JP2009104031A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源手段及び照明光学系を構成する各種の光学部材を効率的に冷却することができ、又十分な外装強度を有しつつ、外装、デザインが良く、装置全体が小型でしかも軽量な画像投射装置を得ること。
【解決手段】
光源手段からの光で画像表示素子を照明する照明光学系と、
該画像表示素子で形成される画像を被照射面に投射する投射光学系と、
該光源手段と該照明光学系を収納する光学系収納部材と、
該光学系収納部材を収納保持する外装と、
該光源手段に空気を光源冷却ダクトを介して送る冷却手段と、
該光学系収納部材は、該光源冷却ダクトの一部を構成しており、
該外装の一部は、該光学系収納部材の一側面に対して外側に凸形状となる外装曲面部を形成し、
該外装曲面部と該光学系収納部材の一側面との間で形成される曲面空間部に該光源冷却ダクトの一部が構築されており、
該光源冷却ダクトの一部は、該外装と当接していること。
【選択図】図３

Description

本発明は画像表示素子（液晶パネル、ライトガイド等）に形成される画像を投射光学系で被照射面に拡大投射する画像投射装置（プロジェクタ）に関する。

従来、拡大した投射が像を観察する為の装置として画像表示素子（液晶場寝る、ライトバルブ）の画像を投射光学系でスクリーンに拡大投射する画像投射装置（液晶プロジェクタ）が種々と提案されている。

液晶プロジェクタでは光源手段からの光束で照明光学系を介して液晶パネルを照明している。

最近の液晶プロジェクタはスクリーン上に投射される投射画像が明るいことが要望されている。

このため、光源手段に高輝度（高出力）の光源ランプが用いられている。高輝度の光源手段は発熱量が多く高温である。又、光源手段からの強い光が光学部材に入射すると、光学部材が高温となる。

このため、液晶プロジェクタでは光源手段や光学部品の温度が上昇するのを軽減するための冷却手段を設けているものが多い（特許文献１）。

特許文献１のプロジェクタではランプ表面温度及び光学部品の温度上昇を抑制するために吸気ファンによって外気からの風を吸入し、吸入した風で液晶パネルや光学ボックス内の光学部品、そしてランプボックス内のランプを冷却している。そして各部材を冷却した風を排気ファンにより外部に排出することにより、各部材を冷却する構成のプロジェクタを開示している。

特許文献１では外装や光学部品収納部材等の構造物の一部でダクト（導風路）を構成して冷却風を被冷却部材に送風するようにして装置全体の簡素化を図っている。

また、プロジェクタは、一般家庭の普及や商用ディスプレイへの利用増加により、外装デザインが良いことが要望されている。例えば外装デザインを良くするため及びプロジェクタの外観を小さく見せるため、外装（外形）に丸みを持たせるようにしたプロジェクタが提案されている。

一方、プロジェクタには、携帯性の良さから小型、軽量のものが要望されている。このため多くのプロジェクタでは外装の肉厚を薄くし、又実装密度を高めて小型化及び軽量化を図ることが行われている。
特開2001-133885号公報

明るい投射画像を得るために光源手段の高輝度化や高出力化を図るとそれに対応して光源手段の発熱量が増大するため各部材を冷却するとき冷却効率が高い冷却手段を用いることが必要となる。

冷却効率を高めるためには、例えば冷却風が通る際に冷却風の損失が少ないダクト形状の構築が必要となる。

又、光源手段の冷却に際しては、プロジェクタを据置状態にした場合や天吊り状態した場合等、プロジェクタの姿勢にかかわらずいずれの場合でも効率的に冷却するため光源手段の上下方向を一定の温度条件で冷却する必要がある。

このため、光源手段への冷却風への吹き付け口は、光源手段に対して水平方向に配置されることが好ましく、光源手段の中心の高さに対応するように設けられることがさらに望ましい。

