专利名称：投影机的制作方法
技术领域：
本发明，涉及使用液晶显示面板及其它的显示装置将图像进行投影的投影机。
背景技术：
在具备由离散的像素构成的显示元件的投影机中，有时组装有将由光学透明而强感应液晶等构成的开关型的相位调制光学元件和由光学透明的双折射介质构成的摆动元件进行多个叠层了的结构的光学装置(参照特开平7-36054号公报)。
在这样的投影机中，通过在1帧中切换相位调制光学元件的工作，将通过双折射光学元件的光的偏振方向交替地切换成正交方向。由此，因为能够在1帧中切换经由相位调制光学元件及双折射介质后射出的光的光路而填补像素的间隙，所以能够将由离散的像素构成的显示元件的图像作为无缝连续的画面进行投影。
但是，在上述的投影机中，因为在1帧期间中切换并驱动相位调制光学元件，所以不易确保相位调制光学元件的稳定的工作，易于产生相位调制光学元件和其驱动电路变得昂贵，或者所得到的图像变得不稳定的倾向。
并且，在上述的投影机中，因为不能避免大于等于某种程度的透射率降低，透射率不匀的发生也不能避免，所以不可避免地发生投影像的亮度降低和亮度不匀。
发明内容
因此，本发明，目的在于提供能够以稳定的状态形成接缝不显著的流畅的像质的投影像的投影机。
并且，本发明，目的在于提供能够形成亮度降低和亮度不匀少的投影像的投影机。
为了解决上述问题，本发明的投影机，具备使来自显示装置的像光成像的投影光学系统；对于入射光束的中心轴在预定方向上设定基准方位配置的双折射光分支元件；和对入射到双折射光分支元件的像光的偏振状态，与预定方向的分量和对于该预定方向的正交方向的分量的分配相关地进行调节的偏振状态调节构件。还有，偏振状态调节构件，一般配置于投影光学系统的后方侧(即，投影光学系统的显示装置侧，若换言之从显示装置到投影光学系统的像光的光路上)。但是，也能够在从投影光学系统内或投影光学系统到屏幕的光路上配置上述的偏振状态调节构件。该情况下，虽然从像质等的观点考虑，希望像光为平行光，但是即使为非平行光的区间，通过考虑了最终的被投影的像的状态后的光学设计也能得到预期的成像特性等。
在上述的投影机中，因为偏振状态调节构件对入射到双折射光分支元件的像光的偏振状态，与预定方向的分量和对于该预定方向的正交方向的分量的分配相关地进行调节，所以能够将被双折射光分支元件所分支的像光的强度比按照上述分配比较正确地进行调节。因此，能够将通过双折射光分支元件进行的像光的分支稳定地保持在预期的强度比(例如1∶1)，因为不必为了像光的分支而对偏振状态调节构件的状态按每帧进行转换，所以能够用简单的方法稳定且保持像光的分支状态。即，即使在显示装置具有被黑矩阵等分开的离散的像素的情况下，也不但能够通过偏振状态调节构件和双折射光分支元件的特性设定而产生填补像素的间隙的像素错开，而且能够以稳定的状态将无缝或接缝不显著的连续的流畅的图像进行投影，并能够形成亮度降低和亮度不匀少的投影像。
并且，在本发明的具体的方式中的投影机中，偏振状态调节构件，包括波长板及旋光元件的至少一种。该情况下，能够简单地使入射到双折射光分支元件的像光的偏振状态稳定化，能够简单地形成亮度降低和亮度不匀少的稳定的投影像。还有，所谓“旋光元件”，为包括法拉第转子等的光器件的概念。
并且，在本发明的另一具体的方式中，偏振状态调节构件，具有波长板，并通过使该波长板的基准方位在中心轴的周围旋转而调节像光的偏振状态。该情况下，通过波长板的旋转位置的设定的简单的操作，能够将入射到双折射光分支元件的像光的偏振状态调节到预期的状态。
并且，在本发明的另一具体的方式中，显示装置，是被来自照明装置的照明光所照明的光调制装置；该光调制装置，具有以周期性的部分区域限制像光的射出的黑矩阵部分；双折射光分支元件，是在中心轴的方向上具有对应于黑矩阵部分的配置及形状的厚度的双折射板。该情况下，能够将由非发光型的光调制装置所形成的图像投影到屏幕等，通过双折射光分支元件的折射率特性、尺寸等的设定，使由分支后的像光彼此之间引起的插补变得适当，使设置于光调制装置中的黑矩阵部分也变得不显著。
并且，在本发明的再另一具体的方式中，偏振状态调节构件，通过改变入射到双折射光分支元件的像光的偏振状态，可以改变被双折射光分支元件分支的像光的强度比。该情况下，能够按照状况改变被双折射光分支元件分支的像光的强度比，能够将投影图像的分辨率等设定到预期的状态。具体地，能够使起因于例如黑矩阵等的图像的粗涩感任意程度地增减。
