JP2003287718A - 偏光変換装置、この偏光変換装置を備える照明光学装置、およびプロジェクタ - Google Patents
偏光変換装置、この偏光変換装置を備える照明光学装置、およびプロジェクタInfo
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Abstract
体内での遮光部と偏光変換光学素子本体との相対的な位
置調整を容易に行うことができる偏光変換装置、この偏
光変換装置を備える照明光学装置およびプロジェクタを
提供する。 【解決手段】入射光を2種類の直線偏光光に分離する偏
光分離膜511と、偏光分離膜511の間に交互に配置
され、偏光分離膜511で反射された直線偏光光を反射
する反射膜512と、偏光分離膜511,反射膜512
が配置される板ガラス513と、偏光分離膜511で透
過された直線偏光光の偏光軸を変換する位相差板600
とを含む。偏光変換素子本体414Bの光束入射側で位
相差板600に対向しない位置には、入射光束を遮断す
る固定枠414Aが設けられ、固定枠414Aは、偏光
変換素子本体414Bの端面を保持する保持部と、ライ
トガイドへの固定用の固定部とを備える。
Description
の偏光変換装置を備える照明光学装置、およびプロジェ
クタに関する。
テーションにプロジェクタが多用されている。このよう
なプロジェクタは、光学部品用筐体内に複数の光学部品
を収納し、これらの光学部品を介して、光源から射出さ
れた光束を変調した後に拡大投写して投写画像を形成し
ている。これらの光学部品として、光束の利用効率を高
め、明るい投写画像を確保するために、光源から射出さ
れた光束を1種類の直線偏光光に変換する偏光変換装置
が用いられている。
置され、光源からの光束を透過および反射させて2種類
の直線偏光光に分離させる偏光分離膜と、この偏光分離
膜で反射された直線偏光光を反射する反射膜と、これら
偏光分離膜と反射膜との間に介在し、偏光分離膜と反射
膜とを交互に複数配列させる透光性部材とを含む偏光変
換素子と、この偏光変換素子の光束射出側に貼り付けら
れ、反射膜から射出された光束の偏光軸を変換する位相
差板と、偏光変換素子の光束入射側に設けられ、反射膜
への光束の入射を遮断する遮光マスクとを備えて構成さ
れている。このような偏光変換装置は、位相差板および
偏光変換素子を含む偏光変換素子本体と、遮光マスク
と、これらの偏光変換素子本体および遮光マスクを保持
収納する保持枠との3つの部材からなるユニットとして
構成され、このユニットごと光学部品用筐体に収納して
いた。
合には、保持枠内において、偏光変換素子本体と遮光マ
スクとの相対的な位置調整が必要になるとともに、保持
枠と光学部品用筐体との位置調整も必要となるため、光
学部品用筐体への取り付け作業が繁雑となっていた。ま
た、取り付け作業を簡素化するために、遮光マスクの開
口率を大きくする構成も考えられるが、この場合には、
本来の機能である遮光機能を低下させることとなってし
まうため意味がないものとなる。
きて、光学部品用筐体内における遮光部と偏光変換光学
素子本体との相対的な位置調整を容易に行うことができ
る偏光変換装置、この偏光変換装置を備える照明光学装
置、およびプロジェクタを提供することにある。
置は、入射光束に対して傾斜配置され、この入射光束を
2種類の直線偏光光束に分離する複数の偏光分離膜、各
偏光分離膜の間に交互に並行配置され、前記偏光分離膜
で分離されたいずれか一方の偏光光束を反射する複数の
反射膜、これらの偏光分離膜および反射膜が設けられる
透光性部材、および、この透光性部材の光束射出側に設
けられ、前記いずれか一方の偏光光束の偏光軸を変換す
る複数の位相差板を含んで構成される偏光変換素子本体
と、前記透光性部材の光束入射側における前記位相差板
に対向しない位置に設けられ、前記光源から射出された
光束の入射を遮断する遮光部材とを備え、この遮光部材
は、前記偏光変換素子本体の端面を保持する保持部と、
当該偏光変換装置が収納される光学部品用筐体に取りつ
けるための固定部とを備えることを特徴とする。
よび遮光部材を、偏光変換素子本体の各構成要素に対応
して遮光用マスクが位置するように外形基準で構成して
おき、この後に、接着剤を介して遮光部材の保持部に偏
光変換素子本体を保持させて偏光変換装置を構成し、こ
の偏光変換装置を固定部を介して光学部品用筐体に取り
付ける。従って、本発明によれば、遮光部材の保持部で
偏光変換素子本体を保持させて、この保持された状態の
ものを光学部品用筐体に収納させるので、偏光変換装置
を構成する部材点数を従来よりも減少させることができ
るとともに、偏光変換素子本体の所定個所に対する遮光
部材の遮光マスクの位置を高精度に調整できる。高精度
に位置調整できるため、不要光の遮断性を向上でき、光
源からの光束をより一層有効に利用ができる。
は、前記光学部品用筐体に当接する前記保持部の端縁両
端から、前記保持部の保持面に沿って外側へ延出する延
出部として構成され、この延出部には、前記光学部品用
筐体に形成された突起に挿通される挿通用開口が形成さ
れていることが好ましい。
とすることができる。すなわち、遮光部材において、板
状の偏光変換素子本体を保持する枠状の保持部である保
持枠を構成し、この保持枠の下側端部から保持枠面に沿
って外側へ延出する延出部を形成しておき、この延出部
に丸孔開口を形成する。一方、光学部品用筐体の下面部
分には、前記丸孔開口に挿通される突起を形成する。こ
