(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２及び第３の液晶ライトバルブと、光源光を第１、第２及び第３の色光に色分離された光を偏光分離すると共に前記液晶ライトバルブの夫々から変調された光を検光する第１、第２並びに第３の色光用偏光ビームスプリッタと、第１、第２及び第３の色光を合成し合成光として射出するダイクロイックプリズムとを有する色合成光学系ユニットにおいて、
第１、第２並びに第３の液晶ライトバルブの夫々の端面と各色光用偏光ビームスプリッタの夫々の一方の端面とを固設する共に前記各色光用偏光ビームスプリッタの夫々の他方の端面と各色光が入射する前記ダイクロイックプリズムの入射側端面とを固設することを特
徴とする色合成光学系ユニット。
【請求項２】
第１、第２及び第３の液晶ライトバルブと、光源光を第１、第２及び第３の色光に色分離された光を偏光分離すると共に前記液晶ライトバルブの夫々から変調された光を検光する第１、第２並びに第３の色光用偏光ビームスプリッタと、第１、第２及び第
３の色光を合成し合成光として射出するダイクロイックプリズムとを有する色合成光学系ユニットにおいて、
第１、第２並びに第３の液晶ライトバルブと各色光用偏光ビームスプリッタとを、夫々の液晶ライトバルブの端面と前記各色光用偏光ビームスプリッタの夫々の一方の端面とを夫々相対して固設し、前記各色光用偏光ビームスプリッタと各色光が入射する前記ダイクロイックプリズムとを、前記各色光用偏光ビームスプリッタの夫々の他方の端面と前記ダイクロイックプリズムの入射側端面とを相対して固設することを特徴とする色合成光学系ユニット。
【請求項３】
第１、第２及び第３の液晶ライトバルブと、光源光を第１、第２及び第３の色光に色分離された光を偏光分離すると共に前記液晶ライトバルブの夫々から変調された光を検光する第１、第２並びに第３の色光用偏光ビームスプリッタと、第１、第２及び第
３の色光を合成し合成光として射出するダイクロイックプリズムとを有する色合成光学系ユニットにおいて、
第１、第２並びに第３の液晶ライトバルブと各色光用偏光ビームスプリッタとを夫々固設し、前記各色光用偏光ビームスプリッタと各色光が入射する前記ダイクロイックプリズムとを固設することを特徴とする色合成光学系ユニット。
【請求項４】
前記ダイクロイックプリズムが三角プリズムを三個又は三角プリズム二個と四角プリズムとから構成されたことを特徴
とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の色合成光学系ユニット。
【請求項５】
Ｒ色光用、Ｇ色光用並びにＢ色光用の各色光用偏光ビームスプリッタの一端面とダイクロイックプリズムの一端面とそれぞれを取付部材により一体保持することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の色合成光学系ユニット。
【請求項６】
Ｒ色光用、Ｇ色光用並びにＢ色光用の各色光用偏光ビームスプリッタの一端面とダイクロイックプリズムの一端面とを透明部材を介し、接着により一体保持することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の色合成光学系ユニット。
【請求項７】
前記取付部材又は前記ダイクロイックプリズムの底面が色合成用ユニットの設置面となり、液晶ライトバルブ並びに各色光用偏光ビームスプリッタが、前記設置面から離れていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の色合成光学系ユニット記載の色合成光学系ユニット。
【請求項８】
光源光をＲ色、Ｇ色、Ｂ色光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系から色分離されたＲ、Ｇ、Ｂ色光の夫々を偏光分離する各色光用の偏光ビームスプリッタと、前記夫々の色光用偏光ビームスプリッタにより偏光分離された各色光を変調するＲ、Ｇ、Ｂ色光用反射型液晶ライトバルブと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色光用夫々の反射型液晶ライトバルブから変調された各色光を合成し、投射レンズに導く色合成用ダイクロイックプリズムとを有し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色光用偏光ビームスプリッタと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色光用反射型液晶ライトバルブと、色合成用ダイクロイックプリズムとは請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の色合成光学系ユニットで構成されていることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の反射型液晶ライトバルブを使用したフルカラー投射型表示装置に関するものであり、特にその装置のうちのライトバルブから射出された光の検光光学系ならびに、当該検光光を色合成する検光光学系ならびに色合成光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の出願人は特願平８ー２８８５４７にて投射型表示装置に関する特許を出願した。その投射装置の構成を図７に示し、簡単に説明する。図示しない光源から射出した光源光は折り曲げミラー３によって光軸の方向を変えて進行し、Ｂ光反射、Ｇ光とＲ光を透過する特性のダイクロイックミラー５とＧ光、Ｒ光反射、Ｂ光透過特性を有するダイクロイックミラー６を互いにＸ型に配置したクロスダイクロイックミラーに入射させる。当該クロスダイクロイックミラーに反射されたＢ光と、Ｒ光とＧ光の混合光の２光のうちのＲ光とＧ光混合光は折り曲げミラー７によって光軸を折り曲げられてＧ光反射、Ｒ光透過特性を有するダイクロイックミラー９に入射して反射するＧ光と透過するＲ光とに分離される。以上の構成の色分解光学系によって色分離されたＢ光、Ｇ光ならびにＲ光はそれぞれの色光ごとに配置された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒに入射されて偏光分離作用を受ける。各ＰＢＳの偏光分離部によって偏光分離されたＳ偏光とＰ偏光のうちの反射されたＳ偏光のみが各色光用に配置した反射型液晶ライトバルブ１２Ｂ、１２Ｇ、１２Ｒに入射される。各色光の信号によって変調された光を含む当該ライトバルブからの反射射出光は再度前記ＰＢＳにそれぞれ入射されて、当該ＰＢＳの偏光分離部によって変調光のみを透過、すなわち検光して射出し、色合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム１３に各色ごとに異なる入射面から入射して、当該クロスダイクロイックプリズム中にＸ型に配置したＢ光反射ダイクロイック膜１３Ｂ、Ｒ光反射ダイクロイック膜１３Ｒによって三色合成が達成されて当該プリズムを射出し、投射レンズ１４にてスクリーン上にフルカラー像を投射する構成である。
