(57)【要約】【課題】光学要素を保持した保持部材が熱により不均一に歪むことを抑制する。【解決手段】プロジェクター１は、透過軸に平行な偏光が透過し、透過軸と直交する偏光が反射する偏光分離素子３１と、偏光分離素子３１を透過した光が入射する位置に配置された反射型の液晶パネル３２と、液晶パネル３２で変調されるとともに反射して偏光分離素子３１へ入射した光のうち偏光分離素子３１で反射した光が入射する位置に配置された射出側偏光板３３と、偏光分離素子３１、液晶パネル３２、及び射出側偏光板３３を保持して偏光分離素子３１から液晶パネル３２を経由して射出側偏光板３３へ至る光路を密閉するとともに、光路の周囲に冷媒を流す管路を有する保持部材３４と、管路５２に冷媒を供給する冷媒供給部６６と、液晶パネル３２に変調されて射出側偏光板３３を通った光を投写する投写光学系と、を備える。【選択図】図４
2012208299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系と、
前記照明光学系から射出された光が入射する位置に配置された偏光分離素子と、
前記照明光学系から射出されて前記偏光分離素子を透過した光が入射する位置に配置された反射型の液晶パネルと、
前記液晶パネルで変調されるとともに反射して前記偏光分離素子へ入射した光のうち前記偏光分離素子で反射した光が入射する位置に配置された射出側偏光板と、
前記偏光分離素子、前記液晶パネル、及び前記射出側偏光板を保持するとともに、前記偏光分離素子から前記液晶パネルを経由して前記射出側偏光板へ至る光路を密閉した状態で保持する保持部材と、
前記保持部材に配置された管路と、
前記管路に冷媒を供給する冷媒供給部と、
前記液晶パネルに変調されて前記射出側偏光板を通った光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記管路は、前記保持部材のうちの第１部分と、前記保持部材のうちで前記照明光学系から射出された光によって前記第１部分よりも高温になる第２部分とに接して配置されており、
前記冷媒供給部は、前記第２部分が第１部分よりも冷却されるように、前記管路へ前記冷媒を供給することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記液晶パネルに接する放熱部材を備え、
前記第１部分は、前記液晶パネルに接する部分であることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記保持部材は、前記偏光分離素子と前記液晶パネルと前記射出側偏光板とが取り付けられるフレームと、前記フレームに接して配設され、内部に前記管路が形成された配管と、を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記保持部材は、前記偏光分離素子と前記液晶パネルと前記射出側偏光板とが取り付けられるフレームを有し、
前記フレームの内部に前記管路が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターは、照明光学系から射出された光を液晶パネル等によって変調して画像を形成し、形成した画像を投写光学系によって拡大して投写することができる。プロジェクターの１つである反射型のプロジェクターは、例えば、照明光学系、偏光分離素子、反射型の液晶パネル、射出側偏光板、及び投写光学系により構成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
照明光学系から射出された光は、偏光分離素子を経由して液晶パネルへ入射する。液晶パネルへ入射した光は、変調されるとともに液晶パネルで反射する。液晶パネルで反射した光は、偏光分離素子に再度入射して、画像を示す偏光と反転画像を示す偏光とに分離される。画像を示す偏光が投写光学系によりスクリーン等に投写されることにより、画像が表示される。
【０００４】
特許文献１のプロジェクターは、偏光分離素子と液晶パネルと射出側偏光板が保持部材に保持されて一体的になっており、密閉容器を構成している。これにより、偏光分離素子から液晶パネルまでの光路において、防塵効果を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１７４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、プロジェクターは、直視型の表示装置と比較して光路を通る光の強度が格段に強く、光路に配置される液晶パネル等の部品が光吸収等によって昇温しやすい。特許文献１のプロジェクターは、偏光分離素子から液晶パネルまでの光路が密閉されているので、保持部材を含んだ密閉容器内に熱がこもりやすくなる。
【０００７】
