JP2007171485A - 偏光素子、光学装置、およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】熱劣化を抑制できる偏光素子、光学装置、およびプロジェクタを提供する。
【解決手段】射出側偏光板４４４は、入射した光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過する偏光素子である。この射出側偏光板４４４は、入射した光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過し他の光束を吸収する偏光素子本体４４４１と、熱伝導性および透光性を有する材料から構成され、偏光素子本体４４４１に密着した状態で偏光素子本体４４４１を挟持する一対の放熱部材４４４２，４４４３とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、偏光素子、光学装置、およびプロジェクタに関する。

従来、光源装置と、光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置、および複数の光変調装置にて変調された各光束を合成して光学像を形成する色合成光学装置を有する光学装置と、光学装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このようなプロジェクタでは、光変調装置および色合成光学装置の間には、入射された光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収する偏光板（偏光素子）が配置されている。

特開２０００−２２１５８８号公報

ところで、偏光板は、入射された光束の一部の光束を吸収するため熱劣化しやすい。
特許文献１に記載のプロジェクタでは、色合成光学装置の光束入射側端面に偏光板が貼付されているので、偏光板に生じた熱は、色合成光学装置に伝達される。このような構成では、偏光板は、光束入射側および光束射出側のうち、光束射出側は、熱が色合成光学装置に伝達されて冷却されるが、光束入射側は、いずれの部材にも放熱されない。このため、偏光板全体を効果的に冷却することが難しく、偏光板の熱劣化が生じる恐れがある。

本発明の目的は、熱劣化を抑制できる偏光素子、光学装置、およびプロジェクタを提供することにある。

本発明の偏光素子は、入射した光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過する偏光素子であって、前記光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過し他の光束を吸収する偏光素子本体と、熱伝導性および透光性を有する材料から構成され、前記偏光素子本体に密着した状態で前記偏光素子本体を挟持する一対の放熱部材とを備えていることを特徴とする。
ここで、一対の放熱部材としては、例えば、水晶またはサファイア等の光学結晶材料にて構成できる。
本発明では、偏光素子において、偏光素子本体は、一対の放熱部材に密着した状態で光束入射側および光束射出側から挟持される。このことにより、偏光素子本体は、光束入射側および光束射出側の双方において、各放熱部材に熱が放熱される。このため、偏光素子本体全体を効果的に冷却して偏光素子本体の熱劣化を抑制し、偏光素子の長寿命化が図れる。

本発明の光学装置は、入射した光束を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置を取り付けるための複数の光束入射側端面を有し前記複数の光変調装置にて変調された各光束を合成して光学像を形成する色合成光学装置とを備えた光学装置であって、上述した偏光素子を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、光学装置は、上述した偏光素子を備えているので、上述した偏光素子と同様の作用・効果を享受できる。
また、光学装置は、熱劣化を抑制できる偏光素子を備えているので、偏光素子の熱劣化により光学像にコントラストの低下や色ムラが生じることがなく、光学像の画像品質を良好に維持できる。

本発明の光学装置では、前記光束を透過可能とする開口部を有し、熱伝導性材料から構成され、前記偏光素子を構成する一対の放熱部材のうちいずれかの放熱部材を熱伝達可能に支持する支持部材を備えていることが好ましい。
本発明によれば、光学装置は、偏光素子を構成する一対の放熱部材のうちいずれかの放熱部材を熱伝達可能に支持する支持部材を備えているので、偏光素子本体から一対の放熱部材のうちいずれかの放熱部材に伝達された熱をさらに支持部材に伝達でき、偏光素子本体の放熱特性を向上させ、偏光素子本体の熱劣化をさらに抑制できる。

