KR20190032380A - 합성 광학계 유닛 및 프로젝터 - Google Patents

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Abstract

합성 광학계 유닛은, 편광 빔 스플리터와, 열전도 부재를 구비한다. 상기 편광 빔 스플리터는, 제1 면을 포함하는 제1 프리즘과, 상기 제1 면의 면적과 다른 면적의 제2 면을 포함하는 제2 프리즘을 갖고, 그들 제1 면과 제2 면이 붙여져 겹치는 중첩면을 갖는다. 상기 열전도 부재는, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 큰 면적을 가지는 면 내의 영역 중, 상기 중첩면 이외의 영역인 접속 영역에 열적으로 접속되어 있다.

Description

합성 광학계 유닛 및 프로젝터
본 기술은, 합성 광학계 유닛 및 이를 탑재하는 프로젝터에 관한 것이다.
특허문헌 1에 기재된 광원 장치는, 적, 록, 청의 3개 파장 영역의 광속을 생성하고 반사형 액정 패널로 가이드하여, 각각 얻어지는 3개의 파장 영역의 화상광을 합성하여 출력하는 3개의 프리즘형 편광 빔 스플리터를 구비한다. 예를 들어, 제조 과정에 있어서의 프리즘의 배치 정밀도를 고려하여, 각 편광 빔 스플리터가, 각각, 그 높이가 다른 프리즘의 조합에 의해 구성되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1의 명세서 단락[0026], [0028], 도 6, 도 7 참조).
특허문헌 2에 기재된 편광 빔 스플리터는, 2개의 직각 프리즘의 부착면의 면적이 다르게 구성되어 있다. 이 구성에 의하면, 일방의 직각 프리즘의 부착면의 일부가, 편광 빔 스플리터를 설치 부재에 설치할 때의 기준면이 된다(예를 들어, 특허문헌 2의 명세서 단락[0015], 도 1 참조).
일본특허공개 제2004-20621호 공보 일본특허공개 평10-307209호 공보
근래에는, 프로젝터의 고휘도화가 요구되고 있다. 그 때문에, 광원으로부터의 광량이 많아지는 경우, 편광 빔 스플리터의 편광 분리막에 의해 받은 광량에 기초하는 온도 상승 또는 동일 프리즘 피스(piece) 내에서의 급구배의 온도 분포가 발생하여, 프리즘의 파손이 염려된다.
본 개시의 목적은, 편광 빔 스플리터의 급준한 온도 구배의 발생 또는 온도 상승을 억제할 수 있는 합성 광학계 유닛, 또한, 이를 탑재하는 프로젝터를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 기술과 관련되는 합성 광학계 유닛은, 편광 빔 스플리터와, 열전도 부재를 구비한다.
상기 편광 빔 스플리터는, 제1 면을 포함하는 제1 프리즘과, 상기 제1 면의 면적과 다른 면적의 제2 면을 포함하는 제2 프리즘을 갖고, 그들 제1 면과 제2 면이 붙여져 겹쳐지는 중첩면을 가진다.
상기 열전도 부재는, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 큰 면적을 가지는 면 내의 영역 중, 상기 중첩면 이외의 영역인 접속 영역에 열적으로 접속되어 있다.
제1 면 및 제2 면에 광이 조사되는 경우, 접속 영역에 열적으로 접속된 열전도 부재를 거쳐서, 그들 제1 면 및 제2 면에서의 균일화가 촉진된다. 즉, 이 합성 광학계 유닛은, 편광 빔 스플리터의 급준한 온도 구배의 발생 또는 온도 상승을 억제할 수 있다.
상기 합성 광학계 유닛은, 상기 열전도 부재를 거쳐서, 상기 편광 빔 스플리터에 열을 공급하는 열원을 더 구비해도 된다.
상기 열전도 부재는, 상기 편광 빔 스플리터에 열을 공급하는 히터를 포함하고 있어도 된다.
히터가 설치됨으로써, 제1 면 및 제2 면에서의 균열(均熱)화를 실현할 수 있다.
