專利名稱：照明光學(xué)系統(tǒng)和使用它的圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于照明要照明的表面的照明光學(xué)系統(tǒng)，并涉及其中有表面(圖像顯示部件比如液晶顯示板)用所述照明光學(xué)系統(tǒng)照射，并且來自該被照射的表面的光束被投射到投影表面比如屏幕上的圖像顯示設(shè)備(液晶投影儀等)。
背景技術(shù)：
公眾已經(jīng)注意到了具有下述結(jié)構(gòu)的投影儀根據(jù)圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過液晶光閥(liquid crystal light valve)調(diào)制的光束被放大并投影到屏幕或者類似結(jié)構(gòu)上。在這種投影儀結(jié)構(gòu)中，重要的是在整個屏幕上以均勻的亮度顯示投影在屏幕上的圖像。
一種用于上述投影儀的公知的照明光學(xué)系統(tǒng)具有例如如圖8所示的結(jié)構(gòu)。也就是，從光源101發(fā)出的光束被拋物面反射鏡102轉(zhuǎn)換為基本平行的光束，然后由之輸出。該平行光束被分解，并被蠅眼透鏡(fly-eye lens)(微球面透鏡兩維排列的透鏡陣列)103聚焦。各分解光束在第二蠅眼透鏡104的附近被聚焦，從而產(chǎn)生光源的像(光源的二維像)。構(gòu)成上述蠅眼透鏡103、104的微透鏡具有類似于液晶顯示板也就是要照射的表面的形狀的矩形形狀。從第二蠅眼透鏡輸出的分解光束由會聚透鏡105聚焦，并被引導(dǎo)通過一個分色光學(xué)系統(tǒng)(colorseparation optical system)106或者類似系統(tǒng)。從而，所述多個分解光束重疊地照射所述液晶顯示板107。注意，為了方便對照明光學(xué)系統(tǒng)的功能的說明，在圖8中只圖示了照明光學(xué)系統(tǒng)的主要部件。
但是，上述照明光學(xué)系統(tǒng)一般具有這樣的傾向光利用效率(lightavailable efficiency)越高，光束的角度分布(angular distribution)越大，從而導(dǎo)致圖像質(zhì)量惡化的問題比如，當(dāng)在照明光學(xué)系統(tǒng)中使用對角度特性敏感的光學(xué)部件時，尤其是當(dāng)在分色光學(xué)系統(tǒng)中使用相對于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜的分色膜(color separation film)(二向色反射鏡(dichroic mirror)、二向色棱鏡(dichroic prism)等)或者偏振分解膜(polarization separation film)(偏振膜分光器(polarized film splitter)等)時，對比度會降低或者出現(xiàn)不規(guī)則。
為了防止出現(xiàn)上述的圖像質(zhì)量惡化的情況，在日本專利公開No．H06-75200或者日本專利公開No.2004-45907中公開了使用一種非對稱光學(xué)系統(tǒng)(asymmetric optical system)，其包括一個光學(xué)元件，該光學(xué)元件在對角度分布(angular distribution)敏感的方向具有小的角度分布，但是在對角度分布不敏感的方向具有大的角度分布。
日本專利公開No．H06-75200公開了一種使用柱面透鏡陣列(該柱面透鏡陣列是用作光學(xué)積分器(optical integrator)的一維陣列)，并利用在對一維角度高度敏感的元件比如二向色反射鏡的彎折方向上的凱勒照明(Koehler illumination)，從而能夠減少不均勻顏色的結(jié)構(gòu)。
另外，日本專利公開No.2004-45907公開了這樣一種結(jié)構(gòu)通過在薄膜部件的角度敏感性高的方向上在光瞳位置設(shè)置一個光闌，將光束的角度分布約束在一個剖面方向中，從而可以提高對比度。
但是，在日本專利公開No.H06-75200中，在柱面透鏡陣列不具有折射能力的剖面(凱勒照明剖面(Koehler illuminationcross-section)中沒有進(jìn)行重疊照明，因此在光閥表面不能獲得均勻的照度。因此，應(yīng)當(dāng)從非均勻的照度分布中選擇性地使用相對平坦的分布，這樣導(dǎo)致較低的光利用效率。另外，由于從光源到會聚透鏡的光束具有較小的角度分布，盡管減小了位于其間的二向色反射鏡導(dǎo)致的圖像質(zhì)量惡化效應(yīng)，但是位于會聚透鏡之后的具有高的角度敏感性的部件(比如液晶顯示板或者二向色反射鏡)導(dǎo)致的圖像質(zhì)量惡化是不可避免的，因為光束被剛好在液晶顯示板之前的會聚透鏡會聚。另外，在不進(jìn)行重疊照射的剖面中，當(dāng)光源由于光源的波動(弧形跳躍(arcjump)，退化等)而導(dǎo)致亮度不均勻時，光閥的照度分布也變化，這導(dǎo)致被投影的屏幕上的不均勻性。
在日本專利公開No.004-45907中，在兩個方向在剖面中進(jìn)行重疊照射，盡管光源很難有影響，由于光束受到光闌的限制，光利用效率的極度降低是不可避免的。已經(jīng)公開了這樣的結(jié)構(gòu)部分透鏡(透鏡陣列和顯示板之間的光學(xué)系統(tǒng))的主點位置(principle pointpositions)，而不是光闌，在兩個剖面之間相互不同，以使兩個剖面中的角度分布相互不同。但是，在對實施例(準(zhǔn)直透鏡的主點被改變)的說明中所描述的方法中，在液晶顯示板的表面上，照射區(qū)的邊界是不清楚的，這導(dǎo)致亮度的降低或者照度的不均勻。另外，由于遠(yuǎn)心條件(telecentric condition)(出射光瞳離顯示板表面足夠遠(yuǎn))不充分，產(chǎn)生了這樣的問題會導(dǎo)致不均勻的對比度和不均勻的色彩。