(57)【要約】【課題】レジストレーションずれを防止し、映像品位を向上させることができるようにする。【解決手段】入射光に対応する映像信号を印加するとともに、入射光の偏光方向を回転させて変調出力する液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂと、入射光の特定の方向の偏光成分を透過させて液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂに入射させるとともに、液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂによって回転させられた方向の偏光成分を反射させる偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂと、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂによって反射された反射光を合成し、１つの画像光として出力するクロスダイクロイックプリズム１３０と、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂを同時に固定するスペーサプレート１４０とを備え、スペーサプレート１４０は、クロスダイクロイックプリズム１３０に固定されている。【選択図】図５
2011227404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる波長帯域の入射光に対し、各前記入射光に対応する映像信号をそれぞれ印加するとともに、各前記入射光の偏光方向を回転させて変調出力する反射型の複数の空間光変調装置と、
各前記入射光の特定の方向の偏光成分をそれぞれ透過させて各前記空間光変調装置に入射させるとともに、各前記空間光変調装置によって回転させられた方向の偏光成分をそれぞれ反射させる複数の偏光素子と、
各前記偏光素子によって反射された複数の反射光を合成し、１つの画像光として出力する光合成装置と、
各前記空間光変調装置と各前記偏光素子とが相互に対応する位置に、各前記偏光素子を同時に固定する固定部材と
を備え、
前記固定部材は、前記光合成装置に固定されている
光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置において、
前記光合成装置は、四角柱形状に形成されており、
前記固定部材は、平板形状に形成されるとともに、前記光合成装置の相対する２つの表面にそれぞれ固定されている
光学装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光学装置において、
前記固定部材は、各前記偏光素子の固定部に、各前記偏光素子を押圧して固定する押圧部材を備える
光学装置。
【請求項４】
複数の異なる波長帯域の入射光に対し、各前記入射光に対応する映像信号をそれぞれ印加するとともに、各前記入射光の偏光方向を回転させて変調出力する反射型の複数の空間光変調装置と、
各前記入射光の特定の方向の偏光成分をそれぞれ透過させて各前記空間光変調装置に入射させるとともに、各前記空間光変調装置によって回転させられた方向の偏光成分をそれぞれ反射させる複数の偏光素子と、
各前記偏光素子によって反射された複数の反射光を合成し、１つの画像光として出力する光合成装置と、
各前記空間光変調装置と各前記偏光素子とが相互に対応する位置に、各前記偏光素子を同時に固定する固定部材と、
各前記空間光変調装置に入射させる光を発する光源と、
前記光合成装置から出力された画像光を投影するためのレンズと
を備え、
前記固定部材は、前記光合成装置に固定されている
投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の偏光素子によって反射された複数の反射光を合成し、１つの画像光として出力する光合成装置を備える光学装置及び投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、リフレクタに支持されたランプ等によって構成された光源部と、映像を形成するための画像形成部と、映像を投影するレンズ等によって構成された投影部とを備えた液晶プロジェクタ（投影装置）が知られている。そして、画像形成部には、複数の偏光素子によって反射された複数の反射光を合成し、１つの画像光として出力するクロスダイクロイックプリズム（光合成装置）が配置されている。
【０００３】
ここで、各偏光素子は、入射光の特定の方向の偏光成分をそれぞれ透過させ、対応する反射型の液晶パネルに入射させるとともに、液晶パネルによって回転させられた方向の偏光成分をそれぞれ反射させる。そして、各反射光が１つの画像光に合成されるように、各偏光素子は、それぞれ別々のスペーサプレートを介してクロスダイクロイックプリズムに固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９５２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の特許文献１の技術では、各反射光が１つの画像光に合成されるように各偏光素子を位置合わせして保持することが困難である。具体的には、偏光素子とスペーサプレートとの間の位置精度、スペーサプレートとクロスダイクロイックプリズムとの間の位置精度が問題となり、組立時の位置ずれや使用時の熱膨張によって画像光が１つに合成されなくなるレジストレーションずれが生じる。
