TW557402B - Optical unit and the projection type projector device using the same - Google Patents

Description

557402 A7 B7____ 五、發明説明（1 ) 發明所屬之技術領域 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明關於一種使用前面投影的所謂液晶投影機或投 影型電視機的反射型液晶面板的投影型投影裝置。 二、先前技術 業務用途的液晶投影機逐漸被普及。又’作爲將顯示 於習知的布朗管的晝像投影在螢幕的方式的畫像顯示裝置 的代替品，進行著使用液晶顯示元件的投影型電視機的開 發。 在液晶面板，從其型式，有透過型液晶面板與反射型 液晶面板。反射型液晶面板是光束通過液晶層兩次之故， 因而與透過型液晶面板相比較，可將液晶層厚度變薄該分 量。結果，反射型液晶面板是高速之管性優異之故，因而 適合於動畫顯示，亦即適合於投影型電視機用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另一方面，在透過型液晶面板藉由液晶本體的光間作 用，作出所謂導通狀態與斷開狀態，惟反射型液晶面板的 情形，導通狀態的光束或斷開狀態的光束均被反射在相同 光路上之故，因而以偏振光狀態的不同來進行光束分離偏 振光分束鏡（以下稱爲PBS)成爲不可缺少的構成要件。 使用第12圖，說明對於反射型液晶面板的PBS作用 ，在第12圖，1是PBS，5是具有二向色性作用的正交稜 鏡，6是反射型液晶面板。在第12圖，將以照明光學系 均做成S偏振光，或是僅將照明光學系的S偏振光，入射 在PBS1，則S偏振光是在PBS1的PBS面反射，而入射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)八4規格（210X 297公釐） -5- 557402 A7 ___ B7____ 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在正交棱鏡5。入射在正交稜鏡5的白色光是以二向色性 作用，被分離成R、G、B的三色，並入射在對應於各該 R、G、B的反射型液晶面板6。在第12圖中，若各像素 爲導通狀態，則入射在對應於各R、G、B的反射型液晶 面板6的各光束，是從偏振光狀態的S偏振光被變換成P 偏振光而被反射。另一方面，若爲斷開狀態，則偏振光 狀態是仍以S偏振光被反射。再入射在正交稜鏡5的R、 G、B的各光束是藉由正交稜鏡5被色合成。之後，入射 在PBS1的光束是導通狀態的光束成爲P偏振光之故，因 而這一次，透過PBS1，而入射在投影透鏡（未圖示）並 被投影。另一方面，斷開狀態的光束是仍然爲S偏振光之 故，因而在PBS1再反射，而回到原來的光源邊。 二、發明內容 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 如上述地，在習知的反射型液晶顯示裝置中，在導通 光束或斷開光束均反射的反射型液晶面板6，必須將導通 光束的偏振光狀態從S偏振光變換成P偏振光。又，更 換S偏振光與P偏振光也成立。 結果，通過正交稜鏡5的偏振光狀態，爲如反射型液 晶面板6的反射前成爲S偏振光，而反射後成爲P偏振光 。對於同一波長，若以S偏振光與P偏振光使用正交稜 鏡5時，則S偏振光與P偏振光的波長特性不相同。所 以，來自反射型液晶面板6的出射光的各色光的所期望的 晝像光，不會從正交稜鏡5出射等，無法得優異的光透過 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' 557402 A7 B7 ___ 五、發明説明（3 ) 率性能。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 對於此問題，以二向色性棱鏡或選色鏡從白色分離一 色，之後，變換二色的其中一方的偏振光狀態，藉由P B S 進行色分離及合成的方式被提案。在該方式，需要合計3 個PBS，一個二向色性稜鏡或選色鏡，而在大小或重量或 成本上成爲不利。 