JP2012083623A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示パネル等の光学部品の外気による冷却効果を低下させることなく、さらに、光学系の所要スペースの増大を抑制しながら収差補正レンズが簡易に取り付けられプロジェクタを提供すること。
【解決手段】本発明に係るプロジェクタは、赤、緑、青の３色光の各々に対応して設けられるライトバルブと、ライトバルブから出射された変調光を合成する色合成プリズム（例えばクロスダイクロイックプリズム４１）と、この色合成プリズムから出射された合成光を拡大投射する投射レンズと、投射レンズの倍率色収差を補正する収差補正レンズ４２とを備えている。この収差補正レンズ４２は、赤、緑、青の３色光の系のうちの少なくとも一つの系の色合成プリズムの入射面に対し、押圧部材６５により弾性的に押圧されて固定されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、光源ランプからの白色光を赤緑青の３色光に分離し、これら各色光を液晶パネル等で光変調した後、これら変調光を合成して投射レンズを介してスクリーン上に拡大投射するプロジェクタに関する。

従来、液晶表示パネルなどの映像表示パネルによって形成された映像を、投射レンズを介してスクリーン上に拡大投影するプロジェクタが知られている。また、このようなプロジェクタの代表的なものとしては、例えば、赤、緑及び青の各色光用の液晶表示パネルを用いてカラー映像表示を行う、所謂３板式液晶プロジェクタが知られている。

この３板式液晶プロジェクタにおいては、例えば、白色光源ランプからの光がリフレクタ等によりコリメートされ、その光束が色分解光学系で、赤、緑、及び、青の３色の光束に分解される。そして、各色の光束は、赤、緑及び青の各色に対応して設けられた液晶表示パネルに入射され、色ごとに光変調され、濃淡がつけられて液晶表示パネル上に像光が形成される。また、各色光用の液晶表示パネル上に形成された各色の像光は、色合成プリズムで白色に色合成された後投写レンズを介してスクリーンなどに投射される。投射レンズは、複数のレンズを組み合わせて構成され、入射した白色光に対して収差補正を行い、歪や色ずれの少ない投射映像をスクリーン上に結像する。

ところで、このような３板式液晶プロジェクタにおいては、投射レンズによる色収差補正が十分でなく倍率色収差が存在している。このために、スクリーン上に投影される拡大倍率が赤、緑及び青で異なり、映像の一部において赤、緑及び青色間にコンバーゼンスずれが生ずるという問題があった。原理的には、緑色光に対し赤色光と青色光とは逆方向の収差を生じる。このようなコンバーゼンスずれを、投射レンズにおけるレンズの組合せのみで解決しようとした場合には、レンズの枚数が多くなり、投射レンズが大きく重くなるという問題があった。また、液晶プロジェクタにおけるこの倍率色収差による映像への影響は、画素サイズの大きい液晶表示パネルが使用されている間は目立たなかったが、近年における液晶表示パネルの画素サイズの縮小化に伴い無視できなくなってきている。

そこで、このような問題の対策として、倍率色収差を補正するための収差補正レンズを、投射レンズとは別に液晶表示パネルと色合成プリズムとの間に配置することが行われている。この収差補正レンズとしては、出射側に正の屈折率を持つ凸レンズ又は出射側に負の屈折率を持つ凹レンズが設けられるが、凸レンズを設けた場合には投射倍率が拡大され、凹レンズを設けた場合には投射倍率が縮小される。

本発明は、このような収差補正レンズの取付構造に関するものであるが、従来の取付構造としては次のようなものがある。
第一の従来例は、特許文献１に記載されたものであって、これを図１０に示す。このものでは、赤、緑及び青の各色の光束に対応して設けられた液晶表示パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂと、これら液晶表示パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂで光変調された変調光を合成する色合成プリズム１０２との間に倍率色収差を補正するための収差補正レンズ１０３が配置されている。色合成プリズム１０２はクロスダイクロイックプリズムにより構成されている。また、液晶表示パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの入射側に光を平行光とするためのフィールドレンズ１０４が配置されるとともに、色合成プリズム１０２の出射側に投射レンズ１０５が配置されている。そして、収差補正レンズ１０３を含むこれら部品間には冷却風を通過させるためのクリアランスが設けられている。

なお、収差補正レンズ１０３は、この例においては赤色光と青色光の系に配置されているが、特許文献１には、この例以外に赤色光系などの一つの系のみに配置して簡略化することや、赤色光、緑色光及び青色光の三つの系それぞれに配置して慎重に補正されるものも開示されている。

第二の従来例は、同じく特許文献１に記載されたものであって、前記第一の従来例と同様に液晶表示パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂと色合成プリズム１０２との間に収差補正レンズ１０３が設けられたものであるが、収差補正レンズ１０３の取り付けが前記第一の従来例と異なる。すなわち、この第二の従来例は、図１１に示すように、収差補正レンズ１０３が色合成プリズム１０２の入射面に貼り付けられている。

第三の従来例は、特許文献２に記載されたものであって、各色光用の液晶表示パネルのそれぞれの出射側表面に収差補正レンズが貼り付けられたものである。この具体的な構成を、赤色光用の液晶ライトバルブを例として図１２及び図１３により説明する。

第三の従来例は、図１２に赤色光用の液晶ライトバルブ周辺の構成例を示すように、光の進む順にコンデンサレンズ２０１、液晶表示パネル２０２、クロスダイクロイックプリズムから成る色合成プリズム２０３が配置されている。また、コンデンサレンズ２０１の出射側表面に入射偏光板２０４が貼り付けられるとともに、色合成プリズム２０３の入射面に出射偏光板２０５が貼り付けられ、さらに、液晶表示パネル２０２の出射側表面に収差補正レンズ（平凸レンズ）２０６が貼り付けられている。これら部品は、図１２に示すように、冷却ファン２０７により送り込まれる外気２０８によって冷却されている。

