换为圆偏光。从第I线偏光变换了的圆偏光和第2线偏光变换了的圆偏光严格地讲成为旋转方向分别不同的圆偏光，但是由于像面30上的各色光的反射率相同，因此不会检测出颜色不均。
[0073]其次，使用图9B详细说明作为偏光变换部4代替1/4波长板，使用1/2波长板时的各色光的偏光变换作用。在图8的光线图中，使用了 1/4波长板时，透过偏光变换部4后的各色光成为圆偏光，而在使用了 1/2波长板时，各色光成为振动方向45度和一 45度的两种线偏光。即，对于由像面30的法线和包括入射光线的平面定义的入射面，倾斜了 45度的振动方向的线偏光二分成P偏光和S偏光的矢量成分。同样，关于倾斜了一 45度的振动方向的线偏光也二分成S偏光和P偏振的矢量成分。从而，其结果各色光的偏光状态成为相同。
[0074]图9B中，对于从正交棱镜3出射的第I线偏光和与其正交的第2线偏光(P偏光和S偏光)，通过对第I线偏光沿着倾斜67.5度方向配置有偏光轴的1/2波长板4b，第I线偏光变换成振动轴旋转了 135度的第11线偏光。该位置关系对于第2线偏光，由于成为在22.5度方向有偏光轴的1/2波长板，因此第2线偏光变换成振动轴旋转了 45度的第12线偏光。从而，由于像面30上的各色光的反射率相同，因此不会检测出颜色不均。
[0075]接着，使用图9C对于作为偏光变换部4，使用色选择偏光旋转元件时的各色光的偏光变换作用进行说明。色选择偏光旋转元件4c使特定色光(波长带)的可见光的偏光方向选择性地旋转90度。S卩，对于特定波长带的可见光，选择性地起到λ/2板的作用。图9C是对于波长带大致500?600nm的G色光选择性地进行偏光旋转，对其它波长带的B射光和R色光不进行偏光旋转的情况。图7A的情况下，由于G色光以P偏光状态入射到色选择偏光元件，因此通过元件以后变换成S偏光状态。另一方面，B色光和R色光以S偏光状态入射，即使通过元件也保持原状态不变。其结果，通过了色选择偏光旋转元件4c的各色光(R色光、G色光、B色光)全部成为S偏光状态。从而，由于像面30上的各色光的反射率相同，因此不会检测出颜色不均。另外，在通过色选择偏光旋转元件使各色光(R色光、G色光、B色光)全部成为P偏光状态的情况下，当然也能抑制颜色不均。
[0076]图10对于P偏光和S偏光，表示了用铝形成了投射系反射镜时的入射光的入射角(横轴)与反射率(纵轴)的关系。
[0077]入射角度为45度时，S偏光与P偏光的反射率的差仅是6%，而在入射角度为55度时，差成为10%，进而，在入射角度为70度时，反射率的差是18%。在没有使用本实施例这样的偏光变换部4的情况下，仅是P偏光与S偏光的反射率差也发生颜色不均。
[0078]在现有的使用了自由曲面反射镜的投射系反射镜中，能够使入射角最大部分的入射角例如成为46度左右，而在相同的投射条件下，在使用了平面反射镜的情况下，最大成为66度左右。从而可知，本实施例中表示的偏光变换部4在使用平面反射镜方面是重要的结构要素。
[0079]其次，在图11A、图11B、图1lC中，用实测数据表示有无1/4波长板产生的反射率差。图1lA是入射角60度，图1lB是入射角45度，图1lC是入射角30度的情况。图的纵轴是反射率。图的横轴是入射光的波长，原本作为S偏光的蓝色光是400nm级别，原本作为P偏光的绿色光是500nm级别，原本作为S偏光的红色光是600nm级别。
[0080]在这些图中表示了在没有1/4波长板的情况下，入射角越大，绿色光与其它两种光的反射率的差越大，发生偏绿色的颜色不均，而如果有1/4波长板则没有这样的问题。
[0081]另外，如上所述，在使用1/2波长板或者色选择偏光旋转元件的情况下也能够得到同样的效果。
[0082]这里，使用图12说明本发明一个实施例中的对上述影像显示元件2R、2G、2B进行照明的照明光学系统。图12中，光源单元101包括作为发光单元的灯泡1la和作为反射面的反射器101b。从配置在椭圆形反射器1lb的第I焦点位置的灯泡1lb出射的光束反射成集光到反射器1lb的第2焦点位置。光束尺寸小的集光光束由具有平行作用的凹透镜102变换成平行光束。另外，在反射器1lb取为抛物面形状的情况下，不需要作为平行化作用的凹透镜102。
