JP3960157B2 - 光学ロッド、その製造方法、その製造治具、並びにそれを装備したプロジェクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出た光の照射状態を均一化するための光学ロッド、その製造方法、その製造治具、並びにそれを装備したプロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は一般的な照明光源系を示す側面図である。図７において、照明光源系９００は光源９１０と筒状の光学ロッド（インテグレータロッド）９２０を有している。光源９１０から出射された出射光９０１は、光学ロッド９２０の一端９２１から筒内に入射され、該筒の内壁において反射する。
反射回数は光学ロッド９２０に入射する入射角度に応じて異なる。反射回数の異なる光は全て光学ロッド９２０の出射端面９２２で重畳される。このとき出射端面９２２で重畳された光の照度は面内でほぼ均一な状態となる。重畳された光をそのままの状態でパネル等の被照明領域に転写することで均一な照明を実現できる。
【０００３】
図８は従来技術１の光学ロッドを示す正面図である。図８に示すように、光学ロッド９３０は平行に配置された一対の水平反射板９３１、９３３の両端部の間に挟むように平行に配置された一対の鉛直反射板９３２、９３４を配置し、断面略矩形状の筒体（たとえば、水平方向の幅８．４ｍｍ、鉛直方向の高さ７ｍｍ、奥行き方向の長さ２５ｍｍ、板厚１．１ｍｍ）を形成している。
【０００４】
図９は従来技術２の光学ロッドを示す正面図である。図９に示すように、光学ロッド９４０は水平に配置された一対の水平反射板９４１、９４３の両端部の段差部９４１ｃ、ｄ、９４３ｃ、ｄの間に挟むように、鉛直に配置された一対の鉛直反射板９４２、９４４を配置し、断面略矩形状の筒体を形成している。
【０００５】
図９に示すような光学ロッドの場合、鉛直反射板９４２と９４４の側端面９４２ａ、ｂ、９４４ａ、ｂの形状精度、および水平反射板９４１、９４３の段差部９４１ｃ、ｄ、９４３ｃ、ｄの形状精度の両方が、光学ロッドの内壁の形状精度に大きく影響を与えるため、水平反射板および鉛直反射板の両方に研磨加工等による精密な加工が要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光学ロッドで内面反射した光が、その出射端面で均一に重畳されるには、光学ロッドの反射面の角度や間隔を正確に制御することが必要不可欠である。従って、従来技術１では、鉛直反射板９３２と９３４の側端面９３２ａ、ｂ、９３４ａ、ｂの形状精度が、光学ロッドの内壁の形状精度に大きく影響を与えるため、研磨加工等により精密な加工が要求される。鉛直反射板に対して垂直方向の外からの外力に弱く、水平反射板の幅（両方の側端面同士の距離、たとえば、９３１ａと９３１ｂとの距離）が長めにバラツイた場合など接着剤の塗布範囲が狭められて接着強度の不足により、さらに外力に対して弱くなる。
また、従来技術２の場合は、鉛直反射板に対して直方向からの外力に、強度を増すことが可能となるが、水平反射板の形状が複雑となり、研磨加工による形状精度の要求箇所が増え、作業が困難であり、コストも高くなるという弊害も発生する。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、光学ロッドの性能を維持しつつ、反射板（原板）の加工コストを低くおさえ且つ迅速安価に製造することが可能な、光学ロッド、その製造方法、その製造治具、並びにそれを装備したプロジェクタを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学ロッドは、
表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成してなる光学ロッドであって、
前記複数の平板のそれぞれは、一方側の側端面が該一方側で隣接する平板の前記表面に当接し、他方側の端部の前記表面が該他方側で隣接する平板の側端面に当接し、かつ、前記当接部において、前記一方側の端部の裏面よりも、前記一方側で隣接する平板の側縁部が突出し、前記一方側の端部の裏面と前記一方側で隣接する平板の突出した前記側縁部の表面とが接着されてなる。
これによれば、略矩形の光学ロッドの一辺の長さを、他方側で隣接する平板の当接位置により調整できるので、平板の側端面間の距離（以下、平板の幅と称す）の精度に左右されることなく所望の寸法に略矩形状の筒体を構成することが可能となる可能になる。従って、性能が安定した光学ロッドを実現できる。さらに、平板の研磨加工を要する箇所が少なく、加工コストが低価格だから、組立性がよく安価な光学ロッドが実現できる。
また、平板の一方側の側端面全面が一方側で隣接する平板の表面に当接することになるから、平板間の位置合わせが確実であり、当接状態が安定するので、光学ロッドの強度を高めることができる。
さらに、それぞれの平板は、一方側の端部では裏面に、他方側の端部では表面に接着剤を接着することができるから、接着剤の塗布範囲が確保でき、確実に接着することが可能になる。すなわち、平板の側端面の一部に接着剤を接着した場合に較べて接着強度が向上するから、外力による平板のずれ等が防止でき、それによる光学ロッドの精度低下を防止することができる。
【００１１】
前記複数の平板がガラスであって、前記表面が光反射膜を蒸着してなることが好ましい。
これによれば、平板が高い平面度と高い光反射効率を具備するから、光学ロッドは、均一な光反射が保証され且つ発熱がおさえられて長時間にわたり安定した性能を維持することができる。
【００１２】
前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の側端面のみが研磨加工されてなることが好ましい。
これによれば、平板の一方側の側端面、すなわち他の平板と当接する側端面が平面化され、表面との密着性を向上でき、また、複数の平板のそれぞれの側端面と表面との角度を均一にすることができるから、平板同士の正確かつ確実な当接を可能にできる。また、複数の平板を重ねた状態で一方の側端面のみを研磨加工するだけで済むから、作業性がよく、平板の加工コストが低下する。
すなわち、側端面の研磨加工が、片側の側端面の平面度と、表面（光反射面に同じ）との角度とを保証するためのもの（面出し研磨）であるから、幅出しのための研磨加工（追い込み研磨）が不要となり、研磨加工の時間が短縮する。
【００１３】
また、本発明に係る光学ロッドの製造方法は、
表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成する光学ロッドの製造方法であって、
前記複数の平板のそれぞれは、一方側の側端面を、該一方側で隣接する平板の前記表面に当接して固定し、他方側の端部の該表面を、該他方側で隣接する平板の側端面に当接すると共に、前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の端部の裏面よりも、前記一方側で隣接する平板の側縁部を突出させて固定する固定工程と、
前記筒体の外側において、前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の端部の裏面と、前記一方側で隣接する平板の突出した前記側縁部の表面とを接着する接着工程と、を有する。
これによれば、光学ロッドの断面略矩形の一辺の長さを、他方側で隣接する平板の当接位置により調整できるので、平板の幅長さの精度に左右されることなく容易に、所望の寸法に略矩形状の筒体の構成を製造することが可能となる。すなわち、個々の平板の側端面の研磨加工による、平板の幅の精密な寸法だしが不要なので、研磨加工等による平板の加工工数が低減できる。従って、加工コストを低く押さえた平板を用いて、迅速に光学ロッドを製造することができるから、光学ロッドが安価になる。
また、平板の一方側の側端面の全面が一方側で隣接する平板の表面に当接することになるから、平板間の位置合わせが容易且つ確実なので当接作業を迅速に行うことが可能になる。
さらに、それぞれの平板は、一方側の端部では裏面に、他方側の端部では表面に、当接部の外側から接着剤を塗布できるので、平板の表面への接着剤のはみ出しを気にせず、確実に平板同士の接着固定ができる。従って、接着作業が確実且つ迅速になる。
【００１６】
前記複数の平板がガラスであって、前記表面に光反射膜を蒸着する蒸着工程を有することが好ましい。
これによれば、平板が高い平面度と高い光反射効率を具備するから、光学ロッドは、均一な光反射が保証され且つ発熱がおさえられて長時間にわたり安定した性能を維持することができる。
【００１７】
前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の側端面のみを研磨加工する研磨加工工程を有することが好ましい。
複数の平板を重ねた状態で一方の側端面のみを研磨加工するだけで済むから、作業性がよく、平板の加工コストが低下する。
すなわち、側端面の研磨加工が、片側の側端面の平面度と、表面（光反射面に同じ）との角度とを保証するためのもの（面出し研磨）であるから、幅出しのための研磨加工（追い込み研磨）が不要となり、研磨加工の時間が短縮する。
