JP2018084685A - 画像投影装置および画像投影システム - Google Patents

Abstract

【課題】画像投影装置における投射装置の小型軽量化を図るとともに、画像投影装置の設置場所の自由度を向上させ、かつ、投射装置から騒音の発生を抑制する。【解決手段】光を出射する光源、光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子、および光源からの光を画像表示素子に導く照明光学部を有する光学エンジン２と、画像表示素子によって形成された画像を投影する投射ユニット３と、を有する光学筐体４と、画像投影装置１の各部へ電力を供給する電源装置８と、画像投影装置１で発生する熱を放熱させる放熱板１０と、画像投影装置１で発生する熱を外部に排出させる軸流ファン１１と、を有する電装筐体５とを備え、光学筐体４と電装筐体５は、電装筐体５から光学筐体４へ電力を伝送する電力伝達手段７で接続されるとともに、光源で発生した熱を、光学筐体４から電装筐体５へ移動させる熱輸送手段６で接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、画像投影装置および画像投影システムに関する。

パーソナルコンピュータなどの情報処理装置、ＤＶＤプレーヤーなどの映像再生機器、デジタルカメラなどの撮像装置等から送信される画像データ（映像データ）に基づいて、光源から出射される光を用いて画像表示素子（光学変調素子）としてのＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）や液晶パネルが画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等の被投影面に投影する画像投影装置（プロジェクタ）が知られている。

画像投影装置の光源として、従来は高輝度の放電ランプを用いることが一般的であったが、近年、励起光を射出する固体発光素子と、該励起光を吸収して所定の波長帯域光に変換する蛍光体を組み合わせた光源装置が用いられるようになっている。固体発光素子としては、発光ダイオード（LED：light emitting diode）やレーザダイオード（LD：laser diode）、または有機ＥＬ（OEL：organic electro luminescence）等の半導体素子が用いられる。

固体発光素子を用いる場合、放電ランプを用いる場合に比べて、色再現性、発光効率、光利用効率等の向上を図ることができるとともに、光源の超寿命化を図ることができる。また、点光源あるいは平行ビームであるため照明系の設計が容易であり、色合成の簡易化や投射レンズの低ＮＡ化等を達成することも可能となる。

一方で、固体発光素子を用いる場合は、光量の確保が重要となる。以下、レーザダイオードを用いる場合を例に説明する。レーザダイオードを用いて高輝度の光量を射出する場合には、多数個のレーザダイオードが平面状に密にマトリクス配置して使用される。

そして、このようなレーザダイオードについて、所望の光量を維持して寿命期間まで点灯し続けるためには、十分に冷却することが重要となる。レーザダイオードの冷却手段として、レーザダイオードと伝熱した放熱板を光源装置の近傍に設け、ファン等の冷却手段を用いて、画像投影装置の外部に放熱するものが知られている（例えば、特許文献１）。

また、画像投影装置には、光源装置や、画像表示素子、冷却手段等に電力を供給するための電源装置や、レーザダイオードの点灯制御をするための制御基板等の電装基板が備えられている。そして、電源装置の過加熱や、電装基板に実装された各電子部品の発熱による誤動作や破損を回避するため、ファン等の冷却手段を用いて、画像投影装置の外部に放熱して冷却することが知られている。

これまで、画像投影装置の光源装置に固体発光素子（例えば、レーザダイオード）を用いて高輝度の光量を射出する際には、レーザダイオードからの発熱量も大きくなるため、レーザダイオードと伝熱した放熱板の放熱表面積を拡大させて、大型化させなければならなかった。放熱板の大型化により、画像投影装置全体の体積も大きくなり重量増加に繋がってしまう。また、画像投影装置全体の大型化により、画像投影装置の設置面積も拡大し、設置スペースにも制約が生じてしまうという問題があった。さらに、大型化した放熱板に均一な冷却風を送風するためには、ファンの大型化や複数個の設置が必要になり、画像投影装置全体の大型化、さらには、騒音の増大に繋がってしまうという問題があった。

画像投影装置の省スペース化に関する技術として、特許文献２には、ダクトに支持され、ダクトから供給される電力を変換する電源回路を収容する電源収容部と、画像を投射する投射部を収容し、画像の投射方向を調整可能に電源収容部に支持される投射部本体と、を備えたプロジェクタが開示されている。

