(57)【要約】【課題】複数の光変調素子、複数の射出側偏光素子、および色合成光学装置が一体化される光学装置において、各光変調素子のフォーカス調整を容易に実施できる光学装置の製造方法を提供する。【解決手段】光学装置５の製造方法は、光変調素子５１、射出側偏光素子５３、および色合成光学装置５４を互いに密着させた初期状態で保持する光学装置保持工程と、射出側偏光素子５３を構成する各プリズム５３１，５３２の各傾斜面５３１Ｂ，５３２Ｂの傾斜方向Ｄ１，Ｄ２に沿って各プリズム５３１の相対位置を変更し、光変調素子５１における光軸方向の位置を調整するフォーカス調整工程と、色合成光学装置５４に対して光変調素子５１および射出側偏光素子５３を固定する固定工程とを備える。【選択図】図５
2009229560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調して画像光を形成する複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子にて形成された各画像光を合成する色合成光学装置と、前記複数の光変調素子および前記色合成光学装置の間にそれぞれ配設される複数の射出側偏光素子とを備えた光学装置の製造方法であって、
前記射出側偏光素子は、
前記光変調素子に当接し前記画像光を入射する光束入射側端面、および前記光束入射側端面に対して傾斜した射出側傾斜面を有する第１プリズムと、
前記光束入射側端面に平行し前記色合成光学装置に当接する光束射出側端面、および前記光束射出側端面に対して傾斜し前記射出側傾斜面に平行する入射側傾斜面を有する第２プリズムと、
前記射出側傾斜面または前記入射側傾斜面に設けられ、前記第１プリズムを介した光束のうち第１の直線偏光光を透過して前記第２プリズムに導入させるとともに偏光方向が前記第１の直線偏光光に直交する第２の直線偏光光を前記第１プリズムに向けて反射する偏光素子本体とを備え、
当該製造方法は、
前記光変調素子、前記射出側偏光素子、および前記色合成光学装置を互いに密着させた初期状態で保持する光学装置保持工程と、
前記各傾斜面の傾斜方向に沿って前記各プリズムの相対位置を変更し、前記光変調素子における前記色光の光軸方向の位置を調整するフォーカス調整工程と、
前記色合成光学装置に対して前記光変調素子および前記射出側偏光素子を固定する固定工程とを備える
ことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調して画像光を形成する複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子にて形成された各画像光を合成する色合成光学装置と、前記複数の光変調素子および前記色合成光学装置の間にそれぞれ配設される複数の射出側偏光素子とを備えた光学装置の製造方法であって、
前記射出側偏光素子は、
前記光変調素子に当接し前記画像光を入射する光束入射側端面、および前記光束入射側端面に対して傾斜した射出側傾斜面を有し、前記光束入射側端面と前記射出側傾斜面との前記色光の光軸方向の離間寸法が前記光軸に直交する第１の方向に沿って小さくなるように配設される第１プリズムと、
前記光束入射側端面に平行し前記色合成光学装置に当接する光束射出側端面、および前記光束射出側端面に対して傾斜した入射側傾斜面を有し、前記光束射出側端面と前記入射側傾斜面との前記光軸方向の離間寸法が前記第１の方向に沿って小さくなるように配設される第２プリズムと、
前記各プリズム間に介装され、前記射出側傾斜面に平行する第１対向面、および前記入射側傾斜面に平行する第２対向面を有する第３プリズムと、
前記射出側傾斜面または前記第１対向面に設けられ、前記第１プリズムを介した光束のうち第１の直線偏光光を透過して前記第３プリズムに導入させるとともに偏光方向が前記第１の直線偏光光に直交する第２の直線偏光光を前記第１プリズムに向けて反射する偏光素子本体とを備え、
当該製造方法は、
前記光変調素子、前記射出側偏光素子、および前記色合成光学装置を互いに密着させた初期状態で保持する光学装置保持工程と、
前記第１プリズムおよび前記第２プリズムに対して前記第３プリズムを前記第１の方向に沿って進退移動させ、前記光変調素子における前記光軸方向の位置を調整するフォーカス調整工程と、
前記色合成光学装置に対して前記光変調素子および前記射出側偏光素子を固定する固定工程とを備える
ことを特徴とする製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の製造方法において、
前記複数の射出側偏光素子は、
前記初期状態において、対応する色光に応じて前記光束入射側端面および前記光束射出側端面の離間寸法が異なるように形成されている
ことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源装置と、光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調素子と、画像光を拡大投射する投射光学装置（投射レンズ）とを備えたプロジェクタが知られている。
このようなプロジェクタでは、光変調素子（液晶パネル）の光束入射側および光束射出側には、通常、入射光束のうち所定の直線偏光光を透過させ、他の光束を除去する偏光素子が配置される（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のプロジェクタでは、液晶パネルの光束射出側に配置される射出側偏光素子として、反射型の偏光素子が用いられ、射出側偏光素子の耐光性および耐熱性を向上させるとともに、射出側偏光素子にて反射された不要な光束を液晶パネルに入射させない構成としている。
具体的に、射出側偏光素子は、入射光束の光軸に直交する光束入射側端面、および光束入射側端面に対して傾斜した射出側傾斜面を有する断面三角形状の第１プリズムと、光束入射側端面に平行する光束射出側端面、および光束射出側端面に対して傾斜し射出側傾斜面に対向する入射側傾斜面を有し第１プリズムと一体化された断面三角形状の第２プリズムと、各傾斜面間に介装される反射型偏光板とを備える。そして、反射型偏光板にて反射された不要な光束は、第１プリズムの光束入射側端面にて全反射し、液晶パネルを避ける方向に進行する。
