JP2010085804A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有効光を遮らずに偏光変換素子を効率良く冷却でき、騒音も抑えることができるようにした画像投射装置を提供する。
【解決手段】画像投射装置は、光源１から入射した無偏光光を直線偏光に変換する偏光変換素子４５と、該直線偏光を用いて画像形成素子６１を照明する光を生成し、該画像形成素子で変調された光を被投射面に投射する光学系α，β，５と、偏光変換素子の入射面に対して冷却風を供給する冷却手段１４，１５，１６，Ｅとを有する。冷却手段は、該入射面のうち無偏光光を偏光変換素子の内部に入射させる第１の領域Ｂに、該入射面に沿った特定方向から冷却風を供給する。該入射面のうち無偏光光を偏光変換素子の内部における偏光分離面４５ａ以外の部分に入射させない領域であって、該冷却風の流れの中心部Ｃから該特定方向に直交する方向に離れた第２の領域Ａ上に、放熱部材７０が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶プロジェクタ等の画像投射装置に関し、特に偏光変換素子と該偏光変換素子を冷却する構造を有する画像投射装置に関する。

プロジェクタには、光源から入射した無偏光光を直線偏光に変換する偏光変換素子が用いられる場合がある。該直線偏光は、偏光ビームスプリッタ等により構成される色分解合成光学系によって複数の色光に分解され、該複数の色光は複数の画像形成素子（液晶パネル等）に導かれる。さらに、複数の画像形成素子によって変調された複数の色光は、色分解合成光学系により合成されて被投射面に投射される。

プロジェクタの小型化と光輝度化により、偏光変換素子の単位面積に当たる光の強度が増加し、温度上昇による偏光変換素子の性能劣化が問題となっている。

偏光変換素子の冷却は、特許文献１にて開示されているように、ファンからの液晶パネルや光源ランプへの冷却風の一部を分岐させて用いる場合が多い。ただし、ファンから送り出される冷却風によって偏光変換素子を冷却する場合、その冷却風には指向性があるため、冷却に偏りが生じ、偏光変換素子の入射面内で冷却不足となる部分が生じる。また、冷却風量を増加させることで上記のような冷却不足の部分を無くそうとすると、ファンの大型化や回転数の増加によってプロジェクタの大型化や騒音の増加を招く。

特許文献２や特許文献３には、偏光変換素子の射出側に熱伝導率の高い伝熱透明基板を設けることで、伝熱及び放熱を効率良く行い、熱による偏光変換素子の性能劣化を防ぐプロジェクタが開示されている。

特許文献４には、複数の偏光分離面を用いた偏光変換素子の入射面のうち、該複数の偏光分離面に向かって光源ランプからの光が入射する複数の入射領域の間の複数の領域を遮光する複数の遮光部を有する遮光部材を設けた偏光変換素子が開示されている。
特開２００１−２２８８０３号公報 特開２００２−００６２８１号公報 特開２００１−３１８３５９号公報 特許第３８３２０７６号公報

しかしながら、特許文献２や特許文献３にて開示されているように、熱伝導率の高い伝熱透明基板（例えば、サファイア）は一般に高価である。また、サファイアの熱伝導率は４０Ｗ／Ｋ・ｍ程度であるため、アルミ等の高熱伝導率を持つ金属ほどの伝熱／放熱効果は望めない。

また、特許文献４にて開示された偏光変換素子のように、複数の入射領域の間の複数の領域を複数の遮光部（遮光部材）によって遮光する構成では、偏光変換素子と遮光部材との位置合わせが難しい。遮光部が入射領域の一部を覆うと、入射領域に入射すべき有効光の一部が遮られてしまい、投射画像が暗くなる等の問題が生じる。

