JP2009092997A - 光学ユニットおよび投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズアレイの最も精度の高い面がホルダに接していなくとも、該レンズアレイが高精度で位置決めされている光学ユニットを実現する。
【解決手段】ホルダ１２に固定された一対のインテグレータレンズ１１、１４を備えた光学ユニット１であって、主面の一部の領域がホルダ１２の第一面Ａに当接した状態でホルダ１２に固定された第一の枠状金属板１０と、主面の一部の領域がホルダ１２の第二面Ｂに当接した状態でホルダ１２に固定された第二の枠状金属板１５とを有する。レンズアレイ１１は、レンズ成形面が枠状金属板１０の主面のうち、ホルダ１２の第一面Ａと当接していない領域に固定されることによって光軸方向に対して位置決めされている。レンズアレイ１４は、レンズ成形面が枠状金属板１５の主面のうち、ホルダ１２の第二面Ｂと当接していない領域に固定されることによって光軸方向に対して位置決めされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から出射された光を投写型表示装置の画像形成素子に照射するための光学系を構成する光学ユニットと該光学ユニットを備えた投写型表示装置とに関するものである。

投写型表示装置は、光源から出射された光（照明光）を映像信号に基づいて変調し、変調された光をスクリーンに投射する。照明光の変調には、液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などの画像形成素子が用いられる。ここで、より高品位の画像を得るためには、照明光の輝度分布を均一化させる必要がある。さらに、画像形成素子が液晶パネルである場合には、照明光の偏光方向を所定方向に統一する必要がある。そこで、照明光を画像形成素子（液晶パネル）に導く照明光学系には、輝度分布の均一化や偏光方向の統一などの機能を有する光学ユニットが含まれる。一般的な投写型表示装置が備える照明光学系について図１２を参照して詳しく説明する。

図１２に示すように、光源１１０から出射された照明光は、リフレクタ１２０で反射され、第一のインテグレータレンズ１１２、第二のインテグレータレンズ１１３、偏光変換素子１１５およびフィールドレンズ１６５を通過する。第一のインテグレータレンズ１１２および第二のインテグレータレンズ１１３は、微小なレンズがマトリックス状に配置されたレンズアレイ（フライアイレンズ）であり、第一のインテグレータレンズ１１２は、入射した照明光（光束）を複数の光束に分割する。第二のインテグレータレンズ１１３は、フィールドレンズ１６５とともに、第一のインテグレータレンズ１１２の各微小レンズの像を後述する液晶パネル上に結像させる。また、偏光変換素子１１５は、フィールドレンズ１６５に入射する照明光を所定の偏光光に変換する（ここでは、Ｓ偏光光に変換するものとする。）。偏光変換された照明光（Ｓ偏光光）は、ダイクロイックミラー１６１に入射する。ダイクロイックミラー１６１は、入射した照明光のうち赤色光（Ｒ）のみを反射する。すなわち、照明光から赤色光が分離される。ダイクロイックミラー１６１を通過した照明光は、ダイクロイックミラー１６２に入射する。ダイクロイックミラー１６２は、入射した照明光のうち緑色光（Ｇ）のみを反射する。すなわち、照明光から緑色光と青色光（Ｂ）が分離される。

ダイクロイックミラー１６１によって分離された赤色光は、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。ダイクロイックミラー１６２によって分離された緑色光は、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。ダイクロイックミラー１６２を通過した青色光は、リレーレンズ１８１、１８２および反射ミラー１７２、１７３から構成されるリレー光学系を経て青色液晶パネル１９１Ｂに入射する。

以上のようにして各液晶パネル１９１Ｒ、１９１Ｇ、１９１Ｂに入射した色光は、それぞれの液晶パネルによって光変調を受ける。変調された光は、クロスダイクロイックプリズム１９３に入射して合成される。合成された光は、投写レンズ１９４によって不図示の投写面に向けて投写される。

