JP2006084917A - 光学ユニット、投射光学コンポーネントおよび画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外乱ノイズ等の影響を受けにくく、外部回路基板までのフレキシブル基板の引き回しの自由度を高めて、画像形成素子に余計な外力が加わらないようにした光学ユニットを提供する。
【解決手段】 光学ユニットは、光源からの光を画像形成素子に導き、該画像形成素子からの光を投射レンズに導く光学系βと、該光学系を保持する部材であって、光源および投射レンズが取り付けられる光学筐体６内に収容される保持部材７２と、該光学筐体内で保持され、画像形成素子に第１のフレキシブル基板９０Ｇを介して接続された電気回路基板８４Ｇとを有する。
【選択図】 図４Ａ

Description

本発明は、プロジェクタ等の画像投射装置に関するものである。

画像投射装置には、液晶パネル等の画像形成素子に光源からの光を導き、さらに画像形成素子からの光を投射レンズに導く光学系を筐体内に収容した光学エンジン等と称される投射光学コンポーネントが設けられている。

このような投射光学コンポーネントにおいて、画像形成素子から画面の上方（画面の短辺方向）に延出したフレキシブル配線基板が、投射光学コンポーネントの筐体の外部、例えば装置の内側天面に配置されたメイン回路基板（外部回路基板）に直接接続されることが多い。また画像形成素子から画面の側方（画面の長辺方向）にフレキシブル配線基板が延出する例も少数ではあるが提案されている（特許文献１参照）。

特開平１１−３０５６７４号公報（段落００１５、図１〜３等）

投射光学コンポーネント内の画像形成素子から画面の上方に延出したフレキシブル配線基板を、該投射光学コンポーネントの外部に配置されたメイン回路基板上のコネクタに直接接続する場合、フレキシブル配線基板の長さが長くなり易い。このため、該フレキシブル配線基板を介して画像形成素子に画像信号であるアナログ信号を送る場合、外乱ノイズ等を拾って画像の乱れを発生させる原因となっていた。

また、フレキシブル配線基板をいわゆるコシの強い方向に曲げて装置内でフレキシブル配線基板を引き回すと、フレキシブル配線基板に画像形成素子に対するこじり力が発生する。そして、このこじり力によって画像形成素子が本来配置されるべき所定位置からずれるおそれがある。このような画像形成素子の位置ずれにより、いわゆるコンバージェンスずれ（赤、緑、青色間での画素ずれ）を引起す可能性がある。

本発明は、画像形成素子に繋がるフレキシブル基板をできるだけ短くして、外乱ノイズ等の影響を受けにくくするとともに、外部回路基板までのフレキシブル基板の引き回しの自由度を高めて、画像形成素子に余計な外力が加わらないようにした光学ユニット、投射光学コンポーネントおよび画像投射装置を提供することを目的の１つとしている。

１つの観点としての本発明の光学ユニットは、光源からの光を画像形成素子に導き、該画像形成素子からの光を投射レンズに導く光学系と、該光学系を保持する部材であって、光源および投射レンズが取り付けられる光学筐体内に収容される保持部材と、該光学筐体内で保持され、画像形成素子に第１のフレキシブル基板を介して接続された電気回路基板とを有する。

本発明によれば、光学筐体内において保持部材（つまりは光学系）とともに電気回路基板が保持されるので、画像形成素子から延出した第１のフレキシブル基板を該電気回路基板に接続し、さらに該電気回路基板をフレキシブル基板等を介して外部回路基板に接続することが可能となる。したがって、画像形成素子に直接繋がるフレキシブル基板を短くすることができ、外乱ノイズ等の影響を受けにくくすることができる。しかも、外部回路基板までのフレキシブル回路基板の引き回しの自由度を高めることができ、画像形成素子に余計な外力が加わらず、コンバージョンずれの発生を抑えることができる。

さらに、光学筐体内に電気回路基板を配置し、従来外部回路基板に搭載されていた回路の一部を電気回路基板に搭載することで、外部回路基板を小型化したり、外部回路基板を従来に比べて大型化することなく他の機能を有する回路を搭載したりすることができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

