專利名稱：投影機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，涉及使用液晶顯示面板及其它的顯示裝置將圖像進行投影的投影機。
背景技術(shù)：
在具備由離散的像素構(gòu)成的顯示元件的投影機中，有時組裝有將由光學(xué)透明而強感應(yīng)液晶等構(gòu)成的開關(guān)型的相位調(diào)制光學(xué)元件和由光學(xué)透明的雙折射介質(zhì)構(gòu)成的擺動元件進行多個疊層了的結(jié)構(gòu)的光學(xué)裝置(參照特開平7-36054號公報)。
在這樣的投影機中，通過在1幀中切換相位調(diào)制光學(xué)元件的工作，將通過雙折射光學(xué)元件的光的偏振方向交替地切換成正交方向。由此，因為能夠在1幀中切換經(jīng)由相位調(diào)制光學(xué)元件及雙折射介質(zhì)后射出的光的光路而填補像素的間隙，所以能夠?qū)⒂呻x散的像素構(gòu)成的顯示元件的圖像作為無縫連續(xù)的畫面進行投影。
但是，在上述的投影機中，因為在1幀期間中切換并驅(qū)動相位調(diào)制光學(xué)元件，所以不易確保相位調(diào)制光學(xué)元件的穩(wěn)定的工作，易于產(chǎn)生相位調(diào)制光學(xué)元件和其驅(qū)動電路變得昂貴，或者所得到的圖像變得不穩(wěn)定的傾向。
并且，在上述的投影機中，因為不能避免大于等于某種程度的透射率降低，透射率不勻的發(fā)生也不能避免，所以不可避免地發(fā)生投影像的亮度降低和亮度不勻。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明，目的在于提供能夠以穩(wěn)定的狀態(tài)形成接縫不顯著的流暢的像質(zhì)的投影像的投影機。
并且，本發(fā)明，目的在于提供能夠形成亮度降低和亮度不勻少的投影像的投影機。
為了解決上述問題，本發(fā)明的投影機，具備使來自顯示裝置的像光成像的投影光學(xué)系統(tǒng)；對于入射光束的中心軸在預(yù)定方向上設(shè)定基準方位配置的雙折射光分支元件；和對入射到雙折射光分支元件的像光的偏振狀態(tài)，與預(yù)定方向的分量和對于該預(yù)定方向的正交方向的分量的分配相關(guān)地進行調(diào)節(jié)的偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件。還有，偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，一般配置于投影光學(xué)系統(tǒng)的后方側(cè)(即，投影光學(xué)系統(tǒng)的顯示裝置側(cè)，若換言之從顯示裝置到投影光學(xué)系統(tǒng)的像光的光路上)。但是，也能夠在從投影光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)或投影光學(xué)系統(tǒng)到屏幕的光路上配置上述的偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件。該情況下，雖然從像質(zhì)等的觀點考慮，希望像光為平行光，但是即使為非平行光的區(qū)間，通過考慮了最終的被投影的像的狀態(tài)后的光學(xué)設(shè)計也能得到預(yù)期的成像特性等。
在上述的投影機中，因為偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件對入射到雙折射光分支元件的像光的偏振狀態(tài)，與預(yù)定方向的分量和對于該預(yù)定方向的正交方向的分量的分配相關(guān)地進行調(diào)節(jié)，所以能夠?qū)⒈浑p折射光分支元件所分支的像光的強度比按照上述分配比較正確地進行調(diào)節(jié)。因此，能夠?qū)⑼ㄟ^雙折射光分支元件進行的像光的分支穩(wěn)定地保持在預(yù)期的強度比(例如1∶1)，因為不必為了像光的分支而對偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件的狀態(tài)按每幀進行轉(zhuǎn)換，所以能夠用簡單的方法穩(wěn)定且保持像光的分支狀態(tài)。即，即使在顯示裝置具有被黑矩陣等分開的離散的像素的情況下，也不但能夠通過偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件和雙折射光分支元件的特性設(shè)定而產(chǎn)生填補像素的間隙的像素錯開，而且能夠以穩(wěn)定的狀態(tài)將無縫或接縫不顯著的連續(xù)的流暢的圖像進行投影，并能夠形成亮度降低和亮度不勻少的投影像。
并且，在本發(fā)明的具體的方式中的投影機中，偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，包括波長板及旋光元件的至少一種。該情況下，能夠簡單地使入射到雙折射光分支元件的像光的偏振狀態(tài)穩(wěn)定化，能夠簡單地形成亮度降低和亮度不勻少的穩(wěn)定的投影像。還有，所謂“旋光元件”，為包括法拉第轉(zhuǎn)子等的光器件的概念。
并且，在本發(fā)明的另一具體的方式中，偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，具有波長板，并通過使該波長板的基準方位在中心軸的周圍旋轉(zhuǎn)而調(diào)節(jié)像光的偏振狀態(tài)。該情況下，通過波長板的旋轉(zhuǎn)位置的設(shè)定的簡單的操作，能夠?qū)⑷肷涞诫p折射光分支元件的像光的偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)到預(yù)期的狀態(tài)。
