專利名稱：圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)以及投影型圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有使用調(diào)制光的圖像顯示元件，照明圖像顯示元件的照明光學(xué)系統(tǒng)和放大投影來自圖像顯示元件的光的投射光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往人們所使用的是使用照明圖像顯示元件的照明光學(xué)系統(tǒng)、調(diào)制照明光的偏振狀態(tài)生成圖像光的液晶顯示器等圖像顯示元件并將來自圖像顯示元件的圖像光放大投影的投放型圖像顯示裝置。
并且，在特開平10-319344號(hào)公報(bào)等中已經(jīng)提出作為使用相對(duì)于圖像顯示元件，其來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光入射側(cè)和由圖像顯示元件調(diào)制的圖像光出射側(cè)相同的、所謂的反射型的圖像顯示元件的圖像顯示裝置。
圖21給出了已有的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。在該圖中，301是光源，302是反射器，303是濾光片，304、306是光學(xué)復(fù)眼透鏡。此外，305是反射鏡，307是偏光光束分離器，308是彩色分解合成棱鏡，309r、309g、309b是圖像顯示元件，310是投射透鏡。
其中，照明光學(xué)系統(tǒng)的光路IL和投射光學(xué)系統(tǒng)的光路PL被偏光光束分離器307合成了光路，以使之能夠通過單一的彩色分解合成棱鏡308。
但是，由于合成光路的偏光光束分離器是由多層薄膜構(gòu)成的，故如果入射到多層薄膜上的光的角度分散并偏離設(shè)計(jì)的角度(例如45度)，則分離成P偏振光成分和S偏振光成分的效率將發(fā)生變動(dòng)，從而產(chǎn)生光的損失，作為圖像顯示裝置，將產(chǎn)生只能投射較暗的圖像的問題。
另外，在上述的圖像顯示裝置中，由于3個(gè)圖像顯示元件309r、309g、309b全部配置在照明光學(xué)系統(tǒng)以及投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸、即沿著照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線(軸)的平面內(nèi)，故存在圖像顯示裝置整體在同一平面方向上易于大型化的問題。
而且，如果彩色分解合成棱鏡等在將照明光導(dǎo)向圖像顯示元件的透過面反射照明光的一部分，則鑒于產(chǎn)生光斑的原因，還有不能得到高品位的投射圖像的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種可以提高光的利用效率，并得到明亮、高精細(xì)的顯示圖像的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)以及投影型圖像顯示裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)，使來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過并達(dá)到上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同。此外，上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光，并使之入射到上述的多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上。
另外，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)，使來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過并達(dá)到上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，入射到上述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從上述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于上述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜。所謂上述基準(zhǔn)軸是指在上述導(dǎo)光元件、上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)跟蹤沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線。此外，上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
進(jìn)而，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上。
此外，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，在使來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的同時(shí)，還以約100％的反射率反射來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同。此外，上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，在使來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的同時(shí)，還以約100％的反射率反射來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，入射到上述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從上述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于上述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜，所謂上述基準(zhǔn)軸是指在上述導(dǎo)光元件、上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)跟蹤沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線。此外，上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)以上的發(fā)明，可以不象過去那樣設(shè)置偏光光束分離器地分離照明光的光路和圖像光的光路。而且，由于利用導(dǎo)光元件可以以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光或者來自彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)或投射光學(xué)系統(tǒng)。故與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精細(xì)的顯示圖像。且通過將投射光學(xué)系統(tǒng)做成偏心光學(xué)系統(tǒng)，可以以傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的方式校正所產(chǎn)生的波紋畸變等偏心象差。
此外，如果相對(duì)于圖像顯示元件的顯示面的法線分別傾斜地設(shè)定入射到上述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從上述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸，則可以小型化投射光學(xué)系統(tǒng)。即，在投影型圖像顯示裝置中，雖然投影圖像的位置較本體處于上方，但因要用共軸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)它必須偏移使用透鏡，故透鏡孔徑變大。與之相反，如本發(fā)明這樣，如果使用偏心光學(xué)系統(tǒng)傾斜基準(zhǔn)軸(光軸)，因圖像光已經(jīng)被投影到上方，故光學(xué)系統(tǒng)只要沿著基準(zhǔn)軸(光軸)配置即可，透鏡的大小將變小(不進(jìn)行偏移的程度)。
其中，如果相對(duì)于圖像顯示元件的法線傾斜角度θ地傾斜配置照明光的基準(zhǔn)軸，則相對(duì)于圖像顯示元件的法線，圖像光的基準(zhǔn)軸也在相反側(cè)傾斜傾斜角度θ。此時(shí)，如果加大傾斜角度θ，則照明光的基準(zhǔn)軸和圖像光的基準(zhǔn)軸所成的角度2θ也將變大，投射光路(或者照明光路)入射到導(dǎo)光元件的角度ω變小，可以使依賴于透過導(dǎo)光元件的全部的光線的入射角度的透過率更為均一。此外，在照明光學(xué)系統(tǒng)中，照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)越小則效率越好。
另一方面，在偏心光學(xué)系統(tǒng)中，物面(圖像顯示元件)的傾斜角度θ越小其偏心象差量越少，此外，因?yàn)橥渡涔鈱W(xué)系統(tǒng)的F數(shù)越大越容易校正象差，故較為理想。
其中，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；反射型圖像顯示元件，上述反射型圖像顯示元件在反射來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光的同時(shí)，還按圖像進(jìn)行調(diào)制；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將從上述圖像顯示元件出射的圖像光投射到被投射面上。
并且，滿足以下的條件7＜FNO/tanθ＜46(1)式中，θ是入射到上述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從上述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于圖像顯示元件的顯示面的法線所成的角度。所謂上述基準(zhǔn)軸是指在上述照明光學(xué)系統(tǒng)以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)跟蹤沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線。此外，F(xiàn)NO是上述照明光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)上述圖像顯示元件的F數(shù)。
由于設(shè)定的投射光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)與照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)大致相等，故為了實(shí)現(xiàn)具有高效率的照明光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)(特別是將投射光學(xué)系統(tǒng)做成偏心光學(xué)系統(tǒng)時(shí))，希望在以照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)為FNO時(shí)能夠滿足上述(1)式的條件。
在該條件下，如果低于其下限值，由于與FNO相比入射角度變得過大，要校正波紋畸變等象差將很困難，不能良好地設(shè)計(jì)投射光學(xué)系統(tǒng)。此外，如果高于其上限值，則由于與入射角度相比FNO變得過大，在投射光學(xué)系統(tǒng)中光斑光的量變多，光的利用效率惡化。
此外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)，使來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過并達(dá)到上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同。
再有，上述多個(gè)圖像顯示元件中的至少一個(gè)的圖像顯示元件被配置在包含上述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和上述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面外。所謂上述基準(zhǔn)軸是指在沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的、在上述導(dǎo)光元件、上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)中的軌跡線。此外，上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)，使來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過并達(dá)到上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，入射到上述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從上述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于上述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜。所謂上述基準(zhǔn)軸是指在沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的、在上述導(dǎo)光元件、上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)中的軌跡線。
再有，上述多個(gè)圖像顯示元件中的至少一個(gè)的圖像顯示元件被配置在包含上述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和上述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面外。此外，上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
進(jìn)而，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上。
此外，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，在使來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的同時(shí)，還以約100％的反射率反射來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同。
再有，上述多個(gè)圖像顯示元件中的至少一個(gè)的圖像顯示元件被配置在包含上述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和上述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面外。所謂上述基準(zhǔn)軸是指在沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的、在上述導(dǎo)光元件、上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)中的軌跡線。此外，上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，在使來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的同時(shí)，還以約100％的反射率反射來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，入射到上述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從上述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于上述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜。所謂上述基準(zhǔn)軸是指在沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的、在上述導(dǎo)光元件、上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)中的軌跡線。
