WO2022030166A1 - 投写型画像表示装置 - Google Patents

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WO2022030166A1
WO2022030166A1 PCT/JP2021/025567 JP2021025567W WO2022030166A1 WO 2022030166 A1 WO2022030166 A1 WO 2022030166A1 JP 2021025567 W JP2021025567 W JP 2021025567W WO 2022030166 A1 WO2022030166 A1 WO 2022030166A1
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WO
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image display
receiving unit
heat receiving
flow path
front surface
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PCT/JP2021/025567
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English (en)
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成多 山岸
利彦 松田
修 難波
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a projection type image display device using an image display element, and more particularly to a configuration of a cooling device of the image display element.
  • a reflective image display unit may be used as an image display element of a projection type image display device.
  • An example of a reflective image display unit is a DMD (DigitalMirrorDevice). Since DMD is composed of an inorganic material and has high reliability, it is often used in ultra-high brightness projection type image display elements. However, in order to maintain high reliability of a reflective image display unit such as DMD, it is necessary to realize the temperature required for the image display element.
  • Cooling of the reflective image display unit is mainly performed by connecting heat dissipation means such as a heat sink and a liquid cooling device to the back surface.
  • heat dissipation means such as a heat sink and a liquid cooling device
  • a material having excellent thermal conductivity such as a copper plate, a heat pipe connection, and a liquid cooling device may be provided on the light incident side (front side) of the reflective image display unit.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a structure in which an air or liquid refrigerant is passed through a gap between a prism and a DMD to cool the DMD.
  • a piping tube for flowing a liquid refrigerant is arranged between the image display unit and the prism which is a part of the projection optical system. Cooling efficiency is improved by using a liquid instead of air as the refrigerant.
  • it is required to increase the amount of light from the light source, and it is necessary to improve the cooling efficiency of the image display unit.
  • the projection type image display device of the present disclosure includes a light source unit that emits light, an image display element having a reflection type image display unit that modulates the light from the light source unit in response to an external signal, and cooling for cooling the image display element. It includes an apparatus and a projection lens unit that magnifies and projects an image generated by light modulated by an image display element.
  • the cooling device includes a first heat receiving unit having a rectangular opening, a pump that sends a liquid refrigerant to the first heat receiving unit, and a heat radiating unit that dissipates the heat received by the refrigerant.
  • the first heat receiving unit has a first inflow pipe into which the refrigerant flows, a first outflow pipe from which the refrigerant flows out, and a flow path portion that forms an opening and connects the first inflow pipe and the first outflow pipe.
  • the image display element has a first front surface located in front of the reflective image display unit, a second front surface parallel to the first front surface, and a second front surface located behind and outside the first front surface. It has a first side surface located between the front surface of the first and the second front surface.
  • the first front surface of the image display element is inserted into the opening of the first heat receiving unit, and the flow path portion of the first heat receiving unit passes through the first side surface and the second front surface of the image display element and the heat conductive member.
  • the front surface of the flow path portion of the first heat receiving unit in contact is located on the same surface as the first front surface of the image display element or in front of the first front surface.
  • the projection type image display device in the present disclosure can provide a projection type image display device provided with a cooling device having improved cooling efficiency.
  • Rear view of the first heat receiving unit of the third embodiment Partial cross-sectional view showing the arrangement of the image display element and the first heat receiving unit of the third embodiment.
  • Front view of the first heat receiving unit seen from the prism side in the modified example 3.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a projection type image display device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 adopts the XY Cartesian coordinate system shown in the figure.
  • the projection type image display device 100 includes a light source unit 101, a light guide optical system LL, a prism unit 132, three image display elements 138R, 138G, and 138B (collectively referred to as image display elements 138), and a cooling device. It includes a CL (see FIG. 5) and a projection lens unit 139.
  • the light source unit 101 emits light
  • the light guide optical system LL guides the light from the light source unit 101 to the image display elements 138R, 138G, and 138B via the prism unit 132.
  • the prism unit 132 separates the light from the light source unit 101 into blue light, red light, and green light and guides them to the image display elements 138R, 138G, and 138B.
  • the image display elements 138R, 138G, and 138B modulate the light from the separated light source unit 101 according to the external signal.
  • the cooling device CL cools the image display elements 138R, 138G, and 138B.
  • the projection lens unit 139 magnifies and projects an image generated by light modulated by the image display elements 138R, 138G, and 138B.
  • the light source unit 101 includes a laser diode unit 101a, 101b, a mirror 102, 104, 109, 114, a lens 103, 108, 110, 112, 113, a diffuser plate 105, 115, a condenser lens 106, 116, 117, a dichroic mirror 107, and the like. It is equipped with a rod integrator 111 and a phosphor wheel device 118.
  • the laser diode units 101a and 101b each include a plurality of light sources, and each of the light sources has a pair of, for example, a blue laser diode and a collimating lens arranged on the emitting side thereof. As a result, the light source can emit a laser beam whose spread is suppressed.
  • the light emitted from the laser diode unit 101a is incident on the mirror 102 having a partial aperture.
  • the incident light on the mirror 102 a part of the light is emitted in the + X direction through the partial opening of the mirror 102, and the remaining light is reflected in the + Y direction by the reflecting portion.
  • the light emitted from the laser diode unit 101b also enters the mirror 102. Similarly, when incident on the mirror 102, a part of the light passes through the partial opening of the mirror 102 and is emitted in the + Y direction, and the remaining light is reflected in the + X direction by the reflecting portion.
  • the shape of the partial opening of the mirror 102 is designed so that the ratio of the blue light to the light traveling in the + X direction and the light traveling in the + Y direction among the emitted lights of the laser diode units 101a and 101b is high in the latter ratio. ..
  • the blue light emitted in the + X direction is condensed by the lens 103, reflected by the mirror 104, then condensed in the vicinity of the diffuser plate 105, and diffused by the diffuser plate 105.
  • the diffused blue light is incident on the condenser lens 106 to become parallel light and is incident on the dichroic mirror 107.
  • the dichroic mirror 107 has a property of transmitting blue light and reflecting other colored light. Therefore, the blue light incident on the dichroic mirror 107 passes through the dichroic mirror 107.
  • the transmitted blue light is focused on the incident surface of the rod integrator 111 having a rectangular aperture through the lens 108, the mirror 109, and the lens 110.
  • the light traveling in the + Y direction through the mirror 102 having a partial aperture is converged by the lens 112 and the lens 113 constituting the afocal system across the mirror 114 and incident on the diffuser plate 115.
  • the blue laser light incident on the diffuser plate 115 is diffused here, then passes through the dichroic mirror 107 and is incident on the condenser lenses 116 and 117.
  • the blue light incident here is incident on the phosphor portion 119 of the phosphor wheel device 118.
  • the phosphor portion 119 is, for example, a ceramic phosphor, and a reflective layer (not shown) that reflects light having a wavelength of fluorescent light is formed on the surface opposite to the surface where the excitation light is incident.
  • the reflective layer is fixed to the spreader 121 having excellent thermal conductivity via an adhesive layer (omitted in the figure).
  • the spreader 121 is a disk and is rotatably configured by a motor 122 in the center.
  • the blue light incident on the phosphor portion 119 is converted into yellow light by incident on the phosphor portion 119, reflected by the reflective layer on the back surface, and emitted to the condenser lens 117 side.
  • the yellow light that has passed through the condenser lens 117 passes through the condenser lens 116 and is incident on the dichroic mirror 107.
  • the yellow light is reflected here and is focused on the incident surface of the rod integrator 111 having a rectangular aperture through the lens 108, the mirror 109, and the lens 110 in the same manner as the blue light.
  • the blue light of the laser light source and the yellow light of the fluorescent light are superimposed to generate white light.
  • the light source unit 101 may have a configuration other than the above-mentioned configuration as long as it emits white light.
  • the light guide optical system LL includes relay lenses 123 and 124, a mirror 125, a field lens 126, and a total reflection prism 127.
  • the light emitted from the rod integrator 111 passes through the relay lenses 123 and 124 and is reflected by the folded mirror 125.
  • the totally reflected light passes through the field lens 126 and is incident on the total reflection prism 127.
  • the total reflection prism 127 includes a first prism 128 and a second prism 129, and is fixed by maintaining a slight gap (air gap) between the first prism 128 and the second prism 129.
  • the light incident on the total reflection prism 127 is totally reflected by the side surface 130 of the first prism 128, then passes through the side surface 131 of the first prism 128 and is incident on the prism unit 132.
  • the prism unit 132 includes a first prism 134 having a blue transmissive dichroic mirror surface 133 having a characteristic of reflecting blue light, and a green transmissive dichroic mirror surface 135 having a characteristic of reflecting red light and blue light.
  • the second prism 136 and the third prism 137 are bonded and fixed. However, an air gap is provided between the first prism 134 and the second prism 136 in order to utilize total reflection.
  • Image display elements 138R, 138G, and 138B are arranged so as to face the respective end faces of the first prism 134, the second prism 136, and the third prism 137, respectively.
  • the image display element 138 includes a reflection type image display unit 138a (see FIG. 3) in which a plurality of minute mirrors are two-dimensionally arranged. The tilt direction of each of the minute mirrors is controlled in two directions according to the image signal from the outside. The reflected light from the mirror returns at an incident angle of 0 degrees with respect to the prism unit 132 at the tilt angle at the time of the ON signal, and re-enters the prism unit 132 at a large angle at the time of the OFF signal.
  • the image display element 138B is for blue light modulation
  • the image display element 138R is for red light modulation
  • the image display element 138G is for green light modulation.
  • these image display elements include device elements used as DMDs in projection type image display devices.
  • the image display elements 138R, 138G, and 138B in the white display mode for each pixel return to the prism unit 132 again and pass through the first prism 128 and the second prism 129 of the total reflection prism 127 to be a projection lens unit. It incidents on 139 and leads to a screen not shown in the figure. In this way, color display is realized.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the periphery of the prism unit 132.
  • the second heat receiving unit is omitted in order to show the image display element 138R in an easy-to-understand manner.
  • the prism unit 132 side is the front and the opposite direction is the rear.
  • the image display element 138 receives and reflects strong light from the light source unit 101, but the light incident and absorbed between the minute mirrors constituting the reflective image display unit 138a of the image display element 138 and the image display element 138. It generates heat due to its own drive. It is required to maintain the desired temperature in order to ensure the reliability of the image display element 138. Therefore, as shown in FIG. 3, a first heat receiving unit 141 and a second heat receiving unit 140 are provided.
  • FIG. 3 is a peripheral configuration diagram of the image display element, and shows the peripheral structure of the image display element corresponding to one of the three image display elements 138R, 138G, and 138B.
  • the drive board 142 is connected to a control unit (not shown), and inputs an external signal according to the image content to be displayed from the control unit.
  • the drive board 142 and the image display element 138 are electrically connected via the socket 143.
  • the image display element 138 is sandwiched and supported by the fixing metal fittings 144 and the metal fittings 145.
  • a mask substrate 146 and a heat insulating substrate 147 that transmit effective light incident on the reflective image display unit 138a are supported by a mask substrate support metal fitting 148, and the image display element 138 and the heat insulating substrate are supported.
  • the first heat receiving unit 141 is arranged between the 147s.
  • the mask substrate 146 absorbs stray light traveling in the first to third prisms 134, 136, and 137, respectively.
  • the second heat receiving unit 140 is in contact with the back surface of the image display element 138 via a conductive grease with a pressing spring (not shown), and can receive heat for driving the image display element 138.
  • the first heat receiving unit 141 is thermally connected to the outer surface portion of the protruding portion 138d projecting forward of the image display element 138 via the sheet-shaped heat conductive member 155 (see FIG. 10A).
  • FIG. 4 is a perspective view of the image display element.
  • the image display element 138 has a square cylinder-shaped protrusion 138d that protrudes forward from the base 138c.
  • the protrusion 138d has an opening 138e, and the front surface of the reflective image display portion 138a arranged at the base 138c is exposed through the opening 138e.
  • the protrusion 138d has a rectangular shape when viewed from the front.
  • the first heat receiving unit 141 includes a first inflow pipe 152 in which the refrigerant flows into the first heat receiving unit 141, and a first outflow pipe 153 in which the refrigerant flows out from the first heat receiving unit 141.
  • the second heat receiving unit 140 includes a second inflow pipe 162 in which the refrigerant flows into the second heat receiving unit 140, and a second outflow pipe 163 in which the refrigerant flows out from the second heat receiving unit 140.
  • the second heat receiving unit 140 has a built-in pump 140a, and the refrigerant sent from the second heat receiving unit 140 flows into the first heat receiving unit 141 through the second outflow pipe 163, the pipe 191 and the first inflow pipe 152. ..
  • the refrigerant flowing into the first heat receiving unit 141 absorbs heat from the front surface of the image display element 138, and the temperature rises.
  • the refrigerant whose temperature has risen flows out from the first heat receiving unit 141, passes through the first outflow pipe 153 and the pipe 192, and flows into the radiator 150 as a heat radiating unit.
  • the refrigerant is cooled by the radiator 150, and the cooled refrigerant passes through the pipe 193, the reserve tank 151, and the pipe 194 and circulates to the second heat receiving unit 140 again.
  • FIG. 6 is a perspective view of the first heat receiving unit 141.
  • FIG. 7A is a rear view of the first heat receiving unit 141.
  • FIG. 7B is a side view of the first heat receiving unit 141.
  • FIG. 7C is a front view of the first heat receiving unit 141.
  • FIG. 8 is an 8-direction arrow view in FIG. 7C.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 in FIG. 7C.
  • the first inflow pipe 152 is connected to one of the four corners of the flow path portion 154 or in the vicinity thereof.
  • the flow path portion 154 is formed so as to follow the shape of the front surface of the image display element 138.
  • the flow path portion 154 has, for example, an opening portion 179 that is fitted into the outer surface of the protruding portion 138d of the image display element 138.
  • the flow path portion 154 branches in two directions from the connection point of the first inflow pipe 152, circulates around the image display element 138 and rejoins to reach the first outflow pipe 153.
  • the refrigerant flowing in from the first inflow pipe 152 flows out from the first outflow pipe 153 through the flow path portion 154 and reaches the radiator 150 via the pipe.
  • the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153 are connected so as to be located diagonally at the four corners of the flow path portion 154.
  • the first inflow pipe 152 is connected by a first joint 157 located at one corner of the flow path portion 154.
  • the first outflow pipe 153 is connected by a second joint 161 located at one corner of the flow path portion 154.
  • the flow path portion 154 includes a first pipe 173 and a second pipe 174 that branch from the first joint 157.
  • the first pipe 173 and the second pipe 174 meet at the second joint 161 respectively.
