JP2019095464A - プリズム装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】耐震性、耐熱性に優れ、エアギャップを一定に保持することができるプリズム装置及びプロジェクタを提供する【解決手段】第１プリズム１１を第１保持枠１５で保持する。第２プリズム１２を第２保持枠１６で保持する。第１保持枠１５の両側部１５ｃの開放側端縁１５ｆに、位置決め突起３１を形成する。位置決め突起３１の先端面３１ａに、第２プリズム１２の第３面１２ｃを当てて、第１保持枠１５及び第２保持枠１６を取付ねじ１７により締結する。第１プリズム１１と第２プリズム１２との間にエアギャップが形成される。位置決め突起３１の先端面３１ａと第２プリズム１２との当接により、エアギャップが一定に保持される。【選択図】図２

Description

本発明は、プリズム装置及びプロジェクタに関する。

従来、光学系において入射光をその入射角に応じて選択的に透過又は反射するための光学装置として例えばプリズムが用いられている。その内の一つとして内部全反射(TIR:Total Internal Reflection) プリズムがある。ＴＩＲプリズムは、内部の空気とガラスの境界面に、臨界角より大きい角度で入射された光が、入射前の偏向状態に係わらず全反射される作用を有する。これにより、入射光と反射光を分離することができる。

ＴＩＲプリズムは例えば、鏡面偏光型光変調器であるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を有するプロジエクタ等に用いられる。ＴＩＲプリズムは、ＤＭＤに照射光を導き、ＤＭＤにより反射される光を、プリズムに対する入射角に応じて分離し有効光を選択する。

ＤＭＤは、画素に応じて平面状に配置した微小な鏡面素子（ＤＭＤ素子）の各々を画像信号に応じて制御する。そして、有効光を反射させることにより、画像光変調している。

ＴＩＲプリズムは、２つの三角プリズムの合わせ面に蒸着膜やスペーサを介在させて、両合わせ面の光路部分に隙間により空気層（エアギャップ）を形成し、接着剤により２つの三角プリズムを貼り合わせている（例えば、特許文献１参照）。

また、２つのプリズムを接着するための接着剤が空気層へ浸透して、空気層の厚さ（隙間）を変化させないように、２つのホルダ部材を用いて、２つのプリズムをそれぞれ保持する光学プリズム装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−６４８８６号公報 特開平８−３２７８０８号公報

特許文献１に記載の光学プリズム装置では、合わせ面の一部に接着剤を設けるため、接着剤の湿潤によりギャップを一定に保つことが困難である。しかも、２０μｍ程度のエアギャップを接着剤で保持する場合には、接着剤やスペーサの熱膨張によってエアギャップが変動する懸念や、振動によって接着層が剥がれて、プリズムが剥離したり、脱落したりする懸念がある。しかも、接着剤の塗布範囲は限られるため、十分な接着力を確保することが難しい。このため、車載用のプロジェクタに用いる場合に、耐震性や耐熱性に問題がある。

特許文献２に記載の光学プリズム装置では、２つのホルダ部材を用いて２つのプリズムを保持している。ホルダ部材により２つのプリズムを保持するため、２つのプリズムの両合わせ面に接着剤を用いることがない。従って、接着剤が合わせ面間に湿潤してエアギャップを変化させてしまうことがない利点を有する。しかし、２つのホルダ部材を密着用ねじや調整用ねじを回動して、両者のギャップを調整する必要があり、調整に時間や熟練を要する。

本発明は、上記事情に鑑み、耐震性、耐熱性に優れ、エアギャップを一定に保持することができ、しかも構成が簡単なプリズム装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明のプリズム装置は、第１プリズムと、第２プリズムと、第１保持部材と、第２合わせ面当接部と、第２保持部材とを有する。第１プリズムは、第１合わせ面を備える。第２プリズムは、第２合わせ面を備え、第１合わせ面に対向して配される。第１保持部材は、第１合わせ面を開放させた状態で第１プリズムを保持する。第２合わせ面当接部は、第１保持部材に設けられ、第２合わせ面が当接して第２合わせ面と第１合わせ面とを一定の間隔で保持する。第２保持部材は、第２合わせ面を開放させた状態で第２プリズムを保持する。第２保持部材は、第２合わせ面を第２合わせ面当接部に当接させた状態で第１保持部材に固定される。

