JP2006164624A - 光源装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の発光素子を均一に冷却し、輝度のばらつきのない光源装置及びこの光源装置を備えた画像表示装置を提供すること。
【解決手段】 光源装置２０は、照明光を出射する複数の発光素子２１と、複数の発光素子２１を保持する保持手段２２と、該保持手段２２に隣接して配置されるとともに、冷媒を流す複数の冷媒流路が形成されたダクト２３とを備え、保持手段２２は、ダクト２３の複数の冷媒流路の流路壁面を共通とする少なくとも１つの熱伝導体で構成されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の発光素子を冷却可能な光源装置及びこの光源装置を備えた画像表示装置に関する。

近年、ＬＥＤなどの発光素子を用いた光源が用いられており、さらに、画像表示装置の光源としての利用が進められている。この画像表示装置用の光源としては高輝度が要求されるが、ＬＥＤなどの発光素子は、通常の定常動作による発光では、要求される輝度が得られない。このため、定常発光で電流値を超える電流を瞬間的に流し、瞬間的に輝度の高い発光を取り出す方法がとられている。しかしながら、この手法では、瞬間発光となるので、図２０及び図２１に示すように、連続発光とするために発光素子を多数並べ、それらを順次発光させる手法が用いられている。これにより、瞬間発光を順次光学系に取り出す技術が確立されている。

上記発光素子１２０は、図２１に示すように、赤色１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ、青色１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ、緑色１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄが用いられ、円筒形の保持手段１１９の内面に配されている。この発光素子１２０は、赤色，青色，緑色それぞれ４個ずつであるが、光量や各色の発光素子１２０の性能により個数は決められる。各発光素子１２０には、電源制御回路１０４から電圧が与えられ、電源制御回路１０８からそれぞれの色の発光効率に応じた瞬間電流値が与えられる。各発光素子１２０から射出した出射瞬間光は、モーター１１４により駆動される回転光学系１１５，１１６，１１７により取り出される。

これらの発光素子１２０は、照明光の出射時に電力を使い、発光に使われなかった電力は熱に変わる。このように発光素子１２０は高温になると発光効率が低くなったり、寿命が短くなったりするので、冷却する必要が生じる。また、多数の発光素子１２０が、図２０及び図２１に示すように、保持手段１１９に配置された場合、冷却の手法によっては、各発光素子１２０間で温度のばらつきが生じ、時間的に輝度が安定しない光源となってしまったり、あるいは照明むらを生じさせたりする。

上記のような円筒形の熱源の冷却構造としては、図２２に示すように、冷媒の下流側に補助的な流れを導く構造の冷却装置１３０が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の冷却装置は、冷却する円筒形状の下流１３０ｂ側に補助的な冷媒の流れを導き、下流１３０ｂ側も上流１３０ａ側と同様に冷却するものである。
特開平５−１３５８６９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の冷却装置では、主冷却流を用いて作る補助冷却流を用いているため、冷媒流量のコントロールが困難である。特に、円周上の角度位置による冷却熱量を精度良くコントロールすることが難しい。したがって、円筒形状の全角度位置の温度差を極力小さくして冷却することは非常に困難であると考えられる。また、特許文献１に記載の冷却装置では、複数の発光素子を対象とする冷却構造の例は開示されていない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、複数の発光素子を均一に冷却し、輝度のばらつきのない光源装置及びこの光源装置を備えた画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の光源装置は、照明光を出射する複数の発光素子と、前記複数の発光素子を保持する保持手段と、該保持手段に隣接して配置されるとともに、冷媒を流す複数の冷媒流路が形成されたダクトとを備え、前記保持手段は、前記ダクトの複数の冷媒流路の流路壁面を共通とする少なくとも１つの熱伝導体で構成されることを特徴とする。

本発明に係る光源装置では、保持手段がダクトの複数の冷媒流路の流路壁面を共通とする少なくとも１つの熱伝導体で構成されているので、発熱する複数の発光素子を冷却することができる。すなわち、ダクトは、保持手段に隣接して配置されているため、各冷媒流路に冷媒を流すことにより、保持手段に保持された発光素子を均一に冷却し、発光素子の温度の上昇を抑え、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記ダクトに、前記冷媒が供給される供給口及び前記冷媒が排出される排出口とが設けられていることを特徴とする。
本発明に係る光源装置では、冷媒が供給される供給口及び冷媒が排出される排出口を備えることにより、冷媒流路内に冷媒が滞留することなく、冷媒流路を流れる。これにより、保持手段と冷媒との間の熱交換が効率良く行われ、発光素子を確実に冷却することが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記複数の冷媒流路のそれぞれの前記流路壁面を構成する前記保持手段で保持される前記発光素子が単位時間に発する発熱量の総和が略等しいことを特徴とする。
本発明に係る光源装置では、複数の冷媒流路のそれぞれの流路壁面を構成する保持手段で保持されている発光素子の発熱量の総和が略等しいため、各冷媒流路に冷媒を流すことにより、保持手段に保持された発光素子を均一に冷却し易くすることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記供給口と前記排出口とが前記保持手段を介して熱的に接続されていることを特徴とする。
本発明に係る光源装置では、供給口と排出口とが保持手段を介して熱的に接続されているため、供給口から流入した冷媒が排出口に伝わり易くなるため、保持手段に保持された発光素子より発生した熱を吸収し易くなる。

