KR100691079B1 - 광원 장치 및 프로젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립성을 각별히 향상시킬 수 있고, 화질의 향상, 냉각 성능의 향상을 도모할 수 있는 광학 장치의 제공하는 것에 관한 것이다. 광변조 장치(440R, 440G, 440B)와 광학상(光學像)을 합성하는 색합성 광학 장치를 구비한 광학 장치는 색합성 광학 장치의 광속 입사 단면에 대향 배치되고, 상기 색합성 광학 장치에 고정되는 고정 부재(610)와, 이 고정 부재(610)에 설치되고, 광변조 장치를 유지하는 유지 부재(620)를 구비하며, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)는 광속 투과용의 개구부(615, 625)가 형성된 직사각형 판형상의 기부(611, 621)와, 이 기부(611, 612)의 외주단 가장자리로부터 기립하고, 서로 대향하는 한쌍의 기립편(612, 622)을 구비한 C자 단면 형상으로 구성되고, 고정 부재(610)의 한쌍의 기립편(612)과 유지 부재(620)의 한쌍의 기립편(622)이 서로 마찰 결합하도록 조합되어 있다.

Description

광원 장치 및 프로젝터{LIGHT SOURCE AND PROJECTOR}

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 프로젝터의 구조를 모식적으로 나타내는 평면도,

도 2는 상기 실시 형태에 있어서의 광학 유닛을 모식적으로 나타내는 도면,

도 3은 상기 실시 형태에 있어서의 광학 장치를 상방에서 본 사시도,

도 4는 상기 실시 형태에 있어서의 고정 부재 및 유지 부재의 분해 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 프로젝터 5 : 냉각 유닛(냉각 장치)

44 : 광학 장치 48 : 광학 장치 본체

411 : 광원 램프 440R, 440G, 440B : 광변조 장치

443 : 크로스 다이크로익 프리즘(색합성 광학 장치)

610 : 고정 부재 611 : 기부

612 : 기립편 615 : 개구부

617 : 긴 구멍(구멍) 620 : 유지 부재

621 : 기부 622 : 기립편

625 : 개구부 627 : 돌기

630 : 사출측 편광판(광학 변환 소자)

본 발명은 복수의 색광을 각 색광마다 화상 정보에 따라 변조하여 광학상(光學像)을 형성하는 복수의 광변조 장치와, 각 광변조 장치와 대향하는 복수의 광속 입사 단면을 갖고, 각 광변조 장치에 의해 형성된 광학상을 합성하는 색합성 광학 장치를 구비한 광학 장치 및 이것을 구비한 프로젝터에 관한 것이다.

종래부터 회의, 학회, 전시회에서의 프리젠테이션 용도 등에 프로젝터가 이용되고 있고, 최근에는 홈시어터 용도에도 이용되고 있다.

이러한 프로젝터로서, 광원 램프로부터 사출된 광속을 다이크로익 미러를 이용하여 적색, 녹색, 청색의 삼색 색광으로 분리하는 색분리 광학계와, 분리된 광속을 색광마다 화상 정보에 따라 변조하는 3장의 액정 패널(광변조 장치에 있어서 광변조를 실행하는 광변조 소자)과, 각 액정 패널에 의해 변조된 광속을 합성하는 크로스 다이크로익 프리즘(색합성 광학 장치)을 갖는 광학 장치와, 이 광학 장치에 의해 형성된 컬러 광학상을 스크린에 확대 투사하는 투사 렌즈를 구비하는 3판식의 프로젝터가 공지되어 있다.

이러한 프로젝터에 내장되는 광학 장치에서는, 크로스 다이크로익 프리즘에 액정 패널이나 편광판 등의 광학 변환 소자를 일체로 장착하여, 조립성의 향상을 도모하고 있다.

예컨대, 3개의 액정 패널이 각각 유지 프레임의 오목부에 수용되고, 고정판에 의해 가압 고정되어 있으며, 크로스 다이크로익 프리즘의 측방 삼방의 광속 입사 단면에는, 액정 패널을 최종 고정하기 위한 고정 프레임판이 부착되고, 이 고정판에는 임시 고정용의 중간 프레임판이 나사 고정되어 있다[일본 특허 공개 제 1998-10994 호 공보 (도 7) 참조].

이 예에서는, 중간 프레임판의 4 코너로부터 돌설된 핀을 유지 프레임의 구멍에 각각 삽입·계합함으로써 액정 패널을 임시 고정 상태로 하고, 이 상태에서 액정 패널과 유지 프레임 사이에 한쌍의 쐐기를 밀어 넣어 위치 결정하고, 최종적으로 이들 쐐기를 고정 부재에 접착 고정한다.

그런데, 광학 장치를 프로젝터에 내장하는 경우, 각 액정 패널을 투사 렌즈의 백포커스 위치에 배치할 필요가 있다. 또한, 투사 화상의 개개의 화소는 적색, 녹색, 청색의 삼원색의 첨가법 혼색에 의해 형성되기 때문에, 보다 세밀한 화상을 얻기 위해서, 각 액정 패널의 상대 위치를 고정밀도로 조정하여, 화소 어긋남을 방지할 필요가 있다.

따라서, 종래는, 각 핀이나 각 쐐기의 삽입량에 따라 광축에 따른 Z 방향의 조정을 실행하는 한편, 크로스 다이크로익 프리즘의 광속 입사 단면에 접착되는 고정판을 X 방향·Y 방향 및 이들 회전 방향으로 이동함으로써 위치 결정하고 있었다[일본 특허 공개 제 1998-10994 호 공보 (도 7) 참조].

한편, 이러한 프로젝터의 고휘도화가 촉진되고 있고, 이에 수반하여, 액정 패널 등의 광학 소자의 냉각이 중요한 과제로 되어 있다. 여기서, 강제적인 냉각 방법으로서 팬 송풍에 의해 외부로부터 취입된 공기를 이들 광학 소자에 분출하고 있었다[일본 특허 공개 제 1998-10994 호 공보 (도 7) 참조].

그러나 종래와 같은 액정 패널의 부착 구조에서는, 고정 프레임체, 핀이 돌설된 중간 프레임체, 고정판, 유지 프레임, 쐐기 등, 수많은 부품을 필요로 하고, 게다가 비교적 복잡한 부품이 포함되기 때문에, 이들 다종 다양한 부품을 조립하는데 수고를 필요로 하는 동시에 공정이 복잡화하여, 설비 투자를 포함하여 제조비용이 증가하게 된다는 문제가 있었다.

또한, 이와 같이 부착 구조가 복잡하기 때문에, 액정 패널의 위치 결정 작업에 있어서, 조정하는 방향에 따라 이동하는 부재가 상이하고, 또한 복수의 핀이나 쐐기 등을 움직이게 되므로, 제조 장치나 공정이 복잡화되어, 작업성이 불량했다.

그리고, 고정 부재로서 복수의 핀이나 쐐기가 사용되고 있지만, 이들 작게 흔들리는 부재에 형상 오차가 생기기 쉽고, 액정 패널의 위치 결정 작업이 어려워질 우려가 있었다. 또한, 그 위치 결정 후에도, 액정 패널은 핀이나 쐐기로 부분적으로 접착·지지되어 있는 것에 불과하므로, 충격이 가해진 경우, 장기간 사용된 경우 등에, 각 액정 패널의 상대 위치가 어긋나기 쉽고, 광학상의 화소 어긋남이 생길 우려가 있었다.

한편, 외부 공기의 도입에 의해 강제 냉각을 도모하면, 특히 홈시어터 용도 에서는 냉각팬의 모터음이 소음으로 될 우려가 있고, 소형화 및 고휘도화에 수반하여 내부의 열 밀도가 상승하는 동안, 냉각 효율에도 한계가 있다.

본 발명의 목적은 이러한 문제를 감안하여, 구조의 단순화에 의해, 조립의 작업성을 각별히 향상시킬 수 있는 동시에, 화질의 향상에도 기여할 수 있고, 또한 냉각 성능도 향상시킬 수 있는 광학 장치 및 이 광학 장치를 구비한 프로젝터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 광학 장치는 복수의 색광을 각 색광마다 화상 정보에 따라 변조하여 광학상을 형성하는 복수의 광변조 장치와, 각 광변조 장치와 대향하는 복수의 광속 입사 단면을 갖고, 각 광변조 장치에 의해 형성된 광학상을 합성하는 색합성 광학 장치를 구비한 광학 장치에 있어서, 상기 색합성 광학 장치의 광속 입사 단면에 대향 배치되고, 상기 색합성 광학 장치에 고정되는 고정 부재와, 이 고정 부재에 설치되고, 상기 광변조 장치를 유지하는 유지 부재를 구비하며, 상기 고정 부재는 상기 광속 입사 단면에 대향하고, 광속 투과용의 개구부가 형성된 직사각형 판형상의 기부와, 이 기부의 외주단 가장자리로부터 상기 광변조 장치를 향해 기립하며, 서로 대향하는 한쌍의 기립편을 구비한 C자 단면 형상으로 구성되고, 상기 유지 부재는 광속 투과용의 개구부가 형성되고, 상기 광변조 장치가 부착되는 직사각형 판형상의 기부와, 이 기부의 외주단 가장자리로부터 상기 광속 입사 단면을 향해 기립하며, 서로 대향하는 한쌍의 기립편을 구비한 C자 단면 형상으로 구성되고, 상기 고정 부재의 한쌍의 기립편과, 상기 유지 부재의 한쌍의 기립편이 서로 마찰 결합하도록 조합되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 색합성 광학 장치에서는 크로스 다이크로익 프리즘 등을 채용할 수 있다. 크로스 다이크로익 프리즘은 4개의 직각 프리즘이 조합된 외관 대략 입방체 형상의 육면체이고, 측면 삼방의 광속 입사 단면에 대향 배치된 3개의 광변조 장치로부터 각각 사출된 색광이 각 직각 프리즘의 계면에 설치된 X자 형상의 유전체 다층막에 의해 합성된다.

