CN102135711B - 投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以实现光学装置的小型化的投影仪。投影仪(1)具备：多个反射型光调制装置(52)，它们将多种色光与图像信息对应地进行调制；多个金属栅(51)，它们与多个反射型光调制装置(52)对应地设置，并对向反射型光调制装置(52)照射的色光以及用反射型光调制装置(52)调制的色光进行偏光分离；棱镜(53)，其具有各色光分别入射的多个光入射面，并将入射的各色光合成，上述各色光是用多个反射型光调制装置(52)调制并经由多个金属栅(51)的色光；玻璃板(54)，其供入射的色光透过。玻璃板(54)仅被配置在多个金属栅(51)中的金属栅(51B)及棱镜(53)之间的光路上。

Description

投影仪

技术领域

本发明涉及一种投影仪。

背景技术

以往，作为将入射的光束与图像信息对应地调制的光调制装置，已知有一种对R(红)、G(绿)、B(蓝)三种色光的每一种采用3片LCOS(Liquid Crystal On Silicon)等反射型液晶面板的所谓三片式的投影仪(例如参照专利文献1)。

在专利文献1所述的投影仪中，对每种色光分别设置将向反射型液晶面板照射的色光及用反射型液晶面板调制的色光进行偏光分离的金属栅，将用反射型液晶面板调制并用各金属栅偏光分离的各色光利用色合成光学装置合成，并用投射透镜向屏幕上投射。

专利文献1日本特开2009-036819号公报

但是，如果为了实现投影仪的小型化而密集地配置作为光学装置的构成部件的各光学部件，则不能充分地确保3种色光中的特定的色光的光路与配置于其他的色光的光路上的光学部件之间的距离。所以，为了在维持光学装置的小型化的同时，充分地确保上述距离，例如可以考虑延长配置于上述特定的色光的光路上的金属栅与色合成光学装置之间的距离，即，仅延长上述特定的色光的光路长度。

但是，各反射型液晶面板为了用投射透镜投射清晰的图像光，需要全都配置于投射透镜的后焦距位置，如果仅仅是将特定的色光的光路长度在将该色光调制的反射型液晶面板及投射透镜之间单纯地延长，则其他的所有色光的光路长度也必须延长，从而无法实现光学装置的小型化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可以实现小型化的投影仪。

本发明的投影仪的特征在于，具备：多个反射型光调制装置，它们将多种色光的每一种与图像信息对应地进行调制；多个反射型偏振片，它们与上述多个反射型光调制装置对应地设置，并将向上述反射型光调制装置照射的色光以及用上述反射型光调制装置调制的色光进行偏光分离；色合成光学装置，其具有各色光分别入射的多个光入射面，并将入射的各色光合成，上述各色光是用上述多个反射型光调制装置调制并经由上述多个反射型偏振片的色光；投射透镜，其投射用上述色合成光学装置合成的色光；透光性构件，其供入射的色光透过，上述透光性构件仅被配置在作为上述多个反射型偏振片中的任意一个的第一反射型偏振片及上述色合成光学装置之间的光路上。

在本发明中，投影仪仅在第一反射型偏振片及色合成光学装置之间的光路上配设有透光性构件。

这里，如果在反射型偏振片及色合成光学装置之间的光路上配置透光性构件，则透过该透光性构件的色光的光路长度与不配置透光性构件的情况相比变长。具体来说，当将透光性构件的厚度设为“d”，将折射率设为“n”时，则经过透光性构件行进的色光与经过空气中行进的色光的光路差，也就是透过透光性构件的光路长度的延长量A就会如下式(1)所示。

[数1]

A＝(1-1/n)d...(1)

所以，在本发明中，由于即使在因将作为光学装置的构成部件的各光学部件密集地配置，而不能充分地确保特定的色光的光路与构成部件的距离的情况下，也可以仅延长该特定的色光的光路长度而充分地确保与构成部件的距离，因此可以实现投影仪的小型化。

在本发明的投影仪中，优选地，上述多种色光中的向上述第一反射型偏振片照射的第一色光的光路，被定位于第二反射型光调制装置的背面侧，上述第二反射型光调制装置是与上述多个反射型光调制装置中的对应于上述第一反射型偏振片的第一反射型光调制装置不同的。

