CN100337142C - 光学单元以及使用该光学单元的投影型图像显示装置 - Google Patents

光学单元以及使用该光学单元的投影型图像显示装置 Download PDF

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Abstract

一种使用线栅型偏振分离元件等平板状结构的元件作为偏振分离机构，在该偏振分离机构与投影透镜单元之间设置柱面透镜等像散校正机构，由此提供在投影型图像显示装置中，校正由偏振分离机构引起的像散，能够确保投射图像清晰度的技术。

Description

光学单元以及使用该光学单元的投影型图像显示装置
技术领域
本发明是涉及将来自光源侧的光照射到液晶面板等光阀，形成对应于图像信号的光学图像，并放大投射的投影型图像显示装置的像散校正技术。
背景技术
与本发明相关的现有技术中，作为偏振分离技术，例如，在特开2001-56449号公报及特开平10-55037号公报中已有记载，而且，作为像散校正技术，例如在特开平5-313119号公报，及特开平9-114021号公报，以及在特开2000-111862号公报中有记载。
在特开2001-56449号公报及特开平10-55037号公报中，记述了配置3组红(R)绿(G)蓝(B)光用的反射型光阀与偏振分离机构；R、G、B的各色光由交叉二色棱镜进行色合成的结构。作为偏振分离机构，例如有在两个直角棱镜的界面形成作为介电体多层膜的偏振光束分离器(Polarized Beam Splitter，以下简称PBS)的PBS棱镜，及在透光性基板上形成线栅结构的衍射晶格的线栅型偏振分离元件等。
在特开平5-313119号公报中，记述了为了对透过进行色合成的平板状分色镜之际所发生的像散进行校正，将分色镜设为楔状的技术。在特开平9-114021号公报中，记述了为了对由分色镜发生的像散校正而在液晶面板的射出侧配置有具有像散校正功能的物镜的结构。而且，在特开2000-111862号公报中记述了为了校正作为在面板前面配置的偏振光元件/检光元件作用的各色光用的平板状分色镜所发生的像散，通过设定该分色镜的厚度及倾斜度而对应的技术。
上述特开2001-56449号公报的PBS棱镜对于垂直入射(对偏振分离面45°入射)的光线偏振分离作用优异。就是说，消光比大。但是，如果设照明光学系统的F值为F3，则即使是达到焦阑化，仍然还存在有tan-11/2F＝tan-11/6＝9.5°的光线。因此，偏振分离膜由于对于这样角度的光线的消光比很差，故引起装置的对比度恶化。
对于此，在线栅型偏振分离元件的情况下，与上述相同，虽然45°入射的消光比的峰值自身不良，但由于对于关于角度的光线的消光比的恶化比较少，所以作为光束整体的对比度性能变好。但是，线栅型偏振分离元件存在有以下问题。
即，在经反射型光阀反射的光束入射到投影透镜单元的光路上，作为配置线栅型偏振分离元件的方法有两种。图12显示该配置的方法。在图12(1)的配置方法中，来自照明光学系统的S偏振光的入射光束由线栅型偏振分离元件17所反射，入射到反射型光阀214。在该反射型光阀214中变换为P偏振光，从该反射型光阀214射出的P偏振光的射出光(反射光)，透过线栅型偏振分离元件17射向投影透镜单元(未图示)。以下，将该配置称为来自反射光阀的反射光透过线栅型偏振分离元件朝向投影透镜单元的透过配置。在图12(2)的配置方法中，来自照明光学系统的P偏振光入射光束，透过线栅型偏振分离元件17入射到反射型光阀217，通过反射型光阀217变换为S偏振光的射出光(反射光)，经线栅型偏振分离元件17反射而朝向投影透镜单元(未图示)。以下，将该配置称为来自反射型光阀的反射光经线栅型偏振分离元件反射而射向投影透镜单元的反射配置。
