JP2013242457A - 光学ユニットおよび投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光変調装置において温度変化に伴う膨張や収縮が発生した場合でも、画像の品位の低下を抑制することのできる光学ユニットおよび投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】光学ユニット３および投射型表示装置１は、クロスダイクロイックプリズム４１や投射レンズ系等を含むユニット本体４と、ユニット本体４に固定された色毎の光変調装置５０とを備えている。クロスダイクロイックプリズム４１は、光変調装置５０Ｇで形成された画像と、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂで形成された画像をミラー反転した画像とを合成して出射する。ここで、画像形成領域５２１Ｇに対する光変調装置５０Ｇとユニット本体４との固定部５９Ｇの相対位置と、画像形成領域５２１Ｒ、５２１Ｂに対する光変調装置５０Ｒ、５０Ｂとユニット本体４との固定部５９Ｒ、５９Ｂの相対位置とが相違し、かつ、線対称である。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の光変調装置がユニット本体に固定された光学ユニット、および当該光学ユニットを備えた投射型表示装置に関するものである。

投射型表示装置において、光学ユニットは、複数の光変調装置と、これらの光変調装置で表示された画像を合成して出射する合成光学系とを有しており、複数の光変調装置は各々、合成光学系を含むユニット本体に固定されている。より具体的には、光変調装置は、液晶ライトバルブ等の電気光学パネルと、電気光学パネルを保持するフレームとを備えており、光変調装置は、フレームを介してユニット本体に固定されている。

ここで、光変調装置をユニット本体に固定するための構造として、複数の光変調装置のいずれにおいても、フレームの辺の中央位置でネジにより固定する構造が提案されている（特許文献１参照）。また、フレームの角でネジにより固定する構造も提案されており（特許文献２参照）、かかる構造によれば、光変調装置に沿って冷却空気を供給した際、冷却空気の流れがネジによって妨げられない等の利点がある。

特開２００５−２４１７６６号公報 特開２００９−２１０７７９号公報

しかしながら、図８に示すように、４つの角のうちの１個所で光変調装置５０をユニット本体４に固定するにあたって、赤色光用の光変調装置５０Ｒ、緑色光用の光変調装置５０Ｇ、および青色光用の光変調装置５０Ｂのいずれにおいても、光変調装置５０の同一位置にユニット本体４との固定部５９Ｒ、５９Ｇ、５９Ｂを配置すると、光変調装置５０が温度上昇した際の画像の品位の劣化が大であるという問題点がある。

より具体的には、３つの光変調装置５０のうち、光変調装置５０Ｇから出射された緑色光は、合成光学系として用いたクロスダイクロイックプリズム４１を透過して画像ＰＧとして出射されるのに対して、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂから出射された赤色光や青色光は、クロスダイクロイックプリズム４１で反射して画像ＰＲ、ＰＢとして出射される。従って、クロスダイクロイックプリズム４１から出射される画像においては、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂの固定部５９Ｒ、５９Ｂが位置する方向と、光変調装置５０Ｇの固定部５９Ｇが位置する方向とがミラー反転した関係にある。一方、光変調装置５０が温度上昇すると、光変調装置５０は、矢印ＴＲ、ＴＧ、ＴＢで示すように、固定部５９Ｒ、５９Ｇ、５９Ｂを起点に膨張し、クロスダイクロイックプリズム４１から出射される画像ＰＲ、ＰＧ、ＰＢは、矢印ＳＲ、ＳＧ、ＳＢで示す方向に間延びする。その際、画像ＰＲ、ＰＢで間延びする方向（矢印ＳＲ、ＳＢで示す方向）と、画像ＰＧで間延びする方向（矢印ＳＧで示す方向）とが相違するので、画像ＰＲ、ＰＧ、ＰＢを合成した画像の品位が劣化してしまう。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、複数の光変調装置において温度変化に伴う膨張や収縮が発生した場合でも、画像の品位の低下を抑制することのできる光学ユニットおよび投射型表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学ユニットは、第１画像が形成される第１画像形成領域を備えた第１光変調装置と、第２画像が形成される第２画像形成領域を備えた第２光変調装置と、前記第１画像と前記第２画像をミラー反転した画像とを合成して出射する合成光学系を含むユニット本体と、を有し、前記第１画像形成領域に対する前記第１光変調装置と前記ユニット本体との第１固定部の相対位置と、前記第２画像形成領域に対する前記第２光変調装置と前記ユニット本体との第２固定部の相対位置とが相違し、かつ、線対称であることを特徴とする。

本発明に係る光学ユニットにおいて、形成した第１画像がミラー反転されずに出射される第１光変調装置と、形成した第２画像がミラー反転される第２光変調装置とでは、画像形成領域に対する光変調装置とユニット本体との固定部の相対位置が相違し、かつ、線対称である。このため、光変調装置に温度変化が発生して、光変調装置に固定部を起点とする膨張や収縮等の変形が発生した場合でも、合成光学系から出射される画像（第１画像、および第２画像をミラー反転した画像）では、変形する方向が同一である。それ故、温度変化に伴う膨張や収縮が発生した場合でも、画像を合成した際の品位の低下を抑制することができる。

