投射型影像显示装置的制造方法
【专利说明】投射型影像显示装置
[0001]本申请是申请日为2010年6月I日、申请号为201010193945.1的同名发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及投射型影像显示装置，特别是涉及在投射系统反射镜中使用了平面反射镜的颜色不均少的投射型影像显示装置。
【背景技术】
[0003]在以液晶投影仪为代表的投射型影像显示装置中，在作为色合成部使用的正交棱镜(cross prisms)中，在其处理过程中，有时发生由P偏光与S偏光中的反射率(透射率)差引起的颜色不均，关于其对策，公开在专利文献1、专利文献2中。另外，关于投射光学系统，在专利文献3中公开了关于对像面的入射角度的记载。
[0004]专利文献I指出在透射型屏幕固有的偏光特性(菲涅尔透镜)与入射光的偏光状态的组合中发生颜色不均，并公开了通过配置相位差5000nm的相位板使得虚拟地成为无偏光状态，改善颜色不均的方法。
[0005]专利文献2指出在提示器(prompter)(观察装置)中使用的45度配置的半反射镜中的反射率差在波长550nm上为大致17% ( = S偏光大致22% — P偏光大致5% )，发生颜色不均，并公开了配置波长板改善颜色不均的方法。
[0006]专利文献3作为缩短投射距离的超广角投射光学系统，公开了对于像面从斜方投射的斜投射方式的投射光学系统。
[0007]专利文献
[0008][专利文献I]日本专利特开2005- 321544号公报
[0009][专利文献2]日本专利特开2004- 133112号公报
[0010][专利文献3]日本专利特开2006- 292901号公报
【发明内容】
[0011]在现有的投射型影像显示装置中，在投射系反射镜中使用了自由曲面反射镜。自由曲面反射镜与平面反射镜相比较，设计或者制造都很困难，成本也易于升高。尽管如此，使用自由曲面反射镜的理由主要是以下两个。一个理由是，在平面反射镜的情况下，难以设计反射光的一部分没有返回到投射器本体那样的光学系统。另一个理由是，在特别大型的像面(屏幕等)上映出图像的情况下，有时投射光对投射系反射镜的入射角增大。在对反射镜的入射角大的情况下，易于发生上述的由P偏光与S偏光中的反射率差引起的颜色不均，存在对映出的图像画质产生不良影响的问题。
[0012]本发明的目的是解决这些问题，提供在投射系反射镜中使用了平面反射镜的颜色不均少的投射型影像显示装置。
[0013]用于解决课题的方法
[0014]为了达到上述目的，本发明的投射型影像显示装置将在影像显示面上显示的影像放大投射到外部的像面上而进行显示，特征是具备，对与三原色光的各个对应的影像进行显示的影像显示元件；对该影像显示元件进行照明的照明光学系统；对来自所述影像显示元件的光进行色合成的色合成部；对来自所述色合成部的光进行偏光变换的偏光变换部；将从所述偏光变换部供给的光以规定的倾斜角度向斜方向出射的投射光学系统；和将来自所述投射光学系统的光向投射的方向反射的平面反射镜。
[0015]依据本发明，能够提供在投射系反射镜中使用了平面反射镜的颜色不均少的投射型影像显示装置，具有能够对画质的改善做出贡献的效果。
【附图说明】
[0016]图1表不P偏光和S偏光的入射角与反射率的关系。
[0017]图2A是从现有的投射光学系统的一个截面观看的框图。
[0018]图2B是从现有的投射光学系统的另一个截面观看的框图。
[0019]图3是表示向垂直面的影像显示中的颜色不均的概观图。
[0020]图4是表示向水平面的影像显示中的颜色不均的概观图。
[0021]图5是本发明一个实施例中的倾斜投射光学系统的投射透镜的截面图。
[0022]图6是表示本发明一个实施例中的倾斜投射光学系统的透镜结构与光线轨迹结果的截面图。
[0023]图7A是从本发明一个实施例中的投射光学系统的一个截面观看的框图。
[0024]图7B是从本发明一个实施例中的投射光学系统的另一个截面观看的框图。
