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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023162931
(43)【公開日】2023-11-09
(54)【発明の名称】光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置
(51)【国際特許分類】
G03B 21/00 20060101AFI20231101BHJP
G02F 1/01 20060101ALI20231101BHJP
【ＦＩ】
G03B21/00 Z
G02F1/01 D
G03B21/00 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022073650
(22)【出願日】2022-04-27
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100183265
【弁理士】
【氏名又は名称】中谷 剣一
(72)【発明者】
【氏名】寺脇 宏幸
【テーマコード（参考）】
2K102
2K203
【Ｆターム（参考）】
2K102BA05
2K102BB05
2K102BD08
2K102CA10
2K102DA01
2K102EB04
2K102EB10
2K102EB12
2K102EB14
2K102EB20
2K203FA03
2K203FA25
2K203FA34
2K203FA44
2K203FA45
2K203FA62
2K203GB23
2K203GB25
2K203HA13
2K203LA03
2K203LA14
2K203LA37
2K203LA42
2K203MA12
(57)【要約】
【課題】カラープリズムの温度上昇に伴う熱変形を低減させる光変調ユニット及び投写型画像表示装置を提供する。
【解決手段】光変調ユニットはカラープリズムと吸熱部材とを備える。カラープリズムは、第１変調素子で変調された第１変調光が入射する第１プリズムと、第２変調素子で変調された第２変調光が入射する第２プリズムとを有する。第１プリズムは、第２プリズムと対向する第１面を有し、第２プリズムは、第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、カラープリズムは、第１プリズムの第１面と第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有する。第１対向領域における第１面と第２面との間の距離は、第２対向領域における第１面と第２面と間の距離よりも小さい。第２変調光が第１対向領域を透過し、第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置されている。
【選択図】図６
【解決手段】光変調ユニットはカラープリズムと吸熱部材とを備える。カラープリズムは、第１変調素子で変調された第１変調光が入射する第１プリズムと、第２変調素子で変調された第２変調光が入射する第２プリズムとを有する。第１プリズムは、第２プリズムと対向する第１面を有し、第２プリズムは、第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、カラープリズムは、第１プリズムの第１面と第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有する。第１対向領域における第１面と第２面との間の距離は、第２対向領域における第１面と第２面と間の距離よりも小さい。第２変調光が第１対向領域を透過し、第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置されている。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射する第１色光を変調して第１変調光として出射する第１光変調素子と、
入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、
入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、
入射する照明光を前記第１色光、前記第２色光、及び、前記第３色光に色分離してそれぞれ対応する前記第１光変調素子、前記第２光変調素子、及び、前記第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、前記第１光変調素子から入射する前記第１変調光、前記第２光変調素子から入射する前記第２変調光、及び、前記第３光変調素子から入射する前記第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、
前記カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備え、
前記カラープリズムは、前記第１変調光が入射する第１プリズムと、前記第２変調光が入射する第２プリズムと、前記第３変調光が入射する第３プリズムと、を有し、
前記第１プリズムは、前記第２プリズムと対向する第１面を有し、
前記第２プリズムは、前記第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、
前記カラープリズムは、前記第１プリズムの第１面と前記第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有し、
前記第１対向領域における前記第１面と前記第２面との間の距離は、第２対向領域における前記第１面と前記第２面と間の距離よりも小さく、
前記第１色光が分離された前記照明光、及び前記第２変調光が前記第１対向領域を透過し、
前記第１対向領域の外側の前記第２対向領域に前記吸熱部材が配置されている、
光変調ユニット。
入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、
入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、
入射する照明光を前記第１色光、前記第２色光、及び、前記第３色光に色分離してそれぞれ対応する前記第１光変調素子、前記第２光変調素子、及び、前記第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、前記第１光変調素子から入射する前記第１変調光、前記第２光変調素子から入射する前記第２変調光、及び、前記第３光変調素子から入射する前記第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、
前記カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備え、
前記カラープリズムは、前記第１変調光が入射する第１プリズムと、前記第２変調光が入射する第２プリズムと、前記第３変調光が入射する第３プリズムと、を有し、
前記第１プリズムは、前記第２プリズムと対向する第１面を有し、
前記第２プリズムは、前記第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、
前記カラープリズムは、前記第１プリズムの第１面と前記第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有し、
前記第１対向領域における前記第１面と前記第２面との間の距離は、第２対向領域における前記第１面と前記第２面と間の距離よりも小さく、
前記第１色光が分離された前記照明光、及び前記第２変調光が前記第１対向領域を透過し、
前記第１対向領域の外側の前記第２対向領域に前記吸熱部材が配置されている、
光変調ユニット。
【請求項2】
前記第２対向領域において、前記第１プリズムの前記第１面側、または、前記第２プリズムの第２面側のいずれかに、凹部を備え、
前記吸熱部材は、前記凹部に嵌め込まれて、前記第２プリズムの第２面と接触して配置されている、
請求項１に記載の光変調ユニット。
前記吸熱部材は、前記凹部に嵌め込まれて、前記第２プリズムの第２面と接触して配置されている、
請求項１に記載の光変調ユニット。
【請求項3】
前記第１プリズムの第１面側及び前記第２プリズムの第２面側のそれぞれに凹部を備え、
