专利名称：投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用液晶面板等的光调制装置投影图像的投影机。
背景技术：
作为现有的投影机，有将从由蓝·红·绿色的照明光照明的各色的液晶面板射出的各色的像光通过将蓝色和红色反射用的一对多层膜配置成X状的合成光学系统进行色合成的投影机(参见专利文献1、2、3、4、5)。在以上的投影机中，通过由蓝色反射用的多层膜反射蓝色的像光、由红色反射用的多层膜反射红色的像光、并使绿色的像光在两个多层膜中透过，而进行像光的重叠、即进行色合成(参见专利文献1、2、3、4、5)。
其中，在第1种投影机中，为了提高光源光中以每种色的方式利用的特定方向的偏振光的利用效率，在配置在红色或蓝色的光路上的液晶面板与配置在其射出侧的合成用的分色棱镜之间配置了将偏振方向变换90°的偏振旋转元件(专利文献1)。此外，在第2种投影机中，为了提高光源光中以每种色的方式利用的特定方向的偏振光的利用效率，对分离用的分色镜的透过特性和合成用的分色棱镜的透过特性对照各色的偏振方向进行调节(专利文献2)。此外，在第3种投影机中，为了提高光源光中以每种色的方式利用的特定方向的偏振光的利用效率，对分离用的分色镜和合成用的分色棱镜的透过特性对照各色的偏振方向进行调节(专利文献3)。此外，在第4种投影机中，考虑向合成用的分色棱镜的入射角度对于透过特性的影响，使对于红色反射用的多层膜的S偏振的半波长与对于蓝色反射用的多层膜的S偏振的半波长在指定的范围内(专利文献4)。此外，在第5种投影机中，通过控制组合在合成用的分色棱镜中的红色或蓝色反射用的多层膜的结构，能够降低对于所得到的多层膜的S偏振的半波长与对于P偏振的半波长的差并且能够防止伴随入射角度变化而引起的特性劣化(专利文献5)。
此外，作为别的投影机，有将来自光源的光源光分解为3色，在其中绿色的照明光路上配置中继光学系统等的导光装置以补偿对于其余的2色的光程差(参见专利文献6)。在这种投影机中，在合成光学系统中，通过由红色反射用的多层膜反射红色的像光，由绿色反射用的多层膜反射绿色的像光，并使蓝色的像光透过而进行图像的色合成。
专利文献1特开昭64-11289号公报。
专利文献2特开平8-114779号公报。
专利文献3特开平2-245749号公报。
专利文献4特开2001-264522号公报。
专利文献5特开2001-318221号公报。
专利文献6WO94/22042号公报然而，在使用具有蓝色反射用的多层膜和红色反射用的多层膜的合成光学系统的投影机的情况下，用于照明各色液晶面板的照明装置受到将绿色光分支在中央的结构的限制。即，在该合成光学系统中，受到使绿色的像光直进而使蓝色或红色的像光来自两侧进行结合的光路配置的限制，所以难以实现例如在绿色光路上配置使其相对的光程长的中继光学系统的投影机。
此外，在绿色光路上配置中继光学系统的投影机中，虽然由蓝色或红色反射用的多层膜和绿色反射用的多层膜构成作为合成光学系统的分色棱镜，但对于例如绿色与蓝色的交界波长的像光，由于在两多层膜的多次反射而在屏幕上形成了重影像。
发明内容
本发明的目的在于提供能够简单地实现在绿色光路上配置中继光学系统的光路结构的投影机，并且提供能够防止由于在合成光学系统的多次反射而引起形成重影像的投影机。
为了解决上述问题，本发明的第1投影机是具有分别调制红色光、绿色光和蓝色光的3个光调制装置、将由3个光调制装置调制的光合成的色合成光学系统和投影由色合成光学系统合成的光的投影光学系统的投影机，其中，色合成光学系统具有反射绿色光的第1反射膜和反射蓝色光的第2反射膜；第1反射膜与上述第2反射膜配置成X状；第1反射膜的反射率成为50％的波长比第2反射膜的反射率成为50％的波长还长。另外，所谓反射膜的反射率，考虑到了入射到反射膜上的各色光的偏振方向。因此，当入射到色合成光学系统的一对反射膜上的各色光的偏振方向部分不同时，与其偏振方向对应的反射率作为比较的基准。
在上述第1投影机中，在色合成光学系统中能够进行使红色光直进而使绿色光或蓝色光从两侧方向结合的光路配置，容易实现例如在绿色光的照明光路上配置中继光学系统的投影机。此外，在上述第1投影机中，由于第1反射膜的反射率为50％的波长比第2反射膜的反射率为50％的波长还长，所以能够抑制包括绿色光与蓝色光的交界波长的光在第1和第2反射膜被反射而逆行的过程的多次反射，从而能够降低与图像一起重影像被投影到屏幕上的可能性。此外，通过适当调节第1反射膜的反射特性等，能够简单地调整绿色的像光的亮度。即，在灯光源中，虽然绿色光的光量较多，但由于不使用容易产生热变化的ND滤光器等也能够进行绿色光的光量调整，所以能够不引起对比度的劣化而调整白平衡。
此外，本发明的第2投影机是具有分别调制红色光、绿色光和蓝色光的3个光调制装置、将由3个光调制装置调制的光合成的色合成光学系统和投影由色合成光学系统合成的光的投影光学系统的投影机，其中，色合成光学系统具有反射绿色光的第1反射膜和反射红色光的第2反射膜；第1反射膜与第2反射膜配置成X状；第1反射膜的反射率成为50％的波长比第2反射膜的反射率成为50％的波长短。
在上述第2投影机中，在色合成光学系统中能够进行使蓝色光直进而使绿色光或红色光从两侧方向结合的光路配置，容易实现例如在绿色光的照明光路上配置中继光学系统的投影机。此外，在上述第2投影机中，由于第1反射膜的反射率为50％的波长比第2反射膜的反射率为50％的波长短，所以能够抑制包括绿色光与红色光的交界波长的光在第1和第2反射膜被反射而逆行的过程的多次反射，从而能够降低重影像被投影到屏幕上的可能性。此外，通过适当调节第1反射膜的反射特性，能够不引起对比度的劣化而调整白平衡。
