光學(xué)系統(tǒng)以及使用該光學(xué)系統(tǒng)的投射顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了光學(xué)系統(tǒng)以及使用該光學(xué)系統(tǒng)的投射顯示裝置。該光學(xué)系統(tǒng)被配置為將經(jīng)反射型光調(diào)制器調(diào)制的光引至投射透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述投射透鏡被配置為將所述光投射到目標面上。該光學(xué)系統(tǒng)包含偏振分束器，其被配置為將作為p偏振光的第一有色光和作為s偏振光的第二有色光中的每一個引至彼此不同的反射型光調(diào)制器中的對應(yīng)的一個反射型光調(diào)制器，以及將經(jīng)所述反射型光調(diào)制器調(diào)制的光束相互組合；分束器，其布置在所述偏振分束器和所述投射透鏡之間，并且其被配置為根據(jù)所述第一有色光的偏振方向分離第一有色光以及不管所述第二有色光的偏振方向如何都透射或反射所述第二有色光；以及半波片，其被布置在所述偏振分束器和所述分束器之間。
【專利說明】光學(xué)系統(tǒng)以及使用該光學(xué)系統(tǒng)的投射顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)以及使用該光學(xué)系統(tǒng)的投射顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利公開N0.( “JP”)2001-154152公開了顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)，其使用在反射型液晶顯示(“LCD”)元件和投射透鏡之間的波長選擇偏振轉(zhuǎn)子。但是，由于波長選擇偏振轉(zhuǎn)子導(dǎo)致光處于與希望的偏振狀態(tài)不同的偏振狀態(tài)，因此對比度降低。因此，JP2006-071761公開了一個實施例，該實施例沒有在IXD元件和投射透鏡之間布置波長選擇偏振轉(zhuǎn)子，而是利用如下元件作為三個有色光束的組合器，該元件用作用于特定波長范圍的二向色鏡并且對于其它波長范圍提供偏振分離和組合特性。
[0003]JP2006-071761在IXD元件和投射透鏡之間布置了波長選擇偏振片，其用作用于特定波長范圍的偏振片，但是該偏振片具有約80%?90%的透射率，并且甚至在透射軸向方向上吸收大量的光。由于近年來的對于較高亮度的要求，吸收大量光的偏振片導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種耐用的光學(xué)系統(tǒng)以及使用該光學(xué)系統(tǒng)并且可投射較高對比度圖像的投射顯示裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)被配置為將被反射型光調(diào)制器調(diào)制的光引至投射透鏡，該投射透鏡被配置為將該光投射到目標面上。該光學(xué)系統(tǒng)包括偏振分束器，被配置為將作為P偏振光的第一有色光和作為S偏振光的第二有色光中的每一個引至彼此不同的反射型光調(diào)制器中的對應(yīng)的一個反射型光調(diào)制器，并且將被所述反射型光調(diào)制器調(diào)制的光束相互組合；分束器，其被布置在所述偏振分束器和投射透鏡之間，并且被配置為根據(jù)第一有色光的偏振方向分離第一有色光，以及透射或反射第二有色光，而不管第二有色光的偏振方向如何；以及半波片，其被布置在所述偏振分束器和所述分束器之間.[0006]參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的投射顯示裝置的框圖。
[0008]圖2是示出根據(jù)第一實施例的圖1中所示的組合棱鏡的特性的曲線圖。
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的投射顯示裝置的框圖。
[0010]圖4是示出根據(jù)第二實施例的圖3中所示的組合棱鏡的特性的曲線圖。
【具體實施方式】
