JP3367491B2

JP3367491B2 - 電気光学装置取り付けユニットおよびこれを用いたプロジェクタ

Info

Publication number: JP3367491B2
Application number: JP33349899A
Authority: JP
Inventors: 基行藤森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: JP2001154273A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の色光を画像
情報に応じて変調する電気光学装置をプリズムに取り付
ける電気光学装置取り付けユニットおよびこの電気光学
装置取り付けユニットを用いたプロジェクタに関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、複数の色光を画像情報に応じて
変調する電気光学装置と、当該電気光学装置で変調され
た光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、この
プリズムで合成された光を拡大投写する投写レンズとを
備えたプロジェクタが利用されている。

【０００３】このようなプロジェクタは、会議、学会、
展示会等でのマルチメディアプレゼンテーションに広く
利用され、必要に応じて持ち込まれたり、終了後に他の
場所に移して移管する場合もあるので、小型化が促進さ
れている。

【０００４】近年では、小型化に対応するとともに、構
造の簡素化を図るために、３つの光変調装置を固定部材
を介してクロスダイクロイックプリズムの側面に固定す
る構造が採用されている。以下、この構造を、「ＰＯＰ
（Panel On Prism）構造」という。

【０００５】このＰＯＰ構造は、保持枠に保持した電気
光学装置を、プリズムの面に、所定の間隔を隔てて、半
田や接着剤で固定する構造である。本願の発明者は、未
だ公開されていない特許において、ＰＯＰ構造の例とし
て、電気光学装置の保持枠の四隅に設けた孔に、接着剤
を塗布したピンを挿入し、ピンの先端をプリズムに、ピ
ンの周辺部を電気光学装置保持枠に固定するものを提案
している（特願平１１−２５３４５号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プロジェク
タは、光源や電源等を備えており、使用に際しては高温
となる部位もある。そこで、冷却ファン、排気ファン等
が設けられ、装置内部が過熱しないように配慮されてい
る。

【０００７】一方、電気光学装置の保持枠は樹脂製とな
っていることが多く、ガラス製のプリズムよりも熱膨張
率が高い。そのため、プロジェクタの使用時、熱によ
り、保持枠がプリズムよりも大きく膨張してしまう。保
持枠は、前述のように固定ピンを介して取り付けられて
いるため、保持枠の膨張は固定ピンに影響し、固定ピン
を押すようにして保持枠が所定の取付位置から変位して
しまう。その結果、画素ずれが生じて画質を損ねる可能
性が生じる。

【０００８】本発明の目的は、プロジェクタの使用時に
発生する熱による液晶パネル等の電気光学装置の位置ず
れを防止することができる取り付けユニット、およびこ
の取り付けユニットを用いたプロジェクタを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電気光学装置取
り付けユニットは、電気光学装置を保持する電気光学装
置保持枠と、前記電気光学装置保持枠とプリズムとを固
定するための固定ピンと、を備えた電気光学装置取り付
けユニットであって、前記固定ピンは、一方の端部が前
記プリズムに固定され、中央部が前記電気光学装置保持
枠に固定されてなり、前記固定ピンには、前記電気光学
装置保持枠の熱による変位をを吸収する吸収機構が設け
られていることを特徴とするものである。

【００１０】このような本発明によれば、吸収機構が電
気光学装置保持枠の熱による変位を吸収することができ
るので、電気光学装置保持枠が熱によって膨張しても、
固定ピンがその影響をある程度吸収することができる。
よって、プロジェクタの使用時に発生する熱による液晶
パネル等の電気光学装置の位置ずれを防止することがで
きるようになる。

【００１１】ここで、吸収機構は、固定ピンの部位によ
って断面積を変える等してばね性を持たせてもよく、あ
るいは固定ピンの一部にばね部材を使用してそのたわみ
を利用してもよく、その他、熱による変位を吸収できる
ものであればどのような機構でもよい。

【００１２】本発明において、固定ピンは、単一部材で
形成されるとともに、少なくとも中央部の断面積がプリ
ズムに固定される端部の断面積よりも小さい構造とさ
れ、この構造が吸収機構を構成するようにすることが好
ましい。

【００１３】このような本発明によれば、構造が簡単で
製作が容易である。

【００１４】ここで、固定ピンは、両端部の断面積が大
きく中央部の断面積が小さい形状でも、プリズムに固定
される方の端部の断面積のみが大きく、その他の部位の
断面積が小さい形状でも良い。また、両端部の断面積を
中央部の断面積より大きくする場合、一方の端部と他方
の端部とでその断面積の大きさを変えるようにしても良
い。

【００１５】本発明において、固定ピンのプリズムに固
定される端部の断面積をＤ、中央部の断面積をｄ、電気
光学装置保持枠の熱変形により生じる力をＷ、としたと
き、

【００１６】数１（ｄ／Ｄ）⁴×（１／Ｗ）＝一定の条件を満たすことが好ましい。

【００１７】このようにすれば、電気光学装置保持枠の
材質や大きさによって、固定ピンの大きさを予測するこ
とが可能となり、熱による電気光学装置保持枠の変位の
影響を最も少なくできる最適の形状の固定ピンを容易に
製作することができる。

【００１８】本発明において、電気光学装置保持枠はカ
ーボンファイバを含有した樹脂によって形成されている
ことが好ましい。

【００１９】このように、電気光学装置保持枠をカーボ
ンファイバを含有した樹脂によって形成すれば、成形が
比較的容易な樹脂を用いながらも熱膨張率を純粋な樹脂
材料を用いた場合よりも低くすることができる。したが
って、電気光学装置保持枠の熱膨張によって固定ピンに
作用する力を小さくすることができ、電気光学装置枠の
熱による変位をより確実に防止することが可能となる。

