JP2005017553A

JP2005017553A - 表示素子保持機構

Info

Publication number: JP2005017553A
Application number: JP2003180524A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Inoue; 和彦井上; Satoshi Onishi; 智大西
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP4492049B2

Abstract

【課題】画質悪化の原因となる残留応力が存在せず、高い保持精度を保つことの可能な表示素子保持機構を提供する。
【解決手段】プリズムＰＲが有する複数のプリズム面のうち光が透過しない対向した２面に第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２をそれぞれ固定し、第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２の両方に第３保持部材Ｈ３を固定し、第３保持部材Ｈ３に表示素子ＤＳを固定することにより、プリズムＰＲに対する表示素子ＤＳの保持を行う。第１〜第３保持部材Ｈ１〜Ｈ３はいずれも曲げ部分を有しておらず、表示素子ＤＳの取付部品Ｄ２も曲げ部分を有していない。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示素子保持機構に関するものであり、例えばプロジェクター光学系において、プリズムに表示素子（例えば、液晶表示素子，デジタル・マイクロミラー・デバイス等）を固定する表示素子保持機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表示素子に対する照明や表示素子で画像変調された光の色合成等のためにプリズムを用いたプロジェクター光学系が従来より知られている。表示素子とプリズムとの相対的な位置関係は、表示素子保持機構により高い精度で保持されるが、表示素子の小型化・高精細化が進むにつれて、より高い保持精度が表示素子保持機構に求められている。さらに、プロジェクターの高輝度化に伴って、表示素子保持機構周辺の温度条件も厳しくなってきている。
【０００３】
ここで、一般的な表示素子保持機構（例えば、特許文献１，２参照。）の概略構成を図７，図８に示して、その問題点を明らかにする。図７，図８は、表示素子保持機構の２つのタイプの従来例をそれぞれ示す断面図である。いずれの従来例においても、プリズムＰＲに対する表示素子ＤＳの固定は金属部品を介して行われる。図７の従来例では、プリズムＰＲが有する複数のプリズム面のうち光が透過しない対向した２面に、金属部品Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ接着剤で接着固定される。図８の従来例では、プリズムＰＲが有する複数のプリズム面のうち表示素子本体Ｄ１からの光が入射する面に、金属部品Ｂ３が接着剤で接着固定される。各金属部品Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は板状を成しているが、プリズムＰＲとの接触部分が表示素子ＤＳ近傍の適切な位置に配置されるように、金属部品Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の一部には曲げ加工が施されている。図７では、曲げ加工によって金属部品Ｂ１，Ｂ２に曲げ部分Ｍ１，Ｍ２が形成されており、図８では、曲げ加工によって金属部品Ｂ３に曲げ部分Ｍ３が形成されている。
【０００４】
表示素子ＤＳにも、その一部品として平板状・金属製の取付部品Ｄ２が表示素子本体Ｄ１に固定されている。その取付部品Ｄ２と金属部品Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３とは間隔をあけて配置され、その状態でプリズムＰＲに対する表示素子ＤＳの位置・傾き（角度）が調整装置（不図示）によって調整される。その後、金属部品Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３と取付部品Ｄ２との隙間に接着剤（合成接着剤，半田等）Ｇ１，Ｇ２が充填され、その硬化によりプリズムＰＲに表示素子ＤＳが固定される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３３７２６２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１９８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７，図８に示す各従来例では、プリズムＰＲと表示素子ＤＳとを連結している金属板Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に曲げ加工が施されている。曲げ加工のように塑性変形を伴う機械加工を材料に施すと、材料の加工箇所内部には残留応力が発生してしまう。その残留応力の存在の有無により、その部品の温度変化や荷重に対する挙動は異なったものとなる。加工時の条件のバラツキにより残留応力の状態にもバラツキが生じるため、上記挙動を予測することは困難である。また、焼きなまし（焼鈍）処理等の方法で残留応力を除去することは可能であるが、残留応力を完全に除去することは困難である。
【０００７】
曲げ加工に伴い発生した残留応力は、表示素子保持機構の信頼性に影響を与える原因となる。例えば、プロジェクターの使用中に表示素子保持機構の温度が上昇した場合、表示素子保持機構に形状変化が発生する。このとき、表示素子保持機構を構成する部品に残留応力が存在しない場合には、表示素子保持機構に発生する変形はプリズムを中心とした対称なものであるため問題ない。例えば、図７の表示素子保持機構において部品温度が均一に上昇した場合、金属部品Ｂ１の接着剤Ｇ１側の端部が図中の上方向へと移動し、金属部品Ｂ２の接着剤Ｇ２側の端部が図中の下方向へと移動して、プリズムＰＲを中心とした対称な変形が発生することになる。したがって、プリズムＰＲに対する表示素子ＤＳの位置ズレは発生しない。
【０００８】
