專利名稱：光學儀器和投影儀器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將由反射式液晶顯示設備調(diào)制的光進行合并的光學儀器，以及使用該光學儀器的投影儀器。
背景技術：
本發(fā)明包含于2004年9月6日向日本特許廳提交的日本專利申請No.2004-258634相關的主題，其全部內(nèi)容結合引用于此。
本領域已知一種投影型顯示設備，其用于根據(jù)提供給空間光調(diào)制設備的電信號對入射光進行空間調(diào)制和發(fā)射并將所發(fā)射的光聚焦和投影來顯示被投影圖像。彩色顯示投影儀器通常具有照明光學系統(tǒng)、合光棱鏡和投影透鏡，其中照明光學系統(tǒng)具有由燈和聚光鏡組成的光源，把從光源發(fā)射的光分為三個波段，并將分開的光聚集到相應的空間光調(diào)制設備以進行照明，合光棱鏡用于將被空間光調(diào)制設備調(diào)制的光進行合并，而投影透鏡用于將合光棱鏡的發(fā)射光投影到屏幕等。(下文中投影儀器將被稱為“投影機”)。
液晶投影機使用的空間光調(diào)制設備使用了液晶材料(下文中稱為“液晶面板”)。作為已知的投影機，透射式投影機使光穿過液晶面板并在穿過液晶面板的過程中對光進行調(diào)制，反射式投影機將光發(fā)射到液晶面板，當其在液晶面板反射以改變偏振軸時對光進行調(diào)制。
使用反射式液晶面板的反射式液晶投影機可以用高分辨率的小尺寸面板來實現(xiàn)。反射式液晶投影機需要使用能夠合并和分開兩束正交線偏振光(s偏振光和p偏振光)的偏振元件。
作為這種偏振元件，由玻璃塊構成的偏振分束器是已知的(參考尚未審查的日本專利公開(Kokai)No.2001-350024)。如在尚未審查的日本專利公開(Kokai)No.2001-350024中所公開的，依靠在兩塊玻璃之間形成多個薄膜，可以將兩束線偏振光分開或合并。
但是，由玻璃材料構成的這種偏振分束器受到玻璃的變形特性影響，因此必須使用低變形玻璃。為此，必須在玻璃中熔入鉛等，使得玻璃具有很高的比重。因此產(chǎn)生了重量增加的問題。
與此相反，作為實現(xiàn)了重量較輕的反射式液晶面板光學系統(tǒng)的投影機，已有使用反射式偏振片的投影機的提議(參考尚未審查的日本專利公開(Kokai)No.2003-508813)。尚未審查的日本專利公開(Kokai)No.2003-508813提議的投影機使用形成格子狀金屬導線的線柵元件將入射光分成兩束正交線偏振光，其中一束穿過偏振片，另一束在偏振片上反射。使用這種反射式偏振片的光學系統(tǒng)可實現(xiàn)減輕重量。
當使用三個反射式液晶面板時，將光的三原色輸入到面板，再將調(diào)制過的光合并，即可實現(xiàn)能夠全色顯示的投影機。
圖1是使用三個液晶面板的液晶投影機光學系統(tǒng)的結構原理圖，其能夠顯示彩色而不是黑白的圖像。
如圖1所示，液晶投影機10包括具有燈111和聚光鏡112的光源11、照明光學系統(tǒng)12、三個反射式液晶面板13R、13G和13B、合光棱鏡14，以及投影透鏡15。
照明光學系統(tǒng)12包括透鏡121、分色鏡122、反射鏡123、反射鏡124、分色鏡125、偏振片126R、偏振片126G、偏振片126B以及光學透鏡127至129，其中透鏡121的定向使得從光學系統(tǒng)輸出的光向著反射式液晶面板13R、13G和13B發(fā)射，其中所述光學系統(tǒng)具有將從光源11發(fā)射的光對準預定偏振態(tài)(例如p偏振態(tài))的功能，分色鏡122用于將其分成具有紅色波長區(qū)域的光LR和具有綠色、藍色波長區(qū)域的光LGB，反射鏡123用于反射分色鏡122處分出的紅色光LR，反射鏡124用于反射分色鏡122處分出的綠色和藍色光LGB，分色鏡125用于只反射在反射鏡124處反射的光LGB中的綠色波長區(qū)域而使藍色波長區(qū)域從其穿過，偏振片126R用于使在反射鏡123處反射的p偏振的紅色光LR從其穿過以使之打到反射式液晶面板13R，以及將反射式液晶面板13R處的經(jīng)過空間調(diào)制且具有s偏振態(tài)的紅色光反射并使之打到合光棱鏡14，偏振片126G用于使在分色鏡125處反射的p偏振的綠色光LG從其穿過以使之打到反射式液晶面板13G，以及將反射式液晶面板13G處的經(jīng)過空間調(diào)制且具有s偏振態(tài)的的綠色光反射并使之打到合光棱鏡14，偏振片126B用于使在分色鏡125處反射的p偏振的藍色光LB從其穿過以使之打到反射式液晶面板13B，以及將反射式液晶面板13B處的經(jīng)過空間調(diào)制且具有s偏振態(tài)的藍色光反射并使之打到合光棱鏡14，光學透鏡127至129安排在偏振片126R、126G和126B的入射側。
在液晶投影機10中，從光源11輸出的白光由未示出的積分光學系統(tǒng)(積分器)均勻化并對準由偏振轉換元件(P-S轉換器)確定的預定偏振方向。之后，照明光學系統(tǒng)11的透鏡121將輸出光定向以打到反射式液晶面板13R、13G和13B，之后被由分色鏡122、125等構成的分色鏡分為三個光波長區(qū)域。分色的光束打到反射式偏振片。只有特定偏振方向的光才能被偏振片126R、126G和126B選擇并打到反射式液晶面板13R、13G和13B。反射式液晶面板13R、13G和13B受到RGB光的擊打。
將對應于入射光色彩的視頻信號(圖像信號)提供給反射式液晶面板13R、13G和13B，入射光束在其上根據(jù)視頻信號發(fā)生偏振態(tài)旋轉、被調(diào)制并輸出。從液晶面板發(fā)射的被調(diào)制的光束再次打到偏振片126R、126G和126B。只有轉過90度的偏振光分量才從打到偏振片126R、126G和126B的偏振光束中選出并打到合光棱鏡14。在三個反射式液晶面板處調(diào)制的彩色光束在合光棱鏡14處合并并發(fā)射到相同方向。從合光棱鏡14處合并發(fā)射的光被輸出并由投影透鏡15投影到屏幕等。

發(fā)明內(nèi)容
在使用了反射式偏振片的上述光學系統(tǒng)中存在下列缺點。
在液晶投影機10中，三個反射式液晶面板13R、13G和13B獲得的視頻光穿過反射式偏振片126R、126G和126B以及用于合并視頻光的合光棱鏡14，隨后三個圖像由投影透鏡15在屏幕上疊加。調(diào)整液晶面板的位置以使三個面板的圖像在屏幕上疊加，之后面板用粘合劑等固定在適當位置。在其固定到適當位置后，如果反射式液晶面板或到投影透鏡的元件移動了，就會出現(xiàn)液晶面板的圖像在投影到屏幕上的圖像中位置偏離的問題。這將被稱為“對準偏差”。
如圖2所示，以往在使用反射式偏振片的光學系統(tǒng)中，基座底盤16包括用粘合劑等與其粘合的合光棱鏡14。之后反射式偏振片126R、126G和126B安裝到基座底盤16上以固定反射式偏振片相對于合光棱鏡14的位置。
