CN102902144A - 投影机 - Google Patents

Abstract

提供一种图像的分辨率难以降低的投影机。投影机1包括：光源10；第1光分离光学系统31，将从光源10射出的光分离成第1光G、B和第2光Y、R；第2光分离光学系统32，将第1光G、B分离成第3光G和第4光B，将上述第2光Y、R分离成第5光R和第6光Y，向与包括从光源10射出的光W的光轴和第1光G的光轴的平面交叉的方向射出第3光G和第4光B和第5光R和第6光Y；第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y入射的光调制元件40。

Description

投影机

技术领域

本发明涉及投影机。

背景技术

作为通过将从光源射出的光空间分离成多个颜色光，使分离的各颜色光向分别对应的子像素入射而进行彩色显示的单板式的投影机，已知专利文献1记载的投影机。专利文献1的投影机中，沿着从光源射出的光的入射光轴，红色反射分色镜、绿色反射分色镜及蓝色反射分色镜以互相非平行的状态来配置。据此，从光源射出的光，分离成在同一平面上行进方向互相略微不同的红色光、绿色光及蓝色光。分离后的红色光、绿色光及蓝色光，通过在光调制元件的入射侧设置的微透镜来分别聚光，以空间分离的状态，向光调制元件的红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素分别入射。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开平4-60538号公报

发明内容

专利文献1的投影机中，红色反射分色镜、绿色反射分色镜及蓝色反射分色镜，沿着光的入射光轴并排配置，所以在一个方向，即一维地分离红色光、绿色光及蓝色光。这个场合，红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素，在一个方向，即一维地并排配置。为此，若假定将红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素的形状设定为正方形，则通过红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素构成的1个像素的纵横比(aspect比)成为3:1，红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素的排列方向的图像的分辨率降低。

本发明，以提供图像的分辨率难以降低的投影机为目的。

本发明的投影机，包括：光源；第1光分离光学系统，将从上述光源射出的光分离成第1光和第2光；第2光分离光学系统，将上述第1光分离成第1颜色的第3光和第2颜色的第4光，将上述第2光分离成第3颜色的第5光和第4颜色的第6光，向与包括从上述光源射出的光的光轴和上述第1光的光轴的平面交叉的方向射出该第3光和该第4光和该第5光和该第6光；上述第3光、上述第4光、上述第5光及上述第6光入射的光调制元件。

根据这个构成，通过第1光分离光学系统和第2光分离光学系统在2个方向，即二维地分离从光源射出的光。为此，在光调制元件具有的像素中，能二维地排列第3光应该入射的子像素、第4光应该入射的子像素、第5光应该入射的子像素和第6光应该入射的子像素。因而，提供图像的分辨率难以降低的投影机。

上述第1光分离光学系统，包括：反射上述第1光且透过上述第2光的第1反射元件、反射上述第2光的第2反射元件；上述第2光分离光学系统，包括：反射上述第3光和上述第5光且透过上述第4光和上述第6光的第3反射元件、反射上述第4光和上述第6光的第4反射元件。

根据这个构成，可用简单的构成将从光源射出的光分离成第3光、第4光、第5光及第6光。

上述第1反射元件的反射面相对于上述第2反射元件的反射面倾斜；上述第3反射元件的反射面相对于上述第4反射元件的反射面倾斜。

根据这个构成，可用简单的构成将从光源射出的光分离成第3光、第4光、第5光及第6光。

相对于向上述第1光分离光学系统入射的上述光的光轴成45°的虚拟的轴为第1轴，相对于与向上述第1光分离光学系统入射的上述光的光轴和上述第1轴的双方正交的虚拟的轴成45°的虚拟的轴为第2轴时，上述第1反射元件的反射面和上述第1轴成的角度可与上述第2反射元件的反射面和上述第1轴成的角度互相相等；上述第3反射元件的反射面和上述第2轴成的角度可与上述第4反射元件的反射面和上述第2轴成的角度互相相等。

根据这个构成，能使第3光、第4光、第5光及第6光对光调制元件从4个方向以互相相等的角度入射。

上述光调制元件具有的像素，包括：与上述第3光对应的第1子像素和与上述第4光对应的第2子像素和与上述第5光对应的第3子像素和与上述第6光对应的第4子像素；与上述像素对应地在上述光调制元件的光入射侧设置微透镜；上述微透镜，将上述第3光的一部分向上述第1子像素聚光，将上述第4光的一部分向上述第2子像素聚光，将上述第5光的一部分向上述第3子像素聚光，将上述第6光的一部分向上述第4子像素聚光。

根据这个构成，在与1个微透镜相对的区域二维地配置4个子像素。为此，可采用相对放大率(折射力)小的微透镜，可使第3光的一部分向第1子像素入射，使第4光的一部分向第2子像素入射，使第5光的一部分向第3子像素入射，使第6光的一部分向第4子像素入射。因而，微透镜的制造变得容易。

上述第1子像素的形状，是可以包含通过上述微透镜向上述第1子像素聚光的光的必要且充分的形状；上述第2子像素的形状，是可以包含通过上述微透镜向上述第2子像素聚光的光的必要且充分的形状；上述第3子像素的形状，是可以包含通过上述微透镜向上述第3子像素聚光的光的必要且充分的形状；上述第4子像素的形状，是可以包含通过上述微透镜向上述第4子像素聚光的光的必要且充分的形状。

