JP4910317B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

この発明は投射型表示装置に関する。

従来の投射型表示装置として特開２００２−３７２７４９号公報に記載されたものがある。

この投射型表示装置は次のような機能を有する。

光源光はＲ光、Ｇ光、Ｂ光に色分解され、各色光はそれぞれ所定の位置に配置されたワイヤグリッド偏光ビームスプリッタ（以下ワイヤグリッドという）に入射し、偏光分離される。そして、ワイヤグリッドを透過した偏光光は各色光毎に配置された反射型ライトバルブに入射し、各色光の色信号によって変調されて反射され、再びワイヤグリッドに入射して検光され、各色光の検光光が色合成されて投射レンズで投射される。

一般に、投射型表示装置内の空気を攪拌し、投射型表示装置内の温度を均一にするため、ファンによってワイヤグリッドの周りの空気が攪拌されている。
特開２００２−３７２７４９号公報

ところが、ファンによって攪拌された空気中に塵があると、ワイヤグリッドの周囲の塵が投射レンズによってスクリーン上に投射されるという問題があった。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はワイヤグリッドの周囲の塵が投射レンズによってスクリーン上に投射されるのを防ぐことができる投射型表示装置を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、各色光をそれぞれ変調する複数の反射型ライトバルブと、各色光をそれぞれ偏光し、偏光光として前記反射型ライトバルブへ入射させるとともに、前記反射型ライトバルブで変調された変調光を検光する複数のワイヤグリッドと、前記複数の反射型ライトバルブで変調された各色光を合成して合成光とし、その合成光を投射レンズに入射させる色合成光学素子と、前記複数のワイヤグリッドを装着する取付部材とを備え、前記取付部材は、各色光に対応して形成され、前記各色光を入射させるための第１の開口部と、前記各色光に対応して形成され、前記ワイヤグリッドで偏光された前記偏光光を前記反射型ライトバルブへ入射させるための第２の開口部と、前記色合成光学素子で色合成された前記合成光を前記投射レンズへ入射させるための第３の開口部とを有し、前記ワイヤグリッドは、前記第１の開口部に配置され、前記取付部材の前記第２の開口部に、前記反射型ライトバルブで変調された変調光の偏光方向を補正するための波長位相板が配置され、前記複数のワイヤグリッドは、前記取付部材を介して、前記複数の反射型ライトバルブをその内部に有さずに１つの閉空間を共有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の投射型表示装置において、前記ワイヤグリッドは、前記第１の開口部に配置されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の投射型表示装置において、前記取付部材の前記第２の開口部に、前記反射型ライトバルブで変調された変調光の偏光方向を補正するための波長位相板が配置されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の投射型表示装置において、前記色合成光学素子は、前記第３の開口部を塞ぐように前記１つの閉空間の内部に収容されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の投射型表示装置において、前記複数の取付部材の第３の開口部に、前記反射型ライトバルブで変調された変調光を前記投射レンズに入射させるための透光部材が配置されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の投射型表示装置において、前記取付部材内の空気を攪拌する攪拌手段を備えていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の投射型表示装置において、前記取付部材内の空気を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする。

この発明の投射型表示装置によれば、ワイヤグリッドの周囲の塵が投射レンズによってスクリーン上に投射されるのを防ぐことができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の基本構成を示す概念図である。

ランプ１ａと放物面鏡等の凹面鏡１ｂとからなる光源１から出射した光源光は、Ｂ（青）光反射ダイクロイックミラー２Ｂと、Ｒ光、Ｇ光を反射するダイクロイックミラー２ＲＧとを互いに直交するようにＸ型に配置してなるクロスダイクロイックミラー２に入射し、互いに反対方向へ進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光との混合光とに色分解される。

Ｂ光は折り曲げミラー３を経由してＢ光用ワイヤグリッド偏光ビームスプリッタ（以下ワイヤグリッド６Ｂという）６Ｂに入射する。Ｒ光とＧ光との混合光は折り曲げミラー４を経由してＧ光反射ダイクロイックミラー５に入射し、透過するＲ光と反射するＧ光とに色分解され、Ｒ光とＧ光とはＲ光用ワイヤグリッド偏光ビームスプリッタ（以下ワイヤグリッド６Ｒという）６ＲとＧ光用ワイヤグリッド偏光ビームスプリッタ（以下ワイヤグリッド６Ｇという）６Ｇとにそれぞれ入射する。

ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇは、いずれも四角形のガラス基板上に金属（アルミニウム）の格子を形成してなる。ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇは、格子のピッチ方向と平行な向きへ偏光した光を反射させ、格子のピッチ方向と垂直な向きへ偏光した光を透過させる。

ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇを透過した偏光光は、各色光毎に配置された波長位相板（図示せず）を経由して各色光用の反射型ライトバルブ７Ｂ，７Ｒ，７Ｇに入射する。反射型ライトバルブ７Ｂ，７Ｒ，７Ｇに入射した光は各色の色信号によって変調されて反射され、再度前記波長位相板に入射して偏光方向が補正される。前記波長位相板を出射した光はワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇに入射し、反射する変調光と透過する非変調光とに偏光分離される。ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇで反射された変調光だけが取り出され（検光され）、各色光の検光光はクロスダイクロイックプリズム（色合成光学素子）９の異なる入射面にそれぞれ入射する。

クロスダイクロイックプリズム９に入射したＢ光はＢ光反射ダイクロイック膜９Ｂで反射され、Ｒ光はＲ光反射ダイクロイック膜９Ｒで反射され、Ｇ光は両膜９Ｂ，９Ｒを透過し、色合成されて出射面から出射される。合成光は投射レンズ１１に入射し、図示しないスクリーン上にフルカラー像が拡大投射される。

なお、後述のように、ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇ及び波長位相板は、クロスダイクロイックプリズム９を収容する取付部材１０の第１の窓（第２の開口部）１０Ａ、第２の窓（第１の開口部）１０Ｂにそれぞれ装着されている（図２、図３参照）。

図２はこの発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の取付部材の断面図である。

取付部材１０の断面形状はほぼ三角形である。

取付部材１０には３つの第１の窓１０Ａと３つの第２の窓１０Ｂと１つの第３の窓（第３の開口部）１０Ｃとが形成されている。第１の窓１０Ａ、第２の窓１０Ｂ及び第３の窓１０Ｃはいずれも四角形である。

第１の窓１０Ａには各色光用の１／４波長位相板２４Ｂ，２４Ｒ，２４Ｇがそれぞれ装着されている。第２の窓１０Ｂにはワイヤグリッド６Ｂ、６Ｒ、６Ｇがそれぞれ装着されている。第３の窓１０Ｃは取付部材１０内に収容されたクロスダイクロイックプリズム９の出射面によって塞がれている。

取付部材１０のすべての窓１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは塞がり、取付部材１０内に密閉空間（防塵空間）Ｓが形成されている。密閉空間Ｓ内にはファン（攪拌手段）１５が配置されている。ファン１５は密閉空間Ｓの空気を攪拌し、密閉空間Ｓの温度を均一にするためのものである。ファン１５は例えばシロッコファンである。

図３はこの発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の取付部材の分解斜視図である。なお、下側取付部材２０の側面部２２の一部を切り欠いて示した。

取付部材１０は下側取付部材２０と上側取付部材３０とで構成される。

下側取付部材２０の底面部２１にはクロスダイクロイックプリズム９とファン１５とが固定されている。

底面部２１の周縁部から直立する側面部２２には、第１の窓１０Ａの下部を構成する開口１０Ａ−１と第２の窓１０Ｂの下部を構成する開口１０Ｂ−１と第３の窓１０Ｃの下部を構成する開口１０Ｃ−１とが形成されている。

開口１０Ａ−１の周縁部には波長位相板２４Ｂ，２４Ｒ，２４Ｇの厚さより僅かに広い溝２５がそれぞれ形成されている。溝２５に波長位相板２４Ｂ，２４Ｒ，２４Ｇの下部を挿入することによって波長位相板２４Ｂ，２４Ｒ，２４Ｇが開口１０Ａ−１に装着される。

開口１０Ｂ−１の周縁部にはワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの厚さとほぼ同じ深さの段差部２６がそれぞれ形成されている。段差部２６にワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの一方の面を当接し、他方の面を押え板２７で押えることによってワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇが開口１０Ｂ−１に装着される。なお、押え板２７はビス２７ａによって側面部２２に取り付けられ、ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの入射面の取付部材１０の側面部２２から離れる方向への変位を阻止している。