本發明的目的是在於在使用具有二向色性作用的正交 稜鏡與反射型液晶面板的構成，將對於正交稜鏡的反射型 液晶面板的入射光束與來自反射型液晶面板的反射導通光 束的偏振光狀態作成相同，因此，提供一種小型，輕量又 低成本的照明裝置，及用該裝置的投影型投影裝置。 一種光學單元，屬於具有光源，及偏振光分束鏡，及 具二向色性作用的正交稜鏡及反射型液晶面板的光學單元 ，其特徵爲：將法拉第旋轉器設於上述偏振光分束鏡與上 述正交稜鏡之間；僅旋轉通過該法拉第旋轉器的光束的 偏振光方向所定角度。 四、實施方式 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下，使用第1至第11圖說明本發明的形態。 第1圖至第3圖是表示本發明的實施形態1的說明圖 。第1圖是表示投影型投影裝置的色分離合成部的基本構 成圖；第2圖是表示光束的偏振光狀態的詳細圖式；第3 圖是表示使用第1圖的色分離合成部的投影型投影裝置的 光學系的整體構成圖式。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2 Η) X 2W公釐） -7- 557402 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第1圖，1是具有反射S偏振光並透過直進P偏振 光的作用的PBS ; 2是石榴石結晶板所構成的法拉第旋轉 器；3是具有用以旋轉45度所入射的直線偏振光的偏振光 軸的1 /2波長板；4是用以將一定方向的磁場施加方向賦 予法拉第旋轉器的磁鐵；5是具有二向色性作用的正交稜 鏡；6是反射型液晶面板。 首先，使用第11圖說明上述法拉第旋轉器2的作用 〇 第11圖是表示某一直線偏振光藉由法拉第旋轉器使 得偏振光角度變化的樣子的圖式。將磁鐵組合在圖的偏振 器A與法拉第旋轉器與偏振器B者是隔離器；隔離器是 用以除去在光連接的連接部的有害的折回反射光的裝置。 藉由法拉第效果，得到光的偏波方向旋轉的性質（旋光性） ，惟與一般的旋光性（自然旋光性）不相同，在法拉第效 果上，將光的進行方向作成相反也不會恢復成原來，而更 旋轉極化波方向。以下使用第1圖具體的加以說明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在順進行光，以與偏振器A相同偏振光方向所輸入 的直線偏振光，受到法拉第旋轉器的作用旋轉偏振光方向 45度，之後通過45度方向的偏振器B。然後，在逆進行 光，反射折回的直線偏振光通過偏振器B後，以法拉第 旋轉器朝相同方向再旋轉45度之故，因而無法通過偏振 器A，。亦即，成爲可除掉有害的反射折回光。 在1/2波長板也可旋轉直線偏振光的偏振光方向45 度。若對於順進行光，配置旋轉與法拉第旋轉器相同方向 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -8- 557402 A7 B7 五、發明説明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的直線偏振光的1 /2偏振光板時，則該1 /2偏振光板，是 對於逆進行光朝與原來旋轉方向相反方向旋轉直線偏振光 ，而會通過偏振器A。 又，在第11圖中，作爲法拉第旋轉器使用石榴石結 晶板，又，使用法拉第旋轉角度成爲45度的板厚及施加 磁場。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印災 在第1圖，將偏振光成爲一致於S偏振光（①）的入 射光入線至PBS1。S偏振光是在PBS1的PBS面反射並朝 正交稜鏡5的方向反射，並入射至法拉第旋轉器2。在法 拉第旋轉器2直線偏振光旋轉45度的直線偏振光（②） 之後，在1/2波長板3再旋轉45度而成爲P偏振光（③） 。以P偏振光入射在正交稜鏡5的白色光是藉由正交稜 鏡5的二向色性作用，被分離成R、G、B三色，而以對 應於各色的反射型液晶面板6分別反射。反射型液晶面板 6是依據輸入影像信號，藉由未圖示的驅動電路被驅動， 具有對於導通光束在偏振光狀態化以P偏振光反射，而對 於斷開光束將偏振光狀態從P偏振光變換成S偏振光的作 用。