JPWO2015155917A6 - 光源装置、及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

本技術の一形態に係る光源装置は、光源部と、放熱部（１２０）とを具備する。前記光源部は、複数の光源ユニットを有する。前記放熱部は、前記複数の光源ユニットに共通して熱的に接続される１以上のフィン（１２３）と、前記１以上のフィンにより熱せられた空気を吸引する吸引機構（６００）が取付けられる第１の取付部（１２１）と、前記１以上のフィンに導かれる冷却風の吸気口となる第１の吸気口（１３４）を含む、前記第１の取付部の反対側の前記光源部が取付けられる第２の取付部（１２２）とを有する。

Description

本技術は、光源装置、及びこれを用いた画像表示装置に関する。

従来プロジェクタやディスプレイ装置等の画像を表示する装置が広く用いられている。例えば光源からの光が液晶素子等の光変調素子により変調され、その変調光がスクリーンや表示面に表示される。このような画像表示装置では、光源から発生する熱を処理することが重要となる。

特許文献１には、液晶表示装置等に適用可能なＬＥＤ（Light Emitting Diode）型のバックライト装置の熱を処理するための技術が開示されている。特許文献１の図２等に示されるように、バックライト装置は、光源３０が実装された光源基板１４と、光源基板１４が設置されてバックライト装置の筐体後部１６に固定されるベース部材１７と、このベース部材１７に取り付けられ、ベース部材１７を通して光源３０で発生する熱が伝達されるヒートパイプ１８とを備える。ヒートパイプ１８は、ベース部材１７に形成された溝部２２の段差を利用して取り付けられる（特許文献１の段落［００３０］−［００３２］等）。

このような構成により、光源基板１４の光源３０が発光することで発生する熱が、ベース部材１７を通してヒートバイプ１８へ伝達される。特に温度の高いヒートパイプ１８の中央部から周辺部へ熱が伝達される。この結果、バックライト装置全体の均熱化が実現される（特許文献１の段落［００１１］［００５６］等）。

特開２００８−１７０７２９号公報

画像表示装置の光源に、水銀ランプ又はキセノンランプ等ではなく、上記したＬＥＤやＬＤ（Laser Diode）といった固体光源を採用する製品が増えてきている。ＬＥＤ等の固定光源は寿命が長く従来のようなランプ交換が不要であり、また電源を入れて即時に点灯するといった利点を有する。

固体光源を用いた画像表示装置において、高輝度で画像を表示するためには、例えば固体光源の数を増やしたり、固体光源自体の輝度を向上させる必要がある。そうすると固体光源から発生する熱が大きくなるので、その熱を効果的に冷却するための技術が必要となる。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、光源部を効果的に冷却することが可能な光源装置、及び画像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光源装置は、光源部と、放熱部とを具備する。
前記光源部は、複数の光源ユニットを有する。
前記放熱部は、前記複数の光源ユニットに共通して熱的に接続される１以上のフィンと、前記１以上のフィンにより熱せられた空気を吸引する吸引機構が取付けられる第１の取付部と、前記１以上のフィンに導かれる冷却風の吸気口となる第１の吸気口を含む、前記第１の取付部の反対側の前記光源部が取付けられる第２の取付部とを有する。

この光源装置では、光源部の複数の光源ユニットに、１以上のフィンが共通して熱的に接続される。また吸引機構が取付けられる第１の取付部の反対側の第２の取付部に、光源部が取付けられる。当該第２の取付部には第１の吸気口が設けられ、この第１の吸気口を介して１以上のフィンに冷却風が導かれる。これにより光源部が有する複数の光源ユニットを効果的に冷却することが可能となる。

前記放熱部は、前記第１及び前記第２の取付部の間に第２の吸気口を有してもよい。
第２の吸気口からも冷却風が吸い込まれることで、複数の光源ユニットを効果的に冷却することが可能となる。

前記１以上のフィンは、各々が矩形の平面形状を有する板状でなり、周縁部が揃うように重ねられた複数のフィンを有してもよい。この場合、前記第１の取付部は、前記複数のフィンの各々の第１の縁部が揃えられた第１の面に設けられてもよい。また前記第２の取付部は、前記複数のフィンの各々の前記第１の縁部に対向する第２の縁部が揃えられた、前記第１の面に対向する第２の面に設けられてもよい。
これにより第１の吸気口より第１の取付部にむけて、冷却風が流れることになる。この結果、複数の光源ユニットを効果的に冷却することが可能となる。

前記第２の吸気口は、前記複数のフィンの各々の、前記第１及び前記第２の縁部の間で互いに対向する第３の縁部が揃えられた、前記第１及び前記第２の面の間で互いに対向する第３の面にそれぞれ設けられてもよい。
これにより第１の吸気口を流れる冷却風の流路に交わる方向で、互いに対向する方向から冷却風が吸引される。これにより複数の光源ユニットを効果的に冷却することが可能となる。

前記光源装置は、さらに、前記複数の光源ユニットに熱的に接続された第１の接続部と、前記１以上のフィンと熱的に接続された第２の接続部とを有し、前記第１の接続部から前記第２の接続部に熱を輸送可能な熱輸送部を具備してもよい。
熱輸送部により、複数の光源ユニットから発生する熱をフィンに効率的に伝導させることが可能となる。この結果、複数の光源ユニットを効果的に冷却することが可能となる。

前記熱輸送部は、ヒートパイプを有してもよい。
ヒートパイプを用いて効果的に熱を伝導させることができる。

前記複数の光源ユニットの各々は、前記第１の面から前記第２の面に向かう方向を出射方向として光を出射する１以上の光源を有してもよい。
これにより光源ユニットは、光が出射される側の反対側（いわゆる背面側）にて、第２の取付部に取付けられる。また光が出射される側（いわゆる前方側）から、第１の吸気口に冷却風が吸い込まれる。この結果、複数の光源ユニットを効果的に冷却することが可能となる。

前記光源部は、前記1以上の光源の出射方向と等しい方向を光軸方向としてもよい。
これにより光源部のいわゆる背面側に放熱部が取付けられることになり、効果的な冷却が可能となる。