但是，基座底盤16通常是金屬材料制成的。作為金屬材料，如果考慮到成型，可以考慮鋁(線脹系數(shù)23.5×10-6K-1)和鎂(線脹系數(shù)27×10-6K-1)。但是，它們都有相對較大的熱膨脹系數(shù)(線脹系數(shù))。因此，儀器外的空氣溫度變化等將引起基座底盤膨脹/收縮從而導致反射式偏振片與合光棱鏡之間的位置關系變化，發(fā)生對準偏差的可能性很大。
如上所述，希望實現(xiàn)能夠減低對準偏差出現(xiàn)可能的結構簡單的光學儀器和投影儀器。
根據(jù)本發(fā)明實施例的第一個方面，提供了一種光學儀器，其包括具有三個光入射面的合光棱鏡用于通過三個光入射面接收具有不同波段的三束光，并將三束入射光合并以輸出；三個反射式液晶面板；三個板狀反射式偏振元件，其與三個反射式液晶面板相對應布置，各接收三個不同波段中一個單獨波段的光，各選出第一偏振光束成分并使之打到對應的反射式液晶面板，各提供被空間調(diào)制并在所述反射式液晶面板處被轉換為第二偏振光束成分的調(diào)制過的光到所述合光棱鏡的所述三個光入射面中的所述對應入射面；以及至少三個帶有表面的固定板，其可以與合光棱鏡的三個光入射面結合，其中在反射式偏振元件和反射式液晶面板之間至少反射式偏振元件通過固定板安裝到合光棱鏡的對應光入射面。
優(yōu)選地，每個固定板被形成為三角形斷面的柱狀，在三個側面中，一個側面形成與合光棱鏡的光入射面的接合表面，第二側面形成安裝反射式偏振元件的表面。第三側面形成安裝反射式液晶面板的表面，反射式偏振元件和反射式液晶面板通過固定板安裝在合光棱鏡的對應光入射面。
優(yōu)選地，合光棱鏡的光入射面具有結合于其上的光學透明隔板，固定板以被隔板的側面部分支撐的狀態(tài)與光入射面結合。
優(yōu)選地，多個固定板與合光棱鏡的光入射面以預定間隔結合。
優(yōu)選地，固定板包括與其結合的棱鏡側托架，反射式液晶面板包括與其緊固的面板側托架，棱鏡側托架與面板側托架相結合從而將反射式液晶面板安裝到合光棱鏡的對應光入射面。
優(yōu)選地，固定板具有10×10-6K-1或更小的線脹系數(shù)。優(yōu)選地，固定板是由玻璃材料制成的?；蛘?，固定板由不銹鋼或FeNiCo形成。
根據(jù)本發(fā)明實施例的第二個方面，提供了一種投影儀器，其包括光源、光學儀器以及投影部分，其中光學儀器用于將光源產(chǎn)生的光根據(jù)波段分成三束，將三個調(diào)制過的光束合并并發(fā)射出合并所得，投影部分用于將從光學儀器發(fā)射的光輸出和投影，其中所述光學儀器包括具有三個光入射面的合光棱鏡，其用于通過三個光入射面接收具有不同波段的三束光，并將三束入射光合并以便輸出；三個反射式液晶面板；三個板狀反射式偏振元件，其與三個反射式液晶面板相對應布置，各接收三個不同波段中一個單獨波段的光，各選出第一偏振光束成分并使之打到對應的反射式液晶面板，各提供被空間調(diào)制并在所述反射式液晶面板處被轉換為第二偏振光束成分的調(diào)制過的光到所述合光棱鏡的所述三個光入射面中的所述對應入射面；以及至少三個帶有表面的固定板，其可以與合光棱鏡的三個光入射面結合，其中反射式偏振元件和反射式液晶面板之間至少反射式偏振元件通過固定板安裝到合光棱鏡的對應光入射面。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，板狀(也包括膜狀)偏振元件通過(例如)線脹系數(shù)相對較低的固定板固定到合光棱鏡的光入射面。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以用簡單結構防止液晶投影機的對準偏差。


根據(jù)參考附圖對優(yōu)選實施例進行的下列描述，本發(fā)明的這些以及其他目的和細節(jié)將變得更清楚。在附圖中圖1是相關技術的反射式液晶投影機結構的例子的視圖；圖2是將反射式偏振元件安裝到基座的例子的視圖；圖3是使用了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學儀器的液晶投影機的視圖；圖4A和4B是說明合光棱鏡入射面和發(fā)射面的視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的固定板結構的例子的視圖；圖6是固定板與合光棱鏡的三個入射面結合的狀態(tài)的視圖；圖7A和7B是由偏振光束過濾器(PBF)構成的反射式偏振元件安裝到固定板的狀態(tài)的視圖；圖8A和8B是反射式液晶面板安裝到固定板的狀態(tài)的視圖；圖9A和9B是用于將反射式液晶面板安裝到固定板的優(yōu)選結構的例子的視圖；圖10是說明將PBF構成的反射式偏振元件和反射式液晶面板安裝到固定板的更優(yōu)選結構的俯視圖；圖11是說明將PBF構成的反射式偏振元件和反射式液晶面板安裝到固定板的更優(yōu)選結構的透視圖；圖12是說明將PBF構成的反射式偏振元件和反射式液晶面板安裝到固定板的更優(yōu)選結構的透視圖；圖13是說明將PBF構成的反射式偏振元件和反射式液晶面板安裝到固定板的更優(yōu)選結構的透視圖；圖14是使用圖10至13的安裝結構時，光學儀器組裝之后結構的視圖；圖15是一體成形的固定板的例子的視圖；圖16A和16B是示出使用了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學儀器的液晶投影機的透視圖；圖17是圖示了圖16A和16B中所示圖像投影儀器中的光源的例子的視圖。
圖18是反射式液晶面板安裝到第二實施例中的固定板的狀態(tài)的視圖。
圖19A和19B是圖示了圖16A和16B中所示圖像投影儀器的部分結構和光束路徑的視圖；圖20是圖示了圖16A和16B中所示合光棱鏡周圍光束路徑的視圖。圖21A和21B是示出PBF和偏振分束器(PBS)特性的視圖。
具體實施例方式
投影機的主要元件下面將參考圖3對根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的投影機進行說明。注意與圖1中相同的標號被賦予具有與圖1中所說明的相同的結構的照明光學系統(tǒng)。
如圖3所示，液晶投影機100包括具有燈111和聚光鏡112的光源11、照明光學系統(tǒng)12、三個反射式液晶面板201、202和203、第一偏振光束濾波器(PBF)261、第二PBF 262、第三PBF 263、合光棱鏡210以及投影透鏡216。
