(57)【要約】【課題】空間光変調素子をレジストレーション方向とフォーカス方向に対して精度良く、且つ簡単に正確に位置合わせして固定できる画像表示装置を提供する。【解決手段】入射光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光に色分解して、各空間光変調素子２６，２７，２８に入射させ、前記各色光の映像信号に応じて光変調された後、反射された反射光を合成する複数の偏光ビームスプリッタ７，８，９，１１を前記各空間光変調素子に接合部材を介して貼り合わせてなる画像表示装置において、接合部材は、複数の偏光ビームスプリッタから出射する各色光が各空間光変調素子の各画素に照射するように位置合わせさせるレジストレーション調整用部材１５Ｙと、レジストレーション調整用部材上に複数の偏光ビームスプリッタから出射する各色光が前記空間光変調素子の各画素に集光させるフォーカス調整用部材１５Ｚと、からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光に色分解して、各空間光変調素子に入射させ、前記各色光の映像信号に応じて光変調された後、反射された反射光を合成する複数の偏光ビームスプリッタを前記各空間光変調素子に接合部材を介して貼り合わせてなる画像表示装置において、
前記接合部材は、前記複数の偏光ビームスプリッタから出射する前記Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が前記各空間光変調素子の各画素に照射するように位置合わせさせるレジストレーション調整用部材と、
前記レジストレーション調整用部材上に前記複数の偏光ビームスプリッタから出射する前記Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が前記空間光変調素子の各画素に集光させるフォーカス調整用部材と、
からなることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー投射表示装置等の投射型の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に投射型の画像表示装置にあっては、複数の例えば反射型の空間光変調素子で映像信号に応じて光変調させ、この光変調された色光を合成してスクリーン等に投射することによりカラー映像を表示するようになっている。そして、この種の表示装置にあっては、光源からの光を上記反射型の空間光変調素子に入射させて光変調された色光を合成するために複数の偏光ビームスプリッタを組み合わせてなる光変調光学系パッケージを有している。
【０００３】
このような光変調光学系パッケージを有する投射型の画像表示装置は例えば特開２００２−２２８８０９号公報（特許文献１）に示されている。図８は一般的な光変調光学系パッケージを有する画像表示装置を示す拡大断面図、図９は光変調光学系パッケージとその周辺部品とを示す斜視図、図１０は光変調光学系パッケージを取り付ける取付台と、従来の接合部材を示す斜視図、図１１は接合部材を用いて光変調光学系パッケージに取付台を取り付けた状態を示す図である。
【０００４】
図８において、２は色分解と合成を行う光変調光学系パッケージであり、この光変調光学系パッケージ２の光入射側に光源３と、この光源３の射出光である不定偏光の白色光から所定の直線偏光のみを選択的に透過させる第１の偏光手段（例えば偏光板）４とを配置し、上記光変調光学系パッケージ２の光射出側に所定の直線偏光のみを選択的に透過させる第２の偏光手段（例えば偏光板）５と、投射レンズ６とを配置している。尚、この投射レンズ６の前方に図示しないスクリーンを設け、ここに画像を表示する。
上記光変調光学系パッケージ２は、立方体または角柱状の第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタ７、８、９、１１を、その偏光分離面７１、８１、９１、１１１が略Ｘ字状に交差するように配置されており、表面を研磨されたセラミックベース１０の上に光軸がずれないように配置され、反対側の面はセラミックベース２０により挟まれた状態で接着固定される（図９参照）。偏光分離面７１、８１、９１、１１１が互いに交差する交差部にあって、かつ第１乃至第４の偏光ビームスプリッタ７、８、９、１１で囲まれた中央部に遮光手段１２を備える。
