稜鏡結構體和投影機的製作方法
2023-12-10 22:55:12 1
專利名稱：稜鏡結構體和投影機的製作方法
技術領域：
本發明涉及在投影機中使用的稜鏡結構體和投影機。
背景技術：
圖8是示出投影機的一般的光學系統的圖。在圖面及以下的說明中，假定z軸表示沿光的行進方法的軸(由構成光學系統的一系列光學元件形成的光軸)。此外，假定x軸和y軸表示都與z軸垂直且互相正交的軸。如圖6中所示，對於投影機90來說，利用色分離光學系統200將從光源110射出的光分離為紅、綠和藍這3種色光，由3個電光裝置310R、310G、310B調製各自的色光，利用色合成稜鏡400進行合成，經投影透鏡420將該合成光投影到屏幕S等上。在該投影機90中，近年來廣泛地使用使電光裝置310R、310G、310B的構成元件的一部分與色合成稜鏡400實現了一體化的稜鏡結構體500。
圖9是現有的稜鏡結構體500的立體圖，
圖10是示出現有的稜鏡結構體500的分解立體圖。如圖9和圖10中所示，稜鏡結構體500具有在四角柱狀的色合成稜鏡400的三個側面上安裝了3個電光裝置310R、310G、310B的構成元件的一部分而實現了一體化的結構。色合成稜鏡400的未安裝電光裝置310R、310G、310B的圖面後方的出射面與投影透鏡420對置。
在圖10中，只對於電光裝置310G分解地示出了其構成元件，但即使對於其它的電光裝置310B、310R，也成為同樣的結構。電光裝置310G由未圖示的入射側偏振片(配置在液晶面板311的光入射側)、液晶面板311、視野角補償片320、固定板330和出射側偏振片340構成。在這些構成元件中，將入射側偏振片以外的構成元件安裝在色合成稜鏡400上而實現了一體化。在保持液晶面板311的矩形的框體312的四角上設置了通過透明銷釘350的銷釘孔313。
固定板330例如是用厚度約為0.7mm的金屬板構成的矩形的構件。在固定板330中設置了通過通過了液晶面板的圖像光的開口部331，具備安裝矩形的出射側偏振片340和視野角補償片320的凹部332。此外，在固定板330的下側在2個部位上穿通地設置了定位用的引導孔333。
該投影機90現在被廣泛地用於作為在會議或討論會等上在屏幕等上投影並顯示個人計算機的畫面的所謂的數據投影機的用途。該數據投影機即使在明亮的房間中也能投影高亮度的光以使投影顯示變得清晰。
相對於這樣的用途來說，近年來，作為在各家庭或小型影院等中在屏幕等上投影並顯示電影或音樂磁帶的畫面的所謂的家庭影院投影機的的用途也越來越廣泛了。該家庭影院投影機通常在暗的室內進行投影顯示。
但是，如果在暗的室內使用在明亮的房間中使用的所謂的數據投影機，則會產生各種各樣的不良情況。其中之一是在投影圖像的周圍存在漏洩的雜散光。在明亮的房間中使用投影機時，在投影圖像的周圍漏洩的雜散光是不明顯的，但如果在暗的房間中使用投影機，則上述雜散光變得很明顯，在視覺上造成很大的障礙。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供能構成不在投影圖像的周圍產生雜散光的投影機的稜鏡結構體。再者，本發明的目的在於提供不在投影圖像的周圍產生雜散光的投影機。
本發明者們為了實現上述目的徹底地調查了在從投影機投影的投影圖像的周圍產生的雜散光的發生原因。圖11是用於說明在來自投影機的投影圖像的周圍被投影的雜散光的圖。該調查的結果，判明了在投影圖像P的周圍產生的雜散光中，如圖11中所示，包含線狀的雜散光70和點狀的雜散光72。
本發明者們的調查分析的結果，判明了，其中線狀的雜散光70，如圖12中所示，起因於從出射側偏振片340的端部射出的光中的一部分的光X1被投影透鏡取入而到達屏幕上。這樣的光X1發生的原因有幾個。例如，可認為是因從液晶面板311射出的光或從其以外的的部位、例如透明銷釘350侵入的光的一部分照射到偏振片340的端部形成散射而發生的。再有，一般來說，出射側偏振片340大多由偏振膜341和被其粘貼的透光性基板342構成，此時，在透光性基板342的端部上發生散射光。此外，光X1也可認為是因通過透光性基板342的光的一部分在透光性基板342的內表面上被反射、透光性基板342起到所謂光的傳送路徑的功能、光從其端面射出而發生的。再有，以上所述的現象不僅在出射側偏振片340中，而且在視野角補償片320中也存在發生的可能性。
