JP7046656B2

JP7046656B2 - 画像投射装置

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Description

本発明は、複数の光変調素子により変調された光を用いて画像を投射する画像投射装置に関する。

画像投射装置においては、光源からの高強度の光が入射する液晶パネル等の光変調素子を冷却して、該光変調素子が所定の変調特性で動作するようにその温度を適切な温度範囲に維持する必要がある。特許文献１には、複数の光変調素子を冷却液を用いて冷却する画像投射装置において、冷却液の熱を放熱するラジエータだけでは光変調素子を冷却しきれない場合に熱電変換素子（ペルチェ素子）を用いて冷却液を冷却する液冷システムが開示されている。

特開２０１４－１１２２５８号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された液冷システムでは、複数の光変調素子のうち冷却液流の上流側に配置された光変調素子がそれよりも下流側の光変調素子を冷却する冷却液の温度を上昇させてしまう。このため、複数の光変調素子に対する個別の温度制御が困難である。この結果、複数の光変調素子間での温度差に起因する変調特性の差によって投射画像の画質に影響が生じる。また、特許文献１にて開示された液冷システムでは、複数の光変調素子のすべてからの熱を吸収した冷却液をその流路の一箇所にて熱電変換素子により冷却する。このため、熱電変換素子とその効率を改善するための周辺部品がともに大型化し、液冷システム、つまりは画像投射装置が大型化する。

本発明は、複数の光変調素子に対する個別の温度制御を可能とする小型の液冷システムを備え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、複数の光変調素子により変調された光を投射して画像を表示する。該画像投射装置は、複数の光変調素子のそれぞれに対して設けられ、光変調素子との間で熱交換を行うとともに液体との間で熱交換を行う受熱部と、受熱部ごとに設けられ、受熱部に流入する液体の温度を変更する温度変更部と、液体を吸入および吐出するポンプと、ポンプから吐出された液体を複数の光変調素子のそれぞれに対する温度変更部および受熱部を順に経てポンプに戻すように循環させる流路と、温度変更部を制御する制御手段とを有する。そして、流路上において、受熱部ごとに設けられた温度変更部がそれぞれ、該温度変更部に対応する受熱部と他の受熱部との間に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の光変調素子に対する個別の温度制御を行うことが可能な小型の液冷システムを備えた画像投射装置を実現することができる。

本発明の実施例１であるプロジェクタにおける光変調素子液冷システムの構成を示す外観図。実施例１における液冷システムの構成を示すブロック図。実施例１における温度制御回路の構成を示すブロック図。実施例１のプロジェクタの光学構成を示す図。本発明の実施例２であるプロジェクタにおける光変調素子液冷システムの構成を示す外観図。実施例２における液冷システムの構成を示すブロック図。実施例２における温度調整部内でのヒートシンクの配置を示す図。本発明の実施例３であるプロジェクタにおける光変調素子液冷システムの構成を示す外観図。実施例３における液冷システムの構成を示すブロック図。本発明の実施例４であるプロジェクタにおける光変調素子液冷システムの構成を示す外観図。実施例４における液冷システムの構成を示すブロック図。本発明の実施例５であるプロジェクタにおける光変調素子液冷システムの構成を示す外観図。実施例５における液冷システムの構成を示すブロック図。その他の実施例におけるプロジェクタの光学構成を示す図。その他の実施例における液冷システムのパネル周辺部を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１である画像投射装置としてのプロジェクタにおける光変調素子液冷システム１００の外観を示している。また、図２は、液冷システム１００の構成を模式的に示している。

液冷システム１００は、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（本実施例では反射型液晶素子）としての赤（Ｒ）色用の光変調素子１Ｒ、緑（Ｇ）色用の光変調素子１Ｇおよび青（Ｂ）色用の光変調素子１Ｂを冷却する。これら３つの光変調素子が第１、第２および第３の光変調素子に相当する。

受熱部を構成するジャケット２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂのそれぞれに対して熱伝導物質であるグリス（図示せず）を介して熱的に接触する。ジャケット２Ｒ，２Ｇ，２Ｂはアルミ材等の金属材料により形成された金属部と樹脂材料により形成された樹脂部とを有し、中空形状を有する。ジャケット２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの中空形状の内側には、液体としての冷媒液４が流れる。光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂはジャケット２Ｒ，２Ｇ，２Ｂにおける金属部側に配置される。金属部はフィン形状を有し、冷媒液４との熱交換の効率を向上させる。これら３つの受熱部が第１、第２および第３の受熱部に相当する。

図１に示すように、ジャケット２Ｒ，２Ｇ，２Ｂのそれぞれにおける冷媒液４の流入口と流出口は互いに同一方向を向いた面であって、光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに電気信号を伝達するフレキシブル配線基板が延びる側とは反対側の面に設けられる。

温度変更部としての温度調整部３Ｒ，３Ｇ，３Ｂはそれぞれ、ジャケット２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ（光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）に対応して設けられ、ジャケット２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ内に流入する冷媒液４の温度を調整（変更または制御）する。これら３つの温度調整部が第１、第２および第３の温度調整部に相当する。

