JP4944452B2 - 画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却ファンを備えた液晶プロジェクタ等の画像投射装置に関する。

プロジェクタの内部には、光源、液晶パネル等の光変調素子、光学素子といった光学系部品や、電源バラスト、ＣＰＵといった電気系部品など、発熱源となる部品が配置されている。

これら発熱源をそれぞれ適切な温度に冷却するために、特許文献１に示すように複数個のファンを用いた冷却方法が採用されている。この冷却方法では、発熱源の発熱量毎の流路、つまり光源を冷却する風路、光変調素子を冷却する風路、電源バラストを冷却する風路というように複数の風路を構成する。そして、これら複数の風路を通った冷却風を最終的に合流させてファンにより排気される。これにより、最小限のファンを用いて高効率な冷却を実現し、小型のプロジェクタが実現される。また、装置内部で発する音が外部へ漏れ出す排気口を減らすことができ、静音化を図ることもできる。
特開２０００―０１９４９６号公報（段落００１８〜００２５、図１等） 特開平１１−８２３９３号公報（段落００２７〜００３３、図１等）

しかしながら、１つのファンに対して２以上の風路からの風が流入する構成においても、該２以上の風の速度が大きく異なる場合には、ファンで発生する騒音が大きくなってしまう。この現象を、図７を用いて説明する。図７には、軸流ファンにおいて騒音が発生する現象を示す。

この図において、１８Ｆは軸流ファンである。ＷＡは第１の風路から軸流ファン１８Ｆに吸い込まれる風を、ＷＢは第２の風路から軸流ファン１８Ｆに吸い込まれる風を示す。また、１８Ｆａは軸流ファン１８Ｆの羽根の回転方向での先端を示す。

風ＷＢは風ＷＡに比べて速度がかなり大きい。この場合、ファン１８Ｆを駆動すると、羽根の先端１８Ｆａは各風の流れを垂直に切る。そして、羽根の先端１８Ｆａは、風速が小さい風ＷＡを切っている状態から風速が大きい風ＷＢを切る状態に切り換わる際に、風ＷＢの側面を叩くような形になり、ここで風切り音が生じてしまう。この風切り音は、「羽根の枚数×回転数」の整数倍の周波数においてピークとして現れ、騒音の原因になっていることがわかった。

従来では、特許文献２に示すように、ファンに風を均一に導くことで、発熱体に均一に風を吹付けることを可能とし、効率の良い冷却を行う技術が知られている。しかし、該特許文献２に開示された技術は、単一の風の流れを有する場合に対しての技術であり、しかも、ファンからの吹き出し側の流量分布に着目した技術である。つまり、２以上の風路からの風が１つのファンに吸い込まれる際の静音化を図るための技術ではない。

本発明は、複数の風路からの冷却風をファンにより吸い込んで排気する場合に、さらなる静音化を図れるようにした画像投射装置を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての画像投射装置は、光源を冷却するための第１の空気流が通る第１の流路と、該装置内の光源以外の構成部品を冷却するための第２の空気流が通る第２の流路と、第１の流路および第２の流路の両方からの該装置の外部への排気を行う軸流ファンと、第１の空気流を光源から軸流ファンに導く排気ダクトと、排気ダクト内に設けられ、排気を通過させる排気ルーバーとなるとともに光源からの光を遮る遮光部材とを有する。そして、排気ダクトは、該排気ダクト内に第３の空気流を導入する第３の流路を形成するための通風口を有する。そして、第２の流路は、排気ダクトの外側を通って軸流ファンに至る流路であり、第３の流路は、第２の流路から第２の空気流の一部を排気ダクト内に第３の空気流として導入する流路であることを特徴とする。

なお、上記画像投射装置と、これに画像情報を供給する画像供給装置とを有する画像表示システムも本発明の他の側面を構成する。

本発明によれば、光源を冷却するための第１の流路（風路）と光源以外の構成部品を冷却するための第２の流路から１つのファンに空気流（風）を流入させる場合に、まず光源を冷却した後の第１の空気流に、遮光部材（排気ルーバー）が内部に配置された排気ダクトに形成された通風口を通して第３の空気流を合流させる。厳密な温度管理が要求される光源（ランプ）の冷却には、他の構成部品よりも小さい風速（風量）が設定されるため、本来の第１の空気流は、第２の空気流に対してかなり風速が小さい。しかし、光源を冷却後の第１の空気流に第３の空気流を合流させることにより、ファンに流入する直前での該合流した空気流と第２の空気流との風速の差が小さくなる。このため、ファンでの風切り音を低減させることができる。この結果、静音性が高い画像投射装置を実現することができる。しかも、光源冷却後の高温の第１の空気流にこれよりも低温の第３の空気流を合流させることにより、排気温度を低下させることができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