此外，判明了在投影圖像的周圍產生的雜散光中點狀的雜散光72起因於從透明銷釘350的側面射出的光中的一部分的光X2被投影透鏡取入而到達屏幕上。這樣的光X2發生的原因也有幾個。例如，可認為是因照射到透明銷釘350的光入射側端面上的光在透明銷釘350的內表面上被反射、其一部分從透明銷釘350的側面射出而發生的。此外，也可認為是因照射到透明銷釘350的側面上的光朝向投影透鏡的方向被反射或從透明銷釘350的側面的某個位置入射並從其它的位置射出而發生的。
而且，這樣的雜散光的發生在採用了將來自光源的光分割為多個部分光束並使這些部分光束重疊在調製裝置(在圖12中，是液晶面板311)上的所謂的積分光學系統的投影機中成為特別顯著的問題。
在未採用積分光學系統的投影機中，由於能使用以某種程度使角度達到一致的光作為照明光，故可比較容易地避免雜散光的發生。如果照明光的角度以某種程度達到一致，則可使對調製裝置進行照明的光束的剖面與調製裝置的圖像形成區域大致相等，而且，容易在相對於調製裝置大致平行的狀態下使照明光入射。如果這樣的話，則光可照射到出射側偏振片340或被粘貼偏振膜341的透光性基板342、視野角補償片320等的板狀的光學元件的端部或透明銷釘350的可能性降低了。
與此不同，在採用了積分光學系統的情況下，從其原理上說，對調製裝置進行照明的光具有各種各樣的角度，使這些角度達到一致幾乎是不可能的。其結果，成為光可容易地照射到出射側偏振片340或被粘貼偏振膜341的透光性基板342、視野角補償片320等的板狀的光學元件的端部或透明銷釘350的狀態，此外，避免該現象也變得困難。
在本發明中，根據這樣的見解，在調製來自光源的色光的多個調製裝置和合成用上述多個調製裝置進行了調製的色光的色合成稜鏡之間配置了隔斷來自圖像光的周圍的光用的遮光裝置後，有效地除去上述的線狀的雜散光70及點狀的雜散光72，在這一點上得到了成功。
即，本發明的稜鏡結構體是使調製來自光源的色光的多個調製裝置和合成用上述多個調製裝置進行了調製的光的色合成稜鏡實現一體化的稜鏡結構體，其特徵在於在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間配置在中央具有開口部的遮光裝置，上述遮光裝置使圖像光從上述開口部通過，同時隔斷來自上述圖像光的周圍的光。本發明的稜鏡結構體通過設置這樣的遮光裝置，可有效地除去線狀的雜散光及點狀的雜散光。
再有，在本發明中，所謂「圖像光」，指的是形成投影圖像的光。即，是入射到調製裝置的有效圖像區域上並被調製的光中的在投影圖像的形成中被利用的光。此外，在本發明中，所謂「來自圖像光的周圍的光」，指的是在投影圖像的周圍使雜散光產生的光。即，是在投影圖像的形成中未被利用的光中被取入到投影透鏡上作為上述的線狀的雜散光及點狀的雜散光被辨認的光X1或X2。
再有，在圖9、圖10和圖12中示出的現有技術中，利用將液晶面板311固定在色合成稜鏡400上用的固定板330也存在能隔斷一些來自圖像光的周圍的光的可能性。
但是，為了將出射側偏振片340安裝到凹部332上，不得不將固定板330的開口部331形成得比液晶面板311的圖像形成區域大很多。之所以如此，是因為為了取得與液晶面板311的位置重合用的容限，將出射側偏振片340的外形形成得比液晶面板311的圖像形成區域大很多。因此，幾乎不能利用固定板330除去起因於從透明銷釘350的側面射出的光的點狀的雜散光(圖11的符號72)。
此外，由於該固定板330被配置在出射側偏振片340的光入射面一側，故也不能除去起因於從出射側偏振片340的端部或被粘貼了偏振膜341的透光性基板342的端部射出的光的線狀的雜散光(圖11的符號70)。即，在固定板330中不存在隔斷來自圖像光的周圍的光的功能。
在本發明的稜鏡結構體中，較為理想的是，在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間設置板狀的光學元件，在上述板狀的光學元件與上述色合成稜鏡之間配置上述遮光裝置，這樣一來，可以更可靠地除去線狀的雜散光70。
再者，此時，較為理想的是，在將上述調製裝置的圖像形成區域的與光的行進方向正交的2個軸方向中至少一方方向的長度定為d1、上述板狀的光學元件的外形的上述至少一方方向的長度定為d2、上述遮光裝置的開口部的上述至少一方方向的長度定為d3時，d1＜d3≤d2的關係成立。
在這樣的關係成立的情況下，即，在被構成為遮光裝置的開口部比調製裝置的圖像形成區域大並與板狀的光學元件的外形相同或小的情況下，如圖5中所示，可有效地隔斷從板狀的光學元件(在該情況下，是出射側偏振片340或視野角補償片320)的端部射出的光X1和從透明銷釘350的側面射出的光X2被投影透鏡取入而到達屏幕上，可更有效地除去線狀的雜散光和點狀的雜散光。
