KR102377877B1 - 합성 광학계 유닛 및 프로젝터 - Google Patents

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Abstract

합성 광학계 유닛(40)은, 복수의 편광 빔 스플리터(400A, 400B, 400C)와, 한 쌍의 스페이서판(420 등)과, 광학 소자(411)를 구비한다. 한 쌍의 스페이서판(420)은, 제1 편광 빔 스플리터(400A)의 출사측면(403)에 제1 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되고, 또한, 제2 편광 빔 스플리터(400C)의 입사측면(405a)에 제2 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되도록, 제1 편광 빔 스플리터(400A) 및 제2 편광 빔 스플리터(400C) 사이에 배치된다. 광학 소자(411)는, 한 쌍의 스페이서판(420) 사이에 배치된다.

Description

합성 광학계 유닛 및 프로젝터
본 기술은, 합성 광학계 유닛 및 이를 탑재하는 프로젝터에 관한 것이다.
특허문헌 1에 개시된, 색분해 및 색합성 광학계의 구조 및 그 조립 방법에 따르면, 4개의 편광 빔 스플리터 사이에 간극이 형성되도록, 이들 편광 빔 스플리터가 베이스대에 접착된다. 그 후, 그러한 간극에, 광학 기능판(편광 변환판)이 장착된 프레임이 삽입된다. 또한, 프레임의 4개의 코너부에 접착부가 마련되고, 이 접착부에 접착제가 충전되고, 편광 빔 스플리터와 프레임이 접착된다(명세서 단락[0046], [0059] 참조). 이와 같이, 광학 기능판을 양호한 조립성으로 편광 빔 스플리터에 장착할 수 있어, 색분해 및 색합성 광학계의 광학 특성을 양호하게 유지할 수 있음이 기재되어 있다(예를 들어, 명세서 단락[0013], [0039], [0042], 도 3~도 9 참조).
일본특허공개 제2005-266763호 공보
특허문헌 1의 기술에서는, 상술한 바와 같이 각 편광 빔 스플리터가 베이스대 및 프레임에 의해 일체화되어 있다. 그러나, 이와 같은 프레임을 이용한 구조에 의하더라도, 이 광학계의 사용 시, 열팽창에 의해 각 편광 빔 스플리터의 상대적인 배치가 바뀌어 버릴 가능성이 있어, 소기의 광학 특성을 유지할 수 없을 우려가 있다.
본 개시의 목적은, 복수의 편광 빔 스플리터의 상대 위치를 고정밀도로 유지할 수 있는 합성 광학계 유닛 및 이를 탑재하는 프로젝터를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 기술의 일 형태와 관련되는 합성 광학계 유닛은, 복수의 편광 빔 스플리터와, 한 쌍의 스페이서판과, 광학 소자를 구비한다.
상기 복수의 편광 빔 스플리터는, 광이 입사하는 입사측면 및 광이 출사하는 출사측면을 가진다.
상기 한 쌍의 스페이서판은, 제1 접촉면과, 상기 제1 접촉면의 반대 측에 설치된 제2 접촉면을 각각 가진다. 상기 한 쌍의 스페이서판은, 상기 복수의 편광 빔 스플리터 중 제1 편광 빔 스플리터의 상기 출사측면에 상기 제1 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되고, 또한, 제2 편광 빔 스플리터의 상기 입사측면에 상기 제2 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되도록, 상기 제1 편광 빔 스플리터 및 상기 제2 편광 빔 스플리터 사이에 배치된다.
상기 광학 소자는, 상기 한 쌍의 스페이서판 사이에 배치된다.
판상으로 구성되는 스페이서판이 쌍을 이루고, 그들 스페이서판의 접촉면에, 제1 편광 빔 스플리터 및 제2 편광 빔 스플리터가 면접촉으로 접촉하도록 배치되므로, 합성 광학계 유닛의 강성을 높일 수 있다. 이에 의해, 이들 편광 빔 스플리터의 상대적인 위치 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있다.
상기 한 쌍의 스페이서판의 각각은, 글라스로 구성되어 있어도 된다.
이에 의해, 스페이서판의 열팽창을 작게 억제할 수 있다. 또한, 글라스판 및 편광 빔 스플리터의 열팽창 계수를, 같거나, 또는 가깝게할 수 있으므로, 합성 광학계 유닛의 왜곡의 발생을 억제할 수 있다.
상기 한 쌍의 스페이서판의 각각은, 상기 제1 접촉면 및 상기 제2 접촉면의 면적보다 큰 면적으로 설치된, 그들 스페이서판의 두께 방향에 수직인 주면을 가지고 있어도 된다.
본 기술에서는, 광학 소자의 두께에 따라, 주면의 크기(폭)를 적절히 설계할 수 있다.
상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 한 변에 평행이 되도록 배치되고, 또한, 그들 스페이서의 최장변의 길이가, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 상기 한 변의 절반 이상이 되도록 구성되어 있어도 된다.
