CN114930243A - 光学系统 - Google Patents

Abstract

提供的此光学系统具有：第一光学系统，其具有用于将包括多种颜色光的光的偏振方向与预定偏振方向对准、并产生包括多种颜色光的照明光的偏振转换元件；第一偏振旋转元件，布置在第一光学系统内的第一光瞳位置处，并且包括第一分割区域和第二分割区域，第一分割区域和第二分割区域相对于从偏振转换元件射出的多种颜色光中的第一颜色光具有彼此不同的偏振特性；偏振器，在第一光学系统内布置在偏振转换元件和第一偏振旋转元件之间，并减少在从偏振转换元件射出的光中包括的除预定偏振方向之外的偏振方向上的光；以及多个光阀，每个光阀由包括在由第一光学系统产生的照明光中的多种颜色光中的至少第一颜色光照明。

Description

光学系统

技术领域

本公开涉及一种适用于投影仪等的光学系统。

背景技术

执行全彩显示的投影仪的类型的示例包括使用用于R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的各种颜色光的一个公共光阀的单板类型，以及使用用于三种颜色光的不同光阀的三板类型，等等(参见PTL 1至4)。而当连续使具有短波长的蓝色光入射在一个光阀上时，该光阀会劣化。PTL 1提议对蓝色光使用两个光阀，由此延长光阀的寿命。

引文列表

专利文献

[PTL 1]日本未经审查的专利申请公开号2018-13655

[PTL 2]日本未经审查的专利申请公开号2001-324762

[PTL 3]日本未经审查的专利申请公开号2008-165058

[PTL 4]日本未经审查的专利申请公开号2006-343721

公开内容

例如，在使用两个蓝色光光阀来延长光阀寿命的情形中，很难在简单地将蓝色光拆分为两个的配置中提高对比度。

希望提供一种能够改善对比度的光学系统。

根据本公开实施例的光学系统包括：第一光学系统，其包括将包括多种颜色光的光的偏振方向与预定偏振方向对准的偏振转换元件，所述偏振转换元件产生包括多种颜色光的照明光；第一偏振旋转元件，其布置在所述第一光学系统内的第一光瞳位置处，并且包括第一分割区域和第二分割区域，其中第一分割区域和第二分割区域相对于从偏振转换元件射出的多种颜色光中的第一颜色光具有彼此不同的偏振特性；偏振器，其在所述第一光学系统内布置在所述偏振转换元件和所述第一偏振旋转元件之间，所述偏振器减少在从所述偏振转换元件射出的光中包括的除预定偏振方向以外的偏振方向上的光；以及多个光阀，每个光阀由包括在由第一光学系统产生的照明光中的多种颜色光中的至少第一颜色光照明。

在根据本公开的一个实施例的光学系统中，包括具有彼此不同的偏振特性的第一分割区域和第二分割区域的第一偏振旋转元件被布置在第一光学系统内的第一瞳孔位置处，并且，在第一光学系统内设置偏振器，该偏振器减少在从偏振转换元件射出的光中包括的除预定偏振方向以外的偏振方向上的光。

附图说明

[图1]是示意性地示出根据本公开第一实施例的光学系统的总体配置示例的配置图。

[图2]是示意性地示出根据第一实施例的光学系统中的荧光体轮的示例的配置图。

[图3]是示出根据第一实施例的光学系统中的第一区域分割波长选择性波片的配置和作用的示例的说明图。

[图4]是示出根据第一实施例的光学系统中的第二区域分割波长选择性波片的配置和作用的示例的说明图。

[图5]是示意性地示出根据第一实施例的光学系统的期望配置示例的总体配置的配置图。

[图6]是示出在图5所示的配置示例中产生的返回光的光路的第一示例的说明图。

[图7]是示出在图5所示的配置示例中产生的返回光的光路的第二示例的说明图。

[图8]是示出在图5所示的配置示例中产生的返回光的光路的第三示例的说明图。

[图9]是示出在图5所示的配置示例中产生的返回光的光路的第四示例的说明图。

[图10]是示意性地示出根据第二实施例的光学系统的主要部分的配置示例的配置图。

[图11]是示出根据第二实施例的光学系统中的区域分割波长选择性镜的透射特性的示例的特性图。

[图12]是示出在根据第二实施例的光学系统中产生的返回光的光路的示例的说明图。

[图13]是示意性地示出根据第三实施例的光学系统的主要部分的配置示例的配置图。

[图14]是示出根据第三实施例的光学系统中的区域分割波长选择性镜的反射特性的示例的特性图。

[图15]是示出在根据第三实施例的光学系统中产生的返回光的光路的示例的说明图。

[图16]是示意性地示出根据第四实施例的光学系统的主要部分的配置示例的配置图。

[图17]是示意性地示出第一区域分割波长选择性波片的区域分割图案的第一修改示例的说明图。

[图18]是示意性地示出第一区域分割波长选择性波片的区域分割图案的第二修改示例的说明图。

[图19]是示意性地示出第一区域分割波长选择性波片的区域分割图案的第三修改示例的说明图。

[图20]是示意性地示出第一区域分割波长选择性波片的区域分割图案的第四修改示例的说明图。

[图21]是示意性地示出第一区域分割波长选择性波片的区域分割图案的第五修改示例的说明图。

[图22]是示意性地示出第一区域分割波长选择性波片的区域分割图案的第六修改示例的说明图。

具体实施方式

以下，参考附图详细描述本公开的实施例。需要注意的是，描述按以下顺序给出。

0.比较示例

1.第一实施例(包括区域分割的偏振旋转元件的光学系统)

1.1根据第一实施例的光学系统的配置和作用(图1至图4)

1.2根据第一实施例的光学系统的期望配置示例(图5)

1.3效果

2.第二实施例(包括减少不必要光的波长选择性反射元件的光学系统)(图6至12)

3.第三实施例(包括减少不必要光的波长选择性反射元件的光学系统)(图13至15)

4.第四实施例(包括减少不必要光的吸收型偏振器的光学系统)(图16)

5.第五实施例(偏振旋转元件的分割结构的变化)(图17至22)

6.其他实施例

<0.比较示例>

(根据比较示例的光学系统的概述和问题)

在用于投影仪等的光学系统中，已知包括多个光阀的配置。在这样的光学系统中，在针对所述多个光阀拆分照明光的情形中，通常使用波长或偏振的作用。例如，PTL 1(日本未经审查的专利申请公开号2018-13655)公开了一种配置示例，其中波长选择性波片用于针对两个光阀拆分蓝色带中的光。这会将容易导致光阀劣化的蓝带光减少一半，由此延长整个光学系统的寿命。

然而，在PTL 1中公开的配置示例中，可以针对两个光阀拆分蓝色带中的光，但是从各个光阀射出的偏振光彼此正交。这意味着无法通过在随后的投影光学系统中使用后偏振器来增加对比度，这会导致实现高对比度方面的问题。而通过使用二向色镜或二向色棱镜代替波长选择性波片可以提供类似的配置。但是，使用二向色镜的波长分离(颜色分离)需要在分离的波长区域附近具有陡然的分离特性，并且制造难度极高。

此外，如由PTL 2(日本未经审查的专利申请公开号2001-324762)提出的技术，还知道一种通过利用瞳孔分布实现高波长分离效率的方法。然而，在该方法中，单个板(单个光阀)通过各种颜色的滤色器进行场顺序驱动，这导致整体光利用效率降低，即使波长分离效率是有利的。

鉴于上述情况，本公开提出了一种使用瞳孔共轭的光分离以及光合成的新技术作为光拆分方法。考虑了使用本技术的各种方法，并且本技术具有以下优点。

1.可以消除从各个光阀射出的光的正交状态，并且对准偏振方向。因此，提供后偏振器或后1/4波片可以提高对比度。

2.可以显著提高效率。特别地，波长分离效率保持高于波长选择性波片，这使得整体提高光利用效率成为可能。此外，可以对在该状态下从各个光阀射出的光选择性地提供后偏振器作用，并且可以增加对比度。

