CN102914938B - 投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可以降低照明不均的投影机。所述投影机包括光源（10）、将从光源（10）射出的光会聚的聚光光学系统（20）以及对由聚光光学系统（20）会聚的光进行调制的光调制面板（60），在聚光光学系统（20）包括将从光源（10）射出的光分离为多种色光的色分离光学系统（40），在多种色光中至少光源（10）与光调制面板（60）之间的光路长度最长的色光的光路中设置有反射曲面。

Description

投影机
技术领域
本发明涉及投影机。
背景技术
作为投影机，已知有具备一个光调制装置的单板式的投影机。如果采用单板式的投影机，则与具备三个光调制装置的三板式的投影机相比，能够实现装置的小型化和/或低成本化。
作为单板式的投影机，例如举出专利文献1中公开的装置。专利文献1的投影机具有将白色光分离为不同的多个波长的光并射出的照明系统。分离后的多个波长的光(例如红色光、绿色光、蓝色光)在相互的光轴成为非平行的状态下入射于光调制装置。入射于光调制装置的多个波长的光分别通过微透镜阵列分配给与各波长的光对应的像素而进行调制。
【专利文献1】特开平4-60538号公报
但是，分离后的多个波长的光在光源与光调制装置之间的光路长度会产生差异。因此，在分离后的多个波长的光中，会聚于光调制装置的区域各自不同，光调制元件的显示区域的亮度分布不同。因此，会产生照明不均。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于提供能够降低照明不均的投影机。
为了解决上述课题，本发明的投影机包括：光源；聚光光学系统，其将从所述光源射出的光会聚；以及光调制面板，其对由所述聚光光学系统会聚的光进行调制；其中，在所述聚光光学系统，包括将从所述光源射出的光分离为多种色光的色分离光学系统，在所述多种色光中至少所述光源与所述光调制面板之间的光路长度最长的色光的光路中设置有反射曲面。
根据该投影机，通过具有预定曲率的反射曲面调整与光源和光调制面板之间的光路长度最长的色光有关的聚光光学系统的焦点位置。反射曲面的曲率被设定为使得照射到光调制面板的光路长度最长的色光的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域的面积之差变小。因此，在分离后的多种色光之间，可以使会聚到光调制面板的区域的面积相互相等，使光调制面板的显示区域上的亮度分布相互相等。因而，能够提供可以降低照明不均的投影机。
此外，所谓“光的亮度分布的大致均匀的部分”，例如在光调制面板上的光亮度分布为礼帽形状的情况下，该礼帽形状的顶部的平坦部分是光的亮度分布的大致均匀的部分。此外，所谓“大致均匀”，包含观看者不能辨别的程度的亮度差。
在所述投影机中，也可以所述色分离光学系统包括：第1光束分离光学系统，其将从所述光源射出的光分离为包含第1色光及第2色光的第1光束和包含第3色光及第4色光的第2光束；第2光束分离光学系统，其将所述第1光束分离为所述第1色光和所述第2色光并且将所述第1色光和所述第2色光在与包含从所述光源射出的光的光轴和所述第1光束的光轴的平面交叉的方向射出；以及第3光束分离光学系统，其将所述第2光束分离为所述第3色光和所述第4色光并且将所述第3色光和所述第4色光在与所述平面交叉的方向射出；其中，在所述第1色光至所述第4色光中所述光源与所述光调制面板之间的光路长度最长的色光的光路中设置有所述反射曲面。
在将来自光源的光二维地分离为4束光并射出的结构中，与将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构相比，光路长度为最短的色光与光路长度为最长的色光之间的光路差变大。因该光路长度的显著不同，例如，在以与光路长度为最短的色光有关的聚光光学系统的焦点位置为基准的情况下，与光路长度为最长的色光有关的聚光光学系统的焦点位置会大大偏离基准。因此，若是不包含反射曲面的结构，则即使为了使光路长度为最短的色光的亮度分布的大致均匀的部分与光调制面板的显示区域大体一致而调整与光路长度为最短的色光有关的聚光光学系统的焦点位置，关于光路长度为最长的色光，亮度分布不均匀的部分也会包含于光调制面板的显示区域中。
相对于此，根据本发明的投影机，在将来自光源的光二维地分离为4束光并射出的结构中，能够实现照明不均的降低。例如，在将第1色光设定为光路长度为最短的色光、将第4色光设定为光路长度为最长的色光的情况下，光路长度为最长的第4色光由反射曲面反射。与该第4色光有关的聚光光学系统的焦点位置被调整为不同于与第1色光有关的聚光光学系统的焦点位置。由此，照射到光调制面板的光路长度最长的色光的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域的面积之差变小。因而，能够降低照明不均。
在所述投影机中，也可以所述第1光束分离光学系统包括使所述第1光束反射并且使所述第2光束透射的第1分色镜和使所述第2光束反射的第1反射镜；所述第2光束分离光学系统包括使所述第1色光反射并且使所述第2色光透射的第2分色镜和使所述第2色光反射的第2反射镜；所述第3光束分离光学系统包括使所述第3色光反射并且使所述第4色光透射的第3分色镜和使所述第4色光反射的第3反射镜；其中，所述第1反射镜至所述第3反射镜中的至少一个是所述反射曲面。
根据该投影机，能够以第1~第3光束分离光学系统包括分色镜和反射镜这两种镜体的结构实现照明不均的降低。
在所述投影机中，也可以所述色分离光学系统包括：第1光束分离光学系统，其将从所述光源射出的光分离为包含第1色光及第2色光的第1光束和包含第3色光及第4色光的第2光束；以及第2光束分离光学系统，其将所述第1光束分离为所述第1色光和所述第2色光，将所述第2光束分离为所述第3色光和所述第4色光，并且将所述第1色光、所述第2色光、所述第3色光和所述第4色光在与包含从所述光源射出的光的光轴和所述第1光束的光轴的平面交叉的方向射出；其中，在所述第1色光至所述第4色光中所述光源与所述光调制面板之间的光路长度最长的色光的光路中设置有所述反射曲面。
根据该投影机，在将来自光源的光二维地分离为4束光并射出的结构中，能够实现照明不均的降低。此外，由于投影机包含两个光束分离光学系统而构成，所以与包含第1～第3光束分离光学系统的结构相比，光学系统的结构变得简单。因而，能够实现投影机的小型化及低成本化。
在所述投影机中，也可以所述第1光束分离光学系统包括使所述第1光束反射并且使所述第2光束透射的第1分色镜和使所述第2光束反射的第1反射镜；所述第2光束分离光学系统包括使所述第1色光及所述第3色光反射并且使所述第2色光及所述第4色光透射的第2分色镜和使所述第2色光及所述第4色光反射的第2反射镜；其中，所述第1反射镜和所述第2反射镜中的至少一个是所述反射曲面。
根据该投影机，能够以第1光束分离光学系统和第2光束分离光学系统分别包括分色镜和反射镜这两种镜体的结构，实现照明不均的降低。此外，与三个光束分离光学系统包括分色镜和反射镜这两种镜体的结构相比，光学系统的结构变得简单。因而，能够实现投影机的小型化及低成本化。
在所述投影机中，也可以所述第1光束分离光学系统包括具有第1主面和与该第1主面相对的第2主面的光束分离元件；所述第1主面使所述第1光束反射并且使所述第2光束透射，所述第2主面使所述第2光束反射；所述第2主面是所述反射曲面。
根据该投影机，第1光束分离光学系统包括一个光束分离元件。因此，能够实现光学系统的省空间化，由此，能够实现投影机的小型化。
相对于此，在第1光束分离光学系统包括分色镜和反射镜这两种镜体的情况下，部件数量增加。此外，除了分色镜的厚度和反射镜的厚度，分色镜与反射镜还要隔开预定距离而配置。因此，需要宽大的空间。
