投影型影像显示装置及光调制元件的制作方法

专利名称：投影型影像显示装置及光调制元件的制作方法
技术领域：
本发明申请涉及一种投影型影像显示装置及在该装置中使用的光调制元件。
背景技术：
到目前为止，作为在屏幕或墙壁等平面上显示影像的装置，已知有投影型影像显示装置。投影型影像显示装置使用从光源射出的光来产生影像，并投射该影像的光，从而投影并显示影像。作为这样的投影型影像显示装置，已知有具备合成光的光合成部件的显示
直ο具体地，作为具备光合成部件的投影型影像显示装置，已知有一种使用与光的三基色对应的三个液晶光阀来显示影像的液晶投影仪。液晶光阀由基于影像信号调制光的液晶面板(光调制元件)等构成。通过使光透过与光的三基色对应的各液晶光阀，从而独立地产生红色的影像、绿色的影像、蓝色的影像。通过由光合成部件合成这些各颜色的影像的光，从而产生三个颜色以上的全彩色影像。液晶投影仪通过投射这样合成生成的影像的光， 从而在屏幕或墙壁等上显示全彩色的影像。但是，作为上述光合成部件，通常使用如图8所示的交叉双向色棱镜103 (以下，称作“棱镜103”)。图8所示的棱镜103是合成透过了液晶光阀102r、102g、102b的光的颜色合成部件。接合四个三角棱镜(光学部件)131、132、133、134来形成棱镜103。在这样接合多个光学部件的光合成部件中，中心的接合精度容易变低。具体地，棱镜103具有接合了四个三角棱镜131、132、133、134的角的中心接合部103a。在该中心接合部103a中容易产生微小的间隙和凸起。因此，存在入射到棱镜103的光在中心接合部103a漫反射的隐患、或入射到棱镜103的光没有透过中心接合部103a的隐患。这样，由于在中心接合部103a中光会漫反射等，所以就会存在图9所示的在影像中产生中心接合部103a的影子S这样的问题。作为用于消除光在中心接合部漫反射引起的不良情况的手段，公开了一种在中心接合部设置了光吸收部件的交叉双向色棱镜(参照专利文献1)。专利文献1JP特开2008-96766号公报但是，在专利文献1所记载的交叉双向色棱镜中，由于要透过中心接合部的光会被光吸收部件吸收，所以存在为了显示影像而利用的光的利用效率下降这样的不良情况。

发明内容
本发明鉴于这种情况而完成，其目的在于，提供一种投影型影像显示装置及光调制元件，能抑制在影像中产生光合成部件的中心接合部的影子、且能抑制光合成部件中的光的利用效率的下降。下面说明用于实现上述目的的手段及其作用效果。技术方案1所述的发明提供一种投影型影像显示装置，包括对影像显示用的光进行合成的光合成部件、和投射由光合成部件合成的光的投射部，光合成部件具有在该光合成部件的内部接合了多个光学部件的角的中心接合部，投影型影像显示装置的特征在于，具备按照入射到光合成部件的光避开中心接合部的方式变更光路的光路变更部件。根据上述结构，能通过光路变更部件变更光的光路，以便入射到光合成部件的光避开中心接合部。因此，能够抑制入射到光合成部件的光在该中心接合部漫反射的情形等。此外，由于入射到光合成部件后避开了中心接合部的光可用于影像的显示中，所以与入射到光合成部件的光在中心接合部被吸收的结构相比，利用于影像的显示的光的利用效率高。因此，根据上述结构，可抑制在影像中产生光合成部件的中心接合部的影子，并且可抑制光合成部件中的光的利用效率的下降。技术方案2所述的发明是技术方案1所述的投影型影像显示装置，其特征在于，光路变更部件由具有多个透镜的透镜阵列构成。根据上述结构，由于光路变更部件由具有多个透镜的透镜阵列构成，所以能通过各透镜精密地变更光路。技术方案3所述的发明是技术方案2所述的投影型影像显示装置，其特征在于，透镜的曲面是圆柱状。根据上述结构，由于构成透镜阵列的透镜的曲面是圆柱状，所以与例如透镜的曲面为球面状的情形相比，能简化透镜阵列的剖面形状。技术方案4所述的发明是技术方案2或3所述的投影型影像显示装置，其特征在于，具备为了生成影像而调制光的多个光调制元件，光合成部件对由光调制元件的每一个调制的光进行合成，作为影像显示用的光，在光调制元件中设置有与构成影像的像素的每一个对应的开口部，与开口部的每一个对应地设置有透镜。根据上述结构，由于在光调制元件中设置有与构成影像的像素的每一个对应的开口部，并且与开口部的每一个对应地设置有构成透镜阵列的透镜，所以能在每一开口部变更光路。此外，在如技术方案3所述，在构成透镜阵列的透镜的曲面为圆柱状的情况下，能够按排列在规定的方向(例如横方向)上的每一开口部变更光路，且能利用一个透镜构成与排列在其它的方向(例如纵方向)上的开口部的每一个对应的透镜。技术方案5所述的发明是技术方案1所述的投影型影像显示装置，其特征在于，光路变更部件由具有多个棱镜要素的棱镜阵列构成。