并且，在本發(fā)明的另一具體的方式中，顯示裝置，是被來自照明裝置的照明光所照明的光調(diào)制裝置；該光調(diào)制裝置，具有以周期性的部分區(qū)域限制像光的射出的黑矩陣部分；雙折射光分支元件，是在中心軸的方向上具有對應(yīng)于黑矩陣部分的配置及形狀的厚度的雙折射板。該情況下，能夠?qū)⒂煞前l(fā)光型的光調(diào)制裝置所形成的圖像投影到屏幕等，通過雙折射光分支元件的折射率特性、尺寸等的設(shè)定，使由分支后的像光彼此之間引起的插補變得適當，使設(shè)置于光調(diào)制裝置中的黑矩陣部分也變得不顯著。
并且，在本發(fā)明的再另一具體的方式中，偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，通過改變?nèi)肷涞诫p折射光分支元件的像光的偏振狀態(tài)，可以改變被雙折射光分支元件分支的像光的強度比。該情況下，能夠按照狀況改變被雙折射光分支元件分支的像光的強度比，能夠?qū)⑼队皥D像的分辨率等設(shè)定到預(yù)期的狀態(tài)。具體地，能夠使起因于例如黑矩陣等的圖像的粗澀感任意程度地增減。
并且，在本發(fā)明的再另一具體的方式中，還具備通過驅(qū)動偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，而改變被雙折射光分支元件分支的像光的強度比的控制單元。該情況下，能夠按照輸入到投影機的信號的種類(模擬、數(shù)字等)、用戶所進行的像質(zhì)調(diào)整等的任意操作、從顯示裝置射出的光的特性(偏振、顏色等)等，而自動地將投影像設(shè)定成適當?shù)臓顟B(tài)。
并且，在本發(fā)明的再另一具體的方式中，還具備在上述雙折射光分支元件的前方側(cè)將基準方位設(shè)定成繞光軸的對于預(yù)定方向正交的方向而配置的第2雙折射光分支元件；和對入射到該第2雙折射光分支元件的像光的偏振狀態(tài)關(guān)于預(yù)定方向的分量和正交方向的分量的分配地進行調(diào)節(jié)的第2偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件。在此，所謂雙折射光分支元件的前方側(cè)，指的是雙折射光分支元件的投影光學(xué)系統(tǒng)側(cè)、若換言之則是從雙折射光分支元件到投影光學(xué)系統(tǒng)的像光的光路上。該情況下，因為能夠通過前者的雙折射光分支元件(即第1雙折射光分支元件)向預(yù)定方向使任意的投影位置偏移產(chǎn)生，在其正交方向上也能夠通過第2雙折射光分支元件使任意的投影位置偏移產(chǎn)生，所以能夠通過二維的像素錯開而實現(xiàn)與在任何方向都不存在起因于黑矩陣等的圖像的粗澀的狀態(tài)同樣的流暢的圖像。
并且，在本發(fā)明的再另一具體的方式中，顯示裝置，包括按每種顏色設(shè)置而被分別照明的多個光調(diào)制裝置，進而具備合成被該多個光調(diào)制裝置所調(diào)制的光并使其射出的光合成構(gòu)件。該情況下，即使為按每種顏色設(shè)置的光調(diào)制裝置具有離散的像素的情況，也能夠通過使偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件和雙折射光分支元件適當工作而填補像素的間隙，而以穩(wěn)定的狀態(tài)將無縫圖像或接縫不顯著的連續(xù)的彩色圖像進行投影。
并且，在本發(fā)明的再另一具體的方式中，偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件及雙折射光分支元件，在光合成構(gòu)件的前方側(cè)，沿光路順序配置。在此，所謂光合成構(gòu)件的前方側(cè)，指的是光合成構(gòu)件的投影光學(xué)系統(tǒng)側(cè)、若換言之則是從光合成構(gòu)件到投影光學(xué)系統(tǒng)的像光的光路上。該情況下，僅以分別設(shè)置1個偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件及雙折射光分支元件，就能夠以穩(wěn)定的狀態(tài)將無縫圖像或接縫不顯著的連續(xù)的彩色圖像進行投影。
并且，在本發(fā)明的再另一具體的方式中，偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件及雙折射光分支元件，在多個光調(diào)制裝置的各自的前方側(cè)且為光合成構(gòu)件的后方側(cè)，沿每種顏色的光路分別順序配置。在此，所謂光調(diào)制裝置的前方側(cè)，指的是光調(diào)制裝置的光合成構(gòu)件側(cè)；所謂光合成構(gòu)件的后方側(cè)，指的是光合成構(gòu)件的光調(diào)制裝置側(cè)，結(jié)果，偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件等，配置于從光調(diào)制裝置到光合成構(gòu)件的像光的光路上。該情況下，能夠按每種顏色分別地調(diào)節(jié)消除圖像接縫的程度，能夠使由投影機投影的彩色圖像的表現(xiàn)多分樣化。


圖1是說明第1實施方式的投影機的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖2A是表示液晶光閥的構(gòu)成的剖面圖，圖2B是表示液晶光閥的一部分等的構(gòu)成的立體圖。
圖3A～3D是說明構(gòu)成裝置主要部分的光學(xué)元件的配置的圖。
圖4A、4B是概念性地說明BM(Black Matrix，黑矩陣)去除單元的作用的圖。
圖5A～5C是具體地說明第1單元的功能的圖。
圖6是具體地說明λ/2相位差板的功能的圖。
