JP2011215523A - 光学装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】高画質なカラー表示が可能であるとともに、熱による影響を受けないで各部材を固定可能な光学装置および電子機器を提供すること。
【解決手段】光学装置は、偏光分離素子441と、反射型電気光学装置50と、クロスダイクロイックプリズム443と、三角柱状の支持部材70と、固定部材80と、を備える。固定部材80は、クロスダイクロイックプリズム443に形成された第1くぼみ部と支持部材70に形成された第2くぼみ部76に、プリズム側ねじ822および支持側ねじ815を係合することにより、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444と支持部材70の第1面71とが接した状態で固定する。第1くぼみ部と第2くぼみ部76は、クロスダイクロイックプリズム443の誘電体多層膜の交点Pから延びる光束入射側端面444に対する垂線L上に形成される。
【選択図】図3
【解決手段】光学装置は、偏光分離素子441と、反射型電気光学装置50と、クロスダイクロイックプリズム443と、三角柱状の支持部材70と、固定部材80と、を備える。固定部材80は、クロスダイクロイックプリズム443に形成された第1くぼみ部と支持部材70に形成された第2くぼみ部76に、プリズム側ねじ822および支持側ねじ815を係合することにより、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444と支持部材70の第1面71とが接した状態で固定する。第1くぼみ部と第2くぼみ部76は、クロスダイクロイックプリズム443の誘電体多層膜の交点Pから延びる光束入射側端面444に対する垂線L上に形成される。
【選択図】図3
Description
本発明は、各波長帯域に分離された光をそれぞれ変調し、これらの変調光を合成出力する光学装置および電子機器に関する。
従来、プロジェクター等の投射装置では、入射光を各波長帯域(例えば、RGB3色)の光に分離し、分離された光を反射型液晶パネルに入射させることで各光を変調させ、変調された3色の光を、偏光ビームフィルターやダイクロイックミラーを通してスクリーン上で重ね合わせてカラー表示している。
ここで、偏光ビームフィルター、ダイクロイックミラー、および反射型液晶パネルの相対位置がずれてしまうとスクリーン上の投影像において3色の画像光がずれ、カラー表示の画質が悪化してしまう。このような問題を解決するために、これらの3つの画像光が適切に重なるように、ダイクロイックミラー、反射型液晶パネルおよび偏光ビームフィルターの位置を調整して固定する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1では、光合成プリズムの光束入射側端面の上下端部に2個の固定プレートを接着剤等でそれぞれ接合し、この固定プレートに偏光ビームフィルターと反射型液晶パネルとを接合することでそれぞれの位置を固定している。
特許文献1では、光合成プリズムの光束入射側端面の上下端部に2個の固定プレートを接着剤等でそれぞれ接合し、この固定プレートに偏光ビームフィルターと反射型液晶パネルとを接合することでそれぞれの位置を固定している。
しかしながら、近年のプロジェクターの高精細化および高輝度化に伴い、特許文献1に記載の技術により偏光ビームフィルターと反射型液晶パネルと光合成プリズムとの相対位置を固定したとしても、光合成プリズムと固定プレートとを異なる線膨張係数を有する部材で構成した場合に次のような問題が生じる。すなわち、熱により各部材がそれぞれ異なる膨張率で膨張してしまうため、特許文献1のように光合成プリズムと固定プレートとを接着剤等で接合していると、この接合箇所において各部材の膨張状態の違いを吸収することができない。このため、各部材に応力がかかって変形が生じ、この変形により、スクリーンに投射される画像光にムラが発生したり、熱衝撃による接着剤の剥離が発生したりするおそれがある。
本発明の目的は、高画質なカラー表示が可能であるとともに、熱による影響を受けないで各部材を固定可能な光学装置および電子機器を提供することである。
本発明の光学装置は、複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の反射型光変調素子と、前記反射型光変調素子に照射される光束および前記反射型光変調素子で変調された光束を偏光分離する複数の偏光分離素子と、前記複数の反射型光変調素子にて変調され前記複数の偏光分離素子にて偏光分離された光束をそれぞれ入射する複数の光束入射側端面、および互いに直交して設けられ入射した各光束を合成して画像光を形成する2つの光合成面を有する色合成光学素子と、前記反射型光変調素子および前記偏光分離素子を支持し、前記反射型光変調素子および前記偏光分離素子を前記色合成光学素子の前記複数の光束入射側端面にそれぞれ固定する複数の固定部材と、を備え、前記固定部材は、前記色合成光学素子の複数の光束入射側端面と直交する端面における前記2つの光合成面の交点から延びる各光束入射側端面に対する垂線上に固定されることを特徴とする。
この発明では、固定部材は反射型光変調素子と偏光分離素子を支持しているため、固定部材と色合成光学素子とが固定されることにより、反射型光変調素子、偏光分離素子、および色合成光学素子はその相対位置が固定される。また、固定部材は、色合成光学素子の複数の光束入射側端面と直交する端面において、直交する2つの光合成面の交点から延びる各光束入射側端面に対する垂線上で固定される。つまり、色合成光学素子と固定部材とは、光束の光軸に対応する位置(光軸対応位置という)において固定され、入射光軸と対応しない位置(光軸非対応位置という)においては固定されない。
このため、色合成光学素子と固定部材に線膨張係数の異なる材料を用いた際に熱が加わった場合、各部材を光軸対応位置を中心に膨張させることができる。したがって、各部材の膨張状態の違いをそれぞれ可動となっている光軸非対応位置で吸収することができるとともに、光軸対応位置の変形を抑制できるので、スクリーンに投射される画像光にムラのない高画質なカラー表示を提供することができる。さらに、変形が抑制される光軸対応位置で色合成光学素子と固定部材とを固定するので、熱衝撃により両者の固定状態が変化するという不具合も防止できる。