前記吸熱部材は、それぞれの前記凹部に嵌め込まれて、前記第２プリズムの第２面と接触して配置されている、
請求項１に記載の光変調ユニット。
前記吸熱部材は、それぞれの前記凹部に嵌め込まれて、前記第２プリズムの第２面と接触して配置されている、
請求項１に記載の光変調ユニット。
【請求項4】
入射する第１色光を変調して第１変調光として出射する第１光変調素子と、
入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、
入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、
入射する照明光を前記第１色光、前記第２色光、及び、前記第３色光に色分離してそれぞれ対応する前記第１光変調素子、前記第２光変調素子、及び、前記第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、前記第１光変調素子から入射する前記第１変調光、前記第２光変調素子から入射する前記第２変調光、及び、前記第３光変調素子から入射する前記第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、
前記カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備え、
前記カラープリズムは、前記第１変調光が入射する第１プリズムと、前記第２変調光が入射する第２プリズムと、前記第３変調光が入射する第３プリズムと、前記吸熱部材と同じ厚みの第４プリズムと、を有し、
前記第１プリズムは、前記第２プリズムと対向する第１面を有し、
前記第２プリズムは、前記第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、
前記カラープリズムは、前記第１プリズムの第１面と前記第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有し、
前記第１色光が分離された前記照明光、及び、前記第２変調光が前記第１対向領域を透過し、
前記第１対向領域の外側の前記第２対向領域に前記吸熱部材が配置され、前記第１対向領域に前記第４プリズムが配置されている、
光変調ユニット。
入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、
入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、
入射する照明光を前記第１色光、前記第２色光、及び、前記第３色光に色分離してそれぞれ対応する前記第１光変調素子、前記第２光変調素子、及び、前記第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、前記第１光変調素子から入射する前記第１変調光、前記第２光変調素子から入射する前記第２変調光、及び、前記第３光変調素子から入射する前記第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、
前記カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備え、
前記カラープリズムは、前記第１変調光が入射する第１プリズムと、前記第２変調光が入射する第２プリズムと、前記第３変調光が入射する第３プリズムと、前記吸熱部材と同じ厚みの第４プリズムと、を有し、
前記第１プリズムは、前記第２プリズムと対向する第１面を有し、
前記第２プリズムは、前記第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、
前記カラープリズムは、前記第１プリズムの第１面と前記第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有し、
前記第１色光が分離された前記照明光、及び、前記第２変調光が前記第１対向領域を透過し、
前記第１対向領域の外側の前記第２対向領域に前記吸熱部材が配置され、前記第１対向領域に前記第４プリズムが配置されている、
光変調ユニット。
【請求項5】
前記吸熱部材の熱が伝導される放熱部材を備える、
請求項１から４のいずれか１つに記載の光変調ユニット。
請求項１から４のいずれか１つに記載の光変調ユニット。
【請求項6】
前記放熱部材は、前記吸熱部材から伝導する熱を放熱するヒートシンクを備える、
請求項５に記載の光変調ユニット。
請求項５に記載の光変調ユニット。
【請求項7】
前記放熱部材は、冷却水が流出入する液冷システムの受熱部品を備える、
請求項５に記載の光変調ユニット。
請求項５に記載の光変調ユニット。
【請求項8】
請求項１または４に記載の光変調ユニットと、
前記光変調ユニットへ照明光を供給する光源部と、
前記光変調ユニットから出射する前記投写光を拡大する投写光学系と、を備える、
投写型画像表示装置。
前記光変調ユニットへ照明光を供給する光源部と、
前記光変調ユニットから出射する前記投写光を拡大する投写光学系と、を備える、
投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光変調ユニット及びそれを備えた投写型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、投写型画像表示装置として、Ｒ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の３原色を色分離・合成して表示する３板式の投写型画像表示装置の開発が数多くされている。
【0003】
３板式の投写型画像表示装置は、白色からなる照明光をカラープリズム内に構成したダイクロイックフィルタを用いてＲ／Ｇ／Ｂの３原色に分離し、カラープリズム内の異なるブロック状のプリズムを透過もしくは透過及び反射をさせながらプリズム毎に設けたＲ／Ｇ／Ｂ各色用の光変調素子に光を導く。その後、光変調素子にて反射させる方向を選択し、投影する光束と不要な光束を分離させ、投影する光束は再びプリズム内を経由し、ダイクロイックフィルタでＲ/Ｇ/Ｂ各色の投影する光束を合成される。合成された投影光束は投写光学系を通してスクリーン上に結像される。
【0004】
投写型画像表示装置は、日中での視認度向上や、より大型なスクリーン投影のため、更なる高輝度化に向けた開発が行われている。投写光学系からの光出力を高めるために、照明光からカラープリズムに入射する光強度を高める。その際、カラープリズム内においてそれぞれのプリズム内で光束が透過及び反射を繰り返す構成により、カラープリズムを構成する光学部材の内部吸収により一部の光エネルギーが吸収され発熱する。これにより、カラープリズム内の内部応力の変化による複屈折が発生し、例えば液晶素子を用いた投写型画像表示装置ではコントラスト低下など投写画像の品位を低下させてしまうことが知られている。
【0005】
したがって、特に超高輝度な投写型画像表示装置には、光変調素子として高光強度下での素子劣化や、複屈折影響が少ないデジタルマイクロミラーデバイス（以下、「ＤＭＤ」と称する）を用いられることがある。これにより、輝度を飛躍的に向上することが可能となるが、超高輝度となることからカラープリズム内の単位体積当たりのエネルギー密度が著しく上昇し、そのため発熱による内部応力の変化も顕著となる。投写型画像表示装置の使用中に複屈折影響よりもさらに影響の大きいプリズムの熱膨張による変形が発生し、その変形よりプリズム内の光線光路が所望の光路より曲げられることで、投写光学系からスクリーンに出射を通して本来スクリーン上の１点に結像する光線位置がＲ／Ｇ／Ｂそれぞれでずれて結像する現象（以下、「コンバージェンスずれ」と称する）が発生し、投写画像の品位を大きく低下させてしまう。
【0006】
特許文献１は、投写型映像表示装置であって、プリズムの側面に熱伝導シートを挟んでヒートシンクを取り付けることで、高輝度化によるプリズムの熱変形を軽減することで、画質を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１６－２２４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１に記載の技術では、互いにプリズムの面が対向していないプリズムの側面に熱伝導シートを貼り付けその上にヒートシンクを取り付けている。したがって、プリズム内部の熱を放熱しにくく、プリズムの温度上昇を抑制する効果が低かった。
