JP4761004B1 - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、画質劣化を抑制する画像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の画像表示装置は、吸気口２１ａと排気口３１ａまたは３２ａとを有する筐体内において吸気口２１ａと排気口３１ａまたは３２ａを結んで形成される風路と、この風路上に介在させる冷却ファン２３と、最も使用温度上限値の低い赤色レーザ光源装置２の放熱部３４の少なくとも一部を、風路上において他のレーザ光源の放熱部よりも吸気口側であってかつ冷却ファン２３の直下に配置する構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は半導体レーザを用いたレーザ光源装置を搭載した画像表示装置に関するものである。

近年、大画面表示が可能な画像表示装置の光源として、レーザ光に注目が集まっており、このレーザ光を形成するための半導体レーザの技術開発が進んでいる。画像表示装置の光源として従来から用いられる超高圧水銀ランプ（ＵＨＰランプ）や、小型画像表示装置で最近用いられている発光ダイオード（ＬＥＤ）と比較すると、半導体レーザ光源を使用した光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命、高い電気−光変換効率である等の利点がある。

以下、従来のレーザ光源装置について説明する。従来の光源装置は赤色（Ｒ）レーザ光、青色（Ｂ）レーザ光、緑色（Ｇ）レーザ光を連続発光する短波長レーザ光源の赤色レーザ光源、青色レーザ光源、緑色レーザ光源を有する。赤色レーザ光源、青色レーザ光源は赤色、青色のレーザ光を出射する半導体レーザであり、緑色レーザ光源は半導体レーザのレーザ光を波長変換して緑色のレーザ光を出射する構成である（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−３２７９６号公報

上記従来の画像表示装置は３色のレーザ光を光源とし、高い色再現性のある画像を投射した。しかしながら、従来の画像表示装置は長時間にわたって使用されることにより、投射する画像の画質は劣化した。３つのレーザ光源はそれぞれ異なる温度特性を有し、基本的にレーザ光源の温度上昇は出力低下の要因となる。赤色レーザ光源装置は温度上昇に依存して特に出力低下した。よって、従来の画像表示装置の長時間使用による温度上昇によって、赤色レーザ光源装置の出力は弱まりやすかった。このように３色のうち１色のレーザ光が弱まることによって、従来の画像表示装置は高画質の画像を出力できなかった。

そこで、本発明は、画質劣化を抑制する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、本発明の画像表示装置は、吸気口と排気口を備えた筐体と、この筐体内にあって吸気口と排気口を結び空気を導通可能な風路と、この筐体内の風路上にあって空気を導通させる送風機と、この筐体内にあってそれぞれ自ら発する熱を放熱する放熱部を有する互いに異なる発光波長を持つ複数のレーザ光源とを備え、複数のレーザ光源のうち、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部の少なくとも一部を、風路上において最も吸気口側であってかつ送風機の直下に配置し、筐体と最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部とを熱伝導シートを介在して密接させ、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部にその一部を密接させて当該放熱部の熱を吸収し、かつ、送風機から当該放熱部に対する真上からの冷却空気を最も使用温度上限値の低いレーザ光源側へと流入しやすくする熱伝導性の壁を設ける構成とした。

本発明の画像表示装置は以上のように構成されるため、赤色レーザ光源の放熱部を吸気口や送風機の近くそして他のレーザ光源の放熱部より風路上流側に配置して、吸気口から吸入した外気で直接そして真っ先に赤色レーザ光源の放熱部を冷却することができる。すなわち、最も温度特性が悪い赤色レーザ光源の放熱部は最も優先して冷却される。これにより、赤色レーザ光源の放熱は特に促進される。すなわち、赤色レーザ光源の温度上昇は特に抑制される。これにより、画像表示装置が長時間にわたって使用されても赤色レーザ光源の出力低下は抑制されるため、レーザ光の出力を安定して得ることができる。また、吸気口と送風機を画像表示装置本体と一体の筐体内に搭載したので外気をロスなく効率良く放熱に利用できるし、レーザ光源の放熱部を吸気口や送風機の近くに配置して風路を短縮しているためレーザ光源の放熱部の放熱も良好に行うことができる。従って、画像表示装置が投射する画像の画質劣化を抑制することができる。また、風路を短縮しているために、装置の配置をコンパクトにまとめることができ、画像表示装置を薄型にすることができる。

本発明の実施例１における画像表示装置本体の概略斜視図 本発明の実施例１における画像表示装置のチルト状態の概略斜視図 本発明の実施例１における画像表示装置の内部構成を示す概略斜視図 本発明の実施例１における画像表示装置の内部組立を示す概略組立図 本発明の実施例１における画像表示装置の内部の熱経路および冷却風路を示す概略断面図 本発明の実施例１における各色レーザ光源装置の使用温度と光出力の関係（温度特性）を示す図 本発明の実施例１における画像表示装置を電子機器に取り付けた時の一例を示す図 本発明の実施例２における画像表示装置の分解図 本発明の実施例２における画像表示装置の上面図 本発明の実施例２における画像表示装置の熱経路と冷却風路を示す断面図 本発明の実施例２における冷却フィンの通気孔と外装の吸入口の位置関係を示す図 本発明の実施例２における冷却フィンと吸入口の断面図 本発明の実施例２における冷却フィンの斜視図および通気孔部の拡大図