또한, 광학 장치를 전자 기기의 하우징 등에 조립할 때에는, 스탠드를 하우징으로의 고정구로서 사용할 수 있다. 또한, 고정 부재는 색합성 광학 장치에 직접 고정되어 있어도, 이 스탠드를 거쳐 색합성 광학 장치에 간접적으로 고정되어 있어도 무방하다.

또한, 고정 부재와 유지 부재는 네스트(nest) 형상으로 조합되고, 이 때에 어느 것이 외측으로 되고 어느 것이 내측으로 될지는 상관없다.

본 발명에 의하면, 고정 부재와 유지 부재를 조합하여 서로 고정하면, 광변조 장치가 색합성 광학 장치에 장착되어 고정된다. 이로써, 광변조 장치를 색합성 광학 장치에 장착하기 위한 필수 부재는 고정 부재 및 유지 부재의 2개만으로 되어, 부품 개수를 삭감할 수 있다.

따라서, 종래에 핀이나 쐐기, 다종 다양한 고정판 등을 필요로 하고, 이것들을 몇개층이나 부착한 구조에 비하여, 제조 공정을 간략화할 수 있어, 조립성을 각별히 향상시킬 수 있다. 나아가서는 설비 투자를 포함하여 제조 비용을 저감할 수 있다.

여기서, 고정 부재 및 유지 부재는 범용의 금속제 파이프를 판금 프레스에 의해 C자 형상으로 절개함으로써, 저렴하고 또한 용이하게 제작할 수 있다. 핀이나 쐐기를 고정 부재나 유지 부재에 돌설 형성할 필요도 없기 때문에, 복잡한 형상의 부품이 없어지고, 부품 비용을 억제할 수 있는 동시에, 부재의 형상 정밀도도 향상시킬 수 있다.

또한, 고정 부재와 유지 부재를 서로의 기립편으로 서로 마찰 결합시키도록 이동시킴으로써, 광변조 장치가 위치 조정된다. 이들 고정 부재와 유지 부재는 간극이 있는 상태로 조합되어 있기 때문에, 한쌍의 기립편이 서로 대향하는 방향(X 방향으로 함), 기부의 외주를 따라 기립편이 연장되는 Y 방향, 기립편이 기립하는 Z 방향(광축 방향), X·Y 방향의 각 회전 방향, 이들 중 어느 방향으로도 임의 조정 가능해진다.

여기서, 광변조 장치의 장착에 관한 필수 부재는 고정 부재 및 유지 부재뿐이기 때문에, 색합성 광학 장치를 소정 광축상에 배치하면, 다음에는 고정 부재와 유지 부재 사이의 위치 조정에 의해서만 광변조 장치가 위치 결정된다.

이로써, 종래 광축 방향의 조정에는 고정판의 4 코너에 돌설된 핀을 이동시키고, 다른 방향의 조정에는, 고정판의 사이에 삽입한 한쌍의 쐐기를 이동시키거나, 색합성 광학 장치의 광속 입사 단면을 따라 고정판을 이동시켰던 것에 반하여, 위치 결정 작업을 대폭 용이화할 수 있다.

또한, 종래의 핀·쐐기·각종 고정판의 상관 위치가 광변조 장치의 위치 결정에 영향을 준 것에 반해, 고정 부재 및 유지 부재라는 간략한 구성이기 때문에, 광변조 장치의 위치 결정에 어떠한 나뿐 요소가 거의 없다. 간략한 구성으로 된 고정 부재 및 유지 부재는 형상 정밀도로 용이하게 형성되므로, 위치 결정 작업에 어려움이 생기지도 않는다.

따라서, 광학 장치가 프로젝터에 내장되는 경우, 투사 렌즈의 백포커스에 위치시킬 광변조 장치를 고정밀도로 위치 결정할 수 있고, 한층 더 세밀한 투사 화상을 실현할 수 있다.

또한, 종래의 광변조 장치는 핀의 돌출단 등에 부분적으로 장착되어 있는 것에 지나지 않았지만, 핀 등에 비교해서, 큰 고정 부재 및 유지 부재로 광변조 장치를 부착하고 있기 때문에, 충격이 가해진 경우, 장기간 사용된 경우 등에도, 광변조 장치의 위치가 어긋나기 어렵고, 광학상의 화소 어긋남을 방지할 수 있다.

또한, 고정 부재 및 유지 부재의 형상에 관해, 기립편이 색합성 광학 장치와 광변조 장치의 사이에서, 소정 광축을 거의 따라서 기립하고 있기 때문에, 광변조 장치로부터 사출된 광속이 유지 부재 및 고정 부재의 개구부를 투과하고, 색합성 광학 장치의 광속 입사 단면에 입사할 때까지, 이 광속이 고정 부재 및 유지 부재의 기립편에 의해 최대한 차단되지 않게 된다. 이로써, 종래에는 핀이나 쐐기가 광속 입사 단면과 중첩되는 만큼 광속이 차단되므로, 색합성 광학 장치의 광속 입사 단면에는 핀이나 쐐기에 따른 여분이 필요했지만, 이 여분을 최소한으로 억제할 수 있다.

따라서, 광변조 장치의 화상 형성 영역의 크기에 대하여 색합성 광학 장치를 소형화할 수 있고, 색합성 광학 장치의 부품 비용의 저감 및 광학 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 종래에는 각종 고정판이 핀, 쐐기에 의해 몇개층이나 부착되고, 이 부착 구조가 색합성 광학 장치의 광속 입사 단면의 면외(面外) 방향으로 커져, 광학 장치를 충분히 소형화할 수 없었지만, 고정 부재 및 유지 부재의 기립편이 중첩되어 고정되기 때문에, 광속 입사 단면의 면외 방향으로 커지지 않아, 이 점에서도 소형화를 도모할 수 있다.

한편, 광변조 장치는 광의 조사에 의해 온도 상승하지만, 이 광변조 장치의 열이 고정 부재 및 유지 부재에 신속하게 전도되고, 고정 부재 및 유지 부재를 통해 광학 장치의 외부로 신속하게 방출된다.

여기서, 고정 부재 및 유지 부재는 한쌍의 기립편만큼 표면적이 확대되어 있고, 열용량이 크기 때문에, 광변조 장치의 오작동이나 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 광학 장치에서는, 상기 고정 부재와 유지 부재중 어느 한쪽에는 구멍이 형성되고, 다른쪽에는 이 구멍에 삽입되는 돌기가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 광변조 장치의 위치 결정 작업에 있어서, 구멍에 돌기를 삽입하기만 함으로써, 구멍 부분에 의해 돌기가 지지되어서 고정 부재 및 유지 부재가 이탈·탈락하지 않는다. 이로써, 위치 결정 작업을 한층 더 용이하게 실행할 수 있다.

이 때, 위치 결정 작업은 구멍의 내부에서 돌기가 이동 가능한 범위로 실행되고, 구멍이나 돌기의 위치나 형상, 치수 등을 적절히 설정할 수 있다. 예컨대, 이 구멍을 기립편에 형성하고, 또한 광축 방향의 직경이 큰 긴 구멍으로 하면, 광변조 장치를 광축을 따라 많이 이동시킬 수 있고, 포커스 조정의 조정값을 크게 확보할 수 있다. 반대로, 구멍의 직경을 작게 설정하고, 돌기의 이동을 규제하는 편이 작업성의 면에서 바람직한 경우도 고려된다.

본 발명의 광학 장치에서는, 상기 광변조 장치와 상기 광속 입사 단면의 사이에 배치되는 광학 변환 소자를 구비하고, 이 광학 변환 소자는 상기 유지 부재의 상기 기립편 선단 부분에 장착되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 광변조 장치와 색합성 광학 장치의 사이에는 고정 부재 및 유지 부재의 기립편에 따른 스페이스가 있고, 여기에 예컨대, 편광판, 시야각 보정판, 위상차판, 각종 광학 필터 등의 광학 변환 소자가 배치되며, 이 광학 변환 소자가 고정 부재 및 유지 부재에 의해 수용·유지된다.