【０００３】
従来、このような投射型表示装置を構成する場合、各構成部材は投射型表示装置の外観を構成する箱部材の中に配置され、その箱部材の床部材を構成する基板上に、三色分解光学系、ライトバルブ、ＰＢＳならびにダイクロイックプリズム等の構成部材をそれぞれ取り付けして配置する方法を採用していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の投射装置の構成部材を上記のように配置した場合に、投射装置使用中の環境温度の変化によってスクリーン上の各色ごとの画素の位置が互いに変化してしまう、いわゆる、レジストレーションずれが発生するという大きい問題があった。特に、最近の大画面に投射する投射型表示装置の場合、そのレジストレーションのずれは投射像の劣化を意味し、大きい問題となっていた。
【０００５】
本発明は、レジストレーションずれのない、良好な画像を得るための検光光学系ならびに色合成光学系の配置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記レジストレーションずれが発生するのは、上記ライトバルブ、検光光学系ならびに色合成光学系を固定配置している前記床部材が環境温度の変化によって伸縮し、それによって構成部材に取り付けられている位置が変化し、その結果最初に位置合わせした位置から各色の画素がずれてしまうのではないかと考えた。
【０００７】
まず、床部材の温度変化に係る伸縮を小さくするには、床部材として線膨張係数の小さい材料を選定すればよいが、一般にその代表である鉄系の材料は重量が大であるという欠点を有し、使用しにくい。さらに、温度係数の小さいインバーを代表とするニッケル合金は係数としてはすばらしい値を有するが、加工性が悪い上に非常に高価である。
【０００８】
本発明者らは、床材料は従来のアルミニウム合金やファイバー混入の強化樹脂を使用したままで、上記問題を解決できないかと考えて本発明をなすに至った。すなわち、上記レジストレーションずれを少なくするには各ライトバルブから射出された変調光が色合成して射出されるまで経由する光学系を一体化すればよいのではないかと考え、さらにその一体化した各部材の内の、投射レンズに最も近い位置に配置される色合成光学系を床部材に固定すれば、さらに、前記一体化の効果と相まって投射像の焦点ずれも少なくなるのではないかと考えたのである。なぜなら、投射レンズは床部材に固定されるからであり、投射レンズと合成光学系の距離は小さく温度変化に伴う距離の変化は無視できるからである。本発明の第１の態様は、第１、第２及び第３の液晶ライトバルブと、光源光を第１、第２及び第３の色光に色分離された光を偏光分離すると共に前記液晶ライトバルブの夫々から変調された光を検光する第１、第２並びに第３の色光用偏光ビームスプリッタと、第１、第２及び第３の色光を合成し合成光として射出するダイクロイックプリズムとを有する色合成光学系ユニットにおいて、第１、第２並びに第３の液晶ライトバルブの夫々の端面と各色光用偏光ビームスプリッタの夫々の一方の端面とを固設する共に前記各色光用偏光ビームスプリッタの夫々の他方の端面と各色光が入射する前記ダイクロイックプリズムの入射側端面とを固設する構成とした。本発明の第２の態様は、第１、第２及び第３の液晶ライトバルブと、光源光を第１、第２及び第３の色光に色分離された光を偏光分離すると共に前記液晶ライトバルブの夫々から変調された光を検光する第１、第２並びに第３の色光用偏光ビームスプリッタと、第１、第２及び第３の色光を合成し合成光として射出するダイクロイックプリズムとを有する色合成光学系ユニットにおいて、第１、第２並びに第３の液晶ライトバルブと各色光用偏光ビームスプリッタとを、夫々の液晶ライトバルブの端面と前記各色光用偏光ビームスプリッタの夫々の一方の端面とを夫々相対して固設し、前記各色光用偏光ビームスプリッタと各色光が入射する前記ダイクロイックプリズムとを、前記各色光用偏光ビームスプリッタの夫々の他方の端面と前記ダイクロイックプリズムの入射側端面とを相対して固設することを特徴とする構成とした。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１、第２及び第３の液晶ライトバルブと、光源光を第１、第２及び第３の色光に色分離された光を偏光分離すると共に前記液晶ライトバルブの夫々から変調された光を検光する第１、第２並びに第３の色光用偏光ビームスプリッタと、第１、第２及び第３の色光を合成し合成光として射出するダイクロイックプリズムとを有する色合成光学系ユニットにおいて、第１、第２並びに第３の液晶ライトバルブと各色光用偏光ビームスプリッタとを夫々固設し、前記各色光用偏光ビームスプリッタと各色光が入射する前記ダイクロイックプリズムとを固設する構成とした。本発明第４の態様は、前記ダイクロイックプリズムが三角プリズムを三個又は三角プリズム二個と四角プリズムとから構成した。本発明の第５の態様は、第１の態様及び第２の態様において、Ｒ色光用、Ｇ色光用並びにＢ色光用の各色光用偏光ビームスプリッタの一端面とダイクロイックプリズムの一端面とそれぞれを取付部材により一体保持する構成とした。本発明の第６の態様は、第１の態様及び第２の態様において、Ｒ色光用、Ｇ色光用並びにＢ色光用の各色光用偏光ビームスプリッタの一端面とダイクロイックプリズムの一端面とを透明部材を介し、接着により一体保持する構成とした。
