(57)【要約】【課題】偏光光学素子の傾きによる画素ずれや塵埃による投影画像の画質の低下を防止する。【解決手段】１／４波長板２５Ｂが固着された波長板ホルダ３５が保持部材３６の枠部３７に設けられた凹部に嵌め込まれ、枠部３７の側面に形成された切り込みは波長板ホルダ３５の側面で塞がれる。枠部３７にＬＣＯＳ２７Ｂをネジ４６で固定すると、波長板ホルダ３５とＬＣＯＳ２７Ｂの間の空隙は略密閉に塞がれる。波長板ホルダ３５とＬＣＯＳ２７Ｂが取り付けられた保持部材３６は、第一偏光ビームスプリッタ２３を保持している天板４８と台板４９に固定部３８を当接させてハンダで固着する。切り込みを塞いでいる波長板ホルダ３５の側面を持って波長板ホルダ３５の回転調整を行い、コントラストの一番高い状態となる位置で波長板ホルダ３５を固定ネジ４５で固定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の偏光成分に変換された光を液晶ライトバルブに照射し、この液晶ライトバルブで変調された光をスクリーン上に投射して映像を表示する液晶プロジェクタにおいて、
前記液晶ライトバルブの光の入射及び射出面の少なくとも一方に対向するように配置された偏光光学素子と前記液晶ライトバルブとの間の空隙を略密閉し、かつ前記偏光光学素子と前記液晶ライトバルブとを一体に保持する保持部材を備えたことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項２】
前記保持部材は前記偏光光学素子に入射する光軸方向と直交する面内で前記偏光光学素子を回転調整可能に保持することを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項３】
前記液晶ライトバルブは反射型の液晶ライトバルブであることを特徴とする請求項１または２記載の液晶プロジェクタ。
【請求項４】
前記液晶ライトバルブは透過型液晶ライトバルブであることを特徴とする請求項１または２記載の液晶プロジェクタ。
【請求項５】
前記偏光光学素子は、１／２波長板、１／４波長板、偏光板の何れかであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか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、液晶プロジェクタに用いられる偏光光学素子と液晶ライトバルブとを一体に保持する保持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平２００２−３７２６９９号公報
【０００３】
スクリーン上に映像を投射する各種液晶プロジェクタが知られている。これらの各種液晶プロジェクタの一例として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応した３板の反射型液晶ライトバルブを使用した反射型液晶プロジクタがある。この反射型プロジェクタでは、ＲＧＢ光に分解された各色光を偏光ビームスプリッタに入射させる。そして、偏光ビームスプリッタの偏光面で反射するＳ偏光または偏光面を透過するＰ偏光を反射型液晶ライトバルブに入射させて、それぞれ画素ごとに変調した反射光を出射させ、色光を合成してスクリーンに投射している。その際に、偏光ビームスプリッタに入射する光は平行光だけではなく、斜めから入射する光もある。これにより、偏光ビームスプリッタに入射する光線と入射光軸とのなす角度が大きくなると、投射画像のコントラストが低下する。そのため、偏光ビームスプリッタと反射型ライトバルブの間に１／４波長板などの偏光光学素子を配置している。そして、偏光光学素子を光軸を中心に回転させて、製造上の誤差やアライメントの誤差を調整して、反射型ライトバルブからの反射光は偏光ビームスプリッタの偏光面にとって最適な振動方向に変換されて投射レンズに送られるので、投射画像のコントラストを向上させている。
【０００４】
図５に１／４波長板と反射型液晶ライトバルブとを保持して偏光ビームスプリッタに固定する構成の一般的な例を示す。偏光ビームスプリッタ５の上下には、偏光ビームスプリッタ５を保持する天板６と台板７が取り付けられている。この天板６と台板７にブラケット９をネジ１０で固定する。ブラケット９の凹部には、１／４波長板１２が取り付けられた波長板ホルダ１３が嵌め込まれる。この波長板ホルダ１３を覆うようにライトバルブホルダ１５を天板６と台板７に取り付けられたブラケット９の腕部９ａに固着する。そして、反射型液晶ライトバルブ１６はライトバルブホルダ１５に設けられた開口部１５ａに、反射型液晶ライトバルブ１６の光の入射面を合わせて固着する。