(57)【要約】【課題】良好な画像の投射型表示装置を提供する。【解決手段】ランプ１１と、ランプからの投射光を光変調素子により変調後、投影光学系によりスクリーン７に拡大投影する投射型表示装置である。ランプユニット１と、プリズム投影ミラーユニット２とを有する。前記ランプユニット１は、ランプ１１とランプ近傍の光学部品（偏光変換素子１２）とを有し、前記プリズム投影ミラーユニット２は、ダイクロイックミラー２８とプリズム１４、１５、１６と光変調素子１７、１８、１９と投影光学系とを有する。前記ランプユニット１と前記プリズム投影ミラーユニット２との間に離間部分を設け、各々のユニットは本体筐体５に個別の台座１３、２３を介して支持されていることを特徴とする。【選択図】図２
2009115894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプと、ランプからの投射光を光変調素子により変調後、投影光学系によりスクリーンに拡大投影する投射型表示装置であって、
ランプユニットと、プリズム投影ミラーユニットとを有しており、
前記ランプユニットは、ランプとランプ近傍の光学部品とを有し、
前記プリズム投影ミラーユニットは、ダイクロイックミラーとプリズムと光変調素子と投影光学系とを有し、
前記ランプユニットと前記プリズム投影ミラーユニットとの間に離間部分を設け、各々のユニットは本体筐体に個別の台座を介して支持されていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記ランプユニットと前記プリズム投影ミラーユニットとの間に防塵ガラスが配置されており、前記防塵ガラスによって前記プリズム投影ミラーユニットが防塵されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記ランプユニットと前記プリズム投影ミラーユニットとの間に、フィールドレンズとコンデンサレンズとが配置されており、前記コンデンサレンズによって前記プリズム投影ミラーユニットが防塵されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記光変調素子の光出射側に、画像形成及び色収差補正する共軸レンズ郡が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記画像形成及び色収差補正する共軸レンズ郡の光出射側に、光路の向きを９０°変更するための平面反射ミラーが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記投影光学系に自由曲面ミラーを用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターなどの投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイクロイックミラー、ランプ、プリズム、光変調素子を含む照明系が一体的に構成されたリアプロジェクションディスプレーが知られており（特許文献１、２）、照明系から投影光学系、スクリーンへと投影され画像形成される構成である。
【０００３】
しかし、ランプの熱による光学部品の温度上昇により生じる光学部品の性能劣化や、支持部材の熱膨張変形による光学部品の配置位置精度の劣化が生じる。
【０００４】
特に、光学部品であるダイクロイックミラー、プリズム、光変調素子、投影光学系の反射ミラーについては配置位置精度が画像の優劣に影響する。
【０００５】
そこで、ランプの熱による光学部品の温度特性による性能劣化や、支持部材の熱膨張変形による光学部品の配置位置精度の劣化に対処するために、冷却ファンを配置している（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５５４６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２９８１号公報
【特許文献３】特開２００５−２３４２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３の構成において、冷却ファンの振動によりダイクロイックミラー、プリズム、光変調素子、反射ミラーが、それぞれ同期して変動する場合は、相対的な位置精度の劣化がないので画像の劣化はほとんど無い。そのため、画像がスクリーン上でぶれるだけで、さほど問題にはならない。特に動画を表示している場合は、問題が極めて小さい。
【０００８】
しかしながら、ダイクロイックミラー、プリズム、光変調素子、反射ミラーの振動の周期にずれがある場合には相対的に位置関係がずれるので画像劣化となる。
【０００９】
つまり、振動の影響を受けた時に、相対的な位置関係のずれが、画像劣化に密接に関連する光学部品については、同期した動きになるように配慮しなければならない。
【００１０】
ところが、従来、そのような配慮がなされていないためランプを冷却する冷却ファンの振動の影響で、画像劣化が生じるという問題点がある。
【００１１】
本発明は、良好な画像の投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、
ランプと、ランプからの投射光を光変調素子により変調後、投影光学系によりスクリーンに拡大投影する投射型表示装置であって、
ランプユニットと、プリズム投影ミラーユニットとを有しており、
