JP2005352349A - 光学ユニットおよびその製造方法、投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学素子の位置決め精度の向上を図り、投写映像の輝度、投写映像内での輝度の均一性を向上する。
【解決手段】 光源１０からの出射光が入射される第１のインテグレータ１２、第１のインテグレータ１２からの出射光が入射する第２のインテグレータ１３を有し光源１０からの出射光の輝度を均一化する輝度均一化光学系と、輝度均一化光学系からの出射光の一部を選択的に遮光するマスク１４と、マスク１４からの出射光を偏光する偏光変換素子１５と、第１のインテグレータ１２および第２のインテグレータ１３を保持するインテグレータホルダ１１とを備える。そして、インテグレータホルダ１１の外周部には、第１のインテグレータ１２を３軸方向に対して位置決めして固定する第１面Ａが形成され、第１面Ａと反対側に、第２のインテグレータ１３、マスク１４、偏光変換素子１５を３軸方向に対してそれぞれ位置決めして固定する第２面Ｂが形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば液晶表示パネル等の画像表示素子に対して光源からの出射光を偏光して照射するための光学ユニットおよび光学ユニットの製造方法、ならびにスクリーン等の投写面上に映像を投影する投写型表示装置に関する。

従来の投写型表示装置としては、画像信号が表示される液晶表示パネルを用いて、カラー画像をスクリーン等の投写面上に投写する投写型表示装置がある。図７は、従来の投写型表示装置が備える光学系の構成を示す平面図である。

図７に示すように、光源１１０からの出射光は、レフレクタ１２０で反射され、第１のインテグレータ１１２、第２のインテグレータ１１３およびフィールドレンズ１６５によって輝度均一化される。また、光源１１０からの出射光は、フィールドレンズ１６５に入射する前に、偏光変換素子１１５によって、偏光分離と偏光変換が行われＳ偏光の光束にされている。偏光変換後の光束は、ダイクロイックミラー１６１で赤色光（Ｒ）のみが反射されて分離され、さらにダイクロイックミラー１６２で緑色光（Ｇ）のみが反射されて緑色光と青色光（Ｂ）とが分離される。

赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー１６１で反射された後、反射ミラー１７１とコンデンサレンズ１８９Ｒを経て赤色液晶パネル１９１Ｒに入射する。緑色光（Ｇ）は、ダイクロイックミラー１６２で反射された後、コンデンサレンズ１８９Ｇを経て緑色液晶パネル１９１Ｇに入射する。青色光（Ｂ）は、ダイクロイックミラー１６２を透過した後、リレーレンズ１８１，１８２と反射ミラー１７２，１７３とから構成されたリレー光学系を経て、青色液晶パネル１９１Ｂに入射する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各光は、各液晶表示パネル１９１Ｒ，１９１Ｇ，１９１Ｂによって光変調をうけ、変調された各光がクロスダイクロイックプリズム１９３で色合成される。色合成された後、各光は、投写レンズ１９４によって投写面（不図示）上に向けて投写され、投写面上に像を結ぶ。

そして、画像表示素子として液晶表示板を用いた場合には、透過型および反射型の液晶表示板にかかわらず、偏光した光を用いることが表示原理となる。一方、投写映像は、その明るさや色合いが投写画面内で均一であることが強く求められている。これらの要求は、画像表示素子に入射する照明光の偏光状態、輝度の均一度、入射角度、照射位置等でほぼ定まり、光源からフィールドレンズまでの照明光学系を構成する各光学素子の位置精度によって設定で定まる。また、従来の照明光学系では、光源とリフレクタが一体化されており、また、光源であるランプが消耗品であるので、光源が交換可能である構成が前提となっている。

