JP2007199279A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光変調素子の熱劣化を抑制し、信頼性の高いプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタを構成する光変調装置４４１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する液晶パネル４４１１と、液晶パネル４４１１の画像形成領域に対応し光束を通過可能とする開口部４４１３Ａ，４４１４Ａを有し液晶パネル４４１１を保持する光変調素子保持枠４４１２とを備える。光変調装置４４１の光束入射側には、光変調装置４４１に入射する光束のうち画像形成領域を外れる光束を反射する反射面４４１３Ｄが設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

従来、光源装置と、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装置と、光変調装置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た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、液晶パネルユニット（光変調装置）は、液晶パネル（光変調素子）と、液晶パネルに入射する光束を通過可能とする矩形開口を有し液晶パネルを内部に収納保持するパネル枠体（光変調素子保持枠）とで構成されている。

特開２０００−２２１５８８号公報

ところで、光源装置から液晶パネルに光束を照射する場合には、液晶パネルの画像形成領域全体に光束が照射されるように、液晶パネルの画像形成領域に対して所定のマージン分、大きい照明領域で液晶パネルに光束が照射されるように光学設計されている。
このため、光源装置から射出された光束は、液晶パネルのみならずパネル枠体にも照射されることとなる。したがって、パネル枠体に光が照射されることにより、パネル枠体の発熱、ひいては、液晶パネルの温度上昇を引き起こす。すなわち、液晶パネルの温度上昇により、液晶パネルの熱劣化が生じる恐れがある。

本発明の目的は、光変調素子の熱劣化を抑制し、信頼性の高いプロジェクタを提供することにある。

本発明のプロジェクタは、光源装置と、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装置と、前記光変調装置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たプロジェクタであって、前記光変調装置は、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と、前記光変調素子の画像形成領域に対応し前記光束を通過可能とする開口部を有し前記光変調素子を保持する光変調素子保持枠とを備え、前記光変調装置の光束入射側には、前記光変調装置に入射する光束のうち前記画像形成領域を外れる光束を反射する反射面が設けられていることを特徴とする。
ここで、反射面は、光変調装置の光束入射側に設けられていればよく、例えば、光変調素子保持枠の光束入射側端面に形成する構成や、光変調装置とは別に反射部材を設け、該反射部材に反射面を設ける構成等を採用できる。
本発明によれば、光変調装置の光束入射側に反射面が設けられているので、画像形成領域に対して所定のマージン分、大きい照明領域で光変調素子に向けて光束が照射される際に、光変調装置に入射する光束のうち画像形成領域を外れる光束を反射面にて反射できる。このため、画像の形成に寄与しない不要な光により光変調素子保持枠が発熱し、光変調素子が温度上昇することを回避できる。したがって、光変調素子の熱劣化を抑制し、プロジェクタの信頼性が向上する。

本発明のプロジェクタでは、前記反射面は、前記光変調素子保持枠の光束入射側端面に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、光変調素子保持枠の光束入射側端面に反射面が形成されているので、光変調素子保持枠に光束が入射した際でも、反射面にて反射し、光変調素子保持枠への光吸収を防ぎ、光変調素子保持枠が発熱することを抑制できる。
また、光変調装置とは別に反射部材等を設ける必要がなく、プロジェクタの小型化および低コスト化が図れる。

本発明のプロジェクタでは、前記光変調装置の光束入射側には、前記反射面を有する反射部材が配設されていることが好ましい。
本発明によれば、光変調装置の光束入射側に反射部材が配設されているので、反射部材に形成された反射面により、光変調装置に入射する光束のうち画像形成領域を外れる光束を反射できる。
また、光変調装置とは別に反射部材を設けているので、例えば、光変調素子保持枠に反射面を形成する構成と比較して、画像形成領域を外れる光束の一部を反射面が吸収した場合であっても、その熱が光変調素子に伝達されることを抑制できる。

本発明のプロジェクタでは、前記反射部材は、前記光変調素子保持枠の光束入射側端面に一体的に接続されていることが好ましい。
ところで、光変調素子の画像形成領域には、光源装置から射出された光束が照射されるため、光変調素子の温度が上昇する。このため、光変調素子を冷却する構造が必要となる。そして、従来では、光変調素子に対して冷却空気を送風、あるいは、光変調素子近傍の空気を吸入することで光変調素子を冷却する構造が多用されている。また、このような冷却構造を採用する場合には、光変調素子に対して冷却空気が良好に送風され、あるいは、光変調素子近傍の空気が良好に吸入されるために、光変調素子の光束入射側あるいは光束射出側に所定の空間を必要とする。そして、近年ではプロジェクタの小型化が促進され、各光学部品も密集した状態で配設されている。このため、反射部材を光変調装置の光束入射側に、前記所定の空間が形成されるように配設することは難しく、所定間隔を空けて無理に配設した場合には光変調素子を良好に冷却することが難しい。
本発明によれば、反射部材が光変調素子保持枠の光束入射側端面に一体的に接続されているので、光変調装置の光束入射側（反射部材の光束入射側）に前記所定の空間を形成することができ、光変調素子に対して冷却空気が良好に送風され、あるいは、光変調素子近傍の空気が良好に吸入され、光変調素子の冷却構造を良好に維持できる。

