CN112368637A - 光学单元以及投影装置 - Google Patents

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CN112368637A CN201980041406.5A CN201980041406A CN112368637A CN 112368637 A CN112368637 A CN 112368637A CN 201980041406 A CN201980041406 A CN 201980041406A CN 112368637 A CN112368637 A CN 112368637A
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Abstract

光学单元(12)具备第1～第3棱镜(21、22、23)。第1棱镜具有在第1波段下反射照明光的第1涂层面(21c)、第1面(21a)、以及第1透光面(21b)。第2棱镜具有在第2波段下反射照明光的第2涂层面(22c)、第2面(22a)、以及第2透光面(22b)。第3棱镜具有第3透光面(23a)以及第4透光面(23b)。将第1棱镜形成为第1涂层面、第1面、以及第1透光面各自的法线不在同一平面上，并且/或者将第2棱镜形成为第2涂层面、第2面、以及第2透光面各自的法线不在同一平面上。

Description

光学单元以及投影装置
技术领域
本公开涉及光学单元以及具备光学单元的投影装置。
背景技术
专利文献1公开了一种图像投影用光学单元，其具备关于2轴进行微镜驱动的新的动作类型的数字微镜器件(digital micromirror device)。在图像投影用光学单元中，上述的数字微镜器件对入射的照明光进行强度调制，形成图像。在进行了强度调制的光当中，由导通状态的微镜反射的导通光经由图像投影用光学单元的棱镜光学系统射出。在专利文献1中，通过将图像投影需要的导通光和不需要的截止光适当地进行空间分离，来谋求防止因截止光导致的温度上升以及杂散光。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/194454号
发明内容
发明要解决的课题
本公开的目的在于，提供一种能够降低来自照明光的光量的损失的光学单元以及投影装置。
用于解决课题的技术方案
本公开涉及的光学单元具备第1棱镜、第2棱镜、以及第3棱镜。第1棱镜具有：第1涂层面，在第1波段下反射照明光；第1面，透射照明光并将该照明光导向第1涂层面，并且反射由第1涂层面反射的照明光；以及第1透光面，透射由第1面反射的照明光。第2棱镜具有：第2涂层面，在第2波段下反射照明光；第2面，使透射了第1涂层面的照明光透射并将该照明光导向第2涂层面，并且反射由第2涂层面反射的照明光；以及第2透光面，透射由第2面反射的照明光。第3棱镜具有：第3透光面，使透射了第1涂层面以及第2涂层面的照明光透射；以及第4透光面，使透射了第3透光面的照明光透射。将第1棱镜形成为第1涂层面、第1面、以及第1透光面各自的法线不在同一平面上，并且/或者将第2棱镜形成为第2涂层面、第2面、以及第2透光面各自的法线不在同一平面上。
本公开涉及的投影装置具备上述的光学单元和供给入射到光学单元的照明光的投影光源。
发明效果
根据本公开涉及的光学单元以及投影装置，能够降低来自照明光的光量的损失。
附图说明
图1是示出本公开的实施方式1涉及的投影装置的结构的图。
图2是示出实施方式1涉及的光学单元的外观的立体图。
图3是示出实施方式1涉及的光学单元的结构的三视图。
图4是与图3相反的一侧的光学单元的三视图。
图5是示出实施方式1涉及的光学单元的红色棱镜的法线的立体图。
图6是用于说明实施方式1中的DMD的像素的图。
图7是示出实施方式1中的照明光的光路的光学单元的立体图。
图8是示出实施方式1中的导通光的光路的光学单元的立体图。
图9是示出实施方式1中的截止光的光路的光学单元的立体图。
图10是例示入射到光学单元中的绿色用DMD的光路的图。
图11是例示从光学单元中的绿色用DMD出射的光路的图。
图12是用于说明入射到光学单元中的蓝色用DMD的光路的图。
图13是用于说明从光学单元中的蓝色用DMD出射的光路的图。
图14是用于说明入射到光学单元中的红色用DMD的光路的图。
图15是用于说明从光学单元中的红色用DMD出射的光路的图。
图16是例示实施方式2涉及的光学单元的立体图。
图17是例示实施方式2涉及的光学单元的结构的三视图。
图18是示出实施方式2的变形例涉及的光学单元的立体图。
图19是示出实施方式2的变形例涉及的光学单元的结构的三视图。
具体实施方式
以下，适当地参照附图，详细说明实施方式。其中，有时会省略必要以上地详细的说明。例如，有时会省略已充分了解的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明变得不必要地冗长，使本领域技术人员容易理解。
