專利名稱：光學裝置和投影裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及包括使多個偏振元件所反射的多束反射光合成以作為一束圖像光輸出的光合成裝置的光學裝置和投影裝置。
背景技術：
存在這樣的液晶投影儀(投影裝置)，其包括由被反射鏡支持的燈等構成的光源單元；構造成形成圖像的圖像形成單元；和由投射圖像的透鏡等構成的投影單元。在圖像形成單元中，配置有交叉分色棱鏡(光合成裝置)，其合成被多個偏振元件反射的多束反射光，以作為一束圖像光輸出。各偏振元件透射入射光中處于特定方向的偏振分量以使之入射到相應反射型液晶面板上，并且反射處于被液晶面板旋轉后的方向上的各偏振分量。然后，各偏振元件通過分離的分隔板分別固定至交叉分色棱鏡，以使各屬反射光合成為一束圖像光。然而，對于日本未審查專利申請2006-195^7號公報的技術，難以將各偏振元件保持在使各束反射光被合成為一束圖像光的位置。具體說，偏振元件與分隔板之間的位置精度以及分隔板與交叉分色棱鏡之間的位置精度存在問題，造成組裝時的位移、或者使用時因熱膨脹而阻止形成一束圖像光的對準不良(misregistration)。圖8是現有技術的這種液晶投影儀的光學裝置300的截面圖。圖9是現有技術的液晶投影儀的光學裝置300的俯視圖。如圖8和9所示，光學裝置300包括分別與具有不同波長帶域的紅光(R光)、綠光 (G光)和藍光(B光)相對應的反射型液晶面板310R、310G和310B。光學裝置300還包括分別與液晶面板310R、310G和310B相對應的偏振元件320R、320G和320B。這里，偏振元件320R、320G和320B分別通過粘結劑固定至元件保持器321R、32IG 和321B。此外，元件保持器321R、321G和321B分別通過粘結劑固定至分隔板;340R、340G和 340B。此外，分隔板340R、340G和340B分別與分隔玻璃350R、350G和350B結合，而分隔玻璃350R、350G和350B分別通過粘結劑固定至交叉分色棱鏡330。這樣，三片分隔玻璃;350R、350G和;350B、三個分隔板;340R、340G和;340B、以及三個元件保持器321R、321G和321B是光學裝置300中用于偏振元件320R、320G和320B的位置基準。交叉分色棱鏡用于固定和組裝。因此，存在大量需要固定的部分(使用粘結劑的部分)，因此造成組裝時發生位移的問題。此外，使用時，也會因粘結劑的累積熱膨脹而發生位移。因此，發生對準不良(圖9所示示例中B光的位移)，使圖像品質降低。
發明內容
因此，希望防止對準不良，以便能改善像質。本發明的下述實施例解決上述問題。根據本發明一實施例，一種光學裝置包括多個反射型的空間光調制裝置，各自相對于具有不同波長帶域的多束入射光施加與各束入射光相對應的圖像信號，并使各束入射光的偏振方向旋轉，以獲得得到調制的輸出；多個偏振元件，各自使各束入射光的處于特定方向的各偏振分量透過并入射到各空間光調制裝置上，并且反射處于被各空間光調制裝置旋轉后的方向上的偏振分量；光合成裝置，合成由各偏振元件反射得到的多束反射光，以作為一束圖像光輸出；和固定構件，在使各空間光調制裝置與各偏振元件彼此對應的位置同時固定各偏振元件。所述固定構件固定至所述光合成裝置。根據本發明另一實施例，一種投影裝置包括與上述實施例相似的空間光調制裝置、偏振元件、光合成裝置、和固定構件，以及發射向各空間光調制裝置入射的光的光源、和投射從所述光合成裝置輸出的圖像光的透鏡。所述固定構件固定至所述光合成裝置。效果本發明的上述實施例包括同時固定各偏振元件的固定構件。所述固定構件固定至所述光合成裝置。因此，各偏振元件同時固定至作為位置基準的固定構件，從而減少各偏振元件與光合成裝置之間待固定的部分(使用粘結劑的部分)。根據本發明的實施例，各偏振元件與光合成裝置之間需要固定的部分(使用粘結劑的部分)較少。因此，能夠大幅減小組裝時的位移以及使用時因粘結劑的熱膨脹而發生的位移。因此，能夠防止對準不良，以改善像質。