一方、第１のインテグレータ、第２のインテグレータおよびフィールドレンズ等の相対位置を高精度に位置決めするために、第１のインテグレータ、第２のインテグレータおよびフィールドレンズ等に位置調整機構がそれぞれ付加され、各インテグレータレンズを移動可能に構成して、画像表示素子に入射する照明光の偏光状態、輝度の均一度、入射角度、照射位置等を組み付け後に調整できるようにされた構成が開示されている（例えば、特許文献１，２，３参照。）。
特開平１０−１１５７９９号公報 特開２０００−２３１０７７号公報 特開２０００−３１４９１９号公報

しかしながら、上述した従来の技術には、次のような問題がある。

上述の特許文献１には、第１のインテグレータ、第２のインテグレータおよびフィールドレンズ等の取り付け位置を、光軸に交差する方向に対して微調整することによって、照明光の状態を調整する技術が開示されている。従来の位置調整機構では、インテグレータ等を光軸に交差する方向に微調整するために、インテグレータ等が光軸方向に対して隙間をもって支持されることで、光軸に交差する方向に容易に移動させることが可能にされている。すなわち、従来の位置調整機構は、光軸方向に隙間が設けられていることによって、インテグレータ等の光軸方向に対する位置精度を充分に確保することが困難である。

このため、第１のインテグレータと第２のインテグレータによって作られた光源像の偏光変換素子上における大きさや照射位置のばらつきが大きく、製造工程での最終製品の歩留まりを低下させる原因となっていた。さらに、従来の投写型表示装置は、位置調整機構を付加することによって、製造原価の増加を招き、製造コストがかさんでしまう不都合がある。

また、上述の特許文献２には、インテグレータをユニットケースに設けられた位置決め手段に付勢することで取り付けを行い、インテグレータを３軸方向に対して高精度に位置決めすることを実現する構成が開示されている。ユニットケースには、一体に成形あるいは加工することによって位置決め手段が設けられている。しかしかしながら、位置決め手段は、ユニットケースに溝が設けられ、ユニットケースの上部からこの溝内にインテグレータを差し込む構造にされている。このため、この位置決め手段は、溝の光軸方向の幅に、所定の寸法公差（遊び）を確保する必要があり、この寸法公差がインテグレータの光軸方向に対する位置精度の劣化を招く原因となっている。さらに、溝の深さを比較的大きく形成する必要があるので、成形用金型の作製時や射出成形等による成形時に、溝の寸法精度を保証することが困難である等の問題もある。このため、インテグレータ保持部材、弾性材料や板バネ等の部材を追加して用いることによって、これらの不都合を補って解決している。したがって、位置精度や部材原価等の面で問題がある。

また、上述の特許文献３に開示されている構成も、インテグレータに位置調整機構が設けられているので、同様に、位置精度や部材原価等の面で問題がある。

そこで、本発明は、第１および第２のレンズアレイ、遮光手段および偏光変換素子の相対位置の位置精度を向上し、投写映像の輝度、投写映像内での輝度の均一性を向上することができる光学ユニットおよびその製造方法、ならびに投写型表示装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る光学ユニットは、光源からの出射光が入射される第１のレンズアレイ、この第１のレンズアレイからの出射光が入射する第２のレンズアレイを有し光源からの出射光の輝度を均一化する輝度均一化光学系と、輝度均一化手段からの出射光の一部を選択的に遮光する遮光手段と、遮光手段からの出射光を偏光する偏光変換素子と、第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイを保持するホルダ部材とを備える。そして、ホルダ部材の外周部には、第１のレンズアレイを３軸方向に対して位置決めして固定する第１面が形成され、第１面と反対側に、第２のレンズアレイ、遮光手段、偏光変換素子を３軸方向に対してそれぞれ位置決めして固定する第２面が形成される。

以上のように構成した本発明に係る光学ユニットによれば、ホルダ部材の第１面に、第１のレンズアレイが３軸方向に対して位置決めして固定され、ホルダ部材の第２面に、第２のレンズアレイ、遮光手段、偏光変換素子が３軸方向に対して位置決めして固定される。このため、この光学ユニットによれば、ホルダ部材を間に挟んで、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの相対位置が位置決めされ、第１のレンズアレイ、第２のレンズアレイ、マスクおよび偏光変換素子が３軸方向に対して高精度に位置決めされる。