＜全体構成＞
図１には、本発明の実施例１である光源装置を備えた画像投射装置（プロジェクタ）の構成を示している。 図１において、１はランプユニット、２はランプユニット１を保持するランプホルダー、３は防爆ガラス、４はガラス押さえである。

αはランプユニット１からの光が入射する照明光学系、βは照明光学系αからの射出光を色分解してＲＧＢ３色用の液晶パネル（画像形成素子）に導く色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系βからの射出光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、後述する投射レンズ光学系が収納されている。

６はランプユニット１、照明光学系αおよ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、ランプユニット１の周囲を囲むランプケース部６ａが形成されている。

７は光学ボックス６内に照明光学系αおよ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。８は電源、９は電源フィルタ、１０はランプユニット１を点灯させるバラスト電源、１１は電源８からの電力により、液晶パネルの駆動やランプユニット１の点灯を制御する回路基板であり、以下これを親基板と称する。

１２は後述する外装キャビネット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内の液晶パネル等の光学素子を冷却する光学系冷却ファン、１３は光学系冷却ファン１２により発生した冷却風を色分解合成光学系β内の液晶パネル等の光学素子に送るファンダクトである。

１４はランプユニット１に対して冷却風を吹き付け、ランプユニット１を冷却するランプ冷却ファンであり、ランプユニット１と投射レンズ鏡筒５との間に配置されている。

１５はランプ冷却ファン１４を保持するファン保持部材である。１６はファン押さえ板、１７は後述する外装キャビネット２１に設けられた吸気口２１ｂから空気を吸い込むことで、電源８内に冷却風を流通させ、かつバラスト電源１０に吹き付け風を流通させることで電源８およびバラスト電源１０を同時に冷却する電源冷却ファンである。

１８は排気ファンである。この排気ファン１８は、ランプ冷却ファン１４から吹き出されてランプユニット１を通過した熱風およびバラスト電源１０を冷却した熱風を、後述する外装側板２４に設けられた排気口２４ａから画像投射装置外に排出する。

１９はランプ放熱板である。２０はランプ排気／遮光マスクであり、ランプユニット１の放熱機能およびランプ１を冷却した熱風を通過させる通風ダクトの機能を有し、さらにランプユニット１からの光が装置外に漏れないようにする遮光機能を有している。

２１は光学ボックス６等を収納する外装キャビネット（外装下部ケース）であり、この外装キャビネット２１には、上述した吸気口２１ａ，２１ｂが形成されている。２２は外装キャビネット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外装キャビネット蓋（外装上部ケース）である。２３は投射レンズ鏡筒５の前方から見て左側に配置される外装側板であり、２４は同右側に配置される外装側板である。外装側板２４には、上述した排気口２４ａが形成されている。

２５は色分解合成光学系βを構成する偏光素子等の光学素子を冷却するための素子冷却ファンである。この素子冷却ファン２５は、外装キャビネット２１の図示しない吸気口からの空気を、外装キャビネット２１に形成された図示しないダクト部を通して上記光学素子に吹き付ける。

２６は外装側板２３の内側に取り付けられたインターフェース補強板である。２７は外装放熱板であり、ランプケース６ａに取り付けられて、ランプユニット１からの熱を放熱する。

２８はランプ蓋である。このランプ蓋２８は、外装キャビネット２１の底面に着脱自在に設けられており、図示しないビスにより固定される。また、２９は外装キャビネット２１に固定されたセット調整脚であり、このセット調整脚２９は、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、画像投射装置の傾斜角度を調整できる。

＜光学構成＞
次に、図２を用いて、前述したランプユニット１、照明光学系α、色分解合成光学系β、反射型液晶表示素子（液晶パネル）および投射レンズ鏡筒５内の投射レンズ光学系７０により構成される画像表示光学系の構成について説明する。

図２において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する超高圧水銀ランプ等の発光管、４２は発光管４１からの光を反射して所定の方向に集光するリフレクタである。発光管４１とリフレクタ４２によりランプユニット１が構成される。γは画像投射光学系の光軸であり、ランプユニット１からの光の進行方向を示す。

