JP2007225787A - 画像投射装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像投射装置における画素表示素子を含む光学部品を密着させた構成を実現し、小型化を図る。
【解決手段】複数色の光源１Ａ〜１Ｃから出射される光のうち少なくとも１つの光の光路上に、ライトパイプ２Ｂ、入射側偏光子５Ｂ、画像表示素子７Ｂ及び出射側偏光子９Ｂが配置され、他の光の光路上に、ライトパイプ１Ａ，１Ｃ、プリズム３Ａ，３Ｃ、入射側偏光子５Ａ，５Ｃ、画像表示素子７Ａ，７Ｃ及び出射側偏光子９Ａ，９Ｃが配置されて成る。そして、プリズム３Ａ，３Ｃと色合成部２１とがそれぞれ台座に固定されることによって、色合成部２１側に出射側偏光子を介して接合されて成る画像表示素子５Ａ，５Ｃの光入射面と、プリズム３Ａ，３Ｃの光出射面に一体化された入射側偏光子５Ａ，５Ｃの光出射面とが密着される構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光を画像表示素子、例えば液晶パネルにより変調してスクリーンなどに投射する画像投射装置及びその製造方法に関する。

液晶パネルやＤＭＤ（digital micromirrordevice）素子などの画像表示素子を照明装置によって照明し、この画像表示素子からの透過光、もしくは、反射光を投影レンズによってスクリーン上に投影するように構成された画像投射装置、いわゆる光学式プロジェクターが知られている。一般的な画像投射装置においては、超高圧水銀ランプ等の光源からの光を赤、緑、青の波長帯域に分離して上述の画像表示素子によってそれぞれ画像情報に対応して変調し、再び各色光を合成してスクリーンに投射することによって、カラーの画像表示を行っている。
また光源として、赤、緑及び青色の各色光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる構成も提案されている。ＬＥＤ光源は、消費電力が少なく、発熱量も小さく、さらに小型で長寿命であることから、画像投射装置の光源としてその利用が望まれている。

一方、画像投射装置においては、利用形態の多様化に伴い、その小型化の要求も高まっている。小型化を実現する方法として、図８にその一例の概略構成図を示す用に、テーパー状のライトパイプを利用した画像投射装置が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
図８に示す例では、例えば赤、緑及び青色光を発光するＬＥＤ等より成る光源１０１Ａ、１０１Ｂ及び１０１Ｃ、テーパー状のライトパイプ１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃ、画像表示素子１０４Ａ、１０４Ｂ及び１０４Ｃ、各色光を合成するクロスプリズム等の色合成部１０５、投射レンズ１０６により画像投射装置１００が構成される。光源１０１Ａ〜１０１Ｃから出射された各色光は、ライトパイプ１０２Ａ〜１０２Ｃによって効率よく画像表示素子１０４Ａ〜１０４Ｃに入射され、画像表示素子１０４Ａ〜１０４Ｃにおいて画像情報等に対応して光が変調されて、色合成部１０５に出射される。色合成部１０５により各色光が合成されて、投射レンズ１０６に入射され、図示しないスクリーン等に投射レンズ１０６により画像が投射されて、画像が表示される。