【００２０】本発明において、電気光学装置保持枠の断
面積は４０mm ^２以下であることが好ましい。

【００２１】このようにすれば、電気光学装置保持枠の
熱膨張により固定ピンに作用する力を小さくすることが
できるので、電気光学装置枠の熱による変位をより確実
に防止することが可能となる。

【００２２】以上述べたような電気光学装置取り付けユ
ニットは、複数の色光を画像情報に応じて変調する電気
光学装置と、この電気光学装置で変調された光を合成す
るプリズムと、このプリズムで合成された光を拡大投写
する投写レンズとを備えたプロジェクタに採用すること
が可能である。このようなプロジェクタに、以上述べた
ような電気光学装置取り付けユニットを採用すれば、プ
ロジェクタの使用時に発生する熱による電気光学装置の
位置ずれを防止することができ、長期間にわたって高い
画像品質を維持可能なプロジェクタを提供することがで
きる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２４】（１）装置の全体構成図１、図２には、本実施形態に係るプロジェクタ１の概
略斜視図が示され、図１は上面側から見た斜視図、図２
は下面側から見た斜視図である。

【００２５】プロジェクタ１は、光源としての光源装置
から出射された光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の
三原色に分離し、これらの各色光束を、変調系を構成す
る液晶パネルを通して画像情報に対応させて変調し、変
調した後の各色の変調光束をクロスダイクロイックプリ
ズムにより合成して、投写レンズ６を介して投写面上に
拡大表示する形式のものである。各構成部品は外装ケー
ス２の内部に収納されているが、投写レンズ６はそのズ
ーム機構により、必要に応じて外装ケース２から突出可
能に設けられている。

【００２６】（２）外装ケースの構造外装ケース２は、基本的には、装置上面を覆うアッパー
ケース３と、装置底面を構成するロアーケース４と、正
面部分を覆うフロントケース５とから構成され、アッパ
ーケース３およびロアーケース４がマグネシウムダイキ
ャスト製で、フロントケース５が樹脂製である。

【００２７】アッパーケース３の上面右側（正面から見
て右側）には、樹脂製のフィルタ交換蓋２４１で覆われ
た空気取入口２４０が設けられている。このフィルタ交
換蓋２４１には、外部から取り入れた空気を装置内部へ
冷却空気として導入するためのスリット状の開口２４１
Ａが形成され、当該フィルタ交換蓋２４１の内側には、
エアフィルタ２４２（図８）が設けられている。このフ
ィルタ交換蓋２４１をアッパーケース３の上面側から着
脱することで、内部のエアフィルタ２４２を交換するこ
とが可能である。

【００２８】また、アッパーケース３の上面において、
フィルタ交換蓋２４１の前方には、スピーカ２５０（図
７）用の多数の連通孔２５１が穿設されている。連通孔
２５１の側方には、プロジェクタ１の画質等を調整する
ための操作パネル６０が設けられている。これらのフィ
ルタ交換蓋２４１、連通孔２５１、および操作パネル６
０が設けられている部分は、図７、図８に示されるよう
に、アッパーケース３の一部が上方に膨出した膨出部３
Ａになっており、この膨出部３Ａによって形成される内
部空間に前述のエアフィルタ２４２や、スピーカ２５
０、操作パネル６０用の回路基板６１等が収容されてい
る。

【００２９】図２において、ロアーケース４の底面に
は、内部に収納される光源ランプユニット８（図３、図
４）を交換するためのランプ交換蓋２７が設けられてい
る。ロアーケース４の底面前方側の角部にはフット３１
Ｒ、３１Ｌが設けられ、後方側の中央にはフット３１Ｃ
が設けられている。なお、フット３１Ｒ、３１Ｌは、ダ
イヤル部分を回転させたり、レバー３２Ｒ、３２Ｌを操
作することで突出方向に進退する構成であり、その進退
量を調整することによって表示画面の高さや傾きを変更
することが可能である。

【００３０】フロントケース５前面の向かって右側部分
には、図示略のリモートコントローラからの光信号を受
信するための受光部７０が設けられている。フロントケ
ース５の略中央には、装置内部の空気を排出する排気口
１６０が設けられている。

【００３１】このような外装ケース２の空気取入口２４
０寄りの側面および背面には、外部電源との接続用のＡ
Ｃインレット５０や各種の入出力端子群５１が配置され
ている。

【００３２】（３）装置の内部構造図３〜図８には、プロジェクタ１の内部構造が示されて
いる。図３は装置内部の概略斜視図、図４は光学系を示
す斜視図、図５、図６は光学系の内部を示す斜視図、図
７、図８はプロジェクタ１の垂直断面図である。

【００３３】これらの図において、外装ケース２の内部
には、光源ランプユニット８、電源としての電源ユニッ
ト９、光学ユニット１０、ドライバーボード１１（図
８）、メインボード１２、ＡＶボード１３などが配置さ
れている。そして、本実施形態では、光源ランプユニッ
ト８、光学ユニット１０、および前述した投写レンズ６
により、図９にも示されるように、本発明に係る平面Ｕ
字形状の光学系が構成され、各ボード１１、１２、１３
で本発明に係る制御系が構成されている。

【００３４】電源ユニット９は、光学系の投写レンズ６
側の側部に配置された第１電源ブロック９Ａ、平面Ｕ字
型の光学系における中央の開口部１４内、すなわち投写
レンズ６と光源ランプユニット８との間に配置された第
２電源ブロック９Ｂ、光学系の光源ランプユニット８側
の側部に配置された第３電源ブロック９Ｃで構成されて
いる。