これによれば、平板の一方側の側端面、すなわち他の平板と当接する側端面が平面化され、表面との密着性を向上でき、また、複数の平板のそれぞれの側端面と表面との角度を均一にすることができるから、平板同士の正確かつ確実な当接を可能にできる。また、複数の平板を重ねた状態で一方の側端面のみを研磨加工するだけで済むから、研磨作業が容易且つ迅速になる。さらに、光学ロッドの略矩形の形状の構成に影響を与えない側端面に対しては、研磨加工を行なわないので、加工コストが低減する。
【００１８】
複数の中子の内側面同士の隙間にスペーサを挿入することにより該中子を張り出させてその外側面によって断面略矩形柱を形成する中子張り出し工程と、
該断面略矩形柱の外側面に前記平板の表面を配置する平板配置工程と、
前記筒体を形成した後、前記スペーサを撤去することにより該中子を後退させる中子後退工程と、
前記中子が後退した状態において前記筒体を回収する筒体回収工程とを有することが好ましい。
これによれば、複数の中子が形成する所定サイズの断面略矩形柱の外側面に平板の表面（光反射面）を配置するだけで所定サイズの筒体を形成することが可能になるから、筒体の精度（各平板の配置精度）が保証され且つ配置作業が迅速になる。
さらに、筒体を形成した後、中子のスペーサを撤去し、中子を平板から離間させ、光学ロッドを中子から取り外すことで、中子と平板の表面との摩擦を防止でき、中子からの光学ロッドの回収作業が容易かつ迅速に行え、また平板の表面の傷つきを防止できる。
【００１９】
前記断面略矩形柱の外側面に前記平板を吸着する平板吸着工程を有することが好ましい。
これによれば、前記配置された平板の固定または接着が完了するまでの間、平板が仮固定できるから、平板が移動する（ズレル）ことがなく、所定サイズでの固定または接着が確実になり、筒体の精度（各平板の配置精度）が保証され且つ配置作業が迅速になる。
【００２０】
前記筒体を形成した後、前記平板の表面に向けて空気を吹き出す空気吹き出し工程を有することが好ましい。
これによれば、前記筒体を形成した後、張り出していた中子を容易且つ迅速に後退させることができるから、光学ロッドの製造能率が向上する。
【００２１】
さらに、本発明に係る光学ロッドを製造するための製造治具は、
表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成してなる光学ロッドを製造するための製造治具であって、
複数の略角柱と、前記複数の略角柱同士の間に挿入可能なスペーサとを有し、前記複数の略角柱は前記スペーサによって連結され、断面略矩形柱を形成する。
これによれば、簡素な構成により正確な寸法の断面略矩形柱を形成することができ、また容易に解体もできる。すなわち、スペーサの抜き差しにより複数の略角柱の分離、連結が容易に可能であり、複数の略角柱の連結時には所定のサイズの断面略矩形柱が形成される。
したがって、かかる製造治具の使用により光学ロッド製造作業を容易にでき、且つ、品質の安定した光学ロッドの製造が可能になる。また、製造治具自体が安価であって、製造治具の操作（拡大、縮小等）が簡単になるから、光学ロッドが安価になる。
【００２２】
さらに、本発明に係る光学ロッドを装備したプロジェクタは、
光源と、該光源から出た光の照射状態を均一化するための手段とを備えた照明光源系と、
該照明光源系から出射された光を所定の色光に分離する色分離光学系と、
該色分離光学系からの各色光を画像情報に従って光変調する光変調装置と、
該光変調装置において変調された光を投射する投射レンズとを有してなるプロジェクタにおいて、
前記光の照射状態を均一化するための手段は、前記光学ロッドである。
これによれば、安価で品質のよい光学ロッドが提供されるから、プロジェクタの製造コストを低減し、均一な明るさの投射領域を実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（光学ロッド）
図１は本発明の実施の形態に係る光学ロッドを示す正面図である。図１において、１は光学ロッド、１１および１３は一対の水平反射板、１２、１４は一対の鉛直反射板である。なお、水平反射板および鉛直反射板とは、便宜的な使い分けであって、製造時や使用時等において、それぞれが傾斜する場合もあれば、水平反射板が鉛直に配置される場合もある。
【００２４】
水平反射板１１、鉛直反射板１２、水平反射板１３および鉛直反射板１４（以下、反射板と総称することがある）は、何れも同じ大きさの矩形のガラス板であって、一方の側面（以下、光反射面と称す）に光反射膜が蒸着され、且つ一方の側端面（以下、研磨端面と称す）に研磨加工が施されている。
なお、光反射膜が蒸着されていない側面を裏面と称し、研磨加工が施されていない側端面を切断端面と称す。
また、矩形のガラス板はそれぞれが違う大きさであってもよい。
つまり、光学ロッド１は、光反射面を内側にして、一方の平板の研磨端面に他方の平板の光反射面が当接されている４枚の反射板により形成されている。
なお、断面略矩形状の筒体の光学ロッドを形成できれば、平板は４枚に限らず、複数枚用いてもよい。以下、詳細に説明する。
【００２５】
鉛直反射板１２は、光反射面１２ｍを内側（図中、右側）にして、研磨端面１２ｂが水平反射板１１の光反射面１１ｍに当接している。そして、水平反射板１１の切断端面１１ａは、鉛直反射板１２の裏面１２ｒよりも突出し、裏面１２ｒと光反射面１１ｍが突き当たる隅部に接着剤１１ｐが接着されている。
【００２６】
同様に、水平反射板１３は、光反射面１３ｍを内側（図中、上側）にして、研磨端面１３ｂが鉛直反射板１２の光反射面１２ｍに当接している。そして、鉛直反射板１２の切断端面１２ａは、水平反射板１３の裏面１３ｒよりも突出し、裏面１３ｒと光反射面１２ｍが突き当たる隅部に接着剤１２ｐが接着されている。
【００２７】
さらに、鉛直反射板１４は、光反射面１４ｍを内側（図中、左側）にして、研磨端面１４ｂが水平反射板１３の光反射面１３ｍに当接している。そして、水平反射板１３の切断端面１３ａは、鉛直反射板１４の裏面１４ｒよりも突出し、裏面１４ｒと光反射面１３ｍが突き当たる隅部に接着剤１３ｐが接着されている。
【００２８】
水平反射板１１は、光反射面１１ｍを内側（図中、下側）にして、研磨端面１１ｂが鉛直反射板１４の光反射面１４ｍに当接している。そして、鉛直反射板１４の切断端面１４ａは、水平反射板１１の裏面１１ｒよりも突出し、裏面１１ｒと光反射面１４ｍが突き当たる隅部に接着剤１４ｐが接着されている。
【００２９】
したがって、光学ロッド１は以上のように形成されているから、以下のような効果を奏する。
（ｉ）反射板（組立前の原板）の幅（研磨端面と切断端面との距離）の精度に左右されることなく各光反射面間の精度を向上することができると共に、加工コストを低く押さえた反射板の使用により、光学ロッドが安価になる。
【００３０】
（ii）また、一方の反射板の研磨端面の全面が他方の反射板の光反射面に当接することになるから、反射板間の位置合わせが確実になる。さらに、外力が作用した場合でも当該研磨端面の全面において力が受け渡されるから、接着剤の負担が軽減されるため接着が確実になる。
【００３１】
（iii）さらに、裏面の側縁部と光反射面の側縁部とが接着剤によって接着されるから側端面同士を接着した場合に較べ接着が確実になる。よって、外力が作用した場合でも反射板が移動することがないから光学ロッドの性能が低下することがない。
【００３２】
（iv）さらに、光反射板がガラスであって、光反射面が光反射膜を蒸着してなるから、高い平面度と高い光反射効率を具備することにより、均一な光反射が保証され且つ発熱がおさえられるため、光学ロッドは長時間にわたり安定した性能を維持することができる。
【００３３】
（v）また、反射板は一方の側端面（研磨端面）のみが研磨加工されるから、複数の反射板を重ねた状態で研磨加工することができるため、反射板の加工コストが低下する。また、研磨端面は面出し研磨（平面度と直角度を保証する）だけで済むから、追い込み研磨（幅寸法を保証する）が不要となり、研磨加工の時間が短縮して加工コストが低下する。
（vi）また、水平反射板と鉛直反射板を同一幅にすることができるから、反射板（原板）を一種類に統一することが可能になり、反射板のコストがさらに低下する。
(vii)さらに、特定サイズの反射板によって複数の光学ロッド（様々な反射面間の距離を有する）を製造することが可能になるため、反射板を集約して反射板（原板）の種類を減らすことができるから、さらに原板コストが低減する。
【００３４】
なお、本発明の反射板は、光反射膜が蒸着されたガラス板に限定されるものではなく、何れの材料であってもよい。また光反射膜の蒸着を省略したものでもよい。
【００３５】
（光学ロッドの製造方法）
図２、図３および図４は上記光学ロッドの製造方法の一例を示す正面図である。ロッドを示す正面図である。図２、図３および図４において、１００は製造治具、１１０および１２０はそれぞれ中子、１３０および１４０はスペーサである。
中子１１０、１２０はそれぞれ同一形状の直角三角柱であって、それぞれ水平面１１１、１２１と、鉛直面１１２、１２２と、斜面１１３、１２３を有している（以下、水平面と鉛直面を合わせて外側面と称することがある）。
【００３６】