상기 접속 영역이 상기 중첩면 주위의 적어도 일부에 설치되도록, 상기 제1 프리즘 및 제2 프리즘이 붙여져 있어도 된다.
이에 의해, 광이 집중하는 제1 면 또는 제2 면의 중심으로부터 주위로, 또는, 당해 주위로부터 중심으로의 열확산을 촉진할 수 있다.
상기 접속 영역은, 상기 중첩면을 사이에 두도록 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 양단부에 설치되어 있어도 된다.
상기 접속 영역은, 상기 중첩면의 주위 전체에 설치되어 있어도 된다.
상기 열전도 부재는, 히트 싱크, 열 수송 디바이스의 일부, 또는 열전 소자여도 된다.
이러한 디바이스는, 접속 영역을 거쳐서 제1 면 및 제2 면으로부터 열을 흡수하기 위해(즉 냉각을 위해), 또는, 접속 영역에 열을 공급하기 위해(즉 가열을 위해) 적용된다.
상기 편광 빔 스플리터는 복수 설치되고, 그들 편광 빔 스플리터는, 광이 입사하는 입사측면 및 광이 출사하는 출사측면을 가지고 있어도 된다.
상기 합성 광학계 유닛은, 제1 접촉면과, 상기 제1 접촉면의 반대 측에 설치된 제2 접촉면을 각각 가지는 한 쌍의 스페이서판과, 광학 소자를 가지고 있어도 된다.
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 쌍를 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.
일 형태와 관련되는 프로젝터는, 광원 유닛과, 분리 광학계와, 화상 생성 소자와, 상기 합성 광학계 유닛을 구비한다.
상기 분리 광학계 유닛은, 상기 광원 유닛으로부터 출사된 광을, 파장 영역마다 분리한다.
상기 화상 생성 소자는, 상기 파장 영역마다의 광을 이용한 화상광을 각각 생성한다.
이상, 본 기술에 의하면, 편광 빔 스플리터의 급구배의 온도 분포의 발생, 또는 온도 상승을 억제할 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것은 아니고, 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, PBS 및 이에 접속된 열전도 부재를 나타내는 사시도이다.
[도 5] 도 5는, w축 방향에서 본 PBS의 단면도이다.
[도 6] 도 6은, 다른 예와 관련되는 열전도 부재 및 PBS를 나타내는 측면도이다.
[도 7] 도 7은, 또 다른 예와 관련되는 열전도 부재 및 PBS를 나타낸다.
[도 8] 도 8은, 또 다른 예와 관련되는 열전도 부재 및 PBS를 나타낸다.
[도 9] 도 9는, 또 다른 예와 관련되는 열전도 부재 및 PBS를 나타낸다.
[도 10] 도 10은, 또 다른 예와 관련되는 열전도 부재 및 PBS를 나타낸다.
[도 11] 도 11은, 또 다른 예와 관련되는 열전도 부재 및 PBS를 나타낸다.
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 않지만 레이저 광원 및 형광체 유닛을 가지고, 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 마련된 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 혼색을 갖는 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, 한쌍의 플라이 아이 렌즈(fly eye lense; 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 정렬시키는 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, 입사 측에 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 필요하지 않으면, 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 Lr을 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
1. 4. 1) 합성 광학계 유닛의 전체 구성
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 있어서 z방향에서 보아), 예를 들어 각각의 편광 분리막(401A, 401B, 401C)이 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 배치되고 있다. 파장 선택성 위상차 소자(411, 412)는, 출사측 PBS(400C)의 출사측면(407)에도 배치되고 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 적(赤)의 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 청(靑)의 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 녹(綠)의 화상광(G 화상광)을 출력하고, 그것을 입사측 PBS(400B)로 되돌린다. 되돌려진 s편광의 G 화상광은, 편광 분리막(401B)을 투과하고, 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 투과하고, 투사 유닛 (70)(도 1 참조)에 입사한다. 또한, p편광의 B 화상광은, 파장 선택성 위상차 소자(411)를 투과하고, 출사측 PBS(400C) 및 파장 선택성 위상차 소자(413)를 투과 하여, 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 구성되고, 주면(422)과, 접촉면(421)을 가진다(도 2 참조). 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.