此外，本发明的第3投影机是具有分别调制红色光、绿色光和蓝色光的3个光调制装置、将由3个光调制装置调制的光合成的色合成光学系统和投影由色合成光学系统合成的光的投影光学系统的投影机，其中，色合成光学系统具有反射绿色光的第1反射膜和反射蓝色光的第2反射膜；第1反射膜与第2反射膜配置成X状；第1反射膜的反射率特性与第2反射膜的反射率特性的一部分在指定的波长范围内重叠；在绿色光或蓝色光的光路上设置了除去指定的波长范围的光的滤光器。
在上述第3投影机中，在色合成光学系统中能够进行使红色光直进而使绿色光或蓝色光从两侧方向结合的光路配置，容易实现例如在绿色光的照明光路上配置中继光学系统的类型的投影机。此外，在上述第3投影机中，由于在绿色光或蓝色光的光路上设置了除去指定的波长范围的光的滤光镜，所以能够抑制包括绿色光与蓝色光的交界波长的光在第1和第2反射膜被反射而逆行的过程的多次反射，从而能够降低重影像被投影到屏幕上的可能性。此外，通过适当调节滤光镜的特性，能够不引起对比度的劣化而调整白平衡。
此外，本发明的第4投影机是具有分别调制红色光、绿色光和蓝色光的3个光调制装置、将由3个光调制装置调制的光合成的色合成光学系统和投影由色合成光学系统合成的光的投影光学系统的投影机，其中，色合成光学系统具有反射绿色光的第1反射膜和反射红色光的第2反射膜；第1反射膜与第2反射膜配置成X状；第1反射膜的反射率特性与第2反射膜的反射率特性的一部分在指定的波长范围内重叠；在绿色光或红色光的光路上设置了除去指定的波长范围的光的滤光器。
在上述第4投影机中，在色合成光学系统中能够进行使蓝色光直进而使绿色光或红色光从两侧方向结合的光路配置，容易实现例如在绿色光的照明光路上配置中继光学系统的类型的投影机。此外，在上述第4投影机中，由于在绿色光或红色光的光路上设置了除去指定的波长范围的光的滤光镜，所以能够抑制包括绿色光与红色光的交界波长的光在第1和第2反射膜被反射而逆行的过程的多次反射，从而能够降低重影像被投影到屏幕上的可能性。此外，通过适当调节滤光镜的特性，能够不引起对比度的劣化而调整白平衡。
此外，在本发明的具体的侧面或方式中，在上述投影机中，滤光镜是抑制指定的波长范围的光透过的透过型的光学元件。在这种情况下，能够简单而廉价地实现作为目标的指定波长范围的光的除去。
此外，在本发明的其它具体方式中，在上述投影机中，滤光镜是抑制指定的波长范围的光的反射的反射型的光学元件。在这种情况下，能够通过沿用在光路上配置的用于光路弯折的反射镜而节省空间来实现作为目标的指定波长范围的光的除去。
此外，在本发明的其它方式中，还具有将从光源射出的光分离为红色光、绿色光和蓝色光并且使之成为指定的偏振光的色分离光学系统。在这种情况下，不仅能够利用单一光源获得红色光、绿色光和蓝色光，而且能够使各色光成为指定的偏振方向而有效地利用。
此外，在本发明的其它具体方式中，光源与绿色光用的光调制装置间的光路比述光源与红色光用或蓝色光用的光调制装置间的光路长；在色分离光学系统与绿色光用的光调制装置之间，配置了具有配置在色分离光学系统的光射出侧的第1透镜、配置在绿色光用的光调制装置的光入射侧的第2透镜和配置在第1透镜与第2透镜之间的第3透镜的中继光学系统。在这种情况下，由于在绿色光的光路上配置中继光学系统，所以虽然容易产生绿色光的损耗，但在绿色光的光量多的灯光源中，对实现自然的白平衡也许具有有利的影响。此外，在这种情况下，由于绿色光的视觉灵敏度比较高，所以虽然对白平衡的影响大，但通过适当调节绿色光的光路上的中继光学系统等，能够简单地调整绿色光用的光调制装置上的绿色光的照度。
图1是说明实施例1的投影机的光学系统的图。
图2是表示图1所示的十字分色棱镜的反射特性的曲线图。
图3是说明图1的投影机的特征性动作的放大图。
图4是用另一观点说明图1的投影机的特征性动作的放大图。
图5是说明实施例2的投影机的光学系统的图。
图6是表示图5所示的十字分色棱镜的反射特性的曲线图。
图7是说明图5的投影机的特征性动作的放大图。
图8是说明实施例3的投影机的光学系统的图。
图9是表示图8所示的带通滤波器的反射特性的曲线图。
图10是说明实施例4的投影机的光学系统的图。
图11是表示图10所示的带通滤波器的反射特性的曲线图。
图12是说明实施例5的投影机的光学系统的图。
图13是表示图12所示的反射镜的反射特性的曲线图。
图14是说明实施例6的投影机的光学系统的图。
图15是表示图14所示的反射镜的反射特性的曲线图。
图16是说明实施例6的投影机的光学系统的图。
图17是表示图16所示的带通滤波器的反射特性的曲线图。
图18是说明实施例7的投影机的光学系统的图。
图19是表示图18所示的带通滤波器的反射特性的曲线图。
标号说明.
10-投影机，20-光源，30-均匀化光学系统，31、32-蝇眼光学系统，34-偏振变换部件，40-分割照明系统，41a、41b-分色镜，43r、43b-场透镜，45a、45b、45c-第1～第3透镜，50-光调制部，51b、51r、51g-液晶面板，60-十字分色棱镜，61-第1分色膜，62-第2分色膜，70-投影透镜，BL、BL′-交界光，GL-一般光，LB、LR、LG-各色光，OP1、OP2、OP3-第1～第3光路，SC-屏幕。
具体实施例方式
实施例1.
