JP2007047360A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品作成が容易化され、部品コスト及び組立コストの高騰を招来することなく、良好な結像性能が実現できるようになされた投射型画像表示装置を提供する。
【解決手段】 空間光変調素子Ｒ，Ｇ，Ｂと投射レンズ１３との間に配置される光学部品９，８，１１，１２が取付けられ投射レンズ１３の鏡筒に対して固定された一体的な固定部材１７を備え、投射レンズ１３の鏡筒は、この鏡筒に設けられた固定部材２０を介して、シャーシ１５に対して固定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空間光変調素子に対する照明光をこの空間光変調素子によって変調し、この変調光を投射レンズを介してスクリーン上に結像させて画像を表示する投射型画像表示装置に関する。

近年、コンピュータ、通信、放送、情報記録メディア等に関する技術進展と並行して、これらにおいて扱われる画像情報を、大画面、かつ、高精細に表示する表示装置（ディスプレイ）ヘの要望が高まっている。そして、このような表示装置としては、投射型画像表示装置が提案されている。この投射型画像表示装置は、例えば、反射型液晶ライトバルブ（ＬＣＯＳ）の如き空間光変調素子に対する照明光をこの空間光変調素子によって変調し、この変調光を投射レンズ等の投射レンズを介してスクリーン上に拡大して結像させて、画像を表示するものである。このような投射型画像表示装置においては、空間光変調素子のピクセルごとに照明光が制御されることにより、照明光の光量や偏光状態についての変調が行われ、画像表示が行われる。

このような投射型画像表示装置において、カラー画像の表示を行うには、照明光を色分解し、各色光に対応された複数の空間光変調素子に照射し、これら空間光変調素子によって変調された各変調光を色合成して、投射レンズに入射させるようにしている。

すなわち、このような投射型画像表示装置においては、図５に示すように、光源となるランプ１０１から発せられた照明光は、コンデンサレンズ１０２，１０３により集光され、第１のダイクロイックミラー（色分解ミラー）１０４に入射する。この第１のダイクロイックミラー１０４は、照明光のうち、例えば、青色光成分のみを透過させ、他の成分を反射する。第１のダイクロイックミラー１０４を透過した青色光は、リレーレンズ１０５、ミラー１０６及びリレーレンズ１０７を経て、第１のビームスプリッタ１０８に入射される。

第１のダイクロイックミラー１０４において反射された赤色光及び緑色光は、第２のダイクロイックミラー１０９に入射する。この第２のダイクロイックミラー１０９は、照明光のうち、例えば、赤色光成分のみを透過させ、緑色光成分を反射する。第２のダイクロイックミラー１０９を透過した赤色光は、第２のビームスプリッタ１１０に入射される。また、第２のダイクロイックミラー１０９において反射された緑色光は、第３のビームスプリッタ１１１に入射される。

第１のビームスプリッタ１０８に入射された青色光は、この第１のビームスプリッタ１０８の偏光反射面において反射されて、第１の反射型空間光変調素子１１２に入射する。この第１の反射型空間光変調素子１１２は、供給される画像信号に応じて入射光の偏光方向を変調して青色画像光として反射する。第１の反射型空間光変調素子１１２からの反射光は、第１のビームスプリッタ１０８の偏光反射面を透過して、クロスダイクロイックプリズム１１３に入射する。

第２のビームスプリッタ１１０に入射された赤色光は、この第２のビームスプリッタ１１０の偏光反射面において反射されて、第２の反射型空間光変調素子１１４に入射する。この第２の反射型空間光変調素子１１４は、供給される画像信号に応じて入射光の偏光方向を変調して赤色画像光として反射する。第２の反射型空間光変調素子１１４からの反射光は、第２のビームスプリッタ１１０の偏光反射面を透過して、クロスダイクロイックプリズム１１３に入射する。

第３のビームスプリッタ１１１に入射された緑色光は、この第３のビームスプリッタ１１１の偏光反射面において反射されて、第３の反射型空間光変調素子１１５に入射する。この第３の反射型空間光変調素子１１５は、供給される画像信号に応じて入射光の偏光方向を変調して緑色画像光として反射する。第３の反射型空間光変調素子１１５からの反射光は、第３のビームスプリッタ１１１の偏光反射面を透過して、クロスダイクロイックプリズム１１３に入射する。

クロスダイクロイックプリズム１１３に三方向から入射された各色画像光は、このクロスダイクロイックプリズム１１３において色合成されて前方に出射され、投射レンズ１１６に入射される。この投射レンズ１１６は、入射された各色画像光を前方に向けて出射し、図示ないスクリーン上に拡大して結像させ、画像表示を行う。

