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CN102236170A - 光学装置和投影装置 - Google Patents

光学装置和投影装置 Download PDF

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CN102236170A CN2011100941567A CN201110094156A CN102236170A CN 102236170 A CN102236170 A CN 102236170A CN 2011100941567 A CN2011100941567 A CN 2011100941567A CN 201110094156 A CN201110094156 A CN 201110094156A CN 102236170 A CN102236170 A CN 102236170A
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Abstract

一种光学装置，包括：多个反射型的空间光调制装置，各自施加与各束入射光相对应的图像信号，并使各束入射光的偏振方向旋转，以获得得到调制的输出；多个偏振元件，各自使各束入射光的处于特定方向的偏振分量透过并入射到各空间光调制装置上，并且反射处于被各空间光调制装置旋转后的方向上的偏振分量；光合成装置，合成多束反射光，以作为一束图像光输出；和固定构件，在与各空间光调制装置相对应的位置同时固定各偏振元件。所述固定构件固定至所述光合成装置。

Description

光学装置和投影装置
技术领域
本发明涉及包括使多个偏振元件所反射的多束反射光合成以作为一束图像光输出的光合成装置的光学装置和投影装置。
背景技术
存在这样的液晶投影仪(投影装置)，其包括：由被反射镜支持的灯等构成的光源单元；构造成形成图像的图像形成单元；和由投射图像的透镜等构成的投影单元。在图像形成单元中，配置有交叉分色棱镜(光合成装置)，其合成被多个偏振元件反射的多束反射光，以作为一束图像光输出。
各偏振元件透射入射光中处于特定方向的偏振分量以使之入射到相应反射型液晶面板上，并且反射处于被液晶面板旋转后的方向上的各偏振分量。然后，各偏振元件通过分离的分隔板分别固定至交叉分色棱镜，以使各属反射光合成为一束图像光。
然而，对于日本未审查专利申请2006-195267号公报的技术，难以将各偏振元件保持在使各束反射光被合成为一束图像光的位置。具体说，偏振元件与分隔板之间的位置精度以及分隔板与交叉分色棱镜之间的位置精度存在问题，造成组装时的位移、或者使用时因热膨胀而阻止形成一束图像光的对准不良(misregistration)。
图8是现有技术的这种液晶投影仪的光学装置300的截面图。
图9是现有技术的液晶投影仪的光学装置300的俯视图。
如图8和9所示，光学装置300包括分别与具有不同波长带域的红光(R光)、绿光(G光)和蓝光(B光)相对应的反射型液晶面板310R、310G和310B。光学装置300还包括分别与液晶面板310R、310G和310B相对应的偏振元件320R、320G和320B。
这里，偏振元件320R、320G和320B分别通过粘结剂固定至元件保持器321R、321G和321B。此外，元件保持器321R、321G和321B分别通过粘结剂固定至分隔板340R、340G和340B。此外，分隔板340R、340G和340B分别与分隔玻璃350R、350G和350B结合，而分隔玻璃350R、350G和350B分别通过粘结剂固定至交叉分色棱镜330。
这样，三片分隔玻璃350R、350G和350B、三个分隔板340R、340G和340B、以及三个元件保持器321R、321G和321B是光学装置300中用于偏振元件320R、320G和320B的位置基准。交叉分色棱镜用于固定和组装。因此，存在大量需要固定的部分(使用粘结剂的部分)，因此造成组装时发生位移的问题。此外，使用时，也会因粘结剂的累积热膨胀而发生位移。因此，发生对准不良(图9所示示例中B光的位移)，使图像品质降低。
发明内容
因此，希望防止对准不良，以便能改善像质。
本发明的下述实施例解决上述问题。
根据本发明一实施例，一种光学装置包括：多个反射型的空间光调制装置，各自相对于具有不同波长带域的多束入射光施加与各束入射光相对应的图像信号，并使各束入射光的偏振方向旋转，以获得得到调制的输出；多个偏振元件，各自使各束入射光的处于特定方向的各偏振分量透过并入射到各空间光调制装置上，并且反射处于被各空间光调制装置旋转后的方向上的偏振分量；光合成装置，合成由各偏振元件反射得到的多束反射光，以作为一束图像光输出；和固定构件，在使各空间光调制装置与各偏振元件彼此对应的位置同时固定各偏振元件。所述固定构件固定至所述光合成装置。
根据本发明另一实施例，一种投影装置包括：与上述实施例相似的空间光调制装置、偏振元件、光合成装置、和固定构件，以及发射向各空间光调制装置入射的光的光源、和投射从所述光合成装置输出的图像光的透镜。所述固定构件固定至所述光合成装置。