[0011]此實施例的光學(xué)系統(tǒng)包含偏振分光器,其被配置為透射第一偏振光和反射第二偏振光，以及組合器，其被配置為組合已透過該偏振分光器的兩個有色光束(colored lightflux)(諸如紅色(R)光和藍色(B)光)與另一光束(諸如綠色(G)光)。第一偏振光束的偏振方向與第二偏振光束的偏振方向正交。例如，第一偏振光束為P偏振光，并且第二偏振光束為s偏振光。此實施例的光學(xué)系統(tǒng)將多個波長范圍的照射光引至與該波長范圍的光束對應(yīng)的圖像調(diào)制器，并且在該組合器處組合被該圖像調(diào)制器調(diào)制的圖像光束，并且將組合光引至投射光學(xué)系統(tǒng)。組合器布置在偏振分光器和投射光學(xué)系統(tǒng)之間。
[0012]組合器對于來自偏振分光器的兩個有色光束中的一個有色光束(諸如R光束)將第一偏振光和第二偏振光之一引至投射光學(xué)系統(tǒng)。投射光學(xué)系統(tǒng)將來自組合器的光投射到目標面上。組合器對于來自偏振分光器的兩個有色光束中的另一個有色光束(諸如B光束)將第一偏振光和第二偏振光兩者弓I至投射光學(xué)系統(tǒng)。
[0013]在其中使得黑色為目標面的背景色的黑顯示(black display)中，偏振分光器通過透射或反射去除上述兩個有色光束，但是偏振分光特性不完全。因此，為了幫助偏振分光器的去除，現(xiàn)有技術(shù)利用組合器的偏振分光特性去除被引至組合器的一個有色光，并且利用布置在組合器前面的偏振片去除被引至組合器的另一有色光。
[0014]此實施例提供了如下的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)可省去此偏振片，由此投射高對比度圖像并且提高光學(xué)系統(tǒng)的耐用性。為了在黑顯示狀態(tài)中高效地去除另一有色光，此實施例利用偏振分光器的對于第二偏振光的偏振分光特性，其比對于第一偏振光的偏振分光特性高.換句話說，在黑顯示狀態(tài)中，此實施例將另一有色光引至第二偏振光中的偏振分光表面，并且通過使其返回光源側(cè)來將其去除。
[0015]第一實施例
[0016]圖1是根據(jù)第一實施例的投射顯示裝置(圖像投射裝置)的框圖。該投射顯示裝置包括光源單兀、照射光學(xué)系統(tǒng)100、顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)200、和投射透鏡(projectionlens)(投射光學(xué)系統(tǒng))18。
[0017]該光源單元包括光源I和拋物面反射器2。從光源(燈的發(fā)光部)I在所有方向上發(fā)射的光束被拋物面反射器2轉(zhuǎn)換成近似平行光束，并且被發(fā)射。此實施例的光源I為超高壓汞燈，但不限于此，并且可以是LED和激光源。
[0018]照射光學(xué)系統(tǒng)100照射多個圖像調(diào)制器(反射型LCD、反射型液晶面板、或反射型光調(diào)制器)并且包括UV-1R (紫外光-紅外光)濾光器3、第一透鏡陣列4、第二透鏡陣列5和會聚透鏡6。如果需要，照射光學(xué)系統(tǒng)100可包括如下單元，該單元被配置為將照射光的偏振光調(diào)整為P偏振光(第一偏振光)。
[0019]來自拋物面反射器2的平行光束入射到UV-1R濾光器3，并且被第一透鏡陣列4分割成多個部分光束。每一部分光束或每一分割光束在第二透鏡陣列5附近會聚，并且形成光源圖像(二次光源圖像(secondary light source image))。從第二透鏡陣列5發(fā)射的分割光束被會聚透鏡6會聚，并且以疊加方式照射反射型IXD元件10RU0G和10B。
[0020]顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)200包括被配置為將光分離成多個顏色成分的分色器，被配置為根據(jù)圖像信號調(diào)制和反射各顏色成分的(有色)光束的光調(diào)制器，以及被配置為組合所有顏色成分的調(diào)制光束的組合器。
[0021]分色器包括二向色鏡7和第二偏振分束器(“PBS”)14。
[0022]二向色鏡7反射藍色波長范圍(B)的有色光以及紅色波長范圍(R)的有色光，并且透射綠色波長范圍(G)的有色光。G色光(第一波長范圍的光、第一顏色成分的光、或第一有色光)、R色光(第二波長范圍的光、第二顏色成分的光、或第二有色光)、和B色光(第三波長范圍的光、第三顏色成分的光、或第三有色光)中的每一個具有不同的波長范圍.[0023]附圖標記8指示入射側(cè)偏振片G，其被配置為透射S偏振光(第二偏振光)。附圖標記9指示具有偏振分光面的第一 PBS，其被配置為透射P偏振光并且反射s偏振光。