ここで、投写面上に投写される映像の明るさや色合いの均一性は、照明光の偏光状態、輝度分布の均一度、液晶パネルへの入射角度、入射位置に依存する。そして、照明光の偏光状態などは、照明光学系を構成する光学素子の位置精度に大きく依存する。そこで、照明光学系を構成する光学素子の取付け精度を向上させるための技術が複数提案されている。

特許文献１には、第一のインテグレータレンズおよび第二のインテグレータレンズを３軸方向に対して位置決めするための基準面を備えたホルダに搭載して一体化させた光学ユニットが記載されている。特許文献１に記載されているホルダは、第一のインテグレータレンズが固定される第一面と、第二のインテグレータレンズが固定される第二面とを有し、第一面には、第一のインテグレータレンズを光軸方向に対して位置決めするための基準面が形成され、第二面には、第二のインテグレータレンズを光軸方向に対して位置決めするための基準面が形成されている。

ここで、金型を用いた射出成形によって製造されるレンズアレイは、レンズ成形面側の精度を優先して製造される。従って、第一のインテグレータレンズおよび第二のインテグレータレンズを高精度で位置決めするためには、それぞれのレンズ成形面を基準面とするのが望ましい。そこで、特許文献１には、第一のインテグレータレンズのレンズ成形面を基枠の第一面に設けられた基準面に当接させて光軸方向の位置決めを行うことが記載されている。また、第二のインテグレータレンズのレンズ成形面を基枠の第二面に設けられた基準面に当接させて光軸方向の位置決めを行うことが記載されている。
特開２００５−３５２３４９号公報

特許文献１に記載されている技術によれば、互いのレンズ成形面がホルダを挟んで対向する向きで２つのインテグレータレンズが配置される場合には、それらインテグレータレンズを高精度で位置決めすることができる。

しかし、上記のとおり、レンズアレイは、そのレンズ成形面側の精度を優先して製造されている。換言すれば、レンズ成形面と反対側の面（以下「背面」）の精度は、レンズ成形面に比べて低い。従って、インテグレータレンズがその背面をホルダ側に向けて配置される場合には、該インテグレータレンズの位置決め精度が低下する。

本発明の目的は、レンズアレイの最も精度の高い面がホルダに直に接触していなくとも、該レンズアレイが高精度で位置決めされている光学ユニットを実現することである。

本発明の光学ユニットは、ホルダに固定された第一のレンズアレイおよび第二のレンズアレイを備え、前記第一のレンズアレイから出射された光が前記ホルダ内を通過して前記第二のレンズアレイに入射する光学ユニットである。本発明の光学ユニットは、主面の一部の領域が前記ホルダの第一の面に当接した状態で該ホルダに固定された第一の枠状金属板を有し、前記第一のレンズアレイは、そのレンズ成形面が前記第一の枠状金属板の前記主面のうち、前記ホルダの前記第一の面と当接していない領域に固定されることによって光軸方向に対して位置決めされている。

レンズアレイのレンズ成形面がホルダに直に接触していなくとも、該レンズアレイが高精度で位置決めされている光学ユニットが実現される。

以下、本発明の光学ユニットの実施形態の一例について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る光学ユニットは、投写型表示装置の照明光学系を構成するものであって、光源から出射された光の輝度分布を均一化させて画像形成素子に照射する機能を有する。尚、図１は、本実施形態に係る光学ユニット１の斜視図、図２は６面図、図３は分解斜視図である。

まず、主に図３を参照しながら光学ユニット１の構成要素について概説する。本実施形態に係る光学ユニット１は、光源２から出射される光の光軸に沿って配置された、第一の枠状金属板１０、第一のインテグレータレンズ１１、インテグレータホルダ（以下「ホルダ１２」）、遮光部材１３、第二のインテグレータレンズ１４、第二の枠状金属板１５、遮光板１６および偏光変換素子１７を有する。これら構成要素のうち、ホルダ１２以外の構成要素は、ホルダ１２に直接的または間接的に固定されて一体化されている。

