JPH0822074A - 冷却構造を備えた部材収容装置および光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内側の部材収容空間２Ｂを規定する内側の囲
い壁２Ａと、外側の部材収容空間１Ｂを規定する外側の
囲い壁１Ａと、各部材収容空間１Ｂ，２Ｂに収容される
部材群１Ｃ，２Ｃと、これらの部材群を冷却する冷却機
構３とを備える部材収容装置に関し、これらの部材群を
有効に冷却することを目的とする。 【構成】 内側の囲い壁２Ａに設けた通気孔３１，３２
と、外側の囲い壁１Ａに設けた通気孔３３と、外部から
取り入れた空気を通気孔３１を通して内側の部材収容空
間２Ｂに取り入れ、且つ通気孔３２を通して内側の部材
収容空間２Ｂから外側の部材収容空間１Ｂに取り入れ、
更に第３通気孔３３を通して外側の部材収容空間１Ｂか
ら外部へ排出する強制空冷手段３１１を含み、まず内側
の部材収容空間２Ｂの部材群２Ｃの全部又は一部を冷却
した後、外側の部材収容空間１Ｂの部材群１Ｃを冷却す
るように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱量が多く高温とな
る高温領域、例えば放電発光型の高光出力の光源と、熱
に弱い低温領域、例えば熱に弱い回路系やライトバルブ
とを、概ね隣接して備える装置、特に液晶プロジェクタ
ー等の光学装置における冷却機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクターは、対角数インチの
透過型の液晶パネルの表示を、光学系を通して１０倍か
ら１００倍に拡大してスクリーンに投影表示するもので
ある。そのため、光源としては投入電力が数百Ｗの高出
力のものであって、放電により希ガス等を発光させる放
電発光型のメタルハライドランプ等が用いられている。
上記の光源はランプ電力のほとんどが熱に変換され、ラ
ンプ温度は１０００℃前後、ランプ周囲のハウジングは
２００℃前後にもなる。

【０００３】一方、光源の正面に、光源からわずか１０
０〜２５０ミリメートル離れた位置に配設される液晶パ
ネルは、正常に動作させるために温度６０℃以下に維持
することが要求されている。また、液晶パネルの両側に
近接して配設され、不要光を吸収して光熱変換する偏光
フィルムも、劣化防止のために温度６０℃以下に維持す
ることが要求されている。

【０００４】さらに、液晶パネルを駆動する駆動用電気
回路を実装したプリント基板は、液晶パネルの近くに配
設する必要があり、動作時許容上限温度は６０℃、消費
電力１０Ｗ以下である。また、装置にＤＣ電源を供給す
る電源回路を実装したプリント基板は、消費電力３０Ｗ
前後と高いにもかかわらず、動作時許容上限温度は６０
℃である。

【０００５】前処理系に光を供給する光源を点灯するた
めの光源用電気回路を実装したプリント基板は、高熱を
発する光源の近くに配設する必要があるうえ、消費電力
５０Ｗ前後と大きいにもかかわらず、動作時の許容上限
温度は７０℃と低い。一方、光源、前処理系、液晶パネ
ル後処理系、投写レンズ等の光学系は、良好な画質を維
持するために位置関係と距離と向きを所定のものとしな
ければならず、装置内でのレイアウトの自由度はほとん
どない。

【０００６】したがって、光学系や回路ほかの部材から
発生する熱を効率的に輸送して装置外に排出し、かつ全
ての部材を適温状態に維持して正常動作させることが重
要になる。これまでは、液晶パネルに近接して設けられ
た吸気口を通して吸い込んだ外気を、先ず液晶パネルに
吹きつけ、次に、散乱された風を概ね真っ直ぐに光源近
くに配置した排気口から装置外に排出していた。回路搭
載プリント基板と光源とは、概ね吸気口と排気口の間、
上流にプリント基板、下流に光源を配設していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そのため、面積的に大
きく熱に弱いプリント基板、高熱を発生する光源等の部
材を効率的にレイアウトし配設できないため、装置が大
きくなる、プリント基板の一部や光源の冷却が不十分に
なる等の問題を生じていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、効率的な熱輸
送、各部材の効率の良い冷却、及び装置の簡素化を目的
として、請求項１記載の発明では、部材収容空間を、内
側の空間と、外側の空間に分けた。即ち、内側の部材収
容空間を規定する内側の囲い壁と、内側の囲い壁の外側
に位置し、内側の囲い壁との間で外側の部材収容空間を
規定する外側の囲い壁と、各部材収容空間に収容される
部材群と、これらの部材群を冷却する冷却機構とを備
え、冷却機構は、内側の囲い壁に設けた第１及び第２通
気孔と、外側の囲い壁に設けた第３通気孔と、外側の囲
い壁の外部から取り入れた気体を第１通気孔を通して内
側の部材収容空間に取り入れ、且つ第２通気孔を通して
内側の部材収容空間から外側の部材収容空間に取り入
れ、更に第３通気孔を通して外側の部材収容空間から外
側の囲い壁の外部へ排出する強制空冷手段を含むことを
特徴とする、冷却構造を備えた部材収容装置が提供され
る。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１の発明
において、外側の囲い壁および内側の囲い壁に囲まれる
外側の部材収容空間を右周りと左周りで風を流す空冷機
構とした。請求項３記載の発明では、請求項１の発明に
おいて、外側の部材収容空間と内側の部材収容空間を空
気流が還流する構造とした。