収差補正レンズ２０６を貼り付ける液晶表示パネル２０２は、図１３に示すように、液晶層２０２ａを挟み込む透明基板２０２ｂ、２０２ｃ、液晶表示パネル２０２全体を保持するパネル保持枠２０２ｄなどからなる。そして、収差補正レンズ２０６が液晶表示パネル２０２の出射側の透明基板２０２ｃの出射面に貼り付けられている。

特開２００１−６６６９５号公報 特開２００３−３４４８０４号公報

第一の従来例は、収差補正レンズ１０３の光の吸収率が低く発熱量が低いにも拘わらず、収差補正レンズ１０３の後方に余分なクリアランスが設けられているため、光学エンジンの占めるスペースが大きくなるという問題があった。

これに対し、第二の従来例は、第一の従来例のような余分なクリアランスが存在しないが、収差補正レンズ１０３を色合成プリズム１０２に貼り付けた場合は、接着剤が熱を吸収して温度上昇するため耐久性の劣化が懸念されるとともに、投影画素が小さくなると貼り付け精度が厳しくなり、貼り付けで管理することが困難になるという問題があった。

また、第三の従来例は、液晶表示パネル２０２における出射側の透明基板２０２ｃの出射面に収差補正レンズ２０６を貼り付けるため、上記第二の従来例の場合と同様に、熱吸収の影響や貼り付け精度の問題が生じあった。また、この場合には、液晶表示パネル２０２の外気による冷却効果が低下するという問題もあった。

本発明は、このような背景の下に成されたものであって、液晶表示パネル等の光学部品の外気による冷却効果を低下させることなく、さらに、光学系の所要スペースの増大を抑制しながら収差補正レンズを簡易に取り付けることのできるプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係るプロジェクタは、赤、緑、青の３色光の各々に対応して設けられるライトバルブと、ライトバルブから出射された変調光を合成する色合成プリズムと、色合成プリズムから出射された合成光を拡大投射する投射レンズと、投射レンズの倍率色収差を補正する収差補正レンズとを備え、前記収差補正レンズは、赤、緑、青の３色光の系のうちの少なくとも一つの系の色合成プリズムの入射面に対し、押圧部材により弾性的に押圧されて固定されていることを特徴とする。

このような構成によれば、収差補正レンズは、赤、緑、青の３色光の系のうちの少なくとも一つの系の色合成プリズムの入射面に対し、押圧部材により弾性的に押圧されて固定されているので、収差補正レンズと色合成プリズムとの間に余分なクリアランスが形成されない。したがって、収差補正レンズを光学系に加えても、光学系のスペースを大きくする必要性が少ない。また、収差補正レンズを色合成プリズムの入射面に取り付けるに当っては接着剤を使用しないので、接着剤の劣化による影響を受けることがない。また、収差補正レンズの色合成プリズムの入射面への取付は、押圧部材により収差補正レンズを色合成プリズムの入射面に対し押圧して固定する構成であるので、高度な技術を必要とせず安価に形成することができる。

また、前記色合成プリズムは、色合成プリズムの上面、下面及び入射面を支持する上ホルダ、下ホルダ、及び側ホルダにより支持されるように構成され、前記側ホルダは、前記ライトバルブからの光を通過させる貫通穴と、この貫通穴の周囲に形成されるとともに、前記上ホルダ及び下ホルダに連結される枠辺部とからなり、前記収差補正レンズは、その外周端面が前記側ホルダの貫通穴の内周側端面により位置規制されるように前記側ホルダの貫通穴の内側に配置されていることが好ましい。

収差補正レンズの取付に関しては、収差補正レンズの取付基準面を光軸と垂直な面とすることについては高精度が要求されるが、光軸と垂直な面内における収差補正レンズの位置については比較的低い精度でよいとされている。この点上記のような構成とすれば、光軸と垂直な面内における収差補正レンズの位置を所定レベルの精度に保持することのできる簡略な構成とすることができる。なお、収差補正レンズの取付基準面に関しては、前述のように、収差補正レンズが色合成プリズムの外表面に押圧された状態に保持されているので、光軸と垂直な面に高精度に保持されている。

前記側ホルダは、前記貫通穴を構成する枠辺部と前記合成プリズムの入射面との間に光の漏れを防止するための薄板部材からなる遮光板を介在させて密着するように取り付けられるとともに、前記収差補正レンズは、この遮光板の外側表面に密接するように固定されていることが好ましい。

このような構成によれば、側ホルダの枠辺部と色合成プリズムの入射面との間に遮光板が取り付けられているので、出射偏光板の外枠から漏れてくる光や、色合成プリズムの反射面からの反射光が外部に漏れることが防止され、良質な映像を形成することができる。

