JP4466147B2 - 光学装置およびプロジェクタ - Google Patents

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本発明は、入射する複数の色光を各色光ごと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、これら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各色光ごとの光学像を合成する色合成光学素子とを備えた光学装置、および、この光学装置を備えたプロジェクタに関する。
従来、会議、学会、展示会等でのプレゼンテーションや、家庭での映画鑑賞等にプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタには、内部に光源と、この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する複数の光変調装置と、これら各光変調装置の後段に配置され、該光変調装置から射出された光束の光学変換を行う偏光板等の光学素子と、これら光学素子から射出された光束を合成する色合成光学素子とを備えた光学装置が設けられたものが知られており、このプロジェクタは、光学装置で形成された光学像を投写レンズ等の投写光学系により拡大投写する。
近年、プロジェクタの高輝度化が促進され、これに伴い、プロジェクタ内部に配置された部品が高温化する傾向にある。特に、前述の光学装置には、光源から射出された光束が集中し、自ら発熱するとともに熱に弱い光学部品が多く配置されており、これら光学部品を効率良く冷却することが、プロジェクタの機能維持および製品寿命の延長において重要である。このため、このような光学装置の冷却の問題に対して、多くの方法が検討されてきた。
このような問題に対して、発熱し、かつ、熱に弱い光学部品に熱伝導性の部材を接触させ、該光学部品からの熱を伝導させて放熱させることにより、該光学部品の冷却を行うプロジェクタが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載のプロジェクタでは、光学装置に設けられた偏光板を熱伝導性の保持部材で保持し、この保持部材を色合成光学素子であるクロスダイクロイックプリズムの上下に配置された熱伝導性の放熱部材および/またはプリズム台座に接触させて熱の伝導経路を形成し、この経路に熱を伝導させて放熱している。また、このプロジェクタには、シロッコファンが設けられており、このシロッコファンから光学装置に冷却空気を送風して、偏光板および光変調装置(液晶パネル)を冷却している。このような構成により、これら光学部品を冷却して、安定した光学像の形成を図っている。
特開2003−121931号公報
しかしながら、特許文献1に記載のプロジェクタでは、偏光板の熱は、保持部材を介して放熱部材および/またはプリズム台座に伝導される経路しかないため、偏光板の熱の伝導効率が良いとは言い難く、シロッコファンからの冷却空気の送風量を多くして、これらを冷却する必要がある。このため、プロジェクタに小型のファンを配置して、この小型のファンを高回転で駆動して送風量を確保するか、大型のファンを配置して、この大型のファンを低回転で駆動して送風量を確保するかのいずれかとなり、プロジェクタの小型化および低騒音化の両立が困難であるという課題があった。また、光学装置においても、光学部品間の連結およびこれら光学部品の材質・材厚を変える等して発熱量の均等化を図る必要があり、光学装置の製造工程が煩雑化するという課題があった。
本発明の目的は、光学部品の冷却を効率良く行うことができ、製造工程を簡略化することができる光学装置を提供することである。
本発明の光学装置は、入射する複数の色光を各色光ごと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、これら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各色光ごとの光学像を合成する色合成光学素子とを備えた光学装置であって、それぞれの前記光変調装置と、前記色合成光学素子の各光束入射端面との間に介在し、該光束入射端面に基板を介して取り付けられ、それぞれの前記光変調装置から射出される光束の光学変換を行う複数の光学素子と、前記色合成光学素子の各光束入射端面と交差する端面に設けられ、該色合成光学素子と熱伝導可能に取り付けられる熱伝導性材料からなる台座と、前記光学素子の基板と接触するとともに、他の部品を保持する熱伝導性の保持部材とを備え、前記台座には、それぞれの前記光学素子が設けられる基板の端面に沿って突出し、該基板の端面に接続される熱伝導性部材が設けられ、前記保持部材は、前記熱伝導性部材に熱伝導可能に接続されていることを特徴とする。
ここで、光学素子としては、例えば、偏光膜、位相差膜、色補正膜、および視野角補償膜等を挙げることができる。
本発明によれば、光学素子で発生した熱を、色合成光学素子に伝導できるほか、熱伝導性部材を介して台座に伝導できるので、光学素子の熱が伝導する経路を多くすることができる。従って、光学素子の熱伝導経路を増やして、光学素子で発生した熱を迅速に分散させることができ、光学素子の冷却効率を向上することができる。
また、光学素子は、基板を介して、色合成光学素子に取り付けられ、台座に光学素子の基板の端面に接触するように熱伝導性部材を設けることにより、光学素子で発生した熱が分散されるので、該光学素子の発熱量の均等化を図ることができる。これにより、光学素子で発生する熱の均等化を図るために、他の光学部品を含めた材質・材厚の調整をする必要をなくすことができる。従って、光学装置の製造工程を簡略化することができる。
また、本発明の光学装置は、前記光学素子の基板と接触するとともに、他の部品を保持する熱伝導性の保持部材を備え、この保持部材は、前記熱伝導性部材に熱伝導可能に接続されている。
これによれば、他の部品を保持する熱伝導性の保持部材が、光学素子の基板に接触するとともに、熱伝導性部材に接続されているので、光学素子で発生した熱の伝導経路をさらに増やすことができる。これにより、光学素子で発生した熱の分散を促進することができるとともに、該光学素子の熱の放熱面積を拡大することができる。また、これにより、熱伝導された部材の高温化を防ぐことができ、これら部材による放熱効率を向上することができる。従って、光学素子の熱を伝導・分散させて、該光学素子を一層効率良く冷却することができる。
本発明では、前記熱伝導性部材は、前記台座に一体的に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、台座の構成および製造工程を簡略化することができる。すなわち、これら熱伝導性部材および台座を一体的に形成することにより、部品点数が少なくなり、光学装置の構成を簡素化できる。また、これらを別部材とした場合には、それぞれの部材を取り付ける接着等の工程が必要となるが、これらを一体的に形成することにより、このような工程を省略することができる。従って、光学装置の製造工程を簡略化することができる。
本発明では、前記光変調装置と、前記光学素子との間には、さらに第2の光学素子が介在し、この第2の光学素子は、前記保持部材によって保持されていることが好ましい。
本発明によれば、前述の光学素子で発生した熱と同様に、第2の光学素子の熱は保持部材に伝導される。これによれば、第2の光学素子の熱を、保持部材および熱伝導性部材を介して、台座に伝導させることができる。従って、第2の光学素子を効果的に冷却することができる。
本発明では、前記保持部材には、前記光変調装置が熱伝導可能に取り付けられていることが好ましい。
本発明によれば、前述の光学素子で発生した熱と同様に、光変調装置で発生した熱を、台座に伝導させて放熱させることができる。この際、光変調装置の熱は、保持部材および熱伝導性部材を経由して台座に伝導されるので、光変調装置の熱の放熱面積を拡大することができる。従って、光変調装置の熱を効率良く冷却することができるので、光変調装置の製品寿命を延ばすことができるほか、安定した光学像形成を実現することができる。
本発明では、前記台座が取り付けられる前記色合成光学素子の端面と対向する端面には、さらに別の台座が取り付けられ、この台座には、前記熱伝導性部材が設けられているとともに、前記端面への取付面とは反対側の面に、放熱用のフィンが形成されていることが好ましい。
本発明によれば、光学素子等の熱を2つの台座に分散させて放熱することができるので、光学素子の熱の放熱面積をさらに拡大することができるとともに、台座をはじめとする各部材の高温化を抑えることができる。これにより、光学素子の冷却効率が一層向上できる。また、各部材の高温化を抑えることができるので、これら部材の変形を抑え、光学像形成の安定化を図ることができる。
また、別の台座には、放熱用のフィンが形成されているので、台座の放熱面積を一層拡大することができ、この台座を効果的に冷却することができる。従って、台座に伝導される光学素子等の熱を、一層効果的に冷却することができる。
本発明では、前記別の台座のフィンは、面外方向に突出する略円錐台形状に複数形成され、これらフィンの間隔は、3mm以上とされていることが好ましい。
本発明によれば、略円錐台形状に複数形成されたフィン間の距離が、それぞれ3mm以上とされているので、これらフィン間を流通する空気の通風性を向上することができる。これにより、フィンに伝導された熱と空気との熱交換効率を向上することができる。従って、台座の冷却効率を向上することができ、ひいては、光学素子を効率良く冷却することができる。
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て、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、前述の光学装置を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、前述の光学装置と略同じ効果を奏することができる。すなわち、光学素子で発生した熱を効果的に分散させて冷却することができるので、この光学素子の冷却効率を向上させることができる。従って、光学装置における光学像形成を安定化させることができる。
また、熱伝導性部材を設けることにより、該光学素子の発熱量の均等化を図ることができるので、光学装置ひいてはプロジェクタの製造工程を簡素化することができる。
あるいは、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て、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、前述の光学装置と、この光学装置に設けられた複数の光変調装置のそれぞれに冷却空気を送風する冷却手段とを備え、該プロジェクタ内には、前記複数の光変調装置のうち発熱量の少ない光変調装置を冷却した後、前記別の台座のフィン間を流通する冷却空気の流路が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、前述のプロジェクタと略同じ効果を奏することができるほか、台座に形成されたフィンを効果的に冷却できる。ここで、光変調装置のうち、発熱量の少ない光変調装置を冷却する冷却空気は、発熱量の高い他の光変調装置の冷却に供された冷却空気より温度が低い。このため、この温度の低い冷却空気を、台座のフィン間に流通させることにより、台座に伝導された光学素子の熱の冷却を効果的に行うことができる。従って、台座の冷却効率を一層向上することができ、ひいては、光学素子の冷却効率を向上することができる。
また、光学素子の冷却効率を向上できるので、冷却手段からの冷却空気の送風量を低減させることができる。これにより、冷却手段として小型の送風ファンを用いた場合では、高回転で駆動させる必要が無くなり、また、出力する送風量が大きい大型のファンを設ける必要が無い。従って、プロジェクタの小型化および低騒音化を実現することができる。
〔1.第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
(1)外観構成
図1および図2には、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタ1が示されており、図1は上方前面側から見た斜視図であり、図2は下方背面側から見た斜視図である。