ところで、この投射型画像表示装置においては、クロスダイクロイックプリズム１１３及び３個のビームスプリッタ１０８，１１０，１１１は、特許文献１に記載されているように、相対位置がずれないように、それぞれスペーサーガラス１１７を介し接着されている。そして、各光学部品は、光学ベース１１８上において、位置決めされて保持されている。

また、各反射型空間光変調素子１１２，１１４，１１５は、投射レンズ１１６のフォーカスに対する位置及び互いの相対位置を調整されたのち、各ビームスプリッタ１０８，１１０，１１１に接着されて固定されたホルダ１１９に対して半田付けされている。

クロスダイクロイックプリズム１１３は、図６に示すように、プリズムベース１２０に対して接着されて固定されている。このプリズムべース１２０は、両側のフランジ部分において、アルミダイキャスト製のベース１２１に対して、ネジ１２２により固定されている。このベース１２１は、２枚の平板状部分が直角に接合した断面Ｌ字状の形状を有する部材として、一体的に形成されている。プリズムべース１２０は、ベース１２１の一方の平板状部分に固定されている。

そして、投射レンズ１１６は、鏡筒後端部のフランジ１２３において、べース１２１に対して、ネジ１２４により固定されている。この投射レンズ１１６は、ベース１２１の他方の平板状部分に固定されている。このようにして、投射レンズ１１６の後方にクロスダイクロイックプリズム１１３が位置する状態となっている。

そして、ベース１２１は、光学ベース１１８に対して、ネジ１２５により固定されている。

特開２００４−１４５２６４公報

ところで、前述したような投射型液晶表示においては、各反射型空間光変調素子１１２，１１４，１１５は、画素がマトリクス状（縦画素×横画素）に配列された空間光変調素子であり、互いの位置ずれ量を、光学中心（表示画像の中心）近傍において、例えば、０．１画素（ドット）ピッチ以下程度という高精度に調整する必要がある。また、これら反射型空間光変調素子１１２，１１４，１１５の投射レンズ１１６に対する位置も、高精度に維持される必要がある。

前述した従来の投射型画像表示装置においては、投射レンズ１１６及びクロスダイクロイックプリズム１１３は、それぞれアルミダイキャスト製のベース１２１に固定される。したがって、投射レンズ１１６とクロスダイクロイックプリズム１１３との相対位置関係は、ベース１２１寸法精度、形状精度に依存していることになる。ベース１２１寸法精度、形状精度が不十分であると、投射レンズ１１６とクロスダイクロイックプリズム１１３との相対位置関係が崩れて、結像性能に悪影響が生ずる。

そして、ベース１２１は、その両端側に投射レンズ１１６及びクロスダイクロイックプリズム１１３がそれぞれ固定される形状であるため、これら投射レンズ１１６とクロスダイクロイックプリズム１１３との相対位置関係を高精度に維持できる形状精度に作成することが困難である。このような形状のベース１２１を高精度に作成しようとすると、部品コスト及び組立コストが高騰してしまうという問題もある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、部品作成が容易化され、部品コスト及び組立コストの高騰を招来することなく、良好な結像性能が実現できるようになされた投射型画像表示装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る投射型画像表示装置は、光源とこの光源からの照明光の強度分布を均一化する照明光学系とこの照明光学系を経た照明光が照射される空間光変調素子とこの空間光変調素子により変調された照明光を投影結像させる投射レンズとを有し画像表示を行う投射型画像表示装置において、空間光変調素子及び投射レンズの間に配置される光学部品と投射レンズの鏡筒とを一体的に固定する固定部材と、固定部材を取付けるシャーシと、を備え、投射レンズの鏡筒と光学部品とは、この鏡筒に設けられた固定部材を介して、シャーシに対して固定されていることを特徴とするものである。

この投射型画像表示装置においては、空間光変調素子及び投射レンズの間に配置される光学部品と投射レンズの鏡筒とを一体的に固定する固定部材が、投射レンズの鏡筒と光学部品とをシャーシに対して固定するので、これら光学部品及び投射レンズ間の相対位置関係を高精度に維持することが容易である。

本発明に係る投射型画像表示装置においては、空間光変調素子及び投射レンズの間に配置される光学部品と投射レンズの鏡筒とを一体的に固定する固定部材を備えており、この固定部材を介して、投射レンズの鏡筒と光学部品とがシャーシに対して固定されているので、部品作成が困難化されることなく、これら光学部品及び投射レンズ間の相対位置関係を高精度に維持することができる。

また、本発明は、投射レンズの鏡筒と光学部品とを一体的に固定することにより、これら鏡筒及び光学部品が個々にシャーシに固定される場合に比較して、熱条件に対しても影響を少なくすることができ、この点でも光学部品及び投射レンズ間の相対位置関係を高精度に維持することができるので、発熱体である光源を用いる投射型画像表示装置に適用して有用である。