本発明において、前記第１固定部は１個所に設けられ、前記第２固定部は１個所に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、光変調装置に温度変化が発生して、光変調装置に固定部を起点とする膨張や収縮等の変形が発生した場合でも、光変調装置に過度な応力が加わらないので、光変調装置に複雑な変形等が発生しない。

本発明において、前記第１画像形成領域および前記第２画像形成領域は、平面視で矩形形状を有し、前記第１固定部は、前記第１画像形成領域の角と隣り合う位置にあり、前記第２固定部は、前記第２画像形成領域の角と隣り合う位置にあることが好ましい。

本発明において、前記第１固定部は、前記第１画像形成領域を該第１画像形成領域において辺が延在している方向に平行移動させた際の軌跡と重ならない位置に設けられ、前記第２固定部は、前記第２画像形成領域を該第２画像形成領域において辺が延在している方向に平行移動させた際の軌跡と重ならない位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、第１光変調装置の第１画像形成領域および第２光変調装置の第２画像形成領域に沿うように冷却空気を供給した際、ユニット本体との固定部が冷却空気の流れを妨げない。

本発明において、前記第１画像形成領域は、前記第１光変調装置を平面視したときの中央位置から前記第１固定部側に偏った位置にあり、前記第２画像形成領域は、前記第２光変調装置を平面視したときの中央位置から前記第２固定部側に偏った位置にあることが好ましい。かかる構成によれば、ユニット本体との固定部との距離が短いので、温度変化に起因する膨張や収縮の影響が画像形成領域に及びにくい。

本発明において、前記第１光変調装置および前記第２光変調装置は各々、電気光学パネルと、該電気光学パネルを保持し、前記ユニット本体に固定された金属製のフレームと、を備えている構成を採用することができる。かかる構成の場合、フレームが金属製であるので、温度変化に起因する膨張や収縮等の変形が発生しやすいが、本発明によれば、かかる変形の影響が画像に及びにくい。

本発明では、前記第１光変調装置および前記第２光変調装置の各々において、前記電気光学パネルと前記フレームとは、該フレームにおいて前記第１固定部および前記第２固定部が位置する側で接着固定されていることが好ましい。かかる構成によれば、電気光学パネルとフレームとの熱膨張係数が異なる場合でも、電気光学パネルに過度な応力が加わらない。

本発明において、前記第２画像は、前記合成光学系によりミラー反転されて前記第１画像と合成される構成を採用することができる。

本発明において、前記第２画像は、前記ユニット本体においてミラー反転されて前記合成光学系により前記第１画像と合成される構成を採用してもよい。

本発明に係る光学ユニットは、投射型表示装置に用いることができ、かかる構成の場合、投射型表示装置は、前記第１光変調装置および前記第２光変調装置に光源光を供給する光源部を有している。

本発明を適用した投射型表示装置の概略構成を模式的に示す説明図である。 本発明を適用した投射型表示装置の光変調装置、クロスダイクロイックプリズム、およびヘッド体等の斜視図である。 本発明を適用した投射型表示装置における光変調装置およびクロスダイクロイックプリズム等を斜め後方からみた分解斜視図である。 本発明を適用した投射型表示装置の光変調装置およびクロスダイクロイックプリズム等を斜め前方からみた分解斜視図である。 本発明を適用した投射型表示装置における複数の光変調装置の各々の配置等を示す説明図である。 本発明を適用した投射型表示装置における複数の光変調装置の固定位置等を示す説明図である。 本発明の別の実施の形態に係る投射型表示装置における複数の光変調装置の固定位置等を示す説明図である。 本発明の参考例に係る投射型表示装置における複数の光変調装置の各々の配置や固定位置等を示す説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、赤色光をＲ光とし、緑色光をＧ光とし、青色光をＢ光としてある。また、以下の説明では、説明の便宜上、光源装置３１から光束が出射される方向を＋Ｘ方向（左方向）とし、反対方向を−Ｘ方向とする。また、投射レンズ系３６から光束が出射される方向を＋Ｙ方向（前方向）とし、反対方向を−Ｙ方向とする。また、投射型表示装置１が机上等に据え置かれた据え置き姿勢における上方を＋Ｚ方向（上方向）とし、反対方向を−Ｚ方向とする。

