(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する画像表示素子と、
光を放射する光源手段と、
該光源手段からの光で前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
前記画像表示素子で形成される画像を被投射面に投射する投射光学系と、
を有する画像投射装置において、
前記画像表示素子に隣接して光学素子が配置されており、該光学素子を保持する保持部材の一部は、前記画像表示素子と前記光学素子との間で形成される空間の一部を囲んでおり、前記保持部材には、前記空間と、その外側の外部空間とを連結する通風孔が形成されており、
前記通風孔は、１回以上の折り曲がり部を有する形状又は曲線形状より成る
ことを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
画像を形成する画像表示素子と、
光を放射する光源手段と、
該光源手段からの光で前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
前記画像表示素子で形成される画像を被投射面に投射する投射光学系と、
を有する画像投射装置において、
前記画像表示素子に隣接して光学素子が配置されており、該光学素子を保持する保持部材の一部は、前記画像表示素子と前記光学素子との間で形成される空間の一部を囲んでおり、前記保持部材には、前記空間と、その外側の外部空間とを連結する通風孔が形成されており、
前記通風孔は前記画像表示素子の面法線と直交方向及び平行方向に形成され、これらは
連通されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項３】
前記画像表示素子と前記光学素子との間で形成される空間は、外部空間と前記通風孔のみで連通されていることを特徴とする請求項１又は２の画像投射装置。
【請求項４】
前記通風孔は前記画像表示素子の面法線と直交方向に形成されていることを特徴とする請求項１の画像投射装置。
【請求項５】
前記画像表示素子と前記光学素子との間で形成される空間の一部はフッ素系のゴム材料より成るゴムシートで覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の画像投射装置。
【請求項６】
前記保持部材に冷却風を送る冷却手段を有し、該保持部材の周囲であって、該冷却風が当たらない領域に前記通風孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示素子（液晶パネル、ライトガイド等）に形成される画像を投射光学系で被照射面に拡大投射する画像投射装置（プロジェクタ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、拡大した投射画像を観察するための装置として画像表示素子（液晶パネル、ライトバルブ）の画像を投射光学系でスクリーンに拡大投射する画像投射装置（液晶プロジェクタ）が種々と提案されている。
【０００３】
この液晶プロジェクタにおいて、液晶パネルの表面に塵や埃が付着していると、これらが投射画像と一緒に拡大投射され、投射画像の画質を低下させる原因となる。
【０００４】
このため液晶パネルの表面に塵や埃が付着しないように液晶パネルと、液晶パネルと隣接する光学素子（例えばλ／４波長板）とで形成される空間を防塵カバーやゴムシート等で囲んで密閉空間としている。このような防塵構造を用いた液晶プロジェクタが知られている（特許文献１、２）。
【０００５】
又、液晶プロジェクタでは光源手段からの光束で液晶パネルを照明している。液晶パネルは光源手段からの熱や光源手段から入射してくる光で温度が上昇し、液晶パネルの性能が劣化することがある。
【０００６】
このときの液晶パネルの温度上昇を軽減するために、特許文献２では液晶パネル（ライトバルブ）の背面を熱伝導物質を介して冷却用部材に連結している。
【０００７】
そして冷却用部材に設けた放熱用フィンに冷却用の風を当てて熱伝導物質を介して液晶パネルを背面より冷却することを開示している。
【特許文献１】特開平１１−３０５６７６号公報
【特許文献２】特開２００４−２０６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
液晶プロジェクタでは光源手段（ランプ）からの光束で液晶パネルを照明している。近年、明るい投射画像を得るための強出力の光源手段が用いられている。
【０００９】
このため液晶パネルと、液晶パネルに隣接する光学部材とで形成される密閉空間の温度が上昇し、液晶パネルや、それに隣接する光学部材の性能が劣化するという問題があった。
【００１０】
例えば液晶パネルに隣接する光学部材として、有機フィルムの位相差板や偏光素子を用いることがある。
【００１１】
この場合、これらの光学部材の温度が上昇すると光学性能が低下してくる。この結果、投射画像のコントラストが大きく低下するという問題があった。
【００１２】
一方、液晶パネルと、液晶パネルに隣接して配置する光学部材との間で形成される空間は密閉し、防塵構造とする必要がある。
【００１３】
このため、従来は防塵効果と冷却効果を得るために、液晶表示素子の背面（光入射側と反対側の面）に冷却用部材を設け、冷却用部材に冷却用の風を当てて、間接的に液晶表示素子を冷却する方法を用いていた。
【００１４】
しかしながら、この方法は防塵効果は得られるが、冷却が必ずしも十分でなかった。
【００１５】
本発明は、画像表示素子と、画像表示素子に隣接して配置される光学部材とで形成される空間内の温度上昇を、防塵を図りつつ、軽減することができ、投射画像のコントラストが良好な画像投射装置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】
【００１６】