前記押圧部材は、前記ライトバルブからの光を通過させる通光孔部と、この通光孔部の周囲に形成されるとともに前記側ホルダの枠辺部の外表面に重なるように形成された周辺枠部と、前記通光孔部内における前記ライトバルブからの光を通過させる部分の外周側において前記収差補正レンズの周囲を色合成プリズムの入射面へ押し付けるように前記周辺枠部から前記通光孔部へ突出して形成された押圧部とを有し、この押圧部は、前記周辺枠部における、前記通光孔部を形成する一対の対向する周辺の中心部にそれぞれ連結される連結部と、この連結部を中心として前記周辺と平行に両側に延出された腕部とを有し、この腕部の各先端部に前記ライトバルブを押圧するように当接する当接部が形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、前記収差補正レンズは、ライトバルブからの光を通過させる部分の外周側において、押圧部材の押圧部により色合成プリズムの入射面に押し付けられているので、ライトバルブからの光の通過を邪魔することなく、収差補正レンズの取付基準面を光軸に垂直な面とすることができる。したがって、収差補正レンズにより、赤、緑及び青色間のコンバーゼンスずれの修正が的確に行われる。また、押圧部材の押圧部は、一対の対向する周辺の中心部に連結される連結部と、この連結部を中心として前記周辺と平行に両側に延出された腕部とを有し、この腕部の各先端部に前記収差補正レンズを押圧するように当接する当接部が形成されている。したがって、収差補正レンズの中心点に対し点対称的な４点の位置で収差補正レンズを押圧することができ、取り付けられた収差補正レンズの位置ずれを発生し難くすることができる。

前記押圧部材は、前記当接部が前記周辺枠部における前記側ホルダの枠辺部の外表面に重なる面から前記色合成プリズム側へ所定寸法変位するように成形されていることが好ましい。

このような構成によれば、押圧部材を、例えば金属製平板から板金加工するなどにより、簡単に形成することができるとともに、押圧部材の光軸方向の寸法を大きくしないで済ませることができる。したがって、光学エンジンの寸法増大を抑制することができる。

前記収差補正レンズは、色合成プリズム側の面が平面状に形成されるとともに、その反対側の面が突状に形成された平凸レンズであることが好ましい。
このような構成によれば、色合成プリズムの入射面に押し付けられる収差補正レンズの面が平面状に形成されるため、収差補正レンズの取付基準面をより確実に光軸に垂直な面とすることができる。また、押圧部材の押圧部が収差補正レンズの突状の面側から作用することになるので、僅かながらも押圧力が収差補正レンズの中心に向かう力となって作用することになり、収差補正レンズの光軸に垂直な面内における位置ずれ抑制される。

本発明に係るプロジェクタによれば、収差補正レンズと色合成プリズムとの間に余分なクリアランスが形成されないので、収差補正レンズを光学系に加えても、光学系のスペースを大きくする必要性が少ない。また、収差補正レンズを色合成プリズムの入射面に取り付けるに当っては接着剤が使用されないので、接着剤の劣化による影響を受けることがない。さらに、収差補正レンズの色合成プリズムの入射面への取付は、押圧部材により収差補正レンズを色合成プリズムの入射面に対し押圧する構成であるので、高度な技術を必要とせず安価に形成することができる。

本発明の実施の形態に係る液晶プロジェクタの概略構成図である。 同液晶プロジェクタにおける液晶ライトバルブ周辺の概略構成図である。 同液晶プロジェクタにおける液晶ライトバルブの一部構成部品を含む色合成プリズムユニットの斜視図である。 図３において液晶ライトバルブの構成部品を除去した色合成プリズムユニットの斜視図である。 同４において、赤色光入射側の部品を分解した分解斜視図である。 図４における赤色光入射側の側面図である。 図６において押圧部材を取り除いた状態の赤色光入射側の側面図である。 同押圧部材の、左右方向中心位置で上下方向に切断した断面図である。 図４におけるＡ−Ａ断面図である。 従来の液晶プロジェクタにおける色合成プリズム周辺の概略構成図である。 他の液晶プロジェクタにおける色合成プリズムの赤色光入射面の構成図である。 更に他の液晶プロジェクタにおける液晶表示パネル周辺の概略構成図である。 同液晶プロジェクタにおける液晶表示パネルの断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。
本発明の一実施の形態に係るプロジェクタは、図１にその概略構成が示されるように、光変調装置として赤、緑及び青の各色光用の液晶表示パネルを用いた液晶プロジェクタであり、以下に説明する光学要素が外装ケース１内に収納されている。

この液晶プロジェクタは、図１に示すような光学系、すなわち光学エンジンを備えている。この光学系は、光源ランプ１１からの白色光をコリメートして出射する照明光学系１０と、この照明光学系１０から射出される光束を複数の色光束に分離する色分離光学系２０と、各色光束を映像情報に従って光変調する光変調装置３０と、変調された各色光束を合成する色合成装置４０と、合成された映像光を投射する投射レンズ５０とを有する。

照明光学系１０は、略平行な光束を出射する２個の光源ランプ１１と、ＵＶフィルタ１２と、２個の全反射ミラー１３と、１個のハーフミラー１４と、インテグレータレンズ１５と、入射光を所定の直線偏光光成分に変換する偏光変換素子１６と、コンデンサレンズ１７とを備えている。この照明光学系１０は、被照明領域である光変調手段である赤色光用液晶ライトバルブ３１、緑色光用液晶ライトバルブ３２、青色光用液晶ライトバルブ３３、及び、Ｙｅ変調素子３４を照明するためのものである。

２個の光源ランプ１１は、放射状の光線を出射する発光ランプと、発光ランプから出射された放射光を略平行な光束として出射する凹面鏡とを有している。凹面鏡としては、放物面鏡が用いられている。発光ランプとしては、白色光を発するハロゲンランプ、メタルハライドランプなどが使われている。２個の光源ランプ１１から出射された光束は、紫外線成分を除去するＵＶフィルタ１２を通過した後、２個の全反射ミラー１３、１個のハーフミラー１４を介して２個の光源ランプ１１からの光線が左右に均等に分布されてインテグレータレンズ１５へ射出される。