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題作出了本發(fā)明，因此本發(fā)明的目的是提供一種照明光學(xué)系統(tǒng)，能夠減少有任意光學(xué)部件具有敏感的角度分布的剖面中的角度分布，其中，亮度在光閥上是均勻的，從而基本上避免光源的不均勻性導(dǎo)致的效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種照明光學(xué)系統(tǒng)，用于用來自光源的光束照射要被照射的表面，其中，在平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第一平面中將來自光源的光束分解，利用這樣分解的光束在第一光源像區(qū)中形成多個第一源像，來自所述多個第一光源像的光束被導(dǎo)向要被照射的表面，來自光源的光束在平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸、垂直于第一平面的第二平面中被分解，利用這樣分解的光束，在第二光源像區(qū)中形成多個第二源像，來自所述多個第二光源像的光束被導(dǎo)向要被照射的表面，所述第一平面中的第一光源像區(qū)的寬度大于所述第二平面中的第二光源像區(qū)的寬度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種通過偏振分解面(polarization separation surface)的中介來使用來自光源的光照射要被照射的表面的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中限定了平行于偏振分解面的法線和照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第二平面以及垂直于第二平面、平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第一平面，該照明光學(xué)系統(tǒng)包括從光源按提及順序依次安排的第一前側(cè)柱面透鏡陣列，包括多個在第一平面中具有折射能力的柱面透鏡；第一后側(cè)柱面透鏡陣列，包括多個在第一平面中具有折射能力的柱面透鏡；第二前側(cè)柱面透鏡陣列，包括多個在第二平面中具有折射能力的柱面透鏡；以及第二后側(cè)柱面透鏡陣列，包括多個在第二平面中具有折射能力的柱面透鏡。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，為了通過偏振分解面(polarizationseparation surface)的中介來使用來自光源的光照射要被照射的表面(其中限定了平行于偏振分解面的法線和照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第二平面以及垂直于第二平面、平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第一平面)，提供了一種照明光學(xué)系統(tǒng)，包括在第一平面的方向上排列的多個在第一平面中具有折射能力的透鏡；在第二平面的方向上排列的多個在第二平面的方向上具有折射能力的透鏡；其中，在第一平面中排列的所述多個透鏡的透鏡數(shù)量大于第二平面中的透鏡數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種照明光學(xué)系統(tǒng)，包括第一光學(xué)元件陣列，包括多個在過光軸的第一平面中具有折射能力的光學(xué)元件，用于將來自光源的光分解為多個部分光束；第二光學(xué)元件陣列，包括多個在所述第一平面中具有折射能力的光學(xué)元件，用于將所述多個部分光束傳輸?shù)揭徽丈涞谋砻嫔希恢丿B光學(xué)元件，用于將所述第二光學(xué)元件陣列輸出的所述多個部分光束在所述要照射的表面上相互重疊；
所述第一平面中折射能力的排列不同于過光軸并垂直于第一平面的第二平面中的排列；以及壓縮裝置，用于壓縮來自光源的光束在所述第一平面中的寬度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種圖像顯示設(shè)備，包括至少一個液晶顯示部件，以及根據(jù)本發(fā)明第一方面的照明光學(xué)系統(tǒng)，用于用來自光源的光照射所述至少一個液晶顯示部件。
從下面參照附圖對實施例的說明可以清楚本發(fā)明的其他特征。


圖1A是用于說明本發(fā)明第一實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)的在第一平面中的剖面圖；圖1B是用于說明圖1A所示照明光學(xué)系統(tǒng)的在第二平面中的剖面圖；圖2是用于圖解本發(fā)明第一實施例的柱面透鏡陣列的立體圖；圖3A是用于圖解本發(fā)明第一實施例的光源像成像區(qū)的在第一平面中的剖面圖；圖3B是用于圖解圖3A所示的光源像成像區(qū)的在第二平面中的第二剖面圖；圖4A是用于說明本發(fā)明第二實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖；圖4B是用于說明圖4A所示照明光學(xué)系統(tǒng)的在第二平面中的剖面圖；圖5是用于圖解本發(fā)明第三實施例的圖像顯示設(shè)備(投影儀)的視圖；圖6A是用于圖解本發(fā)明第三實施例的變型的照明光學(xué)系統(tǒng)的在第一平面中的剖面圖；圖6B是用于圖解圖6A所示的照明光學(xué)系統(tǒng)的在第二平面中的剖面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學(xué)圖像的圖像視圖；圖8是用于圖解傳統(tǒng)的投影儀的結(jié)構(gòu)的剖面圖；
圖9A是用于說明第一平面中的參數(shù)W1′，W2′的視圖；圖9B是用于說明第二平面中的參數(shù)W1′，W2′的視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
(第一實施例)見圖1A和1B，其中圖示了本發(fā)明的一個實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)用作使用反射型液晶顯示板作為圖像顯示部件(也可以使用透射型液晶顯示板)的投影儀中的照明光學(xué)系統(tǒng)。
這里要注意，照明光學(xué)系統(tǒng)具有在Z軸方向的光軸。圖1A和1B圖示了其中入射在顯示板表面的光束具有寬的角度分布的一個剖面(第一剖面或者YZ平面)，圖1B圖示了其中的光束具有窄的角度分布的剖面(第二剖面或者XZ平面)。盡管這些圖只是圖示了投影儀光學(xué)系統(tǒng)的主要部件，以簡化其說明，但是當(dāng)然也可以使用這樣的結(jié)構(gòu)其具有偏振轉(zhuǎn)換元件陣列(其中，用于將非偏振光轉(zhuǎn)換為線性偏振光的偏振轉(zhuǎn)換元件被排列為陣列)、用于彎折光路的反射鏡、截除紅外光的濾鏡以及偏振片或者類似部件等。
