图像投影设备制造技术

一种图像投影设备，其包括颜色分离／组合棱镜，该棱镜具有能够使用一个棱镜执行颜色分离、光分析和颜色组合的光学膜布置，而不会对图像有任何不利的影响。该设备包括：照明系统；第一、第二以及第三图像形成元件；颜色分离／组合棱镜，其基于波长区域，将来自照明系统的光引导到第一到第三图像形成元件，并使光从第一到第三图像形成元件出射；以及投影系统，其投射来自颜色分离／组合棱镜的光。该颜色分离／组合棱镜包括接合在一起的四个棱镜构件，颜色分离／组合棱镜至少包括五个光学表面作为其外表面。每一个棱镜构件都至少具有三个光学表面，包括在其第一边彼此垂直地相交的两个光学表面。四个棱镜构件接合在一起，以便棱镜构件的第一边彼此相邻或彼此接触。为四个棱镜构件的接合部分提供波长选择性偏振膜。

【技术实现步骤摘要】
图像投影设备
本专利技术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。
技术介绍
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，三个边在每一个顶点相交。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。
技术实现思路
本专利技术的第一方面如权利要求1到4所说明。本专利技术的第二方面如权利要求5到8所说明。本专利技术的第三方面如权利要求9所说明。附图说明图1是示出了作为本专利技术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；图6A到6C是根据实施例一的G光的光路图；图7A到7C是根据实施例一的B光的光路图；图8A到8C是根据实施例一的R光的光路图；图9A到9C是示出了实施例一的颜色分离/组合棱镜的形状的图；图10A到10D是示出了实施例一的颜色分离/组合棱镜的另一种形状的图；图11A到11E是示出了实施例一的颜色分离/组合棱镜的再-->一种形状的图；图12和13是示出实施例一的二向色偏振膜的光谱特性(数字示例)的曲线图；图14A到14F是示出了使用作为本专利技术的实施例二的颜色分离/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15A到15C是根据实施例二的R光的光路图；图16A到16C是根据实施例二的B光的光路图；以及图17A和17B是示出了作为实施例一和二的修改示例的用于颜色分离/组合棱镜的二向色膜的特性的图。具体实施方式下面，将参考附图描述本专利技术的优选实施例。第一实施例图4A示出了使用作为本专利技术的实施例一的颜色分离/组合棱镜的投影仪(图像投影设备)的总体光学系统的配置。附图标记1表示照明光学系统(照明系统)，其至少包括光源灯1a和波长选择性偏振转换元件(未示出)。照明光学系统1发光，其中R、G和B波长区域的每一个光分量都具有通过波长选择性偏振转换元件而使之均匀的偏振方向。在本实施例中，发射了G的S偏振光以及R和B的P偏振光。此外，从照明光学系统1发射的光是基本上平行的光通量(基本上是远心的光通量)。来自照明光学系统1的G的S偏振光以及R和B的P偏振光进入颜色分离/组合棱镜2。颜色分离/组合棱镜2使用二向色偏振膜(稍后描述，它是波长选择性偏振膜)分离R、G、B入射偏振光，分析分离的偏振光分量，并将这些光分量引导到作为图像形成元件的反射性液晶面板5R、5G和5B。驱动电路11连接到反射性液晶面板(下面简称为“面板”)5R、5G以及5B，从诸如个人计算机、DVD播放器、视频播放器、电视-->调谐器之类的图像提供设备向驱动电路11输入图像信息。驱动电路11根据输入的图像信息驱动面板5R、5G以及5B。R、G以及B的偏振光分量进入面板5R、5G以及5B，根据对应的面板上形成的图像进行调制，并从而被反射。被面板5R、5G以及5B反射的偏振光分量再次进入颜色分离/组合棱镜2，并由二向色偏振膜进行颜色组合。组合起来的光从颜色分离/组合棱镜2出射。从颜色分离/组合棱镜2出射的经过颜色组合的光被投影光学系统(投影系统)3投射到诸如屏幕(未示出)之类的投影表面上。图1示出了本实施例的颜色分离/组合棱镜。颜色分离/组合棱镜构成了颜色分离/组合光学系统，而颜色分离/组合棱镜和三个液晶面板构成了图像形成光学系统。颜色分离/组合棱镜2具有八面体的基本形状，该八面体具有八个等腰三角形外表面。向八面体的顶点分配了附图标记A到F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像投影设备，包括：照明系统（１）；第一、第二以及第三图像形成元件（５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ）；颜色分离／组合棱镜（２），用于基于波长区域，将来自照明系统的光引导到第一至第三图像形成元件，并使来自第一至第三图像形成元件的光出射；以及投影系统（３），用于投影来自颜色分离／组合棱镜的光，其中颜色分离／组合棱镜包括接合在一起的四个棱镜构件（２１至２４），该颜色分离／组合棱镜至少包括五个光学表面作为其外表面，每一个棱镜构件都至少具有三个光学表面，其中包括在其第一边彼此垂直 地相交的两个光学表面，四个棱镜构件接合在一起，以便棱镜构件的第一边彼此相邻或彼此接触，以及为四个棱镜构件的接合部分提供波长选择性偏振膜（Ⅰ，Ⅱ）。

