JP4096904B2 - 光変調素子保持体、光学装置、およびプロジェクタ - Google Patents
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Description
このうち、光変調装置としては、例えば、1対の基板間に液晶等の電気光学材料が密閉封入されたアクティブマトリックス駆動方式の光変調素子が一般的に採用される。具体的に、この光変調素子を構成する1対の基板は、光束射出側に配置され、液晶に駆動電圧を印加するためのデータ線、走査線、スイッチング素子、画素電極等が形成された駆動基板と、光束入射側に配置され、共通電極、ブラックマスク等が形成された対向基板とで構成されている。
また、この光変調素子の光束入射側および光束射出側には所定の偏光軸を有する光束を透過させる入射側偏光板および射出側偏光板がそれぞれ配置される。
ここで、光源から射出された光束が光変調素子に照射された場合には、液晶層による光吸収とともに、駆動基板に形成されたデータ線および走査線や、対向基板に形成されたブラックマトリックス等による光吸収により、光変調素子の温度が上昇しやすい。また、光源から射出された光束、および光変調素子を透過した光束のうち、所定の偏光軸を有していない光束は、入射側偏光板および射出側偏光板によって吸収され、偏光板に熱が発生しやすい。
すなわち、特許文献1に記載の冷却装置は、光変調素子と光源側の偏光板とを離隔した状態でそれぞれ支持し、内部に冷却流体が充填される冷却室を備えている。また、この冷却室は、内部に冷却流体を流通可能なチューブ等によりラジエータおよび流体ポンプと連通接続されている。このため、内部の冷却流体は、チューブ等を介して冷却室〜ラジエータ〜流体ポンプ〜冷却室という流路を循環する。そして、このような構成により、光源から照射される光束により光変調素子および入射側偏光板の光束透過領域に生じる熱を直接冷却流体に放熱させている。
例えば、冷却流体に気泡や塵埃等が混入し、混入した気泡や塵埃等に光束が照射された場合には、光変調素子にて形成される光学像に気泡や塵埃等の像が入り込んでしまう。
また、例えば、冷却流体に温度差が生じた場合には、該冷却流体の屈折率の差などにより、光変調素子にて形成される光学像に揺らぎが発生してしまう。
さらに、例えば、光源から照射される光束により冷却流体が劣化した場合には、光束の透過率が低下し、光変調素子にて形成される光学像に照度低下や色再現性の劣化が生じてしまう。
したがって、光変調素子にて形成される光学像を安定に維持できかつ、光変調素子を効率的に冷却できる構造が要望されている。
また、光変調素子冷却部は、熱伝導性材料から構成され、内側面にて光変調素子と熱伝達可能に接続するので、光変調素子に生じた熱を、該光変調素子冷却部を介して内部の冷却流体に放熱することができる。さらに、光変調素子冷却部には、流入口および流出口が形成されているので、例えば、冷却流体を流通可能な流体循環部材にて流入口および流出口を接続すれば、冷却流体を対流させることが容易となり、光変調素子により温められた冷却流体が光変調素子冷却部の内部に滞留することを回避できる。このため、光変調素子により冷却流体が温められて光変調素子と冷却流体との温度差が小さくなることがなく、冷却流体により光変調素子を効率的に冷却できる。
さらにまた、光変調素子保持部は、断面略コ字形状を有し、コ字状内側にて矩形板状体と板状部材との間に光変調素子を挟持するので、例えば、光変調素子保持体を光学装置内に設置し、コ字状開口部分を他の部材にて閉塞するように構成すれば、該光変調素子保持部および前記他の部材にて筒状の空間が形成される。そして、例えば、この空間に冷却ファン等により冷却空気を流通させる構成とすれば、冷却空気が前記空間外に漏れることがなく、前記空間内の光変調素子、光変調素子保持部の内側面、板状部材、および光変調素子冷却部を強制冷却でき、上述した冷却流体による冷却、ならびに、上述した光変調素子保持部および板状部材への伝導放熱に加えて、光変調素子をさらに一層効率的に冷却可能な構成を実現できる。
したがって、光変調素子にて形成される光学像を安定に維持できかつ、光変調素子を効率的に冷却でき、本発明の目的を達成できる。
本発明によれば、光変調素子冷却部は、矩形板状体および板状部材の各開口周縁と熱伝達可能に接続されるので、光変調素子から矩形板状体および板状部材に伝達された熱を、光変調素子冷却部を介して内部の冷却流体に伝達させる熱伝達経路を確保でき、光変調素子の冷却効率をさらに向上できる。
また、光変調素子保持部および板状部材に対して光変調素子冷却部を固定することができ、光変調素子保持体を一体化して、光変調素子の保持状態を安定化できる。
本発明によれば、板状部材の一対の折曲部は、光変調素子保持部の一対の起立部と熱伝達可能に接続されるので、光変調素子から板状部材に伝達された熱を、光変調素子保持部の一対の起立部に伝達させる熱伝達経路を確保でき、光変調素子の冷却効率をさらに一層向上できる。
また、光変調素子保持部の一対の起立部に対して板状部材を固定することができ、光変調素子の保持状態を安定化できる。
ここで、鉄−ニッケル合金としては、例えば、インバーあるいは42Ni−Fe等の鉄−ニッケル合金を採用できる。
ところで、光変調素子として、例えば、一対のガラス基板内に電気光学材料が密閉封入される構成を採用した場合には、光変調素子保持部および板状部材と一対のガラス基板との間に熱膨張係数の差が生じやすい。そして、この熱膨張係数の差が大きい場合には、以下に示すような問題が生じるおそれがある。
例えば、光変調素子保持体内に光変調素子を組み込み、光変調素子保持部および板状部材と一対のガラス基板とを接着剤等により熱伝達可能に当接した場合、光源から照射される光束により各部材に熱が生じると、各部材の熱による寸法変化(膨張、収縮)量が異なり、光変調素子に歪みが生じて一対の基板間に封入される電気光学材料の形状変化による画質の劣化が生じてしまう。
本発明によれば、光変調素子保持部および板状部材が鉄−ニッケル合金から構成されているので、光変調素子保持部および板状部材の熱膨張係数が一対のガラス基板の熱膨張係数に近接することとなる。このため、光変調素子保持部および板状部材と、一対のガラス基板との間における各部材の熱による寸法変化(膨張、収縮)量を略同じにすることができる。したがって、光変調素子に生じた熱を光変調素子保持部および板状部材に良好に伝達させることができるとともに、光変調素子保持部および板状部材と一対のガラス基板とが接着剤等により固定された場合でも各部材の熱による寸法変化によって光変調素子に歪みが発生することを回避し一対のガラス基板間に封入される電気光学材料の形状変化による画質の劣化を回避できる。
本発明によれば、光学装置は、上述した光変調素子保持体、および複数の流体循環部材を備えているので、上述した光変調素子保持体と同様の作用・効果を享受できる。
また、光変調素子冷却部の内部だけでなく、複数の流体循環部材にも冷却流体を封入することで、冷却流体の容量を大きくすることができ、光変調素子と冷却流体との熱交換能力を向上させることができる。
本発明によれば、光学装置を構成する流体分岐部は、内部の冷却流体を複数の光変調素子冷却部毎に分岐して送出するので、各光変調素子冷却部内に流入する冷却流体の温度が偏ることなく、略同一の温度である冷却流体にて各光変調素子を冷却できる。
また、各光変調素子冷却部内、および複数の流体循環部材だけでなく、流体分岐部および流体送入部内部にも冷却流体を封入することで、冷却流体の容量を大きくすることができ、光変調素子と冷却流体との熱交換能力を向上させることができる。
さらに、流体分岐部および流体送入部は、色合成光学装置において、複数の光束入射側端面と交差する端面にそれぞれ取り付けられるので、光変調素子が複数で構成されている場合であっても、光学装置をコンパクトにでき、光学装置の小型化を図れる。