[0083]从凹透镜102出射的平行光束由第I多透镜阵列103a的各单元透镜分割为部分光束，集光到与第I多透镜阵列相对应的第2多透镜阵列103b的各单元透镜上。集光了的各部分光束由线偏光化单元104暂时分离为振动方向正交的2个线偏光，通过使一方线偏光的振动方向与另一方振动方向一致，变换成偏振方向为一个方向的线偏光。从线偏光化单元104出射的各部分光束由重叠透镜105重叠后照射到各色用的影像显示元件2R、2G、2B上。另外，在重叠透镜105与影像显示元件2R、2G、2B之间的光路中，设置用于光路弯曲的反射镜106a、106b、106c和106d、作为色分解光学单元的二向色反射镜107a和107b，而且，在各影像显示元件2R、2G、2B的前面，设置使投射光束的主光线平行化的准直透镜108R、108G和108B。在光路长度不同的红色光路中，配置用于使重叠后的光束成像到红色用的影像显示元件2R的位置的中继透镜109和110。
[0084]这样，在影像显示元件2R、2G、2B上入射从灯泡1la供给的光束。
[0085]以上的实施方式是优选的一个例子，本发明不限于这些实施方式。例如，虽然表示了倾斜投射光学系统的投射透镜或者光学照明系统的结构，但是不限于这些结构。偏光变换部也不限于1/4波长板、1/2波长板或者色选择偏光旋转元件。进而可以考虑众多的不同实施方式，但每一种实施方式都在本发明的范畴内。
【主权项】
1.一种在投射面上投射影像的投射型影像显示装置，其特征在于，包括: 显示影像的影像显示元件； 对该影像显示元件进行照明的照明光学系统；和 使来自所述照明光学系统的光出射的投射光学系统， 所述投射光学系统包含多个透镜，且至少对于配置在最接近于所述投射面的位置上的透镜，使其有效区域配置在不包括由所述多个透镜所共有的光轴的位置， 所述透镜形成为将影像光束不通过的区域除去了的形状。2.根据权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 包括反射镜，该反射镜使来自所述投射光学系统的光向着所述投射面反射。3.根据权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 包括对来自所述影像显示元件的光进行色合成的色合成部，和对来自所述色合成部的光进行偏光变换的偏光变换部， 该偏光变换部是1/4波长板。4.根据权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 包括对来自所述影像显示元件的光进行色合成的色合成部，和对来自所述色合成部的光进行偏光变换的偏光变换部， 该偏光变换部是1/2波长板。5.根据权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 包括对来自所述影像显示元件的光进行色合成的色合成部，和对来自所述色合成部的光进行偏光变换的偏光变换部， 该偏光变换部是色选择偏光旋转元件。6.根据权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 包括对来自所述影像显示元件的光进行色合成的色合成部， 所述色合成部是正交棱镜。
【专利摘要】本发明涉及投射型影像显示装置。当前在投射型影像显示装置的投射光学系统的投射系反射镜中使用自由曲面反射镜，但是希望使用设计以及制造都容易的平面反射镜。本发明的投射型影像显示装置中，投射光学系统包括多个透镜，且对于配置在最接近投射面的位置的透镜，使在光束所通过的影像垂直方向有效区域配置在不包括上述多个透镜的光轴中由最多的透镜所共有的光轴的位置，使得来自投射系反射镜的反射光不会返回到投射器本体，在正交棱镜的出射面上设置1/4波长板等偏光变换部，减少由颜色引起的反射率的差异，防止发生颜色不均。
【IPC分类】G02B27/28, G02B27/14, H04N9/31, G02B13/16, G02B13/18, G03B21/14
【公开号】CN105159014
【申请号】CN201510463017
【发明人】木村展之, 平田浩二, 谷津雅彦
【申请人】日立麦克赛尔株式会社
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2010年6月1日
【公告号】CN102033402A, CN102033402B, EP2302436A1, US8337021, US20110075100