效果
本发明的上述实施例包括同时固定各偏振元件的固定构件。所述固定构件固定至所述光合成装置。因此，各偏振元件同时固定至作为位置基准的固定构件，从而减少各偏振元件与光合成装置之间待固定的部分(使用粘结剂的部分)。
根据本发明的实施例，各偏振元件与光合成装置之间需要固定的部分(使用粘结剂的部分)较少。因此，能够大幅减小组装时的位移以及使用时因粘结剂的热膨胀而发生的位移。因此，能够防止对准不良，以改善像质。
附图说明
图1是作为本发明一实施例的投影装置的液晶投影仪中的光学单元的侧视图；
图2是围绕图1所示光学单元的图像形成单元的部分的侧视图；
图3是作为本发明一实施例的投影装置的液晶投影仪的构造的示意图；
图4是作为本发明一实施例(第一实施例)的光学装置的、用于液晶投影仪的光学装置的透视图；
图5是作为本发明一实施例(第一实施例)的光学装置的、用于液晶投影仪的光学装置的俯视图；
图6是作为本发明一实施例(第二实施例)的光学装置的、用于液晶投影仪的光学装置的透视图；
图7是作为本发明一实施例(第二实施例)的光学装置的、用于液晶投影仪的光学装置的俯视图；
图8是现有技术的液晶投影仪的光学装置的透视图；而
图9是现有技术的液晶投影仪的光学装置的俯视图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明的实施例。
这里，下述本发明实施例的投影装置是液晶投影仪10。此外，下述本发明实施例的光学装置是用于液晶投影仪10的光学装置100或200。
注意，描述以下列顺序进行。
1.第一实施例(固定光学装置的偏振元件的示例)
2.第二实施例(固定光学装置的偏振元件的另一示例)
[投影装置的构造例]
图1是作为本发明一实施例的投影装置的液晶投影仪10中的光学单元20的侧视图。
图2是围绕图1所示光学单元20的图像形成单元40的部分的侧视图。
此外，图3是作为本发明一实施例的投影装置的液晶投影仪10的构造的示意图。
如图1～3所示，本实施例的液晶投影仪10中的光学单元20包括光源单元30、图像形成单元40和投影单元50。
这里，光源单元30包括灯31(与本发明实施例的光源相对应)、反射镜32和防护玻璃33。
灯31是发射包括红光(R光)、绿光(G光)和蓝光(B光)的非偏振白光的金属卤化物灯、氙气灯或卤素灯等，对此可适用各种常见的灯。从灯31射出的白光被反射镜32反射以变成平行光，并从防护玻璃33射出。
图像形成单元40包括蝇眼透镜34a和34b、PS转换元件35、和聚光透镜36。
蝇眼透镜34a和34b在与防护玻璃33分开的位置配置成一对，以使从防护玻璃33射出的光的亮度分布均匀化。PS转换元件35由对齐的带状偏振分束器和间断地设置的相应波片形成，以转换偏振方向。因此，从聚光透镜36射出的光作为以预定偏振(例如p偏振)排列的平行光进入图像形成单元40。
此外，图像形成单元40包括交叉分色镜41、反射镜42a和42b、以及分色镜43。
交叉分色镜41将从聚光透镜36射出的白光分离成具有短波长侧的蓝色的波长范围的光(B光)、和具有长波长侧的红色和绿色的波长范围的光(R光和G光的混合光)。然后，B光被反射镜42a反射，而R光和G光的混合光被反射镜42b反射。此外，R光和G光的混合光内的短波长侧的G光被分色镜43反射，而长波长侧的R光透射穿过分色镜43。因此，G光和R光也被分离。
此外，图像形成单元40包括光学装置100。光学装置100包括反射型液晶面板110R、110G和110B(相当于本发明实施例的空间光调制装置)、偏振元件120R、120G和120B、交叉分色棱镜130(相当于本发明实施例的光合成装置)、和分隔板140(相当于本发明实施例的固定构件)。
偏振元件120R使透射穿过分色镜43的p偏振光透射并入射到液晶面板110R上。显示红色图像信息的液晶面板110R施加对应于R光的图像信号，以旋转R光的偏振方向，以获得得到调制的输出。被液晶面板110R空间地调制并转换成s偏振光的R光被偏振元件120R反射并进入交叉分色棱镜130。
相似地，偏振元件120G使被分色镜43反射的作为p偏振光的G光透过并入射到液晶面板110G上。显示绿色图像信息的液晶面板110G施加对应于G光的图像信号，以旋转G光的偏振方向，以获得得到调制的输出。被液晶面板110G空间地调制并转换成s偏振光的G光被偏振元件120G反射并进入交叉分色棱镜130。
相似地，偏振元件120B使被交叉分色镜41分离并被反射镜42a反射的作为p偏振光的B光透光并入射到液晶面板110B上。显示蓝色图像信息的液晶面板110B施加对应于B光的图像信号，以旋转B光的偏振方向，以获得得到调制的输出。被液晶面板110B空间地调制并转换成s偏振光的B光被偏振元件120B反射并进入交叉分色棱镜130。
交叉分色棱镜130合成作为来自偏振元件120R、120G和120B的反射光的R光、G光和B光，以作为一束图像光输出。然后，该图像光被引入投影单元50，以经由包括投影用透镜的透镜镜筒51放大投射到屏幕上。
