專利名稱：投影型顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用液晶光閥等調制裝置根據圖象信號對從光源射出的光進行調制并將調制后的光束通過投影透鏡放大投影到屏幕上的投影型顯示裝置。更為詳細地說，本發(fā)明涉及在該形式的投影型顯示裝置中能以適當的狀態(tài)對液晶光閥等調制裝置的圖象形成區(qū)域進行照明的結構。
例如，在特開平3-111806號公報中公開一種采用液晶光閥形成與圖象信號對應的調制光束并將該調制光束放大投影到屏幕上的投影型顯示裝置。該公報所公開的投影型顯示裝置，如

圖13所示，為了以來自光源的光對作為調制裝置的液晶光閥925的圖象形成區(qū)域均勻地進行照明，備有包括2個透鏡板921、922的集成光學系統923。
在圖13中，從光源燈單元8射出的單一光束由構成第1透鏡板921的透鏡921a分離為多個中間光束，并通過構成第2透鏡板922的透鏡922a重疊在液晶光閥925上。
這里，在如圖13所示的投影型顯示裝置中，存在著不能對液晶光閥925的圖象形成區(qū)域準確地照明、投影到投影面上的圖象亮度降低、或在投影圖象的邊緣形成陰影等弊病。因此，如圖14所示，對于液晶光閥925的圖象形成區(qū)A，應考慮液晶光閥925或構成集成光學系統923的透鏡板921、922的定位精度、構成各透鏡板的透鏡921a、922a的焦點位置等誤差、配置在光路上的其他光學要素的定位精度等，以便在其周圍確保一定的邊距M。即，將液晶光閥925的圖象形成區(qū)域A的尺寸設定得比從光源射出的光的照明區(qū)域B小一圈，即使起因于如上列舉的各構成要素的定位精度等而使照明區(qū)域B發(fā)生了上下或左右的偏移，圖象形成區(qū)域A也不會超出照明區(qū)域B的范圍。并且，按照這種結構，可以避免在投影圖象的邊緣形成陰影、投影圖象的亮度降低這類弊病。為能寬裕地適應如上列舉的各構成要素的定位等誤差，將邊距M取大一些即可。
另一方面，為使投影圖象明亮，必須提高對液晶光閥925進行照明的光的利用效率。但是，如上所述，如將邊距M設定得較大以便能寬裕地適應各構成要素的定位等誤差，則該部分光的利用效率就會降低。投影圖象也將變暗。因此，從這一點來看，在液晶光閥顯示區(qū)域的周圍形成的邊距的寬度最好盡量減小。但是，如邊距減小，則如上所述，照明區(qū)域將會偏離液晶光閥的圖象形成區(qū)域，因而在投影圖象的邊緣形成陰影的可能性提高。
本發(fā)明的課題在于提供一種使在液晶光閥的圖象形成區(qū)域周圍形成的邊距減小、而且在投影圖象的邊緣不形成陰影并能提高投影圖象亮度的投影型顯示裝置。
為解決上述課題，本發(fā)明的第1投影型顯示裝置具有光源、對從上述光源射出的光束進行調制的調制裝置、將由調制裝置進行過調制的光束放大投影到投影面上的投影裝置，在該第1投影型顯示裝置中備有光學元件，配置在上述光源與上述調制裝置之間的光路上，用于將從上述光源射出的光束分離為多個中間光束；及重疊裝置，用于將由上述光學元件分離后的上述各個光束重疊在上述調制裝置的圖象形成區(qū)域；上述重疊裝置的安裝位置可以調整。
本發(fā)明采用上述結構可以提高照射調制裝置的照明光的利用效率，并能使投影圖象變得明亮。此外，盡管使在液晶光閥的圖象形成區(qū)域周圍形成的邊距減小，但由于能對與調制裝置對應的照明區(qū)域進行微調，使該圖象形成區(qū)域位于照明區(qū)域內，所以因該雙方區(qū)域的偏離而引起的在投影圖象邊緣形成陰影等弊病也不會發(fā)生。
即，在設置好光學系統的構成部件后，通過光學元件及重疊裝置對調制裝置的圖象形成區(qū)域進行照明，并當照明區(qū)域偏離調制裝置的圖象形成區(qū)域時，對重疊裝置的安裝位置進行微調，可以調整到將調制裝置的圖象形成區(qū)域完全包含在照明區(qū)域內的狀態(tài)。因此，能夠減小考慮到由光學部件的定位誤差引起的照明區(qū)域與圖象形成區(qū)域的偏離而在調制裝置的該圖象形成區(qū)域周圍形成的邊距。
另外，本發(fā)明可對最終決定著調制裝置照明位置的光學部件即重疊裝置的安裝位置進行微調，所以能夠對調制裝置的照明區(qū)域形成位置簡單且高效率地進行調整。其原因是，可以在將配置在重疊裝置前級側(光路上游側)的光學部件(光學元件)等的安裝誤差等包括在內的狀態(tài)下調整照明區(qū)域的形成位置。
另外，由于被分離后的多個中間光束通過重疊裝置最終重疊照射在一個部位的照明區(qū)域上，所以，即使是入射光束在光束的斷面內具有大的光強分布時，也能以均勻的亮度得到在照度上也均勻的偏光光束作為照射光。尤其是，當不能以均勻的光強和分光特性將中間光束分離為P偏光光束和S偏光光束時，或在使兩個偏光光束的偏光方向一致的過程中，其中一個偏光光束的光強及其分光特性改變時，仍能以均勻的亮度得到在照度上也均勻的偏光光束作為照射光。
這樣，如按照本發(fā)明的投影型顯示裝置，則能在整個顯示面及投影面上得到非常均勻、且非常明亮的投影圖象。
這里，在投影型顯示裝置的光學系統中，在從上述光源到上述調制裝置的光路上，有時配置著用于使光路折曲的反射裝置。在這種情況下，如該反射裝置的安裝角度存在誤差，則這將成為使照明區(qū)域有可能偏離調制裝置的圖象形成區(qū)域的原因。因此，最好是使配置在上述位置的反射裝置的安裝角度也能相對于入射光軸進行調整。
另外，第1投影型顯示裝置的上述結構，即使對可投影彩色圖象的投影型顯示裝置也同樣能夠適用。就是說，本發(fā)明對還具有如下結構的投影型顯示裝置也同樣能適用，即具有色分離光學系統，用于將從上述重疊裝置射出的光分解為各色光束；多個上述調制裝置，用于對由上述色分離光學系統分離后的上述各色光束進行調制；及色合成光學系統，用于對由上述多個調制裝置分別調制過的各色光束進行合成；并將由上述色合成光學系統合成后的調制光束通過上述投影裝置放大投影到投影面上。
在這種可投影彩色圖象的投影型顯示裝置中，在上述色分離光學系統與上述多個調制裝置中的至少一個調制裝置之間的光路上，有時還配置反射裝置。在這種情況下，存在著由于反射裝置的安裝角度而使照明區(qū)域發(fā)生偏移的可能性，所以最好是使該反射裝置的安裝角度也能相對于入射光軸進行調整。
如果能對配置在與調制裝置最靠近的位置上的反射裝置的安裝角度進行調整，則在裝置的結構上或在與調制裝置對應的照明區(qū)域的位置調整精度上都是最有利的。
另外，如果作為調制裝置采用反射型調制裝置并以同一光學系統構成色分離光學系統和色合成光學系統，則能使光路長度縮短，因而能使投影型顯示裝置小型化。
其次，說明本發(fā)明第2投影型顯示裝置。本發(fā)明第2投影型顯示裝置，具有光源；第1光學部件，將來自上述光源的光束分離為多個中間光束；偏光變換裝置，配置在上述中間光束聚焦位置附近，用于將由上述第1光學部件分離后的上述各中間光束分離為P偏光光束和S偏光光束，并使上述P偏光光束、S偏光光束中的任何一個的偏光方向與另一個的偏光方向一致后射出；第2光學部件，備有使從上述偏光變換裝置射出的光束重疊的重疊裝置；調制裝置，用于對從上述第2光學部件射出的光進行調制；及投影裝置，用于將由上述調制裝置進行過調制的光束放大投影到投影面上，在該投影型顯示裝置中，在結構上可以對上述重疊裝置的安裝位置進行調整。
本發(fā)明第2投影型顯示裝置，除第1投影型顯示裝置的結構外，還設有偏光變換裝置，所以除了具有與上述第1投影型顯示裝置相同的效果外，還可以獲得因采用偏光變換裝置而得到的效果。即，當采用偏光變換裝置時，由于兩個偏光光束都能無浪費地使用，所以能得到明亮的投影圖象。
另外，在本發(fā)明第2投影型顯示裝置中，也與上述第1投影型顯示裝置一樣，可在光源與調制裝置之間的光路上配置用于使光路折曲的反射裝置并能調整其角度，或構成可投影彩色圖象的結構，或可以對配置在與調制裝置最靠近的位置上的反射裝置的安裝角度進行調整，或作為調制裝置可以采用反射型的調制裝置。這些結構可以獲得與在第1投影型顯示裝置中采用這樣的結構時相同的效果。