れらの丸孔開口への突起の挿通により、偏光変換装置は
光学部品用筐体に取り付けられる。このような比較的簡
単な構造の部材として偏光変換装置を具体的に構成で
き、偏光変換装置の製造コストを増加させることもな
い。
ていることが好ましい。この場合には、遮光部材を金属
製とすることにより、偏光変換素子本体を保持する部材
としての剛性を十分に確保できる。また、熱伝導性の高
い金属製であるため、偏光変換素子本体で発生する熱を
外部へ放熱でき、熱に弱い偏光変換素子本体の熱損傷を
防止できる。
離膜および前記反射膜は、光束入射方向に対して略45
°に傾斜し、所定の間隔で交互に配列されていることが
好ましい。この場合には、偏光分離膜および反射膜が、
光束入射方向に対して略45°に傾斜し、所定の間隔で
交互に配列していることにより、必要とされる直線偏光
光の偏光軸と異なる直線偏光光を生成する無効な領域を
むやみに大きくすることなく、最適な条件で偏光変換素
子本体を製造できる。
源からの光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学
素子と、前記偏光変換装置とを備えることを特徴とす
る。本発明によれば、前述した偏光変換装置と略同様の
作用効果を奏することができ、これにより、照明光学装
置から射出される光束を略1種類の直線偏光光に変換で
きて、光束の有効利用を図ることができる。
学装置と、この照明光学装置から射出された光束を画像
情報に基づいて変調する光変調装置と、この光変調装置
で変調された光束を拡大投写する投写光学装置とを備え
ることを特徴とする。本発明によれば、前述した照明光
学装置と略同様の作用効果を奏することができ、これに
より、光束の有効利用を図ることができて、プロジェク
タから投写される投写画像を鮮明にできる。また、前述
したように、光束の有効利用が図られているため、光変
調装置の入射側に配置される入射側偏光板での不要光の
吸収を減少させて、この不要光の吸収による偏光板の熱
損傷を防止できる。
に基づいて説明する。 〔1.プロジェクタの主な構成〕図1は、本発明に係る
プロジェクタ1を上方前面側から見た斜視図である。図
2は、プロジェクタ1を下方背面側から見た斜視図であ
る。図1または図2に示すように、プロジェクタ1は、
射出成形によって成形された略直方体状の外装ケース2
を備える。この外装ケース2は、プロジェクタ1の本体
部分を収納する合成樹脂製の筐体であり、アッパーケー
ス21と、ロアーケース22とを備え、これらのケース
21,22は、互いに着脱自在に構成されている。
うに、プロジェクタ1の上面、側面、前面、および背面
をそれぞれ構成する上面部21A、側面部21B、前面
部21Cおよび背面部21Dを含んで構成される。同様
に、ロアーケース22も、図1,2に示すように、プロ
ジェクタ1の下面、側面、前面、および背面をそれぞれ
構成する下面部22A、側面部22B、前面部22C、
および背面部22Dを含んで構成される。
の外装ケース2において、アッパーケース21およびロ
アーケース22の側面部21B,22B同士が連続的に
接続されて直方体の側面部分210が構成され、同様
に、前面部21C,22C同士の接続で前面部分220
が、背面部21D,22D同士の接続で背面部分230
が、上面部21Aにより上面部分240が、下面部22
Aにより下面部分250がそれぞれ構成される。
て、その前方側には操作パネル23が設けられ、この操
作パネル23の近傍には音声出力用のスピーカ孔240
Aが形成されている。
2つの側面部21B,22Bを跨る開口211が形成さ
れている。ここで、外装ケース2内には、後述するメイ
ン基板51と、インターフェース基板52とが設けられ
ており、この開口211に取り付けられるインターフェ
ースパネル53を介して、メイン基板51に実装された
接続部51Bと、インターフェース基板52に実装され
た接続部52Aとが外部に露出している。これらの接続
部51B,52Aにおいて、プロジェクタ1には外部の
電子機器等が接続される。
側で、前記操作パネル23の近傍には、2つの前面部2
1C,22Cを跨ぐ円形状の開口221が形成されてい
る。この開口221に対応するように、外装ケース2内
部には、投写レンズ46が配置されている。この際、開
口221から投写レンズ46の先端部分が外部に露出し
ており、この露出部分の一部であるレバー46Aを介し
て、投写レンズ46のフォーカス操作が手動で行えるよ
うになっている。
の反対側の位置には、排気口222が形成されている。
この排気口222には、安全カバー222Aが形成され
ている。
て、背面から見た右側には矩形状の開口231が形成さ
れ、この開口231からインレットコネクタ24が露出
するようになっている。
端側の中央位置には矩形状の開口251が形成されてい
る。開口251には、この開口251を覆うランプカバ
ー25が着脱自在に設けられている。このランプカバー
25を取り外すことにより、図示しない光源ランプの交
換が容易に行えるようになっている。
見て左側で背面側の隅部には、一段内側に凹んだ矩形面
252が形成されている。この矩形面252には、外部
から冷却空気を吸入するための吸気口252Aが形成さ
れている。矩形面252には、この矩形面252を覆う
吸気口カバー26が着脱自在に設けられている。吸気口
カバー26には、吸気口252Aに対応する開口26A
が形成されている。開口26Aには、図示しないエアフ
ィルタが設けられており、内部への塵埃の侵入が防止さ
れている。
