專利名稱：調(diào)制裝置以及投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)制裝置以及投影儀。
背景技術(shù)：
近年來，LCD(Liquid Crystal Disp1ay液晶顯示器)、EL(Electro-luminescence場致發(fā)光)顯示器、等離子體顯示器、CRT(Cathode Ray Tube陰極射線管)、投影儀等的電子顯示裝置的畫質(zhì)改善惹人注目，正在實(shí)現(xiàn)具有在析像度(分辨率)、色域上與人的視覺特性大體匹敵的性能的裝置。但是，如果看亮度動態(tài)范圍，則其再現(xiàn)范圍是1～102[nit]左右的范圍，另外灰度數(shù)一般是8比特。另一方面，人的視覺能夠一次知覺到的亮度動態(tài)范圍的范圍是10-2～104[nit]左右，另外亮度辨別能力是0.2[nit]，如果把這些換算成灰度數(shù)，則相當(dāng)于12比特。如果通過這樣的視覺特性看現(xiàn)在的顯示裝置的顯示圖像，則亮度動態(tài)范圍的狹窄很明顯，加上由于陰影部、高亮部的灰度不足，所以會感到顯示圖像缺乏現(xiàn)實(shí)感、表現(xiàn)力。
另外，在電影、游戲等中使用的CG(Computer Graphics計(jì)算機(jī)圖形)中，使顯示數(shù)據(jù)包括與人的視覺相近的亮度動態(tài)范圍、灰度特性等(以下，稱為HDR(High Dynamic Range高動態(tài)范圍)顯示數(shù)據(jù)。)來追求描寫的現(xiàn)實(shí)感的動向正在成為主流。但由于顯示其的顯示裝置的性能不足，所以存在不能充分發(fā)揮CG內(nèi)容本來具有的表現(xiàn)力的問題。
進(jìn)一步，安裝在下一代OS(Operating System操作系統(tǒng))，例如WINDOWS(注冊商標(biāo))-Vista(注冊商標(biāo))中的WCS(Windows(注冊商標(biāo))ColorSystem)中，預(yù)定采用16比特色空間，與現(xiàn)在的8比特色空間相比較，動態(tài)范圍、灰度數(shù)等飛躍地增大。因此，預(yù)計(jì)對實(shí)現(xiàn)能夠充分利用16比特色空間的高動態(tài)范圍/高灰度的電子顯示裝置的要求越來越高。
在顯示裝置之中，液晶投影儀、DLP(Digital Light Processing，商標(biāo))投影儀等投影型顯示裝置(投影儀)，能夠進(jìn)行大畫面顯示，是能夠有效地進(jìn)行顯示圖像的現(xiàn)實(shí)感、表現(xiàn)力的再現(xiàn)的顯示裝置。為了在該領(lǐng)域中解決上述問題，提出有下述提案。
作為高動態(tài)范圍的顯示裝置，提出有通過利用在光路上串聯(lián)配置的2個(gè)光調(diào)制元件二重調(diào)制來自光源的照明光，提高對比度比的所謂的HDR(High Dynamic Range高動態(tài)范圍)顯示器。(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
于是，在這樣的HDR顯示器中，把各個(gè)紅色照明光、綠色照明光和藍(lán)色照明光利用第1光調(diào)制元件調(diào)制后利用交叉分色棱鏡進(jìn)行合成，進(jìn)一步利用第2光調(diào)制元件調(diào)制該合成光。
而且，被上述第1光調(diào)制元件調(diào)制的照明光包括各個(gè)紅色圖像信息、綠色圖像信息、藍(lán)色圖像信息，與向第1光調(diào)制元件入射前的照明光狀態(tài)不同。因此，在以后的說明中把被第1光調(diào)制元件調(diào)制的照明光簡單地稱為色調(diào)制光加以區(qū)別。
專利文獻(xiàn)1特開2005-250440號公報(bào)但是，交叉分色棱鏡是由4個(gè)三角棱鏡貼合而形成。因此必須把4個(gè)三角棱鏡的頂邊正確地位置配合(對位)，其貼合精度難以提高。一般地，三角棱鏡的貼合精度是10秒左右。其結(jié)果，紅色調(diào)制光、綠色調(diào)制光和藍(lán)色調(diào)制光的合成產(chǎn)生偏差，并在第2光調(diào)制元件上成像的紅色調(diào)制光的圖像、綠色調(diào)制光的圖像和藍(lán)色調(diào)制光的圖像上產(chǎn)生偏差。因此，在第2光調(diào)制元件中不能正確地調(diào)制合成圖像，產(chǎn)生顯示圖像的劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到上述的問題點(diǎn)而提出，目的在于容易地提高合成多個(gè)第1光調(diào)制元件調(diào)制的色調(diào)制光時(shí)的重合精度。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的調(diào)制裝置，其具備按照多個(gè)照明光的每一個(gè)設(shè)置的第1光調(diào)制元件；合成由各所述第1光調(diào)制元件調(diào)制的所述照明光、作為合成光射出的合成單元；調(diào)制所述合成光的第2光調(diào)制元件；其特征在于，所述合成單元具備2個(gè)或2個(gè)以上的棱鏡，該棱鏡至少具有全反射以規(guī)定角度入射的所述照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述照明光的全反射面；和把在該全反射面被全反射的照明光反射到朝向所述第2光調(diào)制元件的規(guī)定光路的反射面；規(guī)定的棱鏡和與該規(guī)定的棱鏡不同的一個(gè)棱鏡，一方的棱鏡的所述全反射面和另一方的棱鏡的反射面抵接。
