CN1266514C - 液晶投影机 - Google Patents

Abstract

抑制来自投影机的偏振发生光学系统的发热。液晶投影机，配备了把自光源射出的光，转换成部分光束的透镜阵列140，150，以及产生为了把部分光束转换成偏振光提供给液晶光阀的偏振发生光学系统160。偏振发生光学系统160，是通过偏振分离膜64a把光分离为s偏振光和p偏振光。s偏振光，被反射膜64b反射后，直接射出。p偏振光，被选择相位差板66转换成s偏振光后射出。偏振发生光学系统160，配备了遮挡向反射膜64b入射光的遮光面62b。透镜阵列140，150，也配备了具有同样作用的遮光部件143，153。通过设置遮光部件143，153，可以抑制遮光面62b的发热。

Description

液晶投影机

技术领域

本发明是涉及使用液晶面板把图像进行投影显示的液晶投影机，详细地说是在偏振发生部分上装备了遮蔽板的液晶投影机。

背景技术

液晶投影机是用液晶光阀把光进行调制后，在屏幕上进行图像投影。为了更有效地使用光源发出的照射光，通常，例如象JP1996-304739A公报所发表的那样，设计了把照射光一致为S偏振或者P偏振，在液晶光阀入射的偏振发生部分。例如，产生S偏振的偏振发生部分，是由把照射光分离成S偏振和P偏振的多个偏振分离层，对被分离了的偏振光之中的一种偏振光进行反射的多个反射层，把被分离了的P偏振变为S偏振的相位差层构成的。另外，偏振分离层和反射层是相互平行排列的，通常的设置是相位差层对应某一层。而且，由于对反射层进行直接光入射是不能得到所要的偏振的，为了防止这种情况，一般来说，例如象WO97/50012号公报发表的那样，在偏振发生部分，设置有防止向偏振分离层以外的部分入射光的遮光板。遮光板是，设置在偏振发生部分的入射的一侧，跟反射层相对应的部分是遮光部分，跟偏振分离层对应的部分是成为开口部分的板状部件。

另外，象这样构成的偏振发生部分，把来自光源的光束分割成多个部分光束后，和在液晶光阀上进行重叠的所谓积分光学系统进行组合使用，在这种情况下，来自光源的光分割成多个部分光束，多个部分光束向偏振分离层汇聚。也就是在遮光板的开口部分进行聚光的状态下向偏振分离部分进行入射。这样，遮光板大约可以遮挡5％左右的光。

遮光部件在遮挡光的时候会发热。以前，由于这种热，使得在偏振发生部分设置的相位差层产生了高温。一般来说，因为相位差层是由有机物质构成的，暴露在这种高温下，就降低了寿命。

发明内容

本发明是，为解决现有技术中的上述的课题而发明的，以缓解偏振发生部分的发热的危害为目的的。

为解决上述课题，作为本发明的第一种构成，是通过液晶光阀对偏振光调制而进行图像投影的投影机，

配备有射出光束的光源；

把该光束分割成多个部分光束的透镜阵列；

把上述部分光束进行入射，产生从上述液晶光阀射出的偏振光的偏振发生部分；

该偏振发生部分包括，把入射的上述多个部分光束的每个进行S偏振光和P偏振光分离的多个偏振分离层；

把通过上述偏振分离层产生的S偏振光和P偏振光其中之一进行反射的多个反射层；

使该被分离出的S偏振光和P偏振光的偏振方向一致的相位差层；

上述偏振分离层和上述反射层是交替配置的；

抑制上述部分光束向上述偏振分离层以外入射的多个遮光装置，该遮光装置在上述偏振发生部分的入射侧和上述透镜阵列之间具有对应于上述反射层设置的多个遮光部件，

上述多个遮光部件的各个遮光部的宽度，随着距离上述偏振发生部分越远，而成为越小。

本发明的投影机，在偏振发生部分以外也设置了遮光部件。这样一来，可以抑制在偏振发生部分设置的遮光部件的发热，也就可以缓解由于热而产生的相位差层寿命降低等的危害。

一般来说遮光部件离偏振发生部分越近，越能精确而更好地遮挡向偏振分离层以外入射的部分光束。本发明通过设置包括偏振发生部分在内的2处以上的遮光部件，可兼作确保遮光的精度和缓解由于热而产生的危害。

在本发明里，优选上述第二遮光部件的上述遮光部位的宽度，小于上述第一遮光部件的上述遮光部位的宽度。这样一来，可以抑制没有用的遮光。在设置了多块遮光部件的情况下，没有必要全部按照这种关系来设置。

