(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ：シリコン基板上の液晶）ライト・エンジン（ｌｉｇｈｔ  ｅｎｇｉｎｅ）の画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置であって、
少なくとも１個のプリズム構体と、
前記プリズム構体の第１の側面に据え付けられる第１の隔離装置と、
前記プリズム構体の第２の側面に据え付けられる第２の隔離装置と、
画像装置を支持し、前記第１および第２の隔離装置の底端に据え付けられ、前記少なくとも１個のプリズム構体に正確に配置されるプレートと、
前記隔離装置と前記プリズム構体を収納するフレームであって、熱による前記フレームのたわみが、前記プリズム構体に及ぼす影響を、前記第１および第２の隔離装置が低減するフレームと
からなる、前記画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置。
【請求項２】
各隔離装置と前記プリズム構体との間で、前記第１および第２の側面に配置される第１の接着剤を含む、請求項１記載の画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置。
【請求項３】
前記第２の隔離装置と前記フレームの間に位置する減衰部材を含む、請求項２記載の画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置。
【請求項４】
前記減衰部材が、前記第１および第２の隔離装置を前記フレームに偏らせる、請求項３記載の画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置。
【請求項５】
前記減衰部材が、少なくとも１個のゴム・パッドを含む、請求項４記載の画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置。
【請求項６】
前記第１の隔離装置と前記フレームの間に配置され、且つ前記第２の隔離装置と前記減衰部材の間に配置される第２の接着剤を含む、請求項３記載の画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置。
【請求項７】
前記減衰部材と前記フレームの間に配置される第３の接着剤を含む、請求項３記載の画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置。
【請求項８】
前記プレートに固定される取付けピンを包囲する第４の接着剤を入れるくぼみを前記底端が具え、前記取付けピンが前記第４の接着剤に浸される、請求項１記載の画像装置のプリズム構体におけるコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ：シリコン基板上の液晶）ライト・エンジン（ｌｉｇｈｔ  ｅｎｇｉｎｅ：高原）の画像装置（ｉｍａｇｅｒ：イメージャ）に関し、特に、熱膨張からプリズム構体を隔離（分離）し、コンバーゼンス（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ：収束）とフォーカス（ｆｏｃｕｓ：焦点）のドリフト（ｄｒｉｆｔ：変動）を低減する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）は、高密度投写形表示装置の分野で、ますます普及している。従来の高密度投写形カラー・ディスプレイは、白色光を発生する光源を具えている。ダイクロイック（ｄｉｃｈｒｏｉｃ：２色性）ミラーは、白色光を赤、緑、青（ＲＧＢ：Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）の帯域の光に分離する。これらのＲＧＢ光は、光を透過させ、または透過を妨げる液晶バルブ（ｖａｌｖｅ）の方に向けられる。このライト（光）バルブを透過できるＲＧＢ光は、プリズムで合成される。次に、投写レンズで画像を拡大して、スクリーンに投写する。
【０００３】
従来の液晶板は、レンズ・アレイ、光源から白色光を集めるレンズ、および白色光を赤と緑と青の光に分離するダイクロイック・ミラーからなる。偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）は、ｓ‐偏光された赤・緑・青領域の成分を分離する。ｓ‐偏光され分離された光の成分は、反射性結晶板とダイクロイック・プリズムに投写されて、ｐ‐偏光された成分の画像光が合成される。ｐ‐偏光された成分は、変調され反射され出力される。投写レンズは、画像光をスクリーンに投写する。