在所述投影机中，所述反射曲面是凸面的反射曲面。
根据该投影机，在将来自光源的光二维地分离成4束光并射出的结构中，例如，在将第1色光设定为光路长度为最短的色光、将第4色光设定为光路长度为最长的色光的情况下，光路长度为最长的第4色光由凸面反射。第4色光在由凸面反射后，与入射到凸面前相比光束扩展。因此，第4色光会聚到光调制面板的区域变大。因而，通过将反射曲面设定为凸面，容易减小照射到光调制面板的光路长度最长的色光的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域的面积之差。
在所述投影机中，也可以所述光调制面板具有包括多个子像素的像素；在所述光调制面板的所述多种色光入射的一侧配置有微透镜阵列；所述微透镜阵列构成为按每2行2列的4个所述子像素具备一个微透镜。
根据该投影机，构成微透镜阵列的微透镜与构成像素的4个子像素一对一对应。二维地分离为4束光并射出的光二维地从4个方向入射到预定的微透镜，在由该微透镜聚拢后通过光调制面板的像素，根据图像信号被进行调制。因而，能够使光的利用效率提高。
此外，由于子像素为2行2列，所以微透镜的光轴与入射到该微透镜的各色光所成的角变小。因而，微透镜的像差减小。
在所述投影机中，也可以所述色分离光学系统包括：第1分色镜，其使从所述光源射出的光中的第1色光反射并且使第2色光和第3色光透射；第2分色镜，其使所述第2色光反射并且使所述第3色光透射；以及反射面，其使所述第3色光反射；其中，所述反射面是所述反射曲面。
在将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构中，在以与光路长度为最短的第1色光有关的聚光光学系统的焦点位置为基准的情况下，与光路长度为最长的第3色光有关的聚光光学系统的焦点位置会偏离基准。因此，在不包括反射曲面的结构的情况下，第1色光与第3色光会聚到光调制面板的区域会相互不同。由此，第1色光与第3色光在光调制面板的显示区域上的亮度分布会不同。
相对于此，根据本发明的投影机，在将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构中，能够实现照明不均的降低。例如，在将第1色光设定为红色光、将第2色光设定为绿色光、将第3色光设定为蓝色光的情况下，光路长度为最长的蓝色光由反射曲面反射。与该蓝色光有关的聚光光学系统的焦点位置被调制为大致相等于与光路长度为最短的红色光有关的聚光光学系统的焦点位置。由此，照射到光调制面板的光路长度最长的色光的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域的面积之差。这样，能够降低由蓝色光与红色光之间的光路长度之差引起的照明不均。
在所述投影机中，所述反射曲面优选为凹面的反射曲面。
根据该投影机，在将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构中，光路长度为最长的第3色光由凹面反射。第3色光在由凹面反射后，与入射到凹面前相比光束聚拢。因此，第3色光会聚到光调制面板的区域变小。在以与光路长度为最短的第1色光有关的聚光光学系统的焦点位置为基准的情况下，虽然该第1色光会聚到光调制面板的区域设定得小，但是由于第3色光会聚到光调制面板的区域也变小，所以第1色光的聚光区域与第3色光的聚光区域大致相等。因而，通过将反射曲面设定为凹面，容易将与第3色光有关的聚光光学系统的焦点位置调整为大致相等于与第1色光有关的聚光光学系统的焦点位置。由此，容易减小照射到光调制面板的光路长度最长的色光的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域的面积之差。
在所述投影机中，优选地，所述光调制面板具有包括多个子像素的像素；在所述光调制面板的所述多种色光入射的一侧配置有微透镜阵列；所述微透镜阵列构成为按每3个所述子像素具备一个微透镜。
根据该投影机，构成微透镜阵列的微透镜与构成像素的三个子像素一对一对应。一维地分离为三束光并射出的光从3个方向入射到预定的微透镜，在由该微透镜聚拢后通过光调制面板的像素，根据图像信号被进行调制。因而，能够使光的利用效率提高。
附图说明
图1是表示本发明第1实施例所涉及的投影机的示意图。
图2是表示该实施例的色分离光学系统的透视图。
图3是表示该实施例的色分离状况的示意图。
图4是用于说明该实施例的微透镜与子像素的对应关系的图。
图5是表示使用该实施例的色分离光学系统时对光调制面板的照明区域的图。
图6是表示从该实施例的色分离光学系统射出的光的光强度分布的图。
图7是表示比较例的色分离光学系统的透视图。
图8是表示使用该比较例的色分离光学系统时对光调制面板的照明区域的图。
图9是表示从该比较例的色分离光学系统射出的光的光强度分布的图。
图10是表示该实施例的第1光束分离光学系统的第1变形例的示意图。
图11是表示本发明第1实施例所涉及的第1光束分离光学系统的示意图。
图12是表示本发明第2实施例所涉及的投影机的示意图。
图13是表示该实施例的色分离光学系统的示意图。
图14是用于说明该实施例的微透镜与子像素的对应关系的图。
图15是表示使用该实施例的色分离光学系统时对光调制面板的照明区域的图。
图16是表示从该实施例的色分离光学系统射出的光的光强度分布的图。
图17是表示比较例的色分离光学系统的示意图。
图18是表示使用该比较例的色分离光学系统时对光调制面板的照明区域的图。
图19是表示从该比较例的色分离光学系统射出的光的光强度分布的图。
符号说明
1、2…投影机，10…光源，20、21…聚光光学系统，40、80…色分离光学系统，41…第1光束分离光学系统，42…第1分色镜，43…第1反射镜，43f、46f...凸面(反射曲面)，44…第2光束分离光学系统，45…第2分色镜，46…第2反射镜，60、90…液晶面板(光调制面板)，61、91…微透镜阵列，61A…微透镜，81…第1分色镜，82…第2分色镜，83…反射镜，83f…凹面(反射曲面)，Lg、Lb、Lr、Ly…色光。
具体实施方式
以下，参照附图关于本发明的实施例进行说明。这样的实施例表示本发明的一种方式，而并不是要限定该发明，在本发明的技术思想的范围内可以任意地进行变更。此外，在以下的附图中，为了使各结构容易理解，使各构造的比例尺和/或数量等与实际的构造不同。
第1实施例
参照图1至图11说明本发明的投影机的一实施例。
在本实施例中，作为投影机1举例说明将由光调制面板生成的包含图像信息的色光经由投影光学系统投影于屏幕(被投影面)上的投影型的投影机。
此外，在以下的说明中，根据需要设定XYZ正交坐标系，参照该XYZ正交坐标系说明各部件的位置关系。在本实施例中，将与从光源10射出的光的光轴平行的方向设为X方向，将与X方向正交的2个方向设为Y方向、Z方向。
图1是表示本实施例所涉及的投影机1的概略结构的图。图1(a)是投影机1的侧面图，图1(b)是投影机1的俯视图。如图1所示，投影机1具备：射出包含可见光的光W的光源10、将从光源10射出的光W会聚的聚光光学系统20、对由聚光光学系统20会聚的光进行调制的光调制面板60以及将由光调制面板60生成的包含图像信息的色光投影于屏幕(图示略)的投影光学系统(投影透镜)70。此外，光调制面板60例如是液晶面板。
光源10具备：放射状地射出光线的光源灯11和将从光源灯11放射的光线朝向一个方向(+X方向)射出的反射器12。此外，作为光源灯11，能够使用高压水银灯、金属卤化物灯、卤素灯、氙气灯等，另外，作为反射器12，能够使用抛物面反射器、椭圆面反射器、球面反射器等。
