CN103676423A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种投影装置，包括颜色合成部件、极化转换部件、以及投影透镜。颜色合成部件配置为组合红光、绿光以及蓝光的三原色光并且发射组合光。极化转换部件包括：具有慢轴的第一极化转换构件，该慢轴的角度不同于0°、90°、180°、以及270°的角度，以及具有慢轴的第二极化转换构件，该慢轴的角度与第一极化转换构件的慢轴的角度相反180°。投影透镜配置为发射从所述极化转换部件输出的光。

Description

投影装置

技术领域

本发明涉及一种执行视频显示的投影装置。

背景技术

最近，开发出了一种采用3D（三维）有源快门技术的LCD（液晶显示器）投影仪。有源快门技术属于一种使用其创建深度感的视频显示技术。使用这样的有源快门技术，可以利用视差实现立体观看，该视差通过交替地显示左眼画面和右眼画面、并且与画面的切换同步、交替地遮挡3D眼镜的右和左眼视图所创建。

此处，问题在于，与投影2D（二维）图像的投影仪相比，以上所描述的这样的投影3D图像的投影仪难以进行质量控制。其原因在于，就屏幕上反射之后的偏振光而言，3D眼镜仅透射沿特定方向极化的分量，这一偏振状态很大程度地影响了3D图像的质量，即，导致颜色不均匀以及亮度降低。

当观看作为2D图像所显示的图像时，不使用3D眼镜。因此，屏幕上反射之后的光的偏振状态不影响图像质量，因为光均匀地进入了观看者的眼睛，而无论偏振状态任何。另一方面，在采用3D有源快门技术的LCD投影仪等中，一个要考虑的重要因素是，光到达3D眼镜之前光的偏振状态。

日本专利申请公开2007-304607提出了一种投影显示装置，其能够在RGB（红、绿、以及蓝）的每一种颜色之间均衡水平方向的光量与垂直方向的光量的比率。

发明内容

然而，对于显示3D图像的相关技术的投影仪，在将来自其中的投影光反射到屏幕上之后，在其到达3D眼镜之前，对所述光不执行提高3D图像的质量的相应的极化转换处理。于是，存在这样一个问题：当不倾斜3D眼镜时，会察觉3D图像中颜色的不均匀。而且，还存在着另外一个问题：当倾斜3D眼镜时，不仅会察觉3D图像中颜色的不均匀，并且还会察觉亮度的降低。

另外，即使在使用称为“短焦距投影仪”的投影仪的情况下，即在其中至屏幕的投影距离很短、并且使用了不同于具有反射特性的“漫射”屏幕的屏幕，也会出现颜色不均匀和亮度降低的现象。漫射屏幕指的是一种均匀地漫射，并且在无偏差的情况下反射进入光的屏幕。除漫射屏幕之外的屏幕的例子包括可维持投影光的极化特性的银幕和白板。

在非常接近屏幕的位置使用短焦距投影仪。在许多情况下，把短焦距投影仪设置在高度几乎等于屏幕下方高度的桌子上，或者设置在高度几乎等于屏幕上方高度，同时将其悬挂于天花板。当按这样的模式从短焦距投影仪向屏幕进行投影时，投影光沿某一倾斜方向进入屏幕的表面。在这样的情况下，在非漫射屏幕中，在S-偏振光和P-偏振光之间反射率不同。而且，在屏幕下方和上方附近，其中反射率也存在很大偏差。观看者把屏幕表面上偏振状态的这样的偏差视为颜色不均匀。

为了解决这样的问题，考虑了这样一种方法：在颜色合成部件和投影透镜之间或者在投影透镜的光发射侧设置极化转换部件，其中，颜色合成部件根据三原色光产生组合光。极化转换部件由具有一个光轴（也称为光学轴）的单轴晶体形成。当极化转换部件由单轴晶体、单轴有机材料、或者把相位相对预先确定的波长移位п的波长选择半波板形成时，把颜色合成部件中所生成的三原色光的偏振状态转换为沿所有方向均匀的非偏振状态。

于是，也把穿过投影透镜从极化转换部件发射到屏幕的光的偏振状态转换为非偏振状态。因此，能够完全消除3D眼镜不倾斜时3D图像的颜色的不均匀以及3D眼镜倾斜时3D图像的亮度的降低。同样，还可以消除使用短焦距投影仪和非漫射屏幕所导致的颜色的不均匀。

然而，在其中极化转换部件由单轴晶体或者单轴有机材料形成的情况下，导致投影于屏幕上的图像看上去重影的现象，从而降低了分辨率。其原因在于，从颜色合成部件或者投影透镜发射的光穿过极化转换部件，并且被分隔为普通射线和异常射线。另外，在其中极化转换部件由单轴有机材料或者波长选择半波板形成的情况下，由于这些有机材料的特性，把波前像差添加于光的波前。于是，投影于屏幕上的图像看上去模糊。

鉴于上述情况，发明了本发明，从而可望在不降低2D图像和3D图像的分辨率的情况下提高2D图像和3D图像的质量。

根据本发明的一个实施例，提供了一种投影装置，包括颜色合成部件、极化转换部件、以及投影透镜。颜色合成部件配置为组合红光、绿光以及蓝光的三原色光并且发射组合光。极化转换部件包括：具有慢轴的第一极化转换构件，该慢轴的角度不同于0°、90°、180°、以及270°的角度，以及具有慢轴的第二极化转换构件，该慢轴的角度与第一极化转换构件的慢轴的角度相反180°。投影透镜配置为发射从所述极化转换部件输出的光。

使用这一配置，极化转换部件的第一极化转换构件把从颜色合成部件发射的组合光中每一种颜色的光的波长的偏振光转换为针对每一波长的不同的偏振光。另外，还穿过第二极化转换构件把穿过第一极化转换构件分隔为两束光的光再次集成为一束光。于是，能够在不降低将投影于屏幕等上的2D图像和3D图像的分辨率的情况下消除3D图像和2D图像的颜色的不均匀和亮度的降低。

根据本发明，能够明显提高2D图像和3D图像的质量。

通过以下对本发明的最佳模式实施例的详细描述，如附图中所说明的，本发明这些以及其它目的、特性以及优点将会变得更加明显。

附图说明

图1为描述了根据本发明一个实施例的投影装置的一个示意性示范配置的透视图；

图2A和2B解释性地描述了根据本发明所述实施例的相对颜色合成棱镜的极化转换部件的一个排列实例，图2A为侧视图，图2B为顶视图；

图3A和3B解释性地描述了根据本发明所述实施例的第一极化转换构件的慢轴的一个设置实例，图3A描述了其中进入第一极化转换构件的光的振荡方向为垂直方向的情况，图3B描述了其中进入第一极化转换构件的光的振荡方向为水平直方向的情况；

图4A和4B分别为描述了其中把由单轴晶体形成的极化转换构件设置在颜色合成棱镜光发射侧的情况下的一个示意性示范配置的透视图，图4A描述了一个示范配置，图4B描述了一个从投影装置投影于屏幕上的图像；

图5A和5B分别为描述了根据本发明所述实施例的投影装置的一个示意性示范配置的透视图，图5A描述了一个示范配置，图5B描述了一个从投影装置投影于屏幕上的图像；

图6描述了改变光的偏振状态的因素；

图7描述了经由3D眼镜所察觉的颜色的不均匀；

图8为描述了经由3D眼镜所察觉的颜色的不均匀的另一个图；

图9描述了根据本发明所述实施例的透射LCD（液晶显示器）投影仪的光单元的一个示范配置；

图10描述了根据本发明所述实施例的反射LCD投影仪的光单元的一个示范配置；

图11A、11B、以及11C解释性地描述了单轴晶体的特性，图11A描述了其中慢轴具有相对流入偏振光的振幅方向45°角度的情况，图11B描述了其中慢轴具有相对流入偏振光的振幅方向0°或者90°角度的情况，图11C描述了其中慢轴具有除相对流入偏振光的振幅方向0°、45°、以及90°之外的角度的情况；

