(57)【要約】【課題】光学部品保持部保護部材を備え、前記光学部品保持構造部を照射する光から保護すること可能にした照明装置を有する投写型表示装置を提供すること。【解決手段】投写型表示装置の構成光学系において、光束合成素子近傍にある照明装置筐体に設けられた光学部品保持構造部にランプユニットの光から保護する為の光学部品保持部保護部材を有することを特徴とする構成とした。【選択図】  図３
2012155053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源ユニットと、
第２の光源ユニットと、
画像表示素子と、
第１,第２の光源ユニットからの出射光を画像表示素子に照明する照明光学系と、
第１の光源ユニットからの光を反射して照明光学系に導く反射部と、第２の光源ユニットからの光を透過して照明光学系に導く透過部を有し、第１の光源ユニットの光軸上には透過部と、第２の光源ユニットの光軸上には透過部が形成されている光束合成素子と、
第２の光源ユニットからの出射光の光軸角度を変換し、光束合成素子へ導く反射部材と、
前記反射部材を保持する光学部品保持構造部を有し、
第１の光源ユニットと第２の光源ユニットの光軸は照明光学系の光軸に対し相互に偏芯しており、
光束合成素子と反射部材がＴ字形に配置されている投写型表示装置において、
第２の光源ユニットからの出射光から光束合成素子近傍にある反射部材を保持する光学部品保持構造部を保護する為の光学部品保持部保護部材を備えることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
第２の光源ユニットからの出射光から光束合成素子近傍にある前記光学部品保持構造部を保護する為に備えた光学部品保持部保護部材に反射部を設け、
前記光学部品保持部保護部材に照射される光を反射して第２の光源ユニットに再帰されることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項３】
光束合成素子近傍にある前記光学部品保持構造部を保護する為に備えた光学部品保持部保護部材の材料は金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶プロジェクタ装置に関し、特に照明光学部品保持構造部の保護に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来液晶プロジェクタの光学照明装置において、複数の光源ユニットを配置し、各々の光源ユニットからの出射光を合成する合成手段を有し、合成光を照明光学系に導くことにより出射光量を増加し、単一の光源ユニットの出射光よる投写画像よりも明るい画像を得ることが出来る照明装置が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１-９５１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、投射型表示装置内にある照明装置の筐体には軽量化やコストダウンを目的として樹脂材料を用いることが多く、前記の特許文献に開示された構成において、光学部品のみの配置に留まっており、光源ユニットから出射される光の光軸角度変換する為の光学部材を保持する具体的な構造が開示されていない。前記光学部材の保持構造を設けると、光源ユニットからの出射光が前記光学部品保持構造部を照射してしまい、樹脂製の前記光学部品保持構造部に光源ユニットからの出射光が照射されると、光学部品保持構造部への熱集中等により変形が生じ、光学部材を保持する機能が満足できなくなってしまう。
【０００５】
また、出射光を避けるように光学部品保持部を設けようとすると、光学部品保持構造部は照明装置筐体上側と照明装置筐体下側に分かれてしまい、光学部品の倒れによる敏感度を満たす為に、照明装置筐体の高度な部品精度が求められ好ましくない。
【０００６】
更に、照明装置筐体の光学部品保持部のみを金属化し耐熱性向上を図ると、部品の分割により、高い部品組精度と組付け精度が求められることになり、好ましくない。
【０００７】
尚、光源ユニットからの出射光と光学部品保持構造部の距離を拡大し、光学部品保持構造に光が当らない構成とすると、部品や、照明装置の拡大、及び装置重量増加を招き、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、光源ユニットの光が照射される照明装置筐体の光学部品保持構造部に光学部品保持部保護部材を備え、熱等による変形を防ぎ照明装置の性能確保と長寿命化を図ることを特徴とする投写型表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、２つの光源ユニットによる照度向上と照明光学装置の小型化を図った特殊な部品配置を有する投写型表示装置において、光源ユニットの光から照明装置筐体に設けられた光学部品保持構造部を保護する光学部品保持部保護部材を備える光学照明装置を有し、性能確保と長寿命化を図った投写型表示装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の反射型液晶表示装置を搭載した投写型画像表示装置の装置構成図である。
【図２】本発明の反射型液晶表示装置を搭載した投写型画像表示装置の光学構成図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の第一実施例を表わす図であって、（ａ）,（ｃ）は光学部品保持部保護部材５２取付け前状態を表わす図、（ｂ）,（ｄ）は光学部品保持部保護部材５２取付け状態を表わす図である。