在以下各实施例中，描述了将根据本公开的技术的光学系统应用于投影仪的配置示例。然而，本公开的技术不仅适用于投影仪，还适用于曝光装置等。

<1.第一实施例>

[1.1根据第一实施例的光学系统的配置和作用]

(光学系统概述)

图1示意性地示出根据本公开第一实施例的光学系统的总体配置示例。

第一实施例给出了使用两个光阀的配置示例。在第一实施例中，为了抑制由蓝色光引起的光阀中的劣化，针对两个光阀拆分蓝色光，以将蓝色光的量减少一半，由此实现寿命的增加。除此之外，目的也是为了增加对比度。

此外，在第一实施例中，描述了多种颜色光包括第一至第三颜色光的情况。第一至第三颜色光中的每一种是例如R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的颜色光中的任一种。在第一实施例中，例如，蓝色光对应于本公开的技术中的“第一颜色光”的具体示例；例如，绿色光对应于本公开的技术中的“第二颜色光”的具体示例；并且，例如，红色光对应于本公开的技术中的“第三颜色光”的具体示例。

如图1所示，根据第一实施例的光学系统包括照明光学系统1和投影光学系统2。此外，根据第一实施例的光学系统包括位于照明光学系统1和投影光学系统2之间的光路上的第一光阀31和第二光阀32、以及PBS(偏振分束器)41。

照明光学系统1包括蓝色光源10、荧光体轮11、聚光透镜12、QWP(1/4波片)13、波长选择性PBS 14、陷波滤波器15、透镜阵列16、PS转换器17、第一区域分割波长选择性波片51和中继透镜18。

投影光学系统2包括多个透镜21、第二区域分割波长选择性波片52和后偏振器22。

需要注意的是，在图1中，与纸面正交的方向被设置为对于PBS 41的S偏振光，而与光轴正交且与纸面平行的方向被设置为对于PBS 41的P偏振光。此外，视情况而定，与对于PBS 41的S偏振光相对应的方向被称为Z方向，与对于PBS 41的P偏振光相对应的方向被称为Y方向。这同样适用于以下其他附图。此外，这也适用于以下其他实施例。

照明光学系统1对应于本公开的技术中“第一光学系统”的具体示例。投影光学系统2对应于本公开的技术中的“第二光学系统”的具体示例。第一区域分割波长选择性波片51对应于本公开的技术中的“第一偏振旋转元件”的具体示例。第二区域分割波长选择性波片52对应于本公开的技术中的“第二偏振旋转元件”的具体示例。PS转换器17对应于本公开的技术中的“偏振转换元件”的具体示例。

照明光学系统1产生照明光，其包括相互不同波长带中的多种颜色光。照明光学系统1具有波长分离作用，以将至少一个波长带中的光分离成多种颜色光。照明光学系统1产生R、G和B的颜色光作为所述多种颜色光，并将所述颜色光向PBS 41射出。

第一区域分割波长选择性波片51布置在照明光学系统1的瞳孔位置P1处。第一区域分割波长选择性波片51包括具有相互不同的偏振作用的多个分割区域。第一区域分割波长选择性波片51中的多个分割区域例如是稍后描述的图3中所示的区域A和区域B。

第一光阀31和第二光阀32例如各自至少由多种颜色光中的蓝色光照明。PBS 41根据偏振方向，使来自照明光学系统1的每种颜色光入射在第一光阀31或第二光阀32中的至少一个上。PBS 41通过按照偏振的不同拆分蓝色光，使蓝色光入射在第一光阀31和第二光阀32上。此外，PBS 41例如使绿色光入射在第一光阀31和第二光阀32中的一个光阀(第一光阀31)上。此外，PBS 41例如使红色光入射在第一光阀31和第二光阀32中的另一光阀(第二光阀32)上。此外，PBS 41根据偏振方向，将由第一光阀31和第二光阀32调制的每种颜色光向投影光学系统2射出。

例如，第一光阀31和第二光阀32各自根据图像信号调制多种颜色光中的至少一种颜色光。

由第一光阀31和第二光阀32调制后的每种颜色光经由PBS 41入射在投影光学系统2上。投影光学系统2将由第一光阀31和第二光阀32产生的图像投影到投影平面上，诸如未示出的屏幕。

第二区域分割波长选择性波片52布置在投影光学系统2的瞳孔位置P2处。第二区域分割波长选择性波片52包括具有相互不同偏振作用的多个分割区域。第二区域分割波长选择性波片52中的多个分割区域例如是稍后描述的图4中所示的区域A′和区域B′。

照明光学系统1的瞳孔位置P1和投影光学系统2的瞳孔位置P2彼此共轭。第一区域分割波长选择性波片51中的多个分割区域中的每个分割区域和第二区域分割波长选择性波片52中的多个分割区域中的每个分割区域彼此共轭。

照明光学系统1的瞳孔位置P1对应于本公开的技术中“第一瞳孔位置”的具体示例。投影光学系统2的瞳孔位置P2对应于本公开的技术中的“第二瞳孔位置”的具体示例。

应注意，本公开的技术中的“第一瞳孔位置”可以是第一瞳孔位置附近的位置。因此，本公开的技术中的“第一偏振旋转元件”(第一区域分割波长选择性波片51)可以布置在第一瞳孔位置(瞳孔位置P1)附近的位置。然而，在本公开的技术中，第一偏振旋转元件优选地在“第一光学系统”(照明光学系统1)内布置在“偏振转换元件”(PS转换器17)和中继透镜18之间的光路上。

应注意，本公开的技术中的“第二瞳孔位置”可以是第二瞳孔位置附近的位置。因此，本公开的技术中的“第二偏振旋转元件”(第二区域分割波长选择性波片52)可以布置在第二瞳孔位置(瞳孔位置P2)附近的位置。然而，在本公开的技术中，第二偏振旋转元件优选地在“第二光学系统”(投影光学系统2)内布置在光圈(aperture)位置之前和之后的两个透镜之间的光路上。

后偏振器22布置在第二区域分割波长选择性波片52的射出光路中。

(每个组件的详细配置和作用)

图2示意性地示出荧光体轮11的配置示例。图3示出第一区域分割波长选择性波片51的配置和作用的示例。图4示出第二区域分割波长选择性波片52的配置和作用的示例。

例如，蓝色光源10是蓝色激光器。荧光体轮11具有荧光体区域111和偏振保持扩散器区域112，如图2所示。通过用蓝色光作为激发光照射荧光体区域111获得黄色(Ye)光。偏振保持扩散器区域112不具有偏振作用，而是具有对于蓝色光的反射作用。因此，通过时间重复黄、蓝、黄、蓝……而获得的时间平均白色光束从荧光体轮11射出。

从蓝色光源10发射的蓝色光被波长选择性PBS 14反射，然后穿过1/4波片13以转换为圆偏振光，并且圆偏振光经由聚光透镜12入射在荧光体轮11上。从荧光体轮11射出的光再次穿过1/4波片13，以转换为对于波长选择性PBS 14的P偏振光。此后，P偏振光由波长选择性PBS 14射出到透射侧。此外，从荧光体轮11提取的黄色光被类似地反射，然后由波长选择性PBS 14射出到透射侧。由荧光体轮11产生的黄色光处于非偏振状态，并且波长选择性PBS 14具有透射全部黄色光的作用。

从波长选择性PBS 14射出的蓝色光和黄色光穿过陷波滤波器15和透镜阵列16，然后穿过PS转换器17，由此将其偏振状态与预定方向(这里，例如，Y方向上的偏振光(P偏振光))对准。具有图3所示的特性的第一区域分割波长选择性波片51被布置在形成照明光学系统1的紧接其后的光瞳(第一光瞳)的部分中。