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０１／０５５７７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液晶パネルを３枚設け、各液晶パネルにて変調された各色光を色合成光学装置（クロスダイクロイックプリズム）で合成してカラー画像を形成する、いわゆる三板式の光学装置においては、プロジェクタに組み込む際等の取り扱い性を考慮すれば、色合成光学装置に対して射出側偏光素子および液晶パネルを一体に組み付けることが好ましい。
そして、このような光学装置を備えたプロジェクタでは、鮮明な画像を得るために、各液晶パネルを光軸方向に移動させ、各液晶パネルを投射レンズのバックフォーカス位置に位置付ける（フォーカス調整）必要がある。
しかしながら、上述した三板式の光学装置に特許文献１に記載の射出側偏光素子を採用した場合には、以下の問題がある。
特許文献１に記載の射出側偏光素子は、第１プリズム、第２プリズム、および反射型偏光板が予め、一体化されているため、光束入射側端面および光束射出側端面の離間寸法が規定されていることとなる。色合成光学装置に対して射出側偏光素子および液晶パネルを一体に組み付ける際には、液晶パネルは射出側偏光素子の光束入射側端面に固定されるため、色合成光学装置に対する液晶パネルの光軸方向の離間位置が予め規定されることとなる。すなわち、色合成光学装置に対する液晶パネルの光軸方向の離間位置が予め規定されるため、各液晶パネルのフォーカス調整が困難なものとなる、という問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、複数の光変調素子、複数の射出側偏光素子、および色合成光学装置が一体化される光学装置において、各光変調素子のフォーカス調整を容易に実施できる光学装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の製造方法は、複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調して画像光を形成する複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子にて形成された各画像光を合成する色合成光学装置と、前記複数の光変調装置および前記色合成光学装置の間にそれぞれ配設される複数の射出側偏光素子とを備えた光学装置の製造方法であって、前記射出側偏光素子は、前記光変調素子に当接し前記画像光を入射する光束入射側端面、および前記光束入射側端面に対して傾斜した射出側傾斜面を有する第１プリズムと、前記光束入射側端面に平行し前記色合成光学装置に当接する光束射出側端面、および前記光束射出側端面に対して傾斜し前記射出側傾斜面に平行する入射側傾斜面を有する第２プリズムと、前記射出側傾斜面または前記入射側傾斜面に設けられ、前記第１プリズムを介した光束のうち第１の直線偏光光を透過して前記第２プリズムに導入させるとともに偏光方向が前記第１の直線偏光光に直交する第２の直線偏光光を前記第１プリズムに向けて反射する偏光素子本体とを備え、当該製造方法は、前記光変調素子、前記射出側偏光素子、および前記色合成光学装置を互いに密着させた初期状態で保持する光学装置保持工程と、前記各傾斜面の傾斜方向に沿って前記各プリズムの相対位置を変更し、前記光変調素子における前記色光の光軸方向の位置を調整するフォーカス調整工程と、前記色合成光学装置に対して前記光変調素子および前記射出側偏光素子を固定する固定工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、光学装置保持工程において、光束入射側から、光変調素子、第１プリズム、第２プリズム、および色合成光学装置の順に、互いに密着させた初期状態で保持する。そして、フォーカス調整工程において、各プリズムの各傾斜面の傾斜方向に沿って各プリズムの相対位置を変更することで、射出側偏光素子における光束入射側端面および光束射出側端面の光軸方向の離間寸法を変更し、すなわち、射出側偏光素子における光束入射側端面に密着した光変調素子における光軸方向の位置を調整する。各光変調素子を色合成光学装置に対する所定位置に位置付けた後、固定工程において、色合成光学装置に対して光変調素子および射出側偏光素子を固定することで、光学装置を製造する。
以上のように、射出側偏光素子は、第１プリズムと第２プリズムとが予め一体化されておらず、光学装置の製造時に一体化される。このことにより、傾斜方向に沿って各プリズムの相対位置を変更することで、光変調素子のフォーカス調整を容易に実施できる。したがって、各光変調素子が投射光学装置のバックフォーカス位置に確実に位置付けられることとなり、光学装置をプロジェクタに組み込めば、鮮明な画像を得ることができる。
【０００８】
本発明の製造方法は、複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調して画像光を形成する複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子にて形成された各画像光を合成する色合成光学装置と、前記複数の光変調素子および前記色合成光学装置の間にそれぞれ配設される複数の射出側偏光素子とを備えた光学装置の製造方法であって、前記射出側偏光素子は、前記光変調素子に当接し前記画像光を入射する光束入射側端面、および前記光束入射側端面に対して傾斜した射出側傾斜面を有し、前記光束入射側端面と前記射出側端面との前記色光の光軸方向の離間寸法が前記光軸に直交する第１の方向に沿って小さくなるように配設される第１プリズムと、前記光束入射側端面に平行し前記色合成光学装置に当接する光束射出側端面、および前記光束射出側端面に対して傾斜した入射側傾斜面を有し、前記光束射出側端面と前記入射側傾斜面との前記光軸方向の離間寸法が前記第１の方向に沿って小さくなるように配設される第２プリズムと、前記各プリズム間に介装され、前記射出側傾斜面に平行する第１対向面、および前記入射側傾斜面に平行する第２対向面を有する第３プリズムと、前記射出側傾斜面または前記第１対向面に設けられ、前記第１プリズムを介した光束のうち第１の直線偏光光を透過して前記第３プリズムに導入させるとともに偏光方向が前記第１の直線偏光光に直交する第２の直線偏光光を前記第１プリズムに向けて反射する偏光素子本体とを備え、当該製造方法は、前記光変調素子、前記射出側偏光素子、および前記色合成光学装置を互いに密着させた初期状態で保持する光学装置保持工程と、前記第１プリズムおよび前記第２プリズムに対して前記第３プリズムを前記第１の方向に沿って進退移動させ、前記光変調素子における前記光軸方向の位置を調整するフォーカス調整工程と、前記色合成光学装置に対して前記光変調素子および前記射出側偏光素子を固定する固定工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、光学装置保持工程において、光束入射側から、光変調素子、第１プリズム、第３プリズム、第２プリズム、および色合成光学装置の順に、互いに密着させた初期状態で保持する。