インテグレータレンズ１５は、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとから構成されている。第１のレンズアレイ及び第２のレンズアレイは、略矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。そして、インテグレータレンズ１５から出射された部分光束は、偏光変換素子１６で１種類の偏光光に変換されてコンデンサレンズ１７を介して色分離光学系２０のダイクロイックミラー２１に出射される。

色分離光学系２０は、ダイクロイックミラー２１，２２、全反射ミラー２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、リレーレンズ２４ａ，２４ｂ、コンデンサレンズ２５，２６，２７などから構成される。

光変調装置３０は、第１〜第３の光変調手段である、赤色光成分を変調する赤色光用液晶ライトバルブ３１、緑色光成分を変調する緑色光用液晶ライトバルブ３２、及び青色光成分を変調する青色光用液晶ライトバルブ３３を備えている。さらに、この実施の形態における光変調装置３０は、第４の光変調手段である黄色光成分を変調する光変調素子からなるＹｅ変調素子３４を備えている。

色合成装置４０は、光変調された各色光を合成する色合成プリズムとしてのクロスダイクロイックプリズム４１と、投射レンズ５０における色収差を補正するための収差補正レンズ４２が設けられている。

前述の色分離光学系２０において、２枚のダイクロイックミラー２１，２２は、コンデンサレンズ１７を通過した白色光を、赤色光と、黄色光が重畳された緑色光と、青色光とに分離する機能を有する。

すなわち、第１のダイクロイックミラー２１は、照明光学系から出射された白色光束の赤色光成分を透過させるとともに、緑色光成分、黄色光成分、及び青色光成分を反射させる。第１のダイクロイックミラー２１を透過した赤色光は、リレーレンズ２４ａを介して全反射ミラー２３ａで反射される。そして、コンデンサレンズ２５を介して第１の光変調手段である赤色光用液晶ライトバルブ３１に達する。

赤色光用液晶ライトバルブ３１は、図２に示すように、赤色光成分を変調するものであって、入射プリ偏光板（無機偏光板）３１ａ、入射偏光板３１ｂ、光学補償板３１ｃ、液晶セルなどを含む液晶表示パネル３１ｄ、出射プリ偏光板３１ｅ、出射偏光板３１ｆからなる。入射プリ偏光板３１ａは、赤色光用液晶ライトバルブ３１に達する光束が楕円偏光となっているので、これを一定方向の直線偏光に偏光するものである。入射偏光板３１ｂは、一定方向の偏光光のみを通過させるものであり、この入射偏光板３１ｂと対を成す出射偏光板３１ｆとの協働作用により、液晶表示パネル３１ｄにおいて変調された一定方向の偏光のみを通過させるように作用する。また、光学補償板３１ｃは、液晶表示パネル３１ｄにおける複屈折を補償するものである。液晶表示パネル３１ｄは、入射する赤色の光束を映像信号に基づいて変調するものである。出射プリ偏光板３１ｅは光量を減少させることにより、出射偏光板３１ｆの負担を軽減するものである。

緑色光用液晶ライトバルブ３２及び青色光用液晶ライトバルブ３３は、同じく図２に示すように、光変調する色光が相違するが、その構成は基本的には赤色光用液晶ライトバルブ３１と同一である。すなわち、緑色光用及び青色光用の液晶ライトバルブ３２，３３における入射プリ偏光板３２ａ，３３ａ、入射偏光板３２ｂ，３３ｂ、光学補償板３２ｃ，３３ｃ、液晶表示パネル３２ｄ，３３ｄ、出射プリ偏光板３２ｅ，３３ｅ、及び出射偏光板３２ｆ，３３ｆは、赤色光用液晶ライトバルブ３１における入射プリ偏光板３１ａ、入射偏光板３１ｂ、光学補償板３１ｃ、液晶表示パネル３１ｄ、出射プリ偏光板３１ｅ、及び出射偏光板３１ｆの構成に対応する。

また、前述の色分離光学系２０において、第１のダイクロイックミラー２１で反射された緑色光成分、黄色光成分、及び青色光成分のうち、緑色光成分及び黄色光成分は第２のダイクロイックミラー２２で反射されて、コンデンサレンズ２６を介して第４の光変調手段である黄色光を変調するＹｅ変調素子３４に入射される。

Ｙｅ変調素子３４は、複数のガラス基板の間に液晶等を封入した液晶セルを含む液晶表示パネルであって、黄色光成分を映像信号に基づき変調して出射する。出射された黄色光成分は、出射側に配置されている第２の光変調手段を構成する緑色光用液晶ライトバルブ３２の入射偏光板３２ｂの透過軸と一致する光成分のみが緑色光用液晶ライトバルブ３２に入射される。これにより、Ｙｅ変調素子３４を通過して緑色光用液晶ライトバルブ３２に入射される黄色光成分の光量が制御されるとともに、Ｙｅ変調素子３４を通過した黄色光成分及び緑色光成分は、第２の光変調手段である緑色光用液晶ライトバルブ３２に入射される。

緑色光用液晶ライトバルブ３２に入射された緑色光成分は、液晶表示パネル３２ｄにおいて映像信号に基づき変調されて、クロスダイクロイックプリズム４１に出射される。また、緑色光用液晶ライトバルブ３２に入射された黄色光成分は、この変調された緑色光成分に重畳されてクロスダイクロイックプリズム４１に出射される。なお、緑色光用液晶ライトバルブ３２における入射プリ偏光板３２ａ、入射偏光板３２ｂ、光学補償板３２ｃ、出射プリ偏光板３２ｅ、及び出射偏光板３２ｆは、前述の赤色光用液晶ライトバルブ３１における入射プリ偏光板３１ａ、入射偏光板３１ｂ、光学補償板３１ｃ、出射プリ偏光板３１ｅ及び出射偏光板３１ｆと同様に作用する。