根据该构成，通过使微透镜的聚光像和子像素的形状匹配，能实现光利用效率的提高和光调制元件的小型化。

上述第1子像素、上述第2子像素、上述第3子像素及上述第4子像素的形状，分别是大致正方形。

根据这个构成，通过第1子像素、第2子像素、第3子像素及第4子像素形成的1像素的形状大致成正方形。为此，难以产生图像的分辨率的降低。

上述微透镜，可以是非球面透镜。

根据这个构成，使第3光的一部分向上述第1子像素入射，使上述第4光的一部分向上述第2子像素入射，使上述第5光的一部分向上述第3子像素入射，使上述第6光的一部分向上述第4子像素入射变得容易。

与上述微透镜相比可见光范围波长下的折射率小0.4以上的低折射率层，设置于上述微透镜的透镜面侧。

根据这个构成，微透镜的折射力不必很大。为此，作为微透镜，不仅仅是非球面透镜，还能采用球面透镜。据此，微透镜的制造变得容易。

上述低折射率层，是气体层或真空层。

根据这个构成，低折射率层的折射率可以是大致1。据此，与微透镜的折射率差可最大，微透镜的制造变得容易。再者，作为构成气体层的气体，能利用空气、氮、氩等各种气体，从经济性的方面考虑空气适宜。构成真空层的真空，与大气压(1个气压)相比是小的减压状态即可，也可以不必是压力为零的完全真空。

上述微透镜是球面透镜。

根据这个构成，微透镜的制造变得容易。另外，减小微透镜的像差也变得容易。

上述第3光、上述第4光、上述第5光及上述第6光，是分别从蓝色光、绿色光、黄色光及红色光中选择的1个色光。

根据这个构成，使用蓝色光、绿色光、黄色光及红色光的颜色再现性高的图像显示变成可能。

上述第3光，是绿色光或黄色光。

第3光、第4光、第5光及第6光，到光调制元件为止的光路长度互相不同。到光调制元件为止的光路长度变长时，光以大幅扩展的状态向光调制元件入射，所以在光调制元件的显示区域入射的光的光量降低，成为暗的显示。第3光，用第1反射元件和第3反射元件反射，所以到光调制元件为止的光路长度最短。为此，光的扩展变得最小，明亮的显示变成可能。因而，如果将第3光设为人的视觉度高的绿色光或黄色光，则视觉辨认性好的图像显示变成可能。

附图说明

图1是第1实施方式的投影机的模式图。

图2是第1实施方式的光分离光学系统的模式图。

图3是表示由光分离光学系统进行的颜色分离的情况的模式图。

图4是说明微透镜阵列的构成及作用的图。

图5是第2实施方式的投影机的光分离光学系统的模式图。

图6是表示由光分离光学系统进行的颜色分离的情况的模式图。

图7是第3实施方式的投影机的光分离光学系统的模式图。

图8是表示由光分离光学系统进行的颜色分离的情况的模式图。

图9是第4实施方式的微透镜阵列的断面图。

图10是表示在第4实施方式的微透镜的透镜面侧设置低折射率层或高折射率层的场合的光的折射的情况的图。

图11是第4实施方式的光调制元件的断面图。

图12是第5实施方式的光调制元件的断面图。

符号的说明

1…投影机，10…光源，30…光分离光学系统，31…第1光分离光学系统，32…第2光分离光学系统，33…第1反射元件，33a…反射面，34…第2反射元件，34a…反射面，35…第3反射元件，35a…反射面，36…第4反射元件，36a…反射面，40…光调制元件，41A…微透镜，60…光分离光学系统，61…第1光分离光学系统，62…第2光分离光学系统，63…第1反射元件，64…第2反射元件，65…第3反射元件，66…第4反射元件，70…光分离光学系统，71…第1光分离光学系统，72…第2光分离光学系统，73…第1反射元件，74…第2反射元件，75…第3反射元件，76…第4反射元件，R、G、B、Y、W…光，80…光调制元件，81A…微透镜，84…低折射率层，90…光调制元件，Ax1…第1轴，Ax2…第2轴，PX…像素，PR、PG、PB、PY…子像素，W1GB、W1GR、W1GY…第1光，W2YR、W2YB、W2RB…第2光。

具体实施方式

第1实施方式

图1(a)是从水平方向看第1实施方式的投影机1的侧面图，图1(b)是从铅垂方向看该投影机1的俯视图。

投影机1，具备：射出包括可见光的光W的光源10，将从光源10射出的非偏振的光W变换成偏振方向统一的光(例如S偏振光)的偏振光变换光学系统20，将来自光源10的光W分离成波段互相不同的4种颜色光(第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y)的光分离光学系统30，基于从外部供给的图像信息调制4种颜色光G、B、R、Y形成彩色的光学像的单一的光调制元件40，在未图示的投射面上投射所形成的彩色的光学像的投射光学系统50。

光源10，具有：以放射状射出光W的光源灯11，将从光源灯11放射的光W朝向一方向射出的反射器12。再者，作为光源灯11，能使用高压水银灯、金属卤化物灯、卤素灯、氙气灯等。作为反射器12，能使用抛物面反射器、椭圆面反射器、球面反射器等。

偏振光变换光学系统20，包括：将从光源10射出的光W大致平行化并射出的凹透镜21，作为将从凹透镜21射出的光W的照明度分布均匀化的积分器光学系统的第1透镜阵列(光束分割元件)22及第2透镜阵列(聚光光学元件)23，将在非偏振的光W中包括的2种偏振光(P偏振光，S偏振光)统一成一个偏振光(例如S偏振光)并射出的偏振光变换元件24，重叠透镜(重叠元件)25。再者，偏振光变换光学系统20是在例如特开平8-304739号公报中公开其细节的公知的技术，所以详细的说明省略。