の略中央位置にはプロジェクタ1の脚部を構成する後脚
2Rが形成されている。また、下面部22Aにおける前
方側の左右の隅部には、同じくプロジェクタ1の脚部を
構成する前脚2Fがそれぞれ設けられている。つまり、
プロジェクタ1は、後脚2Rおよび2つ前脚2Fにより
3点で支持されている。2つの前脚2Fは、それぞれ上
下方向に進退可能に構成されており、プロジェクタ1の
前後方向および左右方向の傾き(姿勢)を調整して、投
写画像の位置調整ができるようになっている。
50と前面部分220とを跨るように、外装ケース2に
おける前方側の略中央位置には、直方体状の凹部253
が形成されている。この凹部253には、該凹部253
の下側および前側を覆う前後方向にスライド自在なカバ
ー部材27が設けられている。このカバー部材27によ
り、凹部253には、プロジェクタ1の遠隔操作を行う
ための図示しないリモートコントローラ(リモコン)が
収納される。
部を示す斜視図である。具体的には、図3は、図1の状
態からプロジェクタ1のアッパーケース21を外した図
である。図4は、図3の状態から制御基板5を外した図
である。
に、背面部分に沿って配置され、左右方向に延びる電源
ユニット3と、この電源ユニット3の前側に配置された
平面視略L字状で光学系としての光学ユニット4と、こ
れらのユニット3,4の上方および右側に配置される制
御部としての制御基板5とを備える。これらの各装置3
〜5によりプロジェクタ1の本体が構成されている。
31の下方に配置された図示しないランプ駆動回路(バ
ラスト)とを含んで構成される。電源31は、前記イン
レットコネクタに接続された図示しない電源ケーブルを
通して外部から供給された電力を、前記ランプ駆動回路
や制御基板5等に供給するものである。前記ランプ駆動
回路は、光学ユニット4を構成する図3,4では図示し
ない光源ランプに、電源31から供給された電力を供給
するものであり、前記光源ランプと電気的に接続されて
いる。このようなランプ駆動回路は、例えば、基板に配
線することにより構成できる。
平行に上下に並んで配置されており、これらの占有空間
は、プロジェクタ1の背面側で左右方向に延びている。
また、電源31はおよび前記ランプ駆動回路は、左右側
が開口されたアルミニウム等の金属製のシールド部材3
1Aによって周囲を覆われている。シールド部材31A
は、冷却空気を誘導するダクトとしての機能に加えて、
電源31や前記ランプ駆動回路で発生する電磁ノイズ
が、外部へ漏れないようにする機能も有している。
ト3,4の上側を覆うように配置されCPUや接続部5
1B等を含むメイン基板51と、このメイン基板51の
下側に配置され接続部52Aを含むインターフェース基
板52とを備える。この制御基板5では、接続部51
B,52Aを介して入力された画像情報に応じて、メイ
ン基板51のCPU等が、後述する光学装置を構成する
液晶パネルの制御を行う。
51Aによって周囲を覆われている。メイン基板51
は、図3ではわかり難いが、光学ユニット4を構成する
上ライトガイド472の上端部分472A(図4)に当
接している。
で、図5は、光学ユニット4を示す分解斜視図である。
図6は、光学ユニット4を模式的に示す図である。光学
ユニット4は、図6に示すように、光源装置411を構
成する光源ランプ416から射出された光束を光学的に
処理して画像情報に対応した光学像を形成し、この光学
像を拡大して投射するユニットであり、インテグレータ
照明光学系41と、色分離光学系42と、リレー光学系
43と、光学装置44と、投写レンズ46と、これらの
光学部品41〜44,46を収納する合成樹脂製のライ
トガイド47(図5)とを備える。
置44を構成する3枚の液晶パネル441(赤、緑、青
の色光毎にそれぞれ液晶パネル441R,441G,4
41Bとする)の画像形成領域をほぼ均一に照明するた
めの光学系であり、光源装置411と、第1レンズアレ
イ412と、第2レンズアレイ413と、偏光変換装置
414と、重畳レンズ415とを備える。
ランプ416と、リフレクタ417とを備え、光源ラン
プ416から射出された放射状の光線をリフレクタ41
7で反射して平行光線とし、この平行光線を外部へと射
出する。光源ランプ416には、高圧水銀ランプを採用
している。なお、高圧水銀ランプ以外に、メタルハライ
ドランプやハロゲンランプ等も採用できる。また、リフ
レクタ417には、放物面鏡を採用している。なお、放
物面鏡の代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組
み合わせたものを採用してもよい。
見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状
に配列された構成を有している。各小レンズは、光源ラ
ンプ416から射出される光束を、複数の部分光束に分
割している。各小レンズの輪郭形状は、液晶パネル44
1の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定
されている。たとえば、液晶パネル441の画像形成領
域のアスペクト比(横と縦の寸法の比率)が4:3であ
るならば、各小レンズのアスペクト比も4:3に設定す
る。
レイ412と略同様な構成を有しており、小レンズがマ
トリクス状に配列された構成を有している。この第2レ
ンズアレイ413は、重畳レンズ415とともに、第1
レンズアレイ412の各小レンズの像を液晶パネル44
1上に結像させる機能を有する。