また、前述の色分離光学系２０において、第１のダイクロイックミラー２１で反射された青色光成分は、第２のダイクロイックミラー２２、２個のリレーレンズ２４ａ，２４ｂ、全反射ミラー２３ｂ，２３ｃ及びコンデンサレンズ２７を介して第３の光変調手段である青色光用液晶ライトバルブ３３に入射される。青色光用液晶ライトバルブ３３に入射された青色光成分は、液晶表示パネル３３ｄにおいて映像信号に基づき変調されて、クロスダイクロイックプリズム４１に出射される。なお、青色光用液晶ライトバルブ３３における入射プリ偏光板３３ａ、入射偏光板３３ｂ、光学補償板３３ｃ、出射プリ偏光板３３ｅ、及び出射偏光板３３ｆは、前述のように赤色光用液晶ライトバルブ３１における入射プリ偏光板３１ａ、入射偏光板３１ｂ、光学補償板３１ｃ、出射プリ偏光板３１ｅ及び出射偏光板３１ｆと同様に作用する。

色合成装置４０を構成する色合成プリズムとしてのクロスダイクロイックプリズム４１は、赤色光用液晶ライトバルブ３１、緑色光用液晶ライトバルブ３２、青色光用液晶ライトバルブ３３で変調された３色の光束を合成してカラー映像を形成する色合成プリズムとしての機能を有する。このために、クロスダイクロイックプリズム４１には、図２に示すように、赤色光用の反射膜が塗布された反射面４１ａと青色光用の反射膜が塗布された反射面４１ｂとがクロス状に形成されている。したがって、赤色光用液晶ライトバルブ３１で変調された赤色光は、赤色光用の反射面４１ａで反射されて投射レンズ５０の方向に出射される。また、青色光用液晶ライトバルブ３３で変調された青色光は、青色光用の反射面４１ｂで反射されて投射レンズ５０の方向に出射される。これに対し、緑色光用液晶ライトバルブ３２で変調された緑色光及びこの緑色光に重畳された黄色光は、赤色光用の反射面４１ａと青色光用の反射面４１ｂとをそのまま透過して投射レンズ５０へ出射される。

このようにして色合成された光束は、投射レンズ５０から投射されてスクリーン等の投射面に投影される。この場合において、黄色光用成分が映像信号に基づき変調されて重畳されているため、投影される映像の輝度が向上する。

ところでこのような光学系を備えたプロジェクタにおいて、各色光用の液晶ライトバルブ３１，３２，３３の映像は、色合成プリズムとしてのクロスダイクロイックプリズム４１により合成されて投射レンズ５０により投射面上に投射されて結像する。しかしながら、通常、投射レンズ５０には、倍率色収差が残存しているため、そのままでは各色光の拡大倍率が異なり、コンバーゼンスずれが発生する。このコンバーゼンスずれは、緑色光の拡大倍率に対し、赤色光の拡大倍率が小さくなり青色光の拡大倍率が大きくなる。また、そのずれは、青色光と緑色光との間のずれは比較的小さく、赤色光と緑色光との間のずれが比較的大きく現れる。このため、この実施の形態においては、コストの上昇等を考慮して赤色光のみを拡大倍率を大きくし緑色光に近づけるべく、収差補正レンズ４２がクロスダイクロイックプリズム４１の赤色光の入射面に対し押圧されて取り付けられている。

ここで、本発明の特徴を成す収差補正レンズ４２の取付構造についてさらに詳しく説明する。
この収差補正レンズ４２の取付構造を説明するに当たり、図３〜図９に基づき、先ず収差補正レンズ４２を取り付ける色合成プリズムとしてのクロスダイクロイックプリズム４１周辺部の構造を説明する。なお、以下の説明において、上下左右方向をいうときは図３等に示した上下左右の矢印方向をいうものとする。

色合成プリズムとしてのクロスダイクロイックプリズム４１は、図３〜図９に示されるように、ホルダ６０により支持されている。そして、図３に示すように、このホルダ６０に対して、光変調手段である赤色光用液晶ライトバルブ３１、緑色光用液晶ライトバルブ３２及び青色光用液晶ライトバルブ３３を構成する一部の光学部品が取り付けられたものが本明細書において色合成プリズムユニットと称されている。

ホルダ６０は、図３においてこれら光学部品を取り外した状態の斜視図である図４からよく分かるように、上ホルダ６１、下ホルダ６２、及び上ホルダ６１と下ホルダ６２とを連結する側ホルダ６３からなる。

側ホルダ６３は、図５に示すように、液晶ライトバルブ３１，３２，３３からの光を通過させる略四角形の貫通穴６３ａと、この貫通穴６３ａの周囲に形成されるとともに、上ホルダ６１及び下ホルダ６２に連結される枠辺部６３ｂとからなる。

また、側ホルダ６３は、クロスダイクロイックプリズム４１の３方向の入射面に対し、枠辺部６３ｂと入射面との間に遮光板６４を介して密着するように取り付けられている。貫通穴６３ａは、後述する収差補正レンズ４２より大きく形成されているが、その幅寸法は、若干大きい程度であり、上下方向は左右方向より余裕のある隙間が形成される大きさに形成されるとともに、枠辺部６３ｂの下方部に貫通穴６３ａの下方部に突出する突起部６３１が形成されている。この突起部６３１は、後述するように収差補正レンズ４２を取り付ける際の上下方向の基準位置として利用される。