特許文献２では、電源収容部（電源装置）と投射部本体（投射装置）とを別体とすることで、画像投影装置の省スペース化を図っているが、特許文献２のプロジェクタは、電源収容部と投射部本体とが支持部を介して配置されているため設置場所の自由度が低く、また、投射部本体に設けられる光源を冷却するための冷却手段による騒音を低減することはできなかった。

そこで本発明は、画像投影装置における投射装置の小型軽量化を図るとともに、画像投影装置の設置場所の自由度を向上させ、かつ、投射装置から騒音の発生を抑制することができる画像投影装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投影装置は、光を出射する光源と、前記光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、前記光源からの光を前記画像表示素子に導く照明光学部と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影する投射光学部と、を有する第１の筐体と、画像投影装置の各部へ電力を供給する電源部と、画像投影装置で発生する熱を放熱させる放熱部と、画像投影装置で発生する熱を外部に排出させる冷却部と、を有する第２の筐体とを備え、前記第１の筐体と前記第２の筐体は、前記第２の筐体から前記第１の筐体へ電力を伝送する電力伝達手段で接続されるとともに、前記光源で発生した熱を、前記第１の筐体から前記第２の筐体へ移動させる熱輸送手段で接続されているものである。

本発明によれば、画像投影装置における投射装置の小型軽量化を図るとともに、画像投影装置の設置場所の自由度を向上させ、かつ、投射装置から騒音の発生を抑制することができる。

画像投影装置の一実施形態を示す概略構成図（１）である。 光学筐体の一例を示す概略構成図である。 光路切り替え盤の一例を示す模式図である。 色成分切り替え盤の一例を示す模式図である。 画像投影システムの一実施形態を示す概略構成図である。 画像投影装置の一実施形態を示す概略構成図（２）である。 画像投影装置の一実施形態を示す概略構成図（３）である。 画像投影システムの他の実施形態を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図８に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

（画像投影装置）
［第１の実施形態］
本実施形態に係る画像投影装置（画像投影装置１）は、光を出射する光源（レーザダイオード１３）と、光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子（画像形成パネル２９）と、光源からの光を画像表示素子に導く照明光学部（光路におけるカップリングレンズ１４から反射ミラー３１までの各光学系）と、画像表示素子によって形成された画像を投影する投射光学部（投射ユニット３）と、を有する第１の筐体（光学筐体４）と、画像投影装置の各部へ電力を供給する電源部（電源装置８）と、画像投影装置で発生する熱を放熱させる放熱部（放熱板１０）と、画像投影装置で発生する熱を外部に排出させる冷却部（軸流ファン１１）と、を有する第２の筐体（電装筐体５）とを備え、第１の筐体と第２の筐体は、第２の筐体から第１の筐体へ電力を伝送する電力伝達手段（電力伝達手段７）で接続されるとともに、光源で発生した熱を、第１の筐体から第２の筐体へ移動させる熱輸送手段（熱輸送手段６）で接続されているものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

＜構成＞
図１は、本発明に係る画像投影装置の一実施形態を示す概略構成図である。画像投影装置１は、第１の筐体としての光学筐体４（投射装置）と、第２の筐体としての電装筐体５（電源装置）の２つの筐体から構成される。光学筐体４と電装筐体５とは、電力伝達手段７により接続されているとともに、熱輸送手段６により連接されている。

光学筐体４には、光源と、光源からの光を画像表示素子に導く照明光学系と、画像表示素子とを備える光学エンジン２と、画像表示素子で形成される画像を被投影面（スクリーン１２、図２参照）に拡大投影させる投射光学部としての投射ユニット３と、が収容される。

光学筐体４には、吸気口、排気口、ファン等は設けられておらず、筐体内の強制気流による空冷はなされない。光学筐体４は、通気や液体の出入りがない防塵機能および防水機能を有した密閉構造となっている。

電装筐体５には、画像投影装置１の各部に電力供給を行う電源部としての電源装置８と、画像投影装置１の各部を駆動制御する駆動制御部としての駆動制御基板９と、放熱部としての放熱板１０と、冷却部としての軸流ファン１１と、が収容される。