圖1是作為本發明一實施例的投影裝置的液晶投影儀中的光學單元的側視圖；圖2是圍繞圖1所示光學單元的圖像形成單元的部分的側視圖；圖3是作為本發明一實施例的投影裝置的液晶投影儀的構造的示意圖；圖4是作為本發明一實施例(第一實施例)的光學裝置的、用于液晶投影儀的光學裝置的透視圖；圖5是作為本發明一實施例(第一實施例)的光學裝置的、用于液晶投影儀的光學裝置的俯視圖；圖6是作為本發明一實施例(第二實施例)的光學裝置的、用于液晶投影儀的光學裝置的透視圖；圖7是作為本發明一實施例(第二實施例)的光學裝置的、用于液晶投影儀的光學裝置的俯視圖；圖8是現有技術的液晶投影儀的光學裝置的透視圖；而圖9是現有技術的液晶投影儀的光學裝置的俯視圖。
具體實施例方式下面將參考附圖來描述本發明的實施例。這里，下述本發明實施例的投影裝置是液晶投影儀10。此外，下述本發明實施例的光學裝置是用于液晶投影儀10的光學裝置100或200。注意，描述以下列順序進行。1.第一實施例(固定光學裝置的偏振元件的示例)2.第二實施例(固定光學裝置的偏振元件的另一示例)[投影裝置的構造例]
圖1是作為本發明一實施例的投影裝置的液晶投影儀10中的光學單元20的側視圖。圖2是圍繞圖1所示光學單元20的圖像形成單元40的部分的側視圖。此外，圖3是作為本發明一實施例的投影裝置的液晶投影儀10的構造的示意圖。如圖1 3所示，本實施例的液晶投影儀10中的光學單元20包括光源單元30、圖像形成單元40和投影單元50。這里，光源單元30包括燈31 (與本發明實施例的光源相對應)、反射鏡32和防護玻璃33。燈31是發射包括紅光(R光)、綠光(G光)和藍光(B光)的非偏振白光的金屬鹵化物燈、氙氣燈或鹵素燈等，對此可適用各種常見的燈。從燈31射出的白光被反射鏡32反射以變成平行光，并從防護玻璃33射出。圖像形成單元40包括蠅眼透鏡3 和!Mb、PS轉換元件；35、和聚光透鏡36。蠅眼透鏡3 和34b在與防護玻璃33分開的位置配置成一對，以使從防護玻璃33 射出的光的亮度分布均勻化。PS轉換元件35由對齊的帶狀偏振分束器和間斷地設置的相應波片形成，以轉換偏振方向。因此，從聚光透鏡36射出的光作為以預定偏振(例如ρ偏振)排列的平行光進入圖像形成單元40。此外，圖像形成單元40包括交叉分色鏡41、反射鏡4 和42b、以及分色鏡43。交叉分色鏡41將從聚光透鏡36射出的白光分離成具有短波長側的藍色的波長范圍的光(B光)、和具有長波長側的紅色和綠色的波長范圍的光(R光和G光的混合光)。然后，B光被反射鏡4 反射，而R光和G光的混合光被反射鏡42b反射。此外，R光和G光的混合光內的短波長側的G光被分色鏡43反射，而長波長側的R光透射穿過分色鏡43。因此，G光和R光也被分離。此外，圖像形成單元40包括光學裝置100。光學裝置100包括反射型液晶面板 110R、110G和IlOB(相當于本發明實施例的空間光調制裝置)、偏振元件120R、120G和 120B、交叉分色棱鏡130(相當于本發明實施例的光合成裝置)、和分隔板140(相當于本發明實施例的固定構件)。偏振元件120R使透射穿過分色鏡43的ρ偏振光透射并入射到液晶面板IlOR上。 顯示紅色圖像信息的液晶面板IlOR施加對應于R光的圖像信號，以旋轉R光的偏振方向， 以獲得得到調制的輸出。被液晶面板IlOR空間地調制并轉換成s偏振光的R光被偏振元件120R反射并進入交叉分色棱鏡130。相似地，偏振元件120G使被分色鏡43反射的作為ρ偏振光的G光透過并入射到液晶面板IlOG上。顯示綠色圖像信息的液晶面板IlOG施加對應于G光的圖像信號，以旋轉G光的偏振方向，以獲得得到調制的輸出。被液晶面板IlOG空間地調制并轉換成s偏振光的G光被偏振元件120G反射并進入交叉分色棱鏡130。