并且，在本发明的再另一具体的方式中，还具备通过驱动偏振状态调节构件，而改变被双折射光分支元件分支的像光的强度比的控制单元。该情况下，能够按照输入到投影机的信号的种类(模拟、数字等)、用户所进行的像质调整等的任意操作、从显示装置射出的光的特性(偏振、颜色等)等，而自动地将投影像设定成适当的状态。
并且，在本发明的再另一具体的方式中，还具备在上述双折射光分支元件的前方侧将基准方位设定成绕光轴的对于预定方向正交的方向而配置的第2双折射光分支元件；和对入射到该第2双折射光分支元件的像光的偏振状态关于预定方向的分量和正交方向的分量的分配地进行调节的第2偏振状态调节构件。在此，所谓双折射光分支元件的前方侧，指的是双折射光分支元件的投影光学系统侧、若换言之则是从双折射光分支元件到投影光学系统的像光的光路上。该情况下，因为能够通过前者的双折射光分支元件(即第1双折射光分支元件)向预定方向使任意的投影位置偏移产生，在其正交方向上也能够通过第2双折射光分支元件使任意的投影位置偏移产生，所以能够通过二维的像素错开而实现与在任何方向都不存在起因于黑矩阵等的图像的粗涩的状态同样的流畅的图像。
并且，在本发明的再另一具体的方式中，显示装置，包括按每种颜色设置而被分别照明的多个光调制装置，进而具备合成被该多个光调制装置所调制的光并使其射出的光合成构件。该情况下，即使为按每种颜色设置的光调制装置具有离散的像素的情况，也能够通过使偏振状态调节构件和双折射光分支元件适当工作而填补像素的间隙，而以稳定的状态将无缝图像或接缝不显著的连续的彩色图像进行投影。
并且，在本发明的再另一具体的方式中，偏振状态调节构件及双折射光分支元件，在光合成构件的前方侧，沿光路顺序配置。在此，所谓光合成构件的前方侧，指的是光合成构件的投影光学系统侧、若换言之则是从光合成构件到投影光学系统的像光的光路上。该情况下，仅以分别设置1个偏振状态调节构件及双折射光分支元件，就能够以稳定的状态将无缝图像或接缝不显著的连续的彩色图像进行投影。
并且，在本发明的再另一具体的方式中，偏振状态调节构件及双折射光分支元件，在多个光调制装置的各自的前方侧且为光合成构件的后方侧，沿每种颜色的光路分别顺序配置。在此，所谓光调制装置的前方侧，指的是光调制装置的光合成构件侧；所谓光合成构件的后方侧，指的是光合成构件的光调制装置侧，结果，偏振状态调节构件等，配置于从光调制装置到光合成构件的像光的光路上。该情况下，能够按每种颜色分别地调节消除图像接缝的程度，能够使由投影机投影的彩色图像的表现多分样化。
图1是说明第1实施方式的投影机的光学系统的图。
图2A是表示液晶光阀的构成的剖面图，图2B是表示液晶光阀的一部分等的构成的立体图。
图3A～3D是说明构成装置主要部分的光学元件的配置的图。
图4A、4B是概念性地说明BM(Black Matrix，黑矩阵)去除单元的作用的图。
图5A～5C是具体地说明第1单元的功能的图。
图6是具体地说明λ/2相位差板的功能的图。
图7A～7C是表示在图4A、4B中所示的工作的变形例的图。
图8是说明第2实施方式的投影机的图。
图9A～9D是具体地说明第1单元的功能的图。
图10A、10B是具体地说明λ/2相位差板的功能的图。
图11是说明第3实施方式的投影机的光学系统的图。
具体实施例方式
第1实施方式以下，参照附图对本发明的第1实施方式的投影机的结构进行说明。
图1，是说明第1实施方式的投影机的光学系统的图。该投影机10，具备产生光源光的光源装置21，将来自光源装置21的光源光分割成RGB的3色的光分割光学系统23，被从光分割光学系统23射出的各色的照明光所照明的光调制部25，将来自光调制部25的各色的像光进行合成的光合成光学系统27，对于被光合成光学系统27合成后的像光进行一种光学性的低通滤光处理的BM去除单元28，和作为用于将经由BM去除单元28后的像光投影到屏幕(未图示)的投影光学系统的投影透镜29。而且，投影机10，具备对于组装进光调制部25的各色的显示装置(于后详述)产生驱动信号的图像处理部40，和通过使上述的光源装置21、BM去除单元28、图像处理部40等适当工作而总括性地控制装置整体的控制装置50。
光源装置21，具备光源灯21a，一对蝇眼光学系统21b、21c，偏振变换构件21d，和重叠透镜21e。在此，光源灯21a，例如由高压水银灯构成，具备用于对光源光进行准直的凹面镜。并且，一对蝇眼光学系统21b、21c，由配置成矩阵状的多个要素透镜构成，来自光源灯21a的光源光被这些要素透镜分割而使其分别聚光及发散。偏振变换构件21d，将从蝇眼21c射出的光源光仅变换成平行于图1的纸面的P偏振分量并供给到下一级光学系统。重叠透镜21e，使经由偏振变换构件21d后的照明光作为整体适当会聚，使可对各色的显示装置进行重叠照明。即，经由两蝇眼光学系统21b、21c和重叠透镜21e后的照明光，经由以下详述的光分割光学系统23，均匀地重叠照明设置于光调制部25的各色的显示装置即各色的液晶光阀25a～25c。
