CN100439972C - 投射显示器和光学积分器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投射型图像显示装置，可在抑制偏振光变换元件的成本的同时，实现照度均匀性与光利用效率的提高、和装置的小型化。一种用于投射型图像显示装置中的光学积分器，构成为使阵列透镜的相向方向的分割数比投射型图像显示装置的偏振光变换元件中的偏振光变换单元之规定方向的排列数大。

Description

投射显示器和光学积分器

技术领域

本发明涉及一种偏振光变换元件，特别涉及一种投射型图像显示装置和光学积分器，能够抑制组合于具有一对阵列透镜的光学积分器上而构成偏振光变换积分器的偏振光变换元件的成本，同时，可改善光利用效率、照度不均、以及照度比。

背景技术

在来自用于投射型图像显示装置的光源的射出光束面的照度分布中，由于光源的放电灯管球的影子或者光源的反射器中心部的孔的原因，而在光轴附近存在圆形的暗部分。在该射出光直接入射到光阀元件的情况下，在得到的投射图像中，还于光轴附近呈现较暗的圆形光斑，从而，会构成照度分布不均匀的图像。在现有技术中，为了减少该影子，并使到图像周边部为止的照度分布均匀，已知使用具有两个阵列透镜的光学积分器。这些技术例如记载于日本特开平10-171045号公报或者日本特开平11-281923号公报中。

尤其是在使用液晶面板作为图像显示元件的情况下，为了提高光利用效率，而使用所谓的偏振光变换积分器方式，该方式利用在交互形成于配置成阵列状的多个平行四边形柱透光性部件界面上的偏振光分束器膜与反射膜来执行偏振光的分离，使具备利用配置于一个偏振光的射出侧的1/2λ相位差板而与规定偏振光波对齐后射出的偏振光变换功能的偏振光变换元件与所述光学积分器组合。这种技术例如记载于日本特开平10-171045号公报中。偏振光变换元件例如记载于日本特开2003-287719号公报中。

使用现有技术的偏振光变换积分器的投射型液晶显示装置存在如下问题。

就使用偏振光变换积分器的投射型液晶显示装置而言，从灯的电球放射的光，例如被抛物面的反射器反射后，与照明光轴平行，入射到第一阵列透镜。第一阵列透镜利用配置成矩阵状的多个透镜单元将入射的光分割成多束光，高效地通过第二阵列透镜与偏振光变换元件而导出。即，将第一阵列透镜设计成灯与第二阵列透镜的各透镜单元彼此与物体成像的关系(共轭关系)。其中，第一阵列透镜的纵横比(aspect ratio)与液晶面板相同。此外，具有配置成矩阵状的多个透镜单元的第二阵列透镜，将构成的透镜单元各自对应的第一阵列透镜的透镜单元的形状投影于液晶显示元件上。此时，由偏振光变换元件将来自第二阵列透镜的光与规定的偏振光方向对齐，之后，分别经由聚光透镜、聚光镜，使第一阵列透镜的各透镜单元的投影像重合于液晶显示元件上。其中，第二阵列透镜与同其邻近配置的聚光透镜被设计成第一阵列透镜与图像显示元件彼此构成物体与像的关系(共轭关系)，所以，由第一阵列透镜而被分割成多个的光束被第二阵列透镜与聚光透镜重叠投影于液晶显示元件上，可以进行实用上没有问题的均匀性高的照度分布的照明。

这里，设液晶显示元件的显示尺寸的对角线长度为si，第一阵列透镜的各透镜单元的对角线长度为bi，第一阵列透镜与第二阵列透镜之间的距离为L1i，聚光透镜与液晶显示元件间的距离为L2i。

如上所述，第二阵列透镜400与同其邻近配置的聚光透镜被设计成第一阵列透镜的各透镜单元与液晶显示元件彼此成共轭的关系，从抛物面的反射器接收平行于照明光轴的光束，第一阵列透镜的各透镜单元的形状成像于液晶显示元件上。因此，成像于液晶显示元件上的第一阵列透镜的透镜单元像的倍率si/bi近似地由式1表示。