該作用是成爲與在第1 2圖所說明的反射型液晶面板 6的情形相反，惟將第12圖的反射型液晶面板6的驅動 作成所謂黑白反轉加以驅動就可以。 之後，這一次在反射型液晶面板6被反射後的光束， 是在正交稜鏡5被色合成，而入射至1/2波長板3。導通 光束時，P偏振光（④）入射至1/2波長板3之故，因而 成爲與原來相同的45度方向的直線偏振光（⑤），而入射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -9- 557402 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 至法拉第旋轉器2。在法拉第旋轉器2，朝相同方向再旋 轉45度之故，因而成爲P偏振光（⑥）而透過PBS1。另 一方面，斷開光束時，S偏振光（④）入射至1/2波長板 3之故，因而成爲與原來相反的45度方向（與導通光束 時正交90度的方向）的直線偏振光（⑤），而入射至法 拉第旋轉器2。在法拉第旋轉器2，朝相同方向再旋轉45 度之故，因而恢復成S偏振光（⑥）而在PBS1反射。 針對於在第1圖賦予號碼的①，②，③，④，⑤，⑧ 的偏振光方向，使用第2圖詳細地說明。在第2圖，入射 系的偏振光軸是使用從入射這一邊觀看的座標表示；而 反射系的偏振光軸是使用從出射這一邊觀看的座標表示。 亦即，第2圖的入射系與出射系的座標是成爲相同。又， S偏振光及P偏振光的定義，是對於以入射光的傳播方向 與境界面的法線所形成的平面被定義的入射面，平行地被 偏振光的偏振光爲P偏振光，而與入射面垂直地被偏振 光的偏振光爲S偏振光。在第2圖中，分別以S偏振光， P偏振光的偏振光方向的箭號，表示S偏振光與P偏振光 〇 經濟部智慈財產局S工消費合作社印製 所入射的S偏振光（①），是藉由法拉第旋轉器2 朝左轉地旋轉45度（②）。然後，在對於圖的水平軸 (X軸）具有朝右轉22.5度的偏振光軸的1/2波長板3的 偏振光軸折回，而在圖中在上方45度方向的直線偏振光 是成爲P偏振光（③）。在反射型液晶面板6所反射的 通光束的P偏振光（④），是在對於水平軸（X軸）具有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 557402 A7 B7 五、發明説明（7) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 朝右轉22.5度的偏振光軸的1/2波長板3的偏振光軸折 ，回，而在圖中，成爲在上方45度方向的直線偏振光（⑤） 。最後，在法拉第旋轉器2，與最初相同方向，朝左轉45 度，旋轉直線偏振光之故，因而成爲P偏振光（⑥）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另一方面，省略圖式，惟在反射型液晶面板6所反射 的斷開光束的S偏振光，是在對於圖的水平軸（X軸）具 有右轉22.5度的偏振光軸的1/2波長板3的偏振光軸折 回，而在與原來相反的圖成爲右上方45度方向的直線偏 振光。最後，在法拉第旋轉器2，與最初相同方向，朝左 轉4 5度，旋轉直線偏振光之故，因而成爲S偏振光。然 而，通常正交稜鏡5是以入射光束及反射的導通光束的偏 •振光狀態（在第1 Λ爲P偏振光）作爲優先而加以設計 之故，因而反射的斷開光束的一部分不會折回PB S 1。例 如反射的斷開光束的一部分會到達相對向的反射型液晶面 板6。第4圖是表示對於第1圖的構成，將僅通過入射光 束及反射導通光的偏振光方向的偏振光板配設在正交稜鏡 5與反射型液晶面板6的光路之間的構成圖。在該第4圖 中，即使正交稜鏡5的分光透過率性能不好時，將僅通過 入射光束及反射導通光束的偏振光方向的偏振光板配設在 正交稜鏡5與反射型液晶面板6的光路之間，成爲也可容 易地以偏振光板吸收偏振光狀態不同的反射的斷開光束。 另一方面，如第1 2圖的構成情形，則入射光束的偏振光 狀態與反射導通光束的偏振光狀態不同之故，因而不可能 將偏振光配設在正交稜鏡5與反射型液晶面板6的光路之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -11 - 557402 A7 _B7_ 五、發明説明（8) 間。 又，藉由1 /2波長板3的偏振光軸的旋轉角度不是 45度而是135度也可以。