專利名稱：液晶投影機的制作方法
技術領域：
本發明是涉及使用液晶面板把圖像進行投影顯示的液晶投影機，詳細地說是在偏振發生部分上裝備了遮蔽板的液晶投影機。
背景技術：
液晶投影機是用液晶光閥把光進行調制后，在屏幕上進行圖像投影。為了更有效地使用光源發出的照射光，通常，例如象JP1996-304739A公報所發表的那樣，設計了把照射光一致為S偏振或者P偏振，在液晶光閥入射的偏振發生部分。例如，產生S偏振的偏振發生部分，是由把照射光分離成S偏振和P偏振的多個偏振分離層，對被分離了的偏振光之中的一種偏振光進行反射的多個反射層，把被分離了的P偏振變為S偏振的相位差層構成的。另外，偏振分離層和反射層是相互平行排列的，通常的設置是相位差層對應某一層。而且，由于對反射層進行直接光入射是不能得到所要的偏振的，為了防止這種情況，一般來說，例如象WO97/50012號公報發表的那樣，在偏振發生部分，設置有防止向偏振分離層以外的部分入射光的遮光板。遮光板是，設置在偏振發生部分的入射的一側，跟反射層相對應的部分是遮光部分，跟偏振分離層對應的部分是成為開口部分的板狀部件。
另外，象這樣構成的偏振發生部分，把來自光源的光束分割成多個部分光束后，和在液晶光閥上進行重疊的所謂積分光學系統進行組合使用，在這種情況下，來自光源的光分割成多個部分光束，多個部分光束向偏振分離層匯聚。也就是在遮光板的開口部分進行聚光的狀態下向偏振分離部分進行入射。這樣，遮光板大約可以遮擋5％左右的光。
遮光部件在遮擋光的時候會發熱。以前，由于這種熱，使得在偏振發生部分設置的相位差層產生了高溫。一般來說，因為相位差層是由有機物質構成的，暴露在這種高溫下，就降低了壽命。
發明內容
本發明是，為解決現有技術中的上述的課題而發明的，以緩解偏振發生部分的發熱的危害為目的的。
為解決上述課題，作為本發明的第一種構成，是通過液晶光閥對偏振光調制而進行圖像投影的投影機，配備有射出光束的光源；把該光束分割成多個部分光束的透鏡陣列；把上述部分光束進行入射，產生從上述液晶光閥射出的偏振光的偏振發生部分；該偏振發生部分包括，把入射的上述多個部分光束的每個進行S偏振和P偏振分離的多個偏振分離層；把通過上述偏振分離層產生的S偏振光和P偏振光其中之一進行反射的多個反射層；使該被分離出的S偏振光和P偏振光的偏振方向一致的相位差層；上述偏振分離層和上述反射層是交替配置的；抑制上述部分光束向上述偏振分離層以外入射的多個遮光部分把對應于上述反射層設置的第一遮光部件，設置在上述偏振發生部分的入射一側和透鏡陣列之間；抑制上述部分光束向所述偏振分離層以外入射的多個遮光部分把對應于上述反射層設置的第二遮光部件設置在上述第一遮光部件和上述透鏡陣列之間作為要點。
本發明的投影機，在偏振發生部分以外也設置了遮光部件。這樣一來，可以抑制在偏振發生部分設置的遮光部件的發熱，也就可以緩解由于熱而產生的相位差層壽命降低等的危害。
一般來說遮光部件離偏振發生部分越近，越能精確而更好地遮擋向偏振分離層以外入射的部分光束。本發明通過設置包括偏振發生部分在內的2處以上的遮光部件，可兼作確保遮光的精度和緩解由于熱而產生的危害。
在本發明里，優選上述第二遮光部件的上述遮光部位的寬度，小于上述第一遮光部件的上述遮光部位的寬度。這樣一來，可以抑制沒有用的遮光。在設置了多塊遮光部件的情況下，沒有必要全部按照這種關系來設置。
本發明的投影機也可構成為，進而在上述的偏振發生部分的入射一側設置了第二透鏡陣列，上述第一遮光部件設置在上述第二透鏡陣列的光射出的一側，上述第二遮光部件設置在上述第二透鏡陣列的光入射的一側。
