(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射された光のうち可視光を反射して赤外光を透過するコールドミラーと、を有する光学装置において、
前記コールドミラーの前記光源に対向する側とは反対の側に凹レンズ部が設けられており、
前記凹レンズ部は、前記コールドミラーの前記光源に対向する面とは反対の面に対向配置された凹型の透明部材と、前記コールドミラーと前記凹型の透明部材との周囲を囲むパッキンと、前記コールドミラー、前記凹型の透明部材及び前記パッキンによって形成された空間内に封入された透明冷媒と、を含んでいる、光学装置。
【請求項２】
前記パッキンには放熱用のフィンが設けられている、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記凹レンズ部を透過した赤外光が照射される領域に配置されたヒートシンクをさらに備えている、請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記凹レンズ部に接続されて前記透明冷媒を循環させる循環流路をさらに有し、該循環流路には前記透明冷媒を圧送するポンプと前記透明冷媒を冷却するラジエータとが備えられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光学装置と、
前記コールドミラーによって反射した光を変調する光変調素子と、
該光変調素子によって変調された光を投写する投写レンズと、
を有する投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を可視光と赤外光とに分離するコールドミラーを有する光学装置及び投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、本発明に関連する光学装置を含む投射型表示装置の概略構成を示す図である。
【０００３】
図５に示す光学装置は、ランプ１０２と楕円形状のリフレクタ１０１とを有する光源と、その光源から出射される光の光路中に配置されたコールドミラー１０３とを有している。コールドミラー１０３は可視光を反射して赤外光を透過する性質を有しており、光源からの光を可視光と赤外光とに分離する。コールドミラー１０３によって反射された可視光が集光する位置にはインテグレータ１０４が配置され、インテグレータ１０４の出射端側には光変調素子１０５及び投写レンズ１０６が配置されている。図５に示す光学装置は、インテグレータ１０４、光変調素子１０４及び投写レンズ１０５と共に投射型表示装置を構成している。なお、これらの構成は筐体（不図示）内に収容されている。
【０００４】
この投射型表示装置によれば、ランプ１０２を発光させることで生じた光はリフレクタ１０１によって反射され、リフレクタ１０１の前方に出射される。このようにして光源から出射された光は、その光路中に配置されたコールドミラー１０３によって、可視光成分が反射され、赤外光成分が透過させられる。
【０００５】
コールドミラー１０３によって反射させられた可視光は、インテグレータ１０４を介して光変調素子１０５に入射させられ、これによって変調されて光変調素子１０５から出射し、投写レンズ１０６によって拡大投影されてスクリーン（不図示）上に結像される。一方、コールドミラー１０３を透過した赤外光は、リフレクタ１０１の焦点Ｆ上に集光する。
【０００６】
本願発明に関連する技術は、特許文献１〜３に開示されている。
【特許文献１】特開２００６−３３７９４０号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４８２７号公報
【特許文献３】特開２０００−１４７６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、投射型表示装置の小型化が求められつつある。しかしながら、図５に示した構成の投射型表示装置では、リフレクタの焦点に集光する赤外光による筐体の温度上昇を防ぐために、コールドミラーと筐体の内面との間にリフレクタの焦点距離に応じた空間を確保して筐体が赤外光によって加熱されるのを防いだり、赤外光が照射される領域にヒートシンクを設置したりする必要がある。そのような空間を筐体内に確保することは、投射型表示装置の小型化を図ることの妨げとなる。
【０００８】
さらに、光源に高出力のランプを用いた場合、筐体の赤外光が照射される領域と照射されない領域との温度差が大きくなるため、それらの領域の間の熱膨張差に起因して筐体が変形したり破損したりするおそれがある。
【０００９】
また、赤外光が照射される領域にヒートシンクを設置する構成とした場合には、赤外光はリフレクタによって集光されるため、ヒートシンクの一部の領域に赤外光が集中して照射されることとなる。一般的に、ヒートシンクには放熱効果を上げるためにアルマイト処理等が施されているが、光源に高出力のランプを用いた場合に高出力の赤外光がヒートシンクに照射され続けると、アルマイトが昇華され、ヒートシンクの放熱効果が低下してしまうという問題が生じる。