再有，上述多個(gè)圖像顯示元件中的至少一個(gè)的圖像顯示元件被配置在包含上述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和上述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面外。上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
這樣，通過在包含上述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和上述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面之外配置至少一個(gè)的圖像顯示元件，與全部的圖像顯示元件配置在上述平面內(nèi)的情況相比，可以謀求在同一平面方向的裝置的小型化。
另外，由于在彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，可以分別在不同的方向上展開照明光的光路和圖像光的光路的展開的方向以及在用彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)分解光路時(shí)展開光路的方向，故各自的光學(xué)系統(tǒng)部分可以做得更集約化。這是因?yàn)槿绻谕黄矫鎯?nèi)展開光路，則相當(dāng)于圖7的棱鏡P1或P2的棱鏡必須以跨越了照明光路和投影光路的狀態(tài)在平面內(nèi)擴(kuò)展，但如果不是同一平面內(nèi)(假如是正交的平面)，則因可以將照明光路和投影光路看作是處于同樣的位置，故也可以以不跨越處于不同位置的照明光路和投影光路二者的形式來謀求棱鏡的小型化。
此外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)元件，上述彩色分解合成光學(xué)元件將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)元件合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)元件之間，以約100％的反射率反射來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向上述彩色分解合成光學(xué)元件，同時(shí)，使來自上述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光透過并達(dá)到上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)元件內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同。進(jìn)而，在上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在透過照明光以及圖像光二者的至少一個(gè)透過面上形成有防反射膜。也可以將上述投射光學(xué)系統(tǒng)作為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)元件，上述彩色分解合成光學(xué)元件將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)元件合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)元件之間，以約100％的反射率反射來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向上述彩色分解合成光學(xué)元件，同時(shí)，使來自上述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光透過并達(dá)到上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，入射到上述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從上述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于上述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜。所謂上述基準(zhǔn)軸是指在上述導(dǎo)光元件、上述彩色分解合成光學(xué)元件以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)跟蹤沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線。進(jìn)而，在上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在透過照明光以及圖像光二者的至少一個(gè)透過面上形成有防反射膜。上述投射光學(xué)系統(tǒng)也可以作為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)元件，上述彩色分解合成光學(xué)元件將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)元件合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)元件之間，在使來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到上述彩色分解合成光學(xué)元件的同時(shí)，還以約100％的反射率反射來自上述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光，并將之導(dǎo)向上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)元件內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同。
進(jìn)而，在上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在透過照明光以及圖像光二者的至少一個(gè)透過面上形成有防反射膜。也可以將上述投射光學(xué)系統(tǒng)作為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，上述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)元件，上述彩色分解合成光學(xué)元件將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到上述多個(gè)圖像顯示元件，同時(shí)，合成從上述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，上述投射光學(xué)系統(tǒng)將被上述彩色分解合成光學(xué)元件合成的圖像光投射到被投射面上。
進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件，上述導(dǎo)光元件被配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)元件之間，在使來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到上述彩色分解合成光學(xué)元件的同時(shí)，還以約100％的反射率反射來自上述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光，并將之導(dǎo)向上述投射光學(xué)系統(tǒng)。
其中，入射到上述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從上述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于上述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜。所謂上述基準(zhǔn)軸是指在上述導(dǎo)光元件、上述彩色分解合成光學(xué)元件以及上述投射光學(xué)系統(tǒng)跟蹤沿著上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線。
此外，在上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在透過照明光以及圖像光二者的至少一個(gè)透過面上形成有防反射膜。上述投射光學(xué)系統(tǒng)也可以作為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
這樣，通過在上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在同時(shí)透過照明光以及圖像光的面上形成防反射膜，可以降低照明光所產(chǎn)生的光斑。此外，也可以在覆蓋圖像顯示元件的感光區(qū)域的玻璃面上形成防反射膜。
在形成防反射膜時(shí)，可以使上述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F為1/100以下、1/200以下或者1/800以下地在上述各透過面上形成防反射膜。其中，當(dāng)設(shè)上述至少一個(gè)的透過面的數(shù)為n、上述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)時(shí)，上述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F可以用式F=ΣlnRi]]>來表示。
此外，最好使上述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F與上述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)的和滿足ΣlnRi<F]]>這樣的條件。
在設(shè)作為由照明光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的光斑光量和圖像光光量的比的光斑率F為F≤1/100(2)時(shí)，可以在同時(shí)透過照明光與圖像光的面和圖像顯示元件的圖像顯示區(qū)域外的部分分別形成反射率Ri≤0.25的防反射膜。
此外，在設(shè)光斑率F為F≤1/200(3)時(shí)，可以在同時(shí)透過照明光與圖像光的面和圖像顯示元件的圖像顯示區(qū)域外的部分分別形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。
而在設(shè)光斑率F為F≤1/800(4)時(shí)，可以在同時(shí)透過照明光與圖像光的面和圖像顯示元件的圖像顯示區(qū)域外的部分分別形成反射率Ri≤0.031的防反射膜。
在用在各波長(zhǎng)用比視見靈敏度將蘭色的波長(zhǎng)區(qū)域400～490nm的反射率施加了權(quán)重的值之和除以比視見靈敏度之和的值滿足上述反射率Ri的各條件(2)～(4)的同時(shí)，希望在用在各波長(zhǎng)用比視見靈敏度將綠色的波長(zhǎng)區(qū)域500～580nm的反射率施加了權(quán)重的值之和除以比視見靈敏度之和的值滿足上述反射率Ri的各條件(2)～(4)，進(jìn)而還希望在用在各波長(zhǎng)用比視見靈敏度將紅色的波長(zhǎng)區(qū)域590～700nm的反射率施加了權(quán)重的值之和除以比視見靈敏度之和的值也滿足上述反射率Ri的各條件(2)～(4)。
進(jìn)而，在上述各發(fā)明的投影型圖像顯示裝置中，作為上述導(dǎo)光元件可以使用具有以下面的元件，即，第1面，上述第1面使照明光入射；第2面，上述第2面在使照明光朝向上述彩色分解合成系統(tǒng)出射的同時(shí)，還使來自上述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光入射；第3面，上述第3面在以約100％的反射率使從上述第1面入射的照明光朝向上述第2面反射的同時(shí)，還使從上述第2面入射的圖像光朝向上述投射光學(xué)系統(tǒng)出射。
另外，作為上述導(dǎo)光元件也可以使用具有以下面的元件，即，第1面，上述第1面在使照明光入射的同時(shí)，以約100％的反射率反射圖像光；第2面，上述第2面在使從上述第1面入射的照明光朝向上述彩色分解合成光學(xué)元件出射的同時(shí)，還使來自上述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光入射；第3面，上述第3面使從上述第2面入射并在上述第1面反射的圖像光朝向上述投射光學(xué)系統(tǒng)出射。
此外，也可以在上述各發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置輔助光學(xué)元件，上述輔助光學(xué)元件相對(duì)于上述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在上述導(dǎo)光元件和上述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自上述導(dǎo)光元件的圖像光折射透過。
進(jìn)而，也可以在上述各發(fā)明的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置輔助光學(xué)元件，上述輔助光學(xué)元件相對(duì)于上述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在上述導(dǎo)光元件和上述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射透過。
特別地，在導(dǎo)光元件具有楔形形狀這樣的情況中，通過相對(duì)于上述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔地在該導(dǎo)光元件和投射光學(xué)系統(tǒng)之間配置使從上述導(dǎo)光元件出射的圖像光折射并透過的輔助光學(xué)元件，或者相對(duì)于上述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔地在該導(dǎo)光元件和照明光學(xué)系統(tǒng)之間配置使來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過的輔助光學(xué)元件，可以達(dá)成緩和在導(dǎo)光元件所產(chǎn)生的象差。
進(jìn)而，也可以在彩色分解合成光學(xué)元件和圖像顯示元件之間設(shè)置只使特定的偏振光成分透過的偏振光元件。
由于圖像顯示元件調(diào)制光的偏振狀態(tài)，故照明光學(xué)系統(tǒng)以及投射光學(xué)系統(tǒng)需要用于顯示圖像的偏光板。為此，通過在彩色分解合成光學(xué)元件和圖像顯示元件之間設(shè)置偏光板，因其沒有受到照明光路和圖像(投射)光路重疊的光學(xué)元件(導(dǎo)光元件、彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng))的內(nèi)部畸變或光學(xué)多層膜的偏振狀態(tài)的紊流的影響，故可以進(jìn)一步提高圖像的對(duì)比度。
此外，也可以接合導(dǎo)光元件和彩色分解合成光學(xué)元件，或接合彩色分解合成光學(xué)元件和圖像顯示元件。由此，可以達(dá)到抑制照明光所導(dǎo)致的光斑的產(chǎn)生的目標(biāo)。
本發(fā)明的詳細(xì)構(gòu)成和上述目的以及其他的目的或特征可以通過以下的實(shí)施例進(jìn)一步明了。