上記の密閉容器の内側の温度が上昇すると、密閉容器を構成している偏光分離素子、液晶パネル、射出側偏光板等の光学要素で放熱性が異なることによって光学要素に不均一な歪を生じ、画像の歪み等が発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、光学要素を保持した保持部材が熱により不均一に歪むことに起因する画像歪の発生を抑制可能なプロジェクター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】
【０００９】
本発明のプロジェクターは、照明光学系と、前記照明光学系から射出された光が入射する位置に配置された偏光分離素子と、前記照明光学系から射出されて前記偏光分離素子を透過した光が入射する位置に配置された反射型の液晶パネルと、前記液晶パネルで変調されるとともに反射して前記偏光分離素子へ入射した光のうち前記偏光分離素子で反射した光が入射する位置に配置された射出側偏光板と、前記偏光分離素子、前記液晶パネル、及び前記射出側偏光板を保持するとともに、前記偏光分離素子から前記液晶パネルを経由して前記射出側偏光板へ至る光路を密閉した状態で保持する保持部材と、前記保持部材に配置された管路と、前記管路に冷媒を供給する冷媒供給部と、前記液晶パネルに変調されて前記射出側偏光板を通った光を投写する投写光学系と、を備える。
【００１０】
このようにすれば、保持部材は、偏光分離素子、液晶パネル、及び射出側偏光板を保持して偏光分離素子から液晶パネルを経由して射出側偏光板へ至る光路を密閉した状態で保持するので、この光路に塵等の異物が入り込むことが抑制される。また、保持部材は、光路の周囲に冷媒を流す管路を有し、冷媒供給部が管路に冷媒を供給するので、光路の周囲を冷却することができ、偏光分離素子、液晶パネル、射出側偏光板、及び保持部材により構成される密閉容器の温度分布を均一に近づけることができる。したがって、密閉容器を構成する偏光分離素子、液晶パネル、及び射出側偏光板が不均一に歪むことが抑制され、これら光学要素が不均一に歪むことに起因する画像歪の発生を抑制することができる。
【００１１】
上記のプロジェクターにおいて、前記管路は、前記保持部材のうちの第１部分と、前記保持部材のうちで前記照明光学系から射出された光によって前記第１部分よりも高温になる第２部分とに接して配置されており、前記冷媒供給部は、前記第２部分が第１部分よりも冷却されるように、前記管路へ前記冷媒を供給してもよい。
【００１２】
このようにすれば、第１部分と第２部分のうちで相対的に高温になる第２部分の温度を第１部分の温度に近づけることができ、偏光分離素子、液晶パネル、及び射出側偏光板が不均一に歪むことが格段に抑制される。
【００１３】
上記のプロジェクターは、前記液晶パネルに接する放熱部材を備え、前記第１部分は、前記液晶パネルに接する部分でもよい。
【００１４】
このようにすれば、液晶パネルの熱が放熱部材を介して放熱されるので、熱による液晶パネルの劣化等を抑制され、しかも上記のように第２部分の温度を第１部分の温度に近づけることができるので、偏光分離素子、液晶パネル、及び射出側偏光板が不均一に歪むことが格段に抑制される。
【００１５】
上記のプロジェクターにおいて、前記保持部材は、前記偏光分離素子と前記液晶パネルと前記射出側偏光板とが取り付けられるフレームと、前記フレームに接して配設され、内部に前記管路が形成された配管と、を有していてもよい。
【００１６】
このようにすれば、配管をフレームの外部に配設するようにしたので、配管の引き回しや寸法に関する制約が少なくなり、配管の設計自由度が高くなるとともに保持部材を組立てることが容易になる。
【００１７】
上記のプロジェクターにおいて、前記保持部材は、前記偏光分離素子と前記液晶パネルと前記射出側偏光板とが取り付けられるフレームを有し、前記フレームの内部に前記管路が形成されていてもよい。
【００１８】
このようにすれば、フレームの内部に管路が形成されているので、管路が他の部材と干渉しにくくなり、プロジェクターを小型にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の画像形成部及び冷却機構の構成を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の液晶パネルの構成を示す模式図である。
【図４】第１実施形態の保持部材の概略構成を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態の保持部材及び冷却機構の構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照しながら説明する。説明に用いる図面中の構造の寸法や縮尺は、実際と異なることがある。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。図２は、第１実施形態の画像形成部及び冷却機構の構成を示す平面図である。図１に示すプロジェクター１は、照明光学系２、青用の画像形成部３、緑用の画像形成部４、赤用の画像形成部５、色合成部６、及び投写光学系７を備える。また、プロジェクター１は、図２に示す冷却機構８を備える。
