JP2009103880A - 冷却装置及びそれを有する画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の部材を効率的に冷却することができ、特に各部材の局所発熱部を効果的に冷却することができる冷却装置及びそれを用いた画像投射装置を得ること。
【解決手段】 光を放射する光源手段と、光源手段に電圧を供給する電源ユニットと、
画像を形成する画像表示素子を含む色分解合成光学系と、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する画像投射装置において、吸気風で色分解合成光学系の少なくとも一部を冷却する第１の冷却ファンと、吸気風で電源ユニットを冷却する第２の冷却ファンとを有し、第１の冷却ファンは、色分解合成光学系と、電源ユニットとの間であって、第１の冷却ファンからの吹き出し風が電源ユニットの一部に流れるように配置されていることを特徴とする画像投射装置。
【選択図】図３

Description

本発明は冷却装置及び画像表示素子（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投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。

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。

近年、液晶プロジェクタ等の画像投射装置には、明るい投射画像を得るための光源手段が高輝度であること、又小型、軽量であって持ち運びやすいこと、更に動作中、動作音が小さく、静音であること等が望まれている。

光源手段の高輝度化を実現するためには、光源手段が高出力であることが必要である。装置全体の小型化を実現するためには、装置内部の部品の高密実装化及び構成部品の小型化を図ることが必要である。又、動作音の静音化を実現するためには、冷却ファンの駆動電圧を低減すること、冷却ファンの使用数を減らすこと等が必要である。

これらの対策は画像投射装置の各部材の温度上昇の要因となってくる。

画像投射装置の各部材の温度が上昇してくると、例えば以下のような様々な問題が生じてくる。

液晶表示素子や色分解合成光学系周辺の光学素子等の部材は高温になると光学性能が劣化しやすく、投射画像の画質が低下してくる。

また、電源ユニットが非常に高温になると故障の原因となる。

更に光源ユニットは、バルブの温度許容範囲が狭いため、指定の範囲に温度を維持することができない場合には、発光管の黒化や白化等の現象が生じ、また動作が不安定になる。

このため画像投射装置では、上記箇所の冷却について特に留意しながらも、製品全体を真に効率の良い冷却形態に構築しつつ、高輝度化、小型化、静音化等の課題を解決する必要がある。

上記の問題を解決するため、色分解合成光学系と光源ユニットの間に冷却ファンを配置し、冷却ファンを共通化することで１つの冷却ファンで双方を冷却する形態の画像投射装置が提案されている（特許文献１）。
特開２００４-６１５６９号公報

特許文献１の画像投射装置（液晶表示装置）では冷却ファンを色分解光学系と光源ユニットの中間に配置し、装置の両側の側面に通気穴を設けて１つの冷却ファンで画像表示素子と光源ユニットの双方を冷却している。

特許文献１では、冷却ファンの吸気風と吹き出し風の双方を冷却に用いている。

特許文献１では、色分解合成光学系と光源ユニットの双方を１つの冷却ファンで冷却している。このため、部品が密集しやすい色分解合成光学系や、近年の高輝度化により冷却条件が更に厳しくなっている光源ユニットの双方の冷却を効果的に行うための冷却ファンの設定や選定等が非常に困難となっている。例えば双方を十分冷却しようとすると、冷却ファンが大型化し、又、騒音が大きくなってくる。

一方、最近の画像投射装置においては、電気素子、光学部品の小型化等に伴って、これらの部材の局所発熱部の冷却を行うことが必要になっている。

これらの部材の局所発熱部の冷却が不十分であると、誤動作が生じ、良好な投射画像が得られなくなるという問題が生じてくる。

本発明は、複数の部材を効率的に冷却することができ、特に各部材の局所発熱部を効果的に冷却することができる冷却装置及びそれを用いた画像投射装置を提供することを目的とする。

本発明の冷却装置は、第１の被冷却手段と、吸気風で該第１の被冷却手段を冷却する第１の冷却ファンと、第２の被冷却手段と、該第２の被冷却手段を冷却する第２の冷却ファンとを有し、該第１の冷却ファンは、該第１の冷却ファンからの吹き出し風が該第２の被冷却手段側に流れるように配置されていることを特徴としている。