이에 의해, 열팽창에 의해, 제1 편광 빔 스플리터 및 제2 편광 빔 스플리터가, 상대적으로, 그들 최장변을 따르는 방향의 축으로부터 기울어지는 것을 가장 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 최장변에 평행이 되도록 배치되게 설치되어 있어도 된다.
상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 최장변에 직교하는 한 변에 평행이 되도록 배치되게 설치되어 있어도 된다.
상기 한 쌍의 스페이서판 중 적어도 일방은, 상기 주면을 관통하는 구멍을 가지고 있어도 된다.
이에 의해, 이 구멍을 통기구로서 이용할 수 있다. 즉, 이 합성 광학계 유닛을 구성하는 각 부품의 냉각 성능을 높일 수 있다.
상기 한 쌍의 스페이서판 중 적어도 일방은, 분할된 복수의 판으로 구성되어 있어도 된다.
상기 합성 광학계 유닛은, 상기 제1 편광 빔 스플리터의 상기 출사측면, 또는, 상기 제2 편광 빔 스플리터의 상기 입사측면에, 상기 광학 소자를 누르고 보유 지지하는 압박 부재를 더 구비하여도 된다.
이에 의해, 작업자는, 이 합성 광학계 유닛의 메인터넌스 시에, 압박 부재를 떼어내고, 광학 소자를 용이하게 교환하거나 하는 등을 할 수 있다.
상기 광학 소자는, 파장 선택성 위상차 소자여도 된다.
본 기술의 일 형태와 관련되는 프로젝터는, 광원 유닛과, 분리 광학계와, 화상 생성 소자와, 상술한 합성 광학계 유닛을 구비한다.
상기 분리 광학계는, 상기 광원 유닛으로부터 출사된 광을, 파장 영역마다 분리한다.
상기 화상 생성 소자는, 상기 파장 영역마다의 광을 이용한 화상광을 각각 생성한다.
상기 합성 광학계 유닛은, 상기 분리 광학계에 의해 분리된 상기 파장 영역마다의 광이 입사하고, 그들 화상 생성 소자에 의해 각각 생성된 화상광을 합성한다.
이상, 본 기술에 따르면, 복수의 편광 빔 스플리터의 상대 위치를 고정밀도로 유지할 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것은 아니며, 본 개시 중에 기재된 어떤 효과여도 된다.
[도 1] 도 1은, 본 기술의 일 실시형태와 관련되는 프로젝터의 광학계를 나타내는 도면이다.
[도 2] 도 2는, 도 1에 나타낸 광학계 중, 합성 광학계 유닛의 구성을 나타낸다.
[도 3] 도 3은, 합성 광학계 유닛(코어 유닛)을 나타내는 사시도이다.
[도 4] 도 4는, 합성 광학계 유닛에, 하우징 베이스가 장착된 예를 나타내는 사시도이다.
[도 5] 도 5는, 도 4에 있어서의 x 방향을 따르는 A-A선 단면에서 본 도면이다.
[도 6] 도 6은, 다른 예와 관련되는, 합성 광학계 유닛의 일부 및 한 쌍의 스페이서판을 나타내는 측면도이다.
[도 7] 도 7은, 또 다른 예와 관련되는 PBS 및 한 쌍의 스페이서판을 나타내는 도면이다.
[도 8] 도 8은, 또 다른 예와 관련되는 PBS 및 한 쌍의 스페이서판을 나타내는 도면이다.
[도 9] 도 9는, 또 다른 예와 관련되는 PBS 및 한 쌍의 스페이서판을 나타내는 도면이다.
이하, 본 기술과 관련되는 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
1. 프로젝터
도 1은, 본 기술의 일 실시형태와 관련되는 프로젝터의 광학계를 나타내는 도면이다. 프로젝터(1)는, 광원 유닛(10), 편광 변환 유닛(20), 분리 합성 유닛(50), 투사 유닛(70)을 구비한다.
1. 1) 광원 유닛
광원 유닛(10)은, 예를 들어 도시하지 않았지만, 레이저 광원 및 형광체 유닛을 가지며, 이들을 이용하여 백색광을 발생한다. 레이저 광원은, 예를 들어, 400nm~500nm의 파장 영역 내에 발광 강도의 피크 파장을 가지는 레이저, 즉 청색 레이저광을 발생한다. 이 레이저광이, 형광체 유닛에 설치된 형광체층을 여기하는 여기광이 된다.
형광체 유닛의 형광체층은, 레이저 광원으로부터의 여기광에 의해 여기되어 그 파장보다 긴 파장 영역의 형광을 발생한다. 즉, 여기광의 파장보다 긴 파장 영역의 형광은, 녹(綠) 및 적(赤)이 혼합된 황색의 파장 영역의 형광이다. 형광체 유닛은, 또한, 그 청색의 여기광의 일부를 투과시킴으로써, 청색광과 그 황색의 형광의 혼색에 의한 백색광을 출력한다.
1. 2) 편광 변환 유닛
편광 변환 유닛(20)은, 예를 들어, 인테그레이터 소자(21), 편광 변환 소자(23), 콘덴서 렌즈(25) 등을 가진다.
