JP6394595B2 - プリズムユニットの製造方法及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明はプリズムユニットの製造方法及びプロジェクターに関するものであり、例えば、液晶パネルやデジタル・マイクロミラー・デバイス等の画像表示素子をプリズムに保持するための保持機構で画像表示素子とプリズムとが一体化されたプリズムユニットの製造方法と、そのプリズムユニットを備えたプロジェクターと、に関するものである。

近年、液晶パネルやデジタル・マイクロミラー・デバイス等の画像表示素子で形成された画像光をスクリーンに投射することによって、スクリーン上に拡大画像を投射するプロジェクターが普及してきている。そのプロジェクターに用いられる画像表示素子とプリズムとの一体化には接着剤が用いられるが、接着剤を用いると、その硬化時の収縮力によって接着部分を中心に内部応力が発生し、画像表示素子を固定している部材が歪むことによって画素ズレが起きることがある。これを防止するための対策として切欠きを固定枠に設けることが特許文献１で提案されており、環境温度変化等による固定枠の熱変形を低減する対策として孔を設けることが特許文献２で提案されている。

また、画像表示素子とプリズムとの一体化に、プリズムが接着剤で固定される部材と、その部材にネジで固定される部材と、を用いるものが、特許文献３で提案されている。そのように光学素子を保持するための部材を２種類用いることにより、複数の画像表示素子の位置を微調整することが容易になり、画像表示素子の交換時の取り外しも容易になる。

特開２０１１−１５０１０９号公報 特開２００６−３８２６号公報 ＵＳ７，１５２，９７９Ｂ２

上述したように、画像表示素子とプリズムとの一体化に用いる固定部材を２種類に分けた場合、特許文献１〜３で提案されている構成では、固定部材間のネジ固定が接着面に悪影響を及ぼすおそれがある。つまり、プリズムが接着される方を第１固定部材とし、画像表示素子が接着される方を第２固定部材とした場合、第１固定部材に対して第２固定部材をネジで締め付けて固定すると、第１，第２固定部材間にネジの締付力（軸力）がかかり、第１固定部材と第２固定部材との接触面に反りがあったり平面度が悪い等の問題があったりすると、曲げ応力が発生してしまう。その曲げ応力によって、接着面のプリズムが欠けたり、接着剤が剥がれてプリズムと第１固定部材との接着強度が落ちたりするおそれがある。また、製造時点においては良品であったとしても、時間の経過とともに徐々に接着剤の剥がれや反りが生じるといった問題も起こり得る。なお、特許文献１，２に記載の方法では、熱に対する問題は解決できたとしても、プリズムの反りや接着剤の剥がれといった問題が新たに発生してしまうことは、複数の画像表示素子の交換時や調整時に確認済みである。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、固定部材間のネジの締め付けに起因する曲げ応力をプリズムと固定部材との接着面に与えないようにするプリズムユニットの製造方法及びプロジェクターを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明のプリズムユニットの製造方法は、プリズムを接着剤で第１固定部材に固定した後、画像表示素子を固定するための第２固定部材のネジ穴と前記第１固定部材のネジ穴とをネジで固定する、プリズムユニットの製造方法において、
前記第１固定部材のネジ穴が第１固定部材の接着範囲の外側に設けられており、前記第１固定部材または前記第２固定部材のネジ穴の周辺に凸部が設けられており、前記凸部で前記第１固定部材と前記第２固定部材とが直接的又は間接的に接することを特徴とする。

第２の発明のプリズムユニットの製造方法は、上記第１の発明において、前記凸部が、前記第１，第２固定部材の少なくとも一方に一体的に形成されていることを特徴とする。

第３の発明のプリズムユニットの製造方法は、上記第１の発明において、前記凸部が、前記第１固定部材及び前記第２固定部材から取り外し可能なスペーサーで構成されていることを特徴とする。

第４の発明のプリズムユニットの製造方法は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第１，第２固定部材の対向する面が前記ネジでの固定位置以外で接触しないように、前記第１，第２固定部材の対向する面の平面度の和以上の高さを前記凸部が有することを特徴とする。

第５の発明のプリズムユニットの製造方法は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記凸部が、前記ネジでの固定に用いられる穴の周囲を環状に取り囲むように設けられていることを特徴とする。

第６の発明のプリズムユニットの製造方法は、プリズムを接着剤で第１固定部材に固定した後、画像表示素子を固定するための第２固定部材のネジ穴と前記第１固定部材のネジ穴とをネジで固定する、プリズムユニットの製造方法において、
前記第１固定部材に前記第２固定部材がネジで固定される際、そのネジの締め付けに起因する曲げ応力を吸収する緩衝部が、前記第１固定部材に設けられていることを特徴とする。

第７の発明のプリズムユニットの製造方法は、上記第６の発明において、前記第１固定部材が前記プリズムとの接着面から前記ネジの締め付けを受ける位置までの間に隙間又は切欠きを有し、その隙間又は切欠きで前記緩衝部が構成されていることを特徴とする。

第８の発明のプリズムユニットの製造方法は、上記第６の発明において、前記第１固定部材が前記プリズムとの接着面から前記ネジの締め付けを受ける位置までの間に凹部からなる薄肉部を有し、その薄肉部で前記緩衝部が構成されていることを特徴とする。