本発明の画像投射装置は、光を放射する光源手段と、該光源手段に電圧を供給する電源ユニットと、画像を形成する画像表示素子を含む色分解合成光学系と、該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、吸気風で該色分解合成光学系の少なくとも一部を冷却する第１の冷却ファンと、吸気風で該電源ユニットを冷却する第２の冷却ファンとを有し、該第１の冷却ファンは、該色分解合成光学系と、該電源ユニットとの間であって、該第１の冷却ファンからの吹き出し風が該電源ユニットの一部に流れるように配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、複数の部材を効率的に冷却することができ、特に各部材の局所発熱部を効果的に冷却することができる冷却装置及びそれを用いた画像投射装置が得られる。

以下に、本発明の冷却装置とそれを有する画像投射装置の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の画像投射装置で用られるる冷却装置は、シロッコファン等の第１の冷却ファンで吸気風（冷却風）を用いて画像表示素子を含む色分解合成光学系等の第１の被冷却手段を冷却している。

又、第２の冷却ファンで吸気風を用いてランプに電圧を供給するための電源ユニットを冷却している。

このとき、第１の冷却ファンと、第２の冷却ファンは、第１の冷却ファンからの吹き出し風が第２の被冷却手段側に流れ、第２の被冷却手段を冷却した風が第２の冷却ファンで筐体外へ排出されるように配置されている。

又、本発明の画像投射装置は、光を放射する光源手段と、光源手段に電圧を供給する電源ユニットと、画像を形成する画像表示素子を含む色分解合成光学系と、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。

図１は、本発明の画像投射装置（投射型画像表示装置）の実施例１の構成を示した概略図である。

図２（Ａ）、（Ｂ）は図１の画像投射装置の光学構成の平面図と側面図である。

図１、図２において、２４は光源ランプ（ランプ）である。２３はランプ２４を保持するランプホルダーである。２２は防爆ガラスである。２１はガラス押さえである。３５はランプ２４からの光を画像表示素子に入射させるための照明光学系である。

２８は照明光学系３５からの出射光が入射する色分解合成光学系であって、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色用の液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ、５０Ｂを備える。３３は色分解合成光学系２８からの出射光が入射する投射レンズ鏡筒であって、不図示のスクリーン（被投射面）に画像を投射している。

投射レンズ鏡筒３３内には後述する投射光学系（投射レンズ）が収納されている。３１はランプ２４、照明光学系３５、色分解合成光学系２８を収納するとともに投射レンズ鏡筒３３が固定される光学ボックスである。光学ボックス３１にはランプ２４の周囲を囲むランプ周辺部材としてのランプケース部が形成されている。

２７は光学ボックス３１内に照明光学系３５、色分解合成光学系２８、を収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋である。３６は電源、２０は電源フィルタである。６は電源３６と合体しランプ２４を点灯する為のバラスト電源である。２６は電源３６からの電力により液晶表示素子の駆動、及びランプ２４の点灯指令を送る為の回路基板である。

５は装置中央部に位置し、色分解合成光学系２８内の液晶表示素子等の光学素子（第１の被冷却手段）を吸気風で冷却し、吹き出し風で電源３６、バラスト電源等の第２の被冷却手段を冷却を補助する為の第１の冷却ファン（第１の冷却手段）である。

１５はランプ２４に対して吹き付け風を送り、ランプ２４を冷却する為の光源ランプ用の冷却ファンである。１４はランプ冷却ファン１５を保持しつつ冷却風をランプに送るためのランプダクトであり、照明光学系３５における局所発熱部（後述する偏光変換素子６１）にも冷却風を導く。１６は冷却ファン１５を押さえてランプダクト１４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。

１０は後述する外装キャビネット（筐体）７に設けられた吸気口から空気を吸い込む第２の冷却ファンであり、電源３６とバラスト電源６内に風（吸気風）を流通させて電源３６及びバラスト電源６等の第２の被冷却手段を同時に冷却している。９は排気ファンであり、排気ファン９はランプ冷却ファン１５によるランプ２４を通過した後の熱風を排出する。

