JP5838356B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、冷却機構を備えた投写型映像表示装置に関する。

今日、様々な映像などをスクリーンに拡大投写する投写型映像表示装置としてのプロジェクタが広く普及している。プロジェクタは、映像信号に応じて、光源から出射された光を、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、または、液晶表示素子といった空間光変調素子によって変調させ、スクリーン上に投写する。

天井に設置され、床面や壁面に映像を投写するプロジェクタも種々開発されている。天井に設置されて使用されるプロジェクタにおいては、専用の保持具や配線工事の必要性、収納方法、装置の小型化、作業の容易性、使い勝手、美感等、種々の検討すべき問題がある。

例えば、特許文献１では、これらの問題を考慮して、照明配線器具に取り付け可能なコネクタを備え、筐体の床面に対応する面に照明装置を備えた投写型映像表示装置が提案されている。

特開２００８−１８５７５７号公報 特開２０１３−０１１６５１号公報 特開平１０−３３３１２９号公報

プロジェクタにおいて光源を構成する半導体レーザ素子及び空間光変調素子であるＤＭＤまたは液晶表示素子は特に大きな熱を発生させる。そのため、プロジェクタは、その内部温度の上昇を抑制させるため冷却機構を必要とする（例えば、特許文献２、３）。

本開示は、冷却機構を備える投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本開示の投写型映像表示装置は、光源部と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部と、光源部からの光を映像生成部へ導く照明部と、映像生成部により生成された映像光を投写する投写部と、光源部、映像生成部、照明部および投写部を収納する筐体と、光源部と熱的に接続される第１放熱板と、映像生成部と熱的に接続される第２放熱板と、筐体の端部に配置され、筐体の内部へ外気を取り込み、第１及び第２放熱板へ送風する単一のファンと、を備える。ファンによる送風が第１放熱板及び第２放熱板それぞれの少なくとも一部に直接当たるように、第１放熱板、第２放熱板及びファンが配置される。

本開示によれば、一つのファンのみを用いることから、簡易な構成の冷却機構を備えた投写型映像表示装置を提供できる。

本開示の第１実施形態に係る投写型映像表示装置の外観斜視図である。 第１実施形態に係る投写型映像表示装置の外観正面図である。 第１実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の投写型映像表示装置の光学的な構成を説明する図である。 投写型映像表示装置の冷却構成を説明する模式図である。 投写型映像表示装置の冷却構成を説明するための図である。 投写型映像表示装置のファンの送風領域を説明するための図である。 投写型映像表示装置の他の冷却構成を説明するための図である。 本開示に係る第２実施形態の投写型映像表示装置の光学的な構成を説明する図である。 第２実施形態に係る投写型映像表示装置の冷却構成を説明する図である。 第２実施形態に係る投写型映像表示装置の他の冷却構成を説明する図である。 本開示の第３実施形態に係る投写型映像表示装置の光学的な構成を説明する図である。 本開示に係る投写型映像表示装置の別の例の外観斜視図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

〔第１実施形態〕
１．投写型映像表示装置の構成
以下、投写型映像表示装置について図面を用いて説明する。図１は、投写型映像表示装置の外観斜視図、図２は、投写型映像表示装置の外観正面図、図３は、投写型映像表示装置の構成を示すブロック図である。

図１および図２に示すように、投写型映像表示装置１００は、主に光学部材を内部に収納する第１筐体１０１と、主に電源部（電源基板）を内部に収納する第２筐体１０２とを有する。第２筐体１０２は照明用の配線ダクトレール９０に接続可能になっている。第２筐体１０２は、配線ダクトレール９０から電源電圧を受け、所定の電圧へ変換して第１筐体１０１へ供給する。

第１筐体１０１と第２筐体１０２とは、互いに独立した３つの軸を中心として回動可能なジョイント部１０３によって接続される。ジョイント部１０３は、第１〜第３ジョイント１０３Ｙ、１０３Ｐ、１０３Ｒを含む。第１ジョイント１０３Ｙは、鉛直方向の軸を中心として、第１筐体１０１の水平方向の回動（Ｙａｗｉｎｇ）を可能にする。第２ジョイント１０３Ｐは、水平方向の軸を中心として、第１筐体１０１の上下方向の首振り（Ｐｉｔｃｈｉｎｇ）を可能にする。第１ジョイント１０３Ｒは、略円筒形を有する第１筐体１０１の円筒の中心線（中心軸）を軸として第１筐体１０１の周方向に沿った回動（Ｒｏｌｌｉｎｇ）を可能にする第３ジョイント１０３Ｒである。