【００３５】第１電源ブロック９Ａは、前記ＡＣインレ
ット５０を備えており、このＡＣインレット５０を通し
て得られる外部電源からの電力を第２電源ブロック９Ｂ
および第３電源ブロック９Ｃに分配供給している。

【００３６】第２電源ブロック９Ｂは、第１電源ブロッ
ク９Ａから得られる電力を変圧して主に前記制御系を構
成するメインボード１２に供給している。この第２電源
ブロック９Ｂの排気口１６０側には、当該第２電源ブロ
ック９Ｂからの電力で駆動される補助排気ファン１５が
取り付けられている。

【００３７】第３電源ブロック９Ｃは、第１電源ブロッ
ク９Ｂから得られる電力を変圧して光源ランプユニット
８内の光源としての光源装置１８３（図９）に供給して
いる。すなわち、第３電源ブロック９Ｃは、最も消費電
力の大きい光源装置１８３に電力を供給する必要から、
第１、第２電源ブロック９Ａ、９Ｂよりも大きく、装置
１の前後にわたる大きさに設けられている。

【００３８】このような第１〜第３電源ブロック９Ａ〜
９Ｃは、投写レンズ６や光学ユニット１０に先がけてロ
アーケース４にネジ等によって固定される。なお、第１
電源ブロック９Ａは、第２電源ブロック９Ｂにのみ電力
を供給し、第３電源ブロック９Ｃはその第２電源ブロッ
ク９Ｂから電力が分配されるようにしてもよい。

【００３９】光源ランプユニット８は、プロジェクタ１
の光源部分を構成するものであり、図９に示されるよう
に、光源ランプ１８１および凹面鏡１８２からなる光源
装置１８３と、この光源装置１８３を収納するランプハ
ウジング１８４とを有している。

【００４０】なお、ランプハウジング１８４には、光源
ランプ１８１の使用の有無を判別する使用有無判別部２
６０が設けられている。

【００４１】そして、ランプハウジング１８４におい
て、光源装置である光源ランプユニット８は、後述のラ
イトガイド９００を構成する上ライトガイド９０１と一
体の収容部９０２１で覆われており、上述したランプ交
換蓋２７を開けて取り外せるように構成されている。収
容部９０２１の前方には、排気口１６０に対応した位置
に補助排気ファン１５よりも大きい主排気ファン１６が
配置されている。そして、この主排気ファン１６も第２
電源ブロック９Ｂからの電力で駆動される。

【００４２】光学ユニット１０は、光源ランプユニット
８から出射された光束を、光学的に処理して画像情報に
対応した光学像を形成するユニットであり、ライトガイ
ド９００を備えている。このライトガイド９００は、樹
脂製で箱状とされた上ライトガイド９０１と、マグネシ
ウム製で蓋状とされた下ライトガイド９０２とで構成さ
れ、その内部には照明光学系９２３、色光分離光学系９
２４、変調系９２５、およびクロスダイクロイックプリ
ズム９１０が収容されている。また、下ライトガイド９
０２には投写レンズ６が固定される鉛直なヘッド板９０
３が設けられている。変調系９２５およびクロスダイク
ロイックプリズム９１０以外の光学ユニット１０の光学
素子は、上下のライトガイド９０１、９０２の間に挟ま
れて保持された構成となっている。これらの上ライトガ
イド９０１、下ライトガイド９０２は一体とされて、ロ
アーケース４の側に固定されている。

【００４３】クロスダイクロイックプリズム９１０は、
ヘッド板９０３を挟んで投写レンズ６とは反対側に配置
され、下ライトガイド９０２上に支持部材を介して固定
されている。変調系９２５を構成する各液晶パネル９２
５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、クロスダイクロイックプ
リズム９１０の３側面と対向配置され、クロスダイクロ
イックプリズム９１０の対向する面に固定部材を介して
接着固定されている。なお、各液晶パネル９２５Ｒ、９
２５Ｇ、９２５Ｂの互いの位置関係は、液晶パネル９２
５Ｂと液晶パネル９２５Ｒとがクロスダイクロイックプ
リズム９１０を挟んで対向した位置に設けられ、液晶パ
ネル９２５Ｇがクロスダイクロイックプリズム９１０を
挟んで投写レンズ６と対向した位置に設けられている。
そして、これらの液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２
５Ｂは、クロスダイクロイックプリズム９１０の上方に
位置しかつ前述の空気取入口２４０に対応して設けられ
た吸気ファン１７からの冷却用空気によって冷却され
る。この際、吸気ファン１７駆動用の電力は、メインボ
ード１２からドライバーボード１１を介して供給され
る。

【００４４】ドライバーボード１１は、上述した変調系
９２５の各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを
制御するためのものであり、光学ユニット１０の上方に
配置されている。

【００４５】メインボード１２は、プロジェクタ１全体
を制御する制御回路が形成されたものであり、光学ユニ
ット１０の後方に立設されている。従って、メインボー
ド１２とドライバーボード１１とは互いに直角に配置さ
れてコネクタを介して電気的に接続されている。なお、
このメインボード１２には、使用有無判別部２６０から
の情報を検出するランプ情報検出回路基板２３０が、ケ
ーブルを介して接続されている。

【００４６】ＡＶボード１３は、前述の入出力端子群５
１を備えた回路基板であって、光学ユニット１０とメイ
ンボード１２との間に立設され、メインボード１２に電
気的に接続されている。

