JP5804316B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、複数の光源を有する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、さら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、下記に示す特許文献１には、水冷式の冷却構造を有し、発熱量が異なり温度に対する光出力や波長等の特性への影響も異なる複数の半導体発光素子からなる光源の、それぞれに配置された受熱部を直列に配管して各受熱部を冷却させるプロジェクタが開示されている。

特開２００８−２６８６１６号公報

特許文献１に記載のプロジェクタは、液体を用いて熱源を効率良く冷却させるが、構造が複雑になってしまう。

また、構造を簡単にするために、液体でなく、空気（外気）で冷却する構造にしたとしても、複数の光源を冷却させるプロジェクタでは、各光源に要求される温度範囲があって、特定の光源の冷却に用いて暖められた排気風を異なる光源の冷却に使うと、外気温の変動によって双方を効率良く冷却することが困難であるという問題があった。

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、複数の光源を冷却させるにあたって、光源毎に所定の温度範囲とすることができるプロジェクタを提供することを目的としている。

本発明のプロジェクタは、筐体内に発熱源となる複数の光源装置を有するプロジェクタであって、前記光源装置を個別に冷却する冷却流路を備え、前記各冷却流路は、前記筐体側面に設けられた吸気孔と、外気を吸気する冷却ファンと、を備え、前記光源装置が配置される光源ブロックに隣接する、表示素子からなる表示素子ブロックと、前記表示素子ブロックを冷却する表示素子用冷却ファンと、前記光源ブロックと前記表示素子ブロックの境界に位置するダクトと、をさらに備え、前記光源装置用の冷却ファンの排気流路と、前記表示素子用冷却ファンの吸気流路とを、前記ダクトにより立体交差させた流路としていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の光源を冷却させるにあたって、光源毎に所定の温度範囲とすることができるプロジェクタを提供することができる。

本発明の実施形態に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの背面及び底面を示す外観図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの光源ユニットの平面図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタ内部を上面方向から見た冷却媒体の冷却流路を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタ内部を右側面方向から見た冷却媒体の冷却流路を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタ内部を背面方向から見た冷却媒体の冷却流路を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るプロジェクタの変形例の光源ユニットの平面図である。

以下、本発明の実施形態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。図２は、プロジェクタ10の背面及び底面を示す外観図である。なお、本実施形態において、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。

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、上面の前方略中央には、上方、及び、前方から切り込むように凹部を形成した形状をしており、この凹部の後端には凹部の底面に掛かるように、スクリーン方向に画像を投影させる投影レンズ230が配置される。

プロジェクタ10は、平板状で上面板11を形成する上ケース5と、箱状であってプロジェクタ10の各側面である正面板12、背面板、右側板15、左側板及び底面板16を形成する下ケース6により内部を覆うようにして構成されている。そして、プロジェクタ筐体の正面で投影レンズ230を有する凹部を挟んだ左右にはプロジェクタ筐体の下ケース6によって形成される正面板12が形成されている。

正面板12の内、投影レンズ230の右側に位置する右正面板2には、図１に示したように、中央寄りに右正面吸気孔2bが形成されており、右正面吸気孔2bの右側板側に右正面排気孔2aが形成されている。また、正面板12の内、投影レンズ230の左側に位置する左正面板3には左正面排気孔3aが形成されている。

そして、プロジェクタ筐体の右側面には、プロジェクタ筐体の下ケース6によって形成される右側板15が形成されている。右側板15には、略中央に右側吸気孔15bが形成されており、その右側吸気孔15bを挟むようにして、その両端に右前側排気孔15aと右後側排気孔15cが夫々形成されている。