［投射型表示装置の構成］
図１は、本発明を適用した投射型表示装置の概略構成を模式的に示す説明図である。図１に示すように、投射型表示装置１は、外装を構成するハウジング２、制御部（図示せず）、光学ユニット３、および光源装置３１（光源部）を備えている。図示を省略するが、ハウジング２の内部には、さらに、光源装置３１や制御部に電力を供給する電源装置や、光学ユニット３を冷却する冷却装置等が設けられている。ハウジング２には、外気を取り込むための吸気口や、ハウジング２内の温まった空気を外に排気する排気口等が設けられている。光源装置３１は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等からなる放電型の光源３１１、およびリフレクター３１２等を備えており、光源３１１から出射された光束をリフレクター３１２によって出射方向を揃えて光学ユニット３に向けて出射する。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えており、投射型表示装置１の制御等を行うコンピューターとして機能する。光学ユニット３は、合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４１や投射レンズ系３６等を含むユニット本体４と、ユニット本体４に固定された色毎の光変調装置５０（Ｒ光用の光変調装置５０Ｒ、Ｇ光用の光変調装置５０Ｇ、およびＢ光用の光変調装置５０Ｂ）とを備えている。かかる光学ユニット３は、制御部の制御の下、光源装置３１から出射された光束を各光変調装置５０によって変調した後、各光変調装置５０から出射された表示光をクロスダイクロイックプリズム４１で合成し、投射レンズ系３６から投射する。

［光学ユニット３および光変調装置５０の概略構成］
図２は、本発明を適用した投射型表示装置１の光変調装置５０Ｇ、クロスダイクロイックプリズム４１、およびヘッド体等の斜視図である。図３は、本発明を適用した投射型表示装置１における光変調装置５０Ｇおよびクロスダイクロイックプリズム４１等を斜め後方からみた分解斜視図である。図４は、本発明を適用した投射型表示装置１の光変調装置５０Ｇおよびクロスダイクロイックプリズム４１等を斜め前方からみた分解斜視図である。なお、３つの光変調装置５０（Ｒ光用の光変調装置５０Ｒ、Ｇ光用の光変調装置５０Ｇ、およびＢ光用の光変調装置５０Ｂ）は基本的な構成が同一であるため、光変調装置５０の構成については、Ｇ光用の光変調装置５０Ｇを中心に説明する。

図２、図３および図４に示すように、光変調装置５０（光変調装置５０Ｇ）は、液晶ライトバルブ５２（液晶ライトバルブ５２Ｇ）、フレーム５５、およびフック部材５７を備えている。液晶ライトバルブ５２は、一対の透光性基板間に電気光学物質としての液晶材料が保持された透過型の電気光学パネル（液晶パネル）であり、液晶ライトバルブ５２の上端部にはフレキシブル配線基板５３が接続されている。かかる液晶ライトバルブ５２では、フレキシブル配線基板５３を介して制御部から入力された駆動信号に基づいて液晶の配向状態が制御される。なお、液晶ライトバルブ５２では、液晶層を保持する一対の透光性基板の入射側および出射側に透光性の防塵ガラスが貼付されることもあり、かかる防塵ガラスは、液晶ライトバルブ５２と一体となってフレーム５５に保持される。

フレーム５５はアルミニウム等の金属製であり、液晶ライトバルブ５２を支持する枠部５５１と、枠部５５１からＺ方向に延在する放熱板部５５３とを備えている。フレーム５５において、枠部５５１は、平面視矩形状に形成されており、中央部には、色分離光学系３３で分離された光（Ｇ光）が入射する開口部５５２、および液晶ライトバルブ５２で変調された光を出射する開口部５５７が形成されている。ここで、液晶ライトバルブ５２のうち、開口部５５２、５５７と平面視で重なる位置が画像形成領域５２１である。また、枠部５５１の四隅には、Ｙ方向で貫通する貫通孔５５５ａ、５５５ｂ、５５５ｃ、５５５ｄが形成されている。放熱板部５５３は、枠部５５１の上端からＺ方向に突出する平面視矩形に形成されており、フレキシブル配線基板５３にＹ方向で重なっている。

かかるフレーム５５に液晶ライトバルブ５２を保持させるにあたって、本形態では、フレーム５５に液晶ライトバルブ５２を重ねた後、液晶ライトバルブ５２にフック部材５７を重ね、フック部材５７のフック５７０をフレーム５５の側面に形成された突部に係合させる構成が採用されている。その際、フレーム５５と液晶ライトバルブ５２との間や、液晶ライトバルブ５２とフック部材５７との間に接着剤を介在させて、液晶ライトバルブ５２をフレーム５５やフック部材５７と接着固定する。

（ユニット本体４の構成）
再び図１において、ユニット本体４は、インテグレーター照明光学系３２、色分離光学系３３、リレー光学系３４、クロスダイクロイックプリズム４１、および投射レンズ系３６、図２を参照して後述するヘッド体３７、およびこれらの部材を光路上の所定位置に配置するユニットケース３８等を備えている。ユニット本体４は、平面視略Ｌ字形状に形成されており、一方の端部に光源装置３１が着脱可能に配置され、他方の端部に投射レンズ系３６が配置されている。また、ユニット本体４では、光変調装置５０の両面側に入射側偏光板５１および出射側偏光板５４が各々配置されている。なお、光変調装置５０の光束の出射側には、位相差板等の各種の光学補償素子（図示せず）が配置されることもある。