温度調整部３Ｒ，３Ｇ，３Ｂはそれぞれ、熱電変換素子であるペルチェ素子３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと、該ペルチェ素子３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと冷媒液４との間の熱交換を行わせる第１の熱交換部である温度伝達部３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂとにより構成されている。温度伝達部３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂは、アルミ材等の金属材料により形成されている。

また、ペルチェ素子３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂのそれぞれに対して、各ペルチェ素子の動作効率を向上させるために大気（外気）との間の熱交換を行う熱交換部材であるヒートシンク３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが設けられている。ヒートシンク３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂはそれぞれ、ペルチェ素子３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける温度伝達部３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂとの接触面とは反対側の面に設けられている。ペルチェ素子３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ、温度伝達部３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂおよびヒートシンク３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの間にはそれぞれ、不図示の熱伝導シート材またはグリスが配置される。

さらに液冷システム１００は、冷媒液４を吸入して吐出することで冷媒液４の流れを発生させるポンプ５と、冷媒液４を溜めるタンク６と、冷媒液４を循環させる流路を形成する配管７とを有する。タンク６内には、冷媒液４に蒸発、膨張または収縮や気泡を含む等の変化が生じた場合に液冷システム１００内の冷媒液４の状態を正常化する液層と気層とを有する。

冷媒液４は，ポンプ５→温度調整部３Ｇ→ジャケット２Ｇ→温度調整部３Ｂ→ジャケット２Ｂ→温度調整部３Ｒ→ジャケット２Ｒ→タンク６→ポンプ５の順で配管７を介して循環する。すなわち、冷媒液４が流路を循環する循環方向において、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒのそれぞれに対応して設けられた温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒがいずれも、対応するジャケットの上流側であって他のジャケットよりも下流側に設けられている。言い換えれば、流路上において、ジャケットごとに設けられた温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒがそれぞれ、該温度調整部に対応するジャケット（例えば、温度調整部３Ｂがこれに対応するジャケット２Ｂ）と他のジャケット（例えば、ジャケット２Ｇ）との間に設けられている。さらに言い換えれば、循環方向において、温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒとジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒとが、温度調整部がこれに対応するジャケットよりも上流側に位置するように交互に設けられている。

本実施例では、光変調素子１Ｇの発熱量が光変調素子１Ｂ，１Ｒより多く、光変調素子１Ｒの発熱量が光変調素子１Ｂより少ない。また、これら光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒに対して設定された設定温度（所定温度範囲）は互いに異なっており、高い順に光変調素子１Ｇ、光変調素子１Ｂ、光変調素子１Ｒである。工場内で行う最適な光学性能を実現するための調整時に温度が高い順にＧ、Ｂ、Ｒとなっているので、実使用時も温度調整部を用いてこの温度の順番を維持することが好ましい。

このことから、温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒの小型化および効率化のためにも、上述したように温度調整部３Ｇ→ジャケット２Ｇ→温度調整部３Ｂ→ジャケット２Ｂ→温度調整部３Ｒ→ジャケット２Ｒの順で設けられている。そして、ジャケット２Ｇに流入する冷媒液４の温度を調整する温度調整部３Ｇ、ジャケット２Ｂに流入する冷媒液４の温度を調整する温度調整部３Ｂおよびジャケット２Ｒに流入する冷媒液４の温度を調整する温度調整部３Ｒが、各ジャケットの上流側に位置する。これにより、光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒの温度を設定温度に（すなわち所定温度範囲に入るように）個別に調整することができる。なお、ジャケット２Ｇにおいてフィン面積や冷媒液４との接触面積をジャケット２Ｂ，２Ｒよりも増やしてもよい。

次に、本実施例における液冷システム１００の特徴について説明する。以下の説明において、Ｇ，Ｂ，Ｒ用の構成要素についてまとめて説明する場合には、該構成要素の符号のＧ，Ｂ，Ｒを省略する。

光変調素子１は、図４に示す光源２０００からの光エネルギの吸収と変調駆動における自己消費エネルギとによって発熱する。光変調素子１はプロジェクタの製造過程で設定された設定温度とは異なる温度で使用されると、その変調特性が変化し、その結果、プロジェクタにより投射される投射画像にちらつきや黒むら等が生じて画質が劣化する。また、３つの光変調素子１間の温度差が所定温度差範囲から外れると同様に投射画像の画質が劣化する。

光変調素子１で発熱した熱はそれぞれジャケット２に伝わる。ジャケット２は、その内部を流れる冷媒液４との間で熱交換を行うことで冷却される。これにより、光変調素子１が冷却される。このような冷却が、３つの光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒのそれぞれで行われる。

