JP2011133789A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 基板部と放熱フィンとからなる放熱部材の複数を伝熱部材に取付け、夫々の放熱部材に伝熱部材を介して熱を伝えることで、効率よく半導体発光素子を冷却して明るく発光させることのできるコンパクトな光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタと、を提供する。
【解決手段】 本発明のプロジェクタは、光源装置を有する光源ユニット、表示素子やプロジェクタ制御手段等を備え、光源装置は、半導体発光素子と、該半導体発光素子を保持する保持体80と、該保持体80と熱接続される伝熱部材90と、基板部84の一方の面に複数の放熱フィン85が並設されて成る放熱部材82,83の複数と、を備え、伝熱部材90は、複数の放熱部材82,83における夫々の基板部84に熱接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更にメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる。

このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として発光ダイオードやレーザーダイオード、有機ＥＬなどの半導体発光素子、あるいは、蛍光体等を用いるプロジェクタの開発が多々なされている。しかしながら、光源として採用される半導体発光素子は、熱依存性が高く半導体発光素子の温度が上昇すると電力から光への変換効率が低下するという特性が知られている。

そこで、半導体発光素子の熱をヒートシンクに伝えて、このヒートシンクの基板部に並設される放熱フィンに冷却風を送風することで、半導体発光素子を冷却させる冷却構造が一般的に採用され、また、効率よく冷却をするために様々な提案もなされている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−２０１２８５号公報

特許文献１に記載の光源装置は、二個の半導体発光素子（ダイオードレーザーデバイス）を二個のヒートシンクの夫々に熱接続させた光源装置である。そして、この光源装置の二個のヒートシンクは、当該ヒートシンクによる放熱方向が互いに反対方向になるように配置されており、熱の干渉を防いで冷却効率を向上させることができる。

しかし、上記特許文献などのように、発熱源とされる光源にヒートシンクが取付けられる場合、ヒートシンクの基板部から延在する放熱フィンに伝わる熱は冷却風によって放熱されるため、放熱フィンの基部から離れるほどに温度が低くなる。このため、従来のヒートシンクは、放熱フィンの先端部で十分な熱交換が行われずに、効率よく発熱源を冷却することができるものではなかった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、基板部と放熱フィンとからなる放熱部材の複数を伝熱部材に取付け、夫々の放熱部材に伝熱部材を介して熱を伝えることで、効率よく半導体発光素子を冷却して明るく発光させることのできるコンパクトな光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタと、を提供することを目的としている。

本発明の光源装置は、半導体発光素子と、該半導体発光素子を保持する保持体と、該保持体と熱接続される伝熱部材と、基板部の一方の面に複数の放熱フィンが並設されて成る放熱部材と、を備え、前記放熱部材は複数配置され、前記伝熱部材は、前記複数の放熱部材における夫々の前記基板部に熱接続されていることを特徴とする。

また、この光源装置において、前記伝熱部材はコ字状に形成されていることを特徴とする。

そして、この光源装置において、前記複数の放熱部材は、第一の放熱部材と、第二の放熱部材と、から成り、前記伝熱部材は、互いに平行となるように配置される第一の伝熱部及び第二の伝熱部と、該第一の伝熱部と第二の伝熱部とを接続する中間接続部と、によって構成され、前記第一の伝熱部と前記第一の放熱部材における基板部とが熱接続されるとともに、前記第二の伝熱部と前記第二の放熱部材における基板部とが熱接続され、前記第一の伝熱部と前記第二の伝熱部との間に前記第一の放熱部材が配置され、前記第一の伝熱部における前記第一の放熱部材が配置される側と反対側の面に前記保持体が配置されることを特徴とする。

また、この光源装置は、前記基板部に前記複数の放熱フィンから成るフィン群が、所定の間隔を空けて、複数列に亘って設けられていることもある。

そして、本発明のプロジェクタは、上記の光源装置を有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、前記放熱部材における冷却風の出口側に前記光源装置以外の発熱源を配置して、前記光源装置における前記放熱フィンから熱を奪って放出される冷却風により前記光源装置以外の発熱源を冷却することを特徴とする。

また、このプロジェクタにおいて、前記複数の放熱部材から熱を奪って放出される冷却風が夫々異なる発熱源を冷却するように、当該冷却風を案内する案内部材が設けられている。

