CN1230703C - 光学单元和使用它的投射型投影装置 - Google Patents

光学单元和使用它的投射型投影装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1230703C
CN1230703C CNB031019668A CN03101966A CN1230703C CN 1230703 C CN1230703 C CN 1230703C CN B031019668 A CNB031019668 A CN B031019668A CN 03101966 A CN03101966 A CN 03101966A CN 1230703 C CN1230703 C CN 1230703C
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
polarized light
light
light beam
liquid crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB031019668A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1441279A (zh
Inventor
谷津雅彦
平田治二
山崎太志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of CN1441279A publication Critical patent/CN1441279A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1230703C publication Critical patent/CN1230703C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3105Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

本发明提供一种小型轻型、低成本的投射型投影装置,使具有分色作用的正交棱镜中的光束的偏振光状态与对反射型液晶板的入射光束在反射ON光束中为相同的偏振光状态。在PBS与正交棱镜之间的光路中设置法拉第转动角度45度的法拉第转子,在该法拉第转子之前或之后的光路中设置具有把直线偏振光的偏振光角度转动45度或135度的偏振光轴的1/2波长板。

Description

光学单元和使用它的投射型投影装置
技术领域
本发明涉及前面投射的所谓液晶投影仪或投射型电视机等使用反射型液晶板的投射型投影装置。
背景技术
业务用途的液晶投影仪大为普及,而且,作为取代把现有的阴极射线管所显示的图像投影到屏幕上的方式的图像显示装置的方案,开发出来使用液晶显示器件的投射型电视机。
在液晶板中,根据其类型具有透过型液晶板和反射型液晶板。由于反射型液晶板的光束两次通过液晶层,相应地,液晶层的厚度能够比透过型液晶板薄。其结果,反射型液晶板的高速响应性良好,因此,适合于活动图像显示即投射型电视机用途。
另一方面,在透过型液晶板中,液晶自身的快门作用产生所谓ON状态和OFF状态,但是,在反射型液晶板的情况下,由于ON状态的光束和OFF状态的光束都被反射到同一光路上,因此依偏振光状态的不同来进行光束的分离的偏振光束分光镜(以下称为PBS)是不可缺少的构成要件。