また、本発明に係る光学ユニットが備えるホルダ部材は、一組の固定側型体および可動側型体を有する成形用型体を用いた射出成形によって形成され、第１面および第２面の一方が固定側型体によって形成され、他方が可動側型体によって形成されることが好ましい。これによって、ホルダ部材の第１面および第２面が、高精度な寸法精度で容易に形成される。

また、本発明に係る光学ユニットは、第１面および第２面が、固定側型体に対する可動側型体の移動方向に直交する成形面によって形成されることが好ましい。これによって、ホルダ部材には、射出成形の特性上、第１面および第２面が更に高精度に形成されるので、第１および第２のレンズアレイ、遮光手段、偏光変換素子の位置精度が更に向上される。

また、本発明に係る投写型表示装置は、上述した本発明の光学ユニットと、この光学ユニットからの出射光が照射される画像表示素子とを備える。

また、本発明に係る光学ユニットの製造方法は、光源からの出射光が入射される第１のレンズアレイ、この第１のレンズアレイからの出射光が入射する第２のレンズアレイを有し光源からの出射光の輝度を均一化する輝度均一化光学系と、この輝度均一化光学系からの出射光の一部を選択的に遮光する遮光手段と、この遮光手段からの出射光を偏光する偏光変換素子と、第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイを保持するホルダ部材とを備える光学ユニットの製造方法において、ホルダ部材の外周部に形成された第１面に第１のレンズアレイを３軸方向に対してそれぞれ位置決めして固定する固定工程と、ホルダ部材の第１面の反対側の外周部に形成された第２面に第２のレンズアレイを３軸方向に対してそれぞれ位置決めして固定する固定工程と、ホルダ部材の第２面に遮光手段および偏光変換素子を３軸方向に対して位置決めして固定する固定工程とを有する。

以上のように本発明によれば、第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイを有する輝度均一化光学系から偏光変換素子までの相対位置の位置精度を高精度に確保することができる。このため、本発明によれば、光源からの出射光の光利用効率が向上され、投写映像の輝度、投写映像内での輝度の均一性を向上することができる。さらに、本発明によれば、部品点数の削減が図られ、製造コストを大幅に低減することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の光学ユニットを示す斜視図であり、図２は光学ユニットを示す分解斜視図である。

本実施形態の光学ユニットは、投写面上に映像を投写するための投写型表示装置に適用され、光源からの出射光の輝度を均一化して画像表示素子に照射するための光学ユニットである。

図１および図２に示すように、本実施形態の光学ユニット１は、光源１０からの出射光が入射される第１のレンズアレイである第１のインテグレータ１２と、この第１のインテグレータ１２からの出射光が入射するレンズアレイである第２のインテグレータレンズ１３とを有し、光源からの出射光の輝度を均一化する輝度均一化光学系であるインテグレータ光学系を備えている。また、この光学ユニット１は、インテグレータ光学系からの出射光の一部を選択的に遮光する遮光手段であるマスク１４と、このマスク１４からの出射光を偏光する偏光変換素子１５と、第１のインテグレータ１２および第２のインテグレータ１３を保持するホルダ部材であるインテグレータホルダ１１（以下、ＩＴホルダ１１と称する。）とを備える。

第１および第２のインテグレータ１２，１３は、マトリックス状に配列された複数のレンズ群を有しており、いわゆるフライアイレンズである。第１のインテグレータ１２は、ＩＴホルダ１１の外周部に形成された第１面Ａに、３軸方向であるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に対して位置決めされて固定されている。第２のインテグレータ１３、マスク１４および偏光変換素子１５は、ＩＴホルダ１１の第１面Ａと反対側の外周部に形成された第２面Ｂに、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に対して位置決めされて固定されている。

