專利名稱：色分解合成光學系統(tǒng)和圖像投射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用于投射從形成原圖的圖像形成元件來的光的圖像投射裝置(projector)的色分解合成光學系統(tǒng)。
背景技術：
組合反射型液晶顯示元件和偏光束分離器的圖像投射裝置，公開在特開2001-154268。該圖像投射裝置，如圖33所示，是具有白色光源1001、反射型液晶顯示元件1002R、1002G、1002B和投射光學系統(tǒng)1003的圖像投射裝置。該圖像投射裝置中，在白色光源1001與反射型液晶顯示元件1002R、1002G、1002B之間設有分色鏡1004。進而，具有在分色鏡1004與反射型液晶顯示元件1002R、1002G、1002B之間設有偏振光束分束器1005、1006的色分解系統(tǒng)和在反射型液晶顯示元件與投射光學系統(tǒng)之間設有第1、第2、第3偏光束分離器1005、1006、1007的色合成系統(tǒng)。
這里，在上述分色鏡1004與第2偏振光束分束器1006之間設置可90度旋轉規(guī)定波長區(qū)的光偏振光方向的第1色選擇性相位差板1008，采用在第2偏振光束分束器1006與第3偏振光束分束器1007之間設置第2色選擇性相位差板1009的辦法，使色成分(R、B)和偏振光方向(P、S)相關連，由偏光束分離器進行色分解合成。
因此，從白色光源1001來的白色光通過上述分色鏡1004分開為第1色光光路(G)和第2色光光路(R、B)。而且，通過第1色選擇性相位差板1008使B色光的偏振光方向90度旋轉，B的色光變?yōu)镻偏振光，R的色光變?yōu)镾偏振光，通過第2偏振光束分束器1006各自分開為第3色光光路(R)和第4色光光路。
進而，在第1光路，反射第1偏振光束分束器1005后的光以第1反射型液晶顯示元件1002G旋轉偏振光方向90度使之反射，透過第1偏振光束分束器1005，經反射第3偏振光束分離器1007投到投射光學系統(tǒng)1003。而且，在第3光路，以第2反射型液晶顯示元件1002R旋轉偏振光方向90度使之反射，透過第2偏振光束分束器1006。進而，在第4光路，以第2反射型液晶顯示元件100 2B旋轉偏振光方向90度使之反射，反射第2偏振光束分束器1006，將2束色光(R、B)合成一個光束。而且，通過用第2色選擇性相位差板1009使B色光偏振光方向旋轉90度，也與R、B色光一起變?yōu)镻偏光光，透過第3偏振光束分束器1007到達投射光學系統(tǒng)1003，合成3色圖像。
但是，上述現有例中，設于第2偏振光束分束器1006的入射側和出射側的第1、第2色選擇性相位差板1008、1009，因為旋轉偏光的特性利用同一的色選擇性相位差板，在旋轉偏光特性從0度(不旋轉)遷移到90度區(qū)域(以下，稱作遷移區(qū))發(fā)生不需要的偏振光成分。
詳細說明有關該問題。圖34表示旋轉用于現有例的色選擇性相位差板的偏光特性。色選擇性相位差板是，在藍色(B)波長區(qū)內偏光旋轉90度，在紅色(R)波長區(qū)不旋轉的特性，其間的波長區(qū)是遷移區(qū)。雖然圖34是色選擇性相位差板旋轉偏光的作用特性圖，如從另外角度看，也可以說表示對于入射的直線偏光與入射偏振光成分垂直的偏振光成分之比率(比率1時，偏振光方向旋轉90度)。因而，圖中，合并記載表示曲線圖右側對入射偏光垂直的偏振光成分比率的刻度。
這個場合，對色選擇性相位差板的各種組合，說明怎樣轉換入射的直線偏光光。
第1狀態(tài)，是用第1、第2色選擇性相位差板一起，使偏振光方向旋轉90度的場合，認為表示圖34對入射偏光垂直的偏振光成分比率特性I(λ)，以C1(λ)＝I(λ)*I(λ)表達的特性作為C1(λ)，可以表示用第1、第2色選擇性相位差板一起使偏振光方向旋轉90度的光量比例(率)。圖35中示出C1(λ)。
第2狀態(tài)，是用第1、第2色選擇性相位差板一起，不使偏振光方向旋轉的場合，以C2(λ)＝(1-I(λ))*(1-I(λ))表達的特性作為C2(λ)，可以表示用第1、第2色選擇性相位差板一起不使偏振光方向旋轉的光量比例。圖36中示出C2(λ)。
第3狀態(tài)，是用第1色選擇性相位差板使偏振光方向旋轉90度，用第2色選擇性相位差不使偏振光方向旋轉的場合，以C3(λ)＝I(λ)*(1-I(λ))表達的特性作為C3(λ)，可以表示用第1色選擇性相位差板使偏振光方向旋轉90度，并用第2色選擇性相位差板不使偏振光方向旋轉的光量比例。圖37中示出C3(λ)。
第4狀態(tài)，是用第1色選擇性相位差板不使偏振光方向旋轉，用第2色選擇性相位差使偏振光方向旋轉90度的場合，以C4(λ)＝(1-I(λ))*I(λ)表達的特性作為C4(λ)，可以表示用第1色選擇性相位差板不使偏振光方向旋轉，并用第2色選擇性相位差板旋轉90度的光量比例。C4(λ)和C3(λ)具有相同特性。
第1狀態(tài)對應于B成分，第2狀態(tài)對應于R成分，然而此外，可知在第3、第4狀態(tài)的色選擇性相位差板遷移區(qū)發(fā)生不必要的透過特性。
其次，說明現有例中光學系統(tǒng)的上述不必要成分給圖像投射裝置的對比度帶來的影響。
所謂給對比度的影響，是以反射型液晶顯示元件黑顯示時投射光學系統(tǒng)漏光的光量。借助于第1色選擇性相位差板，在第3狀態(tài)對于第2偏振光束分束器1006作為P偏振光成分入射，透過偏光分離膜，用反射型液晶顯示元件而偏光狀態(tài)不變(黑顯示)，對于第2偏振光束分束器1006再次作為P偏振光成分入射，用偏光分離膜反射，不受第2色選擇性相位差板偏光旋轉作用，原封不動作為P偏振光成分，透過第3偏振光束分束器1007。這樣傳播的光，由反射型液晶顯示元件反射，在第2偏振光束分束器1006的偏光分離膜反射作為P偏光之際一次進行測光，然而對于第3偏振光束分束器1007作為透過偏振光方向的P偏光入射卻不進行測光，結果，與其說是在第3狀態(tài)，不如說是對于通過正常作用的第1狀態(tài)，漏光量便大幅度增加了。
如現有例所示，即使在第2偏振光束分束器1006與第3偏振光束分束器1007之間設置偏振光片也不可能遮斷漏光。
第4狀態(tài)，作為S偏振光成分對第2偏振光束分束器1006入射，由偏光分離膜反射，以反射型液晶顯示元件反射不變偏光狀態(tài)(顯示黑)，再次作為S偏振光成分對第2偏振光束分束器1006入射，透過偏光分離膜，以第2色選擇性相位差板受到偏光旋轉作用，原封不動作為P偏振光成分透過第3偏振光束分束器1007。這樣傳播的光也對第3偏振光束分束器1007作為透過偏振光方向的P偏光入射因而不測光，結果，與其說是在第4狀態(tài)，不如說是對于通過正常作用的第2狀態(tài)，與第3狀態(tài)同樣漏光量大幅度增加了。
在現有例中，敘述了在用分色鏡遮斷的波長區(qū)設定色選擇性相位差板的遷移區(qū)情況。
分色鏡的反射率不是100％，進而分色鏡的特性隨入射角度而向波長方向移動，因而，不可能使遷移區(qū)的光量全部完全為0，根據發(fā)明人的研究很清楚，為了得到高性能的對比度，作為光學系統(tǒng)用現有例的結構是不夠的。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的，在于使組合色選擇性相位差板和偏光分離面(膜)的色分解合成光學系統(tǒng)，減少黑顯示時的漏光，獲得高對比度顯示圖像。
為達成上述目的的本發(fā)明一個觀點，在于包括以下的色分解合成光學系統(tǒng)(color splitting/combining optical system)。
該光學系統(tǒng)具有將光源發(fā)出的光分解為第1色光成分(colorlight component)和第2色光成分的第1光學部件；和具有偏光分離面(polarization splitting surface)的第2光學部件。該第1光學部件使所述第1色光成分射向(direct)第1圖像形成元件。并且，第2光學部件利用該偏光分離面把所述第2色光成分分解為第3色光成分和第4色光成分，使所述第3色光成分射向第2圖像形成元件，使所述第4色光成分射向第3圖像形成元件，進而該第2光學部件，利用該偏光分離面對從所述第2圖像形成元件來的所述第3色光成分和從所述第3圖像形成元件來的所述第4色光成分進行合成。
