TW523609B - Illumination optical system and projector using the same - Google Patents

Description

523609 五、發明說明（1) 【發明領域】 本發明係有關於一種照明光學系統，可讓由光源所射 出的非偏光之光變成偏光方向大抵一致的1種直線偏光之 光而射出。又，本發明亦係有關於一種投影裝置，此投影 裝置係使用上述照明光學系統而可顯示出明亮的影像。 【習知技術說明】 投影裝置，係將照射於被稱為「光閥」之電光學裝置 的照明光對應欲顯示的影像資訊來調變，再將上述調變光 投射於螢幕上而實現影像顯示者。以上述之電光學裝置而 言，通常係使用利用液晶面板之液晶光閥。 利用投影裝置所顯示的影像係愈明亮愈佳，因此，由 組裝於投影裝置内之照明光學系統所射出的照明光之利用 效率就以愈高較佳。然而，由於在投影裝置中所使用 晶光閥通常只利用1種直線偏光之光，故在射出非 =明：學系統T，就存在有液晶光闊所無 之 J方，之光。@此’由照明光學系統所射出的 2 用效率就因而變差。習知以來’弁，利 光之利用效率，乃採用使用右可2丄，μ液曰曰先閥中照明 之光轉換成1種直線偏光ϋ ° :光源所射出的非偏光 光學系、统。 爲先之先的❺光轉換光學系統之照明 鲁 第13圖係表示習知的照明光 結構圖。以光的行進方向作糸、、先，、要部的平面概略 之光軸SX平行的方向），並二2轴^向（跟照明光學系統 向作為Υ軸方向（縱方向）、的行進方向之1 2點鐘方

2061-4084-Pf ； Peterliou.ptd 如方向作為X軸方向（縱 523609

鏡

Ki)i2:上明光學系、统’係由光源1110、第1透 t # ΗΠ Λ^Λ'，]!130 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^Π40 列 有 小 1120^2^-义序/;σ著光軸SX排列而構成。第1透鏡陣 對二:Λ數小透鏡1122。第2透鏡陣列113°，係具 1120之魏小透鏡1122而形成的複數 八離換光學系統1140，係由複數組互相平行的偏夫 = =1142及反射膜1144沿著χ轴方向排列而成。上述之 2 2 /刀離膜1丨42及反射膜丨144係相對於2軸方向傾斜既定

又在各偏光分離膜1 1 4 2之射出面側係分別設置有又/ $ 相位差板1148。 由光源1110所射出的大抵平行之光，會被第丨透鏡陣 列11 20之複數小透鏡丨丨22分割成複數之部份光束。被分割 的複數之部份光束，再藉由第1透鏡陣列112〇及第2透鏡^ 列1130之各小透鏡1122，1132之集光作用，將其分別集光 於偏光轉換光學系統1140之偏光分離膜1142的附近。光源 ^1!之光軸Lx，係以令由第1透鏡陣列1120所射出的複數 部份光束能有效率地入射於偏光轉換光學系統丨i40之偏光 分離膜1142而相對於照明光學系統之光軸sx往1方向偏移

一偏移量Dp 〇Wp/2 )來配置。又，Wp係表示偏光分離膜 1142及反射膜1144之間隔。 ' 在集光於偏光分離膜1142附近之光中，一方的直線偏 光成份（例如，p偏光之光）幾乎全部透過偏光分離膜 1142，而另一方之直線偏光成份（例如，s偏光之光）則

523609 五、發明說明（3) 幾乎全被偏光分離膜11 42所反射。被偏光分離膜1142所反 射的另一方之直線偏光成份會再被反射膜丨丨44反射而入射 於重疊透鏡1150。另一方面，透過偏光分離膜1142之一方 的直線偏光成份，則係入射於Λ /2相位差板11 48而轉換成 跟其他之直線偏光成份相同偏光方向之直線偏光之光，並 入射於重疊透鏡1150。入射於重疊透鏡ι15〇之複數部份光 束係分別在照明區域LA上重疊。如上所述，習知的照明光 學系統可大抵將1種之直線偏光之光照明於照明區域LA。 第1 4圖係表示習知的照明光學系統其問題點之說明圖 。第14圖（A)係表示透過偏光分離膜1142之光（以下亦 簡稱「透過光」）的光路徑，第1 4圖（B )則是表示被偏 光分離膜11 42及反射膜11 44所反射之光（以下亦簡稱「反 射光」）的光路徑。另外，第14圖（A)及第14圖（B)為 了說明上的容易起見’故將於偏光分離膜1142及反射膜 11 44之反射光路徑以直線狀之等價光路徑來取代之，.並略 去重疊透鏡1150所造成的光之偏向。