また、本発明の光源装置は、前記保持手段が、円筒形状であり、前記発光素子が、前記保持手段の内周面に、前記保持手段の中心軸に向かって照明光を出射するように配されていることを特徴とする。
本発明に係る光源装置では、発光素子が、円筒形状である保持手段の内周面に、保持手段の中心軸に向かって照明光を出射するように配されているため、発光素子から出射した照明光が中心軸に集光するので、発光素子の発熱量を抑えるとともに、多くの光量を得ることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記供給口及び前記排出口が、前記保持手段と対向する前記ダクトの壁面に形成されていることを特徴とする。
本発明に係る光源装置では、供給口及び排出口が、保持手段と対向するダクトの壁面に形成されているため、供給口から入り、冷媒流路を流れた冷媒が保持手段を介して効率良く排出口から排出されることが可能となる。

また、本発明の光源装置は供給口と前記保持部材の中心軸及び前記排出口と前記保持手段の中心軸とのなす角が等しいことを特徴とする。
本発明に係る光源装置では、供給口と保持部材の中心軸及び排出口と保持手段の中心軸とのなす角が等しいため、さらに、効率良く均一に発光素子を冷却し易くすることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記供給口及び前記排出口を複数備え、前記複数の供給口及び前記複数の排出口の少なくともいずれか一方が、前記保持手段の中心軸に対して点対称に配置されていることを特徴とする。

本発明に係る光源装置では、複数の供給口及び複数の排出口の少なくともいずれか一方が、保持手段を中心軸に対して点対称に配されているため、複数の発光素子から発生する熱を吸収した冷媒が、効率良く複数の排出口から排出されることになる。したがって、冷媒流路に冷媒を流すことにより、発光素子を均一に冷却し、発光素子の温度の上昇を抑え、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記複数の冷媒流路が、前記保持手段の外周面に沿って前記保持手段の中心軸方向に層構造に形成され、前記供給口及び前記排出口は、前記保持手段の中心軸方向に隣接する前記各冷媒流路を流れる前記冷媒のそれぞれの方向が前記保持手段の中心軸回りに交互の向きとなるように配されていることを特徴とする。

本発明に係る光源装置では、複数の冷媒流路が保持手段の中心軸方向に層構造に形成され、さらに、それぞれの流路の供給口から冷媒を流すため、複数の発光素子から発生する熱を吸収した冷媒が、排出口から排出されることになる。このとき、各冷媒流路間で、交互（反対）の向きに冷媒を流すため、冷媒の温度上昇の大小は相殺される。したがって、発光素子を均一に冷却し、発光素子の温度の上昇を抑え、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記複数の冷媒流路が、前記保持手段の外周面に沿って前記保持手段の中心軸と交差する平面上に形成され、前記供給口及び前記排出口は、前記各冷媒流路を流れる前記冷媒のそれぞれの方向が前記保持手段の中心軸回りに同一方向となるように配されていることを特徴とする。

本発明に係る光源装置では、複数の冷媒流路が保持手段の中心軸と交差する平面上に形成され、さらに、それぞれの流路の供給口から中心軸回りに同一方向となるように冷媒を流すため、複数の発光素子から発生する熱を吸収した冷媒が、効率良く排出口から排出されることになる。このとき、各冷媒流路間で、冷媒の温度上昇の大小は相殺されるため、発光素子を均一に冷却し、発光素子の温度の上昇を抑え、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。

また、本発明の光源装置は、前記保持手段には、前記ダクト内に延びるヒートシンクが形成されていることを特徴とする。
本発明に係る光源装置では、ダクト内に延びるヒートシンクが形成されているため、発光素子から発生する熱をヒートシンクにより吸収するので、さらに、発光素子の放熱効果を高めることが可能となる。

本発明の画像表示装置は、上記に記載の光源装置を備え、入力された画像情報に応じた画像を観察者に対して表示する画像表示装置であって、前記複数の発光素子を定電流または定電圧で駆動制御する発光制御手段と、前記発光制御手段により駆動制御された前記複数の発光素子から出射した照明光を前記画像情報に応じて変調する画像変調手段と、該画像変調手段において、変調された変調光を観察者が観察可能なように表示する表示光学手段と、前記冷媒流路内に冷媒を供給するポンプとを備えることを特徴とする。