另外，申请人为了使本领域技术人员充分理解本公开而提供了附图以及以下的说明，其意图并非通过这些来限定权利要求书所记载的主题。
(实施方式1)
以下，使用附图，对本公开的实施方式1涉及的投影装置以及光学单元进行说明。
1.结构
1-1.关于投影装置
使用图1对实施方式1涉及的投影装置进行说明。图1是示出本实施方式涉及的投影装置1的结构的图。
如图1所示，本实施方式涉及的投影装置1具备投影光源11、光学单元12、投影光学系统13、以及控制部14。投影装置1例如是使用三个DMD(数字镜器件)的三板式的DLP投影仪。投影装置1将各种投影图像投影到外部的屏幕等。
投影光源11例如包含白色LED等光源元件，生成白色光的照明光。投影光源11所生成的照明光被供给到光学单元12。投影光源11的光源元件也可以是其他的LED，还可以是半导体激光器等激光源或者卤素灯等各种光源元件。此外，投影光源11也可以包含以荧光体等为基础的各种波长变换元件。
本实施方式的光学单元12具备TRP(Tilt and Roll Pixel，倾斜和滚动像素)方式的DMD和棱镜光学系统。光学单元12例如是在投影装置1中将入射照明光的光学元件模块化而成的装置。本实施方式的光学单元12对来自投影光源11的照明光进行三色部分的颜色分解、空间光调制以及颜色合成而生成表示投影图像的光。关于光学单元12的详情以及TRP方式的DMD将在后面叙述。
投影光学系统13包含多个透镜元件以及光圈等。投影光学系统13从光学单元12取入表示投影图像的光，并出射到投影装置1的外部。投影光学系统13也可以构成设定投影装置1的视角的变焦透镜以及调整焦点的聚焦透镜等。投影装置1也可以适当地包含在投影光源11与光学单元12之间或者在光学单元12与投影光学系统13之间引导光的各种光学系统。
控制部14对投影装置1的整体动作进行控制。控制部14例如包含CPU、ROM以及RAM等，进行各种运算处理而实现各种功能。例如，控制部14控制投影光源11的发光，或者将表示投影图像的控制信号供给到光学单元12的DMD。控制部14也可以进行变焦控制以及聚焦控制等。控制部14也可以包含微型计算机、DSP、FPGA、以及ASIC等各种半导体集成电路来构成。
1-2.光学单元的结构
使用图2～图4对实施方式1涉及的光学单元12的结构的详情进行说明。
图2是示出本实施方式涉及的光学单元12的外观的立体图。图3是示出光学单元12的结构的三视图。图4是与图3相反的一侧的光学单元12的三视图。
本实施方式的光学单元12具备构成棱镜光学系统的三个棱镜21、22、23和三个DMD30B、30R、30G。以下，将蓝色用DMD30B、红色用DMD30R以及绿色用DMD30G的总称设为“DMD30”。DMD30具有TRP方式的像素呈矩阵状排列的空间光调制面31。将在空间光调制面31上相互正交且像素所排列的两个方向设为水平方向以及垂直方向。以下，将绿色用DMD30G的空间光调制面31中的水平方向设为X方向，将垂直方向设为Y方向，将法线方向设为Z方向。
图3(A)示出从+Y侧观察光学单元12的俯视图。图3(B)示出从+Z侧观察的光学单元12的主视图。图3(C)示出从+X侧观察的光学单元12的右侧视图。另外，有时将+X侧称为右侧，将-X侧称为左侧。此外，有时将+Y侧称为上侧，将-Y侧称为下侧，将+Z侧称为前侧，将-Z侧称为后侧。
在光学单元12中，从Z方向的前侧起依次排列有蓝色棱镜21、红色棱镜22、以及绿色棱镜23。此外，在X方向上，蓝色棱镜21位于右侧，红色棱镜22位于左侧，绿色棱镜23位于蓝色棱镜21与红色棱镜22之间。各棱镜21～23在Y方向上延伸。各棱镜21～23例如包含玻璃或透明树脂等透射光的具有透光性的材料来构成。
在蓝色棱镜21，例如通过对-Z侧的面实施二向色涂层来设置蓝色反射面21c。蓝色反射面21c具有如下光学特性，即，在入射的光中，例如将包含波长480nm以下等的蓝色光在内的第1波段的范围内的成分反射，并将剩余的成分透射。蓝色反射面21c为本实施方式中的第1涂层面的一个例子。
在红色棱镜22，例如通过对-Z侧的面实施二向色涂层来设置红色反射面22c。红色反射面22c具有如下光学特性，即，在入射的光中，例如将包含波长610nm以上等的红色光的第2波段的范围内的成分反射，并将剩余的成分透射。红色反射面22c为本实施方式中的第2涂层面的一个例子。
如图3(A)所示，蓝色反射面21c在XZ平面上从右后方朝向左前方。另一方面，红色反射面22c从左后方朝向右前方。在本实施方式的光学单元12中，如图3(A)以及图3(C)所示，蓝色反射面21c和红色反射面22c这两者相对于Y方向越向下方则越靠前侧地倾斜。
例如如图3(A)～图3(C)所示，蓝色棱镜21具有大致三棱柱状的外形。此外，在本实施方式中，蓝色棱镜21的前侧的面即前表面21a与XY平面平行。蓝色棱镜21的前表面21a为本实施方式中的第1面的一个例子。