在图12(2)所示的反射配置线栅型偏振分离元件的情况下，发生了线栅型偏振分离元件的配置偏差，或由于线栅型偏振分离元件的热而发生膨胀变形时，有投射性能退化的危险。另一方面，在图12(1)所示的透过配置线栅型偏振分离元件的情况下，由于透过平板状的线栅型偏振分离元件而发生像散，同样有投射性恶化的担忧。
图11是使用上述线栅型偏振分离元件取代例如上述特开平10-55037号公报中PBS棱镜的结构。但是，在图11中，以棒状透镜方式的积分仪取代多镜阵列方式的积分仪，在进行合成的交叉分色镜的R光与B光的入射面侧设有1/2波长板，提高色合成的效率。
在图11中，由线栅型偏振分离元件所构成的偏振分离机构，反射S偏振光的光束，透过P偏振光的光束。所以，入射到反射型光阀21(211，212，213)的S偏振光的光束，在构成反射型光阀21的各像素(未图示)为ON的状态下，作为P偏振光而反射。因此，透过平板状线栅型偏振分离元件17(171，172，173)时，发生像散。
以上可知，为了校正由上述平板状的偏振分离机构引起而发生的像散，在上述特开平5-313119号公报，特开平9-114021号公报，特开2000-111862号公报中所记述的分色镜用像散校正技术中，是不能充分对应的。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出，在投影型图像显示技术中，能够对平板状偏振分离机构所引起的像散进行充分的校正。
本发明的目的在于，为了解决上述问题，提供一种能够得到确保清晰度的图像的投影型图像显示技术。
为了解决上述问题，在本发明中，作为将来自光源侧的光进行偏振变换照射到光阀上，形成对应于图像信号的光学图像，并放大投射的投影型图像显示技术，至少使用将来自光阀的、形成光学图像的光进行偏振分离的平板状偏振分离机构，在该偏振分离机构与投影透镜单元之间，设置对由上述偏振分离机构引起的像散进行校正的柱面透镜等像散校正机构。
根据本发明，在投影型图像显示装置中，在由透过配置而使用平板状偏振分离机构的情况下，能够对由该偏振分离机构引起的像散进行校正。因此，能够实现高的清晰度。而且，能够与现有装置的基本结构的承袭相对应。因此，能够在抑制生产成本的情况下达到高性能比。
附图说明
图1是本发明实施方式中主要部分的结构图。
图2是本发明实施方式中主要部分的光线图。
图3是像散校正机构使用前后的光线图。
图4是作为像散机构的柱面透镜的模式图。
图5是图4的柱面透镜使用前后的斑点图。
图6是图4的柱面透镜使用前后的像差图。
图7是作为像散机构的柱面透镜的模式图。
图8是图7的柱面透镜使用前后的斑点图。
图9是图7的柱面透镜使用前后的像差图。
图10是作为本发明实施方式的液晶的结构例的图。
图11是使用了偏振分离机构的液晶投影仪装置的结构例的图。
图12是显示偏振分离机构的配置例的图。
图13是显示使像面在反射型光阀一侧的缩小系统的成像系统模式的图。
具体实施方式
以下结合图面对为了实施本发明的优选方式加以说明。
图1及图2是关于本发明的主要部分结构及作用的说明图。而且，图10是作为本发明的投影型图像显示装置的实施方式，液晶投影仪装置的结构例的图。还有，对各图中具有共同功能的部分都赋予同样的符号。
图1是将作为平板装的偏振分离机构的线栅型偏振分离元件倾斜配置的主要部分结构的模式图。图2显示图1主要部分的光线。图2(1)是同一线栅型偏振分离元件倾斜配置的立体图。图2(2)是YZ截面图，图2(3)是XZ截面图。
在图2中，线栅型偏振分离元件17对于配置在XY平面上的反射型光阀21倾斜约45°而配置。所以，如图2(2)所示，线栅型偏振分离元件17的YZ截面与作为光轴方向的Z轴相垂直。如图2(3)所示，其XZ截面与作为光轴的Z轴是倾斜45°。
由于线栅型偏振分离元件17具有上述配置，所以在XZ截面，即X轴方向上发生像散，在YZ截面即Y方向上不发生像散。
