| 【発明の名称】 |
投射型画像表示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】廣川 徹
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| 【要約】 |
【課題】構造部品を減らし単純化した摺動調整機構で、カバーを取付けた状態でも調整作業ができるようにしたダイクロイックミラー調整機構を備えた投射型画像表示装置を提供する。
【解決手段】光源から放出された光をＲ，Ｇ，Ｂの三原色の光にそれぞれ分光して透過型の液晶パネルに導くダイクロイックミラー９〜１１に、このダイクロイックミラーの１辺上をスライド可能に設けられ、かつ突起部５４を有するスライドブロック４７を設け、更に、この突起部５４が貫通するスリット５１が形成された支持板５１を設ける。スリット５１から突出した突起部５４を該スリット５１の長手方向に沿ってスライドさせると、それに連動してダイクロイックミラー９〜１１が支持ホルダ４８を軸として摺動する。これにより、液晶パネルへ入射する光の入射角を調整するようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】光源から放出された光をＲ，Ｇ，Ｂの三原色の光にそれぞれ分光して透過型の表示デバイスに導くダイクロイックミラーを有し、前記表示デバイスを透過した光を拡大投射することにより画像を表示するように構成された投射型画像表示装置において、前記ダイクロイックミラーと直交するように配置され、かつスリットが形成された支持板と、前記ダイクロイックミラーの１辺上をスライド可能に設けられ、かつ突起部を有するスライドブロックとを備え、前記支持板に形成されたスリットに前記スライドブロックの突起部を貫通させ、該スリットから突出した突起部を該スリットに沿ってスライドさせて、前記スライドブロックが設けられたダイクロイックミラーの辺に隣接する２辺のいずれか一つを中心軸として前記ダイクロイックミラーを摺動させることにより、前記表示デバイスへ入射する光の入射角を調整するように構成したことを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】前記ダイクロイックミラーは、Ｒの光を分光する第１のダイクロイックミラーと、Ｇの光を分光する第２のダイクロイックミラーと、Ｂの光を分光する第３のダイクロイックミラーとを有し、前記スライドブロックを該第１乃至第３のダイクロイックミラーの各々に対応して設け、前記支持板に該第１乃至第３のダイクロイックミラーの各々に対応した３つのスリットを形成し、かつ該３つのスリットの各々に前記３つのスライドブロックの各々の突起部を貫通させることにより、前記表示デバイスへ入射するＲ，Ｇ，Ｂの三原色の光の入射角を互いに独立して調整可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項３】前記第１乃至第３のダイクロイックミラーは、互いに所定の角度を以って配置され、かつ前記３つのスリットは、そのスリットの各々に対応するダイクロイックミラーの前記スライドブロックが設けられる辺に対して所定の角度を以って前記支持板に形成されることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示装置。
【請求項４】前記スライドブロックが設けられたダイクロイックミラーの辺に隣接する２辺のいずれか一つに、該ダイクロイックミラーを保持する棒状のホルダを取付け、該ホルダを前記支持板に形成した穴に貫通させて該ホルダを軸にしてダイクロイックミラーを摺動させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の投射型画像表示装置。
【請求項５】光源から放出された光をＲ，Ｇ，Ｂの三原色の光にそれぞれ分光して透過型の表示デバイスに導くダイクロイックミラーを有し、前記表示デバイスを透過した光を拡大投射することにより画像を表示するように構成された投射型画像表示装置において、前記ダイクロイックミラーと直交するように配置され、かつスリットが形成された支持板と、該支持板に形成されたスリットを通り、該スリットの長手方向を移動可能なつまみとを備え、該つまみの移動に連動して前記ダイクロイックミラーを摺動させることにより、前記表示デバイスへ入射する光の入射角を調整するように構成したことを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項６】前記ダイクロイックミラーは、Ｒの光を分光する第１のダイクロイックミラーと、Ｇの光を分光する第２