접촉면(421)의 면적은, 주면(422)의 면적보다 작게 설계되어 있다. 그러나, 주면의 면적이 접촉면의 면적보다 작게 설계되어 있어도 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 입사측 PBS(400B)(의 출사측면(403)) 및 출사측 PBS(400C)(의 입사측면(405b)) 간에 접착, 고정된 한 쌍의 스페이서판(430)도, 한 쌍의 스페이서판(420)과 마찬가지의 구성을 가진다.
판상으로 구성되는 스페이서판(420(430))이 쌍를 이루어, 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.
특히, 본 실시형태에서는, 스페이서판(420(430))의 길이 방향(z방향)의 길이와, PBS(400)의 그 방향의 길이가 실질적으로 일치하고 있다. 이에 의해, 한 쌍의 스페이서판(420(430))을 사이에 두는 2개의 PBS(400)가, 상대적으로, z축으로부터 기울어지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 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.
1. 4. 2) 입사측 PBS 및 열전도 부재의 구성
입사측 PBS(400B)는, 입사측 PBS(400A)와 마찬가지의 구성을 가지므로, 여기서는, 입사측 PBS(400A)에 대해 설명한다. 그리고 이하에서는, 그 입사측 PBS(400A)를 간단히 「PBS(400)」라고 기재하여 설명한다. 도 4는, PBS(400) 및 이에 접속된 열전도 부재를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 1에서는, 열전도 부재(440)를 생략하고 있다.
PBS(400)는, 제1 프리즘(451)과, 제1 프리즘(451)의 z방향의 길이와 다른 길이를 가지는 제2 프리즘(452)을 가진다. 이들 제1 프리즘(451) 및 제2 프리즘(452)은, 직각 삼각형 프리즘으로 구성된다. 예를 들어, 제1 프리즘(451)의, 제2 프리즘(452)으로 향하는 면인 제1 면(453)의 면적은, 제2 프리즘(452)의, 그 제1 면(453)으로 향하는 제2 면(454)의 면적과 다르다. 구체적으로는, 제2 면(454)의 면적이 제1 면(453)의 면적보다 크게 형성되어 있다.
여기서, x-y 평면 내에 있어서의 x 및 y축 사이의 45
Figure pct00001
°의 축을, 설명의 편의상, w축이라 한다.
도 5는, w축 방향에서 본 PBS(400)의 단면도이다. 도면에 나타내듯이, 제1 면(453) 및 제2 면(454)을 따르는, w방향에서 본 제1 프리즘(451)의 폭(a1) 및 제2 프리즘(452)의 폭(a2)은, 실질적으로 같게 설계되어 있다. 제1 면(453) 또는 제2 면(454)은, 편광 분리막(401A)이 설치되는 면이며, 본 실시형태에서는, 제2 면(454)과 같은 면적으로 편광 분리막(401A)이 설치되어 있다. 편광 분리막(401A)은, 예를 들어 1층 또는 복수의 층으로 구성되고, 그 재료는 주로 금속으로 구성된다.
이 PBS(400)는, 제1 면(453)과 제2 면(454)이 붙여져 겹치는 중첩면을 가진다. 본 실시형태에서는, 중첩면은, 제1 면(454)의 면적과 같은 면적을 가진다. 제2 면(454)에 있어서의 이 중첩면 이외의 면 영역을 편의적으로 「접속 영역」이라 말하고, 부호를 R로 나타낸다. 즉, 이 PBS(400)는, 접속 영역 R이, 중첩면의 주위의 적어도 일부, 본 실시형태에서는, 제2 면(454)의 z방향의 양단부에 배치되도록, 제1 프리즘(451) 및 제2 프리즘(452)이 붙여져 구성되어 있다. 도 4에 있어서, 접속 영역 R은 해칭으로 나타낸 영역이다.