さらに、このプロジェクタにおいて、前記複数の放熱部材の夫々に対応した位置には、個別に冷却ファンが取付けられている。

本発明によれば、基板部と放熱フィンとからなる放熱部材の複数を伝熱部材に取付け、夫々の放熱部材に伝熱部材を介して熱を伝えることで、効率よく半導体発光素子を冷却して明るく発光させることのできるコンパクトな光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタと、を提供することができる。

本発明の実施例に係る光源装置を備えたプロジェクタを示す外観斜視図である。 本発明の実施例に係る光源装置を備えたプロジェクタの機能回路ブロックを示す図である。 本発明の実施例に係る光源装置を備えたプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係る光源装置の斜視図である。 本発明の実施例に係る光源装置の断面を示す側面模式図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタ内の冷却風の流れを示す平面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、上面及び下面パネル、正面及び背面パネル、並びに、左側及び右側パネルによって、略直方体形状とされる筐体を有している。そして、このプロジェクタ10は、筐体内に、光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する導光光学系170と、表示素子51から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系220と、光源ユニット60や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を内蔵している。

そして、この光源ユニット60は、励起用青色光源装置70と、回転駆動される蛍光ホイール101を有する蛍光発光装置100と、赤色光源装置120と、青色光源装置300と、光源側光学系140と、を備える。励起用青色光源装置70は、蛍光ホイール101に青色波長帯域の励起光を照射する半導体発光素子である励起光源71を備える。蛍光発光装置100の蛍光ホイール101は、円板状の金属基材に緑色蛍光体の層が形成される円環状の蛍光発光領域を有する。この蛍光発光領域には、光を反射する反射面が形成され、この反射面上に励起用青色光源装置70から射出される青色波長帯域の励起光を受けて緑色波長帯域の蛍光光を発する緑色蛍光体の層が形成されている。

したがって、励起用青色光源装置70から射出される青色波長帯域の励起光が蛍光発光領域に照射されると、青色光を励起光として吸収した緑色蛍光体の層から緑色波長帯域の光が射出される。つまり、蛍光ホイール101は、ホイールモータ110により回転駆動される金属基材から成り、基材に形成される円環状の蛍光発光領域に励起光を受けることで緑色波長帯域の蛍光光を発する蛍光板として機能する。

赤色光源装置120は、赤色波長帯域の光を発する赤色光源121を有する。青色光源装置300は、青色波長帯域の光を発する青色光源301を有する。光源側光学系140は、蛍光発光装置100から射出される緑色波長帯域光及び赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光、青色光源装置300から射出される青色波長帯域光の光軸を変換して、各色の光線束を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する構成とされ、ダイクロイックミラーや集光レンズ等を有する。

これにより、光源ユニット60は、プロジェクタ制御手段における光源制御手段が、赤色光源装置120、励起用青色光源装置70及び青色光源装置300の発光を個別に制御することで、当該光源ユニット60から順次赤色、緑色、青色の波長帯域光を射出させることができる。そして、プロジェクタ10の表示素子51であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を生成することができる。

光源装置である励起用青色光源装置70は、半導体発光素子である励起光源71と、該励起光源71を保持する保持体80と、を備える。さらに、この励起用青色光源装置70は、該保持体80と熱接続される伝熱部材90と、第一の放熱部材としての基部側放熱部材82及び第二の放熱部材としての先端側放熱部材83と、から成るヒートシンク81と、基部側及び先端側放熱部材82,83の夫々に対応した位置に取付けられる二個の冷却ファン261と、を備える。

このヒートシンク81の基部側（保持体80側）及びヒートシンク81の先端側に配設される基部側放熱部材82及び先端側放熱部材83は、基板部84の一方の面に複数枚の薄肉金属板が上下方向に並設されて成り、複数枚の金属板が夫々放熱フィン85として機能する。なお、基部側及び先端側放熱部材82,83の放熱フィン85は、当該放熱フィン85が上下方向に並設されて成るフィン群85aが所定の間隔を空けて、複数列に亘って設けられているものである。そして、二個の冷却ファン261は、基部側及び先端側放熱部材82,83の夫々の側方に配置されて、冷却風をヒートシンク81の基部側及び先端側放熱部材82,83の夫々に個別に送風する。