そして、斜面１１３、１２３にはそれぞれ断面円弧の２条のスペーサ案内溝１１４ａ、１１４ｂ、２条のスペーサ案内溝１２４ａ、１２４ｂが設けられている。スペーサ案内溝１１４ａとスペーサ案内溝１２４ｂが対向して断面扁平円のスペーサ案内孔１５０を形成し、スペーサ案内溝１１４ｂとスペーサ案内溝１２４ａが対向して断面扁平円のスペーサ案内孔１６０を形成している。
【００３７】
また、水平面１１１、１２１および鉛直面１１２、１２２には、それぞれ図示しない吸気口が設置され、外側面毎に個別独立した吸気ができるようになっている。
【００３８】
スペーサ１３０、１４０は断面円形の棒体であって、図示しない進退手段により、スペーサ案内孔１５０、１６０に挿入されるものである。
【００３９】
図２の（ａ）は、待機工程を示す。中子１１０、１２０は図示しない支持手段により、斜面１１３と斜面１２３が近接して支持されている。
【００４０】
図２の（ｂ）は、製造治具を使用状態にした治具完成工程を示す。スペーサ１３０がスペーサ案内孔１５０に、スペーサ１４０がスペーサ案内孔１６０にそれぞれ挿入されている。
このとき、中子１１０の水平面１１１と中子１２０の水平面１２１が平行になり、中子１１０の鉛直面１１２と中子１２０の鉛直面１２２が平行になって、かかる４つの外側面により断面略矩形の柱が形成される。
【００４１】
図２の（ｃ）は、反射板を配置する第１の工程を示す。反射板１１の光反射面１１ｍを中子１１０の水平面１１１に当接し、光反射面１１ｍを水平面１１１に吸着する。このとき、反射板１１の研磨端面１１ｂは中子１１０の鉛直面１１２より後退している。
【００４２】
図３の（ｄ）は、反射板を配置する第２の工程を示す。反射板１２の光反射面１２ｍを中子１２０の鉛直面１２２に当接し、且つ研磨端面１２ｂを反射板１１の光反射面１１ｍに当接して、光反射面１２ｍを鉛直面１２２に吸着する。
このとき、反射板１２は、光反射面１２ｍを弱く吸気した状態で鉛直面１２２上を滑らせて（図中、上方向）、研磨端面１２ｂを光反射面１１ｍに当接してから吸着してもよいし、研磨端面１２ｂを光反射面１１ｍに軽く押し当てた状態で光反射面１１ｍ上を滑らせて（図中、右方向）、光反射面１２ｍを鉛直面１２２に当接してから吸着してもよい。
【００４３】
図３の（ｅ）は、反射板を配置する第３の工程を示す。反射板１３を第２の工程に準じて配置する。このとき、反射板１２の切断端面１２ａは反射板１３の裏面１３ｒよりも突出しているから、裏面１３ｒと突出した光反射面１２ｍが突き当たる隅部に接着剤１２ｐを接着し両側縁部同士を接着する。
【００４４】
図３の（ｆ）は、反射板を配置する第４の工程を示す。反射板１４を第３の工程に準じて配置し、裏面１４ｒと突出した光反射面１３ｍが突き当たる隅部に接着剤１３ｐを接着し両側縁部同士を接着する。
【００４５】
図４の（ｇ）は、反射板を配置する第５の工程を示す。反射板１１の吸気を停止または弱めて、研磨端面１１ｂを反射板１４の光反射面１４ｍに当接して、光反射面１１ｍを水平面１１１に吸着する。
そして、裏面１１ｒと突出した光反射面１４ｍが突き当たる隅部に接着剤１４ｐを接着し両側縁部同士を接着する。さらに、反射板１２の裏面１２ｒと反射板１１の光反射面１１ｍが突き当たる隅部に接着剤１１ｐを接着し両側縁部同士を接着する。
【００４６】
図４の（ｈ）は、製造治具の外側面間の距離を縮小する治具縮径工程を示す。治具１００の各側面における各光反射面の吸気が停止され、スペーサ１３０、１４０がそれぞれスペーサ案内孔１５０、１６０から撤去されている。これにより、中子の水平面１１１、１２１同士および鉛直面１１２、１２２同士が互いに近接するから、断面矩形状に形成された各反射板（光学ロッド１に同じ）の光反射面は中子１００の各外側面から離れるため、光学ロッド１を製造治具１００から容易に抜き出すことができる。このとき、図示しない吸気口から空気を吹き出してもよい。
【００４７】
図４の（ｉ）は、光学ロッドの完成した状態を示すもので、図１に同じであるから説明を省略する。
なお、以上は、各反射板を配置する工程毎に接着を実施しているが、本発明はこれに限定するものではなく、全ての反射板を配置した後、各反射板間の接着をまとめて一気に実施してもよい。
【００４８】
光学ロッドの製造方法は以上のように構成されているから、以下のような効果を奏する。
（viii）反射板の光反射面を中子の外側面に当接して、その研磨端面を他方の反射板の光反射面に当接するだけで、反射板の配置が可能になるため、光学ロッドの製造が迅速になると共に、反射板の幅精度に左右されることなく光反射面の精度が保証されるから光学ロッドの性能が向上する。
【００４９】
（ix）また、反射板の研磨端面の全面を他方の反射板の光反射面に当接させ、さらに、反射板の側縁部に跨って接着剤を接着するため、接着作業が確実且つ迅速になる。
【００５０】
（x）製造治具が移動（拡縮）自在な簡素な中子により形成されるため、製造治具の製作が容易で安価になり、さらに、光学ロッド（筒体）を形成した後、断面略矩形柱の外側面を縮径（中子同士を近接）すれば、光学ロッドを容易且つ迅速に回収することができるから、利便性に富む製造治具を得ることができる。また、中子が正確な寸法の断面略矩形柱を形成するから、光反射面の精度が保証されることにより光学ロッドの性能が向上する。
【００５１】
（xi）配置された反射板（原板）が中子の外側面に吸着されるため、接着が完了するまでの間反射板が移動する（ズレル）ことがないから接着が確実になり、光反射面の精度が保証されることにより光学ロッドの性能が向上する。
【００５２】
（xii）さらに、反射面毎に独立して吸気自在であるため、反射面毎に配置を調整することができるから配置作業が迅速になる。
【００５３】
（xiii）なお、スペーサを撤去するに際し、吸気口から空気を吹き出せば、張り出していた中子を容易且つ迅速に後退させることができる。
【００５４】
（光学ロッドの製造治具）
図５は上記光学ロッドの製造治具の一例を示す正面図である。
図５の（ａ）において、製造治具１００は一対の直角三角柱からなる中子１１０、１２０と、一対の断面円形棒体からなるスペーサ１３０、１４０を有するものである。
なお、中子１１０、１２０の各外側面（水平面１１１、１２１、鉛直面１１２、１２２）には、図示しない空気の吸気口が配置され、これに通じる末端吸気路は外側面毎にまとめられて４系列の枝吸気路となり、該枝吸気路毎に遮断弁または圧力調整弁が設置されている。そして、該４系列の枝吸気路は１系列の幹吸気路にまとめられ図示しない吸気手段に連結されている。
さらに、一対の中子同士を近接させる近接手段（たとえば、引っ張りバネ等）が、斜面または中子の端部（図中、紙面奥行き方向の端部）に配置される場合がある。
したがって、正確な寸法の断面略矩形柱を形成する安価で簡単な構造の製造治具が得られる。
【００５５】
図５の（ｂ）は、４本の中子と、１本のスペーサを有するものである。図５の（ｂ）において、２００は製造治具、２１０、２２０、２３０および２４０はそれぞれ四角柱からなる中子、２５０は断面円形棒体からなるスペーサである。
中子２１０、２２０、２３０および２４０はそれぞれ同一形状の四角柱であって、それぞれ１つの稜線に面取り２１１、２２１、２３１および２４１が設けられ、該面取りを中心にして該四角柱を束ねた際、中心部にスペーサ２５０が挿入自在なスペーサ案内孔２６０が形成される。面取り２１１、２２１、２３１および２４１はスペーサ２５０の断面の半径と略同一半径の円弧状の凹部であって、スペーサ案内孔２６０はスペーサ２５０が挿入される前は円形でない。
なお、中子を束ねた場合の外形形状が、光学ロッドの所望の形状を形成できれば、個々の中子の形状は、異なっていてもかまわず、また数量も、それに応じたものにしてもよい。
【００５６】
したがって、スペーサ２５０をスペーサ案内孔２６０挿入することにより、面取り２１１、２２１、２３１および２４１はスペーサ２５０の外周に当接する。そして、中子２１０、２２０、２３０および２４０のそれぞれの面取りに対角する稜線２１２、２２２、２３２および２４２を四角とする、断面略矩形の柱が形成される。
したがって図５の（ａ）と同様に、安価で簡単な構造であって簡便に使用することができる製造治具が得られる。
【００５７】
なお、スペーサ２５０を断面正方形または菱形にして、中子の面取りを平面（Ｃ面取り）にしてもよい。さらに、スペーサ２５０を断面十字形にして、これを各四角柱の対峙する面同士の間に挿入してもよい。このとき、面取りを省略することができる。
【００５８】
図５の（ｃ）は、一対の直角三角柱からなる中子と、断面四角棒からなるスペーサを有するものである。図５の（ｃ）において、３００は製造治具、３１０および３２０はそれぞれ中子、３３０はスペーサである。中子３１０、３２０はそれぞれ同一形状の直角三角柱であって、それぞれ水平面３１１、３２１と、鉛直面３１２、３２２と、斜面３１３、３２３を有している（以下、水平面と鉛直面を合わせて外側面と称することがある）。
【００５９】
そして、斜面３１３、３２３にはそれぞれ断面矩形の１条のスペーサ案内溝３１４、３２４が設けられている。スペーサ案内溝３１４とスペーサ案内溝３２４が対向して断面矩形のスペーサ案内孔３４０を形成している。