圖1是作為本發(fā)明的實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖2是圖1所示的投影型圖像顯示裝置的部分放大圖；圖3是作為本發(fā)明的其他的實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖4是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖5是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖6是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖7(A)是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖，圖7(B)是圖7(A)的K方向側(cè)視圖；圖8是圖7(A)所示的投影型圖像顯示裝置的J方向側(cè)視圖；圖9(A)是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖，圖9(B)是圖9(A)的K方向側(cè)視圖；圖10(A)是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖，圖10(B)是圖10(A)的K方向側(cè)視圖；圖11(A)是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖，圖11(B)是圖11(A)的K方向側(cè)視圖；圖12(A)是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖，圖12(B)是圖12(A)的K方向側(cè)視圖；圖13是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖14是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖15是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖16是圖15所示的投影型圖像顯示裝置中所使用的彩色位相濾光片的特性圖；圖17是說明圖15所示的投影型圖像顯示裝置中所使用的偏光板的透過方向的圖；圖18是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖19是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖20是作為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成圖；圖21所示是以往的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1中給出了作為本發(fā)明的實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。圖中，1是由高壓水銀燈等構(gòu)成的照明光源，2是用于將來自該光源1的光發(fā)射到規(guī)定的方向上的反射器。
3是用于形成均勻的照明區(qū)域的積分器，其由光學(xué)復(fù)眼透鏡3a、3b構(gòu)成。
4是將沒有偏振光的光匯集到規(guī)定的偏振方向的偏振光變換元件，其由偏振光分離膜4a和反射膜4b以及1/2位相板4c構(gòu)成。
5是會(huì)聚照明光的聚光光學(xué)系統(tǒng)，由透鏡5a、5b以及反射鏡5c構(gòu)成。其中，由光源1～透鏡5b構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)。
6是用于設(shè)定光路的光路棱鏡(導(dǎo)光元件)，其作用是設(shè)置光路以使照明光學(xué)系統(tǒng)和投射光學(xué)系統(tǒng)的光路通過一個(gè)彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)。
7是用于將光路分解成R、G、B三種顏色以及再次進(jìn)行合成的分色棱鏡(彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng))，在本實(shí)施例中，該彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)是組合3個(gè)棱鏡并在規(guī)定的組合面上蒸敷分色膜等構(gòu)成的。
8r、8g、8b是由液晶顯示器等構(gòu)成的各種色光用的反射型圖像顯示元件，由對(duì)應(yīng)于來自沒有圖示的PC機(jī)或電視機(jī)、錄像機(jī)、DVD播放器等圖像信息供給裝置的圖像信息的信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，不僅反射入射的各種顏色的照明光還進(jìn)行調(diào)制出射。
9是輔助棱鏡(輔助光學(xué)元件)，10是偏心投射透鏡(投射光學(xué)系統(tǒng))。P是對(duì)應(yīng)圖像顯示元件8r、8g、8b的偏光元件，A是對(duì)應(yīng)圖像顯示元件8r、8g、8b的檢光元件。
下面，說明如以上這樣構(gòu)成的圖像顯示裝置的光學(xué)的作用。從光源1輻射狀地出射的照明光束被反射器2反射并朝向光學(xué)復(fù)眼透鏡3a會(huì)聚。該照明光束被光學(xué)復(fù)眼透鏡3a分離成多個(gè)光束后，通過光學(xué)復(fù)眼透鏡3b、透鏡5a、5b的作用重合在圖像顯示元件8r、8g、8b上，在圖像顯示元件上形成均勻的照明區(qū)域。
另外，出射于光學(xué)復(fù)眼透鏡3b的多個(gè)光束被對(duì)應(yīng)于光束的偏振光分離膜4a分離成P偏振光和S偏振光。P偏振光被1/2位相板4c變換成與S偏振光相同方向的偏振光成分，S偏振光被反射膜4b反射，并作為規(guī)定的偏振光輻射到同一方向。
如圖2所示的那樣，照明光束在光路棱鏡6的第1面6a到第2面6b以滿足全反射條件的角度入射并全反射。由此，可以得到大約100％的反射率的反射，并在改變了光路后，從第3面6c出射。
其中，在本實(shí)施例中，是對(duì)照明光在光路棱鏡6的第2面6b全反射的情況進(jìn)行的說明，但在該第2面6b的反射也可以是利用在第2面6b的外側(cè)的一部分上通過蒸敷等形成的反射鍍膜所進(jìn)行的反射。
此外，在本實(shí)施例中，作為分色棱鏡7使用的是用3個(gè)棱鏡(第1～第3的棱鏡P1～P3)構(gòu)成的3P棱鏡。
圖2中，從第1棱鏡P1的第1面7a入射的B(蘭色)光被第1分色面7db反射，R(紅色)光、G(綠色)光透過。
B光在第1面7a以約100％的反射率被反射(例如全反射)之后，從第2面7b出射并到達(dá)B光用的圖像顯示元件8b。
透過第1分色面7db的R、G光從在與該第1分色面7db之間空開一點(diǎn)點(diǎn)空氣間隔配置的第2棱鏡P2的第3面7c入射，R光被第2分色面7dr反射，G光透過。
R光在第3面7c以約100％的反射率被反射(例如全反射)之后，從第4面7d出射并到達(dá)R光用的圖像顯示元件8r。
透過第2分色面7dr的G光入射到第3棱鏡P3后，從第5面7e出射，到達(dá)G光用的圖像顯示元件8g。
入射到各圖像顯示元件的各種顏色的照明光由利用對(duì)應(yīng)于上述圖像信息的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的各圖像顯示元件調(diào)制其偏光狀態(tài)并進(jìn)行反射。
被各圖像顯示元件調(diào)制以及反射了的圖像光被反射到不同于照明光的入射方向的方向上，并分別入射到分色棱鏡7，按進(jìn)行上述彩色分解時(shí)的相反的順序通過光學(xué)面并被再次合成為一束光線出射。
出射于分色棱鏡7的光在光路棱鏡6自第3面6c在第2面6b以與滿足全反射條件的角度相比較小的角度入射，并透過第2面6b出射。
出射于光路棱鏡6的光折射于輔助棱鏡9并透過之，由圖1的偏心投射透鏡10作為全彩色圖像投影到?jīng)]有圖示的顯示屏(被投射面)上。
其中，在圖1中，如果以照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸為照明光束的中心軸，則光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸可以認(rèn)為是在其以后設(shè)置的光學(xué)復(fù)眼透鏡3a、3b以外的照明光學(xué)系統(tǒng)(5a、5b、5c)、光路棱鏡6、分色棱鏡7、圖像顯示元件8r～8b、輔助棱鏡9以及偏心投射透鏡10中分別跟蹤沿著反射器2的光軸的光線的直線。
基于此點(diǎn)，在圖1中，作為照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸設(shè)定為IL，作為投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸設(shè)定為PL。
在本實(shí)施例中，如圖2所示的那樣，分別設(shè)定的照明光學(xué)系統(tǒng)彩色分解后的基準(zhǔn)軸IL以及投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL相對(duì)于圖像顯示元件8r～8b的顯示面的法線同時(shí)傾斜θ。由此，照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸IL和投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL所成的角度便為2θ。
此外，在設(shè)照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)為FNO。照明光束的直徑為φi，聚光光學(xué)系統(tǒng)5的焦距(圖1的透鏡5a、5b的合成焦距)為fi時(shí)，照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)可以由FNO＝fi/φi求出，其中，由于光學(xué)復(fù)眼透鏡3是矩形的，故在照明光束為矩形時(shí)，可以使用矩形形狀的光束的長(zhǎng)邊L1或者短邊Ls，由FNO＝fi/L1或者FNO＝fi/Ls來求得。
如果上述傾斜角度θ變大，則照明光路的基準(zhǔn)軸和投射光路的基準(zhǔn)軸所成的角度2θ也變大，圖像光(或者照明光)入射到光路棱鏡6的角度ω變小，可以使依賴于透過光路棱鏡6的所有光線的入射角度的透過率更為均一。此外，在照明光學(xué)系統(tǒng)中，照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)越小則效率越好。
另一方面，在偏心光學(xué)系統(tǒng)中，物面(圖像顯示元件)的傾斜角度θ越小則其偏心象差量越少，此外，偏心投射透鏡10的F數(shù)越大則越容易校正象差。
由于偏心投射透鏡10的F數(shù)的設(shè)定是大致等于照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)，故為了將良好的偏心光學(xué)系統(tǒng)作為投射光學(xué)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)具有高效率的照明光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示裝置，希望最好滿足
7＜FNO/tanθ＜46的條件。
如上述所說明過的那樣，在本實(shí)施例中，在照明光學(xué)系統(tǒng)和分色棱鏡7之間，設(shè)置有以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并在將之導(dǎo)向分色棱鏡7的同時(shí)，使從分色棱鏡7出射的圖像光透過并達(dá)到偏心投射透鏡10側(cè)的光路棱鏡6，由于可以使該光路棱鏡6以及分色棱鏡7內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，故無需象以往的那樣設(shè)置偏光光束分離器即可分離照明光的光路和圖像光的光路。而且，可以由光路棱鏡6以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，將之導(dǎo)向分色棱鏡7，并能夠使來自圖像顯示元件8r～8b的圖像光朝向偏心投射透鏡10透過。
因而，與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用率并獲得明亮的顯示圖像。
此外，在本實(shí)施例中，通過將偏心投射透鏡10做成具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面或者相互旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件的偏心光學(xué)系統(tǒng)，可以以傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的方式來校正所產(chǎn)生的波紋畸變等偏心象差。
另外，在本實(shí)施例中，是以楔形形狀形成光路棱鏡6，但由于在該光路棱鏡6和偏心投射透鏡10之間，相對(duì)于光路棱鏡6空開一定空氣間隔配置有使光路棱鏡6出射的圖像光折射透過的輔助棱鏡9，故可以緩和楔形形狀所產(chǎn)生的象差。
在圖3中，示出了作為本發(fā)明的其他實(shí)施例的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。其中，本實(shí)施例除了作為彩色分離合成棱鏡27使用的是整體地組合了4個(gè)棱鏡P1～P4的4P棱鏡點(diǎn)外，其他與第1實(shí)施例相同。因此，在本實(shí)施例中，在與圖1的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖1的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
下面，對(duì)本實(shí)施例的分色棱鏡27的作用進(jìn)行說明。圖中，從光路棱鏡6出射并從第1面27a入射到分色棱鏡27的第1棱鏡P1的照明光，其B光在第1分色面27db處被反射，其R光、G光則透過。
B光在第1面27a以近于100％的反射率被反射(例如全反射)之后，從第2面27b出射到達(dá)B光用的圖像顯示元件8b。
此外，透過了第1分色面27db的R、G光透過第3面27c，在第2分色面27dr處R光被反射，G光透過。
R光從第3棱鏡P3的第4面27d出射，到達(dá)R光用的圖像顯示元件8r。透過第2分色面27dr的G光從第4棱鏡P4的第5面27e出射，到達(dá)G光用的圖像顯示元件8g。
如本實(shí)施例這樣，通過設(shè)置第3面27c并用4個(gè)棱鏡構(gòu)成彩色分離合成棱鏡27，與圖1所示那樣用3P棱鏡構(gòu)成的情況相比，有利于分色棱鏡的小型化。
在圖4中，示出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。其中，該實(shí)施例除了作為彩色分離合成棱鏡37使用的是整體地組合了4個(gè)棱鏡P1～P4，且分色面是X狀地交叉的4P棱鏡點(diǎn)外，其他與第1實(shí)施例相同。因此，在本實(shí)施例中，在與圖1的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖1的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
下面，對(duì)本實(shí)施例的分色棱鏡37的作用進(jìn)行說明。圖中，從光路棱鏡6出射并從第1面37a入射到分色棱鏡37內(nèi)的照明光中，被第1分色面37db反射的B光，透過第2面37c到達(dá)B光用的圖像顯示元件8b。
此外，被第2分色面37dr反射的R光透過第3面37b，到達(dá)R光用的圖像顯示元件8r。
同時(shí)透過第1分色面37db和第2分色面37dr的G光則透過第4面37d，到達(dá)G光用的圖像顯示元件8g。
在圖5中，示出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。
在本實(shí)施例中，由于除了光路棱鏡6的光的通過方式與上述的各實(shí)施例不同以外，其他與第1實(shí)施例相同，故在共同的構(gòu)成要素上附加與圖1的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
在本實(shí)施例中，通過了透鏡5b的照明光首先在輔助棱鏡9折射并透過后，入射到光路棱鏡6的第1面6b’，進(jìn)而透過第2面6c’入射到分色棱鏡7。
在分色棱鏡7，與圖1的實(shí)施例同樣地，分離R、G、B各色光并入射到各圖像顯示元件8r～8b，調(diào)制后，合成并再次從光路棱鏡6的第2面6c’入射。
入射到光路棱鏡6的圖像光在第1面6b’全反射，并從第3面6a’出射，通過偏心投射透鏡10進(jìn)行投影。
在本實(shí)施例中，在照明光學(xué)系統(tǒng)和分色棱鏡7之間，設(shè)置有在使來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到分色棱鏡7的同時(shí)，還以約100％的反射率反射來自分色棱鏡7的圖像光，并使之朝向偏心投射透鏡10透過的光路棱鏡6，由于可以使該光路棱鏡6以及分色棱鏡7內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，故無需象以往的那樣設(shè)置偏光光束分離器即可分離照明光的光路和圖像光的光路。而且，可以通過光路棱鏡6以約100％的反射率反射來自分色棱鏡7的圖像光并將之導(dǎo)向偏心投射透鏡10。
因而，與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用率并獲得明亮的顯示圖像。
在圖6中，示出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。在本實(shí)施例中，雖然光的行進(jìn)方向與圖5的實(shí)施例相同，但卻具有除去了圖5的實(shí)施例所示的輔助棱鏡9的構(gòu)成。本實(shí)施例中，在與圖5的實(shí)施例共同的構(gòu)成要素上附加與圖5的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
如該實(shí)施例所示的那樣，在本發(fā)明中，并非一定要使用輔助棱鏡。
其中，在本發(fā)明中，各種色光用的圖像顯示元件的配置并非只限于用上述的各實(shí)施例說明過的配置，可以任意地設(shè)置。
