(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を一定時間毎に切り替える発光装置と、
各色光の切り替えに同期して各色光用の信号で光変調する反射型空間光変調素子と、
入射した各色光の第１偏光成分光を反射させて前記反射型空間光変調素子に入射させ、前記反射型空間光変調素子で光変調した各色光の第２偏光成分光を透過させるＰＢＳプリズムと、
前記ＰＢＳプリズムから射出した第２偏光成分光を画像光として投射する投射レンズと、
前記ＰＢＳプリズムを、前記発光装置の構成部品である光源からＰＢＳプリズムに至る光軸を回転軸として回転調整する回転調整機構部と、
前記反射型空間光変調素子を、前記ＰＢＳプリズムの回転軸方向と平行な平面内で一方向に位置調整する位置調整手段と、
を備え、
前記回転調整機構部は、前記ＰＢＳプリズムに取り付けられたコリメータレンズをベースに形成した孔に挿入して前記ＰＢＳプリズムを前記光源からＰＢＳプリズムに至る光軸を回転軸として回転可能に取り付け、前記ベースに設けたネジを回して前記ＰＢＳプリズムを押すことにより前記ＰＢＳプリズムを回転調整するように構成された
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投射型表示装置であって、
前記位置調整手段は、前記反射型空間光変調素子を保持する保持部材に設けられたガイドピンを、前記反射型空間光変調素子に形成した長孔に挿入係合させて、前記反射型空間光変調素子の前記保持部材に対する取り付け位置を前記回転軸方向と平行にスライドするように構成された
ことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射レンズにより投影された画像光を人間の目で合成することにより、カラー画像としてスクリーン上に拡大して表示する投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の投射型表示装置には、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。例えば、小型で安価な投射型表示装置を実現するためには、使用する反射型空間光変調素子は一つとし、光源もなるべく小さくする必要がある。小さな光源で十分な明るさを得るためには、照明光の照明有効範囲（照明尤度）は反射型空間光変調素子の表示範囲ぎりぎりとし、光の利用効率を上げる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３５２４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、反射型空間光変調素子の表示範囲に対して照明尤度を小さくすると、部品精度、組立て精度によって、照明がけられる（照明光の照明範囲が反射型空間光変調素子の表示範囲からずれて表示領域の一部分に影が出来る状態になること）可能性がある。照明のけられを防止するために、部品精度、組立て精度を上げていくと、安価な投射型表示装置を実現することができなくなる。
【０００５】
そこで本発明は、反射型空間光変調素子の表示範囲に対する照明光による照明範囲の位置を、部品精度及び組立て精度を上げることなく簡単に調整できる投射型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】
【０００６】
第１の発明は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を一定時間毎に切り替える発光装置（１）と、各色光の切り替えに同期して各色光用の信号で光変調する反射型空間光変調素子（２）と、入射した各色光の第１偏光成分光を反射させて前記反射型空間光変調素子（２）に入射させ、前記反射型空間光変調素子（２）で光変調した各色光の第２偏光成分光を透過させるＰＢＳプリズム（３）と、前記ＰＢＳプリズム（３）から射出した第２偏光成分光を画像光として投射する投射レンズ（４）と、前記ＰＢＳプリズム（３）を、前記発光装置（１）の構成部品である光源からＰＢＳプリズム（３）に至る光軸を回転軸（１１）として回転調整する回転調整機構部と、前記反射型空間光変調素子（２）を、前記ＰＢＳプリズム（３）の回転軸方向と平行な平面内で一方向に位置調整する位置調整手段と、を備え、前記回転調整機構部は、前記ＰＢＳプリズム（３）に取り付けられたコリメータレンズ（６）をベース（９）に形成した孔（１０）に挿入して前記ＰＢＳプリズム（３）を前記光源からＰＢＳプリズム（３）に至る光軸を回転軸（１１）として回転可能に取り付け、前記ベース（９）に設けたネジ（１２）を回して前記ＰＢＳプリズム（３）を押すことにより前記ＰＢＳプリズム（３）を回転調整するように構成されたことを特徴とする投射型表示装置。