本発明における請求項１記載の発明は、吸気口と排気口を備えた筐体と、筐体内にあって吸気口と排気口を結び空気を導通可能な風路と、筐体内の風路上にあって空気を導通させる送風機と、筐体内にあってそれぞれ自ら発する熱を放熱する放熱部を有する互いに異なる発光波長を持つ複数のレーザ光源とを備え、複数のレーザ光源のうち、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部の少なくとも一部を、風路上において最も吸気口側であってかつ送風機の直下に配置し、筐体と最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部とを熱伝導シートを介在して密接させ、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部にその一部を密接させて当該放熱部の熱を吸収し、かつ、送風機から当該放熱部に対する真上からの冷却空気を最も使用温度上限値の低いレーザ光源側へと流入しやすくする熱伝導性の壁を設ける構成とした画像表示装置に関する。

本発明における請求項１記載の発明によれば、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部を吸入口や送風機の近くに配置して、吸入口から吸入した外気で直接そして真っ先に最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部を冷却することができる。すなわち、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部は最も優先して冷却される。これにより、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱は促進される。すなわち、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の温度上昇は抑制される。これにより、画像表示装置が長時間にわたって使用されても最も使用温度上限値の低いレーザ光源の出力低下は抑制されるため、特に最も使用温度上限値の低いレーザ光源の出力を安定して得ることができる。従って、画像表示装置が投射する画像の画質劣化を抑制することができる。また、送風機とレーザ光源が同一筐体内にあることやレーザ光源の放熱部が送風機の直下に配置したために、送風経路が短縮でき、かつ外気空気を吸入し即利用するので効率良く冷却に用いることができる。これにより、画像表示装置が長時間にわたって使用されても最も使用温度上限値の低いレーザ光源の出力低下は抑制されるため、特に最も使用温度上限値の低いレーザ光の出力を安定して得ることができるとともに、装置の配置をコンパクトにまとめることができ、画像表示装置を薄型にすることができる。

また、熱伝導シートを介して最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部を筐体に密接させているので筐体も最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部として利用することができ、放熱する場所が増えて最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱は促進される。すなわち、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の温度上昇は抑制される。これにより、画像表示装置が長時間にわたって使用されても最も使用温度上限値の低いレーザ光源の出力低下は抑制されるため、特に最も使用温度上限値の低い赤色レーザ光源の出力を安定して得ることができる。

また、風路に対して最も使用温度上限値の低いレーザ光源の向い側にその放熱部に一部を密接させて熱伝導性の壁を設けたので最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部の放熱面積を増加させるとともに、冷却ファンによって吸入された外気を漏れないように画像表示本体にある最も使用温度上限値の低いレーザ側へと流入しやすくする。これにより、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱は促進される。すなわち、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の温度上昇は抑制される。これにより、画像表示装置が長時間にわたって使用されても最も使用温度上限値の低いレーザ光源の出力低下は抑制されるため、特に温度特性の悪い最も使用温度上限値の低いレーザ光源の出力を安定して得ることができる。従って、画像表示装置が投射する画像の画質劣化を抑制することができる。

以下、本発明の画像表示装置について図面を用いて説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であり、技術的に良好な条件の限定が記載されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの条件に限られるものではない。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１について、図面を用いて説明する。

本実施例では画像表示装置のレーザ光源として代表的な赤色、緑色、青色の３色のレーザ光源で構成されている場合について説明を行う。

まず、画像表示装置本体の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１における画像表示装置本体の概略斜視図である。

図１において、画像表示装置本体１００はレーザ光を光源とし、スクリーン（図示しない）に拡大して投影する。画像表示装置本体１００の光源は緑色レーザ光源装置１（第１のレーザ光源）と、赤色レーザ光源装置２（第２のレーザ光源）と、青色レーザ光源装置３（第３のレーザ光源）との３つであり、３色のレーザ光源装置１〜３によって画像を表示する。

緑色レーザ光源装置１は非可視光である赤外基本レーザ光を半波長に変換することで、主として緑色レーザ光を出力する。緑色レーザホルダ１ａは緑色レーザ光源装置の筐体であるとともに、緑色レーザホルダ１ａに格納される各素子（例えば、赤外基本レーザ光を出力する半導体レーザ（第１のレーザ素子）等）を固定する。

赤色レーザ光源装置２は赤色レーザ光を出力し、赤色レーザホルダ２ａを筐体とする。赤色レーザホルダ２ａは赤色レーザ光を出力する半導体レーザ（第２のレーザ素子）を保持する。

青色レーザ光源装置３は青色レーザ光を出力し、青色レーザホルダ３ａを筐体とする。青色レーザホルダ３ａは青色レーザ光を出力する半導体レーザ（第３のレーザ素子）を保持する。

ここで、緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３の配置について詳細に説明する。青色レーザ光源装置３は、本体筐体２００における投射レンズ４を保持した面に設け、青色レーザ光源装置３からのレーザ光を本体筐体２００の内部に導いている。

また、投射レンズ４、青色レーザ光源装置３が設けられている面に垂直かつ、青色レーザ光源装置３が設けられている側の面に、緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２を設けている。

ここで、本体筐体２００は、投射レンズ４、青色レーザ光源装置３が設けられている面を緑色レーザ光源装置１が設けられている方に延長するように突起部２０１を設けている。つまり、本体筐体２００の角部に突起部２０１を本体筐体２００と一体化して設けている。なお、突起部２０１は、本体筐体２００と別部材で設けても良いが、一体で設けることで放熱を行いやすくなり好ましい。

