(57)【要約】      （修正有）【課題】ライトバルブの取はずしができ、熱によるひずみを受けにくい、取付け機構を備えた投写型表示装置の実現。【解決手段】光源からの光束を複数色の光束に分解し、ライトバルブを通して変調した後の各色の変調光束をプリズムにより再合成して拡大投写する投写型表示装置において、プリズム体の光入射面に接着剤によって固定される固定枠板と、ライトバルブを保持する枠板と、該枠板を前記固定枠板に着脱可能に取付ける固定手段と、プリズム体の光入射面に対するライトバルブの位置決めを行なう位置決め手段とを含み、前記固定枠板は、プリズム体の線膨張率に対して１／４〜４倍の範囲にある材料からなり、ライトバルブ枠板は、前記固定枠板の線膨張率に対して１／５〜５倍の範囲にある材料からなり、さらに、固定枠板とライトバルブ枠板の間に配置された中間枠板を有し、前記位置決め手段によって接着固定されている。【選択図】図５
2004206142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を複数色の光束に分解し、各色光束をライトバルブを通して映像情報に対応させて変調し、変調した後の各色の変調光束をプリズム体からなる光合成手段により再合成して、投写手段を介して投写面上に拡大投写する投写型表示装置において、
前記プリズム体の光入射面に接着剤によって固定される固定枠板と、前記ライトバルブを保持するライトバルブ枠板と、このライトバルブ枠板を前記固定枠板に着脱可能に取付け固定する固定手段と、前記プリズム体の光入射面に対する前記ライトバルブの位置決めを行なう位置決め手段とを含み、
前記固定枠板は、その線膨張率が前記プリズム体の線膨張率に対して１／４〜４倍の範囲にある材料から形成され、
前記ライトバルブ枠板は、その線膨張率が前記固定枠板の線膨張率に対して１／５〜５倍の範囲にある材料から形成され、
さらに、前記固定枠板と前記ライトバルブ枠板の間に配置された中間枠板を有し、この中間枠板は、前記固定枠板に対して前記固定手段によって固定され、前記ライトバルブ枠板に対しては前記位置決め手段によって位置決めされた状態で接着固定されている投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記プリズム体、前記固定枠板および前記ライトバルブ枠板の線膨張率をそれぞれＥ１、Ｅ２およびＥ３とすると、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３の関係が成立する投射型表示装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記固定枠板は、その線膨張率が前記プリズム体の線膨張率に対して１／２〜２倍の範囲にある材料から形成される投射型表示装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記ライトバルブ枠板は、その線膨張率が前記固定枠板の線膨張率に対して１／２〜２倍の範囲にある材料から形成される投写型表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記固定枠板は、金属あるいは金属を含む複合材料から形成される投射型表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記ライトバルブ枠板は、樹脂あるいは樹脂を含む複合材料から形成される投射型表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし６において、
前記中間枠板と前記ライトバルブ枠板の間には、これらを仮止めするための仮止め機構が形成されている投写型表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし７において、
前記位置決め手段は、接着剤によって固定される複数の楔状部材である投写型表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記接着剤は、光硬化型接着剤である投写型表示装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、
前記ライトバルブ枠板は、第１の枠板と第２の枠板とを備え、これらの枠板の間に前記ライトバルブが挟み込まれた状態で保持されている投写型表示装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、
前記ライトバルブは、液晶ライトバルブである投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの白色光束を、赤、青、緑の３色光束に分解し、これらの各色光束を液晶パネル等から構成されるライトバルブを通して映像情報に対応させて変調し、変調した後の各色の変調光束を光合成手段によって再合成して、投写手段を介して投写面上に拡大投写する投写型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投写型表示装置において光合成手段であるプリズム体に対してライトバルブを取り付けるための機構としては、例えば、日本国特開平６−１１８３６８号公報に開示されたものがある。この取付け機構では、プリズム体の光入射面に対してライトバルブが接着剤によって直接に貼り付け固定されている。
【０００３】
この構成を採用すれば、特に赤、緑、青色に分離された光を変調する複数のライトバルブの相互の画素合わせ調整（アライメント調整）のための機構、及び投写レンズの焦点許容深度内に被写体となる各画像形成面が位置するように調整（フォーカス調整）する機構を省略できる。従って、投写型表示装置の光学系の小型・軽量化、および部品点数の削減を実現できる。
【０００４】
しかし、プリズム体の光入射面にライトバルブを直接に接着固定した場合には、次のような解決すべき課題がある。
【０００５】