更にこのような構成の画像投射装置をよりコンパクトに配置する例として、図９に示すように、直角プリズム等のプリズム２０３Ａ及び２０３Ｃを用いる画像投射装置２００も提案されている。
この場合、例えば赤、緑及び青色光を発光するＬＥＤ等より成る光源２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃ、テーパー状のライトパイプ２０２Ａ、２０２Ｂ及び２０２Ｃ、プリズム２０３Ａ及び２０３Ｃ、画像表示素子２０４Ａ、２０４Ｂ及び２０４Ｃ、クロスプリズム等の色合成部２０５、投射レンズ２０６により画像投射装置２００が構成される。光源２０１Ａ〜２０１Ｃから出射された各色光は、ライトパイプ２０２Ａ〜２０２Ｃに導かれる。ここで例えば緑色光を発光する光源２０１Ｂから出射された光は、ライトパイプ２０２Ｂにより効率よく画像表示素子２０４Ｂに導かれる。一方例えば赤色光及び青色光を発光する光源２０１Ａ及び２０１Ｃから出射される光は、ライトパイプ２０２Ａ及び２０２Ｃを介してプリズム２０３Ａ及び２０３Ｃに入射され、このプリズム２０３Ａ及び２０３Ｃにより光軸を例えば９０°変換されて、画像表示素子２０４Ａ及び２０４Ｃに入射される。画像表示素子２０４Ａ〜２０４Ｃにおいて画像情報等に対応して変調された光は、色合成部２０５において合成されて出射され、投射レンズ２０６によりスクリーン等に投射されて、画像が表示される。このような構成とすることによって、ライトパイプ２０２Ａ〜２０２Ｃをほぼ平行に配置することができ、図８に示す例と比較してより小型な構成の画像投射装置２００を実現できる。

欧州特許１，５８１，０１０号公報

ところで、上述した従来の画像投射装置においては、画像表示素子は他の光学部品とは分離して配置されている。例えば画像表示素子として液晶パネルを用いる場合、入射側偏光板、液晶パネル及び出射側偏光板は、分離して配置された構造が一般的である。
これは、上述した水銀ランプ等の光源を使用した大画面タイプの画像投射装置の場合、液晶パネルへ入射する光照度が非常に強く、また紫外光も含まれるため、光と熱による光学部品の損傷を防ぐため、入射偏光板、液晶パネル、出射側偏光板の間に間隙を設け、例えばこの間隙に空気を流すことにより冷却することが必要となるためである。

これに対し、光源としてＬＥＤを用いる場合は、その発熱量が比較的小さいことから、液晶パネルと偏光板との間などに間隙を設ける必要がなく、各部品を密着させて構成することが可能であり、これにより画像投射装置の小型化を図ることができる。
ところが、上述の図９に示すプリズムを利用した画像投射装置においては、接着剤として最も一般的に利用されている紫外線硬化樹脂を用いると、接着強度を確保できないという問題が生じる。
これは、入射側偏光子と液晶パネル等の画像表示素子とを接着する部分においては、液晶パネルの光入射面を構成するガラス等の基板材料と偏光子を構成する材料とが異なることに加え、紫外線が偏光子を透過しにくいため、紫外線硬化樹脂に十分に紫外線が到達しないためである。

以上の問題に鑑みて、本発明は、画像投射装置における画素表示素子を含む光学部品を密着させた構成を実現し、小型化を図ることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明による画像投射装置は、複数色の光源と、ライトパイプと、プリズムと、入射側偏光子と、画像表示素子と、出射側偏光子と、色合成部と、投射レンズとを備えて成り、複数色の光源から出射される光のうち少なくとも１つの光の光路上に、ライトパイプ、入射側偏光子、画像表示素子及び出射側偏光子が配置され、複数色の光源から出射される他の光の光路上に、ライトパイプ、光軸を変換するプリズム、入射側偏光子、画像表示素子及び出射側偏光子が配置されて成る。そして、プリズムと色合成部とがそれぞれ台座に固定されることによって、色合成部側に出射側偏光子を介して接合されて成る画像表示素子の光入射面と、プリズムの光出射面に一体化された入射側偏光子の光出射面とが密着されて成る構成とする。

また、本発明による画像投射装置の製造方法は、複数色の光源と、プリズムと、ライトパイプと、入射側偏光子と、画像表示素子と、出射側偏光子と、色合成部と、投射レンズとを備えて成る画像投射装置の製造方法であって、色合成部の光入射面に出射側偏光子を介して画像表示素子を接合する工程と、プリズムの光出射面に入射側偏光子を接合する工程と、色合成部を台座に固定する工程と、プリズムを台座に固定する工程と、色合成部を固定する台座と、プリズムを固定する台座とを一体化する工程とを有する。

