專利名稱：光學(xué)單元以及使用該光學(xué)單元的投影型圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及將來自光源側(cè)的光照射到液晶面板等光閥，形成對應(yīng)于圖像信號的光學(xué)圖像，并放大投射的投影型圖像顯示裝置的像散校正技術(shù)。
背景技術(shù)：
與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，作為偏振分離技術(shù)，例如，在特開2001-56449號公報及特開平10-55037號公報中已有記載，而且，作為像散校正技術(shù)，例如在特開平5-313119號公報，及特開平9-114021號公報，以及在特開2000-111862號公報中有記載。
在特開2001-56449號公報及特開平10-55037號公報中，記述了配置3組紅(R)綠(G)藍(lán)(B)光用的反射型光閥與偏振分離機(jī)構(gòu)；R、G、B的各色光由交叉二色棱鏡進(jìn)行色合成的結(jié)構(gòu)。作為偏振分離機(jī)構(gòu)，例如有在兩個直角棱鏡的界面形成作為介電體多層膜的偏振光束分離器(Polarized Beam Splitter，以下簡稱PBS)的PBS棱鏡，及在透光性基板上形成線柵結(jié)構(gòu)的衍射晶格的線柵型偏振分離元件等。
在特開平5-313119號公報中，記述了為了對透過進(jìn)行色合成的平板狀分色鏡之際所發(fā)生的像散進(jìn)行校正，將分色鏡設(shè)為楔狀的技術(shù)。在特開平9-114021號公報中，記述了為了對由分色鏡發(fā)生的像散校正而在液晶面板的射出側(cè)配置有具有像散校正功能的物鏡的結(jié)構(gòu)。而且，在特開2000-111862號公報中記述了為了校正作為在面板前面配置的偏振光元件/檢光元件作用的各色光用的平板狀分色鏡所發(fā)生的像散，通過設(shè)定該分色鏡的厚度及傾斜度而對應(yīng)的技術(shù)。
上述特開2001-56449號公報的PBS棱鏡對于垂直入射(對偏振分離面45°入射)的光線偏振分離作用優(yōu)異。就是說，消光比大。但是，如果設(shè)照明光學(xué)系統(tǒng)的F值為F3，則即使是達(dá)到焦闌化，仍然還存在有tan-11/2F＝tan-11/6＝9.5°的光線。因此，偏振分離膜由于對于這樣角度的光線的消光比很差，故引起裝置的對比度惡化。
對于此，在線柵型偏振分離元件的情況下，與上述相同，雖然45°入射的消光比的峰值自身不良，但由于對于關(guān)于角度的光線的消光比的惡化比較少，所以作為光束整體的對比度性能變好。但是，線柵型偏振分離元件存在有以下問題。
即，在經(jīng)反射型光閥反射的光束入射到投影透鏡單元的光路上，作為配置線柵型偏振分離元件的方法有兩種。圖12顯示該配置的方法。在圖12(1)的配置方法中，來自照明光學(xué)系統(tǒng)的S偏振光的入射光束由線柵型偏振分離元件17所反射，入射到反射型光閥214。在該反射型光閥214中變換為P偏振光，從該反射型光閥214射出的P偏振光的射出光(反射光)，透過線柵型偏振分離元件17射向投影透鏡單元(未圖示)。以下，將該配置稱為來自反射光閥的反射光透過線柵型偏振分離元件朝向投影透鏡單元的透過配置。在圖12(2)的配置方法中，來自照明光學(xué)系統(tǒng)的P偏振光入射光束，透過線柵型偏振分離元件17入射到反射型光閥217，通過反射型光閥217變換為S偏振光的射出光(反射光)，經(jīng)線柵型偏振分離元件17反射而朝向投影透鏡單元(未圖示)。以下，將該配置稱為來自反射型光閥的反射光經(jīng)線柵型偏振分離元件反射而射向投影透鏡單元的反射配置。
在圖12(2)所示的反射配置線柵型偏振分離元件的情況下，發(fā)生了線柵型偏振分離元件的配置偏差，或由于線柵型偏振分離元件的熱而發(fā)生膨脹變形時，有投射性能退化的危險。另一方面，在圖12(1)所示的透過配置線柵型偏振分離元件的情況下，由于透過平板狀的線柵型偏振分離元件而發(fā)生像散，同樣有投射性惡化的擔(dān)憂。