まず、装置外部から侵入する外光がライトバルブに入ると、ライトバルブの各素子が誤動作するおそれがある。また、ライトバルブをそのまま取り扱うことは、その破損等のおそれがあり、好ましくない。例えば、プリズム体にライトバルブを接着する際に、ライトバルブを直接に治具によってチャッキングする際に、ライトバルブの縁、角等が破損するおそれがある。さらには、ライトバルブは静電気によって影響を受けやすいので、ライトバルブに直接に触れて、プリズム体に貼り付ける作業を行なうことは好ましくない。
【０００６】
また、プリズム体に接着したライトバルブは、経時変化によりその画素の一部に欠陥等が発生することがある。ライトバルブに欠陥が発生した場合には、それを新しいものと交換する必要がある。しかし、ライトバルブはプリズム体に接着固定されているので、欠陥のあるライトバルブのみを交換することが困難である。すなわち、プリズム体の光入射面を傷付けることなく、そこに接着固定されているライトバルブを剥がすことは簡単にはできない。このために、例えば、プリズム体も含めて、交換しなければならない場合もあり、経済的でない。
【０００７】
さらに、ライトバルブがプリズム体に直接に接着固定されている場合には、ライトバルブおよびプリズム体の線膨張率が異なることによって、ライトバルブに熱によるひずみが発生することがある。
【特許文献１】特開平６−１１８３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ライトバルブの取はずしができ、しかもライトバルブが熱によるひずみを受けにくい、ライトバルブの取付け機構を備えた投写型表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、光源からの光束を複数色の光束に分解し、各色光束をライトバルブを通して映像情報に対応させて変調し、変調した後の各色の変調光束をプリズム体からなる光合成手段により再合成して、投写手段を介して投写面上に拡大投写する投写型表示装置において、外光の侵入、破損等が起きないようにライトバルブの周囲を保護した構成を採用すると共に、ライトバルブをプリズム体に対して着脱可能な状態で取り付けた構成を採用している。
【００１０】
すなわち、本発明では、光源からの光束を複数色の光束に分解し、各色光束をライトバルブを通して映像情報に対応させて変調し、変調した後の各色の変調光束をプリズム体からなる光合成手段により再合成して、投写手段を介して投写面上に拡大投写する投写型表示装置において、
前記プリズム体の光入射面に接着剤によって固定される固定枠板と、前記ライトバルブを保持するライトバルブ枠板と、このライトバルブ枠板を前記固定枠板に着脱可能に取付け固定する固定手段と、前記プリズム体の光入射面に対する前記ライトバルブの位置決めを行なう位置決め手段とを含み、
前記固定枠板は、その線膨張率が前記プリズム体の線膨張率に対して１／４〜４倍の範囲にある材料から形成され、
前記ライトバルブ枠板は、その線膨張率が前記固定枠板の線膨張率に対して１／５〜５倍の範囲にある材料から形成され、
さらに、前記固定枠板と前記ライトバルブ枠板の間に配置された中間枠板を有し、この中間枠板は、前記固定枠板に対して前記固定手段によって固定され、前記ライトバルブ枠板に対しては前記位置決め手段によって位置決めされた状態で接着固定されている。
【００１１】
このように構成した本発明の投写型表示装置においては、ライトバルブがライトバルブ枠板によって保持されている。また、プリズム体の光入射面には固定枠板が接着固定され、この固定枠板に対して、ライトバルブが保持されたライトバルブ枠板が着脱可能に固定されている。
【００１２】
従って、ライトバルブはライトバルブ枠板によってその周囲が保護されているので、プリズム体等への取付け作業において破損することが無い。また、ライトバルブが投写型表示装置に組み込まれて使用される状態においては、その外周がライトバルブ枠板によって覆われているので、外光が侵入して誤動作が起きるおそれもない。
【００１３】
また、ライトバルブが経時変化によって欠陥が発生した場合には、ライトバルブを保持しているライトバルブ枠板を、プリズム体の接着固定されている固定枠板から外して、新たなライトバルブを保持したライトバルブ枠板を固定枠板に取付ければよい。このように、プリズム体にライトバルブが直接に接着固定されていないので、ライトバルブの交換作業を簡単に行なうことができ、また、交換作業時にプリズム体の表面を傷付けてしまうこともない。
【００１４】
そして、前記固定枠板および前記ライトバルブ枠板は、前記プリズム体に対し、線膨張率がそれぞれ前記特定の範囲にあることにより、熱膨張による前記各部材のひずみをフォーカス調整およびアライメント調整へ悪影響を与えることがない範囲とすることができる。さらに、前記プリズム体、前記固定枠板および前記ライトバルブ枠板は、それぞれの線膨張率をＥ１、Ｅ２およびＥ３とすると、各線膨張率Ｅ１，Ｅ２およびＥ３は同一であることが最も望ましいが、少なくともＥ１＜Ｅ２＜Ｅ３の関係が成立することが望ましい。このように、通常線膨張率が小さい光学ガラスから構成されるプリズム体と、このプリズム体より通常大きい線膨張率の材料から構成されるライトバルブ枠板との間に位置する固定枠板の線膨張率を、プリズム体より大きく、かつライトバルブ枠板より小さくすることによって、３者の線膨張率の相違による熱的ひずみの影響を小さくすることができる。
【００１５】
また、前記固定枠板と前記ライトバルブ枠板の間に中間枠板を配置し、この中間枠板は、前記固定枠板に対して前記固定手段によって固定すると共に、前記ライトバルブ枠板に対しては前記位置決め手段によって位置決めされた状態で接着固定される構成を採用することができる。
【００１６】
前記中間枠板は、この中間枠板と前記ライトバルブ枠板の間を仮止めできる仮止め機構を有することができる。この場合、中間枠板とライトバルブ枠板とを仮止め機構を用いて仮止めした後に、前記位置決め手段を用いてこれらの間の位置決めを行い、しかる後に、位置決め手段を接着固定することが望ましい。
【００１７】
前記ライトバルブ枠板としては、第１の枠板と第２の枠板とを備え、これらの枠板の間に前記ライトバルブを挟み込んだ状態で保持できる構成のものを採用することができる。
【００１８】
