專利名稱：投影機及在投影機等中使用的偏振部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影圖像的投影機及由于具有偏振調(diào)整功能而在投影機等之中使用的偏振部件。
背景技術(shù)：
比如，在組裝有液晶光閥類型的投影機等之中，為了調(diào)整偏振狀態(tài)，通常在液晶面板的入射面一側(cè)及出射面一側(cè)配置偏振元件。
作為偏振元件，多使用光吸收型偏振片，但光吸收型的偏振片存在耐光性及耐熱性差壽命短的問題?，F(xiàn)在已知有通過使用用于解決這一問題的結(jié)構(gòu)的稱為雙折射偏振片這樣的光反射型的偏振片，可提高偏振元件的耐光性及耐熱性的技術(shù)(參照專利文獻1)。另外，在專利文獻1中，為了避免由設(shè)置在出射一側(cè)的反射型的偏振片反射的作為不需要的光的反射光返回到光的入射一側(cè)成為誤工作的原因，公開的有可使從偏振片發(fā)出的反射光對于入射面一側(cè)滿足全反射條件的棱鏡。
專利文獻1W001/055778號公報然而，由于在棱鏡內(nèi)發(fā)生的大于等于兩次的反射，反射光的光路變得更為復(fù)雜。比如，還必須考慮在棱鏡的入射面上發(fā)生全反射之后再次由出射一側(cè)的偏振片反射的多重反射光。在此場合，存在的問題是在經(jīng)入射面入射到棱鏡內(nèi)的入射光中，比如，入射部位距離排出區(qū)域遠的入射光，有可能多重反射光最終不從排出區(qū)域排出而返回到入射面?zhèn)?，為了避免這一點，必須采取使入射時有效的入射光的區(qū)域相對整個棱鏡縮窄的對策。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種通過對由于在棱鏡內(nèi)的多次反射而光路方向不同的反射光進行處理，為小型且相對入射光具有寬有效區(qū)域的反射型的偏振部件及通過使用此偏振部件而具有長壽命的投影機。
為了解決上述問題，本發(fā)明的偏振部件具有使入射光中預(yù)定方向的直線偏振光分量透射并使上述預(yù)定方向的直線偏振光以外的分量反射的反射型偏振元件；以及具有使入射光入射的光入射面、相對光入射面以預(yù)定的傾角配置的光出射面以及使由設(shè)置于上述光出射面上的上述反射型偏振元件反射經(jīng)上述光出射面入射到內(nèi)部的返回光向著與入射到上述光入射面的入射光的光路及透射上述反射型偏振元件的光的光路不交叉的方向排出的光排出面，并且上述光排出面包括使經(jīng)光出射面入射到內(nèi)部的返回光之中的受到光入射面和/或上述反射型偏振元件不同次數(shù)反射而光路不同的光，即使傾斜方向相反也以大致相等的入射角度進行入射而透射的透射區(qū)域面的返回光分支棱鏡。
從上述偏振部件的光入射面入射的入射光，從光出射面出射，預(yù)定方向的直線偏振光分量以外的分量由反射型偏振元件反射，作為返回光入射到返回光分支棱鏡內(nèi)。入射的返回光，由于取決于入射位置的不同在該棱鏡內(nèi)進行不同次數(shù)的反射而光路不同。其中，比如，有可能存在返回到光調(diào)制裝置所在的該棱鏡的入射面一側(cè)的返回光。不過，該棱鏡具有包括使返回到入射面一側(cè)的返回光在光入射面上發(fā)生全反射，通過使此全反射的返回光透射而排出到光路外的透射區(qū)域的光排出面，通過使這些返回光即使相對光排出面傾斜方向相反仍以大致相等的入射角度進行入射，可以使光路方向不同的返回光不從光入射面返回入射光的光路地進行處理。在將這種光反射型的偏振元件，比如，應(yīng)用于投影機等光學(xué)裝置時，與采用光吸收型的偏振元件的場合相比，投影機等光學(xué)裝置的壽命變長。
另外，作為本發(fā)明的具體實施方式
，偏振部件，還具有配置于反射型偏振元件的光路后級，使透射該反射型偏振元件的全部的光在上述偏振部件內(nèi)的光學(xué)光路長度變?yōu)橄嗤剡M行調(diào)節(jié)的光路調(diào)整棱鏡。在此場合，可以利用光路調(diào)整棱鏡，對透射反射型偏振元件的光在返回光分支棱鏡中的光學(xué)光路長度差進行修正使在偏振部件內(nèi)的光學(xué)光路長度變?yōu)橄嗤?br> 另外，作為本發(fā)明的偏振部件的具體實施方式
，上述返回光分支棱鏡的光排出面的透射區(qū)域面相對光出射面垂直。在此場合，對于垂直光入射面地入射的光，可以將光排出面配置成為相對返回光的分量之中由于經(jīng)過不同次數(shù)的反射光路方向不同的多個分量，傾斜方向相反入射角度大致相等。另外，由光出射面反射直接入射到光排出面的光，由光排出面反射并在使入射光的光路平行移動的路徑中按與入射時相反方向行進而排出到外部。
另外，作為本發(fā)明的偏振部件的具體實施方式
，在上述返回光的光入射面上的反射是全反射。在此場合，反射的次數(shù)，取決于入射光的入射部位，并且，由于是全反射，反射的光，不從光入射面排出。
另外，作為本發(fā)明的偏振部件的具體實施方式
，返回光分支棱鏡的折射率大于等于1.415。在此場合，在光入射面上容易產(chǎn)生全反射。
另外，作為本發(fā)明的偏振部件的具體實施方式
，反射型偏振元件，相對光出射面平行配置。在此場合，由反射型偏振元件反射的反射光，在作為返回光再次入射到返回光分支棱鏡之際，返回光的光路方向可保持一致。
另外，作為本發(fā)明的偏振部件的具體實施方式
，上述返回光分支棱鏡的光入射面和光出射面，都是矩形，預(yù)定的傾角，相對矩形的短邊方向間設(shè)置。在此場合，與傾角相對矩形的長邊方向間設(shè)置的場合相比，返回光分支棱鏡可以做得薄。
另外，作為本發(fā)明的偏振部件的具體實施方式
，反射型偏振元件，有選擇地使與光出射面的傾斜方向相對應(yīng)地透射性相對變高的偏振分量透射。在此場合，可以使必需光更有效地透射，使對比度提高。
另外，作為本發(fā)明的偏振部件的具體實施方式
，返回光分支棱鏡，具有由光排出面和光出射面所形成的棱部分，被倒棱為與上述光入射面平行的面而形成的全反射面。在此場合，可不加厚返回光分支棱鏡而控制反射光的光路。
本發(fā)明的第1投影機的特征在于，具有射出照明光的照明裝置；對發(fā)自照明裝置的照明光進行調(diào)制的光調(diào)制裝置；配置于光調(diào)制裝置的后級，且只使利用上述光調(diào)制裝置進行調(diào)制的調(diào)制光之中，預(yù)定方向的直線偏振光透射而使像光射出的偏振部件；以及投影由光調(diào)制裝置及上述偏振部件形成的像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；上述偏振部件是上述任何一個本發(fā)明的偏振部件。
這樣，在該投影機中，在具有上述本發(fā)明的偏振部件的同樣的效果的同時，上述偏振部件，通過使用特征在于是上述任何一種的本發(fā)明的偏振部件的光反射型的偏振元件，與使用光吸收型的偏振元件的場合相比，不僅壽命變長，而且可以節(jié)省空間并可靠地抑制返回光的發(fā)生。