本発明の画像投射装置は、画像を形成する画像表示素子と、光を放射する光源手段と、該光源手段からの光で前記画像表示素子を照明する照明光学系と、前記画像表示素子で形成される画像を被投射面に投射する投射光学系と、を有する画像投射装置において、前記画像表示素子に隣接して光学素子が配置されており、該光学素子を保持する保持部材の一部は、前記画像表示素子と前記光学素子との間で形成される空間の一部を囲んでおり、前記保持部材には、前記空間と、その外側の外部空間とを連結する通風孔が形成されており、前記通風孔は、１回以上の折り曲がり部を有する形状又は曲線形状より成ることを特徴としている。
この他本発明の画像投射装置は、画像を形成する画像表示素子と、光を放射する光源手段と、該光源手段からの光で前記画像表示素子を照明する照明光学系と、前記画像表示素子で形成される画像を被投射面に投射する投射光学系と、を有する画像投射装置において、前記画像表示素子に隣接して光学素子が配置されており、該光学素子を保持する保持部材の一部は、前記画像表示素子と前記光学素子との間で形成される空間の一部を囲んでおり、前記保持部材には、前記空間と、その外側の外部空間とを連結する通風孔が形成されており、前記通風孔は前記画像表示素子の面法線と直交方向及び平行方向に形成され、これらは連通されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、画像表示素子と、画像表示素子に隣接して配置される光学部材とで形成される空間内の温度上昇を、防塵を図りつつ、軽減することができ、投射画像のコントラストが良好な画像投射装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の画像投射装置の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の画像投射装置は、画像を形成する画像表示素子（液晶パネル、ライトガイド）と、光を放射する光源手段と、光源手段からの光で画像表示素子を照明する照明光学系と、画像表示素子で形成される画像を被投射面に投射する投射光学系とを有している。
【００２０】
図１は、本発明の画像投射装置（投射表示装置）の実施例１の要部概略図を示している。
【００２１】
図１において、１は光源手段（ランプ）、２はランプ１を保持するランプホルダ、３はランプ１の前方（光出射側）に配置する防爆ガラス、４は防爆ガラス３用のガラス押さえである。
【００２２】
αはランプ１からの光を画像表示用の液晶表示素子（画像形成素子）側へ入射する照明光学系である。βは照明光学系αからの出射光を入射するＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色用の画像表示素子（ライトバルブ）を備えた色分解合成光学系である。
【００２３】
５は色分解合成光学系βからの出射光を入射して図示せぬスクリーン（被投射面）に画像を投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒５内には後述する投射レンズ光学系（投射光学系）を収納している。６はランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系βを収納するとともに投射レンズ鏡筒５が固定される光学ボックスである。
【００２４】
光学ボックス６にはランプ１の周囲を囲むランプ周辺部材としてのランプケース部材が形成されている。
【００２５】
７は光学ボックス６内に照明光学系α、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は電源、９は電源フィルターである。１０は電源８と合体しランプ１を点灯する為のバラスト電源である。１１は電源８からの電力によりライトバルブの駆動、及びランプ１の点灯指令を送る為の回路基板である。１２（１２Ａ・１２Ｂ）は後述する外装キャビネット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内のライトバルブ等の光学素子（部材）を冷却する為の光学系用の冷却ファン（部材冷却ファン）（冷却ファンＡ・冷却ファンＢ）である。
【００２６】
１３は冷却ファン１２による風を色分解合成光学系β内のライトバルブ等の光学素子に送る為のＲＧＢダクト（ファンダクト）である。
【００２７】
１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却する為の光源ランプ用の冷却ファン（ランプ冷却ファン）である。
【００２８】
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に送るためのランプダクトである。１６は冷却ファン１４を押さえてランプダクト１５と合わせてダクトを構築するためのランプダクトである。
【００２９】
１７は後述する外装キャビネット（外装ケース）２１に設けた吸気口２１ｂから空気を吸い込むことで電源８とバラスト電源１０内に風を流通させて電源８及びバラスト電源１０を同時に冷却する為の電源用の冷却ファン（筐体内排気ファン）である。
【００３０】
１８は排気ファン（ランプ排気ファン）である。排気ファン１８は冷却ファン１４からの風であってランプ１を通過した後の風を排出する。
【００３１】
ランプ排気ファン１８と筐体内排気ファン１７は大風量が得られる軸流ファンから成っている。
【００３２】
１９はランプ排気ルーバー、２０はランプ排気ルーバーであり、ランプ１からの光が装置外部に漏れないような遮光機能を有している。
【００３３】
２１は光学ボックス６等を収納する為の外装キャビネット（外装ケースの下部）、２２は外装キャビネット２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をする為の外装キャビネット蓋（外装ケースの上部）である。
【００３４】
２３は側板、２４は側板である。外装キャビネット２１には上述した吸気口２１ａ、２１ｂが形成されており、側板２４には排気口が形成されている。
【００３５】
２５は各種信号を取り込むコネクターが搭載されるインターフェース基板である。２６は側板２３の内側に取り付けられたインターフェース補強板である。