熱輸送手段６は、光学筐体４内の光学エンジン２と電装筐体５内の放熱板１０に連接されている。熱輸送手段６は、熱抵抗が低く、光学筐体４側から電装筐体５側へ熱移動を促す手段であって、例えば、ヒートパイプ６ａを用いることができる。

ヒートパイプ６ａは、熱伝導性の高い材質からなるパイプ中に揮発性の液体（作動液）を封入したもので、一方を加熱すると、熱を吸収して作動液の蒸発が起こり、他方に移動する。そして、熱を放出して作動液の凝縮を起こし、熱の移動が行われる。

ヒートパイプ６ａの中空体の内壁には、多孔質層が設けられており、多孔質層には、十分に濡れる程度の作動液が注入されており、真空状態になるように密閉されている。

画像投影装置１においては、光学エンジン２内で発生した熱は、ヒートパイプ６ａに伝熱され、ヒートパイプ６ａの内壁に含浸している作動液を蒸発させる。蒸発した作動液は、ヒートパイプ６ａの最も冷えた領域である電装筐体５内の放熱板１０に移動する。蒸気となった作動液は、放熱板１０において冷却されることにより凝縮し、再び液相状態の作動液に変化して、蒸発部（光学筐体４側）と凝縮部（電装筐体５側）に繋がる多孔質層に浸透し、層部の毛細管圧力によって蒸発部側に移動（還流）する。このような作動液の蒸発、凝縮等の相変態や移動によって、蒸発部と凝縮部間を移動することで発熱部を冷却する。

電力伝達手段７は、光学筐体４内の各電子駆動部品と電装筐体５内の電源装置８および駆動制御基板９にそれぞれ接続されている。電力伝達手段７は、電源装置８から光学筐体４の各電子駆動部品への電力供給、および駆動制御基板９から光学筐体４の各電子駆動部品への制御信号を伝送をする電力と信号の伝達手段である。

電装筐体５には、吸気口などの吸気部と、排気口などの排気部が設けられており、軸流ファン１１によって電装筐体５内部の熱を外部に排気するように構成されている。

＜光学筐体＞
次に、光学筐体４の詳細を説明する。図２は、光学筐体４の一例を示す概略構成図である。光学エンジン２は、固体発光素子としてのレーザダイオード（ＬＤ）１３を備えている。

レーザダイオード１３は、保持部としてのレーザダイオード保持体１６に設けられている。レーザダイオード保持体１６は、例えば、アルミニウムや銅等の熱伝導性の良い金属で構成されることが好ましい。

レーザダイオード１３の射出面側には、カップリングレンズ１４が設けられており、レーザダイオード１３から射出されたレーザ光は、カップリングレンズ１４により集光され、平行光束として集光レンズ１５に導かれる。集光レンズ１５は、カップリングレンズ１４により平行光束とされたレーザ光を集光する。

レーザダイオード保持体１６のレーザダイオード１３の射出面と反対側は、熱輸送手段６としてのヒートパイプ６ａの一端側に接続されている。

ここでは一例として、レーザダイオード１３が青色成分のレーザ光を射出するものとして説明するが、緑色成分のレーザ光、赤色成分のレーザ光を発生するレーザダイオードを用いてもよい。

また、ここでは一例として、単一のレーザダイオード１３とカップリングレンズ１４の例を説明するが、必要に応じて複数個用いられることは勿論である。

集光レンズ１５で集光された青色成分のレーザ光は、反射ミラー２２を介して光路切り替え盤１７に導かれる。光路切り替え盤１７には、レーザ光がスポット状に形成されており、レーザ光のスポットサイズは、混色防止等のため適宜最適な大きさに定められる。

光路切り替え盤の一例を図３に示す。光路切り替え盤１７は、図３に示すように回転方向に分割された反射領域１７ａと透過領域１７ｂとを有する光路時分割用回転円盤から構成され、光路切り替え盤１７は、光軸に対して斜め（図２の例では、光軸に対して４５度）に配設されている。

光路切り替え盤１７は、例えば、駆動源としてのステッピングモータ１８により回転駆動される。なお、図３における符号１８ａは、ステッピングモータ１８の駆動軸を示す。

光路切り替え盤１７の反射領域１７ａには、青色成分のレーザ光を反射する反射膜が設けられている。一方、透過領域１７ｂには、青色成分のレーザ光を透過させる反射防止膜が形成されている。