圖11是使用上述線柵型偏振分離元件取代例如上述特開平10-55037號公報中PBS棱鏡的結(jié)構(gòu)。但是，在圖11中，以棒狀透鏡方式的積分儀取代多鏡陣列方式的積分儀，在進(jìn)行合成的交叉分色鏡的R光與B光的入射面?zhèn)仍O(shè)有1/2波長板，提高色合成的效率。
在圖11中，由線柵型偏振分離元件所構(gòu)成的偏振分離機(jī)構(gòu)，反射S偏振光的光束，透過P偏振光的光束。所以，入射到反射型光閥21(211，212，213)的S偏振光的光束，在構(gòu)成反射型光閥21的各像素(未圖示)為ON的狀態(tài)下，作為P偏振光而反射。因此，透過平板狀線柵型偏振分離元件17(171，172，173)時，發(fā)生像散。
以上可知，為了校正由上述平板狀的偏振分離機(jī)構(gòu)引起而發(fā)生的像散，在上述特開平5-313119號公報，特開平9-114021號公報，特開2000-111862號公報中所記述的分色鏡用像散校正技術(shù)中，是不能充分對應(yīng)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出，在投影型圖像顯示技術(shù)中，能夠?qū)ζ桨鍫钇穹蛛x機(jī)構(gòu)所引起的像散進(jìn)行充分的校正。
本發(fā)明的目的在于，為了解決上述問題，提供一種能夠得到確保清晰度的圖像的投影型圖像顯示技術(shù)。
為了解決上述問題，在本發(fā)明中，作為將來自光源側(cè)的光進(jìn)行偏振變換照射到光閥上，形成對應(yīng)于圖像信號的光學(xué)圖像，并放大投射的投影型圖像顯示技術(shù)，至少使用將來自光閥的、形成光學(xué)圖像的光進(jìn)行偏振分離的平板狀偏振分離機(jī)構(gòu)，在該偏振分離機(jī)構(gòu)與投影透鏡單元之間，設(shè)置對由上述偏振分離機(jī)構(gòu)引起的像散進(jìn)行校正的柱面透鏡等像散校正機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，在投影型圖像顯示裝置中，在由透過配置而使用平板狀偏振分離機(jī)構(gòu)的情況下，能夠?qū)τ稍撈穹蛛x機(jī)構(gòu)引起的像散進(jìn)行校正。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高的清晰度。而且，能夠與現(xiàn)有裝置的基本結(jié)構(gòu)的承襲相對應(yīng)。因此，能夠在抑制生產(chǎn)成本的情況下達(dá)到高性能比。


圖1是本發(fā)明實施方式中主要部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明實施方式中主要部分的光線圖。
圖3是像散校正機(jī)構(gòu)使用前后的光線圖。
圖4是作為像散機(jī)構(gòu)的柱面透鏡的模式圖。
圖5是圖4的柱面透鏡使用前后的斑點圖。
圖6是圖4的柱面透鏡使用前后的像差圖。
圖7是作為像散機(jī)構(gòu)的柱面透鏡的模式圖。
圖8是圖7的柱面透鏡使用前后的斑點圖。
圖9是圖7的柱面透鏡使用前后的像差圖。
圖10是作為本發(fā)明實施方式的液晶的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖11是使用了偏振分離機(jī)構(gòu)的液晶投影儀裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖12是顯示偏振分離機(jī)構(gòu)的配置例的圖。
圖13是顯示使像面在反射型光閥一側(cè)的縮小系統(tǒng)的成像系統(tǒng)模式的圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合圖面對為了實施本發(fā)明的優(yōu)選方式加以說明。
圖1及圖2是關(guān)于本發(fā)明的主要部分結(jié)構(gòu)及作用的說明圖。而且，圖10是作為本發(fā)明的投影型圖像顯示裝置的實施方式，液晶投影儀裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。還有，對各圖中具有共同功能的部分都賦予同樣的符號。
