(57)【要約】【課題】小型で組立性も良好な保持機構によって複数のプリズム素子を高い相対位置精度で保持できる画像投射装置を提供する。  【解決手段】画像投射装置は、光源からの光を色分解して複数の画像表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂに導き、該複数の画像表示素子からの色光を合成して投射光学系５に導く光学系βを有する。該光学系は、第１及び第２つのプリズム素子６０，６６，６９を含む。該画像投射装置は、各プリズム素子が固定されたプリズム連結部材７２と、該光学系を保持する部材であってプリズム連結部材が固定される光学系保持部材３１とを有する。プリズム連結部材は、第１及び第２のプリズム素子の間の領域７２ａ，７２ｂに開口部７３を有し、該開口部に挿入された締結部材７５，７６によって光学系保持部材に固定される。【選択図】図３
2009271222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を色分解して複数の画像表示素子に導き、該複数の画像表示素子からの色光を合成して投射光学系に導く光学系を有し、該光学系が第１及び第２のプリズム素子を含む画像投射装置であって、
前記第１及び第２のプリズム素子が固定されたプリズム連結部材と、
前記光学系を保持する部材であって、前記プリズム連結部材が固定される光学系保持部材とを有し、
前記プリズム連結部材は、前記第１及び第２のプリズム素子の間の領域に開口部を有し、該開口部に挿入された締結部材によって前記光学系保持部材に固定されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記締結部材は、ボルト及びナットにより構成され、
前記開口部は、前記ボルトの頭部又は前記ナットが収容される多角形状の第１開口部と、前記ボルトの軸部が通る円筒形状の第２開口部とを有することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記プリズム連結部材は、前記第１及び第２のプリズム素子の間の領域に、該プリズム素子の相対位置を決定するための位置決め部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記プリズム連結部材は、縦弾性係数が５Ｇｐａ以上であって、線膨張係数が３．０×１０−５ｍｍ／℃以下の材料により形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記プリズム連結部材は、前記第１及び第２のプリズム素子のそれぞれに対して、該プリズム素子が当接する３つの座面部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記プリズム連結部材は、前記第１及び第２のプリズム素子の間の領域に、前記光学系を冷却する冷却風を通すための導風開口部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記第１及び第２のプリズム素子は、プリズム片の間に光学膜が配置された素子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる色分解や色合成を行う光学系が複数のプリズム素子を用いて構成された画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光を色分解して複数の画像表示素子（液晶パネル等）に導き、該複数の画像表示素子からの色光を合成して投射光学系に導く画像投射装置では、色分解や色合成を行う光学系が、偏光ビームスプリッタ等の複数のプリズム素子を用いて構成されている。
【０００３】
このような光学系におけるプリズム素子間の相対位置のずれは、投射画像における明るさむら、各色画素の位置ずれ及びコントラストの低下につながる。したがって、多くの画像投射装置では、プリズム素子間の相対位置を正確に調整した状態での装置の組立てを可能とするため、まず、複数のプリズム素子をプリズム連結部材に相対位置を調整した状態で固定（貼り付け）してユニット化する。そして、プリズム連結部材を、光学系を保持する部材に対して固定する。
【０００４】
また、特許文献１では、プリズム素子を貼り付けるプリズム連結部材を金属材料により形成し、該プリズム連結部材を冷却することで、プリズム連結部材の熱膨張に起因するプリズム素子間の相対位置変化を低減する画像投射装置が開示されている。
【０００５】
また、画像投射装置の小型化が従来要望されているが、上記のようなプリズム素子の保持機構の小型化も、装置全体の小型化の可否に影響する。
【特許文献１】特開２００６−０３０３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プリズム素子間の高い相対位置精度と良好な組立性を得ながら、小型化が達成されたプリズム素子の保持機構は、従来提案されていない。
【０００７】