本発明の光学装置では、前記支持部材は、前記一対の放熱部材のうちいずれかの放熱部材を姿勢調整可能に構成されていることが好ましい。
ところで、一対の放熱部材として、例えば、光学結晶材料を用いた場合には、一対の放熱部材に光学軸が存在することとなる。このような場合には、一対の放熱部材を介して偏光光が透過すると、該偏光光の偏光状態が変化することになる。特に、偏光素子を光変調装置の光路後段側に配設した場合には、光変調装置にて変調光が射出され、一対の放熱部材のうち光束入射側の放熱部材を介して変調光が透過する際に、変調光の偏光状態が変化する。光束入射側の放熱部材を介した光束は、偏光素子本体にて所定方向の偏光軸を有する偏光光のみ透過することとなるので、偏光素子本体にて透過する透過軸に対して所定位置に前記光束入射側の放熱部材の光学軸が位置付けられていない場合には、光変調装置にて変調された変調光のうち、必要以上の光束が偏光素子本体にて遮断されたり、透過したりしてしまう。このため、光学装置にて形成した光学像のコントラストの低下や色ムラが生じてしまう。
本発明によれば、支持部材が一対の放熱部材のうちいずれかの放熱部材を支持し、姿勢調製可能に構成されているので、支持部材の姿勢を調整することで、該支持部材に支持された一対の放熱部材のうちいずれかの放熱部材（偏光素子が光路後段側に配設された場合には、一対の放熱部材のうち光束入射側に配設される放熱部材）の姿勢を調整し、偏光素子本体の透過軸に対する所定位置に放熱部材の光学軸を位置付けることができる。したがって、コントラストの低下や色ムラの発生を抑制し、光学像の画像品質をさらに良好に維持できる。

本発明の光学装置では、前記偏光素子は、前記複数の光変調装置、および前記色合成光学装置の複数の光束入射側端面との間にそれぞれ介在配置されていることが好ましい。
ところで、光変調装置の光路前段側および光路後段側の双方に偏光素子をそれぞれ配設することが一般的である。そして、光変調装置の光路前段側および光路後段側に配設される各偏光素子のうち、光路後段側に配設される偏光素子に熱が生じやすいことが知られている。したがって、従来では、特に、光路後段側に配設される偏光素子に熱劣化が生じていた。
本発明によれば、熱劣化を抑制できる偏光素子を、複数の光変調装置、および色合成光学装置の複数の光束入射側端面との間にそれぞれ配設しているので、従来の構成に対して、効果的に偏光素子の熱劣化を抑制して光学像の画像品質を効果的に維持できる。

本発明のプロジェクタは、光源装置と、上述した光学装置と、前記光学装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、プロジェクタは、上述した光学装置を備えているので、上述した光学装置と同様の作用・効果を享受できる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、プロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内において、投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１全体を制御する制御装置等が配置されるものとする。

外装筺体２は、合成樹脂等から構成され、図１に示すように、投射レンズ３および光学ユニット４を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装筺体２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。
なお、外装筺体２は、合成樹脂等に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。

光学ユニット４は、前記制御装置による制御の下、光源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（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筺体２の背面に沿って延出するとともに、外装筺体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。なお、この光学ユニット４の詳細な構成については、後述する。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する。この投射レンズ３は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。

〔光学ユニットの詳細な構成〕
光学ユニット４は、図１に示すように、照明光学装置４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を内部に収納配置するとともに、投射レンズ３を所定位置で支持固定する光学部品用筐体４５とを備える。
照明光学装置４１は、光学装置４４を構成する後述する液晶パネル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る。この照明光学装置４１は、図１に示すように、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、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。

光源装置４１１は、図１に示すように、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射し所定位置に収束させるリフレクタ４１７と、リフレクタ４１７にて収束される光束を照明光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズ４１８とを備える。光源ランプ４１６としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが多用される。また、リフレクタ４１７としては、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されているが、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成してもよい。この場合には、平行化凹レンズ４１８を省略した構成とする。

第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見て略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、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ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光学装置４４の後述する液晶パネルの画像形成領域に結像させる機能を有している。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の後述する液晶パネルの画像形成領域にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略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。

色分離光学装置４２は、図１に示すように、２枚のダイクロイックミラー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により照明光学装置４１から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学装置４２で分離された色光を赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。

この際、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー４２１では、照明光学装置４１から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、青色光成分が反射する。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４１９を通って青色光用の液晶パネルに達する。このフィールドレンズ４１９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。他の緑色光および赤色光用の液晶パネルの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１９も同様である。

ダイクロイックミラー４２１を透過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４１９を通って緑色光用の液晶パネルに達する。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装置４３を通り、さらにフィールドレンズ４１９を通って赤色光用の液晶パネルに達する。なお、赤色光にリレー光学装置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の長さよりも長いため、光の拡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４１９に伝えるためである。なお、リレー光学装置４３には、３つの色光のうち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。