【０００４】
現在の技術では、ＬＣｏＳ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）ライト・エンジン（ｌｉｇｈｔ  ｅｎｇｉｎｅ）の画像装置（イメージャ）のプリズムは、温度変化に伴い膨張／収縮するアルミニウム板に精密に取り付けられるが、熱によるアルミニウム板のたわみにより、敏感なプリズムの整合が焦点面からずれて、画像装置のプリズム相互に不適切なコンバーゼンス（収束）を生じる。
【０００５】
オギノ（Ｏｇｉｎｏ）氏外に付与された米国特許第５，５３７，１７１号「液晶投写形ディスプレイ装置」は、液晶パネル、投射レンズ、および光捕捉効率を低下させずに相対的コーナ照度を高めるスクリーンからなる。しかしながら、この表示装置は、熱によるプリズム構体のコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減させない。
【０００６】
タジリ（Ｔａｊｉｒｉ）氏に付与された米国特許第６，３４３，８６４号「液晶プロジェクタ装置」では、温度変化によりたわみを生じるアルミニウム板に偏光プリズム・スプリッタ（ＰＢＳ）が取り付けられる。この構成では、温度変化が生じると、そのプリズム構体のコンバーゼンスとフォーカスにドリフトを生じる。
【０００７】
ＬＣｏＳライト・バルブの画像装置に生じる熱によるたわみから、敏感な光学系を隔離（分離）する装置が必要とされる。
【発明の開示】
【０００８】
（発明の概要）
画像装置のプリズムに生じるコンバーゼンスとフォーカスの変動（ドリフト）を低減する装置は、第１の側面と第２の側面を有する少なくとも１個のプリズム構体（アセンブリ、組立構体）を具える。第１の側面は、第１の隔離装置（アイソレータ）の内面と接し、第２の側面は、第２の隔離装置の内面と接する。第１と第２の隔離装置は、プリズム構体のコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する。第１の隔離装置の外面は、プリズム構体を取り付けるフレームの第１の位置と接する。第２の隔離装置の外面は、フレームに及ぼす熱によるたわみ効果を低減する減衰部材の上面と接する。減衰部材の底面はプリズム構体を取り付けるフレームの第２の位置と接する。第１の隔離装置と第１の位置を貫通する少なくとも１個のガイド・ピンが、プリズム構体の初期整合のために、各プリズム構体に配置される。
【０００９】
第１の接着剤により、第１の側面を第１の隔離装置の内面に固着し、且つ第２の側面を第２の隔離装置の内面に固着する。第２の接着剤で、第１の隔離装置の外面を第１の位置に固着し、且つ第２の隔離装置の外面を（減衰部材の）上面に固着する。第３の接着剤で（減衰部材の）底面を第２の位置に固着する。第１と第２の隔離装置の底端はプレートと接続しており、プリズム構体のコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを更に低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ＬＣｏＳライト・エンジン（ｌｉｇｈｔ  ｅｎｇｉｎｅ）の画像装置（ｉｍａｇｅｒ）に関して本発明を以下に説明するが、本発明の原理は他所にも応用できることが当業者に認識されるであろう。
【００１１】
図１に、本発明の実施例として装置１０を示す。装置１０は、温度による装置のたわみに起因する画像装置のプリズム構体（ａｓｓｅｍｂｌｙ：アセンブリ、組立構体）におけるコンバーゼンスのドリフトおよびフォーカスのドリフトを低減する。画像装置のプリズム構体１１が取り付けられる金属フレーム（枠組み）１５が温度変化により膨張または収縮すると、プリズム構体１１は整合不良となる。金属フレームは、第１の部材１４、第２の部材１６、第１の部材１４を第２の部材１６に固定するタイ（ｔｉｅ：帯状）部材１４ａ、およびプレート２３を含んでいる。典型的に、フレーム１５は、高い膨張係数を有し温度変化で熱によるたわみを生じるアルミニウムで構成される。フレーム１５の膨張／収縮のために、敏感なプリズムの整合が焦点面からずれ、画像装置のプリズム相互にコンバーゼンスの誤差を生じる。第１の隔離装置（ｉｓｏｌａｔｏｒ：アイソレータ、分離装置）１２と第２の隔離装置１３を追加することにより、プリズム構体１１は温度による膨張／収縮から隔離され、コンバーゼンスのドリフト／フォーカスのドリフトを徹底的に減少させると共に、装置１０の最終出力における色の一様性を改善する。
