CN104536248B - 投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供可简易提高交叉分色镜等中的反射分离效率、抑制偏振光分光镜等中偏振光的损失的投影机。从偏振光变换装置17出射的偏振光入射作为分离面的第1和第2分色镜21a、21b时，第1方向成为与对两分色镜21a、21b的入射面垂直，即以S偏振状态进行反射色分离，因此，可以比较简易且廉价地形成包含两分色镜21a、21b等的色分离导光光学系统40，可提高两分色镜21a、21b中的目的波长光的反射分离效率。

Description

投影机

本申请是于2010年8月24日提交的申请号为201010262657.7、名称为“投影机”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及将反射型液晶面板等调制的光束作为图像投影的投影机。

背景技术

存在如下类型的投影机：通过将来自照明光学系统的光束用交叉分色镜分离为多个色光并导入各色的光路，分别照明在各色的光路上配置的3个反射型液晶面板，将由这3个反射型液晶面板调制的各色的光束用交叉分色棱镜合成(例如，参照专利文献1、2)。

另外，专利文献2公开的投影机中，形成相对于构成色分离用的交叉分色镜的2枚分色镜垂直的第1平面与相对于与该交叉分色镜相邻的2枚弯曲镜垂直的第2平面相互正交的构造，实现了光学系统的小型化。

专利文献1：日本特开2007-127851号公报。

专利文献2：日本特开2004-240022号公报。

上述专利文献1公开的投影机中，向构成交叉分色镜的2枚分色镜入射的照明光成为P偏振状态，不容易提高基于分色镜反射的目的色光的分离效率，若要勉强提高基于反射的色分离效率，则交叉分色镜成为高价。

另一方面，上述专利文献2公开的投影机中，对于入射交叉分色镜、偏振光分光镜等的光束，没有考虑偏振面的配置，偏振光的反射、分离等的效率低下，难以进行明亮的照明。另外，与反射型液晶面板相对，采用了偏振光分光镜立方体(beamsplittercube)，由于温度上升，在玻璃部件产生热变形，偏振状态产生变化，由于电介质多层膜的偏振光分离特性的角度依存性，若光线的角度变大，则对比度降低。

因而，本发明的目的是提供可简易提高交叉分色镜等中的色分离效率的投影机。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的投影机具备：光源；偏振光变换部，其使来自光源的光束与具有与第1方向平行的偏振面的偏振光一致；色分离导光光学系统，其具有将从偏振光变换部出射的偏振光分离为不同波段的光束的分离面和使经过分离面的光束弯曲的至少一个弯曲镜；以及多个光调制装置，其由色分离导光光学系统分离的光束分别照明。本投影机中，分离面以偏振光对分离面的入射面与第1方向垂直的方式配置，至少一个弯曲镜以经过分离面的偏振光对弯曲镜的入射面与第1方向平行的方式配置。另外，以上这样具有与第1方向平行的偏振面的偏振光，只要不受到相位元件等的相位作用，就可维持其实质上的偏振方向。即，偏振光具有与第1方向平行的偏振面，意味着将投影机的光路直线地展开时的偏振状态。因此，从偏振光变换部导入色分离导光光学系统等的偏振光被色分离导光光学系统等弯曲光路时，虽然外观上受到电场的振动方向变化的作用，但是只要不受到相位元件等的相位作用，第1方向的偏振面就可实质地保持。

根据上述投影机，偏振光对分离面的入射面与上述第1方向垂直，因此，可以比较简易且廉价地形成包含分离面等的色分离导光光学系统，提高分离面中的目的波长光的反射分离效率。另外，为了使经过分离面的偏振光对弯曲镜的入射面与上述第1方向平行，必须考虑使相对于光调制装置、其光路下游侧配置的光学元件设定成适切偏振面的偏振光入射。例如，光调制装置具有偏振光分离元件的场合，使第1方向与入射面平行的光束入射偏振光分离元件，可以提高其透射效率。

另外，通过使偏振光变换部和分离面采用通常的配置，在分离面和弯曲镜之间或弯曲镜和光调制装置之间插入1/2波片，也可以实现与上述同样的功能，但是由于1/2波片的插入，产生投影像的对比度降低，因照明光束的照射导致的1/2波片经时劣化的问题。

另外，根据本发明的具体的形态或方面，上述投影机中，多个光调制装置分别具有从光入射面出射被调制的光的反射型液晶面板和使来自色分离导光光学系统的光透射且使由反射型液晶面板调制而具有与不同于第1方向的第2方向平行的偏振面的偏振光反射的偏振光分离元件，偏振光分离元件以来自色分离导光光学系统的偏振光对偏振光分离元件的入射面与第1方向平行的方式配置。该场合，可以使来自色分离导光光学系统的照明用的光束在偏振光分离元件中效率良好地透射，可以高亮度照明液晶面板。