進而，光學系統(tǒng)具有對由所述第2光學部件合成后的所述第3和第4色光成分與從所述第1圖像形成元件來的所述第1色光成分進行合成的第3光學部件。
并且，光學系統(tǒng)具有在所述第1光學部件與所述第2光學部件之間設置的第1色選擇性相位差板(color selective wave plate)；和在所述第2光學部件與所述第3光學部件之間設置的第2色選擇性相位差板。該第1色選擇性相位差板使第1波長區(qū)的光偏振光方向轉換90度。該第2色選擇性相位差板使第2波長區(qū)的光偏振光方向轉換90度。
這里，滿足以下條件。
λ1≠λ2在這里，λ1表示用上述第1色選擇性相位差板將偏振光方向旋轉90度的比例為約50％的波長，λ2表示用上述第2色選擇性相位差板將偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長。
并且，本發(fā)明的另一觀點，在于包括以下的色分解合成光學系統(tǒng)。該光學系統(tǒng)具有將光源來的光分解為第1色光成分(color lightcomponent)和第2色光成分的第1光學部件；和具有偏光分離面(polarization splitting surface)的第2光學部件。該第1光學部件把所述第1色光成分射向(direct)第1圖像形成元件。并且，第2光學部件利用該偏光分離面把所述第2色光成分分解為第3色光成分和第4色光成分，使所述第3色光成分射向第2圖像形成元件，使所述第4色光成分射向第3圖像形成元件，進而該第2光學部件，利用該偏光分離面對從所述第2圖像形成元件來的所述第3色光成分和從所述第3圖像形成元件來的所述第4色光成分進行合成。
進而，光學系統(tǒng)具有對由所述第2光學部件合成后的所述第3和第4色光成分與從所述第1圖像形成元件來的所述第1色光成分進行合成的第3光學部件。
并且，光學系統(tǒng)具有在所述第1光學部件與所述第2光學部件之間設置的第1色選擇性相位差板(color selective wave plate)；和在所述第2光學部件與所述第3光學部件之間設置的第2色選擇性相位差板。該第1色選擇性相位差板使第1波長區(qū)的光偏振光方向轉換90度。該第2色選擇性相位差板使第2波長區(qū)的光偏振光方向轉換90度。
進而，該光學系統(tǒng)具有在所述第1光學部件與所述第1色選擇性相位差板之間設置的濾色片。該濾色片從短波長一側直到長波長一側幾乎連續(xù)地具有第1光透過帶、光不透過帶和第2光透過帶。
而且，該光學系統(tǒng)滿足以下條件。
λc1＜λ0＜λc2其中，λc1表示從所述第1光透過帶遷移到所述光不透過帶的第1遷移區(qū)的透射率為約50％的波長，λc2表示從所述光不透過帶遷移到所述第2光透過帶的第2遷移區(qū)的透射率為約50％的波長；λ0＝(λ1+λ2)/2，其中，λ1表示用上述第1色選擇性相位差板將偏振光方向旋轉90度的比例為約50％的波長，λ2表示用上述第2色選擇性相位差板將偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長。
本發(fā)明的色分解合成光學系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的圖像投射裝置的特征，通過參照
以下具體實施例將會明確起來了。
圖1是表示本發(fā)明的第1實施例圖；圖2是第1實施例的分色鏡和濾色片的特性圖；圖3是第1實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖4是表示本發(fā)明第2實施例圖；圖5是第2實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖6是表示本發(fā)明第3實施例圖；圖7是第3實施例分色鏡的特性圖；圖8是第3實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖9是表示本發(fā)明第4實施例圖；圖10是第4實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖11是表示本發(fā)明第5實施例圖；圖12是第5實施例分色鏡的特性圖；圖13是第5實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖14是表示本發(fā)明第6實施例圖；圖15是第6實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖16是表示本發(fā)明第7實施例圖；圖17是第7實施例分色鏡的特性圖；圖18是第7實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖19是表示本發(fā)明第8實施例圖；圖20是第8實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖21是表示本發(fā)明第9實施例圖；圖22是第9實施例的分色鏡和濾色片的特性圖；圖23是第9實施例色選擇性相位差板的特性圖；圖24是表示本發(fā)明第10實施例圖；圖25是第10實施例的分色鏡的特性圖；
圖26是表示本發(fā)明第10的色選擇性相位差板的特性圖；圖27是表示用本發(fā)明色選擇性相位差板的偏光旋轉特性圖；圖28是表示用本發(fā)明第1狀態(tài)的色選擇性相位差板的光量比例圖；圖29是表示用本發(fā)明第2狀態(tài)的色選擇性相位差板的光量比例圖；圖30是表示用本發(fā)明第3狀態(tài)的色選擇性相位差板的光量比例圖；圖31是表示用本發(fā)明第4狀態(tài)的色選擇性相位差板的光量比例圖；圖32是表示偏光束分離器的偏光分離膜反射特性圖；圖33是表示現有實施例圖；圖34是表示現有例偏光旋轉特性圖；圖35是表示用現有例第1狀態(tài)的色選擇性相位差板的光量比例圖；圖36是表示用現有例第2狀態(tài)的色選擇性相位差板的光量比例圖；圖37是表示用現有例第3、4狀態(tài)的色選擇性相位差板的光量比例圖。
具體實施例方式
(實施例1)圖1是表示本發(fā)明的第1實施例圖。圖中，1是發(fā)射連續(xù)光譜白色光的光源；2是在規(guī)定方向聚集光的反光鏡；3a是陣列狀配置矩形透鏡的第1飛行目鏡(fly eye lens)；3b是由和第1飛行目鏡的各個透鏡對應的透鏡陣列構成的第2飛行目鏡。
4是使無偏光光與規(guī)定偏光光一致的偏光轉換元件；5a是聚光鏡；5b是反射鏡；6是作為第1光學部件的分色鏡，反射藍色(B)和紅色(R)波長區(qū)(wavelength region)的光，透過綠色(G)波長區(qū)的光。
7是遮斷B和R的中間波長區(qū)光的濾色片；8a是使B光的偏振光方向轉換90度，R光的偏振光方向不轉換的第1色選擇性相位差板；8b是使R光的偏振光方向轉換90度，B光的偏振光方向不轉換的第2色選擇性相位差板。10a、10b、10c是具有透過P偏光、反射S偏光的偏光分離膜film(偏光分離面surface)101a、101b、101c的第1偏光束分離器、作為第2光學部件的第2偏光束分離器、作為第3光學部件的第3偏光束分離器；11r、11g、11b是反射光，調制圖像并顯示圖像的紅色用反射型液晶顯示元件element、綠色用反射型液晶顯示元件、藍色用反射型液晶顯示元件。這些液晶顯示元件(圖像形成forming元件)上連接著驅動電路DC，將個人計算機、DVD游戲機、電視調諧器等的圖像信息供給裝置IS跟驅動電路DC連接起來。從圖像信息供給裝置IS把圖像信號輸入到驅動電路DC時，驅動電路DC按照該圖像信號驅動各液晶顯示元件。因此，形成(顯示)與各液晶顯示元件對應的彩色用原圖。還有，這種情況雖在圖中未示出，但在其它實施例中也同樣。
12r、12g、12b是紅色用的1/4波長片(1/4-waveplate)、綠色用的1/4波長片、藍色用的1/4波長片；13是投射透鏡；14是用于調整投射光學系統(tǒng)光路長度的玻璃片。
圖2以粗線表示本實施例分色鏡的S偏光光成分的特性，在圖2以細線表示濾色片，圖3以粗線表示第1色選擇性相位差板，圖3以細線表示第2色選擇性相位差板。
