JP4063289B2 - 光学装置、光学装置の製造方法、およびプロジェクタ - Google Patents

光学装置、光学装置の製造方法、およびプロジェクタ Download PDF

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本発明は、色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置で変調された色光を合成する色合成光学素子とが一体化された光学装置、その光学装置の製造方法、およびその光学装置を採用したプロジェクタに関する。
従来から、光源から射出された光束をダイクロイックミラー等を用いた色分離光学系によって三原色の赤、緑、青の色光に分離するとともに、液晶パネル等を用いた3つの光変調装置により色光毎に画像情報に応じて変調し、画像変調後の各色光をクロスダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを介してカラー画像を拡大投写する、いわゆる三板式のプロジェクタが知られている。
このようなプロジェクタでは、各光変調装置は投写レンズのバックフォーカスの位置に必ずなければならない。また、1個の表示画素は赤、緑、青の三原色の加法混色により形成されるので、より鮮明な画像を得るために、各液晶パネル間での画素ずれ、投写レンズからの距離のずれの発生を防止する必要がある。プロジェクタの製造時において、各光変調装置を投写レンズのバックフォーカスの位置に正確に配置するフォーカス調整、各光変調装置の画素を一致させるアライメント調整を高精度に行わなければならない。ここで、所定の光軸(通常は、投写レンズの光軸)をZ軸、これと直交する2軸をX軸、Y軸とした時、フォーカス調整には、Z軸方向、X軸を中心とした回転方向(Xθ方向)、Y軸を中心とした回転方向(Yθ方向)の調整が含まれる。また、アライメント調整には、X軸方向、Y軸方向、および、XY面内における回転方向(θ方向)の調整が含まれる。
このため、従来は、光変調装置を位置調整した後、クロスダイクロイックプリズムの光束入射端面に直接固定した光学装置が採用されている。
このような光学装置によれば、クロスダイクロイックプリズムを介して、各光変調装置の相互の位置、投写レンズに対するフォーカス位置を高精度に調整できる。従って、プロジェクタ等の光学機器を組み立てる際、クロスダイクロイックプリズムと3つの光変調装置とを、個別に位置調整して機器内に固定する場合と比べて、調整の手間を大幅に軽減することができる。
このようにクロスダイクロイックプリズムと光変調装置とを一体化した光学装置の構造としては、例えば、特開2000−221588号公報に記載されたように、四隅に孔が形成された保持枠に光変調装置を収納し、その孔に接着剤を周囲に塗布したピンを挿入して、ピンの端面とクロスダイクロイックプリズムの光束入射端面、および、ピンの側面と保持枠の孔とを相互に接着固定するものがある(いわゆるピンスペーサ方式POP(Panel On Prism)構造)。
また、例えば、特開平10−10994号公報に記載されたように、光変調装置を保持枠に収納する一方、クロスダイクロイックプリズムの光束入射端面に枠状の取付部材を接着しておき、さらに、この取付部材に板状の中間枠体をねじ固定しておき、保持枠と中間枠体部材とを、楔状の形状からなるスペーサを介して相互に接着固定するものもある(いわゆる三角スペーサ方式POP構造)。
しかしながら、従来のPOP構造は、何れも、クロスダイクロイックプリズムの光束入射端面にピン、取付部材、スペーサを介して光変調装置を接着固定することから、部品点数が多く、構造も複雑であるため、製造が比較的困難であるという問題がある。このような問題は、結果的に、光学装置の小型化の阻害、および、製造コストの増加につながる可能性がある。
また、従来のPOP構造は、何れも、クロスダイクロイックプリズムの光束入射端面にピンや取付部材等を介して光変調装置を固定するものであるため、プリズムの光束入射端面が光変調装置を固定するのに十分な面積を持っていることが必要となる。従って、クロスダイクロイックプリズムを小型化することができない。このような問題は、結果的に、光学装置の小型化の阻害、および、製造コストの増加につながる可能性がある。
さらに、ピンスペーサ方式のPOP構造では、製造不良や故障などにより光変調装置を交換するとき、ピンとクロスダイクロイックプリズムの光束入射端面に接着剤が残ってしまうため、この接着剤を取り除いたり、プリズム自体を交換したりすることが必要となる。このような問題は、結果的に、製造コストの増加やアフターサービス性の低下につながる可能性がある。
さらにまた、従来のPOP構造では、クロスダイクロイックプリズムの入射端面に対する光変調装置の位置が、保持部材とピンあるいはスペーサを介して相対的に決定される。従って、光変調装置の位置調整が比較的困難であるとともに、ピンやスペーサの位置ずれが光変調装置の位置ずれに及ぼす影響が大きいという問題がある。このような問題は、結果的に、製造コストの増加や、画像品質の低下につながる可能性がある。
本発明の目的は、上記の問題のうち、少なくとも1つを解決することが可能な光学装置、光学装置の製造方法およびプロジェクタを提供することにある。
本発明の光学装置は、複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学素子とが一体的に設けられた光学装置であって、前記光変調装置を保持し、該光変調装置の画像形成領域に対応する部分に開口を有してなる保持枠と、前記色合成光学素子の光束入射端面と交差する一対の端面のうち、少なくとも一方に固定される台座と、前記光変調装置の側縁を覆うように形成された起立片と、前記光変調装置の前記色合成光学素子側の面を支持する支持片とを有し、前記台座に対して直接固定される保持部材と、前記保持枠と前記保持部材との間に配置されるスペーサと、を備え、前記保持枠は、前記光変調装置の光入射側を支持する支持部材によって構成され、前記保持部材に固定され、前記光変調装置の光射出側は、前記保持部材によって保持され、前記起立片には、貫通孔が設けられ、前記スペーサは、前記貫通孔に挿入され、前記光変調装置の光射出面と前記保持部材の前記光変調装置側の面との間に設けられていることを特徴とする。
本発明の光学装置は、以下のような作用・効果を有する。
(A)従来のPOP構造のように、光変調装置を色合成光学素子の光束入射端面に対して固定するのではなく、色合成光学素子の光束入射端面と交差する端面に固定された台座の側面に対して固定するので、色合成光学素子の光束入射端面に光変調装置を固定するスペースが不要になる。よって、色合成光学素子の大きさを小さくすることができ、これにより、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の小型化および製造コストの低減が図れる。
(B)また、従来のように、光変調装置の位置は、色合成光学素子の光束入射端面によって規定されるわけではなく、台座側面によって規定されるようになる。したがって、その分色合成光学素子のサイズを小さくすることができる。これにより、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の小型化および製造コストの低減が図れる。さらに、この光学装置をプロジェクタに採用した場合は、投写レンズのバックフォーカスを短くすることができるため、投写レンズにより多くの光を呑み込むことができ、明るい投写画像を得ることが可能となる。
(C)さらに、光変調装置を色合成光学素子の光束入射端面に対して固定するのではなく、色合成光学素子の光束入射端面と交差する端面に固定された台座の側面に対して固定するので、製造時や、製造後に光変調装置の交換が必要となった場合、光変調装置を取り外しても、色合成光学素子の光束入射端面に傷がつくことがない。また、光変調装置と色合成光学素子とが接着によって固定されている場合であっても、光変調装置を取り外した後、色合成光学素子の光束入射端面に固着した接着剤を削り取る必要がない。よって、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の製造コストの低減や、アフターサービス性の向上に寄与することが可能である。
(D)さらにまた、台座の側面と保持部材の面とが、ピンやスペーサなどの位置調整用の部材を介することなく固定されている。光変調装置の位置は、スペーサを介して相対的に台座の側面に固定されているものの、保持部材と色合成光学素子の光入射端面との間にはスペーサが存在しない。しかも、スペーサは、光変調装置の側縁を覆うように形成された保持部材の起立片と、光変調装置を保持する保持枠との間に配置されている。よって、光変調装置の位置調整が容易であり、また、位置調整後のスペーサの位置ずれが光変調装置の位置ずれに及ぼす影響も比較的少ない。従って、光学装置、ひいてはこれが採用されるプロジェクタの製造コストの低減や、画質の向上に寄与することが可能である。
なお、「台座側面に対して直接固定」とは、台座側面に、スペーサやピンなど位置調整用の部材を介することなく保持部材が固定されていることを意味する。従って、台座側面と保持部材との間に放熱性向上のためのサファイア基板や金属板が介在するような場合も、本発明に含まれる。
また、前記保持枠を、前記光変調装置の光入射側を支持する支持部材によって構成し、前記光変調装置の光射出側は、前記保持部材によって保持されるように構成すれば、構造を簡素化することが可能となり、製造も容易となる。よって、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の小型化、および、製造コストの低減に寄与することが可能となる
また、このとき、前記スペーサを、前記光変調装置の光射出面と前記保持部材の前記光変調装置側の面との間に設けるようにすれば、光変調装置のZ軸方向の位置と、X軸およびY軸に対する回転方向の位置の調整が可能となる。
本発明の光学装置において、前記保持部材は、光透過性を有する材料によって構成することが可能である。このような材料としては、たとえばアクリル材等の光透過性樹脂が挙げられる。
このように、保持部材を光透過性の材料とすれば、保持枠と保持部材、および保持部材と台座の固定に、光硬化接着剤を用いることで、これらの固定を容易に行うことができる。よって、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の製造効率を向上させることが可能となる。
また、保持部材を、アクリル材、カーボンフィラー入りのポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等の樹脂製とした場合には、保持部材を射出成形等で容易に製造することができ、大幅なコスト低減に繋がる。また、保持部材の軽量化を図ることができ、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の軽量化を促進することができる。
一方、前記保持部材を金属によって構成することも可能である。このような材料としては、たとえば軽量で熱伝導性が良好なアルミニウム、マグネシウム、チタン、あるいはこれらを主材料とした合金が挙げられる。
また、保持部材を金属によって構成する場合には、保持枠と保持部材とを熱硬化型接着剤によって固定することが好ましい。熱硬化型接着剤を用いれば、金属の良好な熱伝導性によって、短時間で接着剤を硬化させることが可能である。よって、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の製造効率を向上させることが可能となる。
本発明の光学装置において、前記台座は、前記色合成光学素子の光束入射端面と交差する一対の端面の双方に固定することが可能である。
このとき、台座の、前記保持部材が接着固定される端面の一部に凹部を形成すれば、製造時や、製造後に光変調装置の交換が必要となった場合、光変調装置を容易に取り外すことが可能となる。つまり、台座側面に形成された凹部に、ドライバー等の工具を差し込むことができるので、保持部材と色合成光学素子とを引き剥がす作業が容易になる。従って、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の製造コストのさらなる低減や、アフターサービス性のさらなる向上に寄与することが可能である。
また、このとき、前記台座の側面は、前記色合成光学素子の光束入射端面よりも突出していることが好ましい。このような構成とすれば、保持部材を台座側面に接着によって固定する場合に、接合面から接着剤があふれ出しても、突出部であふれた接着剤を受けることができる。よって、色合成光学素子の光束入射端面に接着剤が漏れ出すのを防止することが可能である。よって、この光学素子をプロジェクタなどの光学機器に採用した場合、画質の更なる向上に寄与することが可能である。
本発明の光学装置において、前記台座を前記色合成光学素子の光束入射端面と交差する一対の端面のうち一方にのみ固定し、他方の前記端面の近傍には対向する前記保持部材どうしを連結する連結部材を設けることが可能である。このような構成とした場合、前記台座、前記保持部材、前記連結部材のうち、少なくとも2つを、一体成形とすることにより、構造のさらなる簡素化と、製造工程の短縮化が可能となる。よって、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器のさらなる小型化、および、製造コストのさらなる低減に寄与することが可能となる。なお、この場合において、この一体成形品とそこに組み付けられる色合成光学素子との熱膨張係数とを近似させれば、熱による歪みが抑制される。よって、光変調装置の位置を、適切な状態に保持することが可能であるため、投写画像の画素ずれを回避することができ、高品質な画像を得ることが可能となる。
本発明の光学装置において、該光学装置は、光学機器を構成する光学部品を所定の光軸に沿って配置する光学部品用筐体に取り付けられ、前記台座の少なくとも一方には、前記光学部品用筐体に固定される取付部が形成されていることが好ましい。このように、光学部品用筐体への取付部を台座に設けることにより、光学装置周辺のスペースを小さくすることができる。よって、光学装置が採用される光学機器の小型・軽量化を、さらに促進することができる。
本発明の光学装置において、前記光変調装置は、一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に固着された光透過性防塵板と、を備えていることが好ましい。光学装置をプロジェクタに採用した場合、このような光透過性防塵板を設けておけば、光変調装置の表面にごみが付着しても、投写面上で目立ちにくくすることが可能である。よって、画質のさらなる向上に寄与することが可能である。
本発明の光学装置の製造方法は、複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学素子とが一体化された光学装置の製造方法であって、前記光学装置は、前記光変調装置を保持し、該光変調装置の画像形成領域に対応する部分に開口を有してなる保持枠と、前記色合成光学素子の光束入射端面と交差する一対の端面のうち、少なくとも一方に固定される台座と、前記光変調装置の側縁を覆うように形成された起立片と、前記光変調装置の前記色合成光学素子側の面を支持する支持片とを有し、前記台座に対して直接固定される保持部材と、前記保持枠と前記保持部材との間に配置されるスペーサと、を備え、前記保持枠は、前記光変調装置の光入射側を支持する支持部材によって構成され、前記保持部材に固定され、前記光変調装置の光射出側は、前記保持部材によって保持され、前記起立片には、貫通孔が設けられ、前記スペーサは、前記貫通孔に挿入され、前記光変調装置の光射出面と前記保持部材の前記光変調装置側の面との間に設けられ、当該製造方法は、前記色合成光学素子に台座を固定する台座固定工程と、前記複数の光変調装置を、各々前記保持部材に装着する光変調装置保持工程と、前記保持枠を、前記保持部材に装着する保持枠装着工程と、前記保持部材を、前記台座側面に接着剤を用いて固着する保持部材固着工程と、前記保持部材の前記貫通孔に接着剤を塗布したスペーサを挿入する工程と、前記接着剤が未硬化な状態で、前記複数の光変調装置の位置を調整する位置調整工程と、前記位置調整工程の後に、前記接着剤を硬化させる接着剤硬化工程と、を備え、前記位置調整工程では前記スペーサを前記光変調装置の光射出面および前記保持部材の前記光変調装置側の面の双方に接触させながら移動させて、前記光変調装置の位置を調整することを特徴とするものである。
以上のような製造方法によれば、光変調装置の位置調整が容易であり、また、位置調整後の光変調装置の位置ずれも低減することが可能である。よって、光学装置、ひいてはこれが採用されるプロジェクタの製造コストの低減や、画質の向上に寄与することが可能である。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
(1.プロジェクタの主な構成)
図1は、第1実施形態に係るプロジェクタ1を上方から見た全体斜視図、図2は、プロジェクタ1を下方から見た全体斜視図、図3ないし図5は、プロジェクタ1の内部を示す斜視図である。具体的に図3は、図1の状態からプロジェクタ1のアッパーケース21を外した図、図4は、図3の状態からシールド板80、ドライバーボード90、および上部筐体472を外して後方側から見た図、図5は、図4の状態から光学ユニット4を外した図である。プロジェクタを構成するこれらの部品4,21,80,90,472については、以下に詳説する。
図1ないし図5において、プロジェクタ1は、外装ケース2と、外装ケース2内に収容された電源ユニット3と、同じく外装ケース2内に配置された平面U字形の光学ユニット4とを備え、全体略直方体形状となっている。
外装ケース2は、それぞれ樹脂製とされたアッパーケース21、ロアーケース23で構成されている。これらのケース21、23は、互いにネジで固定されている。
なお、外装ケース2は、樹脂製に限らず、金属製であってもよい。また、外装ケースの一部を樹脂製とし、他の部分を金属製とすることも可能である。例えば、アッパーケース21を樹脂製とし、ロアーケース23を金属製としても良い。
アッパーケース21は、上面部211と、その周囲に設けられた側面部212と、背面部213と、正面部214で形成されている。
上面部211の前方側には、ランプカバー24が嵌め込み式で着脱自在に取り付けられている。また、上面部211において、ランプカバー24の側方には、投写レンズ46の上面部分が露出した切欠部211Aが設けられ、投写レンズ46のズーム操作、フォーカス操作をレバーを介して手動で行えるようになっている。この切欠部211Aの後方側には、操作パネル25が設けられている。
正面部214は、前記アッパーケース21の切欠部211Aと連続した丸孔開口212Aを備え、この丸孔開口212Aに対応して投写レンズ46が配置されている。この正面部214において、丸孔開口212Aと反対側には、ロアーケース23側に形成された排気口212Bが位置している。この排気口212Bは、内部の電源ユニット3の前方側に位置している。排気口212Bには、冷却空気を画像投写領域から外れる方向、すなわち図1中左側へ排気するとともに、遮光機能を兼ねた排気用ルーバ26が設けられている(排気用ルーバ26は実際には、ロアーケース23に取り付けられている)。
ロアーケース23は、底面部231と、その周囲に設けられた側面部232および背面部233とで形成されている。
底面部231の前方側には、プロジェクタ1全体の傾きを調整して投写画像の位置合わせを行う位置調整機構27が設けられている。また、底面部231後方側の一方の隅部には、プロジェクタ1の別方向の傾きを調整する別の位置調整機構28が設けられ、他方の隅部には、リアフット231Aが設けられている。ただし、リアフット231Aは、位置を調整することはできない。さらに、底面部231には、冷却空気の吸気口231Bが設けられている。
