(57)【要約】【課題】  複数設けられたライトバルブの中心移動位置を合致させてコンバージョンずれを極力抑えることができる。【解決手段】  光源と、前記光源からの光を色分離する色分離手段と、色分離された光を画像信号に応じてそれぞれ変調する複数のライトバルブと、各前記ライトバルブからの光を色合成する色合成手段と、色合成手段からの光を投射する投射手段とを備えた投射表示装置に用いられる光学エンジンにおいて、前記色合成手段に前記ライトバルブを固着する固着手段を備えており、前記固着手段は、主固着部と、前記主固着部よりも変形しやすい副固着部とを有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光を色分離する色分離手段と、色分離された光を画像信号に応じてそれぞれ変調する複数のライトバルブと、各前記ライトバルブからの光を色合成する色合成手段と、色合成手段からの光を投射する投射手段とを備えた投射表示装置に用いられる光学エンジンにおいて、前記色合成手段に前記ライトバルブを固着する固着手段を備えており、前記固着手段は、主固着部と、前記主固着部よりも変形しやすい副固着部とを有することを特徴とする光学エンジン。
【請求項２】
前記主固着部と前記副固着部は、前記ライトバルブの中心線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学エンジン。
【請求項３】
前記固着手段は、前記主固着部を１つ、前記副固着部を複数有することを特徴とする請求項１に記載の光学エンジン。
【請求項４】
１つの前記主固着部および複数の前記副固着部の仮想中心は、前記ライトバルブの中心線上に配置されることを特徴とする請求項３に記載の光学エンジン。
【請求項５】
複数の前記副固着部のうち、前記ライトバルブの中心を挟んで配置される前記副固着部の固着剤は、その他の前記副固着部の固着剤より硬いことを特徴とする請求項３または４に記載の光学エンジン。
【請求項６】
光源と、前記光源からの光を色分離する色分離手段と、色分離された光を画像信号に応じてそれぞれ変調する複数のライトバルブと、各前記ライトバルブからの光を色合成する色合成手段と、色合成手段からの光を投射する投射手段とを備えた投射表示装置に用いられる光学エンジンにおいて、前記ライトバルブと前記色合成手段を固着されており、該固着部から前記色合成手段の光軸中心までの環境変化による変形量は、該固着部から前記ライトバルブの中心までの環境変化による変形量と等しいことを特徴とする光学エンジン。
【請求項７】
前記ライトバルブと前記色合成手段を固着するために使用される材料の線膨張係数は、前記ライトバルブに使用される材料の線膨張係数の１倍以上３倍以下であることを特徴とする請求項６に記載の光学エンジン。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光学エンジンを備える投射表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライトバルブ（透過型液晶パネル・反射型液晶パネル）を用いた投射表示装置（プロジェクタ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来ライトバルブを用いたプロジェクタの光学エンジンで、色合成手段にライトバルブを取り付ける方法としては特許文献１に示すようなものがある。ライトバルブに固定される第１の固定部材と、色合成手段であるところのプリズムに直接固定される第２の固定部材とがあり、この第１の固定部材と第２の固定部材に複数の爪形状部をもたせて、この爪形状部同士をライトバルブの位置調整後固着するものである。
【特許文献１】特開２０００−２３５２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来技術においては、ライトバルブ位置調整後の固着部の爪形状部は全て略同一形状であり、よって強度も略同一となることが予想される。これはランプ点灯や環境変化による温度上昇でライトバルブ自身が加熱され、ライトバルブに取り付けられた第１の固定部材や色合成手段であるところのプリズムに直接固定される第２の固定部材とが熱膨張した場合に爪部全てに略均等に力がかかり液晶パネル中心をある位置にバランスさせることが予想される。このある位置というのが正確に均等ではなく、あくまで略均等なので複数設けられたライトバルブ毎に中心位置が異なり、結果としてコンバージョンずれを発生させてしまうという問題が考えられる。
【０００４】