【００３６】
２７はランプ１からの排気熱を排気ファン１８まで導き、装置内部に排気風を放散させないためのランプ排気ボックスで、ランプ排気ルーバー１９とランプ排気ルーバー２０を保持する。
【００３７】
２８はランプ蓋である。ランプ蓋２８は外装キャビネット２１の底面に着脱自在に設けられており、図示を省略したビスにより固定されている。２９はセット調整脚で、セット調整脚２９は外装キャビネット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、装置本体の傾斜角度を調整できるように構成されている。
【００３８】
３０は外装キャビネット２１の吸気口２１ａ外側に取り付く不図示のフィルターを押さえるＲＧＢ吸気プレートである。
【００３９】
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を構成する各光学素子とライトバルブを冷却するために冷却ファン１２Ａ・冷却ファン１２Ｂからの冷却風を導くためのダクト形状部を有するボックスサイドカバーである。
【００４０】
３３はボックスサイドカバー３２と合わせることでダクトを形成するためのＲＧＢダクトである。
【００４１】
３４は色分解合成光学系β内に配置されるところの、ライトバルブから出ているＦＰＣが接続され、回路基板１１に接続されるＲＧＢ基板（駆動回路基板）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。
【００４２】
図２（Ａ）、（Ｂ）は図１の投射型画像表示装置の光学構成の平面図と側面図である。
【００４３】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、前述したランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β、投射レンズ５にて構成されるライトバルブ（反射型液晶表示素子）を搭載した投射型画像表示装置の光学構成を示している。
【００４４】
図２（Ａ）、（Ｂ）において、図１で示した部材と同一部材には同符番を付している。
【００４５】
図２（Ｂ）において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する発光管である。４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光するリフレクターである。発光管４１とリフレクター４２によりランプ（光源手段）１を形成する。
【００４６】
４３ａは水平方向（ランプ１からの光の進行方向における水平方向（図２（Ｂ）の紙面垂直方向））ＹＺ面内において屈折力を有するレンズアレイで構成された第１のシリンダーアレイである。
【００４７】
４３ｂは第１のシリンダーアレイ４３ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第２のシリンダーアレイである。４４は紫外線吸収フィルターである。４５は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子である。
【００４８】
４６は垂直方向（Ｙ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は光軸を８８度変換する為の全反射ミラーである。４３ｃは垂直方向（ランプ１からの光の進行方向における垂直方向（図２（Ｂ）の紙面垂直方向））において屈折力を有するレンズアレイで構成された第３のシリンダーアレイである。
【００４９】
４３ｄは第３のシリンダーアレイ４３ｃの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第４のシリンダーアレイである。
【００５０】
５０は色座標を、ある値に調整するために特定波長域の色光を透過させるためのカラーフィルターである。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。
【００５１】
以上の各部材は照明光学系αの一要素を構成している。
【００５２】
図２（Ａ）において、５８は青色光（Ｂ）と赤色光（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑色光（Ｇ）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着した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Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００５３】
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赤色用の反射型液晶表示素子（ライトバルブ）、緑色用の反射型液晶表示素子（ライトバルブ）、青色用の反射型液晶表示素子（ライトバルブ）である。
【００５４】
６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤色用の１／４波長板、緑色用の１／４波長板、青色用の１／４波長板である。６４ａはＲの色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１側に戻すトリミングフィルターである。６４ｂは透明基板に偏光素子を貼着したＲ、Ｂ光用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。６５はＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの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Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００５５】