本発明は、小型で組立性も良好な保持機構によって複数のプリズム素子を高い相対位置精度で保持できるようにした画像投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての画像投射装置は、光源からの光を色分解して複数の画像表示素子に導き、該複数の画像表示素子からの色光を合成して投射光学系に導く光学系を有する。該光学系は、第１及び第２のプリズム素子を含む。該画像投射装置は、第１及び第２のプリズム素子が固定されたプリズム連結部材と、該光学系を保持する部材であってプリズム連結部材が固定される光学系保持部材とを有する。そして、プリズム連結部材は、第１及び第２のプリズム素子の間の領域に開口部を有し、該開口部に挿入された締結部材によって光学系保持部材に固定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記画像投射装置と、これに画像情報を供給する画像供給装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プリズム連結部材は、２つのプリズム素子間の領域で締結部材によって光学系保持部材に固定されるので、プリズム連結部材を外側に向かって大型化することで締結領域を確保する必要がなくなる。このため、プリズム素子の保持機構を小型に構成することができ、この結果、画像投射装置の小型化に寄与することができる。しかも、組立性が良好であり、かつ複数のプリズム素子を高い相対位置精度で保持することができる。したがって、高品位な画像を投射可能な画像投射装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成を示している。
【００１３】
なお、以下の説明において、「下」とはプロジェクタの底面（後述する下部外装ケース）側を、「上」とはプロジェクタの上面（後述する上部外装ケース）側を意味する。このことは、プロジェクタが上下逆さまに向けられて天吊り設置される場合でも同じとする。また、「前」とは、後述する投射レンズ鏡筒が露出する側を意味し、「後」とはその反対側をいう。
【００１４】
この図において、１は光源ランプ（以下、単にランプという）であり、本実施例では、超高圧水銀放電ランプが用いられている。ただし、光源ランプ１として、超高圧水銀放電ランプ以外の放電型ランプ（例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ）を用いてもよい。
【００１５】
２はランプ１を保持するランプホルダ、３は防爆ガラス、４はガラス押えである。
【００１６】
αはランプ１からの光束を均一な明るさ分布を有する平行光束に変換する照明光学系である。βは照明光学系αからの光を色分解して、ＲＧＢの３色用の反射型液晶パネル（図示せず）に導き、さらに該液晶パネルからの光を色合成する色分解合成光学系である。
【００１７】
５は色分解合成光学系βからの光（画像）を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒５内には、投射光学系が収納されている。
【００１８】
６はランプ１、照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納するとともに、投射レンズ鏡筒５が固定される光学ボックスである。該光学ボックス６には、光源ランプ１を収容するランプボックス部６ｂも形成されている。
【００１９】
７は光学ボックス６内に照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋である。
【００２０】
８は商用電源から各基板へのＤＣ電源を作り出すＰＦＣ電源基板、９は電源フィルタである。１０はＰＦＣ電源基板８とともに動作してランプ１を点灯駆動するバラスト電源ユニットである。
【００２１】
１１は制御基板であり、後述するＲＧＢ基板を介して液晶パネルを制御したり、ランプ１の点灯制御を行ったりする。
【００２２】
１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、後述する下部外装ケース２１の吸気口２１ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系β内の液晶パネルや偏光板等の光学素子を冷却するための第１及び第２光学系冷却ファンである。１３は両光学系冷却ファン１２Ａ，１２Ｂからの風を、色分解合成光学系β内の光学素子に導く第１ＲＧＢダクトである。
【００２３】
１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却するランプ冷却ファンである。１５はランプ冷却ファン１４を保持しつつ、冷却風をランプ１に導く第１ランプダクトである。１６はランプ冷却ファン１４を保持して、第１ランプダクト１５とともに導風路であるダクトを形成する第２ランプダクトである。
【００２４】
１７は下部外装ケース２１に設けられた吸気口２１ｂから空気を吸い込み、ＰＦＣ電源基板８とバラスト電源ユニット１０内に風を流通させることで、これらを冷却するための電源冷却ファンである。１８は排気ファンであり、ランプ冷却ファン１４からランプ１に送られてこれを冷却した後の空気を、後述する第２側板Ｂ２４に形成された排気口２４ａから排出する。
【００２５】
下部外装ケース２１は、ランプ１、光学ボックス６、ＰＦＣ電源基板８、バラスト電源ユニット１０及び制御基板１１等を収納する。
【００２６】
２２は下部外装ケース２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をするための上部外装ケースである。
【００２７】
２３は第１側板であり、第２側板２４とともに外装ケース２１，２２により形成される側面開口を閉じる。下部外装ケース２１には、上述した吸気口２１ａ，２１ｂが形成されており、第２側板２４には上述した排気口２４ａが形成されている。下部外装ケース２１、上部外装ケース２２、第１側板２３及び第２側板２４によって、該プロジェクタの筐体が構成される。
【００２８】
２５は各種信号を取り込むコネクタが搭載されるインターフェース（ＩＦ）基板である。
【００２９】
