調製裝置以及投影儀的製作方法
2023-05-25 18:38:06 2
專利名稱：調製裝置以及投影儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及調製裝置以及投影儀。
背景技術：
近年來，LCD(Liquid Crystal Disp1ay液晶顯示器)、EL(Electro-luminescence場致發光)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改善惹人注目，正在實現具有在析像度(解析度)、色域上與人的視覺特性大體匹敵的性能的裝置。但是，如果看亮度動態範圍，則其再現範圍是1～102[nit]左右的範圍，另外灰度數一般是8比特。另一方面，人的視覺能夠一次知覺到的亮度動態範圍的範圍是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，則相當於12比特。如果通過這樣的視覺特性看現在的顯示裝置的顯示圖像，則亮度動態範圍的狹窄很明顯，加上由於陰影部、高亮部的灰度不足，所以會感到顯示圖像缺乏現實感、表現力。
另外，在電影、遊戲等中使用的CG(Computer Graphics計算機圖形)中，使顯示數據包括與人的視覺相近的亮度動態範圍、灰度特性等(以下，稱為HDR(High Dynamic Range高動態範圍)顯示數據。)來追求描寫的現實感的動向正在成為主流。但由於顯示其的顯示裝置的性能不足，所以存在不能充分發揮CG內容本來具有的表現力的問題。
進一步，安裝在下一代OS(Operating System作業系統)，例如WINDOWS(註冊商標)-Vista(註冊商標)中的WCS(Windows(註冊商標)ColorSystem)中，預定採用16比特色空間，與現在的8比特色空間相比較，動態範圍、灰度數等飛躍地增大。因此，預計對實現能夠充分利用16比特色空間的高動態範圍/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)投影儀等投影型顯示裝置(投影儀)，能夠進行大畫面顯示，是能夠有效地進行顯示圖像的現實感、表現力的再現的顯示裝置。為了在該領域中解決上述問題，提出有下述提案。
作為高動態範圍的顯示裝置，提出有通過利用在光路上串聯配置的2個光調製元件二重調製來自光源的照明光，提高對比度比的所謂的HDR(High Dynamic Range高動態範圍)顯示器。(例如參照專利文獻1)。
於是，在這樣的HDR顯示器中，把各個紅色照明光、綠色照明光和藍色照明光利用第1光調製元件調製後利用交叉分色稜鏡進行合成，進一步利用第2光調製元件調製該合成光。
而且，被上述第1光調製元件調製的照明光包括各個紅色圖像信息、綠色圖像信息、藍色圖像信息，與向第1光調製元件入射前的照明光狀態不同。因此，在以後的說明中把被第1光調製元件調製的照明光簡單地稱為色調製光加以區別。
專利文獻1特開2005-250440號公報但是，交叉分色稜鏡是由4個三角稜鏡貼合而形成。因此必須把4個三角稜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，三角稜鏡的貼合精度是10秒左右。其結果，紅色調製光、綠色調製光和藍色調製光的合成產生偏差，並在第2光調製元件上成像的紅色調製光的圖像、綠色調製光的圖像和藍色調製光的圖像上產生偏差。因此，在第2光調製元件中不能正確地調製合成圖像，產生顯示圖像的劣化。
發明內容
本發明考慮到上述的問題點而提出，目的在於容易地提高合成多個第1光調製元件調製的色調製光時的重合精度。
為了達成上述目的，本發明的調製裝置，其具備按照多個照明光的每一個設置的第1光調製元件；合成由各所述第1光調製元件調製的所述照明光、作為合成光射出的合成單元；調製所述合成光的第2光調製元件；其特徵在於，所述合成單元具備2個或2個以上的稜鏡，該稜鏡至少具有全反射以規定角度入射的所述照明光並且透過以與所述規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光調製元件的規定光路的反射面；規定的稜鏡和與該規定的稜鏡不同的一個稜鏡，一方的稜鏡的所述全反射面和另一方的稜鏡的反射面抵接。
