JP2006293177A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像光生成素子の発熱の主要因である光源を送風によって効率的に冷却するとともに、画像光生成素子の熱を効率的に放熱することができ、小型かつ静音で低コストの投射型画像表示装置を提供する。
【解決手段】 画像光生成素子４に、画像光生成素子自体の熱及び光源ユニットから導かれた光の受熱を放熱するためのヒートシンク７を設け、ヒートシンク７に対向してシロッコファン８を設ける。シロッコファン８が作動することによって、ヒートシンク７の放熱による高温の空気をシロッコファン８が吸気して、画像光生成素子４の熱を効率的に放熱することができる。また、シロッコファン８からの送風は、排気部８０ｂから延出したダクト９を通じて光源ユニット２に導風されるようになっており、この送風によって光源ユニット２（光源２１）を冷却することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源から発せられる光で画像を表す光を生成する画像光生成素子によって画像をスクリーン上に投影する投射型画像表示装置に関し、より具体的には、効率的に冷却することができる投射型画像表示装置に関する。

プロジェクタのような投射型画像表示装置は、教育及び娯楽用途のほか、最近はパソコン用データプロジェクタとしての需要が増えており、また大型テレビジョンの一方式としても注目されている。プロジェクタは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイのような大形テレビジョンと比較して、低コストでの製造が可能であり、また、小型軽量化が容易で可搬性に優れる。ところで、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）及び液晶素子などの画像光生成素子は、非発光型デバイスであることから、このような画像光生成素子を利用した投射型画像表示装置は、画像をスクリーンに投影する光源が必要である。光源としては、小型かつ高輝度なメタルハライドランプ、水銀ランプ、キセノンランプなどの放電ランプが利用されている。

図４は従来の投射型画像表示装置（プロジェクタ）の一例を示す構成図である。
従来のプロジェクタ１００は、メタルハライドランプ、水銀ランプ、キセノンランプなどからなる光源ユニット１０２、その光出射面側にカラーホイール、インテグレートロッド、コンデンサーレンズ、ミラーなどにより構成される光学系１０３、光学系１０３による光を適宜反射して前方の投影レンズ１０５に導光するためのＤＭＤのような画像光生成素子１０４からなる光学エンジン部を構成している。画像光生成素子１０４には、画像光生成素子自体の熱及び光源ユニット１０２から導かれた光の受熱を放熱するためのヒートシンク１０７が設けられている。またプロジェクタ１００は、電源バラスト基板１０６が設けられ、電源バラスト基板１０６には光源の点灯回路や画像光生成素子１０４の駆動回路などが搭載されている。

プロジェクタ１００は、その筐体内の空気を給排気できるように、筐体１１０の左側に吸気口１１１を、右側に排気口１１２を備え、排気口１１２には光源ユニット用の排気ファン１１３ａ及び電源バラスト基板用の排気ファン１１３ｂが配置される。排気ファン１１３ａ，１１３ｂを作動させることによって、筐体１１０内の空気が排気されることになるから、それに伴って吸気口１１１から筐体外部の新鮮な空気（外気）が筐体１１０内に吸気され、この給排気の気流によって装置全体を冷却することができる。

また、光源ユニット１０２の近傍にはシロッコファン１０８が設けられており、シロッコファン１０８からの送風は、ダクト１０９を通じて光源ユニット１０２に導風され、光源ユニット１０２が冷却される。このように従来のプロジェクタ１００は、装置全体を冷却するための冷却系と、光源ユニットを冷却するための冷却系との２つに冷却系によって冷却していた。画像光生成素子１０４はヒートシンク１０７によって放熱する構成であることから、筐体１１０内の空気が高温になった場合には冷却効率が悪化する。

ところで、プロジェクタに搭載される画像光生成素子１０４の冷却は極めて重要である。例えばＴＮ型の液晶素子を用いた場合、液晶のＮＩ点より高い温度になると液晶の旋光性が失われることから、画像光生成素子として機能しなくなる。

近年、投影画面の高輝度化が要望されており、それに伴って光源出力を大きくする必要があるが、光源出力を大きくした場合、画像光生成素子１０４における発熱量が大きくなることから、装置全体を冷却するための冷却系と、光源ユニットを冷却するための冷却系との２つに分かれた従来の構成では、画像光生成素子を十分に冷却することができないという問題があった。

そこで、ヒートシンクの近傍にシロッコファンとルーバーとを配置し、シロッコファンの送出口から送出された冷却風を導くダクト（導風路）を設け、ダクト中にヒートシンクのフィンを配置し、ダクトから出た冷却風がルーバーを通して筐体の外部に排出されるように構成したプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の技術を用いれば、シロッコファンとダクト及びルーバーとによって画像光生成素子に専用の冷却風ルートを構成して外気を直接ヒートシンクに吹き付けるために冷却効率が良く、また、高温化した空気は、専用のダクトを通るために途中に障害物がなくストレスなく排気できるために冷却効率が良い。また、ファンにシロッコファンを使用しているために静音設計にも貢献している。
特開２００４−７７８８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、画像光生成素子に専用の冷却風ルートを構成して外気を直接ヒートシンクに吹き付けるためのシロッコファンが必要であり、構成の大嵩化及び高コスト化が避けられないという問題がある。また、シロッコファンを追加することになるので、騒音がかえって大きくなってしまうという虞がある。特にプロジェクタの用途の一つにホームシアターがあるため、静音設計しておくことが顧客満足を得るために極めて重要である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、画像光生成素子の発熱の主要因である光源を送風によって効率的に冷却するとともに、画像光生成素子の熱を効率的に放熱することができ、小型かつ静音で低コストの投射型画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る投射型画像表示装置は、光源と、該光源から発せられる光で画像を表す光を生成する画像光生成素子と、該画像光生成素子で発生する熱を放熱するためのヒートシンクと、前記光源を冷却するための冷却用ファンとを筐体に備える投射型画像表示装置であって、前記冷却用ファンは、空気を吸入する吸気部が前記ヒートシンクに対向して配置されており、前記冷却用ファンの排気部から延出され、該排気部からの送風を前記光源へ導くためのダクトを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、冷却用ファンを、その吸気部が画像光生成素子で発生する熱を放熱するためのヒートシンクに対向して配置し、画像光生成素子からの放熱によって高温度となったヒートシンクの熱気を吸気するともに、冷却用ファンの排気部からの送風を排気部から延出したダクトによって光源へ導く。これにより、画像光生成素子の発熱の主要因である光源を送風によって効率的に冷却するとともに、画像光生成素子の熱を効率的に放熱することができ、小型かつ静音である投射型画像表示装置を低コストで実現することができる。

