JP2006084926A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率を向上させつつ、騒音が低減された冷却機構を有する光学装置を実現する。
【解決手段】 第１の方向Ａに開口する第１の吸入部９２を有する第１の冷却風路と、第１の吸入部９２に対して第２の方向Ｂに配置された第２の吸入部７５ａを有する第２の冷却風路と、第１および第２の吸入部に対して冷却風を吹き出す送風手段１７とを有し、送風手段１７の吹き出し口を第１の方向Ａに対して第２の方向Ｂに傾けて配置する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、画像投射装置（プロジェクタ）に関し、詳しくは、画像投射装置の冷却に関するものである。

近年、液晶プロジェクタの高輝度化が進むにつれ、冷却効率が高く、かつ静音化を実現した液晶プロジェクタの冷却機構が求められている。

従来の液晶プロジェクタでは、ファンによる強制対流を用いた冷却方式が主流であり、液晶プロジェクタ装置内部において部分的に発熱している発熱源近傍にファンを直接配置し、ファンの風を吹き付けて局所冷却を行ったり、ファンの吸い込みにより液晶プロジェクタ内の熱気を排気する手段として使用されるのは一般的である。そして、ファンは液晶プロジェクタ内に組み込みが容易で、かつ小型であり、さらには冷却能力(風量、静圧)の高く、騒音の小さなファンが選定されて用いられている。

例えば、特許文献１に記載のように、排気ファンをバラスト回路の伸びる方向に傾けて配置し、排気ファンの吸い込みによりランプの冷却とバラスト回路の冷却を同時に行い、プロジェクタ装置内の放熱性を高める技術が提案されている。

また、特許文献２では、吸気ファンと排気ファンを設置し、吸気ファンによって吸い込まれた空気が一方では光学系を通過した後、光源であるランプを冷却し、さらに、一方の空気は光学系を通過した後に、電源ケースの内部を通過して構成要素を冷却した後に排気されるように排気ファンを設置している。
特開２００２−３６５７２８号公報（段落００４５、図８、図９等） 特許第３３１４７７４号公報（段落００５８〜００６８、図７〜図１０等）

しかしながら、一般的に風量が多く、低回転駆動において静音化に有利な軸流ファンはモータの回転軸に対して対称な風速分布を有し、一般的に軸中心付近には風がほとんど発生しない。回転軸から離れたファンの周辺部で風速が速く、風速のベクトルがモータの回転軸に対して広がりをもっている。

したがって、液晶プロジェクタの筐体の水平面に対して軸流ファンの回転軸が一致するように該ファンを設置すると、最も風速が速く風量の多い風が光源や光学部品、電気回路等の複数の発熱体へ導かれず、所望の冷却性能が得ることは困難であった。

また、冷却効率を向上させるために、ファンを大型化したり、若しくは出力を上げたりすると、モータ駆動音やファン羽根の振動による騒音が発生してしまう。

本発明の例示的な目的の１つは、冷却効率を向上させつつ、騒音を低減した光学装置を実現することにある。

本発明の１つの観点としての光学装置は、第１の方向に開口する第１の吸入部を有する第１の冷却風路と、第１の吸入部に対して第２の方向に配置された第２の吸入部を有する第２の冷却風路と、第１および第２の吸入部に対して冷却風を吹き出す送風手段とを有し、送風手段の吹き出し口が、第１の方向に対して第２の方向に傾いていることを特徴とする。

本発明によれば、送風手段の吹き出し口が第１の方向に対して第２の方向に傾いているので、第１及び第２の冷却風路に対して最適な風速・風量で送風を行うことができ、確実かつ効率のよい冷却を行うことができる。

また、冷却効率が向上することから送風手段による騒音を低減でき、静音化することができる。

以下に本発明の実施例について説明する。

図１には、本発明の実施例１である光源装置を備えた画像投射装置（プロジェクタ）の構成を示している。図１において、１はランプユニット、２はランプユニット１を保持するランプホルダー、３は防爆ガラス、４はガラス押さえである。

αはランプユニット１からの光が入射する照明光学系、βは照明光学系αからの射出光を色分解してＲＧＢ３色用の液晶パネル（画像形成素子）に導く色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系βからの射出光を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒５内には、後述する投射レンズ光学系が収納されている。

