(57)【要約】【課題】容易に組み立てられ、かつ良好な画像をスクリーンに投影する液晶プロジェクタを提供する。【解決手段】基体２２には、合成プリズム１５の底面が取り付けられたプリズム基板２２ｄと、合成プリズム１５の第３側面と対面した第３フレームと、合成プリズム１５の第１側面と対面した第１フレーム２２ｂと、合成プリズム１５の第２側面と対面した第２フレーム２２ｃとが形成される。前群レンズを保持した鏡筒１７は第３フレーム２２ａに取り付けられる。第１後群レンズ４を保持した保持枠５は第１フレーム２２ｂにネジ止めされ、第２後群レンズ９を保持した保持枠１０は第２フレーム２２ｃにネジ止めされる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つの原色光により各々個別に設けられた液晶素子を照明し、液晶素子で変調された原色ごとの画像光を四角柱形状をした合成プリズムの互いに直交する第１側面と第２側面とから入射させて合成し、前記第１及び第２側面とは別の第３側面から出射される合成済みの画像光をスクリーンに投影する液晶プロジェクタにおいて、
前記合成プリズムの底面が固定されるプリズム基板に、前記第１側面と第２側面と第３側面との各々に平行に対面するとともに画像光を通過させる開口が形成された第１、第２、第３フレームが一体に形成され、
前記第３側面に対面する第３フレームに投影光学系を構成する前群レンズを保持させ、第１フレーム及び第２フレームの各々に前記前群レンズとの組み合わせにより液晶素子で変調された画像光をスクリーンに投影する後群レンズをそれぞれ保持させたことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項２】
前記第１、第２、第３フレームは、合成プリズムの残りの第４側面と平行に対面する板状の第４プレートとともに四角筒状をなすように一体に連設されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３つの原色光のそれぞれに対応して液晶素子が設けられた３板式の液晶プロジェクタに関し、さらに詳しくは、液晶素子で変調された画像光を合成してフルカラー画像をスクリーンに表示させる液晶プロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタは、光源、ダイクロイックミラー等の色分離光学素子、液晶素子、合成プリズム、投影レンズ等からなる。光源からの白色光が色分離光学素子等によって青色の原色光と赤色の原色光と緑色の原色光とに分離される。それぞれの原色光に対応して液晶素子が設けられており、各原色光はそれぞれの液晶素子に入射されて変調される。変調された原色ごとの画像光は合成プリズムに向かって出射され、合成プリズムではそれぞれの画像光が合成される。合成された画像光は投影レンズによってスクリーンに投射され、スクリーンには画像が表示される。液晶プロジェクタには、反射型の液晶素子を用いるタイプと透過型の液晶素子を用いるタイプとがあるが、いずれの場合も液晶素子から出射された各画像光を基にしてスクリーンに画像を投影している。
【０００３】
投影レンズは、合成プリズムで合成された画像光をスクリーンに投射するものであるが、スクリーンに投影される画像の高精細化に伴ない、投影レンズにも高い解像力が求められるようになった。また、スクリーンの裏面から投影するリアプロジェクション型の装置では装置全体を小型化するためにも投影距離の短い広画角の投影レンズが要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、反射型の液晶素子では偏光ビームスプリッタプリズムを必要とするため、色合成のプリズムと合わせると投影レンズと液晶素子の間隔が大きくなってしまい、レンズを広画角にするには不利な条件となっていた。これに対して、投影レンズを前群と後群とに分けて投影装置に組み込む工夫がなされたが、レンズの位置合わせが難しく、さらに後群の枚数を増加させることも困難であったために前群と後群とをそれぞれ保持枠に保持させ、合成プリズムを固定する基板に保持枠を取り付けるようにした。
【０００５】
しかし、良好な画像を投影するように、前群を保持した保持枠と後群を保持した保持枠とのそれぞれを基板上に固定する際、それぞれの保持枠の基板上での位置を調整するとともに、基板と垂直な方向の位置を同時に調整しなければならず、このために保持枠の取り付け作業は困難なものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易に組み立てが可能で、かつ良好な画像をスクリーンに投影する液晶プロジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の投影装置では、３つの原色光により各々個別に設けられた液晶素子を照明し、液晶素子で変調された原色光ごとの画像光を四角柱形状をした合成プリズムの