이로써, 광변조 장치의 장착 구조내에서 광학 변환 소자도 유지되기 때문에, 광학 변환 소자를 단독으로 지지하는 구조를 불필요하게 할 수 있고, 광학 장치의 조립성의 향상이나 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 광학 변환 소자에 의해 발생된 열이 고정 부재 및 유지 부재에 바로 전도되고, 고정 부재 및 유지 부재를 통해 광학 장치의 외부로 민첩하게 방열된다.

여기서, 기립편에 의해 광학 변환 소자가 둘러싸이도록 유지되고, 고정 부재 및 유지 부재는 광학 변환 소자의 열을 흡수하는 효과적인 히트 싱크로 된다.

따라서, 광의 조사에 의해 온도 상승한 광학 변환 소자가 효율적으로 방열 냉각되어, 광학 변환 소자 등의 열 열화를 방지할 수 있다. 특히, 광변조 장치로 부터의 사출 광속을 흡수하여 일정한 편광 광을 사출하는 사출측 편광판(광학 변환 소자)은 광의 흡수열에 의해 과열되기 쉽고, 이러한 방열 냉각에 의한 효과가 우수하다.

본 발명의 프로젝터는 광원으로부터 사출된 광속을 화상 정보에 따라 변조하여 광학상을 형성하고, 확대 투사하는 프로젝터로서, 전술한 바와 같은 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 광학 장치가 전술한 바와 같은 작용 및 효과를 갖기 때문에, 동일한 작용 및 효과를 향수할 수 있다.

본 발명의 프로젝터에서는, 외부로부터 취입한 공기를 내부에서 유통시키는 냉각 장치가 채용되고, 상기 고정 부재 및 상기 유지 부재는 상기 C자 형상의 단면이 상기 공기의 흐름에 대략 직교하는 방향인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 고정 부재 및 유지 부재의 C자 단면이 프로젝터의 내부에서 유통하는 공기의 흐름에 대향하기 때문에, 외부에서 분출된 공기의 풍량 손실을 최대한 억제할 수 있다. 한편, 고정 부재 및 유지 부재의 외주면은 이 공기의 흐름을 따르기 때문에, 정류 작용이 얻어진다. 이로써, 공기가 고정 부재 및 유지 부재의 외측으로 빠져나가기 어렵고, 한쌍의 기립편으로 둘러싸인 광학 변환 소자를 충분히 냉각할 수 있으며, 광학 장치의 고온화를 방지하여 프로젝터의 냉각 효율에 기여할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 프로젝터에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다.

[1-1. 프로젝터의 주요 구성]

도 1은 프로젝터(1)의 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 프로젝터(1)는 전체적으로 대략 직방체 형상 수지제의 외장 케이스(2)와, 광원 장치(413)로부터 사출된 광속을 광학적으로 처리하여 화상 정보에 따른 광학상을 형성하는 광학 유닛(4)과, 프로젝터(1)내에 발생하는 열을 외부로 방출하는 냉각 장치로서의 냉각 유닛(5)과, 외부로부터 공급된 전력을 이들 유닛(4, 5) 등에 공급하는 전원 유닛(3)을 구비한다.

외장 케이스(2)는 각 유닛(3∼5)을 수납하는 것으로, 구체적인 도시를 생략하지만, 프로젝터(1)의 표면부, 전면부 및 측면부를 구성하는 상측 케이스와, 프로젝터(1)의 저면부, 측면부 및 배면부를 구성하는 하측 케이스를 구비하여 구성된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 외장 케이스(2)의 전면에는 절취부(2A)가 형성되어 있다. 외장 케이스(2)에 수납된 광학 유닛(4)의 일부는 이 절취부(2A)로부터 외부측으로 노출되어 있다. 또한, 외장 케이스(2)의 전면에 있어서, 절취부(2A)의 양측에는, 프로젝터(1)내의 공기를 배출하기 위한 배기구(2B, 2C)가 형성되어 있다. 외장 케이스(2)의 저면에 있어서, 광학 유닛(4)을 구성하는 후술하는 광학 장치(44)에 대응하는 부분에는, 외부로부터 냉각 공기를 흡입하기 위한 도시하지 않은 흡기구가 형성되어 있다.

전원 유닛(3)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 외장 케이스(2)내에서의 광학 유닛(4)의 도 1 중 우측에 배치되어 있다. 이 전원 유닛(3)은 구체적인 도시를 생략하지만, 커넥터 입구에 삽입된 전원 케이블을 통해 공급된 전력을, 램프 구동 회로(밸러스트)나 드라이버 보드(도시 생략) 등에 공급하는 것이다.

상기 램프 구동 회로는 공급된 전력을 광학 유닛(4)의 광원 램프(411)에 공급하는 것이다. 상기 드라이버 보드는, 도시를 생략하지만, 광학 유닛(4)의 상방에 배치되어, 입력된 화상 정보의 연산 처리를 실행한 후에, 후술하는 액정 패널(441R, 441G, 441B)의 제어 등을 실행하는 것이다.

전원 유닛(3) 및 광학 유닛(4)은 알루미늄 또는 마그네슘 등의 금속제의 실드판에 의해 덮여 있다. 또한, 상기 램프 구동 회로 및 드라이버 보드도 알루미늄 또는 마그네슘 등의 금속제의 실드판에 의해 덮여 있다. 이로써, 전원 유닛(3)이나 드라이버 보드 등으로부터의 외부로의 전자 노이즈의 누출이 방지되어 있다.

냉각 유닛(5)은 프로젝터(1)내의 유로에 냉각 공기를 취입하여, 이 취입한 냉각 공기에 프로젝터(1)내에서 발생한 열을 흡수시키고, 이 데워진 냉각 공기를 외부로 배출함으로써 프로젝터(1)내를 냉각하는 것이다. 이 냉각 유닛(5)은 축류 흡기팬(51)과, 시로코 팬(52)과, 축류 배기 팬(53)을 구비한다.

축류 흡기 팬(51)은 광학 유닛(4)의 광학 장치(44)의 하방에, 또한 외장 케이스(2)의 상기 흡기구의 상방에 배치되어 있다. 축류 흡기 팬(51)은 이 흡기구를 통해 외부로부터 냉각 공기를 광학 유닛(4)내로 흡입하여, 광학 장치(44)를 냉각시킨다.

시로코 팬(52)은 광학 유닛(4)의 광원 장치(413)의 하방에 배치되어 있다. 시로코 팬(52)은 축류 흡기 팬(51)에 의해 흡입된 광학 유닛(4)내의 냉각 공기를 근접시키고, 이 근접시키는 과정에서 광원 장치(413)의 열을 빼앗아, 광학 유닛(4)의 하방에 배치된 덕트(52A)를 통해, 배기구(2B)로부터 데워진 냉각 공기를 외부로 배출한다.

축류 배기 팬(53)은 외장 케이스(2)의 전면에 형성된 배기구(2C)와 전원 유닛(3)의 사이에 배치되어 있다. 축류 배기 팬(53)은 전원 유닛(3)에 의해 데워진 전원 유닛(3) 근방의 공기를 흡입하여, 배기구(2C)로부터 외부로 배출한다.

[1-2. 광학 유닛의 구성]

도 2는 광학 유닛(4)을 모식적으로 나타내는 평면도이다.

광학 유닛(4)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 평면 대략 L자 형상으로 형성되고, 광원 램프(411)로부터 사출된 광속을 광학적으로 처리하여, 화상 정보에 대응한 광학 화상을 형성하는 유닛이며, 인테그레이터 조명 광학계(41)와, 색분리 광학계(42)와, 릴레이 광학계(43)와, 광학 장치(44)와, 투사 렌즈(46)를 구비한다. 이러한 광학 부품(41∼44, 46)은 광학 부품용 하우징(47)내에 수납되어 고정된다.

인테그레이터 조명 광학계(41)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 광학 장치(44)를 구성하는 3장의 액정 패널(441)[적색, 녹색, 청색의 색광마다 각각 액정 패널(441R, 441G, 441B)로 나타냄]의 화상 형성 영역을 거의 균일하게 조명하기 위한 광학계이고, 광원 장치(413)와, 제 1 렌즈 어레이(418)와, 제 2 렌즈 어레이(414)와, 편광 변환 소자(415)와, 중첩 렌즈(416)를 구비한다.