第９の発明のプリズムユニットの製造方法は、上記第６〜第８のいずれか１つの発明において、前記ネジの締め付けを前記第１，第２固定部材間の付勢力に抗しながら行うことにより、前記プリズムに対する前記画像表示素子の相対位置を調整可能とすることを特徴とする。

第１０の発明のプロジェクターは、上記第１〜第９のいずれか１つの発明に係る製造方法で製造せられたプリズムユニットを備えたことを特徴とする。

本発明のプリズムユニットの製造方法によれば、固定部材間のネジの締め付けに起因する曲げ応力を、プリズムと固定部材との接着面に与えないようにすることができる。その結果、ネジの締め付けに起因する曲げ応力でプリズムが割れたり接着強度が低下したりすることを防止することができる。そして、その製造方法により、プリズムと画像表示素子との位置関係を高精度かつ安定的に保持することができ、そのプリズムユニットをプロジェクターに備えることにより、高品質の画像投影を行うことができる。

画像表示素子の保持機構をプリズムユニットに搭載したプロジェクターの一実施の形態を示す概略構成図。 画像表示素子の保持機構を有するプリズムユニットの第１，第４の実施の形態を示す斜視図。 画像表示素子の保持機構を有するプリズムユニットの第１の実施の形態を示す分解斜視図。 保持機構の比較のための一形態を模式的に示す断面図。 保持機構の第１の実施の形態を模式的に示す断面図。 保持機構の第２の実施の形態を模式的に示す断面図。 保持機構の第３の実施の形態を模式的に示す断面図。 画像表示素子の保持機構を有するプリズムユニットの第４の実施の形態を示す分解斜視図。 保持機構の第４の実施の形態の要部を示す模式図。 保持機構の第５の実施の形態の要部を示す模式図。 保持機構の第６の実施の形態の要部を示す模式図。

以下、本発明を実施したプリズムユニットの製造方法，プロジェクター等を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態，比較のための形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

図１に、プリズムユニットＰＵに画像表示素子４の保持機構を搭載したプロジェクターＰＪの一実施の形態を示す。図１に示すプロジェクターＰＪは、光源１，照明光学系２，プリズム３，画像表示素子４，投射レンズ５等を備えている。つまり、画像を表示する画像表示素子４と、光源１と、その光源１からの光を画像表示素子４に導く照明光学系２と、画像表示素子４に表示された画像をスクリーンに拡大投影する投射レンズ５と、を備えている。

光源１（例えば、キセノンランプ等の白色光源，レーザー光源）から出射した光は、照明光学系２及びプリズム３で画像表示素子４に導かれて、画像表示素子４では画像光が形成される。照明光学系２は、ロッドインテグレータ，リレー光学系，折り返しミラー等で構成されており、プリズム３は、照明光と投影光との分離を行うＴＩＲプリズムと、ＲＧＢ（赤，緑，青）の各色の分離合成を行うカラープリズム（色分解合成プリズ）と、で構成されている。画像表示素子４は、光を変調して画像を生成する画像変調素子（例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス）であり、投射レンズ５は、画像表示素子４に表示された画像をスクリーン面に拡大投影する構成になっている。つまり、画像表示素子４で形成された画像光は、投射レンズ５でスクリーン面に向けて投射される。

図２及び図３に、プリズムユニットＰＵの一実施の形態を示す。プリズムユニットＰＵは、ＲＧＢの各色に対応した３つの画像表示素子４とプリズム３とが一体化されたものであり、その一体化には各画像表示素子４をプリズム３に保持するための保持機構ＨＫが３セット用いられている。各保持機構ＨＫは、プリズム３に接着剤で固定される第１固定部材Ａ１（図３）と、第１固定部材Ａ１にネジ９で固定され、かつ、画像表示素子４が間接的に固定される第２固定部材Ｂ１（図２，図３）と、をプリズム３の上側及び下側に有している。なお、ネジ９での固定には、図３に示すように、第１固定部材Ａ１に設けられているネジ穴Ａｈと、第２固定部材Ｂ１に設けられている貫通穴Ｂｈと、が用いられる。

プリズム３は複数のガラスプリズムの接合部品であり、そのカラープリズム部分のガラス面にメカ部品である第１固定部材Ａ１が接着剤で固定される（図３）。画像表示素子４は第３固定部材Ｃ１に接着剤で固定され（図２）、第３固定部材Ｃ１は第２固定部材Ｂ１に対し、そのピン１０を通して留め具１１で固定される（図２）。つまり、留め具１１は第２固定部材Ｂ１のピン１０と第３固定部材Ｃ１とをＵＶ接着剤で固着させている。ここでは、第２固定部材Ｂ１に対する画像表示素子４の固定が第３固定部材Ｃ１を介して間接的に行われるが、簡易的には第２固定部材Ｂ１に対して画像表示素子４を接着剤で直接固定してもよい。

画像表示素子４の保持機構ＨＫは、上述したように、プリズム３が接着剤で貼り付けられる第１固定部材Ａ１（図３）と、画像表示素子４が接着剤で貼り付けられる第３固定部材Ｃ１（図３）と、第１，第３固定部材Ａ１，Ｃ１に対してそれぞれネジ９，留め具１１で固定される第２固定部材Ｂ１（図２，図３）と、で構成されている。このように第２固定部材Ｂ１を介してネジ固定を行うことにより、以下に説明するようにプリズム３と画像表示素子４との相対位置調整等を容易に行うことが可能となる。