第２合わせ面当接部に第２合わせ面を当接させる方向に、第２プリズムを付勢する付勢部材を備えることが好ましい。

第２合わせ面当接部は、第１プリズムの第１合わせ面を開放させる側の開放側端縁から突出して形成される少なくとも３個の位置決め突起の先端面であり、第１保持部材に第１プリズムが保持された状態で、第１合わせ面と先端面とは平行であることが好ましい。第２プリズムの両側面間の距離をＷ２とし、開放側端縁に配置される位置決め突起の内側面間の距離をＷ１Ａとした場合に、Ｗ１Ａ＜Ｗ２である。また、位置決め突起を省略する場合には、第１プリズムの第１合わせ面を開放させる側の開放側端縁が第２合わせ面当接部であり、第１保持部材に第１プリズムが保持された状態で、第１合わせ面と開放側端縁とは平行であることが好ましい。第１保持部材の両側部の内側面間の距離をＷ１Ｂとし、第２プリズムの両側面間の距離をＷ２とした場合に、Ｗ１Ｂ＜Ｗ２である。

第１プリズム及び第２プリズムは、側面が三角形で、第１面、第２面、及び第３面を備える柱状体であることが好ましい。第１プリズムの第３面が第１合わせ面であり、第１面、第２面、及び両側面が第１保持部材により保持される。第２プリズムの第３面が第２合わせ面であり、第１面、第２面、及び両側面が第２保持部材により保持される。

第１保持部材は、第１プリズムの第１面が当接される第１受け部と、第２面が当接される第２受け部と、両側面を保持する両側部とを有し、第２保持部材は、第２プリズムの第１面が当接される第１受け部と、第２面が当接される第２受け部と、両側面を保持する両側部とを有することが好ましい。

第１保持部材の第１受け部及び第２受け部は、第１面及び第２面を受ける少なくとも３個の位置決め突起をそれぞれ有することが好ましい。また、第１保持部材は第１取付部を備え、第２保持部材は第２取付部を備え、第１取付部及び第２取付部同士を締結する締結部材を有することが好ましい。

締結部材は取付ねじであり、付勢部材は、取付ねじと第２保持部材との間に配されることが好ましい。また、付勢部材は、第２保持部材の第１面及び／又は第２面に配され、位置決め突起の突出高さよりも厚みを有する弾力性の緩衝シートであることが好ましい。付勢部材は、第２合わせ面当接部に第２合わせ面を当接させた状態で、緩衝シートの厚み方向の圧縮による反発力により第２プリズムを第２合わせ面当接部に付勢する。

接着剤注入口と接着剤とを有することが好ましい。接着剤注入口は、両側部の少なくとも一方に形成される。接着剤は、締結部材による第１保持部材と第２保持部材とが締結された状態で接着剤注入口から注入され、側部とプリズムとを接着する。第１保持部材及び第２保持部材は、第１プリズム及び第２プリズムの光路となる部分に開口を有することが好ましい。

本発明のプロジェクタは、上記のプリズム装置と、反射型画像形成パネルと、光源と、投射レンズとを有することが好ましい。反射型画像形成パネルは画像を形成する。光源は、プリズム装置を通して画像形成パネルを照明する。投射レンズは、光源で照明された画像形成パネルからの照明光を、プリズム装置を通して投射する。

本発明によれば、エアギャップを一定に保持することができ、しかも耐震性、耐熱性に優れ、且つ構成が簡単なプリズム装置及びプロジェクタを提供する。

本発明のプリズム装置の全体を示す斜視図である。 プリズム装置の分解斜視図である。 第１保持枠を取付ねじの軸方向から見た平面図である。 図１のIV−IV線の断面図である。 第２保持枠を取付ねじの軸方向からみた底面図である。 プリズム装置を下側から見た分解斜視図である。 図１のVII−VII線の断面図であり、接着剤を注入する状態を示している。 第４位置決め突起を省略して第１保持枠の両側部の開放側端縁を用いて第２プリズムの第３面を受ける変形例を示す分解斜視図である。 変形例の第１保持枠を取付ねじの軸方向から見た平面図である。 緩衝シートに代えてコイルバネを用いた第２実施形態の分解斜視図である。 本発明のプロジェクタを示す概略の側面図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、本発明のプリズム装置１０は、第１プリズム１１、第２プリズム１２を、保持部材１３により内部に保持して構成されている。保持部材１３は、図２に示すように、第１保持枠１５、第２保持枠１６、及び締結部材としての取付ねじ１７及び緩衝シート１８を備えている。第１保持枠１５は、第１プリズム１１を保持するもので、第１保持部材として機能する。第２保持枠１６は、第２プリズム１２を保持するものであり、第２保持部材として機能する。