上述の本発明による画像投射装置及びその製造方法によれば、プリズムを用いる画像投射装置において、色合成部とプリズムとにそれぞれ液晶パネル等の画像表示素子と入射側偏光子とを接合又は一体化させ、これら色合成部とプリズムとをそれぞれ台座に固定することによって、画像表示素子と入射側偏光子とを何らの接着剤を介在させることなく密着させる構成とするものである。
プリズムと台座の固定にあたっては、プリズムの上面又は下面を台座に接着させることによって、一般的な接着材料、接着方法を用いることが可能であり、十分な接着強度を確保することが可能である。したがって、このような本発明によれば、画像表示素子を含む光学部品を密着させた構成を容易に実現できるので、画像投射装置の小型化を確実に図ることが可能となる。

本発明の画像投射装置及びその製造方法によれば、画像表示素子を含む光学部品を密着させた構成が可能となり、画像投射装置の小型化を図ることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１は、本発明による画像投射装置の一実施形態例の概略平面構成図である。図１においては、画像表示素子として液晶パネルを用いる例を示す。この場合、例えば赤色光、緑色光及び青色光を発光するＬＥＤ等より成る３つの光源１Ａ、１Ｂ及び１Ｃを用いるもので、各光源１Ａ〜１Ｃから出射される光の光路上にそれぞれライトパイプ２Ａ、２Ｂ及び２Ｃが配置される。光源１Ａ〜１Ｃとしては、例えば青色光として波長４６５ｎｍ近傍の光を発光するＬＥＤ、緑色光として波長５２５ｎｍ近傍の光を発光するＬＥＤ、赤色光として波長６４０ｎｍ近傍の光を発光するＬＥＤ、を用いることが可能である。そして例えば青色光及び赤色光を発光する光源１Ａ及び１Ｃから出射される光の光路上には、ライトパイプ２Ａ及び２Ｃの出射側にプリズム３Ａ及び３Ｃが配置される。プリズム３Ａ、ライトパイプ２Ｂ、プリズム３Ｃの出射側にそれぞれ入射側偏光子５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ、液晶パネル等の画像表示素子７Ａ、７Ｂ及び７Ｃ、出射側偏光子９Ａ、９Ｂ及び９Ｃがそれぞれこの順に配置される。出射側偏光子９Ａ、９Ｂ及び９Ｃの出射側に色合成部２１、例えばクロスプリズムが配置され、更にこの色合成部２１の出射側に、投影レンズ２２が配置されて、画像投射装置３０が構成される。

この例においては、直角プリズム等より成るプリズム３Ａ及び３Ｃを用いることによって、図１に示すように、３つのライトパイプ２Ａ〜２Ｃをほぼ平行に並列配置することができ、画像投射装置３０を格段に小型化することが可能となっている。このため、図示の例のように、光源に近接して配置する排熱手段２３、例えば空冷装置を、温度上昇に対して影響が大きい光源、例えば緑色光及び赤色光を発光する光源１Ｂ及び１Ｃの後方のみに配置することが可能である。この排熱手段２３は光源の後方、すなわち光出射方向とは反対側の方向に限定されるものではなく、例えば光源の上部又は下部に配置してもよい。また、例えば赤色光を発光する光源のみに近接して配置するなど、また個々の光源に近接して配置することも可能である。排熱手段２３としては、空冷装置の他水冷装置、ヒートシンクなどを用いてもよい。

そして本発明においては、この画像投射装置３０において、特に画像表示素子７Ａ〜７Ｃを含む光学部品、すなわち入射側偏光子５Ａ〜５Ｃ、画像表示素子７Ａ〜７Ｃ、出射側偏光子９Ａ〜９Ｃ及び色合成部２１を一体化して構成するものである。
画像表示素子７Ａ〜７Ｃとして液晶パネルを用いる場合は、その外枠、防塵ガラス等をなくし、液晶を挟むガラス等より成る基板が入射側偏光子５Ａ〜５Ｃ及び出射側偏光子９Ａ〜９Ｃと直接接する構成とするものであり、これにより、画像表示素子７Ａ〜７Ｃとライトパイプ２Ａ〜２Ｃとを可能な限り近づけた構造を実現するものである。これにより、ライトパイプ２Ａ〜２Ｃを並列配置することと相俟って、より小型化を図ることができる。なお、各部の接合面の接合態様については後述する。