特許文献１では、ダクトを外装や光学系収納部材と一体化して装置全体の簡素化を図っている。

しかしながら、そのダクトの配置には限定しておらず、ダクトを光源手段や光学部材に引き回すだけの多くのスペースを要している。そのため、外装が大型化する傾向があった。

一方、プロジェクタの軽量化を図るために、外装の肉厚を薄くして軽量化を図る方法をとると、外装強度が不足し、例えば外装が押圧されると変形してしまい、製品の品位が損なわれてしまう場合がある。

又、プロジェクタの外装デザインを良好にし、かつ小型化を図るため、外装に丸みを持たせると、限られた空間内に各部材を高密度に実装しなければならなくなる。

したがって、各部材を限られた空間内に効率的に実装しないと、プロジェクタ内部は高密度で複雑な実装形態になり、組立てが複雑になったり、プロジェクタの排熱効率が低下したりする等、各部材の機能を十分発揮しつつバランス良く配置するのが困難になる。

尚、プロジェクタの装置全体の小型化、軽量化、そして装置全体の簡素化を図るには、１つの部材で複数の役割（作用）（機能）を持たせるように構成するのが良い。

しかしながら単に１つの部材に複数の役割を持たせても、部材の役割を効果的に発揮し、装置全体の簡素化を図るのが困難となる。

本発明は、光源手段及び照明光学系を構成する各種の光学部材を効率的に冷却することができ、又十分な外装強度を有しつつ、外装、デザインが良く、装置全体が小型でしかも軽量な画像投射装置の提供を目的とする。

本発明の画像投射装置は、
画像を形成する画像表示素子と、
光を放射する光源手段と、
該光源手段からの光で該画像表示素子を照明する照明光学系と、
該画像表示素子で形成される画像を被照射面に投射する投射光学系と、
を有する画像投射装置であって、
該光源手段と該照明光学系を収納する光学系収納部材と、
該光学系収納部材を収納保持する外装と、
該光源手段に空気を光源冷却ダクトを介して送る冷却手段と、
を有し、
該光学系収納部材は、該光源冷却ダクトの一部を構成しており、
該外装の一部は、該光学系収納部材の一側面に対して外側に凸形状となる外装曲面部を形成し、
該外装曲面部と該光学系収納部材の一側面との間で形成される曲面空間部に該光源冷却ダクトの一部が構築されており、
該光源冷却ダクトの一部は、該外装の外部からの押圧による変形を防止するように該外装と当接していることを特徴としている。

本発明によれば、光源手段及び照明光学系を構成する各種の光学部材を効率的に冷却することができ、又十分な外装強度を有しつつ、外装、デザインが良く、装置全体が小型でしかも軽量な画像投射装置が得られる。

以下に、本発明の画像投射装置の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の画像投射装置は、画像を形成する画像表示素子（液晶パネル、ライトガイド）と、光を放射する光源手段と、光源手段からの光で画像表示素子を照明する照明光学系と、画像表示素子で形成される画像を被照射面に投射する投射光学系とを有している。

図１は、本発明の画像投射装置（投射表示装置）の実施例１の要部概略図を示している。

図１において、１は光源手段（ランプ）（光源ランプ）、２はランプ１を保持するランプホルダ、３はランプ１の前方（光出射側）に配置する防爆ガラス、４は防爆ガラス３用のガラス押さえである。

αはランプ１からの光を画像表示用の液晶表示素子（画像形成素子）側へ入射する照明光学系である。βは照明光学系αからの出射光を入射するＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色用の画像表示素子（ライトバルブ）を備えた色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系βからの出射光を入射して図示せぬスクリーン（被投射面）に画像を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（投射光学系）を収納している。６はランプ１、照明光学系α、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が固定される光学系収納部材（光学ボックス）である。