在本发明中，由于投影仪将第一色光的光路定位于第二反射型光调制装置的背面侧，因此可以恰当地调整第一色光的光路与第二反射型光调制装置的距离。特别是，在第二反射型光调制装置的背面侧设有散热器的情况下，可以确保用于将散热器的热散出的空间。

在本发明的投影仪中，优选地，上述透光性构件被配置为，射出所透过的色光的光出射侧的端面相对于上述光入射面倾斜规定的角度。

在本发明中，透光性构件的光出射侧的端面被配置为，相对于光入射面倾斜规定的角度。由此，就可以使由色合成光学装置的光入射面反射并由透光性构件进一步反射的色光(杂散光)向偏离色合成光学装置的方向行进。所以，就可以防止杂散光经由色合成光学装置及投射透镜进入投射图像，从而可以将投射图像的图像品质维持良好。

附图说明

图1是示意性地表示第一实施方式的投影仪的概略构成的图。

图2是用于对本实施方式的光路长度的延长进行说明的图。

图3是用于对本实施方式的光路长度的延长进行说明的图。

图4是用于对第二实施方式的玻璃板进行说明的图。

附图标记说明：1...投影仪，51...金属栅(反射型偏振片)，52...反射型光调制装置，53...正交二向色棱镜(色合成光学装置)，54...玻璃板(透光性构件)，531...光入射面，542...出射面。

具体实施方式

[第一实施方式]

下面，基于附图对本发明的第一实施方式进行说明。

[投影仪的构成]

图1是示意性地表示投影仪1的概略构成的图。

投影仪1将从光源射出的光束与图像信息对应地调制而形成图像光，将该图像光向屏幕(图示略)上投射。如图1所示，该投影仪1具备：构成外包装的外包装壳体2、作为投射光学装置的投射透镜3、光学组件4。

而且，虽然在图1中省略了具体的图示，但在外包装壳体2内，在投射透镜3及光学组件4以外的空间中，配置有将投影仪1内部的各构成构件冷却的具备冷却风扇等的冷却组件、向投影仪1内部的各构成构件供给电力的电源组件、以及控制投影仪1内部的各构成构件的控制装置等。

光学组件4在上述控制装置的控制下，将从光源射出的光束进行光学处理而形成与图像信号对应的图像光。如图1所示，该光学组件4具备光源装置41、照明光学装置42、色分离光学装置43、聚光光学装置44、光学装置5。而且，光学组件4还具备将这些构件41～44、5收纳配置于内部的光学部件用壳体(图示略)。

光源装置41具备光源灯411及反射器412等。

照明光学装置42具备：第一透镜阵列421、第二透镜阵列422、将入射的光束大致上变换为一种直线偏振光的偏光变换元件423、以及重叠透镜424。

色分离光学装置43具备：将反射蓝色光的B光反射二向色镜431A及反射绿色光、红色光的GR光反射二向色镜431B以X字形配置的正交二向色镜431；反射绿色光的G光反射二向色镜432；以及2片反射镜433、434。

聚光光学装置44被配置于反射镜433与光学装置5(金属栅51B)之间及反射镜434与光学装置5(金属栅51R、51G)之间，具备入射侧透镜441及出射侧透镜442。

此外，从光源装置41中射出并经由照明光学装置42的光束入射正交二向色镜431，被分离为蓝色光成分和绿色光成分及红色光成分。

利用正交二向色镜431分离出的蓝色光被反射镜433反射，经由聚光光学装置44后，入射构成光学装置5的后述的金属栅51B。

另外，利用正交二向色镜431分离出的绿色光及红色光被反射镜434反射后，经由聚光光学装置44入射G光反射二向色镜432，被分离为绿色光成分和红色光成分。此后，绿色光入射构成光学装置5的后述的金属栅51G。另一方面，红色光入射构成光学装置5的后述的金属栅51R。

[光学装置的构成]