２７はランプ１からの排気を排気ファン１８まで導き、筐体内に排気を拡散させないようにするための排気ボックスである。排気ボックス２７は、ランプ１からの光が装置の外部に漏れないようにするための遮光機能を有するランプ排気ルーバー１９，２０を内部に保持する。
【００３０】
２８はランプ蓋である。ランプ蓋２８は、下部外装ケース２１の底面に着脱可能に配置され、不図示のビスにより固定される。また、２９はセット調整脚である。セット調整脚２９は、下部外装ケース２１に固定されており、その脚部２９ａの高さを調整可能となっている。脚部２９ａの高さ調整により、プロジェクタの傾斜角度を調整できる。
【００３１】
３０は下部外装ケース２１の吸気口２１ａの外側に取り付けられた不図示のゴミ除去フィルタを保持するＲＧＢ吸気プレートである。
【００３２】
３１は色分解合成光学系βを保持するプリズムベースである。３２は色分解合成光学系β内の光学素子と液晶パネルを冷却するために、第１及び第２光学系冷却ファン１２Ａ，１２Ｂからの冷却風を導くダクト形状部を有するボックスサイドカバーである。３３はボックスサイドカバー３２と合わさってダクトを形成する第２ＲＧＢダクトである。
【００３３】
３４はＲＧＢ基板であり、フレキシブル基板を介して、色分解合成光学系β内に配置されている３つの液晶パネルと接続され、制御基板１１からの制御信号に応じて各液晶パネルを駆動する。３５はＲＧＢ基板３４に電気ノイズが入り込まないようにするためのＲＧＢ基板カバーである。
【００３４】
次に、前述したランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β及び投射レンズ鏡筒５により構成される光学系について、図２を用いて説明する。
【００３５】
図２において、（Ａ）は光学系の水平断面を、（Ｂ）は垂直断面をそれぞれ示す。
【００３６】
同図において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する放電発光管（以下、単に発光管という）である。４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光する凹面鏡を有するリフレクタである。発光管４１とリフレクタ４２により光源ランプ１が構成される。
【００３７】
４３ａは図２（Ａ）に示す水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第１シリンダアレイである。４３ｂは第１シリンダアレイ４３ａの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズセルを複数有する第２シリンダアレイである。４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光光に変換する偏光変換素子である。
【００３８】
４６は図２（Ｂ）に示す垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサである。４７はランプ１からの光軸を、ほぼ９０度（より詳しくは８８度）折り曲げるための反射ミラーである。
【００３９】
４３ｃは垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第３シリンダアレイである。４３ｄは第３シリンダアレイ４３ｃの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズアレイを複数有する第４シリンダアレイである。
【００４０】
５０は色座標を所定値に調整するために特定波長域の色をランプ１に戻すためのカラーフィルタである。４８はコンデンサーレンズである。４９は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により、照明光学系αが構成される。
【００４１】
５８は青（Ｂ：例えば４３０〜４９５ｎｍ）と赤（Ｒ：例えば５９０〜６５０ｎｍ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ：例えば５０５〜５８０ｎｍ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。５９は透明基板に偏光素子を貼り付けたＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。６０は多層膜により構成された偏光分離面においてＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１偏光ビームスプリッタである。
【００４２】
６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ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光変調素子（画像表示素子）としての赤用反射型液晶パネル、緑用反射型液晶パネル及び青用反射型液晶パネルである。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用１／４波長板、緑用１／４波長板及び青用１／４波長板である。
【００４３】
６４ａはＲ光の色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１に戻すトリミングフィルタである。６４ｂは透明基板に偏光素子を貼り付けたＲＢ用入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。
【００４４】