413と重畳レンズ415との間に配置される。このよ
うな偏光変換装置414は、第2レンズアレイ413か
らの光を1種類の偏光光に変換するものであり、これに
より、光学装置44での光の利用効率が高められてい
る。
種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ41
5によって最終的に光学装置44の液晶パネル441上
にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネ
ル441を用いたプロジェクタ1では、1種類の偏光光
しか利用できないため、他種類のランダムな偏光光を発
する光源ランプ416からの光束の略半分が利用されな
い。このため、偏光変換装置414を用いることによ
り、光源ランプ416から射出された光束を全て1種類
の偏光光に変換し、光学装置44での光の利用効率を高
めている。なお、偏光変換装置414の詳細な構造につ
いては後述する。
クミラー421,422と、反射ミラー423とを備
え、ダイクロイックミラー421、422によりインテ
グレータ照明光学系41から射出された複数の部分光束
を赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離す
る機能を有している。
と、リレーレンズ433と、反射ミラー432、434
とを備え、色分離光学系42で分離された色光である赤
色光を液晶パネル441Rまで導く機能を有している。
クミラー421では、インテグレータ照明光学系41か
ら射出された光束のうち、赤色光成分と緑色光成分とは
透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー
421によって反射した青色光は、反射ミラー423で
反射し、フィールドレンズ418を通って、青色用の液
晶パネル441Bに到達する。このフィールドレンズ4
18は、第2レンズアレイ413から射出された各部分
光束をその中心軸(主光線)に対して平行な光束に変換
する。他の液晶パネル441G、441Rの光入射側に
設けられたフィールドレンズ418も同様である。
した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイッ
クミラー422によって反射し、フィールドレンズ41
8を通って、緑色用の液晶パネル441Gに到達する。
一方、赤色光は、ダイクロイックミラー422を透過し
てリレー光学系43を通り、さらにフィールドレンズ4
18を通って、赤色光用の液晶パネル441Rに到達す
る。なお、赤色光にリレー光学系43が用いられている
のは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも
長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止
するためである。すなわち、入射側レンズ431に入射
した部分光束をそのまま、フィールドレンズ418に伝
えるためである。なお、リレー光学系43には、3つの
色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限ら
ず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、
色分離光学系42で分離された各色光が入射される3つ
の入射側偏光板442と、各入射側偏光板442の後段
に配置される光変調装置としての液晶パネル441R,
441G,441Bと、各液晶パネル441R,441
G,441Bの後段に配置される射出側偏光板443
と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズ
ム444とを備える。
は、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子と
して用いたものである。光学装置44において、色分離
光学系42で分離された各色光は、これら3枚の液晶パ
ネル441R,441G,441B、入射側偏光板44
2、および射出側偏光板443によって画像情報に応じ
て変調されて光学像を形成する。
で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過
させ、その他の光束を吸収するものであり、サファイア
ガラス等の基板に偏光膜が貼付されたものである。ま
た、基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ418
に貼り付けてもよい。射出側偏光板443も、入射側偏
光板442と略同様に構成され、液晶パネル441(4
41R,441G,441B)から射出された光束のう
ち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸
収するものである。また、基板を用いずに、偏光膜をク
ロスダイクロイックプリズム444に貼り付けてもよ
い。これらの入射側偏光板442および射出側偏光板4
43は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定され
ている。
射出側偏光板443から射出され、各色光毎に変調され
た光学像を合成してカラー画像を形成するものである。
クロスダイクロイックプリズム444には、赤色光を反
射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜と