即，形成于液晶显示元件上的照射有效区域的大小与第一阵列透镜的透镜单元中的光学像的大小大致成正比。

(式1)

若确定液晶显示元件的尺寸si，则从聚光透镜至液晶显示元件的距离L2i基本上唯一确定。因此，照明光学系统的参数为第一阵列透镜的各透镜单元对角线长度bi与第一阵列透镜同第二阵列透镜间的距离L1i。

若确定反射器的外形尺寸，则第一阵列透镜的外形尺寸也唯一确定。另一方面，若减少第一阵列透镜的单元分割数，延长各透镜单元的对角线长度bi(即增大单元尺寸)，则通过各单元的光的照度分布变得不均匀。因此，通过各单元的光在重叠液晶显示元件上的照度也变得不均匀。此外，若第一阵列透镜的各透镜单元的对角线长度长，则根据式1，第一阵列透镜与第二阵列透镜之间的距离L1i变大，偏振光变换元件的光透过率下降。这是因为若第一阵列透镜与第二阵列透镜之间的距离L1i长，则由第一阵列透镜成像于第二阵列透镜之后的灯的光源像变大，偏振光变换元件500b的通过率降低。此外，若第一阵列透镜的各透镜单元的bi长，则投射型图像显示装置的尺寸也大型化。但是，若第一阵列透镜的分割数变少，则与之对应的偏振光变换元件的列数减少，偏振光变换元件的成本下降。

另一方面，若增多第一阵列透镜的单元分割数，缩短各透镜单元的对角线长度bi(即减小单元尺寸)，则通过各单元的光的照度分布变得均匀，所以，通过各单元的光在重叠液晶显示元件18上的照度也变均匀。此外，若第一阵列透镜的bi变短，则根据式1，第一阵列透镜与第二阵列透镜之间的距离L1i变短，偏振光变换元件的光通过率提高。这是因为若第一阵列透镜与第二阵列透镜之间的距离L1i变短，则由第一阵列透镜成像于第二阵列透镜之后的灯的光源像变小，偏振光变换元件的光通过率提高。此外，若第一阵列透镜的bi短，则可小型化投射型图像显示装置。但是，若第一阵列透镜的分割数多，则与之对应的偏振光变换元件的列数增加，偏振光变换元件的成本会上升。

但是，在现有技术中，若减少偏振光变换元件的列数，降低成本，则阵列透镜的分割数变少，照度均匀性与光利用效率下降，导致投射型图像显示装置的大型化。此外，若为了提高照度均匀性、光利用效率，并小型化投射型图像显示装置，而增多阵列透镜的分割数，则偏振光变换元件的列数增加，所以成本会上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种投射型图像显示装置，可在抑制偏振光变换元件的成本的同时，实现照度均匀性与光利用效率的提高、以及装置的小型化。该投射型图像显示装置，具有光源、使用上述光源射出的光来形成光学像的图像显示元件、和放大投影光学像的投射透镜，其特征在于，包括：偏振光变换元件，将入射到上述图像显示元件的光作为规定的偏振光射出，其具有沿着第一方向并相对于中心轴对称地排列偶数行的多个单元；第一阵列透镜，沿着与上述偏振光变换元件大致平行的方向配置，其具有沿着上述第一方向并以比上述多个单元的行数多的方式配置奇数行的多个第一透镜单元；第二阵列透镜，具有分别对应于上述第一阵列透镜的各个第一透镜单元而沿着上述第一方向配置奇数行的多个第二透镜单元。上述第一方向的中心行的第二阵列透镜的宽度比其它行的宽度窄。通过上述第一方向的中心行和上述中心行的两侧行的第二透镜单元的光，通过上述偏振光变换元件的上述多个单元中的配置于隔着上述中心轴的两个列上的两个单元。

