JP5207681B2 - 画像投射装置及び画像表示システム - Google Patents

Description

本発明は、排気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。

画像投射装置（以下、プロジェクタという）の内部には、光源ランプ、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等、発熱源となる部品が多く配置されている。その中で特に光源ランプは発熱量が大きく、他の部品の冷却にも大きな影響を与えるため、光源ランプからの熱を効率良くプロジェクタの外部に排出することが必要である。

一方、プロジェクタに設けられた排気口からの光漏れは、使用者に眩しさを感じさせたり、投射画像のコントラストを低下させたりするといった問題を生じさせる。このため、プロジェクタ内の排気口の周辺では、排熱用の空気はスムーズに通すが、光は漏らさない構成が求められる。

特許文献１には、流入口と流出口とが平行なダクト（ストレートタイプのダクト）であって、その内部にＳ字形状を有する複数のルーバーを設けたダクトが開示されている。このダクトを用いれば、Ｓ字形状のルーバーによって光源ランプからの漏れ光を遮断しつつ、光源ランプを冷却した空気の排出もスムーズに行える。
特開２００５−２５０３５号公報

ただし、プロジェクタの小型化の要求により、特許文献１に示すようなストレートタイプのダクトを用いた冷却構造に代えて、図８に示すような屈曲タイプのダクトを用いた冷却構造を採用することが多くなってきている。

図８において、不図示の冷却ファンからの冷却風Ｗ１が光源ランプ１０１に供給される。ランプ１０１の内部及び外周を通過してランプ１０１を冷却した空気ＷＡ，ＷＣは、ダクト１２７に流入する。ダクト１２７は、流入口と流出口とが非平行に形成された屈曲タイプのダクトであり、該ダクト１２７に流入した空気ＷＡ，ＷＣはダクト壁面１２７ａその流れの方向を変えられて空気流ＷＢ（又はＷＤ）となり、排気ファン１１８に導かれる。そして、排気ファン１１８によって装置外に排出される。

しかしながら、上記のような屈曲タイプのダクト１２７を用いる場合、ダクト１２７内に流入した空気ＷＡ，ＷＣの慣性力の影響を受けて、ダクト１２７から排気ファン１１８に向かって流出する空気流ＷＢ，ＷＤの流速に偏りが生じる。すなわち、ダクト壁面１２７ａに沿って流れる空気流ＷＢの流速が、ダクト壁面１２７ａから離れた領域を流れる空気流ＷＤよりも速くなる。

そして、このような流速の偏りが、排気ファン（軸流ファン）１１８で発生する騒音を増大させることになる。

図９には、排気ファン１１８の断面を示している。前述したようにダクト１２７から排気ファン１１８に流れる空気流ＷＢは、空気流ＷＤに対して流速が高い。排気ファン１１８を回転させると、排気ファン１１８の羽根の回転方向での先端１１８Ｆａは、空気流ＷＢ，ＷＤをそれぞれ垂直に切る。この場合、羽根の先端１１８Ｆａが流速が低い空気流ＷＤを切っている状態から流速が高い空気流ＷＢを切る状態に切り換わる際に、空気流ＷＢの側面を叩く。これにより、風切り音が生じる。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、騒音の原因になる。

また、排気ファン１１８に吸い込まれる空気流ＷＢ，ＷＤの流速が異なることで、各空気流内を通過する羽根と各空気流との向かい角が変化し、羽根の表面から剥離する空気流（乱流）が生じてしまう。これにより、乱流音が発生して騒音が増加するだけでなく、ファンのＰ（圧力）−Ｑ（流量）特性が悪化し、排気ファン１１８の正常動作を妨げる。

