CN1692309A - 光学装置和投影机 - Google Patents

Abstract

一种光学装置(44)包括一个作为光学调制器保持液晶板(441)并在对应于该液晶板(441)的图图像形成区的位置上有一个开口(446C)的保持框(446)和一个配置于保持框(446)与一个十字分色棱镜(444)之间的液晶板固定平板(447)。该液晶板固定平板(447)由一个其热膨胀系数处于该保持框(446)的热膨胀系数与该十字分色棱镜(444)的热膨胀系数之间的构件组成。液晶板(441)经由保持框(446)和液晶板固定平板(447)固定于十字分色棱镜(444)。因此减小在液晶板固定平板(447)与保持框(446)之间的界面处和在液晶板固定平板(447)与十字分色棱镜(444)之间的界面处的热应力，借此防止液晶板(441)错位。

Description

光学装置和投影机

技术领域

本发明涉及光学装置和投影机。

背景技术

历来，具有根据图像信息调制多个色光的每个色光的多个光调制元件，合成所调制的各色光形成光学像的合成光学元件，以及放大投影所形成的光学像的投影透镜的投影机是公知的。

在该投影机中，分色镜等分色光学系统把从光源所射出的光束分离成三色的色光。此外，液晶板等三个光调制元件对于每个色光根据图像信息进行调制。而且，十字分色棱镜等色合成光学系统合成调制后的各色光形成光学像。然后，投影透镜放大投影该所形成的光学像。

在这种投影机中，各光调制元件必须在投影透镜的后焦点的位置。此外，为了得到更鲜明的图像，有必要防止各光调制元件间的图像错位、离投影透镜的距离的错位的发生。

因此，在投影机的制造时，高精度地实施把各光调制元件正确地配置于投影透镜的后焦点的焦点调整，和使各光调制元件的像素一致的对准调整。而且，对各光调制元件进行位置调整后，直接固定于色合成光学元件的光束入射端面的光学装置是公知的(例如参照专利文献1(特开2000-221588号公报))。

作为该光学装置的结构，把液晶板收容于在四角形成孔的保持框，在该孔中插入周围涂布了粘接料的销。然后把销的端面与十字分色棱镜的光束入射端面，和销的侧面与保持框的孔相互粘接固定(所谓销隔离件方式POP(棱镜上液晶板))。此外，作为该销的材质，可以使用丙烯酸类的树脂成形件。

在上述这种销隔离件方式POP结构中，作为销的构件可以利用丙烯酸类的树脂成形件。因此，销的热膨胀系数比保持框或色合成光学元件要高，在这些构件间的界面处发生大的热应力。结果，销与保持框或色合成光学元件的连接状态因该热应力而破坏，容易产生靠销固定的各光调制元件的相互的错位引起的像素错位，或者光调制元件从投影透镜的后焦点位置错位。

发明内容

本发明的目的在于鉴于如上所述的问题，提供一种防止光调制元件的错位，可以形成鲜明的光学像的光学装置，和投影机。

本发明的光学装置是根据图像信息调制多个色光的每个色光的多个光调制元件，与合成靠前述光调制元件所调制的各色光的色合成光学元件一体地设置的光学装置，特征在于具有保持前述光调制元件，在对应于该光调制元件的图像形成区的部分上有开口的保持框，和配置于前述保持框与前述色合成光学元件之间的保持构件，前述保持构件由具有前述保持框与前述色合成光学元件的中间的热膨胀系数的构件来构成，前述光调制元件经由前述保持框与前述保持构件对前述色合成光学元件的侧面固定。

这里，保持构件具有保持框与色合成光学元件的中间的热膨胀系数，意味着保持构件的热膨胀系数具有保持框的热膨胀系数～色合成光学元件的热膨胀系数的范围内的值。也就是说，在按热膨胀系数小的顺序，或者按热膨胀系数大的顺序排列这些构件的场合，成为色合成光学元件、保持构件、保持框的顺序。

如果用本发明，则存在着由于保持构件由具有保持框与色合成光学元件的中间的热膨胀系数的构件来构成，所以可以降低保持构件与保持框和保持构件与色合成光学元件的各界面处发生的热应力这样的效果。因而，即使光学装置的温度上升，也不破坏保持构件与保持框和保持构件与色合成光学元件的双方的连接状态，可以防止光调制元件的错位。而且，可以防止光学装置的劣化，可以维持鲜明的图像。

再者，在保持构件或保持框由多个构件来构成的场合，它们当中，直接关联于光调制元件与固定于色合成光学元件侧面的构件的热膨胀系数满足上述关系就可以了。

在本发明的光学装置中，最好是前述保持构件是通过成形由纤维状填充料与树脂组成的树脂组合物所得到的成形件。

这里，作为纤维状填充料，可以采用例如玻璃纤维、碳纤维、碳纳米管等。

此外，作为树脂，可以采用PC(聚碳酸酯)、PPS(对聚苯硫)、液晶树脂等。

进而，在通过成形来形成保持构件的场合，有时在金属模内的树脂组合物的流动方向，和与该流动方向正交的方向上热膨胀系数的值不同。在这种场合，保持构件中的流动方向和与流动方向正交的方向的至少一方的热膨胀系数，具有保持框的热膨胀系数～色合成光学元件的热膨胀系数的范围内的值就可以了。

如果用本发明，则存在着由于保持构件为通过成形纤维状填充料与树脂的树脂组合物所得到的成形件，所以，有通过例如注射成形等可以容易地制造，可以大幅度地降低制造成本这样的效果。此外由于通过成形含有纤维状填充料的树脂组合物来得到，所以可以维持保持构件的强度，保持光学装置的机械强度。进而，可以谋求保持构件的轻量化，可以促进光学装置，进而它们所采用的光学设备的轻量化。进而，如果作为纤维状填充料与树脂的树脂组合物，采用例如遮光性的材料，则可以遮挡从光调制元件的图像形成区以外的部分入射于色合成光学元件的多余的光束。此外，可以防止来自色合成光学元件的反射的光向色合成光学元件侧进一步反射。因而，遮挡多余的光，可以防止杂散光引起的对比度的降低。