このような構成による画像投射装置３０において、光源１Ａ〜１Ｃから出射された光は、それぞれライトパイプ２Ａ〜２Ｃによってそれぞれ効率よくプリズム３Ａ、入射側偏光子５Ｂ、プリズム３Ｃに導かれる。プリズム３Ａ及び３Ｃに入射した光はその斜面３Ａｓ及び３Ｃｓにおいて全反射され、それぞれ光路を例えば９０°変換されて、プリズム３Ａ及び３Ｃの光出射面に一体化された入射側偏光子５Ａ及び５Ｃに入射される。入射側偏光子５Ａ〜５Ｃにおいて偏光方向が揃えられた光は画像表示素子７Ａ〜７Ｃにおいて画像情報等に対応して変調されて出射され、出射側偏光子９Ａ〜９Ｃにおいて再び偏光方向が揃えられて、色合成部２１に入射される。各色光はこの色合成部２１において１つの光束に合成されて出射され、投影レンズ２２によって、図示しないスクリーン等に向けて投射される。

上述したように、本発明の画像投射装置３０において、光源１Ａ〜１ＣとしてＬＥＤを用いる場合は、超高圧水銀ランプ等を使用した従来の画像投射装置と比べて、消費電力が少なく、光量が抑えられており、そのため、入射側偏光子５Ａ〜５Ｃ、液晶パネル等の画像表示素子７Ａ〜７Ｃ、出射側偏光子９Ａ〜９Ｃを接着又は密着しても十分な耐久性があり、従来の画像投射装置と比べ、格段に小型化することが可能となる。

次に、図２を参照して、画像表示素子７Ａ〜７Ｃを含む各部の接合面の接合態様について説明する。
図２に示すように、この場合プリズム３Ａ及び３Ｃの光出射側に粘着剤等によって入射側偏光子５Ａ及び５Ｃが一体化される。一方、色合成部２１の光入射面に、粘着剤等によって出射側偏光子９Ａ〜９Ｃが一体化され、更に出射側偏光子９Ａ〜９Ｃの光入射面には、接着剤８Ａ〜８Ｃによって、画像表示素子７Ａ〜７Ｃの光出射面が接着される。図示の例においては、画像表示素子７Ａ〜７Ｃとして液晶パネルを用いた場合を示し、それぞれガラス等より成る基板７Ａ１及び７Ａ３、７Ｂ１及び７Ｂ３、７Ｃ１及び７Ｃ３の間に液晶層７Ａ２、７Ｂ２及び７Ｃ２が挟まれた構造として示す。
この出射側偏光子９Ａ〜９Ｃと画像表示素子７Ａ〜７Ｃとを接着する接着剤８Ａ〜８Ｃとしては、紫外線硬化樹脂を用いることが望ましい。この理由としては、偏光子の材料がトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等であり、液晶表示素子表面のガラス基板等とは、通常の接着剤により十分な接着強度を得難い材料であること、熱硬化樹脂を用いる場合は、工程上時間がかかるなどの不都合を有するためである。
一方、例えば緑色光を通過させる画像表示素子７Ｂには、その光入射面に、同様に紫外線硬化樹脂等より成る接着剤６Ｂによって、入射側偏光子５Ｂを直接成膜等により形成した基板１５Ｂが一体化される。このように、入射側偏光子５Ｂの基板１５Ｂ側と液晶パネル等の画像表示素子７Ｂの基板等の接着は、ガラス等の同じ材質同士を接着することによって、接着強度をより高めることができる。
なお、図示しないが例えばガラスより成る基板１５Ｂを接着し、その表面に入射側偏光子５Ｂを粘着剤等によって貼り付けてもよい。
図２において、その理解を容易にするために、接着剤及び粘着剤には斜線を付して示す。

