投射型影像顯示裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】投射型影像顯示裝置
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年6月I日、申請(qǐng)?zhí)枮?01010193945.1的同名發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及投射型影像顯示裝置，特別是涉及在投射系統(tǒng)反射鏡中使用了平面反射鏡的顏色不均少的投射型影像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在以液晶投影儀為代表的投射型影像顯示裝置中，在作為色合成部使用的正交棱鏡(cross prisms)中，在其處理過程中，有時(shí)發(fā)生由P偏光與S偏光中的反射率(透射率)差引起的顏色不均，關(guān)于其對(duì)策，公開在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中。另外，關(guān)于投射光學(xué)系統(tǒng)，在專利文獻(xiàn)3中公開了關(guān)于對(duì)像面的入射角度的記載。
[0004]專利文獻(xiàn)I指出在透射型屏幕固有的偏光特性(菲涅爾透鏡)與入射光的偏光狀態(tài)的組合中發(fā)生顏色不均，并公開了通過配置相位差5000nm的相位板使得虛擬地成為無(wú)偏光狀態(tài)，改善顏色不均的方法。
[0005]專利文獻(xiàn)2指出在提示器(prompter)(觀察裝置)中使用的45度配置的半反射鏡中的反射率差在波長(zhǎng)550nm上為大致17% ( = S偏光大致22% — P偏光大致5% )，發(fā)生顏色不均，并公開了配置波長(zhǎng)板改善顏色不均的方法。
[0006]專利文獻(xiàn)3作為縮短投射距離的超廣角投射光學(xué)系統(tǒng)，公開了對(duì)于像面從斜方投射的斜投射方式的投射光學(xué)系統(tǒng)。
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008][專利文獻(xiàn)I]日本專利特開2005- 321544號(hào)公報(bào)
[0009][專利文獻(xiàn)2]日本專利特開2004- 133112號(hào)公報(bào)
[0010][專利文獻(xiàn)3]日本專利特開2006- 292901號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]在現(xiàn)有的投射型影像顯示裝置中，在投射系反射鏡中使用了自由曲面反射鏡。自由曲面反射鏡與平面反射鏡相比較，設(shè)計(jì)或者制造都很困難，成本也易于升高。盡管如此，使用自由曲面反射鏡的理由主要是以下兩個(gè)。一個(gè)理由是，在平面反射鏡的情況下，難以設(shè)計(jì)反射光的一部分沒有返回到投射器本體那樣的光學(xué)系統(tǒng)。另一個(gè)理由是，在特別大型的像面(屏幕等)上映出圖像的情況下，有時(shí)投射光對(duì)投射系反射鏡的入射角增大。在對(duì)反射鏡的入射角大的情況下，易于發(fā)生上述的由P偏光與S偏光中的反射率差引起的顏色不均，存在對(duì)映出的圖像畫質(zhì)產(chǎn)生不良影響的問題。
[0012]本發(fā)明的目的是解決這些問題，提供在投射系反射鏡中使用了平面反射鏡的顏色不均少的投射型影像顯示裝置。
[0013]用于解決課題的方法
[0014]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的投射型影像顯示裝置將在影像顯示面上顯示的影像放大投射到外部的像面上而進(jìn)行顯示，特征是具備，對(duì)與三原色光的各個(gè)對(duì)應(yīng)的影像進(jìn)行顯示的影像顯示元件；對(duì)該影像顯示元件進(jìn)行照明的照明光學(xué)系統(tǒng)；對(duì)來(lái)自所述影像顯示元件的光進(jìn)行色合成的色合成部；對(duì)來(lái)自所述色合成部的光進(jìn)行偏光變換的偏光變換部；將從所述偏光變換部供給的光以規(guī)定的傾斜角度向斜方向出射的投射光學(xué)系統(tǒng)；和將來(lái)自所述投射光學(xué)系統(tǒng)的光向投射的方向反射的平面反射鏡。
[0015]依據(jù)本發(fā)明，能夠提供在投射系反射鏡中使用了平面反射鏡的顏色不均少的投射型影像顯示裝置，具有能夠?qū)Ξ嬞|(zhì)的改善做出貢獻(xiàn)的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1表不P偏光和S偏光的入射角與反射率的關(guān)系。
[0017]圖2A是從現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)截面觀看的框圖。
[0018]圖2B是從現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)截面觀看的框圖。
[0019]圖3是表示向垂直面的影像顯示中的顏色不均的概觀圖。
[0020]圖4是表示向水平面的影像顯示中的顏色不均的概觀圖。
[0021]圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡的截面圖。
[0022]圖6是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)與光線軌跡結(jié)果的截面圖。
