光学装置和投影装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102236170 A (43)申请公布日 2011.11.09 CN 102236170 A *CN102236170A* (21)申请号 201110094156.7 (22)申请日 2011.04.15 099274/10 2010.04.22 JP G02B 27/18(2006.01) G02B 27/10(2006.01) G02B 27/28(2006.01) G02B 7/00(2006.01) G03B 21/20(2006.01) (71)申请人 索尼公司 地址 日本东京都 (72)发明人 佐藤雄至 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11。

2、105 代理人 马高平 (54) 发明名称 光学装置和投影装置 (57) 摘要 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。 (30)优先权数据 (51)Int.。

3、Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 9 页 CN 102236174 A1/1 页 2 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。

4、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。

5、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。 权 利 要 求 书 CN 102236170 A CN 102236174 A1/5 页 3 光学装置和投影装置 技术领域 0。

6、001 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 0002 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。 0003 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 。

7、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。 0004 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)。 0005 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。 0006 图 9 是现有技术的液晶投影仪的光学装置 300 的俯视图。 0007 如图8和9所示， 光学装。

8、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。 0008 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。

9、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。 0009 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。

10、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 0010 因此， 希望防止对准不良， 以便能改善像质。 0011 本发明的下述实施例解决上述问题。 0012 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 说 明 书 CN 102236170 A CN 102236174 A2/5 页 4 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。

11、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。 0013 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。 0014 效果 0015 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 。

12、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 )。 0016 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 0017 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 ； 0018 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 ； 0019 图 3 是作为本发明一实施例的投影装置的液。

13、晶投影仪的构造的示意图 ； 0020 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 ； 0021 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 ； 0022 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 ； 0023 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 ； 0024 图 8 是现有技术的液晶投影仪的光学装置的透视图 ； 而 0025 图 9 是现有技术的液晶投影仪。

14、的光学装置的俯视图。 具体实施方式 0026 下面将参考附图来描述本发明的实施例。 0027 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。 0028 注意， 描述以下列顺序进行。 0029 1. 第一实施例 ( 固定光学装置的偏振元件的示例 ) 0030 2. 第二实施例 ( 固定光学装置的偏振元件的另一示例 ) 0031 投影装置的构造例 说 明 书 CN 102236170 A CN 102236174 A3/5 页 5 0032 图 1 是作为本发明一实施例的投影装置的液晶投影仪 10 。

15、中的光学单元 20 的侧视 图。 0033 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。 0034 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。 0035 如图13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。 0036 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。 0037 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。

16、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。 0038 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。 0039 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。 0040 此外， 图像形成单元 40 包。

17、括交叉分色镜 41、 反射镜 42a 和 42b、 以及分色镜 43。 0041 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。 0042 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。

18、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 )。 0043 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。 。

19、0044 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。 0045 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。

20、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。 0046 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 说 明 书 CN 102236170 A CN 102236174 A4/5 页 6 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。 0047 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 。

21、率大的礼堂或影院。 0048 0049 光学装置的构造例 0050 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。 0051 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。 0052 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。 0053 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 11。

22、0R、 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 )。 0054 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。 0055 此外，。

23、 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。 0056 由于以这种方式偏振元件 120R、 120G 和 120B。

24、 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。 0057 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。 0058 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。

25、棱镜 130 进行的 R 光和 G 光合成。 0059 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。 0060 0061 光学装置的构造例 0062 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 说 明 书 CN 102236170 A CN 102236174 A5/5 页 7 图 3) 的光学装置 200 的透视图。 0063 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。 0064 与。

26、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。 0065 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 )。 0066 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。

27、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。 0067 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、。

28、 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。 0068 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。 0069 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。 0070 本。

29、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。 0071 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。 说 明 书 CN 102236170 A CN 102236174 A1/9 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102236170 A CN 102236174 A2/9 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102236170 A CN 102236174 A3/9 页 10 图 3 说 。

30、明 书 附 图 CN 102236170 A CN 102236174 A4/9 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 102236170 A CN 102236174 A5/9 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 102236170 A CN 102236174 A6/9 页 13 图 6 说 明 书 附 图 CN 102236170 A CN 102236174 A7/9 页 14 图 7 说 明 书 附 图 CN 102236170 A CN 102236174 A8/9 页 15 图 8 说 明 书 附 图 CN 102236170 A CN 102236174 A9/9 页 16 图 9 说 明 书 附 图 CN 102236170 A 。