そして、熱伝導性の良好な材質から成る伝熱部材90は、厚肉の矩形板を屈曲させることで略コ字状に形成されるものであり、互いに平行となるように配置される第一の伝熱部及び第二の伝熱部と、第一の伝熱部と第二の伝熱部とを接続する中間接続部93と、によって構成される。そして、第一の伝熱部としての基部側伝熱部91は、ヒートシンク81の基部側に配置され、第二の伝熱部としての先端側伝熱部92は、ヒートシンク81の先端側に配置される。

そして、この励起用青色光源装置70のヒートシンク81は、基部側伝熱部91と基部側放熱部材82における基板部84とが熱接続されるとともに、先端側伝熱部92と先端側放熱部材83における基板部84とが熱接続されている。また、基部側伝熱部91と先端側伝熱部92との間に基部側放熱部材82が配置され、基部側伝熱部91における基部側放熱部材82が配置される側と反対側の面に保持体80が配置される。したがって、このヒートシンク81は、基部側放熱部材82と先端側放熱部材83とが直列配置されることにより、コンパクトな方形状を呈する。

そして、この励起用青色光源装置70を内蔵するプロジェクタ10は、励起用青色光源装置70のヒートシンク81における冷却風の出口側に赤色光源装置120や制御回路基板241を配置して、励起用青色光源装置70のヒートシンク81を構成する放熱フィン85から熱を奪って放出される冷却風により当該励起用青色光源装置70以外の発熱源である赤色光源装置120及び制御回路基板241を冷却する構成とされる。

具体的には、このプロジェクタ10には、励起用青色光源装置70におけるヒートシンク81に外気を冷却風として送風する冷却ファン261が、背面パネル13と励起用青色光源装置70との間に配置される。そして、この冷却ファン261が配置される側と反対側となるヒートシンク81の側方、つまり基部側放熱部材82から放出される冷却風の出口側に赤色光源装置120が配置されている。また、このプロジェクタ10には、励起用青色光源装置70の励起光源71が配置される側と反対側である先端側放熱部材83から放出される冷却風の出口側に制御回路基板241が配置されている。

そして、このプロジェクタ10には、先端側伝熱部92から正面パネル12まで延在するように案内部材としての側壁99が設けられている。この側壁99は、冷却ファン261から基部側放熱部材82に送風されて、該基部側放熱部材82から熱を奪って放出される風を冷却風として赤色光源装置120側に案内し、先端側放熱部材83から熱を奪って放出される風を冷却風として制御回路基板241側に案内する。したがって、基部側及び先端側放熱部材82,83の夫々から放出される冷却風により、発熱源としての赤色光源装置120及び制御回路基板241が冷却される。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18及び排気孔17を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。さらに、図示しない下面パネルにおける正面、背面、左側及び右側パネルの近傍にも、吸気孔あるいは排気孔が複数形成されている。

次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２のブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成され、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。

また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。

表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものであり、光源ユニット60から射出された光線束を導光光学系を介して表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行なう。

制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。

なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。

また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の励起用青色光源装置、赤色光源装置及び青色光源装置の発光を個別に制御する。

さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を個別に制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。

光源ユニット60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される励起用青色光源装置70と、この励起用青色光源装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、この蛍光発光装置100から射出される光線束と平行となるように正面パネル12の近傍に配置される青色光源装置300と、励起用青色光源装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光、青色光源装置300からの射出光の光軸が夫々同一の光軸となるように変換して各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する光源側光学系140と、を備える。

励起用青色光源装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された励起光源71と、励起光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する反射ミラー群75と、反射ミラー群75で反射した励起光源71からの射出光を集光する集光レンズ78と、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81と、を備える。

励起光源71は青色のレーザーダイオードであり、複数の励起光源71がマトリクス状に配列されて光源群とされる。そして、各励起光源71の光軸上には、各励起光源71からの射出光を平行光に変換するコリメータレンズ73が夫々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、光源群から射出される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ78に射出する。

ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261が二個配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク81とによって励起光源71が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75や集光レンズ78が冷却される。この励起用青色光源装置70のヒートシンク81の詳細については後述する。

蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起用青色光源装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、を備える。

蛍光ホイール101は、円板状の金属基材であって、励起光源71からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する環状の蛍光発光領域が凹部として形成され、励起光を受けて蛍光発光する蛍光板として機能する。また、蛍光発光領域を含む蛍光ホイール101の励起光源71側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されることで光を反射する反射面が形成され、この反射面上に緑色蛍光体の層が敷設されている。

そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された励起用青色光源装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接励起光源71側へ、あるいは、蛍光ホイール101の反射面で反射した後に励起光源71側へ射出される。また、蛍光体層の蛍光体に吸収されることなく、金属基材に照射された励起光は、反射面により反射されて再び蛍光体層に入射し、蛍光体を励起することとなる。よって、蛍光ホイール101の凹部の表面を反射面とすることにより、励起光源71から射出される励起光の利用効率を上げることができ、より明るく発光させることができる。

なお、蛍光ホイール101の反射面で蛍光体層側に反射された励起光において蛍光体に吸収されることなく励起光源71側に射出された励起光は、後述する第一ダイクロイックミラー141を透過し、蛍光光は第一ダイクロイックミラー141により反射されるため、励起光が外部に射出されることはない。そして、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって蛍光ホイール101が冷却される。

赤色光源装置120は、励起光源71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える。そして、この赤色光源装置120は、励起用青色光源装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。また、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての赤色の発光ダイオードである。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130を備える。そして、この赤色光源装置120のヒートシンク130には、後述する励起用青色光源装置70のヒートシンク81から放出される冷却風が導入される。つまり、励起用青色光源装置70のヒートシンク81から放出される冷却風によって赤色光源121が冷却される。

青色光源装置300は、蛍光発光装置100からの射出光の光軸と平行となるように配置された青色光源301と、青色光源301からの射出光を集光する集光レンズ群305と、を備える。そして、この青色光源装置300は、赤色光源装置120からの射出光と光軸が交差するように配置されている。また、青色光源301は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての青色の発光ダイオードである。さらに、青色光源装置300は、青色光源301の正面パネル12側に配置されるヒートシンク310を備える。そして、ヒートシンク310と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって青色光源301が冷却される。

そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせるダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起用青色光源装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、青色光源装置300から射出される青色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色波長帯域光を透過し、緑色及び赤色波長帯域光を反射してこの緑色及び赤色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、第一ダイクロイックミラー141と第二ダイクロイックミラー148との間には、集光レンズが配置されている。さらに、ライトトンネル175の近傍には、ライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173が配置されている。

光学系ユニット160は、励起用青色光源装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、光源側光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175や、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成ブロック165は、導光光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185と、を有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

次に、励起用青色光源装置70の励起光源71の冷却構造について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施例に係る光源装置である励起用青色光源装置70の斜視図である。図５は、本実施例に係る光源装置である励起用青色光源装置70の断面を示す側面模式図である。図示するように、励起用青色光源装置70は、半導体発光素子である励起光源71と、該励起光源71を保持する保持体80と、を備える。

この複数の励起光源71から成る光源群は、行及び列をなすように配列された複数の青色のレーザーダイオードであり、具体的には、２４個の励起光源71が３行８列に配列されて成る。保持体80は、直方体形状であって、光源群の配列に対応した複数の円形状の貫通孔が形成され、この貫通孔に各励起光源71が嵌着固定される。また、この保持体80の各励起光源71における光軸上の射出側の夫々には、各励起光源71から射出される光の指向性を高めるように、射出光を平行光束に変換するコリメータレンズ73が配置されている。

さらに、この励起用青色光源装置70は、該保持体80と熱接続される伝熱部材90と、第一の放熱部材としての基部側放熱部材82及び第二の放熱部材としての先端側放熱部材83と、から成るヒートシンク81と、二個の冷却ファン261と、を備える。この基部側放熱部材82及び先端側放熱部材83は、夫々ヒートシンク81の基部側（保持体80側）及びヒートシンク81の先端側に直列配置される。

この基部側及び先端側放熱部材82,83は、矩形板状の基板部84の一方の面に複数枚の長尺矩形状の薄肉金属板が夫々上面及び下面パネルと平行となるように上下方向に並設されて成り、複数枚の金属板が夫々放熱フィン85として機能する。なお、基部側及び先端側放熱部材82,83の放熱フィン85は、当該放熱フィン85が上下方向に並設されて成るフィン群85aが所定の間隔を空けて、複数列に亘って設けられているものである。

そして、二個の冷却ファン261は、基部側及び先端側放熱部材82,83の夫々に対応する位置である各放熱部材82,83の側方に配置されて、冷却風をヒートシンク81の基部側及び先端側放熱部材82,83の夫々に個別に送風する。なお、この冷却ファン261は、放熱部材82,83の放熱フィン85同士の間隙に外気を送風するものであり、後述する伝熱部材90に直接噴き当てられないように取付けられている。

