JP2006227428A - 光学部品用筐体、およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 効率よく光学部品を冷却するプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタ１００では、光学装置４４の近傍位置に設けられる吸気口４５５から流路孔４５４を介してインテグレータ照明光学系４１の近傍に設けられる排気口４５６までを流通する冷却流路に冷却空気を流通させる。そして、光学ユニット４は、吸気口４５５および排気口４５６のみで外部と連通している。このため、冷却空気は、吸気口４５５から排気口４５６までの冷却流路から逃げることなく流通する。したがって、吸気口４５５から排気口４５６までの間に配置される各光学部品４１，４２，４３，４４のすべてに冷却空気が流通され、冷却効率を良好にできる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光源から射出された光束の光路上に配置される複数の光学部品を収納する光学部品用筐体、およびこの光学部品用筐体を備えたプロジェクタに関する。

従来、内部に光源装置と、複数の光学素子と、などを備えたプロジェクタなどの光学部品用筐体において、内部に配置される各部材をファンを用いて空冷する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のものは、ランプリフレクタの背面に軸流ファンが配置され、この軸流ファンでラプリフレクタの前面側に設けられるダクトに冷却空気を導通させる。また、ダクトを、ダクトの前面側に設けられるライトパイプ、および第１ないし第６ライトトンネルは、内壁と外壁を有する２重壁構造に形成されている。そして、軸流ファンにて導入された空気は、この内壁と外壁との間に導通され、冷却空気用の通路が形成される構成が採られている。

特開２００３−１４０２６０号公報（第５頁、図３、及び図５ないし図７参照）

ところで、特許文献１に記載のような構成では、ランプリフレクタの背面からランプリフレクタの前面側に向かって冷却空気を導入する。ランプリフレクタは、非常に高温になるため、ランプリフレクタを通った冷却空気は熱されて過度に温度が上昇してしまう。このため、ランプリフレクタの前面側に配置される光学部品が熱されてしまい、冷却効率が低下してしまうという問題が挙げられる。また、ダクト、ライトパイプ、第１ないし第６のライトトンネルは２重構造に形成されているため、筐体のサイズが大きくなり、小型化に対応できないという問題も挙げられる。

本発明は、上記のような実情に鑑み、効率よく光学部品を冷却する光学部品用筐体およびプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明の光学部品用筐体は、内部に所定の照明光軸が設定され、光源装置、前記光源装置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素子、および前記光源装置から射出された光束を前記光変調素子に導く複数の光学素子を含む各光学部品を前記照明光軸に対する所定位置に収納配置可能とする光学部品用筐体であって、前記各光学部品を前記照明光軸に対する所定位置にそれぞれ位置付ける複数の取付部と、前記光変調素子の配置位置近傍に形成される内部の空気を外部に導入するための吸気口と、前記光源装置の近傍位置に設けられるとともに内部の冷却空気を排出するための排気口とを具備し、前記複数の取付部近傍には、前記各光学部品の光路前段側および光路後段側に空気を流通させるための空気流通部がそれぞれ形成され、当該光学部品用筐体内部には、前記吸気口から前記排気口まで、前記空気流通部を介して空気を流通させる冷却流路が形成されていることを特徴とする。

このような構成の本発明の光学部品用筐体では、吸気口から、取付部近傍に設けられる複数の空気流路部を介して排気口まで流通する冷却流路が形成されている。この冷却流路に沿って冷却空気を流通させることで、冷却空気が光学部品用筐体から漏れることなく、吸気口から排気口まで流通させることができる。したがって、冷却空気の流れを弱めることなく、光変調素子、複数の光学素子、および光源装置を効率よく冷却することができる。また、光学部品筐体に収納されるこれらの光学部品は、光源装置、複数の光学素子、光変調素子の順に温度が低くなる。これに対して本発明では、温度が低い順、すなわち、光変調素子、複数の光学素子、光源装置に冷却空気を流通させている。このため、例えば高温の光学部品により冷却空気が過度に熱されて、次に通過する光学部品に対して冷却効率が低下してしまうことがなく、冷却流路に配置される全ての光学部品を効果的に冷却することができる。さらに、流通させる冷却空気は、空気流路部を介して形成される冷却流路を流通する。このため、冷却流路を形成するためのスペースを別途作成する必要がない。したがって、光学部品用筐体のサイズを変更することなく、冷却空気を流通させて光学部品用筐体を冷却することができる。

また、本発明の光学部品用筐体では、前記照明光軸を含む平面に略平行な平面で分割形成された第１ケース部および第２ケース部で構成され、前記取付部は、前記第１ケース部および前記第２ケース部の互いに対向する位置に、互いに近接する方向に突出して設けられ、前記第１ケース部および前記第２ケース部が接続した状態で前記光学部品を挟持固定することが好ましい。

