專利名稱：圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像顯示設(shè)備，適用于通過投影透鏡將空間光調(diào)制器件的圖像投影到屏幕等上以實(shí)現(xiàn)圖像顯示。
本申請要求序列號為2002-017622，申請日為2002年1月25日的日本專利申請的優(yōu)先權(quán)，該文獻(xiàn)在此全部引用作為參考。
背景技術(shù)：
迄今為止，已提出了一種包括空間光調(diào)制器件的圖像顯示設(shè)備，適用于通過投影透鏡將空間光調(diào)制器件的圖像投影到屏幕等上以執(zhí)行圖像顯示。作為這種圖像顯示設(shè)備，有一種具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)的設(shè)備。圖1所示的圖像顯示設(shè)備包括照明光學(xué)系統(tǒng)102，該系統(tǒng)包括如放電燈等的光源101，用于通過該照明光學(xué)系統(tǒng)102進(jìn)行照明；空間光調(diào)制器件103，該器件利用光偏振如液晶等通過投影透鏡104將空間光調(diào)制器件103的圖像投影到屏幕上(未示出)。這種投影類型的圖像顯示設(shè)備作為大型圖像顯示設(shè)備已投入使用。
作為一種用于這種圖像顯示設(shè)備中的空間光調(diào)制器件，使用了一種包括反射電極的反射型空間光調(diào)制器件。在這種反射型的空間光調(diào)制器件中，孔徑比可被放大、縮小，并能實(shí)現(xiàn)高清晰度(圖像)。
如圖1所示的圖像顯示設(shè)備通常采用偏振分束器(PBS)105作為偏振器(polarizer)和檢偏器(analyzer)。即從照明光學(xué)系統(tǒng)102發(fā)射來的光束入射至作為偏振器的偏振分束器105，這樣僅選擇特定偏振方向的成分。這樣獲得的光束入射至空間光調(diào)制器件103上。
在偏振分束器105和空間光調(diào)制器件103之間，設(shè)置了二色分光鏡106作為色分離/合成器件。即通過偏振分束器105的照明光在二色分光鏡106處被色分離為R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))。各色分量入射至相應(yīng)的空間光調(diào)制器件103，103，103。這些入射的色分量被偏振和調(diào)制。這樣獲得的色分量被反射。
從對應(yīng)于R、G、B各色分量的各空間光調(diào)制器件103，103，103發(fā)射的光束在二色分光鏡106處進(jìn)行顏色合成。這樣獲得的光束入射至偏振分束器105上。這里，偏振分束器105作為(功能)檢偏器以僅允許特定偏振的光分量通過，從而將各空間光調(diào)制器件103，103，103中的偏振調(diào)制轉(zhuǎn)換為亮度調(diào)制。結(jié)果以這種方式被亮度調(diào)制后的光束入射至投影透鏡104，對應(yīng)于在各空間光調(diào)制器件103，103，103的調(diào)制的圖像被投影和顯示在屏幕上。
在上述的圖像顯示設(shè)備中，用作偏振器和檢偏器的偏振分束器用于根據(jù)介質(zhì)多層薄片上的P偏振光的反射因子和S偏振光的反射因子間的差異來選擇偏振光，并相對入射光具有較大的波長相關(guān)性和較大的角度相關(guān)性?；谶@個(gè)理由，在該圖像顯示設(shè)備中，不能使用具有低F數(shù)的明亮的照明光學(xué)系統(tǒng)。結(jié)果，很難改善光的利用率。
在上述的圖像顯示設(shè)備中，用作色分離/合成器件的二色分光鏡具有較大的偏振相關(guān)性。也就是說，在二色表面的入射光(S偏振光)和出射光(P偏振光)的特性互不相同，這樣已經(jīng)通過空間光調(diào)制器件的調(diào)制光的偏振軸垂直于入射光的偏振軸。為此，光利用率被降低了。