照明光學系統(tǒng)12包括透鏡121、分色鏡122、反射鏡123、反射鏡124、分色鏡125、第一PBF 261、第PBF 262、第三PBF 263以及光學透鏡127至129，其中透鏡121的定向使得從光學系統(tǒng)輸出的光向著反射式液晶面板201、202和203發(fā)射，其中所述光學系統(tǒng)具有將從光源11發(fā)射的光對準預定偏振態(tài)(例如p偏振態(tài))的功能，分色鏡122用于將其分成具有紅色波長區(qū)域的光LR和具有綠色、藍色波長區(qū)域的光LGB，反射鏡123用于反射分色鏡122處分開的紅色光LR，反射鏡124用于反射分色鏡122處分開的綠色和藍色光LGB，分色鏡125用于只反射在反射鏡124處反射的光LGB中的綠色波長區(qū)域而使藍色波長區(qū)域從其穿過，第一PBF 261用于使在反射鏡123處反射的p偏振的紅色光LR從其穿過以使之打到反射式液晶面板201，以及將反射式液晶面板201處的經(jīng)過空間調(diào)制且具有s偏振態(tài)的紅色光反射并使之打到合光棱鏡210，第二PBF 262用于使在分色鏡125處反射的p偏振的綠色光LG從其穿過以使之打到反射式液晶面板202，以及將反射式液晶面板202處的經(jīng)過空間調(diào)制且具有s偏振態(tài)的綠色光反射并使之打到合光棱鏡210，第三PBF 263用于使在分色鏡125處反射的p偏振的藍色光LB從其穿過以使之打到反射式液晶面板203，以及將反射式液晶面板203處的經(jīng)過空間調(diào)制且具有s偏振態(tài)的藍色光反射并使之打到合光棱鏡210，光學透鏡127至129安排在第一、第二和第三PBF 261、262和263的入射側。
第一、第二和第三PBF 261、262和263及反射式液晶面板201、202和203通過固定板310-1、310-2和310-3安裝，使它們與合光棱鏡210的光入射面相對應。
在液晶投影機100中，從光源11輸出的白光由未示出的積分光學系統(tǒng)(積分器)進行積分并對準由偏振變換元件(P-S轉換器)確定的預定偏振方向。輸出光由照明光學系統(tǒng)11的透鏡121定向以便打到反射式液晶面板201、202和203，之后被由分色鏡122、125等構成的分色鏡分為三個光波長區(qū)域。分色的光束打到反射式偏振片。只有特定偏振方向的光才能被第一、第二和第三PBF 261、262和263選擇并打到反射式液晶面板201、202和203。反射式液晶面板201、202和203由RGB光擊打。
將對應于入射光色彩的視頻信號(圖像信號)提供給反射式液晶面板201、202和203，入射光束在其上根據(jù)視頻信號發(fā)生偏振態(tài)旋轉、被調(diào)制并輸出。從液晶面板發(fā)射的被調(diào)制的光束再次打到PBF 261、262和263。只有轉過90度的偏振光分量才從打到PBF 261、262和263的偏振光束中選出并打到合光棱鏡210。在三個反射式液晶面板處調(diào)制的彩色光束在合光棱鏡210處合并并發(fā)射到相同方向。從合光棱鏡210處合并發(fā)射的光被輸出并由投影透鏡216投影到屏幕等。
光學儀器結構首先，對用于安裝光學儀器300的PBF的結構進行說明。
圖4A和4B是用于說明合光棱鏡入射面和發(fā)射面的視圖。
合光(合色)棱鏡210通過例如多個玻璃棱鏡(四個具有大體上相同形狀的等腰直角棱鏡)和形成在玻璃棱鏡結合面處的兩個具有預定光學特性的干涉濾波器的結合構成。第一干涉濾波器反射藍色光并允許紅色光和綠色光從其通過。第二干涉濾波器反射紅色光并允許綠色和藍色光從其通過。因此，由反射式液晶面板201、202、203調(diào)制的彩色光束被合并并打到投影透鏡216。
合光棱鏡210具有正方體或長方體形狀。第一表面2101形成第三PBF 263處反射并被液晶面板203調(diào)制的光的入射面，垂直于第一表面2101的第二表面2102形成在第二PBF 262處反射并被液晶面板202調(diào)制的光的入射面，面向第一表面2101并垂直于第二表面2102的第三表面2103形成在第一PBF 261處反射并被液晶面板201調(diào)制的光的入射面。合光棱鏡210中還有垂直于第一表面2101和第三表面2013并面向第二表面2102的第四表面2104，其形成合成光的發(fā)射面。
在所述實施例中，由第一面2101、第二面2102和第三面2103構成的合光棱鏡210的三個入射面具有與之相結合的用例如玻璃材料形成的固定板。第一至第三PBF 261至263及反射式液晶面板201至203安裝到這些固定板上。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的固定板結構示例的視圖。如圖5所示，固定板310由例如三角形截面的柱狀盤形成，其具有形成等腰直角三角形的側截面。在三個側面311至313中，側面311是接觸合光棱鏡的面，側面312是接觸由PBF構成的反射式偏振元件的面，側面313成為支撐反射式液晶面板的面。
圖6是固定板與合光棱鏡的三個入射面相結合狀態(tài)的視圖。
合光棱鏡210與固定板310如圖6所示結合。在此圖的例子中，合光棱鏡210的一個入射面的上下邊緣與圖6中兩個固定板相結合。具體說來，固定板310-1U和310-1B的形狀和尺寸都相同的側面311通過粘合劑等結合到合光棱鏡210的第一面2101。固定板310-2U和310-2B的形狀和尺寸都相同的側面311通過粘合劑等結合到合光棱鏡210的第二面2102。固定板310-3U和310-3B的形狀和尺寸都相同的側面311通過粘合劑等結合到合光棱鏡210的第三面2103。
此時，用于結合反射式偏振元件的各面312互相平行或基本平行，并基本上位于垂直方向上的同一平面，其中反射式偏振元件由安裝到合光棱鏡210同一入射面的每兩個固定板310-1U和310-1B、310-2U和310-2B以及310-3U和310-3B的第一至第三PBF 261至263構成。
圖7A和7B是由PBF構成的反射式偏振元件安裝到固定板時狀態(tài)的視圖。
如圖7A和7B所示，由第一至第三PBF 261至263構成的反射式偏振元件被安裝到面312用于將每兩個固定板310-1U和310-1B、310-2U和310-2B以及310-3U和310-3B的反射式偏振元件結合在一起。
圖8A和8B是由PBF構成的反射式液晶面板安裝到固定板的狀態(tài)的視圖。
如圖8A和8B所示，反射式液晶面板201、202和203用例如粘合劑安裝到用于支撐每兩個固定板310-1U和310-1B、310-2U和310-2B以及310-3U和310-3B的反射式液晶面板的面313。
圖9A和9B是用于將反射式液晶面板相對于固定板安裝的優(yōu)選結構例子的視圖。
為了調(diào)整三個反射式液晶面板201、202和203并固定其位置以使它們的投影位置相等，使用了例如圖9A和9B中的結構。“棱鏡側托架320U和320B”結合到固定板310U和310B。“面板側托架321U和321B”用螺釘?shù)劝惭b到反射式液晶面板201至203。之后，將棱鏡側托架320U和320B以及面板側托架321U和321B結合在一起。棱鏡側托架320U和320B的形成使得它們的截面大約形成L形并可以穩(wěn)定地支撐固定板310U和310B。