したがって、スペーサ３３０をスペーサ案内孔３４０挿入することにより、中子３１０の水平面３１１と中子３２０の水平面３２１が平行になり、中子３１０の鉛直面３１２と中子３２０の鉛直面３２２が平行になって、かかる４つの外側面により断面略矩形の柱が形成される。
【００６０】
なお、該断面略矩形の柱の外側面間の距離が、光学ロッドの光反射面間の距離となるから、スペーサ３３０の高さ（図中、Ｈにて示す）を変更することにより、あるいは、スペーサの断面を２段の階段状（図中、スペーサ３５０）に変更することにより光学ロッドの光反射面間の距離を変更することが可能になる。
したがって、図５の（ａ）と同様に、安価で簡単な構造であって簡便に使用することができ、さらに光反射面間の距離の変更が容易な製造治具が得られる。
【００６１】
さらに、スペーサ案内溝３１４、３２４の深さを直線状に変化させ（すなわち、底面３１５、３２５をテーパ状に加工）、スペーサ３３０をテーパ棒にしてもよい（高さＨが底面３１５、３２５と同一テーパ角度で直線状に変化する）。このとき、スペーサ３３０の挿入深さ（図中、奥行き方向の距離）を変更することにより、中子３１０、３２０により形成される断面略矩形柱の外側面間の距離を変更することができるから、１本のスペーサにより、種々の光学ロッド（光反射面間の距離が様々である）用の製造治具を形成することができる。
【００６２】
以上より、かかる製造治具は以下のような効果を奏する。
(xiv) 簡素な構造のため安価で利便性に富む。
(xv) また、中子が正確な寸法の断面略矩形柱を形成するから、光反射面の精度が保証されることにより光学ロッドの性能が向上する。
【００６３】
（プロジェクタ）
図６は上記光学ロッドを組込んだプロジェクタの構成の一例を示す構成図である。すなわち、図６は上記光学ロッド（ロッドインテグレータロッド）１を利用したプロジェクタ（カラー表示装置）２であって、光を出射する光源３０と、この光源３０から発せられた光を分光するカラーホイール３１ｈおよびモータ３１ｍを備えた分光装置３１と、分光装置３１からの光を混ぜ合わせ統合することによって照度の平滑化を図る光学ロッド１と、コンデンサレンズ３２と、コンデンサレンズ３２からの光線を反射するミラー３３と、ミラー３３で反射した光線を光変調素子３５に照射させるミラー３４と、ミラー３４を介して入射する色光の色に対応した色画像を生成する光変調素子３５と、光変調素子３５で反射変調された光を受けて投射を行なう投射レンズ３６と、それらの動作を制御する制御回路を備えてなる。
【００６４】
上記のプロジェクタ２の制御回路は、マイクロプロセッサ４１と、タイミングジェネレータ４２と、フレームメモリ４３と、光変調素子駆動制御回路４４とで構成される駆動回路４０を備えている。このプロジェクタでは、タイミングジェネレータ４２でカラーホイール３１ｈの回転と光変調素子３５の駆動タイミングを制御している。
具体的には、まず、画像信号を図示しないサンプリング回路でサンプリングさせる。そして、画像入力信号中の同期信号が、マイクロプロセッサ４１およびタイミングジェネレータ４２に送られる。それと同時に、画像信号中の画像データが、タイミングジェネレータ４２にコントロールされたフレームメモリ４３に書き込まれるようになっている。光源３０から出射される光は、タイミングジェネレータ４２により光変調素子３５の表示タイミングに同期して回転するカラーホイール３１ｈによって、表示データ色と同一の色順次で投射光源が生成され、上記光学系を経由して光変調素子３５に照射されるようになっている。そして、光変調素子３５に照射されたそれぞれの色光は、光変調素子３５により光変調が施され、投射レンズ３６を介してスクリーンへ拡大投射されてカラー画像表示に供される。
【００６５】
したがって、かかるプロジェクタは以下のような効果を奏する。
(xvi) 本発明の高性能で安価な光学ロッドを装備しているから、投写画像全体が充分に明るく、照度が均一で、かつ、製造コストを低減することが可能になる。
【００６６】
なお、この発明は、上記の実施例や実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（１）上記実施例では、光源３０の光を複数の部分光束に分割するカラーホイール３１ｈおよびモータ３１ｍを備えた分光装置３１を用いていたが、この発明は、このような分光装置を用いないプロジェクタにも適用可能である。また、分光手段として、ダイクロイックミラーまたは、ダイクロイックプリズムを用いてもよい。
（２）光変調素子３５としては、ミラー型光変調素子の他、強誘電体液晶、反強誘電体液晶、πセルモード液晶、ＴＮ液晶、ＯＣＢモード液晶などによって構成された変調装置を用いたプロジェクタにも適用することが可能である。
（３）上記実施例では、光変調装置を１つ用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、光変調装置を２つ、３つ、あるいは４つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
（４）上記実施例では、ミラー型の光変調装置を用いた場合の例について説明したが、ミラー型は反射型の光変調装置の一種である。本発明は、このような反射型の光変調装置を用いたプロジェクタのみならず、透過型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。
（５）プロジェクタとしては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面プロジェクタと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面プロジェクタとがあるが、上記実施例の構成は、いずれにも適用可能である。
本発明の光学ロッドは、各種光学機器乃至照明機器の照明光源系において、照度の平滑化を図る手段（インテグレータロッド）として装備することができるものであって、当該機器の性能向上および製造コストの低減を可能にするものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学ロッドの性能の向上および製造コストの低減を図ることができるから、該光学ロッドを装備することにより高い性能のプロジェク等の光学機器類を安価に製造すること可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る光学ロッドを示す正面図である。
【図２】 上記光学ロッドの製造方法の一例を示す正面図である。
【図３】 上記光学ロッドの製造方法の一例を示す正面図である。
【図４】 上記光学ロッドの製造方法の一例を示す正面図である。
【図５】 上記光学ロッドの製造治具の一例を示す正面図である。
【図６】 上記光学ロッドを組込んだプロジェクタの構成の一例を示す構成図である。
【図７】 一般的な照明光源系を示す側面図である。
【図８】 従来技術１の光学ロッドを示す正面図である。
【図９】 従来技術２の光学ロッドを示す正面図である。
【符号の説明】
１ 光学ロッド ２ プロジェクタ １１ 水平反射板
１２ 鉛直反射板 １３ 水平反射板 １４ 鉛直反射板
１１０ 中子 １２０ 中子 １３０ スペーサ
１４０ スペーサ １５０ スペーサ案内孔 １６０ スペーサ案内孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出た光の照射状態を均一化するための光学ロッド、その製造方法、その製造治具、並びにそれを装備したプロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は一般的な照明光源系を示す側面図である。図７において、照明光源系９００は光源９１０と筒状の光学ロッド（インテグレータロッド）９２０を有している。光源９１０から出射された出射光９０１は、光学ロッド９２０の一端９２１から筒内に入射され、該筒の内壁において反射する。
反射回数は光学ロッド９２０に入射する入射角度に応じて異なる。反射回数の異なる光は全て光学ロッド９２０の出射端面９２２で重畳される。このとき出射端面９２２で重畳された光の照度は面内でほぼ均一な状態となる。重畳された光をそのままの状態でパネル等の被照明領域に転写することで均一な照明を実現できる。
【０００３】
図８は従来技術１の光学ロッドを示す正面図である。図８に示すように、光学ロッド９３０は平行に配置された一対の水平反射板９３１、９３３の両端部の間に挟むように平行に配置された一対の鉛直反射板９３２、９３４を配置し、断面略矩形状の筒体（たとえば、水平方向の幅８．４ｍｍ、鉛直方向の高さ７ｍｍ、奥行き方向の長さ２５ｍｍ、板厚１．１ｍｍ）を形成している。
【０００４】
図９は従来技術２の光学ロッドを示す正面図である。図９に示すように、光学ロッド９４０は水平に配置された一対の水平反射板９４１、９４３の両端部の段差部９４１ｃ、ｄ、９４３ｃ、ｄの間に挟むように、鉛直に配置された一対の鉛直反射板９４２、９４４を配置し、断面略矩形状の筒体を形成している。
【０００５】