また、緑色レーザ光源装置１の内部にあるＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子、半導体レーザ等の素子を固定している緑色レーザホルダ１ａの固定面１ｂを上記突起部２０１の面２０１ａに接するようにしている。面２０１ａは突起部２０１における固定面１ｂと接する面である。

また、緑色レーザ光源装置１は、本体筐体２００の面２０２に直接熱を伝えないようにするため本体筐体２００の面２０２には接しておらず、所定の隙間（本実施例では、０．５ｍｍ以下）を設けてあり、さらに赤色レーザ光源装置２とは、赤色レーザ光源装置２の光軸調整幅を０．３ｍｍ程度必要であったため、緑色レーザ光源装置１と赤色レーザ光源装置２の隙間は０．３ｍｍ以上を設けてある。

なお、本実施例１において所定の隙間を０．５ｍｍ以下としたのは、所定の隙間を大きくとると画像表示装置全体が大きくなったり、また緑色レーザ光源装置１とコリメータレンズ（図示せず）との距離が大きくなり、コリメータレンズに到達する前に緑色レーザ光が拡散し、光の利用効率が悪くなるためである。

こうすることで、緑色レーザ光源装置１からの熱を、赤色レーザ光源装置２に伝わりにくくすることができ、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２を安定的に使用することができる。

光路誘導手段としてのダイクロイックミラー５および光路誘導手段としてのダイクロイックミラー６は表面に所定の波長のレーザ光を透過あるいは反射させるための膜を形成して構成される。

７はフィールドレンズであり、拡散されたレーザ光を収束レーザに変換する。８はＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｒｉｔｔｅｒ）であり、各色レーザ光を反射させ、空間変調素子９に当てる。

空間変調素子９は、各色レーザ光の偏向を調整し、画像形成を行う。今回使用した空間変調素子９は反射型の液晶である。

そして、投射レンズ４を通過して、大画面の画像を投射する。

また、各色レーザ光源装置１〜３からの各色レーザ光は各コリメータレンズによってそれぞれ平行光にされ、平行光にされた各色レーザ光はダイクロイックミラー５および６によって拡散板に導かれ、拡散板、フィールドレンズ７、ＰＢＳ８の順に介し、空間変調素子９で反射し、投射レンズ４によって拡大化されてスクリーン上に投影される。

図２は、本発明の実施例における画像表示装置のチルト状態の概略斜視図である。図２に示すように、画像表示装置１０は固定部２０とチルト部３０とにより構成されている。チルト部３０はヒンジ部（回動軸）２５を軸にして固定部２０に対して回動可能である。すなわち、チルト部３０は、画像表示装置本体１００（図１、図３参照）からの画像の投射方向および送風機である冷却ファン２３（図３参照）による冷却風の吸気方向Ａ（図３参照）に対して垂直となる軸を中心に回動可能であり、投射レンズ４の投射角度が調節可能である。ヒンジ部（回動軸）２５を中心として冷却ファン２３と画像表示装置本体１００等を搭載したチルト部３０は上下方向に回動する。このため、投射レンズ４によって投射された画像が画像表示装置１０の設置面に反射することを抑制することができる。

次に図３〜図５を用いて、画像表示装置１０の内部構成の概要について説明する。
なお、図３〜図５に示す冷却ファン２３は、円筒部内に図示しない送風ファンを有している。

図３は、本発明の実施例１における画像表示装置の内部構成を示す概略斜視図である。図３に示すように、チルト部３０には、図１を用いて説明した画像表示装置本体１００、冷却ファン２３やフィン等が格納されている。冷却ファン２３は吸気口２１ａの直下（吸気口２１ａの垂直方向）に配置され、冷却ファン２３の直下にある赤色レーザ光源装置２のフィン３４の底部３４ｂ（図４参照）と間隔を空けるように吸気口２１ａが設けてある面に取り付けられている。すなわち、冷却ファンは吸気口２１ａとフィン３４の底部３４ｂとの間に直列的に取り付けられている。

チルト部３０の上面２１には吸気口２１ａが設けられている。そして、チルト部３０の側面３１には、排気口３１ａが設けられ、チルト部３０の側面３２には、排気口３２ａが設けられている。なお、吸気口２１ａと排気口３１ａは複数の通気孔から成っている。

冷却ファン２３は電源供給されると回転し、吸気口２１ａ側より画像表示装置１０の外部から冷却空気を取り入れ、矢印Ａの方向へ冷却空気を送る。この冷却空気は冷却ファン２３とフィン３４の底部３４ｂ（図４参照）との間の空間から緑色レーザ光源装置１のフィン３５へ、そして青色レーザ光源装置３の青色レーザホルダ３ａを経由して排気口３１ａへと流れて行き、排気口３１ａより排気される。また他の空気経路として、この冷却空気は冷却ファン２３とフィン３４の底部３４ｂ（図４参照）との間の空間から排気口３２ａへと流れて行き、排気口３２ａより排気される。すなわち、チルト部３０に格納される冷却ファン２３は冷却空気を吸引および放出し、他の２色のレーザ光源よりも冷却風路上流にある赤色レーザ光源装置２の発する熱を効果的に放熱させるとともに、画像表示装置１０の内部の放熱を促進する。