そして、フォーカス調整工程において、第１プリズムおよび第２プリズムと第３プリズムとの密着状態を維持しつつ、第１プリズムおよび第２プリズムに対して第３プリズムを第１の方向に沿って進退移動させる。ここで、第１プリズムは、光束入射側端面と射出側傾斜面との光軸方向の離間寸法が第１の方向に沿って小さくなるように配設されている。第２プリズムも同様である。すなわち、第３プリズムは、第１対向面および第２対向面の光軸方向の離間寸法が第１の方向に沿って大きくなる楔形状を有する。このため、フォーカス調整工程では、第３プリズムの第１の方向に沿う進退移動に連動して、第１プリズムおよび第２プリズムが光軸方向に近接隔離することとなり、射出側偏光素子における光束入射側端面および光束射出側端面の光軸方向の離間寸法を変更し、すなわち、射出側偏光素子における光束入射側端面に密着した光変調素子における光軸方向の位置を調整する。各光変調素子を色合成光学装置に対する所定位置に位置付けた後、固定工程において、色合成光学装置に対して光変調素子および射出側偏光素子を固定することで、光学装置を製造する。
以上のように、射出側偏光素子は、第１プリズムおよび第２プリズムの他、第３プリズムを備え、各プリズムが予め一体化されておらず、光学装置の製造時に一体化される。このことにより、第３プリズムを第１の方向に沿って進退移動させることで、光変調素子のフォーカス調整を容易に実施できる。したがって、各光変調素子が投射光学装置のバックフォーカス位置に確実に位置付けられることとなり、光学装置をプロジェクタに組み込めば、鮮明な画像を得ることができる。
【００１０】
本発明の製造方法では、前記複数の射出側偏光素子は、前記初期状態において、対応する色光に応じて前記光束入射側端面および前記光束射出側端面の離間寸法が異なるように形成されていることが好ましい。
ところで、レンズの一般的な特性としては、各色の屈折率が異なるものである。このため、投射光学装置のバックフォーカス位置も各色光に応じて異なるものとなりやすい。
本発明では、複数の射出側偏光素子は、上述したように形成されているので、初期状態において、色合成光学装置に対する各光変調素子の光軸方向の離間寸法が異なるものとなる。このことにより、投射光学装置の色光毎の各バックフォーカス位置に応じて、複数の射出側偏光素子における光束入射側端面および光束射出側端面の離間寸法を設計しておけば、初期状態において、各光変調素子が各バックフォーカス位置に概ね位置付けられた状態となり、フォーカス調整工程では、微調整するだけで各光変調素子を各バックフォーカス位置に位置付けることができる。したがって、各光変調素子のフォーカス調整をさらに容易に実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの主な構成〕
図１は、第１実施形態におけるプロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、形成した画像光をスクリーン（図示略）上に拡大投射する。このプロジェクタ１は、図１に示すように、光学ユニット３と、投射光学装置としての投射レンズ４と、光学ユニット３および投射レンズ４を収納し外装を構成する外装筐体２とで大略構成されている。
なお、具体的な図示は省略したが、外装筐体２内において、光学ユニット３および投射レンズ４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等を備えた冷却ユニット、プロジェクタ１の各構成部材に電力を供給する電源装置、プロジェクタ１の各構成部材の動作を制御する制御装置等が配置されるものとする。
【００１２】
光学ユニット３は、前記制御装置による制御の下、光源装置３１から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した画像光を形成する。この光学ユニット３は、光源装置３１と、照明光学装置３２と、色分離光学装置３３と、リレー光学装置３４と、光学装置５と、これら各光学部品３１〜３４，５を内部に設定された照明光軸Ａｘに対する所定位置に配置する光学部品用筐体３５とを備える。
光源装置３１は、図１に示すように、光源ランプ３１１およびリフレクタ３１２等を備える。そして、光源装置３１は、光源ランプ３１１から射出された光束がリフレクタ３１２によって射出方向が揃えられ、照明光学装置３２に向けて光束を射出する。
【００１３】
照明光学装置３２は、図１に示すように、第１レンズアレイ３２１、第２レンズアレイ３２２、偏光変換素子３２３、および重畳レンズ３２４を備える。そして、光源装置３１から射出された光束は、第１レンズアレイ３２１によって複数の部分光束に分割され、第２レンズアレイ３２２の近傍で結像する。第２レンズアレイ３２２から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が偏光変換素子３２３の入射面に垂直となるように入射し、偏光変換素子３２３にて略１種類の直線偏光光として射出される。偏光変換素子３２３から直線偏光光として射出され、重畳レンズ３２４を介した複数の部分光束は、光学装置５の後述する３枚の液晶パネル５１上で重畳する。
【００１４】
色分離光学装置３３は、図１に示すように、２枚のダイクロイックミラー３３１，３３２、および反射ミラー３３３を備え、これらのダイクロイックミラー３３１，３３２、反射ミラー３３３により照明光学装置３２から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有する。