このため、色合成光学素子と固定部材に線膨張係数の異なる材料を用いた際に熱が加わった場合、各部材を光軸対応位置を中心に膨張させることができる。したがって、各部材の膨張状態の違いをそれぞれ可動となっている光軸非対応位置で吸収することができるとともに、光軸対応位置の変形を抑制できるので、スクリーンに投射される画像光にムラのない高画質なカラー表示を提供することができる。さらに、変形が抑制される光軸対応位置で色合成光学素子と固定部材とを固定するので、熱衝撃により両者の固定状態が変化するという不具合も防止できる。
本発明の光学装置において、前記色合成光学素子における前記固定部材が固定される位置には、第1くぼみ部が形成され、前記固定部材は、前記第1くぼみ部に係合可能な第1突状部を有し、この第1突状部を前記第1くぼみ部に係合させることで前記色合成光学素子に固定されることが好ましい。
固定部材が固定される位置とは、色合成光学素子の複数の光束入射側端面と直交する端面において、直交する2つの光合成面の交点から延びる各光束入射側端面に対する垂線上にある。固定部材は、第1くぼみ部に係合可能な第1突状部を有し、この第1突状部が第1くぼみ部に係合可能な形状に形成されている。
これによれば、固定部材は、第1くぼみ部に第1突状部を係合させるだけの簡単な構成で色合成光学素子に固定されるので、色合成光学素子や固定部材に対する熱衝撃が繰り返された場合でも、色合成光学素子と固定部材とは固定された状態を維持することができる。すなわち、従来は、接着剤等により各部材が接合されていたため、各部材に対する繰り返しの熱衝撃により接着剤等の剥離が発生したが、本発明では、熱による影響を受けずに各部材を固定することができる。
これによれば、固定部材は、第1くぼみ部に第1突状部を係合させるだけの簡単な構成で色合成光学素子に固定されるので、色合成光学素子や固定部材に対する熱衝撃が繰り返された場合でも、色合成光学素子と固定部材とは固定された状態を維持することができる。すなわち、従来は、接着剤等により各部材が接合されていたため、各部材に対する繰り返しの熱衝撃により接着剤等の剥離が発生したが、本発明では、熱による影響を受けずに各部材を固定することができる。
本発明の光学装置において、前記反射型光変調素子および前記偏光分離素子を支持する透光性の支持部材をさらに備え、前記支持部材は、前記色合成光学素子の入射側端面に対向配置される第1面と、この第1面に直交し前記反射型光変調素子の光入射出側端面が接合される第2面と、前記第1面および前記第2面に対して45°の角度をなし前記偏光分離素子が接合される第3面と、前記第1面、前記第2面、および前記第3面に直交する固定端面と、を有し、前記第1面が前記色合成光学素子に対向配置された状態での前記固定端面における前記垂線の延長上には、第2くぼみ部が形成され、前記固定部材は、前記第2くぼみ部に係合可能な第2突状部を有し、この第2突状部を前記第2くぼみ部に係合させることで前記支持部材に固定されることが好ましい。
この発明では、固定部材は、反射型光変調素子および偏光分離素子が接合された支持部材の第1面が色合成光学素子の光束入射側端面に対向配置された状態で、支持部材と色合成光学素子とを固定する。支持部材の第2くぼみ部は、第1面、第2面、および第3面に直交する固定端面に形成されており、さらに、色合成光学素子の複数の光束入射側端面が直交する端面において2つの光合成面の交点から延びる光束入射側端面に対する垂線の延長上に形成される。すなわち、色合成光学素子の第1くぼみ部と支持部材の第2くぼみ部とは、光束入射側端面を挟んで光束入射側端面に対する垂線上に位置している。つまり、色合成光学素子と支持部材と固定部材とは、光軸対応位置において固定され、光軸非対応位置においては固定されない。
このため、色合成光学素子と固定部材と支持部材とに線膨張係数の異なる材料を用いた際に熱が加わった場合、各部材を光軸対応位置を中心に膨張させることができる。したがって、各部材の膨張状態の違いをそれぞれ可動となっている光軸非対応位置で吸収することができるとともに、光軸対応位置の変形を抑制できるので、スクリーンに投射される画像光にムラのない高画質なカラー表示を提供することができる。また、変形が抑制される光軸対応位置で色合成光学素子と支持部材と固定部材とを固定するので、熱衝撃により各部材の固定状態が変化するという不具合も防止できる。
このため、色合成光学素子と固定部材と支持部材とに線膨張係数の異なる材料を用いた際に熱が加わった場合、各部材を光軸対応位置を中心に膨張させることができる。したがって、各部材の膨張状態の違いをそれぞれ可動となっている光軸非対応位置で吸収することができるとともに、光軸対応位置の変形を抑制できるので、スクリーンに投射される画像光にムラのない高画質なカラー表示を提供することができる。また、変形が抑制される光軸対応位置で色合成光学素子と支持部材と固定部材とを固定するので、熱衝撃により各部材の固定状態が変化するという不具合も防止できる。
本発明の電子機器は、上述の光学装置を備えることを特徴とする。
この発明によれば、電子機器は上述した本発明の光学装置を備えているので、熱の影響を受けずに各部材を固定することができるとともに、高品質な画像表示を行うことができる。
このような電子機器としては、例えば、液晶プロジェクター等の投射型表示装置が挙げられる。
この発明によれば、電子機器は上述した本発明の光学装置を備えているので、熱の影響を受けずに各部材を固定することができるとともに、高品質な画像表示を行うことができる。
このような電子機器としては、例えば、液晶プロジェクター等の投射型表示装置が挙げられる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
〔プロジェクターの構成〕
図1は、プロジェクター1の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクター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カラー画像(画像光)を形成し、このカラー画像をスクリーン(図示略)上に拡大投射する。このプロジェクター1は、図1に示すように、略直方体状の外装筐体2と、投射レンズ3と、光学ユニット4等を備える。