図３は、投写型映像表示装置１００の構成を示した図である。図３に示すように、投写型映像表示装置１００は、光を射出する光源部１１０と、光源部１１０からの光を映像入力信号に応じて変調して映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０からの光を映像生成部１６０へ導く照明部１２０と、映像生成部１６０にて生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写部１８０と、光源部１１０、照明部１２０および映像生成部１６０などの制御を行う制御部１９０とを有する。

本開示の光源部１１０は、半導体レーザ素子１１２を有しており、半導体レーザ素子１１２からの光を励起光として、蛍光体を発光させる。照明部１２０は、各種レンズ、ミラーあるいはロッドなどの光学部材から構成され、光源部１１０から出射した光を導き、映像生成部１６０を照明する。映像生成部１６０は、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、ＤＭＤと省略する）や液晶パネルなどの素子を用い、映像信号に応じて、光を空間変調する。投写部１８０は、レンズやミラーなどの光学部材から構成され、空間変調された光を拡大して投写する。

本開示に係る投写型映像表示装置の第１筐体１０１内部の構成について、図４〜図７を用いて説明する。

２．光学的な構成
図４は、投写型映像表示装置１００の光学的な構成を説明する模式図である。

図４に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０から映像生成部１６０へ光を導く照明部１２０と、映像生成部１６０にて生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写部１８０とを有する。

光源部１１０は、１２個の半導体レーザ素子１１２を、放熱板１１４上に、一定の間隔で３行×４列の２次元的に配置し、それぞれの半導体レーザ素子１１２に対向するようにレンズ１１６を配置したものである。レンズ１１６は、それぞれの半導体レーザ素子１１２から出射する光を集光し、平行光化する。

放熱板１１４のレーザ素子１１２裏面にはヒートシンク１１８が配される。ヒートシンク１１８は、半導体レーザ素子１１２を冷却するためのものである。半導体レーザ素子１１２は、４４０ｎｍ〜４５５ｎｍの波長幅を有しかつ直線偏光の青の色光を出射する。それぞれの半導体レーザ素子１１２は、レーザ素子１１２出射する光の偏光方向が、ダイクロイックミラー１３０の入射面に対してＳ偏光となるように配置される。

光源部１１０から出射した光は、凸面のレンズ１２２に入射して集光（小径化）され、ミラー１２４に出射する。ミラー１２４は、凸面のレンズ１２２からの光が平凹のレンズ１２６に入射するように光路を折り曲げる。ミラー１２４は、レンズ１２２を出射した光の主光線に対し、所定の角度（すなわち、５５°）の角度をもって配置されている。これにより、ダイクロイックミラー１３０に所定の角度（５５°）の角度をもって入射される。光路を折り曲げられた光は、平凹のレンズ１２６に入射し、再び平行光に変換される。平行光化された光は、拡散板１２８を介して、ダイクロイックミラー１３０に入射する。拡散板１２８は、偏光特性は維持しつつ干渉性を低減させる機能を有する。

ダイクロイックミラー１３０は、光がダイクロイック面に対して所定の角度（５５°）の入射角をもって入出射するように、光路上に配置されている。ダイクロイックミラー１３０によって反射された光は、λ／４板１３２に入射し、円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、レンズ１３４によって、蛍光体ホイール１３６に１〜２ｍｍのスポット径で照射されるように集光される。蛍光体ホイール１３６は、アルミ平板で構成され、拡散反射面の領域であるＢ領域と、緑の色光を発光する蛍光体が塗布されたＧ領域と、赤の色光を発光する蛍光体が塗布されたＲ領域とに分かれている。