因此，在本发明中，将对在XZ截面(即X轴方向)上发生的像散进行校正的像散校正机构18(后述)配置在线栅型偏振分离元件17之后，由投影透镜单元22将进行了像散校正的图像光投射到屏幕上(未图示)。还有，在图2中，为了简化说明及计算，对色合成机构及该色合成机构所附带的偏振光方向变换用的1/2波长板的图示予以省略。
首先，使用图1对像散的发生机理及像散的校正原理进行说明。图1(1)显示没有像散校正机构的情况。图1(2)显示有像散校正机构的情况。
设图1中反射型光阀21的光轴上的点为A点，在XZ截面上，从A点射出的光轴上的光线受到线栅型偏振分离元件17的折射作用，成为对于X轴的负方向(图1纸面中下侧)偏离的射出光线。该射出光线通过投影透镜单元，成为看来是从B射出的光线。就是说，从A点射出的光束的像，在对应于B点的像位置成像。另一方面，在YZ截面上，如图2(b)所示，由于线栅型偏振分离元件17的截面与作为光轴的Z轴正交(垂直)，所以不发生图1中所说明的光线偏差，因此，从A点所射出的光束的像，在对应于A点的像位置成像。这是在XZ截面(X轴方向)的像位置与YZ截面(Y轴方向)的像位置偏离的现象，将其称为像散(非点隔差)。
接着对像散的校正原理进行说明。图1(2)是为了对由线栅型偏振分离元件17所产生的像散进行校正，在C点配置的像散校正机构18的主要部分结构图。从反射型光阀21的A点射出的光线，由于向X轴的负向侧(图低而中下侧)偏差，所以像散校正机构18在X轴的正向侧薄，在X轴的负向侧厚。例如，在棱镜等情况下，光线的方向能够向顺时针方向(图中右下方)弯曲。由该角度与连接A点与C点的角度相吻合，从A点射出的光线，即使对于投影透镜单元，也能够成为从A点射出的光线。以上，X轴方向的移动量得到校正。
接着，使用图13进行基于斯涅尔折射定律的说明。图13时将像面作为反射型光阀侧的缩小系统的成像系统的模式图。
在图13中，从投影透镜单元22向线栅型偏振分离元件17入射的光线，根据斯涅尔定律在入射面与射出面折射，其结果是得到与入射光线平行的射出光线。这是基于像散的X轴方向的移动。根据斯涅尔定律，该X轴方向的移动量基于线栅型偏振分离元件17的入射角度而不同。例如，在图13中，由于入射到线栅型偏振分离元件17的入射角度按光线1，光线2，光线3的顺序增大，所以Z轴方向上的移动量也按照光线1，光线2，光线3的顺序增大。所以，同光线1和光线2的交点相比，光线2与光线3的交点更位于Z轴方向的正侧(图中右侧)。这是由像散引起的成像位置向Z轴方向的移动。为了对该向Z轴方向的移动量进行校正，对光线2配置比光线1，进而对光线3配置比光线2附加更多收束作用的光学元件即可。具体地，在图13结构的XZ平面上，配置偏心于光线1一侧的具有凸透镜作用的柱面透镜18A(虚线表示)即可。
由于该柱面透镜对于实光线的折射作用也是按照离开柱面透镜光轴的光线1，光线2，光线3的顺序而增大，所以适合于对由线栅型偏振分离元件17所引起的像散的校正。还有，虽然已知球面透镜的球面像差是离开透镜球的光轴的光线较大，但离开透镜球的光轴的轴上光线的入射角度也增大，与基于斯涅尔定律的折射作用的增大是同一理由。
以上，由于用于X轴方向的校正的光学元件与用于Z轴方向校正的光学元件的形状相互匹配，所以配置偏心的柱面透镜即可。
还有，关于X轴方向的像散，通过反射型光阀与投影透镜单元在X轴方向上的相对位置关系偏移就能够得到校正，但对于Z轴上的像散，即使是通过反射型光阀与投影透镜单元在Z轴上的相对位置关系偏移，也不能得到校正。所以，通过偏心的柱状棱镜的作用主要校正Z轴上的像散，而X轴上的像散，则通过反射型光阀与投影透镜单元在X轴方向上的位置关系偏移就能够得到校正。
以上，能够对像散进行校正。在实际的光学设计中，反射型光阀与投影透镜单元在X轴方向上的相对位置关系也可以使用从最初输入设计参数的最优化方法。
接着，对像散校正机构的具体例子加以说明。
以下，对像散校正机构是柱面透镜的第一例进行说明。
