CN107533278B - 投影显示装置 - Google Patents

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Abstract

第一投影类型显示设备设置有颜色分离元件(41A)，颜色分离元件(41A)具有第一入射表面和第二入射表面(S1a和S1b)并且透射或反射第一至第三波段内的光；第一至第三反射类型光调制元件(15)；第一偏振分离元件(12G)；第二偏振分离元件(12RB)；以及投影光学系统(19)。设备被配置成使得第一至第三波段中的至少一个波段内的光作为第一偏振光入射至颜色分离元件的第一入射表面，并且另一波段内的光作为与第一偏振光正交的第二偏振光入射至颜色分离元件的第二入射表面。

Description

投影显示装置
技术领域
本公开涉及一种例如使用反射光调制器的投影显示装置。
背景技术
使用被称为LCOS(硅基液晶)的反射式液晶显示元件的投影仪(投影显示装置)具有高的分辨率。因此，近年来，该投影仪变得与大屏幕显示装置一样普遍。已经提出了使用反射式液晶显示元件和偏振射束分离器(PBS)的光学系统(例如，参考PTL 1和PTL 2)。
在PTL 1公开的光学系统中，按颜色将光分离成三种基色R(红)、G(绿)、以及B(蓝)的光，并且将各种基色的光导向至与颜色对应的反射式液晶显示元件。具有波长选择性的延迟膜(波长选择延迟膜)用于将光分成三种基色。波长选择延迟膜被配置为仅选择性地旋转与三种基色中的一种对应的波段内的光的偏振方向，例如，红波段。光穿过该波长选择延迟膜，从而致使波长选择延迟膜仅选择性地旋转红波段内的光的偏振方向，以输出与绿波段内的光和蓝波段内的光的偏振方向具有90度的不同偏振方向的红波段内的光。之后，光穿过PBS，以使得红波段内的光与绿波段内的光和蓝波段内的光可以分离。
在PTL 2公开的光学系统中，将三种基色中的每种的光导向至与颜色对应的LCOS。然而，为了将光分离成三种基色，首先，二向色镜将光分离成红光与蓝光、以及绿光的组合光。之后，使用波长选择延迟膜仅旋转从红光和蓝光的组合光导出的蓝光的偏振，由此允许PBS将红光与蓝光的组合光分离成朝向红色的LCOS行进的红光和朝向蓝色的LCOS行进的蓝光。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本未经审查专利申请公开号：2000-284228
PTL 2：日本未经审查专利申请公开号：2004-12864
发明内容
然而，使用旋转如上所述窄波段内的光的偏振方向的波长选择延迟膜产生投射图像的对比度下降的问题。
因此，希望提供一种使得可以抑制投射图像的对比度下降的投影显示装置。
根据本公开的实施方式的第一投影显示装置包括：分色器，分色器具有第一入射表面和第二入射表面，并且允许已经进入第一入射表面和第二入射表面的第一波段至第三波段内的光穿过或反射第一波段至第三波段内的光；第一反射光调制器至第三反射光调制器，第一反射光调制器至第三反射光调制器分别调制第一波段至第三波段内的光；第一偏振分离器，第一偏振分离器将从分色器输出的第一波段内的光导向至第一反射光调制器；第二偏振分离器，第二偏振分离器将从分色器输出的第二波段内的光导向至第二反射光调制器并且将从分色器输出的第三波段内的光导向至第三反射光调制器；以及投影光学系统，投影光学系统投射从第一反射光调制器至第三反射光调制器输出的相应波段内的光。选自于第一波段至第三波段的至少一个波长内的光作为第一偏振光进入分色器的第一入射表面，并且其他波段内的光作为与第一偏振光正交的第二偏振光进入分色器的第二入射表面。
在根据本公开的实施方式的第一投影显示装置中，选自于第一波段至第三波段的至少一个波段内的光作为第一偏振光进入分色器的第一入射表面，并且其他波段内的光作为与第一偏振光正交的第二偏振光进入分色器的第二入射表面。这使得可以在不使用例如延迟膜(以下称之为“窄波段延迟膜”)的情况下引导与第一反射光调制器至第三反射光调制器中的一个对应的第一波段至第三波段内各自的光，延迟膜选择性地旋转选自于第一波段至第三波段的指定波段内的偏振光。可替代地，这使得可以降低该窄带延迟膜的数目。通过投影光学系统将从第一反射光调制器至第三反射光调制器输出的相应波段内的光投射在投影表面上。
根据本公开的实施方式的第二投影显示装置包括：第一偏振分离器，第一偏振分离器具有第一入射表面和第二入射表面，并且被设置成允许选自于第一波段至第三波段的一个波段内的光进入第一入射表面并且允许选自于第一波段至第三波段的其他两个波段内的光进入第二入射表面；第一反射光调制器至第三反射光调制器，第一反射光调制器至第三反射光调制器分别调制第一波段至第三波段内的光；第二偏振分离器，第二偏振分离器将从第一偏振分离器输出的第一波段内的光导向至第一反射光调制器；第三偏振分离器，第三偏振分离器将从第一偏振分离器输出的第二波段内的光导向至第二反射光调制器并且将从第一偏振分离器输出的第三波段内的光导向至第三反射光调制器；以及投影光学系统，投影光学系统投射从第一反射光调制器至第三反射光调制器输出的相应波段内的光。
在根据本公开的实施方式的第二投影显示装置中，第一偏振分离器被设置成允许一个波段内的光进入第一入射表面并且允许其他两个波段内的光进入第二入射表面。这使得在不使用例如延迟膜(以下称之为“窄波段延迟膜“)的情况下可以引导与第一反射光调制器至第三反射光调制器中的一个对应的第一波段至第三波段内各自的光，延迟膜选择性地旋转选自于第一波段至第三波段的指定波段内的偏振光。可替代地，这使得可以降低该窄波段延迟膜的数目。通过投影光学系统将从第一反射光调制器至第三反射光调制器输出的相应波段内的光投射在投影表面上。
根据本公开的实施方式的第一投影显示装置，选自于第一波段至第三波段的至少一个波段内的光作为第一偏振光进入分色器的第一入射表面，并且其他波段内的光作为第二偏振光进入分色器的第二入射表面。这使得可以在不使用窄波段延迟膜的情况下将光分离成第一波段至第三波段内的光并且引导与第一反射光调制器至第三反射光调制器中的一个对应的第一波段至第三波段内各自的光。可替代地，这使得可以降低窄波段延迟膜的数目。此处，在窄波段延迟膜中，特性控制是困难的；因此，实际上，也旋转了非故意的波段(即，除被分离的波段之外的波段)内的光的偏振方向。因此，与目标波段不同的波段内的光被泄露至各个反射光调制器中，从而降低了投射图像的对比度。在不使用该窄片段延迟膜或使用降低窄片段延迟膜的数目的情况下，将光分离成第一波段至第三波段内的光使得可以抑制投影图像的对比度下降。
根据本公开的实施方式的第二投影显示装置，第一偏振分离器被设置成允许一个波段内的光进入第一入射表面并且允许其他两个波段内的光进入第二入射表面。这使得可以在不使用窄波段延迟膜的情况下将光分离成第一波段至第三波段内的光并且将第一波段至第三波段内各自的光导向至第一反射光调制器至第三反射光调制器中的对应一个。可替代地，这使得可以降低窄波段延迟膜的数目。此处，在窄波段延迟膜中，特性控制是困难的；因此，实际上，也旋转了非故意的波段(即，除被分离的波段之外的波段)内的光的偏振方向。因此，将不同于目标波段的波段内的光泄漏至各个反射光调制器中，从而降低投射图像的对比度。在不使用该窄波段延迟膜或使用降低窄波段延迟膜的数目的情况下，将光分离成第一波段至第三波段内的光使得可以抑制投影图像的对比度下降。
应注意，本技术的效果不一定必须局限于此处描述的效果，并且可以包括此处描述的任何效果。
附图说明
【图1】图1是示出根据本公开的第一实施方式的投影显示装置的配置实施例的功能框图。
【图2】图2是图1中示出的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
【图3】图3是根据比较例的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
【图4】图4是示出比较例中的窄波段延迟膜的光学特性实施例的特性图。
【图5】图5是图4中示出的特性的一部分的放大图。
【图6】图6是描述根据比较例的光学单元的工作的描述的示意图。
【图7】图7是描述图2中示出的光学单元的工作(白色显示过程中)的描述的示意图。
【图8】图8是描述图2中示出的光学单元的工作(黑色显示过程中)的描述的示意图。
【图9】图9是图1中示出的光源和光学单元的实施例的示意图。
【图10】图10是根据变形例1-1的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