인테그레이터 소자(21)는, 한 쌍의 플라이 아이 렌즈(21a, 21b)로 구성된다. 인테그레이터 소자(21)는, 그들 플라이 아이 렌즈(21a, 21b)가 가지는 다수의 마이크로 렌즈에 의해 휘도가 정렬된 복수의 평행광을 출력한다. 편광 변환 소자(23)는, 인테그레이터 소자(21)로부터 입사되는 광에 포함되는 일방의 편광(예를 들어 p편광)을 타방의 편광(예를 들어 s편광)으로 변환함으로써, 하나의 편광으로 정렬하는 기능을 가진다. 편광 변환 소자(23)로부터 출사된 광은, 콘덴서 렌즈를 거쳐, 분리 합성 유닛(50)에 입사한다.
1. 3) 분리 합성 유닛
분리 합성 유닛(50)은, 분리 광학계 유닛(30) 및 합성 광학계 유닛(40)을 가진다.
분리 광학계 유닛(30)은, 입사측에 설치된 다이크로익 미러(31), 2개의 콘덴서 렌즈(32, 35), 2개의 편광 필터(33, 36), 및 2개의 미러(34, 37)를 가진다. 편광 필터(33, 36)는, 투사되는 화상의 고휘도화를 실현하기 위해, 후단의 편광 소자(41, 43)의 열적 부하를 경감하는 기능을 가진다. 고휘도화가 필요없다면, 이들 편광 필터(33, 36)는 불필요하다. 편광 필터(33, 36)의 구성으로서는, 예를 들어, 와이어 그리드, 1/2 파장판 등이 이용된다.
다이크로익 미러(31)는, 편광 변환 유닛(20)으로부터 출사한 광 중, 적색(R)광 Lr를 투과하고, 녹색(G)광 Lg 및 청색(B)광 Lb를 반사한다. R광 Lr은, 콘덴서 렌즈(32), 편광 필터(33), 및 미러(34)를 거쳐서, 합성 광학계 유닛(40)에 입사한다. 마찬가지로, G광 Lg 및 B광 Lb는, 콘덴서 렌즈(35), 편광 필터(36), 및 미러(37)를 거쳐서, 합성 광학계 유닛(40)에 입사한다.
1. 4) 합성 광학계 유닛
합성 광학계 유닛(40)은, 분리 광학계 유닛(30)에 의해 분리된 파장 영역마다의 광(RGB의 각 광)이 입사하고, 화상 생성 유닛(45R, 45G, 45B)에 의해 각각 생성된 화상광을 합성하는 기능을 가진다. 합성 광학계 유닛(40)은, 예를 들어, 편광 필터(41), 다이크로익 미러(49), 필드 렌즈(42, 44), 코어 유닛(46), 및 각 색 RGB용의 화상 생성 유닛(45R, 45G, 45B)을 가진다.
편광 필터(41)는, 예를 들어 와이어 그리드 소자로 구성되지만, 이에 한정되지 않는다. 다이크로익 미러는, B광 Lb를 투과하고, R광 Lr 및 G광 Lg를 반사한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 광학계 중, 합성 광학계 유닛(40)의 구성을 나타낸다. 코어 유닛(46)은, 복수의 편광 빔 스플리터(PBS)(400), 본 실시형태에서는 3개의 PBS(400)를 가진다. 3개의 PBS(400)는, 제1 편광 빔 스플리터, 제2 편광 빔 스플리터, 제3 편광 빔 스플리터로서 각각 기능한다.
3개의 PBS(400)는, 평면에서 보아(도 2에 있어 z방향에서 보아), 예를 들어 각각의 편광 분리막(401A, 401B, 401C)가 전체로 T자 형상이 되도록, 또한, 코어 유닛(46) 전체가 L자 형상이 되도록 배치되어 있다.
예를 들어 코어 유닛(46)은, 2개의 입사측 PBS(400A, 400B), 및 1개의 출사측 PBS(400C)를 구비한다. 코어 유닛(46)은, 입사측 PBS(400A)의 출사측면(403) 및 출사측 PBS(400C)의 입사측면(405a)의 사이에 배치된 한 쌍의 스페이서판(420)을 구비한다. 또한, 코어 유닛(46)은, 입사측 PBS(400B)의 출사측면(403) 및 출사측 PBS(400C)의 입사측면(405b)의 사이에 배치된 한 쌍의 스페이서판(430)을 구비한다. 이들 한 쌍의 스페이서판(420(430))에 의해, 각 PBS(400) 사이에는 공극이 형성된다.
그들 공극에는, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)(광학 소자)가 각각 배치되어 있다. 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)는, 출사측 PBS(400C)의 출사측면(407)에도 배치되어 있다.
필드 렌즈(42, 44)는, 2개의 입사측 PBS(400A, 400B)의 각각의 입사측면(402)과, 다이크로익 미러(49)와의 사이에 각각 배치되어 있다.
