(57)【要約】【課題】液体冷媒による画質低下を最小限に制限しつつ効率的な冷却を実現できる光学装置およびプロジェクタを提供することである。【解決手段】光学装置１は、入射側・射出側の偏光素子（入射偏光板７２、射出偏光板７３）と、光変調素子（ライトバルブ７１）と、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａ外に対応する領域に液体冷媒２０が内部に封入される第１中空部１１１が形成され液体冷媒２０に対して熱伝導可能にライトバルブ７１を保持する光変調素子冷却枠（ライトバルブ冷却枠１１０）と、入射偏光板７２または射出偏光板７３の少なくとも一方の偏光素子に対して、焦点面から所定の位置で、光透過領域７２ａ，７３ａを覆い液体冷媒２０が内部に封入される第２中空部２１１，３１１が形成され、液体冷媒２０に対して熱伝導可能に偏光素子を保持する偏光素子冷却枠（入射偏光板冷却枠２１０、射出偏光板冷却枠３１０）とで構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体冷媒を用いて冷却を行う光学装置であって、
一方向の偏光光束を透過させて射出する入射側の偏光素子と、
前記入射側の偏光素子から入射する前記一方向の偏光光束を画像情報に応じて変調して射出する光変調素子と、
前記光変調素子で変調され射出された光束のうち所定方向の偏光光束を透過させて射出する射出側の前記偏光素子と、
前記光変調素子の画像形成領域外に対応する領域に前記液体冷媒が内部に封入される第１中空部が形成され、当該第１中空部内の液体冷媒に対して熱伝導可能に前記光変調素子を保持する光変調素子冷却枠と、
前記入射側の偏光素子または前記射出側の偏光素子の少なくとも一方の前記偏光素子に対して、焦点面から所定の位置で、前記偏光素子の光透過領域を覆い前記液体冷媒が内部に封入される第２中空部が形成され、当該第２中空部内の液体冷媒に対して熱伝導可能に前記偏光素子を保持する偏光素子冷却枠とで構成されることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置であって、
前記偏光素子冷却枠は、前記第２中空部を構成する板状平面部を有する透明部材を備え、
前記透明部材の有する前記板状平面部の一方の面に前記偏光素子を密着固定し、他方の面は前記液体冷媒に接触することを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光学装置であって、
前記偏光素子冷却枠は、前記第２中空部を構成して内部に前記液体冷媒を封入する複数の透明管を有し、
前記偏光素子は、前記複数の透明管に固定されることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光学装置であって、
前記複数の透明管は、直列または並列に接続され配置されることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光学装置であって、
前記偏光素子冷却枠は、前記第２中空部を構成して内部に前記液体冷媒を封入し、屈曲する透明管を有し、
前記偏光素子は、前記屈曲する透明管に固定されることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光学装置であって、
前記光変調素子冷却枠または前記偏光素子冷却枠は、放熱用のフィンを有することを特徴とする光学装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光学装置であって、
前記光変調素子冷却枠の前記第１中空部または前記偏光素子冷却枠の前記第２中空部の少なくとも一方と連結され、前記液体冷媒を循環させる流路を形成する循環部と、
前記循環部の前記流路中に設置され、前記循環部を介して連結される前記第１中空部または前記第２中空部の少なくとも一方に前記液体冷媒を強制的に循環させる循環駆動部とで構成されることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光学装置であって、
前記循環駆動部は、前記第１中空部を形成する前記光変調素子冷却枠または前記第２中空部を形成する前記偏光素子冷却枠に設置されて構成されることを特徴とする光学装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の光学装置と、光束を射出する光源装置と、前記光学装置により形成された光学像を投射する投射部とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、およびプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタは、光源装置からの熱エネルギーにより、光変調素子としてのライトバルブや偏光素子としての偏光板が発熱する。その発熱するライトバルブや偏光板に対する冷却方法は、冷却ファンなどを用いて、外気を吹き付ける方法が主流となっている。しかし、近年のプロジェクタは、高輝度化が進み、冷却性能を大きくする必要が出てきている。冷却性能を向上させるためには、冷却ファンの風量・風速を大きくしなくてはならないため、プロジェクタの小型化・静音化などが犠牲となる。また、外気をプロジェクタ内部に多く取込むため、塵埃・油煙なども吸気してしまい、冷却対象となる光学素子（ライトバルブや偏光板を含む）を汚染して光学素子の性能を低下させる原因となる。
【０００３】
上述した問題を解決するために、液体冷媒を用いて、ライトバルブや偏光板などを冷却する構造、いわゆる液冷構造が提案されている。特許文献１では、ライトバルブを枠に固定して、枠の中の液体冷媒を循環させるものが提案されている。また、特許文献２では、ライトバルブの基板に液体冷媒を全面的に接したものが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７５１８９号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、発熱源である基板面から直接的に熱を取り去ることができず、基板から枠への熱伝導による間接的な冷却のため、冷却効率が良くないという課題があった。特に射出側偏光板の冷却は、投射映像が全黒表示の際に問題となる。また、特許文献２は、照明系の焦点面となるライトバルブ面に液体冷媒が流れるため、液体冷媒に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどによって投射映像の画質劣化が発生し易いという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液体冷媒による画質低下を最小限に制限しつつ効率的な冷却を実現できる光学装置およびプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の光学装置は、液体冷媒を用いて冷却を行う光学装置であって、一方向の偏光光束を透過させて射出する入射側の偏光素子と、入射側の偏光素子から入射する一方向の偏光光束を画像情報に応じて変調して射出する光変調素子と、光変調素子で変調され射出された光束のうち所定方向の偏光光束を透過させて射出する射出側の偏光素子と、光変調素子の画像形成領域外に対応する領域に液体冷媒が内部に封入される第１中空部が形成され、第１中空部内の液体冷媒に対して熱伝導可能に光変調素子を保持する光変調素子冷却枠と、入射側の偏光素子または射出側の偏光素子の少なくとも一方の偏光素子に対して、焦点面から所定の位置で、偏光素子の光透過領域を覆い液体冷媒が内部に封入される第２中空部が形成され、第２中空部内の液体冷媒に対して熱伝導可能に偏光素子を保持する偏光素子冷却枠とで構成されることを特徴とする。
【０００８】
このような光学装置によれば、入射側の偏光素子は、一方向の偏光光束を透過させて射出する。光変調素子は、入射側の偏光素子から入射する一方向の偏光光束を画像情報に応じて変調して射出する。射出側の偏光素子は、光変調素子で変調され射出された光束のうち所定方向の偏光光束を透過させて射出する。
なお、光変調素子冷却枠は、光変調素子の画像形成領域外に対応する領域に液体冷媒が内部に封入される第１中空部を形成し、第１中空部内の液体冷媒に対して熱伝導可能に光変調素子を保持するため、光変調素子で発熱した熱が、第１中空部内に封入される液体冷媒に伝熱する。伝熱した液体冷媒により、第１中空部の内部で液体冷媒の自然対流が起こり、光変調素子の熱が冷却できる。
また、偏光素子冷却枠は、入射側の偏光素子または射出側の偏光素子の少なくとも一方の偏光素子に対して、焦点面から所定の位置で、偏光素子の光透過領域を覆い液体冷媒が内部に封入される第２中空部が形成され、第２中空部内の液体冷媒に対して熱伝導可能に偏光素子を保持する。この構成により、偏光素子冷却枠は、偏光素子の光透過領域を覆い液体冷媒が内部に封入される第２中空部が形成されているが、焦点面から所定の位置に設置されているため、例えば、第２中空部内の液体冷媒に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどが光学像として形成され難くなるため、プロジェクタなどによる投射映像として投射され難くなり、投射映像の画質劣化を最小限に制限することができる。また、偏光素子で発熱した熱が、第２中空部内に封入される液体冷媒に伝熱し、伝熱した液体冷媒により、第２中空部の内部で液体冷媒の自然対流が起こり、入射側の偏光素子または射出側の偏光素子の少なくとも一方の偏光素子の熱が冷却できる。
従って、液体冷媒による画質低下を最小限に制限しつつ効率的な冷却を実現できる光学装置が提供できる。
【０００９】
上記光学装置において、偏光素子冷却枠は、第２中空部を構成する板状平面部を有する透明部材を備え、透明部材の有する板状平面部の一方の面に偏光素子を密着固定し、他方の面は液体冷媒に接触することが好ましい。
【００１０】
このような光学装置によれば、偏光素子で発生する熱に対し、偏光素子を密着固定する透明部材の有する板状平面部の一方の面から熱を伝熱し、他方の面に熱を伝導し、結果的に他方の面に接触する液体冷媒に熱を伝熱する。そして、液体冷媒の自然対流により、偏光素子を冷却することができる。また、偏光素子を密着固定する板状平面部を有する部材は透明部材であるため、偏光素子を偏光透過した偏光光束は板状平面部を透過率を極力低下させずに透過して射出できる。従って、液体冷媒による画質低下を最小限に制限しつつ効率的な冷却を実現できる光学装置が提供できる。
【００１１】
上記光学装置において、偏光素子冷却枠は、第２中空部を構成して内部に液体冷媒を封入する複数の透明管を有し、偏光素子は、複数の透明管に固定されることが好ましい。
【００１２】
このような光学装置によれば、偏光素子を固定する複数の透明管に偏光素子の熱が伝熱し、複数の透明管に伝熱した熱が、その内部に封入している液体冷媒に伝熱することにより、液体冷媒の自然対流が起こり、偏光素子を冷却することができる。また、偏光素子は、複数の透明管に固定されるため、偏光素子を偏光透過した偏光光束は複数の透明管を透過率を極力低下させずに透過して射出できる。従って、液体冷媒による画質低下を最小限に制限しつつ効率的な冷却を実現できる光学装置が提供できる。
【００１３】
上記光学装置において、複数の透明管は、直列または並列に接続され配置されることが好ましい。
【００１４】
このような光学装置によれば、偏光素子を固定し、直列または並列に接続され配置される複数の透明管に、偏光素子の熱が伝熱し、複数の透明管に伝熱した熱が、その内部に封入している液体冷媒に伝熱することにより、液体冷媒の自然対流が起こり、偏光素子を冷却することができる。また、偏光素子は、複数の透明管に固定されるため、偏光素子を偏光透過した偏光光束は複数の透明管を透過率を極力低下させずに透過して射出できる。従って、液体冷媒による画質低下を最小限に制限しつつ効率的な冷却を実現できる光学装置が提供できる。