作為圖9A和9B的安裝結構的優(yōu)點，可以提及的是，當更換液晶面板時，為了拆下面板側托架和液晶面板，只需將螺釘322-1U、322-2U、322-1B和322-2B拆下。這是由于液晶面板價格昂貴，希望能夠重復使用。如圖8A和8B所示，如果直接連接到固定板310，當對其進行重復使用時，在拆下液晶面板后，必須除去用于結合它們的粘合劑、焊料等。
注意面板側托架也可以直接安裝到固定板而無需使用棱鏡側托架。
如上所述，在所述實施例中，合光棱鏡210有三個反射式液晶面板201至203，以及由PBF 261至263構成的用固定板310U和310B結合并安裝到其上的反射式偏振元件。固定板由玻璃材料制成。在實際技術情況下，使用的是具有較大線脹系數(shù)的材料如鎂和鋁，因此由于外部擾動例如溫度變化，三個液晶面板的投影圖像位置有時會偏離。在本實施例中，通過用同一固定板310將反射式液晶面板201至203及由PBF 261至263構成的反射式偏振元件安裝到合光棱鏡210，液晶面板和/或反射式偏振元件由于熱膨脹等的移動較小。通過用具有小于10×10-6K-1的線脹系數(shù)的材料如玻璃材料形成固定板310，移動量被大大減小了。
圖10至14是說明用于將由PBF構成的反射式偏振元件和反射式液晶面板安裝到固定板的更優(yōu)選結構的視圖。
在這樣的安裝結構中，如圖10和圖11所示，首先將透明基板(柱形)331至333結合到合光棱鏡210的光入射面2101、2102和2103。這些基板331至333比合光元件210的高度要矮。即固定板310形成于表面2101、2102和2103的上下邊緣上，使它們能夠被合光棱鏡210的面以及透明基板331至333可靠地支撐。這里，透明基板331至333將被稱為“玻璃隔板”。
接下來，如圖12和13所示，使玻璃隔板331至333的單個表面緊挨著合光棱鏡210的入射面2101、2102和2103形成的面并與之結合在一起。另一固定板以同樣方式結合。由此，各固定板可以結合在固定板的一個面和合光棱鏡210的入射面這兩個面之間而無需插入另外的支撐元件等，故可以實現(xiàn)高精度的穩(wěn)定接合。圖14對安裝了反射式液晶面板的情況做了圖示。
通過這種結構，也可以在例如液晶面板202與合光棱鏡210之間提供進行安裝等所需的空間，可以減小投影透鏡216后焦距的增量。
即，空氣折射率和玻璃隔板331至333的折射率N不同，因此經(jīng)過空氣層和玻璃隔板331至333界面的光會被折射。這種折射現(xiàn)象是基于斯涅耳折射定律的。因此，在有玻璃隔板331至333的情況下，從投影透鏡216到液晶面板的光學距離(在假設將介質(zhì)轉化到空氣的情況下)變短。當提供例如厚度為d的玻璃隔板331至333時，考慮空氣換算長度，縮短的確切距離是d(1-1/N)。因此，與沒有提供玻璃隔板331至333的情況相比，投影透鏡216的后焦距可以更短。
注意，固定板310由玻璃材料/石英/FeNiCo等形成。線脹系數(shù)為10×10-6K-1。
通過使用上述安裝結構，可以用簡單的結構來防止液晶投影機的對準偏差。即由于入射角相對于合光棱鏡210的反射面210a和210b的偏差而發(fā)生的對準偏差。通過將高精度機加工的合光棱鏡210的入射面2101、2102和2103用作參考表面并將PBF 261至263支撐在結合到入射面的固定板上，由至少是PBF 261至263的溫度變化引起的定位偏差可以被壓低到最小值(由尺寸很小的固定板310的尺寸變化引起)，其中所述定位偏差成為入射角相對于反射面210a和210b的偏差的原因。
注意在上述說明中示出的例子中儀器使用單獨形成的固定板310，但是如圖15所示，也可以將本發(fā)明應用于這樣的儀器中，即固定板是一體成形的。在這種情況下，通過將其應用于與圖10至圖14相關的安裝結構，可以簡化安裝過程，所以這是實用的。
圖16A和16B是使用了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學儀器的液晶投影機的透視圖。圖17是可應用于圖16A和16B中示出的投影機的光源結構例子的視圖。圖18是第二實施例中反射式液晶面板安裝到固定板的狀態(tài)的視圖。圖19是圖示了圖16A和16B中示出的投影機中實際結構和光束路徑的例子的視圖。圖20是示意性示出在圖16A和16B中示出的投影機中提供的十字棱鏡周圍的光學系統(tǒng)布置圖。
投影機的主要元件在圖16A和16B中，投影機200包括圖示中心部分處的合光棱鏡(此后稱為“十字棱鏡”)210A和它前面的投影透鏡216A?？偟恼f來，投影機200在合光棱鏡210A兩個面和面向投影透鏡216A，穿過合光棱鏡210A的側面的三個方向上具有下列光學系統(tǒng)。在圖16A和16B中，在合光棱鏡210A的左側，提供了作為第一光學系統(tǒng)的第一反射式液晶面板201A、第一PBF 261A、第一線偏振片211，以及第一1/n(n為2或更大的整數(shù))波片221。在圖16A和16B中，在面對投影透鏡216A穿過合光棱鏡210A的一側，提供了作為第二光學系統(tǒng)的第二反射式液晶面板202A、第二PBF 262A以及第二線偏振片212。在圖16A和16B中，在合光棱鏡210A右側，提供了作為第三光學系統(tǒng)的第三反射式液晶面板203A、第三PBF 263A、第三線偏振片213以及第三1/n波片223。
根據(jù)本發(fā)明實施例的光學儀器300由合光棱鏡210A、第一光學系統(tǒng)、第二光學系統(tǒng)和第三光學系統(tǒng)形成，其中第一光學系統(tǒng)包括第一反射式液晶面板201A、第一PBF 261A、第一線偏振片211，以及第一1/n波片221，第二光學系統(tǒng)包括第二反射式液晶面板202A、第二PBF 262A以及第二線偏振片212，第三光學系統(tǒng)包括第三反射式液晶面板203A、第三PBF 263A、第三線偏振片213以及第三1/n波片223。
注意在第二光學系統(tǒng)中，沒有提供對應于第一和第三波片221和223的第二波片。其原因?qū)⒃谙旅嬲f明。當三原色在合光棱鏡210A中合并時，對于三原色中的兩種原色，在圖20的例子中，從第一光學系統(tǒng)打到合光棱鏡210A反射面201a’的光271m和從第三光學系統(tǒng)打到合光棱鏡210A反射面201b’的光273m在合光棱鏡210A的反射面210a’和210b’反射，其相位也因此改變了90度。另一方面，從第二光學系統(tǒng)打到合光棱鏡210A的光沒有在合光棱鏡210A中被反射。為了調(diào)整這種相位反轉，給第一光學系統(tǒng)和第三光學系統(tǒng)提供了1/n波片221和223。沒有必要給第二光學系統(tǒng)提供1/n波片。