此外，用上述實(shí)施例說明的投影型圖像顯示裝置也可以適用于接收由圖像記錄裝置或者計(jì)算機(jī)等發(fā)送的圖像信號(hào)，并基于該圖像信號(hào)在被照射面上投影圖像的圖像顯示系統(tǒng)。
如以上所說明的那樣，按照?qǐng)D1～圖6所示的實(shí)施例，可以無需象以往的那樣設(shè)置偏光光束分離器即可分離照明光的光路和圖像光的光路。而且，可以利用導(dǎo)光元件以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光或者來自彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)或投射光學(xué)系統(tǒng)。因而，與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精細(xì)的顯示圖像。
進(jìn)而，通過將投射光學(xué)系統(tǒng)做成偏心光學(xué)系統(tǒng)，可以以傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的方式來校正所產(chǎn)生的波紋畸變等偏心象差。
此外，如果相對(duì)于圖像顯示元件的顯示面的法線分別傾斜地設(shè)定入射到圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸，從而可以小型化投射光學(xué)系統(tǒng)。
另外，當(dāng)設(shè)照明光的基準(zhǔn)軸以及圖像光的基準(zhǔn)軸的相對(duì)于圖像顯示元件的法線的傾斜角度為θ，照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)為FNO時(shí)，如果能夠滿足7＜FNO/tanθ＜46則可以將良好的偏心光學(xué)系統(tǒng)作為投射光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)具有高效率的照明光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示裝置。
再有，在以楔形形狀形成導(dǎo)光元件時(shí)，如果在該導(dǎo)光元件和偏心投射光學(xué)系統(tǒng)之間相對(duì)于導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置使導(dǎo)光元件出射的圖像光折射并透過的輔助光學(xué)元件，或者在該導(dǎo)光元件和照明光學(xué)系統(tǒng)之間相對(duì)于導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置使照明光學(xué)系統(tǒng)出射的照明光折射并透過的輔助光學(xué)元件，則可以緩和楔形形狀所產(chǎn)生的象差。
在圖7(A)中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。圖中，101是由高壓水銀燈等構(gòu)成的照明光源，102是用于將來自該光源101的光輻射到規(guī)定的方向上的反射器。
103是用于形成均勻的照明區(qū)域的積分器，其由光學(xué)復(fù)眼透鏡103a、103b構(gòu)成。
104是將沒有偏振光的光匯集到規(guī)定的偏振方向的偏振光變換元件，其由偏振光分離膜104a和反射膜104b以及1/2位相板104c構(gòu)成。
105是會(huì)聚照明光的聚光光學(xué)系統(tǒng)，由透鏡105a、105b以及反射鏡105c構(gòu)成。其中，由光源101～透鏡105b構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)。
106是用于設(shè)定光路的光路棱鏡(導(dǎo)光元件)，其作用是設(shè)置光路以使照明光學(xué)系統(tǒng)和投射光學(xué)系統(tǒng)的光路通過一個(gè)彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)。
107是用于將光路分解成R、G、B三原色以及再次進(jìn)行合成的分色棱鏡(彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng))，在本實(shí)施例中，該彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)是組合3個(gè)棱鏡并在規(guī)定的組合面上蒸敷分色膜等構(gòu)成的。
108r、108g、108b是由液晶顯示器等構(gòu)成的各種色光用的反射型圖像顯示元件，由對(duì)應(yīng)于來自沒有圖示的PC機(jī)或電視機(jī)、錄像機(jī)、DVD播放器等的圖像信息供給裝置的圖像信息的信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在反射入射的各種顏色的照明光的同時(shí)還進(jìn)行調(diào)制出射。
109是輔助棱鏡(輔助光學(xué)元件)，110是偏心投射透鏡(投射光學(xué)系統(tǒng))。P是對(duì)應(yīng)圖像顯示元件108r、108g、108b的偏光元件，A是對(duì)應(yīng)圖像顯示元件108r、108g、108b的檢光元件。
其中，在圖7(B)中，給出了從圖7(A)中的箭頭K方向觀看上述光路棱鏡106、彩色分解合成棱鏡107、輔助棱鏡109以及圖像顯示元件108r、108g、108b時(shí)的相互配置關(guān)系。此外，在圖8中，給出了從圖7(A)所示的箭頭J方向觀看積分器103的部分時(shí)的圖。
下面，說明如上述這樣構(gòu)成的圖像顯示裝置的光學(xué)的作用。從光源101輻射狀地出射的照明光束被反射器102反射并朝向光學(xué)復(fù)眼透鏡103a會(huì)聚。該照明光束被光學(xué)復(fù)眼透鏡103a分離成多個(gè)光束后，通過光學(xué)復(fù)眼透鏡103b、透鏡105a、105b的作用重合在圖像顯示元件108r、108g、108b上，在圖像顯示元件上形成均勻的照明區(qū)域。
另外，出射于光學(xué)復(fù)眼透鏡103b的多個(gè)光束被對(duì)應(yīng)于各光束的偏振光分離膜104a分離成P偏振光和S偏振光。P偏振光被1/2位相板104c變換成與S偏振光相同方向的偏振光成分，S偏振光被反射膜104b反射，并作為規(guī)定的偏振光輻射到同一方向。此外，也可以不同于該實(shí)施例在被偏振光分離膜分離了的S偏振光的光路上設(shè)置1/2位相板，形成進(jìn)行匯集到S偏振光方向的偏振光變換的構(gòu)成。
照明光束在光路棱鏡106的第1面106a到第2面106b以滿足全反射條件的角度入射并全反射。由此，可以得到近于100％的反射率的反射，并在改變了光路后，從第3面106c出射。
其中，在本實(shí)施例中，是對(duì)照明光在光路棱鏡106的第2面106b全反射的情況進(jìn)行的說明，但在該第2面106b的反射也可以是利用在第2面106b的外側(cè)的一部分上通過蒸敷等形成的反射鍍膜所進(jìn)行的反射。
此外，在本實(shí)施例中，作為彩色分解合成棱鏡107使用的是由3個(gè)棱鏡(第1～第3的棱鏡P1～P3)構(gòu)成的3P棱鏡。
從第1棱鏡P1的第1面107a入射的B光被第1分色面107db反射，R光、G光則透過。
B光在第1面107a以近于100％的反射率被反射(例如全反射)之后，從第2面107b出射到達(dá)B光用的圖像顯示元件108b。
透過第1分色面107db的R、G光從與該第1分色面107db之間空開一點(diǎn)點(diǎn)空氣間隔配置的第2棱鏡P2的第3面107c入射，R光被第2分色面107dr反射，G光透過。
R光在第3面107c以約100％的反射率反射(例如全反射)了之后，從第4面107d出射并到達(dá)R光用的圖像顯示元件108r。
透過第2分色面107dr的G光入射到第3棱鏡P3后，從第5面107e出射，到達(dá)G光用的圖像顯示元件108g。
入射到各圖像顯示元件的各種顏色的照明光由利用對(duì)應(yīng)了上述圖像信息的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的各圖像顯示元件調(diào)制其偏光狀態(tài)并進(jìn)行反射。
被各圖像顯示元件調(diào)制以及反射了的圖像光被反射到不同于照明光的入射方向的方向，并分別入射到彩色分解合成棱鏡107，按上述彩色分解時(shí)的相反的順序通過光學(xué)面并再次合成為一束光線出射。
出射于彩色分解合成棱鏡107的光在光路棱鏡106自第3面106c在第2面106b以較滿足全反射條件的角度小的角度入射，并透過第2面106b出射。
出射于光路棱鏡106的光折射并透過輔助棱鏡109，由偏心投射透鏡110作為全彩色圖像投影到?jīng)]有圖示的顯示屏(被投射面)上。
其中，在圖7(A)、(B)中，如果設(shè)照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸為照明光束的中心軸，則光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸可以認(rèn)為是在其以后設(shè)置的光學(xué)復(fù)眼透鏡103a、103b以外的照明光學(xué)系統(tǒng)(105a、105b、105c)、光路棱鏡106、彩色分解合成棱鏡107、圖像顯示元件108r～108b、輔助棱鏡109以及偏心投射透鏡110中分別跟蹤沿著反射器102的光軸的光線的直線。
基于此點(diǎn)，作為照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸設(shè)定為IL，作為投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸設(shè)定為PL。
在本實(shí)施例中，分別設(shè)定的照明光學(xué)系統(tǒng)的彩色分解后的基準(zhǔn)軸IL以及投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL相對(duì)于圖像顯示元件108r～108b的顯示面的法線同時(shí)傾斜θ。由此，照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸IL和投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL所成的角度便為2θ。
其中，雖然在圖7(A)、(B)中沒有給出，但朝向彩色分解合成棱鏡107內(nèi)的B光和R光的圖像顯示元件108b、108r的入射光路(照明光路)以及出射光路(圖像光路)也與G光同樣地相互不同。
如果上述傾斜角度θ變大，則照明光路的基準(zhǔn)軸和投射光路的基準(zhǔn)軸所成的角度2θ也變大，圖像光(或者照明光)入射到光路棱鏡106的角度ω變小，可以使依賴于透過光路棱鏡106的所有的光線的入射角度的透過率更為均一。此外，在照明光學(xué)系統(tǒng)中，照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)越小則效率越好。
另一方面，在偏心光學(xué)系統(tǒng)中，物面(圖像顯示元件)的傾斜角度θ越小，其偏心象差量越少，此外，偏心投射透鏡110的F數(shù)越大則越容易校正象差。
此外，包含入射到光路棱鏡106的照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸IL和從輔助棱鏡出射的投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL的平面擴(kuò)展的方向是圖7(A)的紙面的方向，在圖8中是與紙面正交的方向。
當(dāng)設(shè)被彩色分解合成棱鏡107分解的照明光學(xué)系統(tǒng)以及投射光學(xué)系統(tǒng)的光路的基準(zhǔn)軸分別為ILr、ILg、ILb時(shí)，它們的基準(zhǔn)軸沒在圖7(A)的紙面內(nèi)，R、B光用的圖像顯示元件108r、108b存在于包含照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸IL和投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL的平面之外。
由此，與3個(gè)圖像顯示元件全部存在于上述平面內(nèi)的情況相比，可以在相同平面方向使裝置小型化。
其中，在本實(shí)施例中，關(guān)于偏振光變換元件，由于在圖像顯示元件108r、108g、108b的長(zhǎng)邊方向分離偏振光成分的做法效率更好，故使用的是在圖8所示的方向上交互地配置了偏振光分離膜104a以及反射膜104b的偏振光變換元件。
進(jìn)而，在本實(shí)施例，在照明光學(xué)系統(tǒng)和彩色分解合成棱鏡107之間，設(shè)置有以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并在將之導(dǎo)向彩色分解合成棱鏡107同時(shí)，使從彩色分解合成棱鏡107出射的圖像光透過并達(dá)到偏心投射透鏡110側(cè)的光路棱鏡106，由于可以使該光路棱鏡106以及彩色分解合成棱鏡107內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，故無需象以往的那樣設(shè)置偏光光束分離器即可分離照明光的光路和圖像光的光路。
而且，可以由光路棱鏡106以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向彩色分解合成棱鏡107，且能夠使來自圖像顯示元件108r～108b的圖像光朝向偏心投射透鏡110透過。
因而，與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用率并獲得明亮的顯示圖像。
此外，在本實(shí)施例中，通過將偏心投射透鏡110做成具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面或者相互旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件的偏心光學(xué)系統(tǒng)，可以以傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的方式來校正所產(chǎn)生的波紋畸變等偏心象差。
另外，在本實(shí)施例中，是以楔形形狀形成光路棱鏡106，但由于在該光路棱鏡106和偏心投射透鏡110之間相對(duì)于光路棱鏡106空開一定空氣間隔配置有使光路棱鏡106出射的圖像光折射并透過的輔助棱鏡109，故可以緩和楔形形狀所產(chǎn)生的象差。
圖9(A)中給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。圖9(B)給出了從圖9(A)所示的箭頭K方向所看到的上述光路棱鏡106以及彩色分解合成棱鏡127的部分。
其中，本實(shí)施例除了作為彩色分離合成棱鏡127使用的是整體地組合了4個(gè)棱鏡P1～P4的4P棱鏡點(diǎn)外，其他與第7實(shí)施例相同。因此，在本實(shí)施例中，在與圖7的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖7的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
下面，對(duì)本實(shí)施例的彩色分解合成棱鏡127的光學(xué)作用進(jìn)行說明。從第1面127a入射的照明光中，B光在第1分色面127db被反射，R光、G光則透過。
B光在第1面127a以約100％的反射率被反射(例如全反射)之后，從第2面127b出射并到達(dá)B光用的圖像顯示元件108b。
此外，透過第1分色面127db的R、G光透過第3面127c，并在第2分色面127dr處反射R光，透過G光。
R光從第3棱鏡P3的第4面127d出射，到達(dá)R光用的圖像顯示元件108r。透過第2分色面127dr的G光從第4棱鏡P4的第5面127e出射，到達(dá)G光用的圖像顯示元件108g。
在本實(shí)施例中，當(dāng)也設(shè)被彩色分解合成棱鏡127分解的照明光學(xué)系統(tǒng)以及投射光學(xué)系統(tǒng)的光路的基準(zhǔn)軸分別為ILr、ILg、ILb時(shí)，它們的基準(zhǔn)軸沒在包含照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸IL和從輔助棱鏡出射的投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL的平面擴(kuò)展的圖9(A)的紙面內(nèi)，R、B光用的圖像顯示元件108r、108b存在于上述平面之外。
其中，如本實(shí)施例這樣，通過設(shè)置第3面127c并用4個(gè)棱鏡構(gòu)成彩色分離合成棱鏡127，與圖7所示的那樣用3P棱鏡構(gòu)成的情況相比，有利于彩色分解合成棱鏡的小型化。
在圖10(A)中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。在圖10(B)中，給出了從圖10(A)所示的箭頭K方向所看到的上述光路棱鏡106以及彩色分解合成棱鏡137的部分。