この構成では、光学部品用筐体は、光学素子、光変調素子、および光源装置は、照明光軸を含む平面に対して略平行な平面で第１ケース部および第２ケース部に分割されている。そして、これらの第１ケース部、および第２ケース部の互いに対向する位置に取付部が互いに近接する方向に設けられ、各光学部品を厚み方向から挟持して固定する。これにより、光学部品用筐体の光学素子、光変調素子、および光源装置が配置される照明光軸に沿った平面方向へのサイズを小さくできる。したがって、光学部品用筐体の小型化を促進できる。

そして、本発明では、光源装置、前記光源装置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素子、および前記光源装置から射出された光束を前記光変調素子に導く複数の光学素子を含む各光学部品と、上述したような光学部品用筐体と、前記光変調素子にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えていることを特徴とする。

このようなプロジェクタでは、上述したように効率よく光学部品用筐体を冷却することができる。したがって、プロジェクタの冷却効率を向上させることができる。

また、本発明のプロジェクタは、前記吸気口の近傍位置および前記排気口の近傍位置のうちいずれか一方に配設され、前記吸気口から前記冷却流路を辿って前記排気口まで冷却空気を流通させる冷却ファンを備えていることが好ましい。

この発明では、吸気口および排気口のうちいずれか一方にファンが設けられている。これにより、ファンに光学部品用筐体の内部に冷却空気が連続して導入され、吸気口から排気口までの冷却流路が形成される。したがって、複数のファンを用いずとも、１つのファンのみで十分な冷却空気を冷却流路に流通させることができる。よって、光学部品用筐体を冷却するための消費電力を抑えることができる。また、部品点数も減少するので、生産性も良好にできる。

また、本発明のプロジェクタは、前記複数の光学素子は、入射光束を２種類の直線偏光成分に分離して各直線偏光成分の偏光軸を揃える偏光変換素子を含んで構成されていることが好ましい。一般に偏光変換素子に光束が入射すると、偏光変換素子はこの光束の一部を吸収して発熱する。このため、偏光変換素子の発熱を抑えるために冷却する必要がある。これに対して本発明では、冷却空気により偏光変換素子を冷却することができるので、偏光変換素子の発熱を抑えることができる。

図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。
［プロジェクタの全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係るプロジェクタの正面図である。図２は、プロジェクタの背面図である。図３は、プロジェクタの一側面図である。図４は、プロジェクタの平面図である。

これらの図１ないし図４に示すように、本実施形態に係るプロジェクタ１００は、直方体形状をした外装ケース１１０を有している。このプロジェクタ１００は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン上に拡大投射するものである。外装ケース１１０は、内部に光学ユニット４、電源ユニット５などを収納可能な空間を有している。外装ケース１１０の後壁には、外部電力供給用のＡＣインレット１１１や各種の入出力端子群１１２が配置されている。

外装ケース１１０の正面からみて右側の側壁１１０Ｃの後方側には、吸気用孔部１１３が形成されている。この吸気用孔部１１３は、プロジェクタ１００の内部および外部を連通する形状の複数の連通孔にて形成されている。

また、外装ケース１１０の前面側は、一部が凹んだ形状に形成されており、この凹み部に円形の開口部が形成されている。そして、この開口部から、内部に配設された投射光学装置としての投射レンズ３の前端側部分が外装ケース１１０の前面側に突出する。

そして、外装ケース１１０の前面側に設けられる投射レンズ３の近傍位置には、受光窓１１４が設けられている。この受光窓１１４は、図示しないリモートコントローラからの制御光を受けるためのものである。さらに、外装ケース１１０の前面側の投射レンズ３の近傍位置には、装置内部の空気を排出する排気用孔部１１５が形成されている。この排気用孔部１１５は、装置の内部と外部とを連通する複数の連通孔にて形成されている。

外装ケース１１０の天面側には、図４に示すように、内蔵スピーカー（図示せず）に対応した位置に多数の連通孔１１６が形成されている。また、外装ケース１１０の天面側には、略中央部分に、コントロール部１１７が設けられている。このコントロール部１１７には、形成されている各種スイッチ群が形成されている。このスイッチ群には、例えば、主電源のオンオフを行うためのメインスイッチや、プロジェクタの各種設定を変更するためのスイッチなどが配置されている。

［プロジェクタの内部構造］
次にこのプロジェクタ１００の内部構造について、図面に基づいて説明する。図５は、プロジェクタの内部の平断面を模式的に示した概略図である。図６は、光学部品を取り外した状態の光学部品用筐体の一部を示す斜視図である。

