JPH08211208A

JPH08211208A - 液体プリズムの温度補償装置

Info

Publication number: JPH08211208A
Application number: JP3760395A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yamamoto; 英樹山本
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】光学的に安定し、かつ確実に温度補償が行え
るような液体プリズムの温度補償装置を提供する。【構成】常温で液体プリズム１に入射された光線を図
２（ａ）の実線とすると、点線は液体２の温度が上昇し
たときを示し、液体２の屈折率が低下し焦点距離が短く
なる。また、常温で液体凸レンズ３に入射された光線を
図２（ｂ）の実線とすると、点線は液体４の温度が上昇
したときを示し、液体４の屈折率が低下し焦点距離が長
くなる。そこで、両者を組み合わせることにより、温度
変化による屈折率の変化に起因する液体プリズムの焦点
距離の変化が、液体凸レンズの焦点距離の変化によって
相殺され像面の変化が補償される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶プロジェクション
表示装置などに用いられる液体プリズムにおいて、液体
プリズムの温度に対する屈折率変化を補償する温度補償
手段を備える液体プリズムの温度補償装置に関するもの
である。

【０００３】

【０００２】

【０００４】

【従来の技術】図５は液体プリズム１の一般的な構成を
示しており、同図において５は直方体形状のケースであ
り少なくとも光路に位置する入射面５ａ、出射面５ｂが
平板ガラスなどの光透過性部材により形成されており、
この各面５ａ、５ｂは光軸に対して垂直に配置される。
２はケース５内に充填され、封入されている液体であ
り、この液体は例えばエチレングリコールとグリセリン
との混合液、あるいはエチレングリコール、グリセリ
ン、シリコンオイル、ベンジルアルコールの内の１種類
あるいは少なくとも任意の２種類の混合液である。

【０００５】

【０００３】かかる液体プリズム１における光学的動作
について図２（ａ）に基づき説明する。なお、液体プリ
ズム１のケース５は図示簡略化のために省略している。

【０００６】液体プリズム１の入射面５ａ（図示せず）
より実線のように光が入射されると、この入射光は液体
プリズム１を透過するときに液体２が持つ所定の屈折率
で屈折され、出射面５ｂより出射されて焦点ｆａで結像
する。つまり、入射光は入射面５ａより液体プリズム１
に入射されると屈折されて液体２を通過し、出射面５ｂ
より出射されるときに再度屈折して焦点ｆａで結像す
る。

【０００７】

【０００４】ところで、液体プリズム１の内部に充填さ
れている液体２の屈折率は、温度変化に対して著しく変
化し、温度特性が良好でない。つまり、図２（ａ）の実
線は所定の設定温度（常温）における光線を示してお
り、この温度においては入射光が液体プリズム１を透過
し焦点ｆａで結像している。ところが、液体２の温度が
上昇するとその屈折率が低下するため、点線の光線で示
すように焦点距離が短くなり焦点ｆａ´で結像しマイナ
スの像面となる。また、設定温度より低くなると焦点距
離が長くなりプラスの像面となる。

【０００８】

【０００５】そこで、この屈折率に対する温度変化を補
償するべく液体プリズムに対して温度補償装置を設ける
必要がある。図６はかかる従来の温度補償装置を示し、
９は液体プリズム１の前面に配置された樹脂製のレンズ
であり、図では凸レンズ形状をレンズを配置している。
この樹脂レンズ９は液体２と同様に温度に対する屈折率
変化が大きいという特性を有している。

【０００９】

【０００６】以上の構成において、図６の実線は常温で
の光線を示し、樹脂製レンズ９に入射した光はこの樹脂
製レンズ９により屈折した後液体プリズム１に入射し、
前述のように液体２の屈折率により屈折されて焦点ｆで
結像する。

【００１０】このとき液体２と樹脂レンズ９の温度が上
昇すると、両者共に屈折率が低下し、液体プリズム１は
前述のように焦点距離が短くなり、樹脂レンズ７は焦点
距離が長くなる。したがって、樹脂レンズ９の材質、屈
折率、曲率半径、面間距離などを適宜設定することによ
り、光線の光路は図６の点線に示すように液体プリズム
１の屈折率変化が樹脂レンズ９の屈折率変化によって補
償され、温度が変化しても焦点ｆで結像するようにな
る。