  • the first pipe 173 and the second pipe 174 have the same length, respectively. That is, the distance in the flow path portion 154 from the first inflow pipe 152 to the first outflow pipe 153 is the same, and the flow rate of the refrigerant Rg is branched in a well-balanced manner.
  • the lengths of the first pipe 173 and the second pipe 174 do not have to be exactly the same length, and may be substantially the same length.
  • the image display element 138 and the flow path portion 154 are thermally connected via the heat conductive member 155, the heat of the front portion of the image display element 138 can be absorbed.
  • the first heat receiving unit 141 is provided with an opening 179 in the central portion.
  • the opening 179 is formed by the first pipe 173 and the second pipe 174.
  • the opening 179 has a shape that is one size larger than the tip shape of the protruding portion 138d of the image display element 138, and is, for example, a rectangular shape.
  • the two corners of the rectangular flow path portion 154, the first inflow pipe 152, and the first outflow pipe 153 are brazed via the first joint 157 and the second joint 161, respectively. ..
  • the first inflow pipe 152 is connected to the first joint 157 by bending a round pipe, and the first outflow pipe 153 is similarly connected to the second joint 161.
  • the flow path portion 154 (first inflow pipe 152, first outflow pipe 153) is configured by brazing two upper and lower thin metal plates 175 and 176 as shown in FIG. At this time, for example, a metal plate 175, 176 made of a clad material can be assembled and passed through a heating furnace to form a flow path portion 154.
  • the flow path portion 154 is made of, for example, an aluminum clad material.
  • the protruding portion 138d of the image display element 138 has a stepped shape on the outer side.
  • the protrusion 138d includes a first front surface 138 da, a second front surface 138 db formed one step lower (rear), and a third front surface 138 dc as a contact surface further formed one step lower (rear).
  • the second front surface 138db is formed so as to be located outside the first front surface 138da
  • the third front surface 138db is formed so as to be located outside the second front surface 138db.
  • the first front surface 138 da and the second front surface 138 db are connected by a first side surface 138 dd as a standing wall portion.
  • the second front surface 138db and the third front surface 138dc are connected by a second side surface 138de as a standing wall portion.
  • the first side surface 138dd extends rearward from the outer end of the first front surface 138da.
  • the second front surface 138db extends outward from the rear end of the first side surface 138dd in parallel with the first front surface 138da.
  • the second side surface 138de extends rearward from the outer end of the second front surface 138db.
  • the third front surface 138 dc extends outwardly from the rear end of the second side surface 138 de in parallel with the first front surface 138 da.
  • the first front surface 138 da and the first side surface 138 dd form the first step portion 138 df
  • the second side surface 138 de and the third front surface 138 dc form the second step portion 138 df.
  • the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 comes into contact with the first side surface 138dd and the second front surface 138db of the protruding portion 138d via the heat conductive member 155.
  • the heat generated by the irradiation is transferred to the flow path portion 154 via the heat conductive member 155. Can be done.
  • the front surface 175c of the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 is on the same surface as the first front surface 138da of the protrusion 138d or in front of the first front surface 138da, that is, in the direction in which the modulated light travels. Positioned so that it is convex. As a result, even when bending R is required at the corner between the front surface 175c of the flow path portion 154 and the inner wall portion 181 in the processing of the metal plate 175, it is possible to sufficiently secure the contact area with the first side surface 138dd.
  • each of the metal plate 175 and the metal plate 176 is formed with a portion facing the first side surface 138d of the protruding portion 138d of the image display element 138. , Each of these facing portions is brazed to each other as first brazing surfaces 175a and 176a. Further, in the direction perpendicular to the first side surface 138dd, a portion extending to the outer periphery of the flow path portion 154 is formed in each of the metal plate 175 and the metal plate 176, and these extending portions are each second brazed. The surfaces 175b and 176b are brazed to each other.
  • the surface of the metal plate 175 on the opposite side of the first brazed surface 175a constitutes the inner wall portion 181 of the flow path portion 154. Therefore, the brazed first brazed surfaces 175a, 176a of the two metal plates 175,176 are parallel to the inner wall portion 181 forming the opening 179.
  • the thermal resistance between the image display element 138 and the refrigerant Rg can be further reduced, but the first side surface. It is easier to create the flow path portion 154 by brazing on the first brazing surfaces 175a and 176a facing 138dd, respectively.
  • the first joint 157 has a slope 156 which is a surface intersecting the inflow direction of the refrigerant in the internal structure shown by the broken line.
  • the refrigerant flowing from the first inflow pipe 152 to the first joint 157 via the reserve tank 151 collides with the slope 156.
  • the slope 156 is not limited to the first joint 157, and may be arranged at least before the refrigerant Rg reaches the flow path portion 154 via the first inflow pipe 152.
  • the first inflow is stored in a space that can be arranged by passing the first joint 157 and the second joint 161 to each connection of the flow path portion 154 and the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153, respectively. It can be connected to the flow path portion 154 without processing a small bend R at the bases of the pipe 152 and the first outflow pipe 153.
  • one surface of the stepped flat surface portion of the protruding portion 138d is the third front surface 138dc, and the third front surface 138dc is the claw portion 159 of the fixing bracket 144. It is devoted to.
  • the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153 extend between the prism unit 132 arranged so as to face the image display element 138 and the image display element 138, and are connected to other cooling modules.
  • the first heat receiving unit 141 is unevenly arranged on the fixing metal fitting 144 side of the space composed of the fixing metal fitting 144 and the prism unit 132, and the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153 are biased toward the prism side with respect to the flow path portion 154.
  • the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153 can be arranged even in a narrow space. This eccentricity can be dealt with by bending the pipe as in the example of FIG. 11, and can be realized by eccentricizing the inflow side outflow side at the joint portion as shown in FIG.
  • the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153 of the first heat receiving unit 141 are along the longitudinal direction of the prisms 134, 136, and 137 facing the image display element 138. , It extends to the opposite side of the direction in which the incident light is incident on the reflective image display unit 138a.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a modification 1 of the first heat receiving unit 141.
  • the flow path portion 154 By providing the convex portion 160 at the root and colliding with the refrigerant flowing into the vertical wall portion 164, an effect similar to that of the above-mentioned slope 156 (see FIG. 8) can be obtained.
  • the slope 156 and the standing wall portion 164 may be omitted at this point.
  • the presence of the slope 156 and the vertical wall portion 164 is useful for balancing the flow rate of the refrigerant Rg when the flow path portion 154 branches into two.
  • the flow path portion 154 is composed of two sheet metals, but may also be composed of a sheet metal and a cutting part. If the flow path portion 154 is composed of two sheet metals, the processing cost can be reduced.
  • the second heat receiving unit 140 has a built-in pump 140a, but the pump 140a may be provided separately from the second heat receiving unit 140.
  • the projection type image display device 100 has a light source unit 101 that emits light and a reflection type image display unit 138a that modulates the light from the light source unit 101 according to an external signal. It includes an image display element 138, a cooling device CL for cooling the image display element 138, and a projection lens unit 139 for magnifying and projecting an image generated by light modulated by the image display element 138.
  • the cooling device CL includes a first heat receiving unit 141 having a rectangular opening 179 in the center, a pump 140a that sends a liquid refrigerant Rg to the first heat receiving unit 141, and a radiator 150 that dissipates heat received by the refrigerant Rg. And.
  • the first heat receiving unit 141 forms a first inflow pipe 152 into which the refrigerant Rg flows in from the pump 140a, a first outflow pipe 153 in which the refrigerant Rg flows out, and an opening 179, and forms the first inflow pipe 152 and the first outflow.
  • a flow path portion 154 connecting the pipe 153 is provided.
  • the image display element 138 has a protrusion 138d located outside the reflective image display unit 138a.
  • the protrusion 138d is parallel to the first front surface 138da located in front of the reflective image display unit 138a, the first side surface 138dd extending rearward from the outer end of the first front surface 138da, and the first front surface 138da.
  • the protruding portion 138d of the image display element 138 is inserted into the opening 179 of the first heat receiving unit 141, and the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 includes the first side surface 138dd and the second front surface 138db of the protruding portion 138d. Contact is made via the heat conductive member 155.
  • the front surface 175c of the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 is located on the same surface as the first front surface 138da of the protrusion 138d or in front of the first front surface 138da.
  • the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 comes into contact with the first side surface 138dd and the second front surface 138db of the projecting portion 138 of the image display element 138 via the heat conductive member 155, the light incident on the image display element 138.
  • the side can be cooled efficiently.
  • the front surface 175c of the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 is located on the same surface as the first front surface 138da of the protrusion 138d or in front of the first front surface 138da of the protrusion 138d, and is a metal plate 175. Even when bending R is required at the corner between the front surface 175c of the flow path portion 154 and the inner wall portion 181 in the processing of the above, it is possible to sufficiently secure the contact area with the first side surface 138dd.
  • the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 has a first pipe 173 and a second pipe 174 that branch from the first inflow pipe 152 and join at the first outflow pipe 153, and the first pipe 173 and the second pipe. 174 forms different sides of the rectangular opening 179 of the first heat receiving unit 141, and the first pipe 173 and the second pipe 174 have the same length. Since the first pipe 173 and the second pipe 174 have the same length, cooling can be uniformly performed in the branched flow path portion 154 along the opening 179.
  • the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153 of the first heat receiving unit 141 extend along the longitudinal direction of the surfaces of the prisms 134, 136, and 137 facing the image display element 138. This makes it possible to save space in the front cooling structure of the image display element 138.
  • the first heat receiving unit 141 has a slope 156 that intersects the inflow direction of the refrigerant Rg at least until the refrigerant Rg reaches the flow path portion 154 through the first inflow pipe 152, and the refrigerant Rg intersects the slope 156. Collide with. As a result, even when the refrigerant Rg contains air, the air flows as fine bubbles, so that it is possible to prevent the refrigerant Rg from being clogged.
  • the first inflow pipe 152 and the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 are connected via the first joint 157, or the first outflow pipe 153 and the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 are second. It is connected via a joint 161.
  • the projection type image display device 100 includes a second heat receiving unit 140 that receives the driving heat of the image display element 138, and the first heat receiving unit 141 is arranged between the prism unit 132 and the image display element 138 to display an image.
  • the element 138 is arranged between the first heat receiving unit 141 and the second heat receiving unit 140.
  • the second heat receiving unit 140 includes a second inflow pipe 162 into which the refrigerant Rg flows in, and a second outflow pipe 163 in which the refrigerant Rg flows out.
  • the image display element 138 is arranged between the first heat receiving unit 141 and the second heat receiving unit 140 and is cooled by each of the first heat receiving unit 141 and the second heat receiving unit 140, both sides of the image display element 138 are covered. It can be cooled and the cooling efficiency can be improved.
  • the second outflow pipe 163 and the first inflow pipe 152 are connected in series so that the refrigerant Rg flowing out from the second outflow pipe 163 of the second heat receiving unit 140 reaches the first inflow pipe 152 of the first heat receiving unit 141. ing. This makes it possible to save space in the cooling structure of the image display element 138.
  • the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 is composed of two brazed metal plates 175 and 176, and the first brazed surface 175a is a mating surface on which the two metal plates 175 and 176 are brazed. , 176a are parallel to the inner wall portion 181 of the flow path portion 154 forming the opening 179.
  • the flow path portion 154 of the first heat receiving unit 141 is composed of two brazed metal plates 175 and 176, and the second brazed surface 175b is a mating surface on which the two metal plates 175 and 176 are brazed. , 176b extend from the outer periphery of the flow path portion 154 in a direction perpendicular to the inner wall portion 181 of the flow path portion 154 forming the opening 179.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the configuration of the projection type image display device 200 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the configuration other than the points described below is common to the projection type image display device 200 according to the second embodiment and the projection type image display device 100 according to the first embodiment.
  • the projection type image display device 200 uses a light source unit 201 for generating light, an image generation unit 202 for converting light into image light, and image light on a screen, for example. It is composed of a projection lens unit 203 for projection.
  • the light source unit 201 includes, for example, a light source lamp 204 which is a high-pressure mercury lamp and emits white diffused light. Further, the light source unit 201 includes a plurality of optical elements that guide the light emitted from the light source lamp 204 to the image generation unit 202. These optical elements will be described along with the propagation of light.
  • the diffused light emitted from the light source lamp 204 is collected by the reflector 205 on the incident surface of the rod integrator 206 having a rectangular cross section.
  • the color wheel 207 is arranged in front of the exit surface of the rod integrator 206.
  • the color wheel 207 includes a red transmission filter that transmits only red light contained in white light from the light source lamp 204, a green transmission filter that transmits only green light, and a blue transmission filter that transmits only blue light.
  • the red transmission filter, the green transmission filter, and the blue transmission filter are sequentially and repeatedly arranged in front of the exit surface of the rod integrator 206.
  • red light, green light, and blue light are sequentially and repeatedly emitted from the color wheel 207.
  • the light that has passed through the color wheel 207 is incident on the image generation unit 202 via the lens 209, the lens 210, the lens 211, the mirror 212, and the lens 213.
  • the image generation unit 202 has a total reflection prism 214 and one image display element 223.
  • the total reflection prism 214 includes a first prism 215 and a second prism 216.
  • the first prism 215 and the second prism 216 are prisms having a substantially triangular prism shape, and are made of, for example, a glass material.
  • An air gap 217 of several ⁇ m is formed between the first prism 215 and the second prism 216.
  • the first prism 215 has a side surface 218 on which the light Li from the light source unit 201 is incident, a side surface 219 that reflects the incident light Li, and a side surface 220 through which the reflected light Li is transmitted and faces the image display element 223. To prepare for.
  • the second prism 216 has a side surface 221 that forms an air gap 217 by facing the side surface 219 of the first prism 215 at parallel intervals, and a side surface 222 that faces the projection lens unit 203. To prepare for.
  • the side surface 219 of the first prism 215 and the side surface 221 of the second prism 216 form an air gap 217, for example, by being adhered to each other via an adhesive to a portion other than the portion through which light is transmitted.
  • the image display element 223 includes a DMD as a reflective image display unit.
  • Light that is, red light, green light, and blue light are sequentially and repeatedly incident on the image display element 223 from the light source unit 201 via the first prism 215 of the total reflection prism 214.
  • the reflected light from the image display element 223, that is, the image light Lp is incident on the total reflection prism 214, passes through the air gap 217 (internal total reflection surface), and is projected from the side surface 222 of the second prism 216. It is emitted to the lens unit 203. Then, the image light is projected onto the screen by the projection lens unit 203.
  • the first heat receiving unit 141A is provided around the front surface of the DMD of the image display element 223.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the peripheral structure of the image display element 223.