另外，本發(fā)明的第2投影機的特征在于，具有射出照明光的照明裝置；對發(fā)自上述照明裝置的照明光進行調(diào)制的光調(diào)制裝置；配置于上述光調(diào)制裝置的光路前級，只使預(yù)定方向的直線偏振光出射到上述光調(diào)制裝置的偏振元件；配置于上述光調(diào)制裝置的后級，且只使利用上述光調(diào)制裝置進行調(diào)制的調(diào)制光之中，與上述預(yù)定方向的直線偏振光正交方向的直線偏振光透射而使像光射出的偏振部件；以及投影由上述偏振元件、上述光調(diào)制裝置及上述偏振部件形成的像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；上述偏振元件是上述任何一個本發(fā)明的偏振部件。
這樣，在該投影機中，在具有上述本發(fā)明的偏振部件的同樣的效果的同時，利用該偏振部件，可以將入射到光調(diào)制裝置的照明光的偏振方向限定為特定方向，此外，通過使用光反射型的偏振元件，與使用光吸收型的偏振元件相比，壽命變長。
另外，本發(fā)明的第3投影機的特征在于，具有射出照明光的照明裝置；將照明光色分離為每種預(yù)定波長的色分離光學(xué)系統(tǒng)；對由色分離光學(xué)系統(tǒng)分離的各色光分別進行調(diào)制的多個光調(diào)制裝置；分別配置于上述多個光調(diào)制裝置的光路后級，且僅使利用上述多個光調(diào)制裝置進行調(diào)制的調(diào)制光之中，預(yù)定方向的直線偏振光透射而使像光射出的多個偏振部件；將由上述多個光調(diào)制裝置及上述多個偏振部件形成的上述各色光各自的像光合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；以及投影由上述色合成光學(xué)系統(tǒng)合成的像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；在上述多個偏振部件之中至少一個是上述任何一個本發(fā)明的偏振部件。
這樣，在該投影機中，在具有上述本發(fā)明的偏振部件的同樣的效果的同時，通過在各色光之中必要的部位采用光反射型的偏振元件，與只使用光吸收型的偏振元件的場合相比，不僅壽命變長，而且可以節(jié)省空間并可靠地抑制返回光的發(fā)生。另外，在此場合，該投影機，可以投影彩色圖像。
另外，本發(fā)明的第4投影機的特征在于，具有射出照明光的照明裝置；將上述照明光色分離為每種預(yù)定波長的色分離光學(xué)系統(tǒng)；對由上述色分離光學(xué)系統(tǒng)分離的各色光分別進行調(diào)制的多個光調(diào)制裝置；分別配置于上述多個光調(diào)制裝置的光路前級，只使預(yù)定方向的直線偏振光出射到上述光調(diào)制裝置的多個偏振元件；分別配置于上述多個光調(diào)制裝置的光路后級，且只使利用上述多個光調(diào)制裝置進行調(diào)制的調(diào)制光之中，與上述預(yù)定方向的直線偏振光正交的方向的直線偏振光透射而使像光射出的多個偏振部件；將由上述多個光調(diào)制裝置及上述多個偏振部件形成的上述各色光各自的像光合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；以及投影由上述色合成光學(xué)系統(tǒng)合成的像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；在上述多個偏振元件之中至少一個是上述任何一個本發(fā)明的偏振部件。
這樣，在該投影機中，在具有上述本發(fā)明的偏振部件的同樣的效果的同時，利用該偏振部件，可以將入射到光調(diào)制裝置的照明光的偏振方向限定為特定方向，此外，通過使用光反射型的偏振元件，與使用光吸收型的偏振元件相比，壽命變長。


圖1為用來說明實施方式1的投影機的示圖。
圖2為用來說明在實施方式1、2的投影機中使用的偏振部件的示圖。
圖3(a)、(b)為用來說明現(xiàn)有技術(shù)的偏振部件的示圖。
圖4為用來對現(xiàn)有技術(shù)的各條件進行說明的曲線圖。
圖5為用來對調(diào)制光具有角寬度的場合進行說明的示圖。
圖6為用來說明實施方式2的投影機的示圖。
圖7為示出偏振部件的立體圖。
圖8為用來說明在反射型光學(xué)元件中反射和透射的偏振分量的示圖。
圖9為用來說明實施方式4的返回光分支棱鏡的示圖。
圖10為用來說明與上述實施方式不同的實施方式的光路調(diào)整棱鏡的示圖。
符號說明50、250…投影機；10、210…照明裝置；20、271r、271g、271b…起偏器(偏振鏡)；25、272r、272g、272b…液晶面板；30、273r、273g、273b…偏振部件；40、240…投影透鏡；31…返回光分支棱鏡；32…反射型偏振元件；33…光路調(diào)整棱鏡；AI…入射區(qū)域；AT…透射區(qū)域面；34、334…光入射面；35、335…光出射面；36、336…光排出面；θ…頂角；α…底角；β…折射角具體實施方式
[實施方式1]圖1為用來說明實施方式1的投影機50的示圖。本實施方式的投影機50，具有形成照明光的照明裝置10；提高偏振度的起偏器20；作為形成調(diào)制光的光調(diào)制裝置的液晶面板25；由調(diào)制光形成像光的偏振部件30；以及作為投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡40。構(gòu)成照明裝置10、起偏器20、液晶面板25、偏振部件30及投影透鏡40的光學(xué)元件，以預(yù)定的照明光軸為基準進行定位。
照明裝置10，具有光源裝置1；透鏡陣列2、3；偏振變換元件陣列4；重疊透鏡5以及場透鏡6。
光源裝置1具有光源燈和使從該光源燈發(fā)射的光在一定方向上變?yōu)橐恢露涑龉庠垂釽L的反射鏡器。光源光WL的中心軸與照明光軸一致。在本例中，作為光源燈采用高壓水銀燈，但在其以外也可以使用金屬鹵化物燈及鹵素?zé)?。另外，在本例中，作為反射器采用的是拋物面鏡，但也可以采用在由橢圓面鏡構(gòu)成的反射器的出射面上配置平行化凹透鏡的構(gòu)成。
透鏡陣列2，具有在與照明光軸正交的面內(nèi)排列的多個小透鏡。透鏡陣列2的各小透鏡的輪廓形狀，可設(shè)定為與液晶面板25的圖像形成區(qū)域的形狀成大致相似形。比如，在液晶面板25的圖像形成區(qū)域的縱橫比(橫和縱的尺寸的比)為4∶3時，各小透鏡的縱橫比也設(shè)定為4∶3。
透鏡陣列3，具有與透鏡陣列2大致同樣的結(jié)構(gòu)，具有在與照明光軸正交的面內(nèi)排列的小透鏡。
偏振變換元件陣列4，具有將相對照明光軸傾斜配置的偏振分離膜及反射膜交互排列的結(jié)構(gòu)。
起偏器20，具有在藍寶石玻璃等的基板上設(shè)置偏振膜的結(jié)構(gòu)。
液晶面板25，比如，是將多晶硅TFT作為開關(guān)元件使用的部件，在圖示中省略，是將在對向配置的一對透明基板內(nèi)密封封入液晶的面板主體收置于保持框內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
偏振部件30，詳細情況見后述，具有返回光分支棱鏡31、反射型偏振元件32及光路調(diào)整棱鏡33。
投影透鏡40，具有收置于圓柱狀的框體內(nèi)的多個透鏡的透鏡組。
下面按照圖像形成的步驟對本實施方式的投影機50進行說明。
光源裝置1，使從該光源燈發(fā)射的光一致于一定方向而射出光源光WL。
