(57)【要約】【課題】簡単な構成で温度変化による部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形あるいはストレスを軽減して、各色の光をずれを生じさせないで画像を合成する。【解決手段】光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数のセラミックや低膨張合金で形成され、角度４５度の頂角を３個有し、矢尻状の形状をした四辺形の形状をした２枚の保持部材５に光合成プリズム４の各入射面と出射面以外の面を固定し、保持部材５の光合成プリズム４の入射面に対応した位置に反射型偏光素子２ａ〜２ｃを固定して光学装置１を構成して、構成を単純にするとともに構成部品を少なくして、各構成部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形、ストレスを軽減でき、安定した保持精度を確保する。【選択図】    図１
2008185923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの入射面を有し、２つの入射面から入射する光を合成して出力する光合成プリズムと、
少なくとも２つの反射型光変調素子と、
前記２つの反射型光変調素子に対応して設けられ、所定の波長帯域の光を透過して前記各反射型光変調素子に入射し、前記各反射型光変調素子で変調されて反射した光を反射して前記光合成プリズムに入射する反射型偏光素子と、
前記光合成プリズムの各入射面と合成光の出射面以外の面のうち、少なくとも一面を固定し、前記反射型偏光素子と反射型光変調素子のうち、少なくとも反射型偏光素子を前記光合成プリズムの各光入射面に対応した位置に固定した保持部材とを有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記保持部材は、一定厚さを有し、角度が略４５度の頂角を３個有し、矢尻状の形状をした四辺形の形状をしている請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記反射型偏光素子と反射型光変調素子を、前記保持部材の角度が略４５度をなす側面に固定した請求項２記載の光学装置。
【請求項４】
前記保持部材は、光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
少なくとも２つの入射面を有し、２つの入射面から入射する光を合成して出力する光合成プリズムと、
少なくとも２つの反射型光変調素子と、
前記２つの反射型光変調素子に対応して設けられ、所定の波長帯域の光を透過して前記各反射型光変調素子に入射し、前記各反射型光変調素子で変調されて反射した光を反射して前記光合成プリズムに入射する反射型偏光素子と、
前記光合成プリズムの各入射面と合成光の出射面以外の面のうち、少なくとも一面を固定した第１の保持部材と、
前記第１の保持部材に固定され、前記反射型偏光素子と反射型光変調素子のうち、少なくとも反射型偏光素子を前記光合成プリズムの各光入射面に対応した位置に固定した第２の保持部材を有することを特徴とする光学装置。
【請求項６】
前記第２の保持部材は角度が略４５度の頂角を有する三角形又は台形の形状に形成されている請求項５記載の光学装置。
【請求項７】
前記第１の保持部材は、前記反射型偏光素子から前記反射型光変調素子に入射して前記反射型光変調素子から反射する光を透過する前記反射型光変調素子の固定領域を有する請求項５又は６記載の光学装置。
【請求項８】
前記反射型光変調素子の固定領域に開口を設けた請求項７記載の光学装置。
【請求項９】