蓝色用DMD30B沿着蓝色棱镜21的右侧的侧面21b配置。该侧面21b在XZ平面上从左后方朝向右前方，且相对于Y方向越向下方则越靠右侧地倾斜。如图3(C)所示，蓝色用DMD30B在同一侧面21b上配置在以逆时针旋转给定的角度θ1的量的朝向上。角度θ1根据在蓝色用DMD30B中入射出射的光的光路来进行设定。蓝色用DMD30B为第1空间光调制元件的一个例子。上述的侧面21b为本实施方式中的第1透光面的一个例子。
图4(A)示出从-Z侧观察的光学单元12的后视图。图4(B)示出从-X侧观察的光学单元12的左侧视图。图4(C)示出从-Y侧观察的光学单元12的仰视图。
例如如图4(A)～图4(C)所示，红色棱镜22具有大致三棱柱状的外形。在本实施方式中，红色棱镜22的前表面22a与蓝色棱镜21的蓝色反射面21c平行地相邻。红色棱镜22的前表面22a为本实施方式中的第2面的一个例子。
红色用DMD30R沿着红色棱镜22的-X侧(即左侧)的侧面22b配置。如图4(A)所示，红色棱镜22的侧面22b相对于Y方向向与蓝色棱镜21的侧面21b相反的一侧倾斜。如图4(B)所示，红色用DMD30R在红色棱镜22的侧面22b上配置在以逆时针旋转给定的角度θ2的量的朝向上。角度θ2根据在红色用DMD30R中入射出射的光的光路来进行设定。红色用DMD30R为第2空间光调制元件的一个例子。上述的侧面22b为本实施方式中的第2透光面的一个例子。
在本实施方式中，例如如图4(A)～图4(C)所示，绿色棱镜23具有大致五棱柱状的外形。绿色棱镜23的前表面23a弯曲，且包含在+X侧与蓝色棱镜21的蓝色反射面21c平行地相邻的部分、和在-X侧与红色棱镜22的红色反射面22c平行地相邻的部分。绿色棱镜23的前表面23a为本实施方式中的第3透光面的一个例子。
绿色用DM30G沿着绿色棱镜23的后侧的侧面23b配置。该侧面23b例如具有与绿色用DM30G的X方向平行的宽度方向、与Y方向平行的高度方向、以及与Z方向平行的法线方向。同一侧面23b为本实施方式中的第4透光面的一个例子。绿色用DM30G为第3空间光调制元件的一个例子。
图5示出本实施方式的光学单元12中的红色棱镜22的立体图。在图5中，示出红色棱镜22的前表面22a的法线D22a、侧面22b的法线D22b、以及红色反射面22c的法线D22c。各法线D22a～D22c在图中的纸面方向上朝向近前侧。这样，在本实施方式的光学单元12中，各面22a～22c按照如下方式倾斜而形成红色棱镜22，即，红色棱镜22的前表面22a、侧面22b以及红色反射面22c各自的法线D22a～D22c(或者等价的是法线矢量)不在同一平面上。
另外，关于本实施方式的蓝色棱镜21，根据如图3(A)以及图4(C)所示那样上表面和底面为相同的形状且相互平行可知，侧方的各面21a、21b、21c各自的法线处于同一平面上。
1-3.关于TRP方式的DMD
使用图6对本实施方式的光学单元12中的TRP方式的DMD30进行说明。图6是用于说明本实施方式中的DMD30的像素32的图。
DMD30具备在空间光调制面31的水平方向Dx以及垂直方向Dy上呈矩阵状配置的多个像素32。在TRP方式的DMD30中，各像素32包含能够倾斜和滚动的能以两个轴旋转的方式进行驱动的微镜来构成。各像素32被切换驱动为导通状态和截止状态中的一者。
图6(A)例示DMD30的像素32中的导通状态。图6(B)例示图6(A)的像素32中的截止状态。
在导通状态下，例如如图6(A)所示，像素32被驱动为相对于空间光调制面31的垂直方向Dy倾斜，与水平方向Dx平行。此时，像素32的法线方向Dn相对于空间光调制面31的法线方向Dz向+Dy侧倾斜。另一方面，在截止状态下，例如如图6(B)所示，像素32被驱动为相对于空间光调制面31的水平方向Dx倾斜，与垂直方向Dy平行。此时，像素32的法线方向Dn相对于空间光调制面31的法线方向Dz向+Dx侧倾斜。
在图6(A)中，例示了与入射到像素32的照明光50相应的导通光51。导通光51在DMD30中，通过由导通状态的像素32反射照明光50而生成。导通光51为本实施方式中的第1调制光的一个例子。此外，在图6(B)中，例示了与和图6(A)同样的照明光50相应的截止光52。截止光52在DMD30中，通过由截止状态的像素32反射照明光50而生成。截止光52为本实施方式中的第2调制光的一个例子。
根据TRP方式的DMD30，入射到像素32的照明光50、导通光51、以及截止光52成为不是在同一平面上的立体的位置关系的光路，能够通过大的角度差(例如17°)来扩大光的取入范围。在本实施方式的光学单元12中，通过各种面的倾斜，能够降低取入光时的棱镜21～23内部的光量损失。
2.动作
参照图7～图9对使用本实施方式涉及的光学单元12的投影装置1的动作进行说明。图7是示出本实施方式中的照明光50的光路的光学单元12的立体图。图8示出导通光51的光路。图9示出截止光52的光路。
