CN1280654C - 偏振光变换装置以及使用该偏振光变换装置的投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供实现对比度性能优良、可靠性高和寿命长的偏振光变换装置和使用所述偏振光变换装置的投影装置。偏振光变换装置构成为：具有一体化的第一和第二偏振分光器，第一偏振分光器具有分别入射两种色光的两个入射面，第二偏振分光器在与第一偏振分光器的接合面和射出面不同的另外相邻的两个面的各个上分别设置配置1/4波长板和第一分色镜及1/4波长板和第二分色镜。

Description

偏振光变换装置以及使用该偏振光变换装置的投影装置

技术领域

本发明涉及使用液晶面板的液晶投影装置。该液晶投影装置可以在前面投影的所谓液晶投影装置和投影电视领域中广泛应用。

背景技术

用于工作中的液晶投影仪目前被广泛使用。而且，现在正在开发使用液晶显示元件的投影电视代替现有的将由布老恩管显示的图像投影在屏幕上形式的图像显示装置。特别是，家庭用的投影电视与工作中使用的液晶投影仪比较，要求更真实色彩再现性、高对比度性能和快速动画显示性能。

在液晶反射型光阀情况下，由于反射往复两次通过液晶层，与透过型比较该液晶层厚度大约为一半。由于液晶层的厚度变为一半其响应速度快4倍。适用于反射型光阀的液晶投影仪具有如特开2001-318426号公报中所描述的结构。

与上述公报中公开的色光分离与合成系统(该公报的图1中的分色镜3至两色棱镜5的光学系统)相同结构的色光分离与合成系统在图17中示出。

在图17中，11是光源，12是反射镜，13和14是作为透镜阵列形式的积分器的第一多透镜阵列和第二多透镜阵列，32是由多棱镜阵列构成的平板型偏振光变换装置，15是聚光透镜，16是聚光镜，17是第六分色镜，18、19和20是偏振分光器，21和23是平板玻璃，22是把特定波长范围的色光(在这种情况下是R光)的偏振光状态变换为P偏振光或者S偏振光的部分偏振光旋转元件，33是把特定波长范围色光(在这种情况下是B光)的偏振光状态变换为P偏振光或者S偏振光的部分偏振光旋转元件，24、25和26是反射型光阀，34是全反射镜。

在图17中，从光源11射出的光束被具有抛物面形状的反射镜12反射后变成平行于光轴的光束。第一多透镜阵列13的各个透镜单元面上的光量由于第二多透镜阵列14和聚光透镜15的作用在反射型光阀24、25和26的有效面上重叠，改善光分布的均匀性。而且，由于第二多透镜阵列14后面设置的平板型偏振光变换装置，自然光的偏振光方向变成例如S偏振光(下面用实线表示S偏振光的光线)，通过聚光透镜15，被全反射镜34转折，入射到准直镜16。而且，准直镜16的作用是使主光线平行，即使光线远心的作用。

变成S偏振光的白色光通过第六分色镜17的作用，R光和B光被反射，G光透过。

由于被第六分色镜17反射的R光是S偏振光的光束，透过部分偏振光旋转元件33之后，在偏振分光器18的偏振光分离面反射，照射在R光用的反射型光阀24上。来自反射型光阀24的反射光在工作(ON)状态下偏振状态变换为P偏振光(后面用虚线表示P偏振光的光线)，因此现在透过偏振分光器18，透过平板玻璃21，通过使R偏振光的偏振状态以P偏振光和S偏振光旋转的部分偏振光旋转元件22的作用，变换为S偏振光，透过偏振分光器20的偏振光分离面上，入射到投影透镜(图中未示出)上。

透过第六分色镜17的G光是S偏振光的光束，在偏振分光器19的偏振光分离面上被反射，照射在G光用的反射型光阀25上。来自反射型光阀25的反射光在工作(ON)状态下偏振状态变换为P偏振光，因此现在透过偏振分光器19，透过平板玻璃23，透过偏振分光器20的偏振光分离面，入射到投影透镜(图中未示出)上。