図５において、外装ケース１１０の内部には、光学ユニット４および電源ユニット５が並設されている。また、外装ケース１１０の内部には、光学ユニット４の上部側に、装置駆動制御用の制御回路基板６が配置されている。なお、制御回路基板６の配置位置は、これに限らず、光学ユニット４の近傍位置に配置されていればよく、例えば光学ユニット４の下部側に取り付けられている構成としてもよい。

光学ユニット４は、光源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て光学像（カラー画像）を形成し、投射レンズ３を介して、図示しないスクリーン上に拡大投射するユニットである。投射レンズ３は、詳しい図示を省略するが、鏡筒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ている。そして、この投射レンズ３は、後述する光学装置４４で形成されたカラー画像を、図示しないスクリーン上に拡大投射する。

光学ユニット４は、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、これらの光学部品４１，４２，４３，４４を所定の照明光軸上に位置決めして配置する光学部品用筐体４５とを備えている。

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に対して直交する面内における照度を均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系４１は、光源装置４１１と、平行化凹レンズ４１２と、第１レンズアレイ４１３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４１１は、光源ランプ４１７と、リフレクタ４１８と、を備えて構成されている。この光源装置４１１は、光源ランプ４１７にて放射状の光線を射出し、この光源ランプ４１７から射出された放射光をリフレクタ４１８で反射して射出する。また、本実施の形態において、光源ランプ４１７として高圧水銀ランプを採用しているが、これに限らず、ハロゲンランプおよびメタルハライドランプ等を採用することができる。また、リフレクタ４１８は、本実施の形態では、楕円面鏡を採用しているが、これに限らず、放物面鏡で構成されていてもよい。この場合には、平行化凹レンズ４１２を省略できる。

平行化凹レンズ４１２は、光源装置４１１から射出された光束を平行化して、第１レンズアレイ４１３に射出する。

第１レンズアレイ４１３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している。これら各小レンズは、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割し、照明光軸方向に射出する。

第２レンズアレイ４１４は、第１レンズアレイ４１３と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。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４１３の各小レンズの像を光学装置４４の後述する液晶パネル７上に結像させる機能を有している。

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。この偏光変換素子４１５は、第２レンズアレイ４１４から射出された光束を、略１種類の直線偏光に変換する。そして、偏光変換素子４１５にて略１種類の直線偏光に変換された各部分光束は、重畳レンズ４１６によって、光学装置４４の後述する液晶パネル７の画像形成領域（光変調面）上にほぼ重畳される。ここで、直線偏光を変調するタイプの液晶パネル７を用いたプロジェクタでは、１種類の直線偏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装置４１１から射出される光の略半分を利用できない。このため、本実施の形態では、偏光変換素子４１５を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の直線偏光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。また、インテグレータ照明光学系４１の偏光変換素子４１５は、入射した光束が、偏光分離膜および反射膜（図示せず）で若干吸収されて発熱する。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、２枚の反射ミラー４２３，４２４とを備えて構成される。反射ミラー４２３は、インテグレータ照明光学系４１から入射する光束をダイクロイックミラー４２１，４２２が配置される照明光軸方向に反射させる。そして、ダイクロイックミラー４２１，４２２は、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。

具体的には、ダイクロイックミラー４２１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、青色光成分を反射ミラー４２４が配置される方向に反射させ、赤色光成分と緑色光成分とを透過させる。ダイクロイックミラー４２１で反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射した後、フィールドレンズ４１９を通って、光学装置４４の後述する青色光側の液晶パネル７（７Ｂ）に達する。このフィールドレンズ４１９は、第２レンズアレイ４１４から射出された各部分光束を照明光軸に対して平行な光束に変換する。

また、ダイクロイックミラー４２２は、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光成分および緑色光成分のうち、緑色光成分を光学装置４４側に反射する。ダイクロイックミラー４２２にて反射された緑色光成分は、フィールドレンズ４１９を通って、光学装置４４の後述する緑色光側の液晶パネル７（７Ｇ）に達する。

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を備えている。このリレー光学系４３は、色分離光学系４２にて分離された赤色光を光学装置４４の後述する赤色光側の液晶パネル７（７Ｒ）に導く。

ここで、赤色光成分にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光成分の光路の長さが、他の色光成分の光路長よりも長いため、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４１９に伝えるためである。

なお、本実の施形態においては赤色光成分の光路長が長いので、赤色光成分の光路上にリレー光学系４３を配置した構成としたが、青色光成分の光路長を長くする構成も考えられる。このような場合は、青色光成分の光路上にリレー光学系４３を配置するようにすればよい。

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。この光学装置４４は、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４１と、この入射側偏光板４４１の後段に配置される光変調素子としての液晶パネル７（７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ）および射出側偏光板４４２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。