図９に示すような光学ロッドの場合、鉛直反射板９４２と９４４の側端面９４２ａ、ｂ、９４４ａ、ｂの形状精度、および水平反射板９４１、９４３の段差部９４１ｃ、ｄ、９４３ｃ、ｄの形状精度の両方が、光学ロッドの内壁の形状精度に大きく影響を与えるため、水平反射板および鉛直反射板の両方に研磨加工等による精密な加工が要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光学ロッドで内面反射した光が、その出射端面で均一に重畳されるには、光学ロッドの反射面の角度や間隔を正確に制御することが必要不可欠である。従って、従来技術１では、鉛直反射板９３２と９３４の側端面９３２ａ、ｂ、９３４ａ、ｂの形状精度が、光学ロッドの内壁の形状精度に大きく影響を与えるため、研磨加工等により精密な加工が要求される。鉛直反射板に対して垂直方向の外からの外力に弱く、水平反射板の幅（両方の側端面同士の距離、たとえば、９３１ａと９３１ｂとの距離）が長めにバラツイた場合など接着剤の塗布範囲が狭められて接着強度の不足により、さらに外力に対して弱くなる。
また、従来技術２の場合は、鉛直反射板に対して直方向からの外力に、強度を増すことが可能となるが、水平反射板の形状が複雑となり、研磨加工による形状精度の要求箇所が増え、作業が困難であり、コストも高くなるという弊害も発生する。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、光学ロッドの性能を維持しつつ、反射板（原板）の加工コストを低くおさえ且つ迅速安価に製造することが可能な、光学ロッド、その製造方法、その製造治具、並びにそれを装備したプロジェクタを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学ロッドは、
表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成してなる光学ロッドであって、
前記複数の平板のそれぞれは、一方側の側端面が該一方側で隣接する平板の前記表面に当接し、他方側の端部の前記表面が該他方側で隣接する平板の側端面に当接し、かつ、前記当接部において、前記一方側の端部の裏面よりも、前記一方側で隣接する平板の側縁部が突出し、前記一方側の端部の裏面と前記一方側で隣接する平板の突出した前記側縁部の表面とが接着されてなる。
これによれば、略矩形の光学ロッドの一辺の長さを、他方側で隣接する平板の当接位置により調整できるので、平板の側端面間の距離（以下、平板の幅と称す）の精度に左右されることなく所望の寸法に略矩形状の筒体を構成することが可能となる可能になる。従って、性能が安定した光学ロッドを実現できる。さらに、平板の研磨加工を要する箇所が少なく、加工コストが低価格だから、組立性がよく安価な光学ロッドが実現できる。
また、平板の一方側の側端面全面が一方側で隣接する平板の表面に当接することになるから、平板間の位置合わせが確実であり、当接状態が安定するので、光学ロッドの強度を高めることができる。
さらに、それぞれの平板は、一方側の端部では裏面に、他方側の端部では表面に接着剤を接着することができるから、接着剤の塗布範囲が確保でき、確実に接着することが可能になる。すなわち、平板の側端面の一部に接着剤を接着した場合に較べて接着強度が向上するから、外力による平板のずれ等が防止でき、それによる光学ロッドの精度低下を防止することができる。
【００１１】
前記複数の平板がガラスであって、前記表面が光反射膜を蒸着してなることが好ましい。
これによれば、平板が高い平面度と高い光反射効率を具備するから、光学ロッドは、均一な光反射が保証され且つ発熱がおさえられて長時間にわたり安定した性能を維持することができる。
【００１２】
前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の側端面のみが研磨加工されてなることが好ましい。
これによれば、平板の一方側の側端面、すなわち他の平板と当接する側端面が平面化され、表面との密着性を向上でき、また、複数の平板のそれぞれの側端面と表面との角度を均一にすることができるから、平板同士の正確かつ確実な当接を可能にできる。また、複数の平板を重ねた状態で一方の側端面のみを研磨加工するだけで済むから、作業性がよく、平板の加工コストが低下する。
すなわち、側端面の研磨加工が、片側の側端面の平面度と、表面（光反射面に同じ）との角度とを保証するためのもの（面出し研磨）であるから、幅出しのための研磨加工（追い込み研磨）が不要となり、研磨加工の時間が短縮する。
【００１３】
また、本発明に係る光学ロッドの製造方法は、
表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成する光学ロッドの製造方法であって、
前記複数の平板のそれぞれは、一方側の側端面を、該一方側で隣接する平板の前記表面に当接して固定し、他方側の端部の該表面を、該他方側で隣接する平板の側端面に当接すると共に、前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の端部の裏面よりも、前記一方側で隣接する平板の側縁部を突出させて固定する固定工程と、
前記筒体の外側において、前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の端部の裏面と、前記一方側で隣接する平板の突出した前記側縁部の表面とを接着する接着工程と、を有する。
これによれば、光学ロッドの断面略矩形の一辺の長さを、他方側で隣接する平板の当接位置により調整できるので、平板の幅長さの精度に左右されることなく容易に、所望の寸法に略矩形状の筒体の構成を製造することが可能となる。すなわち、個々の平板の側端面の研磨加工による、平板の幅の精密な寸法だしが不要なので、研磨加工等による平板の加工工数が低減できる。従って、加工コストを低く押さえた平板を用いて、迅速に光学ロッドを製造することができるから、光学ロッドが安価になる。
また、平板の一方側の側端面の全面が一方側で隣接する平板の表面に当接することになるから、平板間の位置合わせが容易且つ確実なので当接作業を迅速に行うことが可能になる。
さらに、それぞれの平板は、一方側の端部では裏面に、他方側の端部では表面に、当接部の外側から接着剤を塗布できるので、平板の表面への接着剤のはみ出しを気にせず、確実に平板同士の接着固定ができる。従って、接着作業が確実且つ迅速になる。
【００１６】
前記複数の平板がガラスであって、前記表面に光反射膜を蒸着する蒸着工程を有することが好ましい。
これによれば、平板が高い平面度と高い光反射効率を具備するから、光学ロッドは、均一な光反射が保証され且つ発熱がおさえられて長時間にわたり安定した性能を維持することができる。
【００１７】
前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の側端面のみを研磨加工する研磨加工工程を有することが好ましい。
複数の平板を重ねた状態で一方の側端面のみを研磨加工するだけで済むから、作業性がよく、平板の加工コストが低下する。
すなわち、側端面の研磨加工が、片側の側端面の平面度と、表面（光反射面に同じ）との角度とを保証するためのもの（面出し研磨）であるから、幅出しのための研磨加工（追い込み研磨）が不要となり、研磨加工の時間が短縮する。
これによれば、平板の一方側の側端面、すなわち他の平板と当接する側端面が平面化され、表面との密着性を向上でき、また、複数の平板のそれぞれの側端面と表面との角度を均一にすることができるから、平板同士の正確かつ確実な当接を可能にできる。また、複数の平板を重ねた状態で一方の側端面のみを研磨加工するだけで済むから、研磨作業が容易且つ迅速になる。さらに、光学ロッドの略矩形の形状の構成に影響を与えない側端面に対しては、研磨加工を行なわないので、加工コストが低減する。
【００１８】
複数の中子の内側面同士の隙間にスペーサを挿入することにより該中子を張り出させてその外側面によって断面略矩形柱を形成する中子張り出し工程と、
該断面略矩形柱の外側面に前記平板の表面を配置する平板配置工程と、
前記筒体を形成した後、前記スペーサを撤去することにより該中子を後退させる中子後退工程と、
前記中子が後退した状態において前記筒体を回収する筒体回収工程とを有することが好ましい。
これによれば、複数の中子が形成する所定サイズの断面略矩形柱の外側面に平板の表面（光反射面）を配置するだけで所定サイズの筒体を形成することが可能になるから、筒体の精度（各平板の配置精度）が保証され且つ配置作業が迅速になる。
さらに、筒体を形成した後、中子のスペーサを撤去し、中子を平板から離間させ、光学ロッドを中子から取り外すことで、中子と平板の表面との摩擦を防止でき、中子からの光学ロッドの回収作業が容易かつ迅速に行え、また平板の表面の傷つきを防止できる。
【００１９】
前記断面略矩形柱の外側面に前記平板を吸着する平板吸着工程を有することが好ましい。
これによれば、前記配置された平板の固定または接着が完了するまでの間、平板が仮固定できるから、平板が移動する（ズレル）ことがなく、所定サイズでの固定または接着が確実になり、筒体の精度（各平板の配置精度）が保証され且つ配置作業が迅速になる。
【００２０】
前記筒体を形成した後、前記平板の表面に向けて空気を吹き出す空気吹き出し工程を有することが好ましい。
これによれば、前記筒体を形成した後、張り出していた中子を容易且つ迅速に後退させることができるから、光学ロッドの製造能率が向上する。