【图11】图11是根据变形例1-2的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
【图12】图12是根据变形例1-3的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
【图13】图13是根据变形例1-4的投影显示装置中的光源和光学单元的配置实施例的示意图。
【图14】图14是根据变形例1-5的投影显示装置中的光源和光学单元的配置实施例的示意图。
【图15】图15是根据变形例1-6的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
【图16】图16是根据本公开的第二实施方式的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
【图17】图17是根据变形例2-1的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
【图18】图18是根据变形例2-2的投影显示装置中的光学单元的配置的示意图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本公开的一些实施方式。应注意，按照下列顺序给出描述。
1.第一实施方式(使用偏振分离器的投影显示装置的实施例，即，被设置成允许绿波段内的P偏振光进入第一表面并且允许蓝波段的P偏振光和红波段内的P偏振光进入第二表面)
2.变形例1-1(进入偏振分离器的偏振光是S偏振光的情况的实施例)
3.变形例1-2(蓝波段内的P偏振光进入第一表面并且绿波段内的P偏振光和红波段内的P偏振光进入第二表面的情况的实施例)
4.变形例1-3(蓝波段内的S偏振光进入第一表面并且绿波段内的S偏振光和红波段内的S偏振光进入第二表面的情况的实施例)
5.变形例1-4(使用黄光源(黄光源部)和蓝光源(蓝光源部)的情况的实施例)
6.变形例1-5(使用红光源(红光源部)、绿光源(绿光源部)、以及蓝光源的情况的实施例)
7.变形例1-6(二向色棱镜用作颜色合成器的情况的实施例)
8.第二实施方式(投影显示装置的实施例，其被配置为允许绿波段内的S偏振光和蓝波段内的S偏振光进入分色器的第一表面并且允许红波段内的P偏振光进入分色器的第二表面)
9.变形例2-1(使用红光源、绿光源、以及蓝光源的情况的实施例)
10.变形例2-2(使用黄光源和蓝光源的情况的实施例)
(第一实施方式)
【配置】
图1是示出根据本公开的第一实施方式的投影显示装置(投影显示装置1)的整体配置的功能框图。例如，投影显示装置1是将图像投射在屏幕110(投影表面)上的显示装置。投影显示装置1经由I/F(接口)耦合至未示出的外部图像供应器并且基于被输入至接口的图像信号对屏幕110执行投影。外部图像供应器的实施例包括诸如PC等计算机和各种各样的图像播放器。应注意，下面描述的投影显示装置1的配置是示出性的，并且本公开的投影显示装置并不局限于该配置。
例如，投影显示装置1包括光源驱动器31、光源设备21、光学单元10、投影光学系统19、图像处理器34、帧存储器35、面板驱动器36、投影光学系统驱动器37、以及控制器30。
光源驱动器31输出用于控制设置在光源设备21中的光源的光发射时刻的脉冲信号。例如，光源驱动器31包括PWM设置器、PWM信号生成器、限制器、以及未示出的其他部件，并且基于控制器30的控制对光源设备21的光源驱动器执行控制和对光源11执行PWM控制，由此打开或关闭光源11或调整亮度。
例如，光源设备21包括发射第一波段至第三波段(例如，红波段、绿波段、以及蓝波段)内的光作为偏振光的一个或多个光源(后面所述)。例如，每个光源均包括诸如激光二极管(LD)或发光二极管(LED)等固态光源、偏振转换器、以及其他部件。偏振转换器将从固态光源发射的光转换成线性偏振光。应注意，在使用激光二极管作为固态光源的情况下，发射的光是偏振光；因此，可以不提供偏振转换器。应注意，在本实施方式中，波段内的光指示具有波段内的发射强度峰值的光。例如，“绿波段内的光”指示具有绿波段内的发射强度峰值的光。而且，本实施方式中的“绿波段”对应于本公开中的“第一波段”的具体实施例。“蓝波段”对应于本公开中的“第二波段”的具体实施例。“红波段”对应于本公开中的“第三波段”的具体实施例。进一步地，例如，绿波段是包括500nm至580nm范围(含500nm和580nm)的一部分或全部的波段。例如，蓝波段是包括430nm至490nm范围(含430nm和490nm)的一部分或全部的波段。例如，红波段是包括590nm至630nm范围(含590nm和630nm)的一部分或全部的波段。
例如，除上述光源之外，光源设备21包括光源驱动器和电流值设置器。光源驱动器驱动光源，并且电流值设置器在驱动光源的情况下设置电流值。光源驱动器基于从未示出的电源电路供应的电力生成具有通过电流值设置器设置的电流值、与从光源驱动器31输入的脉冲信号同步的脉冲电流。将生成的脉冲电流供应至光源。而且，此处将通过PWM驱动控制光发射的技术描述为实施例；然而，驱动光源的技术并不局限于PWM驱动，并且可以采用任何其他技术(例如，通过峰值电流值的调制控制光发射量的技术)。
光学单元10调制从光源设备21输出的光(照明光)导出的R光、G光、B光中的每种并且基于图像信号组合经过调制的R光、经过调制的G光、以及经过调制的B光，以生成图像光。例如，光学单元10包括与相应RGB颜色对应的三种反射光调制器。例如，三种反射光调制器是调制蓝(B)波段内的光的反射光液晶面板、调制红(R)波段内的光的反射液晶面板、以及调制绿(G)波段内的光的反射液晶面板。例如，作为反射液晶面板，可以使用诸如LCOS(硅基液晶)等液晶元件。在光学单元10中，通过后面描述的颜色合成器(颜色合成器18)组合经过调制的R色光、经过调制的G色光、以及经过调制的B色光，并且将由此组合的光导向至投影光学系统19。后面描述了光学单元10的具体配置。
投影光学系统19包括透镜组和其他部件。透镜组将通过光学单元10调制的光投射在屏幕110上，以形成图像。
图像处理器34获取从外面输入的图像信号并且执行诸如图像尺寸的判断、分辨率的判断、以及静止图像或移动图像的判断等判断。在利用移动图像的情况下，例如，图像处理器34还判断诸如帧速率等图像数据属性。而且，在已获取的图像信号的分辨率不同于光学单元10的各个液晶面板的显示分辨率的情况下，图像处理器34执行分辨率转换。图像处理器34针对每个帧将经过帧存储器35中的这些过程的图像进行显影并且将帧存储器35中针对每个帧进行显影的图像作为显示信号输出至面板驱动器36，
面板驱动器36驱动光学单元10中的反射液晶面板(后面描述的光调制器15R、15G、以及15B)。面板驱动器36驱动各个液晶面板，以通过设置在各个液晶面板中的各个像素改变光的透射率，由此形成图像。
投影光学系统驱动器37包括驱动设置在投影光学系统19中的透镜的发动机。例如，透镜光学系统驱动器37根据控制器30的控制驱动投影光学系统19，以执行诸如缩放调整、聚焦调整、以及隔膜调整等调整。
控制器30控制光源驱动器31、图像处理器34、面板驱动器36、以及投影光学系统驱动器37。
(光学单元10)
图2一起示出了光学单元10与投影光学系统19的配置。例如，光学单元10包括偏振分离器11、偏振分离器12G、偏振分离器12RB、波长选择延迟膜13B、延迟膜14、光调制器15G、15B、及15R、波长选择延迟膜16R、延迟膜17、以及颜色合成器18。光学单元10被配置为允许从光源设备21发射的光从不同的方向(沿着两个光轴Z1和Z2)进入光学单元10。应注意，本实施方式中的偏振分离器11对应于本公开的第二投影显示装置的“第一偏振分离器”的具体实施例。偏振分离器12G对应于本公开的第二投影显示装置的“第二偏振分离器”的具体实施例。偏振分离器12RB对应于本公开的第二投影显示装置的“第三偏振分离器”的具体实施例。
例如，偏振分离器11包括偏振射束分离器并且包括光学功能膜11a(光学表面)及与光学功能膜11a粘结在一起的棱镜11B1和11B2。光学功能膜11a反射入射光或允许入射光通过入射光的各个分量穿过。例如，偏振分离器11具有两个入射表面S1和S2并且被设置成允许一个或两个波段内的光沿着光轴Z1和Z2进入入射表面S1和S2。具体地，一个波段(例如，绿波段)内的光进入入射表面S1，并且其他两个波段(例如，红波段和蓝波段)内的光进入入射表面S2。偏振分离器12G和偏振分离器12RB设置在从偏振分离器11输出的光(穿过光学功能膜11a的光和通过光学功能膜11a反射的光)的光程上。