圖1是將作為平板裝的偏振分離機(jī)構(gòu)的線柵型偏振分離元件傾斜配置的主要部分結(jié)構(gòu)的模式圖。圖2顯示圖1主要部分的光線。圖2(1)是同一線柵型偏振分離元件傾斜配置的立體圖。圖2(2)是YZ截面圖，圖2(3)是XZ截面圖。
在圖2中，線柵型偏振分離元件17對于配置在XY平面上的反射型光閥21傾斜約45°而配置。所以，如圖2(2)所示，線柵型偏振分離元件17的YZ截面與作為光軸方向的Z軸相垂直。如圖2(3)所示，其XZ截面與作為光軸的Z軸是傾斜45°。
由于線柵型偏振分離元件17具有上述配置，所以在XZ截面，即X軸方向上發(fā)生像散，在YZ截面即Y方向上不發(fā)生像散。
因此，在本發(fā)明中，將對在XZ截面(即X軸方向)上發(fā)生的像散進(jìn)行校正的像散校正機(jī)構(gòu)18(后述)配置在線柵型偏振分離元件17之后，由投影透鏡單元22將進(jìn)行了像散校正的圖像光投射到屏幕上(未圖示)。還有，在圖2中，為了簡化說明及計算，對色合成機(jī)構(gòu)及該色合成機(jī)構(gòu)所附帶的偏振光方向變換用的1/2波長板的圖示予以省略。
首先，使用圖1對像散的發(fā)生機(jī)理及像散的校正原理進(jìn)行說明。圖1(1)顯示沒有像散校正機(jī)構(gòu)的情況。圖1(2)顯示有像散校正機(jī)構(gòu)的情況。
設(shè)圖1中反射型光閥21的光軸上的點為A點，在XZ截面上，從A點射出的光軸上的光線受到線柵型偏振分離元件17的折射作用，成為對于X軸的負(fù)方向(圖1紙面中下側(cè))偏離的射出光線。該射出光線通過投影透鏡單元，成為看來是從B射出的光線。就是說，從A點射出的光束的像，在對應(yīng)于B點的像位置成像。另一方面，在YZ截面上，如圖2(b)所示，由于線柵型偏振分離元件17的截面與作為光軸的Z軸正交(垂直)，所以不發(fā)生圖1中所說明的光線偏差，因此，從A點所射出的光束的像，在對應(yīng)于A點的像位置成像。這是在XZ截面(X軸方向)的像位置與YZ截面(Y軸方向)的像位置偏離的現(xiàn)象，將其稱為像散(非點隔差)。
接著對像散的校正原理進(jìn)行說明。圖1(2)是為了對由線柵型偏振分離元件17所產(chǎn)生的像散進(jìn)行校正，在C點配置的像散校正機(jī)構(gòu)18的主要部分結(jié)構(gòu)圖。從反射型光閥21的A點射出的光線，由于向X軸的負(fù)向側(cè)(圖低而中下側(cè))偏差，所以像散校正機(jī)構(gòu)18在X軸的正向側(cè)薄，在X軸的負(fù)向側(cè)厚。例如，在棱鏡等情況下，光線的方向能夠向順時針方向(圖中右下方)彎曲。由該角度與連接A點與C點的角度相吻合，從A點射出的光線，即使對于投影透鏡單元，也能夠成為從A點射出的光線。以上，X軸方向的移動量得到校正。
接著，使用圖13進(jìn)行基于斯涅爾折射定律的說明。圖13時將像面作為反射型光閥側(cè)的縮小系統(tǒng)的成像系統(tǒng)的模式圖。
在圖13中，從投影透鏡單元22向線柵型偏振分離元件17入射的光線，根據(jù)斯涅爾定律在入射面與射出面折射，其結(jié)果是得到與入射光線平行的射出光線。這是基于像散的X軸方向的移動。根據(jù)斯涅爾定律，該X軸方向的移動量基于線柵型偏振分離元件17的入射角度而不同。例如，在圖13中，由于入射到線柵型偏振分離元件17的入射角度按光線1，光線2，光線3的順序增大，所以Z軸方向上的移動量也按照光線1，光線2，光線3的順序增大。所以，同光線1和光線2的交點相比，光線2與光線3的交點更位于Z軸方向的正側(cè)(圖中右側(cè))。這是由像散引起的成像位置向Z軸方向的移動。為了對該向Z軸方向的移動量進(jìn)行校正，對光線2配置比光線1，進(jìn)而對光線3配置比光線2附加更多收束作用的光學(xué)元件即可。具體地，在圖13結(jié)構(gòu)的XZ平面上，配置偏心于光線1一側(cè)的具有凸透鏡作用的柱面透鏡18A(虛線表示)即可。