【００１０】請求項４記載の発明では、請求項１の発明
において、装置外から外側の部材収容空間を通って内側
の部材収容空間に流れる気体流と、外側の部材収容空間
を流れる気体流が交差する構造とした。請求項５記載の
発明では、請求項１の発明において、装置外から外側の
部材収容空間に流れ込み、内側の部材収容空間を通過せ
ずに装置外に流出する気体流を生じる構造とした。

【００１１】請求項６記載の発明では、請求項１の発明
において、吸気部材により、装置外から、外側の囲い壁
の通気孔、外側の部材収容空間、内側の囲い壁の通気孔
を、この順に通って内側の部材収容空間に気体流を流し
込む構造とした。請求項７記載の発明では、請求項６の
発明において、吸気ファンを取付けた、その部分におい
て内側の囲い壁が外側の部材収容空間の側に突き出した
構造とした。

【００１２】請求項８記載の発明では、請求項１の発明
において、内側の空間に収容される部材の合計発熱量
が、外側の空間に収容される部材の合計発熱量より少な
い構造とした。請求項９記載の発明では、請求項１の発
明において、内側の空間に収容される部材の許容上限温
度が、外側の空間に収容される部材の許容上限温度より
低い構造とした。

【００１３】請求項１０記載の発明では、内側の部材収
容空間を規定する内側の囲い壁と、内側の囲い壁の外側
に位置し、内側の囲い壁との間で外側の部材収容空間を
規定する外側の囲い壁と、内側の部材収容空間に収容さ
れる、少なくとも、光学前処理系、光学前処理系により
処理された光を空間変調する空間変調素子、空間変調素
子により変調された空間変調光を処理する後処理系を含
む光学部材と、外側の部材収容空間に収容される、少な
くとも、空間変調素子を駆動する駆動用電気回路を搭載
したプリント基板、光源を含む発熱部材と、これらの部
材群を冷却する冷却機構とを備え、内側の囲い壁は、互
いに対向する第１及び第２壁面を具備し、これらの壁面
にそれぞれに第１及び第２通気孔を設けられ、第１通気
孔を通して、外側の囲い壁の外部から内側の部材収容空
間に空気を取り入れる吸気部材が設けられ、外側の囲い
壁には、第３通気孔を設け、該第３通気孔には外側の部
材収容空間から外側の囲い壁の外部へ排出する排気部材
が設けられていることを特徴とする、冷却構造を備えた
光学装置が提供される。

【００１４】請求項１１記載の発明では、請求項１０の
発明において、少なくとも前記空間変調素子は第１及び
第２通気孔間に前記第１及び第２壁面に略直交して配置
されている。請求項１２記載の発明では、請求項１０の
発明において、電気回路部材を実装した第１の基板が第
２通気孔を設けた第２壁面の外側に接触又は離間して配
置され、電気回路部材を実装した第２の基板が第１通気
孔と重畳しないように第１壁面の外側に接触又は離間し
て配置され、もって第２通気孔から出た気体流が第１の
基板と第２壁面との間を通過して、外側の部材収容空間
を迂回して第１壁面の側にある第２の基板に適用され、
更に前記光源にも適用されて、第３通気孔へ向かうこと
を特徴とする。

【００１５】請求項１３記載の発明では、請求項１２の
発明において、光源を点灯するために光源用電気回路を
実装した第３の基板が第３通気孔に近接して外側の部材
収容空間内に配置されている。請求項１４記載の発明で
は、請求項１３の発明において、外側の囲い壁には、前
記光源に関し、第３通気孔とは反対側に第４通気孔が設
けられ、外側の囲い壁の外部により該第４通気孔を通っ
て外側の部材収容空間に流入する気体流は、少なくと
も、光源、及び該光源を点灯するための光源用電気回路
を実装した第３のプリント基板に適用された後第３通気
孔へ向かうことを特徴とする。

【００１６】請求項１５記載の発明によれば、内側の部
材収容空間と、外側の部材収容空間と、各部材収容空間
に収容される部材群とを備える装置の冷却方法であっ
て、内側の部材収容空間に気体流を供給して、該気体流
により内側の部材収容空間の部材群を冷却したのち、該
部材群を冷却した気体流により外側の部材収容空間の部
材群を冷却することを特徴とする冷却方法が提供され
る。

【００１７】

【作用】請求項１記載の構成によれば、内側の空間に体
積的に大きな部材、外側の空間に平面的に大きな部材を
収容できるため、装置を小型化できる。請求項２記載の
構成によれば、空冷のための気体流の流路を長くでき、
より多くの部材を冷却できる。

【００１８】請求項３記載の構成によれば、フィルタ目
詰まり等により装置外部よりの給気が弱まっても、また
は途絶えても、外側の部材収容空間の昇温を低くするこ
とができる。請求項４記載の構成によれば、気体流と気
体流の衝突が回避でき、圧力損失を小さくできる。