ユニット本体４において、インテグレーター照明光学系３２は、第１レンズアレイ３２１、第２レンズアレイ３２２、偏光変換素子３２３、および重畳レンズ３２４を備えている。第１レンズアレイ３２１は、光源装置３１から出射された光束を複数の部分光束に分割する光学素子であり、光源装置３１から出射された光束の光軸Ｌに対して略直交する面内にマトリクス状に配列された複数の小レンズを備えている。第２レンズアレイ３２２は、第１レンズアレイ３２１と略同様な構成を有しており、重畳レンズ３２４とともに、第１レンズアレイ３２１から出射された部分光束を液晶ライトバルブ５２に重畳させる。偏光変換素子３２３は、第２レンズアレイ３２２から出射されたランダム偏光光を、光変調装置５０で利用可能な略一種類の偏光光に揃える機能を有している。

色分離光学系３３は、２枚のダイクロイックミラー３３１、３３２、および反射ミラー３３３を備えており、インテグレーター照明光学系３２から出射された光束をＲ光、Ｇ光、およびＢ光の３色光に分離する機能を有している。

リレー光学系３４は、入射側レンズ３４１、リレーレンズ３４３、および反射ミラー３４２、３４４を備えており、色分離光学系３３で分離されたＲ光をＲ光用の光変調装置５０Ｒまで導く機能を有している。なお、本形態の光学ユニット３では、リレー光学系３４がＲ光を導く形態になっているが、これに限らず、リレー光学系３４がＢ光を導く形態となっていてもよい。

入射側偏光板５１は、色分離光学系３３で分離された各色光のうち、偏光変換素子３２３で揃えられた偏光光を透過し、かかる偏光光と異なる偏光光を吸収して光変調装置５０に出射する。

出射側偏光板５４は、入射側偏光板５１と略同様な機能を有しており、光変調装置５０からの光束の出射側において、光変調装置５０から出射された光のうち、一定方向の偏光光を透過して、クロスダイクロイックプリズム４１に出射する一方、かかる偏光光と異なる偏光光を吸収する。

図３および図４に示すように、ユニット本体４は、透光性基板８５を有しており、透光性基板８５は、クロスダイクロイックプリズム４１に貼付された石英等の熱伝導性の高い板材である。かかる透光性基板８５は、出射側偏光板５４の温度上昇を抑制する機能を有している。ここで、透光性基板８５は、クロスダイクロイックプリズム４１の光入射側端面より大きなサイズの矩形形状を有している。

かかる光学部品のうち、入射側偏光板５１は、透光性基板８５とは別の透光性基板（図示せず）に貼付されてユニットケース３８に配置され、光変調装置５０および出射側偏光板５４は、後述する固定板６２等を介して、クロスダイクロイックプリズム４１に取り付けられている。

投射レンズ系３６は、複数のレンズを組み合わせた組レンズによって構成されており、クロスダイクロイックプリズム４１によって合成された光をスクリーン等の被投射部材に拡大投射する。

［ヘッド体３７の構成］
図２、図３および図４において、ヘッド体３７は、図１を参照して説明した光変調装置５０、クロスダイクロイックプリズム４１、および投射レンズ系３６等を支持する。ヘッド体３７は、クロスダイクロイックプリズム４１の下方に位置するプリズム支持部３７１と、クロスダイクロイックプリズム４１の前方（＋Ｙ方向）に位置するレンズ支持部３７２とを有しており、プリズム支持部３７１は、レンズ支持部３７２の後方に固定されている。プリズム支持部３７１は、クロスダイクロイックプリズム４１の下面が接着固定されることにより、クロスダイクロイックプリズム４１および光変調装置５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ等を支持している。レンズ支持部３７２は、前方（＋Ｙ方向）に投射レンズ系３６が固定されており、レンズ支持部３７２には、クロスダイクロイックプリズム４１から出射された光を透過させる開口部３７５が形成されている。かかるヘッド体３７は、ユニットケース３８に取り付けられる。

［光変調装置５０Ｇの固定構造］
図３および図４に示すように、光変調装置５０Ｇは、以下に説明する固定板６２等を介してユニット本体４に固定されている。具体的には、まず、ユニット本体４は、出射側偏光板５４や透光性基板８５等に加えて、固定板６２および支持部材７０を備えている。

固定板６２は、光変調装置５０の前方（クロスダイクロイックプリズム４１側）に配置されており、フレーム５５が固定される。固定板６２は、金属製の板材から構成されており、平面視矩形状のベース部６２１、およびベース部６２１の縁から前方（クロスダイクロイックプリズム４１側）に向けて屈曲した一対の側板部６２２を有している。本形態では、側板部６２２の間に光学補償素子が取り付けられる。