  • the image generation unit 202 includes a prism case 224, a packing 225, a light shielding mask 226, a heat insulating material 227, a first heat receiving unit 141A, a drive board 142A, a socket 143A, an insulating sheet 231 and a holding metal fitting 232. Be prepared.
  • the image display element 223 is arranged without gaps via the packing 225, the light shielding mask 226, and the heat insulating material 227 with respect to the prism case 224 to which the total reflection prism 214 is included and the side surface 220 is attached, and the DMD of the image display element 223 is arranged.
  • a first heat receiving unit 141A similar to that of the first embodiment is connected to the periphery via a heat conductive member (not shown in the figure).
  • the image display element 223 is arranged with the socket 143A, the drive board 142A, the insulating sheet 231 and the holding metal fitting 232, and the image display element 223 and the drive board 142A are electrically connected.
  • the second heat receiving unit 140 of the first embodiment is arranged on the back surface of the holding metal fitting 232.
  • connection of the liquid cooling module the connection can be made as shown in FIG. 5 in the second embodiment as in the first embodiment, and a pump for refrigerant circulation is provided separately from the rear heat receiving unit. May be good.
  • the first heat receiving unit 141A has the configuration shown in FIGS. 4 and 10, and can take heat from the front surface of the image display element 223.
  • the degree of freedom in the drawing direction of the first inflow tube 152A and the first outflow tube 153A is high, and the need to align them in the same direction is low. .. This is optimized according to the peripheral structure and is not restricted as a basic structure.
  • the first heat receiving unit 141A is also configured by brazing the first inflow pipe 152A and the first outflow pipe 153A, which are formed by bending round pipes at both ends of the flow path portion 154A. It is also the same that it is formed by brazing a sheet of thin plates, and the flow path portion 154A is optimized according to the dimensions of the image display element 223.
  • the image display element 223 is sandwiched between the socket 143A and the prism case 224, and is designed so that the prism case 224 and the third front surface 138dc are in contact with each other.
  • the first heat receiving unit 141A is contained in the prism case 224, and the first inflow pipe 152A and the first outflow pipe 153A extend from the side surface thereof.
  • the first inflow pipe 152A and the first outflow pipe 153A may be located at positions that do not interfere with the socket 143A, and unlike the first embodiment, there are few restrictions on the light input / output direction with respect to the flow path portion 154A.
  • the structure of the flow path portion 154A is composed of two metal plates, but may be composed of a sheet metal and a cutting part.
  • the projection type image display device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 19.
  • the projection-type image display device according to the third embodiment is different from the projection-type image display device 100 according to the first embodiment mainly in the configurations of the image display element, the first heat receiving unit, and the fixing bracket. Since the other configurations are the same as those of the projection type image display device 100, the same reference numerals are used and detailed description thereof will be omitted.
  • 14 is a diagram showing the arrangement of the image display element 300, the first heat receiving unit 310, and the fixing bracket 324 of the projection type image display device according to the third embodiment
  • FIG. 15 is a perspective view of the image display element 300
  • FIG. 16 is an image.
  • FIG. 17A is a front view of the first heat receiving unit 310
  • FIG. 17B is a 17B arrow view of the first heat receiving unit in FIG. 17A
  • FIG. 18 is a rear view of the first heat receiving unit 310
  • FIG. It is a partially enlarged view which shows the arrangement of an image display element 300 and a 1st heat receiving unit 310.
  • the image display element 300 surrounds a reflection type image display unit 301 in which minute mirrors that can be independently controlled from the outside are arranged two-dimensionally like the image display element 138.
  • a ceramic base 302, a terminal 303 electrically connected to the drive board on the back surface, a heat radiating part 304 on the back surface, and the inside are sealed while transmitting incident light from the light source unit.
  • It has a front glass 306 to be used.
  • the front glass 306 is filled with an adhesive 305 between its side surface 306b and the base 302 and is fixed to the base 302.
  • the base portion 302 of the image display element 300 has positioning holes 307A and 307B, and the positions in the direction parallel to the front surface 302a of the base portion 302 are fixed by the positioning holes 307A and 307B, and the pins 327A provided on the fixing bracket 324, The front surface 302a is pressed and fixed by the 327B and 327C (see FIG. 14).
  • the terminal portion 303 of the image display element 300 is electrically connected to the drive board 142 via a socket, as in the case of the image display element 138.
  • the drive board 142 is connected to the control unit and inputs an external signal according to the image content to be displayed from the control unit, as in the case of the projection type image display device 100.
  • the second heat receiving unit 140 is in contact with the heat radiating portion 304 of the image display element 300 via a conductive grease by a pressing spring (not shown), and the image display element 300 It is possible to receive the driving heat of.
  • the first heat receiving unit 310 has a first inflow pipe 311 and a first outflow pipe 312, a rectangular flow path portion 313, a first joint 315, and a second joint 316. ..
  • the first inflow pipe 311 and the first outflow pipe 312 are brazed to two corners located diagonally to the rectangular flow path portion 313 or their vicinity via the first joint 315 and the second joint 316, respectively. Is connected.
  • the first inflow pipe 311 and the first outflow pipe 312 are connected to the first joint 315 and the second joint 316 by bending a round pipe.
  • the flow path portion 313 includes through holes 326A, 326B, 328A, 328B, 328C that penetrate the first pipe 317, the second pipe 318, and the flow path portion 313.
  • the first pipe 317 and the second pipe 318 branch from the first joint 315 and join at the second joint 316 to form a rectangular flow path portion 313 and form a rectangular opening 314 in the central portion.
  • the lengths of the first pipe 317 and the second pipe 318 are the same. That is, the distance from the first inflow pipe 311 to the first outflow pipe 312 through the first pipe 317 and the distance from the first inflow pipe 311 to the first outflow pipe 312 through the second pipe 318 are the same.
  • the flow rate of the refrigerant Rg is well-balanced.
  • the same length includes not only the case of being completely the same but also the case of being substantially the same.
  • first pipe 317 and the second pipe 318 constituting the flow path portion 313 are vertically and vertically formed in the same manner as the first pipe 173 and the second pipe 174 constituting the flow path portion 154 of the first embodiment shown in FIG. It is composed of two thin metal plates (detailed configuration of the two metal plates is omitted in FIG. 19). Also at this time, for example, the flow path portion 313 can be formed by assembling a metal plate made of a clad material and passing it through a heating furnace. The flow path portion 313 is made of, for example, an aluminum clad material.
  • Refrigerant flows into the flow path portion 313 from the second heat receiving unit 140 through the second outflow pipe 163, the pipe 191 and the first inflow pipe 311 as in the cooling device of the first embodiment shown in FIG.
  • the refrigerant flowing into the flow path portion 313 absorbs heat from the front surface of the image display element 300, and the temperature rises.
  • the refrigerant whose temperature has risen flows out from the first outflow pipe 312, passes through the pipe 192, and flows into the radiator 150 as a heat radiating portion.
  • the refrigerant is cooled by the radiator 150, passes through the pipe 193, the reserve tank 151, and the pipe 194, and circulates to the second heat receiving unit 140 again.
  • the first joint 315 is provided with a surface 356 facing the inflow direction of the refrigerant Rg, and the inflowing refrigerant Rg collides with the surface 356.
  • the surface 356 is not limited to the first joint 315, and may be provided at least between the refrigerant Rg passing through the first inflow pipe 311 and reaching the flow path portion 313.
  • the rectangular opening 314 of the flow path portion 313 is formed in a shape one size larger than the outer shape along the outer shape of the front glass 306 of the image display element 300, and is fitted into the front glass 306.
  • the through holes 326A, 326B, 328A, 328B, and 328C provided in the flow path portion 313 are holes through which the pins 325A, 325B, 327A, 327B, and 327C provided in the fixing bracket 324, respectively.
  • the through holes 326A, 326B, 328A, 328B, and 328C penetrate the flow path portion 313, and two metal plates are brazed to form the wall surface of these through holes so that the refrigerant does not leak.
  • the fixing bracket 324 has pins 325A, 325B, 327A, 327B, 327C.
  • the pins 325A and 325B of the fixing bracket 324 penetrate the through holes 326A and 326B provided in the flow path portion 313 of the first heat receiving unit 310, respectively, and are inserted into the positioning holes 307A and 307B of the image display element 300.
  • the pins 325A and 325B By inserting the pins 325A and 325B into the positioning holes 307A and 307B, respectively, the position in the direction parallel to the front surface 302a of the base 302 of the image display element 300 is fixed.
  • the pins 327A, 327B, 327C of the fixing bracket 324 penetrate the through holes 328A, 328B, 328C provided in the flow path portion 313 of the first heat receiving unit 310, respectively, and are pressed against the front surface 302a of the image display element 300.
  • the pins 327A, 327B, and 327C are pressed against the front surface 302a of the image display element 300, the position of the image display element 300 in the front-rear direction (the traveling direction of the light modulated by the reflective image display unit 301) is fixed. ..
  • the positional relationship between the image display element 300 and the first heat receiving unit 310 will be described.
  • the front surface 306a of the front glass 306 of the image display element 300 is parallel to the front surface 302a of the base 302, and the traveling direction (forward) of the light modulated by the reflective image display unit 301 rather than the front surface 302a. ). Therefore, a part of the side surface 306b of the front glass 306 is exposed forward from the base 302.
  • the front surface 306a of the front glass 306 is located in front of the front surface 302a of the base 302, and the front surface 306a of the front glass 306 and the front surface 302a of the base 302 are connected by the side surface 306b of the front glass 306.
  • the portion of the front glass 306 protruding forward from the base 302 is fitted into the opening 314 of the first heat receiving unit 310.
  • the side surface 306b of the front glass 306 is in the inner wall portion 313c of the opening 314 of the first heat receiving unit 310
  • the front surface 302a of the base portion 302 is in the flow path portion 313 (first pipe 317, second pipe 318) in a sheet shape.
  • the refrigerant Rg supplied to the first heat receiving unit 310 is diverted in two directions of the first pipe 317 and the second pipe 318 of the flow path portion 313, and is in front of the front surface 302a of the base portion 302 of the image display element 300 and on the front glass.
  • the first heat receiving unit 310 is provided with a flat surface portion 313b on the opening portion 314 side of the front surface 313a and the front surface 313a located in front and on the image display element 300 side.
  • the light-shielding mask glass 321 is arranged in parallel with the front glass 306 with an air gap in front of the front glass 306 of the image display element 300.
  • the flow path height d1 of the flow path portion 313 between the flat surface portion 313b and the image display element 300 is the flow path portion between the front surface 313a of the flow path portion 313 and the image display element 300.
  • the light-shielding mask glass 321 becomes smaller, so that the flow path portion 313 having a sufficiently large flow path height d2 can be secured on the outer peripheral side of the flat surface portion 313b.
  • the flow of the entire refrigerant is smoothed.
  • a flow path portion 313 having a flow path height d3 larger than the flow path height d2 is formed on the outer peripheral side of the image display element 300.
  • the light-shielding mask glass 321 is provided with a light-shielding area 323 that cuts light other than the light incident on the effective portion of the reflective image display unit 301 of the image display element 300 and the light reflected and emitted.
  • the light-shielding area 323 absorbs light, the temperature becomes high, so it is desirable to provide a heat insulating member between the flat surface portion 313b of the first heat receiving unit 310 and the light-shielding mask glass 321.
  • the projection type image display device has an image having a light source unit 101 that emits light and a reflection type image display unit 301 that modulates the light from the light source unit 101 according to an external signal. It includes a display element 300, a cooling device for cooling the image display element 300, and a projection lens unit 139 for magnifying and projecting an image generated by light modulated by the image display element 300.
  • the cooling device includes a first heat receiving unit 310 having a rectangular opening 314 in the center, a pump 140a that sends a liquid refrigerant Rg to the first heat receiving unit 310, and a radiator 150 that dissipates heat received by the refrigerant Rg. And.
  • the first heat receiving unit 310 forms a first inflow pipe 311 into which the refrigerant Rg flows in from the pump 140a, a first outflow pipe 312 in which the refrigerant Rg flows out, and an opening 314, and forms the first inflow pipe 311 and the first outflow.
  • a flow path portion 313 connecting the pipe 312 is provided.
  • the image display element 300 has a front glass 306 having a front surface 306a (first front surface) located in front of the reflective image display unit 301, and a base having a front surface 302a (second front surface) outside the front glass 306. It has 302 and.
  • the front surface 302a of the base 302 is parallel to the front surface 306a of the front surface glass 306 and is located behind and outside the front surface 306a of the front surface glass 306.
  • a part of the side surface 306b (first side surface) of the front glass 306 is exposed from the base 302 between the front surface 306a of the front glass 306 and the front surface 302a of the base 302.
  • the front surface 306a of the front glass 306 of the image display element 300 is inserted into the opening 314 of the first heat receiving unit 310, and the flow path portion 313 of the first heat receiving unit 310 is the side surface 306b and the base portion of the front glass 306 exposed from the base 302. It comes into contact with the front surface 302a of the 302 via the heat conductive member 355.
  • the front surface 313a of the flow path portion 313 of the first heat receiving unit 310 is located in front of the front surface 306a of the front glass 306.
  • the first heat receiving unit 310 has a surface 356 facing the inflow direction of the refrigerant Rg at least until the refrigerant Rg reaches the flow path portion 313 through the first inflow pipe 311 and the refrigerant Rg reaches the facing surface 356. collide. As a result, even when the refrigerant Rg contains air, the air flows as fine bubbles, so that it is possible to prevent the refrigerant Rg from being clogged.
  • the flow path portion 313 of the first heat receiving unit 310 has a flat surface portion 313b parallel to the front surface portion 313a, and the front surface portion 313a is around the flat surface portion 313b and is in the traveling direction of the modulated light more than the flat surface portion 313b. To position. That is, in the vicinity of the opening 314 of the first heat receiving unit 310, a flat surface portion 313b parallel to the front surface 313a of the flow path portion 313 and the front surface 306a of the front glass 306 is provided.
  • a light-shielding mask glass 321 is arranged on the flat surface portion 313b, and the light-shielding mask glass 321 is provided with a light-shielding area 323 that cuts off light other than light incident on the effective portion of the image display element 300 and light emitted by reflection. ..
  • the flat surface portion 313b is not always necessary as long as the flow path height d2 of the flow path portion 313 can be configured with dimensions close to the flow path height d1, and a support member for the light-shielding mask glass 321 is separately provided. 1 It may be provided on the front surface 313a of the flow path portion 313 of the heat receiving unit 310.
  • the flow path portion 313 of the first heat receiving unit 310 has a plurality of through holes 326A, 326B, 328A, 328B, 328C penetrating in the traveling direction of the modulated light.