なお、本実施例１において、吸気口２１ａ、排気口３１ａおよび３２ａにはそれぞれ複数の通気孔が設けられているが、単数でも良い。吸気口２１ａと排気口３１ａおよび３２ａの形状は円形でも楕円形でも多角形でも良く、特に限定するものではない。

また、本実施例１においてはフィン３４の底部３４ｂは、その全面が冷却ファン２３の
風路上にあり最大限に受風するように配置されているが、その配置に限定されるものでは
なく、放熱効果とスペースの関係を考慮して配置しても良い。すなわち、フィン３４の底部３４ｂは冷却ファン２３の風路上に少なくとも一部配置していれば良い。

また、本実施例１ではチルト部３０の上面に吸気口２１ａを設けているが、チルト部３０の下面に吸気口を設けて、冷却ファンの取り付けおよびフィンの形状を変えて本実施例１と同様な冷却風路を構成しても良い。すなわち、本実施例１と上下対称に配置しても良い。

図４は、本発明の実施例１における画像表示装置の内部組立を示す概略組立図である。図４に示すように、画像表示装置本体１００には赤色レーザ光源装置２の赤色レーザホルダ２ａが設けられ、その赤色レーザホルダ２ａでレーザ光の光軸を調整することができるようになっている。そして、その赤色レーザホルダ２ａには赤色レーザ光源装置２が発する熱を放熱するフィンの本体３４が取り付けてあり、そのフィンの本体３４の一部である取付部３４ａには対角上に長穴３９が設けられている。まず赤色レーザホルダ２ａでレーザ光の光軸を調整し、そして赤色レーザホルダ２ａを本体筐体２００（図１参照）に固定する。次に、取付部３４ａの長穴３９を使用して熱伝導性シート３８（図５参照）をチルト部３０の筐体に密着させるように押し付けながらフィンの本体３４を赤色レーザホルダ２ａに固定する。これらを行うことにより各部での放熱と伝熱が十分に行うことができる。

なお、熱伝導性シート３８（図５参照）はフィン底部３４ｂの下に取り付けられているが、画像表示装置本体１００の下まで伸ばして広く取り付けても良い。

赤色レーザ光源装置２は後述するように各色レーザ光源装置１〜３（図１参照）の中で一般的に最も温度特性が悪い。従って、赤色レーザ光源装置２の特性を維持するためには赤色レーザ光源装置２の放熱が必須であるとともに、他の２色のレーザ光源装置よりも優先的に放熱する必要がある。フィン３４は熱伝導性の高い部材で形成され、赤色レーザ光源装置２の放熱部であり、赤色レーザ光源装置２の放熱を補助する。フィン３４は赤色レーザ光源装置２の赤色レーザホルダ２ａに接続して設けられるため、赤色レーザ光源装置２の発熱はフィン３４に伝熱する。フィン３４は冷却ファン２３より放出される冷却空気によって冷却される。これにより、赤色レーザ光源装置２からの放熱を促進することができる。

また、フィン３４が冷却ファン２３からの冷却空気をより広い面積で受けられるよう、その放熱面積（表面積）はできるだけ大きく確保されている。このことにより、赤色レーザ光源装置２の放熱性は向上する。すなわち、画像表示装置の薄型化を考慮し、かつ熱容量や放熱面積および受風面積をできるだけ大きくするために、フィンの本体３４はＬ字型の形状を有し、赤色レーザホルダ２ａへの取付部３４ａと、フィン底部３４ｂとにより構成されている。取付部３４ａは赤色レーザホルダ２ａに密着するように取り付けられるとともに、赤色レーザホルダ２ａに取り付けられた赤色レーザ光源装置の放熱の役目も兼ねている。フィン底部３４ｂは、主として冷却ファン２３からの冷却空気を直に受け、赤色レーザ光源装置２の放熱を担っている。また、フィン底部３４ｂは、熱伝導性シート３８（図５参照）を介して、図３に示すチルト部３０の筐体底部に接している。そのため、図４に示す赤色レーザホルダ２ａに取り付けられた赤色レーザ光源装置２において発生する熱は、冷却ファン２３によって送り込まれる冷却空気によって放熱されるだけでなく、チルト部３０の筐体底部を介して、外部へと放熱される。このことにより、赤色レーザ光源装置２の放熱性はさらに向上する。

また、図４には図示していないが、フィン底部３４ｂの端部には、図３に示すように、冷却ファン２３の側面のうち、画像表示装置本体１００に面していない側面に相対するよう、熱伝導性の材質（例えばアルミなど）でできている側壁２４がさらに設けられている。この側壁２４の一部はフィン底部３４ｂに密接している。このようにして、図４に示す赤色レーザホルダ２ａに取り付けられた赤色レーザ光源装置より発生し、フィン３４の取付部３４ａおよびフィン底部３４ｂを介して図３に示すフィン３４の側壁２４にまで伝導した熱は、冷却ファン２３より送風される冷却空気により放熱される。また、側壁２４は、冷却ファン２３によって外部より吸入された冷却空気が不要な方向に漏れないようにする働きもある。このことにより、冷却ファン２３によって吸入された冷却空気は、画像表示装置本体１００に設けられた赤色レーザホルダ２ａ側へと流入しやすくする。すなわち、図４に示す赤色レーザ光源装置２のさらなる放熱の促進が期待できる。