【0009】
本開示は、カラープリズムの温度上昇に伴う熱変形を低減させ、コンバージェンスずれを抑制することが可能な光変調ユニット及び投写型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示に係る光変調ユニットは、入射する第１色光を変調して第１変調光として出射する第１光変調素子と、入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、入射する照明光を第１色光、第２色光、及び、第３色光に色分離してそれぞれ対応する第１光変調素子、第２光変調素子、及び、第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、第１光変調素子から入射する第１変調光、第２光変調素子から入射する第２変調光、及び、第３光変調素子から入射する第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備える。カラープリズムは、第１変調光が入射する第１プリズムと、第２変調光が入射する第２プリズムと、第３変調光が入射する第３プリズムと、を有する。第１プリズムは、第２プリズムと対向する第１面を有し、第２プリズムは、第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、カラープリズムは、第１プリズムの第１面と第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有する。第１対向領域における第１面と第２面との間の距離は、第２対向領域における第１面と第２面と間の距離よりも小さい。第１色光が分離された照明光、及び、第２変調光が第１対向領域を透過する。第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置されている。
【0011】
また、本開示に係る光変調ユニットは、入射する第１色光を変調して第１変調光として出射する第１光変調素子と、入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、入射する照明光を第１色光、第２色光、及び、第３色光に色分離してそれぞれ対応する第１光変調素子、第２光変調素子、及び、第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、第１光変調素子から入射する第１変調光、第２光変調素子から入射する第２変調光、及び、第３光変調素子から入射する第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備える。カラープリズムは、第１変調光が入射する第１プリズムと、第２変調光が入射する第２プリズムと、第３変調光が入射する第３プリズムと、吸熱部材と同じ厚みの第４プリズムと、を有する。第１プリズムは、第２プリズムと対向する第１面を有し、第２プリズムは、第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、カラープリズムは、第１プリズムの第１面と第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有する。第１色光が分離された照明光、及び、第２変調光が第１対向領域を透過し第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置され、第１対向領域に第４プリズムが配置されている。
【0012】
また、本開示に係る投写型画像表示装置は、上述した光変調ユニットと、光変調ユニットへ照明光を供給する光源部と、光変調ユニットから出射する投写光を拡大する投写光学系と、を備える。
【発明の効果】
【0013】
本開示は、カラープリズムの温度上昇に伴う熱変形を低減させ、コンバージェンスずれを抑制することが可能な光変調ユニット及び投写型画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施の形態１に係る投写型画像表示装置の全体構成を示す概略図
【図2】実施の形態１に係る光変調ユニットの全体構成を示す斜視図
【図4】放熱部材をカラープリズムから取り外した状態の光変調ユニットの平面図
【図5】カラープリズムの斜視図
【図6】カラープリズムの部分拡大平面図
【図7】光変調ユニットの平面図
【図8】光変調ユニットの吸熱部材及び放熱部材の斜視図
【図9】カラープリズム内の照明光の光路を示す説明図
【図10】カラープリズム内の変調光の光路を示す説明図
【図11】カラープリズム内の不要光の光路を示す説明図
【図12】実施の形態２に係る光変調ユニットの全体構成を示す斜視図
【図14】変形例に係る光変調ユニットの全体構成を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【0016】
なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【0017】
（実施の形態１）
以下、図１～図１１を参照して実施の形態１の投写型画像表示装置１及び光変調ユニット３３０を説明する。以下では本開示に係る投写型画像表示装置の具体的な実施例として、光変調素子としてのＤＭＤを有する投写型画像表示装置を説明する。
以下、図１～図１１を参照して実施の形態１の投写型画像表示装置１及び光変調ユニット３３０を説明する。以下では本開示に係る投写型画像表示装置の具体的な実施例として、光変調素子としてのＤＭＤを有する投写型画像表示装置を説明する。
【0018】
[１－１．構成]
図１は、実施の形態に係る投写型画像表示装置１の全体構成を示す概略図である。図１の投写型画像表示装置１は、カラープリズム３４０に光を供給する照明光学系１０と、カラープリズム３４０と、カラープリズム３４０において色合成された合成光を投写する投写光学系１４０と、を備える。
図１は、実施の形態に係る投写型画像表示装置１の全体構成を示す概略図である。図１の投写型画像表示装置１は、カラープリズム３４０に光を供給する照明光学系１０と、カラープリズム３４０と、カラープリズム３４０において色合成された合成光を投写する投写光学系１４０と、を備える。
【0019】
照明光学系１０は、複数の青色半導体レーザ（以下、「ＬＤ」と称する）２０１、２０２と複数のレンズ群２１０、２２０とを備える。レンズ群２１０は凸レンズ２１１、凹レンズ２１２からなり、ＬＤ２０１からの出射光を再平行光化するアフォーカルレンズである。また、レンズ群２２０は凸レンズ２２１、凹レンズ２２２からなり、ＬＤ２０２からの出射光を再平行化するアフォーカルレンズである。ＬＤ２０１及びＬＤ２０２は、４４７ｎｍから４６２ｎｍの波長幅で青色の色光を発光し、直線偏光を出射する。ＬＤ２０１及びＬＤ２０２は、出射する光がダイクロイックミラー２０６の入射面に対してＰ偏光となるように配置している。
【0020】
ＬＤ２０１から出射された光は凸レンズ２１１及び凹レンズ２１２を通過した際、所望の光線幅の平行光に成形された後、拡散板２０４を通過後にダイクロイックミラー２０６に到達する。
【0021】
ダイクロイックミラー２０６は、例えば、青色光に対して反射率が５０％となる波長がＰ偏光で４６５ｎｍ、Ｓ偏光で４４２ｎｍの特性で透過、反射し、緑、赤成分を含む色光は９６％以上で反射する分光反射率特性を有する。ダイクロイックミラー２０６へ入射するＬＤ２０１の青色光はダイクロイックミラー２０６の入射面に対しＰ偏光となるよう配置していることから、ＬＤ２０１からの出射光はダイクロイックミラー２０６をそのまま透過し、コンデンサレンズ群２３０の方向に進行する。
【0022】
ダイクロイックミラー２０６にて透過した青色光は、コンデンサレンズ群２３０に入射する。コンデンサレンズ群２３０はコンデンサレンズ２３１、２３２からなり、徐々に集光しながら、蛍光体ホイール２５０近傍に集光スポットを形成する。
【0023】