６５はＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。６６は偏光分離面においてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２偏光ビームスプリッタである。
【００４５】
６８ＢはＢ用射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｂ光のうちＳ偏光成分のみを整流する。６８ＧはＧ光のうちＳ偏光成分のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９はＲ光及びＢ光を透過し、Ｇ光を反射するダイクロイックプリズムである。
【００４６】
以上のダイクロイックミラー５８〜ダイクロイックプリズム６９により、色分解合成光学系βが構成される。
【００４７】
本実施例において、偏光変換素子４５はＰ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は、偏光変換素子４５における光の偏光方向を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー５８に入射する光は、第１及び第２偏光ビームスプリッタ６０，６６での偏光方向を基準として考え、Ｐ偏光光であるとする。すなわち、本実施例では、偏光変換素子４５から射出された光をＳ偏光光とするが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラー５８に入射する場合はＰ偏光光として定義する。
【００４８】
次に、光学的な作用について説明する。発光管４１から発した光はリフレクタ４２により所定の方向に集光される。リフレクタ４２は放物面形状の凹面鏡を有し、放物面の焦点位置からの光は該放物面の対称軸に平行な光束となる。但し、発光管４１からの光源は理想的な点光源ではなく、有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの光束は、第１シリンダアレイ４３ａに入射する。第１シリンダアレイ４３ａに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、垂直方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。そして、これら複数の分割光束は、紫外線吸収フィルタ４４及び第２シリンダアレイ４３ｂを経て、複数の光源像を偏光変換素子４５の近傍に形成する。
【００４９】
偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有する。複数の光束は、それぞれの列に対応した偏光分離面に入射し、これを透過するＰ偏光成分とここで反射するＳ偏光成分とに分割される。反射されたＳ偏光成分は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に射出する。一方、偏光分離面を透過したＰ偏光成分は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換される。こうして、同じ偏光方向を有する複数の光束が射出する。
【００５０】
偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４５から射出した後、フロントコンプレッサ４６で圧縮され、反射ミラー４７によって８８度反射され、第３シリンダアレイ４３ｃに入射する。
【００５１】
第３シリンダアレイ４３ｃに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、水平方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。該複数の分割光束は、第４シリンダアレイ４３ｄ及びコンデンサーレンズ４８を介してリアコンプレッサ４９に入射する。
【００５２】
フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８及びリアコンプレッサ４９の光学作用によって、複数の光束によって形成される矩形像は互いに重なり合い、矩形の均一な明るさの照明エリアを形成する。この照明エリアに、反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが配置される。
【００５３】
偏光変換素子４５によってＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー５８に入射する。以下、ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光の光路について説明する。
【００５４】
ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光は、入射側偏光板５９に入射する。Ｇ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光（偏光変換素子４５を基準とする場合はＳ偏光）となっている。そして、Ｇ光は入射側偏光板５９から射出した後、第１偏光ビームスプリッタ６０に対してＰ偏光として入射し、その偏光分離面を透過してＧ用反射型液晶パネル６１Ｇへと至る。
【００５５】
ここで、該プロジェクタのＩＦ基板２５には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置８０が接続されている。制御基板１１は、画像供給装置８０から入力された画像情報に基づいて反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを駆動し、これらに各色用の原画を形成させる。これにより、各反射型液晶パネルに入射した光は、反射されるとともに原画に応じて変調（画像変調）される。画像供給装置８０とプロジェクタとにより画像表示システムが構成される。