從光源(照明器/燈管的發(fā)光部分)1發(fā)出的光束被拋物面反射鏡2全方位地變換為基本平行的光束，然后輸出。該光束被第一柱面透鏡陣列(對應(yīng)于光學(xué)元件陣列，以立體圖示于圖2中)3分解為多個部分光束，這些部分光束然后被會聚。這些分解光束在第二柱面透鏡陣列4的附近被會聚，從而分別形成光源像(光源的次級影像)。在該實施例中，如上所述通過第一柱面透鏡陣列的作用所獲得的光源像被圖示于圖3A中，該示了光源像在垂直于光軸的平面中的位置。在圖3A中，第一剖面可以被表示為一條直線。在這個例子中，W1是形成光源像的區(qū)在第一剖面中(向內(nèi)的方向)的寬度。在用平行于第一剖面的剖面切割光源像成像區(qū)而獲得的光源像區(qū)各自的寬度當(dāng)中，在形成光源像的位置(在本實施例中，在第一剖面中具有折射能力的第二柱面透鏡的位置，或者最好是入射位置)的光源像成像區(qū)的寬度W1被設(shè)置為最大(或者，是用過光軸的剖面切割所述區(qū)域而獲得的寬度)。附帶說明，對于W1的邊界，希望選擇在亮度是光源像成像區(qū)中亮度最大的點的亮度的1/2(該值可以改變?yōu)?/10)的各位置中位于最末端的兩個位置之間的距離(當(dāng)然也可以選擇在光源像成像區(qū)中位于最末端的兩個位置之間的距離，或者位于一側(cè)最末端的帶狀光源像的亮度中心和位于另一側(cè)最末端的帶狀光源像的亮度中心之間的距離)。這個問題類似于后面要描述的W2。
由于這些柱面透鏡陣列3、4只在第一剖面中具有折射能力，因此，它們對垂直于第一剖面的第二剖面中的光束沒有實質(zhì)性影響。同時，遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)5(光束壓縮裝置，在此例中它最好是用于發(fā)出平行光束同時縮小光束直徑的光學(xué)系統(tǒng))、第三柱面透鏡陣列6、第四柱面透鏡陣列7以及柱面透鏡陣列9在第一剖面中沒有折射能力。因此，從第二柱面透鏡陣列4輸出的分解光束被會聚透鏡8會聚，而不在第一剖面中受上述只在第二剖面中具有折射能力(屈光力)的光學(xué)元件的影響，然后通過分色光學(xué)系統(tǒng)10以重疊的方式照射反射型液晶顯示板11，該分色光學(xué)系統(tǒng)10被配置為具有被定位為相對于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜(傾斜的程度使得照明光學(xué)系統(tǒng)和偏振光束分束器的光軸之間的角度為45度或者在42到48度的范圍內(nèi))的偏振光束分束器。當(dāng)然也可以使用另一種具有二向色反射鏡或者二向色棱鏡的結(jié)構(gòu)。注意，上述偏振光束分束器是一種對至少部分可見光區(qū)中的光(最好至少不大于10nm)具有偏振分解特性(這樣的特性使得對于以預(yù)定角度入射的光，在一個偏振方向的光不低于80％的部分被反射，而在與該方向正交的另一個偏振方向的光不低于80％的部分被透射)的光學(xué)元件，并不一定總是對整個可見光區(qū)中的光具有偏振分解特性的光學(xué)元件。
下面描述光束在第二剖面中的行為(變化)。在第二剖面中，作為基本上平行的光從反射鏡2輸出的光束在不受第一和第二柱面透鏡陣列3、4的影響的情況下來到遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)5。該遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)5將入射的平行光束壓縮，在第二剖面中輸出光束直徑縮小的平行光束。盡管在圖1B中圖示的遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)5是由凸透鏡和凹透鏡組合而成的，但是它也可以有凸透鏡組合而成，只要這些凸透鏡能夠構(gòu)成遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)即可。其當(dāng)然也不一定非得是兩個透鏡。另外，可以想到該遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)可以由透鏡之外的元件構(gòu)成。例如，在反射鏡2用作第一剖面中的拋物面反射鏡(將來自光源的光作為基本上平行的光輸出)，但是用作具有橢圓反射鏡(其將來自光源的光作為會聚光束輸出)的形狀的所謂自由曲面(sculptured surface)(旋轉(zhuǎn)非對稱面(rotationally asymmetrical surface))的情況下，該遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)可以由橢圓反射鏡和凹透鏡組合而成。另外，即使反射鏡2為普通橢圓反射鏡的形狀，如果從之輸出的會聚光被轉(zhuǎn)換為平行光的位置在第一剖面和第二剖面中不同，則第一剖面中的光束直徑和第二剖面中的光束直徑可以相互不同。
從遠(yuǎn)焦光學(xué)系統(tǒng)5輸出的、然后被會聚的平行光束被第三柱面透鏡陣列6分解為分解光束，這些分解光束然后在第四柱面透鏡陣列7附近聚焦，形成光源像。圖3B圖示了在該實施例中，由在第二剖面的方向上具有折射能力的第三柱面透鏡形成的光源像。圖3B圖示了在垂直于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的平面中的光源像，圖3B中的第二剖面的一個例子可以與在圖3A中所示的第一剖面(一個例子)一樣由一條直線表示。在此例中，該剖面方向的寬度被設(shè)為W2。
通過比較圖3A和3B可以知道，在第二剖面中的光源像寬度W2比第一方向上的光源像寬度W1窄。W1和W2之間的尺寸關(guān)系(比例)可以直接對應(yīng)于在偏振光束分束器處角度分布之間的尺寸關(guān)系(比例)，因此其問的關(guān)系最好設(shè)置為W1＞W(wǎng)2，也就是，W2/W1最好小于0.8但是大于0.1，更好的是小于0.6大于0.3。對于上述條件式，如果超過上限，就不能充分地獲得提高對比度的效果，在被照射的表面比如液晶顯示部件上會表現(xiàn)出不均勻的亮度而不會有令人滿意的改善。另外，如果達(dá)不到下限，則被分解并且由第三柱面透鏡陣列6中的某個透鏡會聚的光束不入射到對應(yīng)的柱面透鏡單元上而是入射到第四柱面透鏡陣列7的一個不同的透鏡單元上的情況會增加。不入射到對應(yīng)的透鏡單元上的光束部分地來到要被照射的表面上的有效區(qū)之外的位置，因此變得無效。也就是，光利用效率會降低。在如上所述達(dá)不到下限的情況下，未到達(dá)要被照射的表面的光的百分比急劇增加，因此在投影儀中獲得的亮度大大下降。因此這不是優(yōu)選的。注意，W1和W2可以被分別當(dāng)做在第一剖面中入射到第二柱面透鏡陣列上的光束的光束直徑以及在第二剖面中入射到第四柱面透鏡陣列上的光束的光束直徑。另外，如圖9A和9B所示，如果將第二柱面透鏡陣列的一側(cè)端部的柱面透鏡的光軸和另一側(cè)端部的柱面透鏡的光軸之間的距離定義為W1’，將第四柱面透鏡陣列的一側(cè)端部的柱面透鏡的光軸和另一側(cè)端部的柱面透鏡的光軸之間的距離定義為W2’，則最好將它們之間的關(guān)系定為W1′＞W(wǎng)2′，也就是，W2′/W1′最好小于0.8但是大于0.1，更好的是小于0.6但是大于0.3。
