專利名稱：投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在屏幕等上投射彩色圖像的投影機(jī)。
該投影機(jī)90，利用色分離光學(xué)系統(tǒng)200將從光源110射出的光分離為紅、綠和藍(lán)這3種色光，利用3個(gè)液晶面板310R、310G、310B來調(diào)制各自的色光，利用分色棱鏡400進(jìn)行合成，經(jīng)投射透鏡420將該合成光投射到屏幕S上。
該投影機(jī)90的照明光學(xué)系統(tǒng)100，利用第1透鏡陣列120將從光源110射出的光分割為多條部分光束，聚光到第2透鏡陣列130附近，利用重疊透鏡150使各部分光束重疊在液晶面板310R、310G、310B上。通過采用這樣的照明光學(xué)系統(tǒng)100，從光源110射出的光束的剖面內(nèi)的照度分布被均勻化，可以在液晶面板310R、310G、310B上照射照度比較均勻的光。
圖8是示出在液晶面板310R、310G、310B中使用的液晶面板的剖面結(jié)構(gòu)。如圖8所示，該液晶面板310具有，在表面形成有像素電極312、TFT元件313等的TFT基板311，與在表面形成有黑色矩陣(ブラツクマトリクス)315、共同電極316等的對置基板314的間隙中配置有液晶層317的結(jié)構(gòu)。而且，在該TFT基板311的另一表面和對置基板314的另一表面上貼付了偏振片318、319。
該液晶面板310，通過在每個(gè)像素中利用TFT元件313的作用，控制施加在像素電極312與共同電極316之間的電壓的大小，可以在每個(gè)像素中控制從對置基板314一側(cè)入射的入射光L的透射率。而且，利用黑色矩陣315的作用，可以防止來自像素以外的部分的不需要的光的漏泄。因此，液晶面板310成為對比度高的光閥。
因而，通過使用這樣的對比度高的光閥、即液晶面板310作為投影機(jī)90的3個(gè)液晶面板310R、310G、310B，成為對比度高的、顯示品質(zhì)好的投影機(jī)。
最近，通過有效地利用被黑色矩陣遮蔽的光而提高了光利用效率的液晶面板正在實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。在圖9中示出這樣的液晶面板320的剖面結(jié)構(gòu)。如圖9中所示，該液晶面板320的結(jié)構(gòu)基本上與圖8中示出的液晶面板310的結(jié)構(gòu)相同，但在對置基板314上形成有微透鏡321這一點(diǎn)上不同。因此，由于液晶面板320，利用微透鏡321的作用有，可以效地利用被黑色矩陣遮蔽的光，所以通過使用該液晶面板320作為投影機(jī)90的3個(gè)液晶面板，可提高投影機(jī)的亮度。
但是，在投影機(jī)中，打算進(jìn)一步提高在屏幕上等被顯示的圖像的色再現(xiàn)性(色調(diào))的要求越來越高。
因此，本發(fā)明的目的在于在投影機(jī)中進(jìn)一步提高在屏幕上等被顯示的圖像的色再現(xiàn)性。
為了在投影機(jī)中進(jìn)一步提高在屏幕上等被顯示的圖像的色再現(xiàn)性，本發(fā)明者特別對于高亮度的投影機(jī)進(jìn)行了銳意的開發(fā)研究之后，發(fā)現(xiàn)了下述的情況。即，在最近的高亮度的投影機(jī)中，采用了金屬鹵化物燈或高壓汞燈等的高輸出的光源作為光源，由于這些燈的色溫高，故與以往的鹵素?zé)舻鹊那闆r不同，紅色的光強(qiáng)度弱，藍(lán)色或綠色的光強(qiáng)度強(qiáng)。因此，特別在最近的高亮度的投影機(jī)中，按原樣使用與使用以往的鹵素?zé)舻那闆r相同的光學(xué)系統(tǒng)可以說不是好的辦法。
因此，按照本發(fā)明的投影機(jī)，只將多個(gè)液晶面板中的調(diào)制光強(qiáng)度相對地弱的色光的1個(gè)或2個(gè)以上的液晶面板定為具備微透鏡的液晶面板。據(jù)此，由于在光強(qiáng)度相對地弱的色光中提高了光的利用效率，所以提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
所謂「只有調(diào)制色光中的光強(qiáng)度相對地弱的色光的1個(gè)或2個(gè)以上的液晶面板具備微透鏡」，例如在將來自光源的光分離為3種色光進(jìn)行調(diào)制的情況下，包含「只有調(diào)制光強(qiáng)度最弱的色光的1個(gè)液晶面板是具備微透鏡的液晶面板」的情況和「只有調(diào)制光強(qiáng)度最弱的色光的液晶面板和調(diào)制光強(qiáng)度第2弱的色光的液晶面板這2個(gè)液晶面板是具備微透鏡的液晶面板」的情況。