图12根据单轴晶体的相位差描述了光的偏振状态；

图13描述了根据本发明所述实施例的排列图形1的投影装置的一个示范配置；

图14描述了根据本发明所述实施例的排列图形2的投影装置的另一个示范配置；

图15描述了根据本发明所述实施例的排列图形3的投影装置的另一个示范配置；

图16描述了根据本发明所述实施例的排列图形4的投影装置的另一个示范配置；

图17描述了根据本发明所述实施例的极化转换构件的安装模式1中一个示范安装模式；

图18描述了根据本发明所述实施例的极化转换构件的安装模式2的另一个示范安装模式；

图19描述了根据本发明所述实施例的极化转换构件的安装模式3的另一个示范安装模式；

图20A和20B为分别描述了投影装置投影的原理图，图20A描述了相关技术中投影装置投影的原理，图20B描述了根据本发明所述实施例的投影装置投影的原理；

图21为描述了根据本发明的一个修改实例的投影装置的一个示范配置的透视图；以及

图22为描述了根据本发明的另一个修改实例的投影装置的一个示范配置的透视图。

具体实施方式

以下，将参照附图、按以下次序描述根据本发明一个实施例的投影装置的一个实例。应该加以注意的是，本发明并不局限于以下将加以描述的实例。

1.投影装置的示意性示范配置

2.本发明所解决的问题

3.投影装置的应用实例

4.投影装置的光学构件的示范排列图形

5.投影装置中极化转换部件的示范安装模式

6.相关技术和本发明之间的差别

7.各种修改的实施例

（1.投影装置的示意性示范配置）

图1描述了投影装置的一个示意性示范配置。投影装置（投影仪）1包括颜色合成部件10、极化转换部件20、以及投影透镜30。

颜色合成部件10把R（红）、G（绿）、以及B（蓝）3种主颜色的颜色光加以组合，并且发射所产生的组合光。把极化转换部件20设置在颜色合成部件10的光发射侧，并且把组合光中每一种颜色的光的偏振状态转换为沿所有方向均匀的非偏振状态。投影透镜30把从极化转换部件20输出的光发射在屏幕上。

如图2A和2B中所示，极化转换部件20由第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2形成，第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2任何之一由为具有一个光轴的晶体的单轴晶体形成。图2A和2B解释性地描述了一个其中把第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2安装在为颜色合成部件10的构成元件的颜色合成棱镜11的状态。图2A为侧视图，图2B为顶视图。在图2A和2B中，由z轴表示光传播的轴、由x轴表示水平方向、以及由y轴表示垂直方向。

如图2A和2B中所示，把第一极化转换构件20-1设置在颜色合成棱镜11的光发射侧，把第二极化转换构件20-2设置在第一极化转换构件20-1的光发射侧。第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2沿水平（x）方向和沿垂直（y）方向具有与颜色合成棱镜11基本相同的长度，并且具有0.5mm的厚度（沿z方向的长度）。

单轴晶体具有这样的特性：折射率对其振荡方向与单轴晶体本身的慢轴相同的流入光具有较大的影响，对其振荡方向与单轴晶体本身的慢轴不同的流入光具有较小的影响。因此，在其中流入偏振光沿相对慢轴位移了45°角度的方向振荡（旋转）的情况下，流出偏振光处于非偏振状态。

作为第一极化转换构件20-1，使用一个其慢轴相对从颜色合成棱镜11发射的组合光的一个极化分量的振荡方向倾斜了45°角度的构件，可以把从第一极化转换构件20-1输出的光的偏振状态设置为非偏振状态。在其中从颜色合成棱镜11发射相对入射表面垂直振荡的S-偏振光或者相对入射表面水平振荡的P-偏振光的情况下，可以按45°、135°、225°、或者315°设置第一极化转换构件20-1的慢轴。

图3A为描述了其中S-偏振光进入由单轴晶体形成的第一极化转换构件20-1的情况的一个实例的透视图。图3B为描述了其中P-偏振光进入第一极化转换构件20-1的情况的一个实例的透视图。按45°、135°、225°、或者315°设置第一极化转换构件20-1的慢轴，以能够把慢轴20-1a的倾斜度设置为相对作为P-偏振光的振荡方向的垂直方向以及作为S-偏振光的振荡方向的水平方向45°的角度。

然而，如以上所描述的，当把由单轴晶体形成的第一极化转换构件20-1设置在颜色合成棱镜11的光发射侧时，由于双折射，把已经穿过第一极化转换构件20-1的光分隔为普通射线和异常射线。图4A解释性地描述了其中把具有135°的慢轴20-1a的第一极化转换构件20-1设置在颜色合成棱镜11的光发射侧的一个实例。图4B解释性地描述了一个其中把经由穿过第一极化转换构件20-1，并且已经从投影透镜30输出的光（参照图1）发射于屏幕7的状态。

由于把已经穿过第一极化转换构件20-1的光分隔为普通射线和异常射线，所以投影在屏幕7上的图像重影，如图4B中两个具有不同倾斜度的十字图形所示。换句话说，引发了低分辨率的问题。为了解决这一问题，在根据本发明所述实施例的投影装置1中，把另一个第二极化转换构件20-2重叠在由单轴晶体形成的第一极化转换构件20-1的光发射侧上。

图5A为描述了一个其中把第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2互相重叠在颜色合成棱镜11的光发射侧的实例。第二极化转换构件20-2也由单轴晶体形成，但把其慢轴设置于相对第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a相差180°相对的方向。把第二极化转换构件20-2设置在第一极化转换构件20-1的光发射侧，因此，通过穿过第二极化转换构件20-2，把第一极化转换构件20-1中分隔为普通射线和异常射线两种射线的光再次集成为一束光。即，把异常射线重叠在普通射线上。于是，能够在不重影或者不模糊的情况下清楚地看到投影于屏幕7上的图像，如图5B中两个具有不同倾斜度的两个十字图形所示的。

因此，投影装置1包括颜色合成部件10、极化转换部件20、以及投影透镜30。把极化转换部件20配置为能够把从颜色合成部件10所发射的每一种光的偏振状态转换为沿所有方向均匀的非偏振状态，而且未降低分辨率。于是，使从屏幕7辐射于屏幕7的光处于非偏振状态，并且具有高分辨率。

使用这一配置，反射在屏幕7上、然后进入3D眼镜2的光（参见图6）也处于沿所有方向均匀的非偏振状态。因此，能够完全消除不倾斜3D眼镜2时3D图像的颜色的不均匀以及倾斜3D眼镜2时3D图像的颜色的不均匀和亮度的降低。另外，即使在其中投影角度主要随屏幕7的位置的不同而不同的状态下使用投影装置的情况下，由于从投影装置1输出的光处于非偏振状态，使用因屏幕7上的偏振光的反射偏差所导致的颜色的不均匀消失。另外，不会出现投影在屏幕7上的图像重影或者模糊的现象，于是，保持了高分辨率。换句话说，能够显著提高2D图像和3D图像的质量。

（2.本发明所解决的问题）

以下所详细描述的为本发明所解决的问题。图6描述了在其中把本发明所述实施例应用于3D图像的情况下改变光的偏振状态的因素。在投影装置（投影仪）50中，来自投影透镜51的光（投影光）反射在屏幕7上，然后到达3D眼镜2。进入3D眼镜2的光的偏振状态主要受以下3个因素的影响。