根据上述结构，由于光路变更部件由具有多个棱镜要素的棱镜阵列构成，所以能通过各棱镜要素精密地变更光路。此外，与例如光路变更部件是具有球面状的透镜的透镜阵列的情形相比，能简化光路变更部件的剖面形状。技术方案6所述的发明是技术方案5所述的投影型影像显示装置，其特征在于，包括为了生成影像而调制光的多个光调制元件，光合成部件对由光调制元件的每一个调制的光进行合成，作为影像显示用的光，在光调制元件中设置有与构成影像的像素的每一个对应的开口部，与开口部的每一个对应地设置有棱镜要素。根据上述结构，由于在光调制元件中设置有与构成影像的像素的每一个对应的开口部，与开口部的每一个对应地设置有构成棱镜阵列的棱镜要素，所以能在每一开口部中变更光路。此外，在构成棱镜阵列的棱镜要素是角柱状的情况下，能够按排列在规定的方向 (例如横方向)中的每一开口部变更光路，并且能利用一个棱镜要素构成与排列在其它方向(例如纵方向)中的开口部的每一个对应的棱镜要素。
技术方案7所述的发明是技术方案4或6所述的投影型影像显示装置，其特征在于，光调制元件具有射出被调制的光的射出面，光路变更部件使从射出面的中央部射出的光向射出面的端部侧折射。根据上述结构，光路变更部件使从光调制元件的射出面的中央部射出的光向其端部侧(即远离光轴的方向)折射。因此，通过使过去从光调制元件的中央部射出并朝向中心接合部入射到光合成部件的光向射出面的端部侧折射，从而使光避开中心接合部。技术方案8所述的发明是技术方案7所述的投影型影像显示装置，其特征在于，光路变更部件使从射出面的端部射出的光向射出面的中央部侧折射。根据上述结构，光路变更部件使从光调制元件的射出面的端部射出的光向其中央部侧(即靠近光轴的方向)折射。因此，通过使过去从光调制元件的射出面的端部射出并朝向光合成部件的壁面入射到光合成部件的光向射出面的中央部侧折射，从而能抑制在光合成部件的壁面上光被反射。因此，能抑制因光合成部件的壁面中的光的反射产生的影像的端部的光量下降。技术方案9所述的发明是技术方案4、6、7、8中的任意一项所述的投影型影像显示装置，其特征在于，具备与光的三基色对应的三个液晶面板作为光调制元件，透过了液晶面板的每一个的光入射到光合成部件并被合成，在液晶面板的每一个上设置有光路变更部件。根据上述结构，在与光的三基色对应的三个液晶面板的每一个上设置有光路变更部件。因此，对于透过了各液晶面板的光而言，变更光路来分别避开了光合成部件所具有的中心接合部，所以在所谓的3板式的液晶投影仪中可有效地抑制在影像中产生光合成部件的中心接合部的影子。技术方案10所述的发明是一种光调制元件，其为了生成影像而调制光，并且具有射出被调制的光的射出面，该光调制元件的特征在于，在该射出面上设置有使从射出面的中央部射出的光向射出面的端部侧折射的光路变更构件。根据上述结构，通过光路变更部件使从光调制元件的射出面的中央部射出的光向其端部侧(即远离光轴的方向)折射。因此，即使在将光调制元件的射出面的中央部和光合成部件的中心接合部设置在同一光轴上的情况下，通过使在过去从中央部射出后朝向中心接合部入射到光合成部件的光向射出面的端部侧折射，也能够使光避开中心接合部。因此，可抑制入射到光合成部件的光在光合成部件的中心接合部中漫反射的情形等。此外，由于入射到光合成部件后避开了中心接合部的光可用于影像的显示，所以与入射到光合成部件的光在中心接合部中被吸收的结构相比，利用于影像的显示的光的利用效率高。因此，根据上述结构，可抑制在影像中产生光合成部件的中心接合部的影子，并且可抑制光合成部件中的光的利用效率的下降。技术方案11所述的发明是技术方案10所述的光调制元件，其特征在于，光路变更部件还使从射出面的端部射出的光向射出面的中央部侧折射。根据上述结构，光路变更部件使从光调制元件的射出面的端部射出的光向其中央部侧(即靠近光轴的方向)折射。因此，通过使过去从光调制元件的射出面的端部射出后朝向光合成部件的壁面入射到光合成部件的光向射出面的中央部侧折射，从而能抑制在光合成部件的壁面光被反射。因此，能抑制因光合成部件的壁面中的光的反射而产生的影像的端部的光量下降。(发明效果)根据本发明，能抑制在影像中产生光合成部件的中心接合部的影子，并且能抑制光合成部件中的光的利用效率的下降。