【００５６】
Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、再び第１偏光ビームスプリッタ６０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Ｇ光のうちＳ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面で反射され、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。
【００５７】
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偏光ビームスプリッタ６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇとの間に設けられた１／４波長板６２Ｇの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第１偏光ビームスプリッタ６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇ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。
【００５８】
第１偏光ビームスプリッタ６０から射出したＧ光は、ダイクロイックプリズム６９に対してＳ偏光として入射し、該ダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面で反射して投射レンズ鏡筒５へと至る。
【００５９】
一方、ダイクロイックミラー５８で反射したＲ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aに入射する。Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光となっている。そして、Ｒ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aでオレンジ光成分がカットされた後、入射側偏光板６４ｂを透過し、色選択性位相差板６５に入射する。
【００６０】
色選択性位相差板６５は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転させる作用を有し、これによりＲ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射する。
【００６１】
Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＲ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＢ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル６１Ｂへと至る。
【００６２】
Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒに入射したＲ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッタ６６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光のうちＰ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過して、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。
【００６３】
また、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂに入射したＢ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッタ６６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光のうちＳ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射して、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。
【００６４】
このとき、第２偏光ビームスプリッタ６６とＲ用，Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｂとの間に設けられた１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じように、Ｒ，Ｂ光それぞれの黒表示状態での調整を行うことができる。
【００６５】
こうして１つの光束に合成されて第２偏光ビームスプリッタ６６から射出したＲ光とＢ光は、射出側偏光板６８Ｂで検光されてダイクロイックプリズム６９に入射する。また、Ｒ光はＰ偏光のまま射出側偏光板６８Ｂを透過して、ダイクロイックプリズム６９に入射する。
【００６６】
射出側偏光板６８Ｂで検光されることにより、Ｂ光は、該Ｂ光が第２偏光ビームスプリッタ６６、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂ及び１／４波長板６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。