接著，說明光學上的作用。光源發(fā)出的光通過反光鏡2聚集到規(guī)定的方向。這里反光鏡2構成拋物面形狀，通常光源1配置在反光鏡的焦點上。從拋物面焦點位置出發(fā)的光變成同拋物面對稱軸平行的光束。但是，光源1不是理想性的點光源，因為有有限的大小，所以聚集的光束里也包含許多同拋物面對稱軸O不平行的光成分。這樣的聚集光束入射第1飛行目鏡3a。
第1飛行目鏡3a由矩陣狀組合具有矩形正折射率的透鏡構成，入射的光束被分開為與各個透鏡相應的多個光束，使之聚光，經第2飛行目鏡3b，在偏光轉換元件近旁形成矩陣狀多光源像。
偏光轉換元件4包括偏光分離面4a、反射面(偏光分離面)4b和1/2波長片4c，矩陣狀聚光的多個光束入射到與其列對應的偏光分離面4a，被分開為透過的P偏振光成分的光和反射的S偏振光成分(polarized component)的光。反射的S偏振光成分光由反射面4b反射，并在與P偏振光成分相同方向出射。另一方面，透過的P偏振光成分光透過1/2波長片4c，轉換為與S偏振光成分相同偏振光成分，作為使偏振光方向(·)一致的光射出。偏光轉換后的多光束射出偏光轉換元件4后，作為發(fā)散光束到達聚光鏡5a。
在圖1中，關于偏光轉換元件4，已是S偏光的光即使對分色鏡6也是S偏光(·)。
關于G的光路，透過分色鏡6后的光對第1偏光束分離器10a作為S偏光(·)射入，由第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射，到達G用的反射型液晶顯示元件11g。在G用的反射型液晶顯示元件11g，對G光進行圖像調制并反射。圖像調制后的G反射光的S偏振光成分(·)再次由第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的G反射光的P偏振光成分(|)透過第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a并成為投射光。透過第1偏光束分離器10a的光(|)透過第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c到達投射透鏡13。
由分色鏡6反射后的R和B光，入射濾色片7，B和R之間波長區(qū)的色光被反射。色光調整后的光入射到第1色選擇性相位差板8a。第1色選擇性相位差板具有僅把B光的偏振光方向旋轉90度的作用，因此B光作為P偏光(|)，R光作為S偏光(·)入射第2偏光束分離器10b。因而在第2偏光束分離器10b，B光透過偏光分離面101b到達B用的反射型液晶顯示元件11b，R光由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射到達R用的反射型液晶顯示元件11r。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b反射而成為投射光。
同樣在R用的反射型液晶顯示元件11r，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)再次由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的R和B的投射光入射到第2色選擇性相位差板8b。第2色選擇性相位差板8b僅使R的偏振光方向旋轉90度，R與B一起作為S偏光(·)入射第3偏光束分離器10c，由于第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c反射而合成為G的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如圖3所示，比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ11和第2色選擇性相位差板的50％波長λ12的話，就要設定為，使得λ11≠λ12而且λ11＜λ12成立。這里，第1和第2色選擇性相位差板的50％波長(λ11，λ12)表示用第1和第2色選擇性相位差板使偏振光方向旋轉90度的色成分比例大約為50％的波長。這個情況在其它實施例也同樣。因此2種波長λ11、λ12之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
并且，設圖2所示濾色片7的50％波長為λc11、λc12，當設λ10為
λ10＝(λc11+λc12)/2時，要設定為，使得λ11＜λ10＜λ12成立。
這里，濾色片的50％波長(λc11，λc12)表示在后述的第1和第2遷移區(qū)的透射率分別為大約50％的波長。第1遷移區(qū)是光(例如，紅色光)的透射率從第1色透過帶遷移到不透過帶的區(qū)域，第2遷移區(qū)是光(例如，藍色光)的透射率從上述不透過帶遷移到第2透過帶的區(qū)域。這些在其它的實施例中也同樣。
(實施例2)圖4是表示本發(fā)明的第2實施例圖，對于與實施例1相同要件附加相同標號。與實施例1不同的要件就是將R的反射型液晶顯示元件和B的反射型液晶顯示元件的配置顛倒過來，為此設置使R光的偏振光方向轉換90度，B光的偏振光方向不轉換的第1色選擇性相位差板28a和使B光的偏振光方向轉換90度，R光的偏振光方向不轉換的第2色選擇性相位差板28b。
在圖5以粗線表示該實施例中的第1色選擇性相位差板特性，圖5以細線表示第2色選擇性相位差板。濾色片的特性則與實施例1相同。
因此，分色鏡6反射的R和B的光，用濾色片7調色后入射第1色選擇性相位差板28a。第1色選擇性相位差板具有僅對R光的偏振光方向旋轉90度，因此R光作為P偏光(|)，B光作為S偏光(·)入射第2偏光束分離器10b。因而在第2偏光束分離器10b，B光由偏光分離面101b反射到B用的反射型液晶顯示元件11b，R光透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b到達R用的反射型液晶顯示元件11r。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)再次由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b并成為投射光。同樣在R用的反射型液晶顯示元件11r，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b反射而成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的R和B的投射光入射到第2色選擇性相位差板28b。第2色選擇性相位差板28b僅使B的偏振光方向旋轉90度，R與B一起作為S偏光(·)入射第3偏光束分離器10c，由于第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c反射而合成為G的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ21和第2色選擇性相位差板的50％波長λ22的話，就要設定為，使得λ21≠λ22而且λ21＞λ22成立。因此2種波長λ21、λ22之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
(實施例3)圖6是表示本發(fā)明的第3實施例圖，對于與實施例1相同構成要件附加相同標號。與實施例1不同的點是，設置使無偏光光與P偏光一致的偏光轉換元件34。為此，設置使R光的偏振光方向轉換90度而B光的偏振光方向不變的第1色選擇性相位差板38a和使R光的偏振光方向轉換90度而B光的偏振光方向不變的第2色選擇性相位差板38b，在第1偏光束分離器10a的入射側設置G光偏振光方向旋轉90度的1/2波長板31，并對P偏光設置分開為所要求波長光的分色鏡36。
在圖7以粗線表示本實施例中分色鏡36的P偏振光成分特性，圖8以粗線表示第1色選擇性相位差板38a的特性，圖8以細線表示第2色選擇性相位差板38b的特性。濾色片的特性則與實施例1相同。
圖6中，關于偏光轉換元件34盡管是P偏光的光對分色鏡36也是P偏光(|)。
因此，在G的光路中，透過分色鏡6的光，用1/2波長片使偏振光方向旋轉90度，對第1偏光束分離器10a作為S偏光(·)入射。而且，由第1色選擇性相位差板10a的偏光分離面101a反射到G用的反射型液晶顯示元件11g。在G用的反射型液晶顯示元件11g，對G光進行圖像調制并反射。圖像調制后的G反射光的S偏振光成分(·)再次由第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的G反射光的P偏振光成分(|)透過第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a并成為投射光。透過第1偏光束分離器10a的光(|)，透過第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c到達投射透鏡13。
