图像投射装置和颜色分离/组合光学系统的制作方法

专利名称：图像投射装置和颜色分离/组合光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像投射装置。
背景技术：
常规上，图像投射装置使用诸如液晶元件的图像调制元件来根据图像信号调制入射在其上的线性偏振光的偏振方向，以获得高对比度图像。这种类型的图像投射装置的挑战之一是在不降低图像质量的情况下，优化第一线性偏振方向的光的使用，同时阻挡第二 (正交)偏振方向的光。为此目的，提出了各种解决方案。例如，在常见的图像投射装置中，偏振板布置在二向色反射镜(颜色分离元件)和偏振分束器之间，所述偏振分束器分解 (analyze)被图像调制元件调制的光。据称，这种布置被用于获得具有足够高的对比度的图像。Nakanishi等人(“Nakanishi”)的美国专利No. 6，183，090论述了一种图像投射装置，在该图像投射装置中，来自光源的光被引导通过偏振分束器到达图像调制元件。在 Nakanishi所公开的图像投射装置中，通过在偏振分束器的入射侧布置偏振板来提高入射在图像调制元件上的光的偏振度。更具体地讲，由于S偏振光入射在将红色、绿色和蓝色波长波段中的光引向图像调制元件的偏振分束器上，所以在每个偏振分束器的入射侧布置吸收或反射P偏振光的偏振板，以使得仅S偏振光被透射。然而，由于偏振板吸收还反射偏振光的需要被透射的一部分，所以穿过偏振板的光量减小。因此，存在下述问题，即，虽然可通过提供偏振板来获得高对比度，但是投射的图像比当在每个偏振分束器的入射侧没有插入偏振板时暗。

发明内容
根据本发明的一方面，一种图像投射装置，所述图像投射装置被配置为将来自光源的光束引向第一图像调制元件和第二图像调制元件，并将被第一图像调制元件和第二图像调制元件调制的光朝向像面投射。所述图像投射装置包括第一颜色分离元件，所述第一颜色分离元件被配置为反射第一颜色光的第一线性偏振光，以将第一线性偏振光引向第一图像调制元件侧，并透射第一颜色光的第二线性偏振光，以将第二线性偏振光引向第二图像调制元件侧。在从第一颜色分离元件到第一图像调制元件的光路或者从第一颜色分离元件到第二图像调制元件的光路中，布置偏振板，所述偏振板吸收或反射第一线性偏振光或第二线性偏振光的不必要的偏振光，并且在另一个光路中，不布置偏振板。从以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的进一步的特征和方面将变得清楚。


并入说明书中作为说明书的一部分的附图示出本发明的示例性实施例、特征和方面，并与描述一起用于解释本发明的原理。
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图1示出根据第一示例性实施例的图像投射装置。图2A和2B是示出根据第一示例性实施例的二向色反射镜的特性的曲线图。图3示出根据第二示例性实施例的图像投射装置。图4是示出根据第二示例性实施例的二向色反射镜的特性的曲线图。图5示出根据第三示例性实施例的图像投射装置。图6是示出根据第三示例性实施例的二向色反射镜的特性的曲线图。图7示出根据第四示例性实施例的图像投射装置。图8示出根据第五示例性实施例的图像投射装置。图9A和9B是示出根据第五示例性实施例的二向色反射镜的特性的曲线图。
具体实施例方式以下，将参照附图对本发明的各种示例性实施例、特征和方面进行详细描述。现在将使用附图对本发明的示例性实施例进行描述。在图中，粗黑线表示分解不必要的光的偏振板。在示例性实施例的以下描述中，术语“红色波段”、“绿色波段”和“蓝色波段”分别表示与可见光区域中的红色、绿色和蓝色波长对应的光波长波段。此外，“P偏振光”和“S 偏振光”被定义为具有彼此正交的线性偏振方向的光，在一些情况下，可互换地称为“第一线性偏振光”或“第二线性偏振光”。在使用反射型图像调制元件的实施例中，“P偏振光” 和“S偏振光”由作为入射面的布置在图像调制元件和组合元件之间的偏振划分表面限定。图1示出根据第一示例性实施例的彩色图像投射装置。图1中的链线表示聚光透镜15的光轴或者投射透镜四的光轴。在图1中，光源单元10发射具有与可见光区域中的红色、绿色和蓝色对应的波长波段的非偏振光。从光源单元10发射的光被反射器(抛物面镜)11反射，并被第一复眼透镜12 (第一透镜阵列)划分为多个光束。光束被第一复眼透镜12汇聚在第二复眼透镜 13 (第二透镜阵列)或PS转换元件(偏振光转换元件)14附近。其后，在PS转换元件14 的作用下光被校准为S偏振光(偏振光束)。其光束被对准在同一偏振方向上的这种S偏振光透射穿过聚光透镜15，并入射在第一二向色反射镜16 (第一颜色分离元件、光路分离元件)上。第一二向色反射镜16具有偏振光划分功能和颜色分离功能；具体地讲，它基于入射光的波长波段和偏振方向将入射在其上的S偏振光划分为不同的光路。在本说明书中， 将从光源单元10到聚光透镜15的光路中所包括的元件统称为照明光学系统。虽然通过照明光学系统入射在第一二向色反射镜16上的光的大部分被PS转换元件14对准为S偏振光，但是作为不必要的光的一些P偏振光也入射在第一二向色反射镜16上。尽管以下将更详细地描述这种操作，但是除了颜色分离功能之外，根据本发明的第一二向色反射镜16和第二二向色反射镜17还具有偏振光划分功能。在入射在第一二向色反射镜16上的光之中，红色波段中的S偏振光(图1中的箭头Rl)被第一二向色反射镜16反射，朝向反射镜21穿过中继透镜20，中继透镜22将被反射镜21反射的光引向偏振分束器M。以下将从第一二向色反射镜16直到被第一二向色反射镜16反射的红色波段中的S偏振光入射在偏振分束器M上的点的光路称为“R光路”。 构成入射在偏振分束器M上的光的大部分的S偏振光束被偏振分束器M的偏振划分表面反射，并入射在用于红色的反射型液晶面板观(反射型图像调制元件)上。反射型液晶面板观将入射在液晶面板观上的光调制为图像光(P偏振光)和非图像光(S偏振光)。图像光(P偏振光)透射穿过偏振分束器M的偏振划分表面，被正交二向色棱镜25反射，穿过投射透镜四(投射光学系统)，并投射在屏幕(投射表面或像面)上。