此外，例如在將來自光源的光分離為5種色光并進(jìn)行調(diào)制的情況下，包含「只有調(diào)制光強(qiáng)度最弱的色光的1個(gè)液晶面板是具備微透鏡的液晶面板」的情況、「只有調(diào)制光強(qiáng)度最弱的色光的液晶面板和調(diào)制光強(qiáng)度第2弱的色光的液晶面板這2個(gè)液晶面板是具備微透鏡的液晶面板」的情況、「只有調(diào)制光強(qiáng)度最弱的色光的液晶面板、調(diào)制光強(qiáng)度第2弱的色光的液晶面板和調(diào)制光強(qiáng)度第3弱的色光的液晶面板這3個(gè)液晶面板是具備微透鏡的液晶面板」的情況和「只有調(diào)制光強(qiáng)度最弱的色光的液晶面板、調(diào)制光強(qiáng)度第2弱的色光的液晶面板、調(diào)制光強(qiáng)度第3弱的色光的液晶面板和調(diào)制光強(qiáng)度第4弱的色光的液晶面板這4個(gè)液晶面板是具備微透鏡的液晶面板」的情況。在5種色光為紅、綠、藍(lán)、青綠(シアン)、深紅(マゼンタ)的情況下，優(yōu)選地只將紅色用液晶面板或/和深紅色用液晶面板定為具備微透鏡的液晶面板。
(2)本發(fā)明的投影機(jī)是具備光源；將來自該光源的光分離為紅、綠和藍(lán)這3種色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)；用于調(diào)制紅的色光的紅色用液晶面板；用于調(diào)制綠的色光的綠色用液晶面板；用于調(diào)制藍(lán)的色光的藍(lán)色用液晶面板；以及投射由上述3個(gè)液晶面板調(diào)制的光的投射透鏡的投影機(jī)；其特征在于只有上述3個(gè)液晶面板中的上述紅色用液晶面板是具備微透鏡的液晶面板。
按照本發(fā)明的投影機(jī)，由于只將3個(gè)液晶面板中的紅色用液晶面板定為具備微透鏡的液晶面板，故只在與綠色或藍(lán)色相比光強(qiáng)度相對地弱的色光中提高液晶面板的光利用效率，所以提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
(3)本發(fā)明的投影機(jī)是具備光源；將來自上述光源的光分離為紅、綠和藍(lán)3種色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)；用于調(diào)制上述紅的色光的紅色用液晶面板；用于調(diào)制上述綠的色光的綠色用液晶面板；用于調(diào)制上述藍(lán)的色光的藍(lán)色用液晶面板；以及投射用上述3個(gè)液晶面板進(jìn)行了調(diào)制的光的投射透鏡的投影機(jī)，其特征在于只有上述3個(gè)液晶面板中的上述紅色用液晶面板和上述藍(lán)色用液晶面板是具備微透鏡的液晶面板。
如上所述，在高亮度的投影機(jī)中，與藍(lán)色和綠色相比，紅色的光強(qiáng)度較弱，但如果要比較綠色與藍(lán)色，則與綠色相比，藍(lán)色的光強(qiáng)度較弱。因此，通過除了紅色用液晶面板外也將藍(lán)色用液晶面板定為具備微透鏡的液晶面板，則由于在與綠色相比光強(qiáng)度相對地弱的色光(紅色、藍(lán)色)中提高了光利用效率，所以提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，仍然提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
(4)在上述(2)或(3)中所述的投影機(jī)中，在上述光源是高壓汞燈的情況下，上述效果特別大。這是因?yàn)楦邏汗療舻纳珳馗?、與紅色的發(fā)光強(qiáng)度相比，綠色和藍(lán)色的發(fā)光強(qiáng)度強(qiáng)。
(5)在上述(2)或(3)中所述的投影機(jī)中，優(yōu)選地上述光源是金屬鹵化物燈。這是因?yàn)榻饘冫u化物燈的色溫也高、與紅色的發(fā)光強(qiáng)度相比，綠色和藍(lán)色的發(fā)光強(qiáng)度強(qiáng)。
(6)在上述(2)或(3)的任一項(xiàng)中所述的投影機(jī)中，可以構(gòu)成使得從上述光源到上述綠色用液晶面板的距離，比從上述光源到上述紅色用液晶面板的距離或從上述光源到上述藍(lán)色用液晶面板的距離更長。
如果這樣來構(gòu)成，則在高亮度的投影機(jī)中，對于光強(qiáng)度最高的綠的色光來說，使其光路長度比其它的色光(紅、藍(lán))的光路長度長，可相對地使其光的利用效率下降，因此，提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
(7)在上述(2)或(3)的任一項(xiàng)中所述的投影機(jī)中，也可以構(gòu)成使得從上述光源到上述紅色用液晶面板的距離，比從上述光源到上述綠色用液晶面板的距離或從上述光源到上述藍(lán)色用液晶面板的距離更長。
在上述(2)或(3)中所述的投影機(jī)中，對于紅的色光來說，也有光利用效率太高的情況。在這樣的情況下，通過對于紅的色光來說使其光路長度比其它的色光(綠、藍(lán))長度長，可相對地使其光的利用效率有一些下降，因此，提高了彩色圖像的色平衡，進(jìn)一步提高投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
(8)在上述(2)或(3)的任一項(xiàng)中所述的投影機(jī)中，也可以構(gòu)成使得從上述光源到上述3個(gè)液晶面板的距離全部相等。
在上述(2)或(3)的任一項(xiàng)中所述的投影機(jī)中，即使是采用了從光源到3個(gè)液晶面板的距離全部相等的等光路長度光學(xué)系統(tǒng)的情況，也具有提高投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))的效果。