应注意，偏振分离器11并不局限于该偏振射束分离器，并且只要偏振分离器11是允许分离成偏振分量的元件，则可以是任何其他的光学元件。例如，可以使用线栅偏振器代替偏振射束分离器。
例如，偏振分离器12G和12RB各自引导与光调制器15G、15R、以及15B中的对应一个的相应三种基色对应的各个波段内的光，并且将各个波段内经过调制的光导向至颜色合成器18。例如，如同上述偏振分离器11，偏振分离器12RB和12G各自由偏振射束分离器配置。
例如，偏振分离器12G被配置成将绿波段内的光导向至光调制器15G并且将通过光调制器15G调制的绿波段内的光输出至颜色合成器18。延迟膜14设置在偏振分离器12G与偏振分离器11之间的光程上，并且延迟膜17设置在偏振分离器12G与颜色合成器18之间的光程上。
延迟膜14和17各自是旋转入射光的偏振方向的元件。此处，延迟膜14和17各自被配置成旋转偏振方向90度的半波片。
例如，偏振分离器12RB将红波段内的光和蓝波段内的光分别导向至光调制器15R和光调制器15B，并且将红波段内经过调制的光和蓝波段内经过调制的光导向至颜色合成器18。波长选择延迟膜13B设置在偏振分离器11与偏振分离器12RB之间的光程上。波长选择延迟膜16R设置在偏振分离器12RB与颜色合成器18之间。
波长选择延迟膜13B是具有这样一种特性的延迟膜，即，延迟膜仅旋转选择波段内的偏振方向。在本实施方式中，波长选择延迟膜13B被配置为选择性地旋转选自于红波段和蓝波段的蓝波段内的光的偏振方向(并且被配置为允许红波段内的光在保持其偏振方向的同时穿过)。在仅考虑至少两个波段(此处，红波段和蓝波段)内的性能的情况下，仅需要设计波长选择延迟膜13B，并且不需要考虑全部RGB波长(绿波段内的特性为可选)。
波长选择延迟膜16R是具有这样一种特性的延迟膜，即，延迟膜仅旋转选择波段内的偏振方向。此处，波长选择延迟膜16R被配置为选择性地旋转选自于红波段和蓝波段的红波段内的光的偏振方向(并且被配置为允许蓝波段内的光在保持其偏振方向的同时穿过)。如同上述波长选择延迟膜13B，在仅考虑至少两个波段(此处，红波段和蓝波段)内的性能的情况下，仅需要设计波长选择延迟膜16B，并且不需要考虑全部的RGB波长。
颜色合成器18是执行从光调制器15R、15G、以及15B输出的相应波段内的光的合成(颜色合成)的元件并且将由此合成的光导向至投影光学系统19。例如，颜色合成器18由偏振射束分离器配置。在本实施方式的配置中，从光调制器15G输出的光经由偏振分离器12G和延迟膜17从一个方向进入颜色合成器18，并且从光调制器15R和15B输出的光经由偏振分离器12RB和波长选择延迟膜16R从不同于一个方向的方向进入颜色合成器18。
【工作和效果】
在根据本实施方式的投影显示装置1中，驱动光源设备21，从相应的光源发射红波段内的光、绿波段内的光、以及蓝波段内的光(其中，每一种均是线性偏振光)，并且之后，选自于红波段内的光、绿波段内的光、以及蓝波段内的光的绿波段(第一波段)内的光进入偏振分离器11的入射表面S1(第一入射表面)。相反，红波段内的光和绿波段内的光(第二波段和第三波段)进入偏振分离器11的入射表面S2(第二入射表面)。从偏振分离器11输出绿波段内的光(以下称之为绿光)，并且之后，绿光经由延迟膜14和偏振分离器12G进入光调制器15G并且通过光调制器15G进行调制。从偏振分离器11输出红波段内的光(以下称之为红光)和蓝波段内的光(以下称之为蓝光)，并且之后，红光和蓝光经由波长选择延迟膜13B和偏振分离器12RB进入光调制器15R和15B并且通过光调制器15R和15B进行调制。
经由偏振分离器12G和12RB朝向颜色合成器18输出相应波段内经过调制的光。绿波段内经过调制的光经由偏振分离器12G和延迟膜17进入颜色合成器18。红波段内经过调制的光和蓝波段内经过调制的光经由偏振分离器12RB和波长选择延迟膜16R进入颜色合成器18。在颜色合成器18中，合成相应波段内经过调制的光，并且将由此合成的光导向至投影光学系统19。例如，投影光学系统19通过以放大形式将合成光投射在屏幕110上而执行显示。
(比较例)
此处，图3示出了根据本实施方式的比较例的光学单元(光学单元100)的配置。如同本实施方式，比较例中的光学单元100包括诸如偏振射束分离器等偏振分离器101、102G、及102RG、以及颜色合成器108。而且，延迟膜104(半波片)设置在偏振分离器101与偏振分离器102G之间，并且延迟膜107(半波片)设置在偏振分离器102G与颜色合成器108之间。进一步地，波长选择延迟膜103R设置在偏振分离器101与偏振分离器102RB之间，并且波长选择延迟膜16R设置在偏振分离器102RB与颜色合成器108之间。应注意，在比较例的配置中，偏振分离器101仅具有一个入射表面(S100)，并且RGB波段内的全部光进入入射表面S100。而且，窄波段延迟膜101G设置在偏振分离器101的入射表面S100与光源之间(图3中未示出)。
如同上述实施方式中的波长选择延迟膜13B，窄波段延迟膜101G是具有这样一种特性的延迟膜，即，延迟膜仅旋转选择波段内的偏振方向。具体地，窄波段延迟膜101G被配置为选择性地旋转选自于红波段内的光、绿波段内的光、以及蓝波段内的光的红波段内的光和蓝波段内的光的偏振方向(并且被配置为允许绿波段内的光在保持其偏振方向的同时穿过)。换言之，希望控制窄波段延迟膜101G中的全部RGB三个波段内的特性。
在光学单元100中，从光源发射的红波段内的光Lr(p)、绿波段内的光Lg(p)、以及蓝波段内的光Lb(p)在进入偏振分离器101之前穿过窄波段延迟膜101G。应注意，在本说明书中，出于描述之缘故，将穿过偏振分离器101的光学功能膜101a(光学表面)的偏振光(偏振分量)称之为“p偏振光”。而且，将通过偏振分离器101的光学功能膜101a(光学表面)反射的偏振光(偏振分量)称之为“s偏振光”。在比较例中，进入光学单元100的光Lr(p)、光Lg(p)、以及光Lb(p)各自均是p偏振光。
光Lr(p)、光Lg(p)、以及光Lb(p)穿过窄波段延迟膜101G，从而致使窄波段延迟膜101G选择性地旋转红波段内的光Lr(p)和蓝波段内的光Lb(p)的偏振方向(将红波段内的光Lr(p)和蓝波段内的光Lb(p)转换成s偏振光)。相反，窄波段延迟膜101G输出绿波段内保持为p偏振光的光Lg(p)。
绿波段内的光Lg(p)穿过偏振分离器101的光学功能膜101a。之后，在延迟膜104中，将绿波段内的光Lg(p)转换成s偏振光，并且s偏振光进入偏振分离器102G。s偏振光通过偏振分离器102G发生反射而进入光调制器105G。从光调制器105G输出通过光调制器105G调制的绿波段内的光作为p偏振光，并且由此穿过偏振分离器102G的光学表面。在延迟膜107中，从偏振分离器102G输出的绿波段内的p偏振光被转换成s偏振光，并且之后，s偏振光进入颜色合成器108。
红波段内的光Lr(p)和蓝波段内的光Lb(p)各自均穿过窄波段延迟膜101G，以被转换成s偏振光，并且s偏振光通过偏振分离器101的光学功能膜101a发生反射而被输出。之后，s偏振光进入波长选择延迟膜103R，并且波长选择延迟膜103R选择性地旋转红波段内的光的偏振方向并且输出红波段内的光。换言之，蓝波段内的光作为s偏振光进入偏振分离器102RB，并且红波段内的光作为p偏振光进入偏振分离器102RB。因此，红波段内的光与蓝波段内的光在偏振分离器102RB的光学表面上分离并且分别进入对应的光调制器105R和105B。输出通过光调制器105R调制的红波段内的光作为s偏振光，并且输出通过光调制器105B调制的蓝波段内的光作为p偏振光。因此，红波段内经过调制的光与蓝波段内经过调制的光在偏振分离器102RB的光学表面上进行组合，并且从偏振分离器102RB输出组合光。从偏振分离器102RB输出的红波段内的s偏振光与蓝波段内的p偏振光穿过波长选择延迟膜106R，并且由此选择性地旋转(红波段内的光的偏振方向)(将红波段内的光转换成p偏振光)。换言之，红波段内的光与蓝波段内的光各自作为p偏振光进入颜色合成器108。