６８ＢはＢ用の出射側偏光板（偏光素子）であり、ＢのＳ偏光のみを整流する。６８ＧはＳ偏光のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９はＲＢ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。
【００５６】
以上のダイクロイックミラー５８からダイクロイックプリズム６９に至る各部材により、色分解合成光学系βが構成される。
【００５７】
ここでＰ偏光とＳ偏光の定義を明確にすると、偏光変換素子４５では、Ｐ偏光をＳ偏光に変換するが、ここで定義するＰ偏光とＳ偏光は偏光変換素子４５を基準として述べている。
【００５８】
一方ダイクロイックミラー５８に入射する光は偏光ビームスプリッター６０、６６基準で考えるのでＰ偏光光が入射するものとする。偏光変換素子４５から射出された光はＳ偏光だが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラーに入射する光をＰ偏光光として本実施例では定義するものである。
【００５９】
次に光学的な作用を説明する。
【００６０】
発光管４１から発した光はリフレクター４２により所定の方向に集光される。リフレクター４２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる。
【００６１】
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。
【００６２】
これらの光束は、第１のシリンダーアレイ４３ａに入射する。第１のシリンダーアレイ４３ａに入射した光束はそれぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割、集光され（垂直方向に帯状の複数の光束）、紫外線吸収フィルター４４を介して、第２のシリンダーアレイ４３ｂに入射する。そして、第２のシリンダーアレイ４３ｂを経て、複数の光束（垂直方向に帯状の複数の光束）を偏光変換素子４５の近傍に形成する。
【００６３】
偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とからなり、複数の光束は、その列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。
【００６４】
一方、透過したＰ偏光成分の光は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向が揃った光として出射する。
【００６５】
偏光変換された複数の光束（垂直方向に帯状の複数の光束）は、偏光変換素子４５を出射した後、フロントコンプレッサ４６を介して、反射ミラー４７にて８８度反射し、第３のシリンダーアレイ４３ｃに入射する。第３のシリンダーアレイ４３ｃに入射した光束はそれぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割、集光される（水平方向に帯状の複数の光束）。そして、その後、カラーフィルター５０、第４のシリンダーアレイ４３ｄを経て、複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）となり、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９に至る。
【００６６】
ここで、フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９の光学的作用の関係で、複数の光束は矩形形状の像が重なった形で矩形の均一な照明エリアが形成されることになる。この照明エリアに後述の反射型液晶表示素子６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを配置する。
【００６７】
次に、偏光変換素子４５により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。
【００６８】
尚、ダイクロイックミラー５８は、Ｂ（波長４３０ｎｍ〜４９５ｎｍ）とＲ（波長５９０ｎｍ〜６５０ｎｍ）の光は反射し、Ｇ（波長５０５ｎｍ〜５８０ｎｍ）の光は透過する。
【００６９】
次に、Ｇの光路について説明する。
【００７０】
ダイクロイックミラー５８を透過したＧの光は入射側偏光板５９に入射する。尚、Ｇの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（４５の偏光変換素子基準の場合はＳ偏光）となっている。
【００７１】
そしてＧの光は、入射側偏光板５９から出射した後、第１の偏光ビームスプリッター６０に対してＰ偏光として入射して偏光分離面で透過して、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調されて反射される。
【００７２】
画像変調されたＧの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で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の反射光のうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター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。
【００７３】
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の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子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している。
【００７４】
これにより、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子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。
