[发明专利]波长选择性偏振转换元件、照明光学系统和图像投影设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种波长选择性偏振转换元件，它从进入其中的光生 成偏振方向和波长区域互不相同的两个光分量，还涉及一种配备有该 元件的照明光学系统以及一种图像投影设备。

背景技术

所谓的三板投影仪(图像投影设备)执行颜色分离以把从光源发 射的白光分离成三个色光分量(例如，红光分量、绿光分量和蓝光分 量)。然后，色光分量被引入三个图像形成元件，例如液晶板。

日本专利特开第2000-9933号公开了以下的三板投影仪。即，为 了通过颜色分离光学系统执行颜色分离，三板投影仪具有照明光学系 统。照明光学系统从发射自光源的非偏振白光生成偏振方向互不相同 的两个波长分量(例如，P偏振绿光以及S偏振红和蓝光)。

照明光学系统用偏振光束分光棱镜的偏振分光表面把从光源发 射的非偏振白光分离成S偏振红和绿光以及P偏振蓝光。进一步，半 波片把P偏振光转换成S偏振光。S偏振红、绿和蓝光入射到偏振转 换二向色镜上。偏振转换二向色镜只把S偏振绿光转换成P偏振光。 因此，P偏振绿光以及S偏振红和蓝光前进到颜色分离光学系统。

偏振转换二向色镜从光进入侧按顺序包括二向色表面、四分之一 波片和反射镜表面。二向色表面透射S偏振绿光，反射S偏振红和蓝 光。S偏振绿光通过二向色表面，在被反射镜表面反射之前和之后两 次通过四分之一波片。从而，四分之一波片把S偏振绿光转换成P偏 振绿光。通过该布置，P偏振绿光以及S偏振红和蓝光从偏振转换二 向色镜射出。

然而，在日本专利特开第2000-9933号中公开的照明光学系统中， 进入偏振转换二向色镜的红光分量、绿光分量和蓝光分量必须事先通 过偏振光束分光棱镜和半波片被转换成S偏振光。如上文所述把光从 光源经由偏振光束分光棱镜和半波片导向偏振转换二向色镜降低了 光的使用效率。而且，由于使用来自光源的光经由偏振光束分光棱镜 和偏振转换二向色镜被反射的配置，照明光学系统的设计灵活性受到 限制，并且照明光学系统的尺寸趋向于变得更大。

发明内容

本发明提供一种波长选择性偏振转换元件，它能够从非偏振光生 成偏振方向和波长区域互不相同的多个光分量，同时以小型配置防止 光的使用效率降低，本发明还提供一种配备有该元件的照明光学系统 和一种图像投影设备。

根据一个方面，本发明提供一种波长选择性偏振转换元件，所述 元件包括：多个偏振分光表面，其中各表面把进入的光分离成偏振方 向互不相同的两个偏振光分量；多个相位片，它使来自偏振分光表面 的两个偏振光分量中的一个偏振光分量的偏振方向与另一偏振光分 量的偏振方向一致；以及多个二向色表面，其被布置为比所述多个偏 振分光表面更接近光进入侧，或者在所述多个偏振分光表面与所述多 个相位片之间，各二向色表面把进入的光分离成互不相同的两个波长 区域分量。

根据另一方面，本发明提供一种波长选择性偏振转换元件，所述 元件包括沿着第一方向布置的多个偏振分光表面，沿着第一方向布置 的多个二向色表面，和沿着第一方向布置的多个相位片。所述多个偏 振分光表面和所述多个二向色表面把非偏振白光分离成多个第一光 通量和多个第二光通量，第一光通量包括作为S偏振光的第一颜色的 光、作为S偏振光的第二颜色的光和作为P偏振光的第三颜色的光， 第二光通量包括作为P偏振光的第一颜色的光、作为P偏振光的第二 颜色的光和作为S偏振光的第三颜色的光。所述多个相位片使第一和 第二光通量中一个光通量的偏振方向与另一光通量的偏振方向一致。

根据再另一方面，本发明提供一种波长选择性偏振转换元件，所 述元件从光进入侧按顺序包括沿着第一方向布置的多个第一光学表 面、沿着第一方向布置的多个第二光学表面和沿着第一方向布置的多 个半相位片。在第一光学表面和第二光学表面中，一个是偏振分光表 面，另一个是二向色表面。半相位片布置在与沿着第一方向布置的多 个第二光学表面中每隔一个第二光学表面相对应的位置。

根据再另一方面，本发明提供一种照明光学系统，所述系统包括： 透镜阵列，其把来自光源的光分成多个光通量；上述波长选择性偏振 转换元件之一，来自透镜阵列的多个光通量进入其中；以及聚光光学 系统，其聚集来自波长选择性偏振转换元件的多个光通量以使光通量 在照明表面上相互重叠。