專利名稱：投影式圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及2002年3月4日申請(qǐng)的日本專利應(yīng)用號(hào)No.2002-56868并根據(jù)它要求優(yōu)先權(quán)。即本發(fā)明涉及一種圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
通常所知的傳統(tǒng)光學(xué)裝置是燈發(fā)出的光在通過(guò)第一和第二透鏡陣列、偏振光束分光器(PBS)和準(zhǔn)直透鏡后，由多個(gè)分色鏡分成R、B和G光束；然后通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)棱鏡分別改變R、B、G光路，從而使各個(gè)彩色光線投射到光閥設(shè)備(下文中簡(jiǎn)稱為“面板”)上的不同區(qū)域，上面投射了彩色光線的區(qū)域以指定的方向在面板上順序滾動(dòng)。
上面?zhèn)鹘y(tǒng)光學(xué)裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其使用單片面板，易于裝配。但是，因?yàn)槠湫枰鄠€(gè)對(duì)轉(zhuǎn)棱鏡，所以不能是緊湊的。另外，它不僅使用多個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)棱鏡，而且使用多個(gè)透鏡和分色鏡，因此是昂貴的，且由于使用多個(gè)透鏡，其光利用效率低。此外，為了調(diào)整R、G和B光線投射在面板上的點(diǎn)，必須控制多個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)位置，該調(diào)整是困難的。此外，因?yàn)槭褂昧硕鄠€(gè)電機(jī)，所以必須要采用抗噪聲措施。
此外，在傳統(tǒng)光學(xué)裝置中，分色鏡產(chǎn)生的R、G和B光線在旋轉(zhuǎn)多面體上相互覆蓋，由于散射光而導(dǎo)致顏色混合或?qū)Ρ榷仁д妗?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供了一種新的、有用的圖像顯示技術(shù)，使投射到面板上的光線的顏色混合和圖像對(duì)比度失真的可能性降到最低，并提高光的利用效率。
在一個(gè)實(shí)施方案中，光學(xué)裝置包括一個(gè)光源；一個(gè)通過(guò)根據(jù)圖像信號(hào)從光源發(fā)出的光線形成光學(xué)圖像的圖像顯示設(shè)備(面板)；一個(gè)帶有第一組矩形透鏡元件(第一透鏡元件)的第一透鏡陣列；一個(gè)帶有第二組矩形透鏡元件(第二透鏡元件)并在圖像顯示設(shè)備上形成一幅第一組透鏡元件的各個(gè)透鏡元件的圖像的第二透鏡陣列；將光源發(fā)出的光分成多個(gè)顏色的色分離組件；一個(gè)旋轉(zhuǎn)多面體，接收從色分離組件發(fā)出的多個(gè)顏色的光線，將它們投射到圖像顯示設(shè)備的不同區(qū)域上，并在一個(gè)方向?qū)^(qū)域滾動(dòng)到它們指向的位置；以及一個(gè)投影器，投影圖像顯示設(shè)備作為一幅彩色圖像發(fā)出的光線，其中整個(gè)第二透鏡陣列是矩形的，按與矩形的第一透鏡元件相同的方式放置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，投影式圖像顯示裝置包括一個(gè)發(fā)光的光源；一個(gè)偏振光束分光器，使從光源接收的光偏振；一個(gè)第一透鏡陣列，包括多個(gè)矩形形狀的第一透鏡元件，接收偏振光束分光器發(fā)出的光，每個(gè)第一透鏡元件有第一條邊和第二條邊，第一條邊長(zhǎng)于第二條邊，第一透鏡陣列為矩形形狀，第一透鏡陣列有第三條邊和第四條邊，第三條邊長(zhǎng)于第四條邊，第一透鏡元件的第一條邊和第一透鏡陣列的第三條邊沿著第一方向擴(kuò)展；一個(gè)第二透鏡陣列，包括多個(gè)第二透鏡元件，配置用于接收第一透鏡陣列發(fā)出的光，第二透鏡陣列為矩形形狀，有第五條邊和第六條邊，第二透鏡陣列的第五條邊和第六條邊具有與第一透鏡陣列的第三和第四條邊大致相同的尺寸；一個(gè)色分離鏡，配置用于將第二透鏡陣列發(fā)出的光分成多個(gè)不同顏色的光線；一個(gè)圖像顯示設(shè)備，配置用于根據(jù)多個(gè)光線形成一幅光學(xué)圖像；以及一個(gè)投影器，配置用于投影從圖像顯示設(shè)備作為一幅彩色圖像發(fā)出的多個(gè)光線。光束分光器配置用于使第一透鏡陣列具有矩形形狀。
在一個(gè)實(shí)施方案中，投影式圖像顯示裝置包括一個(gè)發(fā)光的光源；一個(gè)偏振光束分光器，使從光源接收的光偏振；一個(gè)第一透鏡陣列，包括多個(gè)矩形形狀的第一透鏡元件，接收偏振光束分光器發(fā)出的光；一個(gè)第二透鏡陣列，包括多個(gè)第二透鏡元件，配置用于接收第一透鏡陣列發(fā)出的光并發(fā)出主光和無(wú)用光；一個(gè)色分離鏡，配置用于將第二透鏡陣列發(fā)出的主光分成多個(gè)不同顏色的光線，并防止無(wú)用光加入到多個(gè)光線中；一個(gè)旋轉(zhuǎn)多面體，配置用于接收色分離鏡發(fā)出的多個(gè)光線并將多個(gè)光線投射到圖像顯示設(shè)備上，所投射的多個(gè)光線的光軸方向不同；一個(gè)圖像顯示設(shè)備，配置用于根據(jù)多個(gè)光線形成一幅光學(xué)圖像；以及一個(gè)投影器，配置用于投影從圖像顯示設(shè)備作為一幅彩色圖像發(fā)出的多個(gè)光線。