JP5078650B2

JP5078650B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP5078650B2
Application number: JP2008030006A
Authority: JP
Inventors: 田中　　秀知
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: JP2009192564A; US20090201468A1; US20110279489A1; US8007112B2; US8182092B2

Description

本発明は、液晶表示素子を用いた画像表示装置に関するものである。

特許文献１の画像表示装置においては、液晶表示素子の遮光部材は予め設けられた位置決めピンに孔嵌合させた後に固定する構造を採用している。

特開平１１―３０５６７４号公報

特許文献１においては、液晶表示素子の有効表示エリアに対する遮光部材の開口部の内辺の位置精度が低い。これは液晶表示素子の有効表示エリアから、遮光部材の開口部の内辺までに多くの部品が介在し、これが誤差要因として加算されるためである。

これにより生ずる問題点は、遮光部材の液晶表示素子ユニット内での位置精度が低いために、遮光部材の相互位置関係が個々にばらばらになることである。色分解された光ごとに設けられた液晶表示素子の有効表示エリアは、専用の調整装置により６軸調整後に固定されるので、高精度に相互位置関係を確保できる。しかし、液晶表示素子ごとに設けられた遮光部材の色分解された光ごとの相互位置関係の正確さが伴わないものとなる。

この結果、スクリーンに投射される有効表示エリア内の画像は問題なく合致するが、有効表示エリア外の直近にある遮光枠像が、分離された光ごとに異なる位置に投影され、色付きとして認識され、結果として映像品質を劣化させてしまうことになる。

これを回避するために、液晶表示素子に対して遮光枠を調整してから固定する方法が考えられるが、単純な調整固定構造としたのでは、調整固定後に液晶表示素子の表面に付着した汚れの除去が困難となる問題がある。

これは、液晶表示素子の表面に付着した汚れを除去するために、溶剤を浸した布等で拭かなくてはならないが、遮光部材が有効表示エリアの近傍まで覆っているので、作業が困難となる。そのため、汚れが発生する度に遮光部材を外して拭き上げ作業を行っていたのでは、遮光部材の再調整作業が必要となり、また再調整後に再度汚れ付着の可能性もあり、製品組立に多大な損失を与えてしまうことになる。

また、枠像の色付きも低減できるため、品位ある映像を確保できるが、広がりが予想されるホームシアタモデルでは、特に黒表示時の映像品質が重視されるため、今まで以上に液晶表示素子周辺の部品構成によるノイズ成分を抑えなくてはならない。

また、遮光部材の取付位置を予測して、液晶表示素子を保持兼放熱のための部材に固定する方法もある。しかし、この場合は極めて高価な装置となることが予測されるのと、高価な液晶表示素子を位置精度不良だけで廃棄するのはコスト高を招くことになる。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、上述の組立性と清掃性の２つの問題を改良した画像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る画像表示装置は、光源と、該光源からの光を色分解する手段と、画像信号に応じて光を変調する液晶表示素子と、該液晶表示素子に色分解された光を照射する照明手段と、前記液晶表示素子からの出射光を合成する手段と、合成された光を投射する投射手段と、前記液晶表示素子の有効表示範囲外に照射される光を遮る遮光部材とを備えた画像表示装置であって、前記遮光部材は、前記液晶表示素子に対する位置を固定するためのベース部材と、該ベース部材に対して着脱可能に取り付けられるマスク部材とにより構成し、前記ベース部材は前記液晶表示素子の光入出射面よりも広い開口部を有することを特徴とする。

本発明に係る画像表示装置によれば、スクリーンに投射された有効表示エリア外の遮光部材により形成される枠像も、各色毎の遮光部材の相対的位置関係を高精度にできるため、重なり性が良好となり鮮明となる。

また、溶剤を浸した布等による液晶表示素子の拭き上げを容易にすることができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は投射型画像表示装置の光学的平面図、図２は側面図である。発光管１とリフレクタ２から成る光源ランプ３の前方には、防爆ガラス４、第１のシリンダアレイ５ａ、紫外線吸収フィルタ６、第２のシリンダアレイ５ｂ、偏光変換素子７、フロントコンプレッサ８、全反射ミラー９が配列されている。全反射ミラー９の反射方向には、第３のシリンダアレイ５ｃ、カラーフィルタ１０、第４のシリンダアレイ５ｄ、コンデンサレンズ１１、リアコンプレッサ１２が配列されている。そして、このような光源ランプ３〜リアコンプレッサ１２により照明光学系１３が構成されている。

