JP2005265911A - 光学装置およびこの光学装置を備えたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】フィールドレンズおよび偏光板を効率良く冷却できる光学装置を提供すること。
【解決手段】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、この光変調装置に光束を照明する複数の光学部品と、これら複数の光学部品を収納し、それぞれの前記光学部品を所定の照明光軸上に配置する合成樹脂製の光学部品用筐体とを備える光学装置は、複数の光学部品に、光変調装置の照明光軸上の前段に配置され、光変調装置に入射する光束を平行化するフィールドレンズ４１８と、このフィールドレンズ４１８によって射出された光束のうち、所定方向の偏光光を透過して光変調装置に射出する偏光板４４２とが設けられ、光学部品用筐体には、フィールドレンズ４１８および偏光板４４２を一体的に保持し、光学部品用筐体とは別体として形成された金属製の保持枠７が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、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、この光変調装置に光束を照明する複数の光学部品と、これら複数の光学部品を収納し、それぞれの前記光学部品を所定の照明光軸上に配置する合成樹脂製の光学部品用筐体とを備える光学装置、および、この光学装置を備えたプロジェクタに関する。

従来、会議、学会、展示会等でのプレゼンテーションや、家庭での映画鑑賞等にプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタは、内部に光源と、この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、この光変調装置に光束を照明する複数の光学部品と、これら光変調装置および複数の光学部品を内部に設定された照明光軸上の所定の位置に収納する光学部品用筐体とを備える光学装置が設けられ、この光学装置により光学像を形成し、拡大投写する。

このような光学装置において、光変調装置の前段には、該光変調装置に入射する光束を照明光軸に沿った平行光に変換するフィールドレンズと、このフィールドレンズおよび光変調装置の間に介装され、フィールドレンズから射出された光束のうち、所定方向の偏光光を透過して光変調装置に射出する偏光板とが設けられた光学装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような光学装置では、フィールドレンズおよび偏光板は、光学部品用筐体に設けられた部品収納部材（下部筐体）に形成された溝部にスライド式に嵌め込むことで、照明光軸上の所定位置に適切に配置される。

ここで、フィールドレンズおよび偏光板のうち、フィールドレンズは、光源から射出された光束が集中し、偏光板は、入射された光束の偏光軸を変換する際に、偏光板の偏光軸に沿った光束を透過し、その他の光束を吸収するため、それぞれ熱が発生しやすく、熱劣化が生じやすい。この問題は、プロジェクタの小型化・高輝度化により大きな問題となっており、このため、特許文献１に記載の光学装置では、下部筐体をアルミニウム等の金属製部材で形成することにより、フィールドレンズおよび偏光板の熱を部品収納部材に伝導させ、放熱することで、これらフィールドレンズおよび偏光板の冷却効率を向上させている。

特開２００３−１２１９３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光学装置では、複数の光学部品が収納・配置される部品収納部材には、フィールドレンズおよび偏光板以外の他の光学部品から発生した熱も部品収納部材に伝導される。このため、部品収納部材が高温となり、部品収納部材と、フィールドレンズおよび偏光板との温度差が小さくなる。従って、これらフィールドレンズおよび偏光板からの熱の伝導が効率良く行われなくなり、フィールドレンズおよび偏光板が効果的に冷却されないという問題がある。

本発明の目的は、フィールドレンズおよび偏光板を効率良く冷却できる光学装置を提供することである。

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、この光変調装置に光束を照明する複数の光学部品と、これら複数の光学部品を収納し、それぞれの前記光学部品を所定の照明光軸上に配置する合成樹脂製の光学部品用筐体とを備える光学装置であって、前記複数の光学部品には、前記光変調装置の前記照明光軸上の前段に配置され、該光変調装置に入射する光束を平行化するフィールドレンズと、このフィールドレンズによって射出された光束のうち、所定方向の偏光光を透過して前記光変調装置に射出する偏光板とが設けられ、前記光学部品用筐体には、前記フィールドレンズおよび偏光板を一体的に保持し、該光学部品用筐体とは別体として形成された金属製の保持枠が設けられていることを特徴とする。

ここで、保持枠を形成する金属としては、熱伝導率の高い部材、例えば、インバーおよび４２Ｎｉ−Ｆｅ等の鉄−ニッケル合金、マグネシウム、アルミニウム、チタンおよびこれらの合金、炭素鋼、ステンレス等の金属を挙げることができる。