根据本发明的其他方面，偏振光分离元件是设置有双折射构造体的平板状光学元件。这里，设置有双折射构造体的平板状光学元件意味着利用构造性双折射的偏振光元件，具体地说，包含线栅格型偏振片、层叠型光子晶体偏振片等。线栅格型偏振片等对温度等的使用环境稳定性高，可以比较低的成本提高可靠性。

根据本发明的另一其他方面，上述光学元件以来自反射型液晶面板的偏振光对双折射构造体的入射面与上述第2方向垂直的方式配置。该场合，可以使由液晶面板反射的第2方向的偏振光分量即图像光在偏振光分离元件中效率良好地反射，投影明亮的图像。

根据本发明的另一其他方面，还具备具有将经过多个光调制装置的光合成的合成面的光合成光学系统和将从光合成光学系统出射的合成光投影的投影光学系统，多个光调制装置分别具有调制透射光的透射型液晶面板和使由透射型液晶面板调制而具有与第2方向平行的偏振面的偏振光透射的偏振片，光合成光学系统以来自多个光调制装置中至少一个光调制装置的偏振光对合成面的入射面与第2方向垂直的方式配置。该场合，可以使来自光调制装置的偏振片的图像光在光合成光学系统的合成面中效率良好地反射，投影明亮的图像。

根据本发明的另一其他方面，色分离导光光学系统具有相互交叉配置的第1分色镜及第2分色镜，分别作为分离面，第1及第2分色镜的交叉轴、向偏振光变换部的光出射侧延伸的系统光轴以及向第1及第2分色镜的光出射侧延伸的系统光轴以相互垂直的方式配置。该场合，可以使从偏振光变换部出射的偏振光相对于第1及第2分色镜，以第1方向垂直于这些入射面的方式入射，可以使从第1及第2分色镜出射的偏振光相对于对应的弯曲镜，以第1方向平行于这些入射面的方式入射。

根据本发明的另一其他方面，色分离导光光学系统还具有配置在第1及第2分色镜的光路下游侧并将由第1及第2分色镜分离的一方的光束进一步分离为不同波段的光束的第3分色镜，第3分色镜以一方的光束对第3分色镜的入射面与第1方向平行的方式配置。该场合，可以简易地在色分离导光光学系统内配置第3分色镜。

附图说明

图1是说明第1实施例的投影机的光学系统的构成的立体图。

图2是图1所示投影机的光学系统的平面图。

图3是说明图1的投影机的光学系统的一部分的-z方向的平面图。

图4是第2实施例的投影机的光学系统的要部的构成的说明图。

符号说明：

10…光源装置，14…凹透镜，15，16…透镜阵列，17…偏振光变换装置，17a…棱镜元件，17b…波片，18…重叠透镜，20…照明光学系统，21…交叉分色镜，21a、21b…分色镜，21c…交叉轴，22…分色镜，23a，23b…弯曲镜，23b，26g，26r…弯曲镜，40…色分离导光光学系统，52b、52g、52r…偏振光分离元件，53b、53g、53r…出射侧图形层，56…1/2波片，60…光调制部，60b、60g、60r…液晶光阀，61b、61g、61r…液晶面板，70…光合成光学系统，71a、71b…分色镜，80…投影光学系统，100，200…投影机，260…光调制部，261b，261g，261r…液晶面板，Bp，Bs…蓝光，Gp，Gs…绿光，Rp，Rs…红光，OP1、OP2、OP3…光路，SA1，SA2…系统光轴。

具体实施方式

〔第1实施例〕

以下，参照图1～3，说明本发明第1实施例的投影机的光学系统的构成。另外，图1～3中，x、y及z意味着构成3维正交坐标系的3个坐标轴。

图示的投影机100具备：出射照明光的照明光学系统20；将来自照明光学系统20的照明光分离为蓝绿红的3个色光的色分离导光光学系统40；根据图像信息分别调制从色分离导光光学系统40出射的3个色光的光调制部60；将从光调制部60出射的各色图像光合成的光合成光学系统70；将光合成光学系统70合成的图像光向屏幕(未图示)投影的投影光学系统80。其中，从照明光学系统20到光合成光学系统70的部分容纳于光学部件用框体(未图示)的内部。另外，本投影机100的场合，照明光学系统20中的系统光轴SA1沿x轴平行延伸，配置为与yz平面(基准面)垂直，从除此以外的色分离导光光学系统40到光合成光学系统70的部分中的系统光轴SA2配置为与垂直于x轴的yz平面(基准面)平行。