分色鏡36反射后的R和B的光入射到濾色片7，并反射R和B之間波長區(qū)的色光。調色后的光入射第1色選擇性相位差板38a。第1色選擇性相位差板具有僅使R光的偏振光方向旋轉90度的作用(action)，因此B光作為P偏光(|)、R光作為S偏光(·)入射第2偏光束分離器10b，在第2偏光束分離器10b中B光透過偏光分離面101b并到達B用的反射型液晶顯示元件11b，R光被第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射到R用的反射型液晶顯示元件11r。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b反射而成為投射光。同樣，在R用的反射型液晶顯示元件11r中，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)再次由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的R和B投射光入射到第2色選擇性相位差板38b。第2色選擇性相位差板38b僅使R的偏振光方向旋轉90度，R與B一起作為S偏光(·)入射第3偏光束分離器10c，由于第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c反射而合成為G的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如果比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ31和第2色選擇性相位差板的50％波長λ32的話，就要設定為，使得λ31≠λ32而且λ31＜λ32成立。因此2種波長λ31、λ32之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
(實施例4)圖9是表示本發(fā)明的第4實施例圖，對于與實施例3相同構成要件附加相同標號。與實施例3不同的點是，將R的反射型液晶顯示元件和B的反射型液晶顯示元件的配置顛倒過來。為此，設置使B光的偏振光方向轉換90度，R光的偏振光方向不變的第1色選擇性相位差板48a和使B光的偏振光方向轉換90度，R光的偏振光方向不變的第2色選擇性相位差板48b。
在圖10以粗線表示本實施例中第1色選擇性相位差板48a的特性，在圖10以細線表示第2色選擇性相位差板48b的特性。濾色片的特性則與實施例1相同。
因此，分色鏡36反射后R和B的光，在濾色片7調色后入射到第1色選擇性相位差板48a。第1色選擇性相位差板48a具有僅使B光的偏振光方向旋轉90度的作用，因此R光作為P偏光(|)、并且B光作為S偏光(·)入射第2偏光束分離器10b。而且在第2偏光束分離器10b中，B光被偏光分離面101b反射到B用的反射型液晶顯示元件11b，R光透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b到達R用的反射型液晶顯示元件11r。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)再次被第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b反射而成為投射光。同樣在R用的反射型液晶顯示元件11r中，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)被第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的R和B投射光入射到第2色選擇性相位差板48b。第2色選擇性相位差板48b僅使B的偏振光方向旋轉90度，R與B一起作為S偏光(·)入射第3偏光束分離器10c，由于第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c反射而合成為G的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如果比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ41和第2色選擇性相位差板的50％波長λ42的話，就要設定為，使得λ41≠λ42而且λ41＞λ42成立。因此2種波長λ41、λ42之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
(實施例5)圖11是表示本發(fā)明的第5實施例圖，對于與實施例1相同構成要件附加相同標號。與實施例1不同的點是，使用反射G光特性的分色鏡56。進而，還有一點是使用使B光的偏振光方向轉換90度而R光的偏振光方向不變的第1色選擇性相位差板58a和使B光的偏振光方向轉換90度而R光的偏振光方向不變的第2色選擇性相位差板58b，以及使用1/2波長板51。
在圖12以粗線表示本實施例的分色鏡56的S偏振光成分特性，圖13以粗線表示第1色選擇性相位差板的特性，圖13以細線表示第2色選擇性相位差板的特性。濾色片的特性則與實施例1相同。
圖11中，關于偏光轉換元件4盡管是S偏光的光對分色鏡36也是S偏光(·)。
在G的光路中，分色鏡56反射的光，對第1偏光束分離器10a作為S偏光(·)入射，由第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射，到達G用的反射型液晶顯示元件11g。在G用的反射型液晶顯示元件11g，對G光進行圖像調制并反射。圖像調制后的G反射光的S偏振光成分(·)再次由第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的G反射光的P偏振光成分(|)透過第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a并成為投射光。透過第1偏光束分離器10a的光(|)，通過1/2相位片使偏振光方向旋轉90度，并被第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c反射到達投射透鏡13。
透過分色鏡后的R和B的光入射到濾色片7，并反射R和B之間波長區(qū)的色光。調色后的光入射第1色選擇性相位差板58a。第1色選擇性相位差板具有僅使B光的偏振光方向旋轉90度的作用，因此B光作為P偏光(|)、R光作為S偏光(·)入射第2偏光束分離器10b。而且在第2偏光束分離器10b中，B光透過偏光分離面101b并到達B用的反射型液晶顯示元件11b，R光被偏光分離面反射到R用的反射型液晶顯示元件11r。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b反射而成為投射光。同樣在R用的反射型液晶顯示元件11r，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)再次由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的R和B投射光入射到第2色選擇性相位差板58b。第2色選擇性相位差板58b僅使B的偏振光方向旋轉90度，R與B一起作為P偏光(|)入射第3偏光束分離器10c，由于透過第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c而合成為G的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如果比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ51和第2色選擇性相位差板的50％波長λ52的話，就要設定為，使得λ51≠λ52而且λ51＜λ52成立。因此2種波長λ51、λ52之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