積分光學系統安裝在靠近偏振發生部分處，聚集部分光速，這樣，在偏振發生部分的入射一側設置了第二透鏡陣列的構成，通過設置了夾住第二透鏡陣列的遮光部件，可抑制遮擋本來可以利用的光的可能性，而且，使得對無法利用的光的切實遮擋也變得容易，從而具有可以提高光的利用率和遮擋率的優點。
作為本發明的第二種構成，是通過液晶光閥對偏振光調制而進行圖像投影的投影機，配備有射出光束的光源；把該光束分割成多個部分光束的透鏡陣列；把上述部分光束進行入射，產生從上述液晶光閥射出的偏振光的偏振發生部分；該偏振發生部分包括，把入射的上述多個部分光束的每個進行S偏振和P偏振分離的多個偏振分離層；把通過上述偏振分離層產生的S偏振光和P偏振光其中之一進行反射的多個反射層；使該被分離出的S偏振光和P偏振光的偏振方向一致的相位差層；上述偏振分離層和上述反射層是交替配置的；也可以作為抑制上述部分光束向上述偏振分離層以外入射的多個遮光裝置，在上述偏振發生部分的入射一側和透鏡陣列之間具有對應于上述反射層設置的多個遮光部件的投影機。
可以在第一個透鏡陣列和偏振發生部分之間的任意位置設置任意片遮光部件，根據具體的構成，可以獲得與第一種構成同樣的效果。
在第二種構成里，多個遮光部件的各個遮光部位的寬度，隨著距離偏振發生部分越遠，做的越小也可以。
另外，在偏振發生部分的入射一側，設置第二透鏡陣列，多個遮光部件之中，至少有一個要設置在第二透鏡陣列的光射出的一側，在剩下的多個遮光部件之中，至少有一個要設置在上述第二透鏡陣列的光入射一側即可。
圖1是，表示作為實施例的投影機的簡要構成的說明圖。
圖2是，照明光學系統100的放大圖。
圖3是，表示遮光部件的配置的說明圖。
圖4是，以遮光部件143為例的說明圖。
圖5是，以遮光部件153為例的說明圖。
圖6是，作為變形例的遮光部件的配置的說明圖。
具體實施例方式
A.全體的構成圖1是表示作為實施例的投影機的簡要構成的說明圖。投影機1000包括，照明光學系統100，色光分離光學系統200，中繼光學系統220，3個液晶光閥300R，300G，300B，十字分色棱鏡520、投影透鏡540。
照明光學系統100自光源120射出光。色光分離光學系統200，通過分色鏡202，204，把該光分離為紅(R)，綠(G)，藍(B)3色。分色鏡202通過使紅光R透射而反射藍光B和綠光G，而分離出紅光R。分色鏡202通過讓藍光B透射而反射綠光G，把藍光B和綠光G進行分離。
紅光R被反射鏡208反射，通過場透鏡232，向液晶光閥300R入射。場透鏡232把該入射光變換為相對中心軸基本平行的光束。綠光G被分色鏡204反射后，通過場透鏡234，向液晶光閥300G入射。藍光通過中繼光學系統220向液晶光閥300B入射。中繼光學系統220是由3個透鏡，即入射側透鏡222，中繼透鏡226，以及場透鏡230和2個反射鏡224，228構成。
各種色光通過液晶光閥300R，300G，300B根據圖像信息被調制。被調制了的各種色光在十字分色棱鏡520被合成，通過投影透鏡540被投影到屏幕SC上。
B.照明光學系統圖2是照明光學系統100的放大圖。在本實施例中，采用了積分光學系統，即把來自光源的光束分成多個部分光束后，在液晶光閥進行重疊的光學系統。