具体的には、ポンプ５から吐出された冷媒液４は、温度調整部３Ｇを通過することでその温度が調整されてジャケット２Ｇに流入する。ジャケット２Ｇから熱を受けた冷媒液４は、次に温度調整部３Ｂを通過することでその温度が再調整され、ジャケット２Ｂに流入する。さらにジャケット２Ｂから熱を受けた冷媒液４は、次に温度調整部３Ｒを通過することでその温度が再調整されてジャケット２Ｒに流入する。ジャケット２Ｒから熱を受けた冷媒液４は、タンク６およびポンプ５を介して再び温度調整部３Ｇに流入する。このような流路で冷媒液４が循環することで、光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒが個別に冷却される。

温度調整部３は、ペルチェ素子３１によって、大気の温度に関わらず、温度伝達部３２を介して冷媒液４の温度を調整することができ、さらにジャケット２を介して光変調素子１の温度を調整することができる。このため、プロジェクタの使用環境温度が光変調素子１の設定温度より高い場合においても、光変調素子１の温度を該設定温度に調整することができる。

ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒはそれぞれ、温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒよりも循環方向における上流側であって他のジャケットよりも下流側に配置されるため、光変調素子１Ｇ，２Ｂ，２Ｒの温度を個別に調整することができる。

従来の液冷システムにおいては、複数の光変調素子のそれぞれにジャケットが設けられている場合に、循環する冷媒液が上流側にあるジャケットの熱を吸熱して下流側に流れることで、下流側にあるジャケットの温度が影響を受ける。しかし、本実施例の液冷システム１００では、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒ（光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒ）のそれぞれに対してその上流側に設けられた温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒによる個別の温度調整が可能となる。これにより、温度による光変調素子１の変調特性の変動による投射画像の画質劣化を抑制することができる。

一方、プロジェクタの使用環境温度が低い場合や、投射光量を抑えるモードにおいて複数の光変調素子１または一部の光変調素子１への入射光量が低下する場合には、全てまたは一部の光変調素子（特定の光変調素子）１を温めることもできる。例えば、光変調素子１Ｒに対する分配光量が他の光変調素子１Ｇ，１Ｂより低い場合には、光変調素子１Ｒの温度が他の光変調素子１Ｇ，１Ｂに比べて下がり易くなる。この場合、温度調整部３Ｒによってジャケット２Ｒを介して光変調素子１Ｒに温めることによって、光変調素子１Ｒの温度をその設定温度に調整することができる。

さらに、それぞれの温度調整部３は、対応する光変調素子１ごとにその発熱量に対する温度調整を行うので、従来のように複数の光変調素子の総発熱量に対する温度調整を１つの温度調整部で行う必要はない。つまり、本実施例では、個々の光変調素子１に対して温度調整部３を別々に設けることで、複数の光変調素子１の総発熱量に対する温度調整を複数の温度調整部３によって分担することができる。この結果、１つの温度調整部３に用いるペルチェ素子３１やヒートシンク３３を小型にすることができ、液冷システム１００の小型化に寄与することができる。

次に、図３を用いて、本実施例の液冷システム１００における温度制御のための構成について説明する。図３は液冷システム１００における温度制御回路の構成を示している。光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂはそれぞれ、温度検出手段としての温度センサ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを有する。温度センサ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより検出された光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂのそれぞれの温度は、制御手段としてのシステム駆動部１０に入力される。システム駆動部１０は、ポンプ５および温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒを制御する。

設定温度処理部９は、その内部メモリに、代表的な製造過程設定値９１、外気温度９２、湿度９３および光源出力値９４に対応する光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂのそれぞれの最適設定温度を記憶している。設定温度処理部９は、検出した製造過程設定値、外気温度、湿度および光源出力値に対応する光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの最適設定温度を内部メモリから読み出したり補間演算により算出したりして目標設定温度を設定する。

システム駆動部１０は、温度センサ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂからの検出温度と目標設定温度との差を求め、該温度差に応じて、温度センサ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによる検出温度が目標設定温度に近づくように温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒを個別に制御する。具体的には、ペルチェ素子３１Ｇ，３１Ｂ，３１Ｒに対する通電量を個別に制御する。この際、例えばＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御を行うことができる。これにより、光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの温度を設定温度に調整することができ、投射画像の画質劣化を抑制することができる。

次に、図４を用いて、本実施例の液冷システム１００を用いるプロジェクタの光学構成について説明する。光源部２０００は、固体光源としてのレーザ光源を複数有するとともに、レーザ光源からの光を励起光として光波長変換を行う蛍光体を有する。レーザ光源は、その光出力を変更可能である。蛍光体は入射した励起光の一部を光波長変換して蛍光を発する。こうして光源部２０００から、レーザ光源からの光と蛍光とが合成された白色光が出射する。

光源２０００からの光は、照明光学系３０００に入射する。照明光学系３０００は、入射した光を複数の光束に分割してそれらを再び重ね合わせることで、後述する光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ上に矩形の均一な照明エリアを形成する。