[0024]光調(diào)制器包括R反射型IXD元件10R、G反射型IXD元件10G、和B反射型IXD元件10B。每個IXD元件均用作圖像調(diào)制器(液晶面板)。附圖標記IlR指示R四分之一波片，附圖標記IlG指示G四分之一波片，并且附圖標記IlB指示B四分之一波片。R四分之一波片IlR被布置在第二 PBS14和R反射型IXD元件IOR之間。G四分之一波片IlG被布置在第一 PBS9和G反射型IXD元件IOG之間。B四分之一波片IlB被布置在第二 PBS14和B反射型IXD元件IOB之間。
[0025]附圖標記15指示半波片G，其被配置為使偏振方向轉(zhuǎn)變90°。
[0026]附圖標記12指示被配置為透射s偏振光的入射側(cè)偏振片。附圖標記13是顏色選擇相位差板，其被配置為將R色光的偏振方向轉(zhuǎn)變90° ,并且維持B色光的偏振方向。入射側(cè)偏振片12布置在顏色選擇相位差板13和二向色鏡7之間。
[0027]第二 PBS14對于R色光和B色光具有偏振分光特性。第二 PBS14具有被配置為透射P偏振光和反射s偏振光的偏振分光面(偏振分光器)14a。第二 PBS14用于使被對應(yīng)的IXD元件調(diào)制和反射的B和R色光束相互組合，并且將組合光束引導(dǎo)至組合棱鏡17 (對應(yīng)于分束器)。顏色選擇相位差板13被布置在第二 PBS14和入射側(cè)偏振片12之間。
[0028]在此實施例中，第二 PBS14使作為第一波長范圍的光的R色光的P偏振光透射到R反射型IXD元件(第一圖像調(diào)制器)IOR0第二 PBS14將作為第二波長范圍的光的B色光的s偏振光反射到B反射型IXD元件(第二圖像調(diào)制器)10B。第二 PBS14具有多層膜，該多層膜被配置為反射被R反射型LCD元件IOR調(diào)制的R色光的s偏振光，以及透射被B反射型IXD元件IOB調(diào)制的B色光的P偏振光。
[0029]附圖標記16指示半波片(λ/2板或偏振方向轉(zhuǎn)變器)，其被配置為使偏振方向轉(zhuǎn)變90°，并且布置在第二 PBS14和組合棱鏡17之間。此實施例在組合棱鏡17和偏振分光板14a之間沒有布置如下這樣的偏振片,該偏振片遮蔽G色光的P偏振光和s偏振光之一并且透射它們中的另一個。作為結(jié)果，此實施例可投射高對比度圖像，并且提高顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)的耐用性。
[0030]組合棱鏡17組合第一有色光與第二和第三有色光，并且用作組合器。組合棱鏡17具有含有圖2所示的偏振分光特性的光學(xué)面，由此對于B色光和G色光用作二向色鏡，并且對于R色光用作透射P偏振光和反射s偏振光的PBS。圖2是示出入射到組合棱鏡17上的光的波長(nm)(橫軸)與透射率(％)(豎軸)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0031]換句話說，組合棱鏡17將第一波長范圍的光(G色光)的P偏振光和s偏振光兩者反射到投射透鏡18。對于第二波長范圍(R色光)，組合棱鏡17透射P偏振光和反射s偏振光。組合棱鏡17將R色光的P偏振光和s偏振光之一引導(dǎo)至投射透鏡18。組合棱鏡17將第三波長范圍的光(B色光)的P偏振光和s偏振光兩者引導(dǎo)至投射透鏡18。
[0032]投射透鏡18是投射單元(投射光學(xué)系統(tǒng))，被配置為將被組合棱鏡17組合的光投射到目標面(未示出)。
[0033]接下來，描述顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)200的光學(xué)操作。[0034]對于已透過二向色鏡7的G色光，其s偏振光透過入射側(cè)偏振片G8并且入射到第
一PBS9。s偏振光在PBS9的偏振分光面上反射到G反射型IXD元件10G。在G反射型IXD兀件IOG中,G色光被調(diào)制和反射。已被調(diào)制的G反射光的s偏振光成分在PBS9的偏振分光面上反射回光源側(cè)，并且被從投射光中去除.另一方面，已被調(diào)制的G反射光的P偏振光透過PBS9的偏振分光面,被半波片G15從P偏振光轉(zhuǎn)換成s偏振光,并且去往組合棱鏡