在本發明的稜鏡結構體中，較為理想的是，上述遮光裝置由框狀的板狀構件或一對板狀構件構成。這樣，通過將遮光板作成框狀或一對板狀構件，可容易地實現雜散光的除去而不變更現有的結構。在能更可靠地進行雜散光的除去的、部件數目少的、與調製裝置或稜鏡的位置重合是容易的點上，最好使用框狀的板狀構件。但是，在只在與光的行進方向正交的2個軸方向中至少一方方向上產生雜散光的影響的情況下，板狀構件成為框狀是沒有必要的，可利用一對板狀構件來實現雜散光的除去。此外，可用任何材料來構成框狀的板狀構件，例如可舉出金屬板、樹脂板、用蒸鍍等在玻璃那樣的透光性構件上形成遮光性的膜的構件。其中，從容易減薄厚度或成本以及強度的方面來看，金屬板是最為理想的。
在本發明的稜鏡結構體中，較為理想的是，在上述板狀構件中設置了從外緣朝向上述開口部的縫隙。通過以這種方式來構成，可利用板狀構件的縫隙附近的變形來吸收對板狀構件施加的應力。於是，在接合了由熱膨脹率與構成板狀構件的材料不同的材料構成的其它的部件與板狀構件的情況下，可通過縫隙附近發生撓曲來吸收因這些熱膨脹率的差別而在板狀構件中發生的應力。於是，可防止該其它的部件與板狀構件的接合位置發生偏移。
在本發明的稜鏡結構體中，較為理想的是，將上述板狀構件接合到上述色合成稜鏡上。通過以這種方式來構成，可將遮光裝置和色合成稜鏡維持在準確的位置上。
在本發明的稜鏡結構體中，較為理想的是，上述遮光裝置是在上述色合成稜鏡的入射面上設置的遮光層。通過以這種方式來構成，可在色合成稜鏡上高精度地形成遮光裝置。再者，可減少部件數目，降低製造成本。再有，可利用印刷層、金屬的蒸鍍膜等來實現這樣的遮光層。
本發明的投影機具備分別調製多種色光的多個調製裝置；合成用上述多個調製裝置進行了調製的光的色合成稜鏡；以及投影用上述色合成稜鏡合成了的光的投影透鏡，其特徵在於在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間配置在中央具有開口部的遮光裝置，上述遮光裝置使圖像光從上述開口部通過，同時隔斷來自上述圖像光的周圍的光。
因此，在本發明的投影機中，通過設置上述的遮光裝置，根據與在稜鏡結構體中已說明的同樣的原因，可有效地除去線狀的雜散光及點狀的雜散光。
在本發明的投影機中，較為理想的是，在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間設置板狀的光學元件，在上述板狀的光學元件與上述色合成稜鏡之間配置上述遮光裝置。如果這樣做，則能更可靠地除去線狀的雜散光70。
再者，此時，較為理想的是，在將上述調製裝置的圖像形成區域的與光的行進方向正交的2個軸方向中至少一方方向的長度定為d1、上述板狀的光學元件的外形的上述至少一方方向的長度定為d2、上述遮光裝置的開口部的上述至少一方方向的長度定為d3時，d1＜d3≤d2的關係成立。
通過以這種方式來構成，根據與在稜鏡結構體中已說明的同樣的原因，能更可靠地除去線狀的雜散光及點狀的雜散光。
在本發明的稜鏡結構體中，較為理想的是，上述遮光裝置由框狀的板狀構件或一對板狀構件構成。這樣，通過將遮光板作成框狀或一對板狀構件，可容易地實現雜散光的除去而不變更現有的結構。在能更可靠地進行雜散光的除去的、部件數目少的、與調製裝置或稜鏡的位置重合是容易的點上，最好使用框狀的板狀構件。但是，在只在與光的行進方向正交的2個軸方向中至少一方方向上產生雜散光的影響的情況下，板狀構件成為框狀是沒有必要的，可利用一對板狀構件來實現雜散光的除去。此外，可用任何材料來構成框狀的板狀構件，例如可舉出金屬板、樹脂板、用蒸鍍等在玻璃那樣的透光性構件上形成遮光性的膜的構件。其中，從容易減薄厚度或成本以及強度的方面來看，金屬板是最為理想的。
在本發明的投影機中，較為理想的是，在上述板狀構件中設置了從外緣朝向上述開口部的縫隙。通過以這種方式來構成，可利用板狀構件的縫隙附近的變形來吸收對板狀構件施加的應力。於是，在接合了由熱膨脹率與構成板狀構件的材料不同的材料構成的其它的部件與板狀構件的情況下，可通過縫隙附近發生撓曲來吸收因這些熱膨脹率的差別而在板狀構件中發生的應力。於是，可防止該其它的部件與板狀構件的接合位置發生偏移。
在本發明的投影機中，較為理想的是，將上述板狀構件接合到上述色合成稜鏡上。通過以這種方式來構成，可將遮光裝置和色合成稜鏡維持在正確的位置上。
在本發明的投影機中，較為理想的是，上述遮光裝置是在上述色合成稜鏡的入射面上設置的遮光層。通過以這種方式來構成，可在色合成稜鏡上高精度地形成遮光裝置。再者，可減少部件數目，降低製造成本。再有，可利用印刷層、金屬的蒸鍍膜等來實現這樣的遮光層。
