投影式显示装置的制作方法

专利名称：投影式显示装置的制作方法
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本发明涉及利用液晶光阀等调制装置对来自光源的射出光施行对应于图像信号的调制、使调制后的光束通过投影透镜在屏幕上放大投影的投影式显示装置。更详细地说，本发明涉及在这种形式的投影式显示装置中可以在适当状态下照明液晶光阀等调制装置的图像形成区的结构。
例如，在特开平3-111806号公报中公开了利用液晶光阀形成对应于图像信号的调制光束、使该调制光束在屏幕上放大投影而构成的投影式显示装置。如

图14所示。为了以来自光源的光均匀地照明调制装置即液晶光阀925的图像形成区，该公报中公开的投影式显示装置包括具有两块透镜板921及922的集成光学系统923。
图14中，借助于构成第1透镜板921的透镜921a把从光源灯单元8射出的单一光束分离成多条中间光束，通过构成第2透镜板922的透镜922a在液晶光阀925上叠加起来。
在图14所示的投影式显示装置中，如果不能正确地照明液晶光阀925的图像形成区的话，就会产生在投影面上投影的图像亮度降低、或者在投影图像的边缘上出现影子等弊病。如图15所示，考虑到构成液晶光阀925及集成光学系统923的透镜板921及922的定位精度、构成各透镜板的透镜921a及922a的焦距等误差以及在光路上配置的其它光学部件的定位精度等，在液晶光阀925的图像形成区A周围确保一定的裕量M。即，把液晶光阀925的图像形成区A的尺寸设定得比来自光源的射出光的照明区B小一圈，即使由于上面列举的各结构元件定位精度等引起照明区B在上下或左右方向上偏移了，图像形成区A也不会超出照明区B的范围。而且，借助于这样的结构，回避了在投影图像边缘上出现影子或者投影图像的亮度降低等弊病。为了能够大范围地与上面列举的各结构元件的定位等误差相对应，也可以把裕量M取得大一些。
另一方面，为了提高投影图像的亮度，必须提高照明液晶光阀925的光的利用效率。但是，如上所述，如果把裕量M设定得大以便能够大范围地与结构元件定位等的误差相对应的话，则光的利用效率降低了，投影图像也变暗了。因而，根据这一点，希望在液晶光阀显示区周围形成的裕量的宽度尽可能窄。但是，如果使裕量窄的话，如上所述，则照明区脱离了液晶光阀的图像形成区，在投影图像的边缘上出现影子的可能性变大。
本发明的课题在于提出可以减小在液晶光阀图像生成区周围形成的裕量、而且在投影图像的边缘上可以不形成影子、可以提高投影图像亮度的投影式显示装置。
为了解决上述课题，本发明的第一投影式显示装置是具有如下装置的投影式显示装置光源；调制装置，用于对来自该光源的射出光束施行对应于图像信号的调制；以及投影装置，用于使借助于该调制装置施行了调制的光束在投影面上放大投影；在上述光源与上述调制装置之间的光路上，配置具有呈矩阵状配置着多个透镜的第一透镜板及第二透镜板的集成光学系统，可以在与光轴相交的方向上调整第一及第二透镜板中的至少一个透镜板的安装位置。
借助于上述结构，本发明能够提高照射调制装置的照明光的利用效率，能够提高投影图像的亮度。还有，即使减小在调制装置的图像形成区周围形成的裕量，因为能够微调对调制装置的照明区的位置以便把该图像形成区定位于照明区内，所以，也不会产生由于这两个区的偏移而在投影图像的边缘上引起影子的出现等弊病。
即，在设置了光学系统的各个结构部件后，通过集成光学系统照明调制装置的图像形成区，当照明区脱离调制装置的图像形成区时，微调构成集成光学系统的第一透镜板或第二透镜板的安装位置，就能够使调制装置的图像形成区呈完全包含在照明区内的状态。因而，考虑到由于光学部件定位误差等引起的照明区与图像形成区的偏移，就能够减小在调制装置的该图像形成区周围形成的裕量。
在投影式显示装置的光学系统中，有时，在从上述光源到上述调制装置的光路上，配置了用于使光路折弯的反射装置。这时，如果这种反射装置的安装角度有误差的话，由于这一点就有可能引起照明区对调制装置的图像形成区产生偏移。因而，希望也可以调整在这样的位置上配置的反射装置对入射光轴的安装角度。
第一投影式显示装置的上述结构也同样能够应用于可以投影彩色图像的投影式显示装置。即，本发明也同样能够应用于这样的投影式显示装置，它进而具有色分离光学系统，用于把来自光源的射出光分解为各彩色光束；多个上述调制装置，用于对借助于上述彩色分离光学系统分离了的上述彩色光束进行调制；以及色合成光学系统，用于把借助于上述多个调制装置分别调制了的上述各种色的光束进行合成；把借助于上述色合成光学系统合成了的调制光束通过上述投影装置放大投影到投影面上。
在可以投影这样的彩色图像的投影式显示装置中，有时，在上述彩色分离光学系统与上述多个调制装置中的至少一个调制装置之间的光路中还配置有反射装置。这时，因为有可能由于该反射装置的安装角度而使照明区发生偏移，所以，希望也可以预先调整该反射装置对入射光轴的安装角度。
如果能够预先调整配置在距调制装置最近位置上的反射装置的安装角度，则对装置的结构或者对调制装置照明区位置调整的精度方面最为有利。
如果采用反射式调制装置作为调制装置并用同一光学系统构成色分离光学系统和色合成光学系统，就能够缩短光路长度，能够使投影式显示装置小型化。
其次，说明有关本发明的第二投影式显示装置。本发明的第二投影式显示装置是具有下列装置的投影式显示装置光源；第一光学部件，用于把来自上述光源的光束分割成多条中间光束；配置在上述中间光束聚焦位置附近的第二光学部件；调制装置，用于对从上述第二光学部件射出的光进行调制；以及投影装置，用于把借助于上述调制装置进行了调制的光束在投影面上放大投影；上述第二光学部件具有聚集透镜阵列，用于把借助于上述第一光学部件分割成的多条中间光束分别聚焦；偏振变换装置，用于分别把通过上述聚焦透镜阵列聚焦了的上述中间光束在空间上分离成P偏振光束及S偏振光束，使上述P偏振光束及S偏振光束中的某一偏振光束的偏振方向与另一偏振光束的偏振方向一致后射出；以及耦合透镜，用于把从上述偏振变换装置射出的光束叠加耦合起来；可以在与光轴相交的方向上调整上述第一光学部件及上述第二光学部件中至少一个光学部件的安装位置。
第一光学部件相当于上述第一透镜板，第二光学部件的耦合透镜相当于上述第二透镜板。
本发明的第二投影式显示装置除了第一投影式显示装置的结构之外，还设置了聚焦透镜阵及偏振变换装置。伴随此，当然具有与上述第一投影式显示装置同样的效果。因为借助于采用偏振变换装置可以利用任何偏振光束而不浪费，所以，可以得到提高了亮度的投影图像。还有，因为通过聚集透镜阵列可以以良好的效率把中间光束引向偏振变换装置，所以，根据这一点就可以得到亮度更高的投影图像。
如果把上述聚焦透镜阵列、上述偏振变换装置及上述耦合透镜一体化，就可以降低这些光学部件之间的光损耗，从而可以进一步提高光的利用效率。
在本发明的第二投影式显示装置中，也与上述第一投影式显示装置相同，在从光源到调制装置的光路上配置用于使光路折弯的反射装置，可以调整其角度或投影彩色图像；在可以投影彩色图像的投影式显示装置中，在色分离光学系统与调制装置之间的光路上配置反射装置，可以调整其角度或者可以调整配置在距调制装置最近的位置上的反射装置的安装角度；作为调制装置可以采用反射式之类的调制装置。这些结构能够得到与作为第一投影式显示装置中的这样的结构时相同的效果。
本发明也能够应用于不包括集成光学系统的投影式显示装置。这时，能够调整配置在引起照明区位置变动的光路中的反射装置的安装角度。这时，也能够得到与上述第一投影式显示装置相同的效果。还有，在没有集成光学系统、可投影彩色图像的投影式显示装置中，如果能够预先调整配置在色合成光学系统与调制装置之间的光路上的反射装置的安装角度，就能够得到与第一投影式显示装置中作为这样的结构时相同的效果。
在本发明第一投影式显示装置中，为了可以在与光轴相交的方向上调整第一透镜板及第二透镜板中的至少一个透镜板的安装位置，可以设置用于这种调整的调整机构。作为这种调整机构，例如可以考虑具有下列机构的结构在与光轴正交的第一方向上调整上述第一透镜板的第一调整机构以及在与上述光轴及上述第一方向正交的第二方向上调整上述第二透镜板的第二调整机构。
