TWI224208B - Illumination optical system and projector - Google Patents

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經濟部智態財產局a;工消費合作社印製 1224208 A7 B7 五、發明説明（9 技術領域 本發明是關於使由光源所射出之光的面內照度分布@ 勻化之照明光學系、以及具有此種光學系之投影機。 背景技術 液晶投影機以使用3個之反射型液晶面板之所謂3板 式的反射型液晶投影機爲眾所知。3板式之反射型液晶投 影機是將由光源所發出之光以色分離系分光爲光的3原 之紅（R)、綠（G)、藍（B)之色光，藉由分光之色 光照明每一色光之3個的反射型液晶面板，顏色合成由各 反射型液晶面板所調制之3原色的光，將由此所獲得之彩 色影像藉由投影透鏡放大投射在螢幕上。 在上述之反射型液晶投影機中，重視裝置的小型化， 很多將具備對於光軸被配置爲4 5 °之二向色面的光學元 件使用於色分離和色合成之情形。但是，在此種投影機中 ，依據二向色面之分光特性的偏光依存性，容易產生色差 ，有高畫質化困難之問題。 因此，考慮二向色面之特性，不易產生色差、實現高 畫質化之光學系有幾個被提出。例如，在日本專利特開平 7 — 842 1 8號公報、特開平1 1 — 64794號公幸g 中，提案有：代替；向色面，使用具備波長選擇相位差板 和分光機能之偏光分光器以進行分光之光學系。但是，在 具備波長選擇相位差板和分光機能之偏光分光器中，難於 實現急遽變化之分光特性，有成爲高價之課題。 本紙朵尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " -4 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1224208 經濟部智慧財產笱員工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（2) 因此，本發明之目的在於提供：有效率產生特定之色 光的偏光方向對於其它之色光的偏光方向爲約9 0 °不同 之照明光，以該種照明光可以以均勻之照度分布照明被照 明區域之照明光學系。進而，藉由適用該種照明光學系， 減輕構成色分離、合成光學系之二向色面的分光特性之偏 光依存性，顯示高畫質之投影影像之投影機。 發明之揭示 依據本發明之第1照明光學系爲具有：將光源來之光 分割爲複數的部份光束，聚光各部份光束之光束分割光學 元件；及將個別之前述部份光束分離爲第1色之部份光束 與第2色之部份光束，將第1色之部份光束與第2色之部 份光束於個別不同之方向、或者在平行之狀態射出之色光 分離光學元件；及具備：複數的偏光分離膜與複數的反射 膜交互被排列之偏光分光器陣列、及設置在射出透過前述 偏光分離膜之光的位置或者射出由前述反射膜而被反射之 光的位置之偏光方向旋轉元件，使射入前述偏光分離膜之 前述第1色的部份光束與第1偏光方向一致、使射入前述 反射膜之前述第2色的部份光束與第2偏光方向一致而射 出之偏光轉換元件；及被配置在前述偏光轉換元件的入射 側或者射出側，將藉由前述光束分割光學元件所形成之影 像傳達於被照明區域之傳達光學元件；及使由前述偏光轉 換元件所射出之部份光束在被照明區域重疊之重疊光學元 件。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、言

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - 1224208 Α7 Β7 五、發明説明（3) 如依據此構成，由光源來之光首先，藉由光束分割光 學元件被分割爲複數的部份光束或者被聚光，該複數的部 份光束之各光束藉由色光分離光學元件，被分離爲第1色 之部份光束與第2色之部份光束。被分離之第1色、第2 色之色光射入具備偏光分光器陣列與偏光方向旋轉元件之 偏光轉換元件，被轉換爲各色光地具有所期望之偏光狀態 之第1色之部份光束與第2色之部份光束，。此處，偏光 分光器陣列具有複數對配置一對的偏光分離膜與反射膜之 構造，對應偏光分離膜或者反射膜之位置，偏光方向旋轉 元件選擇位置地被配置在偏光分光器陣列之射出側。例如 ，偏光方向旋轉元件只被配置在偏光分離膜之射出側。因 此，在第1色之部份光束與第2色之部份光束之中，一方 射入偏光分離膜，另一方選擇地射入反射膜。進而，第1 色、第2色之部份光束分別在偏光分光器陣列中，被分離 爲2種之偏光光束，即具有透過偏光分離膜之第1偏光方 向的部份光束與具有在偏光分離膜被反射之第2偏光方向 之部份光束。在此2種之偏光光束之中，一方之偏光光束 的偏光方向藉由通過λ / 2波長板之類的相位差板（偏光 方向旋轉元件），約被旋轉9 0 ° 。第1色之部份光束與 第2色之部份光束射入不同之膜（偏光分離膜與反射膜） 之故，在第1色之部份光束與第1偏光方向一致、第2色 之部份光束與第2偏光方向一致之情況下，第1色之部份 光束與第2色之部份光束被彙整在不同之偏光方向。 例如，第1色之部份光束全部被彙整爲S偏光、第2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印繁 -6 - 1224208 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印說 五、發明説明（y 色之部份光束全部被彙整爲P偏光光。而且，這些之部份 光束透過重疊光學元件，在被照明區域被重疊。傳達光學 元件具有將各部份光束傳達於被照明區域之機能。此傳達 光學元件可以配置在偏光轉換元件之射入側，也可以配置 在射出側。如將傳達光學元件配置在偏光轉換元件之射入 側，可以使各部份光束對於偏光轉換元件以預定的角度射 入，容易提高偏光分離膜之偏光分離性能。因此，在照明 效率之觀點，以將傳達光學元件配置在偏光轉換元件之射 入側爲有利。另一方面，如將傳達光學元件配置在偏光轉 換元件之射出側，藉由使傳達光學元件具有重疊光學元件 之機能，也可以使重疊光學元件與傳達光學元件以一體之 光學元件構成。因此，在想要減少零件數目之情形，以將 傳達光學元件配置於偏光轉換元件之射出側爲有利。依據 本發明之第1照明光學系，如以上說明般地，將由光源來 之非偏光光預先各色光地轉換爲偏光方向一致之偏光光束 之故，可以減輕被配置在比照明光學系還在光路下流側之 分色稜鏡和偏光分光器等之光學要素的偏光依存性。因此 ,可以提高照明效率。 另外，依據本發明之第2照明光學系爲具有：將光源 來之光分離爲第1色光與第2色光，將第1色光與第2色 光於個別不同之方向、或者在平行之狀態射出之色光分離 光學元件；及將前述第1色光分割爲複數的第1色之部份 光束，將前述第2色光分割爲複數的第2色之部份光束， 聚光各部份光束之光束分割光學元件；及具備：複數的偏 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 1224208 A7 B7 五、發明説明（g 光分離膜與複數的反射膜交互被排列之偏光分光器陣列、 及設置在射出透過前述偏光分離膜之光的位置或者射出由 前述反射膜而被反射之光的位置之偏光方向旋轉元件，使 射入前述偏光分離膜之前述第1色的部份光束與具有第1 偏光方向之偏光光一致、使射入前述反射膜之前述第2色 的部份光束與具有第2偏光方向之偏光光一致而射出之偏 光轉換元件；及被配置在前述偏光轉換元件的入射側或者 射出側，將藉由前述光束分割光學元件所形成之影像傳達 於被照明區域之傳達光學元件；及使由前述偏光轉換元件 所射出之部份光束在被照明區域重疊之重疊光學元件。 如依據此構成，由光源來之光首先，藉由色光分離光 學元件被分離爲第1色光與第2色光。第1色光與第2色 光藉由光束分割光學元件分別被分割爲複數的部份光束以 及被聚光。即第1色光被分割爲第1色之部份光束，第2 色光被分割爲第2色之部份光束。這些之各部份光束射入 具有偏光分光器陣列與偏光方向旋轉元件之偏光轉換元件 ，被轉換爲各色光地具有所期望之偏光狀態之第1色之部 份光束與第2色之部份光束。此處，偏光分光器陣列之構 成與上述第1照明光學系相同。因此，在第1色之部份光 束與第2色之部份光束之中，一方射入偏光分離膜，另一 方選擇地射入反射膜。其後之作用，與先前的第1照明光 學系相同。 在第2照明光學系之情形，將由光源來之非偏光光預 先各色光地轉換爲偏光方向一致之偏光光束之故，也可以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇 X：297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、訂