また、図３においては明確には図示されていないが、それぞれの側ホルダ６３の枠辺部６３ｂに対し、前述の赤色光用液晶ライトバルブ３１、緑色光用液晶ライトバルブ３２及び青色光用液晶ライトバルブ３３を構成する一部の光学部品が取り付けられている。なお、この一部の光学部品は、液晶表示パネル３１ｄ，３２ｄ，３３ｄ、出射プリ偏光板３１ｅ，３２ｅ，３３ｅ、出射偏光板３１ｆ，３２ｆ，３３ｆなどである。

遮光板６４は、図５から分かるように、液晶ライトバルブ３２，３２，３３からの変調光を通過させるための四角形の光通過部６４ａが形成された枠状の平板状部材であって、出射偏光板３１ｆ，３２ｆ，３３ｆを支持する枠部材から漏れた光やクロスダイクロイックプリズム４１の反射面４１ａ，４１ｂから反射される光を遮光するための部材である。このような遮光板６４は、表面を黒色に塗装した金属製の薄板部材から形成され、クロスダイクロイックプリズム４１の各色光用の入射面に貼り付けられている。また、この遮光板６４に設けられている光通過部６４ａは、図６〜図９から分かるようにこの光通過部６４ａの各辺の長さが側ホルダ６３の貫通穴６３ａの各辺の長さより小さく形成されている。

そして、このように構成される色合成プリズムユニットにおいて、赤色光用の側ホルダ６３の貫通穴６３ａの内側に位置するクロスダイクロイックプリズム４１の入射面には、遮光板６４を介在させて収差補正レンズ４２が密着するように配置されるとともに、押圧部材６５により弾性的に押圧されて固定されている。

収差補正レンズ４２は、図５に示すように、入射側から見て角が面取りされた略４角形であって、クロスダイクロイックプリズム４１側の面が平面状であり、その反対側の面が緩やかな凸状に形成されたガラス製の平凸レンズである。また、収差補正レンズ４２は、各辺の長さが遮光板６４の光通過部６４ａの各辺の長さより大きく、側ホルダ６３の貫通穴６３ａの各辺の長さより小さい略四角形に形成されている。収差補正レンズ４２は、このように形成されている結果、遮光板６４を介在させてクロスダイクロイックプリズム４１の入射面に密着した状態の下、この収差補正レンズ４２の外周端面が側ホルダ６３の貫通穴６３ａの内周側端面により位置規制されている（図６、図７参照）。

押圧部材６５は、弾性力のある金属材料、例えばステンレス製の板部材から板金加工により形成されたものであって、平板部材の中央部に赤色光用の液晶ライトバルブ３１からの光を通過させる四辺形の通光孔部６５ａと、この通光孔部６５ａの周辺枠部６５ｂとを備えている。この周辺枠部６５ｂは、側ホルダ６３の枠辺部６３ｂの外表面に重なるように形成されている。また、通光孔部６５ａにおける液晶ライトバルブ３１からの光が通過する部分の外周側において、対向する２辺の周辺枠部６５ｂから通光孔部６５ａの内側へ突出するように、収差補正レンズ４２の周囲をクロスダイクロイックプリズム４１の入射面へ押し付ける押圧部６５ｃが形成されている。

押圧部６５ｃは、周辺枠部６５ｂに連結される連結部６５ｃ１と、連結部６５ｃ１から周辺枠部６５ｂと平行に延びる一定幅の帯状の腕部６５ｃ２と、腕部６５ｃ２の両先端部に形成された収差補正レンズ４２を押圧するように、収差補正レンズ４２の出射側表面に当接する当接部６５ｃ３とからなる。連結部６５ｃ１は、通光孔部６５ａを形成する辺（具体的には左右の辺）の略中央部から通光孔部６５ａの内部に向かって突出するように形成されている（図９参照）。腕部６５ｃ２は、この連結部６５ｃ１を中心部材として通光孔部６５ａを形成する辺と平行な両方向（具体的には上下方向）に延びるように形成されている。そして、腕部６５ｃ２の先端部に形成される当接部６５ｃ３は、クロスダイクロイックプリズム４１側に所定寸法Ｓ変位するように成型されている（図８参照）。また、当接部６５ｃ３は、収差補正レンズ４２をクロスダイクロイックプリズム４１側へ押し付ける部分が滑らかな曲線を成すように板金整形されている（図８参照）。押圧部６５ｃは、このような構成により、腕部６５ｃ２の先端部に形成された当接部６５ｃ３が、収差補正レンズ４２を光軸方向に適切な弾性力を持って接することができるように形成されている。

また、このように構成された押圧部材６５は、周辺枠部６５ｂの上下において、ねじ６６により上ホルダ６１及び下ホルダ６２に対し側ホルダ６３と共締めされて固定されている。なお、周辺枠部６５ｂの上部には、通光孔部６５ａの上方部に繋がる切欠部６５５が形成されているが、この切欠部６５５は押圧部材６５を取り扱うときに作業者の指を引っ掛けやすくするためのものである。また、周辺枠部６５ｂの下方部には、収差補正レンズ４２の下端を支持するように通光孔部６５ａの下方部に突出する突起部６５６が形成されている。

