JP2000081667A

JP2000081667A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2000081667A
Application number: JP11183741A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takizawa; 猛滝澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性に難のある偏光変換素子等の光学部材
を効率よく冷却することのできる投射型表示装置の提
供。【解決手段】光源12と、光源12出射光を１種類の偏光
光に変換する偏光変換素子131,132と、偏光変換素子13
1,132から出射光を変調する液晶ライトバルブ80R,80G,8
0Bと、変調手段によって変調した光を投射する投射レン
ズ90と、光源12，偏光変換素子131,132，変調手段80R,8
0G,80Bを少なくとも収容する外装ケース14と、ケース14
内を冷却するための冷却ファン410A,410Bと、冷却ファ
ン410A,410Bの駆動を制御する制御部540とを備えた投射
型表示装置であって、偏光変換素子アレイ131,132の近傍にサーミスタ500を設
け、サーミスタ500の検出信号に基づいて冷却ファン410
A,410Bの回転数を制御することで、隙間の少ない装置ケ
ース内の偏光変換素子アレイ131,132を適確に冷却し、
装置の小型化を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型表示装置に
係わり、特に、装置内部に収容されている熱に弱い偏光
変換素子等を有効に冷却することのできる投射型表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】投射型表示装置は、図１３に示されるよ
うに外装ケース１内に、光源２ａおよびリフレクタ２ｂ
を備えた光源ユニット２と、青色反射ダイクロイックミ
ラー３ａ，緑色反射ダイクロイックミラー３ｂ，反射ミ
ラー３ｃ等を備えた光学ユニット３と、各色光変調用液
晶ライトバルブ４ａ，４ｂ，４ｃおよびダイクロイック
プリズム４ｄを備えた光学ヘッドユニット４と、投射レ
ンズユニット５とを収容一体化した構成とされている。
ダイクロイックミラー３ａ，３ｂおよび反射ミラー３ｃ
で反射されて各色光変調用液晶ライトバルブ４ａ，４
ｂ，４ｃで変調された光は、ダイクロイックプリズム４
ｄで合成され、投射レンズユニット５から投射されるこ
とで、スクリーン上にカラー画像が形成される。符号６
は、電源ユニット、符号７は駆動用制御回路ユニットで
ある。

【０００３】また、投射型表示装置用の光源２ａとして
は、明るい画面が得られるように、メタルハライドラン
プ等の光量の大きい光源が用いられるが、発熱量も大き
いため、装置内に冷却フアンを設けて、発熱源である光
源ユニット１０の周辺や熱に弱い液晶ライトバルブ４
ａ，４ｂ，４ｃを冷却するようになっている。符号８
は、光源ユニット２の近傍に設けられたシロッコフアン
で、ケース１の下面の空気取り入れ口（図示せず）から
取り込んだ外気によって、光源ユニット２の周辺を冷却
するようになっている。

【０００４】また、ダイクロイックプリズム４ｄの下方
には、図示しないプロペラフアンが設けられており、ケ
ース１の下面の空気取り入れ口（図示せず）から取り込
んだ外気によって、液晶ライトバルブ４ａ，４ｂ，４ｃ
の周辺を冷却するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近では、装
置のさらなる小型化が求められている。装置の小型化が
すすむと、ケース１が小型化し、ケース１内の隙間が狭
められて内部に熱がこもる傾向となり、液晶ライトバル
ブ４ａ，４ｂ，４ｃや光源２ａ以外の他部品までもが、
熱の影響を受ける虞がある。

【０００６】即ち、最近の投射型表示装置には、光の利
用効率を高めて明るい投射画像を得るとともに、色むら
の少ない投射画像を得るために、偏光変換光学系および
インテグレータ光学系が利用されている。偏光変換光学
系は、光源から出射された非偏光光（光の偏光方向がラ
ンダムな偏光方向を有する光）を、液晶ライトバルブで
用いられる一方向の偏光方向を有する光に変換する光学
系である。この偏光変換光学系には、光源からの非偏光
光を二種類の偏光光に変換する偏光分離膜や、分離され
た二種類の偏光光の偏光方向を揃える位相差板等を備え
た偏光変換素子が用いられているが、偏光分離膜，位相
差板等は一般的に熱に弱い。

【０００７】また、インテグレータ光学系は、投射画面
の明るさを均一にするために、光源光を複数の微少な部
分光束に分割し、各部分光束を照明光として利用する光
学系である。このインテグレータ光学系には、複数の小
レンズを備え、光源光を複数の部分光束に分割するレン
ズアレイが用いられる。通常、光源と偏光変換光学系お
よびインテグレータ光学系を組み合わせて照明光学系を
構成している。そして、レンズアレイは、加工の難しい
ガラス製から加工が容易でしかも加工精度の高い合成樹
脂製に取って替わられる傾向にあるが、この合成樹脂製
のレンズアレイも熱に弱い。

【０００８】本発明は前記した問題点に鑑みなされたも
ので、その目的は、耐熱性に難のある偏光変換素子等の
光学部材を効率よく冷却することのできる投射型表示装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る投射型表示装置においては、光源と、
前記光源から出射された光を１種類の偏光光に変換する
偏光変換素子と、前記偏光変換素子から出射された光を
変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された
光を拡大投射する投射レンズと、前記光源，前記偏光変
換素子および前記変調手段を少なくとも収容する外装ケ
ースと、前記外装ケース内を冷却するための冷却ファン
と、前記冷却ファンの駆動を制御する制御部とを備えた
投射型表示装置であって、前記偏光変換素子の近傍にサ
ーミスタを設け、前記制御部が前記サーミスタの出力に
基づいて前記冷却ファンの回転速度を制御するように構
成した。

