CN103210347B

CN103210347B - 投影型影像显示装置

Info

Publication number: CN103210347B
Application number: CN201280003636.0A
Authority: CN
Inventors: 平田浩二; 角田隆史; 木村展之
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: EP2680071A4; EP2680071B1; WO2012114522A1; JPWO2012115228A1; EP2680071A1; US20140049698A1; CN103210347A; US9041868B2; WO2012115228A1

Abstract

本发明提供一种投影型影像显示装置，无论装置的设置方式如何，所使用的多个光源均以最佳的姿态配置。本发明的投影型影像显示装置中，两个照明光学系统（1、2）分别具备光源（111、211），将来自光源的光分离为三色光的色分离部，形成光学像的液晶面板（150、250），和进行色合成的色合成棱镜（160、260）。合成用偏振分束器（3）将照明光学系统（1、2）所形成的光学像合成，从投影透镜（4）投影。各光源（111、211）的光轴（101、201）均与投影透镜（4）的光轴（401）配置在同一面内，且与投影透镜的光轴（401）正交。

Description

投影型影像显示装置

技术领域

本发明涉及投影型影像显示装置。

背景技术

现有技术中已知的投影型影像显示装置（投影仪），使从光源出射的光分离为R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）三色光，对这些颜色的光使用液晶面板根据影像信号相应地进行光调制，将光调制后的各色光重新合成并放大投影。投影型影像显示装置包括对液晶面板照射来自光源的出射光而形成光学像的照明光学系统（光学像形成部），和将从照明光学系统出射的光学像放大投影的放大投影系统。另外，人们还提出了一种搭载有2组这样的照明光学系统，将从各个照明光学系统出射的光学像合成，从1个放大投影系统进行投影的投影型影像显示装置（复合型投影仪）。例如专利文献1中，公开了具有2个照明光学系统，并具备对它们的位置关系进行调节的调整机构的技术方案。此外，专利文献2公开了这样的方案，即，在合成各色光时，将R、B光变换为S偏振、将G光变换为P偏振后再进行合成，并且在将来自两个照明光学系统的光学像合成时，使一方统一为S偏振、另一方统一为P偏振进行合成。另外，专利文献3公开的技术方案中，设有2组照明光学系统，使用半反射镜将来自2组液晶面板的偏振不同的影像光合成，向屏幕投影立体影像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-192971号公报

专利文献2：日本特开2010-204333号公报

专利文献3：日本特开平7-231460号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在专利文献1、2和3提出的投影型影像显示装置（复合型投影仪）中，相对于从放大投影系统投影的光轴方向，从第一照明光学系统的光源出射的光轴方向与之平行，从第二照明光学系统的光源出射的光轴方向与之正交。这是因为第一照明光学系统和第二照明光学系统为相同结构，且它们被彼此正交地配置。

作为投影型影像显示装置的设置方式，通常使用的是在桌上水平设置的搁置式设置和悬挂于顶棚的吊顶式设置，另外还有朝向顶棚等投影的上投影设置和朝向桌上等投影的下投影设置等，根据用途而在多种设置方式下使用。这种情况下，从光源出射的光轴方向不仅存在配置于水平方向的情况，还存在配置于垂直方向（即重力方向）及它们之间的倾斜方向等情况。例如，在使专利文献1中图1所示的投影仪装置成为上投影设置或下投影设置时，图像投影装置2A的光源211的光轴为垂直方向，图像投影装置2B的光源211的光轴为水平方向。而本申请发明人经研究发现了这样的现象，即，当高压水银灯等的光轴水平配置的情况下，电弧放电在电极间对称地形成，表现出良好的发光特性，但当光轴倾斜配置时，电弧放电变得非对称，发光效率降低且光源的寿命也降低。像这样，在考虑投影型影像显示装置的各种设置方式时，需要进一步考虑其使用的多个光源的配置。

本发明的目的在于提供一种投影型影像显示装置，无论装置的设置方式如何，所使用的多个光源均以最佳的姿态配置。

解决技术问题的手段

本发明提供一种投影型影像显示装置，将由多个照明光学系统形成的光学像从投影透镜投影，其特征在于，上述多个照明光学系统各自包括由放电灯产生照明光的光源，使产生的照明光分离为R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）三色光的色分离部，照射该各色光而形成光学像的3片液晶面板，和将该各色光的光学像合成的色合成部，上述各光源的光轴和上述投影透镜的光轴均配置在同一面内，且上述各光源的光轴均配置成与上述投影透镜的光轴大致正交，在上述多个照明光学系统中的两个照明光学系统中，从各光源产生的照明光的光路与各色分离部所分离的三色光的光路的位置关系被配置成旋转90°。

进一步地，上述投影型影像显示装置还包括：用于将由上述多个照明光学系统形成的光学像合成的合成用偏振分束器，和将由该合成用偏振分束器合成的光学像投影的一个上述投影透镜，在上述合成用偏振分束器的两个入射面上，设置有对选定波段的光进行偏振旋转的色选择偏振旋转元件，通过该色选择偏振旋转元件，对于入射的一方的光学像使偏振统一在特定方向上，对于入射的另一方的光学像使偏振统一在与上述特定方向正交的方向上。