這里，在本發(fā)明第1投影型顯示裝置中，為了能對重疊裝置的安裝位置進行調整，只須設置用于進行該調整的調整機構即可。作為該調整機構，例如，可考慮備有在與光軸正交的第1方向上對上述重疊裝置的安裝位置進行調整的第1調整機構及在與上述光軸及上述第1方向正交的第2方向上對上述重疊裝置的安裝位置進行調整的第2調整機構。
為實現這種調整機構，可以設置基座調整板、可沿上述第1方向相對于該基座調整板滑動的第1調整板、可沿上述第2方向相對于該第1調整板滑動的第2調整板。如采用這種調整機構，則能分別按各個方向(第1、第2方向)對重疊裝置的安裝位置進行調整。
在使第2調整板沿第2方向滑動的同時，如第1調整板的位置也隨之向第2方向偏移，或在使第1調整板沿第1向滑動的同時，第2調整板的位置也隨之向第1方向偏移，則很難對重疊裝置的安裝位置進行高精度的調整。為此，在調整機構中，最好設置防止第1調整板向第2方向移動的第1防止移動裝置及防止第2調整板向第1方向移動的第2防止移動裝置。通過設置這樣的防止移動機構，可以解決如上所述的問題，并能很容易地而且高精度地對重疊裝置的安裝位置進行調整。當采用備有上述第1及第2調整板的調整機構時，將重疊裝置固定在第2調整板上即可。
另外，在本發(fā)明第2投影型顯示裝置中，為了能對重疊裝置的安裝位置進行調整，也只須設置用于進行該調整的調整機構即可。作為該調整機構，可采用與上述第1投影型顯示裝置相同的調整機構。
圖1是表示應用了本發(fā)明的投影型顯示裝置的外觀形狀的圖。
圖2(A)是表示投影型顯示裝置的內部結構的簡略俯視結構圖，(B)是其簡略斷面結構圖。
圖3是將光學單元及投影透鏡單元取出后表示的簡略俯視結構圖。
圖4是表示組裝在光學單元內部的光學系統的簡略結構圖。
圖5是表示集成光學系統的照明區(qū)域與液晶光閥的顯示區(qū)域的關系的示意圖。
圖6是表示透鏡安裝位置調整機構的圖。
圖7是用于表示由反射裝置的反射面引起的集成光學系統照明區(qū)域形狀變化的說明圖。
圖8是對反射鏡的安裝角度進行微調的機構的圖，(A)是保持板的說明圖，(B)是微調機構的俯視圖，(C)是微調機構的剖面圖。
圖9是表示應用了本發(fā)明的投影型顯示裝置的光學系統的另一例的簡略俯視結構圖。
圖10(A)是表示圖7的偏光分離單元陣列的斜視圖，(B)是用于表示該偏光分離單元陣列的偏光光束分離動作的說明圖。
圖11是表示應用了本發(fā)明的投影型顯示裝置的光學系統的另外一例的簡略俯視結構圖。
圖12是表示圖9的反射型液晶裝置的動作的說明圖。
圖13是備有集成光學系統的一般投影型顯示裝置的光學系統的簡略結構圖。
圖14是表示液晶光閥上的照明區(qū)域與圖象形成區(qū)域的關系的說明圖。
以下，參照附圖，說明應用了本發(fā)明的投影型顯示裝置。
(總體結構)在圖1中示出本例的投影型顯示裝置的外觀。本例的投影型顯示裝置1000的構成方式是，通過集成光學系統及色分離光學系統取出從光源射出的光構成紅、藍、綠的各色光束，并將這些各色光束導向相對于各種顏色配置的液晶光閥，按照彩色圖象信號進行調制，調制后的各色光束由色合成光學系統重新合成后，通過投影透鏡放大投影到屏幕上。
如圖1所示，投影型顯示裝置1000具有制成長方體形狀的外裝殼體2，該外裝殼體2基本上由上殼體3、殼體4、及限定著裝置正面的前殼體5構成。投影透鏡單元6從前殼體5的中央伸出。
在圖2中，示出投影型顯示裝置1000的外裝殼體2內部的各構成部分的配置關系。如該圖所示，在外裝殼體2的內部，在其后端側配置著電源單元7。在比其更靠近裝置前側的位置上，配置著光源燈單元8。此外，還配置著光學單元9。投影透鏡單元6的基端側位于光學單元9的前側中央。
另一方面，裝有輸入輸出接口電路的接口基板11，沿著裝置的前后方向配置在光學單元9的另一側，與其平行地配置著裝有視頻信號處理電路的視頻基板12。另外，在光源燈單元8、光學單元9的上側，配置著裝置驅動控制用的控制基板13。在裝置前端側的左右角，分別配置著揚聲器14R、14L。
冷卻用抽風扇15A配置在光學單元9的上表面?zhèn)戎醒?，而在光學單元9的底面?zhèn)鹊闹醒肱渲弥糜谛纬衫鋮s循環(huán)的循環(huán)用風扇15B。此外，在光源燈單元8的背面?zhèn)燃囱b置側面配置著排風扇16。并且，在電源單元7的面朝基板11，12端部的位置上，配置著用于將從抽風扇15A來的冷卻用空氣抽引到電源單元7內的輔助冷卻風扇17。
另外，在電源單元7的正上方，在該裝置左側的位置上，配置著軟盤驅動單元(FDD)18。
(光學單元及光學系統)在圖3中，將光學單元9及投影透鏡單元6取出后示出。如該圖所示，光學單元9在結構上將除構成其色合成裝置的棱鏡單元910以外的光學元件從上到下保持在上下導光部901、902之間。該上導光部901、下導光部902分別用固定螺釘固定在上殼體3和下殼體4的側面。該上下導光部901、902還同樣用固定螺釘固定在棱鏡單元910的側面。棱鏡單元910用固定螺釘固定在使用模鑄板的較厚的前端板903的背面?zhèn)?。投影透鏡單元6的基端側也同樣用固定螺釘固定在該前端板903的正面。
在圖4中，示出組裝在光學單元9內部的光學系統的簡略結構。參照該圖，說明組裝在光學單元9內部的光學系統。本例的光學系統備有作為上述光源燈單元8的構成要素的放電燈81；及具有均勻照明光學元件即第1透鏡板921和第2透鏡板922的集成光學系統923。此外，還備有將從該集成光學系統923射出的白色光束W分離為紅、綠、藍各色光束R、G、B的色分離光學系統924；作為對各色光束進行調制的光閥的3個液晶光閥925R、925G、925B；作為將調制后的各色光束重新合成的色合成光學系統的棱鏡單元910；及將合成后的光束放大投影到屏幕100上的投影透鏡單元6。另外，還備有導光系統927，用于將由色分離光學系統924分離后的各色光束中的藍色光束導向對應的液晶光閥925B。
作為放電燈81，可采用碘鎢燈、金屬鹵化物燈、佳能燈等。均勻照明光學系統923備有反射鏡931，用于使從集成光學系統923射出的光的中心光軸1a朝向裝置前方成直角折曲。將該反射鏡931夾在中間的第1、第2透鏡板921、922與作為重疊裝置的重疊透鏡930被配置成正交狀態(tài)。
從放電燈81射出的光，由反射鏡82的反射面821反射后成為平行光照射第1透鏡板921，并通過該第1透鏡板921分別作為二次光源影像投射在構成第2透鏡板922的各個透鏡的入射面上，該各二次光源影像由重疊透鏡930重疊在被照明對象物上。即，用于照明各液晶光閥925R、925G、925B的圖象形成區(qū)域。
色分離光學系統924由藍綠反射分色鏡941、綠反射分色鏡942、及反射鏡943構成。首先，白色光束W在藍綠反射分色鏡941成直角地反射出其中含有的藍色光束B及綠色光束G，并射向綠反射分色鏡942一側。
紅色光束R通過該鏡941，在后面的反射鏡943上成直角地反射，并從紅色光束的出射部944向棱鏡單元910一側射出。在鏡941上反射的藍和綠的光束B、G，在綠反射分色鏡942上只成直角地反射綠色光束G，并從綠色光束的出射部945向棱鏡單元910一側射出。通過了該鏡942的藍色光束B從藍色光束的出射部946向導光系統927一側射出。在本例中，將從集成光學系統923的白色光束的出射部到色分離光學系統的各色光束的出射部944、945、946的距離設定得完全相等。
在色分離光學系統924的紅色光束、及綠色光束的出射部944、945的出射側，分別配置著聚光透鏡951、952。因此，從各出射部射出的各色光束入射到該聚光透鏡并被平行化。
這種平行化后的紅色及綠色光束R、G入射到液晶光閥925R、925G進行調制，并附加與各色光對應的圖象信息。即，這些光閥由圖中未示出的驅動裝置按照圖象信息進行切換控制，由此對從其通過的各色光束進行調制。這種驅動裝置可直接采用眾所周知的裝置。另一方面，通過導光系統927將藍色光束B導向對應的液晶光閥925B，在這里同樣按照圖象信息進行調制。本例的光閥，例如，可以使用將多晶硅TFT(薄膜晶體管)用作開關元件的類型。