在颜色合成器108中，合成作为p偏振光进入颜色合成器108的红波段内的光和蓝波段内的光以及作为s偏振光进入颜色合成器108的绿波段内的光，并且将由此合成的光输出至投影光学系统109。
如上所述，在比较例的光学单元100中，将从光源发射的光分离成三种基色，并且将三种基色中的每种的光导向至光调制器105R、105G、以及105B中的对应一种，并且将窄波段延迟膜101G设置在光的光程上。理想上，窄波段延迟膜101G仅对特定波段内的光执行偏振旋转(偏振转换)并且不对其他波段内的光执行偏振旋转。
然而，实际上，如图4中示出的，旋转了不仅包括红波段和蓝波段、而且还包括绿波段的全部可见波段内的光的偏振方向。图4示出了窄波段延迟膜101G的特性的实施例。图5是偏振转换比为10％或更少的区域的放大图。在比较例的窄波段延迟膜101G中，希望控制基色RGB的全部波段内的特性；然而，如附图中示出的，该控制是困难的。将绿波段内的偏振转换比设计为完全0％是困难的，并且实际上，略微转换绿波段内的光的偏振。
因此，如图6中示出的，从光源发射的绿波段内的光Lg(p)穿过窄波段延迟膜101G，并且窄波段延迟膜101G不仅输出p偏振光，而且还以混合方式输出s偏振光。相应地，绿波段内的光的一部分通过光学功能膜101a发生意外反射，并且穿过波长选择延迟膜103R而泄露至偏振分离器102RB中。绿波段内的光泄露至红光调制器105R或蓝光调制器105B中，从而致使投射图像的对比度降低。
相反，在本实施方式中，偏振分离器11具有两个入射表面S1和S2，并且被设置成允许一个波段(例如，绿波段)内的光进入入射表面S1并且允许其他两个波段(例如，红波段和蓝波段)内的光进入入射表面S2。如在比较例中，在不使用延迟膜(窄波段延迟膜101G)的情况下，这使得可以将光分离成RGB波段内的光，即，选择性地旋转选自于RGB波段的特定波段内的偏振光并且之后将各个波段内的光导向至光调制器15R、15G、以及15B中的对应一种。可替代地，这使得可以降低该窄波段延迟膜的数目。
具体地，如图7中示出的，从光源发射的绿波段内的光Lg(p)从入射表面S1进入偏振分离器11并且穿过光学功能膜11a，并且之后，在延迟膜14中，将绿波段内的光Lg(p)转换成s偏振光，并且s偏振光进入偏振分离器12G。s偏振光通过偏振分离器12G的光学表面发生反射而进入光调制器15G，并且通过光调制器15G调制s偏振光。从光调制器15G输出通过光调制器15G调制的绿波段内的光作为p偏振光。因此，绿波段内的光穿过偏振分离器12G的光学表面。在延迟膜17中，将从偏振分离器12G输出的绿波段内的光(p偏振光)转换成s偏振光，并且之后，s偏振光进入颜色合成器18。
相反，红波段内的光Lr(p)与蓝波段内的光Lb(p)从入射表面S2进入偏振分离器11并且穿过光学功能膜11a被输出至与输出绿波段内的光的方向不同的方向。之后，红波段内的光Lr(p)与蓝波段内的光Lb(p)进入波长选择延迟膜13B，并且波长选择延迟膜13B选择性地旋转蓝波段内的光的偏振方向并且输出红波段内的光和蓝波段内的光。换言之，蓝波段内的光作为s偏振光进入偏振分离器12RB，并且红波段内的光作为p偏振光进入偏振分离器12RB。相应地，红波段内的光与蓝波段内的光在偏振分离器12RB的光学表面上分离，以分别进入对应的光调制器15R和15B。输出通过光调制器15R调制的红波段内的光作为s偏振光，并且输出通过光调制器15B调制的蓝波段内的光作为p偏振光。红波段内经过调制的光与蓝波段内经过调制的光在偏振分离器12RB的光学表面上进行组合，并且从偏振器12RB输出由此组合的光。从偏振分离器12RB输出的红波段内的s偏振光与蓝波段内的p偏振光穿过波长选择延迟膜16R，并且由此选择性地旋转红波段内的光的偏振方向(将红波段内的光转换成p偏振光)。换言之，红波段内的光与蓝波段内的光各自作为p偏振光进入颜色合成器18.
应注意，上面描述了投影显示装置1处于开启状态的情况的操作。如图8中示出的，在投影显示装置1处于断开状态的情况下，不在光调制器15R、15G、以及15B的任一个中调制光，并且不旋转光的偏振方向。相应地，不将各个波段内的光从各个偏振分离器12G和12RB输出至投影透镜，并且转换至断开状态。而且，在本说明书中，出于描述之缘故，将穿过偏振分离器11的光学功能膜11a(光学表面)的第一偏振光(偏振分量)称之为“p偏振光”。而且，将具有从第一偏振光的偏振方向旋转90°的偏振方向的偏振光，即，通过偏振分离器101的光学功能膜11a(光学表面)反射的第二偏振光(偏振分量)，称之为“s偏振光”。在本实施方式中，从光源输出的各个RGB波段内的光是p偏振光。
因此，在本实施方式的配置中，RGB三个波段内的光不穿过一个波长选择延迟膜。换言之，可以设计不考虑绿波段的特性(仅需要控制至少两个波段的特性，即，红波段和蓝波段)的波长选择延迟膜13B。相应地，与使用比较例的窄波段延迟膜101G的情况相比较，光学设计较容易。而且，可以降低与理想偏振转换偏离的偏振转换并且抑制绿波段内的光泄露至红光调制器15R和蓝光调制器15B中。在不使用特性控制困难的窄波段延迟膜的情况下，可以执行颜色分离并且将各种颜色的光导向至光调制器15R、15G、以及15B中的对应一种。
如上所述，在本实施方式中，偏振分离器11具有两个入射表面S1和S2，并且被设置成允许一个波段(例如，绿波段)内的光进入入射表面S1并且允许其他两个波段(例如，红波段和蓝波段)内的光进入入射表面S2。如在比较例中，在不使用特性控制困难的延迟膜(窄波段延迟膜101G)的情况下，这使得可以将光分离成RGB相应波段内的光并且将各个RGB波段内的光导向至光调制器15R、15G、以及15B中的对应一种。可替代地，这使得可以降低该窄波段延迟膜的数目。相应地，可以抑制投影图像的对比度下降。
而且，在本实施方式中，偏振分离器11的入射表面S1和S2到光调制器15R、15G、以及15B的光程的长度大致相等。相应地，光调制器15R、15G、以及15B中的入射光的面内强度分布与RGB中的相同或几乎相同。这使得可以改善投影图像的亮度均匀性。
进一步地，在本实施方式中，如上所述，从光源发射RGB波段内的光作为偏振光，以穿过偏振分离器11，由此进入偏振分离器12G和偏振分离器12RB。此处，考虑替换偏振分离器11，使用二向色镜或二向色棱镜执行颜色分离，并且将各种颜色的光定向至偏振分离器12G和12RB。然而，已知在使用二向色镜或二向色棱镜的情况下，旋转由此穿过或反射的光的偏振方向。旋转偏振方向致使不必要的偏振分量进入偏振分离器12G和12RB，从而导致对比度下降。因此，就对比度的增强方面而言，更希望使用偏振分离器11，而非使用二向色镜或二向色棱镜。
例如，在上述投影显示装置1中，可以使用如图9中示出的白光源21A作为光源设备21中的光源。在该实施例中，从白光源21A发射的光Lw(p)作为p偏振光通过诸如二向色棱镜等分色器220进行颜色分离，并且之后，通过光程转换器221和222进行光程转换。因此，光Lg(p)进入偏振分离器11的入射表面S1，并且光Lr(p)和光Lb(p)进入偏振分离器11的入射表面S2。
接着，给出上述实施方式与其他实施方式的变形例的描述。在下文中，与上述实施方式中大致相同的部件以相同参考标号表示，并且省去其任何冗余的描述。
(变形例1-1)
图10示出了根据变形例1-1的光学单元的配置实施例。上述实施方式涉及相应波段内的光作为p偏振光进入偏振分离器11的入射表面S1和S2的实施例；然而，进入偏振分离器11的光可以是s偏振光。例如，如同变形例的配置，绿波段内的光Lg(s)可以进入偏振分离器11的入射表面S1，并且红波段内的光Lr(s)与蓝波段内的光Lb(s)可以进入偏振分离器11的入射表面S2。
在变形例中，从光源发射红波段内的光Lr(s)、绿波段内的光Lg(s)、以及蓝波段内的光Lb(s)各自作为s偏振光。而且，偏振分离器11与偏振分离器12G之间不需要延迟膜(对应于上述实施方式中的延迟膜14)。波长选择延迟膜13R设置在偏振分离器11与偏振分离器12RB之间。如同上述实施方式中的波长选择延迟膜13B，波长选择延迟膜13R是具有这样一种特性的延迟膜，即，延迟膜仅旋转选择波段内的偏振方向。在变形例中，波长选择延迟膜13R被配置为选择性地旋转选自于红波段和蓝波段的红波段内的光的偏振方向(并且被配置为允许蓝波段的光在保持其偏振方向的同时穿过)。在仅考虑至少两个波段(此处，红波段和蓝波段)内的性能的情况下，仅需要设计波长选择延迟膜13R，并且不需要考虑全部RGB波长(绿波段内的特性为可选)。