光路切り替え盤１７の透過領域１７ｂを透過した青色成分のレーザ光が進行する光路は、レーザダイオード１３から発せられた青色成分のレーザ光を蛍光体ホイール１９に照射し、蛍光体ホイール１９からの蛍光をライトトンネル３０に導光する光路とされている。

蛍光体ホイール１９は、回転円盤から構成され、例えば、駆動源としてのステッピングモータ２０により回転駆動される。蛍光体ホイール１９には、青色成分のレーザ光が照射されて、青色成分のレーザ光とは異なる緑色成分を含む蛍光と赤色成分の蛍光とを含む蛍光を発生する蛍光膜１９ａが塗布されている。

蛍光膜１９ａの蛍光材料としては、例えば青色成分のレーザ光の照射により励起されて、緑色成分の蛍光を発生する蛍光材料と赤色成分の蛍光を発生する蛍光材料との混合物（黄色の蛍光を発生する蛍光材料）が用いられるが、これに限られるものではない。例えば、緑色成分の波長域から赤色成分の波長域にまたがる蛍光分布特性を有する蛍光材料を用いることができる。

蛍光膜１９ａにレーザ光が照射されると、蛍光膜１９ａでの蛍光変換損失の一部が熱に変わって蛍光膜１９ａが発熱する。なお、蛍光体ホイール１９の回転により、同一箇所にレーザ光が照射されるのが防止されるため、蛍光膜１９ａの劣化が抑制される。

レーザ光が蛍光膜１９ａに照射されると、レーザ光は蛍光体ホイール１９において散乱されてコヒーレント光ではなくなるため、レーザ光が蛍光膜１９aに照射されている限りにおいては、人間の目に対する安全性を図るうえで支障は生じない。

青色成分のレーザ光が透過領域１７ｂを透過して蛍光体ホイール１９に向かって進行する光路には、集光レンズ３４と、反射ミラー３２と、ダイクロイックミラー２４と、集光レンズ２１と、が設けられている。

集光レンズ３４は、透過領域１７ｂにより透過された青色成分のレーザ光を集光して平行光束に変換する。集光レンズ３４にて平行光束に変換された青色成分のレーザ光は反射ミラー３２により光路合成光学素子であるダイクロイックミラー２４に向けて反射される。

ダイクロイックミラー２４は、青色成分のレーザ光を透過して蛍光体ホイール１９に導く機能と、青色成分以外のレーザ光の色成分の蛍光を反射して色成分切り替え盤２５に導く機能と、を有する。

集光レンズ２１は、平行光束を蛍光体膜１９ａ上にスポット状に集光させる機能と蛍光体ホイール１９からの蛍光を集光して平行光束に変換する機能とを有する。

ダイクロイックミラー２４と色成分切り替え盤２５との間には、集光レンズ２６が設けられている。ダイクロイックミラー２４により反射された蛍光は、集光レンズ２６により集光されて色成分切り替え盤２５に照射され、色成分切り替え盤２５を透過した光はライトトンネル３０に導光される。

色成分切り替え盤２５の一例を図４に示す。色成分切り替え盤２５は、例えば、駆動源としてのステッピングモータ２７により回転駆動され、回転駆動により色を切り替える。なお、図４における符号２７ａは、ステッピングモータ２７の駆動軸を示す。

色成分切り替え盤２５は、扇形状領域２５ａと扇形状領域２５ｂと扇形状領域２５ｃとが周回り方向に分割されて形成された色成分時分割用回転円盤から構成される。扇形状領域２５ａは回転方向に青色成分のレーザ光を透過する領域である。扇形状領域２５ａは、例えば透明なガラス板、または、切り欠き部、もしくは、所望の波長帯のみを透過するフィルタにより構成できる。

扇形状領域２５ｂは緑色成分の蛍光を透過し、かつ赤色成分の蛍光を吸収又は反射する領域である。扇形状領域２５ｃは赤色成分の蛍光を透過し、かつ緑色成分の蛍光を吸収又は反射する領域である。

また、光路切り替え盤１７の反射領域１７aにより反射された青色成分のレーザ光が進行する光路は、レーザダイオード１３から発せられた青色成分のレーザ光をライトトンネル３０に導光する光路とされている。