本発明によれば、金属製の保持枠により、フィールドレンズおよび偏光板は一体的に保持されるので、これら発熱量の多い光学部品で発生した熱を保持枠に伝導させて放熱することができる。ここで、フィールドレンズおよび偏光板は、光源から射出された光束が集中することとなり、また、偏光板は、所定方向以外の光束を反射および吸収するので、発熱量が甚大ではない。これに対し、これらフィールドレンズおよび偏光板を保持枠に保持させて放熱させることにより、これらフィールドレンズおよび偏光板の冷却効率を向上させることができ、製品寿命を延ばすことができる。また、これにより、安定した光学像形成を行うことができる。

また、金属製の保持枠は、合成樹脂製の光学部品用筐体とは別体として形成・配置されているので、他の光学部品で発生した熱による保持枠の高温化を抑えることができる。これにより、他の光学部品の熱により保持枠の温度が上昇して、保持枠とフィールドレンズおよび偏光板との温度差が小さくなり、保持枠への熱伝導効率が低下するのを抑えることができる。従って、フィールドレンズおよび偏光板の熱伝導効率を高めることができるので、これらフィールドレンズおよび偏光板の冷却をより効果的に行うことができる。
さらに、保持枠によりフィールドレンズおよび偏光板が保持されるので、これらフィールドレンズおよび偏光板の相対位置の位置決めを容易に行うことができる。

本発明では、前記光変調装置は、複数設けられ、それぞれの前記光変調装置の前段には、前記フィールドレンズおよび偏光板がそれぞれ設けられ、前記保持枠は、複数の前記フィールドレンズおよび偏光板を一体的に保持することが好ましい。
本発明によれば、それぞれの光変調装置の前段に設けられたフィールドレンズおよび偏光板を均質に冷却することができる。ここで、フィールドレンズおよび偏光板に入射される光束の波長および光量によって、フィールドレンズおよび偏光板の温度はそれぞれ異なる。これらフィールドレンズおよび偏光板を保持枠で一体的に保持することにより、それぞれのフィールドレンズおよび偏光板を均質に冷却することができる。

本発明では、前記保持枠は、筒状に形成され、前記複数の光変調装置と対向し、これらを囲む側壁と、前記フィールドレンズおよび偏光板の取り付け位置に応じて前記側壁を切り欠いて形成された開口部とを備えていることが好ましい。
本発明によれば、側壁を切り欠いて開口部を形成することにより、保持枠の構造を簡素化することができるとともに、保持枠の製造工程を簡素化することができる。また、保持枠を筒状に形成することにより、保持枠の一方の開口から流入し、フィールドレンズ、偏光板および保持枠を冷却した空気は、他方の開口から排気されることとなり、保持枠がこれらを冷却する冷却空気の流路を形成することとなる。従って、これらフィールドレンズ、偏光板および保持枠の冷却効率を向上することができる。

本発明のプロジェクタは、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して、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、前述の光学装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、前述の光学装置と略同じ効果を奏することができる。すなわち、フィールドレンズおよび偏光板を効果的に冷却できるので、製品寿命を延ばすことができるとともに、光学像の形成を安定化することができる。さらに、このようなフィールドレンズおよび偏光板を冷却するために冷却空気を送風する送風装置を設けた場合、フィールドレンズおよび偏光板の冷却効率の向上に伴い、冷却空気の送風量および送風圧を低減できるので、プロジェクタの低騒音化を図ることができる。

以下、本発明に係るプロジェクタ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を上方から見た概要斜視図、図２は、図１の状態からアッパーケース２１を外した分解斜視図である。
プロジェクタ１は、全体略直方体形状の外装ケース２と、プロジェクタ１内に滞留する熱を冷却する冷却ユニット３と、光源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する光学装置としての光学ユニット４とを備えて構成されている。
なお、図２において、具体的な図示を省略するが、外装ケース２内の光学ユニット４以外の空間には、電源ブロックやランプ駆動回路等が収納される。
外装ケース２は、それぞれ金属で構成され、プロジェクタ１の天面、前面、および側面をそれぞれ構成するアッパーケース２１と、プロジェクタ１の底面、側面、および背面をそれぞれ構成するロアーケース２２とで構成されている。これらのケース２１，２２は互いにねじで固定されている。