本発明のプロジェクタでは、前記光変調素子保持枠および前記反射部材は、熱伝導性を有する材料から構成され、互いに熱伝達可能に接続されていることが好ましい。
本発明によれば、光変調素子保持枠および反射部材が熱伝導性を有する材料から構成され、互いに熱伝達可能に接続されているので、光源装置から射出された光束が照射されることにより光変調素子に生じた熱を、光変調素子〜光変調素子保持枠〜反射部材の熱伝達経路を辿って放熱できる。このため、上述した光変調素子の冷却構造を併用すれば、光変調素子をより効果的に冷却でき、光変調素子の熱劣化を効果的に抑制できる。また、例えば、光変調素子保持枠および反射部材が所定間隔、離間した状態で配置される構成と比較して、光変調素子から伝達される熱の放熱面積を大きくすることができ、光変調素子の冷却効率を向上できる。

本発明のプロジェクタでは、前記反射面は、前記光変調装置に入射する光束の光軸に直交する平面に対して所定角度、傾斜して形成され、前記光変調装置に入射する光束のうち前記画像形成領域を外れる光束を前記光変調装置の光路前段側に配設される光学素子を避ける方向に反射することが好ましい。
ところで、光変調装置に入射する光束のうち画像形成領域を外れる光束を反射面にて反射した場合に、反射した光束が光変調装置の光路前段側に配設される光学素子に入射すると、光学素子が反射光を吸収することにより、温度上昇し、信頼性に影響を与えてしまう。
本発明によれば、反射面を上述したように形成することで、光変調装置に入射する光束のうち画像形成領域を外れる光束は、反射面にて光変調装置の光路前段側に配設される光学素子を避ける方向に反射されることとなる。このため、反射面にて反射した光束が光変調装置の光路前段側に配設される光学素子に入射することがなく、光変調装置および光学素子双方の温度上昇を抑制することができ、プロジェクタの信頼性を高めることができる。

本発明のプロジェクタでは、前記反射面は、前記画像形成領域を平面的に囲む平面視枠形状を有し、前記反射面における枠形状の開口周縁部分には、前記光変調装置に入射する光束の光軸に直交する平面に対して光束射出方向に傾斜する非干渉面が形成されていることが好ましい。
ところで、光源装置から光変調素子の画像形成領域に照射される光束は、所定の拡がりをもって画像形成領域に照射される。すなわち、画像形成領域に向けて垂直に入射する光束の他、画像形成領域の外側から画像形成領域に向けて斜方入射する光束も存在する。ここで、反射面における枠形状の開口周縁部分を、例えば、光変調装置に入射する光束の光軸に対して直交する平面状に形成した場合には、前記斜方入射する光束も反射面にて遮光されてしまう。このような場合には、画像の形成に寄与する光束を遮光することとなり、画像の輝度が低下してしまう。
本発明によれば、反射面における枠形状の開口周縁部分には、光変調装置に入射する光束の光軸に直交する平面に対して光束射出方向に傾斜する非干渉面が形成されているので、前記斜方入射する光束は、反射面にて遮光されることがなく、画像形成領域に向けて照射されることとなる。このため、画像の形成に寄与する光束を遮光することがなく、画像の輝度を良好に維持できる。

本発明のプロジェクタは、光源装置と、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装置と、前記光変調装置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たプロジェクタであって、前記光変調装置は、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と、前記光変調素子の画像形成領域に対応し前記光束を通過可能とする開口部を有し前記光変調素子を保持する光変調素子保持枠とを備え、前記光変調装置の光束入射側には、前記光変調装置に入射する光束のうち前記画像形成領域を外れた光束を吸収する吸収部材が配設されていることを特徴とする。
本発明によれば、光変調装置の光束入射側に吸収部材が配設されているので、画像形成領域に対して所定のマージン分、大きい照明領域で光変調素子に向けて光束が照射される際に、光変調装置に入射する光束のうち画像形成領域を外れる光束を吸収部材にて吸収できる。このため、画像の形成に寄与しない不要な光により光変調素子保持枠が発熱し、光変調素子が温度上昇することを回避できる。したがって、光変調素子の熱劣化を抑制できる。また、例えば吸収部材および光変調素子保持枠を熱的に絶縁した状態で配置すれば、吸収部材の光吸収による熱が光変調素子に伝達されることを回避できる。