【００１２】
第１の側面１１ａと第２の側面１１ｂを有する少なくとも１個の偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）プリズム構体１１が装置１０内に取り付けられる。図１で、ＰＢＳプリズム構体１１は、３個取り付けられている。当業者に知られるように、装置１０内にあるＰＢＳプリズム構体の数は用途に依り異なる。第１の側面１１ａは、第１の隔離装置１２の内面１２ａと接する。第２の側面１１ｂは、第２の隔離装置１３の内面１３ａと接する。プリズム構体１１の第１の側面１１ａは、第１の接着剤１９により第１の隔離装置の内面１２ａに固着される。同時に、プリズム構体１１の第２の側面１１ｂは、第１の接着剤１９により第２の隔離装置の内面１３ａに固着される。フレーム１５と接することなく、第１の隔離装置１２および第２の隔離装置１３と接するプリズム構体１１は、装置１０内で温度変化（膨張／収縮）があるとき生じるコンバーゼンス／フォーカスのドリフトを減少させる。これについては、以下に更に詳細に説明する。
【００１３】
典型的に、第１の隔離装置１２と第２の隔離装置１３はガラス板であって、画像装置のマウント（取付け部）２７をたわみ性の金属フレーム１５から隔離させる。ガラスの代りに、膨張係数の低い非晶質の材料も使用できる。例えば、珪酸塩とナトリウム化合物と石灰の混合物を含むガラス板が使用され、或いはケイ酸塩とナトリウム化合物と金属酸化物の混合物を含むガラス板も使用される。１つの実施例で、ガラスに代り、セラミック材料が第１と第２の隔離装置（１２、１３）に使用される。別の実施例で、鉛ホウケイ酸塩、或いはビスマス基のガラスが、第１および第２の隔離装置に使用される。
【００１４】
第１の隔離装置１２と第２の隔離装置１３の寸法と形状は用途に依り異なる。図２と図３に例示するガラスの隔離装置４０は、第１の隔離装置１２と第２の隔離装置１３の１つの実施例である。ガラスの隔離装置４０は、装置１０の設計に依り異なる形状をとる。
【００１５】
図１で、第１の隔離装置１２の外面１２ｂは、プリズム構体１１を取り付けるフレーム１５の第１の部材１４と接する。同時に、第２の隔離装置１３の外面１３ｂは、減衰（ｄａｍｉｎｇ：制動、緩衝）部材１７の上面１７ａと接する。このような構成において、第１の部材１４とタイ（ｔｉｅ：帯状）部材１４ａと第２の部材１６とプレート２３を含むフレーム１５からの熱効果を低減する。第２の接着剤２０により、第１の隔離装置の外面１０ｂを第１の部材１４に固着し、第２の隔離装置の外面１３ｂを減衰部材１７の上面１７ａに固着する。
【００１６】
各プリズム構体１１のガイド・ピン穴１８ａに、少なくとも１個のガイド・ピン１８が配置される。ガイド・ピン穴１８ａは、フレーム１５の第１の部材１４と第１の隔離装置１２を貫通し、プリズム構体１１の第１の側面１１ａに少し入る。ガイド・ピン１８は、ガイド・ピン穴１８ａを貫通し、プリズム構体１１の第１の側面１１ａと契合し、第１の側面１１ａに入り込む。ガイド・ピン１８は、プリズム構体１１の初期整合を行うために配置され、その間、第１と第２と第３の接着剤（１９、２０、２１）は硬化（養生）しつつある。当業者に知られるように、ガイド・ピン１８とガイド・ピン穴１８ａは、プリズム構体１１の初期整合を確実にするような構造に作られる。これにより、接着剤はプリズム構体１１の位置を固定できる。
【００１７】
第３の接着剤２１により、減衰部材１７の底面１７ｂはフレーム１５の第２の部材１６に固着される。
【００１８】
第１の隔離装置の底端２４および第２の隔離装置の底端２５は、画像装置を支持するプレート２３と接する。プレート２３は、第１の隔離装置１２と第２の隔離装置１３に直接取り付けられるので、プリズム構体１１のコンバーゼンス・ドリフトおよびフォーカス・ドリフトが更に減じられる。従来技術では、プレート２３はフレーム１５に直接取り付けられた。第１の隔離装置の底端２４は、第１のくぼみ（ｃａｖｉｔｙ：空洞部、キャビティ）２４ａを具える。第２の隔離装置の底端２５は、第２のくぼみ２５ａを具える。第１および第２のくぼみは、プレート２３に固定される取付けピン２６を包囲する第４の接着剤２２を収容する。取付けピン２６は、第４の接着剤２２に浸され、画像装置のマウント（取付け部）２７をしっかりと保持する。