(9)在上述(2)或(3)中所述的投影機(jī)中，優(yōu)選地構(gòu)成為對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的紅色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面上全部形成有防止反射膜；對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的藍(lán)色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面中的至少一個(gè)界面上沒有形成防止反射膜；對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的綠色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面中的至少一個(gè)界面上沒有形成防止反射膜。
如果這樣來構(gòu)成，則在高亮度的投影機(jī)中對于光強(qiáng)度最低的紅的色光來說使其反射損耗下降，另一方面，對于光強(qiáng)度相對地強(qiáng)的其它色光(綠、藍(lán))來說不使其反射損耗下降，由此，提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
(10)在上述(2)或(3)中所述的投影機(jī)中，優(yōu)選地構(gòu)成為對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的紅色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面上全部形成有防止反射膜；而且，對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的藍(lán)色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面上全部形成有防止反射膜；而且，對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的綠色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面中的至少一個(gè)界面上沒有形成防止反射膜。
如果這樣來構(gòu)成，則在高亮度的投影機(jī)中對于光強(qiáng)度最高的綠的色光來說不使其反射損耗下降，另一方面，對于光強(qiáng)度相對地弱的其它色光(綠、藍(lán))來說使其反射損耗下降，由此，提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
在上述(9)或(10)中所述的投影機(jī)中，作為在從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的各色光的光路中存在的光學(xué)元件，例示了場透鏡、入射側(cè)偏振片、液晶面板、射出側(cè)偏振片、色合成光學(xué)系統(tǒng)、各種濾色器、以及構(gòu)成中繼光學(xué)系統(tǒng)的透鏡和反射鏡等。
而且，作為這些光學(xué)元件與空氣的界面中的至少一個(gè)界面，例示了場透鏡的入射面、場透鏡的射出面、入射側(cè)偏振片的入射面、入射側(cè)偏振片的射出面、液晶面板的入射面、液晶面板的射出面、射出側(cè)偏振片的入射面、射出側(cè)偏振片的射出面、色合成光學(xué)系統(tǒng)的入射面、各種濾色器的入射面、各種濾色器的射出面以及構(gòu)成中繼光學(xué)系統(tǒng)的透鏡和反射鏡的入射面、射出面、反射面等。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。
圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影機(jī)中使用的光源燈的光強(qiáng)度譜的圖示。
圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影機(jī)中使用的第1透鏡陣列的外觀的立體圖。
圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。
圖5是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的投影機(jī)中使用的偏振變換元件的結(jié)構(gòu)以及功能的圖示。
圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。
圖7是示出以往的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。
圖8是示出液晶光閥的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖9是示出液晶光閥的結(jié)構(gòu)的圖示。