【００１５】
上記光学装置において、偏光素子冷却枠は、第２中空部を構成して内部に液体冷媒を封入し、屈曲する透明管を有し、偏光素子は、屈曲する透明管に固定されることが好ましい。
【００１６】
このような光学装置によれば、偏光素子冷却枠は、第２中空部を構成して内部に液体冷媒を封入して屈曲する透明管を有して、偏光素子を固定する屈曲した透明管に、偏光素子の熱が伝熱し、屈曲する透明管に伝熱した熱が、その内部に封入している液体冷媒に伝熱することにより、液体冷媒の自然対流が起こり、偏光素子を冷却することができる。また、偏光素子は、屈曲する透明管に固定されるため、偏光素子を偏光透過した偏光光束は屈曲する透明管を透過率を極力低下させずに透過して射出できる。従って、液体冷媒による画質低下を最小限に制限しつつ効率的な冷却を実現できる光学装置が提供できる。
【００１７】
上記光学装置において、光変調素子冷却枠または偏光素子冷却枠は、放熱用のフィンを有することが好ましい。
【００１８】
このような光学装置によれば、光変調素子冷却枠または偏光素子冷却枠は、放熱用のフィンを有するため、光変調素子または偏光素子で発生する熱を更に効率的に冷却する光学装置を提供できる。
【００１９】
上記光学装置において、光変調素子冷却枠の第１中空部または偏光素子冷却枠の第２中空部の少なくとも一方と連結され、液体冷媒を循環させる流路を形成する循環部と、循環部の流路中に設置され、循環部を介して連結される第１中空部または第２中空部の少なくとも一方に液体冷媒を強制的に循環させる循環駆動部とで構成されることが好ましい。
【００２０】
このような光学装置によれば、循環駆動部により、循環部が形成する流路中に液体冷媒を強制的に循環させるため、循環部と連結される第１中空部または第２中空部の少なくとも一方において、中空部の内部で強制的な対流がおこる。それにより、第１中空部が形成される光変調素子冷却枠が保持する光変調素子または第２中空部が形成される偏光素子冷却枠が保持する偏光素子の少なくとも一方の素子の熱は、強制的な循環と対流により更に効率的に冷却される。従って、対応する光変調素子または偏光素子の少なくとも一方が効率的に冷却される。従って、液体冷媒による更に効率的な冷却を実現できる光学装置が提供できる。
【００２１】
上記光学装置において、循環駆動部は、第１中空部を形成する光変調素子冷却枠または第２中空部を形成する偏光素子冷却枠に設置されて構成されることが好ましい。
【００２２】
このような光学装置によれば、循環駆動部が光変調素子冷却枠または偏光素子冷却枠に設置されて構成されることにより、コンパクトな冷却構造を構成することができ、光変調素子または偏光素子の熱を冷却することができる。また、コンパクトな冷却構造を光変調素子や入射側・射出側の偏光素子に構成することができるため、光学装置の製造における組立性や光学装置の信頼性が向上する。
【００２３】
上述した目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、上述したいずれかの光学装置と、光束を射出する光源装置と、光学装置により形成された光学像を投射する投射部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
このようなプロジェクタによれば、上述したいずれかの光学装置を備え、光源装置から光束が射出され、光学装置で画像情報に応じて変調して光学像を形成し、投射部により形成された光学像を投射する。これにより、上述した光学装置の効果を併せ持ったプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学装置をプロジェクタに適用したときの光学系の構成を示す模式図である。図１を用いて、プロジェクタ１０の光学系５の構成を説明する。
【００２７】
図１に示すように、プロジェクタ１０の光学系５は、光源装置５０と照明光学系６０と光変調・変換部７０と色合成光学系８０と投射部９０とから構成される。なお、光変調・変換部７０は、光学装置１として構成される。また、照明光学系６０は、インテグレータ照明光学系６１、色分離光学系６２およびリレー光学系６３から構成される。
【００２８】
なお、光学部品用筐体６５により、光源装置５０と照明光学系６０と光変調・変換部７０と色合成光学系８０とを構成する各部品が収容され、ユニット化されている。なお、本実施形態での光学系５を構成する照明光学系６０は、使用する光学系により、適宜変更や省略など行うことができる。
【００２９】
このような光学系５を備えたプロジェクタ１０は、光源装置５０から射出された光束を光変調・変換部７０で画像情報に応じて変調して光学像を形成し、投射部９０を介して、形成した光学像を例えばスクリーン（図示省略）上に投射する。
【００３０】
光学系５の構成と動作を説明する。
なお、ライトバルブ７１、入射偏光板７２および射出偏光板７３での説明中に、図２（光学装置１の構造を示す摸式断面図）で示す符号を用いている。
【００３１】
光源装置５０は、本実施形態では、放電式のランプ５１を使用している。詳細には、ランプ５１として高圧水銀ランプを使用している。ランプ５１は、放電により発光して光束を放射状に射出する発光管５１ａと、発光管５１ａから射出された放射状の光束を略平行光として照明光学系６０の方向に射出するリフレクタ５１ｂとを有して構成されている。
【００３２】
照明光学系６０を構成するインテグレータ照明光学系６１は、光源装置５０から射出された光束の照度を照明光軸Ｌ（一点鎖線で図示）に直交する面内において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６１は、第１レンズアレイ６１ａ、第２レンズアレイ６１ｂ、偏光素子６１ｃ、および重畳レンズ６１ｄを備えて構成される。
【００３３】
第１レンズアレイ６１ａは、照明光軸Ｌ方向から見て略矩形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５０から射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸Ｌに沿った方向に射出する。
第２レンズアレイ６１ｂは、第１レンズアレイ６１ａと略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有する。この第２レンズアレイ６１ｂは、重畳レンズ６１ｄとともに、第１レンズアレイ６１ａの各小レンズの像を後述する光変調素子としてのライトバルブ７１上に結像させる機能を有する。
【００３４】
偏光素子６１ｃは、第１レンズアレイ６１ａおよび第２レンズアレイ６１ｂにより分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の偏光光束に変換する（揃える）光学素子である。本実施形態での偏光素子６１ｃは、照明光軸Ｌに対して傾斜配置される偏光分離膜（図示省略）および反射膜（図示省略）を交互に配列した構成を備えている。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束およびＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射膜によって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Ｌに沿った方向に射出される。射出された偏光光束は、偏光素子６１ｃの光束射出面（図示省略）に配設される位相差板（図示省略）によって偏光され、ほぼ全ての偏光光束の偏光方向が一方向の偏光光束として揃えられる。
【００３５】
偏光光束を変調するタイプのライトバルブ７１を用いたプロジェクタ１０では、一方向の偏光光束しか利用できないため、ランダムな方向の偏光光束を放射する発光管５１ａからの光束の略半分が利用されない。このため、偏光素子６１ｃを用いることにより、光源装置５０から射出された光束を略一方向の偏光光束に変換することにより、光変調・変換部７０における光の利用効率を高めている。
【００３６】
重畳レンズ６１ｄは、偏光素子６１ｃによって略一方向の偏光光束に変換された複数の部分光束を集光して光変調・変換部７０の後述する３つのライトバルブ７１の画像形成領域７１ａ上に重畳させる光学素子である。この重畳レンズ６１ｄから射出された光束は、色分離光学系６２に射出される。
【００３７】
色分離光学系６２は、２枚のダイクロイックミラー６２ａ，６２ｂと、反射ミラー６２ｃとを備える。インテグレータ照明光学系６１から射出された複数の部分光束は、２枚のダイクロイックミラー６２ａ，６２ｂにより赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。
【００３８】
リレー光学系６３は、入射側レンズ６３ａと、一対のリレーレンズ６３ｃと、反射ミラー６３ｂ，６３ｄとを備えている。このリレー光学系６３は、本実施形態では、色分離光学系６２で分離された色光である青色光を光変調・変換部７０の後述する青色光用のライトバルブ７１Ｂまで導く機能を有している。
【００３９】
この際、色分離光学系６２のダイクロイックミラー６２ａでは、インテグレータ照明光学系６１から射出された光束のうち、緑色光成分と青色光成分とを透過し、赤色光成分は反射する。ダイクロイックミラー６２ａによって反射した赤色光は、反射ミラー６２ｃで反射し、フィールドレンズ６１ｅを通って、赤色光用のライトバルブ７１Ｒに到達する。このフィールドレンズ６１ｅは、第２レンズアレイ６１ｂ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。青色光および緑色光用のライトバルブ７１Ｂ，７１Ｇの光入射側に設けられたフィールドレンズ６１ｅも同様である。
【００４０】
また、ダイクロイックミラー６２ａを透過した青色光と緑色光のうち、緑色光は、ダイクロイックミラー６２ｂによって反射し、フィールドレンズ６１ｅを通って、緑色光用のライトバルブ７１Ｇに到達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー６２ｂを透過してリレー光学系６３を通り、さらにフィールドレンズ６１ｅを通って、青色光用のライトバルブ７１Ｂに到達する。なお、青色光にリレー光学系６３が用いられているのは、青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６３ａに入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ６１ｅに伝えるためである。なお、リレー光学系６３には、３つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、赤色光を通す構成としても良い。
【００４１】
光変調・変換部７０は、入射された光束を画像情報に応じて変調して光学像（カラー画像）を形成する。この光変調・変換部７０は、色分離光学系６２で分離された各色光が入射される入射側の偏光素子としての３つの入射偏光板７２（赤色光用を赤色光入射偏光板７２Ｒ、緑色光用を緑色光入射偏光板７２Ｇ、青色光用を青色光入射偏光板７２Ｂとする）を備える。また、各入射偏光板７２の後段に設置される光変調素子としての３つのライトバルブ７１（赤色光用を赤色光ライトバルブ７１Ｒ、緑色光用を緑色光ライトバルブ７１Ｇ、青色光用を青色光ライトバルブ７１Ｂとする）を備える。また、各ライトバルブ７１の後段に設置される射出側の偏光素子としての３つの射出偏光板７３（赤色光用を赤色光射出偏光板７３Ｒ、緑色光用を緑色光射出偏光板７３Ｇ、青色光用を青色光射出偏光板７３Ｂとする）とを備える。