アッパーケース２１は、上面部２１１と、その周囲に設けられた側面部２１２と、背面部２１３と、正面部２１４で形成されている。
上面部２１１には、後述する色合成光学装置４４の上方に位置し、冷却ユニット３によって外部から冷却空気を吸引するための吸気口２１１Ａが設けられている。
側面部２１２（正面から見て右側面）には、冷却ユニット３によって、プロジェクタ１内部で温められた空気を排出するための排気口２１２Ａが設けられている。

背面部２１３には、具体的な図示は省略するが、コンピュータ接続用の接続部や、ビデオ入力端子、オーディオ機器接続端子等の各種の機器接続用端子が設けられており、該背面部２１３の内側には、映像信号等の信号処理を行う信号処理回路が実装されたインターフェース基板が配置されている。
正面部２１４には、切欠部２１４Ａが形成されており、前記ロアーケース２２と組み合わされた状態で、円形の開口部２Ａを形成し、この開口部２Ａから、外装ケース２内部に配置された光学ユニット４の一部が、外部に露出している。この開口部２Ａを通して光学ユニット４で形成された光学像が射出され、スクリーン上に画像が表示される。

ロアーケース２２は、底面部２２１と、その周囲に設けられた側面部２２２と、背面部２２３と、正面部２２４で形成されている。
底面部２２１には、図示は省略するが、前述の光学ユニット４の下方に位置し、後述する光源装置を着脱する開口部が形成されており、該開口部には、ランプカバーが嵌め込み式で着脱可能に設けられている。
正面部２２４には、切欠部２２４Ａが形成され、前記アッパーケース２１と組み合わされた状態で、前述の切欠部２１４Ａと連続して円形の開口部２Ａを形成する。

冷却ユニット３は、プロジェクタ１の内部に形成される冷却流路に冷却空気を送り込み、プロジェクタ１内で発生する熱を冷却するものであり、光学ユニット４の光源装置４１１の近傍に位置し、アッパーケース２１の上面部２１１に形成された吸気口２１１Ａから冷却空気を導入し、光学ユニット４内およびプロジェクタ１内の空気を引き寄せ、アッパーケース２１の側面部２１２に形成された排気口２１２Ａから温められた空気を排出するシロッコファン３１を備えて構成されている。

光学ユニット４は、光源装置４１１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するユニットであり、図２に示すように、ロアーケース２２の右側の側面部２２２から背面部２２３に沿って、さらに、左側の側面部２２２に沿って正面部２１４へと延びる平面略Ｌ字形状を有している。
具体的な図示は省略するが、この光学ユニット４は、電源ケーブルを通して電力が供給され、供給された電力を該光学ユニット４の光源装置４１１に供給するための電源装置と電気的に接続している。
また、この光学ユニット４の上方には、画像情報に応じた光学像を投写するために、画像情報を取り込んで制御および演算処理等を行い、後述する光変調装置となる各液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂを制御する制御基板が配置される。

（２）光学系の詳細な構成
図３は、光学ユニット４を上方から見た全体斜視図である。
図４は、光学ユニット４内の光学系を模式的に示す平面図である。
光学ユニット４は、図４に示すように、インテグレータ照明光学系４１、色分離光学系４２、リレー光学系４３、色合成光学系としての色合成光学装置４４、および投写レンズ４６と、これら光学部品４１〜４６を収納する光学部品用筐体４７とを備えている。
図４において、インテグレータ照明光学系４１は、色合成光学装置４４を構成する３枚の液晶パネル５１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂと示す）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、偏光変換光学素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備えている。

これらのうち、光源装置４１１は、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射する楕円面鏡４１７と、光源ランプ４１６から射出され楕円面鏡４１７により反射された光を平行光とする平行化凹レンズ４１１Ａとを備える。なお、平行化凹レンズ４１１Ａの平面部分には、図示しないＵＶフィルタが設けられている。また、光源ランプ４１６としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが多用される。さらに、楕円面鏡４１７および平行化凹レンズ４１１Ａの代わりに、放物面鏡を用いてもよい。