本发明的投影机也可构成为，进而在上述的偏振发生部分的入射一侧设置了第二透镜阵列，上述第一遮光部件设置在上述第二透镜阵列的光射出的一侧，上述第二遮光部件设置在上述第二透镜阵列的光入射的一侧。

积分光学系统安装在靠近偏振发生部分处，聚集部分光束，这样，在偏振发生部分的入射一侧设置了第二透镜阵列的构成，通过设置了夹住第二透镜阵列的遮光部件，可抑制遮挡本来可以利用的光的可能性，而且，使得对无法利用的光的切实遮挡也变得容易，从而具有可以提高光的利用率和遮挡率的优点。

作为本发明的第二种构成，

是通过液晶光阀对偏振光调制而进行图像投影的投影机，

配备有射出光束的光源；

把该光束分割成多个部分光束的透镜阵列；

把上述部分光束进行入射，产生从上述液晶光阀射出的偏振光的偏振发生部分；

该偏振发生部分包括，

把入射的上述多个部分光束的每个进行S偏振和P偏振分离的多个偏振分离层；

把通过上述偏振分离层产生的S偏振光和P偏振光其中之一进行反射的多个反射层；

使该被分离出的S偏振光和P偏振光的偏振方向一致的相位差层；

上述偏振分离层和上述反射层是交替配置的；

也可以作为抑制上述部分光束向上述偏振分离层以外入射的多个遮光装置，在上述偏振发生部分的入射一侧和透镜阵列之间具有对应于上述反射层设置的多个遮光部件的投影机。

可以在第一个透镜阵列和偏振发生部分之间的任意位置设置任意片遮光部件，根据具体的构成，可以获得与第一种构成同样的效果。

在第二种构成里，多个遮光部件的各个遮光部位的宽度，随着距离偏振发生部分越远，做的越小也可以。

另外，在偏振发生部分的入射一侧，设置第二透镜阵列，

多个遮光部件之中，至少有一个要设置在第二透镜阵列的光射出的一侧，

在剩下的多个遮光部件之中，至少有一个要设置在上述第二透镜阵列的光入射一侧即可。

附图说明

图1是，表示作为实施例的投影机的简要构成的说明图。

图2是，照明光学系统100的放大图。

图3是，表示遮光部件的配置的说明图。

图4是，以遮光部件143为例的说明图。

图5是，以遮光部件153为例的说明图。

图6是，作为变形例的遮光部件的配置的说明图。

具体实施方式

A.全体的构成：

图1是表示作为实施例的投影机的简要构成的说明图。投影机1000包括，照明光学系统100，色光分离光学系统200，中继光学系统220，3个液晶光阀300R，300G，300B，十字分色棱镜520、投影透镜540。

照明光学系统100自光源120射出光。色光分离光学系统200，通过分色镜202，204，把该光分离为红(R)，绿(G)，蓝(B)3色。分色镜202通过使红光R透射而反射蓝光B和绿光G，而分离出红光R。分色镜204通过让蓝光B透射而反射绿光G，把蓝光B和绿光G进行分离。

红光R被反射镜208反射，通过场透镜232，向液晶光阀300R入射。场透镜232把该入射光变换为相对中心轴基本平行的光束。绿光G被分色镜204反射后，通过场透镜234，向液晶光阀300G入射。蓝光通过中继光学系统220向液晶光阀300B入射。中继光学系统220是由3个透镜，即入射侧透镜222，中继透镜226，以及场透镜230和2个反射镜224，228构成。

各种色光通过液晶光阀300R，300G，300B根据图像信息被调制。被调制了的各种色光在十字分色棱镜520被合成，通过投影透镜540被投影到屏幕SC上。

B.照明光学系统：

图2是照明光学系统100的放大图。在本实施例中，采用了积分光学系统，即把来自光源的光束分成多个部分光束后，在液晶光阀进行重叠的光学系统。

在照明光学系统100里，光源装置120射出几乎平行的光线束。光源灯122射出的光通过反射镜124被反射。在本实施例中，反射镜124是采用了旋转椭圆形的凹面，也可以采用旋转抛物面形凹面。通过平行化透镜126把反射光变换成跟光源光轴120ax几乎平行的光。