根據(jù)具有這樣的特征的本發(fā)明的調(diào)制裝置，構(gòu)成合成單元的棱鏡具有全反射以規(guī)定角度入射的所述照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述照明光的全反射面；和把該全反射面被全反射的照明光朝向上述第2光調(diào)制元件反射的反射面。并且，多個(gè)集合這樣的棱鏡構(gòu)成合成單元。因此，通過向一方的棱鏡的全反射面以規(guī)定角度使照明光入射并且向另一方的棱鏡的全反射面也以規(guī)定角度使照明光入射，兩方的照明光向朝向第2光調(diào)制元件的規(guī)定光路射出。其結(jié)果，向一方的棱鏡入射的照明光和向另一方的棱鏡的入射的照明光被合成。
另外，在本發(fā)明的調(diào)制裝置中，通過抵接配置一方的棱鏡的全反射面和另一方的棱鏡的反射面構(gòu)成合成單元。
在這里，即使假設(shè)一方的棱鏡和另一方的棱鏡的抵接狀態(tài)在一方的棱鏡的全反射面和另一方的棱鏡的反射面的交界面內(nèi)有偏差的情況下，也可以通過使照明光向各棱鏡的全反射面以規(guī)定角度入射，向規(guī)定光路射出照明光。因此，即使在一方的棱鏡的全反射面和另一方的棱鏡的反射面的交界面內(nèi)有偏差的情況下，也能夠通過根據(jù)偏差的量修正上述多個(gè)第1光調(diào)制元件的相對位置正確地重合并合成照明光。
即，在本發(fā)明的調(diào)制裝置中，在使一方的棱鏡和另一方的棱鏡抵接的情況下，允許一方的棱鏡的全反射面和另一方的棱鏡的反射面的交界面內(nèi)的位置偏差。
因此，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制裝置，與作為合成單元使用交叉分色棱鏡的現(xiàn)有的調(diào)制裝置比較，能夠容易地提高合成多個(gè)第1光調(diào)制元件調(diào)制的照明光的情況下的重合精度。像這樣，通過提高多個(gè)照明光的重合精度，能夠在第2光調(diào)制元件中正確地調(diào)制合成光。由此，通過采用本發(fā)明的調(diào)制裝置，能夠提高顯示圖像的畫質(zhì)。
另外，在本發(fā)明的調(diào)制裝置中，可以采用使上述照明光的偏振狀態(tài)變化的相位差部形成于上述棱鏡的全反射面的構(gòu)成。
通過采用這樣的構(gòu)成，由于能夠使各照明光的偏振狀態(tài)變化，所以能夠控制合成光的偏振狀態(tài)。例如，雖然照明光在通過合成單元的內(nèi)部的過程中其偏振狀態(tài)有發(fā)生紊亂的情況，但通過使相位差部為修正照明光的偏振光的紊亂的相位補(bǔ)償膜，能夠修正向規(guī)定光路射出的照明光的偏振光的紊亂。
進(jìn)一步，上述相位差部通過采用以使上述合成光的偏振性成為與上述第2光調(diào)制元件相應(yīng)的狀態(tài)的方式使上述照明光的偏振狀態(tài)變化的構(gòu)成，能夠使合成光的偏振狀態(tài)成為與第2光調(diào)制元件相應(yīng)的狀態(tài)。具體地，例如，在第2光調(diào)制元件是透過型的液晶光閥的情況下，通過使液晶光閥的入射側(cè)的偏振板的偏振軸與合成光的偏振狀態(tài)一致，能夠抑制合成光被入射側(cè)的偏振板遮光。因此，能夠提高照明光的利用效率。
另外，在本發(fā)明的調(diào)制裝置中，上述合成單元也可以采用具備具有上述全反射面和上述反射面成為一體的合成面的棱鏡的構(gòu)成。
像這樣，也可以使全反射面和反射面一體化。
另外，本發(fā)明的調(diào)制裝置，其具備針對各個(gè)紅色照明光、綠色照明光和藍(lán)色照明光設(shè)置的第1光調(diào)制元件，合成由各所述第1光調(diào)制元件調(diào)制的所述紅色照明光、所述綠色照明光和所述藍(lán)色照明光、作為合成光射出的合成單元，調(diào)制所述合成光的第2光調(diào)制元件，其特征在于，所述合成單元具備具有全反射以規(guī)定角度入射的所述紅色照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述紅色照明光、綠色照明光以及藍(lán)色照明光的全反射面，把在該全反射面被全反射的所述紅色照明光向朝向所述第2調(diào)制元件的規(guī)定光路反射并且透過所述綠色照明光和所述藍(lán)色照明光的反射面的紅色照明光用棱鏡；具有全反射以規(guī)定角度入射的所述藍(lán)色照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述藍(lán)色照明光以及所述綠色照明光的全反射面，把在該全反射面被全反射的所述藍(lán)色照明光向所述規(guī)定光路反射并且透過所述綠色照明光的反射面的藍(lán)色照明光用棱鏡；具有把以規(guī)定角度入射的所述綠色照明光向所述規(guī)定光路全反射的全反射面，透過在該全反射面被全反射的所述綠色照明光的透過面的綠色照明光用棱鏡；所述藍(lán)色照明光用棱鏡的全反射面和所述紅色照明光用棱鏡的反射面抵接，所述藍(lán)色照明光用棱鏡的反射面和所述綠色照明光用棱鏡的透過面抵接，所述綠色照明光用棱鏡和所述紅色照明光用棱鏡不抵接。
根據(jù)具有這樣的特征的本發(fā)明的調(diào)制裝置，通過使紅色照明光向紅色照明光用棱鏡的全反射面以規(guī)定角度入射，使綠色照明光向綠色照明光用棱鏡的全反射面以規(guī)定角度入射，使藍(lán)色照明光向藍(lán)色照明光用棱鏡的全反射面以規(guī)定角度入射，全部照明光向朝向第2光調(diào)制元件的規(guī)定光路射出。其結(jié)果，紅色照明光、綠色照明光和藍(lán)色照明光被合成。