さらにまた、各光変調素子冷却部を、ラジエータおよび流体ポンプ等の他の部材と接続する際でも、流体分岐部および流体送入部と前記他の部材とを流体循環部材にて接続すればよく、各光変調素子冷却部と前記他の部材とを直接流体循環部材で接続する必要がない。このため、流体循環部材の引き回し作業を容易に実施できる。
本発明では、各光変調素子保持体は、光変調素子保持部の一対の起立部が流体分岐部の保持体取付面および流体送入部の保持体取付面を跨るように、流体分岐部および流体送入部の複数の保持体取付面にそれぞれ取り付けられるので、各光変調素子体を光学装置内に設置した場合には、光変調素子保持部のコ字状開口部分が流体分岐部の保持体取付面、色合成光学装置の光束入射側端面、および流体送入部の保持体取付面にて閉塞でき、光変調素子保持体と、流体分岐部、色合成光学装置、および流体送入部とで筒状の空間が形成される。したがって、上述したように、冷却ファン等により前記空間に冷却空気を流通させる構成が可能となり、放熱面を無理なく広げられるので光変調素子をさらに一層効率的に冷却できる。
また、流体分岐部および流体送入部が熱伝導性材料から構成され、光変調素子保持部の一対の起立部が流体分岐部および流体送入部に熱伝達可能に取り付けられるので、光変調素子から光変調素子保持部に伝達された熱を、流体分岐部および流体送入部に伝達させ、さらに、流体分岐部および流体送入部内の冷却流体に伝達させる熱伝達経路を確保でき、光変調素子の冷却効率の向上が図れる。
ここで、光学変換素子としては、例えば、位相差板、偏光板、視野角補正板等が例示できる。
本発明では、流体分岐部および流体送入部は、熱伝導性材料から構成される。また、光学装置を構成する複数の光学変換素子は、熱伝導性を有する透光性基板が流体分岐部の保持体取付面および流体送入部の保持体取付面を跨るように、流体分岐部および流体送入部の複数の保持体取付面に熱伝達可能に取り付けられる。このことにより、光源から照射される光束により光学変換膜に生じる熱を、透光性基板を介して流体分岐部および流体送入部に伝達させることができ、さらに、流体分岐部および流体送入部内の冷却流体に伝達させることができる。したがって、光変調素子のみならず、複数の光学変換素子の冷却効率の向上が図れる。
ここで、反射型偏光素子としては、有機材料から構成される反射型偏光素子、または、無機材料から構成される反射型偏光素子等が例示できる。
本発明では、反射型偏光素子は、所定の偏光軸以外の偏光軸を有する光束を反射するので、所定の偏光軸以外の偏光軸を有する光束を吸収する吸収型偏光素子と比較して、熱が生じにくく、反射型偏光素子自体の温度の低減を図れる。したがって、上述したような熱伝導性材料から構成される流体分岐部および流体送入部に熱伝達可能に取り付ける構成を採用する必要がなく、色合成光学装置の光束入射側端面に取り付ける構成を採用できる。
また、反射型偏光素子自体の温度の低減を図れるので、吸収型偏光素子を採用する構成と比較して、反射型偏光素子の熱が光変調素子に伝達されるおそれもなく、光変調素子を効率的に冷却できる。
さらに、反射型偏光素子は、他の偏光軸を有する光束を光変調素子の画像形成領域を避ける方向に反射するので、光学装置内に迷光が生じることなく、光変調素子にて形成される光学像を安定に維持でき、良好な光学像を形成できる。
本発明によれば、反射型偏光素子は、複数のプリズムと、反射型偏光膜とを備える。そして、複数のプリズムのうちの入射側プリズムは、反射型偏光膜にて反射された光束を全反射面にて反射させ、光変調素子の画像形成領域を避ける方向に射出するので、簡単な構成で、光学装置内に迷光が生じることを回避できる。
本発明によれば、光学装置が流体圧送部を備えているので、光変調素子により温められた光変調素子冷却部内の冷却流体を外部へと流出させ、また、外部の冷却流体を光変調素子冷却部内に流入させ、光変調素子冷却部内の冷却流体の入れ換えを確実に実施できる。したがって、光変調素子と冷却流体との間で常に大きい温度差を確保し、冷却流体と光変調素子との熱交換効率をさらに向上させることができる。
本発明によれば、光変調素子保持体を構成する光変調素子保持部および板状部材は、各開口周縁が光変調素子を構成する熱伝導性を有する一対の透光性基板とそれぞれ熱伝達可能に当接するので、光変調素子に生じた熱を、一対の透光性基板を介して光変調素子保持部および板状部材に良好に伝達させることができ、光変調素子の冷却効率の向上が図れる。
本発明によれば、光変調素子冷却部の環状内側面は、光変調素子における光束入射方向に沿う段差に応じた形状を有し、光変調素子を嵌合可能に形成されているので、光変調素子冷却部に対する光変調素子の設置を容易に実施でき、すなわち、光変調素子保持体に対する光変調素子の組み込み作業を容易に実施できる。
本発明によれば、例えば、光変調素子冷却部において、回路基板の延出方向に流入口および/または流出口が形成され、一端が流入口および/または流出口に連通接続する流体循環部材の他端側が光変調素子冷却部の光束射出側に延出するように構成されている場合には、光変調素子が光変調素子冷却部に嵌合した状態で、回路基板を、光変調素子冷却部の環状内側面に沿って光束入射側に折曲し、さらに、光変調素子冷却部の光束入射側端面に沿って配置すれば、回路基板と流体循環部材とが干渉することがなく、光学装置の組み立て作業を容易に実施できる。なお、流体循環部材の他端側が光変調素子冷却部の光束入射側に延出するように形成されている場合でも、略同様である。
本発明によれば、プロジェクタは、光源装置、上述した光学装置、投射光学装置を備えているので、上述した光学装置と同様の作用・効果を享受できる。
また、プロジェクタは、光変調素子を効率的に冷却できる光学装置を備えているので、光変調素子の熱劣化を防止でき、該プロジェクタの高寿命化を図れる。
さらに、プロジェクタは、光変調素子にて形成される光学像を安定に維持できる光学装置を備えているので、投射光学装置を介して良好な光学像を投射することができる。
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、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上に拡大投射するものである。このプロジェクタ1は、外装ケース2と、冷却ユニット3と、光学ユニット4と、投射光学装置としての投射レンズ5とを備える。
なお、図1において、図示は省略するが、外装ケース2内において、冷却ユニット3、光学ユニット4、および投射レンズ5以外の空間には、電源ブロック、ランプ駆動回路等が配置されるものとする。
なお、外装ケース2は、合成樹脂製に限らず、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。
また、図示は省略するが、この外装ケース2には、冷却ユニット3によりプロジェクタ1外部から冷却空気を内部に導入するための吸気口(例えば、図2に示す吸気口22)、およびプロジェクタ1内部で温められた空気を排出するための排気口が形成されている。
さらに、この外装ケース2には、図1に示すように、投射レンズ5の側方で外装ケース2の角部分に位置し、光学ユニット4の後述する光学装置のラジエータを他の部材と隔離する隔壁21が形成されている。
なお、この冷却ユニット3は、図示は省略するが、シロッコファン31および軸流ファン32の他、光学ユニット4の後述する光源装置、および図示しない電源ブロック、ランプ駆動回路等を冷却するための冷却ファンも有しているものとする。
投射レンズ5は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ5は、光学ユニット4にて形成された光学像(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、図1に示すように、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、光学装置44と、これら光学部品41〜43、光学装置44の後述する光学装置本体、および入射側偏光板を収納配置する光学部品用筐体45とを備える。