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記位置調整手段は、前記反射型空間光変調素子（２）を保持する保持部材（１４）に設けられたガイドピン（１８）を、前記反射型空間光変調素子（２）に形成した長孔（１９）に挿入係合させて、前記反射型空間光変調素子（２）の前記保持部材（１４）に対する取り付け位置を前記回転軸方向と平行にスライドするように構成されたことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＰＢＳプリズムを、光源からＰＢＳプリズムに至る光軸を回転軸として回転調整可能とすると共に反射型空間光変調素子をＰＢＳプリズムの回転軸方向と平行な平面内で一方向に位置調整可能としたので、反射型空間光変調素子の表示範囲に対する照明光による照明範囲の位置を、部品精度及び組立て精度を上げることなく簡単に調整できる投射型表示装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本実施形態の投射型表示装置の全体構成を示した斜視図である。
【図２】図２は図１の投射型表示装置のＰＢＳプリズムを示す斜視図であり、下面にコリメータレンズを接着した状態を示している。
【図３】図３は図１の投射型表示装置におけるＰＢＳプリズムアッセイとベースとの組立て状態を示した斜視図である。
【図４】図４は図１の投射型表示装置におけるＰＢＳプリズムアッセイに回転与圧を加えた状態を示した斜視図である。
【図５】図５は図１の投射型表示装置における回転調整ネジでＰＢＳプリズムアッセイを回転調整する状態を示した斜視図である。
【図６】図６は反射型空間光変調素子組立体の垂直方向調整方法を説明する斜視図である。
【図７】図７は反射型空間光変調素子の表示範囲に対する照明有効範囲の余裕（照明尤度）を示した図である。
【図８】図８は組立て後に起こり得る反射型空間光変調素子の表示範囲に対する照明有効範囲のずれを示した図である。
【図９】図９はＰＢＳプリズムの回転角θと照明光の照明範囲移動量との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に、本発明を適用した投射型表示装置の全体構成を示す。投射型表示装置は、発光装置１と、反射型空間光変調素子を有した反射型空間光変調素子組立体２と、ＰＢＳプリズム３と、投射レンズ４と、ＰＢＳプリズム３を回転調整する回転調整機構部と、反射型空間光変調素子を一方向に位置調整する位置調整手段とを有している。
【００１２】
発光装置１は、ＲＧＢ各色のＬＥＤ（光源）を有しており、それら各色光を一定時間毎に切り替えるようになっている。ＬＥＤから射出した一定時間毎に切り替わるＲＧＢ光は、光源の前方に設けられたライトトンネル５に入射し、ライトトンネル５内で数回の反射を繰り返して面内の光強度が平均化される。平均化された光は、ライトトンネル５の前方に配置された数個のコリメータレンズ６からなるコリメータレンズ群を透過する。
【００１３】
コリメータレンズ群を透過した光のうちＳ偏光光（第１偏光成分光）は、ＰＢＳプリズム３の偏光ミラー面７で反射して光路を変更し、フィールドレンズ８を透過した後、反射型空間光変調素子組立体２の反射型空間光変調素子に入射する。反射型空間光変調素子組立体２は、各色光の切り替えに同期して各色光用の信号で入射光を変調するための反射型空間光変調素子を有している。
【００１４】
反射型空間光変調素子にて光変調されて反射されたＰ偏光光（第２偏光成分光）は、ＰＢＳプリズム３の偏光ミラー面７を透過し、投射レンズ４へと入射する。
【００１５】
投射レンズ４は、ＰＢＳプリズム３からのＰ偏光光（第２偏光成分光）を画像光として、図示を省略したスクリーン上に投射するようになっている。この投射レンズ４は、ＰＢＳプリズム３を間に挟んで反射型空間光変調素子組立体２及びフィールドレンズ８に対して同一光軸上に配置されている。
【００１６】
回転調整機構部は、図２から図５に示すように、ＰＢＳプリズム３に取り付けられたコリメータレンズ６をベース９に形成した孔１０に挿入して、ＰＢＳプリズム３を前記光源（ＬＥＤ）からＰＢＳプリズム３に至る光軸を回転軸１１として回転可能に取り付け、ベース９に設けた回転調整ネジ１２を回して前記ＰＢＳプリズム３を押すことにより前記ＰＢＳプリズム３を回転調整するように構成されている。
【００１７】
ＰＢＳプリズム３の下面３ａの中心位置には、図２に示すように、円形のコリメータレンズ６が接着されている。ベース９には、図３及び図４に示すように、ＰＢＳプリズム３を搭載するプリズム搭載部１３と、反射型空間光変調素子組立体２を搭載する組立体搭載部１４と、投射レンズ４を搭載するレンズ搭載部１５とが設けられている。