液晶パネル７（７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ）は、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板４４１から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。

クロスダイクロイックプリズム４４３は、射出側偏光板から射出された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。このクロスダイクロイックプリズム４４３は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。そして、クロスダイクロイックプリズム４４３から射出されたカラー画像は、投射レンズ３によって拡大投射され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。

なお、本実施の形態では、平行化凹レンズ４１２と、第１レンズアレイ４１３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、ダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３，４２４と、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２，４３４と、入射側偏光板４４１と、により本発明の光学素子が構成される。

光学部品用筐体４５は、上方が開口して容器状に形成された第１ケース部としての下部ケース４５１と、この下部ケース４５１の開口に対向して下方が開口する第２ケース部としての上部ケース４５２から構成され、これらの下部ケース４５１、および上部ケース４５２の開口を互いに係合させ、連結させることで形成されている。また、光学部品用筐体４５には、投射レンズ３に対向する位置に光束が通るレンズ窓４５Ａが形成されている。このレンズ窓４５Ａには、前述した投射レンズ３がレンズ窓４５Ａを塞ぐ状態に取り付けられる。また、レンズ窓４５Ａのリレー光学系４３が配置される側には、光学ユニット４の内部と外部とを連通して、冷却空気を吸気する吸気口４５５が形成されている。さらに、光学部品用筐体４５のインテグレータ照明光学系４１の光源装置４１１の背面側で、排気用孔部１１５に対向する位置には、光学ユニットの内部と外部とを連通して冷却空気を排気する排気口４５６が形成されている。

また、光学部品用筐体４５の下部ケース４５１には、吸気口４５５から光学装置４４が配設される位置が凹状に形成され、空気導入凹部４５１Ａが形成されている。すなわち、空気導入凹部４５１Ａは、下部ケース４５１の吸気口４５５から光学装置４４が配設される位置に亘った領域に形成され、インテグレータ照明光学系４１、色分離光学系４２およびリレー光学系４３が配設される高さ位置から下方側に所定寸法だけ掘り下がった形状に形成されている。また、この空気導入凹部４５１Ａの光学装置４４が配設される位置には、上方に盛り上がった光学装置設置部４５１Ｂが形成されている。この光学装置設置部４５１Ｂは、上方側が平面略正方形形状に形成され、周部が空気導入凹部４５１Ａに面する状態に形成されている。さらに、空気導入凹部４５１Ａには、光学装置設置部４５１Ｂの吸気口４５５に最も近接する角部から吸気口４５５に向かって、流路壁４５１Ｃが形成されている。この流路壁４５１Ｃは、空気導入凹部４５１Ａの底部から光学装置設置部４５１Ｂと略同一高さ寸法に立ち上がって形成されている。なお、流路壁４５１Ｃの高さ寸法は、これに限定されず、クロスダイクロイックプリズム４４３から射出される光束を阻害しない位置であれば任意の高さ寸法に設定されていてもよい。そして、流路壁４５１Ｃは、吸気口４５５から導入されて空気導入凹部４５１Ａに沿って流通する冷却空気が、光学装置４４の液晶パネル７（７Ｒ）側と、液晶パネル７（７Ｂ）側とに均等に流れるように空気流路を形成する。また、液晶パネル７（７Ｇ）側には、液晶パネル７（Ｒ）側および液晶パネル７（７Ｂ）側を流通した冷却空気が空気導入凹部４５１Ａを通って導入される。

そして、光学部品用筐体４５の下部ケース４５１および上部ケース４５２には、前述した各光学部品４１，４２，４３が配置される所定の位置に対応して、互いに対向する方向に突出した取付部４５３が形成される（図６に、上部ケース４５２に設けられた取付部４５３の一部を破線にて示す）。これらの取付部４５３の先端には、各光学部品４１，４２，４３を取り付ける凹状の凹状溝が形成され、この凹状溝に光学部品４１，４２，４３が嵌め込まれる。そして、下部ケース４５１と上部ケース４５２とを係合させることで、これらの光学部品４１，４２，４３は、光学ユニット４の厚み方向、すなわち光学部品４１，４２，４３が配置される照明光軸に対して略直交する方向で挟持される。

また、取付部４５３には、空気流通部としての流路孔４５４が形成されている。この流路孔４５４は、光学ユニット４内の空間を連通させて取付部４５３を貫通する形状に形成されている。なお、この流路孔４５４は、光学部品用筐体４５の製造時に穴あけ加工などして形成されるものであってもよく、取付部の一部を切り欠いて形成されたものでもよく、また、製造上で生じる取付部４５３の隙間を利用するものであってもよい。