在本发明的光学装置中，前述树脂组合物，最好是前述纤维状填充料为50重量％以下。

如果用本发明，则存在着由于纤维状填充料对树脂组合物按50重量％以下填充，所以可以维持保持框与色合成光学元件的中间的热膨胀系数，良好地防止光调制元件的错位这样的效果。

例如，在作为色合成光学元件由热膨胀系数比较低的材料来构成的场合，如果玻璃纤维等纤维状填充料对树脂组合物填充得超过50重量％，则成为接近于色合成光学元件的热膨胀系数。也就是说，保持构件与保持框的热膨胀系数之差加大，在保持框与保持构件之间产生大的热应力，无法避免光调制元件的错位。

在本发明的光学装置中，最好是在前述保持框的至少两处形成孔，前述保持构件具有在与前述保持框的开口对应的位置上形成开口的矩形板状体，和从该矩形板状体突出设置，插入前述保持框的前述孔的销。

如果用本发明，则存在着由于在保持构件上设有固定保持框的销，所以与历来的POP结构相比，零件数减少，此外，结构简化，制造变得容易这样的效果。此外，由于光调制元件的热经由销散热成为可能，所以可以提高光调制元件的散热性能。

在本发明的光学装置中，最好是前述销具有前端侧比基端侧要细的形状。

此外，在本发明的光学装置中，最好是前述保持框与前述保持构件靠光固化型粘接剂来固定。

如果用本发明，则存在着由于销具有前端侧比基端侧要细的形状，所以即使在保持框与保持构件的固定中用光固化型粘接剂的场合，也可以通过从销的前端侧照射光，在短时间内使粘接剂固化这样的效果。因而，可以提高光学装置，进而采用它的光学设备的制造效率。

在本发明的光学装置中，最好是在前述矩形板状体上形成吸收热动态差用的缺口。

如果用本发明，则存在着由于在矩形板状体上形成吸收热动态差用的缺口，所以即使因在光学装置中发生的热使热应力作用于保持构件，也可以缓和保持构件的外形形状的变形这样的效果。因而，可以避免热引起的光调制元件的错位。

本发明的投影机，特征在于，具有上述光学装置，和投影靠前述光学装置所形成的图像的投影透镜。

如果用本发明，则存在着因为具有前述光学装置，借此把位置调整后的光调制元件的位置保持于适当的状态是可能的，故可以避免投影图像的像素错位，可以得到高质量的图像这样的效果。

附图说明

图1是表示根据本实施形态的投影机的外观构成的概要透视图。

图2是表示本实施形态中的投影机的外观构成的概要透视图。

图3是表示本实施形态中的投影机的内部构成的概要透视图。

图4是表示本实施形态中的投影机的内部构成的概要透视图。

图5是表示本实施形态中的投影机的光学系统的结构的示意图。

图6是表示本实施形态中的电源电路的配置的概要透视图。

图7是表示本实施形态中的光源驱动电路的配置的概要透视图。

图8是表示本实施形态中的光学装置的结构的透视图。

图9是表示本实施形态中的冷却系统的概要透视图。

图10是说明本实施形态中的冷却系统A的冷却流路的图。

图11是说明本实施形态中的冷却系统A的冷却流路的图。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的一个实施形态。

(1)外观构成

图1和图2中示出根据本发明的实施形态的投影机1，图1是从上方前面侧看的透视图，图2是从下方背面侧看的透视图。

该投影机1是根据图像信息调制从光源所射出的光束，放大投影于屏幕等投影面上的光学设备，具有在内部收容包括后述的光学引擎的装置主体的外装壳体2和从外装壳体2露出的投影透镜3。

投影透镜3具备作为放大投影靠作为光调制装置的液晶板根据图像信息调制从光源所射出的光束所形成的光学像的投影光学系统的功能，作为在筒状体内部收容多个透镜的组透镜而构成。

作为框体的外装壳体2，成为正交于投影方向的宽度方向的尺寸大于投影方向尺寸的宽度大的立方体形状，具有覆盖装置主体的上部的上壳体21，覆盖装置主体的下部的下壳体22，和覆盖装置主体的前面部分的前壳体23。这些各壳体21～23为通过注射成形所成形的合成树脂制的整体成形件。

上壳体21，具有覆盖装置主体的上部的上面部21A，从该上面部21A的宽度方向端部大致下垂的侧面部21B、21C，和从上面部21A的后端部大致下垂的背面部21D。

在上面部21A的投影方向前侧，设有进行投影机1的起动·调整操作用的操作面板24。该操作面板24，具有包括起动开关、图像·声音等的调整开关在内的多个开关，在投影机1进行的投影时，通过调整操作面板24中的调整开关等，可以进行画面质量·音量等的调整。

此外，在上面部21A的操作面板24的旁边，形成多个孔241，在此内部，虽然未画出，收容着声音输出用的扬声器。

这些操作面板24和扬声器与后述的构成装置主体的控制基板电连接，操作面板24产生的操作信号靠该控制基板来处理。

在背面部21D上，在大致中央部分上形成在上面部21A侧缺口的凹部，在该凹部中，露出后述的设在连接于控制基板的接口基板上的接插件群25。

下壳体22，以与上壳体21的接合面为中心大致对称地构成，具有底面部22A，侧面部22B、22C，和背面部22D。而且，侧面部22B、22C，和背面部22D，在其上端部分与上壳体21的侧面部21B、21C，和背面部21D的下端部分结合，构成外装壳体2的侧面部分和背面部分。

在底面部22A上，在投影机1的后端侧大致中央设有固定脚部26，并且在前端侧宽度方向两端设有调整脚部27。

该调整脚部27，由从底面部22A在面方向上进退自如地突出的轴状构件来构成，轴状构件本身，收容于外装壳体2的内部。这种调整脚部27通过操作设在投影机1的侧面部分上的调整按钮271可以调整从底面部22A的进退量。