图3示出第一区域分割波长选择性波片51的配置和作用的示例。第一区域分割波长选择性波片51包括第一分割区域和第二分割区域，并且第一分割区域和第二分割区域具有例如相对于蓝色光的相互不同的偏振特性。例如，图3中的区域A对应于本公开的技术中的“第一分割区域”的具体示例，区域B对应于本公开的技术中的“第二分割区域”的具体示例。

例如，在第一区域分割波长选择性波片51中，上半部分(区域A)是倾斜45度且仅作用于绿色的1/2波片，下半部分(区域B)是倾斜45度且作用于绿色和蓝色的1/2波片。应注意，在图3中，白色小圆形部分是此瞳孔中的照明分布。这同样适用于与其他瞳孔部分相关的图示。在第一区域分割波长选择性波片51中，当对照明光施加波片作用时，红色光的偏振光不在任何区域中旋转以成为Y方向上的偏振光(P偏振光)。此外，绿色光的偏振光在任何区域中旋转90度以成为Z方向上的偏振光(S偏振光)。此外，蓝色光的偏振光处于非旋转偏振光(Y方向上的偏振光(P偏振光))和旋转90度的偏振光(Z方向上的偏振光(S偏振光))的混合状态。

需要注意的是，第一区域分割波长选择性波片51的偏振特性不限于上述特性，也可以具有其他配置。例如，在第一区域分割波长选择性波片51中，上半部分(区域A)可以是倾斜45度且作用于红色和蓝色的1/2波片，下半部分(区域B)可以是倾斜45度且仅作用于红色的1/2波片。在这种情形中，在第一区域分割波长选择性波片51中，绿色光的偏振光不在任何区域中旋转。此外，红色光的偏振光在任何区域中旋转90度。此外，蓝色光的偏振光处于非旋转偏振光和旋转90度的偏振光的混合状态。

当每种颜色的光通量在穿过第一区域分割波长选择性波片51后经由中继透镜18到达PBS 41时，每种颜色光根据各自偏振状态，被选择性地引导到第一光阀31和第二光阀32。红色光为P偏振光，并且到达第二光阀32。绿色光为S偏振光，并且到达第一光阀31。蓝色光处于P偏振光和S偏振光的混合状态，并且蓝色光的一半到达第一光阀31和第二光阀32中的每一个。在反射性液晶用于第一光阀31和第二光阀32的情形中，在每个光阀上执行白色显示导致每个偏振光的旋转，这将每个入射偏振光改变为正交状态下的射出偏振光。因此，在第一光阀31中，红色光和蓝色光被射出为S偏振光，并且在第二光阀32中，蓝色光和红色光被射出为P偏振光。因此，执行白色显示导致穿过PBS 41后的所有光被射出到投影光学系统2侧。

通常，由于偏振膜的特性，PBS 41具有Rp(反射的P偏振分量)略大于Ts(透射的S偏振分量)的趋势。因此，与第一光阀31侧相比，在第二光阀32侧形成对比度的可能性较小。其中一个原因是，在黑色显示期间，由第二光阀32产生的P偏振光比由第一光阀31产生的S偏振光更多地泄漏到投影光学系统2侧。在仅使用一个光阀的单板配置的情形中，通过使用仅对比度提高的第一光阀31侧来进行配置；然而，使用两个光阀的两板配置的情形是显著削弱对比度的因素。因此，为了在照明光学系统1的F数约为F/2.5到3的情形中(以及在包括陷波滤波器15的情形中)实现约1000:1的对比度，需要通过后偏振器22(PBS 41射出之后的分析器)对准偏振方向并提高对比度。

在根据第一实施例的光学系统中，在后偏振器22紧跟在PBS 41之后布置的情形中，由于蓝色光的偏振状态是正交的，因此光量减少了一半。这是通过使用瞳孔的共轭作用而得到改善的，这是根据第一实施例的光学系统的最大特征。

即，在根据第一实施例的光学系统中，第二区域分割波长选择性波片52布置在从PBS 41射出之后的投影光学系统2的瞳孔(第二瞳孔)位置P2处。

图4示出第二区域分割波长选择性波片52的配置和作用的示例。第二区域分割波长选择性波片52包括第三分割区域和第四分割区域，并且第三分割区域和第四分割区域例如相对于蓝色光具有相互不同的偏振特性。例如，图4中的区域A’对应于本公开的技术中的“第三分割区域”的具体示例，区域B’对应于本公开的技术中的“第四分割区域”的具体示例。

投影光学系统2的瞳孔与照明光学系统1的瞳孔共轭，并且由于已经经过光阀反射，所以针对每个共轭部分提供区域垂直反转。因此，如图4所示，与第一区域分割波长选择性波片51的区域A共轭的区域是第二区域分割波长选择性波片52的下部区域A’，与第一区域分割波长选择性波片51的区域B共轭的区域是第二区域分割波长选择性波片52的上部区域B’。共轭是指已经穿过第一区域分割波长选择性波片51的区域A的光必定会穿过第二区域分割波长选择性波片52的区域A’，以及已经穿过第一区域分割波长选择性波片51的区域B的光必定会穿过第二区域分割波长选择性波片52的区域B′。因此，混合状态下的蓝色光的P偏振光和S偏振光分别选择性地入射在区域B′和区域A′。此后，蓝色光的偏振光在区域A'中不转换，并且蓝色光的偏振光在区域B'中旋转90度。此外，在任何区域中，红色光的偏振光不旋转，并且绿色光的偏振光旋转90度，从而将穿过第二区域分割波长选择性波片52后的各种颜色光的偏振光与S偏振光对准。

需要注意的是，第二区域分割波长选择性波片52的偏振特性不限于上述特性，也可以具有其他配置。例如，在第二区域分割波长选择性波片52中，区域A'可以是倾斜45度并作用于红色和蓝色的1/2波片，区域B'可以是倾斜45度且仅作用于红色的1/2波片。在这种情形中，在第二区域分割波长选择性波片52中，绿色光的偏振光在任何区域中不旋转。此外，红色光的偏振光在任何区域中旋转90度。此外，蓝色光的偏振光在区域A'中旋转90度，但在区域B'中不旋转。

后偏振器22被布置成切断已经穿过第二区域分割波长选择性波片52后的P偏振光，这使得可以提高对比度。在模拟根据第一实施例的光学系统的实验系统中，作为实验结果，在F/2.5处获得了约1000:1的白色对比度，并且蓝色光的光量能够被拆分成各约一半分别用于第一光阀31和第二光阀32。因此，证实了所假设的作用已被展示出来。

在根据第一实施例的光学系统中，在荧光体轮11中发射黄色光时，绿色光被选择性地引导到第一光阀31侧，红色光被选择性地引导到第二光阀32侧。此外，在从荧光体轮11射出蓝色光时，蓝色光的一半被引导到第一光阀31和第二光阀32中的每一个。在每个光阀中，在对应于每种颜色光的时间期间执行每种颜色光的谐调输出。也就是说，为了在将蓝色光拆分为两个的同时增强对比度，使用了瞳孔共轭。如上所述，主要目的是通过将造成光阀寿命缩短的蓝色光拆分为两个以将入射光量减少一半，来显著延长整个光学系统的寿命。从这个意义上讲，将光拆分为两个的理想波长为500nm或更小。

应注意，相对于根据第一实施例的光学系统的配置的比较示例是PTL 3(日本未审查专利申请公开号2008-165058)中描述的投影仪。在PTL 3所述的投影仪中，在投影光学系统内的瞳孔附近布置经区域分割的延迟板，并在投影光学系统内通过偏振将光拆分为两个。然而，简单地在投影光学系统内通过偏振拆分光，和像根据第一实施例的光学系统那样在与照明光学系统1的瞳孔中分割的区域共轭的部分上施加区域分割偏振作用之间，存在质量上的差异。也就是说，在前者中，对由任何光阀产生的光也施加相等的偏振作用。相比之下，后者的特点是，使用共轭关系使得可以仅对到达特定光阀的光施加特定的偏振作用。