【００１０】
本発明の第７の態様は、第１の態様から第４の態様のいずれかの態様において、前記取付部材又は前記ダイクロイックプリズムの底面が色合成用ユニットの設置面となり、液晶ライトバルブ並びに各色光用偏光ビームスプリッタが、前記設置面から離れていることとした。本発明の第８の態様は、光源光をＲ色、Ｇ色、Ｂ色光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系から色分離されたＲ、Ｇ、Ｂ色光の夫々を偏光分離する各色光用の偏光ビームスプリッタと、前記夫々の色光用偏光ビームスプリッタにより偏光分離された各色光を変調するＲ、Ｇ、Ｂ色光用反射型液晶ライトバルブと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色光用夫々の反射型液晶ライトバルブから変調された各色光を合成し、投射レンズに導く色合成用ダイクロイックプリズムとを有し、  前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色光用偏光ビームスプリッタと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ色光用反射型液晶ライトバルブと、色合成用ダイクロイックプリズムとは第１の態様から第７の態様のいずれかの態様の合成光学系ユニットで構成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に関して、以下に詳細に説明する。
（本発明の第１の実施の形態）図１は本発明の第１実施の形態にかかる各色光用ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂならびに合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１３を一体化したものを示した構成斜視図である。なお、説明に便利なように互いに直交する座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを図示のとおり定義する。さらに、図７にしめす投射装置における構成部材と同じ構成部材については同じ部番を採用する。
【００１２】
図１において、保持部材３１は三色合成用クロスダイクロイックプリズム１３ならびに各色用偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂをそれぞれ保持し、一体化させる機能を有する部材である。
図２に上記保持部材３１の構造を示す。本保持部材３１は基本的には直方体形状であり、その保持部材の内部には色合成用のダイクロイックプリズムを納めるだけの空間を有している。さらに、上部（Ｚ方向）には当該色合成用ダイクロイックを前記空間に納めるための入り口の機能が設けられた開口３２を有する。すなわち、ダイクロイックプリズムは−Ｚ方向から当該開口を介して内部に配置され、接着、固定される。
【００１３】
さらに、前記保持部材のＹ方向、−Ｙ方向、Ｘ方向ならびに−Ｘ方向にもそれぞれ開口部３３Ｒ、３３Ｂ、３３Ｇ、３４を有する構造となっており、これら開口は前記ダイクロイックプリズム用空間に突き抜ける構成となっている。これら開口のうち、Ｘ方向、Ｙ方向ならびに−Ｙ方向の開口は各色光用偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を透過した反射式液晶ライトバルブからの変調光を前記色合成用クロスダイクロイックプリズムへ導く役目をする。さらに、前記３個の開口部３３Ｒ、３３Ｂ、３３Ｇ自体を構成する部材３５Ｒ、３５Ｂ、３５ＧはＰＢＳをそれぞれ−Ｙ方向へ、−Ｘ方向へ、Ｙ方向へ配置がずれないように位置決めをする歯止めの役目をする。保持部材本体３１には各ＰＢＳを当該位置へ配置、固定できるように各開口部からＹ方向、ーＹ方向、Ｘ方向へ突き出した保持部材３６Ｒ、３６Ｂ、３６Ｇが設けられ、当該部分へＰＢＳの先端部が挿入されて当該保持部材３１とＰＢＳを接着、固定し一体化する。
【００１４】
さて、図１にもどって、保持部材３１には図示のようにダイクロイックプリズム１３が内部空間に所定の嵌合でもって挿入、接着、固定される。
本実施の形態においては、ダイクロイックプリズムの四隅稜線部と保持部材３１の当該部材と相対する部分とで接着剤にて固定保持が達成される。
なお、保持部材３１はアルミダイキャストにて成形され、さらに所定形状確保と入射光の散乱防止のためにブラックアルマイト処理等の表面黒化処理が施される。  前記各色用ＰＢＳ、液晶ライトバルブの一体化については図３を用いて説明する。
【００１５】
本発明の目的の達成のためには、まず、前述のようにダイクロイックプリズム、各色用ＰＢＳならびに液晶ライトバルブを一体化し、かつ、それらは各色光用ライトバルブのレジストレーションを行ってから一体化されることが必要である。  ライトバルブのレジストレーション用に必要な構成部材についてそれぞれ説明する。
【００１６】
まず、第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂについて説明する。
第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｂ、２２Ｇは鉄板材（ＳＰＣ材）をプレス成形系して作製した部材であり、全面に半田メッキ処理を施してある。形状は略中央部に前記ライトバルブの像形成部よりやや大きい開口部を有し、その側面には後記する第２取り付け部材２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇと部材２２Ｒに関していえば半田付けされる４個の足部２２Ｒー１、２２Ｒー２、２２Ｒー３、２２Ｒー４をそれぞれＸ方向とーＸ方向にはみ出した形で有している。さらに、同部材２２ＲのＺ方向の上部の部分には、それぞれーＹ方向に折り曲げた箇所２２Ｒー５、２２Ｒー６を所定の幅で有しており、上下の折り曲げ部にＲ光用ＰＢＳのＲ光入射面に前記開口部が相対する構成にて挟み込む構造にて、当該第１取り付け部材２２ＲとＰＢＳ１１Ｒとを取り付ける。なお、ＰＢＳ１１Ｒと折り曲げ部２２Ｒー５、２２Ｒー６とは接着剤にて固定される。
