JP2004516522A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、異なる色を持つ少なくとも３つの光ビームを発する少なくとも３つの光パネルと、３つの光ビームを結合光ビームに結合するためにフレームに堅固に接続された結合手段と、３つの光パネルを空間的に位置決めする位置決め手段と、位置決め手段の助けを借りて調節された、結合手段に対する個々の光パネルの位置を固定する固定手段とを有する表示装置に係り、位置決め手段が、各光パネルに関して３つの板状の素子を有し、これらの素子が、関連する前記光パネルに対して直角に向けられ、接続縁部に沿ってフレームに堅固にそれぞれ接続されており、接続縁部から離れたところにおいて関連する光パネルにピボット的にそれぞれ接続された表示装置に関する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる色を持つ少なくとも３つの光ビームを発する少なくとも３つの光パネルと、３つの光ビームを結合光ビームに結合するためにフレームに堅固に接続された結合手段と、３つの光パネルを空間的に位置決めする位置決め手段と、位置決め手段の助けを借りて調節された、結合手段に対する個々の前記光パネルの位置を固定する固定手段とを有する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の範囲内においては、光パネルという用語は、少なくとも透過型液晶ディスプレイすなわちＬＣＤ、反射型液晶ディスプレイすなわちＲ−ＬＣＤ、及びデジタルミラーデバイスすなわちＤＭＤを意味すると理解されたい。このような光学部品は、当業者に一般的に知られており、更なる説明は全く必要ではない。
【０００３】
本発明による表示装置は、複数の光ビームがスクリーン上における投射のために結合光ビームに結合され、この表示装置では、スクリーン上にはっきりと焦点が合わせられた画像を得るために、問題にしている光パネルが結合手段及び互いに対して正確に位置決めされ、光ビームが正しく収束（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）することが非常に重要である。上記光パネルは、３５ｍｍの主寸法を有している最終的な画像と比較してかなり小さいので、プリズムのような上記結合手段に対して約±５μｍの許容誤差の範囲内において光パネルの位置決めを行うことが必要である。表示装置の部品に関する測定誤差のような精度を経済的に得ることは実現可能ではないので、外部のマニピュレータを用いて、その位置を実質的に固定することにより、フレームに対して光パネルを正確に配置することが既知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第５，６５３，５２２号公報には、冒頭の段落において述べたような表示装置が説明されており、この表示装置においては、３つの固定素子によりブラケットを取り付けるために透過型光パネルが固定され、ロッドの形態の第１の固定素子は、光パネルの表面領域に沿って全ての方向において堅固（ｒｉｇｉｄ）であり、クランプの形態の第２の固定素子は、光パネルの方向において堅固であり、同じくクランプの形態の第３の固定素子は、上記第２の固定素子の堅固な方向に対して垂直な方向において堅固である。このような固定方法では、構造体の応力を伴わない、加熱中の熱膨張の吸収が考えられる。表示装置の製造中、上記固定素子は、正しい位置にうまく移動され、そののち、紫外光の影響を受けて硬化する接着剤により関連した光パネルに堅固に接続される。このような工程方法の欠点は、光パネルの操作が限られた程度にしか可能ではないので、個々の部品の製造プロセス及び組立プロセスに課せられる公差の要求がかなり厳しいことである。この操作は、画像を集束（ｆｏｃｕｓ）するために必要な方向における限られた手法において著しく可能である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、好ましい実施側においても、そうではない実施側においても、解決法を持った表示装置を提供することにある。また、表示装置は、光パネルの機械的応力の可能性がかなり低減されるように、全く静的に規定されるべきである。このような応力は、画像の乱れを引き起こす。この目的のため、本発明は、位置決め手段が、各光パネルに関して３つの板状の素子を有し、これらの素子が、関連する光パネルに対して直角に向けられ、接続縁部に沿ってフレームに堅固にそれぞれ接続されており、接続縁部から離れたところにおいて関連する光パネルにピボット的にそれぞれ接続されたことを特徴としている。本発明の範囲内において、ピボット的とは、光パネルを正確に位置決めするために必要な程度までピボット可能であることを意味すると理解されたい。
【０００６】