（1）投影仪50中所产生的非均匀极化

在投影仪50中，特别是在从颜色合成棱镜52到投影透镜51的部分中，会产生非均匀极化。特别是投影透镜51会导致非均匀极化，甚至是在投影透镜51由玻璃透镜或者塑料透镜形成的情况下。当投影透镜51为玻璃透镜时，因玻璃透镜的材料、形状、AR（抗反射）涂层等，导致非均匀极化。当投影透镜51为塑料透镜时，因塑料透镜的材料、形状、AR涂层、模塑条件等，导致非均匀极化。特别是在塑料透镜的情况下，非均匀极化程度更加显著。然而，由于其不菲的价格，在许多情况下，把非球面塑料透镜用作形成投影透镜51的透镜。例如，用非球面透镜取代两或两个以上的球面透镜以及把塑料透镜用作加以取代的非球面透镜，则可以降低投影透镜51的制造成本。因此，存在着许多其中把一或多个非球面塑料透镜用作投影透镜51的情况。

（2）屏幕7的反射/极化特性

特别是当屏幕7为银幕时，以上所描述的投影仪50中的因素（1）所导致的非均匀极化直接影响3D图像的质量。其原因在于，银幕具有反射投影光，同时维持光的偏振状态的特性。而且，如果屏幕具有取决于屏幕的图像中位置的极化特性偏差，则以下的因素（3）直接影响偏振状态。

（3）观看者的3D眼镜2的倾斜角度

对于正常使用状态下的3D眼镜2，当观看者倾斜其头时，3D眼镜2相对于偏振光透射轴2a的倾斜角度2b约为±25°。当观看者倾斜其头并且3D眼镜2的倾斜角度2b达到大约±25°时，也改变了3D眼镜2的偏振光透射方向。因此，也明显改进了3D图像的质量。

由于上述偏振状态改变因素（1）～（3），改变了进入3D眼镜2的光的偏振状态。因此，先前出现了如下两种主要状况。

（a）在3D图像中，当不倾斜3D眼镜2时，可以察觉颜色的不均匀。

（b）在3D图像中，当倾斜3D眼镜2时，可以察觉颜色的不均匀以及亮度的降低。

图7和8分别描述了经由3D眼镜2察觉的颜色的不均匀。例如，当把其背景为白色的视频投影在屏幕7上时，在屏幕7的一些地方，可以观看到如图7中所示的颜色的不均匀（椭圆形加以表示）。另外，例如，当把一个具有取决于屏幕中位置的极化特性偏差的屏幕用作屏幕7时，以及当观看者倾斜其头和3D眼镜2的倾斜角度2b时，观看者可以在屏幕7上的图像中察觉如图8中所示的线性颜色不均匀。

为了解决上述问题（a）和（b），可望把偏振状态改变因素（1）用于解决方案。其原因在于，观看者（用户）难以改变偏振状态改变因素（2）。例如，通常不允许观看者指定所放置的屏幕，因此，不允许观看者通过改变屏幕7的反射/极化特性提高3D图像的质量。假设使用作为3D眼镜2的、不受倾斜角度2b影响的专用3D眼镜等解决偏振状态改变因素（3）。然而，考虑到近期3D眼镜2的标准化倾向，提供专用3D眼镜是不实际的。即，把偏振状态改变因素（3）用于解决方案，也难以解决上述问题（a）和（b）。

在使用偏振状态改变因素（1）解决上述问题（a）和（b）的过程中，可以通过以下方案（#1）～（#3）解决问题（a）。

（#1）使用为完全由玻璃制造的透镜的投影透镜51，即，避免使用塑料透镜。然而，这解决了问题（a），但解决不了问题（b）。

（#2）当颜色合成棱镜52为SPS型时，在投影透镜51和颜色合成棱镜52之间提供一块波长选择半波板（颜色选择）。使用波长选择半波板，按REB次序校准S-偏振光/P-偏振光/S-偏振光，以具有P-偏振光/P-偏振光/P-偏振光或者S-偏振光/S-偏振光/S-偏振光。然而，这解决了问题（a），但解决不了问题（b）。

应该加以注意的是，对于投影装置中通常所使用的颜色合成棱镜，SPS型比SSS型更为流行，因为P-极化时绿光的透射率高于S-极化时绿光的透射率。然而，在从颜色合成棱镜发射光之后，SSS型也用于RGB光的极化校准。

（#3）使用SSS型的颜色合成棱镜52。然而，这解决了问题（a），但解决不了问题（b）。而且，G（绿）的透射率显著降低，从而大大降低了2D亮度。

于是，为了解决了问题（a），可以使用以上所描述的方案（#1）～（#3。然而，方案（#1）～（#3）解决不了问题（b）。其原因在于，方案（#1）～（#3）仅允许沿相同的方向线性偏振RGB光，而不允许把投影仪50的投影光转换为具有非偏振状态。

为了既解决问题（a）也解决问题（b），一种可行的方案是，通过在投影透镜51光发射侧，即在其光发射阶段，提供波长选择半波板、单轴有机材料、以及单轴晶体任何之一，把偏振状态改变为非偏振状态。这一配置导致了以上所描述的两个问题（a）和（b）的令人满意的结果。

然而，这一配置不总能够使3D图像完全摆脱颜色的不均匀和亮度的降低。其原因在于，当对光的极化图形影响过大时，例如，特别是当投影透镜为塑料透镜时，不能够使光充分处于非偏振状态。在这一情况下，所产生的3D图像会经历轻微的颜色的不均匀/亮度的降低。

如果在投影透镜51的光发射侧设置波长选择半波板、单轴有机材料、以及单轴晶体任何之一，则可以把来自投影透镜51的投影光设置为具有接近非偏振状态的状态。然而，当使用中的投影透镜51为明显影响光的极化图形的塑料透镜时，投影光可以具有接近非偏振状态的状态，但难以沿所有方向使光处于非偏振状态，从而产生具有偏差的非偏振状态。为此，不能够使3D图像完全摆脱颜色的不均匀和亮度的降低，甚至是在使用上述配置的情况下。可能存在着另一种增加单轴有机材料或者单轴晶体厚度的方案。然而，这一方案会导致聚焦能力受损的问题。

使用把由单轴晶体、单轴有机材料、波长选择半波板等形成的极化转换部件设置在颜色合成部件和投影透镜之间或者投影透镜的光发射侧的方法，解决以上所描述的问题。经由通过这样的极化转换部件的组合光的通路，把颜色合成部件中所生成的组合光中每一种颜色的光的偏振状态转换为沿所有方向均匀的非偏振状态。于是，使通过3D眼镜所观看到的光以及来自短焦距投影仪的不同投影角度的光处于非偏振状态。因此，不会再发现不倾斜3D眼镜时3D图像的颜色的不均匀、倾斜3D眼镜时3D图像的亮度的降低、以及从短焦距投影仪所投影的图像中所发现的2D图像的颜色的不均匀。同样，也可以消除使用在其中投影角度变大的状态下所使用的非漫射屏幕和短焦距投影仪所导致的颜色的不均匀。

然而，使用这样的配置，出现了投影于屏幕上的图像变得模糊或者重影，从而导致分辨率降低的现象。

鉴于这样的情况，发明了本发明，从而可望在不降低分辨率的情况下消除3D图像的颜色的不均匀和亮度的降低以及2D图像的颜色的不均匀。

（3.投影装置的应用实例）

以下将把透射LCD投影仪和反射LCD投影仪描述为投影装置1的应用实例。

（3-1.透射LCD投影仪的应用实例）

图9描述了透射LCD投影仪的光单元的一个示范配置。透射LCD投影仪100包括光源部件、照射光学系统、光学分离系统、光调制元部件、合成光学系统、以及投射光学系统。

光源部件包括光源101和反射器102。把光源101示范为HID（高强度放电）灯，例如，包括超高压水银灯和金属卤化物灯。光源101发射白光。把光源101设置在反射器102的焦点位置，并且通过把来自光源101的白光反射在反射器102上，生成基本平行的光。反射器102并不局限于抛物线形状，例如，也可以为椭圆形。

