JP5651984B2 - 光学装置および電子機器 - Google Patents
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Description
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で固定している。
3色の光束が集まる色合成光学素子の中心部では、発熱量が大きいが、周辺部では発熱量が小さいため、中心部と周辺部との間に温度差が生じる。そのため、色合成光学素子には熱応力が生じる。また、固定部材の第1面、第2面、および第3面でも光束の一部を吸収して発熱し、色合成光学素子と同様に熱応力が生じる。
しかしながら、上述したように、発熱しても、色合成光学素子および固定部材のうちの一方に膨張方向への力が作用し、他方に収縮方向への力が作用するので、色合成光学素子と、固定部材に固定された反射型光変調素子や偏光分離素子との相対的な位置ずれも抑制できる。
ここで、上述したように、熱により、色合成光学素子および固定部材のうちの一方に膨張方向への力が作用し、他方に収縮方向への力が作用するので、色合成光学素子および固定部材には、複屈折性が発生する。このため、これら各部材は、互いに直交する進相軸と遅延軸とを有することになる。そして、光束における進相軸に平行な成分は伝搬速度が速く、光束における遅相軸に平行な成分は伝搬速度が遅くなるため、位相がずれ、レタデーションが生じる。
本発明では、色合成光学素子および固定部材は、複屈折の進相軸が互いに直交するため、固定部材の進相軸と色合成光学素子の遅相軸とが平行となり、固定部材の遅相軸と色合成光学素子の進相軸も互いに平行となる。そのため、光束が固定部材、色合成光学素子の順序で通過する際、固定部材の遅相軸と平行な成分は、固定部材内では伝搬速度が遅くなるが、色合成光学素子内では進相軸と平行になるため伝搬速度が速くなる。同様に、固定部材の進相軸と平行な成分は、固定部材内では伝搬速度が速くなるが、色合成光学素子内では遅相軸と平行になるため伝搬速度が遅くなる。つまり、固定部材を通るときの光束の所定成分の位相のずれは、色合成光学素子を通るときの位相のずれと逆になる。従って、光束が固定部材、色合成光学素子の順序で通過する前後での位相のずれを少なくでき、色むらの発生を抑制できる。
この発明では、色合成光学素子及び固定部材の線膨張係数が非常に小さい特定の範囲であるため、上述した相対的な位置ずれや、光束の位相のずれを良好に低減することができる。
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ため、高画質なカラー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反射型表示装置、透過型表示装置等が挙げられる。
[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、略直方体状で図示しない天面および底面21を有する外装筐体2と、底面21上に配置された投射レンズ3および光学ユニット4等を備える。なお、図1では、照射光軸を一点鎖線で示している。
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。
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、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。
このクロスダイクロイックプリズム443は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、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、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。
図2は、光学装置44の分解斜視図である。
固定部材70は、図2に示すように、三角板状の透光性あるいは非透光性の部材であり、略長方形状の第1面71、第2面72、および第3面73によって形成され、第1面71と第2面72とが直交するとともに、第3面73は第1面71と第2面72に対して45°傾斜している。これにより、第1面71、第2面72、および第3面73に直交する端面74は平面視略直角二等辺三角形に形成されている。
正の線膨張係数としては、0.30×10−6/K以上0.60×10−6/K以下であることが好ましく、このような特性を有する材料としては、石英(0.55×10−6/K)が例示できる。また、負の線膨張係数としては、−0.85×10−6/K以上−0.10×10−6/K以下であることが好ましく、このような特性を有する材料としては、例えば、日本電気硝子社のネオセラム(登録商標)N−0(−0.6×10−6/K)が例示できる。
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、偏光分離素子441Bと反射型電気光学装置50Bとをクロスダイクロイックプリズム443に固定する固定部材70を備えている。そして、クロスダイクロイックプリズム443を線膨張係数が正の材料で形成し、固定部材70を線膨張係数が負の材料で形成している。
そのため、クロスダイクロイックプリズム443と固定部材70に熱が加わった場合、クロスダイクロイックプリズム443に膨張方向の力が作用し、固定部材70に収縮方向の力が作用するので、結果としてクロスダイクロイックプリズム443と固定部材70の変形を抑制できる。従って、クロスダイクロイックプリズム443と、固定部材70に固定された偏光分離素子441Bや反射型電気光学装置50との相対的な位置ずれも抑制でき、高画質なカラー表示を提供することができる。
このように、クロスダイクロイックプリズム443および固定部材70の線膨張係数が非常に小さい範囲であるため、上述した相対的な位置ずれを抑制できる。
図3は、第2実施形態の光学装置45の分解斜視図である。図4は、固定部材80の複屈折の主軸の方向を示す図である。図5は、クロスダイクロイックプリズム443の複屈折の主軸の方向を示す図である。
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3に示す光学装置45を用いる。図3において、第1実施形態で用いた6個の固定部材70の代わりに、3個の固定部材80を用いたこと以外は、上述の実施形態の光学装置44と同様の構成であるため、同様の構成については説明を省略する。
第1面81は、クロスダイクロイックプリズム443の光束入射領域444Aに接合され、第2面82は、反射型電気光学装置50Bの光入射出側端面における画像形成領域51Aに接合され、第3面83は、偏光分離素子441Bの偏光分離領域441Aに接合される。つまり、固定部材80は、第1実施形態とは異なり、各部材443,50,441における画像光の形成に寄与する領域444A,51A,441Aに接着剤等により接合される。
このような光学装置45によれば、第1実施形態と同様の作用効果のほかにも以下の作用効果を奏することができる。
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、固定部材70,80が正の線膨張係数を有し、クロスダイクロイックプリズム443が負の線膨張係数を有していてもよい。
また、正の線膨張係数を有する部材としては、例えば、ソーダガラス(8.1×10−6/K以上9.2×10−6/K以下)、ホウ珪酸ガラス(3.2×10−6/K以上6.5×10−6/K以下)、クラウンガラス(9×10−6/K)、コーニング社製の7913 95%ケイ酸ガラス(0.75×10−6/K)、コーニング社製の7971 チタンケイ酸ガラス(0.03×10−6/K)等が挙げられる。
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つの固体発光素子を光源装置として構成してもよい。上記固体発光素子としては、レーザーダイオード、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子が例示できる。
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、反射型のプロジェクターを例示したが、透過型のプロジェクターでもよい。
Claims (5)
- 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、
複数の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がそれぞれ入射し、
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がそれぞれ入射する複数の光束入射側端面を有し、入射した各光束を合成して画像光を形成する色合成光学素子と、
前記複数の反射型光変調素子と前記複数の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対して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光束入射側端面に接合される第1面と、前記反射型光変調素子の光入射出側端面に接合される第2面と、前記偏光分離素子に接合される第3面とを有し、
前記色合成光学素子および前記固定部材の線膨張係数は、互いに正負が異なる
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、
前記固定部材は、透光性の部材で形成される
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、
前記色合成光学素子および前記固定部材は、複屈折の進相軸が互いに直交する
ことを特徴とする光学装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれかに記載の光学装置において、
前記色合成光学素子の線膨張係数は、0.30×10−6/K以上0.60×10−6/K以下であり、
前記固定部材の線膨張係数は、−0.85×10−6/K以上−0.10×10−6/K以下である
ことを特徴とする光学装置。 - 請求項1から請求項4まで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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