[1.2根据第一实施例的光学系统的期望配置示例]

图5示意性地示出根据第一实施例的光学系统的期望配置示例的总体配置。

图5所示的光学系统包括照明光学系统1A，以代替图1所示的光学系统中的照明光学系统1。除了照明光学系统1的配置之外，照明光学系统1A进一步包括预偏振器50。

在照明光学系统1A中，预偏振器50布置在PS转换器17和第一区域分割波长选择性波片51之间。预偏振器50是减少从PS转换器17射出的光中包括的除预定偏振方向(图5的示例中的P偏振光)之外的偏振方向上的光的偏振器。例如，为了提供有利的整流作用和增加消光比，优选使用反射性金属结构的线栅作为预偏振器50。在PS转换器17和第一区域分割波长选择性波片51之间布置预偏振器50使得能够减少未被PS转换器17对准的除预定偏振方向之外的偏振方向上的光。这使得对比度的进一步改善成为可能。

[1.3效果]

如上所述，根据第一实施例的光学系统，包括具有相互不同偏振作用的多个分割区域的第一区域分割波长选择性波片51布置在照明光学系统1的瞳孔位置P1处，并且包括具有相互不同偏振作用的多个分割区域的第二区域分割波长选择性波片52布置在与第一瞳孔位置共轭的投影光学系统2的瞳孔位置P2处，这使得能够实现对比度的改善。

根据第一实施例的光学系统，除了预期提高对比度之外，还可以通过将投影光学系统2中的最终射出光的偏振光对准在一个方向上来防止投影平面上的颜色不均匀。此外，在相对于一个PBS 41使用两个光阀的状态下，对比度被增强，这使得能够缩小整个光学系统的尺寸。

此外，根据第一实施例的光学系统，在照明光学系统1A(图5)中，布置减少在从PS转换器17射出的光中的除预定偏振方向之外的偏振方向上的光的预偏振器50使得能够进一步实现对比度的改善。

需要注意的是，本文描述的效果只是示例性的，而不是限制性的，并且可以还有其他效果。这同样适用于以下其他实施例的效果。

<2.第二实施例>

接下来，描述根据本公开第二实施例的光学系统。应注意，在以下描述中，与根据上述第一实施例的光学系统的组件基本相同的组件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其描述。

如上所述，在根据第一实施例的光学系统中，如图5所示的配置示例中，在PS转换器17和第一区域分割波长选择性波片51之间布置预偏振器50使得能够实现对比度的改善。而在布置预偏振器50的情形中，有可能来自第一光阀31或第二光阀32的返回光会变成由预偏振器50反射的不必要光，并且作为照明光再次返回到第一光阀31或第二光阀32。在根据第二实施例的光学系统中，描述了一种减少不必要光的产生的配置。在描述根据第二实施例的光学系统的配置之前，首先描述产生不必要光的原理。

(产生不必要光的原理)

图6至8示出在图5所示的配置示例中所产生的返回光的光路的第一至第三示例。

需要注意的是，图6至8均仅示出用于说明所需的主要部分的配置。而且，图6到8例示了相对于图5所示的配置示例，PS转换器17将入射光与S偏振光对准作为预定偏振方向的情形。红色光、绿色光和蓝色光的各种颜色光作为S偏振光入射在第一区域分割波长选择性波片51上。在图6到8中，预偏振器50被配置为仅透射S偏振光，并反射在除S偏振光之外的偏振方向上的光。在图6到8中，第一区域分割波长选择性波片51被配置为在所有区域中将红色光的偏振光旋转90度，并且在所有区域中不旋转绿色光的偏振光。而且，在图6到8中，第一区域分割波长选择性波片51被配置为在上部区域(图3中的区域A)中将蓝色光的偏振光旋转90度，并且在下部区域(图3中的区域B)中不执行旋转。

首先，参考图6对红色光和绿色光的每一个的返回光进行描述。第一区域分割波长选择性波片51针对红色光在所有区域中旋转偏振光，因此跨所有区域从第一区域分割波长选择性波片51射出P偏振的红色光。P偏振的红色光穿过中继透镜18，同时保持为P偏振光，以经由PBS 41到达第二光阀32。第二光阀32在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，红色光被第二光阀32反射，同时保持为P偏振光，并且成为再次返回到第一区域分割波长选择性波片51的P偏振的返回光。第一区域分割波长选择性波片51在所有区域中针对红色光旋转偏振光，并且因此P偏振的返回光成为S偏振的返回光以到达预偏振器50。预偏振器50被配置为透射S偏振光，并且因此S偏振的返回光照原样穿过预偏振器50。因此，对于红色光，没有产生不必要光。

对于绿色光，第一区域分割波长选择性波片51针对绿色光在所有区域中不旋转偏振光，并且因此跨所有区域从第一区域分割波长选择性波片51射出S偏振的绿色光。S偏振的绿色光束传播通过中继透镜18，同时保持为S偏振光以到达第一光阀31。第一光阀31在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，绿色光被第一光阀31反射，同时保持为S偏振光，并且成为S偏振的返回光，再次返回到第一区域分割波长选择性波片51。第一区域分割波长选择性波片51在所有区域中针对绿色光不旋转偏振光，并且因此S偏振的返回光照原样到达预偏振器50。预偏振器50被配置为透射S偏振光，并且因此S偏振的返回光照原样穿过预偏振器50。因此，对于绿色光，没有产生不必要光。也就是说，在图6的配置中，对于红色光和绿色光的返回光，没有产生不必要光。

接下来，参考图7和8给出蓝色光的返回光的描述。

首先，参考图7，描述在穿过第一区域分割波长选择性波片51的上部区域后返回到下部区域的蓝色光的返回光。第一区域分割波长选择性波片51在上部区域中针对蓝色光旋转偏振光，并且因此从第一区域分割波长选择性波片51的上部区域射出P偏振的蓝色光。P偏振的蓝色光穿过中继透镜18，同时保持为P偏振光，以经由PBS 41到达第二光阀32。第二光阀32在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，蓝色光被第二光阀32反射，同时保持为P偏振光，并且成为返回到第一区域分割波长选择性波片51的下部区域的P偏振的返回光。第一区域分割波长选择性波片51在下部区域中针对蓝色光不旋转偏振光，并且因此P偏振的返回光到达预偏振器50，同时保持为P偏振光。预偏振器50被配置为透射S偏振光并且反射P偏振光，并且因此P偏振的返回光成为具有由预偏振器50反射的足够光量且再次返回到第二光阀32的不必要光。

接下来，参考图8，描述在穿过第一区域分割波长选择性波片51的下部区域之后返回到上部区域的蓝色光的返回光。第一区域分割波长选择性波片51在下部区域中针对蓝色光不旋转偏振光，并且因此从第一区域分割波长选择性波片51的下部区域射出S偏振的蓝色光。S偏振的蓝色光传播通过中继透镜18，同时保持为S偏振光以到达第一光阀31。第一光阀31在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，蓝色光被第一光阀31反射，同时保持为S偏振光，并且成为返回到第一区域分割波长选择性波片51的上部区域的S偏振的返回光。第一区域分割波长选择性波片51在上部区域中针对蓝色光旋转偏振光，并且因此使其成为P偏振的返回光并且到达预偏振器50。预偏振器50被配置为透射S偏振光并且反射P偏振光，并且因此P偏振的返回光成为具有由预偏振器50反射的足够光量且再次返回到第一光阀31的不必要光。