由于該柱面透鏡對于實光線的折射作用也是按照離開柱面透鏡光軸的光線1，光線2，光線3的順序而增大，所以適合于對由線柵型偏振分離元件17所引起的像散的校正。還有，雖然已知球面透鏡的球面像差是離開透鏡球的光軸的光線較大，但離開透鏡球的光軸的軸上光線的入射角度也增大，與基于斯涅爾定律的折射作用的增大是同一理由。
以上，由于用于X軸方向的校正的光學(xué)元件與用于Z軸方向校正的光學(xué)元件的形狀相互匹配，所以配置偏心的柱面透鏡即可。
還有，關(guān)于X軸方向的像散，通過反射型光閥與投影透鏡單元在X軸方向上的相對位置關(guān)系偏移就能夠得到校正，但對于Z軸上的像散，即使是通過反射型光閥與投影透鏡單元在Z軸上的相對位置關(guān)系偏移，也不能得到校正。所以，通過偏心的柱狀棱鏡的作用主要校正Z軸上的像散，而X軸上的像散，則通過反射型光閥與投影透鏡單元在X軸方向上的位置關(guān)系偏移就能夠得到校正。
以上，能夠?qū)ο裆⑦M(jìn)行校正。在實際的光學(xué)設(shè)計中，反射型光閥與投影透鏡單元在X軸方向上的相對位置關(guān)系也可以使用從最初輸入設(shè)計參數(shù)的最優(yōu)化方法。
接著，對像散校正機(jī)構(gòu)的具體例子加以說明。
以下，對像散校正機(jī)構(gòu)是柱面透鏡的第一例進(jìn)行說明。
圖3是將反射型光閥作為物體面的光線圖。是不使用像散校正機(jī)構(gòu)與使用像散校正機(jī)構(gòu)的情況下的光線圖。圖4是作為像散校正機(jī)構(gòu)的柱面透鏡的模式圖。圖5是第一實施例的像散校正機(jī)構(gòu)使用前后的斑點圖。圖6是像散校正機(jī)構(gòu)使用柱面透鏡前后的像差圖。而且，圖3(1)是在反射型光閥21上平行配置作為線柵型偏振分離元件的虛擬的平板17′，作為像散校正機(jī)構(gòu)的虛擬的平板18’情況。圖3(2)是將圖3(1)中的平板17′置換為線柵型偏振分離元件17，圖3(3)是將圖3(2)中平板18′置換為像散校正機(jī)構(gòu)18。圖5，圖6的各(1)(2)(3)分別與圖3的各(1)(2)(3)相對應(yīng)。表1是使用與圖3(1)相對應(yīng)的像散校正機(jī)構(gòu)之前的投影透鏡單元22的數(shù)據(jù)，表2是表示作為與圖3(3)相對應(yīng)的圖4的像散校正機(jī)構(gòu)的柱面透鏡18A的透鏡數(shù)據(jù)(僅表示變更的場所)。
表一(1)


(2)

以下作為本發(fā)明的實施方式，將F2.75，半面角38°的廣角透鏡的數(shù)值例示于表1表2。在該數(shù)值例中，曲率半徑R，在該球面的中心位置為各透鏡面的光射出一側(cè)(光線圖中光行進(jìn)方向)的情況下為正，反之為負(fù)。畫面距離為從各透鏡面到下一個透鏡面之間的光軸的距離。而且，在玻璃材料一欄為空白處是空氣(折射率為1)，孔徑(開口)是以半徑表示各透鏡面的有效徑的值，而且，非球面形狀是由光軸方向的下垂(sag)度Z所表示。該下垂度Z，在設(shè)定自光軸的高度為y，近軸的曲率半徑為R，圓錐常數(shù)為K，4次、6次、8次、10次的非球面項的系數(shù)分別為A、B、C、D時，由下式(1)所定義。
Z＝(y2/R)/{1+{1-(K+1)y2/R2}1/2+A·y4+B·y6+C·y8+D·y10
式(1)反射型光閥21作為物體面，其投影透鏡單元22的光線圖示于圖3(1)，與其相對應(yīng)的斑點圖示于圖5(1)。其像差差圖示于圖6(1)。在圖3(1)中，為了明確的說明像散的發(fā)生及校正，預(yù)先設(shè)置了相當(dāng)于線柵型偏振分離元件17與18的相同厚度的平板17′、18′。還有，在圖5中，所謂左右端是指X軸的正方向與負(fù)方向的任意一端。
將線柵型偏振分離元件17(厚度為2×10-3m(2mm))以45°傾斜配置于XZ截面內(nèi)的情況下的光線圖示于圖3(2)，其對應(yīng)的斑點圖示于圖5(2)。像差圖示于圖6(2)。由于在圖3(2)中線柵型偏振分離元件17是以傾斜45°配置于XZ平面內(nèi)，所以圖5(2)的斑點圖向X方向擴(kuò)展，在圖6(2)的像差圖中，XZ截面內(nèi)的像差(X軸方向的橫像差)的“X-FAN”像差量增大。還有，所謂“Y-FAN”是指在YZ截面內(nèi)的像差(Y軸方向的橫像差)。