そして、プリズム３Ａ及び３Ｃは、その上面又は下面において、接着剤１１Ａ及び１１Ｃを用いて図示しない台座に固定される。図示しないが色合成部２１もその上面又は下面を台座に固定する。これらの台座を相互の位置調整を行って固定するか、またはそれぞれの台座を予め一体に構成することによって、色合成部２１と一体化された画像表示素子７Ａ及び７Ｃの光入射面と、プリズム３Ａ及び３Ｃと一体化された入射側偏光子５Ａ及び５Ｃの光出射面とを、何らの接着剤を介在させることなく、密着させることができる。

次に、このような接着、接合の製造工程について、本発明の実施形態例による画像投射装置の製造方法を示す図３Ａ〜Ｅの製造工程図を参照して説明する。図３Ａ〜Ｅにおいては、図１及び図２において説明した例のうち、プリズム３Ｃを通過する光の光路上に配置される光学部品のみを示すが、プリズム３Ａを通過する光の光路上に配置される光学部品においても同様の製造工程を経て製造することができることはいうまでもない。
この場合、図３Ａに概略上面図を示すように、まずクロスプリズム等の色合成部２１の光入射面に、粘着剤１０Ｃを介して出射側偏光子９Ｃを接着する。なお、この場合具体的には、クロスプリズム等の色合成部２１の寸法公差を±数十μｍ程度に抑え、出射側偏光子９Ａ〜Ｃと液晶パネル等の画像表示素子７Ａ〜Ｃとを、例えばＲＧＢ（赤、緑及び青色）調整を行いながら、接着固定する。
次に、図３Ｂに概略上面図を示すように、紫外線硬化樹脂等の接着剤８Ｃを入射側偏光子９Ｃの光入射面に付着し、その上に画像表示素子７Ｃを接合する。この状態で、矢印Ｌｅで示すように、画像表示素子７Ｃの光入射面側から例えば紫外線を照射して接着剤８Ｃを硬化する。図示しないが、色合成部２１の他の光入射面にも同様に出射側偏光子、画像表示素子、入射側偏光子を接着、一体化する。

一方、図３Ｃに概略上面図を示すように、直角プリズム等のプリズム３Ｃの光出射面に、粘着剤４Ｃを介して入射側偏光子５Ｃを接着する。また、プリズム３Ｃの上面又は下面、図示の例では下面に接着剤１１Ｃを被着させる。そして、この接着剤１１Ｃによって、例えば図３Ｄに概略斜視図を示すように、例えば平面三角形状の台座１２Ｃに接着する。
そして、図３Ｅに概略側面図を示すように、色合成部２１をその例えば下面において接着剤２４によって台座２５に接着する。色合成部２１を接着した台座２５に、接着剤１３Ｃを介してプリズム３Ｃを接着、固定する。このとき、プリズム３Ｃと一体化した入射側偏光子５Ｃの光出射面と、色合成部２１に出射側偏光子９Ｃを介して接着等によって一体化した画像表示素子５Ｃの光入射面とを、何らの接着剤を介することなく、密着させるように、各部を台座１２Ｃ及び２５に固定する。
図示しないが、他のプリズム３Ａも同様に台座に接着し、色合成部を接着した台座に同様に接着することによって、反対側の画像表示素子の光入射面と、入射側偏光子の光出射面との間に何らの接着剤を介することなく、密着させる構成とすることができる。
このような製造方法によって、上述した図１及び図２に示す本発明構成の画像投射装置３０を製造することが可能である。

なお、図４Ａ及びＢを参照して、画像表示素子７Ｃの光入射面と入射側偏光子５Ｃの光出射面を紫外線硬化樹脂等により接着する場合の不都合について説明する。図４Ａ及びＢにおいて、図３Ａ〜Ｅと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図４Ａに概略上面図を示すように、画像表示素子７Ｃの光入射面に紫外線硬化樹脂等の接着剤６Ｃを被着する。プリズム３Ｃの光出射面に、粘着剤４Ｃ等を介して入射側偏光子５Ｃを貼り付けて一体化させる。
そして図４Ｂに示すように、プリズム３Ｃの光出射面を色合成部２１側に押し付けた状態で紫外線を照射する。このとき、紫外線を矢印Ｌｅ１及び破線矢印Ｌｅ２で示すように、プリズム３Ｃを通過させ、入射側偏光子５Ｃを介して紫外線硬化樹脂等の接着剤６Ｃを硬化させることとなる。この場合、偏光子の波長選択性によって、紫外線が十分接着剤６Ｃに届かず、接着強度を十分保持できなくなる場合がある。
また、画像表示素子７Ｃ、出射側偏光子９Ｃ及び色合成部２１も接合一体化されているので、画像表示素子７Ｃ側から紫外線を照射する場合も、同様の問題が生じる。