照射光学系统包括UV（紫外线）切割滤光器111、飞眼透镜112-1和112-2、偏振光分隔元件113、波板单元（偏振光调制元件）114、以及聚光透镜115。

把UV切割滤光器111提供在光源101的前方，以遮挡来自光源101的紫外射线的通路。飞眼透镜112-1和112-2接收反射器102上反射之后的基本平行的光，并且向偏振光分隔元件113发射所述基本平行的光。飞眼透镜112-1和112-2使进入光调制元部件的光均匀照射。

偏振光分隔元件113接收包含S-和P-偏振光的光，并且把所述光分隔为S-偏振光和P-偏振光，以把所分隔的S-偏振光和P-偏振光输出于不同的区域。

波板单元114沿一个预先确定的方向校准从偏振光分隔元件113输出的光的极化轴。例如，波板单元114把已经进入第一个区域的P-偏振光调制为S-偏振光，并且沿已经进入第二个区域的S-偏振光校准其极化轴。

聚光透镜115接收并且收集从波板单元114输出的光。从聚光透镜115发射的白光进入光学分离系统。

光学分离系统把来自聚光透镜115的光分离为RBG（红、绿、以及蓝）光。光学分离系统包括分色镜（dichroic）121-1和121-2、反射镜122-1～122-3、中继透镜123-1和123-2、以及聚光透镜124R、124G、以及124B。

分色镜121-1和121-2有选择地透射或者反射RBG光中的每一种光，即根据每一种光的波长范围透射或者反射每一种光。分色镜121-1分别透射绿和红波长范围内的光G和R，并且反射蓝波长范围内的光B。

分色镜121-2透射红波长范围内的光R，并且反射绿波长范围内的光G。从而，把白光分隔为RGB3种颜色的光。应该加以注意的是，把这些分色镜用于红光分隔和蓝光分隔任何之一。

反射镜122-1由一个总反射镜形成，并且将其配置为能够在分色镜121-1的分隔之后反射蓝波长范围内的光B，以把光B引导至光调制元件125B。反射镜122-2和122-3也均由一个总反射镜形成，并且将其配置为能够在分色镜121-2的分隔之后反射红波长范围内的光R，以把光R引导至光调制元件125R。

中继透镜123-1和123-2为红波长范围内的光R校正光路径长度。聚光透镜124R、124G、以及124B分别汇聚红、绿、以及蓝波长范围内的光R、G、以及B。

来自这样的光学分离系统的光，即红、绿、以及蓝波长范围内的光R、G、以及B，分别进入光调制元件125R、125G、以及125B。

在光调制元件125R、125G、以及125B的前方，即在光源侧，分别提供了入射侧极化板128R、128G、以及128B。所述入射侧极化板128R、128G、以及128B分别校准从光学分离系统发射的红、绿、以及蓝波长范围内的光R、G、以及B的极化分量。

光调制元件125R、125G、以及125B分别针对红、绿、以及蓝波长范围内的光R、G、以及B执行空间调制。发射侧极化板129R、129G、以及129B分别透射空间调制的光的预先确定的极化分量（例如，S-偏振光或者P-偏振光）。

合成光学系统包括颜色合成棱镜126。颜色合成棱镜126透射绿波长范围内的光G，并且分别向投射光学系统反射红和蓝波长范围内的光R和B。

颜色合成棱镜126为由多个玻璃棱镜（即，例如，4个具有基本相同形状的等边直角棱镜）形成的联合棱镜。在把玻璃棱镜组合在一起的表面上，形成两个具有预先确定的光特性的干扰滤波器。

第一干扰滤波器反射蓝波长范围内的光B，并且分别透射红和绿波长范围内的光R和G。第二干扰滤波器反射红波长范围内的光R，并且分别透射绿和蓝波长范围内的光G和B。于是，在光调制元件125R、125G、以及125B的调节之后，在颜色合成棱镜126中把所得到的RGB光组合在一起。

把由单轴晶体形成的第一极化转换构件20-1设置在颜色合成棱镜126的光发射侧，把同样由单轴晶体形成的第二极化转换构件20-2设置在第一极化转换构件20-1的光发射侧。把第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a（参见图3）设置为45°、135°、225°、以及315°中的任何一个角度。在第二极化转换构件20-2中，把其慢轴20-2a设置为相对第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a180°的相反的方向。换句话说，在其中第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a具有45°角度的情况下，把第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a设置为225°的角度。在其中第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a具有135°角度的情况下，把第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a设置为315°的角度。

对于屏幕7上的视频投影，用作投影光学系统的投影透镜127把从颜色合成棱镜126发射、并且穿过第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2的光放大至一个预先确定的倍数。

（3-2.反射LCD投影仪的应用实例）

图10描述了反射LCD投影仪的光单元的一个示范配置。在反射LCD投影仪200中，把光源201设置在反射器202的焦点位置，并且通过把来自光源201的光反射在反射器202上生成基本平行的光。

UV/IR（紫外射线/红外射线）切割滤光器211接收所述基本平行的光，并且遮挡紫外射线和红外射线的通路。此处，反射器202并不局限于抛物线形状，例如，也可以为椭圆形。

飞眼（fly-eye）透镜212-1和212-2使光的照射均匀，PS转换器（极化转换元件）213沿一个极化方向校准随机极化的光，即，P-偏振光/S-偏振光。主聚光透镜221收集其极化方向由PS转换器213均匀校准的白照射光。

分色镜222把白照射光分隔为红波长范围内的红光LR以及绿和蓝波长范围内的绿和蓝光LGB。应该加以注意的是，分色镜222也用于红光分隔和蓝光分隔任何之一。分色镜222反射分隔之后红光LR。

反射镜224反射分色镜222分隔之后绿和蓝光LGB。分色镜225仅反射反射镜224反射之后光LGB中绿波长范围内的光，并且透射绿波长范围内剩余的光。

极化板226R透射被反射在反射器223上、用作P-偏振光的红光LR，然后使红光LR进入反射液晶面板230R。然后，反射液晶面板230R针对红光LR执行空间调制，并且通过反射使所得到的S-偏振红光进入颜色合成棱镜240。应该加以注意的是，可以在RGB光进入的每一个表面上为颜色合成棱镜240配备一块极化板。

极化板226G透射被反射在分色镜225上、用作P-偏振光的绿光LG，然后使绿光LG进入反射液晶面板230G。接下来，反射液晶面板230G针对绿光LG执行空间调制，并且通过反射使所得到的S-偏振绿光进入颜色合成棱镜240。

另外，当颜色合成棱镜240为SSS型时，绿光照原样进入颜色合成棱镜240。当颜色合成棱镜240为SPS型时，把一块半波板设置在其光入射侧，并且对绿光进行P-极化，然后绿光进入颜色合成棱镜240。

极化板226B透射用作穿过分色镜225的P-偏振光的蓝光LB，然后使蓝光LB进入反射液晶面板230B。接下来，反射液晶面板230B针对蓝光LB执行空间调制，并且通过反射使所得到的S-偏振蓝光进入颜色合成棱镜240。

应该加以注意的是，把光学透镜227、228、以及229分别提供在极化板226R、226G、以及226B的光入射侧（也可以把一块极化板设置在光学透镜228和极化板226R、226G、以及226B之间）。

此处，飞眼透镜212-1和212-2使来自光源201的白光照射均匀，PS转换器213将所述白光校准，以使其具有一个预先确定的极化方向。然后，主聚光透镜221确定所输出的光的方向，以照射反射液晶面板230R、230G、以及230B，接下来，分别用作颜色分隔镜（serration应为separation）的分色镜222和分色镜225等把所述光分隔为3个不同波长范围内的光。

在分离之后，所得到的颜色光进入反射极化板，极化板226R、226G、以及226B仅选择一个特定极化方向的光进入反射液晶面板230R、230G、以及230B。于是，用作P-偏振光的RGB光进入反射液晶面板230R、230G、以及230B。

分别向反射液晶面板230R、230G、以及230B施加一个相应于流入光的颜色的视频信号。根据这一视频信号，反射液晶面板230R、230G、以及230B旋转流入光，以改变其极化方向。然后调节和输出所得到的光。来自所述液晶面板的所调节的光再次进入极化板226R、226G、以及226B。