【００１７】
なお、取り付け部材２２Ｇ、２２Ｂも同様の構造を有しており、ＰＢＳ１１Ｂ、１１Ｇと取り付け固定される。
図３においては、ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇは前記固定部材３１にすでに取り付けられた形で図示されているが、ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇを最初に前記固定部材３１にそれぞれ取り付けてから、各ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇに第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｂ、２２Ｇを前記の方法で取り付けても良いし、前もってＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇに取り付け部材２２Ｒ、２２Ｂ、２２Ｇを前記の方法で取り付けてから、前記ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇを前記保持部材３１に取り付けても良い。
【００１８】
次に第２取り付け部材２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇについて説明する。
Ｂ光用の第２取り付け部材２１Ｒ（全体形状は２１Ｂが理解しやすい）に示すように、本部材２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇは第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｂ、２２Ｒと同じＳＰＣ材をプレス抜き加工して、全面を半田メッキして作製される。形状は、第１取り付け部材と同じように略中央に開口部を有する点、両側に足部２１Ｒー１、２１Ｒー２、２１Ｒー３、２１Ｒー４を有する点は同じであるが、全体として平面であり、折り曲げ部は有していない。第１取り付け部材と異なる他の点は、当該第２取り付け部材には各色光用液晶ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇが取り付けられるために、その取り付けようとしてネジ部が３カ所形成されている。
【００１９】
第２取り付け部材２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇと液晶ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇとは前もって前記ネジ部を利用して、ネジにて螺着、固定しておく必要ががある。
次に、本実施の形態にて使用する液晶ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇについて簡単に説明する。
【００２０】
液晶ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇはそれぞれ液晶ライトバルブ本体部１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇとそれらを保護する樹脂からなる保持部材からなり、液晶ライトバルブ本体１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇの入射、出射面と図示を省略した配線部を除いて前記樹脂部材にて保護されている。当該ライトバルブは後ろから見れば図３の１２Ｒ、１１２Ｇのように樹脂保護部を見るようになるし、前面から見た場合には、１１２Ｂのように、開口部を通してライトバルブ本体１２Ｂの入射、出射面が望まれる。なお、前記ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇの入射側には当該ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇと第２取り付け部材２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇとをねじにて取り付けるための、穴部を有している。
【００２１】
本実施の形態にて使用するライトバルブ本体１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇは前記のようにライトバルブの中でも反射型液晶ライトバルブに属し、さらにその中の電気書き込み式反射型液晶ライトバルブといわれているものである。
その本体の構造は、入射面から、ガラス基板、透明電極（ＩＴＯ）、液晶変調層、画素を構成する金属電極、ＴＦＴ等の非線形スイッチング素子、Ｓｉ基板とから構成されている。ＴＦＴのスイッチングによって、電圧が前記金属電極と前記透明電極間に印加され、液晶層中の液晶分子が配列することによって変調層として機能する事を利用する。すなわち、前記スイッチングされている箇所に入射した直線偏光は偏光方向を９０度変換させた直線偏光として出射され、そうでない箇所の偏光は入射した偏光と同じ偏光にて射出される構成となっている。
【００２２】
以上の構成部材を用いて、ダイクロイックプリズム、各色用ＰＢＳ及び液晶ライトバルブを一体化する手順について説明する。
前記保持部材３１への各色用ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇの保持は、前記保持部材３１のＰＢＳ保持部にＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを挿入、接着剤にて固定されることによって達成される
さらに、当該ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇの背面側から前記穴部をとおしてネジにて第２取り付け部材２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇに螺着、固定される。次に、第２取り付け部材とライトバルブの一体物は、前記ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇに取り付けられた第１取り付け部材に固着されて完全な一体化が達成される。