本発明のプロジェクタでは、前記吸収部材は、前記画像形成領域を平面的に囲む平面視枠形状を有し、前記吸収部材における枠形状の開口周縁部分には、前記光変調装置に入射する光束の光軸に直交する平面に対して光束射出方向に傾斜する非干渉面が形成されていることが好ましい。
ところで、光源装置から光変調素子の画像形成領域に照射される光束は、所定の拡がりをもって画像形成領域に照射される。すなわち、画像形成領域に向けて垂直に入射する光束の他、画像形成領域の外側から画像形成領域に向けて斜方入射する光束も存在する。ここで、吸収部材における開口周縁部分を、例えば、光変調装置に入射する光束の光軸に対して直交する平面状に形成した場合には、前記斜方入射する光束も吸収部材にて遮光されてしまう。このような場合には、画像の形成に寄与する光束を遮光することとなり、画像の輝度が低下してしまう。
本発明によれば、吸収部材における枠形状の開口周縁部分には、光変調装置に入射する光束の光軸に直交する平面に対して光束射出方向に傾斜する非干渉面が形成されているので、前記斜方入射する光束は、吸収部材にて遮光されることがなく、画像形成領域に向けて照射されることとなる。このため、画像の形成に寄与する光束を遮光することがなく、画像の輝度を良好に維持できる。

[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。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、第１実施形態におけるプロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１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（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内において、投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１全体を制御する制御装置等が配置されるものとする。

外装筺体２は、合成樹脂等から構成され、図１に示すように、投射レンズ３および光学ユニット４を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装筺体２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。
なお、外装筺体２は、合成樹脂等に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。

光学ユニット４は、前記制御装置による制御の下、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た画像光（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筺体２の背面に沿って延出するとともに、外装筺体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。なお、この光学ユニット４の詳細な構成については、後述する。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された画像光（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する。この投射レンズ３は、筒状の鏡筒内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。

〔光学ユニットの詳細な構成〕
光学ユニット４は、図１に示すように、照明光学装置４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を内部に収納配置するとともに、投射レンズ３を所定位置で支持固定する光学部品用筐体４５とを備える。
照明光学装置４１は、光学装置４４を構成する後述する光変調装置（液晶パネル）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る。この照明光学装置４１は、図１に示すように、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。

光源装置４１１は、図１に示すように、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射し所定位置に収束させるリフレクタ４１７と、リフレクタ４１７にて収束される光束を照明光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズ４１８とを備える。光源ランプ４１６としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが多用される。また、リフレクタ４１７としては、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されているが、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成してもよい。この場合には、平行化凹レンズ４１８を省略した構成とする。

第１レンズアレイ４１２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。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ている。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２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学装置４４の後述する光変調装置（液晶パネル）の画像形成領域に結像させる機能を有している。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の後述する光変調装置（液晶パネル）の画像形成領域にほぼ重畳される。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装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。

図２は、照明光学装置４１により液晶パネルに重畳される照明領域を模式的に示す平面図である。
上述した照明光学装置４１は、図２に示すように、光源装置４１１から射出された光束が液晶パネルの画像形成領域ＦＡ全体に確実に照射されるように、液晶パネルの画像形成領域ＦＡに対して所定のマージンＭ分、大きい照明領域ＩＡで液晶パネルに光束が照射されるように光学設計されている。

色分離光学装置４２は、図１に示すように、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により照明光学装置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している。
リレー光学装置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、色分離光学装置４２で分離された色光を赤色光用の光変調装置まで導く機能を有している。

この際、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー４２１では、照明光学装置４１から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、青色光成分が反射する。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４１９を通って青色光用の光変調装置に達する。このフィールドレンズ４１９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。他の緑色光および赤色光用の液晶パネルの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１９も同様である。

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４１９を通って緑色光用の光変調装置に達する。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装置４３を通り、さらにフィールドレンズ４１９を通って赤色光用の光変調装置に達する。なお、赤色光にリレー光学装置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の長さよりも長いため、光の拡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、リレー光学装置４３には、３つの色光のうち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、色分離光学装置４２から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成して画像光（カラー画像）を形成する。この光学装置４４は、図１に示すように、光変調素子としての液晶パネル４４１１（図３参照）を有する３つの光変調装置４４１（赤色光用の光変調装置を４４１Ｒ、緑色光用の光変調装置を４４１Ｇ、および青色光の光変調装置を４４１Ｂとする）と、これら光変調装置４４１の光束入射側にそれぞれ配置される３つの光学素子としての入射側偏光板４４２と、各光変調装置４４１の光束射出側にそれぞれ配置される３つの射出側偏光板４４３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４４４とを備える。そして、具体的な図示は省略するが、これらのうち、３つの光変調装置４４１、３つの射出側偏光板４４３、およびクロスダイクロイックプリズム４４４が一体化される。なお、３つの光変調装置４４１、３つの射出側偏光板４４３、およびクロスダイクロイックプリズム４４４の他、３つの入射側偏光板４４２も一体化する構成としても構わない。

入射側偏光板４４２は、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光軸と略同一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る。この入射側偏光板４４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板４４２１（図４参照）上に偏光膜４４２２（図４参照）が貼付された構成を有している。
光変調装置４４１を構成する液晶パネル４４１１は、一対の透明なガラス基板４４１１Ａ，４４１１Ｂ（図４参照）に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、前記制御装置からの駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。そして、液晶パネル４４１１は、光変調素子保持枠４４１２（図３参照）に収納保持される。なお、光変調素子保持枠４４１２の具体的な構成については後述する。