蛍光体ホイール１３６に照射された光は、Ｂ領域ではそのまま反射され、Ｇ領域及びＲ領域では青の色光が緑および赤の色光に変換され、変換された各色光はレンズ１３４側へ出射する。各色光はレンズ１３４によって、再び、平行光化されてλ／４板１３２に入射する。青の色光はλ／４板１３２を再び透過することによって、Ｐ偏光に変換されて、ダイクロイックミラー１３０に入射する。また、蛍光体により変換された緑および赤の色光もまたダイクロイックミラー１３０に入射する。ダイクロイックミラー１３０は、波長４４０ｎｍ〜４４５ｎｍの波長の光に対して、Ｐ偏光の光を約９４％以上透過し、Ｓ偏光の光を９８％以上の高い反射率で反射させる特性を有している。このような特性により、拡散板１２８を介してダイクロイックミラー１３０に入射した青の色光はダイクロイックミラー１３０により反射されるが、λ／４板１３２から入射された青の色光はダイクロイックミラー１３０を透過する。よって、λ／４板１３２から入射された各色の光は全てダイクロイックミラー１３０を透過する。これにより、青、緑および赤の色光が時分割で出射することになる。

ダイクロイックミラー１３０を透過した青、緑および赤の色光は、複数のレンズ素子から構成される一対のフライアイレンズ１３８、１４０に入射する。第１のフライアイレンズ１３８に入射した光束は、多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、第２のフライアイレンズ１４０に収束する。第１のフライアイレンズ１３８のレンズ素子は、映像生成部１６０のＤＭＤ１６２と相似形の開口形状を有する。第２のフライアイレンズ１４０のレンズ素子は、第１のフライアイレンズ１３８とＤＭＤ１６２とが略共役関係となるように、その焦点距離が定められている。第２のフライアイレンズ１４０を出射した光は、レンズ１４２に入射する。レンズ１４２は、第２のフライアイレンズ１４０の各レンズ素子から出射した光を、ＤＭＤ１６２上に重畳するためのレンズである。レンズ１４２を出射した光は、ミラー１４４によって反射された後、レンズ１６４を透過して、全反射プリズム１６６に入射する。

全反射プリズム１６６は２つのプリズム１６８、１７０から構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層１７２を形成している。空気層１７２は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。レンズ１６４を介して全反射プリズム１６６に入射した光は、全反射面を透過してＤＭＤ１６２に入射する。ＤＭＤ１６２は、映像信号に応じて、投写レンズ１８２に入射する光と、投写レンズ１８２の有効外へ進む光とにマイクロミラーを偏向さる。ＤＭＤ１６２によって反射された光は、空気層１７２に臨界角以上の角度で入射するため、反射して、投写レンズ１８２に入射する。このようにして、ＤＭＤ１６２によって形成された映像光が、スクリーン（不図示）上に投写される。

３．冷却構成
図５は、投写型映像表示装置１００の第１筐体１０１内部の冷却構成を説明するための図である。第１筐体１０１において、照明部１２０および映像生成部１６０は、共通のシャーシ１０４に配置されている。投写部１８０はシャーシ１０４の外部に配置される。投写部１８０は第１筐体１０１の前面１０１Ｂ側に設けられ、投写部１８０からの投写光は前面１０１Ｂ側から出射される。

シャーシ１０４は、防塵のため、照明部１２０および映像生成部１６０の各部材を、略密閉した状態で収容している。シャーシ１０４は収容部と蓋部を有し、シャーシ１０４の収容部と蓋部との間は、パッキン（不図示）が挿入されて密閉されている。

照明部１２０の光入射部に相当するレンズ１１６とレンズ１２２の間は、レンズ１１６を保持する部材とシャーシ１０４とを密接に配置することで、実質的に密閉されている。映像生成部１６０の映像光の出射部は、シャーシ１０４と投写レンズ１８２とを密接に配置することで、実質的に密閉されている。このような構成により、第１筐体１０１において、シャーシ１０４内部はシャーシ１０４外部の空間に対し、空気の出入りが実質的に遮断される。

シャーシ１０４の内部には、蛍光体ホイール１３６が配置されており、蛍光体ホイール１３６の回動によりシャーシ１０４内部の空気が撹拌される。この撹拌により生じた気流によりシャーシ１０４内の発熱体が冷却され、シャーシ内のピーク温度が低下し、温度が均一になり、シャーシ１０４の放熱効率を向上できる。なお、シャーシ内部の熱を放熱しやすくするため、シャーシ１０４の少なくとも一部はアルミニウムなどの金属で構成されることが望ましい。