【００７５】
第１の偏光ビームスプリッター６０から出射したＧの光は、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、ダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面でＧ光を反射して投射レンズ７０へと至る。
【００７６】
一方、ダイクロイックミラー５８を反射したＲとＢの光は、入射側偏光板６４aに入射する。
【００７７】
尚、ＲとＢの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とＢの光は、トリミングフィルター６４aでオレンジ光をカットされた後、入射側偏光板６４ｂから出射し、色選択性位相差板６５に入射する。
【００７８】
色選択性位相差板６５は、Ｒの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの光はＳ偏光として、Ｂの光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。
【００７９】
また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。
【００８０】
Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター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。
【００８１】
一方、画像変調されたＲの反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター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。
【００８２】
また、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過して光源１側に戻され、投射光から除去される。
【００８３】
一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター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。
【００８４】
このとき、第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂ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の場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。
【００８５】
こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター６６から出射したＲとＢの投射光のうちＢの光は、出射側偏光板６８Ｂで検光されてダイクロイックプリズム６９に入射する。
【００８６】
また、Ｒの光はＰ偏光のまま偏光板６８Ｂをそのまま透過し、ダイクロイックプリズム６９に入射する。
【００８７】
尚、出射側偏光板６８Ｂで検光されることにより、Ｂの投射光は第２の偏光ビームスプリッター６６とＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂ、１／４波長板６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。
【００８８】
そして、ダイクロイックプリズム６９に入射したＲ（Ｐ偏光）とＢ（Ｓ偏光）の投射光はダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面を透過し、前述した該ダイクロイック膜面にて反射したＧ（Ｓ偏光）の光と合成されて投射レンズ５に至る。
【００８９】
そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、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。
【００９０】
以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。
【００９１】
まず、Ｇの光路について説明する。
【００９２】
ダイクロイックミラー５８を透過したＧの光のＰ偏光光は入射側偏光板５９に入射し、その後、第１の偏光ビームスプリッター６０に入射して偏光分離面で透過され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。
【００９３】
しかし、反射型液晶表示素子６１Ｇが黒表示の為、Ｇの光は画像変調されないまま反射される。
【００９４】
従って、反射型液晶表示素子６１Ｇで反射された後もＧの光はＰ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で透過し、入射側偏光板５９を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。
【００９５】
次に、ＲとＢの光路について説明する。
【００９６】
ダイクロイックミラー５８を反射したＲとＢの光のＰ偏光光は、入射側偏光板６４ｂに入射する。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板６４ｂから出射した後、色選択性位相差板６５に入射する。
【００９７】
色選択性位相差板６５は、Ｒの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの光はＳ偏光として、Ｂの光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。
【００９８】
Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。