すなわち、本発明は、部品作成が容易化され、部品コスト及び組立コストの高騰を招来することなく、良好な結像性能が実現できるようになされた投射型画像表示装置を提供することができるものである。

以下、本発明に係る投射型画像表示装置の最良の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る投射型画像表示装置の構成を示す平面図である。

この投射型画像表示装置は、図１に示すように、空間光変調素子となる第１乃至第３の反射型液晶表示パネル（ＬＣＯＳ）Ｂ，Ｒ，Ｇを備え、これら反射型液晶表示パネルＢ，Ｒ，Ｇにより変調された変調光を合成し、図示しないスクリーンＳに向けて投射するように構成されている。なお、この実施の形態において空間光変調素子として用いている反射型液晶ライトバルブは、高解像化に適した空間光変調素子である。

この投射型画像表示装置においては、光源１より発せられた照明光は、照明光学系を構成するコンデンサレンズ２，３を経て、第１のダイクロイックミラー４に入射される。光源１としては、例えば、キセノンランプや超高圧水銀ランプ等の発光管が使用される。この照明光は、第１のダイクロイックミラー４において、青色光成分ｂが透過され、赤色及び緑色光成分ｒ，ｇが反射されて、色分解される。

第１のダイクロイックミラー４を透過した青色光成分ｂは、リレーレンズ５，ミラー６及びリレーレンズ７を経て、第１の偏光ビームスプリッタ８に入射する。この青色光成分ｂは、第１の偏光ビームスプリッタ８の偏光分離面により直線偏光成分が反射され、第１の反射型液晶表示パネルＢに入射する。

この第１の反射型液晶表示パネルＢにおいては、表示画像の青成分に応じて液晶の配向が制御され、入射光が表示画像に応じて変調されて反射される。この第３の反射型液晶表示パネルＢにより変調された反射光は、第１の偏光ビームスプリッタ８の偏光分離面を透過し、クロスダイクロイックプリズム９に入射する。

第１のダイクロイックミラー４により反射された赤色及び緑色光成分ｒ，ｇは、第２のダイクロイックミラー１０に入射される。この赤色及び緑色光成分ｒ，ｇは、第２のダイクロイックミラー１０において、緑色光成分ｇのみが反射されて、これら赤色光成分ｒと緑色光成分ｇとが色分解される。

第２のダイクロイックミラー１０を透過した赤色光成分ｒは、第２の偏光ビームスプリッタ１１に入射し、この第２の偏光ビームスプリッタ１１の偏光分離面により直線偏光成分が反射され、第２の反射型液晶表示パネルＲに入射する。この第２の反射型液晶表示パネルＲにおいては、表示画像の赤成分に応じて液晶の配向が制御され、入射光が表示画像に応じて変調されて反射される。この第２の反射型液晶表示パネルＲにより変調された反射光は、第２の偏光ビームスプリッタ１１の偏光分離面を透過し、クロスダイクロイックプリズム９に入射する。

また、第２のダイクロイックミラー１０により反射された緑色光成分ｇは、第３の偏光ビームスプリッタ１２に入射し、この第３の偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離面により直線偏光成分が反射され、第３の反射型液晶表示パネルＧに入射する。この第３の反射型液晶表示パネルＧにおいては、表示画像の緑成分に応じて液晶の配向が制御され、入射光が表示画像に応じて変調されて反射される。この第３の反射型液晶表示パネルＧにより変調された反射光は、第３の偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離面を透過し、クロスダイクロイックプリズム９に入射する。

クロスダイクロイックプリズム９は、三角プリズムに波長選択性誘電体多層膜を形成しこれらを貼り合わせた構造のプリズムである。このクロスダイクロイックプリズム９は、赤色光を反射する反射面と青色光を反射する反射面とを有し、これら反射面を垂直に交差させた状態に構成されている。このクロスダイクロイックプリズム９においては、第１の反射型液晶表示パネルＢからの青色の変調光、第２の反射型液晶表示パネルＲからの赤色の変調光及び第３の反射型液晶表示パネルＧからの緑色の変調光が合成され、投射レンズ１３側に射出される。

そして、投射レンズ１３は、入射された変調光を図示しないスクリーン上に投射し、結像させ、画像表示を行う。

この投射型画像表示装置においては、第１乃至第３の反射型液晶表示パネルＢ，Ｒ，Ｇと投射レンズ１３との間に配置される光学部品であるクロスダイクロイックプリズム９及び３個のビームスプリッタ８，１１，１２は、相対位置がずれないように、それぞれスペーサーガラス１４を介して互いに接着されて固定されている。そして、これら各光学部品は、シャーシ１５上において、位置決めされて保持されている。