光分割光学系统23，具备第1及第2分色镜23a、23b，3个场透镜23f～23h，和反射镜23i、23i、23k；与光源装置21一同构成照明装置。第1分色镜23a，反射RGB的3色中的R光并使G光及B光透射。并且，第2分色镜23b，反射GB的2色中的G光并使B光透射。在该光分割光学系统23中，被第1分色镜23a反射后的R光，经由反射镜23i而入射到用于调节入射角度的场透镜23f；经过第1分色镜23a而被第2分色镜23b反射的G光，也入射到同样的场透镜23g。进而，经过第2分色镜23b的B光，经由用于补偿光程差的中继透镜LL1、LL2及反射镜23j、23k而入射到用于调节入射角度的场透镜23h。
光调制部25，具备分别为调制单元或者光调制装置的3个液晶光阀25a～25c，和夹着各液晶光阀25a～25c地配置的3组偏振滤光器25e～25g。被第1分色镜23a反射的R光，通过场透镜23f而入射到板状的液晶光阀25a。透射第1分色镜23a而被第2分色镜23b反射的G光，通过场透镜23g入射到板状的液晶光阀25b。透射第1及第2分色镜23a、23b双方的B光，通过场透镜23h入射到板状的液晶光阀25c。各液晶光阀25a～25c，是通过偏振方向的旋转而调制所入射的照明光的空间的强度分布的光调制型的显示装置；分别入射到各液晶光阀25a～25c的3色的光(图示的情况，为P偏振光)，按照作为电信号输入到各液晶光阀25a～25c的驱动信号或者图像信号而被调制。此时，通过偏振滤光器25e～25g，对入射到各液晶光阀25a～25c的照明光的偏振方向进行精密地调整，并从由各液晶光阀25a～25c所射出的调制光中取出预定的偏振方向(图示的情况，为S偏振光)的调制光。
图2A，是主要表示液晶光阀25a的构成的概略剖面图；图2B是表示液晶光阀25a的一部分等的构成的概略立体图。液晶光阀25a，具备夹着液晶层81的，透明的射出侧基板82和透明的入射侧基板83；而且，在它们的外侧，具备被光学粘接剂粘贴的射出侧罩84和入射侧罩85。在入射侧基板83的液晶层81侧的面上，设置透明的共用电极86。另一方面，在射出侧基板82的液晶层81侧的面上，设置薄膜晶体管87和透明的像素电极88。薄膜晶体管87，设置于配置成矩阵状的多个像素电极88的周边，与像素电极88电连接。各像素，由1个像素电极88、共用电极86、和被夹在这些之间的液晶层81而构成。在入射侧基板83和共用电极86之间，对各像素进行划分那样地设置网格状的黑矩阵(遮光部)89。该黑矩阵89，虽然具有遮挡向薄膜晶体管和布线的光的入射的功能，但是结果形成延伸在像素间的网格状的暗部而成为图像的粗涩的原因。应付方法后述。射出侧基板82及入射侧基板83，进而，具备用于使构成液晶层81的液晶分子进行排列的取向膜(未图示)。具有如以上那样的结构的液晶光阀25a，被称为有源矩阵型的液晶装置。还有，本实施方式的液晶光阀25a，是TN模式的液晶装置，以使射出侧基板82侧的液晶分子的排列方向和入射侧基板83侧的液晶分子的排列方向成约90度的角度那样地，形成取向膜。
入射侧罩85、射出侧罩84，是为了通过使液晶光阀25a的表面的位置，从在图1中所示的投影透镜29的后焦点位置偏移，而使附着于液晶光阀25a的表面上的灰尘在投影画面上不显著而设置。在本实施方式中，虽然将罩85、84分别粘贴于入射侧基板83和射出侧基板82，但是取而代之，也可以通过使基板83、82本身的厚度变大，让基板83、82本身具有这样的功能。并且，这些罩85、84，因为不影响调制的功能，所以既可以省略，也可以仅设置其中任一。
还有，在入射侧基板83、和入射侧罩85之间，例如能够配置微透镜阵列。像这样的微透镜阵列，具有将光分别聚光到各像素的多个微透镜，能够使光的利用效率提高。
并且，在图2A、2B中，黑矩阵89的配置为模式性的，实际上，黑矩阵89，有作为遮光膜形成于射出侧基板82和入射侧基板83的任何之一上的情况，和使分别设置于两基板82、83的遮光膜进行组合而形成的情况。
以上，虽然是对R光用的液晶光阀25a的结构的说明，但是其他色的液晶光阀25b、25c也具有同样的结构，对这些省略说明。
