JP3627244B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、光変調素子および投写型表示装置に関するものである。特に、光束を画像情報に対応して変調する光変調素子周辺の光学素子の配置構造に関するものである。
背景技術
投写型表示装置は、光源ランプユニットと、ここから出射された光束を画像情報に対応したカラー画像を合成できるように光学的に処理する光学ユニットと、ここで合成された光束をスクリーン上に拡大投写する投写レンズユニットと、電源ユニットと、制御回路等が実装された回路基板とから基本的に構成されている。
図17には、上記の各構成部分のうち、光学ユニットおよび投写レンズユニットの概略構成を示してある。この図に示すように、光学ユニット9aの光学系は、光源としてのランプ本体81と、このランプ本体81から出射された光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂに分離する色分離光学系924と、分離された各色の光束を画像情報に対応して変調する３枚の液晶変調素子925R、925G、925Bと、変調された色光束を合成する正方形断面の角柱状に形成された色合成プリズム910を備えている。ランプ本体81から出射された光束Ｗは、各種のダイクロイックミラーを備えた色分離光学系924によって各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され、各色光束のうち赤色および緑色光束Ｒ、Ｇは色分離光学系924に設けられたそれぞれの出射部から対応する液晶変調素子925R、925Gに向けて出射される。青色光束Ｂは、導光系927を経て対応する液晶変調素子925Bに導かれ、導光系927に設けられた出射部から対応する液晶変調素子925Bに向けて出射されるようになっている。
図17（Ｂ）、（Ｃ）に拡大して示すように、光学ユニット9aにおいては、液晶変調素子925R、925G、925Bの入射面側に偏光板960R、960G、960Bが配置され、この偏光板960R、960G、960Bによって液晶変調素子925R、925G、925Bに入射される各色光束の偏光面を揃えるようにしている。また、液晶変調素子925R、925G、925Bの出射面側にも偏光板961R、961G、961Bが配置され、この偏光板961R、961G、961Bによって色合成プリズム910に入射される変調された後の各色光束の偏光面を揃えるようにしている。これらの偏光板の作用によって、スクリーン10の表面にコントラストに優れた拡大画像を投写することができるようになっている。液晶変調素子925R、925G、925Bを挟む２つの偏光板のうち、液晶変調素子925R、925G、925Bの出射面側に位置する偏光板961R、961G、961Bは液晶変調素子の光出射面にそれぞれ貼り付けられている。
なお、液晶変調素子925R、925G、925Bとしては、マトリクス状に配置された画素をスイッチング素子により制御するアクティブマトリクス型液晶装置が一般的に使用される。
ここで、スクリーン10上に拡大投写される画像のコントラストを向上するためには、液晶変調素子925R、925G、925Bの光出射面に偏光光の選択特性の良い偏光板を貼り付けることが有効である。しかし、選択特性が優れる偏光板はそれだけ光の吸収も多く、したがって、発熱量が多い。前述した投写型表示装置においては、装置内部に図17（Ｃ）に示すような空気流が形成され、この空気流によって偏光板が冷却されるようになってはいるが、偏光板が液晶変調素子の光出射面に直付けされているので、液晶変調素子への熱伝達が高く、液晶変調素子の温度が上昇しやすい。この温度上昇によって液晶パネルの光学特性が劣化し、画像のコントラストの悪化を引き起こしてしまう。
そこで、偏光板を液晶変調素子の光出射面から離して配置することが考えられる。しかし、偏光板を単純に光出射面から離して配置したのでは、液晶変調素子の光出射面での表面反射による光線によって、液晶変調素子のスイッチング素子が誤動作する恐れがある。また、投写型表示装置の内部に形成される空気流によってゴミ等が液晶変調素子の光出射面に付着して、高画質の画像を投写できなくなる恐れもある。
本発明の課題は、上記の点に鑑みて、光変調素子のスイッチング特性を劣化させることなく、しかも、光変調素子の光出射面への汚れ付着を防止して、高画質の画像を投写できる光変調素子および投写型表示装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の投写型表示装置は、光変調素子の光出射面側に透明板が設けられ、この透明板と前記光変調素子の光出射面との間がゴミ防止部材によって外部と遮断されている構成とすることができる。
透明板の光出射面側に偏光板が配置されると、光変調素子と偏光板の間には、透明板および空気層が介在することになるので、光変調素子へ伝達する偏光板の発熱をより低減できる。また、透明板と光変調素子の光出射面との間はゴミ防止部材によって外部と遮断されるので、これらの間にゴミが侵入することがない。このため、光変調素子から出射された光束がゴミによって散乱する等の弊害も解消できる。
ゴミ防止部材としては、光変調素子および透明板を保持する枠体と、この枠体の光出射側に着脱可能な状態に固定された光出射側外枠とを有するものをものを使用することができる。このようなゴミ防止部材を用いる場合には、枠体に、光変調素子の光入射面の一部と接する光入射面用接触面と、光変調素子の側面と接する光変調素子側面用接触面と、透明板の側面に接する透明板側面用接触面とを設けるようにする。また、光出射側外枠に、透明板の光出射面の一部を枠体に向けて押圧可能な押圧面を設けるようにする。
このようにすると、光変調素子は、枠体に設けられた光入射面用接触面および光変調素子用接触面に接することにより、枠体の所定の位置に配置される。また、透明板は、枠体に設けられた透明板用接触面およびスペーサによって、枠体および光変調素子に対する相対的な位置が規定される。従って、光変調素子、スペーサおよび透明板をこの順序に枠体に重ね合わせた後に、光出射側外枠を枠体に固定すれば、透明板の光出射面が光出射側外枠の押圧面によって枠体側に押しつけられるので、光変調素子、スペーサおよび透明板を枠体および光出射側外枠によって保持でき、また、それらの相対的な配置関係も同時維持できる。
ここで、光変調素子や透明板等を接着剤を用いて枠体に固定してしまうと、それらを交換したい場合には手間がかかる。例えば、枠体から光変調素子や透明板を剥がした後は、それらに付着している接着剤を洗浄する工程等が必要となる。
これに対して、上記のようなゴミ防止部材を用いれば、部品交換時には光出射側外枠を枠体から取り外すだけで良いので、リワークの作業性を向上できる。
ゴミ防止部材の枠体に、光変調素子の光出射面にローラを当てて、当該ローラを一方向に移動させるための案内面を形成しておくことが望ましい、光変調素子の光出射面には、光の利用効率を向上させる等の目的から反射防止フィルム（ARフィルム）が貼り付けられる場合がある。このような場合、光変調素子の光出射面にARフィルムを載せた状態で、案内面に沿ってローラを動かせば光変調素子の光出射面にARフィルムを簡単に貼り付けることができる。
また、案内面が形成され、ローラを移動させやすい構造になっているので、光変調素子の光出射面とARフィルムとの間に生じる気泡を抜きやすい。さらに、ゴミが付着したARフィルムを交換する場合は、光出射側外枠を枠体から取り外し、枠体から透明板およびスペーサを取り外す。その後、ゴミが付着したARフィルムを光変調素子の光出射面から剥がして新しいARフィルムを、上述したように案内面を利用してローラを移動させながら貼り付ける。ARフィルムを貼り換えた後は、スペーサおよび透明板を光変調素子に対して重ね合わせて光出射側外枠を枠体に固定する。このように枠体に案内面が形成されているゴミ防止部材を用いれば、ARフィルム貼り換えも簡単に行うことができる。
このような本発明の投写型表示装置においても、透明板の少なくとも一方の表面に反射防止膜をコーティングしておくことで、前述したように、透明板から光変調素子へ反射する光をなくすことができ、光変調素子のスイッチング特性をより良好に保つことができる。
光変調素子としては、透過型および反射型のいずれであっても良いが、透過型の光変調素子を使用する場合には、光出射面側だけでなく光入射面側にも透明板（光入射側透明板）を設けることが望ましく、さらに、光入射面側に設けられた透明板と光変調素子の光入射面との間のゴミ防止部材によって外部と遮断しておくことが望ましい。
このように透過型の光変調素子を使用し、その光入射面側に透明板を設ける場合には、ゴミ防止部材の枠体に、光入射面側透明板の光出射面の一部に接する光出射面用接着面と、光入射側透明板の側面に接する透明板側面用接触面を設けるようにする。また、枠体の光入射側に着脱可能な状態に固定できる光入射側外枠を設け、この光入射側外枠に、光入射側透明板の光入射面を枠体に向けて押圧可能な押圧面を設けるようにする。このようにすることで、接着剤を用いることなく、光入射側透明板を光変調素子の光入射面側に保持しておくことができる。また、光入射側外枠を枠体から外すだけで、透明板の交換も容易に行うことができる。