  • the image display element 300 can be easily positioned by passing the pins 325A, 325B, 327A, 327B, 327C provided on the fixing bracket 324 through the through holes 326A, 326B, 328A, 328B, and 328C, respectively. ..
  • the light source unit 101 generates white light from the blue laser generated by the laser diode unit 101a, but the present invention is not limited to this.
  • Light of each color from a red semiconductor laser, a blue semiconductor laser, and a green semiconductor laser may be combined to generate white light, or a light source other than a laser such as a lamp may be used.
  • the refrigerant Rg has flowed into the first heat receiving unit and the second heat receiving unit in series, but the present invention is not limited to this.
  • the first heat receiving unit and the second heat receiving unit may be configured so that the refrigerant Rg flows in parallel.
  • a plurality of triangular prism or square prism prisms 134, 136, and 137 form an optical thin film on an optical path between the image display element 138 and the projection lens unit 139. It is provided with a prism unit 132 that is directly adhered through or fixed by maintaining an air gap.
  • a prism unit 132 that is directly adhered through or fixed by maintaining an air gap.
  • the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153 of the first heat receiving unit 141 extend in parallel with the surface of the flow path portion 154, and the flow path portion 154
  • the center of the rectangle formed by the prism unit 132 may be eccentric (biased) toward the incident side of the light incident on the corresponding prism of the prism unit 132 and connected to the flow path portion 154, respectively. Since the first inflow pipe 152 and the first outflow pipe 153 are eccentric to the incident side of the light incident on the prism unit 132 and connected to the flow path portion 154, the light is incident on the prism unit 132 in the flow path portion 154. The path on the side is shortened, and the cooling efficiency on the incident side of the light incident on the prism unit 132 can be improved. The same applies to the first inflow pipes 152A, 311 and the first outflow pipes 153A, 312 of the first heat receiving units 141A, 310 of the second and third embodiments.
  • the first inflow pipe 152 of the first heat receiving unit 141 is connected to the flow path portion 154 on the high light density portion side of the corresponding prism of the prism unit 132, and is the first.
  • the outflow tube 153 may be connected to the flow path portion 154 on the low light density portion side of the corresponding prism. Since the first inflow pipe 152 of the first heat receiving unit 141 is connected to the flow path portion 154 on the high light density portion side of the corresponding prism of the prism unit 132, the high temperature side of the protruding portion 138d is first. Since the refrigerant Rg can flow in, the cooling efficiency can be improved. The same applies to the first inflow pipes 152A, 311 and the first outflow pipes 153A, 312 of the first heat receiving units 141A, 310 of the second and third embodiments.
  • the projection type image display device of the present disclosure includes an image display element having a light source unit that emits light, a reflection type image display unit that modulates the light from the light source unit according to an external signal, and an image display element. It includes a cooling device for cooling and a projection lens unit for magnifying and projecting an image generated by light modulated by an image display element.
  • the cooling device includes a first heat receiving unit having a rectangular opening in the center, a pump that sends a liquid refrigerant to the first heat receiving unit, and a heat radiating unit that dissipates the heat received by the refrigerant.
  • the first heat receiving unit has a first inflow pipe into which the refrigerant flows from the pump, a first outflow pipe from which the refrigerant flows out, and a flow path portion which forms an opening and connects the first inflow pipe and the first outflow pipe.
  • the image display element has a protrusion on the side where the light from the light source unit is incident, which protrudes from the periphery of the reflection type image display unit in the direction in which the modulated light travels.
  • the protrusions are the first front surface on the side where the light from the light source unit is incident, the first side surface extending rearward from the outer end of the first front surface, and the light parallel to the first front surface and the first front surface.
  • the protruding portion of the image display element is inserted into the opening of the first heat receiving unit, and the flow path portion of the first heat receiving unit comes into contact with the first side surface and the second front surface of the protruding portion via the heat conductive member.
  • the front surface of the flow path portion of the first heat receiving unit is located on the same surface as the first front surface of the protrusion or in front of the first front surface of the protrusion.
  • the flow path portion of the first heat receiving unit comes into contact with the first side surface and the second front surface of the image display element via the heat conductive member, so that the light incident side of the image display element can be efficiently cooled. Can be done. Further, in the cooling device, since the front surface of the flow path portion of the first heat receiving unit is located on the same surface as the first front surface of the image display element or in front of the first front surface, the front surface and the inner wall of the flow path portion. Even when bending R is required at the corner with the portion, it is possible to sufficiently secure the contact area with the first side surface.
  • a plurality of triangular prism or square prism prisms are directly adhered or air on the optical path between the image display element and the projection lens unit via an optical thin film. It is equipped with a prism unit that is fixed while maintaining a gap.
  • the first inflow pipe and the first outflow pipe of the first heat receiving unit extend parallel to the surface formed by the flow path portion, and light to the prism unit with respect to the center of the opening formed by the flow path portion. It is connected to the flow path at a position eccentric to the incident side of.
  • the flow path portion of the first heat receiving unit has a first pipe and a second pipe that branch from the first inflow pipe and join at the first outflow pipe.
  • the first pipe and the second pipe form different sides of the rectangular opening of the first heat receiving unit, and the first pipe and the second pipe have the same length.
  • a plurality of triangular prism or square prism prisms are directly placed on the optical path between the image display element and the projection lens unit via the optical thin film. It is equipped with a prism unit that is fixed by maintaining adhesion or air gaps.
  • the position where the first inflow tube of the first heat receiving unit is connected to the flow path portion is connected to the flow path portion on the side where the light density of the prism unit is high, and the first outflow tube is the light source portion incident on the prism unit. It is located on the side where the light density of the light from is high.
  • the first inflow tube and the first outflow tube of the first heat receiving unit are provided along the longitudinal direction of the prism facing the image display element of the prism unit. Postpone.
  • the incident light is incident on the reflective image display unit on a plane parallel to the reflective image display unit of the image display element.
  • the first inflow pipe and the first outflow pipe of the first heat receiving unit extend.
  • the first heat receiving unit is in the inflow direction of the refrigerant at least until the refrigerant reaches the flow path portion through the first inflow pipe. It has faces that intersect or face each other.
  • At least one of the first inflow pipe and the first outflow pipe of the first heat receiving unit is connected to the flow path portion via a joint.