返回到图1中，十字分色棱镜27，是光合成构件，以使R光反射用的电介质多层膜27a和B光反射用的电介质多层膜27b正交的状态将其进行内置，使来自液晶光阀25a的R光被电介质多层膜27a反射而射出到行进方向右侧，使来自液晶光阀25b的G光通过电介质多层膜27a、27b而直进射出，使来自液晶光阀25c的B光被电介质多层膜27c反射而射出到行进方向左侧。这样一来，被十字分色棱镜27合成后的合成光，通过BM去除单元28而入射到投影透镜29。
BM去除单元28，具备可以对于像光分别实行一种光学性的低通滤光处理的第1及第2单元28a、28b，和用于通过使各单元28a、28b中的构件或两单元28a、28b整体绕光轴适当旋转而使两单元28a、28b适当地工作的驱动器28d～28f。在此，第1单元28a，具备用于使像光的偏振方向旋转预期量的λ/2相位差板28h和通过双折射作用而使像光的光路进行分支的双折射板28i。同样地，第2单元28b，也具备用于使像光的偏振方向旋转预期量的λ/2相位差板28j和通过双折射作用而使像光的光路进行分支的双折射板28k。在此，各λ/2相位差板28h、28i，作为用于根据其自身的旋转位置的设定而调节像光偏振状态即偏振面的方向的偏振状态调节构件而起作用；各双折射板28i、28k，作为用于按照像光的偏振状态将像光分支到对应方向而产生填补像素的间隙的像素错开的双折射光分支元件而起作用。这些双折射板28i、28k，可通过加工例如水晶、铌酸锂晶体、方解石、蓝宝石等材料而制作，在入射光中的寻常光分量和非常光分量之间使光路移位即使光路产生分支。并且，驱动器28d～28f，与控制装置50一同作为用于将在BM去除单元28中用于使像素错开而分支的像光的强度比变更成目标值的控制单元起作用。
图3A～3D，是说明λ/2相位差板28h、28i及双折射板28i、28k的配置的图。在图3A～图3D中垂直于纸面的Z方向为图1的投影机10的光轴方向(即，作为像光的入射光束的中心轴的方向)，X方向相当于投影画面的横方向，且Y方向相当于投影画面的纵方向。X、Y、Z方向，分别互相垂直。其中，图3A为λ/2相位差板28h的基准方位SD1而表示其对应于光学轴，图3B为双折射板28i的基准方位SD2而表示相当于光学轴对于垂直于纸面的光轴倾斜的方位，图3C为λ/2相位差板28j的基准方位SD3而表示其对应于光学轴，图3D为双折射板28k的基准方位SD4而表示相当于光学轴对于光轴倾斜的方位。从图可知，两λ/2相位差板28h、28i的基准方位SD1、SD3，对于水平的0°方向成22.5°的角度，能够使从十字分色棱镜27所射出的S偏振光等旋转45°而成为45°倾斜状态的偏振光。并且，两双折射板28i、28k的基准方位SD2、SD4，对于水平的0°方向分别成90°及0°的角度，能够对于沿光轴直进的寻常光而在各方位上分支非常光。
图4A、4B，是概念性地说明BM去除单元28的作用的图。图4A，表示BM去除单元28内的构件的配置关系，图4B，是说明BM去除单元28内的各位置中的图像处理的图。从十字分色棱镜27所射出的像光，是合成了来自各液晶光阀25a～25c(参照图1)的RGB光后的光，若原样直接投影，则在配置于投影透镜29的前方侧的屏幕上形成由多个二维地排列的像素PX0和在各像素PX0之间形成为格栅状的黑矩阵区域BA所构成的图像IM1。并且，经过第1单元28a后的像光，通过λ/2相位差板28h而偏振方向绕光轴OA适当旋转并通过双折射板28i而使像光的一部分分支到上侧的Y方向上，若原样直接投影此像光，则在屏幕上形成由多个二维地排列的像素PX0和对应于其分支像的像素PX1和黑矩阵区域BA所构成的图像IM2。还有，通过分支像所形成的像素PX1，为将对应于寻常光的像素X0的分支像在Y方向上适当移动后的像素错开像(在图示的例中，虽然使分支像的移位量为黑矩阵区域BA的宽度左右，但是并不限于此，能够为小于黑矩阵区域BA的宽度或者大于其宽度)，作为这样的重叠的结果，与黑矩阵区域BA的格栅中的Y方向相关的宽度变窄。而且，经过第2单元28b的像光，通过λ/2相位差板28i而偏振方向绕光轴OA适当旋转并通过双折射板28j而像光的一部分分支到横侧的X方向上，在屏幕上形成由直到前级的像素PX0、像素PX1和对应于它们的分支像的像素PX3、PX4和窄的不显著的黑矩阵区域BA所构成的图像IM3。还有，经由第2单元28b所形成的像素PX3、PX4，为将像素PX0、PX1的分支像在X方向上与第1单元28a的情况移动相同程度后的像素错开像，作为这样的分支光的重叠的结果，与黑矩阵区域BA的格栅线中的X方向相关的宽度变窄。即，通过在最初的像素PX0的正交的2个方向上的分支而可以使黑矩阵区域BA被大致填补，可以从通过投影透镜29而最终投影到屏幕上的图像中基本消除格栅状的黑矩阵，消除图像的粗涩感。