光学装置４４は、色分離光学装置４２から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成して光学像（カラー画像）を形成する。この光学装置４４は、図１に示すように、液晶パネル４４１１（図２ないし図４参照）を有する３つの光変調装置４４１（赤色光用の液晶パネルを有する光変調装置を４４１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを有する光変調装置を４４１Ｇ、および青色光用の液晶パネルを有する光変調装置を４４１Ｂとする）と、これら光変調装置４４１の光束入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４４２と、各光変調装置４４１の光束射出側にそれぞれ配置される３つの視野角補償板４４３と、３つの視野角補償板４４３の光束射出側にそれぞれ配置される偏光素子としての３つの射出側偏光板４４４と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４５とを備える。そして、これらのうち、３つの光変調装置４４１、３つの視野角補償板４４３、３つの射出側偏光板４４４、およびクロスダイクロイックプリズム４４５が一体化されて、光学装置本体４４０（図２ないし図４参照）を構成する。この光学装置本体４４０の詳細な構成については、後述する。なお、光学装置本体４４０において、３つの光変調装置４４１、３つの視野角補償板４４３、３つの射出側偏光板４４４、およびクロスダイクロイックプリズム４４５の他、３つの入射側偏光板４４２も一体化する構成を採用してもよい。

入射側偏光板４４２は、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光軸と略同一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。この入射側偏光板４４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。
光変調装置４４１を構成する液晶パネル４４１１は、具体的な図示は省略するが、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、前記制御装置からの駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。

視野角補償板４４３は、射出側偏光板４４４を構成する後述する第１の放熱部材の光束入射側端面に貼付されるフィルム状に形成され、液晶パネル４４１１に光束が斜方入射（パネル面の法線方向に対して傾斜して入射）した場合の液晶パネル４４１１で生じる複屈折による常光と異常光との間に生じる位相差を補償する。この視野角補償板４４３は、負の一軸性を有する光学異方体であり、その光学軸がフィルム面内の所定方向に向きかつ、該フィルム面から面外方向に所定角度傾斜するように配向している。
この視野角補償板４４３としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の透明支持体上に配向膜を介してディスコティック（円盤状）化合物層を形成したもので構成でき、ＷＶフィルム（富士写真フィルム社製）を採用できる。

射出側偏光板４４４は、具体的な構成は後述するが、光変調装置４４１から射出され視野角補償板４４３を介した光束のうち、入射側偏光板４４２における光束の透過軸と直交する偏光軸を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４５は、射出側偏光板４４４から射出された色光毎に変調された変調光を合成して光学像（カラー画像）を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４４５は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、投射レンズ３と対向する側（Ｇ色光側）に配置された射出側偏光板４４４を介した色光を透過し、残り２つの射出側偏光板４４４（Ｒ色光側およびＢ色光側）を介した色光を反射する。このようにして、各入射側偏光板４４２、各液晶パネル４４１１、各視野角補償板４４３、および各射出側偏光板４４４にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。

〔光学装置本体の構成〕
図２ないし図４は、光学装置本体４４０の構成を示す図である。具体的に、図２は、光学装置本体４４０の斜視図である。図３は、光学装置本体４４０の分解斜視図である。図４は、光学装置本体４４０において、クロスダイクロイックプリズム４４５の３つの光束入射側端面のうちいずれかの側の断面を模式的に示す図である。なお、図２ないし図４では、説明の便宜上、各光変調装置４４１、各視野角補償板４４３、および各射出側偏光板４４４のうち、Ｇ色光側の光変調装置４４１、視野角補償板４４３、および射出側偏光板４４４のみを図示している。その他、Ｒ色光側およびＢ色光側も、Ｇ色光側と同様の構成である。また、図２ないし図４では、説明の便宜上、光学装置本体４４０から射出され投射レンズ３に向う光束の光軸をＺ軸とし、このＺ軸に直交する２軸をそれぞれＸ軸（水平軸）、Ｙ軸（垂直軸）とする。
光学装置本体４４０は、図２ないし図４に示すように、３つの光変調装置４４１と、３つの視野角補償板４４３（図３、図４）と、３つの射出側偏光板４４４と、クロスダイクロイックプリズム４４５と、支持部材としての３つの調整部材４４６と、３つの光変調装置保持部材４４７と、台座４４８（図２、図３）とを備える。なお、図２ないし図４では、上述したように、Ｇ色光側の構成のみを図示しているため、３つの調整部材４４６および３つの光変調装置保持部材４４７も同様に、Ｇ色光側の１つずつのみを図示している。