本实施方式的投影装置1在投影光源11中生成照明光50，并将生成的照明光50供给到光学单元12。如图7所例示的那样，照明光50从光学单元12的前方的+Y侧朝向比Z方向更靠下方的方向照射，入射到光学单元12。照明光50例如包含构成白色光的蓝色成分、红色成分以及绿色成分。
在光学单元12中，入射的照明光50依次通过蓝色棱镜21、红色棱镜22以及绿色棱镜23后被分离为各颜色成分，并到达与每个颜色成分对应的DMD30。各DMD30在通过空间光调制面31反射照明光50时，例如通过控制部14的控制，根据投影图像来控制各像素32的导通/截止状态，生成导通光51以及截止光52(参照图6)。
如图8所示，导通光51从光学单元12朝向前方，沿着Z方向出射。光学单元12通过各棱镜21～23按照使得从三色部分的DMD30B～30R起的光路在向外部出射时一致的方式来合成导通光51。在投影装置1中，导通光51从光学单元12向Z方向前进而被投影光学系统13取入。通过使投影光学系统13取入的导通光51出射到外部，从而投影装置1投影由导通光51表示的投影图像。
另一方面，截止光52在与导通光51不同的出射方向上从光学单元12出射。在图9的例子中，截止光52的出射方向朝向比Z方向更靠右下方的方向。由此，能够使得截止光52不被投影光学系统13所取入而不对投影图像造成影响。
根据TRP方式的DMD30，能够扩展导通光51从光学单元12向投影光学系统13的取入范围，谋求投影装置1的投影图像的高亮度化。根据本实施方式的光学单元12，通过各反射面21c、22c的倾斜，能够降低基于照明光50来生成导通光51时的光量损失，使高亮度化易于进行。以下，对本实施方式的光学单元12中的光路进行详细说明。
2-1.绿色光的光路
使用图10～图11对光学单元12中的绿色光的光路进行说明。
图10是例示入射到光学单元12中的绿色用DM30G的光路的图。图11是例示从绿色用DM30G出射的光路的图。在图10以及图11中，省略了蓝色用DMD30B以及红色用DMD30R的图示。
图10(A)示出在光学单元12的俯视图中到绿色用DM30G为止的照明光50的光路。图10(B)示出在光学单元12的侧视图中照明光50以及基于绿色用DM30G的导通光51G的光路。
若照明光50入射到光学单元12，则从蓝色棱镜21的前表面21a向蓝色反射面21c前进。蓝色棱镜21在蓝色反射面21c对入射的照明光50的蓝色成分进行反射(参照图12)，并使剩余的成分透射。照明光50当中的透射了蓝色棱镜21的成分入射到红色棱镜22的前表面22a，向红色反射面22c前进。红色棱镜22在红色反射面22c对入射的照明光50的红色成分进行反射(参照图14)，并使剩余的成分透射。
通过光学单元12中的蓝色反射面21c以及红色反射面22c的透射，照明光50中入射到绿色棱镜23的成分成为绿色成分(以下称为“绿色光50G”)。绿色棱镜23使从前表面23a入射的绿色光50G通过，并从侧面23b将光引导到绿色用DM30G。
在本实施方式的光学单元12中，蓝色反射面21c以及红色反射面22c从Y方向倾斜，如图10(B)所示，各自的法线朝向比Z方向更靠照明光50的入射方向的方向。因此，包含绿色光50G等的照明光50入射到各反射面21c、22c的入射角θ11相比各反射面与Y方向平行的情况要小。
一般地，已知，对于基于二向色涂层等的反射面来说，在光的入射角大的情况下，选择性地反射特定波段的成分的光学特性的效率降低。在该情况下，对照明光的颜色分离的精度变差，产生光量的损失。相对于此，根据本实施方式的光学单元12，能够在各反射面21c、22c中减小照明光50的入射角θ11，精度良好地进行颜色分离，降低来自照明光50的光量的损失。
图11(A)示出在光学单元12的俯视图中与图10的绿色光50G相应的绿色用DM30G的导通光51G的光路。绿色用DM30G在导通状态的像素32中对入射的绿色光50G进行反射，生成导通光51G。绿色用DM30G的像素32的法线方向Dn在导通状态下向比Z方向更靠+Y侧的方向倾斜(参照图6(A))。如图10(B)以及图11(A)所示，绿色用DM30G的导通光51G沿着Z方向依次通过绿色棱镜23、红色棱镜22以及蓝色棱镜21，从光学单元12向前方出射。
根据本实施方式的光学单元12，通过蓝色反射面21c以及红色反射面22c的倾斜，与未倾斜的情况相比，照明光50的入射角θ11与导通光51G的出射角θ12之间的差变小。由此，能够降低在光学单元12中从照明光50生成导通光51时的光量的损失。
图11(B)示出在光学单元12的俯视图中与图10的绿色光50G相应的绿色用DM30G的截止光52G的光路。绿色用DM30G在截止状态的像素32中对入射的绿色光50G进行反射，生成截止光52G。绿色用DM30G的像素32的法线方向Dn在截止状态下向比Z方向更靠+X侧的方向倾斜(参照图6(B))。绿色用DM30G的截止光52G从光学单元12出射的出射方向比导通光51G的出射方向更靠+X侧且更靠-Y侧。
