JP4085387B2

JP4085387B2 - 色分解合成光学系

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Publication number: JP4085387B2
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Inventors: 豊明高安; 隆井上
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
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Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2023-10-20
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Description

本発明は、反射型の空間光変調素子を用いた偏光ビームスプリッタ及び偏光フィルタを備え、これらを良好な精度で組立することができる投射表示装置に用いられる色分解合成光学系に関するものである。

カラー投射表示装置は、白色光を３原色光であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光に分解して、対応色の空間光変調素子に導き、これらの色光をそれぞれの空間光変調素子において映像信号に応じて光変調した後、合成して投射することにより、スクリーン上にカラー映像を表示させるものである。

カラー投射表示装置は、それに適用される空間光変調素子の種類によって次にあげる３種類に大別される。すなわち、（１）透過型の空間光変調素子を適用したもの、（２）反射型の空間光変調素子を適用したもの、又は、（３）ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）を適用したものがある。

透過型の空間光変調素子及びＤＭＤは、光学系の構成を比較的簡単に出来るために小型化が容易であるが、高解像度化には難がある。一方、反射型の空間光変調素子は高解像度化に有利であるが光学系の構成が複雑となるために小型化に難がある。

特に、反射型の空間光変調素子を適用した投射表示装置は、空間光変調素子に照射される入射光とこれらに対応する空間光変調素子で変調された反射光とを分離するために偏光ビームスプリッタを必要とする。高コントラストを実現するためには一つの空間光変調素子に対して、通常２つ以上の偏光ビームスプリッタを適用させるために、これが反射型の投射表示装置における光学系の構成を複雑にしていた。

このような反射型の空間光変調素子における光学系の構成の問題を解決し、構成を小型化した色分解合成光学系が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に示されている色分解合成光学系は、複数の偏光ビームスプリッタを至近距離に配置して、これらを光学ガラスベース等に接着固定して、光学系を構成することにより小型化を達成している。

上述の偏光ビームスプリッタ等の光学部品を接着固定するには、紫外線を照射することで硬化する、いわゆる紫外線硬化型接着剤が用いられる。この紫外線硬化型接着剤は、ガラス、金属、セラミックスなどに対し優れた接着力を持ち、高い光学的透過性があり、また屈折率が約１．５と代表的光学ガラスであるＢＫ７、石英ガラスとほぼ同一のため、レンズ、プリズムの接着に広く使用されている。さらには、高い耐熱性もあることから、高出力の光源を用いるカラー投射表示装置の色分解合成光学系の接着固定に使用されている。
特開２００２−２２８８０９号公報（第１図）

ところで、特許文献１に提案されている色分解合成光学系は、複数の偏光ビームスプリッタを至近距離に配置してセラミックスベースに固定し光学系の小型化を達成している。セラミックスベースに偏光ビームスプリッタを固定する際、紫外線硬化型接着剤を用いるわけだが、セラミックスベースは光を透過しないため偏光ビームスプリッタの側面側から紫外線を照射しなければならず、複数の工程が必要となり、工数が増大し組立製造コストが高いという問題があった。

また、それぞれの偏光ビームスプリッタの取り付け精度を確保したのち固定する工程を繰り返すので、工程毎に取り付け精度を調整しなければならず、組立製造工程が複雑になるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題を解決し、反射型空間光変調素子と、偏光ビームスプリッタと、カラー偏光フィルタとを光学ガラスベース材に固定した構成の色分解合成光学系において、偏光ビームスプリッタに反射型空間光変調素子と、カラー偏光フィルタとを接着固定するに際して、光学位置調整工程及び紫外線照射工程を一工程で行えるようにし、しかも均一に紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射出来るようにして、組立製造の工数を低減し組立製造コストを小さくして、偏光ビームスプリッタと光学ガラスベース材とを良好な精度及び強度で組立固定できる色分解合成光学系を提供することを目的とするものである。