リレー光学装置３４は、図１に示すように、入射側レンズ３４１、リレーレンズ３４３、および反射ミラー３４２，３４４を備え、色分離光学装置３３で分離された色光、例えば、赤色光を光学装置５の後述する赤色光側の液晶パネル５１Ｒまで導く機能を有する。
【００１５】
光学装置５は、入射した光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。
なお、光学装置５の具体的な構成については、後述する。
投射レンズ４は、複数のレンズを組み合わせた組レンズとして構成され、光学装置５から射出された画像光をスクリーン上に拡大投射する。
【００１６】
〔光学装置の構成〕
図２は、光学装置５の構成を模式的に示す分解斜視図である。
光学装置５は、図１または図２に示すように、光変調素子としての液晶パネル５１（赤色光側の液晶パネルを５１Ｒ、緑色光側の液晶パネルを５１Ｇ、青色光側の液晶パネルを５１Ｂとする）と、各液晶パネル５１の光路前段側に配置される入射側偏光素子５２と、各液晶パネル５１の光路後段に配置される射出側偏光素子５３（液晶パネル５１と同様に、赤色光側の射出側偏光素子を５３Ｒ、緑色光側の射出側偏光素子を５３Ｇ、青色光側の射出側偏光素子を５３Ｂとする）と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム５４とを備える。
なお、以下では、光束入射側から順に各光学部品５１〜５４の構成を説明する。
【００１７】
入射側偏光素子５２は、偏光変換素子３２３で揃えられた偏光方向と略同一の偏光方向の直線偏光光のみ透過する。本実施形態では、入射側偏光素子５２は、後述する偏光素子本体５３３と同様に、反射型偏光子で構成されている。
液晶パネル５１は、図２に示すように、ガラスなどからなる平面視矩形状の一対の基板５１１，５１２に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有している。このうち、基板５１１は、液晶を駆動するための駆動基板であり、互いに平行に配列形成される複数のデータ線と、複数のデータ線と直交する方向に配列形成される複数の走査線と、走査線およびデータ線の交差に対応してマトリクス状に配列形成される画素電極と、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子と、スイッチング素子を駆動する駆動部とを有している。また、基板５１２は、基板５１１に対して所定間隔を空けて対向配置される対向基板であり、所定の電圧Ｖcomが印加される共通電極を有している。また、これら基板５１１，５１２には、前記制御装置と電気的に接続し、前記走査線、前記データ線、前記スイッチング素子、および前記共通電極等に所定の駆動信号を出力する回路基板としてのＦＰＣケーブル５１３が接続されている。このＦＰＣケーブル５１３を介して前記制御装置から駆動信号を入力することで、所定の前記画素電極および前記共通電極の間に電圧が印加され、該画素電極および共通電極間に介在する液晶の配向状態が制御され、入射側偏光素子５２から射出された偏光光束の偏光方向が変調される。
【００１８】
射出側偏光素子５３は、液晶パネル５１を介して射出された光束のうち、入射側偏光素子５２の透過軸に直交する偏光方向の第１の直線偏光光のみ透過する。この射出側偏光素子５３は、図２に示すように、第１プリズム５３１と、第２プリズム５３２と、偏光素子本体５３３とを備える。
【００１９】
第１プリズム５３１は、断面略直角三角形状を有する三角柱プリズムで構成され、光束入射側端面５３１Ａが照明光軸Ａｘに対して直交し、断面略直角三角形状の斜辺に相当する射出側傾斜面５３１Ｂが光束射出側に位置し照明光軸Ａｘに直交する平面（光束入射側端面５３１Ａ）に対して傾斜した状態で配設される。
【００２０】
第２プリズム５３２は、第１プリズム５３１と同一の形状および同一の屈折率を有する三角柱プリズムで構成されている。そして、第２プリズム５３２は、光束射出側端面５３２Ａが照明光軸Ａｘに対して直交し、断面略直角三角形状の斜辺に相当する入射側傾斜面５３２Ｂが光束入射側に位置し射出側傾斜面５３１Ｂに平行した状態で配設される。
【００２１】
偏光素子本体５３３は、入射側傾斜面５３２Ｂに設けられ、第１の直線偏光光を透過し、偏光方向が第１の直線偏光光に直交する第２の直線偏光光を反射する反射型偏光子で構成されている。本実施形態では、偏光素子本体５３３は、具体的な図示は省略したが、入射側傾斜面５３２Ｂにアルミニウム等の微細な線状リブが多数平行に形成された構成を有している。そして、偏光素子本体５３３は、線状リブが延出している方向に、垂直な偏光方向の直線偏光光（第１の直線偏光光）を透過し、平行な偏光方向の直線偏光光（第２の直線偏光光）を反射する。
【００２２】
そして、各射出側偏光素子５３は、後述する光学装置５の製造時において、互いに密着された初期状態（本実施形態では、全体として直方体形状を有するように互いに密着された状態）で保持された際に、光束入射側端面５３１Ａおよび光束射出側端面５３２Ａの離間寸法が異なるように形成されている。
具体的には、各射出側偏光素子５３における光束入射側端面５３１Ａおよび光束射出側端面５３２Ａの離間寸法は、投射レンズ４の各色光に応じたバックフォーカス位置に応じて、図１または図２に示すように、射出側偏光素子５３Ｂ、射出側偏光素子５３Ｇ、射出側偏光素子５３Ｒの順に、大きくなるように形成されている。
【００２３】
図３は、射出側偏光素子５３から射出される光束の光路を模式的に示す図である。具体的に、図３は、光学装置５を製造した後の一体化された射出側偏光素子５３の縦断面図である。
そして、射出側偏光素子５３は、上述した構成により、液晶パネル５１を介した光束Ｌ１を以下に示すように射出する。
すなわち、光束Ｌ１は、図３に示すように、第１プリズム５３１に導入され、偏光素子本体５３３にて第１の直線偏光光Ｌ１１および第２の直線偏光光Ｌ１２に分離される。
第１の直線偏光光Ｌ１１は、偏光素子本体５３３を透過し、第２プリズム５３２を介して射出され、クロスダイクロイックプリズム５４に導入される。この際、第１の直線偏光光Ｌ１１は、光束Ｌ１の進行方向と略同一方向に進行する。