17。在其中所有偏振光成分被轉(zhuǎn)換成s偏振光的(黑顯示)狀態(tài)中，四分之一波片IlG的快軸(fast axis)或慢軸(slow axis)被調(diào)整為與包含第一 PBS9上的入射光軸和反射光軸的平面大致垂直的方向。由此，在第一 PBS9和G反射型IXD元件IOG中發(fā)生的偏振狀態(tài)的干擾的影響可被減小。從第一 PBS9發(fā)射的G色光被半波片G15從P偏振光轉(zhuǎn)換成s偏振光，并且被組合棱鏡17反射到投射透鏡18。
[0035]被二向色鏡7反射的R和B色光入射到被配置為透射s偏振光的入射側(cè)偏振板12。接下來，從入射側(cè)偏振板12發(fā)射的R和B色光入射到顏色選擇相位差板13。顏色選擇相位差板13用于使R色光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°。結(jié)果,作為P偏振光的R色光入射到第二PBS14，并且作為s偏振光的B色光入射到第二 PBS14。作為s偏振光入射到第二 PBS14上的B色光在第二 PBS14的偏振分光面上反射到B反射型IXD元件10B。作為p偏振光入射到第二 PBS14上的R色光透過第二 PBS14的偏振分光面去往R反射型IXD元件10R。
[0036]入射到B反射型IXD元件IOB的B色光被調(diào)制和反射。已被調(diào)制和反射的B色光的s偏振光成分再次在第二 PBS14的偏振分光面上反射回光源側(cè)，并且被從投射光中去除。另一方面，已被調(diào)制和反射的B色光的P偏振光成分作為投射光透過第二 PBS14的偏振分光面去往半波片16。
[0037]入射到R反射型IXD元件IOR上的R色光被調(diào)制和反射。已被調(diào)制和反射的R色光的P偏振光成分再次透過第二 PBS14的偏振分光面返回到光源側(cè)，并且被從投射光中去除。另一方面，已被調(diào)制和反射的R色光的s偏振光成分作為投射光在第二 PBS14的偏振分光面上反射到半波片16。
[0038]在對于R色光和B色光的黑顯示中，四分之一波片IlR和IlB的慢軸如在G色光中的情況那樣被調(diào)整。
[0039]因此，組合為一個光束并且從第二 PBS14發(fā)射的R色光和B色光入射到半波片16，在該半波片16中，B色光作為P偏振光入射并且R色光作為s偏振光入射。半波片16將B色光的P偏振光轉(zhuǎn)換成s偏振光并且將R色光的s偏振光轉(zhuǎn)換成P偏振光。作為結(jié)果的R和B光透過組合棱鏡17，與G色光組合，并且前進到投射透鏡18。
[0040]組合的RGB投射光被投射透鏡18擴大并且投射到目標面(諸如屏幕)上。
[0041]因此已經(jīng)描述了對于白顯示的反射型IXD元件的光路。接下來，描述對于黑顯示的反射型LCD元件的光路。
[0042]在白顯示中目標面的背景色為白色，而在黑顯示中目標面的背景色為黑色。
[0043]G色光的s偏振光入射到第一 PBS9,并且在其偏振分光面上被反射到G反射型IXD元件10G。由于反射型IXD元件IOG的黑顯示，G色光被反射，而未被調(diào)制。因此，G色光的s偏振光甚至在其被G反射型LCD元件IOG反射之后仍被保持。然后，此光再次在第一PBS19的偏振分光面上反射，透過入射側(cè)偏振板G8返回光源側(cè)，并且被從投射光中去除。
[0044]被二向色鏡7反射的R和B色光依次入射到入射側(cè)偏振板12和顏色選擇相位差板13。因此,R色光作為P偏振光入射到第二 PBS14上,并且B色光作為s偏振光入射到第
二PBS14上。作為s偏振光入射到第二 PBS14上的B色光在第二 PBS14的偏振分光面上反射到B反射型IXD10B。作為P偏振光入射到第二 PBS14上的R色光透過第二 PBS14的偏振分光面去往R反射型IXD10R。
[0045]由于黑顯示，已入射到B反射型IXDlOB的B色光作為s偏振光反射而未被調(diào)制，在第二 PBS14的偏振分光面上被反射，并且透過顏色選擇相位差板13和入射側(cè)偏振板12返回光源側(cè)。另一方面，已入射到R反射型IXDlOR的R色光作為P偏振光反射而未被調(diào)制，透過第二 PBS14的偏振分光面，并且透過顏色選擇相位差板13和入射側(cè)偏振板12返回光源側(cè)。
[0046]盡管上文的描述假定PBS反射100%的s偏振光并且透射100%的p偏振光,但是實際上不能獲得此理想狀態(tài)，并且少量的P偏振光被反射。通常，PBS對于s偏振光的偏振分光特性優(yōu)于其對于P偏振光的偏振分光特性。