ＤＭＤ１６２は、シャーシ１０４の壁面に配置されており、シャーシ１０４外部のＤＭＤ１６２に対向する面には、ヒートシンク１７４が設けられている。第１筐体１０１の背面１０１Ｔには、外部から空気を取り込み、シャーシ１０４内部に空気流を生成するファン１０５が設けられている（図５の小さな矢印はファン１０５により生成される空気流の向きを示す）。

図６は、ファン１０５側から第１筐体１０１の内部を見た場合の各構成要素の配置を説明した図である。ファン１０５によって外部から取り込まれた空気は、ヒートシンク１１８およびヒートシンク１７４を冷却することによって、半導体レーザ素子１１２およびＤＭＤ１６２を冷却する。また、シャーシ１０４の外壁に沿って、空気が流れることによって、照明部１２０および映像生成部１６０を冷却する。

図７は、ファン１０５による送風領域と、ヒートシンク１１８およびヒートシンク１７４の位置関係を説明した図である。同図中、破線Ｒ（ファン１０５の長さを直径とする円周）は、ファン１０５による空気流が生成される領域（送風領域）を概念的に示したものである。送風領域がヒートシンク１１８およびヒートシンク１７４の少なくとも一部と重なるように（すなわち、ファン１０５により生成された空気流がヒートシンク１１８およびヒートシンク１７４の少なくとも一部に直接当たるように）、ファン１０５が配置される。すなわち、複数の熱源を冷却するため、ファン１０５を、その送風領域が複数の熱源の少なくとも一部をカバーするように第１筐体１０１の後部に配置している。

第１筐体１０１には、上記の光学系のほか、半導体レーザ素子１１２を駆動するバラスト電源や、半導体レーザ素子１１２、蛍光体ホイール１３６およびＤＭＤ１６２の同期を取りながら、映像光を生成するための制御基板などが上下に配置されている（図６参照）。これらの基板の隙間をファン１０５による空気が流れることによって、各種基板が冷却される。第１筐体１０１内部を冷却した空気は、第１筐体１０１の両側面１０１Ｓの前方側に設けられた通風孔１０６から排気される。なお、通風孔１０６は、図８に示すように第１筐体１０１の両側面１０１Ｓの後方側にも設けてもよい。または、通風孔１０６を、第１筐体１０１の両側面１０１Ｓの前方側には設けず、後方側のみに設けても良い。

４．効果、等
本実施形態の投写型表示装置１００は、光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０からの光を映像生成部１６０へ導く照明部１２０と、映像生成部１６０により生成された映像光を投写する投写部１８０と、光源部１１０、映像生成部１６０、照明部１２０および投写部１８０を収納する筐体１０１と、光源部１１０と熱的に接続されるヒートシンク１１８（第１放熱板の一例）と、映像生成部１６０と熱的に接続されるヒートシンク１７４（第２放熱板の一例）と、筐体１０１の端部に配置され、筐体１０１の内部へ外気を取り込み、ヒートシンク１１８、１７４へ送風する単一のファン１０５と、を備える。

このように、１つのファン１０５によって、ヒートシンク１１８（すなわち半導体レーザ素子１１２）およびヒートシンク１７４（すなわちＤＭＤ１６２）を冷却できるように構成されている。このため、簡易な構成で冷却機構を実現でき、装置の小型化を実現できる。

また、投写型表示装置１００は、第１筐体１０１内に、映像生成部１６０と照明部１２０を収納する、密閉されたシャーシ１０４（密閉された筐体の一例）を備える。シャーシ１０４が密閉されていることから、防塵性を確保できる。また、シャーシ１０４はさらに回転体（蛍光体ホイール１３６及び／または後述するトリミングホイール）を収納する。シャーシ内での回転体（蛍光体ホイール１３６等）の回転によりシャーシ内の空気が撹拌され、撹拌により生じた気流によりシャーシ１０４内の発熱体が冷却され、シャーシ内のピーク温度が低下し、温度が均一になる。これにより、シャーシ１０４の放熱効率を向上できる。

また、本実施形態では、主に照明部１２０および映像生成部１６０を共通のシャーシ１０４に配置し、略密閉された状態で収容した。これにより、主要な光学部材を塵・埃などから防ぐことができる。

〔第２実施形態〕
本開示に係る投写型映像表示装置の第１筐体内部の他の構成について、図９〜図１１を用いて説明する。以下では、主として第１実施形態との相違点について説明する。

