JP2017129842A - 光学装置、光源装置、およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の劣化を抑制し、長寿命化が可能な光学装置を提供する。【解決手段】光学装置は、反射板４Ａ１（光学素子）と、反射板４Ａ１の熱を放熱する回転部材６（放熱部）と、を備え、回転部材６は、反射板４Ａ１に重ねられた基部６１と、基部６１とは反対側に突出する複数の羽根部６２と、を有し、複数の羽根部６２は、基部６１に対して傾斜する傾斜部６２ａを有している。【選択図】図４

Description

本発明は、光学装置、光源装置、およびプロジェクターに関する。

従来、光源から出射された光を画像情報に応じて変調し、スクリーン等の投写面に画像を投写するプロジェクターが知られている。プロジェクター内の光学素子は、光源からの光で発熱するため、この光学素子を冷却するための技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１には、励起光を出射する励起光源部と、蛍光発光部とを備えた光源装置が記載されている。蛍光発光部は、蛍光体層を有する蛍光体プレートと、蛍光体プレートを載置させる基板と、ヒートシンクと、を備える。蛍光体プレートは、励起光源部から出射された励起光が照射されて、励起光とは異なる波長帯の蛍光を発する。ヒートシンクは、複数のフィンを備え、蛍光体プレートが載置された基板（光学素子）の熱を放熱させる。
特許文献２には、半導体レーザー、ダイクロイックミラー、反射型カラーホイール、回転機構、および反射型カラーホイールの放熱部として機能するフィンを備えた光源装置が記載されている。フィンは、回転機構により回転して遠心力により空気を拡散するように形成されている。

特開２０１４−１２３０１４号公報 特開２０１２−１３８９７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、ヒートシンクのフィンが蛍光体プレートとは反対側に長く延出しており、装置が大型化するという課題がある。
また、特許文献２に記載のフィンでは、回転によって発生する空気の流れを充分に利用することが難しく、フィンの回転数が高くなることやフィンが大型化することが考えられる。フィンの回転数が高くなると風切り音によって騒音が増し、フィンが大型化すると光源装置が大型化することや重量が重くなるという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る光学装置は、光学素子と、前記光学素子の熱を放熱する放熱部と、を備え、前記放熱部は、前記光学素子に重ねられた基部と、前記基部から前記光学素子とは反対側に突出する複数の羽根部と、を有し、前記複数の羽根部は、前記基部に対して傾斜する傾斜部を有していることを特徴とする。

この構成によれば、放熱部は、光が入射することにより発熱する光学素子の熱を、基部を介して羽根部から放熱させることができる。また、羽根部は、基部に対して傾斜する傾斜部を有している。これによって、基部に対して垂直に立設する立設部を有する構成に比べ、基部に対する垂直方向の大きさを抑えて、大きな表面積を有する放熱部が可能となる。よって、大型化を抑制しつつ光学素子の熱が効率よく放熱される光学装置の提供が可能となる。

［適用例２］上記適用例に係る光学装置において、前記放熱部は、板金で一体に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、プレス加工等によって放熱部を形成可能なので、溶融された金属からの成型による形成や、金属の塊から切削等による形成に比べ、より簡素な製造が可能となる。また、金属の成型や切削による加工に比べ、基部および傾斜部の厚さを薄く形成できるので、放熱部、ひいては光学装置の軽量化が可能となる。

［適用例３］上記適用例に係る光学装置において、前記羽根部には、開口部が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、羽根部の表面積を大きく形成できるので、放熱部の放熱機能を高めることが可能となる。

［適用例４］上記適用例に係る光学装置において、前記羽根部には、凸部が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、羽根部の表面積を大きく形成できるので、放熱部の放熱機能を高めることが可能となる。

［適用例５］本適用例に係る光源装置は、光源と、前記光源から出射された光が入射する上記に記載の光学装置と、前記光学装置を回転させる回転装置と、を備え、前記放熱部は、前記光学素子と共に回転する回転部材であり、前記基部は、前記回転部材の回転中心軸を囲み、前記複数の羽根部は、前記基部から前記回転中心軸を中心に半径方向外側に突出し、前記傾斜部は、前記光学素子に対し、前記回転中心軸を中心とする半径方向外側から内側に向かうに従って前記光学素子側に近づくように傾斜していることを特徴とする。

この構成によれば、光源装置は、上述した回転装置および放熱部としての回転部材を備えているので、回転部材の回転によって発生する空気の流れを羽根部によって光学素子に導くことが可能となる。よって、回転部材の回転によって発生する空気の流れを有効に利用して光学素子を効率よく冷却することが可能となる。したがって、光学素子の劣化を抑制し、長寿命化が可能な光源装置を提供することが可能となる。
また、回転部材が板金で一体に形成された場合には、回転部材のより軽量化が可能なので、低パワーの回転装置の採用、すなわち小型や低消費電力の回転装置の採用が可能となる。

［適用例６］上記適用例に係る光源装置において、前記傾斜部は、前記回転部材の回転方向における後側が当該回転方向とは反対方向に突出する傾斜突起部を有していることが好ましい。

この構成によれば、傾斜部は、前述した傾斜突起部を有しているので、回転部材の回転によって、より多くの空気を光学素子に導くことが可能となる。よって、光学素子をさらに効率よく冷却することが可能となる。