蛍光体ホイール２５０は、アルミニウム基板と中央部に駆動モーターを備え、中心軸に対して回転制御可能な円形基板である。アルミニウム基板の表面には、反射膜と、その表面にさらに蛍光体層が形成されている。反射膜は可視光を反射する金属層もしくは誘電体膜である。蛍光体層には、青色光により励起され、緑色、赤色の波長成分を含んだ黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体を形成している。この蛍光体の結晶母体の代表的な化学組織はＹ３Ａｌ５Ｏ１２である。蛍光体層は円環状に形成している。
【0024】
スポット光で励起された蛍光体層は緑色、赤色成分の色光を含む黄色域光を発光する。蛍光体ホイール２５０は中心軸に周りに回転させることにより、青色励起光による蛍光体層の温度上昇を抑制し、蛍光変換効率を安定に維持することができる。蛍光体層に入射した光は、緑色、赤色成分の色光を蛍光発光し、蛍光体ホイール２５０を出射する。蛍光体層から出射した緑色、赤色成分の色光は、偏光状態がランダムな自然光として出射され、再びコンデンサレンズ２３２、２３１で集光され、略平行光に変換されたのち、ダイクロイックミラー２０６に入射する。ダイクロイックミラー２０６は緑、赤成分を含む色光は反射する特性を有するので、ダイクロイックミラー２０６にて反射された光は、コンデンサレンズ１０４に入射してロッドインテグレータ１０５に集光する。
【0025】
一方、ＬＤ２０２から出射された光は凸レンズ２２１及び凹レンズ２２２を通過した際、所望の光線幅の略平行光に成形された後、ミラー２０３にて方向を変えられたのち拡散板２０５を通過後、ダイクロイックミラー２０６に到達する。ダイクロイックミラー２０６へ入射するＬＤ２０２の青色光も同様にダイクロイックミラー２０６の入射面に対しＰ偏光となるよう配置していることから、ＬＤ２０２からの出射光はダイクロイックミラー２０６をそのまま透過し、コンデンサレンズ１０４に入射してロッドインテグレータ１０５に集光する。
【0026】
このようにして、蛍光体ホイール２５０から出射した緑色成分と赤色成分を含む黄域の色光と、ＬＤ２０２からの青色成分の色光がダイクロイックミラー２０６にて合成され、白色色としてロッドインテグレータ１０５に出射される。これら赤色成分、緑色成分、青色成分の色光は良好な３原色を示し、これらの色光は色合成により良好なホワイトバランスの発光特性を得ることができることに加え、ＤＭＤ１０６にてＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことで所望の色度座標の色に変換することができる。
【0027】
ロッドインテグレータ１０５は、ガラスなどの透明部材によって構成される中実のロッドである。ロッドインテグレータ１０５は、入射する光を内部で複数回反射させることにより、光強度分布を均一化した光を生成する。なお、ロッドインテグレータ１０５は、内壁がミラー面によって構成される中空のロッドであってもよい。
【0028】
レンズ１２１、１２２、１２３は、ロッドインテグレータ１０５からの出射光をＤＭＤ１０６に略結像するリレーレンズである。ロッドインテグレータ１０５を出射した光は
レンズ１２１、１２２、１２３を透過及びミラー１３４、１３５で反射されたのち、内部全反射プリズム（以下、「ＴＩＲプリズム」と称する）１３０に入射する。
レンズ１２１、１２２、１２３を透過及びミラー１３４、１３５で反射されたのち、内部全反射プリズム（以下、「ＴＩＲプリズム」と称する）１３０に入射する。
【0029】
ＴＩＲプリズム１３０は略三角柱状の２個のプリズム間に微小の空隙を設け接合した形状である。これにより、光線入射角度に応じ、照明光と投写光学系の光路分岐をＴＩＲプリズム内で行うことができるので、カラープリズム３４０の小型化が可能になり、設計自由度を高めることができる。なお、ＴＩＲプリズム１３０は略三角柱状の１個のプリズムで構成し、ＴＩＲプリズム１３０内を臨界角以上の角度で入射する光を全反射させてもよい。ミラー１３５からＴＩＲプリズム１３０に入射した光は、このプリズム面で全反射され、光変調ユニット３３０のカラープリズム３４０に入射する。
【0030】
[１－２．光変調ユニット]
次に、図２及び図３も参照して光変調ユニット３３０について説明する。図２は光変調ユニット３３０の全体構成を示す斜視図である。図３は、図２における矢視III断面図である。光変調ユニット３３０は、入射した光の色を分離するカラープリズム３４０と、分離された光を変調する光変調素子としてのＤＭＤ１０６Ｂ、１０６Ｒ、１０６Ｇと、カラープリズム３４０内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材３５０と、を備える。また、光変調ユニット３３０は、カラープリズム３４０内の温度上昇を低減するために、吸熱部材３５０が吸熱した熱を放熱する放熱部材３５３を備える。
次に、図２及び図３も参照して光変調ユニット３３０について説明する。図２は光変調ユニット３３０の全体構成を示す斜視図である。図３は、図２における矢視III断面図である。光変調ユニット３３０は、入射した光の色を分離するカラープリズム３４０と、分離された光を変調する光変調素子としてのＤＭＤ１０６Ｂ、１０６Ｒ、１０６Ｇと、カラープリズム３４０内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材３５０と、を備える。また、光変調ユニット３３０は、カラープリズム３４０内の温度上昇を低減するために、吸熱部材３５０が吸熱した熱を放熱する放熱部材３５３を備える。
【0031】
カラープリズム３４０は３つのプリズム３４０Ｂ、３４０Ｒ、３４０Ｇから構成され、プリズム３４０Ｂにおけるプリズム３４０Ｒとの近接面には青色反射ダイクロイックコート層１８５が、プリズム３４０Ｒにおけるプリズム３４０Ｇとの近接面には赤色反射ダイクロイックコート層１８６が形成されている。プリズム３４０Ｂは略三角柱状のプリズムであり、ＴＩＲプリズム１３０から入射した光はプリズム３４０Ｂを通過した後、青色反射ダイクロイックコート層１８５に到達する。
【0032】
青色反射ダイクロイックコート層１８５は、青色光に相当する波長を反射し、緑色光や赤色光などその他の光を透過するように構成されている。青色反射ダイクロイックコート層１８５は、例えば、コート面の入射角度が２７度において緑色光に対して透過率が５０％となる波長が５０５ｎｍとなる特性である。
【0033】
一方、赤色反射ダイクロイックコート層１８６は、赤色光に相当する波長を反射し、緑色光や青色光などその他の光を透過するように構成されている。赤色反射ダイクロイックコート層１８６は、例えば、コート面の入射角度が２７度において緑色光に対して透過率が５０％となる波長が５９６ｎｍとなる特性である。
【0034】
ＴＩＲプリズム１３０から入射し、青色反射ダイクロイックコート層１８５に到達した白色の色光は、カラープリズム３４０内のプリズム３４０Ｂに設けられた青色反射ダイクロイックコート層１８５に入射し、青色成分の色光は反射された後、プリズム３４０Ｂ表面にて全反射された後にＤＭＤ１０６Ｂに略結像する。
【0035】
一方、緑色及び赤色成分の色光は青色反射ダイクロイックコート層１８５を透過した後、プリズム３４０Ｒに入射する。プリズム３４０Ｒは略三角柱状のプリズムであり、プリズム３４０Ｂから入射した光はプリズム３４０Ｒを通過した後、赤色反射ダイクロイックコート層１８６に到達する。到達した緑色及び赤色成分の色光は、赤色反射ダイクロイックコート層１８６にて、赤色成分の色光が反射された後、プリズム３４０Ｒとプリズム３４０Ｂとの間に設けた第１エアギャップ３４３によりプリズム３４０Ｒ表面にて全反射された後にＤＭＤ１０６Ｒに略結像する。
【0036】
赤色反射ダイクロイックコート層１８６にて反射されなかった緑色成分の色光はプリズム３４０Ｇに入射する。プリズム３４０Ｒは略四角柱状のプリズムであり、プリズム３４０Ｇを通過後にＤＭＤ１０６Ｇに略結像する。
【0037】
画像信号等の各種制御信号に基づき、ＤＭＤ１０６Ｂ、１０６Ｒ、１０６Ｇを変調させ、光強度の異なる画像光（ＤＭＤ－ＯＮ光）を生成する。具体的にはＤＭＤ１０６Ｂ、１０６Ｒ、１０６Ｇは、それぞれ、複数の可動式の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、基本的に投写画像にける１画素に相当する。ＤＭＤ１０６Ｂ、１０６Ｒ、１０６Ｇは各種制御信号に基づいて各微小ミラーの角度を変更することにより、反射光を投写光学系１４０に向けるか否かを切り替える。反射光を投写光学系１４０に向けたのが画像光（ＤＭＤ－ＯＮ光）であり、向けなかったのが不要光（ＤＭＤ－ＯＦＦ光）である。以下、変調光とは画像として投影する画像光を意味する。