第一のインテグレータレンズ１１および第二のインテグレータレンズ１４は、格子状に配列された複数のレンズ（複数のレンズを総称して「レンズ群」という場合もある。）が設けられたレンズアレイ（フライアイレンズ）である。以下の説明では、第一のインテグレータレンズ１１および第二のインテグレータレンズ１４においてレンズ群が形成されている面を「レンズ成形面」、レンズ成形面と反対側の面を「背面」と呼んで区別する。

第一のインテグレータレンズ１１は、ホルダ１２の第一の面Ａ（以下「第一面Ａ」）の上に、直交する３軸方向（Ｘ,Ｙ,Ｚ軸方向）に対して位置決めされて固定されている。一方、第二のインテグレータレンズ１４、遮光板１６および偏光変換素子１７は、ホルダ１２の第一面Ａと反対側の第二の面Ｂ（以下「第二面Ｂ」）の上に、同じく３軸方向に対して位置決めされて固定されている。また、遮光部材１３は、ホルダ１２の内側に、同じく３軸方向に対して位置決めされて固定されている。ここで、図１、図２などに明示されているように、Ｚ軸は光軸と平行であり、Ｘ軸およびＹ軸は、Ｚ軸に対して直交し、かつ、互いに直交している。以下の説明では、Ｚ軸方向を「光軸方向」、Ｘ軸方向を「左右方向」、Ｙ軸方向を「上下方向」という場合もある。

次に、ホルダ１２の構造について説明した上で、上記各構成要素のホルダ１２への固定構造について詳しく説明する。ホルダ１２は、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド（PEI）などのエンジニアリングプラスチック樹脂材料からなる方形枠状の部材である。ホルダ１２の成形には、射出成形法が用いられる。射出成形法とは、高温のシリンダによって溶融された樹脂材料を成型用金型に流し込んで成型品を成形する製法である。成形用金型は、一組の固定側金型および可動側金型を有し、これら金型の間に形成されるキャビティ内に樹脂材料が流し込まれる。かかる製法によって成形された成形品では、可動側金型および固定用金型の各成形面に面した部位であって、可動側金型の移動方向に直交する成形面によって成形された部位の精度が最も高くなる。本実施形態におけるホルダ１２は、その第一面Ａおよび第二面Ｂが固定側金型および可動側金型の各成形面であって、可動側金型の移動方向に直交する成形面によって成形されたものである。従って、ホルダ１２の第一面Ａおよび第二面Ｂは、他の面に比べて寸法精度や面精度が高い。そして、ホルダ１２の第一面Ａは、第一のインテグレータレンズ１１を光軸方向に対して位置決めするための基準面（基準面Ｚ１）として機能する。また、ホルダ１２の第二面Ｂは、第二のインテグレータレンズ１４を光軸方向に対して位置決めするための基準面（基準面Ｚ２）として機能する。

また、ホルダ１２の内側であって、光入射側の端部には、第一のインテグレータレンズ１１を左右方向および上下方向に対して位置決めするための基準面Ｘ１、Ｙ１が設けられている（図４）。また、ホルダ１２の内側であって、光出射側の端部には、第二のインテグレータレンズ１４を左右方向および上下方向に対して位置決めするための基準面Ｘ２、Ｙ２が設けられている（図７）。

次に、各構成要素のホルダ１２への固定構造について詳しく説明する。まず、第一のインテグレータレンズ１１の固定構造について主に図４を参照して説明する。図４は、光学ユニット１を光入射側から見た分解斜視図である。但し、一部の構成要素の図示は省略されている。