光分离光学系统30，包括：含有第1反射元件33及第2反射元件34的第1光分离光学系统31、含有第3反射元件35及第4反射元件36的第2光分离光学系统32、将从第2光分离光学系统32射出的光在光调制元件40中聚光的聚光透镜37。

光分离光学系统30，通过第1光分离光学系统31和第2光分离光学系统32，在2个方向，即二维地分离从光源10射出的光W。并且，细节随后说明，但是，使分离后的第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y对于光调制元件40从互相不同的方向入射，使第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y用光调制元件40的互相不同的子像素调制。

光调制元件40，具备多个像素。光调制元件40，是基于从未图示的外部供给的图像信息分别独立地光调制用光分离光学系统30分离的第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y并形成彩色的光学像，从与入射侧的相反侧朝向投射光学系统50射出的透射型的液晶装置。光调制元件40，具有在未图示的一对基板间夹持例如VA模式的液晶层的构成。在光调制元件40的1像素内，设置调制第3光G的第1子像素、调制第4光B的第2子像素、调制第5光R的第3子像素、和调制第6光Y的第4子像素。这4个子像素，以2行2列配置在Y方向和Z方向。

图2是光分离光学系统30的模式图。

光分离光学系统30，包括：第1光分离光学系统31和第2光分离光学系统32。

第1光分离光学系统31，将从光源10射出的光W分离成第1光W1GB和第2光W2YR。在这里，以从光源10射出的光W的光轴方向与Z轴方向一致，第1光W1GB的光轴方向与Y轴方向大概一致的方式，设定XYZ坐标系。

第2光分离光学系统32，将第1光W1GB分离成第1颜色的第3光G和第2颜色的第4光B，将第2光W2YR分离成第3颜色的第5光R和第4颜色的第6光Y。并且，第2光分离光学系统32，向与YZ平面交叉的方向射出第3光G和第4光B和第5光R和第6光Y。

这样，第1光分离光学系统31，将在Z轴方向前进的光分离成在大概Y轴方向前进的二个光，第2光分离光学系统32，将在大概Y轴方向前进的光进一步分离成在与YZ平面交叉的方向前进的二个光。这样，本说明书中，将这样的光分离表达为：通过第1光分离光学系统和第2光分离光学系统在2个方向，即二维地分离从光源10射出的光W。

聚光透镜37，将从第2光分离光学系统32射出的第3光G和第4光B和第5光R和第6光Y向光调制元件40聚光。

本实施方式的场合，第3光G是绿色光(520nm以上且不到560nm的波长的光)，第4光B是蓝色光(380nm以上且不到520nm的波长的光)，第5光R是红色光(600nm以上且750nm以下的波长的光)，第6光Y是黄色光(560nm以上且不到600nm的波长的光)，但是，第3光、第4光、第5光及第6光不限于此。但是，在考虑对人可以察觉的色域使用红色光、绿色光及蓝色光的3原色光的当前显示元件中可以显示的色域特别是从490nm到570nm附近的波段，非常窄，另外，人对绿色光的视觉灵敏度高，绿色光对观赏时的分辨率感带来大的影响时，期望将绿色光分离成2个波段(短波长侧的绿色光，长波长侧的绿色光(黄色光))，对其分别独立地调制。

第1光分离光学系统31，包含：反射第1光W1GB且透过第2光W2YR的第1反射元件33，反射第2光W2YR的第2反射元件34。第2光分离光学系统32，包含：反射第3光G和第5光R且透过第4光B和第6光Y的第3反射元件35，反射第4光B和第6光Y的第4反射元件36。

第1反射元件33及第3反射元件35，是具有使特定的波段的色光透过或反射的波长选择性的镜体(分色镜)。第2反射元件34，使透过第1反射元件33的光在与Z轴交叉的方向反射。第4反射元件36，使透过第3反射元件35的光在与YZ面交叉的方向反射。为此，第2反射元件34和第4反射元件36可以是一般的镜体，但是也可以用分色镜。如果是分色镜，则能仅选择地反射特定的波段的光，所以容易提高照明光的色纯度。并且，如果用透过红外线和/或紫外线的分色镜，则能降低光调制元件的退化。

图2中，将在第1反射元件33和第3反射元件35反射的第3光G设为绿色光，但是，第3光G不限于此。但是，根据下面的理由，优选地，第3光为视觉度高的绿色光或黄色光。即，第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y，到光调制元件为止的光路长度互相不同。到光调制元件为止的光路长度变长时，光以大幅扩展的状态向光调制元件入射，所以在光调制元件的显示区域入射的光的光量降低，成为暗的显示。第3光G，用第1反射元件33和第3反射元件35反射，所以到光调制元件为止的光路长度最短。为此，光的扩展变得最小，明亮的显示变成可能。因而，如果将第3光G设为人的视觉度高的绿色光或黄色光，则视觉辨认性好的图像显示变成可能。

第1反射元件33的反射面33a相对于第2反射元件34的反射面34a倾斜，第3反射元件35的反射面35a相对于第4反射元件36的反射面36a倾斜。

例如，相对于向第1光分离光学系统31入射的光W的光轴(Z轴)成45°的虚拟的轴作为第1轴Ax1时，第1反射元件33的反射面33a和第1轴Ax1所成的角度(θ1)与第2反射元件34的反射面34a和第1轴Ax1所成的角度(θ2)相等。

另外，相对于与向第1光分离光学系统31入射的光W的光轴(Z轴)和第1轴Ax1的双方正交的虚拟的轴成45°的虚拟的轴作为第2轴Ax2时，第3反射元件35的反射面35a和第2轴Ax2所成的角度(θ3)与第4反射元件36的反射面36a和第2轴Ax2所成的角度(θ4)相等。

