CN1723409A - 图像显示设备 - Google Patents

图像显示设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1723409A
CN1723409A CNA03805549XA CN03805549A CN1723409A CN 1723409 A CN1723409 A CN 1723409A CN A03805549X A CNA03805549X A CN A03805549XA CN 03805549 A CN03805549 A CN 03805549A CN 1723409 A CN1723409 A CN 1723409A
Authority
CN
China
Prior art keywords
modulation device
spatial light
light
optical system
light modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA03805549XA
Other languages
English (en)
Inventor
谷野友哉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN1723409A publication Critical patent/CN1723409A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N17/00—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details
    • H04N17/04—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details for receivers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G02B27/102—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources
    • G02B27/1026—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with reflective spatial light modulators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/149—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3152—Modulator illumination systems for shaping the light beam
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/44—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards
    • H04N5/445—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards for displaying additional information

Abstract

一种图像显示设备，包括：照明光学系统(2)，用于照射包括一反射电极的电灯泡(1)；和投影透镜(3)，用于形成该电灯泡(1)的图像，其中一反射面(4)置于照明光学系统(2)和该电灯泡(1)之间，该反射面(4)用于折转从该照明光学系统(2)延伸至电灯泡(1)的照明光的光路。

Description

图像显示设备
技术领域
本发明涉及一种图像显示设备，适用于通过投影透镜将空间光调制器件的图像投影到屏幕等上以实现图像显示。
本申请要求序列号为2002-017622，申请日为2002年1月25日的日本专利申请的优先权，该文献在此全部引用作为参考。
背景技术
迄今为止，已提出了一种包括空间光调制器件的图像显示设备，适用于通过投影透镜将空间光调制器件的图像投影到屏幕等上以执行图像显示。作为这种图像显示设备，有一种具有如图1所示的结构的设备。图1所示的图像显示设备包括：照明光学系统102，该系统包括如放电灯等的光源101，用于通过该照明光学系统102进行照明；空间光调制器件103，该器件利用光偏振如液晶等通过投影透镜104将空间光调制器件103的图像投影到屏幕上(未示出)。这种投影类型的图像显示设备作为大型图像显示设备已投入使用。
作为一种用于这种图像显示设备中的空间光调制器件，使用了一种包括反射电极的反射型空间光调制器件。在这种反射型的空间光调制器件中，孔径比可被放大、缩小，并能实现高清晰度(图像)。