（プロジェクタの全体構成）
図４には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成を示している。

これらの図において、１は光源ランプ、２はランプ１を保持するランプホルダー、３は防爆ガラス、４はガラス押さえである。αはランプ１からの光を均一な平行光に変換する照明光学系、βは照明光学系αからの光を色分解して、後述するＲＧＢの３色用の液晶パネルに導き、さらに該液晶パネルからの光を色合成する色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系βからの光（画像）を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒５内には、後述する投射光学系が収納されている。

６はランプ１、照明光学系αおよび色分解合成光学系βを収納するとともに、投射レンズ鏡筒５が固定される光学ボックスである。該光学ボックス６には、ランプ１の周囲を囲むランプケース部６ａが形成されている。

７は光学ボックス６内に照明光学系αおよび色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をするための光学ボックス蓋である。８は商用電源から各基板へのＤＣ電源を作り出すＰＦＣ電源基板、９は電源フィルタ基板、１０はＰＦＣ電源基板８とともに動作してランプ１を点灯駆動するバラスト電源基板である。

１１はＰＦＣ電源基板８からの電力により、液晶パネルの駆動とランプ１の点灯制御を行う制御基板である。１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、後述する下部外装ケース２１の吸気口２１ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系β内の液晶パネルや偏光板等の光学素子を冷却するための第１および第２光学系冷却ファンである。１３は両光学系冷却ファン１２Ａ，１２Ｂからの風を、色分解合成光学系β内の光学素子に導く第１ＲＧＢダクトである。

１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却するランプ冷却ファンである。１５はランプ冷却ファン１４を保持しつつ、冷却風をランプ１に導く第１ランプダクトである。１６はランプ冷却ファン１４を保持して、第１ランプダクト１５とともにダクトを構成する第２ランプダクトである。

１７は下部外装ケース２１に設けられた吸気口２１ｂから空気を吸い込み、ＰＦＣ電源基板８とバラスト電源基板１０内に風を流通させることで、これらを冷却するための電源冷却ファンである。１８は排気ファンであり、ランプ冷却ファン１４からランプ１に送られてこれを冷却した後の熱風を、後述する第２側板２４に形成された排気口２４ａから排出する。

１９は第１排気ルーバー、２０は第２排気ルーバーであり、排気を通過させるとともに、それぞれランプ１からの光がプロジェクタ外部に漏れ出ないようにするための遮光機能を有している。

下部外装ケース２１は、ランプ１、光学ボックス６および電源系基板８〜１０および制御基板１１等を収納する。２２は下部外装ケース２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をするための上部外装ケースである。２３は第１側板であり、第２側板２４とともに外装ケース２１，２２により形成される側面開口を閉じる。下部外装ケース２１には、上述した吸気口２１ａ，２１ｂが形成されており、第２側板２４には上述した排気口２４ａが形成されている。下部外装ケース２１、上部外装ケース２２、第１側板２３および第２側板２４によって、該プロジェクタの筐体が構成される。

２５は各種信号を取り込むためのコネクタが搭載されたＩＦ基板であり、２６は第１側板２３の内側に取り付けられたＩＦ補強板である。

２７はランプ１からの排気熱を排気ファン１８まで導き、筐体内に排気風を拡散させないようにするための排気ダクトとしての排気ボックスである。排気ボックス２７は、第１および第２排気ルーバー１９，２０を保持する。

２８はランプ蓋である。ランプ蓋２８は、下部外装ケース２１の底面に着脱可能に配置され、不図示のビスにより固定される。また、２９はセット調整脚である。セット調整脚２９は、下部外装ケース２１に固定されており、その脚部２９ａの高さを調整可能となっている。脚部２９ａの高さ調整により、プロジェクタの傾斜角度を調整できる。