この一体化する際には、液晶ライトバルブのレジストレーションも行われていなければならない。その方法について説明する。
【００２３】
この第１取り付け部材と第２取り付け部材の一体化は前記のように当該両部材の相対する足部の互いの相対体面上の半田を、局所的に加熱することにより、半田付けを実施することによって達成される。
なお、両部材の足部には前記のように前もって半田付けがされているが、本作業実施の前に、第１取り付け部材または第２取り付け部材の一方又は両方の相対する面側に半田を盛りつけておいたほうが半田付け作業がやりやすい。
【００２４】
局所的に加熱するには第１取り付け部材ならびに第２取り付け部材の足部を相対して仮止めし、レーザーをその足部に照射することによって達成し、当該照射によって前記半田を溶かし、さらに、前記前もって半田メッキしておいた半田と濡れ、冷却されることにより達成される。
本作業は前記第１保持部材と第２保持部材の左右両側にはみ出た構造の両足部間にて実施されるが、足部が左右両側に突き出ているために、ライトバルブならびにＰＢＳから離れた箇所にて半田付けが可能であり、半田付けによる温度の上昇の影響を極力少なくできる構成となっている。
【００２５】
液晶ライトバルブ本体自体は決して耐温度性が良いといえないだけに、この構造による半田付けは非常に有効である。
本作業の際の重要な点は、ライトバルブ本体１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ上の各色毎のレジストレーションと、投射レンズに対しての各ライトバルブの共役性が達成される（焦点位置が各ライトバルブで同じである）必要があるということである。このためには、例えばまず、ライトバルブ１１２Ｇがとりつけられた第２取り付け部材の足部と第１取り付け部材２２Ｇを前記のように取り付ける。もちろん、その際には投射レンズを取り付けて投射させる必要があることはいうまでもない。
【００２６】
次に、第１取り付け部材２２Ｒと第２取り付け部材２１Ｒとを半田付けすることによって取り付ける。この際に、前記のＧ光用画素と当該Ｒ光用の画素とが全面にわたって、レジストレーションが一致するように、さらに同位置にて焦点が合うように、前記半田付けの位置、半田の厚みを調節しながら実施する。
さらに、第１取り付け部材２２Ｂと第２取り付け部材２１Ｂとを前記Ｒ光とＧ光の画素とレジストレーションが一致するように半田付けして取り付ける。
【００２７】
以上のようにすることでライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇのレジストレーションならびに投射レンズに対する共役性が達成できる。
なお、本作業は、投射装置の投射レンズを取り付けた上での、作業であっても良いが、専用の治具を作製して、本実施の形態の図１に示す一体化を構成し、当該一体化を達成したものを投射装置として組み立てても良い。
【００２８】
本実施の形態の図１に示す一体構成物は、保持部材３１のみを投射本体の床部に取り付けることが重要であり、接着によって達成しても良いし、当該保持部材３１の下部の４隅にネジ部を前もって構成しておき、当該ネジ部を利用して床部に取り付けても良い。
図７は本実施の形態の合成光学系ユニットを組み込んだ投射型表示装置の全体説明図である。  従来の投射装置における液晶ライトバルブは、光軸に対し軸対称な構造となっていない床部材であったため、温度変化により光軸と垂直方向にずれるため、後工程のレジストレーション調整作業が大変であった。しかしながら、本実施の形態に示す一体構成物を投射型表示装置の合成光学系として使用すれことにより、環境の温度が変化しても、液晶ライトバルブ間の相対的な位置はＰＢＳならびにダイクロイックプリズムを構成するガラス部材ならびに保持部材３１を構成する金属が、光軸に対し軸対称な構造となるため、液晶ライトバルブは光軸方向にずれるが光軸と垂直方向へはずれることはなく、従来の構成に比較しそのずれ量を大幅に低減することができ、後のレジストレーション調整作業も簡略できる。
【００２９】
投射型表示装置の耐環境性を考慮した場合、前述した本発明の色合成光学系ユニットの各３個のＰＢＳの硝材として光弾性定数の小さな硝材（光弾性定数の値は１．５×１０８ｃｍ２／Ｎ以下）を用いることは、環境温度変化や、取り付け時に発生する応力等によって生じる複屈折の発生が小さいために、照度ムラを起こさず、投射像のコントラストが向上し、良好な投射像を得るためには非常に有効である。
（本発明の第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態を示す構成斜視図である。なお、図４においては前実施の形態において使用した構成部材と同じ構成部材については同じ部番を使用した。
【００３０】
前実施の形態においては、色合成用ダイクロイックプリズム１３と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）とは保持部材３１を用いて結合されたが、本実施の形態は当該保持部材を使用しない態様としたものである。
本実施の形態では色合成用クロスダイクロイックプリズム１３と偏光ビームスプリッタ１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇとは光学ガラス部材４１Ｒ、４１Ｂ、４１Ｇを挟み込んだ構成にて両者を接着剤にて接着、固定することにより一体化を達成するものとする。
【００３１】
本実施に形態においては、前実施の形態と同じく偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１Ｒには三色分離されたＲ光がーＸ方向に入射し、当該ＰＢＳ１１Ｒの偏光分離部によって反射されたＲ光がＰＢＳ１１ＲをＹ方向に射出し、当該射出面すぐに配置されたＲ光用反射型ライトバルブ１１２Ｒに入射される。三色分解によるＧ光はＰＢＳ１１ＧにーＹ方向に入射し、当該ＰＢＳの偏光分離部によって反射さ、射出した偏光光をＧ光用ライトバルブ１１２に入射させる。
