专利名称：投影仪、延迟片和放置延迟片的方法
技术领域：
本发明涉及一种投射由空间光调制器调制的光来产生图像的投影仪，一种用于投影仪的照明光学系统等的延迟片(retardation plate)，以及放置延迟片的方法。
背景技术：
通过用空间光调制器调制来自光源的光、将调制后的光通过投影透镜投射到屏幕上产生图像的投影显示装置(投影仪)是通常已知的。例如，使用液晶显示(LCD)板、数字微镜装置(digital micromirror device)(DMD)等作为空间光调制器。空间调制器的类型包括透射被调制入射光的透射型空间调制器和反射被调制入射光的反射型空间调制器。
使用反射型空间光调制器的投影仪利用如下一种现象来形成图像，这种现象就是在光入射时用诸如PBS(偏振分束器)偏振选择装置选择的偏振分量(透射或反射)之中，由空间光调制器改变偏振状态的分量被偏振选择装置反向地选择(反射或透射)，以便沿不同于光源的方向传输。
在反射型投影仪中的控制光调制的部分将在后面参照图17来详细描述。在图17中，附图标记100表示光轴。如附图所示，在来自光源的入射光200中，只有S-偏振分量光200S在PBS101的偏振选择面101A上被选择(反射)，到达作为空间光调制器的反射型液晶显示板102。在反射型液晶显示板102不影响到达光的偏振状态的状态(关闭状态)下，保持S-偏振的到达光在反射型液晶显示板上被反射，返回PBS101，作为S-偏振分量光的S-偏振光201S在PBS101的偏振选择面101A上沿与光进入方向相反的方向被反射，返回到光源侧。
另一方面，在反射型液晶显示板102影响偏振状态的状态(开启状态)下，部分或全部从反射型液晶显示板102反射的光被转换成P-偏振分量光201P，透过PSB101的偏振选择面101A。透过的P-偏振分量光201P通过投影透镜在屏幕上形成图像(未示出)。在反射型液晶显示板102中由偏振状态的变化量来控制灰度级。
可选择地，与图17所示的状态相反，来自光源的入射光从反射型液晶显示板102的前面进入，在从反射型液晶显示板102返回的光中，通过在PBS101偏振选择面101A上反射选择的光束可以被引导至投影透镜。
在这种反射型投影仪中，在处于关闭状态时，当光束进入反射型液晶显示板102时，作为S-偏正分量光200S的所有的光束在反射后(当光束发出时)必须作为S-偏振分量光201S返回到光源侧。可是，实际上，有些光束转换成P-偏振分量光201P，透过PBS101。
下面参照图18和19来描述理由。图18和19示出PBS101的偏振选择面101A在光入射时和光出射时的光学位置关系。
各个P-偏振光和S-偏振光的电场方向由光束的传输方向和入射面(偏振选择面101A)中法线n1的方向来确定。因此，如图18所示，当偏振选择面101A在光入射前和光入射后是平行，即，进光前后的法线方向相同，P-偏振光和S-偏振光的方向在光入射前和光出射后彼此一致。在这样的一种理想状态下，在入射侧作为S-偏振分量在PBS101上反射的光200S在出射侧变成S偏振分量光201S。
可是，在如图17所示的实际投影仪中的光学系统中，在光束和PBS101之间没有建立上述理想位置关系。在实际的光学系统中，光束在反射型液晶显示显示板102上反射，只要示于图19中，示出在入射时和在出射时偏振选择面101A的关系是相对于包括反射液晶显示板102的一个平面的对称(镜向)关系。因此，入射时偏振选择面101A的法线方向与出射时的法线方向不同，从而P-偏振光和S-偏振光的电场方向不同，既使处于关闭状态，即，反射型液晶显示板102不影响偏振状态，入射时作为S-偏振分量反射的光200S包括出射时在偏振选择面101A上的P-偏振分量光201P。P-偏振分量在出射时没有被去除，并到达被认为是暗色的图像区，图像质量(主要是消光比)降低。
如上所述，存在这样的一个问题，即在具有光入射到的两个或更多表面的情况下，除非这些表面彼此平行，否则普通光束包括在各个表面上的不同的偏振分量，所以被认为要去除的分量在出射时还保留，因此，图像质量就会下降。
解决问题的典型方法是在液晶显示板102和PBS101之间放置1/4波长延迟片(四分之一波片)(quarter wavw plate)，以校正偏振状态。在这种情况下，光束来回经过四分之一波片两次，所以四分之一波片实际上起到二分之一波片的作用。
图20示出在放置四分之一波片的情况下、在光入射时和光出射时各个光学装置的光学位置关系。图20中，在四分之一波片121的轴线设置成垂直于纸面时，光束反复经过四分之一波片121两次，由此，光束的电场方向在包括图中光轴100的面上对称地反转，并垂直于纸面。结果，在入射侧作为S-偏振分量在偏振选择面101A(用实线表示)反射的光200S的电场方向与作为S-偏振光在虚拟偏振选择面101B(用虚线表示)反射的光束的电场方向一致。该方向与在PBS101上的出射侧S-偏振分量一致，所以该方向在PBS101的出射侧已经被去除干净，因此，能防止消光比(＝入射光/出射光)的下降。例如，在日本未审专利申请公开No.平10-26756中提出使用四分之一波片的传统技术的方案。
在使用对任何光束都产生1/4相位差的理想延迟片时，使用四分之一波片的校正技术有效地起作用。可是，实际上相位差的量根据入射角变化，所以，在相对于光轴具有大角度的光束被包括时，出现消光比下降。存在这样一种趋势，即入射角越大，或延迟片越厚，则消光比减小得越多。
参照图21A-21C和22A-22C，下面描述通常使用的延迟片。当光入射诸如石英晶体的各向异性晶体时，折射率根据电场方向而不同，所以出现波长差，因此出现相应于波数差的相位差。在图21A所示的延迟片130中，寻常光线(光束折射率为n0)速度比非常光线(光束折射率为ne)速度高，因此，当波长增加时，出现相位差。图21B和21C分别表示在延迟片130中的非常光线状态和寻常光线状态。
延迟片在入射光的相互垂直分量之间引入相位差，并且在延迟片中，在两个彼此相互垂直的振动分量之间，具有较高相速的振动分量的振动方向称为“快轴”，具有较低相速的振动分量的振动方向称为“慢轴”。在图21A-21C中，的寻常光线的折射率n0的方向是快轴，折射率为ne的非常光线的方向是慢轴。