ベース部６２１の中央には、光変調装置５０から出射された光束が通過する矩形の開口部６２９が形成されており、開口部６２９の周りにおいて、−Ｚ方向に位置する２つの角付近の各々にネジ孔６２４が形成されている。かかるネジ孔６２４は、フレーム５５に設けられた２つの貫通孔５５５ａ、５５５ｂと重なる位置にある。また、開口部６２９の周りにおいて、＋Ｚ側に位置する２つ角付近の各々には、光変調装置５０側に向けて突出する小さな突起６２６が形成されており、突起６２６は、フレーム５５に設けられた２つの貫通孔５５５ｃ、５５５ｄと重なる位置にある。

かかる構成の固定板６２に光変調装置５０を固定するにあたっては、フレーム５５に形成された２つの貫通孔５５５ａ、５５５ｂのうちの一方に通したネジＳＣを、固定板６２のネジ孔６２４に螺合させて、固定板６２に光変調装置５０を固定する。従って、貫通孔５５５ａ、５５５ｂのうち、ネジＳＣが止められた貫通孔が、光変調装置５０と固定板６２との固定部５９（光変調装置５０とユニット本体４との固定部５９）となり、かかる固定部５９は画像形成領域５２１の外側に位置する。その際、固定板６２の２つの突起６２６は各々、フレーム５５の貫通孔５５５ｃ、５５５ｄに嵌るが、突起６２６の外径寸法は、貫通孔５５５ｃ、５５５ｄの内径寸法より小である。従って、図５を参照して後述するように、光変調装置５０が膨張した際、光変調装置５０は、固定部５９を起点にして膨張することになる。

また、固定板６２において、ベース部６２１の四隅には、支持部材７０の板状部７３が挿入されるスリット状の挿通孔６２８が形成されている。これに対して、支持部材７０は、平面視矩形状の枠部７１と、枠部７１の側縁から後方に折り曲げられた側板部７２と、枠部７１の角から後方に折り曲げられた板状部７３とを有しており、板状部７３は、固定板６２のベース部６２１に形成された挿通孔６２８に挿通される。かかる支持部材７０は、枠部７１が透光性基板８５に接着等の方法で固定される。また、側板部７２は、固定板６２の側板部６２２に重なって固定される。その結果、光変調装置５０（Ｇ光用の光変調装置５０Ｇ）は、固定板６２および支持部材７０を介してユニット本体４のクロスダイクロイックプリズム４１に固定されることになる。

なお、Ｒ光用の光変調装置５０ＲおよびＢ光用の光変調装置５０Ｂも、Ｇ光用の光変調装置５０Ｇと同様な構成で固定される。

［複数の光変調装置５０の各々の配置および固定位置］
図５は、本発明を適用した投射型表示装置１における複数の光変調装置５０の各々の配置等を示す説明図である。図６は、本発明を適用した投射型表示装置１における複数の光変調装置５０の固定位置等を示す説明図である。なお、図６では、光変調装置５０をクロスダイクロイックプリズム４１の側からみた様子を示してある。

図５および図６に示すように、クロスダイクロイックプリズム４１は、４つの直角プリズムを貼り合わせた略立方体形状を有しており、各色の光変調装置５０が配置される３つの光入射端面４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有している。かかる光入射端面４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂのうち、光入射端面４１Ｒ、４１Ｂは平行に相対向する面であり、光入射端面４１Ｇは、光入射端面４１Ｒ、４１Ｂに直交する面である。このように構成したクロスダイクロイックプリズム４１に対して、Ｇ光用の光変調装置５０Ｇは、クロスダイクロイックプリズム４１の出射端面とは反対側の光入射端面４１Ｇ（ユニット本体１の第１面）に固定されることになる。これに対して、Ｒ光用の光変調装置５０ＲおよびＢ光用の光変調装置５０Ｂは、クロスダイクロイックプリズム４１において、出射端面および光入射端面４１Ｇに対して直角に隣接する光入射端面４１Ｒ、４１Ｂ側（ユニット本体１の第２面）に固定される。また、Ｒ光用の光変調装置５０ＲとＢ光用の光変調装置５０Ｂは、クロスダイクロイックプリズム４１において相対向する２つの光入射端面４１Ｒ、４１Ｂ側（ユニット本体１の第２面）に各々固定される。

