专利名称：棱镜结构体和投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及在投影机中使用的棱镜结构体和投影机。
背景技术：
图8是示出投影机的一般的光学系统的图。在图面及以下的说明中，假定z轴表示沿光的行进方法的轴(由构成光学系统的一系列光学元件形成的光轴)。此外，假定x轴和y轴表示都与z轴垂直且互相正交的轴。如图6中所示，对于投影机90来说，利用色分离光学系统200将从光源110射出的光分离为红、绿和蓝这3种色光，由3个电光装置310R、310G、310B调制各自的色光，利用色合成棱镜400进行合成，经投影透镜420将该合成光投影到屏幕S等上。在该投影机90中，近年来广泛地使用使电光装置310R、310G、310B的构成元件的一部分与色合成棱镜400实现了一体化的棱镜结构体500。
图9是现有的棱镜结构体500的立体图，
图10是示出现有的棱镜结构体500的分解立体图。如图9和图10中所示，棱镜结构体500具有在四角柱状的色合成棱镜400的三个侧面上安装了3个电光装置310R、310G、310B的构成元件的一部分而实现了一体化的结构。色合成棱镜400的未安装电光装置310R、310G、310B的图面后方的出射面与投影透镜420对置。
在图10中，只对于电光装置310G分解地示出了其构成元件，但即使对于其它的电光装置310B、310R，也成为同样的结构。电光装置310G由未图示的入射侧偏振片(配置在液晶面板311的光入射侧)、液晶面板311、视野角补偿片320、固定板330和出射侧偏振片340构成。在这些构成元件中，将入射侧偏振片以外的构成元件安装在色合成棱镜400上而实现了一体化。在保持液晶面板311的矩形的框体312的四角上设置了通过透明销钉350的销钉孔313。
固定板330例如是用厚度约为0.7mm的金属板构成的矩形的构件。在固定板330中设置了通过通过了液晶面板的图像光的开口部331，具备安装矩形的出射侧偏振片340和视野角补偿片320的凹部332。此外，在固定板330的下侧在2个部位上穿通地设置了定位用的引导孔333。
该投影机90现在被广泛地用于作为在会议或讨论会等上在屏幕等上投影并显示个人计算机的画面的所谓的数据投影机的用途。该数据投影机即使在明亮的房间中也能投影高亮度的光以使投影显示变得清晰。
相对于这样的用途来说，近年来，作为在各家庭或小型影院等中在屏幕等上投影并显示电影或音乐磁带的画面的所谓的家庭影院投影机的的用途也越来越广泛了。该家庭影院投影机通常在暗的室内进行投影显示。
但是，如果在暗的室内使用在明亮的房间中使用的所谓的数据投影机，则会产生各种各样的不良情况。其中之一是在投影图像的周围存在漏泄的杂散光。在明亮的房间中使用投影机时，在投影图像的周围漏泄的杂散光是不明显的，但如果在暗的房间中使用投影机，则上述杂散光变得很明显，在视觉上造成很大的障碍。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供能构成不在投影图像的周围产生杂散光的投影机的棱镜结构体。再者，本发明的目的在于提供不在投影图像的周围产生杂散光的投影机。
本发明者们为了实现上述目的彻底地调查了在从投影机投影的投影图像的周围产生的杂散光的发生原因。图11是用于说明在来自投影机的投影图像的周围被投影的杂散光的图。该调查的结果，判明了在投影图像P的周围产生的杂散光中，如图11中所示，包含线状的杂散光70和点状的杂散光72。
本发明者们的调查分析的结果，判明了，其中线状的杂散光70，如图12中所示，起因于从出射侧偏振片340的端部射出的光中的一部分的光X1被投影透镜取入而到达屏幕上。这样的光X1发生的原因有几个。例如，可认为是因从液晶面板311射出的光或从其以外的的部位、例如透明销钉350侵入的光的一部分照射到偏振片340的端部形成散射而发生的。再有，一般来说，出射侧偏振片340大多由偏振膜341和被其粘贴的透光性基板342构成，此时，在透光性基板342的端部上发生散射光。此外，光X1也可认为是因通过透光性基板342的光的一部分在透光性基板342的内表面上被反射、透光性基板342起到所谓光的传送路径的功能、光从其端面射出而发生的。再有，以上所述的现象不仅在出射侧偏振片340中，而且在视野角补偿片320中也存在发生的可能性。