在照明光學系統100里，光源裝置120射出幾乎平行的光線束。光源燈122射出的光通過反射鏡124被反射。在本實施例中，反射鏡124是采用了旋轉橢圓形的凹面，也可以采用旋轉拋物面形凹面。通過平行化透鏡126把反射光變換成跟光源光軸120ax幾乎平行的光。
第一個透鏡陣列140，配備有多個沿著X和Y方向成矩陣型排列的平凸透鏡142。從Z方向看到的各個平凸透鏡142是成矩形輪廓形狀，跟液晶光閥LA的圖像形成區域是相似形的。第一個透鏡陣列140是把自光源裝置120射出的光線束分割成多個部分光束。另外，本實施例雖然采用了平凸透鏡142，也可以采用雙凸透鏡。還有，本實施例的平凸透鏡142的曲面是面向光源120側的，也可以是面向偏振發生光學系統160側。
第二透鏡陣列150與第一個透鏡陣列140一樣，配備有多個沿著X和Y方向成矩陣型排列平凸透鏡152。第二透鏡陣列150具有把各個部分光束的中心軸一致為跟系統光軸100ax幾乎平行的功能。另外，本實施例里，采用了第二透鏡陣列150與第一個透鏡陣列140的大小和形狀相同的透鏡陣列，也可以采用不同大小和形狀的透鏡陣列。還有，跟第一個透鏡陣列140不同的是，從Z方向看的各個平凸透鏡152的輪廓形狀，沒有必要跟LA的圖像形成區域成相似型。另外，本實施例采用了平凸透鏡152，也可以采用雙凸透鏡。還有，平凸透鏡152的曲面不一定是朝向光源120一側，也可以是朝向偏振發生光學系統160。
偏振發生光學系統160配備有，遮光部件62，偏振光束分離陣列64以及選擇相位差板66。
偏振光束分離陣列64，是由多個具有近似平行四邊形截面的柱狀透光性板材粘合而成的。各透光性板材的界面，是由偏振分離膜64a和反射膜64b交替構成的。通過偏振分離膜64a，透射p偏振光而反射s偏振光，從而把入射的部分光束分離為p偏振光和s偏振光。偏振分離膜64a，例如，可以由電介質多層膜構成。反射膜64b是反射全部光束的膜，可以由電介質多層膜以及金屬膜構成。另外，作為反射膜64b，也可以代替反射全部光束的(p偏振光和s偏振光兩者)膜而采用只反射s偏振光的反射膜。象這樣的膜，采用電介質多層膜構成是可能的。
遮光部件62，是由遮光面62b和開口面62a成條狀排列而成。配置遮光面62b是為了遮擋向反射膜64b的入射光，配置開口面62a是為了讓入離到偏振分離膜64a上。遮光部件62，可以采用在平板狀的透明體(如玻璃板)上涂上一部分遮光性的膜(如鉻膜，鋁膜，電介質多層膜等)來構成。也可以采用設置了開口的象鋁板那樣的遮光性平板。還有，遮光部件62a，也可以采用在偏振光束分離陣列64的光入射側中，只是對著反射膜64b那部分，由遮光性的蒸鍍膜(如鉻膜，鋁膜，電介質多層膜)來構成遮光面。另外，雖然在圖2上被省略了，本實施例，除了遮光部件62以外，還設有其他遮光部件。關于這些遮光部件的配置，在后面進行詳細地說明。
選擇相位差板66，是由開口層66a和λ/2相位差層66b成條狀排列的。開口層66a可以讓偏振光原樣透過。λ/2相位差層66b，是由有機物構成的偏振轉換元件，可以把入射光的偏振方向轉換成與原方向垂直的方向后再射出。利用這種功能，例如，P偏振可以轉換為S偏振。λ/2相位差層66b，是針對讓透過偏振分離膜64a的光入射來配置的。另外，選擇相位差板66，也可以把開口層66a省略，而只配置λ/2相位差層66b。還有，把λ/2相位差層66b與開口層66a的位置顛倒，把與反射膜64b對應的部分設置為λ/2相位差層66b。意思是說，只要能夠讓選擇相位差板66，是使自偏振光束分離陣列64射出的光的偏振方向一致的構成就可以，不一定局限于本實施例的構成。