借此，成为可以调整从投影机1所射出的投影图像的上下位置，在适当的位置上形成投影图像。

此外，在底面部22A上形成与外装壳体2的内部连通的开口部28、29、30。

开口部28，是装拆包括投影机1的光源在内的光源装置的部分，通常，靠灯罩281来封闭。

开口部29、30构成缝隙状。

开口部29是冷却包括作为根据图像信息调制从光源所射出的光束的光调制装置的液晶板的光学装置用的冷却空气取入用的吸气用开口部。

开口部30是冷却构成投影机1的电源单元、光源驱动电路用的冷却空气取入用的吸气用开口部。

再者，因为开口部29、30靠其窄缝状开口部分始终与投影机1内部连通，故在各自的内侧设有防尘过滤器，以便尘埃等不侵入内部。但是，开口部30也可以不设防尘过滤器。

进而，在底面部22A上，设有转动自如地安装于底面部22A的盖构件31。在该盖构件31的内部收容远距离操作投影机1用的遥控器。再者，在未画出的遥控器上，设有与设在前述操作面板24上的起动开关、调整开关等同样者，如果操作遥控器，则对应于该操作的红外线信号从遥控器输出，红外线信号经由设在外装壳体前面和背面上的受光部311靠控制基板来处理。

在背面部22D上，与上壳体21的场合同样，在大致中央部分上形成在底面部22A侧缺口的凹部，露出设在前述接口基板上的接插件群25，并且在端部旁边进一步形成开口部32。输入接插件33从该开口部32露出。接口接插件33是从外部电源把电力供给到投影机1的端子，与后述的电源单元电连接。

前壳体23具有前面部23A和上面部23B而构成，在上面部23B的投影方向后端侧处与前述上壳体21和下壳体22的投影方向前端部分接合。

在前面部23A上，形成使投影透镜3露出用的大致圆形的开口部34，和在其旁边所形成的由多个窄缝来构成的开口部35。

开口部34其上面侧进一步开口，露出投影透镜3的镜筒的一部分，成为可以从外部操作设在镜筒周围的变焦距调整用旋钮3A、3B。

开口部35作为排出冷却装置主体的空气的排气用开口部来构成，后述的冷却作为投影机1的构成部件的光学系统、控制系统、和电源单元·灯驱动单元的空气从该开口部35朝投影机1的投影方向排出。

(2)内部结构

在这种外装壳体2的内部，如图3～图5中所示，收容着投影机1的装置主体，该装置主体，具有图3中所示的光学单元4，控制基板5，和图4中所示的电源块6而构成。

(2-1)光学单元4的结构

作为光学引擎的光学单元4，根据图像信息调制从光源装置所射出的光束形成光学像，经由投影透镜3在屏幕上形成投影图像，作为在图4中所示的光导40这个光学零件用框体内，装入光学装置，或种种的光学零件等而构成。

该光导40由下光导401和图4中未画出的上光导来构成，分别是注射成形等产生的合成树脂制品。

下光导401形成为收容光学零件的由底面部401A和侧壁部401B组成的上部开口的容器状，在侧壁部401B上设有多个槽部401C。在该槽部401C中，装设构成光学单元4的种种的光学零件，借此各光学零件高精度地配置于设定于光导40内的照明光轴上。上光导具有对应于该下光导401的平面形状，作为封闭下光导401的上面的盖状构件而构成。

此外，在下光导401的底面部401A的光束射出侧端部，设有形成圆形状的开口部的前面壁，在该前面壁上，接合固定着投影透镜3的基端部分。

这种光导40内，如图5中所示功能上大致分为积分器照明光学系统41，分色光学系统42，中继光学系统43，以及把光调制光学系统和色合成光学系统一体化的光学装置44。再者，在本例子中的光学单元4是三板式投影机中所采用者，作为把从光源所射出的白色光分离成三色的色光的空间分色型的光学单元而构成。

积分器照明光学系统41，是用来使从光源所射出的光束在照明光轴正交面内的照度均一的光学系统，具有光源装置411，第1透镜阵列412，第2透镜阵列413，偏振变换元件414，以及重叠透镜415而构成。

光源装置411具有作为放射光源的光源灯416和反射镜417，靠反射镜417反射从光源灯416所射出的光线弄成大致平行光线，向外部射出。虽然在本例子中，作为光源灯416采用高压水银灯，但是除此以外有时也采用卤化金属灯或卤素灯。此外，虽然在本例子中，作为反射镜417采用抛物面镜，但是也可以采用配置平行于由椭圆面镜组成的反射镜的射出面的凹透镜的构成。

第1透镜阵列412具有把从照明光轴方向看具有矩形的轮廓的小透镜排列成矩阵状的构成。各小透镜，把从光源灯416所射出的光束分割成部分光束，沿照明光轴方向射出。各小透镜的轮廓形状设定成成为与后述的液晶板441的图像形成区的形状几乎相似形。例如，如果液晶板441的图像形成区的纵横比(横向与纵向尺寸的比率)为4∶3，则各小透镜的纵横比设定成4∶3。

第2透镜阵列413为与第1透镜阵列412大致同样的构成，具有小透镜排列成矩阵状的构成。该第2透镜阵列413，与重叠透镜415一起，具有使第1透镜阵列412的各小透镜的像在液晶板441上成像的功能。

偏振变换元件414，把来自第2透镜阵列413的光变换成一种偏振光，借此可以提高光学装置44的光的利用率。

具体地说，靠偏振变换元件414变换成一种偏振光的各部分光束，靠重叠透镜415最终在光学装置44的液晶板441上几乎重叠。因为在用调制偏振光的类型的液晶板441的投影机中，可以仅利用一种偏振光，故来自发出杂散的偏振光的光源灯416的光束的大致一半未被利用。因此，通过用偏振变换元件414把从光源灯416所射出的光束变换成大致一种偏振光，提高光学装置44中的光的利用效率。再者，这种偏振变换元件414，例如，在特开平8-304739号公报中介绍。

分色光学系统42具有两个分色镜421、422和反射镜423，具有由分色镜421、422把从积分器照明光学系统41所射出的多个部分光束分色成红(R)、绿(G)、蓝(B)的三色的光的功能。

中继光学系统43具有入射侧透镜431，中继透镜433，反射镜432、434，具有把作为靠分色光学系统42所分离的色光的红色光引到液晶板441R的功能。

此时，在分色光学系统42的分色镜421处，从积分器照明光学系统41所射出的光束当中的红色光分量与绿色光分量透射，蓝色光分量反射。靠分色镜421反射的蓝色光被反射镜423反射，通过滤色透镜418，到达蓝色光用的液晶板441B。该滤色透镜418把从第2透镜阵列413所射出的各部分光束变换成对其中心轴(主光线)平行的光束。设在其他的液晶板441G、441R的光入射侧的滤色透镜418也是同样的。