第一のインテグレータレンズ１１は、第一の枠状金属板１０に固定されており、第一のインテグレータレンズ１１が固定された第一の枠状金属板１０が螺子２０（図３）によってホルダ１２の第一面Ａに固定されている。より具体的には、第一の枠状金属板１０は、中央に開口部１０ａが設けられた方形枠状に形成されており、第一のインテグレータレンズ１１は、そのレンズ群が第一の枠状金属板１０の開口部１０ａの内側に嵌め込まれ、レンズ群の周囲のレンズ成形面１１ａが第一の枠状金属板１０に接着されている。以下の説明では、第一の枠状金属板１０の２つの主面のうち、第一のインテグレータレンズ１１のレンズ成形面１１ａが接着されている側の面を「裏面」、反対側の面を「表面」と呼んで区別する。すなわち、互いに当接した第一のインテグレータ１１のレンズ成形面１１ａと第一の枠状金属板１０の裏面とが接着されている。ここで、第一のインテグレータレンズ１１のレンズ成形面１１ａが背面に比べて寸法精度や面精度が高いことは既述のとおりである。すなわち、第一のインテグレータレンズ１１は、相対的に精度の高いレンズ成形面１１ａを基準面として第一の枠状金属板１０に対して機械的に位置決めされた上で、第一の枠状金属板１０に固定されている。

さらに、第一の枠状金属板１０は、第一のインテグレータレンズ１１よりも大きく、第一の枠状金属板１０の裏面の外周部分は第一のインテグレータ１１のレンズ成形面１１ａよりも外側にはみ出している。そして、第一の枠状金属板１０の裏面のうち、第一のインテグレータ１１のレンズ成形面１１ａと重複していない領域には、複数の穴１０ｂが形成され、それら穴１０ｂに挿入された螺子２０（図３）によって、第一の枠状金属板１０がホルダ１２に固定されている。ここで、螺子２０がねじ込まれる螺子穴１２ａは、ホルダ１２の第一面Ａに形成されており、第一の枠状金属板１０の裏面は、螺子穴１２ａの周囲の面に直に接触している。すなわち、ホルダ１２の第一面Ａのうち、螺子穴１２ａの周囲の面が第一の枠状金属板１０を光軸方向に対して位置決めする基準面Ｚ１として機能している。このことは、第一の枠状金属板１０に固定されている第一のインテグレータレンズ１１が基準面Ｚ１を基準として光軸方向に対して位置決めされていることを意味する。尚、図４を参照すると、基準面Ｚ１は、第一面Ａの他の部分に比べて一段高くなっている。しかし、基準面Ｚ１と第一面Ａの他の部分とは、互いに平行な面であって、可動側金型の移動方向に直交する成形面によって同時に成形された面である。よって、基準面Ｚ１と第一面Ａの他の部分とは、光軸方向に対する位置決めのための基準面としては等価である。

さらに、第一のインテグレータレンズ１１の直交する２つの側面１１ｂ、１１ｃは、ホルダ１２の基準面Ｘ１、Ｙ１にそれぞれ当接している。尚、図５に示すように、第一の枠状金属板１０には、第一のインテグレータレンズ１１の側面１１ｂとホルダ１２の基準面Ｘ１との接触状態を外部から確認するための確認窓１０ｃが２つ設けられている。また、第一のインテグレータレンズ１１の他の側面１１ｃとホルダ１２の基準面Ｙ１との接触状態を外部から確認するための切り欠き１０ｄも２つ設けられている。

第一のインテグレータレンズ１１（第一の枠状金属板１０）をホルダ１２に固定する際には次の手順による。すなわち、図５（ａ）に示すように、第一の枠状金属板１０の裏面をホルダ１２の基準面Ｚ１に宛がって光軸方向の位置決めを行う。次いで、第一の枠状金属板１０の裏面とホルダ１２の基準面Ｚ１との接触を維持したまま、第一の枠状金属板１０を左右方向および上下方向に移動（基準面Ｚ１上でスライド）させて、第一のインテグレータレンズ１１の側面１１ｂを基準面Ｘ１に当接させ、側面１１ｃを基準面Ｙ１に当接させる。この際、確認窓１０ｃや切り欠き１０ｄから側面１１ｂ、１１ｃと基準面Ｘ１、Ｙ１との接触状態を確認することができる。その後、図５（ｂ）に示すように、第一の枠状金属板１０のそれぞれの穴１０ｂ（図５ａ）に螺子２０を挿入し、挿入された螺子２０をホルダ１２の螺子穴１２ａ（図５ａ）にねじ込む。以上により、第一のインテグレータレンズ１１は、直交する３軸方向（Ｘ,Ｙ,Ｚ軸方向）に対して正確に位置決めされてホルダ１２に固定される。