另一方面，被用于红色的反射型液晶面板观反射的非图像光(S偏振光)再次被偏振分束器M的偏振划分表面反射，并沿着R光路朝向光源10折回。这里，“图像光”指的是在从液晶面板观发射之后入射在投射透镜四上的光，“非图像光”指的是其偏振方向与图像光的偏振方向正交并且在从液晶面板观发射之后朝向光源10折回的光。相同的定义应用于从液晶面板沈和27 发射的光。此外，正交二向色棱镜25具有用于基于其中所包括的两个膜的作用组合三种颜色和将组合的颜色弓I向投射透镜四(投射光学系统)的作用。在入射在第一二向色反射镜16上的光之中，作为不必要的光的红色波段中的P偏振光透射穿过第一二向色反射镜16，入射在第二二向色反射镜17 (第二颜色分离元件、光路分离元件)上。类似地，入射在第一二向色反射镜16上的蓝色波段和绿色波段中的S偏振光(图1中的箭头R2)透射穿过第一二向色反射镜16，并被引向第二二向色反射镜17。接着，绿色波段中的S偏振光(图1中的箭头肪)被第二二向色反射镜17和偏振分束器23反射，然后入射在用于绿色的反射型液晶面板27上，并在其中被调制。以下，将直到被第二二向色反射镜17反射的绿色波段中的S偏振光入射在偏振分束器23上的点为止的光路称为“G光路”。被反射型液晶面板27调制的图像光透射穿过偏振分束器23的偏振划分表面，穿过正交二向色棱镜25，并被引向投射透镜四。非图像光再次被偏振分束器 23的偏振划分表面反射，并沿着G光路朝向光源10折回。另一方面，入射在第二二向色反射镜17上的绿色波段和红色波段中的P偏振光透射穿过第二二向色反射镜17，并被引向线栅(WG)偏振板(以下，“WG 18”)。此外，入射在第二二向色反射镜17 (图1中的R4)上的蓝色波段中的P偏振光和蓝色波段中的S偏振光也透射穿过第二二向色反射镜17，并入射到WG 18上。WG 18还可以是由多层膜形成的普通偏振板(一种反射不必要的光的偏振板)。本示例性实施例中的WG 18 (偏振板)透射S偏振光，并反射红色、绿色和蓝色波段中的光的P偏振光(即，可见波长区域中的基本上所有P偏振光)。此外，由于WG 18如图1所示布置，所以不必要的红色、蓝色和绿色P偏振光(图1中的箭头R3)被WG 18反射， 并朝向光源10折回。另一方面，蓝色波段中的S偏振光(R4)不被WG 18反射，而是透射穿过WG 18，然后被偏振分束器19反射，并被用于蓝色的反射型液晶面板周制。以下将直到透射穿过第二二向色反射镜17的蓝色波段中的光入射在偏振分束器19上的点为止的光路称为“B光路”。被反射型液晶面板沈调制的图像光透射穿过偏振分束器19，穿过正交二向色棱镜25，并被引向投射透镜四。非图像光再次被偏振分束器19反射，并沿着B光路朝向光源10折回。这里，第一二向色反射镜16和第二二向色反射镜17、偏振分束器19、23和 24、中继透镜20和22、反射镜21、WG 18和正交二向色棱镜25为构造颜色分离/组合光学系统的元件。图2A和2B分别示出第一二向色反射镜16和第二二向色反射镜17的特性。实线表示当如此偏振的光与第一二向色反射镜16或第二二向色反射镜17相互作用时P偏振光的光谱特性，虚线表示当如此偏振的光与第一二向色反射镜16或第二二向色反射镜17相互作用时S偏振光的光谱特性。水平轴表示波长(nm)，垂直轴表示透射率(％)。第一二向色反射镜16(图2A)具有下述特性，即，仅反射(阻挡)红色波段中的S偏振光，并透射蓝色波段和绿色波段中的S偏振光以及蓝色、绿色和红色波段中的P偏振光。第二二向色反射镜17(图2B)具有下述特性，即，反射(阻挡)红色波段和绿色波段中的S偏振光，并透射蓝色波段中的S偏振光以及蓝色、绿色和红色波段中的P偏振光。更具体地讲，常规的二向色反射镜不管光是必要的偏振光还是不必要的偏振光， 都分离每个波长的光路。因此，需要在每个光路中提供偏振板，以获得足够的对比度。然而， 由于将透射穿过偏振板的光的透射率为大约92%，所以大约8%的光损失。相反，在第一示例性实施例中，除了常规的波长分离能力之外，第一二向色反射镜 16还具有偏振光划分能力。此外，由于具有高的(接近100%的)偏振划分膜反射率的S 偏振光被引向用于红色的反射型液晶面板观，所以不必在红色波段光路(R光路)中插入偏振板。另外，作为不必要的光(使对比度降低的光)的P偏振光束不入射在用于红色的反射型液晶面板观上。因此，由于可减少红色波段中损失的光量，所以可获得比当在R光路中插入偏振板时更亮的投射图像。此外，即使仅第一二向色反射镜16具有偏振光划分作用，在本发明中也可获得显著有利的效果。然而，在本示例性实施例中，第二二向色反射镜17也设有对于红色波段和绿色波段中的光的偏振光划分能力。更具体地讲，第二二向色反射镜17划分S偏振光束和P偏振光束，S偏振光束为必要的偏振光束，P偏振光束为不必要的偏振光束。S偏振光束入射在用于绿色的反射型液晶面板27上，不必要的P偏振光入射在WG 18偏振板上。因此，不再需要将偏振板插入在第二二向色反射镜17和偏振分束器23之间(仅绿色波段中的光沿着其行进的光路)。因此，除了红色波段中的光之外，还可减少绿色波段中损失的光(入射在用于绿色的反射型液晶面板27上的光)的量。现在将更详细地考虑不必要的光。如果作为不必要的光的P偏振光束被第一二向色反射镜16和第二二向色反射镜17汇聚在蓝色波段光路中，并且如果这个不必要的光被单个偏振板(WG 18)反射，则不必在绿色波段光路中布置偏振板。因此，可减少由于偏振板而损失的光量，从而可获得更亮的投射图像。更具体地讲，在本示例性实施例中，二向色反射镜16(颜色分离元件)反射红色波长波段中的光(第一颜色光)的S偏振光(第一线性偏振光)，以将它引向用于红色的反射型液晶面板28 (第一图像调制元件侧)。另一方面，二向色反射镜16透射红色波长波段中的光(第一颜色光)的P偏振光(第二线性偏振光)，并将它引向用于蓝色的反射型液晶面板沈(第二图像调制元件侧)。偏振板(WG 18)仅布置在二向色反射镜16和用于红色的反射型液晶面板观之间的光路或者二向色反射镜16和用于蓝色的反射型液晶面板沈之间的光路之一中。在另一个光路中不布置偏振板。因此，红色波长波段中的光量增大，从而可获得更亮的投射图像。另一个有益效果是可减少布置在二向色反射镜16和偏振分束器( 或26)之间的偏振板的数量，从而可提供低成本的图像投射装置。更具体地讲，通过选择性地将不必要的光引向特定光路并将偏振板仅布置在该光路中，可将布置在二向色反射镜和偏振分束器之间的偏振板的数量减至一个。