[0025]图8表示本发明一个实施例中的向水平面的影像显示中的偏光状态。
[0026]图9A表不I/4波长板的偏光变换作用。
[0027]图9B表不1/2波长板的偏光变换作用。
[0028]图9C表示色选择偏光旋转元件的偏光变换作用。
[0029]图10表示投射型反射镜中的入射角与反射率的关系。
[0030]图1lA是表示1/4波长板对反射率的影响的第I图。
[0031]图1lB是表示1/4波长板对反射率的影响的第2图。
[0032]图1lC是表示1/4波长板对反射率的影响的第3图。
[0033]图12是本发明一个实施例中的照明光学系统的框图。
[0034]符号说明
[0035]1:投射光学系统2R、2G、2B:影像显示元件
[0036]3:正交棱镜4:偏光变换部
[0037]11:折射系透镜12、12A:投射系反射镜
[0038]20:投射型影像显示装置
[0039]30:像面101:光源单元
【具体实施方式】
[0040]以下，叙述色合成和颜色不均，并使用图说明本发明的实施方式。
[0041]在投射型影像显示装置中的色合成部或者作为色合成部的正交棱镜(crossprisms)中，以P偏光入射透射光，以S偏光入射反射光，能够进行色合成。首先，使用图1、图2A和图2B说明其理由。
[0042]图1表不P偏光和S偏光的入射角与反射率的关系，表不了从空气中向透明介质以某个角度分别入射的P偏光、S偏光时的反射率。使用空气中的入射角α (图中的横轴)和介质(折射率N)中的折射角β，P偏光的反射率Rp以及S偏光的反射率R s (图中的纵轴)用公式I决定。
[0043]Rp= {tan ( α — β ) /tan ( α + β )} 2
[0044]Rs= {sin ( α — β ) /sin ( α + β )} 2......(公式 I)
[0045]S偏光与P偏光相比较反射率大，在介质的折射率Ν( = sina/sin β)为1.5(相当于玻璃等)时的图1表示的计算结果中，P偏光入射角大致是55度，反射率几乎成为0%。将该P偏光的反射率成为O %的角度称为布儒斯特角。在该布儒斯特角中，对于自然光，通过以规定的角度配置平板，能够仅反射S偏光，全部透过P偏光。另外，在入射角度a =0度的情况下，没有由偏光产生的差异，成为反射率={(N — 1)/(N+1)}2=4%。
[0046]接着，使用图2A和图2B，说明具有作为投射系反射镜的自由曲面反射镜的投射光学系统与正交棱镜的配置关系。图2A是从现有的投射光学系统的一个截面(XZ截面)观看的框图，图2B是从现有的投射光学系统的另一个截面(YZ截面)观看的框图。图中表示XYZ轴的方向。
[0047]在图2A以及图2B中，从影像显示元件2R出射的红色光、从影像显示元件2G出射的绿色光、从影像显示元件2B出射的蓝色光由在内部十字形地包含分色膜的正交棱镜3进行色合成。色合成了的红色光、绿色光、蓝色光在折射系透镜11中受到折射作用，而且，在作为投射系反射镜12的自由曲面反射镜中受到反射作用，向像面30投射。
[0048]这里，在对三种颜色的色光进行合成的正交棱镜3中，对于一种颜色具有透射作用，对于其余的两种颜色具有反射作用。从而，如果将图1的结果适用到图2A的影像显示元件2R、2G、2B的配置中，则可知最好使红色为S偏光，使绿色为P偏光，使蓝色为S偏光进行色合成。
[0049]在该正交棱镜3中，十字形的分色面的法线存在于XZ平面内，而投射系反射镜12与像面30的法线存在于YZ平面内。从而，如图2B所示，在正交棱镜3中作为S偏光的红色光和蓝色光在投射系反射镜12和像面30上成为P偏光，反之，在正交棱镜3中作为P偏光的绿色光在投射系反射镜12和像面30上成为S偏光。
[0050]接着，使用图3和图4说明在由投射系反射镜12反射映出到像面30的影像中发生颜色不均的理由。图3是表示向垂直面的影像显示中的颜色不均的概观图，图4是表示向水平面的影像显示中的颜色不均的概观图。
[0051