專利名稱：投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將反射型液晶面板等調(diào)制的光束作為圖像投影的投影機(jī)。
背景技術(shù)：
存在如下類型的投影機(jī)通過將來自照明光學(xué)系統(tǒng)的光束用交叉分色鏡分離為多 個(gè)色光并導(dǎo)入各色的光路，分別照明在各色的光路上配置的3個(gè)反射型液晶面板，將由這3 個(gè)反射型液晶面板調(diào)制的各色的光束用交叉分色棱鏡合成(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。另外，專利文獻(xiàn)2公開的投影機(jī)中，形成相對(duì)于構(gòu)成色分離用的交叉分色鏡的2枚 分色鏡垂直的第1平面與相對(duì)于與該交叉分色鏡相鄰的2枚彎曲鏡垂直的第2平面相互正 交的構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)的小型化。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-127851號(hào)公報(bào)。專利文獻(xiàn)2 日本特開2004-240022號(hào)公報(bào)。上述專利文獻(xiàn)1公開的投影機(jī)中，向構(gòu)成交叉分色鏡的2枚分色鏡入射的照明光 成為P偏振狀態(tài)，不容易提高基于分色鏡反射的目的色光的分離效率，若要勉強(qiáng)提高基于 反射的色分離效率，則交叉分色鏡成為高價(jià)。另一方面，上述專利文獻(xiàn)2公開的投影機(jī)中，對(duì)于入射交叉分色鏡、偏振光分光鏡 等的光束，沒有考慮偏振面的配置，偏振光的反射、分離等的效率低下，難以進(jìn)行明亮的照 明。另外，與反射型液晶面板相對(duì)，采用了偏振光分光鏡立方體(beam splitter cube)，由 于溫度上升，在玻璃部件產(chǎn)生熱變形，偏振狀態(tài)產(chǎn)生變化，由于電介質(zhì)多層膜的偏振光分離 特性的角度依存性，若光線的角度變大，則對(duì)比度降低。因而，本發(fā)明的目的是提供可簡(jiǎn)易提高交叉分色鏡等中的色分離效率的投影機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明的投影機(jī)具備光源；偏振光變換部，其使來自光源的 光束與具有與第1方向平行的偏振面的偏振光一致；色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，其具有將從偏 振光變換部出射的偏振光分離為不同波段的光束的分離面和使經(jīng)過分離面的光束彎曲的 至少一個(gè)彎曲鏡；以及多個(gè)光調(diào)制裝置，其由色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)分離的光束分別照明。本 投影機(jī)中，分離面以偏振光對(duì)分離面的入射面與第1方向垂直的方式配置，至少一個(gè)彎曲 鏡以經(jīng)過分離面的偏振光對(duì)彎曲鏡的入射面與第1方向平行的方式配置。另外，以上這樣 具有與第1方向平行的偏振面的偏振光，只要不受到相位元件等的相位作用，就可維持其 實(shí)質(zhì)上的偏振方向。即，偏振光具有與第1方向平行的偏振面，意味著將投影機(jī)的光路直線 地展開時(shí)的偏振狀態(tài)。因此，從偏振光變換部導(dǎo)入色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)等的偏振光被色分 離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)等彎曲光路時(shí)，雖然外觀上受到電場(chǎng)的振動(dòng)方向變化的作用，但是只要不 受到相位元件等的相位作用，第1方向的偏振面就可實(shí)質(zhì)地保持。根據(jù)上述投影機(jī)，偏振光對(duì)分離面的入射面與上述第1方向垂直，因此，可以比較 簡(jiǎn)易且廉價(jià)地形成包含分離面等的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，提高分離面中的目的波長(zhǎng)光的反射分離效率。另外，為了使經(jīng)過分離面的偏振光對(duì)彎曲鏡的入射面與上述第1方向平行，必 須考慮使相對(duì)于光調(diào)制裝置、其光路下游側(cè)配置的光學(xué)元件設(shè)定成適切偏振面的偏振光入 射。例如，光調(diào)制裝置具有偏振光分離元件的場(chǎng)合，使第1方向與入射面平行的光束入射偏 振光分離元件，可以提高其透射效率。另外，通過使偏振光變換部和分離面采用通常的配置，在分離面和彎曲鏡之間或 彎曲鏡和光調(diào)制裝置之間插入1/2波片，也可以實(shí)現(xiàn)與上述同樣的功能，但是由于1/2波片 的插入，產(chǎn)生投影像的對(duì)比度降低，因照明光束的照射導(dǎo)致的1/2波片經(jīng)時(shí)劣化的問題。另外，根據(jù)本發(fā)明的具體的形態(tài)或方面，上述投影機(jī)中，多個(gè)光調(diào)制裝置分別具有 從光入射面出射被調(diào)制的光的反射型液晶面板和使來自色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的光透射且 使由反射型液晶面板調(diào)制而具有與不同于第1方向的第2方向平行的偏振面的偏振光反射 的偏振光分離元件，偏振光分離元件以來自色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的偏振光對(duì)偏振光分離元 件的入射面與第1方向平行的方式配置。該場(chǎng)合，可以使來自色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的照明 用的光束在偏振光分離元件中效率良好地透射，可以高亮度照明液晶面板。