本発明は、有効光を遮らずに偏光変換素子を効率良く冷却でき、騒音も抑える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、偏光分離面を用いて、光源から入射した無偏光光を直線偏光に変換する偏光変換素子と、該直線偏光を用いて画像形成素子を照明する光を生成し、該画像形成素子で変調された光を被投射面に投射する光学系と、偏光変換素子の入射面に対して冷却風を供給する冷却手段とを有する。冷却手段は、該入射面のうち無偏光光を偏光変換素子の内部に入射させる第１の領域に、該入射面に沿った特定方向から冷却風を供給する。そして、該入射面のうち無偏光光を偏光変換素子の内部の偏光分離面以外の部分に入射させない領域であって、該冷却風の流れの中心部から該特定方向に直交する方向に離れた第２の領域上に、放熱部材が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての画像投射装置は、光源から入射した無偏光光を直線偏光に変換する偏光変換素子と、該直線偏光を用いて画像形成素子を照明する光を生成し、該画像形成素子で変調された光を被投射面に投射する光学系と、偏光変換素子の入射面に対して冷却風を供給する冷却手段と、偏光変換素子の入射面上に設けられた放熱部材とを有する。冷却手段は、ファンと、該ファンからの冷却風を、該入射面のうち無偏光光を偏光変換素子の内部に入射させる第１の領域に供給するように導く導風路とを有する。そして、放熱部材は、導風路の内部に延びる延長部を有することを特徴とする。

本発明によれば、偏光変換素子の入射面上における冷却風の流れの中心部から離れた領域を放熱部材によって効率良く冷却することができる。したがって、偏光変換素子の全体を適切に冷却することができる。しかも、ファンの大型化や回転数の増加が不要となるため、騒音の増加を回避することができる。また、偏光変換素子に入射する有効光を遮るという問題も生じにくい。

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。

（プロジェクタの全体構成）
図２には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成を示している。

この図において、１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１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。

２はランプ１を保持するランプホルダ、３は防爆ガラス、４はガラス押えである。αはランプ１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、βは照明光学系αからの光を色分解して、後述するＲＧＢの３色用の液晶パネルに導き、さらに該液晶パネルからの光を色合成する色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系β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である。投射レンズ５内には、後述する投射光学系が収納されている。

６はランプ１、照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納するとともに、投射レンズ５が固定される光学ボックスである。該光学ボックス６には、ランプ１の周囲を囲むランプケース６ａが形成されている。

７は光学ボックス６内に照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋である。８は商用電源から各基板へのＤＣ電源を作り出すＰＦＣ電源基板、９は電源フィルタ基板、１０はＰＦＣ電源基板８とともに動作してランプ１を点灯駆動するバラスト電源基板である。

１１はＰＦＣ電源基板８からの電力により、液晶パネルの駆動とランプ１の点灯制御を行う制御基板である。１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、後述する下部外装ケース２１の吸気口２１ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系β内の液晶パネルや偏光板等の光学素子を冷却するための第１及び第２光学系冷却ファンである。１３は両光学系冷却ファン１２Ａ，１２Ｂからの風を、色分解合成光学系β内の光学素子に導く第１ＲＧＢダクトである。

１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却するランプ冷却ファンである。１５はランプ冷却ファン１４を保持しつつ、冷却風をランプ１に導く第１ランプダクトである。１６はランプ冷却ファン１４を保持して、第１ランプダクト１５とともにダクトを構成する第２ランプダクトである。

１７は下部外装ケース２１に設けられた吸気口２１ｂから空気を吸い込み、ＰＦＣ電源基板８とバラスト電源基板１０内に風を流通させることで、これらを冷却するための電源冷却ファンである。１８は排気ファンであり、ランプ冷却ファン１４からランプ１に送られてこれを冷却した後の熱風を、後述する第２側板Ｂ２４に形成された排気口２４ａから排出する。

下部外装ケース２１は、ランプ１、光学ボックス６及び電源系基板８〜１０及び制御基板１１等を収納する。２２は下部外装ケース２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をするための上部外装ケースである。２３は第１側板であり、第２側板２４とともに外装ケース２１，２２により形成される側面開口を閉じる。下部外装ケース２１には、上述した吸気口２１ａ，２１ｂが形成されており、第２側板２４には上述した排気口２４ａが形成されている。下部外装ケース２１、上部外装ケース２２、第１側板２３及び第２側板２４によって、該プロジェクタの筐体が構成される。