以上的投影机100中，照明光学系统20具备光源装置10、凹透镜14、第1及第2透镜阵列15、16、偏振光变换装置17和重叠透镜18。其中，光源装置10是出射照明用的光束的光源，具备：例如高压水银灯等即发光管11；将从发光管11向重叠透镜18等的某前方(本实施例中以-x方向为中心的方向)出射的光束返回发光管11的副镜11a；将从发光管11向后方出射的光束回收并向前方出射的凹面镜12。凹透镜14具有将来自光源装置10的光束平行化的作用，但是在例如凹面镜12为抛物面镜的场合也可以省略。第1透镜阵列15包括矩阵状配置的多个要素透镜15a，将从透镜14出射的光束与要素透镜15a的区分对应地分割。第2透镜阵列16包括与多个要素透镜15a分别对应配置的多个要素透镜16a，调节来自各要素透镜15a的分割光束的发散状态。偏振光变换装置17是将从透镜阵列16出射的分割光束仅变换为具有与第1方向(本实施例中为z方向)平行的偏振面的直线偏振光并向次级光学系统供给的偏振光变换部。重叠透镜18通过使作为经过偏振光变换装置17的直线偏振光的照明光Is全体地适当收敛，可对在被照明区域即光调制部60设置的各色的液晶光阀60b、60g、60r进行重叠照明。即，经过两透镜阵列15、16和重叠透镜18的照明光Is通过以下详述色分离导光光学系统40，对在光调制部60设置的各色的液晶面板61b、61g、61r均一进行重叠照明。

偏振光变换装置17具备：分别具有嵌入PBS及镜体的构造的多个棱镜元件17a；分别在这些棱镜元件17a的一方的光出射面上贴附的多个波片17b。各棱镜元件17a，是z方向延伸棒状的部件，这些多个棱镜元件17a沿着y方向排列，全体配置为与yz平面平行延伸的板状。如上所述，从偏振光变换装置17出射第1方向的直线偏振光即照明光Is(Bs，Gs，Rs)，这里的第1方向意味着直线地展开投影机100的光路时的偏振面的方向或电场的振动方向。从而，第1方向的偏振光被以下说明的交叉分色镜21、弯曲镜23a、23b等弯曲光路而改变了外观上的振动面后，虽然维持具有与第1方向平行的偏振面的状态，但是切换到与由液晶面板61b、61g、61r旋转了90°的第2方向平行的状态。

色分离导光光学系统40具有交叉分色镜21、分色镜22、弯曲镜23a、23b、第1透镜31a、31b、第2透镜32b、32g、32r。这里，交叉分色镜21具有第1分色镜21a和第2分色镜21b，作为一对分离面。第1及第2分色镜21a、21b相互正交，它们的交叉轴21c沿着z方向延伸。即，交叉轴21c配置为与照明光学系统20的光出射侧中沿着x方向延伸的系统光轴SA1正交，与第1及第2分色镜21a、21b的光出射侧中沿着y方向延伸的系统光轴SA2也正交。在交叉分色镜21的前后，系统光轴SA1、SA2相互正交。

第1分色镜21a将作为照明光Is所包含的一个色分量的例如蓝(B)色反射，将作为其他色分量的绿(G)色及红(R)色透射。第2分色镜21b将上述其他色分量即绿(G)色及红(R)色反射，将上述一个色分量即蓝(B)色透射。分色镜22将作为入射的2个色分量即绿红(GR)色中的一方的例如绿(G)色反射，将作为另一方的红(R)色透射。从而，构成照明光学系统20出射的照明光的蓝光、绿光及红光分别导入第1、第2及第3光路OP1、OP2、OP3，分别入射不同的照明对象。

详细地说，来自照明光学系统20的照明光Is入射交叉分色镜21。由交叉分色镜21的第1分色镜21a反射/分支的蓝光经由弯曲镜23a，入射液晶光阀60b的偏振光分离元件52b。另外，由交叉分色镜21的第2分色镜21b反射/分支后经由弯曲镜23b再由分色镜22反射/分支的绿光入射液晶光阀60g的偏振光分离元件52g。而且，由交叉分色镜21的第2分色镜21b反射/分支并透过分色镜22而分支的红光入射液晶光阀60r的偏振光分离元件52r。