のダイクロイックミラーと、Ｂの光を分光する第３のダイクロイックミラーとを有し、前記つまみを該第１乃至第３のダイクロイックミラーの各々に対応して設け、前記支持板に該第１乃至第３のダイクロイックミラーの各々に対応した３つのスリットを形成し、かつ該３つのスリットの各々に前記３つのつまみの各々を貫通させることにより、前記表示デバイスへ入射するＲ，Ｇ，Ｂの三原色の光の入射角を互いに独立して調整可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項７】前記第１乃至第３のダイクロイックミラーは、互いに所定の角度を以って配置され、かつ前記３つのスリットは、そのスリットの各々に対応するダイクロイックミラーの前記スライドブロックが設けられる辺に対して所定の角度を以って前記支持板に形成されることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、表示デバイスとしてマイクロレンズ付き単板式液晶パネルを使用した投射型画像表示装置に係り、特に、光源から放出された白色光をＲＧＢの３原色の光に分光するダイクロイックミラーの入射光に対する反射面の角度を調整することにより、各原色光の液晶パネルへの入射角度を調整してマイクロレンズの集光効果を十分に引出し、色純度の良いカラー表示を行うためのダイクロイックミラー調整機構を備えた投射型画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】投射型画像表示装置における従来のダイクロイックミラーの角度調整機構について、図２を用いて説明する。図示しない光源から放出された白色光は、例えば矢印３９の方向から３枚からなるダイクロイックミラー９，１０，１１へ入射される。この白色光は、Ｒの光を分光するＲダイクロイックミラー９、Ｂの光を分光するＢダイクロイックミラー１０、Ｇの光を分光するＧダイクロイックミラー１１により、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に光にそれぞれ分光され、図示しない表示デバイスである液晶パネルへ入射される。また、Ｒダイクロイックミラー９、Ｂダイクロイックミラー１０及びＧダイクロイックミラー１１は、ホルダ１９に収納されており、更にＲダイクロイックミラー９、Ｇダイクロイックミラー１１は、それぞれ枠状のＲホルダ１７、Ｇホルダ２１に嵌め込まれ保持される。また、ホルダ１９は、固定金具３３とこれに対向する別の固定金具により挟まれて保持されており、固定金具３３のほぼ中心を軸としてホルダ１９全体が矢印４０の方向へ回転させるようにすることにより、３つのダイクロイックミラー９〜１１の全てについて、白色光に対する入射角を同時に調整するように構成されている。
【０００３】次に、３つのダイクロイックミラー９〜１１のそれぞれの白色光に対する入射角を調整するための構成について説明する。Ｒダイクロイックミラー９は、その一端がスプリング２５によってある一方向に押し付けられており、このスプリング２５によって発生する押し付け方向と対向するように、調整ネジ２８が挿入される。この調整ネジを開け閉めすることによりスプリング２５によって与えられるＲダイクロイックミラー９への押し付け力が調整される。従って、Ｒダイクロイックミラー９は、スプリング２５によって押し付け力が与えられる端部とは対向する端部を軸３５として白色光の入射方向に対して摺動され、白色光に対する入射角が調整される。Ｇダイクロイックミラー１１も同様に、その一端がスプリング２４によって押し付け力が与えられ、その押し付け力をその押し付け方向と対向するように挿入された調整ネジ２７を開け閉めすることにより調整し、その一端と対向する多端を軸３６として白色光の入射方向に対して摺動され、白色光に対する入射角が調整される。また、Ｂダイクロイックミラー１０は、Ｂホルダ４１によって固定され、そのＢホルダ４１には羽状の調整部が形成される。この羽状の調整部の一端をスプリング３２によって押し付け力を与え、多端を調整ネジ２９によって、スプリング３２の押し付け力と対向する方向に別の押し付け力を与えている。この調整ネジ２９を開け閉めすることにより調整部に加わるスプリング３２の押し付け力を変化させ、Ｂダイクロイックミラーを摺動するようにしている。また、調整ネジ２７〜２９は、３つのダイクロイックミラー９〜１１を所望の角度の調整した後、装置に加わる衝撃などによりその角度にずれが生じないようにナット等によって固定される。