今後プロジェクタの小型化と大光量化が進むにつれてライトバルブの通常使用温度も上昇し熱による影響も大きくなるものと考えられる。加えて多画素高密度化が進むので画素ピッチがより小さくなり、コンバージョンずれの敏感度も厳しくなることも予想される。つまり現在までは許容されていた熱膨張による変動成分が今後は問題となりうるものである。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するもので、複数設けられたライトバルブの中心移動位置を合致させてコンバージョンずれを極力抑えることを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、極力熱膨張による光軸とライトバルブ中心の移動を抑止し、さらに抑止しきれないであろう成分は、少なくとも複数あるライトバルブ中心が一致するように制御することで、高品位な画像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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る光学エンジンは、光源と、前記光源からの光を色分離する色分離手段と、色分離された光を画像信号に応じてそれぞれ変調する複数のライトバルブと、各前記ライトバルブからの光を色合成する色合成手段と、色合成手段からの光を投射する投射手段とを備えた投射表示装置に用いられる光学エンジンにおいて、前記色合成手段に前記ライトバルブを固着する固着手段を備えており、前記固着手段は、主固着部と、前記主固着部よりも変形しやすい副固着部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２の側面に係る光学エンジンは、光源と、前記光源からの光を色分離する色分離手段と、色分離された光を画像信号に応じてそれぞれ変調する複数のライトバルブと、各前記ライトバルブからの光を色合成する色合成手段と、色合成手段からの光を投射する投射手段とを備えた投射表示装置に用いられる光学エンジンにおいて、前記ライトバルブと前記色合成手段を固着されており、該固着部から前記色合成手段の光軸中心までの環境変化による変形量は、該固着部から前記ライトバルブの中心までの環境変化による変形量と等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数設けられたライトバルブの中心移動位置を合致させてコンバージョンずれを極力抑えることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、極力熱膨張による光軸とライトバルブ中心の移動を抑止し、さらに抑止しきれないであろう成分は、少なくとも複数あるライトバルブ中心が一致するように制御することで、高品位な画像を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例構成を表す図である。
【００１３】
本実施例の光学系の構成は、第１の色選択性位相差板にて第１の色光の偏光を変換し、第１の偏光ビームスプリッターで第１と第２、第３の色光に分離し、第２の偏光ビームスプリッターで第１の色光を第１の反射型液晶表示素子に導光する。第２の色選択性位相差板で第２の色光の偏光を変換し、第３の偏光ビームスプリッターで第２、第３の色光に分離し第２、第３の反射型液晶表示素子に導光する。
【００１４】
第２の反射型液晶表示素子で偏光変換されて反射する色光は、第２の偏光ビームスプリッターにて第４の偏光ビームスプリッターに導光される。第２、第３の反射型液晶表示素子により偏光変換されて反射する色光は第３の偏光ビームスプリッターにて合成され第４の偏光ビームスプリッターに導光される。第２の反射型液晶表示素子にて偏光変換され反射する色光は、第３の偏光ビームスプリッターにて第４の偏光ビームスプリッターに導光される間に第３の色選択性位相差板で偏光変換され、第３の色光と偏光を揃えられる。
【００１５】
そして各第１、第２、第３の色光は第４の偏光ビームスプリッターにて合成されるものである。１は連続スペクトルで白色光を発光する光源で、２は矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１のフライアイレンズで、３は光路を曲げる第１の全反射ミラーで、４は第１のフライアイレンズの個々のレンズに対応した第２のフライアイレンズで、５は無偏光光を偏光光に揃える偏光変換素子で、６はコンデンサーレンズで、７は光路を曲げる第２の全反射ミラーで、８はフィールドレンズである。
【００１６】