ここで、取付部４５３に形成される流路孔４５４およびこの流路孔４５４を流れる冷却空気について、光学装置４４の近傍、およびインテグレータ照明光学系４１の偏光変換素子４１５の近傍を例示して説明する。図７は、インテグレータ照明光学系４１の偏光変換素子４１５および偏光変換素子４１５を取り付ける取付部４５３を模式的に示す断面図である。図８は、偏光変換素子４１５の周辺を流通する冷却空気の流路を示す断面図である。

図６に示すように、上部ケース４５２のフィールドレンズ４１９を取り付ける取付部４５３には、光学装置４４が配設される空間と、色分離光学系４２またはリレー光学系４３とを連通する流路孔４５４が形成されている。そして、空気導入凹部４５３Ａに沿って導入された冷却空気は、フィールドレンズ４１９の面に沿って上方側に流通し、上部ケース４５２の取付部４５３に設けられた流路孔４５４から色分離光学系４２またはリレー光学系４３に流通される。

また、図７および図８に示すように、偏光変換素子４１５の近傍では、上部ケース４５２の偏光変換素子４１５に対応した位置の取付部４５３に流路孔４５４が形成され、下部ケース４５１の第２レンズアレイ４１４および重畳レンズ４１６に対応した位置の取付部４５３にそれぞれ流路孔４５４が形成されている。これにより、色分離光学系４２側から流通された冷却空気は、重畳レンズ４１６の下部ケース４５１側の流路孔４５４を通り、偏光変換素子４１５の面に沿って上方に流れる。また、冷却空気は、偏光変換素子４１５の側方、すなわち光学部品用筐体４５と偏光変換素子４１５との隙間に向かっても流れ、偏光変換素子４１５を周部からも冷却する。そして、冷却空気は、このように偏光変換素子４１５の上部ケース４５２側の流路孔４５４および側方の隙間を通って、偏光変換素子４１５の面に沿って下方に流れ、第２レンズアレイ４１４の下部ケース４５１側の流路孔４５４を通る冷却流路を流通する。なお、冷却空気は、第２レンズアレイ４１４および重畳レンズ４１６においても、側方の光学部品用筐体との隙間を通る構成としてもよい。このように冷却流路を形成することで偏光変換素子４１５の面に沿って冷却空気が流通し、偏光変換素子４１５の冷却効率を向上させる。

なお、図６ないし図８において、偏光変換素子４１５の周辺、および光学装置４４の周辺を流通する冷却空気の冷却流路を示したが、他の光学部品においても同様に流路孔４５４により冷却流路が形成されている。

そして、光学部品用筐体４５の吸気口４５５には、冷却ファンとしてのファン４６が取り付けられている。このファン４６は、外装ケース１１０の吸気用孔部１１３からプロジェクタ１００の内部を冷却するための冷却空気を吸入し、吸気口４５５から光学部品用筐体４５の内部に冷却空気を導入する。これにより、光学部品用筐体４５の内部には、吸気口４５５から排気口４５６まで、流路孔４５４を介して連通される冷却流路が形成される（図５および図６において矢印にて示す）。この時、冷却空気は、吸気口４５５から導入されて、まず光学装置４４に通過する。そして、光学装置４４から色分離光学系４２およびリレー光学系４３を通過して、インテグレータ照明光学系４１に至り、排気口４５６から排出される。すなわち、冷却用の空気は、温度が低い光学部品から温度が高い光学部品に向かって通過する。

また、光学部品用筐体４５は、吸気口４５５および排気口４５６で外部と内部とが連通され、その他の部分は、密閉されている。これにより、吸気口４５５から導入された冷却用の空気は、排気口４５６のみから排出される。すなわち、吸気口４５５から導入された空気は、排気口４５６以外から漏れることがなく、冷却用の空気が光学部品用筐体４５の内部の細部にまで導入される。

電源ユニット５は、外部電源から入力する交流電流を直流電流に変換し、当該直流電流を、装置本体を構成する電子部品に応じた所定の電圧に変換して当該電子部品に供給するとともに、当該直流電流から交流矩形波電流を生成して光学ユニット４の光源装置４１１に供給する。この電源ユニット５は、例えばアルミなどの電磁遮断可能な素材にて形成された図示しないシールドカバーを備えている。このシールドカバーの側面には、吸気用孔部１１３に対向する位置およびファン４６に対向する位置にそれぞれ電源ユニット５の内部と外部とを連通する窓部が設けられている。そして、ファン４６が回転することで、吸気用孔部１１３に対向する位置に設けられた窓部から電源ユニット５の内部を通り、ファン４６に対向する位置に設けられた窓部までの冷却流路が形成される。そして、吸気用孔部１１３から吸気された冷却空気は、この冷却流路を流通して電源ユニット５を冷却した後、ファン４６から吸気口４５５に導入される。