實(shí)施方式1圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。該投影機(jī)10具備照明光學(xué)系統(tǒng)100；色分離光學(xué)系統(tǒng)200；中繼光學(xué)系統(tǒng)240；反射鏡220；2個(gè)場透鏡300R、300G；3個(gè)液晶面板320R、310G、310B；分色棱鏡400；以及投射透鏡420。
照明光學(xué)系統(tǒng)100具備射出大致平行的光束的光源110；第1透鏡陣列120；第2透鏡陣列130；重疊透鏡150；以及反射鏡160。照明光學(xué)系統(tǒng)100是用于大致均勻地照明作為照明區(qū)域的液晶面板320R、310G、310B的有效區(qū)域的積分(インテグレ一タ)光學(xué)系統(tǒng)。
光源110具有作為射出放射狀的光線的放射光源的光源燈112和將從光源燈112射出的放射光作為大致平行的光線束射出的凹面鏡114。作為光源燈112，使用了亮度高的高壓汞燈。
圖2是示出該光源燈112的光強(qiáng)度譜的圖示。橫軸表示波長(λ)，縱軸表示光強(qiáng)度(I)。在高壓汞燈中，為了提高亮度，將色溫設(shè)定得較高，因此，在藍(lán)和綠的區(qū)域中的光強(qiáng)度比紅的區(qū)域中的光強(qiáng)度高。
圖3是示出第1透鏡陣列120的外觀的立體圖。第1透鏡陣列120具有以M行N列的矩陣狀排列有具有大致矩形的輪廓的小透鏡122的結(jié)構(gòu)。在本例中，M＝6、N＝4。各小透鏡122將從光源110(圖1)入射的平行的光束分割為多個(gè)(即M×N個(gè))部分光束，使各部分光束會(huì)聚在第2透鏡陣列130的附近。將從z方向看各小透鏡122的外形形狀設(shè)定為大致與液晶面板320R、310G、310B的形狀相似的形狀。例如，如果液晶面板的照明區(qū)域(顯示圖像的區(qū)域)的縱橫比(橫與縱的尺寸的比率)為4∶3，則也將各小透鏡122的縱橫比設(shè)定為4∶3。
第2透鏡陣列130也具有以M行N列的矩陣狀排列有小透鏡的結(jié)構(gòu)以便與第1透鏡陣列120的小透鏡122相對應(yīng)。將第2透鏡陣列130構(gòu)成為使從第1透鏡陣列120射出的各部分光束的中心軸(主光線)垂直地入射到重疊透鏡150的入射面上。
圖1中示出的重疊透鏡150具有使多條部分光束重疊在3個(gè)液晶面板320R、310G、310B上的功能。再有，在實(shí)施方式1中，將第2透鏡陣列130與重疊透鏡150作成分別的結(jié)構(gòu)，但也可構(gòu)成為使第2透鏡陣列130同時(shí)具有重疊透鏡150的功能。
第2透鏡陣列130，如圖1中所示，以夾住反射鏡160的方式相對于第1透鏡陣列120傾斜了90度地配置。反射鏡160是為了將從第1透鏡陣列120射出的光束引導(dǎo)到第2透鏡陣列130上而設(shè)置的。根據(jù)照明光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，反射鏡160不一定是必須的。例如，第1透鏡陣列120以及光源110也可以平行于第2透鏡陣列130的方式來設(shè)置。
在圖1中示出的投影機(jī)10中，利用構(gòu)成積分光學(xué)系統(tǒng)的第1和第2透鏡陣列120、130，將從光源110射出的大致平行的光束分割為多條部分光束。將從第1透鏡陣列120的各小透鏡射出的部分光束聚光，以便在第2透鏡陣列130的各小透鏡附近形成光源110的光源像(2次光源像)。利用重疊透鏡150將從在第2透鏡陣列130的附近形成的2次光源像射出的部分光束重疊在液晶面板320R、310G、310B的有效區(qū)域(在顯示中被使用的區(qū)域)上。上述的結(jié)果，大致均勻地照明各液晶面板320R、310G、310B。
色分離光學(xué)系統(tǒng)200具備2個(gè)分色鏡210、212，具有將從重疊透鏡150射出的光分離為紅、綠、藍(lán)3色的色光的功能。第1分色鏡210在使從照明光學(xué)系統(tǒng)100射出的光束的紅色分量透過的同時(shí)，反射藍(lán)色分量和綠色分量。透過了第1分色鏡210的紅色光，被反射鏡220反射，通過場透鏡300R到達(dá)紅光用的液晶光閥320R上。
被第1分色鏡210反射的藍(lán)色光和綠色光中的綠色光被第2分色鏡212反射，通過場透鏡300G到達(dá)綠光用的液晶面板310G上。
另一方面，藍(lán)色光透過第2分色鏡212，通過具備入射側(cè)透鏡262、反射鏡252、中繼透鏡264、反射鏡254、場透鏡266的中繼光學(xué)系統(tǒng)240，到達(dá)藍(lán)色用的液晶面板310B上。再有，之所以對藍(lán)色光使用中繼透鏡系統(tǒng)，是為了使藍(lán)色光的光路的長度比其它的色光的光路的長度長，從而防止因光的發(fā)散等引起的光的利用效率的下降。即，使入射到入射側(cè)透鏡262上的部分光束按原樣傳送到場透鏡254上。
液晶面板320R、310G、310B按照所供給的圖像信息(圖像信號)來調(diào)制各色光的射出強(qiáng)度。
分色棱鏡400具有作為合成3色的色光以形成彩色圖像的色合成光學(xué)系統(tǒng)的功能。在分色棱鏡400中，在4個(gè)直角棱鏡的界面上以大致X字形狀形成有反射紅色光的電介質(zhì)多層膜和反射藍(lán)色光的電介質(zhì)多層膜。利用由這些電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的色光反射膜的波長選擇特性，來合成3種色光，形成用于投射彩色圖像的合成光。
