專利名稱：投射型影像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投射型影像顯示裝置，特別是涉及在投射系統(tǒng)反射鏡中使用了平面反 射鏡的顏色不均少的投射型影像顯示裝置。
背景技術(shù)：
在以液晶投影儀為代表的投射型影像顯示裝置中，在作為色合成部使用的正交棱 鏡(cross prisms)中，在其處理過程中，有時(shí)發(fā)生由P偏光與S偏光中的反射率(透射率) 差引起的顏色不均，關(guān)于其對(duì)策，公開在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中。另外，關(guān)于投射光學(xué)系 統(tǒng)，在專利文獻(xiàn)3中公開了關(guān)于對(duì)像面的入射角度的記載。
專利文獻(xiàn)1指出在透射型屏幕固有的偏光特性(菲涅爾透鏡)與入射光的偏光狀 態(tài)的組合中發(fā)生顏色不均，并公開了通過配置相位差5000nm的相位板使得虛擬地成為無(wú) 偏光狀態(tài)，改善顏色不均的方法。
專利文獻(xiàn)2指出在提示器(prompter)(觀察裝置)中使用的45度配置的半反射 鏡中的反射率差在波長(zhǎng)^Onm上為大致17% ( = S偏光大致22% -P偏光大致5% )，發(fā)生 顏色不均，并公開了配置波長(zhǎng)板改善顏色不均的方法。
專利文獻(xiàn)3作為縮短投射距離的超廣角投射光學(xué)系統(tǒng)，公開了對(duì)于像面從斜方投 射的斜投射方式的投射光學(xué)系統(tǒng)。
專利文獻(xiàn)
[專利文獻(xiàn)1]日本專利特開2005-321544號(hào)公報(bào)
[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開2004-133112號(hào)公報(bào)
[專利文獻(xiàn)3]日本專利特開2006-292901號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有的投射型影像顯示裝置中，在投射系反射鏡中使用了自由曲面反射鏡。自 由曲面反射鏡與平面反射鏡相比較，設(shè)計(jì)或者制造都很困難，成本也易于升高。盡管如此， 使用自由曲面反射鏡的理由主要是以下兩個(gè)。一個(gè)理由是，在平面反射鏡的情況下，難以設(shè) 計(jì)反射光的一部分沒有返回到投射器本體那樣的光學(xué)系統(tǒng)。另一個(gè)理由是，在特別大型的 像面(屏幕等)上映出圖像的情況下，有時(shí)投射光對(duì)投射系反射鏡的入射角增大。在對(duì)反 射鏡的入射角大的情況下，易于發(fā)生上述的由P偏光與S偏光中的反射率差引起的顏色不 均，存在對(duì)映出的圖像畫質(zhì)產(chǎn)生不良影響的問題。
本發(fā)明的目的是解決這些問題，提供在投射系反射鏡中使用了平面反射鏡的顏色 不均少的投射型影像顯示裝置。
用于解決課題的方法
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的投射型影像顯示裝置將在影像顯示面上顯示的影像 放大投射到外部的像面上而進(jìn)行顯示，特征是具備，對(duì)與三原色光的各個(gè)對(duì)應(yīng)的影像進(jìn)行 顯示的影像顯示元件；對(duì)該影像顯示元件進(jìn)行照明的照明光學(xué)系統(tǒng)；對(duì)來自所述影像顯示元件的光進(jìn)行色合成的色合成部；對(duì)來自所述色合成部的光進(jìn)行偏光變換的偏光變換部； 將從所述偏光變換部供給的光以規(guī)定的傾斜角度向斜方向出射的投射光學(xué)系統(tǒng)；和將來自 所述投射光學(xué)系統(tǒng)的光向投射的方向反射的平面反射鏡。
依據(jù)本發(fā)明，能夠提供在投射系反射鏡中使用了平面反射鏡的顏色不均少的投射 型影像顯示裝置，具有能夠?qū)Ξ嬞|(zhì)的改善做出貢獻(xiàn)的效果。


圖1表示P偏光和S偏光的入射角與反射率的關(guān)系。
圖2A是從現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)截面觀看的框圖。
圖2B是從現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)截面觀看的框圖。
圖3是表示向垂直面的影像顯示中的顏色不均的概觀圖。
圖4是表示向水平面的影像顯示中的顏色不均的概觀圖。
圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡的截面圖。