このプロジェクタ1は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、スクリーン等の投写面上に拡大投写する光学機器であり、後述する光学系を含む装置本体を内部に収納する外装ケース2および外装ケース2から露出する投写レンズ3を備えている。
投写レンズ3は、後述する光変調装置としての液晶パネルにより光源から射出された光束を画像情報に応じて変調形成された光学像を拡大投写する投写光学系としての機能を具備するものであり、筒状体内部に複数のレンズが収納された組レンズとして構成される。
筐体としての外装ケース2は、投写方向に直交する幅方向の寸法が投写方向寸法よりも大きい幅広の直方体形状をなし、装置本体の上部を覆うアッパーケース21と、装置本体の下部を覆うロアーケース22と、装置本体の前面部分を覆うフロントケース23とを備えている。これら各ケース21〜23は、射出成形等によって成形された合成樹脂製の一体成形品である。
アッパーケース21は、装置本体の上部を覆う上面部21Aと、この上面部21Aの幅方向端部から略垂下する側面部21B、21Cと、上面部21Aの後端部から略垂下する背面部21Dとを備えている。
上面部21Aの投写方向前側には、プロジェクタ1の起動・調整操作を行うための操作パネル24が設けられている。この操作パネル24は、起動スイッチ、画像・音声等の調整スイッチを含む複数のスイッチを備え、プロジェクタ1による投写時には、操作パネル24中の調整スイッチ等を操作することにより、画質・音量等の調整を行うことができる。
また、上面部21Aの操作パネル24の隣には、複数の孔241が形成されていて、この内部には、図示を略したが、音声出力用のスピーカが収納されている。
これら操作パネル24およびスピーカは、後述する装置本体を構成する制御基板と電気的に接続され、操作パネル24による操作信号はこの制御基板で処理される。
背面部21Dには、略中央部分に上面部21A側に切り欠かれた凹部が形成され、この凹部には、後述する制御基板に接続されたインターフェース基板上に設けられたコネクタ群25が露出する。
ロアーケース22は、アッパーケース21との係合面を中心として略対称に構成され、底面部22A、側面部22B、22C、および背面部22Dを備えている。そして、側面部22B、22C、および背面部22Dは、その上端部分でアッパーケース21の側面部21B、21C、および背面部21Dの下端部分と係合し、外装ケース2の側面部分および背面部分を構成する。
底面部22Aには、プロジェクタ1の後端側略中央に固定脚部26が設けられているとともに、先端側幅方向両端に調整脚部27が設けられている。
この調整脚部27は、底面部22Aから面外方向に進退自在に突出する軸状部材から構成され、軸状部材自体は、外装ケース2の内部に収納されている。このような調整脚部27は、プロジェクタ1の側面部分に設けられる調整ボタン271を操作することにより、底面部22Aからの進退量を調整することができる。
これにより、プロジェクタ1から射出された投写画像の上下位置を調整し、適切な位置に投写画像を形成することができるようになる。
また、底面部22Aには、外装ケース2の内部と連通する開口部28、29、30が形成されている。
開口部28は、プロジェクタ1の光源を含む光源装置を着脱する部分であり、通常は、ランプカバー281によって塞がれている。
開口部29、30は、スリット状の開口部として構成される。
開口部29は、光源ランプから射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置としての液晶パネルを含む光学装置を冷却するための冷却空気取込用の吸気用開口部である。
開口部30は、プロジェクタ1の装置本体を構成する電源ユニット、光源駆動回路を冷却するための冷却空気取込用の吸気用開口部である。
尚、開口部29、30は、そのスリット状開口部分で常時プロジェクタ1内部と連通しているため、塵埃等が内部に侵入しないように、それぞれの内側に防塵フィルタが設けられている。
さらに、底面部22Aには、底面部22Aに対して外側にスライド自在に取り付けられた蓋部材31が設けられていて、この蓋部材31の内部には、プロジェクタ1を遠隔操作するためのリモートコントローラが収納されるようになっている。尚、図示しないリモートコントローラには、前述した操作パネル24に設けられる起動スイッチ、調整スイッチ等と同様のものが設けられていて、リモートコントローラを操作すると、この操作に応じた赤外線信号がリモートコントローラから出力され、赤外線信号は、外装ケース前面および背面に設けられる受光部311を介して制御基板で処理される。
背面部22Dには、アッパーケース21の場合と同様に、略中央部分に底面部22A側に切り欠かれた凹部が形成され、前記インターフェース基板上に設けられたコネクタ群25が露出するとともに、端部近傍にもさらに開口部32が形成されていて、この開口部32からインレットコネクタ33が露出している。インレットコネクタ33は、外部電源からプロジェクタ1に電力を供給する端子であり、後述する電源ユニットと電気的に接続される。
フロントケース23は、前面部23Aおよび上面部23Bを備えて構成され、上面部23Bの投写方向後端側で前述したアッパーケース21およびロアーケース22の投写方向先端部分と係合する。
前面部23Aには、投写レンズ3を露出させるための略円形状の開口部34、およびその隣に形成された複数のスリットから構成される開口部35が形成されている。
開口部34は、その上面側がさらに開口され、投写レンズ3の鏡筒の一部が露出していて、鏡筒周囲に設けられたズーム・フォーカス調整用のつまみ3A,3Bを外部から操作することができるようになっている。
開口部35は、装置本体を冷却した空気を排出する排気用開口部として構成され、後述するプロジェクタ1の構成部材である光学系、制御系、および電源ユニット・ランプ駆動ユニットを冷却した空気は、この開口部35からプロジェクタ1の投写方向に排出される。
(2)内部構成
このような外装ケース2の内部には、図3〜図5に示されるように、プロジェクタ1の装置本体が収納されており、この装置本体は、光学ユニット4(図3および図4)、制御基板5(図4)、電源ブロック6(図4)および冷却ユニット7(図3および図4)を備えて構成される。
(2-1)光学ユニット4の構造
光学系としての光学ユニット4は、光源装置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、投写レンズ3を介してスクリーン上に投写画像を形成するものであり、図4に示される光学部品用筐体40という光学部品用筐体内に、光源装置や、種々の光学部品等を組み込んだものとして構成される。
この光学部品用筐体40は、部品収納部材401、および図4では図示を略した蓋状部材から構成され、それぞれは、射出成形等による合成樹脂製品である。
部品収納部材401は、光学部品を収納する底面部401A及び側壁部401Bからなる上部が開口された容器状に形成され、側壁部401Bには、複数の溝部401Cが設けられている。この溝部401Cには、光学ユニット4を構成する種々の光学部品が装着され、これにより各光学部品は、光学部品用筐体40内に設定された照明光軸上に精度よく配置される。蓋状部材は、この部品収納部材401に応じた平面形状を有し、部品収納部材401の上面を塞ぐ蓋状部材として構成される。
また、部品収納部材401の底面部401Aの光束射出側端部には、円形状の開口部が形成された前面壁が設けられていて、この前面壁には、投写レンズ3の基端部分が接合固定される。
このような光学部品用筐体40内は、図5に示されるように、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、光変調光学系および色合成光学系を一体化した光学装置44とに機能的に大別される。尚、本例における光学ユニット4は、三板式のプロジェクタに採用されるものであり、光学部品用筐体40内で光源から射出された白色光を三色の色光に分離する空間色分離型の光学ユニットとして構成されている。
インテグレータ照明光学系41は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内における照度を均一にするための光学系であり、光源装置411、第1レンズアレイ412、第2レンズアレイ413、偏光変換素子414、および重畳レンズ415を備えて構成される。
光源装置411は、放射光源としての光源ランプ416およびリフレクタ417を備え、光源ランプ416から射出された放射状の光線をリフレクタ417で反射して略平行光線とし、外部へと射出する。本例では、光源ランプ416として高圧水銀ランプを採用しているが、これ以外にメタルハライドランプやハロゲンランプを採用することもある。また、本例では、リフレクタ417として放物面鏡を採用しているが、楕円面鏡からなるリフレクタの射出面に平行化凹レンズを配置した構成も採用することもできる。
第1レンズアレイ412は、照明光軸方向から見てほぼ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具備している。各小レンズは、光源ランプ416から射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸方向に射出する。各小レンズの輪郭形状は、後述する光変調装置441の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定される。
第2レンズアレイ413は、第1レンズアレイ412と略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。この第2レンズアレイ413は、重畳レンズ415とともに、第1レンズアレイ412の各小レンズの像を光変調装置441上に結像させる機能を有する。
偏光変換素子414は、第2レンズアレイ413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での光の利用率が高められている。
具体的に、偏光変換素子414によって1種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ415によって最終的に光学装置44の光変調装置441上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの光変調装置441を用いたプロジェクタでは、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416からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子414を用いることにより、光源ランプ416から射出された光束を全て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414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(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学系43は、入射側レンズ431と、リレーレンズ433と、反射ミラー432、434とを備え、色分離光学系42で分離された色光である赤色光を光変調装置441Rまで導く機能を有している。
この際、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うち、赤色光成分と緑色光成分とは透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー421によって反射した青色光は、反射ミラー423で反射し、フィールドレンズ418を通って、青色用の光変調装置441Bに到達する。このフィールドレンズ418は、第2レンズアレイ413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平行化レンズである。他の光変調装置441G,441Rの光入射側に設けられたフィールドレンズ418も同様である。
また、ダイクロイックミラー421を透過し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418を通って、緑色用の光変調装置441Gに到達する。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418を通って、赤色光用の光変調装置441Rに到達する。
