專利名稱：投影機的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用液晶面板等的光調制裝置投影圖像的投影機。
背景技術：
作為現有的投影機，有將從由藍·紅·綠色的照明光照明的各色的液晶面板射出的各色的像光通過將藍色和紅色反射用的一對多層膜配置成X狀的合成光學系統進行色合成的投影機(參見專利文獻1、2、3、4、5)。在以上的投影機中，通過由藍色反射用的多層膜反射藍色的像光、由紅色反射用的多層膜反射紅色的像光、并使綠色的像光在兩個多層膜中透過，而進行像光的重疊、即進行色合成(參見專利文獻1、2、3、4、5)。
其中，在第1種投影機中，為了提高光源光中以每種色的方式利用的特定方向的偏振光的利用效率，在配置在紅色或藍色的光路上的液晶面板與配置在其射出側的合成用的分色棱鏡之間配置了將偏振方向變換90°的偏振旋轉元件(專利文獻1)。此外，在第2種投影機中，為了提高光源光中以每種色的方式利用的特定方向的偏振光的利用效率，對分離用的分色鏡的透過特性和合成用的分色棱鏡的透過特性對照各色的偏振方向進行調節(專利文獻2)。此外，在第3種投影機中，為了提高光源光中以每種色的方式利用的特定方向的偏振光的利用效率，對分離用的分色鏡和合成用的分色棱鏡的透過特性對照各色的偏振方向進行調節(專利文獻3)。此外，在第4種投影機中，考慮向合成用的分色棱鏡的入射角度對于透過特性的影響，使對于紅色反射用的多層膜的S偏振的半波長與對于藍色反射用的多層膜的S偏振的半波長在指定的范圍內(專利文獻4)。此外，在第5種投影機中，通過控制組合在合成用的分色棱鏡中的紅色或藍色反射用的多層膜的結構，能夠降低對于所得到的多層膜的S偏振的半波長與對于P偏振的半波長的差并且能夠防止伴隨入射角度變化而引起的特性劣化(專利文獻5)。
此外，作為別的投影機，有將來自光源的光源光分解為3色，在其中綠色的照明光路上配置中繼光學系統等的導光裝置以補償對于其余的2色的光程差(參見專利文獻6)。在這種投影機中，在合成光學系統中，通過由紅色反射用的多層膜反射紅色的像光，由綠色反射用的多層膜反射綠色的像光，并使藍色的像光透過而進行圖像的色合成。
專利文獻1特開昭64-11289號公報。
專利文獻2特開平8-114779號公報。
專利文獻3特開平2-245749號公報。
專利文獻4特開2001-264522號公報。
專利文獻5特開2001-318221號公報。
專利文獻6WO94/22042號公報然而，在使用具有藍色反射用的多層膜和紅色反射用的多層膜的合成光學系統的投影機的情況下，用于照明各色液晶面板的照明裝置受到將綠色光分支在中央的結構的限制。即，在該合成光學系統中，受到使綠色的像光直進而使藍色或紅色的像光來自兩側進行結合的光路配置的限制，所以難以實現例如在綠色光路上配置使其相對的光程長的中繼光學系統的投影機。
此外，在綠色光路上配置中繼光學系統的投影機中，雖然由藍色或紅色反射用的多層膜和綠色反射用的多層膜構成作為合成光學系統的分色棱鏡，但對于例如綠色與藍色的交界波長的像光，由于在兩多層膜的多次反射而在屏幕上形成了重影像。
發明內容
本發明的目的在于提供能夠簡單地實現在綠色光路上配置中繼光學系統的光路結構的投影機，并且提供能夠防止由于在合成光學系統的多次反射而引起形成重影像的投影機。
為了解決上述問題，本發明的第1投影機是具有分別調制紅色光、綠色光和藍色光的3個光調制裝置、將由3個光調制裝置調制的光合成的色合成光學系統和投影由色合成光學系統合成的光的投影光學系統的投影機，其中，色合成光學系統具有反射綠色光的第1反射膜和反射藍色光的第2反射膜；第1反射膜與上述第2反射膜配置成X狀；第1反射膜的反射率成為50％的波長比第2反射膜的反射率成為50％的波長還長。另外，所謂反射膜的反射率，考慮到了入射到反射膜上的各色光的偏振方向。因此，當入射到色合成光學系統的一對反射膜上的各色光的偏振方向部分不同時，與其偏振方向對應的反射率作為比較的基準。
在上述第1投影機中，在色合成光學系統中能夠進行使紅色光直進而使綠色光或藍色光從兩側方向結合的光路配置，容易實現例如在綠色光的照明光路上配置中繼光學系統的投影機。此外，在上述第1投影機中，由于第1反射膜的反射率為50％的波長比第2反射膜的反射率為50％的波長還長，所以能夠抑制包括綠色光與藍色光的交界波長的光在第1和第2反射膜被反射而逆行的過程的多次反射，從而能夠降低與圖像一起重影像被投影到屏幕上的可能性。此外，通過適當調節第1反射膜的反射特性等，能夠簡單地調整綠色的像光的亮度。即，在燈光源中，雖然綠色光的光量較多，但由于不使用容易產生熱變化的ND濾光器等也能夠進行綠色光的光量調整，所以能夠不引起對比度的劣化而調整白平衡。
此外，本發明的第2投影機是具有分別調制紅色光、綠色光和藍色光的3個光調制裝置、將由3個光調制裝置調制的光合成的色合成光學系統和投影由色合成光學系統合成的光的投影光學系統的投影機，其中，色合成光學系統具有反射綠色光的第1反射膜和反射紅色光的第2反射膜；第1反射膜與第2反射膜配置成X狀；第1反射膜的反射率成為50％的波長比第2反射膜的反射率成為50％的波長短。
在上述第2投影機中，在色合成光學系統中能夠進行使藍色光直進而使綠色光或紅色光從兩側方向結合的光路配置，容易實現例如在綠色光的照明光路上配置中繼光學系統的投影機。此外，在上述第2投影機中，由于第1反射膜的反射率為50％的波長比第2反射膜的反射率為50％的波長短，所以能夠抑制包括綠色光與紅色光的交界波長的光在第1和第2反射膜被反射而逆行的過程的多次反射，從而能夠降低重影像被投影到屏幕上的可能性。此外，通過適當調節第1反射膜的反射特性，能夠不引起對比度的劣化而調整白平衡。