３４はランプ排気ルーバーであり、ランプ２４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。

７は光学ボックス３１等を収納する為の筐体の一部としての外装キャビネット（外装ケース下部）（筐体下部）である。２５は外装キャビネット７に光学ボックス３１等を収納した状態で蓋をする為の筐体の一部としての外装キャビネット蓋（外装ケース上部）（筐体上部）である。

１及び１２は側板である。外装キャビネット７には上記の吸気口が形成されており、側板１２には上記の排気口が形成されている。

１９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。１７は側板１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。

８はランプ２４からの排気熱を排気ファン９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３４を保持する。

３はランプ蓋である。ランプ蓋３は外装キャビネット７の底面に着脱自在に設けられており、不図示のビスにより固定されている。

また、４はセット調整脚で、セット調整脚４は外装キャビネット７に固定されており、その脚部の高さを調整可能となっている。脚部４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。

２は外装キャビネット７の吸気口外側に取り付く不図示のフィルタを押さえるＲＧＢ吸気プレートである。

１３は色分解合成光学系２８を保持するプリズムベースである。

３０は色分解合成光学系２８内に配置されるところの、液晶表示素子から出ているＦＰＣが接続され、回路基板２６に接続されるＲＧＢ基板である。２９はＲＧＢ基板３０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。

次に、前述した図１におけるランプ２４、照明光学系３５、色分解合成光学系２８、投射レンズ３３にて構成される画像表示素子（液晶表示素子等の画像形成素子）を搭載した画像投射装置（投射画像表示装置）の光学構成について図２（Ａ）、（Ｂ）にて説明する。

図２（Ａ）、（Ｂ）において、ランプ２４は連続スペクトルで白色光を発光する発光管２４ａを有する。３７は発光管２４ａからの光を所定の方向に集光するリフレクタである。発光管２４ａとリフレクタ３７によりランプ（光源手段）２４を形成する。

３８ａは水平方向（ランプ２４からの光の進行方向における水平方向（ｘ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１のシリンダーアレイである。

３８ｂは第１のシリンダーアレイ３８ａ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。３９は紫外線吸収フィルタである。４０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。

４１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。４２は光軸を８８度変換する為の全ミラーである。３８ｃは垂直方向（ランプ２４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。

３８ｄは第３のシリンダーアレイ３８ｃ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。４５は色座標をある値に調整するために特定波長域の色をランプに戻すためのカラーフィルターである。

４３はコンデンサーレンズである。４４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。以上により照明光学系３５が構成される。

４６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。４７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。４８はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光をする第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。

５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ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用の液晶表示素子（ライトバルブ）、緑用の液晶表示素子（ライトバルブ）、青用の液晶表示素子（ライトバルブ）である。

４９Ｒ，４９Ｇ，４９Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。５１はＲの色純度を高めるためにオレンジ光をランプ２４側に戻すトリミングフィルターと透明基板に偏光素子を貼着したＲＢ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。

５２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。５７はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光をする第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。

５４はＢ用出射側偏光板（偏光素子）であり、ＢのＳ偏光のみを整流する。５６はＳ偏光のみを透過させるＧ用出側偏光板である。５５はＲＢ光を透過し、Ｇ光をするダイクロイックプリズムである。

以上のダイクロイックミラー４６からダイクロイックプリズム５５により、色分解合成光学系２８が構成される。

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４０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４０を基準として述べている。

一方ダイクロイックミラー４６に入射する光は偏光ビームスプリッター４８、５７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４０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４６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。

次に光学的な作用を説明する。

発光管２４ａから発した光はリフレクタ３７により所定の方向に集光される。リフレクタ３７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。

但し、発光管２４ａ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。これらの光束は、第１のシリンダーアレイ３８ａに入射する。

第１のシリンダーアレイ３８ａ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３９を介して、第２のシリンダーアレイ３８ｂに入射する。第２のシリンダーアレイ３８ｂ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４０の近傍に形成する。

偏光変換素子４０は、偏光分離面と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。

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。

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４０を出射した後、フロントコンプレッサ４１を介して、ミラー４２にて８８度反射し、第３のシリンダーアレイ３８ｃに入射する。第３のシリンダーアレイ３８ｃ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、その後第４のシリンダーアレイ３８ｄ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４３、リアコンプレッサ４４に至る。