また、プロジェクタ筐体の上ケース5によって形成される上面板11には、スピーカ窓49やキー／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、プロジェクタ筐体の後方に位置するプロジェクタ筐体の下ケース6によって形成される背面板13には、図２（ａ）に示したようにＵＳＢ端子や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、背面板13には、各種端子20の下方に背面吸気孔13dが形成されており、その各種端子20の右側には、背面吸気孔13bが並列して形成されている。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、プロジェクタ筐体の下ケース6で形成される底面板16には、図２（ｂ）に示すように、保守用の開口蓋と、開口蓋に隣接するように後述する底面排気孔16aが形成されている。なお、開口蓋は、ネジ等により底面板16に固定されるものであり、励起光照射装置等の保守を可能とするものである。

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３の機能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等から構成される。

この制御部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、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。

そして、このプロジェクタ制御手段により、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に展開して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後述の光源側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、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う。

そして、筐体の上面板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の赤色光源装置、青色光源装置及び緑色波長帯域光を生成するための励起光源である励起光照射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オフ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オフにする等の制御も行う。

また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に各光源、及び熱源となる表示素子51や電源基板を冷却させるために設けた各冷却ファンの回転速度を夫々に独立に制御し、各冷却ファンによる冷却風の吸気量及び排気量を制御する排気制御手段としても機能する。

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図４は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。図５は、プロジェクタ10内の光源ユニット60の説明図である。プロジェクタ10は、図４に示すように、左側板14の近傍に回路ブロック（電源回路ブロック）241を有する。回路ブロック241は、電源基板242が配置される。

電源基板242は、略長方形形状であって、プロジェクタ筐体の底面板16近傍で底面板16に平行に配置されており、各種光源の点灯用電源、ＤＭＤや各種ＩＣ用の主電源、及び、モータ等の機構系を駆動させるための駆動電源等の各電源電圧を生成する電源回路を実装している。

また、図示しないメイン基板は、上面板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の各種信号が接続されており、回路ブロック241の近傍に配置されるＣＰＵ等の各種ＩＣが実装されてプロジェクタ全体の制御を司る制御回路を実装している。

そして、回路ブロック241において、各基板は、プロジェクタ10のケース近傍に配置されて、その内側に中空の回路ブロック空間を形成している。そして、回路ブロック空間におけるプロジェクタ10の後方において、後述する表示素子用冷却ファン55の左方で表示素子用冷却ファン55から排気される冷却媒体を流入させ、回路ブロック空間におけるプロジェクタ10の正面において、その冷却媒体を左正面排気孔3aから装置外へと排気させる。

プロジェクタ10は、回路ブロック241の右側板側でプロジェクタ筐体の略中央部分に光学系ユニット160を備えている。そして、プロジェクタ10は、光学系ユニット160の右側板15方向に光源ユニット60を備えている。

光源ユニット60は、光源ブロックとして、図４及び図５に示すようにプロジェクタ筐体の背面板13の近傍に配置される励起光照射装置70と、この励起光照射装置70から射出される光線束の光軸上であって正面板12の近傍に配置される蛍光発光装置100による緑色光源装置80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板12の近傍に配置される赤色光源装置120と、励起光照射装置70と蛍光発光装置100との間に配置される青色光源装置300と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光及び青色光源装置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導光光学系140と、を備える。

また、光源ブロックの底面近傍には、プロジェクタ筐体の底面板16に対して平行に配置されて各光源を発光制御させる駆動回路が実装される熱源である後述する光源制御基板が配置されている。

緑色光源装置80としての励起光照射装置70は、背面板13と光軸が直交するよう配置された半導体発光素子による励起光源71と、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と背面板13との間に配置されたヒートシンク81と、を備える。

そのヒートシンク81の背面板側には、軸流式の吸気ファンである２つの冷却ファン85、86が配置されている。また、ヒートシンク81の右側板側には、冷却媒体を右後側排気孔15cに排気させる右後側ダクト87が配置されている。さらに、プロジェクタ背面近傍の略中央となるヒートシンク81の左側には、冷却媒体を底面板16の底面排気孔16aより装置外に排気させるための底面側ダクト247が配置されている。なお、光源等の発熱源を冷却させる構造については後述する。