此外，本發明的第3投影機是具有分別調制紅色光、綠色光和藍色光的3個光調制裝置、將由3個光調制裝置調制的光合成的色合成光學系統和投影由色合成光學系統合成的光的投影光學系統的投影機，其中，色合成光學系統具有反射綠色光的第1反射膜和反射藍色光的第2反射膜；第1反射膜與第2反射膜配置成X狀；第1反射膜的反射率特性與第2反射膜的反射率特性的一部分在指定的波長范圍內重疊；在綠色光或藍色光的光路上設置了除去指定的波長范圍的光的濾光器。
在上述第3投影機中，在色合成光學系統中能夠進行使紅色光直進而使綠色光或藍色光從兩側方向結合的光路配置，容易實現例如在綠色光的照明光路上配置中繼光學系統的類型的投影機。此外，在上述第3投影機中，由于在綠色光或藍色光的光路上設置了除去指定的波長范圍的光的濾光鏡，所以能夠抑制包括綠色光與藍色光的交界波長的光在第1和第2反射膜被反射而逆行的過程的多次反射，從而能夠降低重影像被投影到屏幕上的可能性。此外，通過適當調節濾光鏡的特性，能夠不引起對比度的劣化而調整白平衡。
此外，本發明的第4投影機是具有分別調制紅色光、綠色光和藍色光的3個光調制裝置、將由3個光調制裝置調制的光合成的色合成光學系統和投影由色合成光學系統合成的光的投影光學系統的投影機，其中，色合成光學系統具有反射綠色光的第1反射膜和反射紅色光的第2反射膜；第1反射膜與第2反射膜配置成X狀；第1反射膜的反射率特性與第2反射膜的反射率特性的一部分在指定的波長范圍內重疊；在綠色光或紅色光的光路上設置了除去指定的波長范圍的光的濾光器。
在上述第4投影機中，在色合成光學系統中能夠進行使藍色光直進而使綠色光或紅色光從兩側方向結合的光路配置，容易實現例如在綠色光的照明光路上配置中繼光學系統的類型的投影機。此外，在上述第4投影機中，由于在綠色光或紅色光的光路上設置了除去指定的波長范圍的光的濾光鏡，所以能夠抑制包括綠色光與紅色光的交界波長的光在第1和第2反射膜被反射而逆行的過程的多次反射，從而能夠降低重影像被投影到屏幕上的可能性。此外，通過適當調節濾光鏡的特性，能夠不引起對比度的劣化而調整白平衡。
此外，在本發明的具體的側面或方式中，在上述投影機中，濾光鏡是抑制指定的波長范圍的光透過的透過型的光學元件。在這種情況下，能夠簡單而廉價地實現作為目標的指定波長范圍的光的除去。
此外，在本發明的其它具體方式中，在上述投影機中，濾光鏡是抑制指定的波長范圍的光的反射的反射型的光學元件。在這種情況下，能夠通過沿用在光路上配置的用于光路彎折的反射鏡而節省空間來實現作為目標的指定波長范圍的光的除去。
此外，在本發明的其它方式中，還具有將從光源射出的光分離為紅色光、綠色光和藍色光并且使之成為指定的偏振光的色分離光學系統。在這種情況下，不僅能夠利用單一光源獲得紅色光、綠色光和藍色光，而且能夠使各色光成為指定的偏振方向而有效地利用。
此外，在本發明的其它具體方式中，光源與綠色光用的光調制裝置間的光路比述光源與紅色光用或藍色光用的光調制裝置間的光路長；在色分離光學系統與綠色光用的光調制裝置之間，配置了具有配置在色分離光學系統的光射出側的第1透鏡、配置在綠色光用的光調制裝置的光入射側的第2透鏡和配置在第1透鏡與第2透鏡之間的第3透鏡的中繼光學系統。在這種情況下，由于在綠色光的光路上配置中繼光學系統，所以雖然容易產生綠色光的損耗，但在綠色光的光量多的燈光源中，對實現自然的白平衡也許具有有利的影響。此外，在這種情況下，由于綠色光的視覺靈敏度比較高，所以雖然對白平衡的影響大，但通過適當調節綠色光的光路上的中繼光學系統等，能夠簡單地調整綠色光用的光調制裝置上的綠色光的照度。
圖1是說明實施例1的投影機的光學系統的圖。
圖2是表示圖1所示的十字分色棱鏡的反射特性的曲線圖。
圖3是說明圖1的投影機的特征性動作的放大圖。
圖4是用另一觀點說明圖1的投影機的特征性動作的放大圖。
圖5是說明實施例2的投影機的光學系統的圖。
圖6是表示圖5所示的十字分色棱鏡的反射特性的曲線圖。
圖7是說明圖5的投影機的特征性動作的放大圖。
圖8是說明實施例3的投影機的光學系統的圖。
圖9是表示圖8所示的帶通濾波器的反射特性的曲線圖。
圖10是說明實施例4的投影機的光學系統的圖。
圖11是表示圖10所示的帶通濾波器的反射特性的曲線圖。
圖12是說明實施例5的投影機的光學系統的圖。
圖13是表示圖12所示的反射鏡的反射特性的曲線圖。
圖14是說明實施例6的投影機的光學系統的圖。
圖15是表示圖14所示的反射鏡的反射特性的曲線圖。
圖16是說明實施例6的投影機的光學系統的圖。
圖17是表示圖16所示的帶通濾波器的反射特性的曲線圖。
圖18是說明實施例7的投影機的光學系統的圖。
圖19是表示圖18所示的帶通濾波器的反射特性的曲線圖。
標號說明.
10-投影機，20-光源，30-均勻化光學系統，31、32-蠅眼光學系統，34-偏振變換部件，40-分割照明系統，41a、41b-分色鏡，43r、43b-場透鏡，45a、45b、45c-第1～第3透鏡，50-光調制部，51b、51r、51g-液晶面板，60-十字分色棱鏡，61-第1分色膜，62-第2分色膜，70-投影透鏡，BL、BL′-交界光，GL-一般光，LB、LR、LG-各色光，OP1、OP2、OP3-第1～第3光路，SC-屏幕。
具體實施例方式
實施例1.