この照明光学系１３からの出射光束は、色分解合成光学系１４に入射するようにされている。色分解合成光学系１４においては、ダイクロイックミラー１５の透過方向に緑色光用入射側偏光板１６、第１の偏光ビームスプリッタ１７、１／４波長板１８Ｇ、緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇが配置されている。また、第１の偏光ビームスプリッタ１７の反射方向には、緑色光用出射側偏光板２０Ｇを付したダイクロイックプリズム２１が設けられている。更に、ダイクロイックミラー１５の反射方向には、トリミングフィルタ２２、入射側偏光板１６ａ、色選択性位相差板２３、第２の偏光ビームスプリッタ２４、１／４波長板１８Ｂ、反射型液晶表示素子１９Ｂが配列されている。

第２の偏光ビームスプリッタ２４におけるダイクロイックミラー１５からの光束の反射方向には、１／４波長板１８Ｒ、赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒが配置されている。更に、第２の偏光ビームスプリッタ２４の出射側には赤色光用出射側偏光板２０Ｂが付されたダイクロイックプリズム２１が配置されている。そして、ダイクロイックプリズム２１からの出射光が投射レンズ鏡筒２５に至っている。

発光管１は連続スペクトルで白色光を発光し、リフレクタ２は発光管１からの光を所定の方向に集光する。第１のシリンダアレイ５ａは光源ランプ３からの光の進行方向における水平方向の紙面垂直方向において屈折力を有し、第２のシリンダアレイ５ｂは第１のシリンダアレイ５ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有している。偏光変換素子７は無偏光光を所定の偏光光に揃える。

フロントコンプレッサ８は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成され、全反射ミラー９は光軸を８８度変換する。第３のシリンダアレイ５ｃは光源ランプ３からの光の進行方向における垂直方向、つまり紙面の垂直方向において屈折力を有し、第４のシリンダアレイ５ｄは第３のシリンダアレイ５ｃの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する。カラーフィルタ１０は色座標を或る値に調整するために特定波長域の色を光源ランプ３に戻す。リアコンプレッサ１２は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されている。

ダイクロイックミラー１５は青色光Ｂ（４３０〜４９５ｎｍ）と赤色光Ｒ（５９０〜６５０ｎｍ）を反射し、緑色光Ｇ（５０５〜５８０ｎｍ）を透過する。緑色光用入射側偏光板１６は透明基板に偏光素子を貼着し、Ｐ偏光光のみを透過する。第１の偏光ビームスプリッタ１７はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光分離面を有する。

画像信号に応じた光学像を形成する。反射型液晶表示素子１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂは、それぞれ入射した光をそれぞれ赤色光Ｒ用の１／４波長板１８Ｒ、緑色光Ｇ用の１／４波長板１８Ｇ、青色光Ｂ用の１／４波長板１８Ｂを介して反射すると共に画像変調する。トリミングフィルタ２２は赤色光Ｒの色純度を高めるためにオレンジ光を光源ランプ３に戻し、赤色光Ｒ、青色光Ｂ用の入射側偏光板１６ａは透明基板に偏光素子を貼着し、Ｐ偏光のみを透過する。色選択性位相差板２３は赤色光Ｒの偏光方向を９０度変換し、青色光Ｂの偏光方向は変換しない。第２の偏光ビームスプリッタ２４はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射し偏光分離面を有する。

青色光用出射側偏光板２０Ｂは、青色光ＢのＳ偏光のみを透過し、緑色光用出射側偏光板２０ＧはＳ偏光のみを透過させる。ダイクロイックプリズム２１は赤色光Ｒ、青色光Ｂを透過し、緑色光Ｇを反射する。このようなダイクロイックミラー１５〜ダイクロイックプリズム２１により、色分解合成光学系１４が構成されている。