【０００４】実際の調整作業について図３により説明する。同図中、１はダイクロイックミラー９〜１１を含む光学系に対し白色光を供給する光源、１６はダイクロイックミラー９〜１１により分光され、液晶パネルなどの表示デバイスを透過した光を拡大投射するための投射レンズである。光学系は、塵埃混入を少なくするために光学ケース４５と、トップカバー４６にて密閉構造となっている。調整の際は、ダイクロイックミラー９〜１１と位置的に対応するようにトップカバー４６に設けられた調整カバー３９を外し、調整窓３８より手を差し入れ、ケース内横方向より、調整ネジ２７〜２９を回すことにより調整を行っている。以上の調整機構により、分光された３原色の液晶パネルへの入射角度調整を実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の調整機構は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種のダイクロイックミラーを保持するためのホルダーとスプリング、調整ネジやその他金具等の構造部品が多く使用されており、構造が複雑になっている。また、調整の際には調整カバーを外した状態での作業となり、埃、外光の影響を受け易いとともに、調整カバーを外し、そらに調整窓から装置内部に手を挿入して行うために調整作業が煩雑になるという欠点がある。
【０００６】本発明は、このような課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、構造部品を減らし単純化した摺動調整機構で、カバーを取付けた状態でも調整作業ができるようにしたダイクロイックミラー調整機構を備えた投射型画像表示装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明に係る投射型画像表示装置は、光源から放出された光をＲ，Ｇ，Ｂの三原色の光にそれぞれ分光して透過型の表示デバイスに導くダイクロイックミラーを有し、前記表示デバイスを透過した光を拡大投射することにより画像を表示するように構成された投射型画像表示装置において、前記ダイクロイックミラーと直交するように配置され、かつスリットが形成された支持板と、前記ダイクロイックミラーの１辺上をスライド可能に設けられ、かつ突起部を有するスライドブロックとを備え、前記支持板に形成されたスリットに前記スライドブロックの突起部を貫通させ、該スリットから突出した突起部を該スリットに沿ってスライドさせて、前記スライドブロックが設けられたダイクロイックミラーの辺に隣接する２辺のいずれか一つを中心軸として前記ダイクロイックミラーを摺動させることにより、前記表示デバイスへ入射する光の入射角を調整するように構成したことを特徴とするものである。
【０００８】すなわち、本発明では、上記スライドブロックの突起部をいわゆる「つまみ」として、例えば当該投射型画像表示装置の外形を形成するケースと兼用される支持板の外部に露出させ、このつまみを支持板に形成されたスリット内のスライド動作に連動させてダイクロイックミラーを摺動させることにより、光源からの白色光に対するダイクロイックミラーの入射角を調整し、もって液晶パネルなどの表示デバイスへ入射する光の入射角を調整するように構成したものである。これにより、ケースの所定位置に調整板などを設け、この調整版を外して装置内部に手を挿入して調整しなくても、ケース外部から上記つまみを操作することにより調整が容易に行われる。従って、本発明によれば、ダイクロイックミラーの角度（ダイクロイックミラーの反射面に対する入射光の入射角で、当該入射光の進行方向とダイクロイックミラーの光入射面に直交する垂線とのなす角度）調整機構を単純化でき、また装置内部を外部に開放することなくダイクロイックミラーの角度調整が可能なので照明系全体を密閉した状態での調整が行え、塵や外光の影響を受け難くなるとともに、その角度調整作業を簡略化できる。
【０００９】また、前記ダイクロイックミラーは、Ｒの光を分光する第１のダイクロイックミラーと、Ｇの光を分光する第２のダイクロイックミラーと、Ｂの光を分光する第３のダイクロイックミラーとを有する場合には、前記スライドブロックを該第１乃至第３のダイクロイックミラーの各々に対応して設け、前記支持板に該第１乃至第３のダイクロイックミラーの各々に対応した３つのスリットを形成し、かつ該３つのスリットの各々に前記３つのスライドブロックの各々の突起部を貫通させることにより、前記表示デバイスへ入射するＲ，Ｇ，Ｂの三原色の光の入射角を互いに独立して調整するように構成することが好ましい。