圖1是說明本發明的實施例1的投影機的圖。該投影機10具有發出光源光的光源裝置20、使來自光源裝置20的照明光均勻化的均勻化光學系統30、將經過均勻化光學系統30的照明光分割為紅·綠·藍3色的分割照明系統40、由從分割照明系統40射出的各色的照明光照明的光調制部50、將來自光調制部50的各色的調制光合成的十字分色棱鏡60、以及將經過十字分色棱鏡60的像光投影到屏幕(未圖示)上的投影透鏡70。
其中，光源裝置20具有形成大致點狀的發光部的燈本體21和對從燈本體21射出的光源光進行準直的拋物面形狀的凹面鏡22。其中，燈本體21由例如高壓水銀燈等的燈光源構成，發出大致白色的光源光。此外，凹面鏡22反射從燈本體21發射的光線，使其成為平行光束入射到均勻化光學系統30。另外，也可以使用球面或橢圓面等的非拋物面形狀的凹面鏡來取代拋物面形狀的凹面鏡22。當使用這樣的凹面鏡時，如果將平行化透鏡配置在凹面鏡22與均勻化光學系統30之間，則能夠從光源裝置20射出平行光束。
均勻化光學系統30具有一對蠅眼光學系統31和32、用于使波面分割光重疊的重疊透鏡33、以及將照明光變換為指定的偏振成分的偏振變換部件34。一對蠅眼光學系統31和32由配置成矩陣狀的多個要素透鏡構成，由這些要素透鏡將來自光源裝置20的照明光分割而單獨地使其聚光·發散。偏振變換部件34將從蠅眼光學系統31、32射出的照明光變換為一種偏振光(例如僅為與圖1的紙面垂直的S偏振成分)并供給下級光學系統。重疊透鏡33使經過偏振變換部件34的照明光全體適當地收斂而能夠進行對于設置在光調制部50的各色的光調制裝置的重疊照明。即，經過2個蠅眼光學系統31、32和重疊透鏡33的照明光經過以下詳細說明的分割照明系統40對構成光調制部50的各色的光調制裝置、即各色的液晶面板51b、51r、51g的圖像形成區域均勻地進行重疊照明。
分割照明系統40具有第1和第2分色鏡41a、41b；反射鏡42a、42b、42c；場透鏡43r、43b；以及第1～第3透鏡45a、45b、45c。其中，包括第1和第2分色鏡41a、41b而構成的色分離光學系統將照明光分離為紅色光、綠色光和藍色光3種光束。即，第1分色鏡41a反射紅·藍·綠(R·G·B)3色中的藍色光LB，而使綠色光LG和紅色光LR透過。另外，第2分色鏡41b將入射的綠色光LG和紅色光LR中的紅色光LR反射而使綠色光LG透過。
在該分割照明系統40中，從光源裝置20經過均勻化光學系統30而射出的照明光首先入射到第1分色鏡41a上。由第1分色鏡41a反射的藍色光LB被導向第1光路OP1，并經過反射鏡42a入射到用于調節入射角度的場透鏡43b上。此外，透過第1分色鏡41a由第2分色鏡41b反射的紅色光LR被導向第2光路OP2而入射到場透鏡43r上。此外，通過第2分色鏡41b的綠色光LG被導向第3光路OP3，并經由反射鏡42b、42c而通過第1～第3透鏡45a、45b、45c。包括這些透鏡45a、45b、45c而構成的中繼光學系統配置在從光源裝置20到各色的液晶面板51b、51r、51g的光路的距離最長的綠色的第3光路OP3中。通過該中繼光學系統使入射側的第1透鏡45a的像經由中間的第2透鏡45b而基本原樣地傳播到射出側的第3透鏡45c上，能夠防止由于光的發散等引起光的利用效率的降低。另外，通過使中繼光學系統中的例如中間的透鏡45b沿光軸連續地或間斷地移位，能夠任意地改變液晶面板51g的位置上的照明區域的尺寸、即液晶面板51g的圖像形成區域上的綠色光LG的照度。即，相對于液晶面板51b和51r的圖像形成區域上的藍色光LB或紅色光LR的照度恒定不變而大致相等，液晶面板51g的圖像形成區域上的綠色光LG的照度與透鏡45b的位置對應地進行增減變化。利用這一點，能夠針對綠色光LG在光學上適當調整通過各液晶面板51b、51r、51g被合成并由投影透鏡70投影到屏幕上的圖像的白平衡。
光調制部50具有分別入射3色的照明光LB、LR、LG的3個液晶面板51b、51r、51g；以及夾著各液晶面板51b、51r、51g配置的3組偏振濾光器52b、52r、52g。其中，例如藍色光LB用的液晶面板51b與夾著它的一對偏振濾光器52b、52b構成用于將照明光進行2維輝度調制的液晶光閥。同樣，紅色光LR用的液晶面板51r與對應的偏振濾光器52r、52r也構成液晶光閥，綠色光LG用的液晶面板51g與偏振濾光器52g、52g也構成液晶光閥。
在該光調制部50中，被導向第1光路OP1的藍色光L經由場透鏡43b入射到液晶面板51b的圖像形成區域。被導向第2光路OP2的紅色光LR經由場透鏡43r入射到液晶面板51r的圖像形成區域。被導向第3光路OP3的綠色光LG通過由透鏡45a、45b、45c構成的中繼光學系統入射到液晶面板51g的圖像形成區域。各液晶面板51b、51r、51g是用于改變入射的照明光的偏振方向的空間分布的非發光的透過型的光調制裝置，分別入射到各液晶面板51b、51r、51g上的各色光LB、LR、LG根據作為電信號輸入各液晶面板51b、51r、51g的驅動信號或圖像信號按像素單位被調整偏振狀態。這時，由偏振濾光器52b、52r、52g調整入射到各液晶面板51b、51r、51g上的照明光的偏振方向，并且從由各液晶面板51b、51r、51g射出的光中取出指定偏振方向的調制光。
十字分色棱鏡60是色合成光學系統，在其內部X狀地配置了藍色光反射用的第1分色膜(具體而言是電介質多層膜)61和綠色光反射用的第2分色膜(具體而言是電介質多層膜)62。該十字分色棱鏡60，使來自液晶面板51b的藍色光LB由第1分色膜61反射而向行進方向左側射出，使來自液晶面板51r的紅色光LR通過兩分色膜61、62而直進·射出，使來自液晶面板51g的綠色光LG由第2分色膜62反射而向行進方向右側射出。