图1是说明本发明的实施例1的投影机的图。该投影机10具有发出光源光的光源装置20、使来自光源装置20的照明光均匀化的均匀化光学系统30、将经过均匀化光学系统30的照明光分割为红·绿·蓝3色的分割照明系统40、由从分割照明系统40射出的各色的照明光照明的光调制部50、将来自光调制部50的各色的调制光合成的十字分色棱镜60、以及将经过十字分色棱镜60的像光投影到屏幕(未图示)上的投影透镜70。
其中，光源装置20具有形成大致点状的发光部的灯本体21和对从灯本体21射出的光源光进行准直的抛物面形状的凹面镜22。其中，灯本体21由例如高压水银灯等的灯光源构成，发出大致白色的光源光。此外，凹面镜22反射从灯本体21发射的光线，使其成为平行光束入射到均匀化光学系统30。另外，也可以使用球面或椭圆面等的非抛物面形状的凹面镜来取代抛物面形状的凹面镜22。当使用这样的凹面镜时，如果将平行化透镜配置在凹面镜22与均匀化光学系统30之间，则能够从光源装置20射出平行光束。
均匀化光学系统30具有一对蝇眼光学系统31和32、用于使波面分割光重叠的重叠透镜33、以及将照明光变换为指定的偏振成分的偏振变换部件34。一对蝇眼光学系统31和32由配置成矩阵状的多个要素透镜构成，由这些要素透镜将来自光源装置20的照明光分割而单独地使其聚光·发散。偏振变换部件34将从蝇眼光学系统31、32射出的照明光变换为一种偏振光(例如仅为与图1的纸面垂直的S偏振成分)并供给下级光学系统。重叠透镜33使经过偏振变换部件34的照明光全体适当地收敛而能够进行对于设置在光调制部50的各色的光调制装置的重叠照明。即，经过2个蝇眼光学系统31、32和重叠透镜33的照明光经过以下详细说明的分割照明系统40对构成光调制部50的各色的光调制装置、即各色的液晶面板51b、51r、51g的图像形成区域均匀地进行重叠照明。
分割照明系统40具有第1和第2分色镜41a、41b；反射镜42a、42b、42c；场透镜43r、43b；以及第1～第3透镜45a、45b、45c。其中，包括第1和第2分色镜41a、41b而构成的色分离光学系统将照明光分离为红色光、绿色光和蓝色光3种光束。即，第1分色镜41a反射红·蓝·绿(R·G·B)3色中的蓝色光LB，而使绿色光LG和红色光LR透过。另外，第2分色镜41b将入射的绿色光LG和红色光LR中的红色光LR反射而使绿色光LG透过。
在该分割照明系统40中，从光源装置20经过均匀化光学系统30而射出的照明光首先入射到第1分色镜41a上。由第1分色镜41a反射的蓝色光LB被导向第1光路OP1，并经过反射镜42a入射到用于调节入射角度的场透镜43b上。此外，透过第1分色镜41a由第2分色镜41b反射的红色光LR被导向第2光路OP2而入射到场透镜43r上。此外，通过第2分色镜41b的绿色光LG被导向第3光路OP3，并经由反射镜42b、42c而通过第1～第3透镜45a、45b、45c。包括这些透镜45a、45b、45c而构成的中继光学系统配置在从光源装置20到各色的液晶面板51b、51r、51g的光路的距离最长的绿色的第3光路OP3中。通过该中继光学系统使入射侧的第1透镜45a的像经由中间的第2透镜45b而基本原样地传播到射出侧的第3透镜45c上，能够防止由于光的发散等引起光的利用效率的降低。另外，通过使中继光学系统中的例如中间的透镜45b沿光轴连续地或间断地移位，能够任意地改变液晶面板51g的位置上的照明区域的尺寸、即液晶面板51g的图像形成区域上的绿色光LG的照度。即，相对于液晶面板51b和51r的图像形成区域上的蓝色光LB或红色光LR的照度恒定不变而大致相等，液晶面板51g的图像形成区域上的绿色光LG的照度与透镜45b的位置对应地进行增减变化。利用这一点，能够针对绿色光LG在光学上适当调整通过各液晶面板51b、51r、51g被合成并由投影透镜70投影到屏幕上的图像的白平衡。
光调制部50具有分别入射3色的照明光LB、LR、LG的3个液晶面板51b、51r、51g；以及夹着各液晶面板51b、51r、51g配置的3组偏振滤光器52b、52r、52g。其中，例如蓝色光LB用的液晶面板51b与夹着它的一对偏振滤光器52b、52b构成用于将照明光进行2维辉度调制的液晶光阀。同样，红色光LR用的液晶面板51r与对应的偏振滤光器52r、52r也构成液晶光阀，绿色光LG用的液晶面板51g与偏振滤光器52g、52g也构成液晶光阀。
在该光调制部50中，被导向第1光路OP1的蓝色光L经由场透镜43b入射到液晶面板51b的图像形成区域。被导向第2光路OP2的红色光LR经由场透镜43r入射到液晶面板51r的图像形成区域。被导向第3光路OP3的绿色光LG通过由透镜45a、45b、45c构成的中继光学系统入射到液晶面板51g的图像形成区域。各液晶面板51b、51r、51g是用于改变入射的照明光的偏振方向的空间分布的非发光的透过型的光调制装置，分别入射到各液晶面板51b、51r、51g上的各色光LB、LR、LG根据作为电信号输入各液晶面板51b、51r、51g的驱动信号或图像信号按像素单位被调整偏振状态。这时，由偏振滤光器52b、52r、52g调整入射到各液晶面板51b、51r、51g上的照明光的偏振方向，并且从由各液晶面板51b、51r、51g射出的光中取出指定偏振方向的调制光。
十字分色棱镜60是色合成光学系统，在其内部X状地配置了蓝色光反射用的第1分色膜(具体而言是电介质多层膜)61和绿色光反射用的第2分色膜(具体而言是电介质多层膜)62。该十字分色棱镜60，使来自液晶面板51b的蓝色光LB由第1分色膜61反射而向行进方向左侧射出，使来自液晶面板51r的红色光LR通过两分色膜61、62而直进·射出，使来自液晶面板51g的绿色光LG由第2分色膜62反射而向行进方向右侧射出。