  • a second heat receiving unit for receiving the driving heat of the image display element
  • the first heat receiving unit includes a prism unit and an image display element. Placed between and.
  • the image display element is arranged between the first heat receiving unit and the second heat receiving unit.
  • the second heat receiving unit includes a second inflow pipe for flowing the refrigerant and a second outflow pipe for flowing out the refrigerant.
  • the first heat receiving unit and the second heat receiving unit are configured so that the refrigerant flows in parallel.
  • the flow path portion of the first heat receiving unit is composed of two brazed plates, and the two plates are brazed. Each mating surface to be brazed is parallel to the inner wall forming the opening.
  • the flow path portion of the first heat receiving unit is composed of two brazed metal plates, and the two plates are formed.
  • the brazed mating surface extends from the outer periphery of the flow path portion in a direction perpendicular to the inner wall portion of the first heat receiving unit forming the opening.
  • the reflection type image display unit is a digital mirror device.
  • the flow path portion of the first heat receiving unit is made of an aluminum clad material.
  • the image display element has a protrusion located outside the reflective image display unit, and the protrusions are the first front surface, the second front surface, and the projection type image display unit. It has a first aspect.
  • the image display element includes a front glass located in front of the reflective image display unit, a base having a second front surface located outside the front glass, and a base portion having a second front surface.
  • the first front surface is the front surface of the front glass
  • the first side surface is the side surface of the front glass.
  • the flow path portion of the first heat receiving unit has a flat surface portion parallel to the front surface of the flow path portion, and the front surface of the flow path portion is around the flat surface portion. It is located in front of the flat surface.
  • the flow path portion of the first heat receiving unit has a plurality of through holes penetrating in the front-rear direction.
  • the present disclosure is applicable to a projection type display device including an image display element having a reflective image display unit.

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Abstract

投写型画像表示装置の冷却装置は、矩形の開口部を有する第1受熱ユニットを備える。第1受熱ユニットは、流路部を備える。投写型画像表示装置の画像表示素子は、反射型画像表示部の前方に位置する第1の前面と、第1の前面と平行であって、第1の前面の後方かつ外方に位置する第2の前面と、第1の前面と第2の前面との間に位置する第1の側面と、を有する。第1受熱ユニットの開口部に画像表示素子の第1の前面が挿入され、第1受熱ユニットの流路部は、画像表示素子の第1の側面及び第2の前面と熱伝導部材を介して接触する。第1受熱ユニットの流路部の前面は、画像表示素子の第1の前面と同じ面上または第1の前面よりも前方に位置する。

Description

投写型画像表示装置
 本開示は、画像表示素子を用いる投写型画像表示装置に関し、詳しくは、画像表示素子の冷却装置の構成に関する。
 従来、投写型画像表示装置の画像表示素子として反射型画像表示部が用いられることがある。反射型画像表示部の一例として、DMD(Digital Mirror Device:デジタルミラーデバイス)が挙げられる。DMDは無機材料から構成されており高信頼性を有しているので、超高輝度投写型画像表示素子にも多く用いられている。しかしながら、DMDのような反射型画像表示部の高信頼性を維持するためには、画像表示素子において要求される温度を実現する必要がある。
 反射型画像表示部の冷却は、主に背面にヒートシンクや液冷装置などの放熱手段を接続して行われている。併せて反射型画像表示部の光入射側(前面側)にも銅板など熱伝導性の優れた材料やヒートパイプの接続や、液冷装置を備える場合もある。
 例えば、特許文献1及び特許文献2では、プリズムとDMDとの間隙に空気または液体の冷媒を流してDMDを冷却する構造を開示している。
国際公開2005/017615号 特許第4958378号
 しかしながら、反射型画像表示部の光入射側の冷却は、反射型画像表示部の前面に配置される光学部材、例えばプリズム、との距離が短いことから、十分な冷却性能を実現することができなかった。特許文献1の構造では、埃が画像表示部の光路有効領域への付着が避けられず、また、冷媒が空気では熱伝導効率が限定的となるので、光出力の低い投写型画像表示装置に限定される。
 特許文献2の構造では、画像表示部と投写光学系の一部であるプリズムとの間に液体である冷媒を流す配管チューブを配置している。冷媒として空気ではなく液体を用いることで冷却効率を向上させている。しかしながら、投写される画像の輝度を明るくするために光源からの光量を大きくすることが求められており、画像表示部の冷却効率を向上する必要がある。
 本開示は、投写型画像表示装置において、冷却効率を向上させた冷却装置を備える投写型画像表示装置を提供することを目的とする。
 本開示の投写型画像表示装置は、光を出射する光源部と、光源部からの光を外部信号に応じて変調する反射型画像表示部を有する画像表示素子と、画像表示素子を冷却する冷却装置と、画像表示素子により変調された光により生成された画像を拡大投写する投写レンズユニットと、を備える。冷却装置は、矩形の開口部を有する第1受熱ユニットと、第1受熱ユニットに液体である冷媒を送るポンプと、冷媒が受熱した熱を放熱する放熱部と、を備える。第1受熱ユニットは、冷媒が流入する第1流入管と、冷媒が流出する第1流出管と、開口部を形成し、第1流入管と第1流出管とを繋ぐ流路部と、を備える。画像表示素子は、反射型画像表示部の前方に位置する第1の前面と、第1の前面と平行であって、第1の前面の後方かつ外方に位置する第2の前面と、第1の前面と第2の前面との間に位置する第1の側面と、を有する。第1受熱ユニットの開口部に画像表示素子の第1の前面が挿入され、第1受熱ユニットの流路部は、画像表示素子の第1の側面及び第2の前面と熱伝導部材を介して接触し、第1受熱ユニットの流路部の前面は、画像表示素子の第1の前面と同じ面上または第1の前面よりも前方に位置する。
 本開示における投写型画像表示装置は、冷却効率を向上させた冷却装置を備える投写型画像表示装置を提供することが可能である。
実施の形態1の投写型画像表示装置の構成図 実施の形態1のプリズムユニットの周辺構成図 実施の形態1の画像表示素子の周辺構成図 実施の形態1の画像表示素子の斜視図 実施の形態1の冷却装置の液冷モジュールの接続を示す図 実施の形態1の第1受熱ユニットの斜視図 実施の形態1の第1受熱ユニットの背面図 実施の形態1の第1受熱ユニットの側面図 実施の形態1の第1受熱ユニットの正面図 図7Cにおける第1受熱ユニットの8方向矢視図 図7Cにおける第1受熱ユニットの9-9断面図 実施の形態1の画像表示素子及び第1受熱ユニットの断面図 図10Aにおける画像表示素子の突出部の部分断面図 実施の形態1の変形例1における第1受熱ユニットの斜視図 実施の形態2の投写型画像表示装置の構成図 実施の形態2の画像表示素子の周辺構成図 実施の形態3の第1受熱ユニットの周辺構成図 実施の形態3の画像表示素子の斜視図 実施の形態3の画像表示素子の断面図 実施の形態3の第1受熱ユニットの正面図 図17Aにおける第1受熱ユニットの17B矢視図 実施の形態3の第1受熱ユニットの背面図 実施の形態3の画像表示素子と第1受熱ユニットとの配置を示す部分断面図 変形例2における冷却装置の液冷モジュールの接続を示す図 変形例3におけるプリズム側から見た第1受熱ユニットの正面図 変形例4におけるプリズム側から見た第1受熱ユニットの正面図
 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。
 (実施の形態1)
 以下、図1~図5を用いて、実施の形態1を説明する。
 [1.構成]
 [1-1.全体の構成]
 図1を参照して、本開示の実施の形態1の投写型画像表示装置の概略構成を説明する。図1は、実施の形態1の投写型画像表示装置の構成図である。以下の説明の便宜上、図1では図中に示すXY直交座標系をとるものする。
 投写型画像表示装置100は、光源部101と、導光光学系LLと、プリズムユニット132と、3つの画像表示素子138R、138G、138B(総称して、画像表示素子138という)と、冷却装置CL(図5参照)と、投写レンズユニット139とを備える。光源部101は光を出射し、導光光学系LLは、光源部101からの光をプリズムユニット132を介して画像表示素子138R,138G,138Bへ導く。プリズムユニット132は、光源部101からの光を青色光、赤色光、緑色光に分離して画像表示素子138R,138G,138Bへ導く。画像表示素子138R,138G,138Bは、それぞれ分離された光源部101からの光を外部信号に応じて変調する。冷却装置CLは画像表示素子138R,138G,138Bを冷却する。投写レンズユニット139は、画像表示素子138R,138G,138Bにより変調された光により生成された画像を拡大投写する。
 光源部101は、レーザダイオードユニット101a,101b、ミラー102,104,109,114、レンズ103,108,110,112,113、拡散板105,115、コンデンサレンズ106,116,117、ダイクロイックミラー107、ロッドインテグレータ111、蛍光体ホイール装置118を備える。
 レーザダイオードユニット101a,101bは、それぞれ、複数個の光源を備え、光源は、それぞれ、一対の例えば青色のレーザダイオードとその出射側に配置されたコリメートレンズとを有する。これにより、光源は、広がりを抑えられたレーザ光を出射することができる。
 レーザダイオードユニット101aから出射した光は部分的開口を持つミラー102に入射する。ミラー102への入射光は、その一部の光がミラー102の部分的開口を通って+X方向に出射し、残りの光は反射部で+Y方向に反射する。
 レーザダイオードユニット101bから出射した光もミラー102に入射する。ミラー102に入射することで同様に、一部の光がミラー102の部分的開口を抜けて+Y方向に出射し、残りの光は反射部で+X方向に反射する。レーザダイオードユニット101a,101bの出射光のうち、+X方向に進む光と+Y方向に進む光について青色光の比は後者の比率が高くなるようにミラー102の部分的開口の形状は設計されている。
 +X方向に出射された青色光は、レンズ103で集光され、ミラー104で反射されたあと、拡散板105近傍に集光され拡散板105で拡散される。拡散された青色光はコンデンサレンズ106に入射して平行光となってダイクロイックミラー107に入射する。ダイクロイックミラー107は青色光を透過し、それ以外の色光は反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー107に入射した青色光はダイクロイックミラー107を透過する。透過した青色光はレンズ108、ミラー109、レンズ110を経て矩形開口を持つロッドインテグレータ111の入射面に集光される。
 部分的開口を持つミラー102を経て+Y方向に進んだ光は、ミラー114を挟んでアフォーカル系を構成するレンズ112とレンズ113で収束され拡散板115に入射される。拡散板115に入射された青色レーザ光はここで拡散された後、ダイクロイックミラー107を透過してコンデンサレンズ116,117に入射する。ここに入射した青色光は蛍光体ホイール装置118の蛍光体部119に入射する。
 蛍光体部119は、例えばセラミック蛍光体であり、その励起光入射面と反対面には蛍光光の波長の光は反射する反射層(不図示)が形成されている。反射層は熱伝導性に優れたスプレッダー121と図では省略している接着層を介して固着されている。スプレッダー121は円盤であり中心にあるモータ122により回動可能に構成されている。
 蛍光体部119に入射した青色光は蛍光体部119に入射することで黄色光に変換され、背面の反射層に反射されてコンデンサレンズ117側に射出される。コンデンサレンズ117を経た黄色光はコンデンサレンズ116を透過して、ダイクロイックミラー107に入射される。黄色光はここで反射されて青色光と同様にレンズ108、ミラー109、レンズ110を経て矩形開口を持つロッドインテグレータ111の入射面に集光せしめられる。ロッドインテグレータ111の内部においてレーザ光源の青色光と蛍光光の黄色光が重畳されて白色光が生成される。
 このように、光源部101は白色光を出射する構成であれば、上述した構成以外の構成でもよい。
 導光光学系LLは、リレーレンズ123,124,ミラー125、フィールドレンズ126、全反射プリズム127、を備える。
 ロッドインテグレータ111から出射光はリレーレンズ123,124を通過して折り返しミラー125で反射される。全反射された光は、フィールドレンズ126を通過して、全反射プリズム127に入射する。全反射プリズム127は第1のプリズム128と第2のプリズム129を備え、第1のプリズム128と第2のプリズム129との間にわずかな間隙(エアギャップ)を維持して固定されている。全反射プリズム127に入射した光は第1のプリズム128の側面130で全反射された後、第1のプリズム128の側面131を通過してプリズムユニット132に入射する。
 プリズムユニット132は青色光を反射する特性を備えた青透過ダイクロイックミラー面133を備えた第1のプリズム134と、赤色光、青色光を反射する特性を備えた緑透過ダイクロイックミラー面135を備えた第2のプリズム136、第3のプリズム137を接着固定して成る。ただし、第1のプリズム134、第2のプリズム136の間は全反射を利用するためエアギャップが設けられている。
 第1のプリズム134、第2のプリズム136、第3のプリズム137のそれぞれの端面と対向して画像表示素子138R,138G,138Bがそれぞれ配置されている。画像表示素子138は複数の微小なミラーが2次元的に配置されている反射型画像表示部138a(図3参照)を備えている。外部からの画像信号に合わせて、微小なミラーのそれぞれの傾斜方向が2方向に制御される。ON信号時の倒れ角でミラーからの反射光はプリズムユニット132に対して入射角0度で戻り、OFF信号時は大きな角度を持ってプリズムユニット132に再度入射する。
 画像表示素子138Bは青光変調用、画像表示素子138Rは赤光変調用、画像表示素子138Gは緑光変調用である。現在、市場においてこれら画像表示素子はDMDとして投写型画像表示装置に用いられているデバイス素子がある。
 画像表示素子138R,138G,138Bでそれぞれの各画素において白表示モードのものは再度プリズムユニット132に戻り、全反射プリズム127の第1のプリズム128、第2のプリズム129を透過して投写レンズユニット139に入射し、図には示していないスクリーンに至る。このようにしてカラー表示を実現する。
 [1-2.要部の構成]
 次に、図2を参照して、要部の構成の説明をする。図2はプリズムユニット132の周辺の構成図である。なお、図2において、画像表示素子138Rをわかりやすく示すために第2受熱ユニットを省略して示している。また、画像表示素子138の周辺の構成において、プリズムユニット132側を前方、その反対方向を後方とする。
 画像表示素子138は光源部101からの強力な光を受けて反射するが、画像表示素子138の反射型画像表示部138aを構成する微小ミラー間に入射して吸収される光や画像表示素子138自体の駆動のために発熱する。画像表示素子138の信頼性を確保するために所望の温度に維持することが求められる。そのため図3に示すように第1受熱ユニット141及び第2受熱ユニット140が設けられている。