本発明は、屈曲タイプのダクトを用いて排気ファンに空気を導く場合に、空気の流速の偏りを少なくすることができるようにした画像投射装置を提供する。

本発明の一側面としての画像投射装置は、画像を投射する画像投射装置であって、該装置の内部に配置された発熱部材と、該発熱部材を冷却した空気を該装置の外部に排出する排気ファンと、前記空気を前記発熱部材から前記排気ファンに導くダクトとを有し、前記ダクトは、流入口への前記空気の流入方向に対して、流出口が異なる方向を向いており、前記ダクトの内部に、前記空気の流入及び流出方向に沿った断面内で複数の流路を形成するための導風壁が設けられ、前記ダクトに第１の空気流と該第１の空気流よりも流量が小さい第２の空気流とが流入し、前記複数の流路のうち前記第１の空気流が流入する流路の開口面積は、前記第２の空気流が流入する流路の開口面積よりも小さいことを特徴とする。
本発明の他の側面としての画像投射装置は、画像を投射する画像投射装置であって、該装置の内部に配置された発熱部材と、該発熱部材を冷却した空気を該装置の外部に排出する排気ファンと、前記空気を前記発熱部材から前記排気ファンに導くダクトとを有し、前記ダクトは、流入口への前記空気の流入方向に対して、流出口が異なる方向を向いており、前記ダクトの内部に、前記空気の流入及び流出方向に沿った断面内で複数の流路を形成するための導風壁が設けられ、前記導風壁は、前記流入口側の一部に、前記流出口とは逆側に延びる壁部を有することを特徴とする。

なお、上記画像投射装置と、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、屈曲タイプのダクト内に複数の流路を形成してダクト内で空気流を分割することで、ダクトへの流入空気の慣性力による流出空気の流速の偏りを少なくすることができる。これにより、排気ファンでの風切り音や乱流の発生を抑制することができ、小型で騒音が小さな画像投射装置を実現することができる。

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５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。

この図において、１は光源ランプ（以下、単にランプという）であり、本実施例では、高圧水銀放電ランプが用いられている。ただし、光源ランプ１として、高圧水銀放電ランプ以外の放電型ランプ（例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ）を用いてもよい。

２はランプ１を保持するランプホルダ、３は防爆ガラス、４はガラス押えである。αはランプ１からの光束を均一な明るさ分布を有する平行光束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及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材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及び色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする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及び第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Ｂ２４に形成された排気口２４ａから排出する。

下部外装ケース２１は、ランプ１、光学ボックス６及び電源系基板８〜１０及び制御基板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及び第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である。

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及び第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及び投射レンズ鏡筒（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６を用いて説明する。図６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放電発光管（以下、単に発光管という）である。４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光する凹面鏡を有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６（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光に変換する偏光変換素子である。

４６は図６（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及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波長板及び青用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偏光成分のみを整流する。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光及び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及び第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Ｐ偏光光として定義する。

（光学的作用）
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は放物面形状の凹面鏡を有し、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、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及び第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、同じ偏光方向を有する複数の光束が射出する。

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及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及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。画像供給装置８０とプロジェクタとにより画像表示システムが構成される。

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及び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２偏光ビームスプリッタ６６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２偏光ビームスプリッタ６６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７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７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発熱部材であるランプ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７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及び第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系βの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６に隣接するＰＦＣ電源基板８及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及び電源冷却ファン１７によって筐体外部に排出される。

さらに、図７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７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及び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及び排気ファン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、ランプ１及び排気ファン１８の周辺の冷却構造について、図１及び図２を用いて詳しく説明する。

ただし、冷却構造の説明の前に、ランプ１の構成について図１０を用いて説明する。ランプ１は、発光管４１とリフレクタ４２とが結合部材４１Ｂによって結合されて構成されている。発光管４１は、球体状の発光部４１Ａと、その前後に延びる第１及び第２のシール部（電極部）４１ｃ，４１ｄとを有する。発光管４１のうち発光部４１Ａと第１のシール部４１ｃは、リフレクタ４２の内部に配置され、第２のシール部４１ｄは、結合部材４１Ｂにより覆われてリフレクタ４２の外部（背面側）に配置される。第２のシール部４１ｄ及びその周辺部分を、以下、ランプ１のネック部ともいう。

このような光源ランプ（放電発光管）を良好な放電発光状態に維持するためには、球体状の発光部４１Ａの上部４１ａ及び下部４１ｂをそれぞれ、例えば９００℃以上１０００℃以下、及び９００±２０℃の範囲内にて温度管理する必要がある。また、シール部４１ｃ，４１ｄについても、例えば４２０℃以下での温度管理が求められる。

本実施例では、図１に示すように、発光管４１の発光部４１Ａ及び第１のシール部４１ｃを、ランプ冷却ファン１４から図７に示した流路Ｂを通って流れる冷却風Ｗ１によって冷却する。また、排気ファン１８の吸い込み作用によってリフレクタ４２の外周を空気Ｗ３が流れることを利用して、ネック部を冷却する。