从已经进入极化板226R、226G、以及226B的偏振光中，仅选择任何旋转了90度的极化分量，然后所述极化分量进入颜色合成棱镜240。在颜色合成棱镜240中，沿相同的方向把3块反射液晶面板调节后的每一种颜色的光组合在一起，然后加以发射。把由单轴晶体形成的第一极化转换构件20-1设置在颜色合成棱镜240的光发射侧，把同样由单轴晶体形成的第二极化转换构件20-2设置在第一极化转换构件20-1的光发射侧。把第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a（参照图3）设置为45°、135°、225°、以及315°中的任何一个角度。第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a和第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a设置为互相相差180°相对的方向。从颜色合成棱镜240发射的组合光穿过第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2，然后，将其输出，由投影透镜250将其投影在屏幕7上。

以下，将描述投影装置1中的极化转换部件20。把单轴晶体用于极化转换部件20。单轴晶体是一种具有一个光轴的晶体，并且将其示范为石英晶体（石英）、蓝宝石、方解石、以及氟化镁。削弱流入光的单轴晶体的相位差约为10,000nm（在为石英的情况下，约为1mm）。

图11A、11B、以及11C描述了单轴晶体的特性。图11A描述了其中相对单轴晶体的慢轴把进入单轴晶体的偏振光的相位位移45°的一个实例。图11B描述了其中相对单轴晶体的慢轴把进入单轴晶体的偏振光的相位位移0°或者90°的一个实例。图11C描述了其中进入单轴晶体的偏振光的相位相对单轴晶体的慢轴不对应0°、45°以及90°任何之一的一个实例。

单轴晶体具有这样的特性：折射率对其振荡方向与单轴晶体的慢轴相同的流入光影响较大，但对其振荡方向与单轴晶体的慢轴的方向不同的流入光影响较小。因此，如图11A中所示，在流入偏振光I沿相对虚线所表示的慢轴S位移45°角度的方向振荡（旋转）的情况下，流出偏振光O处于非偏振状态。另外，如图11B中所示，在流入偏振光I沿相对慢轴S位移0°或者90°的方向振荡的情况下，流出偏振光具有与流入偏振光相同的相位。另一方面，如图11C中所示，在流入偏振光I相对慢轴S沿除上述方向之外的其它方向振荡的情况下，发射具有大偏差的流出偏振光，因此，其状态更加不接近非偏振状态。

具体地讲，通过其振荡方向相对单轴晶体的慢轴S移位45°角度的偏振光穿过单轴晶体的通道，处于非偏振状态的单轴晶体把从颜色合成部件10发射的组合光中每一种颜色的光转换为针对每一波长的不同的偏振光。

以下将根据单轴晶体的相位差描述偏振状态。图12根据单轴晶体的相位差（延迟）描述了光的偏振状态。垂直轴表示偏振光的偏振状态，水平轴表示偏振光的波长（nm）。在图12中，曲线k1具有500nm的相位差，曲线k2具有1000nm的相位差，曲线k3具有2000nm的相位差，曲线k4（锯齿形曲线）具有10000nm的相位差。

此处所示范的是一个其中相位差很大，例如为10000nm，并且具有相对流入线性偏振光45°的慢轴的情况，其相应于图中的（尖齿线）。假设具有某一波长（例如，550nm）的线性偏振光穿过慢轴，成椭圆形（几乎线性地）极化具有相邻波长（例如，501nm）的光。

于是，把在所使用波长范围（大约从430～700nm）中不同极化的光加以组合，产生根据波长进行不同极化的光，从而创建了非偏振状态。

因此，当所使用的极化转换部件20由单轴晶体形成时，如果满足条件，即，满足慢轴处于45°角度并且相位差大的条件，则在所产生的非偏振状态下主要利用波长的变化对光加以极化，以使光变得更加均匀。

而且，如果偏振光为沿S和P方向的线性偏振/椭圆偏振/圆偏振光，则单轴晶体特别有效的，因为其创建了“按波长进行不同极化的光”，而不管光的类型如何。另外，在单轴晶体的光入射阶段，不应该预先校准光的极化方向（旋转方向）。

（4.光学构件的示范排列图形）

以下，将参照图13～17描述投影装置1的光学构件的一个示范排列图形。

（4-1.排列图形1）

图13描述了根据排列图形1的投影装置的一个示范配置。投影装置1-1包括颜色合成部件10-1、极化转换部件20、以及投影透镜30。

颜色合成部件10-1包括SPS型的颜色合成棱镜11和半波板12。极化转换部件20由第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2形成。如以上所描述的，第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2均由单轴晶体形成，而且第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2的慢轴20-1a和慢轴20-2a具有相对从颜色合成棱镜11发射的偏振光的振幅方向45°的倾斜度。另外，把第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a和第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a设置为互相相差180°相对的方向。图13示范了这样一种情况：其中，第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a具有45°的角度，第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a具有225°的角度。

把半波板12设置在其中绿光进入的颜色合成棱镜11的光入射侧。半波板12针对S-偏振绿光g1s执行极化转换，以生成绿P-偏振光g1p。应该加以注意的是，半波板通常具有这样的基本功能：当光穿过两束线性偏振光（横向和纵向分量）时，在两束线性偏振光之间产生一个半波长光路径差（相位差δ=180°+N×360°）。半波板12主要用于按一个预先确定的角度旋转极化平面（N=1，2，3，…）。

颜色合成棱镜11通过把红S-偏振光rls、绿P-偏振光glp、以及蓝S-偏振光bls加以组合，生成组合光。红S-偏振光rls为S-偏振红光，而蓝S-偏振光bls为S-偏振蓝光。

极化转换部件20的第一极化转换构件20-1把从颜色合成棱镜11发射的光（即，红S-偏振光rls、绿P-偏振光g1p、以及蓝S-偏振光bls）的偏振状态转换为沿所有方向均匀的非偏振状态。第二极化转换构件20-2把穿过第一极化转换构件20-1所分隔的光再次集成为一束光。

投影透镜30接收从极化转换部件20发射的组合光，组合光中每一种颜色的光均处于非偏振状态。然后，投影透镜30把组合光放大至一个预先确定的倍数，以进行发射。此后，把沿所有方向均匀的非偏振状态下的投影光发射于屏幕。

使用如以上所描述的投影装置1-1，进入屏幕7的光和反射在其上的光均处于沿所有方向均匀的非偏振状态。因此，能够彻底消除不倾斜3D眼镜时3D图像的颜色的不均匀和倾斜3D眼镜时3D图像的亮度的降低。同样，也可以消除使用短焦距投影仪和非漫射屏幕所导致的颜色的不均匀。

（4-2.排列图形2）

图14描述了根据排列图形2的投影装置的一个示范配置。投影装置1-2包括颜色合成部件10-2、极化转换部件20、以及投影透镜30。

颜色合成部件10-2包括SPS型的颜色合成棱镜11、半波板12、以及四分之一波板13。极化转换部件20的配置与以上所描述的配置相同，因此将省略重复的描述。

半波板12设置在绿光进入的颜色合成棱镜11的光入射侧。半波板12对S-偏振绿光g2s进行极化特性，以生成绿P-偏振光g2p。颜色合成棱镜11通过把红S-偏振光r2s、绿P-偏振光g2p、蓝S-偏振光b2s加以组合，生成组合光。红S-偏振光r2s为S-偏振红光，蓝S-偏振光b2s为S-偏振蓝光。

四分之一波板13设置在颜色合成棱镜11的光发射侧，并且将其定向为：光轴相对流入偏振光成45°角度。然后，四分之一波板13把红S-偏振光r2s转换为左旋圆偏振光，即红左旋圆偏振光r21，把绿P-偏振光g2p转换为右旋圆偏振光，即绿右旋圆偏振光g21，把蓝S-偏振光b2s转换为左旋圆偏振光，即蓝左旋圆偏振光b21。