導光系統927由聚光透鏡953、入射側反射鏡971、出射側反射鏡972、配置在兩反射鏡之間的中間透鏡973、及配置在液晶板925B跟前的聚光透鏡954構成。各色光束的光路長度、即從集成光學系統的白色光束出射部到各液晶光閥925R、925G、925B的距離，在藍色光束B的情況下最長，所以，藍色光束的光量損失最多。但是，由于通過導光系統927，所以能夠抑制藍色光束的光量損失。
接著，通過各液晶光閥925R、925G、925B進行調制后的各色光束，入射到色合成光學系統910，在這里進行合成。在本例中，如上所述，采用由分色棱鏡構成的棱鏡單元910組成色合成光學系統。在這里重新合成后的彩色圖象，通過投影透鏡單元6放大投影到設在規(guī)定位置的屏幕100的表面上。
(液晶光閥的照明區(qū)域調整機構)
在本例的投影型顯示裝置中，如圖5所示，集成光學系統923的液晶光閥925的照明區(qū)域，可以相對于液晶光閥的圖象形成區(qū)域在上下左右進行微小的調整。
在圖5(A)中，示意地示出集成光學系統923的液晶光閥925的照明區(qū)域與液晶光閥925的圖象形成區(qū)域A的關系。如參照該圖進行說明，則由于屏幕100的投影區(qū)域一般是長方形，所以，與之相應地，液晶光閥925的圖象形成區(qū)域A也構成長方形。集成光學系統923的照明區(qū)域B(圖中以細點劃線表示的區(qū)域)也成為沿著該區(qū)域A的形狀。
如上所述，液晶光閥925的圖象形成區(qū)域A的尺寸設定為比照明區(qū)域B小一圈。換句話說，在顯示區(qū)域A的周圍設定有規(guī)定寬度的邊距。通過設定邊距，即使因集成光學系統923的第1、第2透鏡板921、922及重疊透鏡930等光學部件的定位誤差等使照明區(qū)域B的形成位置發(fā)生變化，也總是能將圖象形成區(qū)域A包含在照明區(qū)域B內。
在本例中，重疊透鏡930，如圖中箭頭所示，可以利用位置調整機構沿著垂直于光軸1a的平面在上下左右對其安裝位置進行微調。作為位置調整機構，例如，可考慮使用配置在上下導光部901、902上的片彈簧及位置調整螺釘等。
在圖6中示出對重疊透鏡930的安裝位置在上下左右進行微調的機構的一例。圖6(A)是從光路上游側觀察對重疊透鏡930的安裝位置進行微調的機構的的圖，圖6(B)是從上導光部901一側觀察該機構的圖，圖6(C)是從側面觀察該機構的圖。安裝有重疊透鏡930的透鏡安裝位置調整機構700，具有以螺紋鎖緊的方式固定在下導光部902上的下基板710。在該下基板710的上表面，以與光路正交的狀態(tài)固定著透鏡調整基板(基座調整板)720。該透鏡調整基板720備有垂直壁721、及從其上端的中央部分向光路的上游側(+Z方向)水平延伸的上壁722。在垂直壁721上，以與其平行的狀態(tài)支承著透鏡垂直調整板(第1調整板)730。在透鏡垂直調整板730的下端部，設有向光路上游側延伸的下壁731a、731b，在上端部，設置著向光路上游側延伸的上壁732。透鏡垂直調整板730，其下壁731a、731b通過校準彈簧735支承在下基板710上，上壁732由安裝在透鏡調整基板720的上壁722上的調整螺釘736向下方推壓。因此，通過對調整螺釘736的擰入量進行調整，可以使透鏡垂直調整板730相對于透鏡調整基板720上下(±Y方向)移動。
另外，當利用上述調整螺釘736沿上下(±Y方向)調整重疊透鏡930的安裝位置時，作為用于防止透鏡垂直調整板730向左右(±X方向)移動的移動防止機構，在透鏡調整板730上沿Y方向形成有一對溝槽734，在透鏡調整基板720上形成著分別插入該溝槽的一對凸部724。
在透鏡垂直調整板730上，以與其平行的狀態(tài)支承著透鏡水平調整板(第2調整板)740。此外，透鏡垂直調整板730還備有向光路上游側延伸的左右一對側壁733a、733b，另一方面，透鏡水平調整板740備有與該側壁733a、733b平行的側壁743a、743b。并且，透鏡水平調整板740的側壁743a，通過支承在側壁733a上的校準彈簧745被壓向側壁743b一側，另一邊的側壁743b，由安裝在側壁733b上的調整螺釘746向側壁743a一側推壓。因此，通過對調整螺釘746的擰入量進行調整，可以使透鏡水平調整板740相對于透鏡垂直調整基板730左右(±X方向)移動。
另外，當利用上述調整螺釘746沿左右(±X方向)調整重疊透鏡930的安裝位置時，作為用于防止透鏡水平調整板740向上下(±Y方向)移動的移動防止機構，在透鏡水平調整板740上沿X方向形成的一對孔747，在透鏡垂直調整基板730上形成著分別插入該孔的一對凸部737。
在透鏡水平調整板740的大致中央部分，固定著重疊透鏡930。在本例中，重疊透鏡930的上部的一部分由邊框定位，在下部的2個部位由用螺釘751固定的片彈簧752固定。作為本例的透鏡安裝位置調整機構700的構成要素的透鏡調整基板720、透鏡垂直調整板730、及透鏡水平調整板740三塊板的每一個上都設有用于將從重疊透鏡930射出的光導向色分離光學裝置的開口部。
這里，在本例的透鏡安裝位置調整機構700中，三塊板、即透鏡調整基板720、透鏡垂直調整板730、及透鏡水平調整板740，在上下各2個部位共計4個部位的位置上，用U字形調整板固定彈簧755固定。因此，具有在將透鏡安裝位置調整機構700固定于下導光部902的狀態(tài)下能對重疊透鏡930的安裝位置在上下左右進行調整的優(yōu)點。此外，在透鏡調整基板720、及透鏡水平調整板740的上端部分，分別設有粘結劑積存部728、748，在重疊透鏡930的安裝位置調整結束后，將粘結劑從設在上導光部901上的粘結劑注入孔904a、904b(參照圖3)流入該積存部，以便將三塊板粘結固定，從而能防止重疊透鏡的安裝位置發(fā)生錯動。
如果能以這種方式對重疊透鏡930的安裝位置在上下左右進行微調，則如圖5(B)所示，當照明區(qū)域B相對于液晶光閥925的圖象形成區(qū)域A沿橫向偏移因而使圖象形成區(qū)域A的一部分得不到照明時，可擰緊或擰松調整螺釘746，將重疊透鏡930的安裝位置沿左右進行微調，使照明區(qū)域B的位置沿橫向移動，則如圖5(C)所示，可以調整到將圖象形成區(qū)域A包含在照明區(qū)域B內的狀態(tài)。而當照明區(qū)域B相對于液晶光閥925的圖象形成區(qū)域A在上下方向偏移因而使圖象形成區(qū)域A的一部分得不到照明時，可擰緊或擰松調整螺釘736，將重疊透鏡930的安裝位置沿上下進行微調，則與上述相同，可以調整到將圖象形成區(qū)域A包含在照明區(qū)域B內的狀態(tài)。
這里，左右(±X方向)的微調，可以通過對例如由液晶光閥925G形成的投影到屏幕上的投影圖象的周邊部照度進行測定，以自動或手動方式進行。即，在圖5(B)所示狀態(tài)下，照明區(qū)域B向左側偏移，因而使液晶光閥925G上的圖象形成區(qū)域A的右邊的照度降低。為了對照明區(qū)域B的這樣的偏移進行調整，只須將重疊透鏡930的安裝位置向左右(±X方向)移動直到使圖象形成區(qū)域A的左右照度P1、P2達到規(guī)定的值即可。但是，這種調整方法，由于必須預先設定規(guī)定值，所以對光量小的光源在變更時很難處理。
因此，如果是將重疊透鏡930的安裝位置左右移動直到使圖象形成區(qū)域A的左右照度P1、P2相等，則就沒有必要預先設定規(guī)定值，所以即使是光量小的光源在變更后也能很容易處理。此外，將重疊透鏡930的安裝位置左右移動直到使圖象形成區(qū)域A的左右照度P1、P2的相加值達到最大，也沒有必要預先設定規(guī)定值，所以即使是對光量小的光源在變更后也能很容易處理。