本実施例１において、赤色レーザホルダ２ａやフィン３４や側壁２４は別体とされているが、熱伝導性を向上させるためにこれらを一体化して組み合わせしても良い。一体化することにより、赤色レーザ光源装置２の放熱は行われやすくなる。このように、外気を赤色レーザ光源装置２の放熱部であるフィン３４に直接導く構成になっているので、より効果的に放熱を行うことができる。

次に図５を用いて、画像表示装置１０における赤色レーザ光源装置の放熱の流れについて詳細に説明する。

図５は、本発明の実施例１における画像表示装置の内部の熱経路および冷却風路を示す概略断面図である。

まず最初に、図５を用いて画像表示装置の内部の熱経路について説明する。

赤色レーザ光源装置２（図１参照）における発熱部（赤色レーザ光を出力する半導体レーザ等）の発熱は、まず赤色レーザホルダ２ａに伝えられる。この赤色レーザホルダ２ａに伝えられた熱はフィン３４に伝えられる。フィン３４に伝えられた熱の一部はフィン底部３４ｂに密着している熱伝導性シート３８を介してチルト部３０の筐体から外部へと伝えられる。

また、赤色レーザ光源装置２の放熱は本体筐体２００（図１参照）からも行われる。赤色レーザホルダ２ａは本体筐体２００と接しているため、赤色レーザ光源装置２の発熱は本体筐体２００に伝熱し、そして画像表示装置本体１００を介して外部へと伝えられる。

なお、図５において一点鎖線で示しているのが赤色レーザ光源装置２の発熱部からの主な熱経路である。

次に、図５を用いて画像表示装置の内部の冷却風路について説明する。

チルト部３０に取り付けられた冷却ファン２３は、吸気口２１ａ（図３参照）より外気を吸入し、それを冷却空気として矢印Ａの方向へ送り込む。冷却ファン２３からの冷却空気は、赤色レーザホルダ２ａと接続しているフィン３４の底部３４ｂに直線的に吹き当てられる。そして、フィン３４の底部３４ｂに吹き当てられた冷却空気はフィン３４の底部３４ｂの表面に沿って矢印ＢおよびＣ方向に流出していく。ここで、矢印ＢおよびＣを代表的に記載したが、矢印Ａを中心してすべての方向に、冷却空気は流出していく。

フィン３４は矢印Ａに示す冷却風路上に設けられているため、このフィン３４に伝えられた熱は、冷却ファン２３によって吸気口２１ａから取り入れられた冷却空気により吸収される。このようにしてフィン３４は冷却され、赤色レーザ光源装置２（図１参照）より発熱する熱を、また受け入れることができる。

ここで、赤色レーザ光源装置２（図１参照）が最も優先的に放熱される理由について、図６を用いて詳細に説明しておく。

図６は、本発明の実施例１における各色レーザ光源装置の使用温度と光出力の関係（温度特性）を示す図である。図６では、使用温度領域を４つに分け、それぞれの温度領域について説明する。

まず、使用温度領域がＴ≦Ｔ１の場合について説明する。Ｔ１は、図６に示す各色レーザ光源装置の使用温度と光出力の関係において、緑色レーザ光源装置１の光出力が変曲点をむかえる温度である。この温度領域では、緑色レーザ光源装置１の光出力は使用温度が上昇するほど増加する。一方、赤色レーザ光源装置２と青色レーザ光源装置３の光出力は使用温度が上昇するにつれて両者ともほぼ同様に緩やかに低下していくが、色再現性など画像表示装置の特性を損なうことになる光出力までに低下せず、問題なく使用できる。

次は、使用温度領域がＴ１＜Ｔ≦Ｔ２の場合についてである。Ｔ２は図６から判るように赤色レーザ光源装置２の光出力が赤色レーザ光源装置２の特性を満足させうる使用温度の上限である。この温度領域では、３色すべてのレーザ光源の光出力が、使用温度の上昇とともに、低下していく。特に、赤色レーザ光源装置２と青色レーザ光源装置３の光出力低下率（図６に示してある△Ｐ／△Ｔで表現される単位温度変化に対するレーザ光源装置の光出力の低下量に相当）は、使用温度が上昇するほど大きくなる。しかも、赤色レーザ光源装置２の光出力低下率は、他の２色のレーザ光源のそれに比べて顕著に大きくなっている。従って、この温度領域では、赤色レーザ光源装置２の使用温度が上昇すると、その光出力はそれに応じて低下し続け、かつその低下する量も次第に大きくなり、やがては赤色レーザ光源装置２の特性を満足させうる使用温度の上限Ｔ２に達してしまう。赤色レーザ光源装置２の光出力は、他の２色のレーザ光源装置の光出力必要値ＢまたはＧよりも低い使用温度Ｔ２で、その光出力必要値Ｒにまで低下する。そして、使用温度がＴ２よりも高くなると、赤色レーザ光源装置２は画像表示装置として必要な光出力を得ることができなくなる。

使用温度領域がＴ２＜Ｔ≦Ｔ３の場合は以下の通りである。図６に示すように、Ｔ３は、緑色レーザ光源装置１と青色レーザ光源装置３が、それぞれの光出力必要値ＢまたはＧ以上の光出力を得られる使用温度の上限である。この温度領域においては、先ほども説明したように、赤色レーザ光源装置２の光出力が、その光出力必要値Ｒを既に維持できなくなっている。使用温度の上昇とともに、緑色レーザ光源装置１や青色レーザ光源装置３の光出力は低下し、かつその低下する量も大きくなり、やがては緑色レーザ光源装置１の光出力必要値Ｇや青色レーザ光源装置３の光出力必要値Ｂを確保できる使用温度の上限Ｔ３に達する。この温度Ｔ３を超えると、緑色レーザ光源装置１や青色レーザ光源装置３の光出力はさらに低下し、光出力必要値Ｇや光出力必要値Ｂを確保できなくなり、画像表示装置として必要な光出力が得られなくなる。