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418に伝えるためである。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、これに限らず、例えば、青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てカラー画像を形成するものであり、色分離光学系42で分離された各色光が入射される3つの偏光板442と、各偏光板442の後段に配置される光変調装置441R,441G,441Bと、各光変調装置441R,441G,441Bの後段に配置される光学変換板443と、色合成光学素子としてのクロスダイクロイックプリズム444とを備える。
光変調装置441R,441G,441Bは、液晶パネル441R1,441G1,441B1を備えている。この液晶パネル441R1,441G1,441B1は、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として用いたものであり、図5では図示を略したが、対向配置される一対の透明基板内に液晶が密封封入されたパネル本体が、保持枠447A,447B(図8参照)内に収納される。
光学装置44において、色分離光学系42で分離された各色光は、これら3つの光変調装置441R,441G,441B、偏光板442、および光学変換板443によって画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
偏光板442は、色分離光学系42で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他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。また、基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ418に貼り付けてもよい。
光学変換板443は、第1光学変換板443Aと、第2光学変換板443Bとから構成されている。
第1光学変換板443Aは、前述の偏光板442と略同様の機能を有し、入射された光束のうち、所定方向の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収する本発明の光学素子に対応するものである。この第1光学変換板443Aに透過させる偏光光の偏光軸は、偏光板442における透過させる偏光光の偏光軸に対して直交するように設定されている。
このような第1光学変換板443Aは、基板443A1(図8参照)と、偏光軸が所定方向とされた状態で、この基板443A1の光束入射側端面に貼り付けられる光学素子としての偏光膜443A2(図8参照)とを備えている。
基板443A1は、水晶製の矩形の板材である。この基板443A1は、光学軸方向で9.3W/(m・K)の熱伝導率を有し、この光学軸と直交する方向で5.4W(m・K)の熱伝導率を有する。なお、基板443A1は、水晶のほか、サファイアガラス、石英、または蛍石等で構成してもよい。
偏光膜443A2は、矩形状のフィルムであり、ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素を吸着・分散させてフィルム状とした後に、このフィルム状のものを一定方向に延伸し、その後、延伸されたフィルムの両面に、アセテートセルロース系のフィルムを接着剤で積層させることにより形成されている。
第2光学変換板443Bは、第1光学変換板443Aと同様に、光変調装置441(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を透過させ、その他の光束を吸収するとともに、光変調装置441(441R,441G,441B)から射出された光束の視野角を拡大する。
この第2光学変換板443Bは、基板443B1(図8参照)と、この基板443B1の光束射出側端面に貼り付けられる偏光膜443B2(図8参照)と、基板443B1の光束入射側端面に貼り付けられる視野角補償膜443B3(図8参照)とを備えている。このうち、偏光膜443B2および視野角補償膜443B3は、本発明における第2の光学素子に対応するものである。
基板443B1は、前述した第1光学変換板443Aの基板443A1と同様のものである。
偏光膜443B2は、前述した偏光膜443A2と同様のものであるが、光吸収特性が異なる。また、この偏光膜443B2は、その偏光軸が偏光膜443A2と平行となる状態で基板443B1の光束射出側端面に貼り付けられる。
視野角補償膜443B3は、光変調装置441(441R,441G,441B)で生じる複屈折を補償し、光変調装置441(441R,441G,441B)で形成された光学像の視野角が拡大され、かつ投写画像のコントラストが向上する。
クロスダイクロイックプリズム444は、光学変換板443から射出され、各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。
クロスダイクロイックプリズム444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字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により3つの色光が合成される。
このような光学装置44は、ユニットとして構成され、前述した光学部品用筐体40の投写レンズ3の光路前段に配置され、部品収納部材401の底面部にねじ止め固定される。なお、光学装置44のユニット化された構造については、後に詳述する。
(2-2)制御基板5の構造
制御基板5は、図3に示すように、光学ユニット4の上側を覆うように配置され、演算処理装置、液晶パネル駆動用ICが実装されたメイン基板51と、このメイン基板51の後端側で接続され、外装ケース2の背面部21D、22Dに起立するインターフェース基板52とを備えている。
インターフェース基板52の背面側には、前述したコネクタ群25が実装されていて、コネクタ群25から入力する画像情報は、このインターフェース基板52を介してメイン基板51に出力される。
メイン基板51上の演算処理装置は、入力した画像情報を演算処理した後、液晶パネル駆動用ICに制御指令を出力する。駆動用ICは、この制御指令に基づいて駆動信号を生成出力して光変調装置441R,441G,441Bの液晶パネル441R1,441G1,441B1を駆動させ、これにより、画像情報に応じて光変調を行って光学像が形成される。
このようなメイン基板51は、パンチングメタルを折り曲げ加工した板金53によって覆われ、この板金53は、メイン基板51上の回路素子等によるEMI(電磁障害)を防止するために設けられている。
(2-3)電源ブロック6の構造
電源ブロック6は、図示を略すが、電源と、この電源の下方に配置されたランプ駆動回路(バラスト)とを含んで構成される。
電源は、前記インレットコネクタに接続された図示しない電源ケーブルを通して外部から供給された電力を、前記ランプ駆動回路や制御基板5等に供給するものである。
ランプ駆動回路は、光学ユニット4を構成する光源ランプ416に、電源から供給された電力を供給するものであり、前記光源ランプと電気的に接続されている。このようなランプ駆動回路は、例えば、基板に配線することにより構成できる。
(2-4)冷却ユニット7の構造
図3および図4に示すように、冷却手段としての冷却ユニット7は、投写レンズ3を挟んでそれぞれ対向配置される2つのシロッコファン71,72と、ダクト73および導風板74(図3および図4では図示省略。図11および図12参照)と、排気ファン75および排気ダクト76とから構成されている。
シロッコファン71は、ロアーケース22の側面部22C側に配置され、シロッコファン72は、投写レンズ3を挟んで、ロアーケース22の前方側略中央に配置されている。これらシロッコファン71,72は、開口部29を介して吸入したプロジェクタ1外部の空気を、光学装置44の下方に配置されたダクト73および導風板74に送風して、光学装置44を下方から冷却する。
排気ファン75および排気ダクト76は、ロアーケース22の側面部22B側の前面側に配置されている。このうち、排気ファン75は、軸流ファンとされ、光学ユニット4の光源装置411に吸気面を向け、排気ダクト76に排気面を向けている。この排気ファン75は、シロッコファン71,72から送風され、光学ユニット4を冷却した冷却空気を吸入して、排気ダクト76を介してプロジェクタ1外部に排出する。
なお、ダクト73および導風板74の構造については、後に詳述する。
(3)光学装置44の構造
図6には、光変調装置441Bを上方から左手に見た光学装置44の斜視図が示されている。また、図7には、光学装置44の分解斜視図が示されている。なお、図7では、説明を簡略化するために、赤色光が入射する光束入射面の構成のみを示し、他の光束入射面については説明および図示を省略するが、緑色光が入射する光束入射面および青色光が入射する光束入射面においても略同様の構成を備えている。
光学装置44は、図6および図7に示すように、クロスダイクロイックプリズム444を中心として、該クロスダイクロイックプリズム444の光束入射面である3面に、光変調装置441R,441G,441Bと、光学変換板443(図6では図示省略)とが設けられている。また、クロスダイクロイックプリズム444は、プリズム台座445に載置され、クロスダイクロイックプリズム444の上面には、別の台座としての放熱ブロック446が載置されている。このように、光学装置44は、これらを含めたユニットとして構成されている。
以下、光学装置44の構造を、図7〜図10に基づいて説明する。なお、これら図7〜図10中に示した矢印X,Y,Zは、それぞれ同一方向を示している。具体的には、Z軸方向は照明光軸方向を示し、X軸方向は幅方向を示し、Y軸方向は高さ方向を示している。
図7に示すように、クロスダイクロイックプリズム444の赤色光入射面には、クロスダイクロイックプリズム444に近接する方から順に、第1光学変換板443Aと、熱伝導性の保持部材448と、第2光学変換板443Bと、光変調装置441Rとが配置されている。
第1光学変換板443Aは、クロスダイクロイックプリズム444の光束入射面に、該第1光学変換板443Aの基板443A1の光学軸が、幅方向(X軸方向)を向くように熱伝導性接着剤等により接着固定される。この第1光学変換板443Aの外形寸法は、クロスダイクロイックプリズム444の光束入射面の寸法と略同一に形成されている。この第1光学変換板443Aは、保持部材448に形成された開口部448A1(図8参照)に嵌合され、該開口部448A1から露出する。
図8には、保持部材448の斜視図が示されている。
保持部材448は、図7および図8に示すように、照明光軸方向(Z軸方向)から見て略矩形を有し、アルミニウム等の金属平板を板金加工して形成されている。この保持部材448は、図9に示すように、略矩形の板状部448Aと、この板状部448Aの幅方向(X軸方向)両端部から面外方向に、それぞれが対向するように起立した側面部448Bと、これら側面部448Bの高さ方向(Y軸方向)両端から、互いに近接するように、保持部材448の略中央に向かって略垂直に延出する延出部448Cとを備えている。
板状部448Aの略中央には、略矩形の開口部448A1が形成されている。この開口部448A1の寸法は、前述の第1光学変換板443Aの基板443A1の外形寸法と略同一か、もしくは、若干大きく形成されている。これにより、この開口部448A1に第1光学変換板443Aの基板443A1が熱伝導可能に嵌合される。なお、この開口部448A1に第1光学変換板443Aが嵌合された場合に、第1光学変換板443Aの光束入射側の面と、板状部448Aの光束入射側の面とは、同一平面となるように構成されている。すなわち、板状部448Aに対する第1光学変換板443Aの突出量は、板状部448Aの厚さ方向(Z軸方向)の寸法と略同じとされている。
また、板状部448Aの高さ方向両端部は、貼付部448A2,448A4が形成されている。これら貼付部448A2,448A4は、クロスダイクロイックプリズム444の上下に配置される放熱ブロック446およびプリズム台座445に、板状部448Aを熱伝導可能に貼り付ける部分である。これら貼付部448A2の上端および貼付部448A4の下端の略中央には、開口部448A1に向けて、熱間挙動差吸収用の切り欠き448A3,448A5が形成されている。