這時候，若旋轉第2圖的1/2 波長板3的偏振軸90度，則以90度兩倍的180度，可再 旋轉直線偏光的偏振光方向。又，當然代替1 /2波長板3 ，設置具有1 /2波長板同等作用的光學元件，例如兩枚偏 振光軸的1 /4波長板，也可得到同等效果。 又，並不是在最初將成爲一致於S偏振光的光束入 射在PB S 1，而是將成爲一致於P偏振光的光束入射在 PBS1的構成也可以，這時候，隨著入射於正交稜鏡5的 偏振光狀態來變更1 /2波長板3的偏振光軸的角度也可以 。同樣地，最初入射於正交稜鏡5的光束不是P偏振光 而是S偏振光也可以，這時，變更1/2波長板3的偏振光 軸的角度也可以。 . 對於藉由法拉第旋轉器2的旋轉角度，也同樣，在往 復通過兩次之後，更換S偏振光與P偏振光就可以，因 此90度或270度的一半的45度或135度就可以。這時候 ，將對應於旋轉角度的1 /2波長板3的偏振光軸是適當地 對應也可以。 使用第3圖說明使用該色分離合成部的投影型投影裝 置的光學系的整體構成。 在第3圖，1 1是光線，1 2是凹面鏡，1 3是積分器， 1 4是偏振光變換元件，1 5是結像透鏡，1 6是反射鏡，1 7 是場透鏡，1 8是投影透鏡，1至6是與第1圖相同。將凹 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慈財產局8工消費合作社印製 -12- 557402 A7 B7 五、發明説明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 面鏡1 2作成拋物面’並藉將光線1 1配置在拋物面的焦點 位置，來自光源11的光是在凹面鏡12被反射而成爲平行 於光軸的光束。藉由以二維狀地排列透鏡的兩組多透鏡歹!1 所構成的積分器13’來自光源的光是被變換成複數二次 光源像。藉由配置在積分器13正後方的偏振光變換元件 15，自然光是分離成p偏振光與s偏振光之後’將偏振 光狀態成爲一致於S偏振光。將成爲S偏振光的該二次 光源像藉由結像透鏡1 5及場透鏡1 7引導至反射型液晶面 板6，具體而言，將第1多透鏡列面上的各透鏡一個一個 的光量分布重疊在反射型液晶面板6面上。在第3圖中， 在結像透鏡1 5與場透鏡1 7的兩枚構成，主要以結像透鏡 1 5承担結像作用，而主要以場透鏡1 7承担遠心化入射於 反射型液晶面板6的主光線的作用，惟透鏡枚數是三枚構 成，或相反地，以一枚透鏡也可承担其作用。在圖途中， 配置反射鏡1 6而折彎光路俾實現整體的小型化，惟在反 射鏡6透過對反射型液晶面板6有害的紫外線或紅外線， 而具有僅反射可視光也可以。又，對於紫外線，在途中光 路配置紫外線吸收濾波器，也有效。 又，在實施形態1，是將PB S 1的特性對於白色光， 反射S偏振光且透過P偏振光，惟設計成PBS 1的特性對 於G光束反射S偏振光且透過P偏振光，而對於R光束 與B光束反射P偏振光且透過S偏振光，又在入射於 PBS1之前，以轉子僅變更特定色的偏振光狀態，將G光 束作爲S偏振光，而將R光束與B光束作爲P偏振光， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 557402 A7 B7 五、發明説明（10) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 最初也可輸入至PB S 1。這時候，將正交稜鏡5的各色 的偏振光狀態，例如在入射時及導通反射時，分成將G 光束作爲P偏振光，而將R光束與B光束作爲S偏振 光之故，因而可改善正交稜鏡5的性能。 以下，使用第5圖與第6圖說明本發明的實施形態 2。第5圖是表示投影型投影裝置的色分離合成部的基本 構成圖；第6圖是表示說明光束的偏振光狀態的詳細圖。 經濟部智慧財產局8工消費合作杜印製 在第5圖，將偏光狀態作成一致於S偏振光（①）的 入射光入射在PBS1。S偏振光是在PBS1的PBS面反射 而朝正交稜鏡5的方向反射，之後入射至1/2波長板3。 在1 / 2波長板3，直線偏振光旋轉4 5度的直線偏振光（ ②），之後，在法拉第旋轉器2再旋轉45度而成爲P偏 振光（③）。