しかし、金属部品Ｂ１又は金属部品Ｂ２に残留応力が存在する場合には、温度上昇により金属部品Ｂ１と金属部品Ｂ２とがプリズムＰＲを中心として非対称に変形する可能性がある。そのような変形が発生すれば、プリズムＰＲに対して表示素子ＤＳが位置ズレを起こすことになる。その結果、表示画素が位置ズレを起こし、それはスクリーン上で画像の色ズレとして観察されるものとなる。図９に、Ｒ・Ｇ・Ｂに対応した合計３枚の表示素子を搭載した３板式プロジェクターにおける、表示画素の位置ズレによるスクリーン上での色ズレを示す。３枚の表示素子が相対的に位置ズレを起こすと、図９に示すように、赤色画素ＥＲ，緑色画素ＥＧ，青色画素ＥＢが位置ズレを起こし、スクリーン上での色ズレにより画質が悪化することになる（Ｒ：赤，Ｇ：緑，Ｂ：青，Ｃ：シアン，Ｍ：マゼンタ，Ｙ：黄，Ｗ：白）。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、画質悪化の原因となる残留応力が存在せず、高い保持精度を保つことの可能な表示素子保持機構を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の表示素子保持機構は、プリズムが有する複数のプリズム面のうち光が透過しない対向した２面にそれぞれ固定される第１，第２保持部材と、前記第１，第２保持部材の両方に固定される第３保持部材とを備え、前記第３保持部材に表示素子が固定されることによりプリズムに対する表示素子の保持を行う表示素子保持機構であって、前記第１〜第３保持部材がいずれも曲げ部分を有しないことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明の表示素子保持機構は、上記第１の発明において、前記第１保持部材と前記第３保持部材との固定が第１接着剤で行われ、前記第２保持部材と前記第３保持部材との固定が第２接着剤で行われ、前記第１，第２接着剤が互いに異なる接着強度を有することを特徴とする。
【００１２】
第３の発明の表示素子保持機構は、上記第１又は第２の発明において、前記表示素子を構成する部品のうち、前記第３保持部材に対向する部品が曲げ部分を有しないことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した表示素子保持機構を、図面を参照しつつ説明する。なお、前記従来例（図７，図８）や各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００１４】
図１に、本発明に係る表示素子保持機構の概略断面構造を示す。図１中、ＰＲはプリズム、Ｈ１は第１保持部材、Ｈ２は第２保持部材、Ｈ３は第３保持部材、Ｊ１は第１接着剤、Ｊ２は第２接着剤、ＤＳは表示素子、Ｄ１は表示素子本体（光変調素子）、Ｄ２は取付部品、Ｇ１，Ｇ２は接着剤である。なお、図１は１つのプリズムＰＲに１つの表示素子ＤＳを保持した状態を示しているが、１つのプリズムに複数の表示素子を保持する場合でも、これと同様の保持状態が各表示素子に対して適用される。
【００１５】
プリズムＰＲの例としては、クロスダイクロイックプリズム，ＰＢＳ（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム等が挙げられる。クロスダイクロイックプリズムは、図２に示すように、４つの三角柱プリズムを接合して成る直方体形状のプリズムである。三角柱プリズムの接合面には、色選択的な反射を行うダイクロイックコートが施されている。図２に示すクロスダイクロイックプリズムの場合、接合面ＬＲに赤色（Ｒ）の原色光のみを反射させるダイクロイックコートが施されており、接合面ＬＢに青色（Ｂ）の原色光のみを反射させるダイクロイックコートが施されている。したがって、プリズム面１１Ｒから入射したＲの原色光は接合面ＬＲのダイクロイックコートで反射され、プリズム面１１Ｂから入射したＢの原色光は接合面ＬＢのダイクロイックコートで反射され、プリズム面１１Ｇから入射したＧの原色光は接合面ＬＲ，ＬＢのダイクロイックコートを透過する。このようにしてＲＧＢの各原色光は接合面ＬＲ，ＬＢのダイクロイックコートで色合成された後、プリズム面１１Ｘから射出される。
【００１６】
図１に示す表示素子ＤＳは、光変調素子から成る表示素子本体Ｄ１，その取り付けに用いられる取付部品Ｄ２等で構成されている。表示素子ＤＳの例としては、液晶表示素子，デジタル・マイクロミラー・デバイス等が挙げられる。第１〜第３保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、曲げ部分のない板状の材料から成っている。表示素子ＤＳの構成部品である取付部品Ｄ２も、曲げ部分のない板状の材料から成っている。この表示素子保持機構は様々なタイプの表示素子に対して適用可能であり、その取付部品Ｄ２には曲げ加工が施されていても構わない。ただし、後述する理由により、取付部品Ｄ２には曲げ部分のない表示素子ＤＳを用いることが好ましい。
【００１７】
第１〜第３保持部材Ｈ１〜Ｈ３と取付部品Ｄ２の材料の例としては、ガラス，金属等が挙げられる。また、第１〜第３保持部材Ｈ１〜Ｈ３と取付部品Ｄ２の材料としては、線膨張係数がプリズム材料（例えばガラス）に近い材料が好ましい。したがって、第１〜第３保持部材Ｈ１〜Ｈ３と取付部品Ｄ２の材料はガラス又は金属が好ましく、金属のなかでは線膨張係数がガラスに近い金属（ステンレス等）が好ましい。また、第１，第２接着剤Ｊ１，Ｊ２；接着剤Ｇ１，Ｇ２の例としては、合成樹脂（例えばエポキシ系接着剤）等の有機系接着剤；シリコン系接着剤，半田等の無機系接着剤が挙げられる。
【００１８】