此外，另一个有益效果是，由于通过使第一二向色反射镜和第二二向色反射镜具有图2A和2B中所示的特性，仅需要存在光在反射和透射之间切换的一个波长(截止波长)，所以可简化二向色反射镜膜的结构。第一二向色反射镜和第二二向色反射镜的特性不限于图2A和2B中所示的特性。 例如，即使第二二向色反射镜17具有下述特性，也可获得相同的有益效果，所述特性透射蓝色波段和红色波段中的S偏振光，但反射绿色波段中的S偏振光，并透射蓝色、红色和绿色波段中的P偏振光。换句话讲，根据本示例性实施例，图像投射装置将来自光源的光束引向多个图像调制元件，并通过投射光学系统将被多个图像调制元件调制的光投射到表面上。这种图像投射装置具有PS转换元件14和颜色分离元件(第一二向色反射镜16)，PS转换元件14将来自光源的光束的偏振方向对准为S偏振光束(在同一方向上)，颜色分离元件(第一二向色反射镜16)分离S偏振光束和P偏振光，S偏振光束的偏振方向被偏振光转换元件对准在同一方向上，P偏振光中的一些作为不必要的光留下。此外，图像投射装置具有WG 18， WG 18分解第一二向色反射镜16和图像调制元件之间的被颜色分离元件分离的不必要的光。这种偏振板仅布置在分离的光路之一中。以另一种方式陈述，根据本示例性实施例的图像投射装置具有第一颜色分离元件 (第一二向色反射镜16)，其将从光源单元10发射的光束分离为第一颜色光Rl及第二颜色光R2和R3。图像投射装置还具有第二颜色分离元件(第二二向色反射镜17)，其将第二颜色光R2和R3分离为第三颜色光R5和第四颜色光R4。此外，图像投射装置具有调制并反射第一颜色光Rl的第一反射型液晶面板28 (反射型图像调制元件)、调制并反射第三颜色光 R5的第二反射型液晶面板27和调制并反射第四颜色光R4的第三反射型液晶面板26。另外，图像投射装置具有第一偏振分束器对、第二偏振分束器23和第三偏振分束器19，第一偏振分束器M布置在第一二向色反射镜16和第一反射型液晶面板观之间，第二偏振分束器23布置在第二二向色反射镜17和第二反射型液晶面板27之间，第三偏振分束器19布置在第一二向色反射镜16和反射型液晶面板沈之间。图像投射装置还具有正交二向色棱镜25(组合元件)和WG 18，正交二向色棱镜25用于组合被第一反射型液晶面板、第二反射型液晶面板和第三反射型液晶面板调制的光，WG 18用于分解不必要的偏振光束(不必要的光)。第一二向色反射镜16具有将第一、第三和第四颜色光的不必要的光引向第二颜色光被第一二向色反射镜16分离的侧的特性。第二二向色反射镜17具有将第一颜色光、第三颜色光和第四颜色光的不必要的光引向第四颜色光被第二二向色反射镜17分离的侧的特性。被第二二向色反射镜17划分的不必要的光被布置在第三偏振分束器19的入射侧的 WG 18分解。甚至更具体地讲，第一二向色反射镜16反射第一颜色光的S偏振光，并透射第一颜色光的P偏振光束以及第二颜色光的S偏振光束和P偏振光束。第二二向色反射镜17 反射第三颜色光的S偏振光，并透射第三颜色光的P偏振光束、第一颜色光的P偏振光束以及第四颜色光的S偏振光束和P偏振光束。因此，不必要的光(P偏振光束)汇聚在特定光路中，从而可使用单个偏振板来执行分解，这是更好的。仍然甚至更具体地讲，第三颜色光R5为蓝色波段中的光。因此，具有比蓝色波段更高的相对发光度的红色波段和绿色波段中损失的光量可减小，从而可获得更亮的投射图像。作为本示例性实施例的修改示例，被插入以反射(或吸收)不必要的光的单个偏振板的位置不限于上述位置，只要位置在第一二向色反射镜16与偏振分束器19和23之间的光路中即可。例如，可通过将偏振板布置在第二二向色反射镜17和偏振分束器23之间来实现更亮的照明，这是因为在这个位置，没有红色光和蓝色光的光量损失。在这种情况下， 第二二向色反射镜可具有下述特性，即，反射所有波段中的P偏振光和红色波段中的S偏振光，并仅透射蓝色波段中的S偏振光。在以上配置中，虽然偏振板布置在第二二向色反射镜17和偏振分束器19之间，从而仅在具有最低相对发光度的蓝色波段光路中布置偏振板，但是本发明不限于此。例如，一个偏振板可布置在第二二向色反射镜17和偏振分束器19之间，另一个偏振板可布置在第二二向色反射镜17和偏振分束器23之间。此外，由于蓝色波段中的光量比插入偏振板时高，所以即使偏振板不布置在第一二向色反射镜16和偏振分束器M之间，也可获得本发明的有益效果。然而，像本示例性实施例中那样，尤其优选的是，将WG 18布置在偏振分束器19和第二二向色反射镜17之间的光路中，偏振分束器19用于分解从用于蓝色的液晶面板出射的光。这是因为具有比蓝色波段中的光更高的相对发光度的光的损失量可被抑制，从而可获得感觉更亮的投射图像。虽然本示例性实施例中的第一二向色反射镜和第二二向色反射镜具有板形，但是即使它们是棱镜型二向色反射镜，也可获得相同的有益效果。此外，虽然本示例性实施例中的偏振分束器被描述为棱镜型偏振分束器，但是对于板形的偏振分束器，可获得相同的有益效果。现在将对在本示例性实施例中可获得甚至更好的光学性能(对比度或亮度)的条件进行描述。首先，将对图1中所示的坐标轴进行描述。ζ轴是与投射透镜的光轴平行的轴。χ轴是与ζ轴垂直并与液晶面板的法线平行的轴。y轴是与χ轴和ζ轴垂直的轴。换句话讲，包括液晶面板(图像调制元件)的法线和偏振分束器的偏振划分表面的法线的截面是第一截面(χζ截面)，与液晶面板的法线平行并与第一截面垂直的截面是第二截面(yz 截面)。当用于图1中所示的坐标轴的yz截面(第二截面)的照明光学系统的F数为Fy， 并且用于XZ截面(第一截面)的照明光学系统的F数为h时，可通过将h/Fy设置在以下表达式所示的范围内来获得良好的光学性能。这是因为具有偏振光划分作用的二向色反射镜与偏振分束器的消光比对于yz截面比对于xz截面好。1. 1 < Fx/Fy < 2. 5(1)具体地讲，用于第一截面的照明光学系统的F数比用于第二截面的照明光学系统的F数大。如果满足以上表达式的下限，则偏振划分表面上的入射角在yz截面中比在xz截面中小。因此，投射图像的光学性能改进。虽然根据本示例性实施例的配置，S偏振光束(作为必要的光)入射在偏振分束器，但是本发明不限于此。即使P偏振光束入射在偏振分束器上，也可获得本发明的抑制对比度降低的有益效果。