如图1所示的图像显示设备通常采用偏振分束器(PBS)105作为偏振器(polarizer)和检偏器(analyzer)。即从照明光学系统102发射来的光束入射至作为偏振器的偏振分束器105，这样仅选择特定偏振方向的成分。这样获得的光束入射至空间光调制器件103上。
在偏振分束器105和空间光调制器件103之间，设置了二色分光镜106作为色分离/合成器件。即通过偏振分束器105的照明光在二色分光镜106处被色分离为R(红)、G(绿)、B(蓝)。各色分量入射至相应的空间光调制器件103，103，103。这些入射的色分量被偏振和调制。这样获得的色分量被反射。
从对应于R、G、B各色分量的各空间光调制器件103，103，103发射的光束在二色分光镜106处进行颜色合成。这样获得的光束入射至偏振分束器105上。这里，偏振分束器105作为(功能)检偏器以仅允许特定偏振的光分量通过，从而将各空间光调制器件103，103，103中的偏振调制转换为亮度调制。结果以这种方式被亮度调制后的光束入射至投影透镜104，对应于在各空间光调制器件103，103，103的调制的图像被投影和显示在屏幕上。
在上述的图像显示设备中，用作偏振器和检偏器的偏振分束器用于根据介质多层薄片上的P偏振光的反射因子和S偏振光的反射因子间的差异来选择偏振光，并相对入射光具有较大的波长相关性和较大的角度相关性。基于这个理由，在该图像显示设备中，不能使用具有低F数的明亮的照明光学系统。结果，很难改善光的利用率。
在上述的图像显示设备中，用作色分离/合成器件的二色分光镜具有较大的偏振相关性。也就是说，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，这样已经通过空间光调制器件的调制光的偏振轴垂直于入射光的偏振轴。为此，光利用率被降低了。
这里，可以理解光学系统中包括相对于空间光调制器件(倾斜的)照明光学系统的光轴，从而使用偏振面代替偏振分束器。在该光学系统中，为了防止发生由投影透镜的反射镜筒而产生的照明光的遮蔽，必须增加照明光学系统的光轴相对于空间光调制器件的倾斜度(倾斜)。当照明光学系统的光轴相对空间光调制器件大大倾斜时，入射在投影透镜上的光束的光轴也相应的倾斜，投影透镜的特性被恶化。而且，照明光的入射至偏振面或空间光调制器件的入射角增加，从而降低了照明效率及显示图像的对比度。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种新颖的图像显示设备，该设备能够解决传统的图像显示设备存在的上述问题。
本发明的另一个目标是提供一种图像显示设备，该设备能够使用具有低F数的明亮的照明光学系统。
本发明的另一个目标是提供一种图像显示设备，该设备能够防止降低色分离/合成器件的光利用率，从而实现明亮的图像显示。
根据本发明的图像显示设备包括：包含反射电极的空间光调制器件；包含偏振元件和光源的照明光学系统，适用于通过偏振元件由光源为空间光调制器件照明；及偏振棱镜，用于形成该空间光调制器件的图像，其中反射面设置在照明光学系统和空间光调制器件之间，以通过该反射面弯曲从照明光学系统到空间光调制器件的照明光的光路。
在该图像显示设备中，由于从照明光学系统到空间光调制器件的照明光的光路因该反射表面而弯曲，在照明光的光路和投影透镜间的干涉被阻隔以能够减小照明光至空间光调制器件的入射角。
根据本发明的另一图像显示设备包括：包含反射电极的空间光调制器件；包括一偏振元件的照明光学系统；积分器，其中大量元件以矩阵的形式排列；光源，适用于允许从光源发射的照明光通过偏振元件和积分器而斜射至空间光调制器件上；投影透镜，用于形成空间光调制器件的图像，其中相比于空间光调制器件的照明范围的纵横比，积分器各元件的纵横比相对于空间调制器件在照明光的斜向方向上缩小了。
在该图像显示设备中，空间光调制器件的照明效率通过照明光学系统而提高了。
本发明的另一个目标及本发明所获得的实际价值根据下面结合附图对实施例的描述将变得更加清楚。
附图说明
图1是传统的图像显示设备结构的侧视图。
图2是根据本发明的图像显示设备的基本结构的侧视图。
图3是用于本发明的图像显示设备中的照明光学系统的基本结构的侧视图。
图4是用于本发明的照明光学系统中的积分器的通用结构的前视图。
图5是用于本发明的照明光学系统中的积分器的结构的前视图。
图6是根据本发明的图像显示设备的实际结构实例的侧视图。
图7是根据本发明的图像显示设备的另一实际结构的侧视图。
图8是在本发明的图像显示设备的另一实际实例中的照明光束的光路的侧视图。
图9是在本发明的图像显示设备的另一实际实例中的多余光的光路的侧视图。
图10是用于解释本发明的照明光学系统的位移量的侧视图。
图11是包含了根据本发明的投影透镜结构的配置的侧视图。
图12是照明光学系统的照明模式在根据本发明的积分器的各元件的纵横比已被调节时的前视图。
图13是照明光学系统的照明模式在根据本发明的积分器的各元件的纵横比未被调节时的前视图。
图14是根据本发明的没有倾斜的照明光学系统的照明模式。
图15是投影透镜的入射瞳孔处的照明分布在根据本发明的积分器的各元件的纵横比已被调节时的前视图。