經過透鏡陣列140，150射出的部分光束，通過遮光部件62的開口面62a入射到偏振分離膜64a上。在入射光之中，p偏振光透過偏振分離膜64a向λ/2相位差層66b入射后，被轉換成s偏振光。在入射光之中，s偏振光在偏振分離膜64a上被反射，直接從開口層66a被射出。其結果，從偏振發生光學系統160射出的光，幾乎都統一成s偏振光。偏振發生光學系統160，也可以通過替換λ/2相位差層66b和開口層66a的配置，作為統一為p偏振的構成。
從偏振發生光學系統160射出的部分光束，由重疊透鏡170重疊于照明區域LA上。這時，照射于照明區域LA的光的強度分布，基本上成為均勻的。
C.遮光部件的配置圖3是表示遮光部件的配置的說明圖。表示出透鏡陣列140，150以及偏振發生光學系統160的放大圖。還有雖然在圖2上被省略掉了，但在本實施例里，在前面說明了的遮光部件62和第一個透鏡陣列140之間，設置了遮光部件143，153。
遮光部件143，設置在第一個透鏡陣列140的光射出一側。遮光部件143，如圖4所示，開口面143a和遮光面143b配置成條狀構成。遮光面143b，設置在透鏡152的Y軸方向分界線處。遮光部件143，可以采用在平板狀的透明體(如玻璃板)上用一部分形成的遮光性的膜(如鉻膜，鋁膜，電介質多層膜等)來構成。也可以采用設置了開口的象鋁板那樣的遮光性平板。還有，本實施例的透鏡陣列140，因為采用了把其曲面朝向光源120一側的平凸透鏡152，作為遮光部件143，也可以在第一個透鏡陣列140的光射出側面采用遮光性的蒸鍍膜(如鉻膜，鋁膜，電介質多層膜等)形成遮光面遮光部件153，設置在第二透鏡陣列150的光射出一側。遮光部件153的構成，如圖5所示，在構成透鏡陣列150的透鏡152的平的面上，沿Y軸方向的分界線成條狀，由遮光性的蒸鍍膜(如鉻膜，鋁膜，電介質多層膜等)形成遮光面153b。遮光部件153，并不僅限于這種構成，也可以采用在平板狀的透明體(如玻璃板)上部分形成遮光性的膜(如鉻膜，鋁膜，電介質多層膜等)來構成，也可以采用設置了開口的象鋁板那樣的遮光性平板。
從光源20射出的光束，光線在完全理想狀態的話，如圖中點劃線LP3所表示的那樣，在透鏡陣列140被分割成多束平行入射的部分光束后，朝著偏振發生光學系統160的方向成收斂狀傳播，在偏振分離膜64a上聚焦成點狀。但是，實際上，因為光源燈122并不是點光源(光源燈122的發光部是具有一定的尺寸的)，光學元件的設計誤差，光學元件之間的軸的錯位等的各種各樣的原因，如圖中的虛線LP2所示的那樣，會有并不能在遮光部件62的開口面62a內側聚焦的情況發生。在不設置遮光部件143，153的情況下，因為在A區域只是采用遮光部件62來進行遮光，遮光部件62的發熱量就會增大。在本實施例里，正是因為采用了遮光部件143，153，如圖中的實線LP1所表示的那樣，因為使發熱部位得到了擴散，從而可以抑制遮光部件62處的發熱。因此，采用了有機物質構成的選擇相位差板66的發熱問題也可以得到抑制，也就抑制了它的壽命降低。