図１において、ランプ冷却ファン１４からの冷却風Ｗ１は、リフレクタ４２の内部に導入される。発光管４１の発光部４１Ａ、第１のシール部４１ｃ及びリフレクタ４２から熱を奪って温度が高くなった空気Ｗ２は、ランプ１から排気ファン１８までの排気路を構成する排気ダクト２７内に流入する。また、ネック部から熱を奪って温度の高くなった空気Ｗ３も、排気ダクト２７内に流入する。

ここで、排気ダクト２７は、その流入口ＩＮへの空気Ｗ２，Ｗ３の流入方向に対して、流出口ＯＵＴが異なる方向を向いている、いわゆる屈曲タイプのダクトである。言い換えれば、排気ダクト２７は、その流入口ＩＮへの空気Ｗ２，Ｗ３の流入方向に対して、該流入口ＩＮとは非平行な流出口ＯＵＴに向けて空気の流出方向を変化させるように形成された屈曲タイプのダクトである。

「流入口ＩＮへの空気Ｗ２，Ｗ３の流入方向に対して流出口ＯＵＴが異なる方向を向いている」場合及び「流入口ＩＮと流出口ＯＵＴとが非平行」である場合、すなわち屈曲タイプである場合とは、例えば、以下のような場合が含まれる。

流入口ＩＮが形成されるベースとなる面Ｓ１と流出口ＯＵＴが形成されるベースとなる面Ｓ２とが互いにある程度大きな角度（例えば４５°以上の角度：図１では９０°）をなすような場合である。ただし、本来平行な流入口と流出口とがダクト２７の製造誤差によって厳密には平行でなくなったような場合は含まない。また、図１に示すように、流入口ＩＮと流出口ＯＵＴの実際の形状がベース面Ｓ１，Ｓ２に対して凹凸を有するような場合でも、ベース面Ｓ１，Ｓ２が前述した角度をなす限り、屈曲タイプのダクトであるとする。

さらに、本実施例の排気ダクト２７は、その最も外側の壁面（ダクト壁面）２７ｃが屈曲した形状を有するが、このような屈曲部がない場合やこの部分が緩やかな曲面で構成されている場合も、流入口と流出口とが非平行である限り、屈曲タイプのダクトに含まれる。

この屈曲タイプの排気ダクト２７においては、流入口ＩＮへの空気Ｗ２，Ｗ３の流入方向に対して、流出口ＯＵＴからの該空気の流出方向が大きく変更される。このような場合、図８を用いて前述したように、空気Ｗ２，Ｗ３の慣性力の影響によって、大部分の空気がランプ１から遠いダクト壁面２７ｃに沿って流れようとする。

しかし、本実施例では、排気ダクト２７の内部に、空気の流入及び流出方向に沿った断面内（図１に示す断面内）で複数の流路２７ｂを形成するために複数の導風壁２７ａを設けている。複数の流路２７ｂは、互いに流路長が異なる。具体的には、ランプ１から遠いほど流路長が長い。

ここで、図１の紙面に垂直な方向を上下方向とするとき、導風壁２７ａは、排気ダクト２７の上面（天井面）から下面（底面）まで延びて排気ダクト２７の内部空間を仕切っている。ただし、導風壁２７ａは、各流路２７ｂ内を流れる空気の大半の部分を流出口ＯＵＴにガイドする役割を有すれば、排気ダクト２７の上面から下面までの間の少なくとも一部に形成されていてもよい。つまり、隣接する流路２７ｂの一部同士が互いにつながっていてもよい。このような場合も、排気ダクト２７の内部に複数の流路が形成されているという。

このように排気ダクト２７の内部に複数の流路２７ｂを形成することで、流入口ＩＮからの流入空気Ｗ２，Ｗ３は、複数の流路２７ｂに分配される。このとき、流入空気Ｗ２，Ｗ３による慣性力が作用しても、各流路２７ｂに分配された空気は、その流路２７ｂに面した導風壁２７ａに沿って（ガイドされて）流出口ＯＵＴに向かって流れる。このため、流出口ＯＵＴ（複数の流路２７ｂ）から排気ファン１８の吸気面全体に向かう空気における流速の偏りを少なくすることができる。すなわち、流速を均一化することができる。したがって、排気ファン１８での風切り音や乱流の発生を抑制することができ、プロジェクタの静音化を図ることができる。

また、乱流の発生が抑制されることで、排気ファン１８の特性（Ｐ−Ｑ特性）を損なわず、低い回転数でも十分なランプ１の冷却を行うことができる。このため、さらなる静音化と高い冷却効率とを実現することができる。