また、前記位置決め手段としては、複数の楔状部材を用いることができる。位置決め手段は、前記プリズム体の光入射面に対する前記固定枠板の接着固定位置を調整するために、あるいは、前記固定枠板に対する前記ライトバルブの取付け位置を調整するために用いる。一般的には、前記楔状部材は、位置決め対象の部材を位置決めした後に、当該部材に対して接着固定すればよい。
【００１９】
また、前記ライトバルブとしては、液晶装置を用いることができる。本発明は、静電気に弱く、また外光の侵入に対して誤動作を起こしやすい液晶装置の場合に、特に有効である。
【００２０】
さらに、前記ライトバルブとしては、光透過型のものと光反射型のものとがある。光反射型のライトバルブを用いる場合には、光合成手段が光源からの光束を複数色の光束に分解する光分解手段としての役割も果たすのが一般的である。
【００２１】
投写型表示装置としては、投写面を観察する側から投写が行われる前面投写型表示装置と、投写面を観察する側とは反対の方向から投写が行われる背面投写型表示装置の２種類が存在するが、本発明はいずれのタイプにも適用可能である。
【００２２】
なお、前記プリズム体としてダイクロイックプリズムを用いる場合は、ダイクロイックプリズムの面に固定枠板、ライトバルブ枠板、固定手段、位置決め手段を用いてライトバルブを位置決め固定することになるが、この固定構造は、カメラ等においてＣＣＤ等の個体撮像素子を色分解プリズムに位置決め固定する構造に応用することが考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面を参照して本発明を適用した投写型表示装置を説明する。
【００２４】
（全体構成）
図１には、本発明を適用した投写型表示装置の外観を示してある。本例の投写型表示装置１は、ほぼ直方体形状をした外装ケース２を有している。外装ケース２は、基本的には、アッパーケース３と、ロアーケース４と、装置前面を規定しているフロントケース５から構成されている。フロントケース５の中央からは投写レンズユニット６の先端側の部分が突出している。
【００２５】
図２には、投写型表示装置１の外装ケース２の内部における各構成部分の配置を示してある。この図に示すように、外装ケース２の内部において、その後端側には電源ユニット７が配置されている。これよりも装置前側に隣接した位置には、光源ランプユニット８および光学レンズユニット９が配置されている。光学レンズユニット９の前側の中央には、投写レンズユニット６の基端側が位置している。
【００２６】
一方、光学レンズユニット９の一方の側には、装置前後方向に向けて入出力インタフェース回路が搭載されたインタフェース基板１１が配置され、これに平行に、ビデオ信号処理回路が搭載されたビデオ基板１２が配置されている。さらに、光源ランプユニット８および光学レンズユニット９の上側には、装置駆動制御用の制御基板１３が配置されている。装置前端側の左右の角には、それぞれスピーカ１４Ｒ、１４Ｌが配置されている。
【００２７】
光学レンズユニット９の上面側の中央には冷却用の吸気ファン１５Ａが配置され、光学レンズユニット９の底面側の中央には冷却用循環流形成用の循環用ファン１５Ｂが配置されている。また、光源ランプユニット８の裏面側である装置側面には排気ファン１６が配置されている。そして、電源ユニット７における基板１１、１２の端に面する位置には、吸気ファン１５Ａからの冷却用空気流を電源ユニット７内に吸引するための補助冷却ファン１７が配置されている。
【００２８】
さらに、電源ユニット７の直上には、その装置左側の位置に、フロッピーディスク駆動ユニット（ＦＤＤ）１８が配置されている。
【００２９】
（光学レンズユニットおよび光学系）
図３Ａには、光学レンズユニット９の部分を示してある。この図に示すように、光学レンズユニット９は、その色合成手段を構成しているプリズムユニット２０以外の光学素子が上下のライトガイド９０１、９０２の間に上下から挟まれて保持された構成となっている。これらの上ライトガイド９０１、下ライトガイド９０２は、それぞれ、アッパーケース３およびロアーケース４の側に固定ねじにより固定されている。また、これらの上下のライトガイド板９０１、９０２は、プリズムユニット２０の側に同じく固定ねじによって固定されている。
【００３０】
プリズムユニット２０は、ダイキャスト板である厚手のヘッド板３０の裏面に固定ねじによって固定されている。このヘッド板３０の前面には、投写レンズユニット６の基端側が同じく固定ねじによって固定されている。したがって、本例では、ヘッド板３０を挟み、プリズムユニット２０と投写レンズユニット６とが一体となるように固定された構造となっている。このように剛性の高いヘッド板３０を挟み、これらの双方の部品が一体化されている。したがって、衝撃等が投写レンズユニット６の側に作用しても、これらの双方の部材に位置ずれが発生することが無い。
【００３１】
図３Ｂには、投写型表示装置１に組み込まれている光学系の概略構成を示してある。本例の光学系は、前記の光源ランプ８０５と、均一照明光学素子であるインテグレータレンズ９２１、９２２から構成される照明光学系９２３と、この照明光学系９２３から出射される白色光束Ｗを、赤、緑、青の各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂに分離する色分離光学系９２４と、各色光束を変調するライトバルブとしての３枚の液晶パネル４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂと、変調された色光束を再合成する色合成光学系としてプリズムユニット２０と、合成された光束を投写面上に拡大投写する投写レンズユニット６から構成される。また、色分離光学系９２４によって分離された各色光束のうち、青色光束Ｂを対応する液晶パネル４０Ｂに導く導光系９２７を有している。
【００３２】
光源ランプ８０５としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。均一照明光学系９２３は、反射ミラー９３１を備えており、光源ランプ８０５からの出射光の中心光軸１ａを装置前方向に向けて直角に折り曲げるようにしている。この反射ミラー９３１を挟み、インテグレータレンズ９２１、９２２が前後に直交する状態に配置されている。
【００３３】