６はランプユニット１、照明光学系αおよび色分解合成光学系βを収納するとともに、投射レンズ鏡筒５が固定される光学ボックスである。該光学ボックス６には、ランプユニット１の周囲を囲むランプケース部６ａが形成されている。

７は光学ボックス６内に照明光学系αおよび色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋である。８は電源、９は電源フィルタ、１０はランプユニット１を点灯させるバラスト電源、１１は電源８からの電力により、液晶パネルの駆動やランプユニット１の点灯を制御する回路基板である。

１２は後述する外装キャビネット２１の吸気口２１ａから空気を吸い込むことで色分解合成光学系β内の液晶パネル等の光学素子を冷却する光学系冷却ファン、１３は光学系冷却ファン１２により発生した冷却風を色分解合成光学系β内の液晶パネル等の光学素子に送るファンダクトである。

１４はランプユニット１に対して冷却風を吹き付け、ランプユニット１を冷却するランプ冷却ファンであり、ランプユニット１と投射レンズ鏡筒５との間に配置されている。

１５はランプ冷却ファン１４を保持するファン保持部材である。１６はファン押さえ板、１７は後述する外装キャビネット２１に設けられた吸気口２１ｂから空気を吸い込むことで、電源８内に冷却風を流通させ、かつバラスト電源１０に吹き付け風を流通させることで電源８およびバラスト電源１０を同時に冷却する電源冷却ファンである。

１８は排気ファンである。この排気ファン１８は、ランプ冷却ファン１４から吹き出されてランプユニット１を通過した熱風およびバラスト電源１０を冷却した熱風を、後述する外装側板２４に設けられた排気口２４ａから画像投射装置外に排出する。

１９はランプ放熱板である。２０はランプ排気／遮光マスクであり、ランプユニット１の放熱機能およびランプユニット１を冷却した熱風を通過させる通風ダクトの機能を有し、さらにランプユニット１からの光が装置外に漏れないようにする遮光機能を有している。

２１は光学ボックス６等を収納する外装キャビネット（外装下部ケース）であり、この外装キャビネット２１には、上述した吸気口２１ａ，２１ｂが形成されている。２２は外装キャビネット２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をするための外装キャビネット蓋（外装上部ケース）である。２３は投射レンズ鏡筒５の前方から見て左側に配置される外装側板であり、２４は同右側に配置される外装側板である。外装側板２４には、上述した排気口２４ａが形成されている。

２５は色分解合成光学系βを構成する偏光素子等の光学素子を冷却するための素子冷却ファンである。この素子冷却ファン２５は、外装キャビネット２１の図示しない吸気口からの空気を、外装キャビネット２１に形成された図示しないダクト部を通して上記光学素子に吹き付ける。

２６は外装側板２３の内側に取り付けられたインターフェース補強板である。２７は外装放熱板であり、ランプケース６ａに取り付けられて、ランプユニット１からの熱を放熱する。

２８はランプ蓋である。このランプ蓋２８は、外装キャビネット２１の底面に着脱自在に設けられており、図示しないビスにより固定される。また、２９は外装キャビネット２１に固定されたセット調整脚であり、このセット調整脚２９は、その脚部２９ａの高さを調整可能となっている。脚部２９ａの高さ調整により、画像投射装置の傾斜角度を調整できる。

＜光学構成＞
次に、図２を用いて、前述したランプユニット１、照明光学系α、色分解合成光学系β、反射型液晶表示素子（液晶パネル）および投射レンズ鏡筒５内の投射レンズ光学系７０により構成される画像表示光学系の構成について説明する。

図２において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する超高圧水銀ランプ等の発光管、４２は発光管４１からの光を反射して所定の方向に集光するリフレクタである。発光管４１とリフレクタ４２によりランプユニット１が構成される。γは画像投射光学系の光軸であり、ランプユニット１からの光の進行方向を示す。

４３ａは図２の紙面に対して垂直な方向（以下、単に垂直方向という）において屈折力を有するレンズアレイで構成された第１のシリンダアレイ、４３ｂは第１のシリンダアレイ４３ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第２のシリンダアレイである。４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光方向の光に揃える偏光変換素子である。

４６は水平方向（図２の紙面の面内方向）において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサ、４７は光軸γを９０度方向変換するミラーである。４８はコンデンサーレンズ、４９は水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により照明光学系αが構成される。

５８は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。５９は透明基板に偏光素子を貼り付けた緑用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみを透過する。６０はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）を有する。