また、第１レンズアレイ４１２、第２レンズアレイ４１３、および偏光変換光学素子４１４は、一体的に組み合わされて筐体内に設置固定される。
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５１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。

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４１２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５１上に結像させる機能を有している。

偏光変換光学素子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とともに、第２レンズアレイ４１３と一体でユニット化されている。このような偏光変換光学素子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、色合成光学装置４４での光の利用効率が高められている。

具体的に、偏光変換光学素子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によって最終的に色合成光学装置４４の液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ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を用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプ４１６からの光のほぼ半分を利用することができない。
そこで、偏光変換光学素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６からの射出光をほぼ１種類の偏光光に変換し、色合成光学装置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光学素子４１４は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。

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、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。

リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２、４３４を備え、色分離光学系４２で分離された色光、赤色光を液晶パネル５１Ｒまで導く機能を有している。

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青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。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４１８Ｂを通って青色用の液晶パネル５１Ｂに達する。このフィールドレンズ４１８Ｂ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５１Ｇ，５１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８Ｇ，４１８Ｒも同様である。

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４１８Ｇを通って緑色用の液晶パネル５１Ｇに達する。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４１８Ｒを通って赤色光用の液晶パネル５１Ｒに達する。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４１８Ｒ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、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。

色合成光学装置４４は、３枚の光変調素子としての液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂと、色合成光学素子としてのクロスダイクロイックプリズム５４と、各液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂとクロスダイクロイックプリズム５４との間に配置された光学変換素子としての偏光板５３とを備えている。
３枚の液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ、これらの光束入射側にある偏光板４４２、および光束射出側にある偏光板５３は、色分離光学系４２で分離された複数の色光を、色光毎に画像情報に応じて変調するものである。クロスダイクロイックプリズム５４は、３枚の液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂで変調された各色光を、光束入射端面５４Ａから導入して合成し、光束射出端面５４Ｂから射出するものである。
投写レンズ４６は、クロスダイクロイックプリズム５４から射出された光束を、スクリーン上に拡大投写する。

前述の各光学系４１〜４４は、図３に示すように、合成樹脂製の光学部品用筐体４７内に収容されている。光学部品用筐体４７は、底面、前面、および側面をそれぞれ構成する部品収納部材４８と、この部品収納部材４８の上部開口を閉塞する蓋状部材４９とで構成されている。このうち、部品収納部材４８は、光源装置４１１を収納する光源装置収納部６１と、光学部品４１２〜４１５，４２，４３を収納する光学部品収納部６２とで構成されている。また、部品収納部材４８には、光学部品用筐体４７とは別体として形成され、フィールドレンズ４１８および偏光板４４２を保持する保持枠７が、光学部品収納部６２の所定の位置に配置されている。

光源装置収納部６１は、図示を省略するが、下方が開放され、かつ、内側面に矩形状の開口部６１１を有する箱形形状を有している。光源装置４１１は、光源装置収納部６１の下方から挿入され、固定板６１２に載置固定されることにより、光源装置収納部６１に収納される。

固定板６１２の一部は切欠かれており、この固定板６１２と光源装置収納部６１に形成された開口部６１１とにより、光源装置４１１の前方部分が閉塞状態となり、後方部分が吹き抜け状態となっている。
この光源装置４１１の前方部分における閉塞状態により、光源装置４１１から射出される光束を外部に漏洩することを防止することができ、後方部分における吹き抜け状態により、光源装置収納部６１内部に光源装置４１１に発生する熱が滞留しないような構造となっている。

図５には、光学部品収納部６２の部分拡大図が示されている。
光学部品収納部６２は、図３および図５に示すように、箱状に形成された内部に、前述の光学部品４１２〜４１５，４２，４３を位置決め固定するための溝部６２１と、投写レンズ４６が設置される投写光学系設置部６２２と、光学部品収納部６２の底面に沿って形成された延出部６２３とを備えている。
このうち、延出部６２３は、図５に示すように、光学部品用筐体４７とは別体として設けられた保持枠７が載置される部分であり、色合成光学装置４４が収納される位置に形成された略矩形の開口６２４の４角のうち、光束入射側の２つの角から、内側に向かって水平方向に延出して形成されている。