プリズムユニットＰＵにおいて、色分離された各色に対応する画像を重ねて１枚の絵にする際には、各色の像の位置合わせが重要になる。正確に位置合わせを行っても、固定の際に接着剤の収縮等が生じてしまい、ズレた位置で接着固定されてしまうことがよくある。もし、プリズム３と画像表示素子４とを繋ぐ部品がすべて接着剤で固定されていたら、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を後で微調整することができなくなる。

そこで、プリズム３を第１固定部材Ａ１に接着固定し、画像表示素子４を第３固定部材Ｃ１に接着固定した後でも、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を微調整することができるようにするため、プリズム３と画像表示素子４とをネジ９，留め具１１で繋ぐ部品として第２固定部材Ｂ１を用いている。また、画像表示素子４に不具合が生じて交換が必要になった場合でも、その交換を容易に行うことができるようにするため、画像表示素子４は第３固定部材Ｃ１と共に取り外し可能としている。

しかし、第１固定部材Ａ１に対して第２固定部材Ｂ１をネジ９で固定する際には、ネジ９を締め付けた時に生じる軸力が、プリズム３と第１固定部材Ａ１との接着面に悪影響を及ぼさないようにする必要がある。第１固定部材Ａ１と第２固定部材Ｂ１との接触面に反りがあったり平面度が悪い等の問題があったりすると、ネジの締め付けにより接触面がどちらかに沿おうとして、曲げ応力が発生してしまう。その曲げ応力が、接着面のプリズム３に割れや欠けを生じさせたり、接着剤を剥がしてプリズム３と第１固定部材Ａ１との接着強度を低下させたりする原因となる。

第１固定部材Ａ１に部品精度等による反りがある場合の保持機構ＨＫの一形態を、比較のため図４に示す。図４はプリズム３と第１，第２固定部材Ａ０，Ｂ０を上側から見た断面で示しており、図４（Ａ）は第１固定部材Ａ０と第２固定部材Ｂ０とがネジ９で固定される前の状態を示しており、図４（Ｂ）は第１固定部材Ａ０と第２固定部材Ｂ０とがネジ９で固定された後の状態を示している。ネジ９を締め付けると、第１固定部材Ａ０が第２固定部材Ｂ０に沿おうとして曲げ応力が発生する。つまり、第１固定部材Ａ０の反りが伸びて接着剤３ａを剥がす曲げ応力が発生する。その曲げ応力は、プリズム３と第１固定部材Ａ１との接着面３ｓに集中するため、接着材３ａとの境界でプリズム３に割れ３ｃを生じさせる原因となる。

そこで、この保持機構ＨＫの第１の実施の形態では、図５に示すように、第１固定部材Ａ１に凸部６ａを設けている。図５はプリズム３と第１固定部材Ａ１と第２固定部材Ｂ１とを上側から見た断面で示しており、図５（Ａ）は第１固定部材Ａ１と第２固定部材Ｂ１とがネジ９で固定される前の状態を示しており、図５（Ｂ）は第１固定部材Ａ１と第２固定部材Ｂ１とがネジ９で固定された後の状態を示している。

ネジ９での固定に用いられるネジ穴Ａｈの周辺には凸部６ａが設けられており、その凸部６ａは第１固定部材Ａ１に一体的に形成されている。第１固定部材Ａ１に第２固定部材Ｂ１がネジ９で固定される際（固定位置は少なくとも２箇所あることが好ましい。）、そのネジ９の締め付けに起因する変形が第１固定部材Ａ１の接着範囲で生じないように、凸部６ａで第１固定部材Ａ１と第２固定部材Ｂ１とが直接的に接する構成になっている。また、凸部６ａはネジ９での固定に用いられるネジ穴Ａｈの周囲を環状に取り囲むように設けられているため、ネジ固定を安定的に行うことが可能となる。

この保持機構ＨＫでは、第１固定部材Ａ１と第２固定部材Ｂ１とが凸部６ａ以外で接する必要が無いので、第１固定部材Ａ１の変形が抑制され、接着剤３ｓを剥がす応力は発生しない。つまり、ネジ９を締め付けたとき、２つの凸部６ａ間では、第１固定部材Ａ１と第２固定部材Ｂ１とが面で接触しないため、第１固定部材Ａ１の反った面から接着面３ｓに対して応力が加わらないのである。

したがって、固定位置間にある接着範囲では第１固定部材Ａ１に変形が生じにくいので、第１，第２固定部材Ａ１，Ｂ１間のネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を、プリズム３と第１固定部材Ａ１との接着面３ｓに与えないようにすることができる。その結果、ネジ９の締め付けに起因する曲げ応力でプリズム３が割れたり接着強度が低下したりすることを防止することができる。また、接着剤３ａの本来の特性でプリズム３の保持が可能となるため、使用可能温度域が従来よりも広くなる。そして、その保持機構ＨＫをプリズムユニットＰＵに備えることにより、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を高精度かつ安定的に保持することができ、そのプリズムユニットＰＵをプロジェクターＰＪに備えることにより、高品質の画像投影を行うことができる。