また、上記の特許文献１も同様に、反射型ライトバルブ１６の中心を偏光ビームスプリッタ５の光軸と一致させるために、反射型ライトバルブを取り付けたライトバルブ一体化部材と、１／４波長板とを第一の一体化部材に固着させて、この第一の一体化部材を偏光ビームスプリッタに位置決めして固着している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６の断面図にも示すように、１／４波長板１２と反射型液晶ライトバルブ１６との間には空隙１８が開いてしまう。また、特許文献１も同様に反射型ライトバルブを取り付けたライトバルブ一体化部材と１／４波長板間に空隙ができてしまう。そのため、反射型液晶ライトバルブ１６などを冷却するために反射型プロジェクタに設けられたファンの送風によって、１／４波長板１２と反射型液晶ライトバルブ１６の空隙１８に塵埃が進入する。反射型液晶ライトバルブ１６の表面に塵埃が付着すると、その塵埃はそのまま投射画像に写り込むために画質が低下し、高精細化を妨げるという問題がある。また、１／４波長板１２に入射する光軸方向に直交する面内で１／４波長板１２を回転調整した際に、１／４波長板１２が前記直交する面に対して傾いてしまうと画素ずれを起こしたり、収差が増大する等の問題もある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、液晶ライトバルブと偏光光学素子との間の空隙を略密閉し、かつ液晶ライトバルブと偏光光学素子間を一体に保持することができる保持部材を備えた液晶プロジェクタを提供することを目的とする。
【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、本発明では所定の偏光成分に変換された光を液晶ライトバルブに照射し、この液晶ライトバルブで変調された光をスクリーン上に投射して映像を表示する液晶プロジェクタ装置において、前記液晶ライトバルブの光の入射及び射出面の少なくとも一方に対向するように配置された偏光光学素子と前記液晶ライトバルブとの間の空隙を略密閉し、かつ前記偏光光学素子と前記液晶ライトバルブとを一体に保持した保持部材を備えたものである。また、前記保持部材は偏光光学素子に入射する光軸方向と直交する面内で前記偏光光学素子を回転調整可能に保持することが好ましい。また、前記液晶ライトバルブは反射型の液晶ライトバルブであっても、透過型の液晶ライトバルブであってもよい。また、前記偏光光学素子は１／２波長板、１／４波長板、偏光板の何れかであってもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施形態を示す。液晶プロジェクタはＲＧＢの各色光に対応する３枚の反射型液晶ライトバルブを備えた３板型の反射型プロジェクタである。この反射型プロジェクタ１９は、光源２０と偏光変換素子２１、ダイクロイックミラー２２、第一偏光ビームスプリッタ２３、第二偏光ビームスプリッタ２４と、１／４波長板２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ、と反射型液晶ライトバルブであるＲ光用ＬＣＯＳ２７Ｒ、Ｇ光用ＬＣＯＳ２７Ｇ、Ｂ光用ＬＣＯＳ２７Ｂと、光路長補正部２８、２９と、合成プリズム３０と投射レンズ３１等から構成されている。
【０００９】
光源２０は、ランプ３３ならびに放物面形状の凹面鏡３４から構成される。光源２０から射出された略平行束の光源光は偏光変換素子２１に入射する。偏光変換素子２１は光源光の偏波面を揃えるためのものであり、本実施の形態では光源光はＳ偏光に整えられる。Ｓ偏光に整えられた光源光はダイクロイックミラー２２に入射する。ダイクロイックミラー２２は入射光軸に対して入射角度４５度を有して配置している。ダイクロイックミラー２２はＲ光及びＧ光反射特性を有しているため、ダイクロイックミラー２２に入射した光源光のうち、Ｂ光はダイクロイックミラー２２を透過して、Ｒ光とＧ光は入射光軸に対して直交方向に反射する。
【００１０】
第一及び第二偏光ビームスプリッタ２３、２４に設けられた偏光面２３ａ、２４ａは、Ｓ偏光を反射させてＰ偏光を透過させる。ダイクロイックミラー２２を透過したＢ光のＳ偏光は第一偏光ビームスプリッタ２３の偏光面２３ａで反射して、１／４波長板２５Ｂを介してＬＣＯＳ２７Ｂに入射する。また、ダイクロイックミラー２２で反射したＲ光及びＧ光は、第二偏光ビームスプリッタ２４の前面に設けられた１／２波長板２６を介して、第二の偏光ビームスプリッタ２４に入射する。１／２波長板２６は、波長選択性を備えており、Ｒ光に対しては、偏光を９０度回転させてＰ偏光にして透過させるが、Ｇ光に対しては偏光を回転させずにＳ偏光のまま透過させる特性を持っている。これにより、１／２波長板２６でＰ偏光に回転されたＲ光は、第二偏光ビームスプリッタ２４の偏光面２４ａを透過し、１／４波長板２５Ｒを介してＬＣＯＳ２７Ｒに入射する。１／２波長板２６で回転せずに透過したＧ光のＳ偏光は、偏光面２４ａで反射し、１／４波長板２５Ｇを介してＬＣＯＳ２７Ｇに入射する。