図６には、保持枠７の概要斜視図が示されている。
図５および図６に示すように、保持枠７は、フィールドレンズ４１８および偏光板４４２を保持する平面視略凸状の金属製部材である。この保持枠７は、側壁７１によって水平方向（図６中ＸおよびＺ軸方向）の周囲が囲まれた筒状に形成され、上端および下端（図６中Ｙ軸方向）に開口７１Ａ，７１Ｂが形成されており、前述の色合成光学装置４４を囲むように配置される。
なお、保持枠７は、本実施形態では、アルミニウムにより形成されているが、電気亜鉛メッキ鋼板、インバー等の鉄−ニッケル合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金等によって形成してもよい。

保持枠７には、上方から見て、最も長い辺を有する面に、色合成光学装置４４により合成された光束が透過する開口７Ａ１を有する光束射出側の側面７Ａが形成され、この他の３面に、それぞれ光学素子保持部７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが形成されている。
光学素子保持部７Ｂは、反射ミラー４２３に対向する位置に形成され、青色光が入射されるフィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂが位置決め固定される。
また、光学素子保持部７Ｇは、ダイクロイックミラー４２２に対向する位置に形成され、緑色光が入射されるフィールドレンズ４１８Ｇおよび偏光板４４２Ｇが位置決め固定される。
同様に、光学素子保持部７Ｒは、反射ミラー４３４に対向する位置に形成され、赤色光が入射されるフィールドレンズ４１８Ｒおよび偏光板４４２Ｒが位置決め固定される。これら光学素子保持部７Ｂ，７Ｇ，７Ｒは、保持枠７に一体的に形成されている。これにより、保持枠７の構造および製造工程を簡素化することができる。

光学素子保持部７Ｂは、照明光軸方向（図６中Ｚ軸方向）から見て上方に開口し、フィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂの取り付け位置に応じて側壁７１を切り欠いて形成された略Ｕ字状の開口部７ＢＡを備えている。また、光学素子保持部７Ｂには、開口部７ＢＡの周囲に形成され、フィールドレンズ４１８Ｂが上方からスライド式に嵌め込まれる溝部７Ｂ１と、この溝部７Ｂ１に保持されるフィールドレンズ４１８Ｂの光束入射面を押さえる押さえ部７Ｂ２と、側壁７１の青色光射出側に形成された偏光板基準面７Ｂ３と、光学素子保持部７Ｂの下端略中央から照明光軸とは反対方向に突出して形成された突出部７Ｂ４とが形成されている。

溝部７Ｂ１には、照明光軸方向および照明光軸に直交する方向（図６中Ｘ軸およびＹ軸方向）に、フィールドレンズ４１８Ｂを位置決めするＺ軸位置基準面７Ｂ１Ｚ、Ｘ軸位置基準面７Ｂ１ＸおよびＹ軸位置基準面７Ｂ１Ｙが形成されている。このうち、Ｘ軸位置基準面７Ｂ１Ｘは、互いのＸ軸位置基準面７Ｂ１Ｘが対向するように形成されている。

押さえ部７Ｂ２は、光学素子保持部７Ｂの溝部７Ｂ１が形成される側壁７１において、幅方向（Ｘ軸方向）の一方の光束入射側に突出して形成されている。この押さえ部７Ｂ２とＺ軸位置基準面７Ｂ１Ｚとにより、フィールドレンズ４１８Ｂの照明光軸方向（Ｚ軸方向）の位置決めがされる。

すなわち、フィールドレンズ４１８Ｂが、開口部７ＢＡに嵌合されるように、溝部７Ｂ１にスライド式に嵌め込まれる際に、フィールドレンズ４１８ＢのＺ軸方向の位置は、溝部７Ｂ１に形成されたＺ軸位置基準面７Ｂ１Ｚと押さえ部７Ｂ２の光束射出側の面によって規定され、Ｘ軸方向の位置は、対向して形成されたＸ軸位置基準面７Ｂ１Ｘによって規定される。なお、Ｙ軸方向の位置は、Ｙ軸位置基準面７Ｂ１Ｙに当接されるフィールドレンズ４１８Ｂの自重により規定される。これにより、光学素子保持部７Ｂにおけるフィールドレンズ４１８Ｂの位置決めが正しく行われる。なお、フィールドレンズ４１８Ｂの固定については、接着剤等により行われる。