【００１０】前記したように、偏光変換素子には熱に弱
い光学部品が用いられているが、冷却ファンによって適
確に冷却されるので、装置が小型化されても、偏光変換
素子は熱の影響を受けない。従って、光源と偏光変換光
学系からなる偏光照明光学系が十分に機能して、光の利
用効率が高められるので、明るい投射画像が得られる。
また、装置の小型化が実現できるので、従来にもまして
装置の持ち運びや取扱が容易となる。

【００１１】ここで、サーミスタは、偏光変換素子の面
に接するように設けられていることが好ましい。このよ
うにすれば、偏光変換素子の温度変化を直接監視するこ
とが可能だからである。

【００１２】また、偏光変換素子の大きさが小さく、そ
の面にサーミスタを設けると光の通過を阻害してしまう
ような場合には、サーミスタを、偏光変換素子から発せ
られた熱が伝導する位置に設けることが好ましい。この
ようにすれば、光の通過を阻害すること無く、偏光変換
素子の温度変化を監視することが可能だからである。偏
光変換素子から発せられた熱が伝導する位置としては、
偏光変換素子を保持する保持部材や、偏光変換素子を冷
却した後の空気の温度が測定できる位置、あるいは、偏
光変換素子その他の光学部品を収納する光学部品用筐体
の外側の偏光変換素子と接する位置付近等が考えられ
る。

【００１３】本発明の投射型表示装置において、偏光変
換素子の入射面側にレンズアレイが配置される場合に
は、サーミスタを、レンズアレイの面に接するように設
けても良い。このようにすれば、レンズアレイ自体の温
度変化を監視できる上、偏光変換素子の温度変化も間接
的に監視することが可能だからである。

【００１４】また、偏光変換素子やレンズアレイの大き
さが小さく、レンズアレイの面にサーミスタを設けると
光の通過を阻害してしまうような場合には、サーミスタ
を、レンズアレイから発せられた熱が伝導する位置に設
けることが好ましい。このようにすれば、光の通過を阻
害すること無く、レンズアレイや偏光変換素子の温度変
化を監視することが可能だからである。レンズアレイか
ら発せられた熱が伝導する位置としては、レンズアレイ
や偏光変換素子を保持する保持部材や、レンズアレイや
偏光変換素子を冷却した後の空気の温度が測定できる位
置、あるいは、レンズアレイ、偏光変換素子、その他の
光学部品を収納する光学部品用筐体の外側の、レンズア
レイや偏光変換素子と接する位置付近等が考えられる。

【００１５】また、上記レンズアレイは、合成樹脂で形
成することが望ましい。冷却ファンは、偏光変換素子の
冷却と同時に、合成樹脂製のレンズアレイも冷却するの
で、ガラス製レンズアレイに比べて加工が易しく加工精
度の高い軽量な合成樹脂製レンズアレイを利用できる。
従って、偏光変換光学系に加えてインテグレータ光学系
も十分に機能するので、光の利用効率がさらに高まり一
層明るい投射画像が得られる。また、合成樹脂製レンズ
アレイは製造が容易なため、そのコストがガラス製に比
べて低いことから、それだけ投射型表示装置を安価に提
供できる。

【００１６】また、本発明の投射型表示装置において、
前記冷却ファンは排気ファンで、前記外装ケースの前記
偏光変換素子のほぼ真下に外気取込口を設けるようにす
ることが望ましい。

【００１７】冷却ファンの駆動に伴って、外気が外気取
入口から外装ケース内にスムーズに取り込まれて偏光変
換素子近傍に導かれ、偏光変換素子を効果的に冷却でき
る。

【００１８】また、本発明の投射型表示装置において、
前記光源，前記偏光変換素子および前記変調素子を前記
外装ケース内に設けられた光学部品用筐体内で支持し、
前記光学部品用筐体に、前記外気取込口から取り込まれ
た外気を偏光変換素子に導く通気口を設けるようにする
ことが望ましい。

【００１９】外気取込口から外装ケース内に取り込まれ
た外気は、光学部品用筐体に設けた通気口を介して偏光
変換素子に導かれる。従って、外気取入口からスムーズ
に取り込まれた外気が直ちに通気口から偏光変換素子に
当たるように導かれるので、偏光変換素子アレイを効果
的に冷却できる。

【００２０】また、本発明の投射型表示装置において、
前記冷却ファンを、前記光源の近傍に設けた排気ファン
により構成することが望ましい。

【００２１】冷却ファンは、偏光変換素子および光源の
双方を冷却するべく作用する。従って、一つの冷却ファ
ンで光源の冷却と偏光交換素子の冷却とを行うので、そ
れだけ装置構造が簡潔となる。

【００２２】また、本発明の投射型表示装置において、
前記冷却ファンを、主に前記光源の冷却に寄与する第１
の排気ファンと、主に前記偏光変換素子の冷却に寄与す
る第２の排気ファンとを並設した２連の排気ファンによ
って構成することが望ましい。

【００２３】２連の排気ファンにより、外装ケース内を
流れる空気流量が増え、偏光変換素子（および光源）の
冷却効果が上がる。また、２つのファンに光源の冷却と
偏光変換素子の冷却とを分担させたので、それぞれの冷
却効果が上がる。従って、２連の排気ファンの駆動によ
りケース内の空気流れが増し、偏光変換素子のみなら
ず、ケース内全体の冷却効果が上がる。また、第２の排
気ファンが主に偏光変換素子を冷却するので、偏光変換
素子の効果的な冷却が可能となる。

【００２４】また、本発明の投射型表示装置において、
前記偏光変換素子を、前記部分光束のそれぞれを二種類
の偏光光に分離する複数の偏光分離膜と、前記二種類偏
光光のいずれか一方を反射する複数の反射膜と、前記二
種類の偏光光の偏光方向を揃える合成樹脂製の位相差板
とを備えた構成とすることが望ましい。

【００２５】偏光変換素子に用いられている熱に弱い偏
光分離膜，反射膜および位相差板は、冷却ファンによっ
て適確に冷却されて、熱の影響を受けない。従って、明
るい投射画像が長期にわたって保証される。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、実
施例に基づいて説明する。

【００２７】図１〜図１２は、本発明に係る投射型表示
装置の一実施例を示すもので、図１は本発明の一実施例
である投射型表示装置の斜視図、図２は同装置を背面側
から見た斜視図、図３は同装置の正面図、図４はアッパ
ケースを外した同装置の斜視図、図５は上筐体を外して
光学部品用筐体内の光学系を露出させた同装置の斜視
図、図６はサーミスタと冷却フアンの位置およびケース
内冷却用の空気の流れを示す同装置の要部構成平面図、
図７は同装置内の偏光照明光学系の概略構成図、図８は
偏光変換素子アレイの拡大斜視図、図９は偏光変換素子
アレイの機能説明図、図１０は偏光変換ユニットの分解
斜視図、図１１は偏光変換ユニット冷却ファンの回転制
御手段の構成を示すブロック図、図１２は同冷却フアン
の回転制御のフローチャートを示す図である。

【００２８】Ａ．これらの図において、まず、本実施例
の投射型表示装置の全体構成を説明する。

【００２９】投射型表示装置は、リフレクタ１１に光源
１２を装着一体化した光源ユニット１０と、インテグレ
ータ光学系，偏光変換光学系，色分離光学系，リレー光
学系，フィールドレンズ等を光学部品用筐体６１内に収
納した光学ユニット６０と、光学ユニット６０によって
導かれた３色の光の各々を変調する液晶ライトバルブ８
０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂと、液晶ライトバルブ８０Ｒ，８
０Ｇ，８０Ｂにより変調された光を合成するダイクロイ
ックプリズム８８と、ダイクロイックプリズム８８によ
り合成された画像光を拡大投射する投射レンズ９０と
が、直方体形状の外装ケース１４内に収容された構造と
なっている。外装ケース１４は、アッパーケース１４ａ
と、ロアケース１４ｂと、装置前面を規定するフロント
ケース１４ｃとから構成され、フロントケース１４ｃの
中央には、投射レンズ９０の先端側が露呈している。

【００３０】光源ユニット１０は、ケース１４前面側に
設けられた投射レンズ９０と反対側のケース１４後端側
に、その光軸が投射レンズ９０の光軸と直交するように
配置されている。図４〜６に示す符号１５は、ケース１
４の側面に沿って配置された電源ユニットで、投射レン
ズ９０を挟んだ反対側にも、電源ユニット１５の一部１
５ａが配置されている。

【００３１】また、図４に示されるように、光学ユニッ
ト６０の側方には、前後方向に向けて３枚の制御基板１
６（メイン基板１６ａ，インターフェース基板１６ｂ，
ビデオ基板１６ｃ）が配置されている。さらに、光学ユ
ニット６０の上側には、装置駆動制御用の制御基板１８
が配置され、装置前面側の左右の角の上部側には、それ
ぞれスピーカ１９が配置されている。

【００３２】ケース１４の前面側には、ケース１４内に
外気を取り込む吸気ファン４００および吸気口４０２が
設けられ、ケース１４の後端側には、ケース１４内の内
気をケース外に排出する排気ファン４１０Ａ，４１０Ｂ
および排気口４１２が設けられている。

【００３３】そして、吸気ファン４００および排気ファ
ン４１０Ａ，４１０Ｂの駆動によって、図６矢印Ａ₁，
Ａ₂に示すように吸気口４０２から取り込まれた外気で
ある冷却風が、ケース１４内を後方（図６左方向）に向
かって流れ、ケース１４後端の排気口４１２から図６矢
印Ａ₃に示すように排出されることで、電源ユニット１
６および光源ユニット１０が冷却されるようになってい
る。

【００３４】光学ユニット６０は、図４〜６に示される
ように、上下の光学部品用筐体６１ａ，６１ｂ間に、第
１のレンズアレイ２０、第２のレンズアレイ１５０、遮
光板１４０、偏光変換素子アレイ１３１（１３２）、重
畳レンズ４０、反射ミラー４２，５４，６４，６８、ダ
イクロイックミラー５２，５６、レンズ６２，６６，７
０，７２，７４等の光学部材が収納されたものである。
そして、光学部品用筐体６１は、ロアケース１４ｂに固
定ねじによって固定されている。

【００３５】第１のレンズアレイ２０とレンズ４０と
は、図７に示すように、光源ユニット１０から出射され
た光を複数の部分光束２０２に分割し、液晶ライトバル
ブ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ上に重畳させるインテグレー
タ光学系を構成している。

【００３６】第１のレンズアレイ２０は、合成樹脂の成
形品で、矩形状の輪郭を有する小レンズ２０１が、縦方
向にＭ行、横方向に２Ｎ列のマトリクス状（この実施例
ではＭ＝８，Ｎ＝６）に配列された構成を有している。

【００３７】第１のレンズアレイ２０は光源ユニット１
０の光出射側に配置されており、反射ミラー４２を挟ん
で、第２のレンズアレイ１５０，遮光板１４０，２つの
偏光変換素子アレイ１３１，１３２を一体化した偏光変
換ユニット３０が、第１のレンズアレイ２０に対しほぼ
直交するように配置されている。

【００３８】偏光変換ユニット３０は、光源ユニット１
０から出射され、第１のレンズアレイ２０によって分割
された複数の部分光束のそれぞれを、一種類の偏光光に
変換する偏光変換光学系を構成している。

【００３９】この偏光変換ユニット３０は、図１０に示
すように、保持部材１００の一方の開口面（図１０では
上面）側から、レンズアレイ１５０と、遮光板１４０
と、２つの偏光変換素子アレイ１３１，１３２とが順に
挿入される。これらの光学部品１３１，１３２，１４
０，１５０は、保持部材１００に収納された状態で、ク
リップ１６０によって上、左、右の３方向から挟持され
る。クリップ１６０は、保持部材１００の四隅に設けら
れている突起部１１２に引っ掛けられる略コの字上の係
合部１６１を左右方向に連結する第１の連結部１６２
と、係合部１６１を上下方向に連結する第２の連結部１
６３とを有している。クリップ１６０は、弾性体で形成
されているので、クリップ１６０は容易に着脱すること
ができ、偏光変換ユニット３０の各部品も保持部材１０
０に容易に着脱することができる。

【００４０】第２のレンズアレイ１５０は、第１のレン
ズアレイ２０と同様、合成樹脂の成形品であり、矩形状
の輪郭を有する小レンズ１５１が、縦方向にＭ行、横方
向に２Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有してい
る。そして、第１のレンズアレイ２０によって分割され
た部分光束を、後に詳しく述べる偏光ビームスプリッタ
アレイ３２０の偏光分離膜３３１上に集光されるように
導く機能を有している。

【００４１】偏光変換素子アレイ１３１は、図８に示す
ように、偏光ビームスプリッタアレイ３２０と、偏光ビ
ームスプリッタアレイ３２０の光射出面の一部に選択的
に配置されたλ／２位相差板３８１（図中斜線で示す）
とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ３２０
は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性部
材３２３が、順次貼り合わされた形状を有している。透
光性部材３２３の界面には、偏光分離膜３３１と反射膜
３３２とが交互に形成されている。λ／２位相差板３８
１は、合成樹脂製で、偏光分離膜３３１あるいは反射膜
３３２の光の射出面の写像部分に、選択的に貼り付けら
れる。この例では、偏光分離膜３３１の光の射出面の写
像部分にλ／２位相差板３８１を貼り付けている。

【００４２】偏光変換素子アレイ１３１は、入射された
光束を１種類の直線偏光光（例えば、ｓ偏光光やｐ偏光
光）に変換して射出する機能を有する。図９は、偏光変
換素子アレイ１３１の機能を示す説明図である。偏光変
換素子の入射面に、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含む非
偏光光（ランダムな偏光方向を有する入射光）が入射す
る。この入射光は、まず、偏光分離膜３３１によってｓ
偏光光とｐ偏光光に分離される。ｓ偏光光は、偏光分離
膜３３１によってほぼ垂直に反射され、反射膜３３２に
よってさらに垂直に反射されてから出射される。一方、
ｐ偏光光は、偏光分離膜３３１をそのまま透過する。偏
光分離膜を透過したｐ偏光光の射出面には、λ／２位相
差板３８１が配置されており、このｐ偏光光がｓ偏光光
に変換されて射出する。従って、偏光変換素子を通過し
た光は、そのほとんどがｓ偏光光となって出射される。
また、偏光変換素子から出射される光をｐ偏光光とした
い場合には、λ／２位相差板３８１を、反射膜３３２に
よって反射されたｓ偏光光が出射する射出面に配置する
ようにすればよい。

【００４３】なお、隣り合う１つの偏光分離膜３３１お
よび１つの反射膜３３２を含み、さらに１つのλ／２位
相差板３８１で構成される１つのブロックを、１つの偏
光変換素子３２５とみなすことができる。偏光変換素子
アレイ１３１は、このような偏光変換素子３２５が、複
数列配列されたものである。この実施例では、４列の偏
光変換素子３２５で構成されている。

【００４４】偏光変換素子アレイ１３２も偏光変換素子
アレイ１３１と全く同様であるので、その説明は省略す
る。そして、２つの偏光変換素子アレイ１３１，１３２
は、図７に示すように、光源ユニット１０の光軸を挟ん
で対称な向きに配置されている。

【００４５】また、遮光板１４０は、図１０に示される
ように、２つの偏光変換素子アレイ１３１，１３２の光
の入射面のうち、偏光分離膜３３１に対応する光入射面
にのみ、光が入射するように、略矩形上の板状体に開口
部１４１を設けた構成を有している。

【００４６】ダイクロイックミラー５２，５６は、重畳
レンズ４０から射出される光を青色光と緑色光と赤色光
に分離する色分離光学系を構成している。即ち、ダイク
ロイックミラー５２は、重畳レンズ４０から射出される
光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分
と緑色光成分とを反射する。ダイクロイックミラー５２
を透過した赤色光は、反射ミラー５４で反射され、フィ
ールドレンズ７０を通って赤光用の液晶ライトバルブ８
０Ｒに達する。このフィールドレンズ７０は、重畳レン
ズ４０から射出された各部分光束をその中心軸（主光
線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶ライトバ
ルブ８０Ｇ，８０Ｂの前に設けられたフィールドレンズ
７２，７４も同様である。

【００４７】ダイクロイックミラー５２で反射された青
色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー
５６によって反射され、フィールドレンズ７２を通って
緑光用の液晶ライトバルブ８０Ｇに達する。一方、青色
光は、ダイクロイックミラー５６を透過し、入射側レン
ズ６２，反射ミラー６４，リレーレンズ６６，反射ミラ
ー６８からなるリレー光学系を通り、フィールドレンズ
７４を通って青色光用の液晶ライトバルブ８０Ｂに達す
る。

【００４８】３つの液晶ライトバルブ８０Ｒ，８０Ｇ，
８０Ｂは、入射した光を、与えられた画像情報（画像信
号）に従って変調する光変調手段としての機能を有して
いる。これにより、３つの液晶ライトバルブ８０Ｒ，８
０Ｇ，８０Ｂに入射した各色光は、与えられた画像情報
に従って変調されて各色光の画像を形成する。

【００４９】３つの液晶ライトバルブ８０Ｒ，８０Ｇ，
８０Ｂから射出された３色の変調光は、クロスダイクロ
イックプリズム８８に入射する。クロスダイクロイック
プリズム８８は、３色の変調光を合成してカラー画像を
形成する色光合成部としての機能を有している。クロス
ダイクロイックプリズム８８には、赤光を反射する誘電
体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜とが、４つの
直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成されてい
る。これらの誘電体多層膜によって３色の変調光が合成
されて、カラー画像を投射するための合成光が形成され
る。クロスダイクロイックプリズム８８で生成された合
成光は、投射レンズ９０の方向に射出される。投射レン
ズ９０は、この合成光を投射スクリーン上に投射する機
能を有し、投射スクリーン上にカラー画像を表示する。

【００５０】Ｂ．次に、本実施例の投射型表示装置にお
ける液晶ライトバルブおよび偏光変換素子の冷却構造に
ついて説明する。

【００５１】ロアケース１４ｂにおけるダイクロイック
プリズム８８に対応する位置には、吸気ファン４２０お
よび吸気口４２２（図２参照）が設けられるとともに、
下ライトガイト６１ｂの液晶ライトバルブ８０Ｒ，８０
Ｇ，８０Ｂに対応する位置には、長孔形状の通気口４２
４（図６参照）が設けられている。そして、吸気ファン
４２０の駆動によって、吸気口４２２からケース１４内
に取り込まれた外気は、通気口４２４から冷却風として
液晶ライトバルブ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの表裏両側に
沿って上方に流れることで、液晶ライトバルブ８０Ｒ，
８０Ｇ，８０Ｂに設けられている偏光板（図示せず）を
冷却する。

【００５２】また、この冷却風は、液晶ライトバルブ８
０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの上方において、上筐体６１ａ
と、装置駆動制御用の制御基板１８との間隙に沿って、
図４，６の矢印Ｃ₁，Ｃ₂に示すように後方に流れ、光
源ユニット１０を冷却した後、矢印Ａ₃，Ｂ₃に示すよ
うに排気口４１２から排気される。

【００５３】一方、下筐体６１ｂの偏光変換ユニット３
０配設位置には、図６符号４０８（４０８ａ，４０８
ｂ）で示す長孔形状の通気口が設けられ、ロアケース１
４ｂのこの通気口４０８に正対する位置には、外気取込
口である吸気口４０６（図２参照）が設けられている。

【００５４】また、保持部材１００の上側となる側面
（保持部材１００を光学部品用筐体６１に一体化した状
態で上側となる側面）には、図５，６，１０に示すよう
に、上筐体６１ａの天井面に当接する突起１２０が設け
られており、偏光変換ユニット３０と上筐体６１ａ間に
は、この突起１２０の突出量相当の隙間によって、偏光
変換ユニット３０の前面側と背面側とを連絡する空気通
路１２２（図５，６参照）が形成されている。さらに、
光学部品用筐体６１の外側壁の排気ファン４１０Ｂに臨
む位置には、通気口４０９（図５，６参照）が設けられ
て、光学部品用筐体６１内の第１のレンズアレイ２０と
偏光変換ユニット３０と反射ミラー４２で画成された密
閉空間が、光学部品用筐体６１の外部に連通している。

【００５５】このため、ケース１４の後端側に並設され
ている排気ファン４１０Ａ，４１０Ｂの駆動によって、
ロアケース１４ｂの吸気口４０６からケース１４内に外
気が吸い込まれ、この外気は下筐体６１ｂの通気口４０
８（４０８ａ，４０８ｂ）から光学部品用筐体６１内に
冷却風として導かれる。そして、この冷却風は、偏光変
換ユニット３０の前後の面に沿って上方に流れ、通気口
４０８ｂからの冷却風はユニット３０上部の空気通路１
２２を通り、通気口４０８ａからの冷却風と一体となっ
て光学部品用筐体６１内を図６矢印Ｂ₁，Ｂ₂に示され
るように後方に導かれた後、光学部品用筐体６１の外側
壁に設けられた通気口４０９を経て、排気口４１２から
図６矢印Ａ₃，Ｂ₃に示すように排気される。これによ
り、偏光変換ユニット３０を効率よく冷却することがで
きる。

【００５６】また、光学部品用筐体６１内の冷却風Ｂ₁
の一部は、第１のレンズアレイ２０の表面に沿って流れ
るため、第１のレンズアレイ２０も効率よく冷却され
る。即ち、排気ファン４１０Ａ，４１０Ｂは、偏光変換
素子ユニット３０および第１のレンズアレイ２０を冷却
する冷却ファンとして機能する。

【００５７】なお、液晶ライトバルブ８０Ｒ，８０Ｇ，
８０Ｂを冷却した空気流れＣ₁の一部は、図４符号Ｃ₃
に示すように、偏光変換ユニット３０が配設されている
光学部品用筐体６１（上筐体６１ａ）の上面に沿って後
方に流れ、排気口４１２から図６矢印Ｂ₃に示すように
排出されるので、偏光変換ユニット３０の冷却にも多少
寄与しているといえる。

【００５８】Ｃ．次に、外装ケース内の温度検出と冷却
ファンの駆動制御について説明する。

【００５９】上筐体６１ａ上面における偏光変換ユニッ
ト３０の近傍位置には、図４，６に示すように、偏光変
換ユニット３０（の周辺）の温度を検出するためのサー
ミスタ５００が、ねじ５０２によって取り付け固定され
ている。符号５４は、サーミスタ５００の出力を後述す
る比較回路５２０に出力するためのリード線である。そ
して、偏光変換ユニット３０周辺の温度が高くなれば、
ファンの回転数を上げて冷却効果を上げるというよう
に、このサーミスタ５００の検出する温度に応じて排気
ファン４１０Ａ，４１０Ｂの回転数が制御されて、偏光
変換ユニット３０を構成する熱に弱い第２のレンズアレ
イ１５０，偏光変換素子アレイ１３１，１３２（偏光ビ
ームスプリッタアレイ３２０を構成する偏光分離膜３３
１や反射鏡３３２およびλ／２位相差板３８１）や第２
のレンズアレイ２０が効果的に冷却されるようになって
いる。

【００６０】また、ダイクロイックプリズム８８上方の
エアダクト枠（図示せず）にも、サミスタ５００’（図
４，６参照）が取り付け固定されており、このサーミス
タ５００’の検出する温度に応じて吸気ファン４２０の
回転数が制御されて、熱に弱い液晶ライトバルブ８０
Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ等が効果的に冷却されるようになっ
ている。

【００６１】図１１は、レンズアレイ２０，１５０，偏
光変換素子アレイ１３１，１３２およびλ／２位相差板
３８１を冷却する排気ファン４１０Ａ，４１０Ｂの回転
数を制御する制御手段の構成を示す。この図において、
符号５１０（５１０Ａ，５１０Ｂ，５１０Ｃ，５１０
Ｄ）は、設定温度（Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄）を設定す
る電圧設定回路、符号５２０は、サーミスタ５００の検
出した電圧と各電圧設定回路５１０における設定電圧と
を比較する比較回路、符号５３０は、排気フアン４１０
Ａ，４１０Ｂのモータの回転数を設定する電圧を変化さ
せることの可能なモータ電圧可変回路、符号５４０は、
比較回路５２０からの信号に基づいて、モータ電圧可変
回路５３０を制御するＣＰＵである制御回路、符号５５
０は、制御回路５４０における制御のタイミングを設定
するタイマー回路で、これらは装置駆動制御用の制御基
板１８に設けられている。

【００６２】即ち、サーミスタ５００の検出した温度が
電圧として入力される各比較回路５２０には、電圧設定
回路５１０（５１０Ａ〜５１０Ｄ）の設定温度（設定電
圧）が入力されており、制御回路５４０には、サーミス
タ５００側の電圧と電圧設定回路５１０側の設定電圧と
が比較された情報として取り込まれる。そして、制御回
路５４０では、各比較回路５２０からの情報に基づいて
最適の回転数となるように、モータ電圧可変回路５３０
をして排気フアン４１０Ａ（４１０Ｂ）の駆動を制御す
るのである。

【００６３】この制御回路５４０による排気フアン４１
０Ａ（４１０Ｂ）の駆動制御のフローチャートは、図１
２に示されており、この図１２に基づいて、制御回路５
４０による排気フアン４１０Ａ（４１０Ｂ）の駆動の制
御を説明する。なお、このフローチャートの説明におい
て、温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄は、Ｔ₁＜Ｔ₂＜Ｔ₃
＜Ｔ₄なる関係にあるものとする。

【００６４】まず、ステップＳ₁では、サーミスタ５０
０の温度（電圧）Ｔｈが設定温度（設定電圧）Ｔ₁以下
か否かが判別される。そして、ＹＥＳ（Ｔｈ≦Ｔ₁）で
あれば、ステップＳ₂において、モータ電圧可変回路５
３０にフアン４１０Ａ，４１０Ｂを低速回転させるため
の信号を出力し、ステップＳ₁に戻る。一方、ステップ
Ｓ_１においてＮＯ（Ｔｈ＞Ｔ₁）であれば、ステップ
Ｓ₃に移行する。ステップＳ_３では、サーミスタ５００
の温度Ｔｈが設定温度Ｔ₂以下か否かが判別され、ＹＥ
Ｓ（Ｔｈ≦Ｔ₂）であれば、ステップＳ₄において、モ
ータ電圧可変回路５３０にフアン４１０Ａ，４１０Ｂを
中速回転させるための信号を出力し、ステップＳ₁に戻
る。一方、ステップＳ₃において、ＮＯ（Ｔｈ＞Ｔ₂）
であれば、ステップＳ₅に移行する。ステップＳ₅で
は、サーミスタ５００の温度Ｔｈが設定温度Ｔ₃以下か
否かが判別され、ＹＥＳ（Ｔｈ≦Ｔ₃）であれば、ステ
ップＳ₆において、モータ電圧可変回路５３０にフアン
４１０Ａ，４１０Ｂを高速回転させるための信号を出力
し、ステップＳ₁に戻る。

【００６５】一方、ステップＳ₅において、ＮＯ（Ｔｈ
＞Ｔ₃）であれば、ステップＳ₇に移行し、モータ電圧
可変回路５３０にフアン４１０Ａ，４１０Ｂを高速回転
させるための信号を出力するとともに、警告表示ランプ
（図示せず）を点灯させるためのるための信号を出力す
る。即ち、偏光変換ユニット３０周辺の温度がＴ₃より
高い場合には、フアン４１０Ａ，４１０Ｂを高速回転さ
せるだけではなく、使用者に偏光変換ユニット３０周辺
の温度が高温になっていることを警告するのである。

【００６６】次いで、ステップＳ₈に移行し、サーミス
タ５００の温度Ｔｈが設定温度Ｔ₄以下か否かが判別さ
れ、ＹＥＳ（Ｔｈ≦Ｔ₄）であれば、ステップＳ₁に戻
る。一方、ＮＯ（Ｔｈ＞Ｔ₄）であれば、装置に何らか
の異常が生じているおそれがあるので、ステップＳ₉に
移行し、光源ユニット１０の光源１２を消灯させ、か
つ、所定時間ファンを高速回転させて偏光変換ユニット
３０の周辺温度を下げた後、電源ユニット１６に装置の
電源をＯＦＦにする信号を出力して、終了する。

【００６７】また、サーミスタ５００’の検出信号に応
じて液晶ライトバルブ等冷却用の吸気ファン４２０の回
転数を制御する制御手段は、図１１，１２に示す排気フ
ァン４１０Ａ，４１０Ｂの回転数制御手段と同様であ
り、その説明を省略する。

【００６８】なお、この発明は前記した実施例や実施形
態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
において種々の態様において実施することが可能であ
り、例えば次のような変形も可能である。

【００６９】上記実施例では、偏光変換ユニット３０の
大きさが小さく、直にサーミスタ５００が接触するよう
にすると、光の通過を阻害してしまうような場合も考え
られるため、上筐体６１ａ上面における偏光変換ユニッ
ト３０の近傍位置にサーミスタ５００を設けるようにし
ていた。しかしながら、サーミスタ５００は、偏光変換
ユニット３０を構成する偏光変換素子アレイ１３１，１
３２や、第２のレンズアレイ１５０に、直に接するよう
に設けても良い。このようにすれば、偏光変換ユニット
３０部分の温度変化を、直接監視することが可能だから
である。

【００７０】また、サーミスタ５００を設ける位置は、
偏光変換ユニット３０から発せられた熱が伝導する位置
に設ければ良く、偏光変換ユニット３０を保持する保持
部材である保持部材１００や、光学部品用筐体６１内外
における偏光変換ユニット３０を冷却した後の空気の温
度が測定できる位置、あるいは、光学部品用筐体６１の
外側の偏光変換素子と接する位置付近（上筐体６１ａ上
面に限らない）に設ければ良い。このようにしても、偏
光変換素子の温度変化を監視することが可能だからであ
る。

【００７１】前記実施例では、変調手段として透過型の
液晶パネルを利用したライトバルブを例に説明している
が、反射型の液晶パネルを利用したものであってもよ
い。また、鏡面素子を利用した光変調手段を用いたもの
であってもよい。

【００７２】また、前記実施例では、主に光源ユニット
１０の冷却に寄与する排気ファン４１０Ａと、主に偏光
変換素子ユニット３０等の冷却に寄与する排気ファン４
１０Ｂとが二連設けられているが、２個の排気ファン４
１０Ａ，４１０Ｂに代えて、単一の排気ファンによって
光源ユニット１０および偏光変換素子ユニット３０の双
方を冷却するようにしてもよい。

【００７３】また、前記実施例では、両方の排気ファン
４１０Ａ，４１０Ｂの回転数を同時に一体に制御するこ
とで、偏光変換素子アレイ１３１，１３２等を冷却する
ように構成されているが、主に偏光変換ユニット３０の
冷却に寄与する排気ファン４１０Ｂの回転数だけを制御
するように構成してもよい。そして、排気ファン４１０
Ｂの回転数をサーミスタ５００の出力に応じて制御する
とともに、光源ユニット１０の近傍にもサーミスタを取
り付け、このサーミスタの出力に応じて排気ファン４１
０Ａの回転数を制御するようにした場合には、偏光変換
素子アレイ１３１，１３２、液晶ライトバルブ８０Ｒ，
８０Ｇ，８０Ｂおよび光源ユニット１０のすべてを適確
に冷却することができる。

【００７４】また、前記実施例では、レンズアレイ２
０，１５０は合成樹脂で形成されていたが、レンズアレ
イ２０，１５０はガラス製であってもよい。

【００７５】また、光源１２に近い側の第１のレンズア
レイ２０をガラス製とし、光源１２から遠い側のレンズ
アレイである第２のレンズアレイ１５０だけを合成樹脂
で形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である投射型表示装置の斜視
図。

【図２】同装置を背面側から見た斜視図。

【図３】同装置の正面図。

【図４】アッパケースを外した同装置の斜視図。

【図５】上筐体を外して光学部品用筐体内の光学系を露
出させた同装置の斜視図。

【図６】サーミスタと冷却フアンの位置およびケース内
冷却用の空気の流れを示す平面図。

【図７】同装置内の偏光照明光学系の概略構成図。

【図８】偏光変換素子アレイの拡大斜視図。

【図９】偏光変換素子アレイの機能説明図。

【図１０】偏光変換素子アレイの分解斜視図。

【図１１】偏光変換ユニット冷却ファンの回転制御手段
の構成を示すブロック図。

【図１２】同冷却フアンの回転制御のフローチャートを
示す図。

【図１３】従来の投射型表示装置の全体概要図。

【符号の説明】

１０光源ユニット１２光源１４（１４ａ，１４ｂ）外装ケース２０，１５０レンズアレイ３０偏光変換ユニット４２，６４，６８反射ミラー５２，５６ダイクロイックミラー６０光学ユニット６１（６１ａ，６１ｂ）光学部品用筐体８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ光変調手段である液晶ライト
バルブ８８ダイクロイックプリズム９０投射レンズ１００保持部材１２０突起１２２空気通路１３１、１３２偏光変換素子アレイ１６０クリップ３８１ λ／２位相差板４００吸気ファン４０２吸気口４０６吸気口４０８（４０８ａ，４０８ｂ），４０９通気口４１０Ａ，４１０Ｂ排気ファン４１２排気口４２０吸気ファン４２２吸気口５００サーミスタ５１０電圧設定回路５２０比較回路５３０モータ電圧可変回路５４０ファンの駆動を制御する制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０４Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０４Ｂ３６０３６０Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源から出射された光を１
種類の偏光光に変換する偏光変換素子と、前記偏光変換
素子から出射された光を変調する変調手段と、前記変調
手段によって変調された光を拡大投射する投射レンズ
と、前記光源，前記偏光変換素子および前記変調手段を
少なくとも収容する外装ケースと、前記外装ケース内を
冷却するための冷却ファンと、前記冷却ファンの駆動を
制御する制御部とを備えた投射型表示装置であって、前記偏光変換素子の近傍にサーミスタが設けられ、前記
制御部は、前記サーミスタの出力に基づいて前記冷却フ
ァンの回転速度を制御することを特徴とする投射型表示
装置。
【請求項２】前記サーミスタは、前記偏光変換素子の
面に接するように設けられていることを特徴とする、請
求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】前記サーミスタは、前記偏光変換素子か
ら発せられた熱が伝導する位置に設けられていることを
特徴とする、請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項４】前記偏光変換素子の入射面側にはレンズ
アレイが配置され、前記サーミスタは、前記レンズアレ
イの面に接するように設けられていることを特徴とす
る、請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項５】前記偏光変換素子の入射面側にはレンズ
アレイが配置され、前記サーミスタは、前記レンズアレ
イから発せられた熱が伝導する位置に設けられているこ
とを特徴とする、請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項６】前記レンズアレイは、合成樹脂で形成さ
れていることを特徴とする、請求項４または５に記載の
投射型表示装置。
【請求項７】前記冷却ファンは排気ファンであり、前
記外装ケースの前記偏光変換素子のほぼ真下に外気取込
口が設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かに記載の投射型表示装置。
【請求項８】前記偏光変換素子は、前記外装ケース内
に設けられた光学部品用筐体内に支持され、前記光学部
品用筐体には、前記外気取込口から取り込まれた外気を
偏光変換素子に導く通気口が設けられたことを特徴とす
る請求項７に記載の投射型表示装置。
【請求項９】前記冷却ファンは、前記光源の近傍に設
けられた排気ファンであることを特徴とする請求項１〜
８のいずれかに記載の投射型表示装置。
【請求項１０】前記冷却ファンは、主に前記光源の冷
却に寄与する第１の排気ファンと、主に前記偏光変換素
子の冷却に寄与する第２の排気ファンとが並設された２
連の排気ファンによって構成されたことを特徴とする請
求項１〜９のいずれかに記載の投射型表示装置。
【請求項１１】前記偏光変換素子は、前記部分光束の
それぞれを二種類の偏光光に分離する複数の偏光分離膜
と、前記二種類の偏光光のいずれか一方を反射する複数
の反射膜と、前記二種類の偏光光の偏光方向を揃える合
成樹脂製の位相差板とを備えたことを特徴とする請求項
１〜１０のいずれかに記載の投射型表示装置。