ここで、光入射側外枠および光出射側外枠を同一形状とし、それぞれの外枠に枠体の側面に沿って延びる係合爪を形成し、枠体にそれぞれの係合爪に対応する係合突起を形成する場合には、枠体に形成するそれぞれの係合突起の位置が枠体の厚さ方向に垂直な方向においてずれた位置となるようにすることが望ましい。それぞれの係合突起の位置が枠体の厚さ方向において一致した枠体を、上下型によって成形することは困難である。しかし、上記のような枠体を用いれば、枠体自体の成形も従来通り容易に行うことができる。また、光入射側外枠と光出射側外枠とが同一形状であるので部品の共通化を図れる。
ゴミ防止部材はガラス繊維入りの樹脂で形成されていることが好ましく、この場合、線膨張を抑え、光変調素子の移動を防止するとともに、温度を均一に保ち、光変調素子の面内の温度分布を均一にすることが可能となる。
一方、ゴミ防止部材を金属製とすると、放熱効果を向上させることが可能となる。特に、透明板に偏光板を貼った場合には、光吸収に伴い熱が発生するため取付枠板を金属とすることが好ましい。
本発明の上記投写型表示装置では、偏光板を透明板に貼り付けることも可能である。このようにすれば、偏光板と透明板との間にゴミが新入することがない。このため、光変調素子から出射された光束がゴミ等によって散乱する等の弊害を、より効果的に防止することができる。
また、本発明の上記投写型表示装置では、透明板の少なくとも一方の面に表面活性剤を塗布、あるいは静電防止処理を施すことが好ましい。このようにすると、透明板へのゴミ付着を防止することが可能となる。
さらに、本発明の投写型表示装置は、前記光変調素子が複数の色光束をそれぞれ変調するべく複数設けられており、前記複数の光変調素子によって変調された各色光束を合成する色合成手段と、前記色合成手段によって合成された光を投写面上に拡大投写する投写手段と、前記色合成手段の光入射面に固定される固定枠板と、前記固定枠板に対して取り外し可能な状態で固定される中間枠板と、を有し、前記ゴミ防止部材は前記中間枠板に対して固定される構成を採用している。このような構成の投写型表示装置によっても、光変調素子へ伝達する偏光板の発熱をより低減できると共に、光変調素子から出射された光束がゴミによって散乱する等の弊害を回避できる。これに加えて、光変調素子に直接触れて、色合成手段の側への取付け作業を行う必要がないので、光変調素子が他の部分に干渉して破損あるいは欠損してしまうことも防止できる。
このような構成の本発明の投写型表示装置においては、ゴミ防止部材の取り付け位置を規定することにより、光変調素子の位置決めを行なう位置決め手段を設けておけば、この位置決め手段によってゴミ防止部材と光変調素子の取り付け位置を同時に定めることができ、便利である。
このような構成の本発明の投写型表示装置においても、透過型の光変調素子を使用する場合には、前述したように、光出射面側だけでなく光入射面側にも透明板を設けることが望ましく、また、光入射面側に設けられた透明板と光変調素子の光入射面との間をゴミ防止部材によって外部と遮断しておくことが望ましい。
ここで、色合成手段の光入射面に偏光板が固定されている場合がある。このような場合に、偏光板の周縁部分と固定枠板の接着面が完全に重なり合ってしまうと、接着強度が低下したり、偏光板が剥離してしまう恐れがある。このような問題を確実に回避するためには、接着面の一部分のみが偏光板の周縁部分と重なるように固定枠板を形成することが好ましい。すなわち、前記固定枠板の前記光入射面への接着面が、前記偏光板によって完全に覆われていない状態になっていることが好ましい。
透明板の表面には、表面活性剤が塗布されまたは静電防止処理が施されていてもよい。この場合、透明板の表面にゴミが付着しにくいので、ゴミの付着をより効果的に防止することができる。
偏光板が透明板に貼り付けられている場合には、光変調素子と偏光板との間にゴミが入るのを防ぐことができるので、光の偏光状態がゴミによって乱されることがない。また、黒色の画を表示した場合に、ゴミが付着した部分に相当する箇所が白く抜けた表示になるのを防止することができ、表示品質を向上させることができる。
上記ゴミ防止部材をガラス繊維入りの樹脂製とした場合、線膨張を抑え、光変調素子の移動を防止するとともに、温度を均一に保ち、光変調素子の面内の温度分布を均一にすることが可能となる。
一方、ゴミ防止部材を金属製とすると、放熱効果を向上させることが可能となる。特に、透明板に偏光板を貼った場合には、光吸収に伴い熱が発生するため、ゴミ防止部材を金属とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を適用した投写型表示装置の外観形状を示す斜視図である。
図２は、図１に示す投写型表示装置の内部構成を示す概略平面構成図である。
図３は、図２のＡ−Ａ線における概略断面構成図である。
図４は、光学ユニットと投写レンズユニットの部分を取り出して示す概略平面構成図である。
図５は、光学ユニットに組み込まれている光学系を示す概略構成図である。
図６は、本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置の液晶変調素子の周辺部分の拡大図である。
図７は、ゴミ防止部材の概略断面構成図である。
図８は、ゴミ防止部材を光入射側から見た時の概略平面構成図である。
図９は、ゴミ防止部材を光出射側から見た時の概略平面構成図である。
図10は、（Ａ）はゴミ防止部材を色合成プリズムの光入射面に取り付ける様子を示す分解斜視図、（Ｂ）は固定枠板と偏光板の大小関係を示す説明図である。
図11は、図７に示すゴミ防止部材とは異なる例のゴミ防止部材の分解斜視図である。
図12は、（Ａ）は図11に示すゴミ防止部材をXZ平面で切断したときの概略断面構成図、（Ｂ）は図11に示すゴミ防止部材をYZ平面で切断したときの概略断面構成図である。
図13は、液晶変調素子上の光出射面上をローラが移動する様子を示す説明図である。
図14は、係合爪と係合突起の係合状態を示す平面図である。
図15は、図11に示すゴミ防止部材を色合成プリズムに取り付ける様子を示す分解斜視図である。
図16は、本発明の実施の形態２に係る投写型表示装置の液晶変調素子の周辺部分の概略構成図である。
図17は、従来の投写型表示装置の光学ユニットに組み込まれている光学系を示す概略構成図である。
発明を実施するための最良の形態
＜実施の形態１＞
以下に図面を参照して本発明を適用した投写型表示装置の一例を説明する。本例の投写型表示装置は、光源ランプユニットから出射された光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色光束に分離し、これらの各色光束を液晶変調素子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合成して、投写レンズユニットを介してスクリーン上に拡大表示する形式のものである。
図１には本例の投写型表示装置の外観を示してある。この図１に示すように、本例の投写型表示装置１は直方体形状をした外装ケース２を有している。外装ケース２は、基本的には、アッパーケース３と、ロアーケース４と、装置前面を規定しているフロントケース５から構成されている。フロントケース５の中央からは投写レンズユニット６の先端側の部分が突出している。
図２には、投写型表示装置１の外装ケース２の内部における各構成部分の配置を示してあり、図３には、図２のＡ−Ａ線における断面を示してある。これらの図に示すように、外装ケース２の内部において、その後端側には電源ユニット７が配置されている。この電源ユニット７よりも装置前側の隣接した位置には光源ランプユニット８が配置されている。光源ランプユニット８の装置前側には光学ユニット９が配置されている。光学ユニット９の前側の中央には、投写レンズユニット６の基端側が位置している。
一方、光学ユニット９の側方には、装置の前後方向に向けて入出力インターフェース回路が搭載されたインターフェース基板11が配置され、このインターフェース基板11に平行にビデオ信号処理回路が搭載されたビデオ基板12が配置されている。さらに、光源ランプユニット８、光学ユニット９の上側には、装置駆動制御用の制御基板13が配置されている。装置前端側の左右の角には、それぞれスピーカ14R、14Lが配置されている。
光学ユニット９の上面側の中央には冷却用の吸気ファン15Aが配置され、光学ユニット９の底面側の中央には冷却用循環流形成用の循環用ファン15Bが配置されている。また、光源ランプユニット８の裏面側である装置前面には排気ファン16が配置されている。そして、電源ユニット７における基板11、12の端に面する位置には吸気ファン15Aからの冷却用空気流を電源ユニット７内に吸引するための補助冷却ファン17が配置されている。