ここで、Ｐ偏光とＳ偏光の定義を明確にすると、偏光変換素子７ではＰ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は、偏光変換素子７を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー１５に入射する光は偏光ビームスプリッタ１７、２４を基準として考えるので、Ｐ偏光光が入射するものとする。偏光変換素子７から射出された光はＳ偏光であるが、同じＳ偏光光がダイクロイックミラー１５に入射した光を、Ｐ偏光光として本実施例では定義する。

発光管１から発した光はリフレクタ２により所定の方向に集光される。リフレクタ２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる。ただし、発光管１からの光源は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。

これらの光束は第１のシリンダアレイ５ａに入射し、第１のシリンダアレイ５ａにおいてシリンダアレインズに応じた垂直方向に帯状の複数の光束に分割、集光される。更に、紫外線吸収フィルタ６を介して、第２のシリンダアレイ５ｂを経て垂直方向に帯状の複数の光束を偏光変換素子７の近傍に形成する。

偏光変換素子７は偏光分離面と反射面と１／２波長板とから成り、複数の光束はその列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分の光は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向が揃った光として出射する。偏光変換された垂直方向に帯状の複数の光束は、偏光変換素子７を出射した後に、フロントコンプレッサ８を介して全反射ミラー９により８８度反射し第３のシリンダアレイ５ｃに入射する。第３のシリンダアレイ５ｃに入射した光束はそれぞれのシリンダアレインズに応じて水平方向に帯状の複数の光束に分割、集光され、第４のシリンダアレイ５ｄを経て水平方向に帯状の複数の光束となり、コンデンサレンズ１１、リアコンプレッサ１２に至る。

ここで、フロントコンプレッサ８、コンデンサレンズ１１、リアコンプレッサ１２の光学的作用の関係で、複数の光束は矩形形状の像が重なった形で矩形状の均一な照明エリアが形成される。この照明エリアに後述する反射型液晶表示素子１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂが配置されている。次に、偏光変換素子７によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー１５に入射する。

ダイクロイックミラー１５を透過した緑色光Ｇは入射側偏光板１６に入射し、緑色光Ｇはダイクロイックミラー１５によって分解された後も、Ｐ偏光の偏光変換素子７の場合はＳ偏光となっている。そして、緑色光Ｇは入射側偏光板１６から出射した後に、第１の偏光ビームスプリッタ１７に対してＰ偏光として入射して偏光分離面で透過して、緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇに至る。緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇにおいては、緑色光Ｇが画像変調されて反射される。画像変調された緑色反射光ＧのうちＰ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッタ１７の偏光分離面で透過して光源ランプ３側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された緑色反射光ＧのうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッタ１７の偏光分離面で反射され、投射光としてダイクロイックプリズム２１に向かう。

このとき、全ての偏光成分をＰ偏光に変換した状態、つまり黒を表示した状態において、第１の偏光ビームスプリッタ１７と緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇとの間に設けられた１／４波長板１８Ｇの遅相軸が所定の方向に調整される。これにより、第１の偏光ビームスプリッタ１７と緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。第１の偏光ビームスプリッタ１７から出射した緑色光Ｇは、ダイクロイックプリズム２１に対してＳ偏光として入射し、ダイクロイックプリズム２１のダイクロイック膜面で緑色光Ｇを反射して投射レンズ鏡筒２５に至る。

一方、ダイクロイックミラー１５を反射した赤色光Ｒと青色光Ｂは、入射側偏光板１６ａに入射する。なお、赤色光Ｒと青色光Ｂはダイクロイックミラー１５によって分解された後もＰ偏光となっている。そして赤色光Ｒと青色光Ｂは、トリミングフィルタ２２でオレンジ光をカットされた後に、入射側偏光板１６ａから出射し、色選択性位相差板２３に入射する。色選択性位相差板２３は赤色光Ｒのみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これにより赤色光ＲはＳ偏光として、青色光ＢはＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射した赤色光Ｒは、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面で反射され、赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒに至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射した青色光Ｂは、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面を透過して青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂに至る。

赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒに入射した赤色光Ｒは画像変調されて反射される。画像変調された赤色反射光ＲのうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された赤色反射光ＲのうちＰ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面を透過して投射光としてダイクロイックプリズム２１に向う。