另外，左右方向(±X方向)的微調，可代替對液晶光閥925G上的圖象形成區(qū)域周邊部的照度進行測定的方法，而通過在照明光透過液晶光閥925G的狀態(tài)下對其影像投影到屏幕100上時的投影圖象的周邊部照度進行測定，也能以自動或手動方式進行。
如在圖5(B)的狀態(tài)下投影到屏幕100上，則如圖5(D)所示，投影圖象B′不能投影到原來的應投影圖象的區(qū)域A′的左邊。因此，該左邊部分的照度降低。所以，可以測定原來的應投影圖象的區(qū)域A′的左右照度Q1、Q2，并用與上述通過液晶光閥925G上的照度測定進行微調的同樣方法進行微調。即，可將透鏡板921的安裝位置左右移動直到照度Q1、Q2達到規(guī)定值、或將透鏡板921的安裝位置左右移動直到照度Q1、Q2彼此相等、或將透鏡板921的安裝位置左右移動直到照度Q1、Q2的相加值達到最大。此外，如上所述，如果將透鏡板921的安裝位置左右移動直到照度Q1、Q2相等、或照度Q1、Q2的相加值達到最大，則即使是對光量小的光源在變更后也能很容易處理。
其次，上下方向(±Y方向)的微調，可以通過測定圖象形成區(qū)域A的上下的照度、或投影圖象的上下照度以自動或手動方式進行。在上下方向調整時，與左右調整一樣，也可以移動透鏡板922的上下方向的安裝位置，直到2個部位的照度達到規(guī)定值。而如果上下移動透鏡板922的安裝位置直到2個部位的照度相等、或2個部位的照度的相加值達到最大，則即使是對光量小的光源在變更后也能很容易處理。
另外，也可以不用液晶光閥925G，而以另外的液晶光閥925R、925B為基準，進行重疊透鏡930的安裝位置的微調。
這樣，由于可以對重疊透鏡930的安裝位置進行微調，所以，不需要象以往那樣預先考慮照明區(qū)域的偏移而在液晶光閥的圖象A的周圍設定很寬的邊距。因此，由于應在圖象形成區(qū)域A的周圍形成的邊距可以極小，所以能提高照明光的利用效率，并能提高投影圖象的亮度。
另外，即使邊距減小，但通過對重疊透鏡930的安裝位置進行微調，仍然能夠避免發(fā)生如圖5(B)所示的圖象形成區(qū)域A的一部分脫離照明區(qū)域B的情況。因此，也不會發(fā)生在投影圖象的邊緣產生陰影等的弊病。
另外，在本例的投影型顯示裝置1000中，最終決定著集成光學系統923的液晶裝置照明區(qū)域的是配置在出射側的重疊透鏡930。在本例中，由于可以對上述重疊透鏡930進行微調，所以能簡單且高效率地調整液晶光閥的照明區(qū)域形成位置。即，由于使配置在重疊透鏡930的光路上游側的光學部件(第1、第2透鏡板921、922) 固定而只對重疊透鏡930的安裝位置進行調整，所以能在將配置在自重疊透鏡930起的光路上游側的光學部件的定位誤差包括在內的狀態(tài)下調整照明區(qū)域B的形成位置，因而能進行簡單、且高效的調整作業(yè)。
另外，在本實施例中，只能在與光軸1a正交的方向(±X方向、±Y方向)對重疊透鏡930的安裝位置進行調整，但如果還能調整光軸1a方向(±Z方向)的安裝位置，則就可以對在液晶光閥925上形成的照明區(qū)域的大小進行微調了。即，在與光軸1a正交方向對重疊透鏡930的安裝位置進行了調整后，通過在光軸1a方向上的微調，能將照明區(qū)域的大小減小到極限值。因此，能使邊距變得極小，從而能進一步提高光的利用效率。
另外，也可以做到能在與光軸1a相交的任意方向上調整重疊透鏡930的安裝位置。如果能這樣在與光軸1a相交的任意方向上調整重疊透鏡930的安裝位置，則還能消除將在后文中說明的如圖7所示的照明區(qū)域B的偏斜，因而能提高照明的均勻性。
作為來自重疊透鏡930的光的照明區(qū)域B相對于液晶光閥925的圖象形成區(qū)域A發(fā)生偏移的主要原因，還可以舉出配置在各色光束的光路上的反射鏡的反射面安裝角度。反射鏡的反射面安裝角度對光軸成45°，如果這個角度偏離，在照明區(qū)域B上就會發(fā)生如圖7(A)、(B)所示的偏斜，因而如圖5(B)所示，圖象形成區(qū)域A的一部分有時會脫離照明區(qū)域B。另外，因照明區(qū)域B的左側照度與右側照度變得不均勻，所以也就很有可能失去了采用集成光學系統923的優(yōu)點。因此，在本例的投影型顯示裝置1000中，除上述重疊透鏡930的微調外，還可以如圖4所示使將紅色光束R向液晶光閥925R一側反射的反射鏡943、將藍色光束B向液晶光閥925B一側反射的反射鏡972的反射面角度繞著垂直于包含入射光軸及反射光軸的平面的軸線轉動(圖4的箭頭方向)，相對于入射光軸進行微調。作為該反射鏡的安裝角度調整機構，可考慮使用與上述重疊透鏡930的位置調整機構一樣的片彈簧和角度調整螺釘。
在圖8(A)～(C)中，示出對反射鏡的安裝角度進行微調的機構的一例。圖8(A)是用于保持反射鏡972的保持板770的說明圖，圖8(B)是從上導光部901一側觀察反射鏡972的安裝角度調整機構的圖，圖8(C)是從圖8(A)的A-A剖面部觀察反射鏡972的安裝角度調整機構的圖。如上述各圖所示，角度調整機構760具有保持板770，利用在該保持板770上設有的保持部772a、772b從與反射鏡972的反射面相反的一面保持著該反射鏡972。此外，反射鏡972的上部由夾子773固定在保持板770上。在該保持板770的表面中央部分，形成著沿上下方向延伸的軸部771。該軸部771以可轉動的方式由下導光部902支承著。因此，反射鏡972可以通過保持板770環(huán)繞軸部771的軸線1b轉動規(guī)定的量。
另外，在保持板770的一個側面部分上設置著彈簧固定座774，校準彈簧775的第1支點部775a被嵌入該彈簧固定座774。校準彈簧775的臂775d、775e與設在保持板770上的彈簧支承部777a、777b接觸。另一方面，校準彈簧775的第2、第3支點部775b、775c，與設在下導光部902上的支承部778接觸。因此，可通過校準彈簧775將保持板770相對于下導光部902固定。
另外，保持板770，由設在下導光部902上的調整螺釘776向圖中箭頭B的方向推壓。因此，如果將一把工具從設在下導光部902上的螺釘操作部779插入，以增加調整螺釘776的擰入量，則保持板770因其側面部分被調整螺釘776向+B方向推壓而沿著圖8(B)中箭頭R1所示方向繞軸部771的軸線1b轉動。因此，可以改變反射鏡972的反射面的角度，使入射到反射鏡972的光的入射角增大。相反，如果減小調整螺釘776的擰入量，則保持板770因其側面部分被調整彈簧775向-B方向牽拉而沿著圖8(B)中箭頭R2所示方向繞軸部771的軸線1b轉動。因此，可以改變反射鏡972的反射面的角度，使入射到反射鏡972的光的入射角減小。換句話說，通過對調整螺釘776的擰入量進行調整，以垂直于包含入射光軸及反射光軸的平面的軸線1b為中心，調整反射鏡972的反射面的角度，因而能調整與入射光軸對應的反射面安裝角度。
另外，作為調整另一個反射鏡943的反射面角度的機構，當然也可以采用與上述相同的機構。
另外，在本例中，在對反射鏡943、972的安裝角度進行了微調后，將粘結劑注入設在上導光部901上的粘結劑注入孔906a、906b、907a、907b(參照圖3)將其固定。雖然這樣的固定不一定必要，但對可靠地防止因外部沖擊引起的反射鏡943、972的錯動是有效的。
這種微調，通過對液晶光閥925R或925B的圖象形成區(qū)域的周邊部照度進行測定，能以自動或手動方式進行。如圖7(A)、(B)所示，當照明區(qū)域B發(fā)生偏斜時，照明區(qū)域B的左側照度與右側照度變得不均勻，因而在左右產生照度偏差。在圖7(A)所示狀態(tài)下，圖象形成區(qū)域A左邊的照度P1變得比右邊的照度P2大，在圖7(B)所示狀態(tài)下，圖象形成區(qū)域A右邊的照度P2變得大于左邊的照度P1。因此，與上述透鏡板的微調相同，可以轉動各反射鏡943、972的安裝角度，直到使圖象形成區(qū)域A的左右照度P1、P2達到規(guī)定值。此外，為了能適應光量少的光源變更后的情況，也可以轉動各反射鏡943、972的安裝角度，直到使圖象形成區(qū)域A的左右照度P1、P2相等，或使圖象形成區(qū)域A的左右照度P1、P2的相加值達到最大。