１．光学的な構成
図９は、第２実施形態の投写型映像表示装置２００の光学的な構成を説明する模式図であり、図１０および図１１は、投写型映像表示装置２００の冷却構成を説明する模式図である。本実施形態の投写型映像表示装置２００は、第１筐体において、赤、青、緑の各色に対してより純度の高い色光を生成するためのトリミングホイール２４８をさらに備えている。

図９に示すように、投写型映像表示装置２００は、光源部２１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部２６０と、光源部２１０から映像生成部２６０へ光を導く照明部２２０と、映像生成部２６０にて生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写部２８０とを有する。

光源部２１０は、８個の半導体レーザ素子２１２を、放熱板２１４上に、一定の間隔で２行×４列の２次元的に配置し、それぞれの半導体レーザ素子２１２に対向するようにレンズ２１６を配置したものである。レンズ２１６は、それぞれの半導体レーザ素子２１２から出射する光を集光し、平行光化する。

放熱板２１４の裏面にはヒートシンク２１８が配される。ヒートシンク２１８は、半導体レーザ素子２１２を冷却するためのものである。半導体レーザ素子２１２は、４４０ｎｍ〜４５５ｎｍの波長幅を有しかつ直線偏光の青の色光を出射する。それぞれの半導体レーザ素子２１２は、出射する光の偏光方向が、ダイクロイックミラー２３０の入射面に対してＳ偏光となるように配置される。

光源部２１０から出射した光は、凸面のレンズ２２２に入射して集光（小径化）され、ミラー２２４に出射する。ミラー２２４は、凸面のレンズ２２２からの光が平凹のレンズ２２６に入射するように光路を折り曲げる。ミラー２２４は、レンズ２２２を出射した光の主光線に対し、所定の角度（５５°）の角度をもって配置される。光路を折り曲げられた光は、平凹のレンズ２２６に入射し、平行光に変換される。平行光化された光は、拡散板２２８を介して、ダイクロイックミラー２３０に入射する。

ダイクロイックミラー２３０は、第１実施形態の場合と同様に、光がダイクロイック面の垂線に対し所定の角度（５５°）の角度をもって入出射するように、光路上に配置される。ダイクロイックミラー２３０によって反射された光は、ミラー２３１によって光路を９０°折り曲げられ、λ／４板２３２に入射して円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、レンズ２３４によって、蛍光体ホイール２３６に１〜２ｍｍのスポット径で照射されるように集光される。蛍光体ホイール２３６に照射された光は各領域で青、緑および赤の色光に変換され、各色光はレンズ２３４側へ出射する。各色光は、レンズ２３４、λ／４板２３２およびミラー２３１を介して、ダイクロイックミラー２３０に戻る。ダイクロイックミラー２３０は青、緑および赤の色光を透過させる。

ダイクロイックミラー２３０を透過した青、緑および赤の色光は、レンズ２４６によって、トリミングホイール２４８に０．２〜１ｍｍのスポット径で照射されるように集光される。トリミングホイール２４８を有する点において第１の実施形態と異なる。トリミングホイール２４８は、３つの種類の透過領域に分割されており、蛍光体ホイール２３６の回転に同期して駆動される。

具体的には、青色光が入射するタイミングにおいては、青色光を拡散して透過する拡散領域が光路上を通過する。緑色光が入射するタイミングにおいては、蛍光体で変換されなかった半導体レーザ素子２１２の光を反射し、所定の波長帯域の緑色光のみを透過するフィルタ領域が光路上を通過する。赤色光が入射するタイミングにおいては、蛍光体で変換されなかった半導体レーザ素子２１２の光を反射し、所定の波長帯域の赤色光のみを透過するフィルタ領域が光路上を通過する。このようなトリミングホイール２４８の機能により、第１実施形態の場合よりもより純度の高い色光を出射することが可能になる。

トリミングホイール２４８を透過した青、緑および赤の色光は、レンズ２５０によって平行光化される。平行光化された光は、一対のフライアイレンズ２３８、２４０、レンズ２４２およびミラー２４４を介して、照明部２２０から出射し、映像生成部２６０に入射する。

映像生成部２６０に入射した光は、レンズ２６４を透過して、全反射プリズム２６６に入射する。全反射プリズム２６６は２つのプリズム２６８、２７０から構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層２７２が形成されている。