作为用于在给定方向上调整透镜板安装位置的调整机构，能够采用具有下列装置的结构设置在透镜板的第一侧面上、用于按压上述透镜板第1侧面的弹簧以及设置在与上述第一侧面相对的第二侧面上、用于按压该第二侧面的螺钉。如果采用这样的调整机构，只要拧紧螺钉或放松螺钉就能够在给定的方向上移动透镜板，能够很容易地调整该透镜板的安装位置。
在采用弹簧及螺钉的调整机构中，如果采用板簧作为弹簧、同时通过螺钉按压透镜板的第二侧面的大致中心部分的话，就能够以很少的构件使透镜板均匀地移动。
在本发明的第二投影式显示装置中，为了可以在与光轴相交的方向上调整第一光学部件及第二光学部件中至少一个光学部件的安装位置，可以设置用于这种调整的调整机构。在本发明的第二投影式显示装置的情况下，最好是预先把聚焦透镜阵列、偏振变换装置及耦合透镜一体化，将其归纳为一个调整机构而移动。所以，能够同时调整三个光学部件的安装位置。
作为设置在本发明的第二投影式显示装置上的调整机构，能够采用与上述本发明的第一投影式显示装置的调整机构相同的机构。即，能够采用具有下列机构的结构在与光轴正交的第一方向上调整第一光学部件的第一调整机构；以及在与光轴及上述第一方向正交的第二方向上调整第二光学部件的第二调整机构。还有，作为在给定方向上调整光学部件安装位置的调整机构，能够采用具有下列装置的结构设置在光学部件的第一侧面上、用于按压上述光学部件第一侧面的弹簧；以及设置在相向于上述第一侧面的第二侧面上、用于按压该第二侧面的螺钉；作为使用弹簧及螺钉的调整机构，能够采用这样的调整机构作为弹簧使用板簧，与此同时，通过螺钉按压透镜板第二侧面的大致中心部。
在没有集成光学系统的投影式显示装置中，为了可以调整配置在引起照明区位置变动的光路上的反射装置的安装角度，可以设置用于这种调整的调整机构。作为这种调整机构，在投影式显示装置中至少设置着装有上述反射装置的光波导时，能够采用具有下列装置的调整机构用于保持上述反射装置、可以转动地支持在上述光波导上的保持板；调整上述反射装置安装角度的螺钉；以及把上述保持板对着上述光波导支持起来的弹簧。如果采用这样的调整机构，仅仅通过调整螺钉的旋入量，就能够很容易地改变反射装置的安装角度。
在没有集成光学系统、可以投影彩色图像的投影式显示装置中，为了调整配置在色合成光学系统与调制装置之间的光路上的反射装置的安装角度，可以设置用于这种调整的调整机构。在这样的投影式显示装置中，如上所述，可以预先调整配置在距调制装置最近的位置上的反射装置的安装角度，这对装置的结构或者对调制装置照明区的位置调整精度方面最为有利。因而，希望设置用于调整配置在距调制装置最近的位置上的反射装置的安装角度的调整机构。作为这样的调整机构，在投影式显示装置中设置着至少装有上述色分离光学系统及上述反射装置的光波导的情况下，能够采用具有下列装置的调整机构保持上述反射装置、可以转动地支持在上述光波导上的保持板；调整上述反射装置安装角度的螺钉；以及把上述保持板对着上述光波导支持起来的弹簧。
图1为示出应用了本发明的投影式显示装置的外观形状的图；图2(A)为示出投影式显示装置内部结构的概略平面结构图，2(B)为其概略剖面结构图；图3为示出把光学单元及投影透镜单元部分取出的概略平面结构图；图4为示出从光学单元中取出的光学系统的概略结构图；图5为示出依据集成光学系统的照明区与液晶光阀的显示区的关系的模式图；图6(A)及6(B)为示出在左右方向上微调各个透镜板安装位置的机构的概略剖面结构图；图7为用于示出依据反射装置反射面的集成光学系统照明区的形状变化的说明图；图8为示出微调反射镜安装角度的机构的图，8(A)为保持板的说明图，8(B)为微调机构的平面图，8(C)为微调机构的剖面图；图9为示出应用了本发明的投影式显示装置光学系统另一例的概略平面结构图；图10(A)为示出图7中偏振分离单元阵列的斜视图，10(B)为用于示出依据该偏振分离单元阵列的偏振光束分离操作的说明图；图11(A)及11(B)为示出在左右方向上微调第二光学部件安装位置的机构的概略剖面结构图；图12为示出应用了本发明的投影式显示装置光学系统的再一例的概略平面结构图；图13为示出图9中反射式液晶装置的操作的说明图；图14为具有集成光学系统的一般投影式显示装置光学系统的概略结构图；图15为示出液晶光阀上的照明区与图像形成区的关系的说明图。
下面，参照附图，说明应用了本发明的投影显示装置。在下面的说明中，把互相正交的三个方向假定为X、Y、Z，把Z假定为光前进的方向。
(整体结构)图1示出本例的投影式显示装置的外观。本例的投影式显示装置1000使来自光源的射出光通过集成光学系统及色分离光学系统作为红、蓝、绿各彩色光束取出，将各彩色光束引向对应于各彩色配置的液晶光阀中，根据彩色图像信号对其进行调制，通过色合成光学系统把调制后的各彩色光束重新合成以后，通过投影透镜放大投影到屏幕上。
如图1所示，投影式显示装置1000具有长方体形状的外壳2，该外壳2基本上由上盖3、下底4以及规定装置前面的前罩5构成。投影透镜单元6的前端部分从前罩5的中央向外凸出。
图2示出在投影式显示装置1000的外壳2内部的各构成部分的配置关系。如图2所示，电源单元7配置在外壳2内部的后端上。光源灯单元8配置在从电源单元7到与装置前端相邻的位置上。还有，还配置了光学单元9。投影透镜单元6的底部定位于光学单元9的前部的中央。
另一方面，在光学单元9的一侧上，朝着装置的前后方向配置了输入、输出接口电路的接口基板11，与其平行，配置了装载着视频信号处理电路的视频基板12。装置驱动控制用的控制基板13配置在光源灯单元8及光学单元9的上侧。相应的扬声器14R及14L配置在装置前端的左右角上。
冷却用的吸风扇15A配置在光学单元9上面一侧的中央，形成冷却用循环流用的循环用风扇15B配置在光学单元9底面的中央。还有，排风扇16配置在光源灯单元8的背面，即装置侧面上。而且，将用于把来自吸风扇15A的冷却用空气流吸引到电源单元7内的辅助冷却扇17配置在对着电源单元7上的基板11及12的端部的位置上。
软盘驱动单元(FDD)18配置在电源单元7的正上方、该装置左侧的位置上。
(光学单元及光学系统)图3示出了把光学单元9及投影透镜单元6的部分取出的情形。如图3所示，光学单元9构成为使除了构成该色合成装置的棱镜单元910以外的光学部件处于保持在从上下夹在上与下光波导901与902之间的状态。借助于固定螺钉，分别把上光波导901及下光波导902固定到上盖3及下底4上。上下光波导901及902同样通过固定螺钉固定到棱镜单元910的侧面上。棱镜单元910通过固定螺钉固定到压铸板即厚盖板903的内面一侧上。投影透镜单元6的底部同样通过固定螺钉固定到该盖板903的前面上。
图4示出了从光学单元9中取出的光学系统的概略结构。参照图4说明有关从光学单元9中取出的光学系统。本例的光学系统具有上述光源灯单元8的结构元件，即放电管81；均匀照明光学部件，即由第1透镜板921及第2透镜板922构成的集成光学系统923。本例的光学系统还具有把从该集成光学系统923射出的白色光束W分离成红、绿、蓝的各彩色光束R、G、B的色分离光学系统924；作为对各彩色光束进行调制的光阀的三个液晶光阀925R、925G、925B；作为把已调制的色光束重新合成的色合成光学系统的棱镜单元910；把已合成的光束在屏幕100的表面上放大投影的投影透镜单元6。本例的光学系统进而具有把通过色分离光学系统924分离了的各色光束中的蓝色光束B引向对应的液晶光阀925B的导光系统927。
作为放电管81，能够使用卤素管、金属卤化物管和氙气管等。均匀照明光学系统923具有反射镜931，该反射镜931使来自集成光学系统923的射出光中心光轴向着装置前方、沿着直角方向折弯。使第一及第二透镜板921及922夹着该反射镜931呈正交状态配置起来。
来自放电管81的射出光通过反射器82的反射面821反射，作为平行光照射第一透镜板921；通过该第一透镜板921，作为二次光源像分别投影到构成第二透镜板922的各透镜的入射面上；利用来自该第二透镜板922的射出光照明被照明对象。即，照明各液晶光阀925R、925G、925B的图像形成区。
色分离光学系统924由蓝绿反射分色镜941、绿反射分色镜942、反射镜943构成。首先，在蓝绿反射分色镜941上，把白色光束W中所包括的蓝色光束B及绿色光束G沿着直角方向反射，向着绿反射分色镜942前进。