根據具有這樣的特徵的本發明的調製裝置，構成合成單元的稜鏡具有全反射以規定角度入射的所述照明光並且透過以與所述規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光調製元件反射的反射面。並且，多個集合這樣的稜鏡構成合成單元。因此，通過向一方的稜鏡的全反射面以規定角度使照明光入射並且向另一方的稜鏡的全反射面也以規定角度使照明光入射，兩方的照明光向朝向第2光調製元件的規定光路射出。其結果，向一方的稜鏡入射的照明光和向另一方的稜鏡的入射的照明光被合成。
另外，在本發明的調製裝置中，通過抵接配置一方的稜鏡的全反射面和另一方的稜鏡的反射面構成合成單元。
在這裡，即使假設一方的稜鏡和另一方的稜鏡的抵接狀態在一方的稜鏡的全反射面和另一方的稜鏡的反射面的交界面內有偏差的情況下，也可以通過使照明光向各稜鏡的全反射面以規定角度入射，向規定光路射出照明光。因此，即使在一方的稜鏡的全反射面和另一方的稜鏡的反射面的交界面內有偏差的情況下，也能夠通過根據偏差的量修正上述多個第1光調製元件的相對位置正確地重合併合成照明光。
即，在本發明的調製裝置中，在使一方的稜鏡和另一方的稜鏡抵接的情況下，允許一方的稜鏡的全反射面和另一方的稜鏡的反射面的交界面內的位置偏差。
因此，根據本發明的調製裝置，與作為合成單元使用交叉分色稜鏡的現有的調製裝置比較，能夠容易地提高合成多個第1光調製元件調製的照明光的情況下的重合精度。像這樣，通過提高多個照明光的重合精度，能夠在第2光調製元件中正確地調製合成光。由此，通過採用本發明的調製裝置，能夠提高顯示圖像的畫質。
另外，在本發明的調製裝置中，可以採用使上述照明光的偏振狀態變化的相位差部形成於上述稜鏡的全反射面的構成。
通過採用這樣的構成，由於能夠使各照明光的偏振狀態變化，所以能夠控制合成光的偏振狀態。例如，雖然照明光在通過合成單元的內部的過程中其偏振狀態有發生紊亂的情況，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償膜，能夠修正向規定光路射出的照明光的偏振光的紊亂。
進一步，上述相位差部通過採用以使上述合成光的偏振性成為與上述第2光調製元件相應的狀態的方式使上述照明光的偏振狀態變化的構成，能夠使合成光的偏振狀態成為與第2光調製元件相應的狀態。具體地，例如，在第2光調製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的偏振板的偏振軸與合成光的偏振狀態一致，能夠抑制合成光被入射側的偏振板遮光。因此，能夠提高照明光的利用效率。
另外，在本發明的調製裝置中，上述合成單元也可以採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稜鏡的構成。
像這樣，也可以使全反射面和反射面一體化。
另外，本發明的調製裝置，其具備針對各個紅色照明光、綠色照明光和藍色照明光設置的第1光調製元件，合成由各所述第1光調製元件調製的所述紅色照明光、所述綠色照明光和所述藍色照明光、作為合成光射出的合成單元，調製所述合成光的第2光調製元件，其特徵在於，所述合成單元具備具有全反射以規定角度入射的所述紅色照明光並且透過以與所述規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調製元件的規定光路反射並且透過所述綠色照明光和所述藍色照明光的反射面的紅色照明光用稜鏡；具有全反射以規定角度入射的所述藍色照明光並且透過以與所述規定角度不同的角度入射的所述藍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色照明光向所述規定光路反射並且透過所述綠色照明光的反射面的藍色照明光用稜鏡；具有把以規定角度入射的所述綠色照明光向所述規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稜鏡；所述藍色照明光用稜鏡的全反射面和所述紅色照明光用稜鏡的反射面抵接，所述藍色照明光用稜鏡的反射面和所述綠色照明光用稜鏡的透過面抵接，所述綠色照明光用稜鏡和所述紅色照明光用稜鏡不抵接。
根據具有這樣的特徵的本發明的調製裝置，通過使紅色照明光向紅色照明光用稜鏡的全反射面以規定角度入射，使綠色照明光向綠色照明光用稜鏡的全反射面以規定角度入射，使藍色照明光向藍色照明光用稜鏡的全反射面以規定角度入射，全部照明光向朝向第2光調製元件的規定光路射出。其結果，紅色照明光、綠色照明光和藍色照明光被合成。