如第1 4圖（A )及第1 4圖（B )所示，在習知的照明光 學系統内、入射於偏光分離膜11 4 2之光中，從反射光之偏 光分離膜11 4 2到照明區域L A的光路徑長度比起透過光之光 路徑長度L2而言，僅長了由偏光分離膜1142到反射膜1144 之光路徑長度Wp。因此，用於照明反射光之照明區域la上 之第2區域W 2的大小，就比透過光所照明之第1區域w丨的大 小更大’故反射光之照明效率因此比透過光之照明效率更 低。結果，就產生了照明光學系統照明效率降低之問題。

2061-4084-Pf ； peterliou.ptd 第6頁 五、發明說明（4) 【發明概要】 本發明即是為了解決抑 供一種可抑制在使用了偏^ ^術中之上述問題，而以提 系統中所發生的照明欵率低！!換光學系統的習知照明光學 為了能至少解決上述問，的問題之技術為目的。 之照明光學系統乃包括'：題的部份問題’因此本發明 一光源，用以射出非偏光之 一偏光轉換光學系統， ^ ; 分離膜以及反射膜沿既定=、至乂1組相互平行的偏光 非偏光之光轉換成具有既定二：斜配置’以用來讓入射的 一第！光學系統具有\偏1 方向的直線偏光之光； 鏡係設置在上述光源盎上辻：固之第1透鏡’上述第1透 以及 疗’、上返偏光分離膜之間的光路徑上； 一弟2光學系統’具有第2透鏡及第3透鏡’ & :鏡所射出的第1光線中，彡過上述偏光分離膜的第$光第線 入射於上述第2透鏡，而被上述偏光分離膜及上 膜所反射的第3光線會入射於上述第3透鏡； 其中： 在上述第2透鏡及上述第3透鏡之中，至少一方的光學 特性係調整成：上述第2光線於既定區域上所照射出之第1 區域的大小跟上述第3光線於上述既定區域上所照射出之 第2區域的大小相等。 在本發明之照明光學系統中，由於可將第2光線於既 定區域上所照射出之第1區域的大小跟第3光線於既定區域

2061-4084-Pf ; peterliou.ptd 第7頁 523609 五、發明說明（5) 上所照射出之第2區城的大小調整成相等，故可抑制於使 用了偏光轉換光學系統之習知照明光學系統中所產生的照 明效率降低之問題。因此可完成照明效率優良之照明光學 系統。 、上在上述照明光學系統中，上述第3透鏡之曲面位置係 以凋整成跟上述第2透鏡之曲面位置不吻合的位置較佳。 、、，上所述，藉由將第3透鏡之曲面位置調整成位於跟 2透鏡之曲面位置不吻合的位置，就可把第2光線於 =區域上所照射出之第i區域的大小跟第3光線於既定區 域上所照射出之第2區域的大小調整成相等 面开’上述第2透鏡及上述第3透鏡係以具有相同的曲 面形狀較佳。 如此’只要將第3透鏡之曲面位置, 第2透鏡之曲面位置不吻合的位位於跟上， 於既定π θ , 置就可輕易地把第2光線 乂既疋區域上所照射出之箆〗區 於既定f A LL 第C域的大小調整成跟第3光線 於既疋區域上所照射出之第2區域的大小相 示 在此處，令上述第1透鏡之大小為Wi、 大小為W、！·/含4ι八^ 上逃第1 £域之 上述偏先分離膜與上述反射膜 -