［適用例７］上記適用例に係る光源装置において、前記羽根部は、前記光学素子に対向するように、前記傾斜突起部の端部から屈曲された屈曲部を有していることが好ましい。

この構成によれば、傾斜突起部の先端には、屈曲部が形成されているので、回転部材の回転に伴う空気の流れをスムーズにし、羽根部の風切り音を低減させることが可能となる。よって、光学素子を効率よく冷却すると共に、騒音を抑えて回転部材を回転させることが可能となる。

［適用例８］本適用例に係るプロジェクターは、上記に記載の光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置で変調された光を投写する投写光学装置と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、プロジェクターは、上述した光源装置を備えているので、光学素子が有する光学性能を維持し、長期に亘って高輝度で画質の良好な画像の投写が可能となる。

本実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。 本実施形態の照明装置の構成を示す模式図。 本実施形態の拡散装置の斜視図。 本実施形態の拡散装置の分解斜視図。 本実施形態の回転部材の平面図。 本実施形態の拡散装置の平面図。 本実施形態の拡散装置の断面図。 本実施形態の拡散装置の側面図。 本実施形態の拡散装置における傾斜角と、熱抵抗および騒音との関係のシミュレーション結果を示すグラフ。 変形例の回転部材の部分斜視図。 変形例の拡散装置の斜視図。 変形例の回転部材の斜視図。

以下、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照して説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、内部に設けられた照明装置３１から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像を投写面であるスクリーンＳＣ上に拡大投写する表示装置である。
プロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、外装筐体２内に収納される光学ユニット３と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター１は、当該プロジェクター１を制御する制御装置、光学部品等の冷却対象を冷却する冷却装置、および、電子部品に電力を供給する電源装置を備える。

［光学ユニットの構成］
光学ユニット３は、照明装置３１、色分離装置３２、平行化レンズ３３、光変調装置３４、色合成装置３５、および投写光学装置３６を備える。
照明装置３１は、照明光ＷＬを出射する。なお、照明装置３１の構成については、後に詳述する。

色分離装置３２は、照明装置３１から出射された照明光ＷＬを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢに分離する。この色分離装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，３２２、反射ミラー３２３，３２４，３２５およびリレーレンズ３２６，３２７を備える。
ダイクロイックミラー３２１は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと他の色光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）とに分離する。分離された赤色光ＬＲは、反射ミラー３２３によって反射されて、平行化レンズ３３（３３Ｒ）に導かれる。また、分離された当該他の色光は、ダイクロイックミラー３２２に入射する。
ダイクロイックミラー３２２は、上記他の色光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。分離された緑色光ＬＧは、平行化レンズ３３（３３Ｇ）に導かれる。また、分離された青色光ＬＢは、リレーレンズ３２６、反射ミラー３２４、リレーレンズ３２７および反射ミラー３２５を介して、平行化レンズ３３（３３Ｂ）に導かれる。
平行化レンズ３３（赤、緑および青の各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ用の平行化レンズを、それぞれ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとする）は、入射する光を平行化する。

光変調装置３４（赤、緑および青の各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ用の光変調装置を、それぞれ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂとする）は、それぞれ入射する色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを変調して、画像情報に応じた画像光を形成する。これら光変調装置３４は、入射する色光を変調する液晶パネルと、液晶パネルの入射側および出射側に配置される一対の偏光板と、を備えて構成される。なお、後述する照明装置３１による被照明領域は、光変調装置３４において、入射する色光を変調して画像を形成する画像形成領域（変調領域）に設定されている。

色合成装置３５は、光変調装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂから出射される画像光（上記色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢによりそれぞれ形成される画像光）を合成する。この色合成装置３５は、例えばクロスダイクロイックプリズムにより構成できるが、複数のダイクロイックミラーによって構成してもよい。
投写光学装置３６は、色合成装置３５にて合成された画像光をスクリーンＳＣに投写する。投写光学装置３６としては、図示を省略するが、鏡筒内に複数のレンズが配置された組レンズを採用できる。
このような光学ユニット３により、スクリーンＳＣに拡大された画像が投写される。

［照明装置の構成］
図２は、照明装置３１の構成を示す模式図である。
照明装置３１は、上記のように、照明光ＷＬを色分離装置３２に向けて出射する。この照明装置３１は、図２に示すように、光源装置４および均一化装置５を有する。

［光源装置の構成］
光源装置４は、均一化装置５に光束を出射する。この光源装置４は、光源部４１、アフォーカル光学系４２、第１位相差素子４３、ホモジナイザー光学系４４、光分離素子４５、第１集光系４６、波長変換装置４７、第２位相差素子４８、第２集光系４９および拡散装置４Ａを備える。
これらのうち、光源部４１、アフォーカル光学系４２、第１位相差素子４３、ホモジナイザー光学系４４、光分離素子４５、第２位相差素子４８、第２集光系４９および拡散装置４Ａは、光源装置４に設定された第１照明光軸Ａｘ１上に配置されている。なお、光分離素子４５は、第１照明光軸Ａｘ１と、当該第１照明光軸Ａｘ１に直交する第２照明光軸Ａｘ２との交差部分に配置される。
一方、第１集光系４６および波長変換装置４７は、第２照明光軸Ａｘ２上に配置される。