因此，进入偏振分离器11的光可以是s偏振光。如同上述实施方式，在比较例中，在不使用需要RGB三个波段内的特性控制的窄波段延迟膜的情况下，即使在该情况下，也可以执行颜色分离并且将各个波段内的光导向至光调制器15R、15G、以及15B中的对应一种。而且，波长选择延迟膜13R的可选设计容易。这使得可以抑制绿波段内的光泄露至光调制器15R和15B中。相应地，可实现与上述实施方式相似的效果。
而且，在变形例中，偏振分离器11与12G之间不需要延迟膜，从而使得可以减少分量数目。
(变形例1-2)
图11示出了根据变形例1-2的光学单元的配置实施例。在上述实施方式中，绿波段内的光进入偏振分离器11的入射表面S1，并且红波段内的光与蓝波段内的光进入偏振分离器11的入射表面S2；然而，进入入射表面S1和S2的波段内的光的组合并不局限于此。例如，如同变形例，蓝波段内的光可以进入入射表面S1，并且绿波段内的光与红波段内的光可以进入入射表面S2。
在变形例中，从光源发射红波段内的光Lr(p)、绿波段内的光Lg(p)、以及蓝波段内的光Lb(p)各自作为p偏振光。而且，波长选择延迟膜13R1设置在偏振分离器11的入射表面S2与光源之间。如同上述实施方式中的波长选择延迟膜13B，波长选择延迟膜13R1是具有这样一种特性的延迟膜，即，延迟膜仅旋转选择波段内的偏振方向。波长选择延迟膜13R1被配置为选择性地旋转选自于红波段和绿波段的红波段内的光的偏振方向(并且被配置为允许绿波段内的光在保持器偏振方向的同时穿过)。在仅考虑至少两个波段(此处，红波段和绿波段)内的性能的情况下，仅需要设计波长选择延迟膜13R1，并且不需要考虑RGB全部的波长(蓝波段的特性为可选)。而且，不具有波长选择性的延迟膜20可以设置在偏振分离器11与偏振分离器12RB之间。例如，如同上述实施方式中的延迟膜14和17，延迟膜20是半波片。
在变形例中，在上述配置中，从光源发射的蓝波段内的光Lb(p)作为p偏振光进入入射表面S1。蓝波段内的光穿过可选功能膜11a，以从偏振分离器11输出。之后，在偏振膜20中，蓝波段内的光被转换成s偏振光，并且s偏振光进入偏振分离器12RB。相反，绿波段内的光Lg(p)与红波段内的光Lr(p)进入波长选择延迟膜13R1。波长选择延迟膜13R1选择性地旋转红波段内的光的偏振方向并且输出红波段内的光作为s偏振光(并且输出绿波段内保持为p偏振光的光)。因此，红波段内的光作为s偏振光进入偏振分离器11的入射表面S2，并且绿波段内的光作为p偏振光进入偏振分离器11的入射表面S2。相应地，绿波段内的光穿过光学功能膜11a，以从偏振分离器11输出。之后，在延迟膜14中，绿波段内的光被转换成s偏振光，并且s偏振光进入偏振分离器12G。红波段内的光通过光学功能膜11a发生反射，以从偏振分离器11输出。之后，在延迟膜20中，红波段内的光被转换成p偏振光，并且p偏振光进入偏振分离器12RB。
因此，如同上述实施方式，在不使用如比较例中的窄波段延迟膜的情况下，即使在变形例中，也可以执行颜色分离并且将各个波段内的光导向至光调制器15R,15G,和15B中的对应一种。而且，波长选择延迟膜13R1的光学设计容易。这使得可以抑制绿波段内的光泄露至光调制器15R和15B中。相应地，可实现与上述实施方式相似的效果。
而且，在变形例中，蓝波段内的光Lb(p)的光程与红波段内的光Lr(p)的光程以及绿波段内的光Lg(p)的光程彼此不同。这使得能够合适地布局诸如激光二极管用于发射蓝波段内的光并且黄磷(YAG)光源用于发射红波段内的光和绿波段内的光的光源的情况等情况。
(变形例1-3)
图12示出了根据变形例1-3的光学单元的配置实施例。在上述变形例2中，从光源发射的偏振光是p偏振光，但是，可以是s偏振光。例如，如同该变形例的配置，从光源可以发射蓝波段内的光Lb(s)、红波段内的光Lr(s)、以及绿波段内的光Lg(s)中的每种。
在该变形例中，从光源发射红波段内的光Lr(s)、绿波段内的光Lg(s)、以及蓝波段内的光Lb(s)中的每种作为s偏振光。而且，与上述变形例2相似的波长选择延迟膜13R1设置在偏振分离器11的入射表面S2与光源之间。应注意，不同于上述变形例2，偏振分离器11与偏振分离器12RB之间、以及偏振分离器11与偏振分离器12G之间不需要延迟膜(对应于延迟膜14和20)。
在变形例中，在上述配置中，从光源发射的蓝波段内的光Lb(s)作为s偏振光进入入射表面S1。蓝波段内的光(s偏振光)通过光学功能膜11a发生反射，以从偏振分离器11输出，并且之后，进入偏振分离器12RB。相反，绿波段内的光Lg(s)和红波段内的光Lr(s)进入波长选择延迟膜13R1。波长选择延迟膜13R1选择性地旋转红波段内的光的偏振方向并且输出红波段内的光作为p偏振光(并且输出绿波段内保持为s偏振光的光)。因此，红波段内的光作为p偏振光进入偏振分离器11的入射表面S2，并且绿波段内的光作为s偏振光进入偏振分离器11的入射表面S2。相应地，已经进入入射表面S2的绿波段内的光(s偏振光)通过光学功能膜11a发生反射，以从偏振分离器11输出，并且之后，进入偏振分离器12G。已经进入入射表面S2的红波段内的光(p偏振光)穿过光学功能膜11a，以从偏振分离器11输出，并且之后，进入偏振分离器12RB。
因此，如同上述实施方式，在不使用比较例中的窄波段延迟膜的情况下，即使在变形例中，也可以执行颜色分离并且将各个波段内的光导向至光调制器15R、15G、以及15B中的对应一种。而且，波长选择延迟膜13R1的光学设计容易。这使得可以抑制绿波段内的光泄露至光调制器15R和15B中。相应地，实现了与上述实施方式相似的效果。
而且，在变形例中，蓝波段内的光Lb(s)的光程与红波段内的光Lr(s)的光程以及绿波段内的光Lg(s)的光程彼此不同。这允使得能够合适地布局诸如激光二极管用于发射蓝波段内的光并且黄磷(YAG)光源用于发射红波段内的光和绿波段内的光的光源的情况等情况。
此外，在变形例中，偏振分离器11与12G之间以及偏振分离器11与12RB之间不需要延迟膜，从而使得可以降低部件数目。
(变形例1-4)
图13一起示出了根据变形例1-4的光学单元以及光源(黄光源21B和蓝光源21C)的配置。上述实施方式涉及使用一个光源(白光源)作为发射RGB各个波段内的光的光源的实施例的配置；然而，如同变形例，可以使用多个光源(黄光源21B和蓝光源21C)。黄光源21B是发射包括红波段和绿波段的黄光的光源，并且例如包括使用YAG磷的LED和将从LED发射的光转换成p偏振光的转换器。可替代地，黄光源21B可以包括发射蓝光的激光二极管和将从激光二极管发射的光转换成黄光的YAG磷。例如，蓝光源21C包括蓝激光二极管。因为从激光二极管发射的光是线性偏振光，所以将发射的光转换成p偏振光使得可以省去偏振转换器。例如，利用诸如镜子等光程转换器223将从蓝光源21C发射的光导向至入射表面S1。
在上述变形例1-2和1-3描述的波段组合内的光进入偏振分离器11的情况下，变形例中的光源特别有效。在不使用诸如二向色镜等分色器的情况下，可以将从黄光源21B发射的光导向至偏振分离器11的入射表面S2并且将从蓝光源21C发射的光导向至入射表面S1。
(变形例1-5)
图14一起示出了根据变形例1-5的光学单元以及光源(红光源21D、蓝光源21C、以及绿光源21E)的配置。如同变形例，在使用多个光源的情况下，可以提供红光源21D、蓝光源21C、以及绿光源21E。例如，利用诸如镜子等光程转换器224将从绿光源21E发射的光导向至入射表面S2，并且例如，利用诸如镜子等光程转换器225将从蓝光源21C发射的光导向至入射表面S1。
(变形例1-6)
图15示出了根据变形例1-6的光学单元的配置。上述实施方式和实施例涉及使用偏振分离器(偏振射束分离器)作为颜色合成器的配置作为实施例；然而，如同变形例中的颜色合成器23，颜色合成器可以由二向色镜配置。在这种情况下，颜色合成23与偏振分离器12G之间以及颜色合成器23与偏振分离器12RB之间不需要延迟膜和波长选择延迟膜。这使得可以实现与上述实施方式相似的效果，并且比上述实施方式降低更多的部件数目。应注意，颜色合成器23不局限于二向色棱镜并且可以是二向色镜。
(第二实施方式)
【配置】