此外，透射分色镜421的红色光与绿色光当中，绿色光被分色镜422反射，通过滤色透镜418到达绿色用的液晶板441G。另一方面，红色光透射分色镜422通过中继光学系统43，进而通过滤色透镜418到达红色光用的液晶板441R。

再者，在红色光中用中继光学系统43，是因为红色光的光路长度比其他色光的光路长度要长，是为了防止光的发散等引起的光的利用效率的降低的缘故。也就是说，入射于入射侧透镜431的部分光束照原样传到滤色透镜418的缘故。再者，虽然取为在中继光学系统43中，使三个色光当中的红色光通过的构成，但是不限于此，例如，也可以取为使蓝色光通过的构成。

光学装置44根据图像信息调制所入射的光束形成彩色图像，具有靠分色光学系统42所分离的各色光所入射的三个入射侧偏振板442，配置于各入射侧偏振板42的后级的作为光调制元件的液晶板441R、441G、441B，配置于各液晶板441R、441G、441B的后级的射出侧偏振板443，以及作为色合成光学元件的十字分色棱镜444。

液晶板441R、441G、441B，把例如多晶硅TFT用作开关元件，虽然未画出，但是把液晶密封封入对着配置的一对透明基板内的板主体收容于保持框内而构成。

在光学装置44中，靠分色光学系统42所分离的各色光靠这三个液晶板441R、441G、441B，入射侧偏振板442，和射出侧偏振板443形成根据图像信息所调制的光学像。

入射侧偏振板442，仅使靠分色光学系统42所分离的各色光当中一定方向的偏振光透射，吸收其他光束，是在蓝宝石玻璃等的基板上粘贴偏振膜者。此外，也可以不用基板，把偏振膜粘贴于滤色透镜418。

射出侧偏振板443也是，与入射侧偏振板442大致同样地构成，仅使从液晶板441(441R、441G、441B)所射出的光束当中，规定方向的偏振光透射，吸收其他光束。此外，也可以不用基板，把偏振膜粘贴于十字分色棱镜444。

这些入射侧偏振板442和射出侧偏振板443，设定成相互的偏振轴的方向正交。

十字分色棱镜444合成从射出侧偏振板443所射出，对于每个色光所调制的光学像而形成彩色图像。

在十字分色棱镜444上反射红色光的电介质多层膜与反射蓝色光的电介质多层膜沿着四个直角棱镜的界面设成大致X字形，靠这些电介质多层膜合成三个色光。

这种光学装置44，在十字分色棱镜444的各光束入射端面上，粘贴作为具有在矩形板状体的四角部分向面外突出的销的保持构件的板固定板，通过把在液晶板441R、441G、441B的保持框上所形成的孔套入各销来一体化。

而且，一体化了的光学装置44，配置于前述光导40的投影透镜3的光路前段，螺纹固定于下光导401的底面部。

再者，关于光学装置44的结构的细节，下文述及。

(2-2)控制基板5的结构

控制基板5，如图3中所示，配置成覆盖光学单元4的上侧，具有运算处理装置、液晶板441驱动用集成电路所安装的主基板51，和在该主基板51的后端侧处连接，在外装壳体2的背面部21D、22D处竖起的接口基板52。

在接口基板52的背面侧，安装着前述接插件群25，从接插件群25输入的图像信息，经由接口基板52输出到主基板51。

主基板51上的运算处理装置，运算处理输入的图像信息后，把控制指令输出到液晶板驱动用集成电路。驱动用集成电路，基于该控制指令生成输出驱动信号驱动液晶板441，借此根据图像信息进行光调制形成光学像。

这种主基板51，靠弯曲加工冲裁金属的板料53来覆盖，该板料53为了防止基板51上的电路元件等引起的EMI(电磁障碍)而设置。

(2-3)电源块6的结构

电源块6，具有图6中所示的具有电源电路的电源单元61，和配置于该电源单元61的下方的图7中所示的灯驱动电路62。

电源单元61把通过连接于前述进口接插件33的未画出的电源电缆从外部所供给的电力，供给到前述灯驱动单元62或控制基板5等。

该电源单元61具有配置于内部的未画出的主体基板，和包围该主体基板的金属制的筒状体612。该筒状体612除了作为流过冷却空气的导风构件的功能之外，与控制基板5中的板料53同样防止EMI。

此外，在该筒状体612的基端部分，安装着未画出的吸气风扇，从外部经由开口部30(参照图2、图7)取入冷却空气，把所取入的冷却空气供给到电源块6内部。

灯驱动单元62是用来以稳定的电压把电力供给到光源装置411的变换电路，从电源单元61输入的商用交流电流靠该灯驱动单元62整流、变换，成为直流电流或交流矩形波电流供给到光源装置411。

该灯驱动单元62，如图7中所示，具有靠树脂铆钉或螺钉固定于下壳体22的底面部22A的基板621，与在基板621的上面部种种的电路元件622而构成，基板621，在与前述电源单元61的延长方向正交的方向上延长。

此外，灯驱动单元62，被竖立设置于下壳体22的底面部22A内面的多个板状体64所包围，并且多个板状体64设置成还包围在底面部22A上所形成的吸气用的开口部30，开口部30附近的空间和灯驱动单元62所配置的空间靠这些多个板状体64在下壳体22内从其他空间独立出来。

再者，多个板状体64在下壳体22的注射成形时同时一体地成形而构成。

这种电源单元61，螺纹固定于下壳体22。

(3)光学装置44的结构

图8是表示光学装置44的结构的分解透视图。再者，在图8中，仅分解了液晶板441R所配置的一侧。

光学装置44除了上述液晶板441，入射侧偏振板442，射出侧偏振板443，十字分色棱镜444之外，具有台座445，保持框446，和作为保持构件的板固定板447。而且，保持框446，收容液晶板441，经由板固定板447一体地固定于十字分色棱镜444的光束入射端面。再者，入射侧偏振板442，固定于光导40。

这里，十字分色棱镜444的四个直角棱镜，用光学玻璃、蓝宝石或水晶等来构成。

在表1中，示出可以用于十字分色棱镜444的种种材料的热膨胀系数。

                 表1

材料	热膨胀系数(×10-5/K)
		光学玻璃(BK-7)	0.71
蓝宝石	0.53
		水晶	0.68(光学轴方向)
1.22(与光学轴正交的方向)