６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂはそれぞれ、入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。該液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂには、これらを駆動する駆動回路１１０が接続されており、該駆動回路１１０には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤー、ビデオデッキ、テレビチューナー等の画像情報供給装置１２０が接続されている。駆動回路１１０は、画像情報供給装置１２０からの映像（画像）情報を受け、該映像情報に応じて液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂに原画を形成させる。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。６４は透明基板に偏光素子を貼り付けた緑および青用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光のみを透過する。

６５は青光の偏光方向を９０度変換し、赤光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板である。６６はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）を有する。６７は赤光の偏光方向を９０度変換し、青光の偏光方向は変換しない第２の色選択性位相差板である。

６８は赤および青用の射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光光のみを透過する。６９はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する色合成光学部材としての第３の偏光ビームスプリッターであり、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）を有する。

以上説明したダイクロイックミラー５８から第３の偏光ビームスプリッター６９により色分解合成光学系βが構成される。

＜光学作用＞
次に、上記画像表示光学系の光学的な作用について説明する。発光管４１から発した光はリフレクタ４２で反射して所定の方向に集光される。リフレクタ４２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に略平行な光束となる。但し、発光管４１からの光源は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの光束は、第１のシリンダアレイ４３ａに入射する。

第１のシリンダアレイ４３ａに入射した光束は、それぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割および集光され、水平方向に延びる帯状の複数の光束となる。そして、該複数の光束は、紫外線吸収フィルタ４４を介して第２のシリンダアレイ４３ｂを経て、偏光変換素子４５の近傍に焦点を形成する。

偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とからなり、上記複数の光束は、各光束の列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分と反射するＳ偏光成分とに分割される。反射したＳ偏光成分は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に射出する。一方、透過したＰ偏光成分の光は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換される。これにより、偏光方向が揃った光が偏光変換素子４５から射出する。

偏光変換された複数の光束は、フロントコンプレッサ４６を介してミラー４７にて９０度反射され、コンデンサーレンズ４８およびリアコンプレッサ４９に至る。フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８およびリアコンプレッサ４９は、これらの光学的作用により、上記複数の光束の矩形像を相互に重ね、矩形の均一な照明エリアを形成する。この照明エリアに反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが配置される。

偏光変換素子４５によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー５８に入射する。ダイクロイックミラー５８は、青（４３０〜４９５ｎｍ）と赤（５９０〜６５０ｎｍ）の光は反射し、緑（５０５〜５８０ｎｍ）の光は透過する。

次に、緑光（以下、Ｇ光という）の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光は入射側偏光板５９に入射する。なお、Ｇ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＳ偏光となっている。そして、Ｇ光は、入射側偏光板５９から射出した後、第１の偏光ビームスプリッター６０に対してＳ偏光として入射し、該第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。

Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光（反射光）のうちＳ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、光源側に戻されて投射光から除去される。一方、画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面を透過し、投射光として第３の偏光ビームスプリッター６９に向かう。このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子６１Ｇとの間に設けられた１／４波長板６２Ｇの遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子６１Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

第１の偏光ビームスプリッター６０から射出したＧ光は、第３の偏光ビームスプリッター６９に対してＰ偏光として入射し、第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面を透過して投射レンズ光学系７０へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８を反射した赤と青の光（以下、それぞれＲ光、Ｂ光という）は、入射側偏光板６４に入射する。なお、Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＳ偏光となっている。そして、Ｒ光とＢ光は、入射側偏光板６４から射出した後、第１の色選択性位相差板６５に入射する。第１の色選択性位相差板６５は、Ｂ光の偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光として、Ｒ光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。

また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光（反射光）のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過して投射光として第２の色選択性位相板６７に向かう。

また、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光（反射光）のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射して投射光として第２の色選択性位相板６７に向かう。

このとき、第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂの間に設けられた１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じようにＲ，Ｂ光のそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。

こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター６６から射出したＲとＢの投射光のうちＲ光は、第２の色選択性位相板６７によって偏光方向が９０度回転されてＳ偏光成分となり、さらに射出側偏光板６８で検光されて第３の偏光ビームスプリッター６９に入射する。また、Ｂ光はＳ偏光のまま第２の色選択性位相板６７を透過し、さらに射出側偏光板６８で検光されて第３の偏光ビームスプリッター６９に入射する。射出側偏光板６８で検光されることにより、ＲとＢの投射光は第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂ、１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。