【技术特征摘要】
JP 2006-4-3 2006-1022841.一种图像投影设备，包括：照明系统(1)；第一、第二以及第三图像形成元件(5R，5G，5B)；颜色分离/组合棱镜(2)，用于基于波长区域，将来自照明系统的光引导到第一至第三图像形成元件，并使来自第一至第三图像形成元件的光出射；以及投影系统(3)，用于投影来自颜色分离/组合棱镜的光，其中颜色分离/组合棱镜包括接合在一起的四个棱镜构件(21至24)，该颜色分离/组合棱镜至少包括五个光学表面作为其外表面，每一个棱镜构件都至少具有三个光学表面，其中包括在其第一边彼此垂直地相交的两个光学表面，四个棱镜构件接合在一起，以便棱镜构件的第一边彼此相邻或彼此接触，以及为四个棱镜构件的接合部分提供波长选择性偏振膜(I，II)。2.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中在颜色分离/组合棱镜(2)中，五个光学表面之间的位置关系与八面体(ABCDEF)的八个表面中的五个表面之间的位置关系一致，其中该八面体被定义为三维形状，其具有由形状相同的八个等腰三角形组成的外表面。3.根据权利要求2所述的图像投影设备，其中颜色分离/组合棱镜(2)包括入射表面(25)，用于供照明系统(1)的光入射，出射表面(26)，用于供光朝着投影系统(3)的方向出射，以及三个透射表面，其充当图像形成元件(5R，5G，5B)的表面，以及入射表面和出射表面布置在八面体(ABCDEF)的两个表面上，该两个表面位于包括八面体的八个等腰三角形的底边的正方形表面(BCDE)的两侧中的一侧上，并且三个透射表面布置在八面体的三个表面上，该三个表面位于该正方形表面的另一侧上。4.根据权利要求3所述的图像投影设备，其中颜色分离/组合棱镜(2)包括第一和第二波长选择性偏振膜(I，II)，在第一波长区域中，第一和第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它们对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它们对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，在第二波长区域中，第一波长选择性偏振膜具有这样的特征：它对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率高于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，而第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，以及在第三波长区域中，第一波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，而第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率高于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率。5.一种图像投影设备，包括：照明系统(1)；第一、第二以及第三图像形成元件(5R，5G，5B)；颜色分离/组合棱镜(2)，用于基于波长区域，将来自照明系统的光引导到第一至第三图像形成元件，并使来自第一至第三图像形成元件的光出射；以及投影系统(3)，用于投影来自颜色分离/组合棱镜的光，其中颜色分离/组合棱镜包括沿着彼此垂直的两个平面形成的第一和第二波长选择性偏振膜(I，II)；以及布置在波长选择性偏振膜之间的第一至第四棱镜构件(21到24)；第一棱镜构件(21)包括入射表面(25)，用于供三个波长区域中的光分量的入射，以及第一透射表面，用于供在被波长选择性偏振膜反射之后在三个波长区域中的一个波长区域内的光分量出射和再入射，被第一图像形成元件反射的光分量通过第一透射表面重新进入棱镜，布置在第一棱镜构件的任一侧的第二和第三棱镜构件(22，23)具有第二和第三透射表面，用于供被波长选择性偏振膜反射或者透射之后其他两个波长区域内的光分量的出射和再入射，被第二和第三图...

【专利技术属性】
技术研发人员：桃木和彦，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]