インテグレータ照明光学系41は、光学装置44を構成する後述する液晶パネルの画像形成領域を略均一に照明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、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。
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の後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。
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の後述する液晶パネル上にほぼ重畳される。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。
リレー光学系43は、図1に示すように、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、色分離光学系42で分離された赤色光を光学装置44の後述する赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。
なお、光学装置44は、具体的な構成は後述するが、液晶パネル441、入射側偏光板442、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以外に、メインタンク、流体圧送部、ラジエータ、流体循環部材、流体分岐部、光変調素子保持体、および流体送入部を備える。
図3は、プロジェクタ1内の一部を下方側から見た斜視図である。
光学部品用筐体45は、例えば、金属製部材から構成され、図1に示すように、内部に所定の照明光軸Aが設定され、上述した光学部品41〜43,442、および光学装置44の後述する光学装置本体を照明光軸Aに対する所定位置に収納配置する。なお、光学部品用筐体45は、金属製部材に限らず、その他の材料にて構成してもよく、特に熱伝導性材料で構成することが好ましい。この光学部品用筐体45は、図2に示すように、光学部品41〜43,442、および光学装置44の後述する光学装置本体を収納する容器状の部品収納部材451と、部品収納部材451の開口部分を閉塞する図示しない蓋状部材とで構成される。
この部品収納部材451において、側面の内側面には、図2に示すように、上述した光学部品412〜415,418,421〜423,431〜434,442を上方からスライド式に嵌め込むための溝部451Aが形成されている。
また、側面の正面部分には、図2に示すように、投射レンズ5を光学ユニット4に対して所定位置に設置するための投射レンズ設置部451Bが形成されている。この投射レンズ設置部451Bは、平面視略矩形状に形成され、平面視略中央部分には光学装置44からの光束射出位置に対応して円形状の図示しない孔が形成されており、光学ユニット4にて形成されたカラー画像が前記孔を通して投射レンズ5にて拡大投射される。
また、この部品収納部材451において、底面には、図3に示すように、光学装置44の液晶パネル441位置に対応して形成された3つの孔451Cと、光学装置44の後述する流体分岐部の冷却流体流入部に対応して形成された孔451Dとが形成されている。ここで、冷却ユニット3のシロッコファン31によりプロジェクタ1外部から内部に導入された冷却空気は、シロッコファン31の吐出口31A(図3)から吐出され、図示しないダクトを介して前記孔451Cに導かれる。
光学装置44は、図2または図3に示すように、液晶パネル441、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が一体化された光学装置本体440(図2)と、メインタンク445と、流体圧送部446と、ラジエータ447と、複数の流体循環部材448とを備える。
複数の流体循環部材448は、内部に冷却流体が対流可能にアルミニウム製の管状部材で構成され、冷却流体が循環可能に各部材440,445〜447を接続する。そして、循環する冷却流体により光学装置本体440を構成する液晶パネル441および射出側偏光板443に生じる熱を冷却する。
なお、本実施形態では、冷却流体として、透明性の非揮発性液体であるエチレングリコールを採用する。冷却流体としては、エチレングリコールに限らず、その他の液体を採用してもよい。
以下では、各部材440,445〜447を、循環する冷却流体の流路に沿って液晶パネル441に対する上流側から順に説明する。
図4は、メインタンク445の構造を示す図である。具体的に、図4(A)は、メインタンク445を上方から見た平面図である。また、図4(B)は、図4(A)におけるA-A線の断面図である。
メインタンク445は、略円柱形状を有し、アルミニウム製の2つの容器状部材から構成され、2つの容器状部材の開口部分を互いに接続することで内部に冷却流体を一時的に蓄積する。これら容器状部材は、例えば、シール溶接またはゴム等の弾性部材を介在させることで接続される。
これら冷却流体流入部445Aおよび冷却流体流出部445Bは、流体循環部材448の管径寸法よりも小さい管径寸法を有する略筒状部材から構成され、メインタンク445の内外に突出するように配置されている。そして、冷却流体流入部445Aの外側に突出した一端には、流体循環部材448の一端が接続され、該流体循環部材448を介して外部からの冷却流体がメインタンク445内部に流入する。また、冷却流体流出部445Bの外側に突出した一端にも、流体循環部材448の一端が接続され、該流体循環部材448を介してメインタンク445内部の冷却流体が外部へと流出する。
また、冷却流体流入部445Aおよび冷却流体流出部445Bの内側に突出した他端は、図4(A)に示すように、メインタンク445の円柱軸に向けて延出し、平面的に視て略直交するようにそれぞれ配置されている。このように、冷却流体流入部445Aおよび冷却流体流出部445Bを平面的に視て略直交するようにそれぞれ配置することで、冷却流体流入部445Aを介してメインタンク445内部に流入した冷却流体が、冷却流体流出部445Bを介して直ぐに外部に流出することを回避でき、流入した冷却流体をメインタンク445内部の冷却流体と混合させ、冷却流体の温度の均一化を図っている。
そして、このメインタンク445は、図1または図2に示すように、光学部品用筐体45と外装ケース2の内側面とで形成される平面視三角形状の領域に配置される。この領域にメインタンク445を配置することで、外装ケース2内の収納効率の向上が図れ、プロジェクタ1が大型化することがない。
流体圧送部446は、メインタンク445内に蓄積された冷却流体を送入し、送入した冷却流体を外部に強制的に送出する。このため、流体圧送部446は、図3に示すように、メインタンク445の冷却流体流出部445Bに接続した流体循環部材448の他端と連通接続するとともに、外部に冷却流体を送出するために他の流体循環部材448の一端と連通接続している。
この流体圧送部446は、具体的な図示は省略するが、例えば、略直方体状のアルミニウム製の中空部材内に羽根車が配置された構成を有し、図示しない制御装置による制御の下、前記羽根車が回転することで、メインタンク445内に蓄積された冷却流体を流体循環部材448を介して強制的に送入し、送入した冷却流体を流体循環部材448を介して外部に強制的に送出する。このような構成では、流体圧送部446は、前記羽根車の回転軸方向の厚み寸法を小さくすることができ、プロジェクタ1内部の空きスペースに配置することが可能となり、プロジェクタ1内部の収納効率の向上を図れ、プロジェクタ1が大型化することがない。本実施形態では、流体圧送部446は、図2または図3に示すように、投射レンズ5の下方に配置される。
