会聚光学系统以及投影型图像显示装置制造方法及图纸

会聚光学系统(1)具有面发光光源(11r、11g、11b)、准直透镜(13r、13g、13b)和会聚透镜(19)，面发光光源的发光面(12r、12g、12b)是彼此相同大小的矩形形状，且是与积分棒(20)的入射面(21)相似的形状，准直透镜(13r、13g、13b)被配置为，使得从准直透镜(13r、13g、13b)到会聚透镜(19)的光学距离大致相同，面发光光源被配置为，使得从发光面(12r、12g、12b)到准直透镜(13r、13g、13b)的光学距离Lr、Lg、Lb满足Lb＜Lg＜Lr、且准直透镜(13r、13g、13b)以及会聚透镜(19)使发光面在积分棒(20)的入射面(21)上所成的像为彼此大致相同的大小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及会聚光学系统以及使用该会聚光学系统的投影型图像显示装置。
技术介绍
目前，投影型图像显示装置的光源主要采用灯光源。但是，灯光源存在红色光量少且寿命短等缺点。因此，近年来，取代灯光源而采用面发光光源例如寿命比灯光源长的发光二极管(LED)。因为LED所放射出的光的波长范围较窄，所以作为投影型图像显示装置的光源可组合使用红(R)、绿(G)、蓝(B)各色的LED，由此能够实现较宽的色彩再现区域。例如，在专利文献1中提出了采用R、G、B各色的LED以及积分棒的照明系统。在该系统中，在利用与各色对应的准直透镜使得从各色LED放射出的各色光变为平行光的基础上，通过分色镜等进行合成，并使所合成的光通过共用的会聚透镜会聚到积分棒的入射面。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-242364号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，由于波长越短玻璃材料的折射率越高这样的特性差异而产生纵向色像差 (longitudinal chromatic aberration)。因此，即使在与各色LED对应设置的各色用准直透镜为相同结构、且从各色LED的发光面到对应的各色用准直透镜的距离被设为相同时， 也会由于准直透镜而产生纵向色像差，此外，纵向色像差被会聚透镜增强。因此，在积分棒的入射面附近形成的LED的发光面的2次光源像的成像位置因每种颜色而不同，其结果，存在积分棒的入射面处的会聚效率因每种颜色而不同的问题。例如，存在当欲使绿色光的会聚效率最大化时，红色光以及蓝色光的会聚效率降低、光利用效率整体降低这样的问题。另外，即使在使从各色LED放射出的光分别被具有不同结构的各色用准直透镜完全变为平行光的情况下，由于会聚透镜而产生纵向色像差，所以存在光利用效率降低这样的问题。此外，还可以考虑通过使准直透镜以及会聚透镜为消色差透镜(achromatic lense)来解决色像差的问题，但随着透镜块数的增多而导致结构变得复杂，其结果，产生产品成本变高这样的其它问题。本专利技术是为了解决上述现有技术的课题而作出的，其目的是提供结构简单并且光利用效率高的会聚光学系统以及采用该会聚光学系统的投影型图像显示装置。用于解决课题的手段本专利技术的会聚光学系统的特征是具备红色用面发光光源，其具有红色用发光面， 并从该红色用发光面放射红色光；绿色用面发光光源，其具有绿色用发光面，并从该绿色用发光面放射绿色光；蓝色用面发光光源，其具有蓝色用发光面，并从该蓝色用发光面放射蓝色光；具有正光焦度的红色用准直透镜，其使从所述红色用发光面放射出的红色光变为平行光；具有正光焦度的绿色用准直透镜，其使从所述绿色用发光面放射出的绿色光变为平行光；具有正光焦度的蓝色用准直透镜，其使从所述蓝色用发光面放射出的蓝色光变为平行光；光合成单元，其对通过了所述红色用准直透镜的红色光、通过了所述绿色用准直透镜的绿色光和通过了所述蓝色用准直透镜的蓝色光进行合成；具有正光焦度的会聚透镜，其使合成的所述光会聚；以及光强度分布均勻化元件，其具有供所述会聚透镜所会聚的光入射的入射面和射出光强度分布经均勻化后的光的出射面，所述红色用发光面、所述绿色用发光面以及所述蓝色用发光面是相同大小的矩形形状，且是与所述光强度分布