全反射プリズム２６６に入射した光は、全反射面により反射されてＤＭＤ２６２に入射する。この点においても第１の実施形態と異なる。全反射面で光を反射させるように構成することにより、ＤＭＤ２６２を、第１筐体２０１の投写レンズ２８２とは反対の面２０１Ｔに対向して配置することができる。ＤＭＤ２６２によって反射された光は、全反射面を透過して投写レンズ２８２に入射する。このようにして、ＤＭＤ２６２によって形成された映像光が、スクリーン（不図示）上に投写される。

２．冷却構成
図１０は、投写型映像表示装置２００の第１筐体２０１内部の冷却構成を説明するための図である。第１筐体２０１において、照明部２２０および映像生成部２６０は、共通のシャーシ２０４上に配置されている。実施の形態１と同様に、シャーシ２０４もまた、防塵のため、照明部２２０および映像生成部２６０の各部材を、略密閉された状態で収容している。このため、シャーシ２０４の収容部と蓋部との間にはパッキン（不図示）が挿入されている。

シャーシ２０４内には、蛍光体ホイール２３６に加えてトリミングホイール２４８が配置されている。本実施形態では、蛍光体ホイール２３６およびトリミングホイール２４８の２つのホイールの回動により、シャーシ２０４内部の空気がより強く撹拌される。この撹拌により、シャーシ内部の温度が均一になり、局所的に温度が高くなる部分がなくなる。なお、２つのホイール２３６、２４８の回動軸の方向が互いに異なっている（直交している）ことから、シャーシ２０４内部の空気がより撹拌されやすくなっている。

ＤＭＤ２６２は、シャーシ２０４の、第１筐体の背面２０１Ｔ側の壁面に配置されている。シャーシ２０４外部のＤＭＤ２６２に対応する位置には、ヒートシンク２７４が設けられている。第１筐体２０１の背面２０１Ｔに、ファン２０５が設けられている。

ファン２０５によって外部から取り込まれた空気は、ヒートシンク２１８およびヒートシンク２７４を冷却することによって、半導体レーザ素子２１２およびＤＭＤ２６２を冷却する。また、第１筐体２０１の側壁２０１Ｓにおいて通風孔２０６が設けられている。第１筐体２０１内の通風孔２０６の近傍において、シャーシ２０４と第１筐体２０１の側面の間に仕切り板２０１Ｗが設けられている。この仕切り板２０１Ｗにより、ファン２０５によって取り込まれた空気は、仕切り板２０１Ｗの手前側に配された通風孔２０６から排気される。この構成により、半導体レーザ素子２１２およびＤＭＤ２６２を十分に冷却することができる。

一方、仕切り板２０１Ｗから投写レンズ２８２側（第１筐体２０１の前面２０１Ｂ側）の領域には、シャーシ２０４のほか、バラスト電源（不図示）、半導体レーザ素子２１２、蛍光体ホイール２３６、トリミングホイール２４８、およびＤＭＤ２６２の同期を取りながら、映像光を生成するための制御基板（不図示）などが配置されている。これらの部品については、２つのホイール２３６、２４８の回動による空気流により冷却され、かつ、シャーシ２０４内の温度が均一化される。

３．冷却構成の変形例
図１１は、第１筐体２０１内部の冷却構成の他の例を説明するための図である。図１１に示す構成は、通風孔２０６を第１筐体２０１の側壁２０１Ｓの前方に設け、かつ、仕切り板２０１Ｗを備えていない点が図１０に示した構成と異なる。

図１１に示す構成では、ファン２０５によって外部から取り込まれた空気は、ヒートシンク２１８およびヒートシンク２７４を冷却することによって、半導体レーザ素子２１２およびＤＭＤ２６２を冷却する。さらに、外部から取り込まれた空気が、シャーシ２０４の側壁に沿って流れることによって、照明部２２０および映像生成部２６０を冷却する。第１筐体２０１内部を冷却した空気は、通風孔２０６から外部に排気される。

４．効果、等
本実施形態では、第１実施形態の効果に加え、半導体レーザ素子２１２を２×４の配列にした。これにより、光束の幅を小さくすることができ、照明部２２０の各種光学部品をコンパクトに配置することができる。さらに、トリミングホイール２４８を追加することにより、所定の波長帯域の色光のみを透過させ、各色の色純度を向上させている。さらに、シャーシ２０４の中における回転軸が直交する２つのホイール（蛍光体ホイール２３６とトリミングホイール２４８）により、内部の空気がより撹拌されて、シャーシ２０４内の熱源の温度を低下させるとともに、シャーシ内の温度をより均一化することで、シャーシ２０４を構成する壁面から効率よく放熱することができる。