[0047]在此配置中，R色光作為P偏振光入射到第二 PBS14上。在黑顯示時，P偏振光被從R反射型IXDlOR反射并且入射到第二 PBS14。少量的p偏振光反射到半波片16，被從p偏振光轉(zhuǎn)換成s偏振光，并且入射到組合棱鏡17。然而，組合棱鏡17如圖2所示地反射R色光的s偏振光，因此R色光不去往投射透鏡18，并且泄露光可被限制。換句話說，組合棱鏡17幫助了通過第二 PBS14進行的去除。
[0048]如圖2所示，組合棱鏡17不管B色光的偏振狀態(tài)如何都透射B色光，并且對于B色光不具有偏振分光特性。另外，由于不存在偏振板，因此不存在支持通過第二 PBS14進行的去除的光學(xué)元件。作為替代，B色光作為s偏振光入射到第二 PBS14上。在黑顯示時，s偏振光在B反射型IXDlOR上反射，并且入射到第二 PBS14。第二 PBS14的反射s偏振光的特性優(yōu)于透射P偏振光的特性，并且透過第二 PBS14去往組合棱鏡17的泄露光變得非常小。
[0049]此實施例的配置可省卻較不耐用的光學(xué)元件(諸如用于分析光的偏振板)，并且可提高產(chǎn)品的耐用性和壽命。由于B色光僅被第二 PBS14分析(意味著僅希望的偏振狀態(tài)的光通過第二 PBS14)，因此對于藍色波段中的s偏振光，透射率可以是1%或更小。
[0050]組合棱鏡17可對于B色光具有偏振分光特性，并且不管R色光的偏振狀態(tài)如何都透射R色光，并且R和B反射型IXD可互換。然而，如在此實施例中這樣，將具有比R色光的波長短的波長的B色光設(shè)定為僅由第二 PBS14分析的有色光在譜發(fā)光效率方面是有利的。
[0051]第二實施例
[0052]圖3是根據(jù)第二實施例的投射顯示裝置的框圖。投射顯示裝置包括光源單元、照射光學(xué)系統(tǒng)、顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)300、以及投射透鏡(投射光學(xué)系統(tǒng))30。
[0053]光源單元包括用于R光的激光源21R、用于G光的激光源21G和用于B光的激光源21B。
[0054]顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)300包括被配置為將光分離成多個顏色成分的分色器，被配置為根據(jù)圖像信號調(diào)制和反射各顏色成分的(有色)光的光調(diào)制器，以及被配置為組合所有顏色成分的調(diào)制光束的組合器。顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)300被配置為生成B光的s偏振光、G光的s偏振光以及R光的P偏振光。這些光源的波段被設(shè)定為用于R光的630?650nm，用于G光的520?540nm以及用于B光的435?445nm。
[0055]照射光學(xué)系統(tǒng)照射圖像調(diào)制器(反射型IXD元件或反射型液晶面板)上的顯示區(qū)域，并且包括凹透鏡22R、22G和22B以及凸透鏡23R、23G和23B。從激光源21R、21G和21B發(fā)射的光束被凹透鏡22R、22G和22B以及凸透鏡23R、23G和23B放大。
[0056]分色器包括PBS RB29。光調(diào)制器包括R反射型IXD26R、G反射型IXD26G以及B反射型IXD26B。組合器包括組合棱鏡24。
[0057]組合棱鏡24是圖4所示的棱鏡，其對于G色光和R色光具有偏振分光特性，并且具有不管B色光的偏振狀態(tài)如何都反射B色光的特性。圖4是示出入射到組合棱鏡24上的光的波長(nm)(橫軸)與透射率(％)(豎軸)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0058]附圖標記27R指示R四分之一波片，附圖標記27G指示G四分之一波片，并且附圖標記27B指示B四分之一波片。R四分之一波片27R被布置在PBS RB29和R反射型IXD元件26R之間。G四分之一波片27G被布置在光路長度校正板25和G反射型IXD元件26G之間。B四分之一波片27B被布置在PBS RB29和B反射型IXD元件26B之間。光路長度校正板25是矩形孔棱鏡，其被配置為使得反射型IXD元件26R、26G和26B中的每一個與投射透鏡30的光路長度相等。
[0059]PBS RB29具有光學(xué)面(偏振分光器),該光學(xué)面具有用于將R光與B光相互組合的偏振分光特性。光學(xué)面29a透射P偏振光并且反射s偏振光。此實施例在組合棱鏡24和光學(xué)面29a之間沒有布置如下的偏振板,該偏振板遮蔽G色光的P偏振光和s偏振光之一并且透射它們中的另一個。結(jié)果，此實施例可投射高對比度圖像，并且提高顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)的耐用性。