图16一起示出了根据本公开的第二实施方式的投影显示装置中的光学单元(光学单元10A)以及光源(例如，白光源21A)和投影光学系统19的配置。如同上述第一实施方式中的光学单元10，本实施方式中的光学单元10A用于将图像投射在屏幕(投影表面)上的投影显示装置。
如同根据上述第一实施方式的光学单元10，光学单元10A调制从光源输出的光(照明光)导出的R光、G光、B光中的每一个并且基于图像信号组合经过调制的R光、经过调制的G光、以及经过调制的B光，以产生图像光。例如，光学单元10A包括三个RGB反射光调制器(LCOS)。例如，光学单元10A包括分色器41A、偏振分离器12G、偏振分离器12RB、光调制器15G、15B、以及15R、波长选择延迟膜16R、延迟膜17、以及颜色合成器18。光源(白光源21A)设置在光学单元10A的光入射侧上，并且投影光学系统19设置在光学单元10A的光出射侧上。光学单元10A被配置成基于从光源发射的光允许光从不同的方向进入光学单元10A。应注意，本实施方式中的偏振分离器12G对应于本公开中的第一投影显示装置的“第一偏振分离器”的具体实施例，并且偏振分离器12RB对应于本公开中的第一投影显示装置的“第二偏振分离器”的具体实施例。
例如，分色器41A是包括二向色镜或二向色棱镜的光学单元并且允许入射光的选择波段(颜色)内的光穿过或反射入射光的选择波段内的光。具体地，分色器41A被配置成允许绿波段内的光和红波段内的光穿过并且反射蓝波段内的光。例如，分色器41A具有两个入射表面S1a和S1b(第一入射表面和第二入射表面)。
在本实施方式的配置中，至少一个波段内的光(从不同的入射方向)进入分色器41A的入射表面S1a和S1b。而且，例如，进入入射表面S1a的光和进入入射表面S1b的光是线性偏振光并且彼此正交。具体地，两个波段(例如，绿波段和蓝波段)内的光作为第一偏振光(例如，S偏振光)进入入射表面S1a，并且另一波段(例如，红波段)内的光作为第二偏振光(例如，P偏振光)进入入射表面S1b。相应地，已经进入分色器41A的选自于绿波段内的光、蓝波段内的光、以及红波段内的光的一个波段(例如，绿波段)内的光与其他两个波段(例如，蓝波段和红波段)内的光被输出至不同的方向。偏振分离器12G与偏振分离器12RB设置在从分色器41A输出的光的光程上。
应注意，在本实施方式中，波段内的光指示具有波段内的发射强度峰值的光。例如，“绿波段内的光”指示具有绿波段内的发射强度峰值的光。而且，本实施方式中的“绿波段”对应于本公开中的“第一波段”的具体实施例。“蓝波段”对应于本公开中的“第二波段”的具体实施例。“红波段”对应于本公开中的“第三波段”的具体实施例。进一步地，例如，绿波段是包括500nm至580nm(含500nm和580nm)范围的一部分或全部的波段。例如，蓝波段是包括430nm至490nm(含430nm和490nm)范围的一部分或全部的波段。例如，红波段是包括590nm至630nm(含590nm和630nm)范围的一部分或全部的波段。
进入分色器41A的绿波段内的光、蓝波段内的光、以及红波段内的光各自基于从白光源21A发射的白光。诸如二向色镜等分色器410、诸如镜子等光程转换器411和412、以及其他部件设置在白光源21A的光出射侧上(白光源21A与分色器41A之间的光程上)。相应地，例如，从白光源21A发射的白光作为S偏振光被分离成绿波段内的光Lg(s)、和蓝波段内的光Lb(s)、以及红波段内的光Lr(s)的组合光。之后，组合光与红波段内的光Lr(s)通过光程转换器411和412等经过光程转换并且被导向至分色器41A。而且，延迟膜14(半波片)在分色器410与分色器41A之间的红波段内的光Lr的光程上。
应注意，例如，1/4波片可以设置在光调制器15G与偏振分离器12G之间以及光调制器15B和15R与偏振分离器12RB之间。在改善对比度方面，提供1/4波片是有利的。
【工作与效果】
在根据本实施方式的投影显示装置中，例如，基于从白光源21A发射的白光(S偏振光)的光进入分色器41A。具体地，尽管选自于三种基色的绿波段内的光Lg(s)与蓝波段内的光Lb(s)进入分色器41A的入射表面S1a，然而，选自于三种基色的红波段内的光Lr(p)进入入射表面S1b。
例如，在绿波段内的光Lg(s)穿过分色器41A之后，绿波段内的光Lg(s)进入偏振分离器12G。例如，在通过分色器41A反射蓝波段内的光Lb(s)之后，蓝波段内的光Lb(s)进入偏振分离器12RB。例如，在红波段内的光Lr(p)穿过分色器41A之后，红波段内的光Lr(p)进入偏振分离器12RB。换言之，蓝波段内的光Lb(s)与红波段内的光Lr(p)在分色器41A的出射侧上进行组合，并且由此组合的光进入偏振分离器12RB。
因此，已经穿过分色器41A的待合成的蓝波段内的光Lb(s)与红波段内的光Lr(p)是偏振光并且彼此正交。相应地，例如，光Lb(s)通过偏振分离器12RB发生反射(经过光程转换)而进入光调制器15B。例如，光Lr(p)穿过偏振分离器12RB而进入光调制器15R。相反，例如，绿波段内的光Lg(s)通过偏振分离器12G发生反射(经过光程转换)而进入光调制器15G。在各个光调制器15R、15G、以及15B中，在图像显示过程中(处于开启状态)，调制各个入射光的相位，以旋转入射光的偏振。
因此，通过光调制器15G调制的绿波段内的光被转换成P偏振光并且穿过偏振分离器12G。已经穿过偏振分离器12G的绿波段内的光穿过延迟膜17，以被转换成S偏振光。相应地，绿波段内的光通过颜色合成器18发生反射(经过光程转换)，以进入投影光学系统19。而且，通过光调制器15B调制的蓝波段内的光被转换成P偏振光并且穿过偏振分离器12RB。通过光调制器15R调制的红波段内的光被转换成S偏振光并且通过偏振分离器12RB发生反射。相应地，蓝波段内经过调制的光与红波段内经过调制的光再次组合，并且从偏振分离器12RB输出由此组合的光，以进入波长选择延迟膜16R。波长选择延迟膜16R并不对蓝波段内的光执行相位旋转并且仅用作红波段内的光的半波片。因此，蓝波段内的光穿过波长选择延迟膜16R，同时蓝波段内的光保持为P偏振光，并且红波段内的光穿过波长选择延迟膜16R，从而致使波长选择延迟膜16R旋转红波段内的光的偏振并且由此将红波段内的光转换成P偏振光。因此，蓝波段内的光与红波段内的光穿过颜色合成器18，以进入投影光学系统19。例如，投影光学系统19以放大形式对屏幕执行投影，以执行显示。
应注意，上面描述了投影显示装置处于开启状态的情况的操作。在投影显示装置处于断开状态的情况下，不在光调制器15R、15G、以及15B的任一个中调制光，并且不旋转光的偏振方向。相应地，各个波段内的光不从各个偏振分离器12G和12RB输出至投影透镜并且切换至断开状态。
如上所述，在本实施方式的配置中，分色器41A具有两个入射表面S1a和S1b，并且两个波段(例如，绿波段和蓝波段)内的光作为S偏振光进入两个入射表面S1a和S1b中的入射表面S1a，并且另一波段(例如，红波段)内的光作为P偏振光进入入射表面S1b。如同上述第一实施方式，在不使用特性控制困难的延迟膜情况下，这使得可以将光分离成RGB相应波段内的光并且将各个RGB波段内的光导向至光调制器15R、15G、以及15B中的对应一种。可替代地，这使得可以减少该窄波段延迟膜的数目。因此，实现了与上述第一实施方式相似的效果。
而且，在本实施方式中，使用分色器41A；因此，不需要上述第一实施方式中的波长选择延迟膜13B。总之，波长选择延迟膜通常由诸如聚碳酸酯等有机物质构成。因此，希望将波长选择延迟膜的温度设置成特定的温度或更低。例如，为了实现例如高亮度的投影显示装置，增加穿过的光量，因此，希望提供一种排热机构或冷却机构。鉴于此，在本实施方式中，可以降低波长选择延迟膜的数目，并且不需要提供该排热机构或任何其他机构。这在缩小单元尺寸方面也是有利的。
(变形例2-1)
图17示出了根据上述第二实施方式的变形例2-1的投影显示装置中的光学单元、光源(红光源21D、蓝光源21C、以及绿光源21E)、以及投影光学系统19的配置。上述第二实施方式涉及使用一个光源(白光源21A)作为发射各个RGB波段内的光的光源的实施例的配置；然而，如同变形例，可以使用多个光源，例如，红光源21D、蓝光源21C、以及绿光源21E。例如，利用诸如镜子等光程转换器414将从绿光源21E发射的光Lg(s)导向至分色器41A的入射表面S1a，并且将从蓝光源21C发射的光Lb(s)导向至分色器41A的入射表面S1a。例如，利用诸如镜子等光程转换器413将从红光源21D发射的光Lr(p)导向至分色器41A的入射表面S1b。