第１プリズム１１は、光学面として機能する第１面１１ａ、第２面１１ｂ、及び第３面１１ｃをそれぞれ有する三角プリズムである。同様に、第２プリズム１２も、光学面として機能する第１面１２ａ、第２面１２ｂ、及び第３面１２ｃをそれぞれ有する三角プリズムである。各プリズム１１，１２は光学ガラス製であり、側面１１ｄ，１２ｄが三角形の柱状体から構成されている。本実施形態では、第１プリズム１１の第３面１１ｃが第１合わせ面となり、第２プリズム１２の第３面１２ｃが第２合わせ面となる。これら合わせ面が対向して配置されることにより、両合わせ面の間にエアギャップ１４が構成される。

第１保持枠１５は、アルミ等の金属又は合成樹脂製であり、第１受け部１５ａ、第２受け部１５ｂ、及び両側部１５ｃを有し、三角筒状に形成されている。第１受け部１５ａは、第１プリズム１１を保持した状態で、第１プリズム１１の第１面１１ａを受ける。第２受け部１５ｂは、同様に第１プリズム１１の第２面１１ｂを受ける。両側部１５ｃは、第１プリズム１１の両側面１１ｄを受ける。また、第１プリズム１１の第３面１１ｃを覆うことがないように、第３面１１ｃが対応する部分は開放されている。

両側部１５ｃの外側面には、第１取付部としての取付ブラケット１５ｄが形成されている。取付ブラケット１５ｄは、第１プリズム１１の第３面１１ｃに平行に外側に向けて突出している。取付ブラケット１５ｄには締結方向に取付ねじ孔１５ｅが２個形成されている。取付ねじ孔１５ｅには取付ねじ１７が挿入される。２個の取付ねじ孔１５ｅの間にはガイド軸２１が締結方向に突出して形成されている。

図３に示すように、第１受け部１５ａには、光路を形成するための開口２２が形成されている。開口２２の周縁部には、３個の第１位置決め突起２３が突出して形成されている。これら３個の第１位置決め突起２３により、第１プリズム１１の第１面１１ａが当接し、３点支持により第１面１１ａが第１位置決め突起２３の突出方向に位置決めされる。

第２受け部１５ｂには、光路を形成するための開口２５が形成されている。開口２５の周縁部には、３個の第２位置決め突起２６が突出して形成されている。これら３個の第２位置決め突起２６により、第１プリズム１１の第２面１１ｂが当接し、３点支持により第２面１１ｂが第２位置決め突起２６の突出方向に位置決めされる。

図３に示すように、一方の側部１５ｃの内壁面には、３個の第３位置決め突起２７が突出して形成されている。これら３個の位置決め突起２７により、第１プリズム１１の側面１１ｄが当接し、３点支持により側面１１ｄが位置決め突起２７の突出方向に位置決めされる。

図１に示すように、他方の側部１５ｃには、１個の接着剤注入口２８が形成されている。接着剤注入口２８には、後に説明するように、接着剤２０（図７参照）が注入される。この接着剤２０により第１保持枠１５に第１プリズム１１が取り付けられ、移動や脱落することがなくなる。

接着剤２０により第１保持枠１５に第１プリズム１１が取り付けられることにより、振動を受けても第１プリズム１１が第１保持枠１５内で移動することがなくなる。また、分解した時などに第１プリズム１１が第１保持枠１５から脱落することがなくなる。

図４に示すように、各位置決め突起２３，２６，２７により第１保持枠１５内で第１プリズム１１が一定位置に保持された状態で、側部１５ｃの開放側端縁１５ｆは、第１プリズム１１の第３面１１ｃと略平行になるように形成されている。図３に示すように、開放側端縁１５ｆには、左右にそれぞれ２個の突出部である第４位置決め突起３１が突出して形成されている。これら４個の位置決め突起３１の先端面３１ａ（図４参照）は、第１プリズム１１が第１保持枠１５に一定位置で保持された状態で、第３面１１ｃに平行に形成されている。これら４個の第４位置決め突起３１の先端面３１ａは第２合わせ面当接部として機能し、第１保持枠１５に第２保持枠１６が締結された時に、第２プリズム１２の第３面（第２合わせ面）１２ｃが当接する。これにより、第１プリズム１１の第３面１１ｃと第２プリズム１２の第３面１２ｃとが一定間隔で平行に保持され、エアギャップ１４が形成される。