が、4つの直角プリズムの界面に沿って略X字状に設け
られ、これらの誘電体多層膜により3つの色光が合成さ
れる。
光板443およびクロスダイクロイックプリズム444
は、一体的にユニット化された光学装置本体45として
構成されている。図7は、光学装置本体45を示す斜視
図である。光学装置本体45は、図7に示すように、ク
ロスダイクロイックプリズム444と、このクロスダイ
クロイックプリズム444の上面に固定された合成樹脂
製の固定板447と、クロスダイクロイックプリズム4
44の光束入射端面に取り付けられ、射出側偏光板44
3を保持する金属製の保持板446と、この保持板44
6の光束入射側に取り付けられた透明樹脂製の4つのピ
ン部材445によって保持される液晶パネル441(4
41R,441G,441B)とを備える。保持板44
6と液晶パネル441との間には、所定間隔の空隙が設
けられており、この空隙部分に冷却空気が流れるように
なっている。光学装置本体45は、固定板447に形成
された4つの腕部447Aの丸穴447Bを介して、下
ライトガイド471にねじ止め固定される。
ダイクロイックプリズム444で合成されたカラー画像
を拡大して投写するものである。ライトガイド47は、
図5に示すように、各光学部品412〜415,41
8,421〜423,431〜434,442を上方か
らスライド式に嵌め込む溝部が形成された下ライトガイ
ド471と、下ライトガイド471の上側開口を閉塞す
る蓋状の上ライトガイド472とを備えて構成される。
イトガイド471の一端側には、光源装置411が収容
されている。他端側には、下ライトガイド471に形成
されたヘッド部473を介して、投写レンズ46がねじ
止め固定されている。
471に収納された光学装置本体45は、2つのばね部
材50を挟んだ状態で下ライトガイド471にねじ止め
固定される。この2つのばね部材50は、フィールドレ
ンズ418および入射側偏光板442を下方へと付勢し
て位置を特定する。
ライトガイドおよび光学装置本体45を取り外した図で
ある。また、図9は、光学ユニット4を示す斜視図であ
る。ここで、プロジェクタ1には、図8,9に示すよう
に、液晶パネル441を主に冷却するパネル冷却系A
と、偏光変換装置414を主に冷却する偏光変換素子冷
却系Bと、電源ユニット3を主に冷却する電源冷却系C
と、光源装置411を主に冷却する光源冷却系Dとが設
けられている。
電源ユニット3の下側に配置された大型のシロッコファ
ン61が用いられている。パネル冷却系Aでは、図8ま
たは図9に示すように、シロッコファン61によって、
外装ケース2の下面部分250に形成された吸気口25
2A(図2)から吸入された外部の冷却空気は、図示し
ないダクトによって光学装置本体45の下方へと導か
れ、下ライトガイド471における各液晶パネル441
の下側に形成された吸入口からライトガイド47内部へ
と入る。この冷却空気は、図9に示すように、各液晶パ
ネル441R,441G,441Bとクロスダイクロイ
ックプリズム444との間の空隙を通って、液晶パネル
441と前記射出側偏光板を冷却し、上ライトガイド4
72と前記制御基板との間の空間に排出される。また、
この冷却空気は、各液晶パネル441R,441G,4
41Bとフィールドレンズ418との間の空隙を通っ
て、液晶パネル441と前記入射側偏光板を冷却し、上
ライトガイド472と前記入射側偏光板との間に排出さ
れる。なお、この空間に排出された空気は、上ライトガ
イド472の上端部分472Aと前記制御基板5との当
接により、投写レンズ46側へは流れないようになって
いる。
ファン61によって吸入された冷却空気は、下ライトガ
イド471の下側に配置された図示しないダクトによっ
て、偏光変換装置414の下側まで導かれ、下ライトガ
イド471における偏光変換装置414の下側に形成さ
れた吸入口からライトガイド47内へ入り、偏光変換装
置414を冷却した後に、上ライトガイド472に形成
された排出口474から排出される。
属製の板材を挟んでシロッコファン61の上側に配置さ
れた小型のシロッコファン62が用いられている。電源
冷却系Cでは、パネル冷却系Aによって上ライトガイド
472と前記制御基板5の間に流れてきた冷却空気は、
制御基板5を冷却しつつシロッコファン62によって吸
入され、電源ユニット3の内部側へと排出される。この
内部に排出された空気は、シールド部材31Aに沿って
流れて電源31および前記ランプ駆動回路を冷却し、シ
ロッコファン62とは反対側の開口から排出される。
側に配置された軸流ファン63と、この軸流ファン63
に取り付けられたダクト64とが用いられている。光源
冷却系Dでは、電源冷却系Cおよび偏光変換素子冷却系
Bから排出された空気は、軸流ファン63の吸引によっ
て、光源装置411の側面部分に形成されたスリット状
の開口から光源装置411内に入り込んで光源ランプ4
16を冷却し、ダクト64を介して、外装ケース2の排
気口222から外部へと排出される。
光変換装置を示す斜視図である。図11は、偏光変換装
置がライトガイドに収容される様子を示す図である。図
12は、偏光変換装置を示す分解斜視図である。偏光変
換装置414は、前述したように、第2レンズアレイ4
13の各小レンズで集光された光束を透過させる際に、
略1種類の偏光光に変換するものである。偏光変換装置
414は、図10に示すように、平板状の偏光変換素子
本体414Bと、この偏光変換素子本体414Bが接着