2-2.蓝色光的光路
使用图12～图13对光学单元12中的蓝色光的光路进行说明。
图12是例示入射到光学单元12中的蓝色用DMD30B的光路的图。图13是例示从蓝色用DMD30B出射的光路的图。在图12以及图13中，省略红色用DMD30R以及绿色用DM30G的图示。
图12(A)示出在光学单元12的俯视图中到蓝色用DMD30B为止的照明光50的光路。图12(B)示出在光学单元12的侧视图中照明光50以及基于蓝色用DMD30B的导通光51B的光路。
如图12(A)所示，作为照明光50中的蓝色成分的蓝色光51B在蓝色反射面21c进行反射。蓝色棱镜21由前表面21a全反射来自蓝色反射面21c的蓝色光51B，并从侧面21b将光引导到蓝色用DMD30B。
蓝色用DMD30B根据像素32的导通/截止状态，通过蓝色光51B的反射分别生成导通光51B以及截止光52B。如图12(B)所示，蓝色用DMD30B的垂直方向在蓝色棱镜21的侧面21b上从Y方向朝向角度θ1。蓝色用DMD30B的像素32的法线方向Dn(参照图6)在导通状态下向+Y侧倾斜，在截止状态下向+Z侧(且向+X侧)倾斜。
图13(A)示出在光学单元12的俯视图中与图12的蓝色光50B相应的蓝色用DMD30B的导通光51B的光路。从蓝色用DMD30B出射的导通光51B在蓝色棱镜21的前表面21a进行全反射，在蓝色棱镜21的蓝色反射面21c进一步进行反射。通过蓝色棱镜21的侧面21b的倾斜、同一侧面21b上的蓝色用DMD30B的位置以及朝向等，蓝色用DMD30B的导通光51B的光路在蓝色反射面21c反射后，与绿色用DM30G的导通光51G的光路一致。
图13(B)示出在光学单元12的俯视图中与图12的蓝色光50B相应的蓝色用DMD30B的截止光52B的光路。蓝色用DMD30B的截止光52B与导通光51B同样地在蓝色棱镜21的前表面21a以及蓝色反射面21c进行反射，从光学单元12出射。关于蓝色用DMD30B，截止光52B的出射方向也比导通光51B更靠+X侧且更靠-Y侧。
根据本实施方式的光学单元12，通过蓝色反射面21c等的倾斜，能够如以上那样降低从照明光50中的蓝色光50B生成蓝色用DMD30B的导通光51B时的光量损失。
2-3.红色光的光路
使用图14～图15对光学单元12中的红色光的光路进行说明。
图14是例示入射到光学单元12中的红色用DMD30R的光路的图。图15是例示从红色用DMD30R出射的光路的图。在图14以及图15中，省略蓝色用DMD30B以及绿色用DM30G的图示。
图14(A)示出在光学单元12的俯视图中到红色用DMD30R为止的照明光50的光路。图14(B)示出在光学单元12的侧视图中照明光50以及基于红色用DMD30R的导通光51R的光路。
如图14(A)所示，作为照明光50中的红色成分的红色光50R通过蓝色棱镜21后在红色棱镜22的红色反射面22c进行反射。红色棱镜22由前表面22a全反射来自红色反射面22c的红色光50R，并从侧面22b将光引导到红色用DMD30R。
红色用DMD30R根据像素32的导通/截止状态，通过红色光50R的反射分别生成导通光51R以及截止光52R。如图14(B)所示，红色用DMD30R的垂直方向在红色棱镜22的侧面22b上从Y方向朝向角度θ2。红色用DMD30R的像素32的法线方向Dn(参照图6)在导通状态下向+Y侧倾斜，在截止状态下向-Z侧(且向+X侧)倾斜。
图15(A)示出在光学单元12的俯视图中与图14的红色光50R相应的红色用DMD30R的导通光51R的光路。从红色用DMD30R出射的导通光51R在红色棱镜22的前表面22a进行全反射，在红色反射面22c进一步进行反射。来自红色反射面22c的导通光51R从红色棱镜22的前表面22a出射，透射蓝色棱镜21的蓝色反射面21c。红色用DMD30R的导通光51R的光路在透射蓝色反射面21c后与其他导通光51G、51B的光路一致。
图15(B)示出在光学单元12的俯视图中与图14的红色光50R相应的红色用DMD30R的截止光52R的光路。在从红色用DMD30R出射的截止光52R中，+Z侧的光束入射到红色棱镜22的前表面22a并进行全反射，到达红色反射面22c，另一方面，-Z侧的光束不经由前表面22a而从红色用DMD30R直接入射到红色反射面22c。然后，来自红色反射面22c的截止光52R向比导通光51R更靠+X侧且更靠-Y侧的方向出射。如以上那样的导通光51R以及截止光52R的光路能够通过红色棱镜22的侧面22b的倾斜、同一侧面22b上的红色用DMD30R的位置以及朝向等来进行设定。
根据本实施方式的光学单元12，通过红色反射面22c等的倾斜，能够如以上那样降低从照明光50中的红色光50R生成红色用DMD30R的导通光51R时的光量损失。此外，通过使用使截止光52R的一部分直接入射到红色反射面22c的光路，也能够使光学单元12小型化。
