JP2004054055A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射型画像表示装置において、冷却ファンの回転数を上げたりファンを大型化したりすると、騒音，大型化、消費電力の増加につながる。
【解決手段】筐体１００の内部に、光源１と、この光源からの光を画像形成素子に導いて画像形成素子から射出した光を被投射面に投射する光学系とを収容した投射型画像表示装置において、筐体の内部を、光源を収容した空間１００Ａと、光学系を収容した空間１００Ｂとに分け、これら空間ごとに冷却手段１１１〜１１６を設ける。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型画像表示装置に関し、さらに詳しくは投射画像表示装置の冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロジェクタ等の投射型画像表示装置内で光学系を構成する各種光学素子の中で、偏光板やＬＣＤ等の画像形成素子といった熱に弱い素子は、外気等を用いて冷却することが必要である。一般に、偏光板は８０℃程度で性能が劣化し、画像形成素子は９０℃程度で正常に駆動しなくなる。
【０００３】
また、光源や他の光学素子についても、許容温度範囲内で使用しないと性能劣化等の問題が生じるため、それぞれを許容温度範囲内に冷却することが必要である。
【０００４】
投射型画像表示装置での冷却方法としては、以下の２種類が知られている。第１に、特開２００１−６６６９９号公報および特開平１０−２３３９８３号公報等にて提案されている方法がある。この冷却方法は、本願図１８に示すように、筐体５００内における比較的低温の部分において吸気ファン５０５により取り込んだ外気を各光学素子の周辺を通過させた後、最も温度が高くなる光源５１０の周辺から排気ファン５０６を用いて排出する方法である。つまり、導入した外気をすべての冷却すべき光学素子の冷却に一括して用いている。
【０００５】
第２に、特開２００１−１３３８８５号公報および特開２０００−３２１６７１号公報等にて提案されている方法がある。この冷却方法は、本願図１９に示すように、吸気ファン６０５によって外気を筐体６００の内部に導入し、その空気を導風板６０８によって分割してそれぞれを光源６１０側および光学系６２０側に導いて冷却効果の向上を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれの冷却方法でも、導入された外気は長い流路を経て各光学素子を冷却しながら次第に温められるため、光源５１０，６１０に近い光学素子や光源５１０，６１０自体に関して十分な冷却効果を得にくい。また、光学素子の中にはそれほど冷却条件が厳しくないものもあるが、これらについても一様に冷却することになるため、その分、冷却条件の厳しい光学素子の冷却効果が低下する。
【０００７】
さらに、上記従来の冷却方法では、光源５１０，６１０近くに設けられた排気ファン５０６，６０６の吸引力によって、暖められた空気を一括排気する構成を採っているが、暖められた空気が完全に排出されないことが多く、この場合は暖かい空気が筐体内に拡散して筐体内部の温度が上昇してしまう。
【０００８】
したがって、従来の冷却方法では、ファンの回転数を上げたりファンを大型化したりする必要が生じ、騒音の発生や装置の大型化、消費電力の増加につながる。
【０００９】
本発明は、上記のような不都合を解消するためになされたものであり、ファンの回転数を上げたりファンを大型化したりすることなく、光源や光学素子の冷却効率を確実に向上させることが可能な投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、筐体の内部に、光源と、この光源からの光を画像形成素子に導いて画像形成素子から射出した光を被投射面に投射する光学系とを収容した投射型画像表示装置において、筐体の内部を、光源を収容した空間と、光学系を収容した空間とに分け、これら空間ごとに冷却手段を設けている。
【００１１】
さらに、上記発明において、筐体の内部に、光源および画像形成素子に電源を供給する電源ユニットと、光源および画像形成素子を駆動する電気部品ユニット（バラストユニット、回路基板等）とが収容されている場合には、筐体の内部を、上記両空間と、電源ユニットを含む空間と、駆動ユニットを含む空間とに分け、これら空間ごとに冷却手段を設けてもよい。
【００１２】
このように筐体内に収容された冷却条件の異なる要素ごとに空間を分け、空間ごとに吸気ファンや排気ファンといった冷却手段を設けることで、各要素に対して適切な冷却を行うことが可能となり、冷却効率を高めることが可能となる。また、筐体内の空間を分ける（特に、該空間を囲み、かつ冷却手段が備え付けられた箱状の部材により分けられる）ことで、各空間において冷却に使用されて暖められた空気がその空間の外（筐体内）に拡散していくことが防止される。このため、他の空間に収容された要素の冷却条件に左右されることなく、空間内の要素に最適な冷却手段を選択することができる。したがって、空間ごとに必要最低限の冷却手段を設ければ足り、例えばファンの回転数を必要以上に上げたりファンを必要以上に大型化したりすることが不要となり、装置の小型化、低騒音化、省電力化を図ることが可能となる。
【００１３】