另外，各反射鏡943、972的微調，與重疊透鏡930的微調一樣，可代替對液晶光閥925R、925B上的圖象形成區(qū)域周邊部的照度的測定，而通過在照明光透過液晶光閥925R、925B的狀態(tài)下對其影像投影到屏幕100上時的投影圖象的周邊部照度進行測定，也能以自動或手動方式進行。即，如在圖7(A)或(B)的狀態(tài)下投影到屏幕100上，則因投影圖象的左右照度不均勻，所以，也可以與圖象形成區(qū)域A的照度測定時一樣，測定投影圖象的左右照度，并轉動各反射鏡943、972的安裝角度，直到使左右的照度彼此相等、或使左右的照度的相加值達到最大。
當進行微調時，可以同時轉動反射鏡943、972，但也可以采用對安裝角度依次進行微調的方法，即，首先以液晶光閥925R的投影圖象或圖象形成區(qū)域為基準轉動反射鏡943，以進行角度調整，然后再以液晶光閥925B的投影圖象或圖象形成區(qū)域為基準轉動反射鏡972，以進行角度調整。
另外，在本例中，可以對最靠近液晶光閥925R、925B的反射鏡943和972的安裝角度進行微調，但還可以進一步對其他光學要素即藍綠反射分色鏡941、綠反射分色鏡942、入射側反射鏡971的一部分或全部的安裝角度進行微調，也可以代替反射鏡943和972，而對上述其他光學要素的一部分或全部的安裝角度進行微調。但是，象本例這樣，可以對配置在與液晶光閥925R、925B最靠近的位置上的反射鏡943和972的安裝角度進行微調，在結構上、或位置調整精度上是最有利的。
另外，也可以代替反射鏡972而對中間透鏡973的安裝角度進行調整，在進行了這種調整后，可以得到與調整了反射鏡972的安裝角度時同樣的效果。
這樣，由于可以對反射鏡943和972的安裝角度進行微調，所以，不需要象以往那樣預先考慮照明區(qū)域的偏移而在液晶光閥的圖象形成區(qū)域A的周圍設定很寬的邊距。因此，由于應在圖象形成區(qū)域A的周圍形成的邊距可以極小，所以能提高照明光的利用效率，并能提高投影圖象的亮度。
另外，即使邊距減小，但通過對反射鏡943和972的安裝角度進行微調，仍然能夠避免發(fā)生如圖7(A)、(B)所示的圖象形成區(qū)域A的一部分脫離照明區(qū)域B的情況。因此，也不會發(fā)生在投影圖象的邊緣產生陰影等弊病。
另外，由于通過對反射鏡943和972進行微調能夠消除照明區(qū)域B的偏斜，所以能最大限度地充分利用集成光學系統923的可以均勻照明的優(yōu)點，并能獲得亮度極為均勻的投影圖象。
如上所述的反射鏡等光學要素的角度調整機構，在不采用集成光學系統923的投影型顯示裝置中也是有效的。
(另一實施形態(tài)1)以下，說明應用了本發(fā)明的另外一種結構的投影型顯示裝置的一例。本例的投影型顯示裝置2000的光學系統，具有一個備有集成光學系統和形狀特殊的偏光光束分光鏡的偏光照明裝置。此外，在本例中，對于與上述投影型顯示裝置1000相同的結構，標以與圖1～圖8采用過的相同的參照符號，其詳細說明從略。
圖9是表示本例的投影型顯示裝置2000的光學系統主要部分的簡略結構圖，圖中示出XZ平面的結構。本例的投影型顯示裝置2000，大致由偏光照明裝置1、將白色光束分離為3色的有色光的色分離裝置、根據顯示信息對各有色光進行調制并形成顯示圖象的3個透射型液晶裝置、將3色的有色光合成并形成彩色圖象的色合成裝置、及對該彩色圖象進行投影顯示的投影光學系統構成。
偏光照明裝置1備有將隨機偏光光束向一個方向射出的光源部10，從該光源部10射出的隨機偏光光束由偏光變換裝置20變換為基本上是一種類型的偏光光束。
光源部10大致由光源燈101、及拋物面反射鏡102構成，從光源燈101發(fā)射的光由拋物面反射鏡102向一個方向反射，形成大致平行的光束入射到偏光變換裝置。這里，光源部10的配置方式是，使光源部10的光源光軸R處在相對于系統光軸L在X方向平行位移一定距離D后的狀態(tài)。
其次，偏光變換裝置20由第1光學要素200、及第2光學要素300構成。
第1光學要素200相當于上述投影型顯示裝置1000的第1透鏡板921，由在XY平面的斷面呈矩形的多個光束分離透鏡201按矩陣形式排列構成。光源光軸R配置成使其通過第1光學要素200的中心。入射到第1光學要素200的光，由光束分離透鏡201分離成在空間相互分開的多個中間光束202，同時借助于光束分離透鏡201的聚光作用，使中間光束202在與系統光軸L垂直的平面內(圖9中的XY平面)在會聚的位置上形成與光束分離透鏡201數目相同的聚光影像。此外，將光束分離透鏡201在XY平面的斷面形狀設定為與液晶光閥的圖象形成區(qū)域的形狀構成相似形。在本例中，因假定照明區(qū)域是在XY平面上的X方向長的長方形，所以光束分離透鏡201在XY平面上的斷面形狀也是長方形。
第2光學要素300是大致由聚光透鏡陣列310、偏光分離單元陣列320、選擇相位差板380及作為重疊裝置的重疊透鏡390構成的組合體，配置在靠近第1光學要素200的形成聚光影像的位置附近與系統光軸L垂直的平面內(圖9中的XY平面)。此外，當入射到第1光學要素200的光束具有極為良好的平行性時，也可以將聚光透鏡陣列310從第2光學要素中省去。這里，作為第2光學要素300的構成要素的聚光透鏡陣列310及第1光學要素200，相當于上述投影型顯示裝置1000的集成光學系統。該第2光學要素300，具有在將各中間光束202在空間上分離為P偏光光束和S偏光光束后使一個偏光光束的偏光方向與另一個偏光光束的偏光方向一致并將偏光方向基本一致后的各光束導向一個部位的照明區(qū)域的機構。
聚光透鏡陣列310在結構上與第1光學要素200基本相同。即，聚光透鏡陣列310將與構成第1光學要素200的光束分離透鏡201數目相同的聚光透鏡311按矩陣形式排列，并具有一面將各中間光束202會聚在偏光分離單元陣列320的特定部位一面進行導向的功能。因此，最好是根據由第1光學要素200形成的中間光束202的特性并考慮到理想的狀態(tài)是入射到偏光分離單元陣列320的光的主光線傾斜方向與系統光軸L平行這一點，使各聚光透鏡的特性分別最優(yōu)化。但是，一般說來，考慮到光學系統的低成本化和易于設計，也可以采用與第1光學要素200完全相同的光學要素作為聚光透鏡陣列310，或者，采用以與光束分離透鏡201在XY平面上的形狀成相似形的聚光透鏡構成的聚光透鏡陣列，所以在本例的情況下，采用第1光學要素200作為聚光透鏡陣列310。此外，也可將聚光透鏡陣列310配置在離開偏光分離單元陣列320的位置(靠近第1光學要素200一側)。
偏光分離單元陣列320，如圖10(A)、(B)所示，構成將多個偏光分離單元330按矩陣形式排列的結構。偏光分離單元330的排列方法，因第1光學要素200的構成方式是采用具有構成第1光學要素200的光束分離透鏡201的透鏡特性的同心系列光束分離透鏡201并將各光束分離透鏡201按正交矩陣形式排列，所以，偏光分離單元陣列320也是通過將完全相同的偏光分離單元330在完全相同的方向上按正交矩陣形式排列而構成。此外，當在Y方向排列的同一列偏光分離單元是完全相同的偏光分離單元時，采用將Y方向細長的偏光分離單元沿X方向排列后構成的偏光分離單元陣列320的方法，在能夠減小在偏光分離單元間的界面上的光損失、同時可以減低偏光分離單元陣列的制造成本方面是有利的。