一方の側面部232には、コ字形のハンドル29を回動自在に取り付けるための取付部232Aが設けられている。
このような外装ケース2の一方の側面側においては、アッパーケース21およびロアーケース23の各側面部212,232には、ハンドル29を上側にしてプロジェクタ1を立てた場合の足となるサイドフット2A(図2)が設けられている。
また、外装ケース2の背面側には、アッパーケース21の背面部213とロアーケース23の背面部233に跨って開口したインターフェース部2Bが設けられ、このインターフェース部2B内にはインターフェースカバー215が設けられ、さらに、インターフェースカバー215の内部側には、種々のコネクタが実装された図示略のインターフェース基板が配置されるようになっている。また、インターフェース部2Bの左右両側には、各背面部213,233に跨ってスピーカ孔2Cおよび吸気口2Dが設けられている。このうちの吸気口2Dは、内部の電源ユニット3の後方側に位置している。
電源ユニット3は、図4に示すように、電源31と、電源31の側方に配置されたランプ駆動回路(バラスト)32とで構成されている。
電源31は、電源ケーブルを通して供給された電力をランプ駆動回路32やドライバーボード90(図3)等に供給するものであり、前記電源ケーブルが差し込まれるインレットコネクタ33(図2)を備えている。
ランプ駆動回路32は、電力を光学ユニット4の光源ランプ411に供給するものである。
光学ユニット4は、図4、図6、図7に示すように、光源ランプ411から射出された光束を、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、インテグレータ照明光学系41、色分離光学系42、リレー光学系43、電気光学装置44、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム45(図7)、および投写光学系としての投写レンズ46を備えている。
これら電源ユニット3および光学ユニット4は、上下を含む周囲をアルミニウム製のシールド板80(図3、図5)で覆われており、これによって、電源ユニット3等から外部への電磁ノイズの漏れを防止している。
(2.光学系の詳細な構成)
図4、図7において、インテグレータ照明光学系41は、電気光学装置44を構成する3枚の液晶パネル441(赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル441R,441G,441Bと示す)の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置413と、第1レンズアレイ418と、UVフィルタを含む第2レンズアレイ414と、偏光変換素子415と、第1コンデンサレンズ416と、反射ミラー424と、第2コンデンサレンズ419とを備えている。
これらのうち、光源装置413は、放射状の光線を射出する放射光源としての光源ランプ411と、この光源ランプ411から射出された放射光を反射するリフレクタ412とを有する。光源ランプ411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。リフレクタ412としては、放物面鏡を用いている。放物面鏡の他、平行化レンズ(凹レンズ)と共に楕円面鏡を用いてもよい。
第1レンズアレイ418は、光軸方向から見てほぼ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。各小レンズは、光源ランプ411から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。各小レンズの輪郭形状は、液晶パネル441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。たとえば、液晶パネル441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。
第2レンズアレイ414は、第1レンズアレイ418と略同様な構成を有しており、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。この第2レンズアレイ414は、第1コンデンサレンズ416および第2コンデンサレンズ419とともに、第1レンズアレイ418の各小レンズの像を液晶パネル441上に結像させる機能を有している。
偏光変換素子415は、第2レンズアレイ414と第1コンデンサレンズ416との間に配置されるとともに、第2レンズアレイ414と一体でユニット化されている。このような偏光変換素子415は、第2レンズアレイ414からの光を1種類の偏光光に変換するものであり、これにより、電気光学装置44での光の利用効率が高められている。
具体的に、偏光変換素子415によって1種類の偏光光に変換された各部分光は、第1コンデンサレンズ416および第2コンデンサレンズ419によって最終的に電気光学装置44の液晶パネル441R,441G,441B上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、1種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプ411からの光のほぼ半分を利用することができない。
そこで、偏光変換素子415を用いることにより、光源ランプ411からの射出光をほぼ1種類の偏光光に変換し、電気光学装置44での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子415は、たとえば特開平8−304739号公報に紹介されている。
色分離光学系42は、2枚のダイクロイックミラー421,422と、反射ミラー423とを備え、ダイクロイックミラー421、422によりインテグレータ照明光学系41から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の3色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学系43は、入射側レンズ431、リレーレンズ433、および反射ミラー432、434を備え、色分離光学系42で分離された色光、青色光を液晶パネル441Bまで導く機能を有している。
この際、色分離光学系42のダイクロイックミラー421では、インテグレータ照明光学系41から射出された光束の青色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、赤色光成分が反射する。ダイクロイックミラー421によって反射した赤色光は、反射ミラー423で反射し、フィールドレンズ417を通って偏光板442で偏光方向がそろえられた後、赤色用の液晶パネル441Rに達する。このフィールドレンズ417は、第2レンズアレイ414から射出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441G、441Bの光入射側に設けられたフィールドレンズ417も同様である。
ダイクロイックミラー421を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー422によって反射し、フィールドレンズ417を通って偏光板442で偏光方向がそろえられた後、緑色用の液晶パネル441Gに達する。一方、青色光はダイクロイックミラー422を透過してリレー光学系43を通り、さらにフィールドレンズ417を通って偏光板442で偏光方向をそろえて青色光用の液晶パネル441Bに達する。なお、青色光にリレー光学系43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431に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ417に伝えるためである。
電気光学装置44は、3枚の光変調装置としての液晶パネル441R,441G,441Bを備えている。液晶パネル441R,441G,441B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り、色分離光学系42で分離された各色光は、各液晶パネル441R,441G,441Bとこれらの光束入射側および射出側にある偏光板442によって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
色合成光学素子としてのクロスダイクロイックプリズム45は、3枚の液晶パネル441R,441G,441Bから射出された色光毎に変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。なお、クロスダイクロイックプリズム45には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色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。そして、クロスダイクロイックプリズム45で合成されたカラー画像は、投写レンズ46から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
以上説明した各光学系41〜45は、図4、図6に示すように、光学部品用の筐体としての合成樹脂製の光学部品用筐体47内に収容されている。
ここで、上部筐体472や下部筐体471は、それぞれ軽量で熱伝導性が良好な、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の金属、これらの合金、又はカーボンフィラー入りのポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等の樹脂で形成される。
この光学部品用筐体47は、前述の各光学部品414〜419,421〜423,431〜434、各液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側に配置された偏光板442を上方からスライド式に嵌め込む溝部がそれぞれ設けられた下部筐体471と、下部筐体471の上部の開口側を閉塞する蓋状の上部筐体472とで構成されている。
また、光学部品用筐体47の光射出側にはヘッド部49が形成されている。ヘッド部49の前方側に投写レンズ46が固定され、後方側に液晶パネル441R,441G,441Bが取り付けられたクロスダイクロイックプリズム45が固定されている。
(3.冷却構造)
本実施形態のプロジェクタ1は、図2,図4〜図6に示したとおり、液晶パネル441R,441G,441Bを主に冷却するパネル冷却系Aと、光源ランプ411を主に冷却するランプ冷却系Bと、電源31を主に冷却する電源冷却系Cとを備えている。
まず、パネル冷却系Aについて、図2、図4、図5を用いて説明する。パネル冷却系Aでは、投写レンズ46の両側に配置された一対のシロッコファン51,52が用いられている。シロッコファン51,52によって下面の吸気口231Bから吸引された冷却空気は、液晶パネル441R,441G,441Bとその光束入射側および射出側にある偏光板442(図7)とを下方から上方に向けて冷却した後、ドライバーボード90(図3)の下面を冷却しながら前方隅部の軸流排気ファン53側に寄せられ、前面側の排気口212B(図3)から排気される。
次に、ランプ冷却系Bについて、図4ないし図6を用いて説明する。ランプ冷却系Bでは、光学ユニット4の下面に設けられたシロッコファン54が用いられている。シロッコファン54によって引き寄せられたプロジェクタ1内の冷却空気は、上部筐体472に設けられた図示しない開口部から光学部品用筐体47内に入り込み、第2レンズアレイ414(図7)および偏光変換素子415(図7)間を通ってこれらを冷却した後、下部筐体471の排気側開口471Aから出て該シロッコファン54に吸引され、吐き出される。吐き出された冷却空気は、下部筐体471の吸気側開口471Bから再度光学部品用筐体47内に入り、光源装置413(図7)内に入り込んで光源ランプ411(図7)を冷却し、この後、光学部品用筐体47から出て、前記軸流排気ファン53によって排気口212B(図3)から排気される。
さらに、電源冷却系Cについて、図4を用いて説明する。電源冷却系Cでは、電源31の後方に設けられた軸流吸気ファン55が用いられる。軸流吸気ファン55によって背面側の吸気口2Dから吸引された冷却空気は、電源31およびランプ駆動回路32を冷却した後、他の冷却系統A,Bと同様に、軸流排気ファン53によって排気口212B(図3)から排気される。
(4.光学装置の構造)
以下には、図8ないし図14を参照し、光学装置の構造に付いて詳説する。
先ず、図8に示すように、光学装置は、クロスダイクロイックプリズム45と、クロスダイクロイックプリズム45の上下両面(光束入射端面と交差する一対の端面)に固定される台座445と、各液晶パネル441R,441G,441Bと、各液晶パネル441R,441G,441Bを収容する保持枠443と、保持枠443と台座445側面との間に介装される保持部材446とを備えて構成されている。
なお、図8では、図を簡素化するために、液晶パネル441、保持枠443、保持部材446を各1つずつのみ示している。これらの要素441,443,446は、実際には、クロスダイクロイックプリズム45の他の2つの光束入射端面にも配置される。
また、図9、図15、図16においても同様である。
ここで、台座445、保持部材446および保持枠443は、アクリル材、カーボンフィラー入りのポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等の樹脂、あるいは、軽量で熱伝導性が良好なアルミニウム、マグネシウム、チタン、あるいはこれらを主材料とした合金等の金属によって構成することができる。本実施形態では、いずれもマグネシウム合金で構成されている。これらの要素445、446、443を、それぞれ別々の材料で形成することも可能であるが、同材質とした方が、熱による寸法変化(膨張、収縮)の量が同じとなるため、機能信頼性が高い。また、これらの要素が熱によって膨張、収縮することにより、投写画像の画質に及ぼす影響も軽減することが可能となる。また、このような機能信頼性や、投写画像の画質に及ぼす影響を考慮すると、これらの要素445、446、443の材料の熱膨張係数は、できるだけクロスダイクロイックプリズム45を構成するガラス等の熱膨張係数に近いことが好ましい。
台座445は、クロスダイクロイックプリズム45の上下両面に固定されており、外周形状はクロスダイクロイックプリズム45よりも若干大きく、側面がクロスダイクロイックプリズム45の側面より突出している。
また、図9に示されたように、台座445の側面には、対向する上下の辺縁にわたって凹部445Aが形成され、接着固定される保持部材446と台座445との間にドライバー等の工具が差し込めるようになっている。
さらに、クロスダイクロイックプリズム45の上面に固定された台座445には、光学装置を下部筐体471に固定するための、取付部445Bが形成されている。
図13に示すように、液晶パネル441は、駆動基板(例えば、複数のライン状の電極と、画素を構成する電極と、これらの間に電気的に接続されたTFT素子とが形成された基板)441Aと対向基板(例えば、共通電極が形成された基板)441Eとの間に液晶が封入されたものであり、これらのガラス基板の間から制御用ケーブル441Cが延びている。駆動基板441A及び対向基板441Eには、投写レンズ46のバックフォーカス位置から液晶パネル441のパネル面の位置をずらして光学的にパネル表面に付着したゴミを目立たなくするための光透過性防塵板441Dが固着されている。光透過性防塵板としては、サファイア、水晶、あるいは石英等の熱伝導性のよい材料が用いられる。本実施形態では、光透過性防塵板441Dを設けているが、このような防塵板は必須ではない。また、駆動基板441A、対向基板441Eのうち、一方の基板上にのみ、光透過性防塵板441Dを設けるようにしても良い。さらに、光透過性防塵板441Dと基板441A、441Eとの間に、間隙を設けるようにしても良い。以下の実施形態についても同様である。なお、図13以外の図面では、光透過性防塵板441Dは省略されている。
図13に示すように、保持枠443は、各液晶パネル441R,441G,441Bを収容する収納部444A1を有する凹形枠体444Aと、凹形枠体444Aと係合し収納した各液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定する支持板444Bとからなる。また、保持枠443は、各液晶パネル441R,441G,441Bの対向基板441Eに固着された光透過性防塵板441Dの外周を把持する。そして、保持枠443の収納部444A1に各液晶パネル441R,441G,441Bが収納される。収納された各液晶パネル441R,441G,441Bのパネル面に対応する位置には開口部443C設けられており、また、その四隅には孔443Dが形成されている。また、凹形枠体444Aと支持板444Bとの固定は、図9に示すように、支持板444Bの左右両側に設けたフック444Dと、凹形枠体444Aの対応する箇所に設けたフック係合部444Cとの係合により行う。
ここで、各液晶パネル441R,441G,441Bは、保持枠443の開口部443Cで露出し、この部分が画像形成領域となる。すなわち、各液晶パネル441R,441G,441Bのこの部分に各色光R,G,Bが導入され、画像情報に応じて光学像が形成される。
さらに、この支持板443Bの光束射出側端面には、遮光膜(図示省略)が設けられており、クロスダイクロイックプリズム45からの反射による光をクロスダイクロイックプリズム45側へさらに反射することを防ぎ、迷光によるコントラストの低下を防ぐようにしている。
保持部材446は、各液晶パネル441R,441G,441Bを収容する保持枠443を保持固定するものであり、図9に示すように、矩形板状体446Aと、この矩形板状体446Aの四隅から突設されたピン447Aとを備えている。ここで、ピン447Aの位置は、矩形板状体446Aの隅である必要は無い。また、ピン447Aの数は、4つに限らず、2つ以上あれば良い。
この保持部材446は、台座445と保持枠443との間に介在している。該保持部材446のピン447Aと反対側の端面が台座445の側面に接着固定される。また、該保持部材446のピン447Aと保持枠443の孔443Dとを介して、保持部材446と保持枠443とが互いに接着固定されている。
この矩形板状体446Aには、略中央に矩形状の開口部446Bが形成され、その上下辺縁にわたって凹部446Nが形成されている。この開口部446Bは、各液晶パネル441R,441G,441Bの装着時、各液晶パネル441R,441G,441Bの画像形成領域と対応する。また、矩形板状体446Aの光束射出側端面には、保持枠443と同様に遮光膜(図示省略)が設けられている。
また、この開口部446Bを囲うように係合溝446Cが形成され、この係合溝446Cに係合するように、サファイア基板上に偏光フィルムが透明接着剤を用いて貼り付けられた偏光板442が、両面テープまたは接着によって固定される。
ピン447Aは、その矩形板状体446Aからの立ち上がり部の径が保持枠443に形成された孔443Dよりも大きく形成されており、各液晶パネル441R,441G,441Bの装着時、各液晶パネル441R,441G,441Bと保持部材446との間に隙間が確保されるようになっている。
このような構造が無い場合、すなわち、ピン447Aの径が基端から先端にかけて略同一に形成されている場合には、保持枠443を保持部材446に装着した際に、隙間が確保出来なくなり、保持枠443と保持部材446とを固定する接着剤が、保持枠443端面に表面張力で広がり、液晶パネル441の表示面に付着してしまう。