從第四柱面透鏡陣列7輸出的分解光束被會聚透鏡8和柱面透鏡陣列9會聚，經(jīng)由具有偏振光束分束器等的分色光學(xué)系統(tǒng)10以重疊的方式照射反射型液晶顯示板11。會聚透鏡8是在第一和第二剖面中具有相等的折射能力的球面透鏡(當(dāng)然，取代會聚透鏡8，也可以使用兩個透鏡一個只在第一剖面中有折射能力，另一個只在第二剖面中有折射能力)。
見圖1A和1B，要求用于會聚分解光束的折射能力在第二剖面(其中，柱面透鏡陣列位于更靠近顯示板一側(cè)的位置)中大于在第一剖面中，因此，借由柱面透鏡陣列10提高了會聚透鏡的折射能力。當(dāng)然可以在各剖面中添加柱面透鏡。另外，可以使用在第一表面和第二表面之間具有不同的折射能力的復(fù)曲面透鏡，以表現(xiàn)出類似的效果。另外，盡管第四柱面透鏡陣列8在其后表面具有負(fù)折射能力(負(fù)屈光力)(這是在第三和第四柱面透鏡陣列7，8具有相同的節(jié)距時所需的)，也可以如下所述實現(xiàn)類似的功能使得一個柱面透鏡陣列中的柱面透鏡是偏心的，或者使柱面透鏡陣列的節(jié)距在第三柱面透鏡陣列和第四柱面透鏡陣列之間不同。
在本實施例中，盡管從反射鏡輸出的光束的光束直徑不是在第一剖面而是在第二剖面中被壓縮，以使得光源像成像區(qū)的寬度在第一剖面中不同于在第二剖面中，但是本發(fā)明不限于這種安排。例如，可以同時在第一和第二剖面中壓縮光束直徑，也可以在一個剖面中壓縮光束直徑同時在另一個剖面中放大光束直徑，當(dāng)然可以在兩個剖面中都放大光束直徑。如果反射鏡的形狀適當(dāng)(從反射鏡輸出的光束的光束直徑在第一剖面和第二剖面之間不同)，則可以不使用具有在第一和第二剖面中壓縮和放大光束的功能的光學(xué)系統(tǒng)。如果光源像成像區(qū)的寬度在第一剖面和第二剖面之間不同，并且如果光源像成像區(qū)在對角度分布敏感的剖面(平行于偏振光束分束器的偏振分解面的法線和照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸，也就是本實施例中的第二剖面)中的寬度W2和光源像成像區(qū)在垂直于前述剖面、對角度分布不敏感的剖面(也就是平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的剖面)中的寬度W1滿足上述條件，則可以使用任何結(jié)構(gòu)。
使用上述結(jié)構(gòu)，如圖1A和1B所示，在第二剖面中入射到反射型液晶顯示板(要被照射的表面)11上的照明光束的角度分布相對于第一剖面(在通過照明光學(xué)系統(tǒng)中具有折射能力的最后一個光學(xué)元件后)變窄。安排在反射型液晶顯示板11前面的分色光學(xué)系統(tǒng)10中的偏振光束分束器適合彎折光束在第二剖面中的部分光路。通用的電介質(zhì)多層膜偏振光分束器利用P偏振和S偏振之間布魯斯特角的差異進(jìn)行偏振分解。光束偏離布魯斯特角越多，偏振分解就越不充分。因此，如果使用具有寬的角度分布的照明光學(xué)系統(tǒng)，則要透射的偏振光會被反射，或者要反射的偏振光會被透射。這樣，偏振狀態(tài)不同于所需的偏振光的光(泄漏光)就會入射到液晶顯示板上，導(dǎo)致對比度的降低。但是，在本實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)中，由于對角度分布敏感的剖面中的角度分布被設(shè)置為小于對角度分布不敏感的剖面中的角度分布，可以約束對角度分布敏感的剖面中泄漏光的產(chǎn)生程度，從而可以獲得高對比度的圖像。
另外，上述的W1和W2可以進(jìn)行如下替換以滿足上述條件式。一種照明光學(xué)系統(tǒng)包括用于將光源的光束在第一剖面中分解為多個部分光束并會聚各部分光束的第一柱面透鏡陣列(第一前側(cè)光學(xué)元件陣列)3，位于所述多個部分光束的會聚位置附近、具有多個對應(yīng)于所述多個部分光束的光學(xué)元件、用于將所述部分光束引導(dǎo)到要被照射的表面比如反射型液晶顯示板上的第二柱面透鏡陣列(第一后側(cè)光學(xué)元件陣列)4，用于將光源的光束在第二剖面中分解為多個部分光束并會聚各部分光束的第三柱面透鏡陣列(第二前側(cè)光學(xué)元件陣列)6，位于所述多個部分光束的會聚位置附近、具有多個對應(yīng)于所述多個部分光束的光學(xué)元件、用于將所述部分光束引導(dǎo)到要被照射的表面比如反射型液晶顯示板上的第四柱面透鏡陣列(第二后側(cè)光學(xué)元件陣列)7。在該照明光學(xué)系統(tǒng)中，第二光學(xué)元件陣列(第一后側(cè)光學(xué)元件陣列)4在第一剖面中的寬度(屬于第二柱面透鏡陣列的柱面透鏡一端到另一端的距離，或者從最靠近所述多個柱面透鏡的一側(cè)端部布置的柱面透鏡的頂部位置或者頂面到最靠近另一側(cè)端部布置的柱面透鏡的頂部位置或者頂面的距離)可以被設(shè)為W1，同時第四光學(xué)元件陣列(第二后側(cè)光學(xué)元件陣列)7在第二剖面中的寬度(屬于第四柱面透鏡陣列的多個柱面透鏡一端到另一端的距離，或者從最靠近所述多個柱面透鏡的一側(cè)端部布置的柱面透鏡的頂部位置或者頂面到最靠近另一側(cè)端部布置的柱面透鏡的頂部位置或者頂面的距離)可以被設(shè)為W2，這樣就可以確立上述條件式。
另外，在第一剖面中布置的第一和第二柱面透鏡陣列的柱面透鏡的數(shù)量大于在第二剖面中第三和第四柱面透鏡陣列的柱面透鏡數(shù)量。最好，第一和第二柱面透鏡陣列的柱面透鏡數(shù)量不小于第三和第四柱面透鏡陣列的柱面透鏡數(shù)量的1.3倍(最好不小于1.6倍)但是不大于3倍(最好是2.5倍，更好的是2倍)。