透鏡陣列2，將從光源裝置1出射的光源光WL分割為部分光束。
透鏡陣列3，與重疊透鏡5一并，使由透鏡陣列2分割的各部分光束在液晶面板25的圖像形成區(qū)域上重疊而使得在液晶面板25的圖像形成區(qū)域上的照明光的光量分布均勻化。
偏振變換元件陣列4，將發(fā)自透鏡陣列3的各部分光束的偏振方向進行偏振變換而成為一種直線偏振光。由偏振變換元件陣列4變換為一種直線偏振光的各部分光束，通過重疊透鏡5在液晶面板25的圖像形成區(qū)域上重疊。
場透鏡6，通過將發(fā)自透鏡陣列3的部分光束變換為相對照明光軸大致平行的光束，調(diào)整照明光SL向起偏器20的入射角度，從照明裝置10作為照明光SL向起偏器20出射。
入射到起偏器20的照明光SL，由于起偏器20只使在液晶面板25中調(diào)制的一定方向的直線偏振光透射而吸收一定方向的直線偏振光以外的光，故偏振方向限定于更狹窄的范圍，在偏振度提高的狀態(tài)下入射到液晶面板25。
液晶面板25，根據(jù)圖像信息對照明光SL進行調(diào)制而形成調(diào)制光ML。形成的調(diào)制光ML，由于偏振部件30的作用，只有預(yù)定方向的直線偏振光透射。另外，將透射起偏器20的直線偏振光的方向和透射偏振部件30的直線偏振光的方向設(shè)定為互相正交。由液晶面板25調(diào)制的調(diào)制光ML，首先，入射到配置于液晶面板25的光路后級一側(cè)的偏振部件30的返回光分支棱鏡31。之后，透射返回光分支棱鏡31的調(diào)制光ML，入射到反射型偏振元件32。此處，在入射的調(diào)制光ML的偏振分量之中，作為必需光的預(yù)定方向的直線偏振光分量(比如，相對紙面垂直的偏振光)，透射反射型偏振元件32，由光路調(diào)整棱鏡33將透射偏振部件30的全部光束的光學(xué)光路長度調(diào)整為一致。
另一方面，在入射的調(diào)制光ML的偏振分量之中，作為不需要光的預(yù)定方向的直線偏振光分量以外的光，由反射型偏振元件32反射，被反射型偏振元件32反射的反射光，作為返回光RL再入射到返回光分支棱鏡31。再入射的返回光RL，通過返回光分支棱鏡31具有的機構(gòu)，不返回到液晶面板25一側(cè)而是排出到調(diào)制光ML的光路外(詳細情況見后述)。在本實施方式的投影機50中，因為使用光反射型偏振元件32，與使用光吸收型的偏振元件相比，發(fā)熱量低，壽命長。
投影透鏡40，將利用起偏器20、液晶面板25及偏振部件30形成的光學(xué)像作為投影光以預(yù)期的放大率投影到屏幕等上。
另外，在本實施方式中，具有反射型偏振元件32的偏振部件30是設(shè)置于液晶面板25的后級，但也可以將使用反射型偏振元件的同樣的偏振部件使用在液晶面板25的前級。在此場合，通過設(shè)置使用具有與偏振部件30同樣的結(jié)構(gòu)、使與透射偏振部件30的直線偏振光的方向正交的方向的直線偏振光可以透射的反射型偏振元件的偏振部件代替起偏器20，不僅可以與起偏器20同樣將通過液晶面板25調(diào)制的直線偏振光的方向限定于更狹窄的范圍，提高偏振度，而且可以提高其耐久性。
圖2為用來說明在圖1的投影機50中使用的偏振部件30的示圖。如上所述，偏振部件30，具有返回光分支棱鏡31、反射型偏振元件32及光路調(diào)整棱鏡33。
返回光分支棱鏡31，是三角柱棱鏡，具有與液晶面板25對向，包括發(fā)自液晶面板25的調(diào)制光ML大致垂直入射的入射區(qū)域AI的光入射面34；相對光入射面34以作為預(yù)定的傾角的頂角θ配置的光出射面35；以及包括將經(jīng)光出射面35入射到內(nèi)部的返回光RL排出到調(diào)制光ML的光路外的透射區(qū)域面AT的光排出面36。由這三個面形成返回光分支棱鏡31的側(cè)面。另外，以光出射面35和光排出面36所成的角作為底角α，特別是，在本實施方式中，以底角α為90°。就是說，光排出面36，垂直于光出射面35。并且，以作為排出返回光RL的區(qū)域的光入射面34上的除入射區(qū)域AI外的區(qū)域作為透射區(qū)域AT’。
反射型偏振元件32，相對返回光分支棱鏡31的光出射面35平行配置。特別是，在本實施方式中，在藍寶石等的透明板上設(shè)置有反射型偏振層的反射型偏振元件32粘貼在返回光分支棱鏡31的光出射面35上。
另外，光路調(diào)整棱鏡33，具有使透射反射型偏振元件32后的透射光TL入射的入射面37和使透射光路調(diào)整棱鏡33后的透射光TL出射的出射面38。其結(jié)構(gòu)為入射面37與反射型偏振元件32平行，并且出射面38與返回光分支棱鏡31的光入射面34平行。特別是，在本實施方式中，光路調(diào)整棱鏡33的入射面37粘貼在反射型偏振元件32上。
另外，光路調(diào)整棱鏡33，具有與返回光分支棱鏡31的折射率n相同的折射率，入射面37與出射面38所成的角φ等于頂角θ。利用光路調(diào)整棱鏡33，可以使從返回光分支棱鏡31的光入射面34入射而從光路調(diào)整棱鏡33的出射面38出射的全部光束在偏振部件30內(nèi)的光學(xué)光路長度變?yōu)橐恢?。此外，由于出射?8與返回光分支棱鏡31的光入射面34平行，故從返回光分支棱鏡31的光入射面34入射的作為必需光的直線偏振光分量經(jīng)光路調(diào)整棱鏡33不折射而射出。
另外，在光路調(diào)整棱鏡33的折射率與返回光分支棱鏡31的折射率n不同時，也可以通過適當(dāng)調(diào)節(jié)角φ使透射光TL的光學(xué)光路長度一致。
另外，在本實施方式中，反射型偏振元件32的構(gòu)成為在藍寶石等的透明板上設(shè)置反射型偏振層，在反射型偏振元件32的光入射面上粘貼返回光分支棱鏡31的光出射面35，而在光出射面上粘貼光路調(diào)整棱鏡33的入射面37，但其構(gòu)成也可以為對返回光分支棱鏡31的光出射面35及光路調(diào)整棱鏡33的入射面37任何一方直接成膜形成反射型偏振層，或直接粘貼偏振片，使其與另一方粘接。
下面，關(guān)于調(diào)制光ML對入射區(qū)域AI的每個入射位置的各光路，主要是通過追蹤作為反射型偏振元件32中的反射光的返回光RL，對本實施方式的像光的形成方法的特征進行說明。特別是，在本實施方式中成為問題的在于返回光RL的處理。即，作為不需要光的返回光RL，不返回液晶面板25的圖像形成區(qū)域是重要的。
在圖2中，將包含構(gòu)成返回光分支棱鏡31的底角α的光出射面35和光排出面36的棱的垂直于光入射面34的面作為分支面DL。分支面DL，將光入射面34分支為來自液晶面板25的調(diào)制光ML大致垂直入射的入射區(qū)域AI和作為排出返回光RL的區(qū)域之一的透射區(qū)域AT’。所以，液晶面板25，位于圖2中分支面DL的下方一側(cè)。就是說，返回光RL，在從透射區(qū)域AT’排出的場合，通過使其朝向與分支面DL不交叉的方向，可不影響液晶面板25進行處理。就是說，返回光RL，在透射區(qū)域AT’中在與分支面DL平行或圖2中上方即遠離液晶面板25的方向上排出，導(dǎo)往光學(xué)系統(tǒng)外。
