[发明专利]图像投影设备

说明书

技术领域

本发明涉及适合于图像投影设备的颜色分离/组合棱镜，该设备使用诸如反射性液晶面板之类的图像形成元件投影图像。

背景技术

使用反射性液晶面板的投影仪的颜色分离/组合系统需要执行红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的颜色分离和颜色组合，并分离由液晶面板调制的偏振光。这样的颜色分离/组合系统的配置一般是：使用三个到四个光学元件，包括两个偏振光束分离器(PBS)，其具有偏振光束分离膜，该膜相对于入射光的光轴形成45度角。

日本专利公开出版物No.2001-154152公开了在反射性液晶面板的光轴上布置了两个偏振光束分离器和两个二向色反射镜的光学系统。它还公开了其中布置了三个偏振光束分离器和一个二向色反射镜的配置。根据这些配置，以2×2的位置关系布置了四个光学元件，并且在彼此垂直的两个方向布置了四个光学元件的光学膜。这四个光学元件执行颜色分离、光分析和颜色组合。

此外，日本专利公开出版物No.2002-162520公开了单独地执行颜色分离、颜色组合和偏振分离的棱镜。通过以立方体方式布置相对于入射光的光轴形成45度角的三个偏振/二向色光束分离膜而构成此棱镜。该立方体具有十二个边。在这些边中，三个边在每一个预点相交。在相对于接触三个边中的每一个边的两个表面形成45度角并且包括该边的表面上，布置了偏振/二向色光束分离膜。如此，形成了包括三个穿过一个顶点的45度偏振/二向色光束分离膜的棱镜。

在立方体的表面中，分别在一个顶点相交的三个表面的附近布置了RGB的反射性液晶面板，在剩余的表面上布置了来自照明系统的光的入射表面和朝着投影透镜的光的出射表面。来自照明系统的入射光通过两个偏振/二向色光束分离膜进行颜色分离。在每一个面板上被进行图像调制的光被分析，由两个偏振/二向色光束分离膜进行颜色组合，并被引导到投影透镜。

此外，日本专利公开出版物No.2003-98315公开了使光透射通过反射性液晶面板之前和之后的一个交叉二向色反射镜的光学系统。来自照明系统的入射光被交叉二向色反射镜进行颜色分离，分成RGB颜色的光束，然后，分离的光束倾斜地入射面板。被面板以某一角度反射的光再次进入交叉二向色反射镜，但是，光进入与来自照明系统的入射光透射通过的区域不同的区域。经过颜色组合的RGB光被引导到投影光学系统。

然而，在日本专利公开出版物No.2001-154152中所公开的光学系统中，被每一个反射性液晶面板反射的光通过四个光学元件中的两个被引导到投影透镜。这是因为需要两个操作：使用偏振光束分离器的光分析，以及使用二向色反射镜或偏振光束分离器的颜色组合。因此，总共需要四个光学元件，这使得配置更加复杂化。这还延长了光程长度，并使每一个光学元件的尺寸增大，以便获得所需要的光。此外，投影透镜的后焦点变得更长，这又使得投影透镜本身的尺寸也变大。

此外，根据日本专利公开出版物No.2002-162520中所公开的棱镜，由棱镜的所有区域中存在的光束分离膜所产生的边界线和面向液晶面板的区域中存在的边界线对图像产生影响。

此外，来自每一个液晶面板的光线变为与不同于充当光线的光束分离膜的两个偏振/二向色光束分离膜的偏振/二向色膜水平的光线，并以大的入射角进入不同的膜。从而，光线被以高反射率反射，于是产生重影。

此外，根据日本专利公开出版物No.2003-98315中所公开的光学系统，经过颜色分离的RGB光束倾斜地进入液晶面板，以防止照明系统和投影光学系统在物理上彼此干扰。因此，从交叉二向色反射镜到液晶面板的距离变得更长，交叉二向色反射镜的尺寸也增大。此外，反射性液晶面板上的入射光也具有大角度，这不仅从面板的入射角特征的观点来看是不利的，而且需要投影光学系统是偏心的光学系统。

发明内容

本发明的第一方面如权利要求1到4所说明。

本发明的第二方面如权利要求5到8所说明。

本发明的第三方面如权利要求9所说明。

附图说明

图1是示出了作为本发明的实施例一的颜色分离/组合棱镜的总体形状的图；

图2A到2D是示出了构成实施例一的颜色分离/组合棱镜的小棱镜的图；

图3A和3B是示出制造实施例一的颜色分离/组合棱镜的方法的图；

图4A到4F是示出使用实施例一的颜色分离/组合棱镜的投影仪的配置和颜色分离/组合棱镜的光学表面的图；

图5A到5C是示出用于实施例一(和实施例二)的颜色分离/组合棱镜的二向色偏振膜的特性的图；