另外，在第二剖面中，由于光束在入射到顯示板上之前的光束直徑窄(角度分布窄，或者每一個光束的放大角小)，偏振光束分束器本身可以是小尺寸的，因此可以有助于照明光學(xué)系統(tǒng)的小型化。
在本實施例中，盡管遠(yuǎn)焦系統(tǒng)5在第二剖面中具有折射能力，并且在第二柱面透鏡陣列(在液晶顯示一側(cè))4的后側(cè)安排了第三和第四柱面透鏡陣列6，7、會聚透鏡8以及柱面透鏡陣列9，但是本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。也就是，可以將遠(yuǎn)焦系統(tǒng)5、第三和第四柱面透鏡陣列、柱面透鏡陣列9等(它們的一部分或者全部)安排在第二柱面透鏡陣列4(第一柱面透鏡陣列3)(在光源一側(cè))的前側(cè)。具體地，如果第一剖面和第二剖面在折射能力方面是相互獨(dú)立的從而不會導(dǎo)致物理干擾的問題，那么它們可以以任何方式排列。
另外，會有這樣一種情況偏振轉(zhuǎn)換元件(偏振光束分束器陣列)被布置在透鏡陣列附近，以提高光利用效率。盡管這沒有圖示，但是希望將偏振轉(zhuǎn)換元件安排在第二柱面透鏡陣列4的后側(cè)或者在第四柱面透鏡陣列7的后側(cè)。具體地，在布置在陣列7的后側(cè)的情況下，與傳統(tǒng)情況相比元件尺寸可以小型化，因此可以獲得使設(shè)備小型化和簡單化的好處，設(shè)備的總體成本也會降低。
使用本實施例的上述方案，可以實現(xiàn)一種兩個剖面具有不同的角度分布的照明光學(xué)系統(tǒng)，因此，即使使用對角度特性敏感的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)也能約束其性能的惡化。具體地，在投影儀中，可以產(chǎn)生高對比度的圖像。
(第二實施例)見圖4，其中圖示了本發(fā)明的第二實施例。在該實施例中，透鏡陣列在第一和第二剖面中共用。該實施例中的透鏡陣列13、14為所謂的蠅眼透鏡陣列，其中二維排列了球面透鏡。
在第二剖面中，由凹、凸柱面透鏡組合而成的遠(yuǎn)焦系統(tǒng)在透鏡陣列13、14的光源側(cè)進(jìn)行光束的壓縮。使用該結(jié)構(gòu)，該實施例中的透鏡陣列13、14的邊的長度(在第一剖面方向的入射光束寬度，以及在第二剖面方向的入射光束寬度)在第一剖面和第二剖面之間不同，第一剖面中的寬度(第一剖面方向的邊長)大于第二剖面中的寬度(第二剖面方向的邊長)。被分解并被透鏡陣列13會聚的光束在透鏡陣列14附近構(gòu)成一組光源像。圖7圖示了該組光源像的圖像(在垂直于光軸的面上的圖像)。當(dāng)然，光源像的數(shù)量不限于圖7所示，只需二維地形成任意數(shù)目的多個光源像就足夠了。這里要注意，即使對于形成這些光源像的光源像成像區(qū)，第一實施例中所述的W1和W2之間的關(guān)系也是滿足的。附帶說明，在用平行于第一剖面的多個平面切割形成所述多個光源像的光源像成像區(qū)(最好是從所述多個光源像中一側(cè)最末端的光源像的一側(cè)最末端部分到另一側(cè)最末端的光源像的另一側(cè)最末端部分的距離中的最大一個，從一側(cè)最末端的光源像的亮度重心到另一側(cè)最末端的光源像的亮度重心的距離，或者半寬值，也就是在一側(cè)最末端亮度變?yōu)楣庠聪褡畲罅炼鹊囊话氲奈恢煤土硪粋?cè)最末端亮度變?yōu)楣庠聪竦淖畲罅炼鹊囊话氲奈恢弥g的距離)所獲得的光源像成像區(qū)的寬度當(dāng)中(也就是在平行于第一剖面的剖面中)，第一剖面中的光源像成像區(qū)的寬度W1是最大的。第二剖面中的寬度W2是類似于上述情況的距離。這樣，即使在第二實施例中，W1和W2也是相互不同的(非對稱的)，因此，可以獲得與第一實施例類似的技術(shù)效果和優(yōu)點。第二實施例的配置類似于第一實施例，只不過使用了蠅眼透鏡，作為在第一剖面中具有折射能力的第一(第二)柱面透鏡陣列和在第二剖面中具有折射能力的第三(第四)柱面透鏡陣列共用的光學(xué)部件。使用這種配置，可以縮減部件數(shù)量，從而可以獲得簡化照明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)效果和優(yōu)點，可以提高生產(chǎn)率，降低成本。
但是，由于透鏡陣列13的透鏡單元和要被照射的表面之間具有共軛關(guān)系，要求透鏡單元的形狀遵循液晶顯示板的長寬比。這樣，在第二剖面中壓縮光束的情況下，透鏡單元的形狀本身不能變窄，因此，要求減少第二剖面中透鏡單元的數(shù)量。如果減少透鏡單元的數(shù)量，對要被照射的表面上的不均勻性的改善效果可能就要降低，導(dǎo)致對光束壓縮的限制。因此，與第一實施例相比，涉及的自由度降低。這樣，就希望第二實施例的配置滿足關(guān)于W1和W2的條件式。另外，希望在第二剖面的方向上安排至少不少于三個在第二剖面中具有折射能力的透鏡單元，另外，希望將在第一剖面中具有折射能力的透鏡單元的數(shù)目設(shè)置為不小于在第二剖面的方向上具有折射能力的透鏡單元的數(shù)量的1.3倍(最好不小于1.6倍)但是不大于3倍(最好是2.5倍)。
作為本實施例的一個變型，可以在透鏡陣列13，14之間進(jìn)行光束的壓縮。具體地，如圖6所示，提供了第一光學(xué)元件23，在其一個表面(光源側(cè)的表面)上形成有蠅眼透鏡表面，在其另一個表面(在要被照射的表面一側(cè)的表面)上形成有凸透鏡表面；并提供了第二光學(xué)元件24，在其一個表面(光源側(cè)的表面)上形成有凹透鏡表面，在其另一個表面(在要被照射的表面一側(cè)的表面)上形成有蠅眼透鏡表面。使用這種結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步減少部件的數(shù)量，從而可以提供成本更低的投影儀。在該結(jié)構(gòu)中，第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件的布置順序可以反過來。另外，所述遠(yuǎn)焦系統(tǒng)的配置不限于凸透鏡表面和凹透鏡表面的組合，也可以使用凸表面和凸透鏡表面的組合，或者橢圓反射面和凹透鏡表面的組合，等等。
(第三實施例)見圖5，其中圖示了包括如上述第一和第二實施例所述的照明光學(xué)系統(tǒng)100的圖像顯示設(shè)備(投影儀)。其中圖示了用于發(fā)射具有連續(xù)光譜的白光的發(fā)光管41，用于將來自發(fā)光管41的光會聚到預(yù)定方向的反射鏡42，發(fā)光管41和反射鏡42構(gòu)成照明器(燈)40。來自照明器40的光利用如上述第一和第二實施例所述的照明光學(xué)系統(tǒng)100被導(dǎo)向液晶顯示部件(反射型液晶顯示板或者類似部件)。下面進(jìn)行詳細(xì)描述。