(實施例6)圖14是表示本發(fā)明的第6實施例圖，對于與實施例5相同構成要件附加相同標號。與實施例5不同的點是，將R的反射型液晶顯示元件與B的反射型液晶顯示元件的配置顛倒過來。為此，設置使R光的偏振光方向轉換90度而B光的偏振光方向不變的第1色選擇性相位差板68a和使R光的偏振光方向轉換90度而B光的偏振光方向不變的第2色選擇性相位差板68b。
在圖15以粗線表示本實施例中的第1色選擇性相位差板68a的特性，在圖15以細線表示第2色選擇性相位差板的特性68b。
因此，透過分色鏡56的R和B的光入射到濾色片7，并反射R和B之間波長區(qū)的色光。調色后的光入射第1色選擇性相位差板68a。第1色選擇性相位差板具有僅使R光的偏振光方向旋轉90度的作用。因此R光作為P偏光(|)、B光作為S偏光(·)入射第2偏光束分離器10b。而且在第2偏光束分離器10b中，B光被偏光分離面101b反射并到達B用的反射型液晶顯示元件11b，R光透過偏光分離面101b并到達R用的反射型液晶顯示元件11r。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)再次被第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)透過第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b而成為投射光。同樣在R用的反射型液晶顯示元件11r，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的R和B投射光入射到第2色選擇性相位差板68b。第2色選擇性相位差板68b僅使R的偏振光方向旋轉90度，R與B一起作為P偏光(|)入射第3偏光束分離器10c，由于透過第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c而合成為G的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如果比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ61和第2色選擇性相位差板的50％波長λ62的話，就要設定為，使得λ61≠λ62
而且λ61＞λ62成立。因此2種波長λ61、λ62之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
(實施例7)圖16是表示本發(fā)明的第7實施例圖，對于與實施例5相同構成要件附加相同標號。與實施例5不同的點是，設置使無偏光光與P偏光一致的偏光轉換元件34。為此，設置使R光的偏振光方向轉換90度而B光的偏振光方向不變的第1色選擇性相位差板78a和使B光的偏振光方向轉換90度而R光的偏振光方向不變的第2色選擇性相位差板78b，以及設置對P偏光分開為所要求波長光的分色鏡76。
在圖17以粗線表示本實施例的分色鏡76的P偏振光成分特性，圖18以粗線表示第1色選擇性相位差板78a的特性，圖18以細線表示第2色選擇性相位差板78b的特性。
圖16中，關于偏光轉換元件34盡管是P偏光的光對分色鏡76也是P偏光(|)。
因此，在G的光路中，分色鏡76反射的光，對第1偏光束分離器10a作為P偏光(|)入射，透過第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a，到達G用的反射型液晶顯示元件11g。在G用的反射型液晶顯示元件11g，對G光進行圖像調制并反射。圖像調制后的G反射光的P偏振光成分(|)再次透過第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的G反射光的S偏振光成分(·)被第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射并成為投射光。由第1偏光束分離器10a反射的光(·)，被第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c反射到達投射透鏡13。
透過分色鏡后的R和B的光，入射到濾色片7，并反射R和B之間波長區(qū)的色光。調色后的光，入射第1色選擇性相位差板78a。第1色選擇性相位差板具有僅使R光的偏振光方向旋轉90度的作用，因此B光作為P偏光(|)、R光作為S偏光(·)都入射第2偏光束分離器10b。而且在第2偏光束分離器10b中，B光透過偏光分離面101b并到達B用的反射型液晶顯示元件11b，R光被偏光分離面101b反射到R用的反射型液晶顯示元件11r。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b反射而成為投射光。同樣在R用的反射型液晶顯示元件11r，圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)再次由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的R和B投射光入射到第2色選擇性相位差板78b。第2色選擇性相位差板78b僅使B的偏振光方向旋轉90度，R與B一起作為P偏光(|)入射第3偏光束分離器10c，由于透過第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c而合成為G的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如果比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ71和第2色選擇性相位差板的50％波長λ72的話，就要設定為，使得λ71≠λ72而且λ71＜λ72成立。因此2種波長λ71、λ72之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
(實施例8)圖19是表示本發(fā)明的第8實施例圖，對于與實施例7相同構成要件附加相同標號。與實施例7不同的點是，將R的反射型液晶顯示元件與B的反射型液晶顯示元件的配置顛倒過來。為此設置使B光的偏振光方向轉換90度而R光的偏振光方向不變的第1色選擇性相位差板88a和使R光的偏振光方向轉換90度而B光的偏振光方向不變的第2色選擇性相位差板88b。
在圖20以粗線表示本實施例的第1色選擇性相位差板88a的特性，圖20以細線表示第2色選擇性相位差板88b的特性。
因此，透過分色鏡76的R和B的光，入射到濾色片7，并反射R和B之間波長區(qū)的色光。調色后的光，入射第1色選擇性相位差板88a。第1色選擇性相位差板具有僅使B光的偏振光方向旋轉90度的作用，因此R光作為P偏光(|)、B光作為S偏光(·)都入射第2偏光束分離器10b。而且在第2偏光束分離器10b中，B光被偏光分離面101b反射并到達B用的反射型液晶顯示元件11b，R光透過偏光分離面101b而到達R用的反射型液晶顯示元件11r。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)再次被第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b透過而成為投射光。同樣在R用的反射型液晶顯示元件11r，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)被第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的R和B投射光入射到第2色選擇性相位差板88b。第2色選擇性相位差板88b僅使R的偏振光方向旋轉90度，R與B一起作為P偏光(|)入射第3偏光束分離器10c，由于透過第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c而合成為G的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如果比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ81和第2色選擇性相位差板的50％波長λ82的話，就要設定為，使得λ81≠λ82而且λ81＞λ82成立。因此2種波長λ81、λ82之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