[第1実施形態]
〔プロジェクターの構成〕
図1は、プロジェクター1の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクター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カラー画像(画像光)を形成し、このカラー画像をスクリーン(図示略)上に拡大投射する。このプロジェクター1は、図1に示すように、略直方体状の外装筐体2と、投射レンズ3と、光学ユニット4等を備える。
投射レンズ3は、複数のレンズを組み合わせた組レンズとして構成され、光学ユニット4にて形成されたカラー画像をスクリーン上に拡大投射する。
光学ユニット4は、外装筐体2内の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信号に対応した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、光源装置41と、照明光学装置42と、色分離光学装置43と、光学装置44等を備える。
光源装置41は、光源ランプ411、リフレクター412、UV−IRフィルター413等を備える。光源ランプ411から射出された光束は、リフレクター412によって射出方向が揃えられ、UV−IRフィルター413を介して照明光学装置42に向けて射出される。
光学ユニット4は、外装筐体2内の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信号に対応した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、光源装置41と、照明光学装置42と、色分離光学装置43と、光学装置44等を備える。
光源装置41は、光源ランプ411、リフレクター412、UV−IRフィルター413等を備える。光源ランプ411から射出された光束は、リフレクター412によって射出方向が揃えられ、UV−IRフィルター413を介して照明光学装置42に向けて射出される。
照明光学装置42は、第1レンズアレイ421、第2レンズアレイ422、偏光変換素子423、および重畳レンズ424を備える。そして、光源装置41から射出された光束は、第1レンズアレイ421によって複数の部分光束に分割され、第2レンズアレイ422の近傍で結像する。第2レンズアレイ422から射出された各部分光束は、その中心軸(主光線)が偏光変換素子423の入射面に垂直となるように入射し、偏光変換素子423にて略1種類の直線偏光光として射出される。偏光変換素子423から直線偏光光として射出され、重畳レンズ424を介した複数の部分光束は、光学装置44の後述する反射型電気光学装置50の反射型液晶パネル上で重畳する。
色分離光学装置43は、青色光を反射するB光反射ダイクロイックミラー432および緑色光、赤色光を反射するGR光反射ダイクロイックミラー433がX字状に配置されたクロスダイクロイックミラー431、緑色光を反射するG光反射ダイクロイックミラー434、および2枚の反射ミラー435,436を備える。そして、色分離光学装置43は、照明光学装置42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。この分離された青色光、緑色光、赤色光は、光学装置44を構成する後述する偏光分離素子441B,441G,441Rに入射する。
光学装置44は、入射した光束を画像情報に応じて変調して画像光(カラー画像)を形成するものである。この光学装置44は、3つの偏光分離素子441(赤色光側の偏光分離素子を441R、緑色光側の偏光分離素子を441G、青色光側の偏光分離素子を441Bとする)と、3つの反射型光変調素子としての反射型電気光学装置50(偏光分離素子441と同様に、各色光側の反射型電気光学装置を50R,50G,50Bとする)と、色合成光学素子としてのクロスダイクロイックプリズム443と、各部材441、50、443を支持する3つの支持部材70と、クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70とを固定する3つの固定部材80と、を備える。
3つの偏光分離素子441は、入射光束の光軸に対して略45°傾斜した状態で配置され、入射した光束を偏光分離する。そして、各偏光分離素子441は、入射した光束のうち、偏光変換素子423で揃えられた偏光方向と略同一の偏光方向を有する偏光光を透過させ、前記偏光方向に直交する偏光方向を有する偏光光を反射させ、入射した光束を偏光分離する。
3つの反射型電気光学装置50は、図示しないが、シリコン基板上に液晶が形成されたいわゆるLCOS(Liquid Crystal On Silicon)で構成されている反射型液晶パネルを備える。そして、各反射型電気光学装置50は、各偏光分離素子441を透過した光束の光軸に対して反射型液晶パネルが略直交した状態でそれぞれ配置される。
反射型液晶パネルは、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、偏光分離素子441を透過した偏光光束の偏光方向を変調し、偏光分離素子441に向けて反射する。反射型液晶パネルにて変調され、偏光分離素子441に向けて反射された光束は、偏光変換素子423で揃えられた偏光方向に直交する偏光方向を有する偏光光のみが偏光分離素子441にて反射されてクロスダイクロイックプリズム443に向う。
反射型液晶パネルは、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、偏光分離素子441を透過した偏光光束の偏光方向を変調し、偏光分離素子441に向けて反射する。反射型液晶パネルにて変調され、偏光分離素子441に向けて反射された光束は、偏光変換素子423で揃えられた偏光方向に直交する偏光方向を有する偏光光のみが偏光分離素子441にて反射されてクロスダイクロイックプリズム443に向う。