かかるクロスダイクロイックプリズム４１では、直角プリズム同士を貼り合わせた界面に誘電体多層膜４１１、４１２が形成されている。誘電体多層膜４１１、４１２は、互いに直交しているとともに、光入射端面４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに４５°の角度を成している。かかるクロスダイクロイックプリズム４１では、光変調装置５０Ｒ（液晶ライトバルブ５２Ｒ）から出射されたＲ光を誘電体多層膜４１１で反射して画像ＰＲとして出射し、光変調装置５０Ｂ（液晶ライトバルブ５２Ｂ）から出射されたＢ光を誘電体多層膜４１２で反射して画像ＰＢとして出射し、光変調装置５０Ｇ（液晶ライトバルブ５２Ｇ）から出射されたＧ光を透過して画像ＰＧとして出射する。従って、３つの光変調装置５０で形成された画像は、クロスダイクロイックプリズム４１で合成されて、カラー画像としてクロスダイクロイックプリズム４１から出射される。

このため、光変調装置５０Ｇは、液晶ライトバルブ５２Ｇの画像形成領域５２１Ｇ（第１画像形成領域）に画像（第１画像）が形成される第１光変調装置である。これに対して、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂは、画像形成領域５２１Ｇ（第１画像形成領域）に表示された画像（第１画像）に対してミラー反転された画像（第２画像）が液晶ライトバルブ５２Ｒ、５２Ｂの画像形成領域５２１Ｒ、５２１Ｂ（第２画像形成領域）に形成される第２光変調装置である。また、クロスダイクロイックプリズム４１は、光変調装置５０Ｇ（第１光変調装置）で形成された画像（第１画像）と、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂ（第２光変調装置）で形成された画像（第２画像）をミラー反転させた画像とを合成して出射する。なお、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂで生成される第２画像が、光変調装置５０Ｇで生成された第１画像に対してミラー反転されているとは、クロスダイクロイックプリズム４１（合成光学系）から最終的に出射される画像のうち、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂが生成する画像成分（Ｒ画像成分およびＢ画像成分）と、光変調装置５０Ｇが生成する画像成分（Ｇ画像成分）とがミラー反転の関係にあることを意味する。このため、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂが生成するＲ画像およびＢ画像と、光変調装置５０Ｇが生成するＧ画像とが完全にミラー反転された関係にあるとは限らない。

このように構成した光学ユニット３および投射型表示装置１において、本形態では、液晶ライトバルブ５２の画像形成領域５２１は、いずれの光変調装置５０（光変調装置５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ）においても、光変調装置５０の中央（フレーム５５の中央）に位置する。但し、本形態では、光変調装置５０で形成される画像の向きや、光変調装置５０から出射される表示光の進行方向に対応して、図３に示すネジＳＣによる光変調装置５０（光変調装置５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ）とユニット本体４との固定部５９（固定部５９Ｒ、５９Ｇ、５９Ｂ）の位置を光変調装置５０毎に最適化してある。すなわち、図３に示すネジＳＣによる光変調装置５０Ｇとユニット本体４との固定部５９（固定部５９Ｇ：第１固定部）の位置、および図３に示すネジＳＣによる光変調装置５０Ｒ、５０Ｂとユニット本体４との固定部５９（固定部５９Ｒ、５９Ｂ：第２固定部）の位置を最適化してある。

具体的には、画像形成領域５２１Ｒに対する光変調装置５０Ｒとユニット本体４との固定部５９Ｒの相対位置と、画像形成領域５２１Ｂに対する光変調装置５０Ｂとユニット本体４との固定部５９Ｂの相対位置とは同一である。但し、画像形成領域５２１Ｇに対する光変調装置５０Ｇとユニット本体４との固定部５９Ｇの相対位置と、画像形成領域５２１Ｒ、５２１Ｂに対する光変調装置５０Ｒ、５０Ｂとユニット本体４との固定部５９Ｒ、５９Ｂの相対位置とが相違し、かつ、線対称である。すなわち、光変調装置５０Ｇでは、図３に示すフレーム５５の貫通孔５５５ａ、５５５ｂのうち、貫通孔５５５ａに通したネジＳＣによって、光変調装置５０Ｇとユニット本体４とを固定してあるのに対して、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂでは、フレーム５５の貫通孔５５５ａ、５５５ｂのうち、貫通孔５５５ｂに通したネジＳＣによって、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂとユニット本体４とを固定してある。例えば、光変調装置５０において変調光が出射される側から光変調装置５０をみると、光変調装置５０Ｇでは、画像形成領域５２１Ｇの右下の角に隣り合う位置に固定部５９Ｇが設けられ、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂでは、画像形成領域５２１Ｇの左下の角に隣り合う位置に固定部５９Ｒ、５９Ｂが設けられている。また、光変調装置５０Ｇにおける固定部５９Ｇと光変調装置５０Ｒ、５０Ｂにおける固定部５９Ｒ、５９Ｂとの線対称関係における対称軸は、クロスダイクロイックプリズム４１が光変調装置５０Ｒ、５０Ｂで形成された画像をミラー反転させる際の対称軸に対応している。