また、青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂに入射した青色光Ｂは画像変調されて反射される。画像変調された赤色反射光ＲのうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面を透過して光源ランプ３側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調された赤色反射光ＲのうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面で反射して投射光としてダイクロイックプリズム２１に向かう。

このとき、第２の偏光ビームスプリッタ２４と反射型液晶表示素子１９Ｒ、１９Ｂの間に設けられた１／４波長板１８Ｒ、１８Ｂの遅相軸を調整することにより、緑色光Ｇの場合と同じように赤色光Ｒ、青色光Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。

このようにして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッタ２４から出射した赤色光Ｒ、青色光Ｂのうちの青色光Ｂは、出射側偏光板２０Ｂで検光されてダイクロイックプリズム２１に入射する。また、赤色光ＲはＰ偏光のまま偏光板２０Ｂをそのまま透過しダイクロイックプリズム２１に入射する。

なお、出射側偏光板２０Ｂで検光されることにより、青色投射光Ｂは第２の偏光ビームスプリッタ２４と青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂ、１／４波長板１８Ｂを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。

そして、ダイクロイックプリズム２１に入射した赤色光Ｒ、青色光Ｂはダイクロイックプリズム２１のダイクロイック膜面を透過し、前述したダイクロイック膜面で反射した緑色光Ｇと合成されて投射レンズ鏡筒２５に至る。

そして、合成された赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、投射レンズ鏡筒２５によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

上述した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合であるため、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。ダイクロイックミラー１５を透過した緑色光ＧのＰ偏光光は入射側偏光板１６に入射し、その後に第１の偏光ビームスプリッタ１７に入射して偏光分離面で透過され、緑色光用反射型液晶表示素子１９Ｇに至る。しかし、反射型液晶表示素子１９Ｇが黒表示のため、緑色光Ｇは画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子１９Ｇで反射された後も緑色光ＧはＰ偏光光のままであるため、再び第１の偏光ビームスプリッタ１７の偏光分離面で透過し、入射側偏光板１６を透過して光源ランプ３側に戻され、投射光から除去される。

ダイクロイックミラー１５を反射した赤色光Ｒと青色光ＢのＰ偏光光は、入射側偏光板１６ａに入射する。そして赤色光Ｒと青色光Ｂは、入射側偏光板１６ａから出射した後に色選択性位相差板２３に入射する。色選択性位相差板２３は赤色光Ｒのみを偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これにより赤色光ＲはＳ偏光として、青色光ＢはＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射した赤色光Ｒは、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面で反射され、赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒに至る。

また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２４に入射した青色光Ｂは、第２の偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面を透過して青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂに至る。ここで、赤色光用反射型液晶表示素子１９Ｒは黒表示のため、反射型液晶表示素子１９Ｒに入射した赤色光Ｒは画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子１９Ｒで反射された後も赤色光ＲはＳ偏光光のままであるため、再び第１の偏光ビームスプリッタ１７の偏光分離面で反射し、入射側偏光板１６ａを通過して光源側に戻され、投射光から除去されるため黒表示となる。

一方、青色光用反射型液晶表示素子１９Ｂに入射した青色光Ｂは反射型液晶表示素子１９Ｂが黒表示のため、画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子１９Ｂで反射された後も青色光ＢはＰ偏光のままであるため、再び第１の偏光ビームスプリッタ１７を経て色選択性位相差板２３によりＰ偏光に変換され、入射側偏光板１６ａを透過して光源ランプ３側に戻されて投射光から除去される。

図３は投射型画像表示装置の分解斜視図を示している。照明光学系１３は光源ランプ３からの光を入射し、色分解合成光学系１４は照明光学系１３からの出射光を入射する赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３色用の液晶パネルを備えている。投射レンズ鏡筒２５は色分解合成光学系からの出射光を入射して図示しないスクリーンに画像を投射し、投射レンズ鏡筒２５内には投射レンズ光学系を収納している。