此外，判明了在投影图像的周围产生的杂散光中点状的杂散光72起因于从透明销钉350的侧面射出的光中的一部分的光X2被投影透镜取入而到达屏幕上。这样的光X2发生的原因也有几个。例如，可认为是因照射到透明销钉350的光入射侧端面上的光在透明销钉350的内表面上被反射、其一部分从透明销钉350的侧面射出而发生的。此外，也可认为是因照射到透明销钉350的侧面上的光朝向投影透镜的方向被反射或从透明销钉350的侧面的某个位置入射并从其它的位置射出而发生的。
而且，这样的杂散光的发生在采用了将来自光源的光分割为多个部分光束并使这些部分光束重叠在调制装置(在图12中，是液晶面板311)上的所谓的积分光学系统的投影机中成为特别显著的问题。
在未采用积分光学系统的投影机中，由于能使用以某种程度使角度达到一致的光作为照明光，故可比较容易地避免杂散光的发生。如果照明光的角度以某种程度达到一致，则可使对调制装置进行照明的光束的剖面与调制装置的图像形成区域大致相等，而且，容易在相对于调制装置大致平行的状态下使照明光入射。如果这样的话，则光可照射到出射侧偏振片340或被粘贴偏振膜341的透光性基板342、视野角补偿片320等的板状的光学元件的端部或透明销钉350的可能性降低了。
与此不同，在采用了积分光学系统的情况下，从其原理上说，对调制装置进行照明的光具有各种各样的角度，使这些角度达到一致几乎是不可能的。其结果，成为光可容易地照射到出射侧偏振片340或被粘贴偏振膜341的透光性基板342、视野角补偿片320等的板状的光学元件的端部或透明销钉350的状态，此外，避免该现象也变得困难。
在本发明中，根据这样的见解，在调制来自光源的色光的多个调制装置和合成用上述多个调制装置进行了调制的色光的色合成棱镜之间配置了隔断来自图像光的周围的光用的遮光装置后，有效地除去上述的线状的杂散光70及点状的杂散光72，在这一点上得到了成功。
即，本发明的棱镜结构体是使调制来自光源的色光的多个调制装置和合成用上述多个调制装置进行了调制的光的色合成棱镜实现一体化的棱镜结构体，其特征在于在上述调制装置与上述色合成棱镜之间配置在中央具有开口部的遮光装置，上述遮光装置使图像光从上述开口部通过，同时隔断来自上述图像光的周围的光。本发明的棱镜结构体通过设置这样的遮光装置，可有效地除去线状的杂散光及点状的杂散光。
再有，在本发明中，所谓「图像光」，指的是形成投影图像的光。即，是入射到调制装置的有效图像区域上并被调制的光中的在投影图像的形成中被利用的光。此外，在本发明中，所谓「来自图像光的周围的光」，指的是在投影图像的周围使杂散光产生的光。即，是在投影图像的形成中未被利用的光中被取入到投影透镜上作为上述的线状的杂散光及点状的杂散光被辨认的光X1或X2。
再有，在图9、图10和图12中示出的现有技术中，利用将液晶面板311固定在色合成棱镜400上用的固定板330也存在能隔断一些来自图像光的周围的光的可能性。
但是，为了将出射侧偏振片340安装到凹部332上，不得不将固定板330的开口部331形成得比液晶面板311的图像形成区域大很多。之所以如此，是因为为了取得与液晶面板311的位置重合用的容限，将出射侧偏振片340的外形形成得比液晶面板311的图像形成区域大很多。因此，几乎不能利用固定板330除去起因于从透明销钉350的侧面射出的光的点状的杂散光(图11的符号72)。
此外，由于该固定板330被配置在出射侧偏振片340的光入射面一侧，故也不能除去起因于从出射侧偏振片340的端部或被粘贴了偏振膜341的透光性基板342的端部射出的光的线状的杂散光(图11的符号70)。即，在固定板330中不存在隔断来自图像光的周围的光的功能。
在本发明的棱镜结构体中，较为理想的是，在上述调制装置与上述色合成棱镜之间设置板状的光学元件，在上述板状的光学元件与上述色合成棱镜之间配置上述遮光装置，这样一来，可以更可靠地除去线状的杂散光70。
再者，此时，较为理想的是，在将上述调制装置的图像形成区域的与光的行进方向正交的2个轴方向中至少一方方向的长度定为d1、上述板状的光学元件的外形的上述至少一方方向的长度定为d2、上述遮光装置的开口部的上述至少一方方向的长度定为d3时，d1＜d3≤d2的关系成立。
在这样的关系成立的情况下，即，在被构成为遮光装置的开口部比调制装置的图像形成区域大并与板状的光学元件的外形相同或小的情况下，如图5中所示，可有效地隔断从板状的光学元件(在该情况下，是出射侧偏振片340或视野角补偿片320)的端部射出的光X1和从透明销钉350的侧面射出的光X2被投影透镜取入而到达屏幕上，可更有效地除去线状的杂散光和点状的杂散光。