側面部448Bには、それぞれの側面部448Bが対向する面に、平面視略矩形の突出部448B1が2つずつ形成されている。この突出部448B1は、高さ方向における両端から延出して形成された延出部448Cよりも中心寄りに形成されている。この突出部448B1の光束入射側の面には、延出部448Cに取り付けられる第2光学変換板443Bの光束射出側の面が当接される。これにより、保持部材448における第2光学変換板443Bの照明光軸方向(Z軸方向)の位置決めがされる。
延出部448Cは、照明光軸方向から保持部材448を見た場合の四隅部分にそれぞれ形成されている。
これら延出部448Cに形成された面のうち、高さ方向(Y軸方向)で互いに対向する面は、第2光学変換板443Bの基板443B1が取り付けられる基板取付面448C1である。この基板取付面448C1には、第2光学変換板443Bの基板443B1(図7)の高さ方向端部から起立する面が、熱伝導可能に接着固定される。ここで、板状部448Aの開口部448A1に嵌合された第1光学変換板443Aにおける偏光膜443A2の偏光軸と、延出部448Cの基板取付面448C1に嵌合された第2光学変換板443Bにおける偏光膜443B2の偏光軸とが平行となるように、第2光学変換板443Bが取り付けられる。また、これら偏光膜443A2,443B2の偏光軸は、前述の偏光板442における偏光膜の偏光軸と直交するように、光学変換板443は配置される。
また、延出部448Cの光束入射側の面448C2には、光変調装置441R(441G,441B)を位置決めおよび保持するためのピンスペーサ449(図7参照)が、熱伝導可能に接着固定される。
このような保持部材448によれば、第1光学変換板443Aおよび第2光学変換板443Bで発生した熱が、該保持部材448に伝導され放熱されるので、光学変換板443の冷却効率を向上できる。
また、板状部448Aの開口部448A1に嵌合される第1光学変換板443Aと、延出部448Cに保持される第2光学変換板443Bとの間には、所定の間隔が生じており、また、この空間の幅方向は、保持部材448の側面部448Bによって囲まれる。これによれば、第1光学変換板443Aの光束入射面および第2光学変換板443Bの光束射出面を冷却する冷却空気の筒状の流路を形成することができる。従って、これら第1光学変換板443Aおよび第2光学変換板443Bを効果的に冷却することができる。
なお、保持部材448は、アルミニウムのほか、電気亜鉛メッキ鋼板等にて構成してもよく、射出成形等による成形により形成される熱伝導率の高い合成樹脂、インバー等の鉄−ニッケル合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金等の成形品から構成してもよい。
ピンスペーサ449は、図7に示すように、熱伝導性の合成樹脂によって構成された棒状部材である。このピンスペーサ449は、前述のように、保持部材448に形成された延出部448Cの光束入射側の面448C2に取り付けられる。また、このピンスペーサ449は、光変調装置441R(441G,441B)に形成された孔447B3に挿通され、その先端部に図示しないキャップが取り付けられることにより、該光変調装置441を保持する。
なお、ピンスペーサ449は、熱伝導性の合成樹脂に限らず、光学ガラス、水晶、サファイア、石英、または蛍石等で構成してもよい。また、アルミニウム、マグネシウムおよびチタン等の金属等に例示される熱伝導率の高い部材で構成してもよい。
光変調装置441Rは、光変調素子としての液晶パネル441R1と、この液晶パネル441R1を光束入射側および光束射出側から挟持する保持枠447とを備えている。なお、説明および図示を省略するが、光変調装置441G,441Bにおいても、略同じ構成である。
液晶パネル441R1は、前述のように、入射光束を画像情報に応じて変調するものである。この液晶パネル441R1には、上方(Y軸方向)に延出する制御用ケーブル441R2(図6および図7参照)が設けられており、該制御用ケーブル441R2を介して、前述の制御基板5に接続される。
保持枠447は、液晶パネル441R1を光束入射側から保持する第1保持枠447Aと、光束射出側から保持する第2保持枠447Bとから構成されている。
第1保持枠447Aは、照明光軸方向(Z軸方向)から見て略凸型に形成されるとともに、断面略コ字状に形成され、内部に形成された図示しない収納部に、液晶パネル441R1の光束入射側の面を収納する部材である。
この第1保持枠447Aには、略矩形の開口部447A1と、フィン447A2と、フック447A3とが形成されている。
開口部447A1は、第1保持枠447Aの略中央に形成されている。この開口部447A1の形成位置は、液晶パネル441R1のパネル面に対応しており、この開口部447A1から、液晶パネル441R1が露出する。液晶パネル441R1には、前述の色分離光学系で分離した赤色光が開口部447A1を介して入射されるので、この部分が画像形成領域となる。
フィン447A2は、開口部447A1の上方略中央に、該開口部447A1から上方に向かって凹状に複数形成されている。このフィン447A2は、内部に収納された液晶パネル441R1で発生した熱が、第1保持枠447Aに伝導された際に、空気との接触面積を大きくして、放熱するための部分である。
フック447A3は、第1保持枠447Aの光束入射側の面における幅方向(X軸方向)両端部から、照明光軸方向(Z軸方向)に起立する面の略中央に形成されている。このフック447A3には、略中央に凸型の突出部が形成されており、この突出部が第2保持枠447Bに形成されたフック嵌合部447B2に嵌合される。
第2保持枠447Bは、平面視略矩形状に形成されている。この第2保持枠447Bには、開口部447B1と、フック嵌合部447B2と、孔447B3とが形成されている。
開口部447B1は、第1保持枠447Aと同様に、第2保持枠447Bの略中央で、光変調装置441の液晶パネル441R1のパネル面に対応する位置に形成されている。
フック嵌合部447B2は、第2保持枠447Bの幅方向(X軸方向)両端部の略中央部から照明光軸方向(Z軸方向)とは反対方向に起立して形成されている。このフック嵌合部447B2の略中央には、矩形状の開口が形成されており、この開口に前述の第1保持枠447Aのフック447A3に形成された突出部が嵌合され、第1保持枠447Aおよび第2保持枠447Bを固定する。
孔447B3は、第2保持枠447Bの照明光軸方向から見て四隅部分に形成されている。これらの孔447B3は、その内周縁が照明光軸方向(Z軸方向)とは反対方向に向けて突出するように形成されたバーリング孔である。これら孔447B3にピンスペーサ449が挿通され、位置調整がされた後に、第2保持枠447Bは、接着剤等によりピンスペーサ449に固定される。
このような光変調装置441Rにより、液晶パネル441R1で発生した熱が、第1保持枠447Aおよび第2保持枠447Bから構成される保持枠447に伝導される。また、保持枠447に伝導された熱は、保持枠447で放熱されるとともに、ピンスペーサ449を介して保持部材448に伝導されて放熱される。これにより、液晶パネル441R1の熱を放熱する面積を拡大することができる。従って、該液晶パネル441R1を効果的に冷却することができ、破損、劣化等を抑えて製品寿命を延ばすことができるとともに、光学像形成の安定化を図ることができる。
なお、光変調装置441Rと略同様の構成を備える光変調装置441G,441Bにおいても、光変調装置441Rと略同様の効果を奏することができる。
なお、前述の保持枠447は、成形または板金加工により形成できる。また、その材料としては、熱伝導率の高い部材、例えば、インバーおよび42Ni−Fe等のニッケル−鉄合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス等の金属、または、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ等のカーボンフィラーを混入させた樹脂(ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等)等を採用できる。
図9には、プリズム台座445の斜視図が示されている。このうち、図9(A)には、プリズム台座445を光束射出側の上方から見た斜視図が示されており、図9(B)には、プリズム台座445を光束入射側の下方から見た斜視図が示されている。
プリズム台座445は、前述のように、クロスダイクロイックプリズム444を支持するとともに、投写レンズ3を支持する部材である。図7および図9(A)(B)に示すように、プリズム台座445は、幅方向(X軸方向)から見て略L字状に形成されている。
プリズム台座445には、クロスダイクロイックプリズム444が載置される載置部4451と、投写レンズ3を支持するレンズ支持部4452とが形成されている。
載置部4451は、平面視略矩形状を有しており、マグネシウムにより形成されている。この載置部4451には、上面に、クロスダイクロイックプリズム444が載置される第1載置面44511と、光学変換板443の第1光学変換板443Aが載置される第2載置面44512と、保持部材448が取り付けられる取付面44513とが形成されている。
第1載置面44511は、載置部4451の略中央に略矩形状に形成されている。この第1載置面44511の略中央部分には、平面視略円形状で、中央に向かうにつれて高さ寸法が大きくなる円形状部分(図示省略)が形成されている。この円形状部分にクロスダイクロイックプリズム444が載置され、熱伝導性接着剤により固定される。これにより、第1載置面44511にクロスダイクロイックプリズム444が載置される際に、該クロスダイクロイックプリズム444への入射光束に対する傾きを容易に調整することができる。
第2載置面44512は、載置部4451の外縁部分の上面に形成されている。この第2載置面44512には、前述のように、光束射出側(Z軸方向先端側)を除く三方に、第1光学変換板443Aの基板443A1の下方の端面が、熱伝導性接着剤等により、熱伝導可能に載置・固定される。
取付面44513は、載置部4451の外縁端部から略垂下して形成された面である。この取付面44513には、前述の保持部材448の貼付部448A4が熱伝導可能に接着固定される。
すなわち、第2載置面44512および取付面44513が形成された載置部4451の外縁部分は、本発明の熱伝導性部材に相当する部分であり、本実施形態では、プリズム台座445の載置部4451に一体的に形成されている。
レンズ支持部4452は、載置部4451の光束射出側(Z軸方向先端側)から略垂直に起立する部分であり、略矩形状に形成されている。
このレンズ支持部4452は、略中央に形成された略円形の開口部44521と、レンズ支持部4452の光束射出側の面4452Aに形成された突起部44522および孔44523と、レンズ支持部4452の幅方向(X軸方向)に対向する面から面外方向に突出する突出部44524とを備えている。
開口部44521は、クロスダイクロイックプリズム444で合成された光学像が透過する部分であり、また、投写レンズ3の外周部分が接続される部分である。この開口部44521の内径寸法は、投写レンズ3の外径寸法と略一致するように形成されている。
突起部44522および孔44523は、投写レンズ3に形成されたフランジ部3C(図7参照)と係合して、投写レンズ3を位置決め固定する部分である。このうち、突起部44522は、面4452Aから面外方向に突出して形成され、投写レンズ3のフランジ部3Cに形成された図示しない孔に嵌合する。また、孔44523は、レンズ支持部4452を貫通するように形成されており、フランジ部3Cに形成された図示しない突起が嵌合される。
突出部44524は、レンズ支持部4452の幅方向に対向するそれぞれの側面の上方に形成されている。この突出部44524は、光束射出側から見て、略三角形状を有し、下面に突起部4453が形成されている。これら突起部4453は、ロアーケース22に形成された図示しない凹部に嵌合され、プリズム台座445を固定する。なお、このような突起部4453は、前述の載置部4451の底面にも形成されている。
このようなプリズム台座445の材料としては、マグネシウムだけでなく、熱伝導性の高いアルミニウム等の金属で形成してもよく、また、熱伝導性の合成樹脂および単結晶ガラス等により形成してもよい。