光学ボックス６にはランプ１の周囲を囲むランプ周辺部材としてのランプケース部材が形成されている。

７は光学収納部材６内に照明光学系α、色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学収納部材蓋である。８は電源、９は電源フィルタである。１０は電源８と合体しランプ１を点灯する為のバラスト電源である。１１は電源８からの電力によりライトバルブの駆動、及びランプ１の点灯指令を送る為の回路基板である。１２（１２Ａ・１２Ｂ）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内のライトバルブ等の光学素子（部材）を冷却する為の光学系用の冷却ファン（部材冷却ファン）（冷却ファンＡ・冷却ファンＢ）である。

１３は冷却ファン１２による風を色分解合成光学系β内のライトバルブ等の光学素子に送る為のＲＧＢダクト（ファンダクト）である。

１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却する為の光源ランプ用の冷却ファン（ランプ冷却ファン）（冷却手段）である。

１５はランプ冷却ファン１４を保持しつつ冷却風をランプ１に送るためのランプダクト
である。

ランプ冷却ファン１４からの冷却風をランプ冷却ダクト１５によりランプ１に送っている。尚、この構成については後で詳述する。

１７は後述する外装キャビネット（外装ケース）２１に設けた吸気口２１ｂから空気を吸い込むことで電源８とバラスト電源１０内に風を流通させて電源８及びバラスト電源１０を同時に冷却する為の電源用の冷却ファン（筐体内排気ファン）である。

１８は排気ファン（ランプ排気ファン）である。排気ファン１８は冷却ファン１４からの風であってランプ１を通過した後の風を排出する。

ランプ排気ファン１８と筐体内排気ファン１７は大風量が得られる軸流ファンから成っている。

１９はランプ排気ルーバー、２０はランプ排気ルーバーであり、ランプ１からの光が装置外部に漏れないような遮光機能を有している。

２１は光学収納部材６等を収納する為の外装キャビネット（外装ケースの下部）、２２は外装キャビネット２１に光学収納部材６等を収納した状態で蓋をする為の外装キャビネット蓋（外装ケースの上部）である。

２３は側板、２４は側板である。外装キャビネット２１には上述した吸気口２１ａ、２１ｂが形成されており、側板２４には排気口が形成されている。

２５は各種信号を取り込むコネクタが搭載されるインターフェース基板である。２６は側板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はランプ１からの排気熱を排気ファン１８まで導き、装置内部に排気風を放散させないためのランプ排気ボックスで、ランプ排気ルーバー１９とランプ排気ルーバー２０を保持する。

２８はランプ蓋である。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、図示を省略したビスにより固定されている。２９はセット調整脚で、セット調整脚２９は外装キャビネット２１に固定されており、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、装置本体の傾斜角度を調整できるように構成されている。

３０は外装キャビネット２１の吸気口２１ａ外側に取り付く不図示のフィルタを押さえるＲＧＢ吸気プレートである。

３１は色分解合成光学系βを保持するプリズムベースである。３２は、色分解合成光学系βを構成する各光学素子とライトバルブを冷却するために冷却ファン１２Ａ・冷却ファン１２Ｂからの冷却風を導くためのダクト形状部を有するボックスサイドカバーである。

３３はボックスサイドカバー３２と合わせることでダクトを形成するためのＲＧＢダクトである。

３４は色分解合成光学系β内に配置されるところの、ライトバルブから出ているＦＰＣが接続され、回路基板１１に接続されるＲＧＢ基板（駆動回路基板）である。３５はＲＧＢ基板３４に電気ノイズが入り込まないようにするためのＲＧＢ基板カバーである。

図２（Ａ）、（Ｂ）は図１の投射型画像表示装置の光学構成の平面図と側面図である。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、前述したランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β、投射レンズ５にて構成されるライトバルブ（反射型液晶表示素子）を搭載した投射型画像表示装置の光学構成を示している。

図２（Ａ）、（Ｂ）において、図１で示した部材と同一部材には同符番を付している。

図２（Ｂ）において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する発光管である。４２は発光管４１からの光を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（光源手段）１を形成する。

４３ａは水平方向（ランプ１からの光の進行方向における水平方向（図２（Ｂ）の紙面垂直方向））ＹＺ面内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のシリンダーアレイである。