附圖的簡單的說明圖1是示出與本發明的實施形態有關的投影機的光學系統的圖。
圖2是示出與本發明的實施形態1有關的稜鏡結構體的立體圖。
圖3是示出與本發明的實施形態1有關的稜鏡結構體的分解立體圖。
圖4是示出在與本發明的實施形態1有關的稜鏡結構體中使用的遮光板的例子的平面圖。
圖5是與本發明的實施形態1有關的稜鏡結構體的作用說明圖。
圖6是示出在與本發明的實施形態2有關的稜鏡結構體中使用的印刷層的例子的立體圖。
圖7是與本發明的實施形態2有關的稜鏡結構體的作用說明圖。
圖8是示出投影機的一般的光學系統的圖。
圖9是示出現有的稜鏡結構體的立體圖。
圖10是示出現有的稜鏡結構體的分解立體圖。
圖11是說明在來自投影機的投影圖像的周圍產生的雜散光用的圖。
圖12是說明在現有的稜鏡結構體中在投影圖像的周圍產生雜散光的情況用的圖。
具體實施例方式
圖1是示出本實施形態的投影機的光學系統的圖。本實施形態的投影機90A除了在電光裝置310R、310G、310B與色合成稜鏡400之間設置了遮光裝置10R、10G、10B的結構外，具有與現有的投影機90相同的結構。即，本實施形態的投影機90A，如圖1中所示，與現有的投影機90同樣地具備照明光學系統100；色分離光學系統200；中繼光學系統240；反射鏡220；2個物鏡300R、300G；作為電光調製裝置的3個電光裝置310R、310G、310B；色合成稜鏡400；以及投影透鏡420。色分離光學系統200具有分色鏡210、212。中繼光學系統240具有反射鏡252、254、入射側透鏡262、中繼透鏡264和物鏡266。
從光源110射出的大致平行的光束被構成積分光學系統的第1透鏡陣列120分割為多個部分光束。從第1透鏡陣列120的各小透鏡射出的部分光束在第2透鏡陣列130的各小透鏡附近被聚光，以便形成光源110的光源像(2次光源像)。從在第2透鏡陣列130的附近形成的2次光源像射出的部分光束被重疊透鏡150重疊在電光裝置310R、310G、310B的圖像形成區域上。其結果，各電光裝置310R、310G、310B大致均勻地被照明。
色分離光學系統200具備2個分色鏡210、212，具有將從重疊透鏡150射出的光分離為紅、綠、藍這3色的色光的功能。第1分色鏡210使從照明光學系統100射出的光束的紅色分量通過，同時反射藍色分量和綠色分量。透過了第1分色鏡210的紅色光被反射鏡220反射，通過物鏡300R到達紅色光用的液晶光閥310R。
被第1分色鏡210反射的藍色光和綠色光中的綠色光被第2分色鏡212反射，通過物鏡300G到達綠色光用的電光裝置310G。另一方面，藍色光透過第2分色鏡212，通過具備入射側透鏡262、反射鏡252、中繼透鏡264、反射鏡254和物鏡266的中繼光學系統240，到達藍色光用的電光裝置310B。再有，之所以對藍色光使用中繼透鏡系統，是因為藍色光的光路的長度比其它的色光的光路的長度長，是為了防止因光的發散等引起的光的利用效率的下降。即，是為了將入射到入射側透鏡262上的部分光束按原樣傳遞給物鏡266。
電光裝置310R、310G、310B按照被供給了的圖像信息(圖像信號)調製各色光的射出光強度。
色合成稜鏡400具有合成3色的色光並形成彩色圖像的色合成光學系統的功能。在色合成稜鏡400中，在4個直角稜鏡的界面上以大致X字狀形成了反射紅色光的電介質多層膜和反射藍色光的電介質多層膜。利用用這些電介質多層膜構成的色光反射膜的波長選擇特性合成3種色光，形成投影彩色圖像用的合成光。
將由色合成稜鏡400生成的合成光引導到投影透鏡420上。投影透鏡420具有將該合成光投影到屏幕S等上以顯示彩色圖像的功能。
如以上所述，在近年來的投影機中，廣泛地使用使電光裝置310R、310G、310B的構成元件的一部分與色合成稜鏡400實現了一體化的稜鏡結構體500。本實施形態的投影機在該稜鏡結構體的結構方面具有特徵。
實施形態1以下一邊參照圖2～圖5，一邊說明與本發明的實施形態1有關的稜鏡結構體。圖2是與實施形態1有關的稜鏡結構體的立體圖，圖3是與實施形態1有關的稜鏡結構體的分解立體圖。
與實施形態1有關的稜鏡結構體500a，如圖2和圖3中所示，將3個電光裝置310R、310G、310B的構成元件的一部分安裝在四角柱狀的色合成稜鏡400的三個側面(入射面)上而實現了一體化。色合成稜鏡400的未安裝電光裝置的圖面後方的側面(射出面)與投影透鏡420對置。