９ＧはＧの光の偏光方向を９０°変換しＲ・Ｂの光の偏光方向を変換しない色選択性位相差板Ｇで、９ＲはＲの光の偏光方向を９０°変換しＢの光の偏光方向を変換しない色選択性位相差板Ｒで、１０はＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する偏光ビームスプリッターで、１１Ｇ、１１Ｂ、１１Ｒは光を反射し映像変調して映像を表示するＧ光用の反射型液晶表示素子、Ｂ光用の反射型液晶表示素子、Ｒ光用の反射型液晶表示素子で、１２は反射型液晶表示素子１１にビスまたは接着等により取り付けられているパネル固定板で、１３は偏光ビームスプリッター１０に接着または半田付けされているプリズム固定板で、１４は偏光ビームスプリッターであるプリズムを搭載する基板であり、１５は偏光ビームスプリッターにより偏光合成された光束を拡大投射する投射レンズであり、１６は光源１やその他部材の発熱を抑止コンとロールするファンである。
【００１７】
図２は、本実施例の特徴を示す図であり図１の部分詳細図である。プリズム１０にはプリズム固定板１３が取り付けられており、その取り付け方法は信頼性を向上させる意味でプリズム１０に半田処理を施してプリズム固定板１３を半田付けする方法や、作業性を向上させる意味で紫外線硬化型等の接着剤を用いる方法がある。いずれにしても一度取り付けられたプリズム固定板はその後の外的要因で位置ずれを起こさないように固定されることが前提である。１１は反射型液晶表示素子であるが、１２は反射型液晶表示素子１１にビス１１ａまたは接着等により取り付けられているパネル固定板である。反射型液晶表示素子１１とパネル取付板１２との合体物は、着脱可能な治具にて保持され、位置調整後、プリズム固定板１３に設けられた仮固着凸部１３ｂと１２ｂにて仮固着されている。１３ｂの固着部に使用される接着剤は作業性と設備の簡便さから紫外線硬化型接着剤を使用するが、これは本実施例のひとつの例でありその他の接着固定方法でも良い。また、反射型液晶表示素子１１とパネル取付板１２との合体物は、プリズム固定板１３に設けられた固着部１３ａと１２ａにて固着されている。１３ｂの固着部は例えば半田付けされている。
【００１８】
１００はプリズム１０にプリズム固定板１３と同様の方法で取り付けられた主固定板であり、主固定板１００は、パネル取付板１２と本固着部１００ａにて半田付けで本固着されている。
【００１９】
ここで、パネル取付板１２と主固定板１００の固着部である１００ａ部（主固着部）は、パネル取付板とプリズム固定板１３の固着部である１３ａ部（副固着部）と１３ｂ部（副固着部）よりも強固である。すなわち、１３ａ部と１３ｂ部は１００ａ部よりも変形しやすく設定されている。具体的には、固定板の板厚と幅を変えることで固着部の強度を設定している。また、１００ａ部と１３ａ部は反射型液晶表示素子の中心を通る垂直線上（反射型液晶表示素子の中心線上）に配置されており、１３ａ部と１３ｂ部は、１００ａ部の位置に対して放射線方向に変形が容易で、それ以外の方向には変形が困難となっている。
【００２０】
本構成において環境変化や反射型液晶表示素子が光源からの光を吸収することで各部材の温度上昇（環境変化）が生じた場合を図３にて説明する。図３においては、パネル取付板１２の熱膨張が顕著な場合を示しているが、その他の部材が膨張しても同様の結果となる。パネル取付板１２が膨張することで、１２ａ部と１２ｂ部は１００ａ部を中心とした放射線方向に移動する。このとき、１３ａ部と１３ｂ部は各断面図のように変形してそのずれを吸収する。結果として、反射型液晶表示素子の中心１０１は１０２の位置に移動するものである。このように各色の反射型液晶表示素子の中心を同じように図中下方向にずらすことで、熱膨張による中心の移動先を各色で一致させてコンバージョンずれを抑止するものである。本実施例は反射型液晶表示素子を用いて説明しているが、ライトバルブとして透過型液晶表示素子やＤＭＤ素子を用いた光学エンジンにおいても同様に適用される。
【００２１】
仮に、１１Ｂと１１Ｒが同量かつ紙面時計方向に移動した場合は図１中の点線で示すように各色の光軸が不一致となるが、同量かつ紙面奥行き方向に移動する場合は各色の光軸が一致するものである。
【００２２】
（第２の実施例）
図４は本発明の第２の実施例の構成を表す図である。第１の実施例との相違点は変形するべき副固着部が、１３ａ部１個所ということである。これは１００ａ部と１２ａ部が強固であれば、パネル取付板１２は傾くことがないという前提である。実際には小型軽量化されるプロジェクタ本体に伴い、反射型液晶表示素子（ライトバルブ）も小型軽量となり多くの固着部が不要となりつつある。このような場合は本実施例のように２箇所の固着のみで十分であり、本実施例が可能となる。実施例１と同様に、主固定板１００は熱膨張により変形せず、１３ａ部は積極的に変形を吸収するものであり、ライトバルブの中心は下方向に移動させて、ライトバルブの中心の移動先を各色で一致させるものである。