図5は、光学装置本体440の概略構成を示す斜視図である。
図6は、光学装置本体440の概略構成を示す分解斜視図である。なお、図6では、説明を簡略化するために、G色光側のみを分解している。R,B色光側もG色光側と同様の構造とする。
光学装置本体440は、図5および図6に示すように、3つの液晶パネル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(図6)と、流体分岐部4401と、3つの光変調素子保持体4402と、流体送入部4404とを備える。
液晶パネル441は、図6に示すように、ガラスなどからなる一対の基板441C,441D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ている。このうち、基板441Cは、液晶を駆動するための駆動基板であり、互いに平行に配列形成される複数のデータ線と、複数のデータ線と直交する方向に配列形成される複数の走査線と、走査線およびデータ線の交差に対応してマトリクス状に配列形成される画素電極と、TFT等のスイッチング素子とを有している。また、基板441Dは、基板441Cに対して所定間隔を空けて対向配置される対向基板であり、所定の電圧Vcomが印加される共通電極を有している。また、これら基板441C,441Dには、図示しない制御装置と電気的に接続し、前記走査線、前記データ線、前記スイッチング素子、および前記共通電極等に所定の駆動信号を出力する回路基板としてのフレキシブルプリント基板441Eが接続されている。このフレキシブルプリント基板441Eを介して前記制御装置から駆動信号を入力することで、所定の前記画素電極と前記共通電極との間に電圧が印加され、該画素電極および共通電極間に介在する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が変調される。さらに、これら基板441C,441Dの外面には、熱伝導性を有する透光性基板としての一対の防塵ガラス441Fが貼り付けられている。この一対の防塵ガラス441Fにより、液晶パネル441外面に塵埃が付着しても、塵埃がフォーカス位置からずれた状態となり、該塵埃が投射画像上の表示陰となることがない。この一対の防塵ガラス441Fとしては、例えば、サファイア、水晶等の材料を採用できる。
以下の表1に、防塵ガラス441Fに採用可能な材料と、この材料の特性(熱膨張係数、熱伝導率)を示す。
射出側偏光板443は、入射側偏光板442と同様に、図6に示すように、透光性基板443Aおよび光学変換膜としての偏光膜443Bを有し、液晶パネル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。
このうち、透光性基板443Aの外形寸法は、図6に示すように、クロスダイクロイックプリズム444の高さ寸法よりも大きい高さ寸法を有するとともに、クロスダイクロイックプリズム444の幅寸法と略同一以下の幅寸法を有するように設定されている。
そして、光学装置本体440が組み立てられた状態では、この射出側偏光板443は、流体分岐部4401の端面、および流体送入部4404の端面を跨ぐように、流体分岐部4401の端面、クロスダイクロイックプリズム444の光束入射側端面、および流体送入部4404の端面に熱伝導性を有する接着剤等により固着される。
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光学像を合成して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、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、液晶パネル441R,441Bから射出され射出側偏光板443を介した色光を反射し、液晶パネル441Gから射出され射出側偏光板443を介した色光を透過する。このようにして、各液晶パネル441R,441G,441B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。
流体分岐部4401は、クロスダイクロイックプリズム444の上面または下面と略同一の平面形状を有する略直方体状のアルミニウム製の中空部材で構成され、流体圧送部446から強制的に送出された冷却流体を送入し、送入した冷却流体を3つの光変調素子保持体4402毎に分岐して送出する。また、この流体分岐部4401は、クロスダイクロイックプリズム444の3つの光束入射側端面に交差する端面である下面に固定され、クロスダイクロイックプリズム444を支持するプリズム固定板としての機能も有する。
この流体分岐部4401において、底面の略中央部分には、流体圧送部446から圧送された冷却流体を内部に流入させる冷却流体流入部4401A(図9参照)が形成されている。この冷却流体流入部4401Aは、メインタンク445の冷却流体流入部445Aと同様に、流体循環部材448の管径寸法よりも小さい管径寸法を有する略筒状部材から構成され、流体分岐部4401内外に突出するように配置されている(図9参照)。そして、冷却流体流入部4401Aの外側に突出した一端には、流体圧送部446に連通接続された流体循環部材448の他端が接続され、該流体循環部材448を介して流体圧送部446から圧送された冷却流体が流体分岐部4401内部に流入する。
また、底面の四隅部分には、図5および図6に示すように、該底面に沿って延出する腕部4401Bがそれぞれ形成されている。これら腕部4401Bの先端部分には、それぞれ孔4401B1が形成され、これら孔4401B1に図示しないねじを挿通し、光学部品用筐体45の部品収納部材451に螺合することで、光学装置本体440が部品収納部材451に固定される。この際、流体分岐部4401および光学部品用筐体45は、熱伝達可能に接続される。このように、流体分岐部4401が光学部品用筐体45に熱伝達可能に接続されることで、循環する冷却流体〜流体分岐部4401〜光学部品用筐体45への熱伝達経路を確保し、冷却流体の冷却効率を向上させ、ひいては、冷却流体による液晶パネル441および射出側偏光板443の冷却効率の向上を図れる。また、シロッコファン31の送風を光学部品用筐体45の底面に沿って流せば、循環する冷却流体の放熱面積を増加でき、さらに、冷却効率が高められる。
これら冷却流体流出部4401Cは、冷却流体流入部4401Aと同様に、流体循環部材448の管径寸法よりも小さい管径寸法を有する略筒状部材から構成され、流体分岐部4401内外に突出するように配置されている(図9参照)。そして、各冷却流体流出部4401Cの外側に突出した一端には、それぞれ流体循環部材448の一端が接続され、該流体循環部材448を介して流体分岐部4401内部の冷却流体が分岐されて外部へと流出する。
さらに、この流体分岐部4401において、上面の略中央部分には、具体的な図示は省略するが、球状の膨出部が形成されている。そして、前記膨出部にクロスダイクロイックプリズム444の下面を当接させることで、流体分岐部4401に対するクロスダイクロイックプリズム444のあおり方向の位置調整が可能となる。
3つの光変調素子保持体4402は、3つの液晶パネル441をそれぞれ保持するとともに、3つの液晶パネル441をそれぞれ冷却する。なお、各光変調素子保持体4402は、同様の構成であり、以下では1つの光変調素子保持体4402のみを説明する。
光変調素子保持体4402は、図6に示すように、光変調素子保持部4405と、板状部材4406と、光変調素子冷却部4407とを備える。
光変調素子保持部4405は、断面視略コ字形状を有し、コ字状内側にて液晶パネル441、板状部材4406、および光変調素子冷却部4407を保持する。この光変調素子保持部4405は、図6に示すように、矩形板状体4405Aと、一対の起立部4405Bとを備え、これらが一体的に形成されたものである。