上記のように構成されたプロジェクタにおいては、収差補正レンズ４２は、次のようにしてクロスダイクロイックプリズム４１に対して取り付けられる。
先ず、クロスダイクロイックプリズム４１の３方向の光の入射面に遮光板６４を貼り付ける。次いで、クロスダイクロイックプリズム４１の下部に下ホルダ６２を配置するとともに上部に上ホルダ６１を載せる。そして、緑色光用及び青色光用の系の側ホルダ６３をこの上下ホルダ６１，６２に対しねじ止めすることにより、クロスダイクロイックプリズム４１を内包して上下ホルダ６１，６２と側ホルダ６３とを結合する。このとき、側ホルダ６３の枠辺部６３ｂとクロスダイクロイックプリズム４１の入射面との間に遮光板６４が介在されるようにする。なお、赤色光用の側ホルダ６３と上下ホルダ６１，６２との結合は、収差補正レンズ４２を取り付ける押圧部材６５と共締めする必要があるため、この段階においては所定の位置に配置する又は仮固定するに留める。

次に、収差補正レンズ４２の取付は、配置のみ行われた赤色光用の側ホルダ６３の貫通穴６３ａの内側において、収差補正レンズ４２の平面側をクロスダイクロイックプリズム４１における赤色光用の光学系の入射面へ押し付ける。このとき、収差補正レンズ４２の下端面を側ホルダ６３の突起部６３１の上端面に当接させ、さらに、収差補正レンズ４２の左右方向の中心を貫通穴６３ａの左右方向中心に略一致させるようにする。このようにして、収差補正レンズ４２を遮光板６４を介してクロスダイクロイックプリズム４１の赤色光の系の入射面に配置する。そして、このように配置された収差補正レンズ４２を、クロスダイクロイックプリズム４１の入射面へ押し付けるように押圧部材６５を側ホルダ６３とねじ６６により共締めして、上ホルダ６１及び下ホルダ６２に対し固定することにより、収差補正レンズ４２がクロスダイクロイックプリズム４１における赤色光用の入射面に対し取り付けられる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム４１の３方向の入射面に側ホルダ６３が取り付けられ後に、これら側ホルダ６３に対し前述の液晶ライトバルブ３１，３２，３３の一部の光学部品が取り付けられる。

以上のように構成された実施の形態に係る液晶プロジェクタによれば、次の効果を奏することができる。
（１）収差補正レンズ４２は、色合成プリズム（例えば、クロスダイクロイックプリズム４１）における赤色光の系の入射面に対し、押圧部材６５により弾性的に押圧されて固定されているので、収差補正レンズ４２と色合成プリズムとの間に余分なクリアランスが形成されない。したがって、収差補正レンズ４２を取り付けても光学エンジンの所要スペースの拡大を抑制することができる。

（２）収差補正レンズ４２を色合成プリズムの入射面に取り付けるに当っては、接着剤を使用しないので、接着剤の劣化による影響を受けることがない。
（３）収差補正レンズ４２の色合成プリズムの入射面への取付は、押圧部材６５により収差補正レンズ４２を色合成プリズムの入射面に対し押圧して固定する構成であるので、高度な技術を必要とせず安価に形成することができる。

（４）収差補正レンズ４２の取付基準面に関しては、収差補正レンズ４２が色合成プリズムとしてのクロスダイクロイックプリズム４１の入射面へ押圧された状態で保持されているので、光軸と垂直な面に高精度に保持されている。

（５）収差補正レンズ４２は、その外周端面が側ホルダ６３の貫通穴６３ａの内周側端面により位置規制されるように、側ホルダ６３の貫通穴６３ａの内側に配置されているので、光軸と垂直な面内における収差補正レンズ４２の位置を必要レベルの精度に保持することのできる簡略な構成とすることができる。

（６）側ホルダ６３の枠辺部６３ｂとクロスダイクロイックプリズム４１の入射面との間に遮光板６４が取り付けられているので、出射偏光板３１ｆ，３２ｆ，３３ｆの外枠から漏れてくる光や、クロスダイクロイックプリズム４１の反射面４１ａ，４１ｂからの反射光が外部に漏れることが防止され、良質な映像を形成することができる。

（７）収差補正レンズ４２は、赤色光用液晶ライトバルブ３１からの光を通過させる部分の外周側において、押圧部材６５の押圧部６５ｃにより色合成プリズムの入射面へ押し付けられているので、赤色光用液晶ライトバルブ３１からの光の通過を邪魔することなく、収差補正レンズ４２の取付基準面を高精度に光軸に垂直な面とすることができる。したがって、収差補正レンズ４２により、赤、緑及び青色間のコンバーゼンスずれの修正が的確に行われる。

（８）押圧部材６５の押圧部６５ｃは、一対の対向する周辺の中心部に連結される連結部６５ｃ１と、この連結部６５ｃ１を中心として前記周辺と平行に両側に延出された腕部６５ｃ２とを有し、この腕部６５ｃ２の各先端部に収差補正レンズ４２を押圧するように当接する当接部６５ｃ３が形成されている。したがって、収差補正レンズ４２の中心点に対し点対称的な４点の位置で収差補正レンズ４２を押圧することができ、取り付けられた収差補正レンズ４２の位置ずれを発生し難くすることができる。

（９）押圧部材６５は、金属製平板から板金加工により形成されたものであって、当接部６５ｃ３は周辺枠部６５ｂにおける側ホルダ６３の枠辺部６３ｂの外表面に重なる面から、色合成プリズム側へ所定寸法変位するように塑性変形されて構成されたものであるので、板金加工により簡単に形成することができる。また、押圧部材６５は、このような構成であるので、押圧部材６５の光軸方向の寸法を大きくしないで済ませることができる。したがって、光学エンジンの寸法増大を抑制することができる。