制御回路基板６は、光学ユニット４の上面側に、例えばねじ止めなどによる固定法により固定されている。この制御回路基板６は、インテグレータ照明光学系４１、光学装置４４、電源ユニット５、コントロール部１１７、などに電気的に接続され、プロジェクタ１００の装置全体の駆動制御を行う回路基板である。この制御回路基板６は、プロジェクタ１００に接続された機器から入力する画像情報に応じて、光学装置４４の液晶パネル７の駆動制御を行うほか、電源ユニット５による光源装置４１１の輝度制御等を行う。

［プロジェクタの動作］
（冷却空気の流れ）
上述したようなプロジェクタ１００は、ファン４６を回転させることにより、吸気用孔部１１３から冷却空気を吸入し、吸気口４５５に流し入れる。この時、吸気用孔部１１３から吸気口４５５までに配設される電源ユニット５を冷却空気で冷却し、電源ユニット５の温度上昇を防止する。そして、吸気口４５５から光学ユニット４内に導入された冷却空気は、空気導入凹部４５１Ａに沿って温度が最も低い光学装置４４が設置される光学装置設置部４５１Ｂに流通される。そして、冷却空気は、空気導入凹部４５１Ａから光学装置４４および各液晶パネル７（７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ）を冷却して、フィールドレンズが取り付けられる取付部４５３に形成された流路孔４５４を通って色分離光学系４２およびリレー光学系４３に流通される。そして、冷却用空気は、色分離光学系４２およびリレー光学系４３の各光学部品が取り付けられた取付部４５３に形成される流路孔４５４を通って、最後に最も温度が高くなるインテグレータ照明光学系４１側に流通される。そして、インテグレータ照明光学系４１を冷却した冷却用空気は、排気口４５６を通って光学ユニット４から排気され、さらに排気用孔部１１５からプロジェクタ１００の外部へ排気される。

このように、温度が低い光学部品から温度が高い光学部品に向かって流路が形成されるので、各光学部品４１，４２，４３，４４には、それぞれの温度よりも低温の冷却空気が流されて冷却される。また、光学ユニット４は、吸気口４５５および排気口４５６のみで内部と外部とが連通しているので、光学ユニット４の内部を流通する冷却空気は、所定の風力で流通する。そして、この冷却流路を流通する冷却空気は、前述したように光を吸収して発熱する偏光変換素子４１５が取り付けられる取付部４５３の近傍の流路孔４５４を通過して、偏光変換素子４１５を冷却する。

［プロジェクタの作用効果］
上述したような実施の形態のプロジェクタ１００では、光学装置４４の近傍位置に設けられる吸気口４５５から冷却空気を吸入し、流路孔４５４を介してインテグレータ照明光学系４１の近傍に設けられる排気口４５６までの冷却流路を流通させる。このため、冷却流路に沿って冷却空気を流通させて流路孔４５４の近傍の取付部４５３に取り付けられる各光学部品４１，４２，４３，４４を冷却することができる。この時、光学ユニット４は、吸気口４５５および排気口４５６のみで外部と連通しているため、この冷却空気は、吸気口４５５から排気口４５６までの冷却流路から逃げることなく流通する。したがって、吸気口４５５から排気口４５６までの間に配置される各光学部品４１，４２，４３，４４のすべてに冷却空気が流通され、これらの光学部品４１，４２，４３，４４を効率よく冷却できる。また、このような冷却流路は、取付部４５３近傍に設けられる流路孔４５４を通過して形成され、冷却流路を形成するために特別にスペースを形成するものではない。このため、光学ユニット４のサイズを変更することなく、効果的に光学ユニット４を冷却することができる。

また、冷却空気は、光学部品の温度が低い順、すなわち光学装置４４、色分離光学系４２およびリレー光学系４３、インテグレータ照明光学系４１の順に流通される。このため、光学ユニット４内を流通する冷却空気の温度は、各光学部品４１，４２，４３，４４よりも高くなることはない。したがって、各光学部品４１，４２，４３，４４には、それぞれの温度よりも低温の冷却空気が流通させることができる。よって、光学ユニット４をより効率よく冷却することができる。

そして、冷却流路を形成する流路孔４５４は、各光学部品４１，４２，４３，４４を取り付ける取付部４５３の近傍位置に形成される。このため、冷却流路は、各光学部品４１，４２，４３，４４の近傍に形成されて、冷却空気がこれらの光学部品４１，４２，４３，４４に接触して流通する。したがって、冷却空気は、取付部４５３に取り付けられる各光学部品４１，４２，４３，４４の熱を効率よく吸収して冷却することができ、冷却効率を向上させることができる。