圖6是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)與光線軌跡結(jié) 果的截面圖。
圖7A是從本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的投射光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)截面觀看的框圖。
圖7B是從本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的投射光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)截面觀看的框圖。
圖8表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的向水平面的影像顯示中的偏光狀態(tài)。
圖9A表示1/4波長(zhǎng)板的偏光變換作用。
圖9B表示1/2波長(zhǎng)板的偏光變換作用。
圖9C表示色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件的偏光變換作用。
圖10表示投射型反射鏡中的入射角與反射率的關(guān)系。
圖IlA是表示1/4波長(zhǎng)板對(duì)反射率的影響的第1圖。
圖IlB是表示1/4波長(zhǎng)板對(duì)反射率的影響的第2圖。
圖IlC是表示1/4波長(zhǎng)板對(duì)反射率的影響的第3圖。
圖12是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的照明光學(xué)系統(tǒng)的框圖。
符號(hào)說明
1 投射光學(xué)系統(tǒng) 2R、2G、2B 影像顯示元件
3 正交棱鏡4 偏光變換部
11:折射系透鏡 12、12A:投射系反射鏡
20 投射型影像顯示裝置
30 像面101 光源單元具體實(shí)施方式
以下，敘述色合成和顏色不均，并使用圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
在投射型影像顯示裝置中的色合成部或者作為色合成部的正交棱鏡(cross prisms)中，以P偏光入射透射光，以S偏光入射反射光，能夠進(jìn)行色合成。首先，使用圖1、 圖2A和圖2B說明其理由。
圖1表示P偏光和S偏光的入射角與反射率的關(guān)系，表示了從空氣中向透明介質(zhì)以某個(gè)角度分別入射的P偏光、S偏光時(shí)的反射率。使用空氣中的入射角α (圖中的橫軸) 和介質(zhì)(折射率N)中的折射角β，Ρ偏光的反射率&以及S偏光的反射率&(圖中的縱 軸)用公式1決定。
Rp = {tan (α -β ) /tan ( α + β )}2
Rs = {sin(a-^)/sin(a+^)}2......(公式 1)
S偏光與P偏光相比較反射率大，在介質(zhì)的折射率N( = sin a/sin β)為1.5(相 當(dāng)于玻璃等)時(shí)的圖1表示的計(jì)算結(jié)果中，P偏光入射角大致是陽(yáng)度，反射率幾乎成為0%。 將該P(yáng)偏光的反射率成為0%的角度稱為布儒斯特角。在該布儒斯特角中，對(duì)于自然光，通 過以規(guī)定的角度配置平板，能夠僅反射S偏光，全部透過P偏光。另外，在入射角度a =0 度的情況下，沒有由偏光產(chǎn)生的差異，成為反射率={(N-1)/(N+1)}2 = 4%。
接著，使用圖2A和圖2B，說明具有作為投射系反射鏡的自由曲面反射鏡的投射光 學(xué)系統(tǒng)與正交棱鏡的配置關(guān)系。圖2A是從現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)截面0(Z截面)觀 看的框圖，圖2B是從現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)截面az截面)觀看的框圖。圖中表示 X^軸的方向。
在圖2A以及圖2B中，從影像顯示元件2R出射的紅色光、從影像顯示元件2G出射 的綠色光、從影像顯示元件2B出射的藍(lán)色光由在內(nèi)部十字形地包含分色膜的正交棱鏡3進(jìn) 行色合成。色合成了的紅色光、綠色光、藍(lán)色光在折射系透鏡11中受到折射作用，而且，在 作為投射系反射鏡12的自由曲面反射鏡中受到反射作用，向像面30投射。
這里，在對(duì)三種顏色的色光進(jìn)行合成的正交棱鏡3中，對(duì)于一種顏色具有透射作 用，對(duì)于其余的兩種顏色具有反射作用。從而，如果將圖1的結(jié)果適用到圖2A的影像顯示 元件2R、2G、2B的配置中，則可知最好使紅色為S偏光，使綠色為P偏光，使藍(lán)色為S偏光進(jìn) 行色合成。