注意，液晶投影仪10不但能够适用于倍率相对较小的商业目的，而且还适用于倍率大的礼堂或影院。
<1.第一实施例>
[光学装置的构造例]
图4是作为本发明一实施例(第一实施例)的光学装置的、用于液晶投影仪10(见图3)的光学装置100的透视图。
图5是作为本发明一实施例(第一实施例)的光学装置的、用于液晶投影仪10的光学装置100的俯视图。
如图4和5所示，各偏振元件120R、120G和120B通过粘结剂直接固定至形成为平板状的上下一对分隔板140的端面。
这里，分隔板140同时将偏振元件120R、120G和120B固定在这样的位置，使得液晶面板110R、110G和110B与偏振元件120R、120G和120B彼此对应。偏振元件120R、120G和120B是位置基准。所述上下一对分隔板140通过粘结剂分别固定至形成为四棱柱形状的交叉分色棱镜130的两个相对表面(上表面和下表面)。
因此，图4和5所示第一实施例中的光学装置100不采用图8和9所示现有技术的光学装置300中的元件保持器321R、321G和321B。因此，在偏振元件120R、120G和120B与分隔板140之间的待固定部分(使用粘结剂的部分)较少。
此外，现有技术的光学装置300使用与三个偏振元件320R、320G和320B相对应的三个分隔板340R、340G和340B。然而，在第一实施例的光学装置100中，三个偏振元件120R、120G和120B同时固定至分隔板140。因此，待固定的部分(使用粘结剂的部分)比现有技术的光学装置300中的分隔板340R、340G和340B与分隔玻璃350R、350G和350B之间以及分隔玻璃350R、350G和350B与交叉分色棱镜330之间少。
由于以这种方式偏振元件120R、120G和120B与交叉分色棱镜130之间的待固定部分较少，所以能够减少使用粘结剂的部分，以改善组装时的位置精度。此外，由于粘结剂的整体热膨胀量降低，所以能够改善使用时的位置精度。因此，能防止对准不良，以改善像质。
注意，分隔板140优选由线膨胀系数小的陶瓷形成。由陶瓷形成能够防止热对粘结剂以及分隔板140的影响，以大幅减小偏振元件120R、120G和120B因温度变化而发生的位移。
此外，即使粘结剂或分隔板140发生热膨胀，偏振元件120R和偏振元件120G也沿相同方向移动。因此，即使发生温度变化，也能确保通过交叉分色棱镜130进行的R光和G光合成。
虽然偏振元件120B沿偏振元件120R和偏振元件120G的相反方向移动，也能防止从视觉上识别出对准不良，因为B光很难看见。
<2.第二实施例>
[光学装置的构造例]
图6是作为本发明一实施例(第二实施例)的光学装置的、用于液晶投影仪10(见图3)的光学装置200的透视图。
图7是作为本发明一实施例(第二实施例)的光学装置的、用于液晶投影仪10的光学装置200的俯视图。
与图4和5所示第一实施例中的光学装置100相似地，图6和7所示第二实施例中的光学装置200包括液晶面板210R、210G和210B、以及偏振元件220R、220G和220B。
偏振元件220R、220G和220B各自固定至形成为平板状的上下一对分隔板240的端面。此外，所述上下一对分隔板240分别固定至形成为四棱柱形状的交叉分色棱镜230的两个相对表面(上表面和下表面)。
这里，分隔板240在偏振元件220R、220G和220B的固定部中包括上下一对固定夹具250(相当于本发明实施例的按压构件)。每个固定夹具250包括通过粘结剂固定至分隔板240的附接片251和按压偏振元件220R、220G和220B的表面的按压弹簧252。因此，通过将偏振元件220R、220G和220B安置在分隔板240的端面(固定部)与各按压弹簧252之间，能够同时将偏振元件220R、220G和220B固定于与液晶面板210R、210G和210B相对应的位置。
因此，在图6和7所示第二实施例的光学装置200中，粘结剂不像在图4和5所示第一实施例的光学装置100中那样进入偏振元件220R、220G和220B与分隔板240之间。因此，能够进一步减少使用粘结剂的部分，以改善组装时的位置精度并减小粘结剂的整体热膨胀量。因此，能防止对准不良，以改善像质。
意思描述了本发明的实施例。然而，本发明并不局限于上述实施例，各种变型也是可能的。
例如，在实施例中，交叉分色棱镜130和分隔板140是通过粘结剂固定的。然而，这并非限制性的，通过以不使用粘结剂的物理按压装配等方法来固定交叉分色棱镜130与分隔板140，能够进一步减少使用粘结剂的部分。注意，物理按压装配方法也可适用于偏振元件与交叉分色棱镜之间的固定。
本申请包含2010年4月22日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-099274所涉及的主题，其全部内容通过引用并入本文。
本领域的技术人员应该了解的是，在权利要求或其等同方案的范围内，可根据设计要求和其它因素做出各种修改、组合、子组合和变更。

