JP2010032945A - Ｄｍｄ素子の放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＭＤ素子を用いた投写型表示装置において、ＤＭＤ素子の前面に蓄積する熱も放熱可能な冷却装置を提供する。
【解決手段】本発明のＤＭＤ素子の放熱装置は、入力された画像に応じ画素ごとに変調可能な反射式映像素子であるＤＭＤ素子と、前記ＤＭＤ素子を固定し保持する第１の素子保持金具及び第２の素子保持金具と、前記第１及び第２の素子保持金具に比較して熱伝導率が高い材質で形成され、かつ、少なくとも前記ＤＭＤ素子の前面の一部に接触するとともに、前記第１及び第２の素子保持金具に狭持されるように設置された薄板放熱板と前記ＤＭＤ素子を後面より冷却する素子後面冷却ユニットを備える。
【選択図】図２

Description

反射式映像素子であるＤＭＤ素子を用いた投写型表示装置の構造に関し、特に、ＤＭＤ素子の取付け構造における放熱技術に関する。

大画面映像を表示する方法の１つとして、映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子を光で照明し、その光学像を投写レンズにより拡大投写する投写型表示装置が知られている。空間光変調素子として反射式映像素子であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）が用いられる。そして近年、このような投写型表示装置では、投写画像の高輝度化に対する要望が強い。

高輝度化のために、複数のランプより放射される光を合成して高いエネルギの光束をＤＭＤ素子の前面より照射する技術が採用されている。その結果、ＤＭＤ素子の温度上昇が大きく、効率の高い放熱構造が望まれていた。

従来のＤＭＤ素子の放熱技術として、素子後面よりペルチェ効果を利用した冷却装置等で冷却しようとするものがある。図４は係る従来技術の一例の構造を示す構成図である。本図において、被冷却物７がＤＭＤ素子に相当し、被冷却面８が素子の後面に相当する。

この技術は、ペルチェ効果を利用した電子冷却装置の構成部品をＤＭＤなどの被冷却物に適した形状にすることにより、高効率な冷却ができるようにするものであり、吸熱面と放熱面を持つ熱電変換デバイスを備え、吸熱面が被冷却物の被冷却面と熱的に接続されており、吸熱面の長手方向が被冷却面の長手方向と同じとすることにより、被冷却物からの熱を吸熱面へ比較的均一に伝えて冷却効率の向上を図ろうとするものである（例えば特許文献１を参照）。
特開２００６−２０７９３５号公報

しかしながら、上記の従来技術の構成は、ＤＭＤ素子に蓄積する熱を積極的に奪うものであるが、後面より冷却するために前面の温度は間接的にしか下げることができなかった。

ＤＭＤ素子において、温度上昇が大きく、かつ、信頼性を維持するために放熱しなければならないのは、光束を反射することにより反射光を変調するために常に高いエネルギの照射を受けている前面であって、従来技術の構成のように後面からのみでは放熱の効率が悪く、特に前面の光束が強くなるにつれて、前面の温度を効果的に低減できないという問題があった。

そこで本発明は、ＤＭＤ素子を保持する構造において、前面に蓄積する熱も放熱可能な冷却装置を提供することを目的とする。

上記のような課題にかんがみ、本発明のＤＭＤ素子の放熱装置は、入力された画像に応じ画素ごとに照射光を変調する反射式映像素子であるＤＭＤ素子と、前記ＤＭＤ素子を固定し保持する第１の素子保持金具及び第２の素子保持金具と、前記第１及び第２の素子保持金具に比較して熱伝導率が高い材質で形成され、かつ、少なくとも前記ＤＭＤ素子の前面の一部に接触するとともに、前記第１及び第２の素子保持金具に狭持されるように設置された薄板放熱板と、前記ＤＭＤ素子を後面より冷却する素子後面冷却ユニットを備えたものである。

以上のように構成することにより、投写型表示装置を高輝度化しても、ＤＭＤ素子の前面に蓄積する熱も放熱でき、高い効率でＤＭＤ素子の放熱を可能とする。

本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明のＤＭＤ素子の放熱装置を備えた投写型表示装置の光学レイアウトを示す構成図である。

この投写型表示装置は、光源ランプ２１ａ、２１ｂ、凹面鏡２２ａ、２２ｂ、集光レンズ５１ａ、５１ｂで構成された光源ユニットから放射される光を合成プリズム２３ａで合成する多灯合成光学系を有する。光源部出射された光は、集光レンズ２８で平行光束とされて、複数のレンズで構成された第１レンズアレイ２９に入射し、多数の微小光束に分割される。多数の微小光束は、それぞれ複数のレンズで構成された第２レンズアレイ３０の対応するレンズ上に収束し、ランプの多数の像が形成される。

第２レンズアレイ３０を出射した光は、レンズ３１、ミラー３２を経て、ＤＭＤ素子（反射式映像素子）１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに導かれる。この３原色のＤＭＤ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの前面にはカラープリズム１０８が設置され、入射した白色光束を所定の波長帯の光束に分離し、３原色のＤＭＤ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのそれぞれに導き、３原色のＤＭＤ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにより変調された反射光束を再合成し出射する。この変調された光束は投写レンズ３９に入射され、変調された光学像をスクリーン（図示せず）上に投写する。

以上のような光学レイアウトとしてカラープリズム１０８近傍にＤＭＤ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが設置されるが、その際にＤＭＤ素子を保持し光学系に取り付けるようにユニット化される。この構造について、図を用いて説明する。

