投影仪设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于在投影仪设备中使用的薄型照明光学系统。所公开的照明光学系统用于投影仪设备中，投影仪设备将从光源发射的光引导至TIR棱镜(20)，通过用具有矩形表面的DMD(23)反射已经在所述棱镜(20)的全反射表面上被全反射的光来光学调制所述光，并将所述光学调制光投射到屏幕上。照明光学系统的TIR棱镜(20)被构造为使得通过所述全反射表面的法线垂直地投影到DMD(23)的表面上形成的投影线与所述DMD(23)的微镜转动轴线(R)形成90°以外的角度，作为通过从所述全反射表面出射的光束(Lout)的主光线垂直地投影到DMD(23)的表面上的出射光投影线与转动轴线(R)形成90°角，以及作为通过入射到所述全反射表面上的光束(Lin)的主光线垂直地投影到DMD(23)的表面上的入射光投影线关于穿过入射光投影线的端点并平行于DMD的长边延伸的直线(Q)位于与出射光投影线相同的一侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及一种投影仪设备，并且更具体地涉及一种其中由反射型光调制装置中的一种DMD形成投影图像的投影仪设备。本专利技术还涉及一种用于这种投影仪设备的照明光学系统。
技术介绍
例如，如专利文献I中所述已知一种其中由反射型光调制装置中的一种DMD (数字微镜装置，注册商标)形成的图像由投影光学系统被投射和显示在屏幕上的显示器设备。DMD包括设置成矩阵的多个微镜，其中每个微镜具有ON状态和OFF状态这两种倾斜状态。在采用DMD的投影仪设备中，投影光学系统被设置为使得当照明光被朝向DMD引导时，入射在ON状态微镜上的照明光被朝向投影光学系统的内侧反射，而入射在OFF状态微镜上的照明光被向着投影光学系统的外侧反射。因此，仅由ON状态微镜反射的光由投影光学系统投射在屏幕上，从而在屏幕上形成明暗图案显示图像。在这种情况中，一个微镜表示显示图像的一个像素。现在将参照图9和10描述DMD的概述。图9为DMD的平面图，图示DMD的驱动结构，图10为DMD的剖视图，图示沿着图9中的A-A线的一部分的横截面形状。注意到，这些附图以放大形式图示多个微镜中的一个，并且实际DMD包括设置成矩阵的多个微镜。如图所示，DMDl的微镜2具有ON状态和OFF状态这两种倾斜状态，其中在ON状态下，微镜例如倾斜+12°，在OFF状态下，微镜通过围绕转动轴线R转动而倾斜-12°。转动轴线R设置在与DMDl的长边或短边形成45°角的方向上，并且照明光Ltl从正交于转动轴线的方向相对于DMDl的表面以24°的入射角朝向DMDl的表面引导。被引导向DMDl的照明光Ltl当被ON状态微镜2反射时变为相对于DMDl的表面具有0°反射角的投影光L1，而照明光Ltl在被OFF状态微镜2反射时变为相对于DMDl的表面具有-48°反射角的投影光L20由于仅被ON状态微镜2反射的具有0°反射角的投影光L1进入投影光学系统，因此通过控制每个微镜2的明暗形成的图像被投射在屏幕上。也就是说，在这种情况中，DMDl的一个微镜2代表该图像的一个像素。如在本文中使用的用语“DMD1的表面”被定位为平行于包括所有微镜的转动轴线R并横向于所有微镜2的表面的表面的表面。同时，在采用如上所述的DMDl的投影仪设备中，由于DMDl的结构原因，需要将照明光学系统配置为满足两个条件:从正交于微镜2的转动轴线R的方向，即从与DMDl的长边或短边形成45°角的方向引导照明光Ltl,并且以24°入射角将照明光LO朝向DMDl的表面引导。因此，在常规投影仪设备中，经常需要采用TIR棱镜(全内反射棱镜)将照明光引导至DMDl (如图11和12所示)的照明光学系统。也就是说，从光源3发射的光通过彩色转盘4由光积分棒5收集，并由第一反射镜6和第二反射镜7引导至TIR棱镜8，在TIR棱镜8中光被全反射,从而以预定入射角(相对于DMDl的表面为24° )将光从预定方向(正交于微镜的转动轴线的方向)被引导向DMD1。随后，以上述方式被引导的照明光由DMDl反射以进行光调制，并且在光调制之后透射通过TIR棱镜8的光通过投影光学系统9被投射在屏幕上。现在将参照分别图示透视形状、侧向形状和底部形状的图6，7和8详细描述常规投影仪设备中使用的示例性TIR棱镜8。