此處，調(diào)制光ML，從液晶面板25出射，相對光入射面34垂直入射。在調(diào)制光ML之中，從接近底角α一方起順次為調(diào)制光ML1、ML2及ML3。即調(diào)制光ML1，參照圖2，位于圖面上入射區(qū)域AI的上方一側(cè)，調(diào)制光ML2在入射區(qū)域AI的中央附近，調(diào)制光ML3位于入射區(qū)域AI的下方一側(cè)。
首先，入射到光入射面34的調(diào)制光ML1，從光出射面35出射，其中作為必需光的直線偏振光分量，透射反射型偏振元件32，由此得到的透射光TL，由光路調(diào)整棱鏡33調(diào)整光學(xué)光路長度。另一方面，在入射的調(diào)制光ML1的偏振分量之中，作為不需要光的分量，由反射型偏振元件32反射，成為返回光RL1返回到返回光分支棱鏡31內(nèi)。此返回光RL1，由光排出面36的透射區(qū)域面AT反射。由透射區(qū)域面AT反射的返回光RL1，因為底角α是90°，與作為入射光的調(diào)制光ML1平行，即與分支面DL平行，不返回液晶面板25而從透射區(qū)域AT’排出，實施使其入射到吸光體等的處理。
之后，入射到光入射面34的調(diào)制光ML2從光出射面35出射，其中作為必需光的直線偏振光分量，透射反射型偏振元件32，由此得到的透射光TL，由光路調(diào)整棱鏡33調(diào)整光學(xué)光路長度。另一方面，在入射的調(diào)制光ML2的偏振分量之中，作為不需要的光分量，由反射型偏振元件32反射，成為返回光RL2而返回到返回光分支棱鏡31內(nèi)。此處，返回光分支棱鏡31的構(gòu)成為使返回光RL2在光入射面34中發(fā)生全反射以使返回光RL2不返回液晶面板25。此時，返回光RL2對光入射面34的入射角為2θ。所以，返回光分支棱鏡31，作為全反射條件，對于頂角θ及折射率n滿足以下的條件(1)θ≥12sin-11n···(1)]]>即，為使頂角θ變小，必須使用折射率n大的物質(zhì)制作返回光分支棱鏡31。在滿足這一條件(1)時，返回光RL2，在光入射面34上發(fā)生全反射。全反射后的返回光RL2，入射到光排出面36的透射區(qū)域面AT。此時的相對光排出面36的返回光RL2的入射角φ的角度為(180°-α)-3θ。特別是，在本實施方式中，因為設(shè)α＝90°，得到φ＝90°-3θ。此處，返回光分支棱鏡31的構(gòu)成為使返回光RL2不在光排出面36上發(fā)生全反射。其原因為在光排出面36上發(fā)生全反射時，反射后的返回光RL2，在返回光分支棱鏡31內(nèi)會變成雜散光。有可能返回到液晶面板25之故。所以，入射角φ，為了不發(fā)生全反射，滿足條件 由于φ＝90°-3θ，該條件與 同值。以此作為條件(2)。所以，在滿足這些條件(1)、(2)的條件下，返回光RL2，不返回到液晶面板25而排出，實施使其入射到吸光體等的處理。
之后，入射到光入射面34的調(diào)制光ML3從光出射面35出射，其中作為必需光的直線偏振光分量，透射反射型偏振元件32，由此得到的透射光TL，由光路調(diào)整棱鏡33調(diào)整光學(xué)光路長度。另一方面，在入射的調(diào)制光ML3的偏振分量之中，作為不需要光的分量，由反射型偏振元件32反射，成為返回光RL3返回到返回光分支棱鏡31內(nèi)。此處，因為調(diào)制光ML2和調(diào)制光ML3是相對反射型偏振元件32以相同角度入射，故由反射型偏振元件32反射的而入射到返回光分支棱鏡31的返回光RL2和返回光RL3以相同角度入射到光入射面34。所以，如上所述，在滿足返回光RL2發(fā)生全反射的條件(1)的返回光分支棱鏡31中，入射到光入射面34的返回光RL3，不返回到液晶面板25一側(cè)，與返回光RL2的場合一樣在光入射面34上發(fā)生全反射。此外，在光入射面34上發(fā)生全反射的返回光RL3，再次從返回光分支棱鏡31的光出射面35出射并由反射型偏振元件32反射。由反射型偏振元件32反射再次返回到返回光分支棱鏡31的返回光RL3，入射到光排出面36的透射區(qū)域面AT。此時相對光排出面36的入射角ξ的角度為α-3θ。特別是，在本實施方式中，因為設(shè)α＝90°，得到ξ＝90°-3θ。此處，返回光RL3，與返回光RL2時一樣，返回光分支棱鏡31的構(gòu)成為使其不在光排出面36上發(fā)生全反射。此處，入射角φ和入射角ξ，可分別利用φ＝(180°-α)-3θ、ξ＝α-3θ求出，在本實施方式中，因為底角α為90°，入射角φ和入射角ξ，都可以利用φ＝(90°)-3θ、ξ＝90°-3θ求出，即φ＝ξ。所以，如上所述，在滿足返回光RL2不發(fā)生全反射的條件(2)的返回光分支棱鏡31中，入射到光排出面36的返回光RL3，不在光排出面36上發(fā)生全反射而出射。
另外，在底角α為90°以外的場合，返回光RL2和返回光RL3中的一方向光排出面36入射的入射角的角度變小，并且另一方的入射角的角度變大。當(dāng)入射角的角度變大時，容易發(fā)生全反射。所以，使底角α等于90°為最優(yōu)條件，實用上優(yōu)選是使底角α等于90°或大致等于90°。
所以，在滿足上述條件(1)、(2)的返回光分支棱鏡31中，返回光RL3，不返回到液晶面板25而從光排出面36排出，實施使其入射到吸光體等的處理。
以上，考慮到使由反射型偏振元件32反射而返回到返回光分支棱鏡31的返回光RL2、RL3在光入射面34上發(fā)生全反射的條件，并且，通過使底角α成為優(yōu)選值90°或大致為90°時，在相對光排出面36的各返回光RL的傾斜方向相反、入射角度大致相等地配置的狀態(tài)下，因為反射型偏振元件32的反射光，即不需要光分量，從光排出面36的透射區(qū)域面AT排出，使光路方向不同的不需要光分量不返回到液晶面板25而排出到調(diào)制光ML的光路外，實施使其入射到吸光體等的處理。
另外，由頂角θ的值確定返回光分支棱鏡31內(nèi)的返回光RL的全反射的次數(shù)，比如，在頂角θ小于22.5°的場合等，對于上述返回光，也有可能在返回光分支棱鏡內(nèi)發(fā)生再一次或再多于等于兩次的全反射，對于這一場合也同樣可以進行考察。
圖3(a)、(b)分別為用來說明現(xiàn)有技術(shù)和已知的偏振部件的示圖。各偏振部件30a、30b分別具有返回光分支棱鏡31a、31b；反射型偏振元件32a、32b以及光路調(diào)整棱鏡33a、33b。另外，因為除了返回光分支棱鏡31a、31b的形狀之外具有相同的結(jié)構(gòu)，關(guān)于相同部分的說明不贅述。
在圖3(a)中，返回光分支棱鏡31a的光入射面34a和光排出面36a所成的角度為直角。在此場合，為使由反射型偏振元件32a反射的返回光RL2a、RL3a，返回到返回光分支棱鏡31a，在光入射面34a發(fā)生全反射，返回光分支棱鏡31a的頂角θ’及返回光分支棱鏡31a的折射率n’，與本實施方式一樣，滿足以下的條件θ′≥12sin-11n]]>此外，返回光RL3a，以入射角ξa入射到光排出面36a，由反射型偏振元件32a反射，返回到返回光分支棱鏡31a，直接入射到光排出面36a的返回光RL1a及上述的返回光RL2a，相對光排出面36a的垂線互相傾斜方向相反以大致相等的入射角φa入射到光排出面36a。