또한, 제1 프리즘(451)은, 출사측 PBS(400C)를 구성하는 2개의 프리즘의 크기와 같은 크기로 구성되어 있다.
접속 영역 R의 전체에는, 열전도 부재(440)가 열적으로 접속되고 있다. 열전도 부재(440)는, 예를 들어 접속 영역 R에 직접, 또는 도시하지 않는 열전도성 그리스 등을 거쳐 접속되고 있다. 열전도 부재(440)는, 개략 직방체 형상을 가지지만, 특히 이에 한정되지 않는다. 열전도 부재(440)로서는, 예를 들어 알루미늄, 구리 등, 높은 열전도율을 가지는 금속 재료가 이용된다. 열전도 부재(440)는, 중실 또는 중공의 구조로 구성된다.
열전도 부재(440)의 가로폭(x－y 평면에 평행한 방향의 폭)은, 접속 영역 R의 가로폭과 같게 구성되고, 열전도 부재(440)의 두께(z방향의 두께)는, 접속 영역 R의 세로폭(z방향의 폭)과 같게 구성되어 있다. 그러나, 열전도 부재(440)의 각 치수는, 이에 한정되지 않고, 접속 영역 R의 가로폭, 세로폭보다 커도 된다.
도 5에 나타내듯이, 열전도 부재(440)에는 열원(55)이 열적으로 접속되고 있다. 열원(55)은 히터이며, 예를 들어 전열선 히터, 열전 소자 등이다. 여기서, 열전도 부재(440)가 열전 소자인 경우, 방열하는 측이 접속 영역 R에 열적으로 접속되면 된다. 혹은, 열원(55)은, 프로젝터(1) 내에 설치된 열을 발생하는 디바이스여도 된다. 열을 발생하는 디바이스란, 예를 들어, 도시하지 않은 IC칩(예를 들어 CPU(Central Processing Unit)나 그래픽 칩), 상술한 화상 생성 유닛(45R, 45G, 45B) 등을 들 수 있다. 열을 발생하는 이러한 디바이스로부터, 예를 들어 다른 열전도 매체를 거쳐서, 열전도 부재(440)에 열이 전달된다.
PBS(400) 내를 통과하는 광 L은, 도 5에 나타내듯이, 제1 프리즘(451)으로부터 제2 프리즘(452)을 통과하는 광을 포함한다(도 2 참조). 이 경우, 그 광의 강도 분포는, PBS(400)의 중심 영역(460)에서 가장 높은 강도를 가진다. 따라서, 열전도 부재(440)를 마련하는 등의 대책을 취하지 않으면, 그 PBS(400)의 중심 영역(460)의 온도가 가장 높아진다. 이들 프리즘의 주재료는 글라스이며, 열전도율이 낮다. 따라서, 제1 프리즘(451) 및 제2 프리즘(452)의 단부의 영역일수록 온도가 낮아져, PBS(400)의 중심 영역(460)의 온도와, 단부의 온도와의 차가 커진다. 이와 같은 상황에서는, PBS(400)의 중심 영역(460)으로부터 크랙이 발생할 우려가 있다.
본 실시형태에 의하면, 열원(55)으로부터 열전도 부재(440)를 거쳐서, 비교적 높은 열전도율을 가지는 편광 분리막(401A) 전체에 열이 전달된다. 이에 의해, 제1 프리즘(451) 및 제2 프리즘(452)의 z방향으로 균열화할 수 있어, PBS(400) 전체의 균열화에 기여한다. 즉, 이 코어 유닛(46)은, PBS(400)의 급준한 온도 구배의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, PBS(400)의 중심 영역(460)으로부터 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
2. 다른 실시형태와 관련되는 열전도 부재를 가지는 합성 광학계 유닛의 예
다음으로, 본 기술의 다른 실시형태와 관련되는 열전도 부재를 가지는 합성 광학계 유닛에 대하여 설명한다. 이 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 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.