また、反射型空間光変調素子を配置する偏光ビームスプリッタの固定を一層良好にし、安定したレジストレーションを有する色分解合成光学系を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、手段として次の１）乃至４）の構成、５）乃至７）の手順を有する。
１）それぞれが対角方向に偏光分離面１２１、１３１，１４１，１５１を有する立方体又は角柱状であって、偏光分離面１２１，１３１，１４１，１５１がＸ字状になるように配置された第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５と、第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５における偏光分離面１２１、１３１，１４１，１５１と交差する表面の内の一方の表面１０２ｆ，１０３ｆ，１０４ｆ，１０５ｆに対向して配置され、第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５の一方の表面１０２ｆ，１０３ｆ，１０４ｆ，１０５ｆに対して接着剤により接着固定される光透過性を有する板状のガラス部２１２を有するベース材２００とを備え、接着剤は、第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５の前記一方の表面とガラス部２１２の一方の板面との間に介在し、ガラス部２１２を通した紫外線照射により硬化した紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする色分解合成光学系。

２）ベース材２００は、ガラス部２１２とガラス部２１２の周囲に形成された樹脂部２１１とを有し、ガラス部２１２の一方の板面は樹脂部２１１の表面より第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５側に突出して形成されていることを特徴とする１）に記載の色分解合成光学系。
３）紫外線硬化型接着剤は、第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５に対向するガラス部２１２の一方の板面において、各偏光ビームスプリッタに対し２箇所以上で介在していることを特徴とする１）または２）に記載の色分解合成光学系。
４）第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５において、互いに配置された斜向する偏光ビームスプリッタの二対の組の内、いずれか一方の偏光ビームスプリッタの組における偏光分離面１２１、１３１，１４１，１５１と交差する表面の内の他方の表面上に、一方の偏光ビームスプリッタの組を一体的に固定する接続部材を有することを特徴とする１）乃至３）のいずれか1項に記載の色分解合成光学系。
５）光透過性を有する板状のガラス部２１２とその外周部に設けられた樹脂部とを有するベース材２００における、ガラス部２１２の一方の板面上に紫外線硬化型接着剤を塗布する塗布工程と、塗布された紫外線硬化型接着剤が、ガラス部２１２と第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５とに接して両者間に介在するようそれぞれの偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５を位置決めして保持する位置決め工程と、塗布された紫外線硬化型接着剤に対して紫外線を照射することによりベース材２００と第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５とを接着固定する固定工程とを有し、固定工程は、ガラス部２１２と第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５との間に介在する紫外線硬化型接着剤を、ガラス部２１２の他方の板面方向から入射してガラス部２１２を通して紫外線を照射することによって硬化させることを特徴とする色分解合成光学系の製造方法。

６）前記塗布工程は、第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５に対向するガラス部２１２の一方の板面上において、紫外線硬化型接着剤を前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５に対しそれぞれ２箇所以上塗布することを特徴とする５）に記載の色分解合成光学系の製造方法。
７）第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４，１０５において、互いに斜向配置された偏光ビームスプリッタの組の内、いずれか一方の偏光ビー組における偏光分離面１２１、１３１，１４１，１５１と交差する表面の内のガラス部２１２から遠い側の表面上に接続部材２２２，２２９，２３０を配設し、一方の偏光ビームスプリッタの組を一体的に固定する接続部材固定工程をさらに有することを特徴とする５）または６）に記載の色分解合成光学系の製造方法。

本発明によれば、反射型空間光変調素子と、偏光ビームスプリッタと、カラー偏光フィルタとを光学ガラスベース材に固定した構成の色分解合成光学系において、偏光ビームスプリッタに反射型空間光変調素子と、カラー偏光フィルタとを接着固定するに際して、光学位置調整工程及び紫外線照射工程を一工程で行うことができる。

また、本発明によれば、均一に紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射出来るようにして、組立製造の工数を低減し組立製造コストを小さくして、偏光ビームスプリッタと光学ガラスベース材とを良好な精度及び強度で組立固定できる色分解合成光学系を提供するこができる。

また、本発明によれば、反射型空間光変調素子を配置する偏光ビームスプリッタの固定を一層良好にし、安定したレジストレーションを有する色分解合成光学系を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の色分解合成光学系の実施例１が適用される投射表示装置を示す構成図である。