此處，對于光入射面34a和光排出面36a所成的角度為垂直的返回光分支棱鏡31a，返回光RL3a對光排出面36a的入射角ξa，可以以ξa＝90°-4θ’求出，而返回光RL1a、返回光RL2a對光排出面36a的入射角φa，可以以φa＝90°-2θ’求出。所以，與返回光RL3a對光排出面36a的入射角ξa相比，返回光RL1a、返回光RL2a對光排出面36a的入射角φa變大，返回光RL1a、RL2a，與返回光RL3a相比，在光排出面36a中，易于發(fā)生全反射。假如返回光RL1a受到光排出面36a反射時，由光排出面36a反射的返回光RL1a，從偏振部件30a向著液晶面板出射。另外，假如返回光RL2a受到光排出面36a反射時，由反射型偏振元件32a反射，從偏振部件30a向著液晶面板出射。
圖4為圖3(a)中示出的返回光分支棱鏡31a的返回光RL1a、RL2a關(guān)于下述條件(1)’、(2)’的曲線圖。橫軸表示返回光分支棱鏡31a的折射率n’，縱軸表示頂角θ’。在此場合，在光入射面34a上返回光RL1a、RL2a發(fā)生全反射的條件(1)’為θ′≥12sin-11n′···(1)′]]>將此不等式的右邊記作θ1時的曲線示于圖4的曲線圖上。另外，在光排出面36a上返回光RL1a、RL2a不發(fā)生全反射的條件(2)’，由于返回光RL1a、RL2a對光排出面36a的入射角φa為φa＝90°-2θ’，故變成 在將此不等式的右邊記作θ2時的曲線示于圖4的曲線圖上。就是說，頂角θ’應(yīng)滿足的條件，在曲線圖上為θ’≥θ1，且θ’≥θ2的區(qū)域。所以，從曲線圖可知，在折射率n’小于1.415時，以條件(1)’求出的θ1的值，比以條件(2)’求出的θ2的值大，頂角θ’只要滿足條件(1)’即可，反之，在折射率n’大于等于1.415時，以條件(2)’求出的θ2的值，比以條件(1)’求出的θ1的值大，頂角θ’必須滿足條件(2)’。
然而，在返回光分支棱鏡31a的折射率n’小于1.415時，條件(1)’比條件(2)’嚴格，只要滿足條件(1)’即可，但實用上對于制造1.415左右及小于1.415的折射率的棱鏡，材質(zhì)非常有限。并且，因為折射率小時，在棱鏡中在光入射面34a上返回光RL2a、RL3a難以發(fā)生全反射，為了滿足條件(1)’，頂角θ’必須在一定程度上加大。另一方面，因為在折射率大的棱鏡中在光排出面36a上返回光RL1a、RL2a易于發(fā)生全反射，為了滿足條件(2)’，頂角θ’必須加大。
就是說，在偏振部件30a中，要想減小頂角θ’，條件(1)’或條件(2)’中的某一個不滿足?；蛘撸趯l件(2)’作為返回光RL3a在光排出面36a上不發(fā)生全反射的條件由入射角ξa求出θ2時，θ2的值也可以比由返回光RL1a、RL2a的入射角φa求出的場合小，頂角θ’可以減小，但由于為使返回光RL不從偏振部件30a向著液晶面板出射，必須限制發(fā)自液晶面板的調(diào)制光的入射的區(qū)域以便發(fā)自液晶面板的調(diào)制光的不需要光不追循返回光RL1a、RL2a的光路，其結(jié)果，為了確保發(fā)自液晶面板的調(diào)制光的入射區(qū)域，偏振部件30a必須加厚。
此處，作為用來使被反射型偏振元件32b反射，由光入射面34b全反射而從光排出面36b排出的返回光RL2b從光排出面36b高效率地排出的方法，已知有圖3(b)這樣的偏振部件30b。在圖3(b)中，在返回光分支棱鏡31b中，設(shè)計有使由反射型偏振元件32b反射在光入射面34b上發(fā)生全反射而從光排出面36b排出的返回光RLb相對光排出面36b垂直入射、透射而排出的底角α’。
然而，在此場合，在偏振部件30b中，對于追循由反射型偏振元件32b反射在光入射面34b上發(fā)生全反射而再次由反射型偏振元件32b反射而入射到光排出面36b的返回光RL3這樣的光路的光，易于在光排出面36b上發(fā)生全反射，在光入射面34b上，產(chǎn)生必須附加不使用作為返回光RL3的發(fā)生源的調(diào)制光ML3入射的區(qū)域等等的限制。這樣，在入射區(qū)域受到限制時，棱鏡必須加厚。另外，在返回光分支棱鏡31b的場合，由于不具有成為垂直的部位，制造也變得復(fù)雜。
另外，在圖4的曲線圖中θ3、θ4，分別是針對調(diào)制光ML相對光入射面34a的垂線具有角寬度入射到光入射面34a的場合的條件(1)’、(2)’同樣考慮的參數(shù)，但在此場合仍然應(yīng)該將折射率的值為1.415的場合作為邊界考慮的條件也有變化。
在以上的說明中，是假設(shè)從液晶面板25發(fā)出的調(diào)制光ML相對光入射面34、34a及34b基本上垂直進行說明的，下面對調(diào)制光ML相對光入射面34、34a、34b的垂線具有角寬度的場合具體進行說明。
圖5為用來對在本實施方式中調(diào)制光ML2、ML3相對光入射面34的垂線具有角寬度的場合的偏振部件30內(nèi)的光路進行說明的示圖。在此場合，相對光入射面34的垂線具有角寬度的調(diào)制光ML，在從光入射面34入射到返回光分支棱鏡31之后發(fā)生折射。將對光入射面34的折射角設(shè)為折射角β，與調(diào)制光ML2、ML3垂直入射到光入射面34的場合一樣，對返回光RL2、RL3進行追蹤。在此場合，在返回光RL2受到合計為2次，返回光RL3受到3次反射之后(包括全反射)，從光排出面36的透射區(qū)域面AT透射出射。此時，由反射型偏振元件32反射的返回光RL2、返回光RL3相對光入射面34的入射角為2θ-β。所以，在此場合，在光入射面34上的全反射條件都為θ≥12sin-11n+β2···(3)]]>并且，用于使在光排出面36上不發(fā)生全反射的條件，在設(shè)入射角分別為ζ、η時，ζ≤sin-11n]]>
η≤sin-11n]]>此處，ζ＝(180°-α)-3θ+β，η＝α-3θ+β。此外，由于α＝90°，所以ζ＝η＝90°-3θ+β，使返回光RL2、RL3在光排出面36上不發(fā)生全反射的返回光分支棱鏡31的條件都和 同值。所以，在滿足這些條件(3)、(4)的條件下，返回光RL2、RL3不返回液晶面板25一側(cè)而排出地被處理。另外，從入射角ζ、η的條件式可知，與先前說明的調(diào)制光ML垂直入射到光入射面34的場合一樣，在底角α為90°以外的場合，一方的入射角的角度變小，而另一方的角度變大。在入射角的角度變大時，容易發(fā)生全反射。所以，使底角α等于90°為最優(yōu)條件，實用上優(yōu)選是底角α為90°或接近90°。另外，比較上述條件(1)、(2)可知，在此場合，只有對應(yīng)于分別包含折射角β的右邊末項的部分條件變嚴格。
另外，在圖5中，調(diào)制光ML的角寬度相對光入射面34的垂線向著一方傾斜朝向圖中下方，但相對光入射面34的垂線從其他方向傾斜，比如，朝向圖中上方也可以同樣考察。另外，實用上該角寬度為±15°左右，與此相聯(lián)系的折射角β的角度約為8°。
實施方式1中的投影機50是所謂的單板式裝置，在實施方式2中對在三板式的投影機中使用光反射型的偏振部件30的場合進行說明。