由第1分色镜21a向第1光路OP1分支的蓝光Bs，其偏振面对应的第1方向相对于对第1分色镜21a的入射面(与xy面平行的面)总体上近似垂直。即，蓝光Bs以近似S偏振状态入射第1分色镜21a，效率良好地反射。由第2分色镜21b向第2及第3光路OP2、OP3分支的绿光Gs及红光Rs，其偏振面对应的第1方向相对于对第2分色镜21b的入射面(与xy面平行的面)总体上近似垂直。即，绿光Gs及红光Rs都以近似S偏振状态入射第2分色镜21b，效率良好地反射。另外，入射面是包含入射光线和入射法线的面，与系统光轴SA1平行的光线中的入射面是与xy面平行的面。

从第1分色镜21a出射并由弯曲镜23a反射的蓝光Bp，其偏振面对应的第1方向相对于对弯曲镜23a的入射面(与yz面平行的面)总体上近似平行。即，蓝光Bp以近似P偏振状态入射弯曲镜23a并反射。由弯曲镜23a反射时，蓝光Bp的偏振方向在外观上从z方向变化为y方向，实际上维持在第1方向。

从第2分色镜21b出射并由弯曲镜23b反射的绿光Gp及红光Rp，其偏振面对应的第1方向相对于对弯曲镜23b的入射面(与yz面平行的面)总体上近似平行。即，绿光Gp及红光Rp以近似P偏振状态入射弯曲镜23b并反射。由弯曲镜23b反射时，绿光Gp及红光Rp的偏振方向在外观上从z方向变化为y方向，实际上维持在第1方向。

入射分色镜22的绿光Gp及红光Rp，其偏振面对应的第1方向相对于对分色镜22的入射面(与yz面平行的面)总体上近似平行。即，绿光Gp以近似P偏振状态由分色镜22反射，红光Rp以近似P偏振状态透射分色镜22。由分色镜22反射时，绿光Gp的偏振方向在外观上从y方向变化为z方向，实际上维持在第1方向。

另外，第1光路OP1上配置的第1透镜31a和第2透镜32b设置为用于调节向液晶面板61b入射的蓝光Bp的角度状态(例如被照明区域中的光束的开角)。另外，第2光路OP2上配置的第1透镜31b和第2透镜32g设置为用于调节向液晶面板61g入射的绿光Gp的角度状态。这里，附随第2透镜32g而设置的滤色镜25g并不是必须的，用于调节向液晶面板61g入射的绿光Gp的亮度平衡。第3光路OP3上配置的第1透镜31b和第2透镜32r设置为用于调节向液晶面板61r入射的红光Rp的角度状态。这里，附随第2透镜32r设置的滤色镜25r不是必须的，用于调节向液晶面板61r入射的红光Rp的亮度平衡。

光调制部60具有与上述各色用的3个光路OP1、OP2、OP3对应的3个液晶光阀60b、60g、60r。各液晶光阀60b、60g、60r是调制入射照明光的强度的空间分布的非发光型光调制装置。

这里，第1光路OP1配置的B色用的液晶光阀60b具有：蓝光Bp照明的液晶面板61b；补正液晶面板61b的相位偏移的相位差补偿板62b；偏振光分离元件52b，使入射液晶面板61b的蓝光Bp及从液晶面板61b出射的蓝光Bp根据其偏振状态而透射或反射，管理液晶光阀60b的蓝光Bp的入射出射；填补(补充)偏振光分离元件52b的偏振光分离特性的清除偏振片(cleanuppolarizer)55b。该液晶面板61b是在背面侧具有反射板，将调制的光从入射照明光的面出射的反射型液晶面板，通过由第1分色镜21a反射的蓝光Bp均一照明。液晶面板61b省略了基于图示的说明，具备：具有透明电极等的光透射性基板；具有反射像素电极等的驱动基板；在光透射性基板及驱动基板间密闭封入的液晶层。液晶光阀60b中，偏振光分离元件52b的出射侧图形层53b由在光透射性的本体(主体)平板上条纹状形成了导电材料的栅格的线栅格型的双折射构造体形成。出射侧图形层53b对于入射的蓝光Bp，选择地透射上述的第1方向(该场合为y方向)的直线偏振光，导入液晶面板61b。液晶面板61b将入射其的蓝光Bp根据图像信号，部分变换为相对于第1方向垂直的第2方向(该场合为x方向)的直线偏振光，向偏振光分离元件52b反射。偏振光分离元件52b的出射侧图形层53b仅仅选择地反射经液晶面板61b而调制并在相位差补偿板62b往复的第2方向的直线偏振光。此时，通过设置相位差补偿板62b和清除偏振片55b，可以提高偏振光分离元件52b的出射侧中的消光比，提高调制光的对比度。