クロスダイクロイックプリズム443は、各偏光分離素子441にて反射された各色光がそれぞれ入射される3つの光束入射側端面444を有し、入射した各色光を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム443は、図2に示すように、光束入射側端面444を有する3つの直角プリズム4431と、光束射出側端面を有する直角プリズム4432を貼り合わせた平面視略正方形状をなし、これらの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4433が形成されている。これら2つの誘電体多層膜4433は、偏光分離素子441Gにて反射された緑色光を透過し、各偏光分離素子441R,441Bにて反射された赤、青色光をそれぞれ反射する。このようにして、各色光が合成されてカラー画像が形成される。そして、クロスダイクロイックプリズム443で形成されたカラー画像は、上述した投射レンズ3によりスクリーンへ拡大投射される。
また、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444を有する直角プリズム4431には、光束入射側端面444に直交する上下の端面4434に凹状の第1くぼみ部4435がそれぞれ形成されている。第1くぼみ部4435は、2つの誘電体多層膜4433の交点Pから延びる各光束入射側端面444に対する垂線L上に形成される。なお、クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70とを固定した場合に、反射型電気光学装置50の中心から延びる垂線Mと垂線Lとが偏光分離素子441上で直交するように、各部材が配置される(図3(A)参照)。
第1くぼみ部4435の光束入射側端面444からの距離は特に限定されず、後述の固定部材80の形状に応じて固定しやすい位置に形成されることが好ましい。
第1くぼみ部4435の光束入射側端面444からの距離は特に限定されず、後述の固定部材80の形状に応じて固定しやすい位置に形成されることが好ましい。
〔支持部材の詳細な構成〕
3つの支持部材70は、同一の形状を有しているため、以下では、1つの支持部材70のみの構造を説明する。同様の理由により、図3には1つの直角プリズム4431に1つの支持部材70が固定された状態を示す。
支持部材70は、偏光分離素子441および反射型電気光学装置50を支持する部材である。
支持部材70は、図3(A)に示すように、角柱状の透光性部材である。
支持部材70は、略長方形状の第1面71、第2面72、第3面73、および第4面74を有している。また、第1面71と第2面72とが直交し、第3面73は第1面71と第2面72に対して45°傾斜し、第4面74は第2面72に平行になっている。これにより、第1面71、第2面72、第3面73、および第4面74に直交する上下の端面75は平面視略台形状に形成されている。
3つの支持部材70は、同一の形状を有しているため、以下では、1つの支持部材70のみの構造を説明する。同様の理由により、図3には1つの直角プリズム4431に1つの支持部材70が固定された状態を示す。
支持部材70は、偏光分離素子441および反射型電気光学装置50を支持する部材である。
支持部材70は、図3(A)に示すように、角柱状の透光性部材である。
支持部材70は、略長方形状の第1面71、第2面72、第3面73、および第4面74を有している。また、第1面71と第2面72とが直交し、第3面73は第1面71と第2面72に対して45°傾斜し、第4面74は第2面72に平行になっている。これにより、第1面71、第2面72、第3面73、および第4面74に直交する上下の端面75は平面視略台形状に形成されている。
第2面72は反射型電気光学装置50の画像形成領域に貼り合わせられ、第3面73は偏光分離素子441の偏光分離領域に貼り合わせられている。ここで、画像形成領域とは、反射型電気光学装置50の光入射出側端面のうち、各色光を変調して画像を形成する領域を意味する。また、偏光分離領域とは、偏光分離素子において光束を偏光分離する領域を意味する。
このように、支持部材70は、反射型電気光学装置50および偏光分離素子441を支持してその位置を固定する。また、支持部材70は後述の固定部材80によって第1面71がクロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444に接した状態で固定される。
このように、支持部材70は、反射型電気光学装置50および偏光分離素子441を支持してその位置を固定する。また、支持部材70は後述の固定部材80によって第1面71がクロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444に接した状態で固定される。
また、支持部材70の上下の端面75には、第1面71側に第2くぼみ部76がそれぞれ形成されている。第2くぼみ部76は、クロスダイクロイックプリズム443に形成された第1くぼみ部4435と同様に、支持部材70の第1面71とクロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444とが接した状態において、2つの誘電体多層膜4433の交点Pから延びる各光束入射側端面444に対する垂線L上に形成される。また、第2くぼみ部76は、入射光束や画像光が通過しない位置に設けられている。第2くぼみ部76の第1面71からの距離は特に限定されず、例えば、第1くぼみ部4435の光束入射側端面444からの距離と同じにすればよい。
また、支持部材70の幅は、図3(A)に示すように、クロスダイクロイックプリズム443と同じ幅に形成される。一方、図3(B)に示すように、高さはクロスダイクロイックプリズム443の高さより低く形成されるが、第1面71が光束入射側端面444の光束入射領域を覆う程度の高さに形成される。ここで、光束入射領域とは、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444のうち、偏光分離素子で偏光分離された光束が入射される領域を意味する。
また、支持部材70の幅は、図3(A)に示すように、クロスダイクロイックプリズム443と同じ幅に形成される。一方、図3(B)に示すように、高さはクロスダイクロイックプリズム443の高さより低く形成されるが、第1面71が光束入射側端面444の光束入射領域を覆う程度の高さに形成される。ここで、光束入射領域とは、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444のうち、偏光分離素子で偏光分離された光束が入射される領域を意味する。