第１，第２固定部材Ａ１，Ｂ１の対向する面がネジ９での固定位置以外で接触しないように、第１，第２固定部材Ａ１，Ｂ１の対向する面の平面度（その面における最高点と最低点との差が平面度であり、部品精度に相当する。）の和以上の高さを凸部６ａが有することが好ましい。例えば、第１，第２固定部材Ａ１，Ｂ１の平面度がそれぞれ０．１ｍｍ，０．０５ｍｍであれば、凸部６ａの高さは０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。

ネジを締め付けた時に生じる軸力Ｆｆは、式：Ｆｆ＝Ｔ／（Ｋ×ｄ）（Ｔ：締付トルク（Ｎ・ｍ），Ｋ：トルク係数，ｄ：ネジの呼び径（ｍｍ））で表される。例えば、トルク係数Ｋ＝０．２のＭ３ネジ（ｄ＝３）を、Ｔ＝０．６３（Ｎ・ｍ）の力で締め付けた時、ネジ穴Ａｈ近傍に生じる軸力Ｆｆは１０５０Ｎとなる。なお、この軸力Ｆｆがネジ穴Ａｈの周辺にかかっても、接着範囲での第１固定部材Ａ１の変形が抑制されるため、接着面３ｓに余計な応力はかからない（他の実施の形態も同様である。）。

ネジ９の締め付けを第１，第２固定部材Ａ１，Ｂ１間の付勢力に抗しながら行うことにより、プリズム３に対する画像表示素子４の相対位置を調整することが可能となる。ネジ９は、第２固定部材Ｂ１に設けられている貫通穴Ｂｈ（図３等）を通って、第１固定部材Ａ１に設けられているネジ穴Ａｈとネジ結合することにより、第１固定部材Ａ１と第２固定部材Ｂ１との固定を行う。このネジ固定において、例えば第１，第２固定部材Ａ１，Ｂ１間にバネ等の弾性部材（不図示）を配置することにより、第１，第２固定部材Ａ１，Ｂ１間の付勢力に抗しながらネジ９の締め付けを行うように構成すれば、ネジ９と弾性部材での押し引きでプリズム３に対する画像表示素子４の光軸方向の相対位置を微調整することができる。なお、この調整機構は他の実施の形態においても同様である。

第１固定部材Ａ１や第２固定部材Ｂ１（後述する第１固定部材Ａ２，Ａ３；第２固定部材Ｂ２，Ｂ３；スペーサー７等も同様である。）の材料としては、例えばＳＵＳ４３０が挙げられる。ＳＵＳ４３０は、弾性，線膨張係数等に関するプリズム材料との関係から好ましい材料といえる。また、プリズム３と第１固定部材Ａ１との固定に用いられる好ましい接着剤３ａとしては、エポキシ樹脂系が挙げられる。

図６に、保持機構ＨＫの第２の実施の形態を示す。図６はプリズム３と第１固定部材Ａ２と第２固定部材Ｂ２とを上側から見た断面で示しており、図６（Ａ）は第１固定部材Ａ２と第２固定部材Ｂ２とがネジ９で固定される前の状態を示しており、図６（Ｂ）は第１固定部材Ａ２と第２固定部材Ｂ２とがネジ９で固定された後の状態を示している。

ネジ９での固定に用いられる貫通穴Ｂｈの周辺には凸部６ｂが設けられており、その凸部６ｂは第２固定部材Ｂ２に一体的に形成されている。第１固定部材Ａ２に第２固定部材Ｂ２がネジ９で固定される際（固定位置は少なくとも２箇所あることが好ましい。）、そのネジ９の締め付けに起因する変形が第１固定部材Ａ２の接着範囲で生じないように、凸部６ｂで第１固定部材Ａ２と第２固定部材Ｂ２とが直接的に接する構成になっている。また、凸部６ｂはネジ９での固定に用いられる貫通穴Ｂｈの周囲を環状に取り囲むように設けられているため、ネジ固定を安定的に行うことが可能となる。第１の実施の形態（図５）との違いは、上記のように第２固定部材Ｂ２に凸部６ｂが一体的に形成されている点にある。

この保持機構ＨＫでは、第１固定部材Ａ２と第２固定部材Ｂ２とが凸部６ｂ以外で接する必要が無いので、第１固定部材Ａ２の変形が抑制され、接着剤３ｓを剥がす応力は発生しない。つまり、ネジ９を締め付けたとき、２つの凸部６ｂ間では、第１固定部材Ａ２と第２固定部材Ｂ２とが面で接触しないため、第１固定部材Ａ２の反った面から接着面３ｓに対して応力が加わらないのである。

したがって、固定位置間にある接着範囲では第１固定部材Ａ２に変形が生じにくいので、第１，第２固定部材Ａ２，Ｂ２間のネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を、プリズム３と第１固定部材Ａ２との接着面３ｓに与えないようにすることができる。その結果、ネジ９の締め付けに起因する曲げ応力でプリズム３が割れたり接着強度が低下したりすることを防止することができる。また、接着剤３ａの本来の特性でプリズム３の保持が可能となるため、使用可能温度域が従来よりも広くなる。そして、その保持機構ＨＫをプリズムユニットＰＵに備えることにより、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を高精度かつ安定的に保持することができ、そのプリズムユニットＰＵをプロジェクターＰＪに備えることにより、高品質の画像投影を行うことができる。