図10には、放熱ブロック446の斜視図が示されている。このうち、図12(A)には、放熱ブロック446を光束入射側の上方から見た斜視図が示されており、図12(B)には、光束入射側の下方から見た斜視図が示されている。
放熱ブロック446は、第1光学変換板443Aの熱、および、保持部材448を介して伝導される熱を放熱して冷却する台座である。この放熱ブロック446は、前述のように、クロスダイクロイックプリズム444の上面に載置される。
放熱ブロック446は、平面視略矩形で、上方(Y軸方向)に向かって外形寸法が小さくなるように傾斜した台形形状に形成されたマグネシウム製部材である。この放熱ブロック446の底面の寸法は、クロスダイクロイックプリズム444の上面の寸法より大きく形成されている。
なお、放熱ブロック446は、マグネシウム以外にも、前述の保持枠447で例示した材料を採用することができる。
放熱ブロック446には、図10(A)(B)に示すように、複数の略円錐台形状の突出部4461と、第1当接面4462と、第2当接面4463と、取付面4464とが形成されている。
突出部4461は、放熱ブロック446に伝導された熱の放熱面積を広げるための放熱用のフィンであり、本実施形態では16個形成されている。これら突出部4461は、放熱ブロック446の上面から面外方向に突出して形成されている。これらの突出部4461は、互いに近接する突出部4461間の距離が、3mm以上とされ、本実施形態では、およそ3.7mmとされている。これにより、突出部4461間の空気の通風性を良くして、突出部4461に伝導された熱を迅速に冷却することができる。なお、突出部4461の数は、16個より多くても少なくてもよい。
取付面4464は、放熱ブロック446の上面から略垂下する光束入射側の面であり、前述の保持部材448の貼付部448A2が熱伝導可能に接着固定される。すなわち、放熱ブロック446は、保持部材448を支持する台座としても機能する。
第1当接面4462および第2当接面4463は、放熱ブロック446の底面に形成されている。この底面は、図12(B)に示すように、内側に凹んだ形状を有し、この凹部に第1当接面4462が形成され、底面の外縁部分のうちの光束入射側の三面に第2当接面4463が形成されている。
第1当接面4462は、クロスダイクロイックプリズム444の上面が当接される面である。この第1当接面4462の光束射出方向(Z軸方向)先端部には高さ方向(Y軸方向)に凹んだ凹部4462Aが形成されている。この凹部4462Aは、放熱ブロック446をクロスダイクロイックプリズム444の上面に載置・固定する際に塗布される熱伝導性接着剤が、クロスダイクロイックプリズム444の光束入射面および光束射出面に漏出しないための接着剤溜まりである。
第2当接面4463は、熱伝導性接着剤等により、第1光学変換板443Aの上方の端面に、熱伝導可能に当接・固定される。この第2当接面4463およびプリズム台座445に形成された第2載置面44512により、第1光学変換板443Aの基板443A1は、上下方向から挟持される。
これら第2当接面4463および取付面4464が形成された放熱ブロック446の外縁部分は、本発明の熱伝導性部材に相当する部分であり、本実施形態では、放熱ブロック446に一体的に形成されている。
このようなプリズム台座445および放熱ブロック446によれば、クロスダイクロイックプリズム444および第1光学変換板443Aで発生して熱が伝導されて放熱されるほか、保持部材448およびピンスペーサ449を介して、第2光学変換板443Bおよび光変調装置441R(441G,441B)の熱が伝導されて放熱されるので、これらの光学部品の熱を効率よく冷却することができる。
以下に、光学装置44の組み立てについて説明する。
クロスダイクロイックプリズム444の3つの光束入射面に、光学変換板443のうち、第1光学変換板443Aを熱伝導性の接着剤等により貼り付ける。
この後、クロスダイクロイックプリズム444の底面および第1光学変換板443Aの下面が、プリズム台座445(図8および図11)の第1載置面44511および第2載置面44512に当接されるように、プリズム台座445の載置部4451に、クロスダイクロイックプリズム444および第1光学変換板443Aを載置する。
また、クロスダイクロイックプリズム444の上面および第1光学変換板443Aの上面に、放熱ブロック446(図8および図12)の第1当接面4462および第2当接面4463が当接するように、放熱ブロック446を載置する。
次に、プリズム台座445および放熱ブロック446に取り付ける保持部材448に、第2光学変換板443Bを取り付ける。第2光学変換板443Bは、保持部材448に形成された延出部448Cの基板取付面448C1に取り付けられる。
この後、第2光学変換板443Bを保持する保持部材448(図9)を、プリズム台座445および放熱ブロック446に取り付ける。保持部材448は、該保持部材448の貼付部448A2が放熱ブロック446の取付面4464に当接されるように、かつ、貼付部448A4がプリズム台座445の取付面44513に当接されるように、保持部材448を熱伝導性接着剤等により固定する。また、保持部材448は、該保持部材448に形成された開口部448A1に、第1光学変換板443Aの基板443A1が嵌合されるように配置され、第1光学変換板443Aおよび第2光学変換板443Bの偏光軸が、前述の関係となるように配置される。
次に、光変調装置441R(441G,441B)を、保持部材448に、ピンスペーサ449を介して取り付ける。ピンスペーサ449は、保持部材448の光束入射側の面448C2に、面外方向に突出するように、熱伝導性接着剤により接着固定される。このピンスペーサ449を、光変調装置441R(441G,441B)の第2保持枠447Bに形成された孔447B3に挿通させるようにして、光変調装置441R(441G,441B)を取り付け、ピンスペーサ449の先端に図示しないキャップを取り付ける。この際、光変調装置441R(441G,441B)と、光路上後段に位置する第2光学変換板443Bとの距離の調整、および、光変調装置441R(441G,441B)から射出される光束の光軸と第2光学変換板443Bに入射する光束の光軸との調整等は、適宜行う。
以上のようにして、光学装置44がユニットとして形成される。
なお、ピンスペーサ449は、保持部材448に対する別部材として形成したが、保持部材448に一体的に形成してもよい。
図11には、光学装置44で発生した熱の伝導経路を示す模式図が示されている。
このような光学装置44に配置された第1光学変換板443A,第2光学変換板443Bおよび光変調装置441で発生した熱は、以下のように伝導されて放熱される。
第1光学変換板443Aで発生した熱は、図11中矢印U1,L1で示すように、該第1光学変換板443Aが取り付けられるクロスダイクロイックプリズム444を介して、該クロスダイクロイックプリズム444に熱伝導可能に接触する放熱ブロック446およびプリズム台座445に伝導される(第1の経路)。
また、第1光学変換板443Aは、放熱ブロック446の第1当接面443およびプリズム台座445の第1載置面44512に、熱伝導可能に接触する。このため、第1光学変換板443Aの熱は、矢印U2,L2に示すように、第1光学変換板443Aの上面および下面から、放熱ブロック446およびプリズム台座445に直接伝導される(第2の経路)。
さらに、第1光学変換板443Aは、保持部材448の開口部448A1に熱伝導可能に接触しているので、第1光学変換板443Aの熱は、矢印U3,L3で示すように、保持部材448に伝導される。この保持部材448は、放熱ブロック446およびプリズム台座445に取り付けられているので、保持部材448に伝導された熱は、矢印U4,L4に示すように、放熱ブロック446およびプリズム台座445に伝導される。すなわち、第1光学変換板443Aの熱は、該保持部材448を介して、放熱ブロック446およびプリズム台座445に伝導される(第3の経路)。
従って、第1光学変換板443Aの熱は、これら第1〜第3の経路を通って、直接またはクロスダイクロイックプリズム444および保持部材448を介して、放熱ブロック446およびプリズム台座445に伝導されるので、第1光学変換板443Aの熱を分散させて放熱することができる。また、これにより、これら部品444,445,446,448のいずれかが高温となっても、他の経路を通って、熱の伝導および放熱が行われるので、第1光学変換板443Aの冷却を確実に行うことができる。従って、第1光学変換板の冷却効率を向上することができ、製品寿命の延長および光学像形成の安定化を図ることができる。
第2光学変換板443Bは、保持部材448に保持されており、第2光学変換板443Bで発生した熱は、図11中矢印U5,L5で示すように、該保持部材448に伝導される。この保持部材448に伝導された第2光学変換板443Bの熱は、矢印U4,L4に示すように、放熱ブロック446およびプリズム台座445に伝導・放熱される。
従って、第2光学変換板443Bで発生した熱の放熱面積を拡大できるので、該第2光学変換板443Bの冷却効率を向上することができる。
光変調装置441(441R,441G,441B)の内部に収納された液晶パネル441R1,441G1,441B1で発生した熱は、この液晶パネル441R1,441G1,441B1を保持する保持枠447に伝導される。この保持枠447を構成する第1保持枠447Aおよび第2保持枠447Bのうち、第2保持枠447Bは、ピンスペーサ449を介して保持部材448に取り付けられている。このピンスペーサ449は、前述のように、熱伝導性の合成樹脂により形成されているので、光変調装置441の熱は、図11中矢印U6,L6に示すように、ピンスペーサ449を介して保持部材448に伝導される。さらに、保持部材448に伝導された熱は、矢印U4,L4に示すように、放熱ブロック446およびプリズム台座445に伝導される。
従って、光変調装置441の熱を、ピンスペーサ449および保持部材448を介して、放熱ブロック446およびプリズム台座445に伝導されるので、放熱面積を拡大でき、光変調装置441を効果的に冷却することができる。
(4)光学装置44の冷却流路
図12には、光学装置44に冷却空気を送風するダクト73を下方からみた斜視図が示されている。また、図13には、ダクト73および導風板74を上方から見た斜視図が示されている。
前述のように、冷却ユニット7を構成するダクト73および74は、シロッコファン71,72から送風されたプロジェクタ1外部の空気を、光学装置44に送風する流路を形成する。これらダクト73および導風板74は、光学装置44の下方に配置される。
ダクト73は、図12および図13に示すように、平面視略コ字状に形成された合成樹脂製部材である。このダクト73には、コ字状先端部分に開口部731,732と、内部に複数のリブ73A,73B,73Cが形成されている。
開口部731,732は、前述のシロッコファン71,72の送風口と連接される。
リブ73A,73B,73Cは、ダクト73を補強するとともに、開口部731,732から送風された冷却空気を分流させる部分である。
このうち、リブ73Aは、図13に示すように、開口部731から流通する冷却空気を、光学装置44の光変調装置441Gの下方に流通させ、光変調装置441B,441Rの下方に流通しないように分流させている。
逆に、リブ73Bは、開口部732から流通する冷却空気を、光変調装置441B,441Rの下方、および、光変調装置441G近傍から前述の部品収納部材401内に導風させ、光変調装置441Gの下方に流通しないように分流させている。
リブ73Cは、リブ73Aにより光変調装置441G下方に流通される空気を、光変調装置441Gの下方および該光変調装置441Gの後段に配置された光学変換板443の下方に流通させるように分流する。
導風板74は、合成樹脂製の一体成形品として形成されている。この導風板74は、ダクト73の上方に配置され、該導風板74の上方には、光学装置44のプリズム台座445が載置される。なお、合成樹脂によらず、アルミニウム、マグネシウムおよびチタン等の金属によって成形してもよい。このように熱伝導性の材料で導風板74を形成することにより、導風板74の上方に載置されるプリズム台座445から、光学装置44で発生した熱が伝導されるので、光学装置44を構成する光学部品の冷却効率を一層向上することができる。