【００４７】以上の内部構造においては、吸気ファン１
７で吸引された冷却空気は、変調系９２５を冷却した
後、各排気ファン１５、１６の回転によって各ボード１
１、１２、１３を冷却しながら光源ランプユニット８側
に導かれる。そして、冷却空気は、ロアーケース４の底
面に設けられた吸入口４Ａ（図２）からの新たな冷却空
気と共に、主に光源ランプユニット８に流れ込んで内部
の光源装置１８３を冷却する。また、冷却空気の一部は
第２電源ブロック９Ｂ側を流れ、他の一部は第３電源ブ
ロック９Ｃ側を流れ、それぞれを冷却する。この後、冷
却空気は各排気ファン１５、１６によって排気口１６０
から装置１の前全面側に排気される。

【００４８】（４）光学系の構造次に、図５、図９を参照して光学系の光学ユニット１０
について詳細に説明する。

【００４９】光学ユニット１０は、それぞれ上ライトガ
イド９０１内に収容された照明光学系９２３と、色光分
離光学系９２４と、リレー光学系９２７と、下ライトガ
イド９０２に固定されたクロスダイクロイックプリズム
９１０と、下ライトガイド９０２のヘッド板９０３に固
定された投写レンズ６とで構成されている。

【００５０】照明光学系９２３は、変調系９２５の３枚
の液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの画像形成
領域をほぼ均一に照明するためのインテグレータ照明光
学系であり、光源装置１８３と、第１のレンズアレイ９
２１と、第２のレンズアレイ９２２と、反射ミラー９３
１と、重畳レンズ９３２とを備えている。これらのレン
ズアレイ９２１、９２２、重畳レンズ９３２、および反
射ミラー９３１は、上ライトガイド９０１の立上部分に
支持された状態で配置されているとともに、脱落防止部
材としてのクリップ７によって固定され、上ライトガイ
ド９０１を図３に示す状態から反転させても脱落しない
ようになっている。

【００５１】照明光学系９２３を構成する光源装置１８
３は、放射状の光線を出射する放射光源としての光源ラ
ンプ１８１と、光源ランプ１８１から出射された放射光
をほぼ平行な光線束として出射する凹面鏡１８２とを有
する。光源ランプ１８１としては、ハロゲンランプやメ
タルハライドランプ、または高圧水銀ランプが用いられ
ることが多い。凹面鏡１８２としては、放物面鏡や楕円
面鏡を用いることが好ましい。

【００５２】第１のレンズアレイ９２１は、略矩形状の
輪郭を有する小レンズ９２１１がＭ行Ｎ列のマトリクス
状に配列された構成を有している。各小レンズ９２１１
は、光源から入射された平行な光束を複数の（すなわち
Ｍ×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第２のレ
ンズアレイ９２２の近傍で結像させる。各小レンズ９２
１１の輪郭の形状は、液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、
９２５Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすよう
に設定されている。例えば、液晶パネルの画像形成領域
のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３である
ならば、各小レンズのアスペクト比も４：３に設定す
る。

【００５３】第２のレンズアレイ９２２も、第１のレン
ズアレイ９２１の小レンズ９２１１に対応するように、
小レンズ９２２１がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列され
た構成を有している。第２のレンズアレイ９２２は、第
１のレンズアレイ９２１から出射された各部分光束の中
心軸（主光線）が重畳レンズ９３２の入射面に垂直に入
射するように揃える機能を有している。ここで、重畳レ
ンズ９３２は、複数の部分光束を３枚の液晶パネル９２
５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂ上で重畳させる機能を有して
いる。また、第２のレンズアレイ９２２は、図５に示さ
れるように、反射ミラー９３１を挟んで第１のレンズア
レイ９２１に対して９０度傾いて配置されている。

【００５４】反射ミラー９３１は、第１のレンズアレイ
９２１から出射された光束を第２のレンズアレイ９２２
に導くためのミラーであり、照明光学系の構成によって
は、必ずしも必要としない。例えば、第１のレンズアレ
イ９２１および光源が第２のレンズアレイ９２２に平行
に設けられていれば不要である。

【００５５】色光分離光学系９２４は、本発明に係る光
学部品としての２枚のダイクロイックミラー９４１、９
４２と、反射ミラー９４３とを備え、照明光学系９２３
の重畳レンズ９３２から出射される光を、赤、緑、青の
３色の色光に分離する機能を有している。各ミラー９４
１、９４２、９４３は、前述と同様に上ライトガイド９
０１の立上部分に支持され、クリップ７によって上ライ
トガイド９０１に固定されている。

【００５６】リレー光学系９２７は、入射側レンズ９５
４、リレーレンズ９７３、および反射ミラー９７１、９
７２を備えており、これらの反射ミラー９７１、９７２
もクリップ７によって上ライトガイド９０１に固定され
ている。

【００５７】変調系９２５の液晶パネル９２５Ｒ、９２
５Ｇ、９２５Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイ
ッチング素子として用いたものである。各液晶パネル９
２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、上ライトガイド９０１
の外側であって、上ライトガイド９０１の外周に設けら
れた凹状部９０４（図５）に対応して配置され、かつク
ロスダイクロイックプリズム９１０の三つの側面に対向
した状態でクロスダイクロイックプリズム９１０の対向
する面に固定部材を介して接着固定されている。各液晶
パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの光入出射面側に
は、入射側偏光板９６０Ｒ、９６０Ｇ、９６０Ｂが、光
出射面側には出射側偏光板９６１Ｒ、９６１Ｇ、９６１
Ｂがそれぞれ配置されている。

【００５８】クロスダイクロイックプリズム９１０は、
３色の色光を合成してカラー画像を形成する機能を有
し、下ライトガイド９０２の上面に固定ネジにより固定
されている。クロスダイクロイックプリズム９１０に
は、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘
電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略
Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって３つ
の色光が合成される。