（１０）収差補正レンズ４２は、色合成プリズム側の面が平面状に形成されるとともに、その反対側の面が突状に形成されているので、収差補正レンズ４２の取付基準面をより確実に光軸に垂直な面とすることができる。また、押圧部材６５の押圧部６５ｃが収差補正レンズ４２の突状の面側から作用することになるので、僅かながらも押圧力が収差補正レンズ４２の中心に向かう力となって作用することになり、収差補正レンズ４２の光軸に垂直な面内における位置ずれがより確実に抑制される。

（変形例）
本発明は、上記実施の形態において以下のように変更することもできる。
・本発明の適用されるプロジェクタとしては液晶プロジェクタに限らず、各種光学系により各色光が生成されるとともに、これを色合成プリズムで合成して投射するものであって、倍率色収差が発生するものであれば他のプロジェクタにも適用することが可能である。例えば、光源ランプとして各色光用のレーザ光源を用いたものでもよい。また、変調手段として、反射型液晶表示パネルを用いるようにしたものでもよい。

・収差補正レンズ４２は、前記実施の形態においては赤色光の系にのみ配置されているが、他の色光の系に配置するようにしてもよい。例えば、青色光の系に拡大率を小さくする収差補正レンズを取り付けてもよいし、赤、緑及び青の各色光の系にそれぞれの収差倍率を補正してコンバーゼンスずれを一致させるようにしてもよい。また、これらの場合における収差補正レンズの取り付けは、前記構造に順じた構造とすればよい。

・収差補正レンズ４２は、前記実施の形態においてはガラス製とされていたがこれに限定されるものではなく、耐熱性樹脂から形成されたものでもよい。耐熱性樹脂から成るレンズにすればプラスチック成形により形成されるので、製造が容易になる。

・遮光板６４は、前記実施の形態においては金属製とされていたがこれに限定されるものではなく、遮光可能なものであればよく他の材料でもよい。例えば、耐熱性樹脂としてもよい。

・押圧部材６５は、前記実施の形態においてはステンレス等の金属製板部材から板金加工により形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、押圧部材６５は、弾性のある耐熱性樹脂材料により成形加工したものとしてもよい。

本発明に係るプロジェクタは、ホームシアター、会議室、研修室、教室、娯楽場、各種展示室、スタジオなど多方面の施設における映像表示システムとして利用することができる。

Ｓ…所定寸法、３１，３２，３３…液晶ライトバルブ、４１…（色合成プリズムとしての）クロスダイクロイックプリズム、４２…収差補正レンズ、５０…投射レンズ、６０…ホルダ、６１…上ホルダ、６２…下ホルダ、６３…側ホルダ、６３ａ…貫通穴、６３ｂ…枠辺部、６４…遮光板、６４ａ…光通過部、６５…押圧部材、６５ａ…通光孔部、６５ｂ…周辺枠部、６５ｃ…押圧部、６５ｃ１…連結部、６５ｃ２…腕部、６５ｃ３…当接部。

Claims (6)

1. 赤、緑、青の３色光の各々に対応して設けられるライトバルブと、
   各ライトバルブで変調された変調光を合成する色合成プリズムと、
   色合成プリズムから出射された合成光を拡大投射する投射レンズと、
   投射レンズの倍率色収差を補正する収差補正レンズとを備え、
   前記収差補正レンズは、赤、緑、青の３色光の系のうちの少なくとも一つの系の色合成プリズムの入射面に対し、押圧部材により弾性的に押圧されて固定されている
   ことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記色合成プリズムは、色合成プリズムの上面、下面及び入射面を支持する上ホルダ、下ホルダ、及び側ホルダにより支持されるように構成され、
   前記側ホルダは、前記ライトバルブからの光を通過させる貫通穴と、この貫通穴の周囲に形成されるとともに、前記上ホルダ及び下ホルダに連結される枠辺部とからなり、
   前記収差補正レンズは、その外周端面が前記側ホルダの貫通穴の内周側端面により位置規制されるように前記側ホルダの貫通穴の内側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記側ホルダは、前記貫通穴を構成する枠辺部と前記合成プリズムの入射面との間に光の漏れを防止するための薄板部材からなる遮光板を介在させて密着するように取り付けられるとともに、前記収差補正レンズは、この遮光板の外側表面に密接するように固定されていることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
4. 前記押圧部材は、前記ライトバルブからの光を通過させる通光孔部と、この通光孔部の周囲に形成されるとともに前記側ホルダの枠辺部の外表面に重なるように形成された周辺枠部と、前記通光孔部内における前記ライトバルブからの光を通過させる部分の外周側において前記収差補正レンズの周囲を色合成プリズムの入射面へ押し付けるように前記周辺枠部から前記通光孔部へ突出して形成された押圧部とを有し、
   この押圧部は、前記周辺枠部における、前記通光孔部を形成する一対の対向する周辺の中心部にそれぞれ連結される連結部と、この連結部を中心として前記周辺と平行に両側に延出された腕部とを有し、この腕部の各先端部に前記収差補正レンズを押圧するように当接する当接部が形成されている
   ことを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ。
5. 前記押圧部材は、前記当接部が前記周辺枠部における前記側ホルダの枠辺部の外表面に重なる面から前記色合成プリズム側へ所定寸法変位するように成形されている
   ことを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
6. 前記収差補正レンズは、色合成プリズム側の面が平面状に形成されるとともに、その反対側の面が突状に形成された平凸レンズであることを特徴とする請求項４又は５記載のプロジェクタ。

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