【００２１】
さらに、本発明に係る光学ロッドを製造するための製造治具は、
表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成してなる光学ロッドを製造するための製造治具であって、
複数の略角柱と、前記複数の略角柱同士の間に挿入可能なスペーサとを有し、前記複数の略角柱は前記スペーサによって連結され、断面略矩形柱を形成する。
これによれば、簡素な構成により正確な寸法の断面略矩形柱を形成することができ、また容易に解体もできる。すなわち、スペーサの抜き差しにより複数の略角柱の分離、連結が容易に可能であり、複数の略角柱の連結時には所定のサイズの断面略矩形柱が形成される。
したがって、かかる製造治具の使用により光学ロッド製造作業を容易にでき、且つ、品質の安定した光学ロッドの製造が可能になる。また、製造治具自体が安価であって、製造治具の操作（拡大、縮小等）が簡単になるから、光学ロッドが安価になる。
【００２２】
さらに、本発明に係る光学ロッドを装備したプロジェクタは、
光源と、該光源から出た光の照射状態を均一化するための手段とを備えた照明光源系と、
該照明光源系から出射された光を所定の色光に分離する色分離光学系と、
該色分離光学系からの各色光を画像情報に従って光変調する光変調装置と、
該光変調装置において変調された光を投射する投射レンズとを有してなるプロジェクタにおいて、
前記光の照射状態を均一化するための手段は、前記光学ロッドである。
これによれば、安価で品質のよい光学ロッドが提供されるから、プロジェクタの製造コストを低減し、均一な明るさの投射領域を実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（光学ロッド）
図１は本発明の実施の形態に係る光学ロッドを示す正面図である。図１において、１は光学ロッド、１１および１３は一対の水平反射板、１２、１４は一対の鉛直反射板である。なお、水平反射板および鉛直反射板とは、便宜的な使い分けであって、製造時や使用時等において、それぞれが傾斜する場合もあれば、水平反射板が鉛直に配置される場合もある。
【００２４】
水平反射板１１、鉛直反射板１２、水平反射板１３および鉛直反射板１４（以下、反射板と総称することがある）は、何れも同じ大きさの矩形のガラス板であって、一方の側面（以下、光反射面と称す）に光反射膜が蒸着され、且つ一方の側端面（以下、研磨端面と称す）に研磨加工が施されている。
なお、光反射膜が蒸着されていない側面を裏面と称し、研磨加工が施されていない側端面を切断端面と称す。
また、矩形のガラス板はそれぞれが違う大きさであってもよい。
つまり、光学ロッド１は、光反射面を内側にして、一方の平板の研磨端面に他方の平板の光反射面が当接されている４枚の反射板により形成されている。
なお、断面略矩形状の筒体の光学ロッドを形成できれば、平板は４枚に限らず、複数枚用いてもよい。以下、詳細に説明する。
【００２５】
鉛直反射板１２は、光反射面１２ｍを内側（図中、右側）にして、研磨端面１２ｂが水平反射板１１の光反射面１１ｍに当接している。そして、水平反射板１１の切断端面１１ａは、鉛直反射板１２の裏面１２ｒよりも突出し、裏面１２ｒと光反射面１１ｍが突き当たる隅部に接着剤１１ｐが接着されている。
【００２６】
同様に、水平反射板１３は、光反射面１３ｍを内側（図中、上側）にして、研磨端面１３ｂが鉛直反射板１２の光反射面１２ｍに当接している。そして、鉛直反射板１２の切断端面１２ａは、水平反射板１３の裏面１３ｒよりも突出し、裏面１３ｒと光反射面１２ｍが突き当たる隅部に接着剤１２ｐが接着されている。
【００２７】
さらに、鉛直反射板１４は、光反射面１４ｍを内側（図中、左側）にして、研磨端面１４ｂが水平反射板１３の光反射面１３ｍに当接している。そして、水平反射板１３の切断端面１３ａは、鉛直反射板１４の裏面１４ｒよりも突出し、裏面１４ｒと光反射面１３ｍが突き当たる隅部に接着剤１３ｐが接着されている。
【００２８】
水平反射板１１は、光反射面１１ｍを内側（図中、下側）にして、研磨端面１１ｂが鉛直反射板１４の光反射面１４ｍに当接している。そして、鉛直反射板１４の切断端面１４ａは、水平反射板１１の裏面１１ｒよりも突出し、裏面１１ｒと光反射面１４ｍが突き当たる隅部に接着剤１４ｐが接着されている。
【００２９】
したがって、光学ロッド１は以上のように形成されているから、以下のような効果を奏する。
（ｉ）反射板（組立前の原板）の幅（研磨端面と切断端面との距離）の精度に左右されることなく各光反射面間の精度を向上することができると共に、加工コストを低く押さえた反射板の使用により、光学ロッドが安価になる。
【００３０】
（ii）また、一方の反射板の研磨端面の全面が他方の反射板の光反射面に当接することになるから、反射板間の位置合わせが確実になる。さらに、外力が作用した場合でも当該研磨端面の全面において力が受け渡されるから、接着剤の負担が軽減されるため接着が確実になる。
【００３１】
（iii）さらに、裏面の側縁部と光反射面の側縁部とが接着剤によって接着されるから側端面同士を接着した場合に較べ接着が確実になる。よって、外力が作用した場合でも反射板が移動することがないから光学ロッドの性能が低下することがない。
【００３２】
（iv）さらに、光反射板がガラスであって、光反射面が光反射膜を蒸着してなるから、高い平面度と高い光反射効率を具備することにより、均一な光反射が保証され且つ発熱がおさえられるため、光学ロッドは長時間にわたり安定した性能を維持することができる。
【００３３】
（v）また、反射板は一方の側端面（研磨端面）のみが研磨加工されるから、複数の反射板を重ねた状態で研磨加工することができるため、反射板の加工コストが低下する。また、研磨端面は面出し研磨（平面度と直角度を保証する）だけで済むから、追い込み研磨（幅寸法を保証する）が不要となり、研磨加工の時間が短縮して加工コストが低下する。
（vi）また、水平反射板と鉛直反射板を同一幅にすることができるから、反射板（原板）を一種類に統一することが可能になり、反射板のコストがさらに低下する。
(vii)さらに、特定サイズの反射板によって複数の光学ロッド（様々な反射面間の距離を有する）を製造することが可能になるため、反射板を集約して反射板（原板）の種類を減らすことができるから、さらに原板コストが低減する。
【００３４】
なお、本発明の反射板は、光反射膜が蒸着されたガラス板に限定されるものではなく、何れの材料であってもよい。また光反射膜の蒸着を省略したものでもよい。
【００３５】
（光学ロッドの製造方法）
図２、図３および図４は上記光学ロッドの製造方法の一例を示す正面図である。ロッドを示す正面図である。図２、図３および図４において、１００は製造治具、１１０および１２０はそれぞれ中子、１３０および１４０はスペーサである。
中子１１０、１２０はそれぞれ同一形状の直角三角柱であって、それぞれ水平面１１１、１２１と、鉛直面１１２、１２２と、斜面１１３、１２３を有している（以下、水平面と鉛直面を合わせて外側面と称することがある）。
【００３６】
そして、斜面１１３、１２３にはそれぞれ断面円弧の２条のスペーサ案内溝１１４ａ、１１４ｂ、２条のスペーサ案内溝１２４ａ、１２４ｂが設けられている。スペーサ案内溝１１４ａとスペーサ案内溝１２４ｂが対向して断面扁平円のスペーサ案内孔１５０を形成し、スペーサ案内溝１１４ｂとスペーサ案内溝１２４ａが対向して断面扁平円のスペーサ案内孔１６０を形成している。
【００３７】
また、水平面１１１、１２１および鉛直面１１２、１２２には、それぞれ図示しない吸気口が設置され、外側面毎に個別独立した吸気ができるようになっている。
【００３８】
スペーサ１３０、１４０は断面円形の棒体であって、図示しない進退手段により、スペーサ案内孔１５０、１６０に挿入されるものである。
【００３９】
図２の（ａ）は、待機工程を示す。中子１１０、１２０は図示しない支持手段により、斜面１１３と斜面１２３が近接して支持されている。
【００４０】
図２の（ｂ）は、製造治具を使用状態にした治具完成工程を示す。スペーサ１３０がスペーサ案内孔１５０に、スペーサ１４０がスペーサ案内孔１６０にそれぞれ挿入されている。
このとき、中子１１０の水平面１１１と中子１２０の水平面１２１が平行になり、中子１１０の鉛直面１１２と中子１２０の鉛直面１２２が平行になって、かかる４つの外側面により断面略矩形の柱が形成される。
【００４１】
図２の（ｃ）は、反射板を配置する第１の工程を示す。反射板１１の光反射面１１ｍを中子１１０の水平面１１１に当接し、光反射面１１ｍを水平面１１１に吸着する。このとき、反射板１１の研磨端面１１ｂは中子１１０の鉛直面１１２より後退している。
【００４２】
図３の（ｄ）は、反射板を配置する第２の工程を示す。反射板１２の光反射面１２ｍを中子１２０の鉛直面１２２に当接し、且つ研磨端面１２ｂを反射板１１の光反射面１１ｍに当接して、光反射面１２ｍを鉛直面１２２に吸着する。
このとき、反射板１２は、光反射面１２ｍを弱く吸気した状態で鉛直面１２２上を滑らせて（図中、上方向）、研磨端面１２ｂを光反射面１１ｍに当接してから吸着してもよいし、研磨端面１２ｂを光反射面１１ｍに軽く押し当てた状態で光反射面１１ｍ上を滑らせて（図中、右方向）、光反射面１２ｍを鉛直面１２２に当接してから吸着してもよい。