相似地，偏振元件120Β使被交叉分色鏡41分離并被反射鏡4 反射的作為P偏振光的B光透光并入射到液晶面板IlOB上。顯示藍色圖像信息的液晶面板IlOB施加對應于B光的圖像信號，以旋轉B光的偏振方向，以獲得得到調制的輸出。被液晶面板IlOB空間地調制并轉換成s偏振光的B光被偏振元件120B反射并進入交叉分色棱鏡130。交叉分色棱鏡130合成作為來自偏振元件120R、120G和120B的反射光的R光、G光和B光，以作為一束圖像光輸出。然后，該圖像光被引入投影單元50，以經由包括投影用透鏡的透鏡鏡筒51放大投射到屏幕上。注意，液晶投影儀10不但能夠適用于倍率相對較小的商業目的，而且還適用于倍率大的禮堂或影院。<1.第一實施例>[光學裝置的構造例]圖4是作為本發明一實施例(第一實施例)的光學裝置的、用于液晶投影儀10(見圖3)的光學裝置100的透視圖。圖5是作為本發明一實施例(第一實施例)的光學裝置的、用于液晶投影儀10的光學裝置100的俯視圖。如圖4和5所示，各偏振元件120R、120G和120B通過粘結劑直接固定至形成為平板狀的上下一對分隔板140的端面。這里，分隔板140同時將偏振元件120R、120G和120B固定在這樣的位置，使得液晶面板110R、1 IOG和IlOB與偏振元件120RU20G和120B彼此對應。偏振元件120RU20G 和120B是位置基準。所述上下一對分隔板140通過粘結劑分別固定至形成為四棱柱形狀的交叉分色棱鏡130的兩個相對表面(上表面和下表面)。因此，圖4和5所示第一實施例中的光學裝置100不采用圖8和9所示現有技術的光學裝置300中的元件保持器321R、321G和321B。因此，在偏振元件120R、120G和120B 與分隔板140之間的待固定部分(使用粘結劑的部分)較少。此外，現有技術的光學裝置300使用與三個偏振元件320R、320G和320B相對應的三個分隔板340R、340G和340B。然而，在第一實施例的光學裝置100中，三個偏振元件 120R、120G和120B同時固定至分隔板140。因此，待固定的部分(使用粘結劑的部分)比現有技術的光學裝置300中的分隔板340R、340G和340B與分隔玻璃350R、350G和350B之間以及分隔玻璃350R、350G和350B與交叉分色棱鏡330之間少。由于以這種方式偏振元件120R、120G和120B與交叉分色棱鏡130之間的待固定部分較少，所以能夠減少使用粘結劑的部分，以改善組裝時的位置精度。此外，由于粘結劑的整體熱膨脹量降低，所以能夠改善使用時的位置精度。因此，能防止對準不良，以改善像質。注意，分隔板140優選由線膨脹系數小的陶瓷形成。由陶瓷形成能夠防止熱對粘結劑以及分隔板140的影響，以大幅減小偏振元件120R、120G和120B因溫度變化而發生的位移。此外，即使粘結劑或分隔板140發生熱膨脹，偏振元件120R和偏振元件120G也沿相同方向移動。因此，即使發生溫度變化，也能確保通過交叉分色棱鏡130進行的R光和G 光合成。雖然偏振元件120B沿偏振元件120R和偏振元件120G的相反方向移動，也能防止從視覺上識別出對準不良，因為B光很難看見。<2.第二實施例>[光學裝置的構造例]圖6是作為本發明一實施例(第二實施例)的光學裝置的、用于液晶投影儀10(見
6圖3)的光學裝置200的透視圖。圖7是作為本發明一實施例(第二實施例)的光學裝置的、用于液晶投影儀10的光學裝置200的俯視圖。與圖4和5所示第一實施例中的光學裝置100相似地，圖6和7所示第二實施例中的光學裝置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各自固定至形成為平板狀的上下一對分隔板MO的端面。此外，所述上下一對分隔板240分別固定至形成為四棱柱形狀的交叉分色棱鏡230 的兩個相對表面(上表面和下表面)。這里，分隔板240在偏振元件220R、220G和220B的固定部中包括上下一對固定夾具250 (相當于本發明實施例的按壓構件)。