ここで、フロントコンプレッサ４１、コンデンサーレンズ４３、リアコンプレッサ４４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液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを配置する。次に、偏光変換素子４０によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー４６に入射する。尚、ダイクロイックミラー４６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。

次に、Ｇの光路について説明する。

ダイクロイックミラー４６を透過したＧの光は入射側偏光板４７に入射する。尚、Ｇの光はダイクロイックミラー４６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。そしてＧの光は、入射側偏光板４７から出射した後、第１の偏光ビームスプリッター４８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用の液晶表示素子５０Ｇへと至る。

Ｇ用の液晶表示素子４９Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調され反射される。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４８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４８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５５に向かう。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４８とＧ用の液晶表示素子５０Ｇとの間に設けられた１／４波長板４９Ｇの遅相軸を所定の方向に調整している。

これにより、第１の偏光ビームスプリッター４８とＧ用の液晶表示素子５０Ｇ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。第１の偏光ビームスプリッター４８から出射したＧの光は、第３の偏光ビームスプリッター５５に対してＳ偏光として入射し、ダイクロイックプリズム５５のダイクロイック膜面でＧ光を反射して投射レンズ３３へと至る。

一方、ダイクロイックミラー４６を反射したＲとＢの光は、ダイクロイックミラー４６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５１でオレンジ光をカットされた後、入射側偏光板５２から出射し、色選択性位相差板５３に入射する。色選択性位相差板５３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５７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５７に入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター５７の偏光分離面で反射され、Ｒ用の液晶表示素子５０Ｒへと至る。

また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター５７に入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター５７の偏光分離面を透過してＢ用の液晶表示素子５０Ｂへと至る。

Ｒ用の液晶表示素子５０Ｒに入射したＲの光は画像変調され反射される。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５７の偏光分離面でされて光源２４側に戻され、投射光から除去される。

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５７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５５に向かう。

また、Ｂ用の液晶表示素子５０Ｂに入射したＢの光は画像変調され反射される。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５７の偏光分離面を透過して光源２４側に戻され、投射光から除去される。

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５７の偏光分離面でして投射光としダイクロイックプリズム５５に向かう。

このとき、第２の偏光ビームスプリッター５７とＲ用，Ｂ用の液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｂの間に設けられた１／４波長板４９Ｒ，４９Ｂ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。

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５７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５４で検光されてダイクロイックプリズム５５に入射する。また、Ｒの光はＰ偏光のまま偏光板をそのまま透過し、ダイクロイックプリズム５５に入射する。

尚、出射側偏光板５４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５７とＢ用の液晶表示素子５０Ｂ、１／４波長板４９Ｂ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。

そして、ダイクロイックプリズム５５に入射したＲとＢの投射光はダイクロイックプリズム５５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の光と合成されて投射レンズ５に至る。

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。

以上説明した光路は液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。

まず、Ｇの光路について説明する。

ダイクロイックミラー４６を透過したＧの光のＰ偏光光は入射側偏光板４７に入射し、その後、第１の偏光ビームスプリッター４８に入射して偏光分離面で透過され、Ｇ用の液晶表示素子５０Ｇへと至る。

しかし、液晶表示素子５０Ｇ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。従って、液晶表示素子５０Ｇ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４８の偏光分離面で透過し、入射側偏光板４７を透過して光源２４側に戻され、投射光から除去される。

次に、ＲとＢの光路について説明する。

ダイクロイックミラー４６を反射したＲとＢの光のＰ偏光光は、入射側偏光板５１に入射する。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板５２から出射した後、色選択性位相差板５３に入射する。色選択性位相差板５３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５７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５７に入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター５７の偏光分離面で反射され、Ｒ用の液晶表示素子５０Ｒへと至る。

また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター５７に入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター５７の偏光分離面を透過してＢ用の液晶表示素子５０Ｂへと至る。

ここでＲ用の液晶表示素子５０Ｒは黒表示の為、Ｒ用の液晶表示素子５０Ｒに入射したＲの光は画像変調されないまま反射される。

従って、Ｒ用の液晶表示素子５０Ｒ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５７の偏光分離面でし、入射側偏光板５１を通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。