這里，可以理解光學(xué)系統(tǒng)中包括相對于空間光調(diào)制器件(傾斜的)照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸，從而使用偏振面代替偏振分束器。在該光學(xué)系統(tǒng)中，為了防止發(fā)生由投影透鏡的反射鏡筒而產(chǎn)生的照明光的遮蔽，必須增加照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸相對于空間光調(diào)制器件的傾斜度(傾斜)。當(dāng)照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸相對空間光調(diào)制器件大大傾斜時(shí)，入射在投影透鏡上的光束的光軸也相應(yīng)的傾斜，投影透鏡的特性被惡化。而且，照明光的入射至偏振面或空間光調(diào)制器件的入射角增加，從而降低了照明效率及顯示圖像的對比度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種新穎的圖像顯示設(shè)備，該設(shè)備能夠解決傳統(tǒng)的圖像顯示設(shè)備存在的上述問題。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種圖像顯示設(shè)備，該設(shè)備能夠使用具有低F數(shù)的明亮的照明光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種圖像顯示設(shè)備，該設(shè)備能夠防止降低色分離/合成器件的光利用率，從而實(shí)現(xiàn)明亮的圖像顯示。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備包括包含反射電極的空間光調(diào)制器件；包含偏振元件和光源的照明光學(xué)系統(tǒng)，適用于通過偏振元件由光源為空間光調(diào)制器件照明；及偏振棱鏡，用于形成該空間光調(diào)制器件的圖像，其中反射面設(shè)置在照明光學(xué)系統(tǒng)和空間光調(diào)制器件之間，以通過該反射面彎曲從照明光學(xué)系統(tǒng)到空間光調(diào)制器件的照明光的光路。
在該圖像顯示設(shè)備中，由于從照明光學(xué)系統(tǒng)到空間光調(diào)制器件的照明光的光路因該反射表面而彎曲，在照明光的光路和投影透鏡間的干涉被阻隔以能夠減小照明光至空間光調(diào)制器件的入射角。
根據(jù)本發(fā)明的另一圖像顯示設(shè)備包括包含反射電極的空間光調(diào)制器件；包括一偏振元件的照明光學(xué)系統(tǒng)；積分器，其中大量元件以矩陣的形式排列；光源，適用于允許從光源發(fā)射的照明光通過偏振元件和積分器而斜射至空間光調(diào)制器件上；投影透鏡，用于形成空間光調(diào)制器件的圖像，其中相比于空間光調(diào)制器件的照明范圍的縱橫比，積分器各元件的縱橫比相對于空間調(diào)制器件在照明光的斜向方向上縮小了。
在該圖像顯示設(shè)備中，空間光調(diào)制器件的照明效率通過照明光學(xué)系統(tǒng)而提高了。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)及本發(fā)明所獲得的實(shí)際價(jià)值根據(jù)下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述將變得更加清楚。


圖1是傳統(tǒng)的圖像顯示設(shè)備結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖3是用于本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備中的照明光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖4是用于本發(fā)明的照明光學(xué)系統(tǒng)中的積分器的通用結(jié)構(gòu)的前視圖。
圖5是用于本發(fā)明的照明光學(xué)系統(tǒng)中的積分器的結(jié)構(gòu)的前視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的實(shí)際結(jié)構(gòu)實(shí)例的側(cè)視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的另一實(shí)際結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖8是在本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的另一實(shí)際實(shí)例中的照明光束的光路的側(cè)視圖。
圖9是在本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的另一實(shí)際實(shí)例中的多余光的光路的側(cè)視圖。
圖10是用于解釋本發(fā)明的照明光學(xué)系統(tǒng)的位移量的側(cè)視圖。