根据这个构成，能使第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y，对光调制元件40从4个方向，以与基准方向所成的角互相相等的角度入射。所谓基准方向，是例如光调制元件40的面法线。再者，本实施方式的场合，角度θ1、角度θ2、角度θ3及角度θ4全都是7°，但是，角度θ1、角度θ2、角度θ3及角度θ4不限于此。

本实施方式中，以包括第3光G的光轴和第4光B的光轴的平面(XY平面)，与包含第3光G的光轴和第5光R的光轴的平面(XZ平面)正交的方式，设置反射面33a和反射面34a和反射面35a和反射面36a。据此，可在2个方向二维地分离从光源10射出的光W。

图3是表示由第1光分离光学系统31及第2光分离光学系统32进行的颜色分离的情况的模式图。图4(a)是具备多个微透镜的微透镜阵列41的立体图。微透镜阵列41设置于光调制元件40的光入射侧。在图3(a)表示多个像素PX之中一个像素PXA，多个微透镜之中一个微透镜41A与像素PXA相对应地设置。图3(a)是没有对来自光源的光W进行颜色分离而原样经由微透镜41A向光调制元件的像素PXA入射的场合的像素PXA的俯视图。图3(b)是用第1光分离光学系统将来自光源的光W分离成第1光W1GB及第2光W2YR之后，没有用第2光分离光学系统进行颜色分离而经由微透镜41A向光调制元件的像素PXA入射的场合的像素PXA的俯视图。图3(c)是将来自光源的光W用第1光分离光学系统及第2光分离光学系统分离成第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y之后，经由微透镜41A向光调制元件40的像素PXA入射的场合的像素PXA的俯视图。

此外，光调制元件40，在像素PX内，包括：与第3光G对应设置的第1子像素PG、与第4光B对应设置的第2子像素PB、与第5光R对应设置的第3子像素PR及与第6光Y对应设置的第4子像素PY。微透镜41A，使向微透镜阵列41入射的光之中第3光G的一部分向第1子像素PG聚光，使第4光B的一部分向第2子像素PB聚光，使第5光R的一部分向第3子像素PR聚光，使第6光Y的一部分向第4子像素PY聚光。在这里，例如所谓第3光G的一部分，意味着第3光G之中向微透镜41A入射的光。在从微透镜41A的中心轴方向看时，以像素PXA和微透镜41A俯视刚好重叠的方式形成两者的尺寸形状。在1个像素PX，设置互相独立地进行光调制的大致正方形的4个子像素(第1子像素PG、第2子像素PB、第3子像素PR及第4子像素PY)，通过4个子像素在互相正交的2个方向二维地排列，形成大致正方形的像素PX。由于像素PX的形状是大致正方形，在图像的纵方向和横方向的任一个方向，难以产生图像的分辨率的降低。

第1子像素PG的形状，是可以包含通过微透镜41A向第1子像素PG聚光的光的必要且充分的形状；第2子像素PB的形状，是可以包含通过微透镜41A向第2子像素PB聚光的光的必要且充分的形状；第3子像素PR的形状，是可以包含通过微透镜41A向第3子像素PR聚光的光的必要且充分的形状；第4子像素PY的形状，是可以包含通过微透镜41A向第4子像素PY聚光的光的必要且充分的形状。这样，通过使微透镜41A的聚光像和子像素的形状匹配，可实现光利用效率的提高和光调制元件的小型化。

如图3(a)所示，在不通过第1光分离光学系统及第2光分离光学系统的任一个分离来自光源的光W的场合，光W通过微透镜41A的中心轴向像素PXA的中央部入射。

如图3(b)所示，用第1光分离光学系统将光W分离成第1光W1GB和第2光W2YR时，第1光W1GB和第2光W2YR分别向像素PXA内的互相不同的位置入射。将在像素PXA内第1光W1GB入射的位置和第2光W2YR入射的位置连结的方向作为第1方向。

如图3(c)所示，进一步用第2光分离光学系统对用第1光分离光学系统分离的第1光W1GB和第2光W2YR进行分离时，第1光W1GB，在与第1方向交叉的方向被分离成第3光G和第4光B。另外，第2光W2YR，在与第1方向交叉的方向被分离成第5光R和第6光Y。

在像素PX内，第3光G照射的位置为位置A3，第4光B照射的位置为位置A4，第5光R照射的位置为位置A5，第6光Y照射的位置为位置A6。另外，将位置A3和位置A4连结的直线为直线L1，将位置A5和位置A6连结的直线为直线L2。根据本实施方式，直线L1与直线L2不一致。所谓直线L1与直线L2一致，是指第1子像素PG、第2子像素PB、第3子像素PR及第4子像素PY一维地排列。如图3(c)所示，位置A3和位置A4和位置A5和位置A6，在像素PX内位于近似矩阵状的位置。

因此，可将第3光G应该入射的第1子像素PG、第4光B应该入射的第2子像素PB、第5光R应该入射的第3子像素PR、第6光Y应该入射的第4子像素PY在像素PX内二维地配置成矩阵状。

图4(a)是具备多个微透镜的微透镜阵列41的立体图。图4(b)和图4(c)是表示通过微透镜阵列41将第3光G和第4光B空间分离，分别向第1子像素PG和第2子像素PB入射的情况的图。

如图4(a)所示，微透镜阵列41，具备在互相正交的2个方向(Y方向和Z方向)排列的多个微透镜。多个微透镜之中的一个微透镜41A，是从其中心轴41ax方向(X方向)看的平面形状为大致正方形，且，以与通过其中心轴41ax的XY平面平行的平面剖切的断面的形状为山形的非球面透镜。微透镜阵列41，可以内嵌于光调制元件40的内部，也可以在光调制元件40的光入射侧，与光调制元件40分体地设置。