Claims (4)

1.一种光学装置，包括：
多个反射型的空间光调制装置，各自相对于具有不同波长带域的多束入射光施加与各束入射光相对应的图像信号，并使各束入射光的偏振方向旋转，以获得得到调制的输出；
多个偏振元件，各自使各束入射光的处于特定方向的各偏振分量透过并入射到各空间光调制装置上，并且反射处于被各空间光调制装置旋转后的方向上的偏振分量；
光合成装置，合成由各偏振元件反射得到的多束反射光，以作为一束图像光输出；和
固定构件，在使各空间光调制装置与各偏振元件彼此对应的位置同时固定各偏振元件，
其中，所述固定构件固定至所述光合成装置。
2.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述光合成装置形成为四棱柱形状，并且所述固定构件形成为平板状、并固定至所述光合成装置的两个相对表面中的每一个。
3.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述固定构件包括按压构件，通过按压构件将各偏振元件按压并固定至各偏振元件的固定部。
4.一种投影装置，包括：
多个反射型的空间光调制装置，各自相对于具有不同波长带域的多束入射光施加与各束入射光相对应的图像信号，并使各束入射光的偏振方向旋转，以获得得到调制的输出；
多个偏振元件，各自使各束入射光的处于特定方向的各偏振分量透过并入射到各空间光调制装置上，并且反射处于被各空间光调制装置旋转后的方向上的偏振分量；
光合成装置，合成由各偏振元件反射得到的多束反射光，以作为一束图像光输出；
固定构件，在使各空间光调制装置与各偏振元件彼此对应的位置同时固定各偏振元件；
光源，发射向各空间光调制装置入射的光；和
透镜，投射从所述光合成装置输出的图像光，
其中，所述固定构件固定至所述光合成装置。
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