【００２２】
照明光学系２は、青色光Ｌ１と、緑色光Ｌ２と、赤色光Ｌ３とを個別に射出することができる。本実施形態の照明光学系２は、光源部１０、インテグレーター光学系１１、及び色分離光学系１２を備える。
【００２３】
光源部１０は、波長が４５０ｎｍ以上４９５ｎｍ未満の青色光Ｌ１、波長が４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ未満の緑色光Ｌ２、及び波長が６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の赤色光Ｌ３を含んだ白色光Ｌを射出することができる。インテグレーター光学系１１は、光源部１０から射出された白色光Ｌの照度を均一化し、また偏光状態を揃えることができる。色分離光学系１２は、インテグレーター光学系１１から射出された白色光Ｌを青色光Ｌ１、緑色光Ｌ２、及び赤色光Ｌ３に分離することができる。
【００２４】
本実施形態の光源部１０は、白色光を放射する光源ランプ１３、及び回転放物面状の反射面を有するリフレクター１４を備える。光源ランプ１３から放射された白色光は、リフレクター１４によって一方向に向って反射し、略平行な光線束となる。光源ランプ１３は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。リフレクター１４は、インテグレーター光学系１１へ入射する。リフレクター１４は、反射面が回転楕円面状であってもよく、この場合には、リフレクターから射出された白色光を平行化する平行化レンズが用いられることがある。
【００２５】
本実施形態のインテグレーター光学系１１は、第１レンズアレイ１５、第２レンズアレイ１６、偏光変換素子１７、及び重畳レンズ１８を備える。
【００２６】
第１レンズアレイ１５及び第２レンズアレイ１６は、それぞれ、光源部１０の光軸と直交する平面に二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有する。第１レンズアレイ１５のマイクロレンズは、第２レンズアレイ１６のマイクロレンズと１対１の対応で設けられている。複数のマイクロレンズは、光源部１０の光軸に直交する平面での形状が、後述する液晶パネル３２の被照明領域と相似形状（ここでは、略矩形）である。被照明領域は、液晶パネル３２において複数の画素が配列された領域の全体を含む領域である。
【００２７】
偏光変換素子１７は、光源部１０の光軸と直交する平面に二次元的に配列された複数のセルを有する。偏光変換素子１７のセルは、第２レンズアレイ１６のマイクロレンズと１対１の対応で設けられている。複数のセルは、それぞれ、偏光ビームスプリッター膜（以下、ＰＢＳ膜という）、１／２位相板、及び反射ミラーを有する。
【００２８】
光源部１０から第１レンズアレイ１５へ入射した白色光Ｌは、マイクロレンズごとに集光され、複数の部分光束に分かれる。第１レンズアレイ１５の各マイクロレンズから射出された部分光束は、このマイクロレンズと対応する第２レンズアレイ１６のマイクロレンズに結像して、マイクロレンズに二次光源を形成する。第２レンズアレイ１６の各マイクロレンズから射出された部分光束は、このマイクロレンズと対応する偏光変換素子１７のセルへ入射する。
【００２９】
偏光変換素子１７は、第２レンズアレイ１６と重畳レンズ１８との間の光路に配置されている。偏光変換素子１７の各セルへ入射した部分光束は、ＰＢＳ膜に対するＰ偏光とＳ偏光とに分離される。分離された一方の偏光は、反射ミラーで反射した後に１／２位相板を通り、他方の偏光と偏光状態が揃えられる。本実施形態において、偏光変換素子１７の各セルは、各セルへ入射した部分光束の偏光状態を、各画像形成部の偏光分離素子３１（後述する）に対するＰ偏光に揃えることができる。偏光変換素子１７の複数のセルから射出された複数の部分光束は、重畳レンズ１８で屈折することによって、各画像形成部の液晶パネル３２の被照明領域に重畳される。
【００３０】
色分離光学系１２は、第１ダイクロイックミラー２０、第２ダイクロイックミラー２１、第３ダイクロイックミラー２２、第１反射ミラー２３、及び第２反射ミラー２４を備える。第１ダイクロイックミラー２０は、赤色光Ｌ３が透過し、かつ緑色光Ｌ２及び青色光Ｌ１が反射する特性を有する。第２ダイクロイックミラー２１は、赤色光Ｌ３が反射し、かつ緑色光Ｌ２及び青色光Ｌ１が透過する特性を有する。第３ダイクロイックミラー２２は、緑色光Ｌ２が反射し、かつ青色光Ｌ１が透過する特性を有している。第１ダイクロイックミラー２０及び第２ダイクロイックミラー２１は、互いに略直交するように、かつインテグレーター光学系１１の光軸と略４５°の角度をなすように配置されている。
【００３１】
