JP2009251509A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系を構成する部品を強固に固定しつつ、画像変調素子等の効率の良い冷却を行う。
【解決手段】画像投射装置は、複数の画像変調素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを含み、光源２４からの光を色分解して複数の画像変調素子に導き、該複数の画像変調素子からの光を色合成する光学系２８と、該光学系を構成する複数の光学部品４８，２６，３６が固定される固定部材１８と、吸い込み風を発生させる冷却ファン５とを有する。固定部材は、該光学系に対して冷却ファンの吸い込み面とは反対側に配置されている。固定部材は、光学部品間に形成された空間における吸い込み風の上流側開口を塞ぐ形状１８ａ，１８ｂを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶パネル等の画像変調素子を用いた画像投射装置に関し、特に該画像投射装置における冷却構造に関する。

液晶プロジェクタ等の画像投射装置の小型化と高輝度化に伴い、該装置内に高密度で配置された部品（例えば、画像変調素子）の冷却をいかにして適切に行うかが重要な問題になってきている。また、画像投射装置の静音化を実現するために、冷却ファンの回転数を低くしたり冷却ファンの使用個数を減らしたりすることができる効率の良い冷却構造が求められている。

特許文献１には、シロッコファンによる吸い込み風を用いて装置内の部品を冷却する画像投射装置が開示されている。これは、密集した多数の部品を冷却するためには、指向性が強い吹き付け風を用いるよりも、指向性がほとんどない吸い込み風を用いる方がそれら多数の部品に対する冷却を良好に行うことができるためである。すなわち、密集した多数の部品に向けて指向性の強い吹き付け風を供給しても、その下流側の部品に対して吹き付け風が届かない可能性が高く、それら下流側の部品の冷却が不十分となるからである。また、特許文献１の画像投射装置では、シロッコファンによる吸い込み風を装置内の複数の箇所に対して効率良く流すように、ガイド部材を配置している。
特開２００２−１２２８３９号公報

しかしながら、ますます小型化が進む画像投射装置の内部に、上記特許文献１にて図示されているような大きなガイド部材を配置することはスペース的に困難である。

また、高画質の投射画像を得るためには、画像投射装置の光学系を構成する部品の位置精度を長期にわたって維持しなければならない。したがって、光学系を構成する部品を強固に保持する保持機構も必要である。

本発明は、光学系を構成する部品を強固に保持（固定）でき、かつ画像変調素子等の効率の良い冷却を行うことができるようにした画像投射装置を提供する。

本発明の一側面としての画像投射装置は、複数の画像変調素子を含み、光源からの光を色分解して該複数の画像変調素子に導き、該複数の画像変調素子からの光を色合成する光学系と、該光学系を構成する複数の光学部品が固定される固定部材と、吸い込み風を発生させる冷却ファンとを有する。固定部材は、該光学系に対して冷却ファンの吸い込み面とは反対側に配置されている。そして、固定部材は、光学部品間に形成された空間における吸い込み風の上流側開口を塞ぐ形状を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の光学部品を強固に保持する固定部材を、該光学部品間に形成された冷却不要な空間に吸い込み風を流れ込ませずに、冷却が必要な部品（画像変調素子に対して設けられた放熱部材等）に向かわせる導風部材として利用することができる。これにより、複数の光学部品の位置精度を長期にわたって維持できるとともに、冷却が必要な部品に対する効率の良い冷却を行うことができる小型の画像投射装置を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

まず、図１及び図３から図５を用いて、本発明の実施例である光学機器としての液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成について説明する。ここでは、後述する実施例１，２で共通する構成について説明する。

図１には、該プロジェクタの全体的な構成を示している。図４から図６には、該プロジェクタにおける色分解合成光学系の冷却構造を示している。図３は、実施例１，２に対する比較例を示す図であるが、後述する固定部材を除いた構成は実施例１，２と共通であるので、ここでのプロジェクタの構成の説明に用いる。