然而，由于偏振划分表面处的分解性能通常对于S偏振光比对于P偏振光好，所以本发明的有益效果在S偏振光束入射在偏振分束器上的配置中比当P偏振光束入射在偏振分束器上时显著。这种效果的原因是因为在P偏振光束入射在偏振分束器上的配置中，由于从液晶面板出射的P偏振光束中的一些被偏振划分表面反射到投射透镜侧，所以对比度恶化。更具体地讲，由于即使当入射光为完全偏振的光时，偏振分束器的P偏振光的分解特性也低， 所以为了输出预定对比度，优选的是，将偏振板布置在偏振分束器的出射面上(偏振分束器和投射透镜之间)。因此，根据本发明的更优选的示例性实施例是S偏振光入射在偏振分束器上的配置。图3示出根据第二示例性实施例的图像投射装置。在第二示例性实施例中，入射在第一二向色反射镜上的光的偏振方向是P偏振光，偏振板布置在第一二向色反射镜(颜色分离元件)和第二二向色反射镜之间。为了避免重复，将仅对与图1的差别进行描述。图 3中的链线表示聚光透镜的光轴或投射透镜的光轴。从光源10出射的且被第一复眼透镜12划分的部分光束在第二复眼透镜13或PS 转换元件70附近汇聚。汇聚的部分光束被PS转换元件70对准为P偏振光，穿过聚光透镜 15，并入射在第一二向色反射镜71上。第一二向色反射镜71透射红色波段中的P偏振光 (Rll)，并反射蓝色波段和绿色波段中的光(R12)以及红色波段中的S偏振光。红色波段中的P偏振光(Rll)透射穿过λ /2相位板72，被偏振和转换为S偏振光，该S偏振光穿过中继透镜20、反射镜21和中继透镜22，并入射在偏振分束器M上。该 S偏振光被偏振分束器M反射，并被用于红色的反射型液晶面板观调制。图像光(P偏振光)透射穿过偏振分束器对，并被引导通过正交二向色棱镜25到达投射透镜四。另一方面，非图像光(S偏振光)再次被偏振分束器24反射，并朝向光源折回。被第一二向色反射镜71反射的红色、蓝色和绿色S偏振光(R13)入射在λ /2板上，并被转换为P偏振光，该P偏振光入射在偏振板74上。红色、蓝色和绿色波段中的P偏振光被偏振板74吸收。蓝色和绿色S偏振光透射穿过偏振板74，并入射在第二二向色反射镜17上。绿色波段中的S偏振光(R14)被第二二向色反射镜17反射。蓝色波段中的S偏振光(R15)透射穿过第二二向色反射镜17。被第二二向色反射镜17反射的绿色波段中的S偏振光(R14)入射在偏振分束器 23上，被偏振分束器23反射，并被用于绿色的反射型液晶面板27调制。图像光透射穿过偏振分束器23，并被引导通过正交二向色棱镜25到达投射透镜四。非图像光再次被偏振分束器23反射，并朝向光源折回。透射穿过第二二向色反射镜17的蓝色波段中的S偏振光(R15)被偏振分束器19 反射，并被用于蓝色的反射型液晶面板26调制。图像光透射穿过偏振分束器19，并被引导通过正交二向色棱镜25到达投射透镜四。非图像光再次被偏振分束器19反射，并朝向光源折回。图4示出第一二向色反射镜71的特性。第二二向色反射镜的特性与图2Β中所示的特性相同。水平轴表示波长(nm)，垂直轴表示透射率(％)。图4中的实线表示P偏振光的特性，虚线表示S偏振光的特性。关于P偏振光，第一二向色反射镜71仅透射红色波段中的光，并反射蓝色波段和绿色波段中的光。关于S偏振光，第一二向色反射镜71反射蓝色、绿色和红色波段中的光。在第二示例性实施例中，第一二向色反射镜71仅透射作为必要的光的红色波段中的P偏振光，并反射作为不必要的光的S偏振光。由于可利用由于第一二向色反射镜71 的偏振光划分能力而具有更高偏振度的光，所以不必在红色波段光路中插入偏振板。此外， 如上所述，由于第一二向色反射镜71具有比偏振板高的关于将被透射的光的透射率，所以损失的光量比当插入偏振板时少。另外，被第一二向色反射镜71反射的不必要的光(S偏振光)被偏振板74吸收，偏振板74仅布置在第一二向色反射镜71和第二二向色反射镜17 之间。因此，不必像在常规技术中那样在红色波段光路中布置偏振板。这使得能够抑制红色波段中损失的光量，从而可获得更亮的投射图像。此外，即使透射穿过第一二向色反射镜 71的光是绿色波段中的光，也可获得相同的有益效果。然而，通过透射红色波段中的光，更简单的配置可用于二向色反射镜71。另一个有益效果是可减少偏振板的数量，从而可提供低成本的图像投射装置。在本示例性实施例中，被第一二向色反射镜分离并被引向反射型液晶面板、而不穿过偏振板的颜色光是红色波长波段中的光。因此，被引向图像调制元件、而不穿过偏振板的光具有更高的相对发光度。这意味着可获得感觉更亮的投射图像，这是更优选的。即使被第一二向色反射镜71基于偏振光分离的光在绿色波段中，也可获得相同的有益效果，这是由于这样的光的相对发光度比蓝色波段中的光更高。图5示出根据第三示例性实施例的图像投射装置。第三示例性实施例涉及存在对被图像调制元件调制的光进行分解的两个偏振分束器的实施例。图5中的链线表示聚光透镜45的光轴或投射透镜56的光轴。从光源单元40发射的光被反射器(抛物面镜)41反射，并被第一复眼透镜42划分为部分光束。所述部分光束汇聚在第二复眼透镜43或PS转换元件44附近，并被PS转换元件44对准为P偏振光。该P偏振光透射穿过聚光透镜45，并入射在二向色反射镜46 (颜色分离元件)上。在本示例性实施例中，照明光学系统为从光源单元40到聚光透镜45。绿色波段中的P偏振光(R6)透射穿过二向色反射镜46，并通过穿过λ /2相位板 47而被转换为S偏振光，并且该S偏振光入射在偏振分束器48上。以下将直到透射穿过二向色反射镜46的绿色波段中的P偏振光入射在偏振分束器48上的点为止的光路称为“G 光路”。