また、各光学部品４１，４２，４３，４４は、光学部品用筐体４５の上部ケース４５２および下部ケース４５１に設けられた取付部４５３により厚み方向で挟持されて固定されている。このため、各光学部品４１，４２，４３，４４に対応する取付部４５３が平面方向に設けられないので、平面方向への寸法の拡大を抑ええることができる。よって、プロジェクタ１００の平面方向のサイズを小型化することができる。

さらに、プロジェクタ１００の内部には、光学ユニット４の吸気口４５５の近傍にのみ冷却空気を流通させるファン４６が設けられている。このファン４６にて光学ユニット４の内部に導入された冷却空気は、排出口４５６のみから排出されるので、光学ユニット４内部には十分な風量の冷却空気が流通する。このため、複数のファンを必要とせず、ファンを動作させるための消費電力を少なくできる。また、部品点数の低下に伴い、プロジェクタの製造過程における生産性を良好にすることができる。

そして、インテグレータ照明光学系４１には、偏光変換素子４１５が構成として組み込まれている。この偏光変換素子４１５は、光束の透過時に所定量の光を吸収するため発熱するが、本実施の形態では、この偏光変換素子４１５の近傍位置にも冷却空気が流通されるので、偏光変換素子４１５をも問題なく冷却することができる。

また、プロジェクタ１００は外装ケース１１０の側面に吸気用孔部１１３が形成されていて、この吸気用孔部１１３から吸気口４５５までの間に電源ユニット５が配置されている。このため、吸気用孔部１１３から吸気口４５５までを流通する空気により電源ユニット５をも冷却することができる。

［他の実施の形態］
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。

例えば、上記実施の形態では、外装ケース１１０の一側面に吸気用孔部１１３を形成し、吸気口４５５の近傍に配置されるファン４６で冷却空気を取り入れる構成を示したが、これに限らない。例えば図９に示すような構成であってもよい。図９において、吸気用孔部１１３Ａは、外装ケース１１０の背面側に設けられる。そしてプロジェクタ１００の内部の吸気用孔部１１３Ａの近傍位置には、冷却ファンとしてのファン４６Aが配置され、このファン４６から吸気口４５５までの空気の流路上に電源ユニット５が設けられる構成としてもよい。この構成では、ファン４６Aにより吸気用孔部１１３Aから冷却空気を吸引し、吸気口４５５、光学ユニット４内部の流路孔４５４、および排気口４５６を流通させて排気用孔部１１５から排気させる。なお、この構成では、プロジェクタ１００の内部と外部とを連通させる孔部は、吸気用孔部１１３および排気用孔部１１５のみとすることが好ましく、この構成では、吸気用孔部１１３にて吸引した冷却空気が排気用孔部１１５から外部に漏れることがない。このため、プロジェクタ１００内で吸気用孔部１１３から排気用孔部１１５までを流通する冷却流路が形成され、効果的にプロジェクタ１００の内部を冷却することができる。また、ファンの配置位置は、排気口４５６の近傍に配置されていてもよく、排気用孔部１１５の近傍に設けられていてもよい。さらには、光学ユニット４の内部の吸気口４５５または排気口４５６の近傍位置に設けられている構成であってもよい。さらには、吸気口４５５および排気口４５６の双方にファンが取り付けられている構成であってもよい。

また、取付部４５３に流路孔４５４が意図的に形成される例を示したが、例えば取付部４５３に流路孔４５４が形成されず、取付部４５３と光学ユニット４の光学部品用筐体４５との間の隙間を通る冷却流路が形成されていてもよい。この構成では、流路孔４５４を形成するための作業工程を不要にでき、生産効率を向上できる。

さらに、取付部４５３光学部品用筐体４５の上部ケース４５２および下部ケース４５１に設けられ、各光学部品４１，４２，４３，４４を厚み方向において挟持する構成を示したが、これに限定されない。例えば、各光学部品用筐体４１，４２，４３，４４は、平面方向から挟持されて所定の位置に配置されている構成であってもよい。この構成では、光学部品用筐体の厚み寸法を抑えられる。また、取付部は、各光学部品用筐体４１，４２，４３，４４の周部を囲ってこれらの光学部品４１，４２，４３，４４を固定する構成としてもよい。このような構成では、各光学部品４１，４２，４３，４４を所定の位置に確実に固定することができる。

また、上記実施の形態において、下部ケース４５１にのみ空気導入凹部４５１Ａを形成する構成を示したが、上部ケース４５２に空気導入凹部が形成される構成としてもよい。この場合、フィールドレンズ４１９の下部ケース４５１側の取付部４５３に流路孔４５４が形成されていれば、冷却空気は、上部ケース４５２側に設けられた空気導入凹部４５１Ａからフィールドレンズ４１９の面に沿って冷却空気が流通し、下部ケース４５１側の流路孔４５４を通って色分離光学系４２およびリレー光学系４３に流通し、フィールドレンズ４１９および光学装置４４を効率よく冷却することができる。