[0060]投射透鏡30是被配置為將被組合棱鏡24組合的光束投射到目標面(未示出)上的投射單元。
[0061]接下來，描述顏色分離和組合光學(xué)系統(tǒng)300的光學(xué)操作。
[0062]已從與R光和B光側(cè)相反的一側(cè)透過組合棱鏡27的G色光的s偏振光如圖4所示被組合棱鏡24反射，并且透過光路長度校正板25去往G反射型IXD元件26G。在G反射型IXD元件26G中，G色光被調(diào)制和反射。已被調(diào)制和反射的G色光的s偏振成分透過光路長度校正板25，再次在組合棱鏡24的偏振分光面上反射回光源側(cè)，并且被從投射光中去除。另一方面，已被調(diào)制和反射的G色光的P偏振成分透過光路長度校正板25和組合棱鏡24的偏振分光面。在所有偏振光成分被轉(zhuǎn)換成s偏振光的(黑顯不)狀態(tài)中，四分之一波片27G的快軸或慢軸被調(diào)整為如下方向，該方向近似與包含組合棱鏡24上的入射光軸和反射光軸的平面垂直。由此，在組合棱鏡24和G反射型LCD元件26G中發(fā)生的偏振狀態(tài)的干擾的影響可被減小。從組合棱鏡24發(fā)射的G色光去往投射透鏡30。
[0063]B色光的s偏振光在RB組合棱鏡28的偏振分光面上被反射，入射到PBS RB29,并且被PBS RB29的偏振分光面反射到B反射型IXD元件26B。已入射到B反射型IXD元件26B的B色光被調(diào)制和反射。已被調(diào)制和反射的B色光的s偏振光成分再次在PBS RB29的偏振分光面29a上被反射回光源側(cè)，并且被從投射光去除。另一方面，已被調(diào)制和反射的B色光的P偏振光透過PBS RB29的偏振分光面29a,并且作為投射光去往組合棱鏡24。
[0064]R色光的P偏振光入射到RB組合棱鏡28，并且透過其偏振分光面。已入射到PBSRB29的R色光透過PBS RB29的偏振分光面去往R反射型IXD元件26R。已入射到R發(fā)射型LCD元件26R的R色光被調(diào)制和反射。已被調(diào)制和反射的R色光的P偏振光成分再次透過PBS RB29的偏振分光面29a返回光源側(cè)，并且被從投射光去除。另一方面，已被調(diào)制和反射的R色光的s偏振光在PBS RB29的偏振分光面29a上被反射,并且作為投射光去往組合棱鏡24。
[0065]在對于R色光和B色光的黑顯示中，四分之一波長板27R和27B的慢軸如在G色光中那樣被調(diào)整。
[0066]因而，組合為一個光束并且從PBS RB29發(fā)射的R色光和B色光入射到組合棱鏡24,在該組合棱鏡24中，B色光作為P偏振光入射并且R色光作為s偏振光入射。組合棱鏡24反射RB投射光并且將其與G色光組合。作為結(jié)果的光去往投射透鏡30。
[0067]已經(jīng)對于白顯示描述了反射型IXD元件的光路。接下來，描述對于黑顯示的反射型IXD元件的光路。
[0068]G色光的s偏振光入射到組合棱鏡24,并且被其偏振分光面反射以經(jīng)由光路長度校正板25去往G反射型IXD元件26G。由于反射型IXD元件26G的黑顯示，G色光被反射，而未被調(diào)制。因此，G色光的s偏振光甚至在其被反射型LCD元件26G反射之后仍被為保持，再次在組合棱鏡24的偏振分光面上反射，經(jīng)由光路校正板25返回光源側(cè)，并且被從投射光中去除。
[0069]從RB組合棱鏡28發(fā)射的RB色光入射到PBS RB29，在該PBSRB29中，R色光作為P偏振光入射并且B色光作為s偏振光入射。作為s偏振光入射到PBS RB29上的B色光在PBS RB29的偏振分光面上反射到B反射型IXD元件26B。作為p偏振光入射到PBS RB29上的R色光透過PBS RB29的偏振分光面去往R反射型IXD元件26R。由于B發(fā)射型IXD元件26B的黑顯示，已入射到B反射型IXD26B的B色光被反射，而未被調(diào)制。因此，對于黑顯示，B色光的s偏振光即使在其在B反射型IXD元件26B上被反射之后仍被保持，在PBS RB29的偏振分光面上被反射回光源側(cè)，并且被從投射光去除。另一方面，已入射到R反射型LCD元件26R的R色光被反射而不被調(diào)制，這是因為R反射型IXD元件26B進行黑顯示。因此，R色光的P偏振光即使在其在R反射型IXD元件26R上被反射之后仍被保持，再次透過PBSRB29的偏振分光面返回光源側(cè)，并且被從投射光去除。
