专利名称：投影显示设备的制作方法
本申请要求享有日本专利申请2002-171487、2002-216248、2002-336225和2003-107489的优先权，这些申请在此引为参考。
与上述类型的投影显示设备相关，知道了在用于各种颜色的光的光阀和偏振分束器之间的空间中设置一个四分之一波片以提高投影图象的对比度。
上述投影显示设备存在这样的问题，即粘附到光阀上的尘埃的图象也被投影透镜投影到屏幕上。另外，因为为各种颜色的光设置的四分之一波片位于接近光阀的位置，所以粘附到四分之一波片上的尘埃的图象也被投影到屏幕上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种没有上述尘埃问题的投影显示设备。
鉴于上述目的，根据本发明提供了一种投影显示设备，其中，从一个反射光阀发出的光入射到棱镜元件上，并且穿过所述棱镜元件的光被投影透镜投射，本设备包括一个防尘盖，该防尘盖提供所述反射光阀的出射面与所述棱镜元件的入射面之间的密封。
最好在本发明的投影显示设备中，在反射光阀和棱镜元件之间设置一个波片，反射光阀的出射面和包含波片的棱镜元件的入射面之间的空间可以构造成一个由防尘盖密封的防尘空间，还可以提供一个由金属制成的支架，用于在防尘空间中设置波片，支架直接与波片连结，并且支架的一部分可以暴露于防尘空间的外部。
可以通过对暴露于防尘空间外部的该部分支架施加冷却气流来冷却波片，并且可以在获得没有尘埃图象的高对比度投影图象的同时防止由于过热导致的波片故障。
在根据本发明的上述投影显示设备中，最好对由金属制成的支架的所述部分施加冷却气流，或通过一个冷却元件来冷却支架的所述部分，使得波片可以得到冷却。
根据本发明的一个优选方面，提供了一种用在投影显示设备中的光学部件，其中投影显示设备具有一个用于接收经波片从反射光阀发出的光的棱镜元件，穿过棱镜元件的光被投影透镜投射，所述的光学部件包括集成为一个单元的所述反射光阀、所述波片和所述棱镜，其中反射光阀的出射面和包含波片的棱镜元件的入射面之间的空间被密封成一个防尘空间，并且由金属制成的用于在防尘空间中设置波片的支架的一部分暴露于防尘空间的外部，其中支架与波片直接连结。
根据本发明的另一优选方面，提供了一种投影显示设备，其中，从反射光阀发出的光入射到棱镜元件上，并且穿过所述棱镜元件的光被投影透镜投射，投影显示设备包括一个外部尺寸大于反射光阀的片，反射光阀连结在片上；和至少两个防尘元件，设置在所述片和棱镜元件的入射面之间，防尘元件在被施加压力时可变形，并且每个防尘元件有一个大小足以包围反射光阀的开口；其中反射光阀插入到多个防尘元件中的第一防尘元件的开口中，并且第一防尘元件的框架部分被压到所述片上；防尘元件中第二防尘元件的一个框架被压到棱镜的入射面；第一防尘元件和第二防尘元件彼此接触，或者，具有框架结构的另一元件和另一防尘元件中的至少一个设置在第一防尘元件和第二防尘元件之间；和对夹层形式的所述片和棱镜施加压力。
在根据本发明第三优选方面的投影显示设备中，由所述片、棱镜、第一防尘元件、第二防尘元件以及选择设置的具有框架结构的另一元件或另一防尘元件形成一个防尘空间，并且光阀容纳在此防尘空间中。另外，对夹层形式的片和棱镜施加压力。因此，实现构成彼此紧密接触的防尘空间的元件和可靠的防尘结构。因此，将防止了尘埃或其它异物粘附到光阀上。另外，因为防尘元件由两个或多个元件组成，所以每个元件的厚度可以很小，并且因此易于制造。
在上述投影显示设备中，具有框架结构的所述另一元件可以是薄片状的辅助元件。当把具有薄片形状的辅助元件用作具有框架结构的所述另一元件时，即使所述第二防尘元件的表面状态不佳，在通过辅助元件的良好的表面状态施加压力时也可以实现紧密的表面接触。
以这样的方式构成上述投影显示设备，即具有框架结构的所述另一元件是一个具有框架形状的波片支架，波片与其连结，具有框架形状的防尘元件进一步连结到波片支架的框架部分的光阀一侧，防尘元件的框架部分与所述第一防尘元件直接接触，或者在它们之间设置框架结构的另一元件和另一防尘元件中的至少一个。在此结构中，即使波片设置在光阀和棱镜之间，放置光阀的空间也可以是一个防尘空间，从而防止尘埃和其它异物粘结到光阀上。
对优选实施例的详细描述下面参考附图对本发明的实施例进行描述。
图4是作为本发明第一实施例的投影显示设备的基本结构简图。
如图4所示，X、Y和Z轴定义为彼此正交。应该注意，Z轴垂直于附图纸面。