在該正交棱鏡3中，十字形的分色面的法線存在于)(Z平面內(nèi)，而投射系反射鏡12 與像面30的法線存在于H平面內(nèi)。從而，如圖2B所示，在正交棱鏡3中作為S偏光的紅 色光和藍(lán)色光在投射系反射鏡12和像面30上成為P偏光，反之，在正交棱鏡3中作為P偏 光的綠色光在投射系反射鏡12和像面30上成為S偏光。
接著，使用圖3和圖4說明在由投射系反射鏡12反射映出到像面30的影像中發(fā) 生顏色不均的理由。圖3是表示向垂直面的影像顯示中的顏色不均的概觀圖，圖4是表示 向水平面的影像顯示中的顏色不均的概觀圖。
如圖3所示，在桌面40上水平配置的投射型影像顯示裝置20中，在向壁面50等 垂直面投射影像的情況下，由于入射角度大的影像光的正反射光(圖中的L3)朝向頂棚60 反射，因此觀察者不會(huì)觀察到其反射光。大致正對(duì)像面的觀察者看到的影像光(圖中的Ll 和L2)由于是在壁面50上漫反射后的光，因此紅色、綠色、藍(lán)色都幾乎觀察到無(wú)偏光狀態(tài)的 影像光，從而，沒有各顏色中的反射率差，不會(huì)觀察到顏色不均。
但是，如圖4所示，在桌面40上垂直配置的投射型影像顯示裝置20時(shí)，在向桌面 40的表面投射影像的情況下，觀察者有可能看到入射角度大的影像光的正反射光(圖中的 L3)。如后述那樣，在入射到像面30的光的入射角大到例如70度等的情況下，P偏光與S偏 光在反射率中存在很大的差異，S偏光較大。從而，在像面30，作為S偏光的綠色的反射率 大，觀察到發(fā)生了綠色的顏色不均的影像光。
以下，詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明的實(shí)施方式。
首先，在本實(shí)施例中，在反射光學(xué)系統(tǒng)的投射系反射鏡中，通過不是使用現(xiàn)有的自 由曲面反射鏡，而是使用平面反射鏡，容易進(jìn)行投射系反射鏡的設(shè)計(jì)或者制造。由此，還能 夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)降低價(jià)格。為了使用平面反射鏡，在本實(shí)施例中，必須解決如下問題，即如上所 述反射光的一部分不返回投射器本體的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很困難，以及向投射系反射鏡的入 射角大，由P偏光與S偏光的反射率差引起的顏色不均進(jìn)一步增大。
在本實(shí)施例中，在前面表示的折射系透鏡11中適用以下記述的傾斜投射型的光 學(xué)系統(tǒng)。通過對(duì)投射系反射鏡傾斜投射進(jìn)行色合成后的紅色光、綠色光、藍(lán)色光實(shí)現(xiàn)反射光 的一部分不返回投射器本體的光學(xué)系統(tǒng)。使用圖5和圖6說明該系統(tǒng)。圖5是本發(fā)明一個(gè) 實(shí)施例中的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡的截面圖，圖6是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的傾 斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)與光線軌跡結(jié)果的截面。各個(gè)圖都與圖IB相同，用^截面表7J\ ο
圖5中為了說明投射光學(xué)系統(tǒng)的方便，表示為影像顯示元件2G和正交棱鏡3位于 右側(cè)，投射面位于左側(cè)。
由多個(gè)透鏡(例如Ll L16)共有的光軸110，與影像顯示元件2G和正交棱鏡3 的中心軸100相互在Y軸方向錯(cuò)開，從正交棱鏡3向透鏡Ll入射的光的大部分從透鏡Ll 的下半部分入射。
配置在最接近投射面的位置上的透鏡L17例如是塑料的非球面透鏡形狀，通過使 影像光束所通過的透鏡的有效區(qū)域配置在不包括由構(gòu)成傾斜光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡所共有 的光軸110的位置，而能夠以L17的透鏡形狀單獨(dú)控制在畫面周邊處成像的光束，能夠?qū)崿F(xiàn) 修正由傾斜投射發(fā)生的梯形畸變或者伴隨超廣角的像差(特別是高次的彗形像差或者非 點(diǎn)像差)。另外，通過使L17的透鏡形狀成為與影像顯示面有效區(qū)域的縱橫比(寬高比) 幾乎相等的長(zhǎng)方形，或者與影像光束通過的區(qū)域相一致的梯形形狀，還有遮擋使成像性能 下降的無(wú)用光的效果。進(jìn)而，通過使上述的L17的外形形狀不成為相對(duì)光軸110對(duì)稱的圓 形，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，其結(jié)果，即使將本實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)收納到投射型影像顯示 裝置的箱體內(nèi)的情況下，也能夠?qū)17的外形收納到與投射面相對(duì)的面的畫面垂直方向最 大寬度內(nèi)，并且通過上述的L17的外形中心位于箱體的與投射反射鏡相對(duì)的面的中心線的 上方，外觀上的平衡良好，能夠大幅度提高設(shè)計(jì)性。