聚光光学系统20具备：用于将从光源10射出的非偏振光转换为一个偏振状态的光的偏振转换光学系统30、将从偏振转换光学系统30射出的光分离为多种色光的色分离光学系统40以及将来自色分离光学系统40的色光大致平行化并射出的场透镜50。
偏振转换光学系统30具备：将从光源10射出的光W大致平行化并射出的凹透镜31、用于将从凹透镜31射出的光分割成多个部分光束的具有多个第1小透镜的第1透镜阵列32、具有与第1透镜阵列32的多个第1小透镜对应的多个第2小透镜的第2透镜阵列33、将来自第2透镜阵列33的各部分光束偏振转换为具有第1偏振分量的光(例如p偏振光)并射出的偏振分束器阵列(偏振分离元件)34以及将来自偏振分束器阵列34的各部分光束在光调制面板60重叠的重叠透镜35。
图2是表示本实施例的色分离光学系统40的透视图。
如图2所示，色分离光学系统40具备第1光束分离光学系统41和第2光束分离光学系统44。第1光束分离光学系统41将从光源10射出的光W(白色光)分离为第1光束(G+B)和第2光束(R+Y)。第1光束(G+B)包含第1色光(绿色光G)和第2色光(蓝色光B)，第2光束(R+Y)包含第3色光(红色光R)和第4色光(黄色光Y)。这里，以将从光源10射出的光W的光轴方向设为X轴方向，含有从光源10射出的光W的光轴和第1光束(G+B)的光轴的面成为XZ面的方式设定XYZ坐标系。
第2光束分离光学系统44将第1光束(G+B)分离为第1色光(绿色光G)和第2色光(蓝色光B)，第1色光(绿色光G)和第2色光(蓝色光B)在与XZ平面交叉的方向射出。进而，第2光束分离光学系统44将第2光束(R+Y)分离为第3色光(红色光R)和第4色光(黄色光Y)，并使第3色光(红色光R)和第4色光(黄色光Y)在与XZ平面交叉的方向射出。
这里，作为图2及图3中的蓝色光B，假定大致380nm～520nm的波长范围的光；作为绿色光G，假定大致520nm～560nm的波长范围的光；作为黄色光Y，假定大致560nm～600nm的波长范围的光；作为红色光R，假定大致600nm～780nm的波长范围的光，但并不限定于此。
一般，人对于绿色光的视觉敏感度高。若考虑绿色光对观赏时的分辨率感产生大的影响的情况，则优选将绿色光分离为两个波长范围，分别独立地进行调制。在本实施例中，将520nm～560nm的波长范围的光即短波长侧的绿色光(偏蓝的绿色光)设定为绿色光G，将560nm～600nm的波长范围的光即长波长侧的绿色光(偏黄的绿色光)设定为黄色光Y。通过独立地调制绿色光G和黄色光Y，可实现色表现域的扩大和视听时的分辨率感的提高。
第1光束分离光学系统41具备第1分色镜42和第1反射镜43。第1分色镜42是使第1光束(G+B)反射并且使第2光束(R+Y)透射的镜体。第1反射镜43是使第2光束(R+Y)反射的镜体。
第2光束分离光学系统44具备第2分色镜45和第2反射镜46。第2分色镜45是使绿色光G和红色光R反射并且使蓝色光B和黄色光Y透射的镜体。第2反射镜46是使蓝色光B和黄色光Y反射的镜体。
第1分色镜42和第1反射镜43被配置为从光源10射出的光W对于第1分色镜42的入射角度与从光源10射出的光W对于第1反射镜43的入射角度不相同。例如，如图1(a)所示，当在XZ平面设定了相对于X轴成45°的虚拟轴Q1时，以轴Q1作为对称轴，第1分色镜42相对于第1反射镜43倾斜。在图1(a)中，分色镜42与第1反射镜43被配置为：越向+X方向行进并且越向-Z方向行进，第1分色镜42与第1反射镜43的间隔越窄。
因此，由第1分色镜42反射的第1光束(G+B)与由第1反射镜43反射的第2光束(R+Y)在XZ平面上向相互稍微不同的两个方向射出。例如，第1分色镜42被配置为使由该第1分色镜42反射的第1光束(G+B)相对于Z轴成7°(图1(a)中所示的θ1=7°)。第1反射镜43被配置为使由该第1反射镜43反射的第2光束(R+Y)相对于Z轴成7°(图1(a)中所示的θ2=7°)。
第2分色镜45和第2反射镜46被配置为使第1光束(G+B)对于第2分色镜45的入射角度与第1光束(G+B)对于第2反射镜46的入射角度不相同。此外，第2光束(R+Y)对于第2分色镜45的入射角度与第2光束(R+Y)对于第2反射镜46的入射角度不相同。例如，在设定了未图示的虚拟轴Q2时，以轴Q2作为对称轴，第2分色镜45相对于第2反射镜46倾斜。
因此，绿色光G、红色光R、蓝色光B和黄色光Y向相互稍微不同的方向射出。例如，第2分色镜45被配置为使由该第2分色镜45反射的绿色光G和红色光R相对于Y轴成7°(图1(b)中所示的θ3=7°)。第2反射镜46被设置为使由该第2反射镜46反射的蓝色光B和黄色光Y相对于Y轴成7°(图1(b)中所示的θ4=7°)。由此，绿色光G、红色光R、蓝色光B和黄色光Y以相互不同的角度入射到光调制面板60。
图3是表示本实施例的色分离光学系统40的色分离状况的示意图。
在图3中，为了方便，示出了与构成微透镜阵列的多个微透镜中的一个微透镜61A对应的色分离状况。
如图3所示，从光源10射出的光W(白色光)由第1光束分离光学系统41分离为第1光束G+B和第2光束R+Y。然后，该第1光束G+B和第2光束R+Y由第2光束分离光学系统44分离为绿色光G、蓝色光B、红色光R和黄色光Y。
在通过上述的第1光束分离光学系统41和第2光束分离光学系统44将来自光源的光二维地分离为4束光并射出的结构中，例如与如专利文献1所示将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构相比，在光路长度为最短的色光与光路长度为最长的色光之间光路差变大。因该光路长度的显著不同，例如，在以与光路长度为最短的色光有关的聚光光学系统的焦点位置为基准位置的情况下，与光路长度为最长的色光有关的聚光光学系统的焦点位置会大大偏离基准位置。
图7是与图2对应的、表示比较例的色分离光学系统140的透视图。在图7中，符号141为第1光束分离光学系统，符号142为第1分色镜，符号143为第1反射镜，符号144为第2光束分离光学系统，符号145为第2分色镜，符号146为第2反射镜。
第1分色镜142是使第1光束(G+B)反射并且使第2光束(R+Y)透射的镜体。第1反射镜143是使第2光束(R+Y)反射的镜体。
第2分色镜145是使绿色光G和红色光R反射并且使蓝色光B和黄色光Y透射的镜体。第2反射镜146是使蓝色光B和黄色光Y反射的镜体。
从光源(图示省略)射出的光W由第1光束分离光学系统141和第2光束分离光学系统144分离为4种色光(绿色光G、蓝色光B、红色光R、黄色光Y)，并向光调制面板(图示省略)射出。
这4种色光中，光源与光调制面板之间的光路长度最短的色光是由第1分色镜142和第2分色镜145反射的色光(不透射过第1分色镜142和第2分色镜145的色光)。另一方面，光源与光调制面板之间的光路长度最长的色光是由第1反射镜143和第2反射镜146反射的色光(透射过第1分色镜142和第2分色镜145的色光)。
在图7所示的例子中，光路长度为最短的色光是绿色光G，光路长度为最长的色光是黄色光Y。
图8是表示使用比较例的色分离光学系统140时对光调制面板的照明区域的图。图8示出了由光路长度的不同引起的照明边缘的差异，图8(a)示出了光路长度为最短的色光(例如绿色光G)的照明区域，图8(b)示出了光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的照明区域。在图8(a)及(b)中，符号SA为光调制面板的显示区域。
图9是表示从比较例的色分离光学系统140射出的光的光强度分布的图。图9(a)是光路长度为最短的色光(例如绿色光G)的光强度分布，图9(b)是光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的光强度分布。