固定される枠状の遮光部材としての固定枠414Aとを
備える。偏光変換素子本体414Bと固定枠414Aと
は、接着剤により接着固定されている。
414は、ライトガイド47を構成する下ライトガイド
471に収納される。この際、固定枠414Aは、前記
光源ランプ側、すなわち、光束入射側に配置され、偏光
変換素子本体414Bは、光束射出側に配置される。
すように、平板状の偏光変換素子アレイ500と、この
偏光変換素子アレイ500の光束射出側に設置された位
相差板600とを備える。偏光変換素子本体414B
は、偏光変換素子アレイ500で2種類の直線偏光光に
分離し、位相差板600で、この分離された2種類の光
束のうち、一方の直線偏光光の偏光軸を90°回転させ
て、他方の直線偏光光の偏光軸と同一なものにしてい
る。
2種類の直線偏光光に分離して射出するものであり、図
12に示すように、2つの偏光変換素子510が、その
厚み寸法部分で互いに当接して固定され、一枚の板状と
して構成されている。偏光変換素子510は、入射光束
に対して傾斜配置された複数の偏光分離膜511と、各
偏光分離膜511の間に交互に並行配置された反射膜5
12と、これらの偏光分離膜511および反射膜512
の間に介在配置された透光性部材としての板ガラス51
3とを備える。
略45°に設定された誘電体多層膜等で構成されてい
る。この偏光分離膜511は、入射光束において、偏光
分離膜511の入射面に対して平行な偏光軸を有する一
方の直線偏光光としての光束(S偏光光)を反射し、こ
のS偏光光と直交する偏光軸を有する光束(P偏光光)
を透過するものであり、入射光束を2種類の直線偏光光
束に分離している。
るAl,Au,Ag,Cu,Cr等の単一金属材料や、
これら複数種類の金属を含む合金等で構成され、偏光分
離膜511で反射されたS偏光光を反射するものであ
る。板ガラス513は、光束が内部を通過するものであ
り、通常、白板ガラス等から形成されている。
明するための図であり、厚さ寸法方向から見た模式図で
ある。このような偏光変換素子510は、偏光分離膜5
11と反射膜512とが、自身の表裏面に対して45°
の角度で、かつ交互に配置されるように、例えば、以下
のような手順で製造される。
11および反射膜512が両面に設けられた板ガラス5
13と、何も形成されていない板ガラス513とを接着
剤により交互に貼り合わせる。この際、その上下面P,
Qに、偏光分離膜および反射膜等が何も形成されていな
い板ガラス514を配置する。
裏面と略45°の角度で所定間隔をもって略平行に切断
する。次に、両端側に突出した部分を切断面Xで切断し
て略直方体の板状として形成する。最後に、切断面Xを
含む全体表面を研磨することにより、偏光変換素子51
0を構成する。これにより、偏光変換素子510におい
て、偏光分離膜511および反射膜512は、光束入射
端面および光束射出端面に対して略45°に傾斜し、か
つ、等しいピッチで配列される。
方から見た部分的な模式図である。位相差板600は、
偏光分離膜511を透過するP偏光光の偏光軸を90°
回転させるものである。この位相差板600は、図14
に示すように、偏光変換素子510の光束射出端面にお
いて、照明光軸に沿った方向で眺めた場合に、偏光分離
膜511に対応する位置に貼付されている。この際、照
明光軸上に配置される位相差板600は、2体の偏光変
換素子510に跨って貼付されている。
0における偏光分離膜511は、断面略「ハ」字状に構
成され、各偏光変換素子510が密着した密着面500
Aでは、隣接する偏光分離膜511同士が、略90°の
なす角度をもって連続した状態で形成されている。この
ため、特に、光源ランプ416から射出された照明光軸
上の強い輝度を持つ光束は、この略90°に接続された
偏光分離膜511に照射される構成となっている。
ミニウム等の金属製の枠状部材として構成され、偏光変
換素子本体414Bの光束入射端面810Aを保持する
略矩形状に形成されている。図12において、固定枠4
14Aは、偏光変換素子本体414Bの光束入射端面8
10Aが当接される当接面811と、この当接面811
の左右側の端縁から光束射出側(+Z方向)へ略45°
で曲折され、偏光変換素子本体414Bの左右方向への
ずれを防止して保持する左右保持面812と、当接面8
11の上下側の端縁から光束射出側(+Z方向)へ90
°曲折された上下保持面813とを備える。これらの当
接面811と、左右保持面812と、上下保持面813
とにより、保持部として機能している。
た斜視図である。当接面811は、偏光変換素子本体4
14Bの外形寸法と略同じ寸法として構成された矩形板
状の部分である。図15に示すように、当接面811に
おいて、略中央の位置には、上下方向に延びる矩形状の
開口部811Aが形成され、また、この開口部811A
の両側には、それぞれ2つずつ略均等な間隔で矩形状の
開口部811Bが形成されている。
幅寸法W1が、開口部811Bの幅寸法W2の略2倍で
あり、対向する位置にある上下の角隅部分の一部が開口
されず、正面視「ト」字状に形成されている。
4Bの略中央部分であって、なす角度90°で接続され
た偏光分離膜511を、光束入射側(−Z方向)に露出
させる部分である。開口部811Bは、その他の位置の
偏光分離膜511を光束入射側(−Z方向)に露出させ
る部分である。
当接面811には、光束入射側から照明光軸に沿った方
向に眺めた場合に、反射膜512を遮蔽して、前記光源