図１に示す表示素子保持機構は、プリズムＰＲが有する複数（ここでは６面）のプリズム面のうち光が透過しない対向した２面にそれぞれ固定される第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２と、第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２の両方に固定される第３保持部材Ｈ３とを備えている。そして、第３保持部材Ｈ３に表示素子ＤＳが固定されることにより、プリズムＰＲに対する表示素子ＤＳの保持を行う構成になっている。プリズムＰＲに対する第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２の固定は、接着剤（例えば、エポキシ系接着剤等の有機系接着剤，シリコン系接着剤等の無機系接着剤）を用いて行われる。第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２がそれぞれ有している複数の面のうち、表示素子ＤＳに対向する各面（つまり第３保持部材Ｈ３に接着固定される面）は、それぞれ表示素子ＤＳに対向するプリズム面に対して平行になっており、それらがある距離（つまりプリズムＰＲに対して等しい相対位置）をもって位置するように上記接着固定が行われる。そして、プリズムＰＲに接着固定された第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２の両方に対し、同時に接するように第３保持部材Ｈ３が固定される。その固定は第１，第２接着剤Ｊ１，Ｊ２（例えば、エポキシ系接着剤等の有機系接着剤；シリコン系接着剤，半田等の無機系接着剤）を用いた接着固定に限らず、ネジ固定等でもよい。
【００１９】
表示素子ＤＳを構成している表示素子本体Ｄ１は、映像処理基板（不図示）からの情報に応じて照明光を変調する光変調素子から成っている。一方、表示素子ＤＳを構成している取付部品Ｄ２は、表示素子本体Ｄ１に対し接着固定又はネジ固定されている。取付部品Ｄ２と保持部材Ｈ３とは間隔をあけて配置され、その状態でプリズムＰＲに対する表示素子ＤＳの位置・傾き（角度）が調整装置（不図示）によって調整される。その後、保持部材Ｈ３と取付部品Ｄ２との隙間に接着剤Ｇ１，Ｇ２が充填され、その硬化によりプリズムＰＲに表示素子ＤＳが固定される。その固定は接着剤Ｇ１，Ｇ２（例えば、エポキシ系接着剤等の有機系接着剤；シリコン系接着剤，半田等の無機系接着剤）を用いた接着固定に限らず、ネジ固定等でもよい。
【００２０】
第１〜第３保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、いずれも曲げ部分を有していない。つまり、プリズムＰＲに固定されている第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２にも、さらに第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２に固定されている第３保持部材Ｈ３にも、曲げ加工は施されていない。このため第１〜第３保持部材Ｈ１〜Ｈ３には、曲げ加工により発生する残留応力が存在していない。残留応力がなければ、プロジェクターの使用中に表示素子保持機構の温度が上昇した場合でも、表示素子保持機構に形状変化が発生せず、残留応力に起因する表示素子ＤＳの位置ズレ現象も発生しない。したがって、高い保持精度を保つとともに、色ズレ等の画質悪化を防止することが可能となる。
【００２１】
表示素子ＤＳの一部品である取付部品Ｄ２も曲げ部分を有していないので、残留応力の悪影響は更に効果的に排除される。したがって、曲げ加工が施されていない部材を選択することは画質悪化を抑える上で有効であり、表示素子ＤＳを構成する部品のうち、第３保持部材Ｈ３に対向する部品（つまり第３保持部材Ｈ３との固定に関わる部品）は曲げ部分を有しないことが好ましい。
【００２２】
また、互いに異なる接着強度を有する第１，第２接着剤Ｊ１，Ｊ２を用いて、第１保持部材Ｈ１と第３保持部材Ｈ３との固定を第１接着剤Ｊ１で行い、第２保持部材Ｈ２と第３保持部材Ｈ３との固定を第２接着剤Ｊ２で行うことが望ましい。つまり、第３保持部材Ｈ３を第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２に接着固定する場合、第１保持部材Ｈ１と第３保持部材Ｈ３との接着固定に用いる第１接着剤Ｊ１と、第２保持部材Ｈ２と第３保持部材Ｈ３との接着固定に用いる第２接着剤Ｊ２と、で接着強度が異なることが望ましい。接着強度に違いがあると、第３保持部材Ｈ３は２種類の第１，第２接着剤Ｊ１，Ｊ２のうち、接着強度の強い方に支配的に固定される。その結果、表示素子保持機構の温度が上昇した場合にプリズムＰＲと第３保持部材Ｈ３との間に発生する、両者の膨張係数差を起因とする応力が抑制され、色ズレ等の画質悪化をより効果的に防止することが可能となる。
【００２３】
例えば、第１接着剤Ｊ１の接着強度が第２接着剤Ｊ２の接着強度よりも強い場合、プロジェクター使用中の表示素子保持機構の温度上昇等により、第３保持部材Ｈ３に寸法変化が生じると、第１，第２保持部材Ｈ１，Ｈ２と第３保持部材Ｈ３との間に生じる圧縮又は伸張の応力が、第１，第２接着剤Ｊ１，Ｊ２が同一接着強度を有する場合に比べて小さくなる。これは接着強度の小さい第２接着剤Ｊ２の変形によって応力が分散され、各保持部材Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に生じる応力が軽減されるためである。なお、第１，第２接着剤Ｊ１，Ｊ２が共に接着強度の小さい接着剤である場合には、表示素子ＤＳの保持信頼性が低くなってしまうおそれがある。したがって、第１，第２接着剤Ｊ１，Ｊ２が互いに異なる接着強度を有し、かつ、その少なくとも一方の接着強度が表示素子ＤＳの保持信頼性を満足するものであることが望ましい。
【００２４】
次に、プリズムＰＲがクロスダイクロイックプリズムである場合の表示素子保持機構を説明する。図３に、クロスダイクロイックプリズム１１に透過型の表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを固定する表示素子保持機構の組立構造を示す。図３中、１１はクロスダイクロイックプリズム、２１は第１保持部材、２２は第２保持部材、２１ａ，２２ａはピン、２１ｂ，２２ｂはネジ穴、２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは第３保持部材、２３ａ，２３ｂは穴、２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂはネジ、２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂは透過型の表示素子、２５ａは取付部品である。
【００２５】
