換為圓偏光。從第I線偏光變換了的圓偏光和第2線偏光變換了的圓偏光嚴格地講成為旋轉(zhuǎn)方向分別不同的圓偏光，但是由于像面30上的各色光的反射率相同，因此不會檢測出顏色不均。
[0073]其次，使用圖9B詳細說明作為偏光變換部4代替1/4波長板，使用1/2波長板時的各色光的偏光變換作用。在圖8的光線圖中，使用了 1/4波長板時，透過偏光變換部4后的各色光成為圓偏光，而在使用了 1/2波長板時，各色光成為振動方向45度和一 45度的兩種線偏光。即，對于由像面30的法線和包括入射光線的平面定義的入射面，傾斜了 45度的振動方向的線偏光二分成P偏光和S偏光的矢量成分。同樣，關(guān)于傾斜了一 45度的振動方向的線偏光也二分成S偏光和P偏振的矢量成分。從而，其結(jié)果各色光的偏光狀態(tài)成為相同。
[0074]圖9B中，對于從正交棱鏡3出射的第I線偏光和與其正交的第2線偏光(P偏光和S偏光)，通過對第I線偏光沿著傾斜67.5度方向配置有偏光軸的1/2波長板4b，第I線偏光變換成振動軸旋轉(zhuǎn)了 135度的第11線偏光。該位置關(guān)系對于第2線偏光，由于成為在22.5度方向有偏光軸的1/2波長板，因此第2線偏光變換成振動軸旋轉(zhuǎn)了 45度的第12線偏光。從而，由于像面30上的各色光的反射率相同，因此不會檢測出顏色不均。
[0075]接著，使用圖9C對于作為偏光變換部4，使用色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件時的各色光的偏光變換作用進行說明。色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件4c使特定色光(波長帶)的可見光的偏光方向選擇性地旋轉(zhuǎn)90度。S卩，對于特定波長帶的可見光，選擇性地起到λ/2板的作用。圖9C是對于波長帶大致500?600nm的G色光選擇性地進行偏光旋轉(zhuǎn)，對其它波長帶的B射光和R色光不進行偏光旋轉(zhuǎn)的情況。圖7A的情況下，由于G色光以P偏光狀態(tài)入射到色選擇偏光元件，因此通過元件以后變換成S偏光狀態(tài)。另一方面，B色光和R色光以S偏光狀態(tài)入射，即使通過元件也保持原狀態(tài)不變。其結(jié)果，通過了色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件4c的各色光(R色光、G色光、B色光)全部成為S偏光狀態(tài)。從而，由于像面30上的各色光的反射率相同，因此不會檢測出顏色不均。另外，在通過色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件使各色光(R色光、G色光、B色光)全部成為P偏光狀態(tài)的情況下，當(dāng)然也能抑制顏色不均。
[0076]圖10對于P偏光和S偏光，表示了用鋁形成了投射系反射鏡時的入射光的入射角(橫軸)與反射率(縱軸)的關(guān)系。
[0077]入射角度為45度時，S偏光與P偏光的反射率的差僅是6%，而在入射角度為55度時，差成為10%，進而，在入射角度為70度時，反射率的差是18%。在沒有使用本實施例這樣的偏光變換部4的情況下，僅是P偏光與S偏光的反射率差也發(fā)生顏色不均。
[0078]在現(xiàn)有的使用了自由曲面反射鏡的投射系反射鏡中，能夠使入射角最大部分的入射角例如成為46度左右，而在相同的投射條件下，在使用了平面反射鏡的情況下，最大成為66度左右。從而可知，本實施例中表示的偏光變換部4在使用平面反射鏡方面是重要的結(jié)構(gòu)要素。
[0079]其次，在圖11A、圖11B、圖1lC中，用實測數(shù)據(jù)表示有無1/4波長板產(chǎn)生的反射率差。圖1lA是入射角60度，圖1lB是入射角45度，圖1lC是入射角30度的情況。圖的縱軸是反射率。圖的橫軸是入射光的波長，原本作為S偏光的藍色光是400nm級別，原本作為P偏光的綠色光是500nm級別，原本作為S偏光的紅色光是600nm級別。
[0080]在這些圖中表示了在沒有1/4波長板的情況下，入射角越大，綠色光與其它兩種光的反射率的差越大，發(fā)生偏綠色的顏色不均，而如果有1/4波長板則沒有這樣的問題。
[0081]另外，如上所述，在使用1/2波長板或者色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件的情況下也能夠得到同樣的效果。
[0082]這里，使用圖12說明本發(fā)明一個實施例中的對上述影像顯示元件2R、2G、2B進行照明的照明光學(xué)系統(tǒng)。圖12中，光源單元101包括作為發(fā)光單元的燈泡1la和作為反射面的反射器101b。從配置在橢圓形反射器1lb的第I焦點位置的燈泡1lb出射的光束反射成集光到反射器1lb的第2焦點位置。光束尺寸小的集光光束由具有平行作用的凹透鏡102變換成平行光束。另外，在反射器1lb取為拋物面形狀的情況下，不需要作為平行化作用的凹透鏡102。