图9示出在图5所示的配置示例中产生的返回光的光路的第四示例。

需要注意的是，图9仅示出说明所需的主要部分的配置。而且，图9例示了PS转换器17将入射光与P偏振光对准作为预定偏振方向的情形，类似于图5中所示的配置示例。红色光、绿色光和蓝色光的各种颜色光作为P偏振光入射在第一区域分割波长选择性波片51上。在图9中，预偏振器50被配置为仅透射P偏振光，并且反射在除P偏振光之外的偏振方向上的光。在图9中，第一区域分割波长选择性波片51被配置为在上部区域(图3中的区域A)中将蓝色光的偏振光旋转90度，并且在下部区域(图3中的区域B)中不执行旋转。

图9示出在穿过第一区域分割波长选择性波片51的上部区域后返回到下部区域的蓝色光的返回光的光路。第一区域分割波长选择性波片51在上部区域中针对蓝色光旋转偏振光，并且因此从第一区域分割波长选择性波片51的上部区域射出S偏振的蓝色光。S偏振的蓝色光穿过中继透镜18，同时保持为S偏振光，以经由SBS 41到达第一光阀31。第一光阀31在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，蓝色光被第一光阀31反射，同时保持为S偏振光，并且成为再次返回到第一区域分割波长选择性波片51的下部区域的S偏振的返回光。第一区域分割波长选择性波片51在下部区域中针对蓝色光不旋转偏振光，并且因此S偏振的返回光到达预偏振器50，同时保持为S偏振光。预偏振器50被配置为透射P偏振光并且反射S偏振光，并且因此S偏振的返回光成为具有由预偏振器50反射的足够光量且再次返回到第一光阀31的不必要光。

如上所述，在根据第一实施例的光学系统中，在预偏振器50被配置为布置在PS转换器17和第一区域分割波长选择性波片51之间的情形中，无论从PS转换器17射出的偏振光的方向是S偏振光还是P偏振光，都会产生蓝色光的不必要光。这尤其会导致对比度的黑电平的恶化，从而影响投影图像。

(根据第二实施例的光学系统的配置和作用)

图10示意性地示出根据第二实施例的光学系统的主要部分的配置示例。

需要注意的是，图10仅示出说明所需的主要部分的配置。而且，图10例示了相对于图5所示的配置示例，PS转换器17将入射光与S偏振光对准例如作为预定偏振方向的情形。红色光、绿色光和蓝色光的各种颜色光例如作为S偏振光入射在第一区域分割波长选择性波片51上。在图10中，预偏振器50被配置为例如仅透射S偏振光，并且例如反射在除S偏振光之外的偏振方向上的光。在图10中，例如，第一区域分割波长选择性波片51被配置为在所有区域中将红色光的偏振光旋转90度，并且在所有区域中不旋转绿色光的偏振光。而且，在图10中，例如，第一区域分割波长选择性波片51被配置为在上部区域(图3中的区域A)中将蓝色光的偏振光旋转90度，并且在下部区域(图3中的区域B)中不执行旋转。

根据第二实施例的光学系统包括照明光学系统1B，以代替图5所示的照明光学系统1A。除了照明光学系统1A的配置之外，照明光学系统1B进一步包括区域分割波长选择性镜180。区域分割波长选择性镜180对应于本公开的技术中的“波长选择性反射元件”的具体示例。

区域分割波长选择性镜180布置在第一区域分割波长选择性波片51与第一光阀31和第二光阀32中的每一光阀之间的光路上。在图11的配置示例中，中继透镜18包括第一透镜181和第二透镜182。区域分割波长选择性镜180布置在中继透镜18中的第一透镜181和第二透镜182之间的光路上。

区域分割波长选择性镜180是波长选择性反射元件，其减少从第一光阀31或第二光阀32中的至少一个光阀返回到预偏振器50的蓝色光的返回光。区域分割波长选择性镜180被布置成相对于第一区域分割波长选择性波片51与第一光阀31和第二光阀32中的每一光阀之间的光路的光轴倾斜。

图11示出根据第二实施例的光学系统中的区域分割波长选择性镜的透射特性的示例。区域分割波长选择性镜180是在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域(图3中的区域A)或下部区域(图3中的区域B)中的至少一个分割区域相对应的区域中具有波长依赖性的偏振二向色板。因此，区域分割波长选择性镜180可以布置在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域或下部区域中的至少一个分割区域相对应的区域中。

在图10的配置示例中，区域分割波长选择性镜180具有仅针对与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域相对应的区域存在如图11所示的波长依赖性的特性。也就是说，在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域相对应的区域中，例如，区域分割波长选择性镜180对于S偏振光具有透射红色光和绿色光以及反射蓝色光的特性。此外，在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域相对应的区域中，例如，区域分割波长选择性镜180对于P偏振光具有透射红色光、绿色光和蓝色光的特性。此外，在与第一区域分割波长选择性波片51中的下部区域相对应的区域中，例如，区域分割波长选择性镜180具有与偏振方向无关地透射红色光、绿色光和蓝色光的特性。以这种方式，在与第一区域分割波长选择性波片51中的下部区域相对应的区域中，无论偏振方向如何，都足以透射每种颜色光，并且因此，跨所有区域具有波长依赖性的区域分割波长选择性镜180可以被配置为仅布置在与第一区域分割波长选择性波片51的上部区域相对应的区域中。

图12示出在根据第二实施例的光学系统中产生的返回光的光路的示例。

在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域和下部区域中的一个分割区域相对应的区域中，区域分割波长选择性镜180透射所有的来自一个分割区域的多种颜色光。此外，在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域和下部区域中的一个分割区域相对应的区域中，区域分割波长选择性镜180反射从第一光阀31或第二光阀32中的至少一个光阀返回到第一区域分割波长选择性波片51的蓝色光的返回光。此外，在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域和下部区域中的另一分割区域相对应的区域中，区域分割波长选择性镜180透射所有的来自所述另一分割区域的多种颜色光。

图12示出去除上文参考图8所述的由穿过第一区域分割波长选择性波片51的下部区域后返回到上部区域的蓝色光的返回光导致的不必要光的状态。在根据第二实施例的光学系统中，例如，如图12所示，S偏振的蓝色光从第一区域分割波长选择性波片51的下部区域射出。在与第一区域分割波长选择性波片51的下部区域相对应的区域中，区域分割波长选择性镜180照原样透射S偏振的蓝色光，并且因此S偏振的蓝色光传播通过中继透镜18，同时保持为S偏振光以到达第一光阀31。第一光阀31在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，蓝色光被第一光阀31反射，同时保持为S偏振光，并且成为返回到第一区域分割波长选择性波片51的上部区域的S偏振的返回光。这里，具有反射S偏振的蓝色光的特性的区域分割波长选择性镜180被布置在与第一区域分割波长选择性波片51的上部区域相对应的区域中，并且因此蓝色光的返回光不到达第一区域分割波长选择性波片51的上部区域，而是被反射到光路的外部。这去除了由返回到上部区域的S偏振蓝色光的返回光导致的不必要光。需要注意的是，在区域分割波长选择性镜180中的与第一区域分割波长选择性波片51的上部区域相对应的区域中，针对P偏振光透射蓝色光以到达第二光阀32。此外，区域分割波长选择性镜180具有与偏振无关地透射红色光和绿色光的特性，并且因此红色光和绿色光毫无问题地到达第一光阀31或第二光阀32。这使得选择性地仅去除成为不必要光的S偏振的蓝色光成为可能。

其他配置、作用和效果可基本上类似于根据上述第一实施例的光学系统中的配置、作用和效果。

<3.第三实施例>

接下来，描述根据本公开第三实施例的光学系统。应注意，在下文中，与根据上述第一或第二实施例的光学系统的组件基本相同的组件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其描述。

