投影装置及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投影装置，包括：偏振转换器，把来自光源的光束转换成均匀偏振波；颜色分离器，基于波长范围将被转换束分成第１～第３颜色束；第１～第３光程修改器，分别修改与所分离颜色束相关的光程；第１～第３偏振光分离器，分别接收由光程修器修改的第１～第３颜色束；第１～第３反射图象显示单元，接收来自偏振光分离器的第１～第３颜色束并分别把反射束输出到偏振光分离器；颜色组合器，将来自反射图象显示单元的反射束进行组合，由棱镜构成，其上放置有选择性地透过或反射具有预定波长的光的滤光器；投影透镜，放大且投影由颜色组合器所组合的彩色图象，棱镜由至少两种具有不同波长的基础材料构成，其中在所述波长处光弹性常数的绝对值为最小。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及投影装置，具体地涉及投影型图象显示装置。
技术介绍
近年来，投影装置已经得到广泛的发展，所述的投影装置包括 偏振转换装置；分光光学系统；光程反射装置；图象显示单元；以及 投影光学系统。所述偏振转换装置提供对来自白光源的光的均匀偏振。 所述白光源可以是 一个短弧金属卤化物灯，其中金属卤化物被密封 在一个发光管中，保持短的电极之间的距离，并且金属的光发射性质 被用来产生光； 一个超高压汞灯，其可以容易地提供高的亮度；可以 提供优良颜色重现的氙气灯等。分光光学系统将光分离成红(R)、绿(G) 及蓝(B)成分。所述红，绿和蓝光每个均与光程反射装置及图象显示单 元相关。来自这些图象显示单元的光采用视频信号来调制，并且所得 的光被导引到由组合棱镜构成的颜色组合光学系统。这个颜色组合光 学系统完成重叠，并且所得的彩色图象被放大且通过投影光学系统被 投影到屏幕上。这些设备要求对光偏振性能的精确控制。充当偏振器和光检测器 的偏振束分束器确定偏振性能，并且因此极大地影响所投影图象的图 象质量。为此，近年来在改善偏振束分束器性能方面已经做了大量的 研究。作为一个实例， 一个偏振束分束器包括多层介电薄膜；以及由 半透明材料构成的部件。所述半透明部件光弹性常数的绝对值被加以 选择，以便于它不大于与投影进入半透明部件的入射光波长相关的预 先设定值。同样，与红(R)、绿(G)和蓝(B)光束相关的偏振光分离模块将来自白光源的光分离成其相关的颜色。通过提供在不同波长处光弹 性常数的最低绝对值，用于这些偏振光分离模块的光学部件的基础材 料被设计成提供最佳的特性。这些偏振束分束器被用作偏振器或光检测器。为了提供对来自白 光源光束的高效且均匀的分配，己经对照明光学系统进行了各种改进。 在一个实施中，电视图象或来自计算机的图象输出被显示在图象显示 单元上，所述图象显示单元被布置在按照预定设定的垂直/水平长宽 比的矩阵上，例如一个液晶板上，用作调制上述照明光束强度的装置。 由图象显示单元所显示的图象被显示在一个采用投影透镜来放大图象 的投影型图象投影器装置上，或显示在装备有屏幕的背型投影图 象显示装置上，在所述屏幕显示经放大的且被投影的图象。4: 3的屏幕长宽比(水平垂直)对被用来显示计算机屏幕的图象 显示单元是很普通的。为了显示电视机图象，在北美市场数字有线广 播和在日本BS数字广播的增加已经导致16: 9的屏幕长宽比(水平 垂直)比4: 3的屏幕长宽比(水平垂直)具有增长性的普及。
技术实现思路