下面用图12来说明反射型液晶板对应的PBS作用。在图12中,1是PBS,5是具有分色作用的正交棱镜,6是反射型液晶板。在图12中,当使由照明光学系统对齐为S偏振光或者仅使照明光学系统的S偏振光入射到PBS 1中时,S偏振光由PBS 1的PBS表面反射,入射到正交棱镜5中。入射到正交棱镜5中的白光通过分色作用而分离成R、G、B三色,入射到与各自的R、G、B相对应的反射型液晶板6上。在图12中,如果各像素为ON状态,入射到与各R、G、B相对应的反射型液晶板6上的各光束的偏振光状态从S偏振光变换为P偏振光,并被反射。另一方面,如果是OFF状态,偏振光状态仍以S偏振光被反射。再次入射到正交棱镜5中的R、G、B的各光束由正交棱镜5进行色合成。接着,由于ON状态的光束成为P偏振光,入射到PBS 1中的光束这次透过PBS 1,入射到投射镜头(未图示)中,进行投射。另一方面,OFF状态的光束仍为S偏振光,由PBS 1再次反射,返回到原来的光源侧。
发明内容
在现有的反射型液晶显示装置中,如上所述,在ON光束和OFF光束都反射的反射型液晶板6中,必须把ON光束的偏振光状态从S偏振光变换为P偏振光。而且,即使调换S偏振光和P偏振光也能成立。
其结果,通过正交棱镜5的偏振光状态,例如,反射型液晶板6的反射前为S偏振光,反射后成为P偏振光。对于同一波长,以S偏振光和P偏振光使用正交棱镜5的情况下,S偏振光和P偏振光下的波长特性是不同的。因此,作为来自反射型液晶板6的出射光的各色光的所希望的图像光不会从正交棱镜5射出,得不到良好的分光透过率性能。
对于该问题,提出了这样的方案:用分色棱镜或者分色滤光镜从白色分离一色,接着,变换两色之一的偏振光状态,用PBS进行色分离和合成。在该方式中,合计需要3个PBS,需要一个分色棱镜或者分色滤光镜,在尺寸或重量或成本上是不利的。
本发明的目的是:在使用具有分色作用的正交棱镜和反射型液晶板的构成中,使正交棱镜中的向反射型液晶板的入射光束与来自反射型液晶板的反射ON光束的偏振光状态相同,这样,能够提供小型、轻型、低成本的照明装置和使用它的投射型投影装置。
本发明光学单元具有光源、偏振光束分光镜、具有分色作用的正交棱镜和反射型液晶板,其特征在于,在上述偏振光束分光镜与上述正交棱镜之间的光路中设置法拉第转子,以便把通过该法拉第转子的光束的偏振光方向仅转动预定角度。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的色分离合成部的构成图;
图2是本发明的实施方式1中的色分离合成部的偏振光轴的说明图;
图3是使用本发明的实施方式1中的色分离合成部的投射型投影装置的光学系统的整体构成图;
图4是在本发明的实施方式1中,在正交棱镜和反射型液晶板的光路之间设置有偏振光板的色分离合成部的构成图;
图5是本发明的实施方式2中的色分离合成部的构成图;
图6是本发明的实施方式2中的色分离合成部的偏振光轴的说明图;
图7是按照本发明的实施方式3中的色分离合成部的透视图所形成的构成图;
图8是本发明的实施方式3中的色分离合成部的构成图;
图9是本发明的实施方式3中的色分离合成部的偏振光轴的说明图;
图10是表示本发明的实施方式3中的偏振光变换器件、PBS和正交棱镜的偏振光轴的关系的说明图;
图11是本发明中使用的法拉第转子的作用的说明图;
图12是表示在使用正交棱镜的反射型液晶板中的色分离合成部的偏振光状态的构成图。
具体实施方式
以下用图1至图11来说明本发明的实施方式。
图1、图2和图3是本发明的实施方式1的说明图。图1是投射型投影装置的色分离合成部的基本构成图,图2是说明光束的偏振光状态的详细情况的图,图3是表示使用图1的色分离合成部的投射型投影装置的光学系统的整体构成图。