此外，液晶板441，如图8中所示，是液晶封入驱动基板441A(例如多个直线状的电极，构成像素的电极，以及电连接于这些之间的TFT元件所形成的基板)与对向基板441C(例如共用电极所形成的基板)之间者。而且，控制用电缆441D从这些基板441A、441C之间延伸。再者，也可以取为在这些基板441A或441C上，固定用来使液晶板441的板面的位置从投影透镜3的后焦点位置错开而附着于板表面的污染物光学上不醒目的防尘板。

台座445，固定于十字分色棱镜444的下表面，把一体化了的光学装置44固定于下光导401。该台座445，是形成为大致矩形的板材，具有从其四角伸出的伸出部445A。而且，该伸出部445A，在前端部分形成孔445B，通过用螺钉等把在下光导401的底面部401A上所形成的未画出的孔与该孔445B螺纹接合，光学装置44被固定于下光导401。此外，该台座445的矩形部分，形成为比十字分色棱镜444的外周形状稍小一些。因此，在板固定板447固定于十字分色棱镜444的侧面之际，台座445与板固定板447不会相互干涉。

保持框446收容液晶板441。该保持框446，如图8中所示，具有有收容液晶板441的收容部446A1(参照图11)的凹形框体446A，和与凹形框体446配合而遮挡收容的液晶板441的支持板446B。此外，保持框446，在对应于所收容的液晶板441的板面的位置上，设有开口部446C。进而，在保持框446的四角上形成孔446D。而且，这些凹形框体446A与支持板446B的固定，如图8中所示，通过设在支持板446A左右两侧的钩子446E与设在对应于凹形框体446A的部位的钩子配合部446F的配合来进行。

这里，液晶板441，在保持框446的开口部446C处露出，该部分成为图像形成区。也就是说，各色光R、G、B被引入液晶板441的该部分，根据图像信息形成光学像。

进而，在该支持板446B的光束射出侧端面上，设有遮光膜(未画出)，防止把来自十字分色棱镜444的反射引起的光进一步向十字分色棱镜444一侧反射，防止杂散光引起的对比度的降低。

再者，孔446D的位置，没有必要是保持框446的角。此外，孔446D的个数，不限于四个，只要是两个以上就可以了。

板固定板447，保持固定收容液晶板441的保持框446。该板固定板447，如图8中所示，具有矩形板状体447A，和从该矩形板状体447A的四角突出设置的销447B。这里，销447B的位置，没有必要是矩形板状体447A的角。此外，销447B的个数，不限于四个，只要是两个以上就可以了。也就是说，只要根据设计，形成为与保持框446的孔446D对应就可以了。

该板固定板447介于保持框446与十字分色棱镜444之间。而且，该板固定板447与十字分色棱镜444，与板固定板447的销447B对向侧的端面粘接固定于十字分色棱镜444的光束入射端面。此外，板固定板447与保持框446，经由板固定板447的销447B与保持框446的孔446D，相互粘接固定。

矩形板状体447A对应于液晶板441的图像形成区，形成大致矩形的开口部447A1。此外，矩形板状体447A，正交于上下的边缘，从外周缘到开口部447A1，形成吸收热动态差的缺口部447A2。进而，矩形板状体447A，沿着左右的边缘，形成支持面447A3以便可以安装射出侧偏振板443。

销447B具有从基端到尖端成为尖细的大致圆锥形状的结构。此外，该销447B，从矩形板状体447A的立起部的直径形成为大于在保持框446上所形成的孔446D，在液晶板441的装设时，确保液晶板441与板固定板447之间的间隙。在没有这种结构的场合，也就是说，销447B的立起部的直径形成为与在保持框446上所形成的孔446D大致相同的场合，在把保持框446装设于板固定板447之际，就无法确保间隙。因此，固定保持框446与板固定板447的粘接料，在保持框446端面上被表面张力展宽，附着于液晶板441的显示面。

作为上述保持框446或板固定板447，可以用例如轻量而热传导性良好的，Al、Mg、Ti或这些的合金，碳素钢、黄铜、不锈钢等金属，或者，混入碳纤维、碳纳米管等填充料、玻璃纤维的树脂(聚碳酸酯、对聚苯硫、液晶树脂等)等材料来构成。通过用这类材料，在液晶板441上发生的热可以有效地散热到保持框446和板固定板447，可以提高液晶板441的散热性能。

再者，虽然保持框446，由凹形框体446A和支持板446B来构成，但是可以用上述材料当中的同一材料来构成，也可以用上述材料当中的不同材料来构成这些凹形框体446A和支持板446B。在本发明中，至少凹形框体446A由上述材料来构成就可以了。这是因为，凹形框体446A，因为在其四角上所形成的孔446D与板固定板447的销447B粘接固定，所以是直接关系到把液晶板441固定于十字分色棱镜444侧面的构件。与此相反，支持板446B，仅固定于凹形框体446A，不直接关系到把液晶板441固定于棱镜444侧面的缘故。

表2中表示可以用于保持框446或板固定板447的种种材料的热膨胀系数。

表2

	材料	填充量(重量％)	热膨胀系数
					(×10-5/K)
			流动方向	直角方向
					(A)	聚碳酸酯	30	1.4～2.0	3.5～5.6
玻璃纤维
	(B)	聚碳酸酯	40	1.2～2.5		2.7～3.7
玻璃纤维
		(C)			聚碳酸酯		50	1.0～2.4	2.3～3.3
玻璃纤维
	(D)		对聚苯硫	40	1.0～2.2	2.3～6.0
玻璃纤维
		(E)	聚碳酸酯				30	0.6～0.9	5.7～6.4
碳纤维
	(F)		对聚苯硫	30	1.6	2.3
碳纤维
		(G)	液晶树脂				30	0.5	5
玻璃纤维
	(H)		Mg合金(AZ91D)	-	2.72
(I)		Mg					-	2.6
	(J)		Al合金(ADC12)	-	2.1
(K)		Al					-	2.4
	(L)		Ti	-	2.5
(M)		碳素钢					-	1.18
	(N)		黄铜	-	2
(O)		不锈钢(SUS)					-	1.1～1.6
	(P)		碳纤维	-	0.7	2.3