色分離光学系１２へ入射した白色光Ｌのうちの赤色光Ｌ３は、第２ダイクロイックミラー２１で反射し、次いで第１反射ミラー２３で反射して、赤用の画像形成部５へ入射する。色分離光学系１２へ入射した白色光Ｌのうちの青色光Ｌ１及び緑色光Ｌ２は、第１ダイクロイックミラー２０で反射し、次いで第２反射ミラー２４で反射した後に、第３ダイクロイックミラー２２へ入射する。第３ダイクロイックミラー２２へ入射した緑色光Ｌ２は、第３ダイクロイックミラー２２で反射して、緑用の画像形成部４へ入射する。第３ダイクロイックミラー２２へ入射した青色光Ｌ１は、第３ダイクロイックミラー２２を透過して、青用の画像形成部３へ入射する。
【００３２】
青用の画像形成部３、緑用の画像形成部４、及び赤用の画像形成部５は、ほぼ同様の構成である。本実施形態では、各画像形成部を代表して、青用の画像形成部３の構成を説明する。図１及び図２に示す青用の画像形成部３は、入射側偏光板３０、偏光分離素子３１、液晶パネル３２、射出側偏光板３３、及び保持部材３４を備える。
【００３３】
色分離光学系１２から射出された青色光Ｌ１は、入射側偏光板３０へ入射した後に偏光分離素子３１へ入射し、次いで液晶パネル３２へ入射する。偏光分離素子３１から液晶パネル３２へ入射した青色光Ｌ１は、液晶パネル３２で変調されるとともに反射し、偏光分離素子３１へ再度入射する。液晶パネル３２から偏光分離素子３１へ入射した青色光Ｌ１のうち、偏光分離素子３１で反射した青色光Ｌ１は、射出側偏光板３３へ入射する。
【００３４】
偏光分離素子３１は、入射側偏光板３０と液晶パネル３２との間の光路に対して傾斜（ここでは略４５°）して配置されている。偏光分離素子３１は、入射する青色光Ｌ１のうちのＰ偏光が透過し、かつＳ偏光が反射する特性を有する。本実施形態の偏光分離素子３１は、ワイヤーグリッド型の偏光素子であり、ガラス等からなる誘電体層と、偏光分離素子３１に対するＳ偏光と平行な方向に延びる複数の金属線とを有する。なお、偏光分離素子３１は、偏光ビームスプリッタープリズムであってもよい。
【００３５】
入射側偏光板３０及び射出側偏光板３３は、それぞれ、透過軸に平行な直線偏光を通し、かつ透過軸と直交する吸収軸に平行な直線偏光を吸収する特性を有する。入射側偏光板３０の透過軸は、偏光分離素子３１に対するＰ偏光とほぼ平行に設定されている。射出側偏光板３３の透過軸は、偏光分離素子３１に対するＳ偏光とほぼ平行に設定されている。
【００３６】
図３は、第１実施形態の液晶パネルの構成を示す模式図である。図３に示す液晶パネル３２は、素子基板４０、対向基板４１、液晶層４２、及び補償板４３を備える。素子基板４０は、対向基板４１と対向して設けられている。液晶層４２は、素子基板４０と対向基板４１との間に封入されている。補償板４３は、対向基板４１に対して液晶層４２と反対に設けられている。
【００３７】
本実施形態の液晶パネル３２は、反射型の液晶パネルである。入射側偏光板３０から偏光分離素子３１を通った青色光Ｌ１は、補償板４３へ入射した後に対向基板４１を通り、次いで液晶層４２へ入射した後に素子基板４０で反射して折り返される。青色光Ｌ１は、液晶層４２を通る間に変調され、液晶層４２から射出された後に対向基板４１へ入射し、次いで補償板４３を通って液晶パネル３２から射出される。
【００３８】
素子基板４０は、シリコン基板やガラス基板を基体として構成される。シリコン基板を用いる場合には、いわゆるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）になる。素子基板４０は、複数のゲート線４４、複数のソース線４５、複数の薄膜トランジスター（以下、ＴＦＴ４６という）、及び画素電極４７を備える。
【００３９】
複数のゲート線４４は、互いに平行に延在している。複数のソース線４５は、互いに平行に延在している。ゲート線４４の延在方向（Ｘ方向）は、ソース線４５の延在方向（Ｚ方向）と交差（ここでは直交）している。ゲート線４４が、ソース線４５と交差する部分ごとに、ＴＦＴ４６が設けられている。ゲート線４４は、ＴＦＴ４６のゲート電極と電気的に接続されている。ソース線４５は、ＴＦＴ４６のソース領域と電気的に接続されている。
【００４０】
ゲート線４４とソース線４５とに囲まれる部分は、１つの画素Ｐに対応している。画素電極４７は、各画素Ｐと１対１の対応で設けられている。本実施形態の画素電極４７は、金属材料からなり、鏡面反射板を兼ねている。図２では、画素電極４７を切欠いて、画素電極４７の下地側を模式的に図示している。実際には、画素電極４７は、平坦化層や絶縁層を介してゲート線４４、ソース線４５、ＴＦＴ４６を被覆しており、画素Ｐの開口率が高められている。画素電極４７は、ＴＦＴ４６のドレイン領域と電気的に接続されている。画素電極４７を覆って、図示略の配向膜が設けられている。
【００４１】
対向基板４１は、ガラス基板等の透光性を有する基板を基体として構成されている。対向基板４１の液晶層４２側には、例えばインジウム錫酸化物等の透明導電材料からなる共通電極が設けられている。共通電極の液晶層４２側には、配向膜が設けられている。素子基板４０や対向基板４１に設けられる配向膜は、例えば斜方蒸着法等により形成された無機配向膜である。
【００４２】
