Brevet FR3072187A1 — publié le 20190412

CONTEXTE DE L'INVENTION Domaine de L'invention [0001] La. présente invention concerne un diviseur de faisceau de polarisation et un appareil de projection d'image l'utilisant. Description de l'art apparenté [0002] Un diviseur de faisceau de polarisation décrit dans la demande de brevet japonais publié avant examen n 2015-45725 est connu en tant que diviseur de faisceau de polarisation destiné à un appareil de projection d'image utilisant une partie de modulation optique réfringente. Le diviseur de faisceau de polarisation décrit dans la demande de brevet japonais publié avant examen ri' 2013-45725 a une structure dans laquelle deux lames plates parallèles dotées d'un film de division de faisceau polarisant entre elles sont prises en sandwich. par deux prismes. Les deux _Lames plates parallèles sont réalisées en spinelle, un matériau ayant une haute conductivité thermique. [0003] En d'autres termes, le diviseur de faisceau de polarisation décrit dans la demande de brevet japonais publiée avant examen n' 2015-45725 est apte à supprimer une augmentation de température du film de division de faisceau polarisant par une prise en sandwich du film. de division de faisceau polarisant par des lames plates parallèles réalisées en un matériau à haute conductivité thermique. Il est par conséquent possible de supprimer une distribution de température générée par l'absorption de lumière du. film. de division de faisceau polarisant, et ainsi de supprimer un flottement noir et une irrégularité de couleurs, qui sont générés par la perturbation de polarisation provoquée par la biréfringence pouvant être attribuée à la contrainte interne générée par cette distribution de température. [0004] Considérons ici un cas dans lequel le diviseur de faisceau de polarisation décrit dans la demande de brevet japonais publiée avant examen n° 2015-45725 est disposé à l'intérieur d'un appareil de projection d'image de sorte que de la lumière provenant d'une partie de modulation optique réfringente soit réfléchie par le diviseur de faisceau de polarisation pour être guidée dans un système optique de projection. Dans ce cas, si le 5 matériau des lames plates parallèles et le matériau des prismes ont des indices de réfraction élevés, la lumière guidée dans lesystème optique de projection est influencée par la différence d'indice de réfraction entre le matériau des lames plates parallèles et le matériau des prismes, 10 augmentant possiblement l'aberration et menant ainsi à une détérioration de la qualité d'image de l'image projetée. RESUME DE L'INVENTION [0005] l\ cet égard, la présente invention a pour objet de fournir un diviseur de faisceau de polarisation 15 apte à supprimer plus que jamais une influence du diviseur de faisceau de polarisation sur une qualité d'image tout en supprimant une augmentation de température d'une partie de division de faisceau de polarisation, et un appareil de projection d'image utilisant le diviseur de faisceau de 20 polarisation. [0006] Pour parvenir à l'objet décrit ci-dessus, un diviseur de faisceau de polarisation selon la présente invention comprend un premier prisme ; un second prisme une partie de division de faisceau. de polarisation en 25 contact avec le second prisme ; un substrat disposé entre la partie de division de faisceau de polarisation et le premier prisme ; une première partie adhésive disposée entre le premier prisme et le substrat ; et une seconde partie adhésive disposée entre la partie de division de faisceau 30 de polarisation et le substrat. En outre, pour parvenir à l'objet décrit ci-dessus, un. appareil de projection d'image selon la présente invention comprend : une partie de source de lumière apte à émettre de la lumière contenant un premier faisceau de lumière colorée, un deuxième faisceau 35 de lumière colorée et un troisième faisceau de lumière colorée qui ont des longueurs d'onde différentes les unes 3 des autres ; le diviseur de faisceau de polarisation décrit ci-dessus ; une partie de modulation optique réfringente ; et une partie de maintien apte à maintenir un système optique de projection qui guide de la lumière provenant de la partie de modulation optique réfringente vers une surface de projection, le diviseur de faisceau