【図４】本発明の第二実施例を表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
［実施例１］
図１は、本発明を用いた投写型画像表示装置（投写型表示装置）を示し、図２は、図１に示す投写型画像表示装置の光学構成図を示すものである。
【００１３】
図１において、１Ａ,１Ｂは光源ランプ。２Ａ,２Ｂはランプ１Ａ,１Ｂを保持するランプホルダー。３Ａ,３Ｂは防爆ガラス。４Ａ,４Ｂは防爆ガラス押さえ。３５は１Ａ,１Ｂから出射される光を合成する光束合成素子、３６は１Ｂから出射した光の光軸を略直角に変換し、光束合成素子３５に導く反射ミラー。１から４と３５，３６により２つのランプからの出射光を合成し照明光学系へ導く光束合成光学系１００が構成されている。
【００１４】
図２において、光束合成光学系１００を出射した光は、第１フライアイレンズ（微小な球面レンズが２次元的に配列されたレンズアレイ）３７Ａによって分割及び集光される。
【００１５】
各々の分割光束は第２フライアイレンズ３７Ｂ近傍に集光され、光源の像（２次光源像）を作る。第１フライアイレンズ３７Ａおよび第２フライアイレンズ３７Ｂが光束を分割する手段である。
【００１６】
これらのフライアイレンズ３７Ａ、３７Ｂを構成する微小レンズは、被照明面である反射型液晶表示素子と相似の形状をした矩形レンズ形状をしている。第２フライアイレンズ３７Ｂを射出した分割光束は、無偏光光を直線偏光光に変換する偏光変換素子３９によって、Ｐ偏光光に変換される。Ｐ偏光光に変換された分割光束はコンデンサーレンズ４０によって重畳され、偏光ビームスプリッタ−４３，４９を透過し、反射型液晶パネル４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂを重畳的に照明する。
【００１７】
第１フライアイレンズ３７Ａ、第２フライアイレンズ３７Ｂ、偏光変換素子３９、コンデンサーレンズ４０で照明光学系２００が構成される。
【００１８】
光源１Ａ,１Ｂから射出した光束は、光束合成光学系１００、照明光学系２００を介し、Ｐ偏光光がダイクロイックミラー４１に入射する。
【００１９】
ダイクロイックミラー４１は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の色光を反射し、緑（Ｇ）の色光を透過するダイクロイックミラーである。４３はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００２０】
４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。４６はＳ偏光を透過するＧ用の出射側偏光板Ｇである。
【００２１】
４７は入射側偏光板であり、Ｐ偏光光を透過する。４８はＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板Ａである。４９はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００２２】
５０はＢ用の出側偏光板であり、Ｂの色光はＳ偏光のみを透過し、赤の色光は偏光方向に関係なく透過する。合成プリズム５１は、Ｂ、Ｇの色光ではダイクロイックミラー、Ｒの色光ではＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッターの特性をもつプリズムである。
【００２３】
以上のダイクロイックミラー４１から合成プリズム５１により、色分解合成光学系３００が構成される。
【００２４】
５は投射レンズであり、上記光束合成光学系、照明光学系，色分解合成光学系および投射レンズにより画像表示光学系が構成される。
【００２５】
次に、照明光学系２００を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、Ｇの光路について説明する。
【００２６】
ダイクロイックミラー４１を透過したＰ偏光光のＧの色光は第１の偏光ビームスプリッター４３に入射して偏光分離面で透過し、Ｇ用の反射型液晶表示素子４４Ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子４４Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター４３の偏光分離面を透過し、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター４３の偏光分離面で反射、Ｓ偏光を透過する出側偏光板４６を透過し、投射光として合成プリズム５１に向かう。その後、合成プリズム５１で反射して投射レンズ５へと至る。このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター４３とＧ用の反射型液晶表示素子４４Ｇとの間に設けられた１／４波長板４５Ｇの遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１の偏光ビームスプリッター４３とＧ用の反射型液晶表示素子４４Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。
【００２７】