偏光板基準面７Ｂ３は、偏光板４４２Ｂの照明光軸方向（Ｚ軸方向）の位置決め面であり、偏光板４４２Ｂの光束入射面のＸ軸方向両端が当接される。この偏光板基準面７Ｂ３への偏光板４４２Ｂの取り付けは、前述のフィールドレンズ４１８Ｂと同様に、接着剤等によって行われる。

突出部７Ｂ４は、保持枠７を光学部品収納部６２に載置する際の位置決めを行う部分であり、光学部品収納部６２に形成された図示しない凹部に嵌合されて、保持枠７の位置決めが行われる。

これにより、フィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２の位置決め固定を容易に行うことができる。すなわち、保持枠７に対してフィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２を位置決め固定するので、これらフィールドレンズ４１８および偏光板４４２の位置決めの際の相対位置を決めやすくすることができる。従って、これら光学部品４１８Ｂ，４４２の位置決め固定を容易に行うことができる。

なお、緑色光が入射される位置に形成された光学素子保持部７Ｇ、および、赤色光が入射される位置に形成された光学素子保持部７Ｒについても、光学素子保持部７Ｂと略同じ構成を備えており、ここでは説明を省略する。

これによれば、それぞれのフィールドレンズ４１８Ｒ，４１８Ｇ，４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂは、保持枠７に一体的に保持されるので、これら光学部品４１８，４４２で発生した熱を、保持枠７に伝導させて放熱することができる。このため、光学部品４１８，４４２を均質に冷却することができ、それぞれの光学部品４１８，４４２の温度を均一に保つことができる。従って、光学像の形成を安定化することができる。

保持枠７を形成する側壁７１の上端面には、面外方向に突出する突起７２が４つ形成されている。これらの突起７２は、蓋状部材４９に形成された図示しない凹部に嵌合される。これにより、保持枠７が蓋状部材４９に固定されるとともに、保持枠７の上方が覆われる。

このような構成の保持枠７によれば、保持枠７に当接および位置決め固定されるフィールドレンズ４１８および偏光板４４２の熱を保持枠７に伝導させることができるので、放熱面積を大きくして、これら光学部品４１８，４４２の冷却効率を向上することができる。ここで、保持枠７は、アルミニウムにより形成されているので、フィールドレンズ４１８および偏光板４４２の熱を保持枠７に速やかに伝導させることができ、これら光学部品４１８，４４２の冷却効率を一層向上することができる。従って、光学部品４１８，４４２の冷却を効果的に行うことができるので、熱による破損、変形および劣化を抑えて、製品寿命を延ばすことができるとともに、光学像の形成を安定して行うことができる。

また、保持枠７は、合成樹脂製の光学部品用筐体４７とは別体としてアルミニウムにより形成されているので、光学部品用筐体４７を構成する光学部品収納部６２の熱の影響を受けにくくすることができる。すなわち、光学部品収納部６２には、光学部品４１２〜４１５，４２，４３が位置決めされており、これら光学部品の熱が伝導され、高温となる場合がある。これに対し、保持枠７は、光学部品収納部６２に別体として形成され、配置されるので、光学部品４１２〜４１５，４２，４３の熱が光学部品収納部６２を介して保持枠７に伝導されにくくすることができる。ここで、光学部品収納部６２に伝導された熱がさらに保持枠７に伝導されると、保持枠７とフィールドレンズ４１８および偏光板４４２との温度差が小さくなり、これら光学部品４１８，４４２の熱が保持枠７に伝導されにくくなる。従って、光学部品収納部６２と別体として保持枠７を形成することにより、保持枠７へのフィールドレンズ４１８および偏光板４４２の熱の伝導効率を向上して、これらの冷却効率を一層向上することができる。

さらに、フィールドレンズ４１８、偏光板４４２および保持枠７を冷却した空気は、保持枠７の下端の開口７１Ｂから上端の開口７１Ａに向かって流れる上昇気流を発生させる。このため、保持枠７を冷却した空気は、停滞することなく流通することとなるので、保持枠７の冷却効率を向上し、ひいてはフィールドレンズ４１８および偏光板４４２を効率よく冷却することができる。
また、前述のように、保持枠７の側壁７１により、色合成光学装置４４の周囲は覆われているので、フィールドレンズ４１８、偏光板４２２および保持枠７を冷却しつつ、保持枠７内を流通する冷却空気は、色合成光学装置４４をも冷却する。この冷却に供された空気は、前述のように、停滞することなく開口７１Ａから流出される。従って、側壁７１によって、色合成光学装置４４の冷却空気の流路が形成されるので、色合成光学装置４４の冷却効率を向上することができる。