Wp，則上述第2透鏡之曲面位置跟上、間的間隔為 的差Di就為： 第3透鏡之曲面位置

Di二（Wp X Wi ) / (Wi+W )。 藉此，就能簡單地決定出上述第2 上述第3透鏡之曲面位置之間的關係。見之曲面位置跟 又，本發明之投影裝置係包括：

2061-4084-Pf ; peterliou.ptd 第8頁 523609 五、發明說明（6) 一照明光學系統，用以射出照明光； ,一電光學裝置，用以將來自上述照明光學系統之光對 應影像貢訊而予以調變，以及 一投射光學系統，用以將在上述電光學裝置中所得到 的調變光予以投射； 其中， 上述照明光學系統係包括有： 一光源，用以射出非偏光之光； 偏光轉換光學糸統’係將至少1組相互平行的偏光 分離膜以及反射膜沿既定方向傾斜配置，以用來讓入射的 非偏光之光轉換成具有既定偏光方向的直線偏光之光； 乂一第1光學系統，具有至少1個之第丨透鏡，上述第工透 鏡係設置在上述光源與上述偏光分離膜之間的光路徑上； 以及 一第2光學系統，具有第2透鏡及第3透鏡，由上述第i 透鏡所射出的第1光線中，透過上述偏光分離膜的第2光線 會入射於上述第2透鏡，而被上述偏光分離膜及上述反射 膜所反射的第3光線會入射於上述第3透鏡； 其中： ’ 在上述第2透鏡及上述第3透鏡之中，至少一 ί性ί調整成··上述第2光線於上述電光學裝置上所昭射子 出之第1區域的大小跟上述第3光線於上 、 照射出之第2區域的大小相等。 ^九予裝置上所 由於本發明之投影裝置可適用於上述發明之照明光學 _ 第9頁 2061-4084-Pf ； peterliou.ptd 523609

系統，故比起使用於習知照明/ 光更有效率地照射於電光學妒予系統之情況而言，可使 知明亮的影像。 。結果，即可顯出出比習 【圖式簡單說明】 第1圖係表示本發明之—徐 部的平面概略結構圖。 汽⑦例的照明光學系統其要 第2圖（A )〜（C )係表示第 圖。 乐1透鏡陣列120的外觀說明 第3圖係表示偏光轉換光學

=4圖係表示偏光轉換光學系統14〇的功能說明圖。 明圖 明圖 5圖（A)〜（C)係表不第2透鏡陣列13〇A的外觀言 0 第6圖（A )〜（C )係表示第2透鏡陣列丨3 〇 A的功能言 第7圖係表示照明光學系統1 〇 〇 a之變形例的平面概略 結構圖。 第8圖係表示照明光學系統1 〇 〇 A之其他變形例的平面 概略結構圖。 第9圖係表示照明光學系統1 〇 〇 A之另一變形例的平面

概略結構圖。 第1 0圖係表示第7圖所示的照明光學系統1 〇 〇 b之變形 例的平面概略結構圖。 第11圖係表示第8圖所示的照明光學系統1 〇 〇 c之變形 例的平面概略結構圖。

206l-4084-Pf ； peterliou.ptd 第10頁 523609 五、發明說明（9) ' --------- ，在以下實施例中，若未事奂^ ^ ^ _ ^ 肀无吕明限制，則一律以光的盯 進方向為z軸方向（跟光轴平/ ^ 古田，从七人达土平田十仃的方向）、朝著光的打進 方向之12點鐘方向為y轴方命, ^ & + 、 乃向（縱方向）、3點鐘方向為x 軸方向（橫方向）。 A·照明光學系統 a第1圖係表不本發明之—實施例的照明光學系統其要 的平面概略結構圖。此照明光學系統ι〇〇Α係具有：光源 〇、第1透鏡陣列120、偏光轉換光學系統14〇、第2透鏡 陣列130A及重疊透鏡150。偏光轉換光學系統14〇、第2透 鏡，列130A及重疊透鏡150其中心光軸係以大抵跟照明光 學系統100A之系統光軸SX —致來配置。光源11〇之光源光 軸LX，係由系統光軸SX往—x軸方向偏移一既定偏移量卟並 大抵平行而配/置。關於上述偏移量Dp係如後所述。 “、光源11 0係包括有：作為用以射出放射狀光線之放射 光源的光源燈11 2、以及用以將由光源燈丨丨2所射出的放射 光往第1透鏡陣列120之方向射出的凹面鏡114。以光源燈 112而言，通常是使用金屬鹵化物燈或高壓水銀燈等。以 凹面鏡11 4而言’係以使用拋物面鏡或橢圓面鏡較佳。若 使用拋物面鏡，則可射出大抵平行的光。又，若使用橢圓 面鏡’則可射出集光之光。另外，在本實施例中，乃是使 用拋物面鏡來作為凹面鏡114。 第2圖係表示第1透鏡陣列丨2〇的外觀說明圖。第2圖 (A)為平面圖，第2圖（b)為正面圖，第2圖（c)為側 面圖。第1透鏡陣列.1 2 〇，係將具有略成矩形狀之輪廓的平

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凸狀第1卞透鏡122以Μ行N列排列成矩陣狀來構成。又，第 2圖係表示.5、N二4之例。由第！小透鏡122的正面看來之 外形形狀，係以設定成跟照明光學系統之照明區域la其實 際上所要照明的照明對象之形狀大抵相似的形狀較佳。例 如，如後述般，將本實施例之照明光學系統利用於使用有 ，晶光閥之投影裝置時，若液晶光閥的影像形成區域之高 見比（aspect ratio )(橫與縱之尺寸比率）為4 : 3的 話，則，1小透鏡122的高寬比（Wix : Wiy )也大抵設定成 4 : 3。藉此，利用由第！小透鏡丨22所射出的光束而照明之 照明區域LA上之區域，其形狀就會變得跟第i小透鏡122之 形狀大致相似。