以上の説明から分かるように、本発明の特徴の一つは、第一のインテグレータレンズ１１の光軸方向における位置決め構造にある。すなわち、ホルダ１２の第一面Ａが他の部位に比べて高精度であること、第一のインテグレータレンズ１１のレンズ成形面１１ａは背面に比べて高精度であること、は既述のとおりである。従って、ホルダ１２の第一面Ａに第一のインテグレータレンズ１１のレンズ成形面１１ａを当接させて位置決めを行えば、光軸方向に対する位置決め精度を向上させることができる。しかし、第一のインテグレータレンズ１１は、その背面がホルダ１２の第一面Ａと対向する向きで配置される。よって、第一のインテグレータレンズ１１のレンズ成形面１１ａを第一面Ａに当接させることはできない。そこで本発明では、精度の高いレンズ成形面１１ａを基準面として第一のインテグレータレンズ１１を第一の枠状金属板１０に対して位置決めし、その第一の枠状金属板１０をホルダ１２の第一面Ａを基準面として位置決めすることによって、第一のインテグレータレンズ１１の光軸方向における位置決め精度を向上させている。

次に、図６を参照して遮光部材１３およびその固定構造について説明する。図６は、光学ユニット１を光出射側から見た分解斜視図である。但し、一部の構成要素の図示は省略されている。遮光部材１３は、光の出射側に向けて略９０°折り曲げられた４つの側面部１３ａを有する。この遮光部材１３は、ホルダ１２の内側に配置されており、各側面部１３ａがホルダ１２の対応する内面を覆っている。さらに、各側面部１３ａには係止穴１３ｂがそれぞれ設けられており、それら係止穴１３ｂに、ホルダ１２の各内面に突設された係止突起１２ａが嵌合している。尚、側面部１３ａの一部または全部を内側に弾性変形させると、係止突起１２ａと係止穴１３ｂとの嵌合が解除され、遮光部材１３をホルダ１２から引き出すことができる。

ここで、ホルダ１２の内面の大部分は、遮光部材１３の側面部１３ａによって覆われている。しかし、少なくとも、基準面Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は覆われることなく露出している。

次に図７を参照して第二のインテグレータレンズ１４のホルダ１２への固定構造について説明する。もっとも、第二のインテグレータレンズ１４の固定構造は、第一のインテグレータレンズ１１の固定構造と実質的に同一である。すなわち、第二のインテグレータレンズ１４は、機械的に位置決めされて第二の枠状金属板１５に固定されている。具体的には、第二のインテグレータレンズ１４のレンズ群が第二の枠状金属板１５の開口部１５ａに嵌め込まれ、レンズ群の周囲のレンズ成形面１４ａが第二の枠状金属板１５の裏面に接着されている。そして、第二のインテグレータレンズ１４が固定された第二の枠状金属板１５が螺子２１（図３）によってホルダ１２の第二面Ｂに固定されている。

また、螺子２１がねじ込まれる螺子穴１２ｃは、ホルダ１２の第二面Ｂに形成されており、第二の枠状金属板１５の裏面の外周部分は、螺子穴１２ｃの周囲の面に直に接触している。すなわち、ホルダ１２の第二面Ｂのうち、螺子穴１２ｃの周囲の面が第二の枠状金属板１５を光軸方向に対して位置決めする基準面Ｚ２として機能している。このことは、第二の枠状金属板１５に固定されている第二のインテグレータレンズ１４が基準面Ｚ２を基準として光軸方向に対して位置決めされていることを意味する。尚、図７を参照すると、基準面Ｚ２は、第二面Ｂの他の部分に比べて一段高くなっている。しかし、基準面Ｚ２と第二面Ｂの他の部分とは、互いに平行な面であって、可動側金型の移動方向に直交する成形面によって同時に成形された面である。よって、光軸方向に対する位置決めのための基準面としては、基準面Ｚ２と第二面Ｂの他の部分とは等価である。