如图1所示，光学装置5具备：作为反射型偏振片的3个金属栅51、3个反射型光调制装置52、作为色合成光学装置的正交二向色棱镜53、作为透光性构件的玻璃板54。

而且，图1中，为了说明的方便，将红色光侧的金属栅设为51R，将绿色光侧的金属栅设为51G，将蓝色光侧的金属栅设为51B。对于反射型光调制装置52也是相同的。

3个金属栅51被与3个反射型光调制装置52对应地设置，利用基于格栅结构的衍射，将入射的光束进行偏光分离。如图1所示，各金属栅51被以相对于入射光束的光轴倾斜约45°的状态配置。此外，各金属栅51使入射的光束中的具有与利用偏光变换元件423统一了的偏振方向大致相同的偏振方向的偏振光(第一直线偏振光)透过，使具有与上述偏振方向正交的偏振方向的偏振光(第二直线偏振光)反射，将入射的光束进行偏光分离。

如图1所示，3个反射型光束调制装置52采用具备反射型液晶面板521、散热器522的构成。

此外，如图1所示，各反射型光调制装置52被以将反射型液晶面板521与透过各金属栅51的光束的光轴大致正交的状态分别配置。

反射型液晶面板521由在硅基板上形成有液晶的所谓的LCOS构成，被保持在由热传导性材料构成的保持框(图示略)中。

此外，反射型液晶面板521在上述控制装置的控制下，控制上述液晶的取向状态，将透过金属栅51的偏光光束的偏振方向与图像信息对应地调制，朝向金属栅51反射。对于由反射型液晶面板521调制并向金属栅51反射的光束，仅具有与利用偏光变换元件423统一了的偏振方向正交的偏振方向的偏振光由金属栅51反射而射向棱镜53。

散热器522被安装于上述保持框的背面侧(反射型液晶面板521的与反射面相反的一侧)，将反射型液晶面板521的热散出。

如图1所示，棱镜53具有由各金属栅51反射的各色光所分别入射的各光入射面531，将入射的各色光合成而形成图像光。该棱镜53采用将4个直角棱镜贴合而成的俯视近似正方形，在将正交棱镜之间贴合而成的界面中，形成有2个电介质多层膜。这些电介质多层膜将由金属栅51G反射的绿色光透过，将由各金属栅51R、51B反射的红色、蓝色光分别反射。这样，各色光就被合成而形成图像光。此后，由棱镜53形成的图像光被利用投射透镜3向屏幕投射。

此外，如图1所示，投影仪1将红色光、绿色光及蓝色光中的作为向作为第一反射型偏振片的金属栅51B照射的第一色光的蓝色光的光路的一部分(反射镜433与金属栅51B之间的光路)，定位于与对应于金属栅51B的第一反射型光调制装置52B不同的第二反射型光调制装置52G的背面侧(散热器522侧)。

而且，各反射型光调制装置52的反射型液晶面板521的面板面为了使投射透镜3投射清晰的图像光，全都被配置于与投射透镜3的后焦距吻合的位置。

用反射型光调制装置52B调制的蓝色光透过以下的玻璃板54。

玻璃板54由白色玻璃制的厚度均匀的透明的板构成，具备相互平行的入射面541和出射面542。入射面541是入射蓝色光的玻璃板54的光入射侧的端面，出射面542是射出所透过的蓝色光的玻璃板54的光出射侧的端面。具体来说，入射面541及出射面542被构成为与棱镜53的光入射面531的大小相同或者比其小。此外，玻璃板54将出射面542粘接在棱镜53的入射蓝色光的光入射面531处。具体来说，玻璃板54被利用透明的粘接剂粘接在棱镜53处。这样，通过在金属栅51B与棱镜53之间配置玻璃板54，透过玻璃板54的蓝色光的光路长度就会变化。

这里，对玻璃板54与光路长度的关系进行详细说明。

如果将透光性构件的厚度设为“d”，将折射率设为“n”，则由透光性构件造成的光路长度的延长量(经过透光性构件行进的色光与经过空气中行进的色光的光路差)A可以用以下的式(2)来表示。

[数2]

A＝(1-1/n)d...(2)

例如，在作为玻璃板54使用厚度“d”为4mm、折射率“n”约为1.5的白板玻璃的情况下，A＝(1-1/1.5)×4＝约1.33，透过玻璃板54的蓝色光的光路长度延长约1.33mm。即，与不配置玻璃板54的情况相比，相对于反射型光调制52B的投射透镜3的后焦距位置变远约1.33mm。