另外，在本發(fā)明的調(diào)制裝置中，以上述藍(lán)色照明光用棱鏡的全反射面和上述紅色照明光用棱鏡的反射面抵接、上述藍(lán)色照明光用棱鏡的反射面和上述綠色照明光用棱鏡的透過面抵接、進(jìn)一步上述綠色照明光用棱鏡和上述紅色照明光用棱鏡不抵接的狀態(tài)構(gòu)成合成單元。
在這里，即使在假設(shè)藍(lán)色照明光用棱鏡和紅色照明光用棱鏡的抵接狀態(tài)在全反射面和反射面的交界面內(nèi)有偏差的情況下，也能夠通過使各照明光向各棱鏡的全反射面以規(guī)定角度入射，向規(guī)定光路射出各照明光。因此，即使在藍(lán)色照明光用棱鏡的全反射面和紅色照明光用棱鏡的反射面的交界面內(nèi)有偏差的情況下，也能夠通過根據(jù)偏差的量修正藍(lán)色用的第1光調(diào)制元件和紅色用的第1光調(diào)制元件的相對位置正確地重合并合成藍(lán)色照明光和紅色照明光。另外，對于綠色照明光用棱鏡和藍(lán)色照明光用棱鏡也同樣。
因此，由于不抵接地配置綠色照明光用棱鏡和紅色照明光用棱鏡，所以在本發(fā)明的調(diào)制裝置中，在使一方的棱鏡和另一方的棱鏡抵接的情況下，允許一方的棱鏡的全反射面和另一方的棱鏡的反射面的交界面內(nèi)的位置偏差。
因此，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制裝置，與作為合成單元使用交叉分色棱鏡的現(xiàn)有的調(diào)制裝置比較，能夠容易地提高合成第1光調(diào)制元件調(diào)制的紅色照明光、綠色照明光以及藍(lán)色照明光的情況下的重合精度。像這樣，通過提高紅色照明光、綠色照明光以及藍(lán)色照明光的重合精度，能夠在第2光調(diào)制元件中正確地調(diào)制合成光。由此，通過采用本發(fā)明的調(diào)制裝置，能夠提高顯示圖像的畫質(zhì)。
另外，本發(fā)明的調(diào)制裝置，其具備針對各個(gè)紅色照明光、綠色照明光和藍(lán)色照明光設(shè)置的第1光調(diào)制元件，合成由各所述第1光調(diào)制元件調(diào)制的所述紅色照明光、所述綠色照明光和所述藍(lán)色照明光、作為合成光射出的合成單元，調(diào)制所述合成光的第2光調(diào)制元件，其特征在于，所述合成單元具備具有全反射以規(guī)定角度入射的所述藍(lán)色照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述藍(lán)色照明光，綠色照明光以及紅色照明光的全反射面，把在該全反射面被全反射的所述藍(lán)色照明光向朝向所述第2調(diào)制元件的規(guī)定光路反射并且透過所述綠色照明光以及所述紅色照明光的反射面的藍(lán)色照明光用棱鏡；具有全反射以規(guī)定角度入射的所述紅色照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述紅色照明光以及所述綠色照明光的全反射面，把在該全反射面被全反射的所述紅色照明光向所述規(guī)定光路反射并且透過所述綠色照明光的反射面的紅色照明光用棱鏡；具有把以規(guī)定角度入射的所述綠色照明光向所述規(guī)定光路全反射的全反射面，透過在該全反射面被全反射的所述綠色照明光的透過面的綠色照明光用棱鏡；所述紅色照明光用棱鏡的全反射面和所述藍(lán)色照明光用棱鏡的反射面抵接，所述紅色照明光用棱鏡的反射面和所述綠色照明光用棱鏡的透過面抵接，所述綠色照明光用棱鏡和所述藍(lán)色照明光用棱鏡不抵接。
根據(jù)具有這樣的特征的本發(fā)明的調(diào)制裝置，使藍(lán)色照明光向藍(lán)色照明光用棱鏡的全反射面以規(guī)定角度入射，向綠色照明光用棱鏡的全反射面以規(guī)定角度使綠色照明光入射，向紅色照明光用棱鏡的全反射面以規(guī)定角度使紅色照明光入射，向朝向第2光調(diào)制元件的規(guī)定光路射出全部照明光。其結(jié)果，藍(lán)色照明光和綠色照明光和紅色照明光被合成。
另外，在本發(fā)明的調(diào)制裝置中，以上述紅色照明光用棱鏡的全反射面和上述藍(lán)色照明光用棱鏡的反射面抵接、上述紅色照明光用棱鏡的反射面和上述綠色照明光用棱鏡的透過面抵接、進(jìn)一步上述綠色照明光用棱鏡和上述藍(lán)色照明光用棱鏡不抵接的狀態(tài)構(gòu)成合成單元。
在這里，即使假設(shè)紅色照明光用棱鏡和藍(lán)色照明光用棱鏡的抵接狀態(tài)在全反射面和反射面的交界面內(nèi)有偏差的情況下，也能夠通過使各照明光向各棱鏡的全反射面以規(guī)定角度入射，向規(guī)定光路射出各照明光。因此，即使在紅色照明光用棱鏡的全反射面和藍(lán)色照明光用棱鏡的反射面的交界面內(nèi)有偏差的情況下，也能夠通過根據(jù)偏差的量修正紅色用的第1光調(diào)制元件和藍(lán)色用的第1光調(diào)制元件的相對位置正確地重合并合成紅色照明光和藍(lán)色照明光。另外，對于綠色照明光用棱鏡和紅色照明光用棱鏡也同樣。
因此，由于不抵接地配置綠色照明光用棱鏡和藍(lán)色照明光用棱鏡，所以在本發(fā)明的調(diào)制裝置中，在使一方的棱鏡和另一方的棱鏡抵接的情況下，允許一方的棱鏡的全反射面和另一方的棱鏡的反射面的交界面內(nèi)的位置偏差。
因此，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制裝置，與作為合成單元使用交叉分色棱鏡的現(xiàn)有的調(diào)制裝置比較，能夠容易地提高合成第1光調(diào)制元件調(diào)制的藍(lán)色照明光、綠色照明光以及紅色照明光的情況下的重合精度。像這樣，通過提高藍(lán)色照明光、綠色照明光以及紅色照明光的重合精度，能夠在第2光調(diào)制元件中正確地調(diào)制合成光。由此，通過采用本發(fā)明的調(diào)制裝置，能夠提高顯示圖像的畫質(zhì)。