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，偏振光分離元件是設(shè)置有雙折射構(gòu)造體的平板狀光學(xué)元 件。這里，設(shè)置有雙折射構(gòu)造體的平板狀光學(xué)元件意味著利用構(gòu)造性雙折射的偏振光元件， 具體地說，包含線柵格型偏振片、層疊型光子晶體偏振片等。線柵格型偏振片等對(duì)溫度等的 使用環(huán)境穩(wěn)定性高，可以比較低的成本提高可靠性。根據(jù)本發(fā)明的另一其他方面，上述光學(xué)元件以來自反射型液晶面板的偏振光對(duì)雙 折射構(gòu)造體的入射面與上述第2方向垂直的方式配置。該場(chǎng)合，可以使由液晶面板反射的 第2方向的偏振光分量即圖像光在偏振光分離元件中效率良好地反射，投影明亮的圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一其他方面，還具備具有將經(jīng)過多個(gè)光調(diào)制裝置的光合成的合成 面的光合成光學(xué)系統(tǒng)和將從光合成光學(xué)系統(tǒng)出射的合成光投影的投影光學(xué)系統(tǒng)，多個(gè)光調(diào)制 裝置分別具有調(diào)制透射光的透射型液晶面板和使由透射型液晶面板調(diào)制而具有與第2方向平 行的偏振面的偏振光透射的偏振片，光合成光學(xué)系統(tǒng)以來自多個(gè)光調(diào)制裝置中至少一個(gè)光調(diào) 制裝置的偏振光對(duì)合成面的入射面與第2方向垂直的方式配置。該場(chǎng)合，可以使來自光調(diào)制裝 置的偏振片的圖像光在光合成光學(xué)系統(tǒng)的合成面中效率良好地反射，投影明亮的圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一其他方面，色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)具有相互交叉配置的第1分色 鏡及第2分色鏡，分別作為分離面，第1及第2分色鏡的交叉軸、向偏振光變換部的光出射 側(cè)延伸的系統(tǒng)光軸以及向第1及第2分色鏡的光出射側(cè)延伸的系統(tǒng)光軸以相互垂直的方式 配置。該場(chǎng)合，可以使從偏振光變換部出射的偏振光相對(duì)于第1及第2分色鏡，以第1方向 垂直于這些入射面的方式入射，可以使從第1及第2分色鏡出射的偏振光相對(duì)于對(duì)應(yīng)的彎 曲鏡，以第1方向平行于這些入射面的方式入射。根據(jù)本發(fā)明的另一其他方面，色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)還具有配置在第1及第2分色 鏡的光路下游側(cè)并將由第1及第2分色鏡分離的一方的光束進(jìn)一步分離為不同波段的光束 的第3分色鏡，第3分色鏡以一方的光束對(duì)第3分色鏡的入射面與第1方向平行的方式配 置。該場(chǎng)合，可以簡(jiǎn)易地在色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)配置第3分色鏡。


圖1是說明第1實(shí)施例的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的立體圖。
圖2是圖1所示投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的平面圖。圖3是說明圖1的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的一部分的-ζ方向的平面圖。圖4是第2實(shí)施例的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的要部的構(gòu)成的說明圖。符號(hào)說明10...光源裝置，14...凹透鏡，15，16...透鏡陣列，17...偏振光變換裝置， 17a...棱鏡元件，17b...波片,18·.·重疊透鏡，20...照明光學(xué)系統(tǒng)，21...交叉分色鏡， 21a,21b...分色鏡，21c...交叉軸，22...分色鏡，23a，23b...彎曲鏡，23b，26g，26r...彎 曲鏡，40·.·色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，52b、52g、52r...偏振光分離元件，53b、53g、53r...出射 側(cè)圖形層，56... 1/2波片，60...光調(diào)制部，60b、60g、60r...液晶光閥，61b、61g、61r...液 晶面板，70...光合成光學(xué)系統(tǒng)，71a、71b...分色鏡，80...投影光學(xué)系統(tǒng)，100，200...投影 機(jī)，260. · ·光調(diào)制部，261b，261g，261r. · ·液晶面板，Bp, Bs. · ·藍(lán)光，Gp, Gs. · ·綠光，Rp, Rs. · ·紅光，0P1、0P2、0P3. · ·光路，SAl，SA2. · ·系統(tǒng)光軸。
具體實(shí)施例方式〔第1實(shí)施例〕以下，參照?qǐng)D1 3，說明本發(fā)明第1實(shí)施例的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成。另外，圖 1 3中，χ、y及ζ意味著構(gòu)成3維正交坐標(biāo)系的3個(gè)坐標(biāo)軸。圖示的投影機(jī)100具備出射照明光的照明光學(xué)系統(tǒng)20 ；將來自照明光學(xué)系統(tǒng)20 的照明光分離為藍(lán)綠紅的3個(gè)色光的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40;根據(jù)圖像信息分別調(diào)制從色 分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40出射的3個(gè)色光的光調(diào)制部60 ；將從光調(diào)制部60出射的各色圖像光 合成的光合成光學(xué)系統(tǒng)70 ；將光合成光學(xué)系統(tǒng)70合成的圖像光向屏幕(未圖示)投影的 投影光學(xué)系統(tǒng)80。