在图1中,1是具有反射S偏振光而使P偏振光通过作用的PBS,2是由石榴石结晶板所构成法拉第转子,3是具有使入射的直线偏振光转动45度的偏振光轴的1/2波长板,4是对法拉第转子提供一定方向的磁场施加取向的磁体,5是具有分色作用的正交棱镜,6是反射型液晶板。
首先,用图11来说明上述法拉第转子2的作用。
图11表示某个直线偏振光由法拉第转子使偏振光角度变化的情况。把磁体与图中的偏振光片A和法拉第转子和偏振光片B组合起来构成隔离器,隔离器是用于除去光连接的连接部中的有害的返回反射光的装置。法拉第效应能够得到光的偏振波方向转动的性质(旋光性),但是,与通常的旋光性(自然旋光性)不同,即使使光的行进方向相反,法拉第效应也不会使其还原,并且进一步使偏振波方向转动。以下,用图1具体进行说明。
在顺行光中,以与偏振光片A相同的振偏振光方向输入的直线偏振光在法拉第转子的作用下偏振光方向转动45度,通过45度方向的偏振光片B。接着,在逆行光中,在反射而返回的直线偏振光通过偏振光片B之后,法拉第转子再次沿同一方向使其转动45度,因此,不能通过偏振光片A。即,能够除去有害的反射返回光。
1/2波长板也能使直线偏振光的偏振光方向转动45度。假定,对于顺行光,配置使与法拉第转子相同方向的直线偏振光转动的1/2波长板,相对于逆行光,该1/2波长板把直线偏振光转动为与原来的转动方向相反的方向上,通过偏振光片A。
而且,在图11中,使用石榴石结晶板作为法拉第转子,使用法拉第转动角度为45的板厚以及施加磁场。
在图1中,把偏振光状态对准为S偏振光(①)的入射光束入射到PBS 1中。S偏振光由PBS 1的PBS面反射,而反射到正交棱镜5的方向上,入射到法拉第转子2中。接着由1/2波长板3使由法拉第转子2把直线偏振光转动45度的直线偏振光(②)转动45度,而成为P偏振光(③)。正交棱镜5的分色作用把以P偏振光而入射到正交棱镜5中的白色光分离成R、G、B三色,由与各色相对应的反射型液晶板6分别进行反射。反射型液晶板6的作用是根据输入图像信号由未图示的驱动电路驱动,对于ON光束,使偏振光状态以P偏振光原样反射,对于OFF光束,使偏振光状态从P偏振光变换为S偏振光。与图12说明的反射型液晶板12的情况相反,该作用也可以使图12的反射型液晶板6白黑反转驱动。
接着,这次由正交棱镜5把反射型液晶板6反射后的光束进行色合成,入射到1/2波长板3中。在ON光束的情况下,由于P偏振光(④)入射到1/2波长板3中,成为与原来相同的45度方向的直线偏振光(⑤),入射到法拉第转子2中。在法拉第转子2中,再次沿相同的方向转动45度,因此,成为P偏振光(⑥),并透过PBS 1。另一方面,在OFF光束的情况下,由于S偏振光(④)入射到1/2波长板3中,成为与原来相反的45度方向(与ON光束时90度正交的方向)的直线偏振光(⑤),入射到法拉第转子2中。在法拉第转子2中,再次沿相同的方向转动45度,因此,恢复为S偏振光(⑥),由PBS 1反射。
对于图1中附加了编号的①、②、③、④、⑤、⑥的偏振光方向,在图2中进行详细说明。在图2中,入射系统的偏振光轴用从入射侧看的坐标来表示,反射系统的偏振光轴用从出射侧看的坐标来表示。即,图2的入射系统和出射系统的坐标系为相同的坐标系。而且,S偏振光和P偏振光的定义是:对于由入射光的传播方向和边界面的法线建立的平面定义的入射面平行地被偏振的偏振光是P偏振光,与入射面垂直地被偏振的偏振光是S偏振光。在图2中,分别用S偏振光、P偏振光的偏振光方向的箭头来表示S偏振光和P偏振光。
入射的S偏振光(①)通过法拉第转子2而向左转动45度(②)。接着,沿具有相对于图中的水平轴(X轴)右旋22.5度的偏振光轴的1/2波长板3的偏振光轴而折返,在图中左抬高45度方向的直线偏振光成为P偏振光(③)。接着,作为由反射型液晶板6反射的ON光束的P偏振光(④)沿具有相对于图中的水平轴(X轴)右旋22.5度的偏振光轴的1/2波长板3的偏振光轴而折返,成为图中左抬高45度方向的直线偏振光(⑤)。最后,法拉第转子2使直线偏振光沿与最初相同的方向左旋45度,而成为P偏振光(⑥)。