同図に示すように、色分解合成光学系４００（図中破線で囲まれた部分）は、立方体または角柱状の第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５を、それぞれの対角方向に形成された偏光分離面１２１、１３１、１４１、１５１が略Ｘ字状に交差するように配置したものであり、さらに、第１の偏光ビームスプリッタ１０２の入射側の透光面１０２ａ（図中、第１の偏光ビームスプリッタ１０２の左側面）、及び第４の偏光ビームスプリッタ１０５の出射側の透光面１０５ｃ（図中、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の右側面）には、共にＧ光の偏波面を９０°回転する機能を有するＧ用カラー偏光フィルタ１０６、１０７を、また、第１と第３の偏光ビームスプリッタ１０２、１０４間及び第３と第４の偏光ビームスプリッタ１０４、１０５間には、共にＲ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するＲ用カラー偏光フィルタ１０８、１０９を備えており、上記構成要素は透明な接合部材（例えば、接着剤）で接合して一体化されている。

本実施例に適用される投射表示装置３００は次のように動作する。

光源１７１から発した不定偏光の白色光は第１の偏光板１８１に入射する。そして、Ｓ偏光のみが第１の偏光板１８１を透過して、Ｇ用カラー偏光フィルタ１０６に入射する。

Ｇ用カラー偏光フィルタ１０６はＧ光のみの偏波面を９０°回転させる波長選択性偏光変換手段であるため、Ｇ用カラー偏光フィルタ１０６を透過するＧ光（図１の実線）に係るＳ偏光はＰ偏光に変換される。また、Ｇ用カラー偏光フィルタ１０６はＲ光（図１の破線）及びＢ光（図１の２点鎖線）に対しては何ら作用しないため、それらはＳ偏光のままである。

以後、それぞれの色光について個別にその光路及び偏波面の変移について説明する。

先ず、Ｇ用カラー偏光フィルタ１０６を透過したＰ偏光のＧ光（実線）は、第１及び第２の偏光ビームスプリッタ１０２、１０３の偏光分離面１２１、１３１を透過直進して、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の透光面１０３ｃより出射して、Ｇ対応の反射型空間光変調素子１６１に入射する。そして、この反射型空間光変調素子１６１において、Ｇ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。

光変調されて生成したＧ光のＳ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１で反射され、第４の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の偏光分離面１５１において反射され、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射し、後段に配置したＧ用カラー偏光フィルタ１０７に入射する。

Ｇ用カラー偏光フィルタ１０７は前述したようにＧ光に係る偏波面を９０°回転させる機能を有するものであるので、Ｇ光のＳ偏光はＰ偏光に変換されて出射する。

次に、Ｒ光（破線）について説明する。Ｇ用カラー偏光フィルタ１０６を透過したＳ偏光のＲ光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０２の偏光分離面１２１で反射され、Ｒ用カラー偏光フィルタ１０８に入射する。ここで、Ｒ用カラー偏光フィルタ１０８はＲ光の偏波面を９０°回転させる波長選択性偏光変換手段であるため、Ｒ光はＳ偏光からＰ偏光に偏光変換されてこれを出射し、第３の偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。さらに、Ｐ偏光のＲ光は第３の偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離面１４１を直進透過して、透光面１０４ｂより出射し、Ｒ対応の反射型空間光変調素子１６２に入射する。そして、この反射型空間光変調素子１６２において、Ｒ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。

光変調されて生成したＲ光のＳ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離面１４１で反射され、Ｒ用カラー偏光フィルタ１０９に入射する。このＲ用カラー偏光フィルタ１０９において、Ｒ光のＳ偏光成分はＰ偏光に偏光変換されて第４の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の偏光分離面１５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射し、後段に配置したＧ用カラー偏光フィルタ１０７に入射する。

Ｇ用カラー偏光フィルタ１０７はＲ光には何ら作用せず、Ｒ光はＰ偏光のままこれを出射する。

次に、Ｂ光（２点鎖線）について説明する。Ｇ用カラー偏光フィルタ１０６を透過したＳ偏光のＢ光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０２の偏光分離面１２１で反射されＲ用カラー偏光フィルタ１０８に入射する。ここで、Ｒ用カラー偏光フィルタ１０８は上記したようにＲ光のみに作用しＢ光には何ら作用しないため、Ｂ光は偏光変換されることなくＳ偏光のままこれを出射し、第３の偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。