可以對如何選擇三原色中的兩種原色進行適當選擇。注意在合光棱鏡210A中，s偏振光束適于反射，p偏振光束適于透射。因此，在本實施例中，偏振態(tài)選擇是示例性的。
合光棱鏡210A和投影透鏡216A基本上布置在同一平面上。第一光學系統(tǒng)的第一PBF 261A、第一線偏振片211和第一1/n波片221，第二光學系統(tǒng)的第二PBF 262A和第二線偏振片212，以及第三光學系統(tǒng)的第三PBF 263A、第三線偏振片213和第三1/n波片223基本上布置在同一平面上，將合光棱鏡210A夾在中間。這樣，構成投影機200的光學系統(tǒng)在將合光棱鏡210A夾在它們之間的同時，基本上布置(排列)在同一平面上。
除了上面說明的光學系統(tǒng)的元件(光學零件)外，本發(fā)明這種實施例的投影機200還包括輸出三原色即藍(B)光、綠(G)光和紅(R)光的三種光源251至253。其細節(jié)將在后面詳細說明。
在本實施例中，三個反射式液晶面板201A至203A各自實現(xiàn)對三原色即藍(B)光、綠(G)光和紅(R)光中的一種進行空間調(diào)制的功能。除了第二光學系統(tǒng)中沒有提供1/n波片外，這些反射式液晶面板201A至203A的結構基本相同。它們中哪個對藍(B)光、綠(G)光和紅(R)光各自進行空間調(diào)制可以任意確定。即可以任意指定由第一反射式液晶面板201A、第二反射式液晶面板202A及第三反射式液晶面板203A各自調(diào)制哪種原色光。
作為例子，本實施例將說明使第一反射式液晶面板201A用作紅色反射式液晶面板以調(diào)制紅色光的圖像、第二反射式液晶面板202A用作綠色反射式液晶面板以調(diào)制綠色光的圖像，而第三反射式液晶面板203A用作藍色反射式液晶面板以調(diào)制藍色光的圖像的情況。為此目的，未示出的圖像信號處理儀器自然依照圖像顯示內(nèi)容向紅色反射式液晶面板201A輸出圖像信號以對紅色進行調(diào)制，向綠色反射式液晶面板202A輸出圖像信號以對綠色進行調(diào)制，向藍色反射式液晶面板203A輸出圖像信號以對藍色進行調(diào)制。注意圖像信號處理儀器的詳細描述將被略去。
光學儀器的結構接下來將示出用于投影機200中的光學儀器結構。如上所述，圖18是投影機200中，反射式液晶面板安裝到固定板狀態(tài)的視圖。如圖18所示，由第一至第三PBF 261A至263A構成的反射式偏振元件安裝到面312A以將兩(對)固定板310A-1、310A-2和310A-3結合在一起。反射式液晶面板201A、202A和203A也用例如粘合劑安裝到相對于支撐每兩(對)固定板310A-1、310A-2和310A-3的反射式液晶面板的一側的合光棱鏡211A(同側)上側。
通過使用這樣的結構，當周圍的溫度改變時，即使PBF 261A至263A由于固定板310A的尺寸改變而存在位置偏差(角度偏差)，反射式液晶面板201A、202A和203A也隨之產(chǎn)生相同方向的投影視頻位置偏差，因此基本上沒有對準偏差產(chǎn)生或?qū)τ谥丿B的視頻被進一步減小。
光源投影機200包括發(fā)射垂直于紅色反射式液晶面板201A表面的紅色光271的紅色照明光源251、發(fā)射垂直于綠色反射式液晶面板202A表面的綠色光272的綠色照明光源252、發(fā)射垂直于藍色反射式液晶面板203A表面的藍色光273的藍色照明光源253。這些紅色照明光源251、綠色照明光源252和藍色照明光源253可以有不同結構和布置，但在本實施例中，可使用圖17中舉例說明的結構。注意，在本發(fā)明實施例的圖像投影儀器中，光源不是不可缺少的要素，并可以具有除了圖17所圖示之外的各種形式。因此，圖17所圖示的光源只是例子。
圖17中所圖示的光源500包括輸出白光束的燈501、復眼積分器502和503、用于對p偏振態(tài)和s偏振態(tài)進行轉換的PS轉換元件504、紅色反射式分色鏡506、綠色和藍色反射式分色鏡507、所有反射鏡508、509、512、511和513，以及聚光透鏡515和516。
從燈501發(fā)射的白光束經(jīng)過復眼積分器502和503成為集束照明光并經(jīng)過PS轉換元件504對準偏振方向。在PS轉換元件504中對準偏振方向的照明白光520被主聚光透鏡505向反射式液晶面板201A和203A聚集。白光520被紅色反射分色鏡506和綠色、藍色反射分色鏡507分成藍色、綠色和紅色。在紅色反射分色鏡506處反射的紅色反射光521被全反射鏡509改變方向(偏振的)，被聚光透鏡516聚集，在全反射鏡513處向定位于光源500上方的紅色反射式液晶面板201A反射，并成為紅色光271。在綠色和藍色反射分色鏡507處反射的具有綠色和藍色光譜的反射光522被全反射鏡508改變方向(偏振的)并到達綠色反射分色鏡510。由于綠色反射分色鏡510，綠色光被反射且其方向(偏振的)被改變到全反射鏡511的方向，方向被全反射鏡511改變到向光源500以上的方向，被聚光透鏡514向投影機100的綠色反射式液晶面板202A聚集，并成為綠色光272。在全反射鏡508處反射的光在聚光透鏡515處聚集并被全反射鏡512反射向投影機的藍色反射式液晶面板203A，成為藍色光273。
在本說明書和附圖中，為方便起見，在圖17所圖示的光源500中，用于輸出紅色光271的部分將被稱為“紅色照明光源251”，用于輸出綠色光272的部分將被稱為“綠色照明光源252”，用于輸出藍色光273的部分將被稱為“藍色照明光源253”，如圖16A和16B中虛線所示。
圖19是示出第一反射式液晶面板201A、紅色照明光源251以及作為代表以放大的方式布置在二者之間的第一PBF 261A之間位置關系的斷面圖。如圖19所圖示的，示出的投影機200包括布置在紅色照明光源251及紅色反射式液晶面板201A之間在紅色反射式液晶面板201A表面上以45度角傾斜的第一PBF 261A。第一PBF 261A也相對于紅色光271傾斜大約45度，該紅色光271是從紅色照明光源251輸出并入射到與平面基本垂直的紅色反射式液晶面板201A。
以與上述相同的方式，投影機200包括布置在綠色照明光源252及綠色反射式液晶面板202A之間在綠色反射式液晶面板202A表面上以45度角傾斜的第二PBF 262A。第二PBF 262A也相對于綠色光272傾斜大約45度，該綠色光272是從綠色照明光源252輸出并入射到與平面基本垂直的綠色反射式液晶面板202A。以與上述相同的方式，投影機200也包括布置在藍色照明光源253及藍色反射式液晶面板203A之間在藍色反射式液晶面板203A表面上以45度角傾斜的第三PBF 263A。第三PBF 263A也相對于藍色光273傾斜大約45度，該藍色光273是從藍色照明光源253輸出并入射到與平面基本垂直的藍色反射式液晶面板203A。