在石英晶体中，要求在寻常光和非常光之间产生1/4波长相位差的光路长度(厚度)大约是15微米。实际上石英晶体就这个厚度难以形成延迟片，因为这个厚度太薄了，因此，如图22A所示，通常将各自都产生不同相位差的第一延迟片131和第二延迟片132组合起来，因此，由延迟片131和132组合产生的总相位差被调整为1/4波长。在这种情况下，放置延迟片131和132使得折射率为no的轴(快轴)与折射率为ne的轴(慢轴)之间的位置关系彼此不同相互成90°图22B-22C示意性地示出振动方向互相垂直的入射光束141和142通过延迟片131和132。光束141是振动方向取图22A的Y方向的分量，光束142是振动方向取图22A的X方向的分量。入射光束142在第一延迟片131上转换成寻常光，使得光束142的相位超前(M+1/4)λ，此外光束142在第二延迟片132上转换成非常光，使得光束142的相位滞后Mλ，由此光束142相对入射光束141具有1/4波长的总相位差。顺便说明一下，λ表示一个波长。通常，在确定各个延迟片131和132产生的相位差时，主要只考虑可制造性(厚度)。因此，只要延迟片总共能产生1/4波长的相位差，延迟片的具体结构不存在问题。例如，在延迟片是由石英晶体制成的情况下，通常两延迟片总厚度为600微米或超过600微米。
因此，在两块延迟片组合的情况下，结果，在最终入射角小(接近垂直入射)时，延迟片恰当地起作用；然而，在相位差中相对于斜向的(diagonally)入射光束的波动增加，因此，出现消光比下降。在为了防止这种下降将入射角限制在小范围内时，出现的另一个问题是可利用光的量的减少导致较暗的图像区。
作为延迟片的另一种材料，有一种通过拉伸(by drawing)等方法获得的具有光学各向异性的有机薄膜。在该有机薄膜的情况下，寻常光的折射率n0与非常光折射率ne之间的差比石英晶体的小，所以根据材料，厚度大约为60微米的有机薄膜能产生1/4波长的相位差。在有机薄膜能具有这样的厚度时，不需要两层有机薄膜，并且仅用一层有机薄膜就能形成延迟片，因此可以获得薄延迟片。消光比降低是由延迟片的厚度和寻常光折射率和非常光折射率之间的差造成，所以厚度大约为60微米的有机薄膜的性能与厚度大约为15微米的石英晶体一样好。尽管有机薄膜已经作为四分之一波片用于投影仪等，但是有机薄膜易受温度升高的影响，所以出现长期可靠性的问题。
概括而言，当理想的四分之一波片放置在反射型液晶显示板102和PBS101之间时，能适当地校正偏振状态。可是，在实际的四分之一波片中，斜向地通过其中的光束的相位差根据入射状况变化，所以偏振状态没有得到充分地校正，由此在投影仪中出现下列图像质量问题。
1)偏振状态不能被校正的分量的光进入图像区时，被认为是暗区的不够暗。
2)当为了避免上述问题限制斜向入射光时，可利用的光量减少，因此整个图像区变暗。
形成通常使用的有机材料薄膜，以便具有产生大约1/4波长的相位差所要求的最小厚度，从而尽可能地避免上述图像质量的降低；然而，有机材料易受温度升高的影响，因此，出现长期可靠性的问题。另一方面，石英晶体是更为典型的波片材料，能抵抗温度升高，并具有较高的长期可靠性；然而，存在一个问题，就是难以形成具有产生大约1/4波长的相位差所要求的最小厚度的波片。典型的石英晶体波片包括两波片的组合，由此石英晶体波片产生大约1/4波长的相位差，因此与有机材料薄膜相比石英晶体的有效厚度增加了，因此，石英晶体波片具有上述两个问题，可以断言图像质量下降是显著的。
发明内容
由于上述原因，本发明的第一目的是提供一种能够适当地校正偏振状态的投影仪。此外，本发明的第二目的是提供一种用于投影仪等并能够适当地校正偏振状态的延迟片和放置延迟片的方法。
根据本发明第一方面、第二方面、第三方面和第四方面的各方面的投影仪，包括一反射型空间光调制器，通过控制偏振状态进行调制；一偏振选择装置，具有倾斜于空间光调制器的偏振选择面，选择在偏振选择面上的入射光中的一预定偏振分量的光，使选择的光入射到空间光调制器，并且发射不同于在由该空间光调制器在不同于入射光的入射方向的一方向上调制和反射的光中的该预定偏振分量的一偏振分量的光；一四分之一波片，放置在空间光调制器和偏振选择装置之间；和一投影装置，投射由空间光调制器反射并由偏振选择装置选择的光，以形成图像，其中，该四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，该第一和第二延迟片按照从较靠近偏振选择装置一侧的顺序放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差。
特别是，根据本发明第一方面的投影仪，假定包括偏振选择面法线和四分之一波片法线的表面与四分之一波片的片表面相交线的方向为参考方向，放置在较靠近偏振选择装置的一侧的第一延迟片被放置成使得其慢轴基本上垂直于参考方向，四分之一波片的慢轴被放置成使得基本上垂直于参考方向，由在第一和第二延迟片中间产生一较小绝对值的相位差量的延迟片产生的一相位差量在(0.75±0.3)波长范围内，或在(N-0.25±0.2)波长范围内，其中N是2至5的整数(包括2和5)。
根据本发明的第二方面的投影仪，假定包括偏振选择面法线和四分之一波片法线的表面与四分之一波片的片表面相交线的方向为参考方向，被放置在较靠近偏振选择装置的一侧的第一延迟片被放置成使得其慢轴基本上平行于参考方向，四分之一波片的慢轴被放置成使得基本上垂直于参考方向，由在第一和第二延迟片中间产生一较小绝对值的相位差量的延迟片产生的一相位差量在(0.5±0.4)波长范围内，或在(N-0.5±0.3)波长范围内，其中N是2至5的整数(包括2和5)。
根据本发明第三方面的投影仪，假定包括偏振选择面法线和四分之一波片法线的表面与四分之一波片的片表面相交线的方向为参考方向，被放置在较靠近偏振选择装置的一侧的第一延迟片被放置成使得其慢轴基本上垂直于参考方向，四分之一波片的慢轴被放置成基本上平行于参考方向，由在第一和第二延迟片中间产生一较小绝对值的相位差量的延迟片产生的一相位差量在(N±0.2)波长范围内，这里N是1至3的整数(包括1和3)。
根本发明第四方面的投影仪，假定包括偏振选择面法线和四分之一波片法线的表面与四分之一波片的片表面相交线的方向为参考方向，被放置在较靠近偏振选择装置的一侧的第一延迟片被放置成使得其慢轴基本上平行于参考方向，四分之一波片的慢轴放置成基本上平行于参考方向，由在第一和第二延迟片中间产生一较小绝对值的相位差量的延迟片产生的一相位差量在大于0和小于或等于0.65波长范围内，或在(N-0.75±0.4)波长范围内，这里N是2至5的整数(包括2和5)。