【００４２】
ライトバルブ７１（７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ）は、透過型の高温ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として用いたものであり、対向配置される一対の透明基板内に液晶を密封封入して構成されている。そして、このライトバルブ７１は、入射偏光板７２を介して入射する光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成して射出する。
【００４３】
また、ライトバルブ７１は、光学装置１として構成されており、後述する光変調素子冷却枠としてのライトバルブ冷却枠１１０に保持される。そして、ライトバルブ７１は、ランプ５１から射出される光束により発熱し、その、発熱による熱は、ライトバルブ冷却枠１１０に形成される液体冷媒２０が封入される第１中空部１１１の対流により冷却される。
【００４４】
なお、本実施形態では、ライトバルブ７１およびライトバルブ７１を保持するライトバルブ冷却枠１１０を合せて光変調ユニット１００と称する。なお、光変調ユニット１００は、各色光に対応して、赤色光用光変調ユニット１００Ｒ、緑色光用光変調ユニット１００Ｇおよび青色光用光変調ユニット１００Ｂで構成される（詳細は後述する）。
【００４５】
入射偏光板７２は、色分離光学系６２で分離された各色光のうち、一方向の偏光光束を透過させ、その他の光束を吸収するものであり、板状平面部を有する透明部材２１２に密着固定される。また、射出偏光板７３も、入射偏光板７２と略同様に構成され、ライトバルブ７１から射出された光束のうち、所定方向の偏光光束を透過させ、その他の光束を吸収するものであり、透過させる偏光光束の偏光軸は、入射偏光板７２において透過させる偏光光束の偏光軸に対して直交するように設定されている。
【００４６】
また、入射偏光板７２および射出偏光板７３もライトバルブ７１と同様に、光学装置１として構成されており、後述する入射側の偏光素子冷却枠としての入射偏光板冷却枠２１０および射出側の偏光素子冷却枠としての射出偏光板冷却枠３１０に保持される。そして、入射偏光板７２および射出偏光板７３は、ランプ５１から射出される光束により発熱し、その発熱による熱は、入射偏光板冷却枠２１０および射出偏光板冷却枠３１０に形成される液体冷媒２０が封入される第２中空部２１１，３１１の対流により冷却される。
【００４７】
なお、本実施形態では、入射偏光板７２および入射偏光板７２を保持する入射偏光板冷却枠２１０を合せて入射側偏光ユニット２００、射出偏光板７３および射出偏光板７３を保持する射出偏光板冷却枠３１０を合せて射出側偏光ユニット３００と称する。なお、入射側偏光ユニット２００は、各色光に対応して、赤色光用入射側偏光ユニット２００Ｒ、緑色光用入射側偏光ユニット２００Ｇおよび青色光用入射側偏光ユニット２００Ｂで構成される。射出側偏光ユニット３００も同様に、赤色光用射出側偏光ユニット３００Ｒ、緑色光用射出側偏光ユニット３００Ｇおよび青色光用射出側偏光ユニット３００Ｂで構成される（詳細は後述する）。
【００４８】
色合成光学系８０は、１つのクロスダイクロイックプリズム８１を備える。クロスダイクロイックプリズム８１は、射出偏光板７３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８１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ている。そして、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、界面に沿って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、赤色光及び青色光は対応する誘電体多層膜によって反射され曲折される。また、緑色光は双方の誘電体多層膜を透過する。
【００４９】
これにより、赤色光及び青色光の進行方向を緑色光の進行方向に揃えることができ、３つの色光が合成される。クロスダイクロイックプリズム８１によって合成された色光は、投射部９０を構成する投射レンズ９１の方向に射出される。そして、クロスダイクロイックプリズム８１から射出された映像光は、投射レンズ９１により、例えばスクリーン（図示省略）上に投射される。
【００５０】
なお、上述した光変調ユニット１００（１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）、入射側偏光ユニット２００（２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ）、射出側偏光ユニット３００（３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ）は、それぞれの位置関係を保持してクロスダイクロイックプリズム８１に固定されユニット化されている。
【００５１】
図２は、第１実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式断面図である。図３は、光変調ユニットの模式平面図である。図２、図３を用いて、光学装置１の構造および動作を説明する。なお、図２、図３で示す光学装置１は、光変調・変換部７０を構成する緑色光用の光変調素子としてのライトバルブ７１（７１Ｇ）、偏光素子としての入射偏光板７２（７２Ｇ）および射出偏光板７３（７３Ｇ）に対して光学装置１（１Ｇ）を構成した場合を例として説明する。なお、以降の説明において、色光を表す「Ｇ」などの符号は省略する。
【００５２】
入射偏光板７２に光学装置１を構成した場合を説明する。
なお、入射偏光板７２および入射偏光板７２を保持する入射側の偏光素子冷却枠としての入射偏光板冷却枠２１０を合せて入射側偏光ユニット２００と称する。
【００５３】
入射偏光板冷却枠２１０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、略矩形形状の外形を有している。また、入射偏光板冷却枠２１０の外周には、放熱用のフィン２１５が形成されている。また、入射偏光板冷却枠２１０は略中央に、入射偏光板７２の外形形状より大きく、相似形状を有する開口部が形成され、その開口部に入射偏光板７２を案内して保持するための透明部材２１２に対しての透明部材保持部２１４が形成されている。この透明部材保持部２１４は、板状平面部を有する２つの透明部材２１２（２１２ａ，２１２ｂ）が、封止材２１３を介して隙間を形成するように平行に構成されて保持されている。なお、入射偏光板７２は、透明部材２１２のうち、前段側となる透明部材２１２ａの板状平面部の一方の面に密着固定されている。
２つの透明部材２１２（２１２ａ，２１２ｂ）として、本実施形態では、熱伝導性が高く透光性も良いサファイアガラスを用いている。
【００５４】
また、入射偏光板冷却枠２１０の内部には、液体冷媒２０を蓄積する冷媒蓄積部２１１ｂが形成されている。また、２つの透明部材２１２ａ，２１２ｂ、透明部材保持部２１４および封止材２１３により略均一の隙間を有する冷媒熱伝導部２１１ａが形成される。この冷媒熱伝導部２１１ａにより、入射偏光板７２の光透過領域７２ａは覆われる形態となる。そして、冷媒熱伝導部２１１ａと冷媒蓄積部２１１ｂとは連結部２１１ｃにより、連結される。なお、連結部２１１ｃは、冷媒熱伝導部２１１ａの図示Ｚ方向に垂直の断面形状と同様の形状を有して、冷媒熱伝導部２１１ａと冷媒蓄積部２１１ｂとを連結している。また、冷媒熱伝導部２１１ａと冷媒蓄積部２１１ｂと連結部２１１ｃとの内部には、液体冷媒２０が封入されている。そして、冷媒熱伝導部２１１ａと冷媒蓄積部２１１ｂと連結部２１１ｃとを合せて第２中空部２１１が構成される。冷媒蓄積部２１１ｂには、冷却に必要十分な液体冷媒２０が封入され蓄積されている。
なお、液体冷媒２０は、透明で熱伝達性に優れたものが望ましく、本実施形態では、エチレングリコールを用いている。これ以外にプロピレングリコールなどの不凍水溶液などを用いても良い。
【００５５】
なお、略矩形形状の外形を有する入射偏光板冷却枠２１０の４つのコーナ部には、色合成光学系８０を構成するクロスダイクロイックプリズム８１に対して、入射側偏光ユニット２００を所定の位置となるように位置調整を行い固定するための位置決めピン３１を挿入する孔部２１６が形成されている。所定の位置とは、図示Ｙ方向に対しては第２中空部２１１内の液体冷媒２０が光学像を形成する焦点面となるライトバルブ７１の液晶面から十分に離れた位置であり、図示Ｘ・Ｚ平面方向に対しては、画素ずれのない位置である。
【００５６】
なお、位置決めピン３１と孔部２１６との固定は、例えば、紫外線硬化型の接着剤などを用いて固定する。また、位置決めピン３１は、クロスダイクロイックプリズム８１に設置した固定部材３０に固定されており、後述する光変調ユニット１００および射出側偏光ユニット３００もそれぞれが所定の位置となるように位置調整を行い同様に固定される。
【００５７】
光学装置１を構成する入射側偏光ユニット２００における冷却動作を説明する。
入射側偏光ユニット２００において、入射偏光板７２は、色分離光学系６２で分離された各色光のうち、一方向の偏光光束を透過させ、その他の光束は透過させない。そして、入射偏光板７２は、透過できない光束を熱として吸収し、吸収により入射偏光板７２は発熱する。その発熱した熱は、入射偏光板７２が密着固定される透明部材２１２ａの板状平面部の一方の面に伝熱する。伝熱した熱は、透明部材２１２ａの他方の面に伝熱し、他方の面と接触する液体冷媒２０に伝熱する。この伝熱経路により、入射偏光板７２で発生した熱は、冷媒熱伝導部２１１ａの液体冷媒２０に伝熱することになる。ここで入射偏光板７２の光透過領域７２ａを覆う形態で冷媒熱伝導部２１１ａが構成されているため、入射偏光板７２で発生した熱は、効率的に冷媒熱伝導部２１１ａに伝熱し、液体冷媒２０に熱伝導する。冷媒熱伝導部２１１ａの液体冷媒２０に伝熱することにより、冷媒熱伝導部２１１ａと連結する連結部２１１ｃおよび冷媒蓄積部２１１ｂに封入される液体冷媒２０は自然対流を起こす。この自然対流により、冷媒熱伝導部２１１ａの液体冷媒２０に伝熱した熱は冷却される。このような流れが繰返されることにより、入射偏光板７２で発生した熱が冷却されることになる。また、入射偏光板冷却枠２１０の外周に形成した放熱用のフィン２１５からも放熱して、冷却効率を向上している。
【００５８】
ライトバルブ７１に光学装置１を構成した場合を説明する。
なお、ライトバルブ７１およびライトバルブ７１を保持する光変調素子冷却枠としてのライトバルブ冷却枠１１０を合せて光変調ユニット１００と称する。
【００５９】
図２、図３に示すように、ライトバルブ冷却枠１１０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、略矩形形状の外形を有している。また、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａ（図３に二点鎖線で示す領域内）の領域外に、画像形成領域７１ａの外形形状から一定距離を確保した相似形状で開口部が形成され、その開口部にライトバルブ７１を案内して保持するためのライトバルブ保持部１１４が形成されている。また、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａの領域外となるライトバルブ冷却枠１１０の内部には、第１中空部１１１が形成されている。第１中空部１１１は、ライトバルブ冷却枠１１０の外周に沿って一巡するように形成されている。また、第１中空部１１１の内部には冷却に必要十分な液体冷媒２０が封入されている。また、放熱用のフィン１１５がライトバルブ冷却枠１１０の外周に形成されている。