Ｓ偏光のＢ光は第３の偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離面１４１で反射され透光面１０４ａより出射し、Ｂ対応の反射型空間光変調素子１６３に入射する。そして、この反射型空間光変調素子１６３において、Ｂ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。

光変調されて生成したＢ光のＰ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離面１４１を透過直進しＲ用カラー偏光フィルタ１０９に入射する。当該Ｒ用カラー偏光フィルタ１０９は前述したようにＢ光に対しては何ら作用しないため、Ｂ光はＰ偏光のままこれを出射して第４の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の偏光分離面１５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射し、後段に配置したＧ用カラー偏光フィルタ１０７に入射する。

Ｇ用カラー偏光フィルタ１０７は前述したように、Ｇ光のみに作用しＢ光には何ら作用しないため、Ｂ光はＰ偏光のままこれを出射する。

このようにして、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の偏波面はＰ偏光に揃えられて、さらにＰ偏光のみを透過する第２の偏光板１８２を通過して、投射レンズ１９１を介して図示せぬスクリーンにカラー映像を拡大表示する。

次に、図２を用いて本実施例の色分解合成光学系を説明する。

同図は、第１〜第４の偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５と光学ガラスベース２００と空間光変調素子１６１、１６２、１６３とからなる色分解合成光学系４００の組立図を示している。

空間光変調素子１６１、１６２、１６３、およびカラー偏光フィルタ１０６、１０７、１０８、１０９はそれぞれ偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５の所定の位置に位置調整された状態で保持される。図中の矢印は、空間光変調素子１６１、１６２、１６３の取り付け方向を示す。なお、説明を分りやすくするために、同図には、カラー偏光フィルタ１０６〜１０９は示していない。

前述の光学部品（空間光変調素子、カラー偏光フィルタ）が所定の配置に保持された第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５は、光学ガラスベース２００の光学ガラス部２１２の偏光ビームスプリッタ接合面２１２ａにそれぞれ偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５の下端面１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆ、１０５ｆ（それぞれ２つの三角プリズムの下端面をそろえた状態）を紫外線硬化型接着剤１０２ｓ、１０３ｓ、１０４ｓ、１０５ｓを介して接着される。この際、光学ガラスベース２００と第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５とは図示しない固定冶具により位置決めを行い、正確に偏光分離面１２１、１３１、１４１、１５１が偏光分離面１２１、１３１、１４１、１５１への入射光軸に対して４５度となるようにする。

なお、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５の接合面２１２ａ側と各下端面１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆ、１０５ｆとこれらとは反対側の上端面１０２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅ、１０５ｅは、砂摺り面となっており、これらの上端面１０２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅ、１０５ｅおよび下端面１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆ、１０５ｆに照射される光は乱反射して、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５の内部に侵入しないようにされている。これにより、動作時における外部光による特性劣化を防止している。

ここで、光学ガラスベース２００について、図３及び図４を用いて説明する。

図３は、本発明の色分解合成光学系の実施例１における光学ガラスベースを示す図であり、図４は、図３におけるＡ−Ａ’断面図である。

図３及び図４に示すように、光学ガラスベース２００は、光学ガラス部２１２と、樹脂部２１１とから構成される。樹脂部２１１は、光学ガラス部２１２の周囲に樹脂モールドによって形成されている。

光学ガラス部２１２には、例えば、白板ガラス、青板ガラス、光学ガラス、石英ガラスのいずれも用いることが出来る。樹脂部２１１には、その熱膨張係数が光学ガラス部２１２の材質の熱膨張係数と同程度である樹脂又はセラミックスより構成される。樹脂を用いるときは、樹脂成形により形成する。樹脂部２１１としてセラミックスを用いる場合は、接着剤を用いて光学ガラス部２１２を樹脂部２１１の所定の位置に固定する。

また、光学ガラス部２１２の接合面２１２ａは、樹脂部２１１の接合面２１２ａ側の面２１１Ｋより外側に突き出ている。その大きさは、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５を対向配置したときの対向面の大きさよりは小さい。すなわち、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５を光学ガラスベース２００に接着する際には、光学ガラス部２１２の接合面２１２ａのみで接着することが出来るようにされており、接着に際して、樹脂部２１１の面２１１Ｋの影響を受けないようになっている。