根据本发明第一方面、第二方面、第三方面和第四方面的每一个方面放置延迟片的方法，包括以下步骤在一空间光调制器和一偏振选择装置之间放置产生大约1/4波长的一四分之一波片，该空间光调制器通过控制偏振状态进行调制，而该偏振选择装置具有相对于该空间光调制器倾斜的偏振选择面，选择在偏振选择面上的入射光中一预定偏振分量的光，使所选择的光入射该空间光调制器，并且发射不同于被该空间光调制器在不同于入射光入射的方向的一方向上调制和反射的预定偏振分量的光，其中，该四分之一波片包括各产生一不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，该第一和第二延迟片按照从较靠近偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，该第一和第二延迟片的一组合产生大约1/4波长的一相位差。
根据本发明第一方面放置延迟片的方法，假定包括偏振选择面的法线和四分之一波片的法线的表面与四分之一波片的片表面相交线的方向为参考方向，被放置在较靠近偏振选择装置的一侧的该第一延迟片被放置成使得其慢轴基本上垂直于参考方向，四分之一波片的慢轴被放置成基本上垂直于参考方向，在第一和第二延迟片中间产生较小绝对值的相位差量的延迟片产生的相位差量在(0.75±0.3)波长范围内，或在(N-0.25±0.2)波长范围内，这里N是2至5的整数(包括2和5)。
根据本发明第二方面放置延迟片的方法，假定包括偏振选择面法线和四分之一波片法线的表面与四分之一波片的片表面相交线的方向为参考方向，被放置在较靠近偏振选择装置的一侧的第一延迟片被放置成使得其慢轴基本上平行于参考方向，四分之一波片的慢轴放置成基本上垂直于参考方向，由在第一和第二延迟片中间产生较小绝对值的相位差量的延迟片产生的相位差量在(0.5±0.4)波长范围内，或在(N-0.5±0.3)波长范围内，这里N是2至5的整数(包括2和5)。
根据本发明第三方面放置延迟片的方法，假定包括偏振选择面法线和四分之一波片法线的表面与四分之一波片的片表面相交线的方向为参考方向，被放置在较靠近偏振选择装置的一侧的第一延迟片被放置成使得其慢轴基本上垂直于参考方向，四分之一波片的慢轴被放置成基本上平行于参考方向，有在第一和第二延迟片中间产生较小绝对值的相位差量的延迟片产生的相位差量在(N±0.2)波长范围内，这里N是1至3的整数(包括1和3)。
根据本发明第四方面放置延迟片的方法，假定包括偏振选择面法线和四分之一波片法线的表面与四分之一波片的片表面相交线的方向为参考方向，被放置在较靠近偏振选择装置的一侧的第一延迟片被放置成使得其慢轴基本上平行于参考方向，四分之一波片的慢轴被放置成基本上平行于参考方向，由在第一和第二延迟片中间产生较小绝对值的相位差量的延迟片产生的相位差量在大于0和小于或等于0.65波长范围内，或在(N-0.75±0.4)波长范围内，这里N是2至5的整数(包括2和5)。
根据本发明的延迟片被放置在通过控制偏振状态进行入射光调制的反射型空间光调制器的入射侧，并且包括每一个产生一不同量的相位差的一第一延迟片和一第二延迟片，该第一和第二延迟片被放置和组合，使得它们的轴基本上彼此相互垂直，从而该第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，其中由在第一和第二延迟片中间产生较小绝对值的相位差量的延迟片产生的相位差量在大于0和小于或等于3/4波长范围内，或在1至2/3波长范围内(包括1和2/3波长)。
在投影仪中，放置延迟片的方法、根据本发明各方面的延迟片、第一和第二延迟片可以包括单片或多片。
在根据本发明第一到第四各方面的投影仪和放置延迟片的方法中，放置在反射型空间光调制器和偏振选择装置之间的四分之一波片校正在反射型空间光调制器和偏振选择装置之间传递的光束的偏振状态。四分之一波片包括各产生不同相位差的第一和第二延迟片的组合，根据位置状态，两延迟片产生的相位差设定为适当的相位差量，因此，尽管四分之一波片包括两延迟片的组合，但是四分之一波片也能够适当地校正偏振状态，使性能等于或高于四分之一波片包括单片的情况的性能。
根据本发明的延迟片，例如，在延迟片用在投影仪中并被放置在反射型空间光调制器和偏振选择装置之间的情况下，能容易地获得偏振状态校正的很大提高。
图1图示根据本发明的一个实施例的投影仪结构的示例；图2图示四分之一波片的结构，同时图示四分之一波片与PBS和空间光调制器器的光学位置关系；图3图示四分之一波片的第一位置状态；图4图示四分之一波片的第二位置状态；
图5图示四分之一波片的第三位置状态；图6图示四分之一波片的第四位置状态；图7图示在四分之一波片的性能模拟中使用的光学系统模型；图8是在四分之一波片由石英晶体制成、处于第一位置状态的情况下模拟结果的曲线图；图9是在四分之一波片由有机薄膜制成、处于第一位置状态的情况下模拟结果的曲线图；图10是在四分之一波片由有机薄膜制成、处于第一位置状态并且光束波长比设计波长长的情况下模拟结果的曲线图；图11A-11E图示处于第一位置状态第一延迟片和第二延迟片的优选组合；图12是处于第一位置状态模拟结果的曲线图，其中，水平轴代表由较薄延迟片产生的相位差量；图13是处于第二位置状态模拟结果的曲线图，其中，水平轴代表由较薄延迟片产生的相位差量；图14是处于第三位置状态模拟结果的曲线图，其中，水平轴代表由较薄延迟片产生的相位差量；图15是处于第四位置状态模拟结果的曲线图，其中，水平轴代表由较薄延迟片产生的相位差量；图16是表示各个位置状态和处于各个位置状态优选的相位差量的表格；图17图示在反射型投影仪中部分控制光调制结构示意图；图18图示在光入射时和光出射时偏振选择面的理想位置关系；图19图示在光入射时和光出射时偏振选择面的实际位置关系；图20图示在使用四分之一波片的情况下偏振选择面的位置关系；图21A-21C图示典型延迟片的结构；和图22A-22C图示包括两片的延迟片。
具体实施例方式
下面参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。
图1表示根据本发明的一个实施例的投影仪结构示例。该投影仪是所谓的三片式(three-panel)反射型投影仪，其通过使用三个分别用于红、绿和蓝的反射型空间光调制器21R、21G和21B来显示彩色图像。
投影仪包括沿光轴10方向的一光源11、一积分器12和一分光镜13。光源11发射包括显示彩色图像所需的红光(R)、蓝光(B)和绿光(G)的白光，例如光源11包括卤素灯、金属卤化物灯、氙灯等。积分器12包括PS转换器等，设置积分器12是为了均匀化和有效地使用光源11的光。分光镜13具有将光分离成蓝光B和其它颜色的绿光G和红光R的功能。投影仪还包括前置-PBS(偏振分束器)(pre-polarizing beamsplitter)14、会聚透镜16和在被分色镜(dichroic mirror)13分离的红光R和绿光G的光路上的分色镜18，光按这个顺序传递。投影仪还包括前置-PBS15和在分色镜13分离的蓝光B的光路上的会聚透镜17，光按这个顺序传递。前置-PBS14和前置-PBS 15各具有选择性地反射入射光中预定偏振分量的功能。分光镜18具有将通过前置-PBS14和会聚透镜16进入的其他颜色的光分离成红光R和绿光G的功能。