本发明还提供一种可用于投射型图像显示装置中的光学积分器，其特征在于，包括：第一阵列透镜，具有沿第一方向配置奇数行的多个第一透镜单元；和第二阵列透镜，包含多个第二透镜单元，该多个第二透镜单元分别对应于上述第一阵列透镜的各个第一透镜单元，沿上述第一方向配置奇数行，具有上述第一方向的中心行的第二透镜单元比其它行的宽度窄的形状。通过上述第一方向的中心行和上述中心行的两侧行的第二透镜单元的光，通过上述偏振光变换元件的上述多个单元中的配置于隔着上述中心轴的两个列上的两个单元。

本发明还提供一种投射型图像显示装置，具有光源、使用上述光源射出的光来形成光学像的图像显示元件、和放大投影光学像的投射透镜，其特征在于，包括：偏振光变换元件，将入射到上述图像显示元件的光作为规定的偏振光射出，具有沿着第一方向排列n列(n为任意的偶数)的多个单元；第一阵列透镜，沿着与上述偏振光变换元件平行的方向配置，具有沿上述第一方向至少配置n+1列的多个第一透镜单元；第二阵列透镜，沿着上述第一方向至少配置n+1列，包含分别对应于上述第一阵列透镜的各个第一透镜单元的多个第二透镜单元，上述第二透镜单元中，上述第一方向的中心行的第二透镜单元的宽度比其他行的宽度窄，部分相邻的多个列的第二透镜单元射出的光入射到上述多个单元之一上。

附图说明

图1是偏振光变换积分器的主要部分构成例的放大图。

图2是投射型图像显示装置的光学系统的简要构成图。

图3是使用偏振光变换积分器的照明光学系统的示意图。

图4是表示入射到偏振光变换积分器中的第一阵列透镜的中心列的光线的光路的放大图。

图5是表示入射到偏振光变换积分器中的第二阵列透镜的光的分布图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。其中，在各个图中，对相同的部分标注相同的符号，对说明过一次的部分省略说明。

图2是使用本发明的一个实施方式的偏振光变换积分器的投射型图像显示装置的光学系统的示意构成图。在图2中，灯1是超高压水银灯、卤化金属灯、氙气灯、水银氙气灯、卤素灯等白色灯。反射器2具有配置成从背后侧覆盖灯1的、旋转抛物面形状的反射面，具有圆形或者多边形的射出开口。从灯1射出的光通过作为光阀元件的液晶显示元件18、19、20后，朝向投射透镜22，投影到屏幕7。

从灯1射出的光，例如被具有旋转抛物面形状的反射面的反射器2反射后，与照明光轴100平行，入射到偏振光变换积分器。

偏振光变换积分器包括：由第一阵列透镜3与第二阵列透镜4构成的、执行均匀照明的光学积分器、和将偏振光方向对齐为规定偏振光方向的偏振光变换元件5(具体如后所述)。

第一阵列透镜3将从照明光轴看、具有与液晶显示元件基本相似的矩形形状的多个透镜单元配置成矩阵状(二维)，由多个透镜单元将从光源入射的光分割成多个光，高效地通过第二阵列透镜4与偏振光变换元件5而导出。即，第一阵列透镜3被设计成灯1与第二阵列透镜4的各透镜单元成光学上共轭的关系。

与第一阵列透镜3相同，具有将从照明光轴看、矩形形状的多个透镜单元被配置成矩阵状的第二阵列透镜4，将构成的透镜单元各自对应的第一阵列透镜3的透镜单元的形状投影(成像)于液晶显示元件18、19、20上。

此时，偏振光变换元件5将来自第二阵列透镜4的规定光对齐为规定的偏振光方向，之后，第一阵列透镜3的各透镜单元的投影像分别被聚光透镜6、和聚光镜13、14、第一中继透镜15、第二中继透镜16、第三中继透镜17而重合于各液晶显示元件18、19、20上。