前記１以上の光源は、固体光源であってもよい。
本技術により固体光源を効果的に冷却することができる。この結果、光源装置の高輝度化を実現することができる。

前記吸引機構は、ファンを有してもよい。
ファンにより効果的に冷却風を吸引することができる。

本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源装置と、画像生成システムと、投射システムとを具備する。
前記光源装置は、
複数の光源ユニットを有する光源部と、
空気を吸引する吸引機構と、
前記複数の光源ユニットに共通して熱的に接続される１以上のフィンと、前記１以上のフィンにより熱せられた空気を吸引可能なように前記吸引機構が取付けられる第１の取付部と、前記１以上のフィンに導かれる冷却風の吸気口となる第１の吸気口を含む、前記第１の取付部の反対側の前記光源部が取付けられる第２の取付部とを有する放熱部と
を有する。
前記画像生成システムは、照射された光をもとに画像を生成する画像生成素子と、前記画像生成素子に前記光源装置からの光を照射する照明光学系とを有する。
前記投射システムは、前記画像生成素子により生成された画像を投射する。

以上のように、本技術によれば、光源部を効果的に冷却することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。 画像生成システム及び投射システムの構成例を示す概略図である。 光源装置の構成例を示す斜視図である。 光源部の上面部分を取り外した状態の図である。 図４に示す光源部を上方から見た平面図である。 光源部による白色光の生成を説明するための模式図である。 集光ユニットの構成例を示す斜視図である。 図７に示す集光ユニットを上方から見た平面図である。 図３に示す光源装置を上方から見た平面図である。 放熱部の構成例を示す斜視図である。 放熱部を側方から見た側面図である。 他の実施形態に係る光源装置の構成例を示す概略図である。 複数の光源ユニットの他の構成例を示す模式図である。

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

［画像表示装置］
図１は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。画像表示装置５００は、例えばプレゼンテーション用、もしくはデジタルシネマ用のプロジェクタとして用いられる。その他の用途に用いられる画像表示装置にも、以下に説明する本技術は適用可能である。

画像表示装置５００は、光を出射可能な光源装置１００と、光源装置１００からの光をもとに画像を生成する画像生成部システム２００と、画像生成システム２００により生成された画像を図示しないスクリーン等に投射する投射システム４００とを有する。また画像表示装置５００は、光源装置１００、画像生成システム２００、及び投射システム４００を囲む筐体部５０１を有する。

筐体部５０１は略直方体形状を有し、前後方向（ｙ軸方向）に直交する左右方向（ｘ軸方向）で対向する２つの側面部５０２の少なくとも１つに、外部の空気を吸入する吸気口５０３が形成される。吸気口５０３には、内部への異物の侵入を防ぐために、傾斜をつけた庇状の複数の羽根５０４が形成されている。また光源装置１００の背面側に位置する背面部５０７には、熱せられた空気を排気可能な排気口５０８が形成される。なお図１では、筐体部５０１の上面部の図示が省略されている。

側面部５０２に形成された吸気口５０３に対向する位置には、筐体部５０１の内部に外部の空気を送る送出部５０５が配置される。送出部５０５は、フィルタ５０６と、フィルタ５０６の下方に配置された図示しないファン機構とを有する。ファン機構が駆動することで、吸気口５０３から吸入された外部の空気が、フィルタ５０６を介して光源装置１００や画像生成システム２００に吹き付けられる。これにより各デバイスが冷却される。

図２は、画像生成システム２００及び投射システム４００の構成例を示す概略図である。画像生成システム２００は、光源装置１００から出射された赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光Ｗをもとに画像を生成する。画像生成部２００は、照射された光をもとに画像を生成する画像生成素子２１０と、画像生成素子２１０に光源装置１００からの出射光を照射する照明光学系２２０とを有する。また画像生成システム２００は、インテグレータ素子２３０と、偏光変換素子２４０と、集光レンズ２５０とを有する。

インテグレータ素子２３０は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第１のフライアイレンズ２３１、及び、その各マイクロレンズに１つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第２のフライアイレンズ２３２を含んでいる。

光源装置１００からインテグレータ素子２３０に入射する白色光Ｗは、第１のフライアイレンズ２３１のマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第２のフライアイレンズ２３２における対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第２のフライアイレンズ２３２のマイクロレンズのそれぞれが、二次光源として機能し、輝度が揃った複数の平行光を、偏光変換素子２４０に入射光として照射する。

インテグレータ素子２３０は、全体として、光源装置１００から偏光変換素子２４０に照射される入射光を、均一な輝度分布に整える機能を有する。

偏光変換素子２４０は、インテグレータ素子２３０等を介して入射する入射光の、偏光状態を揃える機能を有する。この偏光変換素子２４０は、例えば光源装置１００の出射側に配置された集光レンズ２５０等を介して、青色光Ｂ３、緑色光Ｇ３及び赤色光Ｒ３を含む白色光を出射する。

照明光学系２２０は、ダイクロイックミラー２６０及び２７０、ミラー２８０、２９０及び３００、リレーレンズ３１０及び３２０、フィールドレンズ３３０Ｒ、３３０Ｇ及び３３０Ｂ、画像生成素子としての液晶ライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇ、及び２１０Ｂ、ダイクロイックプリズム３４０を含んでいる。

ダイクロイックミラー２６０及び２７０は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。図２を参照して、例えば、ダイクロイックミラー２６０が、緑色光Ｇ３及び青色光Ｂ３を選択的に反射する。ダイクロイックミラー２７０は、ダイクロイックミラー２６０により反射された緑色光Ｇ３及び青色光Ｂ３のうち、緑色光Ｇ３を選択的に反射する。残る青色光Ｂ３が、ダイクロイックミラー２７０を透過する。これにより、光源装置１００から出射された光が、異なる色の複数の色光に分離される。なお複数の色光に分離するための構成や、用いられるデバイス等は限定されない。