液晶層４２は、例えばＶＡモードやＴＮモード等の液晶層により構成される。ＶＡモードの液晶層を採用する場合に、素子基板４０と対向基板４１とのセルギャップは、例えば２．０μｍ程度であり、このセルギャップに液晶材料が封入されて液晶層４２が構成されている。液晶材料は、誘電率異方性が負であり、複屈折性Δｎが例えば０．１２のものである。液晶層４２に含まれる液晶分子４８は、素子基板４０の基板面に沿う方向を基準（０°）としたプレチルト角θが例えば８７°程度である。補償板４３は、例えばネガのＣプレートにより構成される。補償板４３は、液晶分子４８のプレチルトにより生じる位相差を補償するように、素子基板４０の基板面に沿う方向に対して略４．５°程度傾けて設けられている。
【００４３】
液晶パネル３２において、ゲート線４４に選択パルスが供給されると、このゲート線４４に接続されたＴＦＴ４６がオンになる。ＴＦＴ４６がオンになった状態で、画素Ｐごとの階調値に応じたソース信号がソース線４５へ供給され、ソース信号がＴＦＴ４６を経て画素電極４７へ供給される。画素電極４７にソース信号が供給されると、この画素電極４７と共通電極との間に電界が印加され、この電界に応じて液晶層４２の液晶分子４８の方位角が画素Ｐごとに変化する。画素Ｐへ入射した青色光Ｌ１は、この画素Ｐにおける液晶層４２の液晶分子４８の方位角に応じて偏光状態が変化する。
【００４４】
本実施形態では、任意の１画素Ｐにおける液晶層４２に電界が印加されていない状態で、この画素Ｐへ入射した青色光Ｌ１は、ほぼ偏光状態が変化せずにＰ偏光のまま射出される。任意の１画素Ｐにおける液晶層４２に電界が印加されている状態で、この画素Ｐへ入射した青色光Ｌ１は、画像データに規定された階調値に応じた比率で、偏光分離素子３１に対するＰ偏光がＳ偏光へ変化する。すなわち、液晶層４２を通った青色光Ｌ１のうち偏光分離素子３１に対するＳ偏光は、画像を示す光である。
【００４５】
液晶パネル３２から射出された青色光Ｌ１のうち、偏光分離素子３１に対するＰ偏光は、偏光分離素子３１を透過する。液晶パネル３２から射出された青色光Ｌ１のうち、偏光分離素子３１に対するＳ偏光は、偏光分離素子３１で反射して進行方向が変化し、射出側偏光板３３へ入射する。射出側偏光板３３へ入射した青色光Ｌ１のうち、偏光分離素子３１に対するＳ偏光は、射出側偏光板３３を透過して、色合成部６へ入射する。
【００４６】
図４は、第１実施形態の保持部材の概略構成を示す斜視図である。図２及び図４に示す保持部材３４は、外形が三角柱状で中空のフレーム５０（本体部）、及びフレーム５０の内面に接して配設された配管５１を有する。配管５１の内部は、冷媒が通る管路５２になっている。
【００４７】
フレーム５０は、例えばアルミニウムや銅、しんちゅう等の熱伝導率が高い金属材料で形成されている。フレーム５０は、底板部５３、天板部５４、及び３つの側板部５５〜５７を含む。底板部５３及び天板部５４は、互いに対向して配置されており、いずれも外形がほぼ直角二等辺三角形の板状である。保持部材３４の各側板部は、底板部５３と天板部５４との間に、底板部５３の外周の一辺と天板部５４の外周の一辺とを結ぶように設けられている。保持部材３４の各側板部は、矩形枠状であり、照明光学系２から射出された青色光Ｌ１が通る窓部５８を有している。
【００４８】
第１の側板部５５は、平面視した底板部５３のうちで斜辺に相当する部分に配置されている。第１の側板部５５には、偏光分離素子３１が取り付けられている。第２の側板部５６及び第３の側板部５７は、平面視した底板部５３のうちで互いに直交する辺に配置されている。第２の側板部５６には、液晶パネル３２が取り付けられている。第３の側板部５７には、射出側偏光板３３が取り付けられている。偏光分離素子３１や液晶パネル３２、射出側偏光板３３は、ネジ止めや溶接、ろう接等の各種接合方法を利用して、各側板部に取り付けられている。
【００４９】
偏光分離素子３１、液晶パネル３２、及び射出側偏光板３３の光学要素が取り付けられたフレーム５０は、光学要素とフレーム５０とに囲まれる空間にゴミ等が混入しない程度に、この空間を密閉する密閉容器を構成する。このようにすれば、光学要素とフレーム５０とに囲まれる空間に防塵性を持たせることができ、この空間に混入したゴミにより陰ができること等が抑制される。
【００５０】
ところで、光学要素とフレーム５０が密閉容器を構成していると、通常ならば密閉容器の内部が昇温しやすくなる。密閉容器の内部が昇温すると、光学要素の放熱性の違い等によって、密閉容器に相対的に高温になる部分と低温になる部分が形成されやすくなる。これにより、密閉容器の熱膨張による歪が不均一になり、光学要素が歪むこと可能性がある。本実施形態のプロジェクター１は、冷却機構８によって密閉容器を効果的に冷却することができ、光学要素が不均一に歪むことを抑制することができる。
【００５１】