偏光分離單元330是在內部備有一對偏光分離面331及反射面332的四方柱形結構體，具有將入射到偏光分離單元的各中間光束在空間上分離為P偏光光束和S偏光光束的作用。偏光分離單元330在XY平面上的斷面形狀與光束分離透鏡201在XY平面上的斷面形狀成相似形，即，是橫向較長的長方形。因此，將偏光分離面331及反射面332沿橫向(X方向)排列配置。這里，偏光分離面331及反射面332的配置方式是，偏光分離面331相對于系統光軸L約成45度的傾角，而反射面332構成與偏光分離面331平行的狀態(tài)，另外，使偏光分離面331在XY平面上的投影面積(等于后文所述的P出射面333的面積)與反射面332在XY平面上的投影面積(等于后文所述的S出射面334的面積)相等。因此，在本例中，將偏光分離面331存在區(qū)域在XY平面上的橫向寬度Wp和反射面332存在區(qū)域在XY平面上的橫向寬度Wm設定得相等。另外，一般，偏光分離面331可以用電介質多層膜形成，反射面332用電介質多層膜或鋁膜形成。
入射到偏光分離單元330的光，在偏光分離面331上被分離為不改變行進方向而通過偏光分離面331的P偏光光束335及由偏光分離面331反射后行進方向改變?yōu)樯湎蚍瓷涿?32的方向的S偏光光束336。P偏光光束335經P出射面333直接從偏光分離單元330射出，S偏光光束336則由反射面332改變行進方向，變?yōu)榕cP偏光光束335基本平行的狀態(tài)，并經S出射面334從偏光分離單元330射出。因此，入射到偏光分離單元330的隨機偏光光束，由偏光分離單元330分離為偏光方向不同的P偏光光束335和S偏光光束336兩種偏光光束，并從偏光分離單元330的不同部位(P出射面333及S出射面334)向基本相同的方向射出。由于偏光分離單元330具有如上所述的作用，所以必須將各中間光束202導向各偏光分離單元330的偏光分離面331的存在區(qū)域，為此，應設定各偏光分離單元330與各聚光透鏡311的位置關系以及各聚光透鏡311的透鏡特性，以便使中間光束202入射到各偏光分離單元內的偏光分離面331的中央部。尤其是，在本例的情況下，為了將各聚光透鏡311的中心軸配置成使其通過各偏光分離單元內的偏光分離面331的中央部，應將聚光透鏡陣列310配置在與偏光分離單元陣列320在X方向上錯開相當于偏光分離單元330橫向寬度W的1/4的距離的狀態(tài)。
再次根據圖9進行說明。
在偏光分離單元陣列320的出射面一側，設置著將λ/2相位差板有規(guī)律地配置的選擇相位差板380。即，僅在構成偏光分離單元陣列320的偏光分離單元330的P出射面333的部分配置λ/2相位差板，在S出射面334的部分不配置λ/2相位差板。根據這種λ/2相位差板的配置狀態(tài)，從偏光分離單元330射出的P偏光光束，當通過λ/2相位差板時受到偏光方向的旋轉作用而變換為S偏光光束。另一方面，由于從S出射面334射出的S偏光光束不通過λ/2相位差板，所以偏光方向不改變，仍以原S偏光光束通過選擇相位差板380。綜上所述，借助于偏光分離單元陣列320和選擇相位差板380，可將偏光方向無規(guī)則的中間光束202變換為一種類型的偏光光束(在這種情況下為S偏光光束)。
在選擇相位差板380的出射面一側、即第2光學要素300的出射面一側，配置著重疊透鏡390，由選擇相位差板380聚束成S偏光光束后的光束由重疊透鏡390導向各液晶裝置的照明區(qū)域，并重疊在照明區(qū)域上。這里，重疊透鏡390不一定是1個透鏡體，也可以象第1光學要素200、或上述投影型顯示裝置1000的第2透鏡板922一樣，是多個透鏡的組合體。
如歸納第2光學要素300的功能，則就是將由第1光學要素200分割的中間光束202(即，由光束分離透鏡201切出的圖象面)通過第2光學要素300重疊在照明區(qū)域上。與此同時，通過位于中間的偏光分離單元陣列320將隨機偏光光束即中間光束202在空間上分離為偏光方向不同的兩種偏光光束，當通過選擇相位差板380時，基本上變換為一種類型的偏光光束。因此，液晶光閥的圖象形成區(qū)域基本上可由一種類型的偏光光束進行大致均勻的照明。
如上所述，如按照本例的偏光照明裝置1，則通過由第1光學要素200和第2光學要素300構成的偏光變換裝置20，將從光源部10射出的隨機偏光光束基本上變換為一種類型的偏光光束，同時，具有可以由該偏光方向一致后的光束對液晶光閥的圖象形成區(qū)域進行均勻照明的效果。此外，由于在偏光光束的產生過程中基本上沒有光損失，所以可以將從光源部10射出的幾乎全部的光都導向液晶光閥的圖象形成區(qū)域，因此，具有光的利用效率極高的特征。
另外，在本例中，構成第2光要素300的聚光透鏡陣列310、偏光分離單元陣列320、選擇相位板380，在光學上被整體化，因而能減少在這些部件的界面上產生的光損失，發(fā)揮著使光利用效率進一步提高的效果。
另外，為配合橫向較長的長方形圖象形成區(qū)域的形狀，使構成第1光學要素200的光束分離透鏡201為橫向較長的長方形，同時采用將從偏光分離單元陣列320射出的兩種偏光光束在橫向(X方向)上分離的形態(tài)。因此，即使是對橫向較長的長方形圖象形成區(qū)域進行照明時，也不會浪費光量，因而能提高照明效率(光利用效率)。
一般在將偏光方向無規(guī)則的光束簡單地分離為P偏光光束和S偏光光束時，分離后的光束總體寬度將擴大到2倍，與此相應地，光學系統也將大型化。但是，在本發(fā)明的偏光照明裝置1中，由第1光學要素200形成多個微小的聚光影像，充分利用在這些聚光影像的形成過程中產生的不存在光的空間，并通過將偏光分離單元330的反射面32配置在該空間內，吸收因分離成2個偏光光束而產生的光束寬度在橫向上的擴大，所以，具有光束的總體寬度不會擴大，因而具有能實現小型光學系統的特征。
在采用了這種偏光照明裝置1的投影型顯示裝置2000中，使用著對一種偏光光束進行調制的型式的液晶裝置。因此，如采用現有的照明裝置將隨機偏光光束導向液晶裝置，則隨機偏光光束中的大約一半的光由偏光板(圖中未示出)吸收而變成了熱，所以，光的利用效率惡化，同時存在著必需采用抑制偏光板發(fā)熱的大型高噪聲冷卻裝置的問題。然而，在本例的投影型顯示裝置2000中，上述問題得到大幅度的改善。
即，在本例的投影型顯示裝置2000中，在偏光照明裝置1內，只用λ/2相位差板對一種偏光光束、例如P偏光光束施加偏光面的旋轉作用，并使另一種偏光光束、例如S偏光光束保持與偏光方向一致的狀態(tài)。因此，將使偏光方向一致后的基本上為一種類型的偏光光束導向位于3個部位的液晶光閥925R、925G、925B，所以由偏光板吸收的光非常少，因此，光的利用效率提高，并能獲得明亮的投影圖象。
另外，在偏光照明裝置1中，在第2光學要素300內將兩種偏光光束沿橫向(X方向)在空間上分離。因此，不會浪費光量，并能適合于對橫向較長的長方形的液晶裝置進行照明。
另外，在本例的偏光照明裝置1內部，雖然裝有偏光變換光學要素，但是在偏光分離單元陣列320中抑制著出射光的寬度的擴大。這種情況意味著在照明液晶裝置時幾乎沒有以大角度入射液晶裝置的光。因此，即使不采用F值小的口徑極大的投影透鏡也能實現明亮的投影圖象，其結果是，能實現小型的投影型顯示裝置。
再有，在以這種方式構成的本例的投影型顯示裝置2000中，也與上述投影型顯示裝置1000一樣，如果能對配置在該偏光照明裝置1的出射面一側的重疊透鏡390的安裝位置在與光軸L正交的方向上進行調整，則可以對偏光照明裝置1的各液晶光閥925R、925G、925B的照明區(qū)域沿前后左右進行微調，所以總是能使各液晶裝置的圖象形成區(qū)域位于照明區(qū)域內。
另外，作為調整重疊透鏡390的安裝位置的機構，可采用參照圖6說明過的透鏡安裝位置調整機構。此外，安裝位置的微調方法及通過照明區(qū)域的調整所得到的作用效果等，與上述投影型顯示裝置1000的情況相同。
如上所述，在本例的投影型顯示裝置2000中，由于可以對重疊透鏡390的安裝位置進行微調，所以，不需要象以往那樣預先考慮照明區(qū)域的偏移而在液晶裝置的圖象形成區(qū)域的周圍設定很寬的邊距。因此，由于應在圖象形成區(qū)域的周圍形成的邊距可以極小，所以能提高照明光的利用效率，并能提高投影圖象的亮度。