〔固定部材の詳細な構成〕
3つの固定部材80は、同一の形状を有しているため、以下では、1つの固定部材80のみの構造を説明する。
固定部材80は、クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70とを固定する部材であり、金属や樹脂等で構成される。
固定部材80は、支持部材70に固定される支持部材固定部81を備えている。
支持部材固定部81は、支持部材70の上下の端面75に沿って配置される長尺状の2つの固定平板部811と、この2つの固定平板部811の一端を連結し第2面72に沿って配置される第1側面平板部812と、2つの固定平板部811の他端を連結し第4面74に沿って配置される第2側面平板部813と、が一体成形されて支持部材70を囲う形状となっている。
3つの固定部材80は、同一の形状を有しているため、以下では、1つの固定部材80のみの構造を説明する。
固定部材80は、クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70とを固定する部材であり、金属や樹脂等で構成される。
固定部材80は、支持部材70に固定される支持部材固定部81を備えている。
支持部材固定部81は、支持部材70の上下の端面75に沿って配置される長尺状の2つの固定平板部811と、この2つの固定平板部811の一端を連結し第2面72に沿って配置される第1側面平板部812と、2つの固定平板部811の他端を連結し第4面74に沿って配置される第2側面平板部813と、が一体成形されて支持部材70を囲う形状となっている。
固定平板部811の略中央には、支持側ねじ孔部814が形成されている。具体的には、支持側ねじ孔部814は、固定平板部811を支持部材70の端面75に配置した際に、支持部材70の第2くぼみ部76に対応する位置に形成されている。そして、この支持側ねじ孔部814に螺合された支持側ねじ815の先端部8151が、第2くぼみ部76に係合することで、支持部材固定部81は、支持部材70に固定される。
なお、支持側ねじ孔部814に螺合された支持側ねじ815は、本発明の第2突状部として機能する。
なお、支持側ねじ孔部814に螺合された支持側ねじ815は、本発明の第2突状部として機能する。
また、固定平板部811のクロスダイクロイックプリズム443側の側縁には、この固定平板部811と平行に伸びる略四角板状のプリズム側固定部82が設けられている。
このプリズム側固定部82は、クロスダイクロイックプリズム443を構成する直角プリズム4431の端面4434に対向配置される。そして、このプリズム側固定部82の略中央には、プリズム側ねじ孔部821が形成されている。具体的には、プリズム側ねじ孔部821は、直角プリズム4431の光束入射側端面444と支持部材70の第1面71とが対向配置された際に、直角プリズム4431の第1くぼみ部4435に対応する位置に形成されている。そして、このプリズム側ねじ孔部821に螺合されたプリズム側ねじ822の先端部8221が、第1くぼみ部4435に係合することで、プリズム側固定部82は、直角プリズム4431に固定される。
なお、プリズム側ねじ孔部821に螺合されたプリズム側ねじ822は、本発明の第1突状部として機能する。
このプリズム側固定部82は、クロスダイクロイックプリズム443を構成する直角プリズム4431の端面4434に対向配置される。そして、このプリズム側固定部82の略中央には、プリズム側ねじ孔部821が形成されている。具体的には、プリズム側ねじ孔部821は、直角プリズム4431の光束入射側端面444と支持部材70の第1面71とが対向配置された際に、直角プリズム4431の第1くぼみ部4435に対応する位置に形成されている。そして、このプリズム側ねじ孔部821に螺合されたプリズム側ねじ822の先端部8221が、第1くぼみ部4435に係合することで、プリズム側固定部82は、直角プリズム4431に固定される。
なお、プリズム側ねじ孔部821に螺合されたプリズム側ねじ822は、本発明の第1突状部として機能する。
〔本実施形態の作用効果〕
上述した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
光学装置44は、固定部材80を用いて、第1のくぼみ部4435にプリズム側ねじ822を係合させるとともに、第2のくぼみ部76に支持側ねじ815を係合させることで、偏光分離素子441および反射型電気光学装置50が貼り付けられた支持部材70と、クロスダイクロイックプリズム443と、を固定している。第1のくぼみ部4435および第2のくぼみ部76は、クロスダイクロイックプリズム443の2つの誘電体多層膜4433の交点Pから延びる各光束入射側端面444に対する垂線L上または垂線Lの延長線上に形成されている。このため、クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70と固定部材80とは、光束の光軸に対応する位置(光軸対応位置という)で固定され、入射光軸と対応しない位置(光軸非対応位置という)では固定されない。したがって、各部材の光軸非対応位置、具体的には支持部材70の第1面71における光軸対応位置より第2面72側の領域、および第1面71における光軸対応位置より第4面74側の領域では、相互に可動できる。また、同様に、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444の光軸対応位置より第2面72側の領域、および第1面71における光軸対応位置より第4面74側の領域では、相互に可動できる。
上述した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