如图8(a)所示，设定调整了针对绿色光G的聚光光学系统20的焦点位置，使得光调制面板的显示区域SA包含于光路长度最短的色光(绿色光G)的亮度分布不出现不均的部分中。光的亮度分布不出现不均的部分，意指光的亮度分布的大致均匀的部分。例如，在光调制面板的光的亮度分布为礼帽形状(也称为平顶形状)的情况下，该礼帽形状的顶部的平坦部分是光的亮度分布的大致均匀的部分。此外，所谓“大致均匀”，包含观看者不能辨别的程度的亮度差。
此外，具有该礼帽形状的亮度分布的光中预定比例的光对显示区域SA内进行照明。例如，光路长度为最短的色光(例如绿色光G)中48.66%的光对显示区域SA内进行照明。
如图9(a)所示，光路长度为最短的色光(例如绿色光G)的亮度分布成为礼帽形状。该礼帽形状的顶部的平坦部分强度分布(亮度分布)为大致均匀。关于光路长度为最短的色光(例如绿色光G)，显示区域SA包含于亮度分布的大致均匀的部分中，亮度分布的不均匀的部分不包含于显示区域SA中。
另一方面，如图8(b)所示，关于光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)，亮度分布不均匀的部分会包含于光调制面板的显示区域SA中。
这里，在如本实施例那样将来自光源的光二维地分离为4束光并射出的结构中，色分离光学系统包括多个(2个)光束分离光学系统。因此，来自光源的光在由该色分离光学系统导光的过程中至少被反射2次。
另一方面，在如专利文献1那样将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构中，色分离光学系统包括两个分色镜和一个反射镜。因此，来自光源的光在由该色分离光学系统导光的过程中的反射次数为1次。
因此，在将来自光源的光二维地分离为4束光并射出的结构的情况下，与将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构相比，光路长度为最短的色光与光路长度为最长的色光之间的光路差变得显著。
这样，在将来自光源的光二维地分离为4束光并射出的结构中，之所以光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的亮度分布不均匀的部分会包含于光调制面板的显示区域SA中，起因于与将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构相比，光路长度为最短的色光与光路长度为最长的色光之间的光路差变得显著。
另外，该光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)中预定比例的光对显示区域SA内进行照明。例如，光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)中40.31%的光对显示区域SA内进行照明。
如图9(b)所示，光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的亮度分布成为与图9(a)所示的礼帽形状相比顶部的平坦部分变小、边缘更加平缓的形状。关于光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)，不仅亮度分布的大致均匀的部分，而且亮度分布的不均匀的部分也包含于显示区域SA中。
这样，在使用比较例的色分离光学系统140的情况下，即使为了使光路长度为最短的色光(例如绿色光G)的亮度分布的大致均匀的部分与光调制面板的显示区域SA大体一致而调整针对绿色光G的聚光光学系统20的焦点位置，也会因由光路长度的不同引起的照明边缘的差异，使得关于光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)，亮度分布不均匀的部分包含于光调制面板的显示区域SA中。因此，会产生光调制面板的显示区域SA的中央部分明亮、周边部分暗这样亮度分布的差异(照明不均)。
因此，在本实施例中，在多种色光中至少光源与光调制面板之间的光路长度为最长的色光的光路中，设置反射曲面。反射曲面通过自身的曲率来调整与该色光有关的聚光光学系统的焦点位置。
具体地，如图2所示，在色分离光学系统40中，在绿色光G、红色光R、蓝色光B和黄色光Y中光源10与光调制面板60之间的光路长度最长的色光(黄色光Y)的光路中，设置有反射曲面43f和反射曲面46f。
反射曲面43f和反射曲面46f具有缓和由光路长度的不同引起的聚光光学系统20的焦点位置差异的功能。
在本实施例中，在第1反射镜43设置反射曲面43f，在第2反射镜46也设置有反射曲面46f。第1反射镜43的反射曲面43f和第2反射镜46的反射曲面46f这两个反射曲面，反射光的一侧的面为凸面的反射曲面。
图5是表示使用本实施例的色分离光学系统40时对光调制面板的照明区域的图。图5表示与图8(b)对应的、光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的照明区域。在图5中，符号SA是光调制面板的显示区域。
图6是表示从本实施例的色分离光学系统40射出的光的光强度分布的图。图6是与图9(b)对应的、光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的光强度分布。
在使用本实施例的色分离光学系统40的情况下，如图5所示，关于光路长度为最长的色光(黄色光Y)，也能够使光调制面板的显示区域SA包含于亮度分布的大致均匀的部分中。在本实施例中，光路长度为最长的第4色光Y在反射曲面43f和反射曲面46f反射。通过调整反射曲面43f的曲率和反射曲面46f的曲率，能够使与该黄色光Y有关的聚光光学系统的焦点位置不同于与绿色光G有关的聚光光学系统的焦点位置。具体地，光束被包括凸面的反射曲面反射，由此扩展。因此，黄色光Y的光束通过黄色光Y被反射曲面43f反射、进而被反射曲面46f反射而扩展。因此，黄色光Y会聚到光调制面板的区域变大。由此，关于光路长度为最长的色光(黄色光Y)，也能够使光调制面板的显示区域SA包含于亮度分布的大致均匀的部分。
此外，在本实施例中，光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)中的37.31%对显示区域SA内进行照明。
如图6所示，虽然光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的亮度分布与图9(b)所示的形状同样地成为边缘平缓的形状，但是顶部的平坦部分的面积变大。关于光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)，显示区域SA包含于亮度分布的大致均匀的部分中，亮度分布的不均匀的部分不包含于显示区域SA中。
这样，在使用本实施例的色分离光学系统40的情况下，即使为了使光路长度为最短的色光(例如绿色光G)的亮度分布的大致均匀的部分与光调制面板的显示区域SA大体一致而调整与光路长度为最短的色光(例如绿色光G)有关的聚光光学系统20的焦点位置，关于光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)，也可以使得亮度分布不均匀的部分不包含于光调制面板的显示区域SA中。或者，可以降低亮度分布不均匀的部分中包含于光调制面板的显示区域SA的比例。这样，能够减小照射到光调制面板的光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域SA的面积之差。因此，可在光调制面板的显示区域SA全体得到明亮、亮度分布均匀的图像。
返回到图1(b)，由色分离光学系统40色分离后的色光在通过场透镜50被大致平行化的状态下向光调制面板60射出。