[0070]組合棱鏡24用作第一實施例的第一 PBS9和組合棱鏡17。當組合棱鏡24對于其具有偏振分光特性的R色光作為P偏振光入射到PBS RB29上時，以及當組合棱鏡對于其不具有偏振分光特性的B色光作為s偏振光入射到PBS RB29上時，此實施例具有與第一實施例相似的效果。
[0071]雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式和等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種被配置為將被反射型光調(diào)制器調(diào)制的光引至投射透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述投射透鏡被配置為將所述光投射到目標面上，所述光學(xué)系統(tǒng)的特征在于包含: 偏振分束器，其被配置為將作為P偏振光的第一有色光和作為S偏振光的第二有色光中的每一個引至彼此不同的反射型光調(diào)制器中的對應(yīng)的一個反射型光調(diào)制器，以及將被所述反射型光調(diào)制器調(diào)制的光束相互組合； 分束器，其布置在所述偏振分束器和所述投射透鏡之間，并且其被配置為根據(jù)所述第一有色光的偏振方向分離第一有色光以及不管所述第二有色光的偏振方向如何都透射或反射所述第二有色光；以及 半波片，其被布置在所述偏振分束器和所述分束器之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一有色光的波長長于所述第二有色光的波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二有色光是藍色波長范圍的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述分束器使所述第二有色光透射到所述投射透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)系統(tǒng)，進一步包括: 二向色鏡，其被配置為將來自光源的光分離成第一有色光和第二有色光的集合以及第三有色光；以及 第二偏振分束器，已被所述二向色鏡分離的所述第三有色光入射到所述第二偏振分束器上，` 其中，入射到所述第二偏振分束器上的所述第三有色光被引至與所述第三有色光對應(yīng)的反射型光調(diào)制器并且被其調(diào)制，并且已被調(diào)制的第三有色光通過所述分束器被引至所述投射透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三有色光被所述分束器反射并且被引至所述投射透鏡。
7.一種投射顯示裝置，包括: 多個反射型光調(diào)制器，所述多個反射型光調(diào)制器中的每一個被配置為調(diào)制光，并且所述多個反射型光調(diào)制器彼此不同； 投射透鏡，其被配置為將被各反射型光調(diào)制器調(diào)制的光投射到目標面上；以及 光學(xué)系統(tǒng)，其被配置為將被各反射型光調(diào)制器調(diào)制的光引至所述投射透鏡， 其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包含: 偏振分束器，其被配置為將作為P偏振光的第一有色光和作為S偏振光的第二有色光中的每一個引至多個反射型光調(diào)制器中的對應(yīng)的一個反射型光調(diào)制器，以及將經(jīng)所述多個反射型光調(diào)制器調(diào)制的光束相互組合； 分束器，其布置在所述偏振分束器和所述投射透鏡之間，并且其被配置為根據(jù)所述第一有色光的偏振方向分離第一有色光以及不管所述第二有色光的偏振方向如何都透射或反射所述第二有色光；以及 半波片，其被布置在所述偏振分束器和所述分束器之間。
