照明光学系统和投影型显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术的照明光学系统包括光源和分割重叠装置，光源把预定光学装置的光入射面作为照明区域来照明，而分割重叠装置把从光源射出的光束分割成多个分光束，同时把多个分光束大致重叠在照明区域上。分割重叠装置包括光束缩小装置，该光束缩小装置具有远焦光学系统的功能，将入射光束转换成带有比入射光束的光束宽度窄的光束宽度的射出光束，并减小对重叠在照明区域的多个分光束照明区域的入射角。因此，在包括集成光学系统的照明系统中，在不明显增加光源和照明区域之间的光路的情况下，减小了对照明区域的入射角。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在把从光源射出的光束分割成多个分光束后重叠在同一照明区域上的照明光学系统。此外，本专利技术涉及使用该照明光学系统可形成均匀明亮投影图象的投影型显示装置。
技术介绍
在投影型显示装置中，使用称为‘光阀’的光调制装置，按照要显示的图象信息调制照射在光调制装置的照明光，将该调制光束投射到屏幕上，实现图象显示。作为该光调制装置，通常使用液晶板。但是，利用投影型显示装置显示的图象均匀明亮才令人满意，所以就要求从装入该装置中的照明装置(照明光学系统)射出的照明光的光利用效率高。作为提高照明光的光利用效率的技术，可考虑将多个微透镜配置在液晶板的光入射面上，以便与液晶板的每1个象素对应的方法。图15是表示在液晶板的光入射面侧配置微透镜的情况下，入射到液晶板的光束的说明图。再有，图15表示由液晶板1000和多个微透镜1110构成的微透镜阵列1100的大致剖面。液晶板1000在称为‘黑底’的遮光层1020上有围成方格状的结构。而且，将微透镜阵列1100配置在液晶板的入射面侧，以便液晶板1000的一个象素的液晶层1010的中心与一个微透镜1110的光轴大致一致。如图15(A)所示，与微透镜1110的光轴大致平行地入射的光束由微透镜1110聚焦后穿过液晶层1010。其结果，如果构成微透镜1110，那么就可以利用可能被遮光层1020遮挡的光束。因此，通过使用微透镜，可以提高光的利用效率。另一方面，如图15(B)所示，与微透镜1110的光轴倾斜地入射的光束也由微透镜1110聚焦，但不能穿过液晶层1010，产生会被遮光层1020遮挡的光束。其结果，因使用微透镜，反而会使光的利用效率变差。相对于光轴的光束角度(入射角)越大，这种现象就越显著。如果减小对液晶板的光的入射角，那么可减轻上述问题，提高光的利用效率。此外，即使在不使用微透镜的情况下，由于对液晶板以外的其他光学元件(例如，为了将从液晶板射出的调制光束投影在屏幕上的投影透镜)的入射角也变小，所以在该光学元件中的光的利用效率提高，可以提高整个投影型显示装置的光的利用效率。要想对照明区域的入射角变小，可以增大从光源至照明区域的光路长度(特别是从处于照明区域之前的光学元件至光源的光路长度)。但是，由于这会增大照明光学系统的尺寸，所以不宜采用。在集成光学系统中将光源的光束分割成多个分光束，然后可以用多个分光束重叠照明区域进行照明。因此，在包括集成光学系统的照明光学系统中，不大大地增大光路长度，就难以减小对照明区域的入射角。为了解决以往技术中的上述问题，本专利技术的目的在于提供在包括集成光学系统的照明光学系统中，不过大地增加从光源至照明区域的光路长度，就可减小照明区域的入射角的技术。专利技术的公开为了解决上述问题，本专利技术的照明光学系统为了把预定的光学装置的光入射面作为照明区域进行照明，将从光源射出的光束分割成多个分光束，同时使该多个分光束大致重叠在所述照明区域上，其特征在于，该照明光学系统包括光束缩小装置，具有将入射光束转换成具有比该入射光束的光束宽度窄的射出光束的远焦光学系统的功能，所述光束缩小装置具有实现所述远焦光学系统的聚焦功能和使光平行化的功能。利用有远焦光学系统功能的光束缩小装置，可缩小从上述照明光学系统射出的光束的光束宽度。因此，不会过大地增加从光源至照明区域的光路长度，就可减小照射照明区域的光束的入射角。一般来说，入射到光学元件的光束入射角小的一方其光学元件中的光的利用效率高。因此，如果使用本专利技术的照明光学系统，那么可以提高光的利用效率。