【００１９】請求項５記載の構成によれば、流路が短い
ために圧力損失が小さく、したがって容易に大量の風を
流すことができるため、大量の熱を発生する部材も同時
に冷却することができる。請求項６記載の構成によれ
ば、吸気ファンの吸い込み側の近辺に圧力損失をもたら
す部材を配置しないようにできるため、冷却効率が向上
する。あるいは、ファン騒音を低く、ファン消費電力を
低減できる。

【００２０】請求項７記載の構成によれば、内側の囲い
壁の突出部分を迂回する迂回流と、装置外から吸気ファ
ンにより装置外部から内側の部材収容空間に吸い込まれ
る気体流が衝突しないようにできる。請求項８記載の構
成によれば、許容温度が低いより多くの部材を配設でき
る。請求項９記載の構成によれば、許容温度が様々な部
材を、より多く効率的に配設できる。

【００２１】請求項１０記載の構成によれば、冷却性能
にすぐれたコンパクトな空間変調光学装置を構成でき
る。請求項１１記載の構成によれば、空間変調素子を効
率良く冷却できる光学装置を構成できる。請求項１２記
載の構成によれば、電気回路部材を実装したプリント基
板を効率良く配設できる光学装置を構成できる。

【００２２】請求項１３記載の構成によれば、光源を点
灯するための電気回路を実装したプリント基板を効率良
く冷却できる光学装置を構成できる。請求項１４記載の
構成によれば、内側の部材収容空間に配置されている空
間変調素子等、あるいは外側の部材収容空間に配置され
ている駆動用電気回路を実装したプリント基板を冷却し
た後の気体流が十分なものでない場合においても、光源
や光源用電気回路を実装したプリント基板を十分に冷却
することができる。

【００２３】請求項１５記載の構成によれば、請求項１
の場合と同様、内側空間に体積の大きな部材、外側の空
間に平面的に大きな部材を収容できるため、コンパクト
で効率の良い冷却を実現できる。

【００２４】

【実施例】図１〜図３に第１の実施例を示す。図１にお
いて、部材収容空間２Ｂの外周りに囲い壁２Ａが配設さ
れ、囲い壁２Ａの外周りに部材収容空間１Ｂが配設さ
れ、部材収容空間１Ｂの外周囲に囲い壁１Ａが配設され
ている。囲い壁２Ａに外部から部材収容空間１Ｂに空気
を取り入れる通気孔３１と、部材収容空間２Ｂから部材
収容空間１Ｂへ空気を流す通気孔３２、囲い壁１Ａに部
材収容空間１Ｂから外部へ空気を排出する通気孔３３を
設けている。

【００２５】冷却用ファン（図示せず）により、囲い壁
１Ａの外側から取り入れた空気を、囲い壁２Ａに設けら
れた通気孔３１を通して部材収容空間２Ｂに、通気孔３
２を通って部材収容空間２Ｂから部材収容空間１Ｂに、
部材収容空間１Ｂから囲い壁１Ａの通気孔３３を通って
囲い壁１Ａの外側に、順次、流すようにした。囲い壁１
Ａの平面状の面積がＡ４判サイズよりやや大きい２００
×３００ミリメートル、囲い壁２Ａの平面状の面積が１
１０×２２０ミリメートルとした。このとき、部材収容
空間１Ｃには厚さ１０ミリメートルの部材を収容して、
流路は最も細いところでも幅３５ミリメートル程度であ
り、部材収容空間１Ｂ，２Ｂの隅々まで風が流れること
を確認できた。

【００２６】図２に示すように、通気孔３２を通って、
部材収容空間２Ｂから部材収容空間１Ｂへ流入した気体
流は、右周りの短流路Ａと左周りの長流路（迂回路）Ｂ
に別れる。長流路（迂回路）Ｂの風量は、短流路Ａを細
くし、または、図３に示すように通気孔３１から再び部
材収容空間２Ｂに流れる還流Ｄの風量を増加させること
により、調整することができる。

【００２７】図４に示すように、部材収容空間１Ｂを左
周りに迂回する風Ｅは、これを還流させない場合には、
または、還流させずに通気孔３３に向かわせる部分流に
ついては、迂回流Ｅを風導する風導体を配設して気体流
Ｆと交差させている。これにより、衝突による圧力損失
を生じることなく、迂回流Ｅは囲い壁１Ａの通気孔３３
に向かって流れることができる。このようにして、この
装置において、気体流の流路は延べ１１００ミリメート
ルにも及び、部材収容空間１Ｂおよび部材収容空間２Ｂ
の隅々まで風が流れて、効率の良い冷却を行うことがで
きた。

【００２８】特に、図５に示すように、囲い壁１Ａに排
気口としての通気孔３３のほかに、吸気口としての通気
孔３４を設けても、通気孔３３の排気能力を増やしさえ
すれば上述の図１から図４に示した流れはほとんど変化
せず、新たな気体流Ｇ，Ｈを発生させ、通気孔３４と通
気孔３３の間に配設した部材（図示せず）、例えば、発
熱量が非常に大きい部材を、局所的に冷却することもで
きた。