de polarisation étant disposé de sorte eue de la. lumière provenant de la partie de source de lumière passe par le diviseur de faisceau de polarisation et soit incidente sur la partie de 10 modulation optique réfringente, et que la lumière modulée par la partie de modulation optique réfringente soit réfléchie par le diviseur de faisceau de polarisation_ [0007] D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront à partir de la description suivante 15 de modes de réalisation donnés à titre d'exemple er, liaison avec les dessins annexés. BREVE DESCRIPTION. DES DESSINS [0008] La figure 1 est un schéma. représentant une configuration d'un appareil dé projection d'image selon. un 20 premier mode de réalisation. [0009] La figure 2 est un schéma représentant une configuration d'un diviseur de faisceau de polarisation 12 selon le premier mode de réalisation. [0010] Les figures 3A et 3B sort des schémas 25 représentant une direction d'un. axe lent d'un substrat 23 selon le premier mode de réalisation_ [0011] La figure 4 est un schéma représentant une configuration d'un diviseur de faisceau de polarisation 72 selon. un deuxième mode de réalisation. 30 [0012] La figure 5 est un schéma projection représentant une d'image selon un configuration d'un appareil de troisième mode de réalisation. 0013] La figure 6 est configuration d'un. appareil de un schéma projection représentant une d'image selon un 35 quatrième mode de réalisation. 4 DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION [0014] Des modes réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits en. détail en liaison avec les dessins annexés. Chacun des modes de réalisation 5 de la présente invention décrits ci-dessous peut être mis en oeuvre seul ou en tant que combinaison d'une pluralité des modes de, réalisation ou de leurs caractéristiques lorsque cela s'avère nécessaire ou. lorsque la combinaison d'éléments ou de caractéristiques de modes de réalisation ln individuels dans un seul mode de réalisation est bénéfique. 1.0015J [Premier mode de réalisation.] (Configuration d'appareil de projection d'image) Une configuration d'un projecteur (appareil de projection d'image) P de ce mode de réalisation va être décrite en 15 liaison avec la figure 1. Le projecteur P comprend une partie 11 de source de lumière, un système optique d'éclairement, un diviseur de faisceau de polarisation 12, un élément d'affichage d'image (partie de modulation optique réfringente) 7, une lame polarisante 8, une lentille de 20 projection (système optique de projection) 9, et une partie de maintien qs. :0016] La. partie 11 de source de lumière comprend une source de lumière 1 telle qu'une lampe à mercure à très haute pression ou une lampe au xénon et un réflecteur 2 qui réfléchit la lumière provenant de la source de lumière 1. La partie 11 de source de lumière est apte à émettre une lumière comprenant un premier faisceau de lumière colorée, un deuxième faisceau de lumière colorée et un troisième faisceau. de lumière colorée qui ont des longueurs d'onde 30 différentes les unes des autres. Plus particulièrement, la partie 11 de source de lumière est apte à émettre de la lumière blanche contenant une lumière rouge, une lumière verte et une lumière bleue. [00171 La lumière provenant. de la partie 11 de source 35 de lumière est incidente sur un réseau de microlentilles (ou lentille de type oeil de mouche) 3, où la. lumière est 5 divisée en une pluralité de faisceaux de lumière et est condensée. La pluralité de faisceaux de lumière ainsi divisée traverse un second. réseau de microlentilles (ou lentille de type oeil de mouche) 4 et forme une pluralité d'images de la 5 source de lumière. Un élément de conversion, de polarisation 5 est dispose à proximité, des positions au niveau, desquelles sont formées les images de la source de lumière. La pluralité de faisceaux de lumière, en. tant que lumière non polarisée, incidente sur l'élément de conversion de polarisation 5 est 10 convertie en une lumière polarisée ayant une direction de polarisation donnée (qui est ici supposée être une polarisation P) par l'élément de conversion de polarisation 5 et est incidente sur une lentille condensatrice 6. La lumière issue de la lentille condensatrice 6 passe par le diviseur 15 de faisceau