图16是投影透镜的入射瞳孔处的照明分布在根据本发明的积分器的各元件的纵横比未被调节时的前视图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的图像显示设备进行详细描述。
如图2所示，根据本发明的图像显示设备是一种投影型图像显示设备，包括：包含反射电极(以下称为光阀)的空间光调制器件，如反射型液晶调制器件；照明光学系统2，用于为光阀1照明；及投影透镜3，用于形成光阀1的图像。该照明光学系统2包括光源如放电灯等和未示出的偏振元件，该系统2具有适于斜射光束的结构，所述光束已由光源通过偏振元件和多个光元件射至光阀1作为照明光束。该照明光束是线性偏振光束。而且，投影透镜3将光阀1的图像投影至屏幕上(未示出)以形成图像。
该图像显示设备包括反射平面4，用于使照明光束的光路弯曲以阻止来自照明光学系统2的照明光束被投影透镜3的反射镜筒(mirror cylinder)3a遮蔽。该反射平面4设置在投影透镜3(光阀1侧的透镜)的反向灯炮的最近的位置以阻止被光阀1反射的照明光束和调制后光束交叉，同时减少照明光束相对于光阀1的显示面的倾斜角度。反射平面4的设置是为了取得这样一个角度以使得来自照明光学系统2的照明光束不与在光阀1或照明光学系统2和光阀1间提供的色分离棱镜交叠。
由于反射平面4如上所述设置，因此根据本发明的图像显示设备能够尽可能小的抑制来自照明光学系统2的照明光束相对于光阀1的显示面的倾斜角度，而无需考虑投影透镜3的反射镜筒3a的尺寸。值得注意的是照明光束相对于光阀1的显示面的倾斜角度是考虑了照明光学系统的F数、投影透镜3的后焦点Bf和装配余度而确定的。
由于本发明的图像显示设备使用了所谓的偏心光学系统，因此能够实现光学系统的小型化。即，在光阀1的照明光束的入射侧，在照明光学系统2中设置了物镜。这样，该物镜作为投影透镜3的物镜加倍。该物镜的放置是为了在光阀1的反射面处实现远心光学系统。光阀1的反射面相对于投影透镜3等的光轴P2倾斜。当物镜的光轴P1相对于投影透镜3的光轴P2适当移动，或者物镜的光轴P1与投影透镜3的光轴P2保持一致以实现关于光阀1的倾斜照射。物镜的光轴P1相对于投影透镜3的光轴P2的移动和倾斜以及光阀1的位置影响投影透镜3的MTF、图像失真特性等、光圈和倾斜投影率等。为此，该照明光学系统2不能进行独立的设计，而是在设计时考虑投影光学系统3。
此时，在图2所示的设备中，P3表示照明光学系统2的光轴，3b表示入射透镜的入射光瞳。
在本发明的图像显示设备中，当液晶调制器件被用作光阀1，圆偏振板的放置方向与液晶调制器件一致。对于一个液晶调制器件，放置一个圆偏振板。该圆偏振板关于通过照明光学系统2入射在液晶调制器件上的光束执行偏振器的功能，并执行关于由液晶调制器反射及入射在投影透镜3上的光束的检偏器的功能。在该图像显示设备中，入射光束的调制由一个圆偏振板和液晶调制器件来完成。
例如，如果假定圆偏振板发射的光是反时针圆形偏振光(LCP)，则已经在反射面电极处被反射并且在液晶调制器件的液晶层没有发生相位改变的光线的相位被改变了180度，以产生顺时针的圆形偏振光(RCP)。因此，这样的光线不通过圆偏振板进行传输。即在液晶调制器件的液晶层发生0度到90度的相位变化，从而可能通过液晶调制器件对已通过圆偏振板传输的光束进行由黑电平到白电平的调制。通过在液晶调制器件处对每一像素产生预定的相位变化，可能在屏幕上显示图像。
该圆偏振板可由线性偏振板和1/4λ(波长)板构成。作为线性偏振板，可使用吸收型线性偏振板，用于在一个预定的方向上吸收线性偏振光并允许偏振光在另一方向从中穿过，或使用反射型线性偏振板，用于在一个预定方向上反射线性偏振光并允许偏振光在另一方向上通过。在该实施例中，可使用反射型圆偏振板，该偏振板由胆畄醇液晶聚合物构成。
两种类型的配置都是可以想象的，这取决于物镜和圆偏振板间的位置关系。也就是说，存在两种配置，一种是圆偏振板置于物镜和液晶调制器件之间，另一种是圆偏振板置于物镜和投影透镜之间。
为了提高光阀1的照明效率，如图3所示，本发明的图像显示设备的照明光学系统2包括第一和第二复眼(fly-eye)透镜7，8，其用作积分器(复眼积分器或杆式积分器)，该积分器中多个元件以矩阵的形式排列。也就是说，来自光源5的光束由抛物面反射镜6变为实质上平行的光束，并通过物镜10、11，穿过积分器7、8和偏振元件9斜射至光阀1。
在照明光学系统2中，第一复眼透镜7的各个元件在作为被照物体光阀1的显示面上形成了照明光束的图像。在该图像显示设备中，由于光阀1的显示面相对于照明光束的光轴倾斜θ角，如图3所示，该显示面在倾斜方向上较之共轴系统的情形具有宽阔的照明范围，这样照明效率就降低了。
考虑到上述情况，在照明光学系统2中，积分器7、8的各个元件的纵横比在照明光束的光轴相对于光阀1的倾斜方向上缩小了，如图5所示，相对于图4所示的普通积分器的各个元件的纵横比等于光阀1的照明范围的纵横比。