３０は下部外装ケース２１の吸気口２１ａの外側に取り付けられる不図示のフィルタを保持するＲＧＢ吸気プレートである。

３１は色分解合成光学系βを保持するプリズムベースである。３２は色分解合成光学系β内の光学素子と液晶パネルを冷却するために、第１および第２光学系冷却ファン１２Ａ，１２Ｂからの冷却風を導くダクト形状部を有するボックスサイドカバーである。３３はボックスサイドカバー３２と合わさってダクトを形成する第２ＲＧＢダクトである。

３４は色分解合成光学系β内に配置される液晶パネルから延びたフレキシブル基板が接続され、制御基板１１に接続されるＲＧＢ基板である。

（光学構成）
次に、前述したランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系βおよび投射レンズ鏡筒（投射光学系）５により構成される光学系の構成について図５を用いて説明する。図５において、（Ａ）は光学系の水平断面を、（Ｂ）は垂直断面をそれぞれ示す。

同図において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する発光管、４２は発光管４１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４１とリフレクタ４２により光源ランプ１が構成される。

４３ａは図５（Ａ）に示す水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第１シリンダアレイである。４３ｂは第１シリンダアレイ４３ａの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズセルを複数有する第２シリンダアレイである。４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光方向を有する偏光光に変換する偏光変換素子である。

４６は図５（Ｂ）に示す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フロントコンプレッサである。４７はランプ１からの光軸を、ほぼ９０度（より詳しくは８８度）折り曲げるための反射ミラーである。

４３ｃ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セルを複数配列した第３シリンダアレイである。４３ｄは第３シリンダアレイ４３ｃの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズアレイを複数有する第４シリンダアレイである。

５０は色座標を所定値に調整するために特定波長域の色をランプ１側に戻すためのカラーフィルタである。４８はコンデンサーレンズである。４９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αが構成される。

５８は青（Ｂ：例えば４３０〜４９５ｎｍ）と赤（Ｒ：例えば５９０〜６５０ｎｍ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ：例えば５０５〜５８０ｎｍ）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。５９は透明基板に偏光素子を貼り付けたＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。６０は多層膜により構成された偏光分離面においてＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１偏光ビームスプリッタである。

６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ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光変調素子（若しくは画像形成素子）としての赤用反射型液晶パネル、緑用反射型液晶パネルおよび青用反射型液晶パネルである。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用１／４波長板、緑用１／４波長板および青用１／４波長板である。

６４ａはＲ光の色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１側に戻すトリミングフィルタである。６４ｂは透明基板に偏光素子を貼り付けたＲＢ用入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。

６５はＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。６６は偏光分離面においてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２偏光ビームスプリッタである。

６８ＢはＢ用射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｂ光のうちＳ偏光成分のみを透過させる。６８ＧはＧ光のうちＳ偏光成分のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９はＲ光およびＢ光を透過し、Ｇ光を反射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５８〜ダイクロイックプリズム６９により、色分解合成光学系βが構成される。

本実施例において、偏光変換素子４５はＰ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は、偏光変換素子４５における光の偏光方向を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー５８に入射する光は、第１および第２偏光ビームスプリッタ６０，６６での偏光方向を基準として考え、Ｐ偏光光であるとする。すなわち、本実施例では、偏光変換素子４５から射出された光をＳ偏光とするが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラー５８に入射する場合は偏光光として定義する。

次に、光学的な作用を説明する。

発光管４１から発した光はリフレクタ４２により所定の方向に集光される。リフレクタ４２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該放物面の対称軸に平行な光束となる。但し、発光管４１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、防爆ガラス３を介して第１シリンダアレイ４３ａに入射する。第１シリンダアレイ４３ａに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、垂直方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。そして、これら複数の分割光束は、紫外線吸収フィルタ４４および第２シリンダアレイ４３ｂを経て、複数の光源像を偏光変換素子４５の近傍に形成する。

偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有する。複数の光束は、それぞれの列に対応した偏光分離面に入射し、これを透過するＰ偏光成分とここで反射するＳ偏光成分とに分割される。反射されたＳ偏光成分は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に射出する。一方、偏光分離面を透過したＰ偏光成分は、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る。こうして、偏光方向が同じ偏光光が射出する。

偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４５から射出した後、フロントコンプレッサ４６で圧縮され、反射ミラー４７によって８８度反射され、第３シリンダアレイ４３ｃに入射する。

第３シリンダアレイ４３ｃに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、水平方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。該複数の分割光束は、第４シリンダアレイ４３ｄおよびコンデンサーレンズ４８を介してリアコンプレッサ４９に入射する。

フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８およびリアコンプレッサ４９の光学作用によって、複数の光束によって形成される矩形像は互いに重なり合い、矩形の均一な明るさの照明エリアを形成する。この照明エリアに、反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが配置される。

偏光変換素子４５によってＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー５８に入射する。以下、ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光の光路について説明する。

ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光は、入射側偏光板５９に入射する。Ｇ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光（偏光変換素子４５を基準とする場合はＳ偏光）となっている。そして、Ｇ光は入射側偏光板５９から射出した後、第１偏光ビームスプリッタ６０に対してＰ偏光として入射し、その偏光分離面を透過してＧ用反射型液晶パネル６１Ｇへと至る。

ここで、該プロジェクタのＩＦ基板２５には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置８０が接続されている。制御基板１１は、画像供給装置８０から入力された画像（映像）情報に基づいて反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを駆動し、これらに各色用の原画を形成させる。これにより、各反射型液晶パネルに入射した光は、反射されるとともに原画に応じて変調（画像変調）される。

Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、再び第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面を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光のうちＳ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッタ６０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６９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偏光ビームスプリッタ６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇとの間に設けられた１／４波長板６２Ｇの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第１偏光ビームスプリッタ６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇ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偏光ビームスプリッタ６０から射出したＧ光は、ダイクロイックプリズム６９に対してＳ偏光として入射し、該ダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面で反射して投射レンズ鏡筒５へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８で反射したＲ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aに入射する。Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光となっている。そして、Ｒ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aでオレンジ光成分がカットされた後、入射側偏光板６４ｂを透過し、色選択性位相差板６５に入射する。

色選択性位相差板６５は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転させる作用を有し、これによりＲ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＲ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＢ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル６１Ｂへと至る。

Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒに入射したＲ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ６６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６９に向かう。

また、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂに入射したＢ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を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Ｂ光のうちＳ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射して、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

このとき、第２偏光ビームスプリッタ６６とＲ用，Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｂとの間に設けられた１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じように、Ｒ，Ｂ光それぞれの黒表示状態で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て第２偏光ビームスプリッタ６６から射出したＲ光とＢ光は、射出側偏光板６８Ｂで検光されてダイクロイックプリズム６９に入射する。また、Ｒ光はＰ偏光のまま射出側偏光板６８Ｂを透過して、ダイクロイックプリズム６９に入射する。

射出側偏光板６８Ｂで検光されることにより、Ｂ光は、該Ｂ光が第２偏光ビームスプリッタ６６、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂおよび１／４波長板６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。

そして、ダイクロイックプリズム６９に入射したＲ光とＢ光は、ダイクロイック膜面を透過して、該ダイクロイック膜面にて反射したＧ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、反射型液晶パネルが白表示状態の場合である。以下では、反射型液晶パネルが黒表示状態の場合での光路について説明する。

まず、Ｇ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光のＰ偏光光は、入射側偏光板５９に入射し、その後第１偏光ビームスプリッタ６０に入射してその偏光分離面で透過され、Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇへと至る。しかし、反射型液晶パネル６１Ｇが黒表示状態であるため、Ｇ光は画像変調されずに反射される。このため、Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇで反射された後も、Ｇ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｇ光は再び第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面を透過し、入射側偏光板５９を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、Ｒ光とＢ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８で反射したＲ光とＢ光のＰ偏光光は、入射側偏光板６４ｂに入射する。そして、入射側偏光板６４ｂから射出した後、色選択性位相差板６５に入射する。色選択性位相差板６５は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転する作用を持つため、Ｒ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＲ光は、その偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＢ光は、その偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル６１Ｂへと至る。

ここで、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒは黒表示状態であるため、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒに入射したＲ光は画像変調されないまま反射される。このため、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒで反射された後も、Ｒ光はＳ偏光光のままである。したがって、Ｒ光は再び第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４ｂを通過して光源側に戻され、投射光から除去される。これにより、黒表示がなされる。