另外，在本發明的調製裝置中，以上述藍色照明光用稜鏡的全反射面和上述紅色照明光用稜鏡的反射面抵接、上述藍色照明光用稜鏡的反射面和上述綠色照明光用稜鏡的透過面抵接、進一步上述綠色照明光用稜鏡和上述紅色照明光用稜鏡不抵接的狀態構成合成單元。
在這裡，即使在假設藍色照明光用稜鏡和紅色照明光用稜鏡的抵接狀態在全反射面和反射面的交界面內有偏差的情況下，也能夠通過使各照明光向各稜鏡的全反射面以規定角度入射，向規定光路射出各照明光。因此，即使在藍色照明光用稜鏡的全反射面和紅色照明光用稜鏡的反射面的交界面內有偏差的情況下，也能夠通過根據偏差的量修正藍色用的第1光調製元件和紅色用的第1光調製元件的相對位置正確地重合併合成藍色照明光和紅色照明光。另外，對於綠色照明光用稜鏡和藍色照明光用稜鏡也同樣。
因此，由於不抵接地配置綠色照明光用稜鏡和紅色照明光用稜鏡，所以在本發明的調製裝置中，在使一方的稜鏡和另一方的稜鏡抵接的情況下，允許一方的稜鏡的全反射面和另一方的稜鏡的反射面的交界面內的位置偏差。
因此，根據本發明的調製裝置，與作為合成單元使用交叉分色稜鏡的現有的調製裝置比較，能夠容易地提高合成第1光調製元件調製的紅色照明光、綠色照明光以及藍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、綠色照明光以及藍色照明光的重合精度，能夠在第2光調製元件中正確地調製合成光。由此，通過採用本發明的調製裝置，能夠提高顯示圖像的畫質。
另外，本發明的調製裝置，其具備針對各個紅色照明光、綠色照明光和藍色照明光設置的第1光調製元件，合成由各所述第1光調製元件調製的所述紅色照明光、所述綠色照明光和所述藍色照明光、作為合成光射出的合成單元，調製所述合成光的第2光調製元件，其特徵在於，所述合成單元具備具有全反射以規定角度入射的所述藍色照明光並且透過以與所述規定角度不同的角度入射的所述藍色照明光，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色照明光向朝向所述第2調製元件的規定光路反射並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色照明光用稜鏡；具有全反射以規定角度入射的所述紅色照明光並且透過以與所述規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定光路反射並且透過所述綠色照明光的反射面的紅色照明光用稜鏡；具有把以規定角度入射的所述綠色照明光向所述規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稜鏡；所述紅色照明光用稜鏡的全反射面和所述藍色照明光用稜鏡的反射面抵接，所述紅色照明光用稜鏡的反射面和所述綠色照明光用稜鏡的透過面抵接，所述綠色照明光用稜鏡和所述藍色照明光用稜鏡不抵接。
根據具有這樣的特徵的本發明的調製裝置，使藍色照明光向藍色照明光用稜鏡的全反射面以規定角度入射，向綠色照明光用稜鏡的全反射面以規定角度使綠色照明光入射，向紅色照明光用稜鏡的全反射面以規定角度使紅色照明光入射，向朝向第2光調製元件的規定光路射出全部照明光。其結果，藍色照明光和綠色照明光和紅色照明光被合成。
另外，在本發明的調製裝置中，以上述紅色照明光用稜鏡的全反射面和上述藍色照明光用稜鏡的反射面抵接、上述紅色照明光用稜鏡的反射面和上述綠色照明光用稜鏡的透過面抵接、進一步上述綠色照明光用稜鏡和上述藍色照明光用稜鏡不抵接的狀態構成合成單元。
在這裡，即使假設紅色照明光用稜鏡和藍色照明光用稜鏡的抵接狀態在全反射面和反射面的交界面內有偏差的情況下，也能夠通過使各照明光向各稜鏡的全反射面以規定角度入射，向規定光路射出各照明光。因此，即使在紅色照明光用稜鏡的全反射面和藍色照明光用稜鏡的反射面的交界面內有偏差的情況下，也能夠通過根據偏差的量修正紅色用的第1光調製元件和藍色用的第1光調製元件的相對位置正確地重合併合成紅色照明光和藍色照明光。另外，對於綠色照明光用稜鏡和紅色照明光用稜鏡也同樣。
因此，由於不抵接地配置綠色照明光用稜鏡和藍色照明光用稜鏡，所以在本發明的調製裝置中，在使一方的稜鏡和另一方的稜鏡抵接的情況下，允許一方的稜鏡的全反射面和另一方的稜鏡的反射面的交界面內的位置偏差。