在投影仪中，从光入射侧按顺序分别设置红光R、绿光G和蓝光B的光路，会聚透镜19R、19B和19C，PBSs20R、20G和20B，四分之一波片22R、22G和22B，空间光调制器21R、21G和21B。PBSs20R、20G和20B对应于本发明中“偏振选择装置”的具体示例。
空间光调制器21R、21G和21B各包括反射型液晶显示板等。通过各个PBS20R、20G和20B的偏振选择面选择的预定偏振分量(例如，S-偏振分量)的各颜色光入射到各个空间光调制器21R、21G和21B。各个空间光调制器21R、21G和21B通过控制光的偏振状态调制入射光，朝PBSs20R、20G和20B反射调制光。
各个PBSs20R、20G和20B具有分别倾斜于空间光调制器21R、21G和21B的偏振选择面，各个PBSs20R、20G和20B具有这样的功能通过偏振选择面选择(反射)入射光中的预定偏振分量(S-偏振分量)光，使选择的光入射到空间光调制器21R、21G和21B，并且选择(透射)不同于在被空间光调制器21R、21G和21B调制和反射的光中的上述预定偏振分量(S-偏振分量)的光，以发射选择的光。图1的示例示出这样的光学位置由PBSs20R、20G和20B反射的S-偏振分量光变成入射到空间光调制器21R、21G和21上的入射光，从空间光调制器21R、21G和21B返回的光中的P-偏振分量光透过PBSs20R、20G和20B，作为出射光。可是，另一方面可以使用这样的光学位置P-偏振入射光从空间光调制器21R、21G和21B的前面入射，而在返回光中通过由空间光调制器21R、21G和21B反射所选择的S-偏振分量光变成用于图像显示的光。
四分之一波片22R、22G和22B分别校正PBSs20R、20G和20B和空间光调制器21R、21G和21B之间的偏振状态，在互相垂直的偏振分量之间产生大约1/4波长的相位差。四分之一波片22R、22G和22B是实施例中最具特征结构的部分，后面将详细描述。
投影仪还包括横向分色棱镜(cross dichroic prism)24、投影透镜25和屏幕26。横向分色棱镜24具有混合由PBSs20R、20G和20B选择的预定偏振分量的彩色光，以发射被混合的光的功能。横向分色棱镜24具有三个入射面和一个出射面。隔离垫23R、23G和23B分别设置在横向分色棱镜24的光入射面和PBSs20R、20G和20B光出射面之间，以防光学装置等的温度变化引起的应力应变(stress strain)。
投影透镜25设置在横向分色棱镜24的出射面上。投影透镜25具有将从横向分色棱镜24出射的混合光投向屏幕26的功能。投影透镜25对应于发明中“投影装置”的具体示例。
图2示出四分之一波片22R(22G和22B)的结构，同时图示四分之一波片与PBSs20R(20G和20B)和空间滤波器21R(21G和21B)的光学位置关系。用于各种颜色光学装置的结构实际上是相同的，所以，描述这些结构在各种颜色之间不加区别，除非有特殊要求。
四分之一波片22包括产生不同相位差量的第一延迟片41和第二延迟片42。第一延迟片41和第二延迟片42按照从较靠近PBS20一侧的顺序设置和组合，使得其慢轴d1和d2彼此基本上垂直，因此，第一延迟片41和第二延迟片42的组合产生大约1/4波长的相位差。第一延迟片41和第二延迟片42由诸如石英晶体的具有光学各向异性的晶体或通过拉伸成型具有光学各向异性的有机薄膜等制成。第一延迟片41和第二延迟片42可以包括单片或多片。
因此，在四分之一波片22包括两延迟片41和42的组合，并放置在PBS20和空间光调制器21之间时，可使用下面描述的四种方式(位置状态)。
这里，如图2所示，包括在PRS20上偏振选择面31的法线n1和四分之一波片22法线的表面50与四分之一波片22的片表面限定的交线方向作为参考方向51。通常参考方向51与关于平行于光轴10的光束的P-偏振方向一致。
在以这种方式限定参考方向51时，要考虑到第一延迟片41和第二延迟片42组合的慢轴方向基本上平行于参考方向51和基本上垂直于参考方向51的两种情况。此外，要考虑到放置在较靠近PBS20的一侧的第一延迟片41的慢轴基本上平行于参考方向51和基本上垂直于参考方向51的两种情况。它们能分开选择，所以，第一延迟片41和第二延迟片42总共有四种组合。
不考虑第一延迟片41和第二延迟片42是由诸如石英晶体的单轴晶体还是由有机薄膜制成，这些组合是相同的，所以，在晶体和有机薄膜之间无需加以区别。图2示出四分之一波片22的慢轴和第一延迟片41的慢轴d1基本上垂直于参考方向51的情况，这里假定第一延迟片41和第二延迟片42是由相同的材料制成。
图3-6示出第一延迟片41和第二延迟片42的四种组合。首先，图3示出四分之一波片22的慢轴基本上垂直于参考方向51，第一延迟片41的慢轴d1基本上垂直于参考方向51。下文中，图3示出的第一位置状态称为“状态Ss”。意味着假定参考方向51对应于P-偏振方向，垂直于参考方向51的方向对应于S-偏振方向，关于符号P和S，前面的字母(Ss中的S)表示慢轴的方向，后面的字母(Ss中的s)表示第一延迟片41慢轴d1的方向。在下列其他组合中符号表示法相同。
图4示出四分之一波片22的慢轴基本上垂直于参考方向51、第一延迟片41的慢轴d1基本上平行于参考方向51的情况。下文中，第二位置状态称为“状态Sp”。
图5示出四分之一波片22的慢轴基本上平行于参考方向51、第一延迟片的慢轴d1基本上垂直于参考方向51的情况。下文中，第三位置状态称为“状态Ps”。
图6示出四分之一波片22的慢轴基本上平行于参考方向51、第一延迟片的慢轴d1基本上平行于参考方向51的情况。下文中，第四位置状态称为“状态Pp”。
在设计四分之一波片22时，必须设定延迟片41和42的每一个产生的相位差量。通常，只要它们总共产生大约1/4波长的相位差，各个延迟片41和42产生的相位差量不是问题。可是，实际上如后面所描述，发现由延迟片41和42产生的相位差的不同造成投影仪的消光比不同。此外，还发现获得良好消光比的条件根据图3-6的位置状态来变化。在图3-6的各个位置状态的实施例中，由延迟片41和42产生的相位差设定为适当值，以便能使适当地校正偏振状态，提高投影图像质量。延迟片41和42应产生的具体相位差将在后面描述。