在本发明的棱镜结构体中，较为理想的是，上述遮光装置由框状的板状构件或一对板状构件构成。这样，通过将遮光板作成框状或一对板状构件，可容易地实现杂散光的除去而不变更现有的结构。在能更可靠地进行杂散光的除去的、部件数目少的、与调制装置或棱镜的位置重合是容易的点上，最好使用框状的板状构件。但是，在只在与光的行进方向正交的2个轴方向中至少一方方向上产生杂散光的影响的情况下，板状构件成为框状是没有必要的，可利用一对板状构件来实现杂散光的除去。此外，可用任何材料来构成框状的板状构件，例如可举出金属板、树脂板、用蒸镀等在玻璃那样的透光性构件上形成遮光性的膜的构件。其中，从容易减薄厚度或成本以及强度的方面来看，金属板是最为理想的。
在本发明的棱镜结构体中，较为理想的是，在上述板状构件中设置了从外缘朝向上述开口部的缝隙。通过以这种方式来构成，可利用板状构件的缝隙附近的变形来吸收对板状构件施加的应力。于是，在接合了由热膨胀率与构成板状构件的材料不同的材料构成的其它的部件与板状构件的情况下，可通过缝隙附近发生挠曲来吸收因这些热膨胀率的差别而在板状构件中发生的应力。于是，可防止该其它的部件与板状构件的接合位置发生偏移。
在本发明的棱镜结构体中，较为理想的是，将上述板状构件接合到上述色合成棱镜上。通过以这种方式来构成，可将遮光装置和色合成棱镜维持在准确的位置上。
在本发明的棱镜结构体中，较为理想的是，上述遮光装置是在上述色合成棱镜的入射面上设置的遮光层。通过以这种方式来构成，可在色合成棱镜上高精度地形成遮光装置。再者，可减少部件数目，降低制造成本。再有，可利用印刷层、金属的蒸镀膜等来实现这样的遮光层。
本发明的投影机具备分别调制多种色光的多个调制装置；合成用上述多个调制装置进行了调制的光的色合成棱镜；以及投影用上述色合成棱镜合成了的光的投影透镜，其特征在于在上述调制装置与上述色合成棱镜之间配置在中央具有开口部的遮光装置，上述遮光装置使图像光从上述开口部通过，同时隔断来自上述图像光的周围的光。
因此，在本发明的投影机中，通过设置上述的遮光装置，根据与在棱镜结构体中已说明的同样的原因，可有效地除去线状的杂散光及点状的杂散光。
在本发明的投影机中，较为理想的是，在上述调制装置与上述色合成棱镜之间设置板状的光学元件，在上述板状的光学元件与上述色合成棱镜之间配置上述遮光装置。如果这样做，则能更可靠地除去线状的杂散光70。
再者，此时，较为理想的是，在将上述调制装置的图像形成区域的与光的行进方向正交的2个轴方向中至少一方方向的长度定为d1、上述板状的光学元件的外形的上述至少一方方向的长度定为d2、上述遮光装置的开口部的上述至少一方方向的长度定为d3时，d1＜d3≤d2的关系成立。
通过以这种方式来构成，根据与在棱镜结构体中已说明的同样的原因，能更可靠地除去线状的杂散光及点状的杂散光。
在本发明的棱镜结构体中，较为理想的是，上述遮光装置由框状的板状构件或一对板状构件构成。这样，通过将遮光板作成框状或一对板状构件，可容易地实现杂散光的除去而不变更现有的结构。在能更可靠地进行杂散光的除去的、部件数目少的、与调制装置或棱镜的位置重合是容易的点上，最好使用框状的板状构件。但是，在只在与光的行进方向正交的2个轴方向中至少一方方向上产生杂散光的影响的情况下，板状构件成为框状是没有必要的，可利用一对板状构件来实现杂散光的除去。此外，可用任何材料来构成框状的板状构件，例如可举出金属板、树脂板、用蒸镀等在玻璃那样的透光性构件上形成遮光性的膜的构件。其中，从容易减薄厚度或成本以及强度的方面来看，金属板是最为理想的。
在本发明的投影机中，较为理想的是，在上述板状构件中设置了从外缘朝向上述开口部的缝隙。通过以这种方式来构成，可利用板状构件的缝隙附近的变形来吸收对板状构件施加的应力。于是，在接合了由热膨胀率与构成板状构件的材料不同的材料构成的其它的部件与板状构件的情况下，可通过缝隙附近发生挠曲来吸收因这些热膨胀率的差别而在板状构件中发生的应力。于是，可防止该其它的部件与板状构件的接合位置发生偏移。
在本发明的投影机中，较为理想的是，将上述板状构件接合到上述色合成棱镜上。通过以这种方式来构成，可将遮光装置和色合成棱镜维持在正确的位置上。
在本发明的投影机中，较为理想的是，上述遮光装置是在上述色合成棱镜的入射面上设置的遮光层。通过以这种方式来构成，可在色合成棱镜上高精度地形成遮光装置。再者，可减少部件数目，降低制造成本。再有，可利用印刷层、金属的蒸镀膜等来实现这样的遮光层。