２５は各種信号を取り込むためのコネクタが搭載されたＩＦ基板であり、２６は第１側板２３の内側に取り付けられたＩＦ補強板である。

２７はランプ１からの排気熱を排気ファン１８まで導き、筐体内に排気風を拡散させないようにするための排気ダクトである。排気ダクト２７は、ランプ１からの光が装置の外部に漏れないようにするための遮光機能を有するランプ排気ルーバー１９，２０を内部に保持する。

２８はランプ蓋である。ランプ蓋２８は、下部外装ケース２１の底面に着脱可能に配置され、不図示のビスにより固定される。また、２９はセット調整脚である。セット調整脚２９は、下部外装ケース２１に固定されており、その脚部２９ａの高さを調整可能となっている。脚部２９ａ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。

３０は下部外装ケース２１の吸気口２１ａの外側に取り付けられる不図示のゴミ除去フィルタを保持するＲＧＢ吸気プレートである。

３１は色分解合成光学系βを保持するプリズムベースである。３２は色分解合成光学系β内の光学素子と液晶パネルを冷却するために、第１及び第２光学系冷却ファン１２Ａ，１２Ｂからの冷却風を導くダクト形状部を有するボックスサイドカバーである。３３はボックスサイドカバー３２と合わさってダクトを形成する第２ＲＧＢダクトである。

３４は色分解合成光学系β内に配置される液晶パネルから延びたフレキシブル基板が接続され、制御基板１１に接続されるＲＧＢ基板である。３５はＲＧＢ基板３４に電気ノイズが入り込まないようにするためのＲＧＢ基板カバーである。

（光学構成）
次に、前述したランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β及び投射レンズ（投射光学系）５により構成される光学系の構成について図３を用いて説明する。図３において、（Ａ）は光学系の水平断面を、（Ｂ）は垂直断面をそれぞれ示す。

同図において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する放電発光管（以下、単に発光管という）である。４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光する凹面鏡を有するリフレクタである。発光管４１とリフレクタ４２により光源ランプ１が構成される。

４３ａは図２（Ａ）に示す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。４３ｂは第１シリンダアレイ４３ａ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。４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光方向を有する直線偏光に変換する偏光変換素子である。

４６は図２（Ｂ）に示す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。４７はランプ１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。

４３ｃ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。４３ｄは第３シリンダアレイ４３ｃ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。

５０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１に戻すためのカラーフィルタである。４８はコンデンサーレンズである。４９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αが構成される。

５８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。５９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。６０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。

６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ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形成素子（若しくは光変調素子）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。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂ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。

６４ａはＲ光の色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１に戻すトリミングフィルタである。６４ｂは透明基板に偏光素子を貼り付けたＲＢ用入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。

６５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。６６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。

６８Ｂ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。６８ＧはＧ光のうちＳ偏光成分のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９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５８〜ダイクロイックプリズム６９により、色分解合成光学系βが構成される。

本実施例において、偏光変換素子４５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４５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５８に入射する光は、第１及び第２偏光ビームスプリッタ６０，６６での偏光方向を基準として考え、Ｐ偏光光であるとする。すなわち、本実施例では、偏光変換素子４５から射出された光をＳ偏光光とするが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラー５８に入射する場合はＰ偏光光として定義する。

（光学的作用）
次に、光学的な作用を説明する。

発光管４１から発した光はリフレクタ４２により所定の方向に集光される。リフレクタ４２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４１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４３ａに入射する。第１シリンダアレイ４３ａ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４４及び第２シリンダアレイ４３ｂを経て、複数の光源像を偏光変換素子４５の近傍に形成する。

図４を用いて偏光変換素子４５の構成について説明する。偏光変換素子４５は、複数の偏光分離面４５aと、複数の反射面４５ｂと、複数の１／２波長板４５ｃとを有する。上記複数の分割光束（無偏光光）は、その列に対応した偏光分離面４５ａに入射し、該偏光分離面４５ａを透過したＰ偏光と該偏光分離面４５ａで反射したＳ偏光とに分離される。

偏光分離面４５ａで反射したＳ偏光は、反射面４５ｂで反射してＰ偏光と同じ方向に射出する。一方、偏光分離面４５ａを透過したＰ偏光は、１／２波長板４５ｃにより偏光方向を９０度回転されてＳ偏光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（直線偏光）が射出する。

偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４５から射出した後、フロントコンプレッサ４６で圧縮され、反射ミラー４７によって８８度反射され、第３シリンダアレイ４３ｃに入射する。

第３シリンダアレイ４３ｃ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４３ｄ及びコンデンサーレンズ４８を介してリアコンプレッサ４９に入射する。

フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８及びリアコンプレッサ４９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生成する。この照明エリアに、反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが配置される。このようにして、反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを照明する光が生成される。

偏光変換素子４５によってＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー５８に入射する。以下、ダイクロイックミラー５８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５８を透過したＧ光は、入射側偏光板５９に入射する。Ｇ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光（偏光変換素子４５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５９から射出した後、第１偏光ビームスプリッタ６０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６１Ｇへと至る。

ここで、該プロジェクタのＩＦ基板２５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。制御基板１１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６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ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６１Ｇ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６０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６０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６９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６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇとの間に設けられた１／４波長板６２Ｇ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６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇ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６０から射出したＧ光は、ダイクロイックプリズム６９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６９のダイクロイック膜面で反射して投射レンズ５へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８で反射したＲ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aに入射する。Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー５８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６４aでオレンジ光成分がカットされた後、入射側偏光板６４ｂを透過し、色選択性位相差板６５に入射する。

色選択性位相差板６５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６６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＲ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＢ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル６１Ｂへと至る。

Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒ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、再び第２偏光ビームスプリッタ６６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６６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６９に向かう。

また、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂ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、再び第２偏光ビームスプリッタ６６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６６の偏光分離面で反射して、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

このとき、第２偏光ビームスプリッタ６６とＲ用，Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｂとの間に設けられた１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂ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６６から射出したＲ光とＢ光は、射出側偏光板６８Ｂで検光されてダイクロイックプリズム６９に入射する。また、Ｒ光はＰ偏光のまま射出側偏光板６８Ｂを透過して、ダイクロイックプリズム６９に入射する。

射出側偏光板６８Ｂ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６６、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂ及び１／４波長板６２Ｂ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６９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５に至る。

そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、投射レンズ５によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

次に、本実施例のプロジェクタにおける偏光変換素子４５の冷却構造（冷却手段）について、図１、図５及び図６を用いて説明する。

偏光変換素子４５は、後述する遮光放熱部材７０が取り付けられた状態で光学ボックス６内に収納される。光学ボックス６における偏光変換素子４５の真下には不図示の穴が形成されている。

図１に示すように、偏光変換素子４５への冷却風は、ランプ冷却ファン１４からの冷却風を光源ランプ１に導く第１及び第２ランプダクト１５，１６から分岐したダクト（導風路）Ｅを通って、上述した光学ボックス６の穴から偏光変換素子４５に供給される。図１には、ダクトＥにおける光学ボックス６の穴に対応する位置に形成された吹き出し口Ｈを示している。該吹き出し口Ｈからの冷却風が、光学ボックス６の穴を通って偏光変換素子４５に供給される。

偏光変換素子４５の入射側には、前述した第２シリンダアレイ４３ｂが配置され、射出側には、前述したフロントコンプレッサ４６が配置されている。冷却風は、第２シリンダアレイ４３ｂと偏光変換素子４５との間及びフロントコンプレッサ４６と偏光変換素子４５との間の空間を流れ、光学ボックス蓋７に形成された不図示の穴を通って光学ボックス６外に流出し、さらに筐体外に排出される。

図１に示すように、ダクトＥは、偏光変換素子４５の側方（ランプ１から偏光変換素子４５への光路に対して直交する方向）から偏光変換素子４５の真下に延び、吹き出し口Ｈによって絞られて該吹き出し口Ｈから吹き出す。このため、吹き出し口Ｈから吹き出した冷却風は、図１及び図５に矢印Ｃで示すように、ランプ１側から見て、偏光変換素子４５の右下から左上の方向（特定方向）に該偏光変換素子４５の入射面及び射出面に沿って流れる。矢印Ｃは、吹き出し口Ｈから吹き出した冷却風の流れの中心部も示している。

