図1は、本発明の実施例に係るプロジェクター1の概略構成を示す模式図である。プロジェクター1は、スクリーン等の被照射面へ光を投写させ、被照射面で反射する光を観察する、フロント投写型のプロジェクターである。プロジェクター1の筐体3の内部には、隔壁4で仕切られた第1の領域5と第2の領域6とが形成されている。第1の領域5には、第1光学系11、第2光学系12、第1波長選択性偏光変換素子13、第2波長選択性偏光変換素子14及び偏光プリズム15が収納されている。第1の領域5には、光学像を得るための光学素子が主に収納されている。第2の領域6には、電源、バラスト、回路、コントローラ等が主に収納されている。
図2は、第1の領域5に収納されている構成を示す図である。プロジェクター1は、第1光学系11及び第2光学系12のそれぞれにより、画像信号に応じた光学像を形成する。第1光学系11及び第2光学系12は、偏光プリズム15の偏光膜に関して略対称に位置し、向きを互いに略90度異ならせて配置されている。
ここで、第1光学系11の構成について説明する。第1光学系11の光源101は、例えば、超高圧水銀ランプであって、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光を含む光を射出する。第1インテグレーターレンズ102及び第2インテグレーターレンズ103は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第1インテグレーターレンズ102は、光源101からの光束を複数に分割する。第1インテグレーターレンズ102の各レンズ素子は、光源101からの光束を第2インテグレーターレンズ103のレンズ素子近傍にて集光させる。第2インテグレーターレンズ103のレンズ素子は、第1インテグレーターレンズ102のレンズ素子の像を液晶表示パネル114R、114G、114Bに形成する。
偏光変換素子104は、第2インテグレーターレンズ103からの光を所定の直線偏光、例えばs偏光に変換させる。重畳レンズ105は、第1インテグレーターレンズ102の各レンズ素子の像を液晶表示パネル114R、114G、114Bの照射面上で重畳させる。第1ダイクロイックミラー106は、重畳レンズ105から入射したR光を透過させ、G光及びB光を反射させる。第1ダイクロイックミラー106を透過したR光は、反射ミラー107で反射され、1/2波長板(図示省略)でp偏光に変換される。入射側偏光板113Rは、p偏光を透過させる。液晶表示パネル114Rは、画像信号に応じて、p偏光をs偏光に変換させる。射出側偏光板115Rは、液晶表示パネル114Rからのs偏光を透過させる。入射側偏光板113R、液晶表示パネル114R及び射出側偏光板115Rは、R光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置として機能する。
第2ダイクロイックミラー108は、第1ダイクロイックミラー106からのG光を反射させ、B光を透過させる。第2ダイクロイックミラー108で反射したG光は、s偏光を透過させる入射側偏光板113Gを経て、液晶表示パネル114Gへ入射する。液晶表示パネル114Gは、画像信号に応じて、s偏光をp偏光に変換させる。射出側偏光板115Gは、液晶表示パネル114Gからのp偏光を透過させる。入射側偏光板113G、液晶表示パネル114G及び射出側偏光板115Gは、G光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置として機能する。
第2ダイクロイックミラー108を透過したB光は、リレーレンズ109、111、反射ミラー110、112を経て、1/2波長板(図示省略)でp偏光に変換される。入射側偏光板113Bは、p偏光を透過させる。液晶表示パネル114Bは、画像信号に応じて、p偏光をs偏光に変換させる。射出側偏光板115Bは、液晶表示パネル114Bからのs偏光を透過させる。入射側偏光板113B、液晶表示パネル114B及び射出側偏光板115Bは、B光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置として機能する。色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム116は、それぞれ射出側偏光板115R、115G、115Bを透過した各色光を合成する。
第2光学系12は、第1光学系11とは光を進行させる方向が略90度異なる他は、第1光学系11と同様に構成されている。第1波長選択性偏光変換素子13は、第1光学系11のクロスダイクロイックプリズム116と偏光プリズム15との間に配置されている。第1波長選択性偏光変換素子13は、第1光学系11からの各色光のうちの所定の色光について偏光方向を変換させる。本実施例では、第1波長選択性偏光変換素子13は、G光をp偏光からs偏光へ変換させる。第1波長選択性偏光変換素子13でs偏光に揃えられた各色光は、第1波長選択性偏光変換素子13の射出側に設けられた1/2波長板でp偏光に変換された後、偏光プリズム15へ入射する。