電源ユニット７の直上には、その装置左側の位置にフロッピーディスク駆動ユニット18が配置されている。
この光源ランプユニット８は、光源ランプ80と、これを内蔵しているランプハウジング83を備えている。光源ランプ80は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等のランプ本体81と、断面が放物線形状の反射面を備えたリフレクタ82を備えており、ランプ本体81からの発散光を反射してほぼ光軸に沿って光学ユニット９の側に向けて出射できるようになっている。
図４には、光学ユニット９および投写レンズユニット６の部分を取り出して示してある。この図に示すように、光学ユニット９は、その色合成プリズム910以外の光学素子が上下のライトガイド901、902の間に上下から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、それぞれアッパーケース３およびロアーケース４の側に固定ねじにより固定されている。
また、これらの上下のライトガイド板901、902は、色合成プリズム910の側に同じく固定ねじによって固定されている。色合成プリズム910は、ダイキャスト板である厚手のヘッド板903の裏面側に固定ねじによって固定されている。このヘッド板903の前面には、投写レンズユニット６の基端側が同じく固定ねじによって固定されている。
図５には、本例の投写型表示装置１に組み込まれている光学系の概略構成を示してある。本例の投写型表示装置１の光学系には、光源ランプユニット８の構成要素である光源ランプ80と、均一照明光学素子であるインテグレータレンズ921およびインテグレータレンズ922から構成される均一照明光学系923が採用されている。そして、投写型表示装置１は、この均一照明光学系923から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離する色分離光学系924と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する３枚の液晶変調素子925R、925G、925Bと、変調された後の色光束を合成する色合成光学系としての色合成プリズム910と、合成された光束をスクリーン10の表面に拡大投写する投写レンズユニット６のうち、青色光束Ｂに対応する液晶変調素子925Bに導く導光系927を備えている。
均一照明光学系923は、反射ミラー931を備えており、均一照明光学系923からの出射光の光軸1aを装置前方向に向けて直角に折り曲げるようにしている。この反射ミラー931を挟んでインテグレータレンズ921、922が直交する状態に配置されている。
光源ランプ80からの出射光は、このインテグレータレンズ921を介してインテグレータレンズ922を構成している各レンズの入射面上にそれぞれ２次光源像として投写され、当該インテグレータレンズ922からの出射光を用いて被照明対象物が照射されることになる。
各色分離光学系924は、青緑反射ダイクロイックミラー941と、緑反射ダイクロイックミラー942と、反射ミラー943から構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー941において、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー942の側に向かう。
赤色光束Ｒはこのミラー941を通過して、後方の反射ミラー943で直角に反射されて、赤色光束Ｒの出射部944からプリズムユニット910の側に出射される。次に、緑反射ダイクロイックミラー942において、ミラー941により反射された青色、緑色光束Ｂ、Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの出射部945から色合成光学系の側に出射される。このミラー942を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの出射部946から導光系927の側に出射される。本例では、均一照明光学素子の光束Ｗの出射部から、色分離光学系924における各色光束の出射部944、945、946までの距離が全て等しくなるように設定されている。
色分離光学系942の赤色、緑色光束Ｒ、Ｇの出射部944、945の出射側には、それぞれ集光レンズ951、952が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、これらの集光レンズ951、952に入射して平行化される。
このように平行化された赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは液晶変調素子925R、925Gに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらのライトバルブは、不図示の駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。このような駆動手段は公知の手段をそのまま使用することができる。
一方、青色光束Ｂは、導光系927を介して対応する液晶変調素子925Bに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。本例のライトバルブは、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として用いることができる。
導光系927は、青色光束Ｂの出射部946の出射側に配置した集光レンズ954と、入射側反射ミラー971と、出射側反射ミラー972と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ973と、液晶変調素子925Bの手前側に配置した集光レンズ953とから構成される。各色光束の光路の長さ、すなわち、光源ランプ805から各液晶パネルまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、この光束の光量損失が最も多くなる。しかし、導光系927を介在させることにより、光量損失を抑制できる。
次に、各液晶変調素子925R、925G、925Bを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム910に入射され、ここで合成される。この色合成プリズム910によって合成されたカラー画像は、投写レンズユニット６を介して所定の位置にあるスクリーン10の表面に拡大投写される。
図６には液晶変調素子の周辺部分の概略構成を示してある。
図６に示すように、本例では、色合成プリズム910の光入射面911R、911G、911Bと所定の間隔をおいて面対向する各液晶変調素子925R、925G、925Bの光入射面側および光出射面側に、ゴミ防止部材965R、965G、965Bを介してプラスチック、ガラス等からなる透明板962R、962G、962B、963R、963G、963Bがそれぞれ設置されている。
透明板962R、962G、962B、963R、963G、963Bと液晶変調素子925R、925G、925Bの間は、ゴミ防止部材965R、965G、965Bにより外部と遮断されている。このため、透明板962R、962G、962B、963R、963G、963Bと液晶変調素子925R、925G、925Bの間にゴミが侵入することがないので、それらの間にあるゴミによって各色光束が散乱するのを防止できる。また、液晶変調素子925R、925G、925Bの光出射面にも光反射防止用の薄膜がコーティングされており、前述した戻り光による液晶変調素子925R、925G、925Bの誤動作を防止している。
透明板963R、963G、963Bは、入射側および出射側の表面に光反射防止用の薄膜がコーティングされている。
入射側偏光板960R、960G、960Bは、透明板962R、962G、962Bの光入射面と所定の間隔をおいて配置されており、出射側偏光板961R、961G、961Bは、色合成プリズム910の光入射面911R、911G、911Bにそれぞれ貼り付けられている。
このように構成した投写型表示装置では、入射側偏光板960R、960G、960Bおよび出射側偏光板961R、961G、961Bを液晶変調素子925R、925G、925Bの光入射面、光出射面から離して設置してあると共に、入射側偏光板960R、960G、960B、出射側偏光板961R、961G、961Bと液晶変調素子925R、925G、925Bとの間に透明板962R、962G、962B、963R、963G、963Bや、空気を介在させてあるので、入射側偏光板960R、960G、960B、および出射側偏光板961R、961G、961Bでの発熱が、液晶変調素子925R、925G、925Bに伝達するのを阻害できる。また、液晶変調素子925R、925G、925Bの光出射面が透明板963R、963G、963Bによって保護されており、かつ、透明板963R、963G、963Bと液晶変調素子925R、925G、925Bの光出射面とが離れているので、出射側偏光板961R、961G、961Bでの発熱が液晶変調素子925R、925G、925Bへ伝達するのを阻害できる。これにより、液晶変調素子925R、925G、925Bの温度上昇を抑制でき、その光学特性の劣化を防ぐことができる。