【００１９】
一般に、フレーム１５およびプレート２３の材料は、アルミニウムである。アルミニウムに代り、銅、銅合金など他の金属も使用される。当業者に知られるように、フレーム１５とプレート２３の形状は、用途に依り異なる。
【００２０】
本発明の好ましい実施例の減衰部材１７は、ゴム（ｒｕｂｂｅｒ）である。しかしながら、ゴムと同様な温度特性、弾性および膨張特性を呈する他の種々の材料も使用できる。例えば、本発明の１つの実施例で、プラスチックを減衰部材１７として使用する。
【００２１】
第１の接着剤（硬い材料）により、プリズム構体１１は第１と第２の隔離装置（１２、１３）に正確に取り付けられる。このような１つの接着剤は、紫外線で硬化（養生）できる異方性の接着剤であり、ガラス同士の接着に良好な特性を有する。一般に、第１の接着剤１９の量は、塗布される厚さが約１２〜４５ミクロンとなる。プリズム構体１１と第１の隔離装置１２或いは第２の隔離装置１３に塗布される第１の接着剤１９の量が多すぎると、これらの構成部品が側方に移動して不整合を生じる可能性がある。他方、塗布される第１の接着剤１９の量が少なすぎると、接着が不良となり、接着が不十分となり、これは装置１０の強度を弱める。
【００２２】
第２の接着剤２０（柔軟な材料）で、第１の隔離装置１２をフレーム１５に固着し、第２の隔離装置１３を減衰部材１７に固着する。第２の接着剤２０は、室温で柔軟性（弾性）のある接着剤であり、金属とガラスの接着およびガラスとゴムの接着を可能にする。高いガラス転移温度を有する充填剤ポリマ（例えば、ガラス転移温度４０℃を有するポリビニル・アセテート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ））を使用する接着剤を第２の接着剤２０として使用すると、適正な接着強度と弾性が得られる。ポリビニル・アセテートの代りに、ガラス転移温度が約１０６℃〜１６５℃の一部加水分解されたポリアクリルアミド（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）など他の充填剤ポリマも使用される。第２の接着剤２０の転移温度が高ければ、プリズム構体１１の不整合を生じることなく、フレーム１５の熱によるたわみ（膨張／収縮）が許されるので、プリズム構体１１に生じるフォーカスとコンバーゼンスのドリフトは減じられる。
【００２３】
第３の接着剤２１で、減衰部材１７をフレーム１５に固着する。ゴムと金属の接着は、できるだけ強力で、且つ長期間にわたり維持できることが大切である。ゴムと金属間の接着強度は、金属の腐食のために、時間の経過につれて劣化することが知られている。本発明の好ましい実施例では、接着剤の組成には、塩化ゴム（ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ  ｒｕｂｂｅｒ）、アクリル・ポリマ（ａｃｒｙｌｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒ）、ルイス酸（Ｌｅｗｉｓ  ａｃｉｄ）および有機溶剤の混合物が含まれる。これに代る接着剤の組成には、塩化ゴム、アクリル・ポリマ、および／または分子内に末端官能基を有する炭化水素タイプのポリマおよび有機溶剤の混合物が含まれる。本発明の更に別の実施例で、第３の接着剤２１は、塩化ゴム、アクリル性モノマ、炭化水素タイプのポリマ、ルイス酸、有機溶剤、ポリオレフィン・タイプのポリマなどを含む群から選択される任意の混合物の組合せである。
【００２４】
第４の接着剤２２で、フレーム１５をプレート２３に固着する。金属同士の接着は、できるだけ強力で且つ長期間にわたり維持できることが大切である。金属同士の接着強度は、金属の腐食のために時間の経過と共に劣化することが知られている。本発明の好ましい実施例で、第４の接着剤２２は、アクリロニトリルおよびメタクリル酸塩およびアフェノール・リソール（ａｐｈｅｎｏｌｉｃ  ｒｅｓｏｌｅ）の共重合体から成る、水中に分散された接着剤である。この接着剤の代りに、フェノール・リソール、ポリビニルブチラール樹脂および多機能エポキシ（例えば、エポキシ化されたフェノール）から成る、溶剤を基とする接着剤も使用できる。当業者に知られるように、第４の接着剤２２は、金属同士の接着に強力な接着特性を有する接着剤である。
【００２５】