【００１１】
反射型液晶ライトバルブであるＬＣＯＳについて説明する。ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂは電気書き込み式反射型ライトバルブである。すなわち、シリコン基板上にＴＦＴ等の非線形スイッチング素子が複数の画素にそれぞれ対応するように設けられ、これらＴＦＴの画素を構成する液晶層に対して画像信号に応じて、電圧が印加される。電圧が印加された液晶層は、液晶分子の配列が変わり、当該液晶層がホメオハロピック配列になる。したがって、ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂに入射された偏光は液晶層を経由して反射層に導かれ、反射層で反射してＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂから出射させることにより、入射された偏光と振動方向が同じまま出射される。
【００１２】
一方、ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂの電圧が印加されないＴＦＴに入射された偏光は、液晶分子の初期の配向の捻れ構造に従って進行して反射層にて反射される。この反射光は再び捻れ構造に従って逆に進行することより、最終的に入射された偏光と振動方向が９０度異なる偏光として出射される。このように、ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂの反射出射光は、変調光と非変調光とからなる混合光である。
【００１３】
ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂでは、選択画素である白表示に対して電圧を印加せず、非選択画素である黒表示に対して電圧を印加する。つまり、ＬＣＯＳ２７Ｂ、２７Ｇでは選択画素の場合は、Ｓ偏光をＰ偏光に変調して反射し、非選択画素の場合は、Ｓ偏光を変調せずにＳ偏光のまま反射する。また、ＬＣＯＳ２７Ｒでは、選択画素の場合はＰ偏光をＳ偏光に変調して反射し、非選択画素の場合はＰ偏光を変調せずにＰ偏光のまま反射する。
【００１４】
１／４波長板２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂは、各ＲＧＢ光の中心的な波長において、互いに直交する進相軸と遅相軸とで位相差が１／４波長となるものである。反射型ライトバルブを使用した場合では、１／４波長板には光が２回通過するので、実際には１／２波長板として作用する。
【００１５】
１／４波長板２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂは、ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂで反射される光の振動方向を第一及び第二偏光ビームスプリッタ２３，２４の偏光面２３ａ、２４ａにとって最適な方向に変換するために用いられる。照明２０から照射され、第一及び第二偏光スプリッタ２３、２４に入射される光には、光軸に対して傾きを有する光線が存在する。そのため、ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂに入射される光の振動方向は、光の進行方向と第一及び第二偏光スプリッタ２３、２４の偏光面２３ａ、２４ａの法線方向によってそれぞれ決定される。ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂのスイッチング素子が全画素に対応して非選択状態にされている場合（黒画像を投射する場合）、ＬＣＯＳ２５Ｇ、２５Ｂで反射出射される光線は全てＳ偏光になる。また、ＬＣＯＳ２７Ｒで反射出射される光線は全てＰ偏光になる。この反射出射されたＳ偏光及びＰ偏光の振動方向が第一及び第二偏光ビームスプリッタ２３、２４の偏光面２３ａ、２４ａにとって最適な方向と一致していないと反射出射されたＳ偏光及びＰ偏光の成分に含まれる偏光成分のうち、第一及び第二の偏光ビームスプリッタ２３、２４を透過及び反射してしまう成分がある。そのため、反射出射光の一部が第一及び第二偏光ビームスプリッタ２３、２４を透過及び反射すると、投射画像のコントラストが低下する。
【００１６】
１／４波長板２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂは、ＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂから反射出射される非変調光が第一及び第二偏光ビームスプリッタ２３、２４で全て反射もしくは透過されるように１／４波長板２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂを光軸の回りに回転させてその位置が調整される。実際の調整は、黒い画像を投射する画像信号をＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂに与え、投射画像の一番黒い色が沈む状態になるように１／４波長板２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂを回転調整する。