また、液晶変調素子925R、925G、925Bと出射側偏光板961R、961G、961Bを離してあるので、液晶変調素子925R、925G、925Bから出射される光の広がりが大きくなるため、広い面積で光を受けられる。このため、偏光板961R、961G、961Bの単位面積当たりの発熱を少なくでき、放熱も容易となる。特に、液晶変調素子925R、925G、925Bの光入射面側に、液晶変調素子の各画素に光を集光させるマイクロレンズアレイを配置すると、光の広がりがさらに大きくなって有効である。
また、本例の投写型表示装置では、液晶変調素子925R、925G、925Bの光入射面側にも透明板962R、962G、962Bが貼り付けられているので、液晶変調素子925R、925G、925Bの光入射面への汚れ付着も防止できる。
なお、出射側偏光板961R、961G、961Bを色合成プリズム910の光入射面911R、911G、911Bに貼り付けずに、透明板963R、963G、963Bに貼り合わせても勿論良い。この場合、各液晶変調素子925R、925G、925Bと偏光板961R、961G、961Bとの間にゴミが入るのを防ぐことができ、光の偏光状態がゴミによって乱されることがない。また、黒色の画を表示した場合に、ゴミが付着した部分に相当する箇所が白く抜けた表示になるのを防止することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
また、出射側偏光板961R、961G、961Bを透明板962R、962G、962Bと色合成プリズム910の間に独立して配置しても勿論良い。
さらに、このような透明板962R、962G、962B、963R、963G、963Bの表面に、表面活性剤（界面活性剤）を塗布、または静電防止処理を施してもよい。このようにすれば、透明板962R、962G、962B、963R、963G、963Bの表面にゴミが付着しにくくなるので、ゴミの付着をより効果的に防止可能である。
なお、偏光板には、反射型の偏光板と吸収型の偏光板との２種類がある。このうち、反射型の偏光板は、２種類の直線偏光光のうち、一方の直線偏光光を透過させ、他方を反射するタイプのものである。また、吸収型の偏光板は、２種類の直線偏光光のうち、一方の直線偏光光を透過させ、他方を吸収するタイプのものである。偏光板960R、960G、960B、961R、961G、961Bは、反射型であっても透過型であってもよい。
次に、ゴミ防止部材965R、965G、965Bの構造を詳しく説明する。なお、各ゴミ防止部材965R、965G、965Bは同一の構成であるので、ゴミ防止部材965Rのみを代表して説明する。また、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向を便宜的にＸ軸方向（横方向）、Ｙ軸方向（縦方向）、Ｚ軸方向（光軸と平行な方向）とする。図７にはゴミ防止部材965Rの概略断面構成を示してある。また、図８にはそのゴミ防止部材965Rを光入射面側から見たときの概略平面構成を示し、図９には光出射面側から見たときの概略平面構成を示してある。
これらの図に示すように、液晶変調素子925Rの光入射面にはスペーサ21を介して透明板962Rが配置され、光出射面にはスペーサ22を介して透明板963Rが配置されている。本例では、このような配置関係にある液晶変調素子925R、および透明板962R、963Rがゴミ防止部材965Rによって保持されている。
ゴミ防止部材965Rは、液晶変調素子925R、および透明板962R、963Rを挟持する第１および第２の外枠51、52と、液晶変調素子925Rの光出射面と透明板963Rとの間、および液晶変調素子925Rの光入射面と透明板962Rとの間を外部と遮断する中枠53を備えている。第１および第２の外枠51、52によって液晶変調素子925R、透明板962R、963Rが挟まれた状態で保持されている。
第１の外枠51は、光通過用の矩形開口51aを備えていると共に、四周に一定の厚さの周囲壁51bを備えている。第２の外枠52も光通過用の矩形開口52aを備えていると共に、四周に一定の厚さの周囲壁52bを備えている。第２の外枠52は、その上下方向（縦方向Ｙ）の長さが透明板963Rより大きく、且つ第１の外枠51より小さく設定されている。
中枠53は、矩形枠であり、液晶変調素子925R、および透明板962R、963Rの外周を囲う状態に設けられている。この中枠53の側面において左右それぞれ２ヶ所の位置に係合突起53aが形成されている。これに対して、第１の外枠51には、各係合突起53aに対応する位置に、これらを嵌め込み可能な係合穴51cが形成されている。
また、中枠53の側面において左右それぞれ２ヶ所の位置に係合突起53bが形成されている。これに対して、第２の外枠52には、各係合突起53bに対応する位置に、これらを嵌め込み可能な係合穴52cが形成されている。
従って、液晶変調素子925Rの光入射面側に設けられている透明板962Rの外側から、各係合突起53aが各係合穴51cに差し込まれるように、第１の外枠51を中枠53に対して押し込み、また、液晶変調素子925Rの光出射面側に設けられている透明板963Rの外側から、各係合突起53bが各係合穴52cに差し込まれるように、第２の外枠52を中枠53に対して押し込むと、液晶変調素子925R、透明板962R、963Rがゴミ防止部材965Rによって保持される。
また、液晶変調素子925Rの光入射面と透明板962Rの間、および液晶変調素子925Rの光出射面と透明板963Rの間が外部と遮断される。なお、ゴミ防止部材965Rから上方に向けて延びている部材は、配線用のフレキシブルケーブル9253Rである。
なお、この場合に、ゴミ防止部材965Rを、例えばFRPのように、ガラス繊維入りの樹脂で形成することにより、線膨張を抑え、ゴミ防止部材965Rの移動を防止するとともに、ゴミ防止部材965Rの温度を均一に保ち、ゴミ防止部材965Rの面内の温度分布を均一にすることが可能となる。
一方、ゴミ防止部材965Rを金属とすれば、放熱効果を向上させることが可能となる。特に、透明板に光吸収型の偏光板を貼った場合には、当該偏光板の光吸収に伴う熱を効率よく放出することができる。
図10（Ａ）には、液晶変調素子925R、および透明板962R、963Rを保持したゴミ防止部材965Rを色合成プリズム910の光入射面911Rに取り付ける様子を示してある。この図を参照してゴミ防止部材965Rを色合成プリズム910の光入射面911Rに取り付けるための取付け構造を説明する。
図10（Ａ）に示すように、液晶変調素子925R等を保持したゴミ防止部材965Rは、中間枠板55を介して、色合成プリズム910の光入射面911Rに接着固定される固定枠板54に対して固定されるようになっている。なお、本例の色合成プリズム910の光入射面911Rには赤フィルター23が貼り付けられており、この赤フィルター23の表面に偏光板961Rが固定されている。
中間枠板55は、ゴミ防止部材965Rの第１の外枠51とほぼ同一か、あるいはこれより一回り大きく形成された矩形枠であり、光通過用の矩形開口55aを備えている。この中間枠板55には、その矩形開口55aの四隅に、枠板表面から垂直に延びる係合突片55dが形成されている。これに対して、ゴミ防止部材965Rの側には、各係合突片55dに対応する位置に、これらを差し込み可能な係合孔51dが形成されている。
本例では、ゴミ防止部材965Rの第１の外枠51と中枠53にそれぞれ形成された貫通孔から各係合孔51dが構成されている。従って、ゴミ防止部材965Rの各係合孔51dに、中間枠板55の各係合突片55dを合わせて相互に重ね合わせると、各係合孔51dに各係合突起55dが差し込まれた仮止めが可能な状態が形成される。
一方、固定枠板54も光通過用の矩形開口54aが形成された矩形の枠板である。また、固定枠板54に形成されている矩形開口54aは、偏光板961Rの光入射面より小さく形成されている。固定枠板54は、色合成プリズム910の光入射面911Rに設けられた赤フィルター23に接着剤によって固定される。
この時、偏光板961Rによって固定枠板54の接着面54eを完全に覆ってしまうと、接着強度が低下したり、偏光板961Rが剥がれてしまう恐れがある。しかし、本例では、図10（Ｂ）に示すように、偏光板961Rによって固定枠板54の接着面54eが完全に覆われていないので、接着強度の低下や偏光板961Rが剥がれる可能性が極めて少ない。