由分色棱鏡400生成的合成光被引導(dǎo)到投射透鏡420上。投射透鏡420具有將該合成光投射在屏幕S上以顯示彩色圖像的投射裝置的功能。
實(shí)施方式1的投影機(jī)10，在液晶面板的結(jié)構(gòu)中具有特征。即，紅色用液晶面板320R是具備圖9中示出的微透鏡的液晶面板。與此相對，綠色用液晶面板310G和藍(lán)色用液晶面板310B，是不具備圖8中示出的微透鏡的液晶面板。因此，由于只在與綠色和藍(lán)色相比光強(qiáng)度相對地弱的色光中提高液晶面板的光利用效率，故提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
實(shí)施方式2圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。該投影機(jī)20具備照明光學(xué)系統(tǒng)100A；色分離光學(xué)系統(tǒng)200；中繼光學(xué)系統(tǒng)240；反射鏡220；2個(gè)場透鏡300R、300G；3個(gè)液晶面板320R、310G、320B；分色棱鏡400；以及投射透鏡420。
該投影機(jī)20在照明光學(xué)系統(tǒng)100A中具有將照明光變換為大致一種偏振光的偏振變換元件140這一點(diǎn)上，以及藍(lán)色用液晶面板是具備微透鏡的液晶面板320B這一點(diǎn)上，與前面說明的投影機(jī)10不同。對于其它的結(jié)構(gòu)是與投影機(jī)10相同。在實(shí)施方式2的說明以及圖4中，對于與投影機(jī)10同樣的結(jié)構(gòu)部分，附以與在圖1～圖3中使用的符號相同的符號，并省略其詳細(xì)的說明。
照明光學(xué)系統(tǒng)100A具備射出大致平行的光束的光源110；第1透鏡陣列120；第2透鏡陣列130；偏振變換元件140；重疊透鏡150；以及反射鏡160。照明光學(xué)系統(tǒng)100是用于大致均勻地照明作為照明區(qū)域的液晶面板320R、310G、320B的有效區(qū)域的積分光學(xué)系統(tǒng)。
光源110、第1透鏡陣列120、第2透鏡陣列130的結(jié)構(gòu)以及反射鏡160的功能，與投影機(jī)10的照明光學(xué)系統(tǒng)100的相應(yīng)的部分的功能相同。
圖5(A)、圖5(B)是用于說明偏振變換元件140的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)以及功能的圖示。偏振變換元件140，如圖5(A)中所示，由夾住光軸在對稱的方向上配置的2個(gè)偏振變換元件陣列140A、140B構(gòu)成。該偏振變換元件陣列140A、140B具備偏振光束分離器陣列(ビ一ムスプリッタアレイ)170A、170B，和在其光射出面的一部分上有選擇地配置的λ/2相位差片180A、180B(在圖中用斜線示出)。偏振光束分離器陣列170A、170B，如圖5(B)中所示，具有依次分別貼合了剖面為平行四邊形的柱狀的透光性構(gòu)件171的形狀。在透光性構(gòu)件171的界面上交替地形成有偏振分離膜172和反射膜173。λ/2相位差片180A、180B，如圖5(A)中所示，被有選擇地貼付在偏振分離膜172或反射膜173的光的射出面的z方向的映像部分上。在本例中，被貼付在偏振分離膜172的光的射出面的z方向的映像部分上。
包含s偏振分量和p偏振分量的非偏振光(具有隨機(jī)的偏振方向的入射光)入射到以這種方式構(gòu)成的偏振變換元件140的入射面上。
該入射光，如在圖5(A)中用箭頭所示，首先被偏振分離膜172分離為s偏振光和p偏振光。s偏振光被偏振分離膜172大致垂直地反射，在被反射膜173進(jìn)一步反射后射出。另一方面，p偏振光按原樣透過偏振分離膜172。在透過了偏振分離膜的p偏振光的射出面上配置有λ/2相位差片180A、180B，該p偏振光被變換為s偏振光而射出。因而，通過了偏振變換元件140的光的大部分成為s偏振光被射出。即，偏振變換元件140具有將從透鏡陣列120、130射出的光變換為大致1種直線偏振光(例如，s偏振光或p偏振光)后射出的功能。再有，在打算使從偏振變換元件140射出的光成為p偏振光的情況下，將λ/2相位差片180A、180B配置在被反射膜173反射的s偏振光射出的射出面上即可。
重疊透鏡150具有將被偏振變換元件140變換為大致一種偏振光的多條部分光束重疊在3個(gè)液晶面板320R、310G、320B上的功能。
由于具備這樣的照明光學(xué)系統(tǒng)100A的投影機(jī)20可有效地利用以往無助于顯示的一方的偏振分量，故成為亮度高的投影機(jī)。
此外，實(shí)施方式2的投影機(jī)20，除了紅色用的液晶面板320R外，因?yàn)閷τ谒{(lán)色用的液晶面板320B來說也設(shè)為具備圖9中所示那樣的微透鏡的液晶面板，故在與綠色相比光強(qiáng)度相對地弱的色光(紅色、藍(lán)色)中提高了光利用效率。因此，實(shí)施方式2的投影機(jī)20與實(shí)施方式1的情況相同，提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，仍然提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