前記ランプユニットは、ランプとランプ近傍の光学部品とを有し、
前記プリズム投影ミラーユニットは、ダイクロイックミラーとプリズムと光変調素子と投影光学系とを有し、
前記ランプユニットと前記プリズム投影ミラーユニットとの間に離間部分を設け、各々のユニットは本体筐体に個別の台座を介して支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、良好な画像の投射型表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
以下、図１、２、３を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
【００１５】
本実施形態の投射型表示装置は、ランプ１１と、ランプからの投射光を光変調素子１７、１８、１９により変調後、投影光学系により天井ミラー６を介してスクリーン７に拡大投影する投射型表示装置として好適に実施される。
【００１６】
この投射型表示装置は、ランプユニット１とプリズム投影ミラーユニット２とを有する。
【００１７】
ランプユニット１は、光源となるランプ１１と、ランプ近傍の光学部品である偏光変換素子１２とを有する。これらの部材は、ランプ１１からの投射光の偏光方向を、偏光変換素子１２により同一方向に揃えることができるように、筺体３内に納められている。
【００１８】
プリズム投影ミラーユニット２は、ダイクロイックミラー２８と、プリズム１４、１５、１６と、光変調素子１７、１８、１９と、投影光学系とを有する。これらの部材は、偏光変換素子１２により同一方向に揃えられた投射光をＲ、Ｇ、Ｂ色に分解し、光変調素子に入射させて映像信号に応じて変調した後に、各変調光を合成して天井ミラー６に投射することができるように、筺体４内に納められている。
【００１９】
本実施形態の投影光学系は、表示装置を薄型化できるように、前記光変調素子の光出射側に配置された、画像形成及び色収差補正する共軸レンズ郡２０を有する。さらに前記共軸レンズ郡２０の光出射側に配置された、光路の向きを略９０°変更するための平面反射ミラー２１と、投影光学系の画像形成用の投影ミラー郡２２とを有する。光変調素子からの投射光は、画像形成及び色収差補正する共軸レンズ郡２０、平面反射ミラー２１、画像形成用の投影ミラー郡２２、天井ミラー６、スクリーン７へと順次投射される。なお、前記投影光学系の平面反射ミラー２１、画像形成用の投影ミラー郡２２として自由曲面ミラーを用いると、好都合である。
【００２０】
筺体３内に納められたランプユニット１と、筺体４内に納められたプリズム投影ミラーユニット２との間に離間部分を設け、各々のユニット１、２は本体筐体５に個別の第１の台座１３、第２の台座２３を介して支持されている。
【００２１】
筺体３、４は、内部に熱が籠もらないようにスリット等が設けられていることが好ましく、材質は特に限定されない。この筺体３、４は、例えば台座１３、２３を介して本体筺体５にボルト等の接合手段を用いて固定されている。
【００２２】
台座１３、２３はそれぞれ、ユニットが納められた筺体３、４を支持できる形状、材質であればよいが、熱伝導率の低い材質であることが好ましい。
【００２３】
筺体３と４との間隔（つまり、ユニット１、２相互間）は、接触して共鳴したり、筺体３の熱が直接的に筺体４へ伝達されなければ、特に限定されない。しかし、表示装置を薄型化するために、できる限り接近させていることが好ましい。
【００２４】
上記構成の投射型表示装置は、ランプ１１で発生した熱が、プリズム投影ミラーユニット２の光学部品に直接的に伝達されるには、台座１３、本体筐体５、台座２３を介さないといけない。そのため、プリズム投影ミラーユニット２の光学部品はランプ１１の熱の影響を受けにくくなる。
【００２５】
また、プリズム投影ミラーユニット２がランプユニット１に直接接触していないので、空気を介して間接的に伝達する場合も、空気が断熱層の役割をするので、ランプ１１の熱の影響を受けにくくなる。なお、上記ランプユニット１とプリズム投影ミラーユニット２との離間部分を冷却ファンで送風すると、高い断熱効果が期待できる。近年は、ランプの高出力化が進んでいるので、特に有効である。
【００２６】
ランプ１１は、非常に高温な状態で、性能を発揮する反面、その温度を誤ると破損に至る取り扱いの難しい部品である。そのため、ランプ１１の温度をコントロールするための冷却ファン２４を有する。
【００２７】
そこで問題となるのが、上記冷却ファン２４の振動である。近年の冷却ファンはコストダウンのため、回転体部分のバランス取りが十分にされていない型式のものが多く、低振動の冷却ファンは入手しずらい状況である。
【００２８】
そのため、冷却ファン２４を筺体３に直接設置してランプ１１に送風する場合、上記ランプユニット１とプリズム投影ミラーユニット２との離間部分がないと、冷却ファン２４の振動が、プリズム投影ミラーユニット２の光学部品に直接伝わってしまう。よって、画像劣化の要因となる。
【００２９】
本実施形態のように、上記ランプユニット１とプリズム投影ミラーユニット２との離間部分を設ければ、冷却ファン２４の振動は、台座１３、本体筐体５、台座２３を介して伝達される。したがって、プリズム投影ミラーユニット２の光学部品への冷却ファン２４の振動の影響は大幅に軽減される。
【００３０】
以上より、良好な画像の投射型表示装置を提供することが可能となる。
【００３１】