〔射出側偏光板の構成〕
射出側偏光板４４４は、図３または図４に示すように、偏光素子本体４４４１と、第１の放熱部材４４４２と、第２の放熱部材４４４３とを備える。
偏光素子本体４４４１は、入射した光束のうち所定の偏光軸を有する光束を透過し、他の光束を吸収する矩形状のフィルム（偏光膜）である。この偏光素子本体４４４１としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素を吸着・分散させてフィルム状とした後に、このフィルム状のものを一定方向に延伸し、その後、延伸されたフィルムの両面にアセテートセルロース系のフィルムを接着剤で積層した構成を採用できる。

第１の放熱部材４４４２は、熱伝導性および透光性を有する材料で構成される矩形状の板体である。本実施形態では、第１の放熱部材４４４２としては、サファイアガラスまたは水晶等の光学結晶板を採用している。なお、第１の放熱部材４４４２としては、サファイアガラスまたは水晶の他、熱伝導性および透光性を有する材料であれば、その他の材料で構成しても構わない。
そして、第１の放熱部材４４４２は、光学装置本体４４０を組み立てた状態で、図４に示すように、調整部材４４６に支持されるとともに、光束射出側端面が偏光素子本体４４４１に密着した状態で熱伝達可能に接続する。

第２の放熱部材４４４３は、上述した第１の放熱部材４４４２と同様に、熱伝導性および透光性を有する材料で構成される矩形状の板体である。本実施形態では、第２の放熱部材４４４３として、上述した第１の放熱部材４４４２と同一の材料で構成している。なお、第２の放熱部材４４４３としては、第１の放熱部材４４４２と同一の材料で構成する他、熱伝導性および透光性を有する材料であれば、その他の材料で構成しても構わない。
そして、第２の放熱部材４４４３は、光学装置本体４４０を組み立てた状態で、図４に示すように、光束射出側端面がクロスダイクロイックプリズム４４５の光束入射側端面に接着固定されるとともに、光束入射側端面が偏光素子本体４４４１に密着した状態で熱伝達可能に接続する。

〔光変調装置の構成〕
光変調装置４４１は、図２ないし図４に示すように、各液晶パネル４４１１が保持枠４４１２内に収納された構成を有する。そして、保持枠４４１２の＋Ｙ軸方向側（上方側）の角隅部分および−Ｙ軸方向側（下方側）のＸ軸方向略中央部分に形成された３つの孔４４１２Ａに光変調装置保持部材４４７の後述する３つのピン状部を挿通することで、光変調装置４４１が光変調装置保持部材４４７に保持される。

〔調整部材の構成〕
調整部材４４６は、金属等の熱伝導性材料から構成され、第１の放熱部材４４４２を熱伝達可能に支持するとともに、第１の放熱部材４４４２を姿勢調整可能に構成され、第１の放熱部材４４４２に存在する光学軸を所定方向に位置付ける。この調整部材４４６は、図３に示すように、調整部材本体４４６１と、把持部４４６２とを備える。
調整部材本体４４６１は、図３または図４に示すように、略中央部分に第１の放熱部材４４４２の外形形状と略同一の開口部４４６１Ａが形成された略矩形状の板体で構成される。そして、調整部材本体４４６１は、開口部４４６１Ａに第１の放熱部材４４４２を嵌合することで第１の放熱部材４４４２を熱伝達可能に支持する。
この調整部材本体４４６１において、−Ｙ軸方向側端縁は、図３に示すように、角部分が面取りされ、開口部４４６１Ａの中心位置（入射する光束の光軸）を中心とする略円弧状に形成されている。そして、調整部材本体４４６１は、−Ｙ軸方向側端縁が台座４４８の後述する受け部に支持されつつ、開口部４４６１Ａの中心位置（入射する光束の光軸）を中心として回転可能とする。