其中，從照明光學(xué)系統(tǒng)20到光合成光學(xué)系統(tǒng)70的部分容納于光學(xué)部件 用框體(未圖示)的內(nèi)部。另外，本投影機(jī)100的場(chǎng)合，照明光學(xué)系統(tǒng)20中的系統(tǒng)光軸SAl 沿χ軸平行延伸，配置為與yz平面(基準(zhǔn)面)垂直，從除此以外的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40 到光合成光學(xué)系統(tǒng)70的部分中的系統(tǒng)光軸SA2配置為與垂直于χ軸的yz平面(基準(zhǔn)面) 平行。以上的投影機(jī)100中，照明光學(xué)系統(tǒng)20具備光源裝置10、凹透鏡14、第1及第2 透鏡陣列15、16、偏振光變換裝置17和重疊透鏡18。其中，光源裝置10是出射照明用的光 束的光源，具備例如高壓水銀燈等即發(fā)光管11 ；將從發(fā)光管11向重疊透鏡18等的某前方 (本實(shí)施例中以-χ方向?yàn)橹行牡姆较?出射的光束返回發(fā)光管11的副鏡Ila ；將從發(fā)光管 11向后方出射的光束回收并向前方出射的凹面鏡12。凹透鏡14具有將來自光源裝置10 的光束平行化的作用，但是在例如凹面鏡12為拋物面鏡的場(chǎng)合也可以省略。第1透鏡陣列 15包括矩陣狀配置的多個(gè)要素透鏡15a，將從透鏡14出射的光束與要素透鏡15a的區(qū)分對(duì) 應(yīng)地分割。第2透鏡陣列16包括與多個(gè)要素透鏡15a分別對(duì)應(yīng)配置的多個(gè)要素透鏡16a， 調(diào)節(jié)來自各要素透鏡15a的分割光束的發(fā)散狀態(tài)。偏振光變換裝置17是將從透鏡陣列16 出射的分割光束僅變換為具有與第1方向(本實(shí)施例中為ζ方向)平行的偏振面的直線偏 振光并向次級(jí)光學(xué)系統(tǒng)供給的偏振光變換部。重疊透鏡18通過使作為經(jīng)過偏振光變換裝 置17的直線偏振光的照明光Is全體地適當(dāng)收斂，可對(duì)在被照明區(qū)域即光調(diào)制部60設(shè)置的 各色的液晶光閥60b、60g、60r進(jìn)行重疊照明。即，經(jīng)過兩透鏡陣列15、16和重疊透鏡18的照明光Is通過以下詳述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40，對(duì)在光調(diào)制部60設(shè)置的各色的液晶面板 61b、61g、61r均一進(jìn)行重疊照明。偏振光變換裝置17具備分別具有嵌入PBS及鏡體的構(gòu)造的多個(gè)棱鏡元件17a ； 分別在這些棱鏡元件17a的一方的光出射面上貼附的多個(gè)波片17b。各棱鏡元件17a，是ζ 方向延伸棒狀的部件，這些多個(gè)棱鏡元件17a沿著y方向排列，全體配置為與yz平面平行 延伸的板狀。如上所述，從偏振光變換裝置17出射第1方向的直線偏振光即照明光Is(Bs， Gs, Rs)，這里的第1方向意味著直線地展開投影機(jī)100的光路時(shí)的偏振面的方向或電場(chǎng)的 振動(dòng)方向。從而，第1方向的偏振光被以下說明的交叉分色鏡21、彎曲鏡23a、23b等彎曲光 路而改變了外觀上的振動(dòng)面后，雖然維持具有與第1方向平行的偏振面的狀態(tài)，但是切換 到與由液晶面板61b、61g、61r旋轉(zhuǎn)了 90°的第2方向平行的狀態(tài)。色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40具有交叉分色鏡21、分色鏡22、彎曲鏡23a、23b、第1透鏡 31a、31b、第2透鏡32b、32g、32r。這里，交叉分色鏡21具有第1分色鏡21a和第2分色鏡 21b，作為一對(duì)分離面。第1及第2分色鏡21a、21b相互正交，它們的交叉軸21c沿著ζ方 向延伸。即，交叉軸21c配置為與照明光學(xué)系統(tǒng)20的光出射側(cè)中沿著χ方向延伸的系統(tǒng)光 軸SAl正交，與第1及第2分色鏡21a、21b的光出射側(cè)中沿著y方向延伸的系統(tǒng)光軸SA2 也正交。在交叉分色鏡21的前后，系統(tǒng)光軸SA1、SA2相互正交。第1分色鏡21a將作為照明光Is所包含的一個(gè)色分量的例如藍(lán)(B)色反射，將作 為其他色分量的綠(G)色及紅(R)色透射。第2分色鏡21b將上述其他色分量即綠(G)色 及紅(R)色反射，將上述一個(gè)色分量即藍(lán)(B)色透射。分色鏡22將作為入射的2個(gè)色分量 即綠紅(GR)色中的一方的例如綠(G)色反射，將作為另一方的紅(R)色透射。從而，構(gòu)成照 明光學(xué)系統(tǒng)20出射的照明光的藍(lán)光、綠光及紅光分別導(dǎo)入第1、第2及第3光路0P1、0P2、 0P3，分別入射不同的照明對(duì)象。詳細(xì)地說，來自照明光學(xué)系統(tǒng)20的照明光Is入射交叉分色鏡21。由交叉分色鏡 21的第1分色鏡21a反射/分支的藍(lán)光經(jīng)由彎曲鏡23a，入射液晶光閥60b的偏振光分離 元件52b。另外，由交叉分色鏡21的第2分色鏡21b反射/分支后經(jīng)由彎曲鏡23b再由分 色鏡22反射/分支的綠光入射液晶光閥60g的偏振光分離元件52g。而且，由交叉分色鏡 21的第2分色鏡21b反射/分支并透過分色鏡22而分支的紅光入射液晶光閥60r的偏振 光分離元件52r。由第1分色鏡21a向第1光路OPl分支的藍(lán)光Bs，其偏振面對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì) 于對(duì)第1分色鏡21a的入射面(與xy面平行的面)總體上近似垂直。S卩，藍(lán)光Bs以近似S 偏振狀態(tài)入射第1分色鏡21a，效率良好地反射。