仍然參見圖5，其中圖示了用于反射藍(lán)色(B)和紅色(R)波長范圍內(nèi)的光、但是透過綠色(G)波長范圍內(nèi)的光的二向色反射鏡58，由貼在透明基底上的偏振器構(gòu)成的、只透過S偏振光的用于G光的入射側(cè)偏振片59，以及具有偏振分解膜、用于透過P偏振成分但是反射S偏振光的第一偏振光束分束器60。
另外，其中圖示了用于反射入射光并進(jìn)行圖像調(diào)制的紅光反射型液晶顯示部件61R、藍(lán)光反射型液晶顯示部件61B以及綠光反射型液晶顯示部件61G，用于紅光的1/4波片62R，用于綠光的1/4波片62G，用于藍(lán)光的1/4波片62B，由貼在透鏡基底上的偏振器構(gòu)成、只透射S偏振光的用于RB光的入射側(cè)偏振片64，將B光的偏振方向改變90度角、但是不改變R光的偏振方向的第一色選擇性相差板65，具有偏振分解膜、用于透射P偏振光但是反射S偏振光的第二偏振光束分束器66，以及將R光的偏振方向改變90度角、但是不改變B光的偏振方向的第二色選擇性相差板67。
另外，還圖示了僅透射S偏振光的出射側(cè)偏振片(偏振器)68，和具有偏振分解膜、用于透射P偏振光但是反射S偏振光的第三偏振光束分束器69(色合成裝置)。從二向色反射鏡58到第三偏振光束分束器69的部件構(gòu)成色分解和合成光學(xué)系統(tǒng)200。
圖中還圖示了投影鏡頭光學(xué)系統(tǒng)70。上述照明光學(xué)系統(tǒng)、分色和合成光學(xué)系統(tǒng)以及投影鏡頭光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)。
下面說明在光通過照明光學(xué)系統(tǒng)之后的光學(xué)作用。首先描述G光路。
通過二向色反射鏡58后的G光入射到入射側(cè)偏振片59上。在G光被二向色反射鏡58分解之后，其仍然是S偏振光。進(jìn)一步，在從入射側(cè)偏振片59出射之后，G光作為S偏振光入射到第一偏振光束分束器60上，在偏振分解膜上被反射，然后來到G光反射型液晶顯示部件61G。在G光反射型液晶顯示部件91G中，G光被進(jìn)行圖像調(diào)制并被反射。經(jīng)過圖像調(diào)制的G光的反射光的S偏振光分量在第一偏振光束分束器60的偏振分解膜上再次反射，并被返回光源側(cè)，從而被從投影光中去除。同時，經(jīng)過圖像調(diào)制的G光的反射光的P偏振分量透過第一偏振光束分束器60的偏振分解膜，作為投影光被導(dǎo)向第三偏振光束分束器69。此時，在所有偏振分量都被改變到S偏振的條件(顯示黑色的條件)下，設(shè)置在G光反射型液晶顯示部件61G和第一偏振光束分束器60之間的1/4波片62G的相位滯后軸(phase lagaxis)被調(diào)整到預(yù)定的方向，以便將在第一偏振光束分束器60和G光反射型液晶顯示部件61G處發(fā)生的偏振條件的擾動多導(dǎo)致的影響保持在最小值。從第一分束器60輸出的G光以P偏振狀態(tài)入射到第三偏振光束分束器69上，然后透過第三偏振光束分束器69中的偏振分解膜，到達(dá)投影鏡頭70。
同時，有二向色反射鏡58反射的R和B光入射到入射側(cè)偏振片64上。注意，即使在被二向色反射鏡58相互分離之后，R和B光仍然是S偏振的。進(jìn)一步，R和B光從入射側(cè)偏振片64輸出，之后入射到第一色選擇性相差板65上。該第一色選擇性相差板65具有這樣的功能只有B光的偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度角，因此，P偏振的B光和S偏振的R光入射到第二偏振光束分束器66上。S偏振的入射到第二偏振光束分束器66上的R光被第二偏振光束分束器66的偏振分解面反射，然后來到R光反射型液晶顯示部件61R。另外，P偏振的入射到第二偏振光束分束器66上的B光透過第二偏振光束分束器66的偏振分解面，然后來到B光反射型液晶顯示部件61B。
入射到R光反射型液晶顯示部件61R的R光被進(jìn)行圖像調(diào)制并被反射。經(jīng)過圖像調(diào)制和反射的R光的S偏振分量再次透過第二偏振光束分束器66的偏振分解面，然后返回光源側(cè)，從而被從投影光中去除。同時，經(jīng)過圖像調(diào)制和反射的R光的P偏振分量透過第二偏振光束分束器66的偏振分解面，然后作為投影光被導(dǎo)向第二色選擇性相差板67。
另外，入射到B光反射型液晶顯示部件61B的B光被進(jìn)行圖像調(diào)制并被反射。經(jīng)過圖像調(diào)制和反射的B光的P偏振分量再次透過第二偏振光束分束器66的偏振分解面，然后返回光源側(cè)，從而被從投影光中去除。同時，經(jīng)過圖像調(diào)制和反射的B光的S偏振分量被第二偏振光束分束器66的偏振分解面反射，然后作為投影光被導(dǎo)向第二色選擇性相差板67。
此時，類似于G光，通過調(diào)整設(shè)置在第二偏振光束分束器66和R和B光反射型液晶顯示部件62R、62B之間的1/4波片62A、62B的相位滯后軸，可以對R和B光分別進(jìn)行黑顯示調(diào)節(jié)。
這樣，光被合成為單一光束。在從第二偏振光束分束器66輸出的R投影光和B投影光中，R光被第二色選擇性相差板67轉(zhuǎn)換為S偏振分量(其偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度角)，并在入射到第三偏振光束分束器69之前由出射側(cè)偏振片68加以分析。另外，仍然為S偏振狀態(tài)的B光透過第二色選擇性相差板67，然后在入射到第三偏振光束分束器69之前由出射側(cè)偏振片68加以分析。注意，R投影光和B投影光由出射側(cè)偏振片68加以分析，以被調(diào)節(jié)為這樣的光其中去除了由于通過第二偏振光束分束器66、R和B光反射型液晶顯示部件61R和61B以及1/4波片62R、62B而造成的無效分量。
另外，入射到第三偏振光束分束器69上的R投影光和B光在第三分束器69的偏振分解面上被反射，然后與上述偏振分解面反射的G光合成，之后來到投影鏡頭70。
然后，合成的R、G和B投影光被投影鏡頭70放大并投射到要被照射的表面比如屏幕上。
上述的光路所涉及的是反射型液晶顯示部件表現(xiàn)白色的情況，因此，下面對反射型液晶顯示部件表現(xiàn)黑色的情況下的光路進(jìn)行說明。
