プリズムユニット
【課題】接着剤がプリズムの座面上に付着しないようにしたプリズムユニットを提供する。
【解決手段】内部に少なくとも１つの反射面Ｒａ、Ｒｂを持つプリズム１と、プリズム１が載置されるプリズム台座２とを有するプリズムユニットであって、プリズム台座２は、プリズム１の反射面Ｒａ、Ｒｂに直交する面に対して当接する少なくとも３つの座面３ａ〜３ｄと、接着剤５によりプリズム１と接着される接着座面部４とを備え、座面３ａ〜３ｄと接着座面部４の間に溝部が形成されている。
【解決手段】内部に少なくとも１つの反射面Ｒａ、Ｒｂを持つプリズム１と、プリズム１が載置されるプリズム台座２とを有するプリズムユニットであって、プリズム台座２は、プリズム１の反射面Ｒａ、Ｒｂに直交する面に対して当接する少なくとも３つの座面３ａ〜３ｄと、接着剤５によりプリズム１と接着される接着座面部４とを備え、座面３ａ〜３ｄと接着座面部４の間に溝部が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型プロジェクタ装置等に使用するプリズムユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の色光用の反射型液晶パネルを用いて、色分解、色合成を光学系により行う反射型液晶プロジェクタにおいては、一般に偏光ビームスプリッタプリズムやダイクロイックプリズムを用いて、色分解や色合成の光学系を構成することが多い。このような光学系においては複数のプリズムを用いるため、それぞれの光が入射するプリズム面の相対位置関係は、各色光の画素の位置ずれやプリズムの倒れによるコントラストの劣化、液晶パネルへの照明光軸ずれなど直接画像品質に影響する。
【０００３】
従って、それぞれのプリズムを貼り付けて一体のプリズムユニットを構成するためのプリズム台座は、それぞれのプリズムの相対位置変化を極力抑えることが可能な構造にする必要がある。通常は、プリズムはプリズム台座にＵＶ（紫外線硬化型）接着剤等で接着固定され、本体に取り付けられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３１５８３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０８３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プリズムの相対位置関係が高精度で保持でき、かつ高信頼性であるようなプリズムユニットを製造する上で、プリズムを接合するプリズム台座はガラス、金属、樹脂を用いてもよい。ガラス、金属、樹脂の何れにおいても、プリズムと異種の材料から成るプリズム台座にプリズムを接着する場合は、線膨張係数の違いによる弾性変形を考慮する必要があり、異種の材料を繋ぎ合わせる接着剤が相対的な移動を吸収する。
【０００６】
プリズムとプリズム台座の接着状態によっては環境温度が変化すると、プリズムの姿勢の変化やプリズムの割れなどが起こる虞れがあり、プリズムの姿勢の変化が生じ相対位置関係が変わると、光学的性能を劣化させてしまう。偏光ビームスプリッタプリズムの場合には、偏光分離面と垂直な平面内に回転することにより光線の反射角度が２倍に変化する。また、プリズムの座面方向への倒れも、光軸が倒れるので光学的性能の劣化を引き起こすことになる。
【０００７】
本発明の目的は、プリズム台座に設けた座面と接着座面部の間に溝部を設け、接着剤が座面上に付着しないようにしたプリズムユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプリズムユニットは、内部に少なくとも１つの反射面を持つプリズムと、該プリズムが載置されるプリズム台座とを有するプリズムユニットであって、前記プリズム台座は、前記プリズムの前記反射面に直交する面に対して当接する少なくとも３つの座面と、接着剤により前記プリズムと接着される接着座面部とを備え、前記座面と前記接着座面部の間に溝部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のプリズムユニットによれば、プリズム台座に設けた座面と接着座面部の間に溝部を設け、接着座面部からはみ出した接着剤が溝部に流れ、座面にかからないようにすることにより、座面が誤って強固な接着をされることがない。また、溝部をプリズム台座の溝部まで延長した形状とすれば、溝部に未硬化で残った余分な接着剤を吸引できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】参考例１のプリズムユニットの斜視図である。
【図２】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図３】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図４】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図５】接着座面部の形状と応力分布の説明図である。
【図６】接着座面部の形状と応力分布の説明図である。
【図７】プリズムユニットにおける接着座面部の形状と応力分布の説明図である。
【図８】参考例２のプリズムユニットの斜視図である。
【図９】平面図である。
【図１０】側面図である。
【図１１】一部拡大断面図である。
【図１２】変形例の平面図である。
【図１３】実施例１のプリズムユニットの斜視図である。
【図１４】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図１５】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図１６】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図１７】変形例の平面図である。
【図１８】実施例２の平面図である。
【図１９】変形例の平面図である。
【図２０】更に他の変形例の平面図である。
【図２１】実施例３のプリズムユニットの斜視図である。
【図２２】平面図である。
【図２３】断面図である。
【図２４】変形例の平面図である。
【図２５】他の変形例の平面図である。
【図２６】実施例４の分解光学系として機能するプリズムユニットの斜視図である。
【図２７】分解斜視図である。
【図２８】プリズムユニットを搭載した投射型画像表示装置の光学的平面図である。
【図２９】光学的側面図である。
【図３０】分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を図示の実施例および参考例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
（参考例１）
図１はプリズムユニットの斜視図を示し、プリズム１がプリズム台座２上に接合されてプリズムユニットが形成されている。プリズム１は直角二等辺三角形を柱状にした４個のプリズム部材１ａ〜１ｄが接着され、正方形の柱状とされている。プリズム台座２上には、プリズム１の下面を載置するための少なくとも３個、参考例１においては４個の平行度が規定された円形の座面３ａ〜３ｄが設けられている。プリズム部材１ａと１ｂ、１ｃと１ｄとの接合面である反射面Ｒａ及びプリズム部材１ａと１ｄ、１ｂと１ｃとの接合面である反射面Ｒｂの両側に座面３が２個ずつ配置されている。
【００１３】
プリズム１はこれらの座面３ａ〜３ｄと当接することにより位置決めされ、座面３ａ〜３ｄに囲まれ、離れた位置のプリズム台座２上の面上に接着座面部４が形成され、接着剤５を介してプリズム１が接合されている。座面３ａ〜３ｄ上には接着剤は付着されず、温度差等でプリズム１が伸縮した場合に、座面３ａ〜３ｄとの界面で滑動する構造とされている。
【００１４】
図１において、プリズム部材１ａに入射した光束Ｌａはプリズム１ａを透過し内部の反射面Ｒａで反射し、プリズム部材１ｄから光束Ｌｂとして出射する。反射面Ｒａの精度は反射面Ｒａと直交する下面の接合面で規定されるので、プリズム台座２上にはプリズム１の接合面が精度良く貼られる必要がある。プリズム台座２に対してプリズム１が傾いたり、プリズム台座２に対してプリズム１が回転したりする場合は、光束Ｌａが入射されても所望の方向に対して異なる方向に反射され、光学的性能が劣化する虞れがある。プリズム１は座面３ａ〜３ｄを用いると、プリズム台座２に対して精度良く接合できる。