(5.光学装置の製造方法)
以下には、図9を参照し、光学装置の製造方法について詳説する。
(a)先ず、クロスダイクロイックプリズム45の上下面に台座445を接着剤を用いて固定する(台座固定工程)。
(b)さらに、保持部材446の係合溝446Cに係合するように、偏光板442を両面テープまたは接着によって固定する(偏光板固定工程)。
(c)保持枠443の凹形枠体444Aの収納部444A1に各液晶パネル441R,441G,441Bを収納する。その後、保持枠443の支持板444Bを凹形枠体444Aの液晶パネル挿入側から取り付けて、各液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定して保持する。なお、凹形枠体444Aへの支持板444Bの取り付けは、支持板444Bのフック444Dを凹形枠体444Aのフック係合部444Cに係合することで行うことができる(光変調装置保持工程)。
(d)各液晶パネル441R,441G,441Bを収容した保持枠443の孔443Dに、保持部材446のピン447Aを、挿入する(保持枠装着工程)。
(e)台座445側面(クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面側)に、保持部材446のピン447Aとは反対側の端面を、接着剤を介して密着させる(保持部材装着工程)。この時、保持部材446は、接着剤の表面張力によって、台座側面に密着する。
(f)接着剤が未硬化な状態で、各液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する(位置調整工程)。
(g)各液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整を行った後に接着剤を硬化させ、固定する(接着剤硬化工程)。
以上のような工程手順によって光学装置は製造される。
以上の製造工程で用いる接着剤としては、良好な熱伝導性を有する熱硬化接着剤や光硬化接着剤を用いることが好ましい。このように、良好な熱伝導性を有する熱硬化接着剤や光硬化接着剤としては、銀パラジウムを混合したアクリル系あるいはエポキシ系の接着剤がある。また、光硬化接着剤としては、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型接着剤が一般的に知られている。互いに接着される部材のうち、一方が金属によって形成されている場合は熱硬化接着剤を、一方が光透過性の材料で形成されている場合は、光硬化型接着剤を使用すると、製造時間の短縮を図ることが可能となる。他の実施形態においても同様である。
本実施形態では、台座445、保持部材446および保持枠443を、熱伝導性に優れたマグネシウム合金で構成しているため、熱硬化接着剤を用いると、接着剤をより短時間で硬化でき、製造時間の短縮を図ることが可能となる。
(6.液晶パネルの位置調整方法)
上記(f)の位置調整工程における液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整は、以下のように行う。
先ず、投写レンズ46(図7等)と正対する液晶パネル441Gについて、台座445側面と保持部材446との接合面を摺動面としてアライメント調整(X軸方向、Y軸方向、θ方向の調整)を行い、保持枠443と保持部材446との接合部、つまりピン447Aを介して保持枠443を摺動させることによって、フォーカス調整(Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向の調整)を行う。すなわち、アライメント調整は、台座445と保持部材446のうち、一方の位置を固定した状態で、他方をX軸方向、Y軸方向、θ方向に動かすことによって行うことが可能である。また、フォーカス調整は、保持枠443と保持部材446のうち、一方の位置を固定した状態で、他方をZ軸方向、Xθ方向、Yθ方向に動かすことによって行うことが可能である。
所定の位置に液晶パネル441Gを調整した後、ホットエア、ホットビーム、紫外線等で、接着剤を硬化させる。
次に、位置調整と固定が完了した液晶パネル441Gを基準として、上記と同様に、液晶パネル441R,441Bの位置調整および固定を行う。
なお、光学装置の製造並びに液晶パネルの位置調整は、必ずしも上記の順序で行う必要は無い。例えば、接着剤として半田を用いる場合は、上記の製造工程(d)、(e)で、接着剤を介することなく各部材を装着し、(f)の位置調整が終了した後、台座445、保持部材446、保持枠443を半田で固定すれば良い。本実施形態と同様の製造方法で製造される他の実施形態の光学装置についても、同様である。
(7.光学装置の取付方法)
上記のような方法で一体化された液晶パネル441R,441G,441Bおよびクロスダイクロイックプリズム45からなる光学装置は、図10、図11、図14に示すように、クロスダイクロイックプリズム45の上面(光束入射面に対して直交する面)に固定された台座445の取付部445Bを介して下部筐体471の取付部473に固定されている。
この取付部445Bは、図9に示すように、平面視において、四方に延出した四つの腕部445Cを備えている。また、図11や図14に示すように、各腕部445Cに設けられた丸孔445Dのうち、ほぼ対角線上にある二つの丸孔445Dは、対応した取付部473に設けられた位置決め用の突部474に嵌合され、残る二つの丸孔445Dには、対応した取付部473に螺合されるネジ475が挿通される。また、図9に示すように、取付部445Bの中央の四角形部分には、着脱時に作業者が把持し易いように、把持部445Eが設けられている。
一方、下部筐体471の取付部473は、図10、図14に示すように、下部筐体471のほぼ上下方向にわたって連続した円柱状または角柱状の四つのボス部476の上部に設けられている。従って、台座445の取付部445Bが下部筐体471の取付部473に取り付けられた状態では、液晶パネル441R,441G,441Bおよびクロスダイクロイックプリズム45は、取付部445Bの下面側に吊り下げられた状態に配置され、下部筐体471の底面から僅かに浮いた状態で光学部品用筐体47内に収容される。
このような下部筐体471において、投写レンズ46側の二つのボス部476には、投写レンズ46固定用のヘッド部49が一体に設けられている。このボス部476は、重量の大きい投写レンズ46がヘッド部49に固定されても、ヘッド部49が傾かないようにするための補強機能を有している。
投写レンズ46側から離間した二つのボス部476には、上下方向に沿った複数の保持片477(図4、図10に一部の保持片477を代表して図示)が設けられ、フィールドレンズ417、ダイクロイックミラー421,422、入射側レンズ431、リレーレンズ433を嵌め込むための溝が、近接し合う一対の保持片477間に形成されるようになっている。つまり、これらの保持片477もボス部476と一体に形成されることにより、ボス部476で補強されている。
他方、上部筐体472には、図11に示すように、液晶パネル441R,441G,441B(図8)およびクロスダイクロイックプリズム45(図8)に対応した部分に切欠開口472Aが設けられ、下部筐体471の取付部473もこの切欠開口472Aから露出している。すなわち、図8等に示す液晶パネル441R,441G,441Bおよびクロスダイクロイックプリズム45は、予め取付部445Bを備えた台座445に固定されていることにより、下部筐体471に上部筐体472が取り付けられた状態でも、取付部473に対して台座445の取付部445Bごと着脱することが可能である。
また特に、ヘッド部49と一体のボス部476に設けられた取付部473は、図12に示す投写レンズ46の中心軸X−Xよりも上方に位置している。このため、図14に示すように、ヘッド部49からクロスダイクロイックプリズム45側に突出した投写レンズ46の端部46Aの外周に対し、平面視では取付部445Bの二本の腕部445Cが重なるが、互いの実質的な干渉が生じないようになっている。
(8.光学装置の冷却構造)
以下には、上記取付方法によって光学部品用筐体47に固定された光学装置の冷却構造について詳説する。
図6、図10〜図13に示すように、下部筐体471の底面には、液晶パネル441R,441G,441Bに対応した三箇所に吸気側開口471Cが設けられ、これらの吸気側開口471Cから光学部品用筐体47内に流入するパネル冷却系A(図2,図5)での冷却空気で液晶パネル441R,441G,441Bおよびこの光入射側、射出側に配置された偏光板442が冷却される。
この際、下部筐体471の下面には、平面略三角形の板状の整流板478が設けられ、整流板478に設けられた一対の立上片478A(合計6枚)が吸気側開口471Cから上方側に突出するようになっている。なお、図11では、立上片478Aを二点鎖線で示してある。これらの立上片478Aにより、液晶パネル441R,441G,441Bおよび偏光板442を冷却するための冷却空気の流れが下方から上方へ整えられる。
さらに、図11ないし図13において、吸気側開口471Cの周縁のうち、クロスダイクロイックプリズム45側であって、かつその光束入射面に平行な一周縁には、下部筐体471の底面から立ち上がった立上部471Dが位置しており、かつ、その上端部はクロスダイクロイックプリズム45の下面に固定された台座445の下端面と近接しており、下方から上方への冷却空気を、下部筐体471の底面およびクロスダイクロイックプリズム45間の隙間から漏れにくくし、液晶パネル441R,441G,441Bとクロスダイクロイックプリズム45の間の隙間に流入するようになっている。
(9.第1実施形態の効果)
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)保持部材446に保持枠443を固定するためのピン447Aが設けられており、従来のPOP構造のように、独立した部品として構成されたピンやスペーサを使用しないため、部品点数が少ない。また、構造が簡素であり、製造も容易である。よって、光学装置、ひいてはプロジェクタの小型化、および、製造コストの低減に寄与することが可能となる。
(2)従来のPOP構造のように、液晶パネル441R,441G,441Bをクロスダイクロイックプリズムの光束入射端面に対して固定するのではなく、クロスダイクロイックプリズム45の上下面に固定された台座445側面に固定するので、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面のサイズを液晶パネル441R,441G,441Bの画像形成領域とほぼ同じか、またはそれよりやや大きいサイズに抑えることができる。よって、クロスダイクロイックプリズム45の大きさを小さくすることができ、これにより、光学装置、ひいてはプロジェクタの小型化および製造コストの低減を図ることができる。
(3)また、従来のように、液晶パネル441R,441G,441Bの位置は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面の位置によって規定されるわけではなく、台座445の側面によって規定されるようになる。従って、その分、クロスダイクロイックプリズム45のサイズを小さくすることができる。これにより、光学装置、ひいてはプロジェクタの小型化および製造コストの低減を図ることができる。さらに、投写レンズ46のバックフォーカスを短くすることができるので、投写レンズ46により多くの光を呑み込むことができ、明るい投写画像を得ることができる。
(4)さらに、液晶パネル441R,441G,441Bをクロスダイクロイックプリズムの光束入射端面に対して固定するのではなく、クロスダイクロイックプリズム45の上下面に固定された台座445側面に固定するので、製造時や、製造後に液晶パネル441R,441G,441Bの交換が必要となった場合、これらを取り外しても、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に傷がつくことが無い。また、光束入射端面に固着した接着剤を削り取る必要も無い。よって、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減や、アフターサービス性の向上に寄与することが可能である。
(5)さらに、液晶パネル441R,441G,441Bの位置は、ピンやスペーサを介することなく、保持部材446と台座445との位置関係のみで決まるため、液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整が容易であり、また、位置調整後の液晶パネル441R,441G,441Bの位置ずれも低減することが可能である。よって、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減や、画質の向上に寄与することが可能である。
(6)保持部材446の係合溝446Cと係合するように、各液晶パネル441R,441G,441Bの光束射出側に位置する偏光板442が固定されていることにより、各液晶パネル441R,441G,441Bとクロスダイクロイックプリズム45との間に別途偏光板を保持する機構を設ける必要が無い。よって、光学装置、ひいてはプロジェクタのコスト低減、および小型・軽量化を促進することができる。なお、この係合溝446Cに、偏光板442の代わりに、あるいは偏光板442と共に、位相差板(例えば、1/4波長板、1/2波長板等)や、光学補償板(例えば、富士写真フィルムが販売する「Fuji WV Film ワイドビューA等」(商品名))を固定するようにしても良い。
(7)保持部材446が接着固定される台座445側面に、凹部445Aが設けられていることにより、また、保持部材446の矩形板状体446Aに凹部446Nが設けられていることにより、製造時や、製造後に発生した何らかの不具合が原因で液晶パネル441R,441G,441Bの交換が必要となった場合に、これらを容易に取り外すことが可能となる。つまり、凹部445Aや446Nにドライバー等の工具を差し込むことができるので、台座445と保持部材446、および、保持部材446と保持枠443とを容易に引き剥がすことができる。従って、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストのさらなる低減や、アフターサービス性の向上に寄与することが可能である。
(8)台座445の外周形状がクロスダイクロイックプリズム45の外周形状よりも大きく、従って、台座445の側面がクロスダイクロイックプリズム45の側面よりも突出していることにより、台座445側面に保持部材446を熱硬化接着剤または光硬化接着剤を用いて接着固定する場合に、接合面から接着剤があふれ出しても、その突出部であふれた接着剤を受けることができる。よって、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面への接着剤の漏れ出しを防止できる。よって、プロジェクタの画質の更なる向上に寄与することが可能である。
(9)液晶パネル441R,441G,441Bおよびクロスダイクロイックプリズム45からなる光学装置を下部筐体471に固定するための取付部445Bが、台座445に一体的に形成されているため、光学装置周辺のスペースを小さくすることができる。よって、プロジェクタの小型・軽量化を促進することが可能である。
(10)また、取付部445Bは、光学装置よりも着脱方向の手前側となるボス部476上部の取付部473に取り付けられているので、光学部品を交換する場合には、ネジ475を外したり、再度締め付けるためのドライバーを光学部品用筐体47の内部に差し入れる必要がない。従って、ドライバーで光学部品用筐体47内に収容されたフィールドレンズ417等を傷付ける心配がなく、交換作業が容易である。また、取付部445Bが手前側にあることにより、交換作業にあたって、四方に延出した取付部445Bの腕部445Cが光学部品用筐体47内のフィールドレンズ417等にぶつかることもない。このような点でも、交換作業が容易である。よって、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減や、アフターサービス性の向上に寄与することが可能である。
(11)保持枠443は、液晶パネル441R,441G,441Bを収容する凹形枠体444Aと、収容された液晶パネル441R,441G,441Bをを押圧固定する支持板444Bによって構成されている。よって、液晶パネル441R,441G,441Bの収容および固定を容易に行うことができるとともに、液晶パネル441R,441G,441Bの安定した保持固定を行うことができる。
(12)また、液晶パネル441R,441G,441Bに光透過性防塵板441Dが設けられているため、液晶パネル441R,441G,441Bの表面にごみが付着しても、投写画面上で目立ちにくくすることができる。よって、画質の向上に寄与することが可能である。
(13)保持枠443および保持部材446の光束射出端面側に遮光膜が設けられていることにより、クロスダイクロイックプリズム45からの反射による光をクロスダイクロイックプリズム45側へさらに反射することを防ぎ、迷光によるコントラストの低下を防ぐことができる。よって、画質の向上に寄与することが可能である。
(14)台座445、保持部材446、保持枠443が、同材質(マグネシウム合金)で構成されているので、熱による寸法変化(膨張、収縮)量が同じとなるため、機能信頼性が高い。また、これらの要素が熱によって膨張、収縮することにより、投写画像の画質に及ぼす影響も軽減することが可能となる。
(15)投写レンズ46側のボス部476は、ヘッド部49と一体に形成されているので、ヘッド部49をボス部476で補強でき、その分ヘッド部49を薄肉化しても投写レンズ46の固定による倒れ込みを防止することができる。従って、光学部品用筐体47、ひいては光学ユニット4の小型化をより促進できる。
(16)さらに、フィールドレンズ417、ダイクロイックミラー421,422、入射側レンズ431、リレーレンズ433、各液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側に配置された偏光板442等の光学部品を保持するための保持片477も、投写レンズ46から離間した側のボス部476に一体に設けられることで補強されるから、保持片477やその回りの肉厚を薄くでき、この点でも光学ユニット4の小型化を促進することができる。
(17)ヘッド部49と一体のボス部476上の取付部473は、投写レンズ46の径方向の両側に位置し、かつ投写レンズ46の中心軸X−Xから離間して上方に(中心軸X−Xよりも着脱方向の手前側に)設けられているので、取付部445Bの腕部445Cとヘッド部49を貫通して突出した投写レンズ46の端部46Aとが干渉せず、その分腕部445Cの幅や太さを大きくすることができる。よって、液晶パネル441R,441G,441Bおよびクロスダイクロイックプリズム45の支持強度を向上させることができる。
(18)また、投写レンズ46の端部46Aがヘッド部49から突出してクロスダイクロイックプリズム45により近接しているため、投写レンズ46のバックフォーカスを短くすることができる。よって、投写レンズ46により多くの光を呑み込むことができ、明るい投写画像を得ることができる。