图5A～5C，是具体地说明BM去除单元28中的前级的第1单元28a的功能的图。如在图5A中所示地，入射到BM去除单元28之前的像光，由S偏振状态的R光、G光、及B光构成。如在图5B中所示地，通过入射到最初的λ/2相位差板28h而使R光、G光及B光的各色的偏振面全都旋转45°。进而如在图5C中所示地，因为通过入射到随后的双折射板28i而使R光、G光及B光的各色被空间性地适当分支成寻常光OL和非常光EL，所以能够将最初的像素PX0和相对于其仅移动移位量SH后的分支像的像素PX1投影到屏幕上。在以上，因为通过λ/2相位差板28h将RGB各色的偏振面旋转45°，所以能够将寻常光和非常光的强度比即0次的像素PX0和被分支后的1次的像素PX1的各亮度的强度比设定为大致1∶1。因此，通过这样地一并调节分支像素PX0、PX1的强度比，和将双折射板28i的光路长度设定成预期的值而调节对于像素PX0的像素PX1的移位量SH，能够将黑矩阵区域BA有效地插补而可靠地使之不显著。
图6，是具体地说明λ/2相位差板28h的功能的图。在使λ/2相位差板28h的光学轴对于S偏振光的方向倾斜成倾斜角θ＝22.5°的情况下，S偏振光的偏振面旋转2θ＝45°而结果得到SP的两偏振光分量。还有，在使λ/2相位差板28h倾斜成倾斜角θ＝112.5°的情况下，也能够使S偏振光旋转45°，从S偏振光中生成P偏振光的分量。
返回到图1，图像处理部40，对于设置于光调制部25的各液晶光阀25a～25c输出驱动信号。在图像处理部40中，来自个人计算机的数字图像信号和来自视频再现装置等的视频图像信号通过切换装置61被选择性地输入。在图像处理部40，虽然判别图像信号的内容而生成输出到各液晶光阀25a～25c的驱动信号，但是此时，能够通过相应于图像信号的内容即图像信号是数字图像信号还是视频图像信号，使驱动器28d、28e适当工作，而适当调节黑矩阵区域BA的消除的有无或消除的程度。例如，在输入数字图像信号的情况下，通过BM去除单元28的设定而保留黑矩阵区域BA而投影清晰的有高清晰感的图像。另一方面，在输入视频图像信号的情况下，通过BM去除单元28的设定而使黑矩阵区域BA消除而投影维持高清晰度且流畅的图像。并且，在消除黑矩阵区域BA的情况下，能够相应于图像信号的种类、图像的种类(例如是否为白支配性的图像，是否为幻灯图像等)而调整其消除的程度。具体地，例如在从0°到22.5°的范围适当改变λ/2相位差板28h的光学轴的位置即对于入射光束的偏振方向的光学轴的角度，则能够将像光的偏振面在0°～45°的范围内任意地设定，能够将寻常光和非常光的强度比即0次的像素PX0和1次的像素PX1的强度比在0～0.5的范围内任意地设定。而且同样地，对于两像素PX0、PX1的2次的像素PX3、PX4的强度比也能够在0～0.5的范围内任意地设定。即，通过将由原来的离散的像素组构成的像素分支成任意的强度比，使其以小于或等于像素间距的距离互相移位，可以进行使存在于原来的图像中的黑矩阵消除到预期的程度那样的插补。还有，在以上的例中，虽然相应于图像信号的内容而设定寻常光和非常光的强度比即最初图像和分支插补图像的强度比，但是也能够利用设置于投影机10的周围的操作面板62而设定最初图像和分支插补图像的强度比。该情况下，用户能够以自己的意图，选择①保留黑矩阵区域BA但清晰的有高清晰感的图像、②使黑矩阵区域BA消除而投影维持高清晰度且流畅的图像而在屏幕上投影任何一种、或者其的中间图像。
以下，对第1实施方式的投影机10的工作进行说明。来自光源装置21的光源光，被设置于光分割光学系统23的第1及第2分色镜23a、23b色分割，作为照明光分别入射到对应的液晶光阀25a～25c。各液晶光阀25a～25c，通过来自外部的图像信号而被调制而具有2维的折射率分布，以像素为单位2维空间性地调制照明光。这样一来，被各液晶光阀25a～25c所调制的照明光即像光，被十字分色棱镜27合成之后再经由BM去除单元28入射到投影透镜29。入射到投影透镜29中的像光，被投影到未图示的屏幕上。该情况下，因为在光合成光学系统27和投影透镜29之间设置BM去除单元28，所以能够在垂直于图1的纸面的纵方向上和水平于纸面的横方向上从投影图像消除黑矩阵，能够按照需要调节黑矩阵的消除的程度。即，能够通过λ/2相位差板28h、28i的旋转位置、双折射板28i、28k的特性设定而产生填补最初的像素PX0的间隙的像素错开。由此能够以稳定的状态投影无缝或接缝不显著的连续的流畅的图像，并能够抑制投影时的亮度降低或亮度不匀的发生。