화상 생성 유닛(45R, 45G, 45B)은, 반사형의 화상 생성 소자(45a) 및 광학 보상 소자(45b)를 각각 가진다. 화상 생성 소자(45a)는, 예를 들어 반사형의 액정 소자이다. 화상 생성 소자(45a)는, 액정 소자에 한정되지 않고, 디지털 마이크로 미러를 이용한 표시 소자여도 된다. 화상 생성 유닛(45R, 45B)은, 입사측 PBS(400A)의 2개의 측면(입사측면(402), 출사측면(403) 이외의 측면)을 따라 각각 배치되어 있다. 화상 생성 유닛(45G)은, 입사측 PBS(400B)의 하나의 측면(입사측면(402), 출사측면(403) 이외의 측면)을 따라 배치되어 있다. 광학 보상 소자(45b)로서는, 예를 들어 1/4 파장판이 이용된다.
코어 유닛(46)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
입사측 PBS(400A)에 입사한 R광 Lr 중 p편광 성분은, 편광 분리막(401A)을 투과하여, 화상 생성 유닛(45R)에 입사한다. 화상 생성 유닛(45R)은, 받은 광에 기초하여 s편광의 적색의 화상광(R 화상광)을 출력하고, 그것을 입사측 PBS(400A)로 되돌린다. 되돌려진 s편광의 R 화상광은, 편광 분리막(401A)에 의해 반사되어, 파장 선택성 위상차 소자(411)에 입사한다.
입사측 PBS(400A)에 입사한 B광 Lb 중 s편광 성분은, 편광 분리막(401A)에 의해 반사되어, 화상 생성 유닛(45B)에 입사한다. 화상 생성 유닛(45B)은, 받은 광에 기초하여 p편광의 청색의 화상광(B 화상광)을 출력하고, 그것을 입사측 PBS(400A)로 되돌린다. 되돌려진 p편광의 B 화상광은, 편광 분리막(401A)을 투과하여, 파장 선택성 위상차 소자(411)에 입사한다.
입사측 PBS(400B)에 입사한 G광 Lg 중 s편광 성분은, 편광 분리막(401B)에 의해 반사되어, 화상 생성 유닛(45G)에 입사한다. 화상 생성 유닛(45G)은, 받은 광에 기초하여 p편광의 녹색의 화상광(G 화상광)을 출력하고, 그것을 입사측 PBS(400B)로 되돌린다. 되돌려진 s편광의 G 화상광은, 편광 분리막(401B)을 투과하여, 파장 선택성 위상차 소자(412)에 입사한다.
파장 선택성 위상차 소자(411)에 의해, s편광의 R 화상광은 p편광으로 변환되고, 출사측 PBS(400C) 및 파장 선택성 위상차 소자(413)를 투과하여, 투사 유닛(70)(도 1 참조)에 입사한다. 또한, p편광의 B 화상광은, 파장 선택성 위상차 소자(411)를 투과하여, 출사측 PBS(400C) 및 파장 선택성 위상차 소자(413)를 투과하고, 투사 유닛(70)에 입사한다.
p편광의 G 화상광은, 파장 선택성 위상차 소자(412)에 의해 s편광으로 변환되고, 출사측 PBS(400C)의 편광 분리막(401C)에 의해 반사된다. 그리고, G 화상광은, 파장 선택성 위상차 소자(413)에 의해 p편광으로 변환되어, 투사 유닛(70)에 입사한다.
투사 유닛(70)은, 도시하지 않은 투사 렌즈를 주로 구비하여, 입사한 광을 투사한다.
도 3은, 합성 광학계 유닛(40)(코어 유닛(46))을 나타내는 사시도이다. 3개의 PBS(400)는, 예를 들어 모두 같은 직방체 형상으로 구성되어 있다. 한 쌍의 스페이서판(420)은 각각 직방체 형상으로 구성되며, 주면(422)과, 접촉면(제1 접촉면 및 제2 접촉면)(421)을 가진다. 접촉면(421)은, PBS(400A)의 출사측면(403) 및 출사측 PBS(400C)의 입사측면(405a)에 접촉하고, 접착제에 의해 그들 면끼리가 고정됨으로써, 한 쌍의 스페이서판(420)이 그들 2개의 PBS(400A) 및 (400C)에 고정되어 있다.
입사측 PBS(400B)(의 출사측면(403)) 및 출사측 PBS(400C)(의 입사측면(405b)) 사이에 접착, 고정된 한 쌍의 스페이서판(430)도, 한 쌍의 스페이서판(420)과 마찬가지의 구성을 가진다. 즉, 스페이서판(430)은, 입사측 PBS(400B) 및 출사측(400C)에 접촉하는 접촉면(431)을 갖고, 또한, 그들에 수직인 주면(432)을 가진다.