在圖3中，只對調製綠色光的電光裝置310G分解地示出了其構成元件。由於其它的電光裝置310B、310R也具有同樣的結構，故在此只對電光裝置310G進行說明，對於其它的電光裝置310B、310R則省略其說明。電光裝置310G由未圖示的入射側偏振片、作為調製裝置的液晶面板311、視野角補償片320、固定板330、和出射側偏振片340構成。
在液晶面板311的光入射側配置了未圖示的入射側偏振片，具有使入射到液晶面板311上的光的偏振方向達到一致的功能。入射側偏振片或是與液晶面板311的光入射面一側密接地被設置，或是在與液晶面板311分離的位置上單獨地或在被粘貼到由玻璃或藍寶石等構成的透光性的構件(板狀的構件或透鏡)上的狀態下被設置。再有，在本實施形態中，電光裝置310G的構成元件中只有入射側偏振片未與色合成稜鏡400實現一體化。
液晶面板311具備一對基板和在其間被夾住的液晶層，具有根據圖像信息來調製入射的光的偏振方向的功能。液晶面板311被保持在矩形的框體312中。對於該框體312來說，省略其詳細的說明，但該框體312由覆蓋液晶面板311的光入射側面的周圍和側面的第1框體和覆蓋液晶面板311的光出射側面的周圍的第2框體構成。而且，通過互相接合第1框體與第2框體來保持液晶面板311。在框體312的四角上設置了通過透明銷釘350的銷釘孔313。
固定板330例如是用厚度約為0.7mm的金屬板構成的矩形的構件。在固定板300中設置了使液晶面板313的圖像光通過的開口部331。此外，在固定板330的下側在2個部位上穿通地設置了定位用的引導孔333。再者，固定板330具備安裝矩形的出射側偏振片340和視野角補償片320的凹部332。
在凹部332的光入射側的面上利用兩面膠帶或粘接劑來固定視野角補償片320。由於液晶面板311的調製作用依賴於光的入射角，故為了緩和該依存性並使投影圖像的圖像質量提高而設置了視野角補償片320。但是，由於視野角補償片320不是在電光裝置310R、310G、310B中的調製功能中所必須的構成元件，故也可將其省略。此外，可將視野角補償片320設置在液晶面板311的光入射側或設置在液晶面板311的光入射側和光出射側這兩側。
出射側偏振片340具有從由液晶面板311調製了的光中只選擇特定的偏振方向的光並使其透過的功能，利用兩面膠帶或粘接劑將其固定在凹部332的光出射側的面上。
再有，在本實施形態(也與實施形態2同樣)中，將視野角補償片320和出射側偏振片340粘貼並固定在固定板330上，但也可將其夾在固定板330與其它的固定板之間進行固定。此外，視野角補償片320或出射側偏振片340並不一定必須固定在固定板330上，利用某種方法固定在液晶面板311與遮光裝置(後述的遮光板10或印刷層20)之間即可。
作為遮光裝置的遮光板10是本實施形態的投影機的特徵部分。圖4A是遮光板10的平面圖。該遮光板10是例如由用衝切製造的厚度約為0.3mm的金屬板構成的框狀體12。框狀體12是與色合成稜鏡400的側面的外緣大致相同的矩形，在中心部穿通地設置了矩形的開口部13。
此外，在遮光板10中在大致對開口部13的上側的橫向寬度進行3等分那樣的2個部位的位置上穿通地設置了從上端邊緣起在垂直方向上朝向開口部13的縫隙14。再者，在開口部13的下側中央穿通地設置了從下端邊緣起在垂直方向上朝向上側的開口部13的縫隙15。在下側的縫隙15的兩側分別設置了各一個定位用的引導孔16。這些縫隙14、15是為了在用粘接劑將遮光板10粘接到色合成稜鏡400上的狀態下利用遮光板10的變形來吸收因構成色合成稜鏡400的玻璃與構成遮光板10的金屬之間的熱膨脹率的差別而產生的熱應力而設置的。即，由於金屬的熱膨脹率比玻璃的熱膨脹率高，故如果投影機內部的溫度上升，則對遮光板10施加應力。在不存在縫隙14、15的情況下，只用遮光板10與稜鏡400之間的粘接劑來吸收該應力，結果，存在遮光板10相對於稜鏡400的入射面旋轉或粘接劑不能耐受該應力而剝離的可能性。另一方面，如果預先設置縫隙14、15，則可通過縫隙14、15附近發生撓曲來吸收該應力，可減少對粘接劑施加的負擔。其結果，可防止遮光板10與稜鏡400的接合位置發生偏移。
