[发明专利]颜色合成光学系统和使用所述系统的图像投影设备

权利要求书

1.一种颜色合成光学系统，包括：

第一偏振分光表面，对于第一波长范围内的光具有偏振分光特性；和

第二偏振分光表面，对于第二和第三波长范围内的光具有偏振分光特性，

第一偏振分光表面被配置为把第一波长范围内的照明光导向第一液晶显示元件，并且把从第一液晶显示元件反射的图像光在不同于照明光方向的方向上引导，

第二偏振分光表面被配置为把第二波长范围内的照明光与第三波长范围内的照明光相互分离，把第二波长范围内的照明光导向第二液晶显示元件，把第三波长范围内的照明光导向第三液晶显示元件，并且合成从第二液晶显示元件反射的图像光与从第三液晶显示元件反射的图像光，从而把合成光导向第一偏振分光表面，以及

其中，第一偏振分光表面被配置为合成从第一液晶显示元件反射的图像光与通过第二偏振分光表面合成从第二液晶显示元件反射的图像光与从第三液晶显示元件反射的图像光而获得的合成光，以及

其中，第二偏振分光表面具有关于第二波长范围内的光透射s-偏振光且反射p-偏振光，并且关于第三波长范围内的光反射s-偏振光且透射p-偏振光的特性。

2.根据权利要求1的颜色合成光学系统，进一步包括：

第一入口侧偏振片，其位置比第一偏振分光表面更靠近光源侧，并且用作第一波长范围内的光的偏振片；和

第二入口侧偏振片，其位置比第二偏振分光表面更靠近光源侧，并且用作第二波长范围内的光和第三波长范围内的光的偏振片。

3.根据权利要求1的颜色合成光学系统，进一步包括出口侧偏振片，其位于第一偏振分光表面与第二偏振分光表面之间，并且用作第二波长范围和第三波长范围至少之一内的光的偏振片。

4.根据权利要求1的颜色合成光学系统，其中第一偏振分光表面具有关于第一、第二和第三波长范围内的光透射第一线性偏振光并且反射偏振方向垂直于第一线性偏振光的第二线性偏振光的特性，和

其中颜色合成光学系统进一步包括半波长片，其位于第一偏振分光表面与第二偏振分光表面之间。

5.根据权利要求1的颜色合成光学系统，其中从光源侧入射到第一偏振分光表面上的第一波长范围内的光的线性偏振方向、从光源侧入射到第二偏振分光表面上的第二波长范围内的光的线性偏振方向、和从光源侧入射到第二偏振分光表面上的第三波长范围内的光的线性偏振方向彼此相同。

6.一种图像投影设备，包括：

第一、第二和第三液晶显示元件；

投影光学系统，被配置为投射来自所述第一、第二和第三液晶显示元件的图像光；以及

颜色合成光学系统，被配置为把来自光源的光导向所述第一、第二和第三液晶显示元件并且把来自所述第一、第二和第三液晶显示元件的图像光导向投影光学系统，

所述颜色合成光学系统包括：

第一偏振分光表面，对于第一波长范围内的光具有偏振分光特性；和

第二偏振分光表面，对于第二波长范围内的光和第三波长范围内的光具有偏振分光特性，

其中，第一偏振分光表面被配置为把第一波长范围内的照明光导向第一液晶显示元件，并且把从第一液晶显示元件反射的图像光在不同于照明光方向的方向上引导，

其中，第二偏振分光表面被配置为把第二波长范围内的照明光与第三波长范围内的照明光互相分离，把第二波长范围内的照明光导向第二液晶显示元件并且把第三波长范围内的照明光导向第三液晶显示元件，以及合成从第二液晶显示元件反射的图像光与从第三液晶显示元件反射的图像光，从而把合成光导向第一偏振分光表面，

其中，第一偏振分光表面被配置为合成从第一液晶显示元件反射的图像光与通过第二偏振分光表面合成从第二液晶显示元件反射的图像光与从第三液晶显示元件反射的图像光而获得的合成光，以及

其中，第二偏振分光表面具有关于第二波长范围内的光透射s-偏振光且反射p-偏振光，并且关于第三波长范围内的光反射s-偏振光且透射p-偏振光的特性。

7.根据权利要求6的图像投影设备，进一步包括：

第一光源，被配置为发射第一波长范围内的光；和

第二光源，被配置为发射第二波长范围内的光和第三波长范围内的光，

其中第一液晶显示元件用从第一光源发射的照明光而被照明，和

其中第二液晶显示元件和第三液晶显示元件用从第二光源发射的照明光而被照明。