クロスダイクロイックプリズム１１が有するプリズム面６面のうち、光が透過しない対向した２面に、曲げ加工が施されていない板状・ステンレス製の第１，第２保持部材２１，２２が、それぞれ接着剤（例えば、エポキシ系接着剤等の有機系接着剤，シリコン系接着剤等の無機系接着剤）で接着固定される。第１，第２保持部材２１，２２には、４つのプリズム面１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ、１１Ｘに対して平行な４面のうち、各表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂからの光が入射するプリズム面１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに対して平行な３面に、ピン２１ａ，２２ａとネジ穴２１ｂ，２２ｂが設けられている。また、曲げ加工が施されていない板状・ステンレス製の第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂには、穴（長穴でもよい。）２３ａ，２３ｂが設けられている。
【００２６】
ピン２１ａ，２２ａが穴２３ａに通るように、第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが第１，第２保持部材２１，２２に取り付けられる。これにより、第１，第２保持部材２１，２２に対して第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが位置決めされる。そして、第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの穴２３ｂにネジ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを通して、ネジ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂが第１，第２保持部材２１，２２のネジ穴２１ｂ，２２ｂにはめ込まれる。これにより、第１，第２保持部材２１，２２の両方に対して第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂがそれぞれネジ固定される。
【００２７】
調整装置（不図示）によって、クロスダイクロイックプリズム１１に対する表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの位置・傾き（角度）が調整される。その後、第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂと表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの各取付部品（例えば、ステンレス等の金属から成るものでもよく、使用する接着剤に応じたガラス等の材料から成るものでもよい。）２５ａとの隙間に半田（他の接着剤でもよい。）が充填され、その硬化によりクロスダイクロイックプリズム１１に表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂが固定される。以上の工程により、クロスダイクロイックプリズム１１にＲＧＢ各色の表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂが位置固定された集合体が完成し（ＲＧＢの各々について同一の保持構造）、プロジェクター光学ユニット等に搭載される。
【００２８】
第１〜第３保持部材２１，２２，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、いずれも曲げ部分を有していない。つまり、クロスダイクロイックプリズム１１に固定されている第１，第２保持部材２１，２２にも、さらに第１，第２保持部材２１，２２に固定されている第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂにも、曲げ加工は施されていない。このため第１〜第３保持部材２１，２２，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂには、曲げ加工により発生する残留応力が存在していない。残留応力がなければ、プロジェクターの使用中に表示素子保持機構の温度が上昇した場合でも、表示素子保持機構に形状変化が発生せず、残留応力に起因する表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの位置ズレ現象も発生しない。したがって、高い保持精度を保つとともに、色ズレ等の画質悪化を防止することが可能となる。
【００２９】
表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの一部品である取付部品２５ａも曲げ部分を有していないので、残留応力の悪影響は更に効果的に排除される。したがって、曲げ加工が施されていない部材を選択することは画質悪化を抑える上で有効であり、表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを構成する部品のうち、第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに対向する部品（つまり第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂとの固定に関わる部品）は曲げ部分を有しないことが好ましい。
【００３０】
なお、図３には示されていないが、クロスダイクロイックプリズム１１と表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂとの間（つまり、クロスダイクロイックプリズム１１と第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂとの間、又は第３保持部材２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂと表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂとの間）に、偏光板等を必要に応じて配置してもよい。その場合、例えば、偏光板を第１〜第３保持部材２１，２２，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの少なくとも１つに対して直接的に接着固定又はネジ固定してもよく、偏光板保持部品を介して第１〜第３保持部材２１，２２，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの少なくとも１つに対して間接的に接着固定又はネジ固定してもよい。