なお、本実施形態では、開放側端縁１５ｆの両方に２個の第４位置決め突起３１を形成しているが、一方の開放側端縁１５ｆの第４位置決め突起３１は１個として、３点支持により第２プリズム１２を受けても良い。

図５に示すように、第２保持枠１６は、アルミ等の金属又は合成樹脂製であり、第１受け部１６ａ、第２受け部１６ｂ、及び両側部１６ｃを有し、三角筒状に形成されている。図６に示すように、第１受け部１６ａは、第２プリズム１２を保持した状態で、第２プリズム１２の第１面１２ａを受ける。第２受け部１６ｂは、同様に第２プリズム１２の第２面１２ｂを受ける。両側部１６ｃは、第２プリズム１２の両側面１２ｄを受ける。また、第２プリズム１２の第３面１２ｃを覆うことがないように、第３面１２ｃが対応する部分は開放されている。

両側部１６ｃの外側面には、第２取付部としての取付ブラケット１６ｄが形成されている。取付ブラケット１６ｄは、第２プリズム１２の第３面１２ｃに平行に外側に向けて突出している。各取付ブラケット１６ｄには締結方向に取付孔１６ｅが２個形成されている。取付孔１６ｅには取付ねじ１７が挿入される。２個の取付孔１６ｅの間には、ガイド軸２１に対応する位置でガイド孔２４が形成されている。ガイド孔２４には、第１保持枠１５と第２保持枠１６との締結時に、ガイド軸２１が挿入される。ガイド軸２１がガイド孔２４に挿入されることにより、第２保持枠１６を第１保持枠１５に取り付ける際に、締結方向に直行する面内での位置決めがなされる。

第１受け部１６ａには、開口３２が形成されている。開口３２の周縁部には、３個の第１位置決め突起３３が突出して形成されている。これら３個の第１位置決め突起３３により、第２プリズム１２の第１面１２ａが当接し、３点支持により第１面１１ａが第１位置決め突起３３の突出方向に位置決めされる。

第２受け部１６ｂには、３個の第２位置決め突起３６が突出して形成されている。これら３個の第２位置決め突起３６により、第２プリズム１２の第２面１２ｂが当接し、３点支持により第２位置決め突起３６の突出方向に第２面１２ｂが位置決めされる。

図５に示すように、一方の側部１６ｃの内壁面には、３個の位置決め突起３６が突出して形成されている。これら３個の位置決め突起３６により、図６に示すように、第２プリズム１２の側面１２ｄが当接し、３点支持により側面１２ｄが位置決めされる。

他方の側部１６ｃには、１個の接着剤注入口３８が形成されている。図７に示すように、第１保持枠１５及び第２保持枠１６が取付ねじ１７により締結された状態で、接着剤注入口３８には接着剤２０がノズル３９により注入される。接着剤２０の注入時には、接着剤注入口３８から押圧部材４０がコイルバネ４１等の付勢により突出して第２プリズム１２の一方の側面１２ｄを押圧し、第２プリズム１２の他方の側面１２ｄを第３位置決め突起３７に当接させる。従って、第１〜第３位置決め突起３３，３６，３７により、３方向から第２プリズム１２が位置決めされることにより、第２保持枠１６の一定位置に第２プリズム１２が固定される。なお、押圧部材４０を用いる代わりに、ノズル３９の先端で第２プリズム１２を押しながら、接着剤２０を注入してもよい。同様にして、第１保持枠１５の接着剤注入口２８へ接着剤２０が注入される。接着剤２０の注入量は、位置決めがなされた状態で行われるため、側面１１ｄ，１２ｄの一部のエリアを固着する程度の少量で十分である。また、各プリズム１１，１２の一方の側面１１ｄ、１２ｄにのみ接着剤２０を少量注入するため、エアギャップ形成面に接着剤２０が回り込むこともない。

図６に示すように、緩衝シート１８は、第２プリズム１２の第３面１２ｃと略同じサイズで形成されている。図２に示すように、緩衝シート１８が第２保持枠１６と第２プリズム１２との間に挿入された状態で、第２保持枠１６の開口２２と対応する位置で緩衝シート１８には、開口２２と略同じサイズの開口１８ａが形成されている。なお、位置決め突起３３が位置する部分は、第１位置決め突起３３が入る貫通孔１８ｂが形成されている。