紅色光束路徑接下來將參考圖19A和19B詳細描述紅色反射式液晶面板201A、紅色照明光源251以及第一PBF 261之間的關系。紅色照明光源251發(fā)射穿過第一PBF 261A且垂直于紅色反射式液晶面板201A表面的紅色光271。在本實施例中，紅色照明光源251從紅色反射式液晶面板201A底部向著紅色反射式液晶面板201A發(fā)射紅色光271。從紅色照明光源251輸出的紅色光271穿過具有平行于紙面的p偏振軸的第一PBF 261A并打到紅色反射式液晶面板201A。如圖19A所圖示的，當紅色光271沒有在紅色反射式液晶面板201A處調(diào)制時，具有p偏振軸的紅色光271在紅色反射式液晶面板201A處反射，實際上打到第一PBF 261A，并返回紅色照明光源251。另一方面，如圖19B所示，當紅色光271在紅色反射式液晶面板201A處反射的同時被調(diào)制，具有平行于紙面的p偏振軸的紅色光271成為具有垂直于紙面的s偏振軸的調(diào)制過的紅色光271m并打到第一PBF261A，在第一PBF 261A處向合光棱鏡210A側反射，穿過第一線偏振片211和第一1/n波片221，并向合光棱鏡210A行進。
在紅色照明光源251中，事先調(diào)整偏振軸以輸出具有被照明的偏振軸(平行于圖的軸)的紅色光271以便成為相對于第一PBF 261A的p偏振光束。第一PBF 261A被設定到允許相對于第一PBF 261A的p偏振光束從其穿過并將s偏振光束反射的方向。因此，從紅色照明光源251發(fā)射的具有照明偏振軸的紅色光271穿過第一PBF 261A并打到紅色反射式液晶面板201A。
設定紅色反射式液晶面板201A、綠色反射式液晶面板202A以及藍色反射式液晶面板203A以便調(diào)制它們的偏振面使得這些反射面板201A至203A在顯示0％的黑色時，不使入射光的偏振面發(fā)生旋轉，而在顯示100％的藍色、紅色或綠色時，將入射光的偏振面旋轉大約90度。究竟反射式液晶面板201A至203A進行的調(diào)制工作執(zhí)行哪種顏色的顯示取決于從例如圖像信號處理裝置(未示出)輸入到這些反射式液晶面板201A至203A的圖像信號。
如圖19A所示，當紅色反射式液晶面板201A顯示0％的黑色時，紅色光271穿過第一PBF 261A并打到紅色反射式液晶面板201A，但是實際上在紅色反射式液晶面板201A處被反射，再次穿過第一PBF 261A并回到紅色照明光源251側。
如圖19B所示，對于紅色反射式液晶面板201A顯示100％紅色的情況，紅色光271穿過第一PBF 261A，打到紅色反射式液晶面板201A，并在紅色反射式液晶面板201A處被反射，在此期間，其偏振軸被紅色反射式液晶面板201A轉過90度，從而成為具有p偏振軸的調(diào)制過的紅色光271m，此調(diào)制過的紅色光271m的偏振軸成為垂直于紙面的s軸，成為相對于第一PBF 261A的s偏振光束，在第一PBF 261A處被反射，穿過第一線偏振片211并穿過第一1/n波片221向合光棱鏡210A的方向前進。調(diào)制過的紅色光271m在打到合光棱鏡210A之前這樣穿過布置在第一PBF261A和棱鏡210A之間的第一線偏振片211和第一1/n波片221。第一線偏振片211的偏振光束通過軸設為與相對于第一PBF 261A的s偏振光束的方向基本相同，實際上調(diào)制過的紅色光束271m可以穿過第一線偏振片211。設定第一1/n波片221的軸使之相對于其偏振軸成45度角。穿過第一1/n波片221的調(diào)制過的紅色光271m的偏振軸改變到相對于合光棱鏡210A的反射面的s偏振光束的方向。
如圖20所示，合光棱鏡210A的反射面210a’形成(鍍)有用于反射紅色的涂層。調(diào)制過的紅色光271m在反射面210a’處反射，向投影透鏡216A行進，并成像(投影)到位于投影透鏡216A前面的屏幕上。
藍色光束路徑接下來將對藍色光束的軌跡(路徑)作出描述。藍色光束路徑與上述紅色光束路徑基本一樣。從藍色照明光源253輸出的藍色光273位于藍色反射式液晶面板203A和第三PBF 263A下方，其穿過第三PBF 263A并打到藍色反射式液晶面板203A。事先調(diào)整偏振軸使藍色光273的偏振軸使其相對于第三PBF 263A成為p偏振光束。第三PBF 263A的方向設定使之可以讓相對于第三PBF的p偏振光束通過并反射s偏振光束，從而使具有上述偏振軸的藍色光273通過并使之打到藍色反射式液晶面板203A。
對于藍色反射式液晶面板203A顯示0％的黑色的情況，穿過第三PBF 263A并打到藍色反射式液晶面板203A的藍色光273實際上在藍色反射式液晶面板203A處被反射并在實際上保持p偏振軸的同時再次穿過第三PBF 263A以致返回藍色照明光源253側。
對于藍色反射式液晶面板203A顯示100％的藍色的情況，穿過第三PBF 263A并打到藍色反射式液晶面板203A的藍色光273在藍色反射式液晶面板203A處反射時其偏振軸轉過90度，成為具有s偏振軸的調(diào)制過的藍色光273m。此調(diào)制過的藍色光273m成為s偏振光束，其具有偏振軸并成為相對于第三PBF 263A的s偏振光束，從而在第三PBF 263A處被反射，穿過第三線偏振片213和第三1/n波片223并向合光棱鏡210A的方向前進。調(diào)制過的藍色光273m在打到合光棱鏡210A之前這樣穿過布置在第三PBF 263A和合光棱鏡210A之間的第三線偏振片213和第三1/n波片223。第三線偏振片213的偏振光束通過軸設為與相對于第三PBF 263A的s偏振光束的方向基本相同，所以調(diào)制過的藍色光束273m實際上可以從其穿過。設定第三1/n波片223的軸使之相對于其偏振軸成45度角。從此穿過的調(diào)制過的藍色光273m的偏振軸改變到相對于合光棱鏡210A的反射面的s偏振光束的方向。合光棱鏡210A的反射面210b’也形成有用于反射藍色的涂層。調(diào)制過的藍色光273m在反射面210b’處反射，向投影透鏡216A行進，在那里被投影透鏡216A成像(投影)到屏幕上。
綠色光束路徑接下來將對綠色光束的軌跡(路徑)作出描述。綠色光束路徑與上述藍色光束路徑也基本一樣。從綠色照明光源252輸出的綠色光272位于綠色反射式液晶面板202A和第二PBF 262A下方，其穿過第二PBF 262A并打到綠色反射式液晶面板202A。事先調(diào)整從綠色照明光源252輸出的綠色光272的偏振軸使其具有偏振軸，此偏振軸使之相對于第二PBF 262A成為p偏振光束。第二PBF 262A的方向設定使之可以讓相對于第二PBF262A的p偏振光束從其通過并反射s偏振光束，從而第二PBF 262A使具有s偏振光束的偏振軸的綠色光272從其通過并使之打到綠色反射式液晶面板202A。