【００５９】また、クロスダイクロイックプリズム９１
０には、図１０に示すように、各液晶パネル９２５Ｒ、
９２５Ｂと、クロスダイクロイックプリズム９１０の側
面との間の隙間から投写レンズ６側に漏れる光を遮光す
る遮光部材８３が設けられている。この遮光部材８３
は、薄板状の金属を折曲加工して形成されているととも
に、その全面に光の反射を防止するための反射防止膜が
塗布され、遮蔽部８４、位置決め部８５、および整流部
８６を備えている。

【００６０】投写レンズ６は、プロジェクタ１の中でも
最も重量の大きい光学部品であり、その基端側に設けら
れたフランジ６２を介して下ライトガイド９０２のヘッ
ド板９０３にネジ等で固定されている。

【００６１】以上のように構成された光学ユニット１０
は、以下のようにして組み立てられる。

【００６２】先ず、箱状の上ライトガイド９０１をその
開口側が上向きとなるようにして置き、この上ライトガ
イド９０１内に照明光学系９２３、色光分離光学系９２
４、およびリレー光学系９２７などを構成する各光学部
品（反射ミラー、各種のレンズ等）を配置し、それらの
光学部品をクリップ７で上ライトガイド９０１に固定す
る。

【００６３】一方、蓋状の下ライトガイド９０２におい
ては、その上面に液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２
５Ｂを固定したクロスダイクロイックプリズム９１０を
固定し、ヘッド板９０３に投写レンズ６を固定してお
く。次いで、各光学部品が搭載された上ライトガイド９
０１を持って反転させ、下ライトガイド９０２に被せる
ようにして取り付け、固定する。

【００６４】最後に、このようにして完成したライトガ
イド９００を、ロアーケース４にネジ等で固定する。

【００６５】なお、液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９
２５Ｂ、クロスダイクロイックプリズム９１０、および
投写レンズ６を搭載しておいた下ライトガイド９０２を
先にロアーケース４に固定しておき、その後、各光学部
品が搭載された上ライトガイド９０１を持って反転さ
せ、下ライトガイド９０２に被せるようにして取り付
け、しかる後、ネジ等によって、上ライトガイド９０１
をロアーケース４に固定するようにしてもよい。

【００６６】さらに、下ライトガイド９０２のみを先に
ロアーケース４にネジ止めしておき、そこに液晶パネル
９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂおよびクロスダイクロイ
ックプリズム９１０を搭載したり、投写レンズ６を固定
したりし、その後、各光学部品が搭載された上ライトガ
イド９０１を持って反転させ、下ライトガイド９０２に
被せるようにして取り付け、しかる後、ネジ等によっ
て、上ライトガイド９０１をロアーケース４に固定する
ようにしてもよい。

【００６７】また、本実施形態において、下ライトガイ
ド９０２へのクロスダイクロイックプリズム９１０や投
写レンズ６の固定、ロアーケース４への上下ライトガイ
ド９０１、９０２の固定は、ネジによって行われている
が、そのような固定を接着や嵌合形式など、他の適宜な
固定方法で行ってもよい。

【００６８】（５）光学系の機能図９に示す光学ユニット１０において、光源装置１８３
から出射された略平行な光束は、インテグレータ光学系
（照明光学系９２３）を構成する第１と第２のレンズア
レイ９２１、９２２によって、複数の部分光束に分割さ
れる。第１のレンズアレイ９２１の各小レンズ９２１１
から出射された部分光束は、重畳レンズ９３２によっ
て、液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの画像形
成領域上で概ね重畳される。その結果、各液晶パネル９
２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、面内分布がほぼ均一な
照明光によって照明される。

【００６９】この際、色光分離光学系９２４の第１のダ
イクロイックミラー９４１では、照明光学系９２３から
出射された光束の赤色光成分が反射するとともに、青色
光成分と緑色光成分とが透過する。第１のダイクロイッ
クミラー９４１によって反射した赤色光は、反射ミラー
９４３で反射し、フィールドレンズ９５１を通って赤色
用の液晶パネル９２５Ｒに達する。このフィールドレン
ズ９５１は、第２のレンズアレイ９２２から出射された
各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束
に変換する。他の液晶パネル９２５Ｇ、９２５Ｂの前に
設けられたフィールドレンズ９５２、９５３も同様であ
る。

【００７０】第１のダイクロイックミラー９４１を透過
した青色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイクロ
イックミラー９４２によって反射し、フィールドレンズ
９５２を通って緑色用の液晶パネル９２５Ｇに達する。
一方、青色光は第２のダイクロイックミラー９４２を透
過してリレー光学系９２７を通り、さらにフィールドレ
ンズ９５３を通って青色光用の液晶パネル９２５Ｂに達
する。なお、青色光にリレー光学系９２７が用いられて
いるのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路長さよ
りも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を
防止するためである。すなわち、入射側レンズ９５４に
入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ９５３
に伝えるためである。

【００７１】赤、緑、青の各色光は、液晶パネル９２５
Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂに入射するにあたり、入射側偏
光板９６０Ｒ、９６０Ｇ、９６０Ｂで特定の偏光光のみ
とされる。この後、各偏光光は、各液晶パネル９２５
Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂにおいて与えられた画像情報に
従って変調され、変調光として出射側偏光板９６１Ｒ、
９６１Ｇ、９６１Ｂに出射される。そして、出射側偏光
板９６１Ｒ、９６１Ｇ、９６１Ｂにおいては、変調光の
うち特定の偏光光のみが透過し、クロスダイクロイック
プリズム９１０に出射される。出射された各色光の偏光
光は、クロスダイクロイックプリズム９１０で合成され
て合成光となり、投写レンズ６の方向に出射される。こ
の合成光は、投写レンズ６により投写スクリーン等の投
写面上にカラー画像として投写される。