광원 장치(413)는 방사상의 광선을 사출하는 광원 램프(411)와, 이 광원 램프(411)로부터 사출된 방사광을 반사하는 타원면 미러(412)와, 광원 램프(411)로부터 사출되어 타원면 미러(412)에 의해 반사된 광을 평행광으로 하는 평행화 오목 렌즈(413A)를 구비한다. 또한, 평행화 오목 렌즈(413A)의 평면 부분에는, 도시하지 않은 UV 필터가 설치되어 있다. 또한, 광원 램프(411)로는, 할로겐 램프나 메탈할라이드 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 등을 사용할 수 있다. 또한, 타원면 미러(412) 및 평행화 오목 렌즈(413A) 대신에, 포물면 미러를 사용할 수 있다.

제 1 렌즈 어레이(418)는 광축 방향에서 보아 대략 직사각형 형상의 윤곽을 갖는 소형 렌즈가 매트릭스 형상으로 배열된 구성을 갖는다. 각 소형 렌즈는 광원 램프(411)로부터 사출되는 광속을 복수의 부분 광속으로 분할한다.

제 2 렌즈 어레이(414)는 제 1 렌즈 어레이(418)와 대략 동일한 구성을 갖고, 소형 렌즈가 매트릭스 형상으로 배열된 구성을 갖는다. 이 제 2 렌즈 어레이(414)는 중첩 렌즈(416)와 함께, 제 1 렌즈 어레이(418)의 각 소형 렌즈의 상을 액정 패널(441)상에 결상시키는 기능을 갖는다.

편광 변환 소자(415)는 제 2 렌즈 어레이(414)와 중첩 렌즈(416)의 사이에 배치되는 동시에, 제 2 렌즈 어레이(414)와 일체로 유닛화되어 있다. 이러한 편광 변환 소자(415)는 제 2 렌즈 어레이(414)로부터의 광을 1종류의 편광 광으로 변환하는 것이고, 이로써 광학 장치(44)에서의 광의 이용 효율이 높아지고 있다. 또한, 도 2에서 2점 쇄선(410)으로 나타내는 바와 같이, 유닛화된 편광 변환 소자 (415) 및 제 2 렌즈 어레이(414)와, 제 1 렌즈 어레이(418)는 일체적으로 유닛화되어 있다.

구체적으로, 편광 변환 소자(415)에 의해 1종류의 편광 광으로 변환된 각 부분광은 중첩 렌즈(416)에 의해 최종적으로 광학 장치(44)의 액정 패널(441R, 441G, 441B)상에 거의 중첩된다. 편광 광을 변조하는 타입의 액정 패널(441)을 이용한 프로젝터(1)[광학 장치(44)]에서는, 1종류의 편광 광밖에 이용할 수 없기 때문에, 임의의 편광 광을 발하는 광원 램프(411)로부터의 광의 대략 절반이 이용되지 않는다. 따라서, 편광 변환 소자(415)를 이용함으로써, 광원 램프(411)로부터의 사출광을 1종류의 편광 광으로 변환하여, 광학 장치(44)에 있어서의 광의 이용 효율을 높이고 있다. 또한, 이러한 편광 변환 소자(415)는 예컨대 일본 특허 공개 제 1996-304739 호 공보에 소개되어 있다.

색분리 광학계(42)는 2장의 다이크로익 미러(421, 422)와 반사 미러(423, 424)를 구비하고, 다이크로익 미러(421, 422)에 의해 인테그레이터 조명 광학계(41)로부터 사출된 복수의 부분 광속을 적색, 녹색, 청색의 3색 색광으로 분리하는 기능을 갖는다.

릴레이 광학계(43)는 입사측 렌즈(431), 릴레이 렌즈(433) 및 반사 미러(432, 434)를 구비하고, 색분리 광학계(42)에 의해 분리된 색광(적색광)을 액정 패널(441R)까지 유도하는 기능을 갖는다.

이러한 광학계(41, 42, 43)에 있어서, 색분리 광학계(42)의 다이크로익 미러(421)에서는, 인테그레이터 조명 광학계(41)로부터 사출된 광속의 청색광 성분이 투과하는 동시에, 적색광 성분과 녹색광 성분이 반사한다. 이 다이크로익 미러(421)에 의해 투과한 청색광 성분은 반사 미러(423)에 의해 반사되고, 필드 렌즈(417)를 통해 청색용 액정 패널(441B)에 이른다. 이 필드 렌즈(417)는 제 2 렌즈 어레이(414)로부터 사출된 각 부분 광속을 그 중심축(주 광선)에 대하여 평행한 광속으로 변환한다. 다른 액정 패널(441R, 441G)의 광입사측에 구비된 필드 렌즈(417)도 동일하다.

다이크로익 미러(421)에 의해 반사된 적색광과 녹색광 중 녹색광은 다이크로익 미러(422)에 의해 반사되고, 필드 렌즈(417)를 통해 녹색용 액정 패널(441G)에 이른다. 한편, 적색광은 다이크로익 미러(422)를 투과하여 릴레이 광학계(43)를 통해, 또한 필드 렌즈(417)를 통해 적색광용 액정 패널(441R)에 이른다. 또한, 적색광에 릴레이 광학계(43)가 이용되고 있는 것은, 적색광의 광로의 길이가 다른 색광의 광로 길이보다도 길기 때문에, 광의 발산 등에 의한 광의 이용 효율의 저하를 방지하기 위해서이다. 즉, 입사측 렌즈(431)에 입사한 부분 광속을 그대로 필드렌즈(417)로 인도하기 위해서이다. 또한, 릴레이 광학계(43)에는, 3개의 색광 중 적색광을 통과시키는 구성으로 했지만, 청색광 등의 그 밖의 색광을 통과시키는 구성으로 할 수도 있다.

광학 장치(44)는 입사된 광속을 화상 정보에 따라 변조하여 컬러 화상을 형성하는 것이고, 색분리 광학계(42)로부터 사출된 광속이 입사되고, 이른바 편광자로 되는 입사측 편광판(444)과, 각 입사측 편광판(444)의 광로 후단에 배치되는 3개의 광변조 장치(440R, 440G, 440B)와, 각 광변조 장치(440R, 440G, 440B)의 광로 후단에 배치되며, 이른바 검광자인 사출측 편광판(630)과 색합성 광학 장치로서의 크로스 다이크로익 프리즘(443)을 구비한다. 광학 부품(441, 443, 630)은 일체적으로 형성되어 광학 장치 본체(48)를 구성한다.

입사측 편광판(444)은 광학 장치 본체(48)와는 별체로서 구성되는 광학 변환 소자이고, 색분리 광학계(42)에 의해 분리된 각 광속중 일정 방향의 편광 광만 투과시키고, 그 밖의 방향의 광속을 흡수하는 것이다.

이 입사측 편광판(444)은 폴리비닐 알코올(PVA)의 필름 및 아세테이트 셀룰로오스계의 직사각형 형상의 필름이 적층된 편광막과, 이 편광막이 부착된 사파이어 유리제의 기판을 구비하고 있다.

이상 설명한 각 광학 부품(41∼44)은 합성 수지제의 광학 부품용 하우징(47)내에 수용되어 있다.

광학 부품용 하우징(47)은, 도시를 생략하지만, 전술한 각 광학 부품(414∼418, 421∼423, 431∼434, 444)(도 2)을 상방으로부터 슬라이드식으로 끼워지는 홈부가 각각 구비된 부품 수납 부재와, 이 부품 수납 부재의 상부의 개구측을 폐쇄하는 커버 형상 부재를 구비한다. 또한, 평면 대략 L자 형상의 광학 부품용 하우징(47)의 일단측에는 광원 장치(413)가 수용되고, 타단측에는 헤드부(49)를 거쳐 투사 렌즈(46)가 고정되어 있다.

[1-3. 광학 장치를 구성하는 광학 장치 본체의 구성]

도 3에는 광학 장치 본체(48)가 도시되어 있다.

광학 장치 본체(48)는 크로스 다이크로익 프리즘(443)과, 이 크로스 다이크 로익 프리즘(443)의 광속 입사 단면과 대략 직교하는 단면인 상하면에 고정되는 한쌍의 스탠드(446, 447)와, 이 스탠드(446, 447)에 고정되는 3개의 고정 부재(610)와, 이들 고정 부재(610)에 조합되는 3개의 유지 부재(620)와, 이들 유지 부재(620)에 고정되는 광변조 장치(440R, 440G, 440B)를 구비하여 구성되어 있다.

크로스 다이크로익 프리즘(443)은 광변조 장치(440R, 440G, 440B)로부터 사출되고 각 색광마다 변조된 화상을 합성하여 컬러 화상을 형성하는 것이고, 외관이 대략 입방체 형상인 육면체이다. 크로스 다이크로익 프리즘(443)에는 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 4개의 직각 프리즘의 계면을 따라 대략 X자 형상으로 형성되고, 이들 유전체 다층막에 의해 3개의 색광이 합성된다. 이 크로스 다이크로익 프리즘(443)에 의해 합성된 컬러 화상은 투사 렌즈(46)로부터 사출되어, 스크린상에 확대 투사된다.