圖7A～7C是表示在圖4A、4B中所示的工作的變形例的圖。
圖8是說明第2實施方式的投影機的圖。
圖9A～9D是具體地說明第1單元的功能的圖。
圖10A、10B是具體地說明λ/2相位差板的功能的圖。
圖11是說明第3實施方式的投影機的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
具體實施例方式
第1實施方式以下，參照附圖對本發(fā)明的第1實施方式的投影機的結(jié)構(gòu)進行說明。
圖1，是說明第1實施方式的投影機的光學(xué)系統(tǒng)的圖。該投影機10，具備產(chǎn)生光源光的光源裝置21，將來自光源裝置21的光源光分割成RGB的3色的光分割光學(xué)系統(tǒng)23，被從光分割光學(xué)系統(tǒng)23射出的各色的照明光所照明的光調(diào)制部25，將來自光調(diào)制部25的各色的像光進行合成的光合成光學(xué)系統(tǒng)27，對于被光合成光學(xué)系統(tǒng)27合成后的像光進行一種光學(xué)性的低通濾光處理的BM去除單元28，和作為用于將經(jīng)由BM去除單元28后的像光投影到屏幕(未圖示)的投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡29。而且，投影機10，具備對于組裝進光調(diào)制部25的各色的顯示裝置(于后詳述)產(chǎn)生驅(qū)動信號的圖像處理部40，和通過使上述的光源裝置21、BM去除單元28、圖像處理部40等適當工作而總括性地控制裝置整體的控制裝置50。
光源裝置21，具備光源燈21a，一對蠅眼光學(xué)系統(tǒng)21b、21c，偏振變換構(gòu)件21d，和重疊透鏡21e。在此，光源燈21a，例如由高壓水銀燈構(gòu)成，具備用于對光源光進行準直的凹面鏡。并且，一對蠅眼光學(xué)系統(tǒng)21b、21c，由配置成矩陣狀的多個要素透鏡構(gòu)成，來自光源燈21a的光源光被這些要素透鏡分割而使其分別聚光及發(fā)散。偏振變換構(gòu)件21d，將從蠅眼21c射出的光源光僅變換成平行于圖1的紙面的P偏振分量并供給到下一級光學(xué)系統(tǒng)。重疊透鏡21e，使經(jīng)由偏振變換構(gòu)件21d后的照明光作為整體適當會聚，使可對各色的顯示裝置進行重疊照明。即，經(jīng)由兩蠅眼光學(xué)系統(tǒng)21b、21c和重疊透鏡21e后的照明光，經(jīng)由以下詳述的光分割光學(xué)系統(tǒng)23，均勻地重疊照明設(shè)置于光調(diào)制部25的各色的顯示裝置即各色的液晶光閥25a～25c。
光分割光學(xué)系統(tǒng)23，具備第1及第2分色鏡23a、23b，3個場透鏡23f～23h，和反射鏡23i、23i、23k；與光源裝置21一同構(gòu)成照明裝置。第1分色鏡23a，反射RGB的3色中的R光并使G光及B光透射。并且，第2分色鏡23b，反射GB的2色中的G光并使B光透射。在該光分割光學(xué)系統(tǒng)23中，被第1分色鏡23a反射后的R光，經(jīng)由反射鏡23i而入射到用于調(diào)節(jié)入射角度的場透鏡23f；經(jīng)過第1分色鏡23a而被第2分色鏡23b反射的G光，也入射到同樣的場透鏡23g。進而，經(jīng)過第2分色鏡23b的B光，經(jīng)由用于補償光程差的中繼透鏡LL1、LL2及反射鏡23j、23k而入射到用于調(diào)節(jié)入射角度的場透鏡23h。
光調(diào)制部25，具備分別為調(diào)制單元或者光調(diào)制裝置的3個液晶光閥25a～25c，和夾著各液晶光閥25a～25c地配置的3組偏振濾光器25e～25g。被第1分色鏡23a反射的R光，通過場透鏡23f而入射到板狀的液晶光閥25a。透射第1分色鏡23a而被第2分色鏡23b反射的G光，通過場透鏡23g入射到板狀的液晶光閥25b。透射第1及第2分色鏡23a、23b雙方的B光，通過場透鏡23h入射到板狀的液晶光閥25c。各液晶光閥25a～25c，是通過偏振方向的旋轉(zhuǎn)而調(diào)制所入射的照明光的空間的強度分布的光調(diào)制型的顯示裝置；分別入射到各液晶光閥25a～25c的3色的光(圖示的情況，為P偏振光)，按照作為電信號輸入到各液晶光閥25a～25c的驅(qū)動信號或者圖像信號而被調(diào)制。此時，通過偏振濾光器25e～25g，對入射到各液晶光閥25a～25c的照明光的偏振方向進行精密地調(diào)整，并從由各液晶光閥25a～25c所射出的調(diào)制光中取出預(yù)定的偏振方向(圖示的情況，為S偏振光)的調(diào)制光。
圖2A，是主要表示液晶光閥25a的構(gòu)成的概略剖面圖；圖2B是表示液晶光閥25a的一部分等的構(gòu)成的概略立體圖。液晶光閥25a，具備夾著液晶層81的，透明的射出側(cè)基板82和透明的入射側(cè)基板83；而且，在它們的外側(cè)，具備被光學(xué)粘接劑粘貼的射出側(cè)罩84和入射側(cè)罩85。在入射側(cè)基板83的液晶層81側(cè)的面上，設(shè)置透明的共用電極86。另一方面，在射出側(cè)基板82的液晶層81側(cè)的面上，設(shè)置薄膜晶體管87和透明的像素電極88。薄膜晶體管87，設(shè)置于配置成矩陣狀的多個像素電極88的周邊，與像素電極88電連接。各像素，由1個像素電極88、共用電極86、和被夾在這些之間的液晶層81而構(gòu)成。在入射側(cè)基板83和共用電極86之間，對各像素進行劃分那樣地設(shè)置網(wǎng)格狀的黑矩陣(遮光部)89。該黑矩陣89，雖然具有遮擋向薄膜晶體管和布線的光的入射的功能，但是結(jié)果形成延伸在像素間的網(wǎng)格狀的暗部而成為圖像的粗澀的原因。應(yīng)付方法后述。射出側(cè)基板82及入射側(cè)基板83，進而，具備用于使構(gòu)成液晶層81的液晶分子進行排列的取向膜(未圖示)。具有如以上那樣的結(jié)構(gòu)的液晶光閥25a，被稱為有源矩陣型的液晶裝置。還有，本實施方式的液晶光閥25a，是TN模式的液晶裝置，以使射出側(cè)基板82側(cè)的液晶分子的排列方向和入射側(cè)基板83側(cè)的液晶分子的排列方向成約90度的角度那樣地，形成取向膜。