【００１７】
ＬＣＯＳ２７Ｂの出射光は、再び１／４波長板２５Ｂを介して第一偏光ビームスプリッタ２３に入射する。偏光面２３ａでは、変調したＰ偏光のみが透過して合成プリズム３０に入射する。同様に、ＬＣＯＳ２７Ｇの出射光は、１／４波長板２５Ｇを介して第二偏光ビームスプリッタ２４に入射し、変調したＰ偏光のみが偏光面２４ａを透過して合成プリズム３０に入射する。ＬＣＯＳ２７Ｒの出射光は、１／４波長板２５Ｒを介して変調したＳ偏光のみが偏光面２４ａで反射して合成プリズム３０に入射する。なお、光路長補正部２８、２９は各色光用のＬＣＯＳ２７Ｒ，２７Ｇ、２７Ｂから投射レンズ３１までの光路長を同じにするとともに合成プリズム３０と第一及び第二偏光ビームスプリッタ２３，２４とを一体化する役目を担っている。
【００１８】
合成プリズム３０は、その内部にＢ光反射ダイクロイック膜が設けられている。そのため、第一偏光ビームスプリッタ２３を透過したＢ光のＰ偏光は、合成プリズム３０のＢ光反射ダイクロイック膜によって投射レンズ３１側へ全反射する。また、第二偏光ビームスプリッタ２４を反射及び透過したＲ光のＳ偏光とＧ光のＰ偏光は、Ｂ光反射ダイクロイック膜を透過して投射レンズ３１に入射する。これにより、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光のＰ偏光及びＳ偏光は、合成プリズム３０の同一面から色合成された光として射出される。色合成光は、投射レンズ３１に入射され、不図示のスクリーン上にフルカラー像を形成する。
【００１９】
上記した反射型プロジェクタ１９に備えた１／４波長板とＬＣＯＳの一体化について説明する。Ｒ，Ｇ，Ｂ光について各々１／４波長板２５Ｒ、２５Ｇ、２５ＢとＬＣＯＳ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂが設けられているが三色とも構成は同じであるため、ここではＢ光に用いる１／４波長板２５ＢとＬＣＯＳ２７Ｂについて説明し、Ｒ光、Ｇ光についての説明は省略する。
【００２０】
図２に示すように、１／４波長板２５Ｂは、波長板ホルダ３５に透明または半透明の接着剤で固着されている。この波長板ホルダ３５の上面及び下面は、保持部材に嵌め込まれた際に図に示す矢印の向きに回転調整を可能にするために円弧形状をしている。保持部材３６は枠型形状からなる枠部３７と、枠部３７の幅方向に延設された固定部３８とから構成されている。固定部３８は枠部３７の一方の面の上下部に設けられており、この上部と下部の固定部３８の間には、図３にも示すように、波長板ホルダ３５を嵌め込むための凹部４０が形成されている。この凹部４０の上面と下面には、図示しないが波長板ホルダ３５の上下部を挟持するために、円弧部が形成されている。また、枠部３７の両側面には波長板ホルダ３５の厚み分の切り込みが入れられている。また、枠部３７の中心部には開口部４１が形成されており、この開口部４１を第一偏光ビームスプリッタ２３からの入射光とＬＣＯＳ２７Ｂからの反射光が通過する。枠部３７の他方の面には、ＬＣＯＳ２７Ｂを取り付けるためのネジ穴４３が形成されている。また、枠部３７の上面には、波長板ホルダ３５を回転調整した際に調整位置に固定するための固定ネジ４５が設けられている。
【００２１】
波長板ホルダ３５を凹部４０に嵌め込むと、枠部３７の側面に形成された切り込みは波長板ホルダ３５の側面で塞がれる。そして、枠部３７の他方の面側からＬＣＯＳ２７Ｂをネジ４６で固定する。そして、波長板ホルダ３５とＬＣＯＳ２７Ｂが取り付けられた保持部材３６は、第一偏光ビームスプリッタ２３を保持している天板４８と台板４９に保持部材３６の固定部３８を当接させてハンダで固着する。保持部材３６は第一偏光ビームスプリッタ２３からの光の通過面が開口部４１を通過するように位置決めを行う。なお、波長板ホルダ３５の回転調整は、切り込みを塞いでいる波長板ホルダ３５の側面を持って回転させながら行い、投射画像の黒色が一番沈む状態（コントラストの一番高い状態）となる位置で波長板ホルダ３５を固定ネジ４５で固定する。
【００２２】