红色光束R通过该分色镜941，利用后方的反射镜943将其沿着直角方向反射，从红色光束射出部944射出到棱镜单元910那边。在绿反射分色镜942上，在分色镜941上反射的蓝色及绿色光束B及G中，只有绿色光束G沿着直角方向反射，从绿色光束射出部945向着棱镜单元910那边射出。通过该分色镜942的蓝色光束B从蓝色光束射出部946向着导光系统927那边射出。在本例中，设定为使从集成光学系统923的白色光束射出部到色分离光学系统924中的各色光束射出部944、945、946的距离完全相等。
分别把聚焦透镜951及952配置在彩色分离光学系统924的红色光束及绿色光束射出部944及945的射出侧。因而，从各射出部射出的各彩色光束入射到聚焦透镜951及952上而平行化。
使这样平行化了的红色及绿色光束R及G入射到液晶光阀925R及925G中，对其进行调制，添加对应于各色光的图像信息。即，通过未图示的驱动装置对这些光阀进行开关控制，借此，对通过这些光阀的各色光进行调制。这样的驱动装置能够原原本本地使用众所周知的装置。另一方面，使蓝光束B通过导光系统927引向对应的液晶光阀925B，在该光阀925B内同样地根据图像信号对其进行调制。本例的光阀能够使用例如把多晶硅TFT作为开关元件使用。
导光系统927包括聚焦透镜953、入射侧反射镜971、射出侧反射镜972、配置在反射镜971与反射镜972之间的中间透镜973、配置在液晶面板925B跟前的聚焦透镜954。即，因为从集成光学系统白色光束的射出部到各液晶光阀925R、925G、925B的距离中蓝色光束为最长，所以，蓝色光束的光量损耗最大。但是，借助于把导光系统927夹在其中，能够抑制蓝色光束的光量损耗。
其次，通过各液晶光阀925R、925G、925B而被调制的各色光束入射到色合成光学系统910中，在系统910中进行合成。在本例中，如上所述，色合成光学系统使用由分色棱镜构成的棱镜单元910。在这里重新合成的彩色图像通过投影透镜单元6，放大投影到位于给定位置上的屏幕100的表面上。
(液晶光阀的照明区调整机构)在本例的投影式显示装置1000中，如图4所示，依据集成光学系统923的液晶光阀925上的照明还可以对液晶光阀的图像形成区在上下(±Y方向)或左右(±X方向)上进行微调。
图5(A)模式地示出依据集成光学系统923的液晶光阀925上的照明区B与液晶光阀925的图像形成区A的关系。因为屏幕100的投影区一般是长方形的，所以，与此相对应，液晶光阀925的图像形成区A也是长方形的。依据均匀照明光学系统923的照明区B(图中用假想线示出的区)也遵循这样的形状。
如上所述，把液晶光阀925的图像形成区A的尺寸设定为比照明区B小一圈。换言之，在显示区的周围留有给定宽度的裕量。通过留出裕量，即使由于集成光学系统923的各透镜板921及922等光学部件的定位误差等引起照明区的形成位置发生变动，通常也使图像形成区A包含在照明区B内。
在本例中，如图中箭头所示，可以借助于位置调整机构，沿着垂直于光轴1a的平面在上下或左右方向上微调各透镜板921及922的安装位置。作为位置调整机构，可以考虑具有板簧及位置调整螺钉的装置。
图6(A)及6(B)使用剖面图示出了在左右方向上微调透镜板921安装位置的机构的一个例子。图6(B)为图6(A)的S-S剖面图。如图6(A)及6(B)所示，位置调整机构700设置于上及下光波导901及902上。通过上下光波导901及902形成了沿着垂直于光轴1a的平面在上下方向上延伸的左右一对垂直壁711及712、把垂直壁711及712的下端连接起来的下壁713、把垂直壁711及712的上端连接起来的上壁714；透镜板921配置在通过各壁711～714包围起来的部分内。透镜板921的下端插入到设置在下壁713上的保持槽715内。通过固定弹簧717(弹簧717通过螺钉716设置在下壁713上)将透镜板921的下部向着光路上游按住，还通过固定弹簧719(弹簧719通过螺钉718设置在上壁714上)将其上部向着光路上游(-Z方向)按住。透镜板921的上部适当接触到设置在上壁714上的凸部710上。因此，透镜板921处于规定了上下安装位置的状态下。另一方面，通过校准弹簧720，利用1个垂直壁711支持透镜板921。还通过设置在另一垂直壁712上的调整螺钉721把透镜板921向着一个垂直壁711按压。因此，借助于调整调整螺钉716的旋入量，能够使透镜板921的安装位置仅在左右(±X方向)上移动。
因而，例如如图5(B)所示，对液晶光阀925的图像形成区A，当照明区B沿横方向偏移使图像形成区A的一部分得不到照明时，如图5(C)所示，借助于把调整螺钉721拧紧或者将其旋松而在左右方向上微调透镜板921的安装位置，使照明区B的位置沿横向偏移，就能够使图像形成区A处于包含在照明区B内的状态下。
在本例中，利用由“＜”上的板簧构成的校准弹簧720配置调整螺钉721，使得该调整螺钉721按压透镜板921的垂直壁712侧面的大致中心部。因此，能够以少量构件使透镜板921进行均匀的移动。
另一方面，在图6(A)及6(B)中，不使用设置于垂直壁711及712上的调整螺钉721及校准弹簧720，通过与之相同地把调整螺钉及校准弹簧设置到上壁714及下壁713上，能够很容易地实现作为在上下方向(±Y方向)上微调透镜板922安装位置的机构，因此，省略其详细说明。
在本例中，在微调了透镜板821及822的安装位置以后，从设置在上光波导901上的粘结剂注入孔904a、904b、905a、905b(参照图3)注入粘结剂，以便将透镜板921及922固定。这样的固定虽然不一定需要，但是，对可靠地防止来自外部的冲击所引起的透镜板921及920安装位置的偏移是有效的。
作为使用调整螺钉及校准弹簧的位置调整机构，当然也可以不直接对上下光波导901及902设置调整螺钉及校准弹簧，而采用其它结构的透镜支架。
借助于测定液晶光阀925G上的图像形成区A周边部的照度，进而能够自动或手动地进行在左右方向(±X方向)上的微调。在图5(B)所示状态下，照明区B向左侧偏移，液晶光阀925G上的图像形成区A右角的照度变低。为了这样调整照明区B的偏移，可以在左右方向(±X方向)上偏移透镜板921的安装位置，直到图像形成区A的左右照度P1及P2变成一定值。但是，因为这种调整方法需要预先设定一定值，当改变为光量小的光源时，就难以对应。
如果在左右方向上偏移透镜板921的安装位置、一直到图像形成区A的左右照度P1及P2变成相等，则不需要预先设定一定值，因此，当改变为光量小的光源时，也能够很容易地对应。还有，如果在左右方向上偏移透镜板921的安装位置，一直到图像形成区A的左右照度P1及P2之和变成最大，则也不需要预先设定一定值，因此，当改变为光量小的光源时，也能够很容易地对应。
不使用测定液晶光阀925G上的图像形成区A周边部的照度，通过预先使液晶光阀925G处于照明光透过的状态，测定使该图像在屏幕100上投影时的投影图像周边部的照度，也能够自动或手动地进行左右方向(±X方向)上的微调。
如果在图5(B)所示的状态下在屏幕100上投影的话，则如图5(D)所示，在本来图像应该投影出来的区A′左角上，投影图像B′投影不出来。这是因为，在该左角部分的照度变低了。因此，能够在测定本来图像应该投影出来的区A′左右的照度Q1及Q2之后，通过与上述根据液晶光阀925G上的照度测定的微调相同的方法进行微调。即，可以在左右方向上将透镜板921的安装位置偏移到照度Q1及Q2变成一定值，或者在左右方向上将透镜板921的安装位置偏移成照度Q1及Q2变成相等，还可以在左右方向上将透镜板921的安装位置偏移成照度Q1及Q2的和变成最大。再者，如上所述，如果在左右方向上将透镜板921的安装位置偏移成照度Q1及Q2变成相等或照度Q1及Q2之和变成最大，则当改变成光量小的光源时，也能够很容易地对应。
其次，能够借助于测定图像形成区A的上下的照度或者投影图像的上下的照度，自动或手动地进行在上下方向(±Y方向)上的微调。与在左右方向上微调时相同，在上下方向上微调时，也可以在上下方向上将透镜板922的安装位置偏移成两个地方的照度变成一定值。还有，如果直到两个地方的照度变成相等或者一直到两个地方的照度之和变成最大为止，在上下方向上偏移透镜板922的安装位置，则当改变成光量小的光源时，也能够很容易地对应。