接下来，下面将描述具有这种结构的投影仪的动作。
在投影仪中，从光源11发射的白光通过积分器12进入分色镜13。分色镜13将入射白光分离成蓝光B和其他颜色的红光R和绿光G。蓝光B通过前置-PBS15、会聚透镜17和会聚透镜19B进入PBS20B。其它颜色的红光R和绿光G通过前置-PBS14和会聚透镜16进入分光镜18，通过分色镜18分离成红光R和绿光G。红光R和绿光G分别通过会聚透镜19R和19G进入PBSs20R和PBSs 20G。
进入PBSs20R、PBSs 20G和PBSs 20B的光中只有S-偏振分量光被偏振选择面选择(反射)，S-偏振分量光分别通过四分之一波片22R、22G和22B到达空间光调制器21R、21G和21B。在空间光调制器21R、21G和21B不影响偏振状态(关闭状态)的情况下，保留S-偏振的到达光分别被空间光调制器21R、21G和21B反射，通过四分之一波片22R、22G和22B返回到PBSs20R、20G和20B，作为S-偏振分量光的光沿与光入射方向相反的方向被偏振选择面反射，返回到光源侧。
另一方面，在空间光调制器21R、21G和21B影响偏振状态(开启状态)的情况下，分别从空间光调制器21R、21G和21B反射的部分或所有反射光转换成P-偏振分量光，分别通过四分之一波片22R、22G和22B返回到PBSs20R、20G和20B，然后，P-偏振分量光透过偏振选择面。
在后面将描述的实施例中，分别适当地设定四分之一波片22R、22G和22B的结构和光学位置状态来校正空间光调制器21R、21G和21B和PBSs20R、PBSs 20G和PBSs 20B之间的偏振状态，所以，与传统的投影仪相比，能防止消光比的下降和提高图像质量。
已经透过PBSs 20R、PBSs 20G和PBSs 20B的各种颜色的P-偏振分量光在横向分色棱镜24中混合，以朝投影透镜25出射。投影透镜25朝屏幕26投射混合的光。因此，在屏幕26上形成图像。根据在空间光调制器21R、21G和21B中的偏振状态的变化量控制灰度级。
接下来，下面将描述四分之一波片22(22R、22G和22B)的各个延迟片41和42应产生的相位差量。
图8示出在下列计算模式、在空间光调制器21处于关闭状态的条件下的模拟结果。在模拟状态，图7所示光学系统包括透射S-偏振分量0％和透射P-偏振分量100％的理想PBS作为PBS20，全反射镜作为空间光调制器21和石英晶体延迟片作为四分之一波片用于计算模式。假定入射光是非偏振光，入射光的波长等于四分之一波片22的设计波长。而且，假定四分之一波片22是在图3所示的第一位置状态Ss。
在图8的曲线图中，水平轴表示第一延迟片41和第二延迟片42处于组合状态形成四分之一波片的状态下的总厚度，垂直轴表示对比度[消光比(＝入射光/出射光)]。在图8中，相对于光轴入射角为4°、6°、8°和10°光束的消光比在曲线图中绘出。各曲线左端对应于四分之一波片包括单片的情况。在这种情况下四分之一波片的厚度大约是15微米。
从图8的曲线图中可以看出，在具有不同入射角的每一光束中，有一个普遍的趋势就是波片的厚度增加越多，消光比下降越多；可是，也存在周期性的结构，所以，一峰值在消光比中周期性地被显示。结果，存在一个厚度，根据这个厚度能够获得比包括单片(参考曲线图的左端)的四分之一波片22具有更好消光比。第一高峰显示在产生一个波长相位差延迟片和产生3/4波长相位差延迟片的组合厚度处，下一个高峰显示在产生2个波长相位差延迟片和产生7/4波长相位差延迟片的组合厚度处。换句话说，在较靠近PBS的一侧的第一延迟片41是1波片、而较靠近空间光调制器21的一侧的第二延迟片是3/4波片的情况下，显示最高峰值，下一个最高峰值在第一延迟片41是2波片、而第二延迟片是7/4波片的情况下显示。
四分之一波片22可以获得等于或高于在以下情况下的性能，该情况是四分之一波片22包括所述的单片，直到在光束相对于光轴的入射角为4°的情况下，产生5波长相位差的一延迟片和产生19/4(＝5-1/4)波长相位差的一延迟片的一组合的厚度，并且直到在光束的入射角为8°的情况下，产生2波长相位差的一延迟片和产生7/4(＝2-1/4)波长相位差的一延迟片的一组合的厚度。在四分之一波片22为单片的情况下的性能相同，不管单片是由石英晶体还是由有机薄膜制成，所以，只要延迟片组合就有这样的峰值，就能形成包括石英晶体延迟片组合的四分之一波片，其性能等于或高于目前使用的有机薄膜制成的延迟片。
图9的曲线图中示出使用有机薄膜做为四分之一波片22的模拟结果。计算条件与图8中使用石英晶体延迟片作为模式的情况相同。图9是光束波长与四分之一波片22设计波长相同情况下的曲线图，图10示出光束波长为24nm、比设计波长长的情况下的模拟结果。
从图9中可以看出，在有机薄膜的情况下，在有些相位差组合中能提高性能。而且，从图10中可以看出，图中示出即使在由于波长不同于设计波长造成平均值下降的情况下，性能最佳的厚度不改变。后一种情况实际上是重要的事实，因为图中示出即使相位差的优选组合是由设计波长确定，四分之一波片具有提高波长不同于设计波长的光束性能的作用。
在图8-10的曲线图中，水平轴表示四分之一波片22的实际厚度；可是，为了消除由材料不同造成的外观不同，图12示出一曲线，该曲线示出产生某一相位差作为参考的所需要的厚度。曲线图中，水平轴表示由构成四分之一波片的两延迟片41和42中间的较薄延迟片产生的相位差量(产生较小绝对值的相位差量)。曲线图是处在状态Ss情况下的模拟结果，所以，水平轴表示由处在较靠近空间光调制器21的一侧的第二延迟片42产生的相位差。四分之一波片22具有1/4波长的相位差，所以在确定由较薄延迟片产生的相位差时，就唯一地确定由较厚延迟片产生的相位差(产生较大绝对值的相位差量)。
图11A-11E示出基于上述结果的第一延迟片41和第二延迟片42优选组合。产生相位差为1个波长的延迟片缩写为1-波片。其他的薄膜用相同的方法缩写。实际上，延迟片41和42的组合不需要象图11A-11E示出的组合那样精确的相同，即使由延迟片41和42产生的相位差与图11A-11E的各种组合产生的相位差稍有不同，组合仍然具有足够的性能。从如12的曲线图中可以看出，第一峰值表示当由较薄延迟片产生的相位差为3/4(＝0.75)波长时，峰值高于其他峰值，所以可以允许大约±0.3波长的相位差的余量。此外，在由较薄延迟片产生的相位差为7/4波长、11/4波长、15/4波长和19/4波长的情况下，可以允许大约±0.2波长的相位差的余量。概括而言，在由较薄延迟片产生的相位差在(0.75±0.3)波长范围内时，或者在(N-0.25±0.2)波长范围内时，假定N是2至5的整数(包括2和5)，能够获得等于或高于在四分之一波片包括单片的的情况下的性能(在由较薄延迟片产生的相位差为0的情况下，在图12中示出)。