前記第１の保持部材と第２の保持部材は、光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成されている請求項５乃至８のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光学装置を有し、光源から出射された照明光を異なる波長帯域の光に分離し、分離した各色の光を透過して前記光学装置に入射し、入射した各色の光を前記反射型偏光素子から前記反射型光変調素子に入射して前記反射型光変調素子で変調し、変調された各色の光を前記反射型偏光素子で反射して前記光合成プリズムで合成して出射して投影面に画像を表示することを特徴とする画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フロントプロジェクターやリヤープロジェクター等に使用して各色の画像光を合成する光学装置及びそれを使用した画像投射装置、特に小型化と温度変化による光学特性の劣化の防止に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、光源からの光を赤、青、緑の光に分離する光学手段と、分離した各色の光を透過して反射型光変調素子に入射し、反射型光変調素子で変調された光を反射して光合成プリズムに入射する反射型偏光素子と、光合成プリズムで合成された映像をスクリーンに投射して画像を表示する投射レンズを有する画像投射装置が使用されている。
【０００３】
この画像投射装置においては、赤、青、緑の色の映像光２がスクリーン上で重なるように反射型偏光素子と反射型光変調素子及び光合成プリズムの位置を調整して接着剤等で固定している。この位置調整されて固定された反射型偏光素子と反射型光変調素子及び光合成プリズムの位置が外気等の温度変化によりずれるとスクリーンに投影された画像の重ね合わせがずれてしまう。
【０００４】
この投影された画像の重ね合わせのずれを防止するため、特許文献２に示された光学装置は、図７に示すように、線膨張係数が10×１０−６（／Ｋ）以下のガラス材料やステンレス又はコバール（ＦｅＮｉＣｏ）で三角柱状に形成された固定プレート１００の３つの側面のうち、第１側面を光合成プリズム４の光入射面への接合面とし、第２側面を反射型偏光素子２の取付面とし、第３側面を反射型光変調素子３の取付面とし、反射型偏光素子２と反射型光変調素子３とをそれぞれ一定間隔を隔てた上下２枚の固定プレート１００を介して光合成プリズム４の対応する光入射面に固定している。
【特許文献１】特開２００６−９８８８１号公報
【特許文献２】特開２００６−９９０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された光学装置は固定プレート１００にガラス材料やステンレス又はコバールを使用しているが、赤、青、緑の光に対応する反射型偏光素子２と反射型光変調素子３を光合成プリズム４に固定するため、６枚の固定プレート１００を必要とし、各固定プレート１００の線膨張係数が違うと温度変化により変形して光合成プリズムで合成した画像に色ずれが生じる可能性がある。
【０００６】
また、反射型偏光素子２と反射型光変調素子３及び光合成プリズム４をそれぞれ２枚の固定プレート１００の取付面に固定するとき、個々の固定プレート１００毎に正確な位置合わせを行う必要であり、組み付けが容易でない
とともに、多くの固定プレート１００を使用するためコスト高になってしまう。
【０００７】
さらに、反射型偏光素子２と反射型光変調素子３及び光合成プリズム４の間が上下２枚の固定プレート１００で覆われているため、空気流を循環する隙間がないため、光源がハイパワーになった場合、反射型光変調素子３が高温になって光損傷を生じて画像投射装置の性能が劣化する可能性がある。
【０００８】
また、光合成プリズム４は光の入射面を固定プレート１００の取付面に取り付けるため、接着領域を入射面に設ける必要があり、光合成プリズムが大型化して高価になってしまう。
【０００９】
さらに、光合成プリズム４の光入射面に接着剤等の汚染物が付着して光学特性を劣化させるおそれがある。
【００１０】
この発明は、このような短所を改善し、簡単な構成で温度変化による部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形あるいはストレスを軽減して、赤、青、緑の光をずれを生じさせないで合成するとともに共に、容易に組み立てられる光学装置とそれを使用した画像投射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の光学装置は、少なくとも２つの入射面を有し、２つの入射面から入射する光を合成して出力する光合成プリズムと、少なくとも２つの反射型光変調素子と、前記２つの反射型光変調素子に対応して設けられ、所定の波長帯域の光を透過して前記各反射型光変調素子に入射し、前記各反射型光変調素子で変調されて反射した光を反射して前記光合成プリズムに入射する反射型偏光素子と、前記光合成プリズムの各入射面と合成光の出射面以外の面のうち、少なくとも一面を固定し、前記反射型偏光素子と反射型光変調素子のうち、少なくとも反射型偏光素子を前記光合成プリズムの各光入射面に対応した位置に固定した保持部材とを有することを特徴とする。