分離された赤色光Ｒ３は、ミラー２８０により反射され、フィールドレンズ３３０Ｒを通ることによって平行化された後、赤色光の変調用の液晶ライトバルブ２１０Ｒに入射する。緑色光Ｇ３は、フィールドレンズ３３０Ｇを通ることによって平行化された後、緑色光の変調用の液晶ライトバルブ２１０Ｇに入射する。青色光Ｂ３は、リレーレンズ３１０を通ってミラー２９０により反射され、さらにリレーレンズ３２０を通ってミラー３００により反射される。ミラー３００により反射された青色光Ｂ３は、フィールドレンズ３３０Ｂを通ることによって平行化された後、青色光の変調用の液晶ライトバルブ２１０Ｂに入射する。

液晶ライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇ及び２１０Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源（例えばＰＣ等）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ２１０Ｒ、２１０Ｇ及び２１０Ｂは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像及び青色画像を生成する。変調された各色の光（形成された画像）は、ダイクロイックプリズム３４０に入射して合成される。ダイクロイックプリズム３４０は、３つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投射システム４００に向けて出射する。

投射システム４００は、画像生成素子２１０により生成された画像を投射する。投射システム４００は、複数のレンズ４１０等を有し、ダイクロイックプリズム３４０によって合成された光を図示しないスクリーン等に照射する。これによりフルカラーの画像が表示される。

［光源装置］
図３は、光源装置１００の構成例を示す斜視図である。光源装置１００は、白色光を出射する光源部１１０と、光源部１１０に取付けられる放熱部１２０とを有する。光源部１１０は、青色波長域のレーザ光、及び、そのレーザ光によって励起される蛍光物質から生じる赤色波長域から緑色波長域の光を合成して白色光を出射する。

光源部１１０は、底部に設けられた基体部１と、基台部１に支持される筐体部３とを有する。基台部１には、１以上の固体光源を有する光源ユニット３０と、光源ユニット３０の光を受けて白色光を生成して出射する蛍光体ユニット４０とが装着される。

基台部１は、平面形状でなり、また一方向に延びる細長い形状を有する。基台部１の細長く延びる長手方向が光源装置１００の左右方向（ｘ軸方向）となり、長手方向に直交する短手方向が前後方向（ｙ軸方向）となる。従って短手方向で対向する２つの長手部分の一方が前方側５となり、他方が後方側６となる。また長手方向及び短手方向の両方に直交する方向が、光源装置１００の高さ方向（ｚ方向）となる。

図３に示すように、白色光の光軸Ａは、光源装置１００の前後方向に沿って延在するように設定されている。従って光源部１１０の前方側５に向けて白色光が出射される。放熱部１２０は、白色光が出射される側の反対側である、光源部１１０の後方側６に取付けられる。

図４−８を参照して、光源部１１０の内部構成及び白色光の生成について説明する。図４、５、７、及び８として、他の形態に係る光源部１１０'の図が用いられている。しかしながら内部の構成及び白色光の生成の説明としては、以下の説明がそのまま適用可能である。なお図３に示す光源部１１０と比べると、蛍光体ユニット４０の外観と、複数のレーザ光源が実装された実装基板を支持する部分の形状が異なるものとなっている。

図４は、光源部１１０'の上面部分を取り外した状態の図である。基台部１の後方側６には、長手方向に並ぶように２つの光源ユニット３０が配置される。光源ユニット３０は、１以上の固体光源として、青色レーザ光Ｂ１を出射可能な複数のレーザ光源（レーザダイオード）３１を有する（図５参照）。複数のレーザ光源３１は、前後方向を光軸方向として、その方向に沿って前方側５に向けて青色レーザ光Ｂ１が出射されるように配置される。

２つの光源ユニット３０の前方には、それぞれ集光光学系が配置される。集光光学系は、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を蛍光体ユニット４０の所定のポイントに集光させる。図４では、光源ユニット３０の前方に支持部３２が図示されている。支持部３２は、光源ユニット３０と集光光学系とを１つのユニットとして支持する部材である。この支持部３２により、光源ユニット３０と集光光学系とを有する集光ユニット３３が構成される。

この集光ユニット３３により集光された青色レーザ光Ｂ１を励起光として、蛍光体ユニット４０から白色光が光軸Ａに沿って出射される。白色光の光軸Ａの方向は、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１の光軸方向と同じ方向に設定されている。すなわち蛍光体ユニット４０は、青色レーザ光Ｂ１の光軸方向と同じ方向で白色光が出射されるように、基台部１の前方側５に配置されている。

図５は、図４に示す光源部１１０'を上方から見た平面図である。図５では、支持部３２の図示が省略されている。図６は、光源部１１０'による白色光の生成を説明するための模式図である。

光源ユニット３０が有する複数のレーザ光源３１は、例えば、４００ｎｍ−５００ｎｍの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する青色レーザ光Ｂ１を発振可能な青色レーザ光源である。固体光源として、ＬＥＤ等の他の光源が用いられてもよい。また固体光源に代えて、水銀ランプ、キセノンランプ等の他の光源が用いられる場合でも、本技術は適用可能である。

集光ユニット３３に含まれる集光光学系３４は、非球面反射面３５と、平面反射部３６とを有する。非球面反射面３５は、複数のレーザ光源３１からの出射光を反射して集光する。平面反射部３６は、非球面反射面３５により反射された光を蛍光体４１へ反射する。これにより複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１が、蛍光体ユニット４０が有する蛍光体４１上の所定のポイントＰに集光される。

蛍光体ユニット４０の内部には、図６に示す蛍光体ホイール４２が設けられる。蛍光体ホイール４２は、青色レーザ光Ｂ１を透過させる円盤形状の基板４３と、その基板４３上に設けられた蛍光体層４１とを有している。基板４３の中心には、蛍光体ホイール４２を駆動するモータ４５が接続され、蛍光体ホイール４２は、回転軸４６を中心として回転可能に設けられている。回転軸４６は、蛍光体層４１の所定のポイントＰが蛍光体ユニット４０の略中央（光軸Ａ上）に位置するように配置される。