緩衝シート１８は、位置決め突起３３の突出高さよりも厚みを有する弾力性のある材質、例えばゴムなどのエラストマやスポンジから構成されている。なお、エラストマとは、合成樹脂であって、曲げや圧縮等の変形を加えても元の形状に戻る性質を有し弾力性がある材料をいう。第１保持枠１５と第２保持枠１６とが取付ねじ１７により締結され、第４位置決め突起３１の先端面３１ａに第２プリズム１２の第３面１２ｃが当接した状態になると、緩衝シート１８は厚み方向に圧縮される。緩衝シート１８の圧縮による反発力により、第２プリズム１２の第３面１２ｃは第４位置決め突起３１の先端面３１ａに当接し且つ付勢される。

緩衝シート１８は、第１受け部１６ａ側に配置したが、これに代えて又は加えて、第２受け部１６ｂ側に配置してもよい。

次に、プリズム装置１０の組立方法を説明する。先ず、第１保持枠１５内に第１プリズム１１を挿入する。次に、第２保持枠１６内に緩衝シート１８、第２プリズム１２の順に挿入する。次に、第１保持枠１５の第１プリズム１１の合わせ面である第３面１１ｃに、第２保持枠１６の第２プリズム１２の合わせ面である第３面１２ｃを対面させて、第１保持枠１５に第２保持枠１６を被せる。

被せると、取付ブラケット１５ｄのガイド軸２１が、取付ブラケット１６ｄのガイド孔２４に挿入され、第１保持枠１５と第２保持枠１６の位置決めがなされる。次に、取付ねじ１７を取付孔１６ｅに挿入し、取付ねじ孔１５ｅに取り付ける。取付ねじ１７を回動させて第１保持枠１５及び第２保持枠１６を締結する。この締結により、緩衝シート１８が厚み方向で圧縮され、その反発力により第２プリズム１２の第３面１２ｃが第１保持枠１５の第４位置決め突起３１の先端面３１ａに当接する。これにより、第１プリズム１１と第２プリズム１２との第３面１１ｃ，１２ｃは一定の間隔で平行に保持され、これら第３面１１ｃ，１２ｃの間にエアギャップ１４が形成される。

次に、各接着剤注入口２８，３８から押圧部材４０により各プリズム１１，１２の側面１１ｄ，１２ｄを各保持枠１５，１６の側部１５ｃ，１６ｃに押しつけて、この状態でノズル３９から接着剤２０が注入される。なお、押圧部材４０による付勢に代えて、又は加えて接着剤２０の注入時の圧力で各プリズム１１，１２を各保持枠１５，１６の側部１５ｃ，１６ｃに押しつけてもよい。

本実施形態では、図２及び図３に示すように、第１保持枠１５の両開放側端縁１５ｆ上の第４位置決め突起３１の内側面間の距離Ｗ１Ａに対して、第２プリズム１２の両側面１２ｄ間の距離Ｗ２を大きく（Ｗ１Ａ＜Ｗ２）している。これにより、第２プリズム１２の合わせ面である第３面１２ｃを、第１保持枠１５の両側部１５ｃの開放側端縁１５ｆ上の第４位置決め突起３１の先端面３１ａ（図４参照）に当接させることができる。従って、第２プリズム１２の両側縁部を第４位置決め突起３１の先端面３１ａで確実に受けることができ、第１プリズム１１と第２プリズム１２との各合わせ面である第３面１１ｃ，１２ｃ間のエアギャップ１４を簡単な構成により一定に保持することができる。しかも、第２特許文献のように、調整ねじで各プリズムの位置を微調整する必要もなく、一定のエアギャップ１４が容易に形成可能になる。また、各保持枠１５，１６が各プリズム１１，１２の治具を兼ねるため、別個に治具を用いる必要もなく、組み立てが簡単に行える。

各保持枠１５，１６によって、各プリズム１１，１２が確実に保持されるため、従来のように接着剤でプリズム１１，１２同士を固着していたものに比べて、接着剤２０の強度低下による剥がれや、温度変化によるエアギャップの変動が無く、耐熱性及び耐震性に優れる。従って、車載用のプロジェクタ等に好ましく用いることができる。

本実施形態では、光学設計の段階でエアギャップ１４の厚みを大きくする検討を行い、第１プリズム１１と第２プリズム１２とのエアギャップ１４が数十μｍの従来のものから、第１保持枠１５の寸法公差の範囲内で維持できる厚み、例えば１ｍｍに設定している。従って、例えば特許文献１に示されるように、数十μｍの厚みを有するスペーサを用いる必要もなくなり、簡単な構成でエアギャップ１４を一定範囲内に保持することができる。