なお、各冷却手段を互いに独立して制御可能とすることにより、各要素の温度上昇の状況に応じて個別に冷却手段を制御することが可能となるとともに、一部の冷却手段、例えばファンの回転数を上げたとしても、装置全体として騒音レベルを低く抑えることが可能となる。
【００１４】
さらに、筐体の内部を各空間に分けるための部材として、一般に熱伝導率が低い材質、例えば金属製の筐体よりも熱伝導率が低いプラスチック等で形成することにより、他の空間への熱伝達を小さく抑えることが可能であり、他の空間の冷却に影響が及ぶことを回避することが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態であるプロジェクタ（投射型画像表示装置）の全体構成を装置底面側から見た図を示している。このプロジェクタは、照明ランプ（光源）１と、光学系（フライアイレンズ２１，２２、ＰＳ偏光変換素子３、レンズ４１〜４６、反射ミラー５１〜５４、ダイクロイックミラー６１，６２、色合成プリズム７、偏光板８１〜８６、ＬＣＤパネル〈画像形成素子〉９１〜９３および投射レンズ１０）と、電源ユニット１３と、ランプを点燈させるための回路であるバラストユニット１２と、ＬＣＤパネル９１〜９３の駆動を制御するための制御回路を含む回路基板１４（図１３参照）とを有して構成されている。光学系は光学ボックスと称されるケース内に収容され、この光学ボックスと、照明ランプ（光源）１、バラストユニット１２、電源ユニット１３および回路基板１４は装置の筐体１００内に収容されている。
【００１６】
図１において、照明ランプ１から発せられた白色光は、コンデンサレンズ４１によって略平行光とされ、途中、反射ミラー５１によって進行方向が折り曲げられながらフライアイレンズ２１，２２によって略均一の強度分布を持った光に変換され、ＰＳ偏光変換素子３に入射する。ＰＳ偏光変換素子３で偏光方向を揃えられた光のうち赤色帯域成分（以下、Ｒ光成分という）のみが第１ダイクロイックミラー６１によって反射され、緑色帯域成分（以下、Ｇ光成分という）および青色帯域成分（以下、Ｂ光成分という）は透過する。さらに、Ｇ光成分およびＢ光成分はレンズ４４を介して第２ダイクロイックミラー６２に入射し、ここでＧ光成分のみが反射され、Ｂ光成分は透過する。こうしてＲ光成分、Ｇ光成分、Ｂ光成分の３つの色光成分に分解される。
【００１７】
分解された各色光成分は、反射ミラー５２，５３やレンズ４５，４６，４７を介して色光成分ごとに設けられた入射側偏光板８１，８３，８５に入射する。ここで、乱れた偏光成分が除去され、透過型のＬＣＤパネル９１，９２，９３を透過することで、各ＬＣＤパネルに形成された画像に応じて変調される。そして、各ＬＣＤパネルから射出した各色光成分は、射出側偏光板８２，８４，８６を透過した後、色合成プリズム７に入射する。色合成プリズム７内のダイクロイック膜でＲ光成分およびＢ光成分が反射し、Ｇ光成分がダイクロイック膜を透過することにより、３つの色光成分が合成され、投射レンズ１０によって不図示のスクリーン（被投射面）に投射される。これにより、スクリーンにカラー画像が投影される。
【００１８】
ここで、図１〜図１４には、本装置の冷却構造を示している。これらの図において、１５１，１５３，１５４は冷却風案内板（仕切り板）であり、図１に示すように、筐体１００内の空間を照明ランプ１を含む部分１００Ａと、光学系を含む部分１００Ｂと、バラストユニット１２を含む部分１００Ｃと、電源ユニット１３を含む部分１００Ｄとに概ね分ける。なお、各図における太い矢印は空気の流れを示している。また、図１３に示すように、回路基板１４を含む空間部分１００Ｅも他の空間部分１００Ａ〜１００Ｄと概ね分けられている。
【００１９】
また、図１〜図１４に示す１６１〜１６４および１７１〜１７４はそれぞれ筐体１００に設けられた吸気口および排気口であり、１１１〜１１６はファン（冷却手段）である。
【００２０】
本装置において、冷却が必要な主な箇所は、偏光板８１〜８６、ＬＣＤパネル９１〜９３、照明ランプ１、バラスト制御ユニット１２および電源ユニット１３のほか、図１４に示す回路基板１４を含む電気部品などである。
【００２１】
本実施形態では、筐体１００の側面における照明ランプ１の近傍に第１吸気口１６１を、筐体１００の底面もしくは上面で、かつ上記光学系のうち偏光板８１〜８６，ＬＣＤパネル９１〜９３および色合成プリズム７の近傍に第２吸気口１６２を、筐体１００の側面におけるバラストユニット１２の近傍に第３吸気口１６３を、筐体１００の側面における電源ユニット１３の近傍に第４ユニット１６４を、筐体１００の背面における投射レンズ１０と対向する位置付近に第５吸気口１６５を設ける。
【００２２】
更に、筐体１００の前面（第１吸気口１６１とは別の面）における照明ランプ１の近傍に第１排気口１７１を、筐体１００の上面もしくは底面（第２吸気口１６２とは別の面）に第２排気口１７２を、筐体１００の背面（第３吸気口１６３とは別の面）におけるバラストユニット１２の近傍に第３排気口１７３を、筐体１００における前面（第４吸気口１６４とは別の面）における電源ユニット１３の近傍に第４排気口１７４を、筐体１００における前面における投射レンズ１０の付近に第５排気口１７５を設ける。
【００２３】
このように、同じ冷却対象に対して吸気口を設ける面と排気口のを設ける面とを異ならせることで、排気された暖かい空気が再び冷却風として吸気されることを防いでいる。