【００３２】
同様に三色分解されたＢ光はＰＢＳ１１ＢにーＸ方向に入射し、当該ＰＢＳの偏光分離部によってライトバルブ１１２Ｂに入射される。
各色光用ライトバルブを射出した変調光を含む光は再度各光用ＰＢＳに入射して、各色光の変調光のみＰＢＳの偏光分離部を透過して検光を達成し、前記部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを透過して色合成用クロスダイクロイックプリズム１３に入射され、色合成光が投射光としてーＸ方向に出射される。
【００３３】
このように部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを使用することによって各色光用ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂとクロスダイクロイックプリズム１３との一体化が可能となると同時に、光学設計にもとずく所定に位置への配置が可能となる。更に、本部材４１Ｒ、４１Ｂ、４１Ｇを使用しないとすると、各色光ＰＢＳとクロスダイクロイックプリズムのみを接着して配置することになるが、光学設計が同じであるとすると、各部材を大きくする必要が生じ、コストアップを招いてしまう。
【００３４】
本実施の形態では、各部材とも最小の大きさに設定すればよい為に、無駄が生じない。
光学部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは透明なガラス部材で有ればよく、屈折率はＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂまたはクロスダイクロイックプリズム１３のプリズムの屈折率と同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００３５】
各色光用ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂと各色光用ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂとは前実施に形態にて述べたのと同じ取り付け部材２１Ｒと２２Ｒ、２１Ｇと２２Ｇ、２１Ｂと２２Ｂを使用して、各色光のレジストレーションならびに投射レンズに対する各色ライトバルブの共役性を担保することができる。
【００３６】
本実施の形態における、ライトバルブ、ＰＢＳならびにクロスダイクロイックプリズムからなる一体化の組立法については、所定の位置だしをしてダイクロイックプリズム１３と部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを貼付け、さらにＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを貼り付けてから第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｇ、２２ＢをＰＢＳ１１Ｒ、１Ｇ、１１Ｂの射出面に固着させても良いし、前もって部材２２Ｒ、２２Ｇ、２２ＢをＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに固着、取り付けてから部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを挟んでクロスダイクロイックプリズムと接着固定しても良い。
【００３７】
前実施の形態と同じように、ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂは第２取り付け部材２１Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂにねじにて螺着させてから、当該部材の足部と前記第１取り付け部材の相対する足部とを各ライトバルブの画素のレジストレーションおよびに同一焦点調整を達成しながら半田付けを実施する事により一体化が完成する。
【００３８】
前実施の形態と同様に、本実施例の形態にかかる一体化物のクロスダイクロイックプリズムの下面のみを投射装置の床部材基板に接着等の方法にて取り付けることにより、環境温度の変化によるレジストレーションならびに焦点ずれの発生を最小に抑えることができる。
（本発明の第３の実施の形態）
第３の実施の形態を示す斜視構成図を図５に示す。
【００３９】
前実施の形態においては、クロスダイクロイックプリズム１３、ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂならびにライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂを接合部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂならびに取り付け部材２１Ｒ、２２Ｒ、２１Ｇ、２２Ｇ、２１Ｂ、２２Ｂを用いて取り付け、そのＰＢＳとライトバルブの取り付け位置は図６に示す投射装置の三色分離光学系にて分離されたＲ光、Ｇ光ならびにＢ光が各色光用ＰＢＳに入射して、ＰＢＳの偏光分離部によって偏光分離された偏光光の内の当該偏光分離部によって反射されたＳ偏光をライトバルブに入射した構成となっていた。
【００４０】
本実施の形態においては、ＰＢＳに入射した各光のうちの当該ＰＢＳの偏光分離部を透過、出射したＰ偏光を各色ともライトバルブに入射する構成とした形態である。
つまり、Ｒ光はＰＢＳ１１ＲにーＸ方向に入射し、ＰＢＳ１１Ｒの偏光分離部を透過して射出するＰ偏光をライトバルブ１１２Ｒ（ＰＢＳの後ろ側に配置されるために図示せず）に入射される。当該ライトバルブ内のライトバルブ部材１２Ｒによって変調されて反射した光は再度ＰＢＳ１１ＲにＸ方向に入射し、偏光分離部によって変調光のみ当該ＰＢＳ１１Ｒの偏光分離部によって反射され（検光され）てＹ方向に進行し、部材４１Ｒを透過してクロスダイクロイックプリズム１３に入射する。
【００４１】
Ｂ光も同様にＰＢＳ１１Ｂに入射し、偏光分離部を透過したＰ偏光がライトバルブ部材１２Ｂ（ＰＢＳ１１Ｂの後ろ側に配置されるために図示せず）に入射され、変調反射され、変調光のみ検光されて部材４１Ｂをへてクロスダイクロイックプリズム１３に入射される。