第3圖係表示偏光轉換光學系統14〇的外觀斜視圖。此 偏光轉換光學系統140係包括有：偏光波束分裂器陣列141 以及選擇性地配置於偏光波束分裂器陣列丨 ^ 的-部份之"2相位差議（圖中斜線所示=出： 光波束分裂器陣列1 41 ’其形狀係由各個剖面皆呈平行四 邊形之柱狀複數透光性構件146依序貼合而成。在透光性 構件146之界面，係交互地形成有偏光分離膜142及反射膜 144。又/2相位差板148，係選擇性地貼附於偏光分離膜、 142或反射膜144之光射出面的X方向之影像部份。在本例 中’係在偏光分離膜1 4 2之光射出面的X方向之影像部份貼 附λ/2相位差板148。另外，上述偏光波束分裂器陣列 141 ’可藉由以下方式來製作：將偏光分離膜ι42及反射膜 144以交互配置之方式形成於板玻璃上，再將形成有上述、

523609 五、發明說明（11) ί膜：Ϊ 2板玻璃貼合，並依既定角度斜斜地切斷即 用介電體多層膜或銘膜Λ體成多層膜’又，反射膜144可利 成首！ΐ!換光學系統140，係具有把所入射的光束轉換 之光（例如：s偏光之光或ρ偏光之光）而射出 Γ二ί 表示偏光轉換光學系統140的功能說明 Λ轉換光學系統140之入射面係入射有含有s偏光 .. 、驭切（非偏九之光（偏光方向無規律之入射 . 上述之入射光，首先會被偏光分離膜142分離成3偏 ^ 9之、’及ρ偏光之光。ρ偏光之光係直接透過偏光分離膜 在已透過偏光分離膜的ρ偏光之光 η目位差板148’其係用以將上述ρ偏光之光轉換如置偏有 光而射出。另一方面，s偏光之光會被偏光分離膜142 大抵垂直反射，再藉由反射膜144作更進一步的反射，並 和直接通過偏光分離膜142的p偏光之光成大抵平行的狀態 以往X軸方向偏移Wp而平行移動射出。當由偏光轉換光學 系、、’充所射出之光為ρ偏光之光時，也可將又/ 2相位差板1 4 8 配置在用以射出被反射膜144所反射的s偏光之光的射出面 U Λ

另外’由包含緊鄰的一個偏光分離膜142及一個反射 膜144還有一個人/2相位差板148所構成的一個區塊，可視 為一個偏光轉換元件。偏光波束分裂器陣列丨41即係由上 述般的偏光轉換元件1 49沿X方向以複數列排列而成。在本 例中’係由4列的偏光轉換元件149所構成。

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523609 發明說明（12) 然而，由第4圖可知，從偏光轉換光學系統14〇所射出 - 的2個s偏光之光的中心（2個s偏光之光的中央），係比入 射之非偏光之光（S偏光之光+ p偏光之光）的中心更往义方 向偏移。此偏移量係大抵等於偏光分離膜142及反射膜144 之間隔Wp (亦即偏光分離膜丨42其沿X軸方向之寬度）的一 半。因此，如第1圖所示般，光源1 1 〇之光軸LX就設定成位 於從系統光軸SX偏移大約等於Wp/2之距離Dp的位置上。另 外，間隔Wp則設定成大抵相等於第1小透鏡122之X方向的 見度Wi (第2圖）的一半。 入射於如上述般的偏光轉換光學系統14〇之光就會被 鲁 轉換成透過偏光分離膜142之光及反射之光2種。因此，由 第1透鏡陣列1 2 0所射出的複數部份光束就可藉由通過偏光 轉換光學系統1 4 0來分別轉換成2種部份光束。 第5圖係表示第2透鏡陣列1 3 0 A的外觀說明圖。第5圖 (A)為平面圖，第5圖（B)為正面圖，第5圖（c)為側 面圖。第2透鏡陣列130A係包括：用以跟透過偏光分離膜 142之複數部份光束個別對應之複數第2小透鏡132Aa、以 及用以跟被偏光分離膜142及反射膜144反射之複數部份光 束個別對應之複數第3小透鏡132Ab。第2小透鏡132Aa及第 3小透鏡132Ab之y軸方向的寬度係設定成跟第i小透鏡122 · 之y軸方向的寬度Wiy相等，而X軸方向的寬度則設定成跟 第1小透鏡122之X軸方向的寬度Wix的一半相等。第2透鏡 陣列130A，係如第1圖所示般，乃為將第2小透鏡132Aa及 第3小透鏡132Ab之曲面朝向偏光轉換光學系統14〇側來配