应该加以注意的是，四分之一波板13通常具有这样的基本功能：当光穿过两束线性偏振光（横向和纵向分量）时，在两束线性偏振光之间产生一个四分之一波长光路径差（相位差δ=90°+N×360°）。四分之一波板13通常主要用于把线性偏振光转换为圆偏振光，或者把圆偏振光转换为线性偏振光（N=1，2，3，…）。

此处应关注的是，当从颜色合成棱镜11输出的光进入投影透镜30时，反射在投影透镜30上的光可以返回颜色合成棱镜11。如果情况如此，则可以生成干扰光，并且可能在屏幕上产生重影现象。

因此，在以上的描述中，为了防止颜色合成棱镜11光发射阶段和极化转换部件20的光入射阶段之间的干扰光，提供了如以上所描述的四分之一波板13。

另一方面，极化转换部件20的第一极化转换构件20-1把从四分之一波板13发射的光（即，红左旋圆偏振光r21、绿右旋圆偏振光g21、以及蓝左旋圆偏振光b21）的偏振状态转换为沿所有方向均匀的非偏振状态。第二极化转换构件20-2把穿过第一极化转换构件20-1所分隔的光再次集成为一束光。

投影透镜30接收从极化转换部件20发射的组合光，组合光中每一种颜色的光均处于非偏振状态。然后，投影透镜30把组合光放大至一个预先确定的倍数，以进行发射。此后，把沿所有方向均匀的非偏振状态下的投影光发射在屏幕上。

使用如上述配置的投影装置1-2，可以获得与使用投影装置1-1所产生的效果一样的效果。另外，还可以获得抑制干扰光生成的效果。

（4-3.排列图形3）

图15描述了根据排列图形3的投影装置的一个示范配置。投影装置1-3包括颜色合成部件10-3、极化转换部件20、以及投影透镜30。极化转换部件20的配置与以上所描述的配置相同，因此将省略重复的描述。

SSS型的颜色合成棱镜11通过把红S-偏振光r3s、绿S-偏振光g3s、以及蓝S-偏振光b3s加以组合，生成组合光。红S-偏振光r3s为S-偏振红光、绿S-偏振光g3s为S-偏振绿光、以及蓝S-偏振光b3s为S-偏振蓝光。

极化转换部件20的第一极化转换构件20-1把从颜色合成棱镜11发射的光（即，红S-偏振光r3s、绿S-偏振光g3s、以及蓝S-偏振光b3s）的偏振状态转换为沿所有方向均匀的非偏振状态。第二极化转换构件20-2把穿过第一极化转换构件20-1所分隔的光再次集成为一束光。

投影透镜30接收从极化转换部件20发射的组合光，组合光中每一种颜色的光均处于非偏振状态。然后，投影透镜30把组合光放大至一个预先确定的倍数，以进行发射。此后，把沿所有方向均匀的非偏振状态下的投影光发射于屏幕。

使用如上述配置的投影装置1-3，可以获得与使用投影装置1-1所产生的效果一样的效果。

（4-4.排列图形4）

图16描述了根据排列图形4的投影装置的一个示范配置。投影装置1-4包括颜色合成部件10-4、极化转换部件20、以及投影透镜30。

颜色合成部件10-4包括SSS型的颜色合成棱镜11和四分之一波板13。极化转换部件20的配置与以上所描述的配置相同，因此将省略重复的描述。

颜色合成棱镜11通过把红S-偏振光r4s、绿S-偏振光g4s、以及蓝S-偏振光b4s加以组合，生成组合光。红S-偏振光r4s为S-偏振红光、绿S-偏振光g4s为S-偏振绿光、以及蓝S-偏振光b4s为S-偏振蓝光。

为了防止以上所描述的干扰光，把四分之一波板13设置在颜色合成棱镜11的光发射侧，并且将其定向为：光轴相对流入偏振光成45°角度。然后，四分之一波板13把红S-偏振光r4s转换为左旋圆偏振光，即红左旋圆偏振光r4l，把绿S-偏振光g4s转换为左旋圆偏振光，即绿左旋圆偏振光g4l，把蓝S-偏振光b4s转换为左旋圆偏振光，即蓝左旋圆偏振光b4l。

极化转换部件20的第一极化转换构件20-1把从四分之一波板13发射的光（即，红左旋圆偏振光r4l、绿左旋圆偏振光g4l、以及蓝左旋圆偏振光b4l）的偏振状态转换为沿所有方向均匀的非偏振状态。第二极化转换构件20-2把穿过第一极化转换构件20-1所分隔的光再次集成为一束光。

投影透镜30接收从极化转换部件20发射的组合光，组合光中每一种颜色的光均处于非偏振状态。然后，投影透镜30把组合光放大至一个预先确定的倍数，以进行发射。此后，把沿所有方向均匀的非偏振状态下的投影光发射在屏幕上。

使用如上述配置的投影装置1-4，可以获得与使用投影装置1-1所产生的效果一样的效果。

（5.投影装置中极化转换部件的示范安装模式）

以下，将描述投影装置1中极化转换部件20的示范安装模式。

（5-1.安装模式1）

图17描述了安装模式1中一个示范安装模式。投影装置1a-1包括颜色合成棱镜11（SPS型的）、半波板12、极化转换部件20、以及投影透镜30。极化转换部件20由以上所描述的第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2形成。在以下的描述中，把第一极化转换构件20-1和第二极化转换构件20-2统称为极化转换部件20。

在其中进入绿光的颜色合成棱镜11的光入射侧，设置了半波板12。在其中组合光存在的颜色合成棱镜11的光发射侧，设置了投影透镜30。而且，在投影透镜30的光入射侧和颜色合成棱镜11的光发射侧之间，设置了极化转换部件20。在这一配置中，通过将其结合于颜色合成棱镜11光发射表面，与颜色合成棱镜11相集成地形成极化转换部件20。应该加以注意的是，在这一安装模式中，可以不提供半波板12。颜色合成棱镜11可以为SSS型，也可以为任何其它型。

（5-2.安装模式2）

图18描述了安装模式2中另一个示范安装模式。投影装置1a-2包括颜色合成棱镜11（SPS型的）、半波板12、极化转换部件20、以及投影透镜30。

在其中进入绿光的颜色合成棱镜11的光入射侧，设置了半波板12。在其中组合光存在的颜色合成棱镜11的光发射侧，设置了投影透镜30。而且，在投影透镜30的光入射侧和颜色合成棱镜11的光发射侧之间，提供了一个机械框架部件4a。机械框架部件4a为一个用于安装极化转换部件20的机械部分。

可以把极化转换部件20插入机械框架部件4a，也可以把极化转换部件20从机械框架部件4a上加以拆除。将其插入机械框架部件4a，可以使极化转换部件20固定地设置在颜色合成棱镜11的光发射侧和投影透镜30的光入射侧之间。应该加以注意的是，在这一安装模式中，可以不提供半波板12。颜色合成棱镜11可以为SPS型、SSS型、也可以为任何其它型。

（5-3.安装模式3）

图19描述了安装模式3中另一个示范安装模式。投影装置1a-3包括颜色合成棱镜11（SPS型的）、半波板12、极化转换部件20、以及投影透镜30。

在其中进入绿光的颜色合成棱镜11的光入射侧，设置了半波板12。在其中组合光存在的颜色合成棱镜11的光发射侧，设置了投影透镜30。而且，在投影透镜30的光入射表面和颜色合成棱镜11的光发射侧之间，提供了一个机械框架部件4b。机械框架部件4b为一个用于安装极化转换部件20的机械部分。