光学装置44は、固定部材80を用いて、第1のくぼみ部4435にプリズム側ねじ822を係合させるとともに、第2のくぼみ部76に支持側ねじ815を係合させることで、偏光分離素子441および反射型電気光学装置50が貼り付けられた支持部材70と、クロスダイクロイックプリズム443と、を固定している。第1のくぼみ部4435および第2のくぼみ部76は、クロスダイクロイックプリズム443の2つの誘電体多層膜4433の交点Pから延びる各光束入射側端面444に対する垂線L上または垂線Lの延長線上に形成されている。このため、クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70と固定部材80とは、光束の光軸に対応する位置(光軸対応位置という)で固定され、入射光軸と対応しない位置(光軸非対応位置という)では固定されない。したがって、各部材の光軸非対応位置、具体的には支持部材70の第1面71における光軸対応位置より第2面72側の領域、および第1面71における光軸対応位置より第4面74側の領域では、相互に可動できる。また、同様に、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444の光軸対応位置より第2面72側の領域、および第1面71における光軸対応位置より第4面74側の領域では、相互に可動できる。
このような構成であれば、クロスダイクロイックプリズム443、支持部材70、または固定部材80が熱により膨張した場合は、クロスダイクロイックプリズム443、支持部材70、および固定部材80を光軸対応位置を中心に膨張させることができる。したがって、クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70と固定部材80とが線膨張係数が異なる部材で構成されている場合でも、各部材の膨張状態の違いをそれぞれ可動となっている光軸非対応位置で吸収することができる。したがって、応力による各部材の変形により生じていた画像光の歪みやずれを防止することができるとともに、応力による各部材の変形に起因するムラの発生も防止することができる。また、光軸対応位置でクロスダイクロイックプリズム443と支持部材70と固定部材80とを固定するので、熱衝撃による固定状態の変化も防止することができ、画像光のずれをさらに防止することができる。よって、高画質なカラー表示を提供することができる。
また、クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70とは、プリズム側ねじ822が第1くぼみ部4435に係合し、支持側ねじ815が第2くぼみ部76に係合することで固定されており、光束入射側端面444と第1面71とは接しているのみである。このため、従来のように、繰り返しの使用による熱衝撃の影響で接着剤が剥離し、接合面が剥がれてしまうという問題も発生しない。
[第2実施形態]
第2実施形態では、第1実施形態で用いた光学装置44の代わりに図4に示す光学装置45を用いる。図4において、支持部材を用いないことと固定部材の形状が異なること以外は、上述の実施形態の光学装置44と同様の構成であるので、同様の構成については説明を省略する。
第2実施形態では、第1実施形態で用いた光学装置44の代わりに図4に示す光学装置45を用いる。図4において、支持部材を用いないことと固定部材の形状が異なること以外は、上述の実施形態の光学装置44と同様の構成であるので、同様の構成については説明を省略する。
光学装置45は、3つの偏光分離素子441と、3つの反射型光変調素子としての反射型電気光学装置50と、色合成光学素子としてのクロスダイクロイックプリズム443と、偏光分離素子441、反射型電気光学装置50、およびクロスダイクロイックプリズム443を支持する3つの固定部材85と、を備える。
3つの固定部材85は、同一の形状を有しているため、以下では、1つの固定部材85のみの構造を説明する。同様に、図4には1つの直角プリズム4431に1つの固定部材85が固定された状態を示す。
3つの固定部材85は、同一の形状を有しているため、以下では、1つの固定部材85のみの構造を説明する。同様に、図4には1つの直角プリズム4431に1つの固定部材85が固定された状態を示す。
固定部材85は、クロスダイクロイックプリズム443と偏光分離素子441と反射型電気光学装置50とを支持して固定する部材であり、金属や樹脂等で構成される。
固定部材85は、偏光分離素子441および反射型電気光学装置50を支持する支持部87を有している。
支持部87は、略長方形状の第1壁部871と、第2壁部872と、第3壁部873と、平面視略台形状の2枚の第4壁部874と、によって形成される。第1壁部871と第3壁部873とは平行に位置し、第2壁部872は、第1壁部871と第3壁部873とを連結して第1壁部871および第3壁部873に対して45°傾斜している。2枚の第4壁部874は、第1壁部871、第2壁部872、および第3壁部873に直交するように、対向配置される。このような構成の支持部87には、第1壁部871、第3壁部873および2枚の第4壁部874により開口部875が形成されている。この開口部875は、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444の光束入射領域よりも大きく形成される。
固定部材85は、偏光分離素子441および反射型電気光学装置50を支持する支持部87を有している。
支持部87は、略長方形状の第1壁部871と、第2壁部872と、第3壁部873と、平面視略台形状の2枚の第4壁部874と、によって形成される。第1壁部871と第3壁部873とは平行に位置し、第2壁部872は、第1壁部871と第3壁部873とを連結して第1壁部871および第3壁部873に対して45°傾斜している。2枚の第4壁部874は、第1壁部871、第2壁部872、および第3壁部873に直交するように、対向配置される。このような構成の支持部87には、第1壁部871、第3壁部873および2枚の第4壁部874により開口部875が形成されている。この開口部875は、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444の光束入射領域よりも大きく形成される。
第1壁部871は、その中央を貫通する第1窓部871Aを有している。第1窓部871Aは、反射型電気光学装置50の反射型液晶パネルにおける画像形成領域より大きく形成されている。したがって、反射型電気光学装置50の画像形成領域が第1窓部871A内となるように、反射型電気光学装置50を第1壁部871に配置するとともに、第1窓部871Aの外周に沿って塗布された接着剤により接合される。