【００２４】
そして、同じ空間部分に面した吸気口および排気口のうち一方若しくは双方に、吸気用あるいは排気用のファン（軸流ファン又はシロッコファン）１１１〜１１８が設けられている。吸気口および排気口のうち一方にのみファンが設けられている場合、吸気もしくは排気用のファンがない方は、送られてくるあるいは吸い込まれる風の勢いのみを利用した自然吸気あるいは自然排気が行われる。
【００２５】
次に、各冷却風用の流路の構成について説明する。まず、光源部を冷却するための第１流路（空間部分１００Ａ）について図１を用いて説明する。この第１流路は、最も発熱量の大きい照明ランプ１を、第１吸気口１６１から外気を導入し、第１排気口１７１から排気することによって冷却を行うためのものである。前述したように、筐体１００における第１吸気口１６１を設けた面と、第１排気口１７１を設けた面とが異なっているので、空気流が９０°程度曲がって送られることになる。そこで、空間部分１００Ａを他の空間から概ね分けるための仕切り板に、第１吸気口１６１から第１排気口１７１に空気流を滑らかに誘導するための形状を持たせた冷却風案内部材１５１を設ける。
【００２６】
冷却風案内部材１５１は滑らかなカーブを描くように形成され、冷却風の流れを乱さないようにして第１吸気口１６１から第１排気口１７１に冷却風を誘導するする役割を有する。
【００２７】
これにより、第１吸気口１６１から吸気された冷却風は照明ランプ１に到達してこの照明ランプ１を冷却した後、冷却風案内部材１５１に沿って誘導されて第１排気口１７１に向かう。冷却風案内部材１５１は、筐体１００の底面から上面までの高さを持ち、冷却風が第１流路外に漏れないように形成されている。
【００２８】
このとき、冷却風案内部材１５を、筐体１００に一体的に作り込んでもよいし、流路形成のための筐体１００とは別部品としてもよい。
【００２９】
このようにすることで、第１流路、すなわち空間部分１００Ａを他の空間部分１００Ｂ〜１００Ｄから独立した流路として形成することができ、他の空間部分１００Ｂ〜１００Ｄ内に存在する熱源の影響を受けることがないのと同時に、他の熱源に対する冷却効率を低減させることもない。したがって、装置全体として効率の良い冷却が可能となる。
【００３０】
また、第１流路を他から独立した流路としたことで、冷却風量を損失させることなく、照明ランプ１に対して送風することもできる。更に、第１吸気口１６１を照明ランプ１の近傍に設けたことで、低い温度の外気を直接、照明ランプ１の冷却に用いることが可能となり、加えて第１排気口１７１をも照明ランプ１の近傍に設けることで、温められた不要な空気をすぐに筐体１００の外部に排気することが可能となる。この結果、冷却効率のさらなる向上を図ることができる。
【００３１】
また、図１に示す冷却風案内部材１５を、ダクト状に形成してもよい。ダクト状に形成することで、より独立した流路を形成することができ、上述したような理由から、更に冷却効率が上昇する。
【００３２】
冷却風案内部材１５１もしくはダクトは、少なくとも筐体１００の材質よりも熱伝導率の低い材質を用いていることが望ましい。こうすることで、より流路外の熱の影響を受けることおよび流路外に熱の影響を与えることが軽減でき、装置全体としての冷却効率の向上を図ることができる。
【００３３】
また、図１には、軸流ファンを用いた場合を示したが、第１流路に用いられるファンの種類は、軸流ファンに限らず、図２に示すように、シロッコファン１１１’等、様々な種類のファンでもよい。
【００３４】
さらに、図１に示す冷却風案内部材１５による空間部分１００Ａの仕切りに代えて、図３に示すように、照明ランプ１を含む空間部分１００Ａを囲む箱状の部材１０１に、照明ランプ１から射出する光を通過させるための開口（図３には示さず、後述する図５の１０１ｃ参照）を形成するとともに、第１吸気口１６１および第１排気口１７１を形成し、これら第１吸気口１６１および第１排気口１７１にファン１１１，１１２を備え付けたランプユニットとして筐体１００内に組み込むようにしてもよい。
【００３５】
これにより、よりコンパクトで、筐体１００内のスペース的な制限を光学系等に及ぼすことがなくなるので、よりコンパクトな装置の実現やよりデザイン自由度豊富な装置を提供することが可能となる。
【００３６】
ところで、図３に示すように構成した場合、照明ランプ１には寿命があるため、これを取り替え可能とする必要がある。このため、図４および図５に示すように構成するとよい。図５は図１と同方向から照明ランプ１周辺を見た図であり、図４は図５を左側（筐体１００の前面側）から見た図である。すなわち、上記箱状部材１０１を、装置上側のハウジング部１０１ａと、装置下側のカバー部１０１ｂとに分割し、カバー部１０１ｂをハウジング部１０１ａに対して着脱可能とする。図４に示す破線部はカバー部１０１ｂを示し、実線部はハウジング部１０１ａを示す。
【００３７】
筐体１００の底板（図示せず）を外し、さらにカバー部１０１ｂをハウジング部１０１ａから取り外すことにより、照明ランプ１を筐体１００の底面側から取り出したり挿入したりすることができる。
【００３８】
カバー部１０１ｂをハウジング部１０１ａに対して装着すれば、照明ランプ１から射出する光を通過させるための開口１０１ｃを除いて照明ランプ１を取り囲む箱状体が形成される。