被第六分色镜17反射的B光是S偏振光的光束，被部分偏振光旋转元件33变换为P偏振光，透过偏振分光器18的偏振光分离面，照射在B光用的反射型光阀26上。来自反射型光阀26的反射光在工作(ON)状态下偏振状态变换为S偏振光，因此现在被偏振分光器18反射，透过平板玻璃21和部分偏振光旋转元件22，在偏振分光器20的偏振光分离面上反射，入射到投影透镜(图中未示出)上。

从该第六分色镜17开始到偏振分光器20为止的光路进行色光分离与合成，因此一般称为色光分离与合成系统。

在图17的说明图和在特开2001-318426号公报中的色光分离与合成系统的结构图中，各色光用的反射型光阀的位置不同，但是用分色镜分离出一种或两种色光，在两种色光的光路上设置2个部分偏振光旋转元件，关于这一点结构是相同的。

可是，由于该部分偏振光旋转元件的结构中具有有机层，不适用于光量大的照明光学系统或者要求寿命长的民用投影型电视机中。即使通过冷却装置冷却部分偏振光旋转元件等，在使用风扇作为冷却装置的情况下，在民用投影型电视机中风扇的噪音将成问题。因此，希望去掉设置在光源11附近温度高区域内的部分偏振光旋转元件33。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种偏振光变换装置和使用该偏振光变换装置的投影装置，该偏振光变换装置通过去掉1个设置在光源附近温度高区域内的部分偏振光旋转元件，能够实现高可靠性/长寿命。

而且，本发明的其他目的是提供对比度性能优良的偏振光变换装置和使用该偏振光变换装置的投影装置。

为了解决上述问题，本发明设计一种偏振光变换装置，结构为：具有接合为柱状或者一体化的棱镜形状的第一偏振分光器和第二偏振分光器，该第一偏振分光器具有白光被分离成特定波长范围内的色光和其他波长范围内的色光后的两种色光分别入射的两个入射面，该第二偏振分光器在与第一偏振分光器的接合面和射出面不同的另外相邻的两个面的各个上分别配置1/4波长板和第一分色镜和1/4波长板及波长特性与第一分色镜不同的第二分色镜。

通过这样构成偏振光变换装置，例如，如果两种色光是B光与R光和G光，从偏振光变换装置射出的B光及R光和G光的偏振方向彼此不同，因此不需要图17中所述的色光分离与合成系统中分离R光和B光所必须的部分偏振光旋转元件33。

附图说明

图1是包括本发明实施方式1中偏振光变换装置的主要部分的结构图。

图2是本发明实施方式1中的第二分色镜的分光透过率的特性图。

图3是本发明实施方式1中的偏振光变换装置对B光束的作用图。

图4是本发明实施方式1中的第五分色镜的分光透过率的特性图。

图5是本发明实施方式1中色光分离与合成系统对B光束的作用图。

图6是本发明实施方式1中偏振光变换装置对B光束的在第一偏振分光器处的漏光的作用图。

图7是本发明实施方式1中偏振光变换装置对B光束的在第二偏振分光器处的漏光的作用图。

图8是本发明实施方式1中的第四分色镜的分光透过率的特性图。

图9是本发明实施方式1中色光分离与合成系统对B光束的漏光的作用图。

图10是本发明实施方式1中的第三分色镜的分光透过率的特性图。

图11是本发明实施方式1中偏振光变换装置对R光束和G光束的作用图。

图12是本发明实施方式1中色光分离与合成系统对R光束和G光束的作用图。

图13是本发明实施方式1中偏振光变换装置对R光束和G光束的在第一偏振分光器处的漏光的作用图。

图14是本发明实施方式1中偏振光变换装置对R光束和G光束的在第二偏振分光器处的漏光的作用图。

图15是本发明实施方式1中色光分离与合成系统对R光束和G光束的漏光的作用图。

图16是使用本发明实施方式1的偏振光变换装置和色光分离与合成系统的照明光学系统的结构图。

图17是使用平板型的偏振光变换装置和色光分离与合成系统的现有的照明光学系统的结构图。

图18是示出利用R光束与G光束反射、B光束透过的第一分色镜分离成两种色光并入射的偏振光变换装置的实施方式2的图。

具体实施方式

下面，利用图1至图15说明本发明实施方式的偏振光变换装置，而且利用图16说明使用本发明的偏振光变换装置的投影装置。而且，在附图中。相同的部分使用相同的符号，曾经说明的部分后面省略重复说明。