以P偏振光入射於正交稜鏡5的白色光， 是藉由正交稜鏡5的二向色性作用，被分離成R、G、B 的三色，而在對應於各色的反射型液晶面板6分別反射。 在反射型液晶面板6，具有對於導通光束將偏振光束狀態 仍以P偏振光反射，而對於斷開光束則將偏振光狀態從P 偏振光變換成S偏振光的作用。 之後，在反射型液晶面板6被反射後的光束，這一 次，是在正交稜鏡5被色合成，而被入射至法拉第旋轉器 2。導通光束時，P偏振光（④）入射至法拉第旋轉器2 之故，因而朝相同方向再旋轉45度，而成爲與原來相反 的4 5度方向的直線偏振光（⑤），入射至1 /2波長板3 。在該1/2波長板3的偏振光軸折彎直線偏振光，則成爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 -14- 557402 A7 B7 五、發明説明（11) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) P偏振光（⑥）而透過PBS1。另一方面，斷開光束時，s 偏振光（④）入射至法拉第旋轉器2之故，因而朝相同方 向旋轉4 5度，而成爲與入射光束相同4 5度方向的直線偏 光（與導通光束時正交90度的方向），入射至1/2波長 板3。因此在1 /2波長板3，恢復成與原來相同的偏振光 (⑧）之故，因而在PBS1反射。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印災 針對於在第5圖賦予號碼的①，②，③，④，⑤，⑧ 的偏振光方向，使用第6圖詳細地說明。在第6，入射系 的偏振光軸是使用從入射這一邊觀看的座標表示，而反射 系的偏振光軸是使用從出射這一邊觀看的座標表示。所入 射的S偏振光（①）是在對於圖的垂直軸（Y軸）具有左 轉2 2.5度的偏振光軸的1/2波長板3的偏振光軸折回， 在圖中成爲在上方45度方向的直線偏光（②）。之後， 利用法拉第旋轉器2成爲左轉的旋轉45度的P偏振光（ ③）。然後，在反射型液晶面板6反射的導通光束的P偏 振光（④），是在法拉第旋轉器2，與最初相同方向，朝 左轉旋轉直線偏振光45度之故，因而在圖中成爲右上方 45度方向的直線偏振光（⑤），入射至1/2波長板3。在 對於圖的垂直軸（Y軸）具有左轉22.5度的偏振光軸的 1/2波長板3的偏振光束折回，成爲P偏振光（⑧）。 另一方面，未圖示，惟在反射型液晶面板6反射的斷 開光束的S偏振光，是藉由法拉第旋轉器2，與最初相同 方向，朝左轉旋轉直線偏振板光45度的成爲在圖中左上 方45度方向的直線偏振光，入射至1/2波長板3。在對於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -15- 557402 A7 B7 五、發明説明（12) 圖的垂直線（Y軸）具有左轉22.5度的偏振光軸的1/2波 長軸3的偏振光軸折回，而成爲S偏振光。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以下，使用第7圖至第10圖，說明本發明的實施形 態3。第7圖與第8圖是表示投影型投影裝置的色分離合 成部基本構成圖；第9圖是表示說明光束的偏振光狀態的 詳細圖；第10圖是表示在本發明的實施形態3的1 /2波 長板的作用圖。 與第1圖的實施形態1或第4圖的實施形態2的不相 同處，爲如第7圖所示地旋轉PBS1 45度。 入射作爲PBS1的S偏振光，在PBS面反射，成爲入 射至正交稜鏡5側的構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第8圖，將作爲PBS1的偏振光狀態成爲一致於S 偏振光（①）的入射光束入射至PBS1。S偏振光是在 PBS1的PBS面反射而朝正交稜鏡5的方向反射。但是， PBS1的法線方向及正交稜鏡5的法線方向，是具旋轉45 度的關係，對於PBS1的S偏振光是對於正交稜鏡5成爲 45度方向的直線偏振光。將該45度方向的直線偏振光， 在法拉第旋轉器2旋轉45度成爲P偏振光（③）。以P 偏振光入射在正交稜鏡5的白色光，是藉由正交稜鏡5 的二向色性作用，被分離成R、G、B的三色，而分別 在對應於各色的反射型液晶面板6反射。