【００３１】
次に、プリズムＰＲがＰＢＳプリズムである場合の表示素子保持機構を説明する。図４に、ＰＢＳプリズム１０に反射型の表示素子３４を固定する表示素子保持機構の組立構造を示す。図４中、１０はＰＢＳプリズム、３１は第１保持部材、３２は第２保持部材、３３は第３保持部材、３４は反射型の表示素子、３４ａは取付部品である。
【００３２】
ＰＢＳプリズム１０が有するプリズム面６面のうち、光が透過しない対向した２面に、曲げ加工が施されていない板状・ガラス製の第１，第２保持部材３１，３２が、それぞれ接着剤（例えば、エポキシ系接着剤等の有機系接着剤，シリコン系接着剤等の無機系接着剤）で接着固定される。そして、第１，第２保持部材３１，３２の両方に対し、曲げ加工が施されていない板状・ステンレス製の第３保持部材３３が、接着剤（例えば、エポキシ系接着剤等の有機系接着剤；シリコン系接着剤，半田等の無機系接着剤）で接着固定される。
【００３３】
調整装置（不図示）によって、ＰＢＳプリズム１０に対する表示素子３４の位置・傾き（角度）が調整される。その後、第３保持部材３３と表示素子３４の取付部品（例えば、ステンレス等の金属から成るものでもよく、使用する接着剤に応じたガラス等の材料から成るものでもよい。）３４ａとの隙間に半田（他の接着剤でもよい。）が充填され、その硬化によりＰＢＳプリズム１０に表示素子３４が固定される。以上の工程により、ＰＢＳプリズム１０に表示素子３４が位置固定された集合体が完成し（３板式に適用する場合には各色について上記工程が行われる。）、プロジェクター光学ユニット等に搭載される。
【００３４】
第１〜第３保持部材３１，３２，３３は、いずれも曲げ部分を有していない。つまり、ＰＢＳプリズム１０に固定されている第１，第２保持部材３１，３２にも、さらに第１，第２保持部材３１，３２に固定されている第３保持部材３３にも、曲げ加工は施されていない。このため第１〜第３保持部材３１，３２，３３には、曲げ加工により発生する残留応力が存在していない。残留応力がなければ、プロジェクターの使用中に表示素子保持機構の温度が上昇した場合でも、表示素子保持機構に形状変化が発生せず、残留応力に起因する表示素子３４の位置ズレ現象も発生しない。したがって、高い保持精度を保つとともに、色ズレ等の画質悪化を防止することが可能となる。
【００３５】
表示素子３４の一部品である取付部品３４ａも曲げ部分を有していないので、残留応力の悪影響は更に効果的に排除される。したがって、曲げ加工が施されていない部材を選択することは画質悪化を抑える上で有効であり、表示素子３４を構成する部品のうち、第３保持部材３３に対向する部品（つまり第３保持部材３３との固定に関わる部品）は曲げ部分を有しないことが好ましい。
【００３６】
次に、表示素子保持機構が搭載されるプロジェクターを説明する。図５に、前記表示素子保持機構（図３）で透過型の液晶表示素子が保持・搭載された液晶プロジェクターの概略光学構成を示す。この液晶プロジェクターは、ランプ１；第１レンズアレイ２ａ；偏光分離プリズム２ｂ；第２レンズアレイ２ｃ；重ね合わせレンズ３；第１ダイクロイックミラー４ａ；第２ダイクロイックミラー４ｂ；反射ミラー５ａ；リレー系５ｂ；フィールドレンズ６Ｒ，６Ｇ；赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）に対応した透過型の液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ；偏光板８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ；クロスダイクロイックプリズム１１；投写レンズ１２等で構成されている（ＡＸ：光軸）。
【００３７】
第１，第２レンズアレイ２ａ，２ｃ；偏光分離プリズム２ｂ；重ね合わせレンズ３；第１，第２ダイクロイックミラー４ａ，４ｂ；反射ミラー５ａ；リレー系５ｂ；フィールドレンズ６Ｒ，６Ｇ等から成る照明光学系によって、ランプ１からの照明光が各液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに導かれる。そして、照明光学系により照明された各液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの表示画像は、偏光板８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ；クロスダイクロイックプリズム１１；投写レンズ１２等から成る投影光学系によってスクリーン（不図示）にカラー投影される。
【００３８】
各部の構成を更に詳しく説明する。ランプ１から射出した照明光は、第１，第２レンズアレイ２ａ，２ｃ及び重ね合わせレンズ３から成るインテグレータ系と、偏光分離プリズム２ｂ及び第２レンズアレイ２ｃから成る偏光変換系と、を通過する。インテグレータ系は、照明光の空間的なエネルギー分布を均一化することにより、各液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂのパネル面上での照明光の均一性を高める機能を持っている。一方偏光変換系は、照明光の偏光方向を一方向に揃えることにより、プロジェクターの光利用効率を高める機能を持っている。
【００３９】