(實施例9)圖21是表示本發(fā)明的第9實施例圖。圖中，對于與實施例1相同構成要件附加相同標號。在本實施例中，96是作為透過蘭(B)和綠(G)的波長區(qū)光的色分解部件的分色鏡，97是局部遮斷B和G的中間波長區(qū)光的濾色片。98a是使B光的偏振光方向轉換90度，G光的偏振光方向不變的第1色選擇性相位差板，98b是使B光的偏振光方向轉換90度，G光的偏振光方向不變的第2色選擇性相位差板，以及91是1/2波長片。
在圖22以粗線表示分色鏡96的S偏振光成分特性，圖22以細線表示濾色片97的特性，圖23以粗線表示第1色選擇性相位差板98a的特性，圖23以細線表示第2色選擇性相位差板98b的特性。
圖21中，關于偏光轉換元件4盡管是S偏光(·)的光對分色鏡96也是S偏光(·)。
在R的光路中，分色鏡96反射的光，對第1偏光束分離器10a作為S偏光(·)入射，并被第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射，到達R用的反射型液晶顯示元件11r。在R用的反射型液晶顯示元件11r，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)再次由第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)透過第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a并成為投射光。透過第1偏光束分離器10a的光，通過第1的1/2波長片91使偏振光方向旋轉90度，對第3偏光束分離器10c作為S偏光(·)入射，并被第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c反射，到達投射透鏡13。
透過分色鏡96后的G和B的光，借助于濾色片97反射G和B之間波長區(qū)的色光。調色后的光，入射第1色選擇性相位差板98a。第1色選擇性相位差板98a具有使G光的偏振光方向旋轉90度的作用，因此B光作為P偏光(|)、G光作為S偏光(·)都入射第2偏光束分離器10b。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b反射而成為投射光。同樣在G用的反射型液晶顯示元件11g對G光進行圖像調制并反射。圖像調制后的G反射光的S偏振光成分(·)再次由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的G反射光的P偏振光成分(|)透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的G和B投射光入射到第2色選擇性相位差板98b。第2色選擇性相位差板98b僅使B的偏振光方向旋轉90度，G與B一起作為P偏光(|)入射第3偏光束分離器10c，由于透過第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c而合成為R的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如果比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ91和第2色選擇性相位差板的50％波長λ92的話，就要設定為λ91≠λ92而且
λ91＜λ92成立。因此2種波長λ91、λ92之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
并且，設定圖22所示的濾色片97的50％波長為λc91、λc92，當設定λ90為λ90＝(λ91+λ92)/2時，要設定為，使得λ91＜λ90＜λ92成立。
(實施例10)圖24是表示本發(fā)明的第10實施例圖，對于與實施例9相同構成要件附加相同標號。與實施例9不同點是，設置使無偏光光與P偏光一致的偏光轉換元件34，為此設置使G光的偏振光方向轉換90度，B光的偏振光方向不變的第1色選擇性相位差板108a和使B光的偏振光方向轉換90度而G光的偏振光方向不變的第2色選擇性相位差板108b，以及設置對P偏光分開為所要求波長光的分色鏡106。
在圖25以粗線表示本實施例的分色鏡106的P偏振光成分特性，圖26以粗線表示第1色選擇性相位差板的特性，圖26以細線表示第2色選擇性相位差板的特性。
在R的光路中，分色鏡106反射的光，對第1偏光束分離器10a作為P偏振光成分(|)入射，并透過第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a，到達R用的反射型液晶顯示元件11r。在R用的反射型液晶顯示元件11r，對R光進行圖像調制并反射。圖像調制后的R反射光的P偏振光成分(|)透過第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的R反射光的S偏振光成分(·)被第1偏光束分離器10a的偏光分離面101a反射并成為投射光。透過第1偏光束分離器10a的光，對第3偏光束分離器10c作為S偏光(·)入射，被第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c反射，并到達投射透鏡13。
透過分色鏡106后的G和B的光，借助于濾色片97反射G和B之間波長區(qū)的色光。調色后的光，入射第1色選擇性相位差板108a。第1色選擇性相位差板108a具有使G光的偏振光方向旋轉90度的作用，因此B光作為P偏光(|)、G光作為S偏光(·)都入射第2偏光束分離器10b。
在B用的反射型液晶顯示元件11b，對B光進行圖像調制并反射。圖像調制后的B反射光的P偏振光成分(|)再次透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的B反射光的S偏振光成分(·)由第2偏光束分離器10b的偏光分離膜面101b反射而成為投射光。同樣在G用的反射型液晶顯示元件11g對G光進行圖像調制并反射。圖像調制后的G反射光的S偏振光成分(·)再次由第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b反射，大部分光返回光源一側并從投射光中除去。圖像調制后的G反射光的P偏振光成分(|)透過第2偏光束分離器10b的偏光分離面101b并成為投射光。因此將B和R的投射光合成為一個光束。
合成后的G和B投射光入射到第2色選擇性相位差板108b。第2色選擇性相位差板108b僅使B的偏振光方向旋轉90度，G與B一起作為P偏光(|)入射第3偏光束分離器10c，由于透過第3偏光束分離器10c的偏光分離面101c 而合成為R的投射光。
合成的RGB投射光通過投射透鏡13投影到屏幕等上。
在這里，如果比較第1色選擇性相位差板的50％波長λ101和第2色選擇性相位差板的50％波長λ102的話，就要設定為，使得λ101≠λ102而且λ101＜λ102
成立。因此2種波長λ101、λ102之間波長區(qū)的光，作為S偏光入射第2偏光束分離器10b。
從實施例1到10中，雖然作為分色鏡說明了色分解部件，但是也可以由第3色選擇性相位差板和第4偏光束分離器組合用作色分解部件。并且，雖然使用第3偏光束分離器10c，但是也可以分色棱鏡構成。
并且，對由分色鏡分開的單色光路(實施例18為G，實施例9～10為R)中的液晶顯示元件的第1偏光束分離器10a的位置，不一定在圖中表示的位置也行，由圖中所示的位置可見，與偏光分離面相對而言，也無妨配置在對稱的位置。
進而，濾色片的特性只要在本發(fā)明的條件式范圍內，與希望再現的色(色度)一起變更50％波長也可以。
并且，本實施例中，在偏光束分離器，具有對照明光的偏振光鏡和對投射光的檢偏鏡的作用，而且為了進一步提高對比度，也可以在偏光束分離器10a、10b的入射側和出射側設置透過規(guī)定偏振光方向光的偏振光鏡。而且，本發(fā)明也可適用于不帶濾色片(如圖1中濾色片)的色分離合成光學系統(tǒng)。
并且，上述各實施例的構成和由此得到的效果，也可以說明如下。