在反射型液晶 面板6，具有對於導通光束將偏振光狀態仍以P偏振光 反射，而對於斷開光束將偏振光狀態從P偏振光變換成 S偏振光的作用。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16- 557402 A7 B7 五、發明説明（13) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之後，這一次在反射型液晶面板6被反射後的光束 ’是在正交稜鏡5被色合成，而入射至法拉第旋轉器2 。導通光束時，P偏振光（④）入射至正交稜鏡2之故 ，因而朝相同方再旋轉45度，而成爲與原來相反的45 度方向的直線偏振光（⑤）。與該原來相反方向的4 5 度的直線偏振光，是針對於P B S 1，成爲P偏振光（⑥） 而透過PBS1。另一方面，斷開光束時，S偏振光（④） 入射至法拉第旋轉器2之故，因而朝相同方向再旋轉45 度，而成爲與入射光束相同4 5度方向的直線偏振光， 對於PB S 1，恢復成與原來相同的S偏振光（⑧）之故 ，因而在PBS1反射。 經濟部智慈財產局員工消费合作社印災 針對於，在第8圖賦予號碼的①，②，③，④，⑤ ，⑥的偏振光方向，使用第9圖詳細地說明。在第9圖 ，入射系的偏振光軸是使用從入射這一邊觀看的座標表示 ，而反射系的偏振光軸是使用從出射這一邊觀看的座標表 示。亦即，第9圖的入射系與出射系的座標是成爲相同。 入射在PBS1的S偏振光（①），是PBS1的法線方向與 正交稜鏡5的法線方向偏離45度之故，因而成爲對於正 交稜鏡5的圖的左上方45度方向的直線偏振光（②）。 之後，藉由法拉第旋轉器2朝左轉旋轉45度而成爲P偏 振光（③），之後，在反射型液晶面板6被反射的導通光 束的P偏振光（④），是在法拉第旋轉器2，與最初相同 方向，朝左轉旋轉直線偏振光45度之故，因而在圖中成 爲右上方的45度方向的直線偏振光（⑤）。同樣地， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17- 557402 A7 B7 五、發明説明（Μ) PBS 1的法線與正交稜鏡5的法線方向偏離之故，因而成 爲對於PBS1的P偏振光（⑧）。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另一方面，省略圖式，惟在反射型液晶面板6所反射 的斷開光束的S偏振光，是藉由法拉第旋轉器2，成爲在 與最初相同方向，朝左轉45度，旋轉直線偏振光的圖中 左上方45度方向的直線偏振光。同樣地，PBS1的法線方 向與正交稜鏡5的法線方向偏離45度之故，成爲對於 PBS1的S偏振光。 以下，使用第10圖說明針對於PBS1的S偏振光。 第10圖是表示說明偏振光變換元件14的偏振光方向與 PBS1的偏振光方向及正交稜鏡5的偏振光方向的關係的 圖式。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印災 須將構成積分器13的各透鏡面的光量分布重疊在反 射型液晶面板6面上，必須保持偏振光變換元件1 3與反 射型液晶面板6的光學性映射關係，因此，偏振光變換元 件1 3的偏振光方向與正交稜鏡5的偏振光方向也成爲相 同。正交稜鏡5的偏振光方向與PBS1的偏振光方向偏離 45度之故，因而偏振光變換元件13與PBS1的偏振光方 向也成爲偏離45度。在本發明的實施形態3中，在偏振 光變換元件13與PBS1的途中光路上必須配置將直線偏 振光的偏振光方向予以旋轉45度，且作爲PBS1的S偏 振光所需的1/2波長板。 如上所述地，依照本發明，使用具有二向色性作用的 正交棱鏡的構成，且實現入射於反射型液晶面板之前的偏 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 557402 A7 B7 五、發明説明（15) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 振光狀態’及在反射型液晶面板反射後的導通光束的偏振 光狀魅相问的偏振光狀態，因此可得到一種小型，輕量又 低成本的照明裝置及使用該裝置的投影型投影裝置。 圖式簡單說明 第1圖是表示本發明的實施形態1的色分離合成部 的構成圖。 