【００１８】
プリズム搭載部１３は、ＰＢＳプリズム３の底面３ａを受ける底部１３ａと、ＰＢＳプリズム３の相対向する２つの側面３ｂ、３ｃを受ける側壁部１３ｂ、１３ｃとが形成されている。底部１３ａには、ＰＢＳプリズム３に取り付けられたコリメータレンズ６を挿入させるための円形状の孔１０が形成されている。側壁部１３ｂ、１３ｃとＰＢＳプリズム３の側面３ｂ、３ｃとの間には、ＰＢＳプリズム３を前記回転軸１１を中心に回転させるための僅かな隙間が形成されている。この隙間には、弾性変形可能なクッション１６が配置されている。クッション１６は、ＰＢＳプリズム３の対角線上にそれぞれ配置されており、前記ＰＢＳプリズム３に対して一定方向に回転する予圧を加えるようになっている。
【００１９】
また、一方の側壁部１３ｂには、ＰＢＳプリズム３の側壁３ｂの一部を回転調整ネジ１２で押すことで前記ＰＢＳプリズム３を回転させるためのネジ孔１７が形成されている。ネジ孔１７は、他方の側壁部１３ｃに配置されたクッション１６と相対向する位置に設けられている。このネジ孔１７に回転調整ネジ１２をねじ込むことで、側壁部１３ｂの内側に突き出たネジ先端部で前記ＰＢＳプリズム３を押して回転させることができる。これにより、ＰＢＳプリズム３は、入射する照明光の光軸中心で回転可能となり、前記回転調整ネジ１２のねじ込み調整でその回転角が調整される。なお、回転調整ネジ１２を緩めると、予圧が掛けられているクッション１６に押されてＰＢＳプリズム３がネジ押し込み方向と反対方向に逆回転する。
【００２０】
このようにＰＢＳプリズム３の回転角を調整すると、プリズム内の偏光ミラー７のあおり角を調整することになるので、反射型空間光変調素子に入射する照明光の水平方向の照射範囲を調整できることになる。
【００２１】
組立体搭載部１４は、図５に示すように、反射型空間光変調素子組立体２の両側縁のコーナ部を突き当てて位置決め保持する保持壁１４ａ、１４ｂを有している。反射型空間光変調素子組立体２は、この組立体搭載部１４に対して前記回転軸方向と平行な平面内で軸方向（一方向）に沿ってスライドするように位置調整手段により取り付けられている。
【００２２】
位置調整手段は、図６に示すように、反射型空間光変調素子組立体２を保持する保持部材である組立体搭載部１４に設けられたガイドピン１８を、前記反射型空間光変調素子組立体２に形成した長孔１９に挿入係合させて、前記反射型空間光変調素子組立体２の前記組立体搭載部１４に対する取り付け位置を前記回転軸方向と平行な平面内で一方向に沿ってスライドさせることにより位置調整可能に構成されている。
【００２３】
ガイドピン１８は、組立体搭載部１４の両保持壁１４ａ、１４ｂにそれぞれ設けられ、各長孔１９に挿入係合することで、前記反射型空間光変調素子組立体２をスライド自在にガイドしている。反射型空間光変調素子組立体２の組立体搭載部１４に対するスライド位置の固定は、反射型空間光変調素子組立体２を組立体搭載部１４に固定ネジ２０でネジ止めすることで行われる。
【００２４】
このように構成された位置調整手段によれば、反射型空間光変調素子組立体２を組立体搭載部１４に設けたガイドピン１８に沿って動かすことで、前記反射型空間光変調素子組立体２を、ＰＢＳプリズム３の回転軸方向に沿って平行移動させることができる。これにより、反射型空間光変調素子に入射する照明光の垂直方向の照明範囲の位置を調整することが可能となる。
【００２５】
レンズ搭載部１５には、投射レンズ４を底部及び両サイド部をそれぞれガイドして位置決めをするレンズガイド壁１５ａ、１５ｂ、１５ｃが設けられている。
【００２６】
本実施形態の投射型表示装置の作用効果を、以下の実施例を基に具体的に説明する。実施例では、図７に示すように、反射型空間光変調素子の表示範囲Ｓ１（斜線で示す範囲）に対して、照明有効範囲Ｓ２（破線の四角形で囲まれた範囲）は、全周０．２ｍｍの余裕（照明尤度）Ｗを持たせてある。つまり、正規に照明範囲の位置調整が調整された状態においては、反射型空間光変調素子の表示範囲Ｓ１のすべての外周において表示範囲Ｓ１の外側にまでＳ２による照明領域が広がっている。
【００２７】
しかし、部品精度や組立て精度の影響で、組立て後は、図８に示すように反射型空間光変調素子の表示範囲Ｓ１に対して、照明有効範囲Ｓ２がＭずれることがある。本実施形態の投射型表示装置では、ＰＢＳプリズム３は、設計基準位置から約±３度の範囲で回転できるようにしてある。
【００２８】