第一个透镜阵列140，配备有多个沿着X和Y方向成矩阵型排列的平凸透镜142。从Z方向看到的各个平凸透镜142是成矩形轮廓形状，跟液晶光阀LA的图像形成区域是相似形的。第一个透镜阵列140是把自光源装置120射出的光线束分割成多个部分光束。另外，本实施例虽然采用了平凸透镜142，也可以采用双凸透镜。还有，本实施例的平凸透镜142的曲面是面向光源120侧的，也可以是面向偏振发生光学系统160侧。

第二透镜阵列150与第一个透镜阵列140一样，配备有多个沿着X和Y方向成矩阵型排列平凸透镜152。第二透镜阵列150具有把各个部分光束的中心轴一致为跟系统光轴100ax几乎平行的功能。另外，本实施例里，采用了第二透镜阵列150与第一个透镜阵列140的大小和形状相同的透镜阵列，也可以采用不同大小和形状的透镜阵列。还有，跟第一个透镜阵列140不同的是，从Z方向看的各个平凸透镜152的轮廓形状，没有必要跟LA的图像形成区域成相似型。另外，本实施例采用了平凸透镜152，也可以采用双凸透镜。还有，平凸透镜152的曲面不一定是朝向光源120一侧，也可以是朝向偏振发生光学系统160。

偏振发生光学系统160配备有，遮光部件62，偏振光束分离阵列64以及选择相位差板66。

偏振光束分离阵列64，是由多个具有近似平行四边形截面的柱状透光性板材粘合而成的。各透光性板材的界面，是由偏振分离膜64a和反射膜64b交替构成的。通过偏振分离膜64a，透射p偏振光而反射s偏振光，从而把入射的部分光束分离为p偏振光和s偏振光。偏振分离膜64a，例如，可以由电介质多层膜构成。反射膜64b是反射全部光束的膜，可以由电介质多层膜以及金属膜构成。另外，作为反射膜64b，也可以代替反射全部光束的(p偏振光和s偏振光两者)膜而采用只反射s偏振光的反射膜。象这样的膜，采用电介质多层膜构成是可能的。

遮光部件62，是由遮光面62b和开口面62a成条状排列而成。配置遮光面62b是为了遮挡向反射膜64b的入射光，配置开口面62a是为了让入离到偏振分离膜64a上。遮光部件62，可以采用在平板状的透明体(如玻璃板)上涂上一部分遮光性的膜(如铬膜，铝膜，电介质多层膜等)来构成。也可以采用设置了开口的象铝板那样的遮光性平板。还有，遮光部件62，也可以采用在偏振光束分离阵列64的光入射侧中，只是对着反射膜64b那部分，由遮光性的蒸镀膜(如铬膜，铝膜，电介质多层膜)来构成遮光面。另外，虽然在图2上被省略了，本实施例，除了遮光部件62以外，还设有其他遮光部件。关于这些遮光部件的配置，在后面进行详细地说明。

选择相位差板66，是由开口层66a和λ/2相位差层66b成条状排列的。开口层66a可以让偏振光原样透过。λ/2相位差层66b，是由有机物构成的偏振转换元件，可以把入射光的偏振方向转换成与原方向垂直的方向后再射出。利用这种功能，例如，P偏振可以转换为S偏振。λ/2相位差层66b，是针对让透过偏振分离膜64a的光入射来配置的。另外，选择相位差板66，也可以把开口层66a省略，而只配置λ/2相位差层66b。还有，把λ/2相位差层66b与开口层66a的位置颠倒，把与反射膜64b对应的部分设置为λ/2相位差层66b。意思是说，只要能够让选择相位差板66，是使自偏振光束分离阵列64射出的光的偏振方向一致的构成就可以，不一定局限于本实施例的构成。

经过透镜阵列140，150射出的部分光束，通过遮光部件62的开口面62a入射到偏振分离膜64a上。在入射光之中，p偏振光透过偏振分离膜64a向λ/2相位差层66b入射后，被转换成s偏振光。在入射光之中，s偏振光在偏振分离膜64a上被反射，直接从开口层66a被射出。其结果，从偏振发生光学系统160射出的光，几乎都统一成s偏振光。偏振发生光学系统160，也可以通过替换λ/2相位差层66b和开口层66a的配置，作为统一为p偏振的构成。

从偏振发生光学系统160射出的部分光束，由重叠透镜170重叠于照明区域LA上。这时，照射于照明区域LA的光的强度分布，基本上成为均匀的。

C.遮光部件的配置

图3是表示遮光部件的配置的说明图。表示出透镜阵列140，150以及偏振发生光学系统160的放大图。还有虽然在图2上被省略掉了，但在本实施例里，在前面说明了的遮光部件62和第一个透镜阵列140之间，设置了遮光部件143，153。