其中，第二阵列透镜4与同其邻接配置的聚光透镜6被设计成第一阵列透镜3的各透镜单元与液晶显示元件18、19、20在光学上构成共轭的关系，被第一阵列透镜3分割成多个的光束被第二阵列透镜4与聚光透镜6重叠而投影于液晶显示元件18、19、20上，可进行实用上没有问题的均匀性高的照度分布的照明。

如上所述，由第一阵列透镜3、第二阵列透镜4、偏振光变换元件5构成的偏振光变换积分器，可一边将来自光源的偏振光方向随机的光对齐至规定偏振光方向，一边均匀照明液晶显示元件。

在该过程中，二色镜11例如反射B光(蓝色频带的光)，透过G光(绿色频带的光)和R光(红色频带的光)，分离为二色光，G光与R光再被二色镜12分离成G光与R光。例如，G光被二色镜12反射，R光透过二色镜12后，分离成三色光。考虑各种光的分离方案，可由二色镜11使R光反射，使G光和B光透过，也可使G光反射，使R光和B光透过。

被二色镜11反射的B光被反射镜10反射，通过聚光镜13，透过B光用液晶显示元件18后，入射到光合成棱镜21。另一方面，在透过二色镜11的G光和R光内，G光被二色镜12反射，通过聚光镜14后，入射到G光用液晶显示元件19，并透过该液晶显示元件19，入射到光合成棱镜21。此外，R光透过二色镜12，被第一中继透镜15聚光，再被反射镜8反射，再由第二中继透镜16聚光，被反射镜9反射后，再被第三中继透镜17聚光，入射到R光用液晶显示元件20。透过液晶显示元件20的R光入射到光合成棱镜21。

透过各液晶显示元件的B光、G光、R光被光合成棱镜21合成为彩色图像之后，通过例如为变焦透镜等的投射透镜22，而到达屏幕7。由光强度调制形成于液晶显示元件18、19、20上的光学像被投射透镜22放大投影到屏幕上，用作显示装置。

其中，第一光路(B光)与第二光路(G光)中未使用中继透镜，而第三光路(R光)中使用使光路长度与B光、G光相等的中继透镜。

下面，用图1来说明利用本实施方式，抑制偏振光变换元件的成本不变的同时，提高照度均匀性、光利用效率，并可小型化图像显示装置的理由。

图1是放大表示本实施方式的偏振光变换积分器的主要部分构成的图。图1(a)是表示本发明实施方式的偏振光变换积分器的主要部分构成图，图1(b)是图1(a)的偏振光变换元件的放大细节图。

这里，为了使后面的说明容易，导入正交坐标系。将照明光轴方向设为Z轴，将平行于液晶显示元件的矩形照射有效区域的长边方向的轴设为Y轴，将平行于矩形有效显示区域的短边方向的轴设为X轴(垂直于图1的纸面)。即，沿X轴、Y方向两个方向排列构成第一阵列透镜、第二阵列透镜的透镜单元。另外，图1是从X轴方向看偏振光变换积分器的上面图。

首先，在描述上述理由之前，说明偏振光变换元件5的构成。在图1(b)中，对于偏振光变换元件5来说，平行于与照明光轴100方向(Z轴方向)正交的面(XY平面)，沿Y轴方向，将沿平行于例如液晶显示元件短边的方向、即X轴方向(垂直于图1纸面的方向)延伸的平行四棱柱的透光性部件51排列成多个阵列状，在排列成阵列状邻接的透光性部件51之间的界面上，交互形成偏振光分束器(下面省略为‘PBS’)膜52与反射膜53。此外，在通过偏振光变换元件5的入射侧开口部55、透过PBS膜52的光射出的射出面上，配备1/2λ相位差板54。