【００１５】
プリズム台座２の側面の２個所から固定部６ａ、６ｂが突出され、固定部６ａ、６ｂには孔部７ａ、７ｂが設けられている。プリズム台座２は基台８上に載置され、孔部７ａ、７ｂを通したビス９ａ、９ｂにより、固定部６ａ、６ｂが基台８に固定されている。
【００１６】
図２はプリズム１とプリズム台座２が接合された状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。接着座面部４は座面３ａ〜３ｄとの間に隙間ｔが設けられており、接着座面部４の大きさに従って接着剤５の量を規定することができる。
【００１７】
プリズム部材１ａと１ｂ、１ｃと１ｄとの接合面である反射面Ｒａ、及びプリズム１ａと１ｄ、１ｂと１ｃとの接合面である反射面Ｒｂの両側にそれぞれ距離Ａをおいて座面３が２個ずつ配置されている。つまり、座面３ａ、３ｂと座面３ｃ、３ｄが反射面Ｒａに対し線対称に、更に座面３ａと３ｄと座面３ｂと３ｃが反射面Ｒｂに線対称に、かつ４つの座面３ａ〜３ｄがプリズム１の中心軸に対し対称に配置されている。
【００１８】
このように、反射面Ｒａ、Ｒｂからの座面３ａ〜３ｄの距離を等しくすることにより、使用環境の変化による光学的な性能劣化を防止することができる。また、座面３ａ〜３ｄをプリズム１の周辺部に配置することで、それぞれの座面３間の距離が遠くなるので、座面３ａ〜３ｄの高さの公差が等しい場合に、プリズム１の倒れに対しては有利な構成となる。
【００１９】
図３は２個のプリズム部材１ｅ、１ｆが接合されて正方形とされ、反射面Ｒｃが形成されている。プリズム台座２上の反射面Ｒｃの両側には、座面３ａと３ｄ、座面３ｂと３ｃが対称に距離Ｂをおいて配置されている。なお、このように反射面Ｒｃからの距離Ｂが等しければ、それぞれの座面３ａ〜３ｄはプリズム１の中心軸に対称な位置でなくともよい。
【００２０】
図４においては、２個のプリズム部材１ｅ、１ｆを使用し、反射面Ｒｃに対称にプリズム１はプリズム台座２に設けた３個の座面３ｅ〜３ｇによる３点保持とされている。この場合は１つの座面３ｆが反射面Ｒｃ上にあって、他の座面３ｅ、３ｇは反射面ＲｃからＣの等距離にある。
【００２１】
図２〜図４の（ｂ）はそれぞれプリズム台座２の座面３と接着座面部４の断面形状を示し、プリズム台座２の表面に対して接着座面部４は僅かに低く規定した隙間として設定されている。接着座面部４に接着剤５を塗布することで、プリズム台座２の面積と規定した隙間量とにより、接着剤５の量、つまり接着剤５の厚さ、大きさを管理することができる。
【００２２】
環境温度の変化により、プリズム１及びプリズム台座２の温度が上昇するにつれて、プリズム１とプリズム台座２の線膨張係数の差により接着剤５に引っ張り応力が発生する。図５は接着座面部４が円形の場合、図６は接着座面部４が四角形の場合であり、接着座面部４が反射面Ｒに対称に設けられている。矢印は引っ張りの方向であって、矢印の長さが応力の大きさを示している。
【００２３】
図５の円形の場合には、接着剤５に引っ張りの応力がほぼ均等に発生するが、図６の四角形の場合の方が接着面積を大きくするには有利である。また、座面３が四角形の場合には、座面３の四隅部で応力が大きくなっており、４辺部では４隅部に対して小さな応力となっている。これは接着座面部４の中心からの距離が異なるので、線膨張による伸びも場所に従って異なるからである。
【００２４】
プリズム１は光学ガラスから成り、一般的にプリズム台座２に用いられる合成樹脂、金属等と比較して線膨張係数は小さいので、接着座面部４の中心部からの変形量はプリズム１よりもプリズム台座２の方が大きい。一方で、接着剤５の弾性変形量が接着座面部４の中心からの端部までの距離でのプリズム１と座面３の伸び量の差よりも大きくなるように、接着座面部４の大きさ及び厚さを設定しておくことにより、接着剤５の弾性変形に従って線膨張の差を吸収することができる。また、接着剤５とガラスの界面に発生する引っ張り応力の値が、ガラスの許容応力を超えないようにする必要がある。
【００２５】
プリズム１の反射面Ｒを接着座面部４の中心に配置することで、接着剤５に応力が発生しても、プリズム１の反射面Ｒの変化を極力抑えることが可能である。一方で、接着座面部４の中心を基準にプリズム１の変動が生ずるために、プリズム１の反射面Ｒがプリズム１の接着座面部４の中心になく離れている場合には、座面３の中心からの距離に比例して反射面Ｒの位置が変動してしまうことになる。
【００２６】
更に、プリズム１とプリズム台座２が温度変化で伸びた場合には、座面３とプリズム１の間で摩擦力が発生する。従って、座面３をプリズム１の反射面Ｒに対して対称に配置することにより、発生する摩擦力も反射面Ｒに対して対称とすることができる。
【００２７】
図７は３個の座面３ｅ〜３ｇを有し、１つの反射面Ｒｃを有する場合のプリズムユニットが温度上昇した場合の応力分布の説明図である。図７（ａ）は反射面Ｒｃに対して２つの座面３ｅ、３ｇが対称に配置され、１つの座面３ｆが反射面Ｒｃ上に配置されており、接着座面部４が反射面Ｒｃの中心にある。（ｂ）は２つの座面３ｅ、３ｇが反射面Ｒｃ上に、１つの座面３ｆがそれ以外の位置に配置されており、接着座面部４が反射面Ｒｃの中心にある。更に、（ｃ）は２つの座面３ｅ、３ｇが反射面Ｒｃ上で、１つの座面３ｆがそれ以外の個所に配置されており、接着座面部４が反射面Ｒｃを外れて配置されている。
【００２８】
図７（ａ）について、（ｂ）に示す引っ張り応力Ｐａが発生しても、座面３がその力Ｐａを均等に受けることができる。（ｂ）は引っ張り応力Ｐｂが発生すると、プリズム１の反射面Ｒｃが矢印方向に倒れてしまう。また（ｃ）は（ｂ）と同様に倒れが発生するのと、接着座面部４が反射面Ｒｃから離れているため、接着座面部４から反射面Ｒｃまでの距離ｄに比例して反射面Ｒｃが移動する。以上はプリズムユニットが温度上昇した場合の例について述べたが、プリズムユニットが低温になった場合も同様の効果がある。
【００２９】
従って、図７（ａ）のように反射面Ｒｃに対し座面３と接着座面部４と対称に配置して貼り付けることにより、温度によるプリズム１の変形によって光学系の精度を損うことがない。
【００３０】
（参考例２）
図８は参考例２のプリズムユニットの斜視図、図９は平面図、図１０は側面図、図１１は断面図を示している。３個のプリズム１１、１２、１３が１個の連結プリズム台座１４上に貼り付けられている。プリズム１１〜１３が接合する連結プリズム台座１４の上面には、それぞれ３個の円形の座面１５ａ〜１５ｃが形成され、座面１５ａ〜１５ｃは互いに平行度が規定されて製作されている。従って、この３個の座面１５ａ〜１５ｃにプリズム１１〜１３の下面をそれぞれ載せることにより、互いの相対位置関係の精度が保証される。更に、連結プリズム台座１４上には、３個の座面１５ａ〜１５ｃに対してそれぞれ僅かに低くなった接着座面部１６が設けられている。
【００３１】
上述の説明では、座面１５ａ〜１５ｃ及び接着座面部１６が円形の場合を説明したが、図１２は座面１５ａ’〜１５ｃ’及び接着座面部１６’が四角形である変形例を示している。座面１５ａ’〜１５ｃ’の配置は図９と同様であるが、座面１５ａ’〜１５ｃ’の辺部、接着座面部１６’の辺部は反射面Ｒｃと平行とされている。このように、座面１５ａ’〜１５ｃ’、接着座面部１６’を四角形にすることにより、座面１５ａ’〜１５ｃ’及び接着座面部１６’の面積を大きく取ることができ、プリズム１１〜１３の剥離強度の向上やプリズム１１〜１３の姿勢がより安定する効果がある。なお、座面１５ａ’〜１５ｃ’及び接着座面部１６’の形状は、これに限られず多角形であってもよい。
【００３２】
（実施例１）
図１３は実施例１の斜視図を示し、図１のプリズムユニットに対し、プリズム台座２上に余分の接着剤５を収容するための溝部２１が形成されている。なお、図１と同一の符号については同一の部材、部位を示している。
【００３３】
参考例１の座面３と接着座面部４の配置においては、プリズム台座２よりも僅かに低い面である接着座面部４に接着剤５を塗布してＵＶ接着する際に、接着剤５が接着座面部４からはみ出すことがある。このはみ出した接着剤５は、座面３ａ〜３ｄとプリズム１の間の僅かな隙間に入り込んで接着をしてしまうことが考えられる。