色分離光学系９２４は、青緑反射ダイクロックミラー９４１と、緑反射ダイクロイックミラー９４２と、反射ミラー９４３から構成される。白色光束Ｗは、まず、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において、そこに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射されて、緑反射ダイクロイックミラー９４２の側に向かう。赤色光束Ｒはこのミラー９４１を通過して、後方の反射ミラー９４３で直角に反射されて、赤色光束の出射部９４４からプリズムユニット２０の側に出射される。ミラー９４１において反射された青および緑の光束Ｂ、Ｇは、緑反射ダイクロイックミラー９４２において、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束の出射部９４５からプリズムユニット２０の側に出射される。このミラー９４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束の出射部９４６から導光系９２７の側に出射される。本例では、均一照明光学素子の白色光束の出射部から、色分離光学系９２４における各色光束の出射部９４４、９４５、９４６までの距離が全て等しくなるように設定されている。
【００３４】
色分離光学系９２４の各色光束の出射部９４４、９４５、９４６の出射側には、それぞれ集光レンズ９５１、９５２、９５３が配置されている。したがって、各出射部から出射した各色光束は、これらの集光レンズ９５１、９５２、９５３に入射して平行化される。
【００３５】
このように平行化された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂのうち、赤色および緑色の光束Ｒ、Ｇは液晶パネル４０Ｒ、４０Ｇに入射して変調され、各色光に対応した映像情報が付加される。すなわち、これらの液晶パネルは、図示しない駆動手段によって映像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。このような駆動手段は公知の手段をそのまま使用することができる。一方、青色光束Ｂは、導光系９２７を介して対応する液晶パネル４０Ｂに導かれて、ここにおいて、同様に映像情報に応じて変調が施される。本例の液晶パネルは、例えば、ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いたものを使用できる。
【００３６】
導光系９２７は、入射側反射ミラー９７１と、出射側反射ミラー９７２と、これらの間に配置した中間レンズ９７３と、液晶パネル４０Ｂの手前側に配置した集光レンズ９５３から構成される。各色光束の光路長、すなわち、光源ランプ８０５から各液晶パネルまでの距離は緑色光束Ｂが最も長くなり、したがって、この光束の光量損失が最も多くなる。しかし、導光系９２７を介在させることにより、光量損失を抑制できる。よって、各色光束の光路長を実質的に等価にすることができる。
【００３７】
次に、各液晶パネル４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂを通って変調された各色光束は、色合成光学系に入射され、ここで再合成される。本例では、前述のようにダイクリックプリズムからなるプリズムユニット２０を用いて色合成光学系を構成している。ここで再合成されたカラー映像は、投写レンズユニット６を介して、所定の位置にある投写面７上に拡大投写される。
【００３８】
（プリズムユニットおよびヘッド板の構造）
図４には、ヘッド板３０および、その裏面に取り付けたプリズムユニット２０を取り出して示してある。この図に示すように、ヘッド板３０は、装置の幅方向に向けて垂直な姿勢で延びる垂直壁３１と、この垂直壁３１の下端から水平に延びる底壁３２とから、基本的に構成されている。垂直壁３１には、プリズムユニット２０からの出射光が通過するための矩形の開口３１Ｂが形成されている。また、この垂直壁３１には、多数の補強リブが形成され、その剛性を高めてある。
【００３９】
この垂直壁３１を挟み、位置合わせした状態で、プリズムユニット２０および投写レンズユニット６が固定されている（図３Ａ参照）。従って、これらの一体性が高く、衝撃力等が作用しても、相互の位置ずれが発生するおそれは極めて少ない。
【００４０】
ヘッド板３０の底壁３２には、プリズムユニット２０が取付けられている。このプリズムユニット２０は、直角二等辺三角形の断面をした４個のプリズム２１（図５参照）を相互に接合することによって構成された直方体形状のプリズム合成体２２からなっている。このプリズム合成体２２の底部は、ヘッド板の底壁３２に取付け固定されたプリズム支持板３３の表面に接着等の手段により固定されている。プリズム合成体２２の側面のうち光入射面として機能する３方の側面には、それぞれ、同一構造の液晶パネルユニット５０が取付けられている。これらの液晶パネルユニット５０（５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ）には、それぞれ、液晶パネル４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ（図４においては、液晶パネル４０Ｒ、４０Ｇのみを示してある。）が保持されている。
【００４１】
（液晶パネルの取付け構造）
図５には、液晶パネルユニット５０のうち、液晶パネル４０Ｒが保持されているユニット５０Ｒの各構成部品を分解して示してある。この図を参照して液晶パネルをプリズム合成体２２に取付けたるための取付け構造について説明する。
【００４２】
まず、図５に示すように、液晶パネルユニット５０（５０Ｒ）は、液晶パネル４０Ｒを保持しているライトバルブ枠板５１を備えている。このライトバルブ枠板５１は、第１の枠板５２と第２の枠板５３を備えており、これらの枠板５２、５３の間に液晶パネル４０Ｒが挟み込まれた状態で保持されている。
【００４３】
一方、液晶パネルユニット５０は、プリズム合成体２２の光入射面２２Ｒに接着剤によって固定される固定枠板５４を備えている。ライトバルブ枠板５１は、中間枠板５５を介して、この固定枠板５４の側に着脱可能な状態で固定される。
【００４４】