(变形例2-2)
图18示出了根据上述第二实施方式的变形例2-2的投影显示装置中的光学单元、光源(黄光源21B和蓝光源21C)、以及投影光学系统19的配置。在上述第二实施方式中，绿波段内的光与蓝波段内的光进入分色器41A的入射表面S1a，并且红波段内的光进入入射表面S1b；然而，进入两个入射表面S1a和S1b的波段内的光的组合并不局限于此。例如，如同变形例，可以使用具有两个入射表面S1a和S1b的分色器41B，并且蓝波段(第二波段)内的光Lb(s)可以进入分色器41B的入射表面S1a，并且绿波段(第一波段)内的光Lg(p)和红波段(第三波段)内的光Lr(p)可以进入入射表面S1b。
如同上述第二实施方式中的分色器41A，分色器41B包括二向色镜或二向色棱镜，并且是允许入射光的选择波段(颜色)内的光穿过或反射入射光的选择波段内的光的光学元件。具体地，分色器41B被配置成允许红波段内的光穿过并且反射绿波段内的光和蓝波段内的光。
相应地，已经进入分色器41B的选自于绿波段内的光、蓝波段内的光、以及红波段内的光的一个波段(例如，绿波段)内的光和其他两个波段(例如，蓝波段和红波段)内的光被输出至不同的方向。偏振分离器12G和偏振分离器12RB设置在从分色器41B输出的光的光程上。延迟膜14(半波片)设置在分色器41B与偏振分离器12G之间。
在本变形例中，可以使用黄光源21B和蓝光源21C作为光源。黄光源21B是发射包括红波段和绿波段的黄光的光源，并且例如，包括使用YAG磷的LED和将从LED发射的光转换成p偏振光的转换器。可替代地，黄光源21B可以包括发射蓝光的激光二极管和将从激光二极管发射的光转换成黄光的YAG磷。例如，蓝光源21C包括蓝激光二极管。因为从激光二极管发射的光是线性偏振光，所以将发射的光转换成p偏振光使得可以省去偏振转换器。例如，利用诸如镜子等光程转换器415将从黄光源21B发射的光(光Lg(p)和光Lr(p))导向至入射表面S1b。
因此，进入分色器的两个入射表面的波段内的光的组合并不受具体限制，并且除上述实施例之外，例如，可以采用红波段内的光进入入射表面S1a并且绿波段内的光和蓝波段内的光进入入射表面S1b的配置。可替代地，绿波段内的光和红波段内的光进入入射表面S1a并且蓝波段内的光进入入射表面S1b的配置。而且，在上述实施例中，第一偏振光(S偏振光)进入入射表面S1a，并且第二偏振光(P偏振光)进入入射表面S1b；然而，第二实施方式并不局限于此，并且可以采用P偏振光进入入射表面S1a并且S偏振光进入入射表面S1b的配置。
尽管已经通过参考一些实施方式和变形例给出了描述，然而，本公开并不局限于此，并且可以各种方式进行改造。例如，上述实施方式和实施例中描述的光学单元中的部件与光源、部件的位置、以及部件的数目是示出性的，并且不需要设置全部的部件，并且可以进一步设置其他部件。
而且，在上述实施方式和实施例中，作为第一波段至第三波段，描述了作为实施例的红波段、绿波段、以及蓝波段；然而，波段中的一些可以是任何其他波段。而且，波段的数目并不局限于三个，并且可以使用另一波段内的光，例如，作为第四波段的近红外波段。偏振分离器11可仅需要具有两个入射表面并且一个或多个波段内的光进入两个入射表面中的每个。可替代地，分色器41A仅需要具有两个入射表面并且一个或多个波段内的光和一个或多个波段内的光是彼此正交、进入相应入射表面的偏振光。应注意，本说明书中描述的效果是示出性的并且不受限制。通过本公开实现的效果可以是除上述所述效果之外的效果。
进一步地，本技术可以具有下列配置。
(1)一种投影显示装置，包括：
分色器，分色器具有第一入射表面和第二入射表面，并且允许已经进入第一入射表面和第二入射表面的第一波段至第三波段内的光穿过或反射第一波段至第三波段内的光；
第一反射光调制器至第三反射光调制器，第一反射光调制器至第三反射光调制器分别调制第一波段至第三波段内的光；
第一偏振分离器，第一偏振分离器将从分色器输出(发射)的第一波段内的光导向至第一反射光调制器；
第二偏振分离器，第二偏振分离器将从分色器输出的第二波段内的光导向至第二反射光调制器并且将从分色器输出的第三波段内的光导向至第三反射光调制器；以及
投影光学系统，投影光学系统投射从第一反射光调制器至第三反射光调制器输出的相应波段内的光；
其中，选自于第一波段至第三波段的至少一个波长内的光作为第一偏振光进入分色器的第一入射表面，并且其他波段内的光作为与第一偏振光正交的第二偏振光进入分色器的第二入射表面。
(2)根据(1)所述的投影显示装置，其中，第一波段内的光与第二波段内的光进入分色器的第一入射表面和第二入射表面中的一个表面，并且第三波段内的光进入第一入射表面和第二入射表面中的另一表面。
(3)根据(1)所述的投影显示装置，其中，第二波段内的光进入分色器的第一入射表面和第二入射表面中的一个表面，并且第一波段内的光与第三波段内的光进入第一入射表面和第二入射表面中的另一表面。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的投影显示装置，其中，分色器包括二向色镜或二向色棱镜。
(5)根据(1)至(3)中任一项所述的投影显示装置，其中，第一波段至第三波段是绿波段、蓝波段、以及红波段。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的投影显示装置，进一步包括发射第一波段至第三波段内的光作为偏振光的一个或多个光源。
(7)根据(6)所述的投影显示装置，其中，一个光源是发射白光的白光源。
(8)根据(6)所述的投影显示装置，其中，多个光源包括：
蓝光源，蓝光源发射蓝波段内的光；和
黄光源，黄光源发射包括绿波段和红波段的黄光。
(9)根据(6)所述的投影显示装置，其中，多个光源包括发射绿波段内的光的绿光源、发射蓝波段内的光的蓝光源、以及发射红波段内的光的红光源。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的投影显示装置，进一步包括光合成器，光合成器合成从第一反射光调制器至第三反射光调制器输出的相应波段内的光。
(11)一种投影显示装置，包括：
第一偏振分离器，第一偏振分离器具有第一入射表面和第二入射表面，并且被设置成允许选自于第一波段至第三波段的一个波段内的光进入第一入射表面并且允许选自于第一波段至第三波段的其他两个波段内的光进入第二入射表面；
第一反射光调制器至第三反射光调制器，第一反射光调制器至第三反射光调制器分别调制第一波段至第三波段内的光；
第二偏振分离器，第二偏振分离器将从第一偏振分离器输出的第一波段内的光导向至第一反射光调制器；
第三偏振分离器，第三偏振分离器将从第一偏振分离器输出的第二波段内的光导向至第二反射光调制器并且将从第一偏振分离器输出的第三波段内的光导向至第三反射光调制器；以及
投影光学系统，投影光学系统投射从第一反射光调制器至第三反射光调制器输出的相应波段内的光。
(12)根据(11)所述的投影显示装置，进一步包括发射第一波段至第三波段内的光作为偏振光的一个或多个光源。
(13)根据(12)所述的投影显示装置，其中，波长选择延迟膜设置在光源与第二偏振分离器之间的光程上或光源与第三偏振分离器之间的光程上，波长选择延迟膜选择性地旋转选自于进入第一偏振分离器的第二入射表面的两个波段内的光的一个波段内的光的偏振方向。
(14)根据(13)所述的投影显示装置，其中，第一偏振分离器被设置成允许第一波段内的光进入第一入射表面并且允许第二波段的光和第三波段内的光进入第二入射表面。
(15)根据(14)所述的投影显示装置，其中，
从光源发射第一波段内的光、第二波段内的光、以及第三波段内的光各自作为穿过第一偏振分离器的光学表面的第一偏振光；并且
波长选择延迟膜设置在第一偏振分离器与第三偏振分离器之间，并且选择性地旋转选自于进入波长选择延迟膜的第二波段和第三波段的第二波段内的光的偏振方向并且将第二波段内的光输出至第三偏振分离器。
(16)根据(14)所述的投影显示装置，其中，
从光源发射第一波段内的光、第二波段内的光、以及第三波段内的光各自作为通过第一偏振分离器的光学表面反射的第二偏振光；并且
波长选择延迟膜设置在第一偏振分离器与第三偏振分离器之间，并且选择性地旋转选自于进入波长选择延迟膜的第二波长和第三波段的第三波段内的光的偏振方向并且将第三波段内的光输出至第三偏振分离器。