523609 五、發明說明（13) "~ 置。第3小透鏡1 3 2 A b之曲面位置，因為後述之理由，故係 以比第2小透鏡132 Aa之曲面位置高出高度Di之方式來形 成。因此，如第1圖所示般，第3小透鏡132Ab之曲面位置 係比第2小透鏡132Aa之曲面位置更往偏光轉換光學系統 140側多出長度Di。另外，第2小透鏡132Aa係跟第3小透鏡 1 32Ab之曲面形狀相同。曲面形狀則係根據透鏡之折射率 及焦點距離來決定。 藉由入射於第2透鏡陣列130A的第2小透鏡132 Aa及第3 小透鏡1 32Ab之部份光束，就可將在第i小透鏡丨22内所形 成的像藉由重疊透鏡1 50而成像於照明區域la上。 亦即’透過第1圖之偏光轉換光學系統14〇之偏光分離 膜142的複數部份光束，會介由第2透鏡陣列13〇人其對應之 第2小透鏡132 Aa而入射於重疊透鏡15〇。又，被偏光分離 膜1 4 2及反射膜1 4 4所反射的複數部份光東，則合介由第？ 透鏡陣mm其對應之第3小透鏡132Α,ί入鏡 150。入射於重疊透鏡丨50之複數部份光束係大抵重疊於照 明區域LA上。如上所述，本實施例之照明光學系統丨〇〇A即 能大抵以1種直線偏光之光來照明於照明區域LA上。 ^照明光學系統100A係具有以下特徵：在偏光轉換光學 系統1 40之射出面側設置有如第5圖所示般的第2透鏡陣列 130A。亦即，第3小透鏡132Ab之曲面位置係以比第2小透 鏡132Aa之曲面位置更往偏光轉換光學系統14〇側偏移長度 D i來配置。 第6圖係表示第2透鏡陣列130八的功能說明圖。第6圖

第16頁 523609 五、發明說明（14) '' -- (A )係表示透過偏光分離膜142之光（以下亦簡稱「透過 光」）的光路徑，第6圖（B)及第6圖（c)則是表示被偏 光分離膜1 4 2及反射膜1 4 4所反射之光（以下亦簡稱「反射 光」）的光路徑。然而，第6圖（B )係表示將第5圖所示 的第3小透鏡132Ab之曲面位置假定成是跟第2小透鏡丨3 2Aa 之曲面位置等高的第3小透鏡132Ab，來排列時之情況。另 外，第6圖為了說明上的容易起見，故將於偏光分離膜142 及反射膜1 44之反射光路徑以直線狀之等價光路徑來取代 之，並略去重疊透鏡150所造成的光之偏向。 如第6圖（A)及第6圖（B)所示般，當第3小透鏡 132Ab之曲面位置跟第2小透鏡132Aa之曲面位置等高度時 ，亦即Di = 0時，就會跟使用第14圖所說明的習知照明光學 系統同樣般，反射光之光路徑的長度比透過光之光路徑的 長度更多出由偏光分離膜142到反射膜144之光路徑的長度 Wp (Wp為偏光分離膜142及反射膜144之間隔）。因此，反 射光所照明之照明區域LA上之第2區域W2’的大小，就會比 透過光所照明之第1區域W1的大小更大。 另一方面，如第6圖（C)所示般，若令第3小透鏡 132Ab之曲面位置改變，就可使入射於第3小透鏡i32Ab之 反射光的寬度改變，故結果就可使反射光所照明的照明區 域LA上的區域W2之大小改變。具體而言，藉由將第3小透 鏡132Ab之曲面位置比第6圖（b )之位置更往偏光轉換光 學系統1 40側偏移，就可讓反射光所照明的照明區域LA上 的第2區域W2之大小更小（第1圖）。結果，第1區域W1之

2061-4084-Pf i peterliou.ptd 第17頁 523609 五、發明說明（15) 大小跟第2區域W 2之大小就可調整成大抵相等。 另外’上述長度Di，亦即第2小透鏡132Aa之曲面位置 及第3小透鏡132Ab之曲面位置的差（偏移量）j)i，可由下 式求出。 首先，在第6圖（A)及（C)中，可由幾何學的關係 求出下式（1 )〜（3 )的關係式。