なお、本実施例１では図６に示すように、緑色レーザ光源装置１の光出力が光出力必要値Ｇ以上を確保できる使用温度の上限と、青色レーザ光源装置３の光出力が光出力必要値Ｂ以上を確保できる使用温度の上限とが、両方とも温度Ｔ３となっている。しかし、両者が異なっている場合であっても、使用温度領域Ｔ２＜Ｔ≦Ｔ３がさらに区分され、上述したこと繰り返しとなるのみであり、本質的に大きな相違はない。

最後に、使用温度領域がＴ＞Ｔ３の場合について説明する。この温度領域では、すべてのレーザ光源装置が、その光出力必要値以上の光出力を維持できなくなっており、画像表示装置として必要な光出力が得られなくなっている。

このように、赤色レーザ光源装置２の使用温度の上限が、他のレーザ光源装置に比べて低いため、赤色レーザ光源装置２の温度上昇を他より優先的に抑制することが必要である。ゆえに本実施例１においては、図５に示すように、チルト部３０の冷却ファン２３の直下に、赤色レーザホルダ２ａに内蔵された赤色レーザ光源装置２（図１参照）の放熱部となるフィン３４が設けられているのである。赤色レーザ光源装置２の放熱部であるフィン３４の一部であるフィン底部３４ｂは、吸気口２１ａおよび冷却ファン２３の直下に位置している。そして、チルト部３０内に導かれた冷却空気は、短い距離でかつ直線的に赤色レーザホルダ２ａに接続された赤色レーザ光源装置２の放熱部となるフィン３４のフィン底部３４ｂを冷却する。すなわち、この冷却空気は、チルト部３０内の他の部材の熱を吸収する前に、赤色レーザ光源装置２の放熱部となるフィン３４を冷却する。このように、冷却風路を形成することで、赤色レーザ光源装置２の放熱部（フィン３４）が優先的に、冷却され、最も温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２（図１参照）の出力低下が抑制される。こうして画像表示装置本体１００（図１参照）は、高画質の画像を安定して出力することができる。

図７は、本発明の実施例１における画像表示装置を電子機器に取り付けた時の一例を示す図である。本実施例１の画像表示装置１０は、単体として使用されても良いが、図７に示すように、例えばパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」）等のような電子機器であるＰＣ３００に取り付けても良い。画像表示装置１０は必要に応じてＰＣ３００に出し入れ可能であり、ＰＣ３００のディスプレイ上の出力をスクリーンや壁等に投射可能である。このため、ＰＣ３００に別途画像表示装置を有線等で接続することなく、ＰＣ３００のディスプレイ上の出力を容易に大画面出力することができる。

図２および図３に示すように、冷却ファン２３と画像表示装置本体１００とは、いずれも回動可能な可動体（チルト部３０）内に取り付けてられている。すなわち、図７に示すチルト部３０内に、画像表示装置本体と、それを冷却するのに必要な冷却ファンが搭載されている。このように、画像表示装置をＰＣ等のような電子機器に取り付けて回動させて使用する場合でも、回動体、すなわちチルト部３０は、ＰＣ３００より引き出された状態においてはどのような回動位置にあっても、外気を吸入できる。これにより、画像表示装置が長時間にわたって使用されても赤色レーザ光源装置の出力低下は抑制されるため、３色のレーザ光の出力を安定して得ることができる。また、吸気口と送風機を画像表示装置本体と一体の筐体内に搭載したので外気をロスなく効率良く放熱に利用できるし、冷却風路が短縮できるため各レーザ光源の放熱部の放熱も良好に行うことができる。このような構成において、チルト部３０のみが必要最小限引き出される構成にしても良い。この場合には、作業に必要なスペースを広く取る必要がないというメリットがある。

なお、画像表示装置１０のＰＣ３００への取り付け位置は、図７に示した右側面に限定されるものではなく、左側面や後側面そして前面等に取り付けても良い。

画像表示装置１０をＰＣ３００（電子機器）に取り付ける場合、チルト部３０は自由に回動できるようにＰＣ３００の外部に突出していれば良い。よって、固定部２０の少なくとも一部がＰＣ３００に固定されれば良い。

また、ＰＣ３００以外で電子機器の例としては、テレビや、ディスプレイ、光ディスクプレイヤ、およびポータブル光ディスクプレイヤ等があり、画像を表示するものであれば、何でも良い。また、これら以外にも、電気機器（例えば、冷蔵庫や洗濯機等の家電機器）の情報を外部に投射するために、この電気機器に画像表示装置１０を搭載しても良い。

以上より、本実施例１の画像表示装置は最も使用温度上限値の低い赤色レーザ光源の放熱部の少なくとも一部を冷却風路上の送風機の直下に配置した。このため、外気を効率的に放熱に利用できるために赤色レーザ光源の温度上昇を抑えて温度特性変動を少なくすることができ、長時間の使用による画像表示装置の画質劣化は抑制される。すなわち、画像表示装置は投射する画像の画質劣化を抑制することができ、安定して高画質の画像を出力可能である。