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，投影式圖像顯示裝置包括一個(gè)發(fā)光的光源；一個(gè)第一透鏡陣列，包括多個(gè)具有第一、第二、第三和第四條邊的第一透鏡元件，配置用于接收光源發(fā)出的光，第一和第三條邊相對(duì)，第二和第四條邊相對(duì)，第一和第二條邊的長(zhǎng)度分別是D1和D2；一個(gè)第二透鏡陣列，包括多個(gè)第二透鏡元件，配置用于接收第一透鏡陣列發(fā)出的光；一個(gè)圓柱形透鏡，配置用于接收第二透鏡陣列發(fā)出的光并將光發(fā)出到光學(xué)組件，圓柱形透鏡在光學(xué)組件上形成一個(gè)光點(diǎn)，光點(diǎn)具有對(duì)應(yīng)于第一透鏡元件的第一、第二、第三和第四條邊的第五、第六、第七和第八條邊，第五和第六條邊的長(zhǎng)度分別是D5和D6；一個(gè)透鏡組件，配置用于會(huì)聚至少一部分從圓柱形透鏡發(fā)出的光；一個(gè)色分離鏡，配置用于接收從圓柱形透鏡通過(guò)準(zhǔn)直透鏡發(fā)出的光并將光分成多個(gè)不同顏色的光線，色分離鏡是在其上形成光點(diǎn)的光學(xué)組件，其中D5與D6的比與D1與D2的比不同；一個(gè)旋轉(zhuǎn)多面體，配置用于接收來(lái)自色分離鏡的多個(gè)光線并將多個(gè)光線投射到圖像顯示設(shè)備上，圖像顯示設(shè)備配置用于根據(jù)從旋轉(zhuǎn)多面體接收的多個(gè)投射光線形成一幅光學(xué)圖像，其中多個(gè)投射光線中的兩個(gè)或多個(gè)的光軸在不同方向擴(kuò)展；以及一個(gè)投影器，配置用于投影從圖像顯示設(shè)備作為一幅彩色圖像發(fā)出的多個(gè)光線。
通過(guò)下面的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加完全的展現(xiàn)。
附圖描述

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)元件的示意圖；圖2是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的顯示設(shè)備的透視圖，說(shuō)明三種顏色的光線如何投射到顯示設(shè)備上；圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第一透鏡陣列的主平面視圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第二透鏡陣列的主平面視圖；圖4A是一幅根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案說(shuō)明來(lái)自圖3A和3B的第一和第二透鏡陣列的光線如何投射到一個(gè)色分離鏡上的示意圖；圖4B說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第一透鏡陣列的一個(gè)透鏡元件；圖5A顯示了由傳統(tǒng)第二透鏡陣列產(chǎn)生的光點(diǎn)；圖5B顯示了由根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第二透鏡陣列產(chǎn)生的光點(diǎn)；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)元件的分解圖；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)元件的一種配置；圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)元件的一種配置；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)元件的一種配置；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)元件的分解圖。
具體實(shí)施例方式
接下來(lái)將參照附圖描述本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。
圖1顯示了包括在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的顯示設(shè)備100中的光學(xué)元件的一般結(jié)構(gòu)。
如圖所示，燈元件3發(fā)出的光是通過(guò)用反射鏡2反射來(lái)自燈(孤)1的光而獲得的，穿過(guò)偏振光束分光器4(下文中稱作PBS)將光轉(zhuǎn)換成S偏振光或P偏振光，然后偏振光進(jìn)入第一透鏡陣列5形成多個(gè)次級(jí)燈圖像。然后，來(lái)自第一透鏡陣列5的光穿過(guò)包括多個(gè)聚光透鏡的第二透鏡陣列6，落在形成多個(gè)次級(jí)燈圖像的區(qū)域附近，在后面將提到的液晶板21(下文中稱作“面板”或“圖像顯示設(shè)備”)上形成第一透鏡陣列5的每個(gè)透鏡的圖像。
已經(jīng)穿過(guò)第二透鏡陣列的光穿過(guò)功能為聚光的第一透鏡7和第二透鏡8，到達(dá)色分離鏡(例如色分離鏡組9)，色分離鏡包括分色鏡等等，將白光分離成幾個(gè)顏色的光線。透鏡7和8在下文中分別稱作聚光透鏡7和8。色分離鏡9使用了一個(gè)R分色鏡9R來(lái)反射R(紅)光、一個(gè)G分色鏡9G來(lái)反射G(綠)光和一個(gè)B分色鏡9B來(lái)反射B(藍(lán))光。反射R光的R分色鏡9R透射G光和B光。反射G光的G分色鏡9G透射B光。在以這種方式將光分成R、G和B光線并通過(guò)色分離鏡組9反射之后，R、G和B光線穿過(guò)第一中繼透鏡11和第二中繼透鏡12，投射到反射式旋轉(zhuǎn)多面體13的不同區(qū)域上，由八面體等多面體13反射。雖然反射式旋轉(zhuǎn)多面體13在該實(shí)施方案中是八面體，但是不限制多面體的面數(shù)。
當(dāng)多面體13的一個(gè)面反射R、G和B光束時(shí)，R、G和B光束的光軸交叉一次。當(dāng)反射式旋轉(zhuǎn)多面體13的一個(gè)面反射R、G和B光束中的兩個(gè)時(shí)，這些光束的光軸交叉。R、G和B光線離開(kāi)反射式旋轉(zhuǎn)多面體13，穿過(guò)由第三中繼透鏡14和第四中繼透鏡15等組成的成像透鏡系統(tǒng)16，并穿過(guò)第一偏振板17。此后，它們由作為檢偏鏡的PBS 18反射，穿過(guò)ё/4波長(zhǎng)的板19并投射到面板21的不同區(qū)域上。來(lái)自面板21的光的偏振方向已經(jīng)改變，穿過(guò)PBS 18，然后穿過(guò)偏振板22，最后穿過(guò)投影透鏡23放大投影到屏幕(沒(méi)有顯示)上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，從燈元件3到色分離鏡組9的部分組成了照明系統(tǒng)，而從第一中繼透鏡到第四中繼透鏡的部分組成了成像系統(tǒng)。