其次，說明將電光裝置310G的入射側偏振片以外的構成元件安裝到色合成稜鏡400上的方法的一例。首先，分別用兩面膠帶等將出射側偏振片340和視野角補償片320粘貼到固定板330上。其後，使用粘接劑使各自的引導孔16、333相一致地夾住出射側偏振片340將遮光板10粘接到固定板330上。其後，將遮光板10粘接到色合成稜鏡400的入射面上。其後，使電光裝置310G與固定板330進行位置重合，將在前端面上塗敷了紫外線硬化型的粘接劑的透明銷釘350插入到在電光裝置310G的框體312的四角上設置的各自的銷釘孔313中。其後，使透明銷釘350的前端與固定板330相接，用弱的紫外線經透明銷釘350使在透明銷釘350的前端上塗敷的粘接劑暫時硬化。其後，使光照射在電光裝置310G上，在一邊看投影圖像一邊進行了電光裝置310G的位置重合後，照射強的紫外線，將透明銷釘350粘接到下固定板330上。利用以上的方法，將電光裝置310G安裝在色合成稜鏡400上，可製造圖2和圖3中示出的那樣的稜鏡結構體。
其次，參照圖5說明本實施形態的遮光板10的功能。圖5是由液晶面板311、視野角補償片320、固定板330、出射側偏振片340等構成的稜鏡結構體500a的作用說明圖。再有，為了使圖面簡單起見，省略了應在圖面的下側示出的透明銷釘350。
出射側偏振片340具有將偏振膜341粘貼到玻璃或藍寶石等構成的透光性基板342上的結構。如在前面使用圖11已說明的那樣，投影圖像的周圍的線狀的雜散光70是因從透光性基板342的端部射出的光中的一部分的光X1被投影透鏡取入從而到達屏幕上而產生的。但是，在本實施形態中，由於在出射側偏振片340與色合成稜鏡400之間配置了遮光板10，故如用圖5的虛線所示，可知在投影圖像的周圍產生了線狀的雜散光70的光X1被遮光板10有效地隔斷。
此外，視野角補償片320也具有將視野角補償膜321粘貼到透光性基板322上的結構。視野補償片320也與出射側偏振片340的情況一樣，存在著來源於透光性基板322的端部的射出光中的一部分的光X3被投影透鏡取入而到達屏幕的可能性。但是，由於在本實施形態中，在視野角補償片320和色合成稜鏡400之間配置遮光板10，故可知如圖5中的光X3也可被遮光板10有效地隔斷。
此外，如在前面使用圖11已說明的那樣，投影圖像的周圍的點狀的雜散光72是因從透明銷釘350的側面射出的光中的一部分的光X2被投影透鏡取入從而到達屏幕上而產生的。但是，在本實施形態中，由於在液晶面板311與色合成稜鏡400之間配置了遮光板10，故如用圖5的虛線所示，可知在投影圖像的周圍產生了點狀的雜散光72的光X1也被遮光板10有效地隔斷。
再者，說明液晶面板311的圖像形成區域、固定板330的開口部331、出射側偏振片340的外形的大小關係。
在本實施形態中，被構成為遮光板10的開口部13比液晶面板311的圖像形成區域大，比固定板330的開口部331小，比出射側偏振片340的外形小。
即，在液晶面板311的圖像形成區域的與光的行進方向(z軸方向)正交的2個軸方向(x軸方向、y軸方向)中至少一方方向的長度定為d1、並出射側偏振片340的外形的上述至少一方方向的長度定為d2、遮光板10的開口部13的上述至少一方方向的長度定為d3時，在本實施形態中，X軸方向、y軸方向兩者中d1＜d3＜d2的關係成立。但是，該關係不一定需要在x軸方向、y軸方向這兩者的方向上成立。
從圖3可知，在本實施形態中，出射側偏振片340的外形的y軸方向的長度因透明銷釘350的存在而受到限制，而x軸方向的長度不受透明銷釘350的影響，能以某種程度延長。於是，也可將出射側偏振片340的外形的x軸方向的長度設定為基本可忽略雜散光的影響的長度，此時，在x軸方向的長度中沒有必要使上述的關係成立。
此外，在上述的關係只在x軸方向和y軸方向中某一方向上成立即可的情況下，如圖4B中所示，也可採用由2個部件12A、12B構成的遮光板10A來代替用圖4A那樣的框狀體12構成的遮光板10。
再有，由於大多在出射側偏振片340與遮光板10很接近的狀態下進行配置，故即使長度d2與d3一致，也可除去雜散光。於是，d1＜d3≤d2的關係成立即可。
此外，在液晶面板311與色合成稜鏡400之間設置出射側偏振片340以外的板狀的光學元件，該元件也可成為產生線狀的雜散光70的原因。此時，將d2置換為這樣的板狀的光學元件的上述至少一方方向的長度即可。作為能成為產生線狀的雜散光70的原因的出射側偏振片340以外的板狀的光學元件，可舉出前面已說明的視野角補償片320、相位差片、以減輕伴隨出射側偏振片340的光吸收的發熱的目的在液晶面板311與出射側偏振片340之間設置的上述偏振片等。
如上所述，按照本實施形態，通過在液晶面板311與色合成稜鏡400之間配置遮光板10，可在發生之後的階段中隔斷來自圖像光的周圍的光X1或X2，其結果，可有效地防止這樣的光入射到色合成稜鏡400進而投影透鏡420上。