每個固定夾具250包括通過粘結劑固定至分隔板MO的附接片251和按壓偏振元件220R、220G和220B的表面的按壓彈簧252。因此，通過將偏振元件220R、220G和220B安置在分隔板MO的端面(固定部)與各按壓彈簧252 之間，能夠同時將偏振元件220R、220G和220B固定于與液晶面板210R、210G和210B相對應的位置。因此，在圖6和7所示第二實施例的光學裝置200中，粘結劑不像在圖4和5所示第一實施例的光學裝置100中那樣進入偏振元件220R、220G和220B與分隔板240之間。因此，能夠進一步減少使用粘結劑的部分，以改善組裝時的位置精度并減小粘結劑的整體熱膨脹量。因此，能防止對準不良，以改善像質。意思描述了本發明的實施例。然而，本發明并不局限于上述實施例，各種變型也是可能的。例如，在實施例中，交叉分色棱鏡130和分隔板140是通過粘結劑固定的。然而， 這并非限制性的，通過以不使用粘結劑的物理按壓裝配等方法來固定交叉分色棱鏡130與分隔板140，能夠進一步減少使用粘結劑的部分。注意，物理按壓裝配方法也可適用于偏振元件與交叉分色棱鏡之間的固定。本申請包含2010年4月22日在日本專利局提交的日本優先權專利申請JP 2010-099274所涉及的主題，其全部內容通過引用并入本文。本領域的技術人員應該了解的是，在權利要求或其等同方案的范圍內，可根據設計要求和其它因素做出各種修改、組合、子組合和變更。
權利要求
1.一種光學裝置，包括多個反射型的空間光調制裝置，各自相對于具有不同波長帶域的多束入射光施加與各束入射光相對應的圖像信號，并使各束入射光的偏振方向旋轉，以獲得得到調制的輸出；多個偏振元件，各自使各束入射光的處于特定方向的各偏振分量透過并入射到各空間光調制裝置上，并且反射處于被各空間光調制裝置旋轉后的方向上的偏振分量；光合成裝置，合成由各偏振元件反射得到的多束反射光，以作為一束圖像光輸出；和固定構件，在使各空間光調制裝置與各偏振元件彼此對應的位置同時固定各偏振元件，其中，所述固定構件固定至所述光合成裝置。
2.如權利要求1所述的光學裝置，其中，所述光合成裝置形成為四棱柱形狀，并且所述固定構件形成為平板狀、并固定至所述光合成裝置的兩個相對表面中的每一個。
3.如權利要求1所述的光學裝置，其中，所述固定構件包括按壓構件，通過按壓構件將各偏振元件按壓并固定至各偏振元件的固定部。
4.一種投影裝置，包括多個反射型的空間光調制裝置，各自相對于具有不同波長帶域的多束入射光施加與各束入射光相對應的圖像信號，并使各束入射光的偏振方向旋轉，以獲得得到調制的輸出；多個偏振元件，各自使各束入射光的處于特定方向的各偏振分量透過并入射到各空間光調制裝置上，并且反射處于被各空間光調制裝置旋轉后的方向上的偏振分量；光合成裝置，合成由各偏振元件反射得到的多束反射光，以作為一束圖像光輸出； 固定構件，在使各空間光調制裝置與各偏振元件彼此對應的位置同時固定各偏振元件；光源，發射向各空間光調制裝置入射的光；和透鏡，投射從所述光合成裝置輸出的圖像光， 其中，所述固定構件固定至所述光合成裝置。
全文摘要
一種光學裝置，包括多個反射型的空間光調制裝置，各自施加與各束入射光相對應的圖像信號，并使各束入射光的偏振方向旋轉，以獲得得到調制的輸出；多個偏振元件，各自使各束入射光的處于特定方向的偏振分量透過并入射到各空間光調制裝置上，并且反射處于被各空間光調制裝置旋轉后的方向上的偏振分量；光合成裝置，合成多束反射光，以作為一束圖像光輸出；和固定構件，在與各空間光調制裝置相對應的位置同時固定各偏振元件。所述固定構件固定至所述光合成裝置。
文檔編號G02B27/18GK102236170SQ20111009415
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月15日 優先權日2010年4月22日
發明者佐藤雄至 申請人:索尼公司