遮光部件143，设置在第一个透镜阵列140的光射出一侧。遮光部件143，如图4所示，开口面143a和遮光面143b配置成条状构成。遮光面143b，设置在透镜152的Y轴方向分界线处。遮光部件143，可以采用在平板状的透明体(如玻璃板)上用一部分形成的遮光性的膜(如铬膜，铝膜，电介质多层膜等)来构成。也可以采用设置了开口的象铝板那样的遮光性平板。还有，本实施例的透镜阵列140，因为采用了把其曲面朝向光源120一侧的平凸透镜142，作为遮光部件143，也可以在第一个透镜阵列140的光射出侧面采用遮光性的蒸镀膜(如铬膜，铝膜，电介质多层膜等)形成遮光面

遮光部件153，设置在第二透镜阵列150的光射出一侧。遮光部件153的构成，如图5所示，在构成透镜阵列150的透镜152的平的面上，沿Y轴方向的分界线成条状，由遮光性的蒸镀膜(如铬膜，铝膜，电介质多层膜等)形成遮光面153b。遮光部件153，并不仅限于这种构成，也可以采用在平板状的透明体(如玻璃板)上部分形成遮光性的膜(如铬膜，铝膜，电介质多层膜等)来构成，也可以采用设置了开口的象铝板那样的遮光性平板。

从光源120射出的光束，光线在完全理想状态的话，如图中点划线LP3所表示的那样，在透镜阵列140被分割成多束平行入射的部分光束后，朝着偏振发生光学系统160的方向成收敛状传播，在偏振分离膜64a上聚焦成点状。但是，实际上，因为光源灯122并不是点光源(光源灯122的发光部是具有一定的尺寸的)，光学元件的设计误差，光学元件之间的轴的错位等的各种各样的原因，如图中的虚线LP2所示的那样，会有并不能在遮光部件62的开口面62a内侧聚焦的情况发生。在不设置遮光部件143，153的情况下，因为在A区域只是采用遮光部件62来进行遮光，遮光部件62的发热量就会增大。在本实施例里，正是因为采用了遮光部件143，153，如图中的实线LP1所表示的那样，因为使发热部位得到了扩散，从而可以抑制遮光部件62处的发热。因此，采用了有机物质构成的选择相位差板66的发热问题也可以得到抑制，也就抑制了它的寿命降低。

这里，如果考虑部分光束在理想状态，如图中点划线LP3所表示的那样，朝着偏振发生光学系统160的方向成收敛状传播的话，在距离遮光部件62越远的位置上设置的遮光部件，它的遮光面的宽度(X方向的尺寸)可以适当地做的较小。也就是说，优选把遮光部件143的遮光面143b的宽度设计成小于遮光部件153的遮光面153b的宽度。同样，再考虑到有遮光部件62的存在的话，优选在距离偏振发生光学系统160越远的位置上，遮光部件的遮光面的宽度(X方向的尺寸)做的较小。也就是说，(遮光面62b的宽度)＞(遮光面153b的宽度)＞(遮光面143b的宽度)，设定这样的对应关系是理想的。通过把遮光面62b，153b，143b的宽度设定为这样的对应关系，可以降低液晶光阀300R，300G，300B可利用的光被不适当遮挡的可能性。

例如，为了避免选择相位差板66的高温化，在偏振光束分离阵列64设置冷却装置的情况下，由于本实施例里，遮光部件62的发热被抑制，从而可以尝试实现冷却装置的小型化，和低噪音化。

从遮挡向反射膜64b入射光的遮光性能的观点来看，优选在偏振光束分离阵列64本身设置遮光部件62。在本实施例里，通过在配备了遮光部件62的同时，进一步地，一并配备了遮光部件143，153，可以兼作确保遮光性能，与抑制遮光部件62的发热。

D.变形例

最好要考虑到遮光部件的数量，位置，对于发热的容许程度，部分光束的聚光程度等的因素来进行适当地设定。另外，对于遮光部件遮光面的宽度，可在对于发热的容许程度，部分光束的聚光程度之上，考虑对遮光部件的设置位置等进行适当地设定。