【００１２】
前記保持部材は、一定厚さを有し、角度が略４５度の頂角を３個有し、矢尻状の形状をした四辺形の形状をしていると良い。
【００１３】
また、前記反射型偏光素子と反射型光変調素子を、前記保持部材の角度が略４５度をなす側面に固定する。
【００１４】
さらに、前記保持部材は、光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成することが望ましい。
【００１５】
この発明の第２の光学装置は、少なくとも２つの入射面を有し、２つの入射面から入射する光を合成して出力する光合成プリズムと、少なくとも２つの反射型光変調素子と、前記２つの反射型光変調素子に対応して設けられ、所定の波長帯域の光を透過して前記各反射型光変調素子に入射し、前記各反射型光変調素子で変調されて反射した光を反射して前記光合成プリズムに入射する反射型偏光素子と、前記光合成プリズムの各入射面と合成光の出射面以外の面のうち、少なくとも一面を固定した第１の保持部材と、前記第１の保持部材に固定され、前記反射型偏光素子と反射型光変調素子のうち、少なくとも反射型偏光素子を前記光合成プリズムの各光入射面に対応した位置に固定した第２の保持部材を有することを特徴とする。
【００１６】
前記第２の保持部材は角度が略４５度の頂角を有する三角形又は台形の形状に形成すると良い。
【００１７】
また、前記第１の保持部材は、前記反射型偏光素子から前記反射型光変調素子に入射して前記反射型光変調素子から反射する光を透過する前記反射型光変調素子の固定領域を有しても良い。この反射型光変調素子の固定領域に開口を設けることが望ましい。
【００１８】
さらに、前記第１の保持部材と第２の保持部材は、光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成することが望ましい。
【００１９】
この発明の画像投射装置は、前記いずれかの光学装置を有し、光源から出射された照明光を異なる波長帯域の光に分離し、分離した各色の光を透過して前記光学装置に入射し、入射した各色の光を前記反射型偏光素子から前記反射型光変調素子に入射して前記反射型光変調素子で変調し、変調された各色の光を前記反射型偏光素子で反射して前記光合成プリズムで合成して出射して投影面に画像を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の光学装置は、保持部材に光合成プリズムの各入射面と出射面以外の面のうち、少なくとも一面を固定し、この保持部材の光合成プリズムの入射面に対応した位置に反射型偏光素子を固定するようにしたから、構成が単純にでき、構成部品が少ないため、各構成部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形、ストレスを軽減でき、安定した保持精度を確保することができる。
【００２１】
また、光合成プリズムの入射面を保持部材に接着しなくてすむから、入射面に接着領域を確保する必要がなく、光合成プリズムを小さくできるとともに、入射面が接着剤により汚れて光学特性が劣化するもとを防ぐことができる。
【００２２】
さらに、保持部材を角度が略４５度の頂角を３個有する四辺形で形成しているから、角度が略４５度をなす２つの側面を決めることにより、この２つの側面に直交して他の２つの側面を決めることができ、保持部材を容易に加工することができる。
【００２３】
また、第１の保持部材に光合成プリズムの入射面と合成光の出射面以外の面のうち、少なくとも一面を固定し、第１の保持部材に固定された第２の保持部材で反射型偏光素子を光合成プリズムの各光入射面に対応した位置に固定することにより、構成が単純にでき、構成部品が少ないため、各構成部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形、ストレスを軽減でき、安定した保持精度を確保することができる。