面板21可以是下列中的任一個(gè)透射式液晶板(LCD)、反射式液晶板(LCOS)、鐵電液晶板(FLC)和數(shù)字微鏡板。在本發(fā)明中，可以適當(dāng)?shù)氖褂眠@些面板中的任一個(gè)。在該實(shí)施方案中，面板21可以是一個(gè)LCOS、LCD或FLC。
在圖1顯示的實(shí)施方案中，反射式旋轉(zhuǎn)多面體13的大小和面數(shù)是預(yù)先設(shè)置的，因此面板21上的R、G和B光線隨著多面體旋轉(zhuǎn)以給定的速度在一個(gè)方向上滾動(dòng)。
除了分色鏡9R、9G和9B之外，可以以下列方式使用同一個(gè)反射鏡或棱鏡結(jié)合的分色棱鏡，分色棱鏡將光分成R、G和B光線，反射鏡或棱鏡控制光軸的方向。
參照?qǐng)D2，下面解釋一種將在特定時(shí)間由旋轉(zhuǎn)多面體13反射的R、G和B光線投射到顯示設(shè)備21上的方法。
圖2是說(shuō)明如何將三種顏色的光線投射到顯示設(shè)備上的透視圖。在圖2中，21R表示將R光線投射到的區(qū)域；21G表示將G光線投射到的區(qū)域；以及21B表示將B光線投射到的區(qū)域。R、G和B光線同時(shí)投射到顯示設(shè)備21上。數(shù)字25R、25G和25B分別表示接下來(lái)將R、G和B光線投射到的區(qū)域；將地址寫(xiě)到這些在按下來(lái)將R、G和B光線投射到其上的區(qū)域上。這些區(qū)域的大小取決于顯示設(shè)備21的寫(xiě)時(shí)間，即顯示設(shè)備21的響應(yīng)時(shí)間和滾動(dòng)速度。如果響應(yīng)時(shí)間恰好小于滾動(dòng)一行所需要的時(shí)間，那么大小可以等于一行。另一方面，如果響應(yīng)慢，那么分配給區(qū)域的行數(shù)應(yīng)該適合響應(yīng)時(shí)間。
對(duì)于首先要被投射到正在滾動(dòng)的顯示設(shè)備21上的光線，顏色編碼地址按從上到下的順序?qū)懭腩伾珔^(qū)域21R、21G和21B，然后將R、G和B光線從上到下投射到各自的顏色區(qū)域。同時(shí)地址寫(xiě)入到區(qū)域25R、25G和25B。在地址已經(jīng)寫(xiě)入?yún)^(qū)域25R、25G和25B之后，將投射到區(qū)域21R、21G和21B上的R、G和B光線在顯示設(shè)備21上向下移動(dòng)等于區(qū)域25R、25G和25B的量，使得R、G和B光線投射到區(qū)域25R、25G和25B上。在地址已經(jīng)寫(xiě)入?yún)^(qū)域25R、25G和25B之后，地址寫(xiě)入在它們下面的下一行上。以這種方式，投射R、G和B光線的區(qū)域順序向下。
在該實(shí)施方案中，區(qū)域21R、21G和21B的大小大致相等，因此第一透鏡陣列5的每個(gè)透鏡的形狀應(yīng)該與顯示設(shè)備21由R、G和B光線占據(jù)的區(qū)域21R、21G和21B的形狀(條狀)相似。
在面板21上完成的滾動(dòng)可以是從上到下或反之，或從左到右或反之。
接下來(lái)參照?qǐng)D3到5詳細(xì)解釋該實(shí)施方案。
圖3A和圖3B分別是第一透鏡陣列的頂視圖和第二透鏡陣列的頂視圖。關(guān)于在圖1或3A中顯示的實(shí)施方案中使用的第一透鏡陣列5，透鏡元件5a-5x(下文中有時(shí)稱作第一透鏡元件)是矩形的，以圖3A顯示的交錯(cuò)方式排列。換句話說(shuō)，第一列的矩形透鏡元件5a-5d如果沿著垂直方向則沿著長(zhǎng)邊排列，第二列的矩形透鏡元件5f-5j如果沿著垂直方向也沿著長(zhǎng)邊排列。此外，關(guān)于第二列的透鏡元件5f-5j，透鏡元件的短邊在透鏡元件5a-5d長(zhǎng)邊的大致中點(diǎn)處與相鄰的透鏡元件的短邊鄰接(即透鏡單元5f和5g、5g和5h、5h和5j)。第三列以與第一列相同的方式與第二列鄰接；第四列以與第二列相同的方式與第三列鄰接。下文中這種排列將稱作“交錯(cuò)方式”。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一透鏡陣列5的透鏡元件5a-5x具有相同的大小和尺寸。
如后面詳細(xì)描述的，在照明系統(tǒng)中，第一透鏡元件5a-5x在色分離鏡組9附近形成了一幅圖像；在成像系統(tǒng)中，截面形狀類似于透鏡元件5a-5x的R、G和B光線(色分離鏡組9色分離的結(jié)果)由反射式旋轉(zhuǎn)多面體13反射并在面板21上聚焦。因此形狀類似于第一透鏡元件5a-5x的R、G和B光點(diǎn)出現(xiàn)在面板21上。因此，優(yōu)選是如下定形第一透鏡元件5a-5x。
假定a表示面板21在投射一種顏色光線的方向上的長(zhǎng)度(典型面板的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度)，b(a＞b)表示面板21在投射多種顏色光線的方向上的長(zhǎng)度(短邊長(zhǎng)度)，n種顏色的光線投射在面板21上，定形第一透鏡元件5a-5x(圖3A)，使得長(zhǎng)邊與短邊之比是a∶(b/n)以下。例如，如果面板21的縱橫比是4∶3且三種光(R、G、B)投射在面板21上，那么要求第一透鏡元件5a-5x的長(zhǎng)邊與短邊之比為4∶3/3或更小，如果不考慮尋址寬度，那么為4∶1或更小。如另一個(gè)例子所示，如果面板21的縱橫比是16∶9，那么要求第一透鏡元件5a-5x的長(zhǎng)邊與短邊之比為16∶9/3或更小，或?yàn)?6∶3或更小。n應(yīng)該在考慮尋址寬度(圖2中的25R、25G、25B)的情況下確定。在一個(gè)實(shí)施方案中，縱橫比是大約4∶1到大約16∶9/4。