【０００６】
図８は、このような従来の液晶プロジェクタ用の光学装置３００を示す断面図である。
また、図９は、このような従来の液晶プロジェクタ用の光学装置３００を示す平面図である。
図８及び図９に示すように、光学装置３００は、異なる波長帯域の赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、及び青色光（Ｂ光）にそれぞれ対応する反射型の液晶パネル３１０Ｒ，３１０Ｇ，３１０Ｂを備えている。また、液晶パネル３１０Ｒ，３１０Ｇ，３１０Ｂにそれぞれ対応する偏光素子３２０Ｒ，３２０Ｇ，３２０Ｂを備えている。
【０００７】
ここで、偏光素子３２０Ｒ，３２０Ｇ，３２０Ｂは、素子ホルダ３２１Ｒ，３２１Ｇ，３２１Ｂにそれぞれ接着剤で固定されている。また、素子ホルダ３２１Ｒ，３２１Ｇ，３２１Ｂは、スペーサプレート３４０Ｒ，３４０Ｇ，３４０Ｂにそれぞれ接着剤で固定されている。さらにまた、スペーサプレート３４０Ｒ，３４０Ｇ，３４０Ｂは、スペーサガラス３５０Ｒ，３５０Ｇ，３５０Ｂにそれぞれ接着され、これらスペーサガラス３５０Ｒ，３５０Ｇ，３５０Ｂは、クロスダイクロイックプリズム３３０にそれぞれ接着剤で固定されている。
【０００８】
このように、光学装置３００は、３つのスペーサガラス３５０Ｒ，３５０Ｇ，３５０Ｂと、３つのスペーサプレート３４０Ｒ，３４０Ｇ，３４０Ｂと、３つの素子ホルダ３２１Ｒ，３２１Ｇ，３２１Ｂとを偏光素子３２０Ｒ，３２０Ｇ，３２０Ｂの位置基準とする。そして、クロスダイクロイックプリズム３３０に固定して組み立てるようになっている。そのため、固定箇所（接着剤の使用箇所）が多くなり、組立時の位置ずれが問題となる。また、使用時には、接着剤の熱膨張が累積されて位置ずれが生じる。その結果、レジストレーションずれ（図９に示す例は、Ｂ光のずれ）が発生し、映像の品位を低下させる原因となる。
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、レジストレーションずれを防止し、映像品位を向上させることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の解決手段により、上述の課題を解決する。
請求項１に記載の発明は、複数の異なる波長帯域の入射光に対し、各前記入射光に対応する映像信号をそれぞれ印加するとともに、各前記入射光の偏光方向を回転させて変調出力する反射型の複数の空間光変調装置と、各前記入射光の特定の方向の偏光成分をそれぞれ透過させて各前記空間光変調装置に入射させるとともに、各前記空間光変調装置によって回転させられた方向の偏光成分をそれぞれ反射させる複数の偏光素子と、各前記偏光素子によって反射された複数の反射光を合成し、１つの画像光として出力する光合成装置と、各前記空間光変調装置と各前記偏光素子とが相互に対応する位置に、各前記偏光素子を同時に固定する固定部材とを備え、前記固定部材は、前記光合成装置に固定されている光学装置である。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明と同様の空間光変調装置、偏光素子、光合成装置、及び固定部材と、各前記空間光変調装置に入射させる光を発する光源と、前記光合成装置から出力された画像光を投影するためのレンズとを備え、前記固定部材は、前記光合成装置に固定されている投影装置である。
【００１２】
（作用）
上記の請求項１及び請求項４に記載の発明は、各偏光素子を同時に固定する固定部材を備えている。そして、固定部材は、光合成装置に固定されている。そのため、位置基準となる固定部材に各偏光素子が同時に固定され、各偏光素子と光合成装置との間の固定箇所（接着剤の使用箇所）が少なくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各偏光素子と光合成装置との間の固定箇所（接着剤の使用箇所）を少なくできる。そのため、組立時の位置ずれ、使用時の接着剤の熱膨張による位置ずれが大幅に低減される。その結果、レジストレーションずれを防止でき、映像品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の投影装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタにおける光学ユニットを示す側面図である。
【図２】図１に示す光学ユニットの画像形成部の周辺部を示す側面図である。
【図３】本発明の投影装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタの構成を示す概念図である。
【図４】本発明の光学装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ用の光学装置（第１の実施の形態）を示す斜視図である。