這里，如果考慮部分光束在理想狀態，如圖中點劃線LP3所表示的那樣，朝著偏振發生光學系統160的方向成收斂狀傳播的話，在距離遮光部件62越遠的位置上設置的遮光部件，它的遮光面的寬度(X方向的尺寸)可以適當地做的較小。也就是說，優選把遮光部件143的遮光面143b的寬度設計成小于遮光部件153的遮光面153b的寬度。同樣，再考慮到有遮光部件62的存在的話，優選在距離偏振發生部分160越遠的位置上，遮光部件的遮光面的寬度(X方向的尺寸)做的較小。也就是說，(遮光面62b的寬度)＞(遮光面153b的寬度)＞(遮光面143b的寬度)，設定這樣的對應關系是理想的。通過把遮光面62b，153b，143b的寬度設定為這樣的對應關系，可以降低液晶光閥300R，300G，300B可利用的光被不適當遮擋的可能性。
例如，為了避免選擇相位差板66的高溫化，在偏振光束分離陣列64設置冷卻裝置的情況下，由于本實施例里，遮光部件62的發熱被抑制，從而可以嘗試實現冷卻裝置的小型化，和低噪音化。
從遮擋向反射膜64b入射光的遮光性能的觀點來看，優選在偏振光束分離陣列64本身設置遮光部件62。在本實施例里，通過在配備了遮光部件62的同時，進一步地，一并配備了遮光部件143，153，可以兼作確保遮光性能，與抑制遮光部件62的發熱。
D.變形例最好要考慮到遮光部件的數量，位置，對于發熱的容許程度，部分光束的聚光程度等的因素來進行適當地設定。另外，對于遮光部件遮光面的寬度，可在對于發熱的容許程度，部分光束的聚光程度之上，考慮對遮光部件的設置位置等進行適當地設定。
即，在前面所說明的實施例里，雖然采用了3個遮光部件62，143，153，遮光部件的數量并不限于3個。例如，也可以省略遮光部件143，153的其中之一。還有，在本實施例里，在偏振發生光學系統160設置了遮光部件62，也可以省略其。可以更加使得抑制產生遮光性能降低的，偏振發生光學系統的發熱成為可能。另外，除了遮光部件62，143，153之外，也可以在透鏡陣列150與偏振發生光學系統160之間(例如圖3的B區域的位置)，在透鏡陣列140與透鏡陣列150之間(例如圖3的C區域的位置)，設置遮光部件。
而且，設置遮光部件的位置，也不一定局限于上述實施例里說明了的位置。例如，在上述實施例里，遮光部件143是設置在第一個透鏡陣列140的光射出一側，也可以把它設置在透鏡陣列140和透鏡陣列150之間，更靠近第二透鏡陣列一點(例如圖3的C區域的位置)的位置。同樣，在上述實施例里，遮光部件153是設置在第二透鏡陣列150的光射出一側，也可以把它設置在透鏡陣列150和偏振發生光學系統160之間，更靠近偏振發生光學系統160一點(例如圖3的B區域的位置)的位置。
也就是說，在第一個透鏡陣列140，和作為具有偏振發生部分功能的偏振光束分離陣列164的入射一側之間，可至少設置2個遮光部件。
在考慮到實用性的情況下，優選把第二透鏡陣列150夾持地，設置2個遮光部件。也就是說，如圖6所示，在第二透鏡陣列150光射出的一側，設置其中之一的遮光部件62或者153，在第二透鏡陣列150光入射的一側，設置另外一個的遮光部件143。按照前面說明的，部分光束在靠近偏振光束分離陣列64時，會聚集。因此，如果象這樣來配置遮光部件，就會減少本來可以利用的光被遮擋的可能性，另外，反面來講，使得能夠很容易地切實遮擋無法利用的光。因此，在產生了擴散發熱部位的效果的同時，也使得嘗試提高光的利用效率，遮光效率成為可能。
上面，對本發明的各種實施例進行了說明，本發明并不局限于這些實施例，只要不脫離它的宗旨范圍，可以嘗試采用各種構成方式。例如，本發明同樣可以適用于采用反射型液晶裝置的投影顯示裝置。液晶投影機的類型具有，從觀察一側將圖像投影于投影面的前投型，和從與投影面的觀察一側相反的方向進行投影圖像的背投型，本發明對以上都是可適用的。液晶光閥的數量，并不局限于3個，也可以配置單片，2片，或者4片以上。另外，并不局限于彩色投影機，黑白投影機也是可適用的。