例如，投影透镜30包括一个移动透镜，以实现垂直和水平位移的透镜位移机制。机械框架部件4b也跟随投影透镜30的位移移动。可以把极化转换部件20插入机械框架部件4b，也可以把极化转换部件20从机械框架部件4b上加以拆除。将其插入机械框架部件4b，可以使极化转换部件20设置在投影透镜30光入射表面的附近，同时始终跟随投影透镜30的位移移动。应该加以注意的是，在这一安装模式中，可以不提供半波板12。颜色合成棱镜11可以为SPS型、SSS型、也可以为任何其它型。

以下，将描述投影装置1中所使用的光源。例如，投影装置1使用具有宽范围波长连续发射光谱的光源或者具有针对RGB投影光的具有宽范围波长连续发射光谱的光源。

于是，由于通常的LCD投影仪包括诸如UHP（超高性能）灯或者Xe（氙）灯的连续波长光源，所以投影装置1实际上适用于几乎每一种LCD投影仪。

（6.相关技术和本发明之间的差别）

以下，将描述相关技术的投影装置和根据本发明的一个实施例的投影装置之间的差别。图20A为描述了投影装置投影的原理图。在来自相关技术的投影装置300的投影光中，未使进入屏幕7的光和反射在屏幕7上的光处于非偏振状态。另一方面，在来自图20B中所示根据本发明所述实施例的投影装置1的投影光中，使进入屏幕7的光和反射在屏幕7上的光均处于沿所有方向均匀的非偏振状态。

如以上所描述的，根据投影装置1，把极化转换部件20设置在其中组合光存在的颜色合成棱镜11的光发射侧和投影透镜30的光入射侧之间。因此，与包括投影透镜30光发射侧的极化转换部件20的配置相比，较接近颜色合成棱镜11（即，在其光发射侧）设置的极化转换部件20允许RGB投射光处于沿所有方向均匀的非偏振状态。

于是，能够完全消除不倾斜3D眼镜2时通过3D眼镜2看到的3D图像的颜色的不均匀。而且，例如，使用具有大约±25°倾斜度（用户期望的使用范围）的3D眼镜2，能够完全消除穿过3D眼镜的3D图像的颜色的不均匀和亮度的降低。

另外，投影装置1仅需要在颜色合成棱镜11的光发射侧配有极化转换部件20，因此，具有与任何其它LCD投影仪的高度的兼容性以及良好的适用性。例如，投影装置1与包括反射LCD、透射LCD等的任何其它类型LCD投影仪兼容。

而且，由于极化转换部件20也把从颜色合成棱镜11发射的组合光的偏振状态转换为非偏振状态，所以不会出现SPS型中易于出现颜色的不均匀和SSS型中易于出现亮度的不均匀。因此，可以使用任何合成型的任何颜色合成棱镜。

另外，光的偏振状态由于通过穿过极化转换部件20被转换为非偏振状态，所以能够消除穿过投影透镜30的光的通路所导致的非均匀极化。于是，可以把导致大的非均匀极化的塑料透镜用作投影透镜30。换句话说，可以降低制造成本。

而且，由于把发射在屏幕7上的光的偏振状态转换为非偏振状态，所以不会出现因屏幕7的极化特性所导致的颜色的不均匀或者亮度的不均匀。因此，可以没有问题地使用具有任何极化特性的屏幕。例如，也可以使用银幕、粒状荧光屏幕、以及无光泽屏幕。

另外，由单轴晶体形成的第二极化转换构件20-2也把通过穿过由单轴晶体形成的第一极化转换构件20-1所分隔的光集成为一束光。于是，投影在屏幕7上的图像很少重影，图像的轮廓也很少模糊。换句话说，可以明显提高2D图像和3D图像的质量。

而且，与其中使用波长选择半波板或者单轴有机材料的情况相比，把单轴晶体用作极化转换部件20可导致成本的降低。特别是，当把波长选择半波板用于较大面积时，其较为昂贵。因此，单轴晶体的使用可导致成本的大幅度降低。另外，单轴晶体为光学玻璃，所以具有高物理强度和高可靠性。而且，单轴晶体为非板形或者薄膜形材料，所以即使当把单轴晶体安装在LCD透镜之间时，也不会降低聚焦性能。

（7.各种修改的实施例）

应该加以注意的是，在以上所描述的实施例中使用了由单轴晶体形成的极化转换部件20，然而，极化转换部件20也可以为单轴光元件。作为选择，也可以为其使用单轴有机材料。

另外，在参照图13～16所描述的排列图形中，示范化了其中第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a具有45°角度和第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a具有225°角度的情况，然而，排列图形并不局限于此。第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a和第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a可以具有任何角度，只要所述角度相对从颜色合成棱镜11发射的组合光的振荡方向倾斜45°即可。具体地讲，在其中从颜色合成棱镜11发射的光为S-偏振光或者P-偏振光情况下，慢轴可以为45°、135°、225°、或者315°角度中的任何一个角度。

图21为描述了在其中把第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a设置为具有135°角度的情况下的一个示范配置的透视图。在其中把第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a设置为具有135°角度的情况下，使用把第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a设置为具有315°角度的设置，第二极化转换构件20-2把第一极化转换构件20-1所分隔的光再次集成为一束光。图22为描述了在其中把第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a设置为具有225°角度的情况下的一个示范配置的透视图。在这一情况下，第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a仅需要具有45°的角度，方向相差180°。

另外，第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a相对流入偏振光的振幅方向的角度可以不为45°，只要所述角度不同于流入偏振光的振幅方向的角度、可以获得一定效果即可。在S-偏振光的情况下流入偏振光的振幅方向为相对入射表面的垂直方向（90°或者270°），在P-偏振光的情况下流入偏振光的振幅方向为相对入射表面的水平方向（0°或者180°）。因此，在其中从颜色合成棱镜11发射的光为S-偏振光或者P-偏振光的情况下，把第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a设置为具有除0°、90°、180°、以及270°之外的任何角度，从而可以某种程度地提高图像质量。

而且，本发明还可适合于其中从颜色合成棱镜11发射的光为圆偏振光的情况。在这一情况下，第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a可以具有任何角度。当把第二极化转换构件20-2的慢轴20-2a设置为与第一极化转换构件20-1的慢轴20-1a相差180°时，可以消除3D图像的颜色的不均匀和亮度的降低以及2D图像的颜色的不均匀。

应该加以注意的是，本发明可以具有下列配置。

（1）一种投影装置，包含：

颜色合成部件，配置为组合红光、绿光以及蓝光的三原色光，并且发射组合光；

极化转换部件，包括：

具有慢轴的第一极化转换构件，该慢轴的角度不同于0°、90°、180°、以及270°的角度，以及

具有慢轴的第二极化转换构件，该慢轴的角度与第一极化转换构件的慢轴的角度相反180°；以及

投影透镜，配置为发射从所述极化转换部件输出的光。

（2）根据（1）所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件的第一极化转换构件和第二极化转换构件的每一个包括具有光轴的光元件。

（3）根据（1）或者（2）所述的投影装置，其中，

第一极化转换构件的慢轴相对于从所述颜色合成部件发射的光的振荡方向具有倾斜45°的角度。

（4）根据（1）～（3）任何之一所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件的第一极化转换构件和第二极化转换构件所谓每一个包括单轴晶体。

（5）根据（1）～（4）任何之一所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件设置在所述颜色合成部件的光发射侧。

（6）根据（1）～（5）任何之一所述的投影装置，其中，

所述颜色合成部件包括：

颜色合成棱镜，配置为组合三原色光并且发射组合光；以及

半波板，设置在所述颜色合成棱镜的绿光进入的光入射侧，所述半波板配置为把S-偏振绿光转换为P-偏振绿光，所述颜色合成棱镜配置为组合为S-偏振红光的红S-偏振光、为P-偏振绿光的绿P-偏振光以及为S-偏振蓝光的蓝S-偏振光，以及