【００３４】
図１３において、プリズム台座２上の座面３ａ〜３ｄと接着座面部４との間の４個所には、それぞれ円形の接着座面部４が離間して隣り合い、その間を通る直線状の溝部２１が形成されている。図２、図３に相当する図１４、図１５において、溝部２１は接着座面部４よりも深く形成されている。また、図４に相当する図１６においても、座面３ｅ〜３ｇと接着座面部４の間に溝部２１が形成されている。
【００３５】
これにより、接着座面部４からはみ出た接着剤５の不要分が溝部２１に流れ込み、接着剤５が周辺に広がることなく、また座面３とプリズム１の間に浸透して薄い厚さで固化してしまうことを防止することができる。
【００３６】
図１３〜図１６においては、座面３と接着座面部４の距離が充分離れている場合の溝部２１について説明した。しかし、プリズム１自体の大きさが小さくなると、座面３と接着座面部４を近接させなければならない場合がある。プリズム１が小さくなった場合に接着座面部４の面積は小さくならざるを得ないが、プリズム１の剥離強度が低下することを防止するために、接着座面部４をなるべく大きくすることが好ましい。
【００３７】
図１７は変形例の平面図を示し、溝部が接着座面部４内に入り込んでいる。図１７（ａ）は座面３に対して直線的な溝部２２を形成した場合、（ｂ）は座面３に沿って円弧形の溝部２３を形成した場合を示している。（ｃ）に示すように、直線的な溝部２２と円弧形の溝部２３を比較すると、使用可能な接着座面部４の面積がドット部分だけ異なることが分かる。つまり、座面３に沿って円弧形の溝部２３を形成した方が、接着座面部４の面積を広くすることができる。
【００３８】
（実施例２）
図１８は実施例２の平面図を示し、３個の台座３ｅ〜３ｇと接着座面部４の間に設けられた３個の溝部２１の端部がプリズム台座２の端面まで延長されている。例えば、図１３に示すような形態においては、未硬化の接着剤５が大量に溝部２１内に存在したままの場合がある。プリズムユニットが製品形態となった場合に、プリズム１への接着剤５の染み出しや、染み出した後に光が当たって自然固化してしまう虞れがある。
【００３９】
実施例２においては、溝部２１の一端をプリズム台座２の端面までそれぞれ延長して溝端部２４が形成されている。かくすることによって、プリズム１をプリズム台座２にＵＶ接着後に、プリズム台座２の側面に開口した溝端部２４から未硬化の接着剤５を矢印方向に吸引することができる。これにより、余分な接着剤５を除去することができ、接着座面部４にのみ接着剤５が存在し、理想的な接着状態を実現できるので、更にプリズムユニットとしての信頼性を向上させることができる。
【００４０】
上述の実施例２においては、座面３と接着座面部４の間に個別に溝部２１、２２、２３をそれぞれ設けていたが、複数の溝部２１、２２、２３を連続して一体に構成することもできる。図１９は変形例の平面図を示し、別個の溝部２１、２２、２３を連結することにより、接着座面部４を囲む円環形の溝部２５が形成されている。更に、この円環形の溝部２５の一部を単数又は複数に分岐して、プリズム台座２の端面まで延在し、溝端部２４が形成されている。この場合も図１８の場合と同様に、溝端部２４から円形の溝部２５内に溜まった接着剤５の未硬化分を吸引し、除去することができる。
【００４１】
図２０は更に他の変形例を示し、座面３ｆと接着座面部４との間に形成した直線状の溝部２１、座面３ｅ、３ｇに沿って形成した円弧形の溝部２２がプリズム台座２の端面まで延長されて溝端部２４が設けられている。
【００４２】
（実施例３）
図２１は図８に対応した実施例３の斜視図、図２２は平面図、図２３は断面図を示し、連結プリズム台座１４に各プリズム１１〜１３ごとに円弧状の溝部２３、円環状の溝部２５が設けられている。
【００４３】
図２４は変形例であり、溝部を直線状の溝部２１、２２のみにより形成した例を示し、プリズム１１〜１３は座面１５ａ〜１５ｃ、接着座面部１６の面積が充分取れる程に大きくされている。
【００４４】
図２５は更に他の変形例を示し、接着座面部１６の周囲に形成した溝部２１、２２、２３は、連結プリズム台座１４の端面まで延長され、溝端部２４が形成されている。先の実施例と同様に溝端部２４を設けることで、接着座面部１６からはみ出た接着剤５の不要分が、座面１５ａ〜１５ｃとプリズム１１〜１３の間に浸透して固化することを防ぐことができる。
【００４５】
（実施例４）
プリズムユニットが液晶プロジェクタ内で実際に使用される場合には、プリズム内を光が透過することで、プリズム１内に発熱が生ずる。また、プリズムに偏光板が貼られている場合には、偏光板でカットされた不要な偏光偏波成分によっても発熱が生ずる。これらの発熱体から発生した熱はプリズム内を伝播し、プリズム台座にも到達するので、これらの熱を放熱するために、プリズム台座を冷却する構成が用いられている。プリズムとプリズム台座の線膨張係数は異なるため、僅かな温度上昇でもプリズムとプリズム台座の変形量は異なるが、プリズムとプリズム台座の間にある接着剤が両者の変形を弾性体として吸収する。
【００４６】
図２６はプリズムベース上に載置し、色分解光学系として機能するプリズムユニットの斜視図、図２７は分解斜視図である。緑色光路用プリズム３１、合成プリズム３２、赤青色光路用プリズム３３が台座の図示を省略した１個の連結プリズム台座３４に貼り付けてプリズムユニットとされている。緑色光路用プリズム３１には１／４波長板を含む反射型液晶パネル３５Ｇが取り付けられ、赤青色光路用プリズム３３には反射型液晶パネル３５Ｒ、３５Ｂが取り付けられ、各液晶パネル３５にはヒートシンクが設けられている。また、合成プリズム３２のプリズム３１側には誘電体多層膜から成る緑色光用出射側偏光板３６Ｇが貼り付けられ、プリズム３３側には青色光用出射側偏光板３６Ｂが貼り付けられている。
【００４７】
更に、プリズムベース３７にも２個の開口３８が設けられ、プリズムベース３７の反対側からビス３９を挿入し連結プリズム台座３４の開口４０を挿通してナット４１により固定できるようになっている。パネル保持具４３が液晶パネル３５Ｒ〜３５Ｂをプリズム３１、３３にＵＶ接着剤で接着保持されている。
【００４８】
反射型液晶パネル３５Ｒ〜３５Ｂには、ヒートシンクのために４隅に接着用の孔４２が開いており、プリズム３１、３３にそれぞれ取り付けられたパネル保持具４３から突出した突起部が、ヒートシンクの４隅の孔４２に挿入されている。ヒートシンクの４隅の孔４２にはＵＶ接着剤が塗布されており、３色の液晶パネル３５Ｒ〜３５Ｂの相対位置ずれを調整した後に、相対位置を固定する。
【００４９】
プリズム３１〜３３の連結プリズム台座３４への貼り付けにおいては、プリズム３１〜３３の相対距離や面同士の倒れ等を冶具を用いて調整し、プリズム３１〜３３が連結プリズム台座３４の座面に位置決めされ接着剤により接着される。
【００５０】
このような構成により、プリズム３１〜３３の外形から取付構造がはみ出ることなく、かつプリズム３１〜３３を接着する座面の面積を損うことがない。即ち、プリズムユニットの外形を小さくすることができ、更に、プリズムユニットをプリズムベース３７に３個所の座面に対して近い位置で締結できる。また、少ないビス止め本数でプリズム３１〜３３を保持できる。
【００５１】
プリズムユニットの固定部をプリズム３１〜３３の外周部に設けると、プリズム３１〜３３に外力がかかった場合に、プリズムユニットにモーメントが発生し易くなるので、強度補償のためビス止め位置を増やす必要が生ずる。これにより、プリズム３１〜３３の周りのスペースが更に必要となる。
【００５２】
連結プリズム台座３４は前述したようにプリズム３１〜３３の相対関係を決定する部材であるため、少なくともプリズム３１〜３３の自重や外的な応力が加わった場合に、変形しないような剛性が必要である。特に、プリズムユニットは天吊りや天井投影、床投影等を行うことのある製品であるため、全ゆる方向に応力が加わった場合を想定しておく必要がある。
【００５３】
従って、連結プリズム台座３４の材質としてはガラスや金属、セラミック、硬質エンジニアリングプラスチックのような弾性係数の高い材料（縦弾性係数が５Ｇｐａ以上）を使用することが好ましい。更に、相対的な位置関係が温度よる線膨張によって変化しないためには、なるべくは線膨張係数が小さい材質（線膨張係数が３．０×１０−５ｍｍ／℃以下）を使用することも好ましい。