図10（Ａ）に戻り、固定枠板54の上枠部分の両隅、および固定枠板54の下枠部分の左右方向の中央位置には、ねじ孔54cが形成されている。これら３個のねじ孔54cに対応する中間枠板55にもねじ孔55cが形成されている。対応するねじ孔54c、55cに、それぞれ締結用の皿ねじ56を挿入することにより、固定枠板54に対して中間枠板55が固定される。なお、本例では、３本のねじ56によって固定枠板54に対して中間枠板55が固定されている。ねじの本数は限定されることなく、４本以上であっても良く、また、２本以下であっても良い。一般には、本数が少ない程、ねじ締結の作業工程が少なく、製造が楽になる。
ここで、固定枠板54の下枠部分の左右両隅には係合突起54bが形成され、これら２個の係合突起54bに対応する中間枠板55の下枠部分の左右両隅には係合孔55bが形成されている。従って、ねじ56により固定するに際しては、固定枠板54の係合突起54bに対して中間枠板55の係合孔55bを合わせて、中間枠板55を固定枠板54の側に押し込めば、中間枠板55を固定枠板54に仮止めできる。このようにすれば、相互の枠板の位置決め精度を一層向上させることができる。
本例の投写型表示装置は、ゴミ防止部材965Rを、固定枠板54に固定した中間枠板55に対して位置決めするための位置決め手段を備えている。この位置決め手段は２個の楔57を備えている。この楔57の傾斜面57aが当接する楔案内面51e〜ｇが、ゴミ防止部材965Rの左右両側面の上下方向の中央位置に形成されている。中間枠板55にゴミ防止部材965Rを仮止めすると、楔案内面51eと、これに対峙している中間枠板55の枠部分との間に楔差し込み溝が構成される。
従って、中間枠板55にゴミ防止部材965Rを仮止めした後に、２個の楔57を、ゴミ防止部材965Rの左右に打ち込み、これらの楔57の押し込み量を調整すれば、ゴミ防止部材965Rの位置が規定され、ゴミ防止部材965Rに保持されている液晶変調素子925Rの位置決めを行うことができる。
次に、ゴミ防止部材965Rを色合成プリズム910の光入射面911Rに取り付ける手順について説明する。まず、液晶変調素子925R、および透明板962R、963Rが保持されたゴミ防止部材965Rを用意する。また、光入射面911Rに赤フィルター23を介して偏光板961Rが固定された色合成プリズム910を用意する。次に、色合成プリズム910の光入射面911Rに固定された赤フィルター23に、固定枠板54を位置決めして接着固定する。接着剤としては紫外線硬化型接着剤等を用いることができる。
次に、接着固定して固定枠板54の表面に、中間枠板55を位置決めして、３本の皿ねじ56によって、当該中間枠板55をねじ止めする。しかる後に、液晶変調素子925R等が保持されているゴミ防止部材965Rを、中間枠板55に位置決めして、そこに仮止めする。すなわち、中間枠板55の係合突片55dをゴミ防止部材965Rの係合孔51dに一致させ、この状態で、ゴミ防止部材965Rを中間枠板55に向けて押し込む。なお、固定枠板54を色合成プリズム910に接着固定する前に、固定枠板54と中間枠板55をねじ56で予め一体化しておくと位置精度が出しやすくなる。
この後は、位置決め手段として楔57を用いて、色合成プリズム910の光入射面911Rに対して、液晶変調素子925Rの位置決めを行う。すなわち、２個の楔57を、ゴミ防止部材965Rに形成した楔案内面51eに沿って、仮止めされているゴミ防止部材965Rと中間枠板55の間に差し込む。そして、各楔57の差し込み量を調整することにより、液晶変調素子925Rのアライメント調整およびフォーカス調整を行なう。
位置決めができたところで、これらの楔57を、接着剤を用いて位置決め対象の部材であるゴミ防止部材965Rおよび中間枠板55に接着固定する。この場合に使用する接着剤としても、紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。
ここで、上記の楔57の位置決め作業および楔57の接着固定作業を、工程順序に従ってより詳しく説明する。
まず、投写レンズユニット６のフォーカス面内に液晶変調素子925Rのフォーカス面を専用の調整装置を用いて合わせ込む。この状態で、前述の通り、中間枠板55の係合突片55dがゴミ防止部材965Rの係合孔51dに入って形成される隙間に紫外線硬化型の接着剤を注入し、紫外線照射によって、硬化させて仮固定する。
次に、中間枠板55とゴミ防止部材965Rに設けた楔案内面51eとによって、紫外線硬化型接着剤に楔57の露出端面から紫外線を照射して接着し、本固定を行う。液晶変調素子925R、925G、925Bの中央に配置される液晶変調素子925Gを基準として、同様に液晶変調素子925R、925Bのフォーカス調整及び相互間の画素合わせ調整をして仮固定および本固定を行う。
なお、仮固定作業は、ヘッド板903に色合成プリズム910と投写レンズ６を取り付けた状態で調整装置にセットして行うので、部品個々の特性に合わせた最適調整が可能となる。また、ゴミ防止部材965Rの調整装置へのチャッキングは第１の外枠51の外形を基準として行っている。
液晶変調素子925R以外の液晶変調素子925G、925Bを保持しているゴミ防止部材965G、965Bの色合成プリズム910への取付け構造も同一構造であるのでその説明は省略する。
以上のようにしてゴミ防止部材965Rを色合成プリズム910に取り付ければ、次にような効果が得られる。
第１に、液晶変調素子925Rは、その四周縁の部分がゴミ防止部材965Rによって保護された状態にあるので、液晶変調素子925Rに直接触れて、色合成プリズム910の側への取付け作業を行う必要がない。従って、液晶変調素子925Rが他の部分に当たる等して破損あるいは欠損してしまうことを防止できる。また、液晶変調素子925Rの周囲はゴミ防止部材965Rによって覆われているので、外光を遮断でき、外光に起因した液晶変調素子925Rの誤動作を防ぐことができる。
第２に、液晶変調素子925Rを保持したゴミ防止部材965Rは、中間枠板55を介して、色合成プリズム910の光入射面911Rに対して、ねじ止めされて着脱可能となっている。従って、例えば、液晶変調素子925Rに欠陥が発生した場合には、ねじ56を外すという簡単な作業により、その交換を行なうことができる。また、色合成プリズム910に対して液晶変調素子925Rが直接に接着固定されていないので、このような交換時に、色合成プリズム910の側を傷付けてしまうこともなく、しかも高額の部品を無駄なく使用できる。
第３に、液晶変調素子925Rを保持したゴミ防止部材965Rは、中間枠板55に仮止めすることができる。この仮止め状態を形成した後に、楔57を用いて、液晶変調素子925Rと色合成プリズム910の光入射面911Rとの位置決めを行なうことができる。このように、仮止め状態を形成できるので、別工程で楔57を用いた位置決め作業を簡単に行なうことができるので、設備のサイクルタイムの向上に資する。
ここで、楔57としては、一般にはガラス製のものを使用することができる。しかし、ゴミ防止部材965Rを樹脂成形品とした場合にはガラスに比べて熱膨張率が大きいため、熱膨張の違いにより楔57がこれらの枠板から剥離しやすくなったり、楔57が温度変化によって破壊される場合がある。これを回避するためには、楔57をアクリル系等の樹脂成形品とすることが望ましい。また、楔57をアクリル系の材質にすることによって、成形加工ができるため、ガラス剤に比して大幅にコスト低減を図れる。なお、楔57の素材として紫外線を透過させる材料を用いることにより、楔57を接着固定するための接着剤として温度上昇が少なく、硬化時間の短い紫外線硬化型接着剤を使用することができる。
また、ゴミ防止部材965Rに楔案内面51eを形成したことにより、その上下には上端面51f、51gが形成されており、これらの三面により楔57が案内される。すなわち、この部分に接着剤を充填して楔57を差し込めば、接着剤の表面張力によって楔57はこれらの三面によって案内されながら自動的に内部に移動する。従って、工程内で遭遇する外乱に対して強くなり、楔57の装着作業が簡単である。
なお、本例では、中間枠板55に対するゴミ防止部材965Rの仮固定に接着剤を用いているが、この代わりに、半田付け等を用いてもよい。ゴミ防止部材965R等が樹脂製である場合には、接合部分に金属部材を貼り付けたもの、あるいは、接合部分にメタライズ層を形成したものを用いればよい。
次に、上記のゴミ防止部材965R、中間枠板55、固定枠板54は、ガラスファイバあるいは炭酸カルシウムを混入した熱硬化性樹脂の成形品とすることができる。このような樹脂素材を用いれば、その熱膨張係数が一般の樹脂素材に比べてガラスに近くなる。このため、色合成プリズム910に貼り合わせた状態において熱変形に起因した画素ずれ等を回避できる。