【００４３】
図３の（ｅ）は、反射板を配置する第３の工程を示す。反射板１３を第２の工程に準じて配置する。このとき、反射板１２の切断端面１２ａは反射板１３の裏面１３ｒよりも突出しているから、裏面１３ｒと突出した光反射面１２ｍが突き当たる隅部に接着剤１２ｐを接着し両側縁部同士を接着する。
【００４４】
図３の（ｆ）は、反射板を配置する第４の工程を示す。反射板１４を第３の工程に準じて配置し、裏面１４ｒと突出した光反射面１３ｍが突き当たる隅部に接着剤１３ｐを接着し両側縁部同士を接着する。
【００４５】
図４の（ｇ）は、反射板を配置する第５の工程を示す。反射板１１の吸気を停止または弱めて、研磨端面１１ｂを反射板１４の光反射面１４ｍに当接して、光反射面１１ｍを水平面１１１に吸着する。
そして、裏面１１ｒと突出した光反射面１４ｍが突き当たる隅部に接着剤１４ｐを接着し両側縁部同士を接着する。さらに、反射板１２の裏面１２ｒと反射板１１の光反射面１１ｍが突き当たる隅部に接着剤１１ｐを接着し両側縁部同士を接着する。
【００４６】
図４の（ｈ）は、製造治具の外側面間の距離を縮小する治具縮径工程を示す。治具１００の各側面における各光反射面の吸気が停止され、スペーサ１３０、１４０がそれぞれスペーサ案内孔１５０、１６０から撤去されている。これにより、中子の水平面１１１、１２１同士および鉛直面１１２、１２２同士が互いに近接するから、断面矩形状に形成された各反射板（光学ロッド１に同じ）の光反射面は中子１００の各外側面から離れるため、光学ロッド１を製造治具１００から容易に抜き出すことができる。このとき、図示しない吸気口から空気を吹き出してもよい。
【００４７】
図４の（ｉ）は、光学ロッドの完成した状態を示すもので、図１に同じであるから説明を省略する。
なお、以上は、各反射板を配置する工程毎に接着を実施しているが、本発明はこれに限定するものではなく、全ての反射板を配置した後、各反射板間の接着をまとめて一気に実施してもよい。
【００４８】
光学ロッドの製造方法は以上のように構成されているから、以下のような効果を奏する。
（viii）反射板の光反射面を中子の外側面に当接して、その研磨端面を他方の反射板の光反射面に当接するだけで、反射板の配置が可能になるため、光学ロッドの製造が迅速になると共に、反射板の幅精度に左右されることなく光反射面の精度が保証されるから光学ロッドの性能が向上する。
【００４９】
（ix）また、反射板の研磨端面の全面を他方の反射板の光反射面に当接させ、さらに、反射板の側縁部に跨って接着剤を接着するため、接着作業が確実且つ迅速になる。
【００５０】
（x）製造治具が移動（拡縮）自在な簡素な中子により形成されるため、製造治具の製作が容易で安価になり、さらに、光学ロッド（筒体）を形成した後、断面略矩形柱の外側面を縮径（中子同士を近接）すれば、光学ロッドを容易且つ迅速に回収することができるから、利便性に富む製造治具を得ることができる。また、中子が正確な寸法の断面略矩形柱を形成するから、光反射面の精度が保証されることにより光学ロッドの性能が向上する。
【００５１】
（xi）配置された反射板（原板）が中子の外側面に吸着されるため、接着が完了するまでの間反射板が移動する（ズレル）ことがないから接着が確実になり、光反射面の精度が保証されることにより光学ロッドの性能が向上する。
【００５２】
（xii）さらに、反射面毎に独立して吸気自在であるため、反射面毎に配置を調整することができるから配置作業が迅速になる。
【００５３】
（xiii）なお、スペーサを撤去するに際し、吸気口から空気を吹き出せば、張り出していた中子を容易且つ迅速に後退させることができる。
【００５４】
（光学ロッドの製造治具）
図５は上記光学ロッドの製造治具の一例を示す正面図である。
図５の（ａ）において、製造治具１００は一対の直角三角柱からなる中子１１０、１２０と、一対の断面円形棒体からなるスペーサ１３０、１４０を有するものである。
なお、中子１１０、１２０の各外側面（水平面１１１、１２１、鉛直面１１２、１２２）には、図示しない空気の吸気口が配置され、これに通じる末端吸気路は外側面毎にまとめられて４系列の枝吸気路となり、該枝吸気路毎に遮断弁または圧力調整弁が設置されている。そして、該４系列の枝吸気路は１系列の幹吸気路にまとめられ図示しない吸気手段に連結されている。
さらに、一対の中子同士を近接させる近接手段（たとえば、引っ張りバネ等）が、斜面または中子の端部（図中、紙面奥行き方向の端部）に配置される場合がある。
したがって、正確な寸法の断面略矩形柱を形成する安価で簡単な構造の製造治具が得られる。
【００５５】
図５の（ｂ）は、４本の中子と、１本のスペーサを有するものである。図５の（ｂ）において、２００は製造治具、２１０、２２０、２３０および２４０はそれぞれ四角柱からなる中子、２５０は断面円形棒体からなるスペーサである。
中子２１０、２２０、２３０および２４０はそれぞれ同一形状の四角柱であって、それぞれ１つの稜線に面取り２１１、２２１、２３１および２４１が設けられ、該面取りを中心にして該四角柱を束ねた際、中心部にスペーサ２５０が挿入自在なスペーサ案内孔２６０が形成される。面取り２１１、２２１、２３１および２４１はスペーサ２５０の断面の半径と略同一半径の円弧状の凹部であって、スペーサ案内孔２６０はスペーサ２５０が挿入される前は円形でない。
なお、中子を束ねた場合の外形形状が、光学ロッドの所望の形状を形成できれば、個々の中子の形状は、異なっていてもかまわず、また数量も、それに応じたものにしてもよい。
【００５６】
したがって、スペーサ２５０をスペーサ案内孔２６０挿入することにより、面取り２１１、２２１、２３１および２４１はスペーサ２５０の外周に当接する。そして、中子２１０、２２０、２３０および２４０のそれぞれの面取りに対角する稜線２１２、２２２、２３２および２４２を四角とする、断面略矩形の柱が形成される。
したがって図５の（ａ）と同様に、安価で簡単な構造であって簡便に使用することができる製造治具が得られる。
【００５７】
なお、スペーサ２５０を断面正方形または菱形にして、中子の面取りを平面（Ｃ面取り）にしてもよい。さらに、スペーサ２５０を断面十字形にして、これを各四角柱の対峙する面同士の間に挿入してもよい。このとき、面取りを省略することができる。
【００５８】
図５の（ｃ）は、一対の直角三角柱からなる中子と、断面四角棒からなるスペーサを有するものである。図５の（ｃ）において、３００は製造治具、３１０および３２０はそれぞれ中子、３３０はスペーサである。中子３１０、３２０はそれぞれ同一形状の直角三角柱であって、それぞれ水平面３１１、３２１と、鉛直面３１２、３２２と、斜面３１３、３２３を有している（以下、水平面と鉛直面を合わせて外側面と称することがある）。
【００５９】
そして、斜面３１３、３２３にはそれぞれ断面矩形の１条のスペーサ案内溝３１４、３２４が設けられている。スペーサ案内溝３１４とスペーサ案内溝３２４が対向して断面矩形のスペーサ案内孔３４０を形成している。
したがって、スペーサ３３０をスペーサ案内孔３４０挿入することにより、中子３１０の水平面３１１と中子３２０の水平面３２１が平行になり、中子３１０の鉛直面３１２と中子３２０の鉛直面３２２が平行になって、かかる４つの外側面により断面略矩形の柱が形成される。
【００６０】
なお、該断面略矩形の柱の外側面間の距離が、光学ロッドの光反射面間の距離となるから、スペーサ３３０の高さ（図中、Ｈにて示す）を変更することにより、あるいは、スペーサの断面を２段の階段状（図中、スペーサ３５０）に変更することにより光学ロッドの光反射面間の距離を変更することが可能になる。
したがって、図５の（ａ）と同様に、安価で簡単な構造であって簡便に使用することができ、さらに光反射面間の距離の変更が容易な製造治具が得られる。
【００６１】
さらに、スペーサ案内溝３１４、３２４の深さを直線状に変化させ（すなわち、底面３１５、３２５をテーパ状に加工）、スペーサ３３０をテーパ棒にしてもよい（高さＨが底面３１５、３２５と同一テーパ角度で直線状に変化する）。このとき、スペーサ３３０の挿入深さ（図中、奥行き方向の距離）を変更することにより、中子３１０、３２０により形成される断面略矩形柱の外側面間の距離を変更することができるから、１本のスペーサにより、種々の光学ロッド（光反射面間の距離が様々である）用の製造治具を形成することができる。
【００６２】
以上より、かかる製造治具は以下のような効果を奏する。
(xiv) 簡素な構造のため安価で利便性に富む。
(xv) また、中子が正確な寸法の断面略矩形柱を形成するから、光反射面の精度が保証されることにより光学ロッドの性能が向上する。
【００６３】
（プロジェクタ）
図６は上記光学ロッドを組込んだプロジェクタの構成の一例を示す構成図である。すなわち、図６は上記光学ロッド（ロッドインテグレータロッド）１を利用したプロジェクタ（カラー表示装置）２であって、光を出射する光源３０と、この光源３０から発せられた光を分光するカラーホイール３１ｈおよびモータ３１ｍを備えた分光装置３１と、分光装置３１からの光を混ぜ合わせ統合することによって照度の平滑化を図る光学ロッド１と、コンデンサレンズ３２と、コンデンサレンズ３２からの光線を反射するミラー３３と、ミラー３３で反射した光線を光変調素子３５に照射させるミラー３４と、ミラー３４を介して入射する色光の色に対応した色画像を生成する光変調素子３５と、光変調素子３５で反射変調された光を受けて投射を行なう投射レンズ３６と、それらの動作を制御する制御回路を備えてなる。