另一方面,虽然图中省略了,但是,作为由反射型液晶板6反射的OFF光束的S偏振光沿具有相对于图中的水平轴(X轴)右旋22.5度的偏振光轴的1/2波长板3的偏振光轴而折返,成为与原来相反的图中右抬高45度方向的直线偏振光。最后,法拉第转子2使直线偏振光沿与最初相同的方向左旋45度,而成为S偏振光。可是,通常,使入射光束和反射的ON光束的偏振光状态(在图1中的P偏振光)优先来设计正交棱镜5,因此,反射的OFF光束的一部分不会返回到PBS 1。例如,反射的OFF光束的一部分到达对着的反射型液晶板6。相对于图1的构成,图4是在正交棱镜5与反射型液晶板6的光路之间配置仅使入射光束和反射ON光束的偏振光方向透过的偏振光板的构成图。在该图4中,即使在正交棱镜5的分光透过率特性不好的情况下,在正交棱镜5与反射型液晶板6的光路之间配置仅使入射光束和反射ON光束的偏振光方向透过的偏振光板也能够容易地用偏振光板吸收偏振光状态不同的反射的OFF光束。另一方面,在图12那样的构成的情况下,由于入射光束的偏振光状态与反射ON光束的偏振光状态不同,所以不可能在正交棱镜5与反射型液晶板6的光路之间配置偏振光板。
而且,由1/2波长板3所产生的偏振光轴的转动角度可以不是45度而是135度。在此情况下,如果使图2的1/2波长板3的偏振光轴转动90度,还能够使直线偏振光的偏振光方向转动90度的两倍即180度。而且,也可以设置具有1/2波长板同等作用的光学器件例如两片相同偏振光轴的1/4波长板来取代1/2波长板3,当然能够得到相同的效果。
而且,也可以最初不是把对准为S偏振光的光束入射到PBS 1中,而是把对准为P偏振光的光束入射到PBS 1中,在此情况下,可以根据入射到正交棱镜5中的偏振光状态来改变1/2波长板3的偏振光轴的角度。同样,最初入射到正交棱镜5中的光束可以不是P偏振光而是S偏振光,在此情况下,也可以改变1/2波长板3的偏振光轴的角度。
对于由法拉第转子2所产生的转动角度,在往复通过两次之后,同样,S偏振光和P偏振光也可以替换,因此,该转动角度可以是90度或270度的一半即45度或135度。在此情况下,也可以使对应于转动角度的1/2波长板3的偏振光轴最佳地对应。
下面用图3来说明使用该色分离合成部的投射型投影装置的光学系统的整体构成。
在图3中,11是光源,12是凹面镜,13是积光镜,14是偏振光变换器件,15是成像透镜,16是反射镜,17是物镜,18是投射镜头,标号从1至6与图1相同。把凹面镜12作成抛物面,把光源11配置在抛物面的焦点位置上,来自光源11的光由凹面镜12反射,就成为与光轴平行的光束。由透镜按二维排列的2组多透镜阵列构成的积光镜13把来自光源的光变换为多个二次光源像。配置在积光镜13之后的成像透镜15把自然光分离成P偏振光和S偏振光之后,使偏振光对准为S偏振光。成像透镜和物镜17把成为S偏振光的该二次光源像引导到反射型液晶板6上,具体地说,把第一多透镜阵列面上的各透镜一个一个的光量分布重叠在反射型液晶板6面上。在图3中,虽然成像透镜15和物镜17的构成两片,成像透镜15主要负担成像作用,物镜17主要负担把入射到反射型液晶板6的主光线焦阑化的作用,但是,透镜个数也可以为3片构成,反之,一片透镜也能够负担该作用。而且,在图中,在中途配置反射镜16,使光路曲折来实现整体紧凑化,但是,反射镜16还可以使照射到反射型液晶板6上有害的紫外线或红外线透过,仅反射可见光。而且,就紫外线而言,还可以在中途的光路上配置紫外线吸收滤光镜,并且是有效的。