而且，根据式(2)可知，通过改变玻璃板54的厚度或玻璃板54的材质，可以调整光路长度的延长量。

图2及图3是用于对光路长度的延长进行说明的图。具体来说，图2表示本实施方式(设有玻璃板54的情况)的光路的构成，图3表示未设置玻璃板54的情况的光路的构成。

如图2所示，投影仪1通过设置玻璃板54，透过玻璃板54的蓝色光的光路延长，因此可以充分地确保反射型光调制装置52G与蓝色光的光路的距离L。而且，红色光及绿色光的光路长度不变。

这样，虽然投影仪1为了实现光学装置5的小型化，密集地配置金属栅51、反射型光调制装置52等各构成部件，因而蓝色光的光路与反射型光调制装置52G的距离变近，然而通过将玻璃板54仅配置于金属栅51B及棱镜53之间，就可以仅延长蓝色光的光路长度，可以恰当地确保蓝色光的光路与反射型光调制装置52G的距离。

与之不同，如图3所示，在未设置玻璃板54的情况下，就不能充分地确保反射型光调制装置52G与蓝色光的光路的距离L。这样，在距离L不够充分的情况下，不仅反射型光调制装置52G的散热器522的冷却效率会降低，而且该散热器522会与蓝色光的光路冲突。即，该散热器522会与该光路内的聚光光学装置44的构成部件或光学部件用壳体等冲突。

为了在恰当地确保蓝色光的光路与反射型光调制装置52G的距离的同时，实现光学装置5的小型化，只要仅延长蓝色光的光路长度即可。但是，由于各反射型光调制装置52为了用投射透镜3投射清晰的图像光，需要全都配置于投射透镜3的后焦距位置，因此在意图仅单纯延长蓝色光的光路长度的情况下，其他的所有色光(红色光及绿色光)的光路长度也必须延长，从而使光学装置5的小型化变得困难。

根据上述的本实施方式，具有以下的效果。

在本实施方式中，投影仪1具备玻璃板54，其仅配置于金属栅51B与棱镜53之间的蓝色光的光路上，将经由该金属栅51B而入射棱镜53的蓝色光透过。

这样，透过玻璃板54的蓝色光的光路长度与未配置玻璃板54的情况相比就会变长。由此，就可以不延长所有各色光的光路长度，而仅延长蓝色光的光路长度，因而可以在充分地确保蓝色光的光路与反射型光调制装置52G的距离的同时，实现投影仪1的小型化。

另外，通过使投影仪1具备该玻璃板54，则即使在有必要仅对投影仪1的后焦距进行设计变更的情况下，也可以仅通过改变玻璃板54的厚度而不费工时地改变后焦距。

另外，由于投影仪1将入射反射型光调制装置52B的蓝色光的光路定位于反射型光调制装置52G的背面侧，因此可以恰当地调整该蓝色光的光路与反射型光调制装置52G的距离。具体来说，通过恰当地调整玻璃板54的厚度，就可以将金属栅51B及棱镜53之间的蓝色光的光路长度延长所需的值。与未配置玻璃板54的情况相比，可以确保用于将反射型光调制装置52G的散热器522的热散出的空间。

[第二实施方式]

下面，基于附图对本发明的第二实施方式进行说明。

在以下的说明中，对于与上述第一实施方式相同的结构及同一构件使用相同符号，省略或简化其详细说明。而且，在本实施方式中，就玻璃板54的配置而言与第一实施方式不同，其他的结构与上述第一实施方式相同。

图4是用于对本实施方式的玻璃板54进行说明的图。

如图4所示，在本实施方式中，相对于棱镜53设置间隙地配置玻璃板54。

另外，玻璃板54被相对于棱镜53的蓝色光的光入射面531设置有角度地配置。具体来说，玻璃板54的作为光出射侧的端面的出射面542被相对于棱镜53的光入射面531倾斜规定的角度地配置。

而且，玻璃板54由保持构件(未图示)保持成使该配置状态不变动。

根据上述的本实施方式，除了上述第一实施方式的效果以外，还有以下的效果。

在本实施方式中，玻璃板54的出射面542被相对于棱镜53的光入射面531倾斜规定的角度地配置。由此，就可以使由棱镜53的光入射面531反射并由玻璃板54进一步反射的色光(杂散光)沿偏离棱镜53的方向行进。所以，就可以防止杂散光经由棱镜53及投射透镜3进入投射图像，从而可以将投射图像的图像品质维持良好。