如圖3B所示，注意第二透鏡陣列6的透鏡6a-6x(在下文中有時(shí)稱作第二透鏡元件)，每個(gè)透鏡都差不多是正方形，第一行的透鏡元件6a-6c和第二行的透鏡元件6d-6g以類似圖3A中顯示的第一和第二列中透鏡元件5a-5j的交錯(cuò)方式排列。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二透鏡元件陣列6的透鏡元件6a-6x具有相同的大小和尺寸。
第二透鏡元件的長(zhǎng)與寬的縱橫比大約為從1∶1到1∶2。根據(jù)觀看的角度，長(zhǎng)與寬的縱橫比也可以看作是高與寬的縱橫比。第二透鏡元件以水平排列的多行方式排列。第二透鏡陣列6的總形狀類似矩形，縱向沿著第一透鏡陣列5的矩形透鏡元件5a-5x的長(zhǎng)邊擴(kuò)展。
參照?qǐng)D1，因?yàn)闊粞b置3中燈(弧)1的大小的限制，反射鏡2發(fā)出的光束有一個(gè)平行分量和一個(gè)發(fā)散分量。光束的平行分量和發(fā)散分量投射到第一透鏡陣列5。在第一透鏡陣列5的透鏡元件5a-5x的焦點(diǎn)附近是第二透鏡陣列6的對(duì)應(yīng)透鏡元件6a-6x，因此由第一透鏡陣列5的透鏡元件5a-5x發(fā)出的一些光線進(jìn)入第二透鏡陣列6的對(duì)應(yīng)透鏡元件6a-6x，其它光線進(jìn)入第二透鏡陣列的對(duì)應(yīng)透鏡元件附近的透鏡元件，如圖4A所示。
圖4A是說(shuō)明來(lái)自第一和第二透鏡陣列的光線如何投射到色分離鏡上的示意圖。
參照?qǐng)D4A，假定對(duì)于第一透鏡陣列5的透鏡元件5n，對(duì)應(yīng)于透鏡元件5n的(第二透鏡陣列6的)透鏡元件6n位于透鏡元件5n的焦點(diǎn)附近，透鏡元件5n發(fā)出的一些光線(32)進(jìn)入透鏡元件6n，其它光線(33a、33b)進(jìn)入鄰近透鏡元件6n的透鏡。第二透鏡陣列6發(fā)出的光線32作為主光，而第二透鏡陣列6發(fā)出的光線33a、33b作為無(wú)用光。簡(jiǎn)而言之，第一透鏡陣列5的透鏡元件5a-5x發(fā)出的一些光線進(jìn)入第二透鏡陣列6的對(duì)應(yīng)透鏡元件6a-6x，其它光線進(jìn)入鄰近對(duì)應(yīng)透鏡的透鏡元件，并分別作為主光和無(wú)用光離開(kāi)第二透鏡陣列6。來(lái)自第二透鏡陣列6的主光32由照明系統(tǒng)(第一和第二準(zhǔn)直透鏡7、8等)會(huì)聚，使得來(lái)自第一透鏡陣列5的透鏡元件5a-5x的主光線在分色鏡9R、9G、9B附近的另一個(gè)上會(huì)聚成一個(gè)，形成一幅形狀與第一透鏡元件相同的光圖像，作為主光圖像。同樣，無(wú)用光33a、33b等聚焦在主光圖像附近形成形狀與第一透鏡元件的形狀一樣的無(wú)用光圖像。
因此，如果兩個(gè)無(wú)用光33a和33b和主光32由色分離鏡9分成R、G和B光線并反射，那么作為無(wú)用光的R、G和B光線(分別由R、G和B分色鏡反射)將在反射式旋轉(zhuǎn)地面體13的反射面相互混合并投射到面板21上，這將導(dǎo)致顏色混合或色純度變壞。
為了防止這種情況，在該實(shí)施方案中，用于R光的分色鏡9R、用于G光的分色鏡9G、用于B光的分色鏡9B構(gòu)成了色分離鏡組9，其大小要使得大部分主光32射到其上，而鄰近主光的無(wú)用光33a和33b不會(huì)射到其上，如圖4A所示。
在一個(gè)實(shí)施方案中，鏡子9R、9G和9B具有基本相同的尺寸x和y，如圖4B共同顯示的。鏡子的尺寸x和y分別對(duì)應(yīng)于第一透鏡陣列5的透鏡元件的尺寸X和Y。圖4B說(shuō)明第一透鏡陣列5的透鏡元件50的尺寸為X和Y，其中X∶Y與x∶y大致相同。
回頭參看圖4A，色分離鏡9R、9G和9B傾斜給定角度，使得每個(gè)鏡子的垂直擴(kuò)展D2稍小于其高度(或長(zhǎng)度)y。垂直擴(kuò)展是從鏡子的上邊緣延伸到下邊緣的垂直距離，兩條邊緣互相平行。在一個(gè)實(shí)施方案中，垂直擴(kuò)展D1定義如下D1＝D2(d1/d2)，其中D2是透鏡元件50的垂直長(zhǎng)度，d2是第一透鏡陣列5的透鏡元件的焦距，d1是放置在第二透鏡陣列5和鏡子9R、9G和9B之間的透鏡7的焦距。在另一個(gè)實(shí)施方案中，垂直擴(kuò)展D1是D2(d1/d2)的90％到110％，或者D2(d1/d2)的80％到120％，或者D2(d1/d2)的70％到130％。
當(dāng)如此確定色分離鏡的大小并設(shè)置垂直擴(kuò)展D1時(shí)，大部分無(wú)用光33a和33b被濾除或不會(huì)到達(dá)反射式旋轉(zhuǎn)多面體13，因此不會(huì)到達(dá)面板。結(jié)果是能夠防止上述問(wèn)題(顏色混合混色純度變壞)。
此外，當(dāng)每個(gè)分色鏡9R、9G和9B起光圈的作用，去掉了主光的不強(qiáng)烈部分時(shí)，將主光的強(qiáng)度不均勻性降到最低，從而獲得一幅橫過(guò)面板21均勻光分布的圖像。
分色鏡9R、9G和9B反射的R、G和B光截面形狀實(shí)際上等于第一透鏡元件的形狀，是被逐步整形的；在反射式旋轉(zhuǎn)多面體13附近被反射后，它們的形狀類似于整個(gè)第二透鏡陣列的形狀，因此它們變成光點(diǎn)在對(duì)應(yīng)于第二透鏡元件區(qū)域的區(qū)域中的光圖像。第二透鏡陣列6中心的光點(diǎn)大且強(qiáng)烈，而在邊緣區(qū)域的那些光點(diǎn)小且強(qiáng)度低。
來(lái)自色分離鏡9的光點(diǎn)由反射式旋轉(zhuǎn)多面體13反射，其形狀從第一透鏡元件的形狀改變到第二透鏡陣列的形狀。形狀已經(jīng)變成與第二透鏡陣列相同的光圖像在穿過(guò)光成像系統(tǒng)16時(shí)進(jìn)一步整形并投射到面板21上，其形狀等于第一透鏡陣列的形狀?？偟膩?lái)說(shuō)，在色分離鏡附近光圖像的形狀等于第一透鏡陣列(第一透鏡元件)的每個(gè)元件的形狀；在反射式旋轉(zhuǎn)多面體13附近形狀等于整個(gè)第二透鏡陣列的形狀；然后在面板21上形狀再次變得等于每個(gè)第一透鏡元件的形狀。