上記実記形態の作用について説明する。図３に示すように、波長板ホルダ３５とＬＣＯＳ２７Ｂを一体に取り付けた保持部材３６を、第一偏光ビームスプリッタ２３の天板４８と台板４９に固定すると、波長板ホルダ３５とＬＣＯＳ２７Ｂとの間にある空間５０は保持部材３６によって略密閉となる。そのために、ＬＣＯＳ２７Ｂや他の電気部品等を冷却するために設けられたファンによる風が直接ＬＣＯＳ２７Ｂや保持部材３６にあたっても、塵埃などが１／４波長板２５ＢとＬＣＯＳ２７Ｂ間の空隙に進入して投射画像の画質を低下させることはない。また、波長板ホルダ３５を保持部材３６の凹部４０に嵌め込んでおり固定ネジ４１で固定しているので、１／４波長板２５Ｂに入射する光軸方向と直交する面内で１／４波長板２５Ｂを回転調整した際に、この直交する面に対して傾くことを防止できる。
【００２３】
上記実施形態では、１／４波長板２５Ｂを回転調整可能に保持部材３６に嵌め込んだが、これに代えて、図４に示すように、予め１／４波長板２５Ｂを保持部材５２に固定してもよい。この場合は、投射画像のコントラストが一番高い状態になるように予め１／４波長板２５Ｂを調整しておき保持部材５２に固定する。
【００２４】
保持部材５２は、枠形状をしており保持部材５２の中央部には光を入射及び射出させる開口部４１が形成されている。保持部材５２の一方の面には１／４波長板２５Ｂを嵌め込むための凹部５５が形成されており、他方の面には図示しないがＬＣＯＳ２７Ｂを取り付けるためネジ穴が設けられている。１／４波長板２５Ｂは、投射画像のコントラストが一番高くなるように調整されて保持部材５２の凹部５５に嵌め込まれ、透明もしくは半透明の接着時によって凹部５５に固着する。そして、ＬＣＯＳ２７Ｂは保持部材５２の他方の面にネジ４６で固定する。
【００２５】
１／４波長板２５ＢとＬＣＯＳ２７Ｂが固定された保持部材５２は、第一偏光ビームスプリッタ２３からの光の通過面が開口部４１を通過するように位置決めを行ってから、第一偏光ビームスプリッタ２３に設けられた天板４８と台板４９にハンダで固着する。これにより、１／４波長板２５ＢとＬＣＯＳ２７Ｂ間の空隙５６は、保持部材５２によって略密閉状態になるために空隙５６に塵埃が進入することはなく、投射画像の画質の低下を防止することできる。また、保持部材５２に１／４波長板２５Ｂが固着されているので、１／４波長板２５Ｂが光軸方向に直交する面に対して傾くことは無く、画素ずれや収差の増加を防止することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では反射型プロジェクタ１９を使用したが、透過型の液晶ライトバルブを使用した透過型プロジェクタに使用してもよい。また、透過型液晶ライトバルブを使用したプロジェクタにおいては、偏光子及び／または検光子として機能する偏光板を、前記実施例における１／４波長板に相当する保持方法で保持することにより、本発明の主旨である防塵性、固定の確実性を実現できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶ライトバルブの光の入射及び射出面の内少なくとも一方に対向するように配置された偏光光学素子と液晶ライトバルブとの間の空隙を略密閉し、かつ偏光光学素子と液晶ライトバルブとを一体に保持した保持部材を備えたので、液晶ライトバルブと偏光光学素子の間の空隙に塵埃が進入することを防ぐことができるので投射画像の画質が低下することを防止できる。
【００２８】
また、偏光光学素子に入射する光軸方向と直交する面内で偏光光学素子を回転調整可能に保持しているので、偏光光学素子が傾いて画素ずれなどを防止することもができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型プロジェクタの光学的構成を示す平面図である。
【図２】保持部材の構成を示す分解斜視図である。
【図３】波長板を回転調整可能に保持した保持部材の断面図である。
【図４】波長板を保持部材に固定した保持部材の断面図である。
【図５】従来の波長板と反射型液晶ライトバルブを固定する一例を示す分解斜視図である。
【図６】従来の波長板と反射型液晶ライトバルブを固定する一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１９  反射型プロジェクタ
２０  光源
２２  ダイクロイックミラー
２３  第一偏光ビームスプリッタ
２４  第二偏光ビームスプリッタ
２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂ  １／４波長板
２７Ｒ，２７Ｇ、２７Ｂ  ＬＣＯＳ
３０  合成プリズム
３１  投射レンズ
３６  保持部材
【図１】
2005017502.tif 000003
【図２】
2005017502.tif 000004
【図３】
2005017502.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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