S卩，在本實(shí)施例中使用的投射光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡，形成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)，至 少對(duì)于配置在最接近投射面的透鏡(L17)，使光束所通過的影像垂直方向有效區(qū)域配置在 不包括上述多個(gè)透鏡的光軸中由最多透鏡(例如Ll L16)所共有的光軸的位置上。
另外，在圖5中，僅使透鏡L17形狀成為與影像顯示面有效區(qū)域的縱橫比(寬高 比)幾乎相等的長(zhǎng)方形狀或者與影像光束通過的區(qū)域相一致的梯形形狀(在該圖中圖示截 面形狀)，但是，在實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)中，如在后面的圖6中表 示的那樣，由于關(guān)于L14、L15等的透鏡也存在影像光束不通過的區(qū)域，因此如果除去該區(qū) 域確定透鏡外形形狀，則相對(duì)于光軸對(duì)稱的現(xiàn)有的透鏡外形形狀能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，在具備 該光學(xué)系統(tǒng)的投射型影像顯示裝置的小型化或者輕量化方面是有效的。
另一方面，L3和Lll也是塑料制的非球面透鏡，由于各個(gè)透鏡，使影像光束所通過 的有效區(qū)域配置在包括由構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡共有的光軸110的位置上，因6此相對(duì)于光軸110成為對(duì)稱的非球面形。用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透 鏡是玻璃14片，塑料3片的17片結(jié)構(gòu)，由4部件(Bi、B2、B3、B4)構(gòu)成的透鏡鏡筒保持固 定。另外，在變更投射距離使放大率變化的情況下，通過使相對(duì)于上述鏡筒B3的鏡筒B4的 相對(duì)位置變化，能夠進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)整。
圖6對(duì)于具有與圖5表示的實(shí)施例同樣作用的傾斜投射透鏡系統(tǒng)，表示了光線軌 跡結(jié)果。這里，透鏡包括Ll L16。從影像顯示元件2G經(jīng)過正交棱鏡3，傾斜投射透鏡系統(tǒng) 的透鏡Ll的大部分入射到下半部分，入射光相對(duì)于光軸110向上側(cè)偏移，例如在透鏡L14、 L15、L16中行進(jìn)而僅通過透鏡的上半部分。從而，如上所述，透鏡L14、L15、L16也可以僅具 有光軸110的上部的部分。
如圖6所示，從透鏡L16出射的光束由于在圖中向上方向很大地傾斜出射，因此防 止上述那樣的來自投射系反射鏡的反射光返回到投射器本體。
眾所周知，在現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)中，由于投射光以由多個(gè)透鏡共有的光軸為中 心向正面出射，因此如果投射系反射鏡是平面反射鏡，則存在其一部分返回到投射器本體 的問題。對(duì)此，在本實(shí)施例中通過使用上述的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)，能夠使投射系反射鏡成為 平面反射鏡。進(jìn)而，能夠?qū)崿F(xiàn)使裝置小型化和輕量化的效果。
接著，使用圖7A、圖7B、圖8 圖11說明在本實(shí)施例中，解決對(duì)投射系反射鏡的入 射角增大，因P偏光與S偏光中的反射率差而引起的顏色不均進(jìn)一步增大的問題的方法。
圖7A是從本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的投射光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)截面OCZ截面)觀看的框 圖，圖7B是從本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的投射光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)截面αζ截面)觀看的框圖。 XYZ軸的方向如圖所示。