【００２９】さらに、図６に示すように、ファン３１１
の右側に配設された部材１Ｃは、迂回流Ｅの陰となるた
め、迂回流Ｅによっては冷却できない。しかし、通気孔
３３の排気能力を高めることにより、ファン３１１によ
り装置外部より囲い壁１Ａに設けた通気孔３０を通って
部材収容空間１Ｂに流れ込んだ気体流Ｊの一部Ｋが、フ
ァン３１１の直前で右側に流れるため、これにより、冷
却される。なお、３５は気体流Ｋを部材１Ｃに向かわせ
るための風導体である。

【００３０】図７（ａ），（ｂ）に、ファン３１１と風
導体３１２とを設けて、囲い壁２Ａの通気孔３１の部分
を、囲い壁１Ａの側に突き出させた例を示す。部材２Ｃ
の先端は通気孔３１の近くにあり、これによる気体流Ｆ
の圧力損失をできるだけ少なくして効率良く冷却するた
めに、ファン３１１との距離を２０ミリメートル以上離
す。また、囲い壁１Ａとファン３１１との距離は、近す
ぎると通気孔３１を通過する風が乱れて圧力損失の増
大、騒音の増大をもたらすため、ファン３１１と囲い壁
１Ａ（通気孔３０）との間を約４０ミリメートル以上離
している。風導体３１２とファン３１１が、部材収容空
間１Ｂの側に突き出していることにより、部材収容空間
１Ｂのこの部分の流路が屈曲し、かつ狭くなっているこ
とにより、抵抗が特に高くなっており、その結果、迂回
流はこの部分を避けてファン３１１の下側をまわって部
材１Ｃを冷却する。その際、気体流の圧力損失を低減す
るため、囲い壁１Ａ，２Ａ間の距離を出来るだけ大きく
する。なお、３０はファン３１１の前面にある囲い壁１
Ａに設けた通気孔である。

【００３１】図８（ａ），（ｂ）に本発明を適用した光
学装置の具体的な実施例を示す。部材収容空間２Ｂに
は、空間変調素子４０を含む光学部材が、所定の光学系
を構成して収容されている。囲い壁２Ａの部分２Ａ４に
は、部材収容空間２Ｂから装置外部に光を出射する透明
体２Ａ４１が嵌合され、部分２Ａ４に対向する部分２Ａ
３には、部材収容空間１Ｂに収容されている光源５３の
光を部材収容空間２Ｂに入射する窓としての透明体２Ａ
３１が嵌合されている。囲い壁２Ａの別の部分２Ａ１と
これに対向する部分２Ａ２には、それぞれ通気孔３１，
３２が設けられて、部分２Ａ１と部分２Ａ２に隣接する
部材収容空間１Ｂにはプリント基板５，５１が併設され
ている。

【００３２】光源ハウジング５３１と囲い壁１Ａは概ね
分離されているため、通気孔３１から部材収容空間２Ｂ
に流入し、そして通気孔３２から部材収容空間１Ｂに流
入し、部材収容空間１Ｂの短流路、長流路をそれぞれ流
れた気体流Ｈ１１，Ｈ２１は通気孔３３を通って囲い壁
１Ａの外部に排出される。また、通気孔３３から流れ出
た気体流Ｈ１１，Ｈ２１は、光源ハウジング５３１と、
これに隣接する囲い壁１Ａの部分１Ａ３の間を流れるた
め、光源ハウジング５３１から囲い壁１Ａへの熱の流れ
を防止する効果もある。

【００３３】図９〜図１１に、さらに具体的な３板式の
液晶プロジェクターの実施例を示す。図９に示すよう
に、光源５３と、光源５３からの照射光のうち紫外線と
赤外線を反射して除去するＵＶ／ＩＲカットフィルタ２
Ａ３１と、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２Ａ３１を透過し
た可視光を３原色に分離するダイクロイックミラーＤＭ
と全反射ミラーＭからなる前処理系４１と、分離された
３原色、光のおのおのを空間変調する３枚の液晶パネル
４０２，４０３，４０４と、空間変調された３原色を合
成するダイクロイックミラーＤＭと全反射ミラーＭから
なる後処理系４２と、合成された空間変調光をスクリー
ンに投射する投射レンズ２Ａ４１とからなる。なお、図
９において、８１は発光体（メタルハライドランプ）、
８２は凹面鏡、８３，８４は光源５３を冷却するための
気体流Ｋ，Ｌを導くための風導体、８５は集光レンズで
ある。

【００３４】囲い壁としての光学ユニットケース２Ａに
は、ダイクロイックミラーＤＭと全反射ミラーＭからな
る前処理系４１と、３原色光を空間変調する３枚の液晶
パネル４０２，４０３，４０４と、空間変調された３原
色を合成するダイクロイックミラーＤＭと全反射ミラー
Ｍからなる後処理系４２と、合成された空間変調光をス
クリーンに投写する投射レンズ２Ａ４１とが収容されて
いる。

【００３５】ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２Ａ３１と投射
レンズ２Ａ４１とは、光学ユニットケース２Ａの対向す
る二壁面２Ａ３，２Ａ４の部分として、当該壁面に嵌合
されている。光源５３は、光学ユニットケース２Ａの外
側に、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２Ａ３１に面して配設
されている。ランプ電力は２５０Ｗで、そのほとんどが
光源ハウジング内で熱に変換され、ランプ温度は１００
０℃前後、ランプ周囲のハウジングは２００℃前後にも
なる。