【００３９】
なお、ハウジング部１０１ａおよびカバー部１０１ｄには、吸気用ファン１１１と排気用ファン１１２を取り付けるための爪１０１ｄが形成されており、この爪１０１ｄで吸気用ファン１１１と排気用ファン１１２を係止することによって、ハウジング部１０１ａおよびカバー部１０１ｄに対して吸気用ファン１１１と排気用ファン１１２を固定することができる。
【００４０】
また、ハウジング部１０１ａおよびカバー部１０１ｄの一部には、図５に示すような案内形状１０１ｅを形成して冷却風が吸気用ファン１１１から排気用ファン１１２に淀みなく流れるようにする。ハウジング部１０１ａおよびカバー部１０１ｄ材質および空気流の流れに関しては、図１の場合と同様である。
【００４１】
次に、色合成部を冷却するための第２流路（空間部分１００Ｂ）について図１を用いて説明する。偏向板８１〜８６、ＬＣＤパネル９１〜９３および光合成プリズム７を有する色合成部に関しては、筐体１００の底面から吸気し、上面から排気する構造を採る。
【００４２】
光源部と同様に、第２流路は筐体１００の内部において他の流路（空間部分１００Ａ，１００Ｃ，１００Ｄ）から独立し、この第２流路において流れる空気は、筐体１００の外部から導入された空気のみである。
【００４３】
図１に示すように、筐体１００の底面に設けられた２つの第２吸気口１６２にシロッコファン１１３，１１４を取り付け、ここから外気を導入する。筐体１００内において冷却風案内部材１５１，１５３，１５４とにより仕切られた第２流路内では、両ファン１１３，１１４によって吸い込まれた冷却風が、偏光板８１〜８６、ＬＣＤパネル９１〜９３および色合成プリズム７に向かい、それらが混合されることによって風圧が高まった状態で偏光板８１〜８６、ＬＣＤパネル９１〜９３および色合成プリズム７に吹き付けられる。
【００４４】
このとき、シロッコファン１１３，１１４を片面吸気構造として、吸気が筐体１００の外部からのみ行われるようにし、筐体１００の内部に存在する空気の循環を避ける。偏光板８１〜８６、ＬＣＤパネル９１〜９３および色合成プリズム７の冷却を行った空気は、筐体１００の上面に設けられた第２排気口（図１には示さず。図６中の１７２参照）から排気される。
【００４５】
なお、図６に示すように、シロッコファン１１３，１１４が設けられた第２吸気口１６１から吸い込まれた空気が、冷却風案内部材１５２と筐体１００の底面とで形成されたダクト状の導風路を通って偏光板８１〜８６、ＬＣＤパネル９１〜９３および色合成プリズム７の下まで導かれ、冷却風案内部材１５２に形成された通気穴から偏光板８１〜８６、ＬＣＤパネル９１〜９３および色合成プリズム７に吹き付けられるようにしてもよい。この場合、偏光板８１〜８６が冷却風を案内する壁面としての役割をも果たし、偏光板８１〜８６、ＬＣＤパネル９１〜９３および色合成プリズム７を効率良く冷却することができる。
【００４６】
また、図７に示すように、さらにガラス板等の透明部材１５５を偏光板８１，８３，８５の外側に配置し、空間部分１００Ｂにおける光合成部の周辺以外に冷却風が拡散しにくい構成としてもよい。
【００４７】
なお、図１では、筐体１００の底面からシロッコファン１１３，１１４で吸気し、上面より排気する構造を示したが、逆に、図８のように、筐体１００の上面に第２吸気口１６２’を設け、底面に設けた第２排気口１７２’から排気を行ってもよい。
【００４８】
また、図１および図８においては、吸気口にファンを設け、排気口にはファンを設けていないが、図９に示すように、排気口にもファン１３４を設けて強制吸気・強制排気の形態としたり、吸気口にはファンを設けず排気口にはファンを設ける自然吸気・強制排気の形態を採ってもよい。
【００４９】
更に、図９に示すように、第２流路に設けるファンの種類は、シロッコファンに限らず、軸流ファン等でもよい。
【００５０】
また、冷却風案内部材１５２や透明板１５５は、少なくとも金属製の筐体１００の材質よりも熱伝導率の低い材質を用いることが望ましい。こうすることで、より流路外の熱の影響を受けることおよび流路外に熱の影響を与えることが軽減でき、装置全体としての冷却効率の向上を図ることができる。
【００５１】
また、第２流路における冷却構造を図１０に示すようにしてもよい。第２流路内には、前述した光学ボックス４Ｂがあり、その上下を筐体１００の上面および底面が覆っている。
【００５２】
筐体１００の底面には、図１０では吸気用のファン１１４が配置され、その上に色合成部を固定支持するために光学ボックス４Ｂから延びた脚部７Ｂがある。
【００５３】
このとき、脚部７には、ＬＣＤパネル９１〜９３もしくは偏光板８１〜８６が配置されている部分に通気穴が設けられており、ファン１１４から送られてくる風がＬＣＤパネル９１〜９３や偏光板８１〜８６を冷却しやすいように構成されている。
【００５４】
また、光学ボックス４Ｂの縁部には、レンズ４５〜４７が配置されている。更に、筐体１００の上面、底面および光学ボックス４Ｂには、これらを結合するための継ぎ手１８２，１８３が形成されている。
【００５５】
これにより、筐体１００の底面に配置されたファン１１４と光学ボックス４Ｂと筐体１００の上面とを結合させることができ、ファン１１４から脚部７Ｂの内側、レンズ４５〜４７の内側を通って排気口１７２に至る完全に独立した流路が構成されることになる。