再者，也可以代替液晶光阀925G，而以其它液晶光阀925R及925B为基准进行集成光学系统923的微调。
在进行微调之际，虽然可以同时移动第一透镜板921及第二透镜板922，但是，也可以采用顺序微调安装位置的方法，例如，首先在左右方向上移动第一透镜板921，进行左右方向上的微调，其次，在下下方向上移动第二透镜板922，进行上下方向上的微调。但是，先进行在上下方向上的微调，后进行左右方向上的微调，当然也能够进行同样的调整。
在上述的例子中，虽然是可以使第一透镜板921在左右方向上微调、使第二透镜板922在上下方向上可以微调，但是，也可以将此方向颠倒过来；还有，也可以只使第一及第二透镜板921及922中某一块的安装位置可以微调。也可以进而使第一及第二透镜板921及922的安装位置可以在与光轴相交的任意方向上进行调整。这样，如果可以在任意方向上进行调整，就能够消除后面所说明的、图7所示的照明区B的畸变，能够提高照明的均匀性。作为这些调整形态，例如能够列举下面所示的4种组合。
调整方向第1集成透镜 第2集成透镜(1)左右 上下(2)上下 左右(3)固定(不能调整)上下、左右、或任意方向(4)上下、左右、或任意方向固定(不能调整)这样，借助于使集成光学系统的安装位置可以微调，就没有必要像过去那样预先考虑照明区的偏移而在液晶光阀图像形成区A的周围预先设定较宽的裕量了。因而，在图像形成区A周围应该形成的裕量极小就能够起作用，故提高了照明光的利用效率，能够提高投影图像的亮度。
即，即使减小裕量，通过微调各透镜板921及922的安装位置，也能够消除图5(B)所示的图像形成区A的一部分脱离了照明区B的情形。因而，不产生在投影图像的边缘上出现影子等弊病。
作为集成光学系统923的照明区B对液晶光阀的图像形成区A偏移的重要因素，还有反射镜(配置在各色光束的光路上)反射面的安装角度误差。反射镜反射面对光轴的安装角度为45°，但是，如果该角度偏移了的话，则如图5(B)所示，有时图像形成区A的一部分相对于照明区B偏移了。进而，如图7(A)及7(B)所示，当照明区B中产生了畸变时，因为照明区B左侧的照度与右侧的照度不均等了，所以，也只能失掉使用集成光学系统923的优点。
特别是在本例投影式显示装置1000中，虽然是以液晶光阀925G为基准对集成光学系统923进行微调的，但是，这时，如果图4所示反射镜943、972、971的反射面对光轴的安装角度不是45°，则照明区分别对液晶光阀925R及925B的图像形成区产生了偏移。还有，当聚焦透镜953及中间透镜973的安装位置未配置到给定位置上时，照明区对液晶光阀925B的图像形成区也产生了偏移。
在本例的投影式显示装置1000中，除了上述集成光学系统923的微调之外，还使反射镜943及972的反射面的角度能够围绕着垂直于包含入射光轴及反射光轴的平面的轴线(图4中箭头的方向)对入射光轴进行微调，该反射镜943把图4所示的红光束R向着液晶光阀925R那边反射，该反射镜972把蓝光束B向着液晶光阀925B那边反射。作为这种反射镜安装角度的调整机构，可以考虑与上述集成光学系统923的位置调整机构相同的板簧及角度调整螺钉。
图8(A)-8(C)示出了对反射镜972的安装角度进行微调的机构的一个例子。图8(A)为保持反射镜972的保持板740的说明图；图8(B)为从上波导902看反射镜972的安装角度的微调机构的图；图8(C)为从图8B()中T-T剖面看反射镜972的安装角度的微调机构的图。如这些图中所示，角度调整机构730具有支持板740，通过设置在该支持板740上的保持部746a及746b，从与该反射面相向的面上保持反射镜972的下部。反射镜972的上部通过夹子748固定于保持板740上。在该保持板740表面的中央部分上，形成在上下方向上延伸的轴741。通过下光波导902，可以转动地支持着轴741。因而，反射镜972能够通过保持板740只转动给定量的围绕着轴741的轴线1b。还有，弹簧支架744设定在保持板740的一个侧面上，校准弹簧742的第一支点742a插入该弹簧支架744内。校准弹簧742的支点742b及742c适当接触到设置在下光波导902上的支持部749上。因而，通过校准弹簧742，对着下光波导902支持着保持板740。利用调整螺钉743，沿着图中箭头G的方向按压保持板740的弹簧支架744，调整螺钉743设置在由螺钉771对着下光波导902固定的板770上。因而，从设置在下光波导902上的螺钉操作部902a把卡具插入，如果增大调整螺钉743的旋入量的话，调整螺钉743就沿着G的方向按压保持板740的侧面，因此，保持板740就沿着图8(B)中箭头R1所示的方向围绕着轴741的轴线1b而转动。这样，能够改变反射镜972反射面的角度，以使入射到反射镜972上的光的入射角变大。相反地，如果减小调整螺钉743的旋入量的话，校准弹簧742就沿着-G方向把保持板740的侧面部分拉到自已跟前，因此，保持板740就沿着图8(B)中箭头R2所示的方向围绕着轴741的轴线1b而转动。这样，能够改变反射镜972反射面的角度，以便减小入射到反射镜972上的光的入射角。换言之，借助于调整调整螺钉743的旋入量，能够围绕着垂直于包含入射光轴及反射光轴的平面的轴线而调整反射镜972反射面的角度。再者，作为调整其它反射镜反射面的角度的调整机构，当然能够采用与上述相同的机构。
在本例中，在微调了反射镜943及972的安装角度以后，从设置在上光波导901上的粘结剂注入孔906a、906b、907a、907b(参照图3)注入粘结剂，以便将反射镜943及972固定。这样的固定虽然不一定需要，但是，对可靠地防止来自外部的冲击所引起的反射镜943及972的偏移是有效的。
借助于测定液晶光阀925R或925B上的图像形成区周边部的照度，进而能够自动或手动地进行这种微调。与上述透镜板的微调相同，可以将各反射镜943及972的安装角度一直偏移到图像形成区A的左右照度P1及P2变成一定值。还有，为了能够与改变成光量小的光源的情况相对应，可以将各反射镜943及972的安装角度，偏移到使图像形成区A的左右照度P1及P2变成相等或者使图像形成区A的左右照度P1及P2之和变成最大。
与透镜板的微调相同，不测量液晶光阀925R或925B的图像形成区A周边部的照度，通过预先使液晶光阀925R或925B处于照明光透过的状态，测定使该图像在屏幕100上投影时投影图像周边部的照度，也能够自动或手动地进行各反射镜943及972的微调。即，如果在图7(A)或7(B)所示的状态下在屏幕100上进行投影的话，则投影图像的左右的照度变得不均等了，因此，在测定投影图像的左右的照度之后，与图像形成区A的照度测定情况相同，可以偏移各反射镜943及972的安装角度，一直到左右的照度变成一定值，或者一直到左右的照度变成相等，或者一直到左右的照度之和变成最大。
在进行微调之际，虽然可以同时移动反射镜943及972，但是，也可以采用顺序微调安装角度的方法，例如，首先以液晶光阀925R的投影图像或图像形成区为基准移动反射镜943，进行角度调整；其次，以液晶光阀925B的投影图像或图像形成区为基准移动反射镜972，进行角度调整。
在本例中，虽然是使距液晶光阀925R及925B最近的反射镜943及972的安装角度可以微调，但是，也可以进而使其它光学部件(即蓝绿反射分色镜941、绿反射分色镜942以及入射侧的反射镜971中的一部分或全部)的安装角度可以微调，还可以使代替反射镜943及972的其他光学部件中的一部分或全部的安装角度可以微调。还有，也可以使代替反射镜972的中间透镜973或聚焦透镜953的位置可以调整。但是，如本例所示，使配置在距液晶光阀925R及925B最近位置上的反射镜943及972的安装角度可以微调，对结构或者对位置调整的精度最为有利。
这样，借助于使反射镜943及972可以微调，就没有必要像过去那样预先考虑照明区的偏移而在液晶光阀图像形成区A的周围预先设定较宽的裕量了。因而，在图像形成区A周围应该形成的裕量极小就能够对应，故可提高照明光的利用效率，能够提高投影图像的亮度。
还有，即使减小裕量，借助于微调反射镜943及972的安装角度，也能够消除图7(A)及7(B)所示的图像形成区A的一部分脱离了照明区B的情形，不产生在投影图像的边缘上出现影子等弊病。