(19)アライメント調整(X軸方向、Y軸方向、θ方向の調整)は、台座445側面と保持部材446との接合面を摺動面として行い、フォーカス調整(Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向の調整)は、保持枠443と保持部材446との接合部、つまりピン447Aを介して保持枠443を摺動させることによって行うようにしている。従って、液晶パネル441R,441G,441Bの位置はピンやスペーサを介することなく、保持部材446と台座445との位置関係のみで決まるため、液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整が容易であり、また、位置調整後の位置ずれも低減することが可能である。よって、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減や、画質の向上に寄与することが可能となる。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
以下の説明で、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第1実施形態における光学装置では、保持部材446は、矩形板状体446Aの四隅から突設されたピン447Aとを備えていた。これに対して、第2実施形態における光学装置では、図15に示されるように、保持部材446が正面略L字状の起立片447Bを備えている点が異なる。それ以外の構成並びに製造方法は、第1実施形態と同様である。
具体的に、この起立片447Bは、矩形板状体446Aの四隅に位置し、この矩形板状体446Aの端縁に沿って延びるように突設され、各液晶パネル441R,441G,441Bを収容する保持枠443の外周を保持しするように構成されている。そして、起立片447Bと液晶パネル441R,441G,441Bの端面とが、熱硬化接着剤または光硬化接着剤によって接着される。ここで、起立片447Bの位置は、矩形板状体446Aの隅である必要は無い。また、起立片447Bの数は、4つに限らず、2つ以上あれば良い。
このような第2実施形態によれば、保持部材446に保持枠443を固定するための起立片447Bが設けられており、従来のPOP構造のように、独立した部品として構成されたピンやスペーサを使用しないため、第1実施形態の説明で述べた(1)と同様の効果を得ることができる。また、第1実施形態の説明で述べた前記(2)〜(19)と同様の効果をも得ることが可能である。
また、起立片447Bが矩形板状体446Aの四隅に形成されているため、外力の影響が4つの起立片に分散され、安定した保持を行うことが可能である。
また、このような起立片447Bの形状は、板金加工および金型成形で容易に製造することができるため、コスト低減に繋がる。
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
以下の説明で、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第1実施形態における光学装置では、保持部材446は、矩形板状体446Aの四隅から突設されたピン447Aとを備えていた。これに対して、第3実施形態における光学装置では、図16に示されるように、保持部材446が、正面略L字状の起立片447Cを備えている点が異なる。それ以外の構成並びに製造方法は、第1実施形態と同様である。
具体的に、この起立片447Cは、矩形板状体446Aの四隅に位置し、この矩形板状体446Aの端縁に沿って延びるように突設され、各液晶パネル441R,441G,441Bを収容する保持枠443の外周を保持しするように構成されている。また、この起立片447Cは、矩形板状体446Aの互いに平行な一対の辺に沿って設けられており、起立片447Cの平行な一対の辺は、矩形板状体446Aの一対の辺と同じ長さを有している。そして、起立片447Cと液晶パネル441R,441G,441Bの端面とが、熱硬化接着剤または光硬化接着剤によって接着される。
このような第3実施形態によれば、保持部材446に保持枠443を固定するための起立片447Cが設けられており、従来のPOP構造のように、独立した部品として構成されたピンやスペーサを使用しないため、第1実施形態の説明で述べた(1)と同様の効果を得ることができる。また、第1実施形態の説明で述べた前記(2)〜(19)と同様の効果をも得ることが可能である。
また、このような起立片447Cの形状は、板金加工および金型成形で容易に製造することができるため、コスト低減に繋がる。
さらに、この起立片447Cの平行な一対の辺は、矩形板状体446Aの辺と同じ長さを有しているので、保持部材446と保持枠443との間から漏れる光を遮断することができる。つまり、この起立片447Cによって、光学装置内で漏れた光が投写レンズ46に呑み込まれて投写画像のコントラストが低下したり、画像がぼやけたりするのを防止することができるため、高品質な画像を得ることが可能となる。
〔第4実施形態〕
次に本発明の第4実施形態を説明する。
以下の説明で、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
第1実施形態では、クロスダイクロイックプリズム45の上下両面(光束入射端面と交差する一対の端面の双方)に台座445が固定され、保持部材446は台座445側面に接着固定されていた。さらに、偏光板442は、保持部材446の係合溝446Cに両面テープまたは接着剤により固定されていた。
これに対して第4実施形態では、保持部材446がクロスダイクロイックプリズム45の光束入射側端面に対して接着固定される点、および、台座445が、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と交差する一対の端面のうち、一方にのみ設けられている。さらに、偏光板442は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に両面テープまたは接着剤で固定されている。
具体的に、保持部材446は、図17に示すように、矩形板状体446Aと、この矩形板状体446Aの四隅から突設されたピン447Aとを備えている。
この矩形板状体446Aには、各液晶パネル441R,441G,441Bの画像形成領域に対応して、矩形状の開口部446Bが形成され、矩形板状体446Aの上下の辺縁および開口部446Bの上下の辺縁には、熱間挙動差を吸収する切り欠き部446Lが形成されている。さらに、左右辺縁には、富士写真フィルムが販売する「Fuji WV Film ワイドビューA(商品名)」等の光学補償板(図示省略)を取り付けることができるように、支持面446Mが形成されている。このような光学補償板の設置により、液晶パネル441R,441G,441Bで生じた複屈折を補償し、リターデイションを最小とすることで、広視野角化を可能とし、高いコントラスト比を得ることができる。
また、偏光板442は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面略中央部に固着される。
また、第1の実施形態では、保持部材446がマグネシウム合金で構成されていたが、本実施形態では、光透過性を有する樹脂が用いられている。このような光透過性樹脂としては、アクリル材がある。ただし、この保持枠443は、その他の材料で形成しても良く、例えば、カーボンフィラー入りのポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等の樹脂、あるいは、軽量で熱伝導性が良好なアルミニウム、マグネシウム、チタン、あるいはこれらを主材料とした合金等の金属によって構成することもできる。
以上説明した以外の構成は、第1実施形態と同様である。
次に、図17を参照し、本実施形態に係る光学装置の製造方法について詳説する。
(a)先ず、クロスダイクロイックプリズム45の上面に台座445を接着剤を用いて固定する(台座固定工程)。
(b−1)また、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面略中央部に偏光板442を両面テープはまたは接着剤を用いて固定する(偏光板固定工程)。
(b−2)さらに、保持部材446の支持面446Mに係合するように、光学補償板を両面テープまたは接着剤を用いて保持固定する。
(c)保持枠443の凹形枠体444Aの収納部444A1に各液晶パネル441R,441G,441Bを収納する。その後、保持枠443の支持板444Bを凹形枠体444Aの液晶パネル挿入側から取り付けて、各液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定して保持する。なお、凹形枠体444Aへの支持板444Bの取り付けは、支持板444Bのフック444Dを凹形枠体444Aのフック係合部444Cに係合することで行うことができる(光変調装置保持工程)。
(d)各液晶パネル441R,441G,441Bを収容した保持枠443の孔443Dに保持部材446のピン447Aを接着剤とともに挿入する(保持枠装着工程)。
(e)クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、保持部材446のピン447Aとは反対側の端面に接着剤を塗布し、上記クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に密着させる(保持部材装着工程)。この時、保持部材446は、接着剤の表面張力によって、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に密着する。
(f)接着剤が未硬化な状態で、各液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する(位置調整工程)。
(g)各液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整を行った後に接着剤を硬化する(接着剤硬化工程)。
なお、本実施形態では、保持部材446を光透過性樹脂で形成しているため、紫外線硬化型接着剤等の光硬化接着剤を用いると、接着剤をより短時間で硬化でき、製造時間の短縮を図ることが可能である。
上記(f)の位置調整工程における各液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整は、以下のように行う。
先ず、投写レンズ46と正対する液晶パネル441Gについて、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と保持部材446との接合面を摺動面としてアライメント調整(X軸方向、Y軸方向、θ方向の調整)を行い、保持枠443と保持部材446との接合面、つまりピン447Aを介して摺動させることによって、フォーカス調整(Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向の調整)を行う。すなわち、アライメント調整は、クロスダイクロイックプリズム45と保持部材446のうち、一方の位置を固定した状態で、他方をX軸方向、Y軸方向、θ方向に動かすことによって行うことが可能である。また、フォーカス調整は、保持枠443と保持部材446のうち、一方の位置を固定した状態で、他方をZ軸方向、Xθ方向、Yθ方向に動かすことによって行うことが可能である。
所定の位置に液晶パネル441Gを調整した後、ホットエア、ホットビーム、紫外線等で、接着剤を硬化させる。なお、紫外線等の光によって接着剤の硬化を行う場合、保持枠443と保持部材446との接合面の接着剤の硬化は、保持部材446のピン447A先端部から光を照射すれば良い。また、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と保持部材446との接合面の接着剤の硬化は、クロスダイクロイックプリズム45の底面側(台座445と逆側)外周部の6箇所より光を照射することによって行うと良い。
次に、位置調整と固定が完了した液晶パネル441Gを基準として、上記と同様に、液晶パネル441R,441Bの位置調整および固定を行う。
このような第4実施形態によれば、次のような効果がある。
保持部材446に保持枠443を固定するためのピン447Aが設けられており、従来のPOP構造のように、独立した部品として構成されたピンやスペーサを使用しないため、第1実施形態の説明で述べた(1)と同様の効果を得ることができる。
また、アライメント調整(X軸方向、Y軸方向、θ方向の調整)は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と保持部材446との接合面を摺動面として行い、フォーカス調整(Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向の調整)は、保持枠443と保持部材446との接合部、つまりピン447Aを介して保持枠443を摺動させることによって行うようにしている。よって、第1の実施形態の説明で述べた(19)と同様の効果を得ることが可能である。
また、第1実施形態の説明で述べた前記(5)、(9)〜(13)、(15)〜(18)と同様の効果をも得ることが可能である。
さらに、本実施形態では、保持部材446を樹脂製としているため、保持部材446を射出成形等で容易に製造することができ、大幅なコスト低減に繋がる。また、保持部材446の軽量化を図ることができ、光学装置、ひいてはプロジェクタの軽量化を促進できるという効果がある。先に述べた3つの実施例や、以下に述べる他の実施例においても、保持部材446を樹脂製とすれば、同様の効果を得ることが可能である。
さらに、本実施形態では、保持部材446を光透過性を有する材料によって形成しているため、保持部材446と他の部材との固定に、光硬化接着剤を用いることで、これらの固定を容易に行うことができる。よって、光学装置、ひいてはこれが採用される光学機器の製造効率を向上させることができる。先に述べた3つの実施例や、以下に述べる他の実施例においても、保持部材446を光透過性を有する材料によって構成すれば、同様の効果を得ることが可能である。
さらに、保持部材446を構成する矩形板状体446Aに、熱間挙動差吸収用の切り欠き部446Lが形成されているため、熱によって保持部材446に応力がかかったとしても、保持部材446の外形形状の変形を緩和することができる。よって、熱による液晶パネル441R,441G,441Bの位置ずれを回避して、適切な位置に保持することが可能であるため、投写画像の画素ずれを回避することができ、高品質な画像を得ることが可能となる。先に述べた3つの実施形態においても、矩形板状体446Aに熱間挙動差吸収用の切り欠き部を形成することによって、同様の効果を得ることが可能である。
さらにまた、保持部材446が、光学補償板を固定するための支持面446Mを備えているため、液晶パネル441R,441G,441Bとクロスダイクロイックプリズム45との間に、光学補償板を配置するための固定構造が不要となる。よって、光学装置、ひいてはプロジェクタのコスト低減、および小型・軽量化を促進することが可能となる。なお、この支持面446Mに固定される光学素子は、光学補償板には限られず、偏光板、位相差板(1/4波長板、1/2波長板等)、集光レンズ等をここに固定するようにしても良い。また、本実施形態では保持部材446が樹脂によって形成されているが、これを金属等、熱伝導率の比較的高い材料で形成するようにすれば、支持面446Mに固定された光学素子の熱を、保持部材446を介して効率良く放出することができる。よって、光学素子の熱による劣化を防止することが可能となり、プロジェクタの高画質化に寄与することが可能となる。
さらにまた、液晶パネル441R,441G,441Bの光射出側に、光学補償板が設けられていることにより、視野角が広く、コントラストの高い投写画像を得ることが可能となる。先に述べた3つの実施例や、以下に述べる他の実施例においても、液晶パネル441R,441G,441Bの光射出側に、光学補償板を設けることにより、同様の効果を得ることが可能である。
なお、本実施形態の保持部材446の代わりに、第1〜第3の実施形態のような保持部材446(図9、図15、図16参照)を用いて、偏光板442等を保持部材446の係合溝446C(図9、図15、図16参照)に固定するようにしても良い。この場合は、本実施形態において、上記保持部材446に基づいて得られる効果の代りに、第1〜第3の実施形態の保持部材446に基づいて得られる効果を得ることが可能である。逆に、第1〜第3の実施形態の保持部材446の代わりに、本実施形態のような保持部材446を用いて、支持面446Mに光学補償板等を固定するようにしても良い。この場合は、第1〜第3の実施形態において、これらの光学装置に用いられている保持部材446に基づいて得られる効果の代りに、本実施形態の保持部材446に基づいて得られる効果を得ることが可能である。
〔第5実施形態〕
次に、本発明の第5実施形態を説明する。
以下の説明で、第4実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第4実施形態では、偏光板442は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に直接両面テープまたは接着剤を用いて固定され、保持部材446の矩形板状体446Aは、左右辺縁に、光学補償板を取り付けることができるように支持面446Mが形成されていた。
これに対して、第5実施形態では、保持部材446に2組の支持面446M,446M1が設けられており、偏光板442および光学補償板がこれらの支持面446M,446M1に固定されている点が、第4の実施形態と相違する。それ以外の構成および製造方法は、第4実施形態と同様である。
具体的に、図18に示すように、保持部材446の矩形板状体446Aには、左右辺縁および上下辺縁に、それぞれ第1の支持面446Mおよび第2の支持面446M1が形成されている。第1の支持面446Mと第2の支持面446M1は、互いに矩形板状体446Aからの高さ寸法(面外方向位置)が異なるように形成されている。
ここで、第1の支持面446Mには偏光板442が、両面テープまたは接着剤により固定され、第2の支持面446M1には光学補償板450が、同様に両面テープまたは接着剤により固定される。支持面446Mおよび支持面446M1の高さ寸法が互いに異なっているため、偏光板442および光学補償板450が相互に干渉することなく固定される。
このような第5実施形態によれば、第4実施形態と同様の効果の他、次のような効果がある。
保持部材446が、面外方向位置が異なる2種類の支持面446M,446M1を備えているため、別部材による固定機構を設けることなく、2種類の光学素子を相互に干渉しない状態で固定することが可能となる。従って、プロジェクタのコスト低減、および小型・軽量化をさらに促進することが可能となる。なお、この支持面446M、M1に固定される光学素子は、光学補償板と偏光板には限られず、位相差板(1/4波長板、1/2波長板等)や集光レンズ等であっても良い。
第1〜第3の実施形態の保持部材446として、本実施形態のような保持部材446を用い、支持面446Mに光学補償板等を固定するようにしても良い。この場合は、第1〜第3の実施形態において、これらの光学装置に用いられている保持部材446に基づいて得られる効果の代りに、本実施形態の保持部材446に基づいて得られる効果を得ることが可能である。
〔第6実施形態〕
次に、本発明の第6実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第1実施形態における光学装置では、クロスダイクロイックプリズム45の上下両面(光束入射端面と交差する一対の端面の双方)に台座445が固定され、保持部材は台座445側面に接着固定されていた。
また、クロスダイクロイックプリズム45は、上面に固定された台座445を介して下部筐体471に吊り下げ固定されていた。
また、保持部材446と保持枠443とは、保持部材446に設けられたピン447Aと保持枠443に設けられた孔443Dとを介して、互いに接着固定されていた。
さらに、偏光板442は、保持部材446の係合溝446Cに両面テープまたは接着剤により固定されていた。