Tl/T2=Rl/R2=Wi/W · · · (1 )

Tl+T2+Wp=Rl+R2 ——· · （2 )

Tl+Di=Rl ...(3) 在此處，T1為第1小透鏡122跟第2小透鏡132Aa之間的 光路徑長’ T2為第2小透鏡132Aa跟照明區域LA之間的光路 徑長，R2為第3小透鏡132Ab跟照明區域LA之間的光路徑 長。又’ Wi為第1小透鏡1 22之大小，W為照明區域LA上之 第1區域W1的大小。Wp為偏光分離膜142跟反射膜144之間 隔’其大抵等於偏光轉換光學系統丨4 〇中透過光跟反射光 之光路徑長的差。 偏移量Di ’可由上述（1)式〜（3)式所得出的下式 (4 )來求出。 (4 )

Di=R卜Tl= (Wp · Wi ) / (Wi+W 若使用上述（4 )式的話，就可簡單地求出第2透鏡陣 列130A的第2小透鏡l32Aa之曲面位置跟第3小透鏡132Ab之 曲面位置的偏差量。另外，上述偏差量Di通常係設定在〇 <Di <Wi的範圍。但是，也可設定在Di > wi的範圍。 另外’在第1圖中雖係將第2透鏡陣列130A及重疊透鏡

2061-4084-Pf ； peterliou.ptd 第18頁 523609 五、發明說明（16) 1 5 0隔離來配置，然而也可將其鄰接配置之。此外，也可 - 使用光學接著劑來予以貼合。又，偏光轉換光學系統丨4 〇 在第1圖中雖也係跟第2透鏡陣列1 3 〇 A隔離來配置，然而同 樣地，也可以鄰接於第2透鏡陣列1 3 〇 A而貼合。 第7圖係表示照明光學系統丨〇 〇 a之變形例的平面概略 結構圖。此照明光學系統100B係將第2透鏡陣列130八以第2 透鏡陣列130B來取代之例。第2透鏡陣列130B，係將第2小 透鏡13 2Ba及第3小透鏡13281)之曲面朝向重疊透鏡150側來 配置。然而，在此情形下，第2小透鏡132Ba之曲面位置係 以比第3小透鏡1 3 2Bb之曲面位置高出高度Di來形成較佳。 鲁 另外’偏光轉換光學系統140跟第2透鏡陣列130B雖係隔離 來配置，但是亦可相互鄰接而貼合。 第8圖係表示照明光學系統1 〇 〇 a之其他變形例的平面 概略結構圖。此照明光學系統1〇〇C係將第2透鏡陣列130A 以第2透鏡陣列130C來取代之例。第2透鏡陣列130C，係令 第2小透鏡132Ca之曲面朝向重疊透鏡150側、第3小透鏡 132Cb之曲面朝向偏光轉換光學系統丨4〇側來配置。然而， 在此情形下，第2小透鏡1 3 2 C a之曲面位置跟第3小透鏡 1 32Cb之曲面位置的差，係以形成為Di較佳。另外，偏光 轉換光學系統140跟第2透鏡陣列130C雖係隔離來配置，但籲 是亦可相互鄰接而貼合。 另外，上述實施例及各變形例可更進一步變形如下。 第9圖係表示照明光學系統ιοοΑ之另一變形例的平面 概略結構圖。此照明光學系統1 〇 〇 D係將照明光學系統1 〇 〇 a

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、發明說明 取、2透鏡陣列l3〇A及重量透鏡150以第2透鏡陣列130D來 13 〇代之，。第2透鏡陣列13 0 D，係為以分別將第2透鏡陣列 A $第2小透鏡i32Aa及第3小透鏡l32Ab跟重疊透鏡150 ，功能合併之方式所構成的具有對應各小透鏡位置之偏心 s的偏心透鏡。 第10圖係表示第7圖所示的照明光學系統10帅之變形 你J的平面概略結構圖。此照明光學系統丨〇 〇 E係將照明光學 系統100B之第2透鏡陣列130B及重量透鏡150以第2透鏡陣 列130E來取代之例。第2透鏡陣列130E，係為以分別將第2 透鏡陣列130B之第2小透鏡132Ba及第3小透鏡132Bb跟重疊 透鏡1 5 0的功能合併之方式所構成的具有對應各小透鏡位 置之偏心量的偏心透鏡。 第1 1圖係表示第8圖所示的照明光學系統1 〇 〇 c之變形 例的平面概略結構圖。此照明光學系統丨〇〇F係將照明光學 系統100C之第2透鏡陣列130C及重量透鏡150以第2透鏡陣 列130F來取代之例。第2透鏡陣列130F，係為以分別將第2 透鏡陣列130C之第2小透鏡132Ca及第3小透鏡132Cb跟重4 透鏡1 50的功能合併之方式所構成的具有對應各小透鏡位1 置之偏心量的偏心透鏡。 在上述實施例及變形例中，由於係將第3小透鏡之曲 面位置相對於第2小透鏡之曲面位置往偏光轉換光學系統 140側偏移，故透過偏光分離膜142之光所照明的區域之大 小就會跟被偏光分離膜1 4 2及反射膜1 4 4反射之光所照明的 區域之大小大抵相等。藉此，就可抑制習知照明光學系統