図２は、ＤＭＤ素子を保持し光学系に取り付けるようにユニット化したものの構成を示す外観斜視図であり、本発明のＤＭＤ素子の放熱装置の実施形態の一例の構成を示す外観斜視図に相当する。本図は、ＤＭＤ素子の光束が照射され反射変調する前面ではなく、後面側から描写した外観図となっている。

本発明のＤＭＤ素子の冷却装置は、ＤＭＤ素子１０１、第１の素子保持金具１０２、第２の素子保持金具１０３、薄板放熱板１０４、素子後面冷却ユニット１０５を備えている。そして、素子駆動電気回路基板１０６を含めてユニット化されている。

ＤＭＤ素子１０１は、上述のように入力された画像に応じ画素ごとに照射光を変調する反射式映像素子である。図２においては、素子後面冷却ユニット１０５の陰となる位置に設置されている。

第１の素子保持金具１０２と第２の素子保持金具１０３は、ＤＭＤ素子１０１を保持するとともに、その他の構成部材の取付けのベースとなり、さらに、本ユニット自体の装置への取付けのベースともなるものである。これらの材質は、熱膨張係数の関係や強度から、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金、あるいは、ステンレス合金などの板材を加工している。

薄板放熱板１０４は、第１の素子保持金具１０２と第２の素子保持金具１０３と比較して熱伝導率が高い材質で形成されている。例えば、アルミニウム、銅、あるいはそれらを主成分とする合金などを用いることができる。

また、薄板放熱板１０４は、上記材質の薄板を加工したもので、その保持は、第１の素子保持金具１０２と第２の素子保持金具１０３に狭持されるように設置される。そして、一端のみをハズレ防止に固定し、挟持された状態で伸び縮み可能に固定しているので、第１の素子保持金具１０２と第２の素子保持金具１０３とは熱膨張係数の異なる材質を用いているが、応力による変形等は生じない。

また、薄板放熱板１０４とＤＭＤ素子１０１との構造上の関係は、ＤＭＤ素子１０１の反射面以外の、少なくともＤＭＤ素子１０１前面の一部には接触するように形成している。

素子後面冷却ユニット１０５は、ＤＭＤ素子１０１を後面より冷却するもので、後面であれば、前面と違って十分な空間があり、照射光の妨げることもないので、冷却手段選択の自由では大きい。よって大きなフィンをもつヒートシンクと小型のファンの組み合わせや、その他冷却素子の使用など、任意に選択することができる。

次に、図３は本発明のＤＭＤ素子の放熱装置の実施形態の一例の構成を示す断面図である。以上のように構成されたユニットは、プリズム１０８に対しては、図３に示すようにユニット全体が支持金具１０７を介して取り付けられている。

図３において、ＤＭＤ素子１０１とプリズム１０８の空間は狭く、かつ、防塵のため密封されている。そこに高エネルギの光束が照射される。また、第１の素子保持金具１０２と第２の素子保持金具１０３、さらに、支持金具１０７は、光学素子との熱膨張係数の差を小さくするために、熱伝導率の低いステンレス系の材料で形成されている。そのため、ＤＭＤ素子前面の温度上昇は大きなものとなっている。

しかしながら、本発明のＤＭＤ素子の冷却装置であれば、以前より用いられている素子後面冷却ユニット１０５による冷却だけでなく、第１の素子保持金具１０２と第２の素子保持金具１０３に挟持される位置に、熱伝導率の高い材質で形成された薄板放熱板１０４が設置されているので、ＤＭＤ素子１０１前面や上記の狭い空間に蓄積した熱が、薄板放熱板１０４を介して効率よく外部に運ばれることで、温度上昇を抑えることができる。

以上のように、本発明のＤＭＤ素子の冷却装置は、ＤＭＤ素子を保持する構造において、前面に蓄積する熱も放熱可能とするものである。

本発明にかかるＤＭＤ素子の放熱装置は、高い効率でＤＭＤ素子の放熱を可能とするものであり、反射式映像素子であるＤＭＤ素子を用いた投写型表示装置等に用いて有用である。

本発明のＤＭＤ素子の放熱装置を備えた投写型表示装置の光学レイアウトを示す構成図 本発明のＤＭＤ素子の放熱装置の実施形態の一例の構成を示す外観斜視図 本発明のＤＭＤ素子の放熱装置の実施形態の一例の構成を示す断面図 従来技術に係る放熱装置の構成を示す外観斜視図

符号の説明

１０１ ＤＭＤ素子（反射型映像素子）
１０２ 第１の素子保持金具
１０３ 第２の素子保持金具
１０４ 薄板放熱板
１０５ 素子後面冷却ユニット
１０６ 素子駆動電気回路基板
１０７ 支持金具
１０８ ガラスプリズム

Claims (1)

1. 入力された画像に応じ画素ごとに照射光を変調する反射式映像素子であるＤＭＤ素子と、
   前記ＤＭＤ素子を固定し保持する第１の素子保持金具及び第２の素子保持金具と、
   前記第１及び第２の素子保持金具と比較して熱伝導率が高い材質で形成され、かつ、少なくとも前記ＤＭＤ素子の前面の一部に接触するとともに、前記第１及び第２の素子保持金具に狭持されるように設置された薄板放熱板と
   前記ＤＭＤ素子を後面より冷却する素子後面冷却ユニットと、
   を備えたＤＭＤ素子の放熱装置。