互いに直交する第１側面と第２側面とから入射させて合成し、前記第１及び第２側面とは別の第３側面から出射される合成済みの画像光をスクリーンに投影する液晶プロジェクタにおいて、前記合成プリズムの底面が固定されるプリズム基板に前記第１側面と第２側面と第３側面との各々に平行に対面するとともに画像光を通過させる開口が形成された第１、第２、第３フレームが一体に形成され、前記第３側面に対面する第３フレームに投影光学系を構成する前群レンズを保持させ、第１フレーム及び第２フレームの各々に前記前群レンズとの組み合わせにより液晶素子で変調された画像光をスクリーンに投影する後群レンズをそれぞれ保持させたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記第１、第２、第３フレームは、合成プリズムの残りの第４側面と平行に対面する板状の第４プレートとともに四角筒状をなすように一体に連設されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の液晶プロジェクタの説明図を示す。液晶プロジェクタ２では、第１後群レンズ４と保持枠５とからなる第１後群レンズユニット７、第２後群レンズ９と保持枠１０とからなる第２後群レンズユニット１２、前群レンズと鏡筒１７とからなる前群レンズユニット２０とが、四角柱の形状をした合成プリズム１５の底面が固定された基体２２に取り付けられている。
【００１０】
基体２２は、表面が滑らかに形成されたプリズム基板２２ｄと、合成プリズム１５の側面とそれぞれ平行に対面した第１フレーム２２ｂと第２フレーム２２ｃと第３フレーム２２ａと第４プレート２２ｅとからなる。第３フレーム２２ａは、合成プリズム１５の４つの側面のうち、合成プリズム１５で合成された画像光を出射する第３側面と対向している。第１フレーム２２ｂは、合成プリズム１５の４つの側面のうち、青色の画像光が入射される第１側面と対面し、第２フレーム２２ｃは、合成プリズム１５の側面のうち、第１側面の横に連なり、赤色の画像光と緑色の画像光とが入射される第２側面と対面している。残りの側面である第４側面には第４プレート２２ｅが対面し、それぞれのフレームと第４プレート２２ｅは一体に連設されて四角筒状をなしている。
【００１１】
第１後群レンズ４は複数枚からなり、保持枠５によって保持され、第１後群レンズ４と同じ構成の第２後群レンズ９は、保持枠１０によって保持されている。第１後群レンズ４と第２後群レンズ９とは、それぞれ保持枠に固定される工程において、予め光軸調整されている。
【００１２】
前群レンズは複数枚からなり、鏡筒１７によって保持されており、前群レンズは、鏡筒１７に組み込まれる工程において予め光軸調整されている。鏡筒１７は基体２２の第３フレーム２２ａにネジ止めされ、第１後群レンズ４を保持する保持枠５は第１フレーム２２ｂにネジ止めされている。同様に第２後群レンズ９を保持する保持枠１０は第２フレーム２２ｃにネジ止めされている。
【００１３】
第１後群レンズ４は、第１偏光ビームスプリッタプリズム（以降、第１ＰＢＳプリズムと省略する）３０と対面し、第１ＰＢＳプリズム３０は反射型の液晶素子３２と対面する。第２後群レンズ９は第２偏光ビームスプリッタプリズム（以降、第２ＰＢＳプリズムと省略する）３５と対面し、第２ＰＢＳプリズム３５は反射型の液晶素子３６、３７と対面している。第１ＰＢＳプリズム３０、第２ＰＢＳプリズム３５とは、それぞれ台座を介してプリズム基板２２ｄに取り付けられている。
【００１４】
第１ＰＢＳプリズム３０には、色分解ミラー４０から青色光が入射され、第２ＰＢＳプリズム３５には色分解ミラー４０から黄色光が入射される。なお、色分解ミラー４０と、色分解ミラー４０に光を供給する光源との間には、インテグレータからの光を集光するためのコンデンサレンズ４２が設けられている。
【００１５】
図２に前群レンズの光軸を含みプリズム基板２２ｄと垂直な面で液晶プロジェクタを切断した断面図を示す。合成プリズム１５の底面１５ａは台座５０に接着され、台座５０はプリズム基板２２ｄにネジ止めされている。合成プリズム１５の第３側面１５ｂは第３フレーム２２ａと対向しており、第３側面１５ｂの裏側に形成された第２側面１５ｃは第２フレーム２２ｃと対向している。第２ＰＢＳプリズム３５は台座５４に接着され、台座５４は基板２２ｄにネジ止めされている。
【００１６】
前群レンズ６０を保持した鏡筒１７には、フランジ１７ａが形成されており、鏡筒１７の合成プリズム側の先端が第３フレーム板２２ａに設けられた開口に嵌め込まれ、図示していないがフランジ１７ａが第３フレーム２２ａにネジ止めされている。これによって、前群レンズ６０は第３側面１５ｂと対面する。第２後群レンズ９を保持した保持枠１０にもフランジ１０ａが形成されており、保持枠１０の合成プリズム側の先端が第２フレーム２２ｃに形成された開口に嵌め込まれ、第２後群レンズ９が第２側面１５ｃと対面した状態でフランジ１０ａの四隅が第２フレーム２２ｃにネジ止めされている。