また、本実施形態では、映像生成部２６０において、全反射プリズム２６６を用いることにより、ＤＭＤ２６２を冷却するヒートシンク２７４と、半導体レーザ素子２１２を冷却するヒートシンク２１８とを、ファン２０５の送風方向（図１０、図１１の小さな矢印の方向）に直交する方向に並べて配置することができる。これにより、円筒状の第１筐体２０１の径方向の寸法を小さくすることができる。

〔第３実施形態〕
本開示に係る投写型映像表示装置の第１筐体内部の、さらに他の構成について、図１２を用いて説明する。以下では、主として第２実施形態との相違点について説明する。

図１２は、投写型映像表示装置３００の光学的な構成を説明する模式図である。本実施形態では、蛍光体ホイール３３６の配置が第２の実施形態のものと異なる。

図１２に示すように、投写型映像表示装置３００は、光源部３１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部３６０と、光源部３１０から映像生成部３６０へ光を導く照明部３２０と、映像生成部３６０にて生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写部３８０とを有する。

光源部３１０は、８個の半導体レーザ素子３１２を、放熱板３１４上に、一定の間隔で２行×４列の２次元的に配置し、それぞれの半導体レーザ素子３１２に対向するようにレンズ３１６を配置したものである。放熱板３１４の裏面にはヒートシンク３１８が配される。

光源部３１０から出射した光は、凸面のレンズ３２２に入射して集光（小径化）され、ミラー３２４に出射する。ミラー３２４は、凸面のレンズ３２２からの光が平凹のレンズ３２６に入射するように光路を折り曲げる。光路を折り曲げられた光は、平凹のレンズ３２６に入射し、平行光に変換される。平行光化された光は、拡散板３２８を介して、ダイクロイックミラー３３０に入射する。

ダイクロイックミラー３３０によって反射された光は、λ／４板３３２に入射し、円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、レンズ３３４によって集光される。蛍光体ホイール３３６に照射された光は各領域で青、緑および赤の色光に変換され、各色光はレンズ３３４側へ出射する。各色光は、レンズ３３４およびλ／４板３３２を介して、ダイクロイックミラー３３０に戻る。

ダイクロイックミラー３３０を透過した青、緑および赤の色光は、レンズ３４６によって、トリミングホイール３４８に集光される。トリミングホイール３４８は、第２実施形態と同様に、３つの種類の透過領域に分割されており、蛍光体ホイール３３６の回転に同期して駆動される。

トリミングホイール３４８を透過した青、緑および赤の色光は、レンズ３５０によって平行光化される。平行光化された光は、一対のフライアイレンズ３３８、３４０、レンズ３４２およびミラー３４４を介して、照明部３２０から出射し、映像生成部３６０に入射する。

映像生成部３６０に入射した光は、レンズ３６４を透過して、全反射プリズム３６６に入射する。全反射プリズム３６６は２つのプリズム３６８、３７０から構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層３７２を形成している。全反射プリズム３６６に入射した光は、全反射面により反射されてＤＭＤ３６２に入射する。ＤＭＤ３６２によって反射された光は、投写レンズ３８２に入射する。このようにして、ＤＭＤ３６２によって形成された映像光が、スクリーン（不図示）上に投写される。

照明部３２０および映像生成部３６０は、シャーシ３０４内に密閉された状態で収容される。

本実施形態の冷却構成として、第２実施形態で説明した冷却構成（ファン、通風孔等）を適用でき、同様の効果が得られる。

本実施形態では、第２実施形態の効果に加え、光学部品（例えば、ミラー２３１）をより少なくなるように構成した。これにより、コストを低く抑えることができ、さらに、組立ての際の調整を容易にすることができる。また、空いたスペースに制御基板などを配置することにより、装置全体を小型化することも可能になる。