一方、第２の直線偏光光Ｌ１２は、偏光素子本体５３３にて光束入射側に反射され、光束入射側端面５３１Ａに入射する。そして、第２の直線偏光光Ｌ１２は、光束入射側端面５３１Ａにて全反射し、第１プリズム５３１における光束入射側端面５３１Ａおよび射出側傾斜面５３１Ｂに交差する端面５３１Ｃから射出される。すなわち、第２の直線偏光光Ｌ１２は、液晶パネル５１を避ける方向（本実施形態では、上方向）に射出される。なお、具体的な図示は省略したが、端面５３１Ｃには、第２の直線偏光光Ｌ１２の反射を防止するための反射防止膜が形成されている。
【００２４】
クロスダイクロイックプリズム５４は、各射出側偏光素子５３を透過した各色光を合成して画像光（カラー画像）を形成する。このクロスダイクロイックプリズム５４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、射出側偏光素子５３Ｇを透過したＧ色光を透過し、各射出側偏光素子５３Ｒ，Ｂを透過したＲ，Ｂ色光を反射する。このようにして、各色光が合成されてカラー画像が形成される。
【００２５】
そして、上述した各部材５１〜５４は、以下に示す光学装置５の製造方法により、互いに密着した状態で一体化される。
【００２６】
〔光学装置の製造方法〕
図４は、光学装置５の製造方法を説明するフローチャートである。
図５ないし図７は、光学装置５の製造方法を説明するための図である。具体的に、図５は、フォーカス調整工程を説明するための図であり、光学装置５を側方から見た図である。図６は、アライメント調整工程を説明するための図であり、光学装置５を上方から見た図である。図７は、図６と同様にアライメント調整工程を説明するための図であり、光学装置５を側方から見た図である。
先ず、液晶パネル５１を第１プリズム５３１の光束入射側端面５３１Ａに接着剤等により固着する（ステップＳ１）。なお、以下では、液晶パネル５１と第１プリズム５３１とが一体化されたユニットをパネルユニット６として説明する。
ステップＳ１の後、クロスダイクロイックプリズム５４を図示しない製造装置における所定位置に設置する（ステップＳ２）。
ステップＳ２の後、クロスダイクロイックプリズム５４の光束入射側端面５４Ａに光硬化型接着剤を塗布する。そして、クロスダイクロイックプリズム５４に対して液晶パネル５１の位置調整を実施するためのアライメント調整用治具１００（図５〜図７）に第２プリズム５３２を保持させ、光硬化型接着剤が塗布された光束入射側端面５４Ａに光束射出側端面５３２Ａを密着させる（ステップＳ３）。
【００２７】
ステップＳ３の後、入射側傾斜面５３２Ｂにおける偏光素子本体５３３が形成されていない余剰部分に光硬化型接着剤を塗布する。そして、クロスダイクロイックプリズム５４に対して液晶パネル５１の位置調整を実施するためのフォーカス調整用治具２００（図５〜図７）にパネルユニット６を保持させ、光硬化型接着剤が塗布された入射側傾斜面５３２Ｂに射出側傾斜面５３１Ｂを密着させる（ステップＳ４）。
以上説明したステップＳ２〜Ｓ４により、図５（Ａ）に示すように、第１プリズム５３１および第２プリズム５３２が全体として直方体形状を有し、液晶パネル５１、射出側偏光素子５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４が互いに密着された初期状態で保持されることとなる。
すなわち、ステップＳ２〜Ｓ４が本発明に係る光学装置保持工程に相当する。
【００２８】
ステップＳ４の後、光硬化型接着剤が未硬化の状態で、以下に示すように、クロスダイクロイックプリズム５４に対する液晶パネル５１の位置調整を実施する。
先ず、液晶パネル５１に位置調整用の光束を導入する（ステップＳ５）。
ステップＳ５の後、液晶パネル５１、射出側偏光素子５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４を介した画像光を確認する（ステップＳ６）。
例えば、クロスダイクロイックプリズム５４の光路後段側に、投射レンズ４を配設しておき、投射レンズ４にて画像光をスクリーン上に投射させる。そして、スクリーン上の投影画像を確認する。あるいは、スクリーン上の投影画像をＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラ等の撮像装置にて撮像し、撮像された撮像画像をモニタ等にて確認する。
また、例えば、クロスダイクロイックプリズム５４を介した画像光を直接、ＣＣＤカメラ等の撮像装置にて撮像し、撮像された撮像画像をモニタ等にて確認する。
【００２９】
ステップＳ６において、スクリーン上の投影画像やモニタ等の撮像画像を確認しながら、フォーカス調整用治具２００を用いて、図５（Ｂ），図５（Ｃ）に示すように、射出側傾斜面５３１Ｂと入射側傾斜面５３２Ｂとの接合面を摺動面として各傾斜面５３１Ｂ，５３２Ｂの傾斜方向Ｄ１，Ｄ２に沿ってパネルユニット６を移動させ、投影画像や撮像画像が合焦状態となる位置に位置付ける（ステップＳ７：フォーカス調整工程）。すなわち、パネルユニット６を傾斜方向Ｄ１，Ｄ２に沿って移動させることで、光束入射側端面５３１Ａおよび光束射出側端面５３２Ａの離間寸法Ｌ（図５）が変更されることとなり、言い換えれば、クロスダイクロイックプリズム５４に対する液晶パネル５１の照明光軸Ａｘに沿う位置が変更され、投射レンズ４のバックフォーカス位置（投影画像や撮像画像が合焦状態となる位置）に位置付けられる。
【００３０】
ステップＳ７の後、投影画像や撮像画像を確認しながら、各調整用治具１００，２００を用いて、図６または図７に示すように、クロスダイクロイックプリズム５４の光束入射側端面５４Ａと第２プリズム５３２の光束射出側端面５３２Ａとの接合面を摺動面として、第２プリズム５３２とともにパネルユニット６を照明光軸Ａｘに直交する平面内で左右方向Ｄ３，Ｄ４および上下方向Ｄ５，Ｄ６に移動させ、投影画像や撮像画像中の画素を、各液晶パネル５１の画素を一致させるための所定位置に位置付ける（ステップＳ８：アライメント調整工程）。
【００３１】
ステップＳ８の後、紫外線等を照射することで、クロスダイクロイックプリズム５４および第２プリズム５３２間と、第２プリズム５３２および第１プリズム５３１間の光硬化型接着剤を硬化させ、クロスダイクロイックプリズム５４に対して、液晶パネル５１および射出側偏光素子５３を固定する（ステップＳ９：固定工程）。