【００７２】（６）電気光学装置取り付けユニットおよ
び固定ピンの構造液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂのクロスダイ
クロイックプリズム９１０への取付構造は、図１０に示
されるような構造となっている。

【００７３】すなわち、各液晶パネル９２５Ｒ、９２５
Ｇ、９２５Ｂが、クロスダイクロイックプリズム９１０
の光入射面となる３つの側面と対向配置され、クロスダ
イクロイックプリズム９１０の対向する面（光入射面）
に固定ピン８０と電気光学装置保持枠９１を介して接着
固定されている。

【００７４】なお、クロスダイクロイックプリズム９１
０は、下ライトガイド９０２に固定されるクロスダイク
ロイックプリズム支持部材８１上に載置・固定されてい
る。

【００７５】各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５
Ｂは、それぞれ電気光学装置保持枠９１に保持されてい
る。この電気光学装置保持枠９１は、間にゴミ防止用の
光透過性の板および液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９
２５Ｂを挟み込む第１枠体９２と第２枠体９３とによっ
て構成されている。

【００７６】電気光学装置保持枠９１の四隅には孔９１
Ａが開けられており、この孔９１Ａには、固定ピン８０
が挿入されるようになっている。固定ピン８０は、図１
２にも示すように、中央部８０Ｂに比べて両端部８０Ａ
の断面積が大きくなっている。固定ピン８０のプリズム
９１０側先端面は、紫外線硬化型の接着剤によってプリ
ズムに固定され、中央部は同じく紫外線硬化型の接着剤
によって電気光学装置保持枠９１に固定される。また、
固定ピン８０は、アクリル系等の樹脂成形品からなる単
一部材で形成されている。

【００７７】液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂ
は、例えば、次のような手順でプリズム９１０に固定さ
れる。まず、第１枠体９２と第２枠体との間に液晶パネ
ル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを保持する。次に、固
定ピン８０のプリズム９１０に固定する側の先端部と周
囲部に接着剤を塗布する。そして、接着剤を塗布した固
定ピン８０を電気光学装置保持枠９１の孔９１Ａに挿通
させ、ピン８０の先端面をクロスダイクロイックプリズ
ム９１０の光入射面に当接させる。しかる後、投写レン
ズ６から拡大投写される投写画像を見ながら、液晶パネ
ル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂが適切な位置となるよ
うに調整を行う。最後に、紫外線を照射して接着剤を硬
化させる。

【００７８】電気光学装置保持枠９１は、カーボンファ
イバ３０％含有のポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）で形成されている。そして、保持枠９１の縦方向を
Ｘ軸、横方向をＹ軸としたとき、保持枠９１は、熱膨張
によりＸ方向およびＹ方向に伸縮する。このため、固定
ピン８０には、縦方向の力Ｗｘと横方向の力Ｗｙとの合
力Ｗが掛かることになる。この力ＷｘおよびＷｙの大き
さは、保持枠９１の材質、断面積により異なる。例え
ば、本実施形態のように保持枠がカーボンファイバ３０
％含有のＰＰＳで形成されている場合は、線膨張係数λ
は、２．０×１０―５（流動の直角方向）とされてい
る。これに対して、グラスファイバ３０％含有のＰＰＳ
では、線膨張係数λは、４．３×１０―５（流動の直角
方向）とされ、カーボンファイバ３０％含有のＰＰＳの
方が膨張力は小さい。なお、合力Ｗは固定ピン８０に大
きな負担を掛けないために可能な限り小さいことが好ま
しい。

【００７９】今、保持枠を、Ａタイプと、Ｂタイプとの
２種類揃え、図１１に示すように、それらの断面積Ｓと
膨張力Ｗとを検査した結果を表１に示す。ここで、Ｓｘ
は、保持枠の長辺の断面積であり、Ｓｙは、保持枠の短
辺の断面積である。本実施形態の保持枠は、Ｂタイプで
あり、断面積が小さなものとなっている。

【００８０】

【表１】

【００８１】固定ピン８０が保持枠９１の熱膨張による
力を吸収するためには、固定ピン８０のせん断強度が保
持枠９１の膨張力以下となっていることが必要である。
本実施形態では、固定ピン８０の中央部の断面積をプリ
ズムに固定される先端部の断面積より小さくすること
で、保持枠の熱による膨張力を吸収するためのばね部
分、すなわち吸収機構を形成している。

【００８２】次に、本実施形態において、固定ピン８０
の大きさを決定する手順を説明する。

【００８３】まず、先端部８０Ａの径φＤと、中心部８
０Ｂの径φｄが異なる３種類の固定ピン８０ａ〜８０ｃ
をサンプルとして準備した。そして、固定ピン８０のば
ね力は、先端部８０Ａの径ｄと、中央部８０Ｂの径Ｄの
比の４乗に比例すると考えられるため、（ｄ／Ｄ）⁴の
値をそれぞれ求めた。次に、表１のＡタイプの保持枠を
各固定ピン８０ａ〜８０ｄでプリズム９１０の面に固定
して、低温−高温が定期的に切り換えられる雰囲気下に
所定時間放置する実験を行ない、その後、液晶パネル９
２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの画素ずれ量を計測した。
その結果を、表２に示す。なお、画素ズレ量の結果の
「○」は、ズレ量が許容範囲内であること、「◎」は、
ズレ量が極めて少ないことを示す。