图7A～7C，是表示在图4A、4B等中所示的工作的变形例的图。该情况下，通过按照图像信号的内容等的状况而使驱动器28f(参照图1)等工作，能够适当改变黑矩阵区域BA的消除方向。具体地，使驱动器28f工作而使包括第1及第2单元28a、28b的BM去除单元28作为整体绕光轴旋转45°。由此，像素错开时的图像的分支方向变成不为X方向或Y方向而为倾斜45°的方向。在该情况下，能够通过使驱动器28d、28e适当工作而调节λ/2相位差板28h、28j的旋转位置，能够使取决于两双折射板28i、28k的图像的分支强度比变成预期的值。
如在图7A中所示地，对应于从十字分色棱镜27射出的像光的图像IM1，由多个二维地排列的像素PX0和在各像素PX0之间配置的黑矩阵区域BA所构成。如在图7B中所示地，对应于经过第1单元28a的像光的图像IM2，由多个二维地排列的像素PX0和对应于其倾斜方向的分支像的像素PX1和黑矩阵区域BA所构成。如在图7C中所示地，对应于经过第2单元28b的像光的图像IM3，由直到前级为止的像素PX0、PX1和对应于它们的倾斜方向的分支像的一对像素PX3、PX4和黑矩阵区域BA所构成。
第2实施方式图8，是说明第2实施方式的投影机的图。第2实施方式的投影机，将第1实施方式的投影机进行了变形，对相同的部分附加相同的符号而省略重复说明。并且，对没有进行特别说明之处，可以与第1实施方式同样地构成。
该情况下，将从RB光用的液晶光阀25a、25c所射出的像光作为对于垂直于两电介质多层膜27a、27b的入射面而在垂直方向上进行振动的S偏振光，将G光用的液晶光阀25b所射出的像光作为在上述入射面内进行振动的P偏振光。因此，将从光源装置21取出的光源光作为垂直于纸面的S偏振光，并在场透镜23f和液晶光阀25a之间配置R光用的λ/2相位差板23d，在场透镜23h和液晶光阀25c之间配置B光用的λ/2相位差板23d。由此，被第1分色镜23a反射的S偏振光的R光，经由反射镜23i及场透镜23f而被λ/2相位差板23d变换成P偏振光，经由液晶光阀25a而仅S偏振光分量被作为调制光取出。并且，经过第1及第2分色镜23a、23b后的S偏振光的B光，经由中继透镜LL1、LL2，反射镜23i、23k及场透镜23h而被λ/2相位差板23d变换成P偏振光，经由液晶光阀25c而仅S偏振分量被作为调制光取出。还有，被第2分色镜23b反射的S偏振的G光，原样直接经由场透镜23g及液晶光阀25b而仅P偏振光分量被作为调制光取出。
通过作为以上的构成，使来自RB光用的液晶光阀25a、25c的S偏振光由两电介质多层膜27a、27b反射，使来自G光用的液晶光阀25b的P偏振光透射两电介质多层膜27a、27b。由此，即使在两电介质多层膜27a、27b的透射特性中的边缘波长在S偏振光和P偏振光中不相同的情况下，也能够提高两电介质多层膜27a、27b中的R光及B光的反射效率，并提高两电介质多层膜27a、27b中的G光的透射效率。
但是该情况下，经由十字分色棱镜27而入射到BM去除单元28的RB光成为S偏振光，而入射到同一BM去除单元28的G光则成了P偏振光，偏振方向完全不同。为此，通过适当设定设置于去除单元28的一对λ/2相位差板28h、28j的晶轴方位而使RGB各色的偏振面旋转45°，将分别通过一对双折射板28i、28k所分支的寻常光和非常光的强度比设置成大致1∶1而固定。
图9A～9D，是具体地说明BM去除单元28中前级的第1单元28a的作用的图。如在图9A中所示地，入射到BM去除单元28之前的像光，由S偏振光的R光及B光构成并由P偏振光的G光构成。如在图9B中所示地，通过入射到最初的λ/2相位差板28h而使RB光及G光的偏振面都旋转45°。如在图9C中所示地，因为通过入射到其次的双折射板28i而使R光及B光以相等的比例空间性地被适当分支成寻常光Ro和非常光Re，所以能够将最初的像素PX0和相对其仅移动移位量SH后的分支像的像素PX1以相等的强度投影到屏幕上。另一方面，如在图9D中所示地，因为通过入射到双折射板28i而使G光也以相等的比例空间性地被适当分支成寻常光Go和非常光Ge，所以能够将最初的像素PX0和相对其仅移动移位量SH后的分支像的像素PX1以相等的强度投影到屏幕上。即，尽管G光具有对于R光及B光不相同的偏振面，照样能够将寻常光和非常光的强度比即0次的像素PX0和被分支后的1次的像素PX1的各亮度的强度比设定为大致1∶1，能够对各色得到同样的像素错开像。