1.具有白色光源；3個反射型液晶顯示元件；投射光學系統(tǒng)；使所述白色光源來的無偏光的光與規(guī)定偏振光方向一致的偏光轉換元件；把白色光分解為2種色成分的第1色分解部件；把用第1色分解部件分開后的色光的任一種色光進一步分解為2種色成分的第2色分解部件；把用第2色分解部件分解后的各個色光成分合成為一種色光的第1色合成部件；以及對用第1色合成的色光和用第1色分解部件分解后的另一方色光進行合成的第2色合成部件。
所述第2色分解部件由偏光束分離器；和使偏振光方向不同的2種色光偏振光方向，在規(guī)定波長區(qū)轉換偏振光方向90度，使偏振光方向一致的第1色選擇性相位差板構成。
另外，所述第1色合成部件由偏光束分離器和偏振光方向在規(guī)定波長區(qū)內將不同的兩個色光的偏振光方向轉換90度、使偏振光方向一致的第2色選擇性相位差板構成。
而且，對于所述第1色選擇性相位差板，設定入射光之中偏振光方向轉換90度的光成分比例是50％的波長為λ1，對于所述第2色選擇性相位差板，設定入射光之中偏振光方向轉換90度的光成分比例是50％的波長為λ2時，滿足λ1≠λ2的條件。
因此，可以是在所述波長λ1和所述λ2之間波長區(qū)的光，入射到所述偏光束分離器的光成為包含許多S偏振光成分的狀態(tài)。
2.在第1色選擇性相位差板的入射側，設置對從短波長到長波長的光，連續(xù)存在第1透過帶、不透過帶、第2透過帶的濾色片，設定從所述第1透過帶遷移到所述不透過帶時透射率是50％的波長為λc1，設定從所述不透過帶遷移到所述第2透過帶時透射率是50％的波長為λc2，設λ0為λ0＝(λ1+λ2)/2時，滿足λc1＜λ0＜λc2的條件。
用圖詳細說明上述1的構成和效果。在圖27以粗線和細線表示旋轉第1、第2色選擇性相位差板的偏光特性，假定光學系統(tǒng)的構成和圖33中所示的現有色分解合成光學系統(tǒng)相同時，上述色選擇性相位差板的組合轉換直線偏光光的第1到第4的轉換狀態(tài)就是圖28到圖31中所示的這些特性。
與現有的色分解合成光學系統(tǒng)同樣，圖28中所示的第1狀態(tài)對應于B成分，圖29中所示的第2狀態(tài)對應于R成分。在漏光的第3狀態(tài)(參照圖30)和第4狀態(tài)(參照圖31)之中第3狀態(tài)的漏光是不存在的。
這時，對于按50％透射率透過第1色選擇性相位差板的波長λ1與波長λ2之間的波長光，如設定入射偏光束分離器時的偏光狀態(tài)為包含許多S偏振光成分的這種狀態(tài)，就可以設定第4狀態(tài)的漏光在偏光束分離器中使S偏光反射、透過(透過、反射)。而且，可以減少第4狀態(tài)的漏光。
這是由于偏光束分離器的特性產生的結果。圖32中表示偏光束分離器的偏光分離膜反射特性。圖中括弧內數值是入射光分離膜的角度。這樣偏光分離膜如果入射角度偏離基準角度(45度)，偏光分離特性就降低。并且對P偏光的特性惡化了。
因此，偏光束分離器的測光性能(P偏光的反射率、S偏光的透射率)提高S偏光入射。根據發(fā)明人的研究，S偏光的測光性能大約是P偏光的測光性能的5倍以上。因此在第4狀態(tài)為S偏光時，由于在偏光束分離器中的漏光量減少，所以等于大幅度降低作為光學系統(tǒng)的漏光。
進而，在第1色選擇性相位差板的入射側，設置對從短波長到長波長的光連續(xù)存在第1透過帶、不透過帶、第2透過帶的濾色片。而且，假設從上述第1透過帶遷移到上述不透過帶時透射率是50％的波長為λc1、從上述不透過帶遷移到上述第2透過帶時透射率是50％的波長為λc2，設λ0為λ0＝(λ1+λ2)/2時，決定上述濾色片的特性，使得λc1＜λ0＜λc2成立。因此，能夠進一步抑制第4狀態(tài)的漏光。
如以上說明的那樣，倘若按照上述各實施例，大幅度減少色選擇性相位差板和偏光束分離器組成的色分解合成光學系統(tǒng)中的黑顯示時的漏光，就能夠實現獲得高對比度投射圖像的圖像投射裝置。
還有，本實施例中，雖然說明了使用反射型液晶顯示元件場合的色分解合成光學系統(tǒng)的結構，但是本發(fā)明即使對使用透過型液晶顯示元件場合的色分解合成光學系統(tǒng)也能應用。
具體點說，例如在圖1中所示的光學系統(tǒng)，從作為第1色分解部件的分色鏡6入射到作為第2色分解部件的第2偏光束分離器10b的B光成分和R光成分之中，透過該第2偏光束分離器10b的偏光分離面(第1偏光分離面)，用反射鏡把透過B光用的透過型液晶顯示元件的B光成分導入作為第1色合成部件的第4偏光束分離器。
并且，用該第2偏光束分離器10b的偏光分離面反射，用反射鏡把透過R光用透過型液晶顯示元件的R光成分導入第4偏光束分離器。入射第4偏光束分離器后的B光成分和R光成分由第4偏光束分離器的偏光分離面合成。而且，通過反射鏡，把該合成了的B、R光成分導入作為第2色合成部件的第3偏光束分離器10c。
另一方面，透過分色鏡6，并透過G光用的透過型液晶顯示元件的G光成分，用反射鏡導入第3偏光束分離器10c。
因此，借助于投射透鏡13投射由第3偏光束分離器10c合成后的R、G、B光成分。
而且，只要分別配置分色鏡6與第2偏光束分離器10b之間的第1色選擇性相位差板8a、分色鏡6與第1色選擇性相位差板8a之間的濾色片、及第4偏光束分離器與第3偏光束分離器10c之間的第2色選擇性相位差板8b就行。
以上，雖然說明了本發(fā)明最佳的實施例，但是在權利要求書說明的范圍內也能夠改進或變形。
權利要求
1.一種色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是包括·將光源來的光分解為第1色光成分和第2色光成分的第1光學部件，該第1光學部件使所述第1色光成分射向第1圖像形成元件；·具有偏光分離面的第2光學部件，該第2光學部件利用該偏光分離面把所述第2色光成分分解為第3色光成分和第4色光成分，使所述第3色光成分射向第2圖像形成元件，使所述第4色光成分射向第3圖像形成元件，進而該第2光學部件，利用該偏光分離面對從所述第2圖像形成元件來的所述第3色光成分和從所述第3圖像形成元件來的所述第4色光成分進行合成；·對由所述第2光學部件合成后的所述第3和第4色光成分與從所述第1圖像形成元件來的所述第1色光成分進行合成的第3光學部件；·設于所述第1光學部件與所述第2光學部件之間的第1色選擇性相位差板，該第1色選擇性相位差板使第1波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度；以及·設于所述第2光學部件與所述第3光學部件之間的第2色選擇性相位差板，該第2色選擇性相位差板使第2波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度，而且滿足以下條件，λ1≠λ2這里，λ1表示用所述第1色選擇性相位差板將偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長；λ2表示用上述第2色選擇性相位差板將偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長。
2.按照權利要求1所述的色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是向所述偏光分離面的入射光之中所述λ1與所述λ2之間波長區(qū)的光成分包含S偏光比P偏光多。
3.按照權利要求1所述的色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是向所述偏光分離面的入射光之中所述λ1與所述λ2之間波長區(qū)的光成分大約8成數以上是S偏光。
4.按照權利要求1所述的色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是向所述偏光分離面的入射光之中，所述λ1與所述λ2之間波長區(qū)的光成分大約95％以上是S偏光。
5.按照權利要求1所述的色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是向所述偏光分離面的入射光之中所述λ1與所述λ2之間波長區(qū)的光成分實質上是S偏光。
6.按照權利要求1所述的色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是在所述第1光學部件與所述第1色選擇性相位差板之間設置濾色片，該濾色片從短波長一側向長波長一側，幾乎連續(xù)地具有第1光透過帶、光不透過帶和第2光透過帶，而且，滿足以下條件，λc1＜λ0＜λc2其中，λc1表示從所述第1光透過帶遷移到所述光不透過帶區(qū)域的透射率為約50％的波長，λc2表示從所述光不透過帶遷移到所述第2光透過帶區(qū)域的透射率為約50％的波長，λ0＝(λ1+λ2)/2。