其中，本實(shí)施例除了作為彩色分離合成棱鏡137使用的是整體地組合了4個(gè)棱鏡P1～P4，且分色面是X狀地交叉的4P棱鏡點(diǎn)外，其他與第7實(shí)施例相同。因此，在本實(shí)施例中，在與圖7的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖7的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
下面，對(duì)本實(shí)施例的彩色分解合成棱鏡137的光學(xué)作用進(jìn)行說明。圖中，從光路棱鏡106出射并從第1面137a入射到彩色分解合成棱鏡137內(nèi)的照明光中，被第1分色面137db反射的B光，透過第2面137c到達(dá)B光用的圖像顯示元件108b。
此外，被第2分色面137dr反射的R光透過第3面137c，到達(dá)R光用的圖像顯示元件108r。
同時(shí)透過第1分色面137db和第2分色面137dr的G光透過第4面137d到達(dá)G光用的圖像顯示元件108g。
在本實(shí)施例中，當(dāng)設(shè)被彩色分解合成棱鏡137分解的照明光學(xué)系統(tǒng)以及投射光學(xué)系統(tǒng)的光路的基準(zhǔn)軸分別為ILr、ILg、ILb時(shí)，它們的基準(zhǔn)軸也沒在包含照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸IL和從輔助棱鏡出射的投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL的平面擴(kuò)展的圖10(A)的紙面內(nèi)，R、B光用的圖像顯示元件108r、108b存在于上述平面之外。
在圖11(A)中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。在圖11(B)中，給出了從圖11(A)所示的箭頭K方向所看到的上述光路棱鏡106以及彩色分解合成棱鏡147的部分。
在本實(shí)施例中，由于除了光路棱鏡106的光的通過方式與上述的各實(shí)施例不同以外，其他與第7實(shí)施例相同，故在共同的構(gòu)成要素上附加與圖7的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
在本實(shí)施例中，通過了透鏡105b的照明光首先在折射并透過了輔助棱鏡109后，入射到光路棱鏡106的第1面106b’，進(jìn)而透過第2面106c’入射到彩色分解合成棱鏡147。
在彩色分解合成棱鏡147，與圖7的實(shí)施例同樣地分離R、G、B各色光并入射到各圖像顯示元件108r～108b，調(diào)制后，合成并再次從光路棱鏡106的第2面106c’入射。
入射到光路棱鏡106內(nèi)的圖像光在第1面106b’全反射，從第3面106a’出射，并由偏心投射透鏡110進(jìn)行投影。
在本實(shí)施例中，在照明光學(xué)系統(tǒng)和彩色分解合成棱鏡147之間，在使來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到彩色分解合成棱鏡147的同時(shí)，還設(shè)置有以約100％的反射率反射來自彩色分解合成棱鏡147的圖像光使之朝向偏心投射透鏡110透過的光路棱鏡106，由于可以使該光路棱鏡106以及彩色分解合成棱鏡147內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，故無需象以往的那樣設(shè)置偏光光束分離器即可分離照明光的光路和圖像光的光路。而且，可以由光路棱鏡106以約100％的反射率反射來自彩色分解合成棱鏡147的圖像光，將之導(dǎo)向偏心投射透鏡110。
因而，與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用率并獲得明亮的顯示圖像。
此外，在本實(shí)施例中，當(dāng)設(shè)被彩色分解合成棱鏡147色分解的照明光學(xué)系統(tǒng)以及投射光學(xué)系統(tǒng)的光路的基準(zhǔn)軸分別為ILr、ILg、ILb時(shí)，它們的基準(zhǔn)軸也沒在包含照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸IL和從輔助棱鏡出射的投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL的平面擴(kuò)展的圖11(A)的紙面內(nèi)，R、B光用的圖像顯示元件108r、108b存在于上述平面之外。
本實(shí)施例的彩色分解合成棱鏡147在圖11(A)小于對(duì)應(yīng)光束變小的G圖像顯示元件108g的第3棱鏡P3，謀求了裝置的小型化。其光學(xué)作用與圖7的實(shí)施例一樣。
在圖12(A)中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。在圖12(B)中，給出了從圖12(A)所示的箭頭K方向所看到的上述光路棱鏡106以及彩色分解合成棱鏡147的部分。
在本實(shí)施例中，雖然光的行進(jìn)方向與圖11的實(shí)施例相同，但卻具有除去了圖11的實(shí)施例所示的輔助棱鏡109的構(gòu)成。本實(shí)施例中，在與圖11的實(shí)施例共同的構(gòu)成要素上附加與圖11的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
如用本實(shí)施例所示的這樣，在本發(fā)明中，并非一定要使用輔助棱鏡。
其中，在本發(fā)明中，各種色光用的圖像顯示元件的配置并非只限于用上述的各實(shí)施例說明過的配置，也可以任意地設(shè)置。
此外，用上述實(shí)施例所說明的投影型圖像顯示裝置也適用于接收由圖像記錄裝置或者計(jì)算機(jī)等發(fā)送的圖像信號(hào)，并基于該圖像信號(hào)在被照射面上投影圖像的圖像顯示系統(tǒng)。
如以上所說明的那樣，按照?qǐng)D7～圖12所示的實(shí)施例，可以無需象以往的那樣設(shè)置偏光光束分離器即可分離照明光的光路和圖像光的光路。而且，由于可以利用導(dǎo)光元件以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光或來自彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)或投射光學(xué)系統(tǒng)，故與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精細(xì)的顯示圖像。
進(jìn)而，通過在包含照明光以及圖像光的基準(zhǔn)軸的平面外配置至少一個(gè)圖像顯示元件，與在上述平面內(nèi)配置全部圖像顯示元件的情況相比，可以謀求同一平面方向的裝置的小型化。
另外，由于可以在不同的方向上分別展開彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)照明光的光路與圖像光的光路的展開的方向和在用彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)分解光路時(shí)展開光路的方向，故各自的光學(xué)系統(tǒng)部分可以做得更集約化。
此外，通過將投射光學(xué)系統(tǒng)做成具有至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面或相互旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件的偏心光學(xué)系統(tǒng)，可以以傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的方式來校正所產(chǎn)生的波紋畸變等偏心象差。
另外，如果相對(duì)于圖像顯示元件的顯示面的法線分別傾斜地設(shè)定入射到圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸，則可以小型化投射光學(xué)系統(tǒng)。
再有，在楔形形狀地形成了導(dǎo)光元件時(shí)，通過相對(duì)于導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔在該導(dǎo)光元件和投射光學(xué)系統(tǒng)之間配置使導(dǎo)光元件出射的圖像光折射并透過的輔助光學(xué)元件，或者相對(duì)于導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔在該導(dǎo)光元件和照明光學(xué)系統(tǒng)之間配置使照明光學(xué)系統(tǒng)出射的照明光折射并透過的輔助光學(xué)元件，可以緩和楔形形狀所產(chǎn)生的象差。
在圖13中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。圖中，201是由高壓水銀燈等構(gòu)成的照明光源，202是用于將來自該光源201的光輻射到規(guī)定的方向上的反射器。
203是用于形成均勻的照明區(qū)域的積分器，其由光學(xué)復(fù)眼透鏡203a、203b構(gòu)成。
204是將沒有偏振光的光匯集到規(guī)定的偏振方向的偏振光變換元件，其由偏振光分離膜204a和反射膜204b以及1/2位相板204c構(gòu)成。
205是會(huì)聚照明光的聚光光學(xué)系統(tǒng)，由透鏡205a、205b以及反射鏡205c構(gòu)成。其中，由光源201～透鏡205b構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)。
206是用于設(shè)定光路的光路棱鏡(導(dǎo)光元件)，其作用是設(shè)置光路以使照明光學(xué)系統(tǒng)和投射光學(xué)系統(tǒng)的光路通過一個(gè)彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)。
207是用于將光路分解成R、G、B三原色并再次進(jìn)行合成的分色棱鏡(彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng))，在本實(shí)施例中，該彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)是組合3個(gè)棱鏡并在規(guī)定的組合面上蒸敷分色膜等構(gòu)成的。
208r、208g、208b是由液晶顯示器等構(gòu)成的各種色光用的反射型圖像顯示元件，由對(duì)應(yīng)了來自沒有圖示的PC機(jī)或電視機(jī)、錄像機(jī)、DVD播放器等的圖像信息供給裝置的圖像信息的信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并在反射入射的各種顏色的照明光的同時(shí)進(jìn)行調(diào)制出射。
209是輔助棱鏡(輔助光學(xué)元件)，210是偏心投射透鏡(投射光學(xué)系統(tǒng))。Pr、Pg、Pb是對(duì)應(yīng)圖像顯示元件208r、208g、208b的偏光板。
下面，說明如上述這樣構(gòu)成的圖像顯示裝置的光學(xué)作用。從光源201輻射狀地出射的照明光束被反射器202反射并朝向光學(xué)復(fù)眼透鏡203a會(huì)聚。該照明光束被光學(xué)復(fù)眼透鏡203a分離成多個(gè)光束后，通過光學(xué)復(fù)眼透鏡203b、透鏡205a、205b的作用重合在圖像顯示元件208r、208g、208b上，在圖像顯示元件上形成均勻的照明區(qū)域。
另外，出射于光學(xué)復(fù)眼透鏡203b的多個(gè)光束被對(duì)應(yīng)于各光束的偏振光分離膜204a分離成P偏振光和S偏振光。P偏振光被1/2位相板204c變換成與S偏振光相同方向的偏振光成分，S偏振光被反射膜204b反射，并作為規(guī)定的偏振光輻射到同一方向。
照明光束在光路棱鏡206的第1面206a到第2面206b以滿足全反射條件的角度入射并全反射。由此，可以得到近于100％的反射率的反射，并在改變了光路后，從第3面206c出射。
其中，在本實(shí)施例中，是關(guān)于照明光在光路棱鏡206的第2面206b全反射的情況進(jìn)行的說明，但在該第2面206b的反射也可以是利用在第2面206b的外側(cè)的一部分上通過蒸敷等形成的反射鍍膜所進(jìn)行的反射。
此外，在本實(shí)施例中，作為彩色分解合成棱鏡207使用的是由3個(gè)棱鏡(第1～第3的棱鏡P1～P3)構(gòu)成的3P棱鏡。
從第1棱鏡P1的第1面207a入射的B(蘭色)光被第1分色面207db反射，R(紅色)光、G(綠色)光則透過。
B光在第1面207a以約100％的反射率被反射(例如全反射)后，從第2面207b出射到達(dá)B光用的圖像顯示元件208b。
透過第1分色面207db的R、G光從與該第1分色面207db之間空開一些空氣間隔配置的第2棱鏡P2的第3面207c入射，R光被第2分色面207dr反射，G光透過。
R光在第3面207c以約100％的反射率反射(例如全反射)之后，從第4面207d出射，到達(dá)R光用的圖像顯示元件208r。
透過第2分色面207dr的G光入射到第3棱鏡P3后，從第5面207e出射，到達(dá)G光用的圖像顯示元件208g。
入射到各圖像顯示元件的各種顏色的照明光由利用對(duì)應(yīng)了上述圖像信息的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的各圖像顯示元件調(diào)制其偏光狀態(tài)并進(jìn)行反射。
被各圖像顯示元件調(diào)制以及反射了的圖像光被反射到不同于照明光的入射方向的方向，并分別入射到彩色分解合成棱鏡207，按上述彩色分解時(shí)相反的順序通過光學(xué)面并再次合成為一束光線出射。
出射于彩色分解合成棱鏡207的光在光路棱鏡206自第3面206c在第2面206b以與滿足全反射條件的角度相比較小的角度入射，并透過第2面206b出射。
其中，為了降低照明光所造成的光斑，在光路棱鏡206的出射面206c和彩色分解合成棱鏡207的出射面207b、207d、207e和覆蓋圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上形成有防反射膜。
當(dāng)取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/100時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c和彩色分解合成棱鏡207的出射面207b、207d、207e和圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.33的防反射膜。
當(dāng)取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/200時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c和彩色分解合成棱鏡207的出射面207b、207d、207e和圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.16的防反射膜。
進(jìn)而，當(dāng)取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/800時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c和彩色分解合成棱鏡207的出射面207b、207d、207e和圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.041的防反射膜。
出射于光路棱鏡206的光折射并透過輔助棱鏡209，由圖13的偏心投射透鏡210作為全彩色圖像投影到?jīng)]有圖示的顯示屏(被投射面)上。
其中，在圖13中，如果設(shè)照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸為照明光束的中心軸，則光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸可以認(rèn)為是在其以后設(shè)置的光學(xué)復(fù)眼透鏡203a、203b以外的照明光學(xué)系統(tǒng)(205a、205b、205c)、光路棱鏡206、彩色分解合成棱鏡207、圖像顯示元件208r～208b、輔助棱鏡209以及偏心投射透鏡210中分別跟蹤沿著反射器202的光軸的光線的直線。
基于此點(diǎn)，圖13中，設(shè)定IL為照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸，設(shè)定PL為投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸。