第2壁部872は、その中央に貫通する第2窓部872Aを有している。第2窓部872Aは、偏光分離素子441の偏光分離領域より大きく形成されている。したがって、偏光分離素子441の偏光分離領域が第2窓部872A内となるように、偏光分離素子を第2壁部872に配置するとともに、第2窓部872Aの外周に沿って塗布された接着剤により接合される。
2つの第4壁部874の開口部875を形成する端縁部8741は、プリズム側固定部86の1辺に連結する。
そして、支持部87は、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444が開口部875を覆う状態となるように配置される。
そして、支持部87は、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射側端面444が開口部875を覆う状態となるように配置される。
また、支持部87の第4壁部874のクロスダイクロイックプリズム443側の側縁には、この第4壁部874と平行に延びる略四角板状のプリズム側固定部86が設けられている。
プリズム側固定部86は、第1実施形態のプリズム側固定部82と同様の構成である。すなわち、プリズム側固定部86の略中央には、プリズム側ねじ孔部861が形成されている。具体的には、プリズム側ねじ孔部861は、直角プリズム4431の光束入射側端面444に開口部875を覆った際に、直角プリズム4431の第1くぼみ部4435に対応する位置に形成されている。そして、このプリズム側ねじ孔部861に螺合されたプリズム側ねじ862の先端部8621が、第1くぼみ部4435に係合することで、プリズム側固定部86は、直角プリズム4431に固定される。
なお、プリズム側ねじ孔部861に螺合されたプリズム側ねじ862は、本発明の第1突状部として機能する。
プリズム側固定部86は、第1実施形態のプリズム側固定部82と同様の構成である。すなわち、プリズム側固定部86の略中央には、プリズム側ねじ孔部861が形成されている。具体的には、プリズム側ねじ孔部861は、直角プリズム4431の光束入射側端面444に開口部875を覆った際に、直角プリズム4431の第1くぼみ部4435に対応する位置に形成されている。そして、このプリズム側ねじ孔部861に螺合されたプリズム側ねじ862の先端部8621が、第1くぼみ部4435に係合することで、プリズム側固定部86は、直角プリズム4431に固定される。
なお、プリズム側ねじ孔部861に螺合されたプリズム側ねじ862は、本発明の第1突状部として機能する。
このように、固定部材85は、反射型電気光学装置50および偏光分離素子441を支持するとともに、クロスダイクロイックプリズム443に固定されることにより、各部材の位置を固定する。
このような光学装置45によれば、以下の作用効果を奏することができる。
光学装置45は、クロスダイクロイックプリズム443の第1のくぼみ部4435にプリズム側ねじ862を係合させることで固定部材85を固定するとともに、固定部材85には偏光分離素子441と反射型電気光学装置50とが接合されている。すなわち、固定部材85により、クロスダイクロイックプリズム443、偏光分離素子441、および反射型電気光学装置50の位置が固定されている。第1のくぼみ部4435は、クロスダイクロイックプリズム443の2つの誘電体多層膜4433の交点Pから延びる各光束入射側端面444に対する垂線L上に形成されているため、クロスダイクロイックプリズム443と固定部材85とは、光軸対応位置で固定され、光軸非対応位置では固定されない。したがって、各部材の光軸非対応位置、具体的には各部材の光軸対応位置より第1壁部871側の領域および第3壁部873側の領域では、相互に可動が可能となる。
光学装置45は、クロスダイクロイックプリズム443の第1のくぼみ部4435にプリズム側ねじ862を係合させることで固定部材85を固定するとともに、固定部材85には偏光分離素子441と反射型電気光学装置50とが接合されている。すなわち、固定部材85により、クロスダイクロイックプリズム443、偏光分離素子441、および反射型電気光学装置50の位置が固定されている。第1のくぼみ部4435は、クロスダイクロイックプリズム443の2つの誘電体多層膜4433の交点Pから延びる各光束入射側端面444に対する垂線L上に形成されているため、クロスダイクロイックプリズム443と固定部材85とは、光軸対応位置で固定され、光軸非対応位置では固定されない。したがって、各部材の光軸非対応位置、具体的には各部材の光軸対応位置より第1壁部871側の領域および第3壁部873側の領域では、相互に可動が可能となる。
このような構成であれば、クロスダイクロイックプリズム443または固定部材85が熱により膨張した場合は、各部材を光軸対応位置を中心として膨張させることができる。したがって、クロスダイクロイックプリズム443と固定部材85とが線膨張係数が異なる部材で構成されている場合でも、各部材の膨張状態の違いをそれぞれ可動となっている光軸非対応位置で吸収することができる。このため、応力による各部材の変形により生じていた画像光の歪みやずれを防止することができるとともに、応力による各部材の変形に起因するムラの発生も防止することができる。また、光軸対応位置でクロスダイクロイックプリズム443と固定部材85とを固定するので、熱衝撃による固定状態の変化も防止することができ、画像光のずれをさらに防止することができる。よって、高画質なカラー表示を提供することができる。
また、クロスダイクロイックプリズム443と固定部材85とは、上下の端面4434の2箇所で第1くぼみ部4435にプリズム側ねじ862が係合するだけの簡単な構成で固定されているため、従来のように、繰り返しの使用による熱衝撃の影響で接着剤が剥離し、接合面が剥がれてしまうという問題も発生しない。
〔変形例〕
なお、本発明は上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。
例えば、上述の第1実施形態では、固定部材80がプリズム側固定部82と支持部材固定部81とが一体形成された形状を説明したが、この形状に限られない。クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70とを光軸対応位置で固定できる形状であればよい。