本發明，對于采用了液晶面板的對圖像進行投影顯示的液晶投影機，可以利用它來抑制偏振發生部分的發熱。
權利要求
1.一種投影機，是通過液晶光閥對偏振光調制而進行圖像投影的投影機，配備有射出光束的光源；把該光束分割成多個部分光束的透鏡陣列；入射上述部分光束，產生從上述液晶光閥射出的偏振光的偏振發生部分；該偏振發生部分包括，將入射的上述多個部分光束的每個進行S偏振和P偏振分離的多個偏振分離層；將通過上述偏振分離層分離的S偏振光和P偏振光其中之一進行反射的多個反射層；和使該被分離出的S偏振光和P偏振光的偏振方向一致的相位差層；上述偏振分離層和上述反射層是交替配置的；抑制上述部分光束向上述偏振分離層以外入射的多個遮光裝置在上述偏振發生部分的入射一側和上述透鏡陣列之間具有對應于上述反射層設置的第一遮光部件；抑制上述部分光束向上述偏振分離層以外入射的多個遮光裝置在上述第一遮光部件和上述透鏡陣列之間具有對應于上述的反射層設置的第二遮光部件。
2.如權利要求1所述的投影機，其中上述第二遮光部件的上述遮光部的寬度，小于上述第一遮光部件的上述遮光部的寬度。
3.如權利要求1或和2所述的投影機，其中進而，在上述偏振發生部分的入射側設有第二透鏡陣列，上述第一遮光部件，設置在上述第二透鏡陣列的光射出側，上述第二遮光部件設置在上述第二透鏡陣列的光入射側。
4.一種投影機，是通過液晶光閥對偏振光調制而進行圖像投影的投影機，配備有射出光束的光源；把該光束分割成多個部分光束的透鏡陣列；入射上述部分光束，產生從上述液晶光閥射出的偏振光的偏振發生部分；該偏振發生部分包括，把入射的上述多個部分光束的每個進行S偏振和P偏振分離的多個偏振分離層；把通過上述偏振分離層分離的S偏振光和P偏振光其中之一進行反射的多個反射層；和使該被分離出的S偏振光和P偏振光的偏振方向一致的相位差層；上述偏振分離層和上述反射層是交替配置的；抑制上述部分光束向上述偏振分離層以外入射的多個遮光裝置在上述偏振發生部分的入射側和上述透鏡陣列之間具有對應于上述反射層設置的多個遮光部件。
5.如權利要求4所述的投影機，其特征在于，上述多個遮光部件的各個遮光部的寬度，隨著距離上述偏振發生部分越遠，而成為越小。
6.如權利要求4或5所述的投影機，其中進而，在上述偏振發生部分的入射側設有第二透鏡陣列，在上述多個遮光部件之中，至少一個，設置在上述第二透鏡陣列的光出射側，在剩余的上述多個遮光部件中，至少一個，設置在上述第二透鏡陣列的光入射側。
全文摘要
抑制來自投影機的偏振發生光學系統的發熱。液晶投影機，配備了把自光源射出的光，轉換成部分光束的透鏡陣列140，150，以及產生為了把部分光束轉換成偏振光提供給液晶光閥的偏振發生光學系統160。偏振發生光學系統160，是通過偏振分離膜64a把光分離為s偏振光和p偏振光。s偏振光，被反射膜64b反射后，直接射出。p偏振光，被選擇相位差板66轉換成s偏振光后射出。偏振發生光學系統160，配備了遮擋向反射膜64b入射光的遮光面62b。透鏡陣列140，150，也配備了具有同樣作用的遮光部件143，153。通過設置遮光部件143，153，可以抑制遮光面62b的發熱。
文檔編號G02B27/28GK1578922SQ0380027
公開日2005年2月9日 申請日期2003年7月1日 優先權日2002年7月3日
發明者布施誠, 牛山富芳 申請人:精工愛普生株式會社