図２に示す冷却機構８は、主として液晶パネル３２を冷却する第１冷却系６０と、主として保持部材３４を冷却する第２冷却系を有する。第１冷却系６０は、液晶パネル３２に対する光入射側と反対側にて液晶パネル３２と接触するヒートシンク６１と、ヒートシンク６１に対して空気等の冷却ガス６２（第１冷媒）を吹き付けるファン６３とを含む。第１冷却系６０は、ヒートシンク６１が液晶パネル３２から熱を受け取り、ヒートシンク６１へ吹き付けられる冷却ガスがヒートシンク６１から熱を奪うことによって、液晶パネル３２を冷却することができる。
【００５２】
本実施形態において、緑用の画像形成部４及び赤用の画像形成部５は、それぞれ、ヒートシンク６１と同様のヒートシンクを有している。ファン６３から送出された冷却ガスは、図示略のダクト等の流路を通って、３つの画像形成部３〜５のヒートシンクに順次触れるように流通する。なお、上記のファンは、画像形成部ごとに設けられていてもよい。
【００５３】
第２冷却系６４は、保持部材３４の配管５１と、配管５１に冷媒（第２冷媒）６５を供給する冷媒供給部６６とを含んで構成されている。配管５１は、例えばアルミニウムや銅、しんちゅう等の熱伝導率が高い金属材料で形成されている。配管５１は、溶接やろう接、熱伝導性の接着剤を用いた接着、ネジ止め等の各種接合方法を利用して、フレーム５０に固定されている。配管５１は、偏光分離素子３１から液晶パネルを経由した射出側偏光板３３までの光路を遮らないように、フレーム５０の各側板部の厚み方向から見た窓部５８の外側に配置されている。
【００５４】
本実施形態の配管５１は、フレーム５０の天板部５４と各側板部との境界付近を天板部５４の外周に沿って引き回され、第１の側板部５５と第３の側板部５７との境界付近を下方に向って底板部５３まで延びた後、底板部５３と各側板部との境界付近を底板部５３の外周に沿って引き回されている。
【００５５】
本実施形態の第２冷却系６４は、水冷の循環式の冷却系である。冷媒供給部６６は、水等の液体を冷媒６５として配管５１へ供給することができる。冷媒供給部６６は、例えば、冷媒６５を送出及び回収するポンプと、回収された冷媒６５を冷却するペルチェ素子等の冷却器とを有する。
【００５６】
本実施形態において、管路５２は、保持部材３４のうちで相対的に高温になりにくい第１部分と、保持部材３４のうちで第１部分よりも高温になる第２部分とを経由して、配置されている。冷媒供給部６６は、管路５２において第２部分側から第１部分側へ冷媒６５が流れるように、冷媒６５を供給することができる。
【００５７】
例えば、液晶パネル３２は、第１冷却系６０によって冷却されており、保持部材３４のうちで第２の側板部５６は、相対的に高温になりにくい場合がある。また、射出側偏光板３３は、液晶パネル３２から射出されて偏光分離素子３１で反射した青色光Ｌ１のうち反転画像を示す光を吸収するので、第３の側板部５７は、第２の側板部５６よりも相対的に高温になりやすい場合がある。また、偏光分離素子３１は、入射した青色光が主として透過又は反射するので、第１の側板部５５は、第２の側板部５６よりも相対的に高温になりやすく、また第３の側板部５７よりも相対的に高温になりにくい場合がある。また、上記の密閉容器の内部の対流等によって、密閉容器のうち上方の部分は下方の部分よりも高温になりやすい場合がある。このような保持部材３４の温度分布に基づいて、第１部分及び第２部分は、設定される。
【００５８】
本実施形態の冷媒供給部６６は、配管５１のうちフレーム内で相対的に上方に位置する部分すなわち、天板部５４の外周に沿う部分に冷媒６５を供給する。配管５１へ供給された冷媒６５は、天板部５４の外周に沿って流れた後に、底板部５３へ向って下方に流れ、次いで底板部５３の外周に沿って流れる。冷媒供給部６６は、底板部５３の外周に沿って流れて昇温した冷媒６５を回収して冷却した後に、冷却した冷媒６５を配管５１へ再度供給することができる。
【００５９】
本実施形態において、緑用の画像形成部４及び赤用の画像形成部５は、それぞれ、青用の画像形成部３と同様に配管を有する保持部材を備える。冷媒供給部６６は、緑用の画像形成部４及び赤用の画像形成部５のそれぞれの配管へ冷媒６５を供給することができる。なお、冷媒供給部６６は、画像形成部ごとに設けられていてもよい。
【００６０】
図１の説明に戻り、色合成部６は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造である。各三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムは、赤色光Ｌ３が反射し、かつ緑色光Ｌ２及び青色光Ｌ１が透過する特性の波長選択膜と、青色光Ｌ１が反射し、かつ緑色光Ｌ２及び赤色光Ｌ３が透過する特性の波長選択膜とが互いに直交して上記の内面に形成された構造である。本実施形態の色合成部６は、固定治具６７に収容されている。固定治具６７は、３つの画像形成系３〜５のそれぞれの保持部材と接合されて一体化されている。
【００６１】