４３ｂは第１のシリンダーアレイ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のシリンダーアレイである。４４は紫外線吸収フィルタである。４５は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子である。

４６は垂直方向（Ｙ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である。４７は光軸を８８度変換する為の全反射ミラーである。４３ｃは垂直方向（ランプ１からの光の進行方向における垂直方向（図２（Ｂ）の紙面垂直方向））において屈折力を有するレンズアレイで構成された第３のシリンダーアレイである。

４３ｄは第３のシリンダーアレイ４３ｃの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第４のシリンダーアレイである。

５０は色座標を、ある値に調整するために特定波長域の色光を透過させるためのカラーフィルターである。４８はコンデンサーレンズである。４９は垂直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。

以上の各部材は照明光学系αの一要素を構成している。

図２（Ａ）において、５８は青色光（Ｂ）と赤色光（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑色光（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着したＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ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、偏光分離面を有する。

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色用の反射型液晶表示素子（ライトバルブ）、緑色用の反射型液晶表示素子（ライトバルブ）、青色用の反射型液晶表示素子（ライトバルブ）である。

６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤色用の１／４波長板、緑色用の１／４波長板、青色用の１／４波長板である。６４ａはＲの色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１側に戻すトリミングフィルターである。６４ｂは透明基板に偏光素子を貼着したＲ、Ｂ光用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。６５はＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。６６はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。

６８ＢはＢ用の出射側偏光板（偏光素子）であり、ＢのＳ偏光のみを整流する。６８ＧはＳ偏光のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９はＲＢ光を透過し、Ｇ光を反射するダイクロイックプリズムである。

以上のダイクロイックミラー５８からダイクロイックプリズム６９に至る各部材により、色分解合成光学系βが構成される。

ここでＰ偏光とＳ偏光の定義を明確にすると、偏光変換素子４５では、Ｐ偏光をＳ偏光に変換するが、ここで定義するＰ偏光とＳ偏光は４５の偏光変換素子を基準として述べている。

一方ダイクロイックミラー５８に入射する光は偏光ビームスプリッター６０、６６基準で考えるのでＰ偏光光が入射するものとする。偏光変換素子４５から射出された光はＳ偏光だが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラーに入射する光をＰ偏光光として本実施例では定義するものである。

次に光学的な作用を説明する。

発光管４１から発した光はリフレクタ４２により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のシリンダーアレイ４３ａに入射する。第１のシリンダーアレイ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、集光され（垂直方向に帯状の複数の光束）、紫外線吸収フィルタ４４を介して、第２のシリンダーアレイ４３ｂに入射する。そして、第２のシリンダーアレイ４３ｂを経て、複数の光束（垂直方向に帯状の複数の光束）を偏光変換素子４５の近傍に形成する。

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、複数の光束は、その列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。

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、偏光方向が揃った光として出射する。

偏光変換された複数の光束（垂直方向に帯状の複数の光束）は、偏光変換素子４５を出射した後、フロントコンプレッサ４６を介して、反射ミラー４７にて８８度反射し、第３のシリンダーアレイ４３ｃに入射する。第３のシリンダーアレイ４３ｃ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、集光される（水平方向に帯状の複数の光束）。そして、その後、カラーフィルター５０、第４のシリンダーアレイ４３ｄを経て、複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）となり、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９に至る。

ここで、フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９の光学的作用の関係で、複数の光束は矩形形状の像が重なった形で矩形の均一な照明エリアが形成されることになる。この照明エリアに後述の反射型液晶表示素子６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを配置する。

次に、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。

尚、ダイクロイックミラー５８は、Ｂ（波長４３０ｎｍ〜４９５ｎｍ）とＲ（波長５９０ｎｍ〜６５０ｎｍ）の光は反射し、Ｇ（波長５０５ｎｍ〜５８０ｎｍ）の光は透過する。

次に、Ｇ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の光は入射側偏光板５９に入射する。尚、Ｇの光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光（４５の偏光変換素子基準の場合はＳ偏光）となっている。

そしてＧの光は、入射側偏光板５９から出射した後、第１の偏光ビームスプリッター６０に対してＰ偏光として入射して偏光分離面で透過して、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の光が画像変調されて反射される。

画像変調されたＧの反射光のうちＰ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Ｇの反射光のうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射され、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

このとき、すべての偏光成分をＰ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している。

これにより、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から出射したＧの光は、ダイクロイックプリズム６９に対してＳ偏光として入射し、ダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面でＧ光を反射して投射レンズ７０へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８を反射したＲとＢの光は、入射側偏光板６４aに入射する。

尚、ＲとＢの光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光となっている。そしてＲとＢの光は、トリミングフィルター６４aでオレンジ光をカットされた後、６４ｂの入射側偏光板から出射し、色選択性位相差板６５に入射する。

色選択性位相差板６５は、Ｒの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの光はＳ偏光として、Ｂの光はＰ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の光は、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の光は、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の光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうち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の反射光のうち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ダイクロイックプリズム６９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の反射光のうち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１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ダイクロイックプリズム６９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の場合と同じようにＲ，Ｂ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から出射したＲとＢの投射光のうちＢの光は、出射側偏光板６８Ｂで検光されてダイクロイックプリズム６９に入射する。

また、Ｒの光はＰ偏光のまま偏光板６８Ｂをそのまま透過し、ダイクロイックプリズム６９に入射する。

尚、出射側偏光板６８Ｂで検光されることにより、Ｂの投射光は第２の偏光ビームスプリッター６６とＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂ、１／４波長板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、ダイクロイックプリズム６９に入射したＲ（Ｐ偏光）とＢ（Ｓ偏光）の投射光はダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面を透過し、前述した該ダイクロイック膜面にて反射したＧ（Ｓ偏光）の光と合成されて投射レンズ５に至る。

そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ５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の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。

まず、Ｇ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の光のＰ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に入射して偏光分離面で透過され、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が黒表示の為、Ｇの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の光はＰ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で透過し、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とＢ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とＢの光のＰ偏光光は、入射側偏光板６４ｂに入射する。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板６４ｂから出射した後、色選択性位相差板６５に入射する。

色選択性位相差板６５は、Ｒの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの光はＳ偏光として、Ｂの光はＰ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の光は、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の光は、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は黒表示の為、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲの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の光はＳ偏光光のままである為、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し、入射側偏光板６４ｂを通過して光源１側に戻され、投射光から除去される為、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Ｐ偏光光のＢの光はＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂが黒表示の為、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の光はＰ偏光光のままである為、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、色選択性位相差板６５により、Ｐ偏光に変換される。

そして、その後、入射側偏光板６４ｂを透過して光源側に戻されて投射光から除去される。

以上が、反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル）を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。

尚、反射型液晶表示素子の変わりに透過型液晶表示素子を用いても良い。

次に図３、図４、図５を用いて実施例１の構成について説明する。

光学系収納部材６は、光源手段（光源ランプ）１と照明光学系を収納している。

外装２１、２２は光学系収納部材６を収納保持している。

冷却手段（ランプ冷却ファン）１４は光源手段１に空気を光源冷却ダクト１５を介して送っている。

図３に示すようにランプ冷却ファン（冷却手段）１４は、ランプ冷却ダクト（光源冷却ダクト）１５と光学系収納部材６との間で狭持されるようにしている。

このようにランプ冷却ダクト１５と光学系収納部材６の間でランプ冷却ファン１４を挟持するよう構成することにより、ランプ冷却ファン１４を保持する部材を削減でき、且つ、組み立て工数を削減している。

又、図３に示すように、光学系収納部材６の側面に沿うようにランプ冷却ダクト（光源冷却ダクト）１５が配置されている。ランプ冷却ダクト１５は、光学系収納部材６とダクト部にそれぞれ設けられた穴部６ｃと爪部１５ｄによって結合するように構成されている。

その際、ランプ冷却ダクト１５を構成するダクト壁の一部は光学系収納部材６の側面にて構成される。即ち、光学系収納部材６がランプ冷却ダクト１５の一部を構成している。

図４に示すように、外装キャビネット蓋（外装）２２の一部と外装キャビネット（外装）２１の一部によって外側に凸形状となる外装曲面部が形成される。

即ち外装の一部は、光学系収納部材６の一側面に対して外側に凸形状となる外装曲面部２１ａを形成している。

そしてこのとき形成される外装曲面部２１ａの内側と光学系収納部材６の一側面との間で形成される曲面空間部にランプ光源冷却ダクト１５の一部が構築されている。

これにより空間を有効に利用している。

特に光学系収納部材６との間で形成される曲面空間部にランプ冷却ダクト１５が入り込むように配置される。

尚、外装２１、２２で形成される曲面空間の内側の空間は、光学系、機構系等の部品は配置しにくいが、ランプ冷却ダクト１５であれば光学系収納部材６の側面に沿った形で配置するのに最適である。それとともに、他の部品が配置されないことを含めて、他の部品との干渉がなく、ランプ冷却ダクト１５を曲がりの少ない形状で実現することができ、ランプ冷却ダクト１５内での風の損失を最小限に抑えることができる。

即ち、外装２１、２２で形成される曲面空間部の内側はデットスペースとなっている為、これを有効活用してランプ冷却ダクト１５の一部を配置（構築）している。

一方、ランプ冷却ダクト１５の一部は外装キャビネット（外装）２１と当接し、ランプ冷却ダクト１５が外装補強部材にもなっており、外部からの押圧による外装の変形を防止している。

ランプ冷却ダクト１５を光学系収納部材６の側面に沿って配置することで、光源ランプ１への冷却風吹き付け口が水平方向にあるだけでなく、ほぼ直線形状に配置している。これにより、冷却風の損失を抑えることができる。また、光学系収納部材６の側面に沿ってランプ冷却ダクト１５が配置されることから、ランプ冷却ダクト１５の一部を光学系収納部材１６と一体化することができ、そのため、部品点数を削減することができる。

また、ランプ冷却ダクト１５を構成する材料には、光学系収納部材６を構成する材料よりも曲げ弾性率が低い材料を用いている。これによりプロジェクタに衝撃を与えた場合に、ランプ冷却ダクト１５で衝撃を吸収することができる。そのため、プロジェクタで精度を最も必要とする光学部品を収納した光学系収納部材６を極力衝撃から守ることができる。

また、ランプ冷却ダクト１５と外装キャビネット２１との当接構造は、ランプ冷却ダクト１５にボス１５ａが設けられ、そのランプ冷却ダクト１５のボス１５ａが外装キャビネット２１の内側と当接するように構成されている。その為、外装２１が薄肉等により変形がもっとも起こりやすい場所を限定して、その部分をボス１５ａにて外装２１の強度の補強を行うことができる。

図５（ａ）は、ランプ冷却ダクト１５内の風を別の光学系（図では照明光学系を構成するＰＳ偏光変換素子４５）に分岐送風する構成を示した図である。尚、図５（ａ）においては、ランプ冷却ダクト１５の構成をわかりやすくする為に、光学系収納部材６の側面に形成するランプ冷却ダクト１５のダクト壁の一部（ダクト部６ａ）のみを図示した。

本実施例はランプ冷却ファン（冷却手段）１４から送り出される空気の一部を照明光学系の一部に送風するための光学系冷却ダクト１５ｂをランプ冷却ダクト１５から分離して具備するようにしている。

図５（ａ）において、ランプ冷却ダクト１５から分岐した光学系冷却ダクト部１５ｂは、ランプ冷却ファン１４からの冷却風の一部をＰＳ偏光変換素子（光学部材）４５に送風して冷却している。この構造として、光学系冷却ダクト部１５ｂが光学系収納部材６の下へ回り込み、光学系収納部材６の下部に設けた吹き付け口から冷却風をＰＳ偏光変換素子４５に吹き付けることで冷却が行なわれる。

この構成により、新規の部品（ダクト）を設けることなく、ＰＳ偏光変換素子４５を冷却することができ、部品点数の削減に寄与する。

図５（ｂ）は、ランプ冷却ファン１４をランプ冷却ダクト１５と光学系収納部材６で保持する構成を示す図である。

図５（ｂ）において、ランプ冷却ダクト１５にはファン固定ボス１５ｃを備えており、ランプ冷却ファン１４の穴１４ａに挿入するよう構成する。また、ファン固定ボス１５ｃに挿入した状態でランプ冷却ファン１４がランプ冷却ダクト１５から外れないように光学系収納部材６には押え部６ｂを設けている。

ランプ冷却ダクト１５又は光学系収納部材６のダクト部に爪部を設けている。

そして爪部とランプ冷却ダクト１５又は光学系収納部材６のダクト部に設けた穴部との係合により、ランプ冷却ダクト１５と光学系収納部材６とを結合している。

図５（ｂ）において、ランプ冷却ダクト１５と光学系収納部材６の結合は、ランプ冷却ダクト１５には爪部１５ｄが、光学系収納部材６のダクト部６ａには穴部６ｃを設けている。そして、引掛け係合によって結合することができ、ビスを使う場合と比較して組み立て工数を低減できる。これによって、ランプ冷却ファン１４は、ランプ冷却ダクト１５と光学系収納部材６によって挟持される。

尚、爪部を光学系収納部材６に設け、穴部をランプ冷却ダクト１５に設けても良い。

以上のように本実施例によれば、ランプ冷却ファン１４を保持する部材を新規に設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以上のように本実施例によれば、外装２１の曲面内側と光学系収納部材６の間にランプ冷却ダクト１５を配置することで、外装曲面内側に生じるデットスペースを有効活用することができる。

そして、製品の大型化が効果的に防止することができる。また、ランプ冷却ダクト１５は外装２１と当接することで、外装強度を補強しており、軽量化による外装の薄型化に対しても、外部からの押圧での変形を防止することができる。

また、ランプ冷却ダクト１５を光学系収納部材６より曲げ弾性率の低い材料を用いることで、プロジェクタに衝撃が加わった場合においても、ランプ冷却ダクト１５で衝撃を吸収している。これにより、高精密な光学系を要した光学系収納部材に極力ダメージを与えることがないプロジェクタが得られる。

さらに、ランプ冷却ダクト１５の一部を光学系収納部材６に形成させることで、ダクトを構築する際においても新規に部品を設けることなく構成でき、部品点数の削減ができる。また、光学系収納部材６とランプ冷却ダクト１５でランプ冷却ファン１４を挟持させるよう構成したことで、ランプ冷却ファン１４を保持する部品を新規に設ける必要がなく、更なる部品点数の削減ができる。

また、ランプ冷却ダクト１５を別の冷却系に分離させるダクト部１５ｂを設けたことで、新規に照明光学系の一部を冷却するダクトを設けることなく、部品点数の削減ができる。

尚、本実施例では、ランプ冷却を行うダクトについて説明したが、別の発熱源を冷却するダクトであっても適用できる。

本発明の実施例１の画像表示装置の分解斜視図 本発明の実施例１の画像表示装置の光学構成図 本発明の実施例１に係るランプ冷却ダクトの周辺部を示した説明図 （ａ）ランプ冷却ダクト部の結合状態 （ｂ）ランプ冷却ダクト部の非結合状態 本発明の実施例１の外装曲面部を示す説明図 本発明の実施例１のランプ冷却ダクトとPS偏光変換素子冷却ダクトを示した説明図 （ａ）ＰＳ偏光変換素子に冷却風を分岐させる構造図 （ｂ）ランプ冷却ファンを保持する構成図

符号の説明

１は光源ランプ、２はランプホルダ、３は防爆ガラス、４はガラス押さえ、５は投射レンズ、６は光学系収納部材、７は光学系収納部材蓋、８は電源、９は電源フィルタ、１０はバラスト電源、１１は回路基板、１２Ａ・１２Ｂは光学冷却ファンＡ・Ｂ、１３はＲＧＢダクトＡ、１４はランプ冷却ファン（吹き付けファン）、１５はランプ冷却ダクト、１７は電源用冷却ファン、１８は排気ファン、１９はランプ排気ルーバーＡ、２０はランプ排気ルーバーＢ、２１は外装キャビネット、２２は外装キャビネット蓋（外装ケース）、２３は側板Ａ、２４は側板Ｂ、２５はインターフェース基板、２６はインターフェース補強板、２７は排気ボックス、２８はランプ蓋、２９はセット調整脚、３０は外装キャビネット、３１はプリズムベース、３２はボックスサイドカバー、３３はＲＧＢダクトＢ、３４はＲＧＢ基板、３５ＲＧＢ基板カバー、４１はランプ発光管（光源）、４２はリフレクタ、４３ａは第１のシリンダーアレイ、４３ｂは第２のシリンダーアレイ、４３ｃは第３のシリンダーアレイ、４３ｄは第４のシリンダーアレイ、４４は紫外線吸収フィルタ、４５は偏光変換素子、４６はフロントコンプレッサ、４７は全反射ミラー、４８はコンデンサーミラー、４９はリアコンプレッサ、５０はカラーフィルター、５８はダイクロイックミラー、５９はＧ用入射側偏光板、６０は第１の偏光ビームスプリッター、６１は反射型液晶表示素子、６２は１／４波長板、６４aはトリミングフィルター、６４ｂはRB用入射側偏光板、６５色選択性位相差板、６６は第２の偏光ビームスプリッター、６８BはB用出側偏光板、６８GはG用出側偏光板、６９はダイクロイックプリズム、８０はフィルターホルダー、８１はフィルタ押え、８３はモーターギヤユニット、８２はモーターフランジ、８５はセンサー、８７はビス、８６はコネクタ、９０は固定絞り

Claims (5)

1. 画像を形成する画像表示素子と、
   光を放射する光源手段と、
   該光源手段からの光で該画像表示素子を照明する照明光学系と、
   該画像表示素子で形成される画像を被照射面に投射する投射光学系と、
   を有する画像投射装置であって、
   該光源手段と該照明光学系を収納する光学系収納部材と、
   該光学系収納部材を収納保持する外装と、
   該光源手段に空気を光源冷却ダクトを介して送る冷却手段と、
   を有し、
   該光学系収納部材は、該光源冷却ダクトの一部を構成しており、
   該外装の一部は、該光学系収納部材の一側面に対して外側に凸形状となる外装曲面部を形成し、
   該外装曲面部と該光学系収納部材の一側面との間で形成される曲面空間部に該光源冷却ダクトの一部が構築されており、
   該光源冷却ダクトの一部は、該外装の外部からの押圧による変形を防止するように該外装と当接していること
   を特徴とする画像投射装置。
2. 前記冷却手段から送り出される空気の一部を前記照明光学系の一部に送風するための光学系冷却ダクトが前記光源冷却ダクトから分離して具備されていることを特徴とする請求項１の画像投射装置。
3. 前記冷却手段は、前記光源冷却ダクトと前記光学系収納部材との間で狭持されていることを特徴とする請求項１又は２の画像投射装置。
4. 前記光源冷却ダクト又は前記光学系収納部材のダクト部には爪部が設けられており、該爪部と該光源冷却ダクト又は該光学系収納部材のダクト部に設けた穴部との係合により、該光源冷却ダクトと該光学系収納部材とが結合されていることを特徴とする請求項１、２又は３の画像投射装置。
5. 前記光源冷却ダクトの材料の曲げ弾性率は前記光学系収納部材の材料の曲げ弾性率よりも低いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の画像投射装置。