そして、熱伝導性の良好な材質から成る伝熱部材90は、厚肉の矩形板を屈曲させることで略コ字状に形成されるものであり、互いに平行となるように配置される第一の伝熱部及び第二の伝熱部と、第一の伝熱部と第二の伝熱部とを接続する中間接続部93と、によって構成される。そして、第一の伝熱部としての基部側伝熱部91は、ヒートシンク81の基部側に配置され、第二の伝熱部としての先端側伝熱部92は、ヒートシンク81の先端側に配置される。

そして、この励起用青色光源装置70のヒートシンク81は、基部側伝熱部91と基部側放熱部材82における基板部84とが熱接続されるとともに、先端側伝熱部92と先端側放熱部材83における基板部84とが熱接続されている。また、基部側伝熱部91と先端側伝熱部92との間に基部側放熱部材82が配置され、基部側伝熱部91における基部側放熱部材82が配置される側と反対側の面に保持体80が配置される。したがって、このヒートシンク81は、基部側放熱部材82と先端側放熱部材83とが直列配置されることにより、コンパクトな方形状を呈する。

このようにヒートシンク81は、基部側及び先端側放熱部材82,83を伝熱部材90により夫々熱接続する構成とされるため、半導体発光素子である励起光源71からの熱は、ヒートシンク81の伝熱部材90に移送され、伝熱部材90に移送された熱は、基部側伝熱部91から基部側放熱部材82へ更に移送されて基部側放熱部材82に送風される冷却風により複数枚の放熱フィン85から効率よく放熱される。

さらに、伝熱部材90に移送された熱は、基部側伝熱部91から中間接続部93を介して先端側伝熱部92に伝わり、先端側伝熱部92から先端側放熱部材83に伝わる熱は、先端側放熱部材83に送風される冷却風により複数枚の放熱フィン85から効率よく放熱される。なお、伝熱部材90は、厚肉の矩形板により形成され、冷却風が直接に伝熱部材90に噴き当てられないように配置されているため、励起光源71からの熱は伝熱部材90からほとんど放熱することなく先端側伝熱部92に移送される。

つまり、励起光源71からの熱は、保持体80を介して伝熱部材90に移送されるも、伝熱部材90に伝わった熱は、基部側放熱部材82と先端側放熱部材83に分散されて、夫々に略均等に伝わり、基部側放熱部材82と先端側放熱部材83における各放熱フィン85の基部から先端部に亘る全体で十分に熱交換がなされるため、励起光源71が効率よく冷却される。

また、このヒートシンク81は、図４に示したように、複数の放熱フィン85から成るフィン群85aを、所定の間隔を空けて、複数列に亘って設けているため、各放熱フィン85の冷却風入口側の端部により温度境界層が分断されて放熱量が増大する。したがって、列方向に分割しない放熱フィン85を有する放熱部材に比べて、より効率よく励起光源71を冷却することができる。なお、放熱フィン85を分割するように形成されるフィン群85aは、分割数を増やすことで冷却面積が減少して放熱量が減少するため、必要以上に分割数を増やすことなく所定の分割数とされる。

次に、この励起用青色光源装置70を備えるプロジェクタ10の冷却構造について述べる。図６は、本実施例に係るプロジェクタ内の冷却風の流れを示す平面模式図である。本実施例におけるプロジェクタ10は、励起用青色光源装置70のヒートシンク81における冷却風の出口側に赤色光源装置120や制御回路基板241を配置して、励起用青色光源装置70のヒートシンク81を構成する放熱フィン85から熱を奪って放出される冷却風により当該励起用青色光源装置70以外の発熱源である赤色光源装置120及び制御回路基板241を冷却する構成とされる。

具体的には、このプロジェクタ10には、励起用青色光源装置70におけるヒートシンク81に外気を冷却風として送風する二個の冷却ファン261が、背面パネル13と励起用青色光源装置70との間に配置される。そして、この冷却ファン261が配置される側と反対側となる基部側放熱部材82の側方に赤色光源装置120が配置されている。また、このプロジェクタ10には、励起用青色光源装置70の励起光源71が配置される側と反対側、即ち先端側放熱部材83よりも右側パネル14側に制御回路基板241が配置されている。