另外，本發(fā)明的投影儀是把從調(diào)制裝置射出的合成光利用投射單元放大投射到顯示面的投影儀，其特征在于作為上述調(diào)制裝置采用本發(fā)明的調(diào)制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制裝置，能夠在第2光調(diào)制元件中正確地調(diào)制合成光。由此，根據(jù)具有這樣的本發(fā)明的調(diào)制裝置的投影儀，能夠提高顯示圖像的畫質(zhì)。


圖1是作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的投影儀具備的光學(xué)系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。
圖2是合成棱鏡的放大圖。
符號說明PJ投影儀，60R、60G、60B液晶光閥(第1光調(diào)制元件)，80色合成棱鏡(色合成單元)，80R紅色照明光用棱鏡，80G綠色照明光用棱鏡，80B藍(lán)色照明光用棱鏡，81R、81B全反射面，81G全反射面(合成面)，82R、82B反射面，82G透過面，83R、83G、83B相位補(bǔ)償膜(相位差部)100液晶光閥(第2光調(diào)制元件)，L照明光，L1紅色調(diào)制(照明)光，L2綠色調(diào)制(照明)光，L3藍(lán)色調(diào)制(照明)光，L4合成光具體實(shí)施方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的調(diào)制裝置以及投影儀的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。而且，在以下的附圖中，為了使各構(gòu)件成為可識別的大小，對各構(gòu)件的縮放比例進(jìn)行了適當(dāng)變更。
圖1是本實(shí)施方式的投影儀具備的光學(xué)系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。
本實(shí)施方式的投影儀PJ構(gòu)成為具備光源裝置10，把從光源裝置10入射的光(照明光)的亮度分布均勻化的均勻照明系統(tǒng)20，分別調(diào)制從均勻照明系統(tǒng)20入射的光的波長區(qū)域中的RGB3原色的亮度的色調(diào)制部30，中繼從色調(diào)制部30入射的光的中繼透鏡90，調(diào)制從中繼透鏡90入射的光的全波長區(qū)域的亮度的液晶光閥100，把從液晶光閥100入射的光向屏幕120投射的投射透鏡110。
而且，在以下的說明中，光學(xué)系統(tǒng)整體的xyz正交座標(biāo)系把液晶光閥100的像素面設(shè)為xy平面，把從色合成棱鏡80射出，朝向投射透鏡110的光的方向設(shè)為z方向。
光源裝置10具備包括超高壓水銀燈、氙氣燈等的燈11，反射/會聚來自燈11的射出光反射器12。并把從燈11射出的射出光在反射器12進(jìn)行反射/會聚作為照明光L射出。
均勻照明系統(tǒng)20構(gòu)成為包括由蠅眼透鏡等構(gòu)成的第1、第2的透鏡陣列21、22，偏振轉(zhuǎn)換元件23，會聚透鏡24。于是，利用第1、第2的透鏡陣列21、22使從光源裝置10射出的照明光L的亮度分布均勻化，利用偏振轉(zhuǎn)換元件23使通過第1、第2的透鏡陣列21、22的光向能向色調(diào)制部30的入射的偏振方向偏振，利用會聚透鏡24會聚偏振了的光并向色調(diào)制部30射出。而且，偏振轉(zhuǎn)換元件23包括例如PBS陣列和1/2波長板，把隨機(jī)偏振光轉(zhuǎn)換為特定的直線偏振光。
色調(diào)制部30構(gòu)成為包括作為光分離單元的2個(gè)分色鏡34、35，4個(gè)鏡(反射鏡36、37、45、46)，5個(gè)場透鏡(透鏡41，中繼透鏡42，平行化透鏡50B、50G、50R)，3個(gè)液晶光閥60B、60G、60R，色合成棱鏡80。
分色鏡34、35把來自光源裝置10的照明光L分離為紅色照明光L1、綠色照明光L2、藍(lán)色照明光L3的RGB3原色光。分色鏡34是把具有反射綠色照明光L2以及藍(lán)色照明光L3并且透過紅色照明光L1的性質(zhì)的分色膜形成在玻璃板等上而成，在反射包含于照明光L的綠色照明光L2以及藍(lán)色照明光L3的同時(shí)透過紅色照明光L1。分色鏡35把具有在反射綠色照明光L2的同時(shí)透過藍(lán)色照明光L3的性質(zhì)的分色膜形成在玻璃板等上而成，被分色鏡34反射的綠色照明光L2以及藍(lán)色照明光L3之中，反射綠色照明光L2向平行化透鏡50G導(dǎo)光的同時(shí)透過藍(lán)色照明光L3向透鏡41導(dǎo)光。
中繼透鏡42把藍(lán)色照明光L3向平行化透鏡50B附近導(dǎo)光。另外，透鏡41具有使光向中繼透鏡42高效地入射的功能。于是，向透鏡41入射的藍(lán)色照明光L3，在大致保存其強(qiáng)度分布的狀態(tài)下，幾乎不伴隨光損失地向被空間地分離的液晶光閥60B(第1光調(diào)制元件)被導(dǎo)光。
平行化透鏡50B、50G、50R具備把向?qū)?yīng)的液晶光閥60B、60G、60R入射的各色光大致平行化，使透過液晶光閥60B、60G、60R的光向中繼透鏡90高效地入射的功能。于是，在分色鏡34、35被分離的紅色照明光L1、綠色照明光L2以及藍(lán)色照明光L3經(jīng)由鏡(反射鏡36、37、45、46)以及透鏡(透鏡41，中繼透鏡42，平行化透鏡50B、50G、50R)向液晶光閥60B、60G、60R入射。