【0038】
ＤＭＤ１０６Ｂで反射された青色の変調光ＬＢ２は、プリズム３４０Ｂに再び入射しプリズム３４０Ｂ表面にて全反射された後に青色反射ダイクロイックコート層１８５に再入射する。青色反射ダイクロイックコート層１８５にて概ね反射された変調光ＬＢ２はプリズム３４０Ｂを通過後、投写光学系１４０に入射したのちに投影面４００に向けて出射する。画像として投影しない不要光（ＤＭＤ－ＯＦＦ光）は、ＤＭＤ１０６Ｂからプリズム３４０Ｂに再び入射しプリズム３４０Ｂ表面にて全反射された後に青色反射ダイクロイックコート層１８５に再入射する。青色反射ダイクロイックコート層１８５にて概ね反射された青色の不要光はプリズム３４０Ｂを通過後、投写光学系１４０に入射せずカラープリズム３４０の外部へ出射する。
【0039】
ＤＭＤ１０６Ｒで反射された赤色の変調光ＬＲ２は、プリズム３４０Ｒに再び入射しプリズム３４０Ｒ表面にて全反射された後に赤色反射ダイクロイックコート層１８６に再入射する。赤色反射ダイクロイックコート層１８６にて概ね反射された変調光ＬＲ２は、プリズム３４０Ｒを通過後、第１対向領域３４５を通過してプリズム３４０Ｂに設けられた青色反射ダイクロイックコート層１８５に再入射する。青色反射ダイクロイックコート層１８５にて概ね透過された変調光ＬＲ２はプリズム３４０Ｂを通過後、投写光学系１４０に入射したのちに投影面４００に向けて出射する。画像として投影しない不要光（ＤＭＤ－ＯＦＦ光）は、ＤＭＤ１０６Ｒからプリズム３４０Ｒに再び入射しプリズム３４０Ｒ表面にて全反射された後に赤色反射ダイクロイックコート層１８６に再入射する。赤色反射ダイクロイックコート層１８６にて概ね反射された赤色の不要光は、プリズム３４０Ｒを通過後、投写光学系１４０に入射せず第２対向領域３４７に配置された吸熱部材３５０に入射する。
【0040】
ＤＭＤ１０６Ｇで反射された緑色の変調光ＬＧ２は、プリズム３４０Ｇに再び入射した後、赤色反射ダイクロイックコート層１８６に再入射する。赤色反射ダイクロイックコート層１８６にて概ね透過された変調光ＬＧ２はプリズム３４０Ｒを通過後、第１対向領域３４５を通過してプリズム３４０Ｂに設けられた青色反射ダイクロイックコート層１８５に再入射する。青色反射ダイクロイックコート層１８５にて概ね透過された変調光ＬＧ２はプリズム３４０Ｂを通過後、投写光学系１４０に入射したのちに投影面４００に出射する。画像として投影しない不要光（ＤＭＤ－ＯＦＦ光）は、ＤＭＤ１０６Ｇからプリズム３４０Ｇに再び入射した後、赤色反射ダイクロイックコート層１８６に再入射する。赤色反射ダイクロイックコート層１８６にて概ね透過された緑色の不要光ＬＧ３はプリズム３４０Ｒを通過後、投写光学系１４０に入射せず第２対向領域３４７に配置された吸熱部材３５０に入射する。変調光ＬＢ２、ＬＲ２、ＬＧ２は、プリズム３４０Ｂを出射する際にそれぞれ合成されて投写光学系１４０に入射する。
【0041】
投写光学系１４０は、複数の投写レンズを備え、カラープリズム３４０から出射された色合成された画像光を拡大する。このようにして、ＤＭＤ１０６Ｂ、１０６Ｒ、１０６Ｇにて反射された投写光はカラープリズム３４０内で青色、緑色、赤色の各色光が再度色合成された後、投写光学系１４０を通して投影面４００に到達しフルカラー画像として知覚される。なお、表示する画像には、静止画像と動画像の両方が含まれる。
【0042】
[１－３．カラープリズム]
次に、図２から図６を参照して、カラープリズム３４０の構成について詳細に説明する。図４は、放熱部材３５３をカラープリズム３４０から取り外した状態の光変調ユニット３３０の平面図である。図５は、カラープリズム３４０の斜視図である。図６は、カラープリズム３４０の部分拡大平面図である。なお、以下の説明において、各図におけるＹ軸方向の正の方向を上方向として、Ｙ軸方向の負の方向を下方向として説明する。
次に、図２から図６を参照して、カラープリズム３４０の構成について詳細に説明する。図４は、放熱部材３５３をカラープリズム３４０から取り外した状態の光変調ユニット３３０の平面図である。図５は、カラープリズム３４０の斜視図である。図６は、カラープリズム３４０の部分拡大平面図である。なお、以下の説明において、各図におけるＹ軸方向の正の方向を上方向として、Ｙ軸方向の負の方向を下方向として説明する。
【0043】
図２から図６に示すように、カラープリズム３４０は３つのブロック状のプリズム３４０Ｂ、３４０Ｒ、３４０Ｇから構成される。プリズム３４０Ｂは、ＴＩＲプリズム１３０と対向するプリズム面３４０Ｂａと、ＤＭＤ１０６Ｂと対向するプリズム面３４０Ｂｂと、プリズム３４０Ｒと対向するプリズム面３４０Ｂｃとを有する。プリズム３４０Ｂにおいて、プリズム３４０Ｒと近接するプリズム面３４０Ｂｃに青色反射ダイクロイックコート層１８５が形成されており、プリズム面３４０ＢｃはＤＭＤ１０６Ｂからの出射光を反射する。プリズム３４０Ｂは略三角柱形状であり、プリズム３４０Ｂの一部がカットされた凹部３４０Ｂｄを有する。凹部３４０Ｂｄは、例えば、略直方体形状である。
【0044】
プリズム３４０Ｒは、三角柱形状であり、プリズム３４０Ｂと対向するプリズム面３４０Ｒａと、ＤＭＤ１０６Ｒと対向するプリズム面３４０Ｒｂと、プリズム３４０Ｇと対向するプリズム面３４０Ｒｃとを有する。プリズム３４０Ｒにおいて、プリズム３４０Ｇとの近接するプリズム面３４０Ｒｃには、赤色反射ダイクロイックコート層１８６が形成されている。また、プリズム３４０Ｂとプリズム３４０Ｒとの間には、第１エアギャップ３４３及び第２エアギャップ３４４が存在する。
【0045】
プリズム３４０Ｇは四角柱形状であり、プリズム３４０Ｒと対向するプリズム面３４０Ｇａと、ＤＭＤ１０６Ｇと対向するプリズム面３４０Ｇｂとを有する。
【0046】
カラープリズム３４０は、プリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとプリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａとがそれぞれ対向する第１対向領域３４５と第２対向領域３４７とを有する。第１対向領域３４５には第１エアギャップ３４３が存在し、第２対向領域３４には第１エアギャップ３４３と凹部３４０Ｂｄとが存在する。第２対向領域３４７は、第１対向領域３４５の外側に配置された領域である。
【0047】
第１対向領域３４５におけるプリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとプリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａとの距離Ｄ１は、第２対向領域３４７におけるプリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとプリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａとの距離Ｄ２よりも小さい。
【0048】
第１対向領域３４５は、照明光Ｌ１のうち青色の色光が分離された光がプリズム３４０Ｂからプリズム３４０Ｒへ透過する領域であり、また、変調光ＬＲ２及びＬＧ２がプリズム３４０Ｒからプリズム３４０Ｂへ透過する領域である。したがって、照明光Ｌ１のうち青色の色光が分離された光の光軸が第１対向領域３４５を通過し、画像として投影する変調光ＬＲ２及びＬＧ２の光軸が第１対向領域３４５を通過する。
【0049】
第２対向領域３４７に吸熱部材３５０が配置されている。これにより、吸熱部材は、各ＤＭＤへの入射光及び各ＤＭＤからの出射光の進行を妨げない位置まで差し込むことができる。吸熱部材３５０は、プリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａに接触して配置されている。これにより、３つのプリズムの中で最も熱がこもりやすいプリズム３４０Ｒ内の熱を吸熱部材３５０へ伝導させることができ、冷却が困難であったプリズム３４０Ｒの全反射面（プリズム面３４０Ｒａ）を積極的に冷却することができる。この結果、熱変形による赤色の変調光ＬＲ２の全反射角変動を低減できるので、コンバージェンスずれを抑制することができる。