前記第１の実施の形態と同様、第１，第２固定部材Ａ２，Ｂ２の対向する面がネジ９での固定位置以外で接触しないように、第１，第２固定部材Ａ２，Ｂ２の対向する面の平面度の和以上の高さを凸部６ｂが有することが好ましい。例えば、第１，第２固定部材Ａ２，Ｂ２の平面度がそれぞれ０．１ｍｍ，０．０５ｍｍであれば、凸部６ｂの高さは０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。

図７に、保持機構ＨＫの第３の実施の形態を示す。図７はプリズム３と第１固定部材Ａ３と第２固定部材Ｂ３とを上側から見た断面で示しており、図７（Ａ）は第１固定部材Ａ３と第２固定部材Ｂ３とがネジ９で固定される前の状態を示しており、図７（Ｂ）は第１固定部材Ａ３と第２固定部材Ｂ３とがネジ９で固定された後の状態を示している。

ネジ９での固定に用いられるネジ穴Ａｈ及び貫通穴Ｂｈの周辺には、それらと同軸の穴７ｈを有するスペーサー７が設けられており、そのスペーサー７は第１固定部材Ａ３及び第２固定部材Ｂ３から取り外し可能に構成されている。第１固定部材Ａ３に第２固定部材Ｂ３がネジ９で固定される際（固定位置は少なくとも２箇所あることが好ましい。）、そのネジ９の締め付けに起因する変形が第１固定部材Ａ３の接着範囲で生じないように、スペーサー７を介して第１固定部材Ａ３と第２固定部材Ｂ３とが間接的に接する構成になっている。そして、第１，第２の実施の形態（図５，図６）との違いは、上記のように凸部６ａ，６ｂに相当するスペーサー７が第１固定部材Ａ３と第２固定部材Ｂ３との間に設けられている点にある。なお、スペーサー７としては例えばワッシャーが用いられ、その中心に形成されている穴７ｈは貫通穴Ｂｈと同じかそれよりも大きいことが好ましい。また、スペーサー７としてワッシャーを用いる場合等であっても、ネジ９での固定に用いられるネジ穴Ａｈの周囲の９割以上の範囲（角度）を囲んでいることが、ネジ固定を安定的に行う上で好ましい。

この保持機構ＨＫでは、第１固定部材Ａ３と第２固定部材Ｂ３とがスペーサー７を介して接する箇所以外で接する必要が無いので、第１固定部材Ａ３の変形が抑制され、接着剤３ｓを剥がす応力は発生しない。つまり、ネジ９を締め付けたとき、２つのスペーサー７間では、第１固定部材Ａ３と第２固定部材Ｂ３とが面で接触しないため、第１固定部材Ａ３の反った面から接着面３ｓに対して応力が加わらないのである。

したがって、固定位置間にある接着範囲では第１固定部材Ａ３に変形が生じにくいので、第１，第２固定部材Ａ３，Ｂ３間のネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を、プリズム３と第１固定部材Ａ３との接着面３ｓに与えないようにすることができる。その結果、ネジ９の締め付けに起因する曲げ応力でプリズム３が割れたり接着強度が低下したりすることを防止することができる。また、接着剤３ａの本来の特性でプリズム３の保持が可能となるため、使用可能温度域が従来よりも広くなる。そして、その保持機構ＨＫをプリズムユニットＰＵに備えることにより、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を高精度かつ安定的に保持することができ、そのプリズムユニットＰＵをプロジェクターＰＪに備えることにより、高品質の画像投影を行うことができる。

前記第１，第２の実施の形態と同様、第１，第２固定部材Ａ３，Ｂ３の対向する面がネジ９での固定位置以外で接触しないように、第１，第２固定部材Ａ３，Ｂ３の対向する面の平面度の和以上の厚さをスペーサー７が有することが好ましい。例えば、第１，第２固定部材Ａ３，Ｂ３の平面度がそれぞれ０．１ｍｍ，０．０５ｍｍであれば、スペーサー７の厚さは０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。

図２及び図８に、プリズムユニットＰＵの更に他の実施の形態を示す。プリズムユニットＰＵは、ＲＧＢの各色に対応した３つの画像表示素子４とプリズム３とが一体化されたものであり、その一体化には各画像表示素子４をプリズム３に保持するための保持機構ＨＫが３セット用いられている。各保持機構ＨＫは、プリズム３に接着剤で固定される第１固定部材Ａ４（図８）と、第１固定部材Ａ４にネジ９で固定され、かつ、画像表示素子４が間接的に固定される第２固定部材Ｂ１（図２，図８）と、をプリズム３の上側及び下側に有している。なお、ネジ９での固定には、図８に示すように、第１固定部材Ａ４に設けられているネジ穴Ａｈと、第２固定部材Ｂ１に設けられている貫通穴Ｂｈと、が用いられる。

プリズム３は複数のガラスプリズムの接合部品であり、そのカラープリズム部分のガラス面にメカ部品である第１固定部材Ａ４が接着剤で固定される（図８）。画像表示素子４は第３固定部材Ｃ１に接着剤で固定され（図２）、第３固定部材Ｃ１は第２固定部材Ｂ１に対し、そのピン１０を通して留め具１１で固定される（図２）。つまり、留め具１１は第２固定部材Ｂ１のピン１０と第３固定部材Ｃ１とをＵＶ接着剤で固着させている。ここでは、第２固定部材Ｂ１に対する画像表示素子４の固定が第３固定部材Ｃ１を介して間接的に行われるが、簡易的には第２固定部材Ｂ１に対して画像表示素子４を接着剤で直接固定してもよい。