經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 -8 - 1224208 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（q) 獲得與第1照明光學系相同之效果。進而，在第2照明光 學系中，色光分離光學元件被配置在光源與光束分割元件 之間之故，可以使射入與色光分離光學元件平行性高之之 光。因此，在色光分離光學元件中，可以以更高一層之效 率確實進行色光之分離。又，在第2照明光學系中，也與 第1照明光學系之情形相同，也可以將傳達光學元件配置 在偏光轉換元件之射入側，也可以配置在射出側。 另外，依據本發明之第3照明光學系爲具有：將光源 來之光分割爲複數的部份光束，聚光各部份光束之光束分 割光學元件；及將個別之前述部份光束分離爲第1色之部 份光束與第2色之部份光束，將第1色之部份光束與第2 色之部份光束於個別不同之方向、或者在平行之狀態射出 之色光分離光學元件；及具備：複數的偏光分離膜以預定 之間隔被排列之偏光分光器陣列、及以前述預定之間隔被 排列，設置在前述偏光分光器陣列之射出側之偏光方向旋 轉元件，使射入在前述偏光分離膜之射出側沒有設置前述 偏光方向旋轉元件之射入側端面，透過前述偏光分離膜之 前述第1色之部份光束，及在前述偏光分離膜被反射後， 在鄰接之前述偏光分離膜再度被反射，透過前述偏光方向 旋轉元件之前述第1色之部份光束與第1偏光方向一致， 使射入在前述偏光分離膜之射出側沒有設置前述偏光方向 旋轉元件之射入側端面，透過前述偏光分離膜後，透過前 述偏光方向旋轉元件之前述第2色之部份光束，與在前述 偏光分離膜被反射後，在鄰接之前述偏光分離膜再度被反 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9- 1224208 經濟部智慈財產笱員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7) 射之前述第2色之部份光束與第2偏光方向一致而射出之 偏光轉換元件；及被配置在前述偏光轉換元件的入射側或 者射出側，將藉由前述光束分割光學元件所形成之影像傳 達於被照明區域之傳達光學元件；及使由前述偏光轉換元 件所射出之部份光束在被照明區域重疊之重疊光學元件。 如依據此構成，由光源來之光首先，藉由光束分割光 學元件被分割爲複數之部份光束以及被聚光，該複數之部 份光束之各光束藉由色光分離光學元件被分離爲第1色之 部份光束與第2色之部份光束。被分離之第1色、第2色 之色光射入具備偏光分光器陣列與偏光方向旋轉元件之偏 光轉換元件，被轉換爲各色光地具有所期望之偏光狀態之 第1色之部份光束與第2色之部份光束。此處，偏光分光 器陣列具有複數配置偏光分離膜之構造，偏光方向旋轉元 件對應特定之偏光分離膜的位置，選擇位置地配置在偏光 分光器陣列之射出側。例如，偏光方向旋轉元件只被配置 在相隔1個之偏光分離膜的射出側。現在將在射出側具備 偏光方向旋轉元件之偏光分離膜稱爲偏光分離膜A、將在 射出側不具備偏光方向旋轉元件之偏光分離膜稱爲偏光分 離膜B。因此，在第1色之部份光束與第2色之部份光束 之中，一方射入偏光分離膜B，另一方選擇性地射入偏光 分離膜A。在偏光分離膜A、B中，與上述之偏光分離膜 相同地，分離爲透過射入之部份光束之具有第1偏光方向 之部份光束與反射之具有第2偏光方向之部份光束。透過 偏光分離膜B之部份光束當成具有第1偏光方向之部份光 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -10- 1224208 A7 B7 經濟部智慧財4局a(工消費合作社印製 五、發明説明（3) 束，由偏光轉換元件被射出。另外，在偏光分離膜B被反 射之部份光束雖爲具有第2偏光方向之部份光束，但是， 在鄰接之偏光分離膜A再度被反射後，藉由通過λ/2波 長板之類的相位差板（偏光方向旋轉元件），偏光方向被 旋轉約9 0°，當成具有第1偏光方向之部份光束，由偏 光轉換元件被射出。對於此，透過偏光分離膜Α之部份光 束雖是具有第1偏光方向之部份光束，但是，藉由通過λ / 2波長板之類的相位差板，偏光方向被旋轉約9 0 ° , 當成具有第2偏光方向之部份光束，由偏光轉換元件被射 出。另外，在偏光分離膜Α被反射之部份光束在鄰接之偏 光分離膜B再度被反射後，當成具有第2偏光方向之部份 光束，由偏光轉換元件被射出。 第1色之部份光束與第2色之部份光束射入依據偏光 方向旋轉元件之有無而被區別之偏光分離膜之故，在第1 色之部份光束與第1偏光方向一致、第2色之部份光束與 第2偏光方向一致之情況下，第1色之部份光束與第2色 之部份光束被彙整在不同之偏光方向。 例如，第1色之部份光束全部被彙整爲P偏光、第2 色之部份光束全部被彙整爲S偏光光。而且，這些之部份 光束透過重疊光學元件，在被照明區域被重疊。其後之作 用，與先前之第1照明光學系相同。 在第3照明光學系中，與先前之第1以及第2照明光 學系之情形相比，可以使在偏光轉換元件內的第1色以及 第2色之部份光束之中，具有最短之光路長的部份光束與 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -11 - 1224208 * A7 B7 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 五、發明説明（g) 具有最長之光路長之部份光束之間的光路長差變小。因此 ，可以容易使在被照明區域中，第1色之部份光束的放大 率與第2色之部份光束的放大率一致。此結果可以提升照 明效率。另外，相對於上述第1以及第2照明光學系之偏 光分光器陣列具備偏光分離膜與反射膜，第3照明光學系 之偏光分光器陣列只具備偏光分離膜而已，因此，偏光分 光器陣列之構造單純，製造容易。 另外，依據本發明之第4照明光學系爲具有：將光源 來之光分離爲第1色光與第2色光，將第1色光與第2色 光於個別不同之方向、或者在平行之狀態射出之色光分離 光學元件；及將前述第1色光分割爲複數的第1色之部份 光束，將前述第2色光分割爲複數的第2色之部份光束， 聚光各部份光束之光束分割光學元件；及具備：複數的偏 光分離膜以預定之間隔被排列之偏光分光器陣列、及以前 述預定之間隔被排列，設置在前述偏光分光器陣列之射出 側之偏光方向旋轉元件，使射入在前述偏光分離膜之射出 側不設置前述偏光方向旋轉元件之射入側端面，透過前述 偏光分離膜之前述第1色的部份光束與在前述偏光分離膜 被反射後，在鄰接之前述偏光分離膜再度被反射，透過前 述偏光方向旋轉元件之前述第1色之部份光束與第1偏光 方向一致，使射入在前述偏光分離膜之射出側設置前述偏 光方向旋轉元件之射入側端面，透過前述偏光分離膜後， 透過前述偏光方向旋轉元件之前述第2色之部份光束，與 在前述偏光分離膜被反射後，在鄰接之前述偏光分離膜再 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) % 、τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） -12 - 1224208 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（士 度被反射之前述第2色之部份光束與第2偏光方向一致而 射出之偏光轉換元件；及被配置在前述偏光轉換元件的入 射側或者射出側，將藉由前述光束分割光學元件所形成之 影像傳達於被照明區域之傳達光學元件；及使由前述偏光 轉換元件所射出之部份光束在被照明區域重疊之重疊光學 元件。 如依據此構成，由光源來之光首先，藉由色光分離光 學元件被分離爲第1色光與第2色光。第1色光與第2色 光藉由光束分割光學元件分別被分割爲複數的部份光束以 及被聚光。即第1色光被分割爲第1色之部份光束，第2 色光被分割爲第2色之部份光束。這些之各部份光束射入 具有偏光分光器陣列與偏光方向旋轉元件之偏光轉換元件 ，被轉換爲各色光地具有所期望之偏光狀態之第1色之部 份光束與第2色之部份光束。此處，偏光分光器陣列之構 成與上述第3照明光學系相同。因此，在第1色之部份光 束選擇位置地射入偏光分離膜B，第2色之部份光束選擇 位置地射入偏光分離膜A。其後之作用，與先前的第3照 明光學系相同。 在第4照明光學系中，與上述第3照明光學系相同， 與先前之第1以及第2照明光學系之情形相比，可以使在 偏光轉換元件內的第1色以及第2色之部份光束之中，具 有最短之光路長的部份光束與具有最長之光路長之部份光 束之間的光路長差變小。因此，可以容易使在被照明區域 中，第1色之部份光束的放大率與第2色之部份光束的放 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明説明（A 大率一致。此結果可以提升照明效率。另外，與第3照明 光學系之偏光分光器陣列相同，偏光分光器陣列之構造單 純，製造容易。 在上述第1、第2、第3、第4照明光學系中所使用 之色光分離光學元件可以藉由·’ 2個之反光鏡、具備2個 反光鏡之1個光學零件、反射型全息照相、或者透過型全 息照相構成。 在藉由2個反光鏡構成色光分離光學元件之情形，如 設第1反光鏡爲進行色分離之分色鏡、第2反光鏡爲反射 鏡即可。分色鏡和反射鏡一般反射率高。因此，如設爲使 用此種反光鏡之構成，可以高效率地確實進行色光之分離 。此處，反射鏡不單是藉由反射鏡、鋁等之金屬膜所構成 之一般的反射鏡，也可以藉由反射特定之色光的分色鏡構 成。如作成此種構成，藉由色光分離光學元件，可以由照 明光排除不需要光（例如，紅外光、紫外光、黃色光等之 特定的色光）之故，在將這些照明光學系使用於投影機之 情形，可以提升使用在投影機之光調制裝置的可靠度與提 高投影影像之高畫質化。又，第2反光鏡之機能爲反射透 過第1反光鏡而至之特定的色光之故，不一定要將第2反 光鏡設爲分色鏡。但是，如使用分色鏡，與一般之反射鏡 相比，容易獲得高反射率之故，很適合於提高色光分離光 學元件之光利用效率。 進而，在使用2個反光鏡之情形，第1反光鏡與第2 反光鏡以如下之方式配置爲佳。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 -14- 1224208 經濟部智慈財產局貨工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（4 (1) 前述第1反光鏡與前述第2反光鏡相互不平行 ，前述第1反光鏡對於前述光源之光軸以4 5 °之角度被 配置，前述第2反光鏡對於前述光源之光軸，以（4 5 -α ) °之角度被配置。 (2) 前述第1反光鏡與前述第2反光鏡相互不平行 ，前述第1反光鏡對於前述光源之光軸以（4 5 + α ) ° 之角度被配置，前述第2反光鏡對於前述光源之光軸，以 45°之角度被配置。 (3) 前述第1反光鏡與前述第2反光鏡相互不平行 ，前述第1反光鏡對於前述光源之光軸以（4 5 + Θ ) ° 之角度被配置，前述第2反光鏡對於前述光源之光軸，以 (45 - /3)°之角度被配置。 (4) 前述第1反光鏡與前述第2反光鏡相隔預定之 間隔，相互平行，對於前述光源之光軸，以4 5 °之角度 被配置。 特別是，如配置爲（3 )和（4 )，可以使色光對於 預定之光軸，對稱地分離，在簡單化傳達光學元件之構成 上較爲理想。 另外，在（1 )至（3 )之情形，色光分離光學元件 之機能是使朝向偏光轉換元件射出之光束的方向在第1色 之部份光束與第2色之部份光束之間不同之故，爲了實現 此機能，如將第1反光鏡與第2反光鏡以相互不平行之狀 態配置即可，因此，第1反光鏡與第2反光鏡之配置角度 並不限定於上述之例。但是，需要對應色光對傳達光學元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-15- 1224208 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ί牛之射入角度，適當設定傳達光學元件之光學特性。 接著，說明以具備2個反光鏡之1個光學零件構成色 光分離光學元件之情形。具備2個反光鏡之1個光學零件 ，可以舉如下者。 (A )具備：板狀之透光性構件、及在前述透光性構 件之相向的2個面之中，設置在其中一面的分色鏡、及設 置在另一面的反射鏡之光學零件。 (B )具備：板狀之透光性構件、及在前述透光性構 件之相向的2個面之中，被固定在其中一面的直角稜鏡、 及設置在另一面的反射鏡、及設置在前述透光性構件與前 述直角棱鏡之間之分色鏡之光學零件。 (C )具備：板狀之透光性構件、及在前述透光性構 件之相向的2個面之中，被固定在其中一面的複數個的小 尺寸直角稜鏡、及設置在另一面的反射鏡、及設置在前述 透光性構件與前述直角稜鏡之間之分色鏡之光學零件。 如將色光分離光學元件設爲此種1個之光學零件，可 以使光學系之組裝容易化。另外，如使用（B )和（C ) 之類的光學零件，透過折射率大於1之直角稜鏡，光射入 分色鏡之故，光對分色鏡之射入角度變窄，可以提高分色 鏡之分光特性，而且，可以去除光路位移。進而，如使用 (C )之類的光學零件，可以謀求棱鏡部份之小型化，因 此，可以使色光分離光學元件小型、輕量化。又，反射鏡 不單是由鋁等之金屬膜所形成之一般的反射鏡，也可以藉 由反射特定之色光的分色鏡構成，可以獲得上述之效果。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明説明（A (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2反光鏡之機能爲反射透過第1反光鏡而至之特定的色 光之故，不一定要將第2反光鏡設爲分色鏡。但是，如使 用分色鏡，與一般之反射鏡相比，容易獲得高反射率之故 ，很適合於提高色光分離光學元件之光利用效率。 進而，在（A)〜（C)之光學零件中，設置分色鏡 之一面與設置反射鏡之另一面，以如下述之方式配置較爲 理想。 (a )前述第1面與前述第2面爲相互不平行，前述 第1面對於前述光源之光軸，以45°之角度被配置，前 述第2面對於前述光源之光軸，以（45 — α) °之角度 被配置。 (b) 前述第1面與前述第2面爲相互不平行，前述 第1面對於前述光源之光軸，以（4 5 + α) °之角度被 配置，前述第2面對於前述光源之光軸，以4 5°之角度 被配置。 經濟部智慧財4局員工消費合作社印製 (c) 前述第1面與前述第2面爲相互不平行，前述 第1面對於前述光源之光軸，以（4 5 + /3) °之角度被 配置，前述第2面對於前述光源之光軸，以（4 5 - /5 )°之角度被配置。 (d )前述第1面與前述第2面相隔預定之間隔，相 互平行，對於前述光源之光軸，以45°之角度被配置。 特別是，如設爲（c )和（d )之配置，可以使色光 對於預定之軸對稱地分離，在簡單化傳達光學元件之構成 上較爲理想。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- 1224208 A7 ____B7 五、發明説明（^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外，在由（1)至（3)之情形，色光分離光學元 件之機能是使朝向偏光轉換元件射出之光束的方向在第1 色之部份光束與第2色之部份光束之間不同之故，爲了實 現此機能，如將第1面與第2面以相互不平行之狀態配置 即可，因此，第1面與第2面之配置角度並不限定於上述 之例。但是，需要對應色光對傳達光學元件之射入角度， 適當設定傳達光學元件之光學特性。 最後，說明藉由反射型全息照相和透過型全息照相元 件構成色光分離光學元件之情形。在此情形，可以藉由1 個之板狀的全息照相元件構成色光分離光學元件之故，能 夠減少色光分離光學元件之零件數目，而且，可以謀求照 明光學系之小型、輕量化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在依據本發明之照明光學系所使用之光束分割光學元 件可以藉由透鏡陣列、反光鏡陣列、具備複數的反射面之 導光桿等構成。如使用反光鏡陣列，可以比使用透鏡陣列 和導光桿之情形便宜。另外，如使用反光鏡陣列和導光桿 ，不會產生透鏡陣列所帶有之球面像差之故，聚光性被提 高，可以提升照明效率。 另外，在依據本發明之照明光學系中，進而，以在前 述偏光分光器陣列之射入側設置遮蔽不需要之色光的射入 用之分色濾光片陣列爲佳。如此，如設置分色濾光片陣列 ,即使在使用分光特性之入射角依存性比較大的色光分離 光學元件之情形，對於偏光分光器陣列，可以避免不需要 之色光射入，能夠確實進行第1色光與第2色光之分離。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 1224208 A7 B7 經濟部智慈財產局S工消費合作社印製 五、發明説明（士 又，在將傳達光學元件配置.在偏光轉換元件之射入側之情 形，分色濾光片陣列不單在傳達光學元件與偏光轉換元件 之間，也可以配置在傳達光學元件之射入側。 另外，在依據本發明之照明光學系中，前述色光分離 光學元件以具有分離綠色光與紅以及藍色光之色分解特性 爲佳。如此一來，容易使色光分離光學元件之綠色光的選 擇特性最適當化。因此，如在投影機採用此種構成之照明 光學系，可以更容易提高綠色光之對比與利用效率，可以 以更高對比顯示明亮之投影影像。 進而，如構成具有：使用以以上敘述之照明光學系， 調制由此照明光學系所射出之光的光調制裝置、及投影由 前述光調制裝置所調制之光的投影透鏡之投影機，可以減 輕被配置於比照明光學系還位於光路下流側之光學元件的 偏光依存性，可以實現投影影像的高畫質化與亮度提升。 特別是，依據本發明之照明光學系以使用於如下之投 影機爲佳。 (I ) 一種具有：上述之照明光學系、及調制由前述 照明光學系所射出之前述第1色之光的第1反射型光調制 裝置、及調制包含在由前述照明光學系所射出之前述第2 色之光的第3色光之第2反射型光調制裝置、及調制包含 在由前述照明光學系所射出之前述第2色之光的第4色光 之第3反射型光調制裝置、及將由前述照明光學系所射出 之光分離爲前述第1色之光與前述第2色之光的偏光分光 器、及將前述第2色之光分離爲前述第3色光與前述第4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、τ