以上の工程を３つの液晶パネル５１に対して実施するとともに、各液晶パネル５１の各対向基板５１２の所定位置にそれぞれ入射側偏光素子５２を接着剤等により固着することで、光学装置５が製造される。
【００３２】
上述した第１実施形態においては、以下の効果がある。
本実施形態では、光学装置５を構成する射出側偏光素子５３は、第１プリズム５３１と第２プリズム５３２とが予め一体化されておらず、光学装置５の製造時に一体化される。このことにより、傾斜方向Ｄ１，Ｄ２に沿って第２プリズム５３２に対してパネルユニット６を移動させることで、液晶パネル５１のフォーカス調整を容易に実施できる。したがって、各液晶パネル５１が投射レンズ４のバックフォーカス位置に確実に位置付けられることとなり、光学装置５をプロジェクタ１に組み込めば、鮮明な画像を得ることができる。
【００３３】
また、各射出側偏光素子５３は、初期状態で保持された際に光束入射側端面５３１Ａおよび光束射出側端面５３２Ａの離間寸法が異なるように形成されているので、初期状態において、クロスダイクロイックプリズム５４に対する各液晶パネル５１の照明光軸Ａｘに沿う離間寸法が異なるものとなる。このことにより、投射レンズ４の色光毎の各バックフォーカス位置に応じて、各射出側偏光素子５３における光束入射側端面５３１Ａおよび光束射出側端面５３２Ａの離間寸法を設計することで、初期状態において、各液晶パネル５１が各バックフォーカス位置に概ね位置付けられた状態となり、フォーカス調整工程Ｓ７では、微調整するだけで各液晶パネル５１を各バックフォーカス位置に位置付けることができる。したがって、各液晶パネル５１のフォーカス調整をさらに容易に実施できる。
【００３４】
さらに、各調整用治具１００，２００を用いて、クロスダイクロイックプリズム５４に対してパネルユニット６および第２プリズム５３２を照明光軸Ａｘに直交する平面内で各方向Ｄ３〜Ｄ６に移動させてアライメント調整を実施しているので、製造した光学装置５をプロジェクタ１に組み込めば、各液晶パネル５１の画素ずれのないさらに鮮明な画像を得ることができる。
【００３５】
また、互いに固着される液晶パネル５１、射出側偏光素子５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４として、ガラスなどの略同一の線膨張係数を有する材料を選択できるため、各部材５１，５３，５４間の熱膨張変形を略同程度に収めることができる。したがって、線膨張係数の違いにより発生する熱応力を緩和し、各液晶パネル５１の相互位置のずれを防止でき、画素ずれを回避できる。
【００３６】
さらに、液晶パネル５１において、駆動基板５１１には第１プリズム５３１が固着され、対向基板５１２には入射側偏光素子５２が固着されるので、光束入射側や光束射出側に、塵埃が付着しても該塵埃をフォーカス位置からずらし、塵埃が投影画像に影となって表示されることを防止するための防塵ガラスを取り付ける必要がなく、光学装置５の構成の簡素化および小型化が図れる。
【００３７】
また、各入射側偏光素子５２、各液晶パネル５１、各射出側偏光素子５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４が互いに密着した状態で一体化されているので、例えば、クロスダイクロイックプリズム５４を冷却すれば、光学装置５全体を容易に冷却できる。このため、光学装置５の冷却構造も簡素化できる。
【００３８】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図８は、第２実施形態における光学装置５の構成を模式的に示す分解斜視図である。
本実施形態では、前記第１実施形態に対して、図８に示すように、射出側偏光素子５３の構成が異なるのみである。また、射出側偏光素子５３の構成の変更に伴い、前記第１実施形態とは、光学装置５の製造方法が異なる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００３９】
本実施形態では、射出側偏光素子５３は、図８に示すように、前記第１実施形態で説明した第１プリズム５３１、第２プリズム５３２、および偏光素子本体５３３の他、第３プリズム５３４を備える。
ここで、第２プリズム５３２は、前記第１実施形態と異なり、以下に示すように、配設されている。
すなわち、第２プリズム５３２は、光束射出側端面５３２Ａが照明光軸Ａｘに対して直交するとともに、入射側傾斜面５３２Ｂが光束入射側に位置し、入射側傾斜面５３２Ｂと光束射出側端面５３２Ａとの照明光軸Ａｘに沿う離間寸法が第１プリズム５３１と同様に、下方向（第１の方向）に向かうにしたがって小さくなるように配設されている。
【００４０】
第３プリズム５３４は、各プリズム５３１，５３２間に介装され、射出側傾斜面５３１Ｂに平行する第１対向面５３４Ａ、および入射側傾斜面５３２Ｂに平行する第２対向面５３４Ｂを有する三角柱プリズムで構成されている。また、第３プリズム５３４は、各プリズム５３１，５３２と同一の屈折率を有する。
ここで、偏光素子本体５３３は、具体的な図示は省略したが、前記第１実施形態と異なり、第１対向面５３４Ａに形成されている。
【００４１】
そして、各射出側偏光素子５３は、後述する光学装置５の製造時において、互いに密着された初期状態（本実施形態では、全体として直方体形状を有するように互いに密着された状態）で保持された際に、投射レンズ４の各色光に応じたバックフォーカス位置に応じて、前記第１実施形態と同様に、光束入射側端面５３１Ａおよび光束射出側端面５３２Ａの離間寸法が異なるように形成されている。
なお、射出側偏光素子５３から射出される光束の光路については、偏光素子本体５３３にて分離された第１の直線偏光光Ｌ１１が第３プリズム５３４を介して第２プリズム５３２に導入される点が前記第１実施形態と異なるのみであるため、説明を省略する。
【００４２】
次に、第２実施形態における光学装置５の製造方法を説明する。
図９は、光学装置５の製造方法を説明するフローチャートである。
図１０は、光学装置５の製造方法を説明するための図である。具体的に、図１０は、フォーカス調整工程を説明するための図であり、光学装置５を側方から見た図である。