从由灯泡和凹面反射镜如抛物面镜组成的光源101发出的光源光束入射到偏振转换装置102，从而被转换成单束线性偏振光(在此实施例中振动方向平行于Z轴)。然后，光入射到一个十字二向色反射镜103，在该反射镜中B(兰)光反射式二向色镜103B和R(红)光及G(绿)光反射式二向色镜103RG彼此正交分布，形成一个X形状，使得光被颜色分离成B光和包含R光和G光的混合光。
B光被偏转反射镜104反射，改变了其传播方向并入射到B光偏振分束器107B上。另一方面，包含R光和G光的混合光被偏转反射镜105反射，改变了其传播方向并进入G光反射式二向色镜106，从而被分成透射的R光和反射的G光。由此分离的R光和G光分别入射到偏振分束器107R和偏振分束器107G。
入射到各种颜色光的偏振分束器107B、107R和107G上的各种颜色的光被偏振分束部分反射。从偏振分束器107B、107R和107G发出的偏振光通过为各种颜色光设置的四分之一波片108B、108R和108G之后入射到各种颜色光的反射光阀109B、109R和109G上。入射到反射光阀109B、109R和109G上的光受到各种颜色的彩色信号的调制并反射。然后，在通过四分之一波片108B、108R和108G之后入射到偏振分束器107B、107R和107G，使得只有调制光被拾取(或分解)作为透射光。
被分解的各种颜色的光入射到一个十字二向色棱镜上，分别由不同的入射面进行颜色合成，使得B光被一个B光反射式二向色膜110B反射，R光被一个R光反射膜110R反射，G光被二向色膜110B和110R透射，从而被颜色合成并从出射面出射。然后，从十字二向色棱镜110出射的合成光入射到投影透镜111上，使得在图中未示出的屏幕上投影一个全色图象。
如图4所示，上述所有的构件除投影透镜111以外安放在外壳120中。投影透镜111固定到外壳120上与其成为一体。
由光阀109B、109R和109G、四分之一波片108B、108R和108G、偏振分束器107B、107R和107G以及十字二向色棱镜110组成的光学系统以下被称作分解-合成光学系统。在上下文中，通过集成(或结合)后面将要描述的元件将分解-合成光学系统制成一体。通过设置在分解-合成光学系统下方(图4中附图纸面的深度方向)的冷却扇140(
图1中所示)给集成在分解-合成光学系统中的光阀109B、109R、和109G以及四分之一波片108B、108R和108G供给在Z轴方向流动的冷却气流。
下面将参考图1对分解-合成光学系统的集成进行描述。图1是分解-合成光学系统从平行于图4中X轴方向看去的侧视图(图中表示了外壳120的截面图)。
在图1中，只示出了G光的光阀109G、防尘盖14G(其中包含四分之一波片108G(图中未示出))和偏振分束器107G的结构，但没有示出R光和B光的光阀，因为它们的结构没有差别。
如图1所示，集成分解-合成光学系统中的十字二向色棱镜110通过集成元件113固定到外壳120。集成元件113固定到其上的外壳120的开口部分还用作投影透镜111的固定件。
如图1所示，偏振分束器107G和十字二向色棱镜110与玻璃片件112G胶合到一起，从而集成一体(即制成一个单元)。光阀109G、四分之一波片108G和偏振分束器107G也通过后面描述的特定元件集成一体。
图2是图1中所示部分的放大截面图。图3是图2所示部分的分解透视图。
如图3所示，光阀109G与一个冷却件集成，冷却件具有由形成在光阀109G背面上的金属材料制成的散热片。光阀109G的前侧玻璃109G-A(图2中所示)装配到形成在光阀支架15G中心的开口中，并且冷却件和光阀支架15G通过螺丝固定，使得光阀109G和光阀支架15G制成一体。
光阀支架15G由一种金属材料制成，并有位于其上下边缘的焊接到偏振分束器支架12G的连结部分15G-A和15G-B，下文将会描述。
四分之一波片108G连结到由金属材料制成的四分之一波片连结支架13G。四分之一波片108G在其上下边缘被夹紧在支架13G的连结部分13G-A和13G-B之间，并被压到包围开口的四分之一波片连结支架13G的外框部分，使得四分之一波片108G连结到四分之一波片连结支架13G，其中支架13G的连结部分13G-A和13G-B由四分之一波片连结支架13G的中心开口的上下边缘弯曲部分形成。
包围开口的四分之一波片连结支架13G的外框具有穿越其中的弧形孔13G-C和13G-D，设置在偏振分束器支架12G上的两个销插入其中，从而允许通过相对于光轴转动与四分之一波片108G连结的四分之一波片支架13G来调节四分之一波片108G的光轴的倾斜度，以便获得高对比度的投影图象。
在四分之一波片连结支架13G的上下端设置冷却部分13G-E和13G-F，用于允许四分之一波片连结支架13G转动，并用于通过四分之一波片连结支架13G冷却四分之一波片108G。