そして、このプロジェクタ10は、先端側伝熱部92から正面パネル12まで延在するように案内部材としての側壁99が設けられている。つまり、案内部材としての側壁99は、基部側放熱部材82と先端側放熱部材83の夫々から放出される冷却風を合流させることなく分断している。これにより、基部側放熱部材82に送風されて該基部側放熱部材82から熱を奪って放出される風は、冷却風として赤色光源装置120側に案内された後に正面パネル12の排気孔17から排気される。

そして、先端側放熱部材83に送風されて該先端側放熱部材83から熱を奪って放出される風は、側壁99によって方向を右側パネル14方向に変換されて、冷却風として制御回路基板241側に案内された後に右側パネル14の排気孔17から排気される。つまり、ヒートシンク81の基部側及び先端側放熱部材82,83の夫々から放出される冷却風により、この冷却風よりも高温とされる発熱源としての赤色光源装置120及び制御回路基板241が冷却されることになる。

したがって、本発明によれば、基板部84と放熱フィン85とからなる放熱部材82,83の複数を伝熱部材90に取付け、夫々の放熱部材82,83に伝熱部材90を介して熱を伝えることで、各放熱フィン85の基部から先端部に亘る全体で十分な放熱を行うことができるため、効率よく半導体発光素子を冷却して明るく発光させることのできる光源装置と、この光源装置を備えたプロジェクタ10と、を提供することができる。

さらに、伝熱部材90がコ字状に形成されているため、第一の伝熱部（基部側伝熱部91）から中間接続部93を介して第二の伝熱部（先端側伝熱部92）へ効率よく熱を伝えて、第一の放熱部材（基部側放熱部材82）と第二の放熱部材（先端側放熱部材83）とで高い放熱効果を得ることができる。また、第一の放熱部材（基部側放熱部材82）と、第二の放熱部材（先端側放熱部材83）と、を直列配置し、夫々の放熱部材82,83を第一の伝熱部（基部側伝熱部91）と第二の伝熱部（先端側伝熱部92）とに熱接続することで、コンパクトなヒートシンク81とすることができるため、配置自由度の高い光源装置として、プロジェクタ10に組み込むことができる。なお、放熱部材82,83は、二つとする場合に限定されることなく三つ以上としてもよい。

そして、このプロジェクタ10は、複数の放熱部材82,83から放出される冷却風により、光源装置以外の発熱源を冷却する構成とされるため、他の発熱源を冷却するための冷却ファンを設置する必要がない。したがって、部品点数の少ないシンプルな構成のプロジェクタ10として、コストの低減及び小型化を図ることができる。なお、複数の放熱部材82,83から放出される冷却風を、赤色光源装置120及び制御回路基板241に送風する構成とする場合に限定されることなく、プロジェクタ10内の任意の区画に冷却風を案内することで、種々の部品を冷却することができる。

さらに、このプロジェクタ10は、第一の放熱部材（基部側放熱部材82）と、第二の放熱部材（先端側放熱部材83）と、から放出される冷却風を案内部材（側壁99）によって、夫々異なる発熱源を冷却するように案内することで、より効率的に当該放熱部材82,83の取付けられる光源装置（励起用青色光源装置70）以外の各発熱源を冷却することができるものである。

つまり、第一の放熱部材及び第二の放熱部材の冷却面積や放熱フィン85の形状、各放熱フィン85の配置構成などを変えることで、放熱部材82,83から放出される風の温度等を設定することができる。これにより、複数の放熱部材82,83から放出される冷却風の夫々の出口側に配置される他の発熱源（赤色光源装置120及び制御回路基板241）の夫々の冷却に適した温度の冷却風を導入することができる。

さらに、複数の放熱部材82,83ごとに冷却ファン261を配置して風量を個別に制御する構成とすることで、各放熱部材82,83を略同一形状とした場合でも、各放熱部材82,83から放出される冷却風を夫々適切な温度・風量として他の発熱源側に導入し、効率よく他の発熱源を冷却することができる。

なお、本実施例においては、複数の放熱部材82,83から放出される冷却風により、励起用青色光源装置70以外の発熱源を冷却する構成としたが、これとは逆に、励起用青色光源装置70以外の発熱源を冷却した冷却風を放熱部材82,83に案内して、他の発熱源から熱を奪って放出される冷却風により励起用青色光源装置70の励起光源71を冷却する構成とすることもできる。