首先說明G光光路。
透過二向色反射鏡58的G光的S偏振分量入射到入射側(cè)偏振片59上，然后入射到第一偏振光束分束器60上，從而被偏振分解面反射，來到G光反射型液晶顯示部件61G。但是，由于反射型液晶顯示部件61G表現(xiàn)黑色，G光的反射未經(jīng)圖像調(diào)制。這樣，即使在反射型液晶顯示部件61G上反射之后，G光仍然是S偏振，因此再次被第一偏振光束分束器60的偏振分解面反射。其然后透過入射側(cè)偏振片59，返回光源側(cè)，以被從投影光中去除。
下面說明R和B光的光路。
從二向色反射鏡58反射的R和B光的S偏振分量入射到入射側(cè)偏振片64上。之后，它們從入射側(cè)偏振片64輸出，然后入射到具有將B光的偏振方向單獨(dú)旋轉(zhuǎn)90度角的功能的第一色選擇性相差板65，因此P偏振的B光和S偏振的R光入射到第二偏振光束分束器66上。這樣，入射到第二偏振光束分束器66上的、S偏振的R光被第二偏振光束分束器66的偏振分解面反射，來到R光反射型液晶顯示部件61R。另外，入射到第二偏振光束分束器66上的、P偏振的B光透過第二偏振光束分束器66的偏振分解面，來到B光反射型液晶顯示部件61B。由于R光反射型液晶顯示部件61R表現(xiàn)黑色，入射到R光液晶顯示部件61R上的R光未經(jīng)圖像調(diào)制而被反射。因此，即使在被R光反射型液晶顯示部件61R反射之后，R光仍然是S偏振的，因此在第一偏振光束分束器60的偏振分解面上被反射，然后透過入射側(cè)偏振片64，返回光源側(cè)，從而被從投影光中去除。這樣就顯示了黑色。同時，由于B光反射型液晶顯示部件6表現(xiàn)黑色，入射到B光反射型液晶顯示部件61B上的B光未經(jīng)圖像調(diào)制即被反射。這樣，由于B光在被B光反射型液晶顯示部件61B反射后仍然是P偏振的，其再次透過第一偏振光束分束器60的偏振分解面，被第一色選擇性相差板65改變?yōu)镾偏振光，然后透過入射側(cè)偏振片64，從而返回光源側(cè)，被從投影光中去除。
這樣，使用反射型液晶顯示部件(反射型液晶顯示板)的投影式圖像顯示設(shè)備具有上述的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
在此第三實施例中，盡管在分色和合成系統(tǒng)200中包含了波長選擇性相差板等部件，如果設(shè)置在分色和合成系統(tǒng)200中的偏振光束分束器具有在可見光區(qū)中特定波長范圍中用作偏振光束分束器但是在其他波長區(qū)中不管偏振方向怎樣都透射光或者反射光的偏振分解膜，則可以認(rèn)為不需要波長選擇性相差板。另外，可以在分色和合成系統(tǒng)200和投影鏡頭70之間設(shè)置1/4相差板，以防止在投影鏡頭70中的透鏡表面上反射而返回的光在向著屏幕的方向(朝向要被照射的表面的方向)上反射回來。
另外，在該第三實施例中，盡管說明了存在三個液晶顯示部件，但是液晶顯示部件的數(shù)量不限于3，而可以是2或者4，當(dāng)然也可以是1。
如上所述，根據(jù)該實施例，可以提供一種照明光學(xué)系統(tǒng)，其具有高的光利用效率，并能夠基本上均勻地照射要被照射的表面。根據(jù)該實施例還可以提供一種使用上述照明光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示設(shè)備。
上面參照實施例描述了本發(fā)明。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實施例。對所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)作最寬的解釋，以包括所有的修改和等效結(jié)構(gòu)與功能。
權(quán)利要求
1.一種照明光學(xué)系統(tǒng)，用于用來自光源的光束照射要被照射的表面，其中，在平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第一平面中將來自光源的光束分解，利用這樣分解的光束在第一光源像區(qū)中形成多個第一源像，來自所述多個第一光源像的光束被導(dǎo)向要被照射的表面，來自光源的光束在平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸、垂直于第一平面的第二平面中被分解，利用這樣分解的光束，在第二光源像區(qū)中形成多個第二源像，來自所述多個第二光源像的光束被導(dǎo)向要被照射的表面，所述第一平面中的第一光源像區(qū)的寬度大于所述第二平面中的第二光源像區(qū)的寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一平面中的第一光源像區(qū)的寬度W1和第二平面中的第二光源像區(qū)的寬度W2滿足下列條件W2/W1＜0.8。
3.如權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，包括第二前側(cè)光學(xué)元件陣列，包括多個光學(xué)元件，用于在第二平面中分解來自光源的光束，第二后側(cè)光學(xué)元件陣列，包括對應(yīng)于所述第二前側(cè)光學(xué)元件陣列中的所述多個光學(xué)元件的多個光學(xué)元件，用于接收來自所述第二前側(cè)光學(xué)元件陣列的光，以及位于所述光源和第二后側(cè)光學(xué)元件陣列之間的壓縮裝置，用于壓縮來自光源的光束在第二平面中的寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，包括第一前側(cè)光學(xué)元件陣列，包括多個光學(xué)元件，用于在第一平面中分解來自光源的光束，第一后側(cè)光學(xué)元件陣列，包括對應(yīng)于所述第一前側(cè)光學(xué)元件陣列中的所述多個光學(xué)元件的多個光學(xué)元件，用于接收來自所述第一前側(cè)光學(xué)元件陣列的光，第二前側(cè)光學(xué)元件陣列，包括多個光學(xué)元件，用于在第二平面中分解來自光源的光束，第二后側(cè)光學(xué)元件陣列，包括對應(yīng)于所述第二前側(cè)光學(xué)元件陣列中的所述多個光學(xué)元件的多個光學(xué)元件，用于接收來自所述第二前側(cè)光學(xué)元件陣列的光，其中，所述第一后側(cè)光學(xué)元件陣列和第二后側(cè)光學(xué)元件陣列位于相互不同的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一后側(cè)光學(xué)元件陣列的位置比第二后側(cè)光學(xué)元件陣列更靠近光源。