射出側偏光板４４３は、入射側偏光板４４２と同様の構成を有し、光変調装置４４１から射出された光束のうち、入射側偏光板４４２における光束の透過軸と直交する偏光軸を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。そして、射出側偏光板４４３は、例えば、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射側端面に貼り付けられる。
クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３から射出された色光毎に変調された変調光を合成して画像光（カラー画像）を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４４４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、投射レンズ３と対向する側（Ｇ色光側）に配置された射出側偏光板４４３を介した色光を透過し、残りの２つの射出側偏光板４４３（Ｒ色光側およびＢ色光側）を介した各色光を反射する。このようにして、各入射側偏光板４４２、各液晶パネル４４１１、および各射出側偏光板４４３にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。

〔光変調装置の構成〕
図３は、光変調装置４４１の構成を示す分解斜視図である。
図４は、光変調装置４４１を上方側から見た断面図である。
なお、３つの光変調装置４４１は、同様の構成であり、以下では１つの光変調装置４４１のみを説明する。
光変調装置４４１は、図３または図４に示すように、液晶パネル４４１１と、光変調素子保持枠４４１２とを備える。
光変調素子保持枠４４１２は、図３または図４に示すように、液晶パネル４４１１を収納する平面視略矩形状の凹形枠体４４１３と、この凹形枠体４４１３に収納した液晶パネル４４１１を凹形枠体４４１３に押圧固定する平面視略矩形状の支持板４４１４とを備える。これら凹形枠体４４１３および支持板４４１４には、図３または図４に示すように、液晶パネル４４１１の画像形成領域に対応し光束を通過可能とする開口部４４１３Ａ，４４１４Ａがそれぞれ形成されている。そして、液晶パネル４４１１は、この開口部４４１３Ａ，４４１４Ａで露出し、開口部４４１３Ａを介して入射する光束を変調し、開口部４４１４Ａを介して射出側偏光板４４３に射出する。

なお、光変調素子保持枠４４１２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、例えば、インバーおよび４２Ｎｉ−Ｆｅ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、炭素鋼、黄銅、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）等を採用できる。
光変調素子保持枠４４１２を上述した材料で構成することで、光変調素子保持枠４４１２に液晶パネル４４１１を収納保持した際に、光変調素子保持枠４４１２と液晶パネル４４１１とが熱伝達可能に接続し、光源装置４１１から射出された光束が液晶パネル４４１１に照射されることにより液晶パネル４４１１に生じる熱を光変調素子保持枠４４１２に放熱できる。したがって、液晶パネル４４１１の温度上昇を回避している。
また、本実施形態では、光学部品用筐体４５の底面には、図１に示すように、各光変調装置４４１の配置位置に対応する位置に開口部４５１がそれぞれ形成されている。そして、各開口部４５１を介して、前記冷却ユニットから各光変調装置４４１に向けて冷却空気を送風、あるいは、各開口部４５１を介して前記冷却ユニットにより各光変調装置４４１近傍の空気を吸入することで、液晶パネル４４１１の温度上昇を回避している。

凹形枠体４４１３は、図４に示すように、断面略コ字状の形状を有し、コ字状内側に収納部４４１３Ｂが設けられ、この収納部４４１３Ｂにて液晶パネル４４１１を収納する。
この凹形枠体４４１３において、上下の角端部には、図３に示すように、支持板４４１４の後述するピン挿通部とコ字状基端側から見て平面的に干渉しないように、切り欠き部４４１３Ｃがそれぞれ形成されている。

また、この凹形枠体４４１３において、光束入射側端面には、図３または図４に示すように、光変調装置４４１に入射する光束のうち画像形成領域ＦＡ（図２）を外れる光束を反射する反射面４４１３Ｄが形成されている。
この反射面４４１３Ｄは、図３に示すように、開口部４４１３Ａを平面的に囲む平面視略矩形枠形状を有する。そして、この反射面４４１３Ｄは、図３または図４に示すように、光変調装置４４１に入射する光束の光軸Ａ（図４）に直交する平面に対して所定角度、傾斜して形成され、画像形成領域ＦＡ（図２）を外れる光束Ｌ１（図４）を光変調装置４４１の光路前段側に配設される入射側偏光板４４２を避ける方向に反射する。
なお、この反射面４４１３Ｄとしては、凹形枠体４４１３を例えば金属材料で構成した場合には、該反射面４４１３Ｄを上述した形状とした後、鏡面加工等を施せば、高反射率の反射面４４１３Ｄを形成できる。また、鏡面加工等により反射面４４１３Ｄを形成する他、該反射面４４１３Ｄを上述した形状とした後、銀合金等の高い反射率を有する材料を一様に蒸着することで高反射率の反射面４４１３Ｄを形成しても構わない。
そして、本実施形態では、反射面４４１３Ｄは、７０％以上の反射率を有するように構成されている。

さらに、この凹形枠体４４１３において、反射面４４１３Ｄにおける矩形枠状の開口周縁部分には、図３または図４に示すように、光変調装置４４１に入射する光束の光軸Ａ（図４）に直交する平面に対して光束射出側に向けて傾斜する非干渉面４４１３Ｅが形成されている。本実施形態では、開口部４４１３Ａが光束射出側に向けて縮径するように形成され、該開口部４４１３Ａの内側面が非干渉面４４１３Ｅとして機能する。