因此，根據本發明的調製裝置，與作為合成單元使用交叉分色稜鏡的現有的調製裝置比較，能夠容易地提高合成第1光調製元件調製的藍色照明光、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光調製元件中正確地調製合成光。由此，通過採用本發明的調製裝置，能夠提高顯示圖像的畫質。
另外，本發明的投影儀是把從調製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，其特徵在於作為上述調製裝置採用本發明的調製裝置。
根據本發明的調製裝置，能夠在第2光調製元件中正確地調製合成光。由此，根據具有這樣的本發明的調製裝置的投影儀，能夠提高顯示圖像的畫質。
圖1是作為本發明的一實施方式的投影儀具備的光學系統的概略構成圖。
圖2是合成稜鏡的放大圖。
符號說明PJ投影儀，60R、60G、60B液晶光閥(第1光調製元件)，80色合成稜鏡(色合成單元)，80R紅色照明光用稜鏡，80G綠色照明光用稜鏡，80B藍色照明光用稜鏡，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相位補償膜(相位差部)100液晶光閥(第2光調製元件)，L照明光，L1紅色調製(照明)光，L2綠色調製(照明)光，L3藍色調製(照明)光，L4合成光具體實施方式
以下，參照附圖，對本發明的調製裝置以及投影儀的一實施方式進行說明。而且，在以下的附圖中，為了使各構件成為可識別的大小，對各構件的縮放比例進行了適當變更。
圖1是本實施方式的投影儀具備的光學系統的概略構成圖。
本實施方式的投影儀PJ構成為具備光源裝置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20，分別調製從均勻照明系統20入射的光的波長區域中的RGB3原色的亮度的色調製部30，中繼從色調製部30入射的光的中繼透鏡90，調製從中繼透鏡90入射的光的全波長區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，光學系統整體的xyz正交座標系把液晶光閥100的像素麵設為xy平面，把從色合成稜鏡80射出，朝向投射透鏡110的光的方向設為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。並把從燈11射出的射出光在反射器12進行反射/會聚作為照明光L射出。
均勻照明系統20構成為包括由蠅眼透鏡等構成的第1、第2的透鏡陣列21、22，偏振轉換元件23，會聚透鏡24。於是，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的光向能向色調製部30的入射的偏振方向偏振，利用會聚透鏡24會聚偏振了的光並向色調製部30射出。而且，偏振轉換元件23包括例如PBS陣列和1/2波長板，把隨機偏振光轉換為特定的直線偏振光。
色調製部30構成為包括作為光分離單元的2個分色鏡34、35，4個鏡(反射鏡36、37、45、46)，5個場透鏡(透鏡41，中繼透鏡42，平行化透鏡50B、50G、50R)，3個液晶光閥60B、60G、60R，色合成稜鏡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以及藍色照明光L3並且透過紅色照明光L1的性質的分色膜形成在玻璃板等上而成，在反射包含於照明光L的綠色照明光L2以及藍色照明光L3的同時透過紅色照明光L1。分色鏡35把具有在反射綠色照明光L2的同時透過藍色照明光L3的性質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以及藍色照明光L3之中，反射綠色照明光L2向平行化透鏡50G導光的同時透過藍色照明光L3向透鏡41導光。
中繼透鏡42把藍色照明光L3向平行化透鏡50B附近導光。另外，透鏡41具有使光向中繼透鏡42高效地入射的功能。於是，向透鏡41入射的藍色照明光L3，在大致保存其強度分布的狀態下，幾乎不伴隨光損失地向被空間地分離的液晶光閥60B(第1光調製元件)被導光。
平行化透鏡50B、50G、50R具備把向對應的液晶光閥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。於是，在分色鏡34、35被分離的紅色照明光L1、綠色照明光L2以及藍色照明光L3經由鏡(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(規定角度)入射到後面詳述的色合成稜鏡80具有的紅色照明光用稜鏡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(規定角度)入射到後面詳述的色合成稜鏡80具有的綠色照明光用稜鏡80G的全反射面81G上。