【００５６】
次に、バラストユニット１２を冷却するための第３の流路について説明する。照明ランプ１を点燈させるための回路であるバラストユニットが最適温度範囲から外れると照明ランプ１の輝度に影響をきたすため、冷却が必要となる。バラストユニット１２は一般的に直方体の構成をとる。そこで、図１に示すように、筐体１００の側面に設けられた第３吸気口１６３からファン１１５により吸気し、バラストユニット１２を冷却する。
【００５７】
図１１には、バラストユニット１２を流路方向から見た図を示す。バラストユニット１２をホールドするためのケース１２Ｃの壁（仕切り板）を高くすることで、他の流路から独立した流路（空間部分１００Ｃ）を形成し、第３排気口１７３（図１参照）まで冷却風を誘導する。
【００５８】
つまり、筐体１００の側面に設けられた第３吸気口１６３に設けられたファン１１５から吸気方向と直角に冷却風を誘導する。バラストユニット１２を構成する電気部品よりも、ケース１２Ｃが大きく作られているので、筐体１００の側面とケース１２Ｃとにより形成される流路内を冷却風が流れ、電気部品を冷却する。その後、筐体１００の第３吸気口１６３が設けられた面とは別の面（背面）に設けられた第３排気口１７３からファン１１５による冷却風の勢いを利用して自然排気が行われる。
【００５９】
このとき、第１流路および第２流路で示したように、ファン１１５、ケース１２Ｃおよび筐体１００の側面が継ぎ手１８３で結合されることで、他の流路から完全に独立した流路が形成される。
【００６０】
次に、第４流路について説明する。本装置全体の電源となる電源ユニット１３は、電圧が高く、熱を発生するので冷却が必要となる。図１２には、電源ユニット１３を流路方向から見た図を示す。
【００６１】
第４流路では、筐体１００の前面の第４排気口１７３に設けられたファン１１６が排気する力を利用して、筐体１００の側面に設けられた第４吸気口１６４から自然吸気を行う。
【００６２】
光源ユニット１３はケース１３Ｃ（仕切り板）に覆われ、電源ユニット１３が収納されているスペースよりもケース１３Ｃを若干大きめにすることで、電源ユニット１３の周辺に冷却風が流れる流路が形成される。また、第４吸気口１６４からケース１３Ｃにつながる部分は、冷却風案内部材１５４によって他の流路から仕切られており、これにより、空間部分１００Ｄが作られている。
【００６３】
第４吸気口１６４から冷却風案内部材１５４により案内されてケース１３Ｃ内に流れ込んだ冷却風は、電源ユニット１３を冷却し、ファン１１６によって第４排気口１７４から排気される。
【００６４】
次に、回路基板１４を冷却する第５流路について図１３を用いて説明する。図１３は、筐体１００の内部を横方向から見た図である。装置全体を制御するための回路基板１４はほぼ平面構造をとるため、筐体１００内の上部（光学ボックスの上側）に配置する。
【００６５】
筐体１００の上面と回路基板１４との間にスペーサ２０を配置して、空間を設けることで、回路基板１４および筐体１００の上面を壁とした流路（空間部分１００Ｅ）を形成する。すなわち、電気部品を搭載した回路基板１４のうち基板部分を仕切り板として用い、第５流路を他の流路（空間部分１００Ａ〜１００Ｄ）から分けている。
【００６６】
そして図１３に示すように、筐体１００の背面のうち第５流路に面した位置に小型ファン１１７，１１８を設け、第５流路に冷却風を取り込む。これにより、回路基板１４の冷却を行う。また、回路基板１４が前述したファン１１６の手前まで配置されていることにより、排気はファン１１６によって行う。
【００６７】
更に、本実施形態では、回路基板１４の下方にある照明ランプ１等の発熱体から熱の影響を受けるのを防ぐため、回路基板１４の下面を断熱シート２５で覆っている。
【００６８】
また、バラストユニット１２、電源ユニット１３および回路基板１４は全て同程度の許容温度範囲を持つため、次に挙げるような流路を形成することも可能である。
【００６９】
すなわち、バラストユニット１２や電源ユニット１３を始めとする電気部品は、装置内に多数存在し、かつスペースの関係から広範囲にわたって配置しなければならない。しかし、照明ランプ１や光学系の構成要素に比べて許容温度範囲にゆとりがあるので、集中冷却の必要はない。そこで、筐体１００内のうち空間部分１００Ａを除く部分全体に冷却風を流すことによって、まとめて冷却する方法を採ることができる。
【００７０】
具体的には、投射レンズ１０の付近に排気口１７５を設け、排気用ファン１１６として、筐体１００内のうち空間部分１００Ａを除く部分の空気を吸い出す能力を持つファンを設ける。
【００７１】
また、図１４に示すように、筐体１００内の空気が望むような流れになるようにするために、筐体１００内に空気誘導用の小型ファン２２１〜２２３を設けてもよい。これにより、筐体１００の内部に滞留する空気が存在しないようにし、筐体１００内の空気が常に入れ替わるようにする。
【００７２】
また、バラストユニット１２はそれ自身の温度によってランプ光量を変化させてしまうことが知られているので、バラストユニット１２の近傍には、冷却風の流れ形成と冷却とを兼用としたファンを配置することが望ましい。このときファンの種類は特定しない。
【００７３】
また、図１および図１４には、投射レンズ１０の付近に排気口１７５を設けたプロジェクタを示したが、排気口１７５を他の場所、例えば、偏光変換素子３の付近に設けてもよい。