ＰＢＳ１１ＧにＹ方向から入射されたＧ光は当該ＰＢＳ１１Ｇの偏光分離部を透過してライトバルブ１１２Ｇ内のライトバルブ部材１２Ｇによって変調反射されて、再度ＰＢＳ１１Ｇに入射し、当該ＰＢＳ１１Ｇの偏光分離部によって、変調光のみ反射され検光され、部材４１Ｇをへて、クロスダイクロイックプリズム１３にーＸ方向に入射する。
【００４２】
クロスダイクロイックプリズム１３に入射した各光検光光は当該ダイクロイックプリズム中のＸ型に配置したＲ光反射ダイクロイック膜１３Ｒ、Ｂ光反射ダイクロイック膜１３Ｂによって三色合成が達成され、ーＸ方向に投射合成光として射出される。
本実施の形態においては、各色光用ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂは図５に示す位置に配置されるために、第１取り付け部材２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂと第２取り付け部材２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂとは各部材の足部を半田付けにて接合されるわけであるが、当該足部が取り付け部材の左右両側に張り出した構造となっているために、張り出した足部のクロスダイクロイックプリズム側に置いて、各部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂはその配置を可能ならしめる空間を構成する効果を有する。
【００４３】
また、本実施の形態においては、各色光用ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂにライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂを取り付ける為の第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂならびに第２部材２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂはその半田付けするための足部が±Ｘ方向と±Ｙ方向に張り出しているが、この足部を全て±Ｚ方向にはみ出した構成とする事も可能である。この構造とした場合には、第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｇ、２２ＢのＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを挟み込んで固定するためのはみ出し部分は、当該足部の間に構成されることとなる。本構成は、部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの厚みが小の場合に有効となる。
【００４４】
本実施の形態においては、各色ライトバルブから射出された変調光は、各色ともＰＢＳの偏光分離部によって反射された光がクロスダイクロイックプリズムによって三色合成され、投射光として射出される構成であるために、第１および第２の実施の形態にて採用した各色ライトバルブ射出光はＰＢＳを透過してクロスダイクロイックプリズムに入射して、三色合成される構成に比して、各色用ＰＢＳの取り付け配置の精度が必要となる。
【００４５】
なぜなら、図のＺ軸の周りにＰＢＳの回転が有るとすると、本実施の形態においては、その光軸のずれは第１、第２の実施の形態のそれの２倍になるためである。
（本発明の第４の実施の形態）
第４の実施の形態に示すのは、合成光学系としてクロスダイクロイックプリズムを使用しない他の合成光学系、例えば三角プリズム３個の所定面にダイクロイック膜を構成して配置したダイクロイックプリズムを使用して色合成光学系を構成した場合である。
【００４６】
図６に上記ダイクロイックプリズム１１３を使用した本発明の実施の形態を示す構成斜視図を示す。なお、今までと同じ構成部材に関しては同じ部番を使用する。また、図に示す互いに直交する座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを使用するが、後述のように本実施の形態では各色光のうち、Ｂ光の光軸がＸ座標に平行とならないために、この光軸をＸーＹ平面に平行でＸ軸とは平行でない軸Ｘ’軸を新たに定義する。
【００４７】
本実施の形態にて使用するダイクロイックプリズムは三角プリズム１１３ー１、１１３ー２、１１３ー３をＢ光反射ダイクロイック膜１１３ＢならびにＧ光反射ダイクロイック膜１１３Ｇを図示の位置に構成して、それぞれの構成プリズム部材を接着剤にて接着した色合成プリズムである。
前実施の形態と同様に光学部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂが合成ダイクロイックプリズム１１３の各色被合成光入射面にＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを貼り合わせる構成とすることは前実施の形態と同じである。
【００４８】
本実施の形態では、三色分離光学系にてＲ光、Ｇ光ならびにＢ光は各色ともＺ方向に進行して各色光用ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに入射する構成となっている。この構成とするためには図７に示す三色分解光学系ではなく、本合成光学系に示すダイクロイックプリズムを色分解用に用意し、当該ダイクロイックプリズム１１３の真下（ーＺ方向）に配置し、Ｙ方向に光源光を入射して三色分離し、Ｒ光はＹ方向に、Ｇ光はーＸ方向に、B光はＸ’方向に射出されるようにする。これら各色光は各色毎に折り曲げミラーを配置して各色とも光軸をＺ方向に変えて、各色光用ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに入射する構成とすることによって達成できる。
【００４９】
上記構成となっているために、各ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの偏光分離部の方向は図示される方向となる。