另外，反射鏡46以下述方式反射藍色照明光L3藍色照明光L3以全反射角度(規定角度)入射到後面詳述的色合成稜鏡80具有的藍色照明光用稜鏡80B的全反射面81B上。而且，反射鏡45用於向反射鏡46導光藍色照明光L3。
液晶光閥60B、60G、60R是在矩陣狀地形成有像素電極以及用於對其進行驅動的薄膜電晶體元件、薄膜二極體等的開關元件的玻璃基板和在整個面上形成有共通電極的玻璃基板之間夾有TN型液晶，並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下成為白/明(透過)狀態、電壓施加狀態下為黑/暗(非透過)狀態的常白模式或者與其相反的常黑模式被驅動，根據提供的控制值模擬控制明暗間的灰度。液晶光閥60B，把入射的藍色照明光L3根據顯示圖像數據進行光調製作為藍色調製光射出。液晶光閥60G把入射的綠色照明光L2根據顯示圖像數據光進行調製作為綠色調製光射出。液晶光閥60R把入射的紅色照明光L1根據顯示圖像數據光進行調製作為紅色調製光射出。
圖2是色合成稜鏡80的放大圖。如該圖所示，色合成稜鏡80由紅色照明光用稜鏡80R、綠色照明光用稜鏡80G、藍色照明光用稜鏡80B構成。
紅色照明光用稜鏡80R具有全反射以比臨界角θTIR大的入射角θ1入射的紅色調製光L1並且透過以比臨界角θTIR小的入射角θ2入射的紅色調製光L1的全反射面81R，和把在該全反射面81R全反射的紅色調製光L1反射到朝向液晶光閥100的光路LX(規定光路)的反射面82R。而且，全反射面81R以及反射面82R透過綠色調製光L2以及藍色調製光L3。
反射面82R通過把朝向光路LX反射紅色調製光L1並且透過綠色調製光L2以及藍色調製光L3的分色膜形成在紅色照明光用稜鏡80R的表面上而構成。而且該分色膜也可以形成在後述的藍色照明光用稜鏡的全反射面81B上。
另外，在全反射面81R上形成有相位補償膜83R。相位補償膜83R是這樣一種膜，其改變紅色調製光L1的偏振狀態，使得因反射面82R的反射而產生的紅色調製光L1的偏振光的紊亂在從色合成稜鏡80射出時消失。
藍色照明光用稜鏡80B具有全反射以比臨界角θTIR大的入射角θ3入射的藍色調製光L3的同時透過以比臨界角θTIR小的入射角θ4入射的藍色調製光L3的全反射面81B，和把在該全反射面81B全反射的藍色調製光L3反射到朝向液晶光閥100的光路LX(規定光路)的反射面82B。而且，全反射面81B以及反射面82B透過綠色調製光L2。
反射面82B通過把朝向光路LX反射藍色調製光L3並且透過綠色調製光L2的分色膜形成在藍色照明光用稜鏡80B的表面上而構成。而且該分色膜也可以形成在後述的綠色照明光用稜鏡的透過面82G上。
另外，在全反射面81B上形成有相位補償膜83B。相位補償膜83B是這樣一種膜，其改變藍色調製光L3的偏振狀態，使得因反射面82B的反射以及透過紅色照明光用稜鏡80R的反射面82R而產生的藍色調製光L3的偏振光的紊亂在從色合成稜鏡80射出時消失。
綠色照明光用稜鏡80G具有把以比臨界角θTIR大的入射角θ5入射的綠色調製光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全反射的綠色調製光L2的透過面82G。
另外，在全反射面81G上形成有相位補償膜83G。相位補償膜83G是這樣一種膜，其改變綠色調製光L2的偏振狀態，使得因透過紅色照明光用稜鏡80R的反射面82R以及藍色照明光用稜鏡的反射面82B而產生的綠色調製光L2的偏振光的紊亂，在從色合成稜鏡80射出時消失。
於是，色合成稜鏡80如圖2所示，藍色照明光用稜鏡80B的全反射面81B和紅色照明光用稜鏡80R的反射面82R抵接，藍色照明光用稜鏡80B的反射面82B和綠色照明光用稜鏡80G的透過面82G抵接。另外，綠色照明光用稜鏡80G和紅色照明光用稜鏡80R不抵接。