再有，在實(shí)施方式1中也好、在實(shí)施方式2中也好，構(gòu)成為「從光源110到紅色用液晶面板320R的距離」與「從光源110到綠色用液晶面板310G、320G的距離」為相同的距離，同時(shí)構(gòu)成為「從光源110到藍(lán)色用液晶面板310B的距離」比這些距離長。但是，本發(fā)明的投影機(jī)不限于該結(jié)構(gòu)，即使是構(gòu)成為「從光源110到紅色用液晶面板320R的距離」比「從光源110到藍(lán)色用液晶面板310B、320B的距離」和「從光源110到綠色用液晶面板310G的距離」長的情況，也有提高了色再現(xiàn)性(色調(diào))的情況。這是因?yàn)橐灿屑t色光的光利用效率相對地過高的情況。
實(shí)施方式3圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。該投影機(jī)30具備光源110；反射鏡256；色分離光學(xué)系統(tǒng)200B；反射鏡220、252、254；3個(gè)場透鏡300R、300G、300B；3個(gè)液晶面板320R、310G、310B；分色棱鏡400；以及投射透鏡420。
該投影機(jī)30是「從光源到3個(gè)液晶面板320R、310G、310B的各距離」相等的等光路長度光學(xué)系統(tǒng)。在實(shí)施方式3的投影機(jī)中，在該等光路長度光學(xué)系統(tǒng)中，將紅色用液晶面板320R定為具備圖9中示出的微透鏡的液晶面板，另一方面，將綠色用液晶面板310G以及藍(lán)色用液晶面板310B定為不具備圖8中示出的微透鏡的液晶面板。在該投影機(jī)30中，由于只在與綠色和藍(lán)色相比光強(qiáng)度相對地弱的色光中提高液晶面板的光利用效率，故與實(shí)施方式1和實(shí)施方式2相同，提高了彩色圖像的色平衡，作為整體，提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
實(shí)施方式4本發(fā)明的實(shí)施方式4的投影機(jī)，雖然未圖示，但具有與圖1中示出的實(shí)施方式1的投影機(jī)10同樣的光學(xué)系統(tǒng)。實(shí)施方式4的投影機(jī)與實(shí)施方式1的投影機(jī)10不同點(diǎn)在于以下方面。
即，在實(shí)施方式1的投影機(jī)10中，從提高光利用效率的觀點(diǎn)來看，在各色的場透鏡300R、300G、266的入射面、各色用的液晶面板320R、310G、310B的入射側(cè)偏振片的入射面以及射出側(cè)偏振片的射出面、分色棱鏡的各色光的入射面上形成有由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜。與此不同，在實(shí)施方式4的投影機(jī)中，也在大致全部的面上形成有由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜，另一方面，只在綠色用的場透鏡300G的入射面上不必形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜。這一點(diǎn)從光利用效率來看是不利的，但由此提高了彩色圖像的色平衡，進(jìn)一步提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
作為不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，不限于綠色用的場透鏡的入射面，也可以是綠色用的場透鏡的射出面、綠色用液晶面板的入射側(cè)偏振片的入射面、綠色用液晶面板的射出側(cè)偏振片的射出面。
但是，一般來說優(yōu)選地使用利用色合成用的分色棱鏡合成用各色光用的液晶面板調(diào)制的光并將其引導(dǎo)到投射透鏡上的投影機(jī)。此時(shí)，作為不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，也可以是綠色光入射到該色合成用的分色棱鏡上的面。
此外，作為液晶面板，一般來說優(yōu)選地使用入射側(cè)偏振片和射出側(cè)偏振片與液晶面板本體分離的液晶面板。此時(shí)，作為不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，也可以是綠色用液晶面板的入射側(cè)偏振片的射出面、綠色用液晶面板本體的入射面、綠色用液晶面板本體的射出面、綠色用液晶面板的射出側(cè)偏振片的入射面。
此外，也有在各色光的光路中配置各種濾色器(フイルタ)和中繼光學(xué)系統(tǒng)的情況。此時(shí)，作為不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，也可以是在綠色的光路中配置的各種濾色器和中繼光學(xué)系統(tǒng)的入射面、射出面、反射面。