图4是用于说明本实施例的光调制面板60所具备的微透镜与子像素的对应关系的图。在图4中，为了方便，在图4(a)示出4种色光中绿色光G及蓝色光B被导光的状况，在图4(b)示出红色光R及黄色光Y被导光的状况。此外，为了方便，仅图示构成光调制面板60的像素和微透镜阵列61，省略了其他的构成部件的图示。此外，图示构成光调制面板60的多个像素中1个像素P。子像素Pr、子像素Pg、子像素Pb和子像素Py构成一个像素P。子像素Pr、子像素Pg、子像素Pb和子像素Py以2行2列二维地配置。在图4(a)中，符号Lg是绿色光G向绿色子像素Pg的入射光轴，符号Lb是蓝色光B向蓝色子像素Pb的入射光轴。在图4(b)中，符号Lr是红色光R向红色子像素Pr的入射光轴，符号Ly是黄色光Y向黄色子像素Py的入射光轴。
如图4(a)及(b)所示，色光Lg、色光Lb、色光Lr和色光Ly各自通过场透镜50被平行化并入射到光调制面板60。入射到光调制面板60的色光Lg、色光Lb、色光Lr和色光Ly的光轴相互成为非平行。
子像素Pg与第1色光Lg对应，子像素Pb与第2色光Lb对应，子像素Pr与第3色光Lr对应，子像素Py与第4色光Ly对应。入射到光调制面板60的色光Lg、色光Lb、色光Lr和色光Ly各自通过微透镜阵列61聚光，并入射到对应的子像素。
如图3的右图所示，微透镜阵列61构成为按每2行2列的4个子像素具备一个微透镜61A。色光Lg、色光Lb、色光Lr和色光Ly被独立地调制，并从光调制面板60射出。从光调制面板60射出的光通过图1(b)所示的投影透镜70放大投影到屏幕(图示省略)。
根据本实施例的投影机1，通过具有预定曲率的反射曲面43f和具有预定曲率的反射曲面46f，调整与光源10和光调制面板60之间的光路长度为最长的色光有关的聚光光学系统20的焦点位置。例如，将与该色光有关的聚光光学系统20的焦点位置调整得使该色光的亮度分布不均匀的部分不包含于光调制面板的显示区域SA中，或者减小该色光的亮度分布不均匀的部分中包含于光调制面板的显示区域SA的比例。因此，可以减小在分离后的多个色光之间光调制面板60上的光束粗细的差异，减小光调制面板60的显示区域SA上的亮度分布的差异。因而，能够提供可以降低照明不均的投影机1。
此外，根据该结构，能够在将来自光源10的光二维地分离为4束光并射出的结构中实现照明不均的降低。例如，在将第1色光G设定为光路长度为最短的色光、将第4色光Y设定为光路长度为最长的色光的情况下，光路长度为最长的第4色光Y由反射曲面43f和反射曲面46f反射。与该第4色光Y有关的聚光光学系统20的焦点位置，被调整为不同于与第1色光G有关的聚光光学系统20的焦点位置。由此，即使为了使得光路长度为最短的色光(例如绿色光G)的亮度分布的大致均匀的部分与光调制面板的显示区域SA大体一致而调整与光路长度为最短的色光(例如绿色光G)有关的聚光光学系统20的焦点位置，关于光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)，也可以使得亮度分布不均匀的部分不包含于光调制面板的显示区域SA。或者，可以降低亮度分布不均匀的部分中包含于光调制面板的显示区域SA的比例。这样，能够减小照射到光调制面板的光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域SA的面积之差。因而，能够降低照明不均。
此外，根据该结构，投影机1包括两个光束分离光学系统41、44而构成，所以与包括第1～第3光束分离光学系统的结构相比，光学系统的结构变得简单。因而，能够实现投影机1的小型化及低成本化。
此外，根据该结构，能够以第1光束分离光学系统41及第2光束分离光学系统44包括分色镜和反射镜这两种镜体的结构实现照明不均的降低。此外，与三个光束分离光学系统包括分色镜和反射镜这两种镜体的结构相比，光学系统的结构变得简单。因而，能够实现投影机1的小型化及低成本化。
此外，根据该结构，在将来自光源10的光二维地分离为4束光并射出的结构中，例如，在将第1色光G设定为光路长度为最短的色光，将第4色光Y设定为光路长度为最长的色光的情况下，光路长度为最长的第4色光Y由凸面反射。第4色光Y在由凸面反射后，与入射到凸面前相比光束扩展。因此，第4色光Y会聚到光调制面板60的区域变大。因而，即使为了使光路长度为最短的色光(例如绿色光G)的亮度分布的大致均匀的部分与光调制面板的显示区域SA大体一致而调整与光路长度为最短的色光(例如绿色光G)有关的聚光光学系统20的焦点位置，也可以通过使用具有凸面的反射曲面43f和反射曲面46f，关于光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)，使亮度分布不均匀的部分不包含于光调制面板的显示区域SA中。或者，可以降低亮度分布不均匀的部分中包含于光调制面板的显示区域SA的比例。这样，能够减小照射到光调制面板的光路长度为最长的色光(例如黄色光Y)的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域SA的面积之差。
此外，根据该结构，构成微透镜阵列61的一个微透镜61A与包括4个子像素Pg、Pb、Pr、Py的一个像素P一对一对应。色光Lg、色光Lb、色光Lr、色光Ly从4个方向入射到预定的微透镜61A，在由该微透镜61A聚拢后通过光调制面板60的像素，根据图像信号被进行调制。因而，能够使光的利用效率提高。
此外，子像素Pg、Pb、Pr、Py以2行2列配置，所以微透镜61A的光轴与入射到该微透镜61A的各色光所成的角变小。因而，可减小微透镜61A的像差。
另外，在本实施例所涉及的投影机1中，投影机1包含两个光束分离光学系统(第1光束分离光学系统41和第2光束分离光学系统44)而构成，但并不限于此。例如，投影机也可以包括第1～第3光束分离光学系统而构成。
在此情况下，第1光束分离光学系统能够采用包括使第1光束反射并且使第2光束透射的第1分色镜和使第2光束反射的第1反射镜的结构。第2光束分离光学系统能够采用包括使第1色光反射并且使第2色光透射的第2分色镜和使第2色光反射的第2反射镜的结构。第3光束分离光学系统能够采用包括使第3色光反射并且使第4色光透射的第3分色镜和使第4色光反射的第3反射镜的结构。而且，设定为在第1反射镜至第3反射镜中的至少一个设置反射曲面的结构。
根据该投影机，能够以第1～第3光束分离光学系统包括分色镜和反射镜这两种镜体的结构实现照明不均的降低。
此外，在本实施例所涉及的投影机1中，第1分色镜42是使第1光束(G+B)反射并且使第2光束(R+Y)透射的镜体，第2分色镜45是使绿色光G和红色光R反射并且使蓝色光B和黄色光Y透射的镜体，但并不限于此。各分色镜的分光特性只要根据其配置状态和/或色光在光调制面板的入射方向的设定状态适宜设定即可。例如，第1分色镜42可以是使第2光束(R+Y)反射并且使第1光束(G+B)透射的镜体。此外，第2分色镜45可以是使蓝色光B和黄色光Y反射并且使绿色光G和红色光R透射的镜体。
此外，在本实施例所涉及的投影机1中，在第1反射镜43和第2反射镜46这两个反射镜设置有反射曲面，但是并不限于此。例如，可以仅在第1反射镜设置反射曲面，也可以仅在第2反射镜设置反射曲面。即，只要在第1反射镜和第2反射镜中至少一方设置反射曲面即可。
(第1实施例所涉及的第1光束分离光学系统的变形例1)
图10是表示第1实施例所涉及的第1光束分离光学系统的第1变形例的示意图。
如图10所示，本变形例的第1光束分离光学系统包括具有第1主面41Af1和与该第1主面41Af1相对的第2主面41Af2的光束分离元件41A。第1光束分离光学系统以外的结构与图1所示的结构相同，因此详细说明从略。