在实施方式1中,对于白色光,使PBS 1的特性为反射S偏振光而使P偏振光透过,但是,在设计上,也可以使PBS 1的特性对于G光束,为反射S偏振光而使P偏振光透过,对于R光束和B光束,为反射P偏振光而使S偏振光透过,在入射到PBS 1中之前,用转子仅改变特定色的偏振光状态,把G光束作为S偏振光,把R光束和B光束作为P偏振光,最初输入到PBS 1中。在此情况下,把正交棱镜5的各色的偏振光状态区分开,例如,在入射时和ON反射时,把G光束作为P偏振光,把R光束和B光束作为S偏振光,这样就能够改善正交棱镜5的性能。
接着,用图5和图6来说明本发明的实施方式2。图5是投射型投影装置的色分离合成部的基本构成图,图6是说明光束的偏振光状态的详细情况的图。
在图5中,把偏振光状态对准为S偏振光(①)的入射光束入射到PBS 1中。S偏振光由PBS 1的PBS面反射,而反射到正交棱镜5的方向上,入射到1/2波长板3中。由1/2波长板3把直线偏振光转动45度的直线偏振光(②)接着由法拉第转子2进行45度转动,而成为P偏振光(③)。以P偏振光而入射到正交棱镜5中的白色光,由正交棱镜5的分色作用,分离成R、G、B三色,分别由与各色相对应的反射型液晶板6反射。对于ON光束,反射型液晶板6使偏振光状态以P偏振光原样反射,对于OFF光束,反射型液晶板6使偏振光状态从P偏振光变换为S偏振光。
接着,由反射型液晶板6反射后的光束这次由正交棱镜5进行色合成,入射到法拉第转子2中。在ON光束的情况下,由于P偏振光(④)入射到法拉第转子2中,再次沿与原来相同方向转动45度,所以成为与原来相反的45度方向的直线偏振光(⑤),入射到1/2波长板3中。当沿该1/2波长板3的偏振光轴而弯折直线偏振光时,成为P偏振光(⑥),透过PBS 1。另一方面,在OFF光束的情况下,由于S偏振光(④)入射到法拉第转子2中,再次沿相同的方向转动45度而成为与入射光束相同的45度方向(与ON光束情况90度正交的方向)的直线偏振光,入射到1/2波长板3中。这样,在1/2波长板3中,恢复为与原来相同的S偏振光(⑥),出PBS 1反射。
对于图5中附加了编号的①、②、③、④、⑤、⑥的偏振光方向,用图6进行详细说明。在图6中,入射系统的偏振光轴用从入射侧看的坐标来表示,反射系统的偏振光轴用从出射侧看的坐标来表示。即,图6的入射系统和出射系统的坐标系为相同的坐标系。入射的S偏振光(①)沿具有相对于图中的垂直轴(Y轴)左旋22.5度的偏振光轴的1/2波长板3的偏振光轴而折返,成为图中左抬高45度方向的直线偏振光(②)。接着,法拉第转子2使其左旋45度,成为P偏振光(③)。然后,作为由反射型液晶板6反射的ON光束的P偏振光(④)在法拉第转子2中,沿与最初相同的方向,左旋45度来转动直线偏振光,成为图中右抬高45度方向的直线偏振光(⑤),入射到1/2波长板3中。沿具有相对于图中的垂直轴(Y轴)左旋22.5度的偏振光轴的1/2波长板3的偏振光轴而折返,而成为P偏振光(⑥)。
另一方面,虽然图中省略了,但是,法拉第转子2使由反射型液晶板6反射的OFF光束即S偏振光沿与最初相同的方向左旋45度,成为图中左抬高45度方向的直线偏振光入射到1/2波长板3中。沿具有相对于图中的垂直轴(Y轴)左旋22.5度的偏振光轴的1/2波长板3的偏振光轴而折返,成为S偏振光。
以下用图7至图10来说明本发明的实施方式3。图7和图8是投射型投影装置的色分离合成部的基本构成图,图9是说明光束的偏振光状态的详细情况的图,图10是在本发明的实施方式3中使用的1/2波长板的作用图。