そして、励起光源71は、青色レーザーダイオード等のレーザー光源としての発光素子であり、３行８列の計２４個の励起光源71がマトリクス状に配列されており、各励起光源71の光軸上には、励起光源71からの射出光を指向性が増した光に変換するレンズであるコリメータレンズ73がそれぞれに配置されている。そして、複数のコリメータレンズ73は、各励起光源71から射出される光線束の間隔を縮小して集光レンズ78に射出する。

緑色光源装置80における蛍光発光装置100は、正面板12と平行となるように、つまり、励起光照射装置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から背面板側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、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光照射装置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、緑色の光源である励起光源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側に射出された励起光は、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。

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直交す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、後述する赤色光源装置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の右側板側に配置されるヒートシンク311を備える。そして、ヒートシンク311と背面板13との間には吸気した外気を、方向を変えて送風させるシロッコファンである冷却ファン315が配置されている。

そして、ヒートシンク311の正面板側には、ヒートシンク311により暖められた冷却媒体を右前側排気孔15aにより装置外に排気させるための右前側ダクト317が配置されている。

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、励起光照射装置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平行とな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の正面板側に配置されるヒートシンク131を備える。そして、正面板12には、外気を冷却媒体として吸気するための右正面吸気孔2bが配置され、ヒートシンク131と正面板12の右正面吸気孔2bとの間には冷却ファン135が配置されている。

そして、ヒートシンク131の右側板側には、ヒートシンク131により暖められた冷却媒体を右正面排気孔2aより装置外に排気させるための正面側ダクト137が配置されている。

そして、導光光学系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、図５に示すように、励起光照射装置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、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、が交差する位置に、青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、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、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、が交差する位置に、青色及び緑色波長帯域光を透過し、赤色波長帯域光を反射させて赤色波長帯域光の光軸を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、第二ダイクロイックミラー148を通過した各色光は、全反射ミラー149を介して
光軸を９０度変換して、ライトトンネル175に入射させる。なお、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。

そして、光学系ユニット160は、励起光照射装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、装置内の略中央に位置する画像生成ブロック165と、導光光学系140と回路ブロック241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に導光する光源側光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する光源側光学系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、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、光源側光学系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。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としてのコンデンサレンズ195が配置されている。

さらに、画像生成ブロック165は、表示素子ブロックとして熱源である表示素子51とするＤＭＤと、この表示素子51と背面板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59とを備え、このヒートシンク59によって表示素子51が冷却される。

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、プロジェクタ10の発熱源に対する冷却構造と、冷却媒体の吸気及び排気の流れについて、図を用いて説明する。図６は、プロジェクタ内部を上面方向から見た冷却媒体の冷却流路を示す説明図である。図７は、プロジェクタ内部を右側面方向から見た冷却媒体の冷却流路を示す説明図である。図８は、プロジェクタ内部を背面方向から見た冷却媒体の冷却流路を示す説明図である。

本実施形態におけるプロジェクタ10は、赤色光源装置120、青色光源装置300及び緑色波長帯域光を生成するための励起光源71である励起光照射装置70の複数の光源をプロジェクタの前面方向、側面方向、背面方向に配置し、これらの光源の冷却にあたって、各光源にヒートシンク、冷却ファン及びダクトを夫々に配置することにより、各光源装置に個別に外気を供給する冷却流路を備え、夫々の光源の冷却に用いる外気による冷却媒体をプロジェクタ内で干渉させることがない独立した冷却構造を有するものである。

具体的には、このプロジェクタ10には、先述のとおり、赤色光源装置120におけるヒートシンク131に外気を冷却媒体として送風する軸流ファンである冷却ファン135が、正面板12の右正面吸気孔2bとヒートシンク131との間に配置される。