接下來(lái)，參照?qǐng)D5A和圖5B，在第二透鏡陣列的兩個(gè)不同形狀之間進(jìn)行比較，一個(gè)形狀如圖3B所示，另一個(gè)形狀是在傳統(tǒng)光學(xué)裝置中常見(jiàn)的正方形或圓形。
圖5A和圖5B是顯示在反射式旋轉(zhuǎn)多面體上的光點(diǎn)的示意圖；圖5A顯示了由傳統(tǒng)第二透鏡陣列產(chǎn)生的光點(diǎn)，圖5B顯示了由根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第二透鏡陣列產(chǎn)生的光點(diǎn)。
如果第二透鏡陣列是圓形的，那么在反射式旋轉(zhuǎn)多面體13附近的光點(diǎn)形狀類似于如上所述的整個(gè)第二透鏡陣列的形狀，因此圓形的紅色光點(diǎn)41R、綠色光點(diǎn)41G和藍(lán)色光點(diǎn)41B如圖5A所示投射到反射式旋轉(zhuǎn)多面體13的反射面上，反射面反射這些光點(diǎn)41R、41G和41B，并將它們投射到面板21上。因?yàn)槊總€(gè)光點(diǎn)是圓形的，所以部分紅色光點(diǎn)41R干擾了部分綠色光點(diǎn)41G，部分綠色光點(diǎn)41G干擾了部分藍(lán)色光點(diǎn)41B，這將導(dǎo)致顏色混合和色純度變壞。此外，如果，例如在綠色光點(diǎn)41G和藍(lán)色光點(diǎn)41B之間的干擾區(qū)域應(yīng)該出現(xiàn)在反射式旋轉(zhuǎn)多面體13兩個(gè)反射面之間的邊界處，那么一些光線象散射光一樣照射在面板21之外，導(dǎo)致光損失。這種散射光可以由PBS 18、透鏡14、透鏡15或偏振板17的端面等反射，然后到達(dá)面板21或投影透鏡23，由于重疊了散射光而使對(duì)比度失真或顏色混合。
通過(guò)對(duì)比，根據(jù)該實(shí)施方案，第二透鏡陣列為矩形，其長(zhǎng)邊平行于矩形的第一透鏡元件5a-5x的長(zhǎng)邊，因此在反射式旋轉(zhuǎn)多面體13反射面上的紅色光點(diǎn)41R、綠色光點(diǎn)41G和藍(lán)色光點(diǎn)41B在形狀上類似于整個(gè)第二透鏡陣列6，或是沒(méi)有發(fā)生干擾的矩形，如圖5B所示，因此能夠防止由于散射光而產(chǎn)生的顏色混合、光損失或?qū)Ρ榷仁д妗?br> 在該實(shí)施方案中，第一透鏡陣列5的透鏡元件5a-5x是偏心透鏡，放大了光線并使它們到達(dá)第二透鏡陣列6的對(duì)應(yīng)透鏡元件6a-6x。這意味著第二透鏡元件6a-6x可以足夠大以減小光損失的可能性。
作為選擇，當(dāng)?shù)谝煌哥R元件5a-5x(第一透鏡陣列的透鏡元件)在形狀上類似于反射鏡的孔時(shí)，整個(gè)第二透鏡陣列是矩形的，第一透鏡元件5a-5x是偏心透鏡，投射到第二透鏡陣列上的光束是矩形的，能夠獲得使用與圖3A顯示的透鏡陣列產(chǎn)生的相同的效果，即能夠防止顏色混合、散射光和光損失。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的光學(xué)裝置的透視圖。那些等同于圖1中顯示的元件以相同的引用數(shù)字表示，這里省略了它們的描述。
如圖所示，部分切除反射鏡2的外壁，從而發(fā)出矩形光束。進(jìn)入偏振轉(zhuǎn)換器61的部分光束穿過(guò)偏振轉(zhuǎn)換器61并以P偏振光離開(kāi)；然后在由1/2ё板轉(zhuǎn)換成S偏振光之后，進(jìn)入第一透鏡陣列5。偏振轉(zhuǎn)換器61的第一反射面61a反射光束的其它部分，并由其第二反射面61b進(jìn)一步反射。它以S偏振光形式也進(jìn)入第一透鏡陣列5。然后已經(jīng)穿過(guò)第一和第二準(zhǔn)直透鏡7、8的光由色分離鏡9分成R、G和B光線，光線以平行光線形式進(jìn)入反射式旋轉(zhuǎn)多面體13。當(dāng)R、G和B光線彼此平行的到達(dá)多面體13時(shí)，它們?cè)诙嗝骟w反射面上的入射角是相同的，在反射面上反射的彩色光線的光分布在R、G和B光線之間差不多相同。此外，由反射式旋轉(zhuǎn)多面體13反射并投射到面板21上的R、G和B光線彼此平行，因此增加了面板21上的光利用效率。如果增加了成像系統(tǒng)中的透鏡光學(xué)能力，那么可能發(fā)生像差。但是，當(dāng)兩種顏色的平行光線穿過(guò)成像系統(tǒng)中的透鏡末端時(shí)彎曲，因此能夠使用透鏡光學(xué)能力較高的部分。這意味著通過(guò)使用成像系統(tǒng)中光學(xué)能力較低的透鏡能夠防止像差。隨著反射式旋轉(zhuǎn)多面體13旋轉(zhuǎn)，反射光線變得不再平行，但是R、G和B光線的角度以相同的方式改變，所以能夠達(dá)到如上提到的相同效果。
在該實(shí)施方案中，第一透鏡陣列5的透鏡元件5a-5x是偏心光線并將它們投射到第二透鏡陣列6的對(duì)應(yīng)透鏡元件6a-6x的偏心透鏡，所以第二透鏡元件6a-6x可以足夠大，從而減小光損失的可能性。在這種情況下，要求第一透鏡元件5a-5x在形狀上類似PBS 61。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的光學(xué)裝置的透視圖。那些等同于圖1中顯示的元件以相同的引用數(shù)字表示，這里忽略了對(duì)它們的描述。數(shù)字79表示一個(gè)色分離鏡。色分離鏡79可以如下制備將一個(gè)由三個(gè)玻璃板構(gòu)成的、在玻璃板之間和外部玻璃板的外表面上帶有分色鏡的玻璃板部件按入射光一側(cè)與光線幾乎垂直的方式切割成帶狀；然后拋光。