蛍光体層４１は、約４００ｎｍ−５００ｎｍの波長範囲内に中心波長を持つ青色レーザ光Ｂ１によって励起されて蛍光を発する蛍光物質を含んでいる。そして蛍光体層４１は、複数のレーザ光源３１が出射する青色レーザ光Ｂ１の一部を、赤色波長域から緑色波長域までを含む波長域の光（すなわち黄色光）に変換して出射する。蛍光体層４１に含まれる蛍光物質としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体が用いられる。

また、蛍光体層４１は、励起光の一部を吸収する一方、励起光の一部を透過させることにより、複数のレーザ光源３１から出射された青色レーザ光Ｂ１も出射することができる。これにより、蛍光体層４１から出射される光は、青色の励起光と黄色の蛍光との混色による白色光となる。このように励起光の一部を透過させるため、蛍光体層４１は、例えば光透過性を有する粒子状の物質であるフィラー粒子を含んでいてもよい。

モータ４５によって基板４３が回転することにより、レーザ光源３１は、蛍光体層４１上の照射位置を相対的に移動させながら、蛍光体層４１に励起光を照射する。これにより蛍光体ユニット４０により、蛍光体層４１を透過した青色レーザ光Ｂ２と、蛍光体層４１からの可視光である緑色光Ｇ２及び赤色光Ｒ２を含む白色光が出射される。

光源部１１０の構成は限定されず、図４等に示した光源部１１０'が用いられてもよい。また例えば図６に示す構成とは異なる構成の蛍光体ユニットが用いられてもよい。あるいは蛍光体ユニットが用いられない構成も考えられる。赤色レーザ光を出射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光を出射する緑色レーザ光源、及び青色レーザ光を出射する青色レーザ光源がそれぞれ設けられ、ＲＧＢの３色のレーザ光が合成されて白色光が生成されてもよい。

図７は、集光ユニット３３の構成例を示す斜視図である。図７では、支持部３２の図示が省略されている。図８は、図７に示す集光ユニット３３を上方から見た平面図である。

本実施形態では、光源ユニット３０として２８個のレーザ光源３１を有するレーザ光源アレイが用いられる。光源ユニット３０は、開口４８が形成された板状のフレーム４９を有し、フレーム４９の裏面５０（後方側６の面）に、複数のレーザ光源３１が実装された実装基板５１（ＰＣＢ等）が配置される。複数のレーザ光源３１は、フレーム４９の開口４８を介して、前方側５に向けて光軸Ａの光軸方向と同じ方向に沿って青色レーザ光Ｂ１を出射する。

フレーム４９の前面５２（前方側５の面）には、複数のレーザ光源３１の位置に応じてコリメータレンズ５３が配置される。コリメータレンズ５３は、各レーザ光源３１から出射される青色レーザ光Ｂ１を略平行光束にする。なお図面上においてコリメータレンズ５３をレーザ光源３１として説明を行う場合がある。

光源ユニット３０の構成は限定されず、例えばフレーム４９が用いられなくてもよい。レーザ光源３１の数や配列、コリメータレンズ５３の構成等も限定されない。なお図面上では複数のレーザ光源３１（コリメータレンズ５３）から出射される青色レーザ光Ｂ１の一部の光束が図示されている。

複数のレーザ光源３１の前方側５には、非球面反射面３５を有する反射部材５６が配置される。非球面反射面３５は、典型的には鏡面状の凹面反射面であり、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を反射して集光可能なように形状が設計される。この非球面反射面３５により、青色レーザ光Ｂ１が平面反射部３６に向けて反射される。

平面反射部３６は、非球面反射面３５により反射された青色レーザ光Ｂ１を蛍光体層４１上の所定のポイントＰへ反射する平面反射面３７を有する。平面反射面３７は、典型的には鏡面である。平面反射部３６としては、例えば反射ミラーが用いられる。

図９は、光源装置１１０を上方から見た平面図である。図１０は、放熱部１２０の構成例を示す斜視図である。図１１は、放熱部１２０を側方から見た側面図である。図１０及び図１１には、放熱対象となる実装基板５１が模式的に図示されている。

放熱部１２０は、複数の光源ユニット３０に共通して熱的に接続される１以上のフィン１２３を有する。また放熱部１２０は、１以上のフィン１２３により熱せられた空気を吸引する吸引機構６００が取付けられる、第１の取付部としての背面部１２１を有する。また放熱部１２０は、背面部１２１の反対側の、光源部１１０が取付けられる第２の取付部としてのベース部１２２とを有する。図９に示すようにベース部１２２には、１以上のフィン１２３に導かれる冷却風Ｗの吸気口となる第１の吸気口が形成される。

また放熱部１２０は、背面部１２１とベース部１２２との間に配置された、冷却風Ｗが流れ込む第２の吸気口としての２つの側面吸気口１２４と、熱輸送部としての複数のヒートパイプ１２５とを有する。なお冷却風Ｗは、フィン１２３やレーザ光源等を冷却するための風であり、典型的には、図１の吸気口５０３から取り込まれた風である。図示しない冷却機構により冷却された風が冷却風Ｗとして吸引されてもよい。

本実施形態では、１以上のフィン１２３として、矩形状の平面形状を有する板状でなる複数のフィン１２３（同じ符号で示す）が用いられる。各フィン１２３は、２つの長辺部１２７と２つの短辺部１２８とを含む周縁部１２９を有し、互いに略等しい形状を有する。複数のフィン１２３は、周縁部１２９が揃うように高さ方向に沿って重ねられる。フィン１２３同士の間は、所定の間隔が設けられ、当該間隔が冷却風の流路となる。フィンの数や間隔の大きさは限定されない。

図１０及び１１に示すように、高さ方向に沿って重ねられた複数のフィン１２３は、全体的に略直方体形状となる。本実施形態では、２つの長辺部１２７のうち後方側６の長辺部１２７ａが揃えられることで形成される第１の面１３１が、第１の取付部としての背面部１２１となる。長辺部１２７ａは本実施形態において、各フィン１２３における第１の縁部に相当する。

なお第１の面１３１自体が第１の取付部として機能する場合に限定されず、第１の面１３１に吸引機構６００を取り付けるための機構等が設けられてもよい。この場合、その機構等が第１の取付部となる。当該機構等の具体的な構成は限定されない。