【００５４】
単なる平板と異なり、開口を有する複雑な形状の連結プリズム台座３４を構成するには、材料の成形性の良さも重要となる。例えば、精密な形状の成型が可能な亜鉛ダイカストやアルミダイカスト等で製作することが好ましい。特に、亜鉛ダイカストは寸法精度の高い成形ができ、寸法精度を出すための２次的な機械加工が削減できるので、量産コスト的に有利である。
【００５５】
図２８は図２６のプリズムユニットを使用する投射型画像表示装置の光学的平面図、図２９は側面図である。発光管５１とリフレクタ５２から成る光源ランプ５３の前方には、防爆ガラス５４、第１のシリンダアレイ５５ａ、紫外線吸収フィルタ５６、第２のシリンダアレイ５５ｂ、偏光変換素子５７、フロントコンプレッサ５８、全反射ミラー５９が配列されている。全反射ミラー５９の反射方向には、第３のシリンダアレイ５５ｃ、カラーフィルタ６０、第４のシリンダアレイ５５ｄ、コンデンサレンズ６１、リアコンプレッサ６２が配列されている。そして、このような光源ランプ５３〜リアコンプレッサ６２により照明光学系６３が構成されている。
【００５６】
この照明光学系６３からの出射光束は、色分解合成光学系６４に入射するようにされている。色分解合成光学系６４においては、ダイクロイックミラー６５の透過方向に緑色光用入射側偏光板６６、前述した緑色光路用プリズム３１、反射型液晶パネル３５Ｇが配置されている。また、緑色光路用プリズム３１の反射方向には、緑色光用出射側偏光板３６Ｇを付した合成プリズム３２が設けられている。更に、ダイクロイックミラー６５の反射方向には、トリミングフィルタ６７、入射側偏光板６６ａ、色選択性位相差板６８、赤青色光路用プリズム３３、反射型液晶パネル３５Ｂが配列されている。
【００５７】
赤青色光路用プリズム３３におけるダイクロイックミラー６５からの光束の反射方向には、反射型液晶パネル３５Ｒが配置されている。更に、プリズム３３の出射側には青色光用出射側偏光板３６Ｂが付された合成プリズム３２が配置されている。そして、合成プリズム３２からの出射光が投射レンズ鏡筒６９に至っている。
【００５８】
図３０は投射型画像表示装置の分解斜視図を示している。照明光学系６３は光源ランプ５３からの光を入射し、色分解合成光学系６４は照明光学系６３からの出射光を入射する赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３色用の液晶パネル３５Ｇ、３５Ｒ、３５Ｂを備えている。投射レンズ鏡筒６９は色分解合成光学系からの出射光を入射して図示しないスクリーンに画像を投射し、投射レンズ鏡筒６９内には投射レンズ光学系を収納している。
【００５９】
光学ボックス７０は光源ランプ５３、照明光学系６３、色分解合成光学系６４を収納すると共に、投射レンズ鏡筒６９を固定している。光学ボックス７０内に照明光学系６３、色分解合成光学系６４を収納した状態で、光学ボックス７０に蓋７１を被せる。電源フィルタ７２、バラスト電源７３は電源７４と合体し光源ランプ５３に電流を供給し点灯する。回路基板３５は電源７４からの電力により液晶パネルの駆動、及び光源ランプ５３の点灯指令を送る。光学冷却ファン７６ａ、７６ｂは外装筐体７７の通気口７８ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系６４内の液晶パネル等の光学素子を冷却する。ダクト７９は光学冷却ファン７６ａ、７６ｂによる風を色分解合成光学系６４内の液晶パネル等の光学素子に送る。
【００６０】
ランプ冷却ファン８０は光源ランプ５３に対して風を吹き付けて光源ランプ５３を冷却し、ランプダクト８１はランプ冷却ファン８０を保持しながら冷却風をランプに送る。ランプダクト８２はランプ冷却ファン８０を押さえて、ランプダクト８１と併せてダクトを構築している。電源冷却ファン８３は外装筐体７７に設けた通気口７８ｂから空気を吸い込むことで、電源７４とバラスト電源７３内に風を流通させ、電源７４及びバラスト電源７３を同時に冷却する。排気ファン８４はランプ冷却ファン８０による光源ランプ５３を通過した後の熱風を外装筐体７７から排出する。
【００６１】
ランプ排気ルーバ８５、８６は光源ランプ５３からの光が装置外部に漏れないような遮光機能を有している。外装筐体７７は光学ボックス７０等を収納し、外装筐体蓋８７は外装筐体７７に光学ボックス７０等を収納した状態で蓋をする。外装筐体７７は側板８８、８９により閉止され、側板８９には排気口８９ａが形成されている。インタフェース基板９０には各種信号を取り込むコネクタが搭載され、インタフェース補強板９１は側板４８の内側に取り付けられている。
【００６２】
ランプ排気ボックス９２は光源ランプ５３からの排気熱を排気ファン８４まで導き、外装筐体７７に排気風を放散させないためにあり、ランプ排気ルーバ８５、８６を保持している。ランプ蓋９３は外装筐体７７の底面に着脱自在に設けられており、ビスにより固定されている。また、セット調整脚９４は外装筐体７７に固定されており、脚部９４ａの高さを調整可能とされ、装置本体の傾斜角度を調整できるようにされている。
【００６３】
ＲＧＢプレート９５は外装筐体７７の通気口７８ａの外側に取り付く図示しないフィルタを押さえている。ＲＧＢ基板９６は色分解合成光学系６４内に配置され、反射型液晶表示素子からのＦＰＣが接続され、回路基板３５に接続されている。ＲＧＢ基板カバー９７はＲＧＢ基板９６に電気ノイズが入り込まないようにしている。
【００６４】
プリズムベース３７は色分解合成光学系６４を保持し、ボックスサイドカバー９８は色分解合成光学系６４の光学素子と反射型液晶表示素子を冷却するために光学冷却ファン７６ａ、７６ｂからの冷却風を導くダクト形状部を有する。ＲＧＢダクト９９はボックスサイドカバー９８と合わせることでダクトを形成している。
【符号の説明】
【００６５】
１、１１〜１３、３２〜３３ プリズム
２ プリズム台座
３、１５ 座面
４、１６ 接着座面部
５ 接着剤
１４、３４ 連結プリズム台座
２１、２２、２３、２５ 溝部
２４ 溝端部
６９ 投射レンズ鏡筒
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ プリズム反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型プロジェクタ装置等に使用するプリズムユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の色光用の反射型液晶パネルを用いて、色分解、色合成を光学系により行う反射型液晶プロジェクタにおいては、一般に偏光ビームスプリッタプリズムやダイクロイックプリズムを用いて、色分解や色合成の光学系を構成することが多い。このような光学系においては複数のプリズムを用いるため、それぞれの光が入射するプリズム面の相対位置関係は、各色光の画素の位置ずれやプリズムの倒れによるコントラストの劣化、液晶パネルへの照明光軸ずれなど直接画像品質に影響する。
【０００３】
従って、それぞれのプリズムを貼り付けて一体のプリズムユニットを構成するためのプリズム台座は、それぞれのプリズムの相対位置変化を極力抑えることが可能な構造にする必要がある。通常は、プリズムはプリズム台座にＵＶ（紫外線硬化型）接着剤等で接着固定され、本体に取り付けられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３１５８３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０８３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プリズムの相対位置関係が高精度で保持でき、かつ高信頼性であるようなプリズムユニットを製造する上で、プリズムを接合するプリズム台座はガラス、金属、樹脂を用いてもよい。ガラス、金属、樹脂の何れにおいても、プリズムと異種の材料から成るプリズム台座にプリズムを接着する場合は、線膨張係数の違いによる弾性変形を考慮する必要があり、異種の材料を繋ぎ合わせる接着剤が相対的な移動を吸収する。
【０００６】