圖11是包含了根據(jù)本發(fā)明的投影透鏡結(jié)構(gòu)的配置的側(cè)視圖。
圖12是照明光學(xué)系統(tǒng)的照明模式在根據(jù)本發(fā)明的積分器的各元件的縱橫比已被調(diào)節(jié)時(shí)的前視圖。
圖13是照明光學(xué)系統(tǒng)的照明模式在根據(jù)本發(fā)明的積分器的各元件的縱橫比未被調(diào)節(jié)時(shí)的前視圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的沒有傾斜的照明光學(xué)系統(tǒng)的照明模式。
圖15是投影透鏡的入射瞳孔處的照明分布在根據(jù)本發(fā)明的積分器的各元件的縱橫比已被調(diào)節(jié)時(shí)的前視圖。
圖16是投影透鏡的入射瞳孔處的照明分布在根據(jù)本發(fā)明的積分器的各元件的縱橫比未被調(diào)節(jié)時(shí)的前視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備是一種投影型圖像顯示設(shè)備，包括包含反射電極(以下稱為光閥)的空間光調(diào)制器件，如反射型液晶調(diào)制器件；照明光學(xué)系統(tǒng)2，用于為光閥1照明；及投影透鏡3，用于形成光閥1的圖像。該照明光學(xué)系統(tǒng)2包括光源如放電燈等和未示出的偏振元件，該系統(tǒng)2具有適于斜射光束的結(jié)構(gòu)，所述光束已由光源通過偏振元件和多個(gè)光元件射至光閥1作為照明光束。該照明光束是線性偏振光束。而且，投影透鏡3將光閥1的圖像投影至屏幕上(未示出)以形成圖像。
該圖像顯示設(shè)備包括反射平面4，用于使照明光束的光路彎曲以阻止來自照明光學(xué)系統(tǒng)2的照明光束被投影透鏡3的反射鏡筒(mirror cylinder)3a遮蔽。該反射平面4設(shè)置在投影透鏡3(光閥1側(cè)的透鏡)的反向燈炮的最近的位置以阻止被光閥1反射的照明光束和調(diào)制后光束交叉，同時(shí)減少照明光束相對于光閥1的顯示面的傾斜角度。反射平面4的設(shè)置是為了取得這樣一個(gè)角度以使得來自照明光學(xué)系統(tǒng)2的照明光束不與在光閥1或照明光學(xué)系統(tǒng)2和光閥1間提供的色分離棱鏡交疊。
由于反射平面4如上所述設(shè)置，因此根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備能夠盡可能小的抑制來自照明光學(xué)系統(tǒng)2的照明光束相對于光閥1的顯示面的傾斜角度，而無需考慮投影透鏡3的反射鏡筒3a的尺寸。值得注意的是照明光束相對于光閥1的顯示面的傾斜角度是考慮了照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)、投影透鏡3的后焦點(diǎn)Bf和裝配余度而確定的。
由于本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備使用了所謂的偏心光學(xué)系統(tǒng)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。即，在光閥1的照明光束的入射側(cè)，在照明光學(xué)系統(tǒng)2中設(shè)置了物鏡。這樣，該物鏡作為投影透鏡3的物鏡加倍。該物鏡的放置是為了在光閥1的反射面處實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。光閥1的反射面相對于投影透鏡3等的光軸P2傾斜。當(dāng)物鏡的光軸P1相對于投影透鏡3的光軸P2適當(dāng)移動(dòng)，或者物鏡的光軸P1與投影透鏡3的光軸P2保持一致以實(shí)現(xiàn)關(guān)于光閥1的傾斜照射。物鏡的光軸P1相對于投影透鏡3的光軸P2的移動(dòng)和傾斜以及光閥1的位置影響投影透鏡3的MTF、圖像失真特性等、光圈和傾斜投影率等。為此，該照明光學(xué)系統(tǒng)2不能進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)，而是在設(shè)計(jì)時(shí)考慮投影光學(xué)系統(tǒng)3。
此時(shí)，在圖2所示的設(shè)備中，P3表示照明光學(xué)系統(tǒng)2的光軸，3b表示入射透鏡的入射光瞳。