一方、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂに入射したＢ光は、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂが黒表示状態であるため、画像変調されないまま反射される。このため、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂで反射された後も、Ｂ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｂ光は再び第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板６５によりＰ偏光に変換され、入射側偏光板６４ｂを透過して、光源側に戻され、投射光から除去される。

（冷却構造）
次に、本実施例のプロジェクタにおける冷却構成について、図６を用いて説明する。前述したように、本プロジェクタ内には、５つのファン１２Ａ，１２Ｂ，１４，１７，１８が収納されており、以下に示す複数の流路に空気流を流してそれぞれの冷却対象を冷却する。

図６中に実線矢印で示す流路Ｂ（第１の流路）では、ランプ冷却ファン１４によって吸い込まれた筐体内の空気が、ダクト１５，１６を介して冷却風としてランプ１まで送られる。ランプ１を冷却した空気流は、排気ボックス２７に導かれ、排気ファン１８によって筐体外部に排気される。

図６中に点線矢印で示す流路Ａ（第２の流路）では、投射レンズ鏡筒５の下側の吸気口２１ａから第１および第２冷却ファン１２Ａ，１２Ｂ（１２Ｂは投射レンズ鏡筒５の下側に配置されている）によって筐体外部から吸い込まれた空気が流入する。該空気流による冷却風は、光学ボックス６内に配置された色分解合成光学系β内の各光学素子を冷却する。そして、その冷却風の多くは、光学ボックス９に隣接するＰＦＣ電源基板８およびバラスト電源基板１０に向かって流れ、該基板９，１０に実装された電気部品を冷却した後、排気ファン１８および電源冷却ファン１７によって筐体外部に排出される。

さらに、図６中に一点鎖線矢印で示す流路Ｃでは、下部外装ケース２１の吸気口２１ｂ（図６中には示していない）から吸い込まれた空気が流入する。該空気流による冷却風は、筐体内の空気とともに電源冷却ファン１７もしくは排気ファン１８による吸い込み力によってバラスト電源基板１０およびＰＦＣ電源基板８に導かれる。そして、これら基板８，１０を冷却した後、電源冷却ファン１７および排気ファン１８によって筐体外部に排出される。

以上のように構成される冷却構造において、排気ファン１８の周辺の構成について、図１および図２を用いて詳細に説明する。

排気ファン１８の周辺には、リフレクタ２の温度が５００℃近くまで上昇するランプ１と、ＰＦＣ電源基板８およびバラスト電源基板１０上に実装された複数の電気部品などの発熱体が存在する。

ランプ１は、ランプ冷却ファン１４により流路Ｂを通って流れる冷却風（第１の空気流）Ｗ１によって冷却される。ランプ１から熱を奪って温度が高くなった冷却風（第１の空気流）Ｗ２は、ランプ１から排気ファン１８までの排気領域を構成する排気ボックス２７内に流入する。そして、冷却風Ｗ２は、排気ボックス２７内で合流した冷却風（第３の空気流）Ｗ６とともに冷却風Ｗ３として排気ファン１８に導かれる。冷却風Ｗ６については後述する。

ここで、ランプ１からその側方に射出した光が、排気ファン１８の開口を通り、プロジェクタ外に漏れ出る可能性がある。このような漏出光をできるだけ少なくするために、排気ボックス２７内には、第１排気ルーバー１９および第２排気ルーバー２０が設けられている。第１排気ルーバー１９および第２排気ルーバー２０は、ランプ１からの光を遮り、冷却風は通過させる構造を有する。

ランプ１を冷却する冷却風Ｗ１は、ランプ１の発光メカニズムを正常なものとするために、例えば発光管４１の球体部の上部が１０００℃以下、下部が９００±２０℃などというように厳しく温度管理されている。このため、これらの温度を適正に保つために。冷却風Ｗ１は予め決められた方向に、予め決められた量（速度）の風を送る必要がある。