所述极化转换部件配置为把红S-偏振光、绿P-偏振光、以及蓝S-偏振光转换为具有非偏振状态。

（7）根据（1）～（5）任何之一所述的投影装置，其中，

所述颜色合成部件包括：

颜色合成棱镜，配置为组合三原色光并且发射组合光；

半波板，设置在所述颜色合成棱镜的绿光进入的光入射侧；以及

四分之一波板，设置在所述极化转换部件的光入射侧和所述颜色合成棱镜的光发射侧之间，所述半波板配置为把S-偏振绿光转换为P-偏振绿光，所述颜色合成棱镜配置为组合为S-偏振红光的红S-偏振光、为P-偏振绿光的绿P-偏振光以及为S-偏振蓝光的蓝S-偏振光，所述四分之一波板配置为把红S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的红左旋圆偏振光、把绿P-偏振光转换成作为右旋圆偏振光的绿右旋圆偏振光、以及把蓝S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的蓝左旋圆偏振光，以及

所述极化转换部件配置为把红左旋圆偏振光、绿右旋圆偏振光以及蓝左旋圆偏振光中每一个转换为具有非偏振状态。

（8）根据（1）～（5）任何之一所述的投影装置，其中，

所述颜色合成部件包括配置为组合三原色光并且发射组合光的颜色合成棱镜，所述颜色合成棱镜配置为组合作为S-偏振红光的红S-偏振光、作为S-偏振绿光的绿S-偏振光以及作为S-偏振蓝光的蓝S-偏振光，以及

所述极化转换部件配置为把红S-偏振光、绿S-偏振光、以及蓝S-偏振光转换为具有非偏振状态。

（9）根据（1）～（5）任何之一所述的投影装置，其中，

所述颜色合成部件包括：

颜色合成棱镜，以及

四分之一波板，设置在所述极化转换部件的光入射侧和所述颜色合成棱镜的光发射侧之间，所述颜色合成棱镜配置为组合作为S-偏振红光的红S-偏振光、作为S-偏振绿光的绿S-偏振光以及作为S-偏振蓝光的蓝S-偏振光，所述四分之一波板配置为把红S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的红左旋圆偏振光、把绿S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的绿左旋圆偏振光、以及把蓝S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的蓝左旋圆偏振光，以及

所述极化转换部件配置为把红左旋圆偏振光、绿左旋圆偏振光以及蓝左旋圆偏振光中的每一个转换为具有非偏振状态。

（10）根据（1）～（9）任何之一所述的投影装置，其中，

通过被结合于包括在所述颜色合成部件中的颜色合成棱镜的光发射表面，所述极化转换部件与所述颜色合成棱镜相集成地形成。

（11）根据（1）～（9）任何之一所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件经由连接机构部件牢固地布置在所述颜色合成棱镜和投影透镜之间，所述连接机械部件布置在包括于所述颜色合成部件中的颜色合成棱镜的光发射侧和所述投影透镜的光入射侧之间。

（12）根据（1）～（9）任何之一所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件布置在所述投影透镜的表面附近的光入射侧，并且配置为跟随所述投影透镜的移位运动。

另外，本领域技术人员可以对以上所描述的实施例进行多方面的修改，而且所述实施例并不局限于以上所描述的严格配置和应用实例。

本发明包含与2012年8月30日向日本专利局提出的日本优先专利申请JP2012-189863中所公开的主题相关的主题，特将其全部内容并入此处，以作参考。

本领域技术人员将会意识到：可以依据设计要求和其它因素，对本发明进行多方面的修改、组合、局部组合、以及变动，只要这些修改、组合、局部组合、以及变动处于所附权利要求或者其等效要求的范围内即可。

Claims (12)

1.一种投影装置，包含：

颜色合成部件，配置为组合红光、绿光以及蓝光的三原色光，并且发射组合光；

极化转换部件，包括：

具有慢轴的第一极化转换构件，该慢轴的角度不同于0°、90°、180°、以及270°的角度，以及

具有慢轴的第二极化转换构件，该慢轴的角度与第一极化转换构件的慢轴的角度相反180°；以及

投影透镜，配置为发射从所述极化转换部件输出的光。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件的第一极化转换构件和第二极化转换构件的每一个包括具有光轴的光元件。

3.根据权利要求2所述的投影装置，其中，

第一极化转换构件的慢轴相对于从所述颜色合成部件发射的光的振荡方向具有倾斜45°的角度。

4.根据权利要求3所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件的第一极化转换构件和第二极化转换构件所谓每一个包括单轴晶体。

5.根据权利要求4所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件设置在所述颜色合成部件的光发射侧。

6.根据权利要求3所述的投影装置，其中，

所述颜色合成部件包括：

颜色合成棱镜，配置为组合三原色光并且发射组合光；以及

半波板，设置在所述颜色合成棱镜的绿光进入的光入射侧，所述半波板配置为把S-偏振绿光转换为P-偏振绿光，所述颜色合成棱镜配置为组合为S-偏振红光的红S-偏振光、为P-偏振绿光的绿P-偏振光以及为S-偏振蓝光的蓝S-偏振光，以及

所述极化转换部件配置为把红S-偏振光、绿P-偏振光、以及蓝S-偏振光转换为具有非偏振状态。

7.根据权利要求3所述的投影装置，其中，

所述颜色合成部件包括：

颜色合成棱镜，配置为组合三原色光并且发射组合光；

半波板，设置在所述颜色合成棱镜的绿光进入的光入射侧；以及

四分之一波板，设置在所述极化转换部件的光入射侧和所述颜色合成棱镜的光发射侧之间，所述半波板配置为把S-偏振绿光转换为P-偏振绿光，所述颜色合成棱镜配置为组合为S-偏振红光的红S-偏振光、为P-偏振绿光的绿P-偏振光以及为S-偏振蓝光的蓝S-偏振光，所述四分之一波板配置为把红S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的红左旋圆偏振光、把绿P-偏振光转换成作为右旋圆偏振光的绿右旋圆偏振光、以及把蓝S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的蓝左旋圆偏振光，以及

所述极化转换部件配置为把红左旋圆偏振光、绿右旋圆偏振光以及蓝左旋圆偏振光中每一个转换为具有非偏振状态。

8.根据权利要求3所述的投影装置，其中，

所述颜色合成部件包括配置为组合三原色光并且发射组合光的颜色合成棱镜，所述颜色合成棱镜配置为组合作为S-偏振红光的红S-偏振光、作为S-偏振绿光的绿S-偏振光以及作为S-偏振蓝光的蓝S-偏振光，以及

所述极化转换部件配置为把红S-偏振光、绿S-偏振光、以及蓝S-偏振光转换为具有非偏振状态。

9.根据权利要求3所述的投影装置，其中，

所述颜色合成部件包括：

颜色合成棱镜，以及

四分之一波板，设置在所述极化转换部件的光入射侧和所述颜色合成棱镜的光发射侧之间，所述颜色合成棱镜配置为组合作为S-偏振红光的红S-偏振光、作为S-偏振绿光的绿S-偏振光以及作为S-偏振蓝光的蓝S-偏振光，所述四分之一波板配置为把红S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的红左旋圆偏振光、把绿S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的绿左旋圆偏振光、以及把蓝S-偏振光转换成作为左旋圆偏振光的蓝左旋圆偏振光，以及

所述极化转换部件配置为把红左旋圆偏振光、绿左旋圆偏振光以及蓝左旋圆偏振光中的每一个转换为具有非偏振状态。

10.根据权利要求3所述的投影装置，其中，

通过被结合于包括在所述颜色合成部件中的颜色合成棱镜的光发射表面，所述极化转换部件与所述颜色合成棱镜相集成地形成。

11.根据权利要求3所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件经由连接机构部件牢固地布置在所述颜色合成棱镜和投影透镜之间，所述连接机械部件布置在包括于所述颜色合成部件中的颜色合成棱镜的光发射侧和所述投影透镜的光入射侧之间。

12.根据权利要求3所述的投影装置，其中，

所述极化转换部件布置在所述投影透镜的表面附近的光入射侧，并且配置为跟随所述投影透镜的移位运动。

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