第１、第２、第３および第４の接着剤は、硬化（養生）されていない接着剤の中に構成部品が配置されたとき構成部品を保持するのに十分な粘性を有するものにすべきである。構成部品は、接着剤が硬化するまで、側方に移動することなく保持されるべきである。接着剤の粘性のために構成部品は正確に配置される。第１の接着剤の粘性は、ガイド・ピン１８がプリズム構体１１を第１と第２の隔離装置（１２と１３）に正確に整合させる範囲内になければならない。これらの構成部品の位置は、第１の接着剤が十分に硬化するまで維持されなければならない。接着剤の粘性は２５℃で約１００，０００〜３００，０００センチポアズ（ｃｅｎｔｉｐｏｉｓｅ）を有することが望ましい。
【００２６】
図２および図３は、図１に示す装置１０に使用される第１の隔離装置１２と第２の隔離装置１３の別の実施例としてガラス製の隔離装置を示す。ガラスの隔離装置の内面４１ａは、ピン取付け用の種々のくぼみ４２およびプリズム・ガイド・ピン穴４３を具える。ピン取付け用のくぼみ４２およびプリズム・ガイド・ピン穴４３の数は、装置１０の設計および用途に依り異なる。ガラスの隔離装置の外面４１ｂは、種々のピン取付け用くぼみ４２を具える。ピン取付け用くぼみ４２の数は、装置１０の設計と用途に依り異なる。
【００２７】
図１〜図３について、画像装置のマウント（取付け部）２７のプリズム構体１１における、コンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する装置１０を製作する方法を示す。第１のステップは、第１の側面１１ａおよび第２の側面１１ｂを有する少なくとも１個のプリズム構体１１を具える。第１の側面１１ａは、第１の隔離装置の内面１２ａと接するように配置される。第２の側面１１ｂは第２の隔離装置の内面１３ａと接するように配置される。第１の隔離装置１２と第２の隔離装置１３は、プリズム構体１１のコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを低減する。
【００２８】
次のステップで、第１の接着剤１９を塗布して、第１の側面１１ａを第１の隔離装置の内面１２ａに固着すると共に、第１の接着剤１９を塗布し、第２の側面１１ｂを第２の隔離装置の内面１３ａに固着する。
【００２９】
第３のステップで、各プリズム組立構体１１において、少なくとも１個のガイド・ピン１８とガイド・ピン穴１８ａを、第１の隔離装置１２と第１の部材１４を貫通し、且つプリズム構体１１の第１の側面１１ａに少し入る位置に具え、ガイド・ピン１８を、プリズム構体の初期整合のために契合させる。
【００３０】
第４のステップで、プリズム構体１１を据え付けるために、フレーム１５の第１の部材１４と接する位置に第１の隔離装置の外面１２ｂを具える。
【００３１】
次のステップで、第２の接着剤２０を塗布し、第１の隔離装置の外面１２ｂを第１の部材１４に固着する。
【００３２】
第６のステップで、フレーム１５の膨張／収縮から生じるたわみ効果を低減する減衰部材１７の上面１７ａと接する位置に、第２の隔離装置の外面１３ｂを具える。
【００３３】
次のステップで、第２の接着剤２０を塗布し、第２の隔離装置の外面１３ｂを減衰部材の上面１７ａに固着する。
【００３４】
第８のステップで、プリズム組立構体１１を固定するためにフレーム１５の第２の部材１６と接する位置に、減衰部材１７の底面１７ｂを具える。
【００３５】
次のステップで、第３の接着剤２１を塗布し底面１７ｂを、第２の部材１６に固着する。
【００３６】
最終ステップで、第１の隔離装置の底端２４と第２の隔離装置の底端２５を、プレート２３と接する位置に具え、プリズム構体１１のコンバーゼンスとフォーカスのドリフトを更に減少させる。
【００３７】
本発明の好ましい実施例と考えられるものを例示し説明したが、数多くの変更および改変が当業者に思考されるものと察せられる。特許請求の範囲において、本発明の精神と範囲内にある全ての変更および改変を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好ましい実施例による、画像装置のプリズムの詳細図である。
【図２】本発明の好ましい実施例による、第１と第２の隔離装置の平面図である。
【図３】本発明の好ましい実施例による、第１と第２の隔離装置の底面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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