【０００５】
ここで、第１の偏光ビームスプリッタ７を入射側偏光ビームスプリッタとして選択すると、その対角の位置にある第４の偏光ビームスプリッタ１１が出射側偏光ビームスプリッタとされる。
さらに、光変調光学系パッケージ２は、第１の偏光ビームスプリッタ７の光入射側透光面７ａ及び第４の偏光ビームスプリッタ１１の光出射側透光面１１ｃに第１の色光（例えばＧ光）の偏波面を９０°回転させる第１の波長選択性偏光変換手段（例えばＧ用位相板）１３をそれぞれ備え、第１と第３の偏光ビームスプリッタ７、９の対向部の間隙、及び第３と第４の偏光ビームスプリッタ９、１１の対向部の間隙には第２の色光（例えばＲ光）の偏波面を９０°回転させる第２の波長選択性偏光変換手段（例えばＲ用位相板）１４をそれぞれ備えている。尚、光変調光学系パッケージ２の上記構成要素は透明な接合部材（例えば接着剤）で接合して一体化してもよい。
【０００６】
この光変調光学系パッケージ２の第２及び第３の偏光ビームスプリッタ８、９の透光面８ｃ、９ａ、９ｂには、反射型の空間光変調素子２６、２７、２８がそれぞれ配設される。
図１０は上記反射型の空間光変調素子を有する取付台と接合部材を示している。これらは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に対して同様な構造となっているので、ここでは一例のみ示して参照符号を併記している。すなわち、この反射型の空間光変調素子２６（２７、２８）は、取付台３６の一部となっており、この空間光変調素子２６（２７、２８）は、例えばアルミニウムのような金属等よりなるヒートシンク機能を有するベース板１６に取り付けられる。そして、この空間光変調素子２６（２７、２８）からは、これに電気的に接続されて映像信号等を供給するフレキシブル基板１７が延びている。
【０００７】
そして、接合部材１５は、例えば一枚の金属板よりなり、この金属板の中央に空間光変調素子２６（２７、２８）を臨むように長方形状の窓１５ｘが形成されると共に、両端が接続のために屈曲成形されている。そして、この接合部材構造１５を介在させるように用いて、後述するように上記取付台３６を上記光変調光学系パッケージ２へ取り付け固定することになる。すなわち、上記接合部材１５は、ハンダ付けのための脚部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが上方へ屈曲させて設けられている。さらにこれを取付台３６へ連結させる脚部１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈが下方へ屈曲させて設けられている。
【０００８】
上記光変調光学系パッケージ２のセラミックベース１０及び２０の上記脚部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄがハンダ付けされる面には、ハンダ付けを可能にするため、セラミック材料の表面を金属の皮膜で覆うメタライシング処理を行ってメタライズ膜ｍが形成されている。尚、図９ではセラミックベース１０のメタライズ膜は見えていない。また各セラミックベース１０、２０の辺の必要な部分にもメタライズ膜は形成されている。
上記光変調光学系パッケージに対して、光変調素子２６、２７、２８を取り付け固定する際には、フォーカス方向及び素子面に水平な方向に位置精度良く取り付けなければならない。この場合、位置調整はＲ光用、Ｇ光用、Ｂ光用それぞれの光軸に対し垂直方向の平面上で互いに直角方向がＸ軸及びＹ軸であり、それぞれの光軸方向がＺ軸であり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの回転方向がθＸ、θＹ、θＺである。図８中の例えばＧ用の空間光変調素子２６を例にとれば、この光軸に沿う方向がＺ軸であり、この光軸に直交する平面上で互いに直交する方向の一方がＸ軸、他方がＹ軸（紙面で垂直方向）である。レジストレーション調整（空間光変調素子の素子面に平行な方向の位置合わせ）に際しては、例えば特開平９−１５５３６号公報（特許文献２）に開示されているような位置調整手段を応用して、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、θＺの６自由度について位置調整を行う。ここでこの位置調整前に接合部材１５は予めネジ３９によって取付台３６側へ取り付け固定されて一体化されている（図１１）。