【００９９】
また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。ここでＲ用の反射型液晶表示素子６１Ｒは黒表示の為、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲの光は画像変調されないまま反射される。
【０１００】
従って、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒで反射された後もＲの光はＳ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４ｂを通過して光源１側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。
【０１０１】
一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＰ偏光光のＢの光はＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。
【０１０２】
従って、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂで反射された後もＢの光はＰ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板６５により、Ｐ偏光に変換される。
【０１０３】
そして、その後、入射側偏光板６４ｂを透過して光源側に戻されて投射光から除去される。
【０１０４】
以上が、反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル）を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。
【０１０５】
尚、反射型液晶表示素子の変わりに透過型液晶表示素子を用いても良い。
【０１０６】
次に図３から図７を用いて本実施例の特徴である液晶表示素子（ライトバルブ）の冷却構成について説明する。
【０１０７】
図３はプリズムユニットの要部斜視図である。
【０１０８】
図３において、３１は色分離合成光学系βを保持するプリズムベースである。７０（７０Ｒ・７０Ｇ・７０Ｂ）は反射型液晶表示素子を保持し、かつ液晶表示素子からの熱を外部に放熱するためのヒートシンクである。７３は１／４波長板６２を保持するところの１／４波長板ホルダである。
【０１０９】
７０Ｒ・７０Ｇ・７０Ｂ（７０）はおのおのＲ光用・Ｇ光用・Ｂ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒ・６１Ｇ・６１Ｂを保持するヒートシンクである。７３Ｒ・７３Ｇ、７３Ｂ（７３）も同様にＲ光用・Ｇ光用・Ｂ光用の１／４波長板６２Ｒ・６２Ｇ・６２Ｂを保持する１／４波長板ホルダである。
【０１１０】
尚、図３においては、ＲＧＢ光用の反射型液晶表示素子の相対的位置関係を示している。
【０１１１】
図４は液晶表示素子６１と、その近傍に配置した部材を含む液晶表示素子ユニット６１ｂの説明図である。
【０１１２】
図５は液晶表示素子ユニット（画像表示素子ユニット）６１ｂの要部斜視図である。
【０１１３】
図６は図５の一部分の説明図である。図７は図６の要部断面図である。
【０１１４】
図４ではＲ、Ｇ、Ｂ各色光の反射型液晶表示素子共通の構成であるところの、放熱のためのヒートシンク７０から、１／４波長板ホルダ７３までの構造を示すものである。
【０１１５】
図４において７１はパネルマスクである。７２は反射型液晶表示素子６１の光入出射面に塵埃が付着しないようにするためのゴムシールドである。
【０１１６】
液晶表示素子６１は、基板と導電体膜を形成したガラス基板との間に注入配置されている。６１ａは液晶表示素子６１に接続されるフレキシブル基板である。
【０１１７】
図５においては、ヒートシンク７０からパネルマスク７１とゴムシールド７２までが設計位置に配置され積層された状態を示している。
【０１１８】
この状態では、反射型液晶表示素子６１の背面はヒートシンク７０が取り囲んでいる。反射型液晶表示素子６１の側面はパネルマスク７１で取り囲んでいる。反射型液晶表示素子６１の上面（光入射側）には光学部財として１／４波長板６２が隣接して位置している。１／４波長板６２は１／４波長板ホルダ（λ／４板ホルダ）７３にて取り囲まれており、残る隙間をゴムシールド７２にて取り囲んでいる。
【０１１９】
本構成では、液晶表示素子と、その光入射側に設けた１／４波長板６２とで形成される空間を、略密閉空間で構築して、高い防塵性能を得ている。
【０１２０】
光源手段（ランプ）からの光が液晶パネルに入射すると、液晶表示素子の光入射側のλ／４波長板とで形成される空間８１（以下「液晶表示素子の光入射側空間」ともいう。）内の温度が上昇する。
【０１２１】
各光学要素に耐熱性の高い部品を使用すれば液晶表示素子の光入射側の空間内の温度上昇の問題はない。しかしながら、反射型液晶表示素子内の液晶と、液晶のラビング膜と、１／４波長板６２がポリカーボネート材料からなる有機物である。このため、熱による影響を受けやすく、昇温することで光学性能の劣化を招く場合がある。
【０１２２】
そこで本実施例では、液晶表示素子６１に隣接する光学素子（１／４波長板）６２を保持する保持部材７３（１／４波長板ホルダ７３）の一部に放熱用の複数の通風孔（溝形状部）７３ａを形成している。
【０１２３】
この複数の通風孔７３ａを形成することにより、液晶表示素子６１の光入射側の空間８１と外部空間８２とを連通させて空間８１内の温度の上昇を軽減している。
【０１２４】
図６は１／４波長板ホルダ７３の概略を示すものである。図６、図７において、Ｚ軸は光軸方向（液晶表示素子６１の面法線方向）である。Ｘ軸、Ｙ軸はＺ軸に垂直方向（液晶表示素子６１の面内方向）である。７３ａは通風孔（溝形状部）である。
【０１２５】