这样地由十字分色棱镜60合成的像光经过作为投影光学系统的投影透镜70以适当的放大率作为彩色图像投影到屏幕(未图示)上。
图2是考虑入射光的偏振方向(例如与图1的纸面垂直)而在概念上说明构成图1的十字分色棱镜60的分色膜61、62的反射特性的曲线图。第1分色膜61具有由点划线所示的反射特性PC1，将蓝色光全部反射。此外，第2分色膜62具有由虚线所示的反射特性PC2，将绿色光全部反射。其结果，两分色膜61、62使红色光透过。在第1分色膜61的反射特性PC1中，在长波长侧反射率为50％的半波长约为500nm，在第2分色膜62的反射特性PC2中，在短波长侧反射率为50％的半波长约为510nm。即，第2分色膜62的半波长比第1分色膜61的半波长约长10nm。另外，用实线所示的反射特性PC3是针对短波长侧的边缘位置变更反射特性PC2的现有类型的反射特性，反射率为50％的半波长约为500nm，该值与第1分色膜61的反射特性PC1的半波长一致。
其中，第1分色膜61的反射特性PC1与第2分色膜62的反射特性PC2几乎没有重复部分。即，它们的交界波长(500～510nm)的蓝绿交界光无论在第1分色膜61还是在第2分色膜62几乎都不反射。因此，由于从第1光路OP1侧进入图1的十字分色棱镜60的交界波长的像光即使在第1分色膜61略微被反射，但在第2分色膜62的反射量几乎为零，所以能够有效地防止由于蓝绿交界光的2次反射而形成的逆行的返回光的产生。另外，由于从第3光路OP3侧进入十字分色棱镜60的交界波长的像光即使在第2分色膜62略微被反射，但在第1分色膜61的反射量也几乎为零，所以能够有效地防止由于蓝绿交界光的2次反射而形成的逆行的返回光的产生。
图3是说明防止来自十字分色棱镜60的返回光的产生的图。通过液晶面板51b的蓝色光LB中的具有代表性的中间波长的一般光GL，完全透过第2分色膜62并在第1分色膜61被反射而入射到模式地图示的投影透镜70上，从而在屏幕SC上形成蓝色图像。在图示的例中，由一般光GL在屏幕SC上的图像区域PI投影了适当的图像。另一方面，由于通过液晶面板51b的蓝色光LB中的交界波长(具体而言是波长500～510nm)的交界光BL通过第1和第2分色膜61和62双方，所以即使从反方向微弱地照明液晶面板51g，对投影像的形成也几乎没有影响。
另外，当第2分色膜62具有图2的作为比较例所示的反射特性PC3时，通过液晶面板51b的蓝色光LB中的交界波长的交界光BL在第2分色膜62上一部分被反射使光路弯折90°而入射到第1分色膜61上。这样的交界光BL在第1分色膜61上一部分也被反射使光路进一步弯折90°。即，交界光BL成为平行移动的返回光而依次入射到液晶面板51b等上。由于液晶面板51b等的表面具有不为零的反射率，所以入射到液晶面板51b上的返回光由液晶面板51b等反射而作为交界光BL′再次向前方传播。这样的交界光BL′作为前进光在第1分色膜61上一部分被反射，而一部分透过第2分色膜62入射到投影透镜70上，从而在屏幕SC上形成微弱的重影像。在图示的例中，在屏幕SC上在位于图像区域PI的相反侧的重影区域GI投影了与图像区域PI的图像对应的浅的重影像。虽然当这样的重影像辉度大时成为重影(狭义的重影像)本身，但即使在辉度小时也将观察到色不均匀或辉度不均匀。另一方面，如果象本实施例那样适当地调节第2分色膜62的反射特性，就能够可靠地防止包括色不均匀或辉度不均匀的重影像的产生。
图4是用另一观点说明防止产生来自十字分色棱镜60的返回光的图。在这种情况下，设波长500～510nm的交界光BL从第3光路OP3侧导向液晶面板51g。绿色光LG中的一般光GL完全透过第1分色膜并在第2分色膜62被反射而入射到投影透镜70上，从而在屏幕SC上形成绿色图像。另一方面，通过液晶面板51g的绿色光LG中的交界光BL通过第1和第2分色膜61、62双方而对投影像的形成几乎没有影响。
另外，当第2分色膜62具有图2作为比较例所示的反射特性PC3时，通过液晶面板51g的绿色光LG中的交界波长的交界光BL在第1和第2分色膜61、62上一部分被反射而成为平行移动的返回光依次入射到液晶面板51g等上。入射到液晶面板51g等上的返回光在液晶面板51g等被反射而作为交界光BL′再次向前方传播。这样的交界光BL′作为前进光在第2分色膜62上一部分被反射，而一部分透过第1分色膜61入射到投影透镜70上，从而在屏幕SC上的重影区域GI形成与图像区域PI的图像对应的微弱的重影像。
下面，说明本实施例的投影机10的动作。来自光源装置20的照明光经均匀化光学系统30而被均匀化使其偏振方向一致后，由设置在分割照明系统40中的第1和第2分色镜41a、41b进行色分割，并作为各色光LB、LR、LG分别入射到对应的液晶面板51b、51r、51g上。各液晶面板51b、51r、51g对由来自外部的图像信号进行调制而具有2维的折射率分布的各色光LB、LR、LG在2维空间上按像素单位进行调制。这样，由各液晶面板51b、51r、51g调制的各色光LB、LR、LG，即像光在由十字分色棱镜60合成之后入射到投影透镜70上。入射到投影透镜70上的像光以适当的倍率被投影到屏幕SC上。
另外，在本投影机10中，由于防止了一对分色膜61、62的反射特性重复或重合，所以能够防止入射到十字分色棱镜60上的蓝色光LB或绿色光LG中的交界光BL在两分色膜61、62被反射两次而成为入射到液晶面板51g等上的返回光。即，能够防止在两分色膜61、62具有重复的反射特性的情况下，这些返回光在液晶面板51b等上被反射而成为前进光并由这样的前进光在屏幕SC上形成重影像等。