對于綠色反射式液晶面板202A顯示0％的黑色的情況，綠色光272實際上在綠色反射式液晶面板202A處被反射并在實際上保持p偏振軸的同時再次穿過第二PBF 262A，之后返回綠色照明光源252側。
對于綠色反射式液晶面板202A顯示100％的綠色的情況，綠色光272穿過第二PBF 262A并在綠色反射式液晶面板202A處反射時其偏振軸轉過90度，從而成為具有s偏振光束的偏振軸的調(diào)制過的綠色光272m。此調(diào)制過的綠色光272m具有s偏振光束的偏振軸并成為s偏振光束。由于成為相對于第二PBF 262A的s偏振光束，其在第二PBF 262A處被反射并向合光棱鏡210A的方向前進。調(diào)制過的綠色光272m在打到合光棱鏡210A之前穿過布置在第二PBF 262A和合光棱鏡210A之間的第二線偏振片212。第二線偏振片212的偏振光束通過軸設為與相對于第二PBF 262A的s偏振光束的方向基本相同，所以調(diào)制過的綠色光束272m實際上可以穿過第二線偏振片212。
注意，如上面提到的，沒有給第二光學系統(tǒng)提供相應于第一和第三波片的第二波片。合光棱鏡210A的反射面210a’和210b’上形成有具有反射藍色和紅色的涂層，但是反射面210a’和210b’允許綠色光從其穿過，因此入射到棱鏡210A的調(diào)制過的綠色光272m被穿過并向投影透鏡216A行進，在那里被投影透鏡216A成像(投影)到屏幕上。
評價圖21A是圖示了對于例如紅色光271在紅色反射式液晶面板201A的入射角為45°和55°的情況下，波長λ與用于投影機200的第一PBF261A至第三PBF 263A(也稱為“PBFs”)的透射率μ之間關系的視圖。圖21B是圖示了對于例如紅色光在紅色反射式液晶面板的入射角為45°和55°的情況下，波長λ與相關技術的投影機所用的偏振分束器的透射率μ之間關系的視圖。
(1)對PBS與PBF進行比較時，與PBS相比，PBF受波長的影響很低。即在使用PBF時，具有不同波長的藍色、綠色和紅色光都有相同程度的透射率，因此存在由三原色波長差引起的少量透射率變化。結果是，例如到達棱鏡210A的各顏色的程度處于相同的情況。這樣，根據(jù)本發(fā)明的實施例，幾乎沒有亮度降低和對比度降低。換句話說，與使用PBS的投影機相比，根據(jù)本發(fā)明實施例使用PBFs的投影機200的F數(shù)變小了，從而也獲得了更高的亮度和對比度。
(2)PBF受入射角的影響比PBS更低。因此，在根據(jù)本發(fā)明實施例使用PBFs的投影機200中，即使投射到反射式液晶面板201A至203A的入射光存在少量傾斜，透射率也幾乎沒有降低(透射率幾乎沒有波動)。結果是，例如，在布置例如紅色照明光源251、紅色反射式液晶面板201A和第一PBF 261A時獲得了空間。也就是即使當紅色照明光源251、第一PBF 261A和紅色反射式液晶面板201A的光路排列有輕微偏離，亮度和對比度也幾乎沒有降低。其結果是，在光學系統(tǒng)燈組裝以后，不必對光學零件的位置進行微調(diào)。
如圖20中所作原理性圖示，在考慮圖16A和16B所圖示的投影機200的配置或結構時，用于三原色的三個光學系統(tǒng)以整齊的方式安排在合光棱鏡210A的外圍。從平面角度對此進行考慮時，例如用于紅色的第一光學系統(tǒng)(紅色反射式液晶面板201A、第一PBF 261A、第一線偏振片211、第一1/n波片221)安排在合光棱鏡210A左側，用于綠色的第二光學系統(tǒng)(綠色反射式液晶面板202A、第二PBF 262A、第二線偏振片212)安排在合光棱鏡210A右側，而用于藍色的第三光學系統(tǒng)(藍色反射式液晶面板203A、第三PBF 263A、第三線偏振片213、第三1/n波片223)安排在穿過合光棱鏡210A與投影透鏡216A相反的一側。這三個光學系統(tǒng)以此順序布置在合光棱鏡210A的三個方向。當從立體角度對此進行考慮時，上面三個光學系統(tǒng)安排在合光棱鏡210A表面上的相同平面位置，因此可以使投影機200在高度方向上的外形尺寸更小。以這種布置，無需用于分開紅色光271、綠色光272和藍色光273的附加光學系統(tǒng)例如全反射鏡等。在考慮上述描述時，投影機200易于進行圖紙設計，容納元件的效率較高，因此可以使投影機更緊湊，減小其尺寸和重量。
與PBS相比，PBF的尺寸更小，重量更輕。結果是，投影機200的尺寸和重量可以進一步減小。
在投影機中，光源的燈部分和液晶面板部分耗電大，溫度變高，因此必須被冷卻。在圖16A、16B和圖17中所圖示的投影機200中，將圖像信號施加到紅色反射式液晶面板201A、綠色反射式液晶面板202A和藍色反射式液晶面板203A以驅(qū)動液晶面板，因此投影機200能耗大，溫度變高，必須進行冷卻。當然，光源500的燈510部分消耗了許多電能，溫度變高，所以必須冷卻。在對紅色反射式液晶面板201A、綠色反射式液晶面板202A和藍色反射式液晶面板203A進行冷卻時，由于它們布置在同一高度處，易于采取冷卻措施。例如，從沿著這些反射式液晶面板201A至203A表面水平方向的冷卻風扇吹入冷卻空氣。冷卻效率也較高。
在圖16A和16B中所圖示的例子中，紅色照明光源251、綠色照明光源252和藍色照明光源253都可以由例如圖17中的示例性單獨光源500構成，而紅色照明光源251、綠色照明光源252和藍色照明光源253，即光源500位于棱鏡210A和三個光學系統(tǒng)的下方。這樣，光源500和光學系統(tǒng)可以立體地分開，從而可以分別采取冷卻措施。
光源500的燈501的熱輻射量和反射式液晶面板201A至203A的熱輻射量彼此差異很大。燈501的熱輻射量更大，占有壓倒性優(yōu)勢。如上所述，包括光源500和反射式液晶面板201A至203A的光學系統(tǒng)可以分開布置，因此可以防止光源500的燈501可能對反射式液晶面板201A至203A施加的影響。因此，反射式液晶面板201A至203A可以只考慮其自身的冷卻措施進行設計。不必考慮無用的冷卻措施。以此觀點，冷卻風扇的尺寸可以較小，可以使投影機200尺寸更小，重量更輕。冷卻風扇的噪音也較低。
在儀器的結構使光源500特別是燈501布置在容納了圖16A和16B所示元件的投影機200的外殼之外，只引入了來自燈501的白光520時，冷卻措施變得很容易了。
反射式液晶面板201A至203A的接線頭(示出大量連接的電纜的圖示部分)朝著不同方向。此外，反射式液晶面板201A至203A位于頂部的部分，因此易于連線到接線頭。到反射式液晶面板201A至203A的電纜數(shù)目相當大，因此安裝表面有較大影響。這樣，對于投影機200，也獲得了易于布線的效果，布線只需很小空間，可以實現(xiàn)緊湊的布線。