在這樣的色合成稜鏡80中，即使假設藍色照明光用稜鏡80B和紅色照明光用稜鏡80R的抵接狀態在全反射面81B和反射面82R的交界面內有偏差的情況下，也可以通過把紅色調製光L1以及藍色調製光L3向各稜鏡80R、80B的全反射面81R、82B以全反射角入射，使各色調製光L1、L3向光路LX射出。因此，即使在藍色照明光用稜鏡80B的全反射面81B和紅色照明光用稜鏡80R的反射面82R的交界面內上位置配合有偏差的情況下，也能夠通過根據該偏差量修正液晶光閥60R和60B的相對位置關係，使紅色調製光和藍色調製光正確地重合併合成。
另外，即使假設藍色照明光用稜鏡80B和綠色照明光用稜鏡80G的抵接狀態在全反射面81B和透過面82G的交界面內有偏差的情況下，也可以通過把綠色調製光L2以及藍色調製光L3向各稜鏡80G、80B的全反射面81G、82B以全反射角入射，使各色調製光L2、L3向光路LX射出。因此，即使在藍色照明光用稜鏡80B的全反射面81B和綠色照明光用稜鏡80G的透過面82G和的交界面內位置配合有偏差的情況下，也可以通過根據該偏差量修正液晶光閥60B和60G的相對位置關係，正確地重合併合成藍色調製光和綠色調製光。
並且，綠色照明光用稜鏡80G和紅色照明光用稜鏡80R被未抵接地配置。因此，例如，在使藍色照明光用稜鏡80B和紅色照明光用稜鏡80R抵接的情況下，在全反射面81B和反射面82R的交界面內，允許紅色照明光用稜鏡的位置偏差。
因此，在形成色合成稜鏡80的情況下，與形成把4個三角稜鏡的頂邊對起來貼合的交叉分色稜鏡的情況比較，不要求各稜鏡的高的位置配合精度。不僅如此，色合成稜鏡80能夠以比交叉分色稜鏡更高的精度使各色調製光L1～L3重合。
而且，各色調製光L1～L3向各稜鏡80R、80G、80B的全反射面81R、81G、81B的入射角，可以通過調整反射鏡36、37、46的角度而容易地變化。
中繼透鏡90把在色合成稜鏡80合成的合成光L4向液晶光閥100導光。而且，考慮到液晶的視場角特性優選中繼透鏡90具有兩側遠心特性。
液晶光閥100根據顯示圖像數據調製合成光L4的亮度並向投射透鏡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像向屏幕120上投射並顯示彩色圖像。
而且，液晶光閥60B、60G、60R以及液晶光閥100在哪一個都是調製透過光的強度這一點上相同，但在這一點上兩者不同後者的液晶光閥100對作為全波長域的光的合成光L4進行調製，前者的液晶光閥60B、60G、60R對在分色鏡34、35分離的特定波長區域的光(紅色照明光L1、綠色照明光L2以及藍色照明光L3)進行調製。因此，把在液晶光閥60B、60G、60R進行的光強度調製簡稱為色調製，把液晶光閥100進行的光強度調製簡稱為亮度調製以示區別。
下面，對投影儀PJ的動作進行說明。
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以及藍色照明光L3的3原色光並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入射的各個照明光基於各自的波長區域根據外部數據被色調製而射出。
被液晶光閥60R色調製的紅色調製光L1，以比臨界角θTIR大的入射角θ1向紅色照明光用稜鏡80R的全反射面81R入射並被全反射。在全反射面81R被全反射的紅色調製光L1，在紅色照明光用稜鏡80R的反射面82R朝向光路LX被反射後，通過以比臨界各θTIR小的入射角θ2向全反射面81R入射並透過全反射面81R向光路LX射出。
另外，被液晶光閥60B色調製的藍色調製光L3，以比臨界角θTIR大的入射角θ3向藍色照明光用稜鏡80B的全反射面81B入射並被全反射。在全反射面81B被全反射的藍色調製光L3在藍色照明光用稜鏡80B的反射面82B朝向光路LX被反射後，通過以比臨界角θTIR小的入射角θ4向全反射面81B入射並透過全反射面81B，進一步透過紅色照明光用稜鏡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色調製的綠色調製光L2，通過以比臨界角θTIR大的入射角θ5向綠色照明光用稜鏡80G的全反射面81G入射朝向光路LX並被全反射。在全反射面81G被全反射的綠色調製光L2按照藍色照明光用稜鏡80B的反射面82B、藍色照明光用稜鏡80B的全反射面81B、紅色照明光用稜鏡80R的反射面82R、紅色照明光用稜鏡80R的全反射面81R的順序透過並向光路LX射出。
這樣，向色合成稜鏡80入射的各色調製光L1～L3全部向光路LX射出。其結果，各色調製光L1～L3重合併被合成，從色合成稜鏡80射出合成光L4。