プリズムとプリズム台座の接着状態によっては環境温度が変化すると、プリズムの姿勢の変化やプリズムの割れなどが起こる虞れがあり、プリズムの姿勢の変化が生じ相対位置関係が変わると、光学的性能を劣化させてしまう。偏光ビームスプリッタプリズムの場合には、偏光分離面と垂直な平面内に回転することにより光線の反射角度が２倍に変化する。また、プリズムの座面方向への倒れも、光軸が倒れるので光学的性能の劣化を引き起こすことになる。
【０００７】
本発明の目的は、プリズム台座に設けた座面と接着座面部の間に溝部を設け、接着剤が座面上に付着しないようにしたプリズムユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプリズムユニットは、内部に少なくとも１つの反射面を持つプリズムと、該プリズムが載置されるプリズム台座とを有するプリズムユニットであって、前記プリズム台座は、前記プリズムの前記反射面に直交する面に対して当接する少なくとも３つの座面と、接着剤により前記プリズムと接着される接着座面部とを備え、前記座面と前記接着座面部の間に溝部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のプリズムユニットによれば、プリズム台座に設けた座面と接着座面部の間に溝部を設け、接着座面部からはみ出した接着剤が溝部に流れ、座面にかからないようにすることにより、座面が誤って強固な接着をされることがない。また、溝部をプリズム台座の溝部まで延長した形状とすれば、溝部に未硬化で残った余分な接着剤を吸引できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】参考例１のプリズムユニットの斜視図である。
【図２】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図３】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図４】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図５】接着座面部の形状と応力分布の説明図である。
【図６】接着座面部の形状と応力分布の説明図である。
【図７】プリズムユニットにおける接着座面部の形状と応力分布の説明図である。
【図８】参考例２のプリズムユニットの斜視図である。
【図９】平面図である。
【図１０】側面図である。
【図１１】一部拡大断面図である。
【図１２】変形例の平面図である。
【図１３】実施例１のプリズムユニットの斜視図である。
【図１４】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図１５】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図１６】プリズムユニットの接合状態の平面図、断面図である。
【図１７】変形例の平面図である。
【図１８】実施例２の平面図である。
【図１９】変形例の平面図である。
【図２０】更に他の変形例の平面図である。
【図２１】実施例３のプリズムユニットの斜視図である。
【図２２】平面図である。
【図２３】断面図である。
【図２４】変形例の平面図である。
【図２５】他の変形例の平面図である。
【図２６】実施例４の分解光学系として機能するプリズムユニットの斜視図である。
【図２７】分解斜視図である。
【図２８】プリズムユニットを搭載した投射型画像表示装置の光学的平面図である。
【図２９】光学的側面図である。
【図３０】分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を図示の実施例および参考例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
（参考例１）
図１はプリズムユニットの斜視図を示し、プリズム１がプリズム台座２上に接合されてプリズムユニットが形成されている。プリズム１は直角二等辺三角形を柱状にした４個のプリズム部材１ａ〜１ｄが接着され、正方形の柱状とされている。プリズム台座２上には、プリズム１の下面を載置するための少なくとも３個、参考例１においては４個の平行度が規定された円形の座面３ａ〜３ｄが設けられている。プリズム部材１ａと１ｂ、１ｃと１ｄとの接合面である反射面Ｒａ及びプリズム部材１ａと１ｄ、１ｂと１ｃとの接合面である反射面Ｒｂの両側に座面３が２個ずつ配置されている。
【００１３】
プリズム１はこれらの座面３ａ〜３ｄと当接することにより位置決めされ、座面３ａ〜３ｄに囲まれ、離れた位置のプリズム台座２上の面上に接着座面部４が形成され、接着剤５を介してプリズム１が接合されている。座面３ａ〜３ｄ上には接着剤は付着されず、温度差等でプリズム１が伸縮した場合に、座面３ａ〜３ｄとの界面で滑動する構造とされている。
【００１４】
図１において、プリズム部材１ａに入射した光束Ｌａはプリズム１ａを透過し内部の反射面Ｒａで反射し、プリズム部材１ｄから光束Ｌｂとして出射する。反射面Ｒａの精度は反射面Ｒａと直交する下面の接合面で規定されるので、プリズム台座２上にはプリズム１の接合面が精度良く貼られる必要がある。プリズム台座２に対してプリズム１が傾いたり、プリズム台座２に対してプリズム１が回転したりする場合は、光束Ｌａが入射されても所望の方向に対して異なる方向に反射され、光学的性能が劣化する虞れがある。プリズム１は座面３ａ〜３ｄを用いると、プリズム台座２に対して精度良く接合できる。
【００１５】
プリズム台座２の側面の２個所から固定部６ａ、６ｂが突出され、固定部６ａ、６ｂには孔部７ａ、７ｂが設けられている。プリズム台座２は基台８上に載置され、孔部７ａ、７ｂを通したビス９ａ、９ｂにより、固定部６ａ、６ｂが基台８に固定されている。
【００１６】
図２はプリズム１とプリズム台座２が接合された状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。接着座面部４は座面３ａ〜３ｄとの間に隙間ｔが設けられており、接着座面部４の大きさに従って接着剤５の量を規定することができる。
【００１７】
プリズム部材１ａと１ｂ、１ｃと１ｄとの接合面である反射面Ｒａ、及びプリズム１ａと１ｄ、１ｂと１ｃとの接合面である反射面Ｒｂの両側にそれぞれ距離Ａをおいて座面３が２個ずつ配置されている。つまり、座面３ａ、３ｂと座面３ｃ、３ｄが反射面Ｒａに対し線対称に、更に座面３ａと３ｄと座面３ｂと３ｃが反射面Ｒｂに線対称に、かつ４つの座面３ａ〜３ｄがプリズム１の中心軸に対し対称に配置されている。
【００１８】
このように、反射面Ｒａ、Ｒｂからの座面３ａ〜３ｄの距離を等しくすることにより、使用環境の変化による光学的な性能劣化を防止することができる。また、座面３ａ〜３ｄをプリズム１の周辺部に配置することで、それぞれの座面３間の距離が遠くなるので、座面３ａ〜３ｄの高さの公差が等しい場合に、プリズム１の倒れに対しては有利な構成となる。
【００１９】
図３は２個のプリズム部材１ｅ、１ｆが接合されて正方形とされ、反射面Ｒｃが形成されている。プリズム台座２上の反射面Ｒｃの両側には、座面３ａと３ｄ、座面３ｂと３ｃが対称に距離Ｂをおいて配置されている。なお、このように反射面Ｒｃからの距離Ｂが等しければ、それぞれの座面３ａ〜３ｄはプリズム１の中心軸に対称な位置でなくともよい。
【００２０】
図４においては、２個のプリズム部材１ｅ、１ｆを使用し、反射面Ｒｃに対称にプリズム１はプリズム台座２に設けた３個の座面３ｅ〜３ｇによる３点保持とされている。この場合は１つの座面３ｆが反射面Ｒｃ上にあって、他の座面３ｅ、３ｇは反射面ＲｃからＣの等距離にある。
【００２１】
図２〜図４の（ｂ）はそれぞれプリズム台座２の座面３と接着座面部４の断面形状を示し、プリズム台座２の表面に対して接着座面部４は僅かに低く規定した隙間として設定されている。接着座面部４に接着剤５を塗布することで、プリズム台座２の面積と規定した隙間量とにより、接着剤５の量、つまり接着剤５の厚さ、大きさを管理することができる。
【００２２】
環境温度の変化により、プリズム１及びプリズム台座２の温度が上昇するにつれて、プリズム１とプリズム台座２の線膨張係数の差により接着剤５に引っ張り応力が発生する。図５は接着座面部４が円形の場合、図６は接着座面部４が四角形の場合であり、接着座面部４が反射面Ｒに対称に設けられている。矢印は引っ張りの方向であって、矢印の長さが応力の大きさを示している。