【００３６】一方、光源の正面に、光源からわずか１０
０〜２００ミリメートル離れた光学ユニットケース２Ａ
内に配設される液晶パネル４０２，４０３，４０４は、
およそ幅１２０×高さ１００ミリメートル、正常に動作
させるために温度６０℃以下に維持することが要求され
ている。また、液晶パネルの両側に近接して配設され、
不要光を吸収して光熱変換する偏光フィルムも、劣化防
止のために温度６０℃以下に維持することが要求されて
いる。

【００３７】これらの部材は、図１０（ａ），（ｂ）に
示す囲い壁としての樹脂製モールドケース１Ａに収納さ
れている。光学ユニットケース２Ａと、モールドケース
１Ａは天井部と底部、および前方上部の投射レンズ２Ａ
４１においてのみ接合または嵌合されており、それ以外
の左右前後の部分は部材収容空間１Ｂとして、部材群１
Ｃが収納されている。

【００３８】部材収容空間１Ｂには、部材群１Ｃとし
て、液晶パネル４０２，４０３，４０４を駆動する駆動
用電気回路を実装したプリント基板５０１と、装置に電
力を供給する電源回路を実装したプリント基板５０２
と、光源５３と、光源５３を点灯するための光源用電気
回路を実装したプリント基板５０４と、冷却用の吸気フ
ァン３１１と、冷却用の排気ファン３３１と、スピーカ
８６が収容されている。

【００３９】駆動用電気回路を実装したプリント基板５
０１は、図１０（ａ）に示すように２枚で、装置の後ろ
側からみて右側の部材収容空間１Ｂに、光学ユニットケ
ース２Ａの通気孔３２を設けた壁面部分２Ａ２に離間併
設されている。液晶パネルの近くに配設する必要がある
ことと、サイズが１枚あたり２５０×３５０ミリメート
ルと非常に大きいため、この位置に配設するのが最も装
置を小型にできる。動作時許容上限温度は６０℃、消費
電力１０Ｗ以下である。

【００４０】装置にＤＣ電源を供給する電源回路を実装
したプリント基板５０２は、装置の後ろ側からみて左側
の部材収容空間１Ｂに、光学ユニットケース２Ａの通気
孔３１の下方に、通気孔３１を設けた壁面部分２Ａ１に
離間併設されている。面積１２０×２４０ミリメートル
だが、厚さ４０ミリメートルと厚く、消費電力３０Ｗ前
後と高いにもかかわらず、動作時許容上限温度は６０℃
と低いことが要求され、かなりの強制空冷が必要とされ
る。

【００４１】光源用電気回路を実装したプリント基板５
０４は、装置の後ろ側からみて、光源５３の左側で、電
源回路を実装したプリント基板５０２の後ろ側に配設さ
れている。サイズは面積１２０×２１０ミリメートル、
厚さは４０ミリメートルである。高熱を発する光源５３
の近くに配設する必要があるうえ、消費電力５０Ｗ前後
と大きいにもかかわらず、動作時許容上限温度は７０℃
と低い。

【００４２】冷却用の吸気ファン３１１は、風導体３１
２を介して、光学ユニットケース２Ａの壁面部分２Ａ１
に嵌合されている。風導体３１２の奥行きは約２０ミリ
メートル、光学ユニットケース２Ａの幅と取り付け治具
等を含めた液晶パネル４０２，４０３，４０４の幅がほ
ぼ同じであるため、圧力損失を十分小さくするために、
吸気ファン３１１と液晶パネル４０２，４０３，４０４
の距離を約２０ミリメートルとっている。また、吸気フ
ァン３１１の吸い込み口と、図１１（ａ）に示すモール
ドケースの通気孔３０とは、同様の理由で約４０ミリメ
ートル離間させている。

【００４３】排気ファン３３１は、風導体３３２を介し
て、図１１（ｂ）に示すモールドケース１Ａの後部壁面
部分の通気孔３３に嵌合されている。風導体３３２の奥
行きは約２０ミリメートルで、圧力損失を十分小さくす
るために、排気ファン３３１と後部モールド部分の距離
を約２０ミリメートルとっている。スピーカ８６は、装
置前方の最下部の投射レンズ２Ａ４１の直下に配設され
ている。

【００４４】図９〜図１１に示した実施例における冷却
用気体流の流れを図１２（ａ），（ｂ）に示す。図にお
いて、通気孔３０から抵抗少なく取り込まれた気体流Ｇ
は、光学ユニットケース２Ａ内部に入り、離間した液晶
パネルを効率よく冷却して通過する。さらに通気孔３２
から部材収容空間２Ｂに入ってプリント基板５０１に衝
突し、これを冷却しながら四散風導される。

【００４５】四散風導される気体流の一部は、後方への
流れＨ１１となり、プリント基板５０１と光源５３のハ
ウジングとのわずか６ミリメートルの隙間を流れて両者
を熱的に絶縁するとともに、光源ハウジングの熱をモー
ルドケース１Ａの後部に設けた通気孔３３へ輸送する。
プリント基板５０１によって四散風導される気体流の大
部分は、前方への流れＨ２となり、プリント基板５０１
の前方先端部分において、さらにその一部はプリント基
板５０１を周り込んで後方への流れとなり、プリント基
板５０１の部品面を冷却して、その熱を後部通気孔３３
へと輸送し、残りの気体流の大部分は光学ユニットケー
ス２Ａとモールドケース１Ａの間、投射レンズ２Ａ４１
とスピーカの間を流れる迂回流Ｈ２１となる。