さらに、ランプ１では、ネック部に比べて発光管４１の発熱量が大きい。このため、発光管４１を冷却した後の空気Ｗ２は、ネック部を冷却した空気Ｗ３に比べて高温になる。そして、空気Ｗ２をそのまま第２側板Ｂ２４の排気口２４ａから外部に排気すると、高温の空気が使用者に吹き付けられたり、第２側板Ｂ２４Ｂが高温になったりする。

このような問題を解消するため、本実施例では、図２に示すように、排気ダクト２７にランプ１からの空気Ｗ２，Ｗ３の流入口ＩＮとは別の吸気口２７ｄを設けている。吸気口２７ｄからは、空気Ｗ２よりも低温の空気Ｗ４が流入し、空気Ｗ２に混合される。これにより、排気ファン１８に吸い込まれる空気（Ｗ２＋Ｗ４）の温度が空気Ｗ２の温度よりも低くなり、この結果、排気温度を下げることができる。

また、排気ファン１８の回転する羽根が、静止している排気ダクト２７の近傍を通過すると、これらの間で干渉音が発生し、騒音の増大を招く。この干渉音は、「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る。そして、本実施例では、排気ファン１８に対向している排気ダクト２７の流出口ＯＵＴまで導風壁２７ａを設けているので、干渉音がより発生し易くなる可能性がある。

そこで、本実施例では、排気ダクト２７の流出口ＯＵＴ及び導風壁２７ａを、排気ファン１８から５ｍｍ以上（図１には、Ｈで示す）離間させることで、干渉音の発生を抑制している。

図３には、本発明の実施例２である液晶プロジェクタにおけるランプ１及び排気ファン１８の周辺の冷却構造を示している。実施例１と同一の構成要素又は共通する機能を有する構成要素については、実施例１と同符号を付す。

リフレクタ４２の内部を流れて発光部４１Ａ等を冷却する空気Ｗ２の流れ（以下、本実施例では空気流Ｗ２という）は、ランプ１よりも上流に配置されたランプ冷却ファン１４からの吹き付け流と排気ファン１８による吸い込み流とが合成されたものである。これに対して、ネック部を冷却する空気Ｗ３の流れ（以下、本実施例では空気流Ｗ３という）は、排気ファン１８による吸い込み流である。このため、空気流Ｗ２の流量は、空気流Ｗ３の流量に比べて大きい。そして、この流量差が排気ダクト２７から排気ファン１８への空気流に流速の偏りを生じさせるおそれがある。

本実施例では、複数の導風壁２７ａによって形成された複数の流路２７ｂの開口面積をそれぞれの流路２７ｂに流入する空気流の流量に応じて異ならせている。すなわち、空気流Ｗ２（第１の空気流）が主として流入する流路２７ｂ１の流入領域での開口面積を、該空気流Ｗ２よりも流量が小さい空気流Ｗ３（第２の空気流）が主として流入する流路２７ｂ２の流入領域での開口面積よりも小さくしている。

これにより、流量の大きな空気流Ｗ２が１つの流路２７ｂだけでなく複数の流路２７ｂに分配されるようになり、この結果、排気ファン１８への空気流の流速の偏りがより低減される。また、空気流Ｗ２の流れを分割できるように、その流れの中心又はその付近に導風壁２７ａを設けてもよい。

一方、流量の少ない空気流Ｗ３側では、流路２７ｂの開口面積を相対的に大きくすることで、空気流Ｗ３の多くの部分を各流路２７ｂに集めて排気ファン１８まで導くことができ、排気ファン１８への空気流の流速の偏りを低減する。

これらにより、排気ファン１８に流入する空気流の流速をより均一化することができる。その結果、排気ファン１８での風切り音や乱流の発生をより効果的に抑え、静音化されたプロジェクタを実現することができる。

図４には、本発明の実施例３である液晶プロジェクタにおけるランプ１及び排気ファン１８の周辺の冷却構造を示している。実施例１と同一の構成要素又は共通する機能を有する構成要素については、実施例１と同符号を付す。

液晶プロジェクタでは、ランプ１からの漏れ光が使用者に不快感を与えるだけでなく、被投射面を照らすことで投射画像のコントラストを低下させる。そこで、本実施例では、排気ダクト２７の内部に設けられた各導風壁２７ａの流入口側の一部を、流出口ＯＵＴとは逆側に延びる壁部２７ａ３として形成している。図４中では、流入口ＩＮに対して流出口ＯＵＴは下側に位置するので、壁部２７ａ３は上側に延びている。