把持部４４６２は、図３に示すように、調整部材本体４４６１の＋Ｙ軸方向側端縁から＋Ｙ軸方向に突出する部分である。そして、図示しない治具や手で把持部４４６２を把持した状態で、該把持部４４６２を操作することで、調整部材本体４４６１を開口部４４６１Ａの中心位置（入射する光束の光軸）を中心として回転可能とする。

〔光変調装置保持部材の構成〕
光変調装置保持部材４４７は、図２または図３に示すように、略中央部分に光束を透過可能とする開口部４４７１が形成された略矩形枠体で構成され、光変調装置４４１を保持する部材である。
この光変調装置保持部材４４７において、開口部４４７１周縁部分には、図３に示すように、光変調装置４４１を構成する保持枠４４１２の３つの孔４４１２Ａに対応して、−Ｚ軸方向（光束入射方向）に突出する３つのピン状部４４７２が形成されている。そして、光変調装置保持部材４４７は、３つのピン状部４４７２を保持枠４４１２の３つの孔４４１２Ａに挿通することで、光変調装置４４１を保持する。

〔台座の構成〕
台座４４８は、図２または図３に示すように、略直方体形状を有し、クロスダイクロイックプリズム４４５の３つの光束入射側端面に交差する端面である下面に固定され、光学装置本体４４０全体を光学部品用筐体４５に固定する部分である。
この台座４４８において、直方体形状の角部分には、図２または図３に示すように、底面に沿って延出する腕部４４８１が形成されている。そして、この腕部４４８１は、台座４４８を光学部品用筐体４５に固定するための固定部として機能する。

図５は、受け部４４８２の構造を模式的に示す平面図である。
また、この台座４４８において、直方体形状の４つの側面のうち、クロスダイクロイックプリズム４４５の３つの光束入射側端面に対応する３つの側面には、図２または図３に示すように、該側面から面外方向に突出し、調整部材４４６を受ける一対の受け部４４８２がそれぞれ形成されている。
一対の受け部４４８２は、図２、図３または図５に示すように、直方体形状の側面において、Ｘ軸方向両端部側に形成されている。そして、一対の受け部４４８２には、図２、図３または図５に示すように、＋Ｙ軸方向側端面に調整部材本体４４６１の−Ｙ軸方向側端縁を受ける受け面４４８２Ａがそれぞれ形成されている。
各受け面４４８２Ａは、図５に示すように、クロスダイクロイックプリズム４４５の光束入射側端面の略中心位置Ｏ（入射する光束の光軸）を中心とする平面視略円弧形状を有する。
そして、調整部材本体４４６１の−Ｙ軸方向側端縁を各受け面４４８２Ａに当接した状態で、上述したように図示しない治具や手で把持部４４６２を把持し、該把持部４４６２を操作することで、図５に示すように、調整部材本体４４６１を中心位置Ｏを中心として矢印Ｒ方向に回転可能とする。

〔光学装置本体の組立方法〕
次に、上述した光学装置本体４４０の組立方法（製造方法）を説明する。
先ず、クロスダイクロイックプリズム４４５を台座４４８に対して位置調整して固定する。
具体的に、先ず、台座４４８を所定位置に設置する。そして、台座４４８の＋Ｙ軸方向側端面に熱硬化型接着剤または紫外線硬化型接着剤を塗布し、クロスダイクロイックプリズム４４５の−Ｙ軸方向側端面を台座４４８の＋Ｙ軸方向側端面に当接させる。そして、接着剤が未硬化の状態で、台座４４８に対するクロスダイクロイックプリズム４４５の位置調整を実施する。この位置調整としては、例えば、クロスダイクロイックプリズム４４５の上面をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の光学像検出装置にて検出し、検出した画像に基づいて、クロスダイクロイックプリズム４４５の２つの誘電体多層膜にて形成される十字位置が所定の位置となるように位置調整する構成を採用できる。また、例えば、クロスダイクロイックプリズム４４５の光束入射側端面から光束を導入し、光束射出側端面から射出される光束に基づいて、クロスダイクロイックプリズム４４５を位置調整する構成を採用してもよい。位置調整後、ホットエアまたは紫外線等で接着剤を硬化して台座４４８およびクロスダイクロイックプリズム４４５を固定する。