首先，利用图1说明本发明实施方式的偏振光变换装置的结构。图1中，1是作为色光分离装置的第一分色镜，2和3是全反射镜，4是偏振光变换装置。

在图1中，从光源11和反射镜12(后面图16中的投影装置的说明图中叙述)射出的白光通过作为色光分离装置的第一分色镜1的作用，B光束被反射，R光束和G光束透射，色光被分离。反射的B光束直接入射到偏振光变换装置4，而且，透过的R光束和G光束经过全反射镜2和全反射镜3，从不同的开口部入射到偏振光变换装置4。

其中，为了简化下面的说明，便利起见，如图1所示，入射到偏振光变换装置4的R光束和G光束的光轴方向为Z轴，入射到偏振光变换装置4的B光束的光轴方向为X轴，图1中从纸面背面向外的方向为Y轴，构成右手坐标系。

下面，利用图2至图9，说明作为本发明的实施方式的偏振光变换装置4的基本结构及偏振光变换装置4和色光分离与合成系统对B光束的作用。

图3是表示偏振光变换装置对B光束的作用的图。利用图3说明P偏振光的B光束和S偏振光的B光束的光路。

在图3中，40是第一偏振分光器，401是第一偏振分光器40的偏振光分离面，41是第二偏振分光器，411是第二偏振分光器41的偏振光分离面，412和413是1/4波长板，42是第二分色镜，43是第三分色镜，44是第四分色镜，45是第五分色镜。

偏振光变换装置4由在X轴方向上呈柱状层积的棱镜形状的第一偏振分光器40和棱镜形状的第二偏振分光器41构成，第一偏振分光器40的偏振光分离面401与第二偏振分光器41的偏振光分离面411垂直，该偏振光分离面401与411的垂直交线一侧的面为射出面。

第一偏振分光器40是在波长范围彼此不同的两种色光(本实施方式中是B光束或者R光束和G光束)分别入射的相邻的两面上分别具有选择透过规定波长范围的色光的分色镜。本实施方式中，B光束入射的面的分色镜是选择透过B光束的第二分色镜，R光束和G光束光束入射的面的分色镜是在G光束和R光束波长范围内切断大约580nm(黄色)光线的第三分色镜。

第二偏振分光器41在与第一偏振分光器40的层积面和射出面不同的两个相邻面上依次具有与各个1/4波长板和选择反射两种色光中不同的规定波长范围内的色光的分色镜。在本实施方式中，该相邻的两个面中，与B光束入射面相对的面侧的1/4波长板是1/4波长板413，反射B光束的分色镜是第五分色镜45。其他面上的1/4波长板是1/4波长板412，反射R光束和G光束的分色镜是第四分色镜45。

如同图1中所看到的，第一分色镜1设置成相对于自然光倾斜45度，因此相对于P偏振光的半值波长和相对于S偏振光的半值波长不同，全部自然光的半值波长的上升不显著。因此，第二分色镜42是具有图2所示分光透过率特性而具有对B光束和G光束边界显著的作用。