第１のインテグレータ１２と第２のインテグレータ１３は、例えばシリコン系の接着剤によってＩＴホルダ１１の第１面Ａおよび第２面Ｂに接合固定されている。偏光変換素子１５には、マスク１４が接着され、このマスク１４を介してＩＴホルダ１１の第２面Ｂに固定ネジ１６で固定されている。

その結果、第１のインテグレータ１２、第２のインテグレータ１３および偏光変換素子１５は、ＩＴホルダ１１の第１面Ａおよび第２面Ｂによって、互いの間隔を高精度かつ平行に保持されている。第１のインテグレータ１２から偏光変換素子１５までの光学系は、光源１０からの光束を離散的にし、離散的にされた各々の光束に対して偏光変換を行うことにより、単一偏光の光を画像表示素子（不図示）に照射する機能を有している。

ここで、第１のインテグレータ１２、第２のインテグレータ１３および偏光変換素子１５の光軸方向の間隔は、偏光変換素子１５に結象する光源像の大きさや収差を定める重要な要因となっている。また、インテグレータ１２，１３等の各光学素子の光軸方向の間隔の他に、各光学素子の光軸に直交する方向に対する位置ズレも同様に重要である。これら各光学素子を最適な相対位置に配置することによって、光源１０による照明光を効率良く画像表示素子に導くことができる。

なお、最適な配置は、光学シミュレーション等によって求められる。本発明は、最適な光学素子の配置を実現するための具体的な構成および製造方法に関するものであり、上述の構成によって各光学素子を高精度に配置することができる。さらに、本発明に係る光学ユニットの構造では、取り付け金具を用いないこと、位置調整機構を用いないことが特徴でもあり、部品点数を極限にまで削減した構造である。このように、本発明による構造は工業的に極めて有益である。

以下、本実施形態の光学ユニット１の構成について、更に詳細に説明する。

最初に、ＩＴホルダ１１について説明する。図３は、ＩＴホルダの第１面を説明するための図であり、図４は、ＩＴホルダの第２面を説明するための図である。

ＩＴホルダ１１は、例えばポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の樹脂材料で射出成形することにより成形されている。射出成形とは、高温のシリンダーによって溶融された成形原料を成型用金型内に流し込み、この状態で一定時間冷却することで、樹脂材料が固められて成型品を成形する製法である。図示しないが、成型用金型は、成形機の中で、一組の固定側金型と可動側金型を有するの２つの基本構成を持つ鋼材の塊である。これらの固定側金型と可動側金型との間で、キャビティ、コアによって構成される成形空間内に樹脂材料を流し込んで製品を成形する。そして、成型品では、可動側金型と固定側金型の成形面に面した部位で、可動側金型の移動方向に直交する成形面で成形された部位の寸法精度が最も高くなる。

図２中のＺ軸方向が、固体型金型に対して接離する可動側金型の移動方向を示している。図２に示すように、ＩＴホルダ１１の外周部には、第１面Ａと、第２面Ｂが、型開き時の固定側金型に対する可動側金型の移動方向に直交する平面に平行な、固定側金型および可動側金型の各成形面によってそれぞれ形成されている。すなわち、これらの第１面Ａ、第２面Ｂに成形された部品の寸法精度が高精度に確保されている。

したがって、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ＩＴホルダ１１の第１面Ａには、第１のインテグレータ１２をＸ軸方向に対して位置決めするためのＸ基準部３０ａと、Ｙ軸方向に対して位置決めするためのＹ基準部３１ａがそれぞれ形成されている。また、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、ＩＴホルダ１１の第２面Ｂには、第２のインテグレータ１３をＸ軸方向に対して位置決めするためのＸ基準部３０ｂと、Ｙ軸方向に対して位置決めするためのＹ基準部３１ｂがそれぞれ形成されている。