在本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備中，當(dāng)液晶調(diào)制器件被用作光閥1，圓偏振板的放置方向與液晶調(diào)制器件一致。對于一個(gè)液晶調(diào)制器件，放置一個(gè)圓偏振板。該圓偏振板關(guān)于通過照明光學(xué)系統(tǒng)2入射在液晶調(diào)制器件上的光束執(zhí)行偏振器的功能，并執(zhí)行關(guān)于由液晶調(diào)制器反射及入射在投影透鏡3上的光束的檢偏器的功能。在該圖像顯示設(shè)備中，入射光束的調(diào)制由一個(gè)圓偏振板和液晶調(diào)制器件來完成。
例如，如果假定圓偏振板發(fā)射的光是反時(shí)針圓形偏振光(LCP)，則已經(jīng)在反射面電極處被反射并且在液晶調(diào)制器件的液晶層沒有發(fā)生相位改變的光線的相位被改變了180度，以產(chǎn)生順時(shí)針的圓形偏振光(RCP)。因此，這樣的光線不通過圓偏振板進(jìn)行傳輸。即在液晶調(diào)制器件的液晶層發(fā)生0度到90度的相位變化，從而可能通過液晶調(diào)制器件對已通過圓偏振板傳輸?shù)墓馐M(jìn)行由黑電平到白電平的調(diào)制。通過在液晶調(diào)制器件處對每一像素產(chǎn)生預(yù)定的相位變化，可能在屏幕上顯示圖像。
該圓偏振板可由線性偏振板和1/4λ(波長)板構(gòu)成。作為線性偏振板，可使用吸收型線性偏振板，用于在一個(gè)預(yù)定的方向上吸收線性偏振光并允許偏振光在另一方向從中穿過，或使用反射型線性偏振板，用于在一個(gè)預(yù)定方向上反射線性偏振光并允許偏振光在另一方向上通過。在該實(shí)施例中，可使用反射型圓偏振板，該偏振板由膽畄醇液晶聚合物構(gòu)成。
兩種類型的配置都是可以想象的，這取決于物鏡和圓偏振板間的位置關(guān)系。也就是說，存在兩種配置，一種是圓偏振板置于物鏡和液晶調(diào)制器件之間，另一種是圓偏振板置于物鏡和投影透鏡之間。
為了提高光閥1的照明效率，如圖3所示，本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的照明光學(xué)系統(tǒng)2包括第一和第二復(fù)眼(fly-eye)透鏡7，8，其用作積分器(復(fù)眼積分器或桿式積分器)，該積分器中多個(gè)元件以矩陣的形式排列。也就是說，來自光源5的光束由拋物面反射鏡6變?yōu)閷?shí)質(zhì)上平行的光束，并通過物鏡10、11，穿過積分器7、8和偏振元件9斜射至光閥1。
在照明光學(xué)系統(tǒng)2中，第一復(fù)眼透鏡7的各個(gè)元件在作為被照物體光閥1的顯示面上形成了照明光束的圖像。在該圖像顯示設(shè)備中，由于光閥1的顯示面相對于照明光束的光軸傾斜θ角，如圖3所示，該顯示面在傾斜方向上較之共軸系統(tǒng)的情形具有寬闊的照明范圍，這樣照明效率就降低了。
考慮到上述情況，在照明光學(xué)系統(tǒng)2中，積分器7、8的各個(gè)元件的縱橫比在照明光束的光軸相對于光閥1的傾斜方向上縮小了，如圖5所示，相對于圖4所示的普通積分器的各個(gè)元件的縱橫比等于光閥1的照明范圍的縱橫比。
假定各比率中的與照明光束的光軸相對于光閥1的傾斜方向有關(guān)的比率為[d1/d2]，傾斜角度為θ時(shí)，則存在以下關(guān)系。
d1/d2＝cosθ也就是說，復(fù)眼透鏡7、8的各個(gè)元件的形式導(dǎo)致相應(yīng)于普通積分器的各個(gè)元件的形式的值乘以關(guān)于傾斜方向的cosθ的值的形式。同時(shí)，當(dāng)照明范圍在照明光束的光軸沒有斜射在(是垂直入射)光閥上的情況下是d1時(shí)，照明范圍在照明光束的光軸相對于光閥傾斜θ的情況下是[d1/cosθ]。該照明范圍產(chǎn)生d2。
在該照明光學(xué)系統(tǒng)中，作為積分器7、8的各個(gè)元件的縱橫比如上設(shè)置的結(jié)果，照明范圍在照明光束的光軸關(guān)于光閥的傾斜方向上的延伸被抑制。從而防止了照明效率的降低。
接下來，將參考附圖對本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備的實(shí)際配置進(jìn)行描述。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備可配置為圓偏振板13置于物鏡11和光閥1之間。該圖像顯示設(shè)備包括照明光學(xué)系統(tǒng)2，該照明光學(xué)系統(tǒng)由光源5，拋物面反射鏡6，積分器7、8，偏振元件9和物鏡10構(gòu)成；反射面(反射板)4，用于彎曲來自照明光學(xué)系統(tǒng)2的照明光束；光閥1由照明光束通過物鏡11和交叉分色棱鏡(cross-dichroic prism)12照射；以及投影透鏡3，用于將光閥1的圖像投影在屏幕上(未示出)。