스탠드(446, 447)는 크로스 다이크로익 프리즘(443)을 지지 고정하는 동시에, 고정 부재(610)가 접합되는 부재이고, 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 상면에 고정되는 상측 스탠드(446)와, 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 하면에 고정되는 하측 스탠드(447)로 구성되어 있다.

상측 스탠드(446)는 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 각도 조정의 종료 후, 자외선 경화형 접착제에 의해 크로스 다이크로익 프리즘(443)에 고정된다. 하측 스탠드(447)는 실리콘계의 열전도성 접착제에 의해 크로스 다이크로익 프리즘(443)에 고정되어 있다.

상측 스탠드(446) 및 하측 스탠드(447)는 모두 알루미늄 또는 마그네슘 합금 제이고, 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 상면부·하면부보다도 약간 큰 외형 크기로 대략 사각형 판형상으로 형성되어 있다.

상측 스탠드(446)에는 4 코너로부터 외측을 향해 연장되는 아암부(448)가 형성되어 있고, 이 아암부(448)에 의해, 광학 장치 본체(48)는 광학 부품용 하우징(47)에 나사 고정된다.

광변조 장치(440R, 440G, 440B)는 액정 패널(441R, 441G, 441B)과, 이 액정 패널(441R, 441G, 441B)을 각각 유지하는 패널 유지 프레임(820)을 구비하고, 전체적으로 대략 직사각형 판형상의으로 형성되어 있다.

액정 패널(441R, 441G, 441B)은 구체적인 도시를 생략하지만, 유리제의 구동 기판 및 대향 기판과, 이들 기판 사이에 주입되는 TN(Twisted Nematic)형의 액정을 구비하고, 입사측 편광판(444)을 통해 입사되는 광속을 화상 정보에 따라 변조하여 사출한다.

구동 기판의 내측에는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 전도체로 이루어지는 화소 전극, 각 화소 전극에 대응하는 TFT 소자 등의 스위칭 소자, 배선, 액정 분자를 배열하는 배향막 등이 형성되어 있다. 또한, 대향 기판의 내측면에는, 상기 화소 전극에 대응하는 대향 전극, 구동 기판의 배향막과는 방향이 대략 직교하는 배향막 등이 형성되어 있다. 이로써, 액티브 매트릭스형의 액정 패널이 구성되어 있다.

또한, 이들 구동 기판과 대향 기판의 사이에서 제어용 케이블(442)이 연장되고 있다.

패널 유지 프레임(820)은 액정 패널(441R, 441G, 441B)의 화상 형성 영역에 대응하는 직사각형 형상의 개구부(821)가 형성되고, 액정 패널(441R, 441G, 441B)을 수용 가능한 직사각형 용기 형상의 프레임 부재이며, 마그네슘이나 알루미늄, 티탄, 이것들을 함유하는 합금 등, 열전도성이 양호한 재료로 구성되어 있다.

이 패널 유지 프레임(820)의 4 코너에는 패널 유지 프레임(820)을 관통하는 관통 구멍(830)이 각각 형성되어 있다. 또한, 상부 표면에는 방열 핀(822)이 형성되어 있고, 이 방열 핀(822)에 의해 액정 패널(441R, 441G, 441B)로부터 전도된 열이 패널 유지 프레임(820)을 통해 방열되기 쉽게 되어 있다.

고정 부재(610)는, 도 4에 도시되는 바와 같이, C자 단면의 채널 형상이고, 직사각형의 평판 형상의 기부(611)와, 이 기부(611)의 좌우 양단으로부터 면외 방향(광축 방향)을 향해 기립하는 한쌍의 기립편(612)을 포함하여 형성되어 있다.

이 고정 부재(610)는 알루미늄, 마그네슘, 티탄, 이것들을 함유하는 합금제 등의 범용의 금속제 파이프를 재료로, 이 파이프를 판금 프레스에 의해 절개하여, 저렴하고 또한 용이하게 형성되어 있다. 종래와 같은 핀 등이 돌설 형성된 고정판 등과 비교하여 비교적 단순한 형상으로 되어 있기 때문에, 고정 부재(610)의 부품 비용을 억제할 수 있는 동시에, 부재의 형상 정밀도도 향상시킬 수 있다.

기부(611)에는 광속 투과용의 직사각형의 개구부(615)가 대략 중앙에 형성되어 있다. 이 기부(611)의 양단은 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 광속 입사 단면을 따라 상측 스탠드(446) 및 하측 스탠드(447)에 고정된다.

또한, 기립편(612)에는 광축 방향의 직경이 큰 긴 구멍(617)이 상단, 중간, 하단에 3개 형성되어 있다. 이 중간의 긴 구멍(617)은 한쪽 기립편(612)과 다른쪽 기립편(612)에 있어서 대칭이 아니라, 위치가 어긋나 있다. 그리고, 긴 구멍(617)과 긴 구멍(617)의 사이에는 복수의 접착제 주입·경화용의 주입 구멍(618)이 각각 형성되어 있다.

한편, 유지 부재(620)는 고정 부재(610)와 대략 동일하게 개구부(625)가 형성된 기부(621)와 기립편(622)을 포함하여 C자 단면 형상으로 형성되고, 고정 부재(610)의 내측에 기립편(612)과 기립편(622)이 간극을 통해 중첩되도록 배치되어 있다.

또한, 각 기립편(622)의 선단측은 서로 접근하는 방향으로 곡절하고, 기부(621)의 판면에 대략 평행한 절곡편(623)으로 되어 있다.

기부(621)에는 패널 유지 프레임(820)의 관통 구멍(830)에 대응하는 위치에 4개의 암나사 구멍(628)이 개방되어 있다. 이들 암나사 구멍(628)에 대하여, 관통 구멍(830)을 거쳐 시판의 나사(FS)가 각각 나사 결합됨으로써, 패널 유지 프레임(820)이 유지 부재(620)에 고정되어 있다. 이와 같이 나사 고정되어 있기 때문에, 액정 패널(441R, 441G, 441B)에 불량이 생긴 경우에도, 패널 유지 프레임(820)마다 양품으로 교환하는 것이 용이하다.

또한, 유지 부재(620)의 재료에 대하여, 예컨대 알루미늄이나 철 등, 액정 패널(441R, 441G, 441B)과 선팽창율이 근사한 재료를 사용하면, 액정 패널(441R, 441G, 441B)의 열팽창에 유지 부재(620)가 추종하기 때문에 열팽창에 기인하는 변형이 생기지 않고, 투사 화상의 화소 어긋남을 방지할 수 있다.

기립편(622)에는 고정 부재(610)에 있어서의 긴 구멍(617) 및 주입 구멍(618) 대신에, 표면으로부터 면외 방향으로 돌출된 돌기(627)가 긴 구멍(617)에 따른 위치에 각각 형성되어 있다. 각 돌기(627)는 긴 구멍(617)에 반해 작고, 유지 부재(620)와 고정 부재(610)가 조합되면, 이 돌기(627)는 긴 구멍(617)에 각각 느슨한 상태로 삽입된다.

여기서, 기립편(622)의 중간 부위에 형성된 돌기(627)는 전술한 긴 구멍(617)과 같이 한쪽 기립편(622)과 다른쪽 기립편(622)에 있어서 대칭이 아니라, 위치가 어긋나 있기 때문에, 고정 부재(610)와 유지 부재(620)는 이들 긴 구멍(617), 돌기(627)에 따른 방향으로 조합되고, 이것과는 역방향으로 조합되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

사출측 편광판(630)은 입사측 편광판(444)과 대략 유사하게 구성되고, 액정 패널(441R, 441G, 441B)로부터 사출된 광속중 소정 방향의 편광 광만 투과시키고, 그 밖의 광속을 흡수한다.

여기서, 사출측 편광판(630)의 투과율을 액정 패널(441R, 441G, 441B)에 인가되는 전압에 따라 변화시킴으로써 광학상의 색의 계조(階調) 특성을 실현하고 있고, 사출측 편광판(630)은 입사측 편광판(444)보다도 광의 흡수열에 의해 한층 더 열화하기 쉽다.

이러한 사출측 편광판(630)은 절곡편(623)의 표면측에 실리콘계의 열전도성 접착제로 부착되고, 유지 부재(620)에 유지되어 있다.

또한, 사출측 편광판(630)의 유지 위치는 절곡편(623)의 이면측이어도 무방 하고, 또는 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)의 개구부(615, 625)의 주위(표면측·이면측)라도 무방하다. 이와 같이 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)는 수용성이 높기 때문에, 사출측 편광판(630)을 복수의 편광판으로 구성하고, 일정한 편광 광을 보다 확실히 사출하는 것이 고려된다.

또한, 사출측 편광판(630)에 제조 불량이나 변질이 생긴 경우에도, 분리하여 새로운 것으로 교환 가능하므로, 리워크성이 우수하다.

또한, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)에는 위상차판이나 시야각 보정판 등 편광판 이외의 광학 변환 소자를 부착할 수도 있다.