从图3的纸面下侧入射到偏振光变换装置4的B光束的P偏振分量(用虚线表示)通过上述第二分色镜42之后，透过第一偏振分光器40的偏振光分离面401，入射到第二偏振分光器41上。同样，也透过第二偏振分光器41的偏振光分离面411，通过1/4波长板413，入射到第五分色镜45上。可是，第五分色镜45的分光透过率特性如图4所示，具有只反射B光束的分光透过率特性，B光束被第五分色镜45反射再次通过1/4波长板413。由于1/4波长板413的偏振轴为45度方向，通过往返透过两次，与1/2波长板的作用相同，即具有把P偏振光变换为S偏振光的作用。因此，现在，被第二偏振分光器41的偏振光分离面411反射，在图中右侧成为S偏振光(用实线表示)而射出。

B光束的S偏振分量(用实线表示)通过上述第二分色镜42之后，被第一偏振分光器40的偏振光分离面401反射，在图中右侧仍以S偏振光射出。即全部B光束变成S偏振光，从偏振光变换装置4射出。

下面，对根据本发明的色光分离与合成系统对从偏振光变换装置4射出的B光束的作用利用图5进行说明。图5是根据本发明的去掉图17中的色光分离与合成系统中靠近光源部分的偏振光旋转元件33的色光分离与合成系统。在图5中，构成元件的作用与图17中相同，省略其功能的说明。

其中，图1中的偏振光变换装置4对于大致呈正方形的入射侧光束尺寸，如同图3中用B光束所述一样，射出侧光束尺寸变成纵横比为1∶2横向长形状(对R光束和G光束在后面叙述)。即，照明光学系统的F值是水平方向(平行于XZ平面的方向)的F值大约为垂直方向(垂直于XZ平面的方向，即Y轴方向)的F值的大约一半。但是在入射光线角度偏离基准角度的情况下偏振分光器的偏振分光特性变劣，包含光轴与偏振光分离面的法线的平面(即偏振光分离面的入射面。这里所说的入射面用入射光的传播方向与分界面的法线构成的面定义。但是，在F值呈角度分布的光束情况下，传播方向通过光轴确定)内的特性变劣，与垂直于该面的平面的特性劣化相比而大一些。因此，为了使从偏振光变换装置沿着水平方向(即平行于偏振光分离面的入射面)射出的光束平行入射到与色光分离与合成系统的偏振光分离面的入射面垂直的面上，图1的偏振光变换装置4是在XZ截面上的结构，图5中的色光分离与合成系统是在YZ截面内的结构。即，从图1的偏振光变换装置4以P偏振光射出的光束的偏振方向平行于XZ平面，由于向与图5的色光分离与合成系统的偏振分光器18、19和20的偏振光分离面的入射面垂直的面平行入射，因此在色光分离与合成系统变成S偏振光入射。相反，从图1的偏振光变换装置4的以S偏振光射出的光束变成P偏振光入射到图5的色光分离与合成系统。

可以看到，在将偏振光变换装置4的偏振光分离面的入射面方向换算为色光分离与合成系统的入射光入口情况下，上述偏振光变换装置4的偏振光分离面的入射面与色光分离与合成系统的偏振光分离面的入射面所成角度的正交关系成立。例如，包括偏振光变换装置的照明光学系统通过反射镜等三维转折的情况下，从色光分离与合成系统的入射光入口看照明光学系统时的偏振光变换装置4的偏振光分离面的入射面与色光分离与合成系统的偏振光分离面的入射面成正交关系也可以。

但是，图1的偏振光变换装置4与图5的色光分离与合成系统的位置关系不变、旋转90度、变换成水平和垂直方向也可以，但是通过使图5的色光分离与合成系统中的分离方向与反射型光阀的纵向(短边方向)一致，能够使构成色光分离与合成系统的棱镜的厚度薄。此时，由于具有如下效果：(1)降低偏振分光器的多折射作用，(2)能够减小后截距，有利于使投影透镜小型化，因此采用图1和图5所示的坐标系。

返回图5，从偏振光变换装置4以S偏振光射出的B光束作为P偏振光入射到色光分离与合成系统。而且，从色光分离与合成系统的入口看到的B光束是P偏振光(R光束和G光束是S偏振光，后面详细叙述)，因此，不需要现有的图17中改变兰色光束的偏振方向的部分偏振光旋转元件33。