這樣地由十字分色棱鏡60合成的像光經過作為投影光學系統的投影透鏡70以適當的放大率作為彩色圖像投影到屏幕(未圖示)上。
圖2是考慮入射光的偏振方向(例如與圖1的紙面垂直)而在概念上說明構成圖1的十字分色棱鏡60的分色膜61、62的反射特性的曲線圖。第1分色膜61具有由點劃線所示的反射特性PC1，將藍色光全部反射。此外，第2分色膜62具有由虛線所示的反射特性PC2，將綠色光全部反射。其結果，兩分色膜61、62使紅色光透過。在第1分色膜61的反射特性PC1中，在長波長側反射率為50％的半波長約為500nm，在第2分色膜62的反射特性PC2中，在短波長側反射率為50％的半波長約為510nm。即，第2分色膜62的半波長比第1分色膜61的半波長約長10nm。另外，用實線所示的反射特性PC3是針對短波長側的邊緣位置變更反射特性PC2的現有類型的反射特性，反射率為50％的半波長約為500nm，該值與第1分色膜61的反射特性PC1的半波長一致。
其中，第1分色膜61的反射特性PC1與第2分色膜62的反射特性PC2幾乎沒有重復部分。即，它們的交界波長(500～510nm)的藍綠交界光無論在第1分色膜61還是在第2分色膜62幾乎都不反射。因此，由于從第1光路OP1側進入圖1的十字分色棱鏡60的交界波長的像光即使在第1分色膜61略微被反射，但在第2分色膜62的反射量幾乎為零，所以能夠有效地防止由于藍綠交界光的2次反射而形成的逆行的返回光的產生。另外，由于從第3光路OP3側進入十字分色棱鏡60的交界波長的像光即使在第2分色膜62略微被反射，但在第1分色膜61的反射量也幾乎為零，所以能夠有效地防止由于藍綠交界光的2次反射而形成的逆行的返回光的產生。
圖3是說明防止來自十字分色棱鏡60的返回光的產生的圖。通過液晶面板51b的藍色光LB中的具有代表性的中間波長的一般光GL，完全透過第2分色膜62并在第1分色膜61被反射而入射到模式地圖示的投影透鏡70上，從而在屏幕SC上形成藍色圖像。在圖示的例中，由一般光GL在屏幕SC上的圖像區域PI投影了適當的圖像。另一方面，由于通過液晶面板51b的藍色光LB中的交界波長(具體而言是波長500～510nm)的交界光BL通過第1和第2分色膜61和62雙方，所以即使從反方向微弱地照明液晶面板51g，對投影像的形成也幾乎沒有影響。
另外，當第2分色膜62具有圖2的作為比較例所示的反射特性PC3時，通過液晶面板51b的藍色光LB中的交界波長的交界光BL在第2分色膜62上一部分被反射使光路彎折90°而入射到第1分色膜61上。這樣的交界光BL在第1分色膜61上一部分也被反射使光路進一步彎折90°。即，交界光BL成為平行移動的返回光而依次入射到液晶面板51b等上。由于液晶面板51b等的表面具有不為零的反射率，所以入射到液晶面板51b上的返回光由液晶面板51b等反射而作為交界光BL′再次向前方傳播。這樣的交界光BL′作為前進光在第1分色膜61上一部分被反射，而一部分透過第2分色膜62入射到投影透鏡70上，從而在屏幕SC上形成微弱的重影像。在圖示的例中，在屏幕SC上在位于圖像區域PI的相反側的重影區域GI投影了與圖像區域PI的圖像對應的淺的重影像。雖然當這樣的重影像輝度大時成為重影(狹義的重影像)本身，但即使在輝度小時也將觀察到色不均勻或輝度不均勻。另一方面，如果象本實施例那樣適當地調節第2分色膜62的反射特性，就能夠可靠地防止包括色不均勻或輝度不均勻的重影像的產生。
圖4是用另一觀點說明防止產生來自十字分色棱鏡60的返回光的圖。在這種情況下，設波長500～510nm的交界光BL從第3光路OP3側導向液晶面板51g。綠色光LG中的一般光GL完全透過第1分色膜并在第2分色膜62被反射而入射到投影透鏡70上，從而在屏幕SC上形成綠色圖像。另一方面，通過液晶面板51g的綠色光LG中的交界光BL通過第1和第2分色膜61、62雙方而對投影像的形成幾乎沒有影響。
另外，當第2分色膜62具有圖2作為比較例所示的反射特性PC3時，通過液晶面板51g的綠色光LG中的交界波長的交界光BL在第1和第2分色膜61、62上一部分被反射而成為平行移動的返回光依次入射到液晶面板51g等上。入射到液晶面板51g等上的返回光在液晶面板51g等被反射而作為交界光BL′再次向前方傳播。這樣的交界光BL′作為前進光在第2分色膜62上一部分被反射，而一部分透過第1分色膜61入射到投影透鏡70上，從而在屏幕SC上的重影區域GI形成與圖像區域PI的圖像對應的微弱的重影像。
下面，說明本實施例的投影機10的動作。來自光源裝置20的照明光經均勻化光學系統30而被均勻化使其偏振方向一致后，由設置在分割照明系統40中的第1和第2分色鏡41a、41b進行色分割，并作為各色光LB、LR、LG分別入射到對應的液晶面板51b、51r、51g上。各液晶面板51b、51r、51g對由來自外部的圖像信號進行調制而具有2維的折射率分布的各色光LB、LR、LG在2維空間上按像素單位進行調制。這樣，由各液晶面板51b、51r、51g調制的各色光LB、LR、LG，即像光在由十字分色棱鏡60合成之后入射到投影透鏡70上。入射到投影透鏡70上的像光以適當的倍率被投影到屏幕SC上。
另外，在本投影機10中，由于防止了一對分色膜61、62的反射特性重復或重合，所以能夠防止入射到十字分色棱鏡60上的藍色光LB或綠色光LG中的交界光BL在兩分色膜61、62被反射兩次而成為入射到液晶面板51g等上的返回光。即，能夠防止在兩分色膜61、62具有重復的反射特性的情況下，這些返回光在液晶面板51b等上被反射而成為前進光并由這樣的前進光在屏幕SC上形成重影像等。