而且，反射鏡36以下述方式反射紅色照明光L1紅色照明光反射L1以全反射角度(規(guī)定角度)入射到后面詳述的色合成棱鏡80具有的紅色照明光用棱鏡80R的全反射面81R上。
另外，反射鏡37以下述方式反射綠色照明光L2綠色照明光L2以全反射角度(規(guī)定角度)入射到后面詳述的色合成棱鏡80具有的綠色照明光用棱鏡80G的全反射面81G上。
另外，反射鏡46以下述方式反射藍(lán)色照明光L3藍(lán)色照明光L3以全反射角度(規(guī)定角度)入射到后面詳述的色合成棱鏡80具有的藍(lán)色照明光用棱鏡80B的全反射面81B上。而且，反射鏡45用于向反射鏡46導(dǎo)光藍(lán)色照明光L3。
液晶光閥60B、60G、60R是在矩陣狀地形成有像素電極以及用于對其進(jìn)行驅(qū)動的薄膜晶體管元件、薄膜二極管等的開關(guān)元件的玻璃基板和在整個(gè)面上形成有共通電極的玻璃基板之間夾有TN型液晶，并且在外表面配置有偏振板的有源矩陣型的液晶顯示元件。
另外，液晶光閥60B、60G、60R以在電壓非施加狀態(tài)下成為白/明(透過)狀態(tài)、電壓施加狀態(tài)下為黑/暗(非透過)狀態(tài)的常白模式或者與其相反的常黑模式被驅(qū)動，根據(jù)提供的控制值模擬控制明暗間的灰度。液晶光閥60B，把入射的藍(lán)色照明光L3根據(jù)顯示圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行光調(diào)制作為藍(lán)色調(diào)制光射出。液晶光閥60G把入射的綠色照明光L2根據(jù)顯示圖像數(shù)據(jù)光進(jìn)行調(diào)制作為綠色調(diào)制光射出。液晶光閥60R把入射的紅色照明光L1根據(jù)顯示圖像數(shù)據(jù)光進(jìn)行調(diào)制作為紅色調(diào)制光射出。
圖2是色合成棱鏡80的放大圖。如該圖所示，色合成棱鏡80由紅色照明光用棱鏡80R、綠色照明光用棱鏡80G、藍(lán)色照明光用棱鏡80B構(gòu)成。
紅色照明光用棱鏡80R具有全反射以比臨界角θTIR大的入射角θ1入射的紅色調(diào)制光L1并且透過以比臨界角θTIR小的入射角θ2入射的紅色調(diào)制光L1的全反射面81R，和把在該全反射面81R全反射的紅色調(diào)制光L1反射到朝向液晶光閥100的光路LX(規(guī)定光路)的反射面82R。而且，全反射面81R以及反射面82R透過綠色調(diào)制光L2以及藍(lán)色調(diào)制光L3。
反射面82R通過把朝向光路LX反射紅色調(diào)制光L1并且透過綠色調(diào)制光L2以及藍(lán)色調(diào)制光L3的分色膜形成在紅色照明光用棱鏡80R的表面上而構(gòu)成。而且該分色膜也可以形成在后述的藍(lán)色照明光用棱鏡的全反射面81B上。
另外，在全反射面81R上形成有相位補(bǔ)償膜83R。相位補(bǔ)償膜83R是這樣一種膜，其改變紅色調(diào)制光L1的偏振狀態(tài)，使得因反射面82R的反射而產(chǎn)生的紅色調(diào)制光L1的偏振光的紊亂在從色合成棱鏡80射出時(shí)消失。
藍(lán)色照明光用棱鏡80B具有全反射以比臨界角θTIR大的入射角θ3入射的藍(lán)色調(diào)制光L3的同時(shí)透過以比臨界角θTIR小的入射角θ4入射的藍(lán)色調(diào)制光L3的全反射面81B，和把在該全反射面81B全反射的藍(lán)色調(diào)制光L3反射到朝向液晶光閥100的光路LX(規(guī)定光路)的反射面82B。而且，全反射面81B以及反射面82B透過綠色調(diào)制光L2。
反射面82B通過把朝向光路LX反射藍(lán)色調(diào)制光L3并且透過綠色調(diào)制光L2的分色膜形成在藍(lán)色照明光用棱鏡80B的表面上而構(gòu)成。而且該分色膜也可以形成在后述的綠色照明光用棱鏡的透過面82G上。
另外，在全反射面81B上形成有相位補(bǔ)償膜83B。相位補(bǔ)償膜83B是這樣一種膜，其改變藍(lán)色調(diào)制光L3的偏振狀態(tài)，使得因反射面82B的反射以及透過紅色照明光用棱鏡80R的反射面82R而產(chǎn)生的藍(lán)色調(diào)制光L3的偏振光的紊亂在從色合成棱鏡80射出時(shí)消失。
綠色照明光用棱鏡80G具有把以比臨界角θTIR大的入射角θ5入射的綠色調(diào)制光L2朝向光路LX全反射的全反射面81G，和透過在該全反射面81G全反射的綠色調(diào)制光L2的透過面82G。
另外，在全反射面81G上形成有相位補(bǔ)償膜83G。相位補(bǔ)償膜83G是這樣一種膜，其改變綠色調(diào)制光L2的偏振狀態(tài)，使得因透過紅色照明光用棱鏡80R的反射面82R以及藍(lán)色照明光用棱鏡的反射面82B而產(chǎn)生的綠色調(diào)制光L2的偏振光的紊亂，在從色合成棱鏡80射出時(shí)消失。
于是，色合成棱鏡80如圖2所示，藍(lán)色照明光用棱鏡80B的全反射面81B和紅色照明光用棱鏡80R的反射面82R抵接，藍(lán)色照明光用棱鏡80B的反射面82B和綠色照明光用棱鏡80G的透過面82G抵接。另外，綠色照明光用棱鏡80G和紅色照明光用棱鏡80R不抵接。