发明效果

根据本发明，能够提供一种投影型影像显示装置，无论装置的设置方式如何，所使用的多个光源均能发挥良好的发光性能。

附图说明

图1是实施例1的投影型影像显示装置的整体结构图。

图2是实施例2的投影型影像显示装置的整体结构图。

图3是实施例3的投影型影像显示装置的整体结构图。

图4A是示意地表示使两组液晶面板错开配置的例子的图。

图4B是示意地表示使两组液晶面板错开配置的另一例的图。

图5A是示意地表示高压水银灯的电弧放电状态的图（光轴水平）。

图5B是示意地表示高压水银灯的电弧放电状态的图（光轴倾斜）。

图6是实施例4的投影型影像显示装置的整体结构图。

图7是实施例5的投影型影像显示装置的整体结构图。

图8是实施例6的投影型影像显示装置的整体结构图。

图9是实施例7的投影型影像显示装置的整体结构图。

图10A是实施例4～7的投影型影像显示装置的外观正视图。

图10B是实施例4～7的投影型影像显示装置的外观正视图。

图11是表示分色镜的反射特性的图。

图12是表示显示图像的色彩再现范围的色度图。

图13是实施例8的投影型影像显示装置的整体结构图。

图14是表示色轮的形状的图。

图15是表示色轮的滤光特性的图。

图16A是实施例9的投影型影像显示装置的整体结构图（俯视图）。

图16B是实施例9的投影型影像显示装置的整体结构图（立体图）。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。其中，各图中对于具有相同功能的元件标注相同的标记。

实施例1

图1是实施例1的投影型影像显示装置的整体结构图。其中，图1中对于配置在各色光的光路中的元件，在标记后添加表示颜色的R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）。此外，为了说明光轴方向等，如图所示地确定X轴、Y轴、Z轴。此时XY面（与纸面平行的面）是将投影型影像显示装置水平设置的情况下的设置面。

本实施例的投影型影像显示装置包括形成光学像的两个照明光学系统1、2，将两个光学像合成的光合成部3，和将合成的光学像放大投影的投影部4。照明光学系统1、2中除了光源之外还包括色分离单元、中继光学系统、作为光学像形成元件的液晶面板、作为色合成单元的色合成棱镜等。此外，作为光合成部3使用合成用偏振分束器（合成用PBS），作为投影部4使用投影透镜。本实施例中，照明光学系统1的光源111的光轴101、照明光学系统2的光源211的光轴201以及投影透镜4的光轴401均配置在同一面（XY面）内。照明光学系统1、2的光源111、211的光轴101、201均在Y方向，投影透镜4的光轴401在X方向。即，光源的光轴101、201的方向均配置成与投影透镜的光轴401的方向正交。

以下，说明各部分的结构。其中，由于两个照明光学系统1、2的结构大部分是通用的，因此以照明光学系统1为中心进行说明。照明光学系统1在功能上分为照明光产生部、色分离部、中继光学系统、光学像形成部、色合成部。

作为照明光产生部，包括由高压水银灯等光源（灯）111和反射器112构成的光源单元110，构成光学积分器的第一、第二阵列透镜121、122，偏振变换元件123，会聚透镜124，以及物镜（fieldlens，向场透镜）125R、125G、125B。作为将来自光源111的照明光分离为R、G、B三色光的色分离部，包括两个分色镜131、132，和改变光路方向的反射镜133。此外，作为中继光学系统，包括中继透镜134、136，和改变光路方向的反射镜135、137。

作为光学像形成部，具备与各色光对应的光学像形成元件——透射型液晶面板150R、150G、150B，在其入射侧具有入射侧偏振片141R、141G、141B，在其出射侧具有出射侧偏振片142R、142G、142B。另外，在R光出射侧偏振片142R和B光出射侧偏振片142B的出射侧，还具有1/2波片143R、143B。在各液晶面板150R、150G、150B的出射侧，具有色合成棱镜160作为色合成部。色合成棱镜160是在4个直角棱镜的界面上大致X字形（交叉状）地形成反射R光的分色膜和反射B光的分色膜所得到的元件（十字分色棱镜）。在色合成棱镜160的出射侧，具备色选择偏振旋转元件170。色选择偏振旋转元件170是对于选定波段的光进行偏振旋转的元件，此处对于R光和B光使偏振方向旋转90°。

说明照明光学系统1的动作。从光源111出射的光被具有旋转抛物面形状的反射面的反射器112反射，变得与光轴101大致平行，从光源单元110出射大致平行的光束。从光源单元110出射的光入射到偏振变换积分器。偏振变换积分器包括由第一阵列透镜121和第二阵列透镜122构成的用于进行均匀照明的光学积分器，和使光的偏振方向统一到规定偏振方向而变换为直线偏振光的偏振分束器阵列——偏振变换元件123。来自第二阵列透镜122的光由偏振变换元件123统一到规定的偏振方向，此处为S偏振（位于与光轴101正交的XZ面内、偏振方向为Z方向的光）。然后，经会聚透镜124入射到色分离部。