詳細に各部分の構造を説明する。まず、ライトバルブ枠板５１について説明する。ライトバルブ枠板５１の第１の枠板５２は、光通過用の矩形開口５２ａを備えていると共に、四周には一定の厚さの周壁５２ｂが形成されている。第２の枠板５３の側にも光通過用の矩形開口５３ａが形成されている。この第２の枠板５３は、第１の枠板５２の周壁５２ｂの内側に嵌まり込む大きさとなっている。また、第２の枠板５３の左右の縁の中央には係合突起５３ｃが形成されている。この係合突起５３ｃが嵌まり込む係合溝５２ｃが、第１の枠板５２の左右の周壁５２ｂの中央に形成されている。従って、第１および第２の枠板５２、５３の間に液晶パネル４０Ｒを挟んだ状態で相互に重ね合わせて、それらの係合突起５３ｃを対応する係合溝５２ｃにはめ込めば、間に液晶パネル４０Ｒが挟み込まれた状態で保持されたライトバルブ枠板５１が構成される。
【００４５】
次に、中間枠板５５は、ライトバルブ枠板５１の第１の枠板５２とほぼ同一の大きさの矩形枠であり、光通過用の矩形開口５５ａを備えている。この中間枠板５５は、その矩形開口５５ａの四隅に、枠板表面から垂直に延びる係合突片５５ｄが形成されている。これに対して、ライトバルブ枠板５１の第１の枠板５２の側には、各係合突片５５ｄに対応する位置に、これらを差し込み可能な係合孔５２ｄが形成されている。従って、ライトバルブ枠板５１の各係合孔５２ｄに、中間枠板５５の係合突片５５ｂを合わせて相互に重ね合わせると、各係合孔５２ｄに各係合突片５５ｄが差し込まれた仮止め状態が形成される。
【００４６】
一方、固定枠板５４も光通過用の矩形開口５４ａが形成された矩形の枠板である。この固定枠板５４の裏面がプリズム合成体２２の光入射面２２Ｒに、後に詳述する接着剤層Ａ１によって固定される。接着剤層Ａ１は、光入射面２２Ｒの対向する辺に沿って形成されている。この固定枠板５４の上側の左右の隅にはねじ孔５４ｃが形成されている。これらのねじ孔５４ｃに対応する中間枠板５５にもねじ孔５５ｃが形成されている。
【００４７】
また、固定枠板５４の下枠部分は、中間枠５５の側に向けて突出した突出枠５４ｂとなっている。中間枠板５５の下枠部分は、この突出枠５４ｂが裏面側から嵌まり込む形状の突出枠５５ｂとなっている。これらの突出枠５４ｂ、５５ｂの上に、ライトバルブ枠板５１が乗った状態に保持される。また、これらの突出枠５４ｂ、５５ｂには、左右２箇所にそれぞれねじ孔５４ｅ、５５ｅが形成されている。
【００４８】
このように、固定枠板５４および中間枠板５５には、相互に対応する位置にねじ孔５４ｃ、５４ｅおよび５５ｃ、５５ｅが形成されており、これらのねじ孔にねじ込まれた４本の皿ねじ５６によって、これらが締結固定される。すなわち、プリズム合成体２２に貼り付けられている固定枠板５３に対して中間枠板５５がねじ止めされる。
【００４９】
さらに、液晶パネルユニット５０は、位置決め手段としての４個の楔状部材５７を備えている。図５においてはそのうちの１個のみを図示してある。この楔状部材５７の傾斜面５７ａが当接する楔状部材案内面５２ｅが、ライトバルブ枠板５１の第１の枠板５２の左右の周壁部分にそれぞれ２個づつで計４個形成されている。前記のように、中間枠板５５にライトバルブ枠板５１を仮止めした後に、４個の楔状部材５７を、第１の枠板５２の左右に打ち込み、これらの楔状部材５７の押し込み量を調整して、液晶パネル４０Ｒの位置決めを行なうようになっている。
【００５０】
そして、固定枠板５４は、その線膨張率がプリズム合成体２２の線膨張率の１／４〜４倍、好ましくは１／２〜２倍である材料によって形成されることが望ましい。ライトバルブ枠板５１は、その線膨張率が固定枠板５４の線膨張率の１／５〜５倍、好ましくは１／２〜２倍である材料によって形成されることが望ましい。また、中間枠板５５は、その線膨張率が固定枠板５４とライトバルブ枠板５１との中間あるいはいずれかと同一に設定されることが望ましい。固定枠板５４、中間枠板５５およびライトバルブ枠板５１の線膨張率が、前記範囲に設定されることにより、熱膨張による前記各部材のひずみをフォーカス調整およびアライメント調整へ悪影響を与えることがない範囲とすることができる。
【００５１】
前記ライトバルブ枠板５１（第１の枠板５２、第２の枠板５３）、中間枠板５５、固定枠板５４は、前述した線膨張率の範囲を満たす限り特に限定されず、樹脂や金属、あるいは各種の複合材料によって構成できる。
【００５２】
前記固定枠板５４は、たとえば金属あるいは金属の複合材料から構成される。
前記金属としては、線膨張率の他に、成形の容易さ、比重、被接着性などを考慮すると、鉄、アルミニウム、銅、あるいはそれらの合金、たとえば黄銅、アルミニウムブロンズ、ステンレスなどを好ましく用いることができる。
【００５３】
前記ライトバルブ枠板５１は、たとえば樹脂あるいは樹脂の複合材料から構成される。前記樹脂としては、線膨張率の他に、成形の容易さ、比重などを考慮すると、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネイト、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ポリスチレン、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）樹脂、ポリアセタール、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、あるいはそれらの複合材料を好ましく用いることができる。前記複合材料としては、粒状フィラー（炭酸カルシウム、硫酸バリウムなど）、板状フィラー（タルク、マイカなど）および針状フィラー（ガラス繊維、炭素繊維、珪化カルシウム、ボロン繊維、金属繊維など）を樹脂に混合したものを用いることができる。このような複合樹脂材料を用いれば、その線膨張率が一般の樹脂材料に比べてガラスあるいは金属に近くなる。
【００５４】
前記中間枠板５５は、上述した金属、樹脂あるいはこれらの複合材料から構成される。
【００５５】
以下に、各構成部材の材料の幾つかをその線膨張率とともに例示する。線膨張率は、（）内に示す数値（Ｘ）×１０-6ｃｍ／℃である。
【００５６】
プリズム合成体；
光学ガラスＢＫ−７（７．５）
固定枠板，中間枠板；