図９にＰＢＳプリズム３の回転角θと照明光の照明範囲移動量Ｘとの関係を示す。ＰＢＳプリズム３を１度回転させると、この図９から反射型空間光変調素子に入射する照明光の照明有効範囲Ｓ２は水平方向に約０．３５ｍｍ移動することが判る。さらに、ＰＢＳプリズム３を調整範囲の最大値である±３度回転させると、水平方向の照明有効範囲Ｓ２は±約１ｍｍ移動する。このことからわかるように、ＰＢＳプリズム３を回転させることにより、照明有効範囲Ｓ２のずれは、Ｍ≦約１ｍｍの範囲で水平方向に調整可能となる。
【００２９】
ここで、ＰＢＳプリズム３の回転範囲をさらに大きくすれば、照明範囲移動量Ｘが大きくなるので、照明範囲の位置調整範囲を拡大させることができる。しかし、ＰＢＳプリズム３の回転範囲を大きく取り過ぎると、ＰＢＳプリズム３とベース９の両側壁部１３ｂ、１３ｃ間の隙間を大きく取る必要が生じ、エンジン全体の容積が大きくなるので好ましくない。また、ＰＢＳプリズム３のあおり角を大きく取り過ぎることは、反射型空間光変調素子に入射する照明光に意図しない入射角を持たせることになるので好ましくない。よって、ＰＢＳプリズム３の回転により水平方向に調整できる照明調整範囲と、部品精度や組立て精度で規制する反射型空間光変調素子組立体２の位置精度とのバランスを取ることが重要である。
【００３０】
また、本実施形態の投射型表示装置によれば、ＰＢＳプリズム３をベース９に形成した孔１０に挿入してＰＢＳプリズム３を、光源からＰＢＳプリズム３に至る光軸を回転軸１１として回転可能に取り付け、ベース９に設けた回転調整ネジ１２を回しＰＢＳプリズム３を押して回転調整できるように回転調整機構部を構成したので、回転調整ネジ１２を回すだけ簡単に反射型空間光変調素子に入射する照明光を水平方向に位置調整することができる。
【００３１】
また、本実施形態の投射型表示装置によれば、反射型空間光変調素子組立体２を保持する組立体搭載部１４に設けたガイドピン１８を、反射型空間光変調素子組立体２に形成した長孔１９に挿入係合させて、反射型空間光変調素子組立体２の組立体搭載部１４に対する取り付け位置を前記回転軸方向と平行にスライドするように位置調整手段を構成したので、ガイドピン１８をガイドとして反射型空間光変調素子組立体２をスライドさせるだけで簡単に反射型空間光変調素子に入射する照明光を垂直方向に位置調整することができる。
【００３２】
このように本実施形態の投射型表示装置によれば、回転調整機構部と位置調整手段を操作することで、反射型空間光変調素子に入射する照明有効範囲Ｓ２を反射型空間光変調素子の表示範囲Ｓ１に対して、部品精度及び組立て精度を必要以上に上げることなく表示範囲ぎりぎりとして光の利用効率を上げることが可能となる。よって、この投射型表示装置では、小さな光源で十分な明るさを得ることができる。
【００３３】
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明では、上述の実施形態に制限されることなく種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、ＰＢＳプリズム３の下面中心に接着した円形のコリメータレンズ６を回転軸としてＰＢＳプリズム３を回転させているが、コリメータレンズ６を回転軸として利用しなくても良い。例えば、ＰＢＳプリズム３の上面に板金を組み合わせてその板金の中心にピンを設け、このピンを回転軸としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、投射レンズにより投影された画像光を人間の目で合成してカラー画像としてスクリーン上に拡大して表示する投射型表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  発光装置（光源）
２  反射型空間光変調素子組立体（反射型空間光変調素子）
３  ＰＢＳプリズム
４  投射レンズ
５  ライトトンネル
６  コリメータレンズ
７  偏光ミラー面
８  フィールドレンズ
９  ベース
１０  ベースに形成された孔
１１  回転軸
１２  回転調整ネジ
１３  プリズム搭載部
１４  組立体搭載部
１５  レンズ搭載部
１６  クッション
１７  ネジ孔
１８  ガイドピン
１９  長孔
２０  固定ネジ
Ｓ１  反射型空間光変調素子の表示範囲
Ｓ２  照明有効範囲
【図１】
0005609687.tif 000002
【図２】
0005609687.tif 000003
【図３】
0005609687.tif 000004
【図４】
0005609687.tif 000005
【図５】
0005609687.tif 000006
【図６】
0005609687.tif 000007
【図７】
0005609687.tif 000008
【図８】
0005609687.tif 000009
【図９】
0005609687.tif 000010