图10A、10B，是具体地说明本实施方式中的λ/2相位差板28h的功能的图。如在图10A中所示地，在为S偏振光的RB光入射到设定成倾斜角θ＝22.5°的λ/2相位差板28h的情况下，RB光的偏振面旋转2θ＝45°而均等地得到SP的两偏振光分量。并且，如在图10B中所示地，在为P偏振光的G光入射到对于P偏振光的方向设定成倾斜角θ＝67.5°的λ/2相位差板28h的情况下，G光的偏振面旋转2θ＝225°或者45°而均等地得到SP的两偏振光分量。
第3实施方式图11，是说明第3实施方式的投影机的图。第3实施方式的投影机，对第1实施方式的投影机进行了变形，对没有进行特别说明的地方，可以与第1实施方式同样地构成。
该投影机110，在十字分色棱镜27的前级按RGB各色而具备BM去除单元28。通过为这样的构成，可以按RGB各色独立地消除黑矩阵区域BA。即，因为能够按RGB各色而调节分支光的比率，按RGB各色能够调整分支光的移位量，所以也可以实现考虑了色特性后的多样性的表现。还有，虽然在附图中省略，但对每个各BM去除单元28，设置用于驱动双折射板28i、28k及λ/2相位差板28h、28j等的驱动器28d～28f(参照图1)。并且，使从光源装置21取出的光源光作为垂直于纸面的S偏振光，并在场透镜23f和液晶光阀25a之间配置R光用的λ/2相位差板23d，在场透镜23h和液晶光阀25c之间配置B光用的λ/2相位差板23d。由此，即使在两电介质多层膜27a、27b的透射特性中的边缘波长在S偏振光和P偏振光中不相同的情况下，也能够提高两电介质多层膜27a、27b中的R光及B光的反射效率，并提高两电介质多层膜27a、27b中的G光的透射效率。
还有，在十字分色棱镜27的前级的3处分别设置BM去除单元28的情况下，即使假定在各BM去除单元28中以分支强度比1∶1分支成了P偏振光和S偏振光，仍然会产生起因于设置于十字分色棱镜27的两电介质多层膜27a、27b的透射反射特性的偏振依存性而在投影图像中原图像和像素错开像的强度比不为1∶1的情况。该情况下，按各色微调整分别设置于3个BM去除单元28的一对λ/2相位差板28h、28j的角度，能够既取得各色的平衡又修正被最终投影的图像的像素分离而控制成预期的状态。
虽然以上为原像素和像素错开像的强度比为1∶1的情况的说明，但是在原像素和像素错开像的强度比被调整成与1∶1不相同的比率的情况同样的情形也成立。如此地使原像素和像素错开像的强度比发生变化的情况下的λ/2相位差板28h、28j的角度调整量的变化，例如能够作为表预先存储在控制装置50(参照图1)中，当进行驱动器28d～28f(参照同图1)的驱动时作参考。
还有，该发明，并不限于上述的实施例和实施方式，可以在不脱离其要旨的范围内在各种方式中进行实施。也可以例如为下述的变形。
虽然在上述第1～第3实施方式中，以第1及第2单元28a、28b构成BM去除单元28，通过在正交的方向上进行一种光学性的低通滤光处理，而在2方向去除黑矩阵，但是也能够通过仅由第1单元28a或者第2单元28b构成的BM去除单元而去除黑矩阵。该情况下，例如仅在纵方向或者横方向去除黑矩阵。
也能够调换构成BM去除单元28的第1及第2单元28a、28b的顺序，能够最初在横方向进行去除黑矩阵的光分支，然后在纵方向进行去除黑矩阵的光分支。
虽然在上述实施方式中，在去除单元28中组装有λ/2相位差板28h、28j作为偏振状态调节构件，但是能够用λ/4相位差板等代替λ/2相位差板28h、28j。该情况下，也能够通过使λ/4相位差板的基准方位绕投影机的光轴旋转，而调节光分支的比率。作为偏振状态调节构件，也能够用法拉第转子代替相位差板。
虽然在上述实施方式中，为了将来自光源灯21a的光分割成多个部分光束而用了2个蝇眼光学系统21b、21c，但是该发明，也可以适用于不用这种蝇眼光学系统即不用透镜阵列的投影机中。
虽然在上述实施方式中，对用了3个液晶光阀的投影机的例进行了说明，但是本发明，也可以适用于用了1个、2个、或者大于等于4个像液晶光阀那样的光调制装置的投影机中。例如，即使在为单个液晶光阀等而以白色光源照明将RGB滤色器排列于各像素的类型的彩色显示面板的情况下，也可以用在图4A等中所示的BM去除单元28而进行同样的像素错开(即黑矩阵的消除处理)。