偏振分束器支架12G首先连结到偏振分束器107G。偏振分束器支架12G这样连结到偏振分束器107G，使得偏振分束器107G在其上下表面被夹紧在连结部分12G-A而12G-B之间，而这两部分由偏振分束器支架12G的中心开口的边缘弯曲部分形成。连结部分12G-A和12G-B粘结到偏振分束器107G。
这样做时，防尘片11G插入到偏振分束器支架12G的中心开口中。
与四分之一波片连结的四分之一波片连结支架13G的冷却部分13G-E和13G-F插入到形成在连结部分12G-A之间以及连结部分12G-B之间的狭缝中，其中连结部分设置在与偏振分束器连结的偏振分束器支架12G的开口的上下边缘，使得冷却部分13G-E和13G-F可以延伸到反面(即面对偏振分束器107G的一面)，并且围绕四分之一波片连结支架13G的开口的外框部分将被压到防尘片11G。
因此，防尘片11G将被压到偏振分束器107G的出射(发射)面，并被压到与四分之一波片108G连结的四分之一波片连结支架13G的开口的外框部分，因此确保了防尘效果。
接下来，把防尘盖14G、四分之一波片108G和四分之一波片连结支架13G夹在与光阀109G连结的光阀支架15G和偏振分束器支架12G之间。
光阀支架15G的连结部分15G-A和15G-B分别通过焊接连结到偏振分束器支架12G的连结部分12G-C和12G-D。
在此状态下，防尘盖14G与光阀支架15G压接，并与包围四分之一波片连结支架13G的开口的外框压接，从而确保防尘。
从图2中将知道，光阀109G和四分之一波片108G处于一个确保防尘的空间(即防尘空间)中。另外，还可知道，与四分之一波片108G连结的四分之一波片连结支架13G的冷却部分13G-E和13G-F暴露于外界(即上述防尘空间的外部)，但同时仍确保防尘效果。
如图1所示，由冷风扇140产生的冷却气流经形成在底面件130上的开口输送到已成为集成态的分解-合成光学系统，其中在该光学系统中，关于光阀109G的入射(进入)面和四分之一波片108G的防尘结构得以确保。因此，形成在光阀背面的散热片接收冷却气流，并且因此可以冷却光阀和其它元件。
根据本实施例，因为光阀109R、109G和109B的入射面和设置在光阀109R、109G和109B与偏振分束器107R、107G和107B之间的四分之一波片108R、108G和108B放置在各自的防尘空间中，所以可以防止尘埃黏附到光阀109R、109G和109B的表面或四分之一波片108R、108G和108B的表面。
另外，与暴露于外界的四分之一波片108G连结的四分之一波片连结支架13G的冷却部分13G-E和13G-F由来自冷风扇140的冷却气流直接冷却。
因此，在冷却部分13G-E和13G-F和四分之一波片连结支架13G之间进行热交换，使得可以冷却与四分之一波片连结支架13G接触的四分之一波片18G。冷却气流的一部分被输送到外壳120的上部并被外壳的顶板返回向下流动，如图1中的箭头所示，从而冷却四分之一波片连结支架13G的上冷却部分13G-E。
虽然没有示出，但光阀109R和109B的防尘结构与光阀109G的上述结构相同。
在投影显示设备的上述实施例中，四分之一波片108R、108G和108B设置在反射光阀109R、109G和109B与偏振分束器107R、107G和107B之间。但波片不限于四分之一波片(见美国专利US6,082,861)。
在使用光阀的情形中可以使用的四分之一波片这样设计制造，即不会发生由于液晶层的预倾角而使相位变化。
在用于图4中所示投影显示设备中的反射光阀109R、109G和109B是这种光阀的情形中，即由于液晶层中液晶的扭转以及液晶层的双折射而使入射偏振光的相位变化不能忽略的情形中，四分之一波片107R、107G和107B将由用作补偿片的波片代替，这种补偿片的设计考虑到了补偿相位变化的值。在此上下文中，因为波片的形状可以一直相同，无论其光学特性如何，所以仍可以提供一种具有与上述实施例相同结构的投影显示设备以实现与上述相同的有利效果。
另外，还应知道，在上述实施例中投影显示设备的整体结构不限于图4中所示的结构。
下面对本发明应用到有不同结构的投影显示设备的另一实例进行描述。
图5是根据本发明第二实施例的投影显示设备的基本结构。
此投影显示设备包括一个光源201，一个偏振转换装置202，一个偏振分束器203，一个颜色合成/分解棱镜300，相位板208R、208G和208B，光阀209R、209G和209B以及一个投影透镜210。