與圖1中顯示的、其中在空氣中提供的用于R光的分色鏡9R、用于G光的分色鏡9G、用于B光的分色鏡9B的情況相比，該實(shí)施方案中由玻璃和分色鏡構(gòu)成的色分離鏡79的鏡子之間的物理距離相等，但光學(xué)長(zhǎng)度不同。讓我們假設(shè)c表示圖1所示的鏡子9R和9G之間和鏡子9G和9B之間的距離，d表示根據(jù)該實(shí)施方案的色分離鏡79中鏡子9R和9G之間和鏡子9G和9B之間的距離，n表示玻璃的折射率。即使在物理長(zhǎng)度上c＝d，但因?yàn)椴Ａ蛛x鏡79的光學(xué)長(zhǎng)度表示為c/n(f＝c/n)，所以也會(huì)短一些。因此，通過(guò)色分離鏡79(用于R光的分色鏡9R、用于G光的分色鏡9G、用于B光的分色鏡9B)易于消除無(wú)用光。此外，因?yàn)樯蛛x鏡79的光學(xué)長(zhǎng)度可以短一些，所以能夠減少面板上R、G和B光點(diǎn)的模糊。另外，通過(guò)利用較短的色分離鏡79的光學(xué)長(zhǎng)度能夠消除無(wú)用光。色分離鏡79可以具有光圈的功能來(lái)整形主光，從而去掉主光強(qiáng)度低的部分以防止主光分布的強(qiáng)度不均勻性，獲得一幅橫過(guò)面板21均勻光分布的圖像。
透鏡陣列71是三個(gè)透鏡的組合，每個(gè)透鏡包括一個(gè)凸透鏡特定寬度的中部。該透鏡陣列71會(huì)聚否則會(huì)發(fā)散的光線，因此在反射式旋轉(zhuǎn)多面體13反射面上的光點(diǎn)在焦點(diǎn)上。更特別的是，能夠減小光點(diǎn)的大小，從而使面板上的光點(diǎn)更小，因此可以增加三種光(R、G、B)之間的間隔以防止彩色光線混合。較小的光點(diǎn)能夠防止面板上的保護(hù)間隔侵蝕，使得能夠獲得足夠的時(shí)間寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
透鏡陣列71的會(huì)聚光消除了在成像系統(tǒng)中使用厚透鏡的需要，從而能夠防止由于成像透鏡而產(chǎn)生的偏差。
在該實(shí)施方案中，因?yàn)閬?lái)自色分離鏡79的光線彼此平行，而且來(lái)自反射式旋轉(zhuǎn)多面體13的光線彼此平行，R、G和B光線從色分離鏡79到面板21的光路長(zhǎng)度實(shí)際上是相等的，因此面板上的R、G和B光點(diǎn)的大小大致相等。因?yàn)檫@個(gè)原因，色分離鏡79和反射式旋轉(zhuǎn)多面體13發(fā)出的光線平行的事實(shí)帶來(lái)了另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)能夠達(dá)到與參照?qǐng)D6解釋的相同的效果。
玻璃色分離鏡79是小分色棱鏡，可以采用如圖8所示的結(jié)構(gòu)。
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的光學(xué)裝置(成像設(shè)備)的一般結(jié)構(gòu)。如根據(jù)圖中玻璃分離鏡89說(shuō)明的，可以如此排列使得來(lái)自照明系統(tǒng)中第二透鏡陣列的光線進(jìn)入如下所示的色分離鏡89，透射R光線并反射G和B光線。在這種情況下，在反射式旋轉(zhuǎn)多面體13上的R、G和B光點(diǎn)大小相似，可以消除由于光路差異而產(chǎn)生的大小差異。另外，如圖8所示，在為了結(jié)構(gòu)完整性而需要時(shí)，通過(guò)反射鏡81等可以彎曲光路。
在該實(shí)施方案中，使用平的PBS 18a作為檢偏鏡。這達(dá)到與圖1中所示的棱鏡PBS 18相同的作用。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方案的光學(xué)裝置的一般結(jié)構(gòu)。那些等同于圖1中所示的元件以相同的引用數(shù)字表示并忽略了它們的描述。數(shù)字91表示一個(gè)色分離部件，包括一個(gè)用于R光91R的色分離鏡、一個(gè)用于G光91G的色分離鏡和一個(gè)用于B光91B的色分離鏡。向分離鏡91R、91G和91B發(fā)出的光線互相大致平行，由第一和第二透鏡11a和12a聚焦在反射式旋轉(zhuǎn)多面體13上，具有聚光的功能。透鏡11a和12a也稱作準(zhǔn)直透鏡。由反射式旋轉(zhuǎn)多面體13反射的R、G和B光線彼此的路徑相交，進(jìn)入聚光透鏡92，彼此大致平行的離開(kāi)該透鏡，然后進(jìn)入PBS 18。
在第二透鏡陣列6和色分離鏡部件91之間沒(méi)有象準(zhǔn)直透鏡這樣的透鏡，而且在沒(méi)有使用成像透鏡的情況下通過(guò)聚光透鏡92使由反射式旋轉(zhuǎn)多面體13反射的R、G和B光線幾乎平行。
當(dāng)如圖3B所示構(gòu)成第二透鏡陣列6時(shí)，反射式旋轉(zhuǎn)多面體13上的R、G和B色光點(diǎn)沒(méi)有重疊，因此不再需要成像系統(tǒng)。在該實(shí)施方案中，無(wú)用光由色分離鏡91產(chǎn)生。作為對(duì)策，如果需要的話可以在從色分離鏡91到反射式旋轉(zhuǎn)多面體13之間的R、G和B光路中安裝一個(gè)光圈，從而防止無(wú)用光到達(dá)反射式旋轉(zhuǎn)多面體13。設(shè)計(jì)色分離鏡91可以考慮在第一透鏡陣列5和第二透鏡陣列6之間的距離短一些時(shí)，第二透鏡陣列6發(fā)出的主光和無(wú)用光之間的角度要大一些，主光和無(wú)用光之間的距離要大一些。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方案的光學(xué)裝置的分解圖。在圖10中，那些等同于圖1中所示的元件以相同的引用數(shù)字表示并忽略了它們的描述。
關(guān)于圖1所示的第一透鏡陣列5，每個(gè)透鏡元件的短邊應(yīng)該要足夠短，如參照?qǐng)D1所解釋的，以易于制造第一透鏡陣列。該問(wèn)題的解決方法是使用短邊與長(zhǎng)邊之比盡可能接近于1(即正方形)的第一透鏡元件并通過(guò)色分離鏡將比值改成所需要的比值。該實(shí)施方案可以采用這種方法使第一透鏡陣列的制造更容易一些。
如圖10所示，第一透鏡陣列5a的透鏡元件在形狀上比色分離鏡上要求的第一透鏡元件圖像更接近正方形。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一透鏡元件的長(zhǎng)寬比從1∶1到3∶16。第二透鏡陣列6a的每個(gè)透鏡元件類似于正方形，如圖1所示。在該實(shí)施方案中，第一和第二透鏡陣列5a和6a中的透鏡元件不是以交錯(cuò)方式排列的，但是可以如此排列。