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19- 1224208 A7 B7 五、發明説明（士 色光，而且，合成由前述第2反射型光調制裝置所射出之 光與由前述第3反射型光調制裝置所射出之光，朝向前述 偏光分光器射出之色光分離、合成元件，在由前述第1反 射型光調制裝置所射出的光與由前述色光分離、合成元件 所射出之光中，投影由前述偏光分光器所選擇之光的投影 透鏡之投影機。 (Π ) —種具有：上述之照明光學系、及調制包含在 由則述照明光學系所射出之光的前述第1色光的第1反射 型光調制裝置、及調制包含在由前述照明光學系所射出之 前述第2色光的第3色光之第2反射型光調制裝置、及調 制包含在由前述照明光學系所射出之前述第2色光的第4 色光之第3反射型光調制裝置、及第1〜第4偏光分光器 、及設置在前述第3偏光分光器與前述第4偏光分光器之 間的第2波長選擇相位差板、及投影由前述第4偏光分光 器所射出之光的投影透鏡；前述第1偏光分光器將由前述 照明光學系所射出之光分離爲前述第1色光與前述第2色 光，前述第2偏光分光器將藉由前述第1偏光分光器所分 離之前述第1色光導入前述第1反射型光調制裝置，而且 ，將藉由前述第1反射型光調制裝置所調制之前述第1色 之色光導入前述第4偏光分光器；前述第1波長選擇相位 差板在包含於藉由前述第1偏光分光器所分離之前述第2 色光之前述第3色光與前述第4色光之中，只使前述第3 色光之偏光方向旋轉約90° ;前述第3偏光分光器將由 前述第1波長選擇相位差板所射出之前述第3色光與前述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- 1224208 經濟部智慈財產局g(工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（么 第4色光導入前述第2反射型光調制裝置與前述第3反射 型光調制裝置，而且，將藉由前述第2反射型光調制裝置 以及前述第3反射型光調制裝置所調制的前述第3色光以 及前述第4色光導入前述第3波長選擇相位差板；前述第 2波長選擇相位差板在由前述第3偏光分光器所射出之前 述第3色光與前述第4色光之中，只使前述第3色光之偏 光方向旋轉約90° ;前述第4偏光分光器合成由前述第 2偏光分光器所射出之前述第1色光與由前述第2波長選 擇相位差板所射出之前述第3色光與前述第4色光，朝向 前述投影透鏡射出之投影機。 (ΠΙ ) —種投影機，其特徵爲具備：上述之照明光學 系、及將由前述照明光學系所射出之光分離爲第1色光與 第2色光與第3色光之色分離光學系、及因應影像訊號調 制由前述色分離光學系所分離之前述第1色光之第1透過 型光調制裝置、及因應影像訊號調制由前述色分離光學系 所分離之前述第2色光之第2透過型光調制裝置、及因應 影像訊號調制由前述色分離光學系所分離之前述第3色光 之第3透過型光調制裝置、及合成藉由前述第1透過型光 調制裝置、前述第2透過型光調制裝置、以及前述第3透 過型光調制裝置所個別調制之前述第1色光、前述第2色 光、以及前述第3色光之色合成光學系、及投影由前述色 合成光學系所合成之光的投影透鏡。 如構成（I ) 、（ Π ) 、（ ΠΙ )之類的投影機，可以 減輕分色鏡、分色稜鏡、偏光分光器等的分光特性之偏光 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -21 - 1224208 A7 __ B7 五、發明説明（么 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局a(工消費合作社印製 依存性，可以同時實現投影影像的高晝質化與高亮度化、 進行色光之分離和合成之光學系的低成本化。另外，在如 (II )之構成的投影機中，各色光全部通過2個偏光分光 器而到達投影透鏡之故，可以更提高投影機的投影影像的 對比。又，也可以將第1與第4偏光分光器置換爲分色鏡 和分色稜鏡，在該情形，可以達成低成本化。進而，依據 本發明之上述照明光學系在第1色光、第2色光、以及第 3色光之3種色光之中，可以使1種色光之偏光狀態不同 於其它2種色光的偏光狀態而射出。因此，通常在具備： 分別調制第1色光、第2色光、以及第3色光之3個透過 型光調制裝置、及合成由這些透過型調制裝置所調制之第 1色光、第2色光、以及第3色光之色合成光學系之所謂 3板式的投影機中，爲了提升色合成光學系的色光的合成 效率，在透過型光調制裝置的前面或者後面配置λ/2波 長板，使射入色合成光學系之至少1種色光的偏光狀態與 其它色光的偏光狀態不同，但是，如使用本發明之照明光 學系，可以省略在該種目的所使用之λ / 2波長板。其結 果可以達成低成本化。 例如，照明光學系將綠色光當成S偏光光、將藍色光 以及紅色光當成Ρ偏光光射出而構成之情形，不需要透過 型光調制裝置之前面或者後面之λ / 2波長板。另外，照 明光學系再將綠色光當成Ρ偏光光、將藍色光以及紅色光 當成S偏光光射出而構成之情形，雖然在第1〜第3之全 部的透過型光調制裝置的前面或者後面在個透過型光調制 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 1224208 ΚΊ Β7 五、發明説明（土 裝置需要相同數目之λ/2波長板，但是在各色之光路中 ，分別配置相同數目之λ / 2波長板之故，可以降低色差 〇 進而，依據透過型光調制裝置所具有之顯示特性，也 有對射入此透過型光調制裝置之光的偏光狀態有限制之情 形。例如，在將綠色光當成S偏光光、將藍色光以及紅色 光當成Ρ偏光光使射入透過型光調制裝置之情形，以（瓜 )所記載之投影機的構成有效果。 發明的最好實施形態 以下，參考所附圖面，詳細說明關於本發明之照明光 學系以及投影機之實施形態。 (實施形態1 ) 第1圖是顯示包含依據本發明之照明光學系之投影機 的1個實施形態。此投影機具有：照明光學系1 0、色分 離、及合成光學系100、及光調制裝置之3個反射型液 晶面板200R、200G、200Β、及投影透鏡 2 10。 照明光學系1 0具備：射出幾乎平行光束之光源2 0 、及成爲光束分割光學元件之第1透鏡陣列3 0、及色光 分離光學元件4 0、及偏光轉換元件5 0、及成爲傳達光 學元件之第2透鏡陣列6 0、及重疊光學元件之重疊透鏡 7 0，具有產生各色光地偏光方向幾乎一致之照明光束的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ29<7公盔) " -23- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 1224208 • Α7 Β7 五、發明説明（4 機能。 光源2 0具有光源燈2 1與凹面鏡2 2 °由光源燈 2 1所射出之光藉由凹面鏡2 2被反射於一個方向，成爲 幾乎平行之光線束，射入第1透鏡陣列3 0。此處，作爲 光源燈2 1，可以使用：金屬鹵素燈、氙燈、高壓水銀燈 、鹵素燈等，凹面鏡2 2可以使用：拋物線反射鏡 '橢圓 面反射鏡、球面反射鏡等。 第1透鏡陣列3 0具有將具有與被照明區域幾乎相似 關係之輪廓形狀的複數的小透鏡3 1排成爲Μ行N列之矩 陣狀的構成。在本實施形態之情形，被照明區域爲反射型 液晶面板的顯示區域，其輪廓形狀爲矩形狀之故，小透鏡 3 1也被設定爲矩形狀之輪廓形狀。各小透鏡3 1將由光 源2 0射入之幾乎平行的光束分割爲複數（Μ X Ν個）的 部份光束，在偏光轉換元件5 0之附近個別聚光各部份光 束。換言之，偏光轉換元件5 0被配置在第1透鏡陣列 3 0的部份光束聚光之位置。 色光分離光學元件4 0被配置在第1透鏡陣列3 0與 第2透鏡陣列6 0之間，具備作爲第1反光鏡之分色鏡 4 1與被配置在第1反光鏡4 1之背面側而作爲第2反光 鏡之反射鏡4 2。分色鏡4 1具有如第1 6圖所示之分光 特性。反射紅色光（R )與藍色光（Β )，使綠色光（G )透過。反射鏡4 2由以鋁等之金屬膜所形成的一般的反 射鏡或者反射綠色光（G )之分色鏡所構成。反射鏡4 2 之機能爲反射透過分色鏡41而來之特定的色光之故，雖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

-24- 1224208 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 然不一定要使用分色鏡，但是與一般的反射鏡相比，在分 色鏡中，容易獲得高反射率之故，很適合於提高色光分離 光學元件4 0之光利用效率。又，分色鏡可以以電介質多 層膜形成。 藉由此，分色鏡4 1將由第1透鏡陣列3 0所射出之 部份光束的全部分離爲綠色光（G )之第1色之部份光束 ，與紅色光（R)與藍色光（B)之合成色之第2色之部 份光束。 分色鏡4 1與反射鏡4 2爲相互不平行之狀態，分色 鏡4 1對於2之光軸L a ,以4 5 °之角度被配置著，反 射鏡4 2對於光源2 0之光軸L a，以（4 5 — α ) °之 角度被配置著（但是，α > 〇 )。將分色鏡4 1對於光源 20之光軸La以（45 + α) °之角度配置，將反射鏡 4 2對於光源2 0之光軸L a以4 5°之角度配置亦可。 色光分離光學元件4 0由於分色鏡4 1與反射鏡4 2 之配置角度的不同，將第1色之部份光束（G)與第2色 之部份光束（B + R )朝向第2透鏡陣列6 0個別往不同 方向射出。換言之，色光分離光學元件40之機能爲使朝 向第2透鏡陣列6 0射出之光束的方向在第1色之部份光 束與第2色之部份光束之間不同之故，爲了實現此機能， 如將分色鏡4 1與反射鏡4 2以相互不平行之狀態配置即 可。因此，分色鏡4 1與反射鏡4 2也可以以上述以外之 角度配置。但是，如之後敘述般地，對應色光對第2透鏡 陣列6 0之射入角度，需要設定構成第2透鏡陣列6 0之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -25- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1224208 Α7 Β7 五、發明説明（么 透鏡6 1、6 2之形狀和光學特性。 第2透鏡陣列6 0具有將對應第2色之部份光束（B + R )之各光束的同心透鏡6 1、及對應第1色之部份光 束（G )之各光束的偏心透鏡6 2之成對透鏡排列爲Μ行 Ν列之矩陣狀之構成。第2透鏡陣列6 0藉由同心透鏡 6 1 ,使第2色之部份光束（B + R)之各光束射入偏光 轉換元件5 0之後述的偏光分離膜5 4，藉由偏心透鏡 6 2，使第1色之部份光束（G)之各光束射入偏光轉換 元件5 0之後述的反射膜5 5。 此處，同心透鏡6 1爲在透鏡體之物理中心具有光軸 之透鏡，偏心透鏡6 2爲在由透鏡體之物理中心偏離處具 有光軸之透鏡。這些透鏡6 1、6 2具有：有效率地將射 入之部份光束傳達於被照明區域之液晶面板的機能、及將 各部份光束對於偏光轉換元件5 0以預定之角度射入之機 能。在本實施形態之情形，係使各部份光束對於偏光轉換 元件5 0以幾乎垂直之角度射入。分色鏡4 1與光軸L a 所形成之角度爲4 5 °的關係，第2色之各部份光束（B + R)對於偏光轉換元件5 0以幾乎垂直之角度射入。因 此，透鏡對於這些之部份光束，乃成爲同心透鏡6 1。另 一方面，反射鏡42與光軸La所形成之角度爲（45 -α ) °的關係，第1色之各部份光束（G )對於偏光轉換 元件5 0以稍微斜斜之角度射入。因此，透鏡對於這些之 部份光束，乃成爲偏心透鏡6 2。即在偏心透鏡6 2 ,彎 曲部份光束之光軸，對於偏光轉換元件5 0以幾乎垂直之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慈財產局資工消費合作社印製 -26 - 1224208 A7 B7 五、發明説明（2)4 角度射入。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將分色鏡4 1對於光源2 0之光軸L a ,以（4 5 + α ) °之角度配置，將反射鏡4 2對於光源2 0之光軸 L a以4 5 °之角度配置之情形，更換同心透鏡6 1之位 置與偏心透鏡6 2之位置，將偏心透鏡6 2之面向設定爲 與第1圖相反（透鏡厚的薄部份來到光源2 0側）即可。 又，爲了容易提高後述之偏光分離膜5 4的偏光分離性會g ，雖然期望使各部份光束對於偏光轉換元件5 0以幾乎垂 直之角度射入而進行設定，但是，偏光分離膜5 4之偏光 分離特性可以依據膜設計而使其變化。因此，依據偏光分 離膜5 4與反射膜5 5之光學特性，可以將第2透鏡陣列 6 0配置在偏光轉換元件5 0之射出側。在此情形，第2 透鏡陣列6 0具有只將射入之部份光束傳達於被照明區域 之液晶面板的機能。另外，在此情形，也可以使第2透鏡 陣列6 0 —倂具有重疊透鏡7 0之機能。