ここで、色合成プリズム910に対して固定枠板54を接着固定するための接着剤としては前述したように紫外線硬化型接着剤を用いることができるが、接着性を向上させるために下地処理材料を塗布することが望ましい。すなわち、色合成プリズム910においては、前述したように、赤色光束の入射面911Rと青色光束の入射面911Bが対峙している。青色光束は波長が短いので、その一部が色合成プリズム910の反射膜を透過して反対側の赤色光束の入射面911Rに至る場合がある。このような逆光が液晶変調素子925Rに入射すると誤動作を起こしてしまう。本例では、赤色光束の入射面911Rに赤フィルタ23が設けられているので、このような逆光を遮断して、逆光に起因した液晶変調素子925Rの誤動作を防ぐことができる。
赤色光束の入射面911Rにのみフィルタを取り付けるのは、青色光束の逆光による影響が最も大きいためであるが、他の光束の逆光による影響が大きい場合には、この限りでない。他の面にフィルタを設けたり、あるいは複数の面にフィルタを設けてもよい。
しかしながら、このようなフィルタが存在すると、それによって、接着固定時の紫外線が遮られて、固定枠板54を色合成プリズム910の入射面911R、911G、911Bに接着固定するための紫外線硬化型接着剤が紫外線照射不足の部分が発生するおそれがある。この弊害を回避して固定枠板54を確実に入射面911Rに接着固定するためには、上記のように、これらの接着面に下地処理材料を塗布しておくこと、および嫌気タイプの接着剤を併用することが望ましい。勿論、このようなフィルタが存在しない入射面において同様な処理を施してもよい。
なお、接着剤としては、紫外線硬化型接着剤の使用について説明したが、これ以外の接着剤を使用してもよい。例えば、ホットメルトタイプの接着剤を使用して、固定枠板54の接着固定、楔57の接着固定を行うようにすれば、上記のフィルタによる問題を考慮する必要がない。
また、本例では、固定枠板54、中間枠板55として、フラットな形状のものを用いている。図３を参照して説明したように、色合成プリズム910の下方はファン15Bが配置されており、冷却風が下から上方に流れる。この流れに乱れが出来ないようにするためには、ファン15Bの上方位置に整流板を配置することが望ましい。固定枠板54、中間枠板５としてフラットなものを使用しているので、整流板の取付け位置を液晶変調素子925Rの直下まで延ばすことが可能になり、従って、冷却風を効果的に下から上に流すことができる。また、これらの枠板の形状が単純なので、部品加工が容易であり、部品精度も向上するという利点もある。
これに加えて、位置決め用の楔57を２個用いると共に、それらをゴミ防止部材965Rおよび中間枠板55における左右両側の上下方向の中央位置に取付けて接着固定している。楔57の接着固定位置が適切でないと、ゴミ防止部材965R、中間枠板55、あるいは楔57の熱変形に起因して、各部材に過剰な応力集中が発生するおそれがある。また、そのために、楔57がゴミ防止部材965Rあるいは中間枠板55から剥離してしまうおそれもある。
しかし、上記のように、左右の中央位置に楔57を接着固定してあり、この部分を中心として、ゴミ防止部材965Rおよび中間枠板55は上下方向への熱変形が自由である。従って、これらの枠板の熱変形の拘束度合いが低いので、不所望な応力集中、楔の剥離等の弊害を回避できる。
更に、本例の楔57は、図10（Ａ）から分かるように、その背面57bに２つの盲孔57cを形成してある。これらの盲孔57cは、楔57を治具を用いてチャッキングして取り扱う場合において、チャッキング用の係合部として機能するものである。このような盲孔57cを形成しておけば、そのチャッキングを簡単にでき、従って、その取扱操作が簡単になる。
なお、本例では楔57の背面にチャッキング時の係合用の盲孔57cを形成してある。チャッキング用の係合部は、これ以外の部材に形成してもよい。例えば、ゴミ防止部材965Rの外面に、盲孔等のチャッキング用係合部を形成しても良い。
次に、ゴミ防止部材965Rの変形例を説明する。図11はゴミ防止部材965の変形例の分解斜視図である。また、図12（Ａ）は図11に示すゴミ防止部材1965RをXZ平面で切断したときの概略断面構成図、図12（Ｂ）は図11に示すゴミ防止部材1965RをYZ平面で切断したときの概略断面構成図である。
これらの図に示すように、ゴミ防止部材1965Rは、液晶変調素子925Rおよび透明板962R、963Rを保持している。このゴミ防止部材1965Rは、中枠30と、この中枠30の光出射側に着脱可能に固定された光出射側外枠としての第２の外枠31と、中枠30の光入射側に着脱可能に固定された光入射側外枠としての第１の外枠32と、液晶変調素子925Rと透明板963Rとの間に配置されたスペーサ33とを有している。液晶変調素子925Rおよび透明板963Rが、中枠30および第２の外枠31によって、挟まれた状態で保持され、また、透明板962Rが、この中枠30および第１の外枠32によって、挟まれた状態で保持されている。
液晶変調素子925Rは、その光入射面における縁端部分が一段低い段面9254Rとなっている。この液晶変調素子925Rの上方からは配線用のフレキシブルケーブル9253Rが延びている。
中枠30は矩形枠であり、枠部分の光出射面側の内側の縁端部分が一段低い段面303となっている。枠部分の光出射側の面302には、液晶変調素子925Rの段面9254Rが接しており、中枠30に形成された段面303には、液晶変調素子925Rの一段高い光出射面の縁端部分が接している。すなわち、中枠30の光出射側には、液晶変調素子925Rの光出射面の一部と接している光入射面用接触面302、303が形成されている。
また、中枠30の枠部分の外端部には、液晶変調素子925Rの長辺側側面に沿って延びる一対の長辺側壁部分304と、液晶変調素子925Rの短辺側側面に沿って延びる一対の短辺側壁部分305とが形成されている。長辺側壁部分304は、その先端が液晶変調素子925Rの光出射面とほぼ等しくなる位置まで延びている。これらの長辺側壁部分304は液晶変調素子925Rの長辺側側面とは所定の間隔を開けて対向している。
短辺側壁部分305は、その先端が液晶変調素子925Rの短辺側側面を超えて、透明板963Rの短辺側側面まで延びている。この短辺側壁部分305には、液晶変調素子925Rの短辺側側面と接しているライトバルブ側面用接触面306と、透明板963Rの短辺側側面と接している透明板側面用接触面307とが形成されている。本例では、ライトバルブ側面用接触面306および透明板側面用接触面307は同一平面上に構成されている。
スペーサ33は一定の長さの矩形枠である。このスペーサ33は、その長辺方向の寸法が液晶変調素子925Rとほぼ等しく設定されており、当該スペーサ33の短辺側側面が短辺側壁部分305の透明板側面用接触面307（ライトバルブ側面用接触面306）に接している。スペーサ33の長辺側枠部分には光入射側に延びる突出片331が形成されている。この突出片331は、液晶変調素子925Rの長辺側側面と中枠30に形成された長辺側壁部分304との間に差し込まれている。
また、スペーサ33の長辺側枠部分には光出射側に延びる突出片332が形成されている。この突出片332によって、透明板963Rは上下方向（Ｙ方向）から保持される。
第２の外枠31は、一定の厚さを持ち、スペーサ33より薄い矩形枠である。この第２の外枠31は、その枠部分の光入射側の表面全体が透明板963Rの光出射面を中枠30に向けて押圧する押圧面311となっている。また、第２の外枠31は、その四隅に中枠30の短辺側枠部分の側面に沿って延びる係合爪312が形成されている。これに対して、中枠30にはそれぞれの係合爪3112に対応する位置に、これらの係合爪312を引っ掛け可能な係合突起341が形成されている。
次に、中枠30に対して、液晶変調素子925R、スペーサ33、透明板963Rおよび第２の外枠31を組み付ける手順を説明する。
まず、液晶変調素子925Rを中枠30に形成された一対の短辺側壁部分305の間に挿入する。この時、液晶変調素子925Rの光入射面の縁端部分が中枠30の段面（光入射側接触面）303に当接するように挿入する。このようにすると、液晶変調素子925Rは、光入射面用接触面302、303およびライトバルブ側面用接触面306によって、中枠30の所定の位置に配置される。この状態においては、図13（Ａ）に示すように、短辺側壁部分305は液晶変調素子925Rの短辺側側面を超えて、光出射側に延びた状態にある。一方、図13（Ｂ）に示すように、長辺側壁部分304の先端は液晶変調素子925Rの光出射面とほぼ同じ平面上に位置する。なお、この状態においては、液晶変調素子925Rは中枠30に対して完全に固定されておらず、容易に取り外すことができる。
次に、スペーサ33を、中枠30の短辺側壁部分305に沿って液晶変調素子925Rの光入射面に重ね合わせる。この時、スペーサ33に形成された突出片331が液晶変調素子925Rの長辺側側面と中枠30の長辺側壁部分304の間に差し込まれるようにすると、スペーサ33が液晶変調素子925Rの光出射面の所定の位置に配置される。