次に、台座４４８に固定されたクロスダイクロイックプリズム４４５の各光束入射側端面に対して、３つの射出側偏光板４４４を構成する各第２の放熱部材４４４３を外形基準で所定位置に接着剤または両面テープ等によりそれぞれ固定する。さらに、各第２の放熱部材４４４３の光束入射側端面に対して、３つの射出側偏光板４４４を構成する各偏光素子本体４４４１を外形基準で所定位置に接着剤または両面テープ等によりそれぞれ固定する。

次に、３つの調整部材４４６の各開口部４４６１Ａに３つの射出側偏光板４４４を構成する各第１の放熱部材４４４２をそれぞれ嵌合固定する。
次に、図示しない治具や手で、第１の放熱部材４４４２が嵌合固定された調整部材４４６の把持部４４６２を把持し、調整部材４４６を台座４４８の受け部４４８２の受け面４４８２Ａに当接する。この状態では、図４に示すように、調整部材４４６の開口部４４６１Ａに偏光素子本体４４４１が挿通するとともに、調整部材４４６の光束射出側端面が第２の放熱部材４４４３の光束入射側端面に当接した状態である。

次に、調整部材４４６の開口部４４６１Ａに嵌合固定された第１の放熱部材４４４２に対して光束を導入し、第１の放熱部材４４４２、偏光素子本体４４４１、第２の放熱部材４４４３、およびクロスダイクロイックプリズム４４５を介し、クロスダイクロイックプリズム４４５の光束射出側端面から射出される光束を検出する。そして、検出した光束の照度あるいは消光比に基づいて、図示しない治具や手で把持部４４６２を操作して調整部材４４６を矢印Ｒ方向に回転させて第１の放熱部材４４４２の姿勢を調整する。第１の放熱部材４４４２の姿勢調整の後、第２の放熱部材４４４３、偏光素子本体４４４１、第１の放熱部材４４４２、および調整部材４４６間の隙間を接着剤で充填し、調整部材４４６および第１の放熱部材４４４２を偏光素子本体４４４１および第２の放熱部材４４４３に対して固定する。なお、前記接着剤としては、ＰＨＯＴＯボンド（サンライズＭＳＩ社製）等を採用できる。
以上のような位置調整および固定を、３つの調整部材４４６でそれぞれ実施し、各第１の放熱部材４４４２を各偏光素子本体４４４１および各第２の放熱部材４４４３に対して固定する。
このような状態では、各偏光素子本体４４４１は、各第１の放熱部材４４４２および各第２の放熱部材４４４３に密着して挟持された状態となる。

次に、各第１の放熱部材４４４２の各光束入射側端面に対して、３つの視野角補償板４４３を外形基準で所定位置に接着剤または両面テープ等によりそれぞれ固定する。
なお、３つの視野角補償板４４３を各第１の放熱部材４４４２にそれぞれ固定した状態で、上述した第１の放熱部材４４４２の位置調整および固定を実施しても構わない。

次に、光変調装置保持部材４４７の各ピン状部４４７２の外周部分に熱硬化型接着剤あるいは紫外線硬化型接着剤を塗布した状態で、各ピン状部４４７２に、液晶パネル４４１１が収納された保持枠４４１２の各孔４４１２Ａを挿通する。また、光変調装置保持部材４４７の光束射出側端面に熱硬化型接着剤あるいは紫外線硬化型接着剤を塗布した状態で、光変調装置保持部材４４７の光束射出側端面を、調整部材４４６の光束入射側端面に当接する。
以上のような設置を、３つの光変調装置保持部材４４７および３つの保持枠４４１２でそれぞれ実施し、クロスダイクロイックプリズム４４５の各光束入射側端面に対して、３つの液晶パネル４４１１が対向した状態とする。