【００２４】
また、第２の保持部材は角度が略４５度の頂角を有する三角形又は台形の形状に形成することにより、反射型偏光素子を光合成プリズムの各光入射面に対応した位置に精度良く固定することができる。
【００２５】
さらに、第１の保持部材に反射型偏光素子から反射型光変調素子に入射して反射型光変調素子から反射する光を透過する反射型光変調素子の固定領域を設けることにより、光学装置の剛性を高めるとともに単純な構造にすることができる。また、反射型光変調素子の固定領域に開口を設けることにより、反射型光変調素子の冷却効率を高めることができる。
【００２６】
また、各保持部材を線膨張係数の小さい光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成するから、温度による形状変化が小さく、部品の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保できるととともに合成光の温度変化による位置ずれを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１はこの発明の光学装置の構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。図に示すように、光学装置１は３つの反射型偏光素子２ａ，２ｂ，２ｃと、３つの反射型光変調素子３ａ，３ｂ，３ｃと光合成プリズム４と２枚の保持部材５ａ，５ｂを有する。
【００２８】
保持部材５ａ，５ｂは、一定厚さを有し、角度４５度の頂角を３個有し、矢尻状の形状をした四辺形の形状をしている。この矢尻上の形状をした四辺形は、４５度の２つの頂角で挟まれ、２つの反射型偏光素子２ａ，２ｂを固定する第１の側面５１と、４５度の２つの頂角で挟まれ、２つの反射型光変調素子３ａ，３ｃを固定する第２の側面５２と、第２の側面５２と４５度の角度をなし、反射型偏光素子２ｃを固定する第３の側面５３と、第１の側面５１と４５度の角度をなし、反射型光変調素子３ｂを固定する第４の側面５４を有する。この保持部材５ａ，５ｂは光学ガラス（ＢＫ７）あるいは光学ガラスの線膨張係数7.5×１０−６（／Ｋ）とほぼ同じ線膨張係数5.0〜8.0×１０−６（／Ｋ）のセラミックや線膨張係数6.0〜8.0×１０−６（／Ｋ）の低膨張合金で形成されている。
【００２９】
この保持部材５ａの第１の側面５１〜第４の側面５４と、保持部材５ｂの第１の側面５１〜第４の側面５４とがそれぞれ同一平面になるようにしている。また、保持部材５ａ，５ｂの第２の側面５２側に光合成プリズム４の出射面が位置するようにして保持部材５ａ，５ｂで光合成プリズム４を挟み込んで光合成プリズム４を接着剤で固定する。この光合成プリズム４を挟んで固定した保持部材５ａ，５ｂの各側面５１〜５４に反射型偏光素子２ａ〜２ｃと反射型光変調素子３ａ〜３ｃを位置合わせして固定して光学装置１を形成する。
【００３０】
この光学装置１に分離された３つの波長帯域の光を入射すると、保持部材５ａ，５ｂの第１の側面５１に固定された反射型偏光素子２ａは第１の波長帯域の光を透過して、第１の側面５１と角度が４５度異なる第２の側面５２に固定された反射型光変調素子３ａに入射し、反射型光変調素子３ａで変調されて反射した光を反射して光合成プリズム４に入射する。保持部材５ａ，５ｂの第１の側面５１に固定された反射型偏光素子２ｂは第２の波長帯域の光を透過して、第１の側面５１と角度が４５度異なる第４の側面５４に固定された反射型光変調素子３ｂに入射し、反射型光変調素子３ｂで変調されて反射した光を反射して光合成プリズム４に入射する。保持部材５ａ，５ｂの第２の側面５２と角度が４５度異なる第３の側面５３に固定された反射型偏光素子２ｃは第３の波長帯域の光を透過して、第２の側面５２に固定された反射型光変調素子３ｃに入射し、反射型光変調素子３ｃで変調されて反射した光を反射して光合成プリズム４に入射する。光合成プリズム４は反射型偏光素子２ａ〜２ｃから入射した光を合成して出射する。
【００３１】