附图的简单的说明图1是示出与本发明的实施形态有关的投影机的光学系统的图。
图2是示出与本发明的实施形态1有关的棱镜结构体的立体图。
图3是示出与本发明的实施形态1有关的棱镜结构体的分解立体图。
图4是示出在与本发明的实施形态1有关的棱镜结构体中使用的遮光板的例子的平面图。
图5是与本发明的实施形态1有关的棱镜结构体的作用说明图。
图6是示出在与本发明的实施形态2有关的棱镜结构体中使用的印刷层的例子的立体图。
图7是与本发明的实施形态2有关的棱镜结构体的作用说明图。
图8是示出投影机的一般的光学系统的图。
图9是示出现有的棱镜结构体的立体图。
图10是示出现有的棱镜结构体的分解立体图。
图11是说明在来自投影机的投影图像的周围产生的杂散光用的图。
图12是说明在现有的棱镜结构体中在投影图像的周围产生杂散光的情况用的图。
具体实施例方式
图1是示出本实施形态的投影机的光学系统的图。本实施形态的投影机90A除了在电光装置310R、310G、310B与色合成棱镜400之间设置了遮光装置10R、10G、10B的结构外，具有与现有的投影机90相同的结构。即，本实施形态的投影机90A，如图1中所示，与现有的投影机90同样地具备照明光学系统100；色分离光学系统200；中继光学系统240；反射镜220；2个物镜300R、300G；作为电光调制装置的3个电光装置310R、310G、310B；色合成棱镜400；以及投影透镜420。色分离光学系统200具有分色镜210、212。中继光学系统240具有反射镜252、254、入射侧透镜262、中继透镜264和物镜266。
从光源110射出的大致平行的光束被构成积分光学系统的第1透镜阵列120分割为多个部分光束。从第1透镜阵列120的各小透镜射出的部分光束在第2透镜阵列130的各小透镜附近被聚光，以便形成光源110的光源像(2次光源像)。从在第2透镜阵列130的附近形成的2次光源像射出的部分光束被重叠透镜150重叠在电光装置310R、310G、310B的图像形成区域上。其结果，各电光装置310R、310G、310B大致均匀地被照明。
色分离光学系统200具备2个分色镜210、212，具有将从重叠透镜150射出的光分离为红、绿、蓝这3色的色光的功能。第1分色镜210使从照明光学系统100射出的光束的红色分量通过，同时反射蓝色分量和绿色分量。透过了第1分色镜210的红色光被反射镜220反射，通过物镜300R到达红色光用的液晶光阀310R。
被第1分色镜210反射的蓝色光和绿色光中的绿色光被第2分色镜212反射，通过物镜300G到达绿色光用的电光装置310G。另一方面，蓝色光透过第2分色镜212，通过具备入射侧透镜262、反射镜252、中继透镜264、反射镜254和物镜266的中继光学系统240，到达蓝色光用的电光装置310B。再有，之所以对蓝色光使用中继透镜系统，是因为蓝色光的光路的长度比其它的色光的光路的长度长，是为了防止因光的发散等引起的光的利用效率的下降。即，是为了将入射到入射侧透镜262上的部分光束按原样传递给物镜266。
电光装置310R、310G、310B按照被供给了的图像信息(图像信号)调制各色光的射出光强度。
色合成棱镜400具有合成3色的色光并形成彩色图像的色合成光学系统的功能。在色合成棱镜400中，在4个直角棱镜的界面上以大致X字状形成了反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜。利用用这些电介质多层膜构成的色光反射膜的波长选择特性合成3种色光，形成投影彩色图像用的合成光。
将由色合成棱镜400生成的合成光引导到投影透镜420上。投影透镜420具有将该合成光投影到屏幕S等上以显示彩色图像的功能。
如以上所述，在近年来的投影机中，广泛地使用使电光装置310R、310G、310B的构成元件的一部分与色合成棱镜400实现了一体化的棱镜结构体500。本实施形态的投影机在该棱镜结构体的结构方面具有特征。
实施形态1以下一边参照图2～图5，一边说明与本发明的实施形态1有关的棱镜结构体。图2是与实施形态1有关的棱镜结构体的立体图，图3是与实施形态1有关的棱镜结构体的分解立体图。
与实施形态1有关的棱镜结构体500a，如图2和图3中所示，将3个电光装置310R、310G、310B的构成元件的一部分安装在四角柱状的色合成棱镜400的三个侧面(入射面)上而实现了一体化。色合成棱镜400的未安装电光装置的图面后方的侧面(射出面)与投影透镜420对置。
