光学单元及使用该光学单元的投影型图象显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光学单元，该元件将来自光源的光通过颜色分离装置分离成多个颜色的光，并使其分别入射到对应的反射型图象显示元件中，并且使用与每种颜色的光相对应的所述反射型图象显示元件所具有的偏振光特性，根据图象信号的形成光学像，并通过使用颜色合成装置将与每种光相对应的所述光学像进行合成，然后用投影透镜放大投影，在从所述颜色分离装置到所述反射型图象显示元件的光路上，配置作为与所述反射型图象显示元件相对应的起偏镜和检偏镜的、通过衍射起到偏振光板的作用的反射型偏振光板，具有光学底座，所述光学底座保持所述反射型偏振光板和所述反射型图象显示元件，在所述反射型偏振光板的入射光一侧具有透光窗，并且通过所述颜色合成装置的入射面密封所述反射型偏振光板的出射光一侧，由所述光学底座、所述反射型图象显示元件和所述颜色合成装置的入射面形成密闭空间，并在所述密闭空间内配置折射率为１．２至１．９的透光性流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使来自光源的光入射到反射型图象显示元件，并用投影透镜将经该反射型图象显示元件反射的光放大投影的光学单元及使用其的投影型图象显示装置。
技术介绍
目前众所周知一种投影型图象显示装置，该装置装有用图象显示元件将来自光源的光进行通过图象信号改变浓淡的光强度调制，形成光学像，并通过投影透镜将该光学像放大投影的光学单元。作为图象显示元件众所周知的有透射型液晶板、反射型液晶板、微镜板等。其中关于使用反射型液晶板的光学单元，如专利文献1(特开2001-142028号公报)中图12所述的，使用一种偏振光束分离器(下面称为PBS)棱镜作为起偏镜、兼检偏镜。其使用偏振光变换元件将从光源射出的光调整产生一定方向偏向，并入射到PBS棱镜中。入射光在PBS膜面产生反射，并入射到反射型液晶板。入射到反射型液晶板的光根据图象信号在每个象素中调制偏振光状态。经反射型液晶板反射的光再次入射到PBS棱镜，且仅仅调制偏振光状态的光透过PBS棱镜，并被投影透镜放大投影。可是，在该技术中，为了减少在与由光轴和PBS膜面的法线形成的面(主入射面)不平行的斜光入射到PBS棱镜的情况下所产生的漏光，需要1/4波长板，但由于它并不产生完全效果，所以存在不能提高对比度的课题。此外，例如在非专利文献1“光学平板偏振的分束器”(Optically FlatPolarizing Beamsplitters)美国Moxtek公司目录No.PBF02A(2002年5月)”中介绍的例子为，用光学的光栅形成的衍射在与光栅方向平行地反射偏振光，并将使用透过与光栅方向垂直的偏振光的衍射光栅的反射型偏振光板作为起偏镜、兼检偏镜使用。
技术实现思路
在上述非专利文献1中，使用彩色轮作为显示彩色图象的装置，但是这种情况下，由于透过彩色轮时的光量损耗大体在2/3左右，故光利用效率低，不使用高输出的灯不能得到足够的亮度。此外，由于使用反射型偏振光板作为辅助检偏镜，因此，存在产生双重图象的可能。此外，对比度也不能认为是充分的，需要进行改善。此外，申请人已经在专利2002-226806号中提出有，考虑有使用小型轻量且亮度、对比度、分辨率等图象质量性能优良的反射型图象显示元件的投影型图象显示装置用光学单元。图8为表示该光学单元的图示。在图8中，1为光源、2为光学单元的光轴、3为具有积分仪功能并具有偏振光变换作用的棒状透镜。41、42、43是将棒状透镜3的出射口的像照射到反射型液晶板111、112、113上的成像透镜。5为白色反射镜，6为B透过RG反射分色镜，7为R透过G反射分色镜，8为B反射镜，91、92、93分别为吸收型或反射型的R用辅助起偏镜、G用辅助起偏镜、B用辅助起偏镜，101’、102’、103’分别为用衍射光栅的R用反射型偏振光板、G用反射型偏振光板、B用反射型偏振光板。111、112、113分别为R用反射型液晶板、G用反射型液晶板、B用反射型液晶板，121、122、123分别为吸收型的R用辅助检偏镜、G用辅助检偏镜、B用辅助检偏镜，132为G用1/2波长板，14为交叉分色棱镜，15为投影透镜。其中，辅助起偏镜91、92、93和辅助检偏镜121、122、123配置或形成在透明的平行平板的基片上。此外，R为红色、G为绿色、B为蓝色。在图8中从光源1射出的光经聚光后通过棒状透镜3。此时，由于棒状透镜3具有积分仪功能，故射出的光在面内均匀。此外，由于棒状透镜具有未图示的偏振光变换作用，故射出的光的偏振光方向被调整成P偏振光。经棒状透镜3射出的光透过成像透镜41，并使用白色反射镜5将光线的方向转90°，而后入射到B透过RG反射分色镜6，B光透过RG光反射。