各色用ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂの配置する位置は、各ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに入射した各色光の当該偏光分離部を透過した各色光のＰ偏光光をライトバルブに入射するように配置されている。
【００５０】
ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂにライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂを取り付けるには同様に第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと第２取り付け部材２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを使用して同様に行う。
なお、本実施の形態では第１取り付け部材２２Ｒ、２２Ｇ、２２ＢのＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１Ｂへの取り付け用の折り曲げ部は当該部材の半田付け用の足部の間に構成される構成となる。
【００５１】
各色ライトバルブ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ内のライトバルブ本体によって変調された出射光は再度ＰＢＳ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに入射され、偏光分離部によって変調光のみ反射されて光学部材４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを経由して一体化されている前記ダイクロイックプリズム１１３に各色入射面から入射される。
【００５２】
ダイクロイックプリズム１１３のプリズム部材１１３ー３にーＹ方向に入射したＲ光検光光はそのまま直進してダイクロイックプリズム１１３からーＹ方向に射出される。Ｇ光検光光はプリズム部材１１３ー２にＸ方向に入射し、ダイクロイック膜１１３Ｇ２よって反射されてーＹ方向に進行し、当該ダイクロイックプリズム１１３をーＹ方向に射出される。プリズム１１３ー１にーＸ’方向に入射したＢ光は一度全反射を受けて進行方向を変え、ダイクロイック膜１１Ｂにて反射されてーＹ方向に進行し、同方向に射出される。以上によってダイクロイックプリズム１１３により、三色合成が達成されて射出され、投射レンズにて投射される。
【００５３】
本実施の形態においてもダイクロイックプリズム１１３のみを床部材に固定される必要があることはいうまでもない。
さらに、上記の三角プリズムを３個使用したダイクロイックプリズムに近い形状のダイクロイックプリズムを使用した合成光学系として、三角プリズム二個と四角プリズムを使用したいわゆるフィリップスタイプのダイクロイックプリズムが知られているが、当該プリズムの場合は本実施の形態に示したように３個のプリズムを接着することはできない。なぜならば。プリズムとプリズム間に空隙を形成して、全反射を利用する必要があるからである。この場合には、第１の実施の形態にて記載したような、保持部材を使用して一体化を達成する必要がある。
【００５４】
以上、フィリップスタイプ色合成用ダイクロイックプリズムを代表とする、三角プリズムを３個使用した合成光学系においても、当該プリズムと各色光用ＰＢＳならびに各色光用ライトバルブを一体化することにより本発明の態様とすることができ、本発明の効果を同様に奏することができる。
さらなる形態として、以上の実施の形態にては第１取り付け部材と第２取り付け部材とを半田付けする事により、各色ＰＢＳとライトバルブの一体化を達成しているが、当該取り付け部材を使用しないで、ライトバルブを直接ＰＢＳに取り付けてももちろん良いことは言うまでもない。その際には、前述のようにレジストレーション調整を実施しながら接着剤にて取り付けることになる。
【００５５】
この場合にも、同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００５６】
【発明の効果】
以上、本発明の実施の形態においてのべたように、ライトバルブ、ＰＢＳならびに色合成用ダイクロイックプリズムを一体化する態様とすることにより、環境温度の変化に伴う、各色毎の対応する画素のずれを最小にすることができる他に、焦点ずれを最小にする効果を奏する投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態を示す構成斜視図。
【図２】  第１の発明の形態においてクロスダイクロイックプリズムとＰＢＳを一体化するために使用する部材の構成斜視図。
【図３】  第１の実施の形態におけるライトバルブとＰＢＳを接合する様子を示した斜視図。
【図４】  本発明の第２の実施の形態を示す構成斜視図。
【図５】  本発明の第３の実施の形態を示す構成斜視図。
【図６】  本発明の第４の実施の形態を示す構成斜視図。
【図７】  投射型表示装置の全体を説明した図。
【符号の説明】
１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇ    偏光ビームスプリッタ
１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ    ライトバルブ部材
１３    クロスダイクロイックプリズム
２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇ  第１取り付け部材
２２Ｒ、２２Ｂ、２２Ｇ  第２取り付け部材
１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇ  ライトバルブ
１１３  三角プリズムを用いた色合成光学系ユニット
【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】
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