液晶光阀60b中，作为向偏振光分离元件52b入射的照明光的蓝光Bp，其偏振面对应的第1方向相对于对出射侧图形层53b的入射面(与yz面平行的面)总体上近似平行。即，蓝光Bp以近似P偏振状态入射出射侧图形层53b，效率良好地通过。另外，作为从液晶面板61b出射并由偏振光分离元件52b反射的图像光的蓝光Bs，其偏振面对应的第2方向相对于对出射侧图形层53b的入射面(与yz面平行的面)总体上近似垂直。即，蓝光Bs以近似S偏振状态入射出射侧图形层53b，效率良好地反射。另外，出射侧图形层53b在光合成光学系统70侧形成，因此，在投影的第2方向具有偏振面的蓝光Bs可以不透射相对于系统光轴倾斜的本体平板地入射光合成光学系统70，可以降低投影像的非点像差等。

在第2光路OP2配置的绿色用的液晶光阀60g具有与蓝色用的液晶光阀60b同样的构造。即，液晶光阀60g具有：由绿光Gp照明的液晶面板61g；补正液晶面板61g的相位偏移的相位差补偿板62g；偏振光分离元件52g，使入射液晶面板61g的绿光Gp及从液晶面板61g出射的绿光Gp根据其偏振状态而透射或反射，管理液晶光阀60g的绿光Gp的入射出射；填补偏振光分离元件52g的偏振光分离特性的清除偏振片55g；最靠出射侧配置的1/2波片56。该液晶面板61g是在背面侧具有反射板，使调制的光从照明光入射的面出射的反射型液晶面板，通过由第2分色镜21b反射并由分色镜22反射的绿光Gp均一照明。液晶光阀60g中，偏振光分离元件52g的出射侧图形层53g由线栅格型的双折射构造体形成，对于入射的绿光Gp，选择地透射上述的第1方向(该场合为z方向)的直线偏振光，导入液晶面板61g。液晶面板61g将入射其的绿光Gp根据图像信号，部分变换为相对于第1方向垂直的第2方向(该场合为x方向)的直线偏振光，向偏振光分离元件52g反射。偏振光分离元件52g的出射侧图形层53g仅仅选择地反射经液晶面板61g调制并在相位差补偿板62g往复的第2方向的直线偏振光。此时，通过设置相位差补偿板62g和清除偏振片55g，可以提高偏振光分离元件52g的出射侧中的消光比，提高调制光的对比度。1/2波片56将由偏振光分离元件52g的出射侧图形层53g反射的第2方向的直线偏振光的偏振方向旋转90°，切换为第1方向的直线偏振光。

液晶光阀60g中，作为向偏振光分离元件52g入射的照明光的绿光Gp，其偏振面对应的第1方向相对于对出射侧图形层53g的入射面(与yz面平行的面)总体上近似平行。即，绿光Gp以近似P偏振状态入射出射侧图形层53g，效率良好地通过。另外，作为从液晶面板61g出射并由偏振光分离元件52g反射的图像光的绿光Gs，其偏振面对应的第2方向相对于对出射侧图形层53g的入射面(与yz面平行的面)总体上近似垂直。即，绿光Gs以近似S偏振状态入射出射侧图形层53g，效率良好地反射。另外，出射侧图形层53g在光合成光学系统70侧形成，因此，投影的在第2方向具有偏振面的绿光Gs可以不透射相对于系统光轴倾斜的本体平板地入射光合成光学系统70，可以降低投影像的非点像差等。

在第3光路OP3配置的红色用的液晶光阀60r具有与蓝色用的液晶光阀60b同样的构造。即，液晶光阀60r具有：由红光Rp照明的液晶面板61r；补正液晶面板61r的相位偏移的相位差补偿板62r；偏振光分离元件52r，使入射液晶面板61r的红光Rp及从液晶面板61r出射的红光Rp根据其偏振状态而透射或反射，管理液晶光阀60r的红光Rp的入射出射；填补偏振光分离元件52r的偏振光分离特性的清除偏振片55r。该液晶面板61r是在背面侧具有反射板，将调制的光从照明光入射的面出射的反射型液晶面板，通过由第2分色镜21b反射并透射分色镜22的红光Rp均一照明。液晶光阀60r中，偏振光分离元件52r的出射侧图形层53r由线栅格型的双折射构造体形成，对于入射的红光Rp，选择地透射上述的第1方向(该场合为y方向)的直线偏振光，导入液晶面板61r。液晶面板61r将入射其的红光Rp根据图像信号，部分变换为相对于第1方向垂直的第2方向(该场合为x方向)的直线偏振光，向偏振光分离元件52r反射。偏振光分离元件52r的出射侧图形层53r仅仅选择地反射经液晶面板61r而调制的第2方向的直线偏振光。此时，通过设置相位差补偿板62r和清除偏振片55r，可以提高偏振光分离元件52r的出射侧中的消光比，提高调制光的对比度。