このため、光変調装置５０が温度上昇し、光変調装置５０が、図５に矢印ＴＲ、ＴＧ、ＴＢで示すように、固定部５９Ｒ、５９Ｇ、５９Ｂを起点に膨張した場合、クロスダイクロイックプリズム４１から出射される画像ＰＲ、ＰＧ、ＰＢは、矢印ＳＲ、ＳＧ、ＳＢで示す方向に間延びするが、画像ＰＲ、ＰＢで間延びする方向（矢印ＳＲ、ＳＢで示す方向）はいずれも同一方向である。それ故、画像ＰＲ、ＰＧ、ＰＢを合成した画像での品位低下を小さく抑えることができる。

ここで、光変調装置５０とユニット本体４との固定部５９は１個所に設けられているだけである。このため、光変調装置５０に温度変化が発生して、光変調装置５０に固定部５９を起点とする膨張や収縮等の変形が発生した場合でも、光変調装置５０に過度な応力が加わらないので、光変調装置５０に複雑な変形等が発生しない。また、画像形成領域５２１は、平面視で矩形形状を有しており、光変調装置５０とユニット本体４との固定部５９は、画像形成領域５２１の角と隣り合う位置にある。また、固定部５９は、画像形成領域５２１を画像形成領域５２１において辺が延在しているＺ方向に平行移動させた際の軌跡と重ならない位置に設けられている。このため、矢印Ａで示すように、光変調装置５０に沿って冷却空気を流して、光変調装置５０の冷却を行った際、固定部５９が冷却空気の流れを妨げない。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光学ユニット３および投射型表示装置１において、光変調装置５０Ｇ（第１光変調装置）と、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂ（第２光変調装置）とでは、画像形成領域５２１に対する固定部５９の相対位置が相違しているが、線対称である。このため、光変調装置５０に温度変化が発生して、光変調装置５０に固定部５９を起点とする膨張や収縮等の変形が発生した場合でも、クロスダイクロイックプリズム４１から出射される画像では、画像の変形方向が同一である。それ故、温度変化に伴って光変調装置５０に膨張や収縮が発生した場合でも、画像を合成した際の品位の低下を抑制することができる。

特に本発明では、フレーム５５が金属製であるため、放熱性が高いという利点がある一方、温度変化に伴う膨張や収縮が大きいが、本形態では、画像形成領域５２１に対する固定部５９の位置を光変調装置５０毎に最適化してあるので、温度変化に伴って光変調装置５０に膨張や収縮が発生した場合でも、画像を合成した際の品位の低下を抑制することができる。

［別の実施の形態］
図７は、本発明の別の実施の形態に係る投射型表示装置１における複数の光変調装置５０の固定位置等を示す説明図である。

図１〜図６を参照して説明した上記実施の形態では、いずれの光変調装置５０においても、液晶ライトバルブ５２の画像形成領域５２１が光変調装置５０の中央（フレーム５５の中央）に位置していたが、図７に示すように、光変調装置５０の中央から偏った位置に画像形成領域５２１が位置する場合に本発明を適用してもよい。

この場合でも、画像形成領域５２１を基準に固定部５９の位置を設定する。すなわち、画像形成領域５２１Ｒに対する光変調装置５０Ｒとユニット本体４との固定部５９Ｒの相対位置と、画像形成領域５２１Ｂに対する光変調装置５０Ｂとユニット本体４との固定部５９Ｂの相対位置とは同一である。但し、画像形成領域５２１Ｇに対する光変調装置５０Ｇとユニット本体４との固定部５９Ｇの相対位置と、画像形成領域５２１Ｒ、５２１Ｂに対する光変調装置５０Ｒ、５０Ｂとユニット本体４との固定部５９Ｒ、５９Ｂの相対位置とが相違し、かつ、線対称である。また、画像形成領域５２１は、光変調装置５０を平面視したときの中央位置から固定部５９側に偏った位置にある。かかる構成によれば、画像形成領域５２１は、固定部５９との距離が短いので、温度変化に起因する膨張や収縮の影響が画像形成領域５２１に及びにくい。

［他の実施の形態］
図３等を参照して説明したように、フレーム５５に液晶ライトバルブ５２を保持させるにあたって、フレーム５５と液晶ライトバルブ５２との間に接着剤を介在させて液晶ライトバルブ５２をフレーム５５やフック部材５７と接着固定する場合、フレーム５５において固定部５９が位置する側のみで接着固定されていることが好ましい。かかる構成によれば、液晶ライトバルブ５２とフレーム５５との熱膨張係数が異なる場合でも、液晶ライトバルブ５２に過度な応力が加わらない。

また、固定部５９が位置する側についてはネジＳＣにより固定し、そのほかの部分は弾性のある接着剤で補強する、という構成を採用してもよい。かかる構成によれば、ネジ締め個所での強度不足を補うことができる。また、固定部５９が位置する側については強固な接着剤により固定し、そのほかの部分は弾性のある接着剤で補強する、という構成を採用してもよい。かかる構成によれば、１個所での固定の際に発生しやすい接着強度の不足という問題を解消することができる。