【００１０】また、前記支持板に形成されるスリットは、そのスリットの各々に対応するダイクロイックミラーの前記スライドブロックが設けられる辺に対して所定の角度を以って前記支持板に形成される。また前記スライドブロックが設けられたダイクロイックミラーの辺に隣接する２辺のいずれか一つに、該ダイクロイックミラーを保持する棒状のホルダを取付け、該ホルダを前記支持板に形成した穴に貫通させて該ホルダを軸にしてダイクロイックミラーを摺動させるようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。まず、本発明が適用される投射型画像表示装置の光学系の構成について、図１を用いて説明する。この光学系は、白色光を放出する光源であるランプ１と紫外赤外域をカットするＵＶ／ＩＲフィルタ２、偏光変換器３、マルチレンズ４及び５、コンデンサレンズ６、光を折り返す全反射ミラー７、８、３原色分光するためのダイクロイックミラー９、１０、１１、偏光板１３、１５、液晶パネル１３、及び投射レンズ１６により構成され、これらの光学部品はケース４５内に収納されている。
【００１２】ランプ１より放射された白色光は、当該白色光に含まれる紫外及び赤外域をカットするＵＶ／ＩＲフィルタ２を通過し、偏光変換器３に入射される。偏向変換器３は、入射光を偏向変換、例えばＰ波及びＳ波が混在する光源からの白色光をＳ波もしくはＰ波のいずれかの成分になるように変換して出力する。この偏向変換器３を透過した光は、マルチレンズ４及び５により均一化され、コンデンサレンズ６を介して２つの全反射ミラー７及び８により反射されて折り返される。全反射ミラー７及び８により折り返された光は、ダイクロイックミラー９〜１１に入射され、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に光にそれぞれ分光され、コンデンサレンズ１２、偏光板１３を介して表示デバイスである単板式の液晶パネル１４に入射される。この液晶パネル１４には、図示しない映像信号処理装置によって処理された、例えばテレビジョン信号やパーソナルコンピュータからの画像信号が印加され、それらの信号に対応した画像を形成する。ダイクロイックミラー９〜１１から入射された光は、液晶パネル１４を透過する際に、この液晶パネル１４に形成された画像により変調される。この液晶パネル１４を透過し変調された光は、偏光板１５を介して投射レンズ１６に入射される。投射レンズ１６は、入射された光を拡大して、図示しないスクリーンへ投射してそのスクリーン上に画像を表示する。
【００１３】液晶パネル１４への各色の入射角度は、中央の光Ｂは液晶パネル面垂直方向０°で左右のＲ，Ｇはそれぞれ６°±０．５°となっている。液晶パネルのバラツキ（内蔵されているマイクロレンズと液晶画素との位置バラツキ）により入射角度を決めるダイクロイックミラーの相互角度の調整が必要であり、その調整範囲は±３．５°となっている。そのダイクロイックミラーの角度調整機構に関する本発明の一実施の形態について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、本発明の一実施の形態に係るダイクロイックミラーの分解斜視図である。図５（ａ）において、ダイクロイックミラーＲ１０、ダイクロイックミラーＢ１１、ダイクロイックミラーＧ１２は、それぞれ棒状の支持ホルダ４８に取付けられ、光学ケース４５の面と直交するように光学ケース４５の支点穴４９と支持板５５の支点穴５０へ支持ホルダ４８の端部をそれぞれ挿入し、ダイクロイックミラー９〜１１が当該支持ホルダ４８を軸として摺動可能なように支持されている。これにより、ダイクロイックミラー９〜１１は、その反射面が光学ケース４５及び支持板５５に対して直交するように保持される。支持板５５は、光学ケースに設けられた位置決めボスに固定穴５６を勘合し位置決め固定されており、またダイクロイックミラー９〜１１に各々対応する長尺状の３つのスリット５１が形成されている。
【００１４】一方、ダイクロイックミラー９〜１１のそれぞれの支持板５５と近接する辺には、この辺上をスライド可能であって、この辺の近傍を把持するスライドブロック４７が設けられており、また、このスライドブロック４７の上面には、上方へ延びる突起部５４が設けられている。この突起部５４は、支持板５５に形成されたスリットを貫通し、支持板の外面に露出される。従って、突起部５４は、スリット５１内を、そのスリットの長手方向に沿ってスライド可能であり、ダイクロイックミラーの角度調整用のつまみとして用いられる。