吸引機構６００は、典型的にはファンを有する。例えばファンが背面部１２１に取付けられることで、前方側５から冷却風Ｗを吸引することが可能となる。また左右方向においても、重ねられたフィン１２３の間に、冷却風Ｗを取り込むことが可能となる。なお背面部１２１にダクト等が設けられ当該ダクトの先端部分にファンが配置されてもよい。この場合、当該ダクトは吸引機構に含まれる。

２つの長辺部１２７のうち前方側５の長辺部１２７ｂが揃えられることで形成される第２の面１３２に、第２の取付部としてのベース部１２２が設けられる。第２の面１３２は、第１の面１３１に対向する面となる。また長辺部１２７ｂは本実施形態において、各フィン１２３における第１の縁部に対向する第２の縁部に相当する。

２つの短辺部１２８が揃えられることで形成される２つの第３の面１３３は、本実施形態において、２つの側面吸気口１２４となる。２つの第３の面１３３は、第１及び第２の面１３１及び１３２の間で、互いに対向する面となる。また２つの短辺部１２８は、第１及び第２の縁部の間で互いに対向する第３の縁部に相当する。第３の面１３３に、例えばフレーム等の側面吸気口１２４を形成するための機構等が設けられてもよい。

図１０に示すように、ベース部１２２は、複数の光源ユニット３０の各々と当接される、複数の当接部１３３と、冷却風Ｗの吸気口となる第１の吸気口としての前面吸気口１３４と、複数の当接部１３３を連結する連結部１３５とを有する。本実施形態では、複数の当接部１３３として、２つの光源ユニット３０の各々が当接される、第１の当接部１３３ａと、第２の当接部１３３ｂとが設けられる。

第１の当接部１３３ａには、図４に例示する右側の光源ユニット３０ａの実装基板５１が当接される。第２の当接部１３３ｂには、左側の光源ユニット３０ｂの実装基板５１が当接される。実装基板５１が直接当接されず、これを保持する部材等が当接される場合もあり得る。

実装基板５１と各当接部１３３との当接状態を維持する方法は限定されない。例えば図３に示すように、実装基板５１と当接部とが当接するように、光源部１１０と放熱部１２０とが接続される。そしてネジ９５等により、所定の位置が留められることで、当接状態が維持される。例えば図１０に示すように、各当接部１３３の四隅にネジ孔９６が形成され、当該ネジ孔９６にネジ９５が留められてもよい。

前面吸気口１３４は、第１及び第２の当接部１３３ａ及び１３３ｂの間に形成される。前面吸気口１３４は、光源装置１００を上方から見た略中央の位置であり、光源装置１００を正面から見た略中央の位置に形成される。従って蛍光体ユニット４０から出射される白色光の光軸Ａを後方側に延ばすと、前面吸気口１２７内を通ることになる。

図３等に示すように、光源部１１０と放熱部１２０とが接続される部分の上面側の略中央には、開口１１５が形成されている。開口１１５は、光源部１１０の上面側の、第１及び第２の当接部１３３ａ及び１３３ｂの間に位置する。吸引機構６００が作動すると、この開口１１５を介して冷却風Ｗが、前面吸気口１３４に流れ込む。

光源部１１９の下面側にも開口が形成されており、当該開口からも冷却風Ｗが流れ込む。その際、光源部１１０内部に形成された所定の流路を通って、冷却風Ｗが前面吸気口１３４に吸引されてもよい。これにより光源部１１０内部を効率的に冷却することが可能となる。

図１０に示す連結部１３５は、光源部１１０が取付けられるベース部１２２の平面度を維持するための補強部材として用いられる。この連結部１３５が用いられず、互いに離間した部材として、第１及び第２の当接部１３３ａ及び１３３ｂが、複数のフィン１２３に接続されてもよい。この場合、複数の光源ユニット３０の各々に接続される複数のベース部が複数のフィン１２３に接続されているとみなすこともできる。

図１１に示すように、第１及び第２の当接部１３３ａ及び１３３ｂの各背面１４０に、各フィン１２３の長辺部１２７ｂが接続される。各フィン１２３は、第１及び第２の当接部１３３ａ及び１３３ｂにわたって接続される。すなわち１枚のフィンに２つの当接部１３３ａ及び１３３ｂがそれぞれ接続されることになる。これにより各フィン１２３が、複数の光源ユニット３０に共通して熱的に接続される。各フィン１２３は、第１及び第２の当接部１３３ａ及び１３３ｂを介して、複数の光源ユニット３０のそれぞれに熱的に接続される。

複数のフィン１２３と、第１及び第２の当接部１３３ａ及び１３３ｂとは、典型的には半田により接続される。その他の接続方法が用いられてもよい。

各当接部１３３及び複数のフィン１２３は、例えば銅等の熱伝導性の高い材料で形成される。各当接部１３３及び複数のフィン１２３は、同じ材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。

熱輸送部として機能する複数のヒートパイプ１２５は、各々が略中央で折り曲げられて用いられる。各ヒートパイプ１２５は、一方の端部側である第１の部分１２５ａと、他方の端部側である第２の部分１２５ｂとを有する。各ヒートパイプ１２５は、銅等の熱伝導性の高い材料で形成された外枠部と、内部に充填された水等の作動流体と、作動流体に毛細管力を作用させる毛細管部材とを有する。ヒートパイプ１２５は、作動流体の移動により、第１及び第２の部分１２５ａ及び１２５ｂの間で、熱を輸送することが可能である。ヒートパイプ１２５の具体的な構成は限定されないが、例えばウィックタイプのヒートパイプが用いられる。

各ヒートパイプ１２５は、折り曲げられた部分１２５ｃを上側として、複数のフィン１２３に対して、高さ方向に沿って貫通するように設けられる。従って複数のフィン１２３の各々には、所定の位置にヒートパイプ１２５が挿入される貫通孔が形成されている。またヒートパイプ１２５の第１及び第２の部分１２５ａ及び１２５ｂがそれぞれ挿入される位置は、前後方向に沿って設定される。すなわち図１１に示すように、第１及び第２の部分１２５ａ及び１２５ｂは、前後方向に沿って並ぶことになる。なお各フィン１２３と各ヒートパイプ１２５とは、半田等により、貫通孔を介して互いに固定される。