本発明に係る投射型画像表示装置は、前記筐体は外気を吸入する吸気口を有し、前記冷却用ファンは、前記吸気口の近傍に配置されていることを特徴とする。

本発明にあっては、筐体に外気を吸入する吸気口を設け、吸気口の近傍に冷却用ファンを配置する。これにより、冷却用ファンが外気を吸入する場合、筐体外部の新鮮な空気（外気）が、ヒートシンクを通じて冷却用ファンに吸気され、ヒートシンクを効率的に冷却してヒートシンクによる画像光生成素子の放熱効率を向上することができる。

本発明に係る投射型画像表示装置は、前記光源は、該光源を収納する箱体に設けられており、該箱体は２つの切欠部を有し、該切欠部の一方から前記送風を箱体の内部へ導き、他方から箱体の外部へ導くようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、光源を収納する箱体に２つの切欠部を設けておく。そして、一方の切欠部から箱体の内部へ冷却用ファンによる送風を導き、他方の切欠部から箱体の外部へ導く。これにより、光源を収納する箱体に冷却用ファンの送風を確実に導いて、光源を効率的に冷却することができる。

本発明によれば、冷却用ファンの吸気部を、画像光生成素子で発生する熱を放熱するためのヒートシンクに対向して配置し、冷却用ファンの排気部から延出したダクトによって排気部からの送風を光源へ導く構成としたので、画像光生成素子の発熱の主要因である光源を送風によって効率的に冷却するとともに、画像光生成素子の熱を効率的に放熱することができ、小型かつ静音で低コストの投射型画像表示装置を実現できる。

本発明によれば、筐体に設けた外気を吸入する吸気口の近傍に冷却用ファンを配置する構成としたので、冷却用ファンが外気を吸入する場合、筐体外部の新鮮な空気（外気）が、ヒートシンクを通じて冷却用ファンに吸気され、ヒートシンクを効率的に冷却してヒートシンクによる画像光生成素子の放熱効率をさらに向上することができる。

本発明によれば、光源を収納する箱体に２つの切欠部を設け、一方の切欠部から箱体の内部へ冷却用ファンによる送風を導き、他方の切欠部から箱体の外部へ導く構成としたので、光源を収納する箱体に冷却用ファンの送風を確実に導いて、光源を効率的に冷却することができる等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は本発明に係る投射型画像表示装置（プロジェクタ）の一例を示す構成図、図２は冷却用ファンとしてのシロッコファンの斜視図である。
本発明に係るプロジェクタ１は、メタルハライドランプ、水銀ランプ及びキセノンランプなどの光源２１が箱体２０に収められた光源ユニット２を備えている。光源ユニット２からの出射光は、カラーホイール３１、インテグレートロッド３２、並びに、図示しないコンデンサーレンズ及びミラーなどにより構成される光学系３を通じて画像光生成素子４に入射される。本例では、画像光生成素子４として、ＤＭＤのような反射型素子であり、画像光生成素子４に入射した光を適宜反射して、前方の投影レンズ５に導光する。投影レンズ５は、導光された光の像を拡大してスクリーンに投影する。またプロジェクタ１は、電源バラスト基板６を備え、電源バラスト基板６には光源の点灯回路や画像光生成素子４の駆動回路などが搭載されている。

プロジェクタ１は、その筐体内の空気を給排気できるように、筐体１０の左側に吸気口１１を、右側に排気口１２を備え、排気口１２には、光源ユニット用の排気ファン１３ａ及び電源バラスト基板用の排気ファン１３ｂが配置されている。排気ファン１３ａ，１３ｂを作動させることによって、筐体１０内の空気が排気されることになるから、それに伴って吸気口１１から筐体外部の新鮮な空気（外気）が筐体１０内に吸気され、この給排気の気流によって装置全体を冷却することができる。

画像光生成素子４には、画像光生成素子自体の熱及び光源ユニットから導かれた光の受熱を放熱するためのヒートシンク７が設けられ、冷却用ファンとしてのシロッコファン８が、その吸気部８０ａがヒートシンク７に対向して（ここでは背面に）設けられている。シロッコファン８は、回転手段であるモータと羽とが一体となった遠心ファン８１が、箱体８０の内部に配置されており、箱体８０の上面に設けられた吸気部８０ａから外気を吸入し、側面に設けられた排気部８０ｂから排出する。シロッコファン８が作動することによって、ヒートシンク７の放熱による高温の空気を