图1是表示本发明的一实施方式的投影型影像显示装置的示意结构的结构图。图2是表示该实施方式的投影型影像显示装置所具备的光合成部件的图，(a)是立体图、(b)是俯视图。图3是表示该实施方式的投影型影像显示装置所具备的光路变更部件的图，(a) 是立体图、(b)是俯视图。图4(a) (C)是表示构成光路变更部件的透镜的光轴、和与该透镜对应的开口部的中心轴的关系的光路变更部件的剖视图。图5(a)、(b)是用于说明由光路变更部件变更的光路的光路变更部件的剖视图。图6(a) (C)是表示本发明的实施方式的透过液晶光阀的光透过光合成部件为止的光路的示意图。图7是表示本发明的实施方式的变形例的光路变更部件的图，(a)是立体图、(b) 是俯视图。图8是表示现有技术的透过液晶光阀的光透过光合成部件为止的光路的示意图。图9是用于说明在影像中产生的中心接合部的影子的示意图。符号说明1-液晶投影仪(投影型影像显示装置)；2r、2g、2b_液晶光阀；3_交叉双向色棱镜(光合成部件)；3a-中心接合部；4-透镜阵列(光路变更部件)；5-棱镜阵列(光路变更部件)；11-光源；12-积分透镜；13-偏振光转换元件；14-聚光透镜；15r、15b-分色镜；16-投射透镜(投射部)；17-反射镜；20-开口部；20a-入射面；20b_射出面；21r、 21g、21b-入射侧偏振板；23r、23g、23b-液晶面板(光调制元件)；25r、25g、25b_射出侧偏振板；31、32、33、34_三角棱镜(光学部件)；31a、32a、33a-入射面(壁面)；;Ma-射出面 (壁面)；31b、32b、33b、34b-角；40a-平面(入射面)；40b-曲面(射出面)；41、41a、41b、 41c-透镜；50a-平面(入射面)；50b-平面(射出面)；51、51a、51b、51c_棱镜要素；A-开口部的中心轴；B-透镜的光轴；L1、L2-光。
具体实施例方式下面，参照附图，说明具体化本发明的一个实施方式。如图1所示，本发明的投影型影像显示装置是所谓3板式的液晶投影仪1 (以下称作“投影仪1”)，投影仪1在屏幕和墙壁等平面上投影、显示影像。再有，图1中的点划线表示光轴。作为用于显示影像的光学部件，投影仪1包括光源11，积分透镜12，偏振光转换元件13，聚光透镜14，分色镜15r、15b，液晶光阀2r、2g、2b，交叉双向色棱镜(以下称作“双向色棱镜3”)，以及投射透镜16。此外，为了形成光路，以便将从光源11射出的光引导至上述光学部件，投影仪1具备对光进行全反射的反射镜17。
再有，投影仪1除上述光学部件外，还包括传递从光源11射出的光的中继透镜、和设置在各液晶光阀2r、2g、2b中的光学补偿板等，但省略这些光学部件的图示及说明。从由超高压水银灯或金属卤化物灯等构成的光源11射出的光经过积分透镜12、 偏振光转换元件13、聚光透镜14，入射到分色镜15r。通过由一对复眼透镜构成的积分透镜 12，使从光源11射出的光的光量的分布均勻化，并且通过偏振光转换元件13使偏振光方向统一在一个方向上。此外，从光源11射出的光被聚光透镜14收敛并聚光。然后，由分色镜15r分离从光源11射出的光。具体地，在由光源11射出的光即白色光中，绿色及蓝色波长的光被分色镜15r反射，红色波长的光透过分色镜15r。红色波长的光(以下称作“红色光”)入射到液晶光阀2r，并且绿色及蓝色波长的光入射到分色镜 15b。并且，由分色镜1 分离从光源11射出的光。具体地，在由光源11射出的光即被分色镜15r反射的光中，绿色波长的光被分色镜1 反射，蓝色波长的光透过分色镜15b。绿色波长的光(以下称作“绿色光”)入射到液晶光阀2g，并且蓝色波长的光(以下称作“蓝色光”)入射到液晶光阀2b。液晶光阀2r由作为将圆偏振光及椭圆偏振光转换(调制)成直线偏振光的调制元件即偏振片的入射侧偏振板21r、入射透过了入射侧偏振板21r的红色光的液晶面板 23r、及作为入射透过了液晶面板23r的红色光的检偏器的射出侧偏振板25r等构成。入射到液晶光阀2r的红色光透过入射侧偏振板21r，从而作为直线偏振光入射到液晶面板23r。此外，液晶光阀2g与液晶光阀2r—样，由作为偏振片的入射侧偏振板21g、入射透过了入射侧偏振板21g的绿色光的液晶面板23g、及作为入射透过了液晶面板23g的绿色光的检偏器的射出侧偏振板25g等构成。入射到液晶光阀2g的绿色光透过入射侧偏振板 21g，从而作为直线偏振光入射到液晶面板23r。此外，液晶光阀2b与液晶光阀2r、2g —样，由作为偏振片的入射侧偏振板21b、入射透过了入射侧偏振板21b的蓝色光的液晶面板23b、及作为入射透过了液晶面板2 的蓝色光的检偏器的射出侧偏振板2 等构成。入射到液晶光阀2b的蓝色光透过入射侧偏振板21b，从而作为直线偏振光入射到液晶面板23b。各液晶面板23r、23g、2;3b是基于作为电信号的影像信号调制光的光调制元件。具体地，液晶面板23r、23g、2;3b是使直线偏振光的偏振轴变化的光调制元件，由具有流动性的液晶材料、夹持该液晶材料的两片玻璃基板、及用于基于影像信号对液晶材料施加电压的透明电极等构成。按照构成影像的像素数设置多个透明电极。各液晶面板23r、23g、2;3b具有入射用于生成影像的光的入射面20a、和射出入射到该入射面20a后被调制的光的射出面20b (参照图4)。入射面20a及射出面20b由夹持液晶材料的玻璃基板构成。而且，在各液晶面板23r、23g、23b中设有多个与各透明电极对应的即分别对应于构成影像的像素的开口部20(参照图4)。开口部20是除去连接在透明电极上的布线和晶体管的部分，是光通过的部分。开口部20在相互正交的纵方向及横方向上排列成格子状。 即，在各液晶面板23r、23g、23b中，在横方向上设置m列、同时在纵方向上设置η列开口部 20。再有，这里的“m”及“η”是任意的自然数。如以上构成的液晶面板23r、23g、2;3b是可在每一开口部20中使入射到入射面20a