【図５】本発明の光学装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ用の光学装置（第１の実施の形態）を示す平面図である。
【図６】本発明の光学装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ用の光学装置（第２の実施の形態）を示す斜視図である。
【図７】本発明の光学装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ用の光学装置（第２の実施の形態）を示す平面図である。
【図８】従来の液晶プロジェクタ用の光学装置を示す斜視図である。
【図９】従来の液晶プロジェクタ用の光学装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
ここで、本発明における投影装置は、以下の実施の形態では、液晶プロジェクタ１０であるとする。また、本発明における光学装置は、以下の実施の形態では、液晶プロジェクタ１０用の光学装置１００，２００であるとする。
なお、説明は、以下の順序で行う
１．第１の実施の形態（光学装置：偏光素子の固定例）
２．第２の実施の形態（光学装置：偏光素子の他の固定例）
【００１６】
［投影装置の構成例］
図１は、本発明の投影装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０における光学ユニット２０を示す側面図である。
また、図２は、図１に示す光学ユニット２０の画像形成部４０の周辺部を示す側面図である。
さらにまた、図３は、本発明の投影装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０の構成を示す概念図である。
図１から図３に示すように、本実施形態の液晶プロジェクタ１０における光学ユニット２０は、光源部３０、画像形成部４０、及び投影部５０を備えている。
【００１７】
ここで、光源部３０は、ランプ３１（本発明の光源に相当）、リフレクタ３２、及び防護ガラス３３を備えている。
ランプ３１は、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、及び青色光（Ｂ光）を含む無偏光の白色光を出射するメタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等であって、従来公知のさまざまなランプを用いることができる。そして、ランプ３１から出射された白色光は、リフレクタ３２によって反射されて平行光となり、防護ガラス３３から出射される。
【００１８】
また、画像形成部４０は、フライアイレンズ３４ａ，３４ｂと、ＰＳ変換素子３５と、コンデンサレンズ３６とを含んで構成される。
フライアイレンズ３４ａ，３４ｂは、防護ガラス３３から離間した位置に一対で配置されており、防護ガラス３３からの出射光の輝度分布を均一にする。ＰＳ変換素子３５は、短冊状に配列された偏光ビームスプリッタと、これに対応して間欠的に設けられた位相差板とからなり、偏光方向の変換を行う。そのため、コンデンサレンズ３６から出射される光は、所定の偏光（例えば、ｐ偏光）に揃えられた平行光となって画像形成部４０に入射するようになる。
【００１９】
さらにまた、画像形成部４０は、クロスダイクロイックミラー４１、反射ミラー４２ａ，４２ｂ、及びダイクロイックミラー４３を備えている。
コンデンサレンズ３６から出射された白色光は、クロスダイクロイックミラー４１により、短波長側の青色の波長領域の光（Ｂ光）と、長波長側の赤色及び緑色の波長領域の光（Ｒ光＋Ｇ光）とに分離される。そして、Ｂ光は、反射ミラー４２ａによって反射され、Ｒ光＋Ｇ光は、反射ミラー４２ｂによって反射される。さらに、Ｒ光＋Ｇ光の中の短波長側のＧ光は、ダイクロイックミラー４３によって反射され、長波長側のＲ光は、ダイクロイックミラー４３を透過する。そのため、Ｇ光及びＲ光も分離される。
【００２０】
さらに、画像形成部４０は、光学装置１００を備えている。そして、光学装置１００は、反射型の液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ（本発明の空間光変調装置に相当）と、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１３０（本発明の光合成装置に相当）と、スペーサプレート１４０（本発明の固定部材に相当）とを備えている。
【００２１】
偏光素子１２０Ｒは、ダイクロイックミラー４３を透過したｐ偏光であるＲ光を透過して液晶パネル１１０Ｒに入射させる。赤色の画像情報を表示する液晶パネル１１０Ｒは、Ｒ光に対応する映像信号を印加し、Ｒ光の偏光方向を回転させて変調出力する。液晶パネル１１０Ｒで空間変調され、ｓ偏光に変換されたＲ光は、偏光素子１２０Ｒによって反射され、クロスダイクロイックプリズム１３０に入射する。
【００２２】
同様に、偏光素子１２０Ｇは、ダイクロイックミラー４３で反射されたｐ偏光であるＧ光を透過して液晶パネル１１０Ｇに入射させる。緑色の画像情報を表示する液晶パネル１１０Ｇは、Ｇ光に対応する映像信号を印加し、Ｇ光の偏光方向を回転させて変調出力する。液晶パネル１１０Ｇで空間変調され、ｓ偏光に変換されたＧ光は、偏光素子１２０Ｇによって反射され、クロスダイクロイックプリズム１３０に入射する。