經濟部智慈財產局Μ工消費合作社印製 偏光轉換元件5 0是由偏光分光器陣列5 1與被配置 在偏光分光器陣列5 1之射出側而作爲偏光方向旋轉兀件 之λ / 2波長板5 2所構成。 偏光分光器陣列5 1如第2圖所示般地，爲複數個貼 合剖面形狀爲平行四邊形之柱狀的透光性構件5 3而構成 。透光性構件5 3雖然一般使用光學玻璃，但是，也可以 爲其它之材料（例如，塑膠和結晶）。在相鄰之透光性構 件5 3的貼合界面，相互配置偏光分離膜5 4與反射膜 5 5。偏光分離膜5 4與反射膜5 5對於偏光轉換元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ：297公釐) -27- 1224208 Α7 Β7 五、發明説明（； 5 0之射入端面5 1 a，約傾斜4 5 ° 。另外，偏光分離 膜5 4與反射膜5 5爲成對，其成對之數目係對應第1透 鏡陣列3 0之列述N或者行數μ。 偏光分離膜5 4係由電介質多層膜等構成，將非偏光 光分離爲偏光方向相互正交之2種的直線偏光光。例如， 具有：使Ρ偏光光透過，而反射S偏光光之偏光分離特性 。另外，反射膜5 5由電介質多層膜和金屬膜等構成。 λ/ 2波長板5 2被設置在透過偏光分離膜5 4之光 被射出之位置，使透過之偏光光的偏光方向旋轉9 0 ° 。 此意指使Ρ偏光光轉換爲S偏光光、使S偏光光轉換爲Ρ 偏光光。 在此實施形態中，偏光轉換元件5 0藉由偏光分光器 陣列5 1與λ / 2波長板5 2之組合，將射入偏光分離膜 5 4之第2色之部份光束（B + R)全部轉換爲具有第2 偏光方向之偏光光的S偏光光，將射入反射膜5 5之第1 色之部份光束（G )全部轉換爲具有第1偏光方向之偏光 光的Ρ偏光光。又，關於轉換之過程，在之後敘述。當然 也可以採用將λ/2波長板5 2設置在於反射膜5 5反射 之光被射出之位置，使第1色之部份光束（G)轉換爲S 偏光光、使第2色之部份光束（B + R)轉換爲Ρ偏光光 之構成。 重疊透鏡7 0被配置在偏光轉換元件5 0之射出側， 使由偏光轉換元件5 0被射出之全部的部份光束在被照明 區域，即3個之反射型液晶面板2 0 0 R、2 0 0 G、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -28- 1224208 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 2 0 0 B上重疊。平行化透鏡9 9被配置在色分離、合成 光學系1 0 0之入光部附近，將到達被照明區域之各部份 光束的中心光路轉換爲幾乎與照明光軸L成爲平行，以提 升被照明區域之照明效率。 接著，說明色分離、合成光學系100。色分離、合 成光學系1 0 0具有偏光分光器1 1 0、及成爲色光分離 、合成元件之分色稜鏡1 2 0。偏光分光器1 1 0爲偏光 光分離膜1 1 3被形成在2個直角稜鏡1 1 1、1 12之 相互接合面的光學元件，具有： 一個射入端面1 1 4、及1個射出端面1 1 5、及2 個射入、射出端面1 1 6、1 1 7。偏光光分離膜1 1 3 由電介質多層膜等構成，例如，具有使P偏光光透過、使 S偏光光反射之偏光分離特性。 偏光分光器1 1 0之射入端面1 1 4與平行化透鏡 9 9相面對，成爲由照明光學系1 0來之光的入口面。投 影透鏡2 1 0被配置於面對偏光分光器1 1 〇之射出端面 1 1 5 ,反射型液晶面板2 0 0 G被配置於面對射入、射 出端面1 1 6。 分色稜鏡1 2 0係二向色面1 2 3被形成在2個直角 稜鏡1 2 1、1 2 2的相互接合面之光學元件，具有3個 射入、射出端面124、125、126。二向色面 1 2 3由電介質多層膜等構成，至少具有反射紅色光之色 分離特性。分色棱鏡1 2 0之射入、射出端面1 2 4被與 偏光分光器110之射入、射出端面117接合，反射型 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-29 - 1224208 A7 _____B7_____ 五、發明説明（4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 液晶面板2 0 0 B被配置於面對射入、射出端面1 2 5、 反射型液晶面板2 0 0 R被配置於面對另一個之射入、射 出端面1 2 6。 接著，說明依據上述構成之投影機的光學系之機能。 由光源2 0來之光藉由第1透鏡陣列3 0之個小透鏡3 1 ，被分割爲複數之部份光束，射入色光分離光學元件40 。各部份光束藉由色光分離光學元件4 0之分色鏡4 1， 被分離爲綠色光（G )之第1色之部份光束、及紅色光（ R)與藍色光（B)之合成色的第2色之部份光束，第2 色之各部份光束在分色鏡4 1反射，經過第2透鏡陣列 6 0之同心透鏡6 1，射入偏光分光器陣列5 1之偏光分 離膜5 4。另一方面，第1色之各部份光束透過分色鏡 4 1 ,在反射鏡4 2反射，經過第2透鏡陣列6 0之偏心 透鏡6 2，射入偏光分光器陣列5 1之反射膜5 5。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 射入偏光分光器陣列5 1之偏光分離膜5 4的第2色 之部份光束（B + R)被分離爲透過偏光分離膜5 4之P 偏光光與反射之S偏光光。透過偏光分離膜5 4之P偏光 光，藉由通過λ/2波長板5 2，使偏光方向旋轉9 0° ，被轉換爲S偏光光。相對於此，在偏光分離膜5 4反射 之S偏光光於鄰接之反射膜5 5再度被反射，雖朝向與透 過偏光分離膜5 4之偏光光幾乎相同之方向，但是此偏光 光不通過5 2之故，偏光方向沒有改變，維持S偏光光之 原樣。因此，射入偏光分離膜5 4之第2色之部份光束（ B+R)被彙整爲S偏光光，由偏光轉換兀件50被射出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -30- 1224208 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 〇 另一方面，射入偏光分光器陣列5 1之反射膜5 5的 第1色之部份光束（G )經過反射膜5 5射入偏光分離膜 5 4之故，第1色之部份光束（0)射入偏光分離膜54 之方向相對於上述第2色之部份光束（B + R)，爲相差 9 0 ° 。因此，經過反射膜5 5，在偏光分離膜5 4反射 之S偏光光藉由通過λ/2波長板5 2，使偏光方向旋轉 9 0 °，被轉換爲Ρ偏光光。相對於此，經過反射膜5 5 而透過偏光分離膜5 4之Ρ偏光光在鄰接的別的反射膜 55被反射，雖朝向與在偏光分離膜54反射之偏光光幾 乎相同之方向，但是，此偏光光不通過λ / 2波長板5 2 之故，偏光方向沒有改變，維持Ρ偏光光之原樣。因此， 射入反射膜5 5之第1色之部份光束（G)被彙整爲Ρ偏 光光，由偏光轉換兀件50被射出。 又，在第2圖中，藉由實線之光線表示是顯示Ρ偏光 光、藉由虛線之光線表示是顯示S偏光光。此規則在第1 圖之色分離、合成光學系1 0 0部份的光線表示上，也相 同。 由偏光轉換元件5 0被射出之第1色之各部份光束（ G)與第2色之各部份光束（B + R)藉由重疊透鏡7 0 在被照明區域之3個反射型液晶顯示面板2 0 0 R、 200G、200B上被重疊。 在通過射入端面1 1 4而射入色分離、合成光學系 1 0 0的偏光分光器1 1 0之光束之中，第1色之部份光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-31 - 1224208 A7 B7 五、發明説明（么 束（G)全部爲P偏光光之故，透過偏光分光器1 1 0之 偏光光分離膜1 1 3而直直前進，由射入、射出端面 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 1 6射入反射型液晶面板2 0 0 G。第1色之部份光束 (G)藉由反射型液晶面板2 0 0 G，因應由未圖示出之 外部來的影像資訊而被調制，依據調制之情況，部份被轉 換爲包含S偏光光之光束，而且，在反射型液晶面板 2 0 0 G反射，回到射入、射出端面1 1 6，射入偏光分 光器1 1 0之偏光光分離膜1 1 3。在第1色之部份光束 (G)之中，被調制而被轉換爲S偏光光之光束在偏光光 分離膜1 1 3反射，通過射出端面1 1 5，射入投影透鏡 210。又，關於反射型液晶面板200R、200G、 2 0 0 B ,爲所周知之故，省略關於其構造和動作之詳細 說明。 另一方面，在通過射入端面114而射入色分離、合 成光學系1 0 0之偏光分光器1 1 0之光束之中，第2色 之部份光束（B + R)全部爲S偏光光之故，在偏光分光 器1 1 0之偏光光分離膜1 1 3反射，射入分色稜鏡 經濟部智慧財產局B(工消費合作社印製 1 2 0之二向色面1 2 3。在射入分色稜鏡1 2 0之二向 色面1 2 3之第2色之部份光束（B + R)之中，紅色光 在二向色面123反射，由射入、射出端面126射入反 射型液晶面板2 0 0 R。紅色光藉由反射型液晶面板 2 0 0 R被調制，依據調制之情況，部份被轉換爲包含P 偏光光之光束，而且，在反射型液晶面板2 0 0 R反射， 回到射入、射出端面1 2 6，在二向色面1 2 3反射，射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -32- 1224208 Μ Β7 五、發明説明（4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 入偏光分光器1 1 0之偏光光分離膜1 1 3。在紅色光之 中，被調制被轉換爲P偏光光之光束透過偏光光分離膜 1 1 3 ,通過射出端面1 1 5，射入投影透鏡2 1 0。 另外，在射入分色稜鏡1 2 0之二向色面1 2 3的第 2色之部份光束（B + R)之中，藍色光通過二向色面 1 2 3，通過射入、射出端面1 2 5，射入反射型液晶面 板2 0 0 B。與紅色光同樣地，藍色光在反射型液晶面板 2 0 0 B被調制，而且，反射回到射入、射出端面1 2 5 ，通過二向色面1 2 3，射入偏光分光器1 1 0之偏光光 分離膜1 1 3。在藍色光之中，被調制被轉換爲P偏光光 之光束透過偏光光分離膜1 1 3 ,通過射出端面1 1 5， 射入投影透鏡2 1 0。 經濟部智慧財產笱g(工消費合作社印製 作爲分色稜鏡1 2 0，可以使用如例示於第1 7圖之 在分光特性具有大的偏光依存性者。在分色稜鏡1 2 0被 分光的爲紅色光（R)與藍色光（B)之故，可以將相當 於未被射入之綠色光（G )的波長之波長區域分配於顯示 大的偏光依存性之過渡的波長區域。因此，在分色稜鏡 1 2 0中，可以有效率進行紅色光（R)與藍色光（B) 之分離與合成，可以實現高畫質化與高亮度化。當然，依 據二向色面之構成方法，雖也可以實現具有偏光依存性小 的分光特性之分色稜鏡，但是，由於使用特殊之成膜材料 、成膜數目變多之故，難於低成本化。 藉由如上述之構成，可以減輕分色稜鏡1 2 0之分光 特性的偏光依存性，再將分色稜鏡1 2 0使用於色分離、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） -33- 1224208 經濟部智慧財1局8工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 合成光學系之投影機中，可以同時實現投影影像之高畫質 化與色分離、合成光學系之低成本化。另外，第1色之部 份光束（G )爲只通過偏光分光器1 1 0之構成的關係， 對亮度之影響大的綠色光的光利用效率高，容易實現高亮 度化。另外，在照明光學系1 0中，將由光源2 0來之非 偏光光束預先轉換爲各色光地偏光方向一致之偏光光束後 ，射入色分離、合成光學系1 0 0之故，可以提高照明效 率。 (實施形態2 ) 第3圖是顯示包含依據本發明之照明光學系的投影機 的其它的實施形態。此實施形態與先前說明之實施形態1 ，在色光分離光學元件40之分色鏡4 1、42之配置、 以及設置分色濾光片陣列5 6之點上，爲不同。關於其它 之構成，與實施形態1相同。又，包含本實施形態，在以 後說明之各實施形態中，關於與已經說明完畢之各構成要 素同樣之構成要素，賦予與第1圖以及第2圖所賦予之圖 號相同之圖號，省略其之說明。另外，關於第3圖之色分 離、合成光學系1 0 0，藉由實線之光線表示是顯示P偏 光光、藉由虛線之光線表示是顯示S偏光光。 在此實施形態中，色光分離光學元件4 0之分色鏡 4 1與反射鏡4 2爲相互不平行，分色鏡4 1對於光源 20之光軸La,以（45 +石）°之角度被配置，反射 鏡42對於光源20之光軸La,以（45 - /9) °之角 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -34- (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