【0050】
吸熱部材３５０の材質は、例えば、金属またはカーボンである。金属材料として、銅及びアルミ等が挙げられる。吸熱部材３５０は、例えば、薄形の直方体形状であり、プリズム３４０Ｂの凹部３４０Ｂｄに嵌め合わされている。
【0051】
吸熱部材３５０とプリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとの間には、第２エアギャップ３４４が形成されている。吸熱部材３５０がプリズム３４０Ｂに直接的に接触していないので、吸熱部材３５０によってプリズム３４０Ｂが加熱されるのを低減することができる。
【0052】
図２に示すように、プリズム３４０Ｂ、３４０Ｒ及び３４０Ｇのそれぞれの側面（上面）上に放熱部材３５３が配置されている。放熱部材３５３は、放熱板３５５とヒートシンク３５７とを有する。
【0053】
放熱板３５５は、プリズム３４０Ｂ、３４０Ｒ及び３４０Ｇのそれぞれの側面（上面）上に貼り付けられている。図７及び図８も参照する。図７は光変調ユニット３３０の平面図であり、図８は光変調ユニット３３０の吸熱部材３５０及び放熱部材３５３の斜視図である。放熱板３５５は、例えば、金属板または金属シートである。放熱板３５５は、吸熱部材３５０と直接的に接続されているが、さらに別の部材を介して熱的に接続されてもよい。
【0054】
ヒートシンク３５７は、放熱板３５５に直接的に接続されており、放熱板３５５を介して吸熱部材３５０から伝導される熱を大気中へ放熱する。ヒートシンク３５７は、例えば、複数のフィンを有し、それぞれのフィンの間の大気へ熱を放散する。これにより、吸熱部材３５０及びカラープリズム３４０を冷却することができる。
【0055】
【0056】
図９において、カラープリズム３４０の前方に配置されたＴＩＲプリズム１３０に入射した照明光Ｌ１がＤＭＤ１０６Ｇに伝搬する光路が示されている。ＴＩＲプリズム１３０で全反射した照明光Ｌ１は、プリズム３４０Ｂに入射し、プリズム３４０Ｂ内で青色の色光ＬＢが照明光Ｌ１から分離されてＤＭＤ１０６Ｂへ入射する。青色の色光ＬＢが分離された照明光Ｌ１は、第１対向領域３４５において、プリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃからプリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａへ通過する。
【0057】
プリズム３４０Ｒに入射した照明光Ｌ１は、赤色の色光ＬＲと緑色の色光Ｌｇとに分離され、それぞれ、ＤＭＤ１０６Ｒ及びＤＭＤ１０６Ｇに向けて伝搬する。
【0058】
図１０に示すように、ＤＭＤ１０６Ｇで変調された変調光ＬＧ２は、プリズム３４０Ｇへ入射し、その後さらにプリズム３４０Ｒへ入射する。プリズム３４０Ｒ内で、変調光ＬＧ２は、ＤＭＤ１０６Ｒで変調された変調光ＬＲ２と合成され、この合成光が第１対向領域３４５において、プリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａからプリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃへ通過する。プリズム３４０Ｂへ入射した、変調光ＬＧ２と変調光ＬＲ２との合成光は、プリズム３４０Ｂ内でさらに、ＤＭＤ１０６Ｂで変調された変調光ＬＢ２と合成されて画像光Ｌ２としてプリズム３４０Ｂから投写光学系１４０に向けて出射する。
【0059】
図１１に示すように、各ＤＭＤで不要光として反射された光は第１対向領域３４５と通過することなく、第２対向領域３４７に向けて伝搬する。例えば、ＤＭＤ１０６Ｇで反射された不要光ＬＧ３は、プリズム３４０Ｇへ入射し、その後さらにプリズム３４０Ｒへ入射して、第２対向領域３４７に配置された吸熱部材３５０へ入射する。吸熱部材３５０へ入射した不要光ＬＧ３の一部が吸熱部材３５０に吸収され、残りが反射されてカラープリズム３４０の外部へ出射する。なお、ごく少量であるが、不要光ＬＧ３の一部は吸熱部材３５０へ入射することなく、プリズム３４０Ｂへ入射してカラープリズム３４０の外部へ出射する。
【0060】
このように、吸熱部材３５０は第１対向領域に３４５には配置されておらず、不要光が通過する第２対向領域３４７に配置されているので、画像光Ｌ２の投写に影響を及ぼすことがない。
【0061】
[１－４．効果等]
以上のように、本実施の形態において、光変調ユニット３３０は、入射する青色の色光を変調して第１変調光として出射するＤＭＤ１０６Ｂと、入射する赤色の色光を変調して第２変調光として出射するＤＭＤ１０６Ｒと、入射する緑色の色光を変調して第３変調光として出射するＤＭＤ１０６Ｇと、カラープリズム３４０と、カラープリズム３４０内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材とを備える。カラープリズム３４０は、入射する照明光を青色の色光、赤色の色光、及び、緑色の色光に色分離してそれぞれ対応するＤＭＤ１０６Ｂ、ＤＭＤ１０６Ｒ、及び、ＤＭＤ１０６Ｇに向けてそれぞれ出射し、ＤＭＤ１０６Ｂから入射する第１変調光、ＤＭＤ１０６Ｒから入射する第２変調光、及び、ＤＭＤ１０６Ｇから入射する第３変調光を合成して投写光として出射する。カラープリズム３４０は、第１変調光が入射するプリズム３４０Ｂと、第２変調光が入射するプリズム３４０Ｒと、第３変調光が入射するプリズム３４０Ｇと、を有する。プリズム３４０Ｂは、プリズム３４０Ｒと対向するプリズム面３４０Ｂｃを有し、プリズム３４０Ｒは、プリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃと対向するプリズム面３４０Ｒａを有する。カラープリズム３４０は、プリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとプリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａとがそれぞれ対向する第１対向領域３４５と第２対向領域３４７とを有する。第１対向領域３４５におけるプリズム面３４０Ｂｃとプリズム面３４０Ｒａとの間の距離Ｄ１は、第２対向領域３４７におけるプリズム面３４０Ｂｃとプリズム面３４０Ｒａと間の距離Ｄ２よりも小さい。青色の色光が分離された照明光、及び、第２変調光が第１対向領域３４５を透過し、第１対向領域３４５の外側の第２対向領域３４７に吸熱部材３５０が配置されている。
以上のように、本実施の形態において、光変調ユニット３３０は、入射する青色の色光を変調して第１変調光として出射するＤＭＤ１０６Ｂと、入射する赤色の色光を変調して第２変調光として出射するＤＭＤ１０６Ｒと、入射する緑色の色光を変調して第３変調光として出射するＤＭＤ１０６Ｇと、カラープリズム３４０と、カラープリズム３４０内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材とを備える。カラープリズム３４０は、入射する照明光を青色の色光、赤色の色光、及び、緑色の色光に色分離してそれぞれ対応するＤＭＤ１０６Ｂ、ＤＭＤ１０６Ｒ、及び、ＤＭＤ１０６Ｇに向けてそれぞれ出射し、ＤＭＤ１０６Ｂから入射する第１変調光、ＤＭＤ１０６Ｒから入射する第２変調光、及び、ＤＭＤ１０６Ｇから入射する第３変調光を合成して投写光として出射する。カラープリズム３４０は、第１変調光が入射するプリズム３４０Ｂと、第２変調光が入射するプリズム３４０Ｒと、第３変調光が入射するプリズム３４０Ｇと、を有する。プリズム３４０Ｂは、プリズム３４０Ｒと対向するプリズム面３４０Ｂｃを有し、プリズム３４０Ｒは、プリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃと対向するプリズム面３４０Ｒａを有する。カラープリズム３４０は、プリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとプリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａとがそれぞれ対向する第１対向領域３４５と第２対向領域３４７とを有する。第１対向領域３４５におけるプリズム面３４０Ｂｃとプリズム面３４０Ｒａとの間の距離Ｄ１は、第２対向領域３４７におけるプリズム面３４０Ｂｃとプリズム面３４０Ｒａと間の距離Ｄ２よりも小さい。青色の色光が分離された照明光、及び、第２変調光が第１対向領域３４５を透過し、第１対向領域３４５の外側の第２対向領域３４７に吸熱部材３５０が配置されている。