これらの図において、２４は光源ランプ（以下、単にランプという）であり、本実施例では、高圧水銀放電ランプが用いられている。ただし、光源ランプ２４として、高圧水銀放電ランプ以外の放電型ランプ（例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ）を用いてもよい。

２３はランプ２４を保持するランプホルダ、２２は防爆ガラス、２１はガラス押さえである。３５はランプ２４からの光束を均一な明るさ分布を有する平行光束に変換する照明光学系である。

２８は照明光学系３５からの光を色分解して、図３及び図４に示すＲＧＢの３色用の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに導き、さらに該液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂからの複数の光を色合成する色分解合成光学系である。

図３及び図４に示す１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂは液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂで発生した熱を放射する（すなわち、放熱を行う）放熱部材としてのヒートシンクである。

図４から図６に示す１８は固定部材である。該固定部材１８は、色分解合成光学系２８を構成する複数の光学部品である、後述する第１及び第２偏光ビームスプリッタとダイクロイックプリズムが接着等により固定されることで、これら光学部品の相対位置決めを行う板状の部材である。固定部材１８は、後述するように、色分解合成光学系２８に対する冷却風路を限定する部材でもある。

３３は色分解合成光学系２８からの光（画像）を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒３３内には、後述する投射光学系が収納されている。

１３は色分解合成光学系２８が固定された固定部材１８を保持するプリズムベース（保持部材）である。

３１はランプ２４、照明光学系３５及び色分解合成光学系２８を収納するとともに、投射レンズ鏡筒３３が固定される光学ボックスである。該光学ボックス３１には、ランプ２４の周囲を囲むランプケース部が形成されている。光学ボックス３１の上面開口部は、該光学ボックス３１内に照明光学系３５及び色分解合成光学系２８が収納された状態で、光学ボックス蓋２７によって覆われる。

１５はランプ２４に対して吹き付け風を送り、該ランプ２４を冷却するランプ冷却ファンである。１４はランプ冷却ファン１５を保持するとともに、ランプ冷却ファン１５からの冷却風をランプ２４に導く第１ランプダクトである。１６は第１ランプダクト１４に対してランプ冷却ファン１５を押さえ、第１ランプダクト１４と組み合わされてダクトを構成する第２ランプダクトである。

５はプロジェクタの筐体の概ね中央部に配置され、色分解合成光学系２８を冷却する吸い込み式のパネル冷却ファンである。パネル冷却ファン５としては、シロッコファンや軸流ファンを用いることができるが、本実施例ではシロッコファンを用いる。シロッコファン５は、その吹き出し風によって、電源ユニット（図示せず）と光源駆動ユニット（図示せず）を冷却する。６はシロッコファン５からの吹き出し風を電源ユニットと光源駆動ユニットに導くための導風ダクトである。

１７は電源ユニットと光源駆動ユニットを覆う電源カバー部材である。２０は電源カバー部材１７の一部を構成し、電源のアース端子と電気的に接続される金属部材である。

３０は回路基板カバー部材であり、その内部には、電源ユニットからの電力により、該プロジェクタの各部を制御する制御基板、映像信号に応じて各液晶パネルを駆動して該液晶パネルに映像信号に応じた画像を形成させるパネル駆動基板が収容されている。さらに、回路基板カバー部材３０内には、外部からの信号を取り込むためのコネクタを有する信号取り込み基板も収容されている。

１０は後述する下部外装ケース７に形成された吸気口から空気を吸い込むことで電源ユニットと光源駆動ユニット内に風を流通させ、これらを冷却する電源冷却ファンである。９はランプ冷却ファン１５からランプ２４に吹き付けられ、該ランプ２４を冷却した熱風をプロジェクタの筐体の外部に排出する排気ファンである。