第二のインテグレータレンズ１４（第二の枠状金属板１５）をホルダ１２に固定する際の手順も、第一のインテグレータレンズ１１（第一の枠状金属板１０）をホルダ１２に固定する際の手順と同一である。すなわち、第二の枠状金属板１５の裏面をホルダ１２の基準面Ｚ２に当接させて光軸方向の位置決めを行う。次いで、第二の枠状金属板１５の裏面とホルダ１２の基準面Ｚ２との接触を維持したまま、第二の枠状金属板１５を左右方向および上下方向に移動（基準面Ｚ２上でスライド）させて、第二のインテグレータレンズ１４の側面１４ｂをホルダ１２の基準面Ｘ２に当接させ、側面１４ｃを基準面Ｙ２に当接させる。この際、第二の枠状金属板１５に設けられている確認窓１５ｃ、１５ｄから側面１４ｂ、１４ｃと基準面Ｘ２、Ｙ２との接触状態を確認することができる。その後、図８に示すように、第二の枠状金属板１５のそれぞれの穴１５ｂ（図７）に螺子２１を挿入し、挿入された螺子２１をホルダ１２の螺子穴１２ｃ（図７）にねじ込む。以上により、第二のインテグレータレンズ１４は、直交する３軸方向（Ｘ,Ｙ,Ｚ軸方向）に対して正確に位置決めされてホルダ１２に固定される。

以上の説明から分かるように、本発明の特徴の他の一つは、第二のインテグレータレンズ１４の光軸方向における位置決め構造にある。すなわち、ホルダ１２の第二面Ｂが他の部位に比べて高精度であること、第二のインテグレータレンズ１４のレンズ成形面１４ａは背面に比べて高精度であること、は既述のとおりである。従って、ホルダ１２の第二面Ｂに第二のインテグレータレンズ１４のレンズ成形面１４ａを当接させて位置決めを行えば、光軸方向に対する位置決め精度を向上させることができる。しかし、第二のインテグレータレンズ１４は、その背面がホルダ１２の第二面Ｂと対向する向きで配置される。よって、第二のインテグレータレンズ１４のレンズ成形面１４ａを第二面Ｂに当接させることはできない。そこで本発明では、精度の高いレンズ成形面１４ａを基準面として第二のインテグレータレンズ１４を第二の枠状金属板１５に対して位置決めし、その第二の枠状金属板１５をホルダ１２の第二面Ｂを基準面として位置決めすることによって、第二のインテグレータレンズ１４の光軸方向における位置決め精度を向上させている。

以上のようにして第一のインテグレータレンズ１１および第二のインテグレータレンズ１４が取り付けられたホルダ１２を図９に示す。図９（ａ）は、第一のインテグレータレンズ側から見た斜視図であり、同図（ｂ）は第二のインテグレータレンズ側から見た斜視図である。図９（ａ）に示すように、第一の枠状金属板１０の確認窓１０ｃの一方からは、ホルダ１２の第一面Ａに設けられている第一の逆付け防止ピン１２ｄが突出している。また、図９（ｂ）に示すように、第二の枠状金属板１５の確認窓１５ｃの一方からは、ホルダ１２の第二面Ｂに設けられている第二の逆付け防止ピン１２ｅが突出している。これら逆付け防止ピン１２ｄ、１２ｅが所定の確認窓から突出していることによって、第一のインテグレータレンズ１１および第二のインテグレータレンズ１４が左右上下を間違えることなくホルダ１２に固定されたことが確認される。