青色成分のレーザ光が反射領域１７aにより反射してライトトンネル３０に向かって進行する光路には、集光レンズ３３と、反射ミラー２３と、ダイクロイックミラー２４と、集光レンズ２６と、色成分切り替え盤２５と、が設けられている。

集光レンズ３３は光路切り替え盤１７で反射した青色成分のレーザ光を平行光束に変換して反射ミラー２３に導く。反射ミラー２３は、レーザ光が入射する側に、反射防止膜が形成されている。反射された青色成分のレーザ光は、ダイクロイックミラー２４に導かれる。

ダイクロイックミラー２４は、上述のように青色成分のレーザ光を透過する機能を有し、透過した青色成分のレーザ光は、集光レンズ２６に導かれ、集光レンズ２６により集光されて色成分切り替え盤２５に照射される。そして、色成分切り替え盤２５の扇形状領域２５ａを透過して、ライトトンネル３０に照射される。

ライトトンネル３０は、光量むらを低減する効果を有する。この効果を有するものであれば代替可能であり、例えば、ライトトンネル３０の代わりにフライアイレンズを用いてもよい。

ライトトンネル３０を通過した青色成分のレーザ光、緑色成分の蛍光、赤色成分の蛍光は、集光レンズ２８により集光されて、平行光束とされる。次いで、反射ミラー３１により反射されて、公知のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の画像形成パネル２９に導かれる。

画像形成パネル２９は、画像生成部２９ａによって制御される。画像生成部２９ａには画像データが入力され、画像データに応じて変調信号がデジタルマイクロミラーデバイスに入力される。

デジタルマイクロミラーデバイスの各マイクロミラー表示素子は画像データに応じて変調され、これにより、各色成分の光はその画像形成パネル２９によって反射されて、投射レンズで構成された投射ユニット３を介してスクリーン１２に画像形成光として投影される。その結果、スクリーンＳにカラー画像が拡大形成される。

なお、図２に示す光学エンジン２の構成は一例であって、他の投影方式を採用した光学エンジン２であってもよい。例えば、光源はレーザダイオード１３に限られるものではなく、ＬＥＤ等の他の光源を用いてもよい。また、図２の例では、画像形成パネル２９として、変調信号に応じて画像が形成される反射型の画像形成パネルを用いて説明したが、透過型の画像形成パネルを用いてもよい。

＜筐体間熱輸送＞
画像投影装置１の熱輸送手段６としてのヒートパイプ６ａの一端側は、図２に示すように、光学筐体４の光学エンジン２内において、レーザダイオード１３を保持するレーザダイオード保持体１６と接続されている。また、他端側は図１に示すように、電装筐体５内の放熱板１０に接続されている。したがって、レーザダイオード１３で生じた熱は、ヒートパイプ６ａを介して、電装筐体５の放熱板１０に伝熱される。

電装筐体５には冷却手段としての軸流ファン１１が設けられているため、放熱板１０に伝わった熱は、電源装置８や駆動制御基板９で生じた熱とともに電装筐体５外部へ排気される。

この構成により、光学筐体４側には、吸気口、排気口、ファン等の冷却手段が不要となるので、光学筐体４は、通気や液体の出入りがない防塵機能および防水機能を有した密閉構造とすることができる。

以上説明した本実施形態に係る画像投影装置１によれば、光学エンジン２と投射ユニット３を収納した光学筐体４のみを画像投影に必要な場所に設置すればよく、光源の冷却手段を含む他の構成部分は電装筐体５に収納するようにして、電装筐体５は他の光学筐体４とは別の場所に設置することが可能となる。

したがって、光学筐体４を小型化かつ軽量化することが可能となる。よって、光学筐体４の設置スペースを小さくすることができる。また、熱輸送手段６と電力伝達手段７を長尺とすることで光学筐体４と電装筐体５を十分に離間させることも可能となるので、設置場所の自由度を向上することができる。

さらに、光源の冷却手段（軸流ファン１１）を電装筐体５に収容することとし、光学筐体４とは別体に収容することができるため、ユーザが投影画像を視聴する際における、ファンの回転による騒音を抑制することができる。

また、光学筐体４と電装筐体５とを離間して設置することができるため、電装筐体５からの排気風が画像投影光に流れることが無く、揺らぎのない安定した画像を投影することが可能となる。