この発明に係る画像表示装置では、まず、ポンプを作動させ、冷媒流路内に冷媒を送り込む。その後、光源装置から出射された照明光により空間変調手段の照明を行う。そして、投影光学手段に、空間変調手段において変調された照明光を照射され、投影光学手段により、入力された画像情報に応じて変調された画像が投影される。この際、光源装置より射出される照明光は、上述したように、複数の発光素子から発生する熱を均一に吸収しているため、輝度のばらつきのない照明光であるので、照明ムラのない鮮明な画像を投影することが可能になる。

本発明においては以下の効果を奏する。
本発明に係る光源装置によれば、保持手段が熱伝導体からなるので、発熱する複数の発光素子の熱交換をすることができる。すなわち、ダクトは、保持手段の少なくとも一部を壁面として有しているため、冷媒流路に冷媒を流すことにより、発光素子の温度の上昇を抑え、熱伝導体により発光素子を均一に冷却することができる。したがって、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。
本発明に係る画像表示装置によれば、上述した、輝度のばらつきのない照明光を利用できるので、鮮明な画像を投影することが可能になる。

次に、本発明の第１実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置１は、図１に示すように、入力される画像情報に応じた画像を観察者が観察可能なように投影するものであって、図１に示すように、光源装置２０及び導光ユニット３０を有する照明装置２と、照明装置２から射出された照明光を入力される画像情報に応じて変調する画像変調手段３と、この画像変調手段３において変調された画像をスクリーン４上に投影する表示光学手段５とを備えている。このスクリーン４は、観察者が画像表示装置１からの拡大投射画像を観察するためのものである。

光源装置２０は、図２に示すように、照明光を出射する複数のＬＥＤ（発光素子）２１と、複数のＬＥＤ２１を保持する保持手段２２と、この保持手段２２に隣接して配置されるとともに、冷媒を流す複数の冷媒流路が形成されたダクト２３とを備えている。

上記保持手段２２は、円筒形状であり、内周面に複数のＲＧＢ三原色の発光体としてＬＥＤ２１が、保持手段２２の中心軸Ａ方向に向かって照明光を射出するように、上下２段に配されている。これら複数のＬＥＤ２１には、図１に示すように、定電流または定電圧によりＬＥＤ２１の駆動を制御する発光制御手段６が接続されている。この発光制御手段６は、後述する平行ロッド３４の回転量をモニタする回転センサ７からの信号に基づいて、ＬＥＤ２１の発光タイミングを制御するようになっている。

また、保持手段２２は、ダクト２３の複数の冷媒流路の流路壁面を共通とする少なくとも１つの熱伝導体で構成されており、例えば、銅やアルミの熱伝導率が高い材料で造られている。さらに、保持手段２２の外周面には、図３に示すように、ダクト２３内に延びるヒートシンク２４が、保持手段２２の外周面を囲むように環状に配されている。このヒートシンク２４は、保持手段２２の半径方向に延びたシート状であるとともに、中心軸Ａ方向に一定の間隔を開けて取り付けられたフィン２４ａを複数備えている。このフィン２４ａは、例えば、銅やアルミの熱伝導率が高い材料で造られている。

上記ダクト２３は、保持手段２２の外周面を壁面として配されており、このダクト２３は、内部にヒートシンク２４を収納可能であるとともに、フィン２４ａの外径より若干大きな外径で形成された環状部２５を備えている。ダクト２３に形成された複数の冷媒流路は、保持手段２２の中心軸Ａと交差する平面上に形成されている。さらに、ダクト２３の一端２３ａには、冷媒が供給される供給口２６と、他端２３ｂには供給口２６から供給された冷媒が排出される排出口２７とが設けられている。すなわち、供給口２６から流入した冷媒は、図４に示すように、ダクト２３の第１の流路（冷媒流路）２８と第２の流路（冷媒流路）２９とに分かれ排出口２７に流れるようになっている。ここで、第１，第２の流路２８，２９のそれぞれに保持されているＬＥＤ２１の発熱量の総和は略等しくなっている。

上記供給口２６と排出口２７とは、保持手段２２を介して熱的に接続されている。また、供給口２６及び排出口２７は、図４に示すように、保持手段２２と対向するダクト２３の壁面に形成されており、中心軸Ａに対する角度位置が、供給口２６は0°、排出口２７は１８０°の位置にそれぞれ配されている。また、供給口２６と保持手段２２の中心軸Ａ及び排出口２７と保持手段２２の中心軸Ａとは、略平行となっている。
また、供給口２６には、第１，第２の流路２８，２９内に冷媒を供給するポンプ８が設けられている。