入射側(cè)罩85、射出側(cè)罩84，是為了通過使液晶光閥25a的表面的位置，從在圖1中所示的投影透鏡29的后焦點位置偏移，而使附著于液晶光閥25a的表面上的灰塵在投影畫面上不顯著而設(shè)置。在本實施方式中，雖然將罩85、84分別粘貼于入射側(cè)基板83和射出側(cè)基板82，但是取而代之，也可以通過使基板83、82本身的厚度變大，讓基板83、82本身具有這樣的功能。并且，這些罩85、84，因為不影響調(diào)制的功能，所以既可以省略，也可以僅設(shè)置其中任一。
還有，在入射側(cè)基板83、和入射側(cè)罩85之間，例如能夠配置微透鏡陣列。像這樣的微透鏡陣列，具有將光分別聚光到各像素的多個微透鏡，能夠使光的利用效率提高。
并且，在圖2A、2B中，黑矩陣89的配置為模式性的，實際上，黑矩陣89，有作為遮光膜形成于射出側(cè)基板82和入射側(cè)基板83的任何之一上的情況，和使分別設(shè)置于兩基板82、83的遮光膜進行組合而形成的情況。
以上，雖然是對R光用的液晶光閥25a的結(jié)構(gòu)的說明，但是其他色的液晶光閥25b、25c也具有同樣的結(jié)構(gòu)，對這些省略說明。
返回到圖1中，十字分色棱鏡27，是光合成構(gòu)件，以使R光反射用的電介質(zhì)多層膜27a和B光反射用的電介質(zhì)多層膜27b正交的狀態(tài)將其進行內(nèi)置，使來自液晶光閥25a的R光被電介質(zhì)多層膜27a反射而射出到行進方向右側(cè)，使來自液晶光閥25b的G光通過電介質(zhì)多層膜27a、27b而直進射出，使來自液晶光閥25c的B光被電介質(zhì)多層膜27c反射而射出到行進方向左側(cè)。這樣一來，被十字分色棱鏡27合成后的合成光，通過BM去除單元28而入射到投影透鏡29。
BM去除單元28，具備可以對于像光分別實行一種光學(xué)性的低通濾光處理的第1及第2單元28a、28b，和用于通過使各單元28a、28b中的構(gòu)件或兩單元28a、28b整體繞光軸適當旋轉(zhuǎn)而使兩單元28a、28b適當?shù)毓ぷ鞯尿?qū)動器28d～28f。在此，第1單元28a，具備用于使像光的偏振方向旋轉(zhuǎn)預(yù)期量的λ/2相位差板28h和通過雙折射作用而使像光的光路進行分支的雙折射板28i。同樣地，第2單元28b，也具備用于使像光的偏振方向旋轉(zhuǎn)預(yù)期量的λ/2相位差板28j和通過雙折射作用而使像光的光路進行分支的雙折射板28k。在此，各λ/2相位差板28h、28i，作為用于根據(jù)其自身的旋轉(zhuǎn)位置的設(shè)定而調(diào)節(jié)像光偏振狀態(tài)即偏振面的方向的偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件而起作用；各雙折射板28i、28k，作為用于按照像光的偏振狀態(tài)將像光分支到對應(yīng)方向而產(chǎn)生填補像素的間隙的像素錯開的雙折射光分支元件而起作用。這些雙折射板28i、28k，可通過加工例如水晶、鈮酸鋰晶體、方解石、藍寶石等材料而制作，在入射光中的尋常光分量和非常光分量之間使光路移位即使光路產(chǎn)生分支。并且，驅(qū)動器28d～28f，與控制裝置50一同作為用于將在BM去除單元28中用于使像素錯開而分支的像光的強度比變更成目標值的控制單元起作用。
圖3A～3D，是說明λ/2相位差板28h、28i及雙折射板28i、28k的配置的圖。在圖3A～圖3D中垂直于紙面的Z方向為圖1的投影機10的光軸方向(即，作為像光的入射光束的中心軸的方向)，X方向相當于投影畫面的橫方向，且Y方向相當于投影畫面的縱方向。X、Y、Z方向，分別互相垂直。其中，圖3A為λ/2相位差板28h的基準方位SD1而表示其對應(yīng)于光學(xué)軸，圖3B為雙折射板28i的基準方位SD2而表示相當于光學(xué)軸對于垂直于紙面的光軸傾斜的方位，圖3C為λ/2相位差板28j的基準方位SD3而表示其對應(yīng)于光學(xué)軸，圖3D為雙折射板28k的基準方位SD4而表示相當于光學(xué)軸對于光軸傾斜的方位。從圖可知，兩λ/2相位差板28h、28i的基準方位SD1、SD3，對于水平的0°方向成22.5°的角度，能夠使從十字分色棱鏡27所射出的S偏振光等旋轉(zhuǎn)45°而成為45°傾斜狀態(tài)的偏振光。并且，兩雙折射板28i、28k的基準方位SD2、SD4，對于水平的0°方向分別成90°及0°的角度，能夠?qū)τ谘毓廨S直進的尋常光而在各方位上分支非常光。