圖4是作為配置于線柵型偏振分離元件17與投影透鏡單元22之間的像散校正機(jī)構(gòu)的柱面透鏡18A的模式圖。從表2可知，柱面透鏡18A的具體形狀，在圖4的XZ截面內(nèi)曲率半徑為951.01×10-3m(951.0mm)，柱面透鏡的光軸位于X軸的負(fù)側(cè)(圖4紙面下側(cè)約)9.06×10-3m(9.06mm)。這里，對使用柱面透鏡18A的像散校正機(jī)構(gòu)加以說明。還有，在表2中，由于在S5面上光軸偏差，所以S6面之后馬上插入使光軸復(fù)原的“插入面”。
表2

線柵型偏振分離元件17的45°配置，相當(dāng)于圖4中右旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。就是說，具有在X軸的負(fù)側(cè)反射型光閥與線柵型偏振分離元件的距離變短，反之，在X軸的正側(cè)，投影透鏡單元與線柵型偏振分離元件的距離變短的關(guān)系。
從反射型光閥21的各點射出的光束，透過傾斜配置的線柵型偏振分離元件17，光線向X軸負(fù)側(cè)偏離。為了校正該光線的偏離，配置作為X軸的正側(cè)薄，X軸負(fù)側(cè)加厚的像散校正機(jī)構(gòu)的偏心柱面透鏡18A?？梢郧蟮弥嫱哥R18A的面的斜率是在投影透鏡單元的光軸的點上，距柱面透鏡面的光軸的距離除以柱面透鏡的曲率半徑所得的值的反正弦，為sin-1(9.06/951.01)＝0.55°；反射型光閥21的左右端X＝±8.832×10-3m(±8.832mm)的X坐標(biāo)處的柱面透鏡的面的斜率，同樣地，是9.06±8.832×10-3m(9.06±8.832mm)除以951.01×10-3m(951.01mm)所得值的反正弦，為1.08°與0.01°。就是說，在與反射型光閥的中央與左右端相對應(yīng)的X坐標(biāo)處，柱面透鏡面的斜率分別是1.08°、0.55°及0.01°。
在該實施方式中，作為像散校正機(jī)構(gòu)，使用偏心的柱面透鏡18A的理由，是由于作為基準(zhǔn)的投影透鏡單元22的反射型光閥側(cè)的瞳孔距離約為2088×10-3m(約2088mm)，從反射型光閥21的左右端±8.832×10-3m(±8.832mm)所射出的主光線的角度具有tan-1(±8.832/2088)＝±0.24°的角度。由于該角度，從反射型光閥入射到線柵型偏振分離元件的光線，在反射型光閥近的一側(cè)入射的情況與遠(yuǎn)的一側(cè)入射的情況下，入射角不同。即在XZ截面上非對稱，作為像散校正機(jī)構(gòu)的柱面透鏡成為偏心。而且，由于柱面透鏡的偏心，使得與投影透鏡單元22的光軸的交點的下垂度為0.043×10-3m(0.043mm)。
作為由該柱面透鏡18A對像散的校正結(jié)果，光線圖示與圖3(3)，斑點圖示于圖5(3)，像差圖示于圖6(3)。達(dá)到與線柵型偏振分離元件傾斜前，即像散發(fā)生前的狀態(tài)相對應(yīng)的斑點圖性能。同樣，達(dá)到與線柵極偏振分離元件傾斜之前，即像散發(fā)生前的狀態(tài)向匹配的像差圖性能。由該斑點圖及像差圖，可確認(rèn)Z軸方向的像散得到了校正。
還有，計算X軸方向位置偏差的結(jié)果，在像散校正前的狀態(tài)的圖3(2)中，屏幕側(cè)為42×10-3m(42mm)，在像散校正后的圖3(3)中，屏幕一側(cè)為34×10-3m(34mm)。將該數(shù)值換算為反射型光閥側(cè)，X軸方向的偏差量為0.67×10-3m(0.67mm)與0.53×10-3m(0.53mm)。由此，通過偏心的柱面透鏡，在對Z軸方向的像散進(jìn)行校正的同時，也將X軸方向的像散從0.67×10-3m(0.67mm)改善到0.53×10-3m(0.53mm)。
在反射型光閥為1個的單板方式的情況下，可進(jìn)行以屏幕位置為基準(zhǔn)的投影透鏡單元或液晶投影儀裝置的位置調(diào)整，但在作為反射型光閥，使用紅(R)綠(G)藍(lán)(B)計3個的3板式的情況下，為了規(guī)定調(diào)整方向，使各反射型光閥在X軸方向移動0.53×10-3m(0.53mm)來進(jìn)行調(diào)整。