また、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。例えば、赤色光源装置120や青色光源装置300に上記した冷却構造を採用してもよい。また、レーザーダイオードのみならず、発光ダイオードの冷却構造として上記構成を採用することもできる。

さらに、各光学部品のレイアウトも、上記した構成（図３参照）に限ることなく様々なレイアウトを採用することができる。例えば、青色光源装置300を設置せずに、蛍光発光装置100の蛍光ホイール101に拡散透過領域を設け、励起用青色光源装置70からの青色波長帯域光を拡散してライトトンネル175に導き、当該青色拡散光を光源光として利用する光学レイアウトを採用してもよい。そして、上記した冷却構造を有する光源装置は、プロジェクタ10に搭載する場合に限定されることなく、露光装置や多数の半導体光源装置から構成されるイルミネーション照明装置、単色のスポットライトを照射可能な照明装置等種々の照明装置や表示装置に実装して用いることもできる。

10 プロジェクタ
11 上面パネル 12 正面パネル
13 背面パネル 14 右側パネル
15 左側パネル 17 排気孔
18 吸気孔 19 レンズカバー
20 各種端子 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオＲＡＭ
26 表示駆動部 31 画像圧縮伸長部
32 メモリカード 35 Ｉｒ受信部
36 Ｉｒ処理部 37 キー／インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
47 音声処理部 48 スピーカ
51 表示素子
60 光源ユニット 70 励起用青色光源装置
71 励起光源 73 コリメータレンズ
75 反射ミラー群 78 集光レンズ
80 保持体
81 ヒートシンク 82 基部側放熱部材
83 先端側放熱部材 84 基板部
85 放熱フィン 85a フィン群
90 伝熱部材 91 基部側伝熱部
92 先端側伝熱部 93 中間接続部
99 側壁 100 蛍光発光装置
101 蛍光ホイール
110 ホイールモータ 111 集光レンズ群
120 赤色光源装置 121 赤色光源
125 集光レンズ群 130 ヒートシンク
140 光源側光学系 141 第一ダイクロイックミラー
148 第二ダイクロイックミラー 160 光学系ユニット
161 照明側ブロック 165 画像生成ブロック
168 投影側ブロック 170 導光光学系
173 集光レンズ 175 ライトトンネル
178 集光レンズ 181 光軸変換ミラー
183 集光レンズ 185 照射ミラー
190 ヒートシンク 195 集光レンズ
220 投影側光学系 225 固定レンズ群
235 可動レンズ群 241 制御回路基板
261 冷却ファン
300 青色光源装置 301 青色光源
305 集光レンズ群 310 ヒートシンク

Claims (7)

1. 半導体発光素子と、
   該半導体発光素子を保持する保持体と、
   該保持体と熱接続される伝熱部材と、
   基板部の一方の面に複数の放熱フィンが並設されて成る放熱部材と、を備え、
   前記放熱部材は複数配置され、前記伝熱部材は、前記複数の放熱部材における夫々の前記基板部に熱接続されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記伝熱部材はコ字状に形成さ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. 前記複数の放熱部材は、第一の放熱部材と、第二の放熱部材と、から成り、
   前記伝熱部材は、互いに平行となるように配置される第一の伝熱部及び第二の伝熱部と、該第一の伝熱部と第二の伝熱部とを接続する中間接続部と、によって構成され、
   前記第一の伝熱部と前記第一の放熱部材における基板部とが熱接続されるとともに、前記第二の伝熱部と前記第二の放熱部材における基板部とが熱接続され、
   前記第一の伝熱部と前記第二の伝熱部との間に前記第一の放熱部材が配置され、前記第一の伝熱部における前記第一の放熱部材が配置される側と反対側の面に前記保持体が配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記基板部には、前記複数の放熱フィンから成るフィン群が、所定の間隔を空けて、複数列に亘って設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置を有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備え、
   前記放熱部材における冷却風の出口側に前記光源装置以外の発熱源を配置して、前記光源装置における前記放熱フィンから熱を奪って放出される冷却風により前記光源装置以外の発熱源を冷却することを特徴とするプロジェクタ。
6. 前記複数の放熱部材から熱を奪って放出される冷却風が夫々異なる発熱源を冷却するように、当該冷却風を案内する案内部材が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記複数の放熱部材の夫々に対応した位置には、個別に冷却ファンが取付けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のプロジェクタ。
   

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