假定各比率中的与照明光束的光轴相对于光阀1的倾斜方向有关的比率为[d1/d2]，倾斜角度为θ时，则存在以下关系。
d1/d2＝cosθ
也就是说，复眼透镜7、8的各个元件的形式导致相应于普通积分器的各个元件的形式的值乘以关于倾斜方向的cosθ的值的形式。同时，当照明范围在照明光束的光轴没有斜射在(是垂直入射)光阀上的情况下是d1时，照明范围在照明光束的光轴相对于光阀倾斜θ的情况下是[d1/cosθ]。该照明范围产生d2。
在该照明光学系统中，作为积分器7、8的各个元件的纵横比如上设置的结果，照明范围在照明光束的光轴关于光阀的倾斜方向上的延伸被抑制。从而防止了照明效率的降低。
接下来，将参考附图对本发明的图像显示设备的实际配置进行描述。
根据本发明的图像显示设备可配置为圆偏振板13置于物镜11和光阀1之间。该图像显示设备包括：照明光学系统2，该照明光学系统由光源5，抛物面反射镜6，积分器7、8，偏振元件9和物镜10构成；反射面(反射板)4，用于弯曲来自照明光学系统2的照明光束；光阀1由照明光束通过物镜11和交叉分色棱镜(cross-dichroic prism)12照射；以及投影透镜3，用于将光阀1的图像投影在屏幕上(未示出)。
在该实施例中，至于圆偏振板13和光阀1，在与被交叉分色棱镜12分离开的三种颜色(R、G、B)相对应的交叉分色棱镜12的三个方向上分别设置了三个圆偏振板13和三个光阀1。
反射平面4设置在照明光学系统2和光阀1之间的光路上，并位于投影透镜3的后部附近。
如图7所示，根据本发明的图像显示设备可配置为圆偏振板13设置于投影透镜3和物镜11之间。此时，物镜11和光阀1是光耦合的。
在图7示出的图像显示设备中，透明光块15置于交叉分色棱镜12和投影透镜3之间。该透明光块15由具有与交叉分色棱镜12相同的折射率的材料构成。与透明光块15的彼此相对的表面18和交叉分色棱镜12通过具有实质上与透明光块15和交叉分色棱镜12相同的折射率的胶粘剂进行光连接。
与上述设备类似的设备示于图6，该照明光学系统2包括：光源5，抛物面反射镜6，积分器7、8，偏振元件9，物镜10。至于圆偏振板13、物镜11和光阀1，在与已被交叉分色棱镜12分离开的三种颜色(R、G、B)相对应的交叉分色棱镜12的三个方向上分别设置了三个圆偏振板13，三个物镜11和三个光阀1。
在图7示出的图像显示设备中，如图8所示，来自照明光学系统2的照明光束从透明光块15的入射面16入射至透明光块15。在实质上与透明光块15的入射面16相对的平面17上，形成了反射平面4。该照明光束通过反射平面4被反射并弯曲然后射至与交叉分色棱镜12连接的表面18。该反射平面4设置在照明光学系统2和光阀1之间的光路上，并且位于投影透镜3的后部附近。
来自透明光块15的表面18并射至交叉分色棱镜12的照射光束通过交叉分色棱镜12进行色分离，然后通过对应于各颜色的物镜11射至对应于各颜色的光阀1。
已被调制并在各光阀1处被反射的调制后光线入射在交叉分色棱镜12上，在这里进行色合成。这样被合成的光通过与交叉分色棱镜12连接的透明光块15的表面18入射在透明光块15上。该调制光从正对表面18的透明光块15的输出表面19射出，并入射至投影透镜3。投影透镜3将入射的调制光投影在屏幕上(未示出)，以在屏幕上形成光阀1的图像。
在图7所示的图像显示设备中，来自照明光学系统2照射光不可能被投影透镜3的反射镜筒屏蔽或遮蔽。在该图像显示设备中，如图9所示，被交叉分色棱镜12的内表面反射以防止到达光阀1的照明光束从透明光块15的非必需光输出表面20射向外部，这样这些照明光束就不可能入射至投影透镜3的入射光瞳。从而防止了显示图像对比度的降低。
在图7构成的图像显示设备中，存在几种降低显示图像对比度的因素。当来自照明光学系统2的照明光束在通过圆偏振板13之前在表面如圆偏振板13的表面被反射，然后直接入射在投影透镜3上时，显示图像的对比度被降低了。这样的反射在使用反射型偏振板作为圆偏振板时变得很明显。
为了改善显示图像的对比度，必须抑制如上所述在各光学部件处的反射光束的发生，或者防止在各光学部件处的反射光束入射至投影透镜的入射光瞳上。关于在光学部件的表面的反射，在空气和光学部件之间的表面上的反射问题最严重。通过排列光学系统，可能防止这样的反射光束入射在投影透镜的入射光瞳上。
也就是说，在图7所示的图像显示设备中，透明光块15的输出表面20被确定，以使得圆偏振板13的不必要的光反射变得更小，不必要的光不会入射在投影透镜3上。
接下来，是一个使用如上图7所示的图像显示设备的光学元件的配置和使用如下数字设置和材料的设备。
在该图像显示设备中，照明光学系统2的照明尺寸设置为0.5英寸(16∶9)。该照明光学系统的F数设置为F2.4。投影透镜3的入射光瞳直径设置为40毫米。物镜11的位移量为11.2毫米，投影透镜3的光轴作为参考。
光阀1的倾斜投影显示的区域位移量设置为如图10所示的100％，即光阀1的显示表面(反射面)的边沿部分位于投影透镜3的光轴P2上。光阀1的反射面的倾斜量为4.7度。反射平面4相对于光轴P2的倾斜量为10度。