【００２３】
同様に、偏光素子１２０Ｂは、クロスダイクロイックミラー４１で分離され、反射ミラー４２ａで反射されたｐ偏光であるＢ光を透過して液晶パネル１１０Ｂに入射させる。青色の画像情報を表示する液晶パネル１１０Ｂは、Ｂ光に対応する映像信号を印加し、Ｂ光の偏光方向を回転させて変調出力する。液晶パネル１１０Ｂで空間変調され、ｓ偏光に変換されたＢ光は、偏光素子１２０Ｂによって反射され、クロスダイクロイックプリズム１３０に入射する。
【００２４】
クロスダイクロイックプリズム１３０は、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの反射光であるＲ光、Ｇ光、及びＢ光を合成し、１つの画像光として出力する。そして、この画像光が投影部５０に導かれ、投影用のレンズを備えるレンズ鏡筒５１を介してスクリーンに拡大投影される。
なお、このような液晶プロジェクタ１０は、比較的拡大率の小さいビジネス用だけでなく、拡大率が大きいホール用やシアタ用にも適用できる。
【００２５】
＜１．第１の実施の形態＞
［光学装置の構成例］
図４は、本発明の光学装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０（図３参照）用の光学装置１００（第１の実施の形態）を示す斜視図である。
また、図５は、本発明の光学装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０用の光学装置１００（第１の実施の形態）を示す平面図である。
図４及び図５に示すように、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂは、平板形状に形成された上下一対のスペーサプレート１４０の端面にそれぞれ接着剤で直接固定されている。
【００２６】
ここで、スペーサプレート１４０は、液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂと偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂとが相互に対応する位置に、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂを同時に固定している。そして、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの位置基準となっている。また、上下一対のスペーサプレート１４０は、四角柱形状に形成されたクロスダイクロイックプリズム１３０の相対する２つの表面（上面及び下面）にそれぞれ接着剤で固定されている。
【００２７】
したがって、図４及び図５に示す第１の実施の形態の光学装置１００では、図８及び図９に示す従来の光学装置３００の素子ホルダ３２１Ｒ，３２１Ｇ，３２１Ｂが廃止されている。そのため、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂとスペーサプレート１４０との間の固定箇所（接着剤の使用箇所）が少なくなっている。
【００２８】
また、従来の光学装置３００は、３つの偏光素子３２０Ｒ，３２０Ｇ，３２０Ｂに対応する３つのスペーサプレート３４０Ｒ，３４０Ｇ，３４０Ｂを用いている。しかし、第１の実施の形態の光学装置１００では、３つの偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂをスペーサプレート１４０に同時に固定している。そのため、従来の光学装置３００におけるスペーサプレート３４０Ｒ，３４０Ｇ，３４０Ｂとスペーサガラス３５０Ｒ，３５０Ｇ，３５０Ｂとの間と、スペーサガラス３５０Ｒ，３５０Ｇ，３５０Ｂとクロスダイクロイックプリズム３３０との間の固定箇所（接着剤の使用箇所）も少なくなっている。
【００２９】
このように、偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂとクロスダイクロイックプリズム１３０との間の固定箇所が少ないので、接着剤の使用箇所が減り、組立時の位置精度を向上させることができる。また、接着剤の全体的な熱膨張量が小さくなるので、使用時の位置精度を向上させることができる。その結果、レジストレーションずれが防止され、映像品位が向上する。
なお、スペーサプレート１４０は、線膨張率の小さいセラミックで形成することが好ましい。セラミック製とすることにより、接着剤だけでなく、スペーサプレート１４０に対する熱の影響を回避でき、温度変化による偏光素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの位置ずれを大幅に低減できる。
【００３０】
また、偏光素子１２０Ｒ及び偏光素子１２０Ｇは、接着剤やスペーサプレート１４０が熱膨張した場合であっても、同じ方向に移動する。そのため、温度が変化しても、クロスダイクロイックプリズム１３０によるＲ光とＧ光との合成が確保される。
一方、偏光素子１２０Ｂは、偏光素子１２０Ｒ及び偏光素子１２０Ｇと逆方向に移動することとなるが、Ｂ光は視認しにくいので、目視上、レジストレーションずれを感じさせないようにすることができる。