接著，對像散校正機(jī)構(gòu)為柱面透鏡的第二實施方式加以說明。
圖7是作為像散校正機(jī)構(gòu)的第二實施例的柱面透鏡的模式圖。投影透鏡單元22與上述第一例的情況相同(表1)。在表3中，給出了表示圖7所示的作為像散校正機(jī)構(gòu)的柱面透鏡18B的透鏡數(shù)據(jù)(僅表示變更處)。
表3

在上述的第一例中，柱面透鏡18A是面向線柵型偏振分離元件17的一側(cè)設(shè)置柱面透鏡面。而在第二例中，相反地是在投射透鏡單元側(cè)設(shè)置柱面透鏡面。
第二例的斑點圖示于圖8，像差圖示于圖9。還有，像散發(fā)生前后的斑點圖與像差圖，與上述第一例同樣。圖5與圖8，或圖6與圖9的不同在于像散校正后的斑點圖(3)及像差圖(3)。
在圖7中，從反射型光閥21的各點射出的光束，透過其平面傾斜配置于光軸的線柵型偏振分離元件17，光線向X軸的負(fù)側(cè)偏離。為了校正該光線的偏離，配置作為厚度尺寸在X軸的正側(cè)薄，在X軸的負(fù)側(cè)厚的像散校正機(jī)構(gòu)的偏心柱面透鏡18B?？梢郧蟮弥嫱哥R18B的面的斜率是在投影透鏡單元的光軸的點上，距柱面透鏡面的光軸的距離除以柱面透鏡的曲率半徑所得的值的反正弦，為sin-1(9.776/1016.28)＝0.55°；反射型光閥21的左右端X＝±8.832×10-3m(±8.832mm)的X坐標(biāo)處的柱面透鏡面的斜率，同樣地，是9.776±8.832×10-3m(9.776±8.832mm)除以1016.28×10-3m(1016.28mm)所得值的反正弦，為1.05°與0.05°。就是說，在與反射型光閥的中央與左右端相對應(yīng)的X坐標(biāo)的、柱面透鏡面的斜率分別是1.05°、0.55°、及0.05°。
而且，由于柱面透鏡18B偏心，使與投影透鏡單元22的光軸的交點的下垂度為0.047×10-3m(0.047mm)。
作為由該柱面透鏡18B對像散的校正結(jié)果，斑點圖示于圖8(3)，像差圖示于圖9(3)。能夠達(dá)到與在線柵型偏振分離元件傾斜之前，即像散發(fā)生之前的狀態(tài)相匹配的斑點特性。同樣，能夠達(dá)到與在線柵型偏振分離元件傾斜之前，即像散發(fā)生之前的狀態(tài)相匹配的像差圖性能。
接著，對使用圖4及圖7所說明的作為像散校正機(jī)構(gòu)的柱面透鏡的液晶投影儀裝置，使用圖10加以說明。
在圖10中，11是光源，12是反射鏡，131與132是作為積分儀的第一多透鏡陣列及第二多透鏡陣列，14是由棱鏡陣列構(gòu)成的平板型偏振變換機(jī)構(gòu)，151是集光透鏡，152與154是物鏡，153是中繼透鏡，161與162是分色鏡，163是全反射鏡，171、172、173是透過P偏振光，反射S偏振光的線柵型偏振分離元件，181、182、183是柱面透鏡，191、193是變換P偏振光與S偏振光的1/2波長板，20是作為進(jìn)行色合成的色合成機(jī)構(gòu)的交叉分色棱鏡，211、212、213是反射型光閥。反射型光閥211、212、213由驅(qū)動電路(未圖示)基于圖像信號而驅(qū)動。
從光源11射出的光束，由具有拋物面形狀的反射鏡12反射，成為與光軸平行的光束。第一多透鏡陣列131的各透鏡的單元面的光量由第二多透鏡陣列132及集光透鏡151的作用而重疊于反射型光閥211、212、213的有效平面上，改善光量分布的一致性。物鏡152、154進(jìn)行使主光線平行的，即遠(yuǎn)心化的作用。而且，由于反射型光閥213的光路長度與其他兩個光路相比較長，所以中繼透鏡153將照明光束引導(dǎo)至比其他兩個光路長度長的反射型光閥213。還有，由配置于第二多透鏡陣列132的后段的平板型偏振變換機(jī)構(gòu)14，自然光在其偏振光方向聚齊為S偏振光。
接著，對色分離作用加以說明。在分色鏡161中，反射藍(lán)色光，而透過其余的綠光與紅光。進(jìn)而，通過分色鏡162，反射綠色光，透過紅色光。這樣，來自光源11的自然光被色分離。