2. 1) 예 1
도 6에 나타내는 예와 관련되는 열전도 부재(510)는, 예를 들어 전열선(512)을 내장한 히터이다. 히터는, 온도 조정 가능한 것이어도 된다. 이에 의해, 상기 실시형태와 마찬가지로, 열전도 부재(510)로부터 공급되는 열에 의해, 제1 프리즘(451) 및 제2 프리즘(452)의 z방향에서 균열화할 수 있어, PBS(400) 전체의 균열화에 기여한다.
2. 2) 예 2
도 7에 나타내는 예와 관련되는 열전도 부재(440)로서는, 도 5에 나타낸 형태와 같이, 높은 열전도율을 가지는 금속 재료가 이용된다. 이 열전도 부재(440)는 히트 파이프 등의 열수송 디바이스(200)에 접속되어 있다. 열수송 디바이스(200)는, 흡열부(201)와, 이 열전도 부재(440)에 열적으로 접속된, 작동 매체를 유통시키는 관(203)을 가진다. 흡열부(201)는, 상술한 바와 같이, 프로젝터(1) 내에 설치된 열을 발생하는 디바이스가 열적으로 접속된다. 관(203)은, 제1 프리즘(451)에 PBS(400)에 간섭하지 않는 임의의 위치에 배치된다. 열전도 부재(440)는, 흡열부(201)로부터 떨어진 위치에 접속되어 있고, 방열부의 기능을 가진다.
이와 같은 구성에 의해서도, 열전도 부재(440)로부터 접속 영역 R을 거쳐서 PBS(400)에 열을 공급할 수 있다.
2. 3) 예 3
열전도 부재(440)는, 열을 PBS(400)에 공급하는 기능에 한정되지 않고, 흡열 혹은 방열하는 기능을 가지고 있어도 된다. 도 8은 그 예를 나타낸다. 이 예와 관련되는 열전도 부재(440)로서는, 도 5에 나타낸 것과 마찬가지로, 예를 들어 알루미늄, 구리 등, 높은 열전도율을 가지는 금속 재료가 이용된다. 이 예는, 도 5에 나타낸 형태에 있어서, 열원(55)을 제거한 형태이다.
이와 같은 구성에 의하면, PBS(400)의 중심 영역에서 발생한 열이, 주로 편광 분리막(401A)을 거쳐 확산하고, 열전도 부재(440)를 거쳐서, PBS(400)의 외부로 방출된다. 즉, 열전도 부재(440)는, 방열 부재나 히트 싱크로서 기능한다. 이에 의해, PBS(400)의 중심 영역에서의 피크 온도를 내릴 수 있어, 즉 PBS(400)의 온도 상승을 억제할 수 있다.
열전도 부재(440) 대신에, 열전 소자, 즉 여기서는 접속 영역을 냉각하는 펠티어 소자(peltier device)가 설치되어 있어도 된다.
2. 4) 예 4
도 9는, 흡열 기능을 가지는 열전도 부재의 또 다른 예를 나타낸다. 이 예에서는, 열전도 부재(450)에, 방열부(221) 및 관(223)을 가지는 열수송 디바이스(220)가 접속되고 있다. 열전도 부재(450)는, 열수송 디바이스(220)의 일부로서의 흡열부로서의 기능을 가지거나, 또는, 당해 흡열부에 열적으로 접속된 고열전도율의 금속 부재이다.
3. 열전도 부재의 다른 형상 및/또는 배치의 예
다음으로, 열전도 부재의 다른 형상 및/또는 배치의 예에 대해 설명한다.
3. 1) 예 1
도 10은, 열전도 부재의 다른 형상 등의 예를 나타낸다. PBS(400)의 제1 프리즘(458)의 z방향(장변 방향)의 길이 및 이에 직교하는 방향(단변 방향)의 폭이 모두, 제2 프리즘(452)의 그것보다 짧게 형성되어 있다. 즉, 접속 영역 R이, 그들 제1 프리즘(458) 및 제2 프리즘(452)의 중첩면의 주위 전체에 설치되고 있다. 이 접속 영역 R 전체에 열전도 부재(470)가 열적으로 접속되고 있다. 이와 같이, 열전도 부재(470)의 체적 또는 표면적이 클수록, 열전도 효율이 높아진다.