例えば、第１保持枠１５の機械加工による寸法公差が±０．０５である場合には、５０μｍのエアギャップに対して、仕上がり寸法の寸法公差が例えば±５０μｍの範囲の場合には、５０μｍのエアギャップを一定に保持することができない。このため、エアギャップが大きく変動してしまう。これに対して、エアギャップ１４を１ｍｍとする場合には、１ｍｍ±０．０５ｍｍの仕上がり寸法範囲内となる。従って、エアギャップ１４は０．９５ｍｍ〜１．０５ｍｍとなって、エアギャップ１４の厚みの均一性が保持される。

［変形例］
第１実施形態では、第１保持枠１５の両開放側端縁１５ｆ上の第４位置決め突起３１により、第２プリズム１２の第３面１２ｃを受けるように構成したが、これに代えて、図８及び図９に示す変形例では、図２に示される第４位置決め突起３１を省略して、両開放側端縁１５ｆにより、第２プリズム１２の第３面１２ｃを受けている。この場合には、開放側端縁１５ｆの加工精度を上げて、平面性を担保し、且つ開放側端縁１５ｆを第１プリズムの第３面１１ｃと平行にする。そして、第１保持枠１５の両側部１５ｃの内側面１５ｇ間の距離Ｗ１Ｂに対して、第２プリズム１２の両側面１２ｄ間の距離Ｗ２を大きく（Ｗ１Ｂ＜Ｗ２）する。これにより、第２プリズム１２の第３面１２ｃの両側縁部を第１保持枠１５の両開放側端縁１５ｆにより受けることができる。従って、第１プリズム１１と第２プリズム１２との各合わせ面である第３面１１ｃ，１２ｃ間のエアギャップ１４を簡単な構成により一定に保持することができる。

［第２実施形態］
第１実施形態では、緩衝シート１８を用いて第２プリズム１２を第１保持枠１５に押圧したが、図１０に示す第２実施形態では、コイルバネ４５を用いて第２プリズム１２を第１保持枠１５に向けて押圧する。なお、第１実施形態と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。コイルバネ４５には取付ねじ１７が挿入される。取付ねじ１７が第１保持枠１５の取付ねじ孔１５ｅにねじ止めされると、コイルバネ４５の縮装による反発力により、第２保持枠１６内の第２プリズム１２が第１保持枠１５に向けて押圧される。これにより、第２プリズム１２を第１保持枠１５の第４位置決め突起３１の先端面３１ａに押し当てることができる。この場合には、第２プリズム１２の第３面１２ｃを第４位置決め突起３１の先端面３１ａに押し当てた状態で、第１保持枠１５及び第２保持枠１６の取付ブラケット１５ｄ，１６ｄ間には、押し当て代としての少しの隙間が形成される。

なお、緩衝シート１８及びコイルバネ４５の両方を用いて、第２プリズム１２を第１保持枠１５に向けて付勢してもよい。また、第２プリズム１２の第１保持枠１５に向けて付勢する部材は緩衝シートやコイルバネ以外に他の板バネ、ねじりバネ等を用いてもよい。更には、２つの保持枠１５，１６の締結は、取付ブラケット１５ｄ，１６ｄの他にも、図示は省略したが、ヒンジと取付ブラケットとを併用して開閉可能にした状態で取付ブラケット等により両者を締結してもよい。

上記実施形態では、２つのプリズム１１，１２の内、下側の第１プリズム１１を保持する第１保持枠１５に、第２プリズム１２の合わせ面の一部を当接させてエアギャップ１４を形成したが、逆パターンにより行ってもよい。この場合には、第２プリズム１２を保持する第２保持枠１６の端縁に、第１プリズム１１の合わせ面の両側縁部を当接させる。

上記各実施形態では、接着剤２０を用いて、プリズム１１，１２を各保持枠１５，１６に固着しているが、各保持枠１５，１６の締結により各プリズム１１，１２が保持されるため、接着剤２０は省略してもよい。また、接着剤の代わりに、接着剤注入部分に緩衝シート等を圧入してもよい。

［プロジェクタ］
図１１に示すように、プロジェクタ５０には、光源装置５１、カラーホィール５２、照明光学系５３、プリズム装置１０、反射型画像形成パネルとしてのＤＭＤ５５、投射光学系としての投射レンズ５６を備えている。光源装置５１は、高輝度の白色光を放射する光源５８とリフレクタ５９とを有する。