色分離后的紅、綠、藍(lán)各色光，分別入射到與各色光相對應(yīng)的線柵型偏振分離元件171、172、173。線柵型偏振分離元件171、172、173相對于各色光的光軸傾斜45°而配置，S偏振光的各色光反射，改變90°的方向，照射到反射型光閥211、212、213。
由于在反射型光閥211、212、213的各像素接通(ON)的狀態(tài)下，照明光學(xué)系統(tǒng)的各色的光軸上的光線的偏振狀態(tài)變換為P偏振光，所以透過各色光用的線柵型偏振分離元件171、172、173。紅色的光束通過光路上配置的1/2波長板191、變換為S偏振光，同樣，藍(lán)色的光束通過光路上配置的1/2波長板193、變換為S偏振光。紅色和藍(lán)色的光束為S偏振光、綠色的光束為P偏振光，分別入射到交叉分色棱鏡20，色合成三色光，入射到投影透鏡單元22(未圖示)。投影透鏡單元22(未圖示)將通過交叉分色棱鏡20色合成的彩色圖像光進(jìn)行放大并投影到屏幕上(未圖示)。還有，在不配置1/2波長板191、193，以全色光為P偏振光的原樣狀態(tài)下，雖然也能夠由交叉分色棱鏡20進(jìn)行色合成，但由交叉分色棱鏡20所進(jìn)行色合成的效果變差。因此，希望使本圖的偏振光狀態(tài)。
如上所述，從反射性光閥射出的光束，經(jīng)過向著投影透鏡單元的光路上配置的線柵型偏振分離元件，將來自照明光學(xué)系統(tǒng)的入射光反射，變換90°方向，入射到反射型光閥。在配置為使來自反射型光閥的射出光透過的情況下，由于透過線柵型偏振分離元件時所產(chǎn)生的像散能將由設(shè)置于線柵型偏振分離元件與投影透鏡單元之間的像散校正機(jī)構(gòu)進(jìn)行良好的校正，所以能夠提供圖像清晰度優(yōu)異，且能夠沿襲現(xiàn)有基本結(jié)構(gòu)的液晶投影儀裝置。
還有，在圖10中，如果導(dǎo)向反射型光閥213的照明光學(xué)系統(tǒng)采用從與圖示相反一側(cè)(圖的下方側(cè))射入的結(jié)構(gòu)，則能夠使藍(lán)色用的柱面透鏡183的方向相反。由此，由于能夠使3色的柱面透鏡的光學(xué)方向相同，所以作為像散校正機(jī)構(gòu)的柱面透鏡通過三色來共用，也可以配置在分色棱鏡20與投影透鏡單元22之間。
而且，一般地，在倍率色像差的規(guī)格嚴(yán)格的液晶投影儀裝置中，由于在反射型光閥21與分色棱鏡20之間，配置由倍率色像差校正用的色校正透鏡，所以像散校正機(jī)構(gòu)與倍率的色校正透鏡能夠保持一體，或形成為一體。
權(quán)利要求
1.一種投影型圖像顯示裝置，將來自光源側(cè)的光進(jìn)行偏振變換后照射到光閥上，形成對應(yīng)于圖像信號的光學(xué)圖像并放大投影，其特征在于設(shè)置有將平面相對入射光軸傾斜約45°配置的，將由所述光閥調(diào)制、形成所述光學(xué)圖像的光通過透過或反射來進(jìn)行偏振分離的平板狀的線柵型偏振分離元件；將通過所述偏振分離元件分離的偏振分離光形成的光學(xué)圖像放大投影的投影透鏡單元；配置于所述偏振分離元件和所述投影透鏡單元之間，對通過所述偏振分離元件產(chǎn)生的光學(xué)圖像的像散進(jìn)行校正的像散校正機(jī)構(gòu)；以及驅(qū)動所述光閥的驅(qū)動電路，能夠顯示校正了所述像散的圖像。
2.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于設(shè)置有形成使來自光源側(cè)的光的偏振方向一致的P偏振光或S偏振光的偏振變換機(jī)構(gòu)；將經(jīng)所述偏振變換的偏振光分離為R、G、B各色光的分離機(jī)構(gòu)；照射經(jīng)所述分離后的各色光的偏振光，基于圖像信號調(diào)制該偏振光的反射型光閥；將平面相對入射光軸傾斜約45°配置，反射通過所述分離機(jī)構(gòu)分離的所述各色光的偏振光，并照射到所述反射型光閥，同時，將通過該反射型光閥調(diào)制、形成所述光學(xué)圖像的反射光，通過透過或反射進(jìn)行偏振分離的平板狀的線柵型偏振分離元件；對通過所述偏振分離元件偏振分離的各色光的偏振光所形成的光學(xué)圖像的像散進(jìn)行校正的像散校正機(jī)構(gòu)；將經(jīng)所述像散校正后的各色光的偏振光進(jìn)行色合成的色合成機(jī)構(gòu)；將經(jīng)所述色合成后的偏振光的光學(xué)圖像放大投影的投影透鏡單元；以及驅(qū)動所述反射型光閥的驅(qū)動電路，能夠顯示對所述偏振分離元件所導(dǎo)致的像散進(jìn)行校正后的圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)由透鏡構(gòu)成，所述偏振分離元件距所述投影透鏡單元近的一側(cè)與遠(yuǎn)的一側(cè)相比，該透鏡的厚度較薄。