本变形例的光束分离元件41A将从光源10射出的光W(白色光)分离为包含第1色光(绿色光G)和第2色光(蓝色光B)的第1光束(G+B)以及包含第3色光(红色光R)和第4色光(黄色光Y)的第2光束(R+Y)。
具体地，光束分离元件41A的第1主面41Af1为使第1光束(G+B)反射并且使第2光束(R+Y)透射的面。第2主面41Af2为使第2光束(R+Y)反射的面。在本变形例的光束分离元件41A中，第2主面41Af2作为反射曲面起作用，其通过自身的曲率调整与光源10和光调制面板60之间的光路长度最长的色光有关的聚光光学系统的焦点位置。第2主面41Af2的第2光束(R+Y)所入射的一侧的面为凸面的反射曲面。
根据本变形例的结构，第1光束分离光学系统包括一个光束分离元件41A。因此，能够实现光学系统的省空间化，由此，能够实现投影机的小型化。
相对于此，如图11所示，在第1光束分离光学系统包括分色镜和反射镜这两种镜体的情况下，部件数量增加。此外，除了分色镜的厚度和反射镜的厚度，分色镜与反射镜还要隔开预定距离而配置。因此，需要宽大的空间。
第2实施例
图12是与图1(b)对应的、表示本发明的第2实施例所涉及的投影机2的示意图。
如图12所示，本实施例所涉及的投影机2，与上述的第1实施例所涉及的投影机1的不同之处在于：取代将来自光源10的光二维地分离为4束光并射出的色分离光学系统40，设置有将来自光源10的光一维地分离为三束光并射出的色分离光学系统80，并且取代与4分离对应的光调制面板60而设置有与3分离对应的光调制面板90。其他方面与上述的结构相同，所以对于与图1(b)相同的要素附加同一符号，并省略详细说明。
如图12所示，投影机2具备：射出包含可见光的光的光源10、将从光源10射出的光会聚的聚光光学系统21、对由聚光光学系统21会聚的光进行调制的光调制面板90以及将由光调制面板90生成的包含图像信息的色光投影于屏幕(图示略)的投影光学系统(投影透镜)70。
聚光光学系统21具备：偏振转换光学系统30、将从偏振转换光学系统30射出的光分离为多种色光的色分离光学系统80以及将来自色分离光学系统80的色光大致平行化并射出的场透镜50。
色分离光学系统80具备第1分色镜81、第2分色镜82和反射镜83。第1分色镜81是使从光源10射出的光W(白色光)中的第1色光(红色光R)反射并且使第2色光(绿色光G)及第3色光(蓝色光B)透射的镜体。第2分色镜82是使第2色光(绿色光G)反射并且使第3色光(蓝色光B)透射的镜体。反射镜83是使第3色光(蓝色光B)反射的镜体。
这里，作为蓝色光B，假定大致380nm～520nm的波长范围的光；作为绿色光G，假定大致520nm～600nm的波长范围的光；作为红色光R，假定大致600nm～780nm的波长范围的光，但并不限定于此。
在本实施方式中，通过色分离光学系统80，将来自光源10的光一维地分离为三束光。从光源10射出的光(白色光)通过色分离光学系统80被分离为第1色光R、第2色光G和第3色光B。
在将来自光源的光一维地分离为三束光并射出的结构中，在以与光路长度为最短的色光有关的聚光光学系统的焦点位置为基准位置的情况下，与光路长度为最长的色光有关的聚光光学系统的焦点位置会偏离基准位置。
图17是表示比较例的色分离光学系统180的示意图。图17(a)示出了光路长度为最短的色光被导光的状况，图17(c)示出了光路长度为最长的色光被导光的状况，图17(b)示出了光路长度为最短与最长之间的色光被导光的状况。在图17(a)～(c)中，符号135是重叠透镜，符号181是第1分色镜，符号182是第2分色镜，符号183是反射镜，符号190是光调制面板。
如图17(a)所示，第1分色镜181是使第1色光(红色光R)反射并且使第2色光(绿色光G)及第3色光(蓝色光B)透射的镜体。如图17(b)所示，第2分色镜182是使第2色光(绿色光G)反射并且使第3色光(蓝色光B)透射的镜体。如图17(c)所示，反射镜183是使第3色光(蓝色光B)反射的镜体。
如图17(a)～(c)所示，从光源(图示略)射出的光通过色分离光学系统180分离为3种色光(红色光R、绿色光G及蓝色光B)，并向光调制面板190射出。
这3种色光中，光源与光调制面板之间的光路长度最短的色光是由第1分色镜181反射的第1色光(不透射过第1分色镜181的色光)。另一方面，光源与光调制面板之间的光路长度最长的色光是由反射镜183反射的第3色光(透射过第1分色镜181和第2分色镜182的色光)。
图18是表示使用比较例的色分离光学系统180时对光调制面板的照明区域的图。图18表示由光路长度的不同引起的照明边缘的差异，图18(a)示出了光路长度为最短的色光(例如第1色光R)的照明区域，图18(b)示出了光路长度居中的色光(例如第2色光G)的照明区域，图18(c)示出了光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的照明区域。在图18(a)~(c)中，符号SA为光调制面板的显示区域。
图19是表示从比较例的色分离光学系统180射出的光的光强度分布的图。图19(a)是光路长度为最短的色光(例如第1色光R)的光强度分布，图19(b)是光路长度居中的色光(例如第2色光G)的光强度分布，图19(c)是光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的光强度分布。
如图18(a)所示，设定调整了针对第1色光R的聚光光学系统20的焦点位置，使得光调制面板的显示区域SA与光路长度最短的色光（例如第1色光R）的亮度分布不出现不均的部分大体一致。光的亮度分布不出现不均的部分，意指光的亮度分布大致均匀的部分。
如图19(a)所示，光路长度为最短的色光(例如第1色光R)的亮度分布成为礼帽形状。该礼帽形状的顶部的平坦部分强度分布(亮度分布)为大致均匀。关于光路长度为最短的色光(例如第1色光R)，光调制面板的显示区域SA包含于光路长度最短的色光(例如第1色光R)的亮度分布不出现不均的部分大体一致，亮度分布不均匀的部分不包含于显示区域SA中。
如图18(b)所示，关于光路长度居中的色光(例如第2色光G)，虽然亮度分布的大致均匀的部分包含于光调制面板的显示区域SA，但是亮度分布的大致均匀的部分的一部分从显示区域SA露出。
如图19(b)所示，光路长度居中的色光(例如第2色光G)的亮度分布，成为顶部的平坦部分比图19(a)所示的礼帽形状大的形状。但是，该平坦部分的强度与图19(a)所示的礼帽形状的平坦部分的强度相比变小。
此外，关于光路长度居中的色光(例如第2色光G)，虽然亮度分布的大致均匀的部分包含于显示区域SA，但是亮度分布的大致均匀的部分的一部分从显示区域SA露出。由此，与图19(a)所示的礼帽形状相比，包含于显示区域SA中的亮度分布的大致均匀的部分的比例减小。
如图18(c)所示，关于光路长度为最长的色光(例如第3色光B)，虽然亮度分布的大致均匀的部分包含于光调制面板的显示区域SA，但是亮度分布的大致均匀的部分的一部分从显示区域SA露出。另外，该露出部分的比例在3种色光中最大。
如图19(c)所示，光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的亮度分布，成为顶部的平坦部分比图19(b)所示的礼帽形状大的形状。但是，该平坦部分的强度与图19(b)所示的礼帽形状的平坦部分的强度相比变小。
此外，关于光路长度为最长的色光(例如第3色光B)，虽然亮度分布的大致均匀的部分包含于显示区域SA，但是亮度分布的大致均匀的部分的一部分从显示区域SA露出。由此，与图19(b)所示的礼帽形状相比，包含于显示区域SA中的亮度分布的大致均匀的部分的比例减小。另外，该露出部分的比例在3种色光中最大。