de polarisation 12, qui est un moyen de séparation de polarisation (transmission de polarisation P, réflexion de polarisation S), et est condensée sur l'élément 7 d'affichage d'image, il convient de noter nue dans chaque mode de réalsation de la présente invention, le premier réseau de 20 microlentilles, le second réseau de microlentilles, l'élément de conversion de polarisation et la lentille condensatrice sont collectivement appelés système optique d'e'cl.airement, [0018] La lumière modulée par l'élément 7 d'affichage d'image est réfléchie par le diviseur de faisceau de 25 polarisation 12, traverse la lame polarisante 8, et est projetée, par le biais de la lentille de projection. 9, sur un écran (surface de projection), non représenté. La lentille de projection 9 est maintenue par la partie de maintien 9s. En. d'aut.i:es termes, la partie de maintien. Os est apte à 30 maintenir la lentille de projection 9. La lentille de projection 9 peut être démontable ou être non démontable de la partie de maintien Os. [0019] (Configuration de diviseur de faisceau de polarisation) 35 Une configuration. du diviseur de faisceau de polarisation (ci-après appelé PlIS) 12 selon ce mode de réalisation va maintenant être décrite en liaison. avec la figure 2. Le P.B5 12 comprend un premier prisme 21, un substrat 23, un. second prisme 22, un premier adhésif (première partie adhésive) 24, un. second adhésif (seconde 5 partie adhésive) 25, et un film 26 de division de faisceau polarisant (partie de division de faisceau de polarisation). [0020] Le substrat 23 est lié à une surface 21e du premier prisme du côté substrat 23 par le premier adhésif 24. Le film 26 de division de faisceau. polarisant est déposé en 10 phase vapeur sur la surface 22e du second prisme 22 du côté substrat 23 (le côté second. adhésif 25). Le substrat 23 est lié à la surface 22a, sur laquelle le film 26 de division de faisceau polarisant a été déposé en phase vapeur, par le second adhésif 25. En d'autres termes, le premier adhésif 24 15 est en contact avec le premier prisme 21 et le substrat 23, le substrat 23 est en contact avec le premier adhésif 24 et le second adhésif 25, et le film 26 de division de faisceau polarisant est en. contact avec le second adhésif 25 et le second prisme 22, 20 [0021] A la figure 2, la. flèche en trait plein indique un trajet optique par lequel de la lumière qui est incidente sur le PES 12 en provenance de la partie 11 de source de lumière est par la suite incidente sur l'élément 7 d'affichage d'image, et la flèche en trait interrompu L,) indique un trajet optique par lequel passe la lumière provenant de l'élément 7 d'affichage d'image. Comme représenté à la figure 2, le PBS 12 est apte à guider, vers l'élément 7 d'affichage d'image, la lumière Qui est incidente sur le premier prisme 21 depuis une première 30 direction et gui traverse le premier adhésif. 24, le substrat 23, le second adhésif 25, le film 26 de division de faisceau polarisant et le second. prisme 22. Dans le même temps, le SES 12 est apte à guider la lumière provenant de l'élément 7 d'affichage d'image dans une seconde direction. 35 qui est différente de la. première direction. Pour le dire différemment, le SES 12 est disposé à l'intérieur du projecteur P de façon â avoir cette action optique. La première direction mentionnée ici est une direction indiquée par la flèche en trait plein à la figure 2, ou direction d'axe z, et la seconde direction est une 5 direction indiquée par la flèche en trait interrompu, ou la direction d'axe y, [0022] Avec le PéS 12 configure comme décrit ci-dessus, la lumière d'image provenant de l'élément 7 d'affichage d'image est. réfléchie par le filin 26 de 10 division de faisceau polarisant sur la surface 22e du second prisme 22, et est ainsi guidée vers la lentille de projection 9 sans passer par le premier prisme 21 ni par le substrat 23. [0023] Dans le diviseur de faisceau de polarisation 15 que décrit la demande de brevet japonais publiée avant examen n 20I-45725 mentionnée ci--dessus, le film de division. de faisceau. polarisant est pris en sandwich par deux lames plates parallèles. Pour cette raison, dans le diviseur de faisceau de polarisation décrit dans la demande 20 de brevet -japonais publiée avant examen n* 