カラーホィール５２は、基板となる円盤上に赤色光、緑色光、青色光のみを透過する各カラーフィルタを円周方向に所定の間隔で備えている。カラーホィール５２が回転することで、光源５８からの白色光は所定時間単位で色分離され、照明光学系５３に入射する。

照明光学系５３は、ロッドインテグレータ６０とリレーレンズ６１とを備えている。ロッドインテグレータ６０は、例えば四角柱状に形成されたガラスからなり、カラーホィール５２を透過した光が一端から入射する。ロッドインテグレータ６０に入射した光は、その内部で複数回の全反射が行われ、均一な明るさの照明光になり、他端から出射する。ロッドインテグレータ６０を出射した照明光は、リレーレンズ６１を介してプリズム装置１０に入射する。

プリズム装置１０に入射した照明光はＤＭＤ５５に入射する。ＤＭＤ５５は、周知のように、照明光を反射する多数のマイクロミラーが設けられ、照明光を画素ごとに変調して画像情報を有する画像光に変調する。

プリズム装置１０は、ＤＭＤ５５に照明光を導くとともに、ＤＭＤ５５からの画像光を投射レンズ５６に出射する。投射レンズ５６は、画像光をスクリーン６３上に結像させ、画像を拡大して投射する。

次に、プロジェクタ５０の作用について説明する。光源装置５１からは白色の光源光が発せられる。光源光は、カラーホィール５２によって時分割式に色分離され、色分離された各色光が照明光学系５３に入射する。照明光学系５３は、スクリーン６３に投射される画像の明るさに偏りが発生しないように、色分離された光源光を光量分布の均一な照明光に変換する。照明光学系５３を出射した照明光はプリズム装置１０に入射する。

照明光は、第２プリズム１２の照明光入射面である第１面１２ａから入射し、全反射面である第３面１２ｃによって全反射され、第３面１１ｃを出射してＤＭＤ５５に入射する。ＤＭＤ５５からは、オン光とオフ光とが出射される。画像光であるオン光は、第３面１１ｃと垂直に第１プリズム１１に入射し、第３面１１ｃ及びエアギャップ１４を透過して第２プリズム１２の第３面１２ｃに入射する。オン光は、第１面１２ａから出射し、投射レンズ５６に入射する。また、ＤＭＤ５５から出射したオフ光は、オン光に対して所定角度傾斜した方向に進行し、投射レンズ５６に入射することはない。

上記実施形態では、プロジェクタ５０にプリズム装置１０を用いたが、他の光学装置用のプリズム装置、例えば色分解光学系等のプリズム装置として用いてもよい。

本発明は、上記実施形態や変形例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、上記実施形態や変形例を適宜組み合わせることも可能である。

１０ プリズム装置
１１ 第１プリズム
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１１ｃ 第３面
１１ｄ 側面
１２ 第２プリズム
１２ａ 第１面
１２ｂ 第２面
１２ｃ 第３面
１２ｄ 側面
１３ 保持部材
１４ エアギャップ
１５ 第１保持枠
１５ａ 第１受け部
１５ｂ 第２受け部
１５ｃ 側部
１５ｄ 取付ブラケット
１５ｅ 取付ねじ孔
１５ｆ 開放側端縁
１５ｇ 内側面
１６ 第２保持枠
１６ａ 第１受け部
１６ｂ 第２受け部
１６ｃ 側部
１６ｄ 取付ブラケット
１６ｅ 取付孔
１７ 取付ねじ
１８ 緩衝シート
１８ａ 開口
１８ｂ 貫通孔
２０ 接着剤
２１ ガイド軸
２２ 開口
２３ 第１位置決め突起
２４ ガイド孔
２５ 開口
２６ 第２位置決め突起
２７ 第３位置決め突起
２８ 接着剤注入口
３１ 第４位置決め突起
３１ａ 先端面
３２ 開口
３３ 第１位置決め突起
３６ 第２位置決め突起
３７ 第３位置決め突起
３８ 接着剤注入口
３９ ノズル
４０ 押圧部材
４１，４５ コイルバネ
５０ プロジェクタ
５１ 光源装置
５２ カラーホィール
５３ 照明光学系
５５ ＤＭＤ
５５ａ マイクロミラー
５６ 投射光学系
５８ 光源
５９ リフレクタ
６０ ロッドインテグレータ
６１ リレーレンズ
６３ スクリーン
Ｗ１Ａ，Ｗ１Ｂ，Ｗ２ 距離

Claims (13)