此外，偏光板Pr、Pg、Pb設(shè)置在彩色分解合成棱鏡207和圖像顯示元件208r～208b之間，兼做照明光的偏光元件和投射系統(tǒng)的檢光元件的作用。因此，在圖像顯示元件208r～208b沒有受到調(diào)制(以與入射的偏振光方向相同的偏振光方向出射)的光顯示為白色，受到調(diào)制并旋轉(zhuǎn)了90度偏振光方向的光顯示為黑色。此時(shí)，偏光板Pr、Pg、Pb的透過方向既可以是平行于被偏振光變換元件匯集了的偏振方向，也可以是不同于在彩色分解后的光路中設(shè)置位相板并被偏振光變換元件匯集了偏振方向的方向。
在本實(shí)施例中，分別設(shè)定的照明光學(xué)系統(tǒng)的彩色分解后的基準(zhǔn)軸IL以及投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL相對(duì)于圖像顯示元件208r～208b的顯示面的法線同時(shí)傾斜θ。由此，照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸IL和投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸PL所成的角度便為2θ。
如果加大上述傾斜角度θ，則照明光路的基準(zhǔn)軸和投射光路的基準(zhǔn)軸所成的角度2θ也將變大，圖像光(或者照明光)入射到光路棱鏡206的角度ω變小，可以使依賴于透過光路棱鏡206的全部的光線的入射角度的透過率更為均一。此外，在照明光學(xué)系統(tǒng)中，照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)越小則效率越好。
另一方面，在偏心光學(xué)系統(tǒng)中，物面(圖像顯示元件)的傾斜角度θ越小其偏心象差量越少，此外，偏心投射透鏡210的F數(shù)越大則將越容易校正象差。
如以上所說明的那樣，在本實(shí)施例中，在照明光學(xué)系統(tǒng)和彩色分解合成棱鏡207之間，設(shè)置有以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并在將之導(dǎo)向彩色分解合成棱鏡207同時(shí)，使由彩色分解合成棱鏡207出射的圖像光透過并達(dá)到偏心投射透鏡210側(cè)的光路棱鏡206，由于可以使該光路棱鏡206以及彩色分解合成棱鏡207內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，故無需象以往的那樣設(shè)置偏光光束分離器即可分離照明光的光路和圖像光的光路。而且，可以由光路棱鏡206以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光并將之導(dǎo)向彩色分解合成棱鏡207，且能夠使來自圖像顯示元件208r～208b的圖像光朝向偏心投射透鏡210透過。
因而，與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用率并獲得明亮的顯示圖像。
此外，在本實(shí)施例中，通過將偏心投射透鏡210做成具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面或者相互旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件的偏心光學(xué)系統(tǒng)，可以以傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的方式來校正所產(chǎn)生的波紋畸變等偏心象差。
另外，在本實(shí)施例中，是以楔形形狀形成光路棱鏡206，但由于在該光路棱鏡206和偏心投射透鏡210之間相對(duì)于光路棱鏡206空開一定空氣間隔配置有使從光路棱鏡206出射的圖像光折射并透過的輔助棱鏡209，故可以緩和楔形形狀所產(chǎn)生的象差。
其中，在本實(shí)施例以外，也可以直接使照明光入射到光路棱鏡206的第2面206b，并透過第3面206c入射到彩色分解合成棱鏡207，進(jìn)而自彩色分解合成棱鏡207使經(jīng)過調(diào)制的各種色光再次從光路棱鏡206的第3面206c入射并使之在第2面206b全反射，然后從第1面206a出射并經(jīng)由偏心投射透鏡210進(jìn)行投射。
在圖14中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。本實(shí)施例是圖13的實(shí)施例的變形例，故在與圖13的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖13的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
在本實(shí)施例中，彩色分解合成棱鏡207的出射面207b、207d、207e和圖像顯示元件208r、208g、208b分別接合。進(jìn)而，通過在光路棱鏡206的出射面206c上形成防反射膜，可以使光斑降低。此時(shí)，當(dāng)取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/100時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c上形成反射率Ri≤1的防反射膜。
此外，在取光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/200時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c上形成反射率Ri≤0.5的防反射膜。
進(jìn)而，在取光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/800時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c上形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。
其中，在本實(shí)施例以外，也可以直接使照明光入射到光路棱鏡206的第2面206b，并透過第3面206c入射到彩色分解合成棱鏡207，進(jìn)而自彩色分解合成棱鏡207使經(jīng)過調(diào)制的各種色光再次從光路棱鏡206的第3面206c入射并使之在第2面206b全反射，然后從第1面206a出射并經(jīng)由偏心投射透鏡210進(jìn)行投射。
在圖15中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。在本實(shí)施例中，與圖13的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖13的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
在本實(shí)施例，在照明光學(xué)系統(tǒng)上設(shè)置了將特定波長(zhǎng)區(qū)域的光的偏振方向變換90度的彩色位相濾光片CF。另外，在本實(shí)施例中，使用了由4個(gè)三角棱鏡組成、且分色面X狀地交叉的彩色分解合成棱鏡237。
下面對(duì)彩色分解合成棱鏡237的光學(xué)作用進(jìn)行說明。圖中，從第1面237a入射的光中被第1分色面237db反射的光透過第2面237c，并在透過偏光板Pb后到達(dá)B光用的圖像顯示元件208b。
此外，從第2分色面237dr反射的光透過第3面237b，并在透過偏光板Pr后到達(dá)R光用的圖像顯示元件208r。
進(jìn)而，同時(shí)透過第1分色面237db以及第2分色面237dr的光透過第4面237d，并在透過偏光板Pg后到達(dá)G光用的圖像顯示元件208g。
彩色位相濾光片CF在匯集到某個(gè)偏振方向的光入射時(shí)，在特定的波長(zhǎng)區(qū)域(例如G的帶域)旋轉(zhuǎn)90度的偏振方向。圖16(A)、(B)中給出了這些內(nèi)容。
圖16(A)給出了與入射的光的偏振方向平行的偏振光成分的強(qiáng)度，圖16(B)給出了與入射的光的偏振方向垂直的偏振光成分的強(qiáng)度。由于從彩色位相濾光片CF出射具有圖16(A)、(B)那樣的特性的光，所以，在本實(shí)施例中，透過彩色分解合成棱鏡237的G光的偏振方向與R、B光的偏振方向?yàn)橄嗖?0度的方向。
此時(shí)，在偏光板方面，設(shè)置在G光的光路上的偏光板Pg的透過軸和設(shè)置R、B光的光路上的偏光板Pr、Pb的透過軸如圖17所示的那樣，為相差90度的方向(其中，圖中用箭頭Qr、Qg、Qb給出了透過軸)。
此外，也可以在G或者R、B光的光路上設(shè)置位相板，以便將偏振方向變更到規(guī)定的方向地進(jìn)行設(shè)定。
如以上所述的那樣，通過相互相差90度地設(shè)定G光和R、B光的偏振方向，并將較多地透過構(gòu)成彩色分解合成棱鏡237的分色膜的光作為P偏振光，可以更好地提高分色膜的效率。
其中，作為不同于本實(shí)施例的構(gòu)成，也可以在光路棱鏡206和彩色分解合成棱鏡207之間設(shè)置彩色位相濾光片CF，在光路棱鏡206以同一偏振方向透過、反射各種色光，在彩色分解合成棱鏡207處，根據(jù)色光分開使用P偏振光成分和S偏振光成分。
如以上這樣，在使用了彩色位相濾光片CF的構(gòu)成中，不僅是利用圖15的實(shí)施例所示的交叉棱鏡構(gòu)成的彩色分解合成棱鏡，而且也包括由圖13以及圖14的實(shí)施例給出的那樣的3P棱鏡組成的彩色分解合成棱鏡等，只要是有彩色分解作用的構(gòu)成，無論是哪一種構(gòu)成，均具有在此給出的效果。
進(jìn)而，為了降低照明光所造成的光斑，在光路棱鏡206的出射面206c、彩色分解合成棱鏡237的入射面237a、彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和覆蓋圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上形成有防反射膜。
此時(shí)，當(dāng)取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/100時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c、彩色分解合成棱鏡237的入射面237a、彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和覆蓋圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.25的防反射膜。
而當(dāng)取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/200時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c、彩色分解合成棱鏡237的入射面237a、彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和覆蓋圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。
進(jìn)而，當(dāng)取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/800時(shí)，在光路棱鏡206的出射面206c、彩色分解合成棱鏡237的入射面237a、彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和覆蓋圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.031的防反射膜。
其中，在本實(shí)施例以外，也可以直接使照明光入射到光路棱鏡206的第2面206b，并透過第3面206c入射到彩色分解合成棱鏡237，進(jìn)而自彩色分解合成棱鏡237使經(jīng)過調(diào)制的各種色光再次從光路棱鏡206的第3面206c入射并在第2面206b全反射，然后從第1面206a出射并經(jīng)由偏心投射透鏡210進(jìn)行投射。
在圖18中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。本實(shí)施例是圖15的實(shí)施例的變形例，故在與圖15的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖15的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
在本實(shí)施例中，光路棱鏡206的出射面206c與彩色分解合成棱鏡237的入射面237a相接合。進(jìn)而，彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和圖像顯示元件208r、208g、208b分別接合。由此，可以防止由照明系統(tǒng)所造成的光斑光的產(chǎn)生。
其中，在本實(shí)施例以外，也可以直接讓照明光入射到光路棱鏡206的第2面206b，并使之透過第3面206c入射到彩色分解合成棱鏡237，進(jìn)而自彩色分解合成棱鏡237使經(jīng)過調(diào)制的各種色光再次從光路棱鏡206的第3面206c入射并在第2面206b全反射，然后從第1面206a出射并經(jīng)由偏心投射透鏡210進(jìn)行投射。
在圖19中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。本實(shí)施例是圖15的實(shí)施例的變形例，故在與圖15的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖15的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
在本實(shí)施例中，光路棱鏡206的出射面206c與彩色分解合成棱鏡237的入射面237a相接合。進(jìn)而，在彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和圖像顯示元件208r、208g、208b的罩蓋玻璃上形成有防反射膜。
此時(shí)，如果取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/100，則在彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.5的防反射膜。
此外，當(dāng)取光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/200時(shí)，將在彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.25的防反射膜。
進(jìn)而，當(dāng)取光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/800時(shí)，可在彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和圖像顯示元件208r、208g、208b的感光區(qū)域的罩蓋玻璃面上分別形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。
其中，在本實(shí)施例以外，也可以直接讓照明光入射到光路棱鏡206的第2面206b，并使之透過第3面206c入射到彩色分解合成棱鏡237，進(jìn)而，自彩色分解合成棱鏡237使經(jīng)過調(diào)制的各種色光再次從光路棱鏡206的第3面206c入射并在第2面206b全反射，然后從第1面206a出射并經(jīng)由偏心投射透鏡210進(jìn)行投射。
在圖20中，給出了作為本發(fā)明的另外一個(gè)的投影型圖像顯示裝置的構(gòu)成。本實(shí)施例是圖18的實(shí)施例的變形例，故在與圖18的實(shí)施例相同的構(gòu)成要素上附加與圖18的實(shí)施例相同的符號(hào)并省略其說明。
在本實(shí)施例中，在光路棱鏡206的出射面206c與彩色分解合成棱鏡237的入射面237a上形成有防反射膜。進(jìn)而，接合彩色分解合成棱鏡237的出射面237b、237c、237d和圖像顯示元件208r、208g、208b。
此時(shí)，如果取照明光所產(chǎn)生的光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/100，則在光路棱鏡206的出射面206c與彩色分解合成棱鏡237的入射面237a上分別形成反射率Ri≤0.5的防反射膜。
此外，當(dāng)取光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/200時(shí)，將在光路棱鏡206的出射面206c與彩色分解合成棱鏡237的入射面237a上分別形成反射率Ri≤0.25的防反射膜。
進(jìn)而，當(dāng)取光斑光量與圖像光光量的比(光斑率)為F≤1/800時(shí)，可在光路棱鏡206的出射面206c與彩色分解合成棱鏡237的入射面237a上分別形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。
