實(shí)心部件，但并非限定于此，也可以是具有內(nèi)壁由鏡子構(gòu)成的棱筒狀的形狀的空心部件。
另外，錐形柱以及導(dǎo)光部件的截面(與光軸垂直的截面)是四邊形，但并非限定于此，也可以是圓形或其他的多邊形。
在上述第5實(shí)施方式中，作為光源設(shè)置了放電燈411，但并非限定于此，作為光源也可以設(shè)置白色LED。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)裝置，具備光源、光調(diào)制元件、和將顯示在所述光調(diào)制元件上的圖像放大的投影透鏡，所述光調(diào)制元件配置在所述投影透鏡的物面的附近，所述光源在所述投影透鏡的所述物面的附近與所述物面平行的平面上、將位于所述光軸部分的周邊的周邊部分照射得比所述光軸通過(guò)的光軸部分亮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)裝置，其特征在于，具備透射濾光器，其配置在所述光源發(fā)射的光入射到所述光調(diào)制元件側(cè)、或所述光源發(fā)射的光從所述光調(diào)制元件出射側(cè)，所述透射濾光器具有所述光軸通過(guò)部分即濾光器光軸部分、和位于所述濾光器光軸部分的周邊的部分即濾光器周邊部分，所述濾光器周邊部分的透過(guò)率比所述濾光器光軸部分的透過(guò)率高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)裝置，其特征在于，具備錐形柱，其配置在所述光源的所述光調(diào)制元件側(cè)而且具有沿所述光軸方向延伸的形狀；和導(dǎo)光部件，其配置在所述錐形柱的所述光調(diào)制元件側(cè)而且具有沿所述光軸方向延伸的形狀，所述錐形柱具有從所述光源朝所述導(dǎo)光部件逐漸擴(kuò)展的形狀，所述導(dǎo)光部件使通過(guò)所述錐形柱的光在所述導(dǎo)光部件的側(cè)面反射，而引導(dǎo)到所述光調(diào)制元件側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光部件由透明介質(zhì)形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光部件具有所述導(dǎo)光部件的內(nèi)壁由鏡子構(gòu)成的筒狀的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度比所述錐形柱的長(zhǎng)度短。
7.一種投影型圖像顯示裝置，具備權(quán)利要求1～權(quán)利要求6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)裝置。
全文摘要
一種具備光源(310)、具有與光源(310)發(fā)射的光的光軸方向垂直的平面形狀的液晶面板(351)～液晶面板(353)、和將顯示在液晶面板(351)～液晶面板(353)上的圖像放大的投影透鏡(120)的光學(xué)系統(tǒng)裝置，其中，液晶面板(351)～液晶面板(353)配置在所述投影透鏡(120)的物面，光源(310)在投影透鏡(120)的物面的附近與物面平行的平面上、將位于光軸部分的周邊的周邊部分照射得比光軸通過(guò)的光軸部分亮。從而，提供一種既可以抑制投影透鏡的成本、又可以容易地使投影在屏幕等上的圖像的照度分布均勻的光學(xué)系統(tǒng)裝置，以及具備該光學(xué)系統(tǒng)裝置的投影型圖像顯示裝置。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1892409SQ20061009408
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者橫手惠纮 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社