導風板74には、それぞれ開口74R1,74G1,74B1,74A1を有する導風部74B,74G,74R,74Aが形成されている。このうち、導風部74R,74G,74Bは、それぞれ光変調装置441R,441G,441Bに対応する位置に形成されている。また、導風部74Aは、導風部74Gから導風部74B寄りの位置に形成されている。
導風部74R,74G,74Bは、ダクト73内を流通する冷却空気を、光学装置44の光変調装置441R,441G,441Bおよび光学変換板443に導風する部分である。
このうち、導風部74Bは、開口部74B1のほかに、該開口部74B1の周囲を囲むように上方に突出する上部導風部74B2と、下方に延出する下部導風部74B3,74B4とを備えている。
下部導風部74B3,74B4は、開口部732からダクト73内を流通する冷却空気の流通方向に対向する方向に開口する略コ字状に延出して形成されている。
下部導風部74B3は、開口部74B1を2つの開口74B11,74B12に分け、開口74B11を介して光変調装置441Bに冷却空気を導風する。この下部導風部74B3により分けられた開口74B11,74B12は、それぞれ、光変調装置441Bの光束入射側および光束射出側の下方に位置する。
下部導風部74B4は、開口部74B1の端部から、断面コ字状に下方に延出して形成され、開口74B12を介して光学変換板443に冷却空気を導風する。この下部導風部74B4の下方への延出量は、下部導風部74B3の延出量よりも大きいとされている。これにより、ダクト73の開口部732に対して、下部導風部74B3より遠方に形成された下部導風部74B4においても、確実に光学変換板443に冷却空気を導風することができる。
導風部74Rは、導風部74Bと同様に、開口部74R1を囲むように起立する上部導風部74R2と、光学変換板443に導風する下部導風部74R4とが形成されている。また、開口部74R1は、下部導風部74R4により、光変調装置441Rの下方に冷却空気を導風する開口74R12と、光学変換板443の下方に冷却空気を導風する開口74R11とに分けられる。
また、導風部74Rは、導風部74Bとは異なり、光変調装置441Rに冷却空気を導風する下部導風部は形成されていない。これは、開口部732からダクト73内を流通する冷却空気が、下部導風部74R4を通過した場合、リブ73Aによって、ダクト73内の流路が遮られる。このため、冷却空気は、導風部74Rの開口部74R1に流れることとなり、光変調装置441Rに自然に導風されるためである。なお、ダクト73の形状および冷却空気の流通量等により、導風部74Bの下部導風部74B3と同様の下部導風部を設けてもよい。
導風部74Gは、開口部74G1と、この開口部74G1の周囲から起立する平面視略E字状の上部導風部74G2により構成されている。このうち、開口部74G1は、上部導風部74G2によって、光変調装置441Gの下方に冷却空気を導風する開口74G11と、光学変換板443の下方に冷却空気を導風する開口74G12とに分けられる。
この導風部74Gには、下部導風部が形成されていない。この理由として、ダクト73に形成されたリブ73Cにより、光変調装置441Gに導風される冷却空気と、光学変換板に導風される冷却空気とに分流されることが挙げられる。また、リブ73Aによりダクト73内の冷却流路が遮断されており、開口部731から流通する冷却空気は、送風圧によりダクト73内の流路先端で、開口部74G1から排出されることが挙げられる。このため、冷却空気は、下部導風部が形成されていなくても、導風部74Gの開口部74G1を介して、光変調装置441Gおよび光学変換板443に導風される。
導風部74Aは、開口部732からダクト73内を流通し、リブ73Bで分流された冷却空気を、部品収納部材401内に導風する部分である。この導風部74Aは、略矩形の開口部74A1と、この開口部74A1の周囲から起立した平面視略コ字状の上部導風部74A2から構成されている。ここで、下部導風部が形成されていないのは、導風部74Gの場合と同様に、リブ73Bにより冷却空気の流路が規定されていることに起因している。
なお、これら導風部74G,74Aにおいても、冷却空気の流路および流通量に応じて、下部導風部を設けてもよい。
以下に、光学装置44を冷却する冷却空気の流路を説明する。
図12および図13に示すように、シロッコファン71,72から送風された冷却空気は、ダクト73および導風板74を介して、それぞれの光変調装置441R,441G,441Bおよびこれらの後段に配置される光学変換板443の下方に送風される。ここで、前述のように、シロッコファン71から送風され、開口部731からダクト73内を流通する冷却空気は、導風板74に形成された導風部74Gの開口74G11,74G12を介して、光変調装置441Gおよび光学変換板443に導風される。また、シロッコファン72から送風され、開口部732からダクト73内を流通する冷却空気は、リブ73Bで分流され、一方は、導風部74B,74Rの開口74B11,74B12,74R11,74R12を介して、光変調装置441B,441Rおよび該光変調装置441B,441Rの後段に配置された光学変換板443に導風され、他方は、導風部74Aの開口部74A1を介して、部品収納部材401内に導風される。
図14には、光学装置44を冷却する冷却空気の流路を示す模式図である。なお、この図14では、光学装置44の各色光が入射する入射面を冷却する冷却流路のうち、赤色光入射面の冷却流路を示しているが、緑色光入射面および青色光入射面の冷却流路も略同じであるので、説明および図示を省略する。
シロッコファン72(図3および図4参照)から送風された冷却空気は、開口部732(図12および図13参照)を介してダクト73内を流通する。この冷却空気のうち、光学装置44の下方を流通する冷却空気は、二方向に分流される。詳述すると、図14に示すように、冷却空気は、導風板74の導風部74Rに形成された下部導風部74R3によって開口74R11に導風される矢印A1方向と、ダクト73のリブ73Aによって開口74R12に導風される矢印B1方向とに分流される。
矢印A1方向に導風された冷却空気は、開口74R11を通過して、光変調装置441Rの光束入射側に向かって矢印A2方向に流れ、光変調装置441Rに沿って上昇し、該光変調装置441Rの内部に収納された液晶パネル441R1の熱が伝導された第1保持枠447Aの光束入射側の面を冷却する。この第1保持枠447Aを冷却した冷却空気は、熱せられてさらに上昇し、矢印A3方向に流れる。
矢印B1方向に導風された冷却空気は、開口74B12を通過した後、矢印B21方向と、矢印B22方向とに分流される。
このうち、矢印B21方向に流通する冷却空気は、光変調装置441Rの光束射出側の面と、第2光学変換板443Bの光束入射側の面との間を流通する。この際、この冷却空気は、光変調装置441の液晶パネル441R1の熱が伝導された第2保持枠447Bの光束射出側の面と、第2光学変換板443Bおよび保持部材448の光束入射側の面とを冷却しつつ、これらに沿って上昇し、矢印B3方向に流通する。
矢印B22方向に流通する冷却空気は、保持部材448内部を流通する。すなわち、保持部材448の板状部448A,側面部448Bおよび延出部448Cによって囲まれた空間内を流通する。この際、この冷却空気は、プリズム台座445を冷却したのち、保持部材448内部を流通して、第1光学変換板443Aの光束入射側の面、第2光学変換板443Bの光束射出側の面、および保持部材448を冷却する。これら光学部品443,445,448を冷却した冷却空気は、放熱ブロック446を冷却しつつ上昇し、矢印B3方向に流通する。
ここで、前述のように、第1光学変換板443Aの光束入射面と、保持部材448の板状部448Aの光束入射側の面は、同一平面となっている。これにより、B22方向に流通する空気は、保持部材448の板状部448Aおよび第1光学変換板443Aの光束入射側の面に沿って、滞りなく流通させることができる。従って、冷却空気の通風性を向上でき、B22方向に流通する冷却空気により、第1光学変換板443A、第2光学変換板443Bおよび保持部材448を効果的に冷却することができる。
A3方向およびB3方向に流れた空気は、制御基板5に沿って流通して、排気ファン75に吸引される。この際、クロスダイクロイックプリズム444の赤色光入射面側に配置された光変調装置441Rおよび光学変換板443を冷却した空気は、放熱ブロック446に複数形成された突出部4461間を流通し、これら突出部4461を冷却する。
ここで、良好な光学像の形成には、緑色光の強度を最も高くし、赤色光の強度を最も低くする場合がある。このような場合に、赤色光が入射する光変調装置441Rおよび光学変換板443は、緑色光および青色光が入射する光変調装置441G,441Bおよび光学変換板443よりも温度上昇が少ない。このため、これら光変調装置441Rおよび光学変換板443を冷却する冷却空気は、他の光変調装置441G,441Bおよび光学変換板443を冷却する冷却空気よりも温度上昇が少なくて済む。
従って、赤色光入射面側を流通する冷却空気を放熱ブロック446の突出部4461間を流通させることにより、放熱ブロック446の冷却を効果的に行うことができる。また、放熱ブロック446の突出部4461は、その間隔を3mm以上あけて形成されているので、突出部4461間を流通する空気の通風性が良くなり、冷却空気による冷却をしやすくすることができる。従って、放熱ブロック446を効果的に冷却することができ、この放熱ブロック446に伝導される光変調装置441および光学変換板443の熱を、一層効率良く冷却することができる。
このような冷却流路により、光変調装置441および光学変換板443で発生した熱を直接冷却するとともに、これらの熱が伝導されたプリズム台座445、放熱ブロック446および保持部材448を冷却することができるので、光変調装置441および光学変換板443の冷却効率が向上し、これらの熱劣化等を抑えて製品寿命を延ばすことができるほか、光学像形成を一層安定化させることができる。
また、光変調装置441Bおよび光学変換板443を冷却する冷却空気は、これら光変調装置441Bおよび光学変換板443の下方から送風される。これによれば、冷却空気は、熱を帯びて上昇し、上昇気流を発生させることができる。これによれば、冷却流路内の冷却空気を停滞させることなく一層円滑に流通させることができ、また、冷却流路の空気の流通量を増大させることができる。従って、これら光変調装置441、光学変換板443、プリズム台座445、放熱ブロック446および保持部材448を一層効率良く冷却することができる。
さらに、光学装置44の冷却効率が向上したことにより、これらを冷却する冷却空気を送風するシロッコファン71,72の送風量を低減することができる。これにより、シロッコファン71,72に大型のファンを採用する必要がなくなるとともに、小型のファンを用いて高回転で駆動させる必要がなくなる。従って、プロジェクタ1の小型化および低騒音化を実現することができる。
〔2.第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係る光学装置について説明する。第2実施形態の光学装置は、前述の第1実施形態の光学装置に比べて、放熱部材の構造および配置において相違点を有する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図15には、本発明の第2実施形態に係る光学装置44Aの分解斜視図が示されている。なお、図15では、説明を簡略化するために、赤色光が入射する光束入射面の構成のみを示し、他の光束入射面については説明および図示を省略するが、緑色光が入射する光束入射面および青色光が入射する光束入射面においても略同様の構成を備えている。
光学装置44Aは、前述の光学装置44と同様に、クロスダイクロイックプリズム444を備え、該クロスダイクロイックプリズム444の各光束入射面の側に、それぞれ光学変換板443および光変調装置441が配置される。
また、光学装置44Aは、光学装置44と異なり、板状部材83を備え、クロスダイクロイックプリズム444が載置されるプリズム台座445の代わりにプリズム台座81が、放熱ブロック446の代わりに放熱ブロック82を、また、第2光学変換板443Bを保持する保持部材448の代わりに熱伝導性の保持部材84を備えている。