さらに、ヒートシンク131のプロジェクタ10の右側板側には、ヒートシンク131により暖められた冷却媒体を、他の光源の冷却に用いた冷却媒体と干渉することなく独立した冷却流路を通過するようにして、直ちに右正面排気孔2aから排気させるための隔壁となる正面側ダクト137を配置させて、他の光源とは独立して赤色光源装置120を冷却させている。つまり、赤色光源装置120の有する赤色発光ダイオードの発熱量、ジャンクション温度による光変換効率に応じて、冷却ファン135の回転速度を設定して右正面吸気孔2bより吸気された外気をヒートシンク131に直接吹き付けて、赤色光源装置120を所定の温度範囲とすることができる

また、このプロジェクタ10には、先述のとおり、青色光源装置300におけるヒートシンク311に右側吸気孔15bより吸気された外気を冷却媒体として送風するシロッコファンである冷却ファン315が、ヒートシンク311のプロジェクタ10の背面板側に配置される。

そして、ヒートシンク311のプロジェクタ正面板側には、ヒートシンク311により暖められた冷却媒体を、他の光源の冷却に用いた冷却媒体と干渉することなく独立した冷却流路を通過するようにして、直ちに右前側排気孔15aから排気させるための隔壁となる右前側ダクト317を配置させて、他の光源とは独立して青色光源装置300を冷却させている。つまり、青色光源装置300の有する青色発光ダイオードの発熱量、ジャンクション温度による光変換効率に応じて、冷却ファン315の回転速度を設定して右側吸気孔15bより吸気された外気をヒートシンク311に直接吹き付けて、青色光源装置300を所定の温度範囲とすることができる

さらに、このプロジェクタ10には、緑色光源装置80である励起光照射装置70におけるヒートシンク81に背面吸気孔13bより吸気された外気を冷却媒体として送風する２つの軸流ファンである冷却ファン85、86が、背面板13の背面吸気孔13bとヒートシンク81との間に配置される。

そして、ヒートシンク81のプロジェクタ右側板側には、ヒートシンク81により暖められた冷却媒体を、他の光源の冷却に用いた冷却媒体と干渉することなく独立した冷却流路を通過するようにして、直ちに右後側排気孔15cから排気させるための隔壁となる右後側ダクト87が配置されている。

さらに、ヒートシンク81のプロジェクタ左側板側には、ヒートシンク81により暖められた冷却媒体を、他の光源の冷却に用いた冷却媒体と干渉することなく独立した冷却流路を通過するようにして、直ちにプロジェクタ10の底面に位置する底面排気孔16aから排気させるための隔壁となる底面側ダクト247が配置されている。

即ち、励起光照射装置70は、ヒートシンク81により暖められた冷却媒体を、他の光源の冷却に用いた冷却媒体と干渉することなく、直ちにプロジェクタ10の右側板15に位置する右後側排気孔15c、または、プロジェクタ10の底面板16に位置する底面排気孔16aから排気させて、他の光源とは独立して冷却させている。

つまり、励起光照射装置70の有する青色レーザーダイオードの発熱量、ジャンクション温度による光変換効率に応じて、冷却ファン85、86の回転速度を設定して背面吸気孔13bより吸気された外気をヒートシンク81に直接吹き付けて、励起光照射装置70を所定の温度範囲とすることができる。

また、冷却ファン85、86により背面吸気孔13bより吸気された冷却媒体の一部は、図７に示すように、プロジェクタ10の光源ブロックの下方でヒートシンク81を有さない部分を通過する。

そして、プロジェクタ10の上方に位置する光源ブロックと、プロジェクタ10の下方に位置する光源制御基板250との間には、隔壁となる平板状ダクト壁257を配置させる。これにより、プロジェクタ10の下方を通過する新鮮な冷却風は、光源ユニット60の底面近傍に位置する熱源である光源制御基板250を冷却させて、プロジェクタ10の正面板12に位置する右正面排気孔2aから排気させて、他の熱源とは独立して冷却させることとなる。