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中所產生之 照明光學系 故可達到簡 另外， 統光軸sx來 發明，亦可 光之光路徑 由以上 別相當於本 小透鏡〜第3 鏡0 照明光學系統照明效率降低的 統100D〜l〇〇F中，由於可省略 匕外，在 化照明光學系統、降低成本之效果^。鏡1 50 上述實施例及各變形例雖係沿 學要件而構成，然其並2 = 偏間之任一位置配置反射板，而使 t說明可知，第1透鏡陣列及第2透鏡陣列即分 發明之第1光學系統及第2光學系統。又，第1 小透鏡則分別相t於本發明之第！透鏡〜第3透 B.投影裝置： 第1 2圖係表示適用本發明的照明光學系統之投影 說明圖。投影裝置1〇〇〇包括有：照明光學系統mF、色光 分離光學系統200、中繼光學系統2 2〇、3片透過型液晶光 閥（液晶面板）300R， 300G， 30 0B、十字形夺叉-&多择 鏡520、以及投射光學系統540。 沿父又一向色杬

照明光學系統100F，係如上述般，可射出偏光方向一 致的直線偏光之光（在上述之例中乃s偏光之光）的照明 光。從照明光學系統1 00F所射出之光，係在色光分離'光學 系統20"被分離成紅U)、綠（G)、藍在(色色離之先色子 光。所分離出的各色光’則照射在相當於照明區域LA之液 晶光閥300R，300G，300B，並對應於各個色光之色信號 (影像資訊）而調變。在液晶光閥3 0 〇 R， 3 0 0 G， 3 0 0 B中所

523609 五、發明說明（19) ___ 調變出的3色調變光束係在十字形 成，再藉由投射光學系統540而投射於；幕$鏡巧0中合 就能在螢幕SC上顯示彩色影像。另榮幕^上。猎此， 投影裝置之各部份結構及功能，由^ ^第12圖所示的 所揭露的特開平1 0 - 3 2 5 9 4號公報中，齡二=於本案發明人 略掉其詳細的說明。 故在本說明書中乃省 -系ί = Ϊ影裝置1〇°〇 ’由於應用了可抑制習知昭明光 ί = 的照明光學系統照明效率降低問題：昭： 先予糸、、先100F，因此可顯示出更明亮的影像。 ’、 ，使述投影裝置1〇。°之照明光學系統而言 使：上述之其他實施例或變形例也能得到同樣的 又’液晶光閥300R， 300G， 300B係相去；口丄 電光學裴置。 你相田於本發明中之 另外，本發明並非僅限於以上之實施例， 發明要旨的範圍内，當可作各種之更動與潤飾。不脫離本 (1 )在上述照明光學系統中，雖係就藉由 ^ :面位置相對於第2透鏡陣列之第2小透鏡的曲面;立 施仃偏移來抑制照明效率之降低的情況為例進 其並非用以限定本發明。藉由使第2小透鏡跟第3\、铲= 曲面形狀在第2小透鏡跟第3小透鏡之間變化， 二 明效率之降低。亦即，也可對第2小透鏡跟第3小透/中^ 學特性作調整，而令透過偏光分離膜之：其昭 ^ £域的大小跟被偏光分離膜及反射膜所反射之光其照曰、 區域的大小相等。另外，本發明中所謂的光學特性，^ =