色分離合成光学系１０００は、ダイクロイックミラー１００１、Ｇ用１／２波長板１００２、Ｇ用入射側偏光板１００３、第１の偏光ビームスプリッタ１００４、Ｇ用１／４波長板１００５Ｇを含む。また、色分離合成光学系１０００は、ＲＢ用入射側偏光板１００６、色選択性位相差板１００７、トリミングフィルタ１００８、第２の偏光ビームスプリッタ１００９、Ｒ用１／４波長板１００５Ｒ、Ｂ用１／４波長板１００５Ｂを含む。さらに、色分離合成光学系１０００は、Ｇ用出射側偏光板１０１０Ｇ、Ｂ用出射側偏光板１０１０Ｂおよびダイクロイックプリズム１０１１を含む。

ダイクロイックミラー１００１は、照明光学系３０００からの白色光のうちＧ成分（以下、Ｇ光という）を透過させ、ＲＢ成分（以下、ＲＢ光という）を反射する。ダイクロイックミラー１００１からのＧ光は、Ｇ用１／２波長板１００２およびＧ用入射側偏光板１００３を通過して第１の偏光ビームスプリッタ１００４に入射し、ここで反射されてＧ用１／４波長板１００５Ｇを通過して光変調素子１Ｇに入射する。光変調素子１Ｇで反射および変調されたＧ光は、Ｇ用出射側偏光板１０１０Ｇを通過してダイクロイックプリズム１０１１に入射する。

ダイクロイックミラー１００１からのＲＢ光は、ＲＢ用入射側偏光板１００６を通過して色選択性位相差板１００７に入射する。色選択性位相差板１００７は、Ｂ光成分の偏光方向のみを９０度回転させ、Ｒ光成分の偏光方向は回転させずにそのままとする。さらに、ＲＢ光は、Ｒ光成分の色純度を高めるためにオレンジ光を光源側に戻すトリミングフィルタ１００８を通過して第２の偏光ビームスプリッタ１００９に入射する。

トリミングフィルタ１００８を通過したＲＢ光のうちＲ光成分（以下、Ｒ光という）は第２の偏光ビームスプリッタ１００９で反射され、Ｒ用１／４波長板１００５Ｒを通過して光変調素子１Ｒに入射する。光変調素子１Ｒで反射および変調されたＲ光は、再びＲ用１／４波長板１００５Ｒを通過し、第２の偏光ビームスプリッタ１００９を透過してＢ用出射側偏光板１０１０Ｂを通過してダイクロイックプリズム１０１１に入射する。

また、トリミングフィルタ１００８を通過したＲＢ光のうちＢ光成分（以下、Ｂ光という）は第２の偏光ビームスプリッタ１００９を透過し、Ｂ用１／４波長板１００５Ｒを通過して光変調素子１Ｂに入射する。光変調素子１Ｂで反射および変調されたＢ光は、再びＢ用１／４波長板１００５Ｂを通過し、第２の偏光ビームスプリッタ１００９で反射されてＢ用出射側偏光板１０１０Ｂを通過してダイクロイックプリズム１０１１に入射する。

ダイクロイックプリズム１０１１において、Ｇ光は反射され、Ｒ光およびＢ光は透過される。これにより、Ｇ光、Ｒ光およびＢ光が合成され、投射レンズ４０００を介してスクリーン等の不図示の被投射面に投射される。こうして投射画像が表示される。

このように構成されたプロジェクタにおいて、光変調素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、それぞれに設けられたジャケット２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを含む液冷システム１００によって個別に冷却される（または温められる）。

図５および図６を用いて、本発明の実施例２であるプロジェクタの光変調素子液冷システム２００の構成について説明する。図５は液冷システム２００の外観を示し、図６は液冷システム２００の構成を示している。なお、液冷システム２００を用いるプロジェクタの光学構成は、実施例１（図４）で説明したものと同じである。

液冷システム２００において、光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒとジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒは実施例１と同じものである。また、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒのそれぞれに対応して設けられた温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒも、実施例１の温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒと同様にジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒに流入する冷媒液４の温度を調整する。温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒは、実施例１と同様に、ペルチェ素子２３１Ｇ，２３１Ｂ，２３１Ｒ、温度伝達部（第１の熱交換部）２３２Ｇ，２３２Ｂ，２３２Ｒおよびヒートシンク２３３Ｇ，２３３Ｂ，２３３Ｒを有する。

ただし、実施例１で説明したように光変調素子１のうち発熱量が最大の光変調素子１Ｇに対応する温度調整部２３Ｇは、第２の熱交換部であるラジエータ２３４とファン２３５を含む。ラジエータ２３４は、冷媒液４と大気との間の熱交換を行う。ファン２３５は、ラジエータ２３４に空気流を供給する。ラジエータ２３４は、温度調整部２３Ｇにおけるペルチェ素子２３１Ｇおよび温度伝達部２３２Ｇよりも上流側に設けられている。