色分离部使从照明光产生部出射的大致白色的光色分离为R光、G光、B光，并分别引导至去往对应的液晶面板150R、150G、150B的各光路（R光路、G光路、B光路）。即，被分色镜131反射的B光在反射镜133上反射，通过物镜125B、入射侧偏振片141B，入射到B光用的液晶面板150B（B光路）。此外，透过分色镜131的G光和R光被分色镜132分离为G光和R光。G光在分色镜132上反射，通过物镜125G、入射侧偏振片141G，入射到G光用液晶面板150G（G光路）。R光透过分色镜132，经由中继光学系统后通过物镜125R、入射侧偏振片141R，入射到R光用液晶面板150R（R光路）。中继光学系统中，R光经过中继透镜134、反射镜135，在中继透镜136的附近会聚，向物镜125R发散。各物镜125R、125G、125B使入射光成为与光轴大致平行的光。这样，从光源单元110出射的偏振方向随机的光被分离为各色光并统一到规定偏振方向（此处为S偏振），对各液晶面板均匀地照射。

入射到光学像形成部的入射光，由仅使S偏振通过的入射侧偏振片141R、141G、141B提高偏振度，对各液晶面板150R、150G、150B照射。各液晶面板根据影像信号而相应地进行光强度调制，形成与各色光对应的P偏振的光学像。然后，利用出射侧偏振片142R、142G、142B除去不需要的S偏振成分，提高对比度。进而对于R光和B光，使用1/2波片143R、143B将P偏振的光学像变换为S偏振的光学像。其结果，对于作为色合成部的色合成棱镜160而言，R光和B光的光学像被变换为S偏振入射，G光的光学像保持P偏振入射。这是考虑到了色合成棱镜160的分色膜的分光特性，通过进行使R光和B光为S偏振、使G光为P偏振的所谓SPS合成，能够高效率地进行色合成。

入射到色合成棱镜160的三个入射面中相对的入射面上的R光和B光，在交叉的R光用和B光用的分色膜上分别反射。此外，入射到中央的入射面上的G光从各分色膜透射。这些各色光的光学像被合成，成为彩色光学像从出射面出射。

从色合成棱镜160出射的彩色光学像入射到色选择偏振旋转元件170。该色选择偏振旋转元件170对于彩色光学像中的R光和B光成分使其从S偏振变换为P偏振，对于G光成分使其保持P偏振通过。结果，通过色选择偏振旋转元件170后的彩色光学像的各色成分均统一为P偏振。这样，通过设置色选择偏振旋转元件170，对于之后的合成用偏振分束器3，能够使由照明光学系统1形成的彩色光学像在统一为P偏振的状态下出射。

以上说明了照明光学系统1的结构和动作，照明光学系统2基本是同样的。不同之处在于使照明光产生部的光路和色分离部的光路的位置关系旋转90°配置，因此，在分色镜231上使R光和G光反射，使B光透射。此外，在色合成棱镜260的出射侧，具备色选择偏振旋转元件270，该色选择偏振旋转元件270对于G光使偏振方向旋转90°。

从色合成棱镜260出射的彩色光学像入射到色选择偏振旋转元件270。该色选择偏振旋转元件270对于彩色光学像中的G光使其从P偏振变换为S偏振，对于R光和B光使其保持S偏振通过。结果，通过色选择偏振旋转元件270后的彩色光学像的各色成分均统一为S偏振。这样，通过使用色选择偏振旋转元件270，对于之后的合成用偏振分束器3，能够使由照明光学系统2形成的彩色光学像在统一为S偏振的状态下出射。

合成用偏振分束器3将照明光学系统1和照明光学系统2形成的光学像合成。合成用偏振分束器3具有由两个三角形棱镜贴合并在其界面上形成电介质多层膜的结构。并且，从照明光学系统2出射的S偏振的光学像在界面上反射，从照明光学系统1出射的P偏振的光学像从界面透射。由此，能够将正交地入射的两个光学像合成。这时，从照明光学系统1出射的P偏振中对比度较低的成分（接近S偏振的成分）在界面上反射，从照明光学系统2出射的S偏振中对比度较低的成分（接近P偏振的部分）从界面透射，因此合成的光学像的对比度较高。

从合成用偏振分束器3出射的合成光学像通过由多个单透镜构成的具有变焦功能的投影透镜4在屏幕（未图示）等影像投影面上放大投影。

本实施例的照明光学系统1、2中，均为R光经过中继光学系统，因此其光程变长。而相对的，B光的光程较短，光量（光强度）的损失最小，结果具有提高白色显示的色温的效果。

根据本实施例的结构，无论投影型影像显示装置的设置方式如何，两个光源的光轴总是保持水平。这是因为，在搁置设置和吊顶设置的情况下，图1中投影透镜的光轴401（X方向）和光源的光轴101、201（Y方向）均配置在水平面内。此外，在上投影设置和下投影设置的情况下，投影透镜的光轴401为垂直方向（重力方向），而光源的光轴101、201保持水平方向。进而，在使投影透镜的光轴401为倾斜方向的情况下，光源的光轴101、201仍保持水平方向。这是由于在改变装置的设置方式时，只要以与光源的光轴101、201方向（Y方向）平行的轴为中心旋转即可。