画像表示素子４の保持機構ＨＫは、上述したように、プリズム３が接着剤で貼り付けられる第１固定部材Ａ４（図８）と、画像表示素子４が接着剤で貼り付けられる第３固定部材Ｃ１（図８）と、第１，第３固定部材Ａ４，Ｃ１に対してそれぞれネジ９，留め具１１で固定される第２固定部材Ｂ１（図２，図８）と、で構成されている。このように第２固定部材Ｂ１を介してネジ固定を行うことにより、以下に説明するようにプリズム３と画像表示素子４との相対位置調整等を容易に行うことが可能となる。

プリズムユニットＰＵにおいて、色分離された各色に対応する画像を重ねて１枚の絵にする際には、各色の像の位置合わせが重要になる。正確に位置合わせを行っても、固定の際に接着剤の収縮等が生じてしまい、ズレた位置で接着固定されてしまうことがよくある。もし、プリズム３と画像表示素子４とを繋ぐ部品がすべて接着剤で固定されていたら、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を後で微調整することができなくなる。

そこで、プリズム３を第１固定部材Ａ４に接着固定し、画像表示素子４を第３固定部材Ｃ１に接着固定した後でも、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を微調整することができるようにするため、プリズム３と画像表示素子４とをネジ９，留め具１１で繋ぐ部品として第２固定部材Ｂ１を用いている。また、画像表示素子４に不具合が生じて交換が必要になった場合でも、その交換を容易に行うことができるようにするため、画像表示素子４は第３固定部材Ｃ１と共に取り外し可能としている。

しかし、第１固定部材Ａ４に対して第２固定部材Ｂ１をネジ９で固定する際には、ネジ９を締め付けた時に生じる軸力が、プリズム３と第１固定部材Ａ４との接着面に悪影響を及ぼさないようにする必要がある。第１固定部材Ａ４と第２固定部材Ｂ１との接触面に反りがあったり平面度が悪い等の問題があったりすると、ネジの締め付けにより接触面がどちらかに沿おうとして、曲げ応力が発生してしまう。その曲げ応力が、接着面のプリズム３に割れや欠けを生じさせたり、接着剤を剥がしてプリズム３と第１固定部材Ａ４との接着強度を低下させたりする原因となる。

そこで、この保持機構ＨＫの第４の実施の形態では、図９に示すように、第１固定部材Ａ４に隙間（貫通孔）１６を設けている。図９（Ａ）はプリズム３と第１固定部材Ａ４を上側から見た断面で示しており、図９（Ｃ）はプリズム３と第１固定部材Ａ４を正面側から見た断面で示している。そして図９（Ｂ）は、図９（Ｃ）中の要部Ｐを拡大して示している。第１固定部材Ａ４に第２固定部材Ｂ１がネジ９で固定される際（図８）、そのネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を吸収する緩衝部１６ａ（図９（Ｂ））が、第１固定部材Ａ４に設けられている。第１固定部材Ａ４は、プリズム３との接着面３ｓ（つまり、接着剤３ａの塗布範囲）からネジ９の締め付けを受ける位置までの間（ネジ穴Ａｈの周辺）に隙間１６を有しており、その隙間１６で上記緩衝部１６ａが構成されている。

第１固定部材Ａ４に隙間１６が無ければ、第１固定部材Ａ４は一様な形状を有することになるため、曲げ応力はプリズム３と第１固定部材Ａ４との接着面３ｓに集中することになる。それに対し、この保持機構ＨＫによれば、コの字形状の隙間１６の根元に位置する緩衝部１６ａがネジ９の締め付けにより変形しやすいため、曲げ応力は緩衝部１６ａに集中し、緩衝部１６ａが曲がることによって曲げ応力を吸収する。これは、幅の狭い緩衝部１６ａがネジ穴Ａｈの周辺において最も低い強度を有していることによるものである。

したがって、第１，第２固定部材Ａ４，Ｂ１間のネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を、プリズム３と第１固定部材Ａ４との接着面３ｓに与えないようにすることができる。その結果、ネジ９の締め付けに起因する曲げ応力でプリズム３が割れたり接着強度が低下したりすることを防止することができる。そして、その保持機構ＨＫをプリズムユニットＰＵに備えることにより、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を高精度かつ安定的に保持することができ、そのプリズムユニットＰＵをプロジェクターＰＪに備えることにより、高品質の画像投影を行うことができる。

コの字形状の隙間１６の根元に位置する緩衝部１６ａの幅は、第１固定部材Ａ４の板厚よりも狭いか又は板厚以下であることが好ましい。例えば、第１固定部材Ａ４の板厚が３ｍｍであれば、緩衝部１６ａの幅は３ｍｍ以下であることが好ましい。緩衝部１６ａの幅が第１固定部材Ａ４の板厚よりも厚いと、緩衝部１６ａで曲げ応力が吸収されにくくなる。また、緩衝部１６ａは曲げ応力を吸収するために弾性変形の範囲内で曲がることが好ましい。