圖6為用來說明本實施方式的投影機250的結(jié)構(gòu)的示圖。投影機250，具有形成照明光SL的照明裝置210；將照明光SL分離為各種特定波長的色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)220；具有按每種各色使像光形成的光調(diào)制裝置及將這些像光合成而形成合成光的色合成光學(xué)系統(tǒng)的投影光形成光學(xué)系統(tǒng)270；以及作為將形成的合成光作為投影光以預(yù)期的放大率投影到屏幕等之上的投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡240。構(gòu)成照明裝置210、色分離光學(xué)系統(tǒng)220、投影光形成光學(xué)系統(tǒng)270以及投影透鏡240的光學(xué)元件，以預(yù)定的照明光軸為基準進行定位。
照明裝置210，具有光源裝置201；透鏡陣列202、203；偏振變換元件陣列204；重疊透鏡205以及鏡體206。光源裝置201，產(chǎn)生光源光WL，透鏡陣列202、203和重疊透鏡205，使在后述的投影光形成光學(xué)系統(tǒng)270中設(shè)置的液晶面板272r、272g、272b的圖像形成區(qū)域中的光量在光束剖面內(nèi)均勻化。鏡體206改變光源光WL的光路。
色分離光學(xué)系統(tǒng)220，具有鏡體55、56、57；分色鏡58、59；中繼透鏡60、61；以及場透鏡62、63、64。分色鏡58、59是在玻璃基板等的透明基板上涂覆電介質(zhì)多層膜而成。
投影光形成光學(xué)系統(tǒng)270，具有提高由色分離光學(xué)系統(tǒng)220分離的各色光的偏振度的起偏器271r、271g、271b；作為對從各起偏器271r、271g、271b出射的各色光進行調(diào)制形成調(diào)制光的光調(diào)制裝置的各色的液晶面板272r、272g、272b；由各液晶面板272r、272g、272b所調(diào)制的調(diào)制光形成像光的偏振部件273r、273g、273b；以及作為合成各色的像光而形成合成光的色合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡280。液晶面板272r、272g、272b，比如，是將多晶硅TFT作為開關(guān)元件使用的部件，在圖示中省略，是將在對向配置的一對透明基板內(nèi)密封封入液晶的面板主體收置于保持框內(nèi)的結(jié)構(gòu)。十字分色棱鏡280，將反射紅色光的電介質(zhì)多層膜和反射藍色光的電介質(zhì)多層膜沿著四個直角棱鏡的界面以大致為X形狀設(shè)置，利用這些電介質(zhì)多層膜合成三種色光。另外，偏振部件273r、273g、273b，分別具有返回光分支棱鏡、反射型偏振元件及光路調(diào)整棱鏡，因為具有與實施方式1中同名的部件同樣的功能，就將圖面上的記載及說明予以省略。
投影透鏡240，具有在圓柱狀的框體內(nèi)收置有多個透鏡的透鏡組。
下面按照圖像形成的步驟對投影機250的功能進行說明。在圖6中，發(fā)自光源裝置201的光源光WL，首先透射透鏡陣列202。其后，光源光WL，由鏡體206反射，進而，透射透鏡陣列203，偏振變換元件陣列204及重疊透鏡205。此處，透鏡陣列202、203及重疊透鏡205，具有使光源光WL在后述的投影光形成光學(xué)系統(tǒng)270中設(shè)置的液晶面板272r、272g、272b的圖像形成區(qū)域中的光量在光束剖面內(nèi)均勻化的作用。另外，光源光WL中包含的光，通過全部由鏡體206反射而轉(zhuǎn)換方向。通過以上方式由光源光WL形成照明光SL，入射到色分離光學(xué)系統(tǒng)220。由于照明裝置210的光源裝置201，透鏡陣列202、203，偏振變換元件陣列204和重疊透鏡205，與前面說明的實施方式1的照明裝置10的光源裝置1，透鏡陣列2、3，偏振變換元件陣列4和重疊透鏡5的結(jié)構(gòu)相同，詳細說明予以省略。
入射到色分離光學(xué)系統(tǒng)220的照明光SL，由第1分色鏡58的電介質(zhì)多層膜將其分離為紅色光RL及包含藍色光BL和綠色光GL的光。
進而，包含綠色光GL和藍色光BL的光，由第2分色鏡59分離為綠色光GL和藍色光BL。第2分色鏡59，具有反射綠色光GL和透射藍色光BL的特性。
利用以上的分色鏡58、59的功能，照明光SL按照各頻帶分離為紅色光RL、綠色光GL和藍色光BL。
透射分色鏡58的紅色光RL，受到反射鏡55的反射，透射用作聚光元件的場透鏡62，入射到紅色用的起偏器271r及液晶面板272r。上述場透鏡62，將從透鏡陣列203出射的各部分光束變換為相對照明光軸大致平行的光束。對于設(shè)置于其它液晶面板272g、272b的光入射一側(cè)的場透鏡63、64也一樣。
由分色鏡59反射的綠色光GL，通過場透鏡63，入射到綠色用起偏器271g及液晶面板272g。
另一方面，透射分色鏡59的藍色光BL，通過中繼透鏡60、61，進而還通過場透鏡64，入射到藍色用的起偏器271b及液晶面板272b。
由中繼透鏡60、61，反射鏡56、57構(gòu)成中繼光學(xué)系統(tǒng)，具有將作為經(jīng)過分色鏡58、59分離的色光的藍色光BL一直引導(dǎo)到液晶面板271b的功能。
另外，在本實施方式中，從分色鏡58起一直到藍色光BL入射的起偏器271b為止的藍色光BL的幾何學(xué)光路長度，比從分色鏡58起一直到綠色光GL入射的起偏器271g為止的綠色光GL的幾何學(xué)光路長度及從分色鏡58起一直到紅色光RL入射的起偏器271r為止的紅色光RL的幾何學(xué)光路長度為長。由此，之所以在藍色光使用中繼光學(xué)系統(tǒng)，由于藍色光BL的光路的幾何學(xué)長度比其他色光的光路的幾何學(xué)長度長，為了防止光發(fā)散等引起的光的利用效率的降低，必須對藍色光BL進行修正，為進行此種修正，在藍色光的光路中設(shè)置中繼透鏡60、61等。就是說，為了將入射到中繼透鏡60中的光束按照原樣不變傳送到場透鏡64。
由色分離光學(xué)系統(tǒng)220分離的各色光，由這3片液晶面板272r、272g、272b，起偏器271r、271g、271b及偏振部件273r、273g、273b根據(jù)圖像信息進行調(diào)制而形成光學(xué)像。
入射到起偏器271r、271g、271b的各色光RL、GL、BL，由于起偏器271r、271g、271b只使在液晶面板272r、272g、272b中調(diào)制的特定方向的直線偏振光透射而吸收特定方向的直線偏振光以外的光，而將偏振方向限定于更狹窄的范圍，在偏振度提高的狀態(tài)下入射到液晶面板272r、272g、272b。液晶面板272r、272g、272b，根據(jù)圖像信息對各色光RL、GL、BL進行調(diào)制而形成調(diào)制光ML。形成的調(diào)制光ML，與實施方式1一樣，通過偏振部件273r、273g、273b的作用，使作為必需光的預(yù)定方向的直線偏振光分量出射到十字分色棱鏡280，將作為不需要光的偏振分量排出到光路之外。另外，將透射起偏器271r、271g、271b的直線偏振光的方向和透射偏振部件273r、273g、273b的直線偏振光方向設(shè)定為互相正交。
此外，對各色每一種所形成的像光，由十字分色棱鏡280合成，由十字分色棱鏡280合成的來自各液晶面板272r、272g、272b的像光，由投影透鏡240投影到屏幕等之上，在該屏幕上顯示預(yù)期的放大率的彩色合成圖像。