４３ａは図２の紙面に対して垂直な方向（以下、単に垂直方向という）において屈折力を有するレンズアレイで構成された第１のシリンダアレイ、４３ｂは第１のシリンダアレイ４３ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第２の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方向の光に揃える偏光変換素子である。

４６は水平方向（図２の紙面の面内方向）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、４７は光軸γを９０度方向変換するミラーである。４８はコンデンサーレンズ、４９は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。

５８は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）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緑用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみを透過する。６０はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）を有する。

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赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。該液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂには、これらを駆動する駆動回路１１０が接続されており、該駆動回路１１０には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤー、ビデオデッキ、テレビチューナー等の画像情報供給装置１２０が接続されている。駆動回路１１０は、画像情報供給装置１２０からの映像（画像）情報を受け、該映像情報に応じて液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂに原画を形成させる。

６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。６４は透明基板に偏光素子を貼り付けた緑および青用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光のみを透過する。

６５は青光の偏光方向を９０度変換し、赤光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板である。６６はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）を有する。６７は赤光の偏光方向を９０度変換し、青光の偏光方向は変換しない第２の色選択性位相差板である。

６８は赤および青用の射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光光のみを透過する。６９はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する色合成光学部材としての第３の偏光ビームスプリッターであり、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）を有する。

以上説明したダイクロイックミラー５８から第３の偏光ビームスプリッター６９により色分解合成光学系βが構成される。

＜光学作用＞
次に、上記画像表示光学系の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で反射して所定の方向に集光される。リフレクタ４２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に略平行な光束となる。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のシリンダアレイ４３ａに入射する。

第１のシリンダアレイ４３ａに入射した光束は、それぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割および集光され、水平方向に延びる帯状の複数の光束となる。そして、該複数の光束は、紫外線吸収フィルタ４４を介して第２のシリンダアレイ４３ｂを経て、偏光変換素子４５の近傍に焦点を形成する。

偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とからなり、上記複数の光束は、各光束の列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分と反射するＳ偏光成分とに分割される。反射した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、透過したＰ偏光成分の光は、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。これにより、偏光方向が揃った光が偏光変換素子４５から射出する。

偏光変換された複数の光束は、フロントコンプレッサ４６を介してミラー４７にて９０度反射され、コンデンサーレンズ４８およびリアコンプレッサ４９に至る。フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８およびリアコンプレッサ４９は、これらの光学的作用により、上記複数の光束の矩形像を相互に重ね、矩形の均一な照明エリアを形成する。この照明エリアに反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが配置される。

偏光変換素子４５により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。ダイクロイックミラー５８は、青（４３０〜４９５ｎｍ）と赤（５９０〜６５０ｎｍ）の光は反射し、緑（５０５〜５８０ｎｍ）の光は透過する。

次に、緑光（以下、Ｇ光という）の光路について説明する。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。なお、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の偏光ビームスプリッター６０に対してＳ偏光として入射し、該第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。

Ｇ用の反射型液晶表示素子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（反射光）のうちＳ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、光源側に戻されて投射光から除去される。一方、画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面を透過し、投射光として第３の偏光ビームスプリッター６９に向かう。このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子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とにより、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子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。

第１の偏光ビームスプリッター６０から射出したＧ光は、第３の偏光ビームスプリッター６９に対してＰ偏光として入射し、第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面を透過して投射レンズ光学系７０へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８を反射した赤と青の光（以下、それぞれＲ光、Ｂ光という）は、入射側偏光板６４に入射する。なお、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Ｓ偏光となっている。そして、Ｒ光とＢ光は、入射側偏光板６４から射出した後、第１の色選択性位相差板６５に入射する。第１の色選択性位相差板６５は、Ｂ光の偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光として、Ｒ光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。

また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

Ｒ用の反射型液晶表示素子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（反射光）のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター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の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過して投射光として第２の色選択性位相板６７に向かう。

また、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光（反射光）のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター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の反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射して投射光として第２の色選択性位相板６７に向かう。

このとき、第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂ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光のそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。

こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター６６から射出したＲとＢの投射光のうちＲ光は、第２の色選択性位相板６７によって偏光方向が９０度回転されてＳ偏光成分となり、さらに射出側偏光板６８で検光されて第３の偏光ビームスプリッター６９に入射する。また、Ｂ光はＳ偏光のまま第２の色選択性位相板６７を透過し、さらに射出側偏光板６８で検光されて第３の偏光ビームスプリッター６９に入射する。射出側偏光板６８で検光されることにより、ＲとＢの投射光は第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂ、１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。

そして、第３の偏光ビームスプリッター６９に入射したＲとＢの投射光は第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面で反射し、前述した該偏光分離面にて反射したＧ光と合成されて投射レンズ光学系７０に至る。これにより、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ光学系７０によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上説明した光路は、反射型液晶表示素子が白表示状態の場合であるため、以下に反射型液晶表示素子が黒表示状態の場合での光学的作用について説明する。

まず、Ｇ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光（Ｓ偏光光）は入射側偏光板５９に入射し、その後、第１の偏光ビームスプリッター６０に入射してその偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。しかし、反射型液晶表示素子６１Ｇが黒表示状態であるため、Ｇ光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子６１Ｇで反射された後もＧ光はＳ偏光光のままであり、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、入射側偏光板５９を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、Ｒ光とＢ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を反射したＲ光とＢ光（Ｓ偏光光）は入射側偏光板６４に入射する。そしてＲ光とＢ光は、入射側偏光板６４から射出した後、第１の色選択性位相差板６５に入射する。第１の色選択性位相差板６５は、Ｂ光のみその偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光光として、Ｒ光はＳ偏光光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。

Ｓ偏光光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

ここで、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒは黒表示状態であるため、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲ光は画像変調されないまま反射される。従って、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒで反射された後もＲ光はＳ偏光光のままであり、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４を通過して光源側に戻され、投射光から除去される。すなわち、被投射面上で黒表示となる。

一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢ光は、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂが黒表示状態であるため、画像変調されないまま反射される。従って、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂで反射された後もＢ光はＰ偏光光のままであり、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面を透過し、第１の色選択性位相差板６５によりＳ偏光光に変換され、入射側偏光板６４を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。

次に、光学筐体である光学ボックス６内に収容される光学ユニットについて説明する。図３において、７２は色分解合成光学系βを構成する偏光ビームスプリッター６０，６６，６９を相互に位置決めした状態で保持する保持部材である。偏光ビームスプリッター６０および６６にはそれぞれ、固定金具６１ａが接着され、該固定金具６１ａは反射型液晶表示素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒを保持している。具体的には、Ｇ用反射型液晶表示素子６１Ｇは第１の偏光ビームスプリッター６０により、Ｂ，Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｂ，６１Ｒは第２の偏光ビームスプリッター６６により保持されている。

第１〜第３の偏光ビームスプリッター６０，６６，６９は、高剛性部材である保持部材７２により一体的に保持されているので、Ｇ，Ｂ，Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｇ，６１Ｂ、６１Ｒ間の相対位置関係を高精度に保つことができ、後述する子基板を設けることと相まって、コンバージェンスずれを防ぐことができる。そして、これら図３に示す構成要素により、色分解合成光学系βと反射型画像表示素子６１Ｇ，６１Ｂ、６１Ｒとが一体的に固定された光学ユニットが構成される。

９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒはそれぞれ、Ｇ，Ｂ，Ｒ用の第１のフレキシブル基板であり、それぞれ画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ、６１Ｒの側部（画面長辺方向の端部）から延出している。

このように構成された光学ユニットの保持部材７２の底面には、図４Ａに示すように、基板支持部材である子基板ホルダー８０がビス８１によって取り付けられている。８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒはそれぞれ、Ｇ，Ｂ，Ｒ用の子基板（電気回路基板）であり、各画像表示素子を駆動するパネル駆動回路や各画像表示素子からの出力信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換回路を構成する複数の電子部品を実装したハード基板である。子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒは、子基板ホルダー８０にビス８３によって取り付けられている。これにより、子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒは、保持部材７２に対して一体的に固定保持される。