そして、第３の偏光ビームスプリッター６９に入射したＲとＢの投射光は第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面で反射し、前述した該偏光分離面にて反射したＧ光と合成されて投射レンズ光学系７０に至る。これにより、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ光学系７０によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上説明した光路は、反射型液晶表示素子が白表示状態の場合であるため、以下に反射型液晶表示素子が黒表示状態の場合での光学的作用について説明する。

まず、Ｇ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光（Ｓ偏光光）は入射側偏光板５９に入射し、その後、第１の偏光ビームスプリッター６０に入射してその偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。しかし、反射型液晶表示素子６１Ｇが黒表示状態であるため、Ｇ光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子６１Ｇで反射された後もＧ光はＳ偏光光のままであり、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、入射側偏光板５９を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、Ｒ光とＢ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を反射したＲ光とＢ光（Ｓ偏光光）は入射側偏光板６４に入射する。そしてＲ光とＢ光は、入射側偏光板６４から射出した後、第１の色選択性位相差板６５に入射する。第１の色選択性位相差板６５は、Ｂ光のみその偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光光として、Ｒ光はＳ偏光光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。

Ｓ偏光光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

ここで、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒは黒表示状態であるため、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲ光は画像変調されないまま反射される。従って、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒで反射された後もＲ光はＳ偏光光のままであり、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４を通過して光源側に戻され、投射光から除去される。すなわち、被投射面上で黒表示となる。

一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢ光は、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂが黒表示状態であるため、画像変調されないまま反射される。従って、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂで反射された後もＢ光はＰ偏光光のままであり、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面を透過し、第１の色選択性位相差板６５によりＳ偏光光に変換され、入射側偏光板６４を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。

＜光学装置＞
次に本実施例における光学装置の構成について詳細に説明する。図３は本実施例におけるプロジェクタの外装キャビネット（外装系ケース上部）２２、外装側板２３、外装側板２４および外装放熱板２７などを取り外された状態の外観斜視図である。

電源８には電源用の冷却ファン１７が設けられており、この冷却ファン１７が電源８と光源ランプの点灯、駆動回路であるバラスト電源１０および偏光変換素子４５に対して冷却風を吹き付けて冷却を行う。

図４は光学ボックス６、光学ボックス蓋７、投射レンズ鏡筒５、ファン保持部材１５などを取り外した状態の外観斜視図であり、該冷却ファン１７による送風（冷却）の様子を示した図である。まず、電源用の冷却ファン１７が回転することにより、電源８のセット内吸入口７１、７２や図示しない外装キャビネット（外装ケース下部）２１に設けられた吸気口２１ｂから冷気が取り込まれる。

これらの冷気は電源８内の電源回路を通過した後、電源用の冷却ファン１７を通り、一方は開口部９２を介してバラスト電源１０内に、他方は外装キャビネット（外装ケース下部）２１に設けられたダクト７５に向かう。また、図１０に示すように外装キャビネット２１には、ダクト７５と重なり合うような同一のダクト形状をしたリブ８８が形成されており、光学ボックス６が外装キャビネット２１に取り付けられることによってダクトが構成される。これによりダクト部材を別途設ける必要がなく、ダクト部材の肉厚分だけ風路を広げることができ、部品点数の低減を図ることができる。

また、別途ダクト部材を付加する構成では、風路の底面に段差等ができてしまう。このため段差等により流路損失が生じてしまうので、本実施例のように光学ボックス６と外装キャビネット２１により構成されるダクト７５により、冷却ファン１７から吹き出された風は効率よく外装キャビネット２１に沿って流れることになる。なお、光学ボックス６の下部には、開口８９が設けられており、電源用の冷却ファン１７から送られた風が開口８９に到達するような構成になっている。

図９はダクト７５とバラスト電源１０の配置をプロジェクタの光軸γを含む平面の法線方向から見た平面図である。冷却ファン１７の回転中心軸９３はバラスト電源１０の開口部９２に対して角度φ１傾いて取り付けられ、この角度φ１は９０度としてもよいが、例えば約４５度に設定して冷却ファン１７からの冷却風の吹き付け面積を広げるようにするとよい。

また、ダクト７５の伸びる方向９４に対しては角度φ２で傾いており、この角度φ２を約４５度設定することで、９０度に設定した場合よりもダクト７５の曲部での圧力損失が低減され、流路損失の少ないダクト形状を構成することができる。