壁部２７ａ３から下流側では、導風壁２７ａは、空気の流出方向に延びている。これにより、各流路２７ｂは、それぞれ図中に点線で囲んで示すように、流入口ＩＮ側から壁部２７ａ３に沿って延びる第１の流路部分２７ｂ３と、それよりも下流側の第２の流路部分２７ｂ４とにより構成される。

ランプ１からの漏れ光は、排気ダクト内２７の第１の流路部分２７ｂ３に進入するが、その大部分は壁部２７ａ３で反射してランプ１側に戻される。仮に漏れ光の一部が第２の流路部分２７ｂ４に進入して該流路部分２７ｂ４に沿った導風壁２７ａでの反射を繰り返しながら流出口ＯＵＴ側に進んでも、流出口ＯＵＴに到達するまでには複数回の反射によって減衰した光となるため、問題とはならない。

なお、図４には、第２の流路部分２７ｂ４に沿った導風壁２７ａのうち第１の流路部分２７ｂ３に面する領域に反射低減構造２７ｅを設けている。反射低減構造２７ｅは、導風壁２７ａに拡散シートやフェルトシートを貼り付けたり、低反射塗料を塗布したりすることで実現される。

以上の構成により、ランプ１からの漏れ光が流出口ＯＵＴ（さらには排気ファン１８）からプロジェクタの外部に漏れ出ることを抑制しつつ、スムーズな排気を可能とする。

以上説明したように、上記各実施例によれば、屈曲タイプの排気ダクトを使用する場合でも、良好な排気性能（つまりは冷却性能）と静音化とを同時に満足するプロジェクタを実現することができる。

なお、上記各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。例えば、発熱部材は、光源ランプに限らず、液晶パネル等の光変調素子や、光学素子等の光学系部品や、電源バラストやＣＰＵ等の電気系部品であってもよい。

また、排気ファンとして、軸流ファンに限らず、シロッコファン等の他のファンを用いてもよい。また、反射型液晶パネルに代えて、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。

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断面図。 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断面図。 本発明の実施例３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断面図。 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及び側面図。 実施例１の液晶プロジェクタにおける冷却風の流れを示す平面図。 従来のランプ冷却構造を示す図。 ファンにおける風切り音の発生原理を説明する図。 光源ランプの概略構成を示す断面図。

符号の説明

１ 光源ランプ
１４ ランプ冷却ファン
１８ 排気ファン
２７ 排気ダクト
２７ａ 導風壁
２７ｂ 流路
２７ｃ 吸気口
Ｗ１〜Ｗ４ 空気（空気流又は冷却風）

Claims (7)

1. 画像を投射する画像投射装置であって、
   該装置の内部に配置された発熱部材と、
   該発熱部材を冷却した空気を該装置の外部に排出する排気ファンと、
   前記空気を前記発熱部材から前記排気ファンに導くダクトとを有し、
   前記ダクトは、流入口への前記空気の流入方向に対して、流出口が異なる方向を向いており、
   前記ダクトの内部に、前記空気の流入及び流出方向に沿った断面内で複数の流路を形成するための導風壁が設けられ、
   前記ダクトに第１の空気流と該第１の空気流よりも流量が小さい第２の空気流とが流入し、
   前記複数の流路のうち前記第１の空気流が流入する流路の開口面積は、前記第２の空気流が流入する流路の開口面積よりも小さいことを特徴とする画像投射装置。
2. 画像を投射する画像投射装置であって、
   該装置の内部に配置された発熱部材と、
   該発熱部材を冷却した空気を該装置の外部に排出する排気ファンと、
   前記空気を前記発熱部材から前記排気ファンに導くダクトとを有し、
   前記ダクトは、流入口への前記空気の流入方向に対して、流出口が異なる方向を向いており、
   前記ダクトの内部に、前記空気の流入及び流出方向に沿った断面内で複数の流路を形成するための導風壁が設けられ、
   前記導風壁は、前記流入口側の一部に、前記流出口とは逆側に延びる壁部を有することを特徴とする画像投射装置。
3. 前記導風壁は、前記流入口側の一部に、前記流出口とは逆側に延びる壁部を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。
4. 前記複数の流路は、互いに流路長が異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像投射装置。
5. 前記発熱部材は、光源ランプであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の画像投射装置。
6. 前記排気ファンは、軸流ファンであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の画像投射装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つ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。