3.总结
如以上那样，本实施方式涉及的光学单元12具备：作为第1棱镜的一个例子的蓝色棱镜21；作为第2棱镜的一个例子的红色棱镜22；以及作为第3棱镜的一个例子的绿色棱镜23。蓝色棱镜21具有：作为第1涂层面的蓝色反射面21c，该蓝色反射面21c在第1波段下反射照明光；作为第1面的前表面21a，该前表面21a透射照明光并将该照明光导向蓝色反射面21c，并且反射由蓝色反射面21c反射的照明光；以及作为第1透光面的侧面21b，该侧面21b透射由前表面21a反射的照明光。红色棱镜22具有：作为第2涂层面的红色反射面22c，该红色反射面22c在第2波段下反射照明光；作为第2面的前表面22a，该前表面22a使透射了红色反射面22c的照明光透射并将该照明光导向红色反射面22c，并且反射由红色反射面22c反射的照明光；以及作为第2透光面的侧面22b，该侧面22b透射由前表面22a反射的照明光。绿色棱镜23具有：作为第3透光面的前表面23a，该前表面23a使透射了蓝色反射面21c以及红色反射面22c的照明光透射；以及作为第4透光面的侧面23b，该侧面23b使透射了前表面23a的照明光透射。将红色棱镜22形成为红色反射面22c、前表面22a、以及侧面22b各自的法线D22c、D22a、D22b不在同一平面上。
根据以上的光学单元12，通过红色棱镜22中的红色反射面22c等的倾斜，能够降低来自照明光50的光量的损失。另外，也可以代替红色棱镜22，或除了红色棱镜22以外，将蓝色棱镜21形成为蓝色反射面21c、前表面21a、以及侧面21b各自的法线不在同一平面上。
此外，本实施方式的光学单元12具备：作为第1棱镜的一个例子的蓝色棱镜21；作为第2棱镜的一个例子的红色棱镜22；以及作为第3棱镜的一个例子的绿色棱镜23。蓝色棱镜21具有：透射光的作为第1面的前表面21a；以及在第1波段下反射光的作为第1涂层面的蓝色反射面21c。红色棱镜22具有：比蓝色棱镜21的前表面21a更靠近蓝色反射面21c的作为第2面的前表面22a；以及在与第1波段不同的第2波段下反射光的作为第2涂层面的红色反射面22c。绿色棱镜23具有：比红色棱镜22的前表面22a更靠近红色反射面22c的作为第3透光面的前表面23a；以及具有相互交叉的高度方向以及宽度方向的作为第4透光面的侧面23b。绿色棱镜23在侧面23b的宽度方向(即X方向)上位于蓝色棱镜21与红色棱镜22之间。将各棱镜21～23配置为使蓝色反射面21c以及红色反射面22c相对于绿色棱镜23的侧面23b的高度方向(即Y方向)倾斜。由此，通过各反射面21c、22c的倾斜，也能够效率良好地反射各波段的成分，降低来自照明光50的光量的损失。
在本实施方式中，蓝色反射面21c以及红色反射面22c这两者相对于Y方向如+Z侧那样向相互相同的一侧倾斜。由此，通过使照明光50从+Z侧入射到光学单元12，能够减小照明光50的入射角θ11，降低光学单元12中的光量的损失。
此外，在本实施方式的光学单元12中，蓝色棱镜21的蓝色反射面21c和红色棱镜22的前表面22a相邻。将蓝色棱镜21以及绿色棱镜23配置为使蓝色棱镜21的前表面21a和绿色棱镜23的侧面23b平行。由此，能够通过三个棱镜21～23将光学单元12构成为小型。
此外，在本实施方式中，光学单元12还具备：蓝色用DMD30B(第1空间光调制元件)，其与侧面21b相邻地配置，使得透射了蓝色棱镜21的侧面21b的照明光入射；红色用DMD30R(第2空间光调制元件)，其与侧面22b相邻地配置，使得透射了红色棱镜22的侧面22b的照明光入射；以及绿色用DMD30G(第3空间光调制元件)，其与侧面23b相邻地配置，使得透射了绿色棱镜23的侧面23b的照明光入射。根据光学单元12，能够降低从照明光50生成各DMD30B、30R、30G的导通光51B、51R、51G时的光量损失。
此外，在本实施方式中，各DMD30B、30R、30G基于分别入射的照明光来生成向相互不同的方向出射的导通光51(第1调制光)以及截止光52(第2调制光)。将各棱镜21～23配置为，在包含入射到绿色用DMD30G的照明光50的光轴和来自绿色用DMD30G的导通光51的光轴的平面即YZ平面上，使蓝色反射面21c以及红色反射面22c中的至少一者不与导通光51的光轴正交(参照图10(B))。由此，能够适当地设定照明光50的入射角θ11等，降低光学单元12中的光量的损失。
此外，在本实施方式中，也可以将红色用DMD30R配置为使从红色用DMD30R出射的截止光52R的一部分由前表面22a反射并入射到红色反射面22c，另一方面，使截止光52R的剩余部分不经由前表面22a地入射到红色反射面22c。通过采用这样的截止光52R的光路，能够将光学单元12小型化。
此外，在本实施方式中，各DMD30B、30R、30G为TRP方式的DMD。根据本实施方式的光学单元12，能够实现TRP方式的DMD30生成导通光51时的光量损失的降低。