此外，在本投影机10中，如图2所示，由于第2分色膜62的反射特性PC2的半波长与比较例的反射特性PC3的半波长相比约长10nm左右，所以能够对于交界光BL简单地降低光量比较多的绿色的像光的亮度。通常，由于绿色光LG的视觉灵敏度比较高，所以对白平衡的影响大。此外，具有由高压水银灯构成的灯本体21的光源装置20的绿色光LG的相对光量容易发生偏差。因此，通过在避免第1和第2分色膜61、62的反射特性的重复或重合的同时除去交界光BL，不使用容易产生热变化的ND滤光器也能够进行绿色光LG的光量调整，从而能够不引起对比度的劣化而在一定范围内调整白平衡。另外，由于高压水银灯的情况下绿色光LG的光量往往比蓝色光LB或红色光LR的光量多，所以即使由于除去交界光BL而回产生一些光量损失，对白平衡的调整也没有不利影响。
另外，在本投影机10中，能够利用配置在绿色的第3光路OP3中的第2透镜45b等的移位来调整液晶面板51g的图像形成区域上的绿色光LG的照度。如上所述，绿色光LG对白平衡的影响大，光源装置20的绿色光LG的相对光量容易发生偏差。因此，通过利用透镜45b等的移位调整液晶面板51g的图像形成区域上的绿色光LG的照度，能够有效地调整投影机10的白平衡。另外，如上所述，虽然在高压水银灯的情况下往往绿色光LG的光量相对多，但通过利用透镜45b的移位而扩大照明区域，使得即使产生一些光量损失，对白平衡的调整也没有不利影响。而且，在能够最大限度地灵活应用来自光源装置20的照明光这方面，利用本投影机10的结构能够在实现自然的色温的同时投影最明亮的图像。
此外，作为对白平衡产生影响的原因，除了灯的相对光量的偏差外，还有液晶面板51g的特性的偏差、或分色镜41a、41b和十字分色棱镜60的波长选择特性的偏差等，但按照本实施例的投影机10，不管使绿色光LG的光量产生偏差的各种原因如何，都能够将投影机10的白平衡基本上设定为目标值，此时，也不会损失图像的亮度或对比度。
另外，在上述实施例中，虽然设第1分色膜61的半波长为500nm，设第2分色膜62的半波长为510nm，设阻断的交界光BL的波长为500～510nm，但以上的波长只是一例。例如，也可以将第1分色膜61的半波长设为490nm，将第2分色膜62的半波长设为500nm，将阻断的交界光BL的波长设为490～500nm。
实施例2.
图5是说明实施例2的投影机的图。该投影机110是将图1所示的实施例1的投影机10进行了部分变更的投影机，没有特别说明的部分具有与实施例1的投影机10相同的结构，此外，对于共同的部分标以相同的符号并省略重复说明。
分割照明系统40中的包括第1和第2分色镜141a、141b而构成的色分离光学系统将照明光分离为红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB的3个光束。即，第1分色镜141a反射红·绿·蓝3色中的红色光LR，而透过绿色光LG和蓝色光LB。此外，第2分色镜141b将入射的绿色光LG和蓝色光LB中的蓝色光LB反射而透过绿色光LG。
在光调制部50中，被导向第1光路OP1的红色光LR经由场透镜43r入射到液晶面板51r的图像形成区域。被导向第2光路OP2的蓝色光LB经由场透镜43b入射到液晶面板51b的图像形成区域。被导向第3光路OP3的绿色光LG通过由透镜45a、45b、45c构成的中继光学系统入射到液晶面板51g的图像形成区域。
在十字分色棱镜60的内部，X状地配置了红色光反射用的第1分色膜(具体而言是电介质多层膜)161和绿色光反射用的第2分色膜(具体而言是电介质多层膜)62。该十字分色棱镜60，使来自液晶面板51b的蓝色光LB由第1分色膜161反射而向行进方向左侧射出，使来自液晶面板51r的红色光LR通过两分色膜161、62而直进·射出，使来自液晶面板51g的绿色光LG由第2分色膜62反射而向行进方向右侧射出。
图6是在概念上说明构成图5的十字分色棱镜60的分色膜161、62的反射特性的曲线图。第1分色膜161具有由双点划线所示的反射特性PC21，其将红色光全部反射。此外，第2分色膜62具有点划线所示的反射特性PC22，其将绿色光全部反射。其结果，两分色膜161、62透过蓝色光。在第1分色膜161的反射特性PC21中，在短波长侧反射率为50％的半波长约为595nm，在第2分色膜62的反射特性PC22中，在长波长侧反射率为50％的半波长约为585nm。即，第2分色膜62的半波长比第1分色膜161的半波长约长10nm。由实线所示的反射特性PC23是使反射特性PC21相对于短波长侧的边缘位置变更的现有类型的反射特性，反射率为50％的半波长约为585nm，该值与第2分色膜62的反射特性PC22的半波长一致。
其中，第1分色膜161的反射特性PC21与第2分色膜62的反射特性PC22几乎没有重复部分。即，它们的交界波长(585～595nm)的红绿交界光，不论在第1分色膜161还是在第2分色膜62几乎都不被反射。因此，由于从第1光路OP1侧进入图5的十字分色棱镜60的交界波长的像光即使在第1分色膜161略微被反射，在第2分色膜62的反射量也几乎为零，所以能够有效地防止由于红绿交界光的2次反射而形成的逆行的返回光的产生。另一方面，由于从第3光路OP3侧进入十字分色棱镜60的交界波长的像光即使在第1分色膜161略微被反射，在第2分色膜62的反射量也几乎为零，所以能够有效地防止由于红绿交界光的2次反射而形成的逆行的返回光的产生。
