[发明专利]照明光学系统和图像投射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括将从光源发射的光束分离为多个光束的透镜阵列的照明光学系统，并且还涉及一种包括该照明光学系统的图像投射装置。

背景技术

迄今已知的照明光学系统包括第一蝇眼透镜和第二蝇眼透镜，第一蝇眼透镜将从光源发射的光束分离为多个光束，第二蝇眼透镜包括与第一蝇眼透镜对应的多个透镜单元，以便均匀地、高效率地照明例如液晶显示元件的照明表面。

日本专利特开No.10-115870(专利文档1)的英文摘要公开了一种照明光学系统，在该照明光学系统中，偏心透镜被采用作为构成第一蝇眼透镜或第二蝇眼透镜的透镜单元，以改进光束的平行性和减小照明光学系统中的光量损失。

US 2003/0174294(专利文档2)和日本专利特开No.2003-090981(专利文档3)的英文摘要均公开了一种照明光学系统，在该照明光学系统中，根据构成第一蝇眼透镜或第二蝇眼透镜的透镜单元的偏心量来以逐步的方式使这些透镜单元的厚度彼此不同，以使得这些偏心透镜单元的曲面基本上彼此连续。

然而，专利文档1中所公开的技术存在下述问题，即，因为偏心透镜单元的曲面是不连续的并且在偏心透镜单元之间存在台阶(图11A)，所以在照明区域中产生阴影。

在专利文档2和3中所公开的技术中，使得透镜单元的厚度彼此不同，以使得偏心透镜的曲面彼此连续。然而，这些技术具有下述问题，即，通过使透镜单元的厚度不同，透镜单元的主点在光轴方向上移位，结果，分离光束没有会聚在目标会聚点(图11B)。

当如图12所示那样偏心透镜被采用作为构成第一蝇眼透镜的透镜单元并且这些透镜单元的曲面彼此连续时，被第一蝇眼透镜的透镜单元分离的分离光束最多地会聚的位置偏离第二蝇眼透镜的透镜单元的主点。图12中的指代符号x示意性地指示透镜单元的主点偏离透镜单元在照明光学系统的光轴上的主点多少以及来自透镜单元的分离光束的焦点偏离来自透镜单元的分离光束在光轴上的焦点多少。由于移位，无意地使得被假定将入射在对应的透镜单元上的一些分离光束入射在相邻的透镜单元上，并且照明液晶显示元件的有效区域外部的区域。因此，一些光量损失发生。

发明内容

本发明提供一种照明光学系统和包括该照明光学系统的图像投射装置，该照明光学系统即使当偏心透镜单元的曲面彼此连续时也可减小光量损失。

为了解决以上问题，根据本发明的照明光学系统是包括第一透镜阵列、第二透镜阵列和光学元件的照明光学系统，所述第一透镜阵列包括将从光源发射的光束分离为多个光束的多个透镜单元，所述第二透镜阵列包括被第一透镜阵列的透镜单元分离的光束入射在其上的透镜单元，所述光学元件被构造为通过将从第二透镜阵列出射的光束叠加在图像显示元件上来照明图像显示元件。第一透镜阵列和第二透镜阵列中的至少一个包括至少两个透镜单元，所述至少两个透镜单元中的每个具有被形成为与相邻透镜单元的曲面连续的曲面，所述至少两个透镜单元是偏心的，并且第一透镜阵列的至少两个透镜单元具有不同的曲率半径。

从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步特征将会变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的照明光学系统的示意图。

图2示出分离光束的会聚点。

图3A示出根据本发明的实施例的偏心蝇眼透镜的示例，图3B是指示该蝇眼透镜的透镜单元的属性的表格。

图4A和图4B示出分离光束的会聚点。

图5是根据本发明的第二实施例的照明光学系统的示意图。

图6A至图6C均示意性地示出偏振转换元件和分离光束的会聚点。

图7A和图7B是根据本发明的第三实施例的照明光学系统的示意图。

图8是根据本发明的第四实施例的照明光学系统的示意图。

图9是根据本发明的第五实施例的照明光学系统的示意图。

图10是根据本发明的第六实施例的图像投射装置的示意图。

图11A和图11B是由偏心透镜单元形成的蝇眼透镜的示意图。

图12是经过偏心透镜单元的彼此连续的曲面的分离光束的会聚点的示意图。

图13是第二蝇眼透镜的有效区域的示意图。

图14是偏振转换元件的有效区域的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图来详细描述本发明的实施例。

第一实施例