圖7Α和圖7Β省略后述的照明光學(xué)系統(tǒng)，是說明從影像顯示元件2到像面30的偏 光狀態(tài)的基本結(jié)構(gòu)圖。透過了各色用的影像顯示元件2R、2G、2B的影像光由正交棱鏡3進(jìn) 行了色合成以后，通過由折射系透鏡11和投射系反射鏡12A構(gòu)成的投射光學(xué)系統(tǒng)1放大投 射到像面30上。另外，本實(shí)施例中，特征是投射系反射鏡12A如上所述是平面反射鏡。
如上所述，透過了綠色光用的影像顯示元件2G的綠色光由于透過作為色合成部 的正交棱鏡3，因此優(yōu)選綠色光對(duì)于正交棱鏡3成為P偏光。透過了紅色光用的影像顯示元 件2R的紅色光和透過了藍(lán)色光用的影像顯示元件2B的藍(lán)色光由于被正交棱鏡3反射，因 此對(duì)于正交棱鏡3，優(yōu)選紅色光和藍(lán)色光成為S偏光。另外，對(duì)于正交棱鏡3的P偏光對(duì)于 投射系反射鏡12和像面30成為S偏光，對(duì)于正交棱鏡3的S偏光對(duì)于投射系反射鏡12和 像面30成為P偏光。
在該結(jié)構(gòu)中，特征是在正交棱鏡3的出射面上配置作為偏光變換部4的1/4波長(zhǎng) 板，能夠使原本是P偏光的綠色光、S偏光的紅色光和藍(lán)色光分別成為圓偏光投射到像面30 上。
圖8表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的向水平面的影像顯示中的偏光狀態(tài)。這里，關(guān)于 投射型影像顯示裝置20表示經(jīng)過構(gòu)造體21垂直縱置，以桌面等水平面作為像面30投射時(shí) 的情況。另外，構(gòu)造體21既可以是與投射型影像顯示裝置20 —體的構(gòu)造，也可以是在其它 部件中安裝的構(gòu)造。
反射光中，LIl由于成為漫反射光，因此根本不發(fā)生由各色光的偏光狀態(tài)引起的顏 色不均。LI2除去漫反射光以外還存在正反射光的成分，但是由于入射角度小，因此即使假設(shè)各色光的偏振狀態(tài)不同，顏色不均也不成問題。最后，LI3由于正反射光的成分多，因此 如果在各色光中偏光狀態(tài)不同，則因像面30上的反射率差而發(fā)生顏色不均，而如在前面表 示的那樣，通過在正交棱鏡3的出射面上配置作為偏光變換部4的1/4波長(zhǎng)板，預(yù)先將各色 光分別變換成圓偏光，幾乎沒有由R色光、G色光、B色光的入射角度引起的反射率差，對(duì)于 LI3的反射光也不發(fā)生顏色不均。
接著，使用圖9A詳細(xì)說明由1/4波長(zhǎng)板產(chǎn)生的各色光的偏光變換作用。圖9A對(duì) 于從正交棱鏡3出射的第1線偏光和與其正交的第2線偏光(P偏光和S偏光)的各個(gè)偏 光軸，通過在傾斜45度方向配置具有偏光軸的1/4波長(zhǎng)板如，將第1線偏光和第2線偏光 變換為圓偏光。從第1線偏光變換了的圓偏光和第2線偏光變換了的圓偏光嚴(yán)格地講成為 旋轉(zhuǎn)方向分別不同的圓偏光，但是由于像面30上的各色光的反射率相同，因此不會(huì)檢測(cè)出 顏色不均。
其次，使用圖9B詳細(xì)說明作為偏光變換部4代替1/4波長(zhǎng)板，使用1/2波長(zhǎng)板時(shí) 的各色光的偏光變換作用。在圖8的光線圖中，使用了 1/4波長(zhǎng)板時(shí)，透過偏光變換部4后 的各色光成為圓偏光，而在使用了 1/2波長(zhǎng)板時(shí)，各色光成為振動(dòng)方向45度和-45度的兩 種線偏光。即，對(duì)于由像面30的法線和包括入射光線的平面定義的入射面，傾斜了 45度的 振動(dòng)方向的線偏光二分成P偏光和S偏光的矢量成分。同樣，關(guān)于傾斜了 -45度的振動(dòng)方 向的線偏光也二分成S偏光和P偏振的矢量成分。從而，其結(jié)果各色光的偏光狀態(tài)成為相 同。
圖9B中，對(duì)于從正交棱鏡3出射的第1線偏光和與其正交的第2線偏光(P偏光 和S偏光)，通過對(duì)第1線偏光沿著傾斜67. 5度方向配置有偏光軸的1/2波長(zhǎng)板4b，第1 線偏光變換成振動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)了 135度的第11線偏光。該位置關(guān)系對(duì)于第2線偏光，由于成為 在22. 5度方向有偏光軸的1/2波長(zhǎng)板，因此第2線偏光變換成振動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)了 45度的第12 線偏光。從而，由于像面30上的各色光的反射率相同，因此不會(huì)檢測(cè)出顏色不均。