图7是说明防止来自十字分色棱镜60的返回光的产生的图。在这种情况下，设波长585～595nm的交界光BL从第1光路OP1侧被导向液晶面板51r。红色光LR中的一般光GL完全透过第2分色膜62在第1分色膜161被反射而入射到投影透镜70上，从而在屏幕SC上形成红色图像。另一方面，通过液晶面板51r的红色光LR中的交界光BL通过第1和第2分色膜161、62而对投影像的形成几乎没有影响。
另外，当第1分色膜161具有图6作为比较例所示的反射特性PC23时，通过了液晶面板51r的红色光LR中的交界光BL在第1和第2分色膜161、62上一部分被反射而成为平行移动的返回光依次地入射到液晶面板51r等上。入射到液晶面板51r等上的返回光在液晶面板51r等上被反射而作为交界光BL′再次向前方传播。这样的交界光BL′作为前进光在第1分色膜61上一部分被反射，而一部分透过第2分色膜62入射到投影透镜70上，从而在屏幕SC上的重影区域GI形成与图像区域PI的图像对应的微弱的重影像。
以上，虽然设波长585～595nm的交界光BL从第1光路OP1侧被导向液晶面板51r，但也可以将交界光BL从第3光路OP3侧导向液晶面板51g，而在这种情况下同样也能够防止产生重影。
此外，虽然以上将第1分色膜161的半波长设为595nm，将第2分色膜62的半波长设为585nm，将阻断的交界光BL的波长设为585～595nm，但以上的波长只是一例。例如，也可以将第1分色膜161的半波长设为585nm，将第2分色膜62的半波长设为575nm，而将阻断的交界光BL的波长设为575～585nm。
实施例3.
图8是说明实施例3的投影机的图。该投影机210是将图1所示的实施例1的投影机10进行了部分变更的投影机，没有特别说明的部分具有与实施例1的投影机10相同的结构，此外，对于共同的部分标以相同的符号并省略重复说明。
在实施例3的投影机210的情况下，在导引蓝色光LB的第1光路OP1上设置了作为光学元件的带通滤波器281。另外，在图示的例中，虽然将带通滤波器281设置在反射镜42a与场透镜43b之间，但该带通滤波器281也可以配置在从第1分色镜41a到十字分色棱镜260的光路上的任意位置上。
与设置这样的带通滤波器281对应地十字分色棱镜260是现有类型的十字分色棱镜，第1分色膜261的半波长与第2分色膜62的半波长一致，为500nm。
图9是说明带通滤波器281的透过特性等的曲线图。在曲线图中，由点划线所示的反射特性PC31表示十字分色棱镜260的第1分色膜261的反射率。此外，由实线所示的反射特性PC32表示第2分色膜62的反射率。此外，由虚线所示的反射特性PC33表示带通滤波器281的反射率。在带通滤波器281的反射特性PC33中，在长波长侧反射率为50％的半波长约为495nm，从而能够有效地阻断495～505nm的交界光。
另外，以上的带通滤波器281可以采用使半波长一致的低通滤波器(使短波长通过)。
在本实施例的情况下，尽管两分色膜261、62具有重复的反射特性，但利用带通滤波器281能够防止蓝绿交界光从第1光路OP1入射到十字分色棱镜260上。因此，能够防止来自十字分色棱镜260的返回光在液晶面板51b等上被反射而成为前进光并由这样的前进光在屏幕上形成重影像等。
实施例4.
图10是说明实施例4的投影机的图。该投影机310是将图8所示的实施例3的投影机210进行部分变更的投影机，没有特别说明的部分具有与实施例3的投影机210相同的结构，此外，对于共同的部分标以相同的符号并省略重复说明。
在实施例4的投影机310的情况下，在导引绿色光LG的第3光路OP3上设置了作为光学元件的带通滤波器381。另外，在图示的例中，虽然将带通滤波器381配置在反射镜42c与透镜45c之间，但该带通滤波器381也可以配置在从第2分色镜41b到十字分色棱镜260的光路上的任意位置上。
图11是说明带通滤波器381的透过特性等的曲线图。在曲线图中，由点划线所示的反射特性PC31表示十字分色棱镜260的第1发色膜261的反射率。此外，由实线所示的反射特性PC32表示第2分色膜62的反射率。此外，由虚线所示的反射特性PC43表示带通滤波器381的反射率。在该带通滤波器381的反射特性PC43中，在短波长侧反射率为50％的半波长约为505nm，能够有效地阻断495～505nm的交界光。
另外，以上的带通滤波器381可以采用使半波长一致的高通滤波器(使长波长通过)。
在本实施例的情况下，利用带通滤波器381能够防止蓝绿交界光从第3光路OP3入射到十字分色棱镜260上。因此，能够防止来自十字分色棱镜260的返回光在液晶面板51g等上被反射而成为前进光并由这样的前进光在屏幕上形成重影像等。
实施例5.
图12是说明实施例5的投影机的图。该投影机410是将图1所示的实施例1的投影机10进行了部分变更的投影机，没有特别说明的部分具有与实施例1的投影机10相同的结构，此外，对于共同的部分标以相同的符号并省略重复说明。
在实施例5的投影机410的情况下，将导引蓝色光LB的第1光路OP1的反射镜442a采用作为光学元件的分色镜。
图13是说明反射镜442a的反射特性等的曲线图。在曲线图中，由点划线所示的反射特性PC31表示十字分色棱镜260的第1分色膜261的反射率。此外，由实线所示的反射特性PC32表示第2分色膜62的反射率。此外，由虚线所示的反射特性PC53表示反射镜442a的反射率。在该反射镜442a的反射特性PC53中，在长波长侧反射率为50％的半波长约为495nm，能够有效地阻断495～505nm的交界光。
在本实施例的情况下，利用反射镜442a能够防止蓝绿交界光从第1光路OP1入射到十字分色棱镜260上。因此，能够防止来自十字分色棱镜260的返回光在液晶面板51b等上被反射而成为前进光并由这样的前进光在屏幕上形成重影像等。
实施例6.