此外，在本投影機10中，如圖2所示，由于第2分色膜62的反射特性PC2的半波長與比較例的反射特性PC3的半波長相比約長10nm左右，所以能夠對于交界光BL簡單地降低光量比較多的綠色的像光的亮度。通常，由于綠色光LG的視覺靈敏度比較高，所以對白平衡的影響大。此外，具有由高壓水銀燈構成的燈本體21的光源裝置20的綠色光LG的相對光量容易發生偏差。因此，通過在避免第1和第2分色膜61、62的反射特性的重復或重合的同時除去交界光BL，不使用容易產生熱變化的ND濾光器也能夠進行綠色光LG的光量調整，從而能夠不引起對比度的劣化而在一定范圍內調整白平衡。另外，由于高壓水銀燈的情況下綠色光LG的光量往往比藍色光LB或紅色光LR的光量多，所以即使由于除去交界光BL而回產生一些光量損失，對白平衡的調整也沒有不利影響。
另外，在本投影機10中，能夠利用配置在綠色的第3光路OP3中的第2透鏡45b等的移位來調整液晶面板51g的圖像形成區域上的綠色光LG的照度。如上所述，綠色光LG對白平衡的影響大，光源裝置20的綠色光LG的相對光量容易發生偏差。因此，通過利用透鏡45b等的移位調整液晶面板51g的圖像形成區域上的綠色光LG的照度，能夠有效地調整投影機10的白平衡。另外，如上所述，雖然在高壓水銀燈的情況下往往綠色光LG的光量相對多，但通過利用透鏡45b的移位而擴大照明區域，使得即使產生一些光量損失，對白平衡的調整也沒有不利影響。而且，在能夠最大限度地靈活應用來自光源裝置20的照明光這方面，利用本投影機10的結構能夠在實現自然的色溫的同時投影最明亮的圖像。
此外，作為對白平衡產生影響的原因，除了燈的相對光量的偏差外，還有液晶面板51g的特性的偏差、或分色鏡41a、41b和十字分色棱鏡60的波長選擇特性的偏差等，但按照本實施例的投影機10，不管使綠色光LG的光量產生偏差的各種原因如何，都能夠將投影機10的白平衡基本上設定為目標值，此時，也不會損失圖像的亮度或對比度。
另外，在上述實施例中，雖然設第1分色膜61的半波長為500nm，設第2分色膜62的半波長為510nm，設阻斷的交界光BL的波長為500～510nm，但以上的波長只是一例。例如，也可以將第1分色膜61的半波長設為490nm，將第2分色膜62的半波長設為500nm，將阻斷的交界光BL的波長設為490～500nm。
實施例2.
圖5是說明實施例2的投影機的圖。該投影機110是將圖1所示的實施例1的投影機10進行了部分變更的投影機，沒有特別說明的部分具有與實施例1的投影機10相同的結構，此外，對于共同的部分標以相同的符號并省略重復說明。
分割照明系統40中的包括第1和第2分色鏡141a、141b而構成的色分離光學系統將照明光分離為紅色光LR、綠色光LG和藍色光LB的3個光束。即，第1分色鏡141a反射紅·綠·藍3色中的紅色光LR，而透過綠色光LG和藍色光LB。此外，第2分色鏡141b將入射的綠色光LG和藍色光LB中的藍色光LB反射而透過綠色光LG。
在光調制部50中，被導向第1光路OP1的紅色光LR經由場透鏡43r入射到液晶面板51r的圖像形成區域。被導向第2光路OP2的藍色光LB經由場透鏡43b入射到液晶面板51b的圖像形成區域。被導向第3光路OP3的綠色光LG通過由透鏡45a、45b、45c構成的中繼光學系統入射到液晶面板51g的圖像形成區域。
在十字分色棱鏡60的內部，X狀地配置了紅色光反射用的第1分色膜(具體而言是電介質多層膜)161和綠色光反射用的第2分色膜(具體而言是電介質多層膜)62。該十字分色棱鏡60，使來自液晶面板51b的藍色光LB由第1分色膜161反射而向行進方向左側射出，使來自液晶面板51r的紅色光LR通過兩分色膜161、62而直進·射出，使來自液晶面板51g的綠色光LG由第2分色膜62反射而向行進方向右側射出。
圖6是在概念上說明構成圖5的十字分色棱鏡60的分色膜161、62的反射特性的曲線圖。第1分色膜161具有由雙點劃線所示的反射特性PC21，其將紅色光全部反射。此外，第2分色膜62具有點劃線所示的反射特性PC22，其將綠色光全部反射。其結果，兩分色膜161、62透過藍色光。在第1分色膜161的反射特性PC21中，在短波長側反射率為50％的半波長約為595nm，在第2分色膜62的反射特性PC22中，在長波長側反射率為50％的半波長約為585nm。即，第2分色膜62的半波長比第1分色膜161的半波長約長10nm。由實線所示的反射特性PC23是使反射特性PC21相對于短波長側的邊緣位置變更的現有類型的反射特性，反射率為50％的半波長約為585nm，該值與第2分色膜62的反射特性PC22的半波長一致。
其中，第1分色膜161的反射特性PC21與第2分色膜62的反射特性PC22幾乎沒有重復部分。即，它們的交界波長(585～595nm)的紅綠交界光，不論在第1分色膜161還是在第2分色膜62幾乎都不被反射。因此，由于從第1光路OP1側進入圖5的十字分色棱鏡60的交界波長的像光即使在第1分色膜161略微被反射，在第2分色膜62的反射量也幾乎為零，所以能夠有效地防止由于紅綠交界光的2次反射而形成的逆行的返回光的產生。另一方面，由于從第3光路OP3側進入十字分色棱鏡60的交界波長的像光即使在第1分色膜161略微被反射，在第2分色膜62的反射量也幾乎為零，所以能夠有效地防止由于紅綠交界光的2次反射而形成的逆行的返回光的產生。