ダイクロイックプリズムへ入射した緑色光Ｌ２は、波長選択面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムへ入射した青色光Ｌ１及び赤色光Ｌ３は、波長選択面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光Ｌ２の射出方向と同じ方向に射出される。このように、３つの色光は、重ね合わされて合成され、フルカラーの画像を示す合成光となり投写光学系７へ入射する。この合成光が投写光学系７によって投写面上で結像することにより、投写面にフルカラーの画像が表示される。
【００６２】
以上のような構成のプロジェクター１は、配管５１の内部の管路５２を流れる冷媒６５がフレーム５０から熱を奪うことによって、偏光分離素子３１と液晶パネル３２と射出側偏光板３３と保持部材３４により構成される密閉容器を効果的に冷却することができる。したがって、密閉容器が空間的に不均一に歪むことを抑制することができ、偏光分離素子３１や液晶パネル３２、射出側偏光板３３等の光学要素の不均一な歪を減らすことができる。よって、光学要素の反射面等の歪による像面の歪みを減らすことができ、光学要素の歪によって表示品質の低下することを抑制することができる。
【００６３】
また、管路５２は、保持部材３４のうちで相対的に高温になりにくい第１部分と、保持部材３４のうちで第１部分よりも高温になる第２部分とを経由して配置されており、冷媒供給部６６は、管路５２において第２部分側から第１部分側へ冷媒６５を流すので、高温になりやすい第２部分を第１部分よりも冷却することができる。したがって、保持部材３４の温度分布を均一に近づけることができ、光学要素の不均一な歪を減らすことができる。
【００６４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については、第１実施形態と同様の符号を付してその説明を省略あるいは簡略化することがある。
【００６５】
図５は、第２実施形態の保持部材及び冷却機構を分解して模式的に示す斜視図である。図２に示す保持部材７０は、底板部７１、天板部７２、３つの柱状部７３〜７５、及び３つの側板部７６〜７８を含んでフレームを構成している。底板部７１及び天板部７２は、互いに対向して配置されており、いずれも外形がほぼ直角二等辺三角形の板状である。
【００６６】
３つの柱状部７３〜７５は、底板部７１と天板部７２の間に配置されており、底板部７１と天板部７２を連結している。保持部材７０の各柱状部は、平面視した底板部７１及び天板部７２の角部に配置されている。各柱状部は、パイプ状であり、その内部に管路７９を有する。底板部７１及び天板部７２は、各柱状部の管路７９と連通する貫通孔８０を有する。
【００６７】
保持部材７０の各側板部は、底板部７１と天板部７２との間に、底板部７１の外周の一辺と天板部７２の外周の一辺とを結ぶように設けられている。保持部材７０の各側板部は、平面視した底板部の３辺のうちでこの側板部に対応する辺の両側に配置されている２つの柱状部に渡されて固定されている。保持部材７０の各側板部は、矩形枠状であり、照明光学系２から射出された青色光Ｌ１が通る窓部８１を有している。
【００６８】
第１の側板部７６は、平面視した底板部７１のうちで斜辺に相当する部分に配置されている。第１の側板部５５には、偏光分離素子３１が取り付けられている。第２の側板部７７及び第３の側板部７８は、平面視した底板部７１のうちで互いに直交する辺に配置されている。第２の側板部７７には、液晶パネル３２が取り付けられている。第３の側板部７８には、射出側偏光板３３が取り付けられている。偏光分離素子３１や液晶パネル３２、射出側偏光板３３は、各種接合方法を利用して各側板部に取り付けられている。
【００６９】
偏光分離素子３１、液晶パネル３２、及び射出側偏光板３３の光学要素が取り付けられた保持部材７０（フレーム）は、光学要素と保持部材７０とに囲まれる空間にゴミ等が混入しない程度に、この空間を密閉する密閉容器を構成する。
【００７０】
第２実施形態の冷却機構の第２冷却系８２は、冷媒６５の流路と、この流路に冷媒６５を供給する冷媒供給部６６と、３つの柱状部７３〜７５の温度を検出する複数の温度センサー８３と、温度センサー８３の検出結果に基づいて柱状部の温度が３つの柱状部７３〜７５で均一になるように冷媒供給部６６を制御する制御部８４とを含んで構成されている。
【００７１】
本実施形態において、上記の流路は、底板部７１の貫通孔８０の内部と、保持部材７０の３つの柱状部７３〜７５の管路７９と、天板部７２の貫通孔８０の内部を含む。上記の流路は、各柱状部の管路７９を含む流路を１系統の流路として、３つの柱状部７３〜７５に対応する３系統の流路を含む。本実施形態の冷媒供給部６６は、３系統の流路のそれぞれに、流路ごとに流量を調整しながら冷媒６５を供給することができる。本実施形態において、制御部８４は、３つの柱状部７３〜７５のうちで相対的に温度が高い柱状部の内部を流れる冷媒６５の流量が３系統の流路のうちで相対的に多くなるように、冷媒供給部６６による冷媒６５の供給量を制御する。
【００７２】