至于构成物镜11的硝石材料(nitric material)，使用了“SF03”。物镜11的半径R的弧度是90毫米。至于构成透明光块15的硝石材料，使用了“BK7”。当交叉分色棱镜12由硝石材料构成时，“BK7”被用作硝石材料。
光阀1相对于照明光学系统2的光轴P3的倾斜角度为22.5度。光阀1的纵横比为16∶9，照明光学系统2相对于光阀1在光阀1的短轴方向倾斜。
构成积分器7、8的复眼透镜的各个元件的纵横比为16∶8.3(＝9×cos22.5°)。由于复眼透镜的外部设备尺寸是由光源的大小决定，因此各个元件的数量可以是合适的数量。例如，如图5所示，各个元件的尺寸可以是4.44毫米×2.35毫米，纵向方向的元件数目可以是17，水平方向的元件数目可以是9，外部设备尺寸可以是39.95毫米×39.95毫米。当各个元件的纵横比未被调节时，由于如图4所示的外部设备尺寸为4.44毫米×2.5毫米，因此通过调节纵横比得到了纵向94％的比率。
值得注意的是，物镜11相对于投影透镜3的光轴发生了位移以及光阀1的反射面是倾斜的事实与分离照明光束和调制光的作用是相同的。当试图仅通过移动物镜11而获得同样的偏心量时，会出现位移量大大增加及物镜11的直径变大从而成本增加的问题，以及物镜11的像差增加从而投影透镜3的特性恶化和照明效率降低的问题。而且，当试图仅通过倾斜光阀1的反射面而获得同样的偏心量时，图像失真和/或图像表面曲线变大从而使得投影透镜3的特性恶化。相应地，通过组合物镜11的适当的位移量和光阀1的反射面的倾斜，也可能校正图像表面曲线。因此，可以改善投影透镜3的特性。值得注意的是，作为实际的设计实例，如图11所示，投影透镜3可通过例如构成10个透镜的9组透镜配置实现。
如图12所示，相比于示于图13的纵横比未作调整情况下的照明模式，图像显示设备的光阀1位置处的照明模式对应于通过调节复眼透镜的各个元件的纵横比的光阀1的反射面倾斜。因此，可以改善照明效率。值得注意的是，在该图像显示设备中，通过调节复眼透镜的各个元件的纵横比，可以实现与图14所示的非-偏心照明的照明模式下的照明效率实质上相同的效率。
至于在图像显示设备的投影透镜3的入射光瞳位置处的照明模式，可以获得与图16所示的非-偏心照明光学系统中的照明模式实质上相同的照明模式，如图15所示的。相应地，在该图像显示设备中，可以理解通过投影透镜3的效率等于使用非-偏心照明光学系统的情况下的效率。另外，在该图像显示设备中，在投影透镜3的设计方面，也可以理解的是可以实施与非-偏心照明光学系统情况下的设计实质上相同的设计。
值得注意的是，尽管本发明是参照在附图中图解和在上述说明中详细描述的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，本发明并不限于所述实施例，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改、替换结构或等价物。
工业应用
如上所述，在本发明的图像显示设备中，由于从照明光学系统扩展到空间光调制器件的照明光的光路通过反射面发生了弯曲，从而防止了照明光和投影透镜间的光路发生干扰。这样，可以减小入射至空间光调制器件的入射光的入射角度。因此，可以减少该投影透镜的特性恶化。而且，显示图像的对比度的降低可被抑制。
在本发明的图像显示设备中，由于与空间光调制器件的照明范围的纵横比相比，照明光学系统的积分器的各个元件的纵横比在相对于空间光调制器件的倾斜方向上被缩小(减小)，从而可以通过照明光学系统增强空间光调制器件的照明效率。
在本发明中，可以使用具有低F数的明亮的照明光学系统，以及色分离/合成元件处的光使用效率的减少被降低了。因此可以构造能够进行明亮的图像显示的图像显示设备。

Claims (5)

1.一种图像显示设备，包括：
包含反射电极的空间光调制器件；
照明光学系统，包括偏振元件和光源，用于穿过该偏振元件利用光源照射该空间光调制器件；
投影透镜，形成该空间光调制器件的图像；
其中反射面置于该照明光学系统和空间光调制器件之间，从该照明光学系统延伸至该空间光调制器件的的光路在该反射面发生弯曲。
2.如权利要求1所述的图像显示设备，
还包括一透明光块，置于该投影透镜和该空间光调制器件之间；
其中该透明光块被调整，以便一个表面用作反射平面，用于通过内表面反射来弯曲从照明光学系统延伸至该空间光调制器件的照明光的光路。
3.如权利要求2所述的图像显示设备，
其中该透明光块包括一输出平面，用于使得在从该透明光学系统发射的光束中，通过反射平面延伸至该空间光调制器件的照明光的残余光发射到该投影透镜的入射光瞳的外部。
4.一种图像显示设备，包括：
包含反射电极的空间光调制器件；
照明光学系统，包括偏振元件，积分器，该积分器中多个元件以矩阵的形式排列，及光源，并且用于使得来自光源的照明光通过该偏振元件和积分器斜射至该空间光调制器件，以照射该空间光调制器件；
投影透镜，形成该空间光调制器件的图像；