而且，在紅色照明光用稜鏡80R的全反射面81R上形成有修正紅色調製光L1的偏振光的紊亂的相位補償膜83R，在藍色照明光用稜鏡80B的全反射面81B形成有修正藍色調製光L3的偏振光的紊亂的相位補償膜83B，在綠色照明光用稜鏡80G的全反射面81G上形成有修正綠色調製光L2的偏振光的紊亂的相位補償膜83G。因此，成為從各稜鏡80R、80G、80B射出的色調製光L1～L3的偏振光被整理的狀態，成為合成光L4的偏振光被整理的狀態。
其後，從色合成稜鏡80射出的合成光L4經過中繼透鏡90向液晶光閥100入射。向液晶光閥100入射的合成光L4根據與全波長域相應的外部數據被亮度調製，作為內含有最終的光學像的調製光向投射透鏡110射出。於是，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，在本實施方式的投影儀PJ中，採用比交叉分色稜鏡更容易形成且能夠確實地進行照明光的重合的色合成稜鏡80作為合成手段。因此，能夠提高合成紅色調製光L1、綠色調製光L2以及藍色調製光L3時的重合精度。像這樣，通過提高紅色調製光L1、綠色調製光L2以及藍色調製光L3的重合精度，能夠在液晶光閥100正確地調製合成光L4。因此，根據本實施方式的投影儀PJ，能夠提高在屏幕120的顯示圖像的畫質。
另外，在本實施方式的投影儀PJ中，利用形成於紅色照明光用稜鏡80R的全反射面81R的相位補償膜83R，形成於藍色照明光用稜鏡80B的全反射面81B的相位補償膜83B以及形成於綠色照明光用稜鏡80G的全反射面81G的相位補償膜83G，合成光L4的偏振光成為被整理的狀態。因此，在合成光L4向液晶光閥100入射時，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並且由於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，在本實施方式中，本發明的調製裝置由光源裝置10，均勻照明系統20，色調製部30，中繼透鏡90以及液晶光閥100(第2光調製元件)構成。
以上，參照附圖對本發明的調製裝置以及投影儀的優選實施方式進行了說明，但本發明當然並不限於上述實施方式。在上述的實施方式中所示的各構成構件的諸形狀、組合等只是一例，在不脫離本發明的主旨範圍中根據設計要求等可以進行各種變更。
例如，在上述實施方式中，作為色合成稜鏡的組合順序，從光源側按順序是綠色照明光用稜鏡、藍色照明光用稜鏡、紅色照明光用稜鏡，但也可以按照例如綠色照明光用稜鏡、紅色照明光用稜鏡、藍色照明光用稜鏡的順序進行配置。
在該情況下，藍色照明光用稜鏡具備全反射以規定角度入射的藍色調製光並且透過以與規定角度不同的角度入射的藍色調製光、綠色調製光以及紅色調製光的全反射面，和把在該全反射面被全反射的藍色調製光向朝向液晶光閥100的規定光路反射並且透過綠色調製光以及紅色調製光的反射面。
另外，紅色照明光用稜鏡具備全反射以規定角度入射的紅色調製光並且透過以與規定角度不同的角度入射的紅色調製光以及綠色調製光的全反射面，把在該全反射面被全反射的紅色調製光向上述規定光路反射並且透過綠色調製光的反射面。
另外，綠色照明光用稜鏡具備把以規定角度入射的綠色調製光向上述規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製光的透過面。
另外，上述實施方式中，作為光調製元件採用了透過型的液晶光閥。但是，本發明並不限定於此，作為光調製元件也可以採用反射型的液晶光閥、微鏡陣列設備等。
另外，上述實施方式中，作為投射單元採用了投射透鏡。但是，本發明並不限定於此，作為投射單元也可以採用投射鏡。
另外，例如，把上述實施方式的屏幕設置在箱體的一部分露出，但也可以把本發明適用於通過把上述實施方式的屏幕以外的構成收置在箱體的內部，從箱體的內部對屏幕進行背面投影，來顯示圖像的所說的背投式投影儀。
權利要求
1.一種調製裝置，其具備按照多個照明光的每一個設置的第1光調製元件；合成由各所述第1光調製元件調製的所述照明光、作為合成光射出的合成單元；和調製所述合成光的第2光調製元件；其特徵在於，所述合成單元具備2個或2個以上的稜鏡，該稜鏡至少具有全反射以規定角度入射的所述照明光並且透過以與所述規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光調製元件的規定光路的反射面；其中，規定的稜鏡和與該規定的稜鏡不同的一個稜鏡，一方的稜鏡的所述全反射面和另一方的稜鏡的反射面抵接。