由第2分色鏡21b向第2及第3光路0P2、 0P3分支的綠光Gs及紅光Rs，其偏振面對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì)于對(duì)第2分色鏡21b的入射面 (與xy面平行的面)總體上近似垂直。即，綠光Gs及紅光Rs都以近似S偏振狀態(tài)入射第 2分色鏡21b，效率良好地反射。另外，入射面是包含入射光線和入射法線的面，與系統(tǒng)光軸 SAl平行的光線中的入射面是與xy面平行的面。從第1分色鏡21a出射并由彎曲鏡23a反射的藍(lán)光Bp，其偏振面對(duì)應(yīng)的第1方向 相對(duì)于對(duì)彎曲鏡23a的入射面(與yz面平行的面)總體上近似平行。即，藍(lán)光Bp以近似 P偏振狀態(tài)入射彎曲鏡23a并反射。由彎曲鏡23a反射時(shí)，藍(lán)光Bp的偏振方向在外觀上從 ζ方向變化為y方向，實(shí)際上維持在第1方向。
從第2分色鏡21b出射并由彎曲鏡23b反射的綠光Gp及紅光Rp，其偏振面對(duì)應(yīng) 的第1方向相對(duì)于對(duì)彎曲鏡23b的入射面(與yz面平行的面)總體上近似平行。即，綠光 Gp及紅光Rp以近似P偏振狀態(tài)入射彎曲鏡23b并反射。由彎曲鏡23b反射時(shí)，綠光Gp及 紅光Rp的偏振方向在外觀上從ζ方向變化為y方向，實(shí)際上維持在第1方向。入射分色鏡22的綠光Gp及紅光Rp，其偏振面對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì)于對(duì)分色鏡22 的入射面(與yz面平行的面)總體上近似平行。即，綠光Gp以近似P偏振狀態(tài)由分色鏡 22反射，紅光Rp以近似P偏振狀態(tài)透射分色鏡22。由分色鏡22反射時(shí)，綠光Gp的偏振方 向在外觀上從y方向變化為ζ方向，實(shí)際上維持在第1方向。另外，第1光路OPl上配置的第1透鏡31a和第2透鏡32b設(shè)置為用于調(diào)節(jié)向液 晶面板61b入射的藍(lán)光Bp的角度狀態(tài)(例如被照明區(qū)域中的光束的開角)。另外，第2光 路0P2上配置的第1透鏡31b和第2透鏡32g設(shè)置為用于調(diào)節(jié)向液晶面板61g入射的綠光 Gp的角度狀態(tài)。這里，附隨第2透鏡32g而設(shè)置的濾色鏡25g并不是必須的，用于調(diào)節(jié)向液 晶面板61g入射的綠光Gp的亮度平衡。第3光路0P3上配置的第1透鏡31b和第2透鏡 32r設(shè)置為用于調(diào)節(jié)向液晶面板61r入射的紅光Rp的角度狀態(tài)。這里，附隨第2透鏡32r 設(shè)置的濾色鏡25r不是必須的，用于調(diào)節(jié)向液晶面板61r入射的紅光Rp的亮度平衡。光調(diào)制部60具有與上述各色用的3個(gè)光路0P1、0P2、0P3對(duì)應(yīng)的3個(gè)液晶光閥 60b、60g、60r。各液晶光閥60b、60g、60r是調(diào)制入射照明光的強(qiáng)度的空間分布的非發(fā)光型 光調(diào)制裝置。這里，第1光路OPl配置的B色用的液晶光閥60b具有藍(lán)光Bp照明的液晶面板 61b ；補(bǔ)正液晶面板61b的相位偏移的相位差補(bǔ)償板62b ；偏振光分離元件52b，使入射液晶 面板61b的藍(lán)光Bp及從液晶面板61b出射的藍(lán)光Bp根據(jù)其偏振狀態(tài)而透射或反射，管理 液晶光閥60b的藍(lán)光Bp的入射出射；填補(bǔ)(補(bǔ)充)偏振光分離元件52b的偏振光分離特性 的清除偏振片(cleanup polarizer) 55b。該液晶面板61b是在背面?zhèn)染哂蟹瓷浒澹瑢⒄{(diào)制 的光從入射照明光的面出射的反射型液晶面板，通過由第1分色鏡21a反射的藍(lán)光Bp均一 照明。液晶面板61b省略了基于圖示的說明，具備具有透明電極等的光透射性基板；具有 反射像素電極等的驅(qū)動(dòng)基板；在光透射性基板及驅(qū)動(dòng)基板間密閉封入的液晶層。液晶光閥 60b中，偏振光分離元件52b的出射側(cè)圖形層53b由在光透射性的本體(主體)平板上條 紋狀形成了導(dǎo)電材料的柵格的線柵格型的雙折射構(gòu)造體形成。出射側(cè)圖形層53b對(duì)于入射 的藍(lán)光Bp，選擇地透射上述的第1方向(該場(chǎng)合為y方向)的直線偏振光，導(dǎo)入液晶面板 61b。液晶面板61b將入射其的藍(lán)光Bp根據(jù)圖像信號(hào)，部分變換為相對(duì)于第1方向垂直的 第2方向(該場(chǎng)合為χ方向)的直線偏振光，向偏振光分離元件52b反射。偏振光分離元 件52b的出射側(cè)圖形層53b僅僅選擇地反射經(jīng)液晶面板61b而調(diào)制并在相位差補(bǔ)償板62b 往復(fù)的第2方向的直線偏振光。此時(shí)，通過設(shè)置相位差補(bǔ)償板62b和清除偏振片55b，可以 提高偏振光分離元件52b的出射側(cè)中的消光比，提高調(diào)制光的對(duì)比度。液晶光閥60b中，作為向偏振光分離元件52b入射的照明光的藍(lán)光Bp，其偏振面 對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì)于對(duì)出射側(cè)圖形層53b的入射面(與yz面平行的面)總體上近似平 行。即，藍(lán)光Bp以近似P偏振狀態(tài)入射出射側(cè)圖形層53b，效率良好地通過。另外，作為從 液晶面板61b出射并由偏振光分離元件52b反射的圖像光的藍(lán)光Bs，其偏振面對(duì)應(yīng)的第2 方向相對(duì)于對(duì)出射側(cè)圖形層53b的入射面(與yz面平行的面)總體上近似垂直。S卩，藍(lán)光Bs以近似S偏振狀態(tài)入射出射側(cè)圖形層53b，效率良好地反射。另外，出射側(cè)圖形層53b在 光合成光學(xué)系統(tǒng)70側(cè)形成，因此，在投影的第2方向具有偏振面的藍(lán)光Bs可以不透射相對(duì) 于系統(tǒng)光軸傾斜的本體平板地入射光合成光學(xué)系統(tǒng)70，可以降低投影像的非點(diǎn)像差等。