【００７４】
なお、本実施形態では、第１から第５流路の吸気口および排気口の位置を指定して説明を行ったが、筐体のうち指定した以外の面に吸気口や排気口を設けた場合でも、第１〜第５流路についてそれらをそれぞれ独立した流路として形成することができればよい。
（第２実施形態）
図１５には、本発明の第２実施形態であるプロジェクタの底面側から見た構成を示している。本実施形態のプロジェクタは、反射型ＬＣＤパネルを用いたものである。
【００７５】
図１５において、１は照明ランプ、４８，４９はフィールドレンズ、６３はダイクロイックミラー、９４，９５，９６は反射型ＬＣＤパネル、１０は投射レンズ、１１６，１１７，１１８はファン、２３１，２３２，２３３は偏光ビームスプリッター、２４１，２４２，２４３は波長選択性偏光変換素子である。それ以外の部品は図１に示すものと同じである。
【００７６】
レンズ４８，４９は照明ランプ１からの光が反射型ＬＣＤパネル９４〜９６上に結像するように配置されている。また、投射レンズ１０は、ＬＣＤパネル９４〜９６上に結像した光が再び外部スクリーン（図示せず）上に結像するように構成されている。
【００７７】
上述した光学系は光学ボックスと称されるケース内に収容され、この光学ボックスと、照明ランプ１、バラストユニット１２、電源ユニット１３および回路基板（図示せず）は装置の筐体３００内に収容されている。
【００７８】
照明ランプ１から放射された白色光は、ランプリフレクタによって略平行光とされ、フライアイレンズ２１，２２によって略均一の強度分布を持った光に変換され、偏光変換素子３に入射する。偏光変換素子３でＳ偏光に揃えられた光はコンデンサレンズ５０によって集光作用を受け、反射ミラー５１で反射した後、ダイクロイックミラー６３に入射する。
【００７９】
白色光のうちＲ光成分のみがダイクロイックミラー６３によって反射され、Ｇ光成分およびＢ光成分は透過する。Ｒ光成分は、フィールドレンズ４８によって集光作用を受け、第１偏光ビームスプリッター２３３に入射する。第１偏光ビームスプリッター２３３に入射したＲ光成分光は偏光変換素子３でＳ偏光に揃えられているため、ここで反射される。
【００８０】
Ｇ光成分は、フィールドレンズ４９によって集光作用を受け、波長選択性偏光変換素子２４１によってＳ偏光からＰ偏光へと偏光方向が変換された後、第２偏光ビームスプリッター２３１を透過する。
【００８１】
一方、Ｂ光成分は、フィールドレンズ４９によって集光作用を受け、第１波長選択性偏光変換素子２４１を通って第２偏光ビームスプリッター２３１に入射する。第２偏光ビームスプリッター２３１に入射したＢ光成分は、Ｒ光成分と同様に偏光変換素子３でＳ偏光に揃えられているため、ここで反射される。こうしてＲ光成分、Ｇ光成分、Ｂ光成分の３つの色光成分に分解される。
【００８２】
分解された各色光成分は、色光成分ごとに設けられたＬＣＤパネル９４〜９６で反射するとともに、各ＬＣＤパネルに形成された画像に応じて変調される。ＬＣＤパネル９４から射出したＲ色光成分のうちＳ偏光からＰ偏光に変換された光は、第１偏光ビームスプリッター２３３を透過して第３偏光ビームスプリッター２３２にて反射して投射レンズ１０に向かう。また、ＬＣＤパネル９６から射出したＧ光成分のうちＰ偏光からＳ偏光に変換された光は、第２偏光ビームスプリッター２３１で反射し、ＬＣＤパネル９５から射出したＢ光成分のうちＳ偏光からＰ偏光に変換された光は、第２偏光ビームスプリッター２３１を透過する。そして、これらＧ光成分とＢ光成分は第２波長選択性偏光変換素子２４２によって偏光方向が揃えられた後、第３偏光ビームスプリッター２３２を透過して投射レンズ１０に向かう。こうして３つの色光成分が合成され、投射レンズ１０によって不図示のスクリーン（被投射面）に投射される。これにより、スクリーンにはカラー画像が投影される。
【００８３】
ここで、反射型ＬＣＤパネル９４〜９６、偏光ビームスプリッター２３１〜２３３、波長選択性偏光変換素子２４１〜２４３およびダイクロイックミラー６３で構成された光学エンジン部のうち偏光ビームスプリッター２３１〜２３３は熱により光学特性が大きく変化する。
【００８４】
例えば、黒表示を行う場合に偏光方向は入射光と同等であり、ＬＣＤパネルで反射された光は、そのまま入射光路に沿って光源に戻されることになる。しかし、偏光ビームスプリッターが温められてしまうことで、偏光ビームスプリッターの内部に不均一な応力が発生し、光弾性の影響により、偏光ビームスプリッターを通過する光の偏光度および消光比である検光効率の性能に影響を与え、漏れたあるいは乱れた偏光光が偏光ビームスプリッターを通過して投射レンズ１０側へ照射され、黒表示時に明るい光を投影するだけでなく、投影画像がムラのある画像になってしまう。
【００８５】
そこで、本実施形態では、光学エンジン部に熱の影響を与えないように照明ランプ１の冷却を行うとともに、画質の低下を防ぐために光学エンジン部を冷却する。さらに、バラストユニット１２および電源ユニット１３等の電気部品の冷却も行う。
【００８６】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、主な冷却必要箇所である照明ランプ１、偏光ピームスプリッター２３１〜２３３、ＬＣＤパネル９４〜９７、バラストユニット１２および電源ユニット１３、さらには第１実施形態と同様に回路基板（図１３参照）の冷却を行う。