【００１５】以上の構成による動作について説明する。支持板５５からスリットを介して外部に露出された突起部５４は、つまみとしての役割を持ち、外部から操作可能である。この突起部をスリットの長手方向にスライドさせると、この突起部に連結固定されるスライドブロックもスリットの長手方向に沿って移動する。ところで、３つのスリット５１は、それぞれダイクロイックミラーのスライドブロック４７が設けられる辺に対して所定の角度を以って形成されている。従って、スライドブロック４７を該スリット５１に沿って移動させると、ダイクロイックミラー９〜１１とスリットの方向との角度により、該スライドブロック４７のダイクロイックミラー９〜１１の辺を把持部分が、ダイクロイックミラー９〜１１に対してその反射面と直交する方向の力を与えることになり、ダイクロイックミラー９〜１１は、支持ホルダ４８を軸（支点）として摺動する。すなわち、ダイクロイックミラー９〜１１は、突起部（つまみ）５４のスリットに沿ったスライド動作に連動し、支持ホルダーを軸として摺動される。これにより、ダイクロイックミラーの角度（ダイクロイックミラーの反射面に対する入射光の入射角で、当該入射光の進行方向とダイクロイックミラーの光入射面に直交する垂線とのなす角度）が調整可能となり、各３原色の光の液晶パネル１４への入射角の調整が可能となる。またスリット５１の位置、ダイクロイックミラー９〜１１に対する角度及び長さは、液晶パネル１４面への各色の入射角度の調整範囲より決定している。液晶パネル１４面に対する角度は、センタ光Ｂは直角方向に、左右Ｒ，Ｇはそれぞれ６°±０．５°の位置を中心とし、調整範囲が±３．５°である。従って、スリット５１もこの範囲を超えないように形成される。
【００１６】図５（ａ）の構成を、ダイクロイックミラーの長手方向から見た断面図を図５（ｂ）に示す。５２は、ダイクロイックミラー９〜１１がスライドブロック４７によって損傷されないように保護する緩衝材であり、弾性を備えた材料により構成されるものである。突起部５４への操作によるダイクロイックミラー９〜１１を所望の最適角度（Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の映像が互いにずれて色ずれを生じない角度）に調整した後、例えば、ＵＶ接着剤等の接着剤５３によって突起部５４を固着し、スライドブロック４７が移動してダイクロイックミラー９〜１１が最適角度からずれないように固定する。
【００１７】図４は、本発明に係るダイクロイックミラーの角度調整機構を備えた投射型画像表示装置の外観平面図である。この図４に示す平面図の様にトップカバー４６を取付けた状態で、突起部５４がスリット５１から露出しているのみのほぼ密閉構造となっている。光学ケース４５とトップカバー４６は、ネジ締めにより位置決め固定されており、トップカバー４６には支持板５５より一も回り小さい開口が設けられ、その開口空から手を挿入して突起部５４をスリット５１に沿ってスライドさせることにより、光学系内部を外部に露出させることなくダイクロイックミラー９〜１１の角度調整を可能にしている。
【００１８】このように、本発明の実施の形態では、光学ケース４５と支持板５５の間にダイクロイックミラー９〜１１を挟み込み摺動調整する機構により、従来のネジ調整機構に比べ、構造部品点数を減らした単純構造とすることができる。調整に際しては、図３に示す従来機構に見られる横方向からのネジ回転による送りでミラーの角度を変化させるのに対し、突起部５４をつまみとしてスリット５１に沿ってスライドさせることにより、ネジ送りに相当する角度調整が可能であり、Ｒ，Ｇ，Ｂミラーを２色同時に動かす等の細かな調整が可能となる。また、ダイクロイックミラー調整後の固定は、従来のネジ締め固定に対し、図５（ｂ）に示す様に調整板とスライドブロックの調整ボス間をＵＶ接着剤等で容易に接合できる構造でもある。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、ダイクロイックミラーの角度調整構造を簡略化し、またその調整作業を容易にすることができる。また、調整作業を行う際は、装置内部の光学系を外部にさらす必要がないので、埃や外光の影響を低減して調整作業を行うことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年４月２５日（２０００．４．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５０９６
【弁理士】
【氏名又は名称】作田 康夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３０５６８０（Ｐ２００１−３０５６８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２８９５５（Ｐ２０００−１２８９５５） |
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