【００６７】
そして、ダイクロイックプリズム６９に入射したＲ光とＢ光は、ダイクロイック膜面を透過して、該ダイクロイック膜面にて反射したＧ光と合成されて投射レンズ鏡筒５に至る。
【００６８】
そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、投射レンズ鏡筒５によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。
【００６９】
次に、色分離合成光学系βを構成する複数のプリズム素子の保持機構について、図３から図６を用いて説明する。
【００７０】
図３及び図４において、３１は前述したプリズムベースであり、色分離合成光学系βを保持する光学系保持部材として機能する。
【００７１】
７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂは、反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂと、該反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを保持するとともに放熱機能を有するヒートシンクとを含む液晶パネルユニットである。
【００７２】
６０，６６は前述した第１及び第２偏光ビームスプリッタ（プリズム素子）であり、６９は前述したダイクロイックプリズム（プリズム素子）である。
【００７３】
７０は液晶パネルユニット７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂをそれぞれに対応するプリズムに対して固定するためのパネル保持板である。各液晶パネルユニットにおけるヒートシンクの４隅には接着用の穴が形成されており、パネル保持板７０に設けられた突起部が該穴に挿入される。該穴にＵＶ（紫外線）硬化接着剤を塗布しておき、各液晶パネルユニットの位置を調整した後にＵＶ接着剤を硬化させることで、プリズムに対する液晶パネルユニットの位置決め固定がなされる。
【００７４】
７２は上記プリズム６０，６６，６９が接着により貼り付けられて固定されるプリズム連結部材（以下、単に連結部材という）である。プリズム６０，６６，６９を連結部材７２に貼り付けて一体化することで、プリズムユニットが構成される。プリズム６０，６６，６９の連結部材７２への貼り付けに際しては、プリズム６０，６６，６９の相対位置や各プリズムの光学面の倒れ等を冶具を用いて調整する。そして、各プリズムの底面を、連結部材７２の座面領域（図４におけるハッチング部分）７２ｃに接着剤にて接着する。
【００７５】
連結部材７２は、前述したようにプリズム６０，６６，６９の相対位置関係を決定する部材であるため、少なくともプリズム６０，６６，６９の重量や外的な応力が加わった場合でも変形がほとんど生じない高い剛性が必要である。
【００７６】
特に、プロジェクタは、天吊り状態で設置されたり、天井又は床に向かって画像を投射する形態で使用されたりする場合もあるため、あらゆる方向からの応力が加わった場合でも連結部材７２の変形をほとんどなくする必要がある。このため、連結部材７２を形成する材料としては、ガラス、金属、セラミック、硬質エンジニアリングプラスチックといった弾性係数の高い材料を使用することが好ましい。例えば、縦弾性係数が５Ｇｐａ以上の材料を使用することが好ましい。
【００７７】
さらに、画像投射動作によってプロジェクタの内部の温度が上昇するため、連結部材７２の熱変形に起因したプリズム６０，６６，６９間の相対位置ずれも抑える必要がある。このため、連結部材７２を形成する材料として、温度上昇による膨張がきわめて少ない材料、すなわち線膨張係数が小さい材料を用いるとよい。例えば、線膨張係数が、３．０×１０−５ｍｍ／℃以下の材料を使用することが好ましい。
【００７８】
連結部材７２は、図４に示すように、プリズム６０，６６，６９の底面が接着される座面領域（図中のハッチング部分）７２ｃを有する。また、連結部材７２は、プリズム６０，６９（第１のプリズム素子及び第２のプリズム素子）間で、該プリズム６０，６９用の座面領域７２ｃを繋ぐ連結領域７２ａを有する。さらに、連結部材７２は、プリズム６６，６９（第１及び第２のプリズム素子）間で、該プリズム６６，６９用の座面領域７２ｃを繋ぐ連結領域７２ｂを有する。
【００７９】
各座面領域７２ｃは、それに対応するプリズムの底面よりも小さく形成されており、連結部材７２は、上記連結領域７２ａ，７２ｂを除いて各プリズムの外形に対してはみ出しがない小型の部材である。このため、プリズムユニットを小型に構成することができる。
【００８０】
連結領域７２ａ，７２ｂのそれぞれ、すなわち２つのプリズム素子の間の領域には、締結部材であるボルト７６とナット７５を挿入するための開口部７３が、連結部材７２をその厚み方向に貫通するように形成されている。開口部７３とプリズムベース３１に形成された穴７４にボルト７６を挿入し、該ボルト７６とナット７５によって締め付けることにより、連結部材７２（つまりはプリズムユニット）をプリズムベース３１に固定することができる。
【００８１】
開口部７３は、その断面を図４の下側の図に示すように、ナット７５が挿入（収容）される座ぐり部（凹部、第１開口部）７３Ａと、その下側においてボルト７６の雄ねじ軸部が挿入される軸通し部（第２開口部）７３Ｂとを有する。
【００８２】