下側取付部材２０の３つの頂角部分２０Ａにはボルト（図示せず）を螺合可能なめねじ２３がそれぞれ形成されている。

上側取付部材３０の天板部３１のめねじ２３と対向する位置に上下方向へ貫通するボルト通し穴３３が形成されている。

天板部３１の周縁部から垂下する側面部３２には、第１の窓１０Ａの上部を構成する開口１０Ａ−２と第２の窓１０Ｂの上部を構成する開口１０Ｂ−２と第３の窓１０Ｃの上部を構成する開口（図３では見えない）とが形成されている。

開口１０Ａ−２の周縁部には波長位相板２４Ｂ，２４Ｒ，２４Ｇの厚さより僅かに広い溝３５がそれぞれ形成されている。上側取付部材３０を下側取付部材２０に組み付けたときに溝３５と溝２５とで１つの連続する溝が形成される。

開口１０Ｂ−２の周縁部にはワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの厚さとほぼ同じ深さの段差部３６がそれぞれ形成されている。上側取付部材３０を下側取付部材２０に組み付けたときに段差部３６と段差部２６とで１つの段差面が形成される。

溝３５と各色光用の波長位相板２４Ｂ，２４Ｒ，２４Ｇとの位置、段差部３６とワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇとの位置をそれぞれ合わせた状態で、上側取付部材３０を下側取付部材２０に組み付け、ボルト通し穴３３に挿入したボルトをめねじ２３にねじ込むことによって上側取付部材３０が下側取付部材２０に固定される。

その結果、波長位相板２４Ｂ，２４Ｒ，２４Ｇとワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇとクロスダイクロイックプリズム９と取付部材１０とで密閉空間Ｓが形成され、取付部材１０の外部から取付部材１０内への塵埃の浸入が遮断される。

この第１実施形態によれば、取付部材１０内への塵埃の浸入を防止することができるので、ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの近傍の塵が投射レンズ１１によってスクリーン上に投射されるのを防ぐことができる。また、密閉空間Ｓの空気がファン１５によって攪拌されるので、ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇの部分的な温度上昇を回避して投射像のゆらぎを防止することができる。更に、取付部材１０内の空間が部分的に温度上昇することがあるが、この部分的に温度上昇による投射像のゆらぎの発生を防止することもできる。

なお、図示しないが、密閉空間Ｓ内にペルチェ素子等の冷却手段を配置して密閉空間Ｓ内を冷却するようにすれば、ワイヤグリッド６Ｂ，６Ｒ，６Ｇが冷却され、光路の温度上昇に起因する投射像のゆらぎを防止することができる。

図４はこの発明の第２実施形態に係る投射型表示装置の取付部材の断面図であり、共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この第２実施形態は各色光毎に３つの取付部材（防塵部材）４０，５０，６０を採用するとともに、クロスダイクロイックプリズム９を取付部材４０，５０，６０の外に置いた点で第１実施形態と相違する。

３つの取付部材４０，５０，６０にはそれぞれ密閉空間（防塵空間）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が形成される。密閉空間Ｓ１は波長位相板２４Ｂとワイヤグリッド６Ｂとガラス板１２Ｂと取付部材４０とで形成される。波長位相板２４Ｂは第１の窓（第２の開口部）４０Ａに装着され、ワイヤグリッド６Ｂは第２の窓（第１の開口部）４０Ｂに装着され、ガラス板１２Ｂは第３の窓（第３の開口部）４０Ｃに装着されている。第３の窓４０Ｃにはガラス板１２Ｂを介してクロスダイクロイックプリズム９の入射面が配置されている。

密閉空間Ｓ２は波長位相板２４Ｒとワイヤグリッド６Ｒとガラス板１２Ｒとホルダ（取付部材）５０とで形成される。波長位相板２４Ｒは第１の窓（第２の開口部）５０Ａに装着され、ワイヤグリッド６Ｒは第２の窓（第１の開口部）５０Ｂに装着され、ガラス板１２Ｒは第３の窓（第３の開口部）５０Ｃに装着されている。第３の窓５０Ｃにはガラス板１２Ｒを介してクロスダイクロイックプリズム９の入射面が配置されている。

密閉空間Ｓ３は波長位相板２４Ｇとワイヤグリッド６Ｇとガラス板１２Ｇとホルダ（取付部材）６０とで形成される。波長位相板２４Ｇは第１の窓（第２の開口部）６０Ａに装着され、ワイヤグリッド６Ｇは第２の窓（第１の開口部）６０Ｂに装着され、ガラス板１２Ｇは第３の窓（第３の開口部）６０Ｃに装着されている。第３の窓６０Ｃにはガラス板１２Ｇを介してクロスダイクロイックプリズム９の入射面が配置されている。