예를 들어, 스페이서판(420)의 주면(422)의 면적은, 접촉면(421)보다 큰 면적으로 되어 있다. 즉, 스페이서판(420)은, 주면(422)이 x 방향에 대해서 수직으로 배치되는 것 같은(스페이서판(420)의 두께 a(도 2 참조)의 방향이 x 방향이 되는 것 같은) 자세로, 입사측 PBS(400A) 및 출사측 PBS(400C) 사이에 설치되어 있다. 마찬가지로, 스페이서판(430)은, 주면(432)이 y방향에 대해 수직으로 배치되는 것 같은(스페이서판(430)의 두께 a의 방향이 y 방향이 되는 것 같은) 자세로, 입사측 PBS(400B) 및 출사측 PBS(400C) 사이에 설치되어 있다. 설계자는, 공극에 배치되는 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)의 두께에 따라, 그들 주면(422, 432)의 크기(도 2에 나타내는 폭 b)를 적절히 설계할 수 있다.
도 2에 나타내듯이, 파장 선택성 위상차 소자(411)의 두께 c는, 스페이서판(420)의 주면(422)의 폭 b보다 작게 설계되어 있다. 마찬가지로, 파장 선택성 위상차 소자(412)의 두께(x 방향의 두께) c는, 스페이서판(430)의 주면(432)의 폭 b보다 작게 설계되어 있다. 이와 같이 구성되는 것은, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)를 교환 가능하게 하기 위함이다.
또한, 파장 선택성 위상차 소자를 교환 불가로 하는 설계에서는, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)의 두께를, 그들 주면(422, 432)의 폭과 실질적으로 같게 설계되어 있어도 된다.
이상과 같이, 판상으로 구성되는 스페이서판(420(430))이 쌍을 이루고, 그들 스페이서판(420(430))의 접촉면(421(431))에, 입사측 PBS(400A(400B))의 출사측면(403) 및 출사측 PBS(400C)의 입사측면(405a(405b))이 면접촉으로 접촉하도록 배치된다. 이와 같은 구성에 의해, 합성 광학계 유닛(40)의 강성을 높일 수 있다. 이에 의해, 이들 PBS(400)(의 편광 분리막)의 상대적인 위치 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있어, 소기의 광학 특성을 유지할 수 있다.
또한, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 편광 빔 스플리터를 베이스대 및 프레임에 의해 지지, 연결하는 구성에 비해, 본 실시형태에 따르면, 한 쌍의 스페이서판(420(430))이라고 하는 간이한 구성으로, 고강성의 합성 광학계 유닛(40)을 실현할 수 있다.
스페이서판(420, 430)은, PBS(400)의 프리즘의 재료와 같거나, 또는 그에 가까운 글라스로 구성되어 있다. 이에 의해, 스페이서판(420, 430)의 열팽창을 작게 억제할 수 있다. 또한, 스페이서판(420, 430) 및 PBS(400)의 열팽창 계수를, 같거나, 또는 가깝게 할 수 있으므로, 합성 광학계 유닛(40)의 왜곡의 발생을 억제할 수 있다.
스페이서판(420(430))의 각각의 최장변은, 도 3에 있어서 z방향을 따르는 변이다. 그 최장변이, PBS(400)의 출사측면(403) 및 입사측면(405a(405b))의 한 변(구체적으로는 z방향의 변인 최장변)에 평행이 되도록 배치된다. 또한, 스페이서판(420(430))의 최장변의 길이가, 출사측면(403) 및 입사측면(405a(405b))의 한 변의 절반 이상이 되도록 구성된다. 본 실시형태에서는, 스페이서판(420(430))의 z방향의 길이는, PBS(400)의 z방향의 한 변의 길이와 실질적으로 같게 되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 열팽창에 의해, 한 쌍의 스페이서판(420(430))을 사이에 두는 2개의 PBS(400)가, 상대적으로, 그들 최장변을 따르는 방향(z방향)으로부터 기울어지는 것을 가장 효과적으로 억제할 수 있다.
도 4는, 합성 광학계 유닛(40)에, 하우징 베이스(60)가 장착된 예를 나타내는 사시도이다. 도 5는, 도 4에 있어서의 x방향을 따른 A－A선 단면에서 본 도면이다.
하우징 베이스(60)는, 프레임부(61) 및 상판부(63)를 가진다. 프레임부(61)는, 입사측 PBS(400A, 400B)의 입사측면(402)을 따라, 그를 둘러싸도록 장착되어 있다. 상판부(63)는, 주로 입사측 PBS(400A, 400B)의 상면부에 설치되며, 평면에서 보아(z방향에서 보아) 버터플라이형으로 되어 있다. 상판부(63)는, 판스프링(압박 부재)(68)가 장착되는 부착부(63a) 및 슬릿(63b)을 가진다. 일방의 부착부(63a) 및 슬릿(63b)은, 입사측 PBS(400A) 및 출사측 PBS(400C) 사이의 상부에 설치되어 있다. 타방의 부착부(63a) 및 슬릿(63b)은, 입사측 PBS(400B) 및 출사측 PBS(400C) 사이의 상부에 설치되어 있다.