3. 2) 예 2
도 11에 나타내는 예에서는, 제1 프리즘(459)의 z방향(장변 방향)의 길이는 제2 프리즘(452)의 그것과 실질적으로 같지만, z방향에 직교하는 방향(단변 방향)의 길이는 제2 프리즘(452)의 그것보다 짧게 형성되어 있다. 즉, 접속 영역 R이, 그들 제1 프리즘(459) 및 제2 프리즘(452)의 중첩면의, 단변 방향의 양단부에 설치되고 있다. 이러한 접속 영역 R에 열전도 부재(480)가 열적으로 접속되고 있다.
이상, 도 10 또는 도 11에 나타낸 예는, 도 5~도 9 중 어느 하나의 예와 조합할 수 있다.
4. 다른 여러 가지 실시형태
본 기술은, 이상 설명한 실시형태에 한정되지 않고, 다른 여러 가지 실시형태를 실현할 수 있다.
위의 기재에서는, 입사측 PBS(400A(400B))를 구성하는 2개의 프리즘(제1 프리즘 및 제2 프리즘) 중, 한 쌍의 스페이서판(420)이 접속되는 프리즘의 크기가, 타방의 프리즘에 비해 크게 구성되어 있었다. 그러나, 한 쌍의 스페이서판(420)이 접속되는 프리즘이, 타방의 프리즘에 비해 작게 형성되어 있어도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 열전도 부재(440)가 접속 영역 R의 전체에 접속되고 있었지만, 접속 영역 R의 일부에 접속되고 있어도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 접속 영역 R이, 중첩면의 중심선에 대해 선대칭의 영역에 설치되고 있었다. 그러나, 접속 영역 R은, 중첩면의 중심점에 대해, 점대칭, 회전 대칭의 영역, 혹은, 비대칭의 영역에 설치되어 있어도 된다.
2개의 입사측 PBS(400A, 400B) 중 일방에만, 열전도 부재가 접속되어 있어도 된다. 그 경우, 타방의 PBS(400)는, 출사측 PBS(400C)와 같이 2개의 프리즘이 같은 크기를 가지고 있으면 된다.
도 5~도 11에 나타낸 열전도 부재의 형태는, 출사측 PBS(400C)에도 적용할 수 있다.
이상 설명한 각 형태의 특징 부분 중, 적어도 2개의 특징 부분을 조합하는 것도 가능하다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
제1 면을 포함하는 제1 프리즘과, 상기 제1 면의 면적과 다른 면적의 제2 면을 포함하는 제2 프리즘을 갖고, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 붙여져 겹치는 중첩면을 가지는 편광 빔 스플리터와,
상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 큰 면적을 가지는 면 내의 영역 중, 상기 중첩면 이외의 영역인 접속 영역에 열적으로 접속된 열전도 부재
를 구비하는, 합성 광학계 유닛.
(2)
상기 (1)에 있어서,
상기 열전도 부재를 거쳐서, 상기 편광 빔 스플리터에 열을 공급하는 열원
을 더 구비하는, 합성 광학계 유닛.
(3)
상기 (1)에 있어서,
상기 열전도 부재는, 상기 편광 빔 스플리터에 열을 공급하는 히터
를 포함하는, 합성 광학계 유닛.
(4)
상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 접속 영역이 상기 중첩면의 주위의 적어도 일부에 설치되도록, 상기 제1 프리즘 및 제2 프리즘이 붙여져 있는,
합성 광학계 유닛.
(5)
상기 (4)에 있어서,
상기 접속 영역은, 상기 중첩면을 사이에 두도록 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 양단부에 설치되는,
합성 광학계 유닛.
(6)
상기 (4)에 있어서,
상기 접속 영역은, 상기 중첩면의 주위 전체에 설치되는,
합성 광학계 유닛.