加えて、光学装置としての光学ユニット４を構成するフィールドレンズ４１８、偏光板４４２および色合成光学装置４４の冷却効率が向上するので、これらを冷却する冷却空気を送風する冷却ユニット３を構成するシロッコファン３１による送風量および送風圧を低減することができる。これによれば、シロッコファン３１の稼動を抑えて、シロッコファン３１の稼動音を低減することができるとともに、風切音を低減することができる。従って、プロジェクタ１の低騒音化を向上することができる。

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。
前記実施形態では、それぞれ赤、緑、青の色光が入射されるフィールドレンズ４１８Ｒ，４１８Ｇ，４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂは、保持枠７によって一体的に保持されるとしたが、フィールドレンズ４１８Ｒおよび偏光板４４２Ｒ、フィールドレンズ４１８Ｇおよび偏光板４４２Ｇ、フィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂのうちのいずれか、または、２つを保持する構造としてもよい。

図７には、前記実施形態における保持枠７の変形である保持枠８の概要斜視図が示されている。
図７に示すように、保持枠８は、照明光軸方向（図７中Ｚ軸方向）から見て上方に向かってが開口した略Ｕ字状の金属製部材であり、フィールドレンズ４１８および偏光板４４２をそれぞれ１つずつ保持する。すなわち、保持枠８は、前述の保持枠７の光学素子保持部７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに相当する。また、この保持枠８は、保持枠７と同様に、光学部品用筐体４７とは別体として形成されており、光学部品用筐体４７を構成する部品収納部材４８の光学部品収納部６２の所定位置に配置・固定される。
なお、保持枠８は、前述の保持枠７と同じ材料を採用して形成することができる。

以下、保持枠８が、青色光が入射されるフィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂを保持するとして説明する。
保持枠８には、前述の光学素子保持部７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと同様に、フィールドレンズ４１８Ｂが嵌合される開口部８Ａと、この開口部８Ａの周囲に形成され、該フィールドレンズ４１８Ｂがスライド式に嵌め込まれる溝部８１と、この溝部８１に保持されるフィールドレンズ４１８Ｂの光束入射面を押さえる押さえ部８２と、偏光板４４２Ｂの光束入射面が当接される偏光板基準面８３と、保持枠８の下端略中央から照明光軸とは反対方向に突出して形成された突出部８４とが形成されている。なお、開口部８Ａ、溝部８１、押さえ部８２、偏光板基準面８３の構成、および、これら部位によるフィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂの保持は、前述の光学素子保持部７Ｂの開口部７ＢＡ、溝部７Ｂ１、押さえ部７Ｂ２、偏光板基準面７Ｂ３の構成、および、これら部位によるフィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂの保持と略同じであるので、説明を省略する。また、突出部８４は、突出部７Ｂ４と同様に、光学部品収納部６２に形成された図示しない凹部に嵌合され、保持枠８の位置決めを担う部分である。

このような保持枠８によれば、前述の保持枠７と略同様の効果を奏することができる。
すなわち、保持枠８に保持されるフィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂの熱は、金属製の保持枠８に伝導されるので、これら光学部品４１８Ｂ，４４２Ｂの放熱面積を拡大して効果的に冷却することができ、熱による破損、変形および劣化を防ぐことができる。また、これにより、光学像形成を安定化することができる。
また、保持枠８は、合成樹脂製の光学部品用筐体４７とは別体として金属で形成されているので、光学部品用筐体４７に伝導される他の光学部品からの熱が保持枠８に伝導されにくくすることができる。これにより、保持枠８が高温化して、保持枠８と、フィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂとの温度差が小さくなるのを抑え、これら光学部品４１８Ｂ，４４２Ｂの熱伝導を効率良く行うことができる。従って、フィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂを一層効果的に冷却することができる。

さらに、保持枠８は、フィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂを保持し、光学部品収納部６２に配置されるので、これらフィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂの相対位置を決めやすくすることができ、これら光学部品４１８Ｂ，４４２Ｂの位置決めを容易にすることができる。

上記の例では、保持枠８は、青色光が入射されるフィールドレンズ４１８Ｂおよび偏光板４４２Ｂを保持するとしたが、赤色光または緑色光が入射されるフィールドレンズ４１８および偏光板４４２を保持するようにしてもよい。これによれば、保持枠８は、１つのフィールドレンズ４１８および１つの偏光板４４２を保持するので、冷却の必要性および光学ユニット４の内部構造等の条件に合わせて、赤、緑、青の色光が入射するフィールドレンズ４１８および偏光板４４２のうち、いずれかの色光が入射されるフィールドレンズ４１８および偏光板４４２を保持する構造とすることができ、高温化が著しいフィールドレンズ４１８および偏光板４４２を効果的に冷却することができるとともに、光学ユニット４の構造を簡素化することができる。

さらに、図７中一点鎖線で示すように、保持枠８のＸ軸方向両端部から、照明光軸方向（Ｚ軸方向）に延出する延出部８５が形成されている構造としてもよい。このような延出部８５は、偏光板４４２の後段に配置される液晶パネル５１の側面を覆うように形成することができる。この場合、延出部８５が、液晶パネル５１を冷却する冷却空気の流路となるので、液晶パネル５１の冷却効率も向上することができる。

前記実施形態では、３つの液晶パネル５１を用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。この場合、前述のように、それぞれの液晶パネル５１の前段に配置されたフィールドレンズ４１８および偏光板４４２のすべてを一体的に保持するように保持枠を構成してもよい。また、各色光ごとに保持枠を設ける構成としてもよい。

前記実施形態では、光変調装置として液晶パネル５１を用いたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
さらに、前記実施形態では、液晶パネルに、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
加えて、前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投写を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

本発明は、プロジェクタに利用できる他、フィールドレンズおよび偏光板を備えた光学装置を備える光学機器に利用することができる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタを上方から見た全体斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部構造を表す分解斜視図。 前記実施形態における光学ユニットを上方から見た全体斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの光学系の模式図。 前記実施形態における光学部品収納部の部分拡大図。 前記実施形態における保持枠の概要斜視図。 前記実施形態における保持枠の変形を示す概要斜視図。

符号の説明

１…プロジェクタ、４…光学ユニット（光学装置）、７，８…保持枠、４４…色合成光学装置（色合成光学系）、４７…光学部品用筐体、５１（５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ）…液晶パネル（光変調装置）、５４…クロスダイクロイックプリズム（色合成光学素子）、７１…側壁、７ＢＡ，８Ａ…開口部、４１１…光源装置（光源）、４１８（４１８Ｒ，４１８Ｇ，４１８Ｂ）…フィールドレンズ（光学部品）、４４２（４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ）…偏光板（光学部品）。

Claims (4)

1. 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、この光変調装置に光束を照明する複数の光学部品と、これら複数の光学部品を収納し、それぞれの前記光学部品を所定の照明光軸上に配置する合成樹脂製の光学部品用筐体とを備える光学装置であって、
   前記複数の光学部品には、前記光変調装置の前記照明光軸上の前段に配置され、該光変調装置に入射する光束を平行化するフィールドレンズと、このフィールドレンズによって射出された光束のうち、所定方向の偏光光を透過して前記光変調装置に射出する偏光板とが設けられ、
   前記光学部品用筐体には、前記フィールドレンズおよび偏光板を一体的に保持し、該光学部品用筐体とは別体として形成された金属製の保持枠が設けられていることを特徴とする光学装置。
2. 請求項１に記載の光学装置において、
   前記光変調装置は、複数設けられ、
   それぞれの前記光変調装置の前段には、前記フィールドレンズおよび偏光板がそれぞれ設けられ、
   前記保持枠は、複数の前記フィールドレンズおよび偏光板を一体的に保持することを特徴とする光学装置。
3. 請求項２に記載の光学装置において、
   前記保持枠は、筒状に形成され、前記複数の光変調装置と対向し、これらを囲む側壁と、前記フィールドレンズおよび偏光板の取り付け位置に応じて該側壁を切り欠いて形成された開口部とを備えていることを特徴とする光学装置。
4. 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して、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学装置を備えていることを特徴とするプロジェクタ。

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