판스프링(68)은, 도 5에 나타내듯이, 고정부(68a)와 압박판부(68b)를 갖고, 개략 L자 형상을 이루고 있다. 고정부(68a)가, 나사에 의해 부착부(63a)에 고정되고, 압박판부(68b)가, 상판부(63)의 슬릿(63b)를 거쳐 공극 내에 삽입되어 있다. 압박판부(68b)의 하단에는 압박편(68c)이 돌출되어 설치되어 있다. 이와 같은 판스프링(68)에 의해, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)가, 출사측 PBS(400C)의 입사측면(405a, 405b)에 각각 눌려져 보유 지지되고 있다.
또한, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)의 하단부는, 하부에 배치된 캡 부재(120)에 접촉하여 지지되고 있다.
이와 같은 하우징 베이스(60) 및 판스프링(68)의 구성에 따르면, 예를 들어 이 합성 광학계 유닛(40)의 메인터넌스 시에, 작업자가, 판스프링(68) 및 하우징 베이스(60)를 떼어내어, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)를 용이하게 교환하거나 하는 등을 할 수 있다.
2. 다른 실시형태와 관련되는 스페이서판 또는 합성 광학계 유닛의 예
다음으로, 본 기술의 다른 실시형태와 관련되는 스페이서판 또는 합성 광학계 유닛에 대해 설명한다. 이후의 설명에서는, 상기 제1 실시형태와 관련되는 합성 광학계 유닛(40)또는 코어 유닛(46)이 포함하는 부재나 기능 등에 대해 실질적으로 마찬가지의 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 간략화 또는 생략하며, 다른 점을 중심으로 설명한다.
2. 1) 예 1
도 6은, 합성 광학계 유닛(40)의 일부, 예를 들어, 입사측 PBS(400A)의 출사측면(403)(또는, 출사측 PBS(400C)의 입사측면(405a(405b)) 및 한 쌍의 스페이서판을 나타내는 측면도이다. 한 쌍의 스페이서판(440)의 z방향의 길이는, PBS(400)의 측면의 z방향의 길이보다 짧고, 또한, 그것의 절반 이상으로 되어 있다. 일방의 스페이서판(440)은, 예를 들어 그 상단 위치가 PBS(400)의 상단 위치와 일치하도 록, PBS(400)의 측면에 접촉하여 고정되어 있다. 타방의 스페이서판(440)은, 예를 들어 그 하단 위치가 PBS(400)의 하단 위치와 일치하도록, 그 측면에 접촉하여 고정되어 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)의 상면 및 하면뿐만 아니라, 그 측면도, 합성 광학계 유닛(40)(코어 유닛(46))의 외기에 노출되어질 수 있다. 이에 의해, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)를 효과적으로 냉각할 수 있다. 또한, PBS(400)의 입사측면(출사측면)의 냉각 효과를 높일 수 있다.
2. 2) 예 2
도 7은, 도 6과 마찬가지로, PBS(400)의 측면 및 한 쌍의 스페이서판을 나타내는 도면이다. 이 예에서는, 한 쌍의 스페이서판(450)의 각각이, 그 길이 방향으로 복수의 피스(piece)로 분할되어 구성되어 있다. 도면에서는 분할된 피스 수는 3개로 되어 있지만, 2개여도 되고, 4개 이상이여도 된다. 일방의 스페이서판(450)의 z방향에 있어서의 분할 위치가, 타방의 스페이서판(450)의 그것과 달라도 된다. 이 구성에 의해서도, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)를 효과적으로 냉각할 수 있다.
2. 3) 예 3
도 8은, 2개의 PBS(400)의 외부 측면 및 한 쌍의 스페이서판을 나타내는 도면이다. 한 쌍의 스페이서판(460)은, 그 주면(462)에 설치된 하나 또는 복수(도면에서는 3개)의 관통 구멍(461)을 가진다. 관통 구멍(461)은, 통기구로서 이용할 수 있어, 냉각 효과를 높일 수 있다.
2. 4) 예 4
도 9는, 도 6, 도 7과 마찬가지로, PBS(400)의 출사측면 또는 입사측면, 및 한 쌍의 스페이서판을 나타내는 도면이다. 이 예에서는, 한 쌍의 스페이서판(470)은, 출사측면 또는 입사측면의 최장변에 직교하는 한 변(횡방향의 변)에 평행이 되도록, z방향으로 배열된다. 이 예의 경우, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)는, 횡방향(예를 들어 x방향)으로 삽입되고 취출되도록 하여, 교환 작업이 행해진다.
도 9에 나타낸 예를, 도 6~8에 나타낸 예와 마찬가지로 적절히 변경하는 것도 가능하다.
3. 다른 여러 가지 실시형태
본 기술은, 이상 설명한 실시형태에 한정되지 않고, 다른 여러 가지 실시형태를 실현할 수 있다.
상기 스페이서판(420, 430, 440, 450, 460, 470)의 재료는 글라스였지만, 글라스에 가까운 열팽창율을 가지는 다른 재료여도 된다. 그러한 재료로서, 예를 들어 SUS430, 코바아(kovar), 42알로이(합금) 등을 들 수 있다.