上記導光ユニット３０は、図１に示すように、回転モータ３１と、回転モータ３１に接続された回転軸３２と、回転モータ３１により保持手段２２の中心軸Ａ回りに回転可能な導光ロッド３３を備えている。この導光ロッド３３は、入射面３４ａがＬＥＤ２１に対向して配されるとともに、ＬＥＤ２１から照射された照明光を中心軸Ａに向かって導く平行ロッド３４と、平行ロッド３４より射出した照明光を９０°折り曲げ、中心軸Ａに沿って照明する反射プリズム３５と、反射プリズム３５より射出した照明光を反射面３６ａで反射させながら画像変調手段３側に導くテーパーロッド３６とを備えている。

次に、このように構成された画像表示装置１及び照明装置２により、スクリーン４上に画像を投影する場合について、以下に説明する。
まず、ＬＥＤ２１を作動させると、ＬＥＤ２１が発熱し、ＬＥＤ２１より発生した熱は、保持手段２２あるいは保持手段２２を介して各フィン２４ａに伝わる。そして、ポンプ８により供給口２６から冷媒が送り込まれる。供給口２６から入った冷媒は、第１の流路２８と第２の流路２９とに分かれてダクト２３内を流れ、保持手段２２の外周面及び各フィン２４ａに接触して排出口２７に向かうため、複数のＬＥＤ２１から発生する発熱量を約１／２ずつ吸収することになる。熱を吸収した冷媒は、再度合流して、排出口２７から排出される。このとき、保持手段２２の内周面に配されたＬＥＤ２１の温度上昇は、横軸にＬＥＤ２１の角度位置を示し、縦軸に各位置での発光素子の温度上昇値を示すと、図５に示すようになる。

また、ＬＥＤ２１の作動と同時に、回転モータ３１を駆動させ、導光ロッド３３を回転させる。このとき、回転センサ７によって平行ロッド３４の回転量をモニタして、モニタされた信号を基に発光制御手段６によって発光タイミングを制御する。ここで、発光制御手段６により平行ロッド３４の入射面３４ａと対向するＬＥＤ２１のみをパルス発光させる。このように、導光ロッド３３の回転にあわせて順次ＬＥＤ２１を連続発光することで、すべてのＬＥＤ２１を連続点灯させなくてもテーパロッド３６の射出面から実効的に高輝度の光を連続して取り出す。
そして、各ＬＥＤ２１から射出した照明光は、平行ロッド３４，反射プリズム３５で導光され、テーパーロッド３６の反射面３６ａで全反射を繰り返して、画像変調手段３に照射される。

その後、画像変調手段３は、入力された画像に応じて変調され、照明光を表示光学手段５に適時入射させる。これにより、最適な画像が表示光学手段５に入射する。そして、表示光学手段５によりこの画像がスクリーン４上に投影される。

本実施形態に係る画像表示装置１及び光源装置２０によれば、保持手段２２が熱伝導体からなるので、発熱する複数のＬＥＤ２１を冷却することができる。すなわち、ダクト２３は、保持手段２２に隣接して配置されているため、冷媒流路に冷媒を流すことにより、ＬＥＤ２１を均一に冷却し、ＬＥＤ２１の温度の上昇を抑え、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。また、図５に示すように、供給口２６側（角度位置０°）のＬＥＤ２１の温度上昇値と排出口２７側（角度位置９０°）のＬＥＤ２１の温度上昇値との差を、１０℃以下に収めることができ、ＬＥＤ２１を均一に冷却可能である。さらに、輝度のばらつきのない照明光を利用できるので、鮮明な画像を投影することが可能になる。

次に、本発明に係る第２実施形態について、図６から図９を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る画像表示装置１及び光源装置２０と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る光源装置４０において、第２実施形態では、ダクト４１の形状において第１実施形態と異なる。

上記ダクト４１は、図６及び図７に示すように、壁面の互いに直交する４方向（十字型）に突出部を有し、この突出部に、冷媒を流す冷媒流路に連通する供給口４２ａ，４２ｂと排出口４３ａ，４３ｂとが形成されている。ここで、供給口４２ａと４２ｂ及び排出口４３ａと４３ｂとは、保持手段２２を中心軸Ａに対して点対称に配されている。すなわち、中心軸Ａに対する角度位置が、図８に示すように、供給口４２ａ，４２ｂは0°，１８０°、排出口４３ａ，４３ｂは９０°，２７０（９０）°の位置にそれぞれ配されている。このように、供給口４２ａ，４２ｂと保持手段２２の中心軸Ａ及び排出口口４３ａ，４３ｂと保持手段２２の中心軸Ａとのなす角は等しくなっている。