그리고, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)는 서로의 기립편(612, 622)을 내측에 상호 기부(611, 621)를 대향하여 조합된다. 이 때, 긴 구멍(617)으로부터 돌기(627)가 돌출하고, 긴 구멍(617)의 주연에서 돌기(627)가 지지되기 때문에, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)가 이탈·탈락하지 않고, 작업성에 기여할 수 있다.

또한, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)가 조합되어서 네스트 형상으로 되기 때문에, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620) 내측에 기립편(612, 622)이나 절곡편(623)에 따른 열용량이 생기고, 또한 기부(611, 621) 및 기립편(612, 622)에 의해 사출측 편광판(630)이 덮임으로써, 사출측 편광판(630)과 고정 부재(610) 및 유지 부재(620) 사이의 열전도성이 높아진다. 즉, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)는 광변조 장치(440R, 440G, 440B)의 부착용 부재일 뿐만 아니라, 출사측 편광판(630)의 방열 부재도 겸하고 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 패널 유지 프레임(820)은 유지 부재(620)에 나사 고정되어 있고, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)는 광변조 장치(440R, 440G, 440B)의 방열 부재로도 기능한다.

광학 장치 본체(48)는 다음과 같이 조립된다.

미리, 크로스 다이크로익 프리즘(443)에 상측 스탠드(446) 및 하측 스탠드(447)를 각각 접착 고정하고, 크로스 다이크로익 프리즘(443)을 광학 부품용 하우징(47)의 소정 광축상에 배치한다.

또한, 액정 패널(441R, 441G, 441B)을 패널 유지 프레임(820)에 수용하고, 이 패널 유지 프레임(820)을 유지 부재(620)에 나사(FS)로 고정한다.

또한, 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 광속 입사 단면에 따르도록, 고정 부재(610)를 실리콘계의 열전도성 접착제로 상측 스탠드(446), 하측 스탠드(447)의 외주면에 접착 고정한다.

다음에, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)를 고정밀도로 위치 결정하고, 광학 장치 본체(48)를 조립해간다.

여기서 필요한 작업은, 고정 부재(610)에 대하여 유지 부재(620)를 대향시켜서 조합하고, 위치 결정 완료 후, 이들 고정 부재(610)와 유지 부재(620)를 서로 고정하는 것 뿐이다.

이미, 고정 부재(610)는 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 광속 입사 단면을 따라 고정되어 있고, 유지 부재(620)에는 광변조 장치(440R, 440G, 440B)가 장착되어 있기 때문에, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)의 위치 결정은 고정 부재(610) 및 유지 부재(620) 사이의 위치 관계만으로 규율된다.

종래에는 핀이나 쐐기, 다종 다양한 고정판 등을 필요로 하고, 이것들을 몇개층이나 복잡하게 부착한 구조가 채용되고 있었지만, 기본적으로 고정 부재(610)와 유지 부재(620)라는 2개의 부재만으로 광변조 장치(440R, 440G, 440B)의 부착이 실시되기 때문에, 부품 점수의 삭감, 구조의 간소화에 의한 제조 공정의 간략화가 도모되어, 조립성을 각별히 향상할 수 있다.

또한, 이 조립에 있어서는, 접착하는 부재의 재질 등에 따라 열경화형 접착제나 자외선 경화형 접착제 등을 사용함으로써 접착제를 신속하게 경화시켜, 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 금속 등의 열전도성이 높은 재질에는 열경화형 접착제를 바람직하게 사용할 수 있는 한편, 투명한 합성 수지 등 투광성을 갖는 재질이 사용되고, 접착 개소에 광이 입사 가능한 경우에는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제를 바람직하게 사용할 수 있다.

우선, 투사 렌즈(46)와 정대향하는 광변조 장치(440G)의 패널 유지 프레임(820)을 유지 부재(620)마다 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 광속 입사 단면에 고정된 고정 부재(610)에 대향 배치한다. 이 때의 처킹은 패널 유지 프레임(820) 또는 유지 부재(620)의 외형 기준으로 실행할 수 있다. 또는, 패널 유지 프레임(820)을 유지 부재(620)마다 흡착할 수도 있다.

그리고, 광변조 장치(440G)를 유지 부재(620)마다 이동시키고, 상호 기립편(612, 622)이 중첩되도록 유지 부재(620)를 고정 부재(610)에 조합한다. 이 때, 돌기(627)가 긴 구멍(617)을 향해 옆으로부터 압입되고, 긴 구멍(617)으로부터 돌출한다. 이로써, 고정 부재(610)로부터 유지 부재(620)가 탈락하지 않고, 돌기 (627)의 이동이 긴 구멍(617)의 범위내로 규제되며, 이후의 위치 결정 작업이 용이해진다.

이 상태에서, 자외선 경화형 접착제를 고정 부재(610)의 주입 구멍(618)으로부터 기립편(612)과 기립편(622)의 사이에 주입한다.

계속해서, 고정 부재(610)에 대하여 유지 부재(620)를 광축 방향으로 이동시켜서, 투사 렌즈(46)의 백포커스면내에 액정 패널(441G)의 포커스면을 맞춰 넣는 포커스 조정을 실행한다.

이 때, 돌기(627)가 긴 구멍(617)내에서 이동 가능한 범위로 광변조 장치(440G)를 임의로 이동시킬 수 있다.

광변조 장치(440G)의 위치 결정이 종료하면, 자외선을 조사하여 기립편(612, 622) 사이에 주입된 자외선 경화형 접착제를 경화시켜, 광변조 장치(440G)를 고정한다.

이 때, 주입 구멍(618)으로부터도 광이 돌아 들어가기 때문에, 이 접착제를 신속하게 경화시킬 수 있다. 또한, 이 주입 구멍(618)이나 긴 구멍(617) 부분에 접착제가 괴어 흘러가기 어렵기 때문에, 사출측 편광판(630)의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)의 위치 결정이 종료한 후에, 자외선 경화형 접착제를 주입할 수도 있지만, 접착제의 표면 장력에 의해 위치 결정이 어긋나는 경우도 사료되므로, 상술한 바와 같이 위치 결정전에 주입하는 것이 바람직하다.

또한, 고정 부재(610)와 유지 부재(620)를 고정하는데 열경화형 접착제도 사용할 수 있지만, 사출측 편광판(630)을 열로부터 보호하는 관점에서, 자외선 경화형과 같은 광 경화형 접착제를 사용하는 편이 바람직하다.

이렇게 해서 광변조 장치(440G)가 고정되면, 광변조 장치(440R, 440B)에 대해서도 마찬가지로 고정 부재(610)와 유지 부재(620)를 조합하고, 주입구(618)로부터 자외선 경화형 접착제를 주입하여, 상기와 같은 포커스 조정을 실행하는 동시에, 액정 패널(441G)을 기준으로 하여, 액정 패널(441R, 441G, 441B) 사이의 위치가 조합하여 개개의 화소에 색의 어긋남이 발생하지 않도록 얼라인먼트 조정을 실행한다.

여기서, 고정 부재(610)와 유지 부재(620)의 사이에는 간극이 있고, 기립편(612)과 기립편(622)을 서로 마찰 결합하도록 작동시켜, 광변조 장치(440R, 440B)의 위치나 자세를 변화시킬 수 있다.

즉, 한쌍의 기립편(612, 622)이 서로 대향하는 방향(X 방향으로 함), 기부(611, 621)의 외주를 따라 기립편(612, 622)이 연장되는 Y 방향, 긴 구멍(617)의 긴직경 방향으로 되는 Z 방향(광축 방향), X·Y 방향의 각 회전 방향, 이들 중 어느 방향으로도 광변조 장치(440R, 440B)를 임의로 이동시킬 수 있고, 광학상의 화질을 한층 더 상세한 것으로 할 수 있다.

이 포커스·얼라인먼트 조정 과정에서, 주입된 접착제가 고정 부재(610)의 기립편(612)과 유지 부재(620)의 기립편(622)의 사이에 충전되기 때문에, 자외선을 조사하여 이 접착제를 경화시킨다.

또한, 얼라인먼트 조정에 관해서는, 고정 부재(610)와 상측·하측 스탠드(446, 447)의 외주면 사이의 접착제가 미경화 상태에서, 이 접착면을 따라 고정 부재(610)를 X 방향·Y 방향으로 이동시켜 실행할 수도 있지만, 상술한 바와 같이 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)의 마찰 결합에 의해 실행하는 편이, 고정 부재(610)에 대하여 유지 부재(620)만을 이동시키면 되기 때문에, 위치 결정 작업을 대폭 용이화할 수 있다.