图3是将反射型光阀作为物体面的光线图。是不使用像散校正机构与使用像散校正机构的情况下的光线图。图4是作为像散校正机构的柱面透镜的模式图。图5是第一实施例的像散校正机构使用前后的斑点图。图6是像散校正机构使用柱面透镜前后的像差图。而且，图3(1)是在反射型光阀21上平行配置作为线栅型偏振分离元件的虚拟的平板17′，作为像散校正机构的虚拟的平板18’情况。图3(2)是将图3(1)中的平板17′置换为线栅型偏振分离元件17，图3(3)是将图3(2)中平板18′置换为像散校正机构18。图5，图6的各(1)(2)(3)分别与图3的各(1)(2)(3)相对应。表1是使用与图3(1)相对应的像散校正机构之前的投影透镜单元22的数据，表2是表示作为与图3(3)相对应的图4的像散校正机构的柱面透镜18A的透镜数据(仅表示变更的场所)。
表一(1)
面编号 曲率半径 面间距离   玻璃材料 孔径
物面 ∞ 0
S1 ∞ 2.75   472000.66110
S2 ∞ 10.648805
S3 ∞ 2   BSC7_HOYA
S4 ∞ 14.55
S5 ∞ 2   BSC7_HOYA
S6 ∞ 1
S7 39.674 6.04   FDS90_HOYA 15.675
S8 -186 0.5 15.41
S9 26.79736 0.1   520200.52000 13.725
S10 23.628 5.52   FCD1_HOYA 13.615
S11 85.7 0.51 12.64
S12 24.778 6.93   FCD1_HOYA 11.185
S13 -25.096 2   EFD4_HOYA 9.84
S14 12.099 0.5 7.52
S15 12.03 4.84   FCD1_HOYA 7.5
S16 -5513.648 0.1   520200.52000 6.9
S17 526.00202 7.6 6.84
光阑 ∞ 23.39 4.785
  S19   144.61   7.49   EADF50_HOYA   15.495
  S20   -31.151   0.52   15.955
  S21   50.963   4.99   FDS90_HOYA   15.62
  S22   -298.82   4.46   15.255
  S23   -31.969   2   LAF2_SCHOTT   14.81
  S24   32.19   12.58   15.27
  S25   -21.691   2   BACD16_HOYA   16.275
  S26   -59.369   12.13   21.04
  S27   -24.1863   5   PMMA   25.58
  S28   -56.8221   673.99   30.95
  像面   ∞   0
(2)
  面编号   R   K   A   B   C   D
  S9   26.79736   1.356061   -4.2809E-06   3.0827E-10   -2.6015E-11   5.0804E-14
  S17   526.00202   -6729.73686   4.4772E-05   1.7790E-07   -1.9716E-09   1.1479E-11
  S27   -24.1863   -1.161402   4.0554E-07   5.4270E-10   -8.8502E-12   1.2345E-14
  S28   -56.8221   2.068172   9.0344E-07   -2.1404E-09   1.758E-12   -2.7081E-16