7的直线偏振光的偏振轴变化的光调制元件。在液晶面板23r、23g、23b中，偏振轴随着施加在液晶材料上的电压产生变化。具体地，液晶面板23r、23g、2;3b按照如下方式使直线偏振光的偏振轴变化，即施加到构成液晶面板23r、23g、23b的液晶材料的电压越低，则使直线偏振光的偏振轴以光轴为中心较大程度地旋转。由此，各液晶面板23r、23g、2;3b在每一开口部20中控制入射到该入射面20a的直线偏振光的偏振轴。液晶面板23r在每一开口部20中控制入射到入射面20a的红色光的偏振轴，通过使红色光从液晶面板23r的射出面20b射出，从而使红色光透过液晶面板23r。由此，透过了液晶面板23r的红色光入射到结构与偏振片相同的光调制元件即射出侧偏振板25r，通过使红色光透过射出侧偏振板25r，来生成红色影像。此外，液晶面板23g在每一开口部20中控制入射到入射面20a的绿色光的偏振轴，通过使绿色光从液晶面板23g的射出面20b射出，从而使绿色光透过液晶面板23g。由此，透过了液晶面板23g的绿色光入射到结构与偏振片相同的光调制元件即射出侧偏振板 25g，通过使绿色光透过射出侧偏振板25g，来生成绿色影像。此外，液晶面板2 在每一开口部20中控制入射到入射面20a的蓝色光的偏振轴，通过使蓝色光从液晶面板23b的射出面20b射出，从而使蓝色光透过液晶面板23b。由此，透过了液晶面板23b的蓝色光入射到结构与偏振片相同的光调制元件即射出侧偏振板 25b，通过使蓝色光透过射出侧偏振板25b，来生成蓝色的影像。如以上所述，通过各液晶面板23r、23g、2;3b进行使直线偏振光的偏振轴变化的调制，在液晶光阀2r、2g、2b中生成各色的影像，从液晶光阀2r、2g、2b射出各色的影像的光。 然后，各色的影像的光(即透过了液晶光阀2r、2g、2b的红色光、绿色光、蓝色光)入射到双向色棱镜3。如图2 (a)及(b)所示，大致立方体形状的双向色棱镜3是粘贴多个光学部件而形成的颜色合成棱镜，是合成红色光、绿色光、及蓝色光的光合成部件。具体地，双向色棱镜3由四个光学部件即三角棱镜31、32、33、34构成。三角棱镜 31、32、33、34以直角等腰三角形的形状为底面，是从此底面向纵方向(直线方向)延伸的三角柱状的棱镜，分别具有在自纵方向的俯视中成为直角的一个角31b、32b、33b、34b。而且，三角棱镜31、32、33分别以角31b、32b、3!3b为顶角，具有作为与该顶角对置的平面的一个入射面31a、32a、33a。此外，三角棱镜34以角34b为顶角，具有作为与该顶角对置的平面的一个射出面Ma。双向色棱镜3在该棱镜3的内部(即中心部)具有三角棱镜31、32、33、34的四个角31b、32b、3!3b、34b接合的中心接合部3a。设置成在与纵方向正交的平面中，使双向色棱镜3所具备的入射面31a、32a、33a的中央部分别与液晶面板23g、23r、23b的射出面20b的中央部对置。即，在与纵方向正交的平面中，在相同的光轴上设置液晶面板23r、23g、23b的中央部和双向色棱镜3的中心接合部3a。通过接合3lb、32b、33b、:34b，入射面3la、32a、33a及射出面;Ma就构成向纵方向延伸设置的双向色棱镜3的壁面。透过了液晶光阀加的绿色光入射到入射面31a，透过了液晶光阀2r的红色光入射到入射面32a。此外，透过了液晶光阀2b的蓝色光入射到入射面 33 ο从三个方向入射到双向色棱镜3的各色的光被引导至同一方向后被合成。S卩，在经由未图示的透明的粘接剂层接合了四个三角棱镜31、32、33、34的双向色棱镜3中，在其接合部分设置有向射出面3 反射入射到相对射出面3 垂直的入射面32a、33a的红色光及蓝色光的双向色膜(省略图示)。由此，通过由双向色棱镜3合成透过了液晶光阀2r、2g、2b的红色光、绿色光及蓝色光，从而生成3色以上的全彩色的影像。由双向色棱镜3合成的光即全彩色的影像的光从射出面3 射出后入射到作为投射部的投射透镜16。然后，投射透镜16将影像的光投射在屏幕或墙壁等平面上，由此投影仪1显示影像。