在根据第三实施例的光学系统中，描述了一种减少由于布置预偏振器50而导致的不必要光的产生的配置，与根据第二实施例的光学系统类似。

图13示意性地示出根据第三实施例的光学系统的主要部分的配置示例。

需要注意的是，图13仅示出说明所需的主要部分的配置。此外，图13例示了相对于图5所示的配置示例，PS转换器17将入射光与S偏振光对准的情形，例如作为预定偏振方向。红色光、绿色光和蓝色光的各种颜色光例如作为S偏振光入射在第一区域分割波长选择性波片51上。在图13中，预偏振器50被配置为例如仅透射S偏振光，并且例如反射在除S偏振光之外的偏振方向上的光。在图13中，例如，第一区域分割波长选择性波片51被配置为在所有区域中将红色光的偏振光旋转90度，并且在所有区域中不旋转绿色光的偏振光。此外，在图13中，例如，第一区域分割波长选择性波片51被配置为在上部区域(图3中的区域A)中将蓝色光的偏振光旋转90度，并且在下部区域(图3中的区域B)中不执行旋转。

根据第二实施例的光学系统包括照明光学系统1C，以代替图5所示的照明光学系统1A。除了照明光学系统1A的配置之外，照明光学系统1C进一步包括区域分割波长选择性镜190。区域分割波长选择性镜190对应于本公开的技术中的“波长选择性反射元件”的具体示例。

区域分割波长选择性镜190被布置在第一区域分割波长选择性波片51与第一光阀31和第二光阀32中的每一光阀之间的光路上。在图13的配置示例中，中继透镜18包括第一透镜181和第二透镜182。区域分割波长选择性镜190被布置在中继透镜18中的第一透镜181和第二透镜182之间的光路上，并且被配置为在第一透镜181和第二透镜182之间将光路弯曲90度。

区域分割波长选择性镜190是减少从第一光阀31或第二光阀32中的至少一个光阀返回到预偏振器50的蓝色光的返回光的波长选择性反射元件。区域分割波长选择性镜190被布置成相对于第一区域分割波长选择性波片51与第一光阀31和第二光阀32中的每一光阀之间的光路的光轴倾斜。

图14示出根据第三实施例的光学系统中的区域分割波长选择性镜的反射特性的示例。区域分割波长选择性镜190是在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域(图3中的区域A)或下部区域(图3中的区域B)中的至少一个分割区域相对应的区域中具有波长依赖性的偏振二向色板。因此，区域分割波长选择性镜190可以被布置在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域或下部区域中的至少一个分割区域相对应的区域中。应注意，在区域分割波长选择性镜190仅被布置在与上部区域和下部区域中的一个区域对应的区域中的情形中，在另一区域中布置全反射镜。

在图13的配置示例中，区域分割波长选择性镜190具有仅针对与第一区域分割波长选择性波片51中的下部区域相对应的区域存在如图14所示的波长依赖性的特性。也就是说，在与第一区域分割波长选择性波片51中的下部区域相对应的区域中，例如，区域分割波长选择性镜190针对P偏振光具有反射红色光和绿色光以及透射蓝色光的特性。此外，在与第一区域分割波长选择性波片51中的下部区域相对应的区域中，例如，区域分割波长选择性镜190具有针对S偏振光反射所有红色光、绿色光和蓝色光的特性。此外，在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域相对应的区域中，例如，区域分割波长选择性镜190具有与偏振方向无关地反射所有红色光、绿色光和蓝色光的特性。以这种方式，在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域相对应的区域中，无论偏振方向如何，都足以反射每种颜色光，并且因此，跨所有区域具有波长依赖性的区域分割波长选择性镜180可以被配置为仅布置在与第一区域分割波长选择性波片51的下部区域相对应的区域中。

图15示出在根据第三实施例的光学系统中产生的返回光的光路的示例。

在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域和下部区域中的一个分割区域相对应的区域中，区域分割波长选择性镜190反射所有的来自一个分割区域的多种颜色光。此外，在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域和下部区域中的一个分割区域相对应的区域中，区域分割波长选择性镜190透射从第一光阀31或第二光阀32中的至少一个光阀返回到第一区域分割波长选择性波片51的蓝色光的返回光。此外，在与第一区域分割波长选择性波片51中的上部区域和下部区域中的另一分割区域相对应的区域中，区域分割波长选择性镜190反射所有的来自另一分割区域的多种颜色光。

图15示出去除上文参考图7描述的由穿过第一区域分割波长选择性波片51的上部区域后返回到下部区域的蓝色光的返回光导致的不必要光的状态。在根据第三实施例的光学系统中，例如，如图15所示，P偏振的蓝色光从第一区域分割波长选择性波片51的上部区域射出。在与第一区域分割波长选择性波片51的上部区域相对应的区域中，区域分割波长选择性镜190照原样反射P偏振的蓝色光，并且因此P偏振的蓝色光传播通过中继透镜18，同时保持为P偏振光以到达第二光阀32。第二光阀32在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，蓝色光被第二光阀32反射，同时保持为P偏振光，并且成为返回到第一区域分割波长选择性波片51的下部区域的P偏振的返回光。这里，具有反射P偏振光的特性的区域分割波长选择性镜190被布置在与第一区域分割波长选择性波片51的下部区域相对应的区域中，并且因此蓝色光的返回光不会到达第一区域分割波长选择性波片51的下部区域，但是被透射到光路的外部。这去除了由返回到下部区域的P偏振蓝色光的返回光导致的不必要光。应当注意，在与区域分割波长选择性镜190中的第一区域分割波长选择性波片51的下部区域相对应的区域中，针对S偏振光反射蓝色光，以到达第一光阀31。此外，区域分割波长选择性镜190与偏振无关地用作针对红色光和绿色光的全反射镜，并且因此红色光和绿色光毫无问题地到达第一光阀31或第二光阀32。这使得选择性地仅去除成为不必要光的P偏振蓝色光成为可能。

其他配置、作用和效果可以基本上类似于根据上述第一实施例的光学系统中的配置、作用和效果。

<4.第四实施例>

接下来，描述根据本公开第四实施例的光学系统。应注意，在下文中，与根据上述任何第一至第三实施例的光学系统的组件基本相同的组件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其描述。

在根据第四实施例的光学系统中，描述了一种用于减少由预偏振器50的布置导致的不必要光的产生的配置，与根据第二实施例的光学系统类似。

图16示意性地示出根据第四实施例的光学系统的主要部分的配置示例。

根据第四实施例的光学系统包括照明光学系统1D，以代替图5所示的照明光学系统1A。相对于照明光学系统1A的配置而言，照明光学系统1D包括预偏振器50A，以代替预偏振器50。预偏振器50A对应于本公开的技术中的“吸收型偏振器”的具体示例。

预偏振器50A是宽带吸收型偏振器，其吸收经由第一区域分割波长选择性波片51从第一光阀31或第二光阀32中的至少一个光阀返回的蓝色光的返回光。由于预偏振器50A是吸收型偏振器，因此优选地为预偏振器50A提供诸如散热器的冷却构件500，以便冷却预偏振器50A。

需要注意的是，图16仅示出说明所需的主要部分的配置。此外，类似于图5所示的配置示例，图16例示了PS转换器17将入射光与P偏振光对准作为预定偏振方向的情形。红色光、绿色光和蓝色光的各种颜色光作为P偏振光入射在第一区域分割波长选择性波片51上。在图16中，预偏振器50A被配置为仅透射P偏振光并且吸收除P偏振光之外的偏振方向上的光。在图16中，第一区域分割波长选择性波片51被配置为在上部区域(图3中的区域A)中将蓝色光的偏振光旋转90度，并且在下部区域(图3中的区域B)中不执行旋转。