【００８７】
具体的には、図１５および図１６（図中上側が底面）に示すように、筐体３００の側面のうち照明ランプ１が位置する近傍に第１吸気口３６１を、筐体３００の底面もしくは上面のうち光学エンジン部の近傍に第２吸気口を３６２を、筐体３００の背面のうち投射レンズ１０に相対向する位置の近傍に第３吸気口３６３を設ける。
【００８８】
更に、筐体３００の前面（第１吸気口３６１が設けられた面とは別の面）のうち照明ランプ１の近傍に第１排気口３７１を、筐体３００の上面もしくは底面（第２吸気口３６２が設けられた面とは別の面）のうち光学エンジン部の近傍に第２排気口３７２を、筐体３００の底面もしくは上面（第３吸気口３６３が設けられた面とは別の面で、かつ第１吸気口３６１が設けられた面とは別の面）のうちバラストユニット１２の近傍に第３排気口３７３を設ける。
【００８９】
同じ冷却対象に対して吸気口と排気口のある面を異ならせることで、排気された暖かい空気が再び冷却風として吸気されてしまうことを防いでいる。
【００９０】
そしてこれら第１〜第３の吸気口および排気口のうち少なくとも一方に、吸気用あるいは排気用のファン（軸流ファン又はシロッコファン）３１５，３１６，３１７，３１８，３１９を設ける。吸気口および排気口のうちファンが一方にのみ設けられている場合は、その一方のファンの吸気力又は排気力を用いた他方における自然排気あるいは自然吸気とする。さらに、本実施形態では、筐体３００の背面のうち投射レンズ１０と相対する位置付近に第４吸気口３６４を設ける。
【００９１】
次に、各流路の構成について説明する。照明ランプ１を冷却するための第１の流路（筐体内の空間部分３００Ａ）は、第１実施形態において図３〜５を用いて説明したものと同様の、照明ランプ１を囲むハウジング・ケース構造に設けた第１吸気口３６１に吸気用ファン３１５を、第１排気口３７１に排気用ファン３１６を取り付けたものを採用している。
【００９２】
光学エンジン部を冷却するための第２の流路（空間部分３００Ｂ）は、第１実施形態と同様に、図１６に示すように、筐体３００の底面における光学エンジン部近辺に第２吸気口３６２を設け、筐体３００の上面に第２排気口３７２を設ける構造を採る。第１の流路と同様に、吸気から排気までの流路は、筐体３００内において、第１の流路から独立し、この第２の流路には筐体３００の外部に対して空気が出入りするのみである。本実施形態では、第２吸気口３６２に軸流ファンを、第２排気口３７２にシロッコファンを設けている。但し、使用するファンはこれらに限られない。
【００９３】
さらに、本実施形態では、ＬＣＤパネル９４〜９７の外側に壁面３５５を設け、冷却風が光学エンジン部に効率的に当たるようにしている。
【００９４】
また、本実施形態では、第２の流路に関して、筐体３００の底面側から吸気し、上面側から排気する場合について説明しているが、これが逆であってもよいし、筐体３００の他の面に吸気口や排気口を設けてもよい。
【００９５】
第１および第２の流路を形成する（仕切る）部材や壁面３５５の材質については、第１実施形態と同様に、熱伝導率の低い材質とするのが望ましい。
【００９６】
バラストユニット１２、電源ユニット１３および回路基板（図示せず）はほぼ同等の許容温度条件のため、第１実施形態でも説明したように、筐体３００における第１の流路以外の空間部分の全体に冷却風を流すことによって、まとめて冷却する。
【００９７】
このとき、光学エンジン部は熱せられることで大きく光学性能が変化するため、照明ランプ１からの熱ができるだけ伝わらないようにしなければならない。そこで、図１５に示すように、筐体３００の上面におけるバラストユニット１２の近傍であって、照明ランプ１寄りの位置に第３排気口３７３を設け、ここに排気用ファン３１７を設置する。排気用ファン３１７は、筐体３００内のうち空間部分３００Ａを除く部分全体の空気を排気する能力を持つような比較的大型のファンを配置し、該空間部分全体の空気を吸い出す構成とする。
【００９８】
なお、本実施形態においても、図１７に示すように、筐体３００内の空気が望むような流れをするために、空気誘導用の小型ファン２２４，２２５を設け、これにより筐体３００内に空気が滞留するのを防止し、より冷却効率を高めるようにしてもよい。
【００９９】
また、本実施形態では、バラストユニット１２、電源ユニット１３および回路基板についてはまとめて冷却する場合について説明したが、第１実施形態と同様に、他から独立した第３〜第５の流路を形成し、それぞれ個別に冷却するようにしてもよい。
【０１００】
また、バラストユニット１２の温度によってランプ光量が変化するため、バラストユニット１２の近傍には、空気の流れ形成と冷却とを兼用としたファンを配置するようにしてもよい。このときのファンの種類は特定しない。
【０１０１】
なお、本実施形態では、第１から第３流路の吸気口および排気口の位置を指定して説明を行ったが、筐体のうち指定した以外の面に吸気口や排気口を設けてもよい。
【０１０２】