【００４６】迂回流Ｈ２１の一部は、再び吸気ファン３
１１に吸い込まれて光学ユニットケース２Ａに入る還流
Ｊとなり、残りの大部分はプリント基板５０２、プリン
ト基板５０４を順次に冷却してこの熱を通気孔３３に輸
送する。還流Ｊは、モールドケース１Ａの通気孔３０に
嵌合されたエアフィルタが塵芥で目詰まりし、あるいは
通気孔３０が装置外部の何らかの原因によって塞がれて
気体流Ｇが流入しなくなっても、光学ユニットケース２
Ａに流入する気体流が滞らないため、液晶パネル４０
２，４０３，４０４とその両側に配設された偏光板を保
護することが可能となる。

【００４７】また、図１２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、光源５３の発熱量が２５０Ｗと膨大なため、モール
ドケース１Ａの通気孔３０から取り込む分とは別に、モ
ールドケース１Ａの底部に通気孔３４を設け、光源５３
の凹面鏡８２内部と凹面鏡の後ろ側を冷却し、熱を通気
孔３３に輸送する。光源冷却専用の気体流Ｋと気体流Ｌ
の流路を設けた。

【００４８】図１３（ａ），（ｂ）は上述の実施例の変
形例である。モールドケース１Ａの側に突き出している
風導体３１２と吸気ファン３１１が流路を狭めているた
め、大部分の気体流はプリント基板５０２を流れるが、
図１３（ａ），（ｂ）に示すように、投射レンズ２Ａ４
１の左側、光学ユニットケース２Ａの前方部分に接合し
て風導体３５２を配設すると、より多くの風をプリント
基板５０２に送ることができる。即ち、吸気ファン３１
１と排気ファン３３１を所定の駆動をさせたときに、プ
リント基板５０２の中央部での風速が、風導体３５２が
無い場合に毎秒２〜３メートル程度であったものが、風
導体３５２を取り付けると、毎秒４メートル以上にする
ことができた。図１４（ａ），（ｂ）に更に別の変形例
を示す。光源５３の上部に風導体５５を配設してある。
風導体５５に隣接する光学ユニットケース２Ａ側の空間
を、凹面鏡８２内部の熱を通気孔３３に輸送する風が流
れ、風導体５５に隣接するモールドケース１Ａ側の空間
を、凹面鏡の後ろ側で発生した熱を通気孔３３に輸送す
る風が流れるようにした。騒音とファンの消費電力を低
くして、吸気ファン３１１と排気ファン３３１の駆動条
件を所定とした場合に、風導体５５が無いときに、排気
ファン３３１の下部に熱風が集中して流入し、排気ファ
ン３３１に攪拌されて通気孔３３の左下部のみが室温よ
りも５０℃以上高くなり、室温３０℃での使用を考慮す
るとモールドケース温度８０℃以上となり、使用者が偶
然に接触した場合に危険な状態であったが、風導体５５
を装着したことでモールド温度上昇を３０℃以下に抑え
ることができた。

【００４９】

【発明の効果】上述のように、本発明は、許容温度、発
熱量、サイズが、大きく異なる多数の部材を、充填効率
を高く配設しても、低騒音、低消費電力を維持して効率
良く冷却できるため、小型の光学装置が実現できる。特
に、液晶プロジェクターにおいては、幅２５０ミリメー
トル、奥行き４４５ミリメートル、高さ３００ミリメー
トル、総重量１２キログラムと小型軽量、光源のランプ
電力２５０Ｗ、総消費電力３５０Ｗと大きいにもかかわ
らず、騒音３６デシベル前後、モールド外部温度５７℃
（室温３０℃のとき）で駆動可能、スクリーン照度１０
００ルクスの高輝度の装置を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の原理および第１の実施例を説明
する図である。

【図２】図１に示した第１の原理および第１の実施例に
おける気体流を説明する図である。

【図３】図１に示した第１の原理および第１の実施例に
おける別の気体流を説明する図である。

【図４】本発明の第２の原理および第２の実施例を説明
する図である。

【図５】本発明の第３の原理および第３の実施例を説明
する図である。

【図６】本発明の第４の原理および第４の実施例を説明
する図である。

【図７】本発明の第５の原理および第５の実施例を説明
する図であって、（ａ）は上断面図、（ｂ）は側断面図
である。

【図８】本発明を液晶プロジェクターに応用した場合の
概略を（ａ）構成図及び（ｂ）空気の流れ図で示す。

【図９】本発明を応用した液晶プロジェクターの具体例
を示すものである。

【図１０】図９の液晶プロジェクターをモールドケース
に収容した構成図で、（ａ）は上断面図、（ｂ）は側断
面図である。

【図１１】図１０の液晶プロジェクターの外観図であっ
て、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面（光源側から見た）
図である。