これに対して、第6実施形態では、台座445は、クロスダイクロイックプリズム45の下面にのみ固定され、該クロスダイクロイックプリズム45は、下面に固定された台座445を介して下部筐体471に固定されている。
また、保持部材446は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に直接接着固定され、保持枠443は、該保持部材446に楔状スペーサ448Aを介して接着固定されている。
さらに、偏光板442は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に両面テープまたは接着剤で固定されている。
それ以外の構成は、第1実施形態と同様である。
具体的に、図19は第6実施形態に係る液晶パネル441R,441G,441Bとクロスダイクロイックプリズム45との取り付け状態を示す斜視図、図20はその組立分解図が示されている。ここで、液晶パネル441R,441G,441Bは、台座445に載置固定されたクロスダイクロイックプリズム45に、保持枠443、保持部材446、及び楔状スペーサ448Aを利用して取り付けられている。
保持枠443は、図示された外観が第1実施形態の保持枠443(図9等)と多少異なるが、基本的な構成は、支持板443Bの光束射出側端面に遮光膜が設けられている点を含め、第1実施形態で説明したものと同一である。
保持部材446は、液晶パネル441R,441G,441Bが収納保持された保持枠443を保持するものである。保持部材446は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に固着される。また、保持部材446は、略中央に開口部446Bを備える。この開口部446Bは、各液晶パネル441R,441G,441Bの装着時、各液晶パネル441R,441G,441Bの画像形成領域と対応する。保持部材446の光束射出側端面には、保持枠443と同様に、遮光膜(図示省略)が設けられている。
保持部材446の光入射側には保持枠443の側縁を覆うように形成された起立片446Dと、保持枠443の光射出側の面を支持する支持片446Kが形成されている。また、光射出側面の左右両側には、凸部446Fが設けられている。この凸部は、クロスダイクロイックプリズム45と保持部材446との間に部分的な隙間を形成する。そして、この隙間は、液晶パネル441R,441G,441Bやその周辺部に配置された偏光板等の光学素子を冷却するための風路を形成する。
また、製造時や製造後に液晶パネル441R,441G,441Bの交換が必要となった場合は、この隙間にドライバーなどの工具を差し込むことによって、保持部材446とクロスダイクロイックプリズム45とを引き剥がすことが可能である。凸部446Fの上下端部に、クロスダイクロイックプリズム45との接合面446Gが設けられている。起立片446Dの突出高さは、保持枠443の厚さにほぼ等しく、起立片446Dの高さ方向長さは保持枠443の高さにほぼ等しい。なお、起立片446Dの内側間隔は保持枠443の幅よりやや広くしている。また、保持枠443の光射出側面と保持部材446の光入射側面との間にはフォーカス調整用クリアランスを設ける。さらに、保持部材446の起立片446D内側には斜面446Eが形成されており、この斜面446Eと保持枠443との間に、保持枠443と保持部材446とを固定するための楔状スペーサ448Aを挿入できるようになっている。斜面446Eは、左右の起立片446Dの上下端部に左右対称に形成されている。
楔状スペーサ448Aは、液晶パネル441R,441G,441Bの位置決め、および、保持枠443と保持部材446との固定に用いられるものである。ここでは、4個の楔状スペーサ448Aが用いられている。楔状スペーサ448Aは、台座445、保持部材446、保持枠443と同様、アクリル材、カーボンフィラー入りのポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等の樹脂、あるいは、軽量で熱伝導性が良好な、アルミニウム、マグネシウム、チタン、あるいはこれらを主材料とした合金等の金属によって構成することができる。楔状スペーサ448Aは、保持枠443と保持部材446との接着に用いられるものであるため、熱による寸法変化を考慮すると、保持枠443または保持部材446と熱膨張係数が近い材料、または、保持枠443と保持部材446の間の熱膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。特に、保持枠443、保持部材446、スペーサ448Aの材料をすべて同じものとすることが好ましい。また、これらの要素443、446、448Aを構成する材料の熱膨張係数は、できるだけ、クロスダイクロイックプリズム45を構成するガラスに近いことが好ましい。
台座445は、その中心部にクロスダイクロイックプリズム45を載せて固着するものである。台座445は、下部筐体471(図6)にねじ等によって固着される。
次に、本実施形態に係る光学装置の第1の製造方法を説明する。
(a)先ず、クロスダイクロイックプリズム45に偏光板442を固着する(偏光板固定工程)。
(b)偏光板442を固着したクロスダイクロイックプリズム45を台座445の中央部に固着する(台座固定工程)。
(c)また、保持枠443の凹形枠体444Aに液晶パネル441R,441G,441Bを収納する。その後、保持枠443の支持板444Bを凹形枠体444Aの液晶パネル挿入側から取り付けて、液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定して保持する。なお、凹形枠体444Aへの支持板444Bの取り付けは、支持板444Bのフック444Dを凹形枠体444Aのフック係合部444Cに係合することで行うことができる(光変調装置保持工程)。
(d)続いて、液晶パネル441R,441G,441Bを収納保持した保持枠443を、保持部材446の左右の起立片446D間に保持枠443を収納し、支持片446Kに当接させる(保持枠装着工程)。
(e−1)また、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、保持部材446の接合面446Gを接着剤を介して密着させる(保持部材装着工程)。この時、保持部材446は、接着剤の表面張力によって、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に密着する。
(e−2)起立片446Dの内側面に形成した斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとの間に接着剤を塗布した楔状スペーサ448Aを挿入する(スペーサ装着工程)。この時、スペーサ448Aは、接着剤の表面張力によって、斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとに密着する。
(f)さらに、保持部材446とクロスダイクロイックプリズム45の接合面の接着剤と、楔状スペーサに塗布された接着剤とが未硬化な状態で、液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する(位置調整工程)。
(g)液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整を行った後に、接着剤を硬化する(接着剤硬化工程)。
上記(f)の位置調整工程におけるクロスダイクロイックプリズム45への各液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整は、以下のように行う。
先ず、投写レンズ46(図7等)と正対する液晶パネル441Gについて、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と保持部材446との接合面を摺動面としてアライメント調整(X軸方向、Y軸方向、θ方向の調整)を行い、保持枠443と保持部材446との接合部を摺動させることによって、フォーカス調整(Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向の調整)を行う。すなわち、アライメント調整は、クロスダイクロイックプリズム45と保持部材446のうち、一方の位置を固定した状態で、他方をX軸方向、Y軸方向、θ方向に動かすことによって行うことが可能である。また、フォーカス調整は、保持枠443と保持部材446のうち、一方の位置を固定した状態で、他方をZ軸方向、Xθ方向、Yθ方向に動かすことによって行うことが可能である。この時、楔形スペーサ448Aは、保持枠443あるいは保持部材446の動きに伴って、図21の矢印方向に摺動する。所定の位置に液晶パネル441Gを調整した後、ホットエア、ホットビーム、紫外線等で、接着剤を硬化させる。
次に、位置調整と固定が完了した液晶パネル441Gを基準として、上記と同様に、液晶パネル441R,441Bの位置調整および固定を行う。
また、本実施形態に係る光学装置は、以下のような第2の方法によって製造することも可能である。
(a)先ず、クロスダイクロイックプリズム45に偏光板442を固着する(偏光板固定工程)。
(b)偏光板442を固着したクロスダイクロイックプリズム45を台座445の中央部に固着する(台座固定工程)。
(c)また、保持枠443の凹形枠体444Aに液晶パネル441R,441G,441Bを収納する。さらに、支持板444Bを液晶パネル441R,441G,441Bの光射出側から凹形枠体444Aに取り付けて、液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定して保持する。なお、凹形枠体444Aへの支持板444Bの取り付けは、支持板444Bのフック444Dを凹形枠体444Aのフック係合部444Cに係合することで行うことができる(光変調装置保持工程)。
(e−1’)クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、保持部材446の接合面446Gを接着剤等を用いて固着する(保持部材固着工程)。
(d)液晶パネル441R,441G,441Bを収納保持した保持枠443を、保持部材446の左右の起立片446D間に保持枠443を収納し、支持片446Kに当接させる(保持枠装着工程)。
(e−2)起立片446Dの内側面に形成した斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとの間に接着剤を塗布した楔状スペーサ448Aを挿入する(スペーサ装着工程)。この時、スペーサ448Aは、接着剤の表面張力によって、斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとに密着する。
(f’)さらに、楔状スペーサに塗布された接着剤とが未硬化な状態で、液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する(位置調整工程)。
(g)液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整を行った後に、接着剤を硬化する(接着剤硬化工程)。
上記(f’)の位置調整工程における各液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整は、以下のように行う。
先ず、投写レンズ46(図7等)と正対する液晶パネル441Gについて、保持枠443と保持部材446との接合部、つまり楔形スペーサ448Aを図21の矢印方向に摺動させることによって、アライメント調整(X軸方向、Y軸方向、θ方向の調整)およびフォーカス調整(Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向の調整)を行う。すなわち、アライメント調整とフォーカス調整は、保持枠443を、X軸方向、Y軸方向、θ方向、および、Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向に動かすことによって行うことが可能である。この時、楔形スペーサ448Aは、保持枠443の動きに伴って、図21の矢印方向に摺動する。所定の位置に液晶パネル441Gを調整した後、ホットエア、ホットビーム、紫外線等で、接着剤を硬化させる。
次に、位置調整と固定が完了した液晶パネル441Gを基準として、上記と同様に、液晶パネル441R,441Bの位置調整および固定を行う。
上記2種類の製造方法における保持枠443と保持部材446との固定に関して、例えば、まずスペーサ448Aの周囲の接着剤に対してスポット的仮固定を行い、その後、斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとの間の隙間に接着剤を充填して本固定させるようにすることができる。このような固定方法を採用すれば、短時間で、保持枠443と保持部材446とをしっかりと固定することが可能である。また、斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとの間の隙間に接着剤が充填されているため、位置調整後に熱応力等がかかってスペーサ448Aの位置がずれてしまうのを防ぐことができ、液晶パネル441R,441G,441Bの位置が適切な状態に維持される。
なお、各液晶パネル441R,441G,441Bのクロスダイクロイックプリズム45への取り付けは、必ずしも上記の順序で行う必要はない。例えば、接着剤として半田を用いる場合は、上記の製造工程(d)、(e−1)(e−1’)(e−2)で、接着剤を介することなく各部材を装着し、(f)の位置調整が終了した後、クロスダイクロイックプリズム45、保持部材446、スペーサ448A、保持枠443を半田で固定すれば良い。本実施形態と同様の製造方法で製造される他の実施形態の光学装置についても、同様である。
以上のようにして一体化された液晶パネル441R,441G,441Bとクロスダイクロイックプリズム45は、底部の台座445利用して下部筐体471(図6)にねじ等で固着される。
このような第6実施形態によれば、以下のような効果がある。
(20)クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と、保持部材446の面とが、ピンやスペーサなどの位置調整用の部材を介することなく固定されている。すなわち、液晶パネル441R,441G,441Bの位置は、スペーサ448Aを介して相対的にクロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に固定されているものの、保持部材446とクロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面との間にはスペーサが存在しない。しかも、スペーサは、液晶パネル441R,441G,441Bの側縁を覆うように形成された保持部材446の起立片446Dと、液晶パネル441R,441G,441Bを保持する保持枠443との間に配置されている。よって、液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整が容易であり、また、位置調整後のスペーサ448Aの位置ずれが液晶パネル441R,441G,441Bの位置ずれに及ぼす影響も比較的少ない。従って、光学装置、ひいてはこれが採用されるプロジェクタの製造コストの低減や、画質の向上に寄与することが可能である。
(21)また、第6実施形態にかかる光学装置の第1の製造方法によれば、アライメント調整(X軸方向、Y軸方向、θ方向の調整)は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と保持部材446との接合面を摺動面として行い、フォーカス調整(Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向の調整)は、保持枠443と保持部材446との接合部を摺動させることによって行うようにしている。よって、第1の実施形態の説明で述べた(19)と同様の効果を得ることが可能である。
(22)また、第1の実施形態の説明で述べた前記(11)〜(14)と同様の効果をも得ることが可能である。
(23)また、保持部材446は、クロスダイクロイックプリズム45との接合面に凸部446Fを備えており、この凸部とクロスダイクロイックプリズム45によって、これらの間に部分的な隙間が形成されていることにより、製造時や製造後に液晶パネル441R,441G,441Bの交換が必要となった場合は、この隙間にドライバーなどの工具を差し込むことによって、保持部材446とクロスダイクロイックプリズム45とを容易に引き剥がすことが可能である。従って、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減や、アフターサービス性の向上に寄与することが可能となる。また、この隙間は、液晶パネル441R,441G,441Bやその周辺部に配置された偏光板等の光学素子を冷却するための風路を形成するので、液晶パネル441R,441G,441Bやその周辺部に配置された光学素子の熱による劣化を防ぐことが可能となり、画質の向上に寄与する。
(24)また、保持部材446の起立片446Dは、保持枠の側縁を覆うように形成されている。従って、保持枠443と各液晶パネル441R,441G,441Bとの間から漏れる光を遮断することができる。したがって、保持部材446と保持枠443との間から漏れた光を遮断することができる。つまり、この起立片446Dによって、光学装置無いで漏れた光が、投写レンズ46に呑み込まれて投写画像のコントラストが低下したり、画像がぼやけたりするのを防止することができるため、高品質な画像を得ることが可能となる。
本実施形態において、スペーサ448Aを用いることなく、保持枠443と保持部材446とを固定する構成も可能である。この場合は、保持部材446の起立片446Dと、保持枠443の外周面とを、フォーカス調整が可能な隙間、あるいは、フォーカス調整とアライメント調整の双方が可能な隙間を設けて対峙させて、液晶パネル441R,441G,441Gの位置を調整した後、保持部材446と保持枠443とを接着剤等で固定すれば良い。また、スペーサ448Aを用いることなく、保持枠443と保持部材446とを固定する場合は、保持枠443と保持部材446とを接着剤等で固定した後、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に対峙させ、 接着剤は、液晶パネル441R,441G,441Gの位置を調整する前に塗布しておいて、接着剤が未硬化な状態で位置調整を行うと良い。また、接着剤を、調整後に塗布して硬化させてるようにしても良い。このように、スペーサ448Aを用いることなく保持枠443と保持部材446とを固定するようにすれば、上記(20)〜(24)と同様の効果に加え、第1の実施形態で述べた(1)、(5)と同様の効果をも得ることが可能である。
〔第7実施形態〕
次に本発明の第7実施形態を説明する。
以下の説明で、前記第6実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第6実施形態における光学装置では、保持枠443の保持部材446への取り付けを、左右それぞれ2つの楔状スペーサ448Aによって行っていた。
これに対して、第7実施形態における光学装置では、図22または図23に示されるように、保持枠443の保持部材446への取り付けを、左右それぞれ1つの楔状スペーサ448Bによって行っている。具体的には、楔状スペーサ448Bを起立片446Dの斜面446Eの全長にわたって配置し、保持枠443および保持部材446との接合部を上下端部に形成している。それ以外の構成並びに製造方法は、第6実施形態と同様である。
このような第7実施形態によれば、第6の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