在第六分色镜17处B光束反射，入射到偏振分光器18。作为P偏振光的B光束透过偏振分光器18的偏振光分离面，照射在B光束用的反射型光阀26上。从反射型光阀26反射的光束在工作(ON)状态下偏振状态变换为S偏振光，因此，被偏振分光器18的偏振光分离面反射，透过平板玻璃21和使R光束的偏振状态以P偏振光和S偏振光状态旋转的部分偏振光旋转元件22，在偏振分光器20的偏振光分离面反射，入射到投影透镜(图中未示出)。

下面，利用图6，对偏振光变换装置4的B光束的漏光进行说明。首先，利用图6说明在第一偏振分光器40的偏振光分离面401处的B光束的漏光。

在第一偏振分光器40处的B光束的P偏振光的漏光被第一偏振分光器40的偏振光分离面401反射，从图的右侧以P偏振光射出。第一偏振分光器40处的B光束的S偏振光的漏光透过第一偏振分光器40的偏振光分离面401，入射到第二偏振分光器41。由于是S偏振光，被第二偏振分光器41的偏振光分离面411反射，透过1/4波长板412，入射在第四分色镜44上。由于第四分色镜具有如图8所示的分光透过率特性，具有透过B光束、反射G光束和R光束的特性，该漏光从图中左侧射出因此不存在问题。

下面，利用图7说明第一偏振分光器41的偏振光分离面411处的B光束的漏光。

透过第一偏振分光器40的偏振光分离面401的B光束的P偏振光，本来透过第二偏振分光器41的偏振光分离面411，漏光被偏振光分离面411反射。该漏光与前面说明的一样，透过1/4波长板412和第四分色镜44，该漏光从图中左侧射出，因此不存在问题。

通过如上所述，B光束的漏光如图6所示只是原来的P偏振光分量被第一偏振分光器40的偏振光分离面401反射后的光束。

利用图9说明色光分离与合成系统对于作为该B光束的漏光的P偏振光的作用。

从偏振光变换装置4以P偏振光射出的光束通过色光分离与合成系统变成S偏振光。作为该B光束的漏光的S偏振光被反射B光束的第六分色镜17反射，在偏振分光器18的偏振光分离面反射，照射在R光用的反射型光阀24。从反射型光阀24反射的光在工作(ON)状态下变换偏振状态为P偏振光，因此，透过偏振分光器18的偏振光分离面，透过平板玻璃21和使R光的偏振态以S偏振光或者P偏振光旋转的部分偏振光旋转元件22，透过偏振分光器20的偏振光分离面，从图的右侧射出，因此不会有问题。

在上面的说明中，作为B光束的漏光分别独立说明第一偏振分光器40处的漏光和第二偏振分光器41处的漏光。此外，当然可以考虑第一偏振分光器40和第二偏振分光器41的组合或者与其他光学元件的组合，但是(1)P偏振光与S偏振光翻转的光束入射到反射型光阀是对比度下降的原因，(2)偏振光分离面自身的消光比在基准入射时的数值超过1000∶1，因此多个光学元件的多处漏光实际中不会有问题。

利用图10至15说明偏振光变换装置4的基本结构、偏振光变换装置4和色光分离与合成系统对于R光束和G光束的作用。

如同前面图1所说明的一样，R光束和G光束透过第一分色镜1，被全反射镜2和全反射镜3反射，入射到偏振光变换装置4。如图3所示，在偏振光变换装置4的R光束和G光束的入射开口部设置有第三分色镜43。该第三分色镜43具有如图10所示的分光透过率的特性，具有不透过G光束和R光束之间的波长范围内的光束的作用。原因是由于用于切断G光束和R光束之间波长大约为580nm的光源11的光线(能量大)的光学元件。因为如果不切断该光线，白色倾向于变成黄色。