在這樣的色合成棱鏡80中，即使假設(shè)藍(lán)色照明光用棱鏡80B和紅色照明光用棱鏡80R的抵接狀態(tài)在全反射面81B和反射面82R的交界面內(nèi)有偏差的情況下，也可以通過把紅色調(diào)制光L1以及藍(lán)色調(diào)制光L3向各棱鏡80R、80B的全反射面81R、82B以全反射角入射，使各色調(diào)制光L1、L3向光路LX射出。因此，即使在藍(lán)色照明光用棱鏡80B的全反射面81B和紅色照明光用棱鏡80R的反射面82R的交界面內(nèi)上位置配合有偏差的情況下，也能夠通過根據(jù)該偏差量修正液晶光閥60R和60B的相對位置關(guān)系，使紅色調(diào)制光和藍(lán)色調(diào)制光正確地重合并合成。
另外，即使假設(shè)藍(lán)色照明光用棱鏡80B和綠色照明光用棱鏡80G的抵接狀態(tài)在全反射面81B和透過面82G的交界面內(nèi)有偏差的情況下，也可以通過把綠色調(diào)制光L2以及藍(lán)色調(diào)制光L3向各棱鏡80G、80B的全反射面81G、82B以全反射角入射，使各色調(diào)制光L2、L3向光路LX射出。因此，即使在藍(lán)色照明光用棱鏡80B的全反射面81B和綠色照明光用棱鏡80G的透過面82G和的交界面內(nèi)位置配合有偏差的情況下，也可以通過根據(jù)該偏差量修正液晶光閥60B和60G的相對位置關(guān)系，正確地重合并合成藍(lán)色調(diào)制光和綠色調(diào)制光。
并且，綠色照明光用棱鏡80G和紅色照明光用棱鏡80R被未抵接地配置。因此，例如，在使藍(lán)色照明光用棱鏡80B和紅色照明光用棱鏡80R抵接的情況下，在全反射面81B和反射面82R的交界面內(nèi)，允許紅色照明光用棱鏡的位置偏差。
因此，在形成色合成棱鏡80的情況下，與形成把4個(gè)三角棱鏡的頂邊對起來貼合的交叉分色棱鏡的情況比較，不要求各棱鏡的高的位置配合精度。不僅如此，色合成棱鏡80能夠以比交叉分色棱鏡更高的精度使各色調(diào)制光L1～L3重合。
而且，各色調(diào)制光L1～L3向各棱鏡80R、80G、80B的全反射面81R、81G、81B的入射角，可以通過調(diào)整反射鏡36、37、46的角度而容易地變化。
中繼透鏡90把在色合成棱鏡80合成的合成光L4向液晶光閥100導(dǎo)光。而且，考慮到液晶的視場角特性優(yōu)選中繼透鏡90具有兩側(cè)遠(yuǎn)心特性。
液晶光閥100根據(jù)顯示圖像數(shù)據(jù)調(diào)制合成光L4的亮度并向投射透鏡110射出。
投射透鏡110把在液晶光閥100的顯示面上形成的光學(xué)像向屏幕120上投射并顯示彩色圖像。
而且，液晶光閥60B、60G、60R以及液晶光閥100在哪一個(gè)都是調(diào)制透過光的強(qiáng)度這一點(diǎn)上相同，但在這一點(diǎn)上兩者不同后者的液晶光閥100對作為全波長域的光的合成光L4進(jìn)行調(diào)制，前者的液晶光閥60B、60G、60R對在分色鏡34、35分離的特定波長區(qū)域的光(紅色照明光L1、綠色照明光L2以及藍(lán)色照明光L3)進(jìn)行調(diào)制。因此，把在液晶光閥60B、60G、60R進(jìn)行的光強(qiáng)度調(diào)制簡稱為色調(diào)制，把液晶光閥100進(jìn)行的光強(qiáng)度調(diào)制簡稱為亮度調(diào)制以示區(qū)別。
下面，對投影儀PJ的動作進(jìn)行說明。
來自光源裝置10的照明光L由分色鏡34、35分離為紅色照明光L1、綠色照明光L2以及藍(lán)色照明光L3的3原色光并且通過包括平行化透鏡50B、50G、50R的透鏡以及鏡，向液晶光閥60B、60G、60R入射。向液晶光閥60B、60G、60R入射的各個(gè)照明光基于各自的波長區(qū)域根據(jù)外部數(shù)據(jù)被色調(diào)制而射出。
被液晶光閥60R色調(diào)制的紅色調(diào)制光L1，以比臨界角θTIR大的入射角θ1向紅色照明光用棱鏡80R的全反射面81R入射并被全反射。在全反射面81R被全反射的紅色調(diào)制光L1，在紅色照明光用棱鏡80R的反射面82R朝向光路LX被反射后，通過以比臨界各θTIR小的入射角θ2向全反射面81R入射并透過全反射面81R向光路LX射出。
另外，被液晶光閥60B色調(diào)制的藍(lán)色調(diào)制光L3，以比臨界角θTIR大的入射角θ3向藍(lán)色照明光用棱鏡80B的全反射面81B入射并被全反射。在全反射面81B被全反射的藍(lán)色調(diào)制光L3在藍(lán)色照明光用棱鏡80B的反射面82B朝向光路LX被反射后，通過以比臨界角θTIR小的入射角θ4向全反射面81B入射并透過全反射面81B，進(jìn)一步透過紅色照明光用棱鏡80R的全反射面81R以及反射面82R向光路LX射出。
另外，被液晶光閥60G色調(diào)制的綠色調(diào)制光L2，通過以比臨界角θTIR大的入射角θ5向綠色照明光用棱鏡80G的全反射面81G入射朝向光路LX并被全反射。在全反射面81G被全反射的綠色調(diào)制光L2按照藍(lán)色照明光用棱鏡80B的反射面82B、藍(lán)色照明光用棱鏡80B的全反射面81B、紅色照明光用棱鏡80R的反射面82R、紅色照明光用棱鏡80R的全反射面81R的順序透過并向光路LX射出。
這樣，向色合成棱鏡80入射的各色調(diào)制光L1～L3全部向光路LX射出。其結(jié)果，各色調(diào)制光L1～L3重合并被合成，從色合成棱鏡80射出合成光L4。