其中，在本實(shí)施例以外，也可以直接讓照明光入射到光路棱鏡206的第2面206b，并使之透過第3面206c入射到彩色分解合成棱鏡237，進(jìn)而，自彩色分解合成棱鏡237使經(jīng)過調(diào)制的各種色光再次從光路棱鏡206的第3面206c入射并在第2面206b全反射，然后從第1面206a出射并經(jīng)由偏心投射透鏡210進(jìn)行投射。
如以上所說明的這樣，按照?qǐng)D13～圖20所示的實(shí)施例，由于在導(dǎo)光元件和彩色分解合成光學(xué)元件中的至少一方同時(shí)透過照明光和圖像光的面上形成有防反射膜，故可以降低照明光所造成的光斑。此外，如果在圖像顯示元件的玻璃面上也形成防反射膜，則在降低光斑方面將更有效。
進(jìn)而，可以無需象以往的那樣設(shè)置偏光光束分離器即可分離照明光的光路和圖像光的光路。而且，因?yàn)榭梢岳脤?dǎo)光元件以約100％的反射率反射來自照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光或者來自彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光并將之導(dǎo)向彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)或投射光學(xué)系統(tǒng)，故與已有的投影型圖像顯示裝置相比，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精細(xì)的顯示圖像。進(jìn)而，如果將投射光學(xué)系統(tǒng)做成偏心光學(xué)系統(tǒng)，則可以通過傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)來校正所產(chǎn)生的波紋畸變等偏心象差。
此外，如果相對(duì)于圖像顯示元件的顯示面的法線分別傾斜地設(shè)定入射到圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸，則可以小型化投射光學(xué)系統(tǒng)。
另外，如果接合導(dǎo)光元件和彩色分解合成光學(xué)元件，或者接合彩色分解合成光學(xué)元件和圖像顯示元件，則可以更有效地抑制照明光所造成的光斑的發(fā)生。
其中，在以上所說明的各實(shí)施例中，各種色光用的圖像顯示元件的配置并非只限于各實(shí)施例的配置，也可以任意地進(jìn)行設(shè)置。
以上，我們說明了本發(fā)明的最佳的實(shí)施例，當(dāng)然也可以在權(quán)利要求書所限定范圍內(nèi)進(jìn)行改良和變形。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件對(duì)入射的光進(jìn)行圖像調(diào)制；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，并使來自所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過并達(dá)到所述投射光學(xué)系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有相互之間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
6.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求1的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
7.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件對(duì)入射的光進(jìn)行圖像調(diào)制；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，并使來自所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過并達(dá)到所述投射光學(xué)系統(tǒng)，其中，入射到所述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于所述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜，所述基準(zhǔn)軸是指在所述導(dǎo)光元件、所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)中跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有相互之間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，滿足以下的條件7＜FNO/tanθ＜46式中，θ是入射到所述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于圖像顯示元件的顯示面的法線所成的角度，F(xiàn)NO是所述照明光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于所述圖像顯示元件的F數(shù)。
13.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求7的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
14.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件對(duì)入射的光進(jìn)行圖像調(diào)制；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，在使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，并以約100％的反射率反射來自所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有相互之間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
19.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求14的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
20.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件對(duì)入射的光進(jìn)行圖像調(diào)制；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，在使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，并以約100％的反射率反射來自所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，其中，入射到所述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于所述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜，所述基準(zhǔn)軸是指在所述導(dǎo)光元件、所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)中跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有相互之間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，滿足以下的條件7＜FNO/tanθ＜46式中，θ是所述照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于圖像顯示元件的顯示面的法線所成的角度，F(xiàn)NO是所述照明光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于所述圖像顯示元件的F數(shù)。
26.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求20的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
27.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；反射型圖像顯示元件，所述反射型圖像顯示元件反射來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光并圖像調(diào)制照明光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將從所述圖像顯示元件出射的圖像光投射到被投射面上，其中，滿足以下的條件7＜FNO/tanθ＜46式中，θ是入射到所述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于圖像顯示元件的顯示面的法線所成的角度，所述基準(zhǔn)軸是指在所述照明光學(xué)系統(tǒng)以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線，此外，F(xiàn)NO是所述照明光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)于所述圖像顯示元件的F數(shù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含，多個(gè)所述反射型圖像顯示元件；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)反射型圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光，使之入射到所述投射光學(xué)系統(tǒng)。
29.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求27的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
30.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，并使來自所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過，到達(dá)所述投射光學(xué)系統(tǒng)；其中，所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，所述多個(gè)圖像顯示元件中的至少一個(gè)圖像顯示元件被配置在包含所述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和所述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面外，所述基準(zhǔn)軸是指跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的在所述導(dǎo)光元件、所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)中的跟蹤線，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有相互之間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
35.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求30的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
36.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，使來自所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過并到達(dá)所述投射光學(xué)系統(tǒng)上，其中，入射到所述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于所述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜，所述基準(zhǔn)軸是指跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的在所述導(dǎo)光元件、所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)中的跟蹤線，所述多個(gè)圖像顯示元件中的至少一個(gè)圖像顯示元件被配置在包含所述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和所述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面外，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有相互之間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
41.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求36的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
42.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，并以約100％的反射率反射來自所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，所述多個(gè)圖像顯示元件中的至少一個(gè)圖像顯示元件被配置在包含所述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和所述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面外，所述基準(zhǔn)軸是指跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的在所述導(dǎo)光元件、所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)中的跟蹤線，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有相互之間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
47.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求42的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
48.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，并以約100％的反射率反射來自所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光，并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，其中，入射到所述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于所述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜，所述基準(zhǔn)軸是指跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的在所述導(dǎo)光元件、所述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)中的跟蹤線，所述多個(gè)圖像顯示元件中的至少一個(gè)圖像顯示元件被配置在包含所述照明光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸和所述投射光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)軸的平面外，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)具有相互之間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸不同的多個(gè)光學(xué)元件。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
52.根據(jù)權(quán)利要求48所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
53.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求48的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