〔その他の実施形態〕
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、第１実施形態〜第６実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行なった実施形態にも適用可能である。また、上記の第１実施形態〜第６実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施形態を例示する。
（Ａ）上記の実施形態では、光源部の一例として青の色光を発光する半導体レーザ素子を用いる構成を説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。紫外のレーザ光を発光する半導体レーザ素子を用いてもよく、各色の色光を発光する半導体レーザ素子やＬＥＤなどを用いてもよい。

（Ｂ）上記の実施形態では、複数個の半導体レーザ素子が、ダイクロイックミラーに対してＳ偏光で入射するように配置したが、光学構成全体の配置、寸法を考慮して、Ｐ偏光で入射する配置としてもよい。

（Ｃ）上記の実施形態では、反射型の構成となるように蛍光体ホイールにアルミ平板を用いる構成としてが、反射膜を形成したガラス板などを用いてもよく、光学構成全体の配置、寸法を考慮して、透過型の蛍光体ホイールの構成としてもよい。

一方、トリミングホイールは透過型の構成としたが、光学構成全体の配置、寸法を考慮して、反射型のトリミングホイールの構成としてもよい。

（Ｄ）上記の実施形態では、照度分布を均一化するインテグレータとして一対のフライアイレンズを用いる構成で説明したが、インテグレータとしてストレートロッドやテーパロッドなどを用いてもよい。

（Ｅ）上記の実施形態では、光源部や映像生成部を冷却する冷却手段として、ヒートシンクを用いる構成で説明したが、ヒートパイプを用いてもよく、ポンプを用いて冷却液を循環させる構成を用いてもよい。また、ファンを用いずに、自然放熱による冷却の構成としてもよい。

（Ｆ）上記の実施形態では、ファン１０５、２０５により、投写型映像表示装置１００、２００の内部に外気を取り込み、取り込んだ外気を通風孔１０６、２０６を介して外部を排気する例を説明した。ファン１０５、２０５による空気流の流れを逆にしてもよい。例えば、ファン１０５、２０５によって投写型映像表示装置１００の内部の空気を外部に排気し、通風孔１０６、２０６を介して投写型映像表示装置１００、２００の内部に外気を取り込むように、ファン１０５、２０５の動作を制御してもよい。

（Ｇ）上記の実施形態では、第１筐体１０１を支持するジョイント部の構成は図１および図２に示すような構成を例示したが、ジョイント部の構成はこれに限定されない。例えば、図１３に示すようにボールジョイントを用いてジョイント部を構成してもよい。図１３に示すジョイント部１０３ｂは、球状の先端部を有するボールシャフト５０４と、球状の先端部を保持するシャフトホルダ５０８とを含む。ボールシャフト５０４の球状の先端部がシャフトホルダ５０８の空洞部内で摺動しながら回動することで第１筐体１０１の向きを自在に変更できる。このような、ジョイント部を有する投写型表示装置の構成に対しても上述した思想を適用することができる。

（Ｈ）第２実施形態においては、２つのホイール２３６と２４８の回転軸が直交している例を説明したが、それらのホイール２３６と２４８の回転軸を必ずしも直交させる必要はない。但し、２つのホイールを直交させる方が、空気をより効率良く撹拌できるので好ましい。また、シャーシ２０４内に３個以上のホイールを配置してもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題を解決するために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題を解決するためには必須ではない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をすべきではない。

また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行なうことができる。

本開示は、プロジェクタ等の投写型映像表示装置に適用できる。

Claims (3)

1. 光源を含む光源部と、
   映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部と、
   前記光源部からの光を前記映像生成部へ導く照明部と、
   前記映像生成部により生成された前記映像光を投写する投写部と、
   前記光源部、前記映像生成部、前記照明部および前記投写部を収納する筐体と、
   前記光源と熱的に接続される第１放熱板と、
   前記映像生成部と熱的に接続される第２放熱板と、
   前記筐体の端部に配置され、前記筐体の内部へ外気を取り込み、前記第１及び第２放熱板へ送風する単一のファンと、を備え、
   前記ファンによる送風が前記第１放熱板及び前記第２放熱板それぞれの少なくとも一部に直接当たるように、前記第１放熱板、前記第２放熱板及び前記ファンが配置されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 前記第１放熱板と前記第２放熱板とが、前記ファンによる送風方向に直交する方向に並べて配置されたことを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
3. 前記筐体は、前記ファンにより吸気された空気を前記筐体の外部に排気するための複数の通風孔を備えたことを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。

Images