以下作为本发明的实施方式，将F2.75，半面角38°的广角透镜的数值例示于表1表2。在该数值例中，曲率半径R，在该球面的中心位置为各透镜面的光射出一侧(光线图中光行进方向)的情况下为正，反之为负。画面距离为从各透镜面到下一个透镜面之间的光轴的距离。而且，在玻璃材料一栏为空白处是空气(折射率为1)，孔径(开口)是以半径表示各透镜面的有效径的值，而且，非球面形状是由光轴方向的下垂(sag)度Z所表示。该下垂度Z，在设定自光轴的高度为y，近轴的曲率半径为R，圆锥常数为K，4次、6次、8次、10次的非球面项的系数分别为A、B、C、D时，由下式(1)所定义。
Z＝(y2/R)/{1+{1-(K+1)y2/R2}1/2+A·y4+B·y6+C·y8+D·y10
                                           式(1)
反射型光阀21作为物体面，其投影透镜单元22的光线图示于图3(1)，与其相对应的斑点图示于图5(1)。其像差差图示于图6(1)。在图3(1)中，为了明确的说明像散的发生及校正，预先设置了相当于线栅型偏振分离元件17与18的相同厚度的平板17′、18′。还有，在图5中，所谓左右端是指X轴的正方向与负方向的任意一端。
将线栅型偏振分离元件17(厚度为2×10-3m(2mm))以45°倾斜配置于XZ截面内的情况下的光线图示于图3(2)，其对应的斑点图示于图5(2)。像差图示于图6(2)。由于在图3(2)中线栅型偏振分离元件17是以倾斜45°配置于XZ平面内，所以图5(2)的斑点图向X方向扩展，在图6(2)的像差图中，XZ截面内的像差(X轴方向的横像差)的“X-FAN”像差量增大。还有，所谓“Y-FAN”是指在YZ截面内的像差(Y轴方向的横像差)。
图4是作为配置于线栅型偏振分离元件17与投影透镜单元22之间的像散校正机构的柱面透镜18A的模式图。从表2可知，柱面透镜18A的具体形状，在图4的XZ截面内曲率半径为951.01×10-3m(951.0mm)，柱面透镜的光轴位于X轴的负侧(图4纸面下侧约)9.06×10-3m(9.06mm)。这里，对使用柱面透镜18A的像散校正机构加以说明。还有，在表2中，由于在S5面上光轴偏差，所以S6面之后马上插入使光轴复原的“插入面”。
表2
  面编号      曲率半径(mm) 偏心量(mm)   面间距离(mm)   玻璃材料
  YZ截面   XZ截面  Y轴   X轴
  S4(旋转面)         ∞              0   14.55
  S5   ∞   951.014  0   -9.060   2   BSC7_HOYA
  S6   ∞   ∞  0   0   0
  插入面   ∞   ∞  0   9.060   1
  S7         39.674             0   6.04   FDS90_HOYA
线栅型偏振分离元件17的45°配置，相当于图4中右旋转的状态。就是说，具有在X轴的负侧反射型光阀与线栅型偏振分离元件的距离变短，反之，在X轴的正侧，投影透镜单元与线栅型偏振分离元件的距离变短的关系。
从反射型光阀21的各点射出的光束，透过倾斜配置的线栅型偏振分离元件17，光线向X轴负侧偏离。为了校正该光线的偏离，配置作为X轴的正侧薄，X轴负侧加厚的像散校正机构的偏心柱面透镜18A。可以求得柱面透镜18A的面的斜率是在投影透镜单元的光轴的点上，距柱面透镜面的光轴的距离除以柱面透镜的曲率半径所得的值的反正弦，为sin-1(9.06/951.01)＝0.55°；反射型光阀21的左右端X＝±8.832×10-3m(±8.832mm)的X坐标处的柱面透镜的面的斜率，同样地，是9.06±8.832×10-3m(9.06±8.832mm)除以951.01×10-3m(951.01mm)所得值的反正弦，为1.08°与0.01°。就是说，在与反射型光阀的中央与左右端相对应的X坐标处，柱面透镜面的斜率分别是1.08°、0.55°及0.01°。