在本专利技术的照明光学系统中，包括光源，射出大致平行的光束，和分割重叠装置，将从所述光源射出的光束分割成多个分光束，同时把所述多个分光束大致重叠在所述照明区域上，所述光束缩小装置可以包含在所述分割重叠装置中。在上述结构中，由于也利用分割重叠装置将从光源射出的大致平行的光束转换成其光束宽度被整体缩小的多个分光束，同时重叠在照明区域上，所以可以减小对各分光束照明区域的入射角。由此，可以提高从照明光学系统射出的光的利用效率。此外，在上述照明光学系统中，所述分割重叠装置可以包括第一光束分割装置，具有第一透镜阵列功能和所述聚焦功能，所述第一透镜阵列具有将所述大致平行的光束分割成多个分光束的多个小透镜，第二光束分割装置，具有第二透镜阵列的功能和将所述光平行化的功能，所述第二透镜阵列具有与第一微透镜阵列对应的多个小透镜，和重叠装置，将从所述第二光束分割装置射出的所述多个分光束重叠在所述照明区域上。在上述照明光学系统中，如果构成上述那样的分割重叠装置，那么可以利用光束缩小装置缩小从第二光束分割装置射出的作为多个分光束整体的光束宽度。由此，由于可以减小对重叠在照明区域上的各分光束照明区域的入射角，所以可以提高从照明光学系统射出的光的利用效率。此外，可以使从第二光束分割装置至重叠装置的各结构元件小型化。再有，所述第一光束分割装置作为独立的光学元件，可以配置分别形成的所述第一透镜阵列和具有所述聚焦功能的第一光学元件。此外，所述第一透镜阵列的功能和所述聚焦功能可以是光学上一体地构成的光学元件。其中，‘光学上一体地构成’是指各光学元件相互粘接，具有多个功能的一个光学元件。通过用粘接剂粘接各光学元件或一体形成，可以构成光学上一体的结构。此外，所述第一光束分割装置也可以由同时具有第一透镜阵列功能和所述聚焦功能的多个偏心透镜构成的偏心透镜阵列来形成。而且，所述第二光束分割装置也可以配有作为独立的光学元件分别形成的所述第二透镜阵列和具有使所述光平行化的功能的第二光学元件。此外，可以是将所述第二透镜阵列的功能和使所述光平行化的功能在光学上一体地构成的光学元件。此外，所述第二光束分割装置也可以是带有多个偏心透镜的偏心透镜阵列。如上所述，第一光束分割装置、第二光束分割装置可以有用各自光学元件构成的各功能，同时可以在光学上一体地构成，而通过光学上一体地构成，可以防止在各光学元件的界面上产生的光的损失，提高光的利用效率。此外，可以减少照明光学系统的结构元件。在上述照明光学系统中，所述分割重叠装置包括第一光束分割装置和第二光束分割装置，所述第一光束分割装置具有第一透镜阵列的功能、所述聚焦功能和通过所述第二光束分割装置将从该第一光束分割装置射出的多个分光束重叠在所述照明区域上的功能，所述第一透镜阵列具有将所述大致平行的光束分割成多个分光束的多个小透镜。所述第二光束分割装置具有第二透镜阵列的功能和将所述光平行化的功能，所述第二透镜阵列具有与所述第一透镜阵列对应的多个小透镜。而使像上述那样构成分割重叠装置，也可以利用光束缩小装置缩小从第一光束分割装置射出的光束宽度。由此，由于可以减小对重叠在照明区域上各分光束的照明区域的入射角，所以可以提高从照明光学系统射出的光的利用效率。此外，由于在第一光束分割装置中有作为重叠装置的功能，所以不必单独配置重叠装置，可以减少照明光学系统的构成元件。再有，所述第一光束分割装置也可以包括作为独立光学元件分别形成的所述第一透镜阵列，有所述聚焦功能的第一光学元件，通过所述第二光束分割装置将从该第一光束分割装置射出的多个分光束重叠在所述照明区域上的重叠透镜。此外，也可以有将所述第一透镜阵列的功能、所述聚焦功能和通过所述第二光束分割装置将从该第一光束分割本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明光学系统，为了把预定光学装置的光入射面作为照明区域进行照明，将从光源射出的光束分割成多个分光束，同时将该多个分光束大致重叠在所述照明区域上，该照明光学系统包括： 光束缩小装置，具有将入射光束转换成具有比该入射光束的光束宽度窄的光束宽度的射出光束的远焦光学系统的功能， 所述光束缩小装置具有用以实现所述远焦光学系统的聚焦功能和使光平行化的功能。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小川恭范，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]