本実施例では、冷媒液４は、ポンプ５→温度調整部２３Ｇ（ラジエータ２３４を除く）→ジャケット２Ｇ→温度調整部２３Ｂ→ジャケット２Ｂ→温度調整部２３Ｒ→ジャケット２Ｒ→タンク６→ラジエータ２３４→ポンプ５の順で配管７を介して循環する。ラジエータ２３４は、タンク６とポンプ５の間に設けられているが、ジャケット２Ｇに流入する冷媒液４の温度を調整するため、温度調整部２３Ｇの一部である。

本実施例でも、冷媒液４が流路を循環する循環方向において、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒのそれぞれに対応して設けられた温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒがいずれも、対応するジャケットの上流側であって他のジャケットよりも下流側に設けられている。言い換えれば、流路上において、ジャケットごとに設けられた温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒがそれぞれ、該温度調整部に対応するジャケットと他のジャケットとの間に設けられている。さらに言い換えれば、循環方向において、温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒとジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒとが、温度調整部がこれに対応するジャケットよりも上流側に位置するように交互に設けられている。

そして本実施例でも、実施例１と同様に、温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒによりジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒ、つまりは光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒの温度を個別に調整することが可能な小型の液冷システム２００（およびプロジェクタ）を実現できる。特定の光変調素子１を温めることもできる。

図７は、本実施例における温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒの配置を示している。温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒは破線で示す円上に配置され、それらのヒートシンク２３３Ｇ，２３３Ｂ，２３３Ｒは該円の内側を向くように配置される。このような配置によれば、ファン２３５から吹き出されてラジエータ２３４を通過した空気流をヒートシンク２３３Ｇ，２３３Ｂ，２３３Ｒに沿って流すことができる。これにより、ヒートシンク２３３Ｇ，２３３Ｂ，２３３Ｒと大気との間の熱交換を効率良く行うことができるとともに、液冷システム２００の小型化にも有効である。また、ファン２３５からの空気流は、光変調素子１、ジャケット２および光変調素子１の周辺に配置された光学部材（偏光板や波長板等）にも吹き付けられるため、これらを効率良く冷却しつつプロジェクタを小型化することもできる。

図３は、本実施例において、システム駆動部１０が、温度調整部２３Ｇ，２３Ｂ，２３Ｒのペルチェ素子２３１Ｇ，２３１Ｂ，２３１Ｒに対する通電量を個別に制御するとともに、ファン２３５の回転数を制御することを示している。

図８および図９を用いて、本発明の実施例３であるプロジェクタの光変調素子液冷システム３００の構成について説明する。図８は液冷システム３００の外観を示し、図９は液冷システム３００の構成を示している。なお、液冷システム３００を用いるプロジェクタの光学構成は、実施例１（図４）で説明したものと同じである。

液冷システム３００において、光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒとジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒは実施例１と同じものである。また、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒのそれぞれに対応して設けられた温度調整部３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｒも、実施例１の温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒと同様にジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒに流入する冷媒液４の温度を調整する。温度調整部３３Ｂ，３３Ｒは、実施例１と同様に、ペルチェ素子３３１Ｂ，３３１Ｒ、温度伝達部（第１の熱交換部）３３２Ｂ，３３２Ｒおよびヒートシンク３３３Ｂ，３３３Ｒを有する。

ただし、光変調素子１のうち発熱量が最大の光変調素子１Ｇに対応する温度調整部３３Ｇは、冷媒液４と大気との間の熱交換を行うラジエータ（第２の熱交換部）３３４と、該ラジエータ３３４に空気流を供給するファン３３５とにより構成されている。ラジエータ３３４は、タンク６とポンプ５との間に設けられている。

本実施例では、冷媒液４は、温度調整部３３Ｇ→ポンプ５→ジャケット２Ｇ→温度調整部３３Ｂ→ジャケット２Ｂ→温度調整部３３Ｒ→ジャケット２Ｒ→タンク６→温度調整部３３Ｇの流路順で配管７を介して循環する。ラジエータ３３４は、ジャケット２Ｇに流入する冷媒液４の温度を調整するため、上述したようにタンク６とポンプ５の間であってジャケット２Ｇよりも冷媒液４の循環方向における上流側に設けられている。

本実施例でも、冷媒液４の循環方向において、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒのそれぞれに対応して設けられた温度調整部３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｒがいずれも、対応するジャケットの上流側であって他のジャケットよりも下流側に設けられている。言い換えれば、ジャケットごとに設けられた温度調整部３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｒがそれぞれ、該温度調整部に対応するジャケットと他のジャケットとの間に設けられている。さらに言い換えれば、循環方向において、温度調整部３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｒとジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒとが、温度調整部がこれに対応するジャケットよりも上流側に位置するように交互に設けられている。

そして本実施例でも、実施例１と同様に、温度調整部３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｒによりジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒ、つまりは光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒの温度を個別に調整することが可能な小型の液冷システム３００（およびプロジェクタ）を実現できる。特定の光変調素子１を温めることもできる。