接著，使用圖9C對(duì)于作為偏光變換部4，使用色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件時(shí)的各色光的 偏光變換作用進(jìn)行說明。色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件4c使特定色光(波長(zhǎng)帶)的可見光的偏光 方向選擇性地旋轉(zhuǎn)90度。即，對(duì)于特定波長(zhǎng)帶的可見光，選擇性地起到λ/2板的作用。圖 9C是對(duì)于波長(zhǎng)帶大致500 600nm的G色光選擇性地進(jìn)行偏光旋轉(zhuǎn)，對(duì)其它波長(zhǎng)帶的B射 光和R色光不進(jìn)行偏光旋轉(zhuǎn)的情況。圖7A的情況下，由于G色光以P偏光狀態(tài)入射到色選 擇偏光元件，因此通過元件以后變換成S偏光狀態(tài)。另一方面，B色光和R色光以S偏光狀 態(tài)入射，即使通過元件也保持原狀態(tài)不變。其結(jié)果，通過了色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件4c的各色 光(R色光、G色光、B色光)全部成為S偏光狀態(tài)。從而，由于像面30上的各色光的反射率 相同，因此不會(huì)檢測(cè)出顏色不均。另外，在通過色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件使各色光(R色光、G色 光、B色光)全部成為P偏光狀態(tài)的情況下，當(dāng)然也能抑制顏色不均。
圖10對(duì)于P偏光和S偏光，表示了用鋁形成了投射系反射鏡時(shí)的入射光的入射角 (橫軸)與反射率(縱軸)的關(guān)系。
入射角度為45度時(shí)，S偏光與P偏光的反射率的差僅是6%，而在入射角度為55 度時(shí)，差成為10%，進(jìn)而，在入射角度為70度時(shí)，反射率的差是18%。在沒有使用本實(shí)施例 這樣的偏光變換部4的情況下，僅是P偏光與S偏光的反射率差也發(fā)生顏色不均。
在現(xiàn)有的使用了自由曲面反射鏡的投射系反射鏡中，能夠使入射角最大部分的入射角例如成為46度左右，而在相同的投射條件下，在使用了平面反射鏡的情況下，最大成 為66度左右。從而可知，本實(shí)施例中表示的偏光變換部4在使用平面反射鏡方面是重要的 結(jié)構(gòu)要素。
其次，在圖11A、圖11B、圖IlC中，用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表示有無(wú)1/4波長(zhǎng)板產(chǎn)生的反射率 差。圖IlA是入射角60度，圖IlB是入射角45度，圖IlC是入射角30度的情況。圖的縱 軸是反射率。圖的橫軸是入射光的波長(zhǎng)，原本作為S偏光的藍(lán)色光是400nm級(jí)別，原本作為 P偏光的綠色光是500nm級(jí)別，原本作為S偏光的紅色光是600nm級(jí)別。
在這些圖中表示了在沒有1/4波長(zhǎng)板的情況下，入射角越大，綠色光與其它兩種 光的反射率的差越大，發(fā)生偏綠色的顏色不均，而如果有1/4波長(zhǎng)板則沒有這樣的問題。
另外，如上所述，在使用1/2波長(zhǎng)板或者色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件的情況下也能夠得 到同樣的效果。
這里，使用圖12說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的對(duì)上述影像顯示元件2R、2G、2B進(jìn)行 照明的照明光學(xué)系統(tǒng)。圖12中，光源單元101包括作為發(fā)光單元的燈泡IOla和作為反射 面的反射器101b。從配置在橢圓形反射器IOlb的第1焦點(diǎn)位置的燈泡IOlb出射的光束反 射成集光到反射器IOlb的第2焦點(diǎn)位置。光束尺寸小的集光光束由具有平行作用的凹透 鏡102變換成平行光束。另外，在反射器IOlb取為拋物面形狀的情況下，不需要作為平行 化作用的凹透鏡102。
從凹透鏡102出射的平行光束由第1多透鏡陣列103a的各單元透鏡分割為部分 光束，集光到與第1多透鏡陣列相對(duì)應(yīng)的第2多透鏡陣列10 的各單元透鏡上。集光了的 各部分光束由線偏光化單元104暫時(shí)分離為振動(dòng)方向正交的2個(gè)線偏光，通過使一方線偏 光的振動(dòng)方向與另一方振動(dòng)方向一致，變換成偏振方向?yàn)橐粋€(gè)方向的線偏光。從線偏光化 單元104出射的各部分光束由重疊透鏡105重疊后照射到各色用的影像顯示元件2R、2G、2B 上。另外，在重疊透鏡105與影像顯示元件2R、2G、2B之間的光路中，設(shè)置用于光路彎曲的反 射鏡106a、106b、106c和106d、作為色分解光學(xué)單元的二向色反射鏡107a和107b，而且，在 各影像顯示元件2R、2G、2B的前面，設(shè)置使投射光束的主光線平行化的準(zhǔn)直透鏡108R、108G 和108B。在光路長(zhǎng)度不同的紅色光路中，配置用于使重疊后的光束成像到紅色用的影像顯 示元件2R的位置的中繼透鏡109和110。