【００８４】

【表２】

【００８５】実験結果によれば、サンプルｂ、すなわ
ち、（ｄ／Ｄ）⁴の値が１／２．９３のときが、画素ず
れ量が最少であることが確認された。

【００８６】次に、保持枠の膨張力Ｗと固定ピン８０の
ばね力とは比例するとの仮定の下、Ｂタイプの保持枠に
使用する固定ピン８０のばね力を予測した。すなわち、
（ｄ／Ｄ）⁴×（１／Ｗ）＝Ｃ（一定）となるように、
固定ピン８０のばね力を決定した。表２の実験結果よ
り、Ｃの値は、約（９．６２kg） ^-1である。また、表１
より、Ｂタイプの保持枠の膨張力Ｗは、１０．９kgであ
るので、Ｂタイプの保持枠に最適な（ｄ／Ｄ）⁴の値
は、約１／１．１３となる。すなわち、先端部８０Ａの
径Ｄを、中央部８０Ｂの径ｄの約１．０３倍にすれば良
いことになる。

【００８７】そして、以上の予測結果を、実験により確
認した。まず、先端部８０Ａの径φＤと、中心部８０Ｂ
の径φｄが異なる４種類の固定ピン８０ｄ〜８０ｇをサ
ンプルとして準備した。そして、（ｄ／Ｄ）⁴の値をそ
れぞれ求めた。なお、予測値である（ｄ／Ｄ）⁴＝１／
１．１３というサンプルを形成することが難しかったた
め、この値に一番近いサンプルとして、（ｄ／Ｄ）⁴＝
１／１．２６である固定ピン８０ｆを準備した。次に、
表１のＢタイプの保持枠を各の固定ピン８０ｄ〜ｇでプ
リズム９１０の面に固定して、低温−高温が定期的に切
り換えられる雰囲気下に所定時間放置するＨ／Ｓ（ヒー
トショック）試験および高温雰囲気に所定時間放置する
高温試験を行ない、その後、液晶パネル９２５Ｒ、９２
５Ｇ、９２５Ｂの画素ずれ量を計測した。その結果を、
表３に示す。なお、画素ズレ量の結果の「○」は、ズレ
量が許容範囲内であること、「◎」は、ズレ量が極めて
少ないこと、「△」は、ズレ量が許容範囲よりも少し外
れていること、「×」は、ズレ量が許容範囲から著しく
外れていること、を示す。

【００８８】

【表３】

【００８９】この表からわかるように、（ｄ／Ｄ）⁴の
値が１／１．２６の固定ピン８０ｆを用いた場合の画素
ずれ量が最も少なく、予測値と実験値がほぼ一致してい
ることが確認された。

【００９０】このことから、所定の保持枠と固定ピンに
よって画素ずれがもっとも少ない（ｄ／Ｄ）⁴×（１／
Ｗ）の値Ｃを求めておけば、（ｄ／Ｄ）⁴×（１／Ｗ）
＝Ｃ（一定）に従って、同じ材料で、大きさの異なる保
持枠に最適な固定ピンを作成できるという結論を導くこ
とができる。

【００９１】（７）実施形態の効果以上のような本実施形態では、次に述べるような効果が
得られる。

【００９２】固定ピン８０が、両端部８０Ａの断面積
が中央部８０Ｂの断面積よりも大きいバネ性を有する構
造となっているので、すなわち、固定ピン８０に電気光
学装置保持枠９１の熱による変位を吸収する吸収機構を
設けているので、光源装置８等の熱により電気光学装置
保持枠９１に熱膨張が生じても、その変形を吸収するこ
とができる。その結果、画素ずれを少なくでき、長時間
使用しても画質を損ねないプロジェクタとすることがで
きる。

【００９３】固定ピン８０は、アクリル系等の樹脂成
形品の単一部材で形成されているので、構造が簡単で製
作が容易である。

【００９４】所定の保持枠と固定ピンによって画素ず
れがもっとも少ない（ｄ／Ｄ）⁴×（１／Ｗ）の値Ｃを
求めておけば、（ｄ／Ｄ）⁴×（１／Ｗ）＝Ｃ（一定）
に従って、同じ材料で、大きさの異なる保持枠に最適の
固定ピンを容易に製作することができる。

【００９５】電気光学装置保持枠９１はカーボンファ
イバ３０％含有のＰＰＳ製となっており、純粋な樹脂材
料を用いた場合よりも膨張率が小さいので、固定ピンに
作用する力を小さくすることができる。その結果、電気
光学装置保持枠９１の熱による変位をより確実に防止す
ることができる。

【００９６】電気光学装置保持枠９１は、短辺の断面
積Ｓｘが１３．１mm²、長辺の断面積Ｓｙが１９mm²とな
っており、断面積が小さいため、膨張量が比較的小さ
く、固定ピンに作用する力を小さくすることができる。
その結果、電気光学装置保持枠９１の熱による変位をよ
り確実に防止することができる。なお、断面積Ｓｘ、Ｓ
ｙの値は、保持枠の機械的強度を保持しつつ、熱膨張の
量を低く抑えると言う観点から、４０mm²以下であるこ
とが好ましい。

【００９７】（８）本発明における実施形態の変形形態なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以
下に示すような変形等も本発明に含まれる。

【００９８】例えば、前記実施形態では、固定ピン８０
は、両端部８０Ａの断面積が大きく、中央部８０Ｂの断
面積が小さい構造となっているが、固定ピン８０の形状
はこれに限らない。例えば、プリズムに固定される側の
端部の断面積のみを大きくして、他の部分の断面積は小
さくしても良い。また、両端部８０Ａの断面積を中央部
８０Ｂの断面積よりも大きくする場合、一方の端部と他
方の端部とでその断面積の大きさを変えるようにしても
よい。