冷却風の流れの中心部Ｃでの流速に比べて、該中心部Ｃから矢印Ｃの方向に対して直交する方向（図５中のＤの方向）に離れた領域での流速は低速である。このため、偏光変換素子４５に対して冷却風を供給するだけでは、偏光変換素子４５におけるランプ１側から見て右側の領域が冷却不足となるおそれがある。

そこで、本実施例では、偏光変換素子４５の入射面上に遮光放熱部材７０を設ける。遮光放熱部材７０は、放熱機能とともに遮光機能を有する。

偏光変換素子４５の入射面には、図５に示すように、ランプ１からの無偏光光を偏光変換素子４５の内部に入射させる透過領域（第１の領域）Ｂがある。また、偏光変換素子４５の入射面には、ランプ１からの無偏光光を偏光変換素子４５の内部における４５ａで示す複数の偏光分離面以外の部分に入射させないように遮光すべき遮光領域（第２の領域）Ａがある。

遮光放熱部材７０の遮光部７０ａは、偏光変換素子４５の入射面における遮光領域Ａ上（第２の領域上）であって、偏光分離素子４５の内部における複数の偏光分離面４５ａ以外の部分に無偏光光を入射させないように設けられる。遮光領域Ａは、冷却風の流れの中心部Ｃから矢印Ｃの方向（特定方向）に対して直交する方向Ｄに離れた領域であり、上述した空気冷却だけでは冷却不足になる領域に相当する。

このように、空気冷却だけでは冷却不足となる領域Ａを遮光放熱部材７０（遮光部７０ａ）によって遮光し、かつ該領域の積極的な放熱を行うことで、偏光変換素子４５の全体の入射光による温度上昇に起因する性能劣化を抑えることができる。

また、遮光放熱部材７０の下部には、吹き出し口ＨからダクトＥの内部に延びる延長部７０ｂが設けられている。この延長部７０ｂを冷却風の流速が速いダクトＥの内部まで延ばすことで、偏光変換素子４５の放熱を促進することができる。

なお、図１及び図５では、延長部７０ｂを平板形状に形成した場合を示したが、延長部７０ｂの表面に凹凸又はフィンを設けることで、放熱面積を拡大することができ、より放熱効果を高めることができる。

さらに、遮光放熱部材７０の材料としては、高輝度アルミが好ましい。高輝度アルミは光を反射するため、遮光放熱部材７０の遮光部７０ａに当たる不要光が反射されて偏光変換素子４５の温度上昇をより効果的に抑えることができる。また、高輝度アルミの熱伝導率は２２０Ｗ／Ｋ・ｍと、サファイアガラスの熱伝導率４０ Ｗ／Ｋ・ｍと比較して数倍高く、遮光部７０ａが偏光変換素子４５から受けた熱が放熱部７０ｂに移動しやすい。したがって、高輝度アルミは遮光放熱部材７０の材料として好適である。なお、高輝度アルミは、一般に、サファイアガラスより安価に入手することができる。

さらに、本実施例では、偏光変換素子４５の入射面のうち透過領域Ｂ上には、遮光放熱部材７０（遮光部７０ａ）を配置していない。図４からも分かるように、透過領域Ｂには、実際には、ランプ１からの光が偏光分離面４５ａに向かって透過する有効領域とそれ以外の不要領域とが交互に存在する。しかし、透過領域Ｂ上に、複数の不要領域を覆う複数の遮光部を有する遮光放熱部材を配置すると、偏光変換素子４５と遮光放熱部材との位置合わせが適正でないと、本来、有効領域に入射すべき光が遮られる。

このため、本実施例では、透過領域Ｂ上に遮光放熱部材７０（遮光部７０ａ）を設けないことで、このような不適切な遮光を回避しつつ、偏光変換素子４５の適切な冷却を行えるようにしている。

図６には、本発明の実施例２である液晶プロジェクタにおける偏光変換素子４５の冷却構造を示している。

本実施例の偏光変換素子４５の入射面にも、ランプ１からの無偏光光を偏光変換素子４５の内部に入射させる透過領域（第１の領域）Ｂと、該無偏光光を偏光変換素子４５の内部に入射させないように遮光すべき遮光領域（第２の領域）Ａがある。遮光領域Ａは、入射面の上部において左右方向の中央部から左右両側に広がっている。