ネジを締め付けた時に生じる軸力Ｆｆは、式：Ｆｆ＝Ｔ／（Ｋ×ｄ）（Ｔ：締付トルク（Ｎ・ｍ），Ｋ：トルク係数，ｄ：ネジの呼び径（ｍｍ））で表される。例えば、トルク係数Ｋ＝０．２のＭ３ネジ（ｄ＝３）を、Ｔ＝０．６３（Ｎ・ｍ）の力で締め付けた時、ネジ穴Ａｈ近傍に生じる軸力Ｆｆは１０５０Ｎとなる。なお、この軸力Ｆｆがネジ穴Ａｈの周辺にかかっても、緩衝部１６ａでの応力吸収により、接着面３ｓへの応力の伝達を抑えることができる。

ネジ９の締め付けを第１，第２固定部材Ａ４，Ｂ１間の付勢力に抗しながら行うことにより、プリズム３に対する画像表示素子４の相対位置を調整することが可能となる。ネジ９は、第２固定部材Ｂ１に設けられている貫通穴Ｂｈ（図８）を通って、第１固定部材Ａ４に設けられているネジ穴Ａｈとネジ結合することにより、第１固定部材Ａ４と第２固定部材Ｂ１との固定を行う。このネジ固定において、例えば第１，第２固定部材Ａ４，Ｂ１間にバネ等の弾性部材（不図示）を配置することにより、第１，第２固定部材Ａ４，Ｂ１間の付勢力に抗しながらネジ９の締め付けを行うように構成すれば、ネジ９と弾性部材での押し引きでプリズム３に対する画像表示素子４の光軸方向の相対位置を微調整することができる。

第１固定部材Ａ４や第２固定部材Ｂ１の材料としては、例えばＳＵＳ４３０が挙げられる。ＳＵＳ４３０は、弾性，線膨張係数等に関するプリズム材料との関係から好ましい材料といえる。また、プリズム３と第１固定部材Ａ４との固定に用いられる好ましい接着剤３ａとしては、エポキシ樹脂系が挙げられる。

図１０に、保持機構ＨＫの第５の実施の形態を示す。図１０（Ａ）はプリズム３と第１固定部材Ａ５を上側から見た断面で示しており、図１０（Ｃ）はプリズム３と第１固定部材Ａ５を正面側から見た断面で示している。そして図１０（Ｂ）は、図１０（Ｃ）中の要部Ｑを拡大して示している。第４の実施の形態（図９）との違いは、第１固定部材Ａ５がプリズム３との接着面３ｓからネジ９の締め付けを受ける位置までの間に切欠き１７を有し、その切欠き１７で緩衝部１７ａが構成されている点にある。

第１固定部材Ａ５に第２固定部材Ｂ１（図８の第４の実施の形態と同様。）がネジ９で固定される際、そのネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を吸収する緩衝部１７ａが、第１固定部材Ａ５に設けられている。第１固定部材Ａ５は、プリズム３との接着面３ｓ（つまり、接着剤３ａの塗布範囲）からネジ９の締め付けを受ける位置までの間（ネジ穴Ａｈの周辺）に切欠き１７を有しており、その切欠き１７で上記緩衝部１７ａが構成されている。

第１固定部材Ａ５に切欠き１７が無ければ、第１固定部材Ａ５は一様な形状を有することになるため、曲げ応力はプリズム３と第１固定部材Ａ５との接着面３ｓに集中することになる。それに対し、この保持機構ＨＫによれば、２本の切欠き１７の根元間に位置する緩衝部１７ａがネジ９の締め付けにより変形しやすいため、曲げ応力は緩衝部１７ａに集中し、緩衝部１７ａが曲がることによって曲げ応力を吸収する。これは、接着面３ｓとの境界をなす緩衝部１７ａがネジ穴Ａｈの周辺において最も低い強度を有していることによるものである。

したがって、第１，第２固定部材Ａ５，Ｂ１間のネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を、プリズム３と第１固定部材Ａ５との接着面３ｓに与えないようにすることができる。その結果、ネジ９の締め付けに起因する曲げ応力でプリズム３が割れたり接着強度が低下したりすることを防止することができる。そして、その保持機構ＨＫをプリズムユニットＰＵに備えることにより、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を高精度かつ安定的に保持することができ、そのプリズムユニットＰＵをプロジェクターＰＪに備えることにより、高品質の画像投影を行うことができる。

図１１に、保持機構ＨＫの第６の実施の形態を示す。図１１（Ａ）はプリズム３と第１固定部材Ａ６を上側から見た断面で示しており、図１１（Ｃ）はプリズム３と第１固定部材Ａ６を正面側から見た断面で示している。そして図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）中の要部Ｒを拡大して示している。第４の実施の形態（図９）との違いは、第１固定部材Ａ６がプリズム３との接着面３ｓからネジ９の締め付けを受ける位置までの間に凹部１８を有し、その凹部１８で薄肉部からなる緩衝部１８ａが構成されている点にある。

第１固定部材Ａ６に第２固定部材Ｂ１（図８の第４の実施の形態と同様。）がネジ９で固定される際、そのネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を吸収する緩衝部（薄肉部）１８ａが、第１固定部材Ａ６に設けられている。第１固定部材Ａ６は、プリズム３との接着面３ｓ（つまり、接着剤３ａの塗布範囲）からネジ９の締め付けを受ける位置までの間（ネジ穴Ａｈの周辺）に凹部１８からなる薄肉部を有しており、その薄肉部で上記緩衝部１８ａが構成されている。