如图7所示,与图1的实施方式1或图4的实施方式2的最大不同是把PBS 1转动45度。
入射照到PBS 1上的S偏振光,由PBS面反射,然后向正交棱镜5侧入射。
在图8中,把照到PBS 1上的偏振光状态对准为S偏振光(①)的入射光束入射到PBS 1中。S偏振光由PBS 1的PBS面反射,而反射到正交棱镜5的方向上。但是,PBS 1的法线方向和正交棱镜5的法线方向存在转动45度的关系,正交棱镜5使照到PBS 1上的S偏振光成为45度方向的直线偏振光。由法拉第转子2把该45度方向的直线偏振光转动45度,而成为P偏振光(③)。以P偏振光而入射到正交棱镜5中的白色光,由正交棱镜5的分色作用,而分离成R、G、B三色,分别由与各色相对应的反射型液晶板6反射。反射型液晶板6的作用是:对于ON光束,使偏振光状态以P偏振光原样反射,对于OFF光束,使偏振光状态从P偏振光变换为S偏振光。
接着,由反射型液晶板6反射后的光束这次由正交棱镜5进行色合成,入射到法拉第转子2中。在ON光束的情况下,由于P偏振光(④)入射到法拉第转子2中,再次沿相同的方向转动45度而成为与原来相反的45度方向的直线偏振光(⑤)。该与原来相反方向的45度直线偏振光通过PBS 1而成为P偏振光(⑥),透过PBS 1。另一方面,在OFF光束的情况下,由于S偏振光(④)入射到法拉第转子2中,再次转动45度成为与入射光束相同的45度方向的直线偏振光,因为由PBS 1恢复为与原来相同的S偏振光(⑥),而由PBS 1反射。
对于图8中附加了编号的①、②、③、④、⑤、⑥的偏振光方向,在图9中进行详细说明。在图9中,入射系统的偏振光轴用从入射侧看的坐标来表示,反射系统的偏振光轴用从出射侧看的坐标来表示。即,图9的入射系统和出射系统的坐标系为相同的坐标系。由于PBS 1的法线方向与正交棱镜5的法线方向错开45度,入射到PBS 1中的S偏振光(①)成为照到正交棱镜5上的图中左抬高45度方向的直线偏振光(②)。接着,法拉第转子2使其左旋45度,成为P偏振光(③)。然后,由反射型液晶板6反射的ON光束的P偏振光(④)在法拉第转子2中沿与最初相同的方向左旋45度,成为图中右抬高45度方向的直线偏振光(⑤),同样,由于PBS 1的法线方向与正交棱镜5的法线方向错开45度,而成为照到PBS 1上的P偏振光(⑥)。
另一方面,虽然图中省略了,但是,法拉第转子2使由反射型液晶板6反射的OFF光束的S偏振光沿与最初相同的方向左旋45度,成为图中左抬高45度方向的直线偏振光。同样,由于PBS 1的法线方向与正交棱镜5的法线方向错开45度,而成为照到PBS 1上的S偏振光。
以下,用图10来对照到PBS 1上的S偏振光进行说明。该图是用于说明偏振光变换器件14中的偏振光方向与PBS 1中的偏振光方向与正交棱镜5中的偏振光方向的关系的图。
为了使构成积光镜13的各个透镜面的光量分布重叠在反射型液晶板6的面上,必须保持偏振光变换器件14与反射型液晶板6的光学成像关系。因此,偏振光变换器件14的偏振光方向与正交棱镜5的偏振光方向也相同。与此相对,由于正交棱镜5的偏振光方向与PBS1的偏振光方向错开45度,所以偏振光变换器件14与PBS 1的偏振光方向也错开45度。因此,在本发明的实施方式3中,必须在偏振光变换器件14与PBS 1的途中的光路上配置1/2波长板,用来使直线偏振光的偏振方向转动45度,成为照到PBS 1上的S偏振光。
如上所述,根据本发明,以使用了具有分色作用的正交棱镜的构成来实现入射到反射型液晶板之前的偏振光状态与由反射型液晶板反射后的ON光束的偏振光状态相同的偏振光状态,这样,就能够得到小型、轻型、低成本的照明装置以及使用它的投射型投影装置。