在第2光路0P2配置的綠色用的液晶光閥60g具有與藍(lán)色用的液晶光閥60b同樣 的構(gòu)造。即，液晶光閥60g具有由綠光Gp照明的液晶面板61g ；補(bǔ)正液晶面板61g的相位 偏移的相位差補(bǔ)償板62g ；偏振光分離元件52g，使入射液晶面板61g的綠光Gp及從液晶面 板61g出射的綠光Gp根據(jù)其偏振狀態(tài)而透射或反射，管理液晶光閥60g的綠光Gp的入射出 射；填補(bǔ)偏振光分離元件52g的偏振光分離特性的清除偏振片55g ；最靠出射側(cè)配置的1/2 波片56。該液晶面板61g是在背面?zhèn)染哂蟹瓷浒?，使調(diào)制的光從照明光入射的面出射的反 射型液晶面板，通過由第2分色鏡21b反射并由分色鏡22反射的綠光Gp均一照明。液晶 光閥60g中，偏振光分離元件52g的出射側(cè)圖形層53g由線柵格型的雙折射構(gòu)造體形成，對(duì) 于入射的綠光Gp，選擇地透射上述的第1方向(該場(chǎng)合為ζ方向)的直線偏振光，導(dǎo)入液 晶面板61g。液晶面板61g將入射其的綠光Gp根據(jù)圖像信號(hào)，部分變換為相對(duì)于第1方向 垂直的第2方向(該場(chǎng)合為χ方向)的直線偏振光，向偏振光分離元件52g反射。偏振光 分離元件52g的出射側(cè)圖形層53g僅僅選擇地反射經(jīng)液晶面板61g調(diào)制并在相位差補(bǔ)償板 62g往復(fù)的第2方向的直線偏振光。此時(shí)，通過設(shè)置相位差補(bǔ)償板62g和清除偏振片55g， 可以提高偏振光分離元件52g的出射側(cè)中的消光比，提高調(diào)制光的對(duì)比度。1/2波片56將 由偏振光分離元件52g的出射側(cè)圖形層53g反射的第2方向的直線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn) 90°，切換為第1方向的直線偏振光。液晶光閥60g中，作為向偏振光分離元件52g入射的照明光的綠光Gp，其偏振面 對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì)于對(duì)出射側(cè)圖形層53g的入射面(與yz面平行的面)總體上近似平 行。即，綠光Gp以近似P偏振狀態(tài)入射出射側(cè)圖形層53g，效率良好地通過。另外，作為從 液晶面板61g出射并由偏振光分離元件52g反射的圖像光的綠光Gs，其偏振面對(duì)應(yīng)的第2 方向相對(duì)于對(duì)出射側(cè)圖形層53g的入射面(與yz面平行的面)總體上近似垂直。S卩，綠光 Gs以近似S偏振狀態(tài)入射出射側(cè)圖形層53g，效率良好地反射。另外，出射側(cè)圖形層53g在 光合成光學(xué)系統(tǒng)70側(cè)形成，因此，投影的在第2方向具有偏振面的綠光Gs可以不透射相對(duì) 于系統(tǒng)光軸傾斜的本體平板地入射光合成光學(xué)系統(tǒng)70，可以降低投影像的非點(diǎn)像差等。在第3光路0P3配置的紅色用的液晶光閥60r具有與藍(lán)色用的液晶光閥60b同樣 的構(gòu)造。即，液晶光閥60r具有由紅光Rp照明的液晶面板61r ；補(bǔ)正液晶面板61r的相位 偏移的相位差補(bǔ)償板62r ；偏振光分離元件52r，使入射液晶面板61r的紅光Rp及從液晶 面板61r出射的紅光Rp根據(jù)其偏振狀態(tài)而透射或反射，管理液晶光閥60r的紅光Rp的入 射出射；填補(bǔ)偏振光分離元件52r的偏振光分離特性的清除偏振片55r。該液晶面板61r 是在背面?zhèn)染哂蟹瓷浒澹瑢⒄{(diào)制的光從照明光入射的面出射的反射型液晶面板，通過由第2 分色鏡21b反射并透射分色鏡22的紅光Rp均一照明。液晶光閥60r中，偏振光分離元件 52ι 的出射側(cè)圖形層53ι 由線柵格型的雙折射構(gòu)造體形成，對(duì)于入射的紅光Rp，選擇地透射 上述的第1方向(該場(chǎng)合為y方向)的直線偏振光，導(dǎo)入液晶面板61r。液晶面板61ι 將入 射其的紅光Rp根據(jù)圖像信號(hào)，部分變換為相對(duì)于第1方向垂直的第2方向(該場(chǎng)合為χ方 向)的直線偏振光，向偏振光分離元件52r反射。偏振光分離元件52r的出射側(cè)圖形層53r 僅僅選擇地反射經(jīng)液晶面板61r而調(diào)制的第2方向的直線偏振光。此時(shí)，通過設(shè)置相位差補(bǔ)償板62r和清除偏振片55r，可以提高偏振光分離元件52r的出射側(cè)中的消光比，提高調(diào) 制光的對(duì)比度。液晶光閥60r中，作為向偏振光分離元件52r入射的照明光的紅光Rp，其偏振面 對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì)于對(duì)出射側(cè)圖形層53r的入射面(與yz面平行的面)總體上近似平 行。即，紅光Rp以近似P偏振狀態(tài)入射出射側(cè)圖形層53r，效率良好地通過。另外，作為從 液晶面板61r出射并由偏振光分離元件52r反射的圖像光的紅光Rs，其偏振面對(duì)應(yīng)的第2 方向相對(duì)于對(duì)出射側(cè)圖形層53ι 的入射面(與yz面平行的面)總體上近似垂直。S卩，紅光 Rs以近似S偏振狀態(tài)入射出射側(cè)圖形層53r，效率良好地反射。另外，出射側(cè)圖形層53ι 在 光合成光學(xué)系統(tǒng)70側(cè)形成，因此，在投影的第2方向具有偏振面的紅光Rs，可以不透射相對(duì) 于系統(tǒng)光軸傾斜的本體平板地入射光合成光學(xué)系統(tǒng)70，降低投影像的非點(diǎn)像差等。光合成光學(xué)系統(tǒng)70形成為將4個(gè)直角棱鏡貼合的平面上看的近似正方形，在直角 棱鏡彼此貼合的界面，作為合成面，形成X字狀交叉且交叉軸71c沿X方向延伸的一對(duì)分色 鏡71a、71b。