接着，说明使光源的光轴101、201保持水平所带来的效果。图5A和图5B是示意地表示光源所使用的高压水银灯111的电弧放电状态的图。图5A是使灯发射的光的光轴101水平配置的情况，图5B是使光轴101倾斜配置的情况。高压水银灯111在封入了水银的石英玻璃灯管113中设置有电极114，在该电极之间进行电弧放电，使蒸气化的水银与电子碰撞而发光。用标记115表示此时电极间形成的电弧放电的形状。标记116是两个电极114之间的中央线。从灯111出射的光被配置在灯111的左侧的未图示的反射器反射，与光轴101的方向大致平行地向右侧出射。即，光轴101的方向与连接两个电极114的方向一致。

在光轴101水平配置的图5A的情况下，电弧放电115关于两个电极（中央线116）对称地形成。该情况下灯的发光效率最佳，两个电极114的损耗也均匀地进行。

而相对的，在光轴101倾斜配置的图5B的情况下，电弧放电115关于两个电极（中央线116）非对称地形成。这是由于电弧形状向着重力的相反方向延伸而形成。该情况下灯管（石英玻璃）113的一部分被放电部烘烤，灯管的一部分泛白，灯的发光效率降低。此外，两个电极114上的电场集中程度关于电极轴变得非对称，电极损耗不均匀地进行，结果导致灯的寿命缩短。特别是装置的设置方式为上投影设置和下投影设置的情况下，光轴101为大致垂直方向（重力方向），难以进行稳定的发光动作。此外，光轴101倾斜的情况下，在其倾角较小的范围内由于电弧形状的非对称性较小，所以对发光性能的影响是微小的。即，若光轴倾斜的程度是调整装置的设置姿态时所产生的程度，不会成为性能上的问题，因而能够允许。

如上所述，根据本实施例，无论投影型影像显示装置的设置方式如何，两个光源均能够以光轴为水平方向的最佳姿态进行发光动作，光源的发光性能和寿命均为最佳。

通过使用本实施例的投影型影像显示装置，能够实现以下的显示功能。

（1）高分辨率化：通过使两组液晶面板150、250的对应的像素错开规定量配置并使它们交替地显示，能够提高显示影像的分辨率。

图4A是示意地表示使两组液晶面板错开配置的例子的图。例如，准备两组XGA面板（1024×768）作为照明光学系统1的R光液晶面板150R和照明光学系统2的R光液晶面板250R，使它们在纵向、横向上均错开1/2像素配置。对于G光液晶面板150G、250G和B光液晶面板150B、250B也同样处理。然后，使面板150和面板250按每个场来交替地显示。具体而言，在面板150显示时使面板250进行黑显示，面板250显示时使面板150进行黑显示。由此，能够模拟地进行相当于4倍分辨率的QXGA（2048×1536）的显示。此时，若场频率为通常的60Hz，可能存在看到画面闪烁的情况，因此优选以90Hz以上、尽可能以120Hz以上的较高的频率进行场切换，这样画面的闪烁将不再能被识别到。

图4B是示意地表示使两组液晶面板错开配置的另一例的图。该例子中，使液晶面板150R（G，B）与液晶面板250R（G，B）仅在纵向错开1/2像素配置。通过该结构，也能够使纵向的分辨率提高为2倍。

（2）光源的长寿化：通过切换着使用两个照明光学系统1、2，能够选择单光源模式（仅使用一方）、双光源模式（同时使用双方）的动作模式。在单光源模式下，通过按一定期间交替地使用两个光源（使各光源的发光在一定期间停止），与使一个光源连续发光的情况相比具有延长光源的动作寿命的效果。在双光源模式下，从一个光源产生的光量为1/2即可，能够组合使用相对廉价的低亮度的光源，有助于投影型影像显示装置整体的成本降低。

实施例2

图2是实施例2的投影型影像显示装置的整体结构图。实施例2中，对于实施例1（图1）的结构，改变照明光学系统1的色分离部的配置，交换R光和B光的液晶面板150R、150B。并且随之也交换了R光路和B光路，因此在分色镜131上R光反射，在分色镜132上G光反射、B光透射。照明光学系统2等其他结构与实施例1（图1）相同。

根据该结构，照明光学系统1中B光经过中继光学系统，因此光程变长，照明光学系统2中R光经过中继光学系统，因此光程变长。通过将二者组合，具有消除显示影像不均的效果。

实施例3

图3是实施例3的投影型影像显示装置的整体结构图。实施例3中，对于实施例2（图2）的结构，在色合成棱镜160、260与合成用偏振分束器3之间插入了玻璃板180、280。具体而言，在从色合成棱镜160、260到色选择偏振旋转元件170、270的空间中，插入透明玻璃板180、280。

根据该结构，从色合成棱镜160、260到合成用偏振分束器3的光路中的空气界面减少，具有降低传播中的光学像的反射损失的效果。本实施例对于实施例1的结构同样能够适用。