Claims (19)

1.一种光学单元,具有:光源、偏振光束分光镜、具有分色作用的色分离合成单元、反射型液晶板,其特征在于:在上述偏振光束分光镜与上述色分离合成单元之间的光路中设置法拉第转子,以使通过该法拉第转子的光束的偏振光方向仅转动预定角度。
2.根据权利要求1所述的光学单元,其特征在于:上述色分离合成单元是正交分色棱镜。
3.根据权利要求1所述的光学单元,其特征在于:在上述偏振光束分光镜与上述色分离合成单元之间的光路中,还设有1/2波长板或具有1/2波长板同等作用的偏振光方向转动用光学器件。
4.根据权利要求3所述的光学单元,其特征在于:上述法拉第转子由石榴石结晶板构成。
5.根据权利要求3所述的光学单元,其特征在于:在上述法拉第转子与上述色分离合成单元之间的光路中配置上述偏振光方向转动用光学器件。
6.根据权利要求3所述的光学单元,其特征在于:在上述偏振光束分光镜与上述法拉第转子之间的光路中配置上述偏振光方向转动用光学器件。
7.根据权利要求3所述的光学单元,其特征在于:上述法拉第转子具有使通过的光束的偏振光方向转动大致45度的功能。
8.根据权利要求3所述的光学单元,其特征在于:上述偏振光方向转动用光学器件具有使通过的光束的偏振光方向转动大致45度或大致135度的功能。
9.根据权利要求1所述的光学单元,其特征在于:把上述偏振光束分光镜的法线相对于上述色分离合成单元的法线配置成转动大约45度。
10.根据权利要求9所述的光学单元,其特征在于:在向上述偏振光束分光镜的入射前的光路中,设置具有把直线偏振光的偏振光角度仅转动大约45度或大约135度的1/2波长板或具有1/2波长板同等作用的光学器件。
11.根据权利要求3所述的光学单元,其特征在于:使入射到上述反射型液晶板中的光束的偏振光状态和由上述反射型液晶板反射的在ON状态的液晶的像素上反射了的光束的偏振光状态相同。
12.根据权利要求3所述的光学单元,其特征在于:在上述色分离合成单元与上述反射型液晶板之间的光路中配置偏振光板。
13.一种投射型投影装置,包括以下要件:
光源、
偏振光束分光镜、
具有分色作用的色分离合成单元、
反射型液晶板、
在上述偏振光束分光镜与上述色分离合成单元之间的光路中的法拉第转子、
根据图像信号驱动上述反射型液晶板的驱动电路、
把经上述偏振光束分光镜而入射的、来自上述反射型液晶板的光学图象进行放大投射的投射镜头。
14.根据权利要求13所述的投射型投影装置,其特征在于:上述法拉第转子使通过的光束的偏振光方向转动大致45度;在上述偏振光束分光镜与上述色分离合成单元之间的光路中还设有具有使通过的光束的偏振光方向转动大致45度或大致135度的1/2波长板。
15.根据权利要求13或14所述的投射型投影装置,其特征在于:
上述光源为放射白色光的光源、
根据该白色光的偏振光方向,上述偏振光束分光镜使其反射或透过、
上述色分离合成单元把经该偏振光束分光镜而入射的白色光分色为红、绿、蓝三色并合成来自反射型液晶板的各色的反射光束、
上述反射型液晶板根据各色的图像信号变换为光学图像并使入射光束的偏振光方向和所反射的该光学图像的偏振光方向成为相同方向。
16.根据权利要求14所述的投射型投影装置,其特征在于:在上述法拉第转子与上述色分离合成单元之间的光路中配置上述1/2波长板。
17.根据权利要求14所述的投射型投影装置,其特征在于:在上述偏振光束分光镜与上述法拉第转子之间的光路中配置上述1/2波长板。
18.根据权利要求14所述的投射型投影装置,其特征在于:使入射到上述反射型液晶板中的光束的偏振光状态和由上述反射型液晶板反射的在ON状态的液晶的像素上反射了的光束的偏振光状态相同。
19.根据权利要求14所述的投射型投影装置,其特征在于:在上述色分离合成单元与上述反射型液晶板之间的光路中配置偏振光板。
CNB031019668A 2002-02-26 2003-01-30 光学单元和使用它的投射型投影装置 Expired - Fee Related CN1230703C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002048938 2002-02-26
JP2002048938A JP3858723B2 (ja) 2002-02-26 2002-02-26 光学ユニット及びそれを用いた投射型プロジェクタ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1441279A CN1441279A (zh) 2003-09-10
CN1230703C true CN1230703C (zh) 2005-12-07