そして、接着剤が未硬化の状態で、３つの液晶パネル４４１１の相互の位置調整を実施する。具体的に、光変調装置保持部材４４７の光束射出側端面と調整部材４４６の光束入射側端面の接合面を摺動面としてアライメント調整を実施し、各ピン状部４４７２を介して保持枠４４１２を摺動させることによってフォーカス調整を実施する。ここで、アライメント調整とは、各液晶パネル４４１１に入射する光束の光軸方向をＺ軸、これに直交する２軸をＸ，Ｙ軸とした場合、Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、ＸＹ平面内の回転方向（θ方向）の調整を意味する。フォーカス調整とは、Ｚ軸方向と、Ｘ軸を中心とした回転方向（Ｘθ方向）と、Ｙ軸を中心とした回転方向（Ｙθ方向）の調整を意味する。
そしてまた、クロスダイクロイックプリズム４４５に対する所定の位置に各液晶パネル４４１１を位置付けた後、ホットエア、紫外線等にて接着剤を硬化させて、調整部材４４６に対して光変調装置保持部材４４７を固定する。
以上のような手順により、光学装置本体４４０が組み立てられる。

上述した本実施形態においては、以下の効果がある。
本実施形態では、射出側偏光板４４４において、偏光素子本体４４４１は、一対の放熱部材４４４２，４４４３に密着した状態で光束入射側および光束射出側から挟持される。このことにより、偏光素子本体４４４１は、光束入射側および光束射出側の双方において、各放熱部材４４４２，４４４３に熱が放熱される。このため、偏光素子本体４４４１全体を効果的に冷却して偏光素子本体４４４１の熱劣化を抑制し、射出側偏光板４４４の長寿命化が図れる。
また、光学装置本体４４０は、熱劣化を抑制できる射出側偏光板４４４を備えているので、射出側偏光板４４４の熱劣化により光学像にコントラストの低下や色ムラが生じることがなく、光学像の画像品質を良好に維持できる。

さらに、光学装置本体４４０は、射出側偏光板４４４を構成する第１の放熱部材４４４２を熱伝達可能に支持する調整部材４４６を備えている。また、光学装置本体４４０を組み立てた状態では、調整部材４４６は、第１の放熱部材４４４２および第２の放熱部材４４４３の双方に熱伝達可能に接続する。このことにより、偏光素子本体４４４１から各放熱部材４４４２，４４４３に伝達された熱をさらに調整部材４４６に伝達でき、偏光素子本体４４４１の放熱特性を向上させ、偏光素子本体４４４１の熱劣化をさらに抑制できる。

図６は、前記実施形態の効果を説明するための図である。具体的に、図６において、ＰＡ１は偏光素子本体４４４１において光束を透過させる透過軸を示し、ＯＡは第１の放熱部材４４４２の光学軸を示し、ＰＡ２は入射側偏光板４４２において光束を透過させる透過軸を示している。
ところで、一対の放熱部材４４４２，４４４３として光学結晶材料を用いた場合には、一対の放熱部材４４４２，４４４３に光学軸が存在することとなる。このような場合には、一対の放熱部材４４４２，４４４３を介して偏光光が透過すると、該偏光光の偏光状態が変化することになる。特に、射出側偏光板４４４において、光変調装置４４１の液晶パネル４４１１にて変調光（偏光光）が射出され、光束入射側に配置される第１の放熱部材４４４２を介して変調光が透過する際に、変調光の偏光状態が変化する。第１の放熱部材４４４２を介した光束は、偏光素子本体４４４１にて所定方向の偏光軸を有する光束のみ透過することとなるので、図６（Ａ）に示すように、偏光素子本体４４４１の透過軸ＰＡ１に対する所定位置に第１の放熱部材４４４２の光学軸ＯＡが位置付けられていない場合には、液晶パネル４４１１にて変調された変調光のうち、必要以上の光束が偏光素子本体４４４１にて遮断されたり、透過したりしてしまう。このため、光学装置４４にて形成した光学像のコントラストの低下や色ムラが生じてしまう。
本実施形態では、調整部材４４６の把持部４４６２を図示しない治具や手で把持し、把持部４４６２を操作することで調整部材４４６に支持される第１の放熱部材４４４２の姿勢調整を実施できるので、図６（Ｂ）に示すように、偏光素子本体４４４１の透過軸ＰＡ１に対する所定位置に第１の放熱部材４４４２の光学軸ＯＡを位置付けることができる。したがって、コントラストの低下や色ムラの発生を抑制し、光学像の画像品質をさらに良好に維持できる。

ここで、台座４４８には受け部４４８２が形成されているので、調整部材４４６の姿勢調整時に、調整部材４４６を受け部４４８２に当接した状態で実施でき、調整部材４４６の回転を良好に実施でき、第１の放熱部材４４４２の姿勢調整を良好に実施できる。