參照?qǐng)D10，第一和第二透鏡陣列5a和6a發(fā)出的光線由作為檢偏鏡的PBS 4轉(zhuǎn)換成S偏振光或P偏振光，然后穿過(guò)圓柱形透鏡101、第一準(zhǔn)直透鏡7和第二準(zhǔn)直透鏡8，到達(dá)色分離鏡(沒(méi)有顯示)。數(shù)字102顯示了，例如在一個(gè)用于G光的色分離鏡上形成的光點(diǎn)。
在圖10中，第一透鏡陣列5a的每個(gè)透鏡元件的長(zhǎng)邊及其短邊分別由A1和A2表示；第一透鏡陣列5a和第二透鏡陣列6a之間的距離由a表示。圓柱形透鏡和準(zhǔn)直透鏡的合成焦距在第一透鏡元件短邊方向上由b1表示，在第一透鏡元件長(zhǎng)邊方向上由b2表示。對(duì)應(yīng)的光點(diǎn)102的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度由B1表示，光點(diǎn)102的短邊長(zhǎng)度由B2表示。這里，下列關(guān)系式成立放大率M1(＝B1/A1)＝b2/a和放大率M2(＝B2/A2)＝b1/a。因此，當(dāng)關(guān)系式M1＞M2時(shí)，即滿足b2＞b1時(shí)，光點(diǎn)短邊與長(zhǎng)邊之比小于第一透鏡元件的短邊與長(zhǎng)邊之比。
在該實(shí)施方案中，能夠以這種方式減小色分離鏡上光點(diǎn)的短邊與長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度比，因此第一透鏡陣列的每個(gè)透鏡元件的短邊可以長(zhǎng)于另外要求的。這使其易于制造第一透鏡陣列5a。
第一透鏡陣列的每個(gè)透鏡元件的形狀比在圖1的實(shí)施方案中的形狀更接近正方形。光點(diǎn)102的短邊更短一些，這使產(chǎn)生無(wú)用光的可能性減到最小。
在上面的實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)多面體圍繞中心軸以環(huán)狀排列的多個(gè)反射面是平直面。但是，本發(fā)明不限于此。反射面可以是彎曲的。如果反射面是彎曲的，那么可以控制R、G和B光線在顯示設(shè)備上的滾動(dòng)速度為幾乎恒定。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施方案，發(fā)生多種顏色的光點(diǎn)在面板上混合和對(duì)比度失真的可能性減小。此外，能夠增加光利用效率。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案已經(jīng)描述了前述發(fā)明。但是，那些本領(lǐng)域中的熟練人員將認(rèn)識(shí)到存在很多這些實(shí)施方案的變體。這些變體規(guī)定為是在本發(fā)明和附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)的。
上述詳細(xì)描述是提供用于說(shuō)明本發(fā)明的特定實(shí)施方案的，不是為了限制。在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行很多修改和變體。因此本發(fā)明是由附加權(quán)利要求定義的。
權(quán)利要求
1.一種投影式圖像顯示裝置，包括一個(gè)發(fā)光的光源；一個(gè)偏振光束分光器，使從光源接收到的光偏振；一個(gè)包括多個(gè)矩形形狀的第一透鏡元件的第一透鏡陣列，接收來(lái)自偏振光束分光器的光，每個(gè)第一透鏡元件有第一條邊和第二條邊，第一條邊長(zhǎng)于第二條邊，第一透鏡陣列形狀為矩形，第一透鏡陣列有第三條邊和第四條邊，第三條邊長(zhǎng)于第四條邊，第一透鏡元件的第一條邊和第一透鏡陣列的第三條邊沿著第一方向擴(kuò)展；一個(gè)包括多個(gè)第二透鏡元件的第二透鏡陣列，配置用于接收來(lái)自第一透鏡陣列的光，第二透鏡陣列為矩形形狀，有第五條邊和第六條邊，第二透鏡陣列的第五和第六條邊具有與第一透鏡陣列的第三和第四條邊大致相同的尺寸；一個(gè)色分離鏡，配置用于將來(lái)自第二透鏡陣列的光分成多個(gè)不同顏色的光線；一個(gè)圖像顯示設(shè)備，配置用于根據(jù)多個(gè)光線形成一幅光學(xué)圖像；以及一個(gè)投影器，配置用于投影由圖像顯示設(shè)備作為一幅彩色圖像發(fā)出的多個(gè)光線。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中第二透鏡陣列的第二透鏡元件的形狀大致為正方形。
3.權(quán)利要求2的裝置，其中大多數(shù)第二透鏡元件沿著垂直于第一方向的第二方向以交錯(cuò)方式排列。
4.權(quán)利要求3的裝置，其中第一方向是垂直方向，第二方向是水平方向。
5.權(quán)利要求1的裝置，還包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)多面體，配置用于接收來(lái)自色分離鏡的多個(gè)光線并將多個(gè)光線投射到圖像顯示設(shè)備上，投射的多個(gè)光線的光軸方向不同。
6.權(quán)利要求5的裝置，其中多個(gè)第一透鏡元件以交錯(cuò)方式沿著第一方向排列，多個(gè)第二透鏡元件以交錯(cuò)方式沿著垂直于第一方向的第二方向排列。
7.權(quán)利要求5的裝置，其中由旋轉(zhuǎn)多面體投射的多個(gè)光線至少有兩個(gè)在到達(dá)圖像顯示設(shè)備之前路徑與其它相交。
8.權(quán)利要求5的裝置，其中第一透鏡的第一條邊為長(zhǎng)度L，第一透鏡的第二條邊為寬度W，其中比值L∶W為4∶1或更小。
9.權(quán)利要求8的裝置，其中比值L∶W大于或等于16∶9/4。
10.權(quán)利要求1的裝置，其中第二透鏡陣列產(chǎn)生無(wú)用光和主光，其中色分離鏡配置用于接收主光并將主光分成多個(gè)光線，以及濾除無(wú)用光，無(wú)用光位于主光的外圍。
