[发明专利]会聚光学系统以及投影型图像显示装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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

发明内容

发明要解决的课题

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。

本发明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

本发明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；以及光强度分布均匀化元件，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匀化后的光的出射面，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匀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匀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匀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匀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。