【０００９】
そして、レジストレーション調整を完了した位置で、上記接合部材１５の脚部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと光変調光学系パッケージ２のセラミックベース１０及び２０とを、ハンダ４０ａによりハンダ付けする。
すなわち、従来の固定法は、図１１（Ａ）の場合は、セラミックベース１０、２０に固定する際、ハンダ４０ａが図中の上下方向（矢印Ｙ１）の収縮によりずれが生ずる。これはレジストレーションのずれに相当する。同様に図１１（Ｂ）は、セラミックベース１０、２０の辺と接合部材１５の平面部とがハンダ４０ｂでハンダ付けされており、このハンダ４０ｂが左右方向（矢印Ｙ２）の収縮によりずれが生ずる。これはフォーカス方向（空間光変調素子の面に対して垂直な方向）のずれに相当する。このように、いずれの構造においてもレジストレーション方向とフォーカス方向とを同時に高精度で合わせることは困難である。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２２８８０９号公報
【特許文献２】
特開平９−１５５３６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の空間光変調素子２６、２７、２８に対する接合部材１５の脚部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと、光変調光学系パッケージ２のセラミックベース１０及び２０とをハンダ付けする際に、Ｒ、Ｇ、Ｂのレジストレーション方向がずれてしまう場合がある。また同様にＲ、Ｇ、Ｂ用の各空間光変調素子２６、２７、２８に対してフォーカス方向にずれてしまう場合がある。このずれの理由はハンダ４０ａ、４０ｂが接合固化時に僅かに収縮することで微妙にずれが発生すると考えられる。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、その目的は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の空間光変調素子をレジストレーション方向とフォーカス方向に対して精度良く、且つ簡単に正確に位置合わせして固定することができる光変調光学系パッケージの接合部材を有する画像表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入射光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光に色分解して、各空間光変調素子に入射させ、前記各色光の映像信号に応じて光変調された後、反射された反射光を合成する複数の偏光ビームスプリッタを前記各空間光変調素子に接合部材を介して貼り合わせてなる画像表示装置において、前記接合部材は、前記複数の偏光ビームスプリッタから出射する前記Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が前記各空間光変調素子の各画素に照射するように位置合わせさせるレジストレーション調整用部材と、前記レジストレーション調整用部材上に前記複数の偏光ビームスプリッタから出射する前記Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が前記空間光変調素子の各画素に集光させるフォーカス調整用部材と、からなることを特徴とする画像表示装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る画像表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の画像表示装置に用いる取付台と接合部材との分解状態を示す斜視図、図２は分解されている接合部材を示す平面図、図３は本発明の画像表示装置に用いる光変調光学系パッケージと接合部材と取付台とを組み立てた状態を示す図である。尚、先に説明した従来の構成部品と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。また、本発明の画像表示装置の主要部の全体構成は図８に示す構成と同様であるので、ここでは光変調光学系パッケージを主体として説明する。
【００１４】