1224208 A7 B7 五、發明説明（么 度被配置（但是，/3 > 0 )。 另外，在偏光分光器陣列5 1之射入側設置防止不是 預定之色光之不需要的色光射入各偏光分離膜5 4與反射 膜5 5之分色濾光片陣列5 6。在本實施形態中，設定第 2色之部份光束（B + R )射入偏光分離膜5 4、第1色 之部份光束（G )射入反射膜5 5之故，只使第2色之部 份光束（B+R)透過，而遮蔽第1色之部份光束（G) 之濾光片被設置在對應偏光分光器陣列5 1之偏光分離膜 5 4的射入開口部5 4 A，只使第1色之部份光束（G ) 透過，而遮蔽第2色之部份光束（B+R)之濾光片5 7 被配置在對應反射膜5 5之射入開口部5 5 A，而構成分 色濾光片陣列5 6。 在此實施形態中，可以獲得與實施形態1相同之效果 。另外，在此實施形態中，分色鏡4 1對於光源2 0之光 軸La,以（45 + /S) °之角度被配置，反射鏡42對 於光源20之光軸La,以（45 — /?) °之角度被配置 ,分色鏡4 1與反射鏡4 2對於與光源2 0的光軸L a成 爲4 5 °之角度的軸L c，被配置爲各各之交叉角度相等 之故，在色光分離光學元件4 0中，可以將第1色之部份 光束與第2色之部份光的2種色光以對於與光軸L a正交 之光軸Lb爲對稱之角度分離。因此，可以以將上述之實 施形態1的同心透鏡6 1與偏心透鏡6 2統合爲1個者以 構成第2透鏡陣列6 0之透鏡6 3。藉由此，可以以與第 1透鏡陣列3 0同等品構成第2透鏡陣列6 0，可以謀求 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 • 35- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1224208 A7 B7__ 五、發明説明（么 進一步之成本降低。另外，可以使對分色鏡4 1的部份光 束的射入角度（4 5 5 ° )比4 5 °還小之故，能夠減輕 分色鏡4 1的分光特性的射入角度依存性，能夠更高精度 確實進行第1色之部份光束與第2色之部份光束之分離。 另外，在偏光分光器陣列5 1之射入側設置分色濾光 片陣列5 6。因此，即使在使用分光特性之射入角度依存 性比較大的分色鏡4 1之情形，可以避免不需要之色光射 入偏光分光器陣列5 1，可以確實進行第1色之部份光束 與第2色之部份光束的分離。又，分色濾光片陣列5 6也 可以配置在第2透鏡陣列6 0之前面。 (實施形態3 ) 第4圖是顯示包含依據本發明之照明光學系之投影機 的其它的實施形態。此實施形態與先前說明之實施形態2 ^ ，主要爲色光分離光學元件4 0的分色鏡4 1、4 2之配 置與第2透鏡陣列60之構成不同。關於其它之構成，與 實施形態2相同。又，在第4圖之色分離、合成光學系 1 0 0中，藉由實線之光線表示爲顯示P偏光光、藉由虛 線之光線表示爲顯示S偏光光。 在此實施形態中，色光分離光學元件4 0之分色鏡 4 1與反射鏡4 2爲相互平行，沿著光軸L a之方向，相 隔預定量t之間隔而被配置。此處，預定量t在構成偏光 分光器陣列5 1之偏光分離膜5 4與反射膜5 5之沿著偏 光分光器陣列5 1的射入端面5 1 a之方向的間隔幾乎相 本纸張尺度適用中國國^標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） " 一~ -36- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1224208 A7 B7 ___ 五、發明説明（么 等。分色鏡4 1與反射鏡4 2兩者對於光源2 0的光軸 La,都以45°之角度被配置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此實施形態中，也可以獲得與上述之實施形態1同 樣之效果。 另外，在此實施形態中，藉由使用此種構成之色光分 離光學元件4 0，可以將第1色之部份光束（G)與第2 色之部份光束（B + R )在相互平行之狀態設出於個別不 同之位置。因此，使第1色之部份光束（G)與第2色之 部份光束（B + R )之兩者對於第2透鏡陣列6 0垂直射 入之故，第2透鏡陣列6 0可以使用只藉由同心透鏡6 1 所構成者。藉由此，可以使第2透鏡陣列6 0之構成簡略 化，因此，能夠謀求進一步之降低成本。 (實施形態4 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第5圖是顯示包含依據本發明之照明光學系之投影機 的其它的實施形態。此實施形態與先前說明之實施形態2 ，以色分離、合成光學系之構成爲不同。另外，偏光轉換 元件5 0之λ/2波長板5 2的位置也不同。關於其它之 構成，與實施形態2相同。另外，在第5圖之後述的色分 離、合成光學系13 0中，藉由實線之光線表示爲顯示Ρ 偏光光、藉由虛線之光線表示爲顯不S偏光光。 在此實施形態中，偏光轉換元件5 0之λ / 2波長板 5 2被設置在以反射膜5 5所反射之光被射出的位置，使 由反射膜5 5所射出之光的偏光面旋轉9 0 ° 。藉由此， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -37- 1224208 Α7 Β7 經濟部智慧財產局a(工消費合作社印製 五、發明説明（▲ 第1色之部份光束（G)全部成爲S偏光光，第2色之部 份光束（B + R)全部成爲P偏光光。 在此實施形態中，色分離、合成光學系1 3 0係具有 :被配置爲田字狀之立方體形狀的第1至第4偏光分光器 140、150、160、170、及配置在第1偏光分 光器1 4 0與第3偏光分光器1 6 0之間的波長選擇相位 差板1 8 0、及配置在第3偏光分光器1 6 0與第4偏光 分光器1 7 0之間的波長選擇相位差板1 8 1而構成。 第1偏光分光器1 4 0爲偏光分離膜1 4 3被形成在 2個之直角稜鏡1 4 1、1 4 2之相互接合面的立方體狀 之光學元件，偏光分離膜1 4 3由電介質多層膜等所構成 ，例如，具有指使P偏光光透過，使S偏光光反射之偏光 分離特性。其它之第2至第4偏光分光器1 5 0、1 6 0 、1 7 0也具有與第1偏光分光器1 4 0同樣之構成與類 似的偏光分離特性。又，在圖中，1 5 1、1 5 2、 161、162、171、172是表示直角稜鏡。 波長選擇相位差板1 8 0、1 8 1係具有如第1 8圖 所示之光學特性，至少對於透過之紅色光，不給予相位變 化，藉由對於透過之藍色光，給予λ/2之相位變化，使 藍色光之偏光方向旋轉9 0 °者。在色分離、合成光學系 130中，第1偏光分光器140之射入端面144與平 行化透鏡9 9相面對，成爲由照明光學系1 0來之光的入 口面，反射型液晶面板200G被配置於面對第2偏光分 光器1 5 0之射入、射出端面1 5 4，2個反射型液晶面 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐） -38 - 1224208 A7 B7 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（▲ 板200B、200R被配置於面對第3偏光分光器 1 6 0之2個射入、射出端面1 6 4、1 6 5 ,投影透鏡 2 1 0被配置於面對第4偏光分光器1 7 0之射出端面 1 7 4 〇 在由照明光學系10所射出之光中，P偏光光之第2 色之部份光束（B + R)透過第1偏光分光器1 4 0之偏 光光分離膜1 4 3，射入波長選擇相位差板1 8 0，S偏 光光之第1色光（G)在偏光光分離膜1 4 3反射，射入 第2偏光分光器1 5 0。 第2偏光分光器1 5 0將藉由第1偏光分光器1 4 0 之S偏光光的第1色之部份光束（G )導入反射型液晶面 板2 0 0 G，而且，將藉由反射型液晶面板2 0 0 G被進 行光調制，而成爲P偏光光之第1色之部份光束（G )導 入第4偏光分光器170。 波長選擇相位差板1 8 0在包含於藉由第1偏光分光 器1 40之第2色之部份光束（B + R)的藍色光與紅色 光中，只使藍色光的偏光方向旋轉約9 0 ° 。藉由此，P 偏光光之紅色光與S偏光光之藍色光射入第3偏光分光器 1 6 0，藉由偏光方向之不同而被分離。即P偏光光之紅 色光透過偏光分光器1 6 0之偏光光分離膜1 6 3，到達 反射型液晶面板2 0 OR, S偏光光之藍色光在偏光光分 離膜1 6 3反射，到達反射型液晶面板2 0 0 B。藉由反 射型液晶面板2 0 0 R、反射型液晶面板2 0 0 B被進行 光調制之紅色光與藍色光回到第3偏光分光器1 6 0而被 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -39 1224208 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 合成，射入波長選擇相位差板1 8 1。 波長選擇相位差板181在藉由第3偏光分光器 1 6 0之藍色光（P偏光光）與紅色光（S偏光光）之中 ，只使藍色光之偏光方向旋轉約9 0 ° 。藉由此，S偏光 光之紅色光與S偏光光之藍色光射入第4偏光分光器 1 70。第4偏光分光器1 70之偏光光分離膜1 73使 藉由第2偏光分光器1 5 0之P偏光光的綠色光透過，反 射藉由第3偏光分光器1 6 0之S偏光光的紅色光與S偏 光光之藍色光反射，這些合成3色光，朝向投影透鏡 2 1 0射出。 在本實施形態中，也可以獲得與上述實施形態相同之 效果。另外，在本實施形態爭，各色光全部通過2個之偏 光分光器而到達投影透鏡2 1 0之故，可以提高投影機之 投影影像的對比。又，也可以將第1色之部份光束（G ) 當成P偏光光、將第2色之部份光束（B + R)當成S偏 光光，在第2偏光分光器1 5 0側配置藍色光用與紅色光 用之2種反射型液晶面板2 0 0 B、2 0 0 G、在第3偏 光分光器1 6 0側配置綠色光用之反射型液晶面板 2 0 0 G而構成。在該情形，可以更提高綠色光之對比之 故，能夠顯示更高對比之投影影像。在本實施形態中，雖 以實施形態2中說明之角度配置色光分離光學元件4 〇之 分色鏡4 1、反射鏡4 2，但是也可以以實施形態1和實 施形態3中說明之角度加以配置。 另外，第1偏光分光器14 0也可以置換爲只反射，綠 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） '^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