2.根據權利要求1所述調製裝置，其特徵在於，使所述照明光的偏振狀態變化的相位差部形成在所述稜鏡的全反射面上。
3.根據權利要求2所述調製裝置，其特徵在於，所述相位差部以使所述合成光的偏振性成為與所述第2光調製元件相應的狀態的方式使所述照明光的偏振狀態變化。
4.根據權利要求1～3中任意一項所述調製裝置，其特徵在於，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稜鏡。
5.一種調製裝置，其具備針對各個紅色照明光、綠色照明光和藍色照明光設置的第1光調製元件；合成由各所述第1光調製元件調製的所述紅色照明光、所述綠色照明光和所述藍色照明光、作為合成光射出的合成單元；和調製所述合成光的第2光調製元件；其特徵在於，所述合成單元具備紅色照明光用稜鏡，其具有全反射以規定角度入射的所述紅色照明光並且透過以與所述規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調製元件的規定光路反射並且透過所述綠色照明光和所述藍色照明光的反射面；藍色照明光用稜鏡，其具有全反射以規定角度入射的所述藍色照明光並且透過以與所述規定角度不同的角度入射的所述藍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色照明光向所述規定光路反射並且透過所述綠色照明光的反射面；以及綠色照明光用稜鏡，其具有把以規定角度入射的所述綠色照明光向所述規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，所述藍色照明光用稜鏡的全反射面和所述紅色照明光用稜鏡的反射面抵接，所述藍色照明光用稜鏡的反射面和所述綠色照明光用稜鏡的透過面抵接，所述綠色照明光用稜鏡和所述紅色照明光用稜鏡不抵接。
6.一種調製裝置，其具備針對各個紅色照明光、綠色照明光和藍色照明光設置的第1光調製元件；合成由各所述第1光調製元件調製的所述紅色照明光、所述綠色照明光和所述藍色照明光、作為合成光射出的合成單元；和調製所述合成光的第2光調製元件；其特徵在於，所述合成單元具備藍色照明光用稜鏡，其具有全反射以規定角度入射的所述藍色照明光並且透過以與所述規定角度不同的角度入射的所述藍色照明光、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色照明光向朝向所述第2調製元件的規定光路反射並且透過所述綠色照明光以及所述紅色照明光的反射面；紅色照明光用稜鏡，其具有全反射以規定角度入射的所述紅色照明光並且透過以與所述規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定光路反射並且透過所述綠色照明光的反射面；以及綠色照明光用稜鏡，其具有把以規定角度入射的所述綠色照明光向所述規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，所述紅色照明光用稜鏡的全反射面和所述藍色照明光用稜鏡的反射面抵接，所述紅色照明光用稜鏡的反射面和所述綠色照明光用稜鏡的透過面抵接，所述綠色照明光用稜鏡和所述藍色照明光用稜鏡不抵接。
7.一種投影儀，是利用投射單元把從調製裝置射出的合成光在顯示面上進行放大投射的投影儀，其特徵在於，作為所述調製裝置使用權利要求1～6中任意一項所述調製裝置。
全文摘要
本發明提供一種調製裝置以及投影儀，其能夠容易地提高合成多個第1光調製元件調製的色調製光時的重合精度。合成單元(80)具有2個或2個以上的稜鏡(80R、80B)，該稜鏡至少具有全反射以規定角度入射的上述照明光並且透過以與上述規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光調製元件的規定光路LX反射的反射面(82R、82B)；其中，規定的稜鏡和與該規定的稜鏡和不同的另一個稜鏡，一方的稜鏡的上述全反射面和另一方的稜鏡的反射面抵接。
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 優先權日2006年3月29日
發明者內山正一 申請人:精工愛普生株式會社