이와 같이, 고정 부재(610)와 유지 부재(620) 사이의 위치관계에 의해 광변조 장치(440R, 440G, 440B)의 위치 결정이 단순히 규율되기 때문에, 종래와 같이 핀·쐐기·각종 고정판의 상관 위치가 광변조 장치의 위치 결정에 영향을 준 것과 비교하여, 광변조 장치의 위치 결정이 어긋나는 요소가 거의 없다. 또한, 종래의 핀 등이 돌설 형성된 고정판 등과 비교하여, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)는 비교적 단순한 형상으로서 형상 정밀도가 나오기 용이하며, 위치 결정 작업이 어려워지는 경우도 없다.

따라서, 투사 렌즈(46)의 백포커스에 위치시켜야 할 액정 패널(441R, 441G, 441B)을 고정밀도로 위치 결정할 수 있고, 한층 더 세밀한 투사 화상을 실현할 수 있다.

또한 종래에는, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)는 핀 등에 의해 부분적으로 지지되어 있고, 접합 강도가 약했던 것에 반해, 핀 등보다도 큰 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)가 상측 스탠드(446)·하측 스탠드(447), 패널 유지 프레임(820)에 충분한 접합 면적으로 접착되어 있고, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)를 크로스 다 이크로익 프리즘(443)에 확실히 지지 가능해진다.

따라서, 충격이 가해진 경우, 장기간 사용된 경우 등에서도, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)의 위치가 어긋나기 어렵고, 광학상의 화소 어긋남을 방지할 수 있다.

정리하면, 상측 스탠드(446) 및 하측 스탠드(447)에 고정된 고정 부재(610)와, 패널 유지 프레임(820)에 고정된 유지 부재(620)가 고정되기 때문에, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)가 크로스 다이크로익 프리즘(443)에 부착되어 고정된다.

또한, 고정 부재(610)의 기립편(612) 및 유지 부재(620)의 기립편(622)이 중첩되어 고정되기 때문에, 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 광속 입사 단면의 면외 방향으로 커지지 않으며, 광학 장치(44)의 소형화가 저해되지 않는다.

이상 설명한 광학 장치 본체(48)에는 광속이 입사측 편광판(444)을 통해 입사하고, 그 입사광은 액정 패널(441R, 441G, 441B)을 투과하고, 또한 사출측 편광판(630)을 투과하여, 크로스 다이크로익 프리즘(443)에 입사한다.

따라서, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)의 기립편(612, 622)이 광축 방향을 따라 기립하고 있기 때문에, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)로부터 광속이 사출되고, 이 광속이 유지 부재(620) 및 고정 부재(610)의 개구를 투과하여, 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 광속 입사 단면에 입사할 때까지, 기립편(612, 622)에 의해 최대한 차광되지 않는다. 이로써, 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 광속 입사 단면의 여분을 최소한으로 억제할 수 있고, 크로스 다이크로익 프리즘(443)의 소형화에 의한 부품비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 크로스 다이크로익 프리즘의 소형화에 의해, 투사 렌즈(46)의 백포커스가 짧아지고, 투사 렌즈(46)에 의해 많은 광이 수용되어서, 밟은 투사 화상을 얻을 수 있다.

그런데, 액정 패널(441R, 441G, 441B), 사출측 편광판(630), 크로스 다이크로익 프리즘(443)은 광의 입사에 의해 각각 가열된다. 이 열에 대하여 각각 살펴보면, 액정 패널(441R, 4441G, 441B)에 생긴 열은 패널 유지 프레임(820), 유지 부재(620) 및 고정 부재(610)에 신속하게 열전도되고, 이들 표면이나 방열 핀(822)으로부터 냉각 공기 중으로 방출된다.

한편, 사출측 편광판(630)에 생긴 열은 유지 부재(620), 고정 부재(610)에 즉시 전도되어, 이들 표면으로부터 신속하게 방출된다.

여기서, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)에는, 액정 패널(441R, 441G, 441B)이나 사출측 편광판(630)으로부터의 열이 전도되고, 이 열은 또한 상측 스탠드(446) 및 하측 스탠드(447)에도 전도되며, 아암부(448)로부터 광학 부품용 하우징(47)에도 전도되어, 최종적으로는 광학 부품용 하우징(47)을 통해 외장 케이스(2)에도 전도된다. 따라서, 고정 부재(610), 유지 부재(620), 상측 스탠드(446), 하측 스탠드(447) 및 광학 부품용 하우징(47) 등이 히트 싱크로 되어 열용량이 크게 확보되고, 냉각 공기와의 접촉 면적이 증가하며, 냉각 공기 사이의 열교환이 효율적으로 된다. 이로써, 냉각 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 크로스 다이크로익 프리즘(443)에 생긴 열에 대해서도, 상측 스탠드(446), 하측 스탠드(447), 또한 광학 부품용 하우징(47)으로 전도되어, 방출된다.

이와 같이, 광변조 장치(440R, 440G, 440B)나 사출측 편광판(630)을 충분히 효과적으로 방열 냉각할 수 있기 때문에, 사출측 편광판(630)의 편광막이나 액정 패널(441R, 441G, 441B)의 내구성의 향상·긴 수명화가 도모되고, 열 열화 등에 기인하는 화질 저하를 방지하여, 기능적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

[1-4. 냉각 구조]

이하, 프로젝터(1)에 설치된 공랭식의 냉각에 대하여 설명한다. 프로젝터(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 주로 광학 장치(44)(도 2)를 냉각시키는 광학 장치 냉각계(A)와, 주로 광원 장치(413)를 냉각시키는 광원 냉각계(B)와, 주로 전원 유닛(3)을 냉각시키는 전원 냉각계(C)를 구비한다.

광학 장치 냉각계(A)는 외장 케이스(2)의 하면에 형성되는 도시하지 않는 흡기구와, 이 흡기구의 상방에 배치되는 축류 흡기 팬(51)과, 광학 부품용 하우징(47)의 저면에 있어서 축류 흡기 팬(51)의 상방에 형성되는 개구부(4B)를 구비한다.

프로젝터(1)의 외부의 신선한 냉각 공기는 축류 흡기 팬(51)에 의해, 외장 케이스(2)의 흡기구로부터 흡입되고, 개구부(4B)를 거쳐 광학 부품용 하우징(47)내로 들어간다. 이 때, 도시를 생략하지만, 광학 부품용 하우징(47)의 하면에는 정류판이 설치되어 있고, 이로써 광학 부품용 하우징(47) 외부의 냉각 공기는 아래로부터 위로 흐르도록 정류되어 있다.

도 1의 화살표로 나타내는 바와 같이, 광학 부품용 하우징(47)내로 유도된 냉각 공기는, 정류된 결과, 광학 장치(44)의 하방에서부터 상방으로 흐르고, 액정 패널(441G)의 표리면측을 통해 스탠드(446, 447)나 고정 부재(610), 유지 부재(620), 광변조 장치(440R, 440G, 440B), 또한 입사측 편광판(444) 등을 냉각하면서, 광학 장치 본체(48)의 상방으로 흐른다.

이 때, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)는 C자 단면 형상이기 때문에, 기부(611, 621), 기립편(612, 622) 및 절곡편(623)의 내측에서 냉각 공기가 정류되고, 사출측 편광판(630)의 판면을 따라 강력히 냉각 공기가 분출되어, 사출측 편광판(630) 전체에 공급된다. 이로써, 사출측 편광판(630)에 온도 얼룩이 생기지 않고, 냉각 효과가 한층 더 향상된다.

또한, 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)의 C자 단면이 이 공기의 흐름에 대향하기 때문에, 분출된 공기의 풍량 손실이 최대한 억제되는 동시에, 공기가 고정 부재(610) 및 유지 부재(620)의 외측으로 빠져나가기 어렵다.

이와 같이, 광변조 장치(440R, 440G, 440B) 및 사출측 편광판(630)은 이 냉각 공기의 도입에 의한 냉각과, 전술한 방열 냉각의 2계통에 의해 효율적으로 냉각되기 때문에, 프로젝터(1) 내부를 순환하는 냉각 공기의 풍량을 증가시키지 않아도, 광학 장치(44)가 내장되어 있는 프로젝터(1)의 고휘도화, 소형화, 저소음화를 저해하지 않는다.

또한, 광학 장치 냉각계(A)에 있어서, 순환하는 냉각 공기는 광학 장치(44)를 냉각하는 기능에 더하여, 액정 패널(441R, 441G, 441B)의 표면 등에 부착된 진애를 날려버리는 기능도 갖는다. 이 때문에, 액정 패널(441R, 441G, 441B)의 표면이 항상 청정한 상태로 되어, 안정된 화질을 확보할 수 있다.

광원 냉각계(B)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 시로코 팬(52)과, 덕트(52A)와, 배기구(2B)를 구비한다. 이 광원 냉각계(B)에 있어서, 광학 장치 냉각계(A)를 통과한 냉각 공기는, 시로코 팬(52)에 의해 흡인되고, 광원 장치(413)내로 들어가 광원 램프(411)를 냉각한 후에, 광학 부품용 하우징(47)으로부터 나와 덕트(52A)를 통해, 배기구(2B)로부터 외부로 배출된다.