上記供給口４２ａ，４２ｂは、保持手段２２の中心軸Ａに直交する直線上に配されており、上記排出口４３ａ，４３ｂは、保持手段２２の中心軸Ａ及び供給口４２ａ，４２ｂに直交する直線上に配されている。すなわち、供給口４２ａから流入した冷媒は、環状部４１ａの第３の流路（冷媒流路）４４ａ及び第４の流路（冷媒流路）４４ｂとに分かれ排出口４３ａ及び４３ｂに流れ、供給口４２ｂから流入した冷媒は、環状部４１ａの第５の流路（冷媒流路）４４ｃ及び第６の流路（冷媒流路）４４ｄとに分かれ排出口４３ａ及び４３ｂに流れるようになっている。

次に、このように構成された画像表示装置１及び光源装置４０により、スクリーン４上に画像を投影する場合について、以下に説明する。
まず、ＬＥＤ２１を作動させると、第１実施形態と同様にして、ポンプ８により供給口から冷媒が送り込まれる。供給口４２ａから入った冷媒は、第３の流路４４ａと第４の流路４４ｂとに分かれてダクト４１内を流れ、また、供給口４２ｂから入った冷媒は、第５の流路４４ｃと第６の流路４４ｄとに分かれてダクト４１内を流れ、保持手段２２の外周面及び各フィン２４ａに接触して排出口に向かうため、複数のＬＥＤ２１から発熱する発熱量を約１／４ずつ吸収することになる。熱を吸収し、第３の流路４４ａ，第５の流路４４ｃを経由した冷媒は、合流して排出口４３ｂより、排出され、第４の流路４４ｂ，第６の流路４４ｄを経由した冷媒は、合流して排出口４３ａより、排出される。このとき、保持手段２２の内周面に配されたＬＥＤ２１の温度上昇は、横軸にＬＥＤ２１の角度位置を示し、縦軸に各位置での発光素子の温度上昇値を示すと、図９に示すようになる。
その後、第１実施形態と同様にして、ＬＥＤ２１から照射した照明光は、導光ユニット３０を通過し、画像がスクリーン４上に投影される。

本実施形態に係る画像表示装置１及び光源装置４０によれば、供給口４２ａと４２ｂ及び排出口４３ａと４３ｂとは、保持手段２２を中心軸Ａに対して点対称に配されているため、複数のＬＥＤ２１から発生する熱を吸収した冷媒が、効率良く排出口４３ａ及び４３ｂから排出されることになる。したがって、供給口４２ａ及び４２ｂから冷媒を流すことにより、ＬＥＤ２１を均一に冷却し、ＬＥＤ２１の温度の上昇を抑え、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。また、図９に示すように、中心軸Ａに対する角度位置が、０°から９０°において、ＬＥＤ２１の温度上昇値の差を、８℃以下に収めることができ、第１実施形態と比較し、ＬＥＤ２１をさらに均一に冷却可能である。さらに、輝度のばらつきのない照明光を利用できるので、鮮明な画像を投影することが可能になる。

次に、本発明に係る第３実施形態について、図１０から図１６を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置５０において、第３実施形態では、ダクト５１の形状において第１実施形態と異なる。

上記ダクト５１に形成された複数の冷媒流路は、図１０及び図１１に示すように、保持手段２２の外周面に沿って保持手段２２の中心軸Ａ方向に層構造に形成されている。すなわち、ダクト５１は、仕切り板５２により保持手段２２の中心軸Ａ方向に上下に２分割されており、上部ダクト５１ａ及び下部ダクト５１ｂを備えている。

このダクト５１の一端には下部供給口５３ａ及び上部排出口５４ａ、他端には下部排出口５４ｂ，上部供給口５３ｂが設けられている。このように、一端側の上部排出口５４ａ及び下部供給口５３ａは、中心軸Ａに対する角度位置が0°の位置に、他端側の下部排出口５４ｂ及び下部供給口５３ｂは１８０°の位置にそれぞれ配されている。すなわち、下部供給口５３ａから流入した冷媒は、図１３に示すように、環状部５１ｃの第７の流路（冷媒流路）５５ａ及び第８の流路（冷媒流路）５５ｂとに分かれ下部排出口５４ｂに流れ、上部供給口５３ｂから流入した冷媒は、図１２に示すように、環状部の第９の流路（冷媒流路）５５ｃ及び第１０の流路（冷媒流路）５５ｄとに分かれ上部排出口５４ａに流れるようになっている。したがって、下部供給口５３ａ，上部供給口５３ｂ及び上部排出口５４ａ，下部排出口５４ｂは、第７，第８及び第９，第１０の流路５５ａ，５５ｂ及び５５ｃ，５５ｄを流れる冷媒のそれぞれの方向が保持手段２２の中心軸Ａ回りに交互の向きにとなるように配されている。