【００１１】なお、樹脂レンズ９は図示のように１つの
凸レンズにて温度補償を行うもののほか、凹レンズや平
板レンズと組み合わせた複数のレンズ群によって行うも
のもある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】

【００１３】

【０００７】以上のように構成された従来の液体プリズ
ムの温度補償装置では、温度補償用として樹脂レンズを
用いているため、温度変化に加えて樹脂レンズが変形し
たり、複屈折などの他の要因によっても屈折率が変化す
るため光学的に不安定である。

【００１４】したがって、外的あるいは内的要因によっ
て焦点が変化し、安定した光学装置が得られないという
課題を生じている。

【００１５】そこで本発明は、光学的に安定し、かつ確
実に温度補償が行えるような液体プリズムの温度補償装
置を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

【００１７】

【０００８】前記課題を解決するためになされた本発明
は、液体プリズムと、前記液体プリズムにおける温度に
対する屈折率変化を補償する温度補償手段とを備える液
体プリズムの温度補償装置であって、前記温度補償手段
は、前記液体プリズムの屈折率の温度特性と逆の温度特
性を有する液体レンズを備えることを特徴とする。

【００１８】

【作用】

【００１９】

【０００９】液体プリズムの屈折率が温度変化により変
化すると、液体レンズは液体プリズムと逆の温度対屈折
率特性を有しているため、この液体レンズによって液体
プリズムの屈折率変化が補償される。

【００２０】

【実施例】

【００２１】

【００１０】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。

【００２２】図１において、１は液体プリズム、３は液
体プリズム１の前面に配置された液体凸レンズである。
液体プリズム１は図５に示すような直方体構成であり、
入射面と出射面は光軸に対して垂直に配置されており、
ケース５の内部に液体２が充填されている（図１ではケ
ース５を省略している）。また液体凸レンズ３も図示し
ていない少なくとも光路に位置する入射面と出射面が光
透過性部材により形成された凸レンズ形状のケースに液
体４が充填されている。

【００２３】

【００１１】以上の構成において、屈折率の温度変化に
対する補償動作について図２（ａ）、（ｂ）とともに説
明する。

【００２４】図２（ａ）は液体プリズム１に入射された
光線の状態を示しており、常温においては実線に示すよ
うに焦点ｆａで結像している。

【００２５】また、図２（ｂ）は液体凸レンズ３に入射
された光線の状態を示しており、常温においては実線に
示すように焦点ｆｂで結像している。

【００２６】したがって、図１の装置において常温では
実線のように液体凸レンズ３に入射された光線は液体４
の屈折率によって屈折されて出射され、この光線が液体
プリズム１に入射されて液体２の屈折率により屈折され
焦点ｆで結像する。

【００２７】

【００１２】次に液体プリズム１と液体凸レンズ３の各
液体２、４の温度が上昇すると、液体プリズム１の屈折
率が低下し、図２（ａ）の点線で示すように焦点距離が
短くなり焦点ｆａ´で結像しマイナスの像面となる。

【００２８】一方、液体凸レンズ３の液体４も同様に屈
折率が低下することにより、図２（ｂ）の点線で示すよ
うに焦点距離が長くなり、焦点ｆｂ´で結像しプラスの
像面となる。

【００２９】したがって、温度変化による屈折率の変化
に起因する液体プリズム１の焦点距離の変化が、液体凸
レンズ３の焦点距離の変化によって相殺され像面の変化
が補償されることになる。

【００３０】図１の点線は温度上昇による光線の結像状
態を示し、常温時の焦点ｆと一致していることを示して
いる。

【００３１】なお、液体プリズム１と液体凸レンズ３の
入射面と出射面にガラスなどの温度に対する屈折率変化
の小さい部材を用いることにより、この面における屈折
率変化は無視できる。