作為這些面中的不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，特別優(yōu)選地是綠色用場透鏡的入射面、綠色用場透鏡的射出面、綠色用液晶面板的入射側(cè)偏振片的入射面。這是因?yàn)?，與在液晶面板的入射側(cè)設(shè)置不形成防止反射膜的面相比，如果在液晶面板的射出側(cè)設(shè)置不形成防止反射膜的面，則被調(diào)制的光束發(fā)生多重反射而容易產(chǎn)生圖像質(zhì)量的下降。
實(shí)施方式5本發(fā)明的實(shí)施方式5的投影機(jī)，雖然未圖示，但具有與圖1中示出的實(shí)施方式1的投影機(jī)10同樣的光學(xué)系統(tǒng)。實(shí)施方式5的投影機(jī)與實(shí)施方式1的投影機(jī)10不同點(diǎn)在于以下方面。
即，在實(shí)施方式1的投影機(jī)10中，從提高光利用效率的觀點(diǎn)來看，在各色的場透鏡300R、300G、266的入射面、各色用的液晶面板320R、310G、310B的入射側(cè)偏振片的入射面以及射出側(cè)偏振片的射出面、分色棱鏡的各色光的入射面上形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜。與此相對，在實(shí)施方式5的投影機(jī)中，也在大致全部的面上形成有由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜，另一方面，只在綠色用以及藍(lán)色用的場透鏡300G、266的入射面上未形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜。這一點(diǎn)從光利用效率來看是不利的，但由此提高了彩色圖像的色平衡，進(jìn)一步提高了投影機(jī)的色再現(xiàn)性(色調(diào))。
作為不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的光學(xué)元件，不限于綠色用以及藍(lán)色用的場透鏡的入射面，也可以是綠色用以及藍(lán)色用的場透鏡的射出面、綠色用以及藍(lán)色用的液晶面板的入射側(cè)偏振片的入射面、綠色用以及和藍(lán)色用的射出側(cè)偏振片的射出面、分色棱鏡的綠色光的入射面或藍(lán)色光的入射面。
但是，一般來說優(yōu)選地使用利用色合成用的分色棱鏡合成由各色光用的液晶面板調(diào)制的光并將其引導(dǎo)到投射透鏡上的投影機(jī)。此時(shí)，作為不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，也可以是綠色光或藍(lán)色光入射到該色合成用的分色棱鏡上的面。
此外，作為液晶面板，一般來說優(yōu)選地使用入射側(cè)偏振片和射出側(cè)偏振片與液晶面板本體分離的結(jié)構(gòu)的液晶面板。此時(shí)，作為不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，也可以是綠色用或藍(lán)色用液晶面板的入射側(cè)偏振片的射出面、綠色用或藍(lán)色用液晶面板本體的入射面、綠色用或藍(lán)色用液晶面板本體的射出面、綠色用或藍(lán)色用液晶面板的射出側(cè)偏振片的入射面。
此外，也有在各色光的光路中配置各種濾色器和中繼光學(xué)系統(tǒng)的情況。此時(shí)，作為不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，也可以是在綠色或藍(lán)色用的光路中配置的各種濾色器和中繼光學(xué)系統(tǒng)的入射面、射出面、反射面。
作為這些面中不形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防止反射膜的面，特別優(yōu)選地是綠色用或藍(lán)色用的場透鏡的入射面、綠色用或藍(lán)色用的場透鏡的射出面、綠色用或藍(lán)色用液晶面板的入射側(cè)偏振片的入射面。這是因?yàn)?，與在液晶面板的入射側(cè)設(shè)置不形成防止反射膜的面的情況相比，如果在液晶面板的射出側(cè)設(shè)置不形成防止反射膜的面，則被調(diào)制的光束發(fā)生多重反射而容易產(chǎn)生圖像質(zhì)量的下降。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性按照本發(fā)明的投影機(jī)，由于提高了彩色圖像的色平衡，作為整體提高了色再現(xiàn)性(色調(diào))，故將該投影機(jī)作為在屏幕等的投射面上投射彩色圖像的投影機(jī)是很合適的。
權(quán)利要求
1.一種投影機(jī)，該投影機(jī)具備光源；將來自該光源的光分離為多個(gè)色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)；用于分別調(diào)制這些多個(gè)色光的多個(gè)液晶面板；以及投射由上述多個(gè)液晶面板調(diào)制的光的投射透鏡；其特征在于只有上述多個(gè)液晶面板中調(diào)制光強(qiáng)度相對地弱的色光的1個(gè)或2個(gè)以上的液晶面板是具備微透鏡的液晶面板。