まず、図１に示すように本発明の画像表示装置に用いる光変調光学系パッケージの接合部材１５は、空間光変調素子２６（２７、２８）を有する取付台（以下、「素子取付台」とも称す）３６に直接的に固定されることになるレジストレーション調整用部品１５Ｙと、このレジストレーション調整用部品１５Ｙ上に、この平面方向へスライド移動して精密に位置調整可能に接合されることになるフォーカス調整用部材１５Ｚとよりなる。上記両調整用部品１５Ｙ、１５Ｚはそれぞれ例えば長方形状の板金等を成形することにより作られ、その中央部には、上記空間光変調素子２６（２７、２８）を臨むように例えば長方形状の窓１５ｘ１、１５ｘ２がそれぞれ形成されている。
【００１５】
上記レジストレーション調整用部品１５Ｙの４隅には、下方向へ略Ｌ字状に屈曲形成された４本の脚部１５２ｈ、１５２ｉ、１５２ｊ、１５２ｋが設けられている。これらの脚部１５２ｈ〜１５２ｋは後述するようにベース板１６上にネジ等によって固定されることになる。
また、この長方形状のレジストレーション調整用部品１５Ｙの短辺側であって、一方の短辺には２本の、他方の短辺には１本のそれぞれ下部調整用脚部１５２ｅ、１５２ｆ、１５２ｇが水平方向に延びて形成されている。
【００１６】
一方、上記フォーカス調整用部品１５Ｚは、その４隅には上方へ直角に屈曲された４本の垂直調整用脚部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄが設けられている。そして、後述するように短辺側に位置する一対の脚部１５１ａ、１５１ｂと一対の脚部１５１ｃ、１５１ｄとの間に光変調光学系パッケージ２の一部を嵌装させて固定するようになっている（図３参照）。
また、この長方形状のフォーカス調整用部品１５Ｚの短辺側であって、一方の短辺には２本の、他方の短辺には１本のそれぞれ上部調整用脚部１５１ｅ、１５１ｆ、１５１ｇが水平方向に延びて形成されている。ここで、これらの上部調整用脚部１５１ｅ〜１５１ｇは、上記レジストレーション調整用部材１５Ｙの下部調整用脚部１５２ｅ〜１５２ｇにそれぞれ対応する位置に設けられることになる。
【００１７】
次に、以上のように構成された接合部材１５を介在させて、上記光変調光学系パッケージ２に素子取付台３６を相対的に位置調整しつつ取り付け固定する方法について説明する。
図４は接合部材を用いて接合の順序を説明するための工程図である。
まず、上記接合部材１５のレジストレーション調整用部品１５Ｙの４本の脚部１５２ｈ〜１５２ｋを、例えばＧ用の空間光変調素子２６の素子取付台３６のベース板１６にネジ３９等により取り付け固定する（図４参照）。この時の位置調整は不要である。
【００１８】
次に、図４（Ｂ）に示すように、光変調光学系パッケージ２の所定の部位を、上記フォーカス用調整部品１５Ｚの垂直調整用脚部１５１ａ、１５１ｂと垂直調整用脚部１５１ｃ、１５１ｄとの間に嵌装させ、この時、光変調光学系パッケージ２とＧ用の空間光変調素子２６との間の距離、すなわちフォーカス方向Ｙ２（Ｙ１方向に直交する平面内の回転方向の調整も含む）の位置調整を精度良く行い、フォーカスが精度良く合った位置で、上記各垂直調整用脚部１５１ａ〜１５１ｄとセラミックベース１０、２０との間にハンダ４０ｃを付けて、両者を強固に固定する。
【００１９】
次に、上記光変調光学系パッケージ２が取り付け固定されたフォーカス調整用部品１５Ｚと、素子取付台３６が取り付け固定されたレジストレーション調整用部品１５Ｙとを互いに接した状態で互いの平面方向にスライド移動（平面内の回転も含む）させつつ、相対移動させてレジストレーション方向Ｙ１（Ｙ２方向に直交する平面内の回転方向の調整も含む）への位置調整を精度良く行い、レジストレーションが精度良く合った位置で、上記上部調整用脚部１５１ａ〜１５１ｄと、これらに互いに対応する上記下部調整用脚部１５２ａ〜１５２ｄとをハンダ４０ｄで互いに接合し、両者を固定する（図３参照）。
【００２０】
以下同様にして、Ｒ用及びＢ用の各空間光変調素子２７、２８を有する各素子取付台も、上述のように同様な構成の接合部材１５を用いて上記光変調光学系パッケージ２に対して取り付け固定することになる。
これにより、ハンダの収縮等に関係なく、光変調光学パッケージ２に対してフォーカス調整及びレジストレーション調整を正確に精度良く行った状態で各空間光変調素子２６〜２８を簡単に取り付け固定することが可能となる。
【００２１】