【図１２】図１０の液晶プロジェクターの冷却用気体流
の流れを示す図であって、（ａ）は上断面図、（ｂ）は
側断面図である。

【図１３】図１２（ａ），（ｂ）に対応する変形例を示
す図である。

【図１４】図１２（ａ），（ｂ）に対応する別の変形例
を示す図である。

【符号の説明】

１Ａ…外側の囲い壁 １Ｂ…外側の部材収容空間 １Ｃ…部材群 ２Ａ…内側の囲い壁 ２Ａ１，２Ａ２…壁面 ２Ｂ…内側の部材収容空間 ２Ｃ…部材群 ３…冷却機構 ３０，３１，３２，３３，３４…通気孔 ３１１…吸気ファン ３３１…排気ファン ４０…空間変調素子 ４１…光学前処理系 ４２…光学後処理系 ４０２，４０３，４０４…液晶パネル ５（５１，５０１，５０２，５０４）…プリント基板 ５３…光源

フロントページの続き (72)発明者 永仮 力 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山口 久 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側の部材収容空間（２Ｂ）を規定する
   内側の囲い壁（２Ａ）と、内側の囲い壁（２Ａ）の外側
   に位置し、内側の囲い壁（２Ａ）との間で外側の部材収
   容空間（１Ｂ）を規定する外側の囲い壁（１Ａ）と、各
   部材収容空間（１Ｂ，２Ｂ）に収容される部材群（１
   Ｃ，２Ｃ）と、これらの部材群（１Ｃ，２Ｃ）を冷却す
   る冷却機構（３）とを備え、 冷却機構（３）は、内側の囲い壁（２Ａ）に設けた第１
   及び第２通気孔（３１，３２）と、外側の囲い壁（１
   Ａ）に設けた第３通気孔（３３）と、外側の囲い壁（１
   Ａ）の外部から取り入れた気体を第１通気孔（３１）を
   通して内側の部材収容空間（２Ｂ）に取り入れ、且つ第
   ２通気孔（３２）を通して内側の部材収容空間（２Ｂ）
   から外側の部材収容空間（１Ｂ）に取り入れ、更に第３
   通気孔（３３）を通して外側の部材収容空間（１Ｂ）か
   ら外側の囲い壁（１Ａ）の外部へ排出する強制空冷手段
   （３１１）を含むことを特徴とする、冷却構造を備えた
   部材収容装置。
2. 【請求項２】 空冷機構が、第２通気孔（３２）から外
   側の部材収容空間（１Ｂ）に流入した気体の一部（Ａ）
   が概ね最短距離で第３通気孔（３３）から外側の囲い壁
   （１Ａ）の外部に排気され、第２通気孔（３２）から外
   側の部材収容空間（１Ｂ）に流入した気体の他の一部
   （Ｂ）または残り全部（Ｃ）が、前記気体（Ａ）の流路
   より長い距離を迂回して第３通気孔（３３）から囲い壁
   （１Ａ）の外部に排気されるように機能することを特徴
   とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 空冷機構が、第１通気孔（３１）、内側
   の部材収容空間（２Ｂ）、第２通気孔（３２）、外側の
   部材収容空間（１Ｂ）の順に流れる気体の一部（Ｄ）
   が、外側の部材収容空間（１Ｂ）を還流して再び第１通
   気孔（３１）を通って内側の部材収容空間（２Ｂ）に流
   入するように機能することを特徴とする請求項１に記載
   の装置。
4. 【請求項４】 空冷機構が、外側の囲い壁（１Ａ）また
   は内側の囲い壁（２Ａ）の部分に沿って部材収容空間
   （１Ｂ）を流れる気体流の一部（Ｅ）と、外側の囲い壁
   （１Ａ）の外部から通気孔（３１）を通って内側の部材
   収容空間（２Ｂ）に流入する気体流の概ね主体Ｆが、互
   いに流れを妨げない構造となっていることを特徴とする
   請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】 外側の囲い壁（１Ａ）に第３通気孔（３
   ３）と第４通気孔（３４）が設けられており、空冷機構
   が、第４通気孔（３４）から外側の部材収容空間（１
   Ｂ）に流入し、該外側の部材収容空間（１Ｂ）に収容さ
   れた部材（１Ｃ）を冷却した気体の一部（Ｇ）または全
   部（Ｈ）を、第３通気孔（３３）から外側の囲い壁（１
   Ａ）の外部に排出するように機能することを特徴とする
   請求項１に記載の装置。
6. 【請求項６】 内側の囲い壁（２Ａ）に設けられた第１
   通気孔（３１）には、吸気部材（３１１）が嵌合され、
   概ね第１通気孔（３１）と対向する外側の囲い壁（１
   Ａ）の部分には、第５通気孔（３０）が設けられ、該第
   ５通気孔（３０）と吸気部材（３１１）とは離間して併
   設されており、 主として第５通気孔（３０）を通って外側の囲い壁（１
   Ａ）の外部から取り込んだ気体の一部（Ｊ）または全部
   （Ｋ）を、第１通気孔（３１）より内側の部材収容空間
   （２Ｂ）に流入させることを特徴とする請求項１に記載
   の装置。
7. 【請求項７】 吸気部材（３１１）が、外側の部材収容
   空間（１Ｂ）の側に突出した状態で、内側の囲い壁（２
   Ａ）の第１通気孔（３１）に直接または風導構造体（３
   １２）を介して嵌合されていることを特徴とする請求項