下面，利用图11说明P偏振光的R光束、G光束和S偏振光的R光束、G光束的光路。R光束、G光束的P偏振光分量通过第三分色镜43之后，透过第一偏振分光器40的偏振光分离面401，在图中右侧以P偏振光射出。

R光束、G光束的S偏振光分量通过第三分色镜43之后，在第一偏振分光器40的偏振发光面401反射，入射到第二偏振分光器41。同样，也在第二偏振分光器41的偏振光分离面411反射，通过1/4波长板412，入射到第四分色镜45。可是，第四分色镜45的分光透过率特性如前面的图8所说明的具有反射R光束、G光束的分光透过率特性，因此R光束和G光束被第四分色镜44反射，再次通过1/4波长板412。由于1/4波长板412的偏光轴为45度方向，因此通过往复透过2次，与1/2波长板的作用相同，即，具有把S偏振光变换为P偏振光的作用。因此，现在，透过第二偏振分光器41的偏振光分离面411，在图中右侧以P偏振光射出。即，R光束和G光束全部变成P偏振光，从偏振光变换装置4射出。

下面，利用图12说明色光分离与合成系统对从偏振光变换装置4射出的R光束和G光束的作用。

首先，如同说明B光束的情况一样，从图11的偏振光变换装置4以P偏振光射出的R光束和G光束在图12的色光分离与合成系统以S偏振光入射。

作为S偏振光的R光束在第六分色镜17反射，在偏振分光器18的偏振光分离面反射，照射到R光用的反射型光阀24。从反射型光阀24反射的光在工作(ON)状态下变换偏振状态为P偏振光，因此现在透过偏振分光器18的偏振光分离面和平板玻璃21。然后透过使R光的偏振状态以S偏振光和P偏振光旋转的部分偏振光旋转元件22，变成S偏振光的R光束，被偏振分光器20的偏振光分离面反射，入射到投影透镜(省略图示)。

同样，作为S偏振光的G光束在透过第六分色镜17后，在偏振分光器19的偏振光分离面反射，照射到G光用的反射型光阀25。从反射型光阀25反射的光在工作(ON)状态下变换偏振状态为P偏振光，因此现在透过偏振分光器19的偏振光分离面和平板玻璃23及偏振分光器20的偏振光分离面，入射到投影透镜(省略图示)。

下面，利用图13至15说明偏振光变换装置4的R光束和G光束的漏光。

首先，利用图13说明在第一偏振分光器40的偏振光分离面401处的R光束和G光束的漏光。

在第一偏振分光器40处R光束和G光束的P偏振光的漏光被第一偏振分光器40的偏振光分离面401反射，入射到第二偏振分光器41。由于是P偏振光，透过第二偏振分光器41的偏振光分离面411，透过1/4波长板413，入射在第五分色镜45上。由于第五分色镜如同前面的图4中所说明的一样，具有透过R光束和G光束的分光透过率特性，因此R光束和G光束透过第五分色镜45，从图中上侧射出因此不存在问题。

下面，利用图14说明第二偏振分光器41的偏振光分离面411处R光束和G光束的漏光。

被第一偏振分光器40的偏振光分离面401反射的R光束和G光束的S偏振光，本来在第二偏振分光器41的偏振光分离面411反射，可是漏光透过偏振光分离面411。该漏光与前面说明的一样，透过1/4波长板413和第四分色镜45，从图中上侧射出，因此没有问题。

即R光束和G光束的漏光在第一偏振分光器40的偏振光分离面401处的漏光是S偏振光，从偏振光变换装置4射出。

下面利用图15说明色光分离与合成系统对于从偏振光变换装置4射出的R光束和G光束的漏光的作用。

作为来自偏振光变换装置4的S偏振光而射出的光束被色光分离与合成系统变成P偏振光。作为该R光束的漏光的P偏振光被反射R光束的第六分色镜17反射，透过偏振分光器18的偏振光分离面，照射在B光用的反射型光阀26。从反射型光阀26反射的光在工作(ON)状态下变换偏振状态为S偏振光，因此，透过偏振分光器18的偏振光分离面和平板玻璃21。然后透过使R光的偏振状态以P偏振光或者S偏振光旋转的部分偏振光旋转元件22，变成P偏振光。透过偏振分光器20的偏振光分离面，从图的右侧射出，因此不会有问题。