また、ヒートシンク81の左側板側に位置する底面側ダクト247の近傍には先述のとおり熱源である表示素子51からなる表示素子ブロックを備える。表示素子ブロックは、表示素子51と背面板13との間に表示素子51を冷却するためのヒートシンク59を備える。そして、表示素子ブロックには、ヒートシンク59に外気を冷却媒体として送風する軸流ファンである表示素子用冷却ファン55が、ヒートシンク59の左側板側に配置される。

このように、この表示素子用冷却ファン55は、図７に示すように、表示素子51を冷却させるヒートシンク59のプロジェクタ左側板側に位置するとともに、励起光源71を冷却させて暖められた冷却媒体をプロジェクタ10の底面に位置する底面排気孔16aから排気させるための隔壁となる底面側ダクト247のプロジェクタ左側板側の位置に配置されて、図８に示すように、表示素子用冷却ファン55により、プロジェクタ10の入出力端子部である各種端子20の下方に位置する背面吸気孔13dより冷却媒体を吸気させる。

そして、表示素子ブロックには、背面吸気孔13dより吸気された冷却媒体の冷却流路と、背面吸気孔13bより吸気され励起光源71を冷却させて暖められた冷却媒体の冷却流路とを、互いに独立した流路とするために、底面側ダクト247同様に隔壁となる端子下部ダクト57を備える。

これにより、ヒートシンク59の背面板側で立体交差しあう各冷却媒体の冷却流路は、図８に示したように、プロジェクタ10の上方で、背面吸気孔13dより吸気された冷却媒体の冷却流路と、プロジェクタ10の下方で、背面吸気孔13bより吸気され励起光源71を冷却させて暖められた冷却媒体の冷却流路となり、夫々が立体交差して独立した冷却媒体の流路となる。

そして、表示素子51を冷却させるヒートシンク59により暖められた冷却媒体は、表示素子用冷却ファン55により、直ちにプロジェクタ10の左側板14近傍に位置する回路ブロック空間に流入させて、プロジェクタ10の正面に位置する左正面排気孔3aから排気させる。

このようにして、本実施形態のプロジェクタ10によれば、複数の光源を冷却させるにあたって、各光源の発熱量、ジャンクション温度による光変換効率に応じて、各光源用に独立に備えられるファンにより冷却媒体を各光源が備えるヒートシンクに直接吹き付けて、光源毎に所定の温度範囲とすることができる。
また、本実施形態のプロジェクタ10によれば、表示素子を冷却させるにあたって、表示素子用のファンにより冷却媒体を表示素子が備えるヒートシンクに直接吹き付けて、表示素子を所定の温度範囲とすることができる。

なお、本発明の実施形態は、複数の光源として発光ダイオードからなる赤色光源装置120、発光ダイオードからなる青色光源装置300、及び、緑色蛍光体の蛍光発光領域を含む蛍光ホイール101からなる蛍光発光装置100にレーザーダイオードからなる励起光源71の光を照射させて緑色波長帯域光を生成する励起光照射装置70の３つの各光源を独立に冷却させる構成について説明してきたが、この実施形態に限定されるものではない。

例えば、変形例として、発光ダイオードからなる赤色波長帯域光を生成する赤色光源装置と、緑色波長帯域光を発する緑色蛍光体の蛍光発光領域と青色波長帯域光を発する拡散領域とを有する発光ホイールからなる蛍光発光装置にレーザーダイオードからなる励起光源の光を照射させて緑色波長帯域光及び青色波長帯域光を生成する励起光照射装置と、の２つ光源を独立に冷却させる構成としても構わない。

具体的には、この変形例の光源ユニット60aは、図９に示すように、励起光照射装置70と、この励起光照射装置70から射出される光線束の光軸上に配置される蛍光発光装置100aと、励起光照射装置70と蛍光発光装置100aとの間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100aからの射出光や赤色光源装置120からの射出光の光軸が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導光光学系と、を備える。