次に、透明板963Rを中枠30の短辺側壁部分305に沿って透明板963Rをスペーサ33に重ね合わせる。この時、スペーサ33に形成された突出片332の間に透明板963Rが位置するようにすることで、当該透明板963Rが所定の位置に配置され、中枠30、液晶変調素子925R、スペーサ33および透明板963Rの相互の配列関係が規定された状態となる。なお、スペーサ33や透明板963Rを重ねただけの状態では、それらは中枠30に対して完全に固定されておらず、それらをいつでも取り外すことができる。
次に、第２の外枠31に形成された係合爪312と中枠30に形成された係合突起341とが引っ掛かるように、第２の外枠31を中枠30に対して装着する。このようにすると、第２の外枠31の押圧面311によって透明板963Rの光出射面が中枠30に向けて押圧され、透明板963R、スペーサ33および液晶変調素子925Rの全ての部品が光出射側から中枠30に対して押しつけられた状態となる。この結果、液晶変調素子925R、スペーサ33、透明板963Rが、中枠30および第２の外枠31とによって挟まれた状態で保持される。また、それらの配列関係が維持される。
次に、中枠30の光入射側の構成について説明する。中枠30は、その光入射側に透明板962Rの四周の側面に沿って延びる壁部分308と、透明板962Rの光出射面の縁端部分と接している光出射面用接触面309とを備えている。壁部分309には透明板962Rの側面と接している透明板側面用接触面310が形成されている。
第１の外枠32は光入射側の外枠31と同一形状である。すなわち、第１の外枠32は、一定の厚さを持ち、スペーサ33より薄い矩形枠である。第１の外枠32は、その枠部分の光出射側の表面全体が透明板962Rの光入射面を中枠30に対して押圧する押圧面321となっている。また、第１の外枠31は、その四隅には中枠30の短辺側枠部分の厚さ方向に向かって延びる係合爪322が形成されている。これに対して、中枠30にはそれぞれの係合爪322に対応する位置に、これらの係合爪322を引っ掛け可能な係合突起342が形成されている。
従って、透明板962Rを中枠30に形成されている壁部分308によって囲まれた部分に嵌め込むと、透明板962Rの光入射面の縁端部分は中枠30の光出射面用接触面309に突き当たる。また、透明板962Rの四周の側面は壁部分308に形成された透明板側面用接触面309に当接する。これにより、透明板962Rは中枠30の所定の位置に配置され、液晶変調素子925Rの光入射面との間隔が保持される。なお、この状態においては、透明板962Rは中枠30に対して完全に固定されておらず、容易に取り外し可能な状態である。
この状態のまま、第１の外枠32に形成された係合爪322と、中枠30に形成された係合突起342とが引っ掛かるように、第１の外枠31を中枠30に対して装着すると、第１の外枠32の押圧面321によって透明板962Rが押圧され、透明板962Rが中枠30および第１の外枠32によって挟まれた状態で保持される。また、中枠30に形成された壁部分308によって、液晶変調素子925Rの光入射面と透明板962との間が外部から遮断される。
このようなゴミ防止部材1965Rを用いて、液晶変調素子925R、および透明板962R、963Rを保持すれば、部品交換等のリワークの作業性を向上できる。すなわち、液晶変調素子925Rや透明板962R、963Rを等を接着剤を用いて中枠30に固定してしまうと、それらを交換する場合には、中枠30から各構成部品（液晶変調素子925Rや透明板962R、963R）を剥がした後に、それらに付着している接着剤を綺麗に洗浄する工程等が必要となる。しかし、上記のゴミ防止部材1965Rを用いれば、部品交換時には第２の外枠31および第１の外枠32を中枠30から取り外せば、液晶変調素子925R等の各構成部品を容易に取り外すことができるので、部品の交換作業を容易に行える。
ここで、中枠30に液晶変調素子925Rを配置した状態においては、図13（Ａ）および（Ｂ）に示したように、中枠30に形成された長辺側壁部分304は、その先端が液晶変調素子925Rの光出射面とほぼ同一平面上に位置しているが、短辺側壁部分305は液晶変調素子925Rの光出射面を超えて、光出射側に延びた状態にある。このため、液晶変調素子925Rの光出射面にローラ40をあてがい、短辺側壁部分305に形成されている透明板側接触面307を案内面として利用して、当該ローラ40を一方向（Ｙ方向）に移動させることができる。
液晶変調素子の光出射面には、光の利用効率を向上させる等の目的から反射防止フィルム（ARフィルム）が貼り付けられることがある。この場合、液晶変調素子925Rの光出射面にARフィルムを載せ、上記のように、ローラ40を一方向に移動させることにより、その光出射面にARフィルムを容易に貼り付けることができる。また、ローラ40を一方向に移動させることができるので、ローラ40を移動させやすく、光出射面とARフィルムとの間に生じる気泡を取り除くのにも有効である。
さらに、ゴミが付着したARフィルムを交換する場合には、まず、第２の外枠31を中枠30から取り外し、中枠30から透明板963Rおよびスペーサ33を取り外す。その後、ゴミが付着したARフィルムを液晶変調素子925Rの光出射面から剥がして新しいARフィルムを、上記の手順で貼り付ける。ARフィルムを貼り換えた後は、スペーサ33および透明板963Rを液晶変調素子925Rに対して重ね合わせて第２の外枠31を中枠30に固定する。
このようにすることでARフィルムの貼り換え作業が終了する。このように案内面（本例では透明板側面接触面307）を備えた中枠30を使用することにより、液晶変調素子925Rの光出射面へのARフィルムの貼り換え作業も容易に行うことができる。
図14には係合爪312,322と係合突起341、342との係合状態を示してある。この図に示すように、それぞれの外枠31、32に形成された係合爪312、322はそれぞれ矩形開口313、323を有している。これらの係合爪312、322にそれぞれ対応した係合突起341、342は、係合爪312、322の矩形開口313、323に引っ掛かり、かつ、中枠30の厚さ方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ方向）においてずれた位置となるように形成されている。
ここで、それぞれの係合突起341、342の位置が厚さ方向において一致している中枠を上下型によって成形することは困難であるため、異なる形状の第１の外枠と第２の外枠を用いて、中枠に形成する係合突起を厚さ方向に垂直な方向においてずらす必要がある。しかし、本例のような係合機構を採用すれば、中枠自体の成形も容易に行うことができ、これと同時に第１の外枠32と第２の外枠31とを同一形状にして部品の共通化を図れる。
なお、ゴミ防止部材1965Rを色合成プリズム910の光入射面911Rに取り付けるための構造は前述したゴミ防止部材965Rと同一である。すなわち、図15に示すように、ゴミ防止部材1965Rは、中間枠板55を介して、色合成プリズム910の光入射面911Rに接着固定される固定枠板54に対して固定される。また、中間枠板55、固定枠板54を用いてゴミ防止部材1965Rを色合成プリズム910に取り付ける手順や作用効果は同一であるのでその説明は省略する。
＜実施の形態２＞
以上の実施の形態１においては、液晶変調素子として透過型の液晶変調素子を用いた投写型表示装置を説明したが、液晶変調素子として、反射型液晶変調素子を用いた投写型表示装置についても本発明を適用できる。反射型液晶変調素子を採用した投写型表示装置の一例を以下に示す。
図16は、本例の投写型表示装置のライトバルブの周辺部分の概略構成図である。図16において、投写型表示装置は、光源ランプユニット８から出射された照明光を反射させる青反射ダイクロイックミラー2941と、赤緑反射ダイクロイックミラー2942とを備えている。光束Ｗは、青反射ダイクロイックミラー2941において、そこに含まれている青色光束Ｂが直角に反射された後、反射ミラー2971でさらに直角に反射されて、ダイクロイックプリズム2910に隣設された第１の偏光ビームスプリッター2900Bに入射される。
この偏光ビームスプリッター2900Bは、Ｓ偏光の光束を反射し、且つ、Ｐ偏光の光束を透過させる偏光分離膜で形成されたＳ偏光光束反射面2901Bを有するプリズムで構成されている。この偏光ビームスプリッター2900Bは、青色光束におけるＳ偏光の光成分をＳ偏光光束反射面2901Bによって90度折り曲げて、偏光ビームスプリッター2900Bの１辺に対向して配置された反射型液晶変調素子2925Bの光入出射面に入射させる。
そして、液晶変調素子2925Bで変調され、Ｓ偏光光束反射面2901Bを透過した青色光束のＰ偏光のみが、同じ光入出射面からダイクロイックプリズム2910に出射される。なお、液晶変調素子2925Bの光入出射面側には、ゴミ防止部材2965Bを介して透明板2963Bが配置されている。
一方、赤色光束Ｒおよび緑色光束Ｇは、まず、赤緑反射ダイクロイックミラー2942において、そこに含まれている赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇが直角に反射された後、反射ミラー2972でさらに直角に反射される。