次に、このように構成された画像表示装置１及び光源装置５０により、スクリーン４上に画像を投影する場合について、以下に説明する。
まず、ＬＥＤ２１を作動させると、第１実施形態と同様にして、ポンプ８により上部供給口５３ｂ及び下部供給口５３ａから冷媒が送り込まれる。下部供給口５３ａから入った冷媒は、第７の流路５５ａと第８の流路５５ｂとに分かれてダクト内を流れ、また、上部供給口５３ｂから入った冷媒は、第９の流路５５ｃと第１０の流路５５ｄとに分かれてダクト内を流れ、保持手段２２の外周面及び各フィン２４ａに接触して下部排出口５４ｂ及び上部排出口５４ａのそれぞれに向かうため、複数のＬＥＤ２１から発熱する発熱量を約１／４ずつ吸収することになる。このように、熱を吸収し、第７の流路５５ａ，第８の流路５５ｂを経由した冷媒は、合流して下部排出口５４ｂより排出され、第９の流路５５ｃ，第１０の流路５５ｄを経由した冷媒は、合流して上部排出口５４ａより排出される。このとき、保持手段２２の内周面に配されたＬＥＤ２１の温度上昇は、横軸にＬＥＤ２１の角度位置を示し、縦軸に各位置での発光素子の温度上昇値を示すと、図１４，図１５，図１６に示すようになる。
その後、第１実施形態と同様にして、ＬＥＤ２１から照射した照明光は、導光ユニット３０を通過し、画像がスクリーン４上に投影される。

本実施形態に係る画像表示装置１及び光源装置５０によれば、仕切り板５２により保持手段２２の中心軸Ａ方向上下に分けられた流路に、それぞれ反対向きに冷媒を流すため、複数のＬＥＤ２１から発生する熱を吸収した冷媒が、効率良く上部排出口５４ａと及び下部排出口５４ｂから排出されることになる。したがって、冷媒流路に冷媒を流すことにより、ＬＥＤ２１を均一に冷却し、ＬＥＤ２１の温度の上昇を抑え、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。

また、上部ダクト５１ａのＬＥＤ２１の温度は、図１４に示すように、中心軸Ａに対する角度位置が、０°から１８０°において、新鮮な冷媒が流れる上部供給口５３ｂ付近（角度位置１８０°付近）のＬＥＤ２１の温度上昇値は小さいが、熱の除去と共に冷媒の温度が上昇し、暖められた冷媒が通る付近上部排出口５４ａ（角度位置０°付近）ではＬＥＤ２１の温度上昇値が大きくなる。しかしながら、ＬＥＤ２１の温度上昇値の差を、９℃以下に収めることができる。

また、下部ダクト５１ｂのＬＥＤ２１の温度は、図１５に示すように、中心軸Ａに対する角度位置が、０°から１８０°において、新鮮な冷媒が流れる下部供給口５３ａ付近（角度位置０°付近）のＬＥＤ２１の温度上昇値は小さいが、熱の除去と共に冷媒の温度が上昇し、暖められた冷媒が通る下部排出口５４ｂ付近（角度位置１８０°付近）ではＬＥＤ２１の温度上昇値が大きくなる。しかしながら、ＬＥＤ２１の温度上昇値の差を、９℃以下に収めることができる。

このように、複数の冷媒流路は、熱伝導体からなる保持手段２２の外周面に沿って配されているため、上部ダクト５１ａと下部ダクト５１ｂとの間で、温度上昇の大小は相殺され、結果として、図１６に示すように、第１実施形態に比べ０°〜１８０°の角度位置でＬＥＤ２１の温度上昇値の差が小さくなる。したがって、第１実施形態と比較し、ＬＥＤ２１をさらに均一に冷却可能である。さらに、輝度のばらつきのない照明光を利用できるので、鮮明な画像を投影することが可能になる。

次に、本発明に係る第４実施形態について、図１７から図１９を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置６０において、第４実施形態では、ダクト６１の形状において第１実施形態と異なる。

上記ダクト６１に形成された複数の冷媒流路は、図１７及び図１８に示すように、保持手段２２の外周面に沿って保持手段２２の中心軸Ａと交差する平面上に形成されている。すなわち、ダクト６１は、仕切り板６２により保持手段２２の中心軸Ａに直交する方向に２分割されており、第１１の流路（冷媒流路）６４及び第１２の流路（冷媒流路）６５を備えている。

このダクトの一端には第１の供給口６２ａ及び第２の排出口６３ａ、他端には第１の排出口６３ｂ，第２の供給口６２ｂが設けられている。このように、一端側の第１の供給口６２ａ，第２の排出口６３ａは、中心軸Ａに対する角度位置が３６０°，0°の位置に、他端側の第１の排出口６３ｂ及び第２の供給口６２ｂは１８０°の位置にそれぞれ配されている。すなわち、第１の供給口６２ａから流入した冷媒は、図１８に示すように、環状部６１ａの第１１の流路６４を通り第１の排出口６３ｂに流れ、第２の供給口６２ｂから流入した冷媒は、環状部６１ａの第１２の流路６５を通り第２の排出口６３ａにそれぞれ流れるようになっている。したがって、第１の供給口６２ａ，第２の供給口６２ｂ及び第１の排出口６３ｂ，第２の排出口６３ａは、第１，第２の流路６４，６５を流れる冷媒のそれぞれの方向が保持手段２２の中心軸Ａ回りに同一方向となるように配されている。

