JP2019008175A - 光学装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】冷却対象を効率よく冷却できる光学装置及びプロジェクターを提供すること。【解決手段】光学装置は、光源が実装される基板と、基板を保持する保持部材と、保持部材に取り付けられ、保持部材及び基板のいずれかの冷却対象から伝達される熱を拡散させる熱拡散部材と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、光学装置及びプロジェクターに関する。

従来、照明装置と、当該照明装置から出射された光を変調する光変調装置と、当該光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えたプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターに用いられる照明装置として、白色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の照明装置は、上記白色のＬＥＤの他、当該ＬＥＤが実装された実装基板と、凸レンズと、当該凸レンズを収容するとともに、実装基板を支持する金属製の基体と、を備えている。これらのうち、実装基板は、熱伝導率が高い材料（樹脂やセラミックス）により形成されており、基体の後面にねじを用いて固定されている。また、基体の両側面には、フィンが突設されている。
このような照明装置において、ＬＥＤにて生じた熱は、実装基板に伝達される。この実装基板に伝達された熱の一部は、当該実装基板から放出され、他の一部は、基体へと伝達され、当該基体の外周面にて放出される。

特開２００６−２５１１４９号公報

ここで、上記特許文献１に記載の照明装置では、ＬＥＤにて生じた熱は、実装基板の後面、及び、当該実装基板を支持する基体の外周面にて放熱される。この実装基板は、基体にねじによって固定されることから、当該実装基板と基体との接触面積は、基体の端面のみとなっている。このため、実装基板から基体に熱が伝達しづらいという問題がある。
また、上記基体は、両側面に突設されたフィンを有することにより、空気との接触面積が拡大されている。しかしながら、このような構成では、既に設計及び製造された、フィンが無い基体を利用できないという問題がある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、冷却対象を効率よく冷却できる光学装置及びプロジェクターを提供することを目的の１つとする。

本発明の第１態様に係る光学装置は、光源が実装される基板と、前記基板を保持する保持部材と、前記保持部材に取り付けられ、前記保持部材及び前記基板のいずれかの冷却対象から伝達される熱を拡散させる熱拡散部材と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、基板及び保持部材のいずれかの冷却対象から熱拡散部材に伝達された熱は、当該熱拡散部材によって拡散される。これによれば、冷却対象の熱を放熱する放熱面積を拡大できる。従って、保持部材内に熱がこもることを抑制でき、当該冷却対象を効率よく冷却できる。
また、このような熱拡散部材を保持部材の外部に設けることによって、上記冷却対象が冷却されるので、予め保持部材にフィン等を設けることなく、当該冷却対象の熱を保持部材の外部にて放熱できる。従って、フィンが無い保持部材を利用することもできる。

上記第１態様では、前記熱拡散部材は、放熱部材と、前記冷却対象から伝達される熱を前記放熱部材に伝達する熱伝達部材と、を有することが好ましい。
なお、放熱部材としては、ヒートシンクを例示できる。
このような構成によれば、上記冷却対象から熱伝達部材に伝達された熱は、放熱部材に伝達されて放熱されるので、当該熱の放熱面積を拡大しやすくすることができる。従って、当該冷却対象の熱を効率よく放熱できる。
なお、放熱部材が保持部材から離れた位置に設けられている場合には、保持部材及び放熱部材のそれぞれによって放熱できる。

上記第１態様では、前記熱伝達部材は、前記冷却対象と接する接触部材と、前記接触部材を介して伝達される前記冷却対象の熱を前記放熱部材に輸送する熱輸送素子と、を備えることが好ましい。
なお、熱輸送素子としては、ヒートパイプやベイパーチャンバーを例示できる。
このような構成によれば、接触部材に伝達された熱を、熱輸送素子によって、放熱部材に効率よく伝達できる。従って、上記冷却対象をより効率よく冷却できる。

上記第１態様では、前記放熱部材は、前記熱伝達部材の少なくとも一部を覆い、前記放熱部材は、前記熱伝達部材とは反対側に突出する複数のフィンを有することが好ましい。
このような構成によれば、熱伝達部材に放熱部材を確実に接触させることができる。そして、このような放熱部材は、複数のフィンを有するので、放熱面積を確実に拡大できる。従って、冷却対象をより効率よく冷却できる。

上記第１態様では、前記保持部材は、熱伝導性を有することが好ましい。
このような構成によれば、保持部材自体も、冷却対象の熱を放熱する放熱部材として利用できる。従って、例えば上記光学部品が冷却対象に含まれる場合に、当該光学部品を効率よく冷却できる。

上記第１態様では、前記保持部材は、前記光源を囲むことが好ましい。
このような構成によれば、保持部材を密閉された筐体として構成できる。このため、内部に塵埃が侵入することを抑制でき、光源への塵埃の付着を抑制できる。

本発明の第２態様に係るプロジェクターは、上記光学装置を備えることを特徴とする。
上記第２態様によれば、上記第１態様に係る光学装置と同様の効果を奏することができる。