なお、プリズム投影ミラーユニット２のまとめ方であるが、各々の光学部品の相対位置が光学性能に影響するものをパッケージングするのが良い。こうすることで、軽微な振動が伝達されても、相対位置精度が画像の劣化に影響する光学部品がユニット化されているので、振動したとしても同期して振動し、画像劣化の発生要因である光学部品の相対位置のズレがなく、良好な画像が得られる。また、冷却ファン２４の回転数が１２００ｒｐｍ程度であれば、２０Ｈｚ程度の低周波振動であり、ユーザーは、さほどの違和感を感じない。特に動画などを見ている場合は、なおさらである。
【００３２】
しかも、リアプロジェクションディスプレーにユーザーがぶつかるような外部からの振動に対しても、スクリーン７上の画像位置がぶれるだけで画像劣化とはならない。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
次に図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。
【００３４】
第１の実施形態の構成において、ランプユニット１とダイクロイックミラー２８との間に防塵ガラス２５を配置して、前記防塵ガラス２５でダイクロイックミラー／プリズム／光変調素子部分を防塵する構成にする。
【００３５】
以上のような構成にすることで、ゴミに弱い光学部品を、防塵することができる。
【００３６】
勿論、本実施形態の投射型表示装置も、上記第１の実施形態と同様の作用効果を享受することができる。
【００３７】
＜第３の実施形態＞
次に図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。
【００３８】
第１の実施形態の構成において、ランプユニット１とダイクロイックミラー２８との間にフィールドレンズ２６とコンデンサレンズ２７とを配置して、前記コンデンサレンズ２７でダイクロイックミラー／プリズム／光変調素子部分を防塵する構成にする。
【００３９】
このとき、良好な光学性能を発揮するために、フィールドレンズ２６とコンデンサレンズ２７との配置距離を大きくとると、ランプユニット１とプリズム投影ミラーユニット２との離間距離を大きくとれるので非常に有利な構成となる。
【００４０】
以上のような構成にすることで、ゴミに弱い光学部品を防塵し、ランプユニット１とプリズム投影ミラーユニット２との離間距離も確保できる。
【００４１】
勿論、本実施形態の投射型表示装置も、上記第１の実施形態と同様の作用効果を享受することができる。
【００４２】
上記実施形態の光変調素子としては、反射型液晶素子や微小ミラー可動素子、透過型液晶等を用いて実施することができる。
【００４３】
上記実施形態では、筺体３を支持するべく、ランプ１１や偏光変換素子１２を支持する部材とは別に、台座１３を用いたが、ランプ１１や偏光変換素子１２を支持する部材を台座として用いても良い。
【００４４】
同様に、ダイクロイックミラー２８、プリズム１４、１５、１６、光変調素子１７、１８、１９、画像形成及び色収差補正する共軸レンズ郡２０、平面反射ミラー２１、画像形成用の投影ミラー郡２２を支持する部材を台座２３として用いても良い。このとき、ダイクロイックミラー２８、プリズム１４、１５、１６、光変調素子１７、１８、１９をサブユニット化すると良い。要するに、プリズム投影ミラーユニット２が、１つの台座の上にまとめられ、本体筐体５に固定されていれば良い。
【００４５】
上記実施形態では、防塵性の確保とランプ１１の熱が伝達されないように、ランプユニット１が筺体３に納められ、プリズム投影ミラーユニット２が筺体４に納められているが、この限りでない。要するに、前記ランプユニットと前記プリズム投影ミラーユニットとの間に離間部分を設け、各々のユニットは本体筐体に個別の台座を介して支持されていれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態の投射型表示装置の主断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光学系の主断面図である。
【図３】図２の矢印Ａからみた平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の光学系の主断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の光学系の主断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    ランプユニット
２    プリズム投影ミラーユニット
５    本体筐体
６    天井ミラー
７    スクリーン
１１  ランプ
１２  偏光変換素子
１３  台座
１４、１５、１６  プリズム
１７、１８、１９  光変調素子
２０  共軸レンズ郡
２１  平面反射ミラー
２２  画像形成用の投影ミラー郡
２３  台座
２４  冷却ファン
２５  防塵ガラス
２６  フィールドレンズ
２７  コンデンサレンズ
２８  ダイクロイックミラー
【図１】
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【図２】
2009115894.tif 000004
【図３】
2009115894.tif 000005
【図４】
2009115894.tif 000006
【図５】
2009115894.tif 000007