第１レンズアレイ２ａは、液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂのパネル面と略相似な矩形のレンズセルを２次元のアレイ状に配列して成る、複数個のレンズセルの集合体である。ランプ１からの光束は、第１レンズアレイ２ａの複数個のレンズセルで複数の光束に分割される。分割された複数の光束は、第２レンズアレイ２ｂ及び重ね合わせレンズ３を通過することにより、液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの各パネル面上で重ね合わされる。一方、照明光は偏光分離プリズム２ｂで反射されることによってＳ偏光とＰ偏光とに偏光分離され、そのうちの一方のみが第２レンズアレイ２ｃの所定位置に設けられている偏光回転構造（例えば波長板）を通過することによって偏光状態が一方向に揃えられる。
【００４０】
重ね合わせレンズ３から射出した照明光のうち、Ｒの原色光は第１ダイクロイックミラー４ａを透過し、反射ミラー５ａでの反射後、フィールドレンズ６Ｒを通って液晶表示素子７Ｒに照射される。一方、Ｇ，Ｂの原色光は第１ダイクロイックミラー４ａで反射され、第２ダイクロイックミラー４ｂでＧの反射光とＢの透過光とに色分離される。第２ダイクロイックミラー４ｂで反射したＧの原色光は、フィールドレンズ６Ｇを通って液晶表示素子７Ｇに照射され、第２ダイクロイックミラー４ｂを透過したＢの原色光は、リレー系５ｂを通って液晶表示素子７Ｂに照射される。
【００４１】
各液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、偏光方向が揃った各原色光を２次元映像の各画素の表示に応じた選択的な偏光制御により変調し、２種類の偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）から成る透過光を射出する。各液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂから射出した各原色光は、各偏光板８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに入射する。各偏光板８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、投影に必要な偏光成分のみが透過させて、クロスダイクロイックプリズム１１に入射させる。クロスダイクロイックプリズム１１ではＲＧＢの各原色光が色合成され、色合成された投影光は投写レンズ１２でスクリーンに投射される。この液晶プロジェクターに搭載されている各液晶表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、前記表示素子保持機構（図３）でクロスダイクロイックプリズム１１に保持されているため、スクリーン上での色ズレの発生が防止され、高い画質が安定的に得られる。
【００４２】
図６に、前記表示素子保持機構（図４）で反射型の液晶表示素子が保持・搭載された液晶プロジェクターの概略光学構成を示す。この液晶プロジェクターは、ランプ１；第１レンズアレイ２ａ；偏光分離プリズム２ｂ；第２レンズアレイ２ｃ；重ね合わせレンズ３；第１ダイクロイックミラー（クロスダイクロイックミラー）１４ａ；第２ダイクロイックミラー１４ｂ；反射ミラー１５ａ，１５ｂ；フィールドレンズ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ；ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ；赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）に対応した反射型の液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ；スペーサーガラス１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ；クロスダイクロイックプリズム１１；投写レンズ１２等で構成されている（ＡＸ：光軸）。
【００４３】
第１，第２レンズアレイ２ａ，２ｃ；偏光分離プリズム２ｂ；重ね合わせレンズ３；第１，第２ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂ；反射ミラー１５ａ，１５ｂ；フィールドレンズ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ；ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ等から成る照明光学系によって、ランプ１からの照明光が各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに導かれる。そして、照明光学系により照明された各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの表示画像は、ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ；スペーサーガラス１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ；クロスダイクロイックプリズム１１；投写レンズ１２等から成る投影光学系によってスクリーン（不図示）にカラー投影される。
【００４４】
各部の構成を更に詳しく説明する。ランプ１から射出した照明光は、第１，第２レンズアレイ２ａ，２ｃ及び重ね合わせレンズ３から成るインテグレータ系と、偏光分離プリズム２ｂ及び第２レンズアレイ２ｃから成る偏光変換系と、を通過する。インテグレータ系は、照明光の空間的なエネルギー分布を均一化することにより、各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂのパネル面上での照明光の均一性を高める機能を持っている。一方偏光変換系は、照明光の偏光方向を一方向に揃えることにより、プロジェクターの光利用効率を高める機能を持っている。
【００４５】
第１レンズアレイ２ａは、液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂのパネル面と略相似な矩形のレンズセルを２次元のアレイ状に配列して成る、複数個のレンズセルの集合体である。ランプ１からの光束は、第１レンズアレイ２ａの複数個のレンズセルで複数の光束に分割される。分割された複数の光束は、第２レンズアレイ２ｂ及び重ね合わせレンズ３を通過することにより、液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの各パネル面上で重ね合わされる。一方、照明光は偏光分離プリズム２ｂで反射されることによってＳ偏光とＰ偏光とに偏光分離され、そのうちの一方のみが第２レンズアレイ２ｃの所定位置に設けられている偏光回転構造（例えば波長板）を通過することによって偏光状態が一方向に揃えられる。