再者，(A)～(G)的材料，是在各材料栏的上侧中所述的树脂中，下侧中所述的纤维状填充料，按“填充量”栏中所述的比率添加者。(A)是在聚碳酸酯中添加玻璃纤维30重量％者，(B)是在聚碳酸酯中添加玻璃纤维40重量％者。

而且，基于表1和表2中所示的种种材料，选择十字分色棱镜444、板固定板447和保持框446的材料，以便板固定板447的热膨胀系数具有保持框446的热膨胀系数～十字分色棱镜444的热膨胀系数的范围内的值。

在本实施形态中，十字分色棱镜444，用光学玻璃(BK-7)。此外，板固定板447，作为树脂用聚碳酸酯，作为纤维状填充料用玻璃纤维，按40重量％填充该玻璃纤维。进而，保持框446，用镁合金(AZ91D)。

表3中，把板固定板446的热膨胀系数与十字分色棱镜444和保持框446的热膨胀系数进行比较。再者，在表3中，作为板固定板447和保持框446的材料，用表2中所示的(A)～(P)。

表3

	十字分色棱镜	板固定板	保持框
				材料	光学玻璃(BK-7)	(B)	(H)
热膨胀系数(×10-5/K)	0.71	1.2～2.5(流动方向)	2.72
				2.7～3.7(直角方向)

如表3中所示，十字分色棱镜444的热膨胀系数为0.71(×10^-5/K)，保持框446的热膨胀系数为2.72(×10^-5/K)。

与此相对照板固定板447的热膨胀系数，如表3中所示，在流动方向上为1.2～2.5(×10^-5/K)，在直角方向上为2.7～3.7(×10^-5/K)。所谓流动方向，表示成形时的树脂组合物的流动方向，所谓直角方向，是与该流动方向正交的方向。这里，虽然板固定板447中的直角方向的热膨胀系数，成为保持框446的热膨胀系数～十字分色棱镜444的热膨胀系数的范围外的值，但是板固定板447中的流动方向的热膨胀系数成为前述范围内的值。在本发明中，板固定板447中的流动方向和直角方向的至少一方的热膨胀系数具有保持框446的热膨胀系数～十字分色棱镜444的热膨胀系数的范围内的值就可以了。这是因为，保持框446，除了保持液晶板这样的功能外，一般来说，沿着与光的行进方向正交的两个方向的部分的长度变得大于沿着光的行进方向的部分的长度。因而，如果以前者的方向为流动方向，则可以减小热应力的缘故。

再者，十字分色棱镜444、板固定板447和保持框446的材料的组合，不限于表3中所示者。

表4中表示十字分色棱镜444、板固定板447和保持框446的材料的其他组合的例子。再者，在表4中，作为板固定板447和保持框446的材料，用表2中所示的(A)～(P)。

表4

		十字分色棱镜		板固定板		保持框
								材料	热膨胀系数(×10-5/K)	材料	热膨胀系数(×10-5/K)	材料	热膨胀系数(×10-5/K)
		组合例	1	光学玻璃(BK-7)	0.71	(A)	1.4～2.0							(H)	2.72
2	光学玻璃(BK-7)							0.71	(D)	1.0～2.2	(H)	2.72
			3	光学玻璃(BK-7)	0.71	(O)	1.1～1.6						(H)	2.72
4	光学玻璃(BK-7)							0.71	(O)	1.1～1.6	(J)	2.1
			5	光学玻璃(BK-7)	0.71	(E)	0.6～0.9						(A)	1.4～2.0
6	光学玻璃(BK-7)							0.71	(M)	1.18	(A)	1.4～2.0
			7	光学玻璃(BK-7)	0.71	(M)	1.18						(F)	1.6
比较例	1							光学玻璃(BK-7)	0.71	丙烯酸树脂	6	(H)			2.72

再者，作为组合例，虽然举出了表4中所示的1～7，但是也可以基于表1和表2，采用其他的组合。此外，在表4中所示的组合例1～7中，虽然按热膨胀系数小的顺序，成为十字分色棱镜444、板固定板447、保持框446，但是板固定板447的热膨胀系数只要成为保持框446的热膨胀系数～十字分色棱镜444的热膨胀系数的范围内的值就可以了，按热膨胀系数大的顺序，也可以采用成为十字分色棱镜444、板固定板447、保持框446的组合。例如，作为十字分色棱镜444用光学玻璃(BK-7)，作为板固定板447用表2中所示的(E)的材料，作为保持框446用表2中所示的(G)的材料。

此外，作为板固定板447的材料，虽然如表2的(A)～(G)中所示，作为树脂可以用聚碳酸酯，对聚苯硫、或者液晶树脂，作为纤维状填充料可以用玻璃纤维或碳纤维，但是最好是玻璃纤维或碳纤维等纤维状填充料含有50重量％以下。例如，在作为纤维状填充料含有玻璃纤维或碳纤维等超过50重量％的场合，板固定板的热膨胀系数成为接近于十字分色棱镜444的热膨胀系数的值。而且，板固定板的热膨胀系数，与保持框446的热膨胀系数之差加大。因而，在光学装置44的温度上升的场合，在板固定板与保持框446的界面上发生的热应力加大，存在着产生板固定板的错位的危险。

进而，如表4的比较例中所示，历来，作为板固定板447的材料，用丙烯酸树脂。该丙烯酸树脂的热膨胀系数为6(×10^-5/K)。因而，与十字分色棱镜444和保持框446的热膨胀系数之差很大，在光学装置44的温度上升的场合，在板固定板与保持框446和板固定板与十字分色棱镜444的双方的界面上发生的热应力很大，容易产生板固定板的错位。

此外，本实施形态的板固定板447，作为遮挡光束的遮光性构件发挥功能。因此，遮断从液晶板441的图像形成区以外的部分入射于十字分色棱镜444的多余的光束。此外，防止来自十字分色棱镜444的反射引起的光束进一步向十字分色棱镜444侧反射。

上述光学装置44，像以下这样进行制造。

(a)首先，用粘接剂把台座445固定于十字分色棱镜444的下面。

(b)进而，在板固定板447支持面447A3上，用双面胶带或通过粘接固定射出侧偏振板443。

(c)在保持框446的凹形框体446A的收容部446A1(参照图11)中收容各液晶板441R、441G、441B。然后，从凹形框体446A的液晶板插入侧安装保持框446的支持板446B，推压固定保持各液晶板441R、441G、441B。