図１０等に示すように、複数のヒートパイプ１２５のうちの複数のヒートパイプ１２５Ｒは、第１の当接部１３３ａの後方側に設けられる。一方複数のヒートパイプ１２５Ｌは、第２の当接部１３３ｂの後方側に設けられる。

複数のヒートパイプ１２５Ｒの第１の部分１２５ａは、第１の当接部１３３ａの背面１４０に半田等により接続される。これによりヒートパイプ１２５Ｒの第１の部分１２５ａと、右側の光源ユニット３０ａとが熱的に接続される。ヒートパイプ１２５Ｒの第２の部分１２５ｂは、第１の部分１２５ａが接続される部分の後方側において、複数のフィン１２３と熱的に接続される。第１の部分１２５ａから第２の部分１２５ｂに熱が輸送されることで、光源ユニット３０ａから発生する熱を、フィン１２３の後方側に伝導させることができる。

一方、複数のヒートパイプ１２５Ｌの第１の部分１２５は、第２の当接部１３３ｂの背面１４０に半田等により接続される。これによりヒートパイプ１２５Ｌの第１の部分１２５ａと、左側の光源ユニット３０ｂとが熱的に接続される。ヒートパイプ１２５Ｌの第２の部分１２５ｂは、第１の部分１２５ａが接続される部分の後方側において、複数のフィン１２３と熱的に接続される。第１の部分１２５ａから第２の部分１２５ｂに熱が輸送されることで、光源ユニット３０ｂから発生する熱を、フィン１２３の後方側に伝導することができる。

複数のヒートパイプ１２５Ｒの第１の部分１２５及び複数のヒートパイプ１２５Ｌの第１の部分１２５ａは、複数の光源ユニット３０に熱的に接続された、熱輸送部の第１の接続部に相当する。複数のヒートパイプ１２５Ｒの第２の部分１２５ｂ及び複数のヒートパイプ１２５Ｌの第２の部分１２５ｂは、複数のフィン１２３に熱的に接続された、熱輸送部の第２の接続部に相当する。従って第１の接続部から第２の接続部に熱を輸送することが可能である。

ヒートパイプ１２５の数は限定されない。例えば第１及び第２の当接部１３３ａ及び１３３ｂの背面１４０全体にわたる、幅の大きい単体のヒートパイプが用いられてもよい。

光源装置１００の作動時には、各光源ユニット３０内のレーザ光源３１から青色レーザ光Ｂ１が出射される。それにともない発生する熱は、放熱部１２０のベース部１２２を介して複数のフィン１２３に導かれる。吸引機構６００の作動により、左右の光源ユニット３０ａ及び３０ｂの後方側に位置する、２つの側面吸気口１２４に冷却風Ｗが吸引される。また光源部１１０の上部の開口１１５を介して、ベース部１２２に形成された前面吸気口１３４に、冷却風Ｗが吸引される。

以上、本実施形態に係る光源装置１００では、光源部１１０の複数の光源ユニット３０に、１以上のフィン１２３が共通して熱的に接続される。また吸引機構６００が取付けられる背面部１２１の反対側のベース部１２２に、光源部１１０が取付けられる。当該ベース部１２２には前面吸気口１３４が設けられ、この前面吸気口１３４を介して１以上のフィン１２３に冷却風Ｗが導かれる。これにより光源部１１０が有する複数の光源ユニット３０を効果的に冷却することが可能となる。

例えば左右の光源ユニットの各々に対して、ベース部と１以上のフィンを有するビートシンクが配置されるとする。すなわち２つのヒートシンクが各光源ユニットの後方側にそれぞれ配置されるとする。この場合、各ヒートシンクの吸気温度が異なると、左右の光源ユニットで温度差が発生してしまう。この結果、高い吸気温度の光源ユニットに輝度劣化等の不具合が先行して発生してしまう。

図１に示すように、筐体部５０１内の光源装置１００の配置位置により、左右の光源ユニット３０の温度状況に差が出る場合が多い。例えば外部の空気を吸入する吸気口５０３からの距離や、取り込まれる外気がどのような流路を通って光源装置１００に流れ込むか等により、温度状況が異なってくる。この結果、左右の光源ユニット３０間で上記した吸気温度の差による不具合が発生してしまう。

本技術に係る放熱部１２０では、左右の光源ユニット３０ａ及び３０ｂに対して、複数のフィン１２３が共通して熱的に接続される。この結果、左右の光源ユニット３０ａ及び３０ｂの温度差を十分に抑制することができる。その結果、両方の光源ユニット３０ａ及び３０ｂを均等に冷却することができ、光源ユニット３０に不具合が発生してしまうことを十分に防止することができる。

またベース部１２２に、冷却風Ｗが吸い込まれる前面吸気口１３４が形成されるので、放熱部１２０による冷却効率を向上させることができる。さらに左右方向に対向する２つの側面吸気口１２４が設けられることで、前面吸気口１３４を流れる冷却風Ｗの流路に交わる方向で、互いに対向する方向から冷却風Ｗを取り込むことができる。この結果、冷却効率をさらに向上させることができる。

このように複数のレーザ光源３１を効果的に冷却することができるので、レーザ光源３１の数を増やしたり、高輝度のレーザ光源３１を使用することができる。その結果、光源装置１００及び画像表示装置５００の高輝度化を実現することができる。

本発明者による検証によると、２つの光源ユニットの各々にヒートシンクを取り付けた場合、左右のヒートシンク吸気温度が１０℃異なると、左右の光源ユニットの間で約９℃の温度差が認められた。これに対して、本技術に係る放熱部１２０を用いた場合、左右の光源ユニット３０ａ及び３０ｂの温度差を１℃まで圧縮することができた。またベース部１２２に前面吸気口１３４を設け、この前面吸気口１３４から冷却風Ｗをとりこむことで、冷却温度を約３℃分改善することができた。