以上のような構成の第２実施形態のプロジェクターは、偏光分離素子３１と液晶パネル３２と射出側偏光板３３と保持部材７０により構成される密閉容器を効果的に冷却することができる。したがって、偏光分離素子３１や液晶パネル３２、射出側偏光板３３等の光学要素の不均一な歪を減らすことができ、光学要素の歪によって表示品質の低下することを抑制することができる。
【００７３】
また、冷媒供給部６６は、温度センサー８３の検出結果に基づいて制御部８４に制御され、相対的に温度が高い柱状部の内部を流れる冷媒６５の流量が相対的に多くなるように冷媒６５を供給するので、相対的に温度が高い柱状部は、相対的に温度が低い柱状部よりも冷却される。したがって、３つの柱状部７３〜７５の温度を均一にすることができ、学要素の不均一な歪を格段に減らすことができる。
【００７４】
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、上記の実施形態で説明した要件の少なくとも１つは、省略されることある。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。
【００７５】
第１実施形態において、第２冷却系６４の冷媒供給部６６は、冷媒として液体を供給可能であるが、冷媒として空気等のガスを供給可能でもよい。また、第１冷却系６０は、冷媒として液体を供給可能でもよい。第１冷却系６０と第２冷却系６４とで同じ冷媒を用いる場合に、第２冷却系６４は、第１冷却系にて冷媒が流れる配管に対して、第２冷却系６４の冷媒供給部６６が配管５１とともに冷媒を供給すること等によって、実質的に第１冷却系を兼ねていてもよい。
【００７６】
第２実施形態において、制御部８４は、冷媒供給部６６による冷媒６５の供給量を流路ごとに制御可能であるが、冷媒供給部６６による冷媒６５の温度を流路ごとに制御可能でもよい。この構成によっても、３つの柱状部７３〜７５の温度を均一にすることができる。また、冷媒供給部６６による冷媒の供給量と温度の少なくとも一方は、時間変化する値又は時間変化しない固定値として予め設定されていてもよい。例えば、冷却機構を動作させずに複数の柱状部の相対的な温度を予め測定しておき、複数の柱状部の温度が均一になるように冷媒の供給量と温度の少なくとも一方を設定してもよい。
【００７７】
また、複数系統の流路で圧力損失が互いに異なる値に設定されていることによって、複数系統の流路で冷媒６５の流量が複数の柱状部の温度が均一になるように互いに異なる値に設定されていてもよい。例えば、３つの柱状部７３〜７５のうちで相対的に温度が高くなる柱状部の管路７９の流路断面積を、相対的に温度が低くなる柱状部の管路７９の流路断面積よりも大きくすることによって、相対的に温度が高くなる柱状部の管路７９を流れる冷媒６５の流量が相対的に大きくなり、相対的に温度が高くなる柱状部をより冷却することができる。
【００７８】
上記の実施形態において、照明光学系２は、光源ランプ１３から出射された白色光を３色の光に色分離し、各色の光ごとに各色用の画像形成系を照明する構成であるが、その構成に限定はない。例えば、照明光学系は、各色の光を直接的に発光するレーザーダイオードや発光ダイオード等の固体光源を備え、各色用の固体光源から出射された各色の光により各色用の画像形成系を照明する構成でもよい。
【００７９】
また、青色光又は紫外光を発光する固体光源と、この固体光源から出射された光源光を受けて光源光よりも長波長の光を出射する蛍光体とを備え、蛍光体から出射された光により画像形成系を照明する構成でもよい。この構成において、照明光学系は、固体光源から出射された光と蛍光体から出射された光とが合わさって白色光となり、この白色光を３色の光に色分離し、各色の光ごとに各色用の画像形成系を照明する構成でもよい。また、固体光源から出射された青色光をハーフミラーなどで複数の光線束に分離し、分離された１つの光線束により青用の画像形成系を照明するとともに、分離された他の光線束を蛍光体で色変換した光により他色用の画像形成を照明する構成でもよい。
【００８０】
上記の実施形態では、３板式のプロジェクターを説明しているが、上記のプロジェクターは、例えばフィールドシーケンシャル方式等の単板式のプロジェクターでもよい。上記の実施形態のプロジェクターは、ヘッドマウントディスプレイやヘッドアップディスプレイなどにも利用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・プロジェクター、２・・・照明光学系、７・・・投写光学系、３０・・・入射側偏光板、３１・・・偏光分離素子、３２・・・液晶パネル、３３・・・射出側偏光板、３４・・・保持部材、５０・・・フレーム、５１・・・配管、５２・・・管路、６５・・・冷媒、６６・・・冷媒供給部、７０・・・保持部材、７９・・・管路。
【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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