本実施例１では画像表示装置のレーザ光源として代表的な赤色、緑色、青色の３色のレーザ光源で構成されている場合について説明を行う。また画像表示装置の画質向上のために他の発光波長を有するレーザ光源がさらに追加された場合でも本実施例１と同様な構成をすることで同じ効果を得ることができる。

（実施例２）
以下、本発明の実施例２について図８〜図１２を用いて説明する。ここでは、実施例１と同一の構成、機能を備えた部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施例と実施例１との異なる点はフィン３４の配置位置と形状および吸気口の位置である。以下、この異なる点について詳細に説明する。

図８は、本発明の実施例２における画像表示装置の分解図である。図８に示すように、チルト部３０には、図１を用いて説明した画像表示装置本体１００、冷却ファン２３やフィン３４等が格納されている。フィン３４の底部３４ｃは吸気口２２ａの直上（吸気口２２ａの垂直方向）に配置されている。そして冷却ファン２３はフィン３４の底部３４ｃの直上に配置されている。本実施例では実施例１とは異なり、外気を吸気する面をチルト部３０の下面２２に設けている。チルト部３０の下面２２には複数の吸気口２２ａが設けられている。そしてフィン３４の底部３４ｃには後述する複数の通気孔が設けられている。

フィン３４の底部３４ｃはチルト部３０の下面２２の吸気口２２ａと間隔を空けるように真上に取り付けられ、そして冷却ファン２３とも間隔を空けて真下に取り付けられている。また、冷却ファン２３はチルト部３０の上面２１と間隔を空けて取り付けられている。

すなわち、吸気口２２ａからフィン３４の底部３４ｃ、冷却ファン２３そして上面２１へと直列的に間隔を空けて取り付けられている。

次に図９と図１０を用いて、画像表示装置１０における赤色レーザ光源装置の放熱の流れについて詳細に説明する。

図９は、本発明の実施例２における画像表示装置の上面図であり、図１０は、本発明の実施例２における画像表示装置の熱経路と冷却風路を示す断面図で、図９のＡ−Ａ間の断面を表している。

最初に、図１０を用いて画像表示装置の内部の熱経路について説明する。赤色レーザ光源装置２における発熱部（赤色レーザ光を出力する半導体レーザ等）の発熱は、まず赤色レーザホルダ２ａに伝えられる。この赤色レーザホルダ２ａに伝えられた熱はフィン３４に伝えられる。

また、赤色レーザ光源装置２の放熱は本体筐体２００も利用する。赤色レーザホルダ２ａは本体筐体２００と接しているため、赤色レーザ光源装置２の発熱は本体筐体２００に伝熱し、そして画像表示装置本体１００を介して外部へと伝えられる。なお、図１０において一点鎖線で示しているのが赤色レーザ光源装置２の発熱部からの主な熱経路である。

次に、同じく図１０を用いて画像表示装置の内部の冷却風路について説明する。チルト部３０（図８参照）に取り付けられた冷却ファン２３は、吸気口２２ａより外気を吸入し、矢印Ｄ方向に、冷却空気を取り込む。吸入された冷却空気は、赤色レーザホルダ２ａと接続しているフィン３４の底部３４ｃに直線的に吹き当てられる。そして、フィン３４の底部３４ｃに吹き当てられた冷却空気は、フィン３４の底部３４ｃに構成されている通気孔を通って、チルト部３０の上面２１に当りながら矢印ＥおよびＦ方向に流出していく。ここでは、冷却空気の流出方向として矢印ＥおよびＦを代表的に記載しているが、実際には、矢印Ｄを中心とするすべての方向に、冷却空気は流出していく。フィン３４は冷却風路上に設けられており、赤色レーザ光源装置２からフィン３４に伝えられた熱は、冷却ファン２３によって吸気口２２ａから取り入れられた冷却空気により吸収される。このようにして赤色レーザ光源装置２は、フィン３４を介して冷却空気により冷却され、画像表示装置１０の内部の放熱は促進される。

以下、フィン３４の底部３４ｃに構成されている通気孔について、図１１、図１２および図１３を用いて詳細に説明する。

図１１は、本発明の実施例２における冷却フィンの通気孔と外装の吸入口の位置関係を示す図である。図１２は、本発明の実施例２における冷却フィンと吸入口の断面図である。図１３は、本発明の実施例２における冷却フィンの斜視図および通気孔部の拡大図である。

なお、図１２におけるａ〜ｃ面なる表記については冷却フィンの通気孔のそれぞれの断面で同じ表記を使用するものとする。

図１１において、画像表示装置の下面２２にある吸気口２２ａから吸入された冷却空気は、吸気口２２ａを通った後そのまま上方へ流れ、フィン３４の底部３４ｃの下面（図１２のａ面）に到達する。そして、下面に沿ってフィン３４の底部３４ｃに作られてある通気孔へと流れ込んでいく。その後、フィン３４の底部３４ｃの通気孔を上方（冷却ファン２３の側）へと流入していく。

従って、図１２に示すように、冷却空気は、吸気口２２ａを通過した後、フィン３４の底部３４ｃの通気孔のａ面、そしてｂ面またはｃ面に接しながら通過していく。ａからｃ面という接触面を増やすことによって、赤色レーザ光源装置から発熱する熱が、より多く放熱される。