   ６に記載の装置。
8. 【請求項８】 外側の部材収容空間（１Ｂ）に収容され
   ている部材群（１Ｃ）の総発熱量が内側の部材収容空間
   （２Ｂ）に収容されている部材群（２Ｃ）の総発熱量よ
   り多いこと、または外側の部材収容空間（１Ｂ）の内部
   の総発熱量が内側の部材収容空間（２Ｂ）の内部の総発
   熱量より多いことを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】 外側の部材収容空間（１Ｂ）に収容され
   ている部材群（１Ｃ）の許容動作温度の上限が内側の部
   材収容空間（２Ｂ）に収容されている部材群（２Ｃ）の
   許容動作温度の上限より高いこと、または外側の部材収
   容空間（１Ｂ）に収容されている部材群（１Ｃ）の許容
   保持温度が内側の部材収容空間（２Ｂ）に収容されてい
   る部材群（２Ｃ）の許容保持温度より高いことを特徴と
   する請求項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】 内側の部材収容空間（２Ｂ）を規定す
    る内側の囲い壁（２Ａ）と、内側の囲い壁（２Ａ）の外
    側に位置し、内側の囲い壁（２Ａ）との間で外側の部材
    収容空間（１Ｂ）を規定する外側の囲い壁（１Ａ）と、
    内側の部材収容空間（２Ｂ）に収容される、少なくと
    も、光学前処理系（４１）、光学前処理系（４１）によ
    り処理された光を空間変調する空間変調素子（４０）、
    空間変調素子（４０）により変調された空間変調光を処
    理する後処理系（４２）を含む光学部材（２Ｃ）と、外
    側の部材収容空間（１Ｂ）に収容される、少なくとも、
    空間変調素子（４０）を駆動する駆動用電気回路（５
    １）を搭載したプリント基板（５０）、光源（５３）を
    含む発熱部材（１Ｃ）と、これらの部材群（１Ｃ，２
    Ｃ）を冷却する冷却機構（３）とを備え、 内側の囲い壁（２Ａ）は、互いに対向する第１及び第２
    壁面（２Ａ１，２Ａ２）を具備し、これらの壁面にそれ
    ぞれに第１及び第２通気孔（３１，３２）を設けられ、
    第１通気孔（３１）を通して、外側の囲い壁（１Ａ）の
    外部から内側の部材収容空間（２Ｂ）に空気を取り入れ
    る吸気部材（３１１）が設けられ、 外側の囲い壁（１Ａ）には、第３通気孔（３３）を設
    け、該第３通気孔（３３）には外側の部材収容空間（１
    Ｂ）から外側の囲い壁（１Ａ）の外部へ空気を排出する
    排気部材（３３１）が設けられていることを特徴とす
    る、冷却構造を備えた光学装置。
11. 【請求項１１】 少なくとも前記空間変調素子（４０）
    は第１及び第２通気孔（３１，３２）間に前記第１及び
    第２壁面（２Ａ１，２Ａ２）に略直交して配置されてい
    ることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 電気回路部材を実装した第１の基板
    （５０１）が第２通気孔（３２）を設けた第２壁面（２
    Ａ２）の外側に接触又は離間して配置され、電気回路部
    材を実装した第２の基板（５０２）が第１通気孔（３
    １）と重畳しないように第１壁面（２Ａ１）の外側に接
    触又は離間して配置され、もって第２通気孔（３２）か
    ら出た気体流が第１の基板（５０１）と第２壁面（２Ａ
    ２）との間を通過して、外側の部材収容空間（１Ｂ）を
    迂回して第１壁面（２Ａ１）の側にある第２の基板（５
    ０２）に適用され、更に前記光源（５３）にも適用され
    て、第３通気孔（３３）へ向かうことを特徴とする請求
    項１０に記載の装置。
13. 【請求項１３】 光源（５３）を点灯するために光源用
    電気回路を実装した第３の基板（５０４）が第３通気孔
    （３３）に近接して外側の部材収容空間（１Ｂ）内に配
    置されていることを特徴とする請求項１２に記載の装
    置。
14. 【請求項１４】 外側の囲い壁（１Ａ）には、前記光源
    （５３）に関し、第３通気孔（３３）とは反対側に第４
    通気孔（３４）が設けられ、外側の囲い壁（１Ａ）の外
    部により該第４通気孔（３４）を通って外側の部材収容
    空間（１Ｂ）に流入する気体流は、少なくとも、光源
    （５３）、及び該光源（５３）を点灯するための光源用
    電気回路を実装した第３の基板（５０４）に適用された
    後第３通気孔（３３）へ向かうことを特徴とする請求項
    １３に記載の装置。
15. 【請求項１５】 内側の部材収容空間と、外側の部材収
    容空間と、各部材収容空間に収容される部材群とを備え
    る装置の冷却方法であって、 内側の部材収容空間に気体流を供給して、該気体流によ
    り内側の部材収容空間の部材群を冷却したのち、該部材
    群を冷却した気体流により外側の部材収容空間の部材群
    を冷却することを特徴とする冷却方法。