リーフスプリングのような、縁部に沿ってフレームに堅固に組み込まれた板状の素子は、当該板状の素子の平面に延在する３つの自由度（２つの並進運動，１つの回転）に関して大きな剛性（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）を持っている。しかしながら、上記板状の素子の平面から延在する３つの他の自由度（１つの並進運動，２つの回転）は、かなり小さな剛性を持っている。本発明は、ピボット可能な接続部により剛性の上述した性質を光パネルに伝えることによって、この性質を有利に使用している。例外は、板状の素子の平面における相対的に堅固な回転である。上記板状素子と関連する光パネルとの間の接続のピボット可能な特徴により、光パネルは、板状の素子に垂直な軸についての回転に関して、堅固にはふるまわない。光パネルを集束及び収束するために必要であるような上記光パネルの制限された動きは、これらの動きが板状の素子の平面に垂直に生じる限り、原理的には可能である。原理的には、光パネルの回転もまた、板状の素子の平面において起こり得る。板状の素子当たり２つの自由度が関連する光パネルから獲得される。光パネル当たり３つの板状の素子を用いることにより、光パネルの６つの自由度の全てが固定され得る。光パネルが、操作を経て、結合手段及び他の光パネルに対して正確な空間的位置にもたらされた後、この正確な位置が固定手段の作用により固定される。
【０００７】
上記板状の素子をある角度で上記関連する光パネルに向けることにより、光パネルと板状の素子との間の接続の最適な剛性が得られる。
【０００８】
上記板状の素子のうちの２つが、互いに垂直に向けられている場合にも、同じことが当てはまる。
【０００９】
上記板状の素子のうちの２つが、互いに平行に向けられている場合、それらは光パネルの２つの対向する縁部に一致するようにもたらされる。
【００１０】
特別な好ましい態様によれば、全ての板状の素子が、関連する光パネルの垂直な凸部の内部に実質的に延在する。この手法では、小型の構造体が得られる。
【００１１】
少なくとも１つ、好ましくは全ての板状の素子が、接続縁部と対向する側において関連するパネルに接続されている場合には、スペースの占有と得られる剛性との比ができる限り小さくなるように、板状の素子の材料の最適な使用が行われる。
【００１２】
板状の素子と関連する光パネルとのピボット的な接続に関して、各板状の素子は、関連する光パネルの凹部に回転可能に延在する水平方向の凸部を備えていることが好ましい。このような凸部は、例えば、板状の素子のパンチング中に速やかに設けられ得る。
【００１３】
上記凸部は、可撓性の接着接合（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｊｏｉｎｔ）により、好ましくは上記凹部に接続されている。この可撓性の接着接合は、関連した光パネルを集束及び収束するために十分な程度までピボットすることを可能にする。
【００１４】
特別な好ましい態様によれば、上記固定手段は、板状の素子の接続縁部をフレームに着脱可能に、及び堅固に接続する各板状の素子のためのクランプ手段を有している。このような接続部の着脱可能な特性は、不良の光パネルを別個に交換する可能性を与える。
【００１５】
クランプ手段がほぼＵ字形状である場合には、上述したようなクランプ手段の特に簡単な態様が得られる。この場合、Ｕ字の直線部分（ｌｅｇ）の内側によりクランプ面が形成される一方で、Ｕ字の下部の曲線部分（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｂａｃｋ）が互いに向かって両方の直線部分を湾曲させる可能性を与える。
【００１６】
上記クランプ手段は、最適な堅固な接続が、板状の素子の平面に垂直な軸について、クランプされる板状の素子のいかなる回転も可能にしない接続縁部に沿って得られるように、少なくとも上記接続縁部の長さと同じ大きさの長さを有していることが好ましい。
【００１７】
本発明のこれらの観点及びその他の観点は、以下に説明する実施態様から明らかであり、以下に説明する実施態様を参照して理解されるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による表示装置の光学系の一部を示している。以下の文章から明らかであるように、理解しやすいように図１には複数の部品は示されていない。これらの部品に関しては、図２及び図３が参照される。図１は、表示装置の一部を形成するユニット１を示している。この光学ユニット１は、プリズム２を有しており、これは、光パネルとしてのＬＣＤと組み合わせて用いられる場合、例えば米国特許第５，６５３，５２２号公報の図７にも示されている。プリズム２は概ね、横切る方向に反射面３Ａ，３Ｂ，３Ｃを有する３つのプリズムセグメント２Ａ，２Ｂ，２Ｃにより構成されており、上記反射面のうち後者２つは、ダイクロイックであり、すなわち、ある色にのみ感度がある（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）。波長に依存して、これらの反射面は、入射光を反射又は屈折させる性質を持っており、反射面では、入射角度が出射角度に等しい。Ｒ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの形態の光パネルは、関連するプリズムセグメントに平行な各反射面３Ａ，３Ｂ，３Ｃの外側に配置されている。接続の目的のために、各Ｒ−ＬＣＤは、その周囲にフレーム（図示せず）を有している。３つのリーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃが、専らＲ−ＬＣＤ４Ｃに関して示されており、これらリーフスプリングは、以下に説明されるように、一端部においてはフレーム６に固定されており、他端部においてはＲ−ＬＣＤ４Ｃのフレームに固定されている。リーフスプリング５Ａとリーフスプリング５Ｂとは互いに平行であるのに対して、リーフスプリング５Ｃはリーフスプリング５Ａ，５Ｂに対して垂直に向けられている。リーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、同じ幅を有している。リーフスプリング５Ａ，５Ｂの有効な長さはリーフスプリング５Ｃの２倍であり、リーフスプリング５Ａ，５Ｂの組み合わせられた剛性は、リーフスプリング５Ｃの剛性と等しい大きさである。図示されていないが、Ｒ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂもまた、同じ構成のこのようなリーフスプリングを備えている。プリズム２及び偏向ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという。）７は、フレーム６に堅固に接続されている。ＰＢＳ７には、偏向反射面８が、光ビームのある偏向状態においてのみ当該光ビームを反射する４５度の角度で組み込まれている。
【００１９】
光学ユニット１は、以下のように動作する。光源（図示せず）から生じる白色光が、入射方向９において光学ユニット１に偏光された状態で伝わる。この光は、光路が偏光反射面８によって影響を受けないような偏光を有している。ＰＢＳ７を通過した後、上記光はプリズム２に入射し、プリズム２は白色光をそれぞれＲ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂ，４Ｃに伝えられる３色（赤，青及び緑）に分割する。この目的のため、赤成分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）はダイクロイック面３Ｂ及び反射面３Ａで反射し、青の光は、ダイクロイック面３Ｂを通過し、そののち、面３Ｃ及び面３Ｂで連続的に反射する一方で、緑成分は面３Ａ、面３Ｂ及び面３Ｃを通過し、妨害されない。光を反射する、その名前については既に述べたＲ−ＬＣＤから、光が反対方向に進み、同じ経路をたどる。Ｒ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂ，４Ｃは入射光を９０度偏光する性質を有しており、その結果、偏光反射面８は、ダイクロイック面３Ｂから再度結合される戻り光に関して、出射方向１０に反射する。
【００２０】
最適な画質を得るために、光学ユニット１の製造中、Ｒ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂ，４Ｃがプリズム２に対して及び互いに対して正確に固定されることが、その動作のために非常に重要である。この目的のため、正確な相互関係で３つのＲ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを空間的に位置決めすることができる外部のマニピュレータが用いられる。
【００２１】
原理的にはあらゆる物体と同様に、個々のＲ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂ，４Ｃは６つの自由度を持っており、これらは、単一の矢印１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにより示されているｘ，ｙ，ｚ方向の並進運動、及び二段の矢印１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃにより示されている上記ｘ，ｙ，ｚ方向に平行な軸についての回転である。適切な手法でＲ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの位置決めの動作が始まると、リーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃが、点１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの場所において、関連したＲ−ＬＣＤにそれぞれ接続される。
【００２２】
図２は、固定の手法をより詳細に示している。この固定に関して、リーフスプリング５Ａは、固定点１３Ａの場所にピン形状の凸部１４を有している。ピン形状の部分１４は、Ｒ−ＬＣＤ４Ｃのフレームに設けられている開口１５を介して突出している。接続は、方向１１Ｂ，１１Ｃにおいてリーフスプリング５ＡとＲ−ＬＣＤ４Ｃとの間の相対的に堅固な接続が得られる一方で、他の自由度に関しては制限された剛性しか得られない機械的特性を有する接着接続部１６により確立される。接着接続部１６は、かなり小さい寸法のため、いわば玉軸受又は肩軸受ピボットとしてふるまう。上記制限された剛性は、上述した他の自由度に関してＲ−ＬＣＤ４Ｃの動きのいくらかの自由度を残し、その結果、Ｒ−ＬＣＤ４Ｃが過度に規定（ｏｖｅｒｄｅｆｉｎｅ）され、Ｒ−ＬＣＤ４Ｃの機械的応力につながることが防止される。リーフスプリング５Ｂと一端部ではリーフスプリング５Ｃと、他端部ではＲ−ＬＣＤ４Ｃとの間の接続部は、同様に確立される。リーフスプリング当たり２つの自由度がＲ−ＬＣＤ４Ｃから得られる一方で、三者間の接続によって静的に規定された状態が実現される。この状態は、リーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃがフレームにしっかりと接続された後まで達成されない。
【００２３】