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只是指折射率或曲面形狀等之 曲面位置。 义予特性，還包含有透鏡之 (2 )又，在上述照明光學 組偏光分離膜及反射膜之偏光M糸統中雖然係就具有複數 進行說明，但是也可為只具有換光學系統的情況為例來 偏光轉換光學系統。·八/、 組偏光分離膜及反射膜之 (3)在上述投影梦署+ 閥作為電光學裝置的产^ ’係以應用透過型液晶光 發明。也可為應用’然其並非用以限定本 之投影裝置。 作為照明光的所有類型之電光學裝置 这汽％例中’雖係就將本發明之昭明朵學 系統應用於投影裝w夕眛、口十、隹—％ 0曰 扯朴、、 干 ^ ^ ^ aH 士机衮置之情況來進仃洗明，然其並非用以限 :本發明。本發明之照明光學系統可利用來作為各種裝置 中的照明光學系統。 ~分裡衣直

Claims (1)

1. 523609 " ---案號9iU6(l四---丑年1 Θ修正漆 六、申請專利範圍 -— 1 · 一種照明光學系統，用以射出照明光，包括： 一光源，用以射出非偏光之光； 八一偏光轉換光學系統，係將至少1組相互平行的偏光 :離膜以及反射膜沿既定方向傾斜配置，以用來讓入射的 隹偏光，光轉換成具有既定偏光方向的直線偏光之光； :第1光學系統，具有至少丨個之第丨透鏡，上述第丨透 叹置在上述光源與上述偏光分離膜之間的光路徑上； 第2光學系統，具有至少丨個之第2透鏡及至少丨個之 :Λ鏡，由上述第1透鏡所射出的第1光線中，透過上述 離膜的第2光線會人射於上述第2透鏡，而被上述偏 鏡刀膜及上述反射膜所反射的第3光線會入射於第3透 其中： 在上述第2透鏡及上述第3透鏡之中，至少一方的光學 區14係凋整成·上述第2光線於既定區域上所照射出之第1 =域的大小跟上述第3光線於上述既定區域上所照射出之 弟2區域的大小相等。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之照明光學系統，其中 ，上述第3透鏡之曲面位置係調整成相對上述第2透鏡之曲 面位置偏移之位置上。 3·如申請專利範圍第2項所述之照明光學系統，其中 ’上述第2透鏡及上述第3透鏡係具有相同的曲面形狀。 4 ·如申請專利範圍第2項或第3項所述之照明光學系統

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   令上述第1透鏡之大小為Wi、上述第i區域之大小為w 、上述偏光分離膜與上述反射膜之間的間隔為Wp，則上述 第2透鏡之曲面位置跟上述第3透鏡之曲面位置的差w為·· Di= (Wpx Wi ) / (Wi+W )。 - 5 · —種投影裝置，用以投射影像，包括： 一照明光學系統，用以射出照明光； 一電光學裝置，用以將來自上述照明光學系統之光對 應影像資訊而予以調變；以及

   一投射光學系統，用以將在上述電光學裝置中所得到 的調變光予以投射； 其中； 上述照明光學系統係包括有： 一光源，用以射出非偏光之光； 一偏光轉換光學系統，係將至少丨組相互平行的偏光 分離膜以及反射膜沿既定方向傾斜配置，以用來讓入射的 非偏光之光轉換成具有既定偏光方向的直線偏光之光； -第1米學系統’具有至少i個之第i透鏡，i述第Μ 鏡係設置在上述光源與上述偏光分離膜之間的光路徑上； 以及

   一第2光學系統，具有第2透鏡及第3透鏡，由上述第1 透鏡所射出的第1光線中’透過上述偏光分離膜的第2光線 會入射於上述第2透鏡，而被上述偏光分離膜及上述反射 膜所反射的弟3光線會入射於第3、类 · 鏡， 其中：

   523609 ---fcfe 9011 Rnno_^车^)月日 铬 π： 〆、申睛專利範圍 一 一 在上述第2透鏡及上述第3透鏡之中，至少一方的光學 出$ 3調整成··上述第2光線於上述電光學裝置上所照射 第1區域的大小跟上述第3光線於上述電光學裝置上所 …、射出之第2區域的大小相等。 、/々6 ·如申晴專利範圍第5項所述之投影裝置，其中，上 <第3透鏡之曲面位置係調整成相對上述第2透鏡之曲面位 置偏移之位置上。 、^ 7 ·如申請專利範圍第6項所述之投影裝置，其中，上 述第2透鏡及上述第3透鏡係具有相同的曲面形狀。 8 ·如申請專利範圍第6項或第7項所述之投影裝置，其 中： 令上述第1透鏡之大小為、上述第1區域之大小為w 、上述偏光分離膜與上述反射膜之間的間隔為ψ p，則上述 第2透鏡之曲面位置跟上述第3透鏡之曲面位置的差^為： Di= (Wp X Wi ) / (Wi+W ) 〇

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