また、熱輸送手段６としてヒートパイプ６ａを用いることにより、光学筐体４内の熱量を電装筐体５に効率的に伝熱することが可能となり、放熱板１０および電装筐体５の小型化かつ軽量化することも可能となる。

（画像投影システム（１））
画像投影装置１を備える画像投影システムについて説明する。図５は画像投影システム３５の一実施形態を示す概略構成図である。この画像投影システム３５は、建造物と、画像投影装置１と、を備え、光学筐体４が建造物（符号３６は建造物の一部を示している）の外側に配置され、電装筐体５が建造物の内側に配置されるものである。すなわち、光学筐体４が屋外に、電装筐体５が屋内に設置されるものである。熱輸送手段６として、例えば、長尺のヒートパイプ６ａを用いることで、このような設置が可能となる。

画像投影装置１を屋外で使用する場合、屋内での使用時に比べて大気の汚染状態が悪くなるため、ファンによって塵埃等が多量に画像投影装置内１に吸引され、電装基板や放熱板等に付着して冷却性能を著しく低下させるという問題がある。

これに対し、従来は、画像投影装置１の吸気部にエアフィルタ等を設け、塵埃を除去する対策が取られていたが、エアフィルタは定期的に交換をする必要があるため、交換作業が必要となっていた。特に、大気の汚染度が著しく悪い場所で使用した場合などには、エアフィルタを短期間で交換しなければならず、交換に要する作業工数やコストを増加させてしまう。

また、雨天時には、水分が電源部や投射部の内部に付着もしくは浸入するおそれがあり、製品の寿命短縮や故障を誘発してしまうおそれがあり、雨天時の屋外での使用は難しかった。

これに対し、本実施形態に係る画像投影装置１は、光学筐体４を屋外設置用筐体、電装筐体５を屋内設置用筐体とするものである。すなわち、屋外にスクリーン１２を設けて屋外で画像を投影する場合でも、電装筐体５については屋内に設置することで、エアフィルタなどの交換部品を用いることなく、放熱板１０、電源装置８、駆動制御基板９等を備える電装筐体５への塵埃の侵入、付着や、水分の浸入、付着を抑制することができるため、放熱板１０、電源装置８、駆動制御基板９等の高寿命化を図ることができる。

さらに、本実施形態に係る画像投影装置１では、光学筐体４を、通気や液体の出入りがない防塵機能および防水機能を有した密閉構造とすることが可能であるため、屋外での使用においても上記の問題を回避することができる。すなわち、光学エンジン２と投射ユニット３への塵埃の侵入、付着や、水分の浸入、付着を抑制することができるため、光学エンジン２と投射ユニット３の高寿命化を図ることができる。

また、光学筐体４を屋外、電装筐体５を屋内、と離間して設置することで電装筐体５からの排気風が画像投影光に流れることが無く、揺らぎのない安定した画像を投影することが可能となる。

なお、本実施形態では、光学筐体４には、排気部、吸気部、ファンなどの空冷の冷却手段を有さず、光学筐体４が密閉構造を有する例について説明したが、少なくとも光源装置のからの発熱に対しての冷却手段が、熱輸送手段を介して、電装筐体５側に設けられていればよい。すなわち、光学筐体４が他の用途のための冷却手段を有していてもよく、光学筐体４に排気口や吸気口が設けられることを妨げるものではない。この場合は、光学筐体４は密閉構造は有さない。また、防塵機能および防水機能の少なくとも一方を有するものであればよい。

また、光学筐体４が、光学筐体４内の各部を駆動制御するための駆動制御基板を備えていてもよく、この場合、駆動制御基板は電装筐体５の電源装置８から電力の供給を受けるものであればよい。

［第２の実施形態］
以下、本発明に係る画像投影装置の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。

図６は、画像投影装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。画像投影装置１は、第１の筐体としての光学筐体４と、第２の筐体としての電装筐体５の２つの筐体から構成される。光学筐体４と電装筐体５とは、電力伝達手段７により接続されているとともに、熱輸送手段６により連接されている。

第１の実施形態では、熱輸送手段６としてヒートパイプ６ａを用いる例を説明したが、第２の実施形態では、熱輸送手段６として液冷手段６ｂを用いるものである。

液冷手段６ｂは、流体の移動に伴い熱を移動させるものであって、発熱部と放熱部の間を内部が流体で満たされた状態の密閉されたチューブ６ｂ２で接続するとともに、流体に一定方向の圧力を発生させるためのポンプ６ｂ１を備えている。