在该实施方式中，作为像散校正机构，使用偏心的柱面透镜18A的理由，是由于作为基准的投影透镜单元22的反射型光阀侧的瞳孔距离约为2088×10-3m  (约2088mm)，从反射型光阀21的左右端±8.832×10-3m(±8.832mm)所射出的主光线的角度具有tan-1(±8.832/2088)＝±0.24°的角度。由于该角度，从反射型光阀入射到线栅型偏振分离元件的光线，在反射型光阀近的一侧入射的情况与远的一侧入射的情况下，入射角不同。即在XZ截面上非对称，作为像散校正机构的柱面透镜成为偏心。而且，由于柱面透镜的偏心，使得与投影透镜单元22的光轴的交点的下垂度为0.043×10-3m(0.043mm)。
作为由该柱面透镜18A对像散的校正结果，光线图示与图3(3)，斑点图示于图5(3)，像差图示于图6(3)。达到与线栅型偏振分离元件倾斜前，即像散发生前的状态相对应的斑点图性能。同样，达到与线栅极偏振分离元件倾斜之前，即像散发生前的状态向匹配的像差图性能。由该斑点图及像差图，可确认Z轴方向的像散得到了校正。
还有，计算X轴方向位置偏差的结果，在像散校正前的状态的图3(2)中，屏幕侧为42×10-3m(42mm)，在像散校正后的图3(3)中，屏幕一侧为34×10-3m(34mm)。将该数值换算为反射型光阀侧，X轴方向的偏差量为0.67×10-3m(0.67mm)与0.53×10-3m(0.53mm)。由此，通过偏心的柱面透镜，在对Z轴方向的像散进行校正的同时，也将X轴方向的像散从0.67×10-3m(0.67mm)改善到0.53×10-3m(0.53mm)。
在反射型光阀为1个的单板方式的情况下，可进行以屏幕位置为基准的投影透镜单元或液晶投影仪装置的位置调整，但在作为反射型光阀，使用红(R)绿(G)蓝(B)计3个的3板式的情况下，为了规定调整方向，使各反射型光阀在X轴方向移动0.53×10-3m(0.53mm)来进行调整。
接着，对像散校正机构为柱面透镜的第二实施方式加以说明。
图7是作为像散校正机构的第二实施例的柱面透镜的模式图。投影透镜单元22与上述第一例的情况相同(表1)。在表3中，给出了表示图7所示的作为像散校正机构的柱面透镜18B的透镜数据(仅表示变更处)。
表3
  面编号   曲率半径(mm)  偏心量(mm)   面间距离(mm)   玻璃材料
  YZ截面   XZ截面  Y轴   X轴
  S4(旋转面)         ∞            0   14.55
  S5   ∞   ∞  0   -9.776   2   BSC7_HOYA
  S6   ∞   -1016.28  0   0   0
  插入面   ∞   ∞  0   9.776   1
  S7         39.674            0   6.04   FDS90_HOYA
在上述的第一例中，柱面透镜18A是面向线栅型偏振分离元件17的一侧设置柱面透镜面。而在第二例中，相反地是在投射透镜单元侧设置柱面透镜面。
第二例的斑点图示于图8，像差图示于图9。还有，像散发生前后的斑点图与像差图，与上述第一例同样。图5与图8，或图6与图9的不同在于像散校正后的斑点图(3)及像差图(3)。
在图7中，从反射型光阀21的各点射出的光束，透过其平面倾斜配置于光轴的线栅型偏振分离元件17，光线向X轴的负侧偏离。为了校正该光线的偏离，配置作为厚度尺寸在X轴的正侧薄，在X轴的负侧厚的像散校正机构的偏心柱面透镜18B。可以求得柱面透镜18B的面的斜率是在投影透镜单元的光轴的点上，距柱面透镜面的光轴的距离除以柱面透镜的曲率半径所得的值的反正弦，为sin-1(9.776/1016.28)＝0.55°；反射型光阀21的左右端X＝±8.832×10-3m(±8.832mm)的X坐标处的柱面透镜面的斜率，同样地，是9.776±8.832×10-3m(9.776±8.832mm)除以1016.28×10-3m(1016.28mm)所得值的反正弦，为1.05°与0.05°。就是说，在与反射型光阀的中央与左右端相对应的X坐标的、柱面透镜面的斜率分别是1.05°、0.55°、及0.05°。