３４はランプ２４からの光がプロジェクタ外部に漏れないような遮光機能を有するランプ排気ルーバーである。

７はランプ２４、光学ボックス３１、電源ユニット、光源駆動ユニット、回路基板カバー部材３０、冷却ファン５，１０，１５及び排気ファン９等を収納する下部外装ケースである。２５は光学ボックス３１等を収納した下部外装ケース７に蓋をするための上部外装ケースである。１は第１側板であり、１２は第２側板である。これら側板１，１２は、外装ケース７，２５の両側面に形成される開口を閉じる。第２側板１２には、排気ファン９に対向する排気口が形成されている。

下部外装ケース７、上部外装ケース２５、第１側板１及び第２側板１２によって、該プロジェクタの筐体が構成される。

８はランプ２４を冷却した熱風を排気ファン９まで導き、筐体の内部に熱風を放散させないためのランプ排気ボックスであり、前述したランプ排気ルーバー３４を内部に保持する。

３はランプ蓋であり、下部外装ケース７の底面に着脱可能に取り付けられるとともに、装着時にはビスによって下部外装ケース７に固定される。また、４はセット調整脚である。セット調整脚４は、下部外装ケース７に固定されており、その脚部の高さを調整できるようになっている。脚部の高さ調整により、プロジェクタの傾斜角度を調整できる。

２は下部外装ケース７の吸気口を覆う不図示のフィルタを押さえるＲＧＢ吸気プレートである。

１１は外部電源差込部であり、ここには商用電源等の外部電源が接続される。３２はリモコンセンサー基板であり、リモコンによるプロジェクタの操作を可能とする。

次に、図２を用いて、プロジェクタの光学構成について説明する。なお、図２中に示す構成要素の一部は、図３から図６にも示されている。図２において、左側には水平断面を、右側には垂直断面をそれぞれ示す。

同図において、２４は連続スペクトルで白色光を発光するランプであり、放電発光管２４ａからの光をリフレクタ３７によって所定の方向に集光して射出する。

３８ａは水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第１シリンダアレイである。３８ｂは第１シリンダアレイ３８ａの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズセルを複数有する第２シリンダアレイである。

３９は紫外線吸収フィルタ、４０は無偏光光を所定の偏光光に変換する偏光変換素子である。

４１は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサである。４２はランプ２４からの光軸を、ほぼ９０度（より詳しくは８８度）折り曲げるための反射ミラーである。

３８ｃは垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第３シリンダアレイである。３８ｄは第３シリンダアレイ３８ｃの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズアレイを複数有する第４シリンダアレイである。

４５は色座標を所定値に調整するために特定波長域の色をランプ２４に戻すためのカラーフィルタである。４３はコンデンサーレンズである。４４は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により、照明光学系３５が構成される。

４６は青（Ｂ：例えば４３０〜４９５ｎｍ）と赤（Ｒ：例えば５９０〜６５０ｎｍ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ：例えば５０５〜５８０ｎｍ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。４７は透明基板に偏光素子を貼り付けたＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。４８は多層膜により構成された偏光分離面においてＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１偏光ビームスプリッタである。

５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂはそれぞれ、入射した光を反射するとともに画像変調する画像変調素子（若しくは画像形成素子）としての赤用反射型液晶パネル、緑用反射型液晶パネル及び青用反射型液晶パネルである。

４９Ｒ，４９Ｇ，４９Ｂはそれぞれ、赤用１／４波長板、緑用１／４波長板及び青用１／４波長板である。

５１はＲ光の色純度を高めるためにオレンジ光をランプ２４に戻すトリミングフィルタである。５２は透明基板に偏光素子を貼り付けたＲＢ用入射側偏光板を示す。ＲＢ用入射側偏光板５２は、Ｐ偏光のみを透過する。

５３はＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。２６は偏光分離面においてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２偏光ビームスプリッタである。

５４はＢ用射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｂ光のうちＳ偏光成分のみを整流する。２９はＧ光のうちＳ偏光成分のみを透過させるＧ用射出側偏光板である。３６はＲ光及びＢ光を透過し、Ｇ光を反射するダイクロイックプリズムである。