在該實(shí)施例中，至于圓偏振板13和光閥1，在與被交叉分色棱鏡12分離開的三種顏色(R、G、B)相對應(yīng)的交叉分色棱鏡12的三個(gè)方向上分別設(shè)置了三個(gè)圓偏振板13和三個(gè)光閥1。
反射平面4設(shè)置在照明光學(xué)系統(tǒng)2和光閥1之間的光路上，并位于投影透鏡3的后部附近。
如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備可配置為圓偏振板13設(shè)置于投影透鏡3和物鏡11之間。此時(shí)，物鏡11和光閥1是光耦合的。
在圖7示出的圖像顯示設(shè)備中，透明光塊15置于交叉分色棱鏡12和投影透鏡3之間。該透明光塊15由具有與交叉分色棱鏡12相同的折射率的材料構(gòu)成。與透明光塊15的彼此相對的表面18和交叉分色棱鏡12通過具有實(shí)質(zhì)上與透明光塊15和交叉分色棱鏡12相同的折射率的膠粘劑進(jìn)行光連接。
與上述設(shè)備類似的設(shè)備示于圖6，該照明光學(xué)系統(tǒng)2包括光源5，拋物面反射鏡6，積分器7、8，偏振元件9，物鏡10。至于圓偏振板13、物鏡11和光閥1，在與已被交叉分色棱鏡12分離開的三種顏色(R、G、B)相對應(yīng)的交叉分色棱鏡12的三個(gè)方向上分別設(shè)置了三個(gè)圓偏振板13，三個(gè)物鏡11和三個(gè)光閥1。
在圖7示出的圖像顯示設(shè)備中，如圖8所示，來自照明光學(xué)系統(tǒng)2的照明光束從透明光塊15的入射面16入射至透明光塊15。在實(shí)質(zhì)上與透明光塊15的入射面16相對的平面17上，形成了反射平面4。該照明光束通過反射平面4被反射并彎曲然后射至與交叉分色棱鏡12連接的表面18。該反射平面4設(shè)置在照明光學(xué)系統(tǒng)2和光閥1之間的光路上，并且位于投影透鏡3的后部附近。
來自透明光塊15的表面18并射至交叉分色棱鏡12的照射光束通過交叉分色棱鏡12進(jìn)行色分離，然后通過對應(yīng)于各顏色的物鏡11射至對應(yīng)于各顏色的光閥1。
已被調(diào)制并在各光閥1處被反射的調(diào)制后光線入射在交叉分色棱鏡12上，在這里進(jìn)行色合成。這樣被合成的光通過與交叉分色棱鏡12連接的透明光塊15的表面18入射在透明光塊15上。該調(diào)制光從正對表面18的透明光塊15的輸出表面19射出，并入射至投影透鏡3。投影透鏡3將入射的調(diào)制光投影在屏幕上(未示出)，以在屏幕上形成光閥1的圖像。
在圖7所示的圖像顯示設(shè)備中，來自照明光學(xué)系統(tǒng)2照射光不可能被投影透鏡3的反射鏡筒屏蔽或遮蔽。在該圖像顯示設(shè)備中，如圖9所示，被交叉分色棱鏡12的內(nèi)表面反射以防止到達(dá)光閥1的照明光束從透明光塊15的非必需光輸出表面20射向外部，這樣這些照明光束就不可能入射至投影透鏡3的入射光瞳。從而防止了顯示圖像對比度的降低。
在圖7構(gòu)成的圖像顯示設(shè)備中，存在幾種降低顯示圖像對比度的因素。當(dāng)來自照明光學(xué)系統(tǒng)2的照明光束在通過圓偏振板13之前在表面如圓偏振板13的表面被反射，然后直接入射在投影透鏡3上時(shí)，顯示圖像的對比度被降低了。這樣的反射在使用反射型偏振板作為圓偏振板時(shí)變得很明顯。
為了改善顯示圖像的對比度，必須抑制如上所述在各光學(xué)部件處的反射光束的發(fā)生，或者防止在各光學(xué)部件處的反射光束入射至投影透鏡的入射光瞳上。關(guān)于在光學(xué)部件的表面的反射，在空氣和光學(xué)部件之間的表面上的反射問題最嚴(yán)重。通過排列光學(xué)系統(tǒng)，可能防止這樣的反射光束入射在投影透鏡的入射光瞳上。
也就是說，在圖7所示的圖像顯示設(shè)備中，透明光塊15的輸出表面20被確定，以使得圓偏振板13的不必要的光反射變得更小，不必要的光不會入射在投影透鏡3上。
接下來，是一個(gè)使用如上圖7所示的圖像顯示設(shè)備的光學(xué)元件的配置和使用如下數(shù)字設(shè)置和材料的設(shè)備。