注意到，在图6至8中，DMDl的长边方向和短边方向分别被指定为X方向和Y方向，正交于X方向和Y方向的方向被指定为Z方向。如图6至8所示，TIR棱镜8包括第一棱镜8A和第二棱镜8B，并在全反射表面P处全反射从光学系统(未示出)引导的照明光Lin，以相对于DMDl从预定方向且以预定角引导被全反射的照明光L-。TIR棱镜8还使来自DMDl的反射光L,ef透射通过第一棱镜8A的全反射表面P并从第二棱镜8B输出，从而将光LMf引导至投影光学系统。为此目的，在TIR棱镜8中，全反射表面P的倾角α被设置为全反射入射照明光Lin并透射来自DMDl的反射光LMf，并且全反射表面P的方向被设置为使得投影线相对于DMDl的微镜转动轴线R(图7和8)形成90°角，其中该投影线是投射在包括DMDl的表面的表面上的全反射表面的法线N。随后，照明光被朝向TIR棱镜8引导，使得为入射照明光Lin和出射(反射)照明光Ltjut相对于投射在包括DMDl的表面的表面上的全反射表面P的行进方向的投影线与全反射表面的法线N —样与DMDl的微镜转动轴线R形成90°角。然而，在具有前述DMD和TIR棱镜的常规投影仪设备中，没有别的选择，只能采用厚棱镜作为TIR棱镜，如在图8中清楚地所示，从而引起投影仪设备由此变厚的问题。考虑到上述情况，本专利技术人已经提出了一种投影仪设备，其可以采用专利文献2中的薄TIR棱镜。该投影仪设备是如下所述的一种投影仪设备，其中来自光源的光被引导至TIR棱镜，被TIR棱镜全反射的光被DMD反射以进行光调制，并且在光调制之后透射通过TIR棱镜的光通过投影光学系统被投射在屏幕上，其中:TIR棱镜具有用于全反射和引导照明光至DMD并透射由DMD调制的光的全反射表面，并且被设置为使得投影线与DMD的长边或短边形成小于45°的角，即与DMD的微镜转动轴线形成小于90°的角，其中该投影线为从垂直于DMD的表面的方向看时全反射表面的法向向量；并且照明光学系统使照明光入射在全反射表面上，使得为从垂直于DMD的表面的方向看时从TIR棱镜出射至DMD的照明光的光轴的投影线与DMD的长边或短边形成45°角。专利文献1:日本未审查专利公开N0.12-206452专利文献2:日本未审查专利公开N0.2002-35077
技术实现思路
专利文献2中描述的投影仪设备已经实现预期目标，但本专利技术意图提供一种更薄的投影仪设备和一种允许实现这种投影仪设备的照明光学系统。根据本专利技术的用于与投影仪设备一起使用的照明光学系统是一种用于与投影仪设备一起使用的照明光学系统，在所述投影设备中，从光源发射的光被引导至TIR棱镜，被TIR棱镜的全反射表面全反射的光被具有矩形表面的DMD反射以进行光调制，并且在光调制之后透射通过全反射表面的光通过投影光学系统被投射在屏幕上，其中:DMD被设置为使得DMD的矩形表面平行于TIR棱镜的一个端面，全反射光从所述一个端面出射；并且TIR棱镜被构造为使得:作为全反射表面的法线垂直地投影在DMD的表面上的投影线与DMD的微镜转动轴线形成除了 90°以外的角度，作为从全反射表面出射的光束的主光线垂直地投影在DMD的表面上的出射光投影线与微镜转动轴线形成90°角，以及作为入射在全反射表面上的光束的主光线垂直地投影在DMD的表面上的入射光投影线关于穿过入射光投影线的端点并平行于DMD的长边延伸的直线位于与出射光投影线相同的一侧。根据本专利技术的投影仪设备是具有本专利技术的上述照明光学系统的投影仪设备。在本专利技术的照明光学系统中，TIR棱镜被构造为使得作为全反射表面的法线垂直地投影在DMD的表面上的投影线与DMD的微镜转动轴线形成除了 90°以外的角度(这对应于在专利文献2中描述的投影仪设备中投影线与DMD的长边或短边形成小于45°的角)，并且作为从全反射表面出射的光束的主光线垂直地投影在DMD的表面上的出射光投影线与微镜转动轴线形成90°角(这对应于在专利文献2中描述的投影仪设备中投影线与DMD的长边或本文档来自技高网...

【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：马场智之，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：
国别省市：