また、各反射型空間光変調素子Ｂ，Ｒ，Ｇは、投射レンズ１３のフォーカスに対する位置及び互いの相対位置を調整されたのち、各ビームスプリッタ８，１１，１２に接着されて固定されたホルダ１６に対して半田付けされている。

図２は、この投射型画像表示装置の構成を示す側面図である。

クロスダイクロイックプリズム９は、図２に示すように、一体的な固定部材であるプリズムベース１７に対して接着されて固定されている。このプリズムベース１７は、略平板状であって両側部にフランジ部分を有する形状に一体的に形成されている。

図３は、この投射型画像表示装置の要部の構成を示す分解斜視図である。

プリズムべース１７は、図３に示すように、両側のフランジ部分１７ａ，１７ａにおいて、投射レンズ１３の鏡筒後端部のフランジ１８に対して、ネジ１９により固定されている。このようにして、クロスダイクロイックプリズム９は、投射レンズ１３の後方に位置し、この投射レンズ１３に対する位置が高精度に維持される状態となっている。

そして、投射レンズ１３の鏡筒は、この鏡筒に設けられた固定部材２０を介して、ネジ２１により、シャーシ１５に対して固定されている。固定部材２０は、投射レンズ１３の鏡筒の両側部において、この鏡筒より突設された左右一対の平板状部材である。

この投射型画像表示装置においては、投射レンズ１３の鏡筒とクロスダイクロイックプリズム９等の光学部品とが一体的に固定されることにより、これら鏡筒及び光学部品が個々にシャーシ１５に固定される場合に比較して、熱条件に対しても影響を少なくすることができ、この点でも光学部品及び投射レンズ１３間の相対位置関係を高精度に維持することができる。したがって、本発明は、発熱体である光源１を用いる投射型画像表示装置に適用して有用である。

なお、この投射レンズ１３の鏡筒は、シャーシ１５ではなく、この投射型画像表示装置の外装キャビネットや、図示しない回路シャーシに対して固定するようにしてもよい。

図４は、本発明に係る投射型画像表示装置の他の実施の形態における要部の構成を示す分解斜視図である。

また、この投射型画像表示装置においては、投射レンズ１３の鏡筒をシャーシ１５に対して固定するための固定部材としては、図４に示すように、投射レンズ１３の鏡筒後端部のフランジ１８を前述の実施の形態よりも大きくして形成し、このフランジ１８の外周側部分を用いるようにしてもよい。

この場合には、プリズムべース１７は、図４に示すように、前述の実施の形態と同様に、両側のフランジ部分１７ａ，１７ａにおいて投射レンズ１３のフランジ１８に対して固定され、クロスダイクロイックプリズム９と投射レンズ１３との相対位置精度を維持する。このとき、フランジ１８の外周側部分は、プリズムべース１７よりも外方側に突出した状態となる。このように、フランジ１８のプリズムべース１７よりも外方側に突出した部分が固定部材となる。すなわち、投射レンズ１３の鏡筒は、後端部のフランジ１８の外周側部分を介して、ネジにより、シャーシ１５に対して固定される。

本発明に係る投射型画像表示装置の構成を示す平面図である。 前記投射型画像表示装置の構成を示す側面図である。 前記投射型画像表示装置の要部の構成を示す分解斜視図である。 本発明に係る投射型画像表示装置の他の実施の形態における要部の構成を示す分解斜視図である。 従来の投射型画像表示装置の構成を示す平面図である。 従来の投射型画像表示装置の構成を示す側面図である。

符号の説明

１ 光源
２，３ コンデンサレンズ
９ クロスダイクロイックプリズム
８ 第１の偏光ビームスプリッタ
１１ 第２の偏光ビームスプリッタ
１２ 第３の偏光ビームスプリッタ
１３ 投射レンズ
１５ シャーシ
１７ プリズムべース
１８ フランジ
２０ 固定部材
Ｂ 第１の反射型液晶表示パネル
Ｒ 第２の反射型液晶表示パネル
Ｇ 第３の反射型液晶表示パネル

Claims (1)

1. 光源と、この光源からの照明光の強度分布を均一化する照明光学系と、この照明光学系を経た照明光が照射される空間光変調素子と、この空間光変調素子により変調された前記照明光を投影結像させる投射レンズとを有し、画像表示を行う投射型画像表示装置において、
   前記空間光変調素子及び前記投射レンズの間に配置される光学部品と、前記投射レンズの鏡筒とを一体的に固定する固定部材と、
   前記固定部材を取付けるシャーシと、を備え、
   前記投射レンズの鏡筒と前記光学部品とは、この鏡筒に設けられた固定部材を介して、前記シャーシに対して固定されている
   ことを特徴とする投射型画像表示装置。