-40 - 1224208 A7 B7 五、發明説明（▲ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 色光（G)，而使紅色光（R)與藍色光（B)透過之分 色鏡和分色棱鏡，另外，第4偏光分光器1 7 0也可以置 換爲只使綠色光（G )透過，而反射紅色光（R )與藍色 光（B )之分色鏡和分色稜鏡。另外，在採用後者之情形 ，也可以省略波長選擇相位差板1 8 1。如採用此種構成 ，在容易實現低成本化上，很適合。 (實施形態5 ) 第6圖是顯示包含依據本發明之照明光學系之投影機 的實施形態5。此實施形態在使用透過型之光調制裝置、 以及對應其之色分離光學系以及色合成光學系之點，與先 前說明之實施形態1〜4不同。本實施形態之照明光學系 1 0也可以適用被使用在上述之實施形態1〜4之其中任 一實施形態之照明光學系1 0。在本實施形態中，作爲其 之代表例，說明適用實施形態1之照明光學系1 0之構成 〇 經濟部智慧时產局g(工消費合作社印製 但是，λ / 2波長板5 2之位置由第1圖之照明光學 系1 0所示位置移往鄰接之位置而加以配置。藉由此，可 以使第1色之部份光束（G)成爲S偏光光、使第2色之 部份光束（B + R )成爲Ρ偏光光而射出。 又，在本實施形態中，與實施形態1相同之部份，被 賦予與第1圖所賦予之圖號相同之圖號，省略重複之說明 。另外，在第6圖中，藉由實線之光線表示是顯示Ρ偏光 光、藉由虛線之光線表示是顯示S偏光光。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -41 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1224208 A7 B7 五、發明説明（▲ 首先，在由照明光學系1 0射出之光中，說明S偏光 光之第1色之部份光束（G )。由照明光學系1 〇來之第 1色之部份光束（G )射入分色鏡5 0 1。此處，分色鏡 5 0 1被設定爲使紅色光透過、而反射綠色光以及藍色光 之光學特性。以分色鏡5 0 1被反射之綠色光射入分色鏡 5 0 3。此處，分色鏡5 0 3被設定爲使藍色光透過、使 綠色光反射之光學特性。在分色鏡5 0 3被反射之綠色光 經過平行化透鏡5 1 0 G，射入綠色光用之透過型光調制 裝置520G，藉由透過型光調制裝置520G，因應由 未圖示出之外部來的影像資訊而被調制，依據調制之情況 ，當成P偏光光被射出。又，雖然在後述之3個透過型光 調制裝置之前後分別配置在射入側提高射入光之偏光度用 與在射出側排除不需要之偏光光用的一對的偏光板，但是 ，在第6圖中，省略其之表示。 接著，說明在第2色之部份光束（B + R )中的紅色 光。由照明光學系1 0來之第2色之部份光束（B + R) 射入分色鏡5 0 1。透過分色鏡5 0 1之紅色光以反射鏡 5 0 2，在光路被約略彎曲9 0 °後，經過平行化透鏡 5 1 0R，射入紅色光用之透過型光調制裝置5 2 0R。 射入透過·型光調制裝置5 2 0 R之P偏光光的紅色光藉由 透過型光調制裝置5 2 0 R，因應由未圖示出之外部來的 影像資訊而被調制，依據調制之情況，當成S偏光光而被 射出。 接著，說明在第2色之部份光束（B + R )之中的藍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-42- 1224208 A 7 ____ B7 _ 五、發明説明（义 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 色光。由照明光學系1 0來之第2色之部份光束（B + R )射入分色鏡5 0 1。在分色鏡5 0 1被反射之藍色光透 過分色鏡5 0 3後，接過由第1中繼透鏡L 1、反射鏡 5 0 4、第2中繼透鏡L 2、反射鏡5 0 5所形成之中繼 光學系與平行化透鏡5 1 0 G，射入藍色光用之透過型光 調制裝置5 2 0 G。射入透過型光調制裝置5 2 0 B之P 偏光光的藍色光與紅色光同樣，因應影像訊號而被調制， 當成S偏光光被射出。此處，在藍色光路使用中繼光學系 之理由爲：藉由使其它2種色光之光路與光學之光路長度 略相同，以抑制色差和亮度偏差之發生。 由各色光用之透過型光調制裝置5 2 OR、5 2 0G 、5 2 0 G所射出之光分別由不同之射入端面射入交叉分 色棱鏡5 3 0。交叉分色稜鏡5 3 0係使藍色光反射分色 膜5 3 0 B與紅色光反射分色膜5 3 0 R分別對於射入光 軸具有4 5 °之角度，而且相互正交配置如X型者。 經濟部智慧財產局a(工消費合作社印製 射入色合成光學系之交叉分色稜鏡5 3 0的3種色光 被合成，被進行色合成。而且，合成光藉由投影透鏡 5 4 0，可以在未圖示出之螢幕上進行彩色影像之投影顯 示。 在使用3個透過型光調制裝置之投影機中，作爲色合 成光學系，很多使用交叉分色稜鏡。在此情形，如將在交 叉分色稜鏡之分色膜被反射之色光設定爲S偏光光，另外 ,將透過分色膜之色光設定爲P偏光光，在提升色合成時 之光利用效率方面，很適合。因此，在本實施形態中，使 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -43- 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 1224208 A7 B7 五、發明説明（4 由綠色光用之透過型光調制裝置5 2 0 G被射出之光成爲 P偏光光、使由紅色光以及藍色光用之透過型光調制裝置 被射出之光成爲S偏光光而構成之故，可以獲得明亮之投 影影像。 (實施形態6 ) 第7圖是顯示依據本發明之照明光學系的其它實施形 態。關於本實施形態之照明光學系1 0 A可以與以第1圖 、第3圖、第4圖所示之色分離、合成光學系100、第 5圖所示之色分離、合成光學系1 30、第6圖所示之透 過型之光調制裝置爲前提的色分離光學系以及色合成光學 系之任一種組合。關於此實施形態之照明光學系1 0 A , 在光源2 0與光束分割光學元件之第1透鏡陣列3 0之間 設置色光分離光學元件4 0之點上，與實施形態2之照明 光學系1 0不同。關於其它之構成，與實施形態2之照明 光學系1 0相同。在關於此實施形態之照明光學系1 0 A 中，由光源20來之光，首先，藉由色光分離光學元件 40被分離爲第1色光（G)與第2色光（B+R)，這 些第1色光（G)與第2色光（B + R)分別被射出於稍 微不同之方向。 射入第1透鏡陣列3 0之第1色光（G)與第2色光 (B + R )藉由各小透鏡3 1，分別被分割爲複數之部份 光束而被聚光，經過第2透鏡陣列6 0，第1色之部份光 束（G )射入偏光轉換元件5 0之偏光分光器陣列5 1的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-44 - 1224208 A7 B7 __ 五、發明説明（么 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 反射膜5 5，第2色之部份光束（B + R)射入偏光分光 器陣列5 1之偏光分離膜5 4。這些之部份光束藉由又/ 2波長板5 2，第2色之部份光束（B + R)被彙整爲S 偏光光、第1色之部份光束（G )被彙整爲P偏光光後， 藉由重疊透鏡7 0在照明區域上被重疊° 此實施形態之照明光學系1 〇 A，可以獲得與上述實 施形態2之照明光學系1 0同樣的作用、效果。除此之外 ，將色光分離光學元件40配置在光源20與第1透鏡陣 列3 0之間，變成平行性高之光束射入色光分離光學元件 4 0之構成之故，與其它實施形態比較，在色光分離光學 元件40中，可以以更高一層之效率確實進行色光之分離 。又，在本實施形態中，雖以與實施形態2中說明之角度 配置色光分離光學元件4 0之分色鏡4 1與反射鏡4 2 , 但是，也可以與實施形態1和實施形態3中說明之角度做 配置。 (偏光轉換元件之變形例） 經濟部智慧財產局a(工消費合作社印製 第8圖是顯示依據本發明之照明光學系的變形例之偏 光轉換元件5 〇 A的構成。此偏光轉換元件5 0 A不使用 反射膜5 5 (第2圖），只以偏光分離膜5 4構成之點， 與第2圖所示之偏光轉換元件5 0不同。關於其它構成， 與實施形態2之照明光學系1 0相同。又，第8圖中，對 於對應第2圖之部份，賦予與在第2圖所賦予的圖號相同 的圖號，省略其說明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -45- 1224208 A7 _ ΒΊ 五、發明説明（4 首先，說明此變形例之偏光轉換元件5 0 A。偏光分 光器陣列5 1與第2圖相同，係複數個貼合剖面形狀爲平 行四邊形之柱狀的透光性構件5 3而構成。偏光分離膜 5 4以預定之間隔d而被設置在相鄰之透光性構件5 3的 貼合界面。此處，預定之間隔d與偏光轉換元件5 0之偏 光分離膜5 4與反射膜5 5之間隔相等。偏光分離膜5 4 對於偏光轉換元件5 0 A之射入端面5 1 a，約傾斜 4 5 ° 。另外，偏光分離膜5 4之數目係對應第1透鏡陣 列3 0之列述N以及行數Μ之約略2倍。換言之，偏光轉 換元件5 0 Α之偏光分離膜5 4的數目略等於偏光轉換元 件5 0之偏光分離膜5 4與反射膜5 5的數目之總和。 又/ 2波長板5 2對應間隔1個之偏光分離膜5 4， 分隔預定之間隔d，被以2 d之節距配置。 在此變形例中，偏光轉換元件5 0 A將射入在偏光分 離膜5 4之後方（射出側）配置有λ / 2波長板5 2之射 入端面A Α的第2色之部份光束（例如B + R )全部轉換 爲具有第2偏光方向之偏光光的S偏光光。另外，偏光轉 換元件5 0 A將射入在偏光分離膜5 4之後方（射出側） 沒有配置有λ/2波長板5 2之射入端面BB的第1色之 部份光束（例如G )全部轉換爲具有第1偏光方向之偏光 光的Ρ偏光光。

接著，說明偏光轉換元件5 0Α之機能。由偏光分光 器陣列5 1之射入端面A Α射入偏光分離膜5 4之第2色 之部份光束（B + R)被分離爲透過偏光分離膜5 4之P 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 -46- 1224208 A7 B7 五、發明説明（4)4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 偏光光與反射之s偏光光。透過偏光分離膜5 4之P偏光 光藉由通過λ/2波長板5 2,使偏光方向旋轉9 0° , 被轉換爲S偏光光。相對於此，在偏光分離膜5 4反射之 S偏光光於鄰接之偏光分離膜5 4再度被反射，不通過λ / 2波長板5 2而射出。依此，偏光方向沒有變化，維持 S偏光光之原樣。因此，由射入端面A Α射入偏光分離膜 5 4之第2色之部份光束（B+R)被彙整爲S偏光光， 由偏光轉換元件5 0 A被射出。

經濟部智慧財產局β (工消費合作社印製 另一方面，由偏光分光器陣列5 1之射入端面B B射 入偏光分離膜5 4之第1色之部份光束（G)被分離爲透 過偏光分離膜5 4之P偏光光與反射之S偏光光。透過偏 光分離膜5 4之P偏光光不通過λ/2波長板5 2而射出 。因此，偏光方向沒有變化，維持Ρ偏光光之原樣。相對 於此，在偏光分離膜5 4反射之S偏光光於鄰接之偏光分 離膜5 4再度被反射，藉由通過λ/2波長板5 2，使偏 光方向旋轉90°,被轉換爲Ρ偏光光。因此，由射入端 面ΒΒ射入偏光分離膜5 4之第1色之部份光束（G)被 彙整爲Ρ偏光光，由偏光轉換元件50Α被射出。 又，第8圖中，藉由實線之光線表示是顯示Ρ偏光光 、藉由虛線之光線表不是顯不S偏光光。 當然，也可以爲使第1色之部份光束（例如G )射入 射入端面A A ,使由偏光轉換元件5 0 Α被射出之第1色 之部份光束全部轉換爲S偏光光，另外，使第2色之部份 光束（例如B + R )射入射入端面B B，使由偏光轉換元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -47- 1224208 A7 B7 五、發明説明（4 件5 0 A被射出之第2色之部份光束全部轉換爲P偏光光 之構成。總之，相對於對應λ / 2波長板5 2之配置的有 無而鄰接之射入端面A A、Β Β，藉由選擇性地使第1色 以及第2色之部份光束射入，可以使每一色光的偏光方向 一致。在偏光轉換元件5 0 A中，與前述之偏光轉換元件 5 0相比，在偏光轉換元件內之第1色以及第2色之部份 光束中，可以使具有最短之光路長與具有最長之光路長的 部份光束之間的光路長差變小。因此，在被照明區域中， 可以容易使第1色之部份光束的放大率與第2色之部份光 束之放大率一致，其結果爲，可以以高照明效率使部份光 束重疊結合。另外，相對於偏光轉換元件5 0之偏光分光 器陣列5 1具有偏光分離膜與反射膜，偏光轉換元件 5 0 A之偏光分光器陣列5 1只具備.偏光分離膜，因此， 偏光分光器陣列之構造單純，製造容易。 (色光分離光學元件之各種實施形態） 第9圖〜第1 4圖是顯示色光分離光學元件之其它的 實施形態。這些色光分離光學元件可以與先前說明之照明 光學系1 0、1 0A之色光分離光學元件40置換。第9 (a) 、 （b)圖所示之色光分離光學元件是在具有相面 對的2個面之透過性構件8 0的一面設置分色鏡8 1，在 另一面設置反射鏡8 2而成爲1個之光學零件的構成。 第10 (a) 、（b)圖所示之色光分離光學元件是 在具有相面對的2個面之透光性構件8 3之一面固定直角 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局肖工消費合作社印製 -48- 1224208 經濟部智慧財產局W工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 稜鏡8 4之構成。在透光性構件8 3與直角稜鏡8 4之間 ，設置分色鏡8 5，在透光性構件8 3之另一面設置反射 鏡8 6 〇 第11 (a) 、（b)圖所示之色光分離光學元件是 在具有相面對的2個面之透光性構件8 7之一面階段狀的 固定複數個之小尺寸直角稜鏡8 8之構成。在透光性構件 8 7與小尺寸直角稜鏡8 8之間，設置分色鏡8 9，在透 光性構件8 7之另一面設置反射鏡9 0。 在第9 (a)圖、第1〇 (a)圖、第11 (a)圖 之色光分離光學元件中，分色鏡81、85、89與反射 鏡82、86、90爲不平行，對於光源之光軸La，分 別以（45 + /3) ° 、（45 - y5)°之角度配置。分色鏡 81、85、89與反射鏡82、86、90也可以對於 光源之光軸La,以45° 、 （45-α)°之角度配置。 或者，也可以對於光源之光軸L a，分別成爲（4 .5 + α )° 、45°之角度配置。另一方面，在第（b)圖、第 10 (b)圖、第11 (b)圖之色光分離光學元件中， 分色鏡81、85、89與反射鏡82、86、90成爲 平行，對於光源之光軸La，配置爲45° °關於分色鏡 以及反射鏡之上述設置角度的設定方法，如在上述實施形 態中說明者。 第1反射鏡之分色鏡8 1、8 5、8 9係對應於色光 分離光學元件4 0之分色鏡4 1 ,構成可°另 外，作爲第2反光鏡之反射鏡8 2、8 6 ' 9 0係對應於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X1297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-49- 1224208 A7 B7 五、發明説明（； 色光分離光學元件4 0之反射鏡4 2，構成可以與其相同 〇 這些色光分離光學元件是以1個之光學零件方式構成 。因此，如使用這些色光分離光學元件，可以使裝置之組 裝容易化。另外，第10 (a) 、（b)圖之色光分離光 學元件由於光透過折射率比1大的直角稜鏡8 4而射入分 色鏡8 5之故，光射入分色鏡8 5之角度窄小，分色鏡 8 5之分光特性被提高，而且，如使直角稜鏡8 4與透光 性構件8 3之折射率一致，在光由直角稜鏡8 4射入分色 鏡8 5之情形，在界面不產生折射之故，具有可以降低在 界面之損失的效果。另外，第11 (a)圖、第11 (b )圖之色光分離光學元件在與第1 0 (b )圖所示之色光 分離光學元件相同之特徵之外，可以謀求稜鏡部份之小型 化，具有可以使色光分離光學元件小型、輕量化之特徵。 又，在第9圖〜第11圖所示之色光分離光學元件中，折 射率比1大之媒介質存在於分色鏡與反射鏡之間，因此， 也須考慮存在於分色鏡與反射鏡之間隔的媒介質的折射率 而做設定。特別是，在第9圖之色光分離光學元件中，在 光由空氣中射入媒介質之情形，光折射，產生光路移位之 故，需要考慮此點。 第1 2圖所示之色光分離光學元件是由反射型全息照 相元件91所構成，第13圖以及第14圖所示之色光分 離光學元件是由透過型全息照相元件9 2所構成。在第 1 2圖〜第1 4圖中，在對應第1圖和第3圖之部份，賦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -50- 1224208 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 予與在第1圖和第3圖所賦予之圖號相同之圖號，省略其 說明。反射型全息照相元件9 1、透過型全息照相元件 9 2可以配置在光束分割光學元件之第1透鏡陣列3 0之 前後。另外，不管反射型、透過型，也可以使分離之光的 方向對於光軸L a爲對稱或者非對稱。第1 2圖、第1 3 圖是顯示對稱之情形的例子，第1 4圖是顯示非對稱之情 形的例子。在對稱之情形，雖可以使用只由第3圖所示之 同心透鏡6 3所形成之第2透鏡陣列6 0，但是，在非對 稱之情形，變成要使用由第1圖所示之同心透鏡6 1與偏 心透鏡所形成之第2透鏡陣列6 0。如使用如上述之全息 照相元件，可以減輕色光分離光學元件之零件數目，而且 ，可以謀求照明光學系、以至於使用此之投影機的小型、 輕量化。 (光束分割光學元件與色光分離光學元件的其它的實施形 態） 在第1 5圖所示之實施形態中，作爲光束分割光學元 件，代替第1透鏡陣列3 0 ,係使用將小凹面鏡9 3配置 爲矩陣狀之反光鏡陣列9 4。另外，色光分離光學元件由 透過型全息照相元件9 2所構成。第2透鏡陣列6 0與實 施形態2之透鏡陣列6 0相同。此圖所示之部份，可以與 第1圖、第3圖、第5圖、第6圖等之第1透鏡陣列30 、色光分離光學元件4 0、第2透鏡陣列6 0之部份相置 換。小凹面鏡9 3作用爲與第1透鏡陣列3 0之小透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