ランプからの光束の入射を遮断する遮光部414A1が
形成されることになる。
は、下ライトガイド471の所定位置に偏光変換装置4
14自体を固定するとともに、偏光変換素子本体414
Bの上下方向への位置ずれを防止する部分である。上下
保持面813は、当接面811の上側の端部に形成せれ
た上側保持面814と、当接面811の下側の端部に形
成された下側保持面815とを備える。
14Bが上側に位置ずれしないように位置を規制する機
能を有する。また、上側保持面814において、その両
端縁には、当接面811に沿って外側へ張り出した張出
部816が形成されている。
14Bを下側から支持する機能を有する。また、下側保
持面815において、その両端縁から当接面811に沿
って外側および光束射出側にそれぞれ延出して形成され
た延出部817が形成されている。これらの延出部81
7には、丸孔開口817Aがそれぞれ1つずつ形成され
ている。
換装置414が収納された様子を示す斜視図である。図
16に示すように、下ライトガイド471の内部におい
て、偏光変換装置414が収納される位置には、一部が
図面に隠れているが、上方向に延びる左右側の2つの突
起475と、偏光変換装置414の一部である張出部8
16が嵌合される溝部476とが形成されている。
が下ライトガイド471に収納された際に、延出部81
7の丸孔開口817Aが挿通される部分である。これに
より、偏光変換装置414の下端側の動きが規制されて
いる。溝部476は、嵌合された張出部816を下方か
ら支持する部分であり、これにより、偏光変換装置41
4の上端側の動きが規制されている。従って、固定枠4
14Aには、2つの突起475に挿通される丸孔開口8
17Aと、溝部476に嵌合される張出部816とによ
り、下ライトガイド471に固定するための固定部とし
て機能している。
明するための模式図である。第2レンズアレイ413に
入射した光束は、各小レンズにより集光されたランダム
な偏光軸を有する光束であり、偏光変換装置414の所
定領域に入射する。なお、前述したように、固定枠41
4Aには、遮光部414A1が形成されており、図17
中の破線で示すように、第2レンズアレイ413から射
出された光束のうち無効な偏光光を生成する光束を遮断
している。
光分離膜511により、P偏光光およびS偏光光に分離
される。すなわち、P偏光光は、偏光分離膜511を透
過し、S偏光光は該偏光分離膜511で反射して光路が
略90°変換される。
反射膜512で反射され、再度、光路が略90°変換さ
れ、偏光変換装置414への入射方向と略同一方向に進
む。また、偏光分離膜511を透過したP偏光光は、位
相差板600に入射し、偏光軸が90°回転されてS偏
光光に変換され、S偏光光として射出される。従って、
偏光変換装置414から射出される光束は、略1種類の
S偏光光となっている。
ば、以下のような効果がある。 (1)固定枠414Aを構成する当接面811、左右保
持面812、および上下保持面813によって、偏光変
換素子本体414Bを接着剤を介して保持させて、この
保持させたものを下ライトガイド471に収納させるた
め、偏光変換装置414を構成する部材の点数を、従来
の3部材から2部材へと減少させることができ、コスト
を削減できる。また、このように部材点数が2つに減少
し、これらの2部材間の直接的な位置調整を行うだけで
よいから、偏光変換素子本体414Bに対する遮光部4
14A1の位置を高精度に調整できる。このため、偏光
変換素子本体414Bに入射する不要光の遮断性を向上
でき、光源からの光束をより一層有効に利用ができる。
このため、プロジェクタ1も高輝度で鮮明な画像を投写
できる。
17Aに、下ライトガイド471内部に形成された突起
475を挿通させる簡単な構造でありながら、確実に偏
光変換装置414を下ライトガイド471に固定でき
る。このように簡単な構造であるため、偏光変換装置4
14にかかるコスト増を抑えることができる。
で、偏光変換素子本体414Bを保持する部材としても
剛性を十分に確保できている。また、熱伝導性の高いア
ルミニウム等の金属製としたので、偏光変換素子本体4
14Bで発生する熱を外部へ放熱でき、熱に弱い偏光変
換素子本体414Bの熱損傷を防止できる。
511および反射膜512が、光束入射方向に対して略
45°に傾斜するように形成されているので、必要とさ
れる直線偏光光(S偏光光)の偏光軸と異なる直線偏光
光(P偏光光)を生成する無効な領域をむやみに大きく
することなく、最適な条件で作成することができる。
前述した偏光変換装置414を備えることにより、光源
装置411から射出される光束を略1種類の直線偏光光
(S偏光光)に変換して射出でき、光束の有効利用を図
ることができる。
図られているため、液晶パネル441の入射側に配置さ
れる入射側偏光板442での不要光の吸収を減少させ
て、この不要光の吸収による入射側偏光板442の熱損
傷を防止できる。
前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的
を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形
等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態におい
て、2つの丸孔開口817Aに下ライトガイド471の
つの突起475が挿通されて、偏光変換装置414が固
定される構成としたが、これらの丸孔開口817Aおよ