1. 第１合わせ面を備える第１プリズムと、
   第２合わせ面を備え、前記第１合わせ面に対向して配される第２プリズムと、
   前記第１合わせ面を開放させた状態で第１プリズムを保持する第１保持部材と、
   前記第１保持部材に設けられ、前記第２合わせ面が当接して前記第２合わせ面と前記第１合わせ面とを一定の間隔で保持する第２合わせ面当接部と、
   前記第２合わせ面を開放させた状態で前記第２プリズムを保持し、前記第２合わせ面を前記第２合わせ面当接部に当接させた状態で前記第１保持部材に固定される第２保持部材と
   を有するプリズム装置。
2. 前記第２合わせ面当接部に前記第２合わせ面を当接させる方向に、前記第２プリズムを付勢する付勢部材を備える請求項１記載のプリズム装置。
3. 前記第２合わせ面当接部は、前記第１プリズムの前記第１合わせ面を開放させる側の開放側端縁から突出して形成される少なくとも３個の位置決め突起の先端面であり、前記第１保持部材に前記第１プリズムが保持された状態で、前記第１合わせ面と前記先端面とは平行であり、
   前記第２プリズムの両側面間の距離をＷ２とし、前記開放側端縁に配置される位置決め突起の内側面間の距離をＷ１Ａとした場合に、Ｗ１Ａ＜Ｗ２である請求項２記載のプリズム装置。
4. 前記第１プリズムの前記第１合わせ面を開放させる側の開放側端縁が前記第２合わせ面当接部であり、前記第１保持部材に前記第１プリズムが保持された状態で、前記第１合わせ面と前記開放側端縁とは平行であり、
   前記第１保持部材の両側部の内側面間の距離をＷ１Ｂとし、前記第２プリズムの両側面間の距離をＷ２とした場合に、Ｗ１Ｂ＜Ｗ２である請求項２記載のプリズム装置。
5. 前記第１プリズムは、側面が三角形で、第１面、第２面、第３面を備える柱状体であり、前記第３面が前記第１合わせ面であり、前記第１面、前記第２面、及び両側面が前記第１保持部材により保持され、
   前記第２プリズムは、側面が三角形で、第１面、第２面、第３面を備える柱状体であり、前記第３面が前記第２合わせ面であり、前記第１面、第２面、及び両側面が前記第２保持部材により保持される請求項３又は４記載のプリズム装置。
6. 前記第１保持部材は、前記第１プリズムの前記第１面が当接される第１受け部と、前記第２面が当接される第２受け部と、前記両側面を保持する両側部とを有し、
   前記第２保持部材は、前記第２プリズムの前記第１面が当接される第１受け部と、前記第２面が当接される第２受け部と、前記両側面を保持する両側部とを有する請求項５記載のプリズム装置。
7. 前記第１保持部材の前記第１受け部及び前記第２受け部は、前記第１面及び前記第２面を受ける少なくとも３個の位置決め突起をそれぞれ有する請求項６記載のプリズム装置。
8. 前記第１保持部材は第１取付部を備え、
   前記第２保持部材は第２取付部を備え、
   前記第１取付部及び前記第２取付部同士を締結する締結部材を有する請求項７記載のプリズム装置。
9. 前記締結部材は取付ねじであり、前記付勢部材は、前記取付ねじと前記第２保持部材との間に配される請求項８記載のプリズム装置。
10. 前記付勢部材は、
    前記第２保持部材の前記第１面及び／又は前記第２面に配され、前記位置決め突起の突出高さよりも厚みを有する弾力性の緩衝シートであり、
    前記第２合わせ面当接部に前記第２合わせ面を当接させた状態で、前記緩衝シートの厚み方向の圧縮による反発力により前記第２プリズムを前記第２合わせ面当接部に付勢する請求項８記載のプリズム装置。
11. 前記両側部の少なくとも一方に形成される接着剤注入口と、
    前記締結部材による前記第１保持部材と前記第２保持部材とが締結された状態で前記接着剤注入口から注入され、前記側部と前記プリズムとを接着する接着剤とを有する請求項９又は１０記載のプリズム装置。
12. 前記第１保持部材及び第２保持部材は、前記第１プリズム及び前記第２プリズムの光路となる部分に開口を有する請求項１１記載のプリズム装置。
13. 請求項１から１２いずれか１項記載のプリズム装置と、
    画像を形成する反射型画像形成パネルと、
    前記プリズム装置を通して前記画像形成パネルを照明する光源と、
    前記光源で照明された前記画像形成パネルからの照明光を、前記プリズム装置を通して投射する投射レンズと
    を有するプロジェクタ。

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