また、上述の実施形態では、固定部材のねじ孔とねじを、クロスダイクロイックプリズムまたは支持部材のくぼみ部に係合させることで、各部材を固定させる構成としたが、これに限られない。例えば、固定部材に、ねじ孔とねじの代わりに突起を設け、固定部材をクロスダイクロイックプリズムに係合させる際には固定部材を弾性変形させながら突起をクロスダイクロイックプリズムのくぼみ部に係合させてもよい。
さらに、固定部材に孔を設け、クロスダイクロイックプリズムに固定部材の孔に係合する突起を設けてもよい。
そして、上述の実施形態では、くぼみ部に突起を係合させることで各部材を固定したが、くぼみ部とねじに対応する位置(光軸対応位置)のみを接着剤等で接合することにより各部材を固定してもよい。
なお、本発明は上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。
例えば、上述の第1実施形態では、固定部材80がプリズム側固定部82と支持部材固定部81とが一体形成された形状を説明したが、この形状に限られない。クロスダイクロイックプリズム443と支持部材70とを光軸対応位置で固定できる形状であればよい。
また、上述の実施形態では、固定部材のねじ孔とねじを、クロスダイクロイックプリズムまたは支持部材のくぼみ部に係合させることで、各部材を固定させる構成としたが、これに限られない。例えば、固定部材に、ねじ孔とねじの代わりに突起を設け、固定部材をクロスダイクロイックプリズムに係合させる際には固定部材を弾性変形させながら突起をクロスダイクロイックプリズムのくぼみ部に係合させてもよい。
さらに、固定部材に孔を設け、クロスダイクロイックプリズムに固定部材の孔に係合する突起を設けてもよい。
そして、上述の実施形態では、くぼみ部に突起を係合させることで各部材を固定したが、くぼみ部とねじに対応する位置(光軸対応位置)のみを接着剤等で接合することにより各部材を固定してもよい。
また、光源装置41は、放電発光型の光源装置で構成したが、これに限られず、例えば、レーザーダイオード、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子を採用してもよい。
また、光源装置41を1つのみ用い色分離光学装置43にて3つの色光に分離していたが、色分離光学装置43を省略し、3つの色光をそれぞれ射出する3つの前記固体発光素子を光源装置として構成してもよい。
さらに、上述の実施形態では、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ーを例示したが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。
また、光源装置41を1つのみ用い色分離光学装置43にて3つの色光に分離していたが、色分離光学装置43を省略し、3つの色光をそれぞれ射出する3つの前記固体発光素子を光源装置として構成してもよい。
さらに、上述の実施形態では、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ーを例示したが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。
1…プロジェクター、3…投射レンズ、41…光源装置、44…光学装置、441…偏光分離素子、443…クロスダイクロイックプリズム、4431…直角プリズム、4434…端面、4435…第1くぼみ部、444…光束入射側端面、50…反射型電気光学装置、70…支持部材、71…第1面、72…第2面、73…第3面、74…第4面、75…固定端面、76…第2くぼみ部、80…固定部材、81…支持部材固定部、811…固定平板部、814…支持側ねじ孔部、815…支持側ねじ、82…プリズム側固定部、821…プリズム側ねじ孔部、822…プリズム側ねじ。
Claims (4)
- 複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の反射型光変調素子と、
前記反射型光変調素子に照射される光束および前記反射型光変調素子で変調された光束を偏光分離する複数の偏光分離素子と、
前記複数の反射型光変調素子にて変調され前記複数の偏光分離素子にて偏光分離された光束をそれぞれ入射する複数の光束入射側端面、および互いに直交して設けられ入射した各光束を合成して画像光を形成する2つの光合成面を有する色合成光学素子と、
前記反射型光変調素子および前記偏光分離素子を支持し、前記反射型光変調素子および前記偏光分離素子を前記色合成光学素子の前記複数の光束入射側端面にそれぞれ固定する複数の固定部材と、を備え、
前記固定部材は、
前記色合成光学素子の複数の光束入射側端面と直交する端面における前記2つの光合成面の交点から延びる各光束入射側端面に対する垂線上に固定される
ことを特徴とする光学装置。 - 請求項1に記載の光学装置において、
前記色合成光学素子における前記固定部材が固定される位置には、第1くぼみ部が形成され、
前記固定部材は、前記第1くぼみ部に係合可能な第1突状部を有し、この第1突状部を前記第1くぼみ部に係合させることで前記色合成光学素子に固定される
ことを特徴とする光学装置。 - 請求項2に記載の光学装置において、
前記反射型光変調素子および前記偏光分離素子を支持する透光性の支持部材をさらに備え、
前記支持部材は、前記色合成光学素子の入射側端面に対向配置される第1面と、この第1面に直交し前記反射型光変調素子の光入射出側端面が接合される第2面と、前記第1面および前記第2面に対して45°の角度をなし前記偏光分離素子が接合される第3面と、前記第1面、前記第2面、および前記第3面に直交する固定端面と、を有し、
前記第1面が前記色合成光学素子に対向配置された状態での前記固定端面における前記垂線の延長上には、第2くぼみ部が形成され、
前記固定部材は、前記第2くぼみ部に係合可能な第2突状部を有し、この第2突状部を前記第2くぼみ部に係合させることで前記支持部材に固定される
ことを特徴とする光学装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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