如以上所述，投影仪1包括作为为了生成影像而调制光的多个光调制元件的液晶面板23r、23g、23b ；合成由各液晶面板23r、23g、2;3b调制的影像显示用的光的双向色棱镜3 ；和投射由双向色棱镜3合成的光的投射透镜16。在此，本实施方式的投影仪1具备透镜阵列4(参照图1)，作为按照入射到双向色棱镜3的光避开其中心接合部3a的方式变更光路的光路变更部件。如图3 (a)及(b)所示，薄板状的透镜阵列4是具有入射被调制的光(具体是透过了液晶面板23r、23g、2;3b的光)的入射面即平面40a、和射出入射到平面40a的光的射出面即曲面40b的微透镜阵列。曲面40b是透镜阵列4所具有的透镜41的凸面。S卩，透镜阵列 4具有多个在垂直于纵方向的横方向上排列设置的透镜41。而且，各透镜41具有向使光透过的方向突出的凸面即曲面40b，这些曲面40b构成为从透镜阵列4射出光的射出面。为了在液晶面板23r、23g、2;3b中，按排列设置在横方向上的每一开口部20变更光路，优选透镜阵列4具有m个透镜41。再有，基于简化透镜阵列4的图示的观点，在附图中， 图示了在横方向上排列设置了 12个透镜41的透镜阵列4。在本实施方式中，构成为向纵方向延伸设置透镜41，且透镜41的剖面形状在纵方向上无变化。即，如图3 (a)所示，是1个透镜41成为圆柱的一部分的形状，透镜41的曲面 40b是圆柱状。如图4所示，在射出面20b上设置有透镜阵列4。再有，图4虽然图示了设置在液晶面板23g的射出面20b上的透镜阵列4，但在液晶面板23r、2!3b的射出面20b上也同样构成透镜阵列4。即，在各液晶面板23r、23g、23b的射出面20b上设置有透镜阵列4。例如， 经由透明的粘接剂层(省略图示)粘贴透镜阵列4的平面40a，从而相对于液晶面板23r、 23g、23b固定透镜阵列4。如以上所述，在设置于各液晶面板23r、23g、2;3b上的透镜阵列4中，与开口部20 的每一个对应地设置有透镜41。即，构成为通过了一个开口部20的光透过一个透镜41。再有，也可以构成为一个透镜41对应两个以上的开口部20。而且，构成为在垂直于纵方向的剖面中，相对于开口部20的中心轴A，与该开口部 20对应的透镜41的光轴B随着射出面20b中的该开口部20的位置，偏心的程度不同。下面，参照图4(a) (c)来说明开口部20的中心轴与通过了该开口部20的光所透过的透镜 41的光轴B的关系。再有，在此所说的“光轴B”是在正交于纵方向的剖面中具有对称性的透镜41的对称轴(即中心轴)。图4(a) (c)示出与纵方向正交的剖面，图4(a)示出多个透镜41中的设置在射出面20b的中央部的透镜41a的光轴B和与该透镜41a对应的开口部20的中心轴A的关系。此外，图4(c)示出多个透镜41中的设置在射出面20b的端部的透镜41c的光轴B和与该透镜41c对应的开口部20的中心轴A的关系。此外，图4(b)示出设置在比透镜41a 更偏射出面20b的端部侧且比透镜41c更偏射出面20b的中央部侧的透镜41b的光轴B、和与该透镜41b对应的开口部20的中心轴A的关系。如图4(a)所示，设置在射出面20b的中央部的透镜41a的光轴B相对于透过该透镜41a的光所通过的开口部20的中心轴A，向射出面20b的端部侧偏心。透镜41a的光轴 B和与透镜41a对应的开口部20的中心轴A的间隔比透镜41b的光轴B和与透镜41b对应的开口部20的中心轴A的间隔大。在本实施方式中，随着从透镜41a向透镜41b，透镜 41的光轴B、和与该透镜41对应的开口部20的中心轴A的间隔变小，如图4(b)所示，透镜 41b的光轴B和与透镜41b对应的开口部20的中心轴A也相同。此外，如图4(c)所示，设置在射出面20b的端部的透镜41c的光轴B相对于透过该透镜41c的光所通过的开口部20的中心轴A，向射出面20b的中心部侧偏心。S卩，在本实施方式中，随着从透镜41b向透镜41c，透镜41的光轴B和与该透镜41对应的开口部20 的中心轴A的间隔变大。因此，在射出面20b的中央部侧和端部侧，相对于开口部20的中心轴A，通过了该开口部20的光所透过的透镜41的光轴B向个别方向偏心。具备如以上的结构的透镜阵列4使从液晶面板23r、23g、2;3b射出的光折射，从而变更光路。下面参照作为示意图的图5(a)及(b)，具体地说明由透镜阵列4变更的光路。 再有，与纵方向正交的剖视图即图5图示了由设置在液晶面板23g的透镜阵列4折射的光， 设置在液晶面板23r、23b的透镜阵列4也同样折射光。如图5(a)及(b)所示，由于来自光源11的光被聚光透镜14聚光的同时，入射到液晶光阀2r、2g、2b，所以光从规定范围的角度入射到液晶面板23g。