矩形板状体4405Aは、図6に示すように、液晶パネル441の対向基板441Dの外形形状よりも大きい外形形状を有する平面視略矩形状の板体であり、その略中央部分には、液晶パネル441の画像形成領域に応じた開口部4405A1が形成されている。
この一対の起立部4405Bは、図6に示すように、矩形板状体4405Aの左右側端縁から光束射出側にそれぞれ突出するとともに、上下方向に延出する形状を有している。
また、この一対の起立部4405Bにおいて、突出方向先端部分は、図6に示すように、対向する起立部4405B側に折曲された折曲リブ4405B1を有している。
そして、光学装置本体440が組み立てられた状態では、この光変調素子保持部4405は、一対の起立部4405Bが流体分岐部4401の端面、および流体送入部4404の端面を跨ぐように設置され、折曲リブ4405B1の光束射出側端面が流体分岐部4401の端面、クロスダイクロイックプリズム444の光束入射側端面、および流体送入部4404の端面に熱伝導性を有する接着剤等により固着される。
この板状部材4406において、対向する側端縁である左右方向側端縁には、図6に示すように、光束射出側に折曲された一対の折曲部4406Bが形成されている。
そして、この板状部材4406の左右方向の外形寸法は、光変調素子保持部4405の一対の起立部4405B同士の離間寸法よりも小さく設定され、光変調素子保持部4405のコ字状内側に上方から板状部材4406を挿入可能となっている。
以下の表2に、光変調素子保持部4405および板状部材4406に採用可能な材料と、この材料の特性(熱膨張係数、熱伝導率)を示す。
光変調素子冷却部4407は、内部に冷却流体を封入可能とするアルミニウム製の中空部材で構成され、液晶パネル441の画像形成領域に対応した開口部4407Aを有し液晶パネル441の外周を囲む平面視略矩形状の環状に形成されている。
この開口部4407Aは、液晶パネル441の対向基板441Dの外形形状よりも若干大きく設定され、対向基板441Dおよびこの対向基板441Dに貼り付けられる防塵ガラス441Fを嵌合可能な形状を有している。
この光変調素子冷却部4407において、その光束射出側端面には、図7に示すように、開口部4407A周縁が光束入射側に窪み、凹部4407Bが形成されている。
この凹部4407Bは、液晶パネル441の駆動基板441Cの外形形状よりも若干大きい外形形状を有する。そして、対向基板441Dおよびこの対向基板441Dに貼り付けられる防塵ガラス441Fが開口部4407Aに嵌合した際に、駆動基板441Cおよびこの駆動基板441Cに貼り付けられる防塵ガラス441Fが凹部4407Bに設置される。
すなわち、開口部4407Aの内側面および凹部4407Bが本発明に係る環状内側面に相当する。そして、光変調素子冷却部4407は、開口部4407Aおよび凹部4407Bにより、液晶パネル441が設置された状態で、該液晶パネル441の外周を囲むこととなる。
ここで、凹部4407Bの底部および光束入射側端面の間の寸法は、対向基板441Dおよびこの対向基板441Dに貼り付けられた防塵ガラス441Fの全体の厚み寸法と略同一に設定されている。また、凹部4407Bの深さ寸法は、駆動基板441Cおよびこの駆動基板441Cに貼り付けられた防塵ガラス441Fの全体の厚み寸法と略同一に設定されている。すなわち、液晶パネル441を光変調素子冷却部4407に設置した状態では、光束入射側端面および光束射出側端面が略面一となる。
さらに、この光変調素子冷却部4407において、その下方側端部略中央部分には、図6または図7に示すように、流体分岐部4401の冷却流体流出部4401Cから流出した冷却流体を内部に流入させる流入口4407Dが形成されている。この流入口4407Dは、流体循環部材448の管径寸法よりも小さい管径寸法を有する略筒状部材から構成され、光変調素子冷却部4407の外側に突出するように形成されている。そして、流入口4407Dの突出した端部には、流体分岐部4401の冷却流体流出部4401Cに接続された流体循環部材448の他端が接続され、該流体循環部材448を介して流体分岐部4401から流出した冷却流体が光変調素子冷却部4407内部に流入する。
先ず、光変調素子冷却部4407に対して液晶パネル441を組み込む。
具体的に、光変調素子冷却部4407の光束射出側から、液晶パネル441のフレキシブルプリント基板441Eが光変調素子冷却部4407の開口部4407Aに挿通されるように、液晶パネル441を開口部4407Aおよび凹部4407Bに設置する。この状態では、フレキシブルプリント基板441Eは、開口部4407Aの内側面により折曲されるとともに、光変調素子冷却部4407の光束入射側端面に形成された凹部4407Cの底部に沿って配置される(図9参照)。
具体的に、光変調素子冷却部4407の光束射出側に板状部材4406を配置し、板状部材4406の開口部4406A周縁と、液晶パネル441の光束射出側に配置される防塵ガラス441Fおよび光変調素子冷却部4407の光束射出側端面とを熱伝達可能に接続する。例えば、板状部材4406の開口部4406A周縁と防塵ガラス441Fとを熱伝導性を有する接着剤で固着するとともに、開口部4406A周縁と光変調素子冷却部4407の光束射出側端面とを熱伝導性を有する接着剤または溶接等により固着する。
なお、上述した接着剤の塗布または溶接等は、開口部4406A周縁全体に亘って実施してもよく、スポット的に実施してもよい。
具体的に、前記ユニットを光変調素子保持部4405の上方側からコ字状内側に挿入し、光変調素子保持部4405を構成する矩形板状体4405Aの開口部4405A1周縁と、前記ユニットを構成する液晶パネル441の光束入射側に配置される防塵ガラス441Fおよび光変調素子冷却部4407の光束入射側端面とを熱伝達可能に接続する。例えば、前記ユニットの組み立てと同様に、矩形板状体4405Aの開口部4405A1周縁と防塵ガラス441Fとを熱伝導性を有する接着剤で固着するとともに、開口部4405A1周縁と光変調素子冷却部4407の光束入射側端面とを熱伝導性を有する接着剤または溶接等により固着する。
すなわち、液晶パネル441および光変調素子冷却部4407は、光変調素子保持部4405および板状部材4406により挟持される構成となる。
さらに、板状部材4406の折曲部4406Bと、光変調素子保持部4405を構成する一対の起立部4405Bの内側面とを熱伝達可能に接続する。これら接続は、例えば、上記同様に、熱伝導性を有する接着剤、または溶接等を採用できる。
流体送入部4404は、図5または図6に示すように、クロスダイクロイックプリズム444の上面または下面と略同一の平面形状を有する略直方体状のアルミニウム製の中空部材で構成され、クロスダイクロイックプリズム444の3つの光束入射側端面に交差する端面である上面に固定される。そして、この流体送入部4404は、各光変調素子冷却部4407から送出された冷却流体を一括して送入し、送入した冷却流体を外部に送出する。
この流体送入部4404において、その上面には、図5または図6に示すように、各光変調素子冷却部4407から送出された冷却流体を内部に流入させる3つの冷却流体流入部4404Aが形成されている。これら冷却流体流入部4404Aは、流体循環部材448の管径寸法よりも小さい管径寸法を有する略筒状部材から構成され、流体送入部4404内外に突出するように配置されている(図9参照)。そして、各冷却流体流入部4404Aの外側に突出した端部には、3つの光変調素子冷却部4407の各流出口4407Eと接続された流体循環部材448の他端が接続され、該流体循環部材448を介して各光変調素子冷却部4407から送出された冷却流体が一括して流体送入部4404内部に流入する。