また、必要最小限の個数のスペーサ448Bによって保持枠443と保持部材446とを固定しているため、部品点数が少なく、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減を図ることが可能となる。
〔第8実施形態〕
次に本発明の第8実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第6実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第6実施形態および前記第7実施形態では、保持枠443の保持部材446への固定を、複数の楔状スペーサ448A,448Bによって行っていた。
これに対して、第8実施形態では、図24または図25に示されるように、第4実施形態や第5実施形態と同様、保持部材446の保持枠443側の面の四隅に突起されたピン447Aと、保持枠443の四隅に形成した孔443Dとによって行うようにした点が相違する。それ以外の構成は、第6実施形態と同様である。なお、ピン447Aの位置は、保持部材446の隅である必要は無い。また、ピン447Aの数は、4つに限らず、2つ以上あれば良い。
本実施形態にかかる光学装置の製造方法は、(b−2)の工程が存在しない点を除き、第4実施形態で説明したものと同様である。
このような第8実施形態によれば、次のような効果がある。
保持部材446に保持枠443を固定するためのピン447Aが設けられており、従来のPOP構造のように、独立した部品として構成されたピンやスペーサを使用しないため、第1の実施形態で述べた(1)と同様の効果を得ることができる。
また、アライメント調整(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と保持部材446との接合面を摺動面として行い、フォーカス調整(Z軸方向、Xθ方向、Yθ方向の調整)は、保持枠443と保持部材446との接合部、つまりピン447Aを介して保持枠443を摺動させることによって行うようにしている。よって、第1の実施形態で述べた(19)と同様の効果を得ることが可能である。
また、第1実施形態で述べた前記(5)と同様の効果、並びに、第6実施形態で述べた前記(22)〜(24)と同様の効果をも得ることが可能である。
〔第9実施形態〕
次に本発明の第9実施形態を説明する。
以下の説明で、前記第7実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第1実施形態〜前記第8実施形態では、各液晶パネル441R,441G,441Bを保持する保持枠443は、液晶パネル441R,441G,441Bを収納する凹形枠体444Aと、収納された液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定する支持板444Bとによって構成されていた。
これに対して、第9実施形態では、保持枠443Fを、各液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側を支持する凹形枠体によって構成している。そして、その光射出側を支持板444Bにより押圧固定することなく、保持部材446の収納空間446Hに直接、収納保持している。その他の構成は、第7実施形態と同様である。
また、本実施形態に係る光学装置の製造方法は、(c)の光変調装置保持工程が、凹形枠体によって構成される保持枠443Fに、液晶パネル441R,441G,441Bを収納するのみで終了する点を除き、先に説明した第6実施形態と同様である。
このような第9実施形態によれば、次のような効果がある。
保持枠443Fを、支持板444B無しの構成とすることで、支持板444Bを固定するためのフック係合部が不要となり、凹形枠体444Aより薄い板材を使用して単純な形状に形成することができる。従って、部品点数の削減、組立工数の低減を図ることができ、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減が可能となる。
また、第6実施形態の説明で述べた上記(20)、(21)、(23)、(24)と同様の効果、第7実施形態の説明で述べたスペーサ448Aの数に基づく効果、および、第1実施形態の説明で述べた上記(12)、(14)と同様の効果をも得ることができる。
本実施形態において、スペーサ448Aを用いることなく、保持枠443と保持部材446とを固定する構成も可能である。この場合は、保持部材446の起立片446Dと、保持枠443Fの外周面とを、フォーカス調整が可能な隙間、あるいは、フォーカス調整とアライメント調整の双方が可能な隙間を設けて対峙させて、液晶パネル441R,441G,441Gの位置を調整した後、保持部材446と保持枠443とを接着剤等で固定すれば良い。接着剤は、液晶パネル441R,441G,441Gの位置を調整する前に塗布しておいて、接着剤が未硬化な状態で位置調整を行うと良い。また、接着剤を、調整後に塗布して硬化させてるようにしても良い。このように、スペーサ448Aを用いることなく保持枠443Fと保持部材446とを固定するようにすれば、上記の効果に加え、第1の実施形態で述べた(1)、(5)と同様の効果をも得ることが可能である。
〔第10実施形態〕
次に、本発明の第10実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第6実施形態と同様の構造および同一の部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第1実施形態〜前記第8実施形態では、各液晶パネル441R,441G,441Bを保持する保持枠443は、液晶パネル441R,441G,441Bを収納する凹形枠体444Aと、収納された液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定する支持板444Bとによって構成されていた。
これに対して、第10実施形態では、図28または図29に示されるように、保持枠443Gを、各液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側を支持する支持板によって構成している。
そして、液晶パネル441R,441G,441Bを保持部材446の収納空間446Hに収納保持し、その液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側を支持板によって構成された保持枠443Gで押圧固定している。支持板によって構成される保持枠443Gと保持部材446とは、保持枠443Gに設けられたフック444Dと保持部材446に設けられたフック係合部446Iとの係合により固定される。
さらに、第6実施形態における保持部材446には、起立片446Dの内側にスペーサ448Aを挿入する斜面446Eが形成されていたが(図20参照)、本実施形態の保持部材446は、このような斜面446Eを有していない。代りに、保持部材446の起立片446Dには、保持部材446の左右側面に露出した貫通孔446Jが設けられている。スペーサ448Aは、この貫通孔446Jを介して、保持部材446の外側から、液晶パネル441R,441G,441Bの光射出面と保持部材446の液晶パネル441R,441G,441B側の面との間に挿入される。スペーサ448Aと貫通孔446Jは、3つずつ設けられているが、2つ、あるいは4つ以上であっても構わない。
その他の構成は、第6実施形態と同様である。
本実施形態にかかる光学装置の製造は以下のように行われる。
(a)クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に偏光板442を固着する(偏光板固定工程)。
(b)偏光板442が固着されたクロスダイクロイックプリズム45を台座445の中央部に固着する(台座固定工程)。
(c)クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、保持部材446の接合面446Gを固着する(保持部材固着工程)。
(d)保持部材446の収納空間446Hに液晶パネル441R,441G,441Bを収容する(光変調装置保持工程)。
(e)支持板によって構成された保持枠443Gを液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側から取り付け、保持部材446のフック係合部444Cにフック444Dを係合させて、液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定する(保持枠装着工程)。
(f)保持部材446の左右側面に設けられた貫通孔446Jに接着剤を塗布した楔状スペーサ448Aを挿入し、保持部材446の液晶パネル441R,441G,441B側の面と液晶パネル441R,441G,441Bの光射出面の双方に接触させながら移動させて、液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する(位置調整工程)。
(g)その後、接着剤を硬化させる(接着剤硬化工程)。
このような第10実施形態によれば、次のような効果がある。
クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と、保持部材446の面とが、ピンやスペーサなどの位置調整用の部材を介することなく固定されている。すなわち、液晶パネル441R,441G,441Bの位置は、スペーサ448Aを介して相対的にクロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に固定されているものの、保持部材446とクロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面との間にはスペーサが存在しない。しかも、スペーサ448Aは、保持部材446の起立片446Dに設けられた貫通孔446Jを介して、保持部材446の外側から、液晶パネル441R,441G,441Bの光射出面と保持部材446の液晶パネル441R,441G,441B側の面との間に挿入される。よって、第6実施形態で説明した上記(20)と同様の効果を得ることができる。
また、保持枠443Gを支持板のみによって構成し、液晶パネル441R,441G,441Bを保持部材446の収納空間446Hに直接収納保持し、その液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側を保持枠443Gで押圧固定しているため、部品点数の削減、および組立工数の低減を図ることができる。従って、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減が可能となる。
また、第6実施形態で説明した上記(23)、(24)の効果、および、第1実施形態で説明した上記(12)、(14)と同様の効果をも得ることができる。
〔第11実施形態〕
次に本発明の第11実施形態を説明する。
以下の説明で、前記第8実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
第8実施形態では、保持部材446を、直接クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に対して固着していた。これに対し、第11実施形態では、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、比較的熱伝導率の高いサファイア板451を固着し、そのサファイア板を介して、保持部材446をクロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に対して固着させている。
具体的には、図30または図31に示すように、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面のほぼ全面に両面テープまたは接着剤を用いてサファイア板451を固着し、そのサファイア板451中央部の液晶パネル面対応部に両面テープまたは接着剤を用いて偏光板442を貼り付けている。また、保持部材446の凸部446Fを、接着剤によってサファイア板451に固着している。
さらに、図32に示すように、サファイア板451と台座445との隙間に、良好な熱伝導性を有する接着剤449を充填して、これらを熱伝導可能に結合している。
以上説明した以外の構成は、第8実施形態と同様である。
また、本実施形態にかかる光学装置の製造方法は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、サファイア板451を両面テープまたは接着剤を用いて固着した後、サファイア板451に、偏光板442を両面テープまたは接着剤を用いて固定する点、並びに、サファイア板451を介して保持部材446をクロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に固着する点を除き、第8実施形態と同様である。
ダイクロイックプリズム45、サファイア板451、保持部材446、台座445相互の界面を接着する接着剤としては、先に述べたような、良好な熱伝導性を有する熱硬化接着剤や、光硬化接着剤を用いることが好ましい。
なお、台座445とサファイア板451とを熱伝導可能に結合する構成として、熱伝導性を有する接着剤をこれらの間に充填する代りに、カーボンが混合された熱伝導性シートや、熱伝導材から成るスペーサ部材等を介して、サファイア板451を下部筐体471へ直接固着させるようにしてもよい。この場合の熱伝導性シートやスペーサ部材の固着には、熱伝導を有する接着剤に加えて、ねじ等を利用した機械的固着も利用できる。
このような第11実施形態によれば、前記第8実施形態と同様の効果の他、次のような効果がある。
クロスダイクロイックプリズム45と液晶パネル441R,441G,441Bとの間の風路を利用した冷却に加えて、液晶パネル441R,441G,441Bや偏光板付近の熱を、保持枠443〜保持部材446のピン447A〜保持部材446〜サファイア板451〜台座445〜下部筐体471の順に伝導させて放熱することができるため、たとえプリズム45がBK7等の比較的熱伝導率の低いガラス製であっても、液晶パネル441R,441G,441B及び偏光板442の冷却性能を大きく向上させることが可能となる。これにより、プロジェクタの高輝度化が進んでも、液晶パネルの劣化を抑えることができ、安定した画質を維持することが可能である。
なお、本実施形態のように、サファイア板を介して保持部材446をクロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に対して固着して、サファイア板と台座を熱伝導可能に結合する構成は、第4〜第10実施形態にも適用することができる。このようにすれば、第4〜第10実施形態においても、冷却性能の向上、液晶パネルの劣化抑制、安定した画像の維持、という効果を得ることが可能となる。
〔第12実施形態〕
次に本発明の第12実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第6実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第6実施形態では、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、保持部材446が固着されていた。
これに対して第12実施形態では、図33または図34に示したように、保持部材446は、台座445に対して固定されている。さらに、対向する保持部材446の上端部は、フレーム連結部材452によって連結されている。
それ以外の構成は、第6実施形態と同様である。
本実施形態にかかる光学装置の製造方法は、以下のとおりである。
(a)クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に偏光板442を固着する(偏光板固定工程)。
(b)偏光板442が固着されたクロスダイクロイックプリズム45を、台座445の上面中央部に固着する(台座固定工程)。
(c)また、保持枠443の凹形枠体444Aに液晶パネル441R,441G,441Bを収納する。さらに、支持板444Bを液晶パネル441R,441G,441Bの光射出側から凹形枠体444Aに取り付けて、液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定して保持する。なお、凹形枠体444Aへの支持板444Bの取り付けは、支持板444Bのフック444Dを凹形枠体444Aのフック係合部444Cに係合することで行うことができる(光変調装置保持工程)。
(e−1”)また、台座445の3方の端面に、保持部材446の接合面446Gを接着剤等を用いて固着する(保持部材固定工程)。
(d−1)さらに、合成光射出側の保持部材446間に、フレーム連結部材452を固着する(連結部材固定工程)。このフレーム連結部材452は投写レンズ46の取り付け補助板として用いることができる。
(d−2)続いて、液晶パネル441R,441G,441Bを収納保持した保持枠443を、保持部材446の左右の起立片446D間に収納し、支持片446Kに当接させる(保持枠装着工程)。
(e−2)起立片446Dの内側面に形成した斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとの間に接着剤を塗布した楔状スペーサ448Aを挿入する(スペーサ装着工程)。この時、スペーサ448Aは、接着剤の表面張力によって、斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとに密着する。
(f’)さらに、楔状スペーサに塗布された接着剤が未硬化な状態で、液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する(位置調整工程)。
(g)液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整を行った後に、接着剤を硬化する(接着剤硬化工程)。
なお、以上では、台座445、保持部材446、連結部材452を別部品として構成し、光学装置を組み立てる際に、それらを固着して一体化した場合の構成と製造方法とを説明したが、図35に示すように、これらを一体成形した成形ユニット460を用いてもよい。
この場合における光学装置の製造方法は、以下の通りである。
(a)クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に偏光板442を固着する(偏光板固定工程)。
(b’)その後、偏光板442が固着されたクロスダイクロイックプリズム45を成形ユニット460の上方から挿入し、台座445の上面中央部に固着する(成形ユニット固定工程)。
(c)また、保持枠443の凹形枠体444Aに液晶パネル441R,441G,441Bを収納する。さらに、支持板444Bを液晶パネル441R,441G,441Bの光射出側から凹形枠体444Aに取り付けて、液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定して保持する。なお、凹形枠体444Aへの支持板444Bの取り付けは、支持板444Bのフック444Dを凹形枠体444Aのフック係合部444Cに係合することで行うことができる(光変調装置保持工程)。
(d−2)続いて、液晶パネル441R,441G,441Bを収納保持した保持枠443を、保持部材446の左右の起立片446D間に収納し、支持片446Kに当接させる(保持枠装着工程)。