圖4A、4B，是概念性地說明BM去除單元28的作用的圖。圖4A，表示BM去除單元28內(nèi)的構(gòu)件的配置關(guān)系，圖4B，是說明BM去除單元28內(nèi)的各位置中的圖像處理的圖。從十字分色棱鏡27所射出的像光，是合成了來自各液晶光閥25a～25c(參照圖1)的RGB光后的光，若原樣直接投影，則在配置于投影透鏡29的前方側(cè)的屏幕上形成由多個二維地排列的像素PX0和在各像素PX0之間形成為格柵狀的黑矩陣區(qū)域BA所構(gòu)成的圖像IM1。并且，經(jīng)過第1單元28a后的像光，通過λ/2相位差板28h而偏振方向繞光軸OA適當旋轉(zhuǎn)并通過雙折射板28i而使像光的一部分分支到上側(cè)的Y方向上，若原樣直接投影此像光，則在屏幕上形成由多個二維地排列的像素PX0和對應(yīng)于其分支像的像素PX1和黑矩陣區(qū)域BA所構(gòu)成的圖像IM2。還有，通過分支像所形成的像素PX1，為將對應(yīng)于尋常光的像素X0的分支像在Y方向上適當移動后的像素錯開像(在圖示的例中，雖然使分支像的移位量為黑矩陣區(qū)域BA的寬度左右，但是并不限于此，能夠為小于黑矩陣區(qū)域BA的寬度或者大于其寬度)，作為這樣的重疊的結(jié)果，與黑矩陣區(qū)域BA的格柵中的Y方向相關(guān)的寬度變窄。而且，經(jīng)過第2單元28b的像光，通過λ/2相位差板28i而偏振方向繞光軸OA適當旋轉(zhuǎn)并通過雙折射板28j而像光的一部分分支到橫側(cè)的X方向上，在屏幕上形成由直到前級的像素PX0、像素PX1和對應(yīng)于它們的分支像的像素PX3、PX4和窄的不顯著的黑矩陣區(qū)域BA所構(gòu)成的圖像IM3。還有，經(jīng)由第2單元28b所形成的像素PX3、PX4，為將像素PX0、PX1的分支像在X方向上與第1單元28a的情況移動相同程度后的像素錯開像，作為這樣的分支光的重疊的結(jié)果，與黑矩陣區(qū)域BA的格柵線中的X方向相關(guān)的寬度變窄。即，通過在最初的像素PX0的正交的2個方向上的分支而可以使黑矩陣區(qū)域BA被大致填補，可以從通過投影透鏡29而最終投影到屏幕上的圖像中基本消除格柵狀的黑矩陣，消除圖像的粗澀感。
圖5A～5C，是具體地說明BM去除單元28中的前級的第1單元28a的功能的圖。如在圖5A中所示地，入射到BM去除單元28之前的像光，由S偏振狀態(tài)的R光、G光、及B光構(gòu)成。如在圖5B中所示地，通過入射到最初的λ/2相位差板28h而使R光、G光及B光的各色的偏振面全都旋轉(zhuǎn)45°。進而如在圖5C中所示地，因為通過入射到隨后的雙折射板28i而使R光、G光及B光的各色被空間性地適當分支成尋常光OL和非常光EL，所以能夠?qū)⒆畛醯南袼豍X0和相對于其僅移動移位量SH后的分支像的像素PX1投影到屏幕上。在以上，因為通過λ/2相位差板28h將RGB各色的偏振面旋轉(zhuǎn)45°，所以能夠?qū)こ９夂头浅９獾膹姸缺燃?次的像素PX0和被分支后的1次的像素PX1的各亮度的強度比設(shè)定為大致1∶1。因此，通過這樣地一并調(diào)節(jié)分支像素PX0、PX1的強度比，和將雙折射板28i的光路長度設(shè)定成預(yù)期的值而調(diào)節(jié)對于像素PX0的像素PX1的移位量SH，能夠?qū)⒑诰仃噮^(qū)域BA有效地插補而可靠地使之不顯著。
圖6，是具體地說明λ/2相位差板28h的功能的圖。在使λ/2相位差板28h的光學(xué)軸對于S偏振光的方向傾斜成傾斜角θ＝22.5°的情況下，S偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)2θ＝45°而結(jié)果得到SP的兩偏振光分量。還有，在使λ/2相位差板28h傾斜成傾斜角θ＝112.5°的情況下，也能夠使S偏振光旋轉(zhuǎn)45°，從S偏振光中生成P偏振光的分量。
返回到圖1，圖像處理部40，對于設(shè)置于光調(diào)制部25的各液晶光閥25a～25c輸出驅(qū)動信號。在圖像處理部40中，來自個人計算機的數(shù)字圖像信號和來自視頻再現(xiàn)裝置等的視頻圖像信號通過切換裝置61被選擇性地輸入。在圖像處理部40，雖然判別圖像信號的內(nèi)容而生成輸出到各液晶光閥25a～25c的驅(qū)動信號，但是此時，能夠通過相應(yīng)于圖像信號的內(nèi)容即圖像信號是數(shù)字圖像信號還是視頻圖像信號，使驅(qū)動器28d、28e適當工作，而適當調(diào)節(jié)黑矩陣區(qū)域BA的消除的有無或消除的程度。例如，在輸入數(shù)字圖像信號的情況下，通過BM去除單元28的設(shè)定而保留黑矩陣區(qū)域BA而投影清晰的有高清晰感的圖像。另一方面，在輸入視頻圖像信號的情況下，通過BM去除單元28的設(shè)定而使黑矩陣區(qū)域BA消除而投影維持高清晰度且流暢的圖像。并且，在消除黑矩陣區(qū)域BA的情況下，能夠相應(yīng)于圖像信號的種類、圖像的種類(例如是否為白支配性的圖像，是否為幻燈圖像等)而調(diào)整其消除的程度。具體地，例如在從0°到22.5°的范圍適當改變λ/2相位差板28h的光學(xué)軸的位置即對于入射光束的偏振方向的光學(xué)軸的角度，則能夠?qū)⑾窆獾钠衩嬖?°～45°的范圍內(nèi)任意地設(shè)定，能夠?qū)こ９夂头浅９獾膹姸缺燃?次的像素PX0和1次的像素PX1的強度比在0～0.5的范圍內(nèi)任意地設(shè)定。而且同樣地，對于兩像素PX0、PX1的2次的像素PX3、PX4的強度比也能夠在0～0.5的范圍內(nèi)任意地設(shè)定。即，通過將由原來的離散的像素組構(gòu)成的像素分支成任意的強度比，使其以小于或等于像素間距的距離互相移位，可以進行使存在于原來的圖像中的黑矩陣消除到預(yù)期的程度那樣的插補。還有，在以上的例中，雖然相應(yīng)于圖像信號的內(nèi)容而設(shè)定尋常光和非常光的強度比即最初圖像和分支插補圖像的強度比，但是也能夠利用設(shè)置于投影機10的周圍的操作面板62而設(shè)定最初圖像和分支插補圖像的強度比。該情況下，用戶能夠以自己的意圖，選擇①保留黑矩陣區(qū)域BA但清晰的有高清晰感的圖像、②使黑矩陣區(qū)域BA消除而投影維持高清晰度且流暢的圖像而在屏幕上投影任何一種、或者其的中間圖像。