【００１０】
そこで本発明は、コールドミラーを透過した赤外光による影響を低減することを可能にする光学装置及び投射型表示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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の光学装置は、光源と、該光源から出射された光のうち可視光を反射して赤外光を透過するコールドミラーとを有する光学装置において、前記コールドミラーの前記光源に対向する側とは反対の側に凹レンズ部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コールドミラーを透過した赤外光による影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る光学装置を含む投射型表示装置の概略構成を示す図である。
【００１５】
図１に示す光学装置は、ランプ２と楕円形状のリフレクタ１とを有する光源と、その光源から出射される光の光路中に配置されたコールドミラー３とを有している。コールドミラー３は可視光を反射して赤外光を透過する性質を有しており、光源からの光を可視光と赤外光とに分離する。コールドミラー３のリフレクタ１に対向する第１の面とは反対側の第２の面上には、凹レンズ部１０が設けられている。
【００１６】
凹レンズ部１０は、コールドミラー３の第２の面との間に間隔をおいて対向配置された凹型の透明部材である透明ガラス板７と、コールドミラー３及び透明ガラス板７の周囲を囲むパッキン５と、これらによって囲まれて形成された空間内に封入された透明冷媒６とによって構成されている。透明冷媒６としては、エチレングリコールとグリセリンとの混合液等を用いることができる。
【００１７】
図２は、図１に示した凹レンズ部の構成を示す概略図である。凹レンズ部１０のパッキン５の周囲には放熱用のフィン１１が設けられている。また、凹レンズ部１０には、凹レンズ部１０内の透明冷媒６の圧力を調節するための圧力弁１２が設けられている。
【００１８】
再び図１を参照すると、コールドミラー３によって反射された可視光が集光する位置にはインテグレータ４が配置され、インテグレータ４の出射端側には光変調素子８及び投写レンズ９が配置されている。図１に示す光学装置は、インテグレータ４、光変調素子８及び投写レンズ９と共に投射型表示装置を構成している。なお、これらの構成は筐体（不図示）内に収容されている。
【００１９】
この投射型表示装置によれば、ランプ２を発光させることで生じた光はリフレクタ１によって反射され、リフレクタ１の前方に出射される。このようにして光源から出射された光は、その光路中に配置されたコールドミラー３によって、可視光成分が反射され、赤外光成分が透過させられる。コールドミラー３によって反射させられた可視光は、インテグレータ４を介して光変調素子５に入射させられ、これによって変調されて光変調素子５から出射し、投写レンズ６によって拡大投影されてスクリーン（不図示）上に結像される。
【００２０】
一方、コールドミラー３を透過した赤外光は、コールドミラー３の背面（第２の面）側に設けられた凹レンズ部１０をさらに透過して凹レンズ部１０から出射される。凹レンズ部１０を透過した赤外光は、凹レンズ部１０によって発散させられるため、リフレクタ１の焦点に集光しない。
【００２１】
このように、本実施形態の構成によれば凹レンズ部１０から発散された赤外光が出射されるので、その赤外光が照射される筐体等の部材は図５に示した構成に比べて加熱されにくい。そのため、筐体の近くに凹レンズ部１０を配置することが可能である。したがって、本実施形態の投射型表示装置では、赤外光による筐体の温度上昇を防ぐために、リフレクタ１と筐体の内面との間にリフレクタ１の焦点距離よりも大きな空間を確保する必要がない。また、凹レンズ部１０の光出射側の構造を考慮しなくてもよいため、投射型表示装置の筐体内において凹レンズ部１０等を自由にレイアウトすることができる。これらの理由により、本実施形態によれば投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
また、ランプ２が高出力タイプであったとしても、凹レンズ部１０を透過する赤外光は発散した状態で筐体に照射されるため、筐体は赤外光が照射されても加熱されにくい。そのため、筐体の赤外光が照射される領域と照射されない領域とに温度差はあまり生じないので、それらの領域の間の熱膨張差に起因して筐体が変形したり破損したりする可能性が低減されている。
【００２３】