因此，在本實施形態中，在構成現有的稜鏡結構體的部件中不需要變更，單單以附加遮光板10的很小的成本支出，可有效地隔斷雜散光。
特別是，由於投影機90A採用了積分光學系統，故來自圖像光的周圍的線狀的雜散光和點狀的雜散光的發生特別容易變得顯著。但是，按照本實施形態，即使是這樣的投影機，也可有效地隔斷來自圖像光的周圍的線狀的雜散光和點狀的雜散光而提高圖像品質。
再有，在本實施形態中使用了金屬板作為遮光板10，但也可用金屬以外的材料來構成遮光板10。例如，可以是在玻璃那樣的透光性構件上利用蒸鍍等形成了遮光性的膜的材料或樹脂板等。即，只要是具備遮光性的框狀的板狀構件即可。但是，從容易減薄厚度或成本以及強度的方面看，本實施形態的金屬板是最為理想的。
實施形態2以下一邊參照圖6和圖7，一邊說明與本發明的實施形態2有關的稜鏡結構體。圖6是示出在與實施形態2有關的稜鏡結構體中使用的印刷層的一例的立體圖。圖7是與實施形態2有關的稜鏡結構體的作用說明圖。再有，在圖7中，為了使圖面簡單起見，省略了應在圖面的下側示出的透明銷釘350。
在與實施形態1有關的稜鏡結構體500a中，使用了由框狀的金屬板構成的遮光板10作為遮光裝置，但在與實施形態2有關的稜鏡結構體500b中，將在色合成稜鏡400的側面(入射面)上設置的印刷層20作為遮光裝置來設置以代替遮光板10。關於除此以外的方面與實施形態1的稜鏡結構體500a是同樣的。在本實施形態的說明或其圖面中，對於與實施形態1為共同的構成元件，使用與在實施形態1的說明或圖面中使用的同樣的符號。將印刷層20形成為具有比液晶面板311的圖像形成區域稍大的矩形的開口部23的框狀。框的外周與色合成稜鏡400的光入射面的外周大體一致。
例如可使用丙烯酸類的黑油墨並使用能形成厚的印刷層的絲網印刷方法來形成印刷層20。例如用絲網印刷以0.03mm的厚度形成了丙烯酸類的黑油墨的印刷層20顯示出足夠的遮光性，可除去在投影圖像的周圍產生的線狀的雜散光70及點狀的雜散光72。
這樣，與實施形態1同樣，通過在液晶面板311與色合成稜鏡400之間配置印刷層20，也可有效地隔斷來自圖像光的周圍的光X1或X2。此外，可在色合成稜鏡上高精度地形成實施形態2的印刷層20。再者，通過用印刷來形成遮光裝置，可減少部件數目，降低製造成本。
再有，即使在實施形態2中，關於液晶面板311的圖像形成區域的與光的行進方向(z軸方向)正交的2個軸方向(x軸方向、y軸方向)中至少一方方向的長度d1、出射側偏振片340等板狀的光學元件的外形的上述至少一方方向的長度d2、印刷層20的開口部23的上述至少一方方向的長度d3，與前面在實施形態1中已說明的同樣的關係成立。只要x軸方向、y軸方向的至少一方成立即可這一點也是同樣的。
在該關係只在x軸方向、y軸方向的一方成立即可的情況下，也可形成2個印刷層來代替框狀的印刷層20。即，在上述關係必須在x軸方向上成立的情況下，形成2個沿y軸方向的條狀的印刷層即可，在上述關係必須在y軸方向上成立的情況下，形成2個沿x軸方向的條狀的印刷層即可(參照圖6B)。
在本實施形態中，使用了印刷層20作為遮光裝置，但不限於此，例如也可使用金屬的蒸鍍膜或遮光膜等。即，只要是起到遮光層的功能的材料即可。
本發明不限定於上述的各實施形態。例如，在上述實施形態中，利用相同的結構的遮光板10或印刷層20構成了遮光裝置10R、10G、10B，但遮光裝置10R、10G、10B也可以是互不相同的結構。例如，也可將遮光裝置10R、10G、10B的一部分定為圖4A中示出的遮光板10，將除此以外定為圖4B中示出的遮光板10A。此外，也可利用第1實施形態的遮光板10構成其一部分，利用第2實施形態的印刷層20構成除此以外的部分。
在上述實施形態中，將構成電光裝置310R、310G、310B的元件中的入射側偏振片以外的構成元件安裝在色合成稜鏡400上，但本發明也可應用於不在色合成稜鏡上安裝電光裝置的元件的投影機。此外，在色合成稜鏡400上安裝電光裝置310R、310G、310B的構成元件的一部分的情況下，最好至少安裝調製裝置(在上述實施形態中，是液晶面板311)。這是因為，通過在色合成稜鏡上安裝調製裝置，容易保持對投影圖像影響特別大的調製裝置、色合成稜鏡、投影透鏡的位置關係，其結果，容易保持圖像品質。
在上述實施形態中，使用了3個液晶面板311，但調製裝置的數目不限於此。本發明可應用於具有2個及其以上的調製裝置的稜鏡結構體或投影機。
在投影機中，有從觀察投影圖像一側進行投影的投影機和從與觀察投影圖像一側相反的一側進行投影的所謂的背投投影機，本發明可應用於上述的任一種類型的投影機。