この光学装置１は、保持部材５ａ，５ｂに光合成プリズム４を固定するとき、光合成プリズム４の入射面を保持部材５ａ，５ｂに接着しなくてすむから、入射面に接着領域を確保する必要がなく、光合成プリズム４を小さくできるとともに、入射面が接着剤により汚れて光学特性が劣化するもとを防ぐことができる。すなわち、光合成プリズム４の入射面や出射面のいずれにも保持部材５ａ，５ｂを接着することを必要としないので、光学特性の劣化や、光合成プリズム４の入射面や出射面等の大きさを確保する必要がない。これにより、構成をコンパクトにし、かつ組み付けのし易さを向上させることが可能となる。
【００３２】
また、２個の保持部材５ａ，５ｂだけで反射型偏光素子２ａ〜２ｃと反射型光変調素子３ａ〜３ｃ及び光合成プリズム４を保持する単純な構成であるから、安定した保持精度を確保することができ、良好な光学特性を維持することができる。
【００３３】
また、２個の保持部材５ａ，５ｂが線膨張係数の小さい光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成されているから、温度による形状変化が小さく、部品の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保できるととともに合成光の温度変化による位置ずれを小さくすることができる。
【００３４】
また、反射型光変調素子３ａ〜３ｃの両端部だけが２個の保持部材５ａ，５ｂに固定されているだけであるから、反射型光変調素子３ａ〜３ｃの冷却効率を高めることができる。
【００３５】
さらに、２枚の保持部材５ａ，５ｂに対する接合部が少ないため、容易に組み付けられるとともに光学装置１自体の剛性を高めることができる。
【００３６】
また、保持部材５ａ，５ｂを角度が４５度の頂角を３個有する四辺形で形成しているから、反射型偏光素子２ａ，２ｂを固定する第１の側面５１と反射型偏光素子２ｃを固定する第３の側面５３とは直交し、反射型光変調素子３ａ，３ｃを固定する第２の側面５２と、反射型光変調素子３ｂを固定する第４の側面５４は直交しているから、第１の側面５１と第２の側面５２の角度を決めれば第３の側面５３と第４の側面を決めることができ、保持部材５ａ，５ｂを容易に加工することができる。
【００３７】
さらに、図１（ａ）に示すように、入射光と合成光を同一面にすることができ、光学装置１を使用した光学系の高さ方向を薄くすることができる。
【００３８】
前記説明では、２枚の保持部材５ａ，５ｂで反射型偏光素子２ａ〜２ｃと反射型光変調素子３ａ〜３ｃ及び光合成プリズム４を保持する場合について説明したが、図２の斜視図に示すように、反射型偏光素子２ａ〜２ｃと反射型光変調素子３ａ〜３ｃ及び光合成プリズム４を１枚の保持部材５で保持しても良い。
【００３９】
次に、第２の光学装置１ａについて説明する。第２の光学装置１ａは、図３の斜視図に示すように、反射型偏光素子２ａ〜２ｃと反射型光変調素子３ａ〜３ｃ及び光合成プリズム４を保持する第１の保持部材６ａ，６ｂと第２の保持部材７ａ〜７ｆを有する。第１の保持部材６ａ，６ｂは一定厚さを有し、長方形状の形状に形成されている。第２の保持部材７ａ〜７ｆは一定厚さを有し、角度４５度の頂角を１つ有する台形状の形状に形成されている。この第２の保持部材７ａ〜７ｆの台形状の長辺側の側面７１には、図４に示すように、角度４５度の頂角と反対側の端部に第１の保持部材６ａの固着領域７１１を有し、固着領域７１１と所定距離隔てた位置に反射型光変調素子３の固着領域７１２を有し、短辺側の側面７２には第１の保持部材６ｂの固着領域を有し、角度４５度で傾斜した側面７３には反射型偏光素子２の固着領域を有する。この第１の保持部材６ａ，６ｂと第２の保持部材７ａ〜７ｆも光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成されている。
【００４０】
この光学装置１ａは、第１の保持部材６ａ，６ｂで光合成プリズム４を挟み込んで固定している。また、第１の保持部材６ａ，６ｂの光合成プリズム４の出射方向を除いた３方向の端部に、それぞれ１対の第２の保持部材７が所定間隔をおいて接着剤で固定する。この第２の保持部材７は光合成プリズム４の端部から所定間隔だけ離して固定されている。そして第２の保持部材７ａ，７ｂの傾斜した側面７３に反射型偏光素子２ａを固定し、第２の保持部材７ｃ，７ｄの傾斜した側面７３に反射型偏光素子２ｂを固定している。また、第２の保持部材７ｅ，７ｆの傾斜した側面７３に反射型偏光素子２ｃを固定している。さらに、第２の保持部材７ａ，７ｂの長辺側の側面７１に反射型光変調素子３ａを固定している。第２の保持部材７ｃ，７ｄの長辺側の側面７１に反射型光変調素子３ｂを固定している。第２の保持部材７ｅ，７ｆの長辺側の側面７１に反射型光変調素子３ｃを固定する。この反射型光変調素子３と反射型偏光素子２もそれぞれ第１の保持部材６ａ，６ｂの端部から所定間隔だけ離して固定されている。