光学筐体４の光学エンジン２（発熱部）内で発生した熱は液冷手段６ｂのチューブ６ｂ２内の流体に伝熱され、ポンプ６ｂ１の動作によって熱を帯びた流体が光学エンジン２から電装筐体５の放熱板１０（放熱部）に移動する。

電装筐体５には冷却手段としての軸流ファン１１が設けられているため、放熱板１０に伝わった熱は、電源装置８及び駆動制御基板９で生じた熱とともに電装筐体５外部へ排気される。そして、熱が除去された流体は、再び光学エンジン２の発熱部に戻るという循環サイクルで熱輸送を行う。

以上説明したように、熱輸送手段６として液冷手段６ｂを用いることにより、発熱部と放熱部の間の流体の循環サイクルによって、光学筐体４の熱を電装筐体５に伝熱し、電装筐体５で熱を排出することができるため、さらに高い冷却効果を得ることができる。よって、放熱板１０および電装筐体５の更なる小型化が可能となる。

［第３の実施形態］
図７は、画像投影装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。画像投影装置１は、第１の筐体としての光学筐体４と、第２の筐体としての電装筐体５の２つの筐体から構成される。光学筐体４と電装筐体５とは、電力伝達手段７により接続されているとともに、熱輸送手段６としての液冷手段６ｂにより連接されている。

第３の実施形態では、熱輸送手段６としての液冷手段６ｂには、コネクタ部としての流体コネクタ６ｂ３が設けられるとともに、電力伝達手段７にはコネクタ部としての電装コネクタ７ａが設けられる。

流体コネクタ６ｂ３は、液冷手段６ｂの流路を分離、接続することが可能な継手であって、光学エンジン２に接続される側のチューブ６ｂ２と、放熱板１０に接続される側のチューブ６ｂ２のそれぞれに設けられる。

電装コネクタ７ａは、電力伝達手段７の配線を分離、接続をすることが可能な継手であって、光学筐体４に接続される側の配線と、電装筐体５に接続される側の配線のそれぞれに設けられる。

以上説明したように、コネクタを設けて光学筐体４と電装筐体５を分離、接続を可能とすることにより画像投影装置１の運搬や保管を容易として作業性を向上させることができる。なお、第３の実施形態では、液冷手段６ｂの場合を例に説明したが、他の熱輸送手段６の構成にも適用可能である。

（画像投影システム（２））
図８は、画像投影システムの他の実施形態を示す概略構成図である。画像投影システム３５は、１の電装筐体５に対し、複数の光学筐体４を接続可能に有するものである。図８の例では、第１の光学筐体４Ａと第２の光学筐体４Ｂとが電装筐体５に対して分離、接続可能となっている例について説明するが、１の電装筐体５に対して接続可能な光学筐体４の数はこれに限られるものではない。

第１の光学筐体４Ａが備える光学エンジン２Ａは、多数のレーザダイオードにより高輝度な明るさを射出する構成を有し、発熱量が大きいものとする。一方、第２の光学筐体４Ｂが備える光学エンジン２Ｂは、光学エンジン２Ａに比べて、少数のレーザダイオードにより低輝度な明るさを射出する構成を有し、発熱量も小さいものとする。

電装筐体５の構成は、第３の実施形態と同様であるが、放熱板１０は発熱量が大きい方の光学筐体４（光学筐体４Ａ）への対応が可能となっている。

画像投影システム３５の電装筐体５は、流体コネクタ６ｂ３および電装コネクタ７ａを介して、第１の光学筐体４Ａの流体コネクタ６ｂ３および電装コネクタ７ａ、または、第２の光学筐体４Ｂの流体コネクタ６ｂ３および電装コネクタ７ａのいずれとも接続可能となっており、いずれの光学筐体４と接続された場合であっても、接続された光学筐体４からの熱を電装筐体５に伝熱し、電装筐体５で熱を排出することが可能となっている。