支持板４４１４には、図３に示すように、四隅角部分に、図示しないピン状部材を挿通可能とするピン挿通部４４１４Ｂがそれぞれ形成されている。
このピン挿通部４４１４Ｂは、その内周縁が光束入射側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。
そして、凹形枠体４４１３の収納部４４１３Ｂに液晶パネル４４１１を収納した後、支持板４４１４を接着剤等により凹形枠体４４１３の光束射出側端面に貼り付けることで、光変調装置４４１が一体化される。また、図示しない４つのピン状部材を支持板４４１４の各ピン挿通部４４１４Ｂに挿通しつつ、例えば、前記各ピン状部材の端部をクロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射側端面に接着固定しかつ、前記各ピン状部材の外周を各ピン挿通部４４１４Ｂの内周に接着固定することで、光変調装置４４１がクロスダイクロイックプリズム４４４に一体化される。

上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、光変調装置４４１の光束入射側に反射面４４１３Ｄが設けられているので、画像形成領域ＦＡに対して所定のマージンＭ分、大きい照明領域ＩＡで液晶パネル４４１１に向けて光束が照射される際に、光変調装置４４１に入射する光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束Ｌ１を反射面４４１３Ｄにて反射できる。このため、画像の形成に寄与しない不要な光により光変調素子保持枠４４１２が発熱し、液晶パネル４４１１が温度上昇することを回避できる。したがって、液晶パネル４４１１の熱劣化を抑制でき、信頼性を高め、プロジェクタ１の長寿命化が図れる。

ここで、光変調素子保持枠４４１２の光束入射側端面に反射面４４１３Ｄが形成されているので、光変調素子保持枠４４１２に光束が入射した際でも、反射面４４１３Ｄにて反射し、光変調素子保持枠４４１２への光吸収を防ぎ、光変調素子保持枠４４１２が発熱することを抑制できる。
また、光変調装置４４１とは別に反射面を有する反射部材等を設ける必要がなく、プロジェクタ１の小型化および低コスト化が図れる。

ところで、光変調装置４４１に入射する光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束Ｌ１を反射面４４１３Ｄにて反射した場合に、反射した光束が入射側偏光板４４２に入射すると、入射側偏光板４４２が前記反射した光束を吸収し温度が上昇してしまう。
本実施形態では、反射面４４１３Ｄは、光変調装置４４１に入射する光束の光軸Ａに直交する平面に対して所定角度、傾斜して形成されているので、光変調装置４４１に入射する光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束Ｌ１は、反射面４４１３Ｄにて入射側偏光板４４２を避ける方向に反射されることとなる。このため、反射面４４１３Ｄにて反射した光束が入射側偏光板４４２に入射することがなく、入射側偏光板４４２が温度上昇することを回避し、プロジェクタ１の信頼性を高めることができる。

ところで、光源装置４１１から液晶パネル４４１１の画像形成領域ＦＡに照射される光束は、所定の拡がりをもって画像形成領域に照射される。すなわち、画像形成領域ＦＡに向けて垂直に入射する光束の他、画像形成領域ＦＡの外側から画像形成領域に向けて斜方入射する光束Ｌ２（図４）も存在する。ここで、反射面４４１３Ｄにおける枠形状の開口周縁部分を、例えば、光変調装置４４１に入射する光束の光軸Ａに対して直交する平面状に形成した場合には、斜方入射する光束Ｌ２も反射面４４１３Ｄにて遮光されてしまう。このような場合には、画像の形成に寄与する光束Ｌ２を遮光することとなり、画像の輝度が低下してしまう。
本実施形態では、反射面４４１３Ｄにおける枠形状の開口周縁部分には、光変調装置４４１に入射する光束の光軸Ａに直交する平面に対して光束射出方向に傾斜する非干渉面４４１３Ｅが形成されているので、斜方入射する光束Ｌ２は、反射面４４１３Ｄにて遮光されることがなく、画像形成領域ＦＡに向けて照射されることとなる。このため、画像の形成に寄与する光束Ｌ２を遮光することがなく、画像の輝度を良好に維持できる。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図５は、第２実施形態における反射部材４４５の構造、および配設位置を示す斜視図である。
図６は、第２実施形態における反射部材４４５および光変調装置４４１を一体化した状態で上方側から見た断面図である。
前記第１実施形態では、光変調素子保持枠４４１２の光束入射側端面に形成された反射面４４１３Ｄにて光変調装置４４１に向かう光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束を反射させている。
これに対して第２実施形態では、図５または図６に示すように、各光変調装置４４１の光束入射側（光変調装置４４１および入射側偏光板４４２の間）にそれぞれ反射部材４４５を配設し、各反射部材４４５の各反射面４４５２にて各光変調装置４４１に向かう光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束を反射させる。
なお、３つの反射部材４４５を設ける点以外の構成は、前記第１実施形態と同様のものである。
また、３つの光変調装置４４１の光束入射側にそれぞれ配設される３つの反射部材４４５は、同様の構成であり、以下では、１つの反射部材４４５のみを説明する。