上面描述了四分之一波片22的位置条件处于第一位置状态Ss(参考图3)的情况。其次，图13-15示出其他三种位置状态下的模拟结果。在图13-15中，与图12中的曲线情况一样，水平轴表示相位差量，不考虑延迟片是由诸如石英晶体的晶体材料制成还是由有机薄膜制成。
图13示出处在第二位置状态Sp的情况下的计算结果(参考图4)。在这种情况下，水平轴表示由处在较靠近PBS20的一侧的第一延迟片41产生的相位差量。在Sp状态，第一波峰显示在产生1/2波长相位差的较薄延迟片和产生3/4波长相位差的较厚延迟片组合的时候。可以获得等于或高于在四分之一波片22包括单片的情况下的性能，直到第5峰值为止。
图14示出处在第三位置状态Ps的情况下的计算结果(参考图5)。在这种情况下，水平轴表示由处在较靠近PBS20的一侧的第一延迟片41产生的相位差。在Ps状态，第一波峰显示在产生1波长相位差的较薄延迟片和产生5/4波长相位差的较厚延迟片组合的时候。可以获得等于或高于在四分之一波片22包括单片的情况下的性能，直到第3峰值为止。
图15示出处在第三位置状态Pp的情况下的计算结果(参考图6)。在这种情况下，水平轴表示由处在较靠近空间光调制器21的一侧的第二延迟片42产生的相位差量。在Pp状态，第一波峰显示在产生1/4波长相位差的较薄延迟片和产生1/2波长相位差的较厚延迟片组合的时候。可以获得等于或高于在四分之一波片22包括单片的情况下的性能，直到第5峰值为止。尤其在第一波峰能获得极其高的性能。
在根据在图12-15中所获得的结果全面考虑每个状态时，在除了状态Ps的所有状态下，与四分之一波片22包括单片的情况(由较薄延迟片产生的相位差量为0)相比，在两延迟片41和42组合情况下的第一峰足够高，所以，能增加在实际形成延迟片41和42时的容差。第二和后面的峰都低于第一峰，因此容差减小；然而，通常直到第5峰，才能获得比在四分之一波片包括单片情况下好的结果，所以，可以预料效果愈加改善。
图16示出每个位置状态特征和每个位置状态中相位差的优选量。相位差数量表示由产生较小绝对值的相位差数量的延迟片产生的数量；然而，总相位差是1/4波长，所以，由产生较大绝对值的延迟片产生的相位差被唯一确定。
如图16所示，在Ss状态下，由第二延迟片42产生的相位差数量优选在(0.75±0.3)波长的范围内，或者在(N-0.25±0.2)波长的范围内，假定N是2至5的整数(包括2和5)。
在Sp的状态下，由第一延迟片41产生的相位差量优选在(0.5±0.4)波长的范围内，或者在(N-0.5±0.3)波长的范围内，假定N是2至5的整数(包括2和5)。
在Ps的状态下，由第一延迟片41产生的相位差量优选在(N±0.2)波长的范围内，假定N1至3的整数(包括1和3)。
在Pp的状态下，由第二延迟片42产生的相位差量优选在大于0和小于或等于0.65波长的范围内，或者在(N-0.75±0.4)波长的范围内，假定N是2至5的整数(包括2和5)。
结果，可以说在各种位置状态中的Pp状态是最佳的；然而，如果全面考虑四种状态，当较薄延迟片产生的相位差量在大于0和小于或等于3/4波长范围内和在1到3/2波长范围内时，通过选择一些位置状态能够获得高于在Pp状态包括单片的四分之一波片22情况下的性能。换句话说，在图13和15中所示的A、B和C相位差范围内可以获得特别高的性能。因此，当全面考虑这些情况时，优选范围是大于0和小于或等于3/4波长(范围A和B)，和从1到3/2波长(范围C)。在没有放置限制的情况下，在这些范围内的四分之一波片具有最佳性能。
如上所述，根据该实施例，放置在PBS20和空间光调制器21之间校正偏振状态的四分之一波片包括两延迟片41和42，延迟片41和42被组合，以便可以根据位置状态设定合适的相位差，所以，尽管四分之一波片22包括两延迟片41和42，偏振状态能适当地校正到性能等于或高于包括单片的四分之一波片性能，从而，能提高投影仪的图像质量。在这种情况下，不用改变传统光学系统就能明显地提高对比度。在光具有入射角的情况下性能改进的效果显著。因此，例如进入空间光调制器21的照明通量角度变宽时，尽管要求各个光学装置形状变化，即使用传统光源作为光源11和传统空间光调制其作为空间光调制器21，也能提高亮度。
本发明不局限于上述实施例，并可以作出各种改进。例如在上述的实施例中，作为投影仪结构的一个示例，描述了对应三原色使用三个空间光调制器21R、21G和21B的情况；然而，可以使用在其中仅用一个空间光调制器来分时控制三原色的显示的结构。此外，在上述实施例中，四分之一波片22用在投影仪中的情况作为示例；然而，上述由延迟片41和42产生的最佳相位差技术能够应用于用四分之一波片校正偏振状态的其他任何装置。
如上所述，在根据本发明的投影仪中，放置在反射型空间光调制器和偏振选择装置之间的四分之一波片包括各产生不同相位差的第一和第二延迟片的组合，两延迟片产生的相位差根据位置状态被设定为适合的相位差量，所以，尽管四分之一波片包括两延迟片的组合，四分之一波片也能够适当地校正偏振状态，而且性能等于或高于包括单片的四分之一波片的情况，所以，能提高图像质量。
而且，根据本发明放置延迟片的方法，放置在反射型空间光调制器和偏振选择装置之间的四分之一波片包括各产生不同相位差量的第一和第二延迟片的组合，两延迟片产生的相位差设定为适于位置状态的相位差量，所以，尽管四分之一波片包括两延迟片的组合，四分之一波片能够适当地校正偏振状态，而且性能等于或高于四分之一波片包括单片的情况，所以，能改善图像质量。
此外，在放置根据本发明的延迟片的方法中，被放置在反射型空间光调制器和偏振选择装置之间的四分之一波片包括各产生不同相位差量的第一和第二延迟片的组合，并且由这两个延迟片产生的相位差根据位置状态被设定为适合的相位差量，所以尽管四分之一波片包括两延迟片的组合，在四分之一波片22用在投影仪等中的情况下，四分之一波片也能够适当地校正偏振状态，而且性能等于或高于四分之一波片包括单片的情况，从而，图像可以得到改善。
而且，根据本发明的延迟片包括各产生不同相位差量的第一和第二延迟片，并且第一和第二延迟片被组合，使得延迟片的慢轴基本上互相垂直，从而延迟片的组合总共产生大约1/4波长的相位差量，并且由第一和第二延迟片中产生较小绝对值的相位差量的延迟片产生的相位差量在大于0和小于或等于3/4波长范围内，或在1到3/2波长范围内，所以，尽管延迟片包括两延迟片的组合，在延迟片用于投影仪等情况下，延迟片能适当地校正偏振状态，同时性能等于或高于包括单片的延迟片的情况。