樹脂部２１１には、その外周部の例えば３箇所に、取付孔２０２を形成した取付部２０１が設けられている。後述する組立後の色分解合成光学系４００は、これらの取付孔２０２を用いて、図示しない投射表示装置３００のフレーム（シャーシ）に取付することが出来る。

次に、図５を用いて、色分解合成光学系の組立製造方法、すなわち各偏光ビームスプリッタを光学ガラスベースに固定する方法を説明する。

図５は、本発明の色分解合成光学系の実施例１を説明するための図である。

図５の（ａ）は、光学ガラスベース２００を第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５の上端面１０２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅ、１０５ｅ側から見た図であり、図５の（ｂ）は、側面図を示し、紫外線照射機３０も示してある。

図５の（ａ）に示すように、破線で示される光学ガラス部２１２上に、一点鎖線で示される紫外線硬化型接着剤１０２ｓ、１０３ｓ、１０４ｓ、１０５ｓが所定の位置で、所定量塗布されている。これに対して、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５が図示しない固定治具により、所定の配置に位置決めされる。これにより、各偏光分離面１２１、１３１、１４１、１５１は正確にそれぞれに入射する入射光の光軸に対して４５度になる。そして、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５はそれぞれ紫外線硬化型接着剤１０２ｓ、１０３ｓ、１０４ｓ、１０５ｓを介して光学ガラス部２１２の接合面２１２ａに所定の圧力で押圧、保持される。

次に、図５の（ｂ）に示すように、紫外線照射機３０を用いて、光学ガラス部２１２の接合面２１２ａの反対側の面側から、一斉に紫外線３１を紫外線硬化型接着剤１０２ｓ、１０３ｓ、１０４ｓ、１０５ｓに照射するようにする。紫外線３１は、散乱されることなく光学ガラス部２１２を通過して各紫外線硬化型接着剤１０２ｓ、１０３ｓ、１０４ｓ、１０５ｓに有効に到達する。

こうすることで、紫外線硬化型接着剤１０２ｓ、１０３ｓ、１０４ｓ、１０５ｓには均等にしかも効率的に紫外線３１が照射されるので、一回の工程で、光学部品の光学ガラス部２１２への接着固定が均一に行われると同時に、光学部品の位置合わせ調整が一度の工程で行うことができるので、高精度の色分解合成光学系４００を簡単な工程で組立製造することができる。

そして、組立製造された色分解合成光学系４００は、光学ガラスベース２００の樹脂部２１１に設けてある複数の取付部２０１の取付孔２０２を利用して、投射表示装置のシャーシに固定する。

さらに、光学ガラスベース２００においては、樹脂部２１１は光学ガラス部２１２と同程度の熱膨張係数を有していることより、温度変化に対しても、光学ガラスベース２００に歪が入らないので、光学部品の配置を精密に維持することができ、良好な光学特性を維持できる。

また、光学ガラスベース２００において、光学ガラス部２１２の接合面２１２ａは樹脂部２１１より外側に出ているので、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５を接合面２１２ａのみで接着できるため、樹脂部の表面粗さの精度が粗くても影響が無く、光学部品の光学ガラスベース２００への配置を正確に行うことができる。

従来のように、光学部品を接着する面として樹脂部の面と光学ガラス部の面の両方を用いていた場合には、樹脂部の表面粗さを光学ガラス部と同等にすることが困難であり、その分、接着に際しての平行度（傾き）精度が劣っていたが、本実施例においては、そのようなことはなく、精密に平面を出せる光学ガラス部の接合面を接着に利用しているので、精密な接着ができる。さらに、樹脂部の表面粗さを光学ガラス部のそれにあわせる必要がないのでコスト的にも有利である。