【００４１】
この光学装置１ａに分離された３つの波長帯域の光を入射すると、第３の保持部材７ａ，７ｂに固定された反射型偏光素子２ａは第１の波長帯域の光を透過して反射型光変調素子３ａに入射し、反射型光変調素子３ａで変調されて反射した光を反射して光合成プリズム４に入射する。第２の保持部材７ｃ，７ｄに固定された反射型偏光素子２ｂは第２の波長帯域の光を透過して反射型光変調素子３ｂに入射し、反射型光変調素子３ｂで変調されて反射した光を反射して光合成プリズム４に入射する。第２の保持部材７ｅ，７ｆに固定された反射型偏光素子２ｃは第３の波長帯域の光を透過して反射型光変調素子３ｃに入射し、反射型光変調素子３ｃで変調されて反射した光を反射して光合成プリズム４に入射する。光合成プリズム４は反射型偏光素子２ａ〜２ｃから入射した光を合成して出射する。
【００４２】
この光学装置１ａは、第１の保持部材６ａ，６ｂで光合成プリズム４と第２の保持部材７を挟み込んで固定しているから、剛性を高めることができる。
【００４３】
また、光合成プリズム４と第２の保持部材７ａ〜７ｆの間と第１の保持部材６ｂと反射型偏光素子２ａ〜２ｃの間及び第１の保持部材６ａと反射型光変調素子３ａ〜３ｃの間に隙間を有するから、光学装置１ａの内部と外部の間で空気の流れが生じやすく、反射型光変調素子３等の冷却効果を高めることができ、光源がハイパワーになった場合や温度変化により光損傷が生じて光学性能が劣化することを防ぐことができる。
【００４４】
さらに、光合成プリズム４の入射面を第１の保持部材６ａ，６ｂに接着しなくてすむから、入射面に接着領域を確保する必要がなく、光合成プリズム４を小さくできるとともに、入射面が接着剤により汚れて光学特性が劣化するもとを防ぐことができる。
【００４５】
また、第１の保持部材６ａ，６ｂと第２の保持部材７ａ〜７ｆが線膨張係数の小さい光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成されているから、温度による形状変化が小さく、部品の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保できるととともに合成光の温度変化による位置ずれを小さくすることができる。
【００４６】
前記説明では、第１の保持部材６ａ，６ｂで光合成プリズム４と第２の保持部材７を挟み込んで固定した場合について説明したが、第１の保持部材６と第２の保持部材７に十分な剛性を持たせた場合は、上下いずれか１枚の第２の保持部材６を使用しても良い。
【００４７】
次に第３の光学装置１ｂについて説明する。第３の光学装置１ｂは、図５の斜視図に示すように、第３の保持部材８と第２の保持部材７ａ〜７ｆを有する。第３の保持部材８は第１の保持部材６に反射型光変調素子３ａ〜３ｃの固定領域を設けたものであり、略凸形状に形成され、反射型光変調素子３ａ〜３ｃの固定領域に反射型光変調素子３ａ〜３ｃの有効領域より大きい開口８１を有する。この第３の保持部材８の反射型光変調素子３ａ〜３ｃの固定領域の端部にそれぞれ１対の第２の保持部材７が固定され、中央部に光合成プリズム４が固定されている。そして第３の保持部材８に固定された１対の第２の保持部材７の傾斜した側面にそれぞれ反射型偏光素子２が固定され、第３の保持部材８の固定領域にそれぞれ反射型光変調素子３が固定されている。この第３の保持部材８も光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成されている。
【００４８】
このように第３の保持部材８を凸形状に形成し、この第３の保持部材８に第２の保持部材７を固定するから、第３の保持部材８と第２の保持部材７との固定領域を広く取って強固に固定することができ、１枚の第３の保持部材８で第２の保持部材７と光合成プリズム４を保持しても十分な剛性を保つことができる。