光源由一个灯泡201a和一个具有抛物面的凹面反射镜201b组成。
偏振转换装置202用于把从光源201发出的源光束转变成基本上单一的线性偏振光。
偏振分束器203由三角形棱镜203A和203B以及形成在这些棱镜的胶合面处的偏振分束部分203P组成。
颜色合成/分解棱镜300由棱镜(或棱镜元件)204、205和206组成。
棱镜204有一个第一面204a、一个第二面204b和一个第三面204c。棱镜204用于拾取来自源光束的B光成分。棱镜204的第二面204b配置有一个B光反射二向色膜，反射B光并透射R光和G光。
棱镜205设置成与棱镜204的第二面204b面对，二者之间有一空间。棱镜205用于拾取来自源光束的R光成分。棱镜205有一个第一面205a、一个第二面205b和一个第三面205c。棱镜205的第二面205b配置有一个反射B光并透射G光的B光反射二向色膜。
棱镜206有一个第一面206a、一个第二面206b和一个第三面206c。棱镜206用于拾取来自源光束的G光成分。棱镜206的第一面206a与棱镜205的第二面205b胶合。
波片208R、208G和208B用作补偿片，以补偿由二向色膜和全反射膜导致的各种颜色的光的相位变化。
光阀209R、209G和209B是反射光阀。光阀209R、209G和209B调制相应入射光的偏振态。
投影透镜是一种广角投影透镜。
光源201发出的源光束被凹面反射镜201b变成基本上平行的光束。然后，该光束被偏振转换装置202转换成P偏振光，在平行于附图纸平面的方向振动并入射到偏振分束器203。然后，被偏振分束器203的偏振分束部分203P透射的P偏振光入射到颜色合成/分解棱镜300。
源光束入射到棱镜204的第一面204a，并且被第二面204b部分反射。然后，被棱镜204的第二面204b反射的光成分被第一面204a反射，并从第三面204c出射，成为B光。从第三面204c发出的B光然后穿过波片208B并进入B光的光阀209B。
然后，透过棱镜204的第二面204b的光成分入射到棱镜205的第一面205a，并被第二面205b部分反射。被棱镜205的第二面205b反射的光成分再被第一面205a反射并从第三面205c出射，成为R光。然后，从第三面205c发出的R光穿过波片208R并进入R光的光阀209R。
透过棱镜205的第二面205b的光成分再入射到棱镜206的第一面206a上。该光束被第二面206b全反射并从第三面206c发出，成为G光。从第三面206c发出的G光然后穿过波片208G并进入G光的光阀209G。
穿过波片208R、208G和208B之后，已被光阀209R、209G和209B调制的调制光又入射到颜色合成/分解棱镜300，成为S偏振光，同时，没有被调制的非调制光又入射到颜色合成/分解棱镜300上成为P偏振光。
颜色合成/分解棱镜300合成从光阀209R、209G和209B反射的光。然后，由偏振分束器203的偏振分束部分203P分解从棱镜204的第一面204a发出的颜色合成光(或复合光)，并且只有已经被光阀209R、209G和209B调制过的S偏振光分量入射到投影透镜210上。
投影透镜210投影R(红)、G(绿)和B(蓝)各种颜色的光阀209R、209G和209B的图象，在屏幕(未示出)上形成一个全色图象。
如果由于反射光阀的液晶层导致偏振的相位有变化，如果二向色膜和全反射膜具有这样的特性，即使入射到其上的光和从其上出射的光之间的偏振状态有差异，或者如果由于上述两个原因的组合而发生偏振相位变化，则波片208R、208G和208B应该用这样的波片代替，即波片具有增加相位的四分之一波片的特性，以补偿偏振态的变化。
在二向色膜和全反射膜的光学特性这样设计制造成的情形中，即入射到膜上并从膜上出射的彩色光的偏振态不变化、并且由于反射光阀的液晶层导致的偏振相位的变化可以忽略的情形中，可以用四分之一波片作为本实施例中的波片。
棱镜204、205和206、波片208B、208R和208G以及光阀209B、209R和209G分别制成一体(即棱镜204、波片208B和光阀209B制成一体等)。另外，形成在棱镜204、205和206以及光阀209B、209R和209G之间的插入有波片208R、208G和208B的空间用于防止尘埃(通过一个防尘结构)并用于冷却。
作为一种能够防尘和冷却的结构，可以采用图1至图3所示的结构。
上述所有的元件除了投影透镜以外都设置在与图1所示外壳(标号为120)类似的外壳内部。另外，外壳内的这些元件接收冷风扇(见图1)从垂直于图5中纸平面的方向吹来的冷却气流。