座ぐり部７３Ａは、図４の上側の図に示す上面視において、ナット７５の形状に対応した多角形状（六角形状）に形成されている。また、軸通し部７３Ｂは、円筒形状を有する。なお、ここで説明する開口部７３の形状は例に過ぎず、開口部の形状はこれに限らない。また、座ぐり部７３Ａに、ボルト７６の頭部を挿入（収容）してもよい。
【００８３】
図５に示すように、座ぐり部７３Ａにナット７５が挿入された状態で、ボルト７６の雄ねじ軸部がナット７５の雌ねじ部に挿入されて回転されると、座ぐり部７３Ａ内で若干回転したナット７５の角部が座ぐり部７３Ａの側面に当接する。このため、これ以降はナット７５の回転が阻止された状態でボルト７６を締め込むことができる。これらより、ナット７５を工具を用いて保持しながらボルト７６を締め込む必要がなくなり、組立性が良い。
【００８４】
なお、開口部７３をねじ穴として形成し、ここにねじ（締結部材）を挿入することで連結部材７２をプリズムベース３１に固定するようにしてもよい。ただし、この場合、ねじが切られていない開口部７３を含む連結部材７２を形成した後に、ねじを切る作業が必要となるため、上述したように汎用のナット７５とボルト７６を使用する方が、そのような作業が不要であり、より良い。
【００８５】
このように、連結部材７２のうち連結領域７２ａ，７２ｂに形成された開口部７３を締結に利用することで、３つのプリズム６０，６６，６９に近い位置で、かつ少ない締結箇所でプリズムユニットをプリズムベース３１に安定的に保持させることができる。
【００８６】
仮にプリズムユニットのプリズムベース３１への締結部をプリズムユニットの外周部に設けると、プロジェクタの姿勢変化に応じてプリズムユニットにモーメントがかかるため、強度補償の目的でプリズムベース３１への締結箇所を増やす必要が生じる。これにより、プリズム周りに大きなスペースが必要になる。これに対し、本実施例では、プリズム間の領域でプリズムユニットをプリズムベース３１に締結するので、上記モーメントに対して強く、強度補償の目的での締結箇所を増やす必要はない。
【００８７】
さらに言えば、本実施例では、開口部７３（締結位置）から各プリズムの光学膜（偏光分離膜又はダイクロイック膜）までの距離Ｌ１〜Ｌ４の全てを短くすることができる。これにより、連結部材７２の熱膨張によるプリズム間の相対位置ずれを小さくすることができる。そして、プリズム間の相対位置ずれを小さくすることで、各色の液晶パネルの照明光軸及び液晶パネルからの射出光のずれを小さくすることができる。これにより、投射画像における画素ずれの発生や照明光のケラレを抑え、高品位の画像を投射することができる。
【００８８】
図６には、プリズムユニットの完成状態を示す。
【００８９】
以上により、３つのプリズム６０，６６，６９を高い相対位置精度で保持することができる信頼性の高い、かつ小型で組立性が良好なプリズム保持機構を実現することができる。
【００９０】
なお、六角形の座ぐり部を含む開口部７３が形成される連結部材７２の材料に関して、前述した縦弾性係数や線膨張係数に加えて、成形性の良さも重要である。この点から、連結部材７２を、精密形状の成形が可能な材料である、亜鉛ダイカストやアルミダイカスト等で製作するとよい。特に、亜鉛ダイカストは寸法精度の高い成形が可能であり、２次機械加工を不要とすることもできるので、コスト的にも有利である。
【実施例２】
【００９１】
図７には、本発明の実施例２であるプロジェクタのプリズム保持機構の構成を示している。なお、本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。
【００９２】
本実施例では、連結部材７２′における連結領域７２ａ，７２ｂ、プリズム６０，６６，６９同士の相対位置関係を決めるための位置決め部８１，８２，８３，８４を設けている。
【００９３】
また、８８はプリズムベース３１に形成された位置決め突起である。
【００９４】
連結部材７２′において、プリズム間の領域である連結領域７２ａ，７２ｂに位置決め部（突起）８１〜８４を配置することで、図７に示す上面視において、プリズムユニットの外周部にプリズム６０，６６，６９の位置決めを行う形状を設ける必要がなくなる。このため、小型のプリズム保持機構において、より高いプリズム間の相対位置精度を確保することができる。
【００９５】
ここで、各プリズムは、３角柱形状のプリズム片を２つ貼り合わせて形成され、該２つのプリズム片の間に光学膜（偏光分離膜やダイクロイック膜）が配置されている。プロジェクタは、色分離や色合成に関わる光学膜をプリズムを介して位置決めする構成である。このため、本実施例の位置決め構造によれば、光学膜の位置ずれを低減でき、より高精度に光学膜を位置決めすることができる。
【００９６】
位置決め部８１，８２，８３，８４の正確な成形が必要な本実施例の連結部材７２′の材料として亜鉛ダイカスト等を使用することで、誤差を含みやすい位置決め面の機械加工を省略でき、有利である。
【００９７】
そして、本実施例では、連結部材７２′に位置決め部８１，８２，８３，８４を設けることで、プリズム６０，６６，６９を連結部材７２′に接着する際の位置調整工程を削減することができる。
【００９８】
さらに、連結部材７２′にプリズム６０，６６，６９を貼り付けて構成されたプリズムユニットをプリズムベース３１に固定する際には、プリズム６９をプリズムベース３１に形成された位置決め突起８８に突き当てる。これにより、プリズムユニットをプリズムベース３１に対して高い精度で位置決めすることができる。
【００９９】
これらの構成により、プリズムユニットの他の光学系（照明光学系αや投射レンズ鏡筒５）との光軸合わせを行わなくても又は簡易な光軸調整を行うだけで、プロジェクタを組み立てることができ、プロジェクタの組立性をより改善することができる。