これに対し、本発明の画像投射装置によれば、上述したようにこの部分については、紫外線硬化樹脂を含む何らの接着剤を用いることなく密着させて一体化させることから、このような不都合を生じることなく、これらプリズム３Ａ及び３Ｃ、入射側偏光子５Ａ〜５Ｃ、画像表示素子７Ａ〜７Ｃ、出射側偏光子９Ａ〜９Ｃ、色合成部２１の各部を隙間なく密着又は接合して一体化した構成とすることが可能である。

なお、光路上に配置する材料については、その光透過性、屈折率等を適切に選定することが要求される。
例えばプリズムの屈折率をｎとし、プリズムへの最大入射角度をΘとすると、その斜面と空気との界面での全反射条件は、
ｎ^２＞２＋２×√２×ｓｉｎΘ＋２×（ｓｉｎΘ）^２・・・（１）
となる。また、プリズムの光出射面における全反射の条件は、入射側偏光子又は粘着剤の屈折率をｎ０とすると、
ｎ^２＞ｎ０^２＋（ｓｉｎΘ）^２ ・・・（２）
となる。
なお、プリズムへの最大入射角Θは、光学系のＦナンバーをＦＮＯとすると、１／（２×ＦＮＯ）で表される。

ここで、一例として、照明光学系のＦＮＯを１．９としたとき、プリズムを構成する材料は、上記式（１）より、屈折率が１．６９以上の材料、例えば屈折率ｎｄ＝１．８３４０００の硝材「ＮＢＦＤ１０（ＨＯＹＡ（株）製、商品名）」を用いることができる。
一方、プリズムを台座に固定する接着材料として、例えば屈折率１．５１〜１．５２の接着剤、例えば紫外線硬化樹脂「０５Ａ４０Ｘ−１（ソニーケミカル（株）製、商品名）」を用いることができる。なお、上記式（２）より、粘着剤及び入射側偏光子の材料としては、一例として屈折率１．６６以下の材料を用いることが望ましい。
上記の硝材をプリズム３Ａ及び３Ｃの材料として用い、上記の紫外線硬化樹脂によりプリズム３Ａ及び３ＣをＡｌより成る台座に接着して、赤、緑及び青色光を用いて画像の表示を行ったところ、プリズムと台座との間の接着剤による画像への影響は全く見られなかった。

このように、本発明の画像投射装置において、プリズムの下面又は上面において比較的安価な接着剤である低屈折率材料より成る接着剤を用いても、殆どプリズム下面又は上面からの光の漏れは確認されず、光利用効率の低下を抑制ないしは回避できる。
したがって、特殊な機能を有する高価な接着剤を用いる必要がなく、装置全体のコストを抑制することが可能であるといえる。

また、図５に示すように、プリズム３Ｃの光出射面３Ｃｏの大きさは、画像表示素子の有効画面Ｗの大きさよりも一回り大きくすることが望ましい。
このプリズム３Ｃの光出射面の大きさは、図６に示すように、画像表示素子７Ｃに入射側偏光子５Ｃを介して入射させる光束の立体角φ（光学系のＦＮＯ）と、画像表示素子７Ｃとプリズム３Ｃとの光軸方向の距離とを考慮して選定される。すなわち、
（プリズムの大きさ）＝（画像表示素子の有効サイズ）＋（画像表示素子とプリズム光出射面との光軸方向の距離）×２／（光学系のＦＮＯ）＋（光学系許容範囲のマージン）
と表せる。
上述したように本発明においては、画像表示素子とプリズム、特に液晶パネルを用いる場合はその防塵カバー等の外枠を除いて液晶を挟む基板自体に、入射側偏光子を介してプリズムを一体化させる構成とすることから、画像表示素子とプリズムとの光軸方向の間隔を低減化することができる。したがって、本発明によれば、プリズムの光出射面の面積を比較的小さくすることが可能であり、すなわちプリズムをより小型に構成することが可能となる。つまり、プリズムを含む画像投射装置全体の小型化に有利となる。