这样，在使用比较例的色分离光学系统180的情况下，在为了使光路长度为最短的色光(例如第1色光R)的亮度分布的大致均匀的部分与光调制面板的显示区域SA大体一致而调整了与光路长度为最短的色光（例如第1色光R）有关的聚光光学系统21的焦点位置的情况下，也会因由光路长度的不同引起的照明边缘的差异，尤其关于光路长度为最长的色光(例如第3色光B)，亮度分布均匀的部分从光调制面板的显示区域SA大幅露出。因此，该露出部分不仅成为光获取的损失，而且会产生光调制面板的显示区域SA的明亮度在第1色光R下明亮、而关于第3色光B则暗这样的明暗差(照明不均)。
因此，在本实施例中，在多种色光中至少光源与光调制面板之间的光路长度最长的色光的光路中，设置反射曲面。反射曲面通过自身的曲率来调整与该色光有关的聚光光学系统的焦点位置。
具体地，如图13所示，在色分离光学系统80中，在第1色光R、第2色光G和第3色光B中光源10与光调制面板90之间的光路长度最长的色光(例如第3色光B)的光路中，设置有反射曲面83f。
反射曲面83f具有调整照明区域的面积的功能。就是说，反射曲面83f具有减小照射到光调制面板的光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域SA的面积之差的功能。由此，能够缓和由颜色引起的明暗差。
在本实施例中，在反射镜83设置有反射曲面83f。反射镜83的反射曲面83f，反射光的一侧的面为凹面的反射曲面。
图15是表示使用本实施例的色分离光学系统80时对光调制面板的照明区域的图。图15表示与图18(c)对应的、光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的照明区域。在图15中，符号SA是光调制面板的显示区域。
图16是表示从本实施例的色分离光学系统80射出的光的光强度分布的图。图16是与图19(c)对应的、光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的光强度分布。
在使用本实施例的色分离光学系统80的情况下，如图15所示，可以使光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的亮度分布的大致均匀的部分与光调制面板的显示区域SA大体一致。在本实施例中，光路长度为最长的第3色光B由反射曲面83f反射。与该第3色光B有关的聚光光学系统的焦点位置，被调整为大体一致于与光路长度最短的第1色光R有关的聚光光学系统的焦点位置。具体地，光束被包括凹面的反射曲面反射由此会聚。因此，第3色光B的光束通过第3色光B被反射曲面83f反射而会聚。因此，第3色光B会聚到光调制面板的区域变小。如果适宜调整反射曲面83f的曲率，则能够调整得使光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的亮度分布的大致均匀的部分全部包含于光调制面板的显示区域SA。或者，能够减小光路长度为最长的色光(第3色光B)的亮度分布的大致均匀的部分中从显示区域SA露出的部分的比例。这样，能够减小照射到光调制面板的光路长度为最长的色光(第3色光B)的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域SA的面积之差。
如图16所示，光路长度为最长的色光(例如第3色光B)的亮度分布成为与图19(a)所示的形状相同的礼帽形状。就是说，关于顶部的平坦部分，变得比图19(c)所示的形状小。关于光路长度为最长的色光(例如第3色光B)，亮度分布的大致均匀的部分与显示区域SA大体一致，亮度分布的不均匀的部分不包含于显示区域SA中。
这样，在使用本实施例的色分离光学系统80的情况下，在为了使光路长度为最短的色光(例如第1色光R)的亮度分布的大致均匀的部分与光调制面板的显示区域SA大体一致而设定了与光路长度为最短的色光(例如第1色光R)有关的聚光光学系统21的焦点位置的情况下，关于光路长度为最长的色光(例如第3色光B)，亮度分布的大致均匀的部分也不从显示区域SA露出。或者，可以减小光路长度为最长的色光(第3色光B)的亮度分布的大致均匀的部分中从显示区域SA露出的部分的比例。这样，能够减小照射到光调制面板的光路长度为最长的色光(第3色光B)的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域SA的面积之差。因此，能够避免光获取的损失，并且减小光调制面板的显示区域SA上的第1色光R的明亮度、第2色光G的明亮度与第3色光B的明亮度之差。
图14是用于说明本实施例的微透镜与子像素的对应关系的图。在图14中，为了方便，在图14(a)示出3种色光中第1色光R被导光的状况，在图14(b)示出第2色光G被导光的状况，在图14(c)示出第3色光B被导光的状况。在图14(a)中，符号Lr是第1色光R向红色子像素Pr的入射光轴。在图14(b)中，符号Lg是第2色光G向绿色子像素Pg的入射光轴。在图14(c)中，符号Lb是第3色光B向蓝色子像素Pb的入射光轴。此外，光调制面板90具有多个像素，但在图14(a)～(c)放大示出了多个像素中的一个。光调制面板90例如是液晶面板。
如图14(a)～(c)所示，光调制面板90的像素P包括射出红色光的子像素Pr、射出绿色光的子像素Pg和射出蓝色光的子像素Pb。在分别与子像素Pr、Pg、Pb重叠的区域，设置有像素电极97。在与多个像素P重叠的区域，设置有共用电极93。
像素电极97为岛状的电极，在多个像素电极97之间设置有遮光部BM。在多个像素电极97的各个电连接着开关元件(图示略)，开关元件与信号源(图示略)电连接。开关元件设置于与遮光部BM重叠的区域。信号源对开关元件供给图像信号及控制信号，开关元件基于控制信号对图像信号进行开关，向像素电极97传送图像信号。
在像素电极97与共用电极93之间设置有液晶层95。在液晶层95与像素电极97之间设置有控制液晶层的取向状态的取向膜96。在液晶层95与共用电极93之间设置有控制液晶层的取向状态的取向膜94。本实施例的光调制面板90，对液晶层95从共用电极93侧入射光。
在共用电极93的与液晶层95相反的一侧设置有透明基板92。在透明基板92的与液晶层95相反的一侧设置有微透镜阵列91。在微透镜阵列91的与液晶层95相反的一侧设置有入射侧的偏振元件(图示略)。在像素电极97的与液晶层95相反的一侧设置有射出侧的偏振元件(图示略)。入射侧的偏振元件和/或射出侧的偏振元件由线栅偏振元件和/或偏振板等构成。
入射到光调制面板90的光的预定方向的偏振分量通过入射侧的偏振元件，由此成为直线偏振光，并入射到微透镜阵列91。微透镜阵列91具有多个微透镜。微透镜阵列91构成为按每三个子像素具备一个微透镜。就是说，多个微透镜被配置为各自与多个像素P重叠。入射到微透镜的波长光Lr、Lg、Lb，按每种波长其光轴成为非平行，由此按每种波长聚光于不同的焦点。
如图14(a)所示，红色光Lr由微透镜聚光，以便通过与子像素Pr重叠的部分的液晶层95。红色光Lr的通过微透镜中央部的分量和通过端部的分量的任一分量中，扩散角均为±3°左右。同样地，绿色光Lg被聚光为通过与子像素Pg重叠的部分的液晶层95(参照图14(b))，蓝色光Lb被聚光为通过与子像素Pb重叠的部分的液晶层95(参照图14(c))。
另一方面，如果图像信号被传送至多个像素电极97的各个，则在像素电极97与共用电极93之间按每个子像素施加电场。通过该电场，液晶层95的液晶分子的方位角按每个子像素被控制，通过液晶层95的光的偏振状态按每个子像素而变化。通过了与子像素Pr重叠的部分的液晶层95的红色光Lr在其偏振状态变化后，红色光Lr中的预定方向的偏振分量通过射出侧的偏振元件，由此成为与图像信号相应的灰度的光。