(d)在收容各液晶板441R、441G、441B的保持框446的孔446D中，插入涂布了光固化型粘接剂的板固定板447的销447B。

(e)把板固定板447的与销447B相反侧的端面经由粘接剂紧密接触于十字分色棱镜444的光束入射端面。此时，板固定板447靠粘接剂的表面张力，紧密接触于十字分色棱镜444侧面。

(f)在光固化型粘接剂未固化的状态下，调整各液晶板441R、441G、441B的位置。

(f)在进行了各液晶板441R、441G、441B的位置调整后，在板固定板447与十字分色棱镜444之间，和从板固定板447的销447B的前端侧照射紫外线。然后，光固化型粘接剂固化，板固定板447与十字分色棱镜444被固定，进而，板固定板447与保持框446经由销447B被固定。

再者，固定板固定板447、十字分色棱镜444、保持框446的粘接剂，不限于光固化型粘接剂，也可以使用热固化型粘接剂。在该场合，通过把热空气等吹到上述构件间实施粘接剂的固化。

(4)冷却结构

在前述投影机1中，如图9中所示，在内部设有光学装置44的冷却系统A，与电源块6的冷却系统B。

冷却系统A是靠吸气导管单元7从开口部29所吸气的冷却空气的流动。

吸气导管单元7包括隔着投影透镜3对向配置的一对条形风扇71，使这一对条形风扇71的吸气面连通于开口部29的未画出的吸气导管，以及，如图10中所示，把吸入的空气引到规定位置的导风管72而构成。

而且，如图10中所示，在导风管72的终端上，设有开口72A，该开口72A向上突出地设有立起片72A1，从下方向上方整流冷却空气的流动。

从条形风扇71所取入的冷却空气，经由导风管72，供给到光学装置44的下方，从开口72A流向上方。然后，该冷却空气，如图11中所示，靠立起片72A1整流，流入十字分色棱镜444与射出侧偏振板443之间，射出侧偏振板443与液晶板441之间，和液晶板441与入射侧偏振板442之间，冷却液晶板441、射出侧偏振板443、入射侧偏振板442。

此外，从条形风扇71所取入的冷却空气的一部分，如图9中所示，用作偏振变换元件414和光源灯416的冷却空气。

也就是说，该冷却空气的一部分，流过下壳体22的底面部22A，与下光导401的下面之间所形成的间隙，在其中途进一步分支成两个方向。一方的分支的冷却空气从对应于偏振变换元件414的位置的下光导401的下面上所形成的窄缝孔供给到光导40内部并冷却偏振变换元件414后，供给到光源装置411并冷却光源灯416。另一方的分支的冷却空气直接供给到光源装置411，冷却光源灯416。

而且，冷却光源灯416的空气，靠具有排气风扇81和排气导管82的排气导管单元8汇集，从前壳体23的开口部35排出到投影机1的外部。

在光学装置44上方流动的冷却空气如图9所示，在遇到构成控制基板5的主基板51时，其流向直角地弯折，冷却主基板51上安装的各种电路元件。

冷却主基板51后的冷却空气，通过具有排气扇81和排气导管82的排气导管单元812汇集，以前壳体23的开口部35排出到投影机1外部。

另一方面，冷却系统B，是靠设在电源单元61上的未画出的吸气风扇从开口部30所取入的冷却空气的流动，是冷却电源单元61和灯驱动单元62的系统。

而且，靠吸气风扇从开口部30所取入的冷却空气，一部分供给到电源单元61的筒状体612的内部，冷却安装于主体基板上的电路元件，此外另一部分流过筒状体612的下面，供给到灯驱动单元62，冷却安装于灯驱动单元62的基板621上的电路元件。

然后，冷却电源块6的空气，经由开口部35排出到外部。

(5)实施形态的效果

如果用前述这种本实施形态，则有如下的效果。

(5-1)由于板固定板447由具有保持框446与十字分色棱镜444的中间的热膨胀系数的构件来构成，所以可以减小板固定板447与保持框446和板固定板447与十字分色棱镜444的各界面上发生的热应力。因而，即使光学装置44的温度上升，也不破坏板固定板447与保持框446和十字分色棱镜444的连接状态，可以防止液晶板441的错位。而且，可以防止光学装置44的劣化，维持鲜明的图像的形成。

(5-2)由于板固定板447通过例如注射成形等成形玻璃纤维与聚碳酸酯的树脂组合物来制造，所以可以容易地制造，可以大幅度地降低制造成本。此外，可以谋求板固定板447的轻量化，可以促进光学装置44，进而采用它的投影机1的轻量化。进而，因为含有玻璃纤维，所以可以维持板固定板447的强度，维持光学装置44的机械强度。

(5-3)由于板固定板447成为具有遮光性的构件，所以可以遮断从液晶板441的图像形成区以外的部分入射于十字分色棱镜444的多余的光束。此外，可以防止来自十字分色棱镜444的反射引起的光进一步向十字分色棱镜444侧反射。因而，可以遮断多余的光，可以防止杂散光引起的对比度的降低。

(5-4)十字分色棱镜444由光学玻璃来构成。这里，在板固定板447中，如果作为纤维状填充料的玻璃纤维超过50重量％地填充，则成为接近于十字分色棱镜444的热膨胀系数。也就是说，保持框446与板固定板447的热膨胀系数之差加大，在保持框446与板固定板447之间产生很大的热应力，无法避免液晶板441的错位。在本实施形态中，由于板固定板447含有40重量％的玻璃纤维，所以可以维持保持框446与十字分色棱镜444的中间的热膨胀系数，可以良好地防止液晶板441的错位。

(5-5)由于板固定板447设有固定保持框446的销447B，所以与历来的POP结构相比，零件数减少，此外，结构简单，制造变得容易。此外，由于液晶板441的热经由销447B逃逸成为可能，所以可以提高液晶板441的散热性能。

(5-6)销447B具有前端侧比基端侧要细的形状，靠光固化型粘接剂来实施板固定板447与保持框446的固定。借此，在从销447B的前端部照射光使光固化型粘接剂固化之际，可以减少销447B前端部处的光的反射或吸收，可以使光充分照射存在于销447B与保持框446的接合部的光固化型粘接剂。因而，可以短时间、高效率、且可靠地固定板固定板447与保持框446的固定。