(7)
상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서,
상기 열전도 부재는, 히트 싱크, 열수송 디바이스의 일부, 또는 열전 소자인,
합성 광학계 유닛.
(8)
상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서,
상기 편광 빔 스플리터는 복수 설치되고,
상기 편광 빔 스플리터는, 광이 입사하는 입사측면 및 광이 출사하는 출사측면을 갖고,
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 소자
를 더 구비하는, 합성 광학계 유닛.
(9)
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 입사하고, 상기 화상 생성 소자에 의해 각각 생성된 화상광을 합성하는 합성 광학계 유닛을 구비하고,
상기 합성 광학계 유닛은,
제1 면을 포함하는 제1 프리즘과, 상기 제1 면의 면적과 다른 면적의 제2 면을 포함하는 제2 프리즘을 갖고, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 붙여져 겹치는 중첩면을 가지는 편광 빔 스플리터와,
상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 큰 면적을 가지는 면 내의 영역 중, 상기 중첩면 이외의 영역인 접속 영역에 열적으로 접속된 열전도 부재를 가지는,
프로젝터.
1: 프로젝터
10: 광원 유닛
30: 분리 광학계 유닛
40: 합성 광학계 유닛
45R, 45G, 45B: 화상 생성 유닛
45a: 화상 생성 소자
45b: 광학 보상 소자
55: 열원
200, 220: 열수송 디바이스
400: PBS
400A, 400B: 입사측 PBS
400C: 출사측 PBS
401A, 401B, 401C: 편광 분리막
402, 405a, 405b: 입사측면
403: 출사측면
411, 412: 파장 선택성 위상차 소자
420, 430: 스페이서판
421, 431: 접촉면
440, 450, 470, 480, 510: 열전도 부재
451, 458, 459: 제1 프리즘
452: 제2 프리즘
453: 제1 면
454: 제2 면

Claims (9)

  1. 제1 면을 포함하는 제1 프리즘과, 상기 제1 면의 면적과 다른 면적의 제2 면을 포함하는 제2 프리즘을 갖고, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 붙여져 겹치는 중첩면을 가지는 편광 빔 스플리터와,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 큰 면적을 가지는 면 내의 영역 중, 상기 중첩면 이외의 영역인 접속 영역에 열적으로 접속된 열전도 부재
    를 구비하는, 합성 광학계 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재를 거쳐서, 상기 편광 빔 스플리터에 열을 공급하는 열원
    을 더 구비하는, 합성 광학계 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 상기 편광 빔 스플리터에 열을 공급하는 히터
    를 포함하는, 합성 광학계 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접속 영역이 상기 중첩면의 주위의 적어도 일부에 설치되도록, 상기 제1 프리즘 및 제2 프리즘이 붙여져 있는,
    합성 광학계 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접속 영역은, 상기 중첩면을 사이에 두도록 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 양단부에 설치되는,
    합성 광학계 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 접속 영역은, 상기 중첩면의 주위 전체에 설치되는,
    합성 광학계 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재는, 히트 싱크, 열수송 디바이스의 일부, 또는 열전 소자인,
    합성 광학계 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 편광 빔 스플리터는 복수 설치되고,
    상기 편광 빔 스플리터는, 광이 입사하는 입사측면 및 광이 출사하는 출사측면을 갖고,
    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 소자
    를 더 구비하는, 합성 광학계 유닛.
  9. 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 입사하고, 상기 화상 생성 소자에 의해 각각 생성된 화상광을 합성하는 합성 광학계 유닛을 구비하고,
    상기 합성 광학계 유닛은,
    제1 면을 포함하는 제1 프리즘과, 상기 제1 면의 면적과 다른 면적의 제2 면을 포함하는 제2 프리즘을 갖고, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 붙여져 겹치는 중첩면을 가지는 편광 빔 스플리터와,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 큰 면적을 가지는 면 내의 영역 중, 상기 중첩면 이외의 영역인 접속 영역에 열적으로 접속된 열전도 부재를 가지는,
    프로젝터.
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