其中与该空间光调制器件的照明范围的纵横比相比，该积分器的各个元件的纵横比在照明光相对于空间光调制器件的倾斜方向上被缩小(减小)。
5.如权利要求4所述的图像显示设备，
其中当从该照明光学系统发射的照明光的光轴和该空间光调制器件的显示面所形成的角度为θ时，与该空间光调制器件的照明范围的纵横比相比，该积分器的各个元件的纵横比的值被乘以在照明光相对于空间光调制器件的倾斜方向的cosθ。
CNA03805549XA 2002-01-25 2003-01-23 图像显示设备 Pending CN1723409A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17622/2002 2002-01-25
JP2002017622A JP3562513B2 (ja) 2002-01-25 2002-01-25 画像表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1723409A true CN1723409A (zh) 2006-01-18

Family

ID=27606175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA03805549XA Pending CN1723409A (zh) 2002-01-25 2003-01-23 图像显示设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7159989B2 (zh)
JP (1) JP3562513B2 (zh)
KR (1) KR20040079947A (zh)
CN (1) CN1723409A (zh)
TW (1) TWI229760B (zh)
WO (1) WO2003062902A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111174180A (zh) * 2020-01-19 2020-05-19 平行现实（杭州）科技有限公司 一种大动态范围光束转向装置
WO2021093656A1 (zh) * 2019-11-11 2021-05-20 深圳光峰科技股份有限公司 投影系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090093666A (ko) * 2008-02-29 2009-09-02 삼성전자주식회사 투사 광학 시스템
GB201108000D0 (en) * 2011-05-13 2011-06-29 Barco Nv Polarization preserving dlp optical architecture
US8901472B2 (en) * 2011-08-16 2014-12-02 Ricoh Company, Ltd. Image displaying apparatus including a projection optical system and a reflective image display element with plural micro-mirrors
JP6167492B2 (ja) * 2012-09-18 2017-07-26 株式会社リコー 画像表示装置
KR20150114763A (ko) * 2014-04-02 2015-10-13 삼성전자주식회사 프로젝터

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4045005B2 (ja) 1998-03-13 2008-02-13 コニカミノルタオプト株式会社 カラー画像投影装置
JP3687353B2 (ja) 1998-06-23 2005-08-24 コニカミノルタオプト株式会社 投影光学系
JP3132505B2 (ja) 1999-01-14 2001-02-05 セイコーエプソン株式会社 投写型表示装置
JP2001051232A (ja) 1999-01-14 2001-02-23 Seiko Epson Corp 照明光学系及びこれを用いた投写型表示装置
JP3589222B2 (ja) 1999-01-14 2004-11-17 セイコーエプソン株式会社 照明光学系および投写型表示装置
JP3090139B1 (ja) * 1999-03-05 2000-09-18 ミノルタ株式会社 プロジェクタ用光学系
US6587269B2 (en) * 2000-08-24 2003-07-01 Cogent Light Technologies Inc. Polarization recovery system for projection displays