偏振光变换元件5相对于由照明光轴100与平行四棱柱的透光性部件51的延伸方向(X轴方向)形成的面(是包含照明光轴100的XZ平面，下面将该面方便地称为‘光轴面’)S100，对称地构成。在图1纸面右侧，透光性部件51的倾角相对光轴面S100向右上45度，在图1纸面左侧，透光性部件51的倾角相对光轴面S100向右下45度。PBS膜与反射膜的顺序也相对光轴面S100对称，在图1纸面右侧，为相对光轴面S100从照明光轴100向右侧为PBS膜、反射膜、PBS膜、反射膜、…的顺序。此外，在图1纸面左侧，按相对光轴面S100从照明光轴100向左侧为PBS膜、反射膜、PBS膜、反射膜、…的顺序来形成。

在上述构成的偏振光变换元件5中，通过第一阵列透镜3(300)、第二阵列透镜4(400)后入射到开口部55之一(例如开口部556)的光L(L’)中，例如S偏振光被PBS膜52反射，被面对的反射镜53反射后，以S偏振光射出。此外，P偏振光的光透过PBS膜52，被射出面的1/2λ相位差板54变换为S偏振光后射出。偏振光变换元件5具有沿Y轴方向排列多个(例如图1中为6个)构成为其基本的偏振光变换单元50的构成，具有使入射的光的偏振光方向与规定偏振光方向的光对齐后射出的偏振光变换功能。其中，下面在特定偏振光变换单元、开口部的情况下，添加从图1纸面左端侧开始数的数字1-6来表示。

下面，描述上述理由。

在本实施方式中，为了抑制偏振光变换元件5的成本上升，可使用与现有技术相同的偏振光变换元件5。如专利文献3的图12中记载的那样，偏振光变换元件使两面形成例如PBS膜与反射膜的板玻璃、与什么都未形成的板玻璃相互贴合，所以，若贴合的块数多，则导致成本上升。因此，这里使用构成基本的偏振光变换单元50为6个的元件。其中，由于对称于光轴面S100，所以构成基本的偏振光变换单元的数量为偶数。

此外，为了形成更均匀的照明光束，如图1(a)所示，作为第一阵列透镜3、第二阵列透镜4，通过减小各单元尺寸，增加分割数，使列数与以前(6列)相比增加1列或者变为奇数列(这里为向偏振光变换单元的数量6加1后的7列)。其中，这里所谓的列数是指液晶显示元件的照射有效区域的长边方向(Y轴方向)的列数。此外，由于即便将列数增加1列，阵列透镜也使用模具成形，所以与偏振光变换元件相比，不会导致成本上升。

伴随列数增加，具有第一阵列透镜、第二阵列透镜从图1纸面左侧起第四个透镜单元列(中心列)位于光轴面S100上的特征。另外，确定第一阵列透镜3的各透镜单元的光轴位置、第二阵列透镜4的光透镜单元的光轴位置、形状，使通过第二阵列透镜4的中心3列(从图1纸面左起第三～第五透镜单元列)的光束入射到偏振光变换元件5的中心2列。其中，所谓阵列透镜的各透镜单元的光轴位置是指表示各透镜单元的透镜曲率中心的轴位置，下面，为了避免与照明光轴混淆，将光轴称为‘曲率中心轴’。

此外，通过分割数增加，第一阵列透镜的各透镜单元的形状变小，根据式1，可缩短第一阵列透镜3与第二阵列透镜4之间的距离。由此，照度均匀性与光利用效率提高。

如上所述，根据本发明的实施方式，可抑制偏振光变换元件5的成本不变，与现有技术相比，照度均匀性与光利用效率提高，可小型化图像显示装置。

在上述中，用光线图概念性地说明一边抑制偏振光变换元件的成本、一边与现有技术相比、使照度均匀性与光利用效率提高、并小型化图像显示装置的方法。下面，用图1、图3、图4、图5来描述基于本实施方式的第一阵列透镜、第二阵列透镜的形状、曲率中心轴。在本实施例中，设阵列透镜的列数为7列，构成偏振光变换元件的偏振光变换单元的列数为6列。