液晶光阀60r中，作为向偏振光分离元件52r入射的照明光的红光Rp，其偏振面对应的第1方向相对于对出射侧图形层53r的入射面(与yz面平行的面)总体上近似平行。即，红光Rp以近似P偏振状态入射出射侧图形层53r，效率良好地通过。另外，作为从液晶面板61r出射并由偏振光分离元件52r反射的图像光的红光Rs，其偏振面对应的第2方向相对于对出射侧图形层53r的入射面(与yz面平行的面)总体上近似垂直。即，红光Rs以近似S偏振状态入射出射侧图形层53r，效率良好地反射。另外，出射侧图形层53r在光合成光学系统70侧形成，因此，在投影的第2方向具有偏振面的红光Rs，可以不透射相对于系统光轴倾斜的本体平板地入射光合成光学系统70，降低投影像的非点像差等。

光合成光学系统70形成为将4个直角棱镜贴合的平面上看的近似正方形，在直角棱镜彼此贴合的界面，作为合成面，形成X字状交叉且交叉轴71c沿x方向延伸的一对分色镜71a、71b。两分色镜71a、71b由特性不同的电介质多层膜形成。即，一方的第1分色镜71a反射蓝光Bs，另一方的第2分色镜71b反射红光Rs。该光合成光学系统70使来自液晶光阀60b的调制后的蓝光Bs用第1分色镜71a反射而弯曲光路，从而沿着z方向出射，使来自液晶光阀60g的调制后的绿光Gp透射第1及第2分色镜71a、71b，从而沿着z方向前进，使来自液晶光阀60r的调制后的红光Rs用第2分色镜71b反射而弯曲光路，从而沿着z方向出射。在光合成光学系统70的光出射侧中，各色光Bs、Gp、Rs重合，进行色合成。

光合成光学系统70进行色合成时，作为从偏振光分离元件52b出射并由分色镜71a反射的图像光的蓝光Bs，其偏振面对应的第2方向相对于对分色镜71a的入射面(与yz面平行的面)总体上近似垂直。即，蓝光Bs以近似S偏振状态入射分色镜71a，效率良好地反射。另外，作为从偏振光分离元件52g出射并通过1/2波片56而透射两分色镜71a、71b的图像光的绿光Gp，其偏振面对应的第1方向相对于对两分色镜71a、71b的入射面(与yz面平行的面)总体上近似平行。即，绿光Gp以近似P偏振状态入射两分色镜71a、71b，效率良好地透射。而且，作为从偏振光分离元件52r出射并由分色镜71b反射的图像光的红光Rs，其偏振面对应的第2方向相对于对分色镜71b的入射面(与yz面平行的面)总体上近似垂直。即，红光Rs以近似S偏振状态入射分色镜71b，效率良好地反射。以上，可以提高光合成光学系统70中的蓝光Bs、绿光Gp及红光Rs的合成效率，抑制色不均的发生。

投影光学系统80将光合成光学系统70合成的彩色的图像光以期望的倍率在屏幕(未图示)上投影。即，向各液晶面板61b、61g、61r输入的驱动信号或者图像信号所对应的期望的倍率的彩色运动图像和彩色静止图像在屏幕上投影。另外，投影光学系统80的光轴可以配置在沿着光合成光学系统70的光出射侧延伸的系统光轴SA2上，也可以离开系统光轴SA2而配置。而且，投影光学系统80具有反射元件的场合，也可以在投影光学系统80内弯曲光路。

从以上的说明可以明白，根据本实施例的投影机100，与从偏振光变换装置17出射的偏振光的第1方向平行的偏振面，垂直于对作为分离面的第1及第2分色镜21a、21b的入射面，即以S偏振状态进行基于反射的色分离，因此，可以比较简易且廉价地形成包含两分色镜21a、21b等的色分离导光光学系统40，可提高两分色镜21a、21b中的目的波长光的反射分离效率。另外，根据本投影机100，经过色分离导光光学系统40的光束入射偏振光分离元件52b、52g、52r并透射时，与透射的偏振光的偏振面平行的第1方向成为与对出射侧图形层53b、53g、53r的入射面平行，可使来自色分离导光光学系统40的照明用的光束在偏振光分离元件52b、52g、52r中效率良好地透射，因此，可以高亮度照明液晶面板。而且，液晶面板61b、61g、61r调制的图像光再度入射偏振光分离元件52b、52g、52r并反射时，与反射的偏振光的偏振面平行的第2方向成为与对出射侧图形层53b、53g、53r的入射面垂直，可以使从液晶面板61b、61g、61r出射的图像光在偏振光分离元件52b、52g、52r中效率良好地反射，因此，可以投影明亮的图像。