ところで、入射側偏光板および射出側偏光板のうち、射出側偏光板に熱が生じやすいことが知られている。したがって、従来では、特に、射出側偏光板に熱劣化が生じていた。
本実施形態では、第１の放熱部材４４４２、偏光素子本体４４４１、および第２の放熱部材４４４３で構成される偏光素子を射出側偏光板４４４としているので、従来の構成に対して、効果的に射出側偏光板４４４の熱劣化を抑制して光学像の画像品質を効果的に維持できる。

なお、本発明は前述の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範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、第１の放熱部材４４４２、偏光素子本体４４４１、および第２の放熱部材４４４３で構成される偏光素子を射出側偏光板４４４としていたが、入射側偏光板４４２も射出側偏光板４４４と同様の構成としても構わない。

前記実施形態において、調整部材４４６の形状は、前記実施形態で説明した形状に限らない。また、調整部材４４６を省略しても本発明の目的を十分に達成できる。調整部材４４６を省略した場合には、台座４４８に形成した受け部４４８２も形成する必要がない。この場合には、第１の放熱部材４４４２の姿勢調整としては、例えば、第１の放熱部材４４４２を図示しない治具や手で把持して前記実施形態で説明した方法で姿勢調整すればよい。
また、前記実施形態において、調整部材４４６に対する第１の放熱部材４４４２の支持構造は、前記実施形態で説明した支持構造に限らない。例えば、調整部材４４６の開口部４４６１Ａの周縁部分に接着剤等で第１の放熱部材４４４２を固定する支持構造を採用しても構わない。

前記実施形態では、３つの液晶パネル４４１１を用いたプロジェクタ１を説明したが、これに限らない。例えば、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、光学ユニット４は、平面視略Ｌ字状の形状を有していたが、その他の形状を採用してもよく、例えば、平面視略Ｕ字状の形状としてもよい。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを説明したが、本発明では、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の偏光素子は、熱劣化を抑制できるので、プレゼンテーションやホームシアタ等に用いられるプロジェクタの偏光素子として利用できる。

本実施形態におけるプロジェクタの概略構成を模式的に示す図。 前記実施形態における光学装置本体の構成を示す図。 前記実施形態における光学装置本体の構成を示す図。 前記実施形態における光学装置本体の構成を示す図。 前記実施形態における受け部の構造を模式的に示す平面図。 前記実施形態の効果を説明するための図。

符号の説明

１・・・プロジェクタ、３・・・投射レンズ（投射光学装置）、４４・・・光学装置、４１１・・・光源装置、４４１・・・光変調装置、４４４・・・射出側偏光板（偏光素子）、４４５・・・クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、４４６・・・調整部材（支持部材）、４４４１・・・偏光素子本体、４４４２，４４４３・・・放熱部材。

Claims (6)

1. 入射した光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過する偏光素子であって、
   前記光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過し他の光束を吸収する偏光素子本体と、
   熱伝導性および透光性を有する材料から構成され、前記偏光素子本体に密着した状態で前記偏光素子本体を挟持する一対の放熱部材とを備えていることを特徴とする偏光素子。
2. 入射した光束を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置を取り付けるための複数の光束入射側端面を有し前記複数の光変調装置にて変調された各光束を合成して光学像を形成する色合成光学装置とを備えた光学装置であって、
   請求項１に記載の偏光素子を備えていることを特徴とする光学装置。
3. 請求項２に記載の光学装置において、
   前記光束を透過可能とする開口部を有し、熱伝導性材料から構成され、前記偏光素子を構成する一対の放熱部材のうちいずれかの放熱部材を熱伝達可能に支持する支持部材を備えていることを特徴とする光学装置。
4. 請求項３に記載の光学装置において、
   前記支持部材は、前記一対の放熱部材のうちいずれかの放熱部材を姿勢調整可能に構成されていることを特徴とする光学装置。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の光学装置において、
   前記偏光素子は、前記複数の光変調装置、および前記色合成光学装置の複数の光束入射側端面との間にそれぞれ介在配置されていることを特徴とする光学装置。
6. 光源装置と、請求項２から請求項５のいずれかに記載の光学装置と、前記光学装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。

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