投影光学系统和使用投影光学系统的投影显示单元技术方案

本发明专利技术提供了一种提高照明效率的投影光学系统，其包括：光源；光学波导，来自所述光源的光进入所述光学波导并且所述光作为被反射的光从所述光学波导射出；扩散器，所述扩散器扩散从所述光学波导射出的光；棱镜片，被所述扩散器扩散的光进入所述棱镜片并且在所述棱镜片中棱镜布置在一个平面上；以及柱形积分器，透射通过所述棱镜片的光进入所述柱形积分器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种投影光学系统，该投影光学系统能够提高将激光用作光源的投影 显示单元(下文中被称作投影仪)的光使用效率。
技术介绍
投影仪使用的是具有一定发散度的光束。使该光束直接进入柱形积分器中并且在 柱形积分器内被反射，由此使光均勻地进入光阀。在这些当前的环境下，正在研发具有激光光源的小型投影仪。原因包括(1)激光 光源的大范围的色彩再现性和高的单色性；(2)因为发光点小造成光高度集中，所以可以 得到高清晰度和高强度的图像；(3)激光是偏振的，因此与液晶面板具有良好的兼容性；以 及(4)激光光源没有产生诸如红外光和紫外光这样的不需要的光，并且比超高压汞灯具有 更长的寿命。然而，激光光源具有高度的方向性，并且发射的光束具有极低的发散度。因此，如 果使激光束直接进入投影仪的柱形积分器，则这种方向性防止光束在柱形积分器中被反射 (即，被反射的光束的量小)，因此使得通过柱形积分器的光束分布不均勻。为了解决这个问题，已经提出一种基于激光的投影仪的方法，在该方法中，在柱形 积分器前方设置凸透镜，以在光束进入柱形积分器之前将光束分散或变窄，由此造成光束 在柱形积分器内被反射(专利文献1 :JP2002-49096A)。然而，使用凸透镜的该方法需要空间将凸透镜设置在光源与柱形积分器之间的部 分中，由此增大光学系统的尺寸。另一方面，可以设想出一种结构，在该结构中，在柱形积分器的入射端前方设置扩 散器，以使光束分散。存在一种可以将光束沿着特定方向扩散的已知的扩散器技术(专利 文献 2 JP2003-330110A)。仅需要用于扩散器厚度的小空间将这种扩散器设置在柱形积分器的入射端前方。然而，在该结构中，不是所有的光束都进入柱形积分器中；一部分光束被扩散器反 射，其它的光束被扩散器扩散成比柱形积分器入射端处的开口更宽并且射出。因此，进入柱 形积分器中的光量减少，光使用效率降低。JP2003_330110A
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于投影仪的投影光学系统，其能够解决上述背景技 术中的问题。本专利技术的目的实例是显著增加进入柱形积分器中的光量。本专利技术的投影光学系统的方面包括光源；光学波导，来自所述光源的光进入所 述光学波导并且所述光作为被反射的光从所述光学波导射出；扩散器，所述扩散器扩散从 所述光学波导射出的光；棱镜片，被所述扩散器扩散的光进入所述棱镜片；以及柱形积分4器，透射通过所述棱镜片的光进入所述柱形积分器。所述棱镜片具有布置在其一个表面上 的棱镜。附图说明图1是示出根据本专利技术的投影光学系统的示例性实施例的示意图； 图2是示出本专利技术中使用的棱镜片的详细构造的示意图； 图3是示出由图2中的棱镜片提供的光束光路的示意图； 图4是示出其中使用本专利技术的投影光学系统的DLP投影仪的示意图 图5是示出本专利技术的投影光学系统的另一个示例性实施例的示意图 图6是示出其中使用图5中的投影光学系统的LCD投影仪的示意图 图7是示出本专利技术中使用的棱镜片部分的另一个示例性构造的示意图；以及 图8是示出本专利技术中使用的光学波导部分的另一个示例性构造的示意图。 符号说明100 棱镜片中的一部分的放大图 110、110 (R)、110(G)、110(B)激光光源 120 光学波导 130 扩散器 140 棱镜片 150 柱形积分器 160、170、190 聚光透镜 180 反射镜 200 =DMD210,440 投影透镜 220,230 二向色镜300,300 (R) ,300 (G) ,300 (B)投影光学系统 410 场镜(Field lens) 420 液晶面板 430 正交二向色棱镜 500 入射光通量 510、520、530、540 出射光通量 610、620、630 入射到棱镜上的光束 700、710 反射镜 720 波片 730 反射偏振器 800,810 棱镜片 820 扩散器830:来自光学波导的入射光 840 射到柱形积分器的出射光具体实施例方式以下将参照附图描述用于执行本专利技术的最佳模式。