なお、吸入口２２ａの中心線Ｐとフィン３４の底部３４ｃの通気孔の中心線Ｑとは、図８に示すＸ−Ｚ面内、すなわち下面２２の底面方向において、互いにずれた位置に設定される。図１２は、吸入口２２ａの中心線Ｐとフィン３４の底部３４ｃの通気孔の中心線Ｑとが、Ｚ軸方向に対してずれていることを示しているが、これと同様に、Ｘ軸方向に対してもずれている。

このように、吸入口２２ａの中心とフィン３４の底部３４ｃの通気孔の中心をずらすことにより、フィン３４の底部３４ｃのａ面を放熱に利用することができる。その放熱領域は、互いの中心線が互いの平面の中間部にある場合に最も大きくなる。また、それに加えて、吸気口２２ａのフィン３４側の面も冷却空気に曝されるようになり、放熱効果が大きくなる。逆に両者の中心が一致していると、フィン３４の底部３４ｃのａ面の放熱に対する貢献は小さくなってしまう。

このことを、図１３を用いてさらに詳細に説明する。図１３において、フィン３４の底部３４ｃの厚さをＤ、通気孔の穴面積をＳ、そして通気孔の周囲長さをＬとした場合、Ｄ×Ｌ＞Ｓの関係を満たす通気孔を設ければ、フィン３４の放熱面積は増加する。そして、放熱面が増えることによって、赤色レーザ光源装置からの放熱効果をさらに高めることができる。

また、このように吸気口２２ａの中心とフィン３４の底部３４ｃの通気孔の中心をずらすことにより、外部からの埃や異物が直接入りにくくなる。

なお、本実施例２において、吸気口２２ａは正方形のものが複数設けられているが、本発明は複数に限るものではなく、吸気口２２ａが単数であっても良い。そして、吸気口２２ａの形状は円形でも楕円形でも多角形でも良く、形状を特に限定するものではない。このことは、フィン３４の底部３４ｃに設けられている通気孔についても同様である。

それに加えて、本実施例２におけるフィン３４の底部３４ｃは、その全面が冷却ファン２３の風路上にあり最大限に受風するように配置されているが、本発明の底部３４ｃの配置はこれに限定されるものではなく、フィン３４の底部３４ｃの通気孔と吸入口２２ａとの位置関係や放熱効果およびスペースの関係を考慮して配置しても良い。すなわち、フィン３４の底部３４ｃは、冷却ファン２３の風路上に少なくとも一部配置されていれば良い。

さらに本実施例２では、チルト部３０の下面に吸気口２２ａを設けているが、チルト部３０の上面に吸気口を設けて、冷却ファンの取り付けおよびフィンの形状を変え、実施例２と上下逆にした冷却風路を構成しても良い。

以上のように本実施例２の画像表示装置は、最も使用温度上限値の低い赤色レーザ光源の放熱部の少なくとも一部を吸入口と送風機の間に配置し、吸気口から吸入した冷却空気で直接そして短い冷却風路にて赤色レーザ光源の放熱部を冷却できる。このため、冷却空気を効率的に放熱に利用できるので、赤色レーザ光源の温度上昇を抑えて温度特性の変動を少なくすることができ、長時間の使用による画像表示装置の画質劣化は抑制される。すなわち、画像表示装置は投射する画像の画質劣化を抑制することができ、安定して高画質の画像を出力可能である。

本発明の画像表示装置は、光源であるレーザ光の出力低下を抑制するため、長時間安定して高画質の画像を投射可能な装置として適用可能である。

１ 緑色レーザ光源装置
１ａ 緑色レーザホルダ
２ 赤色レーザ光源装置
２ａ 赤色レーザホルダ
３ 青色レーザ光源装置
３ａ 青色レーザホルダ
４ 投射レンズ
５、６ ダイクロイックミラー
７ フィールドレンズ
８ ＰＢＳ
９ 空間変調素子
１０ 画像表示装置
２０ 固定部
２１ 上面
２２ 下面
２１ａ、２２ａ 吸気口
２３ 冷却ファン
２４ 側壁
２５ ヒンジ部（回動軸）
３０ チルト部
３１、３２ 側面
３１ａ、３２ａ 排気口
３４、３５ フィン
３４ａ 取付部
３４ｂ フィン底部
３４ｃ フィン底部
３８ 熱伝導性シート
３９ 長穴
１００ 画像表示装置本体
２００ 本体筐体
２０１ 突起部
２０１ａ、２０２ 面
３００ ＰＣ

Claims (1)

1. 吸気口と排気口を備えた筐体と、
   前記筐体内にあって前記吸気口と前記排気口を結び空気を導通可能な風路と、
   前記筐体内の前記風路上にあって空気を導通させる送風機と、
   前記筐体内にあってそれぞれ自ら発する熱を放熱する放熱部を有する互いに異なる発光波長を持つ複数のレーザ光源とを備え、
   前記複数のレーザ光源のうち、最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部の少なくとも一部を、前記風路上において最も前記吸気口側であってかつ前記送風機の直下に配置し、
   前記筐体と前記最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部とを熱伝導シートを介在して密接させ、
   前記最も使用温度上限値の低いレーザ光源の放熱部にその一部を密接させて当該放熱部の熱を吸収し、かつ、前記送風機から当該放熱部に対する真上からの冷却空気を前記最も使用温度上限値の低いレーザ光源側へと流入しやすくする熱伝導性の壁を設ける構成としたことを特徴とする画像表示装置。