励起光照射装置70は、複数の青色レーザー発光器とされる複数の励起光源71と、励起光源71からの射出光の指向性を高めるように平行光に変換するコリメータレンズ73と、励起光照射装置70から射出される射出光を集光する集光レンズ78と、を備える。

蛍光発光装置100aは、緑色波長帯域光を発する緑色蛍光体の蛍光発光領域と青色波長帯域光を発する拡散領域とを有する発光ホイール101aからなる蛍光発光装置100aと、この発光ホイール101aを回転駆動するホイールモータ110と、励起光照射装置70から射出される光線束を発光ホイール101aに集光するとともに発光ホイール101aから励起光照射装置70方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、発光ホイール101aを透過して射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。

発光ホイール101aは、励起光照射装置70からの射出光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する緑色蛍光発光領域と、励起光照射装置70からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が周方向に並設してなる。

変形例における赤色光源装置120は、本実施形態における図５及び図６で示した青色光源装置を配置した位置に配置させるものであり、励起光源71と光軸が直交す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、を備える単色発光装置である。この赤色光源121は、赤色波長帯域の光を発する赤色発光ダイオードである。そして、この赤色光源装置120は、励起光照射装置70からの射出光及び発光ホイール101a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。

そして、導光光学系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反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起光照射装置70から射出される青色波長帯域光及び発光ホイール101aから射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光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させる第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、発光ホイール101aを拡散透過した青色波長帯域光の光軸上には、青色波長帯域光を反射して、集光レンズ115及び、方向を９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上には、この青色光の光軸をライトトンネル175方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。

また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸をライトトンネル175方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー150が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々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。

そして、この変形例における赤色光源装置120と、励起光照射装置70と、の２つ光源であっても、図６乃至図８で示した夫々の冷却ファン、ヒートシンク、ダクト等により各光源を独立に冷却させることができる。

以上のように、本発明の実施形態によれば、複数の光源を冷却させるにあたって、各光源の発熱量、ジャンクション温度による光変換効率に応じて、各光源が備えるファンにより各光源用の吸気孔より吸気された外気を冷却媒体として各光源が備えるヒートシンクに直接吹き付けて、光源毎に所定の温度範囲とすることができるプロジェクタ10を提供することができる。

また、本発明の実施形態によれば、プロジェクタ10は、筐体が略直方体形状とされ、各冷却流路の吸気孔が筐体の異なる側面に配置されていることから、効率良く冷却媒体を筐体内に送風することができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、プロジェクタ10は、各光源装置を冷却した空気を直接筐体外部に排出する排気孔を個別に備えることにより、各冷却ファンを夫々に回転制御し、光源毎に所定の温度範囲とすることができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、排気孔がプロジェクタの投射方向と反対側である後面以外の面に設けられるので、ユーザに不快な排気が直接当たらないようにすることができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、排気がプロジェクタの投射方向と反対側である後面以外の面に設けられた排気孔から排出されるようなダクト構造を備えるので、適切に排気方向を制御することができる。

そして、本発明の実施形態によれば、プロジェクタ10は、熱源である表示素子等の回路素子も、光源とは独立して所定の温度範囲となるように冷却することができる。

また、本発明の実施形態によれば、一部の冷却媒体の排気を筐体底面に排気させることにより、隣接する複数の発熱源を互いに干渉することなく冷却させることができる。

また、本発明の実施形態によれば、入出力端子部の下方を有効に利用することにより、隣接する複数の発熱源を互いに干渉することなく冷却させることができる。

さらに、本発明の実施形態によれば、プロジェクタ10は冷却ファンによる冷却媒体を、上下方向で隔壁により分離させて、夫々に新鮮な冷却風を送風させることにより、発熱源である光源と熱源である基板との夫々を効果的に冷却させることができる。