次に図５、図６、図７Ａに電源用の冷却ファン１７とバラスト電源１０、ダクト７５と偏光変換素子４５の断面図を示す。図５（従来例１）は冷却ファン１７ａがプロジェクタ筐体の高さ方向の高さ（大きさ）Ｄに対して充分小さく、その高さ（大きさ）がＤ１（Ｄ≫Ｄ１）である場合を示している。軸流タイプである冷却ファン１７ａは一般にファンモータの回転軸に対して対象な風速分布を有しており、中心軸Ｐ（光軸γ）付近には風がほとんど発生しない。したがって、中心軸Ｐから離れた周辺部の方の風速が速く、風速ベクトルがファンモータの回転軸に対して広がりをもっている。

図５において、冷却ファン１７の風速ベクトル７８，７９は最も風速が速いベクトルを示している。このベクトルが発熱体に直接当たることにより風量が増し、冷却効率の最も良い状態を実現することができる。図中の上部に示した筐体の高さＤに対して冷却ファン１７ａの高さＤ１が小さいため、冷却ファン１７ａの風速ベクトル７８，７９の広がりも小さくなる。このため、冷却ファン１７ａから吹き出された風速ベクトル７８は、開口部９２を介してバラスト電源１０に進入し、バラスト電源１０の内部回路に風速ベクトル７８が直接当たって冷却される。一方でダクト７５に向かう風速ベクトル７９はダクト７５に設けられた形状に沿って流れ、光学ボックス６に設けられた偏光変換素子４５に到達して冷却する。

なお、偏光変換素子４５は光源から射出されるランダム偏光から一方向のみの偏光光（Ｐ偏光光もしくはＳ偏光光）を抽出する機能を有するため、不要な偏光成分とガラスおよび有機膜の透過損失分は熱に変換される。したがって、偏光変換素子４５が発熱することになる。

しかし、近年の液晶プロジェクタの高輝度化に伴い、偏光変換素子４５の温度が上昇するだけでなく、電源８およびバラスト電源１０の消費電力が上昇し、同時に電源８およびバラスト電源１０に用いられる電気素子の温度も上昇する。

このため、使用しているファンの回転数を上げるか、使用するファンの大きさ（サイズ）を大きくして風量を増加させる手段が考えられる。しかし、ファンの回転数を上げるとファンの回転騒音、風切り音などが増すこととなり、プロジェクタの静音化が妨げられてしまう。

図６（従来例２）に、ファンの大きさ（サイズ）を大きくした場合の冷却ファン１７ｂを示す。図６に示すように、冷却ファン１７ｂの高さ（大きさ）Ｄ２をプロジェクタ筐体の高さ方向の高さ（大きさ）Ｄとほぼ同等に設定すると、冷却ファン１７ｂの風量、風速が増加し、ファンの冷却能力は向上する。しかし、冷却ファン１７ｂの風速ベクトル８２，８３の広がりも増すことになる。これによりバラスト電源１０の発熱部、すなわち開口部９２に対して最も風速の速い、冷却能力の高い風速ベクトル８２が当たり難く（開口部９２に風速ベクトル８２が進入し難く）、ファンの大きさを大きくしただけでは充分な冷却効果を得られない結果となる。

そこで本実施例では、図７に示すようにファンの回転軸Ｐ１をプロジェクタの光軸γを含む面から法線方向にθ度回転（傾斜）させて冷却ファン１７を配設する。

図８に示すように、第１の方向（光軸γに略水平方向）Ａに開口するバラスト電源１０の開口部（第１の吸入部）９２と、該開口部９２に対して斜め下、若しくは下方向の第２の方向Ｂに配置されるダクト７５への開口部（第２の吸入部）７５ａにそれぞれの風速ベクトル８６、８５が適切に進入するように、送風手段である冷却ファン１７の吹き出し口を第１の方向Ａに対して第２の方向Ｂに傾けて該冷却ファン１７を配置している。

言い換えれば、光軸γを含む又は該光軸γに略平行な面（第１の面）と略水平方向である第１の方向Ａに対する直交方向（第３の方向）に冷却ファン１７の吹き出し口が角度θだけ傾くように該冷却ファン１７を配設している。

また、本実施例では冷却ファン１７を単独で傾けて配置するのではなく、該冷却ファン１７の吹き出し口を開口部９２に対して第１の方向Ａに設けつつ、液晶プロジェクタの光軸γを含む面の法線方向に対してθだけ傾斜させて設けるように、第３の方向に角度θだけ傾かせたフランジ部を電源８に配置し、該フランジ部に冷却ファン１７を取り付けることで、冷却ファン１７の回転軸Ｐ１に対して上部（ファンの周辺部）の領域から吹き出した冷却風（風速ベクトル８６）がバラスト電源１０内の発熱する素子に取り付けられたヒートシンク８７等に直接当たるように構成する。

このように本実施例では、バラスト電源１０の開口部９２を介して該バラスト電源１０を通る第１の冷却風路と、開口部７５ａを介してダクト７５への冷却風を導くための第２の冷却風路に、最も風速が速いベクトル８６、８５が進入することになる。

すなわち、風速ベクトル８６、８５の方向が図６の状態からθだけ回転させ、バラスト電源１０の開口部９２に直接、風速ベクトル８６を当てる。これにより図６に示した冷却ファン１７ｂの構成よりも風量が増し、バラスト電源１０の発熱部を効率よく冷却することが可能となる。そして、開口部７５ａを介してダクト７５を通過する風速ベクトル８５は図６で示した状態と図７で示した状態よりもダクト７５内に入る風の風量が増し、偏光変換素子４５も効率よく冷却することができる。

したがって、複数の発熱源のそれぞれに当たる風量を増加させることができ、より効果的に冷却することが可能となる。

そして、液晶プロジェクタ筐体内部に入る最も大きな外形および羽根形状で、小型ファンに対して同回転数で冷却能力(風量、静圧)が高いファンを用いることができ、小型ファンよりも回転数を下げた低回転での冷却を行うことができる。つまり、画像投射装置の効率のよい冷却と騒音の低減（静音化）とを実現することが可能となる。

図７Ｂは、本発明の実施例２における光学装置の構成を示す図である。本実施例は上記実施例１のように冷却ファン１７を角度θ傾けて配設するのではなく、図６に示すように冷却ファン１７の回転軸Ｐを光軸γに略平行（若しくは略一致）となるように配置するとともに、該冷却ファン１７の吹き出し口に導風部材１００を設け、風速ベクトルを開口部９２及び７５ａに導いている。

本実施例では、図７Ｂに示すように、冷却ファン１７の吹き出し口には、液晶プロジェクタの光軸γを含む面の法線方向に対してθだけ傾斜させて設けるように、第３の方向に角度θだけ傾かせたガイド部材１００ａ、１００ｂにより構成される導風部材１００が取り付けられている（導風部材１００の吹き出し口が第１の方向Ａに対して第２の方向に傾いている）。

したがって、冷却ファン１７の吹き出し口から吹き出される冷却風（風速ベクトル８５ａ、８６ａ）は、ガイド部材１００ａ、１００ｂにより案内されて、第１及び第２の冷却風路に直接に導かれることになり、上記実施例１同様に複数の発熱源のそれぞれに当たる風量を増加させることができ、効果的に冷却することが可能となる。

また、冷却ファン１７自体を第２の方向Ｂに傾けて配置していないので、ファンモータの回転軸は回転羽根等の重さによる影響を受けることがなく、軸ぶれによる騒音等の発生を回避できる。

以上、上記実施例１、２では、冷却ファン１７（又は導風部材１００）を光軸γに略水平方向の第１の方向Ａに対する第２の方向Ｂに傾けて配置している。しかし、画像投射装置の設置場所や設置状況に対応して、投射レンズ光学系７０の光軸が照明光学系α及び色分解合成光学系βの光軸に対して平行にシフトさせる構成となっている場合がある。このため、第１の方向Ａは投射レンズ光学系７０の光軸、照明光学系α及び色分解合成光学系βの光軸を含む又はこれらの光軸に略平行な第１の面内の方向であればよく、第２の方向Ｂは該第１の面外の方向となる。

また、冷却ファン１７の下方から吹き出される冷却風は、ダクト７５を通過し偏光変換素子４５に到達して偏光変換素子４５を冷却する。本実施例では、冷却ファン１７の風を直接当てる素子をバラスト電源１０としたが、これに限らず別の発熱する電気回路素子を冷却してもよい。また、ダクト７５を用いて偏光変換素子４５を冷却したが、それ以外の光学素子で例えば偏光板、液晶パネル、１／４波長板などの発熱する素子を冷却してもよい。

さらに、冷却ファン１７等のファンを軸流ファンで構成しているが、本発明においてファンの種類は軸流ファンに限らず、シロッコファン、クロスフローファン等、他のファンを用いてもよい。

また、上記実施例１、２では画像投射装置を例に説明したが、ステッパー装置等に適用することも可能であり、光源、回路等の発熱源に対して空気による冷却（空冷）を行うその他の光学装置、例えば、露光装置、複写機等にも適用することができる。

また、上記実施例２では、導風部材１００を例に説明しているが、冷却風路に応じてルーバー等を冷却ファン１７に複数取り付け、冷却ファン１７の吹き出し口からの風速ベクトルを導風部材１００のように冷却風路に案内するように構成することもできる。このとき、複数のルーバーの全てを上記実施例１、２のように第１の方向Ａに対して第２の方向に傾けてもよいし、冷却風路に配置場所に応じて例えばファンの下方に取り付けられたルーバーを上方のルーバーよりも大きい（又は小さい）角度で傾けるように構成してもよい。

本発明の実施例１における画像投射装置の分解斜視図である。 本発明の実施例１における画像投射装置の光学系配置図である。 本発明の実施例１における画像投射装置の斜視図である。 本発明の実施例１における画像投射装置の斜視図である。 従来例１における画像投射装置の要部断面図である。 従来例２における画像投射装置の要部断面図である。 本発明の実施例１における画像投射装置の要部断面図である。 本発明の実施例２における画像投射装置の要部断面図である。 本発明の実施例１における画像投射装置の拡大斜視図である。 本発明の実施例１における画像投射装置の上面図である。 本発明の実施例１における画像投射装置の光学ボックスの斜視図である。

符号の説明

５ 投射レンズ鏡筒
６ 光学ボックス
７ 光学ボックス蓋
８ 電源
１０ バラスト電源
１７ 電源用の冷却ファン
２１ 外装キャビネット（外装ケース下部）
２２ 外装キャビネット蓋（外装ケース上部）
９２ バラスト電源の開口部
α 照明光学系
β 色分解合成光学系

Claims (11)

1. 第１の方向に開口する第１の吸入部を有する第１の冷却風路と、
   前記第１の吸入部に対して第２の方向に配置された第２の吸入部を有する第２の冷却風路と、
   前記第１および第２の吸入部に対して冷却風を吹き出す送風手段とを有し、
   前記送風手段の吹き出し口が、前記第１の方向に対して前記第２の方向に傾いていることを特徴とする光学装置。
2. 前記送風手段はファンを有し、
   該ファンの吹き出し口が、前記第１の方向に対して前記第２の方向に傾いていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記ファンは軸流ファンであり、
   前記ファンの回転軸が、前記第１の方向に対して前記第２の方向に傾いていることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
4. 前記送風手段は、ファンと、該ファンからの冷却風をガイドする導風部材とを有し、
   前記導風部材の吹き出し口が、前記前記第１の方向に対して前記第２の方向に傾いていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
5. 前記吹き出し口が、前記第１の吸入部に対して前記第１の方向に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学装置。
6. 光源と該光源からの光を投射する投射レンズとを少なくとも含む光学系を有し、
   前記第１の方向は、前記光学系の光軸を含む又は該光軸に略平行な第１の面内の方向であり、
   前記第２の方向は、前記第１の面外の方向であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学装置。
7. 前記第１の面の法線方向視において、前記第２の吸入部は前記第１の方向に対して第３の方向に配置されており、
   前記吹き出し口は、前記第１の方向に対して、前記第３の方向に傾いていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学装置。
8. 前記光学系は、前記光源からの光を変調する画像形成素子と、該画像形成素子から前記投射レンズに向かう光に光学作用を与える光学素子とを有することを特徴とする請求項６又は７のいずれか１つに記載の光学装置。
9. 前記第１の冷却風路は電気回路を冷却するために設けられており、前記第２の冷却風路は前記画像形成素子および前記光学素子のうち少なくとも一方を冷却するために設けられていることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載の光源装置と、
    該光源装置からの光を変調する画像形成素子と、
    該画像形成素子からの光を投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。
11. 請求項１０に記載の画像投射装置と、
    該画像投射装置に画像情報を供給する画像情報供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
    

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