 画像表示素子138の周辺構造を、図3を参照して説明する。図3は画像表示素子の周辺構成図であり、3つの画像表示素子138R,138G,138Bのうち1つの色光に対応する画像表示素子の周辺の構造を示す。駆動基板142は、制御部(図示省略)と接続され、制御部から表示する画像コンテンツに応じた外部信号を入力する。駆動基板142と画像表示素子138とがソケット143を介して電気的に接続される。
 画像表示素子138は固定金具144と金具145によって挟まれて支持される。画像表示素子138の前面側には反射型画像表示部138aへ入射する有効光を透過するマスク基板146と断熱基板147がマスク基板支持金具148により支持されており、この画像表示素子138と断熱基板147の間に第1受熱ユニット141が配置される。マスク基板146は、第1~第3のプリズム134,136,137内をそれぞれ進行する迷光を吸収する。
 第2受熱ユニット140は、図示していない押圧バネで画像表示素子138の背面に導電グリスを介して接し、画像表示素子138の駆動熱を受熱することが可能となっている。第1受熱ユニット141は画像表示素子138の前方へ突出する突出部138dの外側面部とシート状の熱伝導部材155を介して熱的に接続される(図10A参照)。
 次に、図4を参照する。図4は、画像表示素子の斜視図である。画像表示素子138は、基部138cから前方に突出した四角筒形状の突出部138dを有している。突出部138dは開口138eを有し、基部138cに配置された反射型画像表示部138aの前面が開口138eを通して露出している。突出部138dは前面視で矩形形状を有する。
 次に、図5を参照する。図5は冷却装置CLの液冷モジュールの接続を示す図である。第1受熱ユニット141は、第1受熱ユニット141へ冷媒が流入する第1流入管152と、第1受熱ユニット141から冷媒が流出する第1流出管153と、を備える。また、第2受熱ユニット140は、第2受熱ユニット140へ冷媒が流入する第2流入管162と、第2受熱ユニット140から冷媒が流出する第2流出管163とを備える。
 第2受熱ユニット140はポンプ140aを内蔵しており、第2受熱ユニット140から送られる冷媒は、第2流出管163、配管191及び第1流入管152を通って第1受熱ユニット141に流入する。第1受熱ユニット141に流入した冷媒は、画像表示素子138の前面の熱を吸熱して温度が上昇する。温度が上昇した冷媒は、第1受熱ユニット141から流出され、第1流出管153、配管192を通って、放熱部としてのラジエター150に流入する。冷媒はラジエター150で冷却され、冷却された冷媒は、配管193及びリザーブタンク151、配管194を通過して再度、第2受熱ユニット140へと循環する。
 次に、図6~図9を参照して第1受熱ユニット141の構成について説明する。図6は第1受熱ユニット141の斜視図である。図7Aは第1受熱ユニット141の背面図である。図7Bは第1受熱ユニット141の側面図である。図7Cは第1受熱ユニット141の正面図である。図8は図7Cにおいての8方向矢視図である。図9は図7Cにおいての9-9断面図である。
 流路部154の4つの角のうちの1つの角あるいはその近傍に第1流入管152が接続されている。流路部154は、画像表示素子138の前面の形状に沿うように形成されている。流路部154は、例えば、画像表示素子138の突出部138dの外側面に嵌め込まれる開口部179を有する。流路部154は、第1流入管152の接続箇所から2つの方向に分岐し、画像表示素子138の周囲を廻って再び合流して第1流出管153に至る。第1流入管152から流入した冷媒は、流路部154を通って第1流出管153から流出し、配管を経てラジエター150に至る。
 第1流入管152、第1流出管153は、流路部154の4つの角の対角に位置するように接続されている。第1流入管152は、流路部154の1つの角に位置する第1継ぎ手157で接続されている。また、第1流出管153は、流路部154の1つの角に位置する第2継ぎ手161で接続されている。
 流路部154は、第1継ぎ手157から分岐する第1配管173と第2配管174とを備える。第1配管173及び第2配管174は第2継ぎ手161でそれぞれ合流する。第1配管173及び第2配管174はそれぞれ、同じ長さである。すなわち、第1流入管152から第1流出管153に至る流路部154での距離は同じとなっており、冷媒Rgの流量がバランスよく分岐される。ここで、第1配管173と第2配管174とが同じ長さとは、完全一致の長さでなくてもよく、略同じ長さでもよい。上述の通り、画像表示素子138と流路部154間には熱伝導部材155を介して熱的に接続されているので、画像表示素子138の前部の熱を吸熱することができる。
 第1受熱ユニット141は、中央部に開口部179を備える。開口部179は、第1配管173および第2配管174により形成される。開口部179は、画像表示素子138の突出部138dの先端形状よりも1周り大きな形状であり、例えば、矩形の形状である。
 第1受熱ユニット141において、矩形の流路部154の2つの角部と第1流入管152、第1流出管153がそれぞれ、第1継ぎ手157及び第2継ぎ手161を介してろう付けされている。第1流入管152は、丸形状管を曲げ加工して第1継ぎ手157に接続され、第1流出管153は、同様に第2継ぎ手161に接続されている。
 また、流路部154(第1流入管152、第1流出管153)は図9に示すように上下2枚の薄い金属板175,176をろう付けして構成されている。この際、例えば、クラッド材製の金属板175,176を組み上げ、加熱炉に通すことで流路部154を形成することができる。流路部154は、例えば、アルミクラッド材製である。
 図10A及び図10Bに示すように、画像表示素子138の突出部138dは、外側部に階段形状を有している。突出部138dは、第1の前面138daと一段下方(後方)に形成された第2の前面138dbと、さらに一段下方(後方)に形成された当たり面としての第3の前面138dcとを備える。第2の前面138dbは第1の前面138daよりも外方に、第3の前面138dcは第2の前面138dbよりも外方に位置するように形成されている。第1の前面138daと第2の前面138dbとは、立ち壁部としての第1の側面138ddで接続されている。第2の前面138dbと第3の前面138dcとは、立ち壁部としての第2の側面138deで接続されている。
 第1の側面138ddは、第1の前面138daの外端部から後方に延びる。第2の前面138dbは、第1の側面138ddの後端部から外方に第1の前面138daと平行に延びる。第2の側面138deは、第2の前面138dbの外端部から後方に延びる。第3の前面138dcは、第2の側面138deの後端部から外方に第1の前面138daと平行に延びる。第1の前面138daと第1の側面138ddとで第1の段部138dfを構成し、第2の側面138deと第3の前面138dcとで第2の段部138dgを構成する。
 第1受熱ユニット141の流路部154は、突出部138dの第1の側面138dd及び第2の前面138dbと熱伝導部材155を介して接触する。これにより、マスク基板146により吸収しきれなかった迷光が突出部138d及び反射型画像表示部138aの前面に照射されても、照射による熱を熱伝導部材155を介して流路部154へ伝えることができる。
 第1受熱ユニット141の流路部154の前面175cは、突出部138dの第1の前面138daと同じ面上または第1の前面138daよりも前方に、すなわち、変調された光が進行する方向に凸となるように位置する。これにより、金属板175の加工において流路部154の前面175cと内壁部181との角に曲げRが必要な場合でも十分に第1の側面138ddと接触面積を確保することができる。
 上下の金属板175,176の加工を簡単な形状とするために、金属板175と金属板176のそれぞれに、画像表示素子138の突出部138dの第1の側面138ddと対向する部分を形成し、これらの対向するそれぞれの部分を第1ろう付け面175a,176aとして互いにろう付けしている。また、第1の側面138ddと直角な方向に、金属板175と金属板176のそれぞれに流路部154の外周に延出する部分を形成し、これらの延出する部分をそれぞれ第2ろう付け面175b,176bとして互いにろう付けしている。
 金属板175の第1ろう付け面175aの反対側の面は、流路部154の内壁部181を構成する。したがって、2枚の金属板175,176のろう付けされるそれぞれの第1ろう付け面175a,176aは、開口部179を形成する内壁部181と平行である。
 流路部154において、画像表示素子138の第1の側面138ddと対向する部分の厚みは薄い方が、画像表示素子138と冷媒Rg間の熱抵抗をより下げることができるが、第1の側面138ddと対向する第1ろう付け面175a,176aでそれぞれろう付けする方が容易に流路部154を作成することができる。
 また、図8で示すように、第1継ぎ手157は、破線で示した内部構造において、冷媒の流入方向に対して交差する面である斜面156を有する。リザーブタンク151を経て第1流入管152から第1継ぎ手157へ流入した冷媒は、斜面156に衝突する。これにより、空気が冷媒に混入している場合であっても、衝突により空気が細かい泡となって流れていく。このように、空気溜まりが第1継ぎ手157に発生しにくいので冷媒が停滞することなく下流に流し込まれる。なお、斜面156は、第1継ぎ手157に限らず、少なくとも冷媒Rgが第1流入管152を経て流路部154に至る前に配置されていればよい。
 流路部154と第1流入管152及び第1流出管153とのそれぞれの接続に、第1継ぎ手157及び第2継ぎ手161をそれぞれ介することで、配置可能な空間に収納するため、第1流入管152及び第1流出管153の付け根に小さな曲げRの加工することなく流路部154に接続することができる。
 画像表示素子138は図3及び図4に示すように突出部138dの階段状の平面部の1面が第3の前面138dcとなっており、第3の前面138dcが固定金具144の爪部159に当てられている。画像表示素子138に対向して配置されるプリズムユニット132と画像表示素子138との間を第1流入管152、第1流出管153が延出して他の冷却モジュールに接続される。
 第1受熱ユニット141は、固定金具144とプリズムユニット132でなる空間の固定金具144側に偏って配置され、第1流入管152及び第1流出管153を流路部154よりもプリズム側に偏芯して配置することで、狭い空間でも、第1流入管152、第1流出管153を配置出来る。この偏芯は図11の例のように管を曲げることで対応可能であるし、図4のように継ぎ手部分で流入側流出側を偏芯して設けることで実現可能である。
 また、第1受熱ユニット141の第1流入管152および第1流出管153は、図7Cおよび図8に示すように、画像表示素子138に対面するプリズム134,136,137の長手方向に沿って、反射型画像表示部138aへの入射光の入射する方向の反対側に、延出している。
 図11を参照して、第1受熱ユニット141の変形例1を説明する。図11は、第1受熱ユニット141の変形例1を示す斜視図である。図11において、第1流入管152、第1流出管153と流路部154の配管接続において第1流入管152、第1流出管153を90度曲げが可能な場合は、流路部154の根元に凸部160を設けて立壁部164に流入する冷媒が衝突されることで、上述の斜面156(図8参照)と類似の効果を得ることができる。なお、リザーブタンク151が冷媒中に混入した空気を除去する機能を有していれば、この点において斜面156、及び立壁部164は省略してもよい。ただし、斜面156、及び立壁部164があることで、流路部154が2つに分岐する際の冷媒Rgの流量をバランスよくするのに有益である。
 図9において、流路部154は2枚の板金から構成されているが、板金と切削部品とでも構成してもよい。流路部154は、2枚の板金から構成する方が、加工費を低減することができる。
 実施の形態1において、第2受熱ユニット140はポンプ140aを内蔵している構成であったが、ポンプ140aは第2受熱ユニット140とは別体として設けられてもよい。
 [2.効果等]
 以上のように、本実施の形態に係る投写型画像表示装置100は、光を出射する光源部101と、光源部101からの光を外部信号に応じて変調する反射型画像表示部138aを有する画像表示素子138と、画像表示素子138を冷却する冷却装置CLと、画像表示素子138により変調された光により生成された画像を拡大投写する投写レンズユニット139と、を備える。冷却装置CLは、中央部に矩形の開口部179を有する第1受熱ユニット141と、第1受熱ユニット141に液体である冷媒Rgを送るポンプ140aと、冷媒Rgが受熱した熱を放熱するラジエター150と、を備える。第1受熱ユニット141は、ポンプ140aから冷媒Rgが流入する第1流入管152と、冷媒Rgが流出する第1流出管153と、開口部179を形成し、第1流入管152と第1流出管153とを繋ぐ流路部154と、を備える。画像表示素子138は、反射型画像表示部138aの外方に位置する突出部138dを有する。突出部138dは、反射型画像表示部138aよりも前方に位置する第1の前面138daと、第1の前面138daの外端から後方に延びる第1の側面138ddと、第1の前面138daと平行かつ第1の側面138ddの後端から外方に延びる第2の前面138dbとを有する。第1受熱ユニット141の開口部179に画像表示素子138の突出部138dが挿入され、第1受熱ユニット141の流路部154は、突出部138dの第1の側面138dd及び第2の前面138dbと熱伝導部材155を介して接触する。第1受熱ユニット141の流路部154の前面175cは、突出部138dの第1の前面138daと同じ面上または第1の前面138daよりも前方に位置する。
 画像表示素子138の突出部138dの第1の側面138dd及び第2の前面138dbに熱伝導部材155を介して第1受熱ユニット141の流路部154が接触するので、画像表示素子138の光入射側を効率良く冷却することができる。また、第1受熱ユニット141の流路部154の前面175cは、突出部138dの第1の前面138daと同じ面上または突出部138dの第1の前面138daよりも前方に位置し、金属板175の加工において流路部154の前面175cと内壁部181との角に曲げRが必要な場合でも十分に第1の側面138ddと接触面積を確保することができる。
 第1受熱ユニット141の流路部154は、第1流入管152から分岐し第1流出管153で合流する第1配管173と第2配管174とを有し、第1配管173及び第2配管174は、第1受熱ユニット141の矩形の開口部179の異なる辺を形成し、第1配管173と第2配管174とは、同じ長さである。第1配管173と第2配管174とが同じ長さであるので、開口部179に沿って、分岐された流路部154において均一に冷却することができる。
 画像表示素子138に対面するプリズム134,136,137の面の長手方向に沿って、第1受熱ユニット141の第1流入管152及び第1流出管153が延出する。これにより、画像表示素子138の前面冷却構造を省スペース化することができる。
 第1受熱ユニット141は、少なくとも冷媒Rgが第1流入管152を経て流路部154に至るまでに、冷媒Rgの流入方向に対して交差する斜面156を有し、冷媒Rgは交差する斜面156へ衝突する。これにより、冷媒Rgに空気が含まれている場合も、空気が細かい泡となって流れていくので、冷媒Rgが詰まるのを防止することができる。
 第1受熱ユニット141の第1流入管152と流路部154とが第1継ぎ手157を介して接続され、または、第1受熱ユニット141の第1流出管153と流路部154とが第2継ぎ手161を介して接続されている。
 投写型画像表示装置100は、画像表示素子138の駆動熱を受熱する第2受熱ユニット140を備え、第1受熱ユニット141は、プリズムユニット132と画像表示素子138との間に配置され、画像表示素子138は、第1受熱ユニット141と第2受熱ユニット140との間に配置されている。第2受熱ユニット140は、冷媒Rgを流入する第2流入管162と、冷媒Rgを流出する第2流出管163と、を備える。
 画像表示素子138が、第1受熱ユニット141と第2受熱ユニット140との間に配置され、第1受熱ユニット141と第2受熱ユニット140それぞれに冷却されているので、画像表示素子138の両面を冷却することができ、冷却効率を向上させることができる。
 第2受熱ユニット140の第2流出管163から流出する冷媒Rgが第1受熱ユニット141の第1流入管152に至るように、第2流出管163と第1流入管152とが直列に繋がれている。これにより、画像表示素子138の冷却構造を省スペース化することができる。
 第1受熱ユニット141の流路部154はろう付けされた2枚の金属板175,176から構成され、2枚の金属板175,176がろう付けされた合わせ面である第1ろう付け面175a,176aは、開口部179を形成する流路部154の内壁部181と平行である。
 第1受熱ユニット141の流路部154はろう付けされた2枚の金属板175,176から構成され、2枚の金属板175,176がろう付けされた合わせ面である第2ろう付け面175b,176bは、開口部179を形成する流路部154の内壁部181と垂直な方向に流路部154の外周から延出している。
 (実施の形態2)
 実施の形態2に係る投写型画像表示装置200は、上述の実施の形態1に係る投写型画像表示装置100と異なる構成で、フルカラーの画像を投写する。図12を参照して、本開示の実施の形態2に係る投写型画像表示装置200を説明する。図12は、本開示の実施の形態2に係る投写型画像表示装置200の構成の概略図である。なお、以下に説明する点以外の構成については、実施の形態2に係る投写型画像表示装置200と実施の形態1に係る投写型画像表示装置100とは共通である。
 図12に示すように、実施の形態2に係る投写型画像表示装置200は、光を発生させる光源部201と、光を画像光に変換する画像生成ユニット202と、画像光を、例えばスクリーンに投写する投写レンズユニット203とから構成される。
 実施の形態2の場合、光源部201は、例えば、高圧水銀灯であって白色の拡散光を出射する光源ランプ204を備える。また、光源部201は、光源ランプ204から出射された光を画像生成ユニット202に導光する複数の光学要素を備える。これらの光学要素を、光の伝播とともに説明する。
 光源ランプ204から出射された拡散光は、リフレクタ205によって、矩形状断面を備えるロッドインテグレータ206の入射面に集光される。
 ロッドインテグレータ206の出射面の前方には、カラーホイール207が配置されている。カラーホイール207は、光源ランプ204からの白色光に含まれる赤色光のみを透過する赤色透過フィルタ、緑色光のみを透過する緑色透過フィルタ、および青色光のみを透過する青色透過フィルタを備える。カラーホイール207がモータ208によって回転されることにより、赤色透過フィルタ、緑色透過フィルタ、および青色透過フィルタが順に且つ繰り返し、ロッドインテグレータ206の出射面の前方に配置される。その結果、カラーホイール207から、赤色光、緑色光、および青色光が順に且つ繰り返して出射される。