実施例２の色分解合成光学系は、実施例１において、光学ガラス部２１２の接合面２１２ａ上に塗布した、第１偏光ビームスプリッタ１０２を接着するための紫外線硬化型接着剤１０２ｓに代えて、紫外線硬化型接着剤１０２１ｓ、１０２２ｓとし、第２偏光ビームスプリッタ１０３を接着するための紫外線硬化型接着剤１０３ｓに代えて、紫外線硬化型接着剤１０３１ｓ、１０３２ｓとし、第３偏光ビームスプリッタ１０４を接着するための紫外線硬化型接着剤１０４ｓに代えて、紫外線硬化型接着剤１０４１ｓ、１０４２ｓとし、第４偏光ビームスプリッタ１０５を接着するための紫外線硬化型接着剤１０５ｓに代えて、紫外線硬化型接着剤１０５１ｓ、１０５２ｓとした以外は、実施例１の色分解合成光学系と同様としたものである。

図６は、本発明の色分解合成光学系の実施例２を説明するための図である。

同図に示すように、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５をそれぞれ、２箇所に塗布した紫外線硬化型接着剤１０２１ｓ、１０２２ｓ、紫外線硬化型接着剤１０３１ｓ、１０３２ｓ、紫外線硬化型接着剤１０４１ｓ、１０４２ｓ、紫外線硬化型接着剤１０５１ｓ、１０５２ｓで接着することにより、接合面２１２ａ内のトルクに対して変形が生じがたくなっている。本実施例においては、実施例１と同様、一回の工程で、光学部品の光学ガラス部２１２への接着固定が均一に行われると同時に、光学部品の位置合わせ調整が一度の工程で行うことができるので、高精度の色分解合成光学系４００Ａを簡単な工程で組立製造することができる。

次に、空間光変調素子を偏光ビームスプリッタに取り付ける接続部材の固定方法について説明する。

図７は、本発明の色分解合成光学系の各実施例において、接続部材の固定方法１を示す図である。

同図に示す色分解合成光学系４００Ｂは、上述の各実施例により組み立てられるものであり、光学ガラスベース２００上の所定位置に、第１〜第４偏光ビームスプリッタ１０２、１０３、１０４、１０５がそれぞれ配置され、接着固定されている。

第３偏光ビームスプリッタ１０４の透光面１０４ａには、図示しないＢ用の空間光変調素子１６３が対向配置され、透光面１０４ｂには、図示しないＲ用の空間光変調素子１６２が対向配置され、第２偏光ビームスプリッタ１０３の透光面１０３ｃには、図示しないＧ用の空間光変調素子１６１が対向配置される。

空間光変調素子１６３、１６２の第３偏光ビームスプリッタ１０４への固定には、偏光ビームスプリッタ１０４の上端面１０４ｅ上に接着固定される空間光変調素子固定部材２２９が用いられる。

空間光変調素子１６１の第２偏光ビームスプリッタ１０３への固定には、偏光ビームスプリッタ１０３の上端面１０３ｅ上に接着固定される空間光変調素子固定部材２２２が用いられる。

これらの空間光変調素子固定部材２２２、２２９は、ブリッジ型の結合部材２３０で結合されており、又は一体成形で構成されている。これにより、色分解合成光学系４００Ｂを図示しない投射表示装置のシャーシに組み込んだ後で、振動とかの外力に対する信頼性の確保を容易にすることができ、連続使用している過程でレジストレーションずれ等がおきないようにできる。

図８は、本発明の色分解合成光学系の各実施例において、接続部材の固定方法２を示す図である。

同図に示す色分解合成光学系４００Ｃは、上述の色分解合成光学系４００Ｂにおいて、第３偏光ビームスプリッタ１０４の上端面１０４ｅ上に接着固定した空間光変調素子固定部材２２９に代えて、空間光変調素子固定部材２２８を接着固定し、第２偏光ビームスプリッタ１０３の上端面１０３ｅ上に接着固定した空間光変調素子固定部材２２２に代えて、空間光変調素子固定部材２２４を接着固定し、結合部材２３０に代えて、結合部材２２３とした以外は、色分解合成光学系４００Ｂと同様に構成してある。

空間光変調素子固定部材２２８は、図示しないＢ用の空間光変調素子１６３を第３偏光ビームスプリッタ１０４の透光面１０４ａに対向配置し、図示しないＲ用の空間光変調素子１６２を透光面１０４ｂに対向配置するためのものである。