因为借助于使反射镜943及972可以微调就能够使照明区B的畸变消失，所以，能够最大限度地活用这一优点可以进行依据集成光学系统923的均匀照明，并能得到亮度非常均匀的投影图像。
上述反射镜等光学部件的角度调整机构在不使用集成光学系统923的投影式显示装置中，也是有效的。
(其他的实施形态一)下面，说明应用了本发明的其它结构的投影式显示装置的一个例子。本例的投影式显示装置2000的光学系统具有偏振光照明装置，该偏振光照明装置具有集成光学系统及特殊形状的偏振分光镜。本例中，有关与上述投影式显示装置1000相同的结构，标以与图1～图8中所用相同的参考号码，省略其详细说明。
图9为示出本例的投影式显示装置2000的光学系统的主要部分的概略平均结构图，示出了XZ平面上的结构。本例的投影式显示装置2000大体由下列装置构成偏振光照明装置1、把白色光束分离成三色色光的色光分离装置、基于显示信息对各色光进行调制形成显示图像的三个透过式液晶装置、把三色的色光合成形成彩色图像的彩色光合成装置以及把该彩色图像投影显示的投影光学系统。
偏振光照明装置1具有沿着一个方向射出随机偏振光光束的光源部10，借助于偏振变换装置20，把从该光源部10射出的随机偏振光光束变换成大体一种偏振光光束。
光源部10大体由光源管101以及抛物面反射器102构成，通过抛物面反射器102使从光源管放射出来的光向一个方向反射，成为基本平行的光束，入射到偏振变换装置20上。在这里，配置光源部10，以便使光源部10的光源光轴R对系统光轴L呈在X方向上平行移动了一定距离D的状态。
偏振变换装置由第一光学部件200及第二光学部件300构成。
第一光学部件200相当于上述投影式显示装置1000的第一透镜板921，在XY平面上的剖面为以矩阵状排列着的多个矩形光束分割透镜201。配置光源光轴R，使之在光学部件200的中心。借助于光束分割透镜201，把入射到第一光学部件200上的光分割成多条中间光束；同时，借助于光束分割透镜的聚焦作用，在与系统光轴L垂直的平面内(图9中的XY平面)的中间光束在聚焦位置上形成与光束分割透镜个数相同的聚焦像。再者，把光束分割透镜201在XY平面上的剖面形状设定为与液晶光阀图像形成区的形状为相似形。在本例中，因为把图像形成区假想为XY平面上的X方向上长的长方形，所以，光束分割透镜201在XY平面上的剖面形状也是长方形。
第二光学部件300为大体由聚焦透镜阵列310、偏振光分离单元阵列320、选择相位差板380及耦合透镜390构成的复合体，配置在依据第一光学部件200的聚焦像形成位置附近，处于与系统光轴L垂直的平面(图9中，XY平面)内。再者，在入射到第一光学部件200上的光束的平行性非常好的情况下，也可以从第二光学部件中把聚焦透镜阵列310省略。该第二光学部件300具有这样的功能把各条中间光束202在空间上分离为P偏振光束及S偏振光束后，使某一偏振光束的偏振方向与另一偏振光束的偏振方向一致，把偏振方向大体一致了的各条光束引向一个地方的照明区上。
聚焦透镜阵列310的构成与第一光学部件200大体相同。即，聚焦透镜阵列310为以矩阵状排列着的、与构成第一光学部件200的光束分割透镜201的个数相同的聚焦透镜311，聚焦透镜阵列310具有这样的功能使各条中间光束在偏振光分离单元阵列320的特定地方上聚焦并引向该地方。因而，希望对照借助于第一光学部件200形成的中间光束202的特性，并且考虑到理想情况是入射到偏振光分离单元阵列320上的光的主光线斜率与系统光轴L平行，最好是分别把各聚焦透镜的聚焦特性最优化。但是，一般说来，考虑到光学系统的廉价化和易于设计，聚焦透镜阵列310使用与第一光学部件200完全相同的装置，或者，也可以使用其形状与光束分割透镜201在XY平面内的形状为相似形的聚焦透镜构成聚焦透镜阵列，因此，在本例中，使用第一光学部件200作为聚焦透镜阵列310。再者，也可以把聚焦透镜阵列310配置在远离偏振光分离单元阵列320的位置上(靠近第一光学部件200)。
如图10(A)及10(B)所示，偏振光分离单元阵列320为以矩阵状排列着的多个偏振光分离单元330、偏振光分离单元330的排列方法对应于构成第一光学部件200的光束分割透镜201的透镜特性及其排方法。在本例中，采用具有完全相同透镜特性的同心系列的光束分割透镜201，因为第一光学部件200是通过把这些透镜以正交矩阵状排列起来而构成的，所以，偏振光分离单元阵列320也是借助于把完全相同的偏振光分离单元330在完全相同的方向上以正交矩阵状排列起来而构成的。再者，在Y方向上排列的同一列偏振光分离单元为完全相同的偏振光分离单元时的情况下，使用把在Y方向上细长的偏振光分离单元在X方向上排列起来而构成的偏振光分离单元阵列320具有如下优点能够减小在偏振光分离单元之间的界面上的光损耗，与此同时，能够降低偏振光分离单元阵列的制造成本。
偏振光分离单元330为在内部具有一对偏振光分离面331及反射面332的四棱柱状结构体，具有把入射到偏振光分离单元上的各条中间光束在空间上分离成P偏振光束及S偏振光束的作用。偏振光分离单元330的XY平面上的剖面形状与光束分割透镜201的XY平面上的剖面形状为相似形，即，为横长的长方形。因而，把偏振光分离面331及反射面332在横方向(X方向)上并行配置起来。在这里，配置偏振光分离面331及反射面332，使偏振光分离面331对系统光轴L的斜率为约45°并且使反射面332呈与偏振光分离面平行的状态，以便进而使偏振光分离面331在XY平面上的投影面积(等于后述的P射出面333的面积)与反射面332在XY平面上的投影面积(等于后述的S射出面334的面积)相等。因而，在本例中，把偏振光分离面331存在区在XY平面上的横向宽度WP设定成为与反射面332存在区在XY平面上的横向宽度WM相等。再者，偏振光分离面331一般能够以多层电介质膜形成，反射面332能够以多层电介质膜或铝膜形成。
入射到偏振光分离单元330上的光在偏振光分离面331上分离成前进方向不变地通过偏振光分离面331的P偏振光束335；以及由偏振光分离面331反射、前进方向改变成向着相邻反射面332方向的S偏振光束336。P偏振光束335原原本本地经过P射出面333，从偏振光分离单元射出；S偏振光336由反射面332再次改变前进方向，变成与P偏振光束335大体平行的状态，经过S射出面334，从偏振光分离单元射出。因而，借助于偏振光分离单元，把入射到偏振光分离单元330上的随机偏振光束分离成偏振方向不同的两种偏振光束P偏振光束335及S偏振光束336，它们从偏振光分离单元的不同地方(P射出面333及S射出面334)向着大体相同的方向射出。因为偏振光分离单元具有上述那样的作用，所以，必须把各条中间光束202引向各个偏振光分离单元330的偏振光分离面331存在的区上，为此，设定各个偏振光分离单元330与各个聚焦透镜311的位置关系以及各个聚焦透镜311的透镜特性，以使中间光束入射到偏振光分离单元内的偏振光分离面的中央部上。特别是，在本例的情况下，为了把各个聚焦透镜的中心轴配置在各个偏振光分离单元330内的偏振光分离面331的中央部上，把聚焦透镜阵列310配置在对偏振光分离单元阵列320在X方向上偏移了相当于偏振光分离单元横向宽度W的1/4距离的状态下。
再一次根据图9加以说明。
把有规律地配置了λ/2相位差板的选择相位差板380设置在偏振光分离单元阵列320的射出面那边。即，只在构成偏振光分离单元阵列320的偏振光分离单元330的P射出面333部分上配置λ/2相位差板；在S射出面334部分上不设置λ/2相位差板。借助于这样的λ/2相位差板的配置状态，从偏振光分离单元330射出的P偏振光束在通过λ/2相位差板之际，受到偏振方向的旋转作用，向S偏振光束变换。另一方面，因为从S射出面334射出的S偏振光束不通过λ/2相位差板，所以，不改变偏振方向，保持为S偏振光束而通过选择相位差板380。如果归纳上述情况的话，就是，借助于偏振光分离单元阵列320及选择相位差板380，把偏振方向随机的中间光束变换成一种偏振光束(在这种情况下，为S偏振光束)。