图5 (a)是表示从横方向的一方倾斜地入射到液晶面板23g的光Ll的光路的图，图5(b)是表示从横方向的另一方倾斜地入射到液晶面板23g的光L2的光路的图。如图5(a)及(b)所示，透镜阵列4将从液晶面板23g的射出面20b的中央部射出的光Li、L2折射到射出面20b的端部侧。具体地，透镜阵列4在设置于射出面20b的中央部的透镜41a中，使从射出面20b射出的光向射出面20b的横方向上的端部侧折射。因此， 如图6 (a)所示，透过了液晶光阀2g的绿色光避开双向色棱镜3的中心接合部3a，从双向色棱镜3的射出面3 射出。此外，如图6(b)所示，透过了液晶光阀2r的红色光避开双向色棱镜3的中心接合部3a，从双向色棱镜3的射出面3 射出。此外，如图6(c)所示，透过了液晶光阀2b的蓝色光避开双向色棱镜3的中心接合部3a，从双向色棱镜3的射出面3 射出。并且，如图5(a)及(b)所示，透镜阵列4将从液晶面板23g的射出面20b的端部射出的光Li、L2折射到射出面20b的中央部侧。具体地，透镜阵列4在设置于射出面20b 的端部的透镜41c中，使从射出面20b射出的光向射出面20b的横方向上的中央部侧折射。 因此，如图6(a)所示，可抑制透过液晶光阀2g后入射到双向色棱镜3的绿色光在双向色棱镜3的壁面即入射面32a、33a中被反射。此外，如图6(b)所示，可抑制透过液晶光阀2r 后入射到双向色棱镜3的红色光在双向色棱镜3的壁面即入射面3 及射出面3 中被反射。如图6(c)所示，可抑制透过液晶光阀2b后入射到双向色棱镜3的蓝色光在双向色棱镜3的壁面即入射面33a及射出面34a中被反射。
在现有的投影仪中，如图8所示，透过了液晶光阀102g的端部的光朝向棱镜103 的壁面132a、133a入射到棱镜103。由于这样入射的光在棱镜103的壁面13h、133a中被反射，所以存在如图9所示那样影像的端部变暗或产生漏光的隐患。因此，在本实施方式中，可抑制入射到双向色棱镜3 (光合成部件)的光因在其壁面即入射面32a、33a及射出面 34a中被反射而产生的光的利用效率的降低。根据本实施方式的投影仪1，可得到以下的效果。(1)投影仪1包括棱镜阵列4，作为按照入射到双向色棱镜3的光避开中心接合部 3a的方式变更光路的光路变更部件。因此，通过棱镜阵列4变更光的光路，以便入射到双向色棱镜3的光避开中心接合部3a。因此，可抑制入射到双向色棱镜3的光在中心接合部3a 漫反射的情形等。此外，由于入射到双向色棱镜3而避开中心接合部3a的光可用于影像的显示，所以与入射到双向色棱镜3的光在中心接合部3a中被吸收的结构相比，利用于影像显示的光的利用效率高。因此，根据上述结构，可抑制双向色棱镜3中的光的利用效率的下降，并且在影像中不会产生双向色棱镜3的中心接合部3a的影子。(2)按照入射到双向色棱镜3的光避开中心接合部3a的方式变更光路的光路变更部件由具有多个透镜41的透镜阵列4构成。因此，可通过各棱镜41精密地变更光路。(3)构成透镜阵列4的透镜41的曲面40b是圆柱状。因此，与透镜41的曲面40b 为球面状的情形相比，可简化透镜阵列4的剖面形状。(4)在液晶面板23r、23g、23b中设置有与构成影像的像素的每一个对应的开口部 20，并且与开口部20的每一个相对应地设置有透镜41。因此，可在每一开口部20中变更光路。此外，在构成透镜阵列4的透镜41的曲面40b是圆柱状的情况下，能在横方向上排列的每一开口部20中变更光路，且可由一个透镜41构成与在纵方向上排列的开口部20的每一个相对应的透镜。(5)液晶面板23r、23g、2;3b具有射出被调制的光(S卩，偏振轴被控制的光)的射出面20b，透镜阵列4将从液晶面板23r、23g、2;3b的射出面20b的中央部射出的光折射到该射出面20b的端部侧(即，远离光轴的方向)。因此，即使在将液晶面板23r、23g、23b的中央部和中心接合部3a设置于相同的光轴上的情况下，也能够通过使光向射出面20b的端部侧折射，从而使光避开中心接合部3a。(6)棱镜阵列4将从液晶面板23r、23g、23b的射出面20b的端部射出的光折射到该射出面20b的中央部侧(即，靠近光轴的方向)。因此，能抑制入射到双向色棱镜3的光在双向色棱镜3的壁面(入射面32a、33a及射出面34a)中被反射。因此，能抑制因双向色棱镜3的壁面中的光的反射而产生的影像的端部的光量下降。(7)投影仪1具备与光的三基色对应的三个液晶面板23r、23g、2;3b作为光调制元件，并且分别在液晶面板23r、23g、2;3b上设置有透镜阵列4。因此，由于变更光路来使透过了各液晶面板23r、23g、23b的光分别避开双向色棱镜3所具有的中心接合部3a，所以在所谓的3板式的液晶投影仪1中，可有效地抑制在影像中产生双向色棱镜3的中心接合部3a 的影子。