Family

ID=27784563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031019668A Expired - Fee Related CN1230703C (zh) 2002-02-26 2003-01-30 光学单元和使用它的投射型投影装置

Country Status (5)

Country Link
US (2) US6832836B2 (zh)
JP (1) JP3858723B2 (zh)
KR (1) KR100497695B1 (zh)
CN (1) CN1230703C (zh)
TW (1) TW557402B (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3858723B2 (ja) * 2002-02-26 2006-12-20 株式会社日立製作所 光学ユニット及びそれを用いた投射型プロジェクタ装置
US7301586B2 (en) * 2004-03-31 2007-11-27 Himax Technologies, Inc. LCD TV and projection-based backlight system used therefor
US7535434B2 (en) * 2005-01-25 2009-05-19 The Boeing Company Light emission control for forming two-dimensional and three-dimensional images
TW200732824A (en) * 2006-02-21 2007-09-01 Digimedia Technology Co Ltd Adjustment mechanism of optical path for projection display
HU0700132D0 (en) * 2007-02-06 2007-05-02 Bayer Innovation Gmbh Phase modulator system comprising a beam splitter and a linear polarisation mode phase modulator and method for separating a light beam travelling toward and reflected back from such a phase modulator
TWI361309B (en) * 2007-07-20 2012-04-01 Au Optronics Corp Display apparatus
US7745777B2 (en) * 2008-03-11 2010-06-29 Northrop Grumman Space And Mission Systems Corp. Active imaging system that recaptures and processes a reflected illumination beam
TWI479253B (zh) * 2010-08-20 2015-04-01 Delta Electronics Inc 光源系統及包含該光源系統之投影裝置
GB201108000D0 (en) * 2011-05-13 2011-06-29 Barco Nv Polarization preserving dlp optical architecture
JP5793038B2 (ja) * 2011-09-13 2015-10-14 キヤノン株式会社 投射型画像表示装置
JP6043228B2 (ja) 2013-04-05 2016-12-14 浜松ホトニクス株式会社 光学モジュールおよび光照射装置
JP6014538B2 (ja) 2013-04-05 2016-10-25 浜松ホトニクス株式会社 光学モジュール、光観察装置、及び光照射装置
JP6014537B2 (ja) 2013-04-05 2016-10-25 浜松ホトニクス株式会社 光学モジュールおよび観察装置
JP6503816B2 (ja) * 2015-03-20 2019-04-24 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
CN104793344B (zh) * 2015-05-07 2017-07-11 中国科学院光电技术研究所 一种偏振转换装置
CN109188700B (zh) * 2018-10-30 2021-05-11 京东方科技集团股份有限公司 光学显示系统及ar/vr显示装置
CN111338162A (zh) * 2018-12-18 2020-06-26 施轩杰 一种共用图像源显示投影切换方案
JP7447890B2 (ja) 2019-03-05 2024-03-12 ソニーグループ株式会社 投射型表示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03288124A (ja) * 1990-04-04 1991-12-18 Victor Co Of Japan Ltd カラー画像表示装置の光学系
US6331879B1 (en) * 1995-11-20 2001-12-18 Minolta Co., Ltd. Liquid crystal projector with an illumination optical system
US6486997B1 (en) * 1997-10-28 2002-11-26 3M Innovative Properties Company Reflective LCD projection system using wide-angle Cartesian polarizing beam splitter
JP3858723B2 (ja) * 2002-02-26 2006-12-20 株式会社日立製作所 光学ユニット及びそれを用いた投射型プロジェクタ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3858723B2 (ja) 2006-12-20
US6832836B2 (en) 2004-12-21
TW200303445A (en) 2003-09-01
US20030218724A1 (en) 2003-11-27
TW557402B (en) 2003-10-11
JP2003248220A (ja) 2003-09-05
CN1441279A (zh) 2003-09-10
KR20030070820A (ko) 2003-09-02
KR100497695B1 (ko) 2005-07-01
US6945651B2 (en) 2005-09-20
US20050073652A1 (en) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1230703C (zh) 光学单元和使用它的投射型投影装置
CN1190700C (zh) 照明光学系和包括它的投影仪
CN1087079C (zh) 反射型投影仪
CN1204419C (zh) 积分照明光学系统和具备该系统的投影仪
CN100337143C (zh) 光学单元以及使用该光学单元的投影型图像显示装置
CN1854809A (zh) 投射型显示装置
CN1501120A (zh) 投影机
CN1900765A (zh) 投射型图像显示装置和色分离单元
CN1892290A (zh) 照明装置及投影机
CN1089447C (zh) 光束合成装置和装有该装置的彩色图象投影设备
CN1187637C (zh) 液晶投影仪的光学系统
CN101038372A (zh) 投影型图像显示装置
CN1790099A (zh) 投射型显示装置
CN1265474A (zh) 一种暗态下改进的液晶结构和使用这种液晶结构的投影仪
CN1650227A (zh) 棱镜结构体和投影机
JP3892130B2 (ja) 液晶プロジェクタ
CN100343738C (zh) 双反射式液晶显示器件
CN1873473A (zh) 投射型图像显示装置、光学单元和偏振分离用部件
CN1182419C (zh) 液晶投影仪的光学系统
CN1394295A (zh) 投影装置
CN1186672C (zh) 显示装置
CN1135419C (zh) 光学系统和投射型显示装置
CN100343722C (zh) 投影显示系统
JPH01209480A (ja) 液晶パネル及び液晶パネルを用いた画像投影装置
CN1157623C (zh) 光路系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: HITACHI LTD.

Free format text: FORMER OWNER: HITACHI,LTD.

Effective date: 20130906

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130906

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Hitachi Consumer Electronics Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Hitachi Manufacturing Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20051207

Termination date: 20150130

EXPY Termination of patent right or utility model