如上所述，半透明部件电弹性常数的绝对值被这样加以选择，以 便于它不大于与投影进入半透明部件的入射光波长相关的预先设定值。同样，与红(R)、绿(G)和蓝(B)光束相关的偏振光分离模块将来自 白光源的光分离成其相关的颜色。通过提供在不同波长处光弹性常数 的最低绝对值，用于这些偏振光分离模块的光学部件的基础材料被设 计成提供最佳的特性。然而，这些方法并不合适，由于光线穿过偏振 束分束器偏振光中的非均匀性，所以S偏振光和P偏振光的猝灭率得 以减小，导致屏幕上放大的投影图象的颜色和亮度的不均匀性。虽然已经采用了各种方法来提供上述照明光学系统和颜色组合系 统的最佳特性，但是所述技术的效率实际上仍然不够。此外， 一直没有建立实施用于控制来自红，绿，蓝图象显示单元 的图象光的屏幕显示位置的有效方法，其中上述的投影装置被安装在 一个背图象显示装置中，以便于放大的投影图象由一个反射镜被 投影到放置在预先设定柜的位置处的透射屏幕上。上述的本专利技术的第一目的是提供一种投影装置，其在投影到屏幕 上的放大图象中具有最小的颜色及亮度不均匀性。第二个目的是提供 一种照明光学系统及颜色组合光学系统，其可以高效地利用由光源产 生的光束。第三个目的是当本专利技术的投影装置被安装在背投影图象显 示装置中时，其提供对应于红、绿和蓝图象的图象显示单元的最佳显为了克服上述困难，本专利技术提供一种投影装置，其包括偏振光 转换装置，其把来自光源的光束转换成均匀偏振波；颜色分离装置， 其基于波长范围将被转换束分离成第一、第二和第三颜色束；第一、 第二和第三光程修改装置，其修改与所分离颜色束相关的光程；第一、 第二和第三偏振光分离装置，其接收光程已经由光程修改装置修改的 颜色束；第一、第二及第三反射图象显示单元，其接收来自偏振光分 离装置的第一、第二及第三颜色束并输出来自偏振光分离装置的反射 束；颜色组合装置，其将来自反射图象显示单元且由偏振光分离装置 接收的反射朿进行组合；投影装置，其放大且投影由颜色组合装置所 组合的彩色图象。第一或第二或第三光程修改装置是一个反射镜，所 述反射镜具有传输具有至少560nm波长的长波长光束的特性。根据本专利技术的另一个方面，颜色组合装置将来自反射图象显示单 元且由偏振光分离装置所接收的反射束进行组合。通过接合棱镜，便 构成了颜色组合装置，其中所述的棱镜上放置选择性地传输或反射具 有预先设定波长的光的滤光器。所述棱镜由至少两种具有不同波长的 基础材料所构成，其中在所述波长处光弹性常数的绝对值为最小。根据本专利技术的另一个方面， 一种防反射涂层被布置在偏振光转换 装置和颜色组合光学系统之间的空气边界表面上。所述反射保护膜被 构成为具有最小反射率Rg和Rr， Rg和Rr，满足关系<formula>formula see original document page 8</formula>，其中Rg是具有约为550nm波长的光的反射率，Rr是具有约为 630nm波长的光的反射率，且Rb是具有约为430nm波长的光的反射 率。根据本专利技术的另一方面，本专利技术包括颜色分离装置，其基于波 长范围将来自光源的光束分离成第一、第二及第三颜色束；图象显 示单元，其接收来自颜色分离装置及剩余图象单元的第一，第二和第三颜色束，可被激活的所述剩余图象单元被布置在有效显示区域的外 部；颜色组合装置，其将来自图象显示单元的颜色束进行组合；投影 装置，其将由颜色组合装置的彩色图象放大并投影；屏幕，其被安装 在一个预先设定的位置且在其上投影来自投影装置的投影图象光；以 及至少两个检测屏幕外部光强度的光接收单元。来自与第一、第二及 第三投影图象光有关的光接收单元的检测结果被用来控制图象显示单 元的作用区。附图说明图1是显示根据本专利技术的照明系统、颜色组合光学系统、图象显 示单元及投影透镜的断面布置图。图2是显示如图1所示根据本专利技术的照明光学系统、偏振光分离 设备及投影透镜的布置图。图3是显示根据本专利技术的颜色组合光学系统的一个实施例的平面图。图4是显示如图1所示根据本专利技术的颜色组合光学系统的一个实 施例的侧视图。图5是显示根据本专利技术的颜色组合系统的一个实施例的平面图。 图6是显示如图3所示根据本专利技术的颜色组合光学系统的一个实 施例的侧视图。图7是显示根据本专利技术的颜色组合系统的一个实施例的平面图。 图8是显示如图5所示根据本专利技术的颜色组合光学系统的一个实 施例的侧视图。图9是显示根据本专利技术的颜色组合系统的一个实施例的平面图。 图10是显示如图7所示根据本专利技术的颜色组合光学系统的一个实 施例的侧视图。