び突起475の数は2つに限定されず、何個でもよく固
定できればよい。また、開口の形状も円形に限らず、角
形としてもよく、孔の外形は特に限定されない。
4Aをアルミニウム等の金属製材料から構成したが、こ
れに限らず、例えば、樹脂等のその他の材料で構成して
もよい。要するに、偏光変換素子本体414Bを保持す
るのに十分な剛性が確保されれば、構成する材料は特に
限定されない。
510は、偏光分離膜511および反射膜512が両面
に形成された板ガラス513と、何も形成されていない
板ガラス513を交互に貼り合わせた後に、上下面に板
ガラス514を貼り合わせて切断および研磨して製造し
たが、これには限定されない。要するに、偏光分離膜5
11および反射膜512が交互に配置されればよい。こ
の際、偏光分離膜511および反射膜512の入射角に
対する角度も、45°には限定されない。
調装置を用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、1つ
の光変調装置のみを用いたプロジェクタ、2つの光変調
装置を用いたプロジェクタ、あるいは、4つ以上の光変
調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
たが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外
の光変調装置を用いてもよい。さらに、前記実施形態で
は、光入射面と光射出面とが異なる透過型の光変調装置
を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反
射型の光変調装置を用いてもよい。
観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジ
ェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観
察する方向とは反対側から投写を行なうリアタイプのプ
ロジェクタにも適用可能である。
できて、光学部品用筐体内における遮光部と偏光変換光
学素子本体との相対的な位置調整を容易に行うことがで
きるという効果がある。
面側から見た全体斜視図である。
視図である。
具体的には、図1の状態からプロジェクタのアッパーケ
ースを外した図である。
具体的には、図3の状態から制御基板を外した図であ
る。
源冷却系Cの冷却空気の流れを説明する図である。
光変換素子冷却系Bの冷却空気の流れを説明する図であ
る。
る。
る様子を示す図である。
図であり、厚さ寸法方向から見た模式図である。
な模式図である。
る。
た様子を示す斜視図である。
式図である。
(光変調装置) 475 突起 510 偏光変換素子 511 偏光分離膜 512 反射膜 513,514 板ガラス(透光性部材) 600 位相差板 812 左右保持面(保持部) 813 上下保持面(保持部) 817 延出部 817A 丸孔開口(挿通用開口)
7)
Claims (6)
- 【請求項1】 入射光束に対して傾斜配置され、この入
射光束を2種類の直線偏光光束に分離する複数の偏光分
離膜、各偏光分離膜の間に交互に並行配置され、前記偏
光分離膜で分離されたいずれか一方の直線偏光光束を反
射する複数の反射膜、これらの偏光分離膜および反射膜
が設けられる透光性部材、および、この透光性部材の光
束射出側に設けられ、前記いずれか他方の直線偏光光束
の偏光軸を変換する複数の位相差板を含んで構成される
偏光変換素子本体と、 前記透光性部材の光束入射側における前記位相差板に対
向しない位置に設けられ、前記光源から射出された光束
の入射を遮断する遮光部材とを備え、 この遮光部材は、前記偏光変換素子本体の端面を保持す
る保持部と、当該偏光変換装置が収納される光学部品用
筐体に取りつけるための固定部とを備えることを特徴と
する偏光変換装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の偏光変換装置におい
て、 前記固定部は、前記光学部品用筐体に当接する前記保持
部の端縁両端から、前記保持部の保持面に沿って外側へ
延出する延出部として構成され、 この延出部には、前記光学部品用筐体に形成された突起
に挿通される挿通用開口が形成されていることを特徴と
する偏光変換装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の偏光変
換装置において、 前記遮光部材は、金属製材料から構成されていることを
特徴とする偏光変換装置。 - 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
偏光変換装置において、 前記偏光分離膜および前記反射膜は、光束入射方向に対
して略45°に傾斜し、所定の間隔で交互に配列されて
いることを特徴とする偏光変換装置。 - 【請求項5】 光源と、光源からの光束を複数の部分光
束に分割する光束分割光学素子と、請求項1〜請求項4
のいずれかに記載の偏光変換装置を備えることを特徴と
する照明光学装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の照明光学装置と、この
照明光学装置から射出された光束を画像情報に基づいて
変調する光変調装置と、この光変調装置で変調された光
束を拡大投写する投写光学装置とを備えることを特徴と
するプロジェクタ。
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