【0062】
プリズム３４０Ｂとプリズム３４０Ｂに対向するプリズム３４０Ｒにおいて、青色の色光が分離された照明光Ｌ１、及び、変調光ＬＲ２が透過する第１対向領域３４５の外側の第２対向領域３４７に吸熱部材３５０が配置されているので、プリズム３４０Ｒの内部の熱を吸熱することができる。これにより、カラープリズム３４０の温度上昇に伴う熱変形を低減させ、プリズム３４０Ｒの熱変形によるコンバージェンスずれを抑制することができる。
【0063】
（実施の形態２）
図１２及び図１３を参照して実施の形態２における光変調ユニット３３０Ａを説明する。図１２は、実施の形態２に係る光変調ユニット３３０Ａの全体構成を示す斜視図である。図１３は、図１２における矢視XIII断面図である。
図１２及び図１３を参照して実施の形態２における光変調ユニット３３０Ａを説明する。図１２は、実施の形態２に係る光変調ユニット３３０Ａの全体構成を示す斜視図である。図１３は、図１２における矢視XIII断面図である。
【0064】
実施の形態１の光変調ユニット３３０において、第１対向領域３４５に第１エアギャップ３４３が配置されていた。実施の形態２の光変調ユニット３３０Ａにおいて、第１対向領域３４５にプリズム３４０Ｋが配置されている。この点及び以下に説明する点以外の構成について、実施の形態１の光変調ユニット３３０と実施の形態２の光変調ユニット３３０Ａとは共通の構成を有し、その説明を省略する。
【0065】
プリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａとプリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとの間で、吸熱部材の下方（Ｙ軸方向の負の方向）に、吸熱部材３５０と略同じ厚みのプリズム３４０Ｋが配置されている。プリズム３４０Ｋは、プリズム３４０Ｒと同じ屈折率を有する。これにより、プリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃに凹部を形成する必要がなくなり、プリズム３４０Ｂの加工の手間を省くことができる。
【0066】
以上のように、本実施の形態において、光変調ユニット３３０Ａにおいて、カラープリズム３４０Ａは、プリズム３４０Ｂと、プリズム３４０Ｒと、プリズム３４０Ｇと、吸熱部材３５０と同じ厚みのプリズム３４０Ｋと、を有する。第１対向領域３４５にプリズム３４０Ｋが配置されている。
【0067】
実施の形態２の構成によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態２において、プリズム３４０Ｋはプリズム３４０Ｒに接触し第１エアギャップ３４３がプリズム３４０Ｋとプリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとの間に設けられているが、プリズム３４０Ｋはプリズム３４０Ｂに接触しプリズム３４０Ｋとプリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａとの間に設けられてもよい。この場合、プリズム３４０Ｋは、プリズム３４０Ｂと同じ屈折率を有する方が望ましい。
【0068】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【0069】
上述した各実施の形態において、カラープリズム３４０内のプリズム３４０Ｂ、３４０Ｒ、３４０Ｇはそれぞれ青色、赤色及び緑色の色光を分離する順で構成したが、色光の分離の順番は限定しない。例えば、緑色、赤色及び青色のような色光の分離の順で構成してもよい。この場合、プリズム３４０Ｂによって、照明光Ｌ１から緑色の色光が分離される。
【0070】
上述した各実施の形態において、放熱部材３５３はヒートシンク３５７を有していたがこれに限らない。図１４に示すように、放熱部材３５３は放熱板３５５と放熱板３５５を冷却する液冷システムの受熱部品３５８であってもよい。図１４は、変形例に係る光変調ユニット３３０Ｂの全体構成を示す斜視図である。
【0071】
受熱部品３５８は、冷却水が流入する流入口３５８ａと、受熱部品３５８の熱を吸熱して温度が上昇した冷却水を吐出する吐出口３５８ｂとを有する。受熱部品３５８内を冷却水が流れるので、吸熱部材３５０を介して受熱部品３５８に伝導するプリズム３４０Ｒ内の熱を効率よく放熱することができる。
【0072】
上述した実施の形態１において、第１対向領域３４５、第２対向領域３４７及び吸熱部材３５０は、プリズム３４０Ｂとプリズム３４０Ｒとの間に設けられていたがこれに限らない。第１対向領域３４５、第２対向領域３４７及び吸熱部材３５０を、プリズム３４０Ｒとプリズム３４０Ｇとの間に設けて、プリズム３４０Ｇの放熱を促進してもよい。同様に、実施の形態２において、吸熱部材３５０及びプリズム３４０Ｋを、プリズム３４０Ｒとプリズム３４０Ｇとの間に設けてもよい。
【0073】
上述した実施の形態１において、凹部３４０Ｂｄはプリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃに形成されていたが、これに限らない。吸熱部材３５０が嵌め込まれる凹部は、プリズム３４０Ｒのプリズム面Ｒａに形成されてもよいし、プリズム３４０Ｂのプリズム面３４０Ｂｃとプリズム３４０Ｒのプリズム面Ｒａとの両方に形成されてもよい。このように、凹部は対向するプリズムの片方のプリズム面にだけ設けられてもよいし、両方のプリズム面に設けられてもよい。
【0074】
上述した実施の形態１において、吸熱部材３５０はプリズム３４０Ｒの長手方向の半分程度の長さを有していたがこれに限らない。吸熱部材３５０は、ＤＭＤ１０６Ｒ、１０６Ｇへ入射する照明光Ｌ１及びＤＭＤ１０６Ｒ、１０６Ｇからの変調光が通過する孔を設けて、プリズム３４０Ｒのプリズム面３４０Ｒａの全面に接触させてもよい。この場合、吸熱部材の孔の部分が第１対向領域となり、孔の外側が第２対向領域となる。
【0075】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。したがって、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【0076】
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【0077】
（実施の形態の概要）
（１）本開示の光変調ユニットは、入射する第１色光を変調して第１変調光として出射する第１光変調素子と、入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、入射する照明光を第１色光、第２色光、及び、第３色光に色分離してそれぞれ対応する第１光変調素子、第２光変調素子、及び、第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、第１光変調素子から入射する第１変調光、第２光変調素子から入射する第２変調光、及び、第３光変調素子から入射する第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備える。カラープリズムは、第１変調光が入射する第１プリズムと、第２変調光が入射する第２プリズムと、第３変調光が入射する第３プリズムと、を有する。第１プリズムは、第２プリズムと対向する第１面を有し、第２プリズムは、第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、カラープリズムは、第１プリズムの第１面と第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有する。第１対向領域における第１面と第２面との間の距離は、第２対向領域における第１面と第２面と間の距離よりも小さい。第１色光が分離された照明光、及び、第２変調光が第１対向領域を透過し、第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置されている。