此外，根据本实施方式的液晶面板23r、23g、23b，可得到如下的效果。(8)在为了生成影像而调制光的光调制元件即液晶面板23r、23g、23b中，在射出面20b上设置有使从该射出面20b的中央部射出的光向射出面20b的端部侧折射的透镜阵列4。因此，通过将液晶面板23r、23g、2;3b的中央部和中心接合部3a设置在相同的光轴上， 从而使光避开中心接合部3a。其结果，可得到上述(1)的效果。此外，可得到上述(6)的效再有，本发明不限于上述实施方式，根据本发明的宗旨可进行各种设计变更，这些并不排除在本发明的范围之外。例如，上述实施方式既可以按如下方式进行变更，也可以组合以下的变更加以实施。 在上述实施方式中，也可以由具有球面状的透镜的透镜阵列(未图示)构成光路变更部件。即，与液晶面板23r、23g、2;3b相同，可由在横方向上设置m列、同时在纵方向上设置η列球面状透镜的透镜阵列构成光路变更部件，即使是这样的结构也可以与开口部20 的每一个对应地设置透镜。·在上述实施方式中，也可以由具有图7所示的多个棱镜要素51的棱镜阵列5构成光路变更部件。以下详细说明图7所示的棱镜阵列5。如图7 (a)及(b)所示，薄板状的棱镜阵列5是具有入射被调制的光的入射面即平面50a、和射出入射到平面50a的光的射出面即平面50b的微棱镜阵列。平面50b是棱镜阵列5所具有的棱镜要素51的壁面。即，棱镜阵列5具有多个在横方向上排列设置的棱镜要素51。而且，各棱镜要素51具有相对横方向构成0度以上的规定的角度的壁面即平面 50b，这些平面50b被构成为使光从棱镜阵列5射出的射出面。为了在液晶面板23r、23g、23b中按排列设置于横方向上的每一开口部20变更光路，优选棱镜阵列5具有m个棱镜要素51。再有，基于简化棱镜阵列5的图示的观点，在附图中，图示了在横方向上排列设置了 10个棱镜要素51的棱镜阵列5。此外，构成为向纵方向延伸设置图7所示的棱镜要素51，棱镜要素51的剖面形状在纵方向上无变化。即，棱镜要素51为角柱状。棱镜阵列5与透镜阵列4 一样，被设置在各液晶面板23r、23g、23b的射出面20b 上。由此，设置在液晶面板23r、23g、2;3b上的棱镜阵列5与透镜阵列4 一样，与开口部20的每一个对应地设置棱镜要素51，以便通过了一个开口部20的光透过一个棱镜要素51。再有，也可以构成为一个棱镜要素51与两个以上的开口部20对应，图7所示的棱镜要素51b 与两个开口部20对应。而且，构成为在垂直于纵方向的剖面中，棱镜要素51所具有的平面50b相对于横方向的倾斜成为与透过该棱镜要素51的光所通过的开口部20的射出面20b中的位置相对应的程度。因此，设置在射出面20b的中央部的棱镜要素51a、设置在射出面20b的端部的棱镜要素51c、和设置在比棱镜要素51a更偏射出面20b的端部侧且比棱镜要素51c更偏射出面20b的中央部侧的棱镜要素51b中，这些平面50b的倾斜状态不同。具体地，多个棱镜要素51中设置在射出面20b的中央部的棱镜要素51a的平面 50b相对横方向倾斜成随着朝向射出面20b的端部侧，棱镜要素51a变厚。而且，随着从棱镜要素51a朝向棱镜要素51b，棱镜要素51所具有的平面50b相对于横方向的倾斜程度变小，棱镜要素51b的平面50b相对于横方向变成平行。此外，多个棱镜要素51中设置在射出面20b的端部的棱镜要素51c的平面50b相对于横方向倾斜成随着朝向中央部侧，棱镜要素51a变厚。在图7所示的棱镜阵列5中，棱镜要素51a和棱镜要素51c所具有的平面50b朝向互不相同的方向倾斜，随着从棱镜要素51b朝向棱镜要素51c，棱镜要素51所具有的平面50b相对于横方向的倾斜程度变大。棱镜阵列5与透镜阵列4 一样，使从液晶面板23r、23g、23b的射出面20b的中央部射出的光Li、L2向射出面20b的端部侧折射。具体地，棱镜阵列5在设置于射出面20b 的中央部的棱镜要素51a中，使从射出面20b射出的光向射出面20b的横方向中的端部侧折射。并且，棱镜阵列5与透镜阵列4 一样，使从液晶面板23r、23g、23b的射出面20b的端部射出的光Li、L2向射出面20b的中央部侧折射。具体地，棱镜阵列5在设置于射出面 20b的端部的棱镜要素51a中，使从射出面20b射出的光向射出面20b的横方向中的中央部侧折射。如上所述，即使光路变更部件是具有多个棱镜要素51的棱镜阵列5，也能得到基于上述(1) (8)的效果。具体地，能通过各棱镜要素51精密地变更光路，此外，与光路变更部件是具有球面状的透镜的透镜阵列的情形相比，能简化光路变更部件的剖面形状。此外，能在与像素对应的每一开口部20中变更光路。