さらに、ＩＴホルダ１１の第２面Ｂには、マスク１４および偏光変換素子１５をＸ，Ｙ軸方向に対して位置決めするための基準ピン３２，３３がそれぞれ一体に形成されている。ＩＴホルダ１１の第１面Ａ上には、第１のインテグレータ１２を光軸方向であるＺ軸方向に対して位置決めするための基準面をなすＺ基準面３４が形成されている。同様に、ＩＴホルダ１１の第２面Ｂ上には、第２のインテグレータ１３をＺ軸方向に対して位置決めするための基準面をなすＺ基準面３５と、マスク１４および偏光変換素子１５をＺ軸方向に対して位置決めするための基準面をなすＺ基準面３６がそれぞれ形成されている。

これら３種類の各Ｚ基準面３４，３５，３６は、可動側金型の移動方向に直交し、固体側金型と可動側金型の各成形面に面した部位であるので、高精度に形成されている。また、例えば、第１のインテグレータ１２がＩＴホルダ１１と当接する面全体を高精度に形成するのではなく、その四隅の一部のみにＺ基準面３４が形成されているので、Ｚ基準面３４の寸法精度がより一層保証されることになる。

上述した従来の位置調整機構では、ＩＴホルダに、Ｙ軸方向に平行に溝が形成され、この溝に沿ってインテグレータ等を挿入する構造であったので、溝のＺ軸方向の寸法公差に伴って、インテグレータ等のＺ軸方向に対する位置精度を充分に確保することが困難であった。一方で、本実施形態では、ＩＴホルダ１１の固定側金型と可動側金型の成形面によって形成されたＺ基準面３４，３５，３６にインテグレータ等を当接させて固定する構造であるので、Ｚ軸方向に対する位置精度が高精度に確保される。

次に、ＩＴホルダ１１への各光学素子の取り付け方法について説明する。第１のインテグレータ１２は、厚さ２ｍｍ程度の耐熱ガラス（パイレックス：商標）からなり、外形が、横４３ｍｍ程度、縦３９ｍｍ程度の長方形に形成されている。第１のインテグレータ１２には、横４ｍｍ程度、縦３ｍｍ程度のレンズが、横８行、縦１０列の計８０個形成されている。第２のインテグレータ１３の形状も、第１のインテグレータ１２と同一である。第１のインテグレータ１２は、ＩＴホルダ１１の第１面Ａに取り付けられる。

まず、ＩＴホルダ１１に対して第１のインテグレータ１２を取り付ける際、ＩＴホルダ１１のＺ基準面３５上に、例えばシリコン系の接着剤を塗布し、第１のインテグレータ１２をＸ基準部３０ａおよびＹ基準部３１ａに突き当て、Ｚ基準面３４に当接させて、この状態を保ったままで接着剤を硬化させることによって固定する。これよって、第１のインテグレータ１２は、ＩＴホルダ１１の第１面Ａに３軸方向に対して高精度に位置決めされて固定される。

また、第２のインテグレータ１３も、第１のインテグレータ１２の取り付け方法と同様に、ＩＴホルダ１１の第２面Ｂに３軸方向に対して高精度に位置決めされて。接着剤を介して固定される。この状態で第１のインテグレータ１２と第２のインテグレータ１３は、ＩＴホルダ１１に対して機械的精度だけで位置決めされている。ＩＴホルダ１１には、Ｘ軸方向のＸ基準部３０ａ，３０ｂ、Ｙ軸方向のＹ基準部３１ａ，３１ｂおよびＺ軸方向の各Ｚ基準面３４，３５，３６が高精度に形成されているので、このように各基準部３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ、Ｚ基準面３４，３５，３６にそれぞれ当接させることで、各第１および第２のインテグレータ１２，１３のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に対する相対位置を高精度に位置決めが可能になる。