以上説明したように、画像投影システム３５では、１の電装筐体５により、２以上の光学筐体４Ａ，４Ｂと分離、接続することが可能となっている。このように、光源の種類や構成が異なる光学エンジン２を備える複数の光学筐体４に対して、電装筐体５を共通化することが可能となる。例えば、投影画像に必要な明るさに応じて、複数の光学筐体４が必要となる場合でも、電装筐体５については共通化することが可能となり、使用にかかるコストを抑制することができる。また、複数の光学筐体４を投影場所に常時設置しておいても、電装筐体５のみを運搬して投影可能とすることが可能となりユーザの利便性も向上することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ 画像投影装置
２，２Ａ，２Ｂ 光学エンジン
３ 投射ユニット
４ 光学筐体
４Ａ 第１の光学筐体
４Ｂ 第２の光学筐体
５ 電装筐体
６ 熱輸送手段
６ａ ヒートパイプ
６ｂ 液冷手段
６ｂ１ ポンプ
６ｂ２ チューブ
６ｂ３ 流体コネクタ
７ 電力伝達手段
７ａ 電装コネクタ
８ 電源装置
９ 駆動制御基板
１０ 放熱板
１１ 軸流ファン
１２ スクリーン
１３ レーザダイオード
１４ カップリングレンズ
１５ 集光レンズ
１６ レーザダイオード保持体
１７ 光路切り替え盤
１７ａ 反射領域
１７ｂ 透過領域
１８ ステッピンングモータ
１８ａ 駆動軸
１９ 蛍光体ホイール
１９ａ 蛍光膜
２０ ステッピンングモータ
２１ 集光レンズ
２２ 反射ミラー
２３ 反射ミラー
２４ ダイクロイックミラー
２５ 色成分切り替え盤
２６ 集光レンズ
２７ ステッピングモータ
２７ａ 駆動軸
２８ 集光レンズ
２９ 画像形成パネル
２９ａ 画像生成部
３０ ライトトンネル
３１ 反射ミラー
３２ 反射ミラー
３３ 集光レンズ
３４ 集光レンズ
３５ 画像投影システム
３６ 建造物

特開２０１６− ８０７５８号公報 特開２０１５− ２２１４７号公報

Claims (9)

1. 光を出射する光源と、
   前記光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、
   前記光源からの光を前記画像表示素子に導く照明光学部と、
   前記画像表示素子によって形成された画像を投影する投射光学部と、を有する第１の筐体と、
   画像投影装置の各部へ電力を供給する電源部と、
   画像投影装置で発生する熱を放熱させる放熱部と、
   画像投影装置で発生する熱を外部に排出させる冷却部と、を有する第２の筐体とを備え、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体は、
   前記第２の筐体から前記第１の筐体へ電力を伝送する電力伝達手段で接続されるとともに、
   前記光源で発生した熱を、前記第１の筐体から前記第２の筐体へ移動させる熱輸送手段で接続されていることを特徴とする画像投影装置。
2. 前記熱輸送手段は、
   前記第１の筐体において前記光源を保持する保持部と、
   前記第２の筐体における前記放熱部と、に連接されていることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
3. 前記第２の筐体は、画像投影装置の各部を駆動制御する駆動制御部を有し、
   前記電力伝達手段は、
   前記電源部から前記第１の筐体へ電力を供給するとともに、
   前記駆動制御部から前記第１の筐体へ制御信号を伝送することを特徴とする請求項１または２に記載の画像投影装置。
4. 前記熱輸送手段は、ヒートパイプであることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の画像投影装置。
5. 前記熱輸送手段は、内部が液体で充填されたチューブと、前記チューブに設けられるポンプと、を有し、前記液体を循環させる液冷手段であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の画像投影装置。
6. 前記第１の筐体は、空冷による冷却手段を有しない密閉構造であることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の画像投影装置。
7. 前記第１の筐体と前記第２の筐体は、前記電力伝達手段および前記熱輸送手段に設けられたコネクタ部により接続および切り離し可能であることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の画像投影装置。
8. 建造物と、請求項１から７までのいずれかに記載の画像投影装置と、を備え、
   前記第１の筐体が前記建造物の外側に配置され、前記第２の筐体が前記建造物の内側に配置されていることを特徴とする画像投影システム。
9. 請求項１から７までのいずれかに記載の画像投影装置における前記第２の筐体を１つ、前記第１の筐体を２以上備えることを特徴とする画像投影システム。