〔第2实施例〕

以下，说明第2实施例的投影机的光学系统的构成。另外，第2实施例的投影机是第1实施例的投影机100的变形，未特别说明的部分与第1实施例相同。

图4是说明第2实施例的投影机的光学系统的构成的平面图。在本实施例的投影机200的场合，构成光调制部260的3个液晶光阀60b、60g、60r由调制透射光的透射型液晶面板261b、261g、261r构成。

在第1光路OP1配置的蓝色用的液晶光阀60b具备：由蓝光Bp照明的液晶面板261b；在液晶面板261b的光入射侧配置的第1偏振片63b；在液晶面板261b的光出射侧配置的第2偏振片64b。液晶面板261b省略了图示说明，具备：具有透明电极等的光透射性基板；具有像素电极等的光透射型的驱动基板；在光透射性基板及驱动基板间密闭封入的液晶层。液晶光阀60b由第1分色镜21a分支并由弯曲镜23a、26b反射的蓝光Bp均一照明。第1偏振片63b对于入射的蓝光Bp，选择地透射上述的第1方向(该场合为z方向)的直线偏振光，导入液晶面板261b。液晶面板261b使入射其的蓝光Bp根据图像信号，部分地变换为相对于第1方向垂直的第2方向(该场合为x方向)的直线偏振光。第2偏振片64b仅仅选择地透射经液晶面板261b调制的第2方向的直线偏振光作为图像光。结果，成为合成的对象的蓝光Bs，与其偏振面平行的第2方向相对于对分色镜71a的入射面(与yz面平行的面)总体上近似垂直。即，蓝光Bs以近似S偏振状态入射分色镜71a，效率良好地反射。

在第2光路OP2配置的绿色用的液晶光阀60g具有与蓝色用的液晶光阀60b同样的构造，具有：由绿光Gp照明的液晶面板261g；在液晶面板261g的光入射侧配置的第1偏振片63g；在液晶面板261g的光出射侧配置的第2偏振片64g。液晶光阀60g由第2分色镜21b、分色镜22分支并由弯曲镜23b、26g反射的绿光Gp均一照明。第1偏振片63g对于入射的绿光Gp，选择地透射上述的第1方向(该场合为y方向)的直线偏振光，导入液晶面板261g。液晶面板261g使入射其的绿光Gp根据图像信号，部分地变换为相对于第1方向垂直的第2方向(该场合为x方向)的直线偏振光。第2偏振片64g仅仅选择地透射经液晶面板261g调制的第2方向的直线偏振光作为图像光，1/2波片56将透射第2偏振片64g的第2方向的直线偏振光的偏振方向旋转90°，切换为第1方向的直线偏振光。结果，成为合成的对象的绿光Gp，其偏振面对应的第1方向相对于对分色镜71a、71b的入射面(与yz面平行的面)总体上近似平行。即，绿光Gp以近似P偏振状态入射分色镜71a、71b，效率良好地通过。

在第3光路OP3配置的红色用的液晶光阀60r也具有与蓝色用的液晶光阀60b同样的构造，具有：由红光Rp照明的液晶面板261r；在液晶面板261r的光入射侧配置的第1偏振片63r；在液晶面板261r的光出射侧配置的第2偏振片64r。液晶光阀60r由第2分色镜21b、分色镜22分支并由弯曲镜23b、26r反射的红光Rp均一照明。第1偏振片63r，对于入射的红光Rp，选择地透射上述的第1方向(该场合为z方向)的直线偏振光，导入液晶面板261r。液晶面板261r使入射其的红光Rp根据图像信号，部分地变换为相对于第1方向垂直的第2方向(该场合为x方向)的直线偏振光。第2偏振片64r仅仅选择地透射经液晶面板261r调制的第2方向的直线偏振光作为图像光。结果，成为合成的对象的红光Rs，与其偏振面平行的第2方向相对于对分色镜71b的入射面(与yz面平行的面)总体上近似垂直。即，红光Rs以近似S偏振状态入射分色镜71b，效率良好地反射。