鉄（１１．８）
鉄／亜鉛メッキ（１１．８）
フェルニコ：鉄５４％，ニッケル３１％，コバルト１５％（５．０）
銅（１６．５）
黄銅（１７．５）
黄銅／クロムメッキ（１７．５）
アルミニウム（２３．１）
アルミニウムブロンズ（１５．９）
ライトバルブ枠板；
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）＋カーボン繊維（４３）
ＰＰＳ＋ガラス繊維４０％（６２）
ＰＰＳ＋炭酸カルシウム（２４）
ポリカーボネイト（ＰＣ）＋充填材（３２）
ＰＣ＋ガラス繊維（３７）
ポリプロピレン（ＰＰ）＋タルク４０％（４３）
ＰＰ＋ガラス繊維３０％（４３）
ＰＰ＋ガラス繊維２０％（５３）
ＰＰ＋タルク３０％（５４）
ＰＰＳ＋ガラス繊維３０％（５６）
ＰＰ＋硫化バリウム（６５）
ＰＰ＋ガラス繊維１０％（６６）
ＰＰ＋珪化カルシウム１０％（９３）
ＰＰブロックコポリマー（１２０）
アクリル樹脂（８０〜１００）
セラミックス（８．５）
【００５７】
（試験例）
次に、テストピースによるヒートショック試験の結果について述べる。
【００５８】
ａ．試験方法
（１）テストピース１の片面に紫外線硬化型接着剤「ＴＢ３０６２Ｅ」（スリーボンド社製）を塗布し、該テストピース１をテストピース２に接着してサンプルを形成する。テストピースの材質は表１〜表３に示す。また、テストピースのサイズは、以下のとおりである。
【００５９】
テストピース１；
縦：６ｍｍ  横：４０ｍｍ  厚さ：１ｍｍ
テストピース２；
縦：４０ｍｍ  横：４０ｍｍ  厚さ：５〜６ｍｍ
【００６０】
（２）サンプルを、温度＋６５℃の恒温漕内に１時間３０分放置する。
【００６１】
（３）ついで、サンプルを、温度−２５℃の恒温漕内に１時間３０分放置する。
【００６２】
（４）上記（２）および（３）の手順を３０サイクル繰り返す。
【００６３】
ｂ．評価方法および評価結果
サンプルの接着剤の劣化、具体的には接着剤層のひび割れ、部分的剥離などの異常が目視によって観察されない場合には良好（〇）、観察された場合には不良（×）と判定した。評価の結果を表１〜表３に示す。
【００６４】
表１は、プリズム体を構成する光学ガラス材料と固定枠板を構成する金属との組合せを、表２および表３は、固定枠板を構成する金属とライトバルブ枠板を構成する樹脂あるいは複合樹脂材料との組合せを示す。また、表１〜表３には、テストピース２に対するテストピース１の線膨張率の比を併せて示した。
【００６５】
【表１】
2004206142.tif 000003
【００６６】
【表２】
2004206142.tif 000004
【００６７】
【表３】
2004206142.tif 000005
【００６８】
（液晶パネルユニットの組立）
液晶パネルユニット５０は、次のような手順でプリズム合成体２２の光入射面２２Ｒに取付けられる。まず、液晶パネル４０Ｒが保持されたライトバルブ枠板５１を用意する。そして、プリズム合成体２２の面２２Ｒに、固定枠板５４を位置決めして接着剤層Ａ１によって固定する。接着剤層Ａ１の接着剤としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができる。
【００６９】
また、接着剤としては、硬化時に熱による影響を受けることがない点で、紫外線や可視光、特に紫外線によって硬化される光硬化型樹脂を好ましく用いることができる。また、接着剤は、ガラス転移温度が５０〜２００℃であり、伸び率が１００〜４００％であることが好ましい。接着剤がこれらの特性値を有することにより、プリズム合成体２２および固定枠板５４の線膨張率の差による熱的ひずみを吸収して、安定な接合状態を長期にわたって保つことができる。
【００７０】
プリズム合成体２２に対して固定枠板５４を接着固定するための接着剤としては前述したように紫外線硬化型接着剤を用いることができるが、接着性を向上させるために下地処理材料を塗布することが望ましい。すなわち、プリズム合成体２２においては、前述したように、赤色光束の入射面２２Ｒと青色光束の入射面２２Ｂが対峙している。青色光束は波長が短いので、その一部がプリズム合成体２２の反射膜を透過して反対側の赤色光束の入射面２２Ｒに至る場合がある。このような逆光が液晶パネル４０Ｒに入射すると誤動作を起こしてしまう。これを回避するために、一般的に赤色光束の入射面２２Ｒにフィルタを取り付けて、このような逆光を遮断している。
【００７１】
赤色光束の入射面２２Ｒにのみフィルタを取り付けるのは、青色光束の逆光による影響が最も大きいためであるが、他の光束の逆光による影響が大きい場合には、この限りではない。他の面にフィルタを設けたり、あるいは複数の面にフィルタを設けてもよい。
【００７２】
しかしながら、このようなフィルタが存在すると、それによって、接着固定時に紫外線が遮られて、固定枠板５４をプリズム合成体２２の入射面２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに接着固定するための紫外線硬化型接着剤が紫外線照射不足の部分が発生するおそれがある。この弊害を回避して固定枠板５４を確実に入射面２２Ｒに接着固定するためには、上記のように、これらの接着面に下地処理材料を塗布しておくこと、および嫌気タイプの接着剤を併用することが望ましい。勿論、このようなフィルタが存在しない入射面において同様な処理を施してもよい。
【００７３】
なお、接着剤としては、光硬化型接着剤の使用について説明したが、これ以外の接着剤を使用してもよい。例えば、ホットメルトタイプの接着剤を使用して、固定枠板５４の接着固定、楔状部材５７の接着固定を行うようにすれば、上記のフィルタによる問題を考慮する必要がない。
【００７４】
次に、接着固定した固定枠板５４の表面に、中間枠板５５を位置決めして、４本のねじ５６によって、当該中間枠板５５をねじ止めする。しかる後に、液晶パネル４０Ｒが保持されているライトバルブ枠板５１を、中間枠板５５に位置決めして、そこに仮止めする。すなわち、中間枠板５５の係合突片５５ｄをライトバルブ枠板５１の係合孔５２ｄに一致させ、この状態で、ライトバルブ枠板５１を中間枠板５５に向けて押し込む。
【００７５】