一方面，作为G光束的漏光的P偏振光通过透过G光束的第六分色镜17，透过偏振分光器19的偏振光分离面，从图中右侧射出，因此不会有问题。

虽然上面对偏振光变换装置4和色光分离与合成系统进行了说明，但是由于从偏振光变换装置射出的S偏振光的B光束和P偏振光的R光束、G光束偏振方向彼此不同，在色光分离与合成系统的入口变成P偏振光的B光束和S偏振光的R光束、G光束，结果不需要在图17所示的色光分离与合成系统处分离R光束和B光束所必须的部分偏振光旋转元件33，因此能够去掉一个设置在光源附近高温度区域的部分偏振光旋转元件，因此能够实现高可靠性/长寿命。

图16是使用本发明实施方式的偏振光变换装置和色光分离与合成系统的液晶投影装置的结构图。在图16中，与前面的图功能相同的部分使用相同的符号，省略其功能的重复说明。

在图16中，从光源11射出的光束被抛物面形反射镜12反射后变成平行于光轴的光束。平行于该光轴的白色光束被第一分色镜1把B光束与R光束和G光束分离，B光束被反射，透过的R光束和G光束经过全反射镜2和全反射镜3从不同开口部入射到偏振光变换装置4。通过偏振光变换装置4与S偏振光一致的B光束和与P偏振光一致的R光束和G光束被由第一多透镜阵列13和第二多透镜阵列14构成的透镜阵列形式的积分器分成多个光束，被聚光透镜15聚光，经过聚光镜(condenser lens)16变成远心光束，入射到如图5和图12所述的本发明的色光分离与合成系统。

通过偏振光变换装置4与S偏振光一致的B光束作为P偏振光，或与P偏振光一致的R光束和G光束作为S偏振光，入射到色光分离与合成系统，通过色光分离与合成系统进行色光分离与合成。被分色的光束在各个反射型光阀24、25、26上受到光强度调制，形成光学像，各个光束的光学像合成，从色光分离与合成系统射出，被图中未示出的投影透镜放大，投影到图中未示出的屏幕上。

如上所述，本发明中，实现了一种偏振光变换装置，大幅度减少漏光，对比度性能优良。而且，同时由于在色光分离与合成系统中可以去掉光源附近温度高位置处的部分偏振光旋转元件，因此，利用本发明的偏振光变换装置和色光分离与合成系统的液晶投影装置能够实现对比度性能优良、高可靠性/长寿命。

在上述实施方式中，虽然在图1所示的偏振光变换装置4中，来自光源的白光被第一分色镜1反射分离出来的B光束从图中下侧的入射面入射，透过第一分色镜1的R光束和G光束从图中左侧的入射面入射，但是并不限于此。

本发明的偏振光变换装置的特征是把来自光源的白光被作为色光分离装置的第一分色镜分离成两种色光，使不同的色光束从不同的入射面入射到偏振光变换装置。

因此，例如，也可以使R光束和G光束被第一分色镜反射，使B光束透过进行色光分离，再入射到偏振光变换装置。图18中示出了这样的第二实施方式，被反射R光束和G光束、透过B光束的第一分色镜分离成两种色光，入射到偏振光变换装置。

在图18中，通过反射R光束和G光束、透过B光束的第一分色镜101，把来自光源的白光中的R光束和G光束反射，从图中下侧入射到偏振光变换装置4。来自光源的白光中透过第一分色镜101的B光束被全反射镜2、3反射，从图中左侧入射到偏振光变换装置4。由于已经分离成二色的光束以与图1中相反的方式入射到偏振光变换装置4，因此来自偏振光变换装置4的第一分色镜40和第二分色镜41的S偏振光的R光束和G光束及P偏振光的B光束射出。其中，在偏振光变换装置4与图5及图16所示的色光分离与合成系统组合的情况下，为了使二色的偏振方向与图1中一致，在偏振光变换装置4的射出侧具有1/2波长板105，R光束和G光束由S偏振光变换为P偏振光，B光束从P偏振光变换为S偏振光，然后输出即可。当然虽然没有详细叙述，也可以省略设置色光分离与合成系统的反射型光阀24、25、26以及改变投影透镜方向的1/2波长板105。