第2圖是表示本發明的實施形態1的色分離合成部 的偏振光軸的說明圖。 第3圖是表示使用本發明的實施形態1的色分離合 成部的投影型投影裝置的光學系的整體構成的圖式。 第4圖是表示本發明的實施形態丨，將偏振光板設在 正交稜鏡與反射型液晶面板的光路之間的色分離合成部的 構成圖。 第5圖是表示本發明的實施形態2的色分離合成部 的構成圖。 第6圖是表示本發明的實施形態2的色分離合成部 的偏振光軸的說明圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ 第7圖是表示依本發明的實施形態3的色分離合成 部的立體圖的構成圖。 第8圖是表示本發明的實施形態3的色分離合成部 的構成圖。 第9圖是表示本發明的實施形態2的色分離合成部 的偏振光軸的說明圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -19- 557402 A7 B7 五、發明説明（16) 第1 0圖是表示本發明的實施形態3的偏振光變換元 件的PBS與正交稜鏡的偏振光軸之關係的說明圖。 第1 1圖是表示本發明所使用的法拉第旋轉器的作用 的說明圖。 第1 2圖是表示使用正交棱鏡的反射型液晶面板的色 分離合成部的偏振光狀態的構成圖。 主要元件對照表 1 偏振光分束鏡（PBS) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 2 法拉第旋轉器 3 1/2波長板 4 磁鐵 5 正交稜鏡 6 反射型液晶面板 11 光線 12 凹面鏡 13 積分器 14 偏振光變換元件 15 結像透鏡 16 反射鏡 17 場透鏡 18 投影透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） -20-

Claims (1)

1. 557402 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 1 1. 一種光學單元，屬於具有光源，及偏振光分束鏡， 及具二向色性作用的色分離合成單元，及反射型液晶面板 的光學單元，其特徵爲： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述偏振光分束鏡及上述色分離合成單元之間的光 路，未依存於光的進行方向，設置將光束的偏振光方向旋 轉所定角度的光學元件； 僅旋轉通過該光學元件的光束的偏振光方向所定角度 〇 2. 如申請專利範圍第1項所述的光學單元，其中，上 述光學元件是由法拉第旋轉器所構成。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的光學單元，其中，上 述色分離合成單元是正交分光稜鏡。 4. 如申請專利範圍第1項所述的光學單元，上述光學 元件是法拉第旋轉器，在上述偏振光分束鏡與上述色分離 合成單元之間的光路，又具有1/2波長板或具有1/2波長 板同等作用的偏振光方向旋轉用光學元件。 5. 如申請專利範圍第4項所述的光學單元，其中，上 述法拉第旋轉器是石榴石結晶板所構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6. 如申請專利範圍第4項所述的光學單元，其中，在 上述法拉第旋轉器與上述色分離合成單元之間的光路，配 置上述偏振光方向旋轉用光學元件。 7. 如申請專利範圍第4項所述的光學單元，其中，在 上述偏振光分束鏡與上述法拉第旋轉器之間的光路，配置 上述偏振光方向旋轉用光學元件。 本ί氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐] ~ ~ 557402 A8 B8 C8 ______ D8 六、申請專利範圍 2 8·如申請專利範圍第4項所述的光學單元，其中，上 述法拉第旋轉器是具有旋轉通過的光束的偏振光方向大約 4 5度的功能。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9.如申請專利範圍第4項所述的光學單元，其中，上 述偏振光方向旋轉用光學元件是具有旋轉通過的光束的偏 振光方向大約45度或大約135度的功能。 