图14是说明实施例6的投影机的图。该投影机510是将图12所示的实施例5的投影机410进行了部分变更的投影机，没有特别说明的部分具有与实施例5的投影机410相同的结构，此外，对共同的部分标以相同的符号并省略重复说明。
在实施例6的投影机510的情况下，将导引蓝色光LB的第1光路OP1的反射镜42a采用单纯的反射镜，将导引绿色光LG的第3光路OP3的反射镜542c采用作为光学元件的分色镜。
图15是说明反射镜542c的反射特性等的曲线图。在曲线图中，由点划线所示的反射特性PC31表示十字分色棱镜260的第1分色膜261的反射率。此外，由实线所示的反射特性PC32表示第2分色膜62的反射率。此外，由虚线所示的反射特性PC63表示反射镜542c的反射率。在该反射镜542c的反射特性PC63中，在短波长侧反射率为50％的半波长约为505nm，能够有效地阻断495～505nm的交界光。
在本实施例的情况下，利用反射镜542c能够防止蓝绿交界光从第3光路OP3入射到十字分色棱镜260上。因此，能够防止来自十字分色棱镜260的返回光在液晶面板51g等上被反射而成为前进光并由这样的前进光在屏幕上形成重影像等。
实施例7.
图16是说明实施例7的投影机的图。该投影机610是将图5所示的实施例2的投影机110进行了部分变更的投影机，没有特别说明的部分具有与实施例2的投影机110相同的结构，此外，对于共同的部分标以相同的符号并省略重复说明。
在实施例7的投影机610的情况下，在导引红色光LR的第1光路OP1上设置了带通滤波器681。与设置这样的带通滤波器681对应地十字分色棱镜660为现有类型的十字分色棱镜，第1分色膜661的半波长与第2分色膜62的半波长一致，为500nm。另外，也可以在第3光路OP3上设置带通滤波器682而取代第1光路OP1上的带通滤波器681。
图17是说明带通滤波器681的透过特性等的曲线图。在曲线图中，由双点划线所示的反射特性PC23表示十字分色棱镜660的第1分色膜661的反射率。此外，由点划线所示的反射特性PC22表示第2分色膜62的反射率。此外，由虚线所示的第1反射特性PC74表示第1光路OP1的带通滤波器681的反射率。在该带通滤波器681的反射特性PC74中，在长波长侧反射率为50％的半波长约为590nm，能够有效地阻断580～590nm的交界光。另一方面，由虚线所示的第2反射特性PC75表示第3光路OP3的带通滤波器682的反射率。在该带通滤波器682的反射特性PC75中，在长波长侧反射率为50％的半波长约为580nm，能够有效地阻断580～590nm的交界光。
在本实施例的情况下，尽管两分色膜661、62具有重复的反射特性，但利用带通滤波器681、682能够防止红绿交界光入射到十字分色棱镜660上。因此，能够防止来自十字分色棱镜660的返回光在液晶面板51r、51g等上被反射而成为前进光并由这样的前进光在屏幕上形成重影像等。
实施例8.
图18是说明实施例8的投影机的图。该投影机710是将图16所示的实施例7的投影机610进行了部分变更的投影机，没有特别说明的部分具有与实施例7的投影机610相同的结构，此外，对于共同的部分标以相同的符号并省略重复说明。
在实施例8的投影机710的情况下，将导引红色光LR的第1光路OP1的反射镜742a采用分色镜。另外，可以将第1光路OP1侧作为通常的反射镜42a，将设置在导引绿色光LG的第3光路OP3上的通常的反射镜42c作为由分色镜构成的反射镜742c。
图19是说明反射镜742a的反射特性等的曲线图。在曲线图中，由双点划线所示的反射特性PC23表示十字分色棱镜660的第1分色膜661的反射率。此外，由点划线所示的反射特性PC22表示第2分色膜62的反射率。此外，由虚线所示的第1反射特性PC84表示设置在第1光路OP1上的反射镜742a的反射率。在该反射镜742a的反射特性PC84中，在短波长侧反射率为50％的半波长约为590nm，能够有效地阻断580～590nm的交界光。另一方面，由虚线所示的第2反射特性PC85表示第3光路OP3的反射镜742c的反射率。在该反射镜742c的反射特性PC85中，在长波长侧反射率为50％的半波长约为580nm，能够有效地阻断580～590nm的交界光。
在本实施例的情况下，尽管两分色膜661、62具有重复的反射特性，但利用反射镜742a、742c能够防止红绿交界光入射到十字分色棱镜660上。因此，能够防止来自十字分色棱镜660的返回光在液晶面板51r、51g等上被反射而成为前进光并由这样的前进光在屏幕上形成重影像等。
另外，本发明不限于上述的实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够以各种方式进行实施，例如也可以进行以下的变形。
在上述实施例的投影机10～710中，虽然作为光源装置20使用了高压水银灯，但也可以使用金属卤化物灯等其它的灯取代高压水银灯，此外，在上述实施例中，虽然为了将来自光源装置20的光分割为多个部分光束而使用了2个蝇眼光学系统31、32，但本发明也能够应用于不使用这样的蝇眼光学系统、即透镜阵列的投影机。此外，也可以将蝇眼光学系统31、32置换为棒式积分器。
此外，在上述投影机10中，虽然使用了使来自光源装置20的光成为特定方向的偏振光的偏振变换部件34，但本发明也能够应用于不使用这样的偏振变换部件的投影机。