図16には、プリズム台座81を光束入射側の下方から見た斜視図が示されている。
プリズム台座81は、前述のプリズム台座445と同様に、クロスダイクロイックプリズム444および投写レンズ3を支持する部材である。このプリズム台座81は、図16に示すように、クロスダイクロイックプリズム444が載置される載置部811と、投写レンズ3を支持するレンズ支持部812とを備え、側面視略L字状に形成されている。
なお、プリズム台座81は、プリズム台座445と略同じ材料で構成することができる。
載置部811の寸法は、クロスダイクロイックプリズム444の底面の寸法と略一致するように形成されている点で、プリズム台座445の載置部4451と異なる。
この載置部811の上面には、クロスダイクロイックプリズム444が熱伝導性接着剤で固定される載置面8111が形成され、光束入射側の側面には、熱伝導性部材としての板状部材83Aが取り付けられる取付面8112が形成されている。
載置面8111の略中央には、図示を略すが、プリズム台座445の第1載置面44511と同様に、平面視略円形状で、中央に向かうにつれて高さ寸法が大きくなる円形状部分が形成されており、この円形状部分にクロスダイクロイックプリズム444が載置される。これにより、クロスダイクロイックプリズム444への入射光束に対する傾き調整を容易に行うことができる。
取付面8112の幅方向略中央には、前述のように、板状部材83Aが取り付けられる。
この板状部材83Aは、平面視略長方形状を有しており、その長手方向が取付面8112の形成方向と略平行となるように取り付けられる。すなわち、第1光学変換板443Aの基板443A1の端面に沿って、取付面8112から突出するように取り付けられる。この板状部材83Aの上面には、第1光学変換板443Aの下方の端面が熱伝導可能に当接される。これにより、第1光学変換板443Aで発生した熱をプリズム台座81に伝導させることができる。従って、第1光学変換板443Aの熱の放熱面積を拡大でき、第1光学変換板443Aを効果的に冷却することができる。
なお、板状部材83Aは、本実施形態では、水晶により形成したが、他の熱伝導可能な材料によって形成してもよい。例えば、アクリル材、カーボンフィラー入りのポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等の樹脂、および、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の金属、これらを主材料とした合金等から選択して形成してもよい。
レンズ支持部812は、略矩形状に形成され、中央に略円形状に形成された開口部8121と、突起部8122および孔8123とが形成されている。
開口部8121の内径寸法は、投写レンズ3の外形寸法と略一致するように形成され、投写レンズ3の光束入射側の外周部分が当接される。
突起部8122は、レンズ支持部812の光束射出側の面に面外方向に突出するように、高さ方向(Y軸方向)略中央で、幅方向(X軸方向)両端部に、それぞれ1つずつ形成されている。また、孔8123は、レンズ支持部812の高さ方向(Y軸方向)略中央で幅方向両端部に1つずつと、下方端部の幅方向両端部に1つずつ、レンズ支持部を貫通するように合計4つ形成されている。これら突起部8122および孔8123は、投写レンズ3のフランジ部3C(図6参照)に形成された図示しない孔および突起と嵌合し、該投写レンズ3を支持する。
放熱ブロック82は、図15に示すように、前述の放熱ブロック446と同じ材料で形成され、かつ、略同じ形状を有している。この放熱ブロック82には、突出部821と、当接面822と、取付面823とが形成されている。
突出部821は、前述の放熱ブロック446の突出部4461と同様に、略円錐台形状に16個形成されている。この突出部821の形成間隔は、約3.7mmとされ、これら突出部821間を流通する空気の通風性を良くしている。
当接面822は、クロスダイクロイックプリズム444の上面が当接される部分であり、放熱ブロック82の底面に形成されている。この当接面822には、図示を略すが、投写側に、接着剤溜まりの凹部が形成されている。また、この当接面822には、放熱ブロック446に形成され、第1光学変換板443Aに当接される第2当接面4463に相当する部分が形成されていない。すなわち、当接面822の寸法は、クロスダイクロイックプリズム444の上面の寸法と略同じとされている。
取付面823には、前述の板状部材83Aと同様に形成された熱伝導性部材としての平面視略長方形状の板状部材83Bが取り付けられる。すなわち、放熱ブロック82は、この板状部材83Bを支持する台座としても機能する。板状部材83Bは、長手方向を取付面823の形成方向と略一致するように取り付けられる。すなわち、第1光学変換板443Aの基板443A1の端面に沿って、取付面823から突出するように取り付けられる。この板状部材83Bの下面には、第1光学変換板443Aの上方の端面が、熱伝導可能に当接される。
これにより、第1光学変換板443Aで発生した熱が、板状部材83Bを介して、放熱ブロック82に伝導されるので、前述のプリズム台座81の場合と同様に、第1光学変換板443Aの熱の放熱面積を拡大して、第1光学変換板443Aを効果的に冷却することができる。
図17には、保持部材84の斜視図が示されている。
保持部材84は、図15に示すように、第1光学変換板443Aの基板443A1に取り付けられる。この保持部材84は、図17に示すように、前述の保持部材448(図8参照)と略同じ形状を有している。すなわち、保持部材84は、板状部84Aと、この板状部84Aの幅方向(X軸方向)両端部から面外方向(Z軸方向とは反対方向)に起立した側面部84Bと、これら側面部84Bの高さ方向(Y軸方向)両端部から、保持部材84の略中央に向かって略垂直に延出し、第2光学変換板443Bを保持する延出部84Cとを備えている。なお、側面部84Bおよび延出部84Cに関しては、保持部材448と略同じ構成であるので、説明を省略する。
板状部84Aは、照明光軸方向(Z軸方向)から見て略矩形に形成されている。この板状部84Aの略中央には、略矩形の開口部84A1が形成されている。この開口部84A1は、第1光学変換板443Aの偏光膜443A2と略同じか、あるいは、若干大きく形成されている。すなわち、この開口部84A1から、第1光学変換板443Aの偏光膜443A2が露出する。
また、板状部84Aの高さ方向両端部には、貼付部84A2,84A4が形成されている。これら貼付部84A2,84A4は、第1光学変換板443Aの基板443A1と熱伝導可能に接触するとともに、放熱ブロック82およびプリズム台座81に取り付けられた板状部材83B,83Aと熱伝導可能に接触する。
さらに、板状部84Aの高さ方向両端部で、かつ、幅方向両端部には、照明光軸方向に向かって延出する延出部84A3がそれぞれ形成されている。この延出部84A3は、第1光学変換板443Aの基板443A1を上下方向から挟み、保持部材84を第1光学変換板443Aに取り付けるとともに、該第1光学変換板443Aの熱を保持部材84に伝導させる部分である。
図18には、光学装置44Aで発生した熱の伝導経路を示す模式図が示されている。
このような光学装置44Aに配置された第1光学変換板443A,第2光学変換板443Bおよび光変調装置441で発生した熱は、以下のように伝導されて放熱される。
第1光学変換板443Aで発生した熱は、図18中矢印UA1,LA1で示すように、該第1光学変換板443Aが取り付けられるクロスダイクロイックプリズム444を介して、該クロスダイクロイックプリズム444に熱伝導可能に接触する放熱ブロック82およびプリズム台座81に伝導される(第1の経路)。
また、第1光学変換板443Aの上面および下面は、熱伝導性部材である板状部材83B,83Aと熱伝導可能に接触し、この板状部材83B,83Aは、放熱ブロック82およびプリズム台座81に取り付けられている。このため、第1光学変換板443Aで発生した熱は、矢印UA2,LA2で示すように、第1光学変換板443Aの上面および下面から、板状部材83B,83Aを介して、放熱ブロック82およびプリズム台座81に伝導される(第2の経路)。
さらに、保持部材84の板状部84Aに形成された貼付部84A2,84A4は、第1光学変換板443Aの基板443A1と熱伝導可能に接触しており、また、板状部84Aに形成された延出部84A3は、第1光学変換板443Aの基板443A1を挟み込むように熱伝導可能に接触している。このため、第1光学変換板443Aで発生した熱は、矢印UA3,LA3で示すように、保持部材84に伝導される。この保持部材84が接触する板状部材83B,83Aは、放熱ブロック82およびプリズム台座81に取り付けられており、保持部材84に伝導された熱は、矢印UA4,LA4に示すように、板状部材83B,83Aを介して、放熱ブロック82およびプリズム台座81に伝導される(第3の経路)。
従って、第1光学変換板443Aの熱は、これら第1〜第3の経路を通って、クロスダイクロイックプリズム444、板状部材84B,83Aおよび保持部材84を介して、放熱ブロック82およびプリズム台座81に伝導されるので、第1光学変換板443Aの熱を分散させて放熱することができる。また、これにより、これら部品444,81,82,83A,84のいずれかが高温となっても、他の経路を通って、熱の伝導および放熱が行われるので、第1光学変換板443Aの冷却を確実に行うことができる。従って、第1光学変換板の冷却効率を向上することができ、製品寿命の延長および光学像形成の安定化を図ることができる。
第2光学変換板443Bは、保持部材84に保持されており、第2光学変換板443Bで発生した熱は、図18中矢印UA5,LA5で示すように、該保持部材84に伝導される。この保持部材84に伝導された第2光学変換板443Bの熱は、矢印UA4,LA4に示すように、板状部材83B,83Aを介して、放熱ブロック82およびプリズム台座81に伝導・放熱される。
従って、第2光学変換板443Bで発生した熱の放熱面積を拡大できるので、該第2光学変換板443Bの冷却効率を向上することができる。
光変調装置441で発生した熱は、該光変調装置441の第2保持枠447Bから、図18中矢印UA6,LA6に示すように、該第2保持枠447Bが取り付けられるピンスペーサ449を介して、保持部材84に伝導される。この保持部材84に伝導された熱は、矢印UA4,LA4に示すように、板状部材83B,83Aを介して、放熱ブロック82およびプリズム台座81に伝導される。
従って、光変調装置441の熱を、ピンスペーサ449および保持部材84を介して、放熱ブロック446およびプリズム台座445に伝導することにより、放熱面積を拡大でき、光変調装置441を効果的に冷却することができる。
このような光学装置44Aにより、前述の光学装置44と略同様の効果を奏することができる。
すなわち、光変調装置441および光学変換板443で発生した熱を分散させて放熱することができるので、これら光変調装置441および光学変換板443の冷却効率を向上することができ、確実に、かつ、安定して、これらを冷却することができる。また、これにより、光変調装置441および光学変換板443の材質・材厚等を変更して発熱量の均等化を図る必要がなくなるので、光学装置44Aの製造工程を簡略化することができる。
また、このような光学装置44Aを備えたプロジェクタ1では、冷却ユニット7から送風される冷却空気は、光変調装置441および光学変換板443だけでなく、これら光変調装置441および光学変換板443から発生した熱が伝導されるプリズム台座81、放熱ブロック82、板状部材83、保持部材84およびピンスペーサ449に対しても送風されるので、分散された光変調装置441および光学変換板443の熱を迅速に、かつ、確実に冷却することができる。従って、光変調装置441および光学変換板443の冷却効率を向上でき、これらの製品寿命の延長を図ることができる。また、これら光変調装置441および光学変換板443で発生した熱を分散させて冷却するので、これらの熱の冷却を安定して行うことができ、これら光変調装置441および光学変換板443を含んで構成される光学装置44Aによる光学像形成を安定化させることができる。
〔3.実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の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。