兩分色鏡71a、71b由特性不同的電介質(zhì)多層膜形成。即，一方的第1分色鏡 71a反射藍(lán)光Bs，另一方的第2分色鏡71b反射紅光Rs。該光合成光學(xué)系統(tǒng)70使來自液晶 光閥60b的調(diào)制后的藍(lán)光Bs用第1分色鏡71a反射而彎曲光路，從而沿著ζ方向出射，使 來自液晶光閥60g的調(diào)制后的綠光Gp透射第1及第2分色鏡71a、71b，從而沿著ζ方向前 進(jìn)，使來自液晶光閥60r的調(diào)制后的紅光Rs用第2分色鏡71b反射而彎曲光路，從而沿著 ζ方向出射。在光合成光學(xué)系統(tǒng)70的光出射側(cè)中，各色光Bs、Gp、Rs重合，進(jìn)行色合成。光合成光學(xué)系統(tǒng)70進(jìn)行色合成時(shí)，作為從偏振光分離元件52b出射并由分色鏡 71a反射的圖像光的藍(lán)光Bs，其偏振面對(duì)應(yīng)的第2方向相對(duì)于對(duì)分色鏡71a的入射面(與 yz面平行的面)總體上近似垂直。即，藍(lán)光Bs以近似S偏振狀態(tài)入射分色鏡71a，效率良 好地反射。另外，作為從偏振光分離元件52g出射并通過1/2波片56而透射兩分色鏡71a、 71b的圖像光的綠光Gp，其偏振面對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì)于對(duì)兩分色鏡71a、71b的入射面(與 yz面平行的面)總體上近似平行。即，綠光Gp以近似P偏振狀態(tài)入射兩分色鏡71a、71b， 效率良好地透射。而且，作為從偏振光分離元件52r出射并由分色鏡71b反射的圖像光的 紅光Rs，其偏振面對(duì)應(yīng)的第2方向相對(duì)于對(duì)分色鏡71b的入射面(與yz面平行的面)總體 上近似垂直。即，紅光Rs以近似S偏振狀態(tài)入射分色鏡71b，效率良好地反射。以上，可以 提高光合成光學(xué)系統(tǒng)70中的藍(lán)光Bs、綠光Gp及紅光Rs的合成效率，抑制色不均的發(fā)生。投影光學(xué)系統(tǒng)80將光合成光學(xué)系統(tǒng)70合成的彩色的圖像光以期望的倍率在屏幕 (未圖示)上投影。即，向各液晶面板61b、61g、61i 輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或者圖像信號(hào)所對(duì)應(yīng)的 期望的倍率的彩色運(yùn)動(dòng)圖像和彩色靜止圖像在屏幕上投影。另外，投影光學(xué)系統(tǒng)80的光軸 可以配置在沿著光合成光學(xué)系統(tǒng)70的光出射側(cè)延伸的系統(tǒng)光軸SA2上，也可以離開系統(tǒng)光 軸SA2而配置。而且，投影光學(xué)系統(tǒng)80具有反射元件的場(chǎng)合，也可以在投影光學(xué)系統(tǒng)80內(nèi) 彎曲光路。從以上的說明可以明白，根據(jù)本實(shí)施例的投影機(jī)100，與從偏振光變換裝置17出 射的偏振光的第1方向平行的偏振面，垂直于對(duì)作為分離面的第1及第2分色鏡21a、21b的 入射面，即以S偏振狀態(tài)進(jìn)行基于反射的色分離，因此，可以比較簡(jiǎn)易且廉價(jià)地形成包含兩 分色鏡21a、21b等的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40，可提高兩分色鏡21a、21b中的目的波長(zhǎng)光的 反射分離效率。另外，根據(jù)本投影機(jī)100，經(jīng)過色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40的光束入射偏振光分
9離元件52b、52g、52r并透射時(shí)，與透射的偏振光的偏振面平行的第1方向成為與對(duì)出射側(cè) 圖形層53b、53g、53i 的入射面平行，可使來自色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40的照明用的光束在偏 振光分離元件52b、52g、52r中效率良好地透射，因此，可以高亮度照明液晶面板。而且，液 晶面板61b、61g、61r調(diào)制的圖像光再度入射偏振光分離元件52b、52g、52i 并反射時(shí)，與反 射的偏振光的偏振面平行的第2方向成為與對(duì)出射側(cè)圖形層53b、53g、53r的入射面垂直， 可以使從液晶面板6Ib、61 g、6Ir出射的圖像光在偏振光分離元件52b、52g、52r中效率良好 地反射，因此，可以投影明亮的圖像?！驳?實(shí)施例〕以下，說明第2實(shí)施例的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成。另外，第2實(shí)施例的投影機(jī)是 第1實(shí)施例的投影機(jī)100的變形，未特別說明的部分與第1實(shí)施例相同。圖4是說明第2實(shí)施例的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的平面圖。在本實(shí)施例的投影 機(jī)200的場(chǎng)合，構(gòu)成光調(diào)制部260的3個(gè)液晶光閥60b、60g、60r由調(diào)制透射光的透射型液 晶面板261b、261g、261r構(gòu)成。在第1光路OPl配置的藍(lán)色用的液晶光閥60b具備由藍(lán)光Bp照明的液晶面板 261b ；在液晶面板261b的光入射側(cè)配置的第1偏振片63b ；在液晶面板261b的光出射側(cè)配 置的第2偏振片64b。液晶面板261b省略了圖示說明，具備具有透明電極等的光透射性 基板；具有像素電極等的光透射型的驅(qū)動(dòng)基板；在光透射性基板及驅(qū)動(dòng)基板間密閉封入的 液晶層。液晶光閥60b由第1分色鏡21a分支并由彎曲鏡23a、26b反射的藍(lán)光Bp均一照 明。第1偏振片63b對(duì)于入射的藍(lán)光Bp，選擇地透射上述的第1方向(該場(chǎng)合為ζ方向) 的直線偏振光，導(dǎo)入液晶面板261b。