8.一種光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)被配置為將來自第一激光源的第一有色光引至第一反射型光調(diào)制器，所述第一反射型光調(diào)制器被配置為調(diào)制所述第一有色光；將來自第二激光源的第二有色光引至第二反射型光調(diào)制器，所述第二反射型光調(diào)制器被配置為調(diào)制所述第二有色光；將來自第三激光源的第三有色光引至第三反射型光調(diào)制器，所述第三反射型光調(diào)制器被配置為調(diào)制所述第三有色光，并且將被所述第一、第二和第三反射型光調(diào)制器調(diào)制的光引至投射透鏡，所述投射透鏡被配置為將該光投射到目標面，所述光學(xué)系統(tǒng)的特征在于包含: 第一偏振分束器，其被配置為在相同方向上發(fā)射從不同方向入射到第一偏振分束器上的來自第一激光源的第一有色光以及來自第二激光源的第二有色光； 第二偏振分束器，其被配置為將從第一偏振分束器發(fā)射的第一有色光的P偏振光引至第一反射型光調(diào)制器，將從第一偏振分束器發(fā)射的第二有色光的S偏振光引至第二反射型光調(diào)制器，并且相互組合并發(fā)射經(jīng)所述第一反射型光調(diào)制器和所述第二反射型光調(diào)制器調(diào)制的第一光束和第二光束；以及 組合棱鏡，其被配置為接收從所述第二偏振分束器發(fā)射的第一有色光和第二有色光以及來自與第一有色光和第二有色光的入射方向相反的方向的從第三激光源發(fā)射的作為s偏振光的第三有色光，所述組合棱鏡將第一有色光和第二有色光反射到投射透鏡，并且所述組合棱鏡將第三有色光反射到第三反射型光調(diào)制器并且將經(jīng)第三反射型光調(diào)制器調(diào)制的第三有色光透射到投射透鏡， 其中，所述組合棱鏡根據(jù)第一有色光的偏振方向分離第一有色光，根據(jù)第三有色光的偏振方向分離第三有色 光，以及不管第二有色光的偏振方向如何都反射第二有色光。
9.一種投射顯示裝置，包括: 第一反射型光調(diào)制器，其被配置為調(diào)制從第一激光源發(fā)射的第一有色光； 第二反射型光調(diào)制器，其被配置為調(diào)制從第二激光源發(fā)射的第二有色光； 第三反射型光調(diào)制器，其被配置為調(diào)制從第三激光源發(fā)射的第三有色光； 投射透鏡，其被配置為將經(jīng)第一反射型光調(diào)制器調(diào)制的第一有色光、經(jīng)第二反射型光調(diào)制器調(diào)制的第二有色光、以及經(jīng)第三反射型光調(diào)制器調(diào)制的第三有色光投射到目標面上；以及 光學(xué)系統(tǒng)，其被配置為將來自第一激光源的第一有色光引至第一反射型光調(diào)制器，將來自第二激光源的第二有色光引至第二反射型光調(diào)制器，將來自第三激光源的第三有色光引至第三反射型光調(diào)制器，并且將經(jīng)第一反射型光調(diào)制器調(diào)制的第一有色光、經(jīng)第二反射型光調(diào)制器調(diào)制的第二有色光、以及經(jīng)第三反射型光調(diào)制器調(diào)制的第三有色光引至投射透鏡， 其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括: 第一偏振分束器，其被配置為在相同方向上發(fā)射從不同方向入射到第一偏振分束器上的來自第一激光源的第一有色光以及來自第二激光源的第二有色光； 第二偏振分束器，其被配置為將從第一偏振分束器發(fā)射的第一有色光的P偏振光引至第一反射型光調(diào)制器，將從第一偏振分束器發(fā)射的第二有色光的S偏振光引至第二反射型光調(diào)制器，并且相互組合并發(fā)射經(jīng)所述第一反射型光調(diào)制器和所述第二反射型光調(diào)制器調(diào)制的第一光束和第二光束；以及 組合棱鏡，其被配置為接收從所述第二偏振分束器發(fā)射的第一有色光和第二有色光以及來自與第一有色光和第二有色光的入射方向相反的方向的從第三激光光源發(fā)射的作為S偏振光的第三有色光，所述組合棱鏡將第一有色光和第二有色光反射到投射透鏡，并且所述組合棱鏡將第三有色光反射到第三反射型光調(diào)制器并且將經(jīng)第三反射型光調(diào)制器調(diào)制的第三有色光透射到投射透鏡， 其中，所述組合棱鏡根據(jù)第一有色光的偏振方向分離第一有色光，根據(jù)第三有色光的偏振方向分離第三有 色光，以及不管第二有色光的偏振方向如何都反射第二有色光。
【文檔編號】G03B21/14GK103558681SQ201310142235
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月26日
【發(fā)明者】兒玉浩幸, 川澄健人 申請人:佳能株式會社