均勻化元件的入射面相似的形状，所述红色用准直透镜、所述绿色用准直透镜以及所述蓝色用准直透镜具有彼此相同的构造，所述红色用准直透镜、所述绿色用准直透镜以及所述蓝色用准直透镜被配置为，使得从所述红色用准直透镜到所述会聚透镜的光学距离、从所述绿色用准直透镜到所述会聚透镜的光学距离以及从所述蓝色用准直透镜到所述会聚透镜的光学距离大致相同，所述红色用面发光光源、所述绿色用面发光光源以及所述蓝色用面发光光源被配置为，使得红色光从所述红色用发光面到所述红色用准直透镜的光学距离长于绿色光从所述绿色用发光面到所述绿色用准直透镜的光学距离、且所述绿色光的光学距离长于蓝色光从所述蓝色用发光面到所述蓝色用准直透镜的光学距离，而且使得所述红色用准直透镜以及所述会聚透镜使所述红色用发光面在所述光强度分布均勻化元件的入射面上成像而得到的2次光源像、所述绿色用准直透镜以及所述会聚透镜使所述绿色用发光面在所述光强度分布均勻化元件的入射面上成像而得到的2次光源像、和所述蓝色用准直透镜以及所述会聚透镜使所述蓝色用发光面在所述光强度分布均勻化元件的入射面上成像而得到的2次光源像为彼此相同的大小。另外，本专利技术的投影型图像显示装置的特征是具备上述会聚光学系统；图像显示元件，其供从上述会聚光学系统射出的光入射，并对该入射的光进行调制，生成影像光； 以及投影光学系统，其对由上述图像显示元件生成的上述影像光进行放大投影。专利技术效果本专利技术的会聚光学系统将红色用面发光光源、绿色用面发光光源以及蓝色用面发光光源配置为，使红色光从红色用发光面到红色用准直透镜的光学距离长于绿色光从绿色用发光面到绿色用准直透镜的光学距离、且上述绿色光的光学距离长于蓝色光从蓝色用发光面到蓝色用准直透镜的光学距离，而且红色用发光面的2次光源像、绿色用发光面的2次光源像和蓝色用发光面的2次光源像为彼此相同的大小，由此结构简单，并且不会导致光强度分布均勻化元件中的光量损耗，能够实现较高的光利用效率。另外，根据本专利技术的投影型图像显示装置，可采用结构简单的会聚光学系统来显示高亮度的图像。附图说明图1是概括示出本专利技术实施方式1的会聚光学系统以及投影型图像显示装置的结构的图。图2是示出实施方式1的会聚光学系统的光路的图。5图3是用于说明比较例的会聚光学系统中的纵向色像差的图。图4是示出实施方式1的会聚光学系统的主光线的图。图5是示出射出光具有朗伯分布(Lambertian distribution)的面发光光源的图。图6是示出具有光子晶体的面发光光源的图。图7是示出实施方式1的会聚光学系统的主光线的图。图8是示出使准直透镜与会聚透镜之间的距离较大时的主光线的图。图9是概括示出本专利技术实施方式2的会聚光学系统以及投影型图像显示装置的结构的图。图10是概况示出十字分色镜(cross dichroic mirror)的构造的图。图11是概括示出本专利技术实施方式3的会聚光学系统以及投影型图像显示装置的结构的图。具体实施例方式实施方式1.图1是概括示出本专利技术实施方式1的会聚光学系统1以及投影型图像显示装置2 的结构的图。如图1所示，实施方式1的会聚光学系统1具备红色用面发光光源llr，其具有红(R)色用发光面12r，并从该红色用发光面12ι 放射红色光；绿色用面发光光源llg， 其具有绿(G)色用发光面12g，并从该绿色用发光面12g放射绿色光；以及蓝色用面发光光源11b，其具有蓝(B)色用发光面12b，并从该蓝色用发光面12b放射蓝色光。作为面发光光源llr、llg、llb，可采用LED、电致发光元件、半导体激光器等，但在以下的说明中对面发光光源是LED的情况进行说明。另外，实施方式1的会聚光学系统1具备具有正光焦度(power)的红色用准直透镜1，其使从3r红色用发光面12r放射出的红色光变为平行光(S卩，使其近似平行)；具有正光焦度的绿色用准直透镜13g，其使从绿色用发光面12g放射出的绿色光变为平行光(即， 使其近似平行)；以及具有正光焦度的蓝色用准直透镜13b本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：桑田宗晴，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：