即，在前面所说明的实施例里，虽然采用了3个遮光部件62，143，153，遮光部件的数量并不限于3个。例如，也可以省略遮光部件143，153的其中之一。还有，在本实施例里，在偏振发生光学系统160设置了遮光部件62，也可以省略其。可以更加使得抑制产生遮光性能降低的，偏振发生光学系统的发热成为可能。另外，除了遮光部件62，143，153之外，也可以在透镜阵列150与偏振发生光学系统160之间(例如图3的B区域的位置)，在透镜阵列140与透镜阵列150之间(例如图3的C区域的位置)，设置遮光部件。

而且，设置遮光部件的位置，也不一定局限于上述实施例里说明了的位置。例如，在上述实施例里，遮光部件143是设置在第一个透镜阵列140的光射出一侧，也可以把它设置在透镜阵列140和透镜阵列150之间，更靠近第二透镜阵列一点(例如图3的C区域的位置)的位置。同样，在上述实施例里，遮光部件153是设置在第二透镜阵列150的光射出一侧，也可以把它设置在透镜阵列150和偏振发生光学系统160之间，更靠近偏振发生光学系统160一点(例如图3的B区域的位置)的位置。

也就是说，在第一个透镜阵列140，和作为具有偏振发生部分功能的偏振光束分离阵列64的入射一侧之间，可至少设置2个遮光部件。

在考虑到实用性的情况下，优选把第二透镜阵列150夹持地，设置2个遮光部件。也就是说，如图6所示，在第二透镜阵列150光射出的一侧，设置其中之一的遮光部件62或者153，在第二透镜阵列150光入射的一侧，设置另外一个的遮光部件143。按照前面说明的，部分光束在靠近偏振光束分离阵列64时，会聚集。因此，如果象这样来配置遮光部件，就会减少本来可以利用的光被遮挡的可能性，另外，反面来讲，使得能够很容易地切实遮挡无法利用的光。因此，在产生了扩散发热部位的效果的同时，也使得尝试提高光的利用效率，遮光效率成为可能。

上面，对本发明的各种实施例进行了说明，本发明并不局限于这些实施例，只要不脱离它的宗旨范围，可以尝试采用各种构成方式。例如，本发明同样可以适用于采用反射型液晶装置的投影显示装置。液晶投影机的类型具有，从观察一侧将图像投影于投影面的前投型，和从与投影面的观察一侧相反的方向进行投影图像的背投型，本发明对以上都是可适用的。液晶光阀的数量，并不局限于3个，也可以配置单片，2片，或者4片以上。另外，并不局限于彩色投影机，黑白投影机也是可适用的。

本发明，对于采用了液晶面板的对图像进行投影显示的液晶投影机，可以利用它来抑制偏振发生部分的发热。

Claims (4)

1.一种投影机，是通过液晶光阀对偏振光调制而进行图像投影的投影机，

配备有射出光束的光源；

把该光束分割成多个部分光束的透镜阵列；

入射上述部分光束，产生从上述液晶光阀射出的偏振光的偏振发生部分；

该偏振发生部分包括，把入射的上述多个部分光束的每个进行S偏振光和P偏振光分离的多个偏振分离层；

把通过上述偏振分离层分离的S偏振光和P偏振光其中之一进行反射的多个反射层；

和使该被分离出的S偏振光和P偏振光的偏振方向一致的相位差层；

上述偏振分离层和上述反射层是交替配置的；

抑制上述部分光束向上述偏振分离层以外入射的多个遮光装置，该遮光装置在上述偏振发生部分的入射侧和上述透镜阵列之间具有对应于上述反射层设置的多个遮光部件，

上述多个遮光部件的各个遮光部的宽度，随着距离上述偏振发生部分越远，而成为越小。

2.如权利要求1所述的投影机，

其中进而，在上述偏振发生部分的入射侧设有第二透镜阵列，在上述多个遮光部件之中，至少一个，设置在上述第二透镜阵列的光射出侧，

在剩余的上述多个遮光部件中，至少一个，设置在上述第二透镜阵列的光入射侧。

3.如权利要求1所述的投影机，其特征在于具有，

上述多个遮光部件中的第一遮光部件，和设置于上述第一遮光部件与上述透镜阵列之间的、上述多个遮光部件中的第二遮光部件。

4.如权利要求3所述的投影机，

其中进而，在上述偏振发生部分的入射侧设有第二透镜阵列，上述第一遮光部件，设置在上述第二透镜阵列的光射出侧，上述第二遮光部件设置在上述第二透镜阵列的光入射侧。

Images