【００６４】
上記のプロジェクタ２の制御回路は、マイクロプロセッサ４１と、タイミングジェネレータ４２と、フレームメモリ４３と、光変調素子駆動制御回路４４とで構成される駆動回路４０を備えている。このプロジェクタでは、タイミングジェネレータ４２でカラーホイール３１ｈの回転と光変調素子３５の駆動タイミングを制御している。
具体的には、まず、画像信号を図示しないサンプリング回路でサンプリングさせる。そして、画像入力信号中の同期信号が、マイクロプロセッサ４１およびタイミングジェネレータ４２に送られる。それと同時に、画像信号中の画像データが、タイミングジェネレータ４２にコントロールされたフレームメモリ４３に書き込まれるようになっている。光源３０から出射される光は、タイミングジェネレータ４２により光変調素子３５の表示タイミングに同期して回転するカラーホイール３１ｈによって、表示データ色と同一の色順次で投射光源が生成され、上記光学系を経由して光変調素子３５に照射されるようになっている。そして、光変調素子３５に照射されたそれぞれの色光は、光変調素子３５により光変調が施され、投射レンズ３６を介してスクリーンへ拡大投射されてカラー画像表示に供される。
【００６５】
したがって、かかるプロジェクタは以下のような効果を奏する。
(xvi) 本発明の高性能で安価な光学ロッドを装備しているから、投写画像全体が充分に明るく、照度が均一で、かつ、製造コストを低減することが可能になる。
【００６６】
なお、この発明は、上記の実施例や実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（１）上記実施例では、光源３０の光を複数の部分光束に分割するカラーホイール３１ｈおよびモータ３１ｍを備えた分光装置３１を用いていたが、この発明は、このような分光装置を用いないプロジェクタにも適用可能である。また、分光手段として、ダイクロイックミラーまたは、ダイクロイックプリズムを用いてもよい。
（２）光変調素子３５としては、ミラー型光変調素子の他、強誘電体液晶、反強誘電体液晶、πセルモード液晶、ＴＮ液晶、ＯＣＢモード液晶などによって構成された変調装置を用いたプロジェクタにも適用することが可能である。
（３）上記実施例では、光変調装置を１つ用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、光変調装置を２つ、３つ、あるいは４つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
（４）上記実施例では、ミラー型の光変調装置を用いた場合の例について説明したが、ミラー型は反射型の光変調装置の一種である。本発明は、このような反射型の光変調装置を用いたプロジェクタのみならず、透過型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。
（５）プロジェクタとしては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面プロジェクタと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面プロジェクタとがあるが、上記実施例の構成は、いずれにも適用可能である。
本発明の光学ロッドは、各種光学機器乃至照明機器の照明光源系において、照度の平滑化を図る手段（インテグレータロッド）として装備することができるものであって、当該機器の性能向上および製造コストの低減を可能にするものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学ロッドの性能の向上および製造コストの低減を図ることができるから、該光学ロッドを装備することにより高い性能のプロジェク等の光学機器類を安価に製造すること可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る光学ロッドを示す正面図である。
【図２】 上記光学ロッドの製造方法の一例を示す正面図である。
【図３】 上記光学ロッドの製造方法の一例を示す正面図である。
【図４】 上記光学ロッドの製造方法の一例を示す正面図である。
【図５】 上記光学ロッドの製造治具の一例を示す正面図である。
【図６】 上記光学ロッドを組込んだプロジェクタの構成の一例を示す構成図である。
【図７】 一般的な照明光源系を示す側面図である。
【図８】 従来技術１の光学ロッドを示す正面図である。
【図９】 従来技術２の光学ロッドを示す正面図である。
【符号の説明】
１ 光学ロッド ２ プロジェクタ １１ 水平反射板
１２ 鉛直反射板 １３ 水平反射板 １４ 鉛直反射板
１１０ 中子 １２０ 中子 １３０ スペーサ
１４０ スペーサ １５０ スペーサ案内孔 １６０ スペーサ案内孔
Claims (11)
- 表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成してなる光学ロッドであって、
前記複数の平板のそれぞれは、一方側の側端面が該一方側で隣接する平板の前記表面に当接し、他方側の端部の前記表面が該他方側で隣接する平板の側端面に当接し、かつ、前記当接部において、前記一方側の端部の裏面よりも、前記一方側で隣接する平板の側縁部が突出し、前記一方側の端部の裏面と前記一方側で隣接する平板の突出した前記側縁部の表面とが接着されてなることを特徴とする光学ロッド。 - 前記複数の平板がガラスであって、前記表面が光反射膜を蒸着してなることを特徴とする請求項１記載の光学ロッド。
- 前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の側端面のみが研磨加工されてなることを特徴とする請求項１または２記載の光学ロッド。
- 表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成する光学ロッドの製造方法であって、
前記複数の平板のそれぞれは、一方側の側端面を、該一方側で隣接する平板の前記表面に当接して固定し、他方側の端部の該表面を、該他方側で隣接する平板の側端面に当接すると共に、前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の端部の裏面よりも、前記一方側で隣接する平板の側縁部を突出させて固定する固定工程と、
前記筒体の外側において、前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の端部の裏面と、前記一方側で隣接する平板の突出した前記側縁部の表面とを接着する接着工程と、
を有することを特徴とする光学ロッドの製造方法。 - 前記複数の平板がガラスであって、前記表面に光反射膜を蒸着する蒸着工程を有することを特徴とする請求項４記載の光学ロッドの製造方法。
- 前記複数の平板のそれぞれは、前記一方側の側端面のみを研磨加工する研磨加工工程を有することを特徴とする請求項４または５記載の光学ロッドの製造方法。
- 複数の中子の内側面同士の隙間にスペーサを挿入することにより該中子を張り出させてその外側面によって断面略矩形柱を形成する中子張り出し工程と、
該断面略矩形柱の外側面に前記平板の表面を配置する平板配置工程と、
前記筒体を形成した後、前記スペーサを撤去することにより該中子を後退させる中子後退工程と、
前記中子が後退した状態において前記筒体を回収する筒体回収工程とを有することを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の光学ロッドの製造方法。 - 前記断面略矩形柱の外側面に前記平板を吸着する平板吸着工程を有することを特徴とする請求項７に記載の光学ロッドの製造方法。
- 前記筒体を形成した後、前記平板の表面に向けて空気を吹き出す空気吹き出し工程を有することを特徴とする請求項７または８に記載の記載の光学ロッドの製造方法。
- 表面に光反射面を具備する複数の平板が該表面を内側にして断面略矩形状の筒体に形成してなる光学ロッドを製造するための製造治具であって、
複数の略角柱と、
前記複数の略角柱同士の間に挿入可能なスペーサとを有し、
前記複数の略角柱は前記スペーサによって連結され、断面略矩形柱を形成することを特徴とする光学ロッドを形成するための製造治具。 - 光源と、該光源から出た光の照射状態を均一化するための手段とを備えた照明光源系と、
該照明光源系から出射された光を所定の色光に分離する色分離光学系と、
該色分離光学系からの各色光を画像情報に従って光変調する光変調装置と、
該光変調装置において変調された光を投射する投射レンズとを有してなるプロジェクタにおいて、
前記光の照射状態を均一化するための手段は、請求項１乃至３の何れかに記載の光学ロッドであることを特徴とするプロジェクタ。
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