【００６０】
なお、略矩形形状の外形を有するライトバルブ冷却枠１１０の４つのコーナ部には、クロスダイクロイックプリズム８１に対して光変調ユニット１００を所定の位置となるように位置調整を行い固定するための位置決めピン３１を挿入する孔部１１６が形成されている。所定の位置とは、図示Ｙ方向に対してはライトバルブ７１の液晶面が焦点となる位置であり、図示Ｘ・Ｚ平面方向に対しては、画素ずれのない位置である。
【００６１】
光学装置１を構成する光変調ユニット１００における冷却動作を説明する。
光変調ユニット１００において、ライトバルブ７１は、入射偏光板７２により一方向の偏光光束を透過させ射出した偏光光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成することにより発熱する。ライトバルブ７１で発生した熱は、ライトバルブ保持部１１４に伝熱する。ライトバルブ保持部１１４に伝熱した熱は、ライトバルブ冷却枠１１０を伝熱して、第１中空部１１１に封入する液体冷媒２０に伝熱する。液体冷媒２０に伝熱することにより、第１中空部１１１内部の液体冷媒２０は自然対流を起こす。この自然対流により、第１中空部１１１の液体冷媒２０に伝熱した熱は冷却される。このような流れが繰返されることにより、ライトバルブ７１で発生した熱が冷却されることになる。また、ライトバルブ冷却枠１１０の外周に形成した放熱用のフィン１１５からも放熱して、冷却効率を向上している。
【００６２】
射出偏光板７３に光学装置１を構成した場合を説明する。
なお、射出偏光板７３および射出偏光板７３を保持する射出側の偏光素子冷却枠としての射出偏光板冷却枠３１０を合せて射出側偏光ユニット３００と称する。
【００６３】
なお、射出側偏光ユニット３００は、構成は前述した入射側偏光ユニット２００と同様となる。ただ、射出偏光板７３の偏光軸が、入射偏光板７２における偏光軸に対して直交するように設定されているところが主に異なるところである。その他の構造は入射側偏光ユニット２００と同様である。
【００６４】
射出偏光板冷却枠３１０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、略矩形形状の外形を有している。また、射出偏光板冷却枠３１０の外周には、放熱用のフィン３１５が形成されている。また、射出偏光板冷却枠３１０は略中央に、射出偏光板７３の外形形状より大きく、相似形状を有する開口部が形成され、その開口部に射出偏光板７３を案内して保持するための透明部材３１２に対しての透明部材保持部３１４が形成されている。この透明部材保持部３１４は、板状平面部を有する２つの透明部材３１２（３１２ａ，３１２ｂ）が、封止材３１３を介して隙間を形成するように平行に構成されて保持されている。なお、射出偏光板７３は、透明部材３１２のうち、前段側となる透明部材３１２ａの板状平面部の一方の面に密着固定されている。
２つの透明部材３１２（３１２ａ，３１２ｂ）として、本実施形態では、熱伝導性が高く透光性も良いサファイアガラスを用いている。
【００６５】
また、射出偏光板冷却枠３１０の内部には、液体冷媒２０を蓄積する冷媒蓄積部３１１ｂが形成されている。また、２つの透明部材３１２ａ，３１２ｂ、透明部材保持部３１４および封止材３１３により略均一の隙間を有する冷媒熱伝導部３１１ａが形成される。この冷媒熱伝導部３１１ａにより、射出偏光板７３の光透過領域７３ａは覆われる形態となる。そして、冷媒熱伝導部３１１ａと冷媒蓄積部３１１ｂとは連結部３１１ｃにより、連結される。なお、連結部３１１ｃは、冷媒熱伝導部３１１ａの図示Ｚ方向に垂直の断面形状と同様の形状を有して、冷媒熱伝導部３１１ａと冷媒蓄積部３１１ｂとを連結している。また、冷媒熱伝導部３１１ａと冷媒蓄積部３１１ｂと連結部３１１ｃとの内部には、液体冷媒２０が封入されている。そして、冷媒熱伝導部３１１ａと冷媒蓄積部３１１ｂと連結部３１１ｃとを合せて第２中空部３１１が構成される。冷媒蓄積部３１１ｂには、冷却に必要十分な液体冷媒２０が封入され蓄積されている。
【００６６】
なお、略矩形形状の外形を有する射出偏光板冷却枠３１０の４つのコーナ部には、色合成光学系８０を構成するクロスダイクロイックプリズム８１に対して、射出側偏光ユニット３００を所定の位置となるように位置調整を行い固定するための位置決めピン３１を挿入する孔部３１６が形成されている。所定の位置とは、図示Ｙ方向に対しては第２中空部３１１内の液体冷媒２０が光学像を形成する焦点面となるライトバルブ７１の液晶面から十分に離れた位置であり、図示Ｘ・Ｚ平面方向に対しては、画素ずれのない位置である。
【００６７】
光学装置１を構成する射出側偏光ユニット３００における冷却動作を説明する。
射出側偏光ユニット３００において、射出偏光板７３は、ライトバルブ７１から射出された光束のうち、所定方向の偏光光束を透過させ、その他の光束は透過させない。そして、射出偏光板７３は、透過できない光束を熱として吸収し、吸収により射出偏光板７３は発熱する。その発熱した熱は、射出偏光板７３が密着固定される透明部材３１２ａの板状平面部の一方の面に伝熱する。伝熱した熱は、透明部材３１２ａの他方の面に伝熱し、他方の面と接触する液体冷媒２０に伝熱する。この伝熱経路により、射出偏光板７３で発生した熱は、冷媒熱伝導部３１１ａの液体冷媒２０に伝熱することになる。ここで射出偏光板７３の光透過領域７３ａを覆う形態で冷媒熱伝導部３１１ａが構成されているため、射出偏光板７３で発熱した熱は、効率的に冷媒熱伝導部３１１ａに伝熱し、液体冷媒２０に伝熱する。冷媒熱伝導部３１１ａの液体冷媒２０に伝熱することにより、冷媒熱伝導部３１１ａと連結する連結部３１１ｃおよび冷媒蓄積部３１１ｂに封入される液体冷媒２０は自然対流を起こす。この自然対流により、冷媒熱伝導部３１１ａの液体冷媒２０に伝熱した熱は冷却される。このような流れが繰返されることにより、射出偏光板７３で発生した熱が冷却されることになる。また、射出偏光板冷却枠３１０の外周に形成した放熱用のフィン３１５からも放熱して、冷却効率を向上している。
【００６８】
上述した入射側偏光ユニット２００、光変調ユニット１００および射出側偏光ユニット３００が位置決めピン３１に固定され、固定部材３０を介してクロスダイクロイックプリズム８１に固定される。なお、上述した光学装置１は、光変調・変換部７０を構成する緑色光用の入射偏光板７２（７２Ｇ）、ライトバルブ７１（７１Ｇ）および射出偏光板７３（７３Ｇ）に対して構成した場合であり、赤色光用および青色光用に対しても同様に光学装置１を構成できる。また、赤色光用および青色光用の光学装置１もクロスダイクロイックプリズム８１の対応する面部に固定され、ユニット化される。
【００６９】
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の光学装置１によれば、ライトバルブ冷却枠１１０は、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａ外に対応する領域に液体冷媒２０が内部に封入される第１中空部１１１を形成し、第１中空部１１１内の液体冷媒２０に対して熱伝導可能にライトバルブ７１を保持するため、ライトバルブ７１で発熱した熱が、第１中空部１１１内に封入される液体冷媒２０に伝熱する。伝熱した液体冷媒２０により、第１中空部１１１の内部で液体冷媒２０の自然対流が起こり、ライトバルブ７１の熱が冷却できる。
また、ライトバルブ冷却枠１１０はライトバルブ７１の画像形成領域７１ａの領域外に、画像形成領域７１ａの外形形状から一定距離を確保した相似形状で開口部が形成され、その開口部にライトバルブ保持部１１４が形成されて、ライトバルブ７１を保持している。これにより、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａには液体冷媒２０が存在しないため、液体冷媒２０に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどが光学像として形成されないため、プロジェクタ１０などによる投射映像として投射されず投射映像の画質劣化を起こすことはない。
従って、液体冷媒２０による画質低下がなく効率的な冷却を実現できる光学装置１が提供できる。
【００７０】
（２）入射、射出偏光板冷却枠２１０，３１０は、入射、射出偏光板７２，７３の光透過領域７２ａ，７３ａを覆い液体冷媒２０が内部に封入される第２中空部２１１（透明部材２１２で形成される冷媒熱伝導部２１１ａ），３１１（透明部材３１２で形成される冷媒熱伝導部３１１ａ）が形成されているが、ライトバルブ７１の液晶面となる焦点面から十分に離れた位置に調整して固定される。例えば、入射側偏光ユニット２００、光変調ユニット１００、射出側偏光ユニット３００は、少なくともそれぞれの間に少なくとも空隙を有する。それにより、第２中空部２１１，３１１内の液体冷媒２０に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどが光学像として形成され難くなるため、プロジェクタ１０などによる投射映像として投射され難くなり、投射映像の画質劣化を最小限に制限することができる。
また、入射、射出偏光板冷却枠２１０，３１０は、入射、射出偏光板７２，７３の光透過領域７２ａ，７３ａを覆い液体冷媒２０が内部に封入される第２中空部２１１（冷媒熱伝導部２１１ａ、冷媒蓄積部２１１ｂ、連結部２１１ｃ），３１１（冷媒熱伝導部３１１ａ、冷媒蓄積部３１１ｂ、連結部３１１ｃ）が形成され、第２中空部２１１，３１１内の液体冷媒２０に対して熱伝導可能に入射、射出偏光板７２，７３を保持する。この構成により、入射偏光板７２および射出偏光板７３で発生する熱がそれぞれの第２中空部２１１，３１１内の液体冷媒２０に伝熱し、液体冷媒２０の自然対流が起こり、入射、射出偏光板７２，７３で発生する熱を冷却することができる。
従って、液体冷媒２０による画質低下を最小限に制限しつつ効率的な冷却を実現できる光学装置１が提供できる。
【００７１】
（３）プロジェクタ１０は、上述した光学装置１を各色光ごとに構成しているため、ランプ５１から射出される光束による光変調・変換部７０で発生する熱を冷却することができ、また、液体冷媒２０による画質低下を最小限に制限して、映像投射を行うことができる。
（第２実施形態）
【００７２】
図４は、本発明の第２実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式断面図である。図５は、図４に示す光学装置のＡ−Ａ断面図である。図４、図５を用いて、光学装置１の構造および動作を説明する。
【００７３】
本実施形態の光学装置１は、入射偏光板７２に光学装置１を構成した別の例である。
第１実施形態での入射偏光板７２に光学装置１を構成した入射側偏光ユニット２００に対して、本実施形態での入射側偏光ユニット２０１の異なるところを説明する。
【００７４】
第１実施形態での入射側偏光ユニット２００は、透明部材２１２（２１２ａ，２１２ｂ）が、封止材２１３を介して平行な隙間を形成して、第２中空部２１１を構成する冷媒熱伝導部２１１ａを形成し、その透明部材２１２ａの一方の面に入射偏光板７２の前面が密着固定されている。また冷媒熱伝導部２１１ａは、入射偏光板７２の全面を覆う形態で液体冷媒２０が封入されている。これに対して、本実施形態では、第２中空部２２１として透明な管（透明管）を用いているところが異なる。それ以外は略第１実施形態と同様となる。入射側偏光ユニット２０１のクロスダイクロイックプリズム８１に対する位置決めピン３１との固定も同様である。
【００７５】
入射側偏光ユニット２０１の構成と動作を説明する。