而且，在紅色照明光用棱鏡80R的全反射面81R上形成有修正紅色調(diào)制光L1的偏振光的紊亂的相位補(bǔ)償膜83R，在藍(lán)色照明光用棱鏡80B的全反射面81B形成有修正藍(lán)色調(diào)制光L3的偏振光的紊亂的相位補(bǔ)償膜83B，在綠色照明光用棱鏡80G的全反射面81G上形成有修正綠色調(diào)制光L2的偏振光的紊亂的相位補(bǔ)償膜83G。因此，成為從各棱鏡80R、80G、80B射出的色調(diào)制光L1～L3的偏振光被整理的狀態(tài)，成為合成光L4的偏振光被整理的狀態(tài)。
其后，從色合成棱鏡80射出的合成光L4經(jīng)過中繼透鏡90向液晶光閥100入射。向液晶光閥100入射的合成光L4根據(jù)與全波長域相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)被亮度調(diào)制，作為內(nèi)含有最終的光學(xué)像的調(diào)制光向投射透鏡110射出。于是，在投射透鏡110中，合成光L4被向屏幕120上放大投射，由此在屏幕120上顯示圖像。
像這樣，在本實(shí)施方式的投影儀PJ中，采用比交叉分色棱鏡更容易形成且能夠確實(shí)地進(jìn)行照明光的重合的色合成棱鏡80作為合成手段。因此，能夠提高合成紅色調(diào)制光L1、綠色調(diào)制光L2以及藍(lán)色調(diào)制光L3時(shí)的重合精度。像這樣，通過提高紅色調(diào)制光L1、綠色調(diào)制光L2以及藍(lán)色調(diào)制光L3的重合精度，能夠在液晶光閥100正確地調(diào)制合成光L4。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的投影儀PJ，能夠提高在屏幕120的顯示圖像的畫質(zhì)。
另外，在本實(shí)施方式的投影儀PJ中，利用形成于紅色照明光用棱鏡80R的全反射面81R的相位補(bǔ)償膜83R，形成于藍(lán)色照明光用棱鏡80B的全反射面81B的相位補(bǔ)償膜83B以及形成于綠色照明光用棱鏡80G的全反射面81G的相位補(bǔ)償膜83G，合成光L4的偏振光成為被整理的狀態(tài)。因此，在合成光L4向液晶光閥100入射時(shí)，能夠降低被液晶光閥100的偏振板遮光的成分，提高照明光的利用效率并且由于能夠除去不需要的偏振光所以能夠提高顯示圖像的對比度特性。
而且，在本實(shí)施方式中，本發(fā)明的調(diào)制裝置由光源裝置10，均勻照明系統(tǒng)20，色調(diào)制部30，中繼透鏡90以及液晶光閥100(第2光調(diào)制元件)構(gòu)成。
以上，參照附圖對本發(fā)明的調(diào)制裝置以及投影儀的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明當(dāng)然并不限于上述實(shí)施方式。在上述的實(shí)施方式中所示的各構(gòu)成構(gòu)件的諸形狀、組合等只是一例，在不脫離本發(fā)明的主旨范圍中根據(jù)設(shè)計(jì)要求等可以進(jìn)行各種變更。
例如，在上述實(shí)施方式中，作為色合成棱鏡的組合順序，從光源側(cè)按順序是綠色照明光用棱鏡、藍(lán)色照明光用棱鏡、紅色照明光用棱鏡，但也可以按照例如綠色照明光用棱鏡、紅色照明光用棱鏡、藍(lán)色照明光用棱鏡的順序進(jìn)行配置。
在該情況下，藍(lán)色照明光用棱鏡具備全反射以規(guī)定角度入射的藍(lán)色調(diào)制光并且透過以與規(guī)定角度不同的角度入射的藍(lán)色調(diào)制光、綠色調(diào)制光以及紅色調(diào)制光的全反射面，和把在該全反射面被全反射的藍(lán)色調(diào)制光向朝向液晶光閥100的規(guī)定光路反射并且透過綠色調(diào)制光以及紅色調(diào)制光的反射面。
另外，紅色照明光用棱鏡具備全反射以規(guī)定角度入射的紅色調(diào)制光并且透過以與規(guī)定角度不同的角度入射的紅色調(diào)制光以及綠色調(diào)制光的全反射面，把在該全反射面被全反射的紅色調(diào)制光向上述規(guī)定光路反射并且透過綠色調(diào)制光的反射面。
另外，綠色照明光用棱鏡具備把以規(guī)定角度入射的綠色調(diào)制光向上述規(guī)定光路全反射的全反射面，透過在該全反射面被全反射的綠色調(diào)制光的透過面。
另外，上述實(shí)施方式中，作為光調(diào)制元件采用了透過型的液晶光閥。但是，本發(fā)明并不限定于此，作為光調(diào)制元件也可以采用反射型的液晶光閥、微鏡陣列設(shè)備等。
另外，上述實(shí)施方式中，作為投射單元采用了投射透鏡。但是，本發(fā)明并不限定于此，作為投射單元也可以采用投射鏡。
另外，例如，把上述實(shí)施方式的屏幕設(shè)置在箱體的一部分露出，但也可以把本發(fā)明適用于通過把上述實(shí)施方式的屏幕以外的構(gòu)成收置在箱體的內(nèi)部，從箱體的內(nèi)部對屏幕進(jìn)行背面投影，來顯示圖像的所說的背投式投影儀。