【００１７】
図３に第１後群レンズ４の光軸を含みプリズム基板２２ｄと垂直な面で液晶プロジェクタを切断した断面図を示す。合成プリズム１５の底面１５ａと第３側面１５ｂとに連なった第１側面１５ｄは、第１フレーム２２ｂと対面している。第１ＰＢＳプリズム３０は台座６３に接着され、台座６３はプリズム基板２２ｄにネジ止めされている。
【００１８】
第１後群レンズ４を保持した保持枠５にはフランジ５ａが形成され、保持枠５の合成プリズム側の先端は第１フレーム２２ｂに形成された開口に嵌め込まれ、第１後群レンズ４が第１入側面１５ｄと対面した状態でフランジ５ａの四隅が第１フレーム２２ｂにネジ止めされている。また、第１側面１５ｄの裏側に形成された第４側面１５ｅには第４プレート２２ｅが対面して形成されている。
【００１９】
図４に本発明の液晶プロジェクタの光学系を図示する。この図を用いて液晶プロジェクタの作用を説明する。液晶プロジェクタ２では、合成プリズム１５と前群レンズ６０と第１後群レンズ４と第２後群レンズ９とが設けられ、前群レンズ６０と第１後群レンズ４と第２後群レンズ９とによって投影レンズが構成される。前群レンズ６０の光軸と第１後群レンズ４の光軸とは直角に交わっており、前群レンズ６０と第２後群レンズ９の光軸とは一致している。
【００２０】
キセノンランプなどの光源（図示省略）から発せられた白色光は、インテグレータで強度が均一化されコンデンサレンズ４２で集光され、色分解ミラー４０に入射される。色分解ミラー４０に入射された白色光は青色、黄色の原色光に分解され、青色光は第１ＰＢＳプリズム３０に入射され、黄色光は第２ＰＢＳプリズム３５に入射される。
【００２１】
青色光は第１ＰＢＳプリズム３０で屈折し、液晶素子３２に入射されて変調される。変調された画像光は第１ＰＢＳプリズム３０を介して、第１後群レンズ４に入射される。黄色光からは第２ＰＢＳプリズム３５で緑色光と赤色光とが分離され、赤色光は液晶素子３６に入射され、緑色光は液晶素子３７に入射される。液晶素子３６によって変調された赤色の画像光は液晶素子３６から第２ＰＢＳプリズム３５に出射され、第２ＰＢＳプリズム３５を介して第２後群レンズ９に入射される。液晶素子３７によって変調された緑色の画像光も液晶素子３７から第２ＰＢＳプリズム３５に出射され、第２ＰＢＳプリズム３５を介して第２後群レンズ９に入射される。
【００２２】
青色の画像光は第１後群レンズ４によって合成プリズム１５の第１側面１５ｄに入射され、赤色の画像光と緑色の画像光とは第２後群レンズ９によって合成プリズム１５の第２側面１５ｃに入射される。合成プリズム１５ではそれぞれの画像光が合成され、合成された画像光は合成プリズム１５の第３側面１５ｂから出射される。前群レンズ６０は第３側面１５ｂから入射された画像光をスクリーンに向かって投射し、スクリーンにはフルカラー画像が表示される。
【００２３】
なお、上記の実施形態では前群レンズの光軸が直線状であったが、図５に示すように、前群レンズの間にミラーを備え、屈曲した光軸を有する前群レンズユニット６５を基体２２の前側２２ａ  に取り付けてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液晶プロジェクタによれば、合成プリズムが固定されたプリズム基板に形成されたそれぞれのフレームに、前群レンズ、および後群レンズを保持させることによって、より容易に液晶プロジェクタを組み立てることができる。また、前群と後群とからなる投影レンズとしたことにより、後群によってそれぞれの画像光を補正することができ、良好な画像を投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した液晶プロジェクタの説明図である。
【図２】液晶プロジェクタを前群レンズの光軸を含みプリズム基板と垂直な面で切断した断面図である。
【図３】液晶プロジェクタを第１後群レンズの光軸を含みプリズム基板と垂直な面で切断した断面図である。
【図４】液晶プロジェクタの光学系を示した斜視図である。
【図５】屈折した光軸を有する前群レンズユニットを前側フレーム板に取り付けた液晶プロジェクタの説明図である。
【符号の説明】
２  液晶プロジェクタ
４  第１後群レンズ
５、１０  保持枠
９  第２後群レンズ
１５  合成プリズム
１５ａ  底面
１５ｂ  第３側面
１５ｃ  第２側面
１５ｄ  第１側面
１５ｅ  第４側面
１７  鏡筒
２２  基体
２２ａ  第３フレーム
２２ｂ  第１フレーム
２２ｃ  第２フレーム
２２ｄ  プリズム基板
２２ｅ  第４プレート
６０  前群レンズ
【図１】
2005031295.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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