【０１００】
また、プリズムベース３１の位置決め突起８８の位置を、連結部材７２の締結位置（開口部７３）に近い位置に設定することで、連結部材７２の熱膨張によるプリズム間の相対位置ずれを小さくすることができる。これにより、各色の液晶パネルの照明光軸及び液晶パネルからの射出光のずれを小さくすることができ、投射画像における画素ずれの発生や照明光のケラレを抑え、高品位の画像を投射することができる。
【実施例３】
【０１０１】
図８及び図９には、本発明の実施例３であるプロジェクタのプリズム保持機構の構成を示している。なお、本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。
【０１０２】
実施例１及び２においては、連結部材７２，７２′に複数のプリズム６０，６６，６９が搭載される面がすべて同一平面である場合について説明した。しかし、連結部材を金属のダイカスト成型や精密なガラスモールド成型によって製作することにより、剛性を保ったままさらに複雑な形状に形成することも可能である。
【０１０３】
図８に詳しく示すように、プリズム６９に対するプリズム６０，６６の大きさが異なる（小さい）場合には、連結部材７２″におけるプリズム６９用の座面領域に対して、プリズム６０，６６の座面領域を高くすることができる。すなわち、連結部材７２″に段差を設けることができる。これにより、プリズム６０，６６の大きさを小さくすることができ、プリズムユニットを小型化することができる。また、プリズム６０，６６を支える座面領域が、プリズムユニットの中心を通る光軸に対して接近するため、プリズム６０，６６の倒れ等による光軸ずれを低減するのに有利な構成とすることができる。
【０１０４】
さらに、各プリズムを支える座面領域に、３つの凸状の座面部８９を設けて各プリズムを３点支持することにより、その座面部８９の高さを補正することで、各プリズムの上下方向に位置ずれや倒れを低減することができる。
【実施例４】
【０１０５】
図１０には、本発明の実施例４であるプロジェクタのプリズム保持機構の構成を示している。なお、本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。
【０１０６】
本実施例では、実施例１〜３にて説明した連結部材（ただし、図１０には、実施例２の連結部材７２′を示す）に、ボルトとナットによる締結用の開口部７３とともに、色分解合成光学系βを冷却する空気を流通させる導風開口部９２を設けている。開口部９２も、開口部７３と同様に、連結部材７２′におけるプリズム間の連結領域７２ａ，７２ｂに形成されている。なお、締結用の開口部７３と導風開口部９２とは一体の開口部として形成されてもよいし、別々の開口部として形成されてもよい。
【０１０７】
図１０及び図１１において、図２に示した射出側偏光板６８Ｂ，６８Ｇを符号６８により示す。偏光板６８は、プリズム６９の光学面に貼り付けられており、入射した光の一部を吸収することでその温度が上昇する。連結部材７２′に導風開口部９２が形成されていないと、連結部材７２′の存在によって冷却風を偏光板６８に沿って流すことは難しい。しかし、連結部材７２′に導風開口部９２を形成することで、これが可能となる。
【０１０８】
例えば図１１に示すように、プリズムベース３１の裏面側に設けられた導風路（ダクト）９４によって導風開口部９２の裏面側まで冷却風９５を導く。そして、導風開口部９２を通して、冷却風９５を偏光板６８に沿って流し、該偏光板６８を冷却することができる。
【０１０９】
なお、導風開口部９２を通して導いた冷却風により、偏光板以外の発熱する素子を冷却するようにしてもよい。
【０１１０】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。本発明は、少なくとも２つのプリズム素子を保持する構造として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施例１であるプロジェクタの分解斜視図。
【図２】実施例１のプロジェクタの光学構成を示す図。
【図３】実施例１におけるプリズムユニット（プリズム保持機構）の分解斜視図。
【図４】実施例１におけるプリズムユニットの上面図及び部分断面図。
【図５】実施例１における連結部材に形成された開口部の形状を示す図。
【図６】実施例１におけるプリズムユニットの斜視図。
【図７】本発明の実施例２におけるプリズムユニットの上面図。
【図８】本発明の実施例３におけるプリズムユニットの分解斜視図。
【図９】実施例３におけるプリズムユニットの斜視図。
【図１０】本発明の実施例４におけるプリズムユニットの上面図。
【図１１】実施例４におけるプリズムユニットの側面図。
【符号の説明】
【０１１２】
６０，６６，６９  プリズム
７２，７２′，７２″  プリズム連結部材
７２ａ，７２ｂ  連結領域
７２ｃ  座面領域
７３  開口部
７５  ナット
７６  ボルト
８１〜８４  位置決め部
６０，６６，６９  プリズム
６８  偏光板
８９  座面部
９２  導風開口部
９４  ダクト
９５  冷却風
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009271222.tif 000009
【図８】
2009271222.tif 000010
【図９】
2009271222.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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