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-51 - 1224208 A7 B7 五、發明説明（4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 1相同之機能。藉由此，反光鏡陣列9 4作用爲與第1 透鏡陣列3 0相等之機能，比以透鏡構成之情形，可以便 宜。另外，在反光鏡陣列9 4中，不會發生透鏡陣列所具 有的球面像差之故，聚光性提高，可以提升照明效率。 (其它的實施形態） 又，本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離其要 旨之範圍內，可以有種種之實施形態，例如，也可以爲如 下之變形。 依據色光分離光學元件之色光分離並不限定於綠色光 與藍色光+紅色光之分離，也可以爲藍色光與綠色光+紅 色光之分離、紅色光與綠色光+藍色光之分離。此種色光 之組合可以藉由分色鏡4 1之分光特性之選擇，而任意加 以設定。例如，分色鏡4 1也可以具備選擇性地反射綠色 光、而使其它色光透過之分光特性。 經濟部智慧財凌局工消費合作社印製 利用第1圖所示之實施形態1之投影機，說明色光分 離之組合的效果。在藍色光與綠色光+紅色光之分離的組 合的情形，第1圖中，在面對射入、射出端面1 1 6之位 置，代替綠色光用之反射型液晶面板2 0 0 G而配置紅色 光用之反射型液晶面板2 0 0 R。在此情形，可以提高紅 色光之利用效率。因此，光源燈2 1例如在使用紅色光少 之高壓水銀燈之情形，可以容易確保色差。此結果，可以 提高投影機之色再現性與光利用效率。 另外，在紅色光與綠色光+藍色光之分離的組合之情 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -52- 1224208 • Α7 Β7 五、發明説明（4 形，在第1圖中，在面對射入、射出端面1 1 6之位置， 代替綠色光用之反射型液晶面板2 0 0 G ,配置藍色光用 之反射型液晶面板2 Ο Ο B °在此情形，在分色稜鏡 1 2 0之藍色光的吸收變少。因此，可以防止由於光彈性 效果之藍色光的偏光解除。在此情形，可以提高投影機之 色再現性與光利用效率。 另外，第1色光與第2色光之偏光方向的設定，並不 限定於上述之實施形態，因應色分離、合成光學系1 0 0 之構成，可以任意設定偏光狀態。例如，可以採用使第1 色光彙整爲S偏光光、使第2色光彙整爲P偏光光之光學 構成。換言之，在特定之色光射入之偏光分離膜之後方（ 射出側）配置λ / 2波長板5 2之情形，此特定之色光被 轉換爲S偏光光而射出。另外，在特定之色光射入之偏光 分離膜之後方（射出側）不配置λ / 2波長板5 2之情形 ，此特定之色光的光被轉換爲Ρ偏光光而被射出。 另外，在上述實施形態中，雖然設成使在色光分離光 學元件4 0之分色鏡4 1反射之第2色之部份光束射入偏 光轉換元件5 0之偏光分離膜5 4，使在反射鏡4 2反射 之第1色之部份光束射入反射膜5 5之構成，但是第1以 及第2色之部份光束與偏光分離膜5 4以及反射膜5 5之 對應關係，也可以爲上述之相反。即可以爲使第1色之部 份光束射入偏光分離膜5 4、使第2色之部份光束射入反 射膜5 5之構成。但是，在使用偏光轉換元件5 0之情形 ，如考慮在第1透鏡陣列3 0與第2透鏡陣列6 0之間， 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財凌局ai消費合作社印製 -53- 1224208 經濟部智慈財凌局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（^ 以及在偏光轉換元件5 0與色分離、合成光學系1 〇 〇之 間所產生的第1色之部份光束與第2色之部份光束的光路 之長度的不同，以上述之實施形態的對應關係最爲適當。 又，如適當設定第1以及第2透鏡陣列3 0、6 0之透鏡 特性，也可以使用將偏光分離膜5 4與反射膜5 5之對配 置在以光軸L b爲對稱軸而折回之位置的偏光轉換元件。 另外，在上述之實施形態中的一部份者當中，雖設其 構成爲：光軸L a與光軸Lb所形成之角度爲9 0° ,對 於色光分離光學元件4 0以約4 5 °之角度射入由光源 2 0來之光，但是也可以爲使光軸L a與光軸L b所形成 之角度比9 0 °小，由光源2 0來之光對於色光分離光學 元件4 0，以比4 5 °還小之角度射入之構成。在該情形 ,可以容易提升被使用在色光分離光學元件40之分色鏡 4 1和反射鏡4 2之分光特性和反射特性，能夠實現高的 光學效率。另外，相反於此，也可以設光軸L a與光軸 Lb所形成之角度比90°大。藉由此，可以增加光學系 之佈置的自由度。 另外，在上述之實施形態中，代替作爲光束分割光學 元件之透鏡陣列3 0 ,也可以使用具備複數的反射面之導 光桿。此種導光桿被揭示在日本專利特開平 1 0 - 1 6 1 2 3 7號公報等，爲眾所周知之故，省略其 之詳細說明。如使用導光桿，與反光鏡陣列9 1之情形相 同，不產生透鏡陣列所具有之球面像差之故，可以提高聚 光性、提升照明效率。 本紙^尺度適用中國國家標準（匚犯）八4規格（210父297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

-54- 1224208 A7 __B7_ 五、發明説明（▲ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .另外，依據本發明之照明光學系如先前實施形態所示 般地，不管反射型與透過型，可以當成照明種種之光調制 裝置之裝置使用。 由以上之說明所理解般地，如依據本發明之照明光學 系，將由光源來之非偏光之光預先轉換爲各色光地偏光方 向一致之偏光光束之故，可以減輕被配置在比照明光學系 還位於光路下流側之分色稜鏡和偏光分光器等之光學要素 的偏光依存性。因此，可以提高照明效率。 另外，藉由在投影機採用此照明光學系，可以謀求投 影影像之高亮度化與高畫質化、高對比化。另外，與使用 習知的照明光學系之情形相比，可以減少零件數目，實現 低成本化。 產業上之利用可能性 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如以上說明般地，如依據本發明之照明光學系，可以 有效率產生特定之色光的偏光方向對於其它色光之偏光方 向約9 0 °不同之照明光，可以以該種照明光以均勻之照 度分布照明被照明區域。 另外，如依據本發明之投影機，藉由適用上述之照明 光學系，可以減輕構成色分離、合成光學系之二向色面的 分光特性之偏光依存性，可以顯示明亮之高晝質的投影影 像。另外，與使用習知的照明光學系之情形比較，可以減 少零件數目，實現低成本化。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） -55- 1224208 A7 B7 五、發明説明（4 圖面之簡單說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖是顯示包含依據本發明之照明光學系的投影機 的實施形態1之槪略構成圖。 第2圖是顯示在依據本發明之照明光學系所使用的偏 光轉換元件的詳細構成之剖面圖。 第3圖是顯示包含依據本發明之照明光學系的投影機 的實施形態2之槪略構成圖。 第4圖是顯示包含依據本發明之照明光學系的投影機 •的實施形態3之槪略構成圖。 第5圖是顯示包含依據本發明之照明光學系的投影機 的實施形態4之槪略構成圖。 第6圖是顯示包含依據本發明之照明光學系的投影機 的實施形態5之槪略構成圖。 第7圖是顯示包含依據本發明之照明光學系的投影機 的實施形態6之槪略構成圖。 第8圖是顯示偏光轉換元件的變形例之詳細構成的剖 面圖。 經濟部智慈財凌局工消費合作社印製 第9圖（a ) 、（ b )是顯示在依據本發明之照明光 學系所使用之色光分離光學元件的其它的實施形態圖。 第1 0圖（a ) 、（ b )是顯示在依據本發明之照明 光學系所使用之色光分離光學元件的其它的實施形態圖。 第1 1圖（a ) 、（ b )是顯示在依據本發明之照明 光學系所使用之色光分離光學元件的其它的實施形態圖。 第1 2圖是顯示在依據本發明之照明光學系所使用之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -56- 1224208 A7 B7 五、發明説明（g)4 色光分離光學元件的其它的實施形態圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1 3圖是顯示在依據本發明之照明光學#所：丨吏M 2 色光分離光學元件的其它的實施形態圖。 第1 4圖是顯示在依據本發明之照明光學系戶斤彳吏2 色光分離光學元件的其它的實施形態圖。 第1 5圖是顯示在依據本發明之照明光學系所丨吏之 光束分割光學元件與色光分離光學元件的其它的m ^开多態、 圖。 第1 6圖是顯不在依據本發明之照明光學系戶斤丨吏$ $ 分色鏡的反射特性之說明圖。 第1 7圖是顯示在依據本發明之照明光學系所丨吏用之 分色鏡的分光特性之說明圖。 第1 8圖是顯示在使用依據本發明之照明光學系之投 影機所使用之波長選擇相位差板的光學特性之說明圖。 主要元件對照表 10 照明光學系 經濟部智慧財凌局員工消費合作社印製 2 0 光源 2 1 光源燈 2 2 凹面鏡 3 0 第1透鏡陣列 40 色光分離光學元件 4 1 分色鏡 4 2 反射鏡 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -57 - 1224208 五、發明説明（& 經濟部智慈財產笱貨工消費合作社印製 A7 B7 50 偏光轉換元件 51 偏光分光器陣列 5 2 λ / 2波長板 53 透光性構件 54 偏光分離膜 5 5 反射膜 6 0 第2透鏡陣列 6 1 同心透鏡 62 偏心透鏡 70 重疊透鏡 100 色分離、合成光學系 110 偏光分光器 111、112 直角稜鏡 113 偏光光分離膜 2 0 0 Β〜2 0 0 R 反射型液晶面板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1224208 附件1 :第91113667號專利申請寒 中文申請專利範圍修正448 C8 D8 民國 修A 1i (( VZ- fl 曰 正 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 1 種照明光學系，其特徵爲 具有 將由光源來之光分割爲複數之部份光束，聚光各部份 光束之光束分割光學元件；及 將個別之前述部份光束分離爲第1色之部份光束與第 2色之部份光束，將第1色之部份光束與第2色之部份光 束於個別不同之方向、或者在平行之狀態射出之色光分離 光學元件；及 具備複數的偏光分離膜與複數的反射膜交互被排列之 偏光分光器陣列、及設置在射出透過前述偏光分離膜之光 的位置或者射出由前述反射膜而被反射之光的位置之偏光 方向旋轉元件，使射入前述偏光分離膜之前述第1色之部 份光束與第1偏光方向一致、使射入前述反射膜之前述第 2色之部份光束與第2偏光方向一致而射出之偏光轉換元 件；及 配置在前述偏光轉換元件的入射側或者射出側，將藉 由前述光束分割光學元件所形成之影像傳達於被照明區域 之傳達光學元件；及 使由前述偏光轉換元件所射出之部份光束在被照明區 域重疊之重疊光學元件。 2 . —種照明光學系，其特徵爲： 具有： 將光源來之光分離爲第1色光與第2色光，將第1色 光與第2色光於個別不同之方向、或者在平行之狀態射出 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1224208 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 2 之色光分離光學元件；及 將前述第1色光分割爲複數的第1色之部份光束，將 前述第2色光分割爲複數的第2色之部份光束，聚光各部 份光束之光束分割光學元件；及 具備複數的偏光分離膜與複數的反射膜交互被排列之 偏光分光器陣列、及設置在射出透過前述偏光分離膜之光 的位置或者射出由前述反射膜而被反射之光的位置之偏光 方向旋轉元件，使射入前述偏光分離膜之前述第1色的部 份光束與具有第1偏光方向之偏光光一致、使射入前述反 射膜之前述第2色的部份光束與具有第2偏光方向之偏光 光一致而射出之偏光轉換元件；及 配置在前述偏光轉換元件的入射側或者射出側，將藉 由前述光束分割光學元件所形成之影像傳達於被照明區域 之傳達光學元件；及 使由前述偏光轉換元件所射出之部份光束在被照明區 域重疊之重疊光學元件。 3 . —種照明光學系，其特徵爲： 具有： 將光源來之光分割爲複數的部份光束，聚光各部份光 束之光束分割光學元件；及 將個別之前述部份光束分離爲第1色之部份光束與第 2色之部份光束，將第1色之部份光束與第2色之部份光 束於個別不同之方向、或者在平行之狀態射出之色光分離 光學元件；及 s -2 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T'