空間光変調素子固定部材２２４は、図示しないＧ用の空間光変調素子１６１を第２偏光ビームスプリッタ１０３の透光面１０３ｃに対向配置するためのものである。

ここでは、空間光変調素子固定部材２２４、２２８は、Ｌ字型の結合部材２２３で結合されており、又は一体成形で構成されている。これにより、色分解合成光学系４００Ｃを図示しない投射表示装置のシャーシに組み込んだ後で、振動とかの外力に対する信頼性の確保を容易にすることができ、連続使用している過程でレジストレーションずれ等がおきないようにできる。

図９は、本発明の色分解合成光学系の各実施例において、接続部材の固定方法３を示す図である。

同図に示す色分解合成光学系４００Ｄは、上述の色分解合成光学系４００Ｂにおいて、第３偏光ビームスプリッタ１０４の上端面１０４ｅ上に接着固定した空間光変調素子固定部材２２９に代えて、空間光変調素子固定部材２２７を接着固定し、第２偏光ビームスプリッタ１０３の上端面１０３ｅ上に接着固定した空間光変調素子固定部材２２２に代えて、空間光変調素子固定部材２２６を接着固定し、結合部材２３０に代えて、結合部材２２５とした以外は、色分解合成光学系４００Ｂと同様に構成してある。

空間光変調素子固定部材２２７は、図示しないＢ用の空間光変調素子１６３を第３偏光ビームスプリッタ１０４の透光面１０４ａに対向配置し、図示しないＲ用の空間光変調素子１６２を透光面１０４ｂに対向配置するためのものである。

空間光変調素子固定部材２２６は、図示しないＧ用の空間光変調素子１６１を第２偏光ビームスプリッタ１０３の透光面１０３ｃに対向配置するためのものである。

ここでは、空間光変調素子固定部材２２４は角柱状の固定部材２２５を介して、第１偏光ビームスプリッタ１０２の透光面１０２ｂ（第３偏光ビームスプリッタ１０４に対向する透光面）に接着固定されている。また、空間光変調素子固定部材２２６は、固定部材２２５を介して、第１偏光ビームスプリッタ１０２の透光面１０２ｃ（第２偏光ビームスプリッタ１０３に対向する透光面）に接着固定されている。これにより、色分解合成光学系４００Ｃを図示しない投射表示装置のシャーシに組み込んだ後で、振動とかの外力に対する信頼性の確保を容易にし、連続使用している過程でレジストレーションずれ等がおきないようにできる。

本発明の色分解合成光学系の実施例１が適用される投射表示装置を示す構成図である。本発明の色分解合成光学系の実施例１の概略構成図である。本発明の色分解合成光学系の実施例１における光学ガラスベースを示す図である。図３におけるＡ−Ａ’断面図である。本発明の色分解合成光学系の実施例１の組立方法を説明するための図である。本発明の色分解合成光学系の実施例２の組立方法を説明するための図である。本発明の色分解合成光学系の各実施例において、接続部材の固定方法１を示す図である。本発明の色分解合成光学系の各実施例において、接続部材の固定方法２を示す図である。本発明の色分解合成光学系の各実施例において、接続部材の固定方法３を示す図である。