此实施例达到与第一实施例相同的良好效果。
在上述实施例中，通过给金属制成的支架部分提供冷却气流来进行冷却，但冷却结构不限于此。例如，也可以通过冷却元件进行冷却。
接下来在下文中，参见图6对使用反射光阀的另一种类型的投影显示设备的结构进行描述。
在此投影显示设备中，光源100发射的源光束被彼此平行分布的二向色镜31和32分解颜色，分成三基色光，即R(红)光、G(绿)光和B(蓝)光，这些光分别入射到偏振分束器33R、33G和33B上。
分别入射到偏振分束器33R、33G和33B的各种颜色的光被相应的偏振分束器的偏振分束部分反射，并从各个出射面(或发射面)出射，分别进入反射光阀34R、34G和34B。
被反射光阀34R、34G和34B调制并反射的光再入射到偏振分束器33R、33G和33B上，并且只有调制过的光被分解、拾取作为投影光。拾取的光然后入射到构成颜色合成/分解光学系统的二向色镜上，从而被颜色合成。该复合光入射到投影透镜37上，使得在屏幕(未示出)上形成一个尺寸放大的全色投影图象。
在图6所示的投影显示设备中，还可以实现光阀和相应偏振分束器的集成，并通过采用图1至图3所示的结构或将参见图7-12所述的结构达到防尘功能和冷却功能。
图11是根据本发明第三实施例的投影显示设备的基本结构简图。
从由灯泡和凹面反射镜如抛物面镜组成的光源1发出的源光束入射到一个十字二向色镜2上，其中具有反射B光特性的二向色镜2B和具有反射R光及G光特性的二向色镜2RG彼此正交分布，形成X形。入射到二向色镜2上的光被分成B光和包含R光及G光的混合光，它们沿着彼此相反的方向传播。
由此颜色分解的B光被偏转反射镜3反射，改变了其传播方向并入射到为B光设置的偏振分束器6B上。另一方面，包括R光和G光的混合光被偏转反射镜4反射，改变其传播方向并入射到具有反射G光的特性的二向色镜5上，从而被分解成透射传播的R光和被反射传播的G光。由此分解的R光和G光分别入射到偏振分束器6R上和偏振分束器6G上。
每个偏振分束器6B、6G和6R有一种合成棱镜结构，它由两个三角形棱镜组成，三角形棱镜之间夹着一个偏振分束膜。
入射到为各种颜色的光设置的偏振分束器6R、6G和6B上的各种颜色的光被相应的偏振分束面反射，并从偏振分束器6R、6G和6B的出射面发出。从出射面发出的光然后入射到设置在出射面附近的反射光阀上。
光束被光阀7R、7G和7B调制并反射，然后再入射到偏振分束器6R、6G和6B上，从而被偏振分束部分分成由偏振分束部分透射的调制光和被偏振分束部分反射的非调制光。
透过偏振分束部分的调制光被拾取(或分解)并入射到一个十字二向色棱镜9上，该镜对来自不同入射面的各种颜色的分解光进行颜色合成。
入射到十字二向色棱镜9上的分解的B光被B光反射二向色膜9B反射，同时，分解的R光被R光反射二向色膜9R反射。另一方面，分解的G光被膜9R和9B透射。因此，三基色的光被颜色合成，并从出射面发出复合光。
然后，复合光入射到投影透镜11上，使得在屏幕(未示出)上投影一个尺寸放大的全色图象。
偏振分束器6R和光阀7R之间的空间通过一个防尘集成件8R(图11中以简化的方式示出)做成一个防尘空间，后面描述。另外，偏振分束器6G和光阀7G之间的空间通过一个防尘集成件8G(图11中以简化的方式示出)做成一个防尘空间，后面描述。此外，偏振分束器6B和光阀7B之间的空间通过一个防尘集成件8B(图11中以简化的方式示出)做成一个防尘空间，后面描述。
此处参考图7和图8对采用上述防尘集成件8R，8G和8B的偏振分束器6R、6G和6B与光阀7R、7G和7B的防尘集成结构进行描述。虽然下面是对G光的防尘集成件8G进行描述，但用于R光和B光的防尘集成件8R和8B具有与防尘集成件8G相同的结构。因此，在下面的描述中以及在图7和图8中，将省去后缀“R”、“B”和“G”。
图7是防尘集成件8的截面图。图8是防尘集成件的剖视图。
首先描述光阀7。光阀7通过一种具有良好导热性的粘结剂粘结到设置在光阀7背面上的背面冷却片7a，使得光阀7与背面冷却片7a成为一体。背面冷却片7a的尺寸大于光阀7的尺寸。以这种方式进行粘结，即在光阀7的周围将保持宽度基本上恒定的边缘。另外，如图8所示，背面冷却片7a配置了具有安装孔7b的扩展部，用于把背面冷却片7a固定到光阀支架8a(后面描述)的螺丝插入安装孔7b中。扩展部设置在粘结光阀7的背面冷却片的表面的两个横侧。
光阀支架8a由一种具有开口的金属件组成，开口中心的大小基本上与背面冷却片7a的外部尺寸相同。在光阀支架8a的外框上，与背面冷却片7a的安装孔7b对应的位置设置阴螺纹8z。