11.一種投影式圖像顯示裝置，包括一個(gè)發(fā)光的光源；一個(gè)偏振光束分光器，使從光源接收到的光偏振；一個(gè)包括多個(gè)矩形形狀的第一透鏡元件的第一透鏡陣列，接收來(lái)自偏振光束分光器的光；一個(gè)包括多個(gè)第二透鏡元件的第二透鏡陣列，配置用于接收來(lái)自第一透鏡陣列的光并發(fā)出主光和無(wú)用光；一個(gè)色分離鏡，配置用于將來(lái)自第二透鏡陣列的光分成多個(gè)不同顏色的光線并防止無(wú)用光加入多個(gè)光線；一個(gè)旋轉(zhuǎn)多面體，配置用于接收來(lái)自色分離鏡的多個(gè)光線并將多個(gè)光線投射到圖像顯示設(shè)備上，投射的多個(gè)光線的光軸方向不同；一個(gè)圖像顯示設(shè)備，配置用于根據(jù)多個(gè)光線形成一幅光學(xué)圖像；以及一個(gè)投影器，配置用于投影由圖像顯示設(shè)備作為一幅彩色圖像發(fā)出的多個(gè)光線。
12.權(quán)利要求11的裝置，其中第一透鏡陣列的第一透鏡元件是偏心透鏡且第一透鏡陣列發(fā)出具有矩形截面的光束。
13.權(quán)利要求11的裝置，其中由旋轉(zhuǎn)多面體投射的多個(gè)光線至少有兩個(gè)在到達(dá)圖像顯示設(shè)備之前路徑與其它相交。
14.權(quán)利要求11的裝置，其中每個(gè)第一透鏡元件有第一條邊和第二條邊，第一條邊長(zhǎng)于第二條邊，第一透鏡陣列形狀為矩形，第一透鏡陣列有第三條邊和第四條邊，第三條邊長(zhǎng)于第三條邊，第一透鏡元件的第一條邊和第一透鏡陣列的第三條邊沿著第一方向擴(kuò)展；其中第二透鏡陣列形狀為矩形，有第五條邊和第六條邊，第二透鏡陣列的第五和第六條邊具有與第一透鏡陣列的第三和第四條邊大致相同的尺寸。
15.權(quán)利要求14的裝置，其中多個(gè)第一透鏡元件以交錯(cuò)方式沿著第一方向排列，多個(gè)第二透鏡元件以交錯(cuò)方式沿著垂直于第一方向的第二方向排列。
16.權(quán)利要求14的裝置，其中多個(gè)第一透鏡元件中每一個(gè)的第一和第二條邊分別是長(zhǎng)度L和寬度W，其中比值L∶W為4∶1或更小。
17.權(quán)利要求15的裝置，其中色分離鏡包括一個(gè)安裝時(shí)輕微傾斜的分色鏡，鏡子的垂直擴(kuò)展為D1，垂直擴(kuò)展D1是在鏡子第一和第二條邊緣之間擴(kuò)展的垂直距離，是沿著第二方向擴(kuò)展的，其中鏡子的垂直擴(kuò)展D1由下列關(guān)系式定義(0.7)D2(d1/d2)＜D1＜(1.3)D2(d1/d2)，其中D2是第一透鏡元件第一條邊的長(zhǎng)度，d2是第一透鏡元件的焦距，d1是安裝在第二透鏡陣列和分色鏡之間的透鏡的焦距。
18.權(quán)利要求17的裝置，其中垂直擴(kuò)展D1由下列關(guān)系式定義(0.8)D2(d1/d2)＜D1＜(1.2)D2(d1/d2)
19.一種投影式圖像顯示裝置，包括一個(gè)光源；一個(gè)包括多個(gè)具有第一、第二、第三和第四條邊的第一透鏡元件的第一透鏡陣列，配置用于接收來(lái)自光源的光，第一和第三條邊相對(duì)，第二和第四條邊相對(duì)，第一和第二條邊長(zhǎng)度分別為D1和D2；一個(gè)包括多個(gè)第二透鏡元件的第二透鏡陣列，配置用于接收來(lái)自第一透鏡陣列的光；一個(gè)圓柱形透鏡，配置用于接收來(lái)自第二透鏡陣列的光并將光發(fā)給一光學(xué)組件，圓柱形透鏡在光學(xué)組件上形成光點(diǎn)，光點(diǎn)具有對(duì)應(yīng)于一個(gè)第一透鏡元件的第一、第二、第三和第四條邊的第五、第六、第七和第八條邊，第五和第六條邊長(zhǎng)度分別為D1和D2；一個(gè)透鏡部件，配置用于會(huì)聚至少一部分由圓柱形透鏡發(fā)出的光；一個(gè)色分離鏡，配置用于接收從圓柱形透鏡通過(guò)準(zhǔn)直透鏡的光并將光分成多個(gè)不同顏色的光線，色分離鏡是在其上形成光點(diǎn)的光學(xué)組件，其中D5與D6的比不同于D1與D2的比；一個(gè)旋轉(zhuǎn)多面體，配置用于接收來(lái)自色分離鏡的多個(gè)光線并將多個(gè)光線投射到圖像顯示設(shè)備上，圖像顯示設(shè)備配置用于根據(jù)由旋轉(zhuǎn)多面體接收的多個(gè)投射光線形成光學(xué)圖像，其中投射的多個(gè)光線中兩個(gè)或兩個(gè)以上的光軸按不同方向擴(kuò)展，以及一個(gè)投影器，配置用于投影由圖像顯示設(shè)備作為一幅彩色圖像發(fā)出的光線。
20.權(quán)利要求19的裝置，其中第一透鏡元件第一條邊的長(zhǎng)度D1短于第一透鏡元件第二條邊的長(zhǎng)度D2，圓柱形透鏡和準(zhǔn)直透鏡在第一透鏡元件第一條邊方向上的合成焦距短于圓柱形透鏡在第一透鏡元件第二條邊方向上的合成焦距，因此D5與D6的比小于D1與D2的比。
全文摘要
一種投影式圖像顯示裝置，包括一個(gè)發(fā)光的光源；一個(gè)偏振光束分光器，使從光源接收到的光偏振；一個(gè)包括多個(gè)矩形形狀的第一透鏡元件的第一透鏡陣列，接收來(lái)自偏振光束分光器的光，每個(gè)第一透鏡元件有第一條邊和第二條邊，第一條邊長(zhǎng)于第二條邊，第一透鏡陣列形狀為矩形，第一透鏡陣列有第三條邊和第四條邊，第三條邊長(zhǎng)于第三條邊，第一透鏡元件的第一條邊和第一透鏡陣列的第三條邊沿著第一方向擴(kuò)展；一個(gè)包括多個(gè)第二透鏡元件的第二透鏡陣列，配置用于接收來(lái)自第一透鏡陣列的光，第二透鏡陣列形狀為矩形，有第五條邊和第六條邊，第二透鏡陣列的第五和第六條邊具有與第一透鏡陣列的第三和第四條邊大致相同的尺寸；一個(gè)色分離鏡，配置用于將來(lái)自第二透鏡陣列的光分成多個(gè)不同顏色的光線；一個(gè)圖像顯示設(shè)備，配置用于根據(jù)多個(gè)光線形成一幅光學(xué)圖像；以及一個(gè)投影器，配置用于投影由圖像顯示設(shè)備作為一幅彩色圖像發(fā)出的多個(gè)光線。
文檔編號(hào)G02B27/09GK1442722SQ0310541
公開(kāi)日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月4日
發(fā)明者大內(nèi)敏, 三好智浩, 今長(zhǎng)谷太郎, 谷津雅彥, 平田浩二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所