尚、上記実施例ではレジストレーション調整用部材１５Ｙの下部調整用脚部１５２ｅ〜１５２ｇ及びフォーカス調整用部材１５Ｚの上部調整用脚部１５１ｅ〜１５１ｇの双方のグループを共に水平に直線状に延ばして形成したが、これに限定されず、いずれか一方のグループの脚部を例えばＬ字状に屈曲させて両脚部間にハンダを収容できる程度の空間部を形成するようにしてもよい。図５は上述のように下部調整用脚部１５２ｅ〜１５２ｇを下方向へＬ字状に屈曲成形した状態のレジストレーション調整用部品を示す斜視図である。図６は本発明の第１の変形例を説明する図であって、図５に示すレジストレーション調整用部品を用いた時の各部材の接合状態を示す図であり、各上部調整用脚部１５１ｅ〜１５１ｇとこれらにそれぞれ対応する下部調整用脚部１５２ｅ〜１５２ｇとの間には空間部が形成されており、この部分に予めハンダ４０ｄを、グリースや松やに等を用いて非接合状態で挿入させておく。
【００２２】
これによれば、ハンダ４０ｄの量をバラツキなく用いることができるので、接合の再現性を高めることができ、またハンダ付け作業も容易に行うことができる。
更には、図７に示す第２の変形例のように、フォーカス調整用部品１５Ｚの各垂直調整用脚部１５１ａ〜１５１ｄの内面に、例えばこれらの脚部を形成する板金を押し出し加工等することにより形成した突起１２１ｍを予め設けておくようにしてもよい。この場合、対向する突起１２１ｍ間の距離は、上記光変調光学系パッケージ２が精度良く密接して嵌まり込むようにして挿入できるように、この光変調光学系パッケージ２の厚さより僅かに大きい程度の距離となるように設定し、いわゆるダボ構造とする。ただし、上記突起１２１ｍ等によって形成される上記空間部（スキ間）は、ハンダの収縮を考慮すると狭い方が望ましい。
【００２３】
これによれば、光変調光学パッケージ２を位置合わせしつつ取り付け固定する際の作業性が向上するのみならず、例えばリペア等により光変調光学パッケージ２を取り外す際に、いわゆるハンダ切りが容易となり、その作業性を大幅に改善することができる。
尚、本実施例における各脚部の数は、一例を示したに過ぎず、前述した数量に限定されない。また本実施例では、空間光変調素子として反射型のものを用いたが、これに限定されず、透過型の空間光変調素子にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像表示装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
Ｒ、Ｇ、Ｂ用の空間光変調素子をレジストレーション方向とフォーカス方向に対して精度良く、且つ簡単に正確に位置合わせして固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示装置に用いる取付台と接合部材との分解状態を示す斜視図である。
【図２】分解されている接合部材を示す平面図である。
【図３】本発明の画像表示装置に用いる光変調光学系パッケージと接合部材と取付台とを組み立てた状態を示す図である。
【図４】接合部材を用いて接合の順序を説明するための工程図である。
【図５】下部調整用脚部を下方向へＬ字状に屈曲成形した状態のレジストレーション調整用部品を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の変形例を説明する図である。
【図７】本発明の第２の変形例を説明する図である。
【図８】一般的な光変調光学系パッケージを有する画像表示装置を示す拡大断面図である。
【図９】光変調光学系パッケージとその周辺部品とを示す斜視図である。
【図１０】光変調光学系パッケージを取り付ける素子取付台と従来の接合部材を示す斜視図である。
【図１１】接合部材を用いて光変調光学系パッケージに素子取付台を取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
２…光変調光学系パッケージ、３…光源、７，８，９，１１…偏光ビームスプリッタ、１５…接合部材、１５Ｙ…レジストレーション調整用部品、１５Ｚ…フォーカス調整用部品、２６，２７，２８…空間光変調素子、３６…素子取付台（取付台）、４０ａ，４０ｂ…ハンダ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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