当然，可以看出，利用分离出R光束及G光束与B光束的第一分色镜，把来自光源的白光分离成两种色光，入射到偏振光变换装置也可以，省略其他详细说明。

如上所述，根据本发明，能够获得对比度性能优良的偏振光变换装置和使用该偏振光变换装置的液晶投影装置。

Claims (9)

1、一种偏振光变换装置，具有接合为柱状或者一体化的棱镜形状的第一偏振分光器和第二偏振分光器，其特征在于，

所述第一偏振分光器与所述第二偏振分光器分别具有第一偏振光分离面和第二偏振光分离面，

构成为所述第一偏振光分离面和所述第二偏振光分离面互相垂直，垂直交线一侧的面为射出面，

所述第一偏振分光器具有白光被分离成特定波长范围内的色光和其他波长范围内的色光后的两种色光分别入射的两个入射面，所述两个入射面中的与所述射出面邻接的一个入射面为第一入射面，另一个入射面为第二入射面；

所述第二偏振分光器具有不同于与该第一偏振分光器的接合面和所述射出面的另外相邻的两个面，所述两个面中的与所述射出面邻接的一个面为第一面，另一个面为第二面，在所述第一面和所述第二面的各个分别按照1/4波长板和分色镜的顺序设置有第一1/4波长板和第一分色镜及第二1/4波长板和波长特性与第一分色镜不同的第二分色镜。

2、根据权利要求1所述的偏振光变换装置，其特征在于，

所述第一分色镜具有将被入射到所述第一入射面的第一色光反射的特性。

3、根据权利要求2所述的偏振光变换装置，其特征在于，

所述第二分色镜具有将被入射到所述第二入射面上的第二色光反射的特性。

4、一种投影装置，具有：

光源单元，发射白光；

多个反射型光阀，调制来自该光源单元的照明光束；

色光分离与合成装置，把从该照明光束到该反射型光阀的色光分离，通过所述反射型光阀反射后将色光合成；

投影透镜，将所述反射型光阀上的图像投射；

色光分离装置，在位于该光源单元和该色光分离与合成装置之间的光路上，把来自该光源单元的白色光分离成特定波长范围内和其他波长范围内的两种色光；

权利要求1～3之一所述的偏振光变换装置，

由该色光分离装置所分离出的该两种色光从所述偏振光变换装置的所述第一入射面和所述第二入射面入射。

5、根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，

所述色光分离装置，对于由作为入射光的三原色的第一色光、第二色光和第三色光构成的白光，具有反射该第一色光、透过该第二色光和该第三色光的分色作用。

6、根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，

所述色光分离装置，对于由作为入射光的三原色的第一色光、第二色光和第三色光构成的白光，具有反射该第一色光和该第二色光、透过该第三色光的分色作用。

7、根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，

从所述色光分离与合成装置看到的所述偏振光变换装置的偏振光分离面的分光方向与所述色光分离与合成装置的偏振光分离面的分光方向存在垂直关系。

8、根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，

所述色光分离与合成装置的分光方向与所述反射型光阀的短边方向存在平行位置关系。

9、根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，

在所述偏振光变换装置和所述反射型光阀之间的光路上设置有：作为积分器的第一多透镜阵列和第二多透镜阵列；聚光透镜，将所述第一多透镜阵列的各个透镜单元的光量分布重叠在所述反射型光阀的面上；和聚光镜，作为用于把入射到该反射型光阀的光束变成远心光束的滤光镜。

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