図８から分かるように、本実施例では、ファン３３５から吹き出されてラジエータ３３４を通過した空気流をヒートシンク３３３Ｂ，３３３Ｒに沿って流すことができる。これにより、ヒートシンク３３３Ｂ，３３３Ｒと大気との間の熱交換を効率良く行うことができるとともに、液冷システム３００の小型化に有効である。また、ファン３３５からの空気流は、光変調素子１、ジャケット２および光変調素子１の周辺に配置された光学部材（偏光板や波長板等）にも吹き付けられるため、これらを効率良く冷却しつつプロジェクタを小型化することもできる。

図３は、本実施例において、システム駆動部１０が、温度調整部３３Ｇのファン３３５の回転数を制御するとともに、温度調整部３３Ｂ，３３Ｒのペルチェ素子３３１Ｂ，３３１Ｒに対する通電量を個別に制御することを示している。

図１０および図１１を用いて、本発明の実施例４であるプロジェクタの光変調素子液冷システム４００の構成について説明する。図１０は液冷システム４００の外観を示し、図１１は液冷システム４００の構成を示している。なお、液冷システム４００を用いるプロジェクタの光学構成は、実施例１（図４）で説明したものと同じである。

液冷システム４００において、光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒとジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒは実施例１と同じものである。また、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒのそれぞれに対応して設けられた温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒも、実施例１の温度調整部３Ｇ，３Ｂ，３Ｒと同様にジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒに流入する冷媒液４の温度を調整する。温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒはそれぞれ、ラジエータ（第２の熱交換部）４３４Ｇ，４３４Ｂ，４３４Ｒおよびこれらラジエータ４３４Ｇ，４３４Ｂ，４３４Ｒに空気流を供給するファン４３５Ｇ，４３５Ｂ，４３５Ｒを有する。さらに、温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒはそれぞれ、ペルチェ素子４３１Ｇ，４３１Ｂ，４３１Ｒ、温度伝達部（第１の熱交換部）４３２Ｇ，４３２Ｂ，４３２Ｒおよびヒートシンク４３３Ｇ，４３３Ｂ，４３３Ｒを有する。ラジエータ４３４Ｇ，４３４Ｂ，４３４Ｒおよびファン４３５Ｇ，４３５Ｂ，４３５Ｒはそれぞれ、ペルチェ素子４３１Ｇ，４３１Ｂ，４３１Ｒおよび温度伝達部４３２Ｇ，４３２Ｂ，４３２Ｒよりも冷媒液４の循環方向における上流側に設けられている。また、温度調整部４３Ｇのラジエータ４３４Ｇは、タンク６とポンプ５との間に設けられている。

冷媒液４は、温度調整部４３Ｇのラジエータ４３４Ｇ→ポンプ５→温度調整部４３Ｇの温度伝達部４３２Ｇ→ジャケット２Ｇ→温度調整部４３Ｂ→ジャケット２Ｂ→温度調整部４３Ｒ→ジャケット２Ｒ→タンク６→温度調整部４３Ｇのラジエータ４３４Ｇの順で配管７を介して循環する。

本実施例でも、冷媒液４の循環方向において、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒのそれぞれに対応して設けられた温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒがいずれも、対応するジャケットの上流側であって他のジャケットよりも下流側に設けられている。言い換えれば、ジャケットごとに設けられた温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒがそれぞれ、該温度調整部に対応するジャケットと他のジャケットとの間に設けられている。さらに言い換えれば、循環方向において、温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒとジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒとが、温度調整部がこれに対応するジャケットよりも上流側に位置するように交互に設けられている。

そして本実施例でも、実施例１と同様に、温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒによりジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒ、つまりは光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒの温度を個別に調整することが可能な小型の液冷システム４００（およびプロジェクタ）を実現できる。特定の光変調素子１を温めることもできる。

図７は、本実施例における温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒの配置を示している。温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒは破線で示す円上に配置され、それらのヒートシンク４３３Ｇ，４３３Ｂ，４３３Ｒは該円の内側を向くように配置される。このような配置によれば、ファン４３５Ｇ，４３５Ｂ，４３５Ｒから吹き出されてラジエータ４３４Ｇ，４３４Ｂ，４３４Ｒを通過した空気流をヒートシンク４３３Ｇ，４３３Ｂ，４３３Ｒに沿って流すことができる。これにより、ヒートシンク４３３Ｇ，４３３Ｂ，４３３Ｒと大気との間の熱交換を効率良く行うことができるとともに、液冷システム４００の小型化に有効である。また、ファン４３５Ｇ，４３５Ｂ，４３５Ｒからの空気流は、光変調素子１、ジャケット２および光変調素子１の周辺に配置された光学部材（偏光板や波長板等）にも吹き付けられるため、これらを効率良く冷却しつつプロジェクタを小型化することもできる。

図３は、本実施例において、システム駆動部１０が、ファン４３５Ｇ，４３５Ｂ，４３５Ｒの回転数を制御するとともに、ペルチェ素子４３１Ｇ，４３１Ｂ，４３１Ｒに対する通電量を個別に制御することを示している。