次に、このように構成された画像表示装置１及び光源装置６０により、スクリーン４上に画像を投影する場合について、以下に説明する。
まず、ＬＥＤ２１を作動させると、第１実施形態と同様にして、ポンプ８により第１の供給口６２ａ及び第２の供給口６２ｂから冷媒が送り込まれる。第１の供給口６２ａから入った冷媒は、第１１の冷媒流路６４を流れ、また、第２の供給口６２ｂから入った冷媒は、第１２の冷媒流路６５を流れ、保持手段２２の外周面及び各フィン２４ａに接触して第１の排出口６３ｂ及び第２の排出口６３ａのそれぞれに向かうため、複数のＬＥＤ２１から発熱する発熱量を約１／２ずつ吸収することになる。このように、熱を吸収し、第１１の流路６４を通過した冷媒は第１の排出口６３ｂより排出され、第２の流路６５を通過した冷媒は、第２の排出口６３ａより排出される。このとき、保持手段２２の内周面に配されたＬＥＤ２１の温度上昇は、横軸にＬＥＤ２１の角度位置を示し、縦軸に各位置での発光素子の温度上昇値を示すと、図１９に示すようになる。
その後、第１実施形態と同様にして、ＬＥＤ２１から照射した照明光は、導光ユニット３０を通過し、画像がスクリーン４上に投影される。

本実施形態に係る画像表示装置１及び光源装置６０によれば、仕切り板６２により保持手段２２の中心軸Ａに直交する方向に分けられた第１，第２の流路６４，６５に、それぞれ反対向きに冷媒を流すため、複数のＬＥＤ２１から発生する熱を吸収した冷媒が、効率良く第１の排出口６３ｂと及び第２の排出口６３ａから排出されることになる。したがって、第１，第２の流路６４，６５に冷媒を流すことにより、ＬＥＤ２１を均一に冷却し、ＬＥＤ２１の温度の上昇を抑え、輝度のばらつきのない照明光を得ることが可能となる。

また、ダクトのＬＥＤ２１の温度は、図１９に示すように、中心軸Ａに対する角度位置が、０°から３６０°において、新鮮な冷媒が流れる第１，第２の供給口６２ａ，６２ｂ付近（角度位置０°及びその直前付近，角度位置１８０°及びその直前付近）のＬＥＤ２１の温度上昇値は小さいが、熱の除去と共に冷媒の温度が上昇し、暖められた冷媒が通る第１，第２の排出口６３ｂ，６３ｂ付近（角度位置１８０°及びその直前付近，角度位置３６０°及びその直前付近）ではＬＥＤ２１の温度上昇値が大きくなる。しかしながら、ＬＥＤ２１の温度上昇値の差を、８℃以下に収めることができる。

このように、複数の冷媒流路は、熱伝導体からなる保持手段２２の外周面に沿って配されているため、隣接する第１１の流路６４と第１２の流路６５との間で、温度上昇の大小は中心軸Ａ回りに相殺され、結果として、図１９に示すように、第１実施形態に比べ０°〜３６０°の角度位置でＬＥＤ２１の温度上昇値の差が小さくなる。したがって、第１実施形態と比較し、ＬＥＤ２１をさらに均一に冷却可能である。さらに、輝度のばらつきのない照明光を利用できるので、鮮明な画像を投影することが可能になる。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、フィン２４ａの直径，フィン２４ａの厚さ，フィン２４ａの材質，フィン２４ａの間隔，冷媒を流す流量または冷媒をダクト内に送る送風機の特性，ダクトの形状は、実験や数値シミュレーションにより温度条件や体積の制約に対して最適な値に決定される。
また、ヒートシンク２４（フィン２４ａ）の形状は環状としたが、これに限るものではなく、同一の機能、作用を有するものであれば良い。さらに、第１，第２，第３，第４実施形態を組み合わせたダクトの形状であっても良く、この場合も上記と同様の効果が得られる。
また、供給口４２ａと４２ｂ及び排出口４３ａと４３ｂとは、保持手段２２の中心軸Ａに対して点対称に配置されているとしたが、供給口４２ａ，４２ｂ及び排出口４３ａ，４３ｂのうち少なくともいずれか一方が、保持手段２２の中心軸Ａに対して点対称に配置されていれば良い。なお、冷媒としては空気が望ましいが、これに限らず水や不活性溶液でも良い。