なお、色合成部及びプリズムを固定する台座は、図７にその一例の概略斜視構成図を示すように、予め一体化された構成としてもよい。この場合、台座の組み立て工程が不要となり、より簡易に画像投射装置を製造することができる。
前述の図３Ａ〜Ｅ及び図７において説明した例において、用いる台座の材料としては、ガラス又は金属などの任意の材質により構成することができる。光透過性材料を用いる場合は、プリズムとの全反射条件を満たす材料であればよい。上述したように、プリズムと台座との間の接着剤については、その屈折率や厚さ等において画像投射装置の光学性能に殆ど影響しないことから、十分な接着強度を保持する接着剤、接着方法を利用することが可能であり、接着組立工程が簡易化される。したがって、組み立て工程における信頼性の向上を図ることが可能となる。
特にこの台座の材料として、Ａｌ、Ｃｕ等の熱伝導率の高い材料を用いることによって、放熱性を高めることが可能である。

以上説明したように、本発明の画像投射装置及びその製造方法によれば、ライトパイプ及びプリズムを用いて画像投射装置を構成すること、更にプリズムの上面又は下面を台座に固定することによって、入射側偏光子と画像表示素子とを容易に密着させる構成とすることができ、画像投射装置の小型化、接着組み立て工程の簡易化、軽量化、更にコストの低減化を図ることができる。プリズムの形状、台座への固定方法を適切に選定することによって、十分な接着強度を確保でき、信頼性の向上を図ることができる。

更に本発明によれば、画像表示素子を含む各光学部品の光軸方向の調整は不要となる。したがって、例えば赤、緑及び青の各色光に対応する画像表示素子の画素位置合わせを行うための調整機構において、３方向の軸合わせのうち１方向の軸合わせが不要となることから、調整工程の削減、調整機構の簡易化、ひいてはコストの低減化を図ることが可能である。

また、接着剤、粘着剤等が防塵ガラスの役目を果たすため、画像表示素子等の接着、接合工程後には、液晶パネル等の画像表示素子表面へのごみ付着による不良品の発生を回避することができるという利点がある。
更に本発明によれば、入射側偏光子、画像表示素子、出射側偏光子の各入射面、出射面において従来必要としていた反射防止膜が不要となり、透過率の向上とコストの大幅な低減化を図ることができるという効果も得られる。

なお、本発明による画像投射装置及びその製造方法は、上述の実施形態例において説明した例に限定されるものではなく、各光学部品の材料構成など、本発明構成を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施形態例による画像投射装置の概略平面構成図である。 本発明の実施形態例による画像投射装置の要部の概略平面構成図である。 Ａは本発明の実施形態例による画像投射装置の製造方法の一製造工程図である。Ｂは本発明の実施形態例による画像投射装置の製造方法の一製造工程図である。Ｃは本発明の実施形態例による画像投射装置の製造方法の一製造工程図である。Ｄは本発明の実施形態例による画像投射装置の製造方法の一製造工程図である。Ｅは本発明の実施形態例による画像投射装置の製造方法の一製造工程図である。 Ａは比較例による画像投射装置の製造方法の一製造工程図である。Ｂは比較例による画像投射装置の製造方法の一製造工程図である。 プリズムの出射面の大きさの説明図である。 画像表示素子への入射立体角の説明図である。 本発明の実施形態例による画像投射装置の概略斜視構成図である。 従来の画像投射装置の概略平面構成図である。 従来の画像投射装置の概略平面構成図である。