(第一示例性实施例)图1是示出根据本专利技术的第一示例性实施例的投影光学系统的构造的示意图。图 2是示出图1所示的棱镜片的棱镜部分的细节的示意图。参照图1，本示例性实施例的投影光学系统包括光源110、光学波导120、扩散器 130、棱镜片140和柱形积分器150。光源110是具有高度方向性的激光光源。光学波导120由具有高透射性、厚度精 确度和表面精确度的材料(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))制成。光学波导120的表面122和123上涂覆有反射率接近100%的反射涂层。反射镜 可以替代反射涂层设置在表面122和123上。光学波导120具有入射表面121和出射表面124，光源110的光入射到入射表面 121上，并且该光通过出射表面124射出。将AR涂层(抗反射涂层)涂覆到入射表面121 和出射表面124中的每个上，使得接近100%的光通过表面121和124。扩散器130与光学波导120的出射表面124相对，以扩散向着柱形积分器150行 进的光束。扩散器130由半透明的白色磨砂玻璃或树脂材料制成。棱镜片140由丙烯酸类树脂制成。棱镜片140的结构为形状均为三角形柱体的 许多棱镜在二维平面上沿着一个方向平行布置。许多组屋顶状部平行布置在一个表面上以 形成所谓的棱镜片，每组屋顶状部都包括彼此形成预定角度的两个斜面。棱镜片140的一个平坦表面与扩散器130的出射表面132相对。虽然示出的图1中的棱镜片140仅具有8个棱镜，但是棱镜片140实际上具有超 过这个数倍的棱镜。柱形积分器150是被切割成方形杆的透射材料的柱形透镜或者通过矩形管内设 置的四个平面镜的组合形成的光通道。以下将描述示例性实施例的投影光学系统中的光路。从光源110发射的激光通过入射表面121进入光学波导120，被表面122反射，通 过出射表面124并且入射到扩散器130的入射表面131上。调节光源110的位置，使得光 束大致到达光学波导120的出射表面124的中心。通过出射表面124射出并且入射到扩散器130的入射表面131上的光束在扩散器 130的表面或其内部发生扩散，变成沿着某些方向分散的光通量，并且通过表面132射出。 从扩散器130射出的光进入棱镜片140。图1中插入的放大图示出已经进入棱镜片140的 部分100的光通量。在进入棱镜片140的光通量之中，相对于棱镜片140的出射端的屋顶状表面成一 定角度的光通量被透射，而成另外一定角度的光通量被反射。透过棱镜片140的光通量通过柱形积分器150的入射端的开口表面151进入柱形 积分器150，然后在柱形积分器150内被反复反射，并且最终通过出射表面152射出。图2示出棱镜片140的结构(三角形棱镜的一个)的细节。在扩散器130处已被以一定角度(发散角度)扩散的光束的部分500入射到棱镜 的入射表面142上，如图2中所示。虽然光束入射到整个入射表面142上，但是在图2中仅示出部分光束。通过入射表面142进入棱镜的光通量入射到斜面143上。这里，入射到斜面143 上的光通量被视为单独的光通量510、520、530和540。光通量510通过斜面143并且直接进入柱形积分器(未示出)。由于光通量510 的光束相对于斜面1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影光学系统，包括：光源；光学波导，来自所述光源的光进入所述光学波导并且所述光作为被反射的光从所述光学波导射出；扩散器，所述扩散器扩散从所述光学波导射出的光；棱镜片，被所述扩散器扩散的光进入所述棱镜片并且在所述棱镜片中棱镜布置在一个平面上；以及柱形积分器，透射通过所述棱镜片的光进入所述柱形积分器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：石藏直史，
申请(专利权)人：NEC显示器解决方案株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]