(e−2)起立片446Dの内側面に形成した斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとの間に接着剤を塗布した楔状スペーサ448Aを挿入する(スペーサ装着工程)。この時、スペーサ448Aは、接着剤の表面張力によって、斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとに密着する。
(f’)さらに、楔状スペーサに塗布された接着剤が未硬化な状態で、液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する(位置調整工程)。
(g)液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整を行った後に、接着剤を硬化する(接着剤硬化工程)。
このように、台座445、保持部材446、連結部材452が一体成形された成形ユニット460を採用することにより、部品点数が少なくなり、構造の簡素化を図ることが可能となる。また、保持部材固定工程および連結部材固定工程を省略することができるため、光学装置を容易に組み立てることが可能となる。よって、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減に寄与することが可能である。なお、台座445、保持部材446、連結部材452のすべてを一体成形する必要は無く、これらのうちいずれか2つだけを一体成形した場合であっても、同様の効果を得ることが可能である。
上記2つの製造方法に関して、(f’)の位置調整工程における各液晶パネル441R,441G,441Bの位置調整の方法は、第6実施例にかかる光学装置の第2の製造方法で説明した工程(f’)と同様である。
また、保持枠443と保持部材446との固定に関して、例えば、まずスペーサ448Aの周囲の接着剤に対してスポット的仮固定を行い、その後、斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとの間の隙間に接着剤を充填して本固定させるようにすることができる。このような固定方法を採用すれば、短時間で、保持枠443と保持部材446とをしっかりと固定することが可能である。また、斜面446Eと保持枠443の外周面443Eとの間の間隙に接着剤が充填されているため、位置調整後に熱応力等がかかってスペーサ448Aの位置がずれてしまうのを防ぐことができ、液晶パネル441R,441G,441Bの位置が適切な状態に維持される。
なお、各液晶パネル441R,441G,441Bのクロスダイクロイックプリズム45への取り付けは、必ずしも上記の順序で行う必要はない。例えば、接着剤として半田を用いる場合は、上記の製造工程(d−1)、(d−2)、(e−1”)、(e−2)で接着剤を介することなく各部材を装着し、(f’)の位置調整が終了した後、保持部材446、スペーサ448A、保持枠443、連結部材452を半田で固定すれば良い。また、接着剤に代えて、保持部材446やフレーム連結部材452を、ねじ等により機械的に固着するようにしても良い。本実施形態と同様の製造方法で製造される他の実施形態の光学装置についても同様である。
以上のようにして一体化された液晶パネル441R,441G,441B及びクロスダイクロイックプリズム45は、底部の台座445利用して下部筐体471(図6)にねじ等で固着される。
このような第12実施形態によれば、次のような効果がある。
(25)従来のPOP構造のように、液晶パネル441R,441G,441Bをクロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に対して固定するのではなく、クロスダイクロイックプリズム45の上下面に固定された台座445側面に固定するようにしている。従って、第1実施形態の説明部分で述べた上記(2)〜(4)と同様の効果を得ることが可能である。
(26)クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面と、保持部材446との面とが、ピンやスペーサなどの位置調整用の部材を介することなく固定されている。すなわち、液晶パネル441R,441G,441Bの位置は、スペーサ448Aを介して相対的に台座445の側面に固定されているものの、保持部材446と台座445との間には、スペーサが存在しない。しかも、スペーサは、液晶パネル441R,441G,441Bの側縁を覆うように形成された保持部材446の起立片446Dと、液晶パネル441R,441G,441Bを保持する保持枠443との間に配置されている。よって、第6実施形態の説明部分で述べた上記(20)と同様の効果を得ることができる。
(27)保持部材446は、台座445との接合面に凸部446Fを備えており、この凸部と台座445との間に部分的な間隙が形成されていることにより、製造時や製造後に液晶パネル441R,441G,441Bの交換が必要となった場合は、この隙間にドライバー等の工具を差し込むことによって、保持部材446とクロスダイクロイックプリズム45とを容易に行う引き剥がすことが可能である。よって、第6の実施形態の説明で述べた前記(23)と同様の効果を得ることが可能である。
(28)また、第6実施形態の説明で述べた前記(22)、(24)と同様の効果をも得ることができる。
(29)さらに、保持部材446の上端部をフレーム連結部材452で連結することにより、保持部材446を安定に保持固定することができるとともに、保持部材446の温度分布を均一化し、熱伝達性を向上させることができる。
〔第13実施形態〕
次に本発明の第13実施形態を説明する。
以下の説明で、前記第12実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第12実施形態における光学装置では、保持枠443の保持部材446への取り付けを、左右それぞれ2つの楔状スペーサ448Aで行っていた。
これに対して、第13実施形態における光学装置では、図36または図37に示されるように、保持枠443の保持部材446への取り付けを、左右それぞれ1つの楔状スペーサ448Bによって行っている。具体的には、楔状スペーサ448Bを起立片446Dの斜面446Eの全長にわたって配置し、保持枠443および保持部材446との接合部を上下端部に形成している。なお、本実施形態においても、図38に示すように、台座445、保持部材446、連結部材452、あるいは、これらのうちいずれか2つを一体成形した成形ユニット470を用いることが可能である。
以上説明した以外の構成ならびに製造方法は、第12実施形態と同様である。
このような第13実施形態によれば、第12実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
また、必要最小限の個数のスペーサ448Bによって保持枠443と保持部材446とを固定しているため、部品点数が少なく、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減を図ることが可能となる。
〔第14実施形態〕
次に本発明の第14実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第12実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第12実施形態および前記第13実施形態では、保持枠443の保持部材446への固定を、複数の楔状スペーサ448A、448Bによって行っていた。
これに対して、第14実施形態では、図39または図40に示すように、保持部材446の保持枠443側の面の四隅に突起されたピン447Aと、保持枠443の四隅に形成した孔443Dとを利用して行うようにした点が相違する。それ以外の構成は、第12実施形態と同様である。ここで、ピン447Aの位置は、保持部材446の隅である必要は無い。また、ピン447Aの数は、4つに限らず、2つ以上あれば良い。
なお、本実施形態においても、図41に示すように、台座445、保持部材446、連結部材452、あるいは、これらのうちいずれか2つを一体成形した成形ユニット470を用いることが可能である。
本実施形態にかかる光学装置は、第12実施形態にかかる光学装置の製造方法とほぼ同様であるが、(d−2)の保持枠装着工程において、保持枠443の孔443Dに、保持部材446のピン447Aを、接着剤とともに挿入する点、(e−2)のスペーサ装着工程が無い点、および、(f’)の位置調整工程において、液晶パネル441R、441G,441Bの位置調整は、保持枠443を保持部材446との接合部、つまりピン447Aを介して摺動させることによって行われる点が異なる。
このような第14実施形態によれば、保持部材446に保持枠443を固定するためのピン447Aが設けられており、従来のPOP構造のように、独立した部品として構成されたヒ゜ンやスペーサをしようしないため、第1実施形態の説明で述べた前記(1)と同様の効果を得ることができる。
また、第1実施形態の説明で述べた前記(2)〜(5)、(11)〜(14)と同様の効果、および、第12実施形態の説明で述べた前記(27)、(29)と同様の効果をも得ることが可能である。
〔第15実施形態〕
次に本発明の第15実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第13実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第12実施形態〜前記第14実施形態では、各液晶パネル441R,441G,441Bを保持する保持枠443は、液晶パネル441R,441G,441Bを収納する凹形枠体444A内と、収納された液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定する支持板444Bとによって構成されていた。
これに対して、第15実施形態では、図42,43に示されるように保持枠443Fを、各液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側を支持する凹形枠体によって構成している。そして、その光射出側を支持板444Bにより押圧固定すること無く、保持部材446の収納空間446Hに直接、収納保持している。なお、本実施形態においても、図38に示すように、台座445、保持部材446、連結部材452、あるいは、これらのうちいずれか2つを一体成形した成形ユニット470を用いることが可能である。それ以外の構成は、第13実施形態と同様である。
また、本実施形態にかかる光学装置の製造方法は、(c)の光変調装置保持工程が凹形枠体によって構成される保持枠443Fに、液晶パネル441R,441G,441Bを収納するのみで終了する点を除き、先に説明した第13実施形態と同様である。
このような第15実施形態によれば、次のような効果がある。
保持枠443Fを、支持板444B無しの構成とすることで、支持板444Bを固定するためのフック係合部が不要となり、凹形枠体444Aより薄い板材を使用して単純な形状にすることができる。したがって、部品点数の削減、組み立て工数の低減を図ることができ、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減が可能となる。
また、第12実施形態の説明で述べた上記(25)〜(27)、(29)と同様の効果、および、第13実施形態の説明で述べたスペーサ448Bの数に基づく効果、および、第1の実施形態で述べた上記(12)、(14)と同様の効果をも得ることが可能である。
本実施形態において、スペーサ448Bを用いることなく、保持枠443と保持部材446とを固定する構成も可能である。この場合は、保持部材446の起立片446Dと保持枠443Fの外周面とを、フォーカス調整可能な隙間、あるいはフォーカス調整とアライメント調整の双方が可能な隙間を設けて対峙させ、液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整した後、保持部材446と保持枠443とを接着剤等で固定すれば良い。接着剤は、液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する前に塗布しておいて、接着剤が未硬化な状体で位置調整を行うと良い。また、接着剤を、調整後に塗布して硬化させるようにしても良い。このように、スペーサ448Bを用いることなく保持枠443Fと保持部材446とを固定するようにすれば、上記の効果に加えて、第1の実施形態で述べた(1)、(5)と同様の効果をも得ることが可能である。
〔第16実施形態〕
次に本発明の第16実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第12実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第12実施形態〜前記第14実施形態では、各液晶パネル441R,441G,441Bを保持する保持枠443は、液晶パネル441R、441G,441Bを収納する凹形枠体444Aと、収納された液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定する支持板444Bとによって構成されていた。
これに対して、第16実施形態では、図44または図45に示されるように、保持枠443Gを,各液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側を支持する支持板によって構成している。
そして、液晶パネル441R,441G,441Bを保持部材446の収納空間446Hに収納保持し、その液晶パネル441R,441G,441Bの入射側を支持板によって構成された保持枠443Gで押圧固定している。支持板によって構成される保持枠443Gと保持部材446とは、保持枠443Gに設けられたフック444Dと保持部材446に設けられたフック係合部446Iとの係合により固定される。
さらに、第12実施形態における保持部材446には、起立片446Dの内側にスペーサ448Aを挿入する斜面446Eが形成されていたが(図34参照)、本実施形態の保持部材446は、このような斜面446Eを有していない。代りに、本実施形態の保持部材446の起立片446Dには、保持部材446の左右側面に露出した貫通孔446Jが設けられている。スペーサ448Aは、この貫通孔446Jを介して、保持部材446の外側から、液晶パネル441R,441G,441Bの光射出面と保持部材446の液晶Pなる441R,441G,441B側の面との間に挿入される。スペーサ448Aと貫通孔446Jは、3つずつ設けられているが、2つ、あるいは4つ以上であっても構わない。その他の構成は、第12実施形態と同様である。
本実施形態にかかる光学装置の製造は、以下のように行われる。
(a)先ず、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に偏光板442を固着する(偏光板固定工程)。
(b)偏光板442が固着されたクロスダイクロイックプリズム45を台座445の上面中央部に固着する(台座固定工程)。
(c)また、台座445の3方の端面に、保持部材446をの接合面446Gを固着する(保持部材固着工程)。
(d−1)さらに、合成光射出側の保持部材446間に、フレーム連結部材452を固着する(連結部材固定工程)。
(d−2)また、保持部材446の収納空間446Hに液晶パネル441R,441G,441Bを収容する(光変調装置保持工程)。
(e)支持板によって構成された保持枠443Gを液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側から取り付け、保持部材446のフック係合部444Cにフック444Dを係合させて、液晶パネル441R,441G,441Bを押圧固定する(保持枠装着工程)。
(f)保持部材446の左右両面に設けられた貫通孔446Jに楔状スペーサ448Aを挿入し、保持部材446の液晶パネル441R,441G,441B側の面と液晶パネル441R,441G,441Bの光射出面の双方に接触させながら移動させて、液晶パネル441R,441G,441Bの位置を調整する(位置調整工程)。
(g)その後、接着剤を硬化させる(接着剤硬化工程)。
なお、接着剤に代えて、保持部材446やフレーム連結部材452を、ねじ等により機械的に固着するようにしても良い。
このような第16実施形態によれば、次のような効果がある。
台座445と保持部材446の面とが、ピンやスペーサなどの位置調整用の部材を介することなく固定されている。すなわち、液晶パネル441R,441G,441Bの位置は、スペーサ448Aを介して相対的に台座445に固定されているものの、保持部材446と台座445との間にはスペーサが存在しない。しかも、スペーサ448Aは、保持部材446の起立片446Dに設けられた貫通孔446Jを介して、保持部材446の外側から、液晶パネル441R,441G,441Bの光射出面と保持部材446の液晶パネル441R,441G,441B側の面との間に挿入される。よって、第12実施形態で説明した上記(34)と同様の効果を得ることができる。
また、保持枠443Gを支持板のみによって構成し、液晶パネル441R,441G,441Bを保持部材446の収納空間に直接収納保持し、その液晶パネル441R,441G,441Bの光入射側を保持枠443Gで押圧固定しているため、部品点数の削減、および組立工数の低減を図ることができる。従って、光学装置、ひいてはプロジェクタの製造コストの低減が可能となる。
また、第12実施形態で説明した上記(25)、(27)、(29)と同様の効果、および、第1実施形態で説明した上記(12)、(14)と同様の効果をも得ることが可能である。
〔第17実施形態〕
次に本発明の第17実施形態を説明する。
以下の説明で、第12実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡素化する。
第12実施形態では、保持部材446を、直接クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に対して固着していた。これに対して第17実施形態では、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、比較的熱伝導率の高いサファイア板451を固着し、そのサファイア板451を介して、保持部材446を台座445の側面に対して固着させている。
具体的には、図46、図47に示すように、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面のほぼ前面に、両面テープまたは接着剤を用いてサファイア板451を固着し、そのサファイア板451中央部の液晶パネル面対応部に両面テープまたは接着剤を用いて偏光板442を貼りつけている。また、保持部材446の凸部446Fを、接着剤によってサファイア板451に固着している。
さらに、図47に示すように、サファイア板451と台座445との隙間に、良好な熱伝導性を有する接着剤449を充填して、これらを熱伝導可能に結合している。
以上説明した以外の構成は、第12実施形態と同様である。
また、本実施形態にかかる光学装置の製造方法は、クロスダイクロイックプリズム45の光束入射端面に、サファイア板451を両面テープまたは接着剤を用いて固着した後、サファイア板451に、偏光板442を両面テープまたは接着剤を用いて固着する点、並びに、サファイア板451を介して保持部材446を台座445の側面に固定する点を除き、第12実施形態と同様である。
台座445、サファイア板451、保持部材446相互の界面を接着する接着剤としては、先に述べたような、良好な熱伝導性を有する熱硬化接着剤や、光硬化接着剤を用いることが好ましい。
なお、台座445とサファイア板451とを熱伝導可能に結合する構成として、熱伝導性を有する接着剤をこれらの間に充填する代りに、カーボンが混合された熱伝導性シートや、熱伝導材からなるスペーサ部材等を介して、サファイア板451を下部筐体471へ直接固着させるようにしてもよい。この場合の熱伝導性シートやスペーサ部材の固着には、熱伝導性を有する接着剤に加えて、ねじ等を利用した機械的固着も利用できる。