另外，即使邊距減小，但通過對上述各光學元件的安裝位置進行微調，仍然能夠避免發(fā)生液晶裝置的一部分圖象形成區(qū)域脫離偏光照明裝置的照明區(qū)域的情況。因此，也不會發(fā)生在投影圖象的邊緣形成陰影等的弊病。
另外，最終決定著偏光照明裝置1的液晶裝置照明區(qū)域的光學元件，是將中間光束重疊在照明區(qū)域上的重疊透鏡390。在本例中，由于能對該重疊透鏡390的安裝位置進行微調，所以可將配置在重疊透鏡390的光路上游側的光學部件固定而只對重疊透鏡390的安裝位置進行調整，從而能在將自重疊透鏡390起配置在光路上游側的第1光學要素200等光學部件的定位誤差包括在內的狀態(tài)下調整照明區(qū)域B的形成位置，因此，能高效率地調整液晶光閥的照明區(qū)域形成位置，調整作業(yè)也不費事。
這里，在本例的投影型顯示裝置2000中，作為偏光照明裝置1的液晶裝置照明區(qū)域相對于該液晶裝置的圖象形成區(qū)域偏移的主要原因，也可以舉出配置在各色光束的光路上的反射鏡的反射面安裝角度誤差。反射鏡的反射面安裝角度對光軸成45°，如果這個角度偏離，則在照明區(qū)域上就會發(fā)生如圖7(A)、(B)所示的偏斜，因此，照明區(qū)域就會超出液晶裝置的圖象形成區(qū)域的范圍。而當照明區(qū)域發(fā)生偏斜時，因照明區(qū)域的左側照度與右側照度變得不均勻，所以也就很有可能失去了采用偏光照明裝置1的優(yōu)點。
因此，在本例的投影型顯示裝置2000中，也可以使配置在各色光束的光路上的反射鏡943、972的反射面角度繞著垂直于包含入射光軸及反射光軸的平面的軸線轉動(圖9的箭頭方向)，相對于入射光軸進行微調。還可以對配置在反射鏡943、972之間的中間透鏡973的安裝位置在上下左右進行調整。而作為調整各反射鏡的反射面安裝角度的機構的一例，有參照圖8說明過的角度調整機構，作為調整中間透鏡973的安裝位置的機構的一例，有參照圖6說明過的安裝位置調整機構。
(另一實施形態(tài)2)在前面說明過的2個例中，作為液晶光閥925R、925G、925B，采用著透射型的液晶光閥，但即使是在代替這類液晶光閥而采用了反射型液晶裝置的投影型顯示裝置中，本發(fā)明同樣可以適用。在此，說明了代替上述投影型顯示裝置2000的透射型液晶光閥而采用了反射型光閥的投影型顯示裝置的一例。在本例的投影顯示裝置3000中，對于與上述投影型顯示裝置2000相同的結構，標以與圖9、圖10中采用過的相同的參照符號，其詳細說明從略。
圖11是俯視觀察本例的投影顯示裝置3000的主要部分的簡略結構圖。該圖11是通過第2光學要素300的中心的XZ平面的剖面圖。
偏光光束分光鏡400，由具有將S偏光光束向與圖11的XY平面大致成45°的方向反射、且使P偏光光束透過的S偏光光束反射面401的棱鏡構成。從第2光學要素300射出的光束，是已基本上變換為一種偏光方向的光束，所以幾乎是全部的光束由偏光光束分光鏡400反射或透射。在本例中，從第2光學要素300射出的光束是S偏光光束，該S偏光光束由S偏光光束反射面401折曲90°后入射到按X字形粘貼了分色膜的棱鏡單元500，在這里被分離為R、G、B的3種顏色成分。分離后的各顏色成分的光，入射到沿著棱鏡單元500的3個邊配置的反射型液晶裝置600R、600G、600B。入射到反射型液晶裝置600R、600G、600B的光束，由反射型液晶裝置600R、600G、600B進行調制。
在圖12中，示出反射型液晶裝置600R、600G、600B的一例。反射型液晶裝置600R、600G、600B，是將TFT開關元件連接于按矩陣形式配置的各象素的有源矩陣型液晶裝置，具有將液晶層620夾在一對基板610、630之間的結構?；?10由硅構成，在其一部分上形成源611、漏616。此外，在基板610上還形成由鋁層構成的源電極612及漏電極617、由二氧化硅層613構成的溝道、由硅層614和鉭層615構成的柵電極、及由層間絕緣膜618和鋁層構成的反射象素電極619，漏電極617和反射象素電極619通過接觸孔H電氣連接。因反射象素電極619是不透明的，所以可以隔著層間絕緣膜618層疊在柵電極、源電極612、漏電極617上。在鄰接的象素電極619之間的距離X可以制作的相當小，所以孔徑比可以取大一些，因而能提高投影圖象的亮度。另外，在本例中，設有由漏616、二氧化硅層613′、硅層614′、鉭層615′構成的保持電容。
另一方面，對向設置的基板630，在靠液晶層620一側的面上形成由ITO構成的對置電極631，在另一面上形成著防止反射層632。在本例中，作為液晶層620，采用不施加電壓(OFF)時液晶分子621垂直取向、施加電壓(ON)時液晶分子621按扭轉90°的超各向同性取向的液晶層。因此，如圖11所示，不施加電壓(OFF)時，從偏光光束分光鏡400入射到反射型液晶裝置600R、600G、600B的S偏光光束，不改變其偏光方向地從反射型液晶裝置600R、600G、600B返回偏光光束分光鏡400，所以由偏光光束分光鏡400反射后不能到達投影透鏡單元6。而當施加電壓(ON)時，從偏光光束分光鏡400入射到反射型液晶裝置600R、600G、600B的S偏光光束，由于液晶分子621的扭轉而改變其偏光方向，變成P偏光光束，在透過S偏光光束分光鏡400后，通過投影透鏡單元6投影到屏幕100上。
再次根據圖11進行說明。由反射型液晶裝置600R、600G、600B調制后的光束，由棱鏡單元500合成，并通過偏光光束分光鏡400、投影透鏡單元6投影到屏幕100上。
在本例的投影型顯示裝置3000中，由于也可以將配置在構成偏光照明裝置1的偏光變換裝置20的第2光學要素300出射面一側的重疊透鏡390的安裝位置在與光軸正交的方向上下左右移動，所以能將該偏光照明裝置1的液晶裝置照明區(qū)域調整到適當的位置和形狀。此外，這些可調整位置的調整機構、調整方法、通過調整所得到的作用效果，與上述投影型顯示裝置2000的情況相同。
另外，本例的投影型顯示裝置3000，除照明區(qū)域的調整以外，在取得與上述2種投影型顯示裝置相同的效果后，還能取得如下效果。即，由于色分離裝置和色合成裝置由同一個棱鏡單元構成，所以可以使光路長度非常短。此外，因液晶裝置的孔徑比也大，所以能最大限度地防止光的損失。因此，即使不采用大口徑的投影透鏡也能得到非常明亮的投影圖象。另外，通過采用第1光學要素、第2光學要素，能夠以均勻的亮度得到在照度上也均勻的偏光光束作為照明光，所以能在整個顯示面及投影畫面上得到非常均勻、且非常明亮的投影圖象。
另外，作為反射型的調制裝置，在本例中舉出反射型液晶裝置600R、600G、600B，但當然也可以使用液晶裝置以外的調制裝置，其結構、其各構成要素的材料、以及液晶層620的動作模式，也不限于上述的例。
再有，如果將構成偏光光束分光鏡400的棱鏡402與構成棱鏡單元500的棱鏡501采用整體的棱鏡構成，則能防止在其邊界上的光損失，因而能進一步提高光的利用效率。
(另一實施形態(tài)3)在以上所述的3個例中，說明了可投影顯示彩色圖象的投影型顯示裝置的光學要素的微調機構，但這種微調機構對投影黑白圖象的型式的投影顯示裝置也同樣適用。
另外，關于光學系統的配置，也不限于上述的例，即使對這些配置進行變更，也不會失去本發(fā)明的效果。
另外，作為投影型顯示裝置，除了在本例中說明過的從屏幕的觀察面?zhèn)韧队皥D象的前投影型顯示裝置外，還有從與屏幕的觀察面?zhèn)认喾吹囊粋韧队皥D象的背投影型顯示裝置。本發(fā)明當然也能適用于這種背投影型顯示裝置。