在本實施方式的投影機250中，因為使用光反射型偏振元件，與使用光吸收型的偏振元件相比，壽命長。
另外，在本實施方式中，具有反射型偏振元件的偏振部件273r、273g、273b是設(shè)置于液晶面板272r、272g、272b的光路后級一側(cè)，但也可以將使用反射型偏振元件的偏振部件使用在光調(diào)制裝置的光路前級一側(cè)。在此場合，設(shè)置具有與偏振部件273r、273g、273b同樣的結(jié)構(gòu)的反射型的偏振部件來代替起偏器271r、271g、271b，由于這種反射型的偏振部件具有的偏振的透射和反射特性，可以與起偏器271r、271g、271b同樣將偏振的方向限定于更狹窄的范圍，不僅可以提高偏振度，而且可以提高其耐久性。
另外，在本實施方式中，在各色光的所有光路上使用具有反射型偏振元件的偏振部件273r、273g、273b，但根據(jù)光路的不同，特別是在壽命等方面不產(chǎn)生問題時，也可以將任何一個偏振部件273r、273g、273b適當(dāng)置換為光吸收型的偏振元件。比如，也可以只有藍色光BL的光路使用偏振部件273b，在其他色的光路上將偏振部件273r、273g置換為光吸收型的偏振元件。
圖7為示意地示出實施方式3的液晶面板25及偏振部件30的立體圖。在此場合，液晶面板25為橫向較長的矩形形狀的液晶面板，由此形成的調(diào)制光ML也為橫向較長的矩形。另外，在偏振部件30的返回光分支棱鏡31中，光入射面34和光出射面35，都為矩形，根據(jù)調(diào)制光ML的形狀形成光入射面34內(nèi)的入射區(qū)域AI。
此處，頂角θ，與橫向較長的矩形的短邊E2、E3的方向相關(guān)地設(shè)置。就是說，是以矩形的光入射面34的一條長邊E1作為構(gòu)成矩形的光出射面35的棱并使光入射面34和光出射面35所成的角度為頂角θ而形成返回光分支棱鏡31。由此，在將光入射面34和光出射面35相接的棱設(shè)定為矩形的長邊而形成返回光分支棱鏡31的場合，與將光入射面34的一條短邊(比如，短邊E2)作為與矩形的光出射面35相接的棱并且將光入射面34和光出射面35所成的角度作為頂角θ而形成返回光分支棱鏡31的場合相比，可以制作具有相同頂角θ的更薄的返回光分支棱鏡31。
圖8為用來說明在反射型偏振元件32中反射和透射的調(diào)制光ML偏振分量的示圖。包含于調(diào)制光ML中的偏振方向不同的各偏振分量分別以虛線的箭頭和黑點表示。一般，返回光分支棱鏡31的光出射面35及光路調(diào)整棱鏡33的入射面37，與其傾斜方向相對應(yīng)容易使與該面交叉方向的直線偏振光分量(虛線箭頭)透射，而容易反射與面平行方向的直線偏振光分量(黑點)。另外，反射型偏振元件32，具有因精細結(jié)構(gòu)的圖形方向的不同，對入射光的各偏振分量的透射和反射特性不同的性質(zhì)。所以，通過將具有黑點的偏振方向的光設(shè)定為返回光RL，將具有虛線的箭頭的偏振方向的光設(shè)定為透射光TL，并使對反射型偏振元件32設(shè)定的精細結(jié)構(gòu)的圖形的朝向也相應(yīng)地一致，可以使作為必需光的透射光TL更有效地透射，可以使對比度提高。
圖9為用來說明具有上述實施方式的返回光分支棱鏡的變形的實施方式4的返回光分支棱鏡331的偏振部件330的示圖。以下，對本實施方式的返回光分支棱鏡331的形狀予以描述。在以下的說明中，對于與實施方式1同樣的結(jié)構(gòu)及同一部件賦予同一符號，其詳細說明則省略或簡化。
返回光分支棱鏡331，相對由光入射面、光排出面及光出射面三面構(gòu)成的三角柱形狀的棱鏡的返回光分支棱鏡31，只是在對由光排出面和光出射面形成的棱部分(圖中虛線部分)，比如，進行倒棱這一點上不同。另外，此處，與返回光分支棱鏡31一樣，設(shè)定光排出面和光出射面所成的角度為直角。將由倒棱新形成的面作為全反射面339。全反射面339，相對光入射面334平行。另外，通過倒棱殘留的光出射面335與未圖示的反射型偏振元件，與實施方式1相同地設(shè)計成為相對應(yīng)的形狀。
在返回光分支棱鏡331為這樣的形狀的場合，比如，排出返回光RL1的透射區(qū)域AT’與入射區(qū)域AI可以離開。結(jié)果，可通過控制反射光的光路使作為不需要光的返回光RL1更遠離未圖示的液晶面板。另外，全反射面339，通過倒棱而與光入射面334平行，返回光分支棱鏡331，與返回光分支棱鏡31相比，不變厚。另外，各返回光RL，從光入射面334的透射區(qū)域AT’、光排出面336的透射區(qū)域面AT排出，實施使其入射到吸光體等的處理。另外，入射到全反射面339的返回光RL，由于條件(1)而全反射，但因為全反射后的光路與返回光RL1平行，可進行同樣的處理。

圖10為用來說明上述實施方式的光路調(diào)整棱鏡的變形的實施方式5的光路調(diào)整棱鏡的示圖。以下，對本實施方式的光路調(diào)整棱鏡的形狀予以描述。另外，在以下的說明中，對于與實施方式1同樣的結(jié)構(gòu)及同一部件賦予同一符號，其詳細說明則省略或簡化。
圖10(a)示出具有上述實施方式1的返回光分支棱鏡31及反射型偏振元件32和本實施方式的光路調(diào)整棱鏡333a的偏振部件330a。
偏振部件330a的光路調(diào)整棱鏡333a與返回光分支棱鏡31相同。所以，在減少部件的種類、大量生產(chǎn)等場合有利。
圖10(b)示出具有上述實施方式1的返回光分支棱鏡31及反射型偏振元件32和本實施方式的光路調(diào)整棱鏡333b的偏振部件330b。
偏振部件330b的光路調(diào)整棱鏡333b，是具有作為可形成與返回光分支棱鏡31的光入射面34同一平面的面的位置調(diào)整面340的四角柱。所以，經(jīng)反射型偏振元件32對返回光分支棱鏡31和光路調(diào)整棱鏡333b進行組合之際，返回光分支棱鏡31和光路調(diào)整棱鏡333b的位置對準容易。此外，光路調(diào)整棱鏡333b的位置調(diào)整面340和出射面338b平行，具有與位置調(diào)整面340和出射面338b垂直的底面341的光路調(diào)整棱鏡333b，在將偏振部件330b組裝到投影機等之中的場合定位和固定容易。
另外，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，可以達到本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形和改良等包括于本發(fā)明之內(nèi)。
在上述實施方式中，是設(shè)定使藍色光通過中繼光學(xué)系統(tǒng)，藍色光的光路的幾何學(xué)長度比其他色光的光路的幾何學(xué)長度長，但并不限定于此，比如，也可以采用使紅色光通過中繼光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
此外，在上述實施例中，是只以從觀察屏幕的方向進行投影的正投型的投影機為例進行說明，但在本發(fā)明中也可以應(yīng)用于從與觀察屏幕的方向相反一側(cè)進行投影的背投型的投影機。
權(quán)利要求