Ｇ，Ｂ，Ｒ用の第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒはそれぞれ、対応する子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒの側部に接続されている。

さらに、子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒには、図１に示す光学ボックス６の外側であって該光学ボックス６と外装キャビネット蓋２２の天面との間のスペースに配置される親基板（外部回路基板）１１に接続される第２のフレキシブル基板８４Ｇ，８４Ｂ，８４Ｒが接続されている。ここで、第２のフレキシブル基板８４Ｇ，８４Ｂ，８４Ｒはそれぞれ、子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒの上部（画像形成素子の画面短辺方向における端部）に接続されている。

このため、図４Ｂに模式的に示すように（但し、図にはＲ用のみ示す）、画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒの側部から延出した第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒと子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒの上部から延出した第２のフレキシブル基板８４Ｇ，８４Ｂ，８４Ｒとは互いに略直交する方向に延びていることになる。このため、第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒをその幅方向に変形させることなく、第２のフレキシブル基板８４Ｇ，８４Ｂ，８４Ｒを親基板１１に下側から接続することができる。

第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒは直接、画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒに繋がり、かつ幅方向にある程度強いコシを有しているため、これを幅方向に曲げて親基板１１に向かわせようとするとかなり大きな変形力が必要であり、その変形力が画素形成素子に伝わって偏光ビームスプリッター６０，６６に保持された画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒに位置ずれ（コンバージョンずれ）を生じさせるおそれがある。しかし、本実施例によれば、第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒを幅方向に変形させることなく、第２のフレキシブル基板８４Ｇ，８４Ｂ，８４Ｒを親基板１１に接続するので、第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒの無理な曲げに起因したコンバージョンずれを防止することができる。

さらに、本実施例では、図３および図４Ａに示すように、第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒをそれぞれ２箇所で可撓性が良好な方向に反転させてＳ字形状に曲げた状態で画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒと子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒとを接続するようにしている。このため、仮に子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒ側から第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒに外力が作用しても、その外力は第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒによって吸収され、画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒにはほとんど伝わらない。このことによっても、コンバージョンずれを防止することができる。

そして、このように構成された光学ユニットは、色分解合成光学系β、画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒ、子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒ、第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒおよび第２のフレキシブル基板８４Ｇ，８４Ｂ，８４Ｒを含んでユニット化されているため、光学ボックス６への収納作業やメンテナンス時等の取り出し作業を容易に行うことができる。

図５には、光学ボックス６内に、図４Ａに示した光学ユニットと、ランプユニット１と、照明光学系αとを収納し、さらに投射レンズ鏡筒５を取り付けた状態を示している。図４Ａの光学ユニットは、光学ボックス６に紙面手前側から光学ボックス６内に落とし込み、ビス８５で３箇所を締め込むだけで光学ユニットの光学ボックス６内での固定が完了する。

図６には、図５に示した状態の光学ボックス６に、光学ボックス蓋７を取り付けてビス締めした状態を示している。この状態でいわゆる光学エンジンの組み立てが完了する。この状態では、光学ボックス蓋７に形成されたスリット状の開口部を通して、Ｇ，Ｂ，Ｒ用の第２のフレキシブル基板８４Ｇ、８４Ｂ、８４Ｒが光学ボックス６内から引き出されている。そして、この第２のフレキシブル基板８４Ｇ、８４Ｂ、８４Ｒの先端に設けられたコネクタ（図示せず）が親基板１１に接続される。

本実施例では、画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒに接続された第１のフレキシブル基板９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒおよびこれが接続された子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒが光学ボックス６内に収容されているので、光学ボックス６に対する機械的外乱や電気的外乱からこれらをある程度防御できる。また、光学ボックス６から露出した第２のフレキシブル基板８４Ｇ，８４Ｂ，８４Ｒのコネクタ端子から静電気が入り込んでも、子基板８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒにはコンデンサや抵抗等の静電破壊防御機能を有する電子部品が組み込まれているので、画像形成素子６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒの正常な動作が保証される。