ガラス板１２Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇとクロスダイクロイックプリズム９の入射面との間には例えばガラスブロック１３が配置されている。ガラス板１２Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇとガラスブロック１３とで請求項６の透光部材が構成される。ガラスブロック１３に代えて防塵シートを使用しても構わない。防塵シートとして樹脂等を筒状にしたものを使用することができる。

この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

第２実施形態では密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内にファン１５、冷却手段を配置することは記載されていないが、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内には第１実施形態と同様にファン１５、冷却手段が配置される。密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は狭いため、第１実施形態のように部分的な温度上昇により投射画像にゆらぎが発生することは少ない。そのような場合には密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３にファン１５、冷却手段を配置しなくても構わない。

なお、上述したように、第１，２実施形態では、光源からの光はワイヤグリッド６Ｂ、６Ｒ、６Ｇを透過して反射型ライトバルブ７Ｂ，７Ｒ，７Ｇに入射し、反射型ライトバルブ７Ｂ，７Ｒ，７Ｇで変調され、ワイヤグリッド６Ｂ、６Ｒ、６Ｇで反射されてクロスダイクロイックプリズム９に入射する構成であった。しかし、これ以外の構成として、光源からの光をワイヤグリッドで反射させて反射型ライトバルブに入射させ、反射型ライトバルブで変調し、ワイヤグリッドを透過させてクロスダイクロイックプリズムに入射させる構成であっても構わない。取付部材は光源からの光を取付部材に入射させるための光入射用窓を有する。また、ワイヤグリッドとクロスダイクロイックプリズムとの間は防塵シートによって防塵される。

図１はこの発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の基本構成を示す概念図である。 図２はこの発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の取付部材の断面図である。 図３はこの発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の取付部材の分解斜視図である。 図４はこの発明の第２実施形態に係る投射型表示装置の取付部材の断面図である。

符号の説明

６Ｂ、６Ｒ、６Ｇ：ワイヤグリッド、７Ｂ，７Ｒ，７Ｇ：反射型ライトバルブ、９：クロスダイクロイックプリズム（色合成光学素子）、１０，４０，５０，６０：取付部材（防塵部材）、１０Ａ，４０Ａ，５０Ａ，６０Ａ：第１の窓（第２の開口部）、１０Ｂ，４０Ｂ，５０Ｂ，６０Ｂ：第２の窓（第１の開口部）、１０Ｃ，４０Ｃ，５０Ｃ，６０Ｃ：第３の窓（第３の開口部）、１２Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇ：ガラス板、１３：ガラスブロック、１５：ファン（攪拌手段）、２４Ｂ，２４Ｒ，２４Ｇ：波長位相板、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３：密閉空間（防塵空間）。

Claims (5)

1. 各色光をそれぞれ変調する複数の反射型ライトバルブと、
   各色光をそれぞれ偏光し、偏光光として前記反射型ライトバルブへ入射させるとともに、前記反射型ライトバルブで変調された変調光を検光する複数のワイヤグリッドと、
   前記複数の反射型ライトバルブで変調された各色光を合成して合成光とし、その合成光を投射レンズに入射させる色合成光学素子と、
   前記複数のワイヤグリッドを装着する取付部材とを備え、
   前記取付部材は、各色光に対応して形成され、前記各色光を入射させるための第１の開口部と、前記各色光に対応して形成され、前記ワイヤグリッドで偏光された前記偏光光を前記反射型ライトバルブへ入射させるための第２の開口部と、前記色合成光学素子で色合成された前記合成光を前記投射レンズへ入射させるための第３の開口部とを有し、
   前記ワイヤグリッドは、前記第１の開口部に配置され、
   前記取付部材の前記第２の開口部に、前記反射型ライトバルブで変調された変調光の偏光方向を補正するための波長位相板が配置され、
   前記複数のワイヤグリッドは、前記取付部材を介して、前記複数の反射型ライトバルブをその内部に有さずに１つの閉空間を共有することを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記色合成光学素子は、前記第３の開口部を塞ぐように前記１つの閉空間の内部に収容されていることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
3. 前記複数の取付部材の第３の開口部に、前記反射型ライトバルブで変調された変調光を前記投射レンズに入射させるための透光部材が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
4. 前記取付部材内の空気を攪拌する攪拌手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の投射型表示装置。
5. 前記取付部材内の空気を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の投射型表示装置。
   

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