さらに本技術に係る放熱部１２０では、熱輸送部として複数のヒートパイプ１２５が用いられた。すなわちベース部１２２及び複数のフィン１２３を含む構成を本技術に係るヒートシンクとすると、当該ヒートシンクとヒートパイプ１２５とが結合された構成で、放熱部１２０が実現される。このような構成により、複数の光源ユニット３０から均等に導かれた熱を複数のフィン１２３に十分に伝導させることができる。この結果、光源装置１００の姿勢に関係なく、十分な冷却性能を発揮することができる。従って光源装置１００及び画像表示装置５００のチルトフリーを実現することができる。

本発明者は、光源装置１００の姿勢を変えながら、すなわち光軸方向を３６０°の範囲でいろいろ変化させながら、作動時における光源ユニット３０の温度変化を測定した。そうすると作動時において約２５０Ｗの発熱量が発生する場合に、いずれの姿勢においても、温度変化を１℃−２℃の範囲に抑制することができた。

上記では、説明を分かりやすくするために、ｘｙｚ軸方向を、それぞれ左右方向、前後方向、及び上下方向とした。しかしながら光軸Ａの方向を所望の方向に合わせて、光源装置１００の姿勢は適宜変更されてよい。すなわち本技術は、光源装置１００及び画像表示装置５００をどの姿勢で使用するかに限定されず適用可能であり、各姿勢において上記した効果を発揮することができる。

また本実施形態では、１以上のレーザ光源３１から、第１の面１３１から第２の面１３２に向かう方向を出射方向として、青色レーザ光Ｂ１が出射される。従って光源部１１０の背面側に放熱部１２０が取付けられることになる。また光源部１１０の前方側から前面吸気口１３４に冷却風Ｗが吸い込まれる。この結果、複数の光源ユニット３０を効果的に冷却することが可能となる。

また蛍光体ユニット４０から出射される白色光の光軸Ａの方向は、レーザ光源３１の出射方向と等しい方向に設定される。これにより青色レーザ光Ｂ１の取り扱いが容易となる。例えば光源装置１００の組み立て等や各部材の調整等を行う場合等において、青色レーザ光Ｂ１の進行方向を把握することが容易である。従って不意のレーザ光の照射等を防止する等の安全対策を容易に行うことが可能となる。また白色光Ｗの出射方向と青色レーザ光Ｂ１の出射方向とを合わせることで、光漏れに対する遮光対策も行いやすくなる。また画像生成システム２００等の構造や配置等に起因する制約を受けることなく、放熱部１２０を構成することでる。この結果、光源部１１０を効率的に冷却することが可能となる。

＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

図１２は、本技術に係る光源装置１００の他の構成例を示す概略図である。例えば図１２Ａに示す光源装置７００では、五角形の平面形状を有する複数のフィン７０１が用いられる。そして２つの斜辺部７０２及びこれらの間の短辺部７０３含む縁部を第１の取付部として、これに光源部が取付けられる。そして第２の縁部の反対側の長辺部７０４が第２の取付部となり、ここに吸引機構６００が取付けられる。第１の取付部の２つ斜辺部７０２に、光源ユニット３０が有する実装基板５１がそれぞれ当接される。また短辺部７０３は、冷却風Ｗの吸気口となる第１の吸気口７０５となる。またフィン７０１の２つの側辺部７０６は、第２の吸気口７０７となる。

このように、複数の光源ユニット３０の各実装基板５１が、同一平面上に並ぶことなく配置されてもよい。各実装基板５１上のレーザ光源の光軸Ａ１及びＡ２は、互いに交わる方向に沿ってそれぞれ設定される。このような構成であっても、複数の光源ユニット３０を効果的に冷却することができる。

図１２Ｂに示す光源装置８００では、第１の取付部の２つの斜辺部８０２のうち一方の斜辺部８０２ａに、１つの光源ユニット３０ａが取付けられる（実装基板の図示で表す）。もう一方の斜辺部８０２ｂには２つの光源ユニット３０ｂ及び３０ｃが並んで取付けられる。２つの斜辺部８０２ａ及び８０２ｂの間の短辺部８０３は、第１の吸気口８０５となる。一方で、斜辺部８０２ｂに並んで配置される２つの光源ユニット３０ｂ及び３０ｃの間には吸気口は形成されない。例えばこのように、少なくとも１つ第１の吸気口８０５が形成されていれば、本技術に係る光源装置として、上記した効果を発揮することが可能となる。

光源部に配置される光源ユニットの数は限定されない。例えば図１３に示すように、光軸Ａを対象として、左右方向に２つ、及び上下方向に２つ並ぶ、計４つの光源ユニット３０が配置されてもよい。このような場合でも図１３Ｂに示すような、各光源ユニット３０ｂに対応した４つの当接部９０１と、４つの当接部９０１に共通して熱的に接続された１以上のフィン９０２とを有数する放熱部９０３が用いられればよい。なおこの場合、１枚のフィン９０２に対して４つの当接部９０１が共通して熱的に接続されるための構成が適宜用いられればよい。例えば複数のフィン９０２の全てに接続される熱伝導部材９０４が用いられることで、各フィン９０２は、全ての当接部９０１に熱的に接続されることになる。この熱伝導部材９０４が、上記した熱輸送部であってもよい。一方、複数のフィン９０２のなかに、左右に並ぶ２つの当接部９０１にのみ共通して熱的に接続されるものが含まれてもよい。

熱輸送部として、ヒートパイプのみならず他のデバイスが用いられてもよい。あるいはヒートパイプとは異なる熱輸送デバイスが、熱輸送部として用いられてもよい。

図２に示す画像表示装置５００では、透過型液晶パネルを用いて構成された照明光学系２２０が記載されている。しかしながら反射型液晶パネルを用いても照明光学系を構成することは可能である。画像生成素子として、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が用いられてもよい。さらには、ダイクロイックプリズム３４０に代わり、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）やＲＧＢ各色の映像信号を合成する色合成プリズム、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム等が用いられてもよい。