并且，能在横方向上排列的每一开口部 20中变更光路，且可由一个棱镜要素51构成与排列在纵方向上的开口部20的每一个相对应的棱镜要素。 光路变更部件也可以不设置在液晶面板23r、23g、2;3b上。例如，也可以在构成液晶光阀2r、2g、2b的射出侧偏振板25r、25g、2^等其它的光调制元件中设置光路变更部件。 此外，也可以独立于光调制元件而设置光路变更部件。 设置有光路变更部件的光调制元件也可以不是液晶面板23r、23g、23b，光路变更部件也可以不设置在液晶光阀2r、2g、2b上。例如，在由交叉双向色棱镜合成从对应光的三基色的三个LED (Light Emitting Diode)射出的红色光、绿色光、及蓝色光来生成光源的白色光的投影型影像显示装置(未图示)中，也可以是具备上述光路变更部件的结构。再有，在上述实施方式中，虽然在液晶面板23r、23g、2;3b的射出面20b上粘贴并固定了透镜阵列4，但也可以是将透镜阵列4组装到液晶面板23r、23g、23b内的结构。·如果在内部具有接合了多个光学部件的角的中心接合部，则即使是交叉双向色棱镜以外的光合成部件，也能应用本发明来得到上述效果。
权利要求
1.一种投影型影像显示装置，具备对影像显示用的光进行合成的光合成部件和对由上述光合成部件合成的光进行投射的投射部，上述光合成部件具有在该光合成部件的内部接合了多个光学部件的角的中心接合部，该投影型影像显示装置的特征在于，包括光路变更部件，其按照入射到上述光合成部件的光避开上述中心接合部的方式，变更光路。
2.根据权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于， 上述光路变更部件由具有多个透镜的透镜阵列构成。
3.根据权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于， 上述透镜的曲面是圆柱状。
4.根据权利要求2或3所述的投影型影像显示装置，其特征在于，上述投影型影像显示装置包括为了生成影像而调制光的多个光调制元件，上述光合成部件对由上述光调制元件的每一个调制的光进行合成，作为影像显示用的光，在上述光调制元件中设置有与构成影像的像素的每一个对应的开口部，与上述开口部的每一个对应地设置有上述透镜。
5.根据权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于， 上述光路变更部件由具有多个棱镜要素的棱镜阵列构成。
6.根据权利要求5所述的投影型影像显示装置，其特征在于，上述投影型影像显示装置包括为了生成影像而调制光的多个光调制元件，上述光合成部件对由上述光调制元件的每一个调制的光进行合成，作为影像显示用的光，在上述光调制元件中设置有与构成影像的像素的每一个对应的开口部，与上述开口部的每一个对应地设置有上述棱镜要素。
7.根据权利要求4或6所述的投影型影像显示装置，其特征在于， 上述光调制元件具有射出被调制的光的射出面，上述光路变更部件使从上述射出面的中央部射出的光向该射出面的端部侧折射。
8.根据权利要求7所述的投影型影像显示装置，其特征在于，上述光路变更部件使从上述射出面的端部射出的光向该射出面的中央部侧折射。
9.根据权利要求4、6、7、8中的任意一项所述的投影型影像显示装置，其特征在于， 上述投影型影像显示装置具备与光的三基色对应的三个液晶面板作为上述光调制元件，透过了上述液晶面板的每一个的光入射到上述光合成部件并被合成，在上述液晶面板的每一个上设置有上述光路变更部件。
10.一种光调制元件，其为了生成影像而调制光，并且具有射出被调制的光的射出面， 该光调制元件的特征在于，在上述射出面上设置有使从该射出面的中央部射出的光向该射出面的端部侧折射的光路变更部件。
11.根据权利要求10所述的光调制元件，其特征在于，上述光路变更部件还使从上述射出面的端部射出的光向该射出面的中央部侧折射。
全文摘要
本发明提供一种投影型影像显示装置及光调制元件，能够在影像中不产生光合成部件的中心接合部的影子，且能抑制光合成部件中的光的利用效率的下降。作为投影型影像显示装置的液晶投影仪(1)包括对影像显示用的光进行合成的交叉双向色棱镜(3)、和投射由交叉双向色棱镜(3)合成的光的投射透镜(16)；交叉双向色棱镜(3)具有在该交叉双向色棱镜(3)的内部接合了多个三角棱镜的角的中心接合部(3a)。而且，液晶投影仪(1)具备透镜阵列(4)，作为按照入射到交叉双向色棱镜(3)的光避开中心接合部(3a)的方式变更光路的光路变更部件。
文档编号G02B3/00GK102213905SQ20111009480
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年4月9日
发明者石井孝治 申请人:三洋电机株式会社