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1224208 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 具備複數的偏光分離膜以預定之間隔被排列之偏光分 光器陣列、及以前述預定之間隔被排列，設置在前述偏光 分光器陣列之射出側之偏光方向旋轉元件， 使射入在前述偏光分離膜之射出側沒有設置前述偏光 方向旋轉元件之射入側端面，透過前述偏光分離膜之前述 第1色之部份光束，及在前述偏光分離膜被反射後，在鄰 接之前述偏光分離膜再度被反射，透過前述偏光方向旋轉 元件之前述第1色之部份光束與第1偏光方向一致， 使射入在前述偏光分離膜之射出側沒有設置前述偏光 方向旋轉元件之射入側端面，透過前述偏光分離膜後，透 過前述偏光方向旋轉元件之前述第2色之部份光束，與在 前述偏光分離膜被反射後，在鄰接之前述偏光分離膜再度 被反射之前述第2色之部份光束與第2偏光方向一致而射 出之偏光轉換元件；及 被配置在前述偏光轉換元件的入射側或者射出側，將 藉由前述光束分割光學元件所形成之影像傳達於被照明區 域之傳達光學元件；及 使由前述偏光轉換元件所射出之部份光束在被照明區 域重疊之重疊光學元件。 4 . 一種照明光學系，其特徵爲： 具有： 將光源來之光分離爲第1色光與第2色光，將第1色 光與第2色光於個別不同之方向、或者在平行之狀態射出 之色光分離光學元件；及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -3 - 1224208 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 4 將前述第1色光分割爲複數的第1色之部份光束，將 前述第2色光分割爲複數的第2色之部份光束，聚光各部 份光束之光束分割光學元件；及 具備複數的偏光分離膜以預定之間隔被排列之偏光分 光器陣列、及以前述預定之間隔被排列，設置在前述偏光 分光器陣列之射出側之偏光方向旋轉元件， 使射入在前述偏光分離膜之射出側不設置前述偏光方 向旋轉元件之射入側端面，透過前述偏光分離膜之前述第 1色的部份光束與在前述偏光分離膜被反射後，在鄰接之 前述偏光分離膜再度被反射，透過前述偏光方向旋轉元件 之前述第1色之部份光束與第1偏光方向一致， 使射入在前述偏光分離膜之射出側設置前述偏光方向 旋轉元件之射入側端面，透過前述偏光分離膜後，透過前 述偏光方向旋轉元件之前述第2色之部份光束，與在前述 偏光分離膜被反射後，在鄰接之前述偏光分離膜再度被反 射之前述第2色之部份光束與第2偏光方向一致而射出之 偏光轉換元件；及 被配置在前述偏光轉換元件的入射側或者射出側，將 藉由前述光束分割光學元件所形成之影像傳達於被照明區 域之傳達光學元件；及 使由前述偏光轉換元件所射出之部份光束在被照明區 域重疊之重疊光學元件。 5 .如申請專利範圍第1項〜第4項中任一項所述之 照明光學系，其中前述色光分離光學元件，係具備第1反 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 、1T

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 4 1224208 ab^cd 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 5 光鏡與第2反光鏡，前述第1反光鏡爲進行色分離之分色 鏡，前述第2反光鏡爲反射鏡。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之照明光學系，其中 前述第1反光鏡與前述第2反光鏡，係相互不平行，前述 第1反光鏡對於前述光源之光軸，以4 5 °之角度被配置 ;前述第2反光鏡對於前述光源之光軸，以（4 5 - α )°之角度被配置。 7 ·如申請專利範圍第5項所述之照明光學系，其中 前述第1反光鏡與前述第2反光鏡，係相互不平行，前述 第1反光鏡對於前述光源之光軸，以（4 5 + α) °之角 度被配置；前述第2反光鏡對於前述光源之光軸，以 4 5 °之角度被配置。 8 ·如申請專利範圍第5項所述之照明光學系，其中 前述第1反光鏡與前述第2反光鏡，係相互不平行，前述 第1反光鏡對於前述光源之光軸，以（4 5 + Θ ) °之角 度被配置；前述第2反光鏡對於前述光源之光軸，以（ 45 — /9)°之角度被配置。 9 ·如申請專利範圍第5項所述之照明光學系，其中 前述第1反光鏡與前述第2反光鏡，係相互平行，對於前 述光源之光軸，以4 5°之角度被配置。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項〜第4項中任一項所述 之照明光學系，其中前述色光分離光學元件，係由具備： 板狀之透光性構件、及在前述透光性構件之相向的2個面 之中，設置在其中一面的分色鏡、及設置在另一面的反射 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝· 訂 絲

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 5 經濟部智慧財Α局員工涓費合作社印製 1224208 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 6 鏡之光學零件。 1 1 ·如申請專利範圍第1項〜第4項中任一項所述 之照明光學系，其中前述色光分離光學元件，係由具備： 板狀之透光性構件、及在前述透光性構件之相向的2個面 之中，被固定在其中一面的直角稜鏡、及設置在另一面的 反射鏡、及設置在前述透光性構件與前述直角棱鏡之間之 分色鏡之光學零件所構成。 1 2 .如申請專利範圍第1項〜第4項中任一項所述 之照明光學系，其中前述色光分離光學元件，係由具備： 板狀之透光性構件、及在前述透光性構件之相向的2個面 之中，被固定在其中一面的複數個的小尺寸直角稜鏡、及 設置在另一面的反射鏡、及設置在前述透光性構件與前述 直角稜鏡之間之分色鏡之光學零件所構成。 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項〜第1 2項中任一項 所述之照明光學系，其中前述一面與前述另外一面，係相 互不平行，前述一面對於前述光源之光軸，以4 5 °之角 度被配置；前述另一面對於前述光源之光軸，以（々δα)0 之 角度被 配置。 1 4 ·如申請專利範圍第1 0項〜第1 2項中任一項 所述之照明光學系，其中前述一面與前述另外一面，係相 互不平行，前述第1面對於前述光源之光軸，以（4 5 + α ) °之角度被配置；前述第2面對於前述光源之光軸， 以4 5 °之角度被配置。 1 5 ·如申請專利範圍第1 〇項〜第1 2項中任一項 本紙張尺度適用中國國家#準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -6 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1224208 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7 所述之照明光學系，其中前述一面與前述另外一面，係相 互不平行，前述一面對於前述光源之光軸，以（4 5 + /3 )°之角度被配置；前述另一面對於前述光源之光軸，以 (4 5 - /?) °之角度被配置。 1 6 ·如申請專利範圍第1 0項〜第1 2項中任一項 所述之照明光學系，其中前述一面與前述另外一面，係相 互平行，個別對於前述光源之光軸，以4 5 °之角度被配 置。 1 7 ·如申請專利範圍第1項〜第4項中任一項所述 之照明光學系，其中前述色光分離光學元件，係由反射型 全息照相元件所構成。 1 8 ·如申請專利範圍第1項〜第4項中任一項所述 之照明光學系，其中前述色光分離光學元件，係由透過型 全息照相元件所構成。 1 9 ·如申請專利範圍第1項〜第1 8項中任一項所 述之照明光學系，其中前述光束分割光學元件，係由透鏡 陣列所構成。 2 0 ·如申請專利範圍第1 8項所述之照明光學系， 其中前述光束分割光學元件，係由反光鏡陣列所構成。 2 1 ·如申請專利範圍第1項〜第1 8項中任一項所 述之照明光學系，其中前述光束分割光學元件是由具備4 個反射面之導光桿所構成。 2 2 .如申請專利範圍第1項〜第2 1項中任一項所 述之照明光學系，其中在前述偏光分光器陣列之射A側設 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本纸張尺渡適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 7 1224208 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8、申請專利範圍 8 #遊、蔽不需要之色光的射入用之分色濾光片陣列。 2 3 ·如申請專利範圍第1項〜第2 2項中任一項所 $之照明光學系，其中前述色光分離光學元件，係具有分 _ '綠色光與紅色光以及藍色光之色分解特性。 2 4 · —種投影機，其特徵爲： 具有： 如申請專利範圍第1項〜第2 3項中任一項所述之照 明光學系、及 調制由前述照明光學系被射出之光的光調制裝置、·及 投影藉由前述光調制裝置所調制之光的投影透鏡。 2 5 · —種投影機，其特徵爲： 具有： 如申請專利範圍第1項〜第2 3項中任一項所述之照 明光學系；及 調制由前述照明光學系所射出之前述第1色光的第1 反射型光調制裝置；及 調制包含在由前述照明光學系所射出之前述第2色光 的第3色光之第2反射型光調制裝置；及 調制包含在由前述照明光學系所射出之前述第2色光 的第4色光之第3反射型光調制裝置；及 將由前述照明光學系所射出之光分離爲前述第1色光 與前述第2色光的偏光分光器；及 具有將前述第2色光分離爲前述第3色光與前述第4 色光，而且，合成由前述第2反射型光調制裝置所射出之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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本紙浪尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 1224208 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ____ D8六、申請專利範圍 9 光與由前述第3反射型光調制裝置所射出之光，朝向前述 偏光分光裕射出之色光分離、合成元件， 在由前述第1反射型光調制裝置所射出的光與由前述 色光分離、合成元件所射出之光中，投影由前述偏光分光 器所選擇之光的投影透鏡。 2 6 · —種投影機，其特徵爲： 具備： 如申請專利範圍第1項〜第2 3項中任一項所述之照 明光學系；及 · 調制由前述照明光學系所射出之前述第1色光的第1 反射型光調制裝置；及 調制包含在由前述照明光學系所射出之前述第2色光 的第3色光之第2反射型光調制裝置；及 調制包含在由前述照明光學系所射出之前述第2色光 的第4色光之第3反射型光調制裝置；及 第1〜第4偏光分光器；及 被設置在前述第1偏光分光器與前述第3偏光分光器 之間的第1波長選擇相位差板；及 被設置在前述第3偏光分光器與前述第4偏光分光器 之間的第2波長選擇相位差板；及 投影由前述第4偏光分光器所射出之光的投影透鏡； 前述第1偏光分光器將由前述照明光學系所射出之光 分離爲前述第1色光與萷述第2色光， 前述第2偏光分光器將藉由則述第1偏光分光器被分 本紙張尺度適用中國國家梂準(CNS ) A4規格(2!0X297公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

.....- ϋ— · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1224208 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 10 離之前述第1色光導入前述第1反射型光調制裝置，而且 ,將藉由前述第1反射型光調制裝置被調制之前述第1色 光導入前述第4偏光分光器， 前述第1波長選擇相位差板，在包含於藉由前述第1 偏光分光器所分離之前述第2色光的前述第3色光與前述 第4色光中，只使前述第3色光之偏光方向旋轉約90° 前述第3偏光分光器將由前述第1波長選擇相位差板 所射出之前述第3色光與前述第4色光導入前述第2反射 型光調制裝置與前述第3反射型光調制裝置，而且，將藉 由前述第2反射型光調制裝置以及前述第3反射型光調制 裝置所調制之前述第3色光以及前述第4色光導入前述第 2波長選擇相位差板， 前述第2波長選擇相位差板，在由前述第3偏光分光 器所射出之前述第3色光與前述第4色光之中，只使前述 第3色光之偏光方向旋轉約9 0 °， 前述第4偏光分光器合成由前述第2偏光分光器所射 出之前述第1色光，與由前述第2波長選擇相位差板所射 出之前述第3色光與前述第4色光，朝向前述投影透鏡射 出。 27·—種投影機，機，其特徵爲： 具備： 如申請專利範圍第1項〜第2 3項中任一項所述之照 明光學系；及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 10- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

1224208 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 11 將由前述照明光學系所射出之光分離爲第2色光與第 3色光之色分離光學系；及 因應影像訊號調制藉由前述色分離光學系所分離之前 述第1色光之第1透過型光調制裝置；及 因應影像訊號調制藉由前述色分離光學系所分離之前 述第2色光之第2透過型光調制裝置；及 因應影像訊號調制藉由前述色分離光學系所分離之前 述第3色光之第3透過型光調制裝置；及 合成藉由前述第1透過型光調制裝置、前述第2透過 型光調制裝置、以及前述第3透過型光調制裝置而分別被 調制之前述第1色光、前述第2色光、以及前述第3色光 之色合成光學系；及 投影藉由前述色合成光學系所合成之光的投影透鏡。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T

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