第2波長選択性偏光変換素子14は、第2光学系12のクロスダイクロイックプリズム116と偏光プリズム15との間に配置されている。第2波長選択性偏光変換素子14は、第2光学系12からの各色光のうちの所定の色光について偏光方向を変換させる。本実施例では、第2波長選択性偏光変換素子14は、G光をp偏光からs偏光へ変換させる。第2波長選択性偏光変換素子14でs偏光に揃えられた各色光は、偏光プリズム15へ入射する。
偏光プリズム15は、第1光学系11及び第2光学系12からの光を合成して投写レンズ2へ射出する合成光学系である。偏光プリズム15は、第1波長選択性偏光変換素子13側から入射したp偏光を透過させ、第2波長選択性偏光変換素子14側から入射したs偏光を反射させることにより、第1光学系11からの光と第2光学系12からの光とを合成する。図1に戻って、投写レンズ2は、偏光プリズム15で合成された光を筐体3外部のスクリーン(図示省略)へ投写させる。プロジェクター1は、第1光学系11による光学像と第2光学系12による光学像とを、例えば斜め方向に半画素分ずらすことによって、高解像度画像を表示可能である。また、プロジェクター1は、第1光学系11による光学像と第2光学系12による光学像との画素を一致させることによって、高輝度画像の表示が可能である。
第1の領域5には、第1吸気ファン21及び排気ファン22が設けられている。第1吸気ファン21は、防塵フィルター20を介して、筐体3の外部の空気を第1の領域5へ吸入する。排気ファン22は、第1光学系11の光源101の近傍、第2光学系12の光源101の近傍にそれぞれ設けられている。排気ファン22は、第1の領域5から筐体3の外部へ空気を排出する。第1吸気ファン21及び排気ファン22は、防塵フィルター20を介して筐体3の外部から冷却風を流入させる第1送風手段として機能する。第1の領域5は、防塵フィルター20を介して筐体3の外部から冷却風が流入可能とされた防塵領域である。
第2の領域6には、第2吸気ファン24及び排気ファン25が設けられている。第2吸気ファン24は、防塵フィルター23を介して、筐体3の外部の空気を第2の領域6へ吸入する。第2の領域6の第2吸気ファン24に設けられた防塵フィルター23に対して、第1の領域5の第1吸気ファン21に設けられた防塵フィルター20は防塵性が高められており、第1の領域5は第2の領域6以上に清浄に保たれている。これにより、第1の領域5に収納される光学素子への粉塵等の付着を防止する。
図3は、プロジェクター1の断面構成例を示す模式図である。ここでは、図1に示すプロジェクター1の一部の要素を示して説明することとし、説明に不要な要素の図示を省略する。図中、白抜き矢印は、冷却風が流動する主な向きを表している。入射側偏光板113(113R、113G、113B)、液晶表示パネル114(114R、114G、114B)、射出側偏光板115(115R、115G、115B)及びクロスダイクロイックプリズム116は、支持部材36によって、互いに位置決めされて一体に構成されている。支持部材36は、第1調整機構26に載置されている。第1調整機構26は、支持部材36に取り付けられた入射側偏光板113、液晶表示パネル114、射出側偏光板115及びクロスダイクロイックプリズム116の位置及び回転(傾き)を一括して調整する。
偏光プリズム15は、第2調整機構27に載置されている。第2調整機構27は、偏光プリズム15の位置及び回転(傾き)を調整する。プロジェクター1は、第1調整機構26による液晶表示パネル114等の位置調整、第2調整機構27による偏光プリズム15の位置調整を経て、第1光学系11による光学像と第2光学系12による光学像とを画素レベルで位置合わせする。プロジェクター1は、第1調整機構26及び第2調整機構27の他、さらに他の光学素子の位置を調整するための調整機構を備える構成としても良い。
第1の領域5に収納された光学素子のうち、主な冷却対象要素である光源101と、偏光変換素子104と、支持部材33の入射側偏光板113、液晶表示パネル114及び射出側偏光板115と、のそれぞれに対して、冷却機構31、32、33が設けられている。冷却機構31、32、33は、いずれも第1の領域5に収納されている。冷却機構31、32、33は、それぞれ、ファン34及びダクト35を備える。冷却機構31、32、33を構成するファン34は、第1送風手段によって第1の領域5へ流入した冷却風を光学素子の各々へ送出させる第2送風手段として機能する。
冷却機構31は、光源101の近傍に設けられ、光源101へ冷却風を送る。冷却機構31のダクト35は、光源101のうち例えばリフレクターの開口に向けられている。冷却機構32は、偏光変換素子104の近傍に設けられている。冷却機構32は、ダクト35を通じて偏光変換素子104へ冷却風を送る。冷却機構33は、支持部材36の近傍に設けられている。冷却機構33は、ダクト35を通じて、入射側偏光板113、液晶表示パネル114及び射出側偏光板115へ冷却風を送る。各冷却機構31、32、33は、冷却対象要素の近傍に設けられることで、ダクト35を小型にすることが可能である。
なお、図3では入射側偏光板113、液晶表示パネル114及び射出側偏光板115へ冷却風を送る冷却機構として冷却機構33のみを図示しているが、この冷却機構33がさらに複数の冷却機構から構成されるものであっても良い。例えば、冷却機構33が、R光用の入射側偏光板113R、液晶表示パネル114R及び射出側偏光板115Rへ冷却風を送る冷却機構33Rと、G光用の入射側偏光板113G、液晶表示パネル114G及び射出側偏光板115Gへ冷却風を送る冷却機構33Gと、B光用の入射側偏光板113B、液晶表示パネル114B及び射出側偏光板115Bへ冷却風を送る冷却機構33Bとを備えるものであっても良い。
冷却風は、防塵フィルター20を介して第1吸気ファン21から第1の領域5へ流入する。第1の領域5へ流入した冷却風は、冷却機構31、32、33によって、冷却対象要素である光学素子へ送出される。冷却対象要素である光学素子から熱を奪った冷却風は、排気ファン22によって筐体3の外部へ排出される。冷却機構31、32、33は、第1の領域5内において高い自由度で配設することが可能である。
例えば、液晶表示パネル114等へ冷却風を送る冷却機構33は、第1調整機構26による液晶表示パネル114等の位置調整に応じて、機構全体或いはダクト35の向きを調整することができる。本実施例の構成の場合、冷却対象要素である光学素子の位置に合わせて冷却機構31、32、33の位置を適宜調整可能であるため、光学素子を高い効率で冷却することができる。第2送風手段である冷却機構31、32、33の少なくとも一つには、位置を調整するための調整機構を設けても良い。
第2の領域6に収納された電源、バラスト、回路及びコントローラは、光学素子以外の冷却対象要素に該当する。例えば、液晶表示パネル114を駆動するための回路基板28は、第2の領域6に収納されている。ここでは、第2の領域6に収納された冷却対象要素の代表例として回路基板28を示して説明することとし、第2の領域6に収納されたその他の冷却対象要素の図示を省略する。
冷却風は、防塵フィルター23を介して第2吸気ファン24から第2の領域6へ流入する。第2の領域6へ流入し回路基板28等から熱を奪った冷却風は、排気ファン22によって筐体3の外部へ排出される。なお、排気ファン22は、図3に示すように第1の領域5と第2の領域6とで共通のものとしても良い。図1に示すように、第1の領域5と第2の領域6とのそれぞれに排気ファン22、25を設けることとしても良い。
第1の領域5と第2の領域6とを仕切る隔壁4には、間隙部38が形成されている。間隙部38は、例えば、液晶表示パネル114と回路基板28とを接続するフレキシブル基板(図示省略)を貫通させるための開口である。間隙部38は、第1の領域5から第2の領域6へ流入する冷却風を通過させる機能も果たす。
第1吸気ファン21及び排気ファン22は、第1吸気ファン21により第1の領域5へ吸入される冷却風の風量が、排気ファン22により第1の領域5から排気される冷却風の風量より大きくなるように駆動が制御されている。また、第1吸気ファン21及び第2吸気ファン24は、第1吸気ファン21により第1の領域5へ吸入される冷却風の風量が、第2吸気ファン24により第2の領域6へ吸入される冷却風の風量より大きくなるように駆動が制御されている。これにより、第1吸気ファン21及び排気ファン22は、第1の領域5における内圧が第2の領域6における内圧より高くなるように冷却風を流動させる。
このように、第2の領域6に対して第1の領域5の内圧を高くすることで、間隙部38では、第1の領域5から第2の領域6への冷却風の流動を生じさせる。これにより、第2の領域6から間隙部38を通じて第1の領域5への、粉塵等の混入を防ぐことが可能となる。さらに、第1の領域5の内圧は、筐体3外部の外圧よりも高いことが望ましい。これにより、第1吸気ファン21以外から第1の領域5への外気の侵入を抑制し、第1の領域5を清浄に保つことができる。
なお、筐体3における第1の領域5及び第2の領域6の位置や体積の関係は任意であって、プロジェクター1の構成に応じて適宜決定可能である。送風手段を停止する間に、間隙部38を通じた粉塵等の落下を低減させるために、第1の領域5及び第2の領域6を水平方向へ並列させることとしても良い。
本実施例のように、二系統の光学系に加え、光学素子の調整機構、電源や回路等、多くの要素を配置する構成の場合、各冷却対象要素へ順次冷却風を流動させるような冷却用ダクトを配設することは非常に困難となる。本実施例では、冷却用ダクトに代えて、第1の領域5へ空気を吸入するための第1送風手段と、第1の領域5内で光学素子の各々へ冷却風を送出させる第2送風手段とを採用することで、各光学素子に対して第2送風手段を高い自由度で配設することが可能となる。これにより、光学素子への粉塵等の付着の防止、及び冷却対象要素に対する冷却機構の配設の制約の抑制を可能とし、冷却対象を効率良く冷却できる。特に、高精細或いは高輝度なプロジェクター1については、部品点数が多い場合や光学素子の位置調整をする場合においても効率的な冷却が可能となる。
間隙部38は、液晶表示パネル114と回路基板28とを接続するフレキシブル基板を貫通させるものに限られず、第1の領域5の内圧を第2の領域6の内圧より高くできる限り、他の位置に設けられたものであっても良い。間隙部38は、フレキシブル基板を貫通させる部分の他、例えば、第1の領域5、第2の領域6にて所望の向きへ冷却風を流動させるような位置に設けることとしても良い。
プロジェクター1は、送風手段を稼動させる間に少なくとも第2の領域6から第1の領域5への冷却風の流動を抑制可能であれば良く、送風手段を適宜変形しても良い。例えば、第1の領域5には、排気ファン22を設けず、第1吸気ファン21により吸入された空気全体を、第2の領域6に設けられた排気ファン25によって排気する構成としても良い。
図4は、本実施例の変形例の特徴的部分の斜視構成を示す図である。本変形例は、間隙部38を開閉可能に形成された開閉部41を備えることを特徴とする。開閉部41は、例えば、二枚の板部材を備える。板部材としては、柔軟性を備える部材、例えば、ポリイミド等の軟性樹脂材、フィルム材を用いる。
開閉部41は、隔壁4のうち第2の領域6側において、間隙部38を開閉可能に配置されている。開閉部41を構成する板部材は、それぞれ固定部42によって、隔壁4のうち間隙部38近傍に固定されている。固定部42は、間隙部38のうち互いに対向する位置において、板部材の端部をそれぞれ固定する。板部材のうち固定部42により固定された側とは反対側の端部は、フレキシブル基板43を挟んで互いに対向している。図4には、開いている状態の開閉部41を示している。回路基板28は、支持部44を介して隔壁4上に配置されている。隔壁4と回路基板28との間に支持部44を設けることによって、隔壁4とフレキシブル基板43との間に、開閉部41を開閉させるためのスペースが設けられている。
図5は、送風手段を稼動させている場合における開閉部41の状態を説明する模式図である。図6は、送風手段の稼動を停止させている場合における開閉部41の状態を説明する模式図である。ここでは、図1に示すプロジェクター1の一部の要素を示して説明することとし、説明に不要な要素の図示を省略する。図中、白抜き矢印は、冷却風が流動する主な向きを表している。
図7は、図5に示す開閉部41及びその周辺の構成の、第2の領域6側から見た上面模式図である。送風手段を稼動させている間、開閉部41は、第1の領域5から第2の領域6へ流動する冷却風の風圧によって、開いた状態となる。これにより、送風手段を稼動させている間は、開閉部41が開かれることで、第1の領域5から間隙部38を通過して第2の領域6へ冷却風を進行させる。
図8は、図6に示す開閉部41及びその周辺の構成の、第2の領域6側から見た上面模式図である。送風手段の稼動を停止させ、第1の領域5から第2の領域6への冷却風の流動が無い状態である間、開閉部41は、フレキシブル基板43を挟んで閉じた状態となる。送風手段を停止させている間は開閉部41が閉じられることで、第1の領域5を密封させ、清浄な状態を維持させる。このように、開閉部41は、送風手段を稼動させる間は開き、送風手段の稼動を停止させる間は閉じるような開閉弁として機能する。柔軟性を備える部材で開閉部41を構成することで、開閉部41の開閉によるフレキシブル基板43の損傷を防ぐことができる。
プロジェクター1は、開閉部41を設けることで、送風手段を停止させている間も第1の領域5について高い防塵性を維持しつつ、送風手段を稼動させる間は第1の領域5から第2の領域6を経て冷却風を排出させる構成にできる。なお、開閉部41は、冷却風の風圧に応じて開閉する構造に限られない。開閉部41は、例えば、送風手段の駆動に応じて機械的な開閉動作を可能とした機構等であっても良い。
プロジェクター1の空間光変調装置は、透過型の液晶表示パネルを備えるものである場合に限られない。空間光変調装置は、反射型液晶表示装置(Liquid Crystal On Silicon;LCOS)、DMD(Digital Micromirror Device)、GLV(Grating Light Valve)等を備えるものであっても良い。また、プロジェクター1は、光学像を得るための二つの光学系を備える場合に限られず、光学像を得るための光学系は一つ或いは三つ以上であっても良い。上述する実施例のプロジェクター1は、第2送風手段であるファン34を備える冷却機構として三つの冷却機構31、32、33を有することとしているが、冷却機構の数は三つである場合に限られない。第2送風手段を備える冷却機構は一つのみとしてもよく、複数であってもよい。