そして、上記実施の形態では、例えば偏光変換素子４１５の周辺において、下部ケース４５１の重畳レンズ４１６および第２レンズアレイ４１４を取り付ける取付部４５３に流路孔４５４が形成され、上部ケース４５２側の偏光変換素子４１５を取り付ける取付部４５３に流路孔４５４が形成される構成とし、偏光変換素子４１５の面に沿って冷却流路が形成される例を示したが、これに限らない。例えば、上部ケース４５２の重畳レンズ４１６および第２レンズアレイ４１４を取り付ける取付部４５３に流路孔４５４が形成され、下部ケース４５１側の偏光変換素子４１５を取り付ける取付部４５３に流路孔４５４が形成される構成としてもよい。さらに、下部ケース４５１および上部ケース４５２の両方の取付部に流路孔４５４が形成される構成としてもよい。この場合、例えば下部ケース４５１側の流路孔４５４を上部ケース４５２側の流路孔４５４より小さくしたり、数を少なくしたりする。このような構成にすることで、この取付部４５３に取り付けられる光学部品の面に沿って冷却空気が上方側に向かって流れ、光学部品を効率よく冷却することができる。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明は、プロジェクタに利用することができる。

本発明の一実施の形態に係るプロジェクタの正面図である。 プロジェクタの背面図である。 プロジェクタの一側面図である。 プロジェクタの平面図である。 プロジェクタの内部の平断面を模式的に示した概略図である。 光学部品用筐体の一部を示す斜視図。 インテグレータ照明光学系の偏光変換素子および偏光変換素子を取り付ける取付部を模式的に示す断面図である。 偏光変換素子の周辺を流通する冷却空気の流路を示す断面図である。 他の実施の形態におけるプロジェクタの内部の平断面を模式的に示した断面図である。

符号の説明

３…投射光学装置としての投射レンズ、７…光変調素子としての液晶パネル、４２…光学素子を構成する色分離光学系、４３…光学素子を構成するリレー光学系、４５…光学部品用筐体、１００…プロジェクタ、４１１…光源装置、４１２…光学素子を構成する平行化凹レンズ、４１３…光学素子を構成する第１レンズアレイ、４１４…光学素子を構成する第２レンズアレイ、４１５…偏光変換素子、４１６…光学素子を構成する重畳レンズ、４５３…取付部、４５４…空気流路部としての流路孔、４５５…吸気口、４５６…排気口

Claims (5)

1. 内部に所定の照明光軸が設定され、光源装置、前記光源装置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素子、および前記光源装置から射出された光束を前記光変調素子に導く複数の光学素子を含む各光学部品を前記照明光軸に対する所定位置に収納配置可能とする光学部品用筐体であって、
   前記各光学部品を前記照明光軸に対する所定位置にそれぞれ位置付ける複数の取付部と、
   前記光変調素子の配置位置近傍に形成される内部の空気を外部に導入するための吸気口と、
   前記光源装置の近傍位置に設けられるとともに内部の冷却空気を排出するための排気口とを具備し、
   前記複数の取付部近傍には、前記各光学部品の光路前段側および光路後段側に空気を流通させるための空気流通部がそれぞれ形成され、
   当該光学部品用筐体内部には、前記吸気口から前記排気口まで、前記空気流通部を介して空気を流通させる冷却流路が形成されていることを特徴とする光学部品用筐体。
2. 請求項１に記載の光学部品用筐体であって、
   前記照明光軸を含む平面に略平行な平面で分割形成された第１ケース部および第２ケース部で構成され、
   前記取付部は、前記第１ケース部および前記第２ケース部の互いに対向する位置に、互いに近接する方向に突出して設けられ、前記第１ケース部および前記第２ケース部が接続した状態で前記光学部品を挟持固定することを特徴とする光学部品用筐体。
3. 光源装置、前記光源装置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素子、および前記光源装置から射出された光束を前記光変調素子に導く複数の光学素子を含む各光学部品と、請求項１または請求項２に記載の光学部品用筐体と、前記光変調素子にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項３に記載のプロジェクタであって、
   前記吸気口の近傍位置および前記排気口の近傍位置のうちいずれか一方に配設され、前記吸気口から前記冷却流路を辿って前記排気口まで冷却空気を流通させる冷却ファンを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項３または請求項４に記載のプロジェクタであって、
   前記複数の光学素子は、入射光束を２種類の直線偏光成分に分離して各直線偏光成分の偏光軸を揃える偏光変換素子を含んで構成されていることを特徴としたプロジェクタ。

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