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)由透鏡構(gòu)成，所述偏振分離元件距所述投影透鏡單元近的一側(cè)與遠(yuǎn)的一側(cè)相比，該透鏡的厚度較薄。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)由柱面透鏡構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)為該透鏡的光軸向所述偏振分離元件從所述投影透鏡單元遠(yuǎn)離的一側(cè)偏心。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)由柱面透鏡構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)為該透鏡的光軸向所述偏振分離元件從所述投影透鏡單元遠(yuǎn)離的一側(cè)偏心。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)與倍率色像差校正用凸透鏡保持為一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)與倍率色像差校正用凸透鏡保持為一體。
9.一種用于投影型圖像顯示裝置的光學(xué)單元，將來自光源側(cè)的光進(jìn)行偏振變換后照射到光閥，形成對應(yīng)于圖像信號的光學(xué)圖像并放大投影，其特征在于設(shè)置有將平面相對入射光軸傾斜約45°配置，將通過所述光閥調(diào)制、形成所述光學(xué)圖像的光，通過透過或反射來進(jìn)行偏振分離的平板狀的線柵型偏振分離元件；將偏振分離光形成的光學(xué)圖像放大投影的投影透鏡單元；以及配置于所述偏振分離元件和所述投影透鏡單元之間，對由所述偏振分離元件產(chǎn)生的光學(xué)圖像的像散進(jìn)行校正的像散校正機(jī)構(gòu)，能夠顯示校正了所述像散的圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)由透鏡構(gòu)成，所述偏振分離元件距所述投影透鏡單元近的一側(cè)與遠(yuǎn)的一側(cè)相比，該透鏡的厚度較薄。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)由柱面透鏡構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)為該透鏡的光軸向所述偏振分離元件從所述投影透鏡單元遠(yuǎn)離的一側(cè)偏心。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影型圖像顯示裝置，其特征在于所述像散校正機(jī)構(gòu)與倍率色像差校正用凸透鏡保持為一體。
全文摘要
一種使用線柵型偏振分離元件等平板狀結(jié)構(gòu)的元件作為偏振分離機(jī)構(gòu)，在該偏振分離機(jī)構(gòu)與投影透鏡單元之間設(shè)置柱面透鏡等像散校正機(jī)構(gòu)，由此提供在投影型圖像顯示裝置中，校正由偏振分離機(jī)構(gòu)引起的像散，能夠確保投射圖像清晰度的技術(shù)。
文檔編號G02B27/18GK1637461SQ20041005707
公開日2005年7月13日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者谷津雅彥, 中島努 申請人:株式會社日立制作所