权利要求
1.一种投影仪，包括一反射型空间光调制器，通过控制一偏振状态进行调制；一偏振选择装置，具有一倾斜于所述空间光调制器的偏振选择面，在所述偏振选择面上选择入射光中一预定偏振分量的光，以使所述被选择的光入射到所述空间光调制器中，并发射不同于在不同于所述入射光的入射方向的一方向上被所述空间光调制器调制和反射的光中所述预定偏振分量的一偏振分量的光；一四分之一波片，被放置在所述空间光调制器和所述偏振选择装置之间；和一投影装置，投射由所述空间光调制器反射并由所述偏振选择装置选择的光，以形成一图像，其中，所述四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片按照从较靠近所述偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，和假定包括所述偏振选择面的一法线和所述四分之一波片的一法线的一表面与所述四分之一波片的一片表面的相交线的方向为参考方向，所述第一延迟片被放置在较靠近所述偏振选择装置的一侧，使得其所述慢轴基本上垂直于所述参考方向，并且所述四分之一波片的一慢轴被放置成基本上垂直于所述参考方向，由在所述第一和第二延迟片之间产生较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的一相位差量在0.75±0.3波长范围内，或在N-0.25±0.2波长范围内，这里N是2至5的整数，包括2和5。
2.一种投影仪，包括一反射型空间光调制器，通过控制一偏振状态进行调制；一偏振选择装置，具有倾斜于所述空间光调制器的一偏振选择面，在所述偏振选择面上选择入射光中一预定偏振分量的光，以使所述被选择的光入射到所述空间光调制器中，并发射不同于在不同于所述入射光的入射方向的一方向上被所述空间光调制器调制和反射的光中所述预定偏振分量的一偏振分量的光；一四分之一波片，被放置在所述空间光调制器和所述偏振选择装置之间；和一投影装置，投射由所述空间光调制器反射并由所述偏振选择装置选择的光，以形成一图像，其中，所述四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片按照从较靠近所述偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，和假定包括所述偏振选择面的一法线和所述四分之一波片的一法线的一表面与所述四分之一波片的一片表面的相交线的方向为参考方向，所述第一延迟片被放置在较靠近所述偏振选择装置的一侧，使得其所述慢轴基本上平行于所述参考方向，所述四分之一波片的一慢轴被放置成基本上垂直于所述参考方向，由在所述第一和第二延迟片之间产生较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的相位差量在0.5±0.4波长范围内，或在N-0.5±0.3波长范围内，这里N是2至5的整数，包括2和5。
3.一种投影仪，包括一反射型空间光调制器，通过控制一偏振状态进行调制；一偏振选择装置，具有一倾斜于所述空间光调制器的一偏振选择面，在所述偏振选择面上选择入射光中一预定偏振分量的光，以使所述被选择的光入射到所述空间光调制器中，并发射不同于在不同于所述入射光的入射方向的一方向上被所述空间光调制器调制和反射的光中所述预定偏振分量的一偏振分量的光；一四分之一波片，被放置在所述空间光调制器和所述偏振选择装置之间；和一投影装置，投射由所述空间光调制器反射并由所述偏振选择装置选择的光，以形成一图像，其中，所述四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片按照从较靠近所述偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，和假定包括所述偏振选择面的一法线和所述四分之一波片的一法线的一表面与所述四分之一波片的一片表面的相交线的方向为参考方向，所述第一延迟片被放置在较靠近所述偏振选择装置的一侧，使得其所述慢轴基本上垂直于所述参考方向，并且所述四分之一波片的一慢轴被放置成基本上平行于参考方向，由在所述第一和第二延迟片之间产生较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的一相位差量在N±0.2波长范围内，这里N是1至3的整数，包括1和3。
4.一种投影仪，包括一反射型空间光调制器，通过控制一偏振状态进行调制；一偏振选择装置，具有一倾斜于所述空间光调制器的一偏振选择面，在所述偏振选择面上选择入射光中一预定偏振分量的光，以使所述被选择的光入射到所述空间光调制器中，并发射不同于在不同于所述入射光的入射方向的一方向上被所述空间光调制器调制和反射的光中所述预定偏振分量的一偏振分量的光；一四分之一波片，被放置在所述空间光调制器和所述偏振选择装置之间；和一投影装置，投射由所述空间光调制器反射并由所述偏振选择装置选择的光，以形成一图像，其中，所述四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片按照从较靠近所述偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，和假定包括所述偏振选择面的一法线和所述四分之一波片的一法线的一表面与所述四分之一波片的一片表面的相交线的方向为参考方向，所述第一延迟片被放置在较靠近所述偏振选择装置的一侧，使得其所述慢轴基本上平行于所述参考方向，并且所述四分之一波片的一慢轴被放置成基本上平行于所述参考方向，由在所述第一和第二延迟片之间产生较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的一相位差量在大于0和小于或等于0.65波长范围内，或在N-0.75±0.4波长范围内，这里N是2至5的整数，包括2和5。