具体的に、反射部材４４５は、図５または図６に示すように、液晶パネル４４１１の画像形成領域に対応し光束を通過可能とする開口部４４５１を有し、平面視略矩形枠状の形状を有する。
この反射部材４４５において、光束射出側端面は、図６に示すように、光変調素子保持枠４４１２の光束入射側端面に倣う形状を有する。そして、反射部材４４５は、図６に示すように、例えば、熱伝導性を有する接着剤を介して光変調素子保持枠４４１２の光束入射側端面に接着固定され、光変調素子保持枠４４１２と熱伝達可能に接続する。

また、この反射部材４４５において、光束入射側端面には、図５または図６に示すように、光変調装置４４１に入射する光束のうち画像形成領域ＦＡ（図２）を外れる光束を反射する反射面４４５２が形成されている。
なお、上述した反射部材４４５としては、成形または板金加工により形成でき、光変調素子保持枠４４１２と同様の材料を採用できる。
この反射面４４５２は、図５に示すように、開口部４４５１を平面的に囲む平面視略矩形枠形状を有する。そして、この反射面４４５２は、図５または図６に示すように、光変調装置４４１に入射する光束の光軸Ａ（図６）に直交する平面に対して所定角度、傾斜して形成され、画像形成領域ＦＡ（図２）を外れる光束Ｌ１（図６）を光変調装置４４１の光路前段側に配設される入射側偏光板４４２を避ける方向に反射する。
そして、この反射面４４５２としては、前記第１実施形態で説明した反射面４４１３Ｄと同様に、反射部材４４５を例えば金属材料で構成した場合には、該反射面４４５２を上述した形状とした後、鏡面加工等を施せば、高反射率の反射面４４５２を形成できる。また、鏡面加工等により反射面４４５２を形成する他、該反射面４４５２を上述した形状とした後、銀合金等の高い反射率を有する材料を一様に蒸着することで高反射率の反射面４４５２を形成しても構わない。
そして、本実施形態では、反射面４４５２は、７０％以上の反射率を有するように構成されている。

さらに、この反射部材４４５において、反射面４４５２における矩形枠状の開口周縁部分には、図５または図６に示すように、光変調装置４４１に入射する光束の光軸Ａ（図６）に直交する平面に対して光束射出側に向けて傾斜する（光束射出側に向けて縮径するように傾斜する）非干渉面４４５３が形成されている。本実施形態では、開口部４４５１が光束射出側に向けて縮径するように形成され、該開口部４４５１の内側面が非干渉面４４５３として機能する。

上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と略同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、光変調装置４４１の光束入射側に反射部材４４５が配設されているので、反射部材４４５に形成された反射面４４５２により、光変調装置４４１に入射する光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束Ｌ１を反射できる。
また、光変調装置４４１とは別に反射部材４４５を設けているので、前記第１実施形態で説明したように光変調素子保持枠４４１２に反射面４４１３Ｄを形成する構成と比較して、画像形成領域ＦＡを外れる光束Ｌ１の一部を反射面が吸収した場合であっても、その熱が液晶パネル４４１１に伝達されることを抑制できる。

ところで、本実施形態では、前記第１実施形態で説明したように、光学部品用筐体４５の底面に形成された各開口部４５１を介して、前記冷却ユニットから各光変調装置４４１に向けて冷却空気を送風、あるいは、各開口部４５１を介して前記冷却ユニットにより各光変調装置４４１近傍の空気を吸入することで、液晶パネル４４１１の温度上昇を回避している。ここで、このような冷却構造では、光変調装置４４１に対して冷却空気が良好に送風され、あるいは、光変調装置４４１近傍の空気が良好に吸入されるために、光変調装置４４１の光束入射側あるいは光束射出側に所定の空間を必要とする。そして、本実施形態では、プロジェクタ１の小型化を図るために、各光学部品４１１〜４１５，４１９，４２１〜４２３，４３１〜４３４，４４１〜４４４を密集した状態で配設している。このため、反射部材４４５を光変調装置４４１の光束入射側に、前記所定の空間が形成されるように配設することは難しく、所定間隔を空けて無理に配設した場合には液晶パネル４４１１を良好に冷却することが難しい。
本実施形態では、反射部材４４５が光変調素子保持枠４４１２の光束入射側端面に一体的に接続されているので、光変調装置４４１の光束入射側（反射部材４４５の光束入射側）に前記所定の空間を形成することができ、液晶パネル４４１１に対して冷却空気が良好に送風され、あるいは、液晶パネル４４１１近傍の空気が良好に吸入され、液晶パネル４４１１の冷却構造を良好に維持できる。