전원 냉각계(C)는 전원 유닛(3)의 근방에 설치된 축류 배기 팬(53)과 배기구(2C)를 구비한다. 이 전원 냉각계(C)에 있어서, 전원 유닛(3)에 의한 열에 의해 데워진 공기는 축류 배기 팬(53)에 의해 흡인되고, 배기구(2C)로부터 배출된다. 이 때, 프로젝터(1)내 전체 공기도 동시에 배출하고 있고, 프로젝터(1)내에 열이 막히지 않도록 되어 있다.

본 발명은, 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 이하에 나타내는 변형도 포함하는 것이다.

고정 부재나 유지 부재의 형상, 재질 등은 상기 실시 형태의 것에 한정되지 않는다. 고정 부재 및 유지 부재에 형성되는 구멍 및 돌기의 수, 위치, 형상 등에 대해서도 한정되지 않는다.

예컨대, 상기 실시 형태와 같은 판금 가공 이외에, 고정 부재나 유지 부재를 C자 형상으로 금형 성형할 수 있다.

또한, 광변조 장치는 고정 부재 및 유지 부재를 거쳐 색합성 광학 장치에 고정되어 있으면 좋고, 스탠드나 나사를 구비하고 있지 않아도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 스탠드를 구비하는 경우에는, 스탠드의 하방이 프로젝터의 하우징에 고정되어 있어도 무방하다.

또한, 프로젝터의 냉각 장치에 있어서의 공기의 흐름은, 상기 실시 형태와 같이 아래로부터 위를 향해 뿜어 올리는 방향으로 흐르고 있을 필요는 없고, 뿜어 내리는 방향으로 흐르고 있어도 무방하다.

고정 부재 및 유지 부재의 고정 형태는 상기 실시 형태와 같은 접착제에 의한 접착 고정에 한정하지 않고, 예컨대 양면 테이프에 의한 고정 등도 고려된다. 또한, 상기 실시 형태에서 긴 구멍(617) 및 돌기(627)의 부분으로 가열 용융하여 고정하는 것도 고려된다.

상기 실시 형태에서는, 패널 유지 프레임(820)이 나사(FS)에 의해 유지 부재(620)에 고정되어 있지만, 광변조 소자의 유지 프레임[패널 유지 프레임(820)]이 유지 부재에 접착제 등에 의해서 고정되어 있어도 무방하다.

또한, 광변조 소자의 유지 프레임[패널 유지 프레임(820)], 고정 부재, 유지 부재의 상호 고정 부분에는 열전도성의 실리콘계 접착제나, 열전도성의 그리스 등을 충전하여, 열전도성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 각 실시 형태에서 몇개 예시했지만, 열전도성 재료로는 Mg 합금, Al 합금, Mo-Cu 합금, Ti 합금, Fe-Ni 합금이나, 카본 충전재를 함유하는 수지 재료 등이 있고, 이들 재료를 고정 부재, 유지 부재, 스탠드, 광변조 소자의 유지 프레임[패널 유지 프레임(820)] 등에 채용할 수 있다.

그리고, 고정 부재와 유지 부재가 서로 마찰 결합 가능하면, 고정 부재의 기립편과 유지 부재의 기립편 사이의 간극 치수는 한정되지 않는다. 거의 간극이 없는 상태에서, 고정 부재와 유지 부재가 광축 방향으로만 상대 이동하고, 포커스 위치의 조정만을 실행하는 것이어도 무방하다. 역으로, 고정 부재와 유지 부재 사이에 상당한 여유가 있어도, 예컨대 그 간극에 접착제를 충전함으로써 고정 부재와 유지 부재를 고정할 수 있기 때문에 상관없다.

또한, 유지 부재 대신에 변조 소자의 유지 프레임[패널 유지 프레임(820)]과 고정 부재를 대향시켜 조합하고, 이들의 마찰 결합에 의해 광변조 소자[액정 패널(441R, 441G, 441B)]의 위치 결정을 해도 본 발명과 등가의 작용 효과를 이룬다.

광학 변환 소자의 종류는 상기 각 실시 형태에서 예시한 편광판이나, 시야각 보정판, 위상차판에 한정되지 않고, 광학적 특성을 변환하는 각종 소자를 채용할 수 있다. 이들 광학 변환 소자는 사용되는 수는 한정되지 않고, 서로 다른 종류의 복수의 광학 변환 소자가 조합되어도 무방하다.

이들 광학 변환 소자의 고정 형태는 특별히 한정되지 않고, 예컨대 고정 부재나 유지 부재에 홈을 형성하고, 이 홈에 광학 변환 소자를 삽입할 수도 있다. 또한, 색합성 광학 장치의 광속입사 단면에 광학 변환 소자가 직접 부착되어 있어도 무방하다.

상기 실시 형태와 같은 TN(Twisted Nematic)형 이외에도 광변조 소자에 각종 액정을 채용할 수 있다.

또한, 액정 패널(441R, 441G, 441B)과 같은 액정에 의한 광변조 소자 이외에, 마이크로 디바이스 미러에 의한 광변조 소자 등도 채용할 수 있다.

또한, 광변조 소자는 상기 실시 형태와 같이 투명한 전극을 사용하는 투과 방식으로부터, 필요에 따라 반사 전극을 사용하는 반사 방식으로 전환하여 사용될 수도 있다.

또한, 상기 실시 형태의 광학 장치(44)는, 액정 패널(441R, 441G, 441B)을 구비한 소위 3판식이었지만, 2개의 액정 패널 등의 광변조 소자를 구비한 2판식의 광학 장치로 할 수도 있다. 또한, 단판식의 광학 장치로도, 고정 부재 및 유지 부재에 의해서 광변조 장치가 지지·유지되어 있으면, 고정 부재 및 유지 부재의 마찰 결합에 의해 광변조 장치의 위치 결정이 가능하고, 본 발명과 같은 작용 효과를 향수할 수 있다.

본 발명의 광학 장치는 상기 각 실시 형태와 같이 스크린을 관찰하는 방향에서 투사를 실시하는 프론트 타입의 프로젝터(1) 이외에, 스크린의 관찰 방향과 대향하는 측으로부터 투사를 실시하는 리어 타입의 프로젝터에도 적용할 수 있다.

본 발명의 광학 장치는 프로젝터에 이용할 수 있는 외에, 그 밖의 광학 기기에도 이용할 수 있다.

Claims (5)

1. 복수의 색광을 각 색광마다 화상 정보에 따라 변조하여 광학상을 형성하는 복수의 광변조 장치와, 각 광변조 장치와 대향하는 복수의 광속 입사 단면을 갖고, 각 광변조 장치에 의해 형성된 광학상을 합성하는 색합성 광학 장치를 구비한 광학 장치에 있어서,

   상기 색합성 광학 장치의 광속 입사 단면에 대향 배치되고, 상기 색합성 광학 장치에 고정되는 고정 부재와,

   이 고정 부재에 설치되고, 상기 광변조 장치를 유지하는 유지 부재를 구비하며,

   상기 고정 부재는 상기 광속 입사 단면에 대향하고, 광속 투과용의 개구부가 형성된 직사각형 판형상의 기부와, 이 기부의 외주단 가장자리로부터 상기 광변조 장치를 향해 기립하며, 서로 대향하는 한쌍의 기립편을 구비한 C자 단면 형상으로 구성되고,

   상기 유지 부재는 광속 투과용의 개구부가 형성되고, 상기 광변조 장치가 장착되는 직사각형 판형상의 기부와, 이 기부의 외주단 가장자리로부터 상기 광속 입사 단면을 향해 기립하며, 서로 대향하는 한쌍의 기립편을 구비한 C자 단면 형상으로 구성되고,

   상기 광변조 장치는, 상기 고정 부재의 한쌍의 기립편과, 상기 유지 부재의 한쌍의 기립편이 서로 마찰 결합하도록 조합되어 고정되는 것에 의해, 상기 색합성 광학 장치에 위치 결정 고정되어 있는 것을 특징으로 하는

   광학 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정 부재 및 유지 부재 중 어느 한쪽에는 구멍이 형성되고, 다른쪽에는 상기 구멍에 삽입되는 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

   광학 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 광변조 장치와 상기 광속 입사 단면의 사이에 배치되는 광학 변환 소자를 구비하고,

   상기 광학 변환 소자는 상기 유지 부재의 상기 기립편 선단 부분에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는

   광학 장치.
4. 광원으로부터 사출된 광속을 화상 정보에 따라 변조하여 광학상을 형성하고, 확대 투사하는 프로젝터에 있어서,

   제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는

   프로젝터.
5. 제 4 항에 있어서,

   외부로부터 취입된 공기를 내부에서 유통시키는 냉각 장치가 채용되고,

   상기 고정 부재 및 상기 유지 부재는 상기 C자 형상의 단면이 상기 공기의 흐름에 대략 직교하는 방향인 것을 특징으로 하는

   프로젝터.

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