図8は、ラジエータ447の構造、およびラジエータ447と軸流ファン32との配置関係を示す図である。具体的に、図8(A)は、ラジエータ447および軸流ファン32を上方から見た斜視図である。また、図8(B)は、ラジエータ447および軸流ファン32をラジエータ447側から見た平面図である。
ラジエータ447は、図1または図2に示すように、外装ケース2に形成された隔壁21内に配置され、光学装置本体440において各液晶パネル441および各射出側偏光板442にて温められた冷却流体の熱を放熱する。このラジエータ447は、図8に示すように、固定部4471と、管状部材4472と、複数のフィン4473とを備える。
固定部4471は、例えば、金属等の熱伝導性部材から構成され、図8(B)に示すように、平面視略コ字形状を有し、対向するコ字状端縁に管状部材4472が挿通可能に構成されている。また、この固定部4471は、コ字状内側面にて複数の放熱フィン4473を支持する。この固定部4471のコ字状先端部分には、外側に延出する延出部4471Aが形成され、該延出部4471Aの孔4471A1を介して図示しないねじを外装ケース2に螺合することでラジエータ447が外装ケース2に固定される。
次に、液晶パネル441および射出側偏光板443の冷却構造を説明する。
図9ないし図11は、液晶パネル441および射出側偏光板443の冷却構造を説明するための図である。具体的に、図9は、光学装置本体440を側方から見た断面図である。図10は、光変調素子冷却部4407内を対流する冷却流体の様子を示す図である。図11は、冷却空気の流れを示す図であり、光学装置本体440を上方側から見た断面図である。
なお、液晶パネル441および射出側偏光板443は、上述した冷却流体による伝導放熱、および上述した冷却ユニット3による強制冷却にて冷却されるため、これらを順に説明する。
先ず、液晶パネル441の冷却流体による伝導放熱は、以下に示すように実施される。
流体圧送部446が駆動することにより、流体循環部材448を介して、メインタンク445内の冷却流体が流体圧送部446内に送入されるとともに、流体圧送部446から流体分岐部4401に送出される。
光変調素子冷却部4407内部へと流入した冷却流体は、図10に示すように、液晶パネル441の下方側端部、左右側端部、および上方側端部に沿って、下方側から上方側へと対流する。
ここで、光源装置411から射出された光束により、液晶パネル441に生じた熱は、図9または図11に示すように、液晶パネル441の外周から光変調素子冷却部4407を介して該光変調素子冷却部4407内部の冷却流体に伝達される。また、図9に示すように、液晶パネル441の光束入射側端面および光束射出側端面から光変調素子保持部4405および板状部材4406に伝達される。光変調素子保持部4405および板状部材4406に伝達された熱の一部は、矩形板状体4405Aの開口部4405A1周縁、および板状部材4406の開口部4406A周縁から光変調素子冷却部4407を介して該光変調素子冷却部4407内部の冷却流体に伝達される。
流出口4407Eを介して光変調素子冷却部4407外部へと移動した熱は、冷却流体の流れにしたがって、流体循環部材448を介して流体送入部4404へと移動し、さらに、ラジエータ447へと移動する。温められた冷却流体がラジエータ447の管状部材4472を通過する際、該冷却流体の熱は、管状部材4472〜複数の放熱フィン4473に伝達される。そして、軸流ファン32から吐出される冷却空気により、複数の放熱フィン4473に伝達された熱が冷却される。
そして、ラジエータ447にて冷却された冷却流体は、ラジエータ447〜メインタンク445〜流体圧送部446〜流体分岐部4401へと移動し、再度、光変調素子冷却部4407内へと移動する。
光源装置411から射出された光束により、射出側偏光板443の偏光膜443Bに生じた熱は、図9に示すように、透光性基板443Aに伝達される。透光性基板443Aに伝達された熱は、図9に示すように、流体送入部4404および流体分岐部4401と接続する上方向および下方向に移動する。そして、上方向および下方向に移動した熱は、流体送入部4404および流体分岐部4401を介して各流体送入部4404および流体分岐部4401内部の冷却流体に伝達され、上述したように、冷却流体の循環時にラジエータ447により放熱される。
冷却ユニット3のシロッコファン31によりプロジェクタ1外部から内部に導入された冷却空気は、光学部品用筐体45の底面に形成された孔451Cを介して光学部品用筐体45内に導入される。
ここで、光学装置本体440が組み立てられた状態では、図11に示すように、クロスダイクロイックプリズム444等の端面、光変調素子保持部4405における矩形板状体4405Aおよび一対の起立部4405Bにより、略筒状の空間が形成される。
そして、シロッコファン31により光学部品用筐体45内に導入された冷却空気は、図11に示すように、前記空間を下方から上方に向けて流通する。
この際、前記空間を流通する冷却空気により、図11に示すように、液晶パネル441の光束射出側端面、および射出側偏光板443における偏光膜443Bの光束入射側端面が冷却される。また、液晶パネル441から板状部材4406、および光変調素子保持部4405に伝達された熱の一部も、図11に示すように、この冷却空気により冷却される。
ここで、光変調素子保持部4405および板状部材4406が鉄−ニッケル合金から構成されているので、光変調素子保持部4405および板状部材4406の熱膨張係数を、表1および表2に示すように、防塵ガラス441Fの熱膨張係数に近接させることができる。このため、光変調素子保持部4405および板状部材4406と、一対の防塵ガラス441Fとの間における各部材の熱による寸法変化(膨張、収縮)量を略同じにすることができる。したがって、液晶パネル441に生じた熱を光変調素子保持部4405および板状部材4406に良好に伝達させることができるとともに、光変調素子保持部4405および板状部材4406と一対の防塵ガラス441Fの熱による寸法変化によって液晶パネル441に歪みが発生することを回避し液晶パネル441内部に封入される液晶の形状変化による画質の劣化を回避できる。
また、光変調素子保持部4405および板状部材4406に対して光変調素子冷却部4407を固定することができ、光変調素子保持体4402を一体化して、液晶パネル441の保持状態を安定化できる。
また、光変調素子保持部4405の一対の起立部4405Bに対して板状部材4406を固定することで、液晶パネル441の保持状態をさらに安定化できる。
また、各光変調素子冷却部4407内だけでなく、複数の流体循環部材448、流体分岐部4401、流体送入部4404、メインタンク445、流体圧送部446、およびラジエータ447の管状部材4472内にも冷却流体を封入することで、冷却流体の容量を大きくすることができ、液晶パネル441と冷却流体との熱交換能力を向上させることができる。
さらに、流体分岐部4401および流体送入部4404は、クロスダイクロイックプリズム444の上下面にそれぞれ取り付けられるので、液晶パネル441が3つで構成されている場合であっても、光学装置44をコンパクトにでき、光学装置44の小型化を図れる。
さらにまた、各光変調素子冷却部4407を、メインタンク445、流体圧送部446、およびラジエータ447の他の部材と接続する際でも、流体分岐部4401および流体送入部4404と前記他の部材とを流体循環部材448にて接続すればよく、各光変調素子冷却部4407と前記他の部材とを直接流体循環部材448で接続する必要がない。このため、流体循環部材448の引き回し作業を容易に実施できる。