2.一種投影機(jī)，該投影機(jī)具備光源；將來自該光源的光分離為紅、綠以及藍(lán)這3種色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)；用于調(diào)制紅的色光的紅色用液晶面板；用于調(diào)制綠的色光的綠色用液晶面板；用于調(diào)制藍(lán)的色光的藍(lán)色用液晶面板；以及投射由上述3個(gè)液晶面板調(diào)制的光的投射透鏡；其特征在于只有上述3個(gè)液晶面板中上述紅色用液晶面板是具備微透鏡的液晶面板。
3.一種投影機(jī)，該投影機(jī)具備光源；將來自該光源的光分離為紅、綠以及藍(lán)這3種色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)；用于調(diào)制上述紅的色光的紅色用液晶面板；用于調(diào)制上述綠的色光的綠色用液晶面板；用于調(diào)制上述藍(lán)的色光的藍(lán)色用液晶面板；以及投射由上述3個(gè)液晶面板調(diào)制的光的投射透鏡；其特征在于只有上述3個(gè)液晶面板中上述紅色用液晶面板以及上述藍(lán)色用液晶面板是具備微透鏡的液晶面板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的投影機(jī)，其特征在于上述光源是高壓汞燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的投影機(jī)，其特征在于上述光源是金屬鹵化物燈。
6.根據(jù)如權(quán)利要求2或3所述的投影機(jī)，其特征在于從上述光源到上述綠色用液晶面板的距離，比從上述光源到上述紅色用液晶面板的距離或從上述光源到上述藍(lán)色用液晶面板的距離長。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的投影機(jī)，其特征在于從上述光源到上述紅色用液晶面板的距離，比從上述光源到上述綠色用液晶面板的距離或從上述光源到上述藍(lán)色用液晶面板的距離長。
8.根據(jù)如權(quán)利要求2或3所述的投影機(jī)，其特征在于從上述光源到上述3個(gè)液晶面板的距離全部相等。
9.根據(jù)如權(quán)利要求2或3所述的投影機(jī)，其特征在于對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的紅色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面上全部形成有防止反射膜；對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的藍(lán)色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面中至少一個(gè)界面上沒有形成防止反射膜；以及對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的綠色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面中至少一個(gè)界面上沒有形成防止反射膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的投影機(jī)，其特征在于對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的紅色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面上全部形成有防止反射膜；對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的藍(lán)色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面上全部形成有防止反射膜；以及對于從上述色分離光學(xué)系統(tǒng)到上述投射透鏡的綠色光的光路中存在的光學(xué)元件，在這些光學(xué)元件的與空氣的界面中至少一個(gè)界面上沒有形成防止反射膜。
全文摘要
本投影機(jī)是具備光源；將來自該光源的光分離為紅、綠和藍(lán)這3種色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)；用于調(diào)制紅的色光的紅色用液晶面板；用于調(diào)制綠的色光的綠色用液晶面板；用于調(diào)制藍(lán)的色光的藍(lán)色用液晶面板；以及投射由上述3個(gè)液晶面板調(diào)制的光的投射透鏡的投影機(jī)；只有上述3個(gè)液晶面板中上述紅色用液晶面板是具備微透鏡的液晶面板。因此，由于提高了彩色圖像的色平衡，作為整體提高了色再現(xiàn)性(色調(diào))，故將該投影機(jī)作為在屏幕等的投射面上投射彩色圖像的投影機(jī)是很合適的。
文檔編號G02F1/13357GK1438514SQ0310257
公開日2003年8月27日 申請日期2003年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月14日
發(fā)明者山川秀精 申請人:精工愛普生株式會(huì)社