一方、Ｂ用の液晶表示素子５０Ｂに入射したＢの光はＢ用の液晶表示素子５０Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。

従って、Ｂ用の液晶表示素子５０Ｂで反射された後もＢの光はＰ偏光光のままである。この為、再び第２の偏光ビームスプリッター５７の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板５３により、Ｐ偏光に変換され、入射側偏光板５２を透過して光源２４側に戻されて投射光から除去される。

以上が、反射型の液晶表示素子（反射型液晶パネル）を使用した画像投射装置（投射型画像表示装置）での光学構成である。

尚、反射型液晶表示素子の代わりに透過型液晶表示素子を用いても基本的な構成は同じである。

図２、図３、図４は本発明の実施例１の画像表示素子を使用した画像投射装置における冷却装置の説明図である。

本実施例では、第１の冷却ファン５の吸気風を用いて色分解合成光学系の少なくとも一部を冷却している。

第２の冷却ファン１０の吸気風を用いて電源ユニット１０１（６、３６）を冷却している。

このとき第１の冷却ファン５は、色分解合成光学系２８と、電源ユニット１０１との間であって、第１の冷却ファン５からの吹き出し風が電源ユニット１０１の一部の局所発熱部に流れるように配置されている。

実施例１はＲＧＢの３色用の液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ、５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８と、電源ユニット１０１を冷却対象としている。

電源ユニット１０１とは電源３６と電源バラスト６の少なくとも一方を含むユニットとする。

先の説明と同様、３５はランプ２４からの光を入射する照明光学系である。２８は照明光学系３５からの出射光が入射する色分解合成光学系であって、ＲＧＢの３色用の液晶表示素子を備える。

３３は色分解合成光学系からの出射光が入射する投射レンズ鏡筒であって、不図示のスクリーン（被投射面）に画像を投射する。投射レンズ鏡筒３３内には投射レンズ光学系が収納されている。

３１はランプ２４、照明光学系３５、色分解合成光学系２８を収納するとともに投射レンズ３３が固定される光学ボックスであり、前記光学ボックス３１にはランプ２４の周囲を囲むランプ周辺部材としてのランプケース部が形成されている。

１３は色分解合成光学系２８を保持するプリズムベースで、２７は光学ボックス３１内に照明光学系３５、色分解合成光学系２８、を収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋である。

３６は電源、６はランプ２４を点灯する為のバラスト電源であり、これらは電源ユニット１０１の一要素を構成している。

照明光学系３５を収納保持する光学ボックス３１と、第１の冷却ファン５、光源ユニットは筐体内（外装７、２５）に収納されている。

５は装置の略中央部に位置し、色分解合成光学系２８内の液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ等の光学素子（第１の被冷却手段）を吸気風で冷却する為の第１の冷却ファン（第１の冷却ファン、シロッコファン）である。

第１の冷却ファン５は吹き出し風で電源３６、バラスト電源６等の電源ユニット１０１（第２の被冷却手段）を冷却している。

５９は色分解合成光学系２８からシロッコファン５に流れ込む冷却風（吸気風）の流れである。

６０はシロッコファン５から電源３６、電源バラスト６の局所発熱部６１（冷却用ヒートシンク側面の電界効果トランジスタ）に吹き出される冷却風の流れである。５８は冷却風の流れ６０を導くための導風形状部（導風路）である。６２は電源ユニット１０１用の第２の冷却ファン１０によって装置外部（筐体外部）に向かう冷却風の流れである。

電源ユニット（電源３６と電源バラスト６の少なくとも一方を含むユニット）１０１は、発熱部が複数存在するため電源ユニット１０１全体を冷却する必要がある。しかし、電源ユニット１０１は特に高温となる電界効果トランジスタ６１（局所発熱部）が存在する。このため、１つのファンで電源ユニット１０１全体を冷却する場合、電界効果トランジスタ６１（局所発熱部）を許容温度以下にするためにそれ以外の発熱部品全てを必要以上に冷却しなければならない。この結果、冷却効率、騒音を考慮した場合不利となる。