［光源部の構成］
光源部４１は、アフォーカル光学系４２に向けて青色光である励起光を出射する。この光源部４１は、第１光源部４１１および第２光源部４１２と、光合成部材４１３と、を有する。
第１光源部４１１は、ＬＤ（Laser Diode）である固体光源ＳＳ（光源）がマトリクス状に複数配列された固体光源アレイ４１１１と、各固体光源ＳＳに応じた複数の平行化レンズ（図示省略）と、を有する。また、第２光源部４１２も同様に、固体光源ＳＳがマトリクス状に複数配列された固体光源アレイ４１２１と、各固体光源ＳＳに応じた複数の平行化レンズ（図示省略）と、を有する。これら固体光源ＳＳは、例えば、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの波長域にピーク波長を有する光を出射する。これら固体光源ＳＳから出射された励起光は、平行化レンズにより平行化されて光合成部材４１３に出射される。なお、本実施形態では、各固体光源ＳＳから出射される励起光は、Ｓ偏光光である。

光合成部材４１３は、第１光源部４１１から第１照明光軸Ａｘ１に沿って出射された励起光を透過し、第２光源部４１２から第１照明光軸Ａｘ１に直交する方向に沿って出射された励起光を第１照明光軸Ａｘ１に沿うように反射させて各励起光を合成する。この光合成部材４１３は、詳しい図示を省略するが、第１光源部４１１から出射された励起光の入射位置に配置され、当該励起光を透過させる複数の透過部と、第２光源部４１２から出射された励起光の入射位置に配置され、当該励起光を反射させる複数の反射部と、が交互に配列された板状体として構成されている。このような光合成部材４１３を介した励起光は、アフォーカル光学系４２に出射される。

［アフォーカル光学系の構成］
アフォーカル光学系４２は、光源部４１から出射された励起光の光束径を調整する。具体的に、アフォーカル光学系４２は、光源部４１から平行光として出射された励起光を集光して光束径を縮小させ、更に平行化して出射する光学系である。このアフォーカル光学系４２は、それぞれ凸レンズおよび凹レンズであるレンズ４２１，４２２を備えて構成されている。光源部４１から出射された励起光は、アフォーカル光学系４２により集光されて、第１位相差素子４３に出射される。

［第１位相差素子の構成］
第１位相差素子４３は、１／２波長板である。この第１位相差素子４３を透過することにより、アフォーカル光学系４２から出射されたＳ偏光光である励起光は、当該Ｓ偏光光の一部がＰ偏光光に変換され、Ｓ偏光光とＰ偏光光とが混在した光となる。このような第１位相差素子４３を透過した励起光は、ホモジナイザー光学系４４に入射する。
なお、本実施形態では、第１位相差素子４３は、当該第１位相差素子４３の光軸（第１照明光軸Ａｘ１と一致）を中心として回動可能に構成されている。この第１位相差素子４３が回転されることにより、第１位相差素子４３を透過する励起光のうちＳ偏光光とＰ偏光光との割合を、当該第１位相差素子４３の回動量（回動角）に応じて調整できる。

［ホモジナイザー光学系の構成］
ホモジナイザー光学系４４は、後述する波長変換装置４７における被照明領域である蛍光体層４７３に入射する励起光の照度分布を均一化する。このホモジナイザー光学系４４は、第１マルチレンズ４４１および第２マルチレンズ４４２を備える。
第１マルチレンズ４４１は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面内に、複数の第１レンズ４４１１がマトリクス状に配列された構成を有し、当該複数の第１レンズ４４１１によって入射される励起光を複数の部分光束（励起部分光束）に分割する。
第２マルチレンズ４４２は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面内に、上記複数の第１レンズ４４１１に応じた複数の第２レンズ４４２１がマトリクス状に配列された構成を有する。そして、第２マルチレンズ４４２は、各第１レンズ４４１１により分割された複数の励起部分光束を、各第２レンズ４４２１および第１集光系４６と協同して、上記被照明領域である蛍光体層４７３に重畳させる。これにより、当該蛍光体層４７３に入射する励起光の中心軸に直交する面内（第２照明光軸Ａｘ２に対する直交面内）の照度が均一化される。
このホモジナイザー光学系４４を介した励起光は、光分離素子４５に入射する。

なお、ホモジナイザー光学系４４を構成するマルチレンズ４４１，４４２は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動可能に構成されている。これらマルチレンズ４４１，４４２が移動されることにより、ホモジナイザー光学系４４から出射される励起光の進行方向が調整される。また、マルチレンズ４４１，４４２は、それぞれ独立して移動可能でなくてもよく、当該マルチレンズ４４１，４４２が一緒に移動可能としてもよい。

［光分離素子の構成］
光分離素子４５は、プリズム型のＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）であり、それぞれ略三角柱状に形成されたプリズム４５１，４５２が界面にて貼り合わされ、これにより全体が略直方体形状に形成されている。これらプリズム４５１，４５２の界面は、第１照明光軸Ａｘ１および第２照明光軸Ａｘ２のそれぞれに対して略４５°傾斜している。そして、光分離素子４５においてホモジナイザー光学系４４側（すなわち光源部４１側）に位置するプリズム４５１の界面には、波長選択性を有する偏光分離層４５３が形成されている。