此外，在本实施方式中，投影装置1具备光学单元12和供给入射到光学单元12的照明光50的投影光源11。根据本实施方式的投影装置1，能够降低来自基于投影光源11的照明光50的光量的损失。
(实施方式2)
以下，使用附图对实施方式2进行说明。实施方式1的光学单元12具备三个棱镜21～23。在实施方式2中，参照图16～图19对具备四个棱镜的光学单元进行说明。
适当省略与实施方式1涉及的光学单元12以及投影装置1同样的结构、动作的说明，对本实施方式涉及的光学单元进行说明。
图16是例示实施方式2涉及的光学单元12A的立体图。图17是例示本实施方式涉及的光学单元12A的结构的三视图。图17(A)示出光学单元12A的俯视图。图17(B)示出光学单元12A的后视图。图17(C)示出光学单元12A的左侧视图。
本实施方式涉及的光学单元12A除了三个棱镜21～23以外，还具备第4个棱镜24。该棱镜24例如与绿色棱镜23同样地具有透光性。棱镜24为本实施方式中的第4棱镜的一个例子。
棱镜24在图16以及图17的例子中配置在蓝色棱镜21的前方，即在光学单元12A中配置在最前侧。本例的棱镜24具有与XY平面平行的前表面24a，在后侧与蓝色棱镜21以及红色棱镜22相邻。此外，在本例中，蓝色棱镜21的前表面21a从XY平面倾斜。
此外，在本例中，例如如图16(A)所示，对于蓝色棱镜21，上表面和底面的形状相互不同。即，本例的蓝色棱镜21形成为各面21a、21b、21c的法线不在同一平面上。对于红色棱镜22也同样。
如以上那样，在本实施方式的光学单元12A中，将蓝色棱镜21形成为蓝色反射面21c、前表面21a、以及侧面21b各自的法线不在同一平面上。并且，将红色棱镜22形成为红色反射面22c、前表面22a、以及侧面22b各自的法线不在同一平面上。由此，能够效率良好地反射各波段的成分，降低来自照明光50的光量的损失。
此外，本实施方式的光学单元12A也可以还具备第4个棱镜24(第4棱镜)，其中，该第4个棱镜24具有与绿色棱镜23的侧面23b平行的前表面24a(第5透光面)，并与蓝色棱镜21的前表面21a相邻。蓝色棱镜21的蓝色反射面21c和红色棱镜22的前表面22a也可以相邻。在该情况下，也与实施方式1同样地，能够通过各反射面21c、22c的倾斜来降低光量的损失。
另外，光学单元12A中的第4个棱镜24的配置也可以不是最前侧。使用图18以及图19对实施方式2的变形例进行说明。
图18是示出实施方式2的变形例涉及的光学单元12B的立体图。图19是例示本变形例涉及的光学单元12B的结构的三视图。图19(A)示出光学单元12B的俯视图。图19(B)示出光学单元12B的后视图。图19(C)示出光学单元12B的左侧视图。
在本变形例涉及的光学单元12B中，第4个棱镜24配置在蓝色棱镜21与红色棱镜22之间。在该情况下，蓝色棱镜21的前表面21a在光学单元12B中成为最前侧，与实施方式1同样地与XY平面平行。在本变形例中，例如也可以代替蓝色棱镜21的二向色涂层，通过对棱镜24的前表面24a实施二向色涂层，从而使与该前表面相邻的蓝色棱镜21的侧面作为蓝色反射面21c起作用。
如以上那样，在本实施方式中，光学单元12B也可以还具备配置在蓝色棱镜21与红色棱镜22之间的棱镜24(第4棱镜)。在该情况下，也与实施方式1同样地，能够通过各反射面21c、22c的倾斜来降低光量的损失。
(其他实施方式)
如以上那样，作为本申请中公开的技术的例示，对实施方式1、2进行了说明。然而，本公开中的技术并不限定于此，也能够应用于适当地进行了变更、置换、附加、省略等的实施方式。此外，也能够组合在上述各实施方式中说明的各构成要素作为新的实施方式。因此，以下，对其他实施方式进行例示。
在上述的实施方式1、2中，对蓝色反射面21c以及红色反射面22c相对于Y方向倾斜的光学单元12～12B进行了说明。本实施方式的光学单元也可以构成为，蓝色反射面21c以及红色反射面22c中的一者相对于Y方向倾斜，另一者相对于Y方向平行。在该情况下，也能够在倾斜的反射面效率良好地反射对应的波段的成分，降低来自照明光50的光量的损失。即，在本实施方式中，第1、第2以及第3棱镜也可以配置为使第1以及第2涂层面中的至少一者相对于第4透光面的高度方向倾斜。
在上述的各实施方式中，对绿色用DMD30G的水平方向以及垂直方向与绿色棱镜23的侧面23b的宽度方向以及高度方向平行的例子进行了说明，但是绿色用DMD30G的配置并不特别限定于上述。在本实施方式中，绿色用DMD30G也可以在绿色棱镜23的侧面23b上适当倾斜地配置。在该情况下，也能够通过使各反射面21c、22c相对于绿色棱镜23的侧面23b的高度方向倾斜来降低光量损失。
此外，在上述的各实施方式中，作为第1波段的一个例子例示了包含蓝色光的波段，作为第2波段的一个例子例示了包含蓝色光的波段。在本实施方式中，第1以及第2波段并不限于上述，也可以是各种波段。例如，也可以是，第1波段为包含红色光的波段，第2波段为包含蓝色光的波段。