如圖16A和16B所圖示的，元件沒有布置在投影透鏡216A周圍，因此投影透鏡216A的布置有較高靈活性，可以容易地給投影透鏡216A安裝縱向移動機構。
如圖16A和16B所圖示的，反射式液晶面板201A至203A是面朝下布置的。因此，浮在投影機200外殼內(nèi)的灰塵等不易粘附到反射式液晶面板201A至203A的面板表面，由灰塵粘附造成的偏振光束下降程度較小，因此顯示圖像的質(zhì)量幾乎沒有下降。
包括了反射式液晶面板201A至203A的聚焦光學系統(tǒng)緊湊地布置在合光棱鏡210A周圍，所以機械結構強度易于提高。因此，三個反射式液晶面板201A至203A之間幾乎沒有象素位置等偏離，可獲得高質(zhì)量圖像。
本發(fā)明的圖像投影儀器不限于上面的例子?？梢圆捎酶鞣N與上述實施例等同或相似的修改。
例如，圖16A和16B中所圖示的投影機200可以在縱向倒轉，使例如光源500(紅色照明光源251、綠色照明光源252、藍色照明光源253)布置在頂部部分而合光棱鏡210A等布置在底部部分，光源500和合光棱鏡210A等也可以在同一平面上橫向布置。
本領域的技術人員應當明白，根據(jù)設計需要以及其他因素可以產(chǎn)生各種修改、組合、子組合以及替換，只要這些修改、組合、子組合以及替換處于所附權利要求或其等同物的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種光學儀器，包括具有三個光入射面的合光棱鏡，其通過所述三個光入射面接收具有不同波段的三束光，并將所述三束入射光合并用于輸出；三個反射式液晶面板；三個板狀反射式偏振元件，其與所述三個反射式液晶面板相對應布置，各接收所述三個不同波段中不同波段的光，各選出第一偏振光束成分并使之打到所述對應的反射式液晶面板，各提供被空間調(diào)制并在所述反射式液晶面板處被轉換為第二偏振光束成分的調(diào)制過的光到所述合光棱鏡的所述三個光入射面中的所述對應入射面；以及至少三個具有表面的固定板，其可以與所述合光棱鏡的所述三個光入射面結合，其中所述反射式偏振元件和反射式液晶面板之間至少所述反射式偏振元件通過所述固定板安裝到所述合光棱鏡的所述對應光入射面。
2.如權利要求1所述的光學儀器，其中每個所述固定板被形成為三角形斷面的柱狀，在所述三個側面中，一個側面形成與所述合光棱鏡的光入射面的接合表面，第二側面形成用于安裝所述反射式偏振元件的表面，第三側面形成用于安裝所述反射式液晶面板的表面，所述反射式偏振元件和所述反射式液晶面板通過所述固定板安裝在所述合光棱鏡的所述對應光入射面。
3.如權利要求1所述的光學儀器，其中所述合光棱鏡的所述光入射面具有結合于其上的光學透明隔板，所述固定板以被所述隔板的側面部分支撐的狀態(tài)與所述光入射面結合。
4.如權利要求2所述的光學儀器，其中所述合光棱鏡的所述光入射面具有結合于其上的光學透明隔板，所述固定板以被所述隔板的側面部分支撐的狀態(tài)與所述光入射面結合。
5.如權利要求1所述的光學儀器，其中多個所述固定板與所述合光棱鏡的所述光入射面以預定間隔結合。
6.如權利要求3所述的光學儀器，其中多個所述固定板與所述合光棱鏡的所述光入射面以預定間隔結合。
7.如權利要求2所述的光學儀器，其中所述固定板包括與其結合的棱鏡側托架，所述反射式液晶面板包括與其緊固的面板側托架，所述棱鏡側托架與所述面板側托架相結合從而將所述反射式液晶面板安裝到所述合光棱鏡的所述對應光入射面。
8.如權利要求3所述的光學儀器，其中所述固定板包括與其結合的棱鏡側托架，所述反射式液晶面板包括與其緊固的面板側托架，所述棱鏡側托架與所述面板側托架相結合從而將所述反射式液晶面板安裝到所述合光棱鏡的所述對應光入射面。
9.如權利要求1所述的光學儀器，其中所述固定板具有10×10-6K-1或更小的線脹系數(shù)。
10.如權利要求1所述的光學儀器，其中所述固定板是由玻璃材料制成的。
11.如權利要求1所述的光學儀器，其中所述固定板由不銹鋼或FeNiCo形成。
12.一種投影儀器，包括光源；光學儀器，其用于將所述光源產(chǎn)生的光根據(jù)波段分成三束，將三個調(diào)制過的光束合并并發(fā)射出合并所得；以及投影部分，其用于將從所述光學儀器發(fā)射的所述光輸出和投影，其中所述光學儀器包括具有三個光入射面的合光棱鏡，其通過所述三個光入射面接收具有不同波段的三束光，并將所述三束入射光合并用于輸出；三個反射式液晶面板；三個板狀反射式偏振元件，其與所述三個反射式液晶面板相對應布置，各接收所述三個不同波段中不同波段的光，各選出第一偏振光束成分并使之打到所述對應的反射式液晶面板，各提供被空間調(diào)制并在所述反射式液晶面板處被轉換為第二偏振光束成分的調(diào)制過的光到所述合光棱鏡的所述三個光入射面中的所述對應入射面；以及至少三個具有表面的固定板，其可以與所述合光棱鏡的所述三個光入射面結合，其中所述反射式偏振元件和反射式液晶面板之間至少所述反射式偏振元件通過所述固定板安裝到所述合光棱鏡的所述對應光入射面。
13.如權利要求12所述的投影儀器，其中每個所述固定板被形成為三角形斷面的柱狀，在所述三個側面中，一個側面形成與所述合光棱鏡的光入射面的接合表面，第二側面形成用于安裝所述反射式偏振元件的表面，第三側面形成用于安裝所述反射式液晶面板的表面，所述反射式偏振元件和所述反射式液晶面板通過所述固定板安裝在所述合光棱鏡的所述對應光入射面。
14.如權利要求12所述的投影儀器，其中所述合光棱鏡的所述光入射面具有結合于其上的光學透明隔板，所述固定板以被所述隔板的側面部分支撐的狀態(tài)與所述光入射面結合。
15.如權利要求13所述的投影儀器，其中所述合光棱鏡的所述光入射面具有結合于其上的光學透明隔板，所述固定板以被所述隔板的側面部分支撐的狀態(tài)與所述光入射面結合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學儀器和使用其的一種投影儀器，其包括合光棱鏡、三個反射式偏振片、三個板狀反射式偏振元件和至少三個固定板，合光棱鏡有三個光入射面通過三個光入射面接收三束不同波段的光并將三束入射光合并輸出；偏振元件對應于三個反射式液晶面板，各接收三個不同波段中不同波段，各選擇第一偏振光束成分穿過并用兩個正交偏振光束元件使之打到對應的反射式液晶面板，各對調(diào)制過的光進行空間調(diào)制并在反射式液晶面板將其轉換為第二偏振光束成分打到合光棱鏡三個光入射面中的對應入射面；固定板有可與合光棱鏡三個光入射面結合的表面，其中反射式偏振元件和反射式液晶面板之間至少反射式偏振元件通過固定板安裝到合光棱鏡的對應光入射面。
文檔編號G02B27/10GK1746724SQ20051009849
公開日2006年3月15日 申請日期2005年9月6日 優(yōu)先權日2004年9月6日
發(fā)明者佐藤能久, 佐藤正充 申請人:索尼株式會社