图16示出在穿过第一区域分割波长选择性波片51的上部区域后返回到下部区域的蓝色光的返回光的光路。第一区域分割波长选择性波片51在上部区域中针对蓝色光旋转偏振光，并且因此从第一区域分割波长选择性波片51的上部区域射出S偏振的蓝色光。S偏振的蓝色光穿过中继透镜18，同时保持为S偏振光，以经由SBS 41到达第一光阀31。第一光阀31在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，蓝色光被第一光阀31反射，同时保持为S偏振光的，并且成为返回到第一区域分割波长选择性波片51的下部区域的S偏振的返回光。第一区域分割波长选择性波片51在下部区域中针对蓝色光不旋转偏振光，并且因此S偏振的返回光到达预偏振器50A，同时保持为S偏振光。预偏振器50A被配置为透射P偏振光并且吸收S偏振光，并且因此S偏振的返回光被下部区域中的预偏振器50吸收，由此不产生不必要光。

此外，第一区域分割波长选择性波片51在下部区域中针对蓝色光不旋转偏振光，并且因此从第一区域分割波长选择性波片51的下部区域射出P偏振的蓝色光。P偏振的蓝色光穿过中继透镜18，同时保持为P偏振光，以经由PBP 41到达第二光阀32。第二光阀32在黑色显示期间不旋转偏振光；因此，蓝色光被第二光阀32反射，同时保持为P偏振光，并且成为返回到第一区域分割波长选择性波片51的上部区域的P偏振的返回光。第一区域分割波长选择性波片51在上部区域中针对蓝色光旋转偏振光，并且因此P偏振的返回光成为S偏振光以到达预偏振器50A。预偏振器50A被配置为透射P偏振光并且吸收S偏振光，并且因此在上部区域中S偏振的返回光被预偏振器50A吸收，由此不产生不必要光。

通过这种方式，在根据第四实施例的光学系统中，可以针对S偏振光和P偏振光两者减少不必要光的产生。

其他配置、作用和效果可以基本上类似于根据上述第一实施例的光学系统中的配置、作用和效果。

<5.第五实施例>

接下来，描述根据本公开第五实施例的光学系统。应注意，在下文中，与根据上述任何第一至第四实施例的光学系统的组件基本相同的组件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其描述。

在上述第一实施例中，已经描述了第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案具有分割为上半部分和下半部分的分割结构的情况；然而，第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案不限于分割为上半部分和下半部分的分割结构，而是可以具有各种分割结构。类似地，第二区域分割波长选择性波片52的区域分割图案不限于也分割为上半部分和下半部分的分割结构，而是可以具有各种分割结构。对于第一区域分割波长选择性波片51和第二区域分割波长选择性波片52而言，具有彼此共轭的区域分割图案就足够了。以下，对用于第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案的修改示例进行说明。

图17示意性地示出第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案的第一修改示例。如图17所示，例如，第一区域分割波长选择性波片51可以具有以下配置：其中，具有与图3中的区域A对应的偏振特性的多个条形第一分割区域和具有与图3中的区域B对应的偏振特性的多个条形第二分割区域被交替布置。

图18示意性地示出第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案的第二修改示例。如图18所示，例如，第一区域分割波长选择性波片51可以具有以下配置：其中，具有与图3中的区域A对应的偏振特性的多个第一分割区域和具有与图3中的区域B对应的偏振特性的多个第二分割区域以网格方式布置。

这里，如第二实施例所述，在根据第一实施例的光学系统中，在如图5所示的配置示例那样布置预偏振器50的情形中，存在如下可能性：来自第一光阀31或第二光阀32的返回光可能会变成由预偏振器50反射的不必要光，并且作为照明光再次返回到第一光阀31或第二光阀32。在这种情形中，在第一区域分割波长选择性波片51中，作为返回光的原点的前往路径中的光线的位置和作为返回光的返回路径中的光线的位置，根据反射原理而成为彼此点对称的位置。此外，在第一区域分割波长选择性波片51中，由于前往路径中的光线位置和返回路径中的光线位置之间的偏振特性的相互不同，产生了不必要光。因此，优选的是第一区域分割波长选择性波片51具有其中第一分割区域和第二分割区域在区域的至少一部分中是点对称分布的分割结构。为了减少不必要光，优选的是第一区域分割波长选择性波片51具有其中第一分割区域和第二分割区域在区域的至少一半或更多部分中是点对称分布的分割结构。以下，图19到22各自示出具有其中第一分割区域和第二分割区域在第一区域分割波长选择性波片51的区域的至少一半或更多部分中是点对称分布的分割结构的示例。

图19示意性地示出第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案的第三修改示例。图19示出一种其中相对于图17中的分割结构，第一分割区域和第二分割区域跨所有区域是点对称分布的分割结构。

图20示意性地示出第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案的第四修改示例。图20示出一种其中相对于图18中的分割结构，第一分割区域和第二分割区域跨所有区域是点对称分布的分割结构。

图21示意性地示出第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案的第五修改示例。图21示出一种其中通过使中心区域的偏振特性和外部区域的偏振特性彼此不同，第一分割区域和第二分割区域跨所有区域是点对称分布的分割结构。

图22示意性地示出第一区域分割波长选择性波片51的区域分割图案的第六修改示例。示出了一种其中相对于图20中的分割结构，第一分割区域和第二分割区域对于区域的大致一半或更多部分是点对称分布的分割结构。

需要注意的是，就制造而言，优选的是在第一分割区域和第二分割区域之间存在较少的边界。此外，同样就光学性能而言，优选的是在第一分割区域和第二分割区域之间存在较少的边界。因此，例如，图20中的分割结构更优选。

允许第一区域分割波长选择性波片51的分割结构是针对区域的至少一半或更多部分的点对称分割结构，例如如图19至22所示，使得能够在不采用根据上述第二至第四实施例的光学系统的配置的情况下减少不必要光的产生。

其他配置、作用和效果可以基本上类似于根据上述第一实施例的光学系统中的配置、作用和效果。

<6.其他实施例>

根据本公开的技术不限于上述各个实施例的描述，并且可以以广泛的多种方式进行修改。

例如，本技术还可具有以下配置。

根据具有以下配置的本技术，在第一光学系统中的第一瞳孔位置处布置包括具有彼此不同的偏振特性的第一分割区域和第二分割区域的第一偏振旋转元件，并且，进一步在第一光学系统内布置减少在从偏振转换元件射出的光中包括的除预定偏振方向以外的偏振方向上的光的偏振器，从而使得能够实现对比度的改善。

(1)

一种光学系统，包括：

第一光学系统，所述第一光学系统包括将包括多种颜色光的光的偏振方向与预定偏振方向对准的偏振转换元件，所述第一光学系统产生包括所述多种颜色光的照明光；

第一偏振旋转元件，所述第一偏振旋转元件布置在所述第一光学系统内的第一光瞳位置处，并且包括第一分割区域和第二分割区域，其中所述第一分割区域和所述第二分割区域相对于从所述偏振转换元件射出的所述多种颜色光中的第一颜色光具有彼此不同的偏振特性；

偏振器，所述偏振器在所述第一光学系统内布置在所述偏振转换元件和所述第一偏振旋转元件之间，所述偏振器减少在从所述偏振转换元件射出的光中包括的除所述预定偏振方向以外的偏振方向上的光；以及

多个光阀，每个光阀由包括在由所述第一光学系统产生的所述照明光中的所述多种颜色光中的至少所述第一颜色光照明。

(2)

根据(1)所述的光学系统，还包括波长选择性反射元件，所述波长选择性反射元件布置在所述第一偏振旋转元件和所述多个光阀之间的光路上，所述波长选择性反射元件减少从所述多个光阀中的至少一个光阀返回到所述偏振器的所述第一颜色光的返回光。

(3)

根据(2)的光学系统，其中所述波长选择性反射元件被布置为相对于所述第一偏振旋转元件和所述多个光阀之间的光路的光轴倾斜。

(4)

根据(2)或(3)中任一项所述的光学系统，其中所述波长选择性反射元件布置在与所述第一偏振旋转元件中的所述第一分割区域或所述第二分割区域中的至少一个分割区域相对应的区域中。