また、図２に示すように、本画像投射装置の光学系は、上面（紙面上方）から見た場合にＵ字形状を有しており、その中央の余裕空間を利用して子基板８２Ｂ，８２Ｒを配置しているので、光学ボックス６の外回りの大きさを増加させず、画像投射装置の大型化を防止している。また、子基板８２Ｇに関しても、投射レンズ鏡筒５のマウント背面に形成される余裕空間を利用して配置しているため、光学ボックス６の形状を単純化でき、光学ボックス６の成形性を良好とするとともに、構造上の強度を高めることができる。

以上説明したように、本実施例の画像投射装置においては、画像形成素子は電気的ノイズの影響を受けにくく、またコンバージェンスずれが少ない高画質な投射画像を得ることができる。

以下、本実施例の特徴についてまとめる。本実施例では、第１のフレキシブル基板を画素形成素子（パネル）から横方向（画面の長辺方向）に延出させ、該第１のフレキシブル基板を一旦子基板に接続し、該子基板に接続された第２のフレキシブル基板を親基板に接続するので、子基板にＤ／Ａ変換回路やパネル駆動回路を設けることで、画像形成素子から子基板までを最小限の長さのアナログ信号線とすることができる。このため、外乱ノイズの影響を極力少なくすることができる。また、子基板と親基板とを繋ぐ第２のフレキシブル基板はデジタル信号線であるので、外乱ノイズの影響を受けにくい。さらに、このような構成とすることで、親基板までのフレキシブル基板の引き回しの自由度を高めることができる。

また、画像形成素子と子基板との間の第１のフレキシブル基板をＳ字状にカーブさせるように２箇所で曲げることにより、画像形成素子と子基板に搭載されるコネクタとの位置ずれによって発生するこじり力を第１のフレキシブル基板で吸収することができる。これにより、画像形成素子に上記こじり力は伝達されず、コンバージェンスずれを防止することができる。

また、本実施例では、色分解合成光学系に対して子基板を一体化させている。従来、画像形成素子はコンバージェンスずれを最小限に抑えるために、色分解合成光学系に一体的に保持させるるが、この色分解合成光学系に一体的に子基板を取り付けることで以下のような利点がある。まず、色分解合成光学系に画像形成素子を取り付けた状態で、子基板の周辺に障害物がなく、子基板への第１のフレキシブル基板の接続（コネクタの差込み）が容易である。次に、第１のフレキシブル基板を接続した子基板を、色分解合成光学系を保持した保持部材にビスなどで一体的に固定することで、全体が１つのユニットとなり、取り扱いが容易となる。この子基板を固定する作業（例えば、保持部材の底面に子基板ホルダーをビス止めする作業）に関しても、障害物がないので容易である。

また、本実施例では、ランプユニットと照明光学系を収容する光学ボックス内に、色分解合成光学系と画像形成素子と子基板とを含む光学ユニットを組み込む構成としている。子基板が光学ユニットに一体的に保持されることで、簡単に光学ボックス内に組み込むことができる。さらに、子基板が光学ボックス内に収容されているので、画像形成素子と子基板とをつなぐフレキシブル基板を通すための開口を光学ボックスに形成する必要がない。このため、光学ボックスの筐体としての強度を確保することができる。高い強度を有する光学ボックスにより、光学的な精度の維持も容易である。

また、子基板が光学ボックス内に収容されていることで、子基板上に搭載されている集積回路を静電破壊から保護し、その他リード部品等をも機械的又は電気的外乱から保護することができる。また、ランプユニットと照明光学系と色分離合成光学系と画像形成素子と子基板とが光学ボックス内に収容され、投射レンズが光学ボックスに取り付けられた１つのユニットを投射光学コンポーネント、すなわち光学エンジンユニットとして取り扱えるので、画像投射装置の外装ケース内への組み込みや、ユニット検査、サービスパーツとしての扱いが容易となる。

また、特に液晶パネルは静電気に弱く、液晶パネルに直接繋がるフレキシブル基板の先端が光学ボックス外に露出していると、フレキシブル基板のコネクタ端子から静電気が入込み、液晶パネルの正常動作を妨げる可能性があるが、本実施例によれば、光学ボックスから露出しているフレキシブル基板は子基板に接続されているので、ここから静電気が入り込んでも子基板で吸収され、画像形成素子の正常動作を妨げることがない。