绿色波段中的S偏振光被偏振分束器48反射，并被用于绿色的反射型液晶面板M 调制。图像光透射穿过偏振分束器48，并被引导通过组合棱镜52到达投射透镜56。非图像光再次被偏振分束器48反射，并朝向光源折回。作为不必要的光的绿色波段中的S偏振光以及红色和蓝色波段光被二向色反射镜46反射，然后入射在线栅偏振板(以下，“WG49”)上。S偏振光(R8)被WG 49反射，并朝向光源折回。另一方面，蓝色波段和红色波段中的P偏振光(R7)透射穿过WG 49。仅红色波段中的P偏振光被波长选择相位板50转换为S偏振光。红色波段中的S偏振光入射在偏振分束器51上，然后被反射，并被用于红色的反射型液晶面板55调制。图像光透射穿过偏振分束器51，并被引导通过组合棱镜52到达投射透镜56。非图像光再次被偏振分束器51反射，并朝向光源折回。在本示例性实施例中，颜色分离/组合照明光学系统为从二向色反射镜46到组合棱镜52。透射穿过WG 49的蓝色波段中的P偏振光照现在的样子作为P偏振光入射在偏振分束器51上，然后透射穿过偏振分束器51，并被用于蓝色的反射型液晶面板53调制。图像光被偏振分束器51反射，并被引导通过组合棱镜52到达投射透镜56。非图像光再次透射穿过偏振分束器51，并朝向光源折回。图6示出二向色反射镜46的特性。水平轴表示波长(nm)，垂直轴表示透射率 (%)o关于P偏振光，二向色反射镜46仅透射绿色波段中的光，并反射蓝色和红色波段中的光。关于S偏振光，二向色反射镜46反射蓝色、红色和绿色波段中的光。图6中的实线表示P偏振光的特性，虚线表示S偏振光的特性。第三示例性实施例中所示的图像投射装置将来自光源单元40的光束分离为绿色波段中的光(第一颜色光)及蓝色和红色波段中的光(第二颜色光)。颜色光分别被引向用于绿色的反射型液晶面板M (第一图像调制元件)和用于红色的反射型液晶面板53 (第二图像调制元件)。该图像投射装置具有二向色反射镜46 (颜色分离元件)，其透射绿色波段中的光(第一颜色光)的P偏振光分量(第一线性偏振光)，并将它引向用于绿色的反射型液晶面板54。此外，该二向色反射镜46反射绿色波段中的光(第一颜色光)以及蓝色和红色波段中的光(第二颜色光)的S偏振光(第二线性偏振光)，并将它引向用于红色的反射型液晶面板53。另外，图像投射装置具有布置在二向色反射镜46 (颜色分离元件)和用于红色的反射型液晶面板53之间的WG 49(线栅偏振板)。图像投射装置还具有投射透镜 56，其用于投射被用于绿色的反射型液晶面板M和用于红色的反射型液晶面板53调制的光。在二向色反射镜46 (颜色分离元件)和用于绿色的反射型液晶面板M之间不布置偏振板。用于红色的反射型液晶面板53可用用于蓝色的反射型液晶面板55替换。由于常见的二向色反射镜不具有偏振光划分能力，所以偏振板必须设在偏振分束器48的入射侧，以吸收或反射透射穿过二向色反射镜的不必要的光(S偏振光)。相反，基于以上配置，不再需要在G光路中布置偏振板。因此，绿色波段中的光量的损失可被抑制。另一个有益效果是在使用两个偏振分束器的配置中，偏振板的数量可从常规的两个减至一个，从而可提供低成本的图像投射装置。又一个有益效果是由于在绿色光路中不再需要偏振板，所以具有较高相对发光度的(绿色)光的量的损失可被抑制，从而可获得更亮的投射图像。现在将对可获得甚至更好的光学性能(对比度或亮度)的条件进行描述。首先， 将对图5中所示的坐标轴进行描述。ζ轴是与投影透镜的光轴平行的轴。y轴是与ζ轴垂直并与液晶面板的法线平行的轴。X轴与y轴和Z轴垂直。换句话讲，包括液晶面板(图像调制元件)的法线和偏振分束器的偏振划分表面的法线的截面是第一截面(yZ截面)，与液晶面板的法线平行并与第一截面垂直的截面是第二截面(XZ截面)。当用于图5中所示的XZ截面(第二截面)的照明光学系统的F数为&并且用于 yz截面(第一截面)的照明光学系统的F数为Fy时，可通过将h/Fy设置在以下表达式的范围内来获得良好的光学性能。这是因为关于具有偏振光划分作用的二向色反射镜和偏振分束器的入射角的特性在xz截面中比在yz截面中好。0. 4 < Fx/Fy <0.9 (2)具体地讲，用于第一截面的照明光学系统的F数比用于第二截面的照明光学系统的F数大。如果满足以上表达式的下限，则偏振划分表面上的入射角在yz截面中比在xz截面中小。因此，投射图像的光学性能得到改进。在本示例性实施例中，二向色反射镜46在550nm的S偏振光透射率Ts为10% < Ts <60%。如果透射率低于这个下限，则二向色反射镜膜的总数增大。另外，选择膜材料的自由级别降低。如果透射率超过60%，则绿色光路中的S偏振光的量增大，使对比度恶化。更优选地，在从偏振分束器51到投影透镜56的光路中布置波长选择偏振板，所述波长选择偏振板透射蓝色波段中的P偏振光，透射红色波段光，并吸收或反射蓝色波段中的S偏振光。通过提供波长选择偏振板，色调和对比度进一步得到改进。此外，通过采用组合棱镜52，色调和对比度进一步得到改进，组合棱镜52具有透射蓝色和红色波段中的P偏正光并反射绿色和红色波段中的S偏振光的膜特性。另外，在第一至第三示例性实施例中，虽然二向色反射镜设有偏振光划分作用，但是偏振分束器可设有波长分离能力。图7示出根据第四示例性实施例的彩色图像投射装置。图7中的链线表示聚光透镜的光轴或投射透镜的光轴。与第一至第三示例性实施例不同，透射型图像调制元件被用于图像调制元件。从光源单元110发射的光被反射器(抛物面镜)111反射，并被第一复眼透镜112 划分为部分光束。这些部分光束汇聚在第二复眼透镜113或PS转换元件(偏振光转换元件)114附近，并被PS转换元件114对准为S偏振光(偏振光束)。其光束被对准在同一偏振方向上的这个S偏振光透射穿过聚光透镜115，并入射在具有偏振光划分作用的第一二向色反射镜116(颜色分离元件)上，从而基于波长波段和偏振方向分离光路。照明光学系统为从光源单元110到聚光透镜115。虽然通过该照明光学系统入射在第一二向色反射镜 116上的光的大部分被PS转换元件114对准为S偏振光，但是还存在入射在第一二向色反射镜116上的一些不必要的P偏振光。