接着，说明不将两个照明光学系统1、2所形成的光学像合成，而是将它们分别从两个投影部放大投影并在屏幕等上合成显示的实施例。

实施例4

图6是实施例4的投影型影像显示装置的整体结构图。本实施例的投影型影像显示装置包括形成光学像的两个照明光学系统1、2和将两个光学像分别放大投影的两个投影部（投影透镜）41、42，去除了上述实施例1～3中的合成用偏振分束器（光合成部）3。各照明光学系统的光源单元110、210的光轴，与上述实施例1～3同样地，均与投影方向位于同一面内且配置在与投影方向正交的方向上。两个照明光学系统1、2和两个投影部41、42载置在支承台6上，各投影部41、42能够通过垂直移动机构51V、52V和水平移动机构51H、52H，在垂直方向（与纸面垂直的方向）和水平方向（纸面中的上下方向）上移动。由此，能够对各投影部41、42所投影的图像的显示位置彼此独立地、或联动地进行调整（粗调、微调）。支承台6例如使用Al、Mg压铸材料等刚性体制成以抑制蠕动变形，保持照明光学系统1、2的色合成棱镜160、260和垂直移动机构51V、52V、水平移动机构51H、52H的位置精度，防止显示图像在画面上移动。

本实施例中通过使用两个照明光学系统1、2，实现以下功能。

（1）对两个照明光学系统1、2输入同一图像信号，从投影部41、42投影同一图像，能够使显示图像的亮度增大为2倍。由此，与由单一的照明光学系统构成的情况相比，通过使用两组廉价的光学系统（光源和液晶面板），能够用低成本实现高亮度图像（例如10000流明以上）。

（2）调整两组投影部41、42的投影位置，使显示的两个图像的对应的像素位置错开规定量显示。其相当于上述图4A、图4B所示使像素位置错开1/2像素配置。然后，通过对两个照明光学系统1、2交替地输入每个场的图像信号，能够使显示图像的分辨率模拟地提高至2倍。

实施例5

图7是实施例5的投影型影像显示装置的整体结构图。本实施例中也与实施例4（图6）同样地具备两个照明光学系统1、2和两个投影部41、42，不同的是，在两个照明光学系统1、2中形成偏振特性不同的光学像，分别从投影部41、42投影。关于使各投影部41、42移动的垂直移动机构51V、52V和水平移动机构51H、52H以及支承台6，与实施例4（图6）相同。

本实施例的照明光学系统1、2中，分别形成不同的光学像。在照明光学系统1中，与上述实施例1～3同样地将R、G、B光的光学像用色合成棱镜160进行色合成，对于R、B光成分用色选择偏振旋转元件170从S偏振变换为P偏振，从投影部41投影使所有色成分统一为P偏振的光学像。另一方面，在照明光学系统2中，将R、G、B光的光学像用色合成棱镜260进行颜色合成后，利用色选择偏振旋转元件270使G光成分从P偏振变换为S偏振，由此从投影部42投影使所有色成分统一为S偏振的光学像。

根据本实施例，能够在显示画面上将P偏振的光学像和S偏振的光学像重叠显示为立体图像（3D图像）。观众通过使用偏振眼镜——例如按照左眼观看P偏振的图像、右眼观看S偏振的图像的方式进行选择，能够观赏真实3D图像。此外，通过在投影部（投影透镜）的屏幕侧端部设置用于调整偏振方向的光学元件（未图示），能够提高偏振度获得良好的影像。

实施例6

图8是实施例6的投影型影像显示装置的整体结构图。本实施例中也与实施例4（图6）同样地具备两个照明光学系统1、2和两个投影部41、42，不同的是，在两个照明光学系统1、2中形成不同色成分的光学像，从投影部41、42投影。关于使各投影部41、42移动的垂直移动机构51V、52V和水平移动机构51H、52H以及支承台6，与实施例4（图6）相同。

在照明光学系统1中，与上述实施例1～3同样地将R、G、B光的光学像用色合成棱镜160进行色合成并从投影部41投影。相对地，在照明光学系统2中，将黄（Y）和青（C）光的光学像用色合成棱镜260进行色合成并从投影部42投影。因此，照明光学系统2中，使用了Y光用的液晶面板250Y和C光用的液晶面板250C这两片液晶面板，为了驱动这些液晶面板250Y、250C，从影像信号将Y、C信号分离供给。此外在照明光的色分离部中，使用使Y光反射而使其以外的成分透射的分色镜231Y（DM-Y）。反射镜235是通常的反射镜，但如果使用使C光反射的分色镜235C（DM-C）则能够提高C光的色纯度。图11表示这些分色镜DM-Y、DM-C的反射特性。液晶面板250Y、250C形成的Y、C光的光学像由色合成棱镜260进行色合成，从投影部42投影。

其结果，从投影部41投影基于R、G、B光的光学像，从投影部42投影基于Y、C光的光学像，通过将它们合成显示，提高了显示图像的色彩再现性。图12是表示显示图像的色彩再现范围的色度图。通过对通常的投影仪中基于R、G、B色而能够实现的色彩再现区域（实线）追加Y、C色，能够扩大色彩再现区域（虚线）。由此，能够接近NTSC规格的色彩再现区域（点划线）。