また、3つの射出側偏光板443は、少なくとも9W/m・K以上の良好な熱伝導性を有するサファイア、水晶等から構成される透光性基板443Aが流体分岐部4401の端面および流体送入部4404の端面に跨るように、流体分岐部4401および流体送入部4404の3つの端面に熱伝達可能に取り付けられるので、光源装置411から照射された光束により偏光膜443Bに生じる熱を、透光性基板443Aを介して流体分岐部4401および流体送入部4404に伝達させることができ、さらに、流体分岐部4401および流体送入部4404内の冷却流体に伝達させることができる。したがって、液晶パネル441のみならず、射出側偏光板443の冷却効率の向上も図れる。
また、液晶パネル441が光変調素子冷却部4407に設置された状態では、フレキシブルプリント基板441Eは、開口部4407Aの内側面により光束入射側に折曲されるとともに、光変調素子冷却部4407の光束入射側端面に形成された凹部4407Cの底部に沿って配置されるので、フレキシブルプリント基板441Eと、光変調素子冷却部4407の流出口4407Eに接続される流体循環部材448とが干渉することがなく、光学装置44の組み立て作業を容易に実施できる。
また、プロジェクタ1は、液晶パネル441にて形成される光学像を安定に維持できる光学装置44を備えているので、投射レンズ5を介して良好な光学像を投射することができる。
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。
前記第1実施形態では、光学装置本体440を構成する射出側偏光板443として、入射された光束のうち、所定の偏光軸を有する光束を透過させ、その他の偏光軸を有する光束を吸収する吸収型の偏光板を採用している。
これに対して第2実施形態では、射出側偏光板543が、入射された光束のうち、所定の偏光軸を有する光束を透過させ、その他の偏光軸を有する光束を反射する反射型偏光素子で構成されている点が異なるのみである。その他の構成は、前記第1実施形態と同様のものとする。
図13は、第2実施形態における光学装置本体540の概略構成を示す分解斜視図である。なお、図13では、G色光側のみが分解されているが、R,B色光側も同様の構造とする。
3つの射出側偏光板543は、図12または図13に示すように、所定の厚み寸法を有する略直方体形状を有し、光束射出側端面がクロスダイクロイックプリズム444の各光束入射側端面にそれぞれ接着固定される。
なお、3つの射出側偏光板543が所定の厚み寸法を有しているために、光学装置本体540を構成する光変調素子保持体4402の光変調素子保持部4405は、前記第1実施形態と比較して、一対の起立部4405Bが光軸方向に長く設定されている。
この射出側偏光板543は、図14に示すように、2つの直角プリズム543Aと、これら直角プリズム543Aの界面に形成された反射型偏光膜543Bとを備える。このうち、反射型偏光膜543Bとしては、例えば、重合体を延伸形成した多数のフィルムを積層した多層構造フィルムを採用できる。
そして、この射出側偏光板543に入射した光束Lのうち、所定の偏光軸を有する光束L1は、図14に示すように、反射型偏光膜543Bを透過して、クロスダイクロイックプリズム444に入射する。
また、図14に示すように、射出側偏光板543に入射した光束Lのうち、他の偏光軸を有する光束L2は、反射型偏光膜543Bにて反射し、さらに、直角プリズム543Aの光束入射側端面にて全反射して、上方に向けて射出される。
射出側偏光板543は、上述した構成により、光源装置411から照射される光束により生じる熱を低減できるため、前記第1実施形態で説明した冷却流体による伝導放熱を実施せず、すなわち、図15に示すように、流体分岐部4401の端面および流体送入部4404の端面と熱伝達可能に接続しない。
液晶パネル441の冷却流体による伝導放熱、および、液晶パネル441および射出側偏光板443の冷却ユニット3による強制冷却は、図15に示すように、前記第1実施形態と同様に実施でき、説明を省略する。
また、射出側偏光板543自体の温度の低減を図れるので、光変調素子保持体4402の内側における温度の低減化を図れ、液晶パネル441を効率的に冷却できる。
さらに、射出側偏光板543は、他の偏光軸を有する光束を液晶パネル441の画像形成領域を避ける方向に反射するので、光学装置本体440内に迷光が生じることなく、液晶パネル441にて形成される光学像を安定に維持でき、良好な光学像を形成できる。
さらにまた、射出側偏光板543は、2つの直角プリズム543Aと、反射型偏光膜543Bとを備え、2つの直角プリズム543Aのうち光束入射側に配置されるプリズム543Aは、反射型偏光膜543Bにて反射された光束を光束入射側端面にて全反射させ、上方に向けて射出するので、簡単な構成で、光学装置本体440内に迷光が生じることを回避できる。
前記各実施形態において、光変調素子冷却部4407の流入口4407Dおよび流出口4407Eは、前記各実施形態で説明した形成位置に限らず、その他の形成位置を採用してもよい。例えば、冷却流体の流通方向を逆にし、流入口4407Dおよび流出口4407Eをそれぞれ流出口および流入口としてそれぞれ機能させる構成を採用してもよい。
前記各実施形態では、光学装置44において、メインタンク445、流体圧送部446、およびラジエータ447を備えた構成を説明したが、これに限らず、これらメインタンク445、流体圧送部446、およびラジエータ447のうち少なくともいずれかを省略した構成も本発明の目的を十分に達成できる。
前記各実施形態では、光学変換素子として、射出側偏光板443を採用したが、これに限らず、位相差板、視野角補正板等を採用してもよい。
例えば、流体分岐部4401から各光変調素子冷却部4407に流通する流路中に弁を設け、該弁の位置を変更することで流路を狭めたり拡げたりする構成を採用してもよい。
また、例えば、流体分岐部4401と各光変調素子冷却部4407とを接続する各流体循環部材448を各液晶パネル441R,441G,441Bに応じて異なる管径寸法とする構成を採用してもよい。
また、前記第1実施形態では、射出側偏光板443も、流体分岐部4401および流体送入部4404を跨ぐように、これら各部材4401,4404に熱伝達可能に接続していたが、クロスダイクロイックプリズム444のみに取り付けられる構成を採用しても、冷却ユニット2のシロッコファン31により十分冷却可能である。
前記各実施形態では、3つの液晶パネル441を用いたプロジェクタ1の例のみを挙げたが、本発明は、1つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、2つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、あるいは、4つ以上の液晶パネル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。
前記各実施形態では、光変調素子として液晶パネルを用いていたが、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。この場合は、光束入射側および光束射出側の偏光板は省略できる。
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。
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若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。
Claims (15)
- 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光変調素子を保持するとともに、前記光変調素子を冷却する光変調素子保持体であって、
前記光変調素子の画像形成領域に応じて開口を有する矩形板状体、および前記矩形板状体の対向する各端縁から前記矩形板状体の面外方向に起立する一対の起立部を有し断面略コ字形状の熱伝導性材料からなる光変調素子保持部と、
前記光変調素子の画像形成領域に応じて開口を有し、熱伝導性材料からなる板状部材と、