次に図１０を参照して偏光変換素子１７のホルダ１２への固定構造について説明する。偏光変換素子１７は予め機械的に位置合わせされた上で、光入射面が遮光板１６の一方の主面に接着されている。そして、偏光変換素子１７と一体化された遮光板１６は、偏光変換素子１７が接着されている主面と反対側の主面（裏面）がホルダ１２の第二面Ｂに当接した状態でホルダ１２に固定されている。より具体的には、遮光板１６に設けられた穴１６ａに挿入された螺子２２（図３）がホルダ１２の第二面Ｂに設けられた螺子穴１２ｆにねじ込まれており、遮光板１６の裏面は、螺子穴１２ｆの周囲の面に直に接触している。すなわち、ホルダ１２の第二面Ｂのうち、螺子穴１２ｆの周囲の面が遮光板１６を光軸方向に対して位置決めする基準面Ｚ３として機能している。このことは、遮光板１６に固定されている偏光変換素子１７が基準面Ｚ３を基準として光軸方向に対して位置決めされていることを意味する。尚、図１０を参照すると、基準面Ｚ３は、基準面Ｚ２を含む第二面Ｂの他の部分よりも高くなっている。しかし、基準面Ｚ３と第二面Ｂの他の部分とは、互いに平行な面であって、可動側金型の移動方向に直交する成形面によって同時に成形された面である。よって、光軸方向に対する位置決めのための基準面としては、基準面Ｚ３と第二面Ｂの他の部分とは等価である。また、基準面Ｚ３は、基準面Ｚ２に対しても等価である。

尚、遮光板１６は、厚み0.5mmのアルミニウム板であって、第二のインテグレータレンズ１４から出射された光を選択的に透過させる複数のスリット１６ｂを備えている。

図１１は、本実施形態に係る光学ユニット１が投写型表示装置の光学エンジン３０に組み込まれる際の様子を示す斜視図である。光学ユニット１（ホルダ１２）は、その底部に設けられた位置決めピン１２ｇ（図２）が光学エンジン３０の底部に設けられている不図示の位置決め穴に嵌合され、螺子３１によって光学エンジン３０に固定される。

本明細書では、２つのレンズアレイが互いの背面が対向する向きでホルダに固定された例を示した。しかし、一方のレンズアレイの背面と他方のレンズアレイのレンズ成形面とが対向する向きで２つのレンズアレイをホルダに固定してもよい。この場合、レンズ成形面をホルダ側に向けて配置されるレンズアレイの位置決めには該レンズ成形面をそのまま利用することができる。よって、一方のレンズアレイの背面と他方のレンズアレイのレンズ成形面とが対向する向きで２つのレンズアレイをホルダに固定する場合には、背面をホルダ側に向けて配置されるレンズアレイについてのみ枠状金属板を介してホルダに位置決めすれば足りる。

本発明の光学ユニットの実施形態の一例を示す外観斜視図である。 図１の示す光学ユニットの６面図である。 図１の示す光学ユニットの分解斜視図である。 図１の示す光学ユニットを光入射側から見た一部省略の分解斜視図である。 図１の示す光学ユニットを光入射側から見た平面図であり、（ａ）は第一の枠状金属板がホルダに固定される前の平面図、（ｂ）第一の枠状金属板がホルダに固定された後の平面図である。 図１の示す光学ユニットを光出射側から見た一部省略の分解斜視図である。 図１の示す光学ユニットを光出射側から見た一部省略の分解斜視図である。 図１の示す光学ユニットを光出射側から見た平面図である。 第一および第二のインテグレータレンズが固定されたホルダの斜視図であって、（ａ）は光入射側から見た斜視図、（ｂ）は光出射側から見た斜視図である。 図１の示す光学ユニットを光出射側から見た一部省略の分解斜視図である。 図１の示す光学ユニットを投写型表示装置の光学エンジンに組み込む様子を示す斜視図である。 投写型表示装置の概略構造を示す模式図である。

符号の説明

１ 光学ユニット
１０ 第一の枠状金属板
１１ 第一のインテグレータレンズ
１２ ホルダ
１３ 遮光部材
１４ 第二のインテグレータレンズ
１５ 第二の枠状金属板
１６ 遮光板
１７ 偏光変換素子
Ａ 第一面
Ｂ 第二面

Claims (10)

1. ホルダに固定された第一のレンズアレイおよび第二のレンズアレイを備え、前記第一のレンズアレイから出射された光が前記ホルダ内を通過して前記第二のレンズアレイに入射する光学ユニットであって、
   主面の一部の領域が前記ホルダの第一の面に当接した状態で該ホルダに固定された第一の枠状金属板を有し、
   前記第一のレンズアレイは、そのレンズ成形面が前記第一の枠状金属板の前記主面のうち、前記ホルダの前記第一の面と当接していない領域に固定されることによって光軸方向に対して位置決めされていることを特徴とする光学ユニット。
2. 主面の一部の領域が前記ホルダの前記第一の面とは反対側の第二の面に当接した状態で該ホルダに固定された第二の枠状金属板を有し、
   前記第二のレンズアレイは、そのレンズ成形面が前記第二の枠状金属板の前記主面のうち、前記ホルダの前記第二の面と当接していない領域に固定されることによって前記光軸方向に対して位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
3. 前記ホルダに、前記第一のレンズアレイおよび前記第二のレンズアレイの第一の側面に当接して、前記第一のレンズアレイおよび前記第二のレンズアレイを前記光軸方向と直交する第二の方向に対して位置決めする第一の基準面が設けられていることを特徴とする請求項２記載の光学ユニット。
4. 前記ホルダに、前記第一のレンズアレイおよび前記第二のレンズアレイの前記第一の側面とは異なる第二の側面に当接して、前記第一のレンズアレイおよび前記第二のレンズアレイを前記光軸方向および前記第二の方向と直交する第三の方向に対して位置決めする第二の基準面が設けられていることを特徴とする請求項３記載の光学ユニット。
5. 前記第一の枠状金属板および前記第二の枠状金属板に、前記第一のレンズアレイおよび前記第二のレンズアレイの前記第一の側面と前記第一の基準面との当接箇所を露出させる開口部または切り欠きと、前記第一のレンズアレイおよび前記第二のレンズアレイの前記第二の側面と前記第二の基準面との当接箇所を露出させる開口部または切り欠きとが設けられていることを特徴とする請求項４記載の光学ユニット。
6. 前記第二のレンズアレイから出射された光の一部を選択的に遮光する遮光板と、前記遮光板を通過した光の偏光方向を変換する偏光変換素子とを有し、
   前記遮光板の一方の主面は、前記ホルダの前記第二の面のうち、前記第二の枠状金属板と当接していない領域に当接し、
   偏光変換素子は、前記遮光板の他方の主面に当接した状態で該遮光板に固定されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の光学ユニット。
7. 前記ホルダは、一組の固定側金型および可動側金型からなる成形用型体を用いた射出成形によって形成され、
   前記第一の面および前記第二の面は、前記固定側金型および前記可動側金型の、前記固定側金型に対する前記可動側金型の移動方向に直交する成形面によってそれぞれ形成されたものであることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の光学ユニット。
8. 前記ホルダ内に配置され、該ホルダ内を通過する前記光の漏洩を防止する遮光部材を有し、前記遮光部材は、弾性復元力によって前記ホルダの内面に圧接していることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光学ユニット。
9. 前記ホルダの前記内面には係止突起が前記遮光部材に設けられた係止穴に嵌合しており、前記遮光部材を弾性変形させることによって、前記係止穴への前記係止突起の嵌合を解除可能であることを特徴とする請求項８記載の光学ユニット。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の光学ユニットを含む照明光学系を有する投写型表示装置。

Images