【００２３】
（第３の実施例）
図５は第３の実施例の特徴を表わす図である。実施例１および２は、ライトバルブをスクリーン表示水平方向に配置する場合の例であるが、本実施例はライトバルブをスクリーン表示垂直方向に配置した場合を示すものである。ライトバルブをスクリーン表示垂直方向に配置した場合は、ライトバルブ中心が垂直方向の上に移動した場合光学系としては一致しない場合がほとんどである。これを回避するためにはライトバルブ中心を水平方向に移動させて各色ライトバルブ中心を一致させるものである。ライトバルブをスクリーン表示垂直方向に配置した場合は水平方向にスペースも余裕があり設計自由でも高まるものである。図１の紙面をスクリーン垂直方向として、紙面奥行き方向がスクリーン水平方向となる光学系において本実施例が適用される。
【００２４】
本実施例においても主固着部と副固着部は、複数設けられたライトバルブである反射型液晶表示素子の中心を結ぶ平面に対して直交する方向であり、かつライトバルブである反射型液晶表示素子の略中心を通る直線（ライトバルブの中心線）上に配置されている。
【００２５】
（第４の実施例）
図６は第４の実施例の特徴を表わす図である。実施例１〜３は、ずれが発生する場合に各色ごとの反射型液晶表示素子の中心移動先を一致させるものであるが、本実施例は極力反射型液晶表示素子の中心移動を発生させないための方法を示すものである。
【００２６】
図６において１１は反射型液晶表示素子であり、１１ａが画像情報を制御する画像情報表示面であり、１１ｂは画像情報素子基盤であり、１１ｃは反射型液晶表示素子のケースであり、１１ｄは画像情報表示基盤１１ｂをケース１１ｃに固定する接着部である。１２は反射型液晶表示素子に固定されているパネル固定板で、１０はプリズムで、１３はプリズムに固定されているプリズム固定板である。熱膨張によりパネル固定板１２の伸び量がΔＹとなった場合、ケース１１ｃの伸び量がΔＸとなるとする。もしパネル固定板１２とプリズム固定板１３の線膨張係数が大きく異なる場合は画像情報素子基盤１１ｂとケース１１ｃの接着位置が画像表示面１１ａの中心でもずれてしまうが、パネル固定板１２とプリズム固定板１３の線膨張係数がほぼ等しければ、ΔＸはΔＹとほぼ等しくなり画像表示面１１ａの中心は光軸に対してほとんどずれないものである。このように光軸から固着部までの熱膨張量（環境変化による変形量）と固着部から画像情報表示面の中心までの熱膨張量（環境変化による変形量）を等しくすることで、コンバージョンずれを回避するものである。
【００２７】
（第５の実施例）
図７は第５の実施例を示す図であり、符号は第４の実施例同様なので説明を省略する。図６との相違点は、接着部１１ｄが画像情報素子基盤１１ｂの周辺片側に配置されたことである。熱膨張によりケース１１ｃの伸び量がΔＸ１で、画像表示素子基盤１１ｂの伸び量がΔＸ２となる場合、ΔＹ＝ΔＸ１＋ΔＸ２となるように、プリズム固定板１３の材料を熱膨張量がΔＹになる材料を選定するものである。このように線膨張係数が異なる場合においても、光軸から固着部までの熱膨張量と固着部から画像情報表示面の中心までの熱膨張量を等しくすることで、コンバージョンずれを回避するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施例の基本構成を説明する図
【図２】本発明の第１の実施例の特徴を表す部分詳細図
【図３】本発明の第１の実施例の特徴を表す部分の変化を表す詳細図
【図４】本発明の第２の実施例を説明する図
【図５】本発明の第３の実施例を説明する図
【図６】本発明の第４の実施例を説明する図
【図７】本発明の第５の実施例を説明する図
【符号の説明】
【００２９】
１  光源
２  第１フライアイレンズ
３  第１の全反射ミラー
４  第２フライアイレンズ
５  偏光変換素子
６  コンデンサーレンズ
７  第２の全反射ミラー
８  フィールドレンズ
９  色選択性位相差板
１０  偏光ビームスプリッター
１１  反射型液晶表示素子
１２  パネル固定板
１３  プリズム固定板
１４  基板
１５  投射レンズ
１６  ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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