在图3中，只对调制绿色光的电光装置310G分解地示出了其构成元件。由于其它的电光装置310B、310R也具有同样的结构，故在此只对电光装置310G进行说明，对于其它的电光装置310B、310R则省略其说明。电光装置310G由未图示的入射侧偏振片、作为调制装置的液晶面板311、视野角补偿片320、固定板330、和出射侧偏振片340构成。
在液晶面板311的光入射侧配置了未图示的入射侧偏振片，具有使入射到液晶面板311上的光的偏振方向达到一致的功能。入射侧偏振片或是与液晶面板311的光入射面一侧密接地被设置，或是在与液晶面板311分离的位置上单独地或在被粘贴到由玻璃或蓝宝石等构成的透光性的构件(板状的构件或透镜)上的状态下被设置。再有，在本实施形态中，电光装置310G的构成元件中只有入射侧偏振片未与色合成棱镜400实现一体化。
液晶面板311具备一对基板和在其间被夹住的液晶层，具有根据图像信息来调制入射的光的偏振方向的功能。液晶面板311被保持在矩形的框体312中。对于该框体312来说，省略其详细的说明，但该框体312由覆盖液晶面板311的光入射侧面的周围和侧面的第1框体和覆盖液晶面板311的光出射侧面的周围的第2框体构成。而且，通过互相接合第1框体与第2框体来保持液晶面板311。在框体312的四角上设置了通过透明销钉350的销钉孔313。
固定板330例如是用厚度约为0.7mm的金属板构成的矩形的构件。在固定板300中设置了使液晶面板313的图像光通过的开口部331。此外，在固定板330的下侧在2个部位上穿通地设置了定位用的引导孔333。再者，固定板330具备安装矩形的出射侧偏振片340和视野角补偿片320的凹部332。
在凹部332的光入射侧的面上利用两面胶带或粘接剂来固定视野角补偿片320。由于液晶面板311的调制作用依赖于光的入射角，故为了缓和该依存性并使投影图像的图像质量提高而设置了视野角补偿片320。但是，由于视野角补偿片320不是在电光装置310R、310G、310B中的调制功能中所必须的构成元件，故也可将其省略。此外，可将视野角补偿片320设置在液晶面板311的光入射侧或设置在液晶面板311的光入射侧和光出射侧这两侧。
出射侧偏振片340具有从由液晶面板311调制了的光中只选择特定的偏振方向的光并使其透过的功能，利用两面胶带或粘接剂将其固定在凹部332的光出射侧的面上。
再有，在本实施形态(也与实施形态2同样)中，将视野角补偿片320和出射侧偏振片340粘贴并固定在固定板330上，但也可将其夹在固定板330与其它的固定板之间进行固定。此外，视野角补偿片320或出射侧偏振片340并不一定必须固定在固定板330上，利用某种方法固定在液晶面板311与遮光装置(后述的遮光板10或印刷层20)之间即可。
作为遮光装置的遮光板10是本实施形态的投影机的特征部分。图4A是遮光板10的平面图。该遮光板10是例如由用冲切制造的厚度约为0.3mm的金属板构成的框状体12。框状体12是与色合成棱镜400的侧面的外缘大致相同的矩形，在中心部穿通地设置了矩形的开口部13。
此外，在遮光板10中在大致对开口部13的上侧的横向宽度进行3等分那样的2个部位的位置上穿通地设置了从上端边缘起在垂直方向上朝向开口部13的缝隙14。再者，在开口部13的下侧中央穿通地设置了从下端边缘起在垂直方向上朝向上侧的开口部13的缝隙15。在下侧的缝隙15的两侧分别设置了各一个定位用的引导孔16。这些缝隙14、15是为了在用粘接剂将遮光板10粘接到色合成棱镜400上的状态下利用遮光板10的变形来吸收因构成色合成棱镜400的玻璃与构成遮光板10的金属之间的热膨胀率的差别而产生的热应力而设置的。即，由于金属的热膨胀率比玻璃的热膨胀率高，故如果投影机内部的温度上升，则对遮光板10施加应力。在不存在缝隙14、15的情况下，只用遮光板10与棱镜400之间的粘接剂来吸收该应力，结果，存在遮光板10相对于棱镜400的入射面旋转或粘接剂不能耐受该应力而剥离的可能性。另一方面，如果预先设置缝隙14、15，则可通过缝隙14、15附近发生挠曲来吸收该应力，可减少对粘接剂施加的负担。其结果，可防止遮光板10与棱镜400的接合位置发生偏移。