同样地，通过了与子像素Pg重叠的部分的液晶层95的绿色光Lg和通过了与子像素Pb重叠的部分的液晶层95的蓝色光Lb也成为与图像信号相应的灰度的光。这样，调制后的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb从光调制面板90射出。从光调制面板90射出的光通过图12所示的投影透镜70放大投影到屏幕(图示略)。
根据本实施例的投影机2，在将来自光源10的光一维地分离为三束光并射出的结构中，能够实现照明不均的降低。例如，在将第1色光设定为红色光R、将第2色光设定为绿色光G、将第3色光设定为蓝色光B的情况下，光路长度为最长的蓝色光B由反射曲面83f反射。与该蓝色光B有关的聚光光学系统21的焦点位置被调整为大致相等于与光路长度为最短的红色光R有关的聚光光学系统21的焦点位置。由此，能够降低因蓝色光B与红色光R之间的光路长度之差引起的、蓝色光B的照明强度与红色光R的照明强度之差。因而，能够降低因颜色引起的照明不均。
此外，根据该结构，在将来自光源10的光一维地分离为三束光并射出的结构中，光路长度为最长的第3色光由具有凹面的反射曲面83f反射。第3色光在由具有凹面的反射曲面83f反射后，与入射到具有凹面的反射曲面83f前相比光束聚拢。因此，第3色光会聚于光调制面板90的区域变小。即使在为了使光路长度最短的第1色光的亮度分布的大致均匀的部分与显示区域SA大体一致而调整了与第1色光有关的聚光光学系统21的焦点位置的情况下，也可以通过适宜设定反射曲面83f的曲率而使得光路长度最长的第3色光的亮度分布的大致均匀的部分与显示区域SA大体一致。这样，能够减小照射到光调制面板的光路长度为最长的色光(第3色光B)的亮度分布大致均匀的区域的面积与光调制面板的显示区域SA的面积之差。这样，能够降低由颜色引起的照明不均。
此外，根据该结构，构成微透镜阵列91的微透镜与构成像素P的三个子像素Pr、Pg、Pb一对一对应。一维地分离为三束光并射出的光从3个方向入射到预定的微透镜，在由该微透镜聚拢后通过光调制面板90的像素P，根据图像信号被进行调制。因而，能够使光的利用效率提高。
此外，在上述的各实施例中，使用透射型的液晶面板(光阀)作为光调制面板，但是也能够使用反射型的液晶面板。此外，也可使用例如DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)等反射型光调制装置(反射镜调制器)。
本发明在应用于对投影图像从观看侧进行投影的前投影型投影机的情况下，在应用于对投影图像从与观看侧相反的一侧进行投影的背投影型投影机的情况下，都能够应用。

Claims (13)

1.一种单板式的投影机，其特征在于，包括：
光源；
聚光光学系统，其将从所述光源射出的光会聚；以及
光调制面板，其对由所述聚光光学系统会聚的光进行调制；
其中，在所述聚光光学系统，包括将从所述光源射出的光分离为多种色光的色分离光学系统，
在所述多种色光中至少所述光源与所述光调制面板之间的光路长度最长的色光的光路中设置有反射曲面，
所述色分离光学系统具备分色镜，所述分色镜使透过该分色镜并由所述反射曲面反射后的光束透过。
2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，
所述色分离光学系统包括：
第1光束分离光学系统，其将从所述光源射出的光分离为包含第1色光及第2色光的第1光束和包含第3色光及第4色光的第2光束；
第2光束分离光学系统，其将所述第1光束分离为所述第1色光和所述第2色光并且将所述第1色光和所述第2色光在与包含从所述光源射出的光的光轴和所述第1光束的光轴的平面交叉的方向射出；以及
第3光束分离光学系统，其将所述第2光束分离为所述第3色光和所述第4色光并且将所述第3色光和所述第4色光在与所述平面交叉的方向射出；
其中，在所述第1色光至所述第4色光中所述光源与所述光调制面板之间的光路长度最长的色光的光路中设置有所述反射曲面。
3.如权利要求2所述的投影机，其特征在于，
所述第1光束分离光学系统包括使所述第1光束反射并且使所述第2光束透射的第1分色镜和使所述第2光束反射的第1反射镜；
所述第2光束分离光学系统包括使所述第1色光反射并且使所述第2色光透射的第2分色镜和使所述第2色光反射的第2反射镜；
所述第3光束分离光学系统包括使所述第3色光反射并且使所述第4色光透射的第3分色镜和使所述第4色光反射的第3反射镜；
其中，所述第1反射镜至所述第3反射镜中的至少一个是所述反射曲面。
4.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，
所述色分离光学系统包括：
第1光束分离光学系统，其将从所述光源射出的光分离为包含第1色光及第2色光的第1光束和包含第3色光及第4色光的第2光束；以及
第2光束分离光学系统，其将所述第1光束分离为所述第1色光和所述第2色光，将所述第2光束分离为所述第3色光和所述第4色光，并且将所述第1色光、所述第2色光、所述第3色光和所述第4色光在与包含从所述光源射出的光的光轴和所述第1光束的光轴的平面交叉的方向射出；
其中，在所述第1色光至所述第4色光中所述光源与所述光调制面板之间的光路长度最长的色光的光路中设置有所述反射曲面。
5.如权利要求4所述的投影机，其特征在于，
所述第1光束分离光学系统包括使所述第1光束反射并且使所述第2光束透射的第1分色镜和使所述第2光束反射的第1反射镜；
所述第2光束分离光学系统包括使所述第1色光及所述第3色光反射并且使所述第2色光及所述第4色光透射的第2分色镜和使所述第2色光及所述第4色光反射的第2反射镜；
其中，所述第1反射镜和所述第2反射镜中的至少一个是所述反射曲面。
6.如权利要求2所述的投影机，其特征在于，
所述第1光束分离光学系统包括具有第1主面和与该第1主面相对的第2主面的光束分离元件；
所述第1主面使所述第1光束反射并且使所述第2光束透射，所述第2主面使所述第2光束反射；
所述第2主面是所述反射曲面。
7.如权利要求4所述的投影机，其特征在于，
所述第1光束分离光学系统包括具有第1主面和与该第1主面相对的第2主面的光束分离元件；
所述第1主面使所述第1光束反射并且使所述第2光束透射，所述第2主面使所述第2光束反射；
所述第2主面是所述反射曲面。
8.如权利要求2～7中的任意一项所述的投影机，其特征在于，
所述反射曲面是凸面的反射曲面。
9.如权利要求2～7中的任意一项所述的投影机，其特征在于，
所述光调制面板具有包括多个子像素的像素；
在所述光调制面板的所述多种色光入射的一侧配置有微透镜阵列；
所述微透镜阵列构成为按每2行2列的4个所述子像素具备一个微透镜。
10.如权利要求8所述的投影机，其特征在于，
所述光调制面板具有包括多个子像素的像素；
在所述光调制面板的所述多种色光入射的一侧配置有微透镜阵列；
所述微透镜阵列构成为按每2行2列的4个所述子像素具备一个微透镜。
11.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，
所述色分离光学系统包括：
第1分色镜，其使从所述光源射出的光中的第1色光反射并且使第2色光和第3色光透射；
第2分色镜，其使所述第2色光反射并且使所述第3色光透射；以及
反射面，其使所述第3色光反射；
其中，所述反射面是所述反射曲面。
12.如权利要求11所述的投影机，其特征在于，
所述反射曲面为凹面的反射曲面。
13.如权利要求11或12所述的投影机，其特征在于，
所述光调制面板具有包括多个子像素的像素；
在所述光调制面板的所述多种色光入射的一侧配置有微透镜阵列；
所述微透镜阵列构成为按每3个所述子像素具备一个微透镜。
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