また、光変調素子保持枠４４１２および反射部材４４５が熱伝導性を有する材料から構成され、互いに熱伝達可能に接続されているので、光源装置４１１から射出された光束が照射されることにより液晶パネル４４１１に生じた熱を、液晶パネル４４１１〜光変調素子保持枠４４１２〜反射部材４４５の熱伝達経路を辿って放熱できる。このため、上述した液晶パネル４４１１の冷却構造を併用することで、液晶パネル４４１１をより効果的に冷却でき、液晶パネル４４１１の熱劣化を効果的に抑制できる。また、例えば、光変調素子保持枠４４１２および反射部材４４５が所定間隔、離間した状態で配置される構成と比較して、液晶パネル４４１１から伝達される熱の放熱面積を大きくすることができ、液晶パネル４４１１の冷却効率を向上できる。

[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図７は、第３実施形態における吸収部材４４６の構造、および配設位置を示す斜視図である。
図８は、第３実施形態における吸収部材４４６および光変調装置４４１を上方側から見た断面図である。
前記第１実施形態では、光変調装置４４１に向う光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束を反射面４４１３Ｄにて反射させている。
これに対して第３実施形態では、図７または図８に示すように、各光変調装置４４１の光束入射側（光変調装置４４１および入射側偏光板４４２の間）にそれぞれ吸収部材４４６を配設し、各光変調装置４４１に向う光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束Ｌ１（図８）を各吸収部材４４６にて吸収する。
なお、吸収部材４４６を設ける点以外の構成は、前記第１実施形態と同様のものである。
また、３つの光変調装置４４１の光束入射側にそれぞれ配設される３つの吸収部材４４６は、同様の構成であり、以下では、１つの吸収部材４４６のみを説明する。

具体的に、吸収部材４４６は、入射した光束を吸収する材料で構成され、図７または図８に示すように、液晶パネル４４１１の画像形成領域に対応し光束を通過可能とする開口部４４６１を有する平面視矩形枠状の板体である。そして、吸収部材４４６は、光変調装置４４１の光束入射側に、光変調素子保持枠４４１２に対して熱的に絶縁された状態で配設される。すなわち、吸収部材４４６としては、例えば、光変調素子保持枠４４１２に対して断熱材を介して接続してもよいし、光変調装置４４１に対して所定間隔、離間した位置に配設する構成としてもよい。
この吸収部材４４６の材料としては、例えば、セラミックや、アルマイト処理が施されたアルミニウム等を採用できる。なお、吸収部材４４６としては、セラミックや、アルマイト処理が施されたアルミニウム等の他、入射した光束を吸収し吸収率が５０％以上の材料であればいずれの材料で構成しても構わない。

また、この吸収部材４４６において、開口部４４６１周縁部分には、図７または図８に示すように、光変調装置４４１に入射する光束の光軸Ａ（図８）に直交する平面に対して光束射出側に向けて傾斜する非干渉面４４６２が形成されている。本実施形態では、開口部４４６１が光束射出側に向けて縮径するように形成され、該開口部４４６１の内側面が非干渉面４４６２として機能する。

上述した第３実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、光変調装置４４１の光束入射側に吸収部材４４６が配設されているので、画像形成領域ＦＡに対して所定のマージンＭ分、大きい照明領域ＩＡで液晶パネル４４１１に向けて光束が照射される際に、光変調装置４４１に入射する光束のうち画像形成領域ＦＡを外れる光束Ｌ１を吸収部材４４６にて吸収できる。このため、画像の形成に寄与しない不要な光により光変調素子保持枠４４１２が発熱し、液晶パネル４４１１が温度上昇することを回避できる。したがって、液晶パネル４４１１の熱劣化を抑制できる。
また、吸収部材４４６は、光変調素子保持枠４４１２に対して熱的に絶縁された状態で配置されているので、吸収部材４４６の光吸収による熱が液晶パネル４４１１に伝達されることを回避できる。

さらに、吸収部材４４６における枠形状の開口周縁部分には、前記第１実施形態で説明した非干渉面４４１３Ｅと同様の非干渉面４４６２が形成されているので、前記第１実施形態と同様に、画像の形成に寄与する光束Ｌ２を遮光することがなく、画像の輝度を良好に維持できる。

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。
前記各実施形態において、光変調素子保持枠４４１２の構成は、前記各実施形態で説明した構成に限らず、液晶パネル４４１１を保持可能な構成であれば、いずれの構成でも構わない。
例えば、前記第１実施形態では、光変調素子保持枠４４１２に反射面４４１３Ｄが形成されていればよく、例えば、凹形枠体４４１３に各ピン挿通部４４１４Ｂを形成し、支持板４４１４を省略した構成を採用しても構わない。前記第２実施形態および前記第３実施形態も同様である。
また、例えば、前記第２実施形態および前記第３実施形態では、光変調装置の構成を前記第１実施形態と同様に構成したが、すなわち、光変調素子保持枠の光束入射側端面が光軸Ａに対して所定角度、傾斜した形状としていたが、これに限らず、光変調素子保持枠の光束入射側端面が光軸Ａに略直交する平面状に形成しても構わない。また、このように構成した場合には、前記第２実施形態では、反射部材４４５の光束射出側端面も光変調素子保持枠の光束入射側端面に倣うように平面状に形成すればよい。