虽然在上述实施方式中，对将本发明适用于透射型的投影机的情况的例进行了说明，但是本发明，也可以适用于反射型投影机中。在此，所谓“透射型”，指的是液晶光阀等的光阀为透射光的类型；而所谓“反射型”，则指的是光阀为反射光的类型。在反射型投影机的情况下，光阀可以仅由液晶面板而构成，不需要一对偏振板。并且，在反射型投影机中，十字分色棱镜，作为将白色光分离成红、绿、蓝3色光的色光分离单元而被利用，同时也有作为将被调制后的3色光再次合成而出射到同一方向上的色光合成单元而被利用的情形。并且，还存在并非十字分色棱镜，而用使三角柱或四角柱状的分色棱镜多个组合后的分色棱镜的情形。即使在将该发明适用于反射型的投影机的情况下，也能够得到与透射型的投影机大致同样的效果。还有，光调制装置并不限于液晶光阀，也可以为例如用了微镜的光调制装置。
作为投影机，虽然有从观看投影面的方向进行图像投影的前投型投影机、和从与观看投影面的方向相反侧进行图像投影的背投型投影机，但是上述实施例的构成，可以适用于任何类型。
在本发明中，光调制装置的黑矩阵，只要是以周期性的部分区域限制像光的射出的黑矩阵即可，并不限于由如以实施方式进行说明那样的遮光膜而形成的黑矩阵。例如，如用了微镜的光调制装置那样地，即使是不通过遮光膜等积极地限制像光的射出，在投影图像的像素间产生接缝那样的光调制装置，也相当于具有黑矩阵的光调制装置。
权利要求
1.一种投影机，其特征在于，具备将来自显示装置的像光成像的投影光学系统，对于入射光束的中心轴在预定方向上设定基准方位而配置的双折射光分支元件，和对入射到上述双折射光分支元件的像光的偏振状态，与上述预定方向的分量和相对该预定方向正交的方向的分量的分配相关地进行调节的偏振状态调节构件。
2.按照权利要求1所述的投影机，其特征在于，上述偏振状态调节构件，包括波长板及旋光元件的至少一种。
3.按照权利要求2所述的投影机，其特征在于，上述偏振状态调节构件，具有波长板，通过使该波长板的上述基准方位绕中心轴旋转而调节上述像光的偏振状态。
4.按照权利要求1～3中任何一项所述的投影机，其特征在于，上述显示装置，是通过来自照明装置的照明光照明的光调制装置；该光调制装置，具有以周期性的部分区域限制像光的射出的黑矩阵部分；上述双折射光分支元件，是在上述中心轴的方向上具有对应于上述黑矩阵部分的配置及形状的厚度的双折射板。
5.按照权利要求1～4中任何一项所述的投影机，其特征在于，上述偏振状态调节构件，通过改变入射到上述双折射光分支元件的上述像光的偏振状态，可以改变被上述双折射光分支元件所分支的像光的强度比。
6.按照权利要求5所述的投影机，其特征在于，还具备通过驱动上述偏振状态调节构件，而改变被上述双折射光分支元件所分支的像光的强度比的控制单元。
7.按照权利要求1～6中任何一项所述的投影机，其特征在于，还具备在上述双折射光分支元件的前方侧，将基准方位设定为绕光轴的对于上述预定方向正交的方向而配置的第2双折射光分支元件；和对入射到该第2双折射光分支元件的像光的偏振状态，与上述预定方向的分量和上述正交方向的分量的分配相关地进行调节的第2偏振状态调节构件。
8.按照权利要求1～7中任何一项所述的投影机，其特征在于，上述显示装置，包括按各色设置而被分别地照明的多个光调制装置，还具备对被该光调制装置所调制的光进行合成而射出的光合成构件。
9.按照权利要求8所述的投影机，其特征在于，上述偏振状态调节构件及上述双折射光分支元件，在上述光合成构件的前方侧，沿光路顺序配置。
10.按照权利要求8所述的投影机，其特征在于，上述偏振状态调节构件及上述双折射光分支元件，在上述多个光调制装置的各自的前方侧，并在上述光合成构件的后方侧，沿各色的每一种的光路分别顺序配置。
全文摘要
本发明的目的在于提供能够以稳定的状态形成接缝不显著的流畅的像质的投影图像的投影机。经过第1单元(28a)后的像光，偏振方向通过λ/2相位差板(28h)适当旋转且像光的一部分通过双折射板(28i)分支到Y方向，若将其原样直接投影，就在屏幕上形成由多个二维地排列的像素(PX0)和对应于其分支像的像素(PX1)和黑矩阵区域(BA)所构成的图像(IM2)。经过第2单元(28b)后的像光，偏振方向通过λ/2相位差板(28j)适当旋转且像光的一部分通过双折射板(28k)分支到Y方向，在屏幕上形成由直到前级的像素(PX0、PX1)和对应于它们的分支像的像素(PX2)和黑矩阵区域(BA)构成的图像(IM3)。
文档编号G03B21/00GK1823299SQ200480020368
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月22日 优先权日2003年7月22日
发明者植原克幸, 西田和弘, 柳泽博隆 申请人:精工爱普生株式会社