そして本実施例では、冷却風が、偏光変換素子４５の入射面（及び射出面）に沿って真下から真上に向かって流れる場合を示している。この場合、特に、風下（入射面の上部）における左右両側の領域、つまりは冷却風の流れの中心部Ｃから矢印Ｃの方向に対して直交する方向Ｄに離れた領域での流速が、中心部Ｃでの流速に比べて低くなる。このため、偏光変換素子４５の上部における左右両側の領域が冷却不足になり易い。

そこで、本実施例では、図6に示すように、偏光変換素子４５の入射面の遮光領域Ａのうち冷却風の流れの中心部Ｃから方向Ｄに離れた左右両側の領域上に、遮光放熱部材７０に設けられた複数の遮光部７０ａを配置している。

さらに、本実施例でも、遮光放熱部材７０の下部に、導風路としてのダクトの内部に延びる延長部７０ｂが設けられており、放熱を促進している。

以上の構成によれば、偏光変換素子４５の全体の入射光による温度上昇に起因する性能劣化を抑えることができる。

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。

例えば、各実施例に示した遮光領域Ａの形状は例に過ぎず、他の形状を有していてもよい。

また、実施例１では、画像形成素子として反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタについて説明したが、本発明は、画像形成素子として透過型液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等を用いたプロジェクタにも適用することができる。

本発明の実施例１である液晶プロジェクタにおける偏光変換素子の周辺の構成を示す斜視図。 実施例１の液晶プロジェクタの全体構成を示す分解斜視図。 実施例１の液晶プロジェクタの光学構成を示す水平断面図及び垂直断面図。 上記偏光変換素子の構成を示す図。 実施例１における偏光変換素子と遮光放熱部材と冷却風の流れの向きとの関係を示す図。 本発明の実施例２における偏光変換素子と遮光放熱部材と冷却風の流れの向きとの関係を示す図。

符号の説明

１ 光源ランプ
６ 光学ボックス
７ 光学ボックス蓋
１４ ランプ冷却ファン
１５，１６ ランプダクト
４５ 偏光変換素子
４５a 偏光分離面
４５ｂ 反射面
４５ｃ １／２波長板
６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ 反射型液晶パネル
７０ 遮光放熱部材
７０ａ 遮光部
７０ｂ 延長部
Ａ 遮光領域
B 透過領域

Claims (3)

1. 偏光分離面を用いて、光源から入射した無偏光光を直線偏光に変換する偏光変換素子と、
   前記直線偏光を用いて画像形成素子を照明する光を生成し、該画像形成素子で変調された光を投射光学系により被投射面に投射する光学系と、
   前記偏光変換素子の入射面に対して冷却風を供給する冷却手段とを有し、
   前記冷却手段は、前記入射面のうち前記無偏光光を前記偏光変換素子の内部に入射させる第１の領域に、前記入射面に沿った特定方向から前記冷却風を供給し、
   前記入射面のうち前記無偏光光を前記偏光変換素子の内部における前記偏光分離面以外の部分に入射させない領域であって、前記冷却風の流れの中心部から前記特定方向に直交する方向に離れた第２の領域上に、遮光機能を有する放熱部材が設けられていることを特徴とする画像投射装置。
2. 前記冷却手段は、ファンと、該ファンからの前記冷却風を前記第１の領域に前記特定方向から供給するように導く導風路とを有し、
   前記放熱部材は、前記導風路の内部に延びる延長部を有することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 光源から入射した無偏光光を直線偏光に変換する偏光変換素子と、
   前記直線偏光を用いて画像形成素子を照明する光を生成し、該画像形成素子で変調された光を被投射面に投射する光学系と、
   前記偏光変換素子の入射面に対して冷却風を供給する冷却手段と、
   前記偏光変換素子の入射面上に設けられた放熱部材とを有し、
   前記冷却手段は、
   ファンと、
   該ファンからの前記冷却風を、前記入射面のうち前記無偏光光を前記偏光変換素子の内部に入射させる第１の領域に供給するように導く導風路とを有し、
   前記放熱部材は、前記導風路の内部に延びる延長部を有することを特徴とする画像投射装置。