图3简易地直线地图示在图2描述的本发明的投射型图像显示装置中、从光源至液晶显示元件的照明光学系统的光路上的各光学元件。图4是表示入射到图1(a)中的第一阵列透镜的中心列的光线的光路的放大图。图5是表示入射到第二阵列透镜的光的分布图。

首先，用图3来说明求出第一阵列透镜3与第二阵列透镜4之间的距离、与第一阵列透镜3的各透镜单元的形状的方法。若设液晶显示元件18的显示尺寸的对角线长度为si，相同纵横比的第一阵列透镜3的各透镜单元的对角线长度为bi，第一阵列透镜3与第二阵列透镜4之间的距离为L1i，聚光透镜6与液晶显示元件18间的距离为L2i，则如所述式1所示，形成于液晶显示元件18上的照射有效区域的大小与第一阵列透镜3的透镜单元的光学像大小大致成正比。

由于构成第一阵列透镜3的透镜单元与液晶显示元件18存在大致相似的关系，所以，若设液晶显示元件18的显示尺寸的横幅为s’i，相同纵横比的第一阵列透镜3的各透镜单元的横幅为b’i，则其比可由式2表示。

(式2)

若确定液晶显示元件18的尺寸(si、s’i)，则由于从聚光透镜6至液晶显示元件18的距离L2i也基本上唯一确定，所以s’i与L2i为常数，式2可变形为式2’。

(式2’)

在本实施方式中，由于阵列透镜的列数为7列，所以若设反射器2的水平方向(Y轴方向)的有效范围为K，则可由式3来表示第一阵列透镜3的各透镜单元的对角线长度b’i。

(式3)

若求出各透镜单元的横幅，则根据与液晶显示元件相似的纵横比，确定各透镜单元的形状。此外，根据式2’与式3，第一阵列透镜3与第二阵列透镜4之间的距离L1i可表示为式4。

(式4)

如上所述，可求出第一阵列透镜3的透镜单元尺寸与第一阵列透镜3同第二阵列透镜4之间的距离。

下面，用图1(a)来说明求出第一阵列透镜3的各透镜单元的曲率与曲率中心轴位置的方法。

就第一阵列透镜3的透镜单元的曲率而言，确定曲率，以使与照射光轴方向平行入射到第一阵列透镜3的光在偏振光变换元件5的开口部之前最聚光。如图1(a)所示，确定第一阵列透镜3的透镜单元的曲率中心轴位置，使通过第一阵列透镜3的各透镜单元列的光L29～L35分别通过偏振光变换元件5的开口部551～556。具体而言，确定第一阵列透镜3的各列透镜单元的曲率中心轴位置，以使通过第一阵列透镜3的从左起第一列的光L29通过偏振光变换元件5的开口部551，通过第一阵列透镜3的从左起第二列的光L30通过偏振光变换元件5的开口部552，通过第一阵列透镜3的从左起第三列的光L31通过偏振光变换元件5的开口部553，通过第一阵列透镜3的从左起第五列的光L33通过偏振光变换元件5的开口部554，通过第一阵列透镜3的从左起第6列的光L34通过偏振光变换元件5的开口部555，通过第一阵列透镜3的从左起第7列的光L35通过偏振光变换元件5的开口部556。确定曲率中心轴位置，以使通过第一阵列透镜3的从左起第四列(中心列)的光L32的曲率中心轴位置与照明光学系统的照明光轴位置一致。即，如图1所述，设定成光L32的曲率中心轴位置在所述光轴面S100上。

在本实施方式中，构成为向隔着偏振光变换元件5的中心轴的左右两列入射经由第二阵列透镜4后由第一阵列透镜的中心3列分割的光。因此，第一阵列透镜的中心列的透镜单元的曲率中心与照明光轴的方向一致，夹持中心列排列于两侧的透镜单元的曲率中心以所述中心列的透镜单元的曲率中心为轴对称。