上記リーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、従って関連する光パネル４Ｃ、及び他の光パネルの固定は図３に示されているように実現され得る。この目的のため、更には示されない手法においてフレーム６に堅固に接続された接続ブロック１７が設けられている。接続ブロック１７は、延伸面に対して垂直であり、リーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃの幅に等しい幅を有している。リーフスプリング５Ａ，５Ｂ又は５Ｃ当たり、接続ブロック１７は鍵穴形状の凹部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを備えている。鍵穴形状の凹部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃと、関連するリーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃと反対側に位置する接続ブロック１７の自由縁部との間に、小さなブリッジの厚さ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃが残され、凹部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの各縁部が、ボルト２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによりもたらされ得る曲げ力（ｂｅｎｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）の影響の下で互いに向かって湾曲され得る。その結果、これら凹部は、各リーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃに締め付け嵌合（ｃｌａｍｐｉｎｇ ｆｉｔ）を与える。これは、関連するＲ−ＬＣＤ４Ｃ及び他のＲ−ＬＣＤ４Ａ，４Ｂが正確に位置決めされた後まで行われない。Ｒ−ＬＣＤを正確に位置決めするために必要である動きの自由度を与えるために、ボルト２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの孔部よりも大きい寸法を有する孔部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが、ボルト２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの場所においてリーフスプリング５Ａ，５Ｂ，５Ｃに設けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置の光学系の一部の斜視側面図である。
【図２】光パネルの固定の垂直平面線図である。
【図３】リーフスプリングと光パネルとの接続部の立面線図である。

Claims (11)

1. 異なる色を持つ少なくとも３つの光ビームを発する少なくとも３つの光パネルと、前記３つの光ビームを結合光ビームに結合するためにフレームに堅固に接続された結合手段と、前記３つの光パネルを空間的に位置決めする位置決め手段と、前記位置決め手段の助けを借りて調節された、前記結合手段に対する個々の前記光パネルの位置を固定する固定手段とを有する表示装置において、
   前記位置決め手段が、各光パネルに関して３つの板状の素子を有し、これらの素子が、関連する前記光パネルに対して直角に向けられ、接続縁部に沿ってフレームに堅固にそれぞれ接続されており、前記接続縁部から離れたところにおいて前記関連する光パネルにピボット的にそれぞれ接続されたことを特徴とする表示装置。
2. 前記板状の素子が、前記関連する光パネルに直角に向けられたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. ２つの前記板状の素子が、互いに垂直に向けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
4. ２つの前記板状の素子が、互いに平行に向けられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 少なくとも１つ、好ましくは全ての板状の素子が、前記関連する光パネルの垂直な凸部の内部に実質的に延在することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 少なくとも１つ、好ましくは全ての板状の素子が、前記接続縁部と対向する側において前記関連するパネルに接続されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 各板状の素子が、前記関連する光パネルの凹部に回転可能に延在する水平方向の凸部を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記凸部が、可撓性の接着接合により前記凹部に接続されたことを特徴とする請求項７記載の表示装置。
9. 前記固定手段が、前記板状の素子の前記接続縁部を前記フレームに着脱可能に、及び堅固に接続する各板状の素子のためのクランプ手段を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記クランプ手段が、ほぼＵ字形状であることを特徴とする請求項９記載の表示装置。
11. 前記クランプ手段が、少なくとも前記縁部の長さと同じ大きさの長さを有することを特徴とする請求項９又は１０記載の表示装置。