光学ボックス３０は光源ランプ３、照明光学系１３、色分解合成光学系１４を収納すると共に、投射レンズ鏡筒２５を固定している。光学ボックス３０内に照明光学系１３、色分解合成光学系１４を収納した状態で、光学ボックス３０を蓋３１により覆う。電源フィルタ３２、バラスト電源３３は電源３４と合体し光源ランプ３に電流を供給し点灯する。回路基板３５は電源３４からの電力により液晶パネルの駆動、及び光源ランプ３の点灯指令を送る。光学冷却ファン３６ａ、３６ｂは外装筐体３７の通気口３８ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系１４内の液晶パネル等の光学素子を冷却する。ダクト３９は光学冷却ファン３６ａ、３６ｂによる風を色分解合成光学系１４内の液晶パネル等の光学素子に送る。

ランプ冷却ファン４０は光源ランプ３に対して風を吹き付けて光源ランプ３を冷却し、ランプダクト４１はランプ冷却ファン４０を保持しながら冷却風をランプに送る。ランプダクト４２はランプ冷却ファン４０を押さえて、ランプダクト４１と併せてダクトを構築している。電源冷却ファン４３は外装筐体３７に設けた通気口３８ｂから空気を吸い込むことで、電源３４とバラスト電源３３内に風を流通させ、電源３４及びバラスト電源３３を同時に冷却する。排気ファン４４はランプ冷却ファン４０による光源ランプ３を通過した後の熱風を外装筐体３７から排出する。

ランプ排気ルーバ４５、４６は光源ランプ３からの光が装置外部に漏れないような遮光機能を有している。外装筐体３７は光学ボックス３０等を収納し、外装筐体蓋４７は外装筐体３７に光学ボックス３０等を収納した状態で蓋をする。外装筐体３７は側板４８、４９により閉止され、側板４９には排気口４９ａが形成されている。インタフェース基板５０には各種信号を取り込むコネクタが搭載され、インタフェース補強板５１は側板４８の内側に取り付けられている。

ランプ排気ボックス５２は光源ランプ３からの排気熱を排気ファン４４まで導き、外装筐体３７に排気風を放散させないためにあり、ランプ排気ルーバ４５、４６を保持している。ランプ蓋５３は外装筐体３７の底面に着脱自在に設けられており、ビスにより固定されている。また、セット調整脚５４は外装筐体３７に固定されており、脚部５４ａの高さを調整可能とされ、装置本体の傾斜角度を調整できるようにされている。

ＲＧＢプレート５５は外装筐体３７の通気口３８ａの外側に取り付く図示しないフィルタを押さえている。ＲＧＢ基板５６は色分解合成光学系１４内に配置され、反射型液晶表示素子からのＦＰＣが接続され、回路基板３５に接続されている。ＲＧＢ基板カバー５７はＲＧＢ基板５６に電気ノイズが入り込まないようにしている。

プリズムベース５８は色分解合成光学系１４を保持し、ボックスサイドカバー５９は色分解合成光学系１４の光学素子と反射型液晶表示素子を冷却するために光学冷却ファン３６ａ、３６ｂからの冷却風を導くダクト形状部を有する。ＲＧＢダクト６０はボックスサイドカバー５９と合わせることでダクトを形成している。

図４はプリズムベース５８の斜視図を示し、色分解合成光学系１４を保持するプリズムベース５８に固定したヒートシンク７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂは、それぞれ反射型液晶表示素子１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂを保持している。併せて、ヒートシンク７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂは発生した熱を放熱する構造とされている。１／４波長板ホルダ７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂも同様に、ＲＧＢ光用の１／４波長板１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを保持している。

図５はＲＧＢ各色光共通の１／４波長板１８、反射型液晶表示素子１９の組立体の分解斜視図である。反射型液晶表示素子１９を取り付けたヒートシンク７１上に、順次にベース部材であるマスクベース７３、マスク部材であるパネルマスク７４、ゴムシールド７５、１／４波長板１８を取り付けた１／４波長板ホルダ７２が積層され、マスクベース７３とパネルマスク７４により遮光部材が構成されている。マスクベース７３は結像位置方向に開口部の内辺を設け、パネルマスク７４は照明光を有効表示範囲外に照射しないようにするものである。