[0023]圖7A是從本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的投射光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)截面觀看的框圖。
[0024]圖7B是從本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的投射光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)截面觀看的框圖。
[0025]圖8表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的向水平面的影像顯示中的偏光狀態(tài)。
[0026]圖9A表不I/4波長(zhǎng)板的偏光變換作用。
[0027]圖9B表不1/2波長(zhǎng)板的偏光變換作用。
[0028]圖9C表示色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件的偏光變換作用。
[0029]圖10表示投射型反射鏡中的入射角與反射率的關(guān)系。
[0030]圖1lA是表示1/4波長(zhǎng)板對(duì)反射率的影響的第I圖。
[0031]圖1lB是表示1/4波長(zhǎng)板對(duì)反射率的影響的第2圖。
[0032]圖1lC是表示1/4波長(zhǎng)板對(duì)反射率的影響的第3圖。
[0033]圖12是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的照明光學(xué)系統(tǒng)的框圖。
[0034]符號(hào)說(shuō)明
[0035]1:投射光學(xué)系統(tǒng)2R、2G、2B:影像顯示元件
[0036]3:正交棱鏡4:偏光變換部
[0037]11:折射系透鏡12、12A:投射系反射鏡
[0038]20:投射型影像顯示裝置
[0039]30:像面101:光源單元
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，敘述色合成和顏色不均，并使用圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0041]在投射型影像顯示裝置中的色合成部或者作為色合成部的正交棱鏡(crossprisms)中，以P偏光入射透射光，以S偏光入射反射光，能夠進(jìn)行色合成。首先，使用圖1、圖2A和圖2B說(shuō)明其理由。
[0042]圖1表不P偏光和S偏光的入射角與反射率的關(guān)系，表不了從空氣中向透明介質(zhì)以某個(gè)角度分別入射的P偏光、S偏光時(shí)的反射率。使用空氣中的入射角α (圖中的橫軸)和介質(zhì)(折射率N)中的折射角β，P偏光的反射率Rp以及S偏光的反射率R s (圖中的縱軸)用公式I決定。
[0043]Rp= {tan ( α — β ) /tan ( α + β )} 2
[0044]Rs= {sin ( α — β ) /sin ( α + β )} 2......(公式 I)
[0045]S偏光與P偏光相比較反射率大，在介質(zhì)的折射率Ν( = sina/sin β)為1.5(相當(dāng)于玻璃等)時(shí)的圖1表示的計(jì)算結(jié)果中，P偏光入射角大致是55度，反射率幾乎成為0%。將該P(yáng)偏光的反射率成為O %的角度稱為布儒斯特角。在該布儒斯特角中，對(duì)于自然光，通過以規(guī)定的角度配置平板，能夠僅反射S偏光，全部透過P偏光。另外，在入射角度a =0度的情況下，沒有由偏光產(chǎn)生的差異，成為反射率={(N — 1)/(N+1)}2=4%。
[0046]接著，使用圖2A和圖2B，說(shuō)明具有作為投射系反射鏡的自由曲面反射鏡的投射光學(xué)系統(tǒng)與正交棱鏡的配置關(guān)系。圖2A是從現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)截面(XZ截面)觀看的框圖，圖2B是從現(xiàn)有的投射光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)截面(YZ截面)觀看的框圖。圖中表示XYZ軸的方向。
[0047]在圖2A以及圖2B中，從影像顯示元件2R出射的紅色光、從影像顯示元件2G出射的綠色光、從影像顯示元件2B出射的藍(lán)色光由在內(nèi)部十字形地包含分色膜的正交棱鏡3進(jìn)行色合成。色合成了的紅色光、綠色光、藍(lán)色光在折射系透鏡11中受到折射作用，而且，在作為投射系反射鏡12的自由曲面反射鏡中受到反射作用，向像面30投射。
[0048]這里，在對(duì)三種顏色的色光進(jìn)行合成的正交棱鏡3中，對(duì)于一種顏色具有透射作用，對(duì)于其余的兩種顏色具有反射作用。從而，如果將圖1的結(jié)果適用到圖2A的影像顯示元件2R、2G、2B的配置中，則可知最好使紅色為S偏光，使綠色為P偏光，使藍(lán)色為S偏光進(jìn)行色合成。
[0049]在該正交棱鏡3中，十字形的分色面的法線存在于XZ平面內(nèi)，而投射系反射鏡12與像面30的法線存在于YZ平面內(nèi)。從而，如圖2B所示，在正交棱鏡3中作為S偏光的紅色光和藍(lán)色光在投射系反射鏡12和像面30上成為P偏光，反之，在正交棱鏡3中作為P偏光的綠色光在投射系反射鏡12和像面30上成為S偏光。
[0050]接著，使用圖3和圖4說(shuō)明在由投射系反射鏡12反射映出到像面30的影像中發(fā)生顏色不均的理由。圖3是表示向垂直面的影像顯示中的顏色不均的概觀圖，圖4是表示向水平面的影像顯示中的顏色不均的概觀圖。
[0051