耦合透镜390配置在选择相位差板380的射出面那边，借助于耦合透镜390，把借助于选择相位差板380一致成为S偏振光束的光束引向各液晶装置的照明区上，在照明区上进行叠加耦合。该耦合透镜390相当于上述投影式显示装置1000中的第二透镜板922。在这里，耦合透镜390并不需要是一个透镜体，也可以是第一光学部件200及上述投影式显示装置1000中的第二透镜板922那样的多个透镜的集合体。
如果归纳第二光学部件300的功能，就是，借助于第二光学部件300，把借助于第一光学部件200分割成的中间光束202(即，借助于光束分割透镜201切出了的图像面)在照明区上叠加耦合。与此同时，借助于途中的偏振光分离单元阵列320，把随机的偏振光束(即中间光束)在空间上分离成偏振方向不同的两种偏振光束，在通过选择相位差板380之际，变换成大体为一种偏振光束。因而，以几乎一种偏振光束大体均匀地照明液晶光阀的图像形成区。
正如上面所说明的那样，如果根据本例的偏振光照明装置1，则借助于第一光学部件200及第二光学部件300构成的偏振变换装置20，把从光源部10射出的随机偏振光束变换成大体一种偏振光束，同时具有如下的效果借助于其偏振方向一致了的光束，能够大体均匀地照明液晶光阀的图像形成区。还有，因为在偏振光束的产生过程中几乎不伴有光损耗，所以，能够把几乎全部从光源部射出的光引向液晶光阀的图像形成区，因而，具有光的利用效率非常高的特征。
在本例中，把构成第二光学部件300的聚焦透镜阵列310、偏振光分离单元阵列320、选择相位差板380、耦合透镜390在光学上一体化，减小在这些界面上产生的光损耗，发挥进一步提高光利用效率的效果。
进而，对照横向长的长方形的图像形成区的形状，把构成第一光学部件200的光束分割透镜201作为横向长的长方形，同时，把从偏振光分离单元阵列320射出两种偏振光束作为在横方向(X方向)上分离开来的形态。因此，在照明其形状为横向长的长方形的图像形成区的情况下，也不浪费光量，能够提高照明效率(光的利用效率)。
如果把偏振方向随机的光束单纯地分离为P偏振光束及S偏振光束的话，分离后全部光束的宽度一般扩大到2倍，根据这一点，也使光学系统大型化了。但是，在本发明偏振光照明装置1中，借助于第一光学部件200形成多个微小的聚焦像，充分地利用不存在形成聚焦像过程中产生光的空间，借助于把偏振光分离单元330的反射面332配置于这种空间内，把由于分离成两个偏振光束而产生的、向着光束横向的宽度增大吸收掉，因此，全部光束的宽度并不扩大，具有能够实现小型光学系统的特征。
这样，在采用了偏振光照明装置1的投影式显示装置2000中，可以使用对一种偏振光束进行调制的那类液晶装置。因而，如果使用过去的照明装置把随机的偏振光束引向液晶装置的话，随机偏振光束中约一半的光由偏振板(未图示)吸收而变成热量，因此，存在着这样的问题光的利用效率低，与此同时，需要抑制偏振板发热的大型、噪声大的冷却装置。但是，在本例投影式显示装置2000中，可以大幅度地改善有关问题。
即，在本例的投影式显示装置2000中，在偏振光照明装置1内，通过λ/2相位差板只对一种偏振光束(例如P偏振光束)提供偏振面的转动作用，使之成为与另一种偏振光束(例如S偏振光束)的偏振方向一致的状态。因此，把偏振方向已一致的大体一种偏振光束引向3个地方的液晶光阀925R、925G、925B上，所以，偏振板所引起的光吸收非常小，因而，提高了光的利用效率，能够得到亮度高的投影图像。
在偏振光照明装置1中，在第二光学部件300内，进而把两种偏振光束沿着横方向(X方向)在空间上分离开来。因而，不浪费光量，适合于照明其形状为横长长方形的液晶装置。
在本例偏振光照明装置1中，尽管列入了偏振变换光学部件，也能抑制偏振光分离单元阵列320射出光束宽度的增大。这意味着，在照明液晶装置之际，几乎没有以大角度入射到液晶装置上的光。因而，即使不用F数小的口径极大的投影透镜，也能够实现亮度高的投影图像，结果是能够实现小型投影式显示装置。
其次，在这样构成的本例投影式显示装置2000中，如果使得在该偏振光照明装置1内所包括的第一光学部件200及第二光学部件300中的至少一个的安装位置，可以在与光轴L正交的方向上预先调整，就能够在前后左右方向上微调依据偏振光照明装置1的各液晶光阀925R、925G、925B的照明区，因此，能够使各液晶装置的图像形成区经常定位于照明区内。
在这里，说明对第二光学部件300的安装位置在上下方向(±Y方向)上进行微调的机构的一个例子。图11(A)及11(B)用剖面图示出在上下方向上微调其安装位置的机构的一个例子。图11(B)为图11(A)的V-V剖面图。如图11(A)及11(B)所示，位置调整机构750设置于上下光波导901及902上。通过上下光波导901及902形成了沿着垂直于光轴1a的平面在上下方向上延伸的左右一对垂直壁761及762、把垂直壁761及762的下端连接起来的下壁763、把垂直壁761及762的上端连接起来的上壁764；第二光学部件300配置在通过各壁761～764包围起来的部分内。设置在第二光学部件300与一个垂直壁761之间的固定弹簧769把第二光学部件300对着另一垂直壁762按住，规定了第二光学部件300在左右(±X方向)上的安装位置。第二光学部件300的下端插入到设置在下壁763上的保持槽768内。第二光学部件300的下部还通过固定弹簧783(弹簧783通过螺钉781固定在下壁763上)向着光路上游(-Z方向)按住，其上部还通过固定弹簧782(弹簧782通过螺钉780固定在上壁764上)向着光路上游(-Z方向)按住。第二光学部件300的上部进而适当接触到设置在上壁764上的凸缘767上。因此，第二光学部件300处于规定了Z方向上的安装位置的状态下。
另一方面，通过校准弹簧765，把第二光学部件300对着下壁763支持起来，通过设置在上壁764上的调整螺钉766，把第二光学部件300向着下方(+Y方向)按压。因而，借助于调整调整螺钉766的旋入量，能够使第二光学部件300在上下(±Y方向)上移动。因而，当照明区B对液晶光阀925的图像形成区A沿着纵向偏移使图像形成区A的一部分得不到照明时，通过把调整螺钉766拧紧或者将其放松，在上下方向上微调第2光学部件300的安装位置，使照明区B的位置沿着纵向偏移，就能够使图像形成区A处于包含在照明区B内的状态下。
此后，借助于从设置于上光波导901上的粘结剂注入孔908a及908b注入粘结剂，把第二光学部件300固定。这样的固定虽然不一定需要，但是对于可靠地防止来自外部的冲击所引起的第二光学部件300位置的偏移是有效的。
再者，借助于使用图6所示的设置了在左右方向上调整的调整螺钉及校准弹簧的位置调整机构，能够很容易地实现作为在左右(±X方向)上微调第一光学部件200或第二光学部件300安装位置的机构。
作为使用调整螺钉及校准弹簧的位置调整机构，当然也可以不直接对上下光波导901及902设置调整螺钉及校准弹簧，而采用其它结构的透镜支架。
在本例中，借助于上述各光学部件的位置调整机构、其调整方法及照明区的调整可以得到的工作效果等，也与上述投影式显示装置1000的情况相同。
即，在本例投影式显示装置2000中，借助于使第一光学部件200及第二光学部件300的安装位置可以微调，就没有必要像过去那样预先考虑照明区的偏移而在液晶装置的图像形成区周围预先设定较宽的裕量了。因而，在图像形成区周围应该形成的裕量极小就能够对应，故提高了照明光的利用效率，能够提高投影区图像的亮度。
还有，即使减小裕量，借助于微调上述各光学部件的安装位置，也能够消除液晶装置图像形成区的一部分脱离了依据偏振光照明装置的照明区的情况。因而，不产生在投影图像的边缘上出现影子等弊病。
在本例中，虽然把构成第二光学部件300的聚焦透镜阵列310、偏振光分离单元阵列320、选择相位差板380、耦合透镜390在光学上一体化，以便减小在这些界面上的光损耗，但是，不一定需要把它们一体化。在未把它们一体化的情况下，通过只调整聚焦透镜310的位置，也可以调整照明区的形成位置。
在本例的投影式显示装置2000中，作为依据偏振光照明装置1的液晶装置的照明区对该液晶装置的图像形成区偏移的主要原因，还能够列举出配置在各色光束的光路上的反射镜反射面的安装角度误差。反射镜反射面对光轴的安装角度为45°，但是，如果该角度偏移了的话，则如图7(A)及7(B)所示，在照明区中产生了畸变，结果是照明区脱离了液晶装置的图像形成区。还有，当照明区这样产生了畸变时，因为照明区左侧的照度与右侧的照度不均等了，所以，也只能失掉使用偏振光照明装置1的优点。