2015-45725, lorsque la lumière d'image provenant de l'élément d'affichage d'image est réfléchie par le film de division de faisceau polarisant pour être guidée vers la lentille de projection, la lumière d'image est incidente à la fois sur 25 le prisme et sur les lames plates parallèles. Par conséquent, il y e une possibilité d'influence sur la lumière d'image par la différence d'indice de réfraction entre eux, augmentant l'aberration. [0024] Au. contraire, dans le PBS 12 selon le présent 30-- mode de réalisation, la lumière d'image provenant de l'élément 7 d'affichage d'image ne se propage que par le biais du second prisme 22 et du film 26 de division de faisceau polarisant saris passer par le premier prisme 21 ni par le substrat 23, comme décrit ci-dessus. Pour cette 35 raison, même lorsque des matériaux ayant des indices de réfraction différents sont utilisés pour le premier prisme 21 8 ou le second. prisme 22 et le substrat 23, il est possible de supprimer la génération d'aberration et de supprimer l'influence exercée par le diviseur de faisceau de polarisation sur la qualité d'image, par comparaison avec le diviseur de faisceau de polarisation décrit dans la demande de brevet japonais publiée avant, examen. n' 2015-45725. [0025] De plus, le substrat 23 rend également possible la suppression d'une augmentation de température dans 1.e film 26 de division de faisceau polarisant, gui se 10 produit du fait que le film 26 de division de faisceau polarisant absorbe la lumière incidente sur le PBS 12. Plus sPécifiquement, il est possible de disperser efficacement, par le biais du substrat. 23, la chaleur générée dans chaque adhésif et dans le film. 26 de division de faisceau 15 polarisant. Par conséquent, la. distribution de température générée dans le PBS 12 est réduite, ce qui rend possible une réduction de détérioration de performance de résolution due à un flottement noir et a une déformation de verre pouvant être attribués à la. photo-élasticité, générée dans 20 le second prisme 22. [0026] (Configuration plus souhaitable) Une configuration plus souhaitable va être décrite diapres. [0027] (Propriétés de matériau de substrat) 25 Pour mieux supprimer une augmentation de température dans le film 26 de division de faisceau. polarisant, il est Préférable que le substrat 23 ait une haute conductivité thermique. Spécifiquement, il est préférable que le PBS 12 satisfasse à l'expression 30 A b 4,0 (1) dans laquelle A (W/(m.Y.)) désigne la conductivité thermique du substrat 23. Il est davantage préféré que le PBS 12 satisfasse à l'expression 35 A 20,0 (la), [0028] De plus, pour mieux supprimer une augmentation de température dans le film 26 de division de faisceau polarisant, il est préférable que le substrat 23 absorbe moins de chaleur. Spécifiquement, il est préférable que le 5 350 12 satisfasse à l'expression 0,02 (2), dans laquelle P désigne 1' absorptance interne du. matériau dans un cas dans lequel le matériau utilisé pour le substrat 23 e une épaisseur de 10 mm et dans lequel une 10 lumière ayant une longueur d'onde de 460 nm est incidente sur le matériau. [0029] Par ailleurs, bien que le matériau de. verre du premier prisme 21 et du second prisme 22 puisse être un verre a usage général utilisé pour des lentilles, et 15 analogues, il, est préférable que le substrat 23 soit réalisé en quartz ou cri saphir ayant une faible absorptance de lumière visible et une haute conductivité thermique. [0030] (Propriétés de matériau de prisme) Dans un projecteur ayant une luminance élevée de plus 20 de 3000 lm, il est préférable, en plus d'utiliser un matériau ayant une haute conductivité thermique comme du quartz ou du saphir en tant que matériau. du substrat 23, de sélectionner de manière appropriée le matériau de verre du premier prisme 21 et du second prisme 22. 