先ず、前記第１実施形態と同様に、パネルユニット６を生成する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の後、クロスダイクロイックプリズム５４の光束入射側端面５４Ａに対して第２プリズム５３２の光束射出側端面５３２Ａを接着剤等により固着する（ステップＳ１Ａ）。なお、以下では、第２プリズム５３２とクロスダイクロイックプリズム５４とが一体化されたユニットをプリズムユニット７として説明する。
【００４３】
ステップＳ１Ａの後、プリズムユニット７を図示しない製造装置における所定位置に設置する（ステップＳ２Ａ）。
ステップＳ２Ａの後、入射側傾斜面５３２Ｂに光硬化型接着剤を塗布する。そして、クロスダイクロイックプリズム５４に対して液晶パネル５１の位置調整を実施するためのフォーカス調整用治具３００（図１０）に第３プリズム５３４を保持させ、光硬化型接着剤が塗布された入射側傾斜面５３２Ｂに第２対向面５３４Ｂを密着させる（ステップＳ３Ａ）。
【００４４】
ステップＳ３Ａの後、第１対向面５３４Ａにおける偏光素子本体５３３が形成されていない余剰部分に光硬化型接着剤を塗布する。そして、クロスダイクロイックプリズム５４に対して液晶パネル５１の位置調整を実施するためのアライメント調整用治具４００（図１０）にパネルユニット６を保持させ、光硬化型接着剤が塗布された第１対向面５３４Ａに射出側傾斜面５３１Ｂを密着させる（ステップＳ４Ａ）。
以上説明したステップＳ２Ａ〜Ｓ４Ａにより、図１０（Ａ）に示すように、第１プリズム５３１、第３プリズム５３４、および第２プリズム５３２が全体として直方体形状を有し、液晶パネル５１、射出側偏光素子５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４が互いに密着された初期状態で保持されることとなる。
すなわち、ステップＳ２Ａ〜Ｓ４Ａが本発明に係る光学装置保持工程に相当する。
【００４５】
ステップＳ４Ａの後、光硬化型接着剤が未硬化の状態で、以下に示すように、クロスダイクロイックプリズム５４に対する液晶パネル５１の位置調整を実施する。
先ず、前記第１実施形態と同様に、液晶パネル５１に位置調整用の光束を導入し（ステップＳ５）、液晶パネル５１、射出側偏光素子５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４を介した画像光を確認する（ステップＳ６）。
ステップＳ６において、スクリーン上の投影画像やモニタ等の撮像画像を確認しながら、フォーカス調整用治具３００を用いて、図１０（Ｂ），図１０（Ｃ）に示すように、第３プリズム５３４を上下方向Ｄ７，Ｄ８に移動させ、パネルユニット６を投影画像や撮像画像が合焦状態となる位置に位置付ける（ステップＳ７Ａ：フォーカス調整工程）。
ここで、アライメント調整用治具４００は、パネルユニット６における照明光軸Ａｘに直交する平面内での移動を規制し、パネルユニット６を照明光軸Ａｘに沿って移動可能に保持している。すなわち、第３プリズム５３４を上下方向Ｄ７，Ｄ８に移動させることで、パネルユニット６と第３プリズム５３４と間の光硬化型接着剤の表面張力により、パネルユニット６は、第１対向面５３４Ａに密着した状態を維持しつつ、照明光軸Ａｘに沿う方向に移動する。そして、前記第１実施形態で説明したフォーカス調整工程Ｓ７と同様に、光束入射側端面５３１Ａおよび光束射出側端面５３２Ａの離間寸法Ｌ（図１０）が変更されることとなり、液晶パネル５１が投射レンズ４のバックフォーカス位置に位置付けられる。
【００４６】
ステップＳ７Ａの後、投影画像や撮像画像を確認しながら、アライメント調整用治具４００を用いて、パネルユニット６のみを照明光軸Ａｘに直交する平面内で２つの方向（図１０の上下方向、および図１０の紙面に直交する方向）に移動させ、投影画像や撮像画像中の画素を、各液晶パネル５１の画素を一致させるための所定位置に位置付ける（ステップＳ８Ａ：アライメント調整工程）。
ステップＳ８Ａの後、紫外線等を照射することで、第２プリズム５３２および第３プリズム５３４間と、第３プリズム５３４および第１プリズム５３１間の光硬化型接着剤を硬化させ、クロスダイクロイックプリズム５４に対して、液晶パネル５１および射出側偏光素子５３を固定する（ステップＳ９Ａ：固定工程）。
以上の工程を３つの液晶パネル５１に対して実施するとともに、各液晶パネル５１の各対向基板５１２の所定位置にそれぞれ入射側偏光素子５２を接着剤等により固着することで、光学装置５が製造される。
【００４７】
上述した第２実施形態によれば、射出側偏光素子５３の構成として第１プリズム５３１および第２プリズム５３２の他、第３プリズム５３４を設けた場合であっても、各プリズム５３１，５３２を上述したように配設し、第３プリズム５３４を上述した形状で構成することで、前記第１実施形態と同様の効果を享受できる。
【００４８】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態において、光学装置５の製造方法は、図４，図９のフローに限らず、手順を適宜、変更し、他のフローとしても構わない。
例えば、液晶パネル５１および第１プリズム５３１を固着してパネルユニット６を生成していたが、これに限らず、液晶パネル５１および第１プリズム５３１を光硬化型接着剤にて密着した状態とし、互いに独立した各調整用治具により各部材５１，５３１をそれぞれ保持させる。そして、フォーカス調整工程Ｓ７では前記各調整用治具を用いて、各部材５１，５３を一括して移動させる。また、アライメント調整工程Ｓ８，Ｓ８Ａでは一方の調整用治具を用いて第１プリズム５３１に対して液晶パネル５１を移動させる。
【００４９】
また、例えば、前記第１実施形態では、アライメント調整工程Ｓ８において、第２プリズム５３２とともにパネルユニット６を移動させていたが、前記第２実施形態と同様に、予めプリズムユニット７を生成しておき、第２プリズム５３２に対してパネルユニット６を移動させても構わない。
さらに、例えば、前記第２実施形態では、アライメント調整工程Ｓ８Ａにおいて、第３プリズム５３４に対してパネルユニット６を移動させていたが、前記第１実施形態と同様に、クロスダイクロイックプリズム５４および第２プリズム５３２を光硬化型接着剤にて密着した状態とし、クロスダイクロイックプリズム５４に対して各プリズム５３１，５３２，５３４を一括して移動させても構わない。