これを解決するために特に高温となる電界効果トランジスタ６１（局所発熱部）をシロッコファン５のように冷却風の指向性が高く、局所冷却に適する専用の冷却ファンを用いて冷却する事が好ましい。しかし、新たに専用の冷却ファンを設置するには装置全体が複雑となり、又、スペースを考慮した場合現実的でない。

そこで本実施例では、３つの液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８の冷却用のシロッコファン（第１の冷却手段）５の吹き出し風を電界効果トランジスタ６１（局所発熱部）冷却の補助に使用する。これにより装置の複雑化や大型化を招くことなく冷却可能としている。

また、電源ユニット（第２の被冷却手段）（電源３６、バラスト電源６）１０１全体を冷却する第２の冷却ファン１０（第２の冷却手段）の駆動電圧の低減が可能となり、これにより装置を静音化している。

更に導風路５８を設けてシロッコファン５からの吹き出し風を電源ユニット１０１の一部の電界効果トランジスタ６１（局所発熱部）に導くことで、例えば集中的に導くことで、より効果的に電界効果トランジスタ６１（局所発熱部）を冷却している。

また、本実施例において、シロッコファン５を冷却対象である３つの液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８を収納する光学ボックス３１と電源ユニット（電源３６、バラスト電源６）１０１との間に配置している。更に長方形状の液晶表示素子の長辺方向とファン回転軸が略平行となるように配置している。

この構成をとる事で３つの液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ，５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８自体が冷却風流れの障害とならないようにしている。

これにより冷却風の流れが阻害される事なく３つの液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ，５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８の周辺を流れるようにして、効果的に冷却している。

また、シロッコファン５を、冷却対象である３つの液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ，５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８と電源ユニット（電源３６、電源バラスト６）１０１の間に配置している。これによって、両冷却対象に接近した場所にあるため冷却効率のロスを最小限に抑えて双方を効果的に冷却している。

また、本実施例では、シロッコファン５の吸気風を外部から３つの液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８に導いている。その後、導風路５８を介して電源ユニット（電源３６、電源バラスト６）１０１に吹き付ける（図３のシロッコファン５の吹き付けの冷却風の流れ６０）。電源ユニット（電源３６、電源バラスト６）１０１を通過した冷却風６２は電源ユニット（電源３６、電源バラスト６）１０１を冷却するための冷却ファン１０の吸気力によりよどみなく装置外（筐体外）に排出される。

このように装置（筐体）への冷却風の導入から排出までの流れをつくることで、装置全体を効果的に冷却している。

また、本実施例で示した装置の略中央部にシロッコファン５を配置している。

装置の略中央部周辺は部品が密集しており、このような部品密集部にシロッコファン５を配置する場合、ファンが静圧の高い環境下で動作する事になる。

そのため、静圧の高い環境下で風量の低下が大きい軸流ファンでは冷却風量を確保する事が難しい。しかし、本実施例を適用した構成では、静圧の高い環境下においても風量を確保しやすいシロッコファン５を配置することでファンの冷却能力低下を最小限に抑える事が容易である。

このため、３つの液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８、電源ユニット（電源３６、電源バラスト６）１０１の双方を効率よく冷却することができる。

更に、ファンに起因する騒音が外装、内部の構成部品で遮断され装置外にもれにくくなるため、装置が静音化される。

また、本実施例ではシロッコファン５の吸気風を用いて３つの液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ，５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８を冷却している。

液晶表示素子及び色分解合成光学系２８を冷却するためにシロッコファン５からの吹き付け風を用いて冷却を行った場合、指向性の高い冷却風を各部に導くため、導風路５８の構成が複雑化しやすい。そのため、ダクト損失を生じるだけでなく、導風路のスペースも大きくなる。

更に、部品密集度の高い液晶表示素子を備えた色分解合成光学系の周辺部の冷却では、冷却風の流れ方向が変化する箇所近傍で流れが極端に弱くなることがある。また、吹き溜まりや乱流が発生しやすく、冷却効率が低下し、又冷却にムラが生じやすい。

そこで本実施例では、シロッコファン５による吸気風を用いて冷却を行うことで上記の問題を解決し、ダクトの簡略化による製品を小型化し、更に効率的に冷却を行っている。

図５は本発明の実施例２の要部概略図である。

図５では液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを備える色分解合成光学系２８（第１の被冷却手段）の冷却用にシロッコファン５（第１の冷却手段）を用いている。そしてシロッコファン５の吹き出し風を無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子４０（第２の被冷却手段）（局所発熱部）に吹き付けて冷却している様子を示している。