【００４６】
重ね合わせレンズ３から射出した照明光のうち、Ｒの原色光は第１ダイクロイックミラー１４ａで反射され、反射ミラー１５ａで反射され、フィールドレンズ６Ｒを通過した後、ＰＢＳプリズム１０Ｒに入射する。一方、Ｇ，Ｂの原色光は第１ダイクロイックミラー１４ａで反射され、反射ミラー１５ｂで反射され、第２ダイクロイックミラー１４ｂでＧの反射光とＢの透過光とに色分離される。第２ダイクロイックミラー１４ｂで反射されたＧの原色光は、フィールドレンズ６Ｇを通過した後、ＰＢＳプリズム１０Ｇに入射し、第２ダイクロイックミラー１４ｂを透過したＢの原色光は、フィールドレンズ６Ｂを通過した後、ＰＢＳプリズム１０Ｂに入射する。
【００４７】
各ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、２つの直角プリズムを接合して成る直方体形状のプリズムである。直角プリズムの接合面にはＰＢＳコート（ＰＢＳ膜）が施されており、そこに偏光方向のランダムな光が入射すると、ＰＢＳ膜を透過するＰ偏光とＰＢＳ膜で反射されるＳ偏光とに分離される。したがって、各ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂによって、各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに対する照明に不要な偏光成分（Ｐ偏光）は透過することにより除かれ、各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに対する照明に必要な偏光成分（Ｓ偏光）のみが反射することにより各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに入射することになる。
【００４８】
各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、偏光方向が揃った各原色光（Ｓ偏光）を２次元映像の各画素の表示に応じた選択的な偏光制御により変調し、２種類の偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）から成る反射光を射出する。各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂから射出した各原色光は、再び各ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに入射する。各ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、投影に不要な偏光成分（Ｓ偏光）を反射させて除き、投影に必要な偏光成分（Ｐ偏光）のみを透過させて各スペーサーガラス１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに入射させる。各スペーサーガラス１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、各ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１１と接合されており、その間隔を安定かつ適正に保つことにより各色の画素ズレを防止している。
【００４９】
スペーサーガラス１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを透過した各原色光はクロスダイクロイックプリズム１１に入射して色合成され、色合成された投影光は投写レンズ１２でスクリーンに投射される。この液晶プロジェクターに搭載されている各液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、前記表示素子保持機構（図４）で各ＰＢＳプリズム１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに保持されているため、スクリーン上での色ズレの発生が防止され、高い画質が安定的に得られる。
【００５０】
なお、上述した各表示素子保持機構，液晶プロジェクター等には以下の構成を有する発明（Ｐ１，Ｐ２，…）が含まれている。そしてこれらの構成によると、画質悪化の原因となる残留応力が存在せず、高い保持精度を保つことの可能な表示素子保持機構、安定した高画質が得られるプロジェクター等を実現することができる。また、各特徴を有することにより前述した効果等を得ることができる。
【００５１】
（Ｐ１）プリズムが有する複数のプリズム面のうち光が透過しない対向した２面にそれぞれ固定される第１，第２保持部材と、前記第１，第２保持部材の両方に固定される第３保持部材とを備え、前記第３保持部材に表示素子が固定されることによりプリズムに対する表示素子の保持を行う表示素子保持機構であって、前記第１〜第３保持部材がいずれも曲げ部分を持たず、かつ、ガラス又は金属から成ることを特徴とする表示素子保持機構。
【００５２】
（Ｐ２）プリズムが有する複数のプリズム面のうち光が透過しない対向した２面に第１，第２保持部材をそれぞれ固定し、その固定された第１，第２保持部材に同時に接するように第３保持部材を固定し、その第３保持部材に表示素子を固定することにより、プリズムに対する表示素子の保持を行う表示素子保持機構であって、前記第１〜第３保持部材がいずれも曲げ部分を持たず、かつ、ガラス又は金属から成ることを特徴とする表示素子保持機構。
【００５３】
上記発明（Ｐ１）又は（Ｐ２）によれば、第１〜第３保持部材がいずれも曲げ部分を有していないため、第１〜第３保持部材には曲げ加工により発生する残留応力が存在していない。残留応力がなければ、プロジェクター等の使用中に表示素子保持機構の温度が上昇した場合でも、表示素子保持機構に形状変化が発生せず、残留応力に起因する表示素子の位置ズレ現象も発生しない。したがって、高い保持精度を保つとともに、色ズレ等の画質悪化を防止することが可能となる。