7.一種圖像投射裝置，其特征是包括·光源；·第1、第2和第3圖像形成元件；·按照權利要求1到6任一項所述的色分解合成光學系統(tǒng)；以及·投射由所述色分解合成光學系統(tǒng)合成的光的投射光學系統(tǒng)。
8.按照權利要求7所述的圖像投射裝置，其特征是所述第1、第2和第3圖像形成元件是反射型圖像形成元件。
9.按照權利要求7所述的圖像投射裝置，其特征是所述第1、第2和第3圖像形成元件是反射型液晶元件。
10.一種色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是具有·將光源來的光分解為第1色光成分和第2色光成分的第1光學部件，該第1光學部件使所述第1色光成分射向第1圖像形成元件；·具有偏光分離面的第2光學部件，該第2光學部件利用該偏光分離面把所述第2色光成分分解為第3色光成分和第4色光成分，使所述第3色光成分射向第2圖像形成元件，使所述第4色光成分射向第3圖像形成元件，進而該第2光學部件，利用該偏光分離面對從所述第2圖像形成元件來的所述第3色光成分和從所述第3圖像形成元件來的所述第4色光成分進行合成；·對由所述第2光學部件合成后的所述第3和第4色光成分與從所述第1圖像形成元件來的所述第1色光成分進行合成的第3光學部件；·在所述第1光學部件與所述第2光學部件之間設置的第1色選擇性相位差板，該第1色選擇性相位差板使第1波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度；·在所述第2光學部件與所述第3光學部件之間設置的第2色選擇性相位差板，該第2色選擇性相位差板使第2波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度；·在所述第1光學部件與所述第1色選擇性相位差板之間設置的濾色片，該濾色片從短波長一側直到長波長一側幾乎連續(xù)地具有第1光透過帶、光不透過帶和第2光透過帶，而且，滿足以下條件，λc1＜λ0＜λc2其中，λc1表示從所述第1光透過帶遷移到所述光不透過帶區(qū)域的透射率為約50％的波長，λc2表示從所述光不透過帶遷移到所述第2光透過帶區(qū)域的透射率為約50％的波長；λ0＝(λ1+λ2)/2，這里，λ1表示用上述第1色選擇性相位差板使偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長，λ2表示用上述第2色選擇性相位差板使偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長。
11.一種圖像投射裝置，其特征是包括·光源；·第1、第2和第3圖像形成元件；·按照權利要求10所述的色分解合成光學系統(tǒng)；以及·投射由所述色分解合成光學系統(tǒng)合成光的投射光學系統(tǒng)。
12.按照權利要求11所述的圖像投射裝置，其特征是所述第1、第2和第3圖像形成元件是反射型圖像形成元件。
13.按照權利要求11所述的圖像投射裝置，其特征是所述第1、第2和第3圖像形成元件是反射型液晶元件。
14.一種色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是具有·將光源來的光分解為第1色光成分和第2色光成分的第1色分解部件，該第1色分解部件使所述第1色光成分射向第1圖像形成元件；·利用第1偏光分離面、把所述第2色光成分分解為第3色光成分和第4色光成分的第2色分解部件，該第2色分解部件使所述第3色光成分射向第2圖像形成元件，使所述第4色光成分射向第3圖像形成元件；·利用第2偏光分離面，對從所述第2圖像形成元件來的所述第3色光成分和從所述第3圖像形成元件來的所述第4色光成分進行合成的第1色合成部件；·對由所述第1色合成部件合成后的所述第3和第4色光成分與從所述第1圖像形成元件來的所述第1色光成分進行合成的第2色合成部件；·在所述第1色分解部件與所述第2色分解部件之間設置的第1色選擇性相位差板，該第1色選擇性相位差板使第1波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度；·在所述第1色合成部件與所述第2色合成部件之間設置的第2色選擇性相位差板，該第2色選擇性相位差板使第2波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度，而且，滿足以下條件，λ1≠λ2其中，λ1表示用所述第1色選擇性相位差板使偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長；λ2表示用上述第2色選擇性相位差板使偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長。
15.一種色分解合成光學系統(tǒng)，其特征是包括·將光源來的光分解為第1色光成分和第2色光成分的第1色分解部件，該第1色分解部件使所述第1色光成分射向第1圖像形成元件；·利用第1偏光分離面、把所述第2色光成分分解為第3色光成分和第4色光成分的第2色分解部件，該第2色分解部件使所述第3色光成分射向第2圖像形成元件，使所述第4色光成分射向第3圖像形成元件；·利用第2偏光分離面，對從所述第2圖像形成元件來的所述第3色光成分和從所述第3圖像形成元件來的所述第4色光成分進行合成的第1色合成部件；·對由所述第1色合成部件合成后的所述第3和第4色光成分與從所述第1圖像形成元件來的所述第1色光成分進行合成的第2色合成部件；·在所述第1色分解部件與所述第2色分解部件之間設置的第1色選擇性相位差板，該第1色選擇性相位差板使第1波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度；·在所述第1色合成部件與所述第2色合成部件之間設置的第2色選擇性相位差板，該第2色選擇性相位差板使第2波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度；·在所述第1色分解部件與所述第1色選擇性相位差板之間設置的濾色片，該濾色片從短波長一側直到長波長一側幾乎連續(xù)地具有第1光透過帶、光不透過帶和第2光透過帶，其中，滿足以下條件，λc1＜λ0＜λc2其中，λc1表示從所述第1光透過帶遷移到所述光不透過帶區(qū)域的透射率為約50％的波長，λc2表示從所述光不透過帶遷移到所述第2光透過帶區(qū)域的透射率為約50％的波長；λ0＝(λ1+λ2)/2，λ1表示用上述第1色選擇性相位差板使偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長，λ2表示用上述第2色選擇性相位差板使偏振光方向轉換90度的比例為約50％的波長。
16.一種圖像投射裝置，其特征是包括·光源；·第1、第2和第3圖像形成元件；·按照權利要求14所述的色分解合成光學系統(tǒng)；以及·投射由所述色分解合成光學系統(tǒng)合成光的投射光學系統(tǒng)。
17.一種圖像投射裝置，其特征是包括·光源；·第1、第2和第3圖像形成元件；·按照權利要求15所述的色分解合成光學系統(tǒng)；以及·投射由所述色分解合成光學系統(tǒng)合成光的投射光學系統(tǒng)。
全文摘要
一種組合色選擇性相位差板和偏光分離面的色分解合成光學系統(tǒng)，減少黑顯示時的漏光。色分解合成光學系統(tǒng)具有用于色分解的第1光學部件、有偏光分離面，用于色分解/合成的第2光學部件、和用于色合成的的第3光學部件。進而，具有第1色選擇性相位差板和第2色選擇性相位差板。第1色選擇性相位差板，使第1波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度。并且，第2色選擇性相位差板，使第2波長區(qū)的光的偏振光方向轉換90度。而且，該光學系統(tǒng)滿足λ1≠λ2。
文檔編號G03B21/00GK1532583SQ20041003049
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權日2003年3月25日
發(fā)明者奧山敦, 阿部雅之, 之 申請人:佳能株式會社