入射側偏光ユニット２０１において、入射偏光板冷却枠２２０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、２つに分割（分割された一方を第１入射偏光板冷却枠２２０ａ、他方を第２入射偏光板冷却枠２２０ｂ）されて構成されている。なお、入射偏光板冷却枠２２０は、図示Ｚ方向に分割されている。また、第１入射偏光板冷却枠２２０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２２０ｂの外周には、放熱用のフィン２２５が形成されている。そして、第２中空部２２１は、透明管となる冷媒熱伝導管２２１ａと、冷媒熱伝導管２２１ａを連結する冷媒蓄積管２２１ｂとで構成されている。また、第２中空部２２１は、熱伝導性が高く透光性も良いプラスチック部材で構成されている。
【００７６】
冷媒熱伝導管２２１ａは、図示Ｘ方向に並列に複数設置される。また、冷媒熱伝導管２２１ａは、矩形形状の断面を有し、真直ぐ延びた管形状で形成されている。冷媒熱伝導管２２１ａの向きは図示Ｚ方向である。冷媒蓄積管２２１ｂは、複数設置される冷媒熱伝導管２２１ａの開口両端部を連結している。
【００７７】
冷媒熱伝導管２２１ａと冷媒蓄積管２２１ｂとで第２中空部２２１が構成され、内部には液体冷媒２０が封入される。なお、冷媒蓄積管２２１ｂには、入射偏光板７２の熱の冷却に必要十分な液体冷媒２０が封入される。また、冷媒蓄積管２２１ｂは、分割された第１入射偏光板冷却枠２２０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２２０ｂの双方の内部に固定されることにより、入射偏光板冷却枠２２０が構成される。
【００７８】
入射偏光板７２は、矩形形状の断面を有する複数の冷媒熱伝導管２２１ａの面上に固定される。その際、冷媒熱伝導管２２１ａの長さは固定する入射偏光板７２の長さより長く、入射偏光板７２を固定した場合には、図示Ｚ方向において、冷媒熱伝導管２２１ａに収まっていなければならない。このように入射側偏光ユニット２０１は構成される。
【００７９】
光学装置１を構成する入射側偏光ユニット２０１における冷却動作を説明する。
入射側偏光ユニット２０１において、入射偏光板７２は、色分離光学系６２で分離された各色光のうち、一方向の偏光光束を透過させ、その他の光束は透過させない。そして、入射偏光板７２は、透過できない光束を熱として吸収し、吸収により入射偏光板７２は発熱する。その発熱した熱は、入射偏光板７２が密着固定される冷媒熱伝導管２２１ａに伝熱する。伝熱した熱は、冷媒熱伝導管２２１ａに封入される液体冷媒２０に伝熱する。冷媒熱伝導管２２１ａの液体冷媒２０に伝熱することにより、冷媒熱伝導管２２１ａと連結する冷媒蓄積管２２１ｂに封入される液体冷媒２０は自然対流を起こす。この自然対流により、冷媒熱伝導管２２１ａの液体冷媒２０に伝熱した熱は冷却される。このような流れが繰返されることにより、入射偏光板７２で発生した熱が冷却されることになる。また、第１入射偏光板冷却枠２２０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２２０ｂの外周に形成した放熱用のフィン２２５からも放熱して、冷却効率を向上している。
【００８０】
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の光学装置１によれば、入射偏光板７２で発生する熱が、複数の冷媒熱伝導管２２１ａに伝熱し、封入される液体冷媒２０に伝熱することにより、第２中空部２２１内の液体冷媒２０に伝熱し、液体冷媒２０の自然対流が起こり、入射偏光板７２で発生する熱を冷却することができる。
従って、液体冷媒２０による効率的な冷却を実現できる光学装置１が提供できる。
【００８１】
（２）入射偏光板７２は、複数の冷媒熱伝導管２２１ａに固定されるが、入射偏光板７２の光透過領域７２ａ（図５に二点鎖線で示す領域内）全面が固定されるのではなく、冷媒熱伝導管２２１ａと相対する一部が固定されるだけなので、冷媒熱伝導管２２１ａの液体冷媒２０による光束の透過率低下を小さくすることが可能となり、投射映像の画質劣化を最小限に制限することができる。
（第３実施形態）
【００８２】
図６は、本発明の第３実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式平面図である。図６を用いて、光学装置１の構造および動作を説明する。
【００８３】
本実施形態の光学装置１は、入射偏光板７２に光学装置１を構成した別の例である。
第２実施形態での入射偏光板７２に光学装置１を構成した入射側偏光ユニット２０１に対して本実施形態での入射側偏光ユニット２０２の異なるところを説明する。
【００８４】
第２実施形態での入射側偏光ユニット２０１は、第２中空部２２１として矩形形状の断面を有する冷媒熱伝導管２２１ａを複数並列に備え、複数の冷媒熱伝導管２２１ａの開口両端部を冷媒蓄積管２２１ｂで連結した構成となっているが。本実施形態での入射側偏光ユニット２０２は、第２中空部２３１として丸形状の断面を有し、屈曲する１つの冷媒熱伝導管２３１ａと、冷媒熱伝導管２３１ａの開口両端部を連結する冷媒蓄積管２３１ｂを備えることである。それ以外は略第２実施形態と同様となる。
【００８５】
入射側偏光ユニット２０２の構成と動作を説明する。
入射側偏光ユニット２０２において、入射偏光板冷却枠２３０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、２つに分割（分割された一方を第１入射偏光板冷却枠２３０ａ、他方を第２入射偏光板冷却枠２３０ｂ）されて構成されている。なお、入射偏光板冷却枠２３０は、図示Ｚ方向に分割されている。また、第１入射偏光板冷却枠２３０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２３０ｂの外周には、放熱用のフィン２３５が形成されている。そして、第２中空部２３１は、上述したように、丸形状の断面を有し、屈曲する１つの透明管となる冷媒熱伝導管２３１ａと、冷媒熱伝導管２３１ａの開口両端部を連結する冷媒蓄積管２３１ｂとで構成されている。また、第２中空部２３１は、熱伝導性が高く透光性も良いプラスチック部材で構成されている。
【００８６】
冷媒熱伝導管２３１ａと冷媒蓄積管２３１ｂとで第２中空部２３１が構成され、内部には液体冷媒２０が封入される。なお、冷媒蓄積管２３１ｂには、入射偏光板７２の熱の冷却に必要十分な液体冷媒２０が封入される。また、冷媒蓄積管２３１ｂは、第２入射偏光板冷却枠２３０ｂの外面に冷媒熱伝導管２３１ａの一方の屈曲部分と共に固定される。また冷媒熱伝導管２３１ａの他方の屈曲部分は、第１入射偏光板冷却枠２３０ａの外面に固定されることにより、入射偏光板冷却枠２３０が構成される。
入射偏光板７２は、丸形状の断面を有して屈曲する冷媒熱伝導管２３１ａの面上に固定される。その際、入射偏光板７２は、図示Ｚ方向において、冷媒熱伝導管２３１ａに収まっていなければならない。このように入射側偏光ユニット２０２は構成される。
【００８７】
光学装置１を構成する入射側偏光ユニット２０２における冷却動作を説明する。
入射側偏光ユニット２０２において、入射偏光板７２は、色分離光学系６２で分離された各色光のうち、一方向の偏光光束を透過させ、その他の光束は透過させない。そして、入射偏光板７２は、透過できない光束を熱として吸収し、吸収により入射偏光板７２は発熱する。その発熱した熱は、入射偏光板７２が密着固定される冷媒熱伝導管２３１ａに伝熱する。伝熱した熱は、冷媒熱伝導管２３１ａに封入される液体冷媒２０に伝熱する。冷媒熱伝導管２３１ａの液体冷媒２０に伝熱することにより、冷媒熱伝導管２３１ａと連結する冷媒蓄積管２３１ｂに封入される液体冷媒２０は自然対流を起こす。この自然対流により、冷媒熱伝導管２３１ａの液体冷媒２０に伝熱した熱は冷却される。このような流れが繰返されることにより、入射偏光板７２で発生した熱が冷却されることになる。また、第１入射偏光板冷却枠２３０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２３０ｂの外周に形成した放熱用のフィン２３５からも放熱して、冷却効率を向上している。
【００８８】
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の光学装置１によれば、入射偏光板７２で発生する熱が、１つの屈曲する冷媒熱伝導管２３１ａに伝熱し、封入される液体冷媒２０に伝熱することにより第２中空部２３１内の液体冷媒２０に伝熱し、液体冷媒２０の自然対流が起こり、入射偏光板７２で発生する熱を冷却することができる。
従って、液体冷媒２０による効率的な冷却を実現できる光学装置１が提供できる。
【００８９】
（２）入射偏光板７２は、１つの屈曲する冷媒熱伝導管２３１ａに固定されるが、入射偏光板７２の光透過領域７２ａ（図６に二点鎖線で示す領域内）全面が固定されるのではなく、冷媒熱伝導管２３１ａと相対する一部が固定されるだけなので、冷媒熱伝導管２３１ａの液体冷媒２０による光束の透過率低下を小さくすることが可能となり、投射映像の画質劣化を最小限に制限することができる。
（第４実施形態）
【００９０】
図７は、本発明の第４実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式断面図である。図７を用いて、光学装置１の構造および動作を説明する。
【００９１】
本実施形態の光学装置１は、入射偏光板７２に光学装置１を構成した別の例である。そして、図７は、光学装置１を構成する入射側偏光ユニット２０３に対する図示Ｘ・Ｚ平面での摸式断面図である。
第２実施形態での入射偏光板７２に光学装置１を構成した入射側偏光ユニット２０１に対して本実施形態での入射側偏光ユニット２０３の異なるところを説明する。
【００９２】
第２実施形態での入射側偏光ユニット２０１は、第２中空部２２１として矩形形状の断面を有する冷媒熱伝導管２２１ａを複数並列に備え、複数の冷媒熱伝導管２２１ａの開口両端部を冷媒蓄積管２２１ｂで連結しているが。本実施形態での入射側偏光ユニット２０３は、第２中空部２４１として矩形形状の断面を有する冷媒熱伝導管２４１ａを図示Ｘ方向に複数並列に備え、隣接する冷媒熱伝導管２４１ａ同士を連結管２４１ｃで連結し、両端に位置する冷媒熱伝導管２４１ａ同士を連結する冷媒蓄積管２４１ｂとで構成される。それ以外は略第２実施形態と同様となる。
【００９３】
入射側偏光ユニット２０３の構成と動作を説明する。
入射側偏光ユニット２０３において、入射偏光板冷却枠２４０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、２つに分割（分割された一方を第１入射偏光板冷却枠２４０ａ、他方を第２入射偏光板冷却枠２４０ｂ）されて構成されている。なお、入射偏光板冷却枠２４０は、図示Ｚ方向に分割されている。また、第１入射偏光板冷却枠２４０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２４０ｂの外周には、放熱用のフィン２４５が形成されている。
そして、第２中空部２４１は、上述したように、矩形形状の断面を有する冷媒熱伝導管２４１ａを複数並列に備え、隣接する冷媒熱伝導管２４１ａ同士を連結管２４１ｃで連結し、両端に位置する冷媒熱伝導管２４１ａ同士を連結する冷媒蓄積管２４１ｂとで構成される。この構成により、第２中空部２４１は、直列に連結される。また、第２中空部２４１は、熱伝導性が高く透光性も良いプラスチック部材で構成されている。
【００９４】