図６はヒートシンク７１からゴムシールド７５までの積層状態の斜視図である。ヒートシンク７１には反射型液晶表示素子１９が固定され、光が入り込む周辺部にはＵＶ接着剤を用い、光が入らないＦＰＣ背面にはエポキシ系接着剤を用いて強固に固定されている。ヒートシンク７１と反射型液晶表示素子１９との間には、照射される光を吸収した反射型液晶表示素子１９の発熱量を効率良くヒートシンク７１に放熱するため熱伝導性シリコーンが塗布されている。また、マスクベース７３の爪部７３ａは、パネルマスク７４の引掛部７４ａ内に入り込み固定される。爪部７３ａと引掛部７４ａはそれぞれ同一形状で、長辺方向の辺に沿った４個所に設けられている。これにより、パネルマスク７４はマスクベース７３から外れない状態が維持される。

また、爪部７３ａが引掛部７４ａに入り込むと、引掛部７４ａの周辺のパネルマスク７４が弾性変形し、長辺方向は片寄せされることで位置決めされる。長辺方向は爪部７３ａの凹に対して、引掛部７４ａが凸形状となるために嵌合の関係となり位置決めされる。また、爪部７３ａの中央の凸部が引掛部７４ａの穴部に弾性変形後に入り込むことで、光軸方向の抜け止めとなっている。このように、マスクベース７３に対してパネルマスク７４は弾性変形を利用して固定されているので、簡易に取り外しが可能となる。

本実施例において、マスクベース７３はアルミダイキャストやプラスチックモールドで製作されるような肉厚形状を呈しているが、その他の形態、例えば板金であっても機能を果たす構造であれば限定するものではない。

マスクベース７３とパネルマスク７４を一体に連結したものは、ヒートシンク７１上に位置調整した後にヒートシンク７１上に一体的に固定される。パネルマスク７４の開口部の内辺と、液晶表示素子１９の有効エリアの外周とは、スクリーン上に投射される枠像の不一致と色付きが、黒表示時の画質を損なうために、極めて高い位置精度が要求されており、単純な位置決めだけでは不可である。ヒートシンク７１にマスクベース７３を固定するためには、４個所設けられたマスクベース７３の接着部７３ｂにＵＶ接着剤等を塗布して、調整後に硬化させる。

ゴムシールド７５はパネルマスク７４上に装着され、ゴムシールド７５にはフランジ部７５ａが形成されている。パネルマスク７４の辺部７４ｂはゴムシールド７５の辺部７５ｂの裏側に設けられた薄い袋形状部に差し込まれ、同様に辺部７４ｃは辺部７５ｃの裏側の袋形状部に差し込まれ、対向方向から差し込まれることで保持される。これはゴム材料等の弾性部材から成るゴムシールド７５をパネルマスク７４に固定する場合に、ビスや接着剤等の使用が困難であるためと、何れかの部品に塵埃付着が発生した場合に、取り外して簡易に洗浄等が行えるように考慮したためである。ゴムシールド７５のフランジ部７５ａは、反射型液晶表示素子１９の光入出射面に塵埃が付着しないように１／４波長板ホルダ７２との間を密封している。

１／４波長板１８は１／４波長板ホルダ７２に設けられた枠形状部に落とし込んだ後に接着剤により固定されている。１／４波長板１８はコントラスト確保のために、精密な回転調整をされるので、１／４波長板ホルダ７２に対してがたを生ずることなく保持されなくてはならない。本実施例では接着剤を使用しているが、板ばねやビス止めでも機能を満たせば許容される。

スクリーン上に投影される画像は、反射型液晶表示素子１９の液晶面の画像であり、この液晶面に近い個所に塵埃が付着すると目立つ関係にある。本実施例においては、液晶表示素子１９の表面の塵埃付着が最も目立ち、次に、１／４波長板１８の液晶表示素子１９側が目立つ。１／４波長板１８の投射側の面については、デフォーカス量が大きく比較的に目立たなくなってくる。

このため、液晶表示素子１９の表面の塵埃は必ず除去する必要がある。塵埃を除去する場合に高圧のエアーを吹き付けることで完了することもあるが、問題となる大きさの塵埃は、極めて小さくエアーでは飛ばせないことがある。この場合に、レンズ清掃時に用いるシルボン紙にアルコール系の溶剤を染み込ませて拭き上げる方法を採用する。アルコール系溶剤は拭き跡が残り易いので、液晶表示素子１９の表面全部を１回で拭かなくてはならず、液晶表示素子１９の表面が完全に露出している必要がある。