マスク１４は、厚さ０．５ｍｍ程度のアルミニウム合金製で、第２のインテグレータからの出射光の一部を選択的に通過させるためのスリット（間隙）が格子状に形成されている。マスク１４は、スリットを偏光変換素子１５の波長板がある部分に一致させるように、接着治具（不図示）を用いて偏光変換素子１５に接着されて固定される。マスク１４には、図２に示すように、取り付け基準穴４０とネジ穴４１がそれぞれ設けられている。図示しないが、接着治具には、マスク１４の取り付け基準穴４０に挿通される基準ピンと、偏光変換素子１５が突き当てられるの突き当て基準面が形成されている。接着治具にマスク１４を載置し、このマスク１４上に偏光変換素子１５を載置する。偏光変換素子２５を接着治具の突き当て基準面に押し付け、シリコン系の接着剤でマスク１４と偏光変換素子１５とを接合固定する。このような固定方法によって、マスク１４と偏光変換素子１５がＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に対して高精度に一体化される。

第１のインテグレータ１２および第２のインテグレータ１３をＩＴホルダ１１に固定した後、上述した固定方法で既に一体化されているマスク１４と偏光変換素子１５を取り付ける。マスク１４の取り付け基準穴４０には、ＩＴホルダ１１の基準ピン３２が挿通され、この取り付け基準穴４０と基準ピン３２が係合することで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対する位置精度が高精度に確保される。ＩＴホルダ１１の第２面Ｂの四隅に設けられたＺ基準面３６にマスク１４を当接させることで、Ｚ軸方向に対してマスク１４および偏光変換素子１５の位置精度が高精度に確保される。

このように位置決めされた状態で、マスク１４は、ネジ穴４１に挿通される固定ネジ２６によって、ＩＴホルダ１１にネジ止めされて固定される。なお、偏光変換素子１５の波長板は、有機膜から構成されており、この有機膜が紫外線や熱に弱く劣化しやすい。このため、ＩＴホルダ１１に対する取り付け方法としてあえてネジ止めによる固定方法を採用しており、劣化したマスク１４および偏光変換素子１５を容易に交換することが可能にされている。

各基準部３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂおよび基準ピン３２は、一体成形された１つの部材であるＩＴホルダ１１上に、成形時に同時かつ高精度に形成されている。これらの基準部３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂや基準ピン３２によって、第１のインテグレータ１２、第２のインテグレータ１３および、マスク１４と偏光変換素子１５が互いに高精度に配置されるので、照明光学系の光利用効率を向上することができる。

上述した光学ユニット１によれば、ＩＴホルダ１１の外周部に高精度に形成された第１面Ａおよび第２面Ｂの、各Ｚ基準面３４，３５，３６、各基準部３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ、基準ピン３２，３３をそれぞれ基準として、第１および第２のインテグレータ１２，１３、マスク１４、偏光変換素子１５がＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に対してそれぞれ位置決めされて固定されることで、第１および第２のインテグレータ１２，１３、マスク１４、偏光変換素子１５の相対位置を、高精度に位置決めすることができる。このため、光学ユニット１によれば、光損失部分が減少し、光源１０からの出射光の光利用効率が向上され、投写映像の輝度、投写映像内での輝度の均一性を向上し、投写映像の明るさを５％程度向上することができる。さらに、光学ユニット１によれば、従来のようなインテグレータ等の位置調整機構が不要になり位置調整工程が省かれるので、部品点数の削減が図られ、製造コストの大幅な低減を実現することができる。

以上のように、ＩＴホルダ１１に第１および第２のインテグレータ１２，１３等が取り付けられて構成された光学ユニット１は、投写型表示装置が備える光学エンジン５内に組み込まれる。

図５に、光学エンジンの光学系の平面図を示す。図６に、光学エンジンに光学ユニットを組み込む状態の斜視図を示す。なお、光学エンジン５の光学系の構成は、光学ユニット１の構成を除いて、従来の投写型表示装置の光学系と構成が同一である。

図５に示すように、光源１０からの出射光は、レフレクタ２０で反射され、光学ユニット１の第１のインテグレータ１２および第２のインテグレータ１３、フィールドレンズ６５によって輝度均一化される。また、光源１０からの出射光は、フィールドレンズ６５に入射する前に、偏光変換素子１５によって、偏光分離と偏光変換が行われＳ偏光の光束にされている。偏光変換後の光束は、ダイクロイックミラー６１で赤色光（Ｒ）のみが反射されて分離され、さらにダイクロイックミラー６２で緑色光（Ｇ）のみが反射されて緑色光と青色光（Ｂ）とが分離される。

赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー６１で反射された後、反射ミラー７１とコンデンサレンズ８９Ｒを経て赤色液晶パネル９１Ｒに入射する。緑色光（Ｇ）は、ダイクロイックミラー６２で反射された後、コンデンサレンズ８９Ｇを経て緑色液晶パネル９１Ｇに入射する。青色光（Ｂ）は、ダイクロイックミラー６２を透過した後、リレーレンズ８１，８２と反射ミラー７２，７３とから構成されたリレー光学系を経て、青色液晶パネル９１Ｂに入射する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各光は、各液晶表示パネル９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂによって光変調をうけ、変調された各光がクロスダイクロイックプリズム９３で色合成される。色合成された後、各光は、投写レンズ９４によって投写面（不図示）上に向けて投写され、投写面上に像を結ぶ。

また、光学ユニット１が備えるＩＴホルダ１１には、図４（ｄ）に示すように、底面に、位置決めピン４２および脚部４３がそれぞれ設けられ、図４（ｃ）に示すように、天面に、ネジ穴４４が設けられている。位置決めピン４２は、Ｘ軸方向に対して２箇所に設けられている。

光学ユニット１を光学エンジン５内に組み込む際、ＩＴホルダ１１の位置決めピン４２が、光学エンジン５の光学ベース（不図示）に設けられている位置決め穴（不図示）に係合される。これによって、光学ユニット１のＸ軸方向に対する位置決めが行われ、図６に示すように、光学ユニット１は、ネジ穴４４に挿通される固定ネジ４５によって、光学エンジン５に固定される。光学ユニット１の位置決めには、光学ユニット１における第１のインテグレータ１２や第２のインテグレータ１３の配置の位置精度と比較して、高精度が要求されないので、可動側金型の移動方向に直交する平面に平行な、固定側金型と可動側金型の成形面によって位置決めピン４２が形成されなくても、光学性能の劣化には繋がらない。

光学ユニット１の光軸による影響は、光学エンジン５の他の光学素子に設けられた調整機構によって調整される。光学エンジン５には、フィールドレンズ６５、反射ミラー７１、リレーレンズ８２の光軸に対する位置をそれぞれ調整するための第１、第２および第３の調整機構５１，５２，５３がそれぞれ設けられている。

したがって、光学エンジン５に光学ユニット１を組み込んだ後、図６に示すように、第１の調整機構５１によってフィールドレンズ６５の光軸に対する位置調整が行われ、第２の調整機構５２によって反射ミラー７１の光軸に対する位置調整が行われ、第３の調整機構５３によってリレーレンズ８２の光軸に対する位置調整が行われる。

実施形態の光学ユニットを示す斜視図である。 前記光学ユニットを示す分解斜視図である。 インテグレータホルダの第１面を説明するための図である。 前記インテグレータホルダの第２面を説明するための図である。 前記光学ユニットを備える投写型表示装置を説明するための平面図である。 光学エンジンに対して前記光学ユニットを組み込む状態を示す斜視図である。 従来の投写型表示装置を説明するための平面図である。

符号の説明

１ 光学ユニット
５ 光学エンジン
１０ 光源
１１ インテグレータホルダ
１２ 第１のインテグレータ
１３ 第２のインテグレータ
１４ マスク
１５ 偏光変換素子
１６ 固定ネジ
２０ リフレクタ
３０ａ，３０ｂ Ｘ基準部
３１ａ，３１ｂ Ｙ基準部
３２，３３ 基準ピン
３４ 第１のインテグレータ用のＺ基準面
３５ 第２のインテグレータ用のＺ基準面
３６ マスクおよび偏光変換素子用のＺ基準面
４０ 取り付け基準穴
４１ ネジ穴
４２ 位置決めピン
４３ 脚部
４４ 固定ネジ穴
４５ 固定ネジ
５１，５２，５３ 光軸調整部
６５ フィールドレンズ
６１，６２ ダイクロイックミラー
７１，７２，７３ 反射ミラー
８１，８２ リレーレンズ
８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂ コンデンサレンズ
９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂ 液晶パネル
９３ クロスダイクロイックプリズム
９４ 投写レンズ
Ａ 第１面
Ｂ 第２面