符号の説明

１Ａ．光源、１Ｂ．光源、１Ｃ．光源、２Ａ．ライトパイプ、２Ｂ．ライトパイプ、２Ｃ．ライトパイプ、３Ａ．プリズム、３Ｃ．プリズム、４Ａ．粘着剤、４Ｃ．粘着剤、５Ａ．入射側偏光子、５Ｂ．入射側偏光子、５Ｃ．入射側偏光子、６Ｂ．接着剤、７Ａ．画像表示素子、７Ｂ．画像表示素子、７Ｃ．画像表示素子、８Ａ．接着剤、８Ｂ．接着剤、８Ｃ．接着剤、９Ａ．出射側偏光子、９Ｂ．出射側偏光子、９Ｃ．出射側偏光子、１０Ａ．粘着剤、１０Ｂ．粘着剤、１０Ｃ．粘着剤、１１Ｃ．接着剤、１２Ｃ．台座、２４．接着剤、２５．台座

Claims (15)

1. 複数色の光源と、ライトパイプと、プリズムと、入射側偏光子と、画像表示素子と、出射側偏光子と、色合成部と、投射レンズとを備えて成り、
   前記複数色の光源から出射される光のうち少なくとも１つの光の光路上に、前記ライトパイプ、前記入射側偏光子、前記画像表示素子及び前記出射側偏光子が配置され、
   前記複数色の光源から出射される他の光の光路上に、前記ライトパイプ、光軸を変換する前記プリズム、前記入射側偏光子、前記画像表示素子及び前記出射側偏光子が配置されて成り、
   前記プリズムと前記色合成部とがそれぞれ台座に固定されることによって、前記色合成部側に前記出射側偏光子を介して接合されて成る前記画像表示素子の光入射面と、前記プリズムの光出射面に一体化された前記入射側偏光子の光出射面とが密着されて成る
   ことを特徴とする画像投射装置。
2. 前記ライトパイプがほぼ平行に配置されて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
3. 前記プリズムが直角プリズムとされて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
4. 前記プリズムに入射する光が、前記プリズムの斜面で全反射して前記入射側偏光子を介して前記画像表示素子に入射される
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
5. 前記台座と前記プリズムを固定する接着剤として、低屈折率材料が用いられて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
6. 前記光源が、赤色光源、青色光源及び緑色光源とされて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
7. 前記赤色光源及び青色光源からの光が、前記ライトパイプを介して前記プリズムに入射されて成る
   ことを特徴とする請求項６記載の画像投射装置。
8. 前記ライトパイプから前記入射側偏光子に光を入射させる光路において、前記入射側偏光子は、基板上に形成されて成り、
   前記基板が前記画像表示素子の光入射面と接合されて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
9. 前記プリズムの光出射面に、粘着剤により前記入射側偏光子が貼り付けて一体化されて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
10. 前記色合成部又は前記プリズムを固定する台座が、熱伝導率の高い材料より成る
    ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
11. 前記色合成部及び前記プリズムが固定される前記台座が一体化されて成る
    ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
12. 前記台座に近接して排熱手段が配置されて成る
    ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
13. 前記画像表示素子が液晶パネルより成る
    ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
14. 複数色の光源と、プリズムと、ライトパイプと、入射側偏光子と、画像表示素子と、出射側偏光子と、色合成部と、投射レンズとを備えて成る画像投射装置の製造方法であって、
    前記色合成部の光入射面に前記出射側偏光子を介して前記画像表示素子を接合する工程と、
    前記プリズムの光出射面に前記入射側偏光子を接合する工程と、
    前記色合成部を台座に固定する工程と、
    前記プリズムを台座に固定する工程と、
    前記色合成部を固定する台座と、前記プリズムを固定する台座とを一体化する工程とを有する
    ことを特徴とする画像投射装置の製造方法。
15. 前記クロスプリズムを固定する台座と、前記プリズムを固定する台座が予め一体化されて成る
    ことを特徴とする請求項１４記載の画像投射装置の製造方法。

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