其次，说明将电光装置310G的入射侧偏振片以外的构成元件安装到色合成棱镜400上的方法的一例。首先，分别用两面胶带等将出射侧偏振片340和视野角补偿片320粘贴到固定板330上。其后，使用粘接剂使各自的引导孔16、333相一致地夹住出射侧偏振片340将遮光板10粘接到固定板330上。其后，将遮光板10粘接到色合成棱镜400的入射面上。其后，使电光装置310G与固定板330进行位置重合，将在前端面上涂敷了紫外线硬化型的粘接剂的透明销钉350插入到在电光装置310G的框体312的四角上设置的各自的销钉孔313中。其后，使透明销钉350的前端与固定板330相接，用弱的紫外线经透明销钉350使在透明销钉350的前端上涂敷的粘接剂暂时硬化。其后，使光照射在电光装置310G上，在一边看投影图像一边进行了电光装置310G的位置重合后，照射强的紫外线，将透明销钉350粘接到下固定板330上。利用以上的方法，将电光装置310G安装在色合成棱镜400上，可制造图2和图3中示出的那样的棱镜结构体。
其次，参照图5说明本实施形态的遮光板10的功能。图5是由液晶面板311、视野角补偿片320、固定板330、出射侧偏振片340等构成的棱镜结构体500a的作用说明图。再有，为了使图面简单起见，省略了应在图面的下侧示出的透明销钉350。
出射侧偏振片340具有将偏振膜341粘贴到玻璃或蓝宝石等构成的透光性基板342上的结构。如在前面使用图11已说明的那样，投影图像的周围的线状的杂散光70是因从透光性基板342的端部射出的光中的一部分的光X1被投影透镜取入从而到达屏幕上而产生的。但是，在本实施形态中，由于在出射侧偏振片340与色合成棱镜400之间配置了遮光板10，故如用图5的虚线所示，可知在投影图像的周围产生了线状的杂散光70的光X1被遮光板10有效地隔断。
此外，视野角补偿片320也具有将视野角补偿膜321粘贴到透光性基板322上的结构。视野补偿片320也与出射侧偏振片340的情况一样，存在着来源于透光性基板322的端部的射出光中的一部分的光X3被投影透镜取入而到达屏幕的可能性。但是，由于在本实施形态中，在视野角补偿片320和色合成棱镜400之间配置遮光板10，故可知如图5中的光X3也可被遮光板10有效地隔断。
此外，如在前面使用图11已说明的那样，投影图像的周围的点状的杂散光72是因从透明销钉350的侧面射出的光中的一部分的光X2被投影透镜取入从而到达屏幕上而产生的。但是，在本实施形态中，由于在液晶面板311与色合成棱镜400之间配置了遮光板10，故如用图5的虚线所示，可知在投影图像的周围产生了点状的杂散光72的光X1也被遮光板10有效地隔断。
再者，说明液晶面板311的图像形成区域、固定板330的开口部331、出射侧偏振片340的外形的大小关系。
在本实施形态中，被构成为遮光板10的开口部13比液晶面板311的图像形成区域大，比固定板330的开口部331小，比出射侧偏振片340的外形小。
即，在液晶面板311的图像形成区域的与光的行进方向(z轴方向)正交的2个轴方向(x轴方向、y轴方向)中至少一方方向的长度定为d1、并出射侧偏振片340的外形的上述至少一方方向的长度定为d2、遮光板10的开口部13的上述至少一方方向的长度定为d3时，在本实施形态中，X轴方向、y轴方向两者中d1＜d3＜d2的关系成立。但是，该关系不一定需要在x轴方向、y轴方向这两者的方向上成立。
从图3可知，在本实施形态中，出射侧偏振片340的外形的y轴方向的长度因透明销钉350的存在而受到限制，而x轴方向的长度不受透明销钉350的影响，能以某种程度延长。于是，也可将出射侧偏振片340的外形的x轴方向的长度设定为基本可忽略杂散光的影响的长度，此时，在x轴方向的长度中没有必要使上述的关系成立。
此外，在上述的关系只在x轴方向和y轴方向中某一方向上成立即可的情况下，如图4B中所示，也可采用由2个部件12A、12B构成的遮光板10A来代替用图4A那样的框状体12构成的遮光板10。
再有，由于大多在出射侧偏振片340与遮光板10很接近的状态下进行配置，故即使长度d2与d3一致，也可除去杂散光。于是，d1＜d3≤d2的关系成立即可。
此外，在液晶面板311与色合成棱镜400之间设置出射侧偏振片340以外的板状的光学元件，该元件也可成为产生线状的杂散光70的原因。此时，将d2置换为这样的板状的光学元件的上述至少一方方向的长度即可。作为能成为产生线状的杂散光70的原因的出射侧偏振片340以外的板状的光学元件，可举出前面已说明的视野角补偿片320、相位差片、以减轻伴随出射侧偏振片340的光吸收的发热的目的在液晶面板311与出射侧偏振片340之间设置的上述偏振片等。