図７はマスクベース７３とパネルマスク７４とを外して、液晶表示素子１９の表面を清掃するときの分離形態を示している。この分離状態では、液晶表示素子１９の表面は完全に露出しており、シルボン紙とアルコール系の溶剤での１回での拭き上げが可能である。清掃後は図６の形態に戻して、図８に示す組立形態とする。

パネルマスク７４を位置調整後に固定するだけであれば、マスクベース７３とパネルマスク７４は一体でもよいが、頻度の高い液晶表示素子１９の表面の清掃を考慮すると、パネルマスク７４はマスクベース７３に対し着脱可能とする構造が望ましい。

図８の状態では、内部はゴムシールド７５によりシールドされるために、外部からの塵埃の侵入はなく、防塵性能の高い形態を確保できる。そして、図４に示すプリズムユニットの状態では、パネルマスク７４の開口部の内辺が各色一致性が高いので、枠像が鮮明に色付きの少なく、かつ塵埃付着による画像劣化のない良好な画質が得られる。

また、製品形態で液晶表示素子の光入出射面に塵埃が付着しないように、隣接する光学部品とで構築される空間を囲むシールド部材を設ける必要もあるが、シールド部材は、隣接する光学素子を保持する部材に装着してもよい。しかし、遮光部材の形状が比較的複雑であり、この複雑な形状により形成される隙間を囲むためには、遮光部材そのものに前述の空間をシールドするためのシールド部材を装着した方が有利となる。隣接する光学素子は板ガラス等が多く、保持部材を含めても単純な面により構成し易いため、当接させるだけで空間をシールドできる。

図９は実施例２の斜視図を示している。実施例１の図６においては、マスクベース７３はヒートシンク７１に対してＵＶ接着剤に固定していたが、本実施例２においてはビス７６により固定されている。

大型の液晶表示素子１９になるとマスクベース７３も重くなり、振動や落下衝撃に耐えられなくなる場合が想定される。このような場合は、仮止めに少量のＵＶ接着剤を塗布して硬化させた後に、ビス７６により機械的に固定することで、信頼性が高まる。また、ねじ締め時にパネルマスク７４がずれることも考えられるので、ワッシャなどを用いて回転ずれ力を発生しないようにすることもできる。

実施例１の投射型画像表示装置の上方から見た光学構成図である。側方から見た光学構成図である。反射型液晶表示素子を搭載した投射型画像表示装置の分解斜視図である。プリズムベースの斜視図である。１／４波長板と液晶表示素子の組立体の分解斜視図である。１／４波長板ホルダを外した状態の斜視図である。マスクベースとパネルマスクを分離した形態の斜視図である。組立状態の斜視図である。第２の実施例の１／４波長板と液晶表示素子の組立体の斜視図である。

符号の説明

１８１／４波長板
１９反射型液晶表示素子
２５投射レンズ鏡筒
５８プリズムベース
７１ヒートシンク
７２１／４波長板ホルダ
７３マスクベース
７４パネルマスク
７５ゴムシールド
７６ビス

Claims

光源と、該光源からの光を色分解する手段と、画像信号に応じて光を変調する液晶表示素子と、該液晶表示素子に色分解された光を照射する照明手段と、前記液晶表示素子からの出射光を合成する手段と、合成された光を投射する投射手段と、前記液晶表示素子の有効表示範囲外に照射される光を遮る遮光部材とを備えた画像表示装置であって、前記遮光部材は、前記液晶表示素子に対する位置を固定するためのベース部材と、該ベース部材に対して着脱可能に取り付けられるマスク部材とにより構成し、前記ベース部材は前記液晶表示素子の光入出射面よりも広い開口部を有することを特徴とする画像表示装置。
前記ベース部材は前記液晶表示素子の光入出射面より結像位置方向に前記開口部の内辺を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記液晶表示素子と隣接する光学素子とで形成される空間を囲むための弾性部材は前記遮光部材に対して装着したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。