(17)根据(13)所述的投影显示装置，其中，第一偏振分离器被设置成允许第二波段内的光进入第一入射表面并且允许第一波段内的光和第三波段内的光进入第二入射表面。
(18)根据(17)所述的投影显示装置，其中，
从光源发射第一波段内的光、第二波段内的光、以及第三波段内的光各自作为穿过第一偏振分离器的光学表面的第一偏振光；并且
波长选择延迟膜设置在光源与第一偏振分离器的第二入射表面之间，并且选择性地旋转选自于进入波长选择延迟膜的第一波段和第三波段的第三波段内的光的偏振方向并且将第三波段内的光输出至第一偏振分离器。
(19)根据(17)所述的投影显示装置，其中，
从光源发射第一波段内的光、第二波段内的光、以及第三波段内的光各自作为通过第一偏振分离器的光学表面反射的第二偏振光；并且
波长选择延迟膜设置在光源与第一偏振分离器的第二入射表面之间，并且选择性地旋转选自于进入波长选择延迟膜的第一波段和第三波段的第三波段内的光的偏振方向并且将第三波段内的光输出至第一偏振分离器。
(20)根据(11)至(19)中任一项所述的投影显示装置，其中，第一偏振分离器包括偏振射束分离器。
本申请基于并且要求于2015年4月30日提交给日本专利局的日本专利申请号2015-093237的优先权，通过引用将其全部内容结合在此。
本领域技术人员应当理解的是，只要在所附权利要求或其等同物的范围内，则可以根据设计需求和其他因素发生各种变形、组合、以及子组合。

Claims (18)

1.一种投影显示装置，包括：
分色器，所述分色器具有第一入射表面和第二入射表面，并且允许已经进入所述第一入射表面和所述第二入射表面的第一波段至第三波段内的光从中穿过或反射所述第一波段至所述第三波段内的所述光；
第一反射光调制器至第三反射光调制器，所述第一反射光调制器至所述第三反射光调制器分别调制所述第一波段至所述第三波段内的所述光；
第一偏振分离器，所述第一偏振分离器将从所述分色器发射的所述第一波段内的所述光导向至所述第一反射光调制器；
第二偏振分离器，所述第二偏振分离器将从所述分色器发射的第二波段内的所述光导向至第二反射光调制器并且将从所述分色器发射的所述第三波段内的所述光导向至所述第三反射光调制器；以及
投影光学系统，所述投影光学系统投射从所述第一反射光调制器至所述第三反射光调制器发射的相应波段内的光；
其中，所述第一波段至所述第三波段中的至少一个波段内的光作为第一偏振光进入所述分色器的所述第一入射表面，并且其他波段内的光作为与所述第一偏振光正交的第二偏振光进入所述分色器的所述第二入射表面；
其中，1/4波片设置在所述第一反射光调制器与所述第一偏振分离器之间以及所述第二、第三反射光调制器与所述第二偏振分离器之间；
其中，波长选择延迟膜设置在所述第二偏振分离器与颜色合成器之间，并且选择性地旋转进入所述波长选择延迟膜的光的偏振方向。
2.根据权利要求1所述的投影显示装置，其中，所述第一波段内的所述光与所述第二波段内的所述光进入所述分色器的所述第一入射表面和所述第二入射表面中的一个表面，并且所述第三波段内的所述光进入所述第一入射表面和所述第二入射表面中的另一表面。
3.根据权利要求1所述的投影显示装置，其中，所述第二波段内的所述光进入所述分色器的所述第一入射表面和所述第二入射表面中的一个表面，并且所述第一波段内的所述光和所述第三波段内的所述光进入所述第一入射表面和所述第二入射表面中的另一表面。
4.根据权利要求1所述的投影显示装置，其中，所述分色器包括二向色镜或二向色棱镜。
5.根据权利要求1所述的投影显示装置，其中，所述第一波段至所述第三波段是绿波段、蓝波段、以及红波段。
6.根据权利要求1所述的投影显示装置，进一步包括发射所述第一波段至所述第三波段内的光作为偏振光的一个或多个光源部。
7.根据权利要求6所述的投影显示装置，其中，所述一个光源部是发射白光的白光源部。
8.根据权利要求6所述的投影显示装置，其中，所述多个光源部包括：
蓝光源部，所述蓝光源部发射蓝波段内的光；和
黄光源部，所述黄光源部发射包括绿波段和红波段的黄光。
9.根据权利要求6所述的投影显示装置，其中，所述多个光源部包括发射绿波段内的光的绿光源部、发射蓝波段内的光的蓝光源部、以及发射红波段内的光的红光源部。
10.根据权利要求1所述的投影显示装置，所述颜色合成器合成从所述第一反射光调制器至所述第三反射光调制器发射的所述相应波段内的所述光。
11.一种投影显示装置，包括：
第一偏振分离器，所述第一偏振分离器具有第一入射表面和第二入射表面，并且被设置成允许第一波段至第三波段中的一个波段内的光进入所述第一入射表面并且允许所述第一波段至所述第三波段中的其他两个波段内的光进入所述第二入射表面；
第一反射光调制器至第三反射光调制器，所述第一反射光调制器至所述第三反射光调制器分别调制所述第一波段至所述第三波段内的光；
第二偏振分离器，所述第二偏振分离器将从所述第一偏振分离器发射的所述第一波段内的光导向至所述第一反射光调制器；
第三偏振分离器，所述第三偏振分离器将从所述第一偏振分离器发射的第二波段内的光导向至第二反射光调制器并且将从所述第一偏振分离器发射的所述第三波段内的光导向至所述第三反射光调制器；以及
投影光学系统，所述投影光学系统投射从所述第一反射光调制器至所述第三反射光调制器发射的相应波段内的光；
其中，1/4波片设置在所述第一反射光调制器与所述第一偏振分离器之间以及所述第二、第三反射光调制器与所述第二偏振分离器之间；
进一步包括：一个或多个光源部，其发射所述第一波段至所述第三波段内的所述光作为偏振光；
其中，波长选择延迟膜设置在所述光源部与所述第二偏振分离器之间的光程上，所述波长选择延迟膜选择性地旋转选自于进入所述第一偏振分离器的所述第二入射表面的两个波段内的光的一个波段内的光的偏振方向。
12.根据权利要求11所述的投影显示装置，其中，所述第一偏振分离器被设置成允许所述第一波段内的所述光进入所述第一入射表面并且允许第二波段的所述光和第三波段内的所述光进入所述第二入射表面。
13.根据权利要求12所述的投影显示装置，其中，
从所述光源部发射所述第一波段内的所述光、所述第二波段内的所述光、以及所述第三波段内的所述光各自作为穿过所述第一偏振分离器的光学表面的第一偏振光；并且
所述波长选择延迟膜设置在所述第一偏振分离器与所述第三偏振分离器之间，并且选择性地旋转选自于进入所述波长选择延迟膜的所述第二波段和所述第三波段的所述第二波段内的所述光的偏振方向并且将所述第二波段内的所述光发射至所述第三偏振分离器。
14.根据权利要求12所述的投影显示装置，其中，
从所述光源部发射所述第一波段内的所述光、所述第二波段内的所述光、以及所述第三波段内的所述光各自作为由所述第一偏振分离器的光学表面反射的第二偏振光；并且
所述波长选择延迟膜设置在所述第一偏振分离器与所述第三偏振分离器之间，并且选择性地旋转选自于进入所述波长选择延迟膜的所述第二波长和所述第三波段的所述第三波段内的所述光的偏振方向并且将所述第三波段内的所述光发射至所述第三偏振分离器。
15.根据权利要求11所述的投影显示装置，其中，所述第一偏振分离器被设置成允许所述第二波段内的所述光进入所述第一入射表面并且允许所述第一波段内的所述光和所述第三波段内的所述光进入所述第二入射表面。
16.根据权利要求15所述的投影显示装置，其中，
从所述光源部发射所述第一波段内的所述光、所述第二波段内的所述光、以及所述第三波段内的所述光各自作为穿过所述第一偏振分离器的光学表面的第一偏振光；并且
所述波长选择延迟膜设置在所述光源与所述第一偏振分离器的所述第二入射表面之间，并且选择性地旋转选自于进入所述波长选择延迟膜的所述第一波段和所述第三波段的所述第三波段内的所述光的偏振方向并且将所述第三波段内的所述光发射至所述第一偏振分离器。
17.根据权利要求15所述的投影显示装置，其中，
从所述光源部发射所述第一波段内的所述光、所述第二波段内的所述光、以及所述第三波段内的所述光各自作为由所述第一偏振分离器的光学表面反射的第二偏振光；并且
所述波长选择延迟膜设置在所述光源与所述第一偏振分离器的所述第二入射表面之间，并且选择性地旋转选自于进入所述波长选择延迟膜的所述第一波段和所述第三波段的所述第三波段内的所述光的偏振方向并且将所述第三波段内的所述光发射至所述第一偏振分离器。
18.根据权利要求11所述的投影显示装置，其中，所述第一偏振分离器包括偏振光束分离器。
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