如上所述，按照本实施形态，通过在液晶面板311与色合成棱镜400之间配置遮光板10，可在发生之后的阶段中隔断来自图像光的周围的光X1或X2，其结果，可有效地防止这样的光入射到色合成棱镜400进而投影透镜420上。
因此，在本实施形态中，在构成现有的棱镜结构体的部件中不需要变更，单单以附加遮光板10的很小的成本支出，可有效地隔断杂散光。
特别是，由于投影机90A采用了积分光学系统，故来自图像光的周围的线状的杂散光和点状的杂散光的发生特别容易变得显著。但是，按照本实施形态，即使是这样的投影机，也可有效地隔断来自图像光的周围的线状的杂散光和点状的杂散光而提高图像品质。
再有，在本实施形态中使用了金属板作为遮光板10，但也可用金属以外的材料来构成遮光板10。例如，可以是在玻璃那样的透光性构件上利用蒸镀等形成了遮光性的膜的材料或树脂板等。即，只要是具备遮光性的框状的板状构件即可。但是，从容易减薄厚度或成本以及强度的方面看，本实施形态的金属板是最为理想的。
实施形态2以下一边参照图6和图7，一边说明与本发明的实施形态2有关的棱镜结构体。图6是示出在与实施形态2有关的棱镜结构体中使用的印刷层的一例的立体图。图7是与实施形态2有关的棱镜结构体的作用说明图。再有，在图7中，为了使图面简单起见，省略了应在图面的下侧示出的透明销钉350。
在与实施形态1有关的棱镜结构体500a中，使用了由框状的金属板构成的遮光板10作为遮光装置，但在与实施形态2有关的棱镜结构体500b中，将在色合成棱镜400的侧面(入射面)上设置的印刷层20作为遮光装置来设置以代替遮光板10。关于除此以外的方面与实施形态1的棱镜结构体500a是同样的。在本实施形态的说明或其图面中，对于与实施形态1为共同的构成元件，使用与在实施形态1的说明或图面中使用的同样的符号。将印刷层20形成为具有比液晶面板311的图像形成区域稍大的矩形的开口部23的框状。框的外周与色合成棱镜400的光入射面的外周大体一致。
例如可使用丙烯酸类的黑油墨并使用能形成厚的印刷层的丝网印刷方法来形成印刷层20。例如用丝网印刷以0.03mm的厚度形成了丙烯酸类的黑油墨的印刷层20显示出足够的遮光性，可除去在投影图像的周围产生的线状的杂散光70及点状的杂散光72。
这样，与实施形态1同样，通过在液晶面板311与色合成棱镜400之间配置印刷层20，也可有效地隔断来自图像光的周围的光X1或X2。此外，可在色合成棱镜上高精度地形成实施形态2的印刷层20。再者，通过用印刷来形成遮光装置，可减少部件数目，降低制造成本。
再有，即使在实施形态2中，关于液晶面板311的图像形成区域的与光的行进方向(z轴方向)正交的2个轴方向(x轴方向、y轴方向)中至少一方方向的长度d1、出射侧偏振片340等板状的光学元件的外形的上述至少一方方向的长度d2、印刷层20的开口部23的上述至少一方方向的长度d3，与前面在实施形态1中已说明的同样的关系成立。只要x轴方向、y轴方向的至少一方成立即可这一点也是同样的。
在该关系只在x轴方向、y轴方向的一方成立即可的情况下，也可形成2个印刷层来代替框状的印刷层20。即，在上述关系必须在x轴方向上成立的情况下，形成2个沿y轴方向的条状的印刷层即可，在上述关系必须在y轴方向上成立的情况下，形成2个沿x轴方向的条状的印刷层即可(参照图6B)。
在本实施形态中，使用了印刷层20作为遮光装置，但不限于此，例如也可使用金属的蒸镀膜或遮光膜等。即，只要是起到遮光层的功能的材料即可。
本发明不限定于上述的各实施形态。例如，在上述实施形态中，利用相同的结构的遮光板10或印刷层20构成了遮光装置10R、10G、10B，但遮光装置10R、10G、10B也可以是互不相同的结构。例如，也可将遮光装置10R、10G、10B的一部分定为图4A中示出的遮光板10，将除此以外定为图4B中示出的遮光板10A。此外，也可利用第1实施形态的遮光板10构成其一部分，利用第2实施形态的印刷层20构成除此以外的部分。
在上述实施形态中，将构成电光装置310R、310G、310B的元件中的入射侧偏振片以外的构成元件安装在色合成棱镜400上，但本发明也可应用于不在色合成棱镜上安装电光装置的元件的投影机。此外，在色合成棱镜400上安装电光装置310R、310G、310B的构成元件的一部分的情况下，最好至少安装调制装置(在上述实施形态中，是液晶面板311)。这是因为，通过在色合成棱镜上安装调制装置，容易保持对投影图像影响特别大的调制装置、色合成棱镜、投影透镜的位置关系，其结果，容易保持图像品质。