【００２３】
図５の円形の場合には、接着剤５に引っ張りの応力がほぼ均等に発生するが、図６の四角形の場合の方が接着面積を大きくするには有利である。また、座面３が四角形の場合には、座面３の四隅部で応力が大きくなっており、４辺部では４隅部に対して小さな応力となっている。これは接着座面部４の中心からの距離が異なるので、線膨張による伸びも場所に従って異なるからである。
【００２４】
プリズム１は光学ガラスから成り、一般的にプリズム台座２に用いられる合成樹脂、金属等と比較して線膨張係数は小さいので、接着座面部４の中心部からの変形量はプリズム１よりもプリズム台座２の方が大きい。一方で、接着剤５の弾性変形量が接着座面部４の中心からの端部までの距離でのプリズム１と座面３の伸び量の差よりも大きくなるように、接着座面部４の大きさ及び厚さを設定しておくことにより、接着剤５の弾性変形に従って線膨張の差を吸収することができる。また、接着剤５とガラスの界面に発生する引っ張り応力の値が、ガラスの許容応力を超えないようにする必要がある。
【００２５】
プリズム１の反射面Ｒを接着座面部４の中心に配置することで、接着剤５に応力が発生しても、プリズム１の反射面Ｒの変化を極力抑えることが可能である。一方で、接着座面部４の中心を基準にプリズム１の変動が生ずるために、プリズム１の反射面Ｒがプリズム１の接着座面部４の中心になく離れている場合には、座面３の中心からの距離に比例して反射面Ｒの位置が変動してしまうことになる。
【００２６】
更に、プリズム１とプリズム台座２が温度変化で伸びた場合には、座面３とプリズム１の間で摩擦力が発生する。従って、座面３をプリズム１の反射面Ｒに対して対称に配置することにより、発生する摩擦力も反射面Ｒに対して対称とすることができる。
【００２７】
図７は３個の座面３ｅ〜３ｇを有し、１つの反射面Ｒｃを有する場合のプリズムユニットが温度上昇した場合の応力分布の説明図である。図７（ａ）は反射面Ｒｃに対して２つの座面３ｅ、３ｇが対称に配置され、１つの座面３ｆが反射面Ｒｃ上に配置されており、接着座面部４が反射面Ｒｃの中心にある。（ｂ）は２つの座面３ｅ、３ｇが反射面Ｒｃ上に、１つの座面３ｆがそれ以外の位置に配置されており、接着座面部４が反射面Ｒｃの中心にある。更に、（ｃ）は２つの座面３ｅ、３ｇが反射面Ｒｃ上で、１つの座面３ｆがそれ以外の個所に配置されており、接着座面部４が反射面Ｒｃを外れて配置されている。
【００２８】
図７（ａ）について、（ｂ）に示す引っ張り応力Ｐａが発生しても、座面３がその力Ｐａを均等に受けることができる。（ｂ）は引っ張り応力Ｐｂが発生すると、プリズム１の反射面Ｒｃが矢印方向に倒れてしまう。また（ｃ）は（ｂ）と同様に倒れが発生するのと、接着座面部４が反射面Ｒｃから離れているため、接着座面部４から反射面Ｒｃまでの距離ｄに比例して反射面Ｒｃが移動する。以上はプリズムユニットが温度上昇した場合の例について述べたが、プリズムユニットが低温になった場合も同様の効果がある。
【００２９】
従って、図７（ａ）のように反射面Ｒｃに対し座面３と接着座面部４と対称に配置して貼り付けることにより、温度によるプリズム１の変形によって光学系の精度を損うことがない。
【００３０】
（参考例２）
図８は参考例２のプリズムユニットの斜視図、図９は平面図、図１０は側面図、図１１は断面図を示している。３個のプリズム１１、１２、１３が１個の連結プリズム台座１４上に貼り付けられている。プリズム１１〜１３が接合する連結プリズム台座１４の上面には、それぞれ３個の円形の座面１５ａ〜１５ｃが形成され、座面１５ａ〜１５ｃは互いに平行度が規定されて製作されている。従って、この３個の座面１５ａ〜１５ｃにプリズム１１〜１３の下面をそれぞれ載せることにより、互いの相対位置関係の精度が保証される。更に、連結プリズム台座１４上には、３個の座面１５ａ〜１５ｃに対してそれぞれ僅かに低くなった接着座面部１６が設けられている。
【００３１】
上述の説明では、座面１５ａ〜１５ｃ及び接着座面部１６が円形の場合を説明したが、図１２は座面１５ａ’〜１５ｃ’及び接着座面部１６’が四角形である変形例を示している。座面１５ａ’〜１５ｃ’の配置は図９と同様であるが、座面１５ａ’〜１５ｃ’の辺部、接着座面部１６’の辺部は反射面Ｒｃと平行とされている。このように、座面１５ａ’〜１５ｃ’、接着座面部１６’を四角形にすることにより、座面１５ａ’〜１５ｃ’及び接着座面部１６’の面積を大きく取ることができ、プリズム１１〜１３の剥離強度の向上やプリズム１１〜１３の姿勢がより安定する効果がある。なお、座面１５ａ’〜１５ｃ’及び接着座面部１６’の形状は、これに限られず多角形であってもよい。
【００３２】
（実施例１）
図１３は実施例１の斜視図を示し、図１のプリズムユニットに対し、プリズム台座２上に余分の接着剤５を収容するための溝部２１が形成されている。なお、図１と同一の符号については同一の部材、部位を示している。
【００３３】
参考例１の座面３と接着座面部４の配置においては、プリズム台座２よりも僅かに低い面である接着座面部４に接着剤５を塗布してＵＶ接着する際に、接着剤５が接着座面部４からはみ出すことがある。このはみ出した接着剤５は、座面３ａ〜３ｄとプリズム１の間の僅かな隙間に入り込んで接着をしてしまうことが考えられる。
【００３４】
図１３において、プリズム台座２上の座面３ａ〜３ｄと接着座面部４との間の４個所には、それぞれ円形の接着座面部４が離間して隣り合い、その間を通る直線状の溝部２１が形成されている。図２、図３に相当する図１４、図１５において、溝部２１は接着座面部４よりも深く形成されている。また、図４に相当する図１６においても、座面３ｅ〜３ｇと接着座面部４の間に溝部２１が形成されている。
【００３５】
これにより、接着座面部４からはみ出た接着剤５の不要分が溝部２１に流れ込み、接着剤５が周辺に広がることなく、また座面３とプリズム１の間に浸透して薄い厚さで固化してしまうことを防止することができる。
【００３６】
図１３〜図１６においては、座面３と接着座面部４の距離が充分離れている場合の溝部２１について説明した。しかし、プリズム１自体の大きさが小さくなると、座面３と接着座面部４を近接させなければならない場合がある。プリズム１が小さくなった場合に接着座面部４の面積は小さくならざるを得ないが、プリズム１の剥離強度が低下することを防止するために、接着座面部４をなるべく大きくすることが好ましい。
【００３７】
図１７は変形例の平面図を示し、溝部が接着座面部４内に入り込んでいる。図１７（ａ）は座面３に対して直線的な溝部２２を形成した場合、（ｂ）は座面３に沿って円弧形の溝部２３を形成した場合を示している。（ｃ）に示すように、直線的な溝部２２と円弧形の溝部２３を比較すると、使用可能な接着座面部４の面積がドット部分だけ異なることが分かる。つまり、座面３に沿って円弧形の溝部２３を形成した方が、接着座面部４の面積を広くすることができる。
【００３８】
（実施例２）
図１８は実施例２の平面図を示し、３個の台座３ｅ〜３ｇと接着座面部４の間に設けられた３個の溝部２１の端部がプリズム台座２の端面まで延長されている。例えば、図１３に示すような形態においては、未硬化の接着剤５が大量に溝部２１内に存在したままの場合がある。プリズムユニットが製品形態となった場合に、プリズム１への接着剤５の染み出しや、染み出した後に光が当たって自然固化してしまう虞れがある。
【００３９】
実施例２においては、溝部２１の一端をプリズム台座２の端面までそれぞれ延長して溝端部２４が形成されている。かくすることによって、プリズム１をプリズム台座２にＵＶ接着後に、プリズム台座２の側面に開口した溝端部２４から未硬化の接着剤５を矢印方向に吸引することができる。これにより、余分な接着剤５を除去することができ、接着座面部４にのみ接着剤５が存在し、理想的な接着状態を実現できるので、更にプリズムユニットとしての信頼性を向上させることができる。
【００４０】