此外，作为投影机有从观察投影面的方向进行图像投影的正面投影机和从观察投影面的方向的相反侧进行图像投影的背面投影机，而图1所示的投影机的结构能够应用于其中任何一种投影机。
权利要求
1.一种投影机，是具有分别调制红色光、绿色光和蓝色光的3个光调制装置、将由上述3个光调制装置调制的光合成的色合成光学系统和投影由上述色合成光学系统合成的光的投影光学系统的投影机，其特征在于上述色合成光学系统具有反射上述绿色光的第1反射膜和反射上述蓝色光的第2反射膜；上述第1反射膜与上述第2反射膜配置成X状；上述第1反射膜的反射率成为50％的波长比上述第2反射膜的反射率成为50％的波长还长。
2.一种投影机，是具有分别调制红色光、绿色光和蓝色光的3个光调制装置、将由上述3个光调制装置调制的光合成的色合成光学系统和投影由上述色合成光学系统合成的光的投影光学系统的投影机，其特征在于上述色合成光学系统具有反射上述绿色光的第1反射膜和反射上述红色光的第2反射膜；上述第1反射膜与上述第2反射膜配置成X状；上述第1反射膜的反射率成为50％的波长比上述第2反射膜的反射率成为50％的波长短。
3.按权利要求1或2所述的投影机，其特征在于还具有将从光源射出的光分离为上述红色光、绿色光和蓝色光并且使之成为指定的偏振光的色分离光学系统。
4.按权利要求3所述的投影机，其特征在于上述光源与绿色光用的光调制装置间的光路比上述光源与红色光用或蓝色光用的光调制装置间的光路长；在上述色分离光学系统与上述绿色光用的光调制装置之间，配置了具有配置在上述色分离光学系统的光射出侧的第1透镜、配置在上述绿色光用的光调制装置的光入射侧的第2透镜和配置在上述第1透镜与上述第2透镜之间的第3透镜的中继光学系统。
5.一种投影机，是具有分别调制红色光、绿色光和蓝色光的3个光调制装置、将由上述3个光调制装置调制的光合成的色合成光学系统和投影由上述色合成光学系统合成的光的投影光学系统的投影机，其特征在于上述色合成光学系统具有反射上述绿色光的第1反射膜和反射上述蓝色光的第2反射膜；上述第1反射膜与上述第2反射膜配置成X状；上述第1反射膜的反射率特性与上述第2反射膜的反射率特性的一部分在指定的波长范围内重叠；在上述绿色光或上述蓝色光的光路上设置了除去上述指定的波长范围的光的滤光器。
6.按权利要求5所述的投影机，其特征在于上述滤光器是抑制上述指定的波长范围的光的透过的透过型的光学元件。
7.按权利要求5所述的投影机，其特征在于上述滤光器是抑制上述指定的波长范围的光的反射的反射型的光学元件。
8.按权利要求5～7中的任意一项所述的投影机，其特征在于还具有将从光源射出的光分离为上述红色光、绿色光和蓝色光并且使之成为指定的偏振光的色分离光学系统。
9.按权利要求8所述的投影机，其特征在于上述光源与绿色光用的光调制装置间的光路比上述光源与红色光用或蓝色光用的光调制装置间的光路长；在上述色分离光学系统与上述绿色光用的光调制装置之间，配置了具有配置在上述色分离光学系统的光射出侧的第1透镜、配置在上述绿色光用的光调制装置的光入射侧的第2透镜和配置在上述第1透镜与上述第2透镜之间的第3透镜的中继光学系统。
10.一种投影机，是具有分别调制红色光、绿色光和蓝色光的3个光调制装置、将由上述3个光调制装置调制的光合成的色合成光学系统和投影由上述色合成光学系统合成的光的投影光学系统的投影机，其特征在于上述色合成光学系统具有反射上述绿色光的第1反射膜和反射上述红色光的第2反射膜；上述第1反射膜与上述第2反射膜配置成X状；上述第1反射膜的反射率特性与上述第2反射膜的反射率特性的一部分在指定的波长范围内重叠；在上述绿色光或红色光的光路上设置了除去上述指定的波长范围的光的滤光器。
11.按权利要求10所述的投影机，其特征在于上述滤光器是抑制上述指定的波长范围的光的透过的透过型的光学元件。
12.按权利要求10所述的投影机，其特征在于上述滤光器是抑制上述指定的波长范围的光的反射的反射型的光学元件。
13.按权利要求10～12中的任意一项所述的投影机，其特征在于还具有将从光源射出的光分离为上述红色光、绿色光和蓝色光并且使之成为指定的偏振光的色分离光学系统。
14.按权利要求13所述的投影机，其特征在于上述光源与绿色光用的光调制装置间的光路比上述光源与红色光用或蓝色光用的光调制装置间的光路长；在上述色分离光学系统与上述绿色光用的光调制装置之间，配置了具有配置在上述色分离光学系统的光射出侧的第1透镜、配置在上述绿色光用的光调制装置的光入射侧的第2透镜和配置在上述第1透镜与上述第2透镜之间的第3透镜的中继光学系统。
全文摘要
提供能够防止由于合成光学系统的多次反射而形成重影像的投影机。在该投影机(10)中，防止了一对分色膜(61)、(62)的反射特性重复或重合。由此，能够防止入射到十字分色棱镜(60)上的蓝色光(LB)或绿色光(LG)中的交界光(BL)在两分色膜(61)、(62)被两次反射而成为入射到液晶面板(51g)等上的返回光。即，能够防止在两分色膜(61)、(62)具有重复的反射特性的情况下，来自它们的返回光在液晶面板(51b)等上被反射而成为前进光并由这样的前进光在屏幕(SC)上形成重影像等。
文档编号H04N5/74GK1758089SQ20051010800
公开日2006年4月12日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年10月7日
发明者吉田宽治, 山川秀精, 唐泽穰儿, 坂口昌史 申请人:精工爱普生株式会社