상기 실시형태에서는, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)는, 출사측 PBS(400C)의 입사측면(405a(405b))에 접촉하도록 압박 부재(판스프링(68))에 의해 보유 지지되고 있었다. 그러나, 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)는, 입사측 PBS(400A, 400B)의 출사측면(403)에 압박 부재에 의해 보유 지지되고 있어도 된다.
상기 실시형태에서는, 2개의 PBS(400) 사이에 설치된 한 쌍의 스페이서판(420)은, 그들 2개의 PBS(400)에 접촉하는 접촉면(421)의 면적이, 그들 접촉면(421)에 수직인 면(상기 실시형태에서는 주면(422))의 면적보다 작은 형태를 나타냈다. 그러나, 한 쌍의 스페이서판은, 접촉면의 면적이, 그들 접촉면에 수직인 면의 면적보다 큰 형태를 가지고 있어도 된다.
상기 실시형태와 관련되는 PBS(400)의 형상은 직방체 형상이었지만, 입방체여도 된다.
상기 실시형태와 같이, PBS(400)가, 직방체일 경우, z방향으로 최장변이 따르도록 배치되었지만, 예를 들어 x 또는 y방향으로 그 최장변이 따르도록 배치되어도 된다.
이상 설명한 각 형태의 특징 부분 중, 적어도 2개의 특징 부분을 조합하는 것도 가능하다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
광이 입사하는 입사측면 및 광이 출사하는 출사측면을 가지는 복수의 편광 빔 스플리터와,
제1 접촉면과, 상기 제1 접촉면의 반대 측에 설치된 제2 접촉면을 각각 가지고, 상기 복수의 편광 빔 스플리터 중 제1 편광 빔 스플리터의 상기 출사측면에 상기 제1 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되고, 또한, 제2 편광 빔 스플리터의 상기 입사측면에 상기 제2 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되도록, 상기 제1 편광 빔 스플리터 및 상기 제2 편광 빔 스플리터 사이에 배치된 한 쌍의 스페이서판과,
상기 한 쌍의 스페이서판 사이에 배치된 광학 소자
를 구비하는, 합성 광학계 유닛.
(2)
상기 (1)에 있어서,
상기 한 쌍의 스페이서판의 각각은, 글라스로 구성되는,
합성 광학계 유닛.
(3)
상기 (1) 또는 (2)에 있어서,
상기 한 쌍의 스페이서판의 각각은, 상기 제1 접촉면 및 상기 제2 접촉면의 면적보다 큰 면적으로 설치된, 그들 스페이서판의 두께 방향에 수직인 주면을 가지는,
합성 광학계 유닛.
(4)
상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 한 변에 평행이 되도록 배치되어 있고, 또한, 그들 스페이서의 최장변의 길이가, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 상기 한 변의 절반 이상이 되도록 구성되는,
합성 광학계 유닛.
(5)
상기 (4)에 있어서,
상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 최장변에 평행이 되도록 배치되게 설치되는,
합성 광학계 유닛.
(6)
상기 (4)에 있어서,
상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 최장변에 직교하는 한 변에 평행이 되도록 배치되게 설치되는,
합성 광학계 유닛.
(7)
상기 (3)에 있어서,
상기 한 쌍의 스페이서판 중 적어도 일방은, 상기 주면을 관통하는 구멍을 가지는,
합성 광학계 유닛.
(8)
상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서,
상기 한 쌍의 스페이서판 중 적어도 일방은, 분할된 복수의 판으로 구성되는,
합성 광학계 유닛.
(9)
상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제1 편광 빔 스플리터의 상기 출사측면, 또는, 상기 제2 편광 빔 스플리터의 상기 입사측면에, 상기 광학 소자를 눌러서 보유 지지하는 압박 부재,
를 더 구비하는, 합성 광학계 유닛.
(10)
상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서,
상기 광학 소자는, 파장 선택성 위상차 소자인,
합성 광학계 유닛.
(11)
광원 유닛과,
상기 광원 유닛으로부터 출사된 광을, 파장 영역마다 분리하는 분리 광학계와,
상기 파장 영역마다의 광을 이용한 화상광을 각각 생성하는 화상 생성 소자와,
상기 분리 광학계에 의해 분리된 상기 파장 영역마다의 광이 입사하여, 그들 화상 생성 소자에 의해 각각 생성된 화상광을 합성하는 합성 광학계 유닛을 구비하고,
상기 합성 광학계 유닛은,
광이 입사하는 입사측면 및 광이 출사하는 출사측면을 가지는 복수의 편광 빔 스플리터와,
제1 접촉면과, 상기 제1 접촉면의 반대 측에 설치된 제2 접촉면을 각각 갖고, 상기 복수의 편광 빔 스플리터 중 제1 편광 빔 스플리터의 상기 출사측면에 상기 제1 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되고, 또한, 제2 편광 빔 스플리터의 상기 입사측면에 상기 제2 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되도록, 상기 제1 편광 빔 스플리터 및 상기 제2 편광 빔 스플리터 사이에 배치된 한 쌍의 스페이서판과,
상기 한 쌍의 스페이서판 사이에 배치된 광학 소자를 가지는,
프로젝터.