从以上的说明可以明白，根据本实施例的投影机200，与第1实施例的场合同样，由第1及第2分色镜21a、21b进行S偏振状态下的反射色分离，因此，可以比较简易且廉价地形成包含两分色镜21a、21b等的色分离导光光学系统40，可提高两分色镜21a、21b中的目的波长光的反射分离效率。另外，根据本投影机200，由液晶面板261b、261r调制并通过第2偏振片64b、64r的图像光被光合成光学系统70的分色镜71a、71b反射时，偏振面对应的第2方向相对于对分色镜71a、71b的入射面垂直，可使来自液晶光阀60b、60r的图像光在分色镜71a、71b中效率良好地反射，投影明亮的图像。

以上参考实施例说明了本发明，但是本发明不限于上述的实施例，在不脱离其精神的范围可以各种形态实施，例如可变形如下。

即，上述实施例中，在第1光路OP1导入蓝光Bp，在第2光路OP2导入绿光Gp，在第3光路OP3导入红光Rp，但是光路和色的组合可变更，例如可在第1光路OP1导入红光Rp，在第2光路OP2导入绿光Gp，在第3光路OP3导入蓝光Bp。

另外，色分离导光光学系统40中的光路OP1、OP2、OP3的分支方法不限于实施例的例示，可以采用各种形态。

上述实施例的投影机100中，液晶光阀60b、60g、60r的偏振光分离元件52b、52g、52r由线栅格型的双折射构造体构成，但是，这些偏振光分离元件52b、52g、52r也可以由通过将立体的电介质层多层层叠而获得的光子晶体光学元件型的双折射构造体构成。另外，偏振光分离元件52b、52g、52r也可以采用由电介质多层膜构成的一般的偏振光分光镜。

上述实施例的投影机100、200中，照明光学系统20由光源装置10、一对透镜阵列15、16、偏振光变换装置17及重叠透镜18构成，但是透镜阵列15、16等可省略，光源装置10也可以置换为LED等的其他光源。另外，构成照明光学系统20的光学要素不必在直线上排列，可以使系统光轴SA1弯曲。该场合，必要的话，使从偏振光变换装置17出射的照明光的偏振方向变化，入射第1及第2分色镜21a、21b的照明光的偏振面对应的第1方向相对于对第1及第2分色镜21a、21b的入射面(与xy面平行的面)总体上近似垂直即可。

上述实施例中，仅仅以采用3个液晶光阀60b、60g、60r的投影机100、200为例，但是本发明也可以适用于采用2个液晶光阀的投影机，或者，采用4个以上的液晶光阀的投影机。

上述实施例中，仅仅以从观察屏幕的方向进行投影的前投型投影机为例，但是本发明也可以适用于与从观察屏幕的方向相反侧进行投影的背投型投影机。

Claims (1)

1.一种投影机，其特征在于，具备：

光源；

偏振光变换部，其使来自上述光源的光束与具有与第1方向平行的偏振面的偏振光一致；

色分离导光光学系统，其具有将从上述偏振光变换部出射的偏振光分离为不同波段的光束的分离面和使经过上述分离面的光束弯曲的至少一个弯曲镜；以及

多个光调制装置，其由上述色分离导光光学系统分离的光束分别照明；

其中，上述分离面以上述偏振光对上述分离面的入射面与上述第1方向垂直的方式配置，

上述至少一个弯曲镜以经过上述分离面的偏振光对上述弯曲镜的入射面与上述第1方向平行的方式配置；

上述多个光调制装置分别具有从光入射面出射被调制的光的反射型液晶面板和使来自上述色分离导光光学系统的光透射且使由上述反射型液晶面板调制而具有与不同于上述第1方向的第2方向平行的偏振面的偏振光反射的偏振光分离元件，

上述偏振光分离元件以来自上述色分离导光光学系统的偏振光对上述偏振光分离元件的入射面与上述第1方向平行的方式配置，

上述偏振光分离元件是在光透射性的主体上设置有双折射构造体的平板状光学元件，

上述光学元件以来自上述反射型液晶面板的偏振光对上述双折射构造体的入射面与上述第2方向垂直的方式配置，

上述双折射构造体在上述反射型液晶面板侧形成，

上述色分离导光光学系统具有相互交叉配置的第1分色镜和第2分色镜，分别作为上述分离面，

上述第1和第2分色镜的交叉轴、向上述偏振光变换部的光出射侧延伸的系统光轴和向上述第1和第2分色镜的光出射侧延伸的系统光轴，以相互垂直的方式配置，

上述色分离导光光学系统还具有配置在上述第1和第2分色镜的光路下游侧并将由上述第1和第2分色镜分离的一方的光束进一步分离为不同波段的光束的第3分色镜，

上述第3分色镜以上述一方的光束对上述第3分色镜的入射面与上述第1方向平行的方式配置。