また、ＰＦＣ電源基板８は電源カバー８１によって、バラスト電源１０はバラストカバー１０１によってそれぞれ保持されている。これらのカバー８１，１０１が合体することで、箱型の電源ケースＥが形成される。さらに、電源カバー８１とバラストカバー１０１は、パンチング加工による多孔状の構成を有する。図中の冷却風（第２の空気流）Ｗ４は、電源ケースＥの孔から該電源ケースＥ内に流入し、ＰＦＣ電源基板８およびバラスト電源基板１０に実装された電気部品が冷却される。そして、これらの電気部品から熱を奪って温度が上昇した冷却風の一部（第２の空気流）Ｗ５は、排気ファン１８へと導かれる。

このような構成において、排気ファン１８は流路Ｂからの冷却風Ｗ３と流路Ａからの冷却風Ｗ５を吸い込み、第２側板Ｂ２４の排気口２４ａから筐体外部へと排出される。

ここで、冷却風Ｗ６を排気ボックス２７内で冷却風Ｗ２に合流させる理由について説明する。

排気ボックス２７内に配置された第１排気ルーバー１９および第２排気ルーバー２０は、ランプ１を冷却した冷却風Ｗ２にとって大きな抵抗となり、この結果、排気ファン１８での吸い込みが阻害される。一方、ＰＦＣ電源基板８およびバラスト電源基板１０を冷却した冷却風Ｗ５に対してはそれほど大きな抵抗となるものはない。さらに、ランプ１を冷却する冷却風Ｗ１の風量は、上述した温度管理条件によって制限されている。このため、冷却風Ｗ６の合流がない場合、排気ファン１８は主として冷却風Ｗ５を吸い込むことになる。この結果、冷却風Ｗ５の風速は、冷却風Ｗ３（冷却風Ｗ２）の風速に対して大幅に大きなものとなる。そして、これにより、排気ファン１８で発生する風切り音が増加し、プロジェクタの静音化を妨げる。

そこで、本実施例では、図２にも示すように、流路Ｂにおける排気領域を流路Ａから仕切る排気ボックス２７の壁部２７aに第３の流路としての通風口２７ｂを設け、流路Ａ内の冷却風の一部Ｗ６を排気ボックス２７内に導入する。さらに、排気ボックス２７の上面における排気ファン１８の近傍にも、第３の流路としての通風口２７ｃを設け、流路Ａ内の冷却風の一部Ｗ６′を排気ボックス２７内に導入する。冷却風Ｗ２に冷却風Ｗ６，Ｗ６′を合流させることにより、抵抗が大きな排気ボックス（排気ダクト）２７内を通過する冷却風Ｗ３の風量および風速を上げることができる。そして、通風口２７ｂ，２７ｃの大きさを最適化することにより、冷却風Ｗ３と冷却風Ｗ５の風速の差を、排気ファン１８での風切り音の発生が抑えられるように小さくすることができる。

また、冷却風Ｗ３とＷ５の合流地点を、排気ファン１８の吸気面から離すことで、排気ファン１８に導かれる冷却風量の吸気面での偏りが少なくなり、さらに低騒音化を図ることができる。

その結果、排気ファン１８に到達する風の流れを該排気ファン１８の吸気面で略均一にし、風速の偏りを軽減したことで、速度差のある流れを排気ファン１８の羽根が横切るときに生じる風切り音を低減させることができる。

発明者の実験によれば、排気ボックス２７に通風口２７ｂ，２７ｃを設けない場合は、Ｗ５の風速が１５ｍ／ｓ程度のときにＷ３の風速は０.２７ｍ／ｓ程度になり、騒音値が高かった。しかし、排気ボックス２７に通風口２７ｂ，２７ｃを設けることにより、Ｗ５が風速が１．５ｍ／ｓ程度に対して、Ｗ３の風速は２．５ｍ／ｓ程度となった。これにより、前者の場合に比べて後者での騒音を、５１.５ｄＢから４８.３ｄＢに３.２ｄＢ低減させることができた。

ここまでは、冷却風Ｗ２に冷却風Ｗ６，Ｗ６′を合流させることによる騒音低減効果について説明したが、他の効果もある。ＰＦＣ電源基板８やバラスト電源基板１０に比べてランプ１の発熱量は大きい。このため、必然的にランプ冷却後の冷却風Ｗ２は高温になり、そのまま第２側板２４の排気口２４ａから外部に排気すれば、熱い空気が使用者に吹き付けられたり、第２側板Ｂ２４が高温になったりするという問題がある。