【００４９】
また、光合成プリズム４の各入射面と第２の保持部材７との間に隙間を設けることにより、光合成プリズム４の入射面と第２の保持部材７の内面と反射型偏光素子２及び反射型光変調素子３で囲まれる領域と外部との間で空気の流れができやすく、反射型光変調素子３等の冷却効果を高めることができ、光源がハイパワーになった場合や温度変化により光損傷が生じて光学性能が劣化することを防ぐことができる。
【００５０】
さらに、光合成プリズム４の入射面を接着しなくてすむから、入射面に接着領域を確保する必要がなく、光合成プリズム４を小さくできるとともに、入射面が接着剤により汚れて光学特性が劣化するもとを防ぐことができる。
【００５１】
この光学装置１ｂも光合成プリズム４の入射面を第３の保持部材８に接着しなくてすむから、入射面に接着領域を確保する必要がなく、光合成プリズム４を小さくできるとともに、入射面が接着剤により汚れて光学特性が劣化するもとを防ぐことができる。
【００５２】
また、第３の保持部材８と第２の保持部材７が線膨張係数の小さい光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成されているから、温度による形状変化が小さく、部品の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保できるととともに合成光の温度変化による位置ずれを小さくすることができる。
【００５３】
前記説明では第３の保持部材８をセラミックや低膨張合金で形成して、反射型光変調素子３ａ〜３ｃの固定領域に開口８１を設けた場合について説明したが、第３の保持部材８が光を透過する透明で、投射像の明るさを劣化させないように光透過率の高い材料でできており、かつ、波面収差等の光学性能を悪化させることないような面精度のいものであるならば開口８１を設けなくとも良い。
【００５４】
また、光学装置１〜１ｂに反射型偏光素子２と反射型光変調素子３をそれぞれ３組設けた場合について説明したが、反射型偏光素子２と反射型光変調素子３をそれぞれ２組設けカラー画像を形成するようにしても良い。
【００５５】
次に例えば光学装置１を使用した画像投影装置について説明する。画像投影装置１０は、図６の概略構成図に示すように、光源１１とレンズ１２とダイクロックミラー１３ａ，１３ｂとミラー１４と光学装置１ａ及び投射レンズ１５及びスクリーン１６を有する。
【００５６】
この画像表示装置１０でスクリーン１６に画像を投影するときは、光源１１から出射された照明光はレンズ１１を介してダイクロックミラー１３ａ，１３ｂで赤、青、緑の光に分離し、分離した各色の光を透過して光学装置１に入射し、入射した各色の光を反射型偏光素子２から反射型光変調素子３に入射して反射型光変調素子３で変調し、変調された各色の光を反射型偏光素子２で反射して光合成プリズム４で合成し、合成した光を投射レンズ１５によりスクリーン１６に投射して画像を表示する。この画像を表示するとき，光学装置１は温度変化があっても位置ずれを小さくした合成光を出射するから、良質な画像を安定して表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の光学装置の構成図である。
【図２】この発明の光学装置の他の構成を示す斜視図である。
【図３】第２の光学装置の構成を示す斜視図である。
【図４】第３の保持部材の構成を示す斜視図である。
【図５】第３の光学装置の構成を示す斜視図である。
【図６】画像投影装置の概略構成図である。
【図７】従来の光学装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１；光学装置、２；反射型偏光素子、３；反射型光変調素子、４；光合成プリズム、
５；保持部材、６；第１の保持部材、７；第２の保持部材、８；第３の保持部材、
１０；画像投射装置、１１；光源、１２；レンズ、１３；ダイクロックミラー、
１４；ミラー、１５；投射レンズ、１６；スクリーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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