符号の説明

３０…紫外線照射機、３１…紫外線、１０２…第１の偏光ビームスプリッタ（入射側偏光ビームスプリッタ）、１０２ａ…透光面、１０２ｂ…透光面、１０２ｃ…透光面、１０２ｅ…上端面、１０２ｆ…下端面、１０２ｓ…紫外線硬化型接着剤、１０３…第２の偏光ビームスプリッタ（主偏光ビームスプリッタ）、１０３ｃ…透光面、１０３ｅ…上端面、１０３ｆ…下端面、１０３ｓ…紫外線硬化型接着剤、１０４…第３の偏光ビームスプリッタ（主偏光ビームスプリッタ）、１０４ａ…透光面、１０４ｂ…透光面、１０４ｅ…上端面、１０４ｆ…下端面、１０４ｓ…紫外線硬化型接着剤、１０５…第４の偏光ビームスプリッタ（出射側偏光ビームスプリッタ）、１０５ｃ…透光面、１０５ｅ…上端面、１０５ｆ…下端面、１０５ｓ…紫外線硬化型接着剤、１０６，１０７…Ｇ用カラー偏光フィルタ、１０８，１０９…Ｒ用カラー偏光フィルタ、１２１，１３１，１４１，１５１…偏光分離面、１６１，１６２，１６３…空間光変調素子、１７１…光源、１８１…第１の偏光板、１８２…第２の偏光板、１９１…投射レンズ、２００…光学ガラスベース、２０１…取付部、２０２…取付孔、２１１…樹脂部、２１１Ｋ…面、２１２…光学ガラス部、２１２ａ…接合面、２２２…空間光変調素子固定部材、２２３…結合部材、２２４…空間光変調素子固定部材、２２５…スペーサ、２２６…空間光変調素子固定部材、２２７…空間光変調素子固定部材、２２８…空間光変調素子固定部材、２２９…空間光変調素子固定部材、２３０…結合部材、３００…投射表示装置、４００，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ…色分解合成光学系（光学デバイス）、１０２１ｓ、１０２２ｓ、１０３１ｓ、１０３２ｓ、１０４１ｓ、１０４２ｓ、１０５１ｓ、１０５２ｓ…紫外線硬化型接着剤。

Claims

それぞれが対角方向に偏光分離面を有する立方体又は角柱状であって、前記偏光分離面がＸ字状になるように配置された第１乃至第４の偏光ビームスプリッタと、
前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタにおける前記偏光分離面と交差する表面の内の一方の表面に対向して配置され、前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタの前記一方の表面に対して接着剤により接着固定された光透過性を有する板状のガラス部を有するベース材と、
を備え、
前記接着剤は、前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタの前記一方の表面と前記ガラス部の一方の板面との間に介在し、前記ガラス部を通した紫外線照射により硬化した紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする色分解合成光学系。
前記ベース材は、前記ガラス部と前記ガラス部の周囲に形成された樹脂部とを有し、前記ガラス部の前記一方の板面は前記樹脂部の表面より前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ側に突出して形成されていることを特徴とする請求項１記載の色分解合成光学系。
前記紫外線硬化型接着剤は、前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタに対向する前記ガラス部の前記一方の板面において、各偏光ビームスプリッタに対し２箇所以上で介在していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の色分解合成光学系。
前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタにおいて、互いに斜向配置された偏光ビームスプリッタの二対の組の内、いずれか一方の偏光ビームスプリッタの組における前記偏光分離面と交差する表面の内の他方の表面上に、前記一方の偏光ビームスプリッタの組を一体的に固定する接続部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載の色分解合成光学系。
光透過性を有する板状のガラス部とその外周部に設けられた樹脂部とを有するベース材における、前記ガラス部の一方の板面上に紫外線硬化型接着剤を塗布する塗布工程と、
前記塗布された紫外線硬化型接着剤が、前記ガラス部と第１乃至第４の偏光ビームスプリッタとに接して両者間に介在するようそれぞれの偏光ビームスプリッタを位置決めして保持する位置決め工程と、
前記塗布された紫外線硬化型接着剤に対して紫外線を照射することにより前記ベース材と前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタとを接着固定する固定工程と、
を有し、
前記固定工程は、前記ガラス部の他方の板面から入射し前記ガラス部を通して、前記ガラス部と前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタとの間に介在する前記紫外線硬化型接着剤に、紫外線を照射することによって前記紫外線硬化型接着剤を硬化させることを特徴とする色分解合成光学系の製造方法。
前記塗布工程は、前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタに対向する前記ガラス部の前記一方の板面上において、前記紫外線硬化型接着剤を前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタに対しそれぞれ２箇所以上塗布することを特徴とする請求項５記載の色分解合成光学系の製造方法。
前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッタにおいて、互いに斜向配置された偏光ビームスプリッタの組の内、いずれか一方の偏光ビームスプリッタの組における前記偏光分離面と交差する表面の内の前記ガラス部から遠い側の表面上に接続部材を配設し、前記一方の偏光ビームスプリッタの組を一体化する接続部材固定工程をさらに有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の色分解合成光学系の製造方法。