しかし、排気ダクト２７内において冷却風Ｗ２にこれよりも低温の冷却風Ｗ６，Ｗ６′を混合して排気させることにより、排気温度を下げることができ、上述した問題も解消される。つまり、本実施例によれば、低騒音で、かつ排気や外装の高温化を抑えることができるプロジェクタを実現できる。

なお、本実施例では、排気ファン１８として軸流ファンを用いた場合について説明したが、本発明は、シロッコファンなど他のファンを用いる場合にも適用することができる。

次に、本発明の実施例２である液晶プロジェクタにおける冷却構造について説明する。上記実施例１に説明した実験例から分かるように、排気ボックス２７に通気口２７ｂ，２７ｃを設けても、まだ冷却風Ｗ３とＷ５の間に風速の差（偏り）がある。

このため、本実施例では、図３に示すように、排気ボックス２７と排気ファン１８の吸気面との間に整流部材Ｆを配置している。

整流部材Ｆは、具体的には、フィルタやパンチングメタル若しくは網などの多孔状部材である。もちろん、整流部材Ｆとしては、排気ファン１８の吸気抵抗が大きくなりすぎないようにその形状や材質が選択される。

整流部材Ｆを設けることで、２つの冷却風Ｗ３とＷ５を整流し、排気ファン１８に流入する冷却風の風速を均一化することができる。これにより、排気ファン１８での風切り音をより低減させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、請求項に記載した内容の範囲で種々の変更が可能である。例えば、光変調素子として、透過型液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いてもよい。また、冷却風Ｗ６，Ｗ６′をプロジェクタの外部から直接排気ボックス２７に導いてもよい。

本発明の実施例１である液晶プロジェクタにおける冷却構造の一部を示す平面図。 実施例１の冷却構造の一部を示す斜視図。 本発明の実施例２である液晶プロジェクタにおける冷却構造の一部を示す平面図。 実施例１の液晶プロジェクタの全体構成を示す分解斜視図。 実施例１の液晶プロジェクタの光学構成を示す平面図および側面図。 実施例１の液晶プロジェクタの冷却風の流れを示す平面図。 ファンにおける風切り音の発生を示す説明図。

符号の説明

１ 光源ランプ
５ 投射レンズ
６ 光学ボックス
８ ＰＦＣ電源基板
１０ バラスト電源基板
１１ 制御基板
１２Ａ，１２Ｂ 光学系冷却ファン
１４ ランプ冷却ファン
１５，１６ ランプダクト
１７ 電源冷却ファン
１８ 排気ファン
１９，２０ 排気ルーバー
２７ 排気ボックス
２７ｂ 通風口
Ｆ 整流部材
Ｗ１〜Ｗ６，Ｗ６′ 冷却風

Claims (5)

1. 光源からの光を用いて画像を投射する画像投射装置であって、
   前記光源を冷却するための第１の空気流が通る第１の流路と、
   該装置内の前記光源以外の構成部品を冷却するための第２の空気流が通る第２の流路と、
   前記第１の流路および前記第２の流路の両方からの該装置の外部への排気を行う軸流ファンと、
   前記第１の空気流を前記光源から前記軸流ファンに導く排気ダクトと、
   前記排気ダクト内に設けられ、排気を通過させる排気ルーバーとなるとともに前記光源からの光を遮る遮光部材とを有し、
   前記排気ダクトは、該排気ダクト内に第３の空気流を導入する第３の流路を形成するための通風口を有し、
   前記第２の流路は、前記排気ダクトの外側を通って前記軸流ファンに至る流路であり、前記第３の流路は、前記第２の流路から前記第２の空気流の一部を前記排気ダクト内に前記第３の空気流として導入する流路であることを特徴とする画像投射装置。
2. 前記排気ダクトは、前記通風口を、前記軸流ファンと対向する位置に有することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記排気ダクトは、前記第１の流路を前記第２の流路から仕切る壁部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投射装置。
4. 前記光源以外の構成部品は、前記光源を駆動するための電気系の構成部品、および前記光源から投射レンズに導かれる光に対して作用する光学系の構成部品のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
5. 請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像投射装置と、
   該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。