实施例7

图9是实施例7的投影型影像显示装置的整体结构图。本实施例中也与实施例6（图8）同样地，在两个照明光学系统1、2中形成不同色成分的光学像，从投影部41、42投影。在照明光学系统1中，将R、G、B的光学像用色合成棱镜160进行色合成并从投影部41投影。相对地，在照明光学系统2中，将品红（M）和绿（G）光两种颜色的光学像用色合成棱镜260进行色合成并从投影部42投影。因此在照明光学系统2中，使用了M光用的液晶面板250M和G光用的液晶面板250G这两片液晶面板，为了驱动液晶面板250M、250G，从影像信号将M、G信号分离供给。此外在照明光的色分离部中，使用使M光反射而使其以外的成分透射的分色镜231M（DM-M）。图11表示了其使用的分色镜DM-M的反射特性。液晶面板250M、250G形成的M、G光的光学像由色合成棱镜260进行色合成并从投影部42投影。

其结果，从投影部41投影基于R、G、B光的光学像，从投影部42投影基于M、G光的光学像，通过将它们合成显示，提高了显示图像的色彩再现性。与图12所示的显示图像的色彩再现范围相比，由于追加M色，能够扩大色彩再现区域。此外，通过追加G光，能够使容易降低的G光的亮度恢复。

进而，本实施例在照明光学系统2中使用两色光而去除了不需要的中继光学系统（对于色合成棱镜260从与M光相反的一侧入射的光学系统），使得分色镜231M所分离的M光、G光以大致相等的光程照射各液晶面板250M、250G。由此，缩小了照明光学系统2的尺寸，并且能够使两个投影部41、42相互接近配置。同时，将垂直移动机构51V、52V配置在外侧，将水平移动机构51H、52H配置在内侧。此外本实施例中由于两个投影透镜接近配置，能够使投影透镜周围结构紧凑，且能够缩小投影透镜的成像圈。

图10A和图10B是实施例4～7的投影型影像显示装置的外观正视图。两个投影透镜410、420横向配置在一条线上。图10A中，在各投影透镜410、420的前面设置使投影光出射的开口部44，并且为了防止两个投影透镜410、420之间漏光，设置有遮光部43。该遮光部43同时具有防尘作用。进而，图10B中对于各投影透镜410、420用一体型透镜盖40进行覆盖。该一体型透镜盖具有防漏光作用和防尘作用。

进而，如上所述进行3D显示的情况下，还能够通过在各个投影透镜410、420处最接近屏幕的位置配置用于调整偏振方向的光学元件（未图示），来提高偏振度，获得良好的3D影像。

上述各实施例1～7中使用了透射型的液晶面板作为光学像形成元件，但本发明不限于此。也能够使用反射型的液晶面板或数字微反射镜装置（DMD）（美国德州仪器公司的注册商标）作为光学像形成元件。

实施例8

图13表示实施例8的投影型影像显示装置的整体结构图。本实施例中采用数字光处理（DLP）方式——使用排列多个微反射镜的数字微反射镜装置（DMD）作为光学像形成元件。通过使用DMD作为影像显示元件，能够实现显示速度的高速化和光学部件的简化。

本实施例中，也与实施例4（图6）同样地具备形成光学像的两个照明光学系统1、2和将两个光学像分别放大投影的两个投影部（投影透镜）41、42。下面说明各照明光学系统的结构。

从各光源单元110、210出射的光，经过会聚透镜510、610入射到光通道520、620。光通道520、620是棱柱状的光学玻璃，入射的光束通过多重反射被分割为部分光束并彼此叠加，使出射面上的照度均一化。色轮（CW）530、630是按R/G/B的各滤光区域分割构成的旋转圆板。来自光通道520、620的光束通过色轮530、630，例如被分离为R/G/B各色光，变换为与色轮530、630的旋转同步地按时间顺序依次切换颜色的场序彩色照明光（field-sequancalcolorillumination）。

透过色轮530、630的光束经过中继透镜540、640、反射镜541、641等，在TIR（TotalInternalReflection，全内反射）棱镜550、650上反射，入射到作为反射型影像显示元件的DMD560、660。DMD560、660在反射面内排列有数十万个～数百万个微反射镜，对于每一个微反射镜，根据输入影像信号相应地高速ON/OFF，从而使之倾斜规定的角度（例如10度）。通过对该DMD照射场序彩色照明光，形成去往投影方向的光学像。这时，使照明光的颜色与RGB影像信号同步，成为按场序彩色光学像。形成的光学像透过TIR棱镜550、650，入射到投影部（投影透镜）41、42，朝向屏幕放大投影。

本实施例中，各照明光学系统1、2的光源单元110、210也彼此相对，它们的光轴101、201均与投影方向401、402位于大致同一面内且配置在与投影方向大致正交的方向上。其中，本实施例的情况下，入射到TIR棱镜550、650的照明光向Z轴方向倾斜，因此光轴101和201在Z轴方向上略微具有高低差，但是可以认为基本上是同一面内。此外，通过使用两个照明光学系统1、2，具有（1）使显示图像的亮度增大为2倍（投影同一图像的情况）、（2）使显示图像的分辨率模拟地提高为2倍（使两个图像错开1/2像素地投影的情况）等效果。

图14是表示色轮530、630的形状的图。色轮被分割为具有R/G/B和W（白色，所有颜色通过）等各种滤光特性的多个区域（分段），使其按规定的速度旋转，使来自光源的白色光成为依次切换为R/G/B和W光的照明光。光束700照射到各分段的边界部时，存在光束700跨两个分段的期间（spoketime701）。该期间701中照明光成为两种颜色混合的光，因此需要使发送到作为影像显示元件的DMD560、660的影像信号为OFF。