２８は３色用の液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ、５０Ｂを備えた色分解合成光学系である。４０は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子（局所発熱部）である。５は３色用の液晶表示素子５０Ｒ，５０Ｇ、５０Ｂを備えた色分解合成光学系２８を吸気風を用いて冷却し、吹き出し風を用いて無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子４０（局所発熱部）を冷却する冷却用シロッコファンである。

３１はランプ２４、照明光学系３５、色分解合成光学系２８を収納するとともに投射レンズ３３が固定される光学ボックスである。１５はランプ冷却ファン、１４はランプ冷却ファン１５を保持しつつ冷却風をランプに送るためのランプダクトである。

１６は冷却ファン１５を押さえて１４のランプダクト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。

その他、各部材は実施例１と同様なので説明を割愛する。

上記の照明光学系３５における偏光変換素子４０（局所発熱部）はランプ冷却ファン１５（第２の冷却手段）により冷却されている。ランプ冷却ファン15による偏光変換素子４０（局所発熱部）冷却を補助するために、液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを備える色分解合成光学系２８の冷却用のシロッコファン５（第１の冷却手段）を用いている。シロッコファン５の吹き出し口を偏光変換素子４０（局所発熱部）に向けて冷却を補助している。

この際、実施例１のようにシロッコファン５の吹き出し風を導くダクトを用いても良く、これによれば冷却効率の点で有効である。

実施例２においては照明光学系３５における偏光変換素子４０（局所発熱部）の冷却の補助を考慮した構成としたが、装置内において制御基板上やその他の部分に温度条件の厳しい局所発熱部を冷却しても良い。

その際、液晶表示素子５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂを備える色分解合成光学系２８の冷却用のシロッコファン５の吹き出し口を局所発熱部に向ければ良く、これによれば局所発熱部の冷却を補助することができる。

尚、本発明は前述した各実施例の構成に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以上のように、各実施例では、第１の冷却手段と、第２の冷却手段はいずれもファンで構成されている。そして、第１の冷却手段は吸気風を用いて第１の被冷却手段を冷却している。又、第2の冷却手段は吸気風を用いて第２の被冷却手段を冷却する一方、第１の冷却手段は吹き出し風を用いて第２の被冷却手段の冷却を補助している。

各実施例では以上の構成をとる事で、第１の冷却手段５からの吹き出し風を用いて第２の被冷却手段（電源ユニット）における電界効果トランジスタ６１等の局所発熱部等に対して冷却補助している。

このため、局所発熱部を冷却するファンよりなる第２の冷却手段１０の冷却条件を緩和することができる。これによりファン１０の騒音が低減し、静音化が容易となる。また第２の冷却手段１０もより小型のものが選定可能となり、それに伴って装置全体の小型化が容易となる。

又、第２の被冷却手段としての光源ユニットが高輝度化したときにも柔軟に対応できる。

各実施例では、第１の冷却手段としてシロッコファン５を用い、それを画像表示素子（液晶表示素子）を備える色分解合成光学系２８と電源ユニット１０１との間に位置するように構成している。

以上の構成をとる事で、シロッコファン５が画像表示素子を備える色分解合成光学系２８と電源ユニット１０１との間である装置の略中央部に配置できる。

このため、上記の様な部品密集部においても、他の軸流ファン等を配置する場合と比較して冷却効率が良く、更に局所発熱部等の第2の被冷却手段に対しても効果的に冷却補助することができる。

さらに装置略中央部に構成されることから外装により該シロッコファンから生ずる騒音を低減することができる。

本発明の実施例１の画像投射装置の分解斜視略図 本発明の実施例１の画像投射装置の光学構成略図 本発明の実施例１の冷却装置の説明図 本発明の実施例１の冷却装置の説明図 本発明の実施例２の冷却装置の説明図