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)制裝置，其具備按照多個(gè)照明光的每一個(gè)設(shè)置的第1光調(diào)制元件；合成由各所述第1光調(diào)制元件調(diào)制的所述照明光、作為合成光射出的合成單元；和調(diào)制所述合成光的第2光調(diào)制元件；其特征在于，所述合成單元具備2個(gè)或2個(gè)以上的棱鏡，該棱鏡至少具有全反射以規(guī)定角度入射的所述照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述照明光的全反射面；和把在該全反射面被全反射的照明光反射到朝向所述第2光調(diào)制元件的規(guī)定光路的反射面；其中，規(guī)定的棱鏡和與該規(guī)定的棱鏡不同的一個(gè)棱鏡，一方的棱鏡的所述全反射面和另一方的棱鏡的反射面抵接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述調(diào)制裝置，其特征在于，使所述照明光的偏振狀態(tài)變化的相位差部形成在所述棱鏡的全反射面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述調(diào)制裝置，其特征在于，所述相位差部以使所述合成光的偏振性成為與所述第2光調(diào)制元件相應(yīng)的狀態(tài)的方式使所述照明光的偏振狀態(tài)變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述調(diào)制裝置，其特征在于，所述合成單元具備具有所述全反射面和所述反射面成為一體的合成面的棱鏡。
5.一種調(diào)制裝置，其具備針對各個(gè)紅色照明光、綠色照明光和藍(lán)色照明光設(shè)置的第1光調(diào)制元件；合成由各所述第1光調(diào)制元件調(diào)制的所述紅色照明光、所述綠色照明光和所述藍(lán)色照明光、作為合成光射出的合成單元；和調(diào)制所述合成光的第2光調(diào)制元件；其特征在于，所述合成單元具備紅色照明光用棱鏡，其具有全反射以規(guī)定角度入射的所述紅色照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述紅色照明光、綠色照明光以及藍(lán)色照明光的全反射面，和把在該全反射面被全反射的所述紅色照明光向朝向所述第2調(diào)制元件的規(guī)定光路反射并且透過所述綠色照明光和所述藍(lán)色照明光的反射面；藍(lán)色照明光用棱鏡，其具有全反射以規(guī)定角度入射的所述藍(lán)色照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述藍(lán)色照明光以及所述綠色照明光的全反射面，和把在該全反射面被全反射的所述藍(lán)色照明光向所述規(guī)定光路反射并且透過所述綠色照明光的反射面；以及綠色照明光用棱鏡，其具有把以規(guī)定角度入射的所述綠色照明光向所述規(guī)定光路全反射的全反射面，和透過在該全反射面被全反射的所述綠色照明光的透過面；其中，所述藍(lán)色照明光用棱鏡的全反射面和所述紅色照明光用棱鏡的反射面抵接，所述藍(lán)色照明光用棱鏡的反射面和所述綠色照明光用棱鏡的透過面抵接，所述綠色照明光用棱鏡和所述紅色照明光用棱鏡不抵接。
6.一種調(diào)制裝置，其具備針對各個(gè)紅色照明光、綠色照明光和藍(lán)色照明光設(shè)置的第1光調(diào)制元件；合成由各所述第1光調(diào)制元件調(diào)制的所述紅色照明光、所述綠色照明光和所述藍(lán)色照明光、作為合成光射出的合成單元；和調(diào)制所述合成光的第2光調(diào)制元件；其特征在于，所述合成單元具備藍(lán)色照明光用棱鏡，其具有全反射以規(guī)定角度入射的所述藍(lán)色照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述藍(lán)色照明光、綠色照明光以及紅色照明光的全反射面，和把在該全反射面被全反射的所述藍(lán)色照明光向朝向所述第2調(diào)制元件的規(guī)定光路反射并且透過所述綠色照明光以及所述紅色照明光的反射面；紅色照明光用棱鏡，其具有全反射以規(guī)定角度入射的所述紅色照明光并且透過以與所述規(guī)定角度不同的角度入射的所述紅色照明光以及所述綠色照明光的全反射面，和把在該全反射面被全反射的所述紅色照明光向所述規(guī)定光路反射并且透過所述綠色照明光的反射面；以及綠色照明光用棱鏡，其具有把以規(guī)定角度入射的所述綠色照明光向所述規(guī)定光路全反射的全反射面，和透過在該全反射面被全反射的所述綠色照明光的透過面；其中，所述紅色照明光用棱鏡的全反射面和所述藍(lán)色照明光用棱鏡的反射面抵接，所述紅色照明光用棱鏡的反射面和所述綠色照明光用棱鏡的透過面抵接，所述綠色照明光用棱鏡和所述藍(lán)色照明光用棱鏡不抵接。
7.一種投影儀，是利用投射單元把從調(diào)制裝置射出的合成光在顯示面上進(jìn)行放大投射的投影儀，其特征在于，作為所述調(diào)制裝置使用權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述調(diào)制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種調(diào)制裝置以及投影儀，其能夠容易地提高合成多個(gè)第1光調(diào)制元件調(diào)制的色調(diào)制光時(shí)的重合精度。合成單元(80)具有2個(gè)或2個(gè)以上的棱鏡(80R、80B)，該棱鏡至少具有全反射以規(guī)定角度入射的上述照明光并且透過以與上述規(guī)定角度不同的角度入射的上述照明光的全反射面(81R、81B)；和把在該全反射面(81R、81B)被全反射的照明光向朝向上述第2光調(diào)制元件的規(guī)定光路LX反射的反射面(82R、82B)；其中，規(guī)定的棱鏡和與該規(guī)定的棱鏡和不同的另一個(gè)棱鏡，一方的棱鏡的上述全反射面和另一方的棱鏡的反射面抵接。
文檔編號H04N5/74GK101047864SQ20071009157
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
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