而且，由于柱面透镜18B偏心，使与投影透镜单元22的光轴的交点的下垂度为0.047×10-3m(0.047mm)。
作为由该柱面透镜18B对像散的校正结果，斑点图示于图8(3)，像差图示于图9(3)。能够达到与在线栅型偏振分离元件倾斜之前，即像散发生之前的状态相匹配的斑点特性。同样，能够达到与在线栅型偏振分离元件倾斜之前，即像散发生之前的状态相匹配的像差图性能。
接着，对使用图4及图7所说明的作为像散校正机构的柱面透镜的液晶投影仪装置，使用图10加以说明。
在图10中，11是光源，12是反射镜，131与132是作为积分仪的第一多透镜阵列及第二多透镜阵列，14是由棱镜阵列构成的平板型偏振变换机构，151是集光透镜，152与154是物镜，153是中继透镜，161与162是分色镜，163是全反射镜，171、172、173是透过P偏振光，反射S偏振光的线栅型偏振分离元件，181、182、183是柱面透镜，191、193是变换P偏振光与S偏振光的1/2波长板，20是作为进行色合成的色合成机构的交叉分色棱镜，211、212、213是反射型光阀。反射型光阀211、212、213由驱动电路(未图示)基于图像信号而驱动。
从光源11射出的光束，由具有抛物面形状的反射镜12反射，成为与光轴平行的光束。第一多透镜阵列131的各透镜的单元面的光量由第二多透镜阵列132及集光透镜151的作用而重叠于反射型光阀211、212、213的有效平面上，改善光量分布的一致性。物镜152、154进行使主光线平行的，即远心化的作用。而且，由于反射型光阀213的光路长度与其他两个光路相比较长，所以中继透镜153将照明光束引导至比其他两个光路长度长的反射型光阀213。还有，由配置于第二多透镜阵列132的后段的平板型偏振变换机构14，自然光在其偏振光方向聚齐为S偏振光。
接着，对色分离作用加以说明。在分色镜161中，反射蓝色光，而透过其余的绿光与红光。进而，通过分色镜162，反射绿色光，透过红色光。这样，来自光源11的自然光被色分离。
色分离后的红、绿、蓝各色光，分别入射到与各色光相对应的线栅型偏振分离元件171、172、173。线栅型偏振分离元件171、172、173相对于各色光的光轴倾斜45°而配置，S偏振光的各色光反射，改变90°的方向，照射到反射型光阀211、212、213。
由于在反射型光阀211、212、213的各像素接通(ON)的状态下，照明光学系统的各色的光轴上的光线的偏振状态变换为P偏振光，所以透过各色光用的线栅型偏振分离元件171、172、173。红色的光束通过光路上配置的1/2波长板191、变换为S偏振光，同样，蓝色的光束通过光路上配置的1/2波长板193、变换为S偏振光。红色和蓝色的光束为S偏振光、绿色的光束为P偏振光，分别入射到交叉分色棱镜20，色合成三色光，入射到投影透镜单元22(未图示)。投影透镜单元22(未图示)将通过交叉分色棱镜20色合成的彩色图像光进行放大并投影到屏幕上(未图示)。还有，在不配置1/2波长板191、193，以全色光为P偏振光的原样状态下，虽然也能够由交叉分色棱镜20进行色合成，但由交叉分色棱镜20所进行色合成的效果变差。因此，希望使本图的偏振光状态。
如上所述，从反射性光阀射出的光束，经过向着投影透镜单元的光路上配置的线栅型偏振分离元件，将来自照明光学系统的入射光反射，变换90°方向，入射到反射型光阀。在配置为使来自反射型光阀的射出光透过的情况下，由于透过线栅型偏振分离元件时所产生的像散能将由设置于线栅型偏振分离元件与投影透镜单元之间的像散校正机构进行良好的校正，所以能够提供图像清晰度优异，且能够沿袭现有基本结构的液晶投影仪装置。