符号の説明

１は側板、２はランプ蓋、３は外装キャビネット、４はセット調整脚、５は冷却ファン、６はバラスト電源、７は外装キャビネット、８は排気ボックス、９は排気ファン、１０は電源用冷却ファン、１１は電源オフ後のファン駆動用コンデンサ、１２は側板、１３はプリズムベース、１４はランプダクト、１５はランプ冷却ファン（吹き付けファン）、１６はランプダクト、１７はインターフェース補強板、１８はインターフェース補強板補強部品、１９はインターフェース基板、２０はインターフェース基板ユニット、２１はガラス押さえ、２２は防爆ガラス、２３はランプホルダー、２４は光源ランプ、２５は外装キャビネット蓋（外装ケース）、２６は回路基板、２７は光学ボックス蓋、２８はＲＧＢの３色用の液晶表示素子を備えた色分解合成光学系、２９はＲＧＢ基板カバー、３０はＲＧＢ基板、３１は光学ボックス、３２はリモコンセンサー基板、３３は投射レンズ鏡筒、３４はランプ排気ルーバー、３５は照明光学系、３６は電源、３７はリフレクタ、３８ａは第１のシリンダーアレイ、３８ｂは第２のシリンダーアレイ、３８ｃは第３のシリンダーアレイ、３８ｄは第４のシリンダーアレイ、３９は紫外線吸収フィルタ、４０は偏光変換素子、４１はフロントコンプレッサ、４２は全ミラー、４３はコンデンサーミラー、４４はリアコンプレッサ、４５はカラーフィルター、４６はダイクロイックミラー、４７はＧ用入射側偏光板、４８は第１の偏光ビームスプリッター、４９は１／４波長板、５０は液晶表示素子、５１はトリミングフィルター、５２はＲＢ用入射側偏光板、５３色選択性位相差板、５４はＢ用出側偏光板、５５はダイクロイックプリズム、５６はＧ用出側偏光板、５７は第２の偏光ビームスプリッター、５８は導風形状部（導風路）、５９は液晶表示素子及び色分解合成光学系からシロッコファンへ流れ込む吸引冷却風、６０はシロッコファンから吹き出される冷却風、６１は電源、電源バラスト内における電界効果トランジスタ（局所発熱部）、６２は１０の電源用冷却ファンによって装置外部に向かう流れ。１０１はバラスト電源６と電源６により構成される電源ユニット。

Claims (6)

1. 第１の被冷却手段と、吸気風で該第１の被冷却手段を冷却する第１の冷却ファンと、
   第２の被冷却手段と、該第２の被冷却手段を冷却する第２の冷却ファンとを有し、
   該第１の冷却ファンは、該第１の冷却ファンからの吹き出し風が該第２の被冷却手段側に流れるように配置されていることを特徴とする冷却装置。
2. 光を放射する光源手段と、
   該光源手段に電圧を供給する電源ユニットと、
   画像を形成する画像表示素子を含む色分解合成光学系と、
   該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、
   吸気風で該色分解合成光学系の少なくとも一部を冷却する第１の冷却ファンと、
   吸気風で該電源ユニットを冷却する第２の冷却ファンとを有し、
   該第１の冷却ファンは、該色分解合成光学系と、該電源ユニットとの間であって、該第１の冷却ファンからの吹き出し風が該電源ユニットの一部に流れるように配置されていることを特徴とする画像投射装置。
3. 前記第１の冷却ファンはシロッコファンであることを特徴とする請求項２の画像投射装置。
4. 前記色分解合成光学系と、第１の冷却ファンと、電源ユニットは筐体内に収納されており、該筐体内には該第１の冷却ファンからの吹き出し風を導くための導風路が形成されており、該第１の冷却ファンからの吹き出し風は該導風路を介して前記電源ユニットの一部に流れ、その後、前記第２の冷却ファンの吸気力で筐体外部に排出されていることを特徴とする請求項２又は３の画像投射装置。
5. 前記画像表示素子は長方形状をしており、前記第１の冷却ファンは、その回転軸が該画像表示素子の長辺方向と平行となるように構成されることを特徴とする請求項２、３又は４の画像投射装置。
6. 前記導風路は前記第１の冷却ファンからの吹き出し風が、前記電源ユニットの一部に集中的に導かれるように形成されていることを特徴とする請求項４の画像投射装置。

Images