また、図示は省略するが、サファイア板451を、保持部材446の左右端縁に設けられた凸部446F間の寸法よりも小さく形成して、保持部材446を台座445側面に固着する際、サファイア板451が保持部材446の凸部間に位置するようにしても良い。
このような第17実施形態によれば、前記第12実施形態と同様の効果の他、次のような効果がある。
クロスダイクロイックプリズム45と液晶パネル441R,441G,441Bとの間の風路を利用した冷却に加えて、液晶パネル441R,441G,441Bや偏光板442の熱を、サファイア板451〜台座445〜下部筐体471の順に伝導させて放熱することができるため、たとえプリズム45がBK7等の比較的熱伝導率の低いガラス製であっても、液晶パネル441R,441G,441Bおよび偏光板442の冷却性能を大きく向上させることが可能となる。これにより、プロジェクタの高輝度化が進んでも、液晶パネルの劣化を抑えることができ、安定した画質を維持することが可能である。
なお、本実施形態のように、サファイア板451を用いる構成は、第1〜第3実施形態や、第12〜第16実施形態にも適用することができる。このようにすれば、第1〜第3実施形態や、第12〜第16実施形態においても、冷却性能の向上、液晶パネルの劣化抑制、安定した画像の維持、という効果を得ることが可能となる。
〔その他の実施形態〕
以上、本発明の様々な実施の形態を説明してきたが、本発明は、前記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む。例えば、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、第1、4、5、8、11、14実施形態では、保持部材446は、矩形板状体446Aから突設されたピン447Aを備えており、該ピン447Aは略柱状の構造を有していたが、基端よりも先端側が細い形状としても良い。例えば、図48に示すように、基端から先端にかけて先細となる略円錐形状の構造としてもよい。このように、ピン447Aを基端よりも先端側が細い形状とすれば、保持部材446と保持枠443とを、紫外線効果接着剤等の光硬化接着剤によって、短時間で効率良く、かつ確実に固定することが可能となる。なぜならば、ピン447A先端部から光を照射して硬化させる際に、ピン447A先端部における光の反射や吸収を低減し、ピン447Aと保持枠443との接合部に存在する接着剤に光が充分照射されるからである。このような構造は、保持部材446が金属で構成されている場合に特に好ましい。
また、第1〜3実施形態における台座445の角の形状を、図49に示すようなテーパ形状にしてもよい。図49(A)には、角をテーパ形状とした台座445の平面図が示され、図49(B)には、図49(A)のB−B線断面図が示されている。台座445をこのような形状とすることにより、保持部材446と保持枠443とを、紫外線効果接着剤等の光硬化接着剤によって、短時間で効率良く、かつ確実に固定することが可能となる。なぜならば、台座445と保持部材446との接合を行うために、台座445の上方から該台座445と保持部材446との隙間に光を照射する際に、台座445の角における光の反射や吸収を低減し、該台座445と保持部材446との隙間に存在する接着剤に光が充分照射されるからである。なお、ここでは、光が台座445上方から照射される場合について説明したが、クロスダイクロイックプリズム45の下方に固定された台座445の下方から光が照射される場合には、該下方に固定された台座445の端部をテーパ形状のものとすればよい。また、このように台座445の角をテーパ形状とする構成は、第12〜17実施形態にも適用することが可能である。
また、第1〜5、8、11、14実施形態において、保持部材446と保持枠443とは、ピン447Aや、正面略L字形状の起立片447Bを介して固定されていたが、ピン447Aや起立片447Bの形状は、図8〜9、15、16等に示したような形状に限られない。つまり、ピン447Aや起立片447Bの形状は、保持部材446と保持枠443とを固定できるような形状であれば、どのようなものであってもよい。
また、第1〜3実施形態の保持部材446に設けられた係合溝446Cの形状に関しても、図9、15、16に示したような形状に限られない。つまり、偏光板442を支持できる形状であれば、どのようなものであってもよい。
さらに、台座445の位置や、台座445と下部筐体471との取り付け方についても、上記実施形態に示した構成には限られない。
例えば、第1〜3実施形態では、台座445がクロスダイクロイックプリズム45の上下両面(光束入射端面と交差する一対の端面の双方)に設けられていたが、第12〜17実施形態のように、台座445と連結部材452と用いた構成に変えても良い。逆に、第12〜17実施形態の、台座445と連結部材452と用いた構成を、第1〜3実施形態のように台座445をプリズム45の上下両面に設けた構成に変えても良い。
また、第1〜4実施形態では、光学装置がプリズム45の上面に固定された台座445によって下部筐体471に固定されていたが、他の実施形態のように、プリズム45の下面に固定された台座によって下部筐体471に固定されるようにしても良い。また、第1〜4実施形態では、光学装置の下部筐体471への取付部445Bがクロスダイクロイックプリズム45の上面に固定された台座445に設けられていたが、これを、クロスダイクロイックプリズム45の下面に固定された台座445に形成するようにしてもよい。ただし、実施形態のように取付部445Bがクロスダイクロイックプリズム45の上面に固定された台座445に形成されていた方が、下部筐体471に対して光学装置を着脱しやすいという利点がある。また、第5〜17実施形態の光学装置を、第1〜4実施形態の光学装置のようにプリズム45の上面に固定された台座445によって下部筐体471に固定するようにしても良い。
さらに、第1〜4実施形態において、光学装置は下部筐体471のボス部476上に設けられた取付部473に固定されていたが、光学装置を取り付ける構造はこれに限られない。つまり、光学装置の取り付け部が設けられる位置や形状等は、任意である。また、台座445に設けられた取付部445Bの形状も任意であり、先に説明した各実施形態の形状に限定されない。なお、下部筐体471のボス部476には、ヘッド部49や保持片477が一体に設けられていたが、それぞれを個別に設けても良い。
第4実施形態では、クロスダイクロイックプリズム45と保持部材446との間に部分的な隙間は形成されていなかったが、第6〜17実施形態のように、クロスダイクロイックプリズム45と保持部材446との間に部分的な隙間を形成するようにしても良い。このような構成とすれば、第6実施形態で述べた(23)のような効果を得ることが可能となる。
また、第12〜16実施形態において、クロスダイクロイックプリズム45と保持部材446との間に形成された隙間に熱伝導性接着剤を充填してもよい。その場合には保持部材446〜クロスダイクロイックプリズム45〜台座445の熱伝導経路も形成されるため、液晶パネル441R,441G,441Bの冷却がより促進される。
上記実施形態において、クロスダイクロイックプリズム45は、光学ガラス、水晶、サファイアなどの材料からなるプリズムと、誘電体多層膜によって構成されていたが、プリズム45の構成は、これに限られない。例えば、ガラス等によって形成された略直方体または立方体の容器内にクロスミラーを配置し、この容器内を液体で充填した構成としても良い。つまり、プリズム45は、色光を合成する機能と、光変調装置を取り付けるための光束入射端面を備えていれば、どのような構成であっても良い。
さらに、前記各実施形態では、3つの光変調装置を用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、1つの光変調装置のみを用いたプロジェクタ、2つの光変調装置を用いたプロジェクタ、あるいは、4つ以上の光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
また、前記各実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
さらに、前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の光変調装置を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の光変調装置を用いてもよい。
さらにまた、前各記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投写を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
本発明は、色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置で変調された色光を合成する色合成光学素子とが一体化された光学装置、その光学装置の製造方法、およびその光学装置を採用したプロジェクタに利用できる。
本発明の実施形態に係るプロジェクタを上方から見た全体斜視図。 本発明の実施形態に係るプロジェクタを下方から見た全体斜視図。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図1の状態からプロジェクタのアッパーケースを外した図。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図3の状態からシールド板、ドライバーボード、および上部筐体を外して後方側から見た図。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図4の状態から光学ユニットを外した図。 本発明の実施形態に係る光学ユニットを下方側から見た斜視図。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの光学系を模式的に示す平面図。 第1実施形態に係る光学装置を上方側から見た斜視図。 第1実施形態に係る光学装置の構造を表す分解斜視図。 本発明の実施形態に係る光学装置の取付位置を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る光学ユニットを示す平面図。 図11のXII-XII線断面図。 図12で示したXIII部分の拡大図。 本発明の実施形態に係る光学ユニットの要部を拡大して示す平面図。 第2実施形態に係る光学装置の構造を表す分解斜視図。 第3実施形態に係る光学装置の構造を表す分解斜視図。 第4実施形態に係る光学装置の構造を表す分解斜視図。 第5実施形態の要部を示す分解斜視図。 第6実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図19の組立分解図。 第6実施形態における楔状スペーサの配置及び作用を示す説明図。 第7実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図22の組立分解図。 第8実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図24の組立分解図。 第9実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図26の組立分解図。 第10実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図28の組立分解図。 第11実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図30の組立分解図。 プリズムに貼り付られたサファイア板と台座を示す説明図。 第12実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図33の組立分解図。 第12実施形態の台座と保持部材を一体化した斜視図。 第13実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図36の組立分解図。 第13実施形態の台座と保持部材を一体化した斜視図。 第14実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図39の組立分解図。 第14実施形態の台座と保持部材を一体化した斜視図。 第15実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図42の組立分解図。 第16実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 図44の組立分解図。 第17実施形態に係る光学装置の構造を表す斜視図。 ガラス製プリズムに貼り付けられたサファイア板と台座を示す説明図。 保持部材のピン形状の変形例を表す拡大図。 台座形状の変形例を表す平面図および断面図。
符号の説明
1・・・プロジェクタ、441,441R,441G,441B・・・液晶パネル、442・・・光束入射側および射出側の偏光板、443・・・保持枠、443D・・・孔、443C・・・開口部、444A・・・凹形枠体、444B・・・支持板、445・・・台座、445A・・・凹部、445B・・・取付部、446・・・保持部材、446A・・・矩形板状体、446B・・・開口部、446C・・・係合溝、446D・・・起立片、446F・・・凸部、446K・・・支持片、446L・・・切り欠き部、446M・・・支持面、446M1・・・支持面、447A・・・ピン、447B,447C・・・起立片、448A,448B・・・楔状スペーサ、45・・・クロスダイクロイックプリズム、47・・・光学部品用筐体、473・・・筐体の取付部。

Claims (14)

  1. 複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学素子とが一体的に設けられた光学装置であって、
    前記光変調装置を保持し、該光変調装置の画像形成領域に対応する部分に開口を有してなる保持枠と、
    前記色合成光学素子の光束入射端面と交差する一対の端面のうち、少なくとも一方に固定される台座と、
    前記光変調装置の側縁を覆うように形成された起立片と、前記光変調装置の前記色合成光学素子側の面を支持する支持片とを有し、前記台座に対して直接固定される保持部材と、
    前記保持枠と前記保持部材との間に配置されるスペーサと、を備え、
    前記保持枠は、前記光変調装置の光入射側を支持する支持部材によって構成され、前記保持部材に固定され
    前記光変調装置の光射出側は、前記保持部材によって保持され、
    前記起立片には、貫通孔が設けられ、
    前記スペーサは、前記貫通孔に挿入され、前記光変調装置の光射出面と前記保持部材の前記光変調装置側の面との間に設けられていることを特徴とする光学装置。
  2. 請求項1に記載の光学装置において、
    前記保持部材は、光透過性を有する材料によって構成されていることを特徴とする光学装置。
  3. 請求項2に記載の光学装置において、
    前記保持枠と前記保持部材とは、光硬化型接着剤によって固定されることを特徴とする光学装置。
  4. 請求項1に記載の光学装置において、
    前記保持部材は、金属によって構成されていることを特徴とする光学装置。
  5. 請求項4に記載の光学装置において、
    前記保持枠と前記保持部材とは、熱硬化型接着剤によって固定されることを特徴とする光学装置。
  6. 請求項1から請求項のいずれかに記載の光学装置において、
    前記台座は、前記色合成光学素子の光束入射端面と交差する一対の端面の双方に固定されることを特徴とする光学装置。
  7. 請求項6に記載の光学装置において、
    前記台座は、前記保持部材が接着固定される端面の一部に凹部が形成されていることを特徴とする光学装置。
  8. 請求項6または請求項7に記載の光学装置において、
    前記台座の側面は、前記色合成光学素子の光束入射端面よりも突出していることを特徴とする光学装置。
  9. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の光学装置において、
    前記台座は、前記色合成光学素子の光束入射端面と交差する一対の端面のうち一方にのみ固定され、
    他方の前記端面の近傍には、対向する前記保持部材どうしを連結する連結部材が設けられていることを特徴とする光学装置。
  10. 請求項9に記載の光学装置において、
    前記台座、前記保持部材、前記連結部材のうち、少なくとも2つが、一体成形されていることを特徴とする光学装置。
  11. 請求項1から請求項10のいずれかに記載の光学装置において、
    該光学装置は、光学機器を構成する光学部品を所定の光軸に沿って配置する光学部品用筐体に取り付けられ、
    前記台座の少なくとも一方には、前記光学部品用筐体に固定される取付部が形成されていることを特徴とする光学装置。
  12. 請求項1から請求項11のいずれかに記載の光学装置において、
    前記光変調装置は、一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に固着された光透過性防塵板と、を備えていることを特徴とする光学装置。
  13. 請求項1から請求項12のいずれかに記載の光学装置と、前記光学装置によって形成された画像を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
  14. 複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学素子とが一体化された光学装置の製造方法であって、
    前記光学装置は、
    前記光変調装置を保持し、該光変調装置の画像形成領域に対応する部分に開口を有してなる保持枠と、
    前記色合成光学素子の光束入射端面と交差する一対の端面のうち、少なくとも一方に固定される台座と、
    前記光変調装置の側縁を覆うように形成された起立片と、前記光変調装置の前記色合成光学素子側の面を支持する支持片とを有し、前記台座に対して直接固定される保持部材と、
    前記保持枠と前記保持部材との間に配置されるスペーサと、を備え、
    前記保持枠は、前記光変調装置の光入射側を支持する支持部材によって構成され、前記保持部材に固定され、
    前記光変調装置の光射出側は、前記保持部材によって保持され、
    前記起立片には、貫通孔が設けられ、
    前記スペーサは、前記貫通孔に挿入され、前記光変調装置の光射出面と前記保持部材の前記光変調装置側の面との間に設けられ、
    当該製造方法は、
    前記色合成光学素子に台座を固定する台座固定工程と、
    前記複数の光変調装置を、各々前記保持部材に装着する光変調装置保持工程と、
    前記保持枠を、前記保持部材に装着する保持枠装着工程と、
    前記保持部材を、前記台座側面に接着剤を用いて固着する保持部材固着工程と
    記保持部材の前記貫通孔に接着剤を塗布したスペーサを挿入する工程と、
    前記接着剤が未硬化な状態で、前記複数の光変調装置の位置を調整する位置調整工程と、
    前記位置調整工程の後に、前記接着剤を硬化させる接着剤硬化工程と、を備え、
    前記位置調整工程では前記スペーサを前記光変調装置の光射出面および前記保持部材の前記光変調装置側の面の双方に接触させながら移動させて、前記光変調装置の位置を調整することを特徴とする光学装置の製造方法。
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