[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种颜色合成光学系统(颜色分离-合成光学系统)。更具体地，本发明涉及一种用于诸如液晶投影仪之类的图像投影设备中的颜色合成光学系统，以及一种图像投影设备。

背景技术

美国专利第6,626,540号讨论一种用于反射型液晶投影仪中的颜色分离-合成光学系统，其中一个二向色镜和三个偏振光束分光器(PBS)位于照明光学系统与投影光学系统之间的光学路径上。然而，颜色分离-合成光学系统的组件数量是很大的。需要颜色分离-合成光学系统的进一步小型化。

日本专利申请公开第2003-021807号讨论一种配置有一个PBS和一个二向色棱镜的液晶投影仪。因此，实现液晶投影仪的小型化。

然而，在日本专利申请公开第2003-021807号中讨论的液晶投影仪中，从液晶面板反射的图像光在被PBS分析之前通过二向色棱镜。因而，紧接从液晶面板反射之后的图像光的偏振状态被通过二向色棱镜的图像光改变。因此，被投影的图像的对比度减小。

发明内容

本发明针对一种颜色合成光学系统，它可以具有更小的组件数量，它可以输出高对比度的图像光。本发明也针对使用这种颜色合成光学系统的图像投影设备。

根据本发明的一个方面，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以及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，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。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。

根据本发明的另一方面，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。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导向不同于照明光方向的方向。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。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。

参考附图，根据下列示例性实施例的详细描述，本发明的进一步特征和方面将变得清晰。

附图说明

并入说明书并且组成说明书一部分的附图图示了本发明的示例性实施例、特征和各方面，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。

图1示出根据本发明第一示例性实施例的图像投影设备的配置。

图2示出根据本发明第一示例性实施例的图像投影设备的第二偏振光束分光器的偏振分光特性。

图3示出根据本发明第二示例性实施例的图像投影设备的配置。

图4示出根据本发明第三示例性实施例的图像投影设备的配置。

图5示出根据本发明第三示例性实施例的图像投影设备的第一偏振光束分光器的偏振分光特性。

图6示出根据本发明第三示例性实施例的图像投影设备中的蓝光专用偏振片的特性。

图7示出根据本发明第四示例性实施例的图像投影设备。

图8示出根据本发明第一示例性实施例的第一修改的图像投影设备的配置。

图9示出根据本发明第一示例性实施例的第二修改的图像投影设备的配置。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。