【００５４】
（Ｐ３）前記第１保持部材と前記第３保持部材との固定が第１接着剤で行われ、前記第２保持部材と前記第３保持部材との固定が第２接着剤で行われ、前記第１，第２接着剤が互いに異なる接着強度を有することを特徴とする上記（Ｐ１）又は（Ｐ２）記載の表示素子保持機構。接着強度に違いがあると、第３保持部材は第１，第２接着剤のうち接着強度の強い方に支配的に固定される。その結果、表示素子保持機構の温度が上昇した場合にプリズムと第３保持部材との間に発生する、両者の膨張係数差を起因とする応力が抑制され、より効果的に色ズレ等の画質悪化を防止することが可能となる。
【００５５】
（Ｐ４）前記表示素子を構成する部品のうち、前記第３保持部材に対向する部品が曲げ部分を有しないことを特徴とする上記（Ｐ１）〜（Ｐ３）のいずれか１項に記載の表示素子保持機構。この発明（Ｐ４）によれば、表示素子を構成する部品のうち第３保持部材に対向する部品が曲げ部分を有しないので、残留応力の悪影響は更に効果的に排除され、画質悪化を防止することができる。
【００５６】
（Ｐ５）前記表示素子を構成する部品のうち、前記第３保持部材に対向する部品がガラス又は金属から成ることを特徴とする上記（Ｐ１）〜（Ｐ４）のいずれか１項に記載の表示素子保持機構。
（Ｐ６）前記表示素子を構成する部品のうち、前記第３保持部材との固定に関わる部品がガラス又は金属から成ることを特徴とする上記（Ｐ１）〜（Ｐ４）のいずれか１項に記載の表示素子保持機構。
（Ｐ７）前記プリズムと前記第１，第２保持部材との固定が接着剤で行われることを特徴とする上記（Ｐ１）〜（Ｐ６）のいずれか１項に記載の表示素子保持機構。
【００５７】
（Ｐ８）上記（Ｐ１）〜（Ｐ７）のいずれか１項に記載の表示素子保持機構を備えたことを特徴とするプロジェクター。
（Ｐ９）前記プリズムがクロスダイクロイックプリズム又はＰＢＳプリズムであることを特徴とする上記（Ｐ８）記載のプロジェクター。
（Ｐ１０）前記表示素子が透過型又は反射型の表示素子であることを特徴とする上記（Ｐ８）又は（Ｐ９）記載のプロジェクター。
（Ｐ１１）前記表示素子が液晶表示素子であることを特徴とする上記（Ｐ１０）記載のプロジェクター。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１〜第３保持部材がいずれも曲げ部分を有していないため、第１〜第３保持部材には画質悪化の原因となる残留応力が存在せず、高い保持精度を保つことが可能である。したがって、本発明に係る表示素子保持機構をプロジェクターに用いれば、使用中に表示素子保持機構の温度が上昇した場合でも、残留応力に起因する表示素子の位置ズレ現象は発生せず、色ズレ等の画質悪化を防止することが可能である。また、第３保持部材に対向する部品に曲げ部分のない表示素子を用いた場合、残留応力の悪影響は更に効果的に排除され、画質悪化の防止効果は大きくなる。
【００５９】
互いに異なる接着強度を有する第１，第２接着剤を用い、第１保持部材と第３保持部材との固定を第１接着剤で行い、第２保持部材と第３保持部材との固定を第２接着剤で行えば、第３保持部材は第１，第２接着剤のうち接着強度の強い方に支配的に固定される。その結果、表示素子保持機構の温度が上昇した場合にプリズムと第３保持部材との間に発生する、両者の膨張係数差を起因とする応力が抑制され、より効果的に色ズレ等の画質悪化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示素子保持機構の概略構成例を示す断面図。
【図２】クロスダイクロイックプリズムの概略構成例を示す平面図。
【図３】透過型の表示素子をクロスダイクロイックプリズムに固定する表示素子保持機構の組立構造を示す分解斜視図。
【図４】反射型の表示素子をＰＢＳプリズムに固定する表示素子保持機構の組立構造を示す分解斜視図。
【図５】透過型の液晶表示素子を搭載した液晶プロジェクターを示す光学構成図。
【図６】反射型の液晶表示素子を搭載した液晶プロジェクターを示す光学構成図。
【図７】表示素子保持機構の一従来例を示す断面図。
【図８】表示素子保持機構の他の従来例を示す断面図。
【図９】表示画素の位置ズレによるスクリーン上での色ズレを説明するための図。
【符号の説明】
ＰＲ …プリズム
Ｈ１ …第１保持部材
Ｈ２ …第２保持部材
Ｈ３ …第３保持部材
Ｊ１ …第１接着剤
Ｊ２ …第２接着剤
ＤＳ …表示素子
Ｄ１ …表示素子本体
Ｄ２ …取付部品
１０ …ＰＢＳプリズム
１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ …ＰＢＳプリズム
１１ …クロスダイクロイックプリズム
２１ …第１保持部材
２２ …第２保持部材
２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ …第３保持部材
２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ …透過型の表示素子
３１ …第１保持部材
３２ …第２保持部材
３３ …第３保持部材
３４ …反射型の表示素子
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ …透過型の液晶表示素子
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ …反射型の液晶表示素子

Claims

プリズムが有する複数のプリズム面のうち光が透過しない対向した２面にそれぞれ固定される第１，第２保持部材と、前記第１，第２保持部材の両方に固定される第３保持部材とを備え、前記第３保持部材に表示素子が固定されることによりプリズムに対する表示素子の保持を行う表示素子保持機構であって、前記第１〜第３保持部材がいずれも曲げ部分を有しないことを特徴とする表示素子保持機構。
前記第１保持部材と前記第３保持部材との固定が第１接着剤で行われ、前記第２保持部材と前記第３保持部材との固定が第２接着剤で行われ、前記第１，第２接着剤が互いに異なる接着強度を有することを特徴とする請求項１記載の表示素子保持機構。
前記表示素子を構成する部品のうち、前記第３保持部材に対向する部品が曲げ部分を有しないことを特徴とする請求項１又は２記載の表示素子保持機構。