25 [0031] Plus particulièrement, 4,1 est préférable que le PBS 12 satisfasse à au moins l'une des expressions 0,4 HI f 2,0 (3), et 0,4 f52 f 2,0 (4), 30 dans lesquelles H1 (W/(m.K)) désigne la conductivité thermique du premier prisme 21 et 52 (W/(m.K)) désigne la conductivité thermique du second prisme 22. Particulièrement, il est préférable que le second prisme 22 sur lequel est incidente la lumière provenant de l'élément 7 d'affichage 35 d'image satisfasse l'expression (4) décrite ci-dessus, [0032] Si la conductivité thermique du prisme est inférieure a la valeur de limite basse de l'expression (4), il existe crie possibilité de suppression insuffisante d'une augmentation de température dans le film 26 de division de faisceau polarisant lorsque la luminance de la lumière provenant de la partie 11 de source de lumière est élevée. D'autre part, de nombreux autres matériaux de verre avant une conductivité thermique supérieure à la valeur de limite haute de l'expression (4) sont trop coûteux, ce qui n'en 10 fait pas des matériaux préférables. [00331 Il est davantage préférafple que le PBS 12 satisfasse à au moins l'une des expressions 0,6 :5-;. H1 f 1,5 (a), et 15 0,6 f H2 f 1,5 (4a). [0034] Il est préférable que le PBS 12 satisfasse à l'expression. 1N2 :='; 0,1 (5): dans laquelle Ni désigne l'indice de réfraction du 20 premier prisme 21 pour la raie d et N2 désigne l'indice de réfraction du second prisme 22 pour la raie d. Il est davantage préféré que le PBS 12 satisfasse à l'expression 1N2 - N1 f 0,03 (5a). Si la différence d'indice de réfraction entre les deux 25 prismes est trop importante pour satisfaire à l'expression (5) , il y e une possibilité d'augmentation d'une aberration telle qu'un astigmatisme, qui est généré par la différence d'indice de réfraction entre eux, réduisant l'efficacité d'éclairement. 30 [0035] Ici, la constante photo-élastique et l'absorptance interne du premier prisme 21 sont respectivement. désignées Par Bi (10-6 rclm*/N) et Qi (où une lumière ayant une longueur d'onde de 460 nn est incidente sur le premier prisme ayant une épaisseur de 10 mm). De plus, la constante photo- 35 élastique et I'absorptance interne du second prisme 22 sont respectivement désignées par B2 (10-6 mm2/N) et Q2 (où une 11 lumière avant une longueur d'onde de 460 nm est incidente sur le second. prisme ayant une épaisseur de 10 m110. Dans ce cas, il est souhaitable que le PBS 12 satisfasse aux expressions 5 Bi 2,0 (6), B2 1,0 (7), Qi 5.: 0,03 (8) Q2 REVENDICATIONS1. Diviseur de faisceau de polarisation (12), comprenant un premier prisme (21) ; S un second prisme (22) une partie de division de faisceau de polarisation (26) en contact avec le second prisme ; un substrat (23) disposé entre la partie de division faisceau de polarisation et le premier prisme ; 10 une première partie adhésive (24) disposée entre le premier prisme et le substrat ; et une seconde partie adhésive (25) disposée entre la partie de division faisceau de polarisation et le substrat. ) Diviseur de faisceau de polarisation selon la 15 revendication 1, dans leouel le diviseur de faisceau. de polarisation (12) est apte à guider de la lumière qui est incidente sur le premier prisme depuis une première direction à travers le premier diviseur de faisceau de polarisation vers une 20 partie de modulation optique réfringente, de sorte eue la lumière traverse le premier prisme, la première partie adhésive, le substrat, la seconde partie adhésive, la partie de division de faisceau de polarisation et le second prisme, dans cet ordre, et 25 dans lequel le diviseur de faisceau de polarisation (12) est apte à guider de la lumière qui a été modulée par la partie de modulation optique réfringente de la première direction vers une seconde direction différente. 3. Diviseur de faisceau de polarisation selon la 30 revendication ou 2, dans lequel une expression conditionnelle A 4,0 est satisfaite, dans laquelle A désigne une conductivité thermique (W/(mK)) du. substrat, 35 4, Diviseur de faisceau de polarisation selon. l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel 27 la partie de division de faisceau de polarisation est un film de division de faisceau polarisant ayant fait l'objet d'un dépôt en phase vapeur sur une surface du second prisme du côté substrat. 5. Diviseur de faisceau. de polarisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins l'une de l'expression 0,4 f H1 f 2,0 et de l'expression IG 0,4 f H2 f 2,0 est satisfaite, dans laquelle Hi et H2 désignent respectvement des conductivités thermique (Whm,K)) du premier prisme et du second prisme, 6. Diviseur de faisceau de polarisation selon l'une 15 quelconque des revendications liS, dans lequel les exp.ressions conditionnelles Bi