在这，与微透镜41A对应的像素PX为像素PXA。另外，像素PXA所具备的第1子像素PG为第1子像素PGA，像素PXA所具备的第2子像素PB为第2子像素PBA。

如图4(b)所示，第3光G，从相对于微透镜41A的中心轴41ax成角度α的方向向微透镜阵列41入射。第3光G之中，向微透镜41A入射的光，通过微透镜41A向第1子像素PGA聚光，向第1子像素PGA的大致中央部入射。

如图4(c)所示，第4光B，从相对于微透镜41A的中心轴41ax成角度β的方向向微透镜阵列41入射。第4光B之中，向微透镜41A入射的光，通过微透镜41A向第2子像素PBA聚光，向第2子像素PBA的大致中央部入射。

如果使角度α与角度β变得大致相等，则在像素PXA，第3光G之中向微透镜41A入射的光照射的区域和第4光B之中向微透镜41A入射的光照射的区域，相对于通过中心轴41ax并与Z轴平行的面成为对称。在其他的像素PX也同样。

因此，如果恰当地设定角度α和角度β，则能在Y轴方向交替规则地配置多个第1子像素PG和多个第2子像素PB。

用图4(b)和图4(c)，说明了第3光G和第4光B，但是，同样，第5光R向第3子像素PRA入射，第6光Y向第4子像素PYA入射。

另外，图4(b)和图4(c)中，说明了从Z轴方向看时光前进的方式，但是，从Y轴方向看时的光前进方式也同样，所以省略说明。

微透镜41A的放大率(折射力)，依微透镜41A的高度(X方向的厚度)变化。微透镜41A的高度越高，放大率变得越大，但是，制造变难。本实施方式，只要在与1个微透镜41A相对的区域以2行2列配置4个子像素，微透镜41A将从夹持微透镜41A的中心轴41ax而对称的方向入射的4个光向互相正交的2个方向空间分离即可。为此，微透镜41A的放大率不必太大。因而，微透镜41A的制造变得容易。

如以上所述，根据本实施方式的投影机1，通过第1光分离光学系统31和第2光分离光学系统32在2方向分离从光源10射出的光W，可生成互相颜色不同的第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y。为此，能二维地排列第3光G入射的第1子像素PG、第4光B入射的第2子像素PB、第5光R入射的第3子像素PR和第6光Y入射的第4子像素PY。因而，提供图像的分辨率难以降低的投影机。特别是在本实施方式，以2行2列的矩阵状配置第1子像素PG和第2子像素PB和第3子像素PR和第4子像素PY，所以能显示高画质的图像。

第2实施方式

图5是第2实施方式的投影机中使用的光分离光学系统60的模式图。在本实施方式，关于与第1实施方式共同的构成要素，附加相同的符号，详细的说明省略。

在光分离光学系统60中与第1实施方式的光分离光学系统30不同的点在于：光分离光学系统60的第1反射元件63及第3反射元件65的透过波长及反射波长不同于第1实施方式的光分离光学系统30的第1反射元件33及第3反射元件35的透过波长及反射波长。

第1光分离光学系统61，包含：反射第1光W1GR且透过第2光W2YB的第1反射元件63、反射第2光W2YB的第2反射元件64。第2光分离光学系统62，包含：反射第3光G和第5光B且透过第4光R和第6光Y的第3反射元件65、反射第4光R和第6光Y的第4反射元件66。

在本实施方式的场合，第3光G是绿色光(520nm以上且不到560nm的波长的光)，第4光R是红色光(600nm以上且750nm以下的波长的光)，第5光B是蓝色光(380nm以上且不到520nm的波长的光)，第6光Y是黄色光(560nm以上且不到600nm的波长的光)。

第1反射元件63和第2反射元件64的配置关系、第3反射元件65和第4反射元件66的配置关系等同于在第1实施方式中的第1反射元件33和第2反射元件34的配置关系、第3反射元件35和第4反射元件36的配置关系。

图6是表示由第1光分离光学系统及第2光分离光学系统进行的颜色分离的情况的模式图。

在本实施方式的场合，从光源射出的光W通过第1光分离光学系统61，被分离成第1光W1GR和第2光W2YB。在这里，以从光源10射出的光W的光轴方向与Z轴方向一致，第1光W1GR的光轴方向与Y轴方向大概一致的方式，设定XYZ坐标系。

第1光W1GR通过第2光分离光学系统62，被分离成第3光G和第4光R，第2光W2YB通过第2光分离光学系统62，被分离成第5光B和第6光Y。并且，第2光分离光学系统62，在与YZ平面交叉的方向射出第3光G和第4光R和第5光B和第6光Y。与第1实施方式同样，位置A3和位置A4和位置A5和位置A6，在像素PX内位于近似矩阵状的位置。

据此，可以以2行2列的矩阵状排列第3光G入射的子像素PG、第4光R入射的子像素PR、第5光B入射的子像素PB和第6光Y入射的子像素PY。因而，与第1实施方式同样，提供图像的分辨率难以降低的投影机。

第3实施方式

图7是第3实施方式的投影机中使用的光分离光学系统70的模式图。在本实施方式，关于与第1实施方式共同的构成要素，附加相同的符号，详细的说明省略。

在光分离光学系统70中与第1实施方式的光分离光学系统30不同的点在于：光分离光学系统70的第1反射元件73及第3反射元件75的透过波长及反射波长不同于第1实施方式的光分离光学系统30的第1反射元件33及第3反射元件35的透过波长及反射波长。