(5-7)由于在板固定板447的矩形板状体447A上形成吸收热动态差用的缺口部447A2，所以即使因光学装置44中发生的热在板固定板447上作用着热应力，也可以缓和板固定板447的外形形状的变形。因而，可以避免热引起的液晶板411的错位。

(5-8)由于在板固定板447的矩形板状体447A上设有支持面447A3，射出侧偏振板443固定于该支持面447A3，所以从射出侧偏振板443向板固定板447的热传递成为可能，可以提高射出侧偏振板443的散热性能。

(5-9)由于在板固定板447的矩形板状体447A上设有支持面447A3，所以可以空出预定间隙地把射出侧偏振板443固定于该支持面447A3，可以提高射出侧偏振板443的散热性能。

(5-10)保持框446由镁合金来形成。借此，十字分色棱镜444与保持框446成为比较接近的热膨胀系数，如果构成为使介于它们之间的板固定板447的热膨胀系数具有它们的中间的值，则可以减小光学装置44总体的各构件界面上发生的热应力。

(5-11)保持框446由镁合金来形成。借此，可以有效地散热液晶板441中发生的热，可以提高液晶板441的散热性能。

(6)实施形态的变形

再者，本发明不限定于前述实施形态，也包括以下所示的变形。

虽然在前述实施形态中，板固定板447，矩形板状体447A与销447B一体地构成，但是不限于此。例如，也可以仅以销447B作为板固定板。

此时，由于销447B具有保持框446和十字分色棱镜444的中间的热膨胀系数，所以可以减小在与保持框446和十字分色棱镜444的界面上发生的热应力。因而，可以避免液晶板441的错位。

虽然在前述实施形态中，板固定板447通过注射成形来成形，但是不限于此。例如，也可以通过吹塑成形、真空吸空成形等来成形，也可以通过其他成形方法来成形。

虽然在前述实施形态中，板固定板447，正交于矩形板状体447A的上下的边缘，从外周缘到开口部447A1，形成吸收热动态差用的缺口部447A2，但是缺口部447A2的位置不限于此。例如，也可以正交于矩形板状体447A的左右的边缘，从外周缘到开口部447A1形成。此外，也可以正交于上下或左右的边缘，从外周缘到开口部447A1形成。

虽然在前述实施形态中，说明了台座445被固定于十字分色棱镜444的下面的构成，但是不限于此。例如，也可以把台座45固定于十字分色棱镜444的上面。在这种构成中，对下光导401容易装拆光学装置44。

在前述实施形态中，在台座445和板固定板447间可用热线导性粘接材料填充间隙。在这种结构中，板固定板447和台座447间可进行良好的热传递，可提高液晶板441和射出侧偏振板443的散热性能。

虽然在前述实施形态中，十字分色棱镜444，由用光学玻璃所构成的四个直角棱镜，与电介质多层膜来构成，但是不限于此。例如，也可以取为在由玻璃等所形成的大致长方体或大致立方体的容器内配置十字反射镜，把液体充满该容器内的构成。也就是说，只要具有合成色光的功能，和用来安装板固定板447的光束入射端面，十字分色棱镜444可以是任何构成。

虽然在前述实施形态中，说明了用三个液晶板441的投影机1，但是不限于此。例如，运用于仅用一个液晶板的投影机、用两个液晶板的投影机、或者用四个液晶板的投影机也是可能的。

虽然在前述实施形态中，在俯视大致L字形的光学单元4中采用本发明，但是不限于此，也可以在俯视大致U字形的光学单元4中采用本发明。在该场合，因为可以采用在U字的中央部分配置电源单元等的构成，故可以提高这些的冷却效率的本发明更加有效。

虽然在前述实施形态中，把液晶板用作光调制元件，但是也可以用使用微反射镜的器件等液晶以外的光调制元件。

虽然在前述实施形态中，用光入射面与光射出面不同的透射型光调制元件，但是也可以用光入射面与光射出面成为同一的反射型光调制元件。

虽然在前述实施形态中，仅说明了从观察的方向对屏幕进行投影的投影机的例子，但是在本发明中，运用于从与观察的方向相反侧对屏幕进行投影的背投式投影机也是可能的。

像以上这样，本发明的光学装置，因为防止光调制元件的错位，可以形成鲜明的光学像，故作为在演示或家庭影院等领域中所利用的投影机中可利用的光学装置是有用的。

Claims (8)

1.一种光学装置，一体地设置有根据图像信息对于多个色光的每个色光进行调制的多个光调制元件，与合成由前述光调制元件所调制的各色光的色合成光学元件，其特征在于，具有保持前述光调制元件，在对应于该光调制元件的图像形成区的部分上有开口的保持框，和

配置于前述保持框与前述色合成光学元件之间的保持构件，

前述保持构件由具有前述保持框与前述色合成光学元件的中间的热膨胀系数的构件来构成，

前述光调制元件经由前述保持框与前述保持构件相对前述色合成光学元件的侧面固定。

2.如权利要求1中所述的光学装置，其特征在于，

前述保持构件是通过成形由纤维状填充料与树脂组成的树脂组合物所得到的成形件。

3.如权利要求2中所述的光学装置，其特征在于，

前述树脂组合物中，前述纤维状填充料为50重量％或其以下。

4.如权利要求1至如权利要求3中的任何一项中所述的光学装置，其特征在于，

在前述保持框的至少两处形成孔，

前述保持构件具有在与前述保持框的开口对应的位置上形成开口的矩形板状体，和从该矩形板状体突出设置，插入前述保持框的前述孔的销。

5.如权利要求4中所述的光学装置，其特征在于，

前述销具有前端侧比基端侧细的形状。

6.如权利要求5中所述的光学装置，其特征在于，

前述保持框与前述保持构件由光固化型粘接剂来固定。

7.如权利要求4至如权利要求6中的任何一项中所述的光学装置，其特征在于，

在前述矩形板状体上形成吸收热动态差用的缺口。

8.一种投影机，其特征在于，具有如权利要求1至如权利要求7中的任何一项中所述的光学装置，和投影由前述光学装置所形成的图像的投影透镜。

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