图15是表示色轮530、630的滤光特性的图。其表示了对于R/G/B的透射率特性，CW1（用实线表示）是使各颜色的透射带宽较宽的情况，在增大显示亮度的方面是有利的。另一方面，CW2（用虚线表示）是使各颜色的透射带宽较窄的情况，在提高色纯度的方面是有利的。

本实施例中具备两个色轮530、630，能够使它们彼此具有不同的滤光特性。例如，通过使色轮530具有带宽较宽的CW1的特性，使色轮630具有带宽较窄的CW2的特性，能够同时满足显示画面的亮度和色纯度。

此处表示了通过色轮530、630分离为R/G/B三色光的情况，而除了R/G/B以外也可以使用分离为黄（Y）、青（C）、品红（M）等各色光的滤光片。

实施例9

图16A和图16B是实施例9的投影型影像显示装置的整体结构图，图16A表示其俯视图，图16B表示从投影侧观察的立体图。

本实施例是在实施例8（图13）的各照明光学系统1、2中，分别具有两个光源单元的结构（共计四个光源单元）。即，在照明光学系统1中，将两个光源单元110A、110B相对配置，使从它们出射的光经过会聚透镜510A、510B在反射镜511A、511B上反射，入射到共用的光通道520。照明光学系统2同样地将两个光源系统210A、210B相对配置，使从它们出射的光经过会聚透镜610A、610B在反射镜611A、611B上反射，入射到共用的光通道620。

来自光通道520、620的光束通过旋转的色轮530、630，成为色彩依次切换的场序彩色照明光。透过色轮530、630的光束经过中继透镜540、640、反射镜541、542、641、642等，在TIR棱镜550、650上反射，入射到作为反射型影像显示元件的DMD560、660。经DMD560、660形成的光学像，透过TIR棱镜550、650，通过投影部（投影透镜）41、42向屏幕放大投影。

本实施例中，照明光学系统1、2的各光源单元110A、110B、210A、210B的光轴101A、101B、201A、201B也均与投影方向401、402位于大致同一面内且配置在与投影方向大致正交的方向上。其中，本实施例的情况下，由于使反射镜511A、511B、611A、611B立体地配置，光轴101A与101B、201A与201B在Z轴方向上略微具有高低差，但是可以认为基本上是同一面内。

本实施例中具有四个光源单元，具有光源的长寿化（交替地使用的情况）、或通过低亮度光源的组合带来的成本降低（同时使用的情况）的效果。

进而，本实施例中，光通道520、620的光轴与投影方向401、402大致平行地配置。关于这一点，上述实施例8（图13）中，光通道520、620的光轴与投影方向401、402正交。因此，两个光源单元110、210之间的距离增大，不得不扩大装置的Y方向的宽度。而通过本实施例的结构，能够抑制装置向Y方向扩大，成为在X、Y方向上均衡的外形。

本发明不限于上述各实施例的结构，也包括将各实施例适当组合的结构。上述各实施例中，说明了搭载有两个照明光学系统1、2的投影型影像显示装置。进而，本发明也能够应用于对两个以上的照明光学系统组合搭载的投影型影像显示装置。该情况下，各照明光学系统的光源的光轴，也均与投影方向位于同一面内，且配置在与投影方向正交的方向上。

附图标记说明

1、2：照明光学系统，3：合成用偏振分束器（光合成部），4、41（410）、42（420）：投影部（投影透镜），43：遮光部，44：开口部，51V、52V：垂直移动机构，51H、52H：水平移动机构，6：支承台，101、201：光轴，110、210：光源单元，111、211：光源（灯），131、132、231、232：分色镜，141：入射侧偏振片，142：出射侧偏振片，143：1/2波片，150、250：液晶面板，160、260：色合成棱镜，170、270：色选择偏振旋转元件，180、280：玻璃板，401、402：投影透镜的光轴，520、620：光通道，530、630：色轮，550、650：TIR棱镜，560、660：影像显示元件（DMD）。

Claims

1.一种投影型影像显示装置，将由多个照明光学系统形成的光学像从投影透镜投影，其特征在于：

所述多个照明光学系统各自包括由放电灯产生照明光的光源，使产生的照明光分离为R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)三色光的色分离部，照射该各色光而形成光学像的3片液晶面板，和将该各色光的光学像合成的色合成部，