还有，在图10中，如果导向反射型光阀213的照明光学系统采用从与图示相反一侧(图的下方侧)射入的结构，则能够使蓝色用的柱面透镜183的方向相反。由此，由于能够使3色的柱面透镜的光学方向相同，所以作为像散校正机构的柱面透镜通过三色来共用，也可以配置在分色棱镜20与投影透镜单元22之间。
而且，一般地，在倍率色像差的规格严格的液晶投影仪装置中，由于在反射型光阀21与分色棱镜20之间，配置由倍率色像差校正用的色校正透镜，所以像散校正机构与倍率的色校正透镜能够保持一体，或形成为一体。

Claims (9)

1.一种投影型图像显示装置，将来自光源侧的光进行偏振变换后照射到光阀上，形成对应于图像信号的光学图像并放大投影，其特征在于：设置有
将平面相对入射光轴倾斜约45°配置的，将由所述光阀调制、形成所述光学图像的光通过透过或反射来进行偏振分离的平板状的线栅型偏振分离元件；
将通过所述偏振分离元件分离的偏振分离光形成的光学图像放大投影的投影透镜单元；
配置于所述偏振分离元件和所述投影透镜单元之间的像散校正透镜，其中所述偏振分离元件距所述投影透镜单元远的一侧与近的一侧相比，该像散校正透镜层的厚度较厚，并且，所述像散校正透镜的光轴向所述像散校正透镜层厚的一侧偏心；以及
驱动所述光阀的驱动电路。
2.一种投影型图像显示装置，其特征在于：设置有
形成使来自光源侧的光的偏振方向一致的P偏振光或S偏振光的偏振变换机构；
将经所述偏振变换的偏振光分离为R、G、B各色光的分离机构；
照射经所述分离后的各色光的偏振光，基于图像信号调制该偏振光的反射型光阀；
将平面相对入射光轴倾斜约45°配置，反射通过所述分离机构分离的所述各色光的偏振光，并照射到所述反射型光阀，同时，将通过该反射型光阀调制、形成光学图像的反射光，通过透过或反射进行偏振分离的平板状的线栅型偏振分离元件；
将经像散校正后的各色光的偏振光进行色合成的色合成机构；
将经所述色合成后的偏振光的光学图像放大投影的投影透镜单元；
驱动所述反射型光阀的驱动电路；以及
配置于所述偏振分离元件和所述投影透镜单元之间的像散校正透镜，其中所述偏振分离元件距所述投影透镜单元远的一侧与近的一侧相比，该像散校正透镜层的厚度较厚，并且，所述像散校正透镜的光轴向所述像散校正透镜层厚的一侧偏心。
3.根据权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征在于：
所述像散校正透镜与倍率色像差校正用凸透镜保持为一体。
4.根据权利要求2所述的投影型图像显示装置，其特征在于：
所述像散校正透镜与倍率色像差校正用凸透镜保持为一体。
5.一种用于投影型图像显示装置的光学单元，将来自光源侧的光进行偏振变换后照射到光阀，形成对应于图像信号的光学图像并放大投影，其特征在于：设置有
将平面相对入射光轴倾斜约45°配置，将通过所述光阀调制、形成所述光学图像的光，通过透过或反射来进行偏振分离的平板状的线栅型偏振分离元件；
将偏振分离光形成的光学图像放大投影的投影透镜单元；以及
配置于所述偏振分离元件和所述投影透镜单元之间的像散校正透镜，其中所述偏振分离元件距所述投影透镜单元远的一侧与近的一侧相比，该像散校正透镜层的厚度较厚，并且，所述像散校正透镜的光轴向所述像散校正透镜层厚的一侧偏心。
6.根据权利要求5所述的投影型图像显示装置的光学单元，其特征在于：
所述像散校正透镜与倍率色像差校正用凸透镜保持为一体。
7.根据权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征在于：
所述像散校正透镜相对于所述光源的光轴垂直配置。
8.根据权利要求2所述的投影型图像显示装置，其特征在于：
所述像散校正透镜相对于所述光源的光轴垂直配置。
9.根据权利要求5所述的投影型图像显示装置的光学单元，其特征在于：
所述像散校正透镜相对于所述光源的光轴垂直配置。
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