図１２および図１３を用いて、本発明の実施例５であるプロジェクタの光変調素子液冷システム５００の構成について説明する。本実施例は実施例４の変形例である。図１２は液冷システム５００の外観を示し、図３は液冷システム４００の構成を示している。なお、液冷システム５００を用いるプロジェクタの光学構成は、実施例１（図４）で説明したものと同じである。

液冷システム５００において、光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒとジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒは実施例１と同じものである。また、ジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒのそれぞれに対応して設けられた温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒも、実施例４と同様にジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒに流入する冷媒液４の温度を調整する。温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒはそれぞれ、実施例４と同様に、ペルチェ素子４３１Ｇ，４３１Ｂ，４３１Ｒ、温度伝達部４３２Ｇ，４３２Ｂ，４３２Ｒおよびヒートシンク４３３Ｇ，４３３Ｂ，４３３Ｒを有する。さらに、温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒは、これらにおいて共用する単一の第２の熱交換部としてのラジエータ５３４（５３４Ｇ，５３４Ｂ，５３４Ｒ）と、該ラジエータ５３４に空気流を供給するファン５３５とを有する。ラジエータ５３４Ｇは、タンク６とポンプ５との間に設けられている。

冷媒液４は、ラジエータ５３４（Ｇ）→ポンプ５→温度伝達部４３２Ｇ→ジャケット２Ｇ→ラジエータ５３４（Ｂ）→温度伝達部４３２Ｂ→ジャケット２Ｂ→ラジエータ５３４（Ｒ）→温度伝達部４３２Ｒ→ジャケット２Ｒ→タンク６→ラジエータ５３４（Ｇ）の順で配管７を介して循環する。

そして本実施例でも、実施例１と同様に、温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒによりジャケット２Ｇ，２Ｂ，２Ｒ、つまりは光変調素子１Ｇ，１Ｂ，１Ｒの温度を個別に調整することが可能な小型の液冷システム５００（およびプロジェクタ）を実現できる。特定の光変調素子１を温めることもできる。

図３は、本実施例において、システム駆動部１０が、ファン５３５の回転数を制御するとともに、ペルチェ素子４３１Ｇ，４３１Ｂ，４３１Ｒに対する通電量を個別に制御することを示している。

本実施例では、Ｇ用流路（ラジエータ５３４Ｇ→ポンプ５→温度伝達部４３２Ｇ→ジャケット２Ｇ）は、Ｂ用およびＲ用流路（ラジエータ５３４Ｂ，５３４Ｒ→温度伝達部４３２Ｂ，４３２Ｒ→ジャケット２Ｂ，２Ｒ）よりも配管７の数が多い。このため、実施例１で説明したように光変調素子１のうち発熱量が最大の光変調素子１Ｇに対して効率良く温度調整を行うことができる。この際、ファン５３５の風量が多い部分にＧ用流路を配置するようにしてもよい。

なお、本実施例では、３つの温度調整部４３Ｇ，４３Ｂ，４３Ｒがラジエータ５３４を共用するが、一部（２つ）の温度調整部がラジエータを共用してもよい。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した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、前述の各実施例においては光変調素子として反射型液晶素子を用いていたが、光変調素子として透過型液晶素子を用いたプロジェクタに前述の各実施例の構成を適用してもよい。複数の透過型液晶素子は、互いに波長が異なる光を透過させるとともに、各透過型液晶素子に入射した光を画像信号に基づいて変調することが可能である。

より具体的に、図１４及び図１５を用いて、その他の実施例として、透過型液晶パネル及び液冷システムを備えたプロジェクタの構成について説明する。

図１４は本実施例におけるプロジェクタの光学構成及び液冷システムの構成を示す図である。まず、光学構成について説明する。光源２０００からの白色光は照明光学系３０００を介してダイクロイックミラーＤＭ１によってダイクロイックミラーＤＭ２へ向かう青色光及び赤色光と、ミラーＭ３へ向かう緑色光とに分けられる。光源２０００は前述のようにレーザ光源と蛍光体を用いた構成でも良いが、水銀ランプや各色光を発するＬＤ（あるいはＬＥＤ）を備えた構成でもよい。照明光学系３０００は２つのフライアイレンズあるいはロッドインテグレータを含むインテグレータ光学系と、偏光変換素子を備えている。

ダイクロイックミラーＤＭ１からの青色光はダイクロイックミラーＤＭ２によって反射された青色光用の透過型液晶パネルＬＣＤ－Ｂに入射し、画像信号に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズムＣＤＰに入射する。ダイクロイックミラーＤＭ１からの赤色光はダイクロイックミラーＤＭ２を透過してミラーＭ１及びミラーＭ２を介して赤色光用の透過型液晶パネルＬＣＤ－Ｒに入射し、画像信号に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズムＣＤＰに入射する。ダイクロイックミラーＤＭ１からの緑色光はミラーＭ３を介して緑色光用の透過型液晶パネルＬＣＤ－Ｇに入射し、画像信号に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズムＣＤＰに入射する。クロスダイクロイックプリズムＣＤＰで合成された変調済みの各色光は投射レンズ４０００を介してスクリーンに投射される。以上が本実施例における光学構成である。なお、図１４においては不図示だが、各ミラーとの間あるいは各透過型液晶パネルの前側には、リレー光学系あるいはフィールドレンズとして作用するレンズが設けられている。