 カラーホイール207を通過した光は、レンズ209、レンズ210、レンズ211、ミラー212、およびレンズ213を介して、画像生成ユニット202に入射する。
 実施の形態2の場合、画像生成ユニット202は、全反射プリズム214と、1つの画像表示素子223とを有する。
 実施の形態2において、全反射プリズム214は、第1のプリズム215及び第2のプリズム216を備える。第1のプリズム215及び第2のプリズム216は、実質的に三角柱形状を有するプリズムであって、例えばガラス材料から作製されている。第1のプリズム215と第2のプリズム216との間に、数μmのエアギャップ217が形成されている。
 第1のプリズム215は、光源部201からの光Liが入射する側面218と、入射した光Liを反射する側面219と、反射した光Liが透過し、画像表示素子223に対向する側面220とを備える。
 第2のプリズム216は、第1のプリズム215の側面219に対して平行に間隔をあけて対向することによってエアギャップ217を形成する側面221と、投写レンズユニット203に対して対向する側面222とを備える。第1のプリズム215の側面219と第2のプリズム216の側面221は、例えば、光が透過する部分以外の部分に接着剤を介して互いに接着されることにより、エアギャップ217を形成する。
 画像表示素子223は、反射型画像表示部としてのDMDを備える。画像表示素子223には、光源部201から全反射プリズム214の第1のプリズム215を介して、光、すなわち赤色光、緑色光、および青色光が順に且つ繰り返して入射する。
 また、画像表示素子223からの反射光、すなわち、画像光Lpは、全反射プリズム214に入射し、そのエアギャップ217(内部全反射面)を透過し、第2のプリズム216の側面222から投写レンズユニット203に出射される。そして、画像光は、投写レンズユニット203によってスクリーンに投写される。
 実施の形態2においても、上述の実施の形態1と同様に、画像表示素子223のDMDの前面周辺には第1受熱ユニット141Aが設けられている。
 図13は、画像表示素子223の周辺構造を示す斜視図である。図13に示すように、画像生成ユニット202は、プリズムケース224、パッキン225、遮光マスク226、断熱材227、第1受熱ユニット141A、駆動基板142A、ソケット143A、絶縁シート231、及び押さえ金具232を備える。
 全反射プリズム214が内包され、側面220の当て付くプリズムケース224に対して、パッキン225、遮光マスク226、断熱材227を介して画像表示素子223が隙間なく配置され、画像表示素子223のDMDの周辺には実施の形態1と同様の第1受熱ユニット141Aが図には示されていない熱伝導部材を介して接続されている。一方、画像表示素子223はソケット143A、駆動基板142A、絶縁シート231、押さえ金具232と配置されて画像表示素子223と駆動基板142Aは電気的に接続されている。
 図13では省略しているが、図3に示しているように、押さえ金具232の背面に、実施の形態1の第2受熱ユニット140が配置される。
 液冷モジュールの接続については、実施の形態1と同様に、実施の形態2においても図5に示すように接続可能であるし、冷媒循環のためのポンプを背面側受熱ユニットとは別に設けてもよい。
 第1受熱ユニット141Aは実施の形態1の第1受熱ユニット141と同様に、図4、図10に示す構成であり、画像表示素子223の前面から熱を奪うことが可能である。なお、実施の形態2では色光ごとに画像表示素子223を備える必要がないので、第1流入管152A、第1流出管153Aの引き出し方向の自由度は高く、同じ方向にそろえる必要性は低くなる。これは周辺構造に合わせて最適化されるものであり基本構造として制約されるものではない。
 この第1受熱ユニット141Aも流路部154Aの両端に丸形状管を曲げ加工してなる第1流入管152A、第1流出管153Aをろう付けして構成される、流路部154Aは上下2枚の薄板をろう付けして形成されていることも同じであり、流路部154Aは画像表示素子223の寸法に合わせて最適化されている。
 ここでは画像表示素子223はソケット143Aとプリズムケース224に挟まれ、プリズムケース224と第3の前面138dcとが当てつくよう設計されている。この際、第1受熱ユニット141Aはプリズムケース224に内包され、第1流入管152A、第1流出管153Aがその側面から延出する。その際、第1流入管152A及び第1流出管153Aは、ソケット143Aと干渉しない位置にあればよく、実施の形態1と異なり流路部154Aに対する光入出射方向への制約が少ない。
 実施の形態2において第1流入管152A、第1流出管153Aの引き出し方向、偏芯位置が異なる場合も、根元に凸部を設けて斜面156を形成し、流入する冷媒を衝突させることで2方向の流路への分配や混入した空気の吐き出しを可能にする効果を同様に得ることができる。実施の形態2においても、流路部154Aの構成は2枚の金属板から構成したが、板金と切削部品とで構成してもよい。
 (実施の形態3)
 [1.構成]
 実施の形態3に係る投写型画像表示装置について、図14~図19を用いて説明する。実施の形態3に係る投写型画像表示装置は、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100に対して、主に画像表示素子、第1受熱ユニットおよび固定金具の構成が異なる。他の構成については、投写型画像表示装置100と同様であるので、同じ符号を用い詳細な説明は省略する。図14は実施の形態3に係る投写型画像表示装置の画像表示素子300、第1受熱ユニット310および固定金具324の配置を示す図、図15は画像表示素子300の斜視図、図16は画像表示素子300の断面図、図17Aは第1受熱ユニット310の正面図、図17Bは図17Aにおける第1受熱ユニットの17B矢視図、図18は第1受熱ユニット310の背面図、図19は画像表示素子300と第1受熱ユニット310との配置を示す部分拡大図である。
 図15、図16に示すように、画像表示素子300は、画像表示素子138と同じく外部より独立制御可能な微小ミラーが2次元状に配列されてなる反射型画像表示部301と、それを囲むセラミック製の基部302と、駆動基板と電気的に接続される背面に備えられた端子部303と、背面に備えられた放熱部304と、光源部からの入射光を透過しながら内部を封止する前面ガラス306とを有する。前面ガラス306は、その側面306bと基部302との間に接着剤305が充填されて基部302に固着される。
 また、画像表示素子300の基部302は位置決め穴307A,307Bを有し、位置決め穴307A,307Bにより基部302の前面302aと平行な方向の位置が固定され、固定金具324に設けられたピン327A,327B,327Cにより前面302aが押圧されて固定される(図14参照)。
 なお、画像表示素子300の端子部303は、画像表示素子138の場合と同じく、駆動基板142とソケットを介して電気的に接続される。駆動基板142は、投写型画像表示装置100の場合と同様に、制御部と接続され、制御部から表示する画像コンテンツに応じた外部信号を入力する。
 また、実施の形態1の投写型画像表示装置100と同様に、第2受熱ユニット140は図示していない押圧バネにより画像表示素子300の放熱部304に導電グリスを介して接し、画像表示素子300の駆動熱を受熱することが可能となっている。
 図17A、図17B、図18に示すように、第1受熱ユニット310は、第1流入管311、第1流出管312、矩形の流路部313、第1継ぎ手315および第2継ぎ手316を有する。
 第1流入管311および第1流出管312は、矩形の流路部313の対角に位置する2つの角部またはその近傍に、それぞれ第1継ぎ手315及び第2継ぎ手316を介してろう付けされて接続される。第1流入管311および第1流出管312は、丸形状管を曲げ加工して、第1継ぎ手315および第2継ぎ手316にそれぞれ接続される。
 流路部313は、第1配管317、第2配管318および流路部313を貫通する貫通穴326A,326B,328A,328B,328Cを備える。
 第1配管317と第2配管318は、第1継ぎ手315から分岐し、第2継ぎ手316で合流して矩形の流路部313を構成し、中央部に矩形の開口部314を形成する。第1配管317と第2配管318の長さは同一である。すなわち、第1流入管311から第1配管317を通って第1流出管312に至る距離と第1流入管311から第2配管318を通って第1流出管312に至る距離とが同じであり、冷媒Rgの流量がバランスよく分けられる。ここで、長さが同一とは、完全に同一の場合だけでなく、略同一な場合を含む。
 また、流路部313を構成する第1配管317および第2配管318は、図9に示す実施の形態1の流路部154を構成する第1配管173および第2配管174と同じように上下2枚の薄い金属板で構成される(図19では2枚の金属板の詳細な構成を省略)。この際も、例えば、クラッド材製の金属板を組み上げ、加熱炉に通すことで流路部313を形成することができる。流路部313は、例えば、アルミクラッド材製である。
 流路部313には、図5に示す実施の形態1の冷却装置と同様に、第2受熱ユニット140から第2流出管163、配管191および第1流入管311を通って冷媒が流入する。流路部313に流入した冷媒は、画像表示素子300の前面の熱を吸熱して温度が上昇する。温度が上昇した冷媒は、第1流出管312から流出し、配管192を通って、放熱部としてのラジエター150に流入する。冷媒は、ラジエター150で冷却され、配管193及びリザーブタンク151、配管194を通過して再度、第2受熱ユニット140へと循環する。
 また、図17Bに示すように、第1継ぎ手315は、冷媒Rgの流入方向に対向する面356が設けられ、流入する冷媒Rgは面356へ衝突する。これにより、冷媒Rgに空気が含まれている場合も、空気が細かい泡となって流れていくので、冷媒Rgが詰まるのを防止することができる。面356は、第1継ぎ手315に限らず、少なくとも冷媒Rgが第1流入管311を経て流路部313に至るまでの間に設けられればよい。
 流路部313の矩形の開口部314は、画像表示素子300の前面ガラス306の外形形状に沿って、その外形形状よりも1周り大きな形状に形成され、前面ガラス306に嵌め込まれる。
 流路部313に設けられた貫通穴326A,326B,328A,328B,328Cは、それぞれ固定金具324に設けられたピン325A,325B,327A,327B,327Cが貫通する穴である。貫通穴326A,326B,328A,328B,328Cは流路部313を貫通しており、冷媒が漏れ無いように、2枚の金属板がろう付けされてこれらの貫通穴の壁面が形成される。
 図14に示すように、固定金具324は、ピン325A,325B,327A,327B,327Cを有する。固定金具324のピン325A,325Bはそれぞれ、第1受熱ユニット310の流路部313に設けられた貫通穴326A,326Bを貫通し、画像表示素子300の位置決め穴307A,307Bに挿入される。ピン325A,325Bがそれぞれ位置決め穴307A,307Bに挿入されることにより、画像表示素子300の基部302の前面302aと平行な方向の位置が固定される。
 固定金具324のピン327A,327B,327Cは、第1受熱ユニット310の流路部313に設けられた貫通穴328A,328B,328Cをそれぞれ貫通し、画像表示素子300の前面302aに押圧される。ピン327A,327B,327Cが画像表示素子300の前面302aに押圧されることにより、画像表示素子300の前後方向(反射型画像表示部301で変調された光の進行方向)の位置が固定される。
 次に、画像表示素子300と第1受熱ユニット310との位置関係を説明する。図19に示すように、画像表示素子300の前面ガラス306の前面306aは、基部302の前面302aと平行であり、前面302aよりも反射型画像表示部301で変調された光の進行方向(前方)に突出している。そのため、前面ガラス306の側面306bの一部が基部302から前方に露出している。即ち、画像表示素子300は、前面ガラス306の前面306aが基部302の前面302aより前方に位置し、前面ガラス306の前面306aと基部302の前面302aとが前面ガラス306の側面306bにより接続される構造を有する。
 前面ガラス306の基部302から前方に突出した部分は、第1受熱ユニット310の開口部314に嵌め込まれる。このとき、前面ガラス306の側面306bは第1受熱ユニット310の開口部314の内壁部313cに、基部302の前面302aは流路部313(第1配管317、第2配管318)に、シート状の熱伝導部材355を介して接触する。第1受熱ユニット310に供給される冷媒Rgは、流路部313の第1配管317と第2配管318の2つの方向に分流し、画像表示素子300の基部302の前面302aの前方かつ前面ガラス306の側面306bの周囲を廻って第1流出管312で合流する。これにより、光源部101からの強力な光の入射によって画像表示素子300に発生する熱を、流路部313を流れる冷媒Rgへ伝えることができる。
 また、第1受熱ユニット310には、図19に示すように、前方に位置する前面313aおよび前面313aより開口部314側であって画像表示素子300側に平面部313bが設けられている。第1受熱ユニット310の平面部313bには、遮光マスクガラス321が、画像表示素子300の前面ガラス306の前方に空気間隔を置いて、前面ガラス306と平行に配置される。このように開口部314の周辺のみに限定的に平面部313bを設けることで、遮光マスクガラス321を画像表示素子300の有効部に近くに配置でき、小さく構成できる。図19で示すように、平面部313bと画像表示素子300との間の流路部313の流路高さd1は、流路部313の前面313aと画像表示素子300との間における流路部313の流路高さd2より小さいが、遮光マスクガラス321が小さくなることで、平面部313bより外周側に十分な大きさの流路高さd2の流路部313を確保することができ、全体の冷媒の流れを円滑にしている。さらに、画像表示素子300の外周側には、流路高さd2よりも大きい流路高さd3の流路部313を形成している。
 また、遮光マスクガラス321には、画像表示素子300の反射型画像表示部301の有効部に入射する光および反射して出射される光以外をカットする遮光域323が備えられている。この遮光域323が吸光する場合は高温になることから、第1受熱ユニット310の平面部313bと遮光マスクガラス321との間には断熱部材を備えることが望ましい。
 [2.効果等]
 以上のように、実施の形態3に係る投写型画像表示装置は、光を出射する光源部101と、光源部101からの光を外部信号に応じて変調する反射型画像表示部301を有する画像表示素子300と、画像表示素子300を冷却する冷却装置と、画像表示素子300により変調された光により生成された画像を拡大投写する投写レンズユニット139と、を備える。
 その冷却装置は、中央部に矩形の開口部314を有する第1受熱ユニット310と、第1受熱ユニット310に液体である冷媒Rgを送るポンプ140aと、冷媒Rgが受熱した熱を放熱するラジエター150と、を備える。第1受熱ユニット310は、ポンプ140aから冷媒Rgが流入する第1流入管311と、冷媒Rgが流出する第1流出管312と、開口部314を形成し、第1流入管311と第1流出管312とを繋ぐ流路部313と、を備える。
 画像表示素子300は、反射型画像表示部301の前方に位置する前面306a(第1の前面)を有する前面ガラス306と、前面ガラス306の外方に前面302a(第2の前面)を有する基部302と、を有する。基部302の前面302aは、前面ガラス306の前面306aと平行であって、前面ガラス306の前面306aの後方かつ外方に位置する。前面ガラス306の前面306aと基部302の前面302aとの間には、前面ガラス306の側面306b(第1の側面)の一部が基部302から露出する。
 第1受熱ユニット310の開口部314に画像表示素子300の前面ガラス306の前面306aが挿入され、第1受熱ユニット310の流路部313は、基部302から露出する前面ガラス306の側面306bおよび基部302の前面302aと熱伝導部材355を介して接触する。第1受熱ユニット310の流路部313の前面313aは、前面ガラス306の前面306aよりも前方に位置する。
 第1受熱ユニット310は、少なくとも冷媒Rgが第1流入管311を経て流路部313に至るまでに、冷媒Rgの流入方向に対向する面356を有し、冷媒Rgはその対向する面356へ衝突する。これにより、冷媒Rgに空気が含まれている場合も、空気が細かい泡となって流れていくので、冷媒Rgが詰まるのを防止することができる。
 第1受熱ユニット310の流路部313は、前面313aに平行な平面部313bを有し、前面313aは、平面部313bの周囲であって、平面部313bよりも変調された光の進行方向に位置する。即ち、第1受熱ユニット310の開口部314の近傍には、流路部313の前面313aと前面ガラス306の前面306aとの間に、これらと平行となる平面部313bが設けられる。平面部313bには遮光マスクガラス321が配置され、遮光マスクガラス321には画像表示素子300の有効部に入射する光および反射して出射される光以外をカットする遮光域323が備えられている。ただし、平面部313bは、流路部313の流路高さd2を流路高さd1と近い寸法にて構成できれば、必ずしも必要なく、また、別途、遮光マスクガラス321のための支持部材を第1受熱ユニット310の流路部313の前面313aに設けてもよい。
 第1受熱ユニット310の流路部313は、変調された光の進行方向に貫通する複数の貫通穴326A,326B,328A,328B,328Cを有する。貫通穴326A,326B,328A,328B,328Cに、それぞれ固定金具324に設けられたピン325A,325B,327A,327B,327Cを貫通させることにより、画像表示素子300の位置決めを容易に行うことができる。
 (他の実施の形態)
 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、上記実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
 実施の形態1、3では、光源部101は、レーザダイオードユニット101aによる青色レーザから白色光を生成していたがこれに限らない。赤色半導体レーザ、青色半導体レーザ、および、緑色半導体レーザからの各色の光を合成して白色光を生成してもよいし、ランプ等のレーザ以外の光源を用いてもよい。
 実施の形態1~3の冷却装置では、第1受熱ユニット及び第2受熱ユニットに冷媒Rgが直列に流入されていたがこれに限らない。図20に示す変形例2の冷却装置CL2のように、第1受熱ユニット及び第2受熱ユニットは、冷媒Rgが並列に流入するように構成されてもよい。