熱伝導性材料から構成され、内部に冷却流体を封入可能とする中空部材で構成される光変調素子冷却部とを備え、
前記光変調素子保持部の前記矩形板状体、および前記板状部材は、各開口周縁が前記光変調素子の光束入射側端面および光束射出側端面とそれぞれ熱伝達可能に当接し、前記光変調素子保持部のコ字状内側にて前記光変調素子を挟持し、
前記光変調素子冷却部は、前記光変調素子の外周を囲むように配置され内側面にて前記光変調素子と熱伝達可能に接続する環状に形成され、内部に前記冷却流体を流入させる流入口、および内部の前記冷却流体を外部に流出させる流出口を有していることを特徴とする光変調素子保持体。 - 請求項1に記載の光変調素子保持体において、
前記矩形板状体および前記板状部材は、前記光変調素子の外形寸法よりも大きい外形寸法を有し、
前記光変調素子冷却部は、当該光変調素子保持体を組み立てた状態で前記矩形板状体および前記板状部材に挟持され、前記矩形板状体および前記板状部材の前記各開口周縁と熱伝達可能に接続されることを特徴とする光変調素子保持体。 - 請求項1または請求項2に記載の光変調素子保持体において、
前記板状部材は、平面視矩形状の板体から構成され、対向する側端部に前記板体の面外方向に折曲する一対の折曲部を有し、
前記一対の折曲部は、当該光変調素子保持体を組み立てた状態で前記光変調素子保持部の前記一対の起立部における対向する各端面と熱伝達可能に接続されることを特徴とする光変調素子保持体。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の光変調素子保持体において、
前記光変調素子保持部および前記板状部材は、鉄−ニッケル合金から構成されていることを特徴とする光変調素子保持体。 - 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光変調素子を含んで構成される光学装置であって、
請求項1から請求項4のいずれかに記載の光変調素子保持体と、
前記光変調素子保持体を構成する光変調素子冷却部の流入口および流出口と連通接続し、前記光変調素子冷却部内部の冷却流体を外部に案内し、再度、前記光変調素子冷却部内部に導く複数の流体循環部材とを備えていることを特徴とする光学装置。 - 請求項5に記載の光学装置において、
前記光変調素子は、複数で構成され、
前記光変調素子保持体は、前記複数の光変調素子に応じて複数で構成され、
前記複数の光変調素子保持体が配置される複数の光束入射側端面を有し前記複数の光変調素子にて変調された各光束を合成する色合成光学装置と、前記複数の流体循環部材における冷却流体の流路中に配置され内部の冷却流体を分岐して前記複数の光変調素子保持体を構成する各光変調素子冷却部に送入する流体分岐部と、前記複数の流体循環部材における冷却流体の流路中に配置され前記各光変調素子冷却部から流出する冷却流体を一括して送入する流体送入部とを備え、
前記流体分岐部は、前記色合成光学装置における前記複数の光束入射側端面に交差する端面のうちいずれか一方の端面に取り付けられ、
前記流体送入部は、前記色合成光学装置における前記複数の光束入射側端面に交差する端面のうちいずれか他方の端面に取り付けられていることを特徴とする光学装置。 - 請求項6に記載の光学装置において、
前記流体分岐部および前記流体送入部は、熱伝導性材料から構成され、前記色合成光学装置の複数の光束入射側端面に応じて複数の保持体取付面を有し、
前記複数の光変調素子保持体は、前記光変調素子保持部の一対の起立部が前記流体分岐部の前記保持体取付面および前記流体送入部の前記保持体取付面を跨るように前記複数の保持体取付面にそれぞれ熱伝達可能に取り付けられることを特徴とする光学装置。 - 請求項6または請求項7に記載の光学装置において、
前記流体分岐部および前記流体送入部は、熱伝導性材料から構成され、前記色合成光学装置の複数の光束入射側端面に応じて複数の保持体取付面を有し、
入射した光束の光学特性を変換する複数の光学変換素子を備え、
前記光学変換素子は、熱伝導性を有する透光性基板と、前記透光性基板上に設けられ、入射した光束の光学特性を変換する光学変換膜とで構成され、
前記複数の光学変換素子は、前記透光性基板が前記流体分岐部の前記保持体取付面および前記流体送入部の前記保持体取付面を跨るように前記複数の保持体取付面にそれぞれ熱伝達可能に取り付けられることを特徴とする光学装置。 - 請求項6または請求項7に記載の光学装置において、
前記色合成光学装置の各光束入射側端面にそれぞれ取り付けられ、前記複数の光変調素子から射出される光束のうち、所定の偏光軸を有する光束をそれぞれ透過させ、他の偏光軸を有する光束をそれぞれ反射する複数の反射型偏光素子を備え、
前記反射型偏光素子は、前記他の偏光軸を有する光束を前記光変調素子の画像形成領域を避ける方向に反射することを特徴とする光学装置。 - 請求項9に記載の光学装置において、
前記反射型偏光素子は、相互に接続される複数のプリズムと、前記複数のプリズム間に介装され、前記光変調素子から射出される光束のうち、所定の偏光軸を有する光束を透過させ、他の偏光軸を有する光束を反射する反射型偏光膜とで構成され、
前記複数のプリズムは、光束入射側に配置され、前記光変調素子から射出される光束に対する透過面と、前記反射型偏光膜にて反射された光束に対する全反射面とを兼ねる光束入射側端面を有する入射側プリズムを含んで構成され、
前記入射側プリズムは、前記反射型偏光膜にて反射された光束を前記全反射面にて反射させ、前記光変調素子の画像形成領域を避ける方向に射出することを特徴とする光学装置。 - 請求項5から請求項10のいずれかに記載の光学装置において、
前記複数の流体循環部材における冷却流体の流路中に配置され、前記冷却流体を前記複数の流体循環部材を介して前記光変調素子保持体を構成する光変調素子冷却部内に圧送し、前記冷却流体を強制的に循環させる流体圧送部を備えていることを特徴とする光学装置。 - 請求項5から請求項11のいずれかに記載の光学装置において、
前記光変調素子は、複数の信号線、前記複数の信号線に接続された複数のスイッチング素子、および前記複数のスイッチング素子に接続された複数の画素電極を有する駆動基板と、前記駆動基板に対向配置され、共通電極を有する対向基板と、前記駆動基板および前記対向基板間に封入される液晶と、前記複数の信号線および前記共通電極と電気的に接続され前記駆動基板および前記対向基板間から延出する回路基板と、前記駆動基板および前記対向基板の外面に貼り付けられる熱伝導性を有する一対の透光性基板とを含んで構成され、
前記光変調素子保持体を構成する光変調素子保持部の矩形板状体、および板状部材は、各開口周縁が前記光変調素子の前記一対の透光性基板とそれぞれ熱伝達可能に当接し、前記光変調素子保持部のコ字状内側面にて前記光変調素子を挟持することを特徴とする光学装置。 - 請求項12に記載の光学装置において、
前記光変調素子は、前記一対の透光性基板のうちいずれか一方の透光性基板が他方の透光性基板よりも外形形状が大きく形成され、光束入射方向に沿って段差を有し、
前記光変調素子冷却部の環状内側面は、前記段差に応じた形状を有し、前記光変調素子を嵌合可能に形成されていることを特徴とする光学装置。 - 請求項13に記載の光学装置において、
前記回路基板は、前記光変調素子が前記光変調素子冷却部に嵌合した状態で、前記光変調素子冷却部の環状内側面に沿って折曲し、さらに、前記光変調素子冷却部の光束入射側端面または光束射出側端面に沿って配置されることを特徴とする光学装置。 - 光源装置と、請求項5から請求項14のいずれかに記載の光学装置と、前記光学装置にて形成された光学像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。
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