なお、本実施例では、色分解合成光学系を保持する保持部材（より詳細には、保持部材に固定された子基板ホルダー）に子基板を保持させる場合について説明したが、子基板が光学ボックス内に収容される形態であれば、他の保持形態によって子基板を保持してもよい。例えば、光学ボックスの内壁部によって子基板を保持するようにしてもよい。

また、本実施例では、反射型画像形成素子を用いた画像投射装置について説明したが、透過型画像形成素子を用いた画像投射装置の光学ユニットにも適用することができる。

本発明の実施例である画像投射装置の分解斜視図。 実施例の画像投射装置の光学構成を示す図。 実施例の光学ユニット（子基板の未装着状態）を示す底面図。 実施例の光学ユニット（子基板の装着状態）を示す底面図。 実施例のフレキシブル基板の延出方向を示す模式図。 実施例の光学エンジンユニットを示す底面図。 実施例の光学エンジンユニットを示す底面図。

符号の説明

１ ランプユニット
５ 投射レンズ鏡筒
６ 光学ボックス
７ 光学ボックス蓋
８ 電源
９ 電源フィルタ
１０ バラスト電源
１１ 親基板（外部回路基板）
２１ 外装キャビネット
２２ 外装キャビネット蓋
６０，６６，６９ 偏光ビームスプリッター
６１Ｇ，６１Ｂ，６１Ｒ 反射型画像形成素子
７２ 保持部材
８２Ｇ，８２Ｂ，８２Ｒ 子基板（電気回路基板）
８４Ｇ，８４Ｂ，８４Ｒ 第２のフレキシブル基板
９０Ｇ，９０Ｂ，９０Ｒ 第１のフレキシブル基板

Claims (14)

1. 光源からの光を画像形成素子に導き、該画像形成素子からの光を投射レンズに導く光学系と、
   該光学系を保持する部材であって、前記光源および前記投射レンズが取り付けられる光学筐体内に収容される保持部材と、
   該光学筐体内で保持され、前記画像形成素子に第１のフレキシブル基板を介して接続された電気回路基板とを有することを特徴とする光学ユニット。
2. 前記電気回路基板は、前記保持部材によって保持されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記保持部材に基板支持部材が取り付けられており、該基板支持部材に前記電気回路基板が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学ユニット。
4. 前記光学系は、前記光源からの光を色分解する機能および複数の前記画像形成素子からの色光成分を合成する機能のうち少なくとも一方を有する光学素子を含み、
   前記保持部材は、前記光学素子を位置決め保持することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学ユニット。
5. 前記電気回路基板は、複数の電子部品を実装したハード基板であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学ユニット。
6. 前記第１のフレキシブル基板は、少なくとも２箇所で曲げられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学ユニット。
7. 前記電気回路基板は、前記光学筐体の外部に設けられた外部回路基板に接続するための第２のフレキシブル基板を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学ユニット。
8. 前記画像形成素子から前記電気回路基板への前記第１のフレキシブル基板の延出方向と前記電気回路基板からの前記第２のフレキシブル基板の延出方向とが互いに略直交することを特徴とする請求項７に記載の光学ユニット。
9. 前記電気回路基板上の電気回路は、前記画像形成素子を駆動する機能を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の光学ユニット。
10. 前記電気回路基板上の電気回路は、前記画像形成素子からの出力信号をＤ／Ａ変換する機能を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の光学ユニット。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の光学ユニットと、
    前記光学ユニットを収容する光学筐体と、
    該光学筐体に取り付けられた光源と、
    該光学筐体に取り付けられ、前記光源からの光により照明された画像形成素子からの光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする投射光学コンポーネント。
12. 請求項１１に記載の投射光学コンポーネントと、
    該投射光学コンポーネントを収容する外装部材とを有することを特徴とする画像投射装置。
13. 前記光学筐体の外部に配置され、前記電気回路基板に接続される外部回路基板を有することを特徴とする請求項１２に記載の画像投射装置。
14. 請求項１２又は１３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情報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。

Images