此外，第二阵列透镜也构成为向夹持偏振光变换元件5的中心轴的左右2列入射透过中心3列的光。因此，与第一阵列透镜相同，第二阵列透镜的中心列的透镜单元的曲率中心与照明光轴的方向一致，夹持中心列排列于两侧的透镜单元的曲率中心以所述中心列的透镜单元之曲率中心为轴对称。

下面，用图4来说明通过第二阵列透镜3的从左起第四列(中心列)的光L32通过偏振光变换元件5的光路。如图4所示，通过第二阵列透镜3的从左起第四列(中心列)的光L32的一部分通过偏振光变换元件5的开口部553，被偏振光变换单元503偏振光变换，一部分通过开口部554，被偏振光变换单元504偏振光变换。通过任意开口部的光均被偏振光变换元件5对齐偏振波，变为有效利用的光。

下面，用图5来说明求出第二阵列透镜4的各透镜单元形状的方法。由于确定第一阵列透镜3的透镜单元的曲率，以使灯1的电弧像成像于第二阵列透镜4上，所以如图5所示，可在第二阵列透镜4的位置上的光的分布为以阵列透镜的分割数大小来投影灯1的电弧像的分布。图5中，41是第二阵列透镜的透镜单元。在本实施例中，构成比其它透镜单元窄地配置第二阵列透镜的纵向中心和横向中心上配置的透镜单元的形状。

这里，对于构成第一阵列透镜与第二阵列透镜的中心列的各透镜单元的曲率中心轴来说，根据图1(a)可知，位于由照明光学系统的照明光学轴100和中心列的延迟方向(作为平行于液晶显示元件短边的方向之X轴方向)形成的光轴面S100上，所以，通过第二阵列透镜4的中心列的光L32为横幅非常窄的分布。本实施方式着眼于该分布性质，第二阵列透镜4的中心列的透镜单元形状也为横幅窄的形状。这样，通过变窄中心列的透镜单元形状，可使通过与第二阵列透镜4的中心列相邻的列的透镜单元的光L31、L33通过偏振光变换元件5的开口部553、554。即，若与形成于第二阵列透镜4上的、灯1的电弧像形状一致，确定第二阵列透镜4的各透镜单元形状41，则来自光源的光可有效通过偏振光变换元件5。与聚光透镜6的曲率一致地确定第二阵列透镜4的各透镜单元的曲率与曲率中心轴位置，使第一阵列透镜3的各透镜单元的像重叠成像于液晶显示元件18上。

其中，由于光L31(光L33)与光L32入射到偏振光变换元件5的开口部553(554)，所以优选构成第二阵列透镜4的中心列的透镜单元的宽度Wm为开口部55的宽度Wp的2/3以下。即，若通过第二阵列透镜的中心3列的光为均等的横幅，则这些光通过偏振光变换元件的中心2列所需的、中心3列的第二阵列透镜之单元尺寸为偏振光变换元件的开口部宽度Wp的2/3。实际上，由于通过第二阵列透镜的中心列的光之横幅比通过相邻列的光窄，所以只要将中心列的单元横幅Wm设为Wp的2/3以下即可。

另外，在上述实例中，说明了分别比偏振光变换元件的纵、横向列数多地分割阵列透镜的纵向与横向的分割数，使第二阵列透镜的纵与横的中心列的透镜单元形状变窄的实例，但是并不局限于此。例如，也可分别比偏振光变换元件的对应列数多地分割阵列透镜的纵向与横向之一的分割数，仅使多地分割方向的中心列的透镜单元形状变窄。

通过上述构成，由于可抑制偏振光变换元件的列数不变，增加阵列透镜的单元分割数，所以可减小第一阵列透镜与第二阵列透镜之间的距离，提高照度均匀性、光利用效率，小型化图像显示装置。