1 〇·如申請專利範圍第1項所述的光學單元，其中， 上述偏振光分束鏡配置成對於上述色分離合成單元旋轉大 約45度。 1 1.如申請專利範圍第1項所述的光學單元，其中， 在入射至上述偏光分束鏡前的光路，設置具有僅旋轉直線 偏光的偏光角度大約45度或是大約135度的偏振光軸的 1/2波長板或具有1/2波長板同等的作用的光學元件。 1 2.如申請專利範圍第4項所述的光學單元，其中， 將入射於上述反射型液晶面板的光束的偏振光狀態，及在 上述反射型液晶面板所反射的導通光束的偏振光狀態作成 相同。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 13. 如申請專利範圍第4項所述的光學單元，其中， 在上述色分離合成單元與上述反射型液晶面板之間的光路 上配置偏振光板。 14. 一種投影型投影裝置，其特徵爲：具有以下的要 件， 光源，及 偏振光分束鏡’及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 557402 A8 B8 C8 ______ 08 六、申請專利範圍 3 具二向色性作用的色分離合成單元，及 反射型液晶面板，及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述偏振光分束鏡及上述色分離合成單元之間的光 路，未依存於光的進方向，將光束的偏振光方向旋轉所定 角度的光學元件，及 依據影像信號驅動上述反射型液晶面板的驅動電路， 及 擴大投影來自經由上述偏振光分束鏡所入射的上述反 射型液晶面板的光學像的投影透鏡。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述的投影型投影裝置， 其中，上述光學元件是僅旋轉通過的光束的偏振光方向大 約45度的法拉第旋轉器，在上述偏振光分束鏡與上述色 分離合成單元之間的光路，又具有僅旋轉所通過的光束的 偏振光方向大約45度或是大約135度的偏振光軸的1/2 波長板。 16.—種投影型投影裝置，其特徵爲：具有以下的要 件， 放射白色光的光源，及 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 將該白色光依據其偏振光方向反射或透過的偏振光分 束鏡，及 將經由該偏振光分束鏡所入射的白色光色分離成紅， 綠，藍的三色，並合成來自反射型液晶面板的各色的反射 光束色的色分離合成單元，及 隨著各色的影像信號變換成光學像，將入射光束的偏 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23- 557402 ABCD 々、申請專利範圍 4 振光方向與所反射的該光學像的偏振光方向作成相同方向 的反射型液晶面板，及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 依據影像信號驅動該反射型液晶面板的驅動電路，及 擴大投影來自經由上述偏振光分束鏡所入射的上述反 射型液晶面板的光學像的投影透鏡，及 在上述偏振光分束鏡與上述色分離合成單元之間的光 路，具有僅旋轉通過的光束的偏振光方向大約4 5度的法 拉第旋轉器，及僅旋轉通過的光束的偏振光方向大約45 度或大約135度的偏振光軸的1/2波長板。 1 7.如申請專利範圍第1 5項所述的投影型投影裝置， 其中，在上述法拉第旋轉器與上述色分離合成單元之間的 光路，配置上述1/2波長板。 18. 如申請專利範圍第15項所述的投影型投影裝置， 其中，在上述偏振光分束鏡與上述法拉第旋轉器之間的光. 路，配置上述1/2波長板。 19. 如申請專利範圍第15項所述的投影型投影裝置， 其中，將入射於上述反射型液晶面板的光束的偏振光狀態 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，及在上述反射型液晶面板所反射的導通光束的偏振光狀 態作成相同。 20. 如申請專利範圍第15項所述的投影型投影裝置， 其中，在上述色分離合成單元與上述反射型液晶面板之間 的光路上配置偏振光板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐）