JP2004205780A - 保持枠、光変調装置、光学装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上させることができ、かつ、通風抵抗を少なくすることができる保持枠、光変調装置、光学装置及びプロジェクタを提供すること。
【解決手段】保持枠本体４４５Ａの表面、すなわち、光束入射側及び射出側の面、上面、下面及び側面には複数の変形部７が形成されている。この変形部７は、互いに重なることなく、面外方向に凸状に膨出している。また、変形部７の形状は、光束透過方向から見た場合、円形状であり、冷却流路に沿った長さ寸法Ｌ1、冷却流路に直交する方向の長さ寸法Ｌ２は、この円の直径となっている。また、この変形部７の面外方向の突出寸法（高さ寸法Ｈ）は、半径以下となっている。
【選択図】図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保持枠、光変調装置、光学装置及びプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来から、光源と、光源から射出された光束をダイクロイックミラーを用いて三色の色光Ｒ、Ｇ、Ｂに分離する色分離光学系と、分離された光束を各色光毎に、画像情報に応じて変調する３枚の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を、合成する色合成光学系とを備えたいわゆる三板式のプロジェクタが知られている。
このようなプロジェクタは、光変調装置に組み込まれる光変調光学素子や、光変調装置の前段、後段に設けられる偏光ユニットに組み込まれる偏光光学素子等の光学素子を備えている。これらの光学素子は、光束の透過、吸収により発熱し、温度が上昇する。そのため、従来から、空気等の媒体をファンにより送り込み、光学素子自体を直接冷却する冷却構造が採用されている。そして、近年のプロジェクタの高輝度化が進むにつれ、光学素子をさらに効率よく冷却する方法が提案されている。例えば、光変調光学素子を保持する保持枠に冷却空気の流れを整える突片部を設けたものや、偏光光学素子を保持する保持枠に放熱フィンを設けたものがある（特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１８３６１号公報（第３〜４頁、図３）
【特許文献２】
特開２００２−３１８４２４号公報（第４頁、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、突片部を設けたものでは、冷却空気の流れを整えて偏りなく冷却することはできるものの、表面積の拡大を図った構造となっていないので、さらなる放熱性の向上を図ることが難しいという問題がある。また、放熱フィンを設けたものでは、表面積を大きく確保できるものの、通風抵抗が大きくなり冷却効率の向上を図ることが困難となる場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、放熱性を向上させることができ、かつ、通風抵抗を少なくすることができる保持枠、光変調装置、光学装置及びプロジェクタを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の保持枠は、透過する光束の特性を変化させる素子本体及びこれを支持する基板を備えた光学素子を保持するとともに、冷却流体により冷却される保持枠であって、その表面には、面外方向に膨出或いは、没入する複数の変形部が形成されており、前記変形部の冷却流路に沿った長さ寸法をＬ1、冷却流路に直交する方向の長さ寸法をＬ２、面外方向の高さ寸法をＨとした場合、Ｌ２≦Ｌ１、Ｌ２≦Ｈ≦Ｌ1であり、かつ、隣接する変形部同士が互いに重なっていないことを特徴とする。
【０００７】
ここで、変形部は、保持枠の表面から面外方向に膨出した凸状であってもよく、また、表面に没入した凹状のものであってもよい。
この本発明によれば、保持枠の表面に変形部が形成されているので、その分、表面積を拡大することができ、放熱性を向上させることができる。
また、保持枠の表面の変形部の下流側に冷却流体が回り込み、渦が発生し、乱流となるので、これにより保持枠を効率的に冷却できる。
さらに、変形部の寸法は、冷却流路に沿った長さ寸法をＬ1、冷却流路に直交する方向の長さ寸法をＬ２、面外方向の高さ寸法をＨとした場合、Ｌ２≦Ｌ１、Ｌ２≦Ｈ≦Ｌ1となっているため、通風抵抗を少なくすることができ、圧力損失や、風量損失を低減することができる。これにより、変形部が形成されていない場合と、遜色のない通風を確保することができる。
【０００８】
本発明では、前記変形部の形状は、光束透過方向から見ると正多角形或いは、円形であることが好ましい。
この発明によれば、変形部の形状は正多角形、円形となっているため、変形部を成形しやすい。また、このような形状とすることで、他の形状とする場合に比べ、変形部の下流側に冷却流体が回り込みやすくなり、より効果的に乱流を発生させることができ、さらなる冷却効率の向上を図ることができる。
【０００９】
本発明では、前記変形部は、（１）光束入射側及び射出側に位置する面にのみ形成されるとともに、面外方向に膨出している構造、或いは（２）面外方向に膨出しており、千鳥状に配列され、冷却流路前段に配列される２つの変形部の間に後段の変形部が配置される構造が好ましい。
変形部を面外方向に膨出した構造とした場合には、保持枠の全表面に変形部を形成すると、保持枠を製造する際に、金型から保持枠を抜くことができなくなる可能性がある。そのため、本発明のように、（１）光束射出側、入射側の２面にのみ変形部を形成する構造（２）千鳥状に配列され、冷却流路前段に配列される２つの変形部の間に後段の変形部が配置される構造とする必要がある。
【００１０】
本発明の光変調装置は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置であって、光変調素子本体及びこの光変調素子本体を封入した一対の基板を有する光変調光学素子と、上述した何れかの保持枠とを備え、前記光変調光学素子は、前記保持枠に保持されていることを特徴とする。
本発明によれば、光変調装置は、上述した何れかの保持枠を備えているため、放熱性を向上させることができ、かつ、通風抵抗を少なくすることができるという効果を奏することができる。
【００１１】
さらに、本発明の光学装置は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置の前段及び／又は後段に配置される偏光ユニットと、前記光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学装置とを備える光学装置であって、前記光変調装置は、光変調素子本体及びこの光変調素子本体を封入した一対の基板を有する光変調光学素子を備え、前記偏光ユニットは、偏光素子本体及びこの偏光素子本体を支持する基板を有する偏光光学素子を備え、前記光変調装置及び偏光ユニットのうち少なくとも何れか一方は、上述した何れかの保持枠を備えていることを特徴とする。
また、本発明のプロジェクタは、このような光学装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、本発明の光学装置は、光変調装置のみが上述した何れかの保持枠を備えていてもよく、また、偏光ユニットのみが上述した何れかの保持枠を備えていてもよい。さらには、光変調装置、偏光ユニットの両方が保持枠を備えていてもよい。
このような光学装置、プロジェクタによれば、上述した何れかに記載の保持枠を備えているため、保持枠と同様の効果を奏することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．プロジェクタの主な構成〕
図１は、本発明に係るプロジェクタ１を上方前面側から見た斜視図である。図２は、プロジェクタ１を下方背面側から見た斜視図である。
図１または図２に示すように、プロジェクタ１は、射出成形によって成形された略直方体状の外装ケース２を備える。この外装ケース２は、プロジェクタ１の本体部分を収納する合成樹脂製の筐体であり、アッパーケース２１と、ロアーケース２２とを備え、これらのケース２１、２２は、互いに着脱自在に構成されている。
【００１４】
アッパーケース２１は、図１、２に示すように、プロジェクタ１の上面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する上面部２１Ａ、側面部２１Ｂ、前面部２１Ｃおよび背面部２１Ｄを含んで構成される。
同様に、ロアーケース２２も、図１、２に示すように、プロジェクタ１の下面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する下面部２２Ａ、側面部２２Ｂ、前面部２２Ｃ、および背面部２２Ｄを含んで構成される。
【００１５】
従って、図１、２に示すように、直方体状の外装ケース２において、アッパーケース２１およびロアーケース２２の側面部２１Ｂ、２２Ｂ同士が連続的に接続されて直方体の側面部分２１０が構成され、同様に、前面部２１Ｃ、２２Ｃ同士の接続で前面部分２２０が、背面部２１Ｄ、２２Ｄ同士の接続で背面部分２３０が、上面部２１Ａにより上面部分２４０が、下面部２２Ａにより下面部分２５０がそれぞれ構成される。
【００１６】
図１に示すように、上面部分２４０において、その前方側には操作パネル２３が設けられ、この操作パネル２３の近傍には音声出力用のスピーカ孔２４０Ａが形成されている。
【００１７】
前方から見て右側の側面部分２１０には、２つの側面部２１Ｂ、２２Ｂを跨る開口２１１が形成されている。ここで、外装ケース２内には、上面部分２４０に沿って、後述するメイン基板５１と、インターフェース基板５２とが設けられており、この開口２１１に取り付けられたインターフェースパネル５３を介して、メイン基板５１に実装された接続部５１Ｂと、インターフェース基板５２に実装された接続部５２Ａとが外部に露出している。これらの接続部５１Ｂ、５２Ａにおいて、プロジェクタ１には外部の電子機器等が接続される。
【００１８】
前面部分２２０において、前方から見て右側で、前記操作パネル２３の近傍には、２つの前面部２１Ｃ、２２Ｃを跨ぐ円形状の開口２２１が形成されている。
この開口２２１に対応するように、外装ケース２内部には、投写レンズ４６が配置されている。この際、開口２２１から投写レンズ４６の先端部分が外部に露出しており、この露出部分の一部であるレバー４６Ａを介して、投写レンズ４６のフォーカス操作が手動で行えるようになっている。
【００１９】
前面部分２２０において、前記開口２２１の反対側の位置には、排気口２２２が形成されている。この排気口２２２には、安全カバー２２２Ａが形成されている。
【００２０】
図２に示すように、背面部分２３０において、背面から見た右側には矩形状の開口２３１が形成され、この開口２３１からインレットコネクタ２４が露出するようになっている。
【００２１】
下面部分２５０において、下方から見て右端側の中央位置には矩形状の開口２５１が形成されている。開口２５１には、この開口２５１を覆うランプカバー２５が着脱自在に設けられている。このランプカバー２５を取り外すことにより、図示しない光源ランプの交換が容易に行えるようになっている。
【００２２】
また、下面部分２５０において、下方から見て左側で背面側の隅部には、一段内側に凹んだ矩形面２５２が形成されている。この矩形面２５２には、外部から冷却空気を吸入するための吸気口２５２Ａが形成されている。矩形面２５２には、この矩形面２５２を覆う吸気口カバー２６が着脱自在に設けられている。吸気口カバー２６には、吸気口２５２Ａに対応する開口２６Ａが形成されている。開口２６Ａには、図示しないエアフィルタが設けられており、内部への塵埃の侵入が防止されている。
【００２３】
さらに、下面部分２５０において、後方側の略中央位置にはプロジェクタ１の脚部を構成する後脚２Ｒが形成されている。また、下面部２２Ａにおける前方側の左右の隅部には、同じくプロジェクタ１の脚部を構成する前脚２Ｆがそれぞれ設けられている。つまり、プロジェクタ１は、後脚２Ｒおよび２つ前脚２Ｆにより３点で支持されている。
２つの前脚２Ｆは、それぞれ上下方向に進退可能に構成されており、プロジェクタ１の前後方向および左右方向の傾き（姿勢）を調整して、投写画像の位置調整ができるようになっている。
【００２４】
また、図１、２に示すように、下面部分２５０と前面部分２２０とを跨るように、外装ケース２における前方側の略中央位置には、直方体状の凹部２５３が形成されている。この凹部２５３には、収納部としてのカバー部材２７が設けられている。カバー部材２７の内部には、図１、２では図示しない遠隔操作機器としてのリモートコントローラ（リモコン）が収納されている。
【００２５】
ここで、図３、４は、プロジェクタ１の内部を示す斜視図である。具体的には、図３は、図１の状態からプロジェクタ１のアッパーケース２１を外した図である。図４は、図３の状態から制御基板５を外した図である。
【００２６】
外装ケース２には、図３、４に示すように、背面部分に沿って配置され、左右方向に延びる電源ユニット３と、この電源ユニット３の前側に配置された平面視略Ｌ字状で光学系としての光学ユニット４と、これらのユニット３、４の上方および右側に配置される制御部としての制御基板５とを備える。これらの各装置３〜５によりプロジェクタ１の本体が構成されている。
【００２７】
電源ユニット３は、電源３１と、この電源３１の下方に配置された図示しないランプ駆動回路（バラスト）とを含んで構成される。
電源３１は、前記インレットコネクタに接続された図示しない電源ケーブルを通して外部から供給された電力を、前記ランプ駆動回路や制御基板５等に供給するものである。
前記ランプ駆動回路は、光学ユニット４を構成する図３、４では図示しない光源ランプに、電源３１から供給された電力を供給するものであり、前記光源ランプと電気的に接続されている。このようなランプ駆動回路は、例えば、基板に配線することにより構成できる。
【００２８】
電源３１および前記ランプ駆動回路は、略平行に上下に並んで配置されており、これらの占有空間は、プロジェクタ１の背面側で左右方向に延びている。
また、電源３１はおよび前記ランプ駆動回路は、左右側が開口されたアルミニウム等の金属製のシールド部材３１Ａによって周囲を覆われている。
シールド部材３１Ａは、冷却空気を誘導するダクトとしての機能に加えて、電源３１や前記ランプ駆動回路で発生する電磁ノイズが、外部へ漏れないようにする機能も有している。
【００２９】
制御基板５は、図３に示すように、ユニット３、４の上側を覆うように配置されＣＰＵや接続部５１Ｂ等を含むメイン基板５１と、このメイン基板５１の下側に配置され接続部５２Ａを含むインターフェース基板５２とを備える。
この制御基板５では、接続部５１Ｂ、５２Ａを介して入力された画像情報に応じて、メイン基板５１のＣＰＵ等が、後述する光学装置を構成する液晶パネルの制御を行う。
【００３０】
メイン基板５１は、金属製のシールド部材５１Ａによって周囲を覆われている。メイン基板５１は、図３ではわかり難いが、光学ユニット４を構成する上ライトガイド４７２の上端部分４７２Ａ（図４）に当接している。
【００３１】
〔２．光学ユニットの詳細な構成〕
ここで、図５は、光学ユニット４を示す分解斜視図である。図６は、光学ユニット４を模式的に示す図である。
光学ユニット４は、図６に示すように、光源装置４１１を構成する光源ランプ４１６から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成し、この光学像を拡大して投射するユニットであり、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光学装置４４と、投写レンズ４６と、これらの光学部品４１〜４４、４６を収納する合成樹脂製のライトガイド４７（図５）とを備える。
【００３２】
インテグレータ照明光学系４１は、光学装置４４を構成する３枚の液晶パネル４４１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂとする）の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。
【００３３】
光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６と、リフレクタ４１７とを備え、光源ランプ４１６から射出された放射状の光線をリフレクタ４１７で反射して平行光線とし、この平行光線を外部へと射出する。光源ランプ４１６には、高圧水銀ランプを採用している。なお、高圧水銀ランプ以外に、メタルハライドランプやハロゲンランプ等も採用できる。また、リフレクタ４１７には、放物面鏡を採用している。なお、放物面鏡の代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組み合わせたものを採用してもよい。
【００３４】
第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源ランプ４１６から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。各小レンズの輪郭形状は、液晶パネル４４１の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。たとえば、液晶パネル４４１の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズのアスペクト比も４：３に設定する。
【００３５】
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有する。
【００３６】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置される。このような偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置４４での光の利用効率が高められている。
【００３７】
具体的に、偏光変換素子４１４によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の液晶パネル４４１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１では、１種類の偏光光しか利用できないため、他種類のランダムな偏光光を発する光源ランプ４１６からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６から射出された光束を全て１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１４は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００３８】
色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１、４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１、４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。
【００３９】
リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２、４３４とを備え、色分離光学系４２で分離された色光である赤色光を液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。
【００４０】
この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、赤色光成分と緑色光成分とは透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って、青色用の液晶パネル４４１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３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。他の液晶パネル４４１Ｇ、４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。
【００４１】
また、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の液晶パネル４４１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って、赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに到達する。
なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１８に伝えるためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
【００４２】
光学装置４４は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光ユニット４４２と、各入射側偏光ユニット４４２の後段に配置される光変調装置としての液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂと、各液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂの後段に配置される射出側偏光ユニット４４３と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。
【００４３】
液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものである。
光学装置４４において、色分離光学系４２で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂ、入射側偏光ユニット４４２、および射出側偏光ユニット４４３によって画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【００４４】
入射側偏光ユニット４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、サファイアガラス等の基板及びこの基板上に貼付された偏光膜（偏光光学素子本体）を有する偏光光学素子から構成されている。また、基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ４１８に貼り付けてもよい。
射出側偏光ユニット４４３も、入射側偏光ユニット４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１（４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。また、基板を用いずに、偏光膜をクロスダイクロイックプリズム４４４に貼り付けてもよい。
これらの入射側偏光ユニット４４２および射出側偏光ユニット４４３は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。
【００４５】
クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光ユニット４４３から射出され、各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４４には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色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字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。
【００４６】
以上説明した液晶パネル４４１、射出側偏光ユニット４４３およびクロスダイクロイックプリズム４４４は、一体的にユニット化された光学装置本体４５として構成されている。光学装置４４、光学装置本体４５の構成は、以下の〔４．光学装置の詳細な構成〕に後述する。
【００４７】
投写レンズ４６は、光学装置４４のクロスダイクロイックプリズム４４４で合成されたカラー画像を拡大して投写するものである。
ライトガイド４７は、図５に示すように、各光学部品４１２〜４１５、４１８、４２１〜４２３、４３１〜４３４、４４２を上方からスライド式に嵌め込む溝部が形成された下ライトガイド４７１と、下ライトガイド４７１の上側開口を閉塞する蓋状の上ライトガイド４７２とを備えて構成される。
【００４８】
図５に示すように、平面視略Ｌ字状の下ライトガイド４７１の一端側には、光源装置４１１が収容されている。他端側には、下ライトガイド４７１に形成されたヘッド部４７３を介して、投写レンズ４６がねじ止め固定されている。
【００４９】
また、図５に示すように、下ライトガイド４７１に収納された光学装置本体４５は、２つのばね部材５０を挟んだ状態で下ライトガイド４７１にねじ止め固定される。この２つのばね部材５０は、フィールドレンズ４１８および入射側偏光ユニット４４２を下方へと付勢して位置を特定する。
【００５０】
〔３．冷却構造〕
図７は、図４から前記上ライトガイドおよび光学装置本体４５を取り外した図である。また、図８は、光学ユニット４を示す斜視図である。
ここで、プロジェクタ１には、図７、８に示すように、液晶パネル４４１を主に冷却するパネル冷却系Ａと、偏光変換素子４１４を主に冷却する偏光変換素子冷却系Ｂと、電源ユニット３を主に冷却する電源冷却系Ｃと、光源装置４１１を主に冷却する光源冷却系Ｄとが設けられている。
【００５１】
図７に示すように、パネル冷却系Ａでは、電源ユニット３の下側に配置された大型のシロッコファン６１が用いられている。
パネル冷却系Ａでは、図７または図８に示すように、シロッコファン６１によって、外装ケース２の下面部分２５０に形成された吸気口２５２Ａ（図２）から吸入された外部の冷却空気は、図示しないダクトによって光学装置本体４５の下方へと導かれ、下ライトガイド４７１における各液晶パネル４４１の下側に形成された吸入口からライトガイド４７内部へと入る。この冷却空気は、図８に示すように、各液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂとクロスダイクロイックプリズム４４４との間の空隙を通って、液晶パネル４４１と前記射出側偏光ユニットを冷却し、上ライトガイド４７２と前記制御基板との間の空間に排出される。
また、この冷却空気は、各液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂとフィールドレンズ４１８との間の空隙を通って、液晶パネル４４１と前記入射側偏光ユニットを冷却し、上ライトガイド４７２と前記入射側偏光ユニットとの間の空間に排出される。
なお、この空間に排出された空気は、上ライトガイド４７２の上端部分４７２Ａと前記制御基板５との当接により、投写レンズ４６側へは流れないようになっている。
【００５２】
偏光変換素子冷却系Ｂでは、前記シロッコファン６１によって吸入された冷却空気は、下ライトガイド４７１の下側に配置された図示しないダクトによって、偏光変換素子４１４の下側まで導かれ、下ライトガイド４７１における偏光変換素子４１４の下側に形成された吸入口からライトガイド４７内へ入り、偏光変換素子４１４を冷却した後に、上ライトガイド４７２に形成された排出口４７４から排出される。
【００５３】
電源冷却系Ｃでは、図７に示すように、金属製の板材を挟んでシロッコファン６１の上側に配置された小型のシロッコファン６２が用いられている。
電源冷却系Ｃでは、パネル冷却系Ａによって上ライトガイド４７２と前記制御基板５の間に流れてきた冷却空気は、制御基板５を冷却しつつシロッコファン６２によって吸入され、電源ユニット３の内部側へと排出される。この内部に排出された空気は、シールド部材３１Ａに沿って流れて電源３１および前記ランプ駆動回路を冷却し、シロッコファン６２とは反対側の開口から排出される。
【００５４】
光源冷却系Ｄでは、光源装置４１１の前面側に配置された軸流ファン６３と、この軸流ファン６３に取り付けられたダクト６４とが用いられている。
光源冷却系Ｄでは、電源冷却系Ｃおよび偏光変換素子冷却系Ｂから排出された空気は、軸流ファン６３の吸引によって、光源装置４１１の側面部分に形成されたスリット状の開口から光源装置４１１内に入り込んで光源ランプ４１６を冷却し、ダクト６４を介して、外装ケース２の排気口２２２から外部へと排出される。
【００５５】
〔４．光学装置の詳細な構成〕
図９は、光学装置本体４５を示す斜視図である。図１０は、光学装置本体４５を示す分解斜視図である。
なお、図１０では、後述する液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｂは図示を省略されているが、液晶パネル４４１Ｇと同様に構成されている。
【００５６】
光学装置本体４５は、図９に示すように、クロスダイクロイックプリズム４４４と、このクロスダイクロイックプリズム４４４の上面に固定されたマグネシウム合金製の台座４４７と、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面に取り付けられ、射出側偏光ユニット４４３を保持する金属製の保持板４４６と、この保持板４４６の光束入射側に突設された金属製の４つのピン４４６Ｐによって保持される液晶パネル４４１（４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂ）とを備える。
【００５７】
台座４４７は、マグネシウム合金で構成され、クロスダイクロイックプリズム４４４の上面に固定されており、外周形状はクロスダイクロイックプリズム４４４と略同じである。
さらに、クロスダイクロイックプリズム４４４の上面に固定された台座４４７の角隅部分には、光学装置本体４５を下ライトガイド４７１にねじ止め固定するための、４つの腕部４４７Ａが形成されている。
腕部４４７Ａの先端部分には、丸穴４４７Ｂが形成されている。
また、図１０に示されるように、台座４４７の側面には、対向する上下の辺縁にわたって凹部４４７Ｃが形成され、接着固定される保持板４４６と台座４４７との間にドライバー等の工具が差し込めるようになっている。
【００５８】
保持板４４６は、例えば、マグネシウム合金で構成され、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを保持固定するものであり、図９、１０に示すように、矩形板状体４４６Ａと、この矩形板状体４４６Ａの四隅から突設されたピン４４６Ｐとを備えている。ここで、ピン４４６Ｐの位置は、矩形板状体４４６Ａの隅である必要は無い。また、ピン４４６Ｐの数は、４つに限らず、２つ以上あれば良い。
【００５９】
この保持板４４６は、台座４４７と後述する保持枠４４５との間に介在している。該保持板４４６のピン４４６Ｐと反対側の端面が台座４４７の側面に接着固定される。また、該保持板４４６のピン４４６Ｐと保持枠４４５の孔４４５Ｆとを介して、保持板４４６と保持枠４４５とが互いに接着固定されている。
【００６０】
この矩形板状体４４６Ａには、略中央に矩形状の開口部４４６Ｂが形成され、その上下辺縁にわたって凹部４４６Ｎが形成されている。この開口部４４６Ｂは、液晶パネル４４１（４４１Ｇ）の装着時、液晶パネル４４１（４４１Ｇ）の画像形成領域と対応する。
【００６１】
また、この開口部４４６Ｂを囲うように係合溝４４６Ｃが形成され、この係合溝４４６Ｃに係合するように、射出側偏光ユニット４４３が、取り付けられている。
射出側偏光ユニット４４３は、透明材料であるサファイア基板及びこの基板の入射面側に貼り付けられた偏光フィルム（偏光光学素子本体）を有する偏光光学素子から構成されている。この射出側偏光ユニット４４３と、係合溝４４６Ｃとの取り付けは、接着剤や、両面テープを等により行われる。
【００６２】
一方、液晶パネル４４１（４４１Ｇ）は、図９〜１０に示されるように、液晶パネル本体（光変調光学素子）４４１Ｘと、液晶パネル本体４４１Ｘの光束入射側および光束射出側に密着して貼り付けられる防塵ガラス４４１Ｄ、４４１Ｃと、液晶パネル本体４４１Ｘおよび防塵ガラス４４１Ｄ、４４１Ｃを内部に収納し、保持する保持枠４４５と備えて構成されている。
【００６３】
液晶パネル本体４４１Ｘは、駆動基板（例えば複数のライン状の電極と、画素を構成する電極と、これらの間に電気的に接続されたＴＦＴ素子とが形成された基板）４４１Ａと、対向基板（例えば、共通電極が形成された基板）４４１Ｅと、の間に液晶（光変調光学素子本体）が封入されたものであり、これらのガラス基板の間から制御用ケーブル４４１Ｆが延びて構成されている。
【００６４】
防塵ガラス４４１Ｃ、４４１Ｄは、それぞれ駆動基板４４１Ａおよび対向基板４４１Ｅ上に、透明接着剤等で固着されている。
これら防塵ガラス４４１Ｃ、４４１Ｄは、通常、投写レンズ４６（図６参照）のバックフォーカス位置から液晶パネル４４１のパネル面の位置をずらして光学的にパネル表面に付着したゴミを目立たなくするためのものである。
防塵ガラス４４１Ｃ、４４１Ｄとしては、サファイア板を使用している。このサファイア板の熱伝導率は、４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００６５】
保持枠４４５は、図１１及び図１２にも示すように、例えば、マグネシウム合金で構成され、液晶パネル本体４４１Ｘおよび防塵ガラス４４１Ｃ、４４１Ｄを収容する保持枠本体４４５Ａと、保持枠本体４４５Ａと係合し、収納した液晶パネル本体４４１Ｘおよび防塵ガラス４４１Ｃ、４４１Ｄを押圧固定する枠状部材４４５Ｂとからなる。
なお、本実施形態では、この保持枠４４５をマグネシウム合金製としたが、これに限らず、軽量で熱伝導性良好なアルミニウム、チタン、或いは、アルミニウム、チタン、マグネシウムの合金、炭素鋼、黄銅、ステンレス等の金属等を用いてもよい。さらには、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ等のカーボンフィラーを混入させた樹脂（ポリカーボネート、ポリフィニレンサルフィド等）を用いてもよい。このような材料を用いることで、液晶パネル４４１の熱が、保持枠４４５に効率的に放熱され、液晶パネル４４１の放熱性を向上できる。
【００６６】
枠状部材４４５Ｂの液晶パネル本体４４１Ｘのパネル面に対応する位置には矩形形状の開口部４４５Ｅが設けられている。また、枠状部材４４５Ｂの左右両側にはフック４４５Ｄが設けられており、このフック４４５Ｄを後述する保持枠本体４４５Ａのフック係合部４４５Ｃに係合することで、保持枠本体４４５Ａと枠状部材４４５Ｂとが固定される。
【００６７】
保持枠本体４４５Ａの液晶パネル本体４４１Ｘのパネル面に対応する位置には矩形形状の開口部４４５Ｅが設けられており、また、その四隅には孔４４５Ｆが形成されている。ここで、液晶パネル本体４４１Ｘは、保持枠本体４４５Ａ，枠状部材４４５Ｂの開口部４４５Ｅで露出し、この部分が画像形成領域となる。すなわち、液晶パネル本体４４１Ｘのこの部分に各色光Ｒ，Ｇ，Ｂが導入され、画像情報に応じて光学像が形成される
【００６８】
また、保持枠本体４４５Ａの左右側面の枠状部材４４５Ｂのフック４４５Ｄに対応する位置には、フック係合部４４５Ｃが形成されている。さらに、図１３に示すように、保持枠本体４４５Ａには、液晶パネル本体４４１Ｘおよび防塵ガラス４４１Ｃ、４４１Ｄを収容する平面視矩形状の凹状部である収容部４４５Ａ１が形成されている。収容部４４５Ａ１の外形は、防塵ガラス４４１Ｃがはめ込み可能な形状となっている。そして、収容部４４５Ａ１内部には、防塵ガラス４４１Ｄ、液晶パネル本体４４１Ｘの駆動基板４４１Ａ，対向基板４４１Ｅを隙間なく、はめ込むことができるようにそれぞれの基板等の外形形状に沿った段部４４５Ａ３が形成されている。
さらに、収容部４４５Ａ１の上方には、この収容部４４５Ａ１と連通した窪み部４４５Ａ２が形成されており、この窪み部４４５Ａ２には、制御用ケーブル４４１Ｆが配置される。
【００６９】
以上のような保持枠本体４４５Ａの表面、具体的には、光束入射側及び射出側の面、上面、下面及び側面には複数の変形部７が形成されている。なお、図９及び図１０においては変形部７を省き図面を簡略化している。
この変形部７は、互いに重なることなく、面外方向に凸状に膨出している。図１４に保持枠本体４４５Ａの光束射出側の面に形成された変形部７の模式図を示す。変形部７の形状は、光束透過方向から見た場合、円形状となっており、図面下方から上方に向かって形成される冷却流路Ｅに沿った長さ寸法Ｌ1、冷却流路Ｅに直交する方向の長さ寸法Ｌ２は、この円の直径となっている。また、この変形部７の面外方向の突出寸法（高さ寸法Ｈ）は、半径以下となっている。
ここで、冷却流路Ｅは、パネル冷却系Ａの冷却流路である。
なお、保持枠本体４４５Ａの他の表面に形成された変形部７も上述した変形部７と同様の大きさ形状である。
【００７０】
さらに、図１１〜図１４を用いてこのような変形部７の配列について詳細に説明する。
保持枠本体４４５Ａの光束射出側の面のうち開口部４４５Ｅの上方側に位置する部分には、開口部４４５Ｅの長手方向に沿って３列に変形部７が配列されている。各配列間の距離は等しい。また、変形部７の配列は千鳥状であり、冷却流路Ｅ前段に配列される２つの変形部７の間に後段の変形部７が配置されている。
また、同様に開口部４４５Ｅの下方側に位置する部分には、開口部４４５Ｅの長手方向に沿って２列に変形部７が配列されている。この変形部７の配列は、開口部４４５Ｅの上方側に位置する部分に形成された変形部７の配列と同様である。
さらに、開口部４４５Ｅの側方の部分には、変形部７が開口部４４５Ｅの短辺方向に沿って一列に配置されている。
【００７１】
保持枠本体４４５Ａの側面であって、フック係合部４４５Ｃを除いた部分には、その長手方向に沿って２列に変形部７が配列されている。この場合にも、変形部７の配列は、開口部４４５Ｅの上方側に位置する部分に形成された変形部７の配列と同様となっている。
さらに、保持枠本体４４５Ａの図面右上面及び図面左上面には、それぞれ３つの変形部７が形成されており、これらは互い違いになって配列されている。
また、保持枠本体４４５Ａの光束入射側の面のうち、開口部４４５Ｅの下方側に位置する部分には、開口部４４５Ｅの長手方向に沿って２列に変形部７が配列されている。これらの変形部７の配列も、光束射出側の開口部４４５Ｅの上方側に位置する部分に形成された変形部７の配列と同様である。
【００７２】
なお、図示しないが、保持枠本体４４５Ａの下面にもその長手方向に沿って変形部が２列に配列されている。この配列は、前述した変形部７と同様である。
そして、図１４に示すように、各列における変形部７間の距離をＬ３、各配列間の距離をＬ４とした場合、本実施形態では、Ｌ３＝Ｌ４となっている。
【００７３】
〔５．実施形態の効果〕
このような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
保持枠本体４４５Ａの表面に面外方向に膨出した変形部７が形成されているので、その分、表面積を拡大することができる。これにより、放熱性を向上させることができる。
また、面外方向に膨出した変形部７が形成されているので、変形部７の下流側に冷却空気が回り込み、渦が発生し、乱流となるので、これにより保持枠本体４４５Ａを効率的に冷却できる。
【００７４】
さらに、変形部７は、円形状であり、面外方向の高さ寸法をＨが、半径以下となっているため、通風抵抗を少なくすることができ、圧力損失や、風量損失を低減することができる。これにより、変形部７が形成されていない場合と遜色のない通風を確保することができる。
また、変形部７の形状は、円形となっているため、変形部７を容易に形成することができる。
さらに、円形とすることで、他の形状とする場合に比べ、変形部７の下流側に冷却空気が回り込みやすくなり、より効果的に乱流を発生させることができ、さらなる冷却効率の向上を図ることができる。
【００７５】
また、保持枠本体４４５Ａの全表面に面外方向に膨出した変形部を形成すると、保持枠本体４４５Ａを製造する際に、金型から保持枠を抜くことができなくなる可能性がある。
これに対し、本実施形態では、変形部７の配列は千鳥状であり、冷却流路Ｅ前段に配列される２つの変形部７の間に後段の変形部７が配置されているので、金型から保持枠本体４４５Ａを抜くことができ、保持枠本体４４５Ａを容易に形成することができる。
また、保持枠本体４４５Ａの光束射出側、入射側の表面のみならず、側面、上面、下面にも変形部７を形成したので、保持枠本体４４５Ａの側面や上面、下面にも渦を発生させることができ、乱流を発生させて効率よく冷却することができる。
【００７６】
〔６．実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、入射側偏光ユニット４４２は、基板及び偏光膜を有する偏光光学素子から構成されているとしたが、これに限らず、基板及び偏光膜を備える偏光光学素子と、この偏光光学素子を保持し、かつ、保持枠４４５と同様の構造の保持枠とを備える構成としてもよい。このようにすれば、入射側偏光ユニット４４２の冷却効率を向上させることができる。また、射出側偏光ユニットも保持枠４４５と同様の保持枠を備えた構成としてもよい。
【００７７】
さらに、前記実施形態では、変形部７は、保持枠本体４４５Ａの光束射出側、入射側の面、上面、下面、側面の６面に形成され、千鳥状に配列されていたが、これに限らず、例えば、光束射出側、入射側の面にのみ変形部を形成してもよい。この場合には、変形部の配列を千鳥状としなくても、金型から保持枠本体を取り出すことができる。
【００７８】
前記実施形態では、変形部７は、隣接する変形部との間に距離Ｌ３の隙間が形成されていたが、これに限らず、例えば、図１５の模式図に示すように、隣接する変形部７間の隙間が形成されていなくてもよい。さらに、変形部は、円形状に限らず、図１６の模式図に示すように、正方形状等の正多角形状の変形部８としてもよい。また、前記実施形態では、隣接する変形部との間の距離Ｌ３と配列間の距離Ｌ４とが等しいものとしたが、図１６示すように、これらの距離は等しくなくてもよい。
【００７９】
さらに、変形部は、正多角形状でなくてもよく、変形部の冷却流路Ｅに沿った長さ寸法をＬ1、冷却流路に直交する方向の長さ寸法をＬ２、面外方向の高さ寸法をＨとした場合、Ｌ２≦Ｌ１、Ｌ２≦Ｈ≦Ｌ1の条件を満たすものであればよい。
前記実施形態では、変形部７は、保持枠本体４４５Ａの表面から面外方向に膨出した凸型形状としたが、このような形状に限らず、表面に没入した凹型形状としてもよい。この場合にも、凸状の変形部を形成した場合と同様に、凹状の変形部により、表面積を増大させることができ、また、乱流を発生させて放熱効率を向上させることができ、さらに、通風抵抗を少なくすることができる。なお、このような凹型の変形部を有する保持枠本体を製造する場合には、金型をスライド型とする必要がある。
【００８０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロジェクタを上方前面側から見た斜視図。
【図２】前記プロジェクタを下方背面側から見た斜視図。
【図３】前記プロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図１の状態からアッパーケースを外した図。
【図４】前記プロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図３の状態から制御基板を外した図。
【図５】前記プロジェクタを構成する光学ユニットを示す分解斜視図。
【図６】前記光学ユニットを模式的に示す図。
【図７】前記プロジェクタの内部における冷却系を説明するための斜視図であり、具体的には、図４から上ライトガイドおよび前記光学装置本体を取り外し、冷却系を示した図。
【図８】前記光学ユニットの冷却系を説明するための斜視図。
【図９】前記光学ユニットを構成する光学装置本体を示す斜視図。
【図１０】前記光学装置本体を示す分解斜視図。
【図１１】液晶パネルを示す斜視図。
【図１２】図１１とは異なる方向から見た液晶パネルを示す斜視図。
【図１３】前記液晶パネルの保持枠本体を示す斜視図。
【図１４】前記保持枠本体の変形部の配列の模式図。
【図１５】変形部の配列の変形例を示す模式図。
【図１６】変形部の他の変形例を示す模式図。
【符号の説明】
１…プロジェクタ、７，８…変形部、４４…光学装置、４４１，４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ…液晶パネル（光変調装置）、４４５…保持枠、Ｅ…冷却流路

Claims (7)

1. 透過する光束の特性を変化させる素子本体及びこれを支持する基板を備えた光学素子を保持するとともに、冷却流体により冷却される保持枠であって、
   その表面には、面外方向に膨出或いは、没入する複数の変形部が形成されており、
   前記変形部の冷却流路に沿った長さ寸法をＬ1、冷却流路に直交する方向の長さ寸法をＬ２、面外方向の高さ寸法をＨとした場合、
   Ｌ２≦Ｌ１、Ｌ２≦Ｈ≦Ｌ1
   であり、かつ、隣接する変形部同士が互いに重なっていないことを特徴とする保持枠。
2. 請求項１に記載の保持枠において、
   前記変形部の形状は、光束透過方向から見ると正多角形或いは、円形であることを特徴とする保持枠。
3. 請求項１又は２に記載の保持枠において、
   前記変形部は、光束入射側及び射出側に位置する面にのみ形成されるとともに、面外方向に膨出していることを特徴とする保持枠。
4. 請求項１又は２に記載の保持枠において、
   前記変形部は、面外方向に膨出しており、千鳥状に配列され、
   冷却流路前段に配列される２つの変形部の間に後段の変形部が配置されることを特徴とする保持枠。
5. 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置であって、
   光変調素子本体及びこの光変調素子本体を封入した一対の基板を有する光変調光学素子と、請求項１から４の何れかに記載の保持枠とを備え、
   前記光変調光学素子は、前記保持枠に保持されていることを特徴とする光変調装置。
6. 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置の前段及び／又は後段に配置される偏光ユニットと、前記光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学装置とを備える光学装置であって、
   前記光変調装置は、光変調素子本体及びこの光変調素子本体を封入した一対の基板を有する光変調光学素子を備え、
   前記偏光ユニットは、偏光素子本体及びこの偏光素子本体を支持する基板を有する偏光光学素子を備え、
   前記光変調装置及び偏光ユニットのうち少なくとも何れか一方は、請求項１から４の何れかに記載の保持枠を備えていることを特徴とする光学装置。
7. 請求項６に記載の光学装置と、前記光学装置によって形成された画像を投写する投写光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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