在入射在第一二向色反射镜116上的光之中，红色波段中的S偏振光(R12)被第一二向色反射镜116反射，穿过反射镜117，并入射在用于红色的透射型液晶面板118上。 以下将直到被第一二向色反射镜116反射的红色波段中的S偏振光入射在用于红色的透射型液晶面板118上的点为止的光路称为“R光路”。该入射光被用于红色的透射型液晶面板(投射型图像调制元件)118调制。在调制的光之中，图像光(P偏振光)透射穿过偏振板119，并被正交二向色棱镜1 反射。被正交二向色棱镜1 反射的图像光穿过投射透镜 130(投射光学系统)，并投射在屏幕(投射表面)上。由于正交二向色棱镜具有偏振划分膜，所以它是一种偏振分束器。另一方面，透射穿过用于红色的透射型液晶面板118的非图像光(S偏振光)被偏振板119吸收。这里，“图像光”指的是在从液晶面板发射之后入射在投射透镜上的光，“非图像光”指的是其偏振方向与图像光的偏振方向正交的、在从液晶面板发射之后被偏振板吸收或者反射出光路的光。此外，正交二向色棱镜1 具有用于基于两个膜的作用组合三种颜色并将组合的颜色引向投射透镜(投射光学系统)的作用。在入射在第一二向色反射镜116上的光之中，作为不必要的光的红色波段中的P 偏振光透射穿过第一二向色反射镜116，并入射在第二二向色反射镜120上。类似地，入射在第一二向色反射镜116上的蓝色和绿色波段中的光￠2 也透射穿过第一二向色反射镜 116，并被引向第二二向色反射镜120。
14
接着，绿色波段中的S偏振光(R24)被第二二向色反射镜120反射，并被用于绿色的透射型液晶面板121调制。以下将直到被第二二向色反射镜120反射的绿色波段中的S 偏振光入射在用于绿色的透射型液晶面板121上的点为止的光路称为“G光路”。被液晶面板调制的图像光透射穿过偏振板122，穿过正交二向色棱镜129，并被引向投射透镜130。非图像光被偏振板122吸收。另一方面，入射在第二二向色反射镜120上的绿色和红色波段中的P偏振光透射穿过第二二向色反射镜120，并被引向线栅偏振板(以下，“WG 1沈”)。此外，入射在第二二向色反射镜120上的蓝色波段中的P偏振光和S偏振光(R2Q也透射穿过第二二向色反射镜120，穿过第一反射镜123、中继透镜IM和第二反射镜125，并入射在WG 126上。本示例性实施例中的WG 1 透射S偏振光，并反射P偏振光。因此，不必要的红色、蓝色和绿色P偏振光(R2!3)被WG 1 反射，并朝向光源折回。另一方面，蓝色波段中的 S偏振光(R25)不被WG 1 反射，而是透射穿过WG 126，然后被用于蓝色的透射型液晶面板127调制。以下将直到透射穿过第二二向色反射镜120的蓝色波段中的光入射在用于蓝色的透射型液晶面板127上的点为止的光路称为“B光路”。被液晶面板调制的图像光透射穿过偏振板128，穿过正交二向色棱镜129，并被引向投射透镜130。非图像光被偏振板1 吸收。第一二向色反射镜116的特性和第二二向色反射镜120的特性分别与图2A和2B 中所示的特性相同。因此，这里省略其描述。在第四示例性实施例中，二向色反射镜116具有偏振光划分能力。因此，在本示例性实施例中，二向色反射镜116将具有接近100%的偏振划分膜反射率的S偏振光引向用于红色的透射型液晶面板118，并透射不必要的P偏振光，从而它不被引向用于红色的透射型液晶面板。因此，不必在光源和用于红色的透射型液晶面板之间插入偏振板，从而可减少R 光路中的光量的损失。现在将更详细地考虑第二二向色反射镜120。第二二向色反射镜120具有对于红色和绿色波段中的光的偏振光划分能力，从而作为必要的偏振光的S偏振光和作为不必要的偏振光的P偏振光被分离。因此，不再需要在第二二向色反射镜120和用于绿色的透射型液晶面板121之间插入偏振板(仅绿色波段中的光沿着其行进的光路)。因此，可减小入射在用于绿色的透射型液晶面板121上的光量的损失。现在将更详细地考虑不必要的光。不必要的P偏振光被第一二向色反射镜116和第二二向色反射镜120汇聚在蓝色波段光路中。该不必要的光被单个WG 1 反射(或吸收)。因此，对于红色和绿色波段光路，不必在光源和透射型液晶面板之间的光路(照明光学系统光路)中提供偏振板。因此，可减小由于偏振板而损失的光量，从而可获得更亮的投射图像。常规上，透射型图像投射装置(液晶投影仪)在光源和透射型液晶面板之间在每个波段的光路(照明光学系统光路)中需要偏振板。在第四示例性实施例中，由于不必在R和G光路中布置偏振板，所以红色和绿色波段中的光量增大。另一个有益效果是，可减少偏振板的数量，从而可提供低成本的图像投射装置。更具体地讲，通过将不必要的光引向特定光路并仅在该光路中布置偏振板，二向色反射镜和透射型液晶面板之间布置的偏振板的数量可减至一个。第一二向色反射镜和第二二向色反射镜的特性不限于图2中所示的特性。例如， 即使第二二向色反射镜120具有这样的特性，即，S偏振光在蓝色和红色波段中被透射，而在绿色波段中被反射，P偏振光在蓝色、红色和绿色波段中被透射，也可获得相同的有益效^ ο此外，另一个有益效果是，由于通过使第一二向色反射镜和第二二向色反射镜具有图2中所示的特性，仅需要存在光在反射和透射之间切换的一个波长(截止波长)，所以可简化二向色反射镜膜的结构。对于将光分离为红色、蓝色和绿色颜色光的颜色分离/组合光学系统，插入的用于反射不必要的光的偏振板的位置不限于本示例性实施例中所述的位置。可将偏振板布置在任意地方，只要该位置在第一二向色反射镜116和用于蓝色的透射型液晶面板127之间即可。然而，优选的是，像在本示例性实施例中那样，将偏振板布置在用于蓝色的透射型液晶面板的入射侧。这是因为，通过将WG 1 布置在用于蓝色的透射型液晶面板127和第二二向色反射镜120之间，具有比蓝色波段中的光更高的相对发光度的光的量的损失可被抑制。更具体地讲，这是因为可获得比当偏振板插入在绿色和红色照明光沿着其行进的光路中时更亮的投射图像。在以上配置中，虽然偏振板布置在第二二向色反射镜120和用于蓝色的透射型液晶面板127之间，从而仅在具有最低相对发光度的蓝色波段光路中布置偏振板，但是本发明不限于此。