本発明の実施形態によれば、少なくとも赤色波長帯域光を発する光源装置と青色波長帯域光を発する光源装置を含むプロジェクタに好適に用いることができる。

本発明の実施形態によれば、複数の光源装置を含む光源ブロックと、電源基板を含む電源ブロックが、照明側ブロック161、画像生成ブロック165及び投影側ブロック168からなる光学系ユニット160を挟んで反対側にあるので、光源ブロックの冷却と、電源ブロックの冷却を個別に好適に行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１] 筐体内に発熱源となる複数の光源装置を有するプロジェクタであって、
前記光源装置を個別に冷却する冷却流路を備え、
前記各冷却流路は、前記筐体側面に設けられた吸気口と、外気を吸気する冷却ファンと、を備えることを特徴とするプロジェクタ。
[２] 前記筐体は、略直方体形状とされ、
前記各冷却流路の前記吸気口が前記筐体の異なる側面に配置されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
[３] 前記各冷却流路は、前記各光源装置を冷却した空気を直接前記筐体外部に排出する排気孔を個別に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロジェクタ。
[４] 前記排気孔は、前記筐体の側面、前面及び底面の何れかに設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のプロジェクタ。
[５] 前記各光源装置を冷却した冷却媒体を前記筐体の側面、前面及び底面の何れかに設けられた各排気孔から排気させる排気量を制御する排気制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のプロジェクタ。
[６] 前記光源装置が配置される光源ブロックに隣接する、表示素子からなる表示素子ブロックと、
前記表示素子ブロックを冷却する表示素子用冷却ファンと、
前記光源ブロックと前記表示素子ブロックの境界に位置するダクトと、
をさらに備え、
前記光源装置用の冷却ファンの排気流路と、前記表示素子用冷却ファンの吸気流路とを、前記ダクトにより立体交差させた流路としていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のプロジェクタ。
[７] 前記光源装置用の冷却ファンの少なくとも１つの排気は前記筐体底面に排気させることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
[８] 前記表示素子用冷却ファンの吸気を前記筐体の背面に設けられた入出力端子部の下方から吸気させることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のプロジェクタ。
[９] 前記光源装置が配置される光源ブロックの下方に前記光源装置の発光制御回路を実装する光源制御基板と、
前記光源ブロックと前記光源制御基板との間に平板状ダクト壁と、
をさらに備え、
前記光源装置用の冷却ファンにより吸気された外気を前記平板状ダクト壁で分岐して、前記光源ブロックと前記光源制御基板とを夫々分岐した外気により冷却させることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載のプロジェクタ。
[１０] 前記複数の光源装置は、赤色波長帯域光を発する光源装置と青色波長帯域光を発する光源装置を含むことを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載のプロジェクタ。
[１１] 前記光源装置からの光で表示素子に光学像を形成させるための光学系ユニットと、
当該プロジェクタ用の電源基板を含む電源回路ブロックと、
をさらに備え、
前記光源装置を含む光源ブロックと、前記電源回路ブロックが、前記光学系ユニットを挟んだ反対の位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載のプロジェクタ。