(5)

根据(4)所述的光学系统，其中，在与所述第一分割区域和所述第二分割区域中的一个分割区域相对应的区域中，所述波长选择性反射元件透射所有的来自所述一个分割区域的所述多种颜色光，并且反射从所述多个光阀中的至少一个光阀返回到所述偏振器的所述第一颜色光的返回光。

(6)

根据(5)所述的光学系统，其中，在与所述第一分割区域和所述第二分割区域中的另一分割区域相对应的区域中，所述波长选择性反射元件透射所有的来自所述另一分割区域的所述多种颜色光。

(7)

根据(4)所述的光学系统，其中，在与所述第一分割区域和所述第二分割区域中的所述一个分割区域相对应的区域中，所述波长选择性反射元件反射所有的来自所述一个分割区域的所述多种颜色光，并且透射从所述多个光阀中的至少一个光阀返回到所述偏振器的所述第一颜色光的返回光。

(8)

根据(7)所述的光学系统，其中，在与所述第一分割区域和所述第二分割区域中的另一分割区域相对应的区域中，所述波长选择性反射元件反射所有的来自所述另一分割区域的所述多种颜色光。

(9)

根据(1)所述的光学系统，其中所述偏振器包括吸收型偏振器，所述吸收型偏振器吸收从所述多个光阀中的至少一个光阀经由所述第一偏振旋转元件返回的所述第一颜色光的返回光。

(10)

根据(9)所述的光学系统，还包括冷却所述吸收型偏振器的冷却构件。

(11)

根据(1)所述的光学系统，其中所述第一偏振旋转元件在至少一部分的区域中具有其中所述第一分割区域与所述第二分割区域是点对称分布的分割结构。

(12)

根据(11)所述的光学系统，其中所述第一偏振旋转元件在至少一半或更多的区域中具有其中所述第一分割区域与所述第二分割区域是点对称分布的分割结构。

(13)

根据(1)至(12)中任一项所述的光学系统，还包括：

第二光学系统，由所述多个光阀调制后的所述多种颜色光入射在所述第二光学系统上；以及

第二偏振旋转元件，所述第二偏振旋转元件布置在与所述第二光学系统内的所述第一光瞳位置共轭的第二光瞳位置处，并且包括第三分割区域和第四分割区域，其中，所述第三分割区域和所述第四分割区域相对于从所述多个光阀射出的所述多种颜色光中的第一颜色光具有彼此不同的偏振特性。

(14)

根据(13)所述的光学系统，其中所述第一光学元件中的所述第一分割区域和所述第二分割区域分别与所述第二光学元件中的所述第三分割区域和所述第四分割区域相互共轭。

(15)

根据(13)或(14)所述的光学系统，其中所述第二光学系统包括投影光学系统，所述投影光学系统将由所述多个光阀产生的图像投影到投影平面上。

(16)

根据(1)至(15)中任一项所述的光学系统，其中

所述多个光阀包括第一光阀和第二光阀，

所述多种颜色光包括第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光，

所述第一颜色光入射在所述第一光阀和第二光阀上，

所述第二颜色光入射在所述第一光阀和第二光阀中的一个光阀上，以及

所述第三颜色光入射在所述第一光阀和第二光阀中的另一光阀上。

本申请主张于2020年1月22日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2020-8634的利益，其全部内容通过引用并入本文。

本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可能会发生各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等效物的范围内。

Claims (16)

1.一种光学系统，包括：

第一光学系统，所述第一光学系统包括将包括多种颜色光的光的偏振方向与预定偏振方向对准的偏振转换元件，所述第一光学系统产生包括所述多种颜色光的照明光；

第一偏振旋转元件，所述第一偏振旋转元件布置在所述第一光学系统内的第一光瞳位置处，并且包括第一分割区域和第二分割区域，其中所述第一分割区域和所述第二分割区域相对于从所述偏振转换元件射出的所述多种颜色光中的第一颜色光具有彼此不同的偏振特性；

偏振器，所述偏振器在所述第一光学系统内布置在所述偏振转换元件和所述第一偏振旋转元件之间，所述偏振器减少在从所述偏振转换元件射出的光中包括的除所述预定偏振方向以外的偏振方向上的光；以及

多个光阀，每个光阀由包括在由所述第一光学系统产生的所述照明光中的所述多种颜色光中的至少所述第一颜色光照明。

2.根据权利要求1所述的光学系统，还包括波长选择性反射元件，所述波长选择性反射元件布置在所述第一偏振旋转元件和所述多个光阀之间的光路上，所述波长选择性反射元件减少从所述多个光阀中的至少一个光阀返回到所述偏振器的所述第一颜色光的返回光。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述波长选择性反射元件被布置为相对于所述第一偏振旋转元件和所述多个光阀之间的光路的光轴倾斜。

4.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述波长选择性反射元件布置在与所述第一偏振旋转元件中的所述第一分割区域或所述第二分割区域中的至少一个分割区域相对应的区域中。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其中，在与所述第一分割区域和所述第二分割区域中的一个分割区域相对应的区域中，所述波长选择性反射元件透射所有的来自所述一个分割区域的所述多种颜色光，并且反射从所述多个光阀中的至少一个光阀返回到所述偏振器的所述第一颜色光的返回光。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，在与所述第一分割区域和所述第二分割区域中的另一分割区域相对应的区域中，所述波长选择性反射元件透射所有的来自所述另一分割区域的所述多种颜色光。

7.根据权利要求4所述的光学系统，其中，在与所述第一分割区域和所述第二分割区域中的所述一个分割区域相对应的区域中，所述波长选择性反射元件反射所有的来自所述一个分割区域的所述多种颜色光，并且透射从所述多个光阀中的至少一个光阀返回到所述偏振器的所述第一颜色光的返回光。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其中，在与所述第一分割区域和所述第二分割区域中的另一分割区域相对应的区域中，所述波长选择性反射元件反射所有的来自所述另一分割区域的所述多种颜色光。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述偏振器包括吸收型偏振器，所述吸收型偏振器吸收从所述多个光阀中的至少一个光阀经由所述第一偏振旋转元件返回的所述第一颜色光的返回光。

10.根据权利要求9所述的光学系统，还包括冷却所述吸收型偏振器的冷却构件。

11.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一偏振旋转元件在至少一部分的区域中具有其中所述第一分割区域与所述第二分割区域是点对称分布的分割结构。

12.根据权利要求11所述的光学系统，其中所述第一偏振旋转元件在至少一半或更多的区域中具有其中所述第一分割区域与所述第二分割区域是点对称分布的分割结构。

13.根据权利要求1所述的光学系统，还包括：

第二光学系统，由所述多个光阀调制后的所述多种颜色光入射在所述第二光学系统上；以及

第二偏振旋转元件，所述第二偏振旋转元件布置在与所述第二光学系统内的所述第一光瞳位置共轭的第二光瞳位置处，并且包括第三分割区域和第四分割区域，其中，所述第三分割区域和所述第四分割区域相对于从所述多个光阀射出的所述多种颜色光中的第一颜色光具有彼此不同的偏振特性。

14.根据权利要求13所述的光学系统，其中所述第一光学元件中的所述第一分割区域和所述第二分割区域分别与所述第二光学元件中的所述第三分割区域和所述第四分割区域相互共轭。

15.根据权利要求13所述的光学系统，其中所述第二光学系统包括投影光学系统，所述投影光学系统将由所述多个光阀产生的图像投影到投影平面上。

16.根据权利要求1所述的光学系统，其中

所述多个光阀包括第一光阀和第二光阀，

所述多种颜色光包括第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光，

所述第一颜色光入射在所述第一光阀和第二光阀上，

所述第二颜色光入射在所述第一光阀和第二光阀中的一个光阀上，以及

所述第三颜色光入射在所述第一光阀和第二光阀中的另一光阀上。

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