所述各光源的光轴和所述投影透镜的光轴均配置在同一面内，且所述各光源的光轴均配置成与所述投影透镜的光轴大致正交，

在所述多个照明光学系统中的两个照明光学系统中，从各光源产生的照明光的光路与各色分离部所分离的三色光的光路的位置关系被配置成旋转90°。

2.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于，包括：

用于将由所述多个照明光学系统形成的光学像合成的合成用偏振分束器，和将由该合成用偏振分束器合成的光学像投影的一个所述投影透镜，

在所述合成用偏振分束器的两个入射面上，设置有对选定波段的光进行偏振旋转的色选择偏振旋转元件，

通过该色选择偏振旋转元件，对于入射的一方的光学像使偏振统一在特定方向上，对于入射的另一方的光学像使偏振统一在与所述特定方向正交的方向上。

3.如权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

所述各照明光学系统中设置有中继光学系统，在该中继光学系统中使所述色分离部所分离的三色光中光程比其他色光长的色光通过，

所述所有的照明光学系统中，使R光在所述中继光学系统中通过。

4.如权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

所述多个照明光学系统包括使R光通过的中继光学系统和使B光通过的中继光学系统。

5.如权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

在所述色合成部与所述色选择偏振旋转元件之间的空间中插入有玻璃板。

6.如权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

在所述合成用偏振分束器的两个入射面上设置的所述两个色选择偏振旋转元件以位置关系旋转90°的方式配置。

7.一种投影型影像显示装置，将由多个照明光学系统形成的光学像分别从多个投影透镜投影，其特征在于，包括：

载置所述多个投影透镜的由刚性体构成的支承台；和

使该多个投影透镜的位置独立地移动的移动机构，

利用该移动机构调整从所述多个投影透镜投影的多个光学像的显示位置，

所述各光源的光轴和所述投影透镜的光轴均配置在同一面内，且所述各光源的光轴均配置成与所述投影透镜的光轴大致正交，所述多个光源中的两个光源被配置成隔着所述投影透镜且出射方向彼此相对。

8.如权利要求7所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

在所述多个照明光学系统的出射侧，设置有对选定波段的光进行偏振旋转的色选择偏振旋转元件，

通过该色选择偏振旋转元件，从所述多个投影透镜投影的多个光学像中，对于一方的光学像使偏振统一在特定方向上，对于另一方的光学像使偏振统一在与所述特定方向正交的方向上。

9.一种投影型影像显示装置，将由两个照明光学系统形成的光学像从投影透镜投影，其特征在于：

第一照明光学系统包括由放电灯产生照明光的光源，使产生的照明光分离为R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)三色光的色分离部，照射该各色光而形成光学像的3片液晶面板，和将该各色光的光学像合成的色合成部，

第二照明光学系统包括由放电灯产生照明光的光源，使产生的照明光分离为Y(黄色)、C(青色)两色光的色分离部，照射该各色光而形成光学像的两片液晶面板，和将该各色光的光学像合成的色合成部，

所述各光源的光轴和所述投影透镜的光轴均配置在同一面内，且所述各光源的光轴均配置成与所述投影透镜的光轴大致正交。

10.如权利要求9所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

所述第二照明光学系统中，所述色分离部所分离的两色光经大致相等的光程照射所述各液晶面板。

11.一种投影型影像显示装置，将由两个照明光学系统形成的光学像从投影透镜投影，其特征在于：

第二照明光学系统包括由放电灯产生照明光的光源，使产生的照明光分离为M(品红)、G(绿色)两色光的色分离部，照射该各色光而形成光学像的两片液晶面板，和将该各色光的光学像合成的色合成部，

12.如权利要求11所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

13.一种投影型影像显示装置，将由多个照明光学系统形成的光学像从投影透镜投影，其特征在于：

所述各光源的光轴和所述投影透镜的光轴均配置在同一面内，且所述各光源的光轴均配置成与所述投影透镜的光轴大致正交，所述多个光源中的两个光源被配置成隔着所述投影透镜且出射方向彼此相对，

至少在与一方的照明光学系统对应的色合成部的与所述投影透镜相对的面上设置有色选择性偏振旋转元件，使所述三色光中至少一色光的偏振方向与其他色光的偏振方向一致，

在与另一方的照明光学系统对应的色合成部的与所述投影透镜相对的面上设置有色选择性偏振旋转元件，使所述三色光中至少一色光的偏振方向与其他色光的偏振方向一致，该偏振方向与在所述一方的照明光学系统中一致的偏振方向不同，

所述多个照明光学系统被收纳在同一壳体内。

14.如权利要求13所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

包括将由所述多个照明光学系统形成的光学像分别投影的多个所述投影透镜，

该投影透镜中，沿着该投影透镜的光轴配置有多个单透镜和具有调整偏振方向的作用的光学元件。

15.如权利要求13所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

该投影透镜由多个单透镜和具有调整偏振方向的作用的光学元件构成，该光学元件配置在最接近影像投影面的所述单透镜的影像投影面一侧。

16.一种投影型影像显示装置，将由多个照明光学系统形成的光学像从投影透镜投影，其特征在于：

17.一种投影型影像显示装置，将由多个照明光学系统形成的光学像分别从多个投影透镜投影，其特征在于：

所述多个照明光学系统各自包括：由放电灯产生照明光的光源；使产生的照明光的照度均匀化的光通道；将照明光变换为多色的场序彩色照明光的色轮；和在面内排列有多个微反射镜，根据输入影像信号使各微反射镜ON/OFF，从而从所述场序彩色照明光形成场序彩色光学像的反射型影像显示元件，

18.如权利要求17所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

所述多个照明光学系统各自具有彼此相对的多个光源作为所述光源，将该多个光源产生的照明光导向共用的所述光通道，

该光通道的光轴配置成与所述投影透镜的光轴大致平行。

19.如权利要求17或18所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

所述多个照明光学系统的各色轮具有使多色的各色光透射的滤光特性，各色轮中各色光的透射带宽的大小设定为彼此不同。