第１固定部材Ａ６に凹部１８が無ければ、第１固定部材Ａ６は一様な形状を有することになるため、曲げ応力はプリズム３と第１固定部材Ａ６との接着面３ｓに集中することになる。それに対し、この保持機構ＨＫによれば、凹部１８の根元に位置する薄肉の緩衝部１８ａがネジ９の締め付けにより変形しやすいため、曲げ応力は緩衝部１８ａに集中し、緩衝部１８ａが曲がることによって曲げ応力を吸収する。これは、薄肉の緩衝部１８ａがネジ穴Ａｈの周辺において最も低い強度を有していることによるものである。

したがって、第１，第２固定部材Ａ６，Ｂ１間のネジ９の締め付けに起因する曲げ応力を、プリズム３と第１固定部材Ａ６との接着面３ｓに与えないようにすることができる。その結果、ネジ９の締め付けに起因する曲げ応力でプリズム３が割れたり接着強度が低下したりすることを防止することができる。そして、その保持機構ＨＫをプリズムユニットＰＵに備えることにより、プリズム３と画像表示素子４との位置関係を高精度かつ安定的に保持することができ、そのプリズムユニットＰＵをプロジェクターＰＪに備えることにより、高品質の画像投影を行うことができる。

薄肉化により曲げ応力を吸収する緩衝部１８ａの厚さは、第１固定部材Ａ６の板厚の１／３以下であることが好ましい。例えば、第１固定部材Ａ６の板厚が３ｍｍであれば、緩衝部１８ａの厚さは１ｍｍ以下であることが好ましい。緩衝部１８ａの厚さが第１固定部材Ａ６の板厚よりも厚いと、緩衝部１８ａで曲げ応力が吸収されにくくなる。また、緩衝部１８ａは曲げ応力を吸収するために弾性変形の範囲内で曲がることが好ましい。

ＰＪ プロジェクター
ＰＵ プリズムユニット
ＨＫ 保持機構
１ 光源
２ 照明光学系
３ プリズム
３ａ 接着剤
３ｓ 接着面
４ 画像表示素子
５ 投射レンズ
６ａ，６ｂ 凸部
７ スペーサー（凸部）
９ ネジ
１０ ピン
１１ 留め具
１６ 隙間（貫通孔）
１６ａ 緩衝部
１７ 切欠き
１７ａ 緩衝部
１８ 凹部
１８ａ 緩衝部（薄肉部）
Ａｈ ネジ穴
Ｂｈ 貫通穴
Ａ１〜Ａ６ 第１固定部材
Ｂ１〜Ｂ３ 第２固定部材
Ｃ１ 第３固定部材

Claims (10)

1. プリズムを接着剤で第１固定部材に固定した後、画像表示素子を固定するための第２固定部材のネジ穴と前記第１固定部材のネジ穴とをネジで固定する、プリズムユニットの製造方法において、
   前記第１固定部材のネジ穴が第１固定部材の接着範囲の外側に設けられており、前記第１固定部材または前記第２固定部材のネジ穴の周辺に凸部が設けられており、前記凸部で前記第１固定部材と前記第２固定部材とが直接的又は間接的に接する、プリズムユニットの製造方法。
2. 前記凸部が、前記第１，第２固定部材の少なくとも一方に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリズムユニットの製造方法。
3. 前記凸部が、前記第１固定部材及び前記第２固定部材から取り外し可能なスペーサーで構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリズムユニットの製造方法。
4. 前記第１，第２固定部材の対向する面が前記ネジでの固定位置以外で接触しないように、前記第１，第２固定部材の対向する面の平面度の和以上の高さを前記凸部が有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリズムユニットの製造方法。
5. 前記凸部が、前記ネジでの固定に用いられる穴の周囲を環状に取り囲むように設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリズムユニットの製造方法。
6. プリズムを接着剤で第１固定部材に固定した後、画像表示素子を固定するための第２固定部材のネジ穴と前記第１固定部材のネジ穴とをネジで固定する、プリズムユニットの製造方法において、
   前記第１固定部材に前記第２固定部材がネジで固定される際、そのネジの締め付けに起因する曲げ応力を吸収する緩衝部が、前記第１固定部材に設けられていることを特徴とするプリズムユニットの製造方法。
7. 前記第１固定部材が前記プリズムとの接着面から前記ネジの締め付けを受ける位置までの間に隙間又は切欠きを有し、その隙間又は切欠きで前記緩衝部が構成されていることを特徴とする請求項６記載のプリズムユニットの製造方法。
8. 前記第１固定部材が前記プリズムとの接着面から前記ネジの締め付けを受ける位置までの間に凹部からなる薄肉部を有し、その薄肉部で前記緩衝部が構成されていることを特徴とする請求項６記載のプリズムユニットの製造方法。
9. 前記ネジの締め付けを前記第１，第２固定部材間の付勢力に抗しながら行うことにより、前記プリズムに対する前記画像表示素子の相対位置を調整可能とすることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のプリズムユニットの製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の製造方法で製造せられたプリズムユニットを備えたことを特徴とするプロジェクター。

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