圖7是說明防止來自十字分色棱鏡60的返回光的產生的圖。在這種情況下，設波長585～595nm的交界光BL從第1光路OP1側被導向液晶面板51r。紅色光LR中的一般光GL完全透過第2分色膜62在第1分色膜161被反射而入射到投影透鏡70上，從而在屏幕SC上形成紅色圖像。另一方面，通過液晶面板51r的紅色光LR中的交界光BL通過第1和第2分色膜161、62而對投影像的形成幾乎沒有影響。
另外，當第1分色膜161具有圖6作為比較例所示的反射特性PC23時，通過了液晶面板51r的紅色光LR中的交界光BL在第1和第2分色膜161、62上一部分被反射而成為平行移動的返回光依次地入射到液晶面板51r等上。入射到液晶面板51r等上的返回光在液晶面板51r等上被反射而作為交界光BL′再次向前方傳播。這樣的交界光BL′作為前進光在第1分色膜61上一部分被反射，而一部分透過第2分色膜62入射到投影透鏡70上，從而在屏幕SC上的重影區域GI形成與圖像區域PI的圖像對應的微弱的重影像。
以上，雖然設波長585～595nm的交界光BL從第1光路OP1側被導向液晶面板51r，但也可以將交界光BL從第3光路OP3側導向液晶面板51g，而在這種情況下同樣也能夠防止產生重影。
此外，雖然以上將第1分色膜161的半波長設為595nm，將第2分色膜62的半波長設為585nm，將阻斷的交界光BL的波長設為585～595nm，但以上的波長只是一例。例如，也可以將第1分色膜161的半波長設為585nm，將第2分色膜62的半波長設為575nm，而將阻斷的交界光BL的波長設為575～585nm。
實施例3.
圖8是說明實施例3的投影機的圖。該投影機210是將圖1所示的實施例1的投影機10進行了部分變更的投影機，沒有特別說明的部分具有與實施例1的投影機10相同的結構，此外，對于共同的部分標以相同的符號并省略重復說明。
在實施例3的投影機210的情況下，在導引藍色光LB的第1光路OP1上設置了作為光學元件的帶通濾波器281。另外，在圖示的例中，雖然將帶通濾波器281設置在反射鏡42a與場透鏡43b之間，但該帶通濾波器281也可以配置在從第1分色鏡41a到十字分色棱鏡260的光路上的任意位置上。
與設置這樣的帶通濾波器281對應地十字分色棱鏡260是現有類型的十字分色棱鏡，第1分色膜261的半波長與第2分色膜62的半波長一致，為500nm。
圖9是說明帶通濾波器281的透過特性等的曲線圖。在曲線圖中，由點劃線所示的反射特性PC31表示十字分色棱鏡260的第1分色膜261的反射率。此外，由實線所示的反射特性PC32表示第2分色膜62的反射率。此外，由虛線所示的反射特性PC33表示帶通濾波器281的反射率。在帶通濾波器281的反射特性PC33中，在長波長側反射率為50％的半波長約為495nm，從而能夠有效地阻斷495～505nm的交界光。
另外，以上的帶通濾波器281可以采用使半波長一致的低通濾波器(使短波長通過)。
在本實施例的情況下，盡管兩分色膜261、62具有重復的反射特性，但利用帶通濾波器281能夠防止藍綠交界光從第1光路OP1入射到十字分色棱鏡260上。因此，能夠防止來自十字分色棱鏡260的返回光在液晶面板51b等上被反射而成為前進光并由這樣的前進光在屏幕上形成重影像等。
實施例4.
圖10是說明實施例4的投影機的圖。該投影機310是將圖8所示的實施例3的投影機210進行部分變更的投影機，沒有特別說明的部分具有與實施例3的投影機210相同的結構，此外，對于共同的部分標以相同的符號并省略重復說明。
在實施例4的投影機310的情況下，在導引綠色光LG的第3光路OP3上設置了作為光學元件的帶通濾波器381。另外，在圖示的例中，雖然將帶通濾波器381配置在反射鏡42c與透鏡45c之間，但該帶通濾波器381也可以配置在從第2分色鏡41b到十字分色棱鏡260的光路上的任意位置上。
圖11是說明帶通濾波器381的透過特性等的曲線圖。在曲線圖中，由點劃線所示的反射特性PC31表示十字分色棱鏡260的第1發色膜261的反射率。此外，由實線所示的反射特性PC32表示第2分色膜62的反射率。此外，由虛線所示的反射特性PC43表示帶通濾波器381的反射率。在該帶通濾波器381的反射特性PC43中，在短波長側反射率為50％的半波長約為505nm，能夠有效地阻斷495～505nm的交界光。
另外，以上的帶通濾波器381可以采用使半波長一致的高通濾波器(使長波長通過)。
在本實施例的情況下，利用帶通濾波器381能夠防止藍綠交界光從第3光路OP3入射到十字分色棱鏡260上。因此，能夠防止來自十字分色棱鏡260的返回光在液晶面板51g等上被反射而成為前進光并由這樣的前進光在屏幕上形成重影像等。
實施例5.
圖12是說明實施例5的投影機的圖。該投影機410是將圖1所示的實施例1的投影機10進行了部分變更的投影機，沒有特別說明的部分具有與實施例1的投影機10相同的結構，此外，對于共同的部分標以相同的符號并省略重復說明。
在實施例5的投影機410的情況下，將導引藍色光LB的第1光路OP1的反射鏡442a采用作為光學元件的分色鏡。
圖13是說明反射鏡442a的反射特性等的曲線圖。在曲線圖中，由點劃線所示的反射特性PC31表示十字分色棱鏡260的第1分色膜261的反射率。此外，由實線所示的反射特性PC32表示第2分色膜62的反射率。此外，由虛線所示的反射特性PC53表示反射鏡442a的反射率。在該反射鏡442a的反射特性PC53中，在長波長側反射率為50％的半波長約為495nm，能夠有效地阻斷495～505nm的交界光。
在本實施例的情況下，利用反射鏡442a能夠防止藍綠交界光從第1光路OP1入射到十字分色棱鏡260上。因此，能夠防止來自十字分色棱鏡260的返回光在液晶面板51b等上被反射而成為前進光并由這樣的前進光在屏幕上形成重影像等。
實施例6.