在該圖像顯示設(shè)備中，照明光學(xué)系統(tǒng)2的照明尺寸設(shè)置為0.5英寸(16∶9)。該照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)設(shè)置為F2.4。投影透鏡3的入射光瞳直徑設(shè)置為40毫米。物鏡11的位移量為11.2毫米，投影透鏡3的光軸作為參考。
光閥1的傾斜投影顯示的區(qū)域位移量設(shè)置為如圖10所示的100％，即光閥1的顯示表面(反射面)的邊沿部分位于投影透鏡3的光軸P2上。光閥1的反射面的傾斜量為4.7度。反射平面4相對于光軸P2的傾斜量為10度。
至于構(gòu)成物鏡11的硝石材料(nitric material)，使用了“SF03”。物鏡11的半徑R的弧度是90毫米。至于構(gòu)成透明光塊15的硝石材料，使用了“BK7”。當(dāng)交叉分色棱鏡12由硝石材料構(gòu)成時(shí)，“BK7”被用作硝石材料。
光閥1相對于照明光學(xué)系統(tǒng)2的光軸P3的傾斜角度為22.5度。光閥1的縱橫比為16∶9，照明光學(xué)系統(tǒng)2相對于光閥1在光閥1的短軸方向傾斜。
構(gòu)成積分器7、8的復(fù)眼透鏡的各個(gè)元件的縱橫比為16∶8.3(＝9×cos22.5°)。由于復(fù)眼透鏡的外部設(shè)備尺寸是由光源的大小決定，因此各個(gè)元件的數(shù)量可以是合適的數(shù)量。例如，如圖5所示，各個(gè)元件的尺寸可以是4.44毫米×2.35毫米，縱向方向的元件數(shù)目可以是17，水平方向的元件數(shù)目可以是9，外部設(shè)備尺寸可以是39.95毫米×39.95毫米。當(dāng)各個(gè)元件的縱橫比未被調(diào)節(jié)時(shí)，由于如圖4所示的外部設(shè)備尺寸為4.44毫米×2.5毫米，因此通過調(diào)節(jié)縱橫比得到了縱向94％的比率。
值得注意的是，物鏡11相對于投影透鏡3的光軸發(fā)生了位移以及光閥1的反射面是傾斜的事實(shí)與分離照明光束和調(diào)制光的作用是相同的。當(dāng)試圖僅通過移動(dòng)物鏡11而獲得同樣的偏心量時(shí)，會出現(xiàn)位移量大大增加及物鏡11的直徑變大從而成本增加的問題，以及物鏡11的像差增加從而投影透鏡3的特性惡化和照明效率降低的問題。而且，當(dāng)試圖僅通過傾斜光閥1的反射面而獲得同樣的偏心量時(shí)，圖像失真和/或圖像表面曲線變大從而使得投影透鏡3的特性惡化。相應(yīng)地，通過組合物鏡11的適當(dāng)?shù)奈灰屏亢凸忾y1的反射面的傾斜，也可能校正圖像表面曲線。因此，可以改善投影透鏡3的特性。值得注意的是，作為實(shí)際的設(shè)計(jì)實(shí)例，如圖11所示，投影透鏡3可通過例如構(gòu)成10個(gè)透鏡的9組透鏡配置實(shí)現(xiàn)。
如圖12所示，相比于示于圖13的縱橫比未作調(diào)整情況下的照明模式，圖像顯示設(shè)備的光閥1位置處的照明模式對應(yīng)于通過調(diào)節(jié)復(fù)眼透鏡的各個(gè)元件的縱橫比的光閥1的反射面傾斜。因此，可以改善照明效率。值得注意的是，在該圖像顯示設(shè)備中，通過調(diào)節(jié)復(fù)眼透鏡的各個(gè)元件的縱橫比，可以實(shí)現(xiàn)與圖14所示的非-偏心照明的照明模式下的照明效率實(shí)質(zhì)上相同的效率。
至于在圖像顯示設(shè)備的投影透鏡3的入射光瞳位置處的照明模式，可以獲得與圖16所示的非-偏心照明光學(xué)系統(tǒng)中的照明模式實(shí)質(zhì)上相同的照明模式，如圖15所示的。相應(yīng)地，在該圖像顯示設(shè)備中，可以理解通過投影透鏡3的效率等于使用非-偏心照明光學(xué)系統(tǒng)的情況下的效率。另外，在該圖像顯示設(shè)備中，在投影透鏡3的設(shè)計(jì)方面，也可以理解的是可以實(shí)施與非-偏心照明光學(xué)系統(tǒng)情況下的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上相同的設(shè)計(jì)。