【００９９】また、前記実施形態では、固定ピン８０
は、アクリル系等の樹脂成形品からなり、その断面積を
変化させることによってばね性を持たせ、これを吸収機
構としていたが、これに限らない。例えば、固定ピンの
一部にばね部材を用いて、そのたわみを利用してもよ
く、その他、保持枠９１の熱による変位を吸収できるも
のであれば、どのような機構でも良い。

【０１００】さらに、前記実施形態では、変調系９２５
は、３枚の液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂか
ら構成されていたが、これに限らず、１枚、２枚の液晶
パネルから構成してもよい。

【０１０１】また、前記実施形態では、電気光学装置と
して液晶パネルを用いていたが、プラズマ素子や、マイ
クロミラーを用いたデバイスを電気光学装置として用い
たプロジェクタに本発明を採用してもよい。

【０１０２】また、前記各実施形態における液晶パネル
９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、光束Ｒ、Ｇ、Ｂを透
過して変調する形式のものであったが、これに限らず、
入射した光を反射しつつ変調して出射する反射型の電気
光学装置装置を備えたプロジェクタに本発明を採用して
もよい。

【０１０３】また、プリズムは、前記実施形態のよう
に、４つの三角柱状プリズムの接着面に沿って二種類の
色選択面が形成されたクロスダイクロイックプリズムに
限られず、色選択面が一種類のダイクロイックプリズム
や、偏光ビームスプリッタであってもよい。また、３つ
の形状が異なるプリズムの界面に沿って二種類の色選択
面が形成されたダイクロイックプリズムであってもよ
い。その他、プリズムは、略六面体の光透過性の箱の中
に光選択面を配置し、そこに液体を充填したようなもの
であってもよい。

【０１０４】

【発明の効果】本発明の電気光学装置取り付けユニット
およびこの電気光学装置取り付けユニットを用いたプロ
ジェクタによれば、吸収機構が電気光学装置保持枠の熱
による変位を吸収することができるので、プロジェクタ
の使用時に発生する熱によって電気光学装置保持枠が膨
張しても、固定ピンがその影響をある程度吸収すること
ができる。よって、プロジェクタの使用時に発生する熱
による液晶パネル等の電気光学装置の位置ずれを防止す
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの上面
側からの外観斜視図である。

【図２】前記実施形態におけるプロジェクタの下面側か
らの外観斜視図である。

【図３】前記実施形態におけるプロジェクタの内部構造
を示す斜視図である。

【図４】前記実施形態におけるプロジェクタの光学系を
示す斜視図である。

【図５】前記実施形態における光学系の構造を示す斜視
図である。

【図６】前記実施形態における光学系の構造を示す他の
斜視図である。

【図７】図１のVII−VII線断面図であり、前記プロジェ
クタの垂直断面図である。

【図８】図７のVIII−VIII線断面図であり、前記プロジ
ェクタの別の垂直断面図である。

【図９】前記実施形態における光学系の機能を説明する
ための模式図である。

【図１０】前記実施形態における電気光学装置取り付け
ユニットのクロスダイクロイックプリズムへの取付構造
を示す分解斜視図である。

【図１１】前記実施形態における電気光学装置保持枠の
熱膨張による力の方向を示す模式図である。

【図１２】図１１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【符号の説明】

１プロジェクタ８光源装置である光源ランプユニット８０固定ピン８０Ａ両端部８０Ｂ中央部９０電気光学装置取り付けユニット９１電気光学装置保持枠９１Ａ孔９１Ｂ開口９２第１枠体９３第２枠体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気光学装置を保持する電気光学装置保
持枠と、前記電気光学装置保持枠とプリズムとを固定す
るための固定ピンと、を備えた電気光学装置取り付けユ
ニットであって、前記固定ピンは、一方の端部が前記プリズムに固定さ
れ、中央部が前記電気光学装置保持枠に固定されてな
り、前記固定ピンには、前記電気光学装置保持枠の熱による
変位を吸収する吸収機構が設けられ、前記吸収機構は、前記固定ピンが単一部材で形成される
とともに、少なくとも中央部の断面積が前記一方の端部
の断面積よりも小さい構造とされ、この構造が前記吸収
機構を構成していることを特徴とする電気光学装置取り
付けユニット。
【請求項２】請求項１に記載の電気光学装置取り付け
ユニットにおいて、前記固定ピンは、樹脂成形品であることを特徴とする電
気光学装置取り付けユニット。
【請求項３】請求項１または２に記載の電気光学装置
取り付けユニットにおいて、固定ピンの前記一方の端部の断面の径；Ｄ、固定ピンの前記中央部の断面の径；ｄ、前記電気光学装置保持枠の熱変形により生じる力；Ｗ、
としたとき、数１（ｄ／Ｄ）⁴×（１／Ｗ）＝一定の条件を満たすことを特徴とする電気光学装置取り付け
ユニット。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の電気光
学装置取り付けユニットにおいて、前記電気光学装置保持枠は、カーボンファイバを含有し
た樹脂によって形成されていることを特徴とする電気光
学装置取り付けユニット。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の電気光
学装置取り付けユニットにおいて、前記電気光学装置保持枠の断面積は４０mm ^２以下である
ことを特徴とする電気光学装置取り付けユニット。
【請求項６】複数の色光を画像情報に応じて変調する
複数の電気光学装置と、前記電気光学装置で変調された
光を合成するプリズムと、前記プリズムで合成された光
を拡大投写する投写レンズとを備えたプロジェクタであ
って、前記電気光学装置は、前記請求項１〜５のいずれ
かに記載の電気光学装置取り付けユニットにより前記プ
リズムの側面に取り付けられることを特徴とするプロジ
ェクタ。