以下，對第1實施方式的投影機10的工作進行說明。來自光源裝置21的光源光，被設(shè)置于光分割光學(xué)系統(tǒng)23的第1及第2分色鏡23a、23b色分割，作為照明光分別入射到對應(yīng)的液晶光閥25a～25c。各液晶光閥25a～25c，通過來自外部的圖像信號而被調(diào)制而具有2維的折射率分布，以像素為單位2維空間性地調(diào)制照明光。這樣一來，被各液晶光閥25a～25c所調(diào)制的照明光即像光，被十字分色棱鏡27合成之后再經(jīng)由BM去除單元28入射到投影透鏡29。入射到投影透鏡29中的像光，被投影到未圖示的屏幕上。該情況下，因為在光合成光學(xué)系統(tǒng)27和投影透鏡29之間設(shè)置BM去除單元28，所以能夠在垂直于圖1的紙面的縱方向上和水平于紙面的橫方向上從投影圖像消除黑矩陣，能夠按照需要調(diào)節(jié)黑矩陣的消除的程度。即，能夠通過λ/2相位差板28h、28i的旋轉(zhuǎn)位置、雙折射板28i、28k的特性設(shè)定而產(chǎn)生填補最初的像素PX0的間隙的像素錯開。由此能夠以穩(wěn)定的狀態(tài)投影無縫或接縫不顯著的連續(xù)的流暢的圖像，并能夠抑制投影時的亮度降低或亮度不勻的發(fā)生。
圖7A～7C，是表示在圖4A、4B等中所示的工作的變形例的圖。該情況下，通過按照圖像信號的內(nèi)容等的狀況而使驅(qū)動器28f(參照圖1)等工作，能夠適當改變黑矩陣區(qū)域BA的消除方向。具體地，使驅(qū)動器28f工作而使包括第1及第2單元28a、28b的BM去除單元28作為整體繞光軸旋轉(zhuǎn)45°。由此，像素錯開時的圖像的分支方向變成不為X方向或Y方向而為傾斜45°的方向。在該情況下，能夠通過使驅(qū)動器28d、28e適當工作而調(diào)節(jié)λ/2相位差板28h、28j的旋轉(zhuǎn)位置，能夠使取決于兩雙折射板28i、28k的圖像的分支強度比變成預(yù)期的值。
如在圖7A中所示地，對應(yīng)于從十字分色棱鏡27射出的像光的圖像IM1，由多個二維地排列的像素PX0和在各像素PX0之間配置的黑矩陣區(qū)域BA所構(gòu)成。如在圖7B中所示地，對應(yīng)于經(jīng)過第1單元28a的像光的圖像IM2，由多個二維地排列的像素PX0和對應(yīng)于其傾斜方向的分支像的像素PX1和黑矩陣區(qū)域BA所構(gòu)成。如在圖7C中所示地，對應(yīng)于經(jīng)過第2單元28b的像光的圖像IM3，由直到前級為止的像素PX0、PX1和對應(yīng)于它們的傾斜方向的分支像的一對像素PX3、PX4和黑矩陣區(qū)域BA所構(gòu)成。
第2實施方式圖8，是說明第2實施方式的投影機的圖。第2實施方式的投影機，將第1實施方式的投影機進行了變形，對相同的部分附加相同的符號而省略重復(fù)說明。并且，對沒有進行特別說明之處，可以與第1實施方式同樣地構(gòu)成。
該情況下，將從RB光用的液晶光閥25a、25c所射出的像光作為對于垂直于兩電介質(zhì)多層膜27a、27b的入射面而在垂直方向上進行振動的S偏振光，將G光用的液晶光閥25b所射出的像光作為在上述入射面內(nèi)進行振動的P偏振光。因此，將從光源裝置21取出的光源光作為垂直于紙面的S偏振光，并在場透鏡23f和液晶光閥25a之間配置R光用的λ/2相位差板23d，在場透鏡23h和液晶光閥25c之間配置B光用的λ/2相位差板23d。由此，被第1分色鏡23a反射的S偏振光的R光，經(jīng)由反射鏡23i及場透鏡23f而被λ/2相位差板23d變換成P偏振光，經(jīng)由液晶光閥25a而僅S偏振光分量被作為調(diào)制光取出。并且，經(jīng)過第1及第2分色鏡23a、23b后的S偏振光的B光，經(jīng)由中繼透鏡LL1、LL2，反射鏡23i、23k及場透鏡23h而被λ/2相位差板23d變換成P偏振光，經(jīng)由液晶光閥25c而僅S偏振分量被作為調(diào)制光取出。還有，被第2分色鏡23b反射的S偏振的G光，原樣直接經(jīng)由場透鏡23g及液晶光閥25b而僅P偏振光分量被作為調(diào)制光取出。
通過作為以上的構(gòu)成，使來自RB光用的液晶光閥25a、25c的S偏振光由兩電介質(zhì)多層膜27a、27b反射，使來自G光用的液晶光閥25b的P偏振光透射兩電介質(zhì)多層膜27a、27b。由此，即使在兩電介質(zhì)多層膜27a、27b的透射特性中的邊緣波長在S偏振光和P偏振光中不相同的情況下，也能夠提高兩電介質(zhì)多層膜27a、27b中的R光及B光的反射效率，并提高兩電介質(zhì)多層膜27a、27b中的G光的透射效率。
但是該情況下，經(jīng)由十字分色棱鏡27而入射到BM去除單元28的RB光成為S偏振光，而入射到同一BM去除單元28的G光則成了P偏振光，偏振方向完全不同。為此，通過適當設(shè)定設(shè)置于去除單元28的一對λ/2相位差板28h、28j的晶軸方位而使RGB各色的偏振面旋轉(zhuǎn)45°，將分別通過一對雙折射板28i、28k所分支的尋常光和非常光的強度比設(shè)置成大致1∶1而固定。
圖9A～9D，是具體地說明BM去除單元28中前級的第1單元28a的作用的圖。如在圖9A中所示地，入射到BM去除單元28之前的像光，由S偏振光的R光及B光構(gòu)成并由P偏振光的G光構(gòu)成。如在圖9B中所示地，通過入射到最初的λ/2相位差板28h而使RB光及G光的偏振面都旋轉(zhuǎn)45°。如在圖9C中所示地，因為通過入射到其次的雙折射板28i而使R光及B光以相等的比例空間性地被適當分支成尋常光Ro和非常光Re，所以能夠?qū)⒆畛醯南袼豍X0和相對其僅移動移位量SH后的分支像的像素PX1以相等的強度投影到屏幕上。另一方面，如在圖9D中所示地，因為通過入射到雙折射板28i而使G光也以相等的比例空間性地被適當分支成尋常光Go和非常光Ge，所以能夠?qū)⒆畛醯南袼豍X0和相對其僅移動移位量SH后的分支像的像素PX1以相等的強度投影到屏幕上。即，盡管G光具有對于R光及B光不相同的偏振面，照樣能夠?qū)こ９夂头浅９獾膹姸缺燃?次的像素PX0和被分支后的1次的像素PX1的各亮度的強度比設(shè)定為大致1∶1，能夠?qū)Ω魃玫酵瑯拥南袼劐e開像。