前記各実施形態では、反射面４４１３Ｄ，４４５２にて光束Ｌ１を反射する構造、吸収部材４４６にて光束Ｌ１を吸収する構造を、３つの各色光側に設けていたが、これに限らず、３つの各色光側のうち少なくともいずれかに設ける構成を採用してもよい。

前記第２実施形態において、反射部材４４５の形状は、前記第２実施形態で説明した形状に限らない。
例えば、反射部材４４５において、該反射部材４４５の左右辺縁から光束射出側に突出する突出部を形成し、断面略コ字状に形成する。そして、反射部材４４５のコ字状内側にて光変調装置４４１を収納し、前記一対の突出部内側にて光変調装置４４１を光軸Ａに沿って移動可能に構成する。このように構成しておけば、光学装置４４の製造時において、反射部材における前記一対の突出部内側にて光変調装置４４１を光軸Ａに沿って移動させ、液晶パネル４４１１の位置調整を実施することができる。

前記各実施形態では、３つの光変調装置４４１を用いたプロジェクタ１を説明したが、これに限らない。例えば、１つのみの光変調装置を用いたプロジェクタ、２つの光変調装置を用いたプロジェクタ、あるいは、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。
前記各実施形態では、光変調素子として透過形の液晶パネル４４１１を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよく、あるいは、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用してもよい。
前記各実施形態では、光学ユニット４は、平面視略Ｌ字状の形状を有していたが、その他の形状を採用してもよく、例えば、平面視略Ｕ字状の形状としてもよい。
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを説明したが、本発明では、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射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。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、光変調素子の熱劣化を抑制し、信頼性を向上できるので、プレゼンテーションやホームシアタ等に用いられるプロジェクタとして利用できる。

第１実施形態におけるプロジェクタの概略構成を模式的に示す図。 前記実施形態における照明光学装置により液晶パネルに重畳される照明領域を模式的に示す平面図。 前記実施形態における光変調装置の構成を示す分解斜視図。 前記実施形態における光変調装置を上方側から見た断面図。 第２実施形態における反射部材の構造、および配設位置を示す斜視図。 前記実施形態における反射部材および光変調装置を一体化した状態で上方側から見た断面図。 第３実施形態における吸収部材の構造、および配設位置を示す斜視図。 前記実施形態における吸収部材および光変調装置を上方側から見た断面図。

符号の説明

１・・・プロジェクタ、３・・・投射レンズ（投射光学装置）、４１１・・・光源装置、４４１，４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ・・・光変調装置、４４２・・・入射側偏光板（光学素子）、４４５・・・反射部材、４４６・・・吸収部材、４４１１・・・液晶パネル（光変調素子）、４４１２・・・光変調素子保持枠、４４１３Ａ，４４１４Ａ・・・開口部、４４１３Ｄ，４４５２・・・反射面、４４１３Ｅ，４４５３，４４６２・・・非干渉面、ＦＡ・・・画像形成領域。

Claims (9)

1. 光源装置と、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装置と、前記光変調装置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たプロジェクタであって、
   前記光変調装置は、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と、前記光変調素子の画像形成領域に対応し前記光束を通過可能とする開口部を有し前記光変調素子を保持する光変調素子保持枠とを備え、
   前記光変調装置の光束入射側には、前記光変調装置に入射する光束のうち前記画像形成領域を外れる光束を反射する反射面が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記反射面は、前記光変調素子保持枠の光束入射側端面に形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記光変調装置の光束入射側には、前記反射面を有する反射部材が配設され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において、
   前記反射部材は、前記光変調素子保持枠の光束入射側端面に一体的に接続されていることを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
   前記光変調素子保持枠および前記反射部材は、熱伝導性を有する材料から構成され、互いに熱伝達可能に接続されていることを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記反射面は、前記光変調装置に入射する光束の光軸に直交する平面に対して所定角度、傾斜して形成され、前記光変調装置に入射する光束のうち前記画像形成領域を外れる光束を前記光変調装置の光路前段側に配設される光学素子を避ける方向に反射することを特徴とするプロジェクタ。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記反射面は、前記画像形成領域を平面的に囲む平面視枠形状を有し、
   前記反射面における枠形状の開口周縁部分には、前記光変調装置に入射する光束の光軸に直交する平面に対して光束射出方向に傾斜する非干渉面が形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
8. 光源装置と、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装置と、前記光変調装置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たプロジェクタであって、
   前記光変調装置は、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と、前記光変調素子の画像形成領域に対応し前記光束を通過可能とする開口部を有し前記光変調素子を保持する光変調素子保持枠とを備え、
   前記光変調装置の光束入射側には、前記光変調装置に入射する光束のうち前記画像形成領域を外れた光束を吸収する吸収部材が配設されていることを特徴とするプロジェクタ。
9. 請求項８に記載のプロジェクタにおいて、
   前記吸収部材は、前記画像形成領域を平面的に囲む平面視枠形状を有し、
   前記吸収部材における枠形状の開口周縁部分には、前記光変調装置に入射する光束の光軸に直交する平面に対して光束射出方向に傾斜する非干渉面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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