在安装孔7b和阴螺纹8z对齐的状态下，光阀支架8a和背面冷却片7a用螺丝固定在一起。光阀支架8a具有形成在其上部和下部的结合部位8b和8c，并且从形成开口的平面斜向延伸。光阀支架8a在这些结合部位被焊接到与偏振分束器6连结的偏振分束器支架8g，使得光阀支架8a与偏振分束器支架8g制成一体。
偏振分束器6在其与来自光阀7的光的入射面垂直的上下表面上连结到偏振分束器支架8g。偏振分束器支架8g由一个在其中心有开口的金属件组成。开口的上下边缘部分相对于开口平面弯成直角，形成连结部分8i和8k，用于在其间安置偏振分束器6的上下表面以连结。偏振分束器支架8g在其上下端形成有结合部位8h和8i，光阀支架8a的上述焊接部位8b和8c通过焊接连结到该部位。
偏振分束器6通过偏振分束器连结部分8j和8k嵌套到其上下表面，从而通过粘结剂粘结。
然后，通过在结合部位8b和8h以及结合部位8c和8I分别进行焊接，把已经与连结光阀7的背面冷却片7a制成一体的光阀支架8a和与偏振分束器6连结的偏振分束器支架8g固定为一体。在这种连结中，通过第一防尘片8d、辅助件8e和第二防尘片8f把光阀7和偏振分束器6之间的空间用作防尘空间。第一防尘片8d、辅助件8e和第二防尘片8f的组合是防尘集成件8R、8G和8B的一个实例，在参照图11之前已进行了描述。
下面参见图7和图8对上述结构以及如何组装该结构进行具体地描述。第一防尘片8d由一种在施加压力时可变形的材料制成，具有一种框架形状，其中具有的开口大于光阀7的外部尺寸。第一防尘片8d的厚度大于光阀7的厚度。因此，光阀7插入到第一防尘片8d的开口中，然后，限定一个开口的防尘件8d的上下左右平行框架部分与冷却片7a的表面接触，其中冷却片7a的表面包围冷却片7a上连结光阀7的背面的表面并与其相邻。
第二防尘片8f由与第一防尘片8d相同的材料制成，并具有基本上相同的形状。粘附片(由图8中的点线图案表示)附着在形成有开口的其中一个平行框表面上。粘附片附着到被固定到偏振分束器支架8g的偏振分束器6的分解光出射面(这里的分解光出射面是指偏振分束器6的表面，分解光从中出射或发出)。
然后，通过在第一防尘片8d的框架与第二防尘片8f的框架彼此接触的状态下焊接而将光阀支架8a和偏振分束器支架8g组合。此时，辅助件8e插入在两个防尘片8d和8f的接触部分之间，从而与它们接触，使得防尘效果更可靠。辅助件8e最好由一种在受到压力时厚度和形状不发生改变的材料制作。例如，辅助件8e可以是由氯乙烯制成的框状薄片。
设置辅助件8e以确保通过第一防尘片8d和第二防尘片8f的接触实现的防尘效果，并且这不是必须提供的。因此，如果第一防尘片8d和第二防尘片8f的接触部分表面状态良好，则不需要设置辅助件8e。在它们的表面状态不好的情况下，防尘片与具有平滑表面的辅助件8e压力接触。
从图7中的截面图可以看到，偏振分束器6的分解光出射面与光阀7之间的空间可以通过第一防尘片8d、第二防尘片8f和辅助件8e做成一个防尘空间。另外，因为在此实施例中，通过两个片彼此接触来实现防尘结构，每个片的厚度小到约为防尘空间长度的一半。因此，防尘片的制造很简单，组装也很简单，并且可以降低成本。
如上所述，在根据本实施例的投影显示设备中，可以很容易地在偏振分束器和光阀之间构成一个空间作为防尘结构，使得投影图象中的尘埃图象可被消除。
在上述结构中，不必要求把防尘片粘结起来。
接下来，对本发明第四实施例的投影显示设备进行描述。根据本发明第四实施例的投影显示设备基本上具有与图11所示投影显示设备相同的结构，但是在第四实施例的投影显示设备中，在反射光阀7R、7G和7B与偏振分束器6R、6G和6B之间设置四分之一波片(未示出)。
下面以元件8G为代表，参见图9所示的横截面简图以及图10所示的分解透视图对防尘集成件8R、8G和8B的结构进行描述。其它的防尘集成件8R和8B具有与防尘集成件8G相同的结构，与第三实施例的情形相同。因此，在下面的描述及相关附图中，将省去标号中的后缀“R”、“B”和“G”。在图9和10中，与图7和图8中所示元件相同的元件用相同的标号表示，并省去对它们的描述。
在图9和10中，标号8r表示偏振分束器支架。偏振分束器支架8r有一种基本上与第三实施例中的偏振分束器支架8g相同的结构。但是，该偏振分束器支架8r与支架8g的不同之处在于它另外配置了孔8x和8y，与四分之一波片12(下文将描述)连结的四分之一波片支架8m的部分经这些孔插入，被固定集成，还配置了阴螺纹8β，用于相对于绕光轴的转动确定四分之一波片支架的固定位置。