圖10A、10B，是具體地說明本實施方式中的λ/2相位差板28h的功能的圖。如在圖10A中所示地，在為S偏振光的RB光入射到設(shè)定成傾斜角θ＝22.5°的λ/2相位差板28h的情況下，RB光的偏振面旋轉(zhuǎn)2θ＝45°而均等地得到SP的兩偏振光分量。并且，如在圖10B中所示地，在為P偏振光的G光入射到對于P偏振光的方向設(shè)定成傾斜角θ＝67.5°的λ/2相位差板28h的情況下，G光的偏振面旋轉(zhuǎn)2θ＝225°或者45°而均等地得到SP的兩偏振光分量。
第3實施方式圖11，是說明第3實施方式的投影機的圖。第3實施方式的投影機，對第1實施方式的投影機進行了變形，對沒有進行特別說明的地方，可以與第1實施方式同樣地構(gòu)成。
該投影機110，在十字分色棱鏡27的前級按RGB各色而具備BM去除單元28。通過為這樣的構(gòu)成，可以按RGB各色獨立地消除黑矩陣區(qū)域BA。即，因為能夠按RGB各色而調(diào)節(jié)分支光的比率，按RGB各色能夠調(diào)整分支光的移位量，所以也可以實現(xiàn)考慮了色特性后的多樣性的表現(xiàn)。還有，雖然在附圖中省略，但對每個各BM去除單元28，設(shè)置用于驅(qū)動雙折射板28i、28k及λ/2相位差板28h、28j等的驅(qū)動器28d～28f(參照圖1)。并且，使從光源裝置21取出的光源光作為垂直于紙面的S偏振光，并在場透鏡23f和液晶光閥25a之間配置R光用的λ/2相位差板23d，在場透鏡23h和液晶光閥25c之間配置B光用的λ/2相位差板23d。由此，即使在兩電介質(zhì)多層膜27a、27b的透射特性中的邊緣波長在S偏振光和P偏振光中不相同的情況下，也能夠提高兩電介質(zhì)多層膜27a、27b中的R光及B光的反射效率，并提高兩電介質(zhì)多層膜27a、27b中的G光的透射效率。
還有，在十字分色棱鏡27的前級的3處分別設(shè)置BM去除單元28的情況下，即使假定在各BM去除單元28中以分支強度比1∶1分支成了P偏振光和S偏振光，仍然會產(chǎn)生起因于設(shè)置于十字分色棱鏡27的兩電介質(zhì)多層膜27a、27b的透射反射特性的偏振依存性而在投影圖像中原圖像和像素錯開像的強度比不為1∶1的情況。該情況下，按各色微調(diào)整分別設(shè)置于3個BM去除單元28的一對λ/2相位差板28h、28j的角度，能夠既取得各色的平衡又修正被最終投影的圖像的像素分離而控制成預(yù)期的狀態(tài)。
雖然以上為原像素和像素錯開像的強度比為1∶1的情況的說明，但是在原像素和像素錯開像的強度比被調(diào)整成與1∶1不相同的比率的情況同樣的情形也成立。如此地使原像素和像素錯開像的強度比發(fā)生變化的情況下的λ/2相位差板28h、28j的角度調(diào)整量的變化，例如能夠作為表預(yù)先存儲在控制裝置50(參照圖1)中，當進行驅(qū)動器28d～28f(參照同圖1)的驅(qū)動時作參考。
還有，該發(fā)明，并不限于上述的實施例和實施方式，可以在不脫離其要旨的范圍內(nèi)在各種方式中進行實施。也可以例如為下述的變形。
雖然在上述第1～第3實施方式中，以第1及第2單元28a、28b構(gòu)成BM去除單元28，通過在正交的方向上進行一種光學(xué)性的低通濾光處理，而在2方向去除黑矩陣，但是也能夠通過僅由第1單元28a或者第2單元28b構(gòu)成的BM去除單元而去除黑矩陣。該情況下，例如僅在縱方向或者橫方向去除黑矩陣。
也能夠調(diào)換構(gòu)成BM去除單元28的第1及第2單元28a、28b的順序，能夠最初在橫方向進行去除黑矩陣的光分支，然后在縱方向進行去除黑矩陣的光分支。
雖然在上述實施方式中，在去除單元28中組裝有λ/2相位差板28h、28j作為偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，但是能夠用λ/4相位差板等代替λ/2相位差板28h、28j。該情況下，也能夠通過使λ/4相位差板的基準方位繞投影機的光軸旋轉(zhuǎn)，而調(diào)節(jié)光分支的比率。作為偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，也能夠用法拉第轉(zhuǎn)子代替相位差板。
雖然在上述實施方式中，為了將來自光源燈21a的光分割成多個部分光束而用了2個蠅眼光學(xué)系統(tǒng)21b、21c，但是該發(fā)明，也可以適用于不用這種蠅眼光學(xué)系統(tǒng)即不用透鏡陣列的投影機中。
雖然在上述實施方式中，對用了3個液晶光閥的投影機的例進行了說明，但是本發(fā)明，也可以適用于用了1個、2個、或者大于等于4個像液晶光閥那樣的光調(diào)制裝置的投影機中。例如，即使在為單個液晶光閥等而以白色光源照明將RGB濾色器排列于各像素的類型的彩色顯示面板的情況下，也可以用在圖4A等中所示的BM去除單元28而進行同樣的像素錯開(即黑矩陣的消除處理)。
雖然在上述實施方式中，對將本發(fā)明適用于透射型的投影機的情況的例進行了說明，但是本發(fā)明，也可以適用于反射型投影機中。在此，所謂“透射型”，指的是液晶光閥等的光閥為透射光的類型；而所謂“反射型”，則指的是光閥為反射光的類型。在反射型投影機的情況下，光閥可以僅由液晶面板而構(gòu)成，不需要一對偏振板。并且，在反射型投影機中，十字分色棱鏡，作為將白色光分離成紅、綠、藍3色光的色光分離單元而被利用，同時也有作為將被調(diào)制后的3色光再次合成而出射到同一方向上的色光合成單元而被利用的情形。并且，還存在并非十字分色棱鏡，而用使三角柱或四角柱狀的分色棱鏡多個組合后的分色棱鏡的情形。即使在將該發(fā)明適用于反射型的投影機的情況下，也能夠得到與透射型的投影機大致同樣的效果。還有，光調(diào)制裝置并不限于液晶光閥，也可以為例如用了微鏡的光調(diào)制裝置。