反射的RG光透过成像透镜42，并通过R透过G反射分色镜7，使R光透过G光反射。透过R透过G反射分色镜7的R光入射到R用辅助起偏镜91。与R用辅助起偏镜91的吸收轴或反射轴垂直的偏振光方向的光(在此为P偏振光)透过R用辅助起偏镜91，并入射到R用反射型偏振光板101’。由于配置使用衍射光栅的R用反射型偏振光板101’，使其与光栅方向平行的反射轴与R用辅助起偏镜91的吸收轴或反射轴大体平行，因此，入射到R用反射型偏振光板101’的光透过，入射到R用反射型液晶板111。经R透过G反射分色镜7反射的G光入射到G用辅助起偏镜92中。与R光一样，与G用辅助起偏镜92的吸收轴或反射轴垂直的偏振光方向的光(在此为P偏振光)透过G用辅助起偏镜92，入射到G用反射型偏振光板102’。由于配置使用衍射光栅的G用反射型偏振光板102’，使其与光栅方向平行的反射轴与G用辅助起偏镜92的吸收轴或反射轴大体平行，因此，入射到G用反射型偏振光板102’的光透过，入射到G用反射型液晶板112。透过B透过RG反射分色镜6的B光透过成像透镜43。通过B反射镜8，将光线的方向转90°后，入射到B用辅助起偏镜93中。其中，由于B光的光路长度较长，且与RG光的光路长度不同，因此，通过在B光路配置中继透镜44、45，在B用反射型液晶板113上成像。入射到B用辅助起偏镜93的光中与B用反射型起偏镜93的吸收轴或反射轴垂直的偏振光方向的光(在此为P偏振光)透过B用辅助起偏镜93，入射到B用反射型偏振光板103’。由于配置使用衍射光栅的B用反射型偏振光板103’，使其与光栅方向平行的反射轴与B用辅助起偏镜93的吸收轴或反射轴大体平行，因此，入射到B用反射型偏振光板103’的光透过，入射到B用反射型液晶板113。这样，颜色被分离成R、G、B。入射到R用反射型液晶板111、G用反射型液晶板112、B用反射型液晶板113的光，在分别由显示R用反射型液晶板111、G用反射型液晶板112、B用反射型液晶板113的白色图象的像素反射时，偏振光被转90°，并成为S偏振光，入射到R用反射型偏振光板101’、G用反射型偏振光板102’、B用反射型偏振光板103’。此时，由于入射的光是S偏振光且与反射轴平行，因此，被从R用反射型偏振光板101’、G用反射型偏振光板102’、B用反射型偏振光板103’反射，进而光线的方向被转90°，且分别入射到R用辅助检偏镜121、G用辅助检偏镜122、B用辅助检偏镜123。由于配置辅助检偏镜121、122、123的吸收轴，使其与反射型偏振光板101’、102’、103’的反射轴大体垂直，因此，经反射型偏振光板101’、102’、103’反射的光透过辅助检偏镜121、122、123，RB维持S偏振光，G通过G用1/2波长板132变成P偏振光，并且R、G、B光同时入射到交叉分色棱镜14。R、G、B光被交叉分色棱镜14合成白色，并被投影透镜15放大投影到荧光屏(未图示)。在上述专利文献1中所述的光学单元中，在起偏镜、检偏镜中使用分束棱镜(下面称为PBS棱镜)。比较便宜的PBS棱镜具有感应体多层膜面，并通过该膜面(下面称为PBS膜)透过P偏振光，反射S偏振光。在使用PBS棱镜的光学单元中，为了提高对比度，需要减少黑图象时的从PBS棱镜产生的漏光，需要该用途的1/4波长板，但是，即使使用1/4波长板，其效果也不完善。这是因为1/4波长板具有波长特性及角度特性，入射光线波长越偏离设计的中心波长就越会产生偏离，而且入射角越大也会使入射角变的越大，进而使其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学单元，其特征在于，所述光学单元将来自光源的光通过颜色分离装置分离成多个颜色的光，并使其分别入射到对应的反射型图象显示元件中，并且使用与每种颜色的光相对应的所述反射型图象显示元件所具有的偏振光特性，根据图象信号的形成光学像，并 通过使用颜色合成装置将与每种光相对应的所述光学像进行合成，然后用投影透镜放大投影，在从所述颜色分离装置到所述反射型图象显示元件的光路上，配置作为与所述反射型图象显示元件相对应的起偏镜和检偏镜的、通过衍射起到偏振光板的作用的反射型偏振 光板，具有光学底座，所述光学底座保持所述反射型偏振光板和所述反射型图象显示元件，在所述反射型偏振光板的入射光一侧具有透光窗，并且通过所述颜色合成装置的入射面密封所述反射型偏振光板的出射光一侧，由所述光学底座、所述反射型图象显 示元件和所述颜色合成装置的入射面形成密闭空间，并在所述密闭空间内配置折射率为１．２至１．９的透光性流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田浩二，中岛努，谷津雅彦，益冈信夫，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]