本実施例では、１／４波長板ホルダ７３に複数の通風孔７３ａを設ける。この部分の溝開口部側ゴムシールド７２が当接すると、溝形状部７３ａの溝部開放面が塞がれて、１／４波長板ホルダ７３の内部の溝は残り、溝形状断面を持つ微細な気孔（通風孔）となる。
【０１２６】
この複数の通風孔７３ａにより反射型液晶表示素子６１と１／４波長板６２との間で形成される空間８１と外部とが連通される。これにより外部との換気が可能となる。この結果、液晶表示素子の光入射側の空間内部の高温となった空気と、外部の冷たい空気との入替えを行い、液晶表示素子６１の光入射側の空間８１内の熱を外部空間８２へ放熱する。
【０１２７】
尚、８３は外部空間８２と連通する通風口である。
【０１２８】
本実施例及び以下の各実施例において、好ましくは微細な通風孔７３ａは、１回以上の折り曲がり部を有する形状又は曲線形状より成ることが良い。
【０１２９】
この微細な通風孔７３ａの形状は、一直線のものでも構わないが、できるだけ防塵性能を維持する必要があるので、一回以上の折れ曲がりやカーブ（曲線）を描くようにしている。これにより、塵埃の侵入を防いでいる。
【０１３０】
画像表示素子６１に付着して問題となる塵埃の大きさを５０μｍとした場合には５０μｍ以下の溝形状部断面径とすることが望ましい。
【０１３１】
本実施例では、換気放熱効率も上げたいので、溝形状部断面径を大きくして（５０μｍ〜１００μｍ）折れ曲がり個所を設けている。
【０１３２】
これは、溝形状部断面径が大きくなるので、風量を増やす工夫をしながらも、折れ曲がりによる抵抗で塵埃が容易に侵入できないようにしている。
【０１３３】
本実施例では、通風孔７３ａは、光入射側から見たとき、２回の折れ曲がり形状又は曲線形状を有するようにしている。これにより通風孔の径を比較的大きな気孔断面径としても塵埃があまり侵入しないようにしている。
【０１３４】
これは、通風孔７３ａが形成する折れ曲がりや曲線により空気の流れ抵抗を発生させることで風速を落とし、塵埃を吸引する力を弱めることができるからである。
【０１３５】
又、画像表示素子６１と光学素子（１／４波長板）との間で形成される空間８１は、外部空間８２と通風孔７３ａのみで連通されるようにしている。
【０１３６】
これにより空間８１内の防塵効果を高めている。
【０１３７】
本実施例において、通風孔７３ａは画像表示素子６１の面法線と直交方向に形成されている。
【０１３８】
本実施例及び後述する各実施例ではλ／４波長板ホルダ（保持部材）７３に冷却風を送る冷却手段を配置している。
【０１３９】
このとき通風孔７３ａは１／４波長板ホルダ７３の周囲であって、冷却風が当たらない領域に設けている。
【０１４０】
具体的には、図６に示すように通風孔７３ａは１／４波長板ホルダ７３の４辺のうち３辺には設けているが、残り１辺には設けていない。
【０１４１】
通風孔７３ａを設けていない１辺は冷却手段（不図示）からの冷却風が吹き込まれてくる位置にあるためである。
【０１４２】
これにより、風速が大きい位置において塵埃が通風孔７３ａに強制的に吹き込まれることを防止している。残りの３辺は冷却風の流れに対して直交する方向の辺であるか、または冷却風の流れる方向であっても排出側に配置されているので、塵埃が通風孔７３ａに強制的に吹き込まれてしまう可能性を極めて低くすることができる。
【０１４３】
本実施例では、図７に示すように画像表示素子６１と１／４波長板６２との間で形成される空間８１の一部はフッ素系のゴム材料より成るゴムシート７２で覆っている。
【０１４４】
１／４波長板６２は、液晶表示素子６１で表示される画像のコントラストを確保するために光軸を中心に回転調整される。
【０１４５】
そのために１／４波長板ホルダ７３が回転するが、その場合ゴムシールド７２に当接しているため回転摺動時に摩擦抵抗が生じてくる。これにより、薄く柔らかなゴムシールド７２は変形して、めくれや反り返りが起こり、塵埃が侵入できる程度の隙間ができることがある。
【０１４６】
本実施例では、ゴムシールド７２にフッ素系ゴムを使用することで摩擦力を抑え、めくれや反り返り防止している。
【０１４７】
以上のように、１／４波長板ホルダ７３の一部に通風孔７３ａを設けることで、自然対流的に換気を行うことで放熱性を高めながらも、防塵性能を維持している。
【０１４８】
また本実施例では摩擦の少ないゴムシールド７２を選択することで、めくれや反り返りをも防止して、作業による塵埃侵入経路の生成を抑止している。
【実施例２】
【０１４９】
図８は本発明の実施例２に係る液晶表示素子ユニット６１ｂの要部概略図である。
【０１５０】
図９は図８の要部断面図である。図８、図９において、図６、図７で示した部材と同一部材には同符番を付している。このことは以下の各図においても同様である。
【０１５１】
図６、図７に示す実施例１では、通風孔７３ａは１／４波長板ホルダ７３のゴムシールド７２と当接する面に設けて、ゴムシールド７２と当接することで、微細気孔を形成していた。
【０１５２】
これに対して本実施例では溝形状部７３ａは１／４波長板ホルダ７３の一部で１／４波長板６２との当接面６２ａ側に設けている。１／４波長板６２の平面と端面両方に接することから、光軸（画像表示素子６１の面法線方向）と直交方向の溝７３ｃと、光軸と平行方向の溝７３ｄをつなげて、３次元的に展開する通風孔７３ａを形成している。
【０１５３】
８４は１／４波長板６２の端面の通風口である。
【０１５４】
本実施例では、通風孔７３ａを画像表示素子６１の面法線と直交方向及び平行方向に形成され、これらは連通している。これによって実施例１と同様の効果を得ている。
【実施例３】
【０１５５】
図１０は本発明の実施例３に係る液晶表示素子ユニット６１ｂの要部概略図である。図１１は図１０の要部断面図である。
【０１５６】
実施例１、２では液晶表示素子の光入射側の空間と外部とを対向する溝同士で連通し、双方の空気の流入流出を行っている。
【０１５７】