在上述实施形态中，使用了3个液晶面板311，但调制装置的数目不限于此。本发明可应用于具有2个及其以上的调制装置的棱镜结构体或投影机。
在投影机中，有从观察投影图像一侧进行投影的投影机和从与观察投影图像一侧相反的一侧进行投影的所谓的背投投影机，本发明可应用于上述的任一种类型的投影机。
按照本发明的棱镜结构体，由于可防止来自图像光的周围的杂散光入射到色合成棱镜上，故通过在投影机中使用这样的棱镜结构体，可消除在来自投影机的投影图像的周围发生的杂散光，可提高图像品质。
按照本发明的投影机，由于可防止来自图像光的周围的杂散光入射到色合成棱镜上，故可消除在投影图像的周围发生的杂散光，可提高图像品质。
权利要求
1.一种棱镜结构体，在该棱镜结构体中使调制来自光源的色光的多个调制装置和合成用上述多个调制装置进行了调制的光的色合成棱镜实现一体化，其特征在于在上述调制装置与上述色合成棱镜之间配置有在中央具有开口部的遮光装置，上述遮光装置使图像光从上述开口部通过，同时隔断来自上述图像光的周围的光。
2.如权利要求1中所述的棱镜结构体，其特征在于在上述调制装置与上述色合成棱镜之间设置有板状的光学元件，在上述板状的光学元件与上述色合成棱镜之间配置有上述遮光装置。
3.如权利要求2中所述的棱镜结构体，其特征在于在将上述调制装置的图像形成区域的与光的行进方向正交的2个轴方向中至少一方方向的长度定为d1、上述板状的光学元件的外形的上述至少一方方向长度定为d2、上述遮光装置的开口部的上述至少一方方向的长度定为d3时，d1＜d3≤d2的关系成立。
4.如权利要求1～3的任一项中所述的棱镜结构体，其特征在于上述遮光装置由框状的板状构件构成。
5.如权利要求1～3的任一项中所述的棱镜结构体，其特征在于上述遮光装置由一对板状构件构成。
6.如权利要求4或5中所述的棱镜结构体，其特征在于在上述板状构件中设置了从外缘朝向上述开口部的缝隙。
7.如权利要求4～6的任一项中所述的棱镜结构体，其特征在于将上述板状构件接合到上述色合成棱镜上。
8.如权利要求1～3的任一项中所述的棱镜结构体，其特征在于上述遮光装置是在上述色合成棱镜的入射面上设置的遮光层。
9.一种投影机，该投影机具备分别调制多种色光的多个调制装置；合成用上述多个调制装置进行了调制的光的色合成棱镜；以及投影用上述色合成棱镜合成了的光的投影透镜，其特征在于在上述调制装置与上述色合成棱镜之间配置有在中央具有开口部的遮光装置，上述遮光装置使图像光从上述开口部通过，同时隔断来自上述图像光的周围的光。
10.如权利要求9中所述的投影机，其特征在于在上述调制装置与上述色合成棱镜之间设置有板状的光学元件，在上述板状的光学元件与上述色合成棱镜之间配置有上述遮光装置。
11.如权利要求10中所述的棱镜结构体，其特征在于在将上述调制装置的图像形成区域的与光的行进方向正交的2个轴方向中至少一方方向的长度定为d1、上述板状的光学元件的外形的上述至少一方方向的长度定为d2、上述遮光装置的开口部的上述至少一方方向的长度定为d3时，d1＜d3≤d2的关系成立。
12.如权利要求9～11的任一项中所述的投影机，其特征在于上述遮光装置由框状的板状构件构成。
13.如权利要求9～11的任一项中所述的棱镜结构体，其特征在于上述遮光装置由一对板状构件构成。
14.如权利要求12或13中所述的投影机，其特征在于在上述板状构件中设置了从外缘朝向上述开口部的缝隙。
15.如权利要求12～14的任一项中所述的投影机，其特征在于将上述板状构件接合到上述色合成棱镜上。
16.如权利要求9～11的任一项中所述的投影机，其特征在于上述遮光装置是在上述色合成棱镜的入射面上设置的遮光层。
全文摘要
一种棱镜结构体，在该棱镜结构体中使调制来自光源的色光的多个调制装置和合成用上述多个调制装置进行了调制的光的色合成棱镜实现一体化，在上述调制装置与上述色合成棱镜之间配置在中央具有开口部的遮光装置，上述遮光装置使图像光从上述开口部通过，同时隔断来自上述图像光的周围的光。因此，通过设置这样的遮光装置，可有效地除去来自图像光的周围的线状的杂散光或点状的杂散光。因而，通过在投影机中使用该棱镜结构体，可消除在来自投影机的投影图像的周围发生的杂散光而提高图像品质。
文档编号H04N9/31GK1650227SQ0380937
公开日2005年8月3日 申请日期2003年7月31日 优先权日2002年7月31日
发明者家近尚志, 高户雄二 申请人:精工爱普生株式会社