圖14是說明實施例6的投影機的圖。該投影機510是將圖12所示的實施例5的投影機410進行了部分變更的投影機，沒有特別說明的部分具有與實施例5的投影機410相同的結構，此外，對共同的部分標以相同的符號并省略重復說明。
在實施例6的投影機510的情況下，將導引藍色光LB的第1光路OP1的反射鏡42a采用單純的反射鏡，將導引綠色光LG的第3光路OP3的反射鏡542c采用作為光學元件的分色鏡。
圖15是說明反射鏡542c的反射特性等的曲線圖。在曲線圖中，由點劃線所示的反射特性PC31表示十字分色棱鏡260的第1分色膜261的反射率。此外，由實線所示的反射特性PC32表示第2分色膜62的反射率。此外，由虛線所示的反射特性PC63表示反射鏡542c的反射率。在該反射鏡542c的反射特性PC63中，在短波長側反射率為50％的半波長約為505nm，能夠有效地阻斷495～505nm的交界光。
在本實施例的情況下，利用反射鏡542c能夠防止藍綠交界光從第3光路OP3入射到十字分色棱鏡260上。因此，能夠防止來自十字分色棱鏡260的返回光在液晶面板51g等上被反射而成為前進光并由這樣的前進光在屏幕上形成重影像等。
實施例7.
圖16是說明實施例7的投影機的圖。該投影機610是將圖5所示的實施例2的投影機110進行了部分變更的投影機，沒有特別說明的部分具有與實施例2的投影機110相同的結構，此外，對于共同的部分標以相同的符號并省略重復說明。
在實施例7的投影機610的情況下，在導引紅色光LR的第1光路OP1上設置了帶通濾波器681。與設置這樣的帶通濾波器681對應地十字分色棱鏡660為現有類型的十字分色棱鏡，第1分色膜661的半波長與第2分色膜62的半波長一致，為500nm。另外，也可以在第3光路OP3上設置帶通濾波器682而取代第1光路OP1上的帶通濾波器681。
圖17是說明帶通濾波器681的透過特性等的曲線圖。在曲線圖中，由雙點劃線所示的反射特性PC23表示十字分色棱鏡660的第1分色膜661的反射率。此外，由點劃線所示的反射特性PC22表示第2分色膜62的反射率。此外，由虛線所示的第1反射特性PC74表示第1光路OP1的帶通濾波器681的反射率。在該帶通濾波器681的反射特性PC74中，在長波長側反射率為50％的半波長約為590nm，能夠有效地阻斷580～590nm的交界光。另一方面，由虛線所示的第2反射特性PC75表示第3光路OP3的帶通濾波器682的反射率。在該帶通濾波器682的反射特性PC75中，在長波長側反射率為50％的半波長約為580nm，能夠有效地阻斷580～590nm的交界光。
在本實施例的情況下，盡管兩分色膜661、62具有重復的反射特性，但利用帶通濾波器681、682能夠防止紅綠交界光入射到十字分色棱鏡660上。因此，能夠防止來自十字分色棱鏡660的返回光在液晶面板51r、51g等上被反射而成為前進光并由這樣的前進光在屏幕上形成重影像等。
實施例8.
圖18是說明實施例8的投影機的圖。該投影機710是將圖16所示的實施例7的投影機610進行了部分變更的投影機，沒有特別說明的部分具有與實施例7的投影機610相同的結構，此外，對于共同的部分標以相同的符號并省略重復說明。
在實施例8的投影機710的情況下，將導引紅色光LR的第1光路OP1的反射鏡742a采用分色鏡。另外，可以將第1光路OP1側作為通常的反射鏡42a，將設置在導引綠色光LG的第3光路OP3上的通常的反射鏡42c作為由分色鏡構成的反射鏡742c。
圖19是說明反射鏡742a的反射特性等的曲線圖。在曲線圖中，由雙點劃線所示的反射特性PC23表示十字分色棱鏡660的第1分色膜661的反射率。此外，由點劃線所示的反射特性PC22表示第2分色膜62的反射率。此外，由虛線所示的第1反射特性PC84表示設置在第1光路OP1上的反射鏡742a的反射率。在該反射鏡742a的反射特性PC84中，在短波長側反射率為50％的半波長約為590nm，能夠有效地阻斷580～590nm的交界光。另一方面，由虛線所示的第2反射特性PC85表示第3光路OP3的反射鏡742c的反射率。在該反射鏡742c的反射特性PC85中，在長波長側反射率為50％的半波長約為580nm，能夠有效地阻斷580～590nm的交界光。
在本實施例的情況下，盡管兩分色膜661、62具有重復的反射特性，但利用反射鏡742a、742c能夠防止紅綠交界光入射到十字分色棱鏡660上。因此，能夠防止來自十字分色棱鏡660的返回光在液晶面板51r、51g等上被反射而成為前進光并由這樣的前進光在屏幕上形成重影像等。
另外，本發明不限于上述的實施例，在不脫離本發明的宗旨的范圍內能夠以各種方式進行實施，例如也可以進行以下的變形。
在上述實施例的投影機10～710中，雖然作為光源裝置20使用了高壓水銀燈，但也可以使用金屬鹵化物燈等其它的燈取代高壓水銀燈，此外，在上述實施例中，雖然為了將來自光源裝置20的光分割為多個部分光束而使用了2個蠅眼光學系統31、32，但本發明也能夠應用于不使用這樣的蠅眼光學系統、即透鏡陣列的投影機。此外，也可以將蠅眼光學系統31、32置換為棒式積分器。
此外，在上述投影機10中，雖然使用了使來自光源裝置20的光成為特定方向的偏振光的偏振變換部件34，但本發明也能夠應用于不使用這樣的偏振變換部件的投影機。