この後は、位置決め手段である楔状部材５７を用いて、プリズム合成体２２の面２２Ｒに対して、液晶パネル４０Ｒの位置決めを行なう。すなわち、４個の楔状部材５７を、第１の枠板５２に形成した楔状部材案内面５２ｅに沿って、仮止めされているライトバルブ枠板５１と中間枠板５５の間に差し込む。そして、各楔状部材５７の差し込み量を調整することにより、液晶パネル４０Ｒのアライメント調整およびフォーカス調整を行なう。
【００７６】
位置決めができたところで、これらの楔状部材５７を、接着剤層Ａ２によって位置決め対象の部材であるライトバルブ枠板５１および中間枠板５５に接着固定する。この場合に使用する接着剤としては、上述したプリズム合成体２２と固定枠板５４との接着に用いられた接着剤と同様のものを用いることが好ましい。
【００７７】
ここで、上記の楔状部材５７の位置決め作業および楔状部材５７の接着固定作業を、固定順序に従ってより詳しく説明する。
【００７８】
まず、投写レンズ６のフォーカス面内に液晶パネル４０Ｇのフォーカス面を専用の調整装置を用いて合わせ込む。この状態で、前述の通り、中間枠板５５の係合突片５５ｄがライトバルブ枠板５１の係合孔５２ｄに入って形成される隙間に、たとえば紫外線硬化型の接着剤を注入し、紫外線照射によって、硬化させて仮固定する。次に、中間枠板５５と第１の枠板５２に設けた楔案内面５２ｅとによって、紫外線硬化型接着剤に楔状部材５７の露出端面から紫外線を照射して接着し、本固定を行う。液晶パネル４０Ｇ、４０Ｒ、４０Ｂの中央に配置される液晶パネル４０Ｇを基準として、同様に液晶パネル４０Ｒ、４０Ｂのフォーカス調整および相互間の画素合わせ調整をして仮固定および本固定を行う。
【００７９】
なお、仮固定作業は、ヘッド板３０にプリズム合成体２２と投写レンズ６を取り付けた状態で調整装置にセットして行うので、部品個々の特性に合わせた最適調整が可能となる。また、ライトバルブ枠板５１の調整装置へのチャッキングは第１の枠板５２の外形を基準として行っている。
【００８０】
前記楔状部材５７としては、一般にはガラス製のものを使用することができる。しかし、第１の枠板５２を樹脂成形品とした場合にはガラスに比べて線膨張率が大きいため、線膨張率の違いにより楔状部材５７がこれらの枠板から剥離しやすくなったり、楔状部材５７が温度変化によって破壊される場合がある。これを回避するためには、楔状部材５７をアクリル系等の樹脂成形品とすることが望ましい。また、楔状部材５７をアクリル系の材質にすることによって、成形加工ができるため、ガラス材に比して大幅にコスト低減を図れる。そして、楔状部材５７の素材として紫外線を透過させる材料を用いることにより、楔状部材５７を接着固定するための接着剤として硬化時に温度上昇が小さく、硬化時間の短い光硬化型接着剤を使用することができる。
【００８１】
液晶パネル４０Ｒ以外の液晶パネル４０Ｇ、４０Ｇを保持している液晶パネルユニット５０も同一構造であるのでその説明は省略する。
【００８２】
このようにしてプリズム合成体２２の３面２２Ｒ、２２Ｂ、２２Ｇに、液晶パネルユニット５０を取付けた状態が図４に示されている。なお、この図において、各液晶パネルユニット５０から上方に向けて延びている部材は、配線用のフレキシブルケーブル４１である。
【００８３】
以上のように構成した液晶パネルユニット５０は次のような効果が得られる。
【００８４】
第１に、液晶パネル４０Ｒが矩形のライトバルブ枠板５１によって周囲が覆われて保護された状態にある。従って、液晶パネル４０Ｒに直接触れて、プリズム合成体２２の側への取付け作業を行なう必要がない。このため、液晶パネル４０Ｒが他の部分に当たる等して破損あるいは欠損してしまうことを防止できる。また、液晶パネル４０Ｒの周囲は枠板５１によって覆われており、外光を遮断できる。従って、外光が侵入して液晶パネル４０に誤動作が発生することもない。
【００８５】
第２に、液晶パネル４０Ｒを保持したライトバルブ枠板５１は、中間枠板５５を介して、プリズム合成体２２の面２２Ｒに対して、ねじ止めされている。従って、例えば、液晶パネル４０Ｒに欠陥が発生した場合には、ねじ５６を外すという簡単な作業により、その交換を行なうことができる。また、プリズム合成体２２に対して液晶パネル４０Ｒが直接に接着固定されていないので、このような交換時に、プリズム合成体２２の側を傷付けてしまうこともない。
【００８６】
第３に、液晶パネル４０Ｒを保持したライトバルブ枠板５１は、中間枠板５５に仮止めすることができる。この仮止め状態を形成した後に、楔状部材５７を用いて、液晶パネル４０Ｒとプリズム合成体２２の面２２Ｒとの位置決めを行なうことができる。このように、仮止め状態を形成できるので、楔状部材５７を用いた位置決め作業を簡単に行なうことができる。
【００８７】
第４に、固定枠板５４および中間枠板５５を構成する材料の線膨張率をプリズム合成体２２に対し、ならびにライトバルブ枠板５１を構成する材料の線膨張率を固定枠板５４および中間枠板５５の線膨張率に対して特定の範囲に設定することにより、各部材の熱的ひずみをアライメントおよびフォーカス精度に影響のない範囲とすることができる。
【００８８】
なお、ライトバルブ枠板５１を中間枠板５５に仮止めする必要がない場合には、図６に示すように、ライトバルブ枠板５１と中間枠板５５の間に形成した仮止め機構を省略すればよい。すなわち、図５に示した、ライトバルブ枠板５１の側に形成した係合孔５２ｄと、中間枠板５５の側に形成した係合突片５５ｄの形成を省略すればよい。それ以外の構成は、図５に示すものと同様である。
【００８９】
図６に示す構成の液晶パネルユニット５００Ｒを用いた場合においても、図５に示す液晶パネルユニット５０（５０Ｒ）により得られる前記の第１、第２および第４の効果を得ることができる。
【００９０】
（その他の実施の形態）
図７には、液晶パネルユニットの別の実施例を示してある。この図に示す液晶パネルユニット６０（６０Ｒ）も、液晶パネル４０Ｒを保持したライトバルブ枠板６１と、プリズム合成体２２の面２２Ｒに接着剤層Ａ３によって固定される固定枠板６４とを備えている。しかし、中間枠板５５が備わっておらず、ライトバルブ枠板６１を直接に、固定枠板６４の側にねじ止めするようになっている。それ以外の構成は、図５に示すものと同様である。