5.一种放置一延迟片的方法，包括以下步骤在一空间光调制器和一偏振选择装置之间放置产生大约1/4波长的一四分之一波片，所述空间光调制器通过控制一偏振状态进行调制，和具有一倾斜于所述空间光调制器的一偏振选择面的所述偏振选择装置在所述偏振选择面上选择入射光中一预定偏振分量的光，以使所述被选择的光入射到所述空间光调制器中，并发射不同于在不同于所述入射光的入射方向的一方向上被所述空间光调制器调制和反射的光中所述预定偏振分量的一偏振分量的光；其中，所述四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片按照从较靠近所述偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，和假定包括所述偏振选择面的一法线和所述四分之一波片的一法线的一表面与所述四分之一波片的一片表面的相交线的方向为参考方向，所述第一延迟片被放置在较靠近所述偏振选择装置的一侧，使得其所述慢轴基本上垂直于所述参考方向，并且所述四分之一波片的一慢轴被放置成基本上垂直于所述参考方向，由在所述第一和第二延迟片之间产生较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的一相位差量在0.75±0.3波长范围内，或在N-0.25±0.2波长范围内，这里N是2至5的整数，包括2和5。
6.一种放置一延迟片的方法，包括以下步骤在一空间光调制器和一偏振选择装置之间放置产生大约1/4波长的一四分之一波片，所述空间光调制器通过控制一偏振状态进行调制，和具有一倾斜于所述空间光调制器的一偏振选择面的所述偏振选择装置在所述偏振选择面上选择入射光中一预定偏振分量的光，以使所述被选择的光入射到所述空间光调制器中，并发射不同于在不同于所述入射光的入射方向的一方向上被所述空间光调制器调制和反射的光中所述预定偏振分量的一偏振分量的光；其中，所述四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片按照从较靠近所述偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，和假定包括所述偏振选择面的一法线和所述四分之一波片的一法线的一表面与所述四分之一波片的一片表面的相交线的方向为参考方向，所述第一延迟片被放置在较靠近所述偏振选择装置的一侧，使得其所述慢轴基本上平行于所述参考方向，并且所述四分之一波片的一慢轴被放置成基本上垂直于所述参考方向，由在所述第一和第二延迟片之间产生较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的一相位差量在0.5±0.4波长范围内，或在N-0.5±0.3波长范围内，这里N是2至5的整数包括2和5。
7.一种放置一延迟片的方法，包括以下步骤在一空间光调制器和一偏振选择装置之间放置产生大约1/4波长的一四分之一波片，所述空间光调制器通过控制一偏振状态进行调制，和具有一倾斜于所述空间光调制器的一偏振选择面的所述偏振选择装置在所述偏振选择面上选择入射光中一预定偏振分量的光，以使所述被选择的光入射到所述空间光调制器中，并发射不同于在不同于所述入射光的入射方向的一方向上被所述空间光调制器调制和反射的光中所述预定偏振分量的一偏振分量的光；其中，所述四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片按照从较靠近所述偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，和假定包括所述偏振选择面的一法线和所述四分之一波片的一法线的一表面与所述四分之一波片的一片表面的相交线的方向为参考方向，所述第一延迟片被放置在较靠近所述偏振选择装置的一侧，使得其所述慢轴基本上垂直于所述参考方向，并且所述四分之一波片的一慢轴被放置成基本上平行于所述参考方向，由在所述第一和第二延迟片之间产生较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的一相位差量在N±0.2波长范围内，这里N是1至3的整数，包括1和3。
8.一种放置一延迟片的方法，包括以下步骤在一空间光调制器和一偏振选择装置之间放置产生大约1/4波长的一四分之一波片，所述空间光调制器通过控制一偏振状态进行调制，和具有一倾斜于所述空间光调制器的一偏振选择面的所述偏振选择装置在所述偏振选择面上选择入射光中一预定偏振分量的光，以使所述被选择的光入射到所述空间光调制器中，并发射不同于在不同于所述入射光的入射方向的一方向上被所述空间光调制器调制和反射的光中所述预定偏振分量的一偏振分量的光；其中，所述四分之一波片包括各产生不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片按照从较靠近所述偏振选择装置一侧的顺序被放置和组合，使得它们的慢轴互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的组合产生大约1/4波长的相位差，和假定包括所述偏振选择面的一法线和所述四分之一波片的一法线的一表面与所述四分之一波片的一片表面的相交线的方向为参考方向，所述第一延迟片被放置在较靠近所述偏振选择装置的一侧，使得其所述慢轴基本上平行于所述参考方向，并且所述四分之一波片的一慢轴被放置成基本上平行于所述参考方向，由在所述第一和第二延迟片之间产生较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的一相位差量在大于0和小于或等于0.65波长范围内，或在N-0.75±0.4波长范围内，这里N是2至5的整数，包括2和5。
9.一种延迟片，被放置在通过控制一偏振状态调制入射光的一反射型空间光调制器的一入射侧，并包括各产生一不同相位差量的一第一延迟片和一第二延迟片，所述第一和第二延迟片被放置和组合，使得它们的慢轴基本上互相垂直，因此，所述第一和第二延迟片的一组合产生大约1/4波长的一相位差，其中，由在所述第一和第二延迟片之间产生一较小绝对值的相位差量的一延迟片产生的一相位差量在大于0和小于或等于3/4波长范围内，或在1至3/2波长范围内，包括1和3/2。
全文摘要
一种能够适当地校正偏振状态和提高图形质量的投影仪、一种用于投影仪等并能适当地校正偏振状态的延迟片和一种放置延迟片的方法。四分之一波片(22)被放置在反射型空间光调制器(21)和PBS(20)之间。四分之一波片(22)包括各产生不同相位差的第一延迟片(41)和第二延迟片(42)。根据位置状态，由两延迟片(41)、(42)产生的相位差被设定为适当量的相位差，因此，尽管四分之一波片(22)包括两延迟片的组合，四分之一波片(22)能够适当地校正偏振状态，同时，性能等于或高于四分之一波片包括单片的情况下的性能。
文档编号G02F1/13GK1685274SQ20038010002
公开日2005年10月19日 申请日期2003年10月6日 优先权日2002年10月7日
发明者岩井顺一, 山本英树 申请人:索尼株式会社