また、凹レンズ部１０内の透明冷媒６は、赤外光が照射されている箇所の温度が上昇することで凹レンズ部１０内に発生する自然対流によって撹拌され、これにより凹レンズ部１０内の温度分布が均一化される。そのため、凹レンズ部１０は、赤外光が照射されている箇所の温度が局所的に極度に高くなることがないので、赤外光による加熱によって変形や破損が生じることはない。
【００２４】
さらに、凹レンズ部１０のパッキン５の周囲にはフィン１１が設けられており、赤外光が照射されて温度が上昇した透明冷媒６の熱がフィン１１によって放熱されるので、透明冷媒６を冷却することができる。さらには、凹レンズ部１０内の透明冷媒６の圧力を調節するための圧力弁１２が設けられているため、赤外光が照射されて昇温し、これによって透明冷媒６が膨張して凹レンズ部１０の内部圧力が高くなった場合であっても、圧力弁１２によって凹レンズ部１０の内部圧力を適切に調節することができる。そのため、凹レンズ部１０は、透明冷媒６が膨張して破裂するというような事態は生じない。
【００２５】
なお、上述した実施形態では、光源からの光を可視光と赤外光とに分離するコールドミラーを有する光学装置を投射型表示装置に適用した例について説明したが、本実施形態の光学装置は投射型表示装置に限らず他の装置にも適用することができる。
【００２６】
次に、本実施形態の光学装置の種々の変形例について説明する。
【００２７】
（第１の変形例）
図３は、図１に示した光学装置の第１の変形例を示す概略図である。
【００２８】
本実施例では、凹レンズ部１０を透過して凹レンズ部１０から出射される赤外光が照射される領域に、ヒートシンク１３が配置されている。上述したように凹レンズ部１０を透過した赤外光は発散させられるので、ヒートシンク１３には赤外光が発散させられた状態で照射される。そのため、凹レンズ部１０を透過した赤外光はヒートシンク１３に対して全体的に照射されるので、ヒートシンク１３は赤外光が一部に集中して照射される場合に比べて効率よく放熱することができる。
【００２９】
さらに、ヒートシンク１３の表面には放熱効果を高めるためにアルマイト処理が施されているが、上述したようにヒートシンク１３には赤外光が発散させられた状態で照射されるため、赤外光が一部に集中して照射される場合に比べて、アルマイト処理の劣化（昇華）を低減することができる。
【００３０】
（第２の変形例）
図４は、図１に示した光学装置の第２の変形例を示す概略図である。
【００３１】
本変形例では、凹レンズ部１０の両側端に循環流路１６が接続されている。循環流路１６には、透明冷媒６を圧送するポンプ１４と、循環流路１６を通って送られてきた透明冷媒６を冷却するラジエータ１５とが備えられている。
【００３２】
この構成によれば、凹レンズ部１０内の透明冷媒６をポンプ１４によって循環流路１６内で強制的に循環させることにより、透明冷媒６をラジエータ１５によって冷却することができる。このようにして、本変形例では透明冷媒６の冷却能力を高めることができる。本変形例の構成は、図２に示したフィン１１に代えて用いてもよく、あるいは図２に示したフィン１１と共に用いてもよい。
【００３３】
（第３の変形例）
以上までは凹レンズ部１０として内部に透明冷媒を用いた例を示したが、光学ガラスなどの透明固体材料で構成された凹レンズ部を用いてもよい。なぜなら、赤外線が透過し、空気と異なる屈折率を有している材料なら、透明冷媒６と同等の屈折作用が生じるからである。さらに、平凹レンズを用い、当該平凹レンズの平らな面に可視光を反射し赤外線は透過するようなコーティングを施し、その平凹レンズをコールドミラー３と凹レンズ部１０の代わりに用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学装置を含む投射型表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した凹レンズ部の構成を示す概略図である。
【図３】図１に示した光学装置の第１の変形例を示す概略図である。
【図４】図１に示した光学装置の第２の変形例を示す概略図である。
【図５】本発明に関連する光学装置を含む投射型表示装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    リフレクタ
２    ランプ
３    コールドミラー
４    インテグレータ
５    パッキン
６    透明冷媒
７    透明ガラス板
８    光変調素子
９    投写レンズ
１０  凹レンズ部
１１  フィン
１２  圧力弁
１３  ヒートシンク
１４  ポンプ
１５  ラジエータ
１６  循環流路
【図１】
0005105062.tif 000002
【図２】
0005105062.tif 000003
【図３】
0005105062.tif 000004
【図４】
0005105062.tif 000005
【図５】
0005105062.tif 000006