【００９１】
詳細に説明すると、ライトバルブ枠板６１の構成は、前述したライトバルブ枠板５１の構成と同様であり、第１の枠板６２と第２の枠板６３を備え、これらの間に液晶パネル４０Ｒが挟み込まれた状態で保持される。これらの第１および第２の枠板６２、６３を係合状態に保持するために、係合フック６３ｃおよび係合爪６２ｃが形成されている。また、これらの第１および第２の枠板６２、６３には光通過用の矩形開口６２ａ、６３ａが形成されている。
【００９２】
これに対して、固定枠板６４は、矩形枠体部分の四周に、はかま、すなわち一定の幅の周壁６４ｅが形成された形状をしている。周壁６４ｅの内側に、ライトバルブ枠板６１がはめ込み可能となっている。また、周壁６４ｅの内周側の四隅には、ねじ孔６４ｆが形成されている。これらのねじ孔６４ｆに対応するライトバルブ枠板６１の第１の枠板６２の四隅にもねじ孔６２ｆが形成されている。これらにねじ６６をねじ込むことにより、ライトバルブ枠板６１は、固定枠板６４の側にねじ止め固定される。
【００９３】
一方、固定枠板６４の周壁６４ｅには、その一方の側面の上下２箇所に楔状部材案内面６４ｇが形成されている。他方の側面には上下方向の中央の１箇所に楔状部材案内面６４ｇが形成されている。
【００９４】
この構造の液晶パネルユニット６０Ｒは、ライトバルブ枠板６１をねじ６６によって、固定枠板６４側にねじ止めすることによって構成される。しかる後に、プリズム合成体２２の面２２Ｒに対して位置を決める。この状態で、３個の楔状部材６７を楔案内面６４ｇの中へ差し込み、既に楔状部材の接合面に塗布されている紫外線硬化型の接着剤の表面張力によって、隙間が零になるように位置決めを保持させる。これによって楔状部材６７の位置決めがなされた後は、楔状部材６７の露出端面から紫外線を照射して接着材を硬化させて接着固定する。
【００９５】
なお、楔状部材６７は、固定枠板６４の周囲壁６４ｅの両側面の中央位置に、各々１ヶ所ずつ配置する構造としてもよい。固定枠板６４が大型化される場合、温度変化に伴う膨張・収縮の影響を最小限にすることができ、信頼性向上に資する。
【００９６】
この構成の液晶パネルユニット６０（６０Ｒ）においても、液晶パネル４０Ｒが枠体６１によって覆われて保護されている。また、液晶パネル４０Ｒを保持した枠体６１は固定枠板６４の側にねじ止めされている。従って、液晶パネル４０Ｒが保護された状態にあり、また、外光が侵入することもない。さらに、液晶パネルの交換時には、ねじを外すのみで良いので簡単な作業により行なうことができる。また、交換作業時にプリズム合成体の面を傷付けてしまうこともない。さらに、各部材の線膨張率の差による熱的ひずみを抑えることができる。
【００９７】
以上説明したように、本発明の投写型表示装置では、プリズム体にライトバルブを確実に位置決め固定できるので、画素合わせのずれ量を抑え、フォーカス調整を正確に合わせられるので、より高精細化を容易に可能とする。加えて、ライトバルブ交換が可能な構造としながらもプリズム体を小型化できるので、商品の小型・軽量化に資するとともに、信頼性を高めた製品化を可能とする。
【００９８】
また、本発明の投写型表示装置では、プリズム体の光入射面に配置されるライトバルブを、ライトバルブ枠板によってその周囲を保護した状態で保持するようにしている。また、ライトバルブが保持されたライトバルブ枠板を、プリズム体の光入射面に接着固定した固定枠板に対して着脱可能な状態で取付けるようにしている。従って、本発明によるライトバルブの取付け機構によれば、ライトバルブの周囲が枠体で覆われて保護されているので、ライトバルブの取扱い時にそれが破損する等のおそれがない。また、外光が周囲から侵入してライトバルブに誤動作が発生することもない。更には、ライトバルブの交換作業を簡単に行なうことができ、交換時にプリズム体の面に傷を付けてしまうこともない。
【００９９】
また、近年のライトバルブの高精細化に伴って、画素が欠陥となるケースが考えられるがそのような場合にも欠陥のあるライトバルブのみを交換することができ、その他の部品は再利用できるので有利である。
【０１００】
さらに、固定枠板およびライトバルブ枠板の線膨張率をプリズム体および固定枠板のそれぞれに対し、特定の範囲とすることにより、各部材の線膨張率の差による熱的ひずみを抑制し、精度の高いアライメントおよびフォーカスを保持できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】図１は、本発明を適用した投写型表示装置の外観斜視図である。
【図２】図２Ａおよび２Ｂは図１の装置の内部の各部品の配置を示す図であり、図２Ａはその平面的な配置を示す図、図２Ｂはその立体的な配置を示す図である。
【図３】図３Ａは光学レンズユニットと投写レンズユニットの部分を取り出して示す図であり、図３Ｂは光学系の概略構成図である。
【図４】図４は、ヘッド板および、そこに支持されているプリズムユニットおよび液晶パネルユニットの部分を取り出して示す部分斜視図である。
【図５】図５は、図４の液晶パネルユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図６】図６は、図５の液晶パネルユニットの変形例を示す分解斜視図である。
【図７】図７は、液晶パネルユニットの別の実施例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【０１０２】
２０  プリズム合成体、５０  液晶パネルユニット、５１  ライトバルブ枠板、５２  第１の枠板、５２ａ、５３ａ、５５ａ  光通過用の矩形開口、５２ｂ  周壁、５２ｄ  係合孔、５３  第２の枠板、５３ｃ  係合突起、５４  固定枠板、５５  中間枠板、５５ｂ、５５ｄ  係合突片、５７  楔状部材
【図１】
2004206142.tif 000006
【図２】
2004206142.tif 000007
【図３】
2004206142.tif 000008
【図４】
2004206142.tif 000009
【図５】
2004206142.tif 000010
【図６】
2004206142.tif 000011
【図７】
2004206142.tif 000012