上述の実施例２においては、座面３と接着座面部４の間に個別に溝部２１、２２、２３をそれぞれ設けていたが、複数の溝部２１、２２、２３を連続して一体に構成することもできる。図１９は変形例の平面図を示し、別個の溝部２１、２２、２３を連結することにより、接着座面部４を囲む円環形の溝部２５が形成されている。更に、この円環形の溝部２５の一部を単数又は複数に分岐して、プリズム台座２の端面まで延在し、溝端部２４が形成されている。この場合も図１８の場合と同様に、溝端部２４から円形の溝部２５内に溜まった接着剤５の未硬化分を吸引し、除去することができる。
【００４１】
図２０は更に他の変形例を示し、座面３ｆと接着座面部４との間に形成した直線状の溝部２１、座面３ｅ、３ｇに沿って形成した円弧形の溝部２２がプリズム台座２の端面まで延長されて溝端部２４が設けられている。
【００４２】
（実施例３）
図２１は図８に対応した実施例３の斜視図、図２２は平面図、図２３は断面図を示し、連結プリズム台座１４に各プリズム１１〜１３ごとに円弧状の溝部２３、円環状の溝部２５が設けられている。
【００４３】
図２４は変形例であり、溝部を直線状の溝部２１、２２のみにより形成した例を示し、プリズム１１〜１３は座面１５ａ〜１５ｃ、接着座面部１６の面積が充分取れる程に大きくされている。
【００４４】
図２５は更に他の変形例を示し、接着座面部１６の周囲に形成した溝部２１、２２、２３は、連結プリズム台座１４の端面まで延長され、溝端部２４が形成されている。先の実施例と同様に溝端部２４を設けることで、接着座面部１６からはみ出た接着剤５の不要分が、座面１５ａ〜１５ｃとプリズム１１〜１３の間に浸透して固化することを防ぐことができる。
【００４５】
（実施例４）
プリズムユニットが液晶プロジェクタ内で実際に使用される場合には、プリズム内を光が透過することで、プリズム１内に発熱が生ずる。また、プリズムに偏光板が貼られている場合には、偏光板でカットされた不要な偏光偏波成分によっても発熱が生ずる。これらの発熱体から発生した熱はプリズム内を伝播し、プリズム台座にも到達するので、これらの熱を放熱するために、プリズム台座を冷却する構成が用いられている。プリズムとプリズム台座の線膨張係数は異なるため、僅かな温度上昇でもプリズムとプリズム台座の変形量は異なるが、プリズムとプリズム台座の間にある接着剤が両者の変形を弾性体として吸収する。
【００４６】
図２６はプリズムベース上に載置し、色分解光学系として機能するプリズムユニットの斜視図、図２７は分解斜視図である。緑色光路用プリズム３１、合成プリズム３２、赤青色光路用プリズム３３が台座の図示を省略した１個の連結プリズム台座３４に貼り付けてプリズムユニットとされている。緑色光路用プリズム３１には１／４波長板を含む反射型液晶パネル３５Ｇが取り付けられ、赤青色光路用プリズム３３には反射型液晶パネル３５Ｒ、３５Ｂが取り付けられ、各液晶パネル３５にはヒートシンクが設けられている。また、合成プリズム３２のプリズム３１側には誘電体多層膜から成る緑色光用出射側偏光板３６Ｇが貼り付けられ、プリズム３３側には青色光用出射側偏光板３６Ｂが貼り付けられている。
【００４７】
更に、プリズムベース３７にも２個の開口３８が設けられ、プリズムベース３７の反対側からビス３９を挿入し連結プリズム台座３４の開口４０を挿通してナット４１により固定できるようになっている。パネル保持具４３が液晶パネル３５Ｒ〜３５Ｂをプリズム３１、３３にＵＶ接着剤で接着保持されている。
【００４８】
反射型液晶パネル３５Ｒ〜３５Ｂには、ヒートシンクのために４隅に接着用の孔４２が開いており、プリズム３１、３３にそれぞれ取り付けられたパネル保持具４３から突出した突起部が、ヒートシンクの４隅の孔４２に挿入されている。ヒートシンクの４隅の孔４２にはＵＶ接着剤が塗布されており、３色の液晶パネル３５Ｒ〜３５Ｂの相対位置ずれを調整した後に、相対位置を固定する。
【００４９】
プリズム３１〜３３の連結プリズム台座３４への貼り付けにおいては、プリズム３１〜３３の相対距離や面同士の倒れ等を冶具を用いて調整し、プリズム３１〜３３が連結プリズム台座３４の座面に位置決めされ接着剤により接着される。
【００５０】
このような構成により、プリズム３１〜３３の外形から取付構造がはみ出ることなく、かつプリズム３１〜３３を接着する座面の面積を損うことがない。即ち、プリズムユニットの外形を小さくすることができ、更に、プリズムユニットをプリズムベース３７に３個所の座面に対して近い位置で締結できる。また、少ないビス止め本数でプリズム３１〜３３を保持できる。
【００５１】
プリズムユニットの固定部をプリズム３１〜３３の外周部に設けると、プリズム３１〜３３に外力がかかった場合に、プリズムユニットにモーメントが発生し易くなるので、強度補償のためビス止め位置を増やす必要が生ずる。これにより、プリズム３１〜３３の周りのスペースが更に必要となる。
【００５２】
連結プリズム台座３４は前述したようにプリズム３１〜３３の相対関係を決定する部材であるため、少なくともプリズム３１〜３３の自重や外的な応力が加わった場合に、変形しないような剛性が必要である。特に、プリズムユニットは天吊りや天井投影、床投影等を行うことのある製品であるため、全ゆる方向に応力が加わった場合を想定しておく必要がある。
【００５３】
従って、連結プリズム台座３４の材質としてはガラスや金属、セラミック、硬質エンジニアリングプラスチックのような弾性係数の高い材料（縦弾性係数が５Ｇｐａ以上）を使用することが好ましい。更に、相対的な位置関係が温度よる線膨張によって変化しないためには、なるべくは線膨張係数が小さい材質（線膨張係数が３．０×１０−５ｍｍ／℃以下）を使用することも好ましい。
【００５４】
単なる平板と異なり、開口を有する複雑な形状の連結プリズム台座３４を構成するには、材料の成形性の良さも重要となる。例えば、精密な形状の成型が可能な亜鉛ダイカストやアルミダイカスト等で製作することが好ましい。特に、亜鉛ダイカストは寸法精度の高い成形ができ、寸法精度を出すための２次的な機械加工が削減できるので、量産コスト的に有利である。
【００５５】
図２８は図２６のプリズムユニットを使用する投射型画像表示装置の光学的平面図、図２９は側面図である。発光管５１とリフレクタ５２から成る光源ランプ５３の前方には、防爆ガラス５４、第１のシリンダアレイ５５ａ、紫外線吸収フィルタ５６、第２のシリンダアレイ５５ｂ、偏光変換素子５７、フロントコンプレッサ５８、全反射ミラー５９が配列されている。全反射ミラー５９の反射方向には、第３のシリンダアレイ５５ｃ、カラーフィルタ６０、第４のシリンダアレイ５５ｄ、コンデンサレンズ６１、リアコンプレッサ６２が配列されている。そして、このような光源ランプ５３〜リアコンプレッサ６２により照明光学系６３が構成されている。
【００５６】
この照明光学系６３からの出射光束は、色分解合成光学系６４に入射するようにされている。色分解合成光学系６４においては、ダイクロイックミラー６５の透過方向に緑色光用入射側偏光板６６、前述した緑色光路用プリズム３１、反射型液晶パネル３５Ｇが配置されている。また、緑色光路用プリズム３１の反射方向には、緑色光用出射側偏光板３６Ｇを付した合成プリズム３２が設けられている。更に、ダイクロイックミラー６５の反射方向には、トリミングフィルタ６７、入射側偏光板６６ａ、色選択性位相差板６８、赤青色光路用プリズム３３、反射型液晶パネル３５Ｂが配列されている。
【００５７】
赤青色光路用プリズム３３におけるダイクロイックミラー６５からの光束の反射方向には、反射型液晶パネル３５Ｒが配置されている。更に、プリズム３３の出射側には青色光用出射側偏光板３６Ｂが付された合成プリズム３２が配置されている。そして、合成プリズム３２からの出射光が投射レンズ鏡筒６９に至っている。
【００５８】
図３０は投射型画像表示装置の分解斜視図を示している。照明光学系６３は光源ランプ５３からの光を入射し、色分解合成光学系６４は照明光学系６３からの出射光を入射する赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３色用の液晶パネル３５Ｇ、３５Ｒ、３５Ｂを備えている。投射レンズ鏡筒６９は色分解合成光学系からの出射光を入射して図示しないスクリーンに画像を投射し、投射レンズ鏡筒６９内には投射レンズ光学系を収納している。
【００５９】