本技術は、プロジェクタ以外の、例えばディスプレイ装置等の他の画像表示装置にも適用可能である。また画像表示装置ではない装置に本技術に係る光源装置が用いられてもよい。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）複数の光源ユニットを有する光源部と、
前記複数の光源ユニットに共通して熱的に接続される１以上のフィンと、前記１以上のフィンにより熱せられた空気を吸引する吸引機構が取付けられる第１の取付部と、前記１以上のフィンに導かれる冷却風の吸気口となる第１の吸気口を含む、前記第１の取付部の反対側の前記光源部が取付けられる第２の取付部とを有する放熱部と
を具備する光源装置。
（２）（１）に記載の光源装置であって、
前記放熱部は、前記第１及び前記第２の取付部の間に第２の吸気口を有する
光源装置。
（３）（２）に記載の光源装置であって、
前記１以上のフィンは、各々が矩形の平面形状を有する板状でなり、周縁部が揃うように重ねられた複数のフィンを有し、
前記第１の取付部は、前記複数のフィンの各々の第１の縁部が揃えられた第１の面に設けられ、
前記第２の取付部は、前記複数のフィンの各々の前記第１の縁部に対向する第２の縁部が揃えられた、前記第１の面に対向する第２の面に設けられる
光源装置。
（４）（３）に記載の光源装置であって、
前記第２の吸気口は、前記複数のフィンの各々の、前記第１及び前記第２の縁部の間で互いに対向する第３の縁部が揃えられた、前記第１及び前記第２の面の間で互いに対向する第３の面にそれぞれ設けられる
光源装置。
（５）（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の光源ユニットに熱的に接続された第１の接続部と、前記１以上のフィンと熱的に接続された第２の接続部とを有し、前記第１の接続部から前記第２の接続部に熱を輸送可能な熱輸送部を具備する
光源装置。
（６）（５）に記載の光源装置であって、
前記熱輸送部は、ヒートパイプを有する
光源装置。
（７）（３）から（６）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、
前記複数の光源ユニットの各々は、前記第１の面から前記第２の面に向かう方向を出射方向として光を出射する１以上の光源を有する
光源装置。
（８）（７）に記載の光源装置であって、
前記光源部は、前記1以上の光源の出射方向と等しい方向を光軸方向とする
光源装置。
（９）（１）から（８）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、
前記１以上の光源は、固体光源である
光源装置。
（１０）（１）から（９）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、
前記吸引機構は、ファンを有する
光源装置。

Ｗ…冷却風
３０…光源ユニット
３１…レーザ光源
１１０…光源部
１２０…放熱部
１２１…背面部
１２２…ベース部
１２３…フィン
１２４…側面吸気口
１２５…ヒートパイプ
１２９…周縁部
１３１…第１の面
１３２…第２の面
１３３…第３の面
１３４…前面吸気口
６００…吸引機構

Claims (11)

1. 複数の光源ユニットを有する光源部と、
   前記複数の光源ユニットに共通して熱的に接続される１以上のフィンと、前記１以上のフィンにより熱せられた空気を吸引する吸引機構が取付けられる第１の取付部と、前記１以上のフィンに導かれる冷却風の吸気口となる第１の吸気口を含む、前記第１の取付部の反対側の前記光源部が取付けられる第２の取付部とを有する放熱部と
   を具備する光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置であって、
   前記放熱部は、前記第１及び前記第２の取付部の間に第２の吸気口を有する
   光源装置。
3. 請求項２に記載の光源装置であって、
   前記１以上のフィンは、各々が矩形の平面形状を有する板状でなり、周縁部が揃うように重ねられた複数のフィンを有し、
   前記第１の取付部は、前記複数のフィンの各々の第１の縁部が揃えられた第１の面に設けられ、
   前記第２の取付部は、前記複数のフィンの各々の前記第１の縁部に対向する第２の縁部が揃えられた、前記第１の面に対向する第２の面に設けられる
   光源装置。
4. 請求項３に記載の光源装置であって、
   前記第２の吸気口は、前記複数のフィンの各々の、前記第１及び前記第２の縁部の間で互いに対向する第３の縁部が揃えられた、前記第１及び前記第２の面の間で互いに対向する第３の面にそれぞれ設けられる
   光源装置。
5. 請求項１に記載の光源装置であって、さらに、
   前記複数の光源ユニットに熱的に接続された第１の接続部と、前記１以上のフィンと熱的に接続された第２の接続部とを有し、前記第１の接続部から前記第２の接続部に熱を輸送可能な熱輸送部を具備する
   光源装置。
6. 請求項５に記載の光源装置であって、
   前記熱輸送部は、ヒートパイプを有する
   光源装置。
7. 請求項３に記載の光源装置であって、
   前記複数の光源ユニットの各々は、前記第１の面から前記第２の面に向かう方向を出射方向として光を出射する１以上の光源を有する
   光源装置。
8. 請求項７に記載の光源装置であって、
   前記光源部は、前記1以上の光源の出射方向と等しい方向を光軸方向とする
   光源装置。
9. 請求項１に記載の光源装置であって、
   前記１以上の光源は、固体光源である
   光源装置。
10. 請求項１に記載の光源装置であって、
    前記吸引機構は、ファンを有する
    光源装置。
11. （ａ）複数の光源ユニットを有する光源部と、
    空気を吸引する吸引機構と、
    前記複数の光源ユニットに共通して熱的に接続される１以上のフィンと、前記１以上のフィンにより熱せられた空気を吸引可能なように前記吸引機構が取付けられる第１の取付部と、前記１以上のフィンに導かれる冷却風の吸気口となる第１の吸気口を含む、前記第１の取付部の反対側の前記光源部が取付けられる第２の取付部とを有する放熱部と
    を有する光源装置と、
    （ｂ）照射された光をもとに画像を生成する画像生成素子と、前記画像生成素子に前記光源装置からの光を照射する照明光学系とを有する画像生成システムと、
    （ｃ）前記画像生成素子により生成された画像を投射する投射システムと
    を具備する画像表示装置。

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