 実施の形態1では、投写型画像表示装置100は、画像表示素子138と投写レンズユニット139との間の光路上に、複数の、三角柱、または四角柱のプリズム134、136、137が光学薄膜を介して直接接着、あるいは空気間隙を維持して固定されたプリズムユニット132を備える。ここで、図21に示す変形例3ように、第1受熱ユニット141の第1流入管152及び第1流出管153は、流路部154の面に平行に延出し、かつ、流路部154の形成する矩形の中心に対して、プリズムユニット132の対応するプリズムへの光の入射側に偏芯して(偏って)流路部154にそれぞれ接続してもよい。第1流入管152及び第1流出管153がプリズムユニット132への光の入射側に偏芯して流路部154に接続されているので、流路部154においてプリズムユニット132への光の入射側の経路が短くなり、プリズムユニット132への光の入射側の冷却効率を上げることができる。実施の形態2、3の第1受熱ユニット141A,310の第1流入管152A,311および第1流出管153A,312についても同様である。
 また、図22に示す変形例4ように、第1受熱ユニット141の第1流入管152は、プリズムユニット132の対応するプリズムの光密度の高い部分側で流路部154に接続され、第1流出管153は、対応するプリズムの光密度の低い部分側で流路部154に接続されてもよい。第1受熱ユニット141の第1流入管152は、プリズムユニット132の対応するプリズムの光密度の高い部分側で流路部154に接続されているので、突出部138dの温度の高い側に先に冷媒Rgを流入させることができるので、冷却効率を向上させることができる。実施の形態2、3の第1受熱ユニット141A,310の第1流入管152A,311および第1流出管153A,312についても同様である。
 以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。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、課題解決の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、課題解決のためには必須で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るべきではない。
 また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、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、省略などを行うことができる。
 (実施の形態の概要)
 (1)本開示の投写型画像表示装置は、光を出射する光源部と、光源部からの光を外部信号に応じて変調する反射型画像表示部を有する画像表示素子と、画像表示素子を冷却する冷却装置と、画像表示素子により変調された光により生成された画像を拡大投写する投写レンズユニットと、を備える。冷却装置は、中央部に矩形の開口部を有する第1受熱ユニットと、第1受熱ユニットに液体である冷媒を送るポンプと、冷媒が受熱した熱を放熱する放熱部と、を備える。第1受熱ユニットは、ポンプから冷媒が流入する第1流入管と、冷媒が流出する第1流出管と、開口部を形成し、第1流入管と第1流出管とを繋ぐ流路部と、を備える。画像表示素子は、光源部からの光が入射する側に、変調された光が進行する方向に反射型画像表示部の周囲から突出する突出部を有する。突出部は、光源部からの光が入射する側の第1の前面と、第1の前面の外端から後方に延びる第1の側面と、第1の前面と平行かつ第1の前面の光が入射する方向と反対方向に位置する第2の前面と、を有する。第1受熱ユニットの開口部に画像表示素子の突出部が挿入され、第1受熱ユニットの流路部は突出部の第1の側面及び第2の前面と熱伝導部材を介して接触する。第1受熱ユニットの流路部の前面は、突出部の第1の前面と同じ面上または突出部の第1の前面よりも前方に位置する。
 このように、画像表示素子の第1の側面及び第2の前面に熱伝導部材を介して第1受熱ユニットの流路部が接触するので、画像表示素子の光入射側を効率良く冷却することができる。また、冷却装置は、第1受熱ユニットの流路部の前面は、画像表示素子の第1の前面と同じ面上または第1の前面よりも前方に位置するので、流路部の前面と内壁部との角に曲げRが必要な場合でも十分に第1の側面と接触面積を確保することができる。
 (2)(1)の投写型画像表示装置において、画像表示素子と投写レンズユニットとの間の光路上に、複数の、三角柱、または四角柱のプリズムが光学薄膜を介して直接接着、あるいは空気間隙を維持して固定されたプリズムユニットを備える。第1受熱ユニットの第1流入管及び第1流出管は、流路部の形成する面に平行に延出し、かつ、流路部の形成する開口部の中心に対して、プリズムユニットへの光の入射側に偏芯した位置で流路部に接続している。
 (3)(1)の投写型画像表示装置において、第1受熱ユニットの流路部は、第1流入管から分岐し第1流出管で合流する第1配管と第2配管とを有し、第1配管及び第2配管は、第1受熱ユニットの矩形の開口部の異なる辺を形成し、第1配管と第2配管とは、同じ長さである。
 (4)(1)または(3)の投写型画像表示装置において、画像表示素子と投写レンズユニットとの間の光路上に、複数の、三角柱、または四角柱のプリズムが光学薄膜を介して直接接着、あるいは空気間隙を維持して固定されたプリズムユニットを備える。第1受熱ユニットの第1流入管が流路部に接続される位置は、プリズムユニットの光密度の高い部分側で流路部に接続され、第1流出管は、プリズムユニットに入射した光源部からの光の光密度の高い側に位置する。
 (5)(2)または(4)の投写型画像表示装置において、プリズムユニットの画像表示素子に対面するプリズムの長手方向に沿って、第1受熱ユニットの第1流入管及び第1流出管が延出する。
 (6)(1)から(5)のいずれか1つの投写型画像表示装置において、画像表示素子の反射型画像表示部に平行な面上において、反射型画像表示部への入射光の入射する方向の反対側に、第1受熱ユニットの第1流入管及び第1流出管が延出する。
 (7)(1)から(6)のいずれか1つの投写型画像表示装置において、第1受熱ユニットは、少なくとも冷媒が第1流入管を経て流路部に至るまでに、冷媒の流入方向に対して交差または対向する面を有する。
 (8)(1)から(7)のいずれか1つの投写型画像表示装置において、第1受熱ユニットの第1流入管および第1流出管の少なくとも一方は流路部と継ぎ手を介して接続される。
 (9)(1)から(8)のいずれか1つの投写型画像表示装置において、画像表示素子の駆動熱を受熱する第2受熱ユニットを備え、第1受熱ユニットは、プリズムユニットと画像表示素子との間に配置される。画像表示素子は、第1受熱ユニットと第2受熱ユニットとの間に配置される。第2受熱ユニットは、冷媒を流入する第2流入管と、冷媒を流出する第2流出管と、を備える。
 (10)(9)の投写型画像表示装置において、第2受熱ユニットの第2流出管から流出する冷媒が第1受熱ユニットの第1流入管に至るように、第2流出管と第1流入管とが直列に繋がれている。
 (11)(9)の投写型画像表示装置において、第1受熱ユニット及び第2受熱ユニットは、冷媒が並列に流入するように構成されている。
 (12)(1)から(11)のいずれか1つの投写型画像表示装置において、第1受熱ユニットの流路部はろう付けされた2枚の板材から構成され、2枚の板材のろう付けされるそれぞれの合わせ面は、開口部を形成する内壁部と平行である。
 (13)(1)から(12)のいずれか1つの投写型画像表示装置において、第1受熱ユニットの流路部はろう付けされた金属製の2枚の板材から構成され、2枚の板材がろう付けされた合わせ面は、開口部を形成する第1受熱ユニットの内壁部と垂直な方向に流路部の外周から延出している。
 (14)(1)から(13)のいずれか1つの投写型画像表示装置において、反射型画像表示部はデジタルミラーデバイスである。
 (15)(1)から(14)のいずれか1つの投写型画像表示装置において、第1受熱ユニットの流路部は、アルミクラッド材製である。
 (16)(1)の投写型画像表示装置において、画像表示素子は、反射型画像表示部の外方に位置する突出部を有し、突出部は、第1の前面、第2の前面および第1の側面を有する。
 (17)(1)の投写型画像表示装置において、画像表示素子は、反射型画像表示部の前方に位置する前面ガラスと、前面ガラスの外方に位置する第2の前面を有する基部と、をさらに備え、第1の前面は前面ガラスの前面であり、第1の側面は前面ガラスの側面である。
 (18)(1)の投写型画像表示装置において、第1受熱ユニットの流路部は、流路部の前面に平行な平面部を有し、流路部の前面は、平面部の周囲であって、平面部よりも前方に位置する。
 (19)(1)の投写型画像表示装置において、第1受熱ユニットの流路部は、前後方向に貫通する複数の貫通穴を有する。
 本開示は、反射型画像表示部を有する画像表示素子を備える投写型表示装置に適用可能である。
 100、200 投写型画像表示装置
 101、201 光源部
 101a レーザダイオードユニット
 101b レーザダイオードユニット
 102、104、109、114、125、212 ミラー
 103、108、110、112、113、209、210、211、213 レンズ
 105、115 拡散板
 106、116、117 コンデンサレンズ
 107 ダイクロイックミラー
 111、206 ロッドインテグレータ
 118 蛍光体ホイール装置
 119 蛍光体部
 121 スプレッダー
 122、208 モータ
 123、124 リレーレンズ
 126 フィールドレンズ
 127、214 全反射プリズム
 128、215 第1のプリズム
 129、216 第2のプリズム
 130、131 第1のプリズムの側面
 132 プリズムユニット
 133 青透過ダイクロイックミラー面
 134 第1のプリズム
 135 緑透過ダイクロイックミラー面
 136 第2のプリズム
 137 第3のプリズム
 138、138R、138G、138B、223、300 画像表示素子
 138a、301 反射型画像表示部
 138c、302 基部
 138d 突出部
 138da 第1の前面
 138db 第2の前面
 138dc 第3の前面
 138dd 第1の側面
 138de 第2の側面
 138e 開口
 139、203 投写レンズユニット
 140 第2受熱ユニット
 140a ポンプ
 141、141A、310 第1受熱ユニット
 142、142A 駆動基板
 143、143A ソケット
 144、324 固定金具
 145 金具
 146 マスク基板
 147 断熱基板
 148 マスク基板支持金具
 150 ラジエター
 151 リザーブタンク
 152、152A、311 第1流入管
 153、153A、312 第1流出管
 154、154A、313 流路部
 155、355 熱伝導部材
 156 斜面
 157、315 第1継ぎ手
 159 爪部
 160 凸部
 161、316 第2継ぎ手
 162 第2流入管
 163 第2流出管
 173、317 第1配管
 174、318 第2配管
 175、176 金属板
 175a、176a 第1ろう付け面
 175b、176b 第2ろう付け面
 175c、302a、306a、313a 前面
 179、314 開口部
 181、313c 内壁部
 191、192、193、194 配管
 202 画像生成ユニット
 205 リフレクタ
 207 カラーホイール
 217 エアギャップ
 218、219、220 第1のプリズムの側面
 221、222 第2のプリズムの側面
 224 プリズムケース
 225 パッキン
 226 遮光マスク
 227 断熱材
 231 絶縁シート
 232 押さえ金具
 306 前面ガラス
 306b 側面
 307A、307B 位置決め穴
 313b 平面部
 321 遮光マスクガラス
 325A、325B、327A、327B、327C ピン
 326A、326B、328A、328B、328C 貫通穴
 356 面
 LL 導光光学系
 CL、CL2 冷却装置
 Rg 冷媒

Claims (19)

  1.  光を出射する光源部と、
     前記光源部からの前記光を外部信号に応じて変調する反射型画像表示部を有する画像表示素子と、
     前記画像表示素子を冷却する冷却装置と、
     前記画像表示素子により変調された光により生成された画像を拡大投写する投写レンズユニットと、を備え、
     前記冷却装置は、
     矩形の開口部を有する第1受熱ユニットと、
     前記第1受熱ユニットに液体である冷媒を送るポンプと、
     前記冷媒が受熱した熱を放熱する放熱部と、を備え、
     前記第1受熱ユニットは、
     前記冷媒が流入する第1流入管と、
     前記冷媒が流出する第1流出管と、
     前記開口部を形成し、前記第1流入管と前記第1流出管とを繋ぐ流路部と、を備え、
     前記画像表示素子は、反射型画像表示部の前方に位置する第1の前面と、第1の前面と平行であって、第1の前面の後方かつ外方に位置する第2の前面と、第1の前面と第2の前面との間に位置する第1の側面と、を有し、
     前記第1受熱ユニットの前記開口部に前記画像表示素子の前記第1の前面が挿入され、
     前記第1受熱ユニットの前記流路部は、前記画像表示素子の前記第1の側面及び前記第2の前面と熱伝導部材を介して接触し、
     前記第1受熱ユニットの前記流路部の前面は、前記画像表示素子の前記第1の前面と同じ面上または前記第1の前面よりも前方に位置する、
     投写型画像表示装置。
  2.  前記画像表示素子と前記投写レンズユニットとの間の光路上に、複数のプリズムが光学薄膜を介して直接接着、あるいは空気間隙を維持して固定されたプリズムユニットを備え、
     前記第1受熱ユニットの前記第1流入管及び前記第1流出管は、前記流路部の形成する面に平行に延出し、かつ、前記流路部の形成する前記開口部の中心に対して、前記プリズムユニットへの光の入射側に偏芯した位置で前記流路部に接続している、
     請求項1に記載の投写型画像表示装置。
  3.  前記第1受熱ユニットの前記流路部は、前記第1流入管から分岐し前記第1流出管で合流する第1配管と第2配管とを有し、
     前記第1配管及び前記第2配管は、前記第1受熱ユニットの矩形の前記開口部の異なる辺を形成し、
     前記第1配管と前記第2配管とは、同じ長さである、
     請求項1に記載の投写型画像表示装置。
  4.  前記画像表示素子と前記投写レンズユニットとの間の光路上に、複数のプリズムが光学薄膜を介して直接接着、あるいは空気間隙を維持して固定されたプリズムユニットを備え、
     前記第1受熱ユニットの前記第1流入管が前記流路部に接続される位置は、
     前記第1流出管が前記流路部に接続される位置よりも、前記プリズムユニットに入射した前記光源部からの前記光の光密度の高い側に位置する、
     請求項1または3に記載の投写型画像表示装置。
  5.  前記プリズムユニットの前記画像表示素子に対面するプリズムの長手方向に沿って、前記第1受熱ユニットの前記第1流入管及び前記第1流出管が延出する、
     請求項2または4に記載の投写型画像表示装置。
  6.  前記画像表示素子の前記反射型画像表示部に平行な面上において、前記反射型画像表示部への入射光の入射する方向の反対側に、前記第1受熱ユニットの前記第1流入管及び前記第1流出管が延出する、
     請求項1から5のいずれか1つに記載の投写型画像表示装置。
  7.  前記第1受熱ユニットは、少なくとも前記冷媒が前記第1流入管を経て前記流路部に至るまでに、前記冷媒の流入方向に対して交差または対向する面を有る、
     請求項1から6のいずれか1つに記載の投写型画像表示装置。
  8.  前記第1受熱ユニットの前記第1流入管および前記第1流出管の少なくとも一方は前記流路部と継ぎ手を介して接続される、
     請求項1から7のいずれか1つに記載の投写型画像表示装置。
  9.  前記画像表示素子の駆動熱を受熱する第2受熱ユニットを備え、
     前記第1受熱ユニットは、前記プリズムユニットと前記画像表示素子との間に配置され、
     前記画像表示素子は、前記第1受熱ユニットと前記第2受熱ユニットとの間に配置され、
     前記第2受熱ユニットは、
     前記冷媒を流入する第2流入管と、
     前記冷媒を流出する第2流出管と、を備える、
     請求項2または4に記載の投写型画像表示装置。
  10.  前記第2受熱ユニットの前記第2流出管から流出する前記冷媒が前記第1受熱ユニットの前記第1流入管に至るように、前記第2流出管と前記第1流入管とが直列に繋がれている、
     請求項9に記載の投写型画像表示装置。
  11.  前記第1受熱ユニット及び前記第2受熱ユニットは、前記冷媒が並列に流入するように構成されている、
     請求項9に記載の投写型画像表示装置。
  12.  前記第1受熱ユニットの前記流路部はろう付けされた2枚の板材から構成され、
     前記2枚の板材がろう付けされた合わせ面は、前記開口部を形成する前記流路部の内壁部と平行である、
     請求項1から11のいずれか1つに記載の投写型画像表示装置。
  13.  前記第1受熱ユニットの前記流路部はろう付けされた金属製の2枚の板材から構成され、
     前記2枚の板材がろう付けされた合わせ面は、前記開口部を形成する前記流路部の内壁部と垂直な方向に前記流路部の外周から延出している、
     請求項1から12のいずれか1つに記載の投写型画像表示装置。
  14.  前記反射型画像表示部はデジタルミラーデバイスである、
     請求項1から13のいずれか1つに記載の投写型画像表示装置。
  15.  前記第1受熱ユニットの前記流路部は、アルミクラッド材製である、
     請求項1から14のいずれか1つに記載の投写型画像表示装置。
  16.  前記画像表示素子は、前記反射型画像表示部の外方に位置する突出部を有し、
     前記突出部は、前記第1の前面、前記第2の前面および前記第1の側面を有する、
     請求項1記載の投写型画像表示装置。
  17.  前記画像表示素子は、前記反射型画像表示部の前方に位置する前面ガラスと、前記前面ガラスの外方に位置する前記第2の前面を有する基部と、をさらに備え、
     前記第1の前面は前記前面ガラスの前面であり、前記第1の側面は前記前面ガラスの側面である、
     請求項1記載の投写型画像表示装置。
  18.  前記第1受熱ユニットの前記流路部は、前記流路部の前記前面に平行な平面部を有し、
     前記流路部の前記前面は、前記平面部の周囲であって、前記平面部よりも前方に位置する、
     請求項1記載の投写型画像表示装置。
  19.  前記第1受熱ユニットの前記流路部は、前後方向に貫通する複数の貫通穴を有する、
     請求項1記載の投写型画像表示装置。
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