一つの通風孔からは外気が流入して中央部に到達し、中央で暖められた内気は別の通風孔から排出する。これに対して実施例３においては、つながる１本の通風孔７３ａが外部と２箇所の通風口８３、８４でつながるようにしている。これにより風は、片端の通風孔から流入し、他端の通風孔から流出する。中央部から直接換気はされないが、中央部周辺部の温度差がなくなり飽和されるので、周辺部からのみ換気することでも実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【０１５８】
図１２は本発明の実施例４に係る液晶表示素子ユニット６１ｂの要部概略図である。図１３は図１３の要部断面図である。本実施例の通風孔７３ａは１／４波長板ホルダ７３の途中で途切れているが、その代わり１／４波長板ホルダ７３の裏面への貫通穴７３ｂとつながっている。これにより、内部の空間８１と外部の空間８２は換気されるようにしている。
【０１５９】
本実施例の通風孔７３ａの形状は実施例１〜３と異なるが、実施例１と折れ曲がり回数は同じである。これにより実施例１同様の効果を得ている。
【０１６０】
以上のように各実施例の画像投射装置では、画像表示素子６１の光入射側に隣接して配置した１／４波長板６２を保持する１／４波長板ホルダ７３に通風孔７３ｂを設けている。１／４波長板ホルダ７３の一部は、画像表示素子６１と１／４波長板６２との間で形成される空間８１の一部を囲んでいる。通風孔７３ｂは空間８１と、その外側の外部空間８２とを連結する構成より成っている。
【０１６１】
各実施例では、以上のような構成をとることにより液晶表示素子ユニット６１ｂの防塵性能を維持しながらも、放熱性を高めることができる。このため、高性能な有機フィルムによる位相差板や偏光素子を液晶表示素子に隣接して使用できるので、より高コントラストの画像が得られるプロジェクタを提供することができる。
【０１６２】
これは耐熱性の高い水晶など無機材料の偏向素子に比べて、耐熱性は低いがポリカなどの有機フィルムからなる偏向素子の方が位相保証波長巾が広く黒表示時の漏れ光が少なくなるからである。また高輝度モデルにおいても昇温を抑止可能なので、高コントラストの画像を得ることができる。
【０１６３】
特に液晶表示素子や、その周辺部の光学素子は熱的影響を受けやすく耐久年数にも影響する。これに対して各実施例では、放熱性を向上させることができるので、耐久性の高い製品を提供することができる。
【０１６４】
なお、各実施例では、画像表示素子の光入射側に光学素子が配置される場合を説明したが、画像表示素子の光出射側に光学素子が配置される場合も同様であり、通風孔を設けることにより本発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の反射型液晶表示素子を搭載した画像投射装置の分解斜視図
【図２】本発明の反射型液晶表示素子を搭載した画像投射装置の光学構成図
【図３】本発明に係るプリズムユニットを示す斜視図。
【図４】本発明に係る液晶表示ユニットの主要構成部品を示す分解図。
【図５】本発明に係る液晶表示素子のユニットの形態を示す説明図。
【図６】本発明に係る液晶表示ユニットの特徴を表す部品形状図。
【図７】図６の要部断面図
【図８】本発明の実施例２に係る液晶表示素子のユニットの特徴を表す部品形状図。
【図９】図８の要部断面図
【図１０】本発明の実施例３に係る液晶表示素子のユニットの特徴を表す部品形状図。
【図１１】図１０の要部断面図
【図１２】本発明の実施例４に係る液晶表示素子のユニットの特徴を表す部品形状図。
【図１３】図１３の要部断面図
【符号の説明】
【０１６６】
１は光源ランプ、２はランプホルダ、３は防爆ガラス、４はガラス押さえ、５は投射レンズ、６は光学ボックス、７は光学ボックス蓋、８は電源、９は電源フィルター、１０はバラスト電源、１１は回路基板、１２Ａ・１２Ｂは光学冷却ファンＡ・Ｂ、１３はＲＧＢダクトＡ、１４はランプ冷却ファン（吹き付けファン）、１５はランプダクトＡ、１６はランプダクトＢ、１７は電源用冷却ファン、１８は排気ファン、１９はランプ排気ルーバーＡ、２０はランプ排気ルーバーＢ、２１は外装キャビネット、２２は外装キャビネット蓋（外装ケース）、２３は側板Ａ、２４は側板Ｂ、２５はインターフェース基板、２６はインターフェース補強板、２７は排気ボックス、２８はランプ蓋、２９はセット調整脚、３０は外装キャビネット、３１はプリズムベース、３２はボックスサイドカバー、３３はＲＧＢダクトＢ、３４はＲＧＢ基板、３５ＲＧＢ基板カバー、４１はランプ発光管（光源）、４２はリフレクター、４３ａは第１のシリンダーアレイ、４３ｂは第２のシリンダーアレイ、４３ｃは第３のシリンダーアレイ、４３ｄは第４のシリンダーアレイ、４４は紫外線吸収フィルター、４５は偏光変換素子、４６はフロントコンプレッサ、４７は全反射ミラー、４８はコンデンサーミラー、４９はリアコンプレッサ、５０はカラーフィルター、５８はダイクロイックミラー、５９はＧ用入射側偏光板、６０は第１の偏光ビームスプリッター、６１は反射型液晶表示素子、６２は１／４波長板、６４aはトリミングフィルター、６４ｂはＲＢ用入射側偏光板、６５色選択性位相差板、６６は第２の偏光ビームスプリッター、６８ＢはＢ用出側偏光板、６８ＧはＧ用出側偏光板、６９はダイクロイックプリズム、７０はヒートシンク、７１はパネルマスク、７２はゴムシールド、７３は１／４波長板ホルダ。
【図６】
0005038043.tif 000002
【図１】
0005038043.tif 000003
【図２】
0005038043.tif 000004
【図３】
0005038043.tif 000005
【図４】
0005038043.tif 000006
【図５】
0005038043.tif 000007
【図７】
0005038043.tif 000008
【図８】
0005038043.tif 000009
【図９】
0005038043.tif 000010
【図１０】
0005038043.tif 000011
【図１１】
0005038043.tif 000012
【図１２】
0005038043.tif 000013
【図１３】
0005038043.tif 000014