与光阀7连结的背面冷却片7a安置到光阀支架8上的方式以及偏振分束器6安置到偏振分束器支架8r上的方式与第三实施例的相同。
在第四实施例中，采用用于固定四分之一波片12的四分之一波片支架8m。四分之一波片支架8m由一个金属片制成，在其中心有一个开口。四分之一波片支架8m在其开口的周围形成有一个弧形孔8α，用于能够调节四分之一波片支架8m绕光轴转动的位置以及从支架的上下部分延伸的扩展部8n和8p。扩展部8n和8p插入到设置在偏振分束器支架8r上的孔8x和8y中，用于确定四分之一波片相对于光轴的转动角度并将其固定。
四分之一波片12连结到四分之一波片支架8m的光阀一侧表面(见图10所示)上，其连结方式使得四分之一波片12完全覆盖四分之一波片支架8m的开口。与四分之一波片12连结的四分之一波片支架8n的扩展部8n和8p插入到与偏振分束器6连结的偏振分束器支架8r的孔8x和8y中。通过这样，具有弹性变形性的框架形状的第三防尘片8q插入到四分之一波片支架8m和偏振分束器支架8r之间，使得防尘片8q与四分之一波片支架8m的开口外周以及偏振分束器的出射面接触。
另外，螺丝插入四分之一波片支架8m的弧形孔8α中并拧入偏振分束器支架8r的阴螺纹8β中。另一方面，如第三实施例的叙述中所示，用具有良好导热性的粘结剂将光阀7连结到背面冷却片7a，背面冷却片7a和光阀支架8a用螺丝紧固。
然后，把第一防尘片8d和第二防尘片8f以及辅助件8e放置在由此集成的光阀7、背面冷却片7a和光阀支架8a以及四分之一波片支架8m的组合中。通过这样，第一防尘片8d的框架部分与背面冷却片7a接触，光阀7被安置到第一防尘片8d的开口中，同时，第二防尘片8f的框架部分与四分之一波片支架8m接触，四分之一波片12被安置到第二防尘片8f的开口中。
在此状态下，光阀支架8a的结合部位8b和8c以及偏振分束器支架8y的焊接部位8s和8t通过焊接固定。然后，第一防尘片8d和第二防尘片8f被背面冷却片7a和四分之一波片支架8m施压变形，使得第一防尘片8d与背面冷却片7a和辅助件8e接触，同时，第二防尘片8f与辅助件8e和四分之一波片支架8m接触。另一方面，第三防尘片8q被嵌套压入四分之一波片支架8m和偏振分束器6之间，从而与它们紧密接触。因此，由第一防尘片8d、第二防尘片8f、辅助件8e和第三防尘片8q的孔形成的空间成为一个防尘空间，光阀7容纳在其中。因此，可以避免尘埃粘附到光阀7。
在此状态下，四分之一波片支架8m利用拧入到偏振分束器支架8r的阴螺纹8β中、并通过作为支撑轴的四分之一波片支架8m的弧形孔8α的螺丝相对于光轴转动，使得四分之一波片的位置得到确定。然后，穿过孔8x和8y的扩展部8n和8p通过粘结剂被固定到孔8x和8y。
如上所述，在光阀7和偏振分束器6之间有一个四分之一波片12的投影显示设备中，还可以在光阀7和偏振分束器6之间实现一种防尘结构，从而按照与第三实施例相同的方式防止尘埃粘附到光阀。因此，可以投影一个没有尘埃图象的高对比度的图象。
下面对根据本发明第五实施例的图12所示的投影显示设备进行描述。
在此投影显示设备中，源光束入射到偏振分束器23上，其中一个偏振分解的偏振光分量被由棱镜24B、24R和24G以及形成其上的多层二向色膜组成的颜色分解/合成复合棱镜24分解成B色光、G色光和R色光。这些光从复合棱镜24中发出并分别入射到反射光阀25B、25G和25R上。因此，它们受到光阀25B、25G和25R的调制和反射。然后，从光阀25B、25G和25R发出的光入射到复合棱镜24上被颜色合成，使得从复合棱镜24中发出一种合成光。从复合棱镜发出的合成光入射到偏振分束器23上，并且由投影透镜26拾取并投射分解的光。
在此类投影显示设备中，在复合棱镜的每个棱镜和各种颜色的每个光阀之间可以形成与第三实施例相同的防尘结构，以获得相同的有益效果。这将通过用棱镜24G替换第三实施例中的偏振分束器6而达到。
另外，在图12所示的投影显示设备中，可以在用于各种颜色的光的光阀25B、25G和25R与棱镜24B、24G和24R之间设置四分之一波片或其它波片(依据传播的彩色光的状态)。在此状态下，可以通过采用相同的防尘结构、同时用复合棱镜的棱镜代替第四实施例中的偏振分束器实现具备相同有益效果的投影显示设备，并且如果使用四分之一波片以外的波片，用这种波片代替四分之一波片。
如前所述，本发明可以提供一种将防止尘埃粘附到反射光阀表面的投影显示设备。
权利要求
1.一种投影显示设备，其中，从一个反射光阀发出的光入射到棱镜元件上，并且穿过所述棱镜元件的光被投影透镜投射，本设备包括一个防尘盖，该防尘盖提供所述反射光阀的出射面与所述棱镜元件的入射面之间的密封。