作為投影機，雖然有從觀看投影面的方向進行圖像投影的前投型投影機、和從與觀看投影面的方向相反側(cè)進行圖像投影的背投型投影機，但是上述實施例的構(gòu)成，可以適用于任何類型。
在本發(fā)明中，光調(diào)制裝置的黑矩陣，只要是以周期性的部分區(qū)域限制像光的射出的黑矩陣即可，并不限于由如以實施方式進行說明那樣的遮光膜而形成的黑矩陣。例如，如用了微鏡的光調(diào)制裝置那樣地，即使是不通過遮光膜等積極地限制像光的射出，在投影圖像的像素間產(chǎn)生接縫那樣的光調(diào)制裝置，也相當于具有黑矩陣的光調(diào)制裝置。
權(quán)利要求
1.一種投影機，其特征在于，具備將來自顯示裝置的像光成像的投影光學(xué)系統(tǒng)，對于入射光束的中心軸在預(yù)定方向上設(shè)定基準方位而配置的雙折射光分支元件，和對入射到上述雙折射光分支元件的像光的偏振狀態(tài)，與上述預(yù)定方向的分量和相對該預(yù)定方向正交的方向的分量的分配相關(guān)地進行調(diào)節(jié)的偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件。
2.按照權(quán)利要求1所述的投影機，其特征在于，上述偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，包括波長板及旋光元件的至少一種。
3.按照權(quán)利要求2所述的投影機，其特征在于，上述偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，具有波長板，通過使該波長板的上述基準方位繞中心軸旋轉(zhuǎn)而調(diào)節(jié)上述像光的偏振狀態(tài)。
4.按照權(quán)利要求1～3中任何一項所述的投影機，其特征在于，上述顯示裝置，是通過來自照明裝置的照明光照明的光調(diào)制裝置；該光調(diào)制裝置，具有以周期性的部分區(qū)域限制像光的射出的黑矩陣部分；上述雙折射光分支元件，是在上述中心軸的方向上具有對應(yīng)于上述黑矩陣部分的配置及形狀的厚度的雙折射板。
5.按照權(quán)利要求1～4中任何一項所述的投影機，其特征在于，上述偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，通過改變?nèi)肷涞缴鲜鲭p折射光分支元件的上述像光的偏振狀態(tài)，可以改變被上述雙折射光分支元件所分支的像光的強度比。
6.按照權(quán)利要求5所述的投影機，其特征在于，還具備通過驅(qū)動上述偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件，而改變被上述雙折射光分支元件所分支的像光的強度比的控制單元。
7.按照權(quán)利要求1～6中任何一項所述的投影機，其特征在于，還具備在上述雙折射光分支元件的前方側(cè)，將基準方位設(shè)定為繞光軸的對于上述預(yù)定方向正交的方向而配置的第2雙折射光分支元件；和對入射到該第2雙折射光分支元件的像光的偏振狀態(tài)，與上述預(yù)定方向的分量和上述正交方向的分量的分配相關(guān)地進行調(diào)節(jié)的第2偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件。
8.按照權(quán)利要求1～7中任何一項所述的投影機，其特征在于，上述顯示裝置，包括按各色設(shè)置而被分別地照明的多個光調(diào)制裝置，還具備對被該光調(diào)制裝置所調(diào)制的光進行合成而射出的光合成構(gòu)件。
9.按照權(quán)利要求8所述的投影機，其特征在于，上述偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件及上述雙折射光分支元件，在上述光合成構(gòu)件的前方側(cè)，沿光路順序配置。
10.按照權(quán)利要求8所述的投影機，其特征在于，上述偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)構(gòu)件及上述雙折射光分支元件，在上述多個光調(diào)制裝置的各自的前方側(cè)，并在上述光合成構(gòu)件的后方側(cè)，沿各色的每一種的光路分別順序配置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供能夠以穩(wěn)定的狀態(tài)形成接縫不顯著的流暢的像質(zhì)的投影圖像的投影機。經(jīng)過第1單元(28a)后的像光，偏振方向通過λ/2相位差板(28h)適當旋轉(zhuǎn)且像光的一部分通過雙折射板(28i)分支到Y(jié)方向，若將其原樣直接投影，就在屏幕上形成由多個二維地排列的像素(PX0)和對應(yīng)于其分支像的像素(PX1)和黑矩陣區(qū)域(BA)所構(gòu)成的圖像(IM2)。經(jīng)過第2單元(28b)后的像光，偏振方向通過λ/2相位差板(28j)適當旋轉(zhuǎn)且像光的一部分通過雙折射板(28k)分支到Y(jié)方向，在屏幕上形成由直到前級的像素(PX0、PX1)和對應(yīng)于它們的分支像的像素(PX2)和黑矩陣區(qū)域(BA)構(gòu)成的圖像(IM3)。
文檔編號G03B21/00GK1823299SQ200480020368
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者植原克幸, 西田和弘, 柳澤博隆 申請人:精工愛普生株式會社