冷媒熱伝導管２４１ａと冷媒蓄積管２４１ｂと連結管２４１ｃとで第２中空部２４１が構成され、内部には液体冷媒２０が封入される。なお、冷媒蓄積管２４１ｂには、入射偏光板７２の熱の冷却に必要十分な液体冷媒２０が封入される。また、冷媒蓄積管２４１ｂおよび連結管２４１ｃの一部は、第２入射偏光板冷却枠２４０ｂの内部に固定される。また残る連結管２４１ｃは、第１入射偏光板冷却枠２４０ａの内部に固定されることにより、入射偏光板冷却枠２４０が構成される。
入射偏光板７２は、矩形形状の断面を有し、真直ぐに伸びる複数の冷媒熱伝導管２４１ａの面上に固定される。その際、入射偏光板７２は、図示Ｚ方向において、冷媒熱伝導管２４１ａに収まっていなければならない。このように入射側偏光ユニット２０３は構成される。
【００９５】
光学装置１を構成する入射側偏光ユニット２０３における冷却動作を説明する。
入射側偏光ユニット２０３において、入射偏光板７２は、色分離光学系６２で分離された各色光のうち、一方向の偏光光束を透過させ、その他の光束は透過させない。そして、入射偏光板７２は、透過できない光束を熱として吸収し、吸収により入射偏光板７２は発熱する。その発熱した熱は、入射偏光板７２が密着固定される冷媒熱伝導管２４１ａに伝熱する。伝熱した熱は、冷媒熱伝導管２４１ａに封入される液体冷媒２０に伝熱する。冷媒熱伝導管２４１ａの液体冷媒２０に伝熱することにより、冷媒熱伝導管２４１ａと連結する冷媒蓄積管２４１ｂおよび連結管２４１ｃに封入される液体冷媒２０は自然対流を起こす。この自然対流により、冷媒熱伝導管２４１ａの液体冷媒２０に伝熱した熱は冷却される。このような流れが繰返されることにより、入射偏光板７２で発生した熱が冷却されることになる。また、第１入射偏光板冷却枠２４０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２４０ｂの外周に形成した放熱用のフィン２４５からも放熱して、冷却効率を向上している。
なお、図中に示す矢印は、液体冷媒２０の流動方向を模式的に示している。
【００９６】
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の光学装置１によれば、入射偏光板７２で発生する熱が、複数の冷媒熱伝導管２４１ａに伝熱し、封入される液体冷媒２０に伝熱することにより第２中空部２４１内の液体冷媒２０に伝熱し、液体冷媒２０の自然対流が起こり、入射偏光板７２で発生する熱を冷却することができる。
従って、液体冷媒２０による効率的な冷却を実現できる光学装置１が提供できる。
【００９７】
（２）入射偏光板７２は、複数の冷媒熱伝導管２４１ａに固定されるが、入射偏光板７２の光透過領域７２ａ（図７に二点鎖線で示す領域内）全面が固定されるのではなく、冷媒熱伝導管２４１ａと相対する一部が固定されるだけなので、冷媒熱伝導管２４１ａの液体冷媒２０による光束の透過率低下を小さくすることが可能となり、投射映像の画質劣化を最小限に制限することができる。
【００９８】
（３）本実施形態の光学装置１によれば、第２中空部２４１は、冷媒熱伝導管２４１ａ、冷媒蓄積管２４１ｂ、連結管２４１ｃとにより、直列に連結される。これにより、各管２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ内部の流動抵抗値は高くなるが、複数の冷媒熱伝導管２４１内に等速で液体冷媒２０を流動させることができるため、入射偏光板７２で発生する熱を均一に冷却することができる。
（第５実施形態）
【００９９】
図８は、本発明の第５実施形態に係る光学装置の構造を示すブロック図である。図８を用いて、光学装置１の構造および動作を説明する。
【０１００】
本実施形態の光学装置１は、強制対流により、光学素子（ライトバルブ７１、入射偏光板７２、射出偏光板７３）の発生する熱を冷却させる構成となっている。
【０１０１】
図８に示すブロック図を説明する。
本実施形態の光学装置１は、色分離光学系６２で分離された各色光（赤色光、緑色光、青色光）に対応して、第１実施形態での光学装置１（光変調ユニット１００、入射側偏光ユニット２００、射出側偏光ユニット３００）が構成されている。図８では、赤色光用の光学装置を１Ｒ、緑色光用の光学装置を１Ｇ、青色光用の光学装置を１Ｂとして表している。
【０１０２】
本実施形態での光学装置１は、液体冷媒２０を蓄積する冷媒蓄積部５００として、送出タンク５１０、戻りタンク５２０、リザーブタンク５３０を備える。また、光学装置１は、放熱を集中的に行うラジエータ５４０、液体冷媒２０を強制的に循環させる循環駆動部としてのポンプ５５０を備える。そして、光学装置１は、各色光用の光学装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ、冷媒蓄積部５００、ラジエータ５４０、ポンプ５５０などを連結して液体冷媒２０を循環させる流路６１０を形成する循環部６００を備えている。
【０１０３】
各構成部と流路６１０との連結関係を説明する。
ポンプ５５０と送出タンク５１０が流路６１０で連結される。また、送出タンク５１０と各色光の光学装置となる光学装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂとが流路６１０により連結される。詳細には、例えば、光学装置１Ｇを例に連結を説明すると、送出タンク５１０からの流路６１０の１つは、入射側偏光ユニット２００の第２中空部２１１の冷媒蓄積部２１１ｂにカプラ５６０を介して連結される。また、送出タンク５１０からの流路６１０の１つは、光変調ユニット１００の第１中空部１１１にカプラ５６０を介して連結される。また、送出タンク５１０からの流路６１０の１つは、射出側偏光ユニット３００の第２中空部３１１の冷媒蓄積部３１１ｂにカプラ５６０を介して連結される。
【０１０４】
そして、入射側偏光ユニット２００の第２中空部２１１の冷媒蓄積部２１１ｂにカプラ５６０を介して別の流路６１０が連結されて、この流路６１０は戻りタンク５２０に連結される。同様に、光変調ユニット１００の第１中空部１１１および射出側偏光ユニット３００の第２中空部３１１の冷媒蓄積部３１１ｂからもカプラ５６０を介して流路６１０が連結されて、この流路６１０は戻りタンク５２０に連結される。
【０１０５】
上述した光学装置１Ｇの流路６１０の連結は、光学装置１Ｒ，１Ｂにおいても同様に連結される。なお、光学装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、送出タンク５１０と戻りタンク５２０との間で、並列に連結されると共に、各光学装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを構成する各光変調ユニット１００（１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）、各入射側偏光ユニット２００（２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ）、各射出側偏光ユニット３００（３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ）も並列に連結されている。詳細には、送出タンク５１０から流路６１０は、９本分岐され、各光学装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの各ユニットと連結されている。
【０１０６】
また、戻りタンク５２０は、ラジエータ５４０と流路６１０で連結され、ラジエータ５４０は、リザーブタンク５３０と流路６１０で連結され、リザーブタンク５３０は、ポンプ５５０と流路６１０で連結される。
上述したように、本実施形態の光学装置１は、循環部６００の流路６１０により、それぞれの構成部が連結される。
【０１０７】
なお、図中、流路６１０は、矢印で示しており、液体冷媒２０の流動方向も合せて示している。また、光学装置１Ｇ内の各ユニット１００Ｇ，２００Ｇ，３００Ｇ内での矢印は、液体冷媒２０の流動方向を模式的に示している。
【０１０８】
光学装置１における液体冷媒２０の動作を説明する。
ポンプ５５０が駆動することにより、液体冷媒２０が吐出される。吐出された液体冷媒２０は送出タンク５１０内に流入し、送出タンク５１０内の液体冷媒２０を各色光用の光学装置１Ｇ，１Ｒ，１Ｂを構成する各ユニットに送出する。
【０１０９】
ここで、緑色光用の光学装置１Ｇを例にして液体冷媒２０の動作を説明する。
送出タンク５１０から流路６１０により、液体冷媒２０は、入射側偏光ユニット２００の第２中空部２１１の冷媒蓄積部２１１ｂ内に流入する。これにより液体冷媒２０は第２中空部２１１内部を流動して、冷媒蓄積部２１１ｂの外に流出する。この際、入射偏光板７２で発生する熱が第２中空部２１１内を流動する液体冷媒２０に伝熱して流出することにより、入射偏光板７２で発生する熱が冷却される。冷媒蓄積部２１１ｂの外に流出した液体冷媒２０は流路６１０により、戻りタンク５２０内に流入する。
【０１１０】
また、液体冷媒２０は、送出タンク５１０から光変調ユニット１００の第１中空部１１１内に流入する。これにより液体冷媒２０は第１中空部１１１内部を流動して、第１中空部１１１の外に流出する。この際、ライトバルブ７１で発生する熱が第１中空部１１１内を流動する液体冷媒２０に伝熱して流出することにより、ライトバルブ７１で発生する熱が冷却される。第１中空部１１１の外に流出した液体冷媒２０は流路６１０により、戻りタンク５２０内に流入する。
【０１１１】
また、液体冷媒２０は、送出タンク５１０から射出側偏光ユニット３００の第２中空部３１１の冷媒蓄積部３１１ｂ内に流入する。これにより液体冷媒２０は第２中空部３１１内部を流動して、冷媒蓄積部３１１ｂの外に流出する。この際、射出偏光板７３で発生する熱が第２中空部３１１内を流動する液体冷媒２０に伝熱して流出することにより、射出偏光板７３で発生する熱が冷却される。冷媒蓄積部３１１ｂの外に流出した液体冷媒２０は流路６１０により、戻りタンク５２０内に流入する。
【０１１２】
光学装置１Ｒ，１Ｂにおいても、上述したと同様な液体冷媒２０の動作が行われる。
【０１１３】
戻りタンク５２０内に流入した熱を内在する液体冷媒２０は、流路６１０によりラジエータ５４０に流入する。ラジエータ５４０により、熱を内在した液体冷媒２０が冷却される。冷却された液体冷媒２０がラジエータ５４０から流出し、流路６１０によりリザーブタンク５３０に流入する。リザーブタンク５３０に流入した液体冷媒２０は、流路６１０を流動しポンプ５５０に吸入される。
【０１１４】
このような液体冷媒２０のポンプ５５０による強制的な流動が繰返されることにより、各色光用の入射偏光板７２、ライトバルブ７１、射出偏光板７３は冷却される。
【０１１５】
なお、冷媒蓄積部５００を構成する送出タンク５１０および戻りタンク５２０は、光学装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂをそれぞれの位置に固定する位置決めピン３１を介してクロスダイクロイックプリズム８１の近辺に設置される。これにより、流路６１０の引き回しを簡潔にしている。また、リザーブタンク５３０は、メンテナンスなどの面から、プロジェクタ１０の外装を構成する筐体（図示省略）の近辺に設置されている。これにより、リザーブタンク５３０に液体冷媒２０を補給することができる。
【０１１６】
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の光学装置１によれば、ポンプ５５０により、循環部６００が形成する流路６１０中に液体冷媒２０を強制的に循環させるため、循環部６００と連結される第１中空部１１１や第２中空部２１１，３１１において、内部で強制的な対流が起こる。それにより、ライトバルブ７１、入射偏光板７２、射出偏光板７３で発生する熱は、強制的な循環と対流（流動）により更に効率的に冷却される。従って、液体冷媒２０による更に効率的な冷却を実現できる光学装置１およびプロジェクタ１０が提供できる。