按照本發明的稜鏡結構體，由於可防止來自圖像光的周圍的雜散光入射到色合成稜鏡上，故通過在投影機中使用這樣的稜鏡結構體，可消除在來自投影機的投影圖像的周圍發生的雜散光，可提高圖像品質。
按照本發明的投影機，由於可防止來自圖像光的周圍的雜散光入射到色合成稜鏡上，故可消除在投影圖像的周圍發生的雜散光，可提高圖像品質。
權利要求
1.一種稜鏡結構體，在該稜鏡結構體中使調製來自光源的色光的多個調製裝置和合成用上述多個調製裝置進行了調製的光的色合成稜鏡實現一體化，其特徵在於在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間配置有在中央具有開口部的遮光裝置，上述遮光裝置使圖像光從上述開口部通過，同時隔斷來自上述圖像光的周圍的光。
2.如權利要求1中所述的稜鏡結構體，其特徵在於在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間設置有板狀的光學元件，在上述板狀的光學元件與上述色合成稜鏡之間配置有上述遮光裝置。
3.如權利要求2中所述的稜鏡結構體，其特徵在於在將上述調製裝置的圖像形成區域的與光的行進方向正交的2個軸方向中至少一方方向的長度定為d1、上述板狀的光學元件的外形的上述至少一方方向長度定為d2、上述遮光裝置的開口部的上述至少一方方向的長度定為d3時，d1＜d3≤d2的關係成立。
4.如權利要求1～3的任一項中所述的稜鏡結構體，其特徵在於上述遮光裝置由框狀的板狀構件構成。
5.如權利要求1～3的任一項中所述的稜鏡結構體，其特徵在於上述遮光裝置由一對板狀構件構成。
6.如權利要求4或5中所述的稜鏡結構體，其特徵在於在上述板狀構件中設置了從外緣朝向上述開口部的縫隙。
7.如權利要求4～6的任一項中所述的稜鏡結構體，其特徵在於將上述板狀構件接合到上述色合成稜鏡上。
8.如權利要求1～3的任一項中所述的稜鏡結構體，其特徵在於上述遮光裝置是在上述色合成稜鏡的入射面上設置的遮光層。
9.一種投影機，該投影機具備分別調製多種色光的多個調製裝置；合成用上述多個調製裝置進行了調製的光的色合成稜鏡；以及投影用上述色合成稜鏡合成了的光的投影透鏡，其特徵在於在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間配置有在中央具有開口部的遮光裝置，上述遮光裝置使圖像光從上述開口部通過，同時隔斷來自上述圖像光的周圍的光。
10.如權利要求9中所述的投影機，其特徵在於在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間設置有板狀的光學元件，在上述板狀的光學元件與上述色合成稜鏡之間配置有上述遮光裝置。
11.如權利要求10中所述的稜鏡結構體，其特徵在於在將上述調製裝置的圖像形成區域的與光的行進方向正交的2個軸方向中至少一方方向的長度定為d1、上述板狀的光學元件的外形的上述至少一方方向的長度定為d2、上述遮光裝置的開口部的上述至少一方方向的長度定為d3時，d1＜d3≤d2的關係成立。
12.如權利要求9～11的任一項中所述的投影機，其特徵在於上述遮光裝置由框狀的板狀構件構成。
13.如權利要求9～11的任一項中所述的稜鏡結構體，其特徵在於上述遮光裝置由一對板狀構件構成。
14.如權利要求12或13中所述的投影機，其特徵在於在上述板狀構件中設置了從外緣朝向上述開口部的縫隙。
15.如權利要求12～14的任一項中所述的投影機，其特徵在於將上述板狀構件接合到上述色合成稜鏡上。
16.如權利要求9～11的任一項中所述的投影機，其特徵在於上述遮光裝置是在上述色合成稜鏡的入射面上設置的遮光層。
全文摘要
一種稜鏡結構體，在該稜鏡結構體中使調製來自光源的色光的多個調製裝置和合成用上述多個調製裝置進行了調製的光的色合成稜鏡實現一體化，在上述調製裝置與上述色合成稜鏡之間配置在中央具有開口部的遮光裝置，上述遮光裝置使圖像光從上述開口部通過，同時隔斷來自上述圖像光的周圍的光。因此，通過設置這樣的遮光裝置，可有效地除去來自圖像光的周圍的線狀的雜散光或點狀的雜散光。因而，通過在投影機中使用該稜鏡結構體，可消除在來自投影機的投影圖像的周圍發生的雜散光而提高圖像品質。
文檔編號H04N9/31GK1650227SQ0380937
公開日2005年8月3日 申請日期2003年7月31日 優先權日2002年7月31日
發明者家近尚志, 高戶雄二 申請人:精工愛普生株式會社