2 右正面板
2a 右正面排気孔 2b 右正面吸気孔
3 左正面板 3a 左正面排気孔
5 上ケース 6 下ケース
10 プロジェクタ
11 上面板 12 正面板
13 背面板
13b 背面吸気孔 13d 背面吸気孔
14 左側板 15 右側板
15a 右前側排気孔 15b 右側吸気孔
15c 右後側排気孔
16 底面板 16a 底面排気孔
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
49 スピーカ窓
51 表示素子 55 表示素子用冷却ファン
57 端子下部ダクト 59 ヒートシンク
60、60a 光源ユニット
70 励起光照射装置 71 励起光源
73 コリメータレンズ 78 集光レンズ
80 緑色光源装置 81 ヒートシンク
85、86 冷却ファン 87 右後側ダクト
100、100a 蛍光発光装置 101 蛍光ホイール
101a 発光ホイール
110 ホイールモータ 111 集光レンズ群
115 集光レンズ
120 赤色光源装置 121 赤色光源
125 集光レンズ群 131 ヒートシンク
135 冷却ファン 137 正面側ダクト
140 導光光学系 141 第一ダイクロイックミラー
143 第一反射ミラー 145 第二反射ミラー
148 第二ダイクロイックミラー 149 全反射ミラー
150 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 光源側光学系 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
195 コンデンサレンズ 220 投影側光学系
225 固定レンズ群 230 投影レンズ
235 可動レンズ群
241 回路ブロック 242 電源基板
247 底面側ダクト
250 光源制御基板 257 平板状ダクト壁
300 青色光源装置 301 青色光源
305 集光レンズ群
311 ヒートシンク 315 冷却ファン
317 右前側ダクト

Claims (11)

1. 筐体内に発熱源となる複数の光源装置を有するプロジェクタであって、
   前記光源装置を個別に冷却する冷却流路を備え、
   前記各冷却流路は、前記筐体側面に設けられた吸気孔と、外気を吸気する冷却ファンと、を備え、
   前記光源装置が配置される光源ブロックに隣接する、表示素子からなる表示素子ブロックと、
   前記表示素子ブロックを冷却する表示素子用冷却ファンと、
   前記光源ブロックと前記表示素子ブロックの境界に位置するダクトと、
   をさらに備え、
   前記光源装置用の冷却ファンの排気流路と、前記表示素子用冷却ファンの吸気流路とを、前記ダクトにより立体交差させた流路としていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記筐体は、略直方体形状とされ、
   前記各冷却流路の前記吸気孔が前記筐体の異なる側面に配置されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記各冷却流路は、前記各光源装置を冷却した空気を直接前記筐体外部に排出する排気孔を個別に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記排気孔は、前記筐体の側面、前面及び底面の何れかに設けられることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記各光源装置を冷却した冷却媒体を前記筐体の側面、前面及び底面の何れかに設けられた各排気孔から排気させる排気量を制御する排気制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 前記光源装置用の冷却ファンの少なくとも１つの排気は前記筐体底面に排気させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
7. 前記表示素子用冷却ファンの吸気を前記筐体の背面に設けられた入出力端子部の下方から吸気させることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のプロジェクタ。
8. 前記光源装置が配置される光源ブロックの下方に前記光源装置の発光制御回路を実装する光源制御基板と、
   前記光源ブロックと前記光源制御基板との間に平板状ダクト壁と、
   をさらに備え、
   前記光源装置用の冷却ファンにより吸気された外気を前記平板状ダクト壁で分岐して、前記光源ブロックと前記光源制御基板とを夫々分岐した外気により冷却させることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載のプロジェクタ。
9. 前記複数の光源装置は、赤色波長帯域光を発する光源装置と青色波長帯域光を発する光源装置を含むことを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載のプロジェクタ。
10. 前記光源装置からの光で表示素子に光学像を形成させるための光学系ユニットと、
    当該プロジェクタ用の電源基板を含む電源回路ブロックと、
    をさらに備え、
    前記光源装置を含む光源ブロックと、前記電源回路ブロックが、前記光学系ユニットを挟んだ反対の位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載のプロジェクタ。
11. 筐体内に発熱源となる複数の光源装置を有するプロジェクタであって、
    前記光源装置を個別に冷却する冷却流路を備え、
    前記各冷却流路は、前記筐体側面に設けられた吸気孔と、外気を吸気する冷却ファンと、を備え、
    前記光源装置が配置される光源ブロックに隣接する、表示素子からなる表示素子ブロックと、
    前記表示素子ブロックを冷却する表示素子用冷却ファンと、
    前記光源ブロックと前記表示素子ブロックの境界に位置するダクトと、
    をさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
    

Images