【００５０】
また、例えば、前記各実施形態では、光硬化型接着剤を用いていたが、これに限らず、熱硬化型接着剤を用いても構わない。また、接着剤が未硬化な状態でフォーカス調整工程Ｓ７，Ｓ７Ａおよびアライメント調整工程Ｓ８，Ｓ８Ａを実施していたが、液晶パネル５１の位置調整時に接着剤を用いずに液晶パネル５１の位置調整後に接着剤等により固定しても構わない。
さらに、例えば、ステップＳ６において、画像光を確認する際、ＣＣＤカメラ等の撮像装置を用いる場合には、以下の構成を採用しても構わない。
すなわち、ＰＣ(Personal Computer)等を含んで構成される制御装置を用いる。そして、制御装置は、撮像装置にて撮像された撮像画像を画像処理により、合焦状態か否か、および撮像画像中の画素が所定位置に位置しているか否かを判定する。また、制御装置は、各調整用治具１００，２００，３００，４００を駆動制御し、撮像画像が合焦状態となり、かつ、撮像画像中の画素が所定位置に位置するように、各液晶パネル５１のフォーカス調整およびアライメント調整を実施する。
【００５１】
前記各実施形態では、偏光素子本体５３３は、入射側傾斜面５３２Ｂおよび第１対向面５３４Ａに形成されていたが、これに限らず、射出側傾斜面５３１Ｂに形成しても構わない。
前記各実施形態では、各光学部品５１〜５４を一体化して光学装置５を構成していたが、これに限らず、少なくとも液晶パネル５１、射出側偏光素子５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４が一体化された構成であれば、入射側偏光素子５２が一体化されていない構成としても構わない。
前記各実施形態では、光学装置５の製造時において、各部材５１，５３，５４を保持する初期状態として、射出側偏光素子５３が全体として直方体形状を有する状態としていたが、これに限らず、各部材５３１〜５３４が密着していれば、各部材５３１〜５３４が互いにずれた状態を初期状態としても構わない。
【００５２】
前記各実施形態において、第１プリズム５３１、第２プリズム５３２、および第３プリズム５３４は、前記各実施形態で説明した形状に限らず、その他の形状を採用しても構わない。また、第１プリズム５３１、第２プリズム５３２、および第３プリズム５３４は、異なる屈折率を有する構成としても構わない。
例えば、第１プリズム５３１における端面５３１Ｃの形状として、光束入射側端面５３１Ａにて全反射した第２の直線偏光光Ｌ１２が直交して入射するように形成しても構わない。
前記各実施形態において、第２の直線偏光光Ｌ１２が上方向に射出されるように射出側傾斜面５３１Ｂが光束射出側に位置し照明光軸Ａｘに直交する平面（光束入射側端面５３１Ａ）に対して傾斜した状態で配設されていたが、これに限らず、液晶パネル５１を避ける方向であれば、射出側傾斜面５３１Ｂの傾斜方向は上下左右どの方向でもよい。
【００５３】
前記各実施形態において、偏光素子本体５３３の構成は、前記各実施形態で説明した構成に限らず、反射型偏光子であれば、いずれの構成でも構わない。
例えば、偏光素子本体５３３として、誘電体多層膜によって形成される偏光分離素子、液晶材料などの屈折率異方性（複屈折性）を有する有機材料を層状に積層させた高分子系の層状偏光板、偏りのない光を右回りの円偏光と左回りの円偏光とに分離する円偏光反射板とλ／４位相差板を組み合わせた光学素子、ブリュースター角を利用して反射偏光光と透過偏光光とに分離する光学素子、あるいは、ホログラムを利用したホログラム光学素子等を採用しても構わない。
前記各実施形態では、フロント投射型のプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを備え、該スクリーンの裏面側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、複数の光変調素子、複数の射出側偏光素子、および色合成光学装置が一体化される光学装置において、各光変調素子のフォーカス調整を容易に実施できるため、プレゼンテーションやホームシアタに用いられるプロジェクタを構成する光学装置の製造方法に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクタの概略構成を模式的に示す図。
【図２】前記実施形態における光学装置の構成を模式的に示す分解斜視図。
【図３】前記実施形態における射出側偏光素子から射出される光束の光路を模式的に示す図。
【図４】前記実施形態における光学装置の製造方法を説明するフローチャート。
【図５】前記実施形態における光学装置の製造方法を説明するための図。
【図６】前記実施形態における光学装置の製造方法を説明するための図。
【図７】前記実施形態における光学装置の製造方法を説明するための図。
【図８】第２実施形態における光学装置の構成を模式的に示す分解斜視図。
【図９】前記実施形態における光学装置の製造方法を説明するフローチャート。
【図１０】前記実施形態における光学装置の製造方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・プロジェクタ、５・・・光学装置、５１・・・液晶パネル（光変調素子）、５３・・・射出側偏光素子、５４・・・クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、５３１・・・第１プリズム、５３１Ａ・・・光束入射側端面、５３１Ｂ・・・射出側傾斜面、５３２・・・第２プリズム、５３２Ａ・・・光束射出側端面、５３２Ｂ・・・入射側傾斜面、５３３・・・偏光素子本体、５３４・・・第３プリズム、５３４Ａ・・・第１対向面、５３４Ｂ・・・第２対向面、Ｓ２〜Ｓ４，Ｓ２Ａ〜Ｓ４Ａ・・・光学装置保持工程、Ｓ７，Ｓ７Ａ・・・フォーカス調整工程、Ｓ９，Ｓ９Ａ・・・固定工程。
【図１】
2009229560.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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