54.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)元件，所述彩色分解合成光學(xué)元件將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)元件合成的圖像光投射到被投射面上，導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)元件之間，以約100％的反射率反射來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，使來自所述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光透過并達(dá)到所述投射光學(xué)系統(tǒng)上，其中，所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)元件內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，在所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在透過照明光以及圖像光二者的至少一個(gè)透過面上形成防反射膜。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述防反射膜形成在覆蓋所述圖像顯示元件的感光區(qū)域的玻璃面上。
56.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/100以下。其中，在設(shè)所述至少一個(gè)透過面的數(shù)為n、所述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)時(shí)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F用F=ΣlnRi]]>式表示。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/200以下。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/800以下。
59.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F與所述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)的和滿足ΣlnRi<F]]>這樣的條件。
60.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
61.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
62.根據(jù)權(quán)利要求54所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
63.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求54的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
64.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)元件，所述彩色分解合成光學(xué)元件將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)元件合成的圖像光投射到被投射面上，導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)元件之間，以約100％的反射率反射來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，使來自所述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光透過并到達(dá)所述投射光學(xué)系統(tǒng)上，其中，入射到所述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于所述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜，所述基準(zhǔn)軸是指在所述導(dǎo)光元件、所述彩色分解合成光學(xué)元件以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線，在所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在透過照明光以及圖像光二者的至少一個(gè)透過面上形成有防反射膜。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述防反射膜形成在覆蓋所述圖像顯示元件的感光區(qū)域的玻璃面上。
66.根據(jù)權(quán)利要求64所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/100以下，其中，在設(shè)所述至少一個(gè)的透過面的數(shù)為n、所述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)時(shí)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F用F=ΣlnRi]]>式表示。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/200以下。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/800以下。
69.根據(jù)權(quán)利要求66所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F與所述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)的和滿足ΣlnRi<F]]>這樣的條件。
70.根據(jù)權(quán)利要求64所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
71.根據(jù)權(quán)利要求64所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
72.根據(jù)權(quán)利要求64所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
73.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求64的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)將來自所述圖像顯示元件圖像光投射到被投射面上。
74.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)元件，所述彩色分解合成光學(xué)元件將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)元件合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)元件之間，在使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到所述彩色分解合成光學(xué)元件，并以約100％的反射率反射來自所述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光，并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)元件內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同，在所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在透過照明光以及圖像光二者的至少一個(gè)透過面上形成有防反射膜。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述防反射膜形成在覆蓋所述圖像顯示元件的感光區(qū)域的玻璃面上。
76.根據(jù)權(quán)利要求74所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/100以下，其中，在設(shè)所述至少一個(gè)的透過面的數(shù)為n、所述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)時(shí)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F用F=ΣlnRi]]>式表示。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/200以下。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/800以下。
79.根據(jù)權(quán)利要求76所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F與所述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)的和滿足ΣlnRi<F]]>這樣的條件。
80.根據(jù)權(quán)利要求74所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
81.根據(jù)權(quán)利要求74所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
82.根據(jù)權(quán)利要求74所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
83.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求74的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
84.一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于具有，照明光學(xué)系統(tǒng)；多個(gè)圖像顯示元件，所述各圖像顯示元件圖像調(diào)制入射的光；彩色分解合成光學(xué)元件，所述彩色分解合成光學(xué)元件將來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光分解為多種色光并使之入射到所述多個(gè)圖像顯示元件，并合成從所述多個(gè)圖像顯示元件出射的多種顏色的圖像光；投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)將被所述彩色分解合成光學(xué)元件合成的圖像光投射到被投射面上；導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件被配置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)和所述彩色分解合成光學(xué)元件之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光透過并達(dá)到所述彩色分解合成光學(xué)元件，并以約100％的反射率反射來自所述彩色分解合成光學(xué)元件的圖像光，并將之導(dǎo)向所述投射光學(xué)系統(tǒng)，其中，入射到所述圖像顯示元件的照明光的基準(zhǔn)軸以及從所述圖像顯示元件出射的圖像光的基準(zhǔn)軸分別相對(duì)于所述圖像顯示元件的顯示面的法線傾斜，所述基準(zhǔn)軸是指在所述導(dǎo)光元件、所述彩色分解合成光學(xué)元件以及所述投射光學(xué)系統(tǒng)中跟蹤沿著所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光束的中心線的光線的線，在所述導(dǎo)光元件以及所述彩色分解合成光學(xué)元件的至少一方，在透過照明光以及圖像光二者的至少一個(gè)透過面上形成有防反射膜。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述防反射膜形成在覆蓋所述圖像顯示元件的感光區(qū)域的玻璃面上。
86.根據(jù)權(quán)利要求84所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/100以下，其中，在設(shè)所述至少一個(gè)的透過面的數(shù)為n、所述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)時(shí)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F用F=ΣlnRi]]>式表示。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/200以下。
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在所述各透過面上形成防反射膜，以使在所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率為1/800以下。
89.根據(jù)權(quán)利要求86所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光斑率F與所述各透過面的反射率為Ri(i＝1～n)的和滿足ΣlnRi<F]]>這樣的條件。
90.根據(jù)權(quán)利要求84所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述投射光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述導(dǎo)光元件的圖像光折射并透過。
91.根據(jù)權(quán)利要求84所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步具有，輔助光學(xué)元件，所述輔助光學(xué)元件相對(duì)于所述導(dǎo)光元件空開一定空氣間隔配置在所述導(dǎo)光元件和所述照明光學(xué)系統(tǒng)之間，使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光折射并透過。
92.根據(jù)權(quán)利要求84所述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。
93.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于包含，根據(jù)權(quán)利要求84的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，所述圖像顯示元件所顯示的原圖像通過所述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)被放大投射到所述被投射面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)及投影型圖像顯示裝置。其中光學(xué)系統(tǒng)具有照明光學(xué)系統(tǒng)、多個(gè)圖像顯示元件、彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)和投射光學(xué)系統(tǒng)。進(jìn)而，還具有導(dǎo)光元件；上述導(dǎo)光元件配置在上述照明光學(xué)系統(tǒng)和上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)之間，以約100％的反射率反射來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)的照明光，并將之導(dǎo)向上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)，使來自上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)的圖像光透過并達(dá)到上述投射光學(xué)系統(tǒng)。并且，上述導(dǎo)光元件以及上述彩色分解合成光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的照明光的光路和圖像光的光路相互不同。此外，上述投射光學(xué)系統(tǒng)為偏心光學(xué)系統(tǒng)。由此，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精細(xì)的顯示圖像。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1402044SQ0212857
公開日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者奧山敦, 児玉浩幸, 阿部雅之 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社