（第６実施形態）
【０１１７】
図９は、本発明の第６実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式平面図である。図９を用いて、光学装置１の構造および動作を説明する。
【０１１８】
本実施形態の光学装置１は、強制対流により、入射偏光板７２で発生する熱を冷却させる構成となっている。また、本実施形態は、第３実施形態での入射側偏光ユニット２０２に対して、循環部６０１を形成する流路６１１と、循環駆動部としてのギヤポンプ５５１とを入射側偏光ユニット２０２に設置した形態と同様のものである。
【０１１９】
図９に示す入射側偏光ユニット２０４の構成および動作を説明する。
入射側偏光ユニット２０４において、入射偏光板冷却枠２５０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、２つに分割（分割された一方を第１入射偏光板冷却枠２５０ａ、他方を第２入射偏光板冷却枠２５０ｂ）されて構成されている。なお、入射偏光板冷却枠２５０は、図示Ｚ方向に分割されている。また、第１入射偏光板冷却枠２５０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２５０ｂの外周には、放熱用のフィン２５５が形成されている。
【０１２０】
そして、第２中空部２５１は、丸形状の断面を有し、屈曲する１つの透明管となる冷媒熱伝導管２５１ａで構成されている。第２中空部２５１は、熱伝導性が高く透光性も良いプラスチック部材で構成されている。そして冷媒熱伝導管２５１ａの一方の開口端部はリザーブタンク５３１と連結されている。また他方の開口端部は循環駆動部としてのギヤポンプ５５１の吐出口５５１ａと連結されている。また、リザーブタンク５３１とギヤポンプ５５１の吸入口５５１ｂとは循環部６０１の形成する流路６１１で連結されている。なお、ギヤポンプ５５１は、小型化が可能で、正方向／逆方向の切替えなども確実に行えることにより用いている。
【０１２１】
このように連結して構成された冷媒熱伝導管２５１ａ、リザーブタンク５３１、流路６１１およびギヤポンプ５５１の内部には、液体冷媒２０が封入される。特にリザーブタンク５３１には、入射偏光板７２の熱の冷却に必要十分な液体冷媒２０が封入される。
【０１２２】
また、リザーブタンク５３１、流路６１１およびギヤポンプ５５１は、第２入射偏光板冷却枠２５０ｂの外面に冷媒熱伝導管２５１ａの一方の屈曲部分と共に設置される。また冷媒熱伝導管２５１ａの他方の屈曲部分は、第１入射偏光板冷却枠２５０ａの外面に設置されることにより、入射偏光板冷却枠２５０が構成される。
【０１２３】
入射偏光板７２は、丸形状の断面を有して屈曲する冷媒熱伝導管２５１ａの面上に固定される。その際、入射偏光板７２は、図示Ｚ方向において、冷媒熱伝導管２５１ａに収まっていなければならない。このように入射側偏光ユニット２０４は構成される。
【０１２４】
光学装置１を構成する入射側偏光ユニット２０４における冷却動作を説明する。
ギヤポンプ５５１が駆動することにより、吐出口５５１ａから液体冷媒２０が吐出される。吐出される液体冷媒２０により、屈曲する冷媒熱伝導管２５１ａの内部を液体冷媒２０が流動する。この際、入射偏光板７２で発生した熱が液体冷媒２０に伝熱されて流動する。冷媒熱伝導管２５１ａの内部を流動した液体冷媒２０は、リザーブタンク５３１に流入する。リザーブタンク５３１に流入した液体冷媒２０は、流路６１１を流通してギヤポンプ５５１の吸入口５５１ｂに流入する。この流動により、冷媒熱伝導管２５１ａ内部の伝熱した液体冷媒２０が流動して、伝熱した液体冷媒２０が冷却されることにより、入射偏光板７２で発生する熱が冷却される。また、第１入射偏光板冷却枠２５０ａおよび第２入射偏光板冷却枠２５０ｂの外周に形成した放熱用のフィン２５５からも放熱して、冷却効率を向上している。
なお、図中に示す矢印は、液体冷媒２０の流動方向を模式的に示している。
【０１２５】
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の光学装置１によれば、ギヤポンプ５５１により、冷媒熱伝導管２５１ａ内部に液体冷媒２０を強制的に循環させるため、第２中空部２５１において、内部で強制的な対流が起こる。それにより、入射偏光板７２で発生する熱は、強制的な循環と対流（流動）により効率的に冷却される。従って、液体冷媒２０による更に効率的な冷却を実現できる光学装置１およびプロジェクタ１０が提供できる。
【０１２６】
（２）入射偏光板７２は、１つの屈曲する冷媒熱伝導管２５１ａに固定されるが、入射偏光板７２の光透過領域７２ａ（図９に二点鎖線で示す領域内）全面が固定されるのではなく、冷媒熱伝導管２５１ａと相対する一部が固定されるだけなので、冷媒熱伝導管２５１ａの液体冷媒２０による光束の透過率低下を小さくすることが可能となり、投射映像の画質劣化を最小限に制限することができる。
【０１２７】
（３）本実施形態の光学装置１によれば、入射側偏光ユニット２０４として、第２中空部２５１、ギヤポンプ５５１、リザーブタンク５３１、流路６１１を設置できるため、第５実施形態における接続のためのカプラ５６０などを必要としないなど、構成が簡易となり、コンパクトな冷却構造とすることができる。
また、強制対流を行う構成が入射側偏光ユニット２０４内に総て備わり完結するため、プロジェクタ１０を組立てる際には、液体冷媒２０を封入する必要がなく（入射側偏光ユニット２０４を組立てる場合だけ封入する必要がある）、粉塵の混入や、液体冷媒２０の流出による気泡の発生など、投射映像の画質劣化につながるリスクを最小限にすることが可能となる。
また、入射側偏光ユニット２０４の製造においても、コンパクトな冷却構造となるため、組立性が向上し、それにより入射側偏光ユニット２０４の信頼性が向上する。
【０１２８】
（４）本実施形態の光学装置１によれば、各色光用の入射偏光板７２に対して入射側偏光ユニットとして構成することにより、各色光用の入射偏光板７２に対して上記効果を同様に奏することができる。
また、本実施形態の光学装置１は、射出偏光板７３にも適用でき、各色光用の射出偏光板７３に適用した場合にも、上記効果を同様に奏することができる。
（第７実施形態）
【０１２９】
図１０は、本発明の第７実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式平面図である。図１０を用いて、光学装置１の構造および動作を説明する。
【０１３０】
本実施形態の光学装置１は、強制対流により、ライトバルブ７１で発生する熱を冷却させる構成となっている。
【０１３１】
図１０に示す光変調ユニット１０１の構成および動作を説明する。
光変調ユニット１０１において、ライトバルブ冷却枠１２０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、略矩形形状の外形を有している。また、ライトバルブ冷却枠１２０の外周には、放熱用のフィン１２５が形成されている。
【０１３２】
また、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａ（図１０に二点鎖線で示す領域内）の領域外に、画像形成領域７１ａの外形形状から一定距離を確保した相似形状で開口部が形成され、その開口部にライトバルブ７１を案内して保持するためのライトバルブ保持部１２４が形成されている。
【０１３３】
また、第１中空部１２１は、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａの領域外となるライトバルブ冷却枠１２０の背面側（光束の射出側）に設置されている。第１中空部１２１は、矩形形状の断面を有する管となる冷媒熱伝導管１２１ａで構成されている。また、冷媒熱伝導管１２１ａは、熱伝導性が高い部材で構成されている。また、冷媒熱伝導管１２１ａは、ライトバルブ冷却枠１２０の外周に沿って略一巡するように形成され設置されている。
【０１３４】
冷媒熱伝導管１２１ａは、開口する両端部を有し、一方の開口端部はリザーブタンク５３２と連結されている。また他方の開口端部は循環駆動部としてのギヤポンプ５５２の吐出口５５２ａと連結されている。また、リザーブタンク５３２とギヤポンプ５５２の吸入口５５２ｂとは循環部６０２の形成する流路６１２で連結されている。なお、ギヤポンプ５５２は、小型化が可能で、正方向／逆方向の切替えなども確実に行えることにより用いている。なお、リザーブタンク５３２、ギヤポンプ５５２、流路６１２は、冷媒熱伝導管１２１ａと同様に、ライトバルブ冷却枠１２０の背面側に設置されている。このように光変調ユニット１０１は構成される。
【０１３５】
上述したように連結して構成された冷媒熱伝導管１２１ａ、リザーブタンク５３２、流路６１２およびギヤポンプ５５２の内部には、液体冷媒２０が封入される。特にリザーブタンク５３２には、ライトバルブ７１の熱の冷却に必要十分な液体冷媒２０が封入される。
【０１３６】
光学装置１を構成する光変調ユニット１０１における冷却動作を説明する。
ギヤポンプ５５２が駆動することにより、吐出口５５２ａから液体冷媒２０が吐出される。吐出される液体冷媒２０により、冷媒熱伝導管１２１ａの内部を液体冷媒２０が流動する。この際、ライトバルブ７１で発生した熱が液体冷媒２０に伝熱されて流動する。冷媒熱伝導管１２１ａの内部を流動した液体冷媒２０は、リザーブタンク５３２に流入する。リザーブタンク５３２に流入した液体冷媒２０は、流路６１２を流通してギヤポンプ５５２の吸入口５５２ｂに流入する。この流動により、冷媒熱伝導管１２１ａ内部の伝熱した液体冷媒２０が流動して、伝熱した液体冷媒２０が冷却されることにより、ライトバルブ７１で発生する熱が冷却される。また、ライトバルブ冷却枠１２０の外周に形成した放熱用のフィン１２５からも放熱して、冷却効率を向上している。
なお、図中に示す矢印は、液体冷媒２０の流動方向を模式的に示している。
【０１３７】
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の光学装置１によれば、ギヤポンプ５５２により、冷媒熱伝導管１２１ａ内部に液体冷媒２０を強制的に循環させるため、第１中空部１２１において、内部で強制的な対流が起こる。それにより、ライトバルブ７１で発生する熱は、強制的な循環と対流（流動）により効率的に冷却される。従って、液体冷媒２０による更に効率的な冷却を実現できる光学装置１およびプロジェクタ１０が提供できる。
【０１３８】
（２）ライトバルブ冷却枠１２０は、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａの領域外に、画像形成領域７１ａの外形形状から一定距離を確保した相似形状で開口部が形成され、その開口部にライトバルブ７１を案内して保持するためのライトバルブ保持部１１４が形成されて、ライトバルブ７１を保持している。これにより、ライトバルブ７１の画像形成領域７１ａには液体冷媒２０が存在しないため、液体冷媒２０に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどが光学像として形成されないため、プロジェクタ１０などによる投射映像として投射されず投射映像の画質劣化を起こすことはない。
従って、液体冷媒２０による画質低下がなく効率的な冷却を実現できる光学装置１が提供できる。
【０１３９】
（３）本実施形態の光学装置１によれば、光変調ユニット１０１として、第１中空部１２１、ギヤポンプ５５２、リザーブタンク５３２、流路６１２を設置できるため、第５実施形態における接続のためのカプラ５６０などを必要としないなど、構成が簡易となり、コンパクトな冷却構造とすることができる。