一方、ダイクロイックミラー４１を反射したＰ偏光光のＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板４７に入射する。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板４７から出射した後、色選択性位相差板Ａ４８に入射する。色選択性位相差板Ａ４８は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光として、Ｂの色光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター４９に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター４９に入射したＲの色光は、第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子４４Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター４９に入射したＢの色光は、第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子４４Ｂへと至る。
【００２８】
Ｒ用の反射型液晶表示素子４４Ｒに入射したＲの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲの反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面を透過して投射光として出側偏光板５０に向かう。
【００２９】
また、Ｂ用の反射型液晶表示素子４４Ｂに入射したＢの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面で反射して投射光として出側偏光板５０に向かう。
【００３０】
このとき、第２の偏光ビームスプリッター４９とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子４４Ｒ，４４Ｂの間に設けられた１／４波長板４５Ｒ，４５Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇの場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれ黒の表示の調整を行うことができる。
【００３１】
こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター４９から出射したＲとＢの色光は、Ｒの色光はＰ偏光、Ｂの色光はＳ偏光で出側偏光板５０、合成プリズム５１に入射する。
【００３２】
そして、ＲとＢの投射光は合成プリズム５１を透過し、Ｇの色光と合成されて投射レンズ５に至り、スクリーンなどの被投射面に拡大投影される。
【００３３】
以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。
【００３４】
まず、Ｇの光路について説明する。
【００３５】
ダイクロイックミラー４１を透過したＧの色光のＰ偏光光は第１の偏光ビームスプリッター４３に入射して偏光分離面で透過し、Ｇ用の反射型液晶表示素子４４Ｇへと至る。しかし、反射型液晶表示素子４４Ｇが黒表示の為、Ｇの色光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子４４Ｇで反射された後もＧの色光はＰ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター４３の偏光分離面で透過し、光源側に戻され、投射光から除去される。
【００３６】
次に、ＲとＢの光路について説明する。
【００３７】
ダイクロイックミラー４１を反射したＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板４７に入射する。そしてＲとＢの色光は、入射側偏光板４７から出射した後、色選択性位相差板Ａ４８に入射する。色選択性位相差板Ａ４８は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光として、Ｂの色光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター４９に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター４９に入射したＲの色光は、第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子４４Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター４９に入射したＢの色光は、第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子４４Ｂへと至る。
【００３８】