さらに、上記各実施形態において、筐体内の各空間部分の温度を温度センサによって検出し、各空間部分の検出温度に応じて、各空間部分を冷却するためのファンの回転数を制御できるようにしてもよい。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、筐体内に収容された冷却条件の異なる要素ごとに空間を分け、空間ごとに吸気ファンや排気ファンといった冷却手段を設けているので、各要素に対して適切な冷却を行うことができ、冷却効率を高めることができる。
【０１０４】
また、筐体内の空間を分ける（特に、該空間を囲み、かつ冷却手段が備え付けられた箱状の部材により分けられる）ことで、各空間において冷却に使用されて暖められた空気がその空間の外（筐体内）に拡散していくことが防止できる。このため、他の空間に収容された要素の冷却条件に左右されることなく、空間内の要素に最適な冷却手段を選択することができる。したがって、空間ごとに必要最低限の冷却手段を設ければ足り、例えばファンの回転数を必要以上に上げたりファンを必要以上に大型化したりすることが不要となり、装置の小型化、低騒音化および省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるプロジェクタの構成を示す底面図である。
【図２】上記第１実施形態のプロジェクタにおける光源部の変形例の拡大図である。
【図３】上記第１実施形態のプロジェクタにおける光源部の変形例の拡大図である。
【図４】図３に示した光源部の詳細説明図である。
【図５】図３に示した光源部の詳細説明図である。
【図６】上記第１実施形態のプロジェクタにおける光合成部の拡大図である。
【図７】上記第１実施形態のプロジェクタにおける光合成部の変形例の拡大図である。
【図８】上記第１実施形態のプロジェクタにおける光合成部の変形例の拡大図である。
【図９】上記第１実施形態のプロジェクタにおける光合成部の変形例の拡大図である。
【図１０】上記第１実施形態のプロジェクタにおける光合成部の変形例の拡大図である。
【図１１】上記第１実施形態のプロジェクタにおけるバラストユニット部の拡大図である。
【図１２】上記第１実施形態のプロジェクタにおける電源ユニット部の拡大図である。
【図１３】上記第１実施形態のプロジェクタにおける回路基板部の拡大図である。
【図１４】上記第１実施形態のプロジェクタの変形例の構成図である。
【図１５】本発明の第２実施形態であるプロジェクタの構成を示す底面図である。
【図１６】上記第２実施形態のプロジェクタにおける光学エンジン部の拡大図である。
【図１７】上記第２実施形態のプロジェクタの変形例の構成図である。
【図１８】従来のプロジェクタの構成図である。
【図１９】従来のプロジェクタの構成図である。
【符号の説明】
１　　照明ランプ
３　　ＰＳ偏光変換素子
７　　色合成プリズム
１０　　投射レンズ
１２　　バラストユニット
１３　　電源ユニット
１４　　回路基板
２１，２２　　フライアイレンズ
２５　　断熱シート
４１〜５０　　レンズ
５１，５２，５３，５４　　反射ミラー
６１，６２，６３　　ダイクロイックミラー
８１〜８６　　偏光板
９１，９２，９３　　透過型ＬＣＤパネル
９４，９５，９６　　反射型ＬＣＤパネル
１１１〜１１８，３１５〜３１９　　ファン
１５１〜１５４　　冷却風案内部材
１６１〜１６５，３６１〜３６３　　吸気口
１７１〜１７５，３７１〜３７３　　排気口
１００，３００　　筐体
２２１〜２２５　　冷却風誘導ファン
２３１，２３２，２３３　　偏光ビームスプリッター
２４１，２４２，２４３　　波長選択性偏光変換素子

Claims (6)

1. 筐体の内部に、光源と、この光源からの光を画像形成素子に導いて前記画像形成素子から射出した光を被投射面に投射する光学系とを収容した投射型画像表示装置であって、
   前記筐体の内部を、前記光源を収容した空間と、前記光学系を収容した空間とに分け、これら空間ごとに冷却手段が設けられていることを特徴とする投射型画像表示装置。
2. 前記筐体の内部に、前記光源および前記画像形成素子に電源を供給する電源ユニットと、前記光源および前記画像形成素子を駆動する電気部品ユニットとが収容されており、
   前記筐体の内部を、前記両空間と、前記電源ユニットを含む空間と、前記電気部品ユニットを含む空間とに分け、これら空間ごとに冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
3. 前記各空間が、前記筐体の内部に配置された仕切り板によって分けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の投射型画像表示装置。
4. 前記各空間が、該空間を囲み、かつ前記冷却手段が備え付けられた箱状の部材により分けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の投射型画像表示装置。
5. 前記各冷却手段は、前記筐体の外部から該空間内に空気を取り込む吸気ファンと、該空間から前記筐体の外部に空気を排出する排気ファンとを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の投射型画像表示装置。
6. 前記各冷却手段は、互いに独立して制御されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の投射型画像表示装置。

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