這樣，在影像顯示元件2R、2G、2B上入射從燈泡IOla供給的光束。
以上的實(shí)施方式是優(yōu)選的一個(gè)例子，本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式。例如，雖然表示 了傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡或者光學(xué)照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，但是不限于這些結(jié)構(gòu)。偏光變 換部也不限于1/4波長(zhǎng)板、1/2波長(zhǎng)板或者色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件。進(jìn)而可以考慮眾多的不同 實(shí)施方式，但每一種實(shí)施方式都在本發(fā)明的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種投射型影像顯示裝置，對(duì)顯示在影像顯示面上顯示的影像進(jìn)行投射而顯示，其 特征在于，具備對(duì)與三原色光的各個(gè)對(duì)應(yīng)的影像進(jìn)行顯示的影像顯示元件； 對(duì)該影像顯示元件進(jìn)行照明的照明光學(xué)系統(tǒng)； 對(duì)來自所述影像顯示元件的光進(jìn)行色合成的色合成部； 對(duì)來自所述色合成部的光進(jìn)行偏光變換的偏光變換部；將從所述偏光變換部供給的光以規(guī)定的傾斜角度向斜方向出射的投射光學(xué)系統(tǒng)；和 將來自所述投射光學(xué)系統(tǒng)的光向投射的方向反射的平面反射鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)包含多個(gè)透鏡，且對(duì)于配置在最接近于所述平面反射鏡的位置上的 透鏡，光束所通過的影像垂直方向有效區(qū)域配置在不包括所述多個(gè)透鏡的光軸中由最多的 透鏡所共有的光軸的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于，所述投射光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡，且光束所通過的影像垂直方向有效區(qū)域、所述多個(gè) 透鏡的光軸中由最多的透鏡所共有的光軸，位于與所述色合成部的中心軸不同的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 所述偏光變換部是1/4波長(zhǎng)板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 所述偏光變換部是1/2波長(zhǎng)板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 所述偏光變換部是色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于，所述色合成部是正交棱
全文摘要
本發(fā)明涉及投射型影像顯示裝置。當(dāng)前在投射型影像顯示裝置的投射光學(xué)系統(tǒng)的投射系反射鏡中使用自由曲面反射鏡，但是希望使用設(shè)計(jì)以及制造都容易的平面反射鏡。本發(fā)明的投射型影像顯示裝置中，投射光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡，且對(duì)于配置在最接近投射面的位置的透鏡，使在光束所通過的影像垂直方向有效區(qū)域配置在不包括上述多個(gè)透鏡的光軸中由最多的透鏡所共有的光軸的位置，使得來自投射系反射鏡的反射光不會(huì)返回到投射器本體，在正交棱鏡的出射面上設(shè)置1/4波長(zhǎng)板等偏光變換部，減少由顏色引起的反射率的差異，防止發(fā)生顏色不均。
文檔編號(hào)H04N5/74GK102033402SQ20101019394
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者平田浩二, 木村展之, 谷津雅彥 申請(qǐng)人:日立民用電子株式會(huì)社