因此，在本例的投影式显示装置2000中，除了构成上述偏振光照明装置1的各光学部件的微调之外，最好还使配置在各色光束光路上的反射镜943及972的反射面的角度能够围绕着垂直于包含入射光轴及反射光轴的平面的轴线(图9中箭头的方向)对入射光轴进行微调。也可以在上下左右方向上调整配置在反射镜971与972之间的中继透镜973的安装位置。再者，作为调整反射镜的反射面角度的机构的一个例子，有参照图8说明了的安装角度调整机构。
(其它实施形态2)在上述两个例子中，作为液晶光阀925R、925G、925B使用透过式的液晶光阀，但是，本发明也同样能够应用于有关取代透过式而使用反射式液晶装置的投影式显示装置。因此，说明取代上述投影式显示装置2000中的透过式液晶光阀而采用反射式光阀的投影式显示装置的一个例子。在本例的投影式显示装置3000中，有关与上述投影式显示装置2000相同的结构，标以与图9～图11中所用相同的参考号码，省略其详细说明。
图12为本例的投影式显示装置3000的主要部分的概略平面结构图。该图12为通过第2光学部件300的中心的XZ平面上的剖面图。
偏振分光镜400由具有S偏振光束反射面401的棱镜构成，该S偏振光束反射面401把S偏振光束沿着与图12的XY平面大体呈45°角的方向反射，同时，使P偏振光束透过。因为从第二光学部件300射出的光束为已变换成大体一种偏振方向的光束，所以，大体全部光束通过偏振分光镜400反射或透过。在本例中，从第二光学部件300射出的光束为S偏振光束，该S偏振光束通过S偏振光束反射面401折弯90°后，入射到棱镜单元500(该棱镜单元500以“X”状贴有分色膜)上，在棱镜单元500中将其分离成R、G、B三种彩色分量。分离出来的各分量光入射到沿着分色棱镜500的三个边配置的反射式液晶装置600R、600G、600B上。借助于反射式液晶装置600R、600G、600B，对入射到反射式液晶装置600R、600G、600B上的光束进行调制。
图13示出反射式液晶装置600R、600G、600B的一个例子。反射式液晶装置600R、600G、600B是把TFT切换元件连接到配置成矩阵状的各个像素而形成的有源矩阵式液晶装置，在一对衬底610与630之间夹着液晶层620。衬底610由硅构成，在其一部分上形成源极611及漏极616。还有，在衬底610上形成由铝层构成的源电极612及漏电极617，由二氧化硅层613构成的沟道，由硅层614及钽层615构成的栅电极，层间绝缘膜618，由铝层构成的反射像素电极619；通过接触孔H把漏电极617与反射像素电极619在电气上连接起来。因为反射象素电极619是不透明的，所以，能够通过层间绝缘膜618在栅电极、源电极612、漏电极617之上把反射像素电极619层叠起来。因为可以把相邻像素电极619之间的距离X作得很小，所以，能够把开口率取大，可以提高投影图像的亮度。再者，在本例中，设有由漏极616、二氧化硅层613′、硅层614′、钽层615′构成的保持电容器。
另一方面，在相向的衬底630上，在液晶层620那边的面上，形成由ITO构成的相向电极631；在另一面上，形成反射防止层632。在本例中，作为液晶层620，使用超电极面垂直均匀定向(superhomeotropic)材料未加电压(OFF)时，液晶分子621为垂直定向；加电压(ON)时，液晶分子621扭转90°。因此，如图4所示，未加电压(OFF)时，因为从偏振分光镜400入射到反射式液晶装置600R、600G、600B上的S偏振光束不改变其偏振方向就从反射式液晶装置600R、600G、600B返回偏振分光镜400，所以，没有通过S偏振光束反射面401反射到达投影透镜单元6。另一方面，加电压(ON)时，从偏振分光镜400入射到反射式液晶装置600R、600G、600B上的S偏振光束借助于液晶分子621的扭转面改变其偏振方向，成为P偏振光束，通过S偏振光束反射面401后，通过投影透镜单元6，投影到屏幕100上。
再一次根据图12加以说明。通过棱镜单元500，把通过反射式液晶装置600R、600G、600B调制了的光束合成，通过偏振分光镜400及投影透镜单元6投影到屏幕100上。
在本例投影式显示装置3000中，构成偏振光照明装置1中偏振变换装置20的第一光学部件200及第二光学部件300的安装位置可以在垂直于光轴的平面内在上下左右的方向上移动，这样，也能够把依据该偏振光照明装置1的液晶装置照明区调整成适当的位置及形状。再者，这些位置可以调整的光学部件的调整机构、调整方法以及借助于调整可以得到的工作效果，与上述投影式显示装置2000的情况相同。
除了照明区的调整之外，本例投影式显示装置3000不但可以得到与上述两个投影式显示装置相同的效果，而且，还能够得到下述那样的效果。即，因为色分离装置及色合成装置用同一棱镜单元构成，所以，能够使光路长度非常短。还有，因为液晶装置的开口率也大，所以，能够最大限度地防止光的损耗。因此，即使不用大口径的投影透镜，也可以得到亮度非常高的投影图像。因为借助于使用第一光学单元及第二光学单元可以得到亮度及照度均匀的偏振光束作为照明光，所以，在显示面及遍及整个投影画面的范围内，可以得到非常均匀且亮度非常高的投影图像。
作为反射式调制装置，在本例中虽然举出了反射式液晶装置600R、600G、600B，但是，当然可以使用液晶装置之外的反射式调制装置，有关其结构、其各结构元件的材料以及液晶层620的工作方式并不局限于上述例子。
如果用一体的棱镜构成偏振分光镜400的棱镜402及构成棱镜单元500的棱镜501，就可以防止在这些棱镜界面上的光损耗，可以更加提高光的利用效率。
(其它实施形态3)在上述三个例子中，虽然说明了有关可以投影显示彩色图像的投影式显示装置中的光学部件的微调机构，但是，这样的微调机构也同样能够应用于投影黑白图像的形态的投影式显示装置。
有关光学系统的配置也不局限于上述例子，即使变更了这些配置，也不失掉本发明的作用。
作为投影式显示装置，除了在本例中说明了的从屏幕观察面那边投影图像的前投式显示装置之外，还有从与屏幕观察面相反一侧投影图像的背投式显示装置。本发明当然也可以应用于这种背投式装置。
所上所述，在本发明的投影式显示装置中，使构成集成光学系统的各透镜板的安装位置可以微调。同时或者代之以使配置在从光源到调制装置的光路上的反射装置的安装角度可以微调。因而，使照明调制装置的照明光的照明区形成位置能够在垂直于光轴的方向上微调，故经常能够把照明区的形成位置设定为包含调制装置中的图像形成区的位置。
因而，不需要假定照明区对调制装置的图像形成区偏移而在图像形成区周围预先形成大的裕量。因此，提高了照明光的利用效率，能够改善投影图像的亮度。还有，因为能够在包含图像形成区的位置上形成依据照明光的照明区，所以，不产生在投影图像的边缘上出现影子等问题。
权利要求
1.一种投影式显示装置，包括光源；调制装置，用于对来自该光源的射出光束进行对应于图像信号的调制；以及投影装置，用于使借助于所述调制装置进行了调制的光束在投影面上放大投影；其特征在于在所述光源与所述调制装置之间的光路上配置第一透镜板及第二透镜板，在第一及第二透镜板上呈矩阵状配置着多个透镜；可以在与光轴相交的方向上调整所述第一及第二透镜板中至少一个透镜板的安装位置。
2.根据权利要求1所述的投影式显示装置，其特征在于还在所述光源与所述调制装置之间的光路上配置反射装置；使该反射装置对入射光轴的安装角度可以调整。
3.根据权利要求1中所述的投影式显示装置，其特征在于还包括色分离光学系统，用于把来自所述第二透镜板的射出光分解成各种色的光束；多个所述调制装置，用于对借助于所述色分离光学系统分离出来的所述各种色的光束进行调制；色合成光学系统，用于把借助于所述多个调制装置分别调制了的各种色的光束合成；把通过所述色合成光学系统合成的调制光束通过所述投影装置在投影面上放大投影；进而在所述色分离光学系统与所述多个调制装置中的至少一个调制装置之间的光路上配置反射装置；使所述反射装置对入射光轴的安装角度可以调整。