第1光分离光学系统71，包含：反射第1光W1GY且透过第2光W2RB的第1反射元件73、反射第2光W2RB的第2反射元件74。第2光分离光学系统72，包含：反射第3光G和第5光R且透过第4光Y和第6光B的第3反射元件75、反射第4光Y和第6光B的第4反射元件76。

在本实施方式的场合，第3光G是绿色光(520nm以上且不到560nm的波长的光)，第4光Y是黄色光(560nm以上且不到600nm的波长的光)，第5光R是红色光(600nm以上且750nm以下的波长的光)，第6光B是蓝色光(380nm以上且不到520nm的波长的光)。

第1反射元件73和第2反射元件74的配置关系、第3反射元件75和第4反射元件76的配置关系等同于在第1实施方式中的第1反射元件33和第2反射元件34的配置关系、第3反射元件35和第4反射元件36的配置关系。

图8是表示由第1光分离光学系统及第2光分离光学系统进行的颜色分离的情况的模式图。

在本实施方式的场合，从光源射出的光W通过第1光分离光学系统71，被分离成第1光W1GY和第2光W2RB。在这里，以从光源10射出的光W的光轴方向与Z轴方向一致，第1光W1GY的光轴方向与Y轴方向一致的方式，设定XYZ坐标系。

第1光W1GY通过第2光分离光学系统72，被分离成第3光G和第4光Y，第2光W2RB通过第2光分离光学系统72，被分离成第5光R和第6光B。并且，第2光分离光学系统72，在与YZ平面交叉的方向射出第3光G和第4光Y和第5光R和第6光B。在本实施方式，位置A3和位置A4和位置A5和位置A6，在像素PX内也位于近似矩阵状的位置。

据此，可以以2行2列的矩阵状排列第3光G入射的子像素PG、第4光Y入射的子像素PY、第5光R入射的子像素PR和第6光B入射的子像素PB。因而，与第1实施方式同样，提供图像的分辨率难以降低的投影机。

第4实施方式

图9是第4实施方式的投影机中适用的微透镜阵列81的断面图。图10是表示在第4实施方式的微透镜的透镜面侧设置低折射率层或高折射率层的场合的光的折射的情况的图。图11是第4实施方式的光调制元件的断面图。

本实施方式涉及的投影机和第1实施方式涉及的投影机的主要的差异，是微透镜阵列具备的微透镜的透镜面的形状，以及在微透镜的透镜面侧设置低折射率层。在本实施方式中关于与第1实施方式共同的构成要素附加相同的符号，详细的说明省略。本实施方式涉及的投影机，代替微透镜阵列41而具备微透镜阵列81，还代替光调制元件40而具备光调制元件80。

如图11所示，光调制元件80，是透射型的液晶装置。光调制元件80，与光调制元件40同样具备多个像素PX，一个像素PX具备：与第3光G对应设置的第1子像素PG、与第4光B对应设置的第2子像素PB、与第5光R对应设置的第3子像素PR及与第6光Y对应设置的第4子像素PY。图11中，仅图示第1子像素PG和第2子像素PB，但是，实际上，在第1子像素PG和第2子像素PB的纸面里侧设置第3子像素PR和第4子像素PY。这4个子像素，在Y方向和Z方向以2行2列来配置，进一步以格子状的黑矩阵BM来划分。另外，光调制元件80，内嵌有后述的微透镜阵列81。再者，光调制元件80的构成，在后述的记载中详细地说明。

微透镜阵列81设置于光调制元件80的光入射侧。如在第1实施方式用图3及图4说明的，在本实施方式，与多个像素对应也设置多个微透镜81A。另外，由于光通过微透镜在各子像素聚光的情况，与第1实施方式的聚光的情况相同，所以详细的说明省略。

如图9所示，微透镜阵列81和微透镜阵列41的差异仅在于透镜面的形状，所以详细的说明省略。多个微透镜之中一个微透镜81A，是其透镜面81As包括球面的球面透镜。另外，如图9所示，在微透镜81A的透镜面81As侧，设置与微透镜81A相比折射率小的低折射率层84。低折射率层84构成为与微透镜81A相比折射率被很大地降低的层，在微透镜81A和低折射率层84的界面产生大的光的折射。微透镜阵列81，可以被内嵌于光调制元件80的内部，也可以在光调制元件80的光入射侧，与光调制元件80分体地设置。再者，图11中，表示微透镜阵列81被内嵌于光调制元件80的例子。

图10(a)是表示如本实施例的在微透镜81A的透镜面81As侧设置低折射率层84的场合的光的折射的情况的图，图10(b)是表示作为比较例的在微透镜81A的透镜面81As侧设置高折射率层88的场合的光的折射的情况的模式图。

如图10(b)所示，在微透镜81A的透镜面81As侧设置高折射率层88的场合，微透镜81A的折射率和高折射率层88的折射率的差比较小，所以在微透镜81A和高折射率层88的界面不能很大地使光折射。如前述，本实施方式的投影机中，在与1个微透镜81A相对的区域以2行2列配置4个子像素，将从夹持微透镜81A的中心轴而对称的方向入射的4个光向互相正交的2个方向空间分离。为此，即使微透镜81A的折射力不是很大，也容易使向微透镜81A入射的光分离并入射到对应的子像素。可是，在微透镜81A和高折射率层88的折射率差非常小的场合，向微透镜81A入射的光G及光B分别没有充分地入射到目的子像素PG及子像素PB，有可能用黑矩阵BM遮住一部分的光而变得不能利用。为了避免这样的情形，如实施例1至3所说明，可将微透镜81A设定为折射力高的非球面透镜。