例如，可在第二二向色反射镜120和用于蓝色的透射型液晶面板127之间布置一个偏振板，并可在第二二向色反射镜120和用于绿色的透射型液晶面板121之间布置另一个偏振板。此外，由于蓝色波段中的光量比当插入偏振板时高，所以即使在第一二向色反射镜116和用于红色的透射型液晶面板之间不布置偏振板，也可获得本发明的有益效果。虽然本示例性实施例中的第一和第二二向色反射镜具有板形，但是即使它们是棱镜型二向色反射镜，也可获得相同的有益效果。图8示出根据第五示例性实施例的图像投射装置的构造。根据本示例性实施例的图像投射装置被配置为使得具有颜色分离作用和偏振光划分作用的二向色反射镜81被一对方形柱棱镜81A夹住。可替换地，用于分离颜色的二向色膜可被汽相沉积在方形柱棱镜 81A上，并且如图8所示，各个棱镜81A可被堆叠在一起，二向色反射镜81位于其间。也就是说，根据本实施例，第一颜色分离元件被棱镜夹在中间。除了这个二向色反射镜81之外，本示例性实施例具有与第三示例性实施例中的配置相同的配置。二向色反射镜81在其第一表面上具有表现出图9A中所示的特性的膜， 在与第一表面相对的表面上具有表现出图9B中所示的特性的膜。图9A和9B示意性地示出用于每个波长波段的膜的透射率。实线表示P偏振光，虚线表示S偏振光。如果二向色反射镜81的WG 49侧的面是第一表面(入射面)并且第一表面的相对侧的面是第二表面 (出射面)，则第一表面具有图9A中所示的特性。基于这些特性，二向色反射镜81透射绿色波长波段中的光，并反射蓝色和红色波长波段中的光。第二表面具有图9B中所示的特性。 基于这些特性，关于P偏振光，二向色反射镜81反射蓝色波长波段中的光，并透射绿色和红色波长波段中的光。关于S偏振光，二向色反射镜81反射蓝色和绿色波长波段中的光，并透射红色波长波段中的光。因此，二向色反射镜81的第一表面仅具有颜色分离功能，在该功能中，绿色波长波段中的光被透射，红色和蓝色波长波段中的光被反射。第二表面具有偏振光划分功能，在该功能中，在透射穿过第一表面的绿色波长波段中的光之中，作为本示例性实施例中的不必要的光的绿色波长波段中的S偏振光被反射到布置WG 49的侧。具体地讲，二向色反射镜81的第一表面不具有偏振光划分作用，仅具有颜色分离作用。第二表面不具有颜色分离作用，它仅具有偏振光划分作用。通过在二向色反射镜的第一表面和第二表面上布置具有以上特性的膜，二向色反射镜81透射绿色波长波段中的P偏振光，并反射蓝色、绿色和红色波长波段中的S偏振光。 因此，由于第一表面仅需要具有颜色分离作用，第二表面仅需要具有仅对绿色波长波段的分解(偏振光划分)作用，所以可提供这样的图像投射装置，该图像投射装置在绿色波长波段中的光路中不需要偏振板，同时抑制膜的数量的增加。关于被二向色反射镜81反射的绿色波长波段中的P偏振光及红色和蓝色波长波段中的光，仅P偏振光被WG 49反射。S偏振光透射穿过它。波长选择相位板50将红色或蓝色波长波段中的偏振光方向转换90°。可基于波长选择相位板50的特性来合适地布置用于红色的液晶面板53和用于蓝色的液晶面板55。由于二向色反射镜80，绿色波长波段中的透射光的P偏振光的偏振光方向被λ/2 相位板47旋转90°。因此，这个光被转换为入射在偏振分束器48上的S偏振光。此外，可通过层压多个薄膜来配置具有偏振光划分作用的第二表面，或者可通过像线栅那样的周期性的不平坦的结构来实现具有偏振光划分作用的第二表面。二向色反射镜81 (颜色分离元件)优选地对于550nm波长中的S偏振光具有10 % 或更大至70%或更小的透射率。第五示例性实施例中的二向色反射镜81的构造不限于被棱镜夹在中间的构造， 可以，例如被透明板夹在中间。此外，第二表面的特性不限于图9B中所示的特性。第二表面可具有透射或反射蓝色和红色波长波段中的光的特性。此外，只要第二表面具有用于分解期望波长波段中的光的作用，第二表面就可具有反射绿色波长波段中的P偏振光并透射绿色波长波段中的S偏振光的分解特性。关于第一至第五示例性实施例，当更详细地考虑对比度时，至少关于对其提供偏振光划分能力的波长波段中的光，这样的光可以以散射偏振光的抑制水平入射在各液晶面板上。因此，在抑制对比度恶化的同时，可减少由于偏振板而损失的光量。此外，虽然在第一至第五示例性实施例中使用高压汞灯作为光源，但是光源不限于此。例如，发光二极管(LED)可被用作光源。此外，第一至第五示例性实施例中所使用的偏振板可以是线栅偏振板、玻璃偏振滤光器或偏振膜，只要这样的偏振板具有吸收或反射P偏振光或S偏振光的作用即可。然而，当使用反射不必要的光的线栅偏振板(反射型偏振板)时，由于反射的光折回到光源侧以被再利用的，所以照明光的量比当使用吸收型偏振板时高。可适当地改变反射型液晶面板的布置位置和每个波段中的光的光路。此外，还可相应地改变二向色反射镜的特性。反射型液晶面板的数量不限于三个。本发明甚至可应用于使用两个液晶面板或四个液晶面板的配置。另外，虽然使用组合棱镜(组合元件)来组合红色、蓝色和绿色颜色光，但是还可在不使用组合元件的情况下基于时间分割将多个颜色光束投射到投射表面上。
尽管已参照示例性实施例描述了本发明，但是应该理解本发明不限于所公开的示例性实施例。本发明的一个方面旨在提供抑制由于偏振板而损失的光量的图像投射装置。 从以上描述的原理和实施例，其其它方面和变型对于本领域的普通技术人员将变得清楚。 因此，应该给予以下权利要求的范围以最广泛的解释，以涵盖所有变型、等同结构和功能。
权利要求
1.一种图像投射装置，所述图像投射装置被配置为将来自光源的光引向第一图像调制元件和第二图像调制元件，并将被第一图像调制元件和第二图像调制元件调制的光朝向像面投射，所述图像投射装置包括第一颜色分离元件，所述第一颜色分离元件被配置为反射第一颜色光的第一线性偏振光，以将第一线性偏振光引向第一图像调制元件侧，并透射第一颜色光的第二线性偏振光， 以将第二线性偏振光引向第二图像调制元件侧，其中，在从第一颜色分离元件到第一图像调制元件的光路或者从第一颜色分离元件到第二图像调制元件的光路中，布置偏振板，所述偏振板吸收或反射第一线性偏振光或第二线性偏振光的不必要的偏振光，并且在另一个光路中，不布置偏振板。