4.根据权利要求3中所述的投影式显示装置，其特征在于使配置在距所述调制装置最近位置上的所述反射装置的安装角度可以调整。
5.根据权利要求3或4中所述的投影式显示装置，其特征在于所述调制装置为反射式调制装置；所述色分离光学系统和所述色合成光学系统用同一光学系统构成。
6.一种投影式显示装置，包括光源；第一光学部件，用于把来自所述光源的光束分割成多条中间光束；配置在所述中间光束聚焦位置附近的第二光学部件；调制装置，用于对从所述第二光学部件射出的光进行调制；以及投影装置，用于把借助于所述调制装置进行了调制的光束在投影面上放大投影；其特征在于所述第二光学部件包括聚焦透镜阵列，用于把借助于所述第一光学部件分割成的多条中间光束分别聚焦，偏振变换装置，用于分别把通过所述聚焦透镜阵列聚焦了的所述中间光束在空间上分离成P偏振光束及S偏振光束，使所述P偏振光束及S偏振光束中的某一偏振光束的偏振方向与另一偏振光束的偏振方向一致后射出，以及耦合透镜，用于把从所述偏振变换装置射出的光束叠加耦合起来；可以在与光轴相交的方向上调整所述第一光学部件及所述第二光学部件中的至少一个光学部件的安装位置。
7.根据权利要求6中所述的投影式显示装置，其特征在于把所述聚焦透镜阵列、所述偏振变换装置及所述耦合透镜一体化。
8.根据权利要求6或7中所述的投影式显示装置，其特征在于包括色分离光学系统，用于把来自所述第二光学部件的射出光分离成各种色的光束，多个所述调制装置，用于对借助于所述色分离光学系统分离出来的所述各种色的光束进行调制，色合成光学系统，用于把借助于所述多个调制装置分别调制了的各种色的光束合成；把通过所述色合成光学系统合成的调制光束通过所述投影装置在投影面上放大投影；在所述色分离光学系统与所述多个调制装置中的至少一个调制装置之间的光路上，进而配置反射装置；使所述反射装置对入射光轴的安装角度可以调整。
9.根据权利要求8中所述的投影式显示装置，其特征在于使配置在距所述调制装置最近位置上的所述反射装置的安装角度可以调整。
10.根据权利要求8或9中所述的投影式显示装置，其特征在于所述调制装置为反射式测试装置；所述色分离光学系统和所述色合成光学系统用同一光学系统构成。
11.一种投影式显示装置，包括光源，调制装置，用于对从所述光源射出的光束进行调制，以及投影装置，用于使借助于所述调制装置进行了调制的所述光束在投影面上放大投影；其特征在于在所述光源与所述调制装置之间的光路上，配置反射装置；使所述反射装置对入射光轴的安装角度可以调整。
12.一种投影式显示装置，包括光源，色分离光学系统，用于把来自所述光源的射出光分离成各种色的光束，多个调制装置，用于对借助于所述色分离光学系统分离出来的所述各种色的光束进行调制，色合成光学系统，用于把借助于所述多个调制装置分别调制了的各种色的光束合成；把通过所述色合成光学系统合成的调制光束通过所述投影装置在投影面上放大投影；其特征在于在所述色分离光学系统与所述多个调制装置中的至少一个调制装置之间的光路上，进而配置反射装置；使所述反射装置对入射光轴的安装角度可以调整。
13.根据权利要求12中所述的投影式显示装置，其特征在于使配置在距所述调制装置最近位置上的所述反射装置的安装位置可以调整。
14.一种投影式显示装置，其特征在于，具有光源；调制装置，用于对来自所述光源的射出光束进行对应于图像信号的调制；投影装置，用于使借助于所述调制装置进行了调制的光束在投影面上放大投影；第一透镜板及第二透镜板，将其设置在所述光源与所述调制装置之间的光路上，第一及第二透镜板具有呈矩阵状配置着的多个透镜；调整机构，用于在与光轴相交的方向上调整所述第一透镜板及第二透镜板中的至少一个透镜板的安装位置。
15.根据权利要求14所述的投影式显示装置，其特征在于，具有在与所述光轴正交的第一方向上调整所述第一透镜板的第一调整机构；以及在与所述光轴及所述第一方向正交的第二方向上调整所述第二透镜板的第二调整机构。
16.根据权利要求14或15所述的投影式显示装置，其特征在于所述调整机构具有设置在所述透镜板的第一侧面上、按压所述第一侧面的弹簧以及设置在与所述第一侧面相向的第二侧面上、按压所述第二侧面的螺钉。
17.根据要得要求16中所述的投影式显示装置，其特征在于所述弹簧为板簧；设置所述螺钉，以便按压所述第二侧面的大致中心部。
18.一种投影式显示装置，其特征在于，包括光源；第一光学部件，用于把来自所述光源的光束分割成多条中间光束；第二光学部件，将其配置在所述中间光束聚焦位置附近；第二光学部件又包括聚焦透镜阵列，用于把借助于所述第一光学部件分割成的多条中间光束分别聚焦，偏振变换装置，用于分别把通过所述聚焦透镜阵列聚焦了的所述中间光束在空间上分离成P偏振光束及S偏振光束，使所述P偏振光束及S偏振光束中的某一偏振光束的偏振方向与另一偏振光束的偏振方向一致后射出，以及耦合透镜，用于把从所述偏振变换装置射出的光束叠加耦合起来；调制装置，用于对从所述第二光学部件射出的光进行调制；投影装置，用于把借助于所述调制装置进行了调制的光束在投影面上放大投影；以及微调机构，用于在与光轴相交的方向上调整所述第一光学部件及所述第二光学部件中的至少一个光学部件的安装位置。
19.根据权利要求18中所述的投影式显示装置，其特征在于，把所述聚焦透镜阵列、所述偏振变换装置及所述耦合透镜一体化。
20.根据权利要求18中所述的投影式显示装置，其特征在于，具有在与所述光轴正交的第一方向上调整所述第一光学部件的第一调整机构；以及在与所述光轴及所述第一方向正交的第二方向上调整所述第二光学部件的第二调整机构。
21.根据权利要求18或20中所述的投影式显示装置，其特征在于所述调整机构具有设置在所述光学部件的第一侧面上、按压所述第一侧面的弹簧；以及设置在与所述第一侧面相向的第二侧面上、按压所述第二侧面的螺钉。
22.根据权利要求21中所述的投影式显示装置，其特征在于所述弹簧为板簧；设置所述螺钉，以便按压所述第二侧面的大致中心部。
23.一种投影式显示装置，包括光源，调制装置，用于对从所述光源射出的光束进行调制，以及投影装置，用于使借助于所述调制装置进行了调制的所述光束在投影面上放大投影；该投影式显示装置的特征在于包括配置在所述光源与所述调制装置之间的光路上的反射装置以及调整所述反射装置安装角度的调整机构。
24.根据权利要求23中所述的投影式显示装置，其特征在于具有至少装有所述反射装置的光波导；所述调整机构包括保持板，用于保持所述反射装置，把该保持板可以转动地支持在所述光波导上；螺钉，用于调整所述反射装置的安装角度；以及弹簧，用于把所述保持板对着所述光波导支持起来。
25.一种投影式显示装置，包括光源，色分离光学系统，用于把从所述光源射出的光束分离成三种色的光束，三个调制装置，用于对借助于所述色分离光学系统分离出来的所述三种色的光束分别进行调制，色合成光学系统，用于把借助于所述三个调制装置分别进行了调制的光束合成；通过所述投影装置，使通过所述色合成或光学系统合成的调制光束在投影面上放大投影；其特征在于具有反射装置与调整机构，反射装置配置在所述三个调制装置中的至少一个调制装置与所述色分离光学系统之间的光路上，调整机构调整所述反射装置的安装角度。
26.根据权利要求25所述的投影式显示装置，其特征在于具有调整机构，用以调整配置在距所述调制装置最近的位置上的所述反射装置的安装角度。
27.根据权利要求25或26中所述的投影式显示装置，其特征在于具有至少装有所述色分离光学系统及反射装置的光波导；所述调整机构具有保持板，用于保持所述反射装置，把该保持板可以转动地支持在所述光波导上；螺钉，用于调整所述反射装置的安装角度；以及弹簧，用于把所述保持板对着所述光波导支持起来。
全文摘要
能够使应在光阀的图像形成区周围形成的裕量小、能够形成亮度高的投影图像的投影式显示装置,配置第一及第二透镜板,使其安装位置可以微调。通过微调其安装位置,能够调整照明区的位置,使之包括图像形成区。因而,不需要在图像形成区周围预先确保大的裕量。结果提高了照明光的利用效率,并能形成亮度高的投影图像。
文档编号G03B21/14GK1188907SQ9711605
公开日1998年7月29日 申请日期1997年8月18日 优先权日1997年8月18日
发明者小川恭范, 幅慎二, 矢岛章隆, 桥爪俊明, 家近尚志 申请人:精工爱普生株式会社