6.如權(quán)利要求4所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中，構(gòu)成第一前側(cè)光學(xué)元件陣列、第一后側(cè)光學(xué)元件陣列、第二前側(cè)光學(xué)元件陣列和第二后側(cè)光學(xué)元件陣列的光學(xué)元件是柱面透鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括相對于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜布置的偏振分解面，該偏振分解面的法線基本上平行于所述第二平面。
8.如權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中，用于照射要照射的表面的光束在第一平面中的角度分布不同于用于照射要照射的表面的光束在第二平面中的角度分布。
9.如權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中，入射在要照射的表面上的光束的發(fā)散角大于入射在要照射的表面上的光束在第二平面中的發(fā)散角。
10.一種通過偏振分解面的中介來使用來自光源的光照射要被照射的表面的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中限定了平行于偏振分解面的法線和照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第二平面以及垂直于第二平面、平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第一平面，該照明光學(xué)系統(tǒng)包括從光源按提及順序依次安排的第一前側(cè)柱面透鏡陣列，包括多個在第一平面中具有折射能力的柱面透鏡；第一后側(cè)柱面透鏡陣列，包括多個在第一平面中具有折射能力的柱面透鏡；第二前側(cè)柱面透鏡陣列，包括多個在第二平面中具有折射能力的柱面透鏡；以及第二后側(cè)柱面透鏡陣列，包括多個在第二平面中具有折射能力的柱面透鏡。
11.如權(quán)利要求10所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中，入射在第一后側(cè)柱面透鏡陣列上的入射光束在第一平面方向的光束寬度大于入射到第二后側(cè)柱面透鏡陣列上的入射光束在第二平面的方向上的光束寬度。
12.如權(quán)利要求10所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中滿足下列條件W2’/W1’＜0.8，其中，W1’是在屬于第一后側(cè)柱面透鏡陣列的所述多個柱面透鏡中，在第一平面中在一側(cè)末端的柱面透鏡和在另一側(cè)末端的柱面透鏡的光軸之間的距離，W2’是在屬于第二后側(cè)柱面透鏡陣列的所述多個柱面透鏡中，在第二平面中在一側(cè)末端的柱面透鏡和在另一側(cè)末端的柱面透鏡的光軸之間的距離，
13.一種通過偏振分解膜的中介來使用來自光源的光照射要被照射的表面的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中限定了平行于偏振光學(xué)面的法線和照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第二平面以及垂直于第二平面、平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第一平面，該照明光學(xué)系統(tǒng)包括在第一平面的方向上排列的多個在第一平面中具有折射能力的透鏡；在第二平面的方向上排列的多個在第二平面中具有折射能力的透鏡；其中，在第一平面中排列的所述透鏡的數(shù)量大于第二平面中排列的透鏡的數(shù)量。
14.如權(quán)利要求13所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其中，在第一平面中排列的所述透鏡的數(shù)量小于第二平面中排列的透鏡的數(shù)量的兩倍。
15.一種照明光學(xué)系統(tǒng)，包括第一光學(xué)元件陣列，包括多個在過光軸的第一平面中具有折射能力的光學(xué)元件，用于將來自光源的光分解為多個部分光束；第二光學(xué)元件陣列，包括多個在所述第一平面中具有折射能力的光學(xué)元件，用于將所述多個部分光束傳輸?shù)揭徽丈涞谋砻嫔?；重疊光學(xué)元件，用于將所述第二光學(xué)元件陣列輸出的所述多個部分光束在所述要照射的表面上相互重疊；所述第一平面中折射能力的排列不同于過光軸并垂直于第一平面的第二平面中的排列；以及壓縮裝置，用于壓縮來自光源的光束在所述第一平面中的寬度。
16.一種圖像顯示設(shè)備，包括至少一個液晶顯示部件，以及根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，用于用來自光源的光照射所述至少一個液晶顯示部件。
全文摘要
本申請涉及照明光學(xué)系統(tǒng)和使用它的圖像顯示設(shè)備。具體地，一種照明光學(xué)系統(tǒng)，用于用來自光源的光束照射要被照射的表面，其中，在平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸的第一平面中將來自光源的光束分解，利用這樣分解的光束在第一光源像區(qū)中形成多個第一源像，來自所述多個第一光源像的光束被導(dǎo)向要被照射的表面，來自光源的光束在平行于照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸、垂直于第一平面的第二平面中被分解，利用這樣分解的光束，在第二光源像區(qū)中形成多個第二源像，來自所述多個第二光源像的光束被導(dǎo)向要被照射的表面，所述第一平面中的第一光源像區(qū)的寬度大于所述第二平面中的第二光源像區(qū)的寬度。
文檔編號G02B27/28GK1760717SQ20051011367
公開日2006年4月19日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者豬子和宏 申請人:佳能株式會社