玻璃板54由保持构件保持，因此不需要使用粘接剂等将玻璃板54与棱镜53粘接。

而且，本发明并不限定于上述的各实施方式，在可以达成本发明的目的的范围中的变形、改良等包含于本发明中。

虽然在上述第一实施方式中，将玻璃板54与棱镜53粘接，然而并不限定于此，也可以与金属栅51B粘接。

虽然在上述各实施方式中，作为反射型偏振片使用金属栅51，然而只要是反射型偏振片，则也可以是其他的构成。

例如，作为反射型偏振片，也可以采用利用电介质多层膜形成的偏光分离元件、将液晶材料等具有折射率各向异性(双折射性)的有机材料以层状层叠而成的高分子系的层状偏振片、组合了将没有偏光的光分离为右旋的圆偏振光和左旋的圆偏振光的圆偏振光反射板和1/4波长板的光学元件、利用布儒斯特角分离为反射偏振光和透过偏振光的光学元件、或利用了全息的全息光学元件等。

虽然在上述各实施方式中，作为反射型偏振片的金属栅51使第一直线偏振光透过而入射反射型液晶面板521，并且使第二直线偏振光向光路外反射，然而并不限定于此。

例如，作为反射型偏振片，也可以与上述相反是如下的构成，即，使第一直线偏振光反射而入射反射型液晶面板521，使第二直线偏振光透过而向光路外射出。

虽然在上述各实施方式中，作为透光性构件例示说明了白色玻璃制的玻璃板54，然而透光性构件并不限定于此，也可以用蓝宝石或树脂材料等形成。通过恰当地选定材料，就可以利用折射率的差别来调整光路长度的延长量。另外，对于透光性构件的形状，也不限于板形状，还可以是长方体等。

虽然在上述各实施方式中，将玻璃板54配置于蓝色光的光路上，然而并不限定于此，也可以配置于红色光的光路上或绿色光的光路上。具体来说，优选将玻璃板54设于从正交二向色镜432到反射型光调制装置52都是独立的构成的光路(上述各实施方式中为蓝色光)上。

虽然在上述各实施方式中，玻璃板54是为了确保反射型光调制装置52G与蓝色光的光路的距离L而设置的，然而并不限定于此，也可以是为了确保与成为蓝色光的光路的障碍的其他的构件的距离而设置。

虽然在上述各实施方式中，投影仪1由具备3个反射型光调制装置52的三片式的投影仪构成，然而并不限定于此，也可以作为具备2个反射型光调制装置52的投影仪、或具备4个以上反射型光调制装置52的投影仪来构成。

虽然在上述各实施方式中，仅举出从观察屏幕的方向进行投射的前投射型的投影仪的例子，然而本发明也可以适用于从与观察屏幕的方向相反一侧进行投射的后投射型的投影仪。

工业上的利用可能性

本发明可以作为展演或家庭影院中所用的投影仪来利用。

Claims (2)

1.一种投影仪，其特征在于，具备：

多个反射型光调制装置，它们将多种色光的每一种与图像信息对应地进行调制；

多个反射型偏振片，它们与所述多个反射型光调制装置对应地设置，并将向所述反射型光调制装置照射的色光以及用所述反射型光调制装置调制的色光进行偏光分离；

色合成光学装置，其具有各色光分别入射的多个光入射面，并将入射的各色光合成，所述各色光是用所述多个反射型光调制装置调制且经由所述多个反射型偏振片的色光；

投射透镜，其投射用所述色合成光学装置合成的色光；

透光性构件，其供入射的色光透过，

所述透光性构件仅被配置在作为所述多个反射型偏振片中的任意一个的第一反射型偏振片及所述色合成光学装置之间的光路上，所述多种色光中的向所述第一反射型偏振片照射的第一色光的光路中的反射镜与第一反射型偏振片之间的光路，被定位于第二反射型光调制装置的背面，

所述第二反射型光调制装置是与所述多个反射型光调制装置中的对应于所述第一反射型偏振片的第一反射型光调制装置不同的，

所述第一色光的光路长度大于其它色光的光路长度。

2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，

所述透光性构件被配置为，射出所透过的色光的光出射侧的端面相对于所述光入射面倾斜规定的角度。

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