值得注意的是，盡管本發(fā)明是參照在附圖中圖解和在上述說明中詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施例來描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種修改、替換結(jié)構(gòu)或等價(jià)物。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，在本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備中，由于從照明光學(xué)系統(tǒng)擴(kuò)展到空間光調(diào)制器件的照明光的光路通過反射面發(fā)生了彎曲，從而防止了照明光和投影透鏡間的光路發(fā)生干擾。這樣，可以減小入射至空間光調(diào)制器件的入射光的入射角度。因此，可以減少該投影透鏡的特性惡化。而且，顯示圖像的對比度的降低可被抑制。
在本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備中，由于與空間光調(diào)制器件的照明范圍的縱橫比相比，照明光學(xué)系統(tǒng)的積分器的各個(gè)元件的縱橫比在相對于空間光調(diào)制器件的傾斜方向上被縮小(減小)，從而可以通過照明光學(xué)系統(tǒng)增強(qiáng)空間光調(diào)制器件的照明效率。
在本發(fā)明中，可以使用具有低F數(shù)的明亮的照明光學(xué)系統(tǒng)，以及色分離/合成元件處的光使用效率的減少被降低了。因此可以構(gòu)造能夠進(jìn)行明亮的圖像顯示的圖像顯示設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示設(shè)備，包括包含反射電極的空間光調(diào)制器件；照明光學(xué)系統(tǒng)，包括偏振元件和光源，用于穿過該偏振元件利用光源照射該空間光調(diào)制器件；投影透鏡，形成該空間光調(diào)制器件的圖像；其中反射面置于該照明光學(xué)系統(tǒng)和空間光調(diào)制器件之間，從該照明光學(xué)系統(tǒng)延伸至該空間光調(diào)制器件的的光路在該反射面發(fā)生彎曲。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示設(shè)備，還包括一透明光塊，置于該投影透鏡和該空間光調(diào)制器件之間；其中該透明光塊被調(diào)整，以便一個(gè)表面用作反射平面，用于通過內(nèi)表面反射來彎曲從照明光學(xué)系統(tǒng)延伸至該空間光調(diào)制器件的照明光的光路。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像顯示設(shè)備，其中該透明光塊包括一輸出平面，用于使得在從該透明光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射的光束中，通過反射平面延伸至該空間光調(diào)制器件的照明光的殘余光發(fā)射到該投影透鏡的入射光瞳的外部。
4.一種圖像顯示設(shè)備，包括包含反射電極的空間光調(diào)制器件；照明光學(xué)系統(tǒng)，包括偏振元件，積分器，該積分器中多個(gè)元件以矩陣的形式排列，及光源，并且用于使得來自光源的照明光通過該偏振元件和積分器斜射至該空間光調(diào)制器件，以照射該空間光調(diào)制器件；投影透鏡，形成該空間光調(diào)制器件的圖像；其中與該空間光調(diào)制器件的照明范圍的縱橫比相比，該積分器的各個(gè)元件的縱橫比在照明光相對于空間光調(diào)制器件的傾斜方向上被縮小(減小)。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像顯示設(shè)備，其中當(dāng)從該照明光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射的照明光的光軸和該空間光調(diào)制器件的顯示面所形成的角度為θ時(shí)，與該空間光調(diào)制器件的照明范圍的縱橫比相比，該積分器的各個(gè)元件的縱橫比的值被乘以在照明光相對于空間光調(diào)制器件的傾斜方向的cosθ。
全文摘要
一種圖像顯示設(shè)備，包括照明光學(xué)系統(tǒng)(2)，用于照射包括一反射電極的電燈泡(1)；和投影透鏡(3)，用于形成該電燈泡(1)的圖像，其中一反射面(4)置于照明光學(xué)系統(tǒng)(2)和該電燈泡(1)之間，該反射面(4)用于折轉(zhuǎn)從該照明光學(xué)系統(tǒng)(2)延伸至電燈泡(1)的照明光的光路。
文檔編號G03B21/00GK1723409SQ03805549
公開日2006年1月18日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者谷野友哉 申請人:索尼株式會社