液晶面板261b使入射其的藍(lán)光Bp根據(jù)圖像信號(hào)，部 分地變換為相對(duì)于第1方向垂直的第2方向(該場(chǎng)合為χ方向)的直線偏振光。第2偏振 片64b僅僅選擇地透射經(jīng)液晶面板261b調(diào)制的第2方向的直線偏振光作為圖像光。結(jié)果， 成為合成的對(duì)象的藍(lán)光Bs，與其偏振面平行的第2方向相對(duì)于對(duì)分色鏡71a的入射面(與 yz面平行的面)總體上近似垂直。即，藍(lán)光Bs以近似S偏振狀態(tài)入射分色鏡71a，效率良 好地反射。在第2光路0P2配置的綠色用的液晶光閥60g具有與藍(lán)色用的液晶光閥60b同樣 的構(gòu)造，具有由綠光Gp照明的液晶面板261g ；在液晶面板261g的光入射側(cè)配置的第1偏 振片63g ；在液晶面板261g的光出射側(cè)配置的第2偏振片64g。液晶光閥60g由第2分色 鏡21b、分色鏡22分支并由彎曲鏡23b、26g反射的綠光Gp均一照明。第1偏振片63g對(duì)于 入射的綠光Gp，選擇地透射上述的第1方向(該場(chǎng)合為y方向)的直線偏振光，導(dǎo)入液晶面 板261g。液晶面板261g使入射其的綠光Gp根據(jù)圖像信號(hào)，部分地變換為相對(duì)于第1方向 垂直的第2方向(該場(chǎng)合為χ方向)的直線偏振光。第2偏振片64g僅僅選擇地透射經(jīng)液 晶面板261g調(diào)制的第2方向的直線偏振光作為圖像光，1/2波片56將透射第2偏振片64g 的第2方向的直線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，切換為第1方向的直線偏振光。結(jié)果，成 為合成的對(duì)象的綠光Gp，其偏振面對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì)于對(duì)分色鏡71a、71b的入射面(與 yz面平行的面)總體上近似平行。即，綠光Gp以近似P偏振狀態(tài)入射分色鏡71a、71b，效 率良好地通過。在第3光路0P3配置的紅色用的液晶光閥60r也具有與藍(lán)色用的液晶光閥60b同 樣的構(gòu)造，具有由紅光Rp照明的液晶面板261r ；在液晶面板261r的光入射側(cè)配置的第1偏振片63r ；在液晶面板261r的光出射側(cè)配置的第2偏振片64r。液晶光閥60r由第2分 色鏡21b、分色鏡22分支并由彎曲鏡23b、26r反射的紅光Rp均一照明。第1偏振片63r， 對(duì)于入射的紅光Rp，選擇地透射上述的第1方向(該場(chǎng)合為ζ方向)的直線偏振光，導(dǎo)入液 晶面板261r。液晶面板261r使入射其的紅光Rp根據(jù)圖像信號(hào)，部分地變換為相對(duì)于第1 方向垂直的第2方向(該場(chǎng)合為χ方向)的直線偏振光。第2偏振片64r僅僅選擇地透射 經(jīng)液晶面板2611 調(diào)制的第2方向的直線偏振光作為圖像光。結(jié)果，成為合成的對(duì)象的紅光 Rs,與其偏振面平行的第2方向相對(duì)于對(duì)分色鏡71b的入射面(與yz面平行的面)總體上 近似垂直。即，紅光Rs以近似S偏振狀態(tài)入射分色鏡71b，效率良好地反射。從以上的說明可以明白，根據(jù)本實(shí)施例的投影機(jī)200，與第1實(shí)施例的場(chǎng)合同樣， 由第1及第2分色鏡21a、21b進(jìn)行S偏振狀態(tài)下的反射色分離，因此，可以比較簡(jiǎn)易且廉價(jià) 地形成包含兩分色鏡21a、21b等的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40，可提高兩分色鏡21a、21b中的 目的波長(zhǎng)光的反射分離效率。另外，根據(jù)本投影機(jī)200，由液晶面板261b、261r調(diào)制并通過 第2偏振片64b、64r的圖像光被光合成光學(xué)系統(tǒng)70的分色鏡71a、71b反射時(shí)，偏振面對(duì)應(yīng) 的第2方向相對(duì)于對(duì)分色鏡71a、71b的入射面垂直，可使來自液晶光閥60b、60r的圖像光 在分色鏡71a、71b中效率良好地反射，投影明亮的圖像。以上參考實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，在不脫離其精 神的范圍可以各種形態(tài)實(shí)施，例如可變形如下。S卩，上述實(shí)施例中，在第1光路OPl導(dǎo)入藍(lán)光Bp，在第2光路0P2導(dǎo)入綠光Gp，在 第3光路0P3導(dǎo)入紅光Rp，但是光路和色的組合可變更，例如可在第1光路OPl導(dǎo)入紅光 Rp，在第2光路0P2導(dǎo)入綠光Gp，在第3光路0P3導(dǎo)入藍(lán)光Bp。另外，色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40中的光路0P1、0P2、0P3的分支方法不限于實(shí)施例的 例示，可以采用各種形態(tài)。上述實(shí)施例的投影機(jī)100中，液晶光閥60b、60g、60r的偏振光分離元件52b、52g、 52r由線柵格型的雙折射構(gòu)造體構(gòu)成，但是，這些偏振光分離元件52b、52g、52r也可以由通 過將立體的電介質(zhì)層多層層疊而獲得的光子晶體光學(xué)元件型的雙折射構(gòu)造體構(gòu)成。另外， 偏振光分離元件52b、52g、52r也可以采用由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的一般的偏振光分光鏡。上述實(shí)施例的投影機(jī)100、200中，照明光學(xué)系統(tǒng)20由光源裝置10、一對(duì)透鏡陣列 15、16、偏振光變換裝置17及重疊透鏡18構(gòu)成，但是透鏡陣列15、16等可省略，光源裝置10 也可以置換為L(zhǎng)ED等的其他光源。