1.一種偏振部件，其特征在于，具有使入射光中預(yù)定方向的直線偏振光分量透射、使上述預(yù)定方向的直線偏振光以外的分量反射的反射型偏振元件；以及返回光分支棱鏡，其具有使入射光入射的光入射面、相對上述光入射面以預(yù)定的傾角配置的光出射面以及使由設(shè)置于上述光出射面上的上述反射型偏振元件反射的，經(jīng)上述光出射面入射到內(nèi)部的返回光，向著與入射到上述光入射面的入射光的光路及透射了上述反射型偏振元件的光的光路不交叉的方向排出的光排出面，上述光排出面包括使經(jīng)上述光出射面入射到內(nèi)部的返回光之中的在上述光入射面和/或上述反射型偏振元件上進行不同次數(shù)反射而光路不同的光，即使傾斜方向相反也以大致相等的入射角度進行入射而透射的透射區(qū)域面。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振部件，其特征在于，具有配置于上述反射型偏振元件的光路后級，使透射該反射型偏振元件的全部的光在上述偏振部件內(nèi)的光學(xué)性光路長度變?yōu)橄嗤剡M行調(diào)節(jié)的光路調(diào)整棱鏡。
3.如權(quán)利要求1或2所述的偏振部件，其特征在于，上述返回光分支棱鏡的上述光排出面的透射區(qū)域面相對上述光出射面垂直。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項所述的偏振部件，其特征在于，上述返回光在上述光入射面上的反射是全反射。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項所述的偏振部件，其特征在于，上述返回光分支棱鏡的折射率大于等于1.415。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的偏振部件，其特征在于，上述反射型偏振元件，相對上述光出射面平行配置。
7.如權(quán)利要求1至6中任何一項所述的偏振部件，其特征在于，上述返回光分支棱鏡的上述光入射面和上述光出射面，都是矩形，上述預(yù)定的傾角，與上述矩形的短邊方向間相關(guān)地設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1至7中任何一項所述的偏振部件，其特征在于，上述反射型偏振元件，有選擇地使與上述光出射面的傾斜方向相對應(yīng)地透射性相對地變高的偏振分量透射。
9.如權(quán)利要求1至8中任何一項所述的偏振部件，其特征在于，上述返回光分支棱鏡，具有使由上述光排出面和上述光出射面所形成的棱部分，倒棱為與上述光入射面平行的面而形成的全反射面。
10.一種投影機，其特征在于，具有射出照明光的照明裝置；對來自上述照明裝置的照明光進行調(diào)制的光調(diào)制裝置；配置于上述光調(diào)制裝置的后級，且只使利用上述光調(diào)制裝置所調(diào)制的調(diào)制光之中預(yù)定方向的直線偏振光透射而射出像光的偏振部件；以及投影由上述光調(diào)制裝置及上述偏振部件所形成的像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；上述偏振部件是權(quán)利要求1至9中的任何一項中所述的的偏振部件。
11.一種投影機，其特征在于，具有射出照明光的照明裝置；對來自上述照明裝置的照明光進行調(diào)制的光調(diào)制裝置；配置于上述光調(diào)制裝置的光路前級，只使預(yù)定方向的直線偏振光射出到上述光調(diào)制裝置的偏振元件；配置于上述光調(diào)制裝置的后級，且只使利用上述光調(diào)制裝置所調(diào)制的調(diào)制光之中的與上述預(yù)定方向的直線偏振光正交方向的直線偏振光透射而射出像光的偏振部件；以及投影由上述偏振元件、上述光調(diào)制裝置及上述偏振部件所形成的像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；上述偏振元件是權(quán)利要求1至9中的任何一項中所述的的偏振部件。
12.一種投影機，其特征在于，具有射出照明光的照明裝置；將上述照明光色分離為每種預(yù)定波長的色分離光學(xué)系統(tǒng)；對由上述色分離光學(xué)系統(tǒng)所分離的各色光分別進行調(diào)制的多個光調(diào)制裝置；分別配置于上述多個光調(diào)制裝置的光路后級，且只使利用上述多個光調(diào)制裝置所調(diào)制的調(diào)制光之中的預(yù)定方向的直線偏振光透射而射出像光的多個偏振部件；將由上述多個光調(diào)制裝置及上述多個偏振部件所形成的上述各色光各自的像光合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；以及投影由上述色合成光學(xué)系統(tǒng)所合成的像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；上述多個偏振部件中的至少一個是權(quán)利要求1至9中的任何一項中所述的的偏振部件。
13.一種投影機，其特征在于，具有射出照明光的照明裝置；將上述照明光色分離為每種預(yù)定波長的色分離光學(xué)系統(tǒng)；對由上述色分離光學(xué)系統(tǒng)所分離的各色光分別進行調(diào)制的多個光調(diào)制裝置；分別配置于上述多個光調(diào)制裝置的光路前級，只使預(yù)定方向的直線偏振光射出到上述光調(diào)制裝置的多個偏振元件；分別配置于上述多個光調(diào)制裝置的光路后級，且只使利用上述多個光調(diào)制裝置所調(diào)制的調(diào)制光之中的與上述預(yù)定方向的直線偏振光正交方向的直線偏振光透射而射出像光的多個偏振部件；將由上述多個光調(diào)制裝置及上述多個偏振部件所形成的上述各色光各自的像光合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；以及投影由上述色合成光學(xué)系統(tǒng)所合成的像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；上述多個偏振元件中的至少一個是權(quán)利要求1至9中的任何一項中所述的的偏振部件。
全文摘要
本發(fā)明的目的是通過對由于多次反射而光路方向不同的反射光進行處理，提供一種小型且相對入射光具有寬的有效區(qū)域的反射型的偏振部件及通過使用此偏振部件而成為長壽命的投影機?？紤]到在光入射面(34)中發(fā)生全反射的條件，并且，通過使底角(α)成為優(yōu)選值90°或大致為90°時，在各返回光(RL)相對光排出面(36)的傾斜方向相反，使入射角度大致相等地配置狀態(tài)下，因為反射光，即不需要光分量，從光排出面(36)的透射區(qū)域面(AT)排出，使光路方向不同的不需要光分量不返回到入射面一側(cè)而排出，實施使其入射到吸光體等的處理。另外，將其應(yīng)用于投影機可達到長壽命化。
文檔編號G02B27/18GK1755424SQ20051010571
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者矢內(nèi)宏明 申請人:精工愛普生株式會社