次に本実施例における液冷システムについて説明する。図１４において５及び６は前述の各実施例と同様にポンプ及びタンクである。６３４はラジエータ、６３５はラジエータ６３５を冷却するためのファンである。各透過型液晶パネルＬＣＤ－ＲＧＢを保持する各フレームＦＲ、ＦＧ、ＦＢの内部には図１５に示すように配管７が通っている。本実施例においては、各フレームＦＲ、ＦＧ、ＦＢが光変調素子との間で熱交換を行うとともに液体との間で熱交換を行う受熱部である。図１４に示すように、本実施例においても各受熱部間には各色光用の温度調整部５３ＲＧＢが設けられている。温度調整部５３ＲＧＢは前述の各実施例と同様に、ヒートシンク、ペルチェ素子、温度伝達部を備えている。このような構成を備えることによって本実施例においても各透過型液晶パネルの温度を個別に適切な範囲に維持することができる。

１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ光変調素子
２Ｒ，２Ｇ，２Ｂジャケット
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ温度調整部
４冷媒液
５ポンプ

Claims

複数の光変調素子により変調された光を投射して画像を表示する画像投射装置であって、
前記複数の光変調素子のそれぞれに対して設けられ、前記光変調素子との間で熱交換を行うとともに液体との間で熱交換を行う受熱部と、
前記受熱部ごとに設けられ、前記受熱部に流入する前記液体の温度を変更する温度変更部と、
前記液体を吸入および吐出するポンプと、
前記ポンプから吐出された前記液体を前記複数の光変調素子のそれぞれに対する前記温度変更部および前記受熱部を順に経て前記ポンプに戻すように循環させる流路と、
前記温度変更部を制御する制御手段とを有し、
前記流路上において、前記受熱部ごとに設けられた前記温度変更部がそれぞれ、該温度変更部に対応する前記受熱部と他の前記受熱部との間に設けられていることを特徴とする画像投射装置。
前記光変調素子として、第１の光変調素子、第２の光変調素子および第３の光変調素子を有し、
前記受熱部として、前記第１の光変調素子に対して設けられた第１の受熱部、前記第２の光変調素子に対して設けられた第２の受熱部および前記第３の光変調素子に対して設けられた第３の受熱部を有し、
前記温度変更部として、前記第１の受熱部に対して設けられた第１の温度変更部、前記第２の受熱部に対して設けられた第２の温度変更部および前記第３の受熱部に対して設けられた第３の温度変更部を有しており、
前記流路上における前記液体が循環する循環方向において、前記第１の温度変更部、前記第１の受熱部、前記第２の温度変更部、前記第２の受熱部、前記第３の温度変更部および前記第３の受熱部がこの順で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
前記温度変更部はそれぞれ、
熱電変換素子と、該熱電変換素子および前記液体との間で熱交換を行う第１の熱交換部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
前記温度変更部は、
熱電変換素子と、該熱電変換素子および前記液体との間で熱交換を行う第１の熱交換部とを有する温度変更部と、
熱電変換素子と、該熱電変換素子および前記液体との間で熱交換を行う第１の熱交換部と、
ファンと、該ファンからの空気流を用いて前記液体および外気との間で熱交換を行う第２の熱交換部とを有する温度変更部とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
前記温度変更部は、
熱電変換素子と、該熱電変換素子および前記液体との間で熱交換を行う第１の熱交換部とを有する温度変更部と、
ファンと、該ファンからの空気流を用いて前記液体および外気との間で熱交換を行う第２の熱交換部を有する温度変更部とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
前記温度変更部はそれぞれ、
熱電変換素子と、該熱電変換素子および前記液体との間で熱交換を行う第１の熱交換部と、
ファンと、該ファンからの空気流を用いて前記液体および外気との間で熱交換を行う第２の熱交換部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
少なくとも一部の前記温度変更部が、前記第２の熱交換部を共用することを特徴とする請求項６に記載の画像投射装置。
前記熱電変換素子を有する前記温度変更部は、該熱電変換素子と外気との間で熱交換を行う熱交換部材を有することを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の画像投射装置。
前記複数の光変調素子は、互いに波長が異なる光を反射するとともに変調することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像投射装置。
前記複数の光変調素子は、互いに波長が異なる光を透過させるとともに変調することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像投射装置。
前記複数の光変調素子のそれぞれの温度を検出する温度検出手段を有しと、
前記制御手段は、前記複数の光変調素子のそれぞれにおいて検出された前記温度に応じて、前記温度変更部のそれぞれを個別に制御することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像投射装置。