赤色光束Ｒは、緑反射ダイクロイックミラー2941を通過した後、ダイクロイックプリズム2910を挟んで第１の偏光ビームスプリッター2900Bの反対側に設けられた第２の偏光ビームスプリッター2900Rに入射される。第２の偏光ビームスプリッター2900Rは、Ｓ偏光の光束を反射し、且つ、Ｐ偏光の光束を透過させる偏光分離膜で形成されたＳ偏光光束反射面2901Rを有するプリズムで構成されている。
この第２の偏光ビームスプリッター2900Rは、赤色光束におけるＳ偏光の光成分をＳ偏光光束反射面2901Bによって90度折り曲げて、偏光ビームスプリッター2900Rの１辺に対向して配置された反射型液晶変調素子2925Rの光入出射面に入射させる。
そして、液晶変調素子2925Rで変調され、Ｓ偏光光束反射面2901R透過した赤色光束のＰ偏光のみが、同じ光入出射面からダイクロイックプリズム2910に出射される。なお、液晶変調素子2925Rの光入出射面側には、ゴミ防止部材2965Rを介して透明板2963Rが配置されている。
緑色光束Ｇは、緑反射ダイクロイックミラー2943で反射された後、ダイクロイックプリズム2910の１辺に設けられた第３の偏光ビームスプリッター2900Gに入射される。第３の偏光ビームスプリッター2900Gは、Ｓ偏光の光束を反射し、且つ、Ｐ偏光の光束を透過させる偏光分離膜で形成されたＳ偏光光束反射面2901Gを有するプリズムで構成されている。この偏光ビームスプリッター2900Gは、緑色光束におけるＳ偏光の光成分をＳ偏光光束反射面2901Gによって90度折り曲げて、偏光ビームスプリッター2900Gの１辺に対向して配置された反射型液晶変調素子2925Gの光入出射面に入射させる。
そして、液晶変調素子2925Gで変調され、Ｓ偏光光束反射面2901Gを透過した緑色光束のＰ偏光のみが、同じ光入出射面からダイクロイックプリズム2910に出射される。なお、液晶変調素子2925Gの光入出射面側には、ゴミ防止部材2965Gを介して収められ、透明板2963Gが配置されている。
上述のように、各液晶変調素子2925B、2925R、2925Gを通って変調された各光束Ｂ、Ｒ、Ｇは、ダイクロイックプリズム2910に入射されそこで合成される。そして、合成されされたカラー画像は、投写レンズユニット６を介して所定の位置にあるスクリーン10の表面に拡大投写される。
このような反射型液晶変調素子2925R、2925G、2925Bを用いた投写型表示装置では、反射型液晶変調素子2925R、2925G、2925Bの光出射面が透明板2923R、2923G、2963Bによって保護されているので、出射側偏光板961R、961G、961Bでの発熱が液晶変調素子925R、925G、925Bへ伝達するのを阻害できる。これにより、液晶変調素子925R、925G、925Bの温度上昇を抑制でき、その光学特性の劣化を防ぐことができる。
また、液晶変調素子925R、925G、925Bと出射側偏光板961R、961G、961Bを離してあるので、液晶変調素子925R、925G、925Bから出射される光の広がりが大きくなるため、広い面積で光を受けられる。このため、偏光板961R、961G、961Bの単位面積当たりの発熱を少なくでき、放熱も容易となる。特に、液晶変調素子925R、925G、925Bの光入射面側に、液晶変調素子の各画素に光を集光させるマイクロレンズアレイを配置すると、光の広がりがさらに大きくなって有効である。
さらに、このような透明板2963R、2963G、2963Bの表面に、表面活性剤（界面活性剤）を塗布、または静電防止処理を施してもよい。このようにすれば、透明板2963R、2963G、2963Bの表面にゴミが付着しにくくなるので、ゴミの付着をより効果的に防止可能である。
＜その他の実施の形態＞
なお、上記実施の形態では、３色の光をそれぞれ変調する３つの液晶変調素子を備えた投写型表示装置について説明したが、本発明が適用された投写型表示装置は、上述のようなものに限らず、例えば、液晶変調素子を１枚しか用いないものであっても良い。また、投写型表示装置には、スクリーンを観察する側から投写を行うフロント型、スクリーンを観察する側とは反対の方向から投写を行うリア型の２種類があるが、本発明のいずれのタイプにも適用可能である。
産業上の利用可能性
本発明は、光源から出射された光束を光学的に処理し、画像を投写面上に拡大投写する投写型表示装置として利用することができ、例えば、液晶変調素子を備えたビデオプロジェクタ等として利用することができる。

Claims (12)

1. 光源から出射された光束を画像情報に対応して変調する光変調素子と、この光変調素子によって変調された光を投写面上に拡大投写する投写手段とを有する投写型表示装置であって、
   前記光変調素子の光出射面側には透明板が設けられ、前記透明板と前記光変調素子の光出射面との間は、ゴミ防止部材により外部と遮断されており、前記ゴミ防止部材は、前記光変調素子および前記透明板および前記スペーサを保持する枠体と、当該枠体の光出射側に着脱可能な状態に固定された光出射側外枠とを有し、
   前記枠体は、前記光変調素子の光入射面の一部と接している光入射面用接触面と、前記光変調素子の側面に接している光変調素子側面用接触面と、前記透明板の側面に接している透明板側面用接触面とを備えており、前記光出射側外枠は、前記透明板の光出射面の一部を前記枠体に向けて押圧可能な押圧面を備えていることを特徴とする投写型表示装置。
2. 請求項１において、前記枠体には、前記光変調素子の光出射面にローラを当てて、当該ローラを一方向に移動させるための案内面が形成されていることを特徴とする投写型表示装置。
3. 請求項１または２において、前記透明板の面には反射防止膜が設けられていることを特徴とする投写型表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記光変調素子は透過型光変調素子であり、当該透過型光変調素子の光入射面側には光入射側透明板が設けられており、
   前記光入射側透明板と前記透過型光変調素子の光入射面との間は、前記ゴミ防止部材により外部と遮断されており、前記枠体の光入射側に着脱可能な状態で固定される光入射側外枠を有し、当該光入射側外枠は、前記光入射側透明板の光入射面の一部を前記枠体に向けて押圧可能な押圧面を備えており、
   前記枠体は、前記光入射側透明板の光出射面の一部と接している光出射面用接触面と、当該光入射側透明板の側面に接しているに透明板側面用接触面とを備えていることを特徴とする投写型表示装置。
5. 請求項４において、前記光入射側外枠および前記光出射側外枠は、同一形状であり、前記枠体の側面に沿って延びる係合爪を備えており、前記枠体は前記係合爪のそれぞれに対応する係合突起を備えており、各係合突起は前記枠体の厚さ方向に垂直な方向においてずれた位置に形成されていることを特徴とする投写型表示装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記ゴミ防止部材はガラス繊維入りの樹脂で形成されていることを特徴とする投写型表示装置。
7. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記ゴミ防止部材は金属製であることを特徴とする投写型表示装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記透明板には偏光板が貼り付けられていることを特徴とする投写型表示装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記透明板の少なくとも一方の面には、表面活性剤が塗布されまたは静電防止処理が施されていることを特徴とする投写型表示装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかにおいて、
    前記光変調素子は、複数の色光束をそれぞれ変調するべく、複数設けられており、
    前記複数の光変調素子によって変調された各色光束を合成する色合成手段と、
    前記色合成手段によって合成された光を投写面上に拡大投写する投写手段と、
    前記色合成手段の光入射面に固定される固定枠板と、
    前記固定枠板に対して取り外し可能な状態で固定される中間枠板と、を有し、
    前記ゴミ防止部材は前記中間枠板に対して固定されることを特徴とする投写型表示装置。
11. 請求項10において、前記ゴミ防止部材の取付け位置を規定することにより、前記光変調素子の位置決めを行う位置決め手段を有することを特徴とする投写型表示装置。
12. 請求項10または11において、前記色合成手段の前記光入射面には偏光板が設けられ、前記固定枠板の前記光入射面への接着面が、前記偏光板によって完全には覆われていないことを特徴とする投写型表示装置。

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