如上所述，在本發(fā)明的投影型顯示裝置中，在結構上可以對將多個中間光束重疊在調制裝置的圖象形成區(qū)域的重疊裝置的安裝位置進行微調。與此同時，當在從光源到調制裝置的光路上配置反射裝置時，可以對該反射裝置的安裝角度進行微調。因此，由于能夠對用于照明調制裝置的照明光的照明區(qū)域形成位置進行微調，所以，總是能將照明區(qū)域的形成位置設定到包含調制裝置的圖象形成區(qū)域的位置。
因此，不需要在設想照明區(qū)域偏離調制裝置的圖象形成區(qū)域的情況后而在圖象形成區(qū)域的周圍形成大的邊距。因此，可以提高照明光的利用效率，并能改善投影圖象的亮度。此外，由于能將照明光的照明區(qū)域形成在包含圖象形成區(qū)域的位置，所以也不會發(fā)生在投影圖象邊緣產生陰影等的弊病。
另外，在本發(fā)明中，可以對最終決定著調制裝置照明位置的光學部件即重疊裝置的安裝位置進行微調，所以能在將配置在重疊裝置前級側(光路的上游側)的光學部件(光學元件)等的安裝誤差等包括在內的狀態(tài)下調整照明區(qū)域的形成位置。因此，能簡單且高效率地調整調制裝置的照明區(qū)域形成位置。
權利要求
1.一種投影型顯示裝置，具有光源、對從上述光源射出的光束進行調制的調制裝置、將由上述調制裝置進行過調制的光束放大投影到投影面上的投影裝置，該投影型顯示裝置的特征在于備有光學元件，配置在上述光源與上述調制裝置之間的光路上，用于將從上述光源射出的光束分離為多個中間光束；及重疊裝置，用于將由上述光學元件分離后的上述各中間光束重疊在上述調制裝置的圖象形成區(qū)域；上述重疊裝置的安裝位置可以調整。
2.根據權利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于在上述光源與上述調制裝置之間的光路上還配置反射裝置，該反射裝置可以調整相對于入射光軸的安裝角度。
3.根據權利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于還具有色分離光學系統，用于將從上述重疊裝置射出的光分解為各色光束；多個上述調制裝置，用于對由上述色分離光學系統分離后的上述各色光束進行調制；及色合成光學系統，用于對由上述多個調制裝置分別調制過的各色光束進行合成；將由上述色合成光學系統合成后的調制光束通過上述投影裝置放大投影到投影面上，在上述色分離光學系統與上述多個調制裝置中的至少一個調制裝置之間的光路上還配置反射裝置，上述反射裝置可以調整相對于入射光軸的安裝角度。
4.根據權利要求3所述的投影型顯示裝置，其特征在于可以調整配置在與上述調制裝置最靠近的位置上的上述反射裝置的安裝角度。
5.根據權利要求3所述的投影型顯示裝置，其特征在于上述調制裝置是反射型調制裝置，上述色分離光學系統和上述色合成光學系統以同一光學系統構成。
6.一種投影型顯示裝置，具有光源；第1光學要素，將來自上述光源的光束分離為多個中間光束；偏光變換裝置，配置在上述中間光束聚焦位置附近，用于將由上述第1光學要素分離后的上述各中間光束分離為P偏光光束和S偏光光束，并使上述P偏光光束、S偏光光束中的任何一個的偏光方向與另一個的偏光方向一致后射出；第2光學要素，備有使從上述偏光變換裝置射出的光束重疊的重疊裝置；調制裝置，用于對從上述第2光學要素射出的光進行調制；及投影裝置，用于將由上述調制裝置進行過調制的光束放大投影到投影面上，該投影型顯示裝置的特征在于可以對上述重疊裝置的安裝位置進行調整。
7.根據權利要求6所述的投影型顯示裝置，其特征在于在上述光源與上述調制裝置之間的光路上還配置反射裝置，該反射裝置可以調整相對于入射光軸的安裝角度。
8.根據權利要求6所述的投影型顯示裝置，其特征在于還具有色分離光學系統，用于將從上述重疊裝置射出的光分解為各色光束；多個上述調制裝置，用于對由上述色分離光學系統分離后的上述各色光束進行調制；及色合成光學系統，用于對由上述多個調制裝置分別調制過的各色光束進行合成；將由上述色合成光學系統合成后的調制光束通過上述投影裝置放大投影到投影面上，在上述色分離光學系統與上述多個調制裝置中的至少一個調制裝置之間的光路上還配置反射裝置，上述反射裝置可以調整相對于入射光軸的安裝角度。
9.根據權利要求8所述的投影型顯示裝置，其特征在于可以調整配置在與上述調制裝置最靠近的位置上的上述反射裝置的安裝角度。
10.根據權利要求8所述的投影型顯示裝置，其特征在于上述調制裝置是反射型調制裝置，上述色分離光學系統和上述色合成光學系統以同一光學系統構成。
11.一種投影型顯示裝置，具有光源、對從上述光源射出的光束進行調制的調制裝置、將由上述調制裝置進行過調制的光束放大投影到投影面上的投影裝置，該投影型顯示裝置的特征在于備有光學元件，配置在上述光源與上述調制裝置之間的光路上，用于將從上述光源射出的光束分離為多個中間光束；重疊裝置，用于將由上述光學元件分離后的上述各中間光束重疊在上述調制裝置的圖象形成區(qū)域；及調整機構，用于調整上述重疊裝置的安裝位置。
12.根據權利要求11所述的投影型顯示裝置，其特征在于具有第1調整機構，在與光軸正交的第1方向上對上述重疊裝置的安裝位置進行調整；及第2調整機構，在與上述光軸及上述第1方向正交的第2方向上對上述重疊裝置的安裝位置進行調整。
13.根據權利要求12所述的投影型顯示裝置，其特征在于上述調整機構備有基座調整板；第1調整板，可沿上述第1方向相對于上述基座調整板滑動；及第2調整板，可沿上述第2方向相對于上述第1調整板滑動。
14.根據權利要求13所述的投影型顯示裝置，其特征在于上述調整機構還備有第1防止移動裝置，用于防止上述第1調整板向上述第2方向的移動；及第2防止移動裝置，用于防止上述第2調整板向上述第1方向的移動。
15.根據權利要求13所述的投影型顯示裝置，其特征在于將上述重疊裝置固定在上述第2調整板上。
16.一種投影型顯示裝置，具有光源；第1光學要素，將來自上述光源的光束分離為多個中間光束；偏光變換裝置，配置在上述中間光束聚焦位置附近，用于將由上述第1光學要素分離后的上述各中間光束分離為P偏光光束和S偏光光束，并使上述P偏光光束、S偏光光束中的任何一個的偏光方向與另一個的偏光方向一致后射出；第2光學要素，備有使從上述偏光變換裝置射出的光束重疊的重疊裝置；調制裝置，用于對從上述第2光學要素射出的光進行調制；及投影裝置，用于將由上述調制裝置進行過調制的光束放大投影到投影面上，該投影型顯示裝置的特征在于具有對上述重疊裝置的安裝位置進行調整的調整機構。
17.根據權利要求16所述的投影型顯示裝置，其特征在于具有第1調整機構，在與光軸正交的第1方向上對上述重疊裝置的安裝位置進行調整；及第2調整機構，在與上述光軸及上述第1方向正交的第2方向上對上述重疊裝置的安裝位置進行調整。
18.根據權利要求17所述的投影型顯示裝置，其特征在于上述調整機構備有基座調整板；第1調整板，可沿上述第1方向相對于上述基座調整板滑動；及第2調整板，可沿上述第2方向相對于上述第1調整板滑動。
19.根據權利要求18所述的投影型顯示裝置，其特征在于上述調整機構還備有第1防止移動裝置，用于防止上述第1調整板向上述第2方向的移動；及第2防止移動裝置，用于防止上述第2調整板向上述第1方向的移動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以減小應在液晶光閥的圖象形成區(qū)域周圍形成的邊距、并能形成明亮的投影圖象的投影型顯示裝置。通過對重疊透鏡930的安裝位置進行微調,可以將照明區(qū)域B的形成位置調整到將液晶光閥的圖象形成區(qū)域A包含在內的位置。因此,不需要設想照明區(qū)域的形成位置發(fā)生偏移的情況而在圖象形成區(qū)域的周圍確保大的邊距?？梢蕴岣哒彰鞴獾睦眯?并能形成明亮的投影圖象。
文檔編號G03B21/14GK1175707SQ97116050
公開日1998年3月11日 申請日期1997年8月15日 優(yōu)先權日1996年8月19日
發(fā)明者橋爪俊明, 家近尚志, 小川恭范, 幅慎二, 矢島章隆 申請人:精工愛普生株式會社