上記実施の形態では、透過型の光変調装置５０を備えた光学ユニット３および投射型表示装置１を例示したが、反射型の光変調装置５０を備えた光学ユニット３および投射型表示装置１に本発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、光変調装置５０Ｒ、５０Ｂ（第２光変調装置）で生成された第２画像が、光変調装置５０Ｇ（第１光変調装置）で生成された第１画像に対してミラー反転されていたが、第２光変調装置で生成された第２画像が、第１光変調装置で生成された第１画像と同一で、ユニット本体４で反転された後、合成光学系で第１画像と合成される光学ユニットや投射型表示装置に本発明を適用してもよい。この場合、第２光変調装置で生成された第２画像が、第１光変調装置で生成された第１画像と同一とは、合成光学系から最終的に出射される画像のうち、第２光変調装置が生成する画像成分と、第１光変調装置が生成する画像成分とが同一の関係にあることを意味する。このため、第２光変調装置が生成する画像と、第１光変調装置が生成する画像とが完全に同一の関係にあるとは限らない。

また、上記実施の形態では、ユニット本体４において光変調装置５０が固定される個所をクロスダイクロイックプリズム４１の端面に対応させたが、ユニット本体４の第１面に第１光変調装置が固定され、ユニット本体４の第１面とは異なる第２面に第２光変調装置が固定される場合に本発明を適用してもよい。

１・・投射型表示装置、３・・光学ユニット、４・・ユニット本体、３１・・光源装置、３６・・投射レンズ系、４１・・クロスダイクロイックプリズム（合成光学系）、５０・・光変調装置、５０Ｇ・・光変調装置（第１光変調装置）、５０Ｒ、５０Ｂ・・光変調装置（第２光変調装置）、５２、５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ・・液晶ライトバルブ、５５・・フレーム、５９・・固定部、５９Ｇ・・固定部（第１固定部）、５９Ｒ、５９Ｂ・・固定部（第２固定部）、６２・・固定板、５２１・・画像形成領域、５２１Ｇ・・画像形成領域（第１画像形成領域）、５２１Ｒ、５２１Ｂ・・画像形成領域（第２画像形成領域）、Ｌ・・光軸、ＰＧ・・画像（第１画像）、ＰＲ、ＰＢ・・画像（第２画像）

Claims (10)

1. 第１画像が形成される第１画像形成領域を備えた第１光変調装置と、
   第２画像が形成される第２画像形成領域を備えた第２光変調装置と、
   前記第１画像と前記第２画像をミラー反転した画像とを合成して出射する合成光学系を含むユニット本体と、
   を有し、
   前記第１画像形成領域に対する前記第１光変調装置と前記ユニット本体との第１固定部の相対位置と、前記第２画像形成領域に対する前記第２光変調装置と前記ユニット本体との第２固定部の相対位置とが相違し、かつ、線対称であることを特徴とする光学ユニット。
2. 前記第１固定部は１個所に設けられ、前記第２固定部は１個所に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記第１画像形成領域および前記第２画像形成領域は、平面視で矩形形状を有し、
   前記第１固定部は、前記第１画像形成領域の角と隣り合う位置にあり、
   前記第２固定部は、前記第２画像形成領域の角と隣り合う位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ユニット。
4. 前記第１固定部は、前記第１画像形成領域を該第１画像形成領域において辺が延在している方向に平行移動させた際の軌跡と重ならない位置に設けられ、
   前記第２固定部は、前記第２画像形成領域を該第２画像形成領域において辺が延在している方向に平行移動させた際の軌跡と重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光学ユニット。
5. 前記第１画像形成領域は、前記第１光変調装置を平面視したときの中央位置から前記第１固定部側に偏った位置にあり、
   前記第２画像形成領域は、前記第２光変調装置を平面視したときの中央位置から前記第２固定部側に偏った位置にあることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学ユニット。
6. 前記第１光変調装置および前記第２光変調装置は各々、電気光学パネルと、該電気光学パネルを保持し、前記ユニット本体に固定された金属製のフレームと、を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学ユニット。
7. 前記第１光変調装置および前記第２光変調装置の各々において、前記電気光学パネルと前記フレームとは、該フレームにおいて前記第１固定部および前記第２固定部が位置する側で接着固定されていることを特徴とする請求項６に記載の光学ユニット。
8. 前記第２画像は、前記合成光学系によりミラー反転されて前記第１画像と合成されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学ユニット。
9. 前記第２画像は、前記ユニット本体においてミラー反転されて前記合成光学系により前記第１画像と合成されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学ユニット。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の光学ユニットを備えた投射型表示装置であって、
    前記第１光変調装置および前記第２光変調装置に光源光を供給する光源部を有していることを特徴とする投射型表示装置。

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