Claims (12)

1. 光源からの出射光が入射される第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイからの出射光が入射する第２のレンズアレイとを有し、前記光源からの出射光の輝度を均一化する輝度均一化光学系と、
   前記輝度均一化光学系からの出射光の一部を選択的に遮光する遮光手段と、
   前記遮光手段からの出射光を偏光する偏光変換素子と、
   前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイを保持するホルダ部材とを備え、
   前記ホルダ部材の外周部には、前記第１のレンズアレイを３軸方向に対して位置決めして固定する第１面が形成され、前記第１面と反対側に、前記第２のレンズアレイ、前記遮光手段、前記偏光変換素子を３軸方向に対してそれぞれ位置決めして固定する第２面が形成されていることを特徴とする光学ユニット。
2. 前記第１面および前記第２面には、前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイを、前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイの光軸方向に対して位置決めして固定するための基準面がそれぞれ形成されている請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記第１面および前記第２面には、前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイの光軸方向に直交する２軸方向に対して位置決めして固定するための基準部が形成されている請求項１または２に記載の光学ユニット。
4. 前記第１面および前記第２面には、複数の前記基準面がそれぞれ形成されている請求項２に記載の光学ユニット。
5. 前記ホルダ部材は、一組の固定側型体および可動側型体を有する成形用型体を用いた射出成形によって形成され、前記第１面および前記第２面の一方が前記固定側型体によって形成され、他方が前記可動側型体によって形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学ユニット。
6. 前記第１面および前記第２面は、前記固定側型体に対する前記可動側型体の移動方向に直交する成形面によって形成されている請求項５に記載の光学ユニット。
7. 前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイは、接着剤によって前記ホルダ部材に接合固定されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光学ユニット。
8. 前記遮光手段は、固定用ネジによって前記ホルダ部材に固定されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学ユニット。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光学ユニットと、
   前記光学ユニットからの出射光が照射される画像表示素子と
   を備える投写型表示装置。
10. 光源からの出射光が入射される第１のレンズアレイ、前記第１のレンズアレイからの出射光が入射する第２のレンズアレイを有し前記光源からの出射光の輝度を均一化する輝度均一化光学系と、前記輝度均一化光学系からの出射光の一部を選択的に遮光する遮光手段と、前記遮光手段からの出射光を偏光する偏光変換素子と、前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイを保持するホルダ部材とを備える光学ユニットの製造方法において、
    前記ホルダ部材の外周部に形成された第１面に、前記第１のレンズアレイを３軸方向に対してそれぞれ位置決めして固定する固定工程と、
    前記ホルダ部材の前記第１面の反対側の外周部に形成された第２面に、前記第２のレンズアレイを３軸方向に対してそれぞれ位置決めして固定する固定工程と、
    前記ホルダ部材の前記第２面に、前記遮光手段および前記偏光変換素子を３軸方向に対してそれぞれ位置決めして固定する固定工程と
    を有する光学ユニットの製造方法。
11. 前記ホルダ部材を一組の固定側型体および可動側型体を有する成形用型体を用いた射出成形によって形成する成形工程を有し、該成形工程では、前記第１面および前記第２面の一方を前記固定側型体によって形成し、他方を前記可動側型体によって形成する請求項１０に記載の光学ユニットの製造方法。
12. 前記成形工程では、前記第１面および前記第２面を、前記固定側型体に対する前記可動側型体の移動方向に直交する成形面によって成形する請求項１１に記載の光学ユニットの製造方法。
    
    

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