图11是显示根据本专利技术的颜色组合系统的一个实施例的平面图。 图12是显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影装置，其包括：偏振转换器，其把来自光源的光束转换成均匀偏振波；颜色分离器，其基于波长范围将所述被转换束分离成第一、第二和第三颜色束；第一、第二和第三光程修改器，其分别修改与所分离颜色束相关的光程；第一、第二和第三偏振光分离器，其分别接收由所述光程修器修改的第一，第二和第三颜色束；第一、第二及第三反射图象显示单元，其接收来自所述偏振光分离器的第一、第二及第三颜色束并分别把反射束输出到所述的偏振光分离器；颜色组合器，其将经由所述偏振光分离器来自所述反射图象显示单元的反射束进行组合；所述颜色组合装置通过接合棱镜所构成，在其上放置有选择性地透过或反射具有预先设定波长的光的滤光器；投影透镜，其放大且投影由颜色组合器所组合的彩色图象，其中，所述颜色组合器由棱镜构成，所述棱镜由至少两种具有不同波长的基础材料所构成，其中在所述波长处光弹性常数的绝对值为最小。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-19 2002-409131.一种投影装置，其包括偏振转换器，其把来自光源的光束转换成均匀偏振波；颜色分离器，其基于波长范围将所述被转换束分离成第一、第二和第三颜色束；第一、第二和第三光程修改器，其分别修改与所分离颜色束相关的光程；第一、第二和第三偏振光分离器，其分别接收由所述光程修器修改的第一，第二和第三颜色束；第一、第二及第三反射图象显示单元，其接收来自所述偏振光分离器的第一、第二及第三颜色束并分别把反射束输出到所述的偏振光分离器；颜色组合器，其将经由所述偏振光分离器来自所述反射图象显示单元的反射束进行组合；所述颜色组合装置通过接合棱镜所构成，在其上放置有选择性地透过或反射具有预先设定波长的光的滤光器；投影透镜，其放大且投影由颜色组合器所组合的彩色图象，其中，所述颜色组合器由棱镜构成，所述棱镜由至少两种具有不同波长的基础材料所构成，其中在所述波长处光弹性常数的绝对值为最小。2. 如权利要求1所述的投影装置其中，由所述颜色分离器所分离的颜色束为红，绿和蓝束；以及 至少所述颜色组合器中的所述棱镜之一具有这样的一个波长，在 此波长下在绿波长范围内光弹性常数的所述绝对值为最小。3. 如权利要求1所述的投影装置其中Sc和Si满足关系Sc<Si，其中Si是所述偏振转换器的所述反 射图象显示单元侧的孔径面积，Sc是所述颜色组合器侧的孔径面积。4. 如权利要求1所述的投影装置其中，所述偏振光分离器和所述反射图象显示单元被接合。5. 如权利要求1所述的投影装置其中，所述偏振光分离器和所述颜色组合器被接合。6. 如权利要求1所述的投影装置其中，所述偏振光分离器由偏振束分束器和偏振片构成。7. —种投影装置，其包括偏振转换器，其把来自光源的光束转换成均匀偏振波； 颜色分离器，其基于波长范围将所述被转换束分离成第和第三颜 色束；第一、第二和第三光程修改器，其分别修改与所分离颜色束相关的光程；第一、第二和第三偏振光分离器，其分别接收由所述光程修改器 修改的第一、第二和第三颜色束；第一、第二及第三反射图象显示单元，其接收来自所述偏振光分 离器的第一、第二及第三颜色束并分别把反射束输出到所述的偏振光 分离器；颜色组合器，其将经由所述偏振光分离器来自所述反射图象显示 单元的反射束进行组合；投影透镜，其放大且投影由颜色组合器所组合的彩色图象。 其中， 一种防反射涂层被布置在所述偏振光转换装置和所述颜色 组合光学系统之间的空气边界表面上。所述反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田浩二，谷津雅彦，山崎太志，
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]