1: 프로젝터
10: 광원 유닛
20: 편광 변환 유닛
30: 분리 광학계 유닛
40: 합성 광학계 유닛
45R, 45G, 45B: 화상 생성 유닛
45a: 화상 생성 소자
45b: 광학 보상 소자
46: 코어 유닛
50: 분리 합성 유닛
60: 하우징 베이스
70: 투사 유닛
400: PBS
400A, 400B: 입사측 PBS
400C: 출사측 PBS
402, 405a, 405b: 입사측면
403: 출사측면
411, 412: 파장 선택성 위상차 소자
420, 430, 440, 450, 460, 470: 스페이서판
421, 431: 접촉면

Claims (12)

  1. 광이 입사하는 입사측면 및 광이 출사하는 출사측면을 가지는 복수의 편광 빔 스플리터와,
    제1 접촉면과, 상기 제1 접촉면의 반대 측에 설치된 제2 접촉면을 각각 가지고, 상기 복수의 편광 빔 스플리터 중 제1 편광 빔 스플리터의 상기 출사측면에 상기 제1 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되고, 또한, 제2 편광 빔 스플리터의 상기 입사측면에 상기 제2 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되도록, 상기 제1 편광 빔 스플리터 및 상기 제2 편광 빔 스플리터 사이에 배치된 한 쌍의 스페이서판과,
    상기 한 쌍의 스페이서판 사이에 분리가 가능하도록 배치된 광학 소자
    를 구비하는, 합성 광학계 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 편광 빔 스플리터는, 상기 입사측면 및 상기 출사측면에 직교하는 저면을 가지며,
    상기 제1 편광 빔 스플리터와 상기 제2 편광 빔 스플리터는, 각각 상기 저면이 배치면과 평행하도록 배치되고,
    상기 한 쌍의 스페이서판은, 상기 한 쌍의 스페이서판 각각의 가장 긴 변이 상기 배치면과 직교하도록 배치된,
    합성 광학계 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스페이서판의 각각은, 글라스로 구성되는,
    합성 광학계 유닛.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스페이서판의 각각은, 상기 제1 접촉면 및 상기 제2 접촉면의 면적보다 큰 면적으로 설치된, 그들 스페이서판의 두께 방향에 수직인 주면(主面)을 가지는,
    합성 광학계 유닛.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 한 변에 평행이 되도록 배치되어 있고, 또한, 그들 스페이서의 최장변의 길이가, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 상기 한 변의 절반 이상이 되도록 구성되는,
    합성 광학계 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 최장변에 평행이 되도록 배치되게 설치되는,
    합성 광학계 유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스페이서판은, 그들 스페이서판의 각각의 최장변이, 상기 출사측면 및 상기 입사측면의 최장변에 직교하는 한 변에 평행이 되도록 배치되게 설치되는,
    합성 광학계 유닛.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스페이서판 중 적어도 일방은, 상기 주면을 관통하는 구멍을 가지는,
    합성 광학계 유닛.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스페이서판 중 적어도 일방은, 분할된 복수의 판으로 구성되는,
    합성 광학계 유닛.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 편광 빔 스플리터의 상기 출사측면, 또는, 상기 제2 편광 빔 스플리터의 상기 입사측면에, 상기 광학 소자를 눌러서 보유 지지하는 압박 부재,
    를 더 구비하는, 합성 광학계 유닛.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 파장 선택성 위상차 소자인,
    합성 광학계 유닛.
  12. 광원 유닛과,
    상기 광원 유닛으로부터 출사된 광을, 파장 영역마다 분리하는 분리 광학계와,
    상기 파장 영역마다의 광을 이용한 화상광을 각각 생성하는 화상 생성 소자와,
    상기 분리 광학계에 의해 분리된 상기 파장 영역마다의 광이 입사하여, 그들 화상 생성 소자에 의해 각각 생성된 화상광을 합성하는 합성 광학계 유닛을 구비하고,
    상기 합성 광학계 유닛은,
    광이 입사하는 입사측면 및 광이 출사하는 출사측면을 가지는 복수의 편광 빔 스플리터와,
    제1 접촉면과, 상기 제1 접촉면의 반대 측에 설치된 제2 접촉면을 각각 갖고, 상기 복수의 편광 빔 스플리터 중 제1 편광 빔 스플리터의 상기 출사측면에 상기 제1 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되고, 또한, 제2 편광 빔 스플리터의 상기 입사측면에 상기 제2 접촉면이 면접촉으로 각각 고정되도록, 상기 제1 편광 빔 스플리터 및 상기 제2 편광 빔 스플리터 사이에 배치된 한 쌍의 스페이서판과,
    상기 한 쌍의 스페이서판 사이에 분리가 가능하도록 배치된 광학 소자를 가지는,
    프로젝터.
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