【００３２】また、温度が低下したときも前述の動作と
逆の動作によって温度補償される。

【００３３】実際の設計に際しては、所定の設定温度
（常温）で液体プリズム１と液体凸レンズ３を含めて光
学設計を行い、焦点距離やＦ値が予め設定した値とな
り、かつ液体２、４の温度が上昇して屈折率が低下した
ときも前記所定の設定温度において設定した焦点距離や
Ｆ値となるように、液体プリズム１の厚さや液体２の屈
折率あるいは液体凸レンズ３の屈折率、曲率半径、面間
距離、液体４の屈折率などの諸データを設定する。

【００３４】

【００１３】前記実施例においては直方体形状の液体プ
リズム１と凸レンズ形状の液体レンズ３について説明し
たが、液体プリズム１を凸レンズ形状とし、液体レンズ
３を直方体形状としてもよい。

【００３５】また、液体プリズムあるいは液体レンズと
して液体凹レンズを用いてもよく、この場合には液体凹
レンズは図２（ａ）のように液体の温度が上昇すると焦
点距離が短くなる特性を備えているので、液体レンズあ
るいは液体プリズムとして凸レンズ形状のものを配置す
ればよい。

【００３６】さらに液体プリズムと液体レンズの配置順
序は任意である。

【００３７】

【００１４】図３は本発明の他の実施例を示し、液体プ
リズムと液体凸レンズを一体成型した構成を示してい
る。

【００３８】すなわち、６は図１の液体プリズム１と液
体凸レンズ３とを連続的に一体成型した液体プリズムレ
ンズであり、直方体形状のケース７の入射面側に開口孔
部が形成され、この開口部に凸状に湾曲したガラスキャ
ップ８が取り付けられている。また、出射面側には図５
と同様に平板状の光透過性部材による出射面７ｂが取り
付けられている。そして、ガラスキャップ８の内側も含
めてケース７に液体２が充填されている。

【００３９】

【００１５】以上の構成において、屈折率の温度変化に
対する補償動作について図４とともに説明する。

【００４０】図２にて説明したように、液体２、４の温
度上昇によって液体プリズム１の焦点距離は短くなり、
液体凸レンズ３の焦点距離は長くなるので、屈折率の変
化による焦点距離の変動が補償される。本実施例はこの
液体プリズム１と液体凸レンズ３を連続的に一体成型し
たものであるから、同様の作用により温度補償が施され
て常温および温度変化における光線は共に図４の実線に
示すように一致し、結像点が変化しない。

【００４１】

【００１６】

【００４２】

【効果】以上のように本発明によれば、液体レンズによ
り液体プリズムの屈折率の温度特性を補償するようにし
たので、温度変化に対して屈折率が変化する要因は液体
だけであるので、光学的に安定し、確実な温度補償を行
うことができる。また、比較的簡単な構成で所望の温度
特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液体プリズムの温度補償装置の
実施例を示す図である。

【図２】本発明の動作を説明するための図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す図である。

【図４】本発明の動作を説明するための図である。

【図５】液体プリズムの構成を示す図である。

【図６】従来の液体プリズムの温度補償装置を示す図で
ある。

【符号の説明】

１液体プリズム２液体３液体凸レンズ４液体５ケース５ａ入射面５ｂ出射面６液体プリズムレンズ７ケース７ｂ出射面８ガラスキャップ９樹脂レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体プリズムと、前記液体プリズムにお
ける温度に対する屈折率変化を補償する温度補償手段と
を備える液体プリズムの温度補償装置であって、前記温度補償手段は、前記液体プリズムの屈折率の温度
特性と逆の温度特性を有する液体レンズを備えることを
特徴とする液体プリズムの温度補償装置。
【請求項２】請求項１において、前記液体プリズム
は、少なくとも光路に位置する入射面と出射面が光透過性部
材により形成されたケースと、前記ケース内に充填されている液体とからなることを特
徴とする液体プリズムの温度補償装置。
【請求項３】請求項１において、前記液体レンズは、少なくとも光路に位置する入射面と出射面が光透過性部
材により形成されたレンズ形状のケースと、前記レンズ形状のケース内に充填されている液体とから
なることを特徴とする液体プリズムの温度補償装置。
【請求項４】請求項１において、前記液体レンズは凸
レンズ形状であることを特徴とする液体プリズムの温度
補償装置。
【請求項５】請求項１において、前記液体プリズムと
液体レンズは一体成型されていることを特徴とする液体
プリズムの温度補償装置。