【００３１】
＜２．第２の実施の形態＞
［光学装置の構成例］
図６は、本発明の光学装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０（図３参照）用の光学装置２００（第２の実施の形態）を示す斜視図である。
また、図７は、本発明の光学装置の一実施形態としての、液晶プロジェクタ１０用の光学装置２００（第２の実施の形態）を示す平面図である。
図６及び図７に示す第２の実施の形態の光学装置２００は、図４及び図５に示す第１の実施の形態の光学装置１００と同様の液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂ、偏光素子２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂを備えている。
【００３２】
また、偏光素子２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂは、平板形状に形成された上下一対のスペーサプレート２４０の端面にそれぞれ固定されている。さらにまた、上下一対のスペーサプレート２４０は、四角柱形状に形成されたクロスダイクロイックプリズム２３０の相対する２つの表面（上面及び下面）にそれぞれ固定されている。
【００３３】
ここで、スペーサプレート２４０は、偏光素子２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂの固定部に、上下一対の固定クリップ２５０（本発明の押圧部材に相当）を備えている。そして、各固定クリップ２５０は、スペーサプレート２４０に接着剤で固定された取付け片２５１と、偏光素子２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂの表面を押圧する押圧バネ２５２とを備えている。そのため、スペーサプレート２４０の端面（固定部）と各押圧バネ２５２との間に偏光素子２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂを差し込めば、液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂと相互に対応する位置に、偏光素子２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂを同時に固定することができる。
【００３４】
したがって、図６及び図７に示す第２の実施の形態の光学装置２００では、図４及び図５に示す第１の実施の形態の光学装置１００のように、偏光素子２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂとスペーサプレート２４０との間に接着剤が入り込まない。そのため、接着剤の使用箇所がより一層少なくなり、組立時の位置精度を向上できるとともに、接着剤の全体的な熱膨張量を小さくできる。その結果、レジストレーションずれが防止され、映像品位が向上する。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
例えば、実施形態では、クロスダイクロイックプリズム１３０とスペーサプレート１４０とを接着剤で固定している。しかし、これに限らず、接着剤を使わない圧入等の物理的な方法によって両者を固定することにより、接着剤の使用箇所をより一層少なくすることができる。なお、圧入等の物理的な方法は、偏光素子とクロスダイクロイックプリズムとの間の固定にも適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  液晶プロジェクタ（投影装置）
１００  光学装置
１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ  液晶パネル（空間光変調装置）
１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ  偏光素子
１３０  クロスダイクロイックプリズム（光合成装置）
１４０  スペーサプレート（固定部材）
２００  光学装置
２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂ  液晶パネル（空間光変調装置）
２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂ  偏光素子
２３０  クロスダイクロイックプリズム（光合成装置）
２４０  スペーサプレート（固定部材）
２５０  固定クリップ（押圧部材）
【図１】
2011227404.tif 000003
【図２】
2011227404.tif 000004
【図３】
2011227404.tif 000005
【図４】
2011227404.tif 000006
【図５】
2011227404.tif 000007
【図６】
2011227404.tif 000008
【図７】
2011227404.tif 000009
【図８】
2011227404.tif 000010
【図９】
2011227404.tif 000011