また、強制対流を行う構成が光変調ユニット１０１内に総て備わり完結するため、プロジェクタ１０を組立てる際には、液体冷媒２０を封入する必要がなく（光変調ユニット１０１を組立てる場合だけ封入する必要がある）、粉塵の混入や、液体冷媒２０の流出による気泡の発生など、投射映像の画質劣化につながるリスクを最小限にすることが可能となる。
また、光変調ユニット１０１の製造においても、コンパクトな冷却構造となるため、組立性が向上し、それにより光変調ユニット１０１の信頼性が向上する。
【０１４０】
（４）本実施形態の光学装置１によれば、各色光用のライトバルブ７１に対して光変調ユニット１０１として構成することにより、各色光用のライトバルブ７１に対して上記効果を同様に奏することができる。
【０１４１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【０１４２】
（変形例１）前記第１実施形態において、光学装置１として、入射偏光板７２と射出偏光板７３との双方に対して入射偏光板冷却枠２１０と射出偏光板冷却枠３１０とで、入射側偏光ユニット２００と射出側偏光ユニット３００とを構成している。しかし、これに限らず、入射偏光板７２または射出偏光板７３のどちらか一方に対して光学装置１を構成する偏光ユニットを構成することでも良い。特に、射出偏光板７３が発熱し易く、発熱量が大きいため、射出偏光板７３に対して、光学装置１を構成する偏光ユニットを構成することが効率的な冷却を行うためには有効である。
【０１４３】
（変形例２）前記第２実施形態から前記第４実施形態、および第６実施形態において、光学装置１として、入射偏光板７２に対して偏光ユニットを構成しているが、射出偏光板７３に対しても同様の構成を適用することができる。
【０１４４】
（変形例３）前記第５実施形態において、例えば緑色光用の光学装置１Ｇにおいて、光学装置１を構成する光変調ユニット１００Ｇ、入射側偏光ユニット２００Ｇ、射出側偏光ユニット３００Ｇは、並列に連結される構造となっているが、これに限らず、直列に連結される構造でも良い。各光学素子の発熱量に基づいて、直列に連結する順序を決めることで良い。当然、赤色光用の光学装置１Ｒ、青色光用の光学装置１Ｂにおいても同様である。
【０１４５】
（変形例４）前記第５実施形態において、緑色光用の光学装置１Ｇ、赤色光用の光学装置１Ｒ、青色光用の光学装置１Ｂは、並列に連結される構造となっているが、これに限らず、直列に連結される構造でも良い。各光学素子の発熱量に基づいて、直列に連結する順序を決めることで良い。
【０１４６】
（変形例５）前記第５実施形態において、光学装置１として、ライトバルブ７１と入射偏光板７２と射出偏光板７３とに対して、光変調ユニット１００と入射側偏光ユニット２００と射出側偏光ユニット３００とを構成しているが、ライトバルブ７１と、入射偏光板７２または射出偏光板７３とのどちらか一方に対して光学装置を構成することにより、強制対流による冷却を行っても良い。
【０１４７】
（変形例６）前記第５実施形態において、光学装置１として、光変調ユニット１００、入射側偏光ユニット２００、射出側偏光ユニット３００を構成しているが、いずれか１つの光学素子に対して、光学装置１を構成する光変調ユニットまたは偏光ユニットを構成して、強制対流による冷却を行っても良い。その場合、例えば、ライトバルブ７１に対して、強制対流を使用する前記第５実施形態の光学装置１を適用した場合、入射偏光板７２または射出偏光板７３のうち、どちらか一方は、自然対流を使用する前記第１〜第４実施形態の光学装置１を適用することで良い。また、例えば、入射偏光板７２または射出偏光板７３のうち、どちらか一方に強制対流を使用する前記第５実施形態の光学装置１を適用した場合、ライトバルブ７１には、自然対流を使用する前記第１実施形態の光学装置１を適用することで良い。
【０１４８】
（変形例７）前記第５実施形態において、各色光に対して光学装置（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）を構成しているが、これに限られず、発熱量の大きい色光に対して光学装置１を構成させることでも良いし、また、発熱量の大きい色光で、その中でも、発熱量の大きい光学素子に対して光学装置１を構成しても良い。
【０１４９】
（変形例８）前記第６実施形態において、入射偏光板冷却枠２５０や第２中空部２５１を構成する冷媒熱伝導管２５１ａに替えて、第１実施形態での入射偏光板冷却枠２１０の構成を適用しても良い。その場合、第２中空部２１１を構成する冷媒蓄積部２１１ｂに２ヶ所の開口部を形成し、形成した開口部と流路６１１とを連結し、また、その流路６１１とリザーブタンク５３１およびギヤポンプ５５１と連結することが好ましい。
【０１５０】
（変形例９）前記第７実施形態において、第１中空部１２１を構成する冷媒熱伝導管１２１ａに替えて、第１実施形態での第１中空部１１１の構成を適用しても良い。その場合、第１中空部１１１に２ヶ所の開口部を形成し、形成した開口部と流路６１２とを連結し、また、その流路６１２とリザーブタンク５３２およびギヤポンプ５５２と連結することが好ましい。
【０１５１】
（変形例１０）前記実施形態で示した光学装置１は、ライトバルブ７１と入射偏光板７２、ライトバルブ７１と射出偏光板７３、ライトバルブ７１と入射偏光板７２と射出偏光板７３の組み合わせを基準に、前記実施形態で示したいずれかの光学装置１を適宜選択して、組合わせて適用することができる。なお、適用する場合は、本発明の主旨（技術思想）を逸脱しない範囲において、変更や改良などを加えても良い。
【０１５２】
（変形例１１）前記実施形態において、ライトバルブ冷却枠１１０，１２０、入射偏光板冷却枠２１０，２２０，２３０，２４０，２５０、射出偏光板冷却枠３１０は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成されている。しかし、これに限らず、マグネシウム合金や、熱伝導性を有する樹脂材料などで形成しても良い。
【０１５３】
（変形例１２）前記実施形態でのプロジェクタ１０は、光学系５を構成する光変調・変換部７０としてライトバルブ７１を３枚使用する３板方式を用いている。しかし、これに限らず、ライトバルブを１枚使用する単板方式を用いても良い。なお、単板方式を用いた場合には、照明光学系での色分離および色合成光学系などは不要とすることができる。また、使用する光学系によっては、ライトバルブの枚数は、４枚でも、２枚でも良く、ライトバルブの枚数は問わない。
【０１５４】
（変形例１３）前記実施形態でのプロジェクタ１０は、外部に設置されるスクリーンなどに光学像の投射を行うフロントタイプのプロジェクタ１０を用いている。しかし、これに限らず、プロジェクタの内部にスクリーンを有して、そのスクリーンに光学像を投射するリアタイプのプロジェクタを用いても良い。
【０１５５】
（変形例１４）前記実施形態でのプロジェクタ１０は、一つの光源装置５０から射出された光を色分離光学系６２で各色光に分離している。しかし、これに限らず、各色光を射出する複数の光源装置を用いても良い。例えば、固体光源である赤色光を射出する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）、緑色光を射出する緑色ＬＥＤ，青色光を射出する青色ＬＥＤを用いても良い。また、ＬＤ（レーザーダイオード）を用いることもできる。
【０１５６】
（変形例１５）前記第１実施形態での、入射側偏光ユニット２００（図２参照）において、入射偏光板７２は、透明部材２１２のうち、前段側となる透明部材２１２ａの板状平面部の一方の面に密着固定されている。そして、入射側偏光ユニット２００に入射する入射光は、最初に入射偏光板７２に入射して、次に第１中空部２１１（詳細には、冷媒熱伝導部２１１ａ）内の液体冷媒２０を透過して入射側偏光ユニット２００から射出される。しかし、これに限らず、入射偏光板７２を、透明部材２１１のうち、後段側となる透明部材２１２ｂの板状平面部の一方の面（外面）に密着固定させることにより、入射側偏光ユニット２００に入射する入射光を、最初に第１中空部２１１（詳細には、冷媒熱伝導部２１１ａ）内の液体冷媒２０に入射させ、次に入射偏光板７２に入射させて入射側偏光ユニット２００から射出するようにしても良い。このような構成により、光変調ユニット１００の焦点面となるライトバルブ７１の液晶面に対して、第２中空部２１１（詳細には、冷媒熱伝導部２１１ａ）との間に入射偏光板７２が位置することとなり、第２中空部２１１内の液体冷媒２０を、焦点面から、より離して配置させることができる。それにより、例えば、第２中空部２１１内の液体冷媒２０に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどが光学像として、より形成され難くなるため、プロジェクタ１０などによる投射映像として投射され難くなり、投射映像の画質劣化を最小限に制限することができる。
また、同様に、第２実施形態での第２中空部２２１（詳細には、冷媒熱伝導管２２１ａ）、第３実施形態での第２中空部２３１（詳細には、冷媒熱伝導管２３１ａ）、第４実施形態での第２中空部２４１（詳細には、冷媒熱伝導管２４１ａ）、第６実施形態での第２中空部２５１（詳細には、冷媒熱伝導管２５１ａ）においても、最初に入射光が各第２中空部２２１，２３１，２４１，２５１内の液体冷媒２０に入射して、次に入射偏光板７２に入射するように、入射偏光板７２を第２中空部２２１，２３１，２４１，２５１に固定させることにより、上述した効果を同様に奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学装置をプロジェクタに適用したときの光学系の構成を示す模式図。
【図２】光学装置の構造を示す摸式断面図。
【図３】光変調ユニットの模式平面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式断面図。
【図５】図４に示す光学装置のＡ−Ａ断面図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式平面図。
【図７】本発明の第４実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式断面図。
【図８】本発明の第５実施形態に係る光学装置の構造を示すブロック図。
【図９】本発明の第６実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式平面図。
【図１０】本発明の第７実施形態に係る光学装置の構造を示す摸式平面図。
【符号の説明】
【０１５８】
１…光学装置、５…光学系、１０…プロジェクタ、２０…液体冷媒、５０…光源装置、７０…光変調・変換部、７１…ライトバルブ、７１ａ…画像形成領域、７２…入射偏光板、７３…射出偏光板、７２ａ，７３ａ…光透過領域、８０…色合成光学系、９０…投射部、１００，１０１…光変調ユニット、１１０，１２０…ライトバルブ冷却枠、１１１，１２１…第１中空部、２００〜２０４…入射側偏光ユニット、２１０，２２０，２３０，２４０，２５０…入射偏光板冷却枠、２１２，３１２…透明部材、２１１，２２１，２３１，２４１，２５１，３１１…第２中空部、３００…射出側偏光ユニット、３１０…射出偏光板冷却枠、１１５，１２５，２１５，２２５，２３５，２４５，２５５，３１５…フィン、５００…冷媒蓄積部、５５０…ポンプ、５５１，５５２…ギヤポンプ、５３０〜５３２…リザーブタンク、６００〜６０２…循環部、６１０〜６１２…流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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