[0083]從凹透鏡102出射的平行光束由第I多透鏡陣列103a的各單元透鏡分割為部分光束，集光到與第I多透鏡陣列相對應(yīng)的第2多透鏡陣列103b的各單元透鏡上。集光了的各部分光束由線偏光化單元104暫時分離為振動方向正交的2個線偏光，通過使一方線偏光的振動方向與另一方振動方向一致，變換成偏振方向為一個方向的線偏光。從線偏光化單元104出射的各部分光束由重疊透鏡105重疊后照射到各色用的影像顯示元件2R、2G、2B上。另外，在重疊透鏡105與影像顯示元件2R、2G、2B之間的光路中，設(shè)置用于光路彎曲的反射鏡106a、106b、106c和106d、作為色分解光學(xué)單元的二向色反射鏡107a和107b，而且，在各影像顯示元件2R、2G、2B的前面，設(shè)置使投射光束的主光線平行化的準(zhǔn)直透鏡108R、108G和108B。在光路長度不同的紅色光路中，配置用于使重疊后的光束成像到紅色用的影像顯示元件2R的位置的中繼透鏡109和110。
[0084]這樣，在影像顯示元件2R、2G、2B上入射從燈泡1la供給的光束。
[0085]以上的實施方式是優(yōu)選的一個例子，本發(fā)明不限于這些實施方式。例如，雖然表示了傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡或者光學(xué)照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，但是不限于這些結(jié)構(gòu)。偏光變換部也不限于1/4波長板、1/2波長板或者色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件。進而可以考慮眾多的不同實施方式，但每一種實施方式都在本發(fā)明的范疇內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種在投射面上投射影像的投射型影像顯示裝置，其特征在于，包括: 顯示影像的影像顯示元件； 對該影像顯示元件進行照明的照明光學(xué)系統(tǒng)；和 使來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光出射的投射光學(xué)系統(tǒng)， 所述投射光學(xué)系統(tǒng)包含多個透鏡，且至少對于配置在最接近于所述投射面的位置上的透鏡，使其有效區(qū)域配置在不包括由所述多個透鏡所共有的光軸的位置， 所述透鏡形成為將影像光束不通過的區(qū)域除去了的形狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 包括反射鏡，該反射鏡使來自所述投射光學(xué)系統(tǒng)的光向著所述投射面反射。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 包括對來自所述影像顯示元件的光進行色合成的色合成部，和對來自所述色合成部的光進行偏光變換的偏光變換部， 該偏光變換部是1/4波長板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 包括對來自所述影像顯示元件的光進行色合成的色合成部，和對來自所述色合成部的光進行偏光變換的偏光變換部， 該偏光變換部是1/2波長板。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 包括對來自所述影像顯示元件的光進行色合成的色合成部，和對來自所述色合成部的光進行偏光變換的偏光變換部， 該偏光變換部是色選擇偏光旋轉(zhuǎn)元件。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 包括對來自所述影像顯示元件的光進行色合成的色合成部， 所述色合成部是正交棱鏡。
【專利摘要】本發(fā)明涉及投射型影像顯示裝置。當(dāng)前在投射型影像顯示裝置的投射光學(xué)系統(tǒng)的投射系反射鏡中使用自由曲面反射鏡，但是希望使用設(shè)計以及制造都容易的平面反射鏡。本發(fā)明的投射型影像顯示裝置中，投射光學(xué)系統(tǒng)包括多個透鏡，且對于配置在最接近投射面的位置的透鏡，使在光束所通過的影像垂直方向有效區(qū)域配置在不包括上述多個透鏡的光軸中由最多的透鏡所共有的光軸的位置，使得來自投射系反射鏡的反射光不會返回到投射器本體，在正交棱鏡的出射面上設(shè)置1/4波長板等偏光變換部，減少由顏色引起的反射率的差異，防止發(fā)生顏色不均。
【IPC分類】G02B27/28, G02B27/14, H04N9/31, G02B13/16, G02B13/18, G03B21/14
【公開號】CN105159014
【申請?zhí)枴緾N201510463017
【發(fā)明人】木村展之, 平田浩二, 谷津雅彥
【申請人】日立麥克賽爾株式會社
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2010年6月1日
【公告號】CN102033402A, CN102033402B, EP2302436A1, US8337021, US20110075100