2.根据权利要求1所述的图像投射装置，其中，仅一个偏振板布置在第一颜色分离元件与第一图像调制元件和第一颜色分离元件与第二图像调制元件之间的光路中。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的图像投射装置，其中，偏振板布置在第一颜色分离元件和被配置为调制蓝色波长波段中的光的图像调制元件之间。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的图像投射装置，还包括偏振分束器，所述偏振分束器布置在第一颜色分离元件和所述图像调制元件之间，其中，S偏振光束入射在偏振分束器上。
5.根据权利要求4所述的图像投射装置，还包括照明光学系统，在所述照明光学系统中，来自光源的光入射在第一颜色分离元件上，其中，如果包括偏振分束器的偏振划分表面的法线和第一图像调制元件的法线的截面是第一截面，并且与第一图像调制元件的法线平行并与第一截面垂直的截面是第二截面， 则对于第一截面的照明光学系统的F数大于对于第二截面的照明光学系统的F数。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的图像投射装置，其中，所述第一颜色分离元件具有透射绿色波段中的P偏振光束并且反射S偏振光束以及蓝色和红色波段中的P偏振光束的特性，并且其中，所述偏振板被配置为分解被第一颜色分离元件反射的、蓝色和红色波段中的P 偏振光束。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的图像投射装置，还包括第二颜色分离元件，所述第二颜色分离元件被配置为将第二颜色光划分为第三颜色光和第四颜色光，其中，所述第二颜色分离元件被配置为反射第三颜色光的第一线性偏振光，并透射第一颜色光的第二线性偏振光、第三颜色光的第二线性偏振光和第四颜色光的第二线性偏振光，并且其中，偏振板被配置为分解透射穿过第二颜色分离元件的第二线性偏振光。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的图像投射装置，其中，所述第一颜色分离元件在面向偏振板的第一表面上具有膜，第一表面上的所述膜被配置为透射第一颜色光并反射其它颜色光，并且其中，所述第一颜色分离元件在与第一表面相对的第二表面上具有膜，第二表面上的所述膜或结构具有基于第一颜色光的偏振方向而不同的反射和透射特性。
9.根据权利要求8所述的图像投射装置，其中，所述第一颜色分离元件被夹在棱镜之间。
10.根据权利要求1所述的图像投射装置，其中，所述图像调制元件是透射型图像调制元件。
11.一种图像投射装置，所述图像投射装置被配置为将来自光源的光引向多个图像调制元件，并将被所述多个图像调制元件调制的光朝向像面投射，所述图像投射装置包括偏振转换元件，所述偏振转换元件被配置为将来自光源的光的偏振方向与S偏振光对准；光路分离元件，所述光路分离元件被配置为分离具有被偏振转换元件对准的偏振方向的S偏振光和部分留作不必要的光的P偏振光；和偏振板，所述偏振板布置在光路分离元件和一个图像调制元件之间，并被配置为分解被光路分离元件分离的不必要的光，其中，在被光路分离元件分离为S偏振光和P偏振光的光路之中，偏振板仅布置在所述光路之一中。
12.一种颜色分离/组合光学系统，所述光学系统被配置为将来自光源的光引向第一图像调制元件和第二图像调制元件，并组合被第一图像调制元件和第二图像调制元件调制的光，所述光学系统包括第一颜色分离元件，所述第一颜色分离元件被配置为反射第一颜色光的第一线性偏振光，以将第一线性偏振光引向第一图像调制元件侧，并透射第一颜色光的第二线性偏振光， 以将第二线性偏振光引向第二图像调制元件侧，其中，在从第一颜色分离元件到第一图像调制元件的光路或者从第一颜色分离元件到第二图像调制元件的光路中，布置偏振板，所述偏振板吸收或反射第一线性偏振光或第二线性偏振光的不必要的偏振光，并且在另一个光路中，不布置偏振板。
13.一种图像投射装置，所述图像投射装置被配置为将来自光源的光引向第一图像调制元件和第二图像调制元件，并将被第一图像调制元件和第二图像调制元件调制的光朝向像面投射，所述图像投射装置包括光分离元件，所述光分离元件具有偏振光划分功能和颜色分离功能，被配置为反射第一颜色的S偏振光以将第一颜色的S偏振光引向第一图像调制元件，并透射第一颜色的P 偏振光和第二颜色的S偏振光以将第一颜色的P偏振光和第二颜色的S偏振光引向第二图像调制元件；和偏振板，所述偏振板被配置为反射S偏振光或P偏振光的不必要的光，其中，所述偏振板仅布置在从光分离元件到第一图像调制元件的光路和从光分离元件到第二图像调制元件的光路之一中。
14.一种图像投射装置，所述图像投射装置被配置为将来自光源的光引向第一图像调制元件和第二图像调制元件，并将被第一图像调制元件和第二图像调制元件调制的光朝向像面投射，所述图像投射装置包括光分离元件，所述光分离元件具有偏振光划分功能和颜色分离功能，被配置为反射第一颜色的在第一方向上偏振的光，并透射第一颜色的在第二方向上偏振的光和第二颜色的在第一方向上偏振的光，其中，所述光分离元件将第一颜色的在第一方向上偏振的光引向第一图像调制元件， 并将第一颜色的在第二方向上偏振的光和第二颜色的在第一方向上偏振的光引向第二图像调制元件；和偏振板，所述偏振板被配置为反射第一颜色光的在第二方向上偏振的不必要的光或者第二颜色的在第二方向上偏振的不必要的光，其中，所述偏振板仅布置在从光分离元件到第一图像调制元件的光路和从光分离元件到第二图像调制元件的光路之一中，并且其中，所述第一方向与所述第二方向正交。
全文摘要
本发明申请涉及图像投射装置和颜色分离/组合光学系统。为了获得更亮的投射图像，图像投射装置将不必要的光引向特定光路中，并用偏振板分解该不必要的光。
文档编号G02B27/14GK102291586SQ20111016198
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月16日 优先权日2010年6月16日
发明者前田勇树, 山内悠 申请人:佳能株式会社