光学ボックス７０は光源ランプ５３、照明光学系６３、色分解合成光学系６４を収納すると共に、投射レンズ鏡筒６９を固定している。光学ボックス７０内に照明光学系６３、色分解合成光学系６４を収納した状態で、光学ボックス７０に蓋７１を被せる。電源フィルタ７２、バラスト電源７３は電源７４と合体し光源ランプ５３に電流を供給し点灯する。回路基板３５は電源７４からの電力により液晶パネルの駆動、及び光源ランプ５３の点灯指令を送る。光学冷却ファン７６ａ、７６ｂは外装筐体７７の通気口７８ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系６４内の液晶パネル等の光学素子を冷却する。ダクト７９は光学冷却ファン７６ａ、７６ｂによる風を色分解合成光学系６４内の液晶パネル等の光学素子に送る。
【００６０】
ランプ冷却ファン８０は光源ランプ５３に対して風を吹き付けて光源ランプ５３を冷却し、ランプダクト８１はランプ冷却ファン８０を保持しながら冷却風をランプに送る。ランプダクト８２はランプ冷却ファン８０を押さえて、ランプダクト８１と併せてダクトを構築している。電源冷却ファン８３は外装筐体７７に設けた通気口７８ｂから空気を吸い込むことで、電源７４とバラスト電源７３内に風を流通させ、電源７４及びバラスト電源７３を同時に冷却する。排気ファン８４はランプ冷却ファン８０による光源ランプ５３を通過した後の熱風を外装筐体７７から排出する。
【００６１】
ランプ排気ルーバ８５、８６は光源ランプ５３からの光が装置外部に漏れないような遮光機能を有している。外装筐体７７は光学ボックス７０等を収納し、外装筐体蓋８７は外装筐体７７に光学ボックス７０等を収納した状態で蓋をする。外装筐体７７は側板８８、８９により閉止され、側板８９には排気口８９ａが形成されている。インタフェース基板９０には各種信号を取り込むコネクタが搭載され、インタフェース補強板９１は側板４８の内側に取り付けられている。
【００６２】
ランプ排気ボックス９２は光源ランプ５３からの排気熱を排気ファン８４まで導き、外装筐体７７に排気風を放散させないためにあり、ランプ排気ルーバ８５、８６を保持している。ランプ蓋９３は外装筐体７７の底面に着脱自在に設けられており、ビスにより固定されている。また、セット調整脚９４は外装筐体７７に固定されており、脚部９４ａの高さを調整可能とされ、装置本体の傾斜角度を調整できるようにされている。
【００６３】
ＲＧＢプレート９５は外装筐体７７の通気口７８ａの外側に取り付く図示しないフィルタを押さえている。ＲＧＢ基板９６は色分解合成光学系６４内に配置され、反射型液晶表示素子からのＦＰＣが接続され、回路基板３５に接続されている。ＲＧＢ基板カバー９７はＲＧＢ基板９６に電気ノイズが入り込まないようにしている。
【００６４】
プリズムベース３７は色分解合成光学系６４を保持し、ボックスサイドカバー９８は色分解合成光学系６４の光学素子と反射型液晶表示素子を冷却するために光学冷却ファン７６ａ、７６ｂからの冷却風を導くダクト形状部を有する。ＲＧＢダクト９９はボックスサイドカバー９８と合わせることでダクトを形成している。
【符号の説明】
【００６５】
１、１１〜１３、３２〜３３ プリズム
２ プリズム台座
３、１５ 座面
４、１６ 接着座面部
５ 接着剤
１４、３４ 連結プリズム台座
２１、２２、２３、２５ 溝部
２４ 溝端部
６９ 投射レンズ鏡筒
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ プリズム反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に少なくとも１つの反射面を持つプリズムと、該プリズムが載置されるプリズム台座とを有するプリズムユニットであって、前記プリズム台座は、前記プリズムの前記反射面に直交する面に対して当接する少なくとも３つの座面と、接着剤により前記プリズムと接着される接着座面部とを備え、前記座面と前記接着座面部の間に溝部が形成されていることを特徴とするプリズムユニット。
【請求項２】
前記溝部は前記座面に沿った形状であることを特徴とする請求項１に記載のプリズムユニット。
【請求項３】
前記溝部は前記プリズム台座の端部まで延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリズムユニット。
【請求項４】
前記溝部は連続した１個の溝部であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項５】
前記座面及び接着座面部の形状は円形であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項６】
前記座面及び接着座面部の形状は多角形であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項７】
複数個の前記プリズムが１個の前記プリズム台座上に接合されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項８】
前記プリズムは、複数のプリズム部材により誘電体多層膜が挟まれて構成されたビームスプリッタプリズムであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載のプリズムユニットを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項１】
内部に少なくとも１つの反射面を持つプリズムと、該プリズムが載置されるプリズム台座とを有するプリズムユニットであって、前記プリズム台座は、前記プリズムの前記反射面に直交する面に対して当接する少なくとも３つの座面と、接着剤により前記プリズムと接着される接着座面部とを備え、前記座面と前記接着座面部の間に溝部が形成されていることを特徴とするプリズムユニット。
【請求項２】
前記溝部は前記座面に沿った形状であることを特徴とする請求項１に記載のプリズムユニット。
【請求項３】
前記溝部は前記プリズム台座の端部まで延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリズムユニット。
【請求項４】
前記溝部は連続した１個の溝部であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項５】
前記座面及び接着座面部の形状は円形であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項６】
前記座面及び接着座面部の形状は多角形であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項７】
複数個の前記プリズムが１個の前記プリズム台座上に接合されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項８】
前記プリズムは、複数のプリズム部材により誘電体多層膜が挟まれて構成されたビームスプリッタプリズムであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のプリズムユニット。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載のプリズムユニットを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１３−４７８３４（Ｐ２０１３−４７８３４Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３２９１０（Ｐ２０１２−２３２９１０）
【出願日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【分割の表示】特願２００７−３１２００８（Ｐ２００７−３１２００８）の分割
【原出願日】平成１９年１２月３日（２００７．１２．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【分割の表示】特願２００７−３１２００８（Ｐ２００７−３１２００８）の分割
【原出願日】平成１９年１２月３日（２００７．１２．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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