以上のダイクロイックミラー４６〜ダイクロイックプリズム３６（液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂ，５０Ｇを含む）により、色分解合成光学系２８が構成される。

本実施例において、偏光変換素子４０はＰ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は、偏光変換素子４０における光の偏光方向を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー４６に入射する光は、第１及び第２偏光ビームスプリッタ４８，２６での偏光方向を基準として考え、Ｐ偏光であるとする。すなわち、本実施例では、偏光変換素子４０から射出された光をＳ偏光とするが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラー４６に入射させる場合はＰ偏光として定義する。

次に、光学的な作用を説明する。

放電発光管２４ａから発した光はリフレクタ３７により所定の方向に集光される。リフレクタ３７は放物面形状の凹面鏡を有し、放物面の焦点位置からの光は該放物面の対称軸に平行な光束となる。但し、発光管２４ａからの光源は理想的な点光源ではなく、有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの光束は、第１シリンダアレイ３８ａに入射する。第１シリンダアレイ３８ａに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、垂直方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。そして、これら複数の分割光束は、紫外線吸収フィルタ３９及び第２シリンダアレイ３８ｂを経て、複数の光源像を偏光変換素子４０の近傍に形成する。

偏光変換素子４０は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有する。複数の光束は、それぞれの列に対応した偏光分離面に入射し、これを透過するＰ偏光成分とここで反射するＳ偏光成分とに分割される。反射されたＳ偏光成分は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に射出する。一方、偏光分離面を透過したＰ偏光成分は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換される。こうして、同じ偏光方向を有する複数の光束が射出する。

偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４０から射出した後、フロントコンプレッサ４１で圧縮され、反射ミラー４２によって８８度の角度で反射され、第３シリンダアレイ３８ｃに入射する。

第３シリンダアレイ３８ｃに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、水平方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。該複数の分割光束は、第４シリンダアレイ３８ｄ及びコンデンサーレンズ４３を介してリアコンプレッサ４４に入射する。

フロントコンプレッサ４１、コンデンサーレンズ４３及びリアコンプレッサ４４の光学作用によって、複数の光束によって形成される矩形像は互いに重なり合い、矩形の均一な明るさの照明エリアを形成する。この照明エリアに、反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが配置される。

偏光変換素子４０によってＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー４６に入射する。以下、ダイクロイックミラー４６を透過したＧ光の光路について説明する。

ダイクロイックミラー４６を透過したＧ光は、入射側偏光板４７に入射する。Ｇ光はダイクロイックミラー４６によって分解された後もＰ偏光（偏光変換素子４０を基準とする場合はＳ偏光）となっている。そして、Ｇ光は入射側偏光板４７から射出した後、第１偏光ビームスプリッタ４８に対してＰ偏光として入射し、その偏光分離面を透過してＧ用反射型液晶パネル５０Ｇへと至る。

ここで、該プロジェクタに設けられたパネル駆動基板７０には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置８０が接続されている。パネル駆動基板７０上の回路は、画像供給装置８０から入力された画像情報に基づいて反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを駆動し、これらに各色用の原画を形成させる。これにより、各反射型液晶パネルに入射した光は、反射されるとともに原画に応じて変調（画像変調）される。画像供給装置８０とプロジェクタとにより画像表示システムが構成される。

Ｇ用反射型液晶パネル５０Ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、再び第１偏光ビームスプリッタ４８の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＧ光のうちＳ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッタ４８の偏光分離面で反射され、投射光としてダイクロイックプリズム３６に向かう。

このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１偏光ビームスプリッタ４８とＧ用反射型液晶パネル５０Ｇとの間に設けられた１／４波長板４９Ｇの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第１偏光ビームスプリッタ４８とＧ用反射型液晶パネル５０Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