可提供一种投射型图像显示装置，在抑制偏振光变换元件的成本的同时，提高照度均匀性与光利用效率，实现装置的小型化。

Claims (9)

1.一种投射型图像显示装置，具有光源、使用所述光源射出的光来形成光学像的图像显示元件、和放大投影光学像的投射透镜，其特征在于，包括：

偏振光变换元件，将入射到所述图像显示元件的光作为规定的偏振光射出，其具有沿着第一方向并相对于中心轴对称地排列偶数行的多个单元；

第一阵列透镜，沿着与所述偏振光变换元件平行的方向配置，其具有沿着所述第一方向并以比所述多个单元的行数多的方式配置奇数行的多个第一透镜单元；和

第二阵列透镜，具有分别对应于所述第一阵列透镜的各个第一透镜单元而沿着所述第一方向配置奇数行的多个第二透镜单元，其中，

所述第一方向的中心行的第二阵列透镜的宽度比其它行的宽度窄，

通过所述第一方向的中心行和所述中心行的两侧行的第二透镜单元的光，通过所述偏振光变换元件的所述多个单元中的配置于隔着所述中心轴的两个列上的两个单元。

2.根据权利要求1所述的投射型图像显示装置，其特征在于：

所述第一阵列透镜的配置于所述第一方向的中心行两侧的第一透镜单元具有以配置于所述中心行的第一透镜单元的曲率中心轴为轴而对称的曲率中心轴。

3.根据权利要求1所述的投射型图像显示装置，其特征在于：

所述第二阵列透镜的配置于所述第一方向的中心行两侧的第二透镜单元具有以配置于所述中心行的第二透镜单元的曲率中心轴为轴而对称的曲率中心轴。

4.根据权利要求1所述的投射型图像显示装置，其特征在于：

所述偏振光变换元件的所述多个单元沿所述第一方向相对于中心轴对称地配置有多列，

所述多个第一透镜单元沿所述第一方向，以比所述偏振光变换元件的所述多个单元的列数多的方式配置奇数列，

所述多个第二透镜单元分别对应于所述第一阵列透镜的各个第一透镜单元，沿所述第一方向配置奇数列。

5.根据权利要求1所述的投射型图像显示装置，其特征在于：

设所述第一方向的中心行的所述第二透镜单元的宽度为Wm，设所述偏振光变换元件的开口部宽度为Wp，此时，

满足Wm≤2/3Wp的关系。

6.一种可用于投射型图像显示装置中的光学积分器，其特征在于，包括：

第一阵列透镜，具有沿第一方向配置奇数行的多个第一透镜单元；和

第二阵列透镜，包含多个第二透镜单元，该多个第二透镜单元分别对应于所述第一阵列透镜的各个第一透镜单元，沿所述第一方向配置奇数行，具有所述第一方向的中心行的第二透镜单元比其它行的宽度窄的形状，

通过所述第一方向的中心行和所述中心行的两侧行的第二透镜单元的光，通过所述偏振光变换元件的所述多个单元中的配置于隔着所述中心轴的两个列上的两个单元。

7.根据权利要求6所述的光学积分器，其特征在于：

配置于所述第一方向中心行两侧的第一透镜单元具有以配置于所述中心行的第一透镜单元的曲率中心轴为轴而对称的曲率中心轴。

8.根据权利要求6所述的光学积分器，其特征在于：

配置于所述第一方向中心行两侧的第二透镜单元具有以配置于所述中心行的第二透镜单元的曲率中心轴为轴而对称的曲率中心轴。

9.根据权利要求6所述的光学积分器，其特征在于：

所述多个第一透镜单元沿着所述第一方向配置奇数列，

所述多个第二透镜单元沿着所述第一方向配置奇数列，所述第一方向的中心列的第二透镜单元的形状比其它列的宽度窄。

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