此外，在上述的各实施方式中，对DMD30为TRP方式的例子进行了说明。本实施方式的光学单元并不限于TRP方式的DMD，也可以应用于各种空间光调制元件，例如还可以应用于VSP(Voltage Scalable Pixel，电压可缩放像素)方式的DMD。
此外，在上述的各实施方式中，对具备DMD30的光学单元12～12B进行了说明。本实施方式的光学单元也可以作为与DMD30等分体的模块来提供。也就是说，本实施方式的光学单元可以不具备DMD30等空间光调制元件，也可以包含各棱镜21～23等的棱镜光学系统来构成。能够将光学单元构成为使第1以及第2涂层面中的至少一者相对于第4透光面的高度方向倾斜，由此能够降低入射的照明光的光量损失。
如以上那样，作为本公开中的技术的例示，说明了实施方式。因此，提供了附图以及详细的说明。
因此，在附图以及详细的说明所记载的构成要素中，不仅包含为了解决课题所必须的构成要素，为了例示上述技术，也可能包含并非为了解决课题所必须的构成要素。因此，不应该因为这些非必须的构成要素记载于附图以及详细的说明中而直接认定这些非必须的构成要素是必须的。
此外，上述的实施方式用于例示本公开中的技术，因此能够在权利要求书或其等同的范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。
产业上的可利用性
本公开涉及的光学单元例如能够应用于使用TRP方式的DMD的投影装置。

Claims (9)

1.一种光学单元，具备：
第1棱镜，该第1棱镜具有第1涂层面、第1面以及第1透光面，其中，所述第1涂层面在第1波段下反射照明光，所述第1面透射照明光并将该照明光导向所述第1涂层面，并且反射由所述第1涂层面反射的照明光，所述第1透光面透射由所述第1面反射的照明光；
第2棱镜，该第2棱镜具有第2涂层面、第2面以及第2透光面，其中，所述第2涂层面在第2波段下反射照明光，所述第2面使透射了所述第1涂层面的照明光透射并将该照明光导向所述第2涂层面，并且反射由所述第2涂层面反射的照明光，所述第2透光面透射由所述第2面反射的照明光；以及
第3棱镜，该第3棱镜具有第3透光面以及第4透光面，其中，所述第3透光面使透射了所述第1涂层面以及所述第2涂层面的照明光透射，所述第4透光面使透射了所述第3透光面的照明光透射，
将所述第1棱镜形成为所述第1涂层面、所述第1面、以及所述第1透光面各自的法线不在同一平面上，并且/或者，
将所述第2棱镜形成为所述第2涂层面、所述第2面、以及所述第2透光面各自的法线不在同一平面上。
2.根据权利要求1所述的光学单元，其中，
所述第1棱镜的第1涂层面与所述第2棱镜的第2面相邻，
将所述第1棱镜以及所述第3棱镜配置为所述第1面与所述第4透光面平行。
3.根据权利要求1所述的光学单元，其中，
所述第1棱镜的第1涂层面与所述第2棱镜的第2面相邻，
所述光学单元还具备：
第4棱镜，该第4棱镜具有与所述第4透光面平行的第5透光面，并与所述第1棱镜的第1面相邻。
4.根据权利要求1所述的光学单元，其中，
所述光学单元还具备：
第4棱镜，该第4棱镜配置在所述第1棱镜与所述第2棱镜之间。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的光学单元，其中，
所述光学单元还具备：
第1空间光调制元件，该第1空间光调制元件供透射了所述第1透光面的照明光入射；
第2空间光调制元件，该第2空间光调制元件供透射了所述第2透光面的照明光入射；以及
第3空间光调制元件，该第3空间光调制元件供透射了所述第4透光面的照明光入射。
6.根据权利要求5所述的光学单元，其中，
所述各空间光调制元件基于分别入射的照明光生成第1调制光，
将所述第1棱镜至所述第3棱镜配置为，在包含入射到所述第3空间光调制元件的照明光的光轴和来自所述第3空间光调制元件的所述第1调制光的光轴的平面上，所述第1涂层面以及所述第2涂层面中的至少一者不与该第1调制光的光轴正交。
7.根据权利要求5或6所述的光学单元，其中，
将所述第2空间光调制元件配置为，从所述第2空间光调制元件出射的第2调制光的一部分由所述第2面反射而入射到所述第2涂层面，另一方面，该第2调制光的剩余部分不经由所述第2面地入射到所述第2涂层面。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的光学单元，其中，
所述第1空间光调制元件、所述第2空间光调制元件以及所述第3空间光调制元件为TRP方式的数字微镜器件。
9.一种投影装置，具备：
权利要求5～8中任一项所述的光学单元；以及
投影光源，该投影光源供给入射到所述光学单元的照明光。
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