（１）本開示の光変調ユニットは、入射する第１色光を変調して第１変調光として出射する第１光変調素子と、入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、入射する照明光を第１色光、第２色光、及び、第３色光に色分離してそれぞれ対応する第１光変調素子、第２光変調素子、及び、第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、第１光変調素子から入射する第１変調光、第２光変調素子から入射する第２変調光、及び、第３光変調素子から入射する第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備える。カラープリズムは、第１変調光が入射する第１プリズムと、第２変調光が入射する第２プリズムと、第３変調光が入射する第３プリズムと、を有する。第１プリズムは、第２プリズムと対向する第１面を有し、第２プリズムは、第１プリズムの第１面と対向する第２面を有し、カラープリズムは、第１プリズムの第１面と第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有する。第１対向領域における第１面と第２面との間の距離は、第２対向領域における第１面と第２面と間の距離よりも小さい。第１色光が分離された照明光、及び、第２変調光が第１対向領域を透過し、第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置されている。
【0078】
第１プリズムと第１プリズムに対向する第２プリズムにおいて、第１色光が分離された照明光、及び、第２変調光が透過する第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置されているので、第２プリズムの内部の熱を吸熱することができる。これにより、カラープリズムの温度上昇に伴う熱変形を低減させ、第２プリズムの熱変形によるコンバージェンスずれを抑制することができる。
【0079】
（２）（１）の光変調ユニットにおいて、第２対向領域において、第１プリズムの第１面側、または、第２プリズムの第２面側のいずれかに、凹部を備え、吸熱部材は、凹部に嵌め込まれて、第２プリズムの第２面と接触して配置されている。
【0080】
（３）（１）の光変調ユニットにおいて、第１プリズムの第１面側及び第２プリズムの第２面側のそれぞれに凹部を備える。吸熱部材は、それぞれの凹部に嵌め込まれて、第２プリズムの第２面と接触して配置されている。
【0081】
（４）本開示の光変調ユニットは、入射する第１色光を変調して第１変調光として出射する第１光変調素子と、入射する第２色光を変調して第２変調光として出射する第２光変調素子と、入射する第３色光を変調して第３変調光として出射する第３光変調素子と、入射する照明光を第１色光、第２色光、及び、第３色光に色分離してそれぞれ対応する第１光変調素子、第２光変調素子、及び、第３光変調素子に向けてそれぞれ出射し、第１光変調素子から入射する第１変調光、第２光変調素子から入射する第２変調光、及び、第３光変調素子から入射する第３変調光を合成して投写光として出射するカラープリズムと、カラープリズム内の不要光の熱を吸熱する吸熱部材と、を備える。カラープリズムは、第１変調光が入射する第１プリズムと、第２変調光が入射する第２プリズムと、第３変調光が入射する第３プリズムと、吸熱部材と同じ厚みの第４プリズムと、を有する。第１プリズムは、第２プリズムと対向する第１面を有し、第２プリズムは、第１プリズムの第１面と対向する第２面を有する。カラープリズムは、第１プリズムの第１面と第２プリズムの第２面とがそれぞれ対向する第１対向領域と第２対向領域を有する。第１色光が分離された照明光、第２変調光、及び、第３変調光が第１対向領域を透過する。第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置され、第１対向領域に第４プリズムが配置される。
【0082】
第１プリズムと第１プリズムに対向する第２プリズムにおいて、第１色光が分離された照明光、及び、第２変調光が透過する第１対向領域の外側の第２対向領域に吸熱部材が配置されているので、第２プリズムの内部の熱を吸熱することができる。これにより、カラープリズムの温度上昇に伴う熱変形を低減させ、第２プリズムの熱変形によるコンバージェンスずれを抑制することができる。
【0083】
（５）（１）から（４）のいずれかの光変調ユニットにおいて、吸熱部材の熱が伝導される放熱部材を備える。
【0084】
（６）（５）の光変調ユニットにおいて、放熱部材は、吸熱部材から伝導する熱を放熱するヒートシンクを備える。
【0085】
（７）（５）の光変調ユニットにおいて、放熱部材は、冷却水が流出入する液冷システムの受熱部品を備える。
【0086】
（８）本開示の投写型画像表示装置は、（１）から（７）のいずれかの光変調ユニットと、光変調ユニットへ照明光を供給する光源部と、光変調ユニットから出射する投写光を拡大する投写光学系と、を備える。
【0087】
これにより、カラープリズムの温度上昇に伴う熱変形を低減させ、第２プリズムの熱変形によるコンバージェンスずれを抑制することが可能な投写型画像表示装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【0088】
本開示は、カラープリズムを備える光変調ユニット及び投写型画像表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【0089】
１ 投写型画像表示装置
１０ 照明光学系
１０４ コンデンサレンズ
１０５ ロッドインテグレータ
１０６、１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ ＤＭＤ
１２０、１２１、１２２、１２３ リレーレンズ
１３０ ＴＩＲプリズム、
１３４、１３５、２０３ ミラー
１４０ 投写光学系
１８５、１８６ ダイクロイックコート層
２０１、２０２ 青色半導体レーザ
２０４、２０５ 拡散板、
２０６ ダイクロイックミラー
２１０、２２０ アフォーカルレンズ群
２１１、２２１ 凸レンズ
２１２、２２２ 凹レンズ
２３０ コンデンサレンズ群
２３１、２３２ コンデンサレンズ
２５０ 蛍光体ホイール
３３０ 光変調ユニット
３４０、３４０Ａ カラープリズム
３４０Ｂ、３４０Ｇ、３４０Ｒ、３４０Ｋ プリズム
３４０Ｂａ、３４０Ｂｂ、３４０Ｂｃ、３４０Ｇａ、３４０Ｇｂ、３４０Ｒａ、３４０Ｒｂ、３４０Ｒｃ プリズム面
３４０Ｂｄ凹部
３４３ 第１エアギャップ
３４４ 第２エアギャップ
３４５ 第１対向領域
３４７ 第２対向領域
３５０ 吸熱部材
３５３ 放熱部材
３５５ 放熱板
３５７ ヒートシンク
４００ 投影面
Ｌ１ 照明光
Ｌ２ 画像光
ＬＢ、ＬＧ、ＬＲ 色光
ＬＢ２、ＬＲ２、ＬＧ２ 変調光
Ｌ３、ＬＧ３ 不要光
１０ 照明光学系
１０４ コンデンサレンズ
１０５ ロッドインテグレータ
１０６、１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ ＤＭＤ
１２０、１２１、１２２、１２３ リレーレンズ
１３０ ＴＩＲプリズム、
１３４、１３５、２０３ ミラー
１４０ 投写光学系
１８５、１８６ ダイクロイックコート層
２０１、２０２ 青色半導体レーザ
２０４、２０５ 拡散板、
２０６ ダイクロイックミラー
２１０、２２０ アフォーカルレンズ群
２１１、２２１ 凸レンズ
２１２、２２２ 凹レンズ
２３０ コンデンサレンズ群
２３１、２３２ コンデンサレンズ
２５０ 蛍光体ホイール
３３０ 光変調ユニット
３４０、３４０Ａ カラープリズム
３４０Ｂ、３４０Ｇ、３４０Ｒ、３４０Ｋ プリズム
３４０Ｂａ、３４０Ｂｂ、３４０Ｂｃ、３４０Ｇａ、３４０Ｇｂ、３４０Ｒａ、３４０Ｒｂ、３４０Ｒｃ プリズム面
３４０Ｂｄ凹部
３４３ 第１エアギャップ
３４４ 第２エアギャップ
３４５ 第１対向領域
３４７ 第２対向領域
３５０ 吸熱部材
３５３ 放熱部材
３５５ 放熱板
３５７ ヒートシンク
４００ 投影面
Ｌ１ 照明光
Ｌ２ 画像光
ＬＢ、ＬＧ、ＬＲ 色光
ＬＢ２、ＬＲ２、ＬＧ２ 変調光
Ｌ３、ＬＧ３ 不要光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】