2.如权利要求1所述的投影显示设备，其中所述防尘盖具有这样一种结构，即多个防尘件结合到一起，所述防尘件上具有穿过从所述反射光阀发出的光的开口。
3.如权利要求2所述的投影显示设备，还包括一个设置在所述反射光阀和所述棱镜元件之间的波片，所述波片由其中一个所述防尘件固持。
4.如权利要求3所述的投影显示设备，其中所述波片是一个四分之一波片。
5.如权利要求3所述的投影显示设备，其中所述棱镜元件包括一个偏振分束器，它分解穿过所述波片的光。
6.如权利要求5所述的投影显示设备，其中所述波片是一个四分之一波片。
7.一种投影显示设备，其中，从一个反射光阀发出的光入射到棱镜元件上，并且穿过所述棱镜元件的光被投影透镜投射，所述设备包括一个外部尺寸大于所述反射光阀的片，所述的反射光阀连结到所述片上；和至少两个设置在所述片和所述棱镜元件的入射面之间的防尘件，所述的防尘件在受到压力时可变形，并且每个防尘件有一个大小足以包围所述反射光阀的开口；其中所述反射光阀插在所述防尘件中第一防尘件的开口中，并且所述第一防尘件的框架部分被压到所述片上；所述防尘件中第二防尘件的框架被压到所述棱镜元件的入射面上；所述第一防尘件和所述第二防尘件彼此接触，或者，具有框架状结构的另一元件和另一个防尘件中的至少一个设置在所述第一防尘件和所述第二防尘件之间；和对夹层形式的所述片和所述棱镜元件施加压力。
8.如权利要求7所述的投影显示设备，其中具有框架状结构的所述另一元件包括一个薄片状的辅助件。
9.如权利要求7所述的投影显示设备，其中具有框架状结构的所述另一元件包括一个具有与波片连结的框架状的波片支撑件，具有框架状的另一防尘件在其面对所述反射光阀的一侧连结到波片支撑件的框架部分，并且此防尘件的框架部分与所述第一防尘件直接接触，或者另一框架结构的元件与另一防尘件中的至少一个设置在其间。
10.如权利要求9所述的投影显示设备，其中所述波片是一个四分之一波片。
11.一种投影显示设备，其中，从一个反射光阀发出的光经一个波长入射到棱镜元件上，并且穿过所述棱镜元件的光被投影透镜投射，所述设备包括一个防尘盖，它密封所述反射光阀和所述棱镜元件之间的空间，从而实现一种防尘结构，所述空间包含所述的波片；和一个由金属制成的支撑件，所述波片与其直接连结，用于将所述波片设置在通过防尘盖防尘的所述空间中；其中所述支撑件的一部分暴露于所述防尘结构的空间外部。
12.如权利要求11所述的投影显示设备，其中所述防尘盖有这样一种结构，即多个防尘件结合到一起，其中防尘件上具有穿过从所述反射光阀发出的光的开口。
13.如权利要求11所述的投影显示设备，其中所述棱镜元件包括一个偏振分束器，它分解穿过所述波片的光。
14.如权利要求13所述的投影显示设备，其中冷却气流输送到由金属制成的所述支撑件上暴露于防尘结构的空间外部的所述部分上，或者，由金属制成的所述支撑件上暴露于防尘结构的空间外部的所述部分由一个冷却元件冷却，使得所述的波片被冷却。
15.如权利要求14所述的投影显示设备，其中所述波片是一个四分之一波片。
16.如权利要求11所述的投影显示设备，其中冷却气流输送到由金属制成的所述支撑件上暴露于防尘结构的空间外部的所述部分上，或者，由金属制成的所述支撑件上暴露于防尘结构的空间外部的所述部分由一个冷却元件冷却，使得所述的波片被冷却。
17.如权利要求16所述的投影显示设备，其中所述波片是一个四分之一波片。
18.如权利要求11所述的投影显示设备，其中所述波片是一个四分之一波片。
19.一种用在投影显示设备中的支撑件，在所述投影显示设备中从一个反射光阀发出的光经一个波片入射到棱镜元件上，并且穿过所述棱镜元件的光被投影透镜投射，支撑件用于固定所述反射光阀，所述波片和所述棱镜元件制成一体，其中密封所述反射光阀和所述棱镜元件之间包含所述波片的空间，使之成为一种防尘结构，并且由金属制成的支撑件用于把所述波片设置到所述防尘结构的空间中的部分暴露于所述防尘结构的空间外部，所述波片直接连结到所述支撑件上。
20.如权利要求19所述的支撑件，其中所述波片是一个四分之一波片。
全文摘要
一种投影显示设备，其中，从一个反射光阀发出的光入射到棱镜元件上，并且穿过所述棱镜元件的光被投影透镜投射，本设备包括一个防尘盖，该防尘盖提供反射光阀的出射面与棱镜元件的入射面之间的密封。
文档编号G03B21/00GK1474228SQ0314302
公开日2004年2月11日 申请日期2003年6月12日 优先权日2002年6月12日
发明者槙裕司, 服部徹夫, 新保卓也, 也, 夫, 裕司 申请人:株式会社尼康