ここでＲ用の反射型液晶表示素子４４Ｒは黒表示の為、Ｒ用の反射型液晶表示素子４４Ｒに入射したＲの色光は画像変調されないまま反射される。従って、Ｒ用の反射型液晶表示素子４４Ｒで反射された後もＲの色光はＳ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面で反射し、色選択性位相差板Ａ４８により、Ｐ偏光に変換され、入射側偏光板４７を通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子４４Ｂに入射したＢの色光はＢ用の反射型液晶表示素子４４Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、Ｂ用の反射型液晶表示素子４４Ｂで反射された後もＢの色光はＰ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター４９の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板Ａ４８、入射側偏光板４７を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。
【００３９】
以上が、３枚の反射型液晶表示素子を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。
【００４０】
以下、図３と図４を用いて、本提案の特徴である構成について説明する。
【００４１】
図３は光源ランプ１Ａと１Ｂからの出射光を合成し、合成光を照明光学系導く光束合成素子３５と、光源ランプ１Ｂからの出射光光軸を略直角に変換し光束合成素子導く反射ミラー３６と、光学ボックス６に設けられた光束合成素子３５、及び反射ミラー３６の保持部構造と、光束合成素子３５近傍の反射ミラー３６の保持構造部６ａに照射される光から前記保持構造部を保護する為の光学部品保持部保護部材５２を示す詳細図である。
【００４２】
光束合成素子３５と反射ミラー３６は、各々反射面の裏面から図示しないバネ部材によって反射面側に垂直に加わる力と、部品保持部突き当て形状によって決まり、反射面方向も前記同様の機能を有する抑えバネ部品と部品保持突き当て部によって所定の位置に配置される。
【００４３】
光学部品保持部保護部材５２は光学ボックス６設けられたスリット部６ｂに挿入される挿入部と、挿入部の対面側に光束合成素子３５と反射ミラー３６に取付るための二股Ｕ字フック形状を有しており、前記挿入部と二股Ｕ字フック、光学ボックス蓋７の突き当て形状により光学部品保持部保護部材５２は照明光学装置の所定の位置に固定され、第二光源ランプ１Ｂからの出射光から前記３６の保持構造部を保護することが出来る。
【００４４】
図４は前記図３にて示した前記光学部品保持部保護部材５２に反射部を設け、反射部の全反射、又は金属反射の作用により、前記反射部に照射される光を第２光源ランプ１Ｂへ再帰さることを示すものである。
【００４５】
本来不要光となる光を光源ランプへ再帰させることにより、照明光の利用効率向上を図り投写画像の明るさ向上を図ることが出来る。
【００４６】
又、光学部品保持部保護部材５２の材料は金属であり、例えばステンレスやアルミで作られている。
【００４７】
尚、本発明の目的は光学部品保持部構造の保護を目的としているが、ランプユニットからの出射光が前記光学部品保持部保護部材５２を照射し、前記光学部品保持部保護部材５２に生じた熱が光学部品保持構造部へ容易に伝わることを防ぐ為、前記光学部品保持部保護部材５２と光学部品保持構造部６ａとの間に隙間を設けたり、断熱材を挟んでも良い。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限
定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１A，１Bは第１，第２の光源ランプ、２A，２Bはランプホルダー、３A，３Bは防爆ガラス、４A，４Bは防爆ガラス押さえ、５は投写レンズ、６は光学ボックス、６ａは光学ボックスに設けられた３６保持構造部、６ｂは光学ボックスに設けられた５２挿入スリット部、７は光学ボックス蓋、８は電源、９は電源フィルタ、１０はバラスト電源、１１は回路基板、１２A，１２Bは光学冷却ファン、１３はＲＧＢダクトＡ、１４はランプ冷却ファン（吹き付けファン）、１５はランプダクトＡ、１６はランプダクトＢ、１７は電源用冷却ファン、１８は排気ファン、１９は外装キャビネット、２０は外装キャビネット蓋（外装ケース）、２１は側板Ａ、２２は側板Ｂ、２３はインターフェース基板、２４はインターフェース補強板、２５はランプ蓋、２６はキャビネット脚ユニット、２７はプリズムユニット冷却用吸気口カバー、２８はプリズムベース、２９はボックスサイドカバー、３０はＲＧＢダクトＢ、３１はＲＧＢ基板、３２ＲＧＢ基板カバー、３３A，３３Bは第１，第２ランプ発光管（光源）、３４A，３４Bはリフレクタ、３５は光束合成素子、３６は反射部材（反射ミラー）、３７Aは第１のシリンダーアレイ、３７Bは第２のシリンダーアレイ、３８は紫外線吸収フィルター、３９は偏光変換素子、４０はコンデンサレンズ、４１はダイクロイックミラー、４２はＧ用入射側偏光板、４３は第１の偏光ビームスプリッター、４４は反射型液晶表示素子、４５は１／４波長板、４６はトリミングフィルター、４７はＲＢ用入射側偏光板、４８は色選択性位相差板、４９は第２の偏光ビームスプリッター、５０はＲ，Ｂ用出側偏光板、５１はダイクロイックプリズム、５２は光学部品保持部保護部材、５３はパネル長辺方向光線、５４はパネル短辺方向光線、５５はランプからの出射光、５６は反射部にて再帰する光。
【図１】
2012155053.tif 000003
【図２】
2012155053.tif 000004
【図３】
2012155053.tif 000005
【図４】
2012155053.tif 000006