上記第２態様では、画像を形成して投射する画像投射装置を備え、前記光学装置は、前記画像投射装置を構成することが好ましい。
このような構成によれば、画像投射装置を構成する光源及び基板を、上記冷却対象として冷却できる。従って、安定した画像投射を実現できる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクターを示す斜視図。 上記実施形態におけるプロジェクターの内部構成を示す模式図。 上記実施形態における光源装置の構成を模式的に示す断面図。 上記実施形態における熱伝達部材を示す斜視図。 上記実施形態における熱輸送素子の他の配置例を示す斜視図。 上記実施形態の変形である光学装置の構成を模式的に示す断面図。

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［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を示す斜視図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、内部に設けられた光源装置４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、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する画像表示装置である。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２を備える。このようなプロジェクター１は、光源装置４を構成する光学部品を冷却する冷却装置５の構成に特徴の１つを有する。
以下、プロジェクター１の各構成について説明する。

［外装筐体の構成］
外装筐体２は、天面部２１、底面部２２、正面部２３、背面部２４、左側面部２５及び右側面部２６を有し、全体略直方体形状に形成されている。
これらのうち、正面部２３は、後述する投射光学装置３５における光出射側の端部を露出させる開口部２３１を有する。

［装置本体の構成］
図２は、プロジェクター１の内部構成を示す模式図である。
上記外装筐体２内には、画像投射装置３が配置される。この他、外装筐体２内には、図示を省略するが、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、電子部品に電力を供給する電源装置、及び、冷却対象を冷却する冷却装置を備える。

［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、上記制御装置による制御の下、画像情報に応じた画像を形成及び投射する。この画像投射装置３は、光源装置４、均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３、画像形成装置３４、投射光学装置３５及び光学部品用筐体３６を備え、全体として略Ｌ字状の光学ユニットとして構成されている。
これらのうち、光源装置４の構成については、後に詳述する。

均一化装置３１は、光源装置４から入射される光束の中心軸に直交する面内の照度を均一化する。この均一化装置３１は、光源装置４からの光束の入射順に、第１レンズアレイ３１１、調光装置３１２、第２レンズアレイ３１３、偏光変換素子３１４及び重畳レンズ３１５を有する。なお、調光装置３１２は、無くてもよい。
色分離装置３２は、均一化装置３１から入射される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つの色光に分離する。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及びレンズ３２４，３２５を有する。
リレー装置３３は、分離された３つの色光のうち、緑色光及び青色光に比べて光路が長い赤色光の光路上に設けられる。このリレー装置３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３及び反射ミラー３３２，３３４を有する。

画像形成装置３４は、分離された各色光を画像情報に応じてそれぞれ変調した後、当該各色光を合成して画像光を形成する。この画像形成装置３４は、各色光に応じて設けられるフィールドレンズ３４１、入射側偏光板３４２、光変調装置３４３及び出射側偏光板３４４と、１つの色合成装置３４５と、を有する。
これらのうち、光変調装置３４３（赤、緑及び青用の光変調装置をそれぞれ３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂとする）は、それぞれ入射される色光を変調して、画像情報に応じた画像光を形成する。本実施形態では、光変調装置３４３は、対応する色光が入射される入射面と、変調された光が出射される出射面とが互いに反対側の面となる透過型の液晶パネルを有する。
色合成装置３４５は、各光変調装置３４３によって変調された画像光を合成する。本実施形態では、色合成装置３４５は、クロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、複数のダイクロイックミラーによって構成することも可能である。

［投射光学装置の構成］
投射光学装置３５は、画像形成装置３４から入射される画像光を上記被投射面上に拡大投射する。この投射光学装置３５は、図示を省略するが、複数のレンズと、当該複数のレンズを収容する鏡筒と、を有する組レンズとして構成できる。

光学部品用筐体３６は、上記装置３１〜３３と、フィールドレンズ３４１とを内部に収容する。
ここで、画像投射装置３には、設計上の光軸である照明光軸Ａｘが設定されており、光学部品用筐体３６は、当該照明光軸Ａｘにおける所定位置に、上記装置３１〜３３及びフィールドレンズ３４１を保持する。なお、光源装置４、画像形成装置３４及び投射光学装置３５は、当該照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。

［光源装置の構成］
図３は、光源装置４の構成を模式的に示す断面図である。
光源装置４は、上記のように、白色の光束を均一化装置３１に出射する。この光源装置４は、図３に示すように、光源部４１、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３、集光素子４４、波長変換素子４５、平行化素子４６及びガイド部材４７と、冷却装置５と、を備える。この光源装置４は、本発明の光学装置に相当する。
なお、以下の説明では、光源部４１から出射された光の進行方向を＋Ｚ方向とし、当該＋Ｚ方向に交差し、かつ、互いに交差する方向を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向とする。また、＋Ｚ方向とは反対方向を−Ｚ方向とする。−Ｘ方向及び−Ｙ方向も同様である。なお、本実施形態では、＋Ｘ方向、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向は、それぞれ互いに直交する方向として規定している。

光源部４１は、青色光である励起光を出射する。この光源部４１は、基板４１１と、当該基板４１１の実装面４１１Ａにマトリクス状にそれぞれ複数実装された光源としての固体光源４１２及び平行化レンズ（図示省略）と、を有する固体光源アレイとして構成されている。
本実施形態では、固体光源４１２として、ピーク波長が４４０ｎｍの励起光を出射するＬＤ（Laser Diode）が採用されている。しかしながら、これに限らず、ピーク波長が４４６ｎｍの励起光や４６０ｎｍの励起光を出射する固体光源を採用してもよい。また、ピーク波長が異なる励起光をそれぞれ出射する固体光源を混在させてもよい。更に、固体光源４１２として、ＬＤに代えてＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の固体光源を採用してもよい。このような固体光源４１２から出射された励起光は、上記平行化レンズによって平行化されてアフォーカル光学素子４２に入射される。
なお、基板４１１は、一部が光源装置４の外部（ガイド部材４７の外部）に露出されており、露出された基板４１１の部位には、冷却装置５（被覆部材５３の第５側面部５３５）が接触する。

アフォーカル光学素子４２は、光源部４１から入射される励起光の光束径を調整（縮径）する。具体的に、アフォーカル光学素子４２は、光源部４１から平行光として入射される励起光を集光するレンズ４２１と、当該レンズ４２１から入射される励起光を平行化して出射するレンズ４２２と、を有する。

ホモジナイザー光学素子４３は、被照明領域である波長変換素子４５に入射され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素子４３は、第１マルチレンズ４３１及び第２マルチレンズ４３２を備える。
集光素子４４は、ホモジナイザー光学素子４３から出射された光、すなわち、第２マルチレンズ４３２の各レンズから出射された部分光束を、波長変換素子４５に重畳させる。

波長変換素子４５は、入射される励起光によって励起され、当該励起光の波長とは異なる波長の光を出射する。換言すると、波長変換素子４５は、入射される励起光を他の波長の光に変換する。本実施形態では、波長変換素子４５は、黄色蛍光体と、緑色蛍光体及び赤色蛍光体とのいずれかを含んで構成されており、入射される励起光のうち、一部の励起光を透過させ、他の一部の励起光を、緑色光及び赤色光を含む蛍光に変換して出射する。このため、波長変換素子４５から出射される光は、青色光と、緑色光及び赤色光とを含む白色光である。
平行化素子４６は、波長変換素子４５から拡散して出射される白色光を平行化して出射する。

ガイド部材４７は、それぞれ上記した光源部４１及び素子４２〜４６を位置決めして保持する中空筒状の保持部材である。このガイド部材４７における−Ｚ方向側の端部には、固定部４７１が設けられ、当該固定部４７１には、上記実装面４１１Ａの一部が当接されるように、上記基板４１１が固定される。また、ガイド部材４７における＋Ｚ方向側の端部には、上記平行化素子４６から出射された光が通過する開口部４７２が形成されている。この開口部４７２は、ガラス等の透光性基板４７３によって閉塞されている。このようなガイド部材４７は、光源部４１の各固体光源４１２及び平行化レンズ（図示省略）と、上記各素子４２〜４６とを囲んで内部に収容し、基板４１１及び透光性基板４７３によって閉塞された密閉筐体として構成される。
なお、ガイド部材４７は、本実施形態ではマグネシウムダイキャスト等の金属により形成されている。すなわち、ガイド部材４７は、熱伝導性を有する。このようなガイド部材４７は、冷却装置５の熱拡散部材５１によって伝達される光源部４１（基板４１１）の熱や、ガイド部材４７内にて生じた熱を放熱する放熱部材としても機能する。しかしながら、これに限らず、ガイド部材４７は、熱を伝導しづらい材料によって形成されていてもよい。

［冷却装置の構成］
冷却装置５は、プロジェクター１が有する冷却装置の一部を構成する。具体的に、冷却装置５は、冷却対象として上記光源部４１（基板４１１）を冷却する他、ガイド部材４７を冷却することによって固体光源４１２及び上記素子４２〜４６を冷却する。この冷却装置５は、当該光源装置４（ガイド部材４７）に取り付けられる熱拡散部材５１を備える。
熱拡散部材５１は、光源装置４の構成部品から伝達される熱を拡散させることによって、当該構成部品を冷却する。この熱拡散部材５１は、熱伝達部材５２と、複数の放熱部材５５と、を有する。

［熱伝達部材の構成］
図４は、熱伝達部材５２を示す斜視図である。
熱伝達部材５２は、伝達された熱を拡散させる部材であり、−Ｚ方向側（すなわち、ガイド部材４７における光源部４１の配置側）からガイド部材４７を覆うように設けられる。すなわち、熱伝達部材５２は、基板４１１とガイド部材４７の一部とを覆うように、当該ガイド部材４７に取り付けられる。
このような熱伝達部材５２は、図４に示すように、上記ガイド部材４７を覆う被覆部材５３と、当該被覆部材５３に設けられる複数の熱輸送素子５４と、を有する。

［被覆部材の構成］
被覆部材５３は、有底筒状に形成されており、上記ガイド部材４７における−Ｚ方向側の部位を覆うように、当該ガイド部材４７に取り付けられる。この被覆部材５３は、当該ガイド部材４７における＋Ｙ方向側の外面を覆う第１側面部５３１、−Ｙ方向側の外面を覆う第２側面部５３２、＋Ｘ方向側の外面を覆う第３側面部５３３、−Ｘ方向側の外面を覆う第４側面部５３４、及び、−Ｚ方向側の外面及び基板４１１を覆う第５側面部５３５を有する他、各側面部５３１〜５３４によって端縁が形成される開口部５３６を＋Ｚ方向側の端部に有する。これらのうち、第５側面部５３５の内面は、熱伝達部材５２がガイド部材４７に取り付けられた際に、基板４１１における上記実装面４１１Ａとは反対側の面４１１Ｂと接触する。このため、第５側面部５３５には、基板４１１及び固体光源４１２にて生じた熱が伝達される。このように、被覆部材５３は、冷却対象である基板４１１と接触する接触部材に相当する。
このような被覆部材５３は、少なくともガイド部材４７の形成材料より熱伝導率が高い材料によって形成されており、被覆部材５３の温度がガイド部材４７の温度より低い場合には、当該ガイド部材４７から熱を吸熱する機能を有する。

［熱輸送素子の構成］
複数の熱輸送素子５４（５４１〜５４４）は、吸熱部にて伝達された熱を内部にて伝導し、当該吸熱部から離れた放熱部にて放熱するものであり、例えばヒートパイプやベイパーチャンバーにより構成される。このような熱輸送素子５４は、本実施形態では４つ設けられており、それぞれ一端が上記第５側面部５３５と接続されている。
具体的に、４つの熱輸送素子５４のうち、第１熱輸送素子５４１は、第５側面部５３５における中央寄りの位置から＋Ｙ方向に延出した後、＋Ｚ方向に延出して上記第１側面部５３１と接続される。第２熱輸送素子５４２は、第５側面部５３５における中央寄りの位置から−Ｙ方向に延出した後、＋Ｚ方向に延出して上記第２側面部５３２と接続される。第３熱輸送素子５４３は、第５側面部５３５における中央寄りの位置から＋Ｘ方向に延出した後、＋Ｚ方向に延出して上記第３側面部５３３と接続される。第４熱輸送素子５４４は、第５側面部５３５における中央寄りの位置から−Ｘ方向に延出した後、＋Ｚ方向に延出して上記第４側面部５３４と接続される。そして、各熱輸送素子５４１〜５４４の吸熱部５４Ｓは、当該各熱輸送素子５４１〜５４４において第５側面部５３５に位置する部位に設定され、放熱部５４Ｔは、当該各熱輸送素子５４１〜５４４において第１〜第４側面部５３１〜５３４のうち対応する側面部に位置する部位に設定される。
これら熱輸送素子５４によって、基板４１１から第５側面部５３５に伝達された熱は、第１〜第４側面部５３１〜５３４に伝導される。

ここで、熱輸送素子５４がヒートパイプやベイパーチャンバーである場合、内部の作動液は重力の影響を受けるため、上記吸熱部５４Ｓが放熱部５４Ｔより重力方向上側に位置すると、吸熱部５４Ｓから放熱部５４Ｔへの熱伝導が効率よく行われなくなる可能性がある。例えば、重力の作用方向が−Ｙ方向に沿う場合には、第５側面部５３５と−Ｙ方向側に位置する第２側面部５３２とを接続する第２熱輸送素子５４２では、吸熱部５４Ｓから放熱部５４Ｔへの熱伝導が不十分になりやすい。
これに対し、熱伝達部材５２においては、第５側面部５３５と＋Ｙ方向側に位置する第１側面部５３１とを接続する第１熱輸送素子５４１が設けられている他、第３熱輸送素子５４３及び第４熱輸送素子５４４が設けられている。これら熱輸送素子５４１，５４３，５４４によって、第２熱輸送素子５４２による熱伝導を補うことができ、第５側面部５３５に伝達された熱を、側面部５３１，５３３，５３４に伝導させることができる。
なお、重力の作用方向が他の方向に変更された場合も同様である。

［放熱部材の構成］
放熱部材５５は、図３に示すように、上記熱伝達部材５２を覆うように複数設けられる。具体的に、放熱部材５５は、第１及び第２放熱部材５５１，５５２と、第３及び第４放熱部材（それぞれ図示省略）と、第５放熱部材５５５と、を含む。これら放熱部材５５は、本実施形態では、熱伝達部材５２側とは反対側に突出する複数のフィンＦＮを有する金属製のヒートシンクである。

第１放熱部材５５１は、第１側面部５３１の外面を覆うように、当該第１側面部５３１に取り付けられる。そして、第１放熱部材５５１は、第１熱輸送素子５４１及び第１側面部５３１から伝達される熱を放熱する。
第２放熱部材５５２は、第２側面部５３２の外面を覆うように、当該第２側面部５３２に取り付けられる。第３放熱部材及び第４放熱部材も、図示を省略するが、第３側面部５３３及び第４側面部５３４のそれぞれの外面を覆うように、これら第３側面部５３３及び第４側面部５３４にそれぞれ取り付けられる。これら第２〜第４放熱部材５５２〜５５４も、上記第１放熱部材５５１と同様に、対応する第２〜第４側面部５３２〜５３４及び第２〜第４熱輸送素子５４２〜５４４から伝達される熱を放熱する。
なお、被覆部材５３における側面部５３１〜５３４は、上記のように、ガイド部材４７と接している。このため、各放熱部材５５１〜５５４には、ガイド部材４７内にて発生し、当該ガイド部材４７の外面に伝導された熱も、各側面部５３１〜５３４を介して伝達される。

第５放熱部材５５５は、第５側面部５３５の外面を覆うように、当該第５側面部５３５に取り付けられる。この第５放熱部材５５５も、第５側面部５３５、及び、当該第５側面部５３５に位置する熱輸送素子５４１〜５４４から伝達される熱を放熱する。
ここで、第５放熱部材５５５の容積は、第１〜第４放熱部材５５１〜５５４のそれぞれの容積より小さく、当該第５放熱部材５５５の熱容量は、熱輸送素子５４の放熱部５４Ｔ側に位置する放熱部材５５（例えば第１及び第２放熱部材５５１，５５２）のそれぞれの熱容量より小さい。このため、熱輸送素子５４による熱伝導においては、第５放熱部材５５５への熱伝導より、第１〜第４側面部５３１〜５３４及び第１〜第４放熱部材５５１〜５５４への熱伝導が優先される。これにより、熱輸送素子５４によって伝導される熱の多くは、第１〜第４側面部５３１〜５３４を介して第１〜第４放熱部材５５１〜５５４に伝達されて放熱され、一部の熱が、第５側面部５３５を介して第５放熱部材５５５に伝達されて放熱される。

［実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１は、以下の効果を有する。
光学装置としての光源装置４は、光学部品である光源部４１及び上記素子４２〜４６と、これらを保持する保持部材としてのガイド部材４７と、当該ガイド部材４７に取り付けられ、それぞれ冷却対象としてのガイド部材４７及び光源部４１の基板４１１から伝達される熱を拡散させる熱拡散部材５１と、を備える。これによれば、熱拡散部材５１に伝達された熱は、当該熱拡散部材５１によって拡散されるので、冷却対象の熱の放熱面積を拡大できる。従って、ガイド部材４７内に熱がこもることを抑制でき、これら冷却対象を効率よく冷却できる。
また、このような熱拡散部材５１をガイド部材４７の外部に設けることによって、上記冷却対象が冷却されるので、予めガイド部材４７にフィン等を設けることなく、当該冷却対象の熱をガイド部材４７の外部にて放熱できる。従って、フィンが無い保持部材を利用することも可能となる。

熱拡散部材５１は、放熱部材５５と、上記冷却対象から伝達される熱を当該放熱部材５５に伝達する熱伝達部材５２と、を有する。これによれば、当該冷却対象から熱伝達部材５２に伝達された熱は、放熱部材５５に伝達されて放熱されるので、当該熱の放熱面積を確実に拡大できる。従って、当該冷却対象の熱を効率よく放熱できる。

熱伝達部材５２は、上記冷却対象と接する接触部材としての被覆部材５３と、当該被覆部材５３の第５側面部５３５に伝達される熱を放熱部材５５に輸送する熱輸送素子５４と、を備える。これによれば、第５側面部５３５に伝達された熱を、熱輸送素子５４によって、放熱部材５５に効率よく伝達できる。従って、上記冷却対象の熱を積極的に放熱部材５５に伝達でき、当該冷却対象をより効率よく冷却できる。

放熱部材５５は、熱伝達部材５２を覆うように設けられ、各放熱部材５５は、熱伝達部材５２の被覆部材５３において、当該放熱部材５５が設けられる側面部とは反対側に突出する複数のフィンＦＮを有する。これによれば、熱伝達部材５２に放熱部材５５を確実に接触させることができるので、当該放熱部材５５に伝達される冷却対象の熱を放熱しやすくすることができる。そして、このような放熱部材５５は、複数のフィンＦＮを有するので、当該冷却対象の熱の放熱面積を確実に拡大できる。従って、冷却対象をより効率よく冷却できる。

ガイド部材４７は、熱伝導性を有する。これによれば、ガイド部材４７自体も、伝達される冷却対象の熱を放熱する放熱部材として利用できるので、当該熱の放熱面積を一層拡大できる。従って、ガイド部材４７によって、当該ガイド部材４７内の熱等、ガイド部材４７に伝達された熱が放熱されることにより、ガイド部材４７内に保持された基板４１１及び固体光源４１２と上記素子４２〜４６とを一層効率よく冷却できる。

ガイド部材４７は、基板４１１と組み合わされることによって、固体光源４１２及び上記素子４２〜４６を囲む密閉筐体として構成される。これによれば、ガイド部材４７内に塵埃が侵入することを抑制できる。従って、光源としての固体光源４１２及び上記素子４２〜４６に塵埃が付着することを抑制でき、これにより、塵埃の付着による画像の劣化を抑制できる。

プロジェクター１は、画像を形成して投射する画像投射装置３を備え、光学装置としての光源装置４は、当該画像投射装置３を構成する。これによれば、画像投射装置３を構成する光学部品を冷却できる。従って、安定した画像投射を実現できる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記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。

［第１変形例］
上記実施形態では、ガイド部材４７は、基板４１１と組み合わされることによって、各固体光源４１２及び平行化レンズ（図示省略）と上記各素子４２〜４６とを囲み、これらを内部に収容する密閉筐体であるとした。しかしながら、これに限らず、ガイド部材４７は、基板４１１をも囲む密閉筐体として構成してもよい。また、ガイド部材４７は、当該ガイド部材４７の内外を連通させ、冷却気体が流通可能な開口部を有していてもよい。すなわち、ガイド部材４７は、密閉筐体に限らず、開放された筐体であってもよい。更に、ガイド部材４７は、冷却対象となる光学部品を保持する構造を有していればよい。

［第２変形例］
上記実施形態では、熱輸送素子５４は、第１〜第４熱輸送素子５４１〜５４４を有し、これら第１〜第４熱輸送素子５４１〜５４４のそれぞれは、第５側面部５３５と、第１〜第４側面部５３１〜５３４のうち対応する側面部とを接続するように配置されるとした。しかしながら、熱輸送素子５４の数及び配置は、適宜変更可能である。

図５は、熱伝達部材５２における熱輸送素子５４の他の配置例を示す斜視図である。
例えば、上記熱伝達部材５２に代えて、図５に示す５つの熱輸送素子５４（５４Ａ〜５４Ｅ）が配設された熱伝達部材５２を採用してもよい。
これら熱輸送素子５４Ａ〜５４Ｅのうち、第１熱輸送素子５４Ａは、＋Ｙ方向に沿う基底部５４Ａ１と、当該基底部５４Ａ１の＋Ｙ方向側の端部から＋Ｚ方向に延出する延出部５４Ａ２と、当該基底部５４Ａ１の−Ｙ方向側の端部から＋Ｚ方向に延出する延出部５４Ａ３と、を有する横向きの略Ｕ字状に形成されている。そして、基底部５４Ａ１は、被覆部材５３の上記第５側面部５３５に配置され、延出部５４Ａ２は、第１側面部５３１に配置され、延出部５４Ａ３は、第２側面部５３２に配置される。このような第１熱輸送素子５４Ａにおいて、吸熱部５４Ｓは、基底部５４Ａ１に設定され、放熱部５４Ｔは、延出部５４Ａ２，５４Ａ３に設定される。

第２及び第３熱輸送素子５４Ｂ，５４Ｃは、第５側面部５３５と第３側面部５３３とを接続し、第４及び第５熱輸送素子５４Ｄ，５４Ｅは、第５側面部５３５と第４側面部５３４とを接続する。
これら熱輸送素子５４Ｂ〜５４Ｅの吸熱部５４Ｓは、当該熱輸送素子５４Ｂ〜５４Ｅにおいて第５側面部５３５に位置する部位に設定される。
また、第２及び第３熱輸送素子５４Ｂ，５４Ｃの放熱部５４Ｔは、当該第２及び第３熱輸送素子５４Ｂ，５４Ｃにおいて第３側面部５３３に位置する部位に設定され、第４及び第５熱輸送素子５４Ｄ，５４Ｅの放熱部５４Ｔは、当該第４及び第５熱輸送素子５４Ｄ，５４Ｅにおいて第４側面部５３４に位置する部位に設定される。

ここで、第２及び第３熱輸送素子５４Ｂ，５４Ｃは、第５側面部５３５に位置する吸熱部５４Ｓにて吸熱された熱を、第３側面部５３３に位置する放熱部５４Ｔに伝導させ、当該放熱部５４Ｔにて、第３側面部５３３及び当該第３側面部５３３に位置する第３放熱部材５５に伝達する。第４及び第５熱輸送素子５４Ｄ，５４Ｅも同様である。
一方、第１熱輸送素子５４Ａは、第５側面部５３５に位置する吸熱部５４Ｓにて吸熱された熱を、重力の作用方向とは反対方向側に位置する放熱部５４Ｔに伝導させ、当該放熱部５４Ｔが位置する側面部、及び、当該側面部に位置する放熱部材５５に伝達する。
このため、図５に示した熱伝達部材５２を有する熱拡散部材５１が採用された場合でも、上記実施形態にて示した熱拡散部材５１と同様に、プロジェクター１の姿勢に依らずに、第５側面部５３５に伝達された光源部４１（基板４１１）の熱を、第１〜第４側面部５３１〜５２４及び第１〜第４放熱部材５５１〜５５４の少なくともいずれかに効率よく伝達及び放熱させることができる。なお、ガイド部材４７の温度が高い場合には、上記と同様に、当該ガイド部材４７の熱は、熱伝達部材５２（被覆部材５３）に伝達される。

［第３変形例］
上記実施形態では、冷却装置５は、上記光源部４１が有する基板４１１の他、光学部品が内部に配置されるガイド部材４７を冷却対象とした。しかしながら、これに限らず、冷却装置５の冷却対象は、基板４１１（ひいては固体光源４１２）及びガイド部材４７のいずれかでもよく、他のものでもよい。

図６は、光学装置６のＹＺ平面に沿う断面を示す図である。この図６においては、光学装置６を通過する光の進行方向を＋Ｚ方向とし、当該＋Ｚ方向に交差し、かつ、互いに交差する方向を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向としている。詳述すると、これら＋Ｘ方向、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向は、互いに直交する方向として規定している。
ここで、図６に示す光学装置６は、例えば、上記画像投射装置３の一部を構成する。この光学装置６は、レンズ等の光学部品６１の他、当該光学部品６１を囲んで保持する保持部材であるガイド部材６２と、冷却装置５Ａと、を備える。
これらのうち、ガイド部材６２は、上記ガイド部材４７と同様に、中空筒状に形成された密閉筐体である。このガイド部材６２は、−Ｚ方向側の端面に、当該ガイド部材６２内に光を導入する開口部６２１を有し、＋Ｚ方向側の端面に、上記光学部品６１を通過した光を出射する開口部６２２を有する。これら開口部６２１，６２２には、光が通過可能な透光性部材６２３，６２４が嵌め込まれており、これにより、ガイド部材６２の密閉性が保たれている。なお、ガイド部材６２も、マグネシウムダイキャスト等の金属により形成され、これにより、当該ガイド部材６２は、熱伝導性及び放熱性を有するが、熱を伝導しづらい材料によって形成されていてもよい。

冷却装置５Ａは、ガイド部材６２を覆うように取り付けられ、当該ガイド部材６２から伝達される熱を放熱することによって、ガイド部材６２、ひいては、当該ガイド部材６２内の気体に晒される光学部品６１を冷却する。この冷却装置５Ａは、冷却装置５と同様に、熱伝達部材５２Ａと放熱部材５５Ａとを有する熱拡散部材５１Ａを備える。
これらのうち、熱伝達部材５２Ａは、被覆部材５３Ａ及び熱輸送素子５４（図示省略）を有する。

被覆部材５３Ａは、上記被覆部材５３と同様に、金属により有底筒状に形成されており、ガイド部材６２を覆うように取り付けられる。具体的に、被覆部材５３Ａは、第１〜第４側面部５３１〜５３４と、これら側面部５３１〜５３４と接続される第５側面部５３５Ａとを有する。これらのうち、第５側面部５３５Ａは、開口部６２１に応じた開口部５３５１を有する。なお、この被覆部材５３Ａの熱伝導率は、ガイド部材６２の熱伝導率より高いことが好ましい。
そして、熱輸送素子５４は、ガイド部材６２から被覆部材５３Ａに伝達された熱（すなわち、光学部品６１）の熱を、放熱部材５５Ａに伝達する。

放熱部材５５Ａは、上記放熱部材５５と同様に、上記第１及び第２側面部５３１，５３２のそれぞれに設けられる第１及び第２放熱部材５５１，５５２と、第３及び第４側面部５３３，５３４（図６では図示省略）に応じて設けられる第３及び第４放熱部材（図示省略）と、第５側面部５３５Ａに応じて設けられる第５放熱部材５５５Ａと、を含む。これら放熱部材５５Ａは、放熱部材５５と同様に、熱伝達部材５２Ａとは反対側に突出する複数のフィンＦＮを有する金属製のヒートシンクである。
これらのうち、第５放熱部材５５５Ａは、開口部５３５１に応じた開口部５５５１を有する。この開口部５５５１及び上記開口部５３５１を通過し、上記開口部６２１に嵌合された透光性部材６２３を介して、外部からガイド部材６２内に光が導入される。

そして、これら放熱部材５５Ａは、熱伝達部材５２Ａを介してガイド部材６２から伝達される熱を放熱し、これにより、光学装置６を冷却する。
すなわち、冷却装置５Ａによって、ガイド部材６２内の気体が冷却されるので、当該気体によってガイド部材６２内の光学部品６１を冷却できる。また、これにより、ガイド部材６２内外に冷却気体を流通させる必要がないので、当該ガイド部材６２を密閉でき、光学部品６１に塵埃が付着することを抑制できる。

［他の変形］
上記実施形態及び変形例では、被覆部材５３，５３Ａの第１〜第４側面部５３１〜５３４は、ガイド部材４７，６２における＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側、＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側の各側面部を覆うように形成されていた。しかしながら、これに限らず、当該各側面部５３１〜５３４の寸法は、適宜変更してよい。例えば、基板４１１の熱をガイド部材４７に伝達できるだけの寸法を、被覆部材５３の各側面部５３１〜５３４及び熱輸送素子５４が有していればよい。また、放熱部材５５が有する放熱面積と、ガイド部材４７の放熱面積とを加算した放熱面積が、放熱部材５５を設けなかった場合の放熱面積（ガイド部材４７のみの放熱面積）より大きければよい。ガイド部材６２を放熱部材として用いる場合も同様である。

上記実施形態及び変形例では、冷却装置５，５Ａが備える熱拡散部材５１，５１Ａは、熱伝達部材５２，５２Ａ及び放熱部材５５，５５Ａを有するとした。これらのうち、熱伝達部材５２，５２Ａは、ガイド部材４７，６２における＋Ｙ方向側、−Ｙ方向側、＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側の側面を覆う側面部５３１〜５３４を有する被覆部材５３と、熱輸送素子５４とを有し、放熱部材５５，５５Ａは、これら側面部５３１〜５３４を覆うように設けられる放熱部材５５１〜５５４を含むとした。しかしながら、これに限らず、ガイド部材を覆う側面部の位置及び数は、適宜変更可能であり、放熱部材の位置及び数も適宜変更可能である。同様に、熱輸送素子５４の配置も適宜変更可能である。
また、放熱部材５５，５５Ａは、被覆部材５３，５３Ａを覆う位置に設けられるとした。しかしながら、これに限らず、放熱部材は、被覆部材とは別体として分離して設けられ、熱輸送素子が、被覆部材から放熱部材に熱を輸送可能に配置された構成としてもよい。
更に、冷却対象と接する接触部材（例えば被覆部材５３，５３Ａ）から放熱部材５５，５５Ａに効率よく熱を伝達可能であれば、熱輸送素子５４は無くてもよい。一方、放熱部材５５，５５Ａが、ガイド部材４７，６２と当接するように設けられる場合には、熱輸送素子５４があれば、冷却対象と接する部位（例えば上記第５側面部５３５，５３５Ａ）を除く被覆部材５３，５３Ａの他の部位（例えば側面部の１つ）は無くてもよい。

上記実施形態及び変形例では、放熱部材５５，５５Ａは、それぞれ複数のフィンＦＮを有するヒートシンクであるとした。しかしながら、これに限らず、放熱面積を拡大できれば、放熱部材は、複数のフィンに代えて複数の凹凸を有する構成としてもよい。

上記実施形態及び変形例では、プロジェクター１は、３つの光変調装置３４３（３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂ）を備えるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を備えたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
上記実施形態及び変形例では、画像投射装置３は、図２に示した略Ｌ字形状を有する構成とした。しかしながら、これに限らず、例えば略Ｕ字形状等、画像投射装置３のレイアウト及び構成は、適宜変更可能であり、採用される光学部品も適宜変更可能である。

上記実施形態及び変形例では、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルを有する光変調装置３４３を採用した。しかしながら、これに限らず、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを有する光変調装置を採用してもよい。また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。

上記実施形態及び変形例では、本発明の光学装置は、プロジェクター１が有する画像投射装置３の一部を構成するとした。しかしながら、これに限らず、カメラや照明装置等の他の光学機器や電子機器に、本発明の光学装置及び冷却装置を採用してもよい。更に、本発明をプロジェクターに適用する場合でも、上記光学部品用筐体３６を保持部材として採用し、当該光学部品用筐体３６に、上記冷却装置を設けてもよい。

１…プロジェクター、３…画像投射装置、４…光源装置（光学装置）、４１…光源部、４１１…基板、４１１Ａ…実装面、４１１Ｂ…面、４１２…固体光源（光源）、４２…アフォーカル光学素子、４２１，４２２…レンズ、４３…ホモジナイザー光学素子、４３１…第１マルチレンズ、４３２…第２マルチレンズ、４４…集光素子、４５…波長変換素子、４６…平行化素子、４７…ガイド部材（保持部材）、４７１…固定部、４７２…開口部、４７３…透光性基板、５，５Ａ…冷却装置、５１，５１Ａ…熱拡散部材、５２，５２Ａ…熱伝達部材、５３，５３Ａ…被覆部材（接触部材）、５４（５４１〜５４４，５４Ａ〜５４Ｅ）…熱輸送素子、５５，５５Ａ…放熱部材、５５１…第１放熱部材、５５２…第２放熱部材、５５５，５５５Ａ…第５放熱部材、６…光学装置、６１…光学部品、６２…ガイド部材（保持部材）、Ａｘ…照明光軸、ＦＮ…フィン。

Claims (8)

1. 光源が実装される基板と、
   前記基板を保持する保持部材と、
   前記保持部材に取り付けられ、前記保持部材及び前記基板のいずれかの冷却対象から伝達される熱を拡散させる熱拡散部材と、を備え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、
   前記熱拡散部材は、
   放熱部材と、
   前記冷却対象から伝達される熱を前記放熱部材に伝達する熱伝達部材と、を有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、
   前記熱伝達部材は、
   前記冷却対象と接する接触部材と、
   前記接触部材を介して伝達される前記冷却対象の熱を前記放熱部材に輸送する熱輸送素子と、を備えることを特徴とする光学装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の光学装置において、
   前記放熱部材は、前記熱伝達部材の少なくとも一部を覆い、
   前記放熱部材は、前記熱伝達部材とは反対側に突出する複数のフィンを有することを特徴とする光学装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学装置において、
   前記保持部材は、熱伝導性を有することを特徴とする光学装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学装置において、
   前記保持部材は、前記光源を囲むことを特徴とする光学装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
8. 請求項７に記載のプロジェクターにおいて、
   画像を形成して投射する画像投射装置を備え、
   前記光学装置は、前記画像投射装置を構成することを特徴とするプロジェクター。

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