相对于此，本实施方式中，如图10(a)所示，在微透镜81A的透镜面81As侧设置低折射率层84。这个场合，微透镜81A的折射率和低折射率层84的折射率的差充分地大，所以在微透镜81A和低折射率层84的界面能很大地使光折射。本实施方式的投影机中，即使微透镜81A的折射力不是很大，也容易使向微透镜81A入射的光分离并入射到对应的子像素。为此，作为微透镜81A不仅可使用折射力大的非球面透镜，也可使用折射力比较小的球面透镜。球面透镜与非球面透镜相比制造容易，可廉价地制造，并且，可得到透镜形状也大致如设计形状的透镜，所以减小像差也容易。因而，可使向微透镜81A入射的光G及光B分别精度很好地入射目的子像素PG及子像素PB。

图11是表示内嵌有微透镜阵列81的光调制元件80的XY断面的模式图。

光调制元件80，具备：形成TFT(薄膜晶体管)等的电路元件的第1基板85、具有微透镜阵列81的第2基板83、在第1基板85和第2基板83之间夹持的液晶层86。

在第1基板85上，形成划分多个子像素(第1子像素PG、第2子像素PB、第3子像素PR、第4子像素PY)的黑矩阵BM。

图示省略，但是，在第1基板85的光射出侧(与液晶层86侧的相反侧)和第2基板83的光入射侧(与液晶层86侧的相反侧)，分别设置偏振板。另外，图示省略，但是，在第1基板85的液晶层86侧的面，对每子像素形成各1个像素电极，在第2基板83的液晶层86侧的面，在显示区域的全面形成各像素电极共用的共用电极。

第2基板83，具备：以矩阵状包括多个微透镜81A而构成的微透镜阵列81，与微透镜阵列81的光入射侧相对配置、包括透过从光分离光学系统30入射的第3光G、第4光B、第5光R及第6光Y的光透过性的部件的透明基板82。

微透镜81A，通过蚀刻透明基板81C的表面而形成。

作为透明基板81C采用折射率高的材料，例如，ネオセラム(589.3nm的波长下的折射率为1.541)等适宜。透明基板81C的中央部成为以矩阵状配置多个微透镜81A而成的透镜区域，透镜区域的周围成为未实施蚀刻的非透镜区域。非透镜区域，成为与微透镜81A相比在透明基板82侧突出的突起部81B。突起部81B沿着具有矩形形状的透明基板81C的4边以矩形框状来形成，突起部81B和透明基板82用厚0.1μm左右的薄的玻璃质的接合膜87来接合。

微透镜阵列81的厚度例如是40μm～50μm。微透镜阵列81与厚度为1.0mm～1.4mm的厚的透明基板82接合，所以强度被加强。

在微透镜81A与透明基板82之间形成间隙，微透镜81A与透明基板82以空开间隙并互相不接触的方式来配置。微透镜81A与透明基板82的间隙通过突起部81B和透明基板82来密闭，在该间隙设置与微透镜81A相比折射率小的低折射率层84。低折射率层84在与微透镜81A之间产生大的折射率差即可，例如包括空气等的气体的气体层、真空层等适宜。本实施方式的场合，微透镜阵列81与透明基板82在减压气氛下接合，微透镜81A和透明基板82之间的间隙(低折射率层84)是真空层。

低折射率层84和微透镜81A的折射率差，优选地在向微透镜81A入射的光的波长区域中为0.4以上。本实施方式中，向微透镜81A入射绿色光和蓝色光和红色光和黄色光，所以优选地在可见光范围波长(380nm以上且750nm以下的全部波段)下为0.4以上。据此，作为微透镜81A可采用球面透镜。

此外，作为构成气体层的气体，能采用空气、氮、氩等的各种气体，从经济性的方面考虑空气适宜。所谓构成真空层的真空，与大气压(1个气压)相比是小的减压状态即可，也可以不必是压力为零的完全真空。

如本实施方式，在微透镜81A的透镜面81As侧设置与微透镜81A的折射率差大的低折射率层84，所以作为微透镜81A可使用球面透镜。例如，使用气体层、真空层作为低折射率层84的场合，低折射率层84的折射率大致为1，微透镜81A与低折射率层84的折射率差成为最大。这个场合，即使微透镜81A的折射力小，也可使向微透镜81A入射的光很大地折射，并使之向目的子像素入射。为此，作为微透镜81A不仅使用折射力大的非球面透镜，也可使用折射力比较小的球面透镜。球面透镜与非球面透镜相比制造容易，能廉价地制造，并且，可得到透镜形状也大致如设计形状的透镜，所以减小像差也容易。因而，可使向微透镜81A入射的光精度很好地入射目的子像素。

第5实施方式

第5实施方式中，代替第4实施方式的光调制元件80而使用光调制元件90。图12是表示本实施方式的光调制元件90的XY断面的模式图。在本实施方式中关于与第4实施方式共同的构成要素附加相同的符号，详细的说明省略。

光调制元件90，包括：第1基板85，具有微透镜阵列81的第2基板93，在第1基板85和第2基板93之间夹持的液晶层86。与第4实施方式同样，微透镜81A包括球面透镜。

第2基板93，包括：微透镜阵列81、第1透明基板92、第2透明基板98。在微透镜阵列81的光射出侧，接合厚度为40μm～50μm的薄的第1透明基板92。另外，在微透镜阵列81的光入射侧，接合厚度为1.0mm～1.4mm的厚的第2透明基板98。由于微透镜阵列81及第1透明基板92接合于厚的第2透明基板98，微透镜阵列81及第1透明基板92的强度被加强。

