[实用新型]投射光学系统及使用该投射光学系统的投射型显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及将反射型光阀所显示的图像放大投射到屏幕上的投射光学系统以及搭载该投射光学系统的投射型显示装置，尤其涉及极为小型且便携性优异、光源的亮度也较小的投射光学系统以及投射型显示装置。

背景技术

近几年，在投影仪中要求便携性优异的便携式投影仪。

这种便携式投影仪中，若投影仪如电筒或钢笔式电筒那样能够由单手握持且向所希望的场所(例如墙壁或天花板等)进行投射，就会很方便。

但是，作为投影仪所搭载的光阀，公知有反射型液晶显示元件(LCOS)或DMD(数字微型器件)等的反射型光阀。反射型光阀不仅可以与透过型光阀相比使孔径率增大、且具有光量转换的效率化的优点，并且在促进装置的紧凑化方面也有用。

另一方面，作为这种投射光学系统的配置，一般公知有在投射透镜和反射型光阀之间配置作为偏光分离部的PBS(偏光分离棱镜)，且来自光源部的照明光经由PBS而入射到反射型光阀，并且来自该反射型光阀的调制光在上述PBS中与上述照明光光路分离，并使用投射透镜向屏幕方向进行投射。

但是，在这种投射光学系统中，若上述PBS具有入射角度特性，朝向偏光分离面的光入射角度具有范围，则由此会发生亮度不匀或色不匀等的不足，从而需要对PBS在焦阑性状态下入射照明光，需要在采用可将投射透镜的缩小侧形成为焦阑性状态的结构之上、配置PBS及反射型光阀。

图16表示搭载这种以往的投射光学系统的投射显示装置的一例。即，从由该3色LED光源111a～c、分色镜112a、b、作为光量均匀化机构的蝇眼积分器113a、b、使照明光与任意直线偏光(P偏光或者S偏光)一致的梳子型滤光片114及1对的场透镜(聚光透镜)115a、115b构成的照明光学系统120所射出的照明光，入射到投射光学系统110的PBS101。入射到PBS101后的照明光按照与预定的直线偏光方向一致的方式由偏光分离面向反射型液晶显示元件103方向反射，在此反射型液晶显示元件103中，由预定的图像信号调制且被转换为逆相位的直线偏光。此后，从反射型液晶显示元件103反射射出的调制光因为被转换为逆相位的直线偏光，所以透过PBS101的偏光分离面，而被投射透镜102放大投射到屏幕上。

但是，根据如图16所示的以往的例子，如上述，需要将投射透镜102的缩小侧形成为焦阑性状态、且确保可插入PBS的后部，并且投射透镜中的尤其缩小侧的透镜的直径大型化，其结果，存在无法实现作为投射光学系统或投射型显示装置的紧凑化的问题。并且，在如图16所示的以往的例子中，来自照明光学系统120的光束入射到PBS101时，需要考虑偏光分离面的入射角度特性，由此需要为了将自照明光学系统120的光束设为焦阑性状态的聚光透镜115a、115b，存在与投射光学系统的成本增加及大型化相关联的问题。

根据这种问题，作为通过光学要素配置的研究可实现光学系统的紧凑化的投射光学系统，公知有下述专利文献1、2所述的内容。

专利文献1：日本专利公开平4-326315

专利文献2：日本专利公开平5-203872

上述专利文献1、2所述的光学系统中，投射透镜以夹着PBS的方式被分断为2个部分，一部分被配置于PBS的屏幕侧，另一部分被配置于PBS的反射型液晶显示元件侧。

如此，通过将PBS配置于投射透镜的中间部，需要确保可以插入PBS的后部的空间的所谓所述的以往技术的问题在某种程度被缓解。并且，由于不仅在PBS的放大侧并且也在缩小侧配置投射透镜的一部分，所以可以不要如图16的聚光透镜115a、115b的光学要素。

然而，根据上述专利文献1、2所述的内容，在一般的缩小侧焦阑性的投射透镜的光瞳附近配置PBS，在PBS的放大侧配置投射透镜的一部分，因此，不能说投射透镜整体上的大型化被充分地抑制。另外，作为包括照明光学系统的投射型显示装置也难以实现充分地紧凑化。

并且，因为在投射透镜的透镜组之间配置PBS，所以如上述投射透镜的结构被PBS分断成放大侧和缩小侧，若考虑投射透镜的组装操作的难易性，良好的透镜性能的确保变得困难。

发明内容

本发明是借鉴于上述情况而提出的，其目的在于，使用反射型光阀、紧凑并可以使偏光分离部的偏光分离状态良好、且不必设置生成焦阑性状态的另外的光学系统的并且光学性能良好的投射光学系统以及使用该投射光学系统的投射型光学装置。