此外，作為投影機有從觀察投影面的方向進行圖像投影的正面投影機和從觀察投影面的方向的相反側進行圖像投影的背面投影機，而圖1所示的投影機的結構能夠應用于其中任何一種投影機。
權利要求
1.一種投影機，是具有分別調制紅色光、綠色光和藍色光的3個光調制裝置、將由上述3個光調制裝置調制的光合成的色合成光學系統和投影由上述色合成光學系統合成的光的投影光學系統的投影機，其特征在于上述色合成光學系統具有反射上述綠色光的第1反射膜和反射上述藍色光的第2反射膜；上述第1反射膜與上述第2反射膜配置成X狀；上述第1反射膜的反射率成為50％的波長比上述第2反射膜的反射率成為50％的波長還長。
2.一種投影機，是具有分別調制紅色光、綠色光和藍色光的3個光調制裝置、將由上述3個光調制裝置調制的光合成的色合成光學系統和投影由上述色合成光學系統合成的光的投影光學系統的投影機，其特征在于上述色合成光學系統具有反射上述綠色光的第1反射膜和反射上述紅色光的第2反射膜；上述第1反射膜與上述第2反射膜配置成X狀；上述第1反射膜的反射率成為50％的波長比上述第2反射膜的反射率成為50％的波長短。
3.按權利要求1或2所述的投影機，其特征在于還具有將從光源射出的光分離為上述紅色光、綠色光和藍色光并且使之成為指定的偏振光的色分離光學系統。
4.按權利要求3所述的投影機，其特征在于上述光源與綠色光用的光調制裝置間的光路比上述光源與紅色光用或藍色光用的光調制裝置間的光路長；在上述色分離光學系統與上述綠色光用的光調制裝置之間，配置了具有配置在上述色分離光學系統的光射出側的第1透鏡、配置在上述綠色光用的光調制裝置的光入射側的第2透鏡和配置在上述第1透鏡與上述第2透鏡之間的第3透鏡的中繼光學系統。
5.一種投影機，是具有分別調制紅色光、綠色光和藍色光的3個光調制裝置、將由上述3個光調制裝置調制的光合成的色合成光學系統和投影由上述色合成光學系統合成的光的投影光學系統的投影機，其特征在于上述色合成光學系統具有反射上述綠色光的第1反射膜和反射上述藍色光的第2反射膜；上述第1反射膜與上述第2反射膜配置成X狀；上述第1反射膜的反射率特性與上述第2反射膜的反射率特性的一部分在指定的波長范圍內重疊；在上述綠色光或上述藍色光的光路上設置了除去上述指定的波長范圍的光的濾光器。
6.按權利要求5所述的投影機，其特征在于上述濾光器是抑制上述指定的波長范圍的光的透過的透過型的光學元件。
7.按權利要求5所述的投影機，其特征在于上述濾光器是抑制上述指定的波長范圍的光的反射的反射型的光學元件。
8.按權利要求5～7中的任意一項所述的投影機，其特征在于還具有將從光源射出的光分離為上述紅色光、綠色光和藍色光并且使之成為指定的偏振光的色分離光學系統。
9.按權利要求8所述的投影機，其特征在于上述光源與綠色光用的光調制裝置間的光路比上述光源與紅色光用或藍色光用的光調制裝置間的光路長；在上述色分離光學系統與上述綠色光用的光調制裝置之間，配置了具有配置在上述色分離光學系統的光射出側的第1透鏡、配置在上述綠色光用的光調制裝置的光入射側的第2透鏡和配置在上述第1透鏡與上述第2透鏡之間的第3透鏡的中繼光學系統。
10.一種投影機，是具有分別調制紅色光、綠色光和藍色光的3個光調制裝置、將由上述3個光調制裝置調制的光合成的色合成光學系統和投影由上述色合成光學系統合成的光的投影光學系統的投影機，其特征在于上述色合成光學系統具有反射上述綠色光的第1反射膜和反射上述紅色光的第2反射膜；上述第1反射膜與上述第2反射膜配置成X狀；上述第1反射膜的反射率特性與上述第2反射膜的反射率特性的一部分在指定的波長范圍內重疊；在上述綠色光或紅色光的光路上設置了除去上述指定的波長范圍的光的濾光器。
11.按權利要求10所述的投影機，其特征在于上述濾光器是抑制上述指定的波長范圍的光的透過的透過型的光學元件。
12.按權利要求10所述的投影機，其特征在于上述濾光器是抑制上述指定的波長范圍的光的反射的反射型的光學元件。
13.按權利要求10～12中的任意一項所述的投影機，其特征在于還具有將從光源射出的光分離為上述紅色光、綠色光和藍色光并且使之成為指定的偏振光的色分離光學系統。
14.按權利要求13所述的投影機，其特征在于上述光源與綠色光用的光調制裝置間的光路比上述光源與紅色光用或藍色光用的光調制裝置間的光路長；在上述色分離光學系統與上述綠色光用的光調制裝置之間，配置了具有配置在上述色分離光學系統的光射出側的第1透鏡、配置在上述綠色光用的光調制裝置的光入射側的第2透鏡和配置在上述第1透鏡與上述第2透鏡之間的第3透鏡的中繼光學系統。
全文摘要
提供能夠防止由于合成光學系統的多次反射而形成重影像的投影機。在該投影機(10)中，防止了一對分色膜(61)、(62)的反射特性重復或重合。由此，能夠防止入射到十字分色棱鏡(60)上的藍色光(LB)或綠色光(LG)中的交界光(BL)在兩分色膜(61)、(62)被兩次反射而成為入射到液晶面板(51g)等上的返回光。即，能夠防止在兩分色膜(61)、(62)具有重復的反射特性的情況下，來自它們的返回光在液晶面板(51b)等上被反射而成為前進光并由這樣的前進光在屏幕(SC)上形成重影像等。
文檔編號H04N5/74GK1758089SQ20051010800
公開日2006年4月12日 申請日期2005年9月29日 優先權日2004年10月7日
發明者吉田寬治, 山川秀精, 唐澤穰兒, 坂口昌史 申請人:精工愛普生株式會社