偏光分離層４５３は、励起光に含まれるＳ偏光光（第１励起光）とＰ偏光光（第２励起光）とを分離する特性を有する他、後述する波長変換装置４７に励起光が照射されて生じる蛍光光を、当該蛍光光の偏光状態にかかわらず透過させる特性を有する。すなわち、偏光分離層４５３は、所定波長領域の光についてはＳ偏光光とＰ偏光光とを分離するが、他の所定波長領域の光についてはＳ偏光光およびＰ偏光光のそれぞれを透過させる、波長選択性の偏光分離特性を有する。
このような光分離素子４５により、ホモジナイザー光学系４４から出射された励起光のうち、Ｐ偏光光は、第１照明光軸Ａｘ１に沿って第２位相差素子４８側に透過され、Ｓ偏光光は、第２照明光軸Ａｘ２に沿って第１集光系４６側に反射される。すなわち、光分離素子４５は、当該励起光のうち、Ｐ偏光光を第２位相差素子４８（ひいては拡散装置４Ａ）に向けて出射させ、Ｓ偏光光を第１集光系４６に向けて出射させる。

［第１集光系の構成］
第１集光系４６には、ホモジナイザー光学系４４を通過して偏光分離層４５３にて反射されたＳ偏光光の励起光が入射する。この第１集光系４６は、当該励起光を波長変換素子４７１に集光（集束）させる他、当該波長変換素子４７１から出射された蛍光光を集光して平行化し、当該蛍光光を偏光分離層４５３に向けて出射する。この第１集光系４６は、３つのピックアップレンズ４６１〜４６３により構成されている。なお、第１集光系４６を構成するレンズの数は、３に限らない。

［波長変換装置の構成］
波長変換装置４７は、入射する励起光を蛍光光に変換する。この波長変換装置４７は、波長変換素子４７１および回転装置４７５を備える。
回転装置４７５は、平板状に形成された波長変換素子４７１を回転させるモーター等により構成されている。

波長変換素子４７１は、基板４７２と、当該基板４７２において励起光の入射側の面に位置する蛍光体層４７３および反射層４７４と、を有する。
基板４７２は、励起光の入射側から見て略円形状に形成されている。この基板４７２は、金属やセラミックス等により構成できる。
蛍光体層４７３は、入射する励起光により励起されて非偏光光である蛍光光（緑色光および赤色光を含む黄色光、例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光光）を出射する蛍光体を含む。この蛍光体層４７３にて生じる蛍光光の一部は、第１集光系４６側に出射され、他の一部は、反射層４７４に出射される。
反射層４７４は、蛍光体層４７３と基板４７２との間に配置され、当該蛍光体層４７３から出射された蛍光光を第１集光系４６側に反射させる。
このような波長変換素子４７１に励起光が照射されると、蛍光体層４７３および反射層４７４によって、上記蛍光光が第１集光系４６側に拡散出射される。そして、当該蛍光光は、第１集光系４６を介して光分離素子４５の偏光分離層４５３に入射し、第２照明光軸Ａｘ２に沿って偏光分離層４５３を透過して、均一化装置５に出射される。すなわち、波長変換素子４７１にて生じた蛍光光は、光分離素子４５により、第２照明光軸Ａｘ２方向に出射される。

なお、波長変換装置４７は、第１集光系４６に対して少なくとも蛍光体層４７３の位置が第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動可能に構成されている。具体的に、本実施形態では、波長変換装置４７全体が第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動可能に構成されている。すなわち、波長変換装置４７は、図示を省略するが、上記回転装置４７５を第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動可能に支持する移動機構を有する。このように波長変換装置４７（蛍光体層４７３）が移動されることにより、蛍光体層４７３に対する励起光のデフォーカス位置を調整できる。このため、波長変換装置４７から拡散出射される蛍光光の光束径を調整でき、ひいては、偏光分離層４５３を透過して均一化装置５に向かって進行する当該蛍光光の光束径を調整できる。

［第２位相差素子、第２集光系および拡散装置の構成］
第２位相差素子４８は、１／４波長板であり、光分離素子４５から出射される励起光（直線偏光）の偏光状態を円偏光にする。
第２集光系４９は、第２位相差素子４８を透過した励起光を拡散装置４Ａに集光（集束）させる光学系であり、本実施形態では、３つのピックアップレンズ４９１〜４９３により構成されている。なお、第２集光系４９を構成するレンズの数は、上記第１集光系４６と同様に、３に限らない。

拡散装置４Ａは、波長変換装置４７にて生成および出射される蛍光光と同様の拡散角で、入射する励起光を拡散反射させる。この拡散装置４Ａとしては、入射光をランバート反射させる反射板４Ａ１と、反射板４Ａ１の反射面とは反対側の面に配置される回転部材６と、当該反射板４Ａ１および回転部材６を回転させる回転装置としてのモーター４Ａ２と、を有する。反射板４Ａ１は、光学素子に相当し、回転部材６は反射板４Ａ１（光学素子）の熱を放熱する放熱部に相当する。なお、反射板４Ａ１の反射面とは反対側の面を裏面４Ａ１ｂ（図４参照）とする。

拡散装置４Ａにて拡散反射された励起光は、第２集光系４９を介して再び第２位相差素子４８に入射する。この拡散装置４Ａにて反射される時に、拡散装置４Ａに出射された円偏光は逆廻りの円偏光となり、第２位相差素子４８を透過する過程にて、励起光の偏光に対して９０°回転されたＳ偏光光の励起光に変換される。そして、当該励起光は、上記偏光分離層４５３によって反射され、第２照明光軸Ａｘ２に沿って均一化装置５に青色光として入射される。すなわち、拡散装置４Ａにて拡散反射された励起光は、光分離素子４５により、第２照明光軸Ａｘ２方向に出射される。

なお、第２集光系４９は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動可能に構成されている。このように、第２集光系４９が移動されることにより、拡散装置４Ａによって拡散された励起光（青色光）の偏光分離層４５３に対する入射角、ひいては、当該偏光分離層４５３にて反射されて均一化装置５に向かって進行する当該励起光の第２照明光軸Ａｘ２に対する傾斜角を調整できる。なお、上記ホモジナイザー光学系４４が移動されると、当該ホモジナイザー光学系４４を通過した励起光の光路が変更されることから、第２集光系４９を通過する励起光の光路も変更される。このことから、第２集光系４９の移動は、青色光について、ホモジナイザー光学系４４の移動による光路の変更を補完する機能も有する。

また、本実施形態では、拡散装置４Ａは、当該第１照明光軸Ａｘ１に沿って移動可能に構成されている。このように拡散装置４Ａが移動されることにより、当該拡散装置４Ａに入射する励起光の光束径を調整できるので、当該拡散装置４Ａによって拡散される励起光の光束径、ひいては、偏光分離層４５３にて反射されて均一化装置５に向かって進行する当該励起光の光束径を調整できる。なお、拡散装置４Ａは、モーター４Ａ２および回転部材６を有することにより、反射板４Ａ１が効率的に冷却されるように構成されている。拡散装置４Ａについては、後で詳細に説明する。

このように、ホモジナイザー光学系４４を介して光分離素子４５に出射された励起光のうち、Ｓ偏光光（第１励起光）は、波長変換装置４７によって緑色光および赤色光を含む黄色光に変換された後、光分離素子４５を透過して均一化装置５に出射される。一方、Ｐ偏光光（第２励起光）は、拡散装置４Ａに入射されることによって拡散反射されるとともに、第２位相差素子４８を２回透過し、光分離素子４５にて反射されて青色光として均一化装置５に出射される。すなわち、これら青色光、および黄色光は、光分離素子４５にて合成されて白色の照明光ＷＬとして均一化装置５に出射される。

［均一化装置の構成］
均一化装置５は、光源装置４から出射された照明光ＷＬの中心軸（第２照明光軸Ａｘ２）に対する直交面（光軸直交面）の照度を均一化するものであり、具体的には、各光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）における被照明領域である画像形成領域（変調領域）における光束の照度分布を均一化する。この均一化装置５は、第１レンズアレイ５１、第２レンズアレイ５２、偏光変換素子５３および重畳レンズ５４を備える。

第１レンズアレイ５１は、それぞれ小レンズである複数の小レンズ５１１が光軸直交面にてマトリクス状に配列された構成を有し、当該複数の小レンズ５１１により、入射される照明光ＷＬを複数の部分光束に分割する。
第２レンズアレイ５２は、第１レンズアレイ５１と同様に、複数の小レンズ５２１が光軸直交面にてマトリクス状に配列された構成を有し、各小レンズ５２１は、対応する小レンズ５１１と１対１の関係にある。すなわち、或る小レンズ５２１には、対応する小レンズ５１１から出射された部分光束が入射される。これら小レンズ５２１は、各小レンズ５１１により分割された複数の部分光束を、重畳レンズ５４とともに各光変調装置３４の上記画像形成領域に重畳させる。
偏光変換素子５３は、第２レンズアレイ５２と重畳レンズ５４との間に配置され、入射する複数の部分光束の偏光方向を揃える機能を有する。

［拡散装置の構成］
ここで、拡散装置４Ａについて詳細に説明する。
図３は、拡散装置４Ａの斜視図である。図４は、拡散装置４Ａの分解斜視図である。
図３、図４に示すように、拡散装置４Ａは、光学素子としての反射板４Ａ１、回転装置としてのモーター４Ａ２、および放熱部としての回転部材６に加え、スペーサー４Ａ３を有している。反射板４Ａ１および回転部材６は、光学装置に相当する。
反射板４Ａ１は、熱伝導率が高い金属材料（例えば、アルミニウム、銅、銀、あるいはこれらの材料を含む合金）で板状に形成されている。反射板４Ａ１は、図４に示すように、平面視円形に形成され、中央には丸孔４Ａ１１が形成されている。

モーター４Ａ２は、図４に示すように、回転中心軸４Ａｃを中心に回転する円筒状のハブ４Ａ２１を有している。反射板４Ａ１は、ハブ４Ａ２１が嵌合され、ハブ４Ａ２１と共に回転する。

回転部材６は、反射板４Ａ１の板厚より薄い板金で、プレス加工等により一体に形成されている。回転部材６の材料としては、例えば、熱伝導率が高いアルミニウム、銅、銀、あるいはこれらの材料を含む合金を例示することができる。
図５は、回転部材６の平面図であり、モーター４Ａ２側から見た図である。
回転部材６は、図４、図５に示すように、平坦に形成された基部６１、および基部６１から屈曲された複数の羽根部６２を有している。なお、複数の羽根部６２を示す図においては、複数の羽根部６２のうち、１つの羽根部に注目して符号を付している。

基部６１の中央には、反射板４Ａ１の丸孔４Ａ１１と同様に、ハブ４Ａ２１が嵌合される丸孔６１１が形成されている。回転部材６は、図４に示すように、基部６１が反射板４Ａ１の裏面４Ａ１ｂに重ねられ、複数の羽根部６２が反射板４Ａ１とは反対側に突出するように配置される。
また、基部６１は、外周の縁部に、羽根部６２の枚数に応じて放射状に突出する複数の突起部６１２を有している。
複数の羽根部６２は、図４に示すように、複数の突起部６１２の各端部６１２ｅから屈曲されている。端部６１２ｅは、図５に示すように、回転方向６Ｒに対して傾斜している。具体的に、端部６１２ｅは、回転部材６の回転方向６Ｒにおける前側が後側より回転中心軸４Ａｃに近くなるように傾斜している。回転部材６は、母材となる一枚の板金から形成されているが、端部６１２ｅが傾斜して形成されていることによって、羽根部６２が充分な表面積を有して形成されている。

スペーサー４Ａ３は、図４に示すように、ハブ４Ａ２１が挿入される丸孔４Ａ３１を有し、基部６１の反射板４Ａ１とは反対側に積層される。
回転部材６は、基部６１が接着剤を介して反射板４Ａ１に固定され、反射板４Ａ１とスペーサー４Ａ３とに挟持され、反射板４Ａ１と共に回転する。
図６は、拡散装置４Ａの平面図であり、モーター４Ａ２側から見た図である。
回転部材６は、図６に示すように、外形が反射板４Ａ１の外形より小さく形成されている。複数の羽根部６２は、図５に示すように、複数の突起部６１２それぞれの端部６１２ｅから延出し、回転中心軸４Ａｃを中心とする回転方向６Ｒに等間隔で配設されている。
複数の羽根部６２は、複数の突起部６１２が上述したように形成されているので、回転中心軸４Ａｃを中心に半径方向外側に突出していることになる。換言すると、複数の羽根部６２は、回転中心軸４Ａｃ側から回転中心軸４Ａｃに対して遠ざかる方向に突出している。本実施形態の回転部材６は、８つの羽根部６２を有している。なお、羽根部６２の数は、８つに限らない。回転部材６は、図６に示すように（モーター４Ａ２側から見て）、モーター４Ａ２の駆動により、反射板４Ａ１と共に反時計回りに回転する。

ここで、羽根部６２の形状について詳細に説明する。
羽根部６２は、図４に示すように、反射板４Ａ１に対して傾斜する傾斜部６２ａ、および傾斜部６２ａの端部から屈曲する屈曲部６２ｂを有している。
図７は、拡散装置４Ａの断面図である。
傾斜部６２ａは、図７に示すように、回転中心軸４Ａｃを中心とする半径方向外側から内側に向かうに従って反射板４Ａ１に近づくように傾斜している。具体的に、傾斜部６２ａの裏面４Ａ１ｂ（回転中心軸４Ａｃに直交する平面）に対する傾斜角θ（図７参照）は、例えば、２０°〜７０°の範囲を例示することができる。
また、傾斜部６２ａは、図５に示すように、回転方向６Ｒの後側に傾斜突起部６２１を有し、外周の端部が平面視円弧状に形成されている。傾斜突起部６２１は、回転方向６Ｒとは反対方向に突出している。

屈曲部６２ｂは、反射板４Ａ１（裏面４Ａ１ｂ）に対向するように（図４参照）、傾斜突起部６２１の端部から屈曲されている。具体的に、屈曲部６２ｂは、この屈曲部６２ｂが設けられた羽根部６２の回転方向６Ｒ後側に位置する羽根部６２側に設けられている。また、屈曲部６２ｂは、図５に示すように、端部６１２ｅの延長方向に位置するように形成されている。すなわち、屈曲部６２ｂは、図７に示すように、裏面４Ａ１ｂに近づく位置に形成され、また、裏面４Ａ１ｂと略平行となるように屈曲されている。屈曲部６２ｂは、回転部材６の回転に伴う空気の流れをスムーズにし、羽根部６２の風切り音を低減させる機能を有している。

図８は、拡散装置４Ａの側面図である。
拡散装置４Ａは、モーター４Ａ２の駆動により回転部材６が回転すると、羽根部６２によって空気の流れが生じ、図８に示すように、傾斜部６２ａと反射板４Ａ１との間に空気が流れる。この空気は、傾斜部６２ａが前述したように傾斜しているので、反射板４Ａ１に向かって流れる。そして、入射する光によって発熱する反射板４Ａ１は、この空気の流れによって冷却される。また、反射板４Ａ１の熱は、基部６１を介して複数の羽根部６２に伝わるので、回転部材６による放熱によっても冷却される。すなわち、回転部材６は、反射板４Ａ１に空気を導く導風機能、および反射板４Ａ１の熱を放熱する放熱機能を有している。

また、回転部材６は、回転する際に、低騒音で、かつ、反射板４Ａ１により多くの空気が導かれるように、すなわち、反射板４Ａ１がより冷却されるように、傾斜部６２ａの傾斜角θが設定されることが望ましい。
図９は、拡散装置４Ａにおける傾斜部６２ａの傾斜角θと、熱抵抗および騒音との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。熱抵抗は、反射板４Ａ１の冷却性に対応しており、値が小さな程、より冷却されることを意味している。熱抵抗は、傾斜角θが変わることに伴う羽根部６２から空気に伝わる熱伝達係数に基づいて算出されている。

図９に示すように、拡散装置４Ａは、傾斜部６２ａの傾斜角θが大きくなる程、騒音が増す。これは、回転に伴って傾斜部６２ａが移動させる空気の量が、傾斜角θが大きくなる程、増すためと考えられる。
一方、熱抵抗は、図９に示すように、傾斜角θが７５°程度以下の範囲においては、傾斜角θが大きくなる程、次第に小さくなるが、７５°程度を超えると大きくなる。これは以下の理由が考えられる。すなわち、回転に伴って傾斜部６２ａに衝突した空気は、傾斜角θが７５°程度以下においては、多くが反射板４Ａ１に向かうが、傾斜角θが７５°程度を超えると、反射板４Ａ１側とは異なる側に向かう空気が増して、有効に反射板４Ａ１に空気が導かれないためと考えられる。

このように、拡散装置４Ａは、傾斜角θが７５°程度において、反射板４Ａ１が最も効率よく冷却されるが、騒音が増すため、傾斜角θが３５°〜６５°の範囲に設定されることが好ましいと考えられる。なお、低騒音が要求されない拡散装置４Ａを構成する場合には、傾斜角θを７５°程度に設定することが好ましい。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）回転部材６（放熱部）は、光が入射することにより発熱する反射板４Ａ１の熱を、基部６１を介して複数の羽根部６２から放熱させる。また、羽根部６２は、基部６１に対して傾斜する傾斜部６２ａを有している。これによって、基部６１に対して垂直に立設する立設部を有する構成に比べ、基部６１に対する垂直方向の大きさを抑えて、大きな表面積を有する回転部材６が可能となる。よって、大型化を抑制しつつ反射板４Ａ１の熱が効率よく放熱される拡散装置４Ａの提供が可能となる

（２）拡散装置４Ａは、放熱機能に加えて導風機能を有する回転部材６を備えているので、反射板４Ａ１を効率よく冷却することが可能となる。したがって、反射板４Ａ１の劣化を抑制し、長寿命化が可能な拡散装置４Ａを提供することが可能となる。

（３）羽根部６２は、傾斜突起部６２１を有しているので、より多くの空気を反射板４Ａ１に導くことが可能となる。よって、反射板４Ａ１をさらに効率よく冷却することが可能となる。

（４）傾斜突起部６２１の端部には、屈曲部６２ｂが形成されているので、羽根部６２の風切り音を低減させることが可能となる。よって、反射板４Ａ１を効率よく冷却すると共に、騒音を抑えて回転部材６を回転させることが可能となる。

（５）回転部材６は、板金からプレス加工によって形成されているので、他の製法（金属の成型や、金属の切削加工等）に比べ、製造の容易化が可能となる。
また、他の製法に比べ、板厚を薄く形成できるので、回転部材６の軽量化が可能となる。さらには、回転部材６の軽量化が可能なので、低パワーのモーター４Ａ２の採用、すなわち小型や低消費電力のモーター４Ａ２の採用が可能となる。

（６）光源装置４は、上述した拡散装置４Ａを備えているので、反射板４Ａ１の劣化が抑制され、長寿命化が可能となる。

（７）プロジェクター１は上述した光源装置４を備えているので、反射板４Ａ１が有する光学性能を維持し、長期に亘って高輝度で画質の良好な画像の投写が可能となる。

（変形例）
なお、前記実施形態は、以下のように変更してもよい。
図１０は、変形例の回転部材７（放熱部）の部分斜視図であり、基部７１の一部および１つの羽根部７２を示す図である。
図１０に示すように、羽根部７２における傾斜部７２ａには、複数の凸部７２１、および複数の凸部７２１にそれぞれ対応して設けられた複数の開口部７２２が形成されている。凸部７２１および開口部７２２は、プレス加工によって、傾斜部７２ａの一部が切り起こされて形成されている。このように、羽根部７２に凸部７２１および開口部７２２が設けられることにより、表面積が大きくなるので、回転部材７の放熱機能を高めることが可能となる。なお、凸部７２１を有さず開口部７２２を有する形状であってもよい。
また、図示は省略するが、図１０に示す傾斜部７２ａの外周端部７２ａｅに凹凸形状を設けてもよい。これによって、回転部材７の表面積を大きく形成できるので、回転部材７の放熱機能を高めることが可能となる。

図１１、図１２は、変形例の回転部材８（放熱部）を説明するための図であり、図１１は、回転部材８を備えた拡散装置８Ａの斜視図、図１２は、回転部材８の斜視図である。
拡散装置８Ａは、図１１に示すように、回転部材８に加え、前記実施形態の拡散装置４Ａと同様に、反射板４Ａ１、モーター４Ａ２、およびスペーサー４Ａ３を備えている。反射板４Ａ１および回転部材８は、光学装置に相当する。
回転部材８は、図１２に示すように、基部８１、および基部８１から突出する複数の羽根部８２を有し、図１１に示すように、基部８１が反射板４Ａ１に積層されている。羽根部８２は、反射板４Ａ１に対して傾斜する傾斜部８２ａ、および傾斜部８２ａの端部から屈曲する屈曲部８２ｂを有している。
屈曲部８２ｂは、反射板４Ａ１（裏面４Ａ１ｂ）に対向するように、また、反射板４Ａ１と略平行となるように屈曲されている。また、屈曲部８２ｂは、回転方向８Ｒにおける後側が傾斜部８２ａから突出している。
この構成によれば、前記実施形態の回転部材６に比べ、反射板４Ａ１に導く空気の量が減るが、傾斜部８２ａの傾斜角を大きくしても、反射板４Ａ１とは反対側に向かう空気を屈曲部８２ｂによって遮り、反射板４Ａ１に向かわせることが可能となる。よって、低騒音化を図りつつ、反射板４Ａ１を効率よく冷却可能な拡散装置８Ａの提供が可能となる。
また、屈曲部８２ｂが裏面４Ａ１ｂに略平行に配置されていることで、空気との接触抵抗も減り、回転するモーター４Ａ２の負荷も減らせるため、耐久性向上にも繋がる。

前記実施形態は、光学素子としての反射板４Ａ１に回転部材６が積層される構成を示したが、波長変換素子４７１（図２参照）を光学素子とし、波長変換素子４７１、およびこの波長変換素子４７１に積層される回転部材（放熱部）を備えた光学装置を構成してもよい。

前述した光学装置（光学素子（反射板４Ａ１）、および放熱部（回転部材６，７，８））は、回転するように構成されているが、回転しない光学装置を構成してもよい。例えば、図示は省略するが、回転しないように構成された波長変換素子を光学素子とし、この光学素子、およびこの光学素子の熱を放熱する放熱部を備える光学装置を構成してもよい。そして、この放熱部が光学素子に重なる基部と、傾斜部を有する複数の羽根部と、を有するように構成してもよい。
また、この光学装置を備えたプロジェクターは、この光学装置に空気を送風する冷却装置を備えることが好ましい。

前記実施形態の回転部材６は、板金製でプレス加工によって形成されているが、他の製法（溶融された金属から成型する製法や、金属の塊からの切削等）で形成されたものであってもよい。他の製法の場合、変形例の回転部材７（図１０参照）における開口部７２２に相当する開口部を設けない形状も可能である。

前記実施形態のプロジェクター１は、光変調装置３４として透過型の液晶パネルを用いているが、反射型の液晶パネルを用いたものであってもよい。また、光変調装置としてマイクロミラー型の光変調装置、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものであってもよい。

前記実施形態の光変調装置３４は、３つの光変調装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを用いるいわゆる３板方式を採用しているが、これに限らず、単板方式を採用してもよく、あるいは、２つまたは４つ以上の光変調装置を備えるプロジェクターにも適用できる。

１…プロジェクター、４…光源装置、４Ａ，８Ａ…拡散装置、４Ａ１…反射板（光学素子）、４Ａ２…モーター（回転装置）、４Ａｃ…回転中心軸、６，７，８…回転部材（放熱部）、６Ｒ，８Ｒ…回転方向、３４…光変調装置、３６…投写光学装置、６１，７１，８１…基部、６２，７２，８２…羽根部、６２ａ，７２ａ，８２ａ…傾斜部、６２ｂ…屈曲部、６２１…傾斜突起部、７２１…凸部、７２２…開口部、ＳＳ…固体光源（光源）。

Claims (8)

1. 光学素子と、
   前記光学素子の熱を放熱する放熱部と、
   を備え、
   前記放熱部は、
   前記光学素子に重ねられた基部と、
   前記基部から前記光学素子とは反対側に突出する複数の羽根部と、
   を有し、
   前記複数の羽根部は、前記基部に対して傾斜する傾斜部を有していることを特徴とする光学装置。
2. 請求項１に記載の光学装置であって、
   前記放熱部は、板金で一体に形成されていることを特徴とする光学装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学装置であって、
   前記羽根部には、開口部が形成されていることを特徴とする光学装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学装置であって、
   前記羽根部には、凸部が設けられていることを特徴とする光学装置。
5. 光源と、
   前記光源から出射された光が入射する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光学装置と、
   前記光学装置を回転させる回転装置と、
   を備え、
   前記放熱部は、前記光学素子と共に回転する回転部材であり、
   前記基部は、前記回転部材の回転中心軸を囲み、
   前記複数の羽根部は、前記基部から前記回転中心軸を中心に半径方向外側に突出し、
   前記傾斜部は、前記光学素子に対し、前記回転中心軸を中心とする半径方向外側から内側に向かうに従って前記光学素子側に近づくように傾斜していることを特徴とする光源装置。
6. 請求項５に記載の光源装置であって、
   前記傾斜部は、前記回転部材の回転方向における後側が当該回転方向とは反対方向に突出する傾斜突起部を有していることを特徴とする光源装置。
7. 請求項６に記載の光源装置であって、
   前記羽根部は、前記光学素子に対向するように、前記傾斜突起部の端部から屈曲された屈曲部を有していることを特徴とする光源装置。
8. 請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の光源装置と、
   前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置で変調された光を投写する投写光学装置と、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。

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