前記各実施形態では、光変調装置441および光学変換板443の熱を、プリズム台座445,81および放熱ブロック446,82のそれぞれに伝導させるとしたが、プリズム台座445,81および放熱ブロック446,82のどちらかに伝導させるようにしてもよい。なお、プリズム台座445,81および放熱ブロック446,82の両方に伝導させるようにすれば、一方に伝導させる場合に比べ、放熱面積が拡大するので、一層効率の良い冷却を実現できる。
また、光変調装置441で発生した熱は、プリズム台座445,81および放熱ブロック446,82に伝導させず、他の経路で伝導させるように構成してもよい。例えば、光変調装置441に部品収納部材401に熱伝導可能に接触する放熱部材を取り付けて、該光変調装置441の熱を伝導させて放熱するように形成してもよい。
さらに、光変調装置441で発生した熱、および、光学変換板443で発生した熱のうち、一方をプリズム台座445,81に伝導させ、他方を放熱ブロック446,82に伝導させるようにしてもよい。例えば、偏光光の略半分を吸収し、より発熱しやすい光学変換板443で発生した熱を、表面積の広い放熱ブロック446,82に伝導させ、光変調装置441で発生した熱をプリズム台座445,81に伝導させるようにしてもよい。
前記各実施形態では、放熱ブロック446,82に形成された突出部4461,821は、16個形成されているとしたが、この数は問わない。また、これら突出部4461,821の形成間隔は、3mm以上としたが、3mm未満であってもよい。なお、3mm以上とすれば、突出部4461,821間を流通する冷却空気の通風性が向上するので、放熱ブロック446,82を一層効果的に冷却することができる。
前記各実施形態では、放熱ブロック446,82には、略円錐台形状の突出部4461,821が形成され、これにより放熱ブロック446,82の表面積を拡大するとしたが、放熱ブロックに板状のフィンを形成して、このフィンにより表面積を拡大するように構成してもよい。
前記各実施形態では、クロスダイクロイックプリズム444の赤色光入射面に取り付けられる光変調装置441Rおよび光学変換板443を冷却した冷却空気を、放熱ブロック446,82の突出部4461,821間を流通させるとしたが、他の色光(緑色光、青色光)が入射する光束入射面に取り付けられた光変調装置441G,441Bおよび光学変換板443を冷却した冷却空気を流通させるようにしてもよい。なお、赤色光入射面に入射される赤色光は、他の色光に比べ、光束の強度が高くないため、この赤色光が入射する光変調装置441Rおよび光学変換板443の冷却に供された冷却空気は、他の冷却空気に比べ、温度上昇が小さい。このため、より温度の低い冷却空気により放熱ブロック446,82を冷却することができるので、放熱ブロック446,82の冷却を効果的に行うことができ、ひいては、光変調装置441および光学変換板443の冷却効率を一層向上することができる。
前記各実施形態では、クロスダイクロイックプリズム444の光束入射面は、それぞれ同じ構成としたが、温度上昇が顕著な光束入射面に限って、前述のような構成を備えた光学装置としてもよい。なお、近年のプロジェクタの高輝度化および小型化が促進されたことにより、プロジェクタ内部は高温化が著しいので、前述の構成をクロスダイクロイックプリズム444の各光束入射面に採用して光学装置を製造すれば、光学装置の効率の良い冷却が可能となり、プロジェクタ内部の高温化を抑制することができる。また、これにより、冷却ユニットの小型化および低騒音化を図れ、ひいてはプロジェクタの小型化および低騒音化を図ることができる。
前記各実施形態では、部材毎に、採用可能な材料を例示したが、これら部材の材料を統一してもよい。すなわち、プリズム台座445,81、放熱ブロック446,82、光変調装置441の保持枠447、保持部材448,84、ピンスペーサ449および板状部材83を、前述の例示した材料から1つを選択し、この選択した材料により、これら部材445,446,447,448,81,82,83,84を形成してもよい。例えば、アルミニウム、マグネシウム等の金属およびこれらを主材料とした合金等が挙げられる。この場合、熱による寸法変化(膨張、収縮)の量が同じとなるため、機能信頼性が高い。また、これらの部材が熱によって膨張することにより、投写画像の画質に及ぼす影響も軽減することが可能となる。また、このような機能信頼性や、投写画像の画質に及ぼす影響を考慮すると、これら部材445,446,447,448,81,82,83,84の材料の熱膨張係数は、できるだけクロスダイクロイックプリズム444を構成するガラス等の熱膨張係数に近いことが好ましい。
前記各実施形態では、3つの光変調装置441R,441G,441Bを用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、4つ以上の光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
また、前記各実施形態では、光変調装置441(441R,441G,441B)は、光変調素子として液晶パネル441R1,441G1,441B1を用いたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調素子を用いてもよい。
さらに、前記各実施形態では、液晶パネルに、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
加えて、前記各実施形態では、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の例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対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可能である。
本発明は、プロジェクタに利用できる他、入射する複数の色光を各色光ごと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、これら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各色光ごとの光学像を合成する色合成光学素子とを有する光学装置を備えた画像形成装置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を上方から見た斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタを下方から見た斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部構成を表す斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部構成を表す斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの光学系の構造を表す模式図。 前記実施形態における光学装置を上方から見た斜視図。 前記実施形態における光学装置の構造を示す分解斜視図。 前記実施形態における保持部材を光束入射側から見た斜視図。 (A)前記実施形態におけるプリズム台座を上方から見た斜視図。 (B)前記実施形態におけるプリズム台座を下方から見た斜視図。 (A)前記実施形態における放熱ブロックを上方から見た斜視図。 (B)前記実施形態における放熱ブロックを下方から見た斜視図。 前記実施形態における光学装置の熱伝導経路を示す模式図。 前記実施形態におけるダクトを下方から見た斜視図。 前記実施形態におけるダクトおよび導風板を上方から見た斜視図。 前記実施形態における冷却流路を示す模式図。 本発明の第2実施形態に係る光学装置の構造を示す分解斜視図。 前記実施形態におけるプリズム台座を下方から見た斜視図。 前記実施形態における保持部材を光束入射側から見た斜視図。 前記実施形態における光学装置の熱伝導経路を示す模式図。
符号の説明
1…プロジェクタ、44,44A…光学装置、441(441R,441G,441B)…光変調装置、443A…第1光学変換板(光学素子)、443A1…基板、443A2…偏光膜(光学素子)、443B2…偏光膜(第2の光学素子)、443B3…視野角補償膜(第2の光学素子)、444…クロスダイクロイックプリズム(色合成光学素子)、445,81…プリズム台座(台座、熱伝導性部材)、446,82…放熱ブロック(台座、熱伝導性部材)、4461,821…突出部、448,84…保持部材、7…冷却ユニット(冷却手段)、83(83A,83B)…板状部材(熱伝導性部材)。

Claims (8)

  1. 入射する複数の色光を各色光ごと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、これら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各色光ごとの光学像を合成する色合成光学素子とを備えた光学装置であって、
    それぞれの前記光変調装置と、前記色合成光学素子の各光束入射端面との間に介在し、該光束入射端面に基板を介して取り付けられ、それぞれの前記光変調装置から射出される光束の光学変換を行う複数の光学素子と、
    前記色合成光学素子の各光束入射端面と交差する端面に設けられ、該色合成光学素子と熱伝導可能に取り付けられる熱伝導性材料からなる台座と
    前記光学素子の基板と接触するとともに、他の部品を保持する熱伝導性の保持部材とを備え、
    前記台座には、それぞれの前記光学素子が設けられる基板の端面に沿って突出し、該基板の端面に接続される熱伝導性部材が設けられ
    前記保持部材は、前記熱伝導性部材に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。
  2. 請求項1に記載の光学装置において、
    前記熱伝導性部材は、前記台座に一体的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に記載の光学装置において、
    前記光変調装置と、前記光学素子との間には、さらに第2の光学素子が介在し、
    この第2の光学素子は、前記保持部材によって保持されていることを特徴とする光学装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の光学装置において、
    前記保持部材には、前記光変調装置が熱伝導可能に取り付けられていることを特徴とする光学装置。
  5. 請求項1から請求項のいずれかに記載の光学装置において、
    前記台座が取り付けられる前記色合成光学素子の端面と対向する端面には、さらに別の台座が取り付けられ、
    この台座には、前記熱伝導性部材が設けられているとともに、前記端面への取付面とは反対側の面に、放熱用のフィンが形成されていることを特徴とする光学装置。
  6. 請求項に記載の光学装置において、
    前記別の台座のフィンは、面外方向に突出する略円錐台形状に複数形成され、
    これらフィンの間隔は、3mm以上と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て、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、
    請求項1から請求項のいずれかに記載の光学装置を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
  8. 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て、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、
    請求項または請求項に記載の光学装置と、この光学装置に設けられた複数の光変調装置のそれぞれに冷却空気を送風する冷却手段とを備え、
    該プロジェクタ内には、前記複数の光変調装置のうち発熱量の少ない光変調装置を冷却した後、前記別の台座のフィン間を流通する冷却空気の流路が形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
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