与第4实施方式同样地，在本实施方式，在微透镜81A的透镜面81As侧设置与微透镜81A相比折射率小的低折射率层84。本实施方式的场合，低折射率层84是空气层。

本实施方式中，微透镜阵列81的透镜面81As的方向与第4实施方式的微透镜阵列81不同，但是，通过微透镜81A和低折射率层84实现的作用及效果与第4实施方式相同。为此，在本实施方式也能提供图像的分辨率难以降低的投影机。

以上，基于第1实施方式至第5实施方式说明了本发明适宜的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式。在第2实施方式的投影机或者第3实施方式的投影机中可以使用在第4实施方式中使用的第2基板83。另外，在第2实施方式的投影机或者第3实施方式的投影机中可以使用在第5实施方式中使用的第2基板93。

另外，第4实施方式和第5实施方式中，组合了具有球面的微透镜阵列和低折射率层，但是也可以组合具有非球面的微透镜阵列和低折射率层。

另外，第4实施方式中使用真空层作为低折射率层84，所以将微透镜阵列81与透明基板82接合，但是，在使用空气层作为低折射率层84的场合，可以省略透明基板82。

另外，第4实施方式和第5实施方式中，微透镜的透镜面与低折射率层接触，但是，可以将反射防止膜设置于微透镜的透镜面。

另外，第1实施方式中，以包括第3光的光轴和第4光的光轴的平面，与包含第3光的光轴和第5光的光轴的平面正交的方式，设置了反射面33a和反射面34a和反射面35a和反射面36a，但是，不限于此。总之，如图3(c)所示，以与一个像素PX对应的直线L1和直线L2互相平行或互相相交的方式，在2个方向分离从光源10射出的光W即可。关于这点，第2实施方式至第5实施方式均相同。

Claims (13)

1.一种投影机，其特征在于，包括：

光源；

第1光分离光学系统，将从上述光源射出的光分离成第1光和第2光；

第2光分离光学系统，将上述第1光分离成第1颜色的第3光和第2颜色的第4光，将上述第2光分离成第3颜色的第5光和第4颜色的第6光，向与包括从上述光源射出的光的光轴和上述第1光的光轴的平面交叉的方向射出该第3光、该第4光、该第5光和该第6光；

上述第3光、上述第4光、上述第5光及上述第6光入射的光调制元件。

2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，

上述第1光分离光学系统，包括：反射上述第1光且透过上述第2光的第1反射元件、反射上述第2光的第2反射元件；

上述第2光分离光学系统，包括：反射上述第3光和上述第5光且透过上述第4光和上述第6光的第3反射元件、反射上述第4光和上述第6光的第4反射元件。

3.如权利要求2所述的投影机，其特征在于，

上述第1反射元件的反射面相对于上述第2反射元件的反射面倾斜；

上述第3反射元件的反射面相对于上述第4反射元件的反射面倾斜。

4.如权利要求3所述的投影机，其特征在于，

将相对于向上述第1光分离光学系统入射的上述光的光轴成45°的虚拟的轴设为第1轴，将相对于与向上述第1光分离光学系统入射的上述光的光轴和上述第1轴的双方正交的虚拟的轴成45°的虚拟的轴设为第2轴时，

上述第1反射元件的反射面和上述第1轴成的角度与上述第2反射元件的反射面和上述第1轴成的角度互相相等；

上述第3反射元件的反射面和上述第2轴成的角度与上述第4反射元件的反射面和上述第2轴成的角度互相相等。

5.如权利要求1至4中任一项所述的投影机，其特征在于，

上述光调制元件具有的像素，包括：与上述第3光对应的第1子像素和与上述第4光对应的第2子像素和与上述第5光对应的第3子像素和与上述第6光对应的第4子像素；

与上述像素对应地在上述光调制元件的光入射侧设置微透镜；

上述微透镜，将上述第3光的一部分向上述第1子像素聚光，将上述第4光的一部分向上述第2子像素聚光，将上述第5光的一部分向上述第3子像素聚光，将上述第6光的一部分向上述第4子像素聚光。

6.如权利要求5所述的投影机，其特征在于，

上述第1子像素的形状，是能够包含通过上述微透镜向上述第1子像素聚光的光的必要且充分的形状；

上述第2子像素的形状，是能够包含通过上述微透镜向上述第2子像素聚光的光的必要且充分的形状；

上述第3子像素的形状，是能够包含通过上述微透镜向上述第3子像素聚光的光的必要且充分的形状；

上述第4子像素的形状，是能够包含通过上述微透镜向上述第4子像素聚光的光的必要且充分的形状。

7.如权利要求5或6所述的投影机，其特征在于，

上述第1子像素、上述第2子像素、上述第3子像素及上述第4子像素的形状，分别是大致正方形。

8.如权利要求5至7中任一项所述的投影机，其特征在于，

上述微透镜，是非球面透镜。

9.如权利要求5至7中任一项所述的投影机，其特征在于，

与上述微透镜相比可见光范围波长下的折射率小0.4以上的低折射率层，设置于上述微透镜的透镜面侧。

10.如权利要求9所述的投影机，其特征在于，

上述低折射率层，是气体层或真空层。

11.如权利要求9或10所述的投影机，其特征在于，

上述微透镜是球面透镜。

12.如权利要求1至11中任一项所述的投影机，其特征在于，

上述第3光、上述第4光、上述第5光及上述第6光，是分别从蓝色光、绿色光、黄色光及红色光中选择的1个色光。

13.如权利要求12所述的投影机，其特征在于，

上述第3光，是绿色光或黄色光。

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