本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の要部を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る表示装置のダクトの上部を取り外し上体を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る光源装置の冷媒流路を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る光源装置の発光素子の温度上昇値を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る表示装置のダクトの上部を取り外し上体を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る光源装置の冷媒流路を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る光源装置の発光素子の温度上昇値を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。 図１０のＸ−Ｘ線における断面斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る光源装置の上部ダクトの冷媒流路を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る光源装置の下部ダクトの冷媒流路を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る光源装置の上部ダクトの発光素子の温度上昇値を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る光源装置の下部ダクトの発光素子の温度上昇値を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る光源装置のダクトの発光素子の温度上昇値を示すグラフである。 本発明の第４実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る光源装置の冷媒流路を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る光源装置の発光素子の温度上昇値を示すグラフである。 従来の画像表示装置を示す概略図である。 図２０の画像表示装置の光源装置を示す上面図である。 従来の冷却装置を示す説明図である。

符号の説明

Ａ 中心軸
１ 画像表示装置
３ 画像変調手段
５ 表示光学手段
６ 発光制御手段
２０，４０，５０，６０ 光源装置
２１ ＬＥＤ（発光素子）
２２ 保持手段
２３，４１，５１，６１ ダクト
２４ ヒートシンク
２６，４２ａ，４２ｂ，５３ａ，５３ｂ，６２ａ，６２ｂ 供給口
２７，４３ａ，４３ｂ，５４ａ，５４ｂ，６３ａ，６３ｂ 排出口
２８ 第１の流路（冷媒流路）
２９ 第２の流路（冷媒流路）
４４ａ 第３の流路（冷媒流路）
４４ｂ 第４の流路（冷媒流路）
４４ｃ 第５の流路（冷媒流路）
４４ｄ 第６の流路（冷媒流路）
５５ａ 第７の流路（冷媒流路）
５５ｂ 第８の流路（冷媒流路）
５５ｃ 第９の流路（冷媒流路）
５５ｄ 第１０の流路（冷媒流路）
６４ 第１１の流路（冷媒流路）
６５ 第１２の流路（冷媒流路）

Claims (12)

1. 照明光を出射する複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子を保持する保持手段と、
   該保持手段に隣接して配置されるとともに、冷媒を流す複数の冷媒流路が形成されたダクトとを備え、
   前記保持手段は、前記ダクトの複数の冷媒流路の流路壁面を共通とする少なくとも１つの熱伝導体で構成されることを特徴とする光源装置。
2. 前記ダクトに、前記冷媒が供給される供給口及び前記冷媒が排出される排出口とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記複数の冷媒流路のそれぞれの前記流路壁面を構成する前記保持手段で保持される前記発光素子が単位時間に発する発熱量の総和が略等しいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 前記供給口と前記排出口とが前記保持手段を介して熱的に接続されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光源装置。
5. 前記保持手段が、円筒形状であり、
   前記発光素子が、前記保持手段の内周面に、前記保持手段の中心軸に向かって照明光を出射するように配されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記供給口及び前記排出口が、前記保持手段と対向する前記ダクトの壁面に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記供給口と前記保持部材の中心軸及び前記排出口と前記保持手段の中心軸とのなす角が等しいことを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 前記供給口及び前記排出口を複数備え、
   前記複数の供給口及び前記複数の排出口の少なくともいずれか一方が、前記保持手段の中心軸に対して点対称に配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の光源装置。
9. 前記複数の冷媒流路が、前記保持手段の外周面に沿って前記保持手段の中心軸方向に層構造に形成され、
   前記供給口及び前記排出口は、前記保持手段の中心軸方向に隣接する前記各冷媒流路を流れる前記冷媒のそれぞれの方向が前記保持手段の中心軸回りに交互の向きとなるように配されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光源装置。
10. 前記複数の冷媒流路が、前記保持手段の外周面に沿って前記保持手段の中心軸と交差する平面上に形成され、
    前記供給口及び前記排出口は、前記各冷媒流路を流れる前記冷媒のそれぞれの方向が前記保持手段の中心軸回りに同一方向となるように配されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光源装置。
11. 前記保持手段には、前記ダクト内に延びるヒートシンクが形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光源装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光源装置を備え、入力された画像情報に応じた画像を観察者に対して表示する画像表示装置であって、
    前記複数の発光素子を定電流または定電圧で駆動制御する発光制御手段と、
    前記発光制御手段により駆動制御された前記複数の発光素子から出射した照明光を前記画像情報に応じて変調する画像変調手段と、
    該画像変調手段において、変調された変調光を観察者が観察可能なように表示する表示光学手段と、
    前記冷媒流路内に冷媒を供給するポンプとを備えることを特徴とする画像表示装置。

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