US6919951B2 (en) * 2001-07-27 2005-07-19 Canon Kabushiki Kaisha Illumination system, projection exposure apparatus and device manufacturing method
JP2003057751A (ja) 2001-08-10 2003-02-26 Canon Inc 投射型画像表示装置および画像表示システム
JP2003057591A (ja) 2001-08-10 2003-02-26 Canon Inc 投射型画像表示装置および画像表示システム
JP2003121792A (ja) 2001-10-11 2003-04-23 Canon Inc 画像表示光学系、投射型画像表示装置および画像表示システム
JP3653492B2 (ja) * 2001-11-19 2005-05-25 三洋電機株式会社 単板型映像表示装置
JP2003161917A (ja) 2001-11-27 2003-06-06 Canon Inc 投射型画像表示装置および画像表示システム
JP2003161908A (ja) 2001-11-27 2003-06-06 Canon Inc 投射型画像表示装置および画像表示システム
US6908197B2 (en) * 2001-12-31 2005-06-21 Texas Instruments Incorporated Prism with angular filter
US6959990B2 (en) * 2001-12-31 2005-11-01 Texas Instruments Incorporated Prism for high contrast projection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021093656A1 (zh) * 2019-11-11 2021-05-20 深圳光峰科技股份有限公司 投影系统
CN111174180A (zh) * 2020-01-19 2020-05-19 平行现实（杭州）科技有限公司 一种大动态范围光束转向装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW200306441A (en) 2003-11-16
JP2003215532A (ja) 2003-07-30
WO2003062902A1 (fr) 2003-07-31
JP3562513B2 (ja) 2004-09-08
US7159989B2 (en) 2007-01-09
KR20040079947A (ko) 2004-09-16
US20050105053A1 (en) 2005-05-19
TWI229760B (en) 2005-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1210584C (zh) 偏振单元、偏振照明设备以及投影显示装置
CN1162733C (zh) 偏振光分束器及其光学系统以及用于操作投影系统的方法
US7040767B2 (en) Integrator module with a compact light source and projection display having the same
TWI322324B (en) Projector
CN1669066A (zh) 具有反向光路的偏振光源系统
JP3780873B2 (ja) 照明装置
CN1653824A (zh) 带有场镜的色彩管理系统
CN1071527C (zh) 投射式彩色显示装置
CN1760717A (zh) 照明光学系统和使用它的图像显示设备
CN101075018A (zh) 投射型显示装置
CN1749807A (zh) 投射型图像显示装置
JP7031567B2 (ja) 光源光学系、光源装置及び画像投射装置
CN1577049A (zh) 照明装置和投影机
CN101038372A (zh) 投影型图像显示装置
CN1291299A (zh) 照明装置以及投射型显示装置
CN1178092C (zh) 照明光学系统和使用该照明光学系统的投影仪
CN1932580A (zh) 照明光学系统以及使用了该系统的投射型显示装置
CN1457446A (zh) 照明光学系统及使用它的投影仪
CN1831580A (zh) 光学系统和图像投影设备
CN101051176A (zh) 照明系统及投影装置
CN1723409A (zh) 图像显示设备
US8398244B2 (en) Projector
CN1300617C (zh) 投影光学单元和投影型彩色图像显示装置和使用该投影光学单元的背投型彩色图像显示装置
CN1614504A (zh) 用于表面均匀多色照明的装置
CN101053260A (zh) 照明系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication