JP4182890B2 - 光学装置、およびプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調して光学像を形成する複数の光変調装置と、各光変調装置と対向する複数の光束入射端面を有し、各光変調装置で形成された光学像を合成する色合成光学装置とを備えた光学装置に関する。

従来から、会議、学会、展示会等でのプレゼンテーション用途にプロジェクタが利用されており、近年では、ホームシアター用途にも利用されている。
このようなプロジェクタとして、光源ランプから射出された光束を、ダイクロイックミラーを用いて赤、緑、青の三色の色光に分離する色分離光学系と、分離された光束を色光毎に画像情報に応じて変調する３枚の光変調装置（液晶パネル）と、各液晶パネルで変調された光束を合成するクロスダイクロイックプリズムを有する光学装置と、この光学装置によって形成されたカラー光学像をスクリーンに拡大投射する投写レンズとを備える三板式のプロジェクタが知られている。

このようなプロジェクタは、簡単に持ち運んで、様々な場所や機会で使用できるように、より軽量、コンパクトな製品が開発されている。
ここで、プロジェクタに組み込まれる光学装置は、液晶パネル等の光変調素子を備え、液晶パネルの入射側および射出側に偏光板をそれぞれ備えている。そして、これらの液晶パネルや偏光板自体を小型化するとともに、これらの取り付け構造の簡素化によっても、プロジェクタの小型化を図り、組立性をも向上させている。
例えば、液晶パネルの射出側の偏光板はクロスダイクロイックプリズムの光束入射端面に直接接着し、凹部を有する容器状の保持枠に液晶パネルを収納するとともに、保持枠の四隅に形成された孔にピン状部材を挿入して、このピン状部材をクロスダイクロイックプリズムの光束入射端面に固定された液晶パネル固定用の板部材に固定することによって、液晶パネルとクロスダイクロイックプリズムとを一体化した光学装置が知られている（特許文献１参照）。このような構成によって、液晶パネルを単独で支持する構造が不要となり、小型化および組立性の向上が図られる。

一方、このようなプロジェクタでは、上記のように小型化が促進されるとともに、明るい場所でも鮮明な投写画像を表示できるように、光源の高輝度化が促進されている。
これに伴い、高輝度化された光源からの光束が、小型化された液晶パネルや偏光板に集中するようになり、熱密度が上昇して、液晶パネルや偏光板にかかる熱負荷が非常に大きくなっている。この熱負荷により、液晶パネルや偏光板に用いられた有機材料が歪んで劣化したり、液晶の過熱から動作不良を生じたりするおそれがあった。
さらに、偏光板は、入射した光束のうち偏光軸に沿った方向の光束のみを透過させ、その他の方向の光束を吸収することから、過熱しやすい。また、液晶パネルに電圧を印加し、印加電圧に応じて射出側の偏光板の透過率を変化させることによって光学像の階調特性を得ているため、特に、射出側偏光板において、光の吸収熱による劣化が一層生じやすく、光束が吸収されずに光抜け現象が生じるなど、光学像の画質低下につながるおそれがあった。
なお、このような問題は、偏光板に限らず、視野角補正板や、位相差板等の熱劣化を生じやすいその他の光学機能を有する光学変換素子を採用した場合でも同様に発生するおそれがある。

従来より、これら液晶パネルや偏光板等の光学素子に外部から取り入れた冷却風を吹き付ける冷却方法が採用されているが、冷却ファンの大型化や、回転数を上げることによってモータ音が騒音化し、プレゼンテーションの妨げとなったり、鑑賞者に不快感を与えたりするおそれがあるとともに、プロジェクタの小型化および高輝度化に伴って内部の熱密度が上昇する中、冷却効率にも限界がある。
そこで、対向配置された２枚の透明ガラス板の各辺端部同士をスペーサで連結して容器状とし、その内部にエチレングリコールなどの冷却媒体を密封して冷却装置を形成し、この冷却装置を合計２つ、液晶パネルの両側に配置して、入射側偏光板、液晶パネル、射出側偏光板に密着させる構成が提案されている（特許文献２）。これにより、冷却装置で強制的に冷却を図り、さらに、冷却媒体の熱をスペーサに伝導させることによって、放熱が図られる。

特開平１１−１６０７８８号公報（図３、図６） 特開平１１−２０２４１１号公報（請求項１、段落［００２３］［００３５］、図１）

しかしながら、特許文献２のような冷却装置を製造するには、冷却装置１つあたり、２枚の透明ガラス板、ガラス板の各辺に配置されるスペーサ、および冷却媒体を必要とし、このように冷却装置が複雑な構造である分、光学装置の部品点数および部品コストが増加してしまう。また、透明ガラス板とスペーサを容器に組み立てる工程、その容器内に冷却媒体を密封する工程、この冷却装置を液晶パネルと入射側偏光板および射出側偏光板との間に密着固定する工程という、それぞれ単純とは言いがたい複数の工程が必要となるから、光学装置の製造に手間を要するとともに、プロジェクタ全体の製造コストが高騰してしまうという問題があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑みて、プロジェクタの高輝度化や小型化、低騒音化に対応できるとともに、製造コストが高騰することなく容易に製造でき、かつ、主として光学変換素子を十分効率的に冷却できる光学装置、およびこの光学装置を備えるプロジェクタを提供することにある。

本発明の光学装置は、複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調して光学像を形成する複数の光変調装置と、前記各光変調装置と対向する複数の光束入射端面を有し、前記各光変調装置で形成された光学像を合成する色合成光学装置とを備えた光学装置であって、前記光変調装置および前記光束入射端面の間に配置される光学変換素子と、それぞれ前記光学変換素子の外周部分を保持可能な内側保持部材及び外側保持部材を有する保持部材とを備え、前記内側保持部材及び前記外側保持部材は、それぞれ、光束透過用の開口が形成された本体部と、この本体部の外周部分から光軸方向に沿って起立する一対の起立片と、この起立片の先端部分を曲折させた折曲片とを備え、前記内側保持部材は、該内側保持部材及び前記外側保持部材の前記各本体部が向かい合わせとなるように、前記外側保持部材の内側に入れ子状に配置され、前記外側保持部材は、該外側保持部材の前記本体部または前記折曲片から前記光変調装置に向かって突設され、該光変調装置が固定される突起を有することを特徴とする。

ここで、光学変換素子としては、偏光膜や、視野角拡大膜、位相差膜等の光学特性を変換する膜を採用した偏光板や、視野角補正板、位相差板等とすることができる。これらの光学変換素子の基板には、サファイアガラスや石英ガラス、水晶等を材質として採用できる。このような光学変換素子は、単一構造でも、複数が組み合わされた構造でもよく、光変調装置の射出側だけではなく、入射側に設けられていてもよい。
また、保持部材の材質としては、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、チタン、これらを含有する合金等の金属や、カーボンフィラー等の熱伝導性を有する材料を採用するのが好ましい。
さらに、突起の材質としては、熱伝導率の小さい材料を好適に採用できる。突起の光変調装置への固定態様は任意であり、例えば、接着等の手段によって、突起を光変調装置に直接固定してもよい。
なお、突起は、保持部材の本体部および折曲部のいずれから突設されていてもよい。

この発明によれば、光学変換素子で生じた熱は、光学変換素子から保持部材に迅速に伝導し、当該保持部材からすみやかに放熱される。これにより、保持部材がなく、光学変換素子が色合成光学装置に直接固定されている場合よりも、光学変換素子を十分効果的に放熱冷却できる。また、保持部材と光学変換素子との間に熱伝導性のシリコーン系接着剤や熱伝導性のグリスを介在させ、保持部材と光学変換素子とを熱的に結合させれば、保持部材の伝導放熱性が向上し、光学変換素子の放熱冷却がより一層促進される。
これにより、光学変換素子の過熱による劣化が防止され、光学装置が長寿命化するとともに、光学装置によって形成される光学像の画質低下が防止され、機能的信頼性を大幅に向上させることができる。
さらに、保持部材から突起が延びている分、光変調装置と光学変換素子との間に隙間があるので、この隙間に冷却風を吹き込んだときに、冷却風が光学変換素子の表裏両側に行き渡る。したがって、光学変換素子に温度むらを生じさせずに、冷却性能をより一層向上させることができる。
なお、光学変換素子が着脱可能となるように保持部材を構成すれば、製造不良や変質が生じた場合でも光学変換素子を新しいものに交換でき、リワーク性を向上させることができる。

一方、光学装置の製造に際しては、保持部材を色合成光学装置に固定するとともに、保持部材から延びる突起を光変調装置に固定するだけで、工程が複雑化しないで容易に製造できる。製造に際して特別な装置等は不要であり、設備製造費が増大することもない。
また、光変調装置を色合成光学装置の光束入射端面に支持するために、光変調装置を固定するための板部材を使用する場合があるが、光学変換素子を保持するための保持部材によって、この板部材の機能を兼ね備えることができる。むしろ、そのような板部材よりも保持部材の方が、光学変換素子を保持する必要から強度が高いとも言え、光変調装置を色合成光学装置により確実に支持可能となる。
したがって、複数個の光学変換素子が使用されるような場合でも、これら光学変換素子の荷重に耐え、光変調装置と色合成光学装置とを強固に固定できる。
さらに、色合成光学装置に対する各光変調装置の位置決めよりも前に、保持部材を色合成光学装置に予め固定することにより、光変調装置の位置決め作業に支障がなく、効率的に製造できる。

それから、一対の起立片および折曲片が光学変換素子の周囲に設けられているため、光学変換素子から保持部材への熱伝導が一層効果的に行われる。また、起立片および折曲片の寸法分、保持部材の熱容量が増大することによって、保持部材からの放熱性を向上させることができる。
また、光変調装置と色合成光学装置の間に冷却風を導入する場合には、冷却風の流路となる位置には起立片および折曲片を形成しないことにより、冷却風は失速せずに保持部材の内側に勢いよく流れ、光学変換素子を効率よく冷却できる。
さらに、折曲片の表裏両面側を接合面として、複数の光学変換素子を保持可能となり、保持部材の収容性を向上させることができる。

本発明の光学装置では、前記突起は、前記本体部または前記折曲片の端部を切り起こした切り起こし片であることが好ましい。
この発明によれば、切り起こし加工が行われることによって、突起に関して成形型を製作したり、突起部品を別途用意したりする必要がなくなり、工程が複雑化することなく突起を容易に形成できる。保持部材の外形成形をプレス加工によって行う場合は、同じプレス処理系の切り起こし加工によって突起を形成可能となり、大幅な低コスト化が図られる。

本発明の光学装置では、前記光変調装置は、該光変調装置において光変調を行う光変調素子を収容する保持枠を有し、この保持枠には、前記光変調装置に生じた熱を外部に放出するための放熱板が固定され、この放熱板には、前記突起が挿入される筒状部が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、放熱板を備えることにより、光変調装置で生じた熱は放熱板を介して素早く伝導放熱される。これにより、放熱板を備えない場合よりも、光学変換素子の放熱性能を確実に向上させることができる。
また、このように光変調装置に生じた熱が放熱板を介してすみやかに放熱される一方、光学変換素子に生じた熱についても、前述のように保持部材から素早く放熱されるので、光学変換素子と光変調装置との間で温度の高低に応じて出入りしやすい熱の量が減少する。つまり、光学変換素子と光変調装置との間の熱の逆流が防止され、光学変換素子のみならず、光源光の照射によって温度上昇しやすい光変調装置をも十分効果的に、放熱冷却できる。

そして、例えば、突起の先端の端面が放熱板の外面に接合されたり、放熱板に形成された孔に突起が挿入されたりする場合に比べ、突起の外周部分が筒状部によって確実に支持されるとともに、保持部材の突起が突出する方向に沿って、筒状部を介し、該突起と放熱板との接触面積を拡大できるので、突起と放熱板とを十分に接合できる。
したがって、保持部材および放熱板を介して、光変調装置を色合成光学装置に一層確実に支持させることができる。
また、突起と筒状部との接着代が大きい分、突起と筒状部とを進退可能となり、色合成光学装置の光束入射端面に対する光変調装置の姿勢を容易に調整できる。
なお、筒状部の形状は、放熱板の外面から光変調装置側に突出していてもよいし、反対に、放熱板の外面から色合成光学装置側に窪んでいても、放熱板の表裏両面から突出していてもよい。

本発明の光学装置では、前記放熱板は、板金打抜加工により形成され、前記筒状部は、打抜加工時のバーリング加工により一体的に形成されることが好ましい。
ここで、放熱板には、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、チタン、これらを含有する合金等の板金材料を採用するのが好ましい。
この発明によれば、放熱板に板金材料を採用したことにより、金属は熱伝導性が良好であることから、光変調装置の一層の放熱冷却が図られる。

また、放熱板の成形を打抜加工とし、この打抜加工と同様にプレス処理系であるバーリング加工によって形成されるバーリング孔を筒状部に供しているため、筒状部に関して成形型の費用もかからず、筒状部品等を別途用意する必要もなくなる。これにより、部品コストを低廉にできるとともに、同じ処理系で放熱板および筒状部を製造可能となり、一層容易に製造できる。
さらに、バーリング孔の部分から、接着剤を充填したり、光を照射したりすることが可能となり、突起と筒状部との接合作業を容易化できる。

本発明の光学装置では、前記筒状部は、断熱材料からなる筒状体により構成されていることが好ましい。
ここで、断熱性材料としては、アクリル等の合成樹脂や、石英ガラス等のガラス材料等を採用できる。
この発明によれば、突起と筒状部で互いに接合された保持部材と放熱板との間の熱伝導が遮断され、保持部材および放熱板を介して互いに固定された光学変換素子と光変調装置との間において熱伝導が生じなくなる。これにより、光変調装置と光学変換素子との間の熱逆流が生じず、光変調装置と光学変換素子とは熱的に互いに独立した状態となる。
したがって、光変調装置で生じた熱を放熱板から迅速に放熱させ、光学変換素子で生じた熱を保持部材から十分に放熱させるというように個別に冷却手段を講じることができ、効果的な冷却が可能となる。

本発明の光学装置では、前記複数の光束入射端面と交差する端面には、熱伝導性材料からなる台座が設けられ、前記保持部材は、この台座と熱伝導可能に接続されていることが好ましい。
この発明によれば、光学変換素子から保持部材を介して台座にも熱伝導可能となり、熱容量が拡大する。したがって、光学変換素子を一層効果的に放熱冷却できる。

本発明のプロジェクタは、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、拡大投写するプロジェクタであって、前述した光学装置を備えることを特徴とする。
この発明によれば、光学装置が前述のような作用及び効果を具備するため、同様の作用および効果を享受できる。すなわち、光学装置が、前述のような放熱冷却性能を有することにより、画質低下につながりやすい温度上昇による動作不良や劣化が生じず、長寿命化も図られる。
したがって、高騒音化するおそれがある送風等の冷却手段によらなくても、小型化や高輝度化に対応可能となり、機能的信頼性を大幅に向上させることができる。

［第1実施形態］
以下、本発明の実施の一形態に係るプロジェクタについて図面を用いて説明する。
〔１−１．プロジェクタの主な構成〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ１の内部構造を模式的に示す平面図である。プロジェクタ１は、全体略直方体状で樹脂製の外装ケース２と、光源装置４１３から射出された光束を光学的に処理して画像情報に応じた光学像を形成する光学ユニット４と、プロジェクタ１内に発生する熱を外部へと放出する冷却ユニット５と、外部から供給された電力をこれらのユニット４,５等に供給する電源ユニット３とを備える。

外装ケース２は、各ユニット３〜５を収納するものであり、具体的な図示を省略するが、プロジェクタ１の上面部、前面部、および側面部を構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面部、側面部、および背面部を構成するロアーケースとを備えて構成される。

図１に示すように、外装ケース２の前面には、切欠部２Ａが形成されている。外装ケース２に収納された光学ユニット４の一部は、この切欠部２Ａから外部側へ露出している。また、外装ケース２の前面において、切欠部２Ａの両側には、プロジェクタ１内の空気を排出するための排気口２Ｂ，２Ｃが形成されている。外装ケース２の底面において、光学ユニット４を構成する後述する光学装置４４に対応する部分には、外部から冷却空気を吸入するための図示しない吸気口が形成されている。

電源ユニット３は、図１に示すように、外装ケース２内における光学ユニット４の図１中右側に配置されている。この電源ユニット３は、具体的な図示を省略するが、インレットコネクタに差し込まれた電源ケーブルを介して供給された電力を、ランプ駆動回路（バラスト）や、ドライバーボード（図示略）等に供給するものである。
前記ランプ駆動回路は、供給された電力を光学ユニット４の光源ランプ４１１に供給するものである。前記ドライバーボードは、図示を省略するが、光学ユニット４の上方に配置され、入力された画像情報の演算処理を行った上で、後述する液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの制御等を行うものである。

電源ユニット３および光学ユニット４は、アルミニウムまたはマグネシウム等の金属製のシールド板によって覆われている。また、前記ランプ駆動回路およびドライバーボードもアルミニウムまたはマグネシウム等の金属製のシールド板によって覆われている。これにより、電源ユニット３やドライバーボード等からの外部への電磁ノイズの漏れが防止されている。

冷却ユニット５は、プロジェクタ１内の流路に冷却空気を取り込んで、この取り込んだ冷却空気にプロジェクタ１内で発生した熱を吸収させ、この暖められた冷却空気を外部へと排出することにより、プロジェクタ１内を冷却するものである。この冷却ユニット５は、軸流吸気ファン５１と、シロッコファン５２と、軸流排気ファン５３とを備える。

軸流吸気ファン５１は、光学ユニット４の光学装置４４の下方で、かつ外装ケース２の前記吸気口の上方に配置されている。軸流吸気ファン５１は、この吸気口を介して、外部から冷却空気を光学ユニット４内に吸入し、光学装置４４を冷却する。

シロッコファン５２は、光学ユニット４の光源装置４１３の下方に配置されている。シロッコファン５２は、軸流吸気ファン５１によって吸入された光学ユニット４内の冷却空気を引き寄せ、この引き寄せる過程で光源装置４１３の熱を奪い、光学ユニット４の下方に配置されたダクト５２Ａを通って、排気口２Ｂから暖められた冷却空気を外部へ排出する。

軸流排気ファン５３は、外装ケース２の前面に形成された排気口２Ｃと電源ユニット３との間に配置されている。軸流排気ファン５３は、電源ユニット３によって暖められた電源ユニット３近傍の空気を吸入して、排気口２Ｃから外部へと排出する。

〔１−２．光学ユニットの構成〕
図２は、光学ユニット４を模式的に示す平面図である。
光学ユニット４は、図２に示すように、平面略Ｌ字状に形成され、光源ランプ４１１から射出された光束を光学的に処理して、画像情報に対応した光学画像を形成するユニットであり、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光学装置４４と、投写光学系としての投写レンズ４６とを備える。これら光学部品４１〜４４，４６は、光学部品用筐体としての光学部品用筐体４７内に収納され固定される。

インテグレータ照明光学系４１は、図２に示すように、光学装置４４を構成する３枚の液晶パネル４４１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと示す）の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置４１３と、第１レンズアレイ４１８と、第２レンズアレイ４１４と、偏光変換素子４１５と、重畳レンズ４１６とを備える。

光源装置４１３は、放射状の光線を射出する光源ランプ４１１と、この光源ランプ４１１から射出された放射光を反射する楕円面鏡４１２と、光源ランプ４１１から射出され楕円面鏡４１２により反射された光を平行光とする平行化凹レンズ４１３Ａとを備える。なお、平行化凹レンズ４１３Ａの平面部分には、図示しないＵＶフィルタが設けられている。また、光源ランプ４１１としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を使用できる。さらに、楕円面鏡４１２および平行化凹レンズ４１３Ａの代わりに、放物面鏡を用いてもよい。

第１レンズアレイ４１８は、光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有する。各小レンズは、光源ランプ４１１から射出される光束を複数の部分光束に分割する。

第２レンズアレイ４１４は、第１レンズアレイ４１８と略同様な構成を有し、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有する。この第２レンズアレイ４１４は、重畳レンズ４１６とともに、第１レンズアレイ４１８の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有する。

偏光変換素子４１５は、第２レンズアレイ４１４と重畳レンズ４１６との間に配置されるとともに、第２レンズアレイ４１４と一体でユニット化されている。このような偏光変換素子４１５は、第２レンズアレイ４１４からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置４４での光の利用効率が高められている。また、図２中の二点鎖線４１０で示すように、ユニット化された偏光変換素子４１５および第２レンズアレイ４１４と、第１レンズアレイ４１８とは、一体的にユニット化されている。

具体的に、偏光変換素子４１５によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１６によって最終的に光学装置４４の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１（光学装置４４）では、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプ４１１からの光の略半分が利用されない。そこで、偏光変換素子４１５を用いることにより、光源ランプ４１１からの射出光を１種類の偏光光に変換し、光学装置４４における光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１５は、例えば、特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。

色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３，４２４とを備え、ダイクロイックミラー４２１、４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有する。
リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２、４３４を備え、色分離光学系４２で分離された色光（赤色光）を液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有する。

このような光学系４１，４２，４３において、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束の青色光成分が透過するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが反射する。このダイクロイックミラー４２１によって透過した青色光成分は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１７を通って青色用の液晶パネル４４１Ｂに達する。このフィールドレンズ４１７は、第２レンズアレイ４１４から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１７も同様である。

ダイクロイックミラー４２１で反射された赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１７を通って緑色用の液晶パネル４４１Ｇに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１７を通って赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに達する。なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１７に引き渡すためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、青色光等のその他の色光を通す構成としてもよい。

光学装置４４は、入射された光束を画像情報に応じて変調しカラー画像を形成するものであり、色分離光学系４２から射出された光束が入射され、いわゆる偏光子となる入射側偏光板４４４と、各入射側偏光板４４４の光路後段に配置される３つの光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ、４４０Ｂと、各光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂの光路後段に配置され、いわゆる検光子となる射出側偏光板６３０と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４３とを備える。光学部品４４１，４４３，６２０は一体的に形成されて光学装置本体４８を構成する。

入射側偏光板４４４は、光学装置本体４８とは別体として構成される光学変換素子である。この入射側偏光板４４４は、色分離光学系４２で分離された各光束のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の方向の光束を吸収するものであり、サファイアガラス等の基板に偏光膜が貼付されたものである。

以上説明した各光学部品４１〜４４は、光学部品用筐体としての合成樹脂製の光学部品用筐体４７内に収容されている。
光学部品用筐体４７は、図示を省略するが、前述した各光学部品４１４〜４１８，４２１〜４２３，４３１〜４３４，４４４（図２）を上方からスライド式に嵌め込む溝部がそれぞれ設けられた部品収納部材と、この部品収納部材の上部の開口側を閉塞する蓋状部材とを備える。また、平面略Ｌ字状の光学部品用筐体４７の一端側には、光源装置４１３が収容され、他端側にはヘッド部４９を介して投写レンズ４６が固定されている。

〔１−３．光学装置を構成する光学装置本体の構成〕
図３から図５には、光学装置４４を構成する光学装置本体４８について示されている。図３は光学装置本体４８を上方から見た図であり、図４は下方から見た図、図５は側面図である。
光学装置本体４８は、クロスダイクロイックプリズム４４３と、このクロスダイクロイックプリズム４４３の光束入射端面と略直交する端面である上下面に固定される一対の台座４４５と、この台座４４５に固定される保持部材としての３つのホルダユニット６００と、このホルダユニット６００に固定される光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂとを備えている。

クロスダイクロイックプリズム４４３は、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂから射出され各色光毎に変調された画像を合成してカラー画像を形成するものであり、外観略立方体状の六面体である。クロスダイクロイックプリズム４４３には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。このクロスダイクロイックプリズム４４３で合成されたカラー画像は、投写レンズ４６から射出され、スクリーン上に拡大投写される。

台座４４５は、クロスダイクロイックプリズム４４３を支持固定するとともに、ホルダユニット６００が接合される部材であり、クロスダイクロイックプリズム４４３の上面に固定される上側台座４４６と、クロスダイクロイックプリズム４４３の下面に固定される下側台座４４７とを備える。
なお、上側台座４４６は、クロスダイクロイックプリズム４４３の角度調整の終了後、紫外線硬化型接着剤で固定される。下側台座４４７は、シリコ−ン系の熱伝導性接着剤によってクロスダイクロイックプリズム４４３に固定されている。

上側台座４４６および下側台座４４７は、ともにアルミニウムまたはマグネシウム合金製の部材であり、クロスダイクロイックプリズム４４３の上面部・下面部よりも若干大きい外形寸法で略四角形板状に形成されている。
上側台座４４６には、四隅から外側に向かって延びる腕部４４８が形成されており、この腕部４４８にて、光学装置本体４８が光学部品用筐体４７に接合固定される。
下側台座４４７には、略円形状にくり抜かれた凹部４４７Ａ（図４）が形成されており、冷却空気との接触面積が増加し、放熱しやすい構造となっている。

光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂは、光変調素子としての液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂをそれぞれ保持する保持枠としてのパネル保持枠８２０とを備え、全体略矩形板状に形成されている。

液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、具体的な図示を省略するが、ガラス製の駆動基板および対向基板と、これらの基板間に注入されるＴＮ（ツイステッドネマチック）型の液晶とを備え、入射側偏光板４４４を介して入射する光束を画像情報に応じて変調して射出する。
駆動基板の内側には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電体からなる画素電極、各画素電極に対応するＴＦＴ素子などのスイッチング素子、配線、液晶分子を配列する配向膜などが形成されている。また、対向基板の内側面には、前記画素電極に対応する対向電極、駆動基板の配向膜とは向きが略直交する配向膜などが形成されている。これにより、アクティブマトリクス型の液晶パネルが構成されている。
また、これらの駆動基板と対向基板との間から、制御用ケーブル４４２が延出している。

パネル保持枠８２０は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの画像形成領域に対応する矩形状の開口部８２１が形成され、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを収容可能な矩形容器状の枠部材であり、マグネシウムやアルミニウム、チタン、これらを含有する合金等、熱伝導性が良好な材料から構成されている。
このパネル保持枠８２０の四隅には、パネル保持枠８２０を貫通する貫通孔８３０がそれぞれ形成されている。また、上部表面には、放熱フィン８２２が形成されており、この放熱フィン８２２によって、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂから伝導した熱が、パネル保持枠８２０を通じて放熱されやすくなっている。

ホルダユニット６００は、クロスダイクロイックプリズム４４３の光束入射端面に沿って、上側台座４４６および下側台座４４７に両端部がそれぞれ接着固定されている。
このホルダユニット６００は、図４に示されるように、外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０の断面略Ｃ字のチャンネル状部材二体による構成となっている。これら外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、これらを含有する合金等による金属製パイプを切り開いた板金プレス加工によって形成され、向かい合わせで入れ子状に組み合わされ、射出側偏光板６３０等の光学変換素子を内側に保持している。

外側ホルダ６１０は、図４に示されるように、クロスダイクロイックプリズム４４３の光束入射端面に沿って上側台座４４６および下側台座４４７に両端が固定される矩形平板状の本体部６１１と、この本体部６１１の左右両端から面外方向（光軸方向）に向かって起立する一対の起立片６１２とを含んで形成されている。本体部６１１には、光束透過用の略矩形の開口部（図示省略）が略中央に形成されている。また、各起立片６１２の先端側は互いに接近する方向に曲折しており、本体部６１１と略平行な板面を有する折曲片６１３となっている。

各折曲片６１３には、面外方向（光束入射側）に突出する突起６４０が上下両端に１つずつ形成され、つまり、外側ホルダ６１０全体としては四隅に合計４つ形成されている。これらの突起６４０は、パネル保持枠８２０の貫通孔８３０にそれぞれ挿入・固定される。
ここで、この突起６４０は、プレスせん断切り起こし加工によって形成された切り起こし片である。
具体的には、突起６４０の突出寸法に応じた長さのせん断線が２本、突起６４０の太さに応じた離間距離で、折曲片６１３の端縁から互いに略平行に切り込まれ、突起６４０は、この切り込み方向の奥位置を曲げ中心として、せん断線に沿って起立するように形成されている。
このような突起６４０の切り起こし加工は、外側ホルダ６１０の外形成形のプレス加工と同じ処理系によって容易かつ連続的に実施できる。突起６４０に関して成形型を用いたり、突起部品を別途用意したりする必要がなく、また、工程が複雑化することもなく、製造コストを大幅に低減できる。

なお、上述したせん断線は、各折曲片６１３の上端と下端とで略直交するように形成されている。つまり、折曲片６１３の上端では、せん断線が左右方向に延び、突起６４０は左右方向に折り曲げられているので、左右方向にばね性が生じる。これに対し、折曲片６１３の下端では、せん断線が上下方向に延び、突起６４０は上下方向に折り曲げられているので、上下方向にばね性が生じる。
したがって、各突起６４０がパネル保持枠８２０の貫通孔８３０にそれぞれ挿入・固定された際は、４つの突起６４０全体として、左右方向のばね性・上下方向のばね性が組み合わされた斜め方向にも弾性を有するから、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂの荷重が大きい場合や、外乱等により、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂとホルダユニット６００とが位置的にねじれた場合にも、その際の負荷を突起６４０で吸収でき、強度に優れる。
上記せん断線は、折曲片６１３の上端で上下方向に延び、折曲片６１３の下端で左右方向に延びていてもよい。

一方、内側ホルダ６２０については、突起６４０に相当する部分は形成されていないものの、外側ホルダ６１０と略同様に、本体部６２１と、起立片６２２と、折曲片６２３とを含んで形成されている。

ここで、射出側偏光板６３０は、入射側偏光板４４４と略同様に構成され、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂから射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収する。
ところで、射出側偏光板６３０の透過率を液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂに印加される電圧に応じて変化させることによって光学像の色の階調特性を実現しているので、射出側偏光板６３０は入射側偏光板４４４よりも光の吸収熱によって一層劣化しやすい。
本実施形態では、射出側偏光板６３０を透過する光束の偏光軸は、入射側偏光板４４４の偏光軸に対して直交するように設定されている（液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの配向膜の配列方向に対応）。つまり、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂに電圧を印加しないとき、入射側偏光板４４４の偏光軸から射出側偏光板６３０の偏光軸に沿って液晶分子が略９０°ねじれ、この液晶分子に沿って光束が透過し、全白画像が形成される。一方、電圧印加により全黒画像を形成する場合には、射出側偏光板６３０は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂから射出された不要光を透過させずにすべて吸収する必要があり、熱負荷がより大きくなる。

このような射出側偏光板６３０は、偏光軸が互いに合致する一対の偏光板６３１，６３２から構成されており、一枚目の偏光板６３２で十分に不要光を吸収できなかった場合でも、二枚目の偏光板６３１で確実に一定の偏光光に変換できるようになっている。
これらの偏光板６３１，６３２は、具体的な図示は省略したが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）のフィルムおよびアセテートセルロース系の矩形状のフィルムが積層された光学変換膜としての偏光膜と、この偏光膜が貼付されたサファイアガラス製の基板とを備えている。

偏光板６３１、６３２は、外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０の端部に形成された爪部材６１５（図４）、爪部材６２５（図３）にそれぞれの端部が嵌め込まれ、外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０の開口部（図示省略）の周りにそれぞれ保持される。
ここで、外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０の開口部（図示省略）の表裏両面に偏光板６３１、６３２を保持することができ、偏光板を複数設ける場合などでも、保持位置に困ることなく場所もとらない。なお、外側のホルダ６１０および内側ホルダ６２０を組み合わせた際、外側のホルダ６１０と内側ホルダ６２０との間に生じた隙間にも偏光板等を保持できる。また、偏光板６３１，６３２は、いずれかに製造不良や変質が生じた場合でも、爪部材６１５，６２５から取り外してそれぞれ新しいものに交換可能であり、リワーク性に優れる。
なお、外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０には、位相差板や視野角補正板等の別種の光学変換素子をセットすることもできる。また、入射光の色や各種条件に応じて、これらの光学変換素子の固定位置は調整できる。

そして、偏光板６３２が保持された内側ホルダ６２０を偏光板６３１が保持された外側ホルダ６１０の内側に、互いの本体部６１１，６２１が向かい合わせとなるように挿入し、起立片６１２、６２２に形成された凹凸６１２Ａ，６２２Ａを係合することにより、外側ホルダ６１０と内側ホルダ６２０とが組み合わせられ、内部に保持された偏光板６３１，６３２の偏光軸が互いに合致する。
こうして、外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０が入れ子状となって、起立片６１２，６２２や折曲片６１３，６２３のぶんホルダユニット６００の表面積が大きくなる。また、本体部６１１、６２１、起立片６１２，６２２、および折曲片６１３，６２３によって偏光板６３１，６３２が覆われることによって、偏光板６３１および６３２と、外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０との間の熱伝導性を向上できる。

以上のように、偏光板６３１，６３２が収容されたホルダユニット６００は、偏光板６３１，６３２の偏光軸と入射側偏光板４４４の偏光軸とが直交するように位置決めされ、シリコーン系の熱伝導性接着剤により、クロスダイクロイックプリズム４４３の光束入射端面に沿って上側台座４４６、下側台座４４７に固定される。

そして、外側ホルダ６１０の突起６４０は、パネル保持枠８２０の貫通孔８３０に挿入され、突起６４０は貫通孔８３０に接着固定される。
この固定作業は、まず、投写レンズ４６と正対する光変調装置４４０Ｇに関して、貫通孔８３０に紫外線硬化型接着剤を充填し、この貫通孔８３０に突起６４０を挿入する。
次に、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂをクロスダイクロイックプリズム４４３の光束入射端面に対して進退させることによって、投写レンズ４６のバックフォーカス面内に液晶パネル４４０Ｇのフォーカス面を合わせ込むフォーカス調整を行う。この際、突起６４０が貫通孔８３０の内周面で支持されており、貫通孔８３０の内部で突起６４０が進退するから、容易に作業できる。

このように液晶パネル４４１Ｇの位置決めが済んだら、紫外線を照射して接着剤を硬化させる。この際、貫通孔８３０の内周面と突起６４０との接触部分に紫外線が十分に行き渡るので、接着剤を迅速に硬化させることができる。
なお、突起６４０および貫通孔８３０の内周面となるパネル保持枠８２０の本体は、前述のように同種の金属材料であるため、熱膨張による接着剤の剥離が防止される。

こうして光変調装置４４０Ｇが固定されたら、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｂについても同様にフォーカス調整を行うとともに、突起６４０の姿勢を貫通孔８３０内部で調整することにより、貫通孔８３０内部の接着剤の表面張力を介して、液晶パネル４４１Ｇを基準に液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ相互のアライメント調整を行う。
なお、上記のように接着剤を貫通孔８３０に充填しないで、突起６４０に接着剤を塗布して作業してもよいし、フォーカス・アライメント調整の最中などに接着剤を突起６４０に塗布、あるいは貫通孔８３０に充填することも考えられる。

以上のように貫通孔８３０に突起６４０が固定されることによって、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂがホルダユニット６００に固定され、このホルダユニット６００を介してクロスダイクロイックプリズム４４３の光束入射端面に固定される。
このように、貫通孔８３０に突起６４０が挿入されて固定されるので、突起６４０の端面がパネル保持枠８２０の外面に直接接合される等の場合よりも、突起６４０とパネル保持枠８２０との接触面積を、パネル保持枠８２０の厚みに応じた貫通孔８３０の奥行き方向に拡大できる。
これにより、パネル保持枠８２０と外側ホルダ６１０とを十分な接着面積にて十分に接着でき、偏光板６３１、６３２や、外側ホルダ６１０、内側ホルダ６２０、および光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂの荷重にも耐えられ、プロジェクタ１の耐衝撃性の向上にもつながる。

まとめると、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂは、ホルダユニット６００を介してクロスダイクロイックプリズム４４３に取り付けられている。これにより、クロスダイクロイックプリズム４４３にピン状部材を直接固定した場合では光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂはクロスダイクロイックプリズム４４３に部分的に支持されるに過ぎないのに対して、ホルダユニット６００は上側台座４４６・下側台座４４７に十分な接合面積で接着されており、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂをクロスダイクロイックプリズム４４３に確実に支持可能となる。
すなわち、ホルダユニット６００は、偏光板６３１、６３２の保持部材としてだけでなく、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂの固定用部材としても機能する。

以上説明した光学装置本体４８には、光束が入射側偏光板４４４を介して入射し、その入射光は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを透過して、さらに、射出側偏光板６３０の偏光板６３１、６３２を透過し、クロスダイクロイックプリズム４４３に入射する。この際、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂや、射出側偏光板６３０の偏光板６３１，６３２、クロスダイクロイックプリズム４４３の温度がそれぞれ上昇し、液晶の温度上昇による動作不良や、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂおよび偏光板６３１，６３２等に用いられた有機材料の変質による劣化が生じるおそれがある。液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂが劣化した場合は色むらが生じやすく、偏光板６３１，６３２が劣化した場合は光束を吸収できずに透過させてしまう光抜け現象が生じやすいため、ともに光学像の画質低下の原因となるおそれがある。

ここで、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、偏光板６３１，６３２と、クロスダイクロイックプリズム４４３とにおいてそれぞれ生じた熱について見てみると、液晶パネル４４１Ｒ，４４４１Ｇ，４４１Ｂで生じた熱はパネル保持枠８２０に直ちに熱伝導し、パネル保持枠８２０の表面や放熱フィン８２２から、冷却空気中にすみやかに放出される。
また、偏光板６３１，６３２で生じた熱は、ホルダユニット６００に伝導するとともに、上側台座４４６および下側台座４４７に伝導し、上側台座４４６の腕部４４８から光学部品用筐体４７にも伝導し、最終的には、光学部品用筐体４７を通じて外装ケース２にも伝導する。よって、偏光板６３１，６３２で生じた熱がホルダユニット６００、および上側台座４４６、下側台座４４７、および光学部品用筐体４７等のヒートシンクに逃げることから、熱容量が増大するとともに、冷却空気との接触面積が増加し、冷却空気との間の熱交換が効率的となる。
そして、クロスダイクロイックプリズム４４３で生じた熱は、上側台座４４６、下側台座４４７、さらに光学部品用筐体４７に伝導し、放出される。

このように、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、偏光板６３１，６３２と、クロスダイクロイックプリズム４４３で生じた熱がそれぞれ放熱されるので、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、偏光板６３１，６３２と、クロスダイクロイックプリズム４４３との間で出入りする熱量は減少し、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂ側と、射出側偏光板６３０およびクロスダイクロイックプリズム４４３側とで熱的にほぼ独立した状態となる。つまり、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂ側と、射出側偏光板６３０およびクロスダイクロイックプリズム４４３側との間で熱逆流を防止でき、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、偏光板６３１，６３２と、クロスダイクロイックプリズム４４３とでそれぞれ生じた熱の放熱効率を向上させることができる。
したがって、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂや射出側偏光板６３０を十分効果的に放熱させ、冷却できるので、偏光板６３１，６３２の偏光膜や液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの耐久性の向上・長寿命化が図られ、熱劣化等に起因する画質低下を防止して、機能的信頼性を向上させることができる。
また、冷却対象を光の吸収熱により過熱しやすい偏光板６３１，６３２としたので、他の光学変換素子を冷却対象とする場合よりも、冷却の効果を際立たせることができる。

〔１−４．冷却構造〕
以下、プロジェクタ１に設けられた空冷式の冷却機構の構成について説明する。プロジェクタ１は、図１に示すように、主に光学装置４４（図２）を冷却する光学装置冷却系Ａと、主に光源装置４１３を冷却する光源冷却系Ｂと、主に電源ユニット３を冷却する電源冷却系Ｃとを備える。
光学装置冷却系Ａは、外装ケース２の下面に形成される図示しない吸気口と、この吸気口の上方に配置される軸流吸気ファン５１と、光学部品用筐体４７の底面において軸流吸気ファン５１の上方に形成される開口部４Ｂとを備える。

プロジェクタ１の外部の新鮮な冷却空気は、軸流吸気ファン５１により、外装ケース２の吸気口から吸入され、開口部４Ｂを介して、光学部品用筐体４７内に入り込む。この際、図示を省略するが、光学部品用筐体４７の下面には、整流板が設けられており、これにより、光学部品用筐体４７外部の冷却空気は、下から上へと流れるように整流されている。

図１の矢印で示すように、光学部品用筐体４７内に導かれた冷却空気は、整流された結果、光学装置４４の下方から上方へと流れ、液晶パネル４４１Ｇの表裏面側を通り、台座４４５やホルダユニット６００、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂ、さらに、入射側偏光板４４４等を冷却しながら、光学装置本体４８の上方へと流れる。

この際、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂとホルダユニット６００とは、突起６４０を介して離間配置されており、冷却空気が当該離間部分に勢いよく流れ込んで、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ、および偏光板６３１，６３２の全体に供給される。
さらに、外側ホルダ６１０および内側ホルダ６２０は断面略Ｃ字状であり、本体部６１１，６２１、起立片６１２，６２２、および折曲片６１３，６２３の内側で冷却空気が整流され、偏光板６３１，６３２の板面に沿って冷却空気が流れるので、偏光板６３１，６３２に温度むらが生じず、冷却効果が一層高められる。
したがって、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂおよび射出側偏光板６３０は、この冷却空気の導入による冷却機構と、前述した放熱冷却機構との２系統により効率的に冷却されるので、プロジェクタ１内部を循環する冷却空気の風量を増加させなくても、光学装置４４が組み込まれているプロジェクタ１の高輝度化、小型化、低騒音化を阻害しない。

また、光学装置冷却系Ａにおいて、循環する冷却空気は、光学装置４４を冷却する機能に加えて、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの表面等に付着した塵埃を吹き飛ばす機能も有する。このため、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの表面が常に清浄な状態となり、安定した画質を確保できる。

光源冷却系Ｂは、図１に示すように、シロッコファン５２と、ダクト５２Ａと、排気口２Ｂとを備える。この光源冷却系Ｂにおいて、光学装置冷却系Ａを通過した冷却空気は、シロッコファン５２によって吸引され、光源装置４１３内に入り込んで光源ランプ４１１を冷却した後に、光学部品用筐体４７から出てダクト５２Ａを通り、排気口２Ｂから外部へと排出される。

電源冷却系Ｃは、電源ユニット３の近傍に設けられた軸流排気ファン５３と、排気口２Ｃとを備える。この電源冷却系Ｃにおいて、電源ユニット３による熱によって温められた空気は、軸流排気ファン５３によって吸引され、排気口２Ｃから排出される。この際、プロジェクタ１内全体の空気も同時に排出しており、プロジェクタ１内に熱がこもらないようになっている。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
第１実施形態では、パネル保持枠８２０がホルダユニット６００に直接固定されていた。
これに対して、本実施形態では、パネル保持枠８２０の周囲に固定される放熱板を備えており、パネル保持枠８２０は、この放熱板を介してホルダユニット６００に固定されている点が相違する。

図６には、本実施形態における光学装置本体９８が下方から示されている。また、図７には、光学装置本体９８の光変調装置４４０および放熱板７００が示されている。
光学装置本体９８は、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂにそれぞれ固定される３つの放熱板７００を備えている。この点を除いては、光学装置本体９８は、前記実施形態の光学装置本体４８と略同様の構成を備えている。

放熱板７００は、図６に示されるように、光変調装置４４０の画像形成領域に対応し、かつ、パネル保持枠８２０の放熱フィン８２２が露出する開口部７０１が略中央に形成された矩形板状の枠部材であり、パネル保持枠８２０に固定されて、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂで生じた熱を外部に放出する。
この放熱板７００は、パネル保持枠８２０と同種のアルミニウム、マグネシウム、チタン、これらを含有する合金等の熱伝導性が良好な金属材料が使用され、製造が容易な板金打抜加工によって形成されており、放熱板７００の部品コストは、成形型などを不要にできるぶん低廉になる。
また、放熱板７００には、ホルダユニット６００固定用の筒状体としてのパイプ部材７１０が４つ、放熱板７００の本体とは別体で設けられている。このパイプ部材７１０は、紫外線を透過し、かつ、断熱性を有する透明アクリル製であり、汎用パイプ部材の採用によって低コスト化が図られている。

ここで、放熱板７００には、打抜加工時に、パネル保持枠８２０の貫通孔８３０（図４）に対応する位置に孔（図示省略）が穿設されており、市販の金属製タッピングねじ７２１の挿通によってこの孔がねじ切りされることにより、パネル保持枠８２０に放熱板７００がねじ止め固定される。この固定の際には、放熱板７００とパネル保持枠８２０との間やタッピングねじ７２１が挿通される孔に、熱伝導性のシリコーン系接着剤が充填されるので、放熱板７００とパネル保持枠８２０とが互いに密着し、熱伝導が良好に行われる状態となる。
このように、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂの放熱冷却機構としての放熱板７００は、板金材料および市販のねじを材料として低コストかつ容易に製造できるとともに、製造工程も複雑化しない。なお、放熱板７００は、あらかじめ光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂにねじ止め固定して一体化しておく。

このような放熱板７００を介して、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂはクロスダイクロイックプリズム４４３に固定される。
ここで、パイプ部材７１０の中には、ホルダユニット６００の突起６４０が挿入され、パイプ部材７１０と突起６４０が互いに接着固定される。
この固定作業は、まず、投写レンズ４６と正対する光変調装置４４０Ｇに関して、突起６４０の外周面、および、パイプ部材７１０の端面に紫外線硬化型接着剤を塗布し、突起６４０をパイプ部材７１０に挿入しておく。次に、パイプ部材７１０の端面を放熱板７００の板面四隅に当接させる。

そして、パイプ部材７１０の内部で突起６４０を進退させ、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂを接着剤の表面張力によって追従調整することによって、投写レンズ４６のバックフォーカス面内に液晶パネル４４０Ｇのフォーカス面を合わせ込むフォーカス調整を行う。この際、突起６４０がパイプ部材７１０の内周面で支持されるから、容易に作業できる。このように液晶パネル４４１Ｇの位置決めが済んだら、紫外線を照射して接着剤を硬化させる。この際、パイプ部材７１０を通じて突起６４０とパイプ部材７１０との接触部分に紫外線が十分に行き渡るので、接着剤を迅速に硬化させることができる。

こうして光変調装置４４０Ｇが固定されたら、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｂについても同様にフォーカス調整を行うとともに、パイプ部材７１０の端面を放熱板７００の板面に摺動させることにより、液晶パネル４４１Ｇを基準として、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ相互のアライメント調整を行う。
このようなフォーカス・アライメント調整の過程で、紫外線硬化型接着剤がパイプ部材７１０と突起６４０との間に充填され、パイプ部材７１０と放熱板７００の板面との間にも充填される。なお、上記のように接着剤を突起６４０に塗布しないで、パイプ部材７１０に接着剤を充填して作業を行ってもよい。また、フォーカス・アライメント調整が済んでから接着剤を突起６４０に塗布、あるいはパイプ部材７１０に充填することも考えられる。

ここで、前述のように、放熱板７００は光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂにあらかじめ固定されており、放熱板７００の光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂへの固定が光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂのフォーカス・アライメント調整のような位置決め作業に影響を与えないので、作業効率が損なわれない。

以上により、パイプ部材７１０の一端が放熱板７００の板面に接着固定され、パイプ部材７１０は放熱板７００と一体化されるとともに、突起６４０がパイプ部材７１０と固定されることによって、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂは放熱板７００を介してホルダユニット６００に固定される。そして、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂは、ホルダユニット６００、上側台座４４６、下側台座４４７を介し、クロスダイクロイックプリズム４４３の光束入射端面に対向配置されて固定される。
このように、パイプ部材７１０に突起６４０が挿入されて固定されるので、突起６４０の端面が放熱板７００の板面に直接接合されたり、放熱板７００に形成された孔に突起６４０が挿入されたりする場合よりも、突起６４０と放熱板７００との接触面積を、突起６４０が突出する方向にパイプ部材７１０を介して拡大できる。
これにより、放熱板７００と外側ホルダ６１０とを十分な接着面積にて十分に接着でき、偏光板６３１、６３２や、外側ホルダ６１０、内側ホルダ６２０、放熱板７００、および光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂの荷重にも耐えられ、プロジェクタ１の耐衝撃性の向上にもつながる。

ここで、放熱板７００にパイプ部材７１０を設けずに、放熱板７００に穿孔し、形成された孔の周縁を面外方向に突出させるバーリング加工によって、パイプ部材７１０の代わりとなる筒状部を放熱板７００と一体形成することも考えられる。これにより、放熱板７００およびパイプ部材７１０を板金加工によって容易に形成できるとともに、突起６４０をこの筒状部に挿入する際に、バーリング孔から空気が抜け、接着剤をこのバーリング孔から充填することも可能となるので、作業効率を向上させることができる。

以上説明した光学装置本体９８について、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂで光束の透過や吸収によって生じた熱は、放熱板７００に迅速に熱伝導し、放熱板７００の表面や放熱フィン８２２から、冷却空気中にすみやかに放熱される。
また、偏光板６３１，６３２で生じた熱、およびクロスダイクロイックプリズム４４３で生じた熱は、前述のように、ホルダユニット６００や、上側台座４４６、下側台座４４７、さらに光学部品用筐体４７に伝導し、放熱されるので、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、偏光板６３１，６３２と、クロスダイクロイックプリズム４４３との互いの間で温度の高低に応じて出入りする熱量は減少する。
それに加えて、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂと射出側偏光板６３０との固定部材であるパイプ部材７１０には断熱材料が使用されているため、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂ側と、射出側偏光板６３０およびクロスダイクロイックプリズム４４３側とで熱的に独立した状態となる。
つまり、光変調装置４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂ側と、射出側偏光板６３０およびクロスダイクロイックプリズム４４３側との間で熱逆流を防止でき、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂで生じた熱を放熱板７００から迅速に放熱させ、偏光板６３１，６３２で生じた熱をホルダユニット６００から十分に放熱させるというように個別に冷却手段を講じることができ、効果的な冷却が可能となる、

本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
突起や保持部材、孔、放熱板、筒状部、台座等の形状、位置、数、大きさ、材質等は前記各実施形態のものに限定されない。

また、光変調装置は、保持部材の突起を介して色合成光学装置に固定されていればよく、孔や放熱板、筒状部、台座を備えていなくても本発明の目的を達成できる。光変調装置や光変調装置の保持枠に突起が直接接合されていてもよいし、放熱板を備える場合は、放熱板に突起が直接接合されていたり、放熱板に形成された孔に突起が挿入されていたりしてもよい。
さらに、放熱板を設ける場合は、光学装置やプロジェクタの小型化も考慮の上、放熱板を光変調装置よりも大きい寸法に形成すれば、放熱性能が良好となる。
そして、筒状部によって突起が支持される部分は、突起の基端から先端まで、いずれの部分でもよい。
なお、台座を備える場合には、台座の下方がプロジェクタの筐体に固定されていても構わない。

ここで、突起の固定態様についても、前記各実施形態のように接着固定に限定されない。例えば、突起を樽形状とし、孔や筒状部に挿入して係合させたり、突起の表面に小突起を形成し、孔や筒状部に形成された凹部と係合させたりすることによって、突起を固定してもよい。
また、突起が孔や筒状部に挿入される場合は、挿入可能な範囲で、突起および孔・筒状部の径を任意に設定できる。筒状部が突起の径に対してゆるい場合は、突起と筒状部との光軸方向における接触寸法を生かして、突起を筒状部内で傾斜させることができ、前述のようなフォーカス調整やアライメント調整をより容易に、より高精度に行うことができる。
さらに、突起と孔・筒状部との固定に接着剤を使用する場合、孔・筒状部や突起に接着剤の溜まり部分となる切り欠きや溝等を形成することなどが考えられる。

光変調装置は、保持部材の突起を介して、色合成光学装置に直接的・間接的に固定・取り付けされていればよく、前記各実施形態のように、光変調装置がパネル保持枠８２０や放熱板７００を介して色合成光学装置に固定される構成にできるほか、光変調装置の保持枠を備えずに光変調装置が直接保持部材に固定されていてもよい。また、例えば板状の固定部材などを介して、保持部材を色合成光学装置の光束入射端面に固定することもできる。
ここで、光変調装置、保持部材、放熱板、突起、および筒状部の互いの固定態様は、前記各実施形態のものに限定されない。例えば、放熱板の光変調装置への固定はタッピングねじに限らず、ねじ孔に螺合されるねじや、両面テープ等の固定手段も採用できる。
そして、前記各実施形態のように、パネル保持枠８２０、外側ホルダ６１０、内側ホルダ６２０、突起６４０、貫通孔８３０、およびパイプ部材７１０の互いの固定部分には、熱伝導性のシリコーン系接着剤や、熱伝導性のグリス等を充填し、熱伝導性を向上させることができる。
なお、放熱板が光変調装置に固定される位置は、光変調装置の入射側でも射出側でも構わない。

筒状部の形状、位置、数、大きさ、材質等も様々な態様が採用できる。筒状部は、前記実施形態で例示したパイプ形状のもの以外にも、半円筒形や、花弁状等、筒形状を基礎とした任意の形状とすることができる。
また、筒状部は、放熱板の面外方向に突出するものに限定されず、放熱板の表面から窪むように形成されていてもよい。
さらに、放熱板に形成される筒状部と同様のものを、光変調装置の保持枠や保持部材に設けることも考えられる。

光学変換素子の種類は、前記各実施形態で例示した偏光板や、視野角補正板、位相差板に限定されず、光学的特性を変換する各種の素子を採用できる。これらの光学変換素子は、使用される数は限定されず、別の種類の光学変換素子が組み合わせられてもよい。また、前記各実施形態において、偏光板６３１、６３２等の光学変換素子を折曲片６１３、６２３に接着固定してもよい。
なお、前記各実施形態は電圧を印加しないときに全白画像を形成する所謂ノーマリーホワイトモードであり、偏光板６３１、６３２は互いの偏光軸が直交するように配置されていたが、ノーマリーブラックモードを採用し、偏光板６３１、６３２の互いの偏光軸が平行となるように配置してもよい。
そして、これらの光学変換素子の固定態様は特に限定されず、例えば、保持部材に溝を形成し、この溝に光学変換素子を差し込んでもよい。

前記実施形態のようなＴＮ（ツイステッドネマチック）型以外にも、光変調素子に各種の液晶を採用できる。
また、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂのような液晶による光変調素子のほかに、マイクロデバイスミラーによる光変調素子等も採用できる。
さらに、光変調素子は、前記実施形態のように透明な電極を使用する透過方式から、必要に応じて反射電極を使用する反射方式に切り替えて使用されてもよい。

前記各実施形態でいくつか例示したが、熱伝導性材料としては、Ｍｇ合金、Ａｌ合金、Ｍｏ−Ｃｕ合金、Ｔｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金や、カーボンフィラーを含有する樹脂材料等を採用できる。
一方、断熱性を有する材料としては、アクリル等の合成樹脂や石英ガラス等のガラス材料があるが、前記実施形態のように、突起６４０や貫通孔８３０の内周部分、パイプ部材７１０にこのような断熱性材料を使用し、光変調装置４４０Ｒ,４４０Ｇ,４４０Ｂ側とホルダユニット６００側との熱伝導を遮断するのが好ましい。光変調装置と保持部材との間に断熱シート等を介装することも考えられる。
ただし、これら突起や孔の内周部分、筒状部に金属等の熱伝導性材料を用いることもできる。この場合は、光変調装置と光学変換素子とで生じた熱を保持部材から外部に放出させることができる。また、この場合は、突起と孔・筒状部との固定に熱伝導性接着剤を使用して、ホットエア、ホットビーム等の導入によって迅速に固定できる。

また、本発明の光学装置は、前記各記実施形態のようなスクリーンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジェクタ１のほかに、スクリーンの観察方向と対向する側から投写を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用できる。

本発明の光学装置は、プロジェクタに利用できる他、その他の光学機器にも利用することができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの内部構造を模式的に示す平面図。 前記実施形態における光学ユニットを模式的に示す図。 前記実施形態における光学装置本体を上方から示す斜視図。 前記実施形態における光学装置本体を下方から示す斜視図。 前記実施形態における光学装置本体を示す側面図。 本発明の第２実施形態における光学装置本体を下方から示す斜視図。 前記実施形態における光変調装置および放熱板を示す斜視図。

符号の説明

１…プロジェクタ、４４…光学装置、４８，９８…光学装置本体、４１３…光源装置（光源）、４４０Ｒ，４４０Ｇ，４４０Ｂ…光変調装置、４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ…液晶パネル（光変調素子）、４４３…クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、４４５…台座、４４６…上側台座、４４７…下側台座、６００…ホルダユニット（保持部材）、６１０…外側ホルダ、６１１…本体部、６１２…起立片、６１３…折曲片、６２０…内側ホルダ、６２１…本体部、６２２…起立片、６２３…折曲片、６３０…射出側偏光板（光学変換素子）、６３１，６３２…偏光板、６４０…突起（切り起こし片）、７００…放熱板、７１０…パイプ部材（筒状体）、８２０…パネル保持枠（保持枠）。

Claims (7)

1. 複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調して光学像を形成する複数の光変調装置と、前記各光変調装置と対向する複数の光束入射端面を有し、前記各光変調装置で形成された光学像を合成する色合成光学装置とを備えた光学装置であって、
   前記光変調装置および前記光束入射端面の間に配置される光学変換素子と、
   それぞれ前記光学変換素子の外周部分を保持可能な内側保持部材及び外側保持部材を有する保持部材とを備え、
   前記内側保持部材及び前記外側保持部材は、それぞれ、
   光束透過用の開口が形成された本体部と、
   この本体部の外周部分から光軸方向に沿って起立する一対の起立片と、
   この起立片の先端部分を曲折させた折曲片とを備え、
   前記内側保持部材は、該内側保持部材及び前記外側保持部材の前記各本体部が向かい合わせとなるように、前記外側保持部材の内側に入れ子状に配置され、
   前記外側保持部材は、該外側保持部材の前記本体部または前記折曲片から前記光変調装置に向かって突設され、該光変調装置が固定される突起を有す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、
   前記突起は、前記本体部または前記折曲片の端部を切り起こした切り起こし片であ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に記載の光学装置において、
   前記光変調装置は、該光変調装置において光変調を行う光変調素子を収容する保持枠を有し、
   この保持枠には、前記光変調装置に生じた熱を外部に放出するための放熱板が固定され、
   この放熱板には、前記突起が挿入される筒状部が設けられていることを特徴とする光学装置。
4. 請求項３に記載の光学装置において、
   前記放熱板は、板金打抜加工により形成され、
   前記筒状部は、打抜加工時のバーリング加工により一体的に形成されることを特徴とする光学装置。
5. 請求項３に記載の光学装置において、
   前記筒状部は、断熱性材料からなる筒状体により構成されていることを特徴とする光学装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学装置において、
   前記複数の光束入射端面と交差する端面には、熱伝導性材料からなる台座が設けられ、
   前記保持部材は、この台座と熱伝導可能に接続されていることを特徴とする光学装置。
7. 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、拡大投写するプロジェクタであって、
   請求項１から請求項６のいずれか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。
   

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