另外，構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)20的光學(xué)要素不必在直線上排 列，可以使系統(tǒng)光軸SAl彎曲。該場(chǎng)合，必要的話，使從偏振光變換裝置17出射的照明光的 偏振方向變化，入射第1及第2分色鏡21a、21b的照明光的偏振面對(duì)應(yīng)的第1方向相對(duì)于 對(duì)第1及第2分色鏡21a、21b的入射面(與xy面平行的面)總體上近似垂直即可。上述實(shí)施例中，僅僅以采用3個(gè)液晶光閥60b、60g、60r的投影機(jī)100、200為例，但 是本發(fā)明也可以適用于采用2個(gè)液晶光閥的投影機(jī)，或者，采用4個(gè)以上的液晶光閥的投影 機(jī)。上述實(shí)施例中，僅僅以從觀察屏幕的方向進(jìn)行投影的前投型投影機(jī)為例，但是本 發(fā)明也可以適用于與從觀察屏幕的方向相反側(cè)進(jìn)行投影的背投型投影機(jī)。
權(quán)利要求
一種投影機(jī)，其特征在于，具備光源；偏振光變換部，其使來自上述光源的光束與具有與第1方向平行的偏振面的偏振光一致；色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，其具有將從上述偏振光變換部出射的偏振光分離為不同波段的光束的分離面和使經(jīng)過上述分離面的光束彎曲的至少一個(gè)彎曲鏡；以及多個(gè)光調(diào)制裝置，其由上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)分離的光束分別照明；其中，上述分離面以上述偏振光對(duì)上述分離面的入射面與上述第1方向垂直的方式配置，上述至少一個(gè)彎曲鏡以經(jīng)過上述分離面的偏振光對(duì)上述彎曲鏡的入射面與上述第1方向平行的方式配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于，上述多個(gè)光調(diào)制裝置分別具有從光入射面出射被調(diào)制的光的反射型液晶面板和使來 自上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的光透射且使由上述反射型液晶面板調(diào)制而具有與不同于上 述第1方向的第2方向平行的偏振面的偏振光反射的偏振光分離元件，上述偏振光分離元件以來自上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的偏振光對(duì)上述偏振光分離元 件的入射面與上述第1方向平行的方式配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其特征在于，上述偏振光分離元件是設(shè)置有雙折射構(gòu)造體的平板狀光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影機(jī)，其特征在于，上述光學(xué)元件以來自上述反射型液晶面板的偏振光對(duì)上述雙折射構(gòu)造體的入射面與 上述第2方向垂直的方式配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于，還具備光合成光學(xué)系統(tǒng)，其具有將經(jīng)過上述多個(gè)光調(diào)制裝置的光合成的合成面；以及 投影光學(xué)系統(tǒng)，其將從上述光合成光學(xué)系統(tǒng)出射的合成光投影； 其中，上述多個(gè)光調(diào)制裝置分別具有調(diào)制透射光的透射型液晶面板和使由上述透射型 液晶面板調(diào)制而具有與不同于上述第1方向的第2方向平行的偏振面的偏振光透射的偏振 片，上述光合成光學(xué)系統(tǒng)以來自上述多個(gè)光調(diào)制裝置中至少一個(gè)光調(diào)制裝置的偏振光對(duì) 上述合成面的入射面與上述第2方向垂直的方式配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5的任一項(xiàng)所述的投影機(jī)，其特征在于，上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)具有相互交叉配置的第1分色鏡和第2分色鏡，分別作為上 述分離面，上述第1和第2分色鏡的交叉軸、向上述偏振光變換部的光出射側(cè)延伸的系統(tǒng)光軸和 向上述第1和第2分色鏡的光出射側(cè)延伸的系統(tǒng)光軸，以相互垂直的方式配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影機(jī)，其特征在于，上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)還具有配置在上述第1和第2分色鏡的光路下游側(cè)并將由上 述第1和第2分色鏡分離的一方的光束進(jìn)一步分離為不同波段的光束的第3分色鏡，上述第3分色鏡以上述一方的光束對(duì)上述第3分色鏡的入射面與上述第1方向平行的 方式配置。
全文摘要
本發(fā)明提供可簡(jiǎn)易提高交叉分色鏡等中的反射分離效率、抑制偏振光分光鏡等中偏振光的損失的投影機(jī)。從偏振光變換裝置17出射的偏振光入射作為分離面的第1和第2分色鏡21a、21b時(shí)，第1方向成為與對(duì)兩分色鏡21a、21b的入射面垂直，即以S偏振狀態(tài)進(jìn)行反射色分離，因此，可以比較簡(jiǎn)易且廉價(jià)地形成包含兩分色鏡21a、21b等的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40，可提高兩分色鏡21a、21b中的目的波長(zhǎng)光的反射分離效率。
文檔編號(hào)G02B27/28GK101995752SQ20101026265
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者山川秀精 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社