第１偏光ビームスプリッタ４８から射出したＧ光は、ダイクロイックプリズム３６に対してＳ偏光として入射し、該ダイクロイックプリズム３６のダイクロイック膜面で反射して投射レンズ鏡筒３３（投射光学系）へと至る。

一方、ダイクロイックミラー４６で反射したＲ光とＢ光は、トリミングフィルタ５１に入射する。Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー４６によって分解された後もＰ偏光となっている。そして、Ｒ光とＢ光は、トリミングフィルタでオレンジ光成分がカットされた後、入射側偏光板５２を透過し、色選択性位相差板５３に入射する。

色選択性位相差板５３は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転させる作用を有し、これによりＲ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ２６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ２６に入射したＲ光は、該第２偏光ビームスプリッタ２６の偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ２６に入射したＢ光は、該第２偏光ビームスプリッタ２６の偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル５０Ｂへと至る。

Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒに入射したＲ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ２６の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ２６の偏光分離面を透過して、投射光としてダイクロイックプリズム３６に向かう。

また、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂに入射したＢ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ２６の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢ光のうちＳ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ２６の偏光分離面で反射されて、投射光としてダイクロイックプリズム３６に向かう。

このとき、第２偏光ビームスプリッタ２６とＲ用，Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂとの間に設けられた１／４波長板４９Ｒ，４９Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じように、Ｒ，Ｂ光それぞれの黒表示状態での調整を行うことができる。

こうして１つの光束に合成されて第２偏光ビームスプリッタ２６から射出したＲ光とＢ光のうちＢ光は、射出側偏光板５４で検光されてダイクロイックプリズム３６に入射する。また、Ｒ光はＰ偏光のまま射出側偏光板５４を透過して、ダイクロイックプリズム３６に入射する。

射出側偏光板５４で検光されることにより、Ｂ光は、該Ｂ光が第２偏光ビームスプリッタ２６、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂ及び１／４波長板４９Ｂを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。

そして、ダイクロイックプリズム３６に入射したＲ光とＢ光は、ダイクロイック膜面を透過して、該ダイクロイック膜面にて反射したＧ光と合成されて投射レンズ鏡筒３３に至る。

そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、投射レンズ鏡筒３３内の投射光学系によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上説明した光路は、反射型液晶パネルが白表示状態の場合である。以下では、反射型液晶パネルが黒表示状態の場合での光路について説明する。

まず、Ｇ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー４６を透過したＧ光のＰ偏光光は、入射側偏光板４７に入射し、その後第１偏光ビームスプリッタ４８に入射してその偏光分離面で透過され、Ｇ用反射型液晶パネル５０Ｇへと至る。しかし、反射型液晶パネル５０Ｇが黒表示状態であるため、Ｇ光は画像変調されずに反射される。このため、Ｇ用反射型液晶パネル５０Ｇで反射された後も、Ｇ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｇ光は再び第１偏光ビームスプリッタ４８の偏光分離面を透過し、入射側偏光板４７を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、Ｒ光とＢ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー４６で反射したＲ光とＢ光のＰ偏光光は、トリミングフィルタ５１を透過して入射側偏光板５２に入射する。そして、入射側偏光板５２から射出した後、色選択性位相差板５３に入射する。色選択性位相差板５３は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転する作用を持つため、Ｒ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ２６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ２６に入射したＲ光は、その偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ２６に入射したＢ光は、その偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル５０Ｂへと至る。

ここで、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒは黒表示状態であるため、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒに入射したＲ光は画像変調されないまま反射される。このため、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒで反射された後も、Ｒ光はＳ偏光光のままである。したがって、Ｒ光は再び第２偏光ビームスプリッタ２６の偏光分離面で反射し、入射側偏光板５２を通過して光源側に戻され、投射光から除去される。これにより、黒表示がなされる。

一方、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂに入射したＢ光は、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂが黒表示状態であるため、画像変調されないまま反射される。このため、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂで反射された後も、Ｂ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｂ光は再び第２偏光ビームスプリッタ２６の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板５３によりＰ偏光に変換され、入射側偏光板５２を透過して、光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、図４及び図５を用いて、本発明の実施例１である色分解合成光学系２８の冷却構造について説明する。この冷却構造は、図１に示したパネル冷却ファンとしてのシロッコファン５により発生された吸い込み風を用いる冷却構造である。

液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ及びヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂを含む色分解合成光学系２８のユニットは、プリズムベース１３、図１に示した光学ボックス３１及び光学ボックス蓋２７と組み合わされる。これにより、色分解合成光学系２８に対する吸い込み風による冷却風路が形成される。

ヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂはそれぞれ対応する液晶パネルとユニット化されて、色分解合成光学系２８内の第１偏光ビームスプリッタ４８及び第２偏光ビームスプリッタ２６に取り付けられる。そして、色分解合成光学系２８を構成する複数の光学部品としての第１偏光ビームスプリッタ４８、第２偏光ビームスプリッタ２６及びダイクロイックプリズム３６が固定部材１８に接着により固定されて相互に連結される。これにより、ヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂ及び液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを含む色分解合成光学系２８がユニット化される。

固定部材１８は、第１偏光ビームスプリッタ４８、第２偏光ビームスプリッタ２６及びダイクロイックプリズム３６を精度良く位置決め固定し、それらの相対位置関係を長期にわたって維持する。

さらに、固定部材１８は、プリズムベース１３にねじにより締結される。これにより、色分解合成光学系２８がプリズムベース１３によって保持される。

ここで、一般的な液晶パネルは、許容温度が例えば５０℃以下と、熱に弱い。このため、本実施例の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにもヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂが設けられている。ヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂのフィンに沿って冷却風（吸い込み風）を流すことで、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの冷却効果を高めることができる。また、色分解合成光学系２８を構成する液晶パネル以外の光学部品の中にも、熱により劣化するもの（例えば、入射側偏光板４７，５２）が含まれており、これらについても冷却風により冷却する必要がある。

そこで、本実施例では、以下のような冷却構造を採用している。

固定部材１８は、図４に示すように、色分解合成光学系２８に対してシロッコファン５の吸い込み面（吸い込み口）とは反対側に配置されている。言い換えれば、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ及びヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂを含む色分解合成光学系２８は、固定部材１８とシロッコファン５の吸い込み面との間に配置されている。

固定部材１８は、第１及び第２偏光ビームスプリッタ４８，２６とダイクロイックプリズム３６との間（光学部品間）にそれぞれ形成される空間における吸い込み風の上流側開口の全体又はほぼ全体を塞ぐ形状（封止部１８ａ，１８ｂ）を有する。なお、上記空間を、以下、プリズム間空間という。

封止部１８ａ，１８ｂが設けられることで、図４に矢印で示すように、色分解合成光学系２８よりも上流側から流れてきた吸い込み風は、プリズム間空間にはほとんど流入せず、主としてヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂに向かって集まるように流れる。もちろん、吸い込み風の一部は、封止部１８ａ，１８ｂが設けられることによって、色分解合成光学系２８においてヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂ以外の冷却が必要な光学部品（入射側偏光板４７，５２等）にも集まるように流れ、その冷却を効率良く行う。

このように、固定部材１８は、色分解合成光学系２８の光学部品を位置決め固定する機能と、色分解合成光学系２８の冷却風路を限定して、ヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂ（液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ）等の冷却効率を向上させる機能を有する。したがって、ヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂ等に向けて吸い込み風を集めるための固定部材１８以外のガイド部材を設ける必要がなくなる。

しかも、固定部材１８は、プリズム間空間の上流側開口を塞ぐように形成すれば済むため、複雑なダクトのような形状は不要である。このため、固定部材１８を板金等の厚さが薄い部材として形成でき、この結果、色分解合成光学系２８回りの小型化、ひいてはプロジェクタの小型化が可能となる。

ここで、図３には、固定部材１８を除去した場合（又は封止部１８ａ，１８ｂを有さない固定部材を用いた場合）の吸い込み風の流れを矢印で示す。この場合、多くの吸い込み風が、風路としての断面積が大きいプリズム間空間に流れ込み、シロッコファン５に向かう。つまり、ヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂに沿って流れる吸い込み風量が少なくなり、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを効率良く冷却することができない。

このため、本実施例のように、固定部材１８に設けた封止部１８ａ，１８ｂによってプリズム間空間における上流側開口を塞ぐことは、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂや他の冷却が必要な部品の冷却効率を高めるためにきわめて有効である。そして、このような高い冷却効率を実現することで、シロッコファン５の小型化や回転数の低減が可能となり、この結果、プロジェクタの小型化や静音化を図ることができる。

なお、固定部材１８の材料としては、熱伝導性の高い材料、例えば金属材料や熱伝導性樹脂が好ましい。より具体的には、熱伝導率が１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上の材料であることが好ましい。これにより、色分解合成光学系２８全体の冷却効果を高めることができる。

図６には、本発明の実施例２であるプロジェクタにおける色分解合成光学系の冷却構造を示している。

本実施例では、封止部１８ａ，１８ｂを有する固定部材１８に、ヒートシンク１９Ｂに接する接続部１８ｃを設けている。

固定部材１８は、実施例１で説明したように熱伝導性の高い材料によって形成されることが好ましい。この場合、固定部材１８に接続部１８ｃを設けることで、固定部材１８自体による放熱効果も加わり、液晶パネル５０Ｂの冷却効果をさらに高めることができる。

図示はしていないが、接続部１８ｃと同様にヒートシンク１９Ｒ，１９Ｇに接する接続部や、ヒートシンク以外の冷却が必要な部品に接する接続部を固定部材１８に設けてもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

本発明の実施例１，２であるプロジェクタの分解斜視図。 実施例１，２のプロジェクタにおける光学構成を示す図。 実施例１，２における色分解合成光学系の冷却構造に対する比較例を示す斜視図。 実施例１における色分解合成光学系の冷却構造を示す斜視図。 実施例１における色分解合成光学系の保持構造を示す斜視図。 実施例１における色分解合成光学系の冷却構造を示す斜視図。

符号の説明

５ パネル冷却ファン（シロッコファン）
１８ 固定部材
１８ａ，１８ｂ 封止部
１８ｃ 接続部
１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂ ヒートシンク
２４ 光源ランプ
２６ 第２偏光ビームスプリッタ
２８ 色分解合成光学系
３５ 照明光学系
３６ ダイクロイックプリズム
４０ 偏光変換素子
４８ 第１偏光ビームスプリッタ
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ 液晶パネル

Claims (7)

1. 複数の画像変調素子を含み、光源からの光を色分解して前記複数の画像変調素子に導き、該複数の画像変調素子からの光を色合成する光学系と、
   前記光学系を構成する複数の光学部品が固定される固定部材と、
   吸い込み風を発生させる冷却ファンとを有し、
   前記固定部材は、前記光学系に対して前記冷却ファンの吸い込み面とは反対側に配置されており、
   前記固定部材は、前記光学部品間に形成された空間における前記吸い込み風の上流側開口を塞ぐ形状を有することを特徴とする画像投射装置。
2. 前記複数の画像変調素子のそれぞれに対して放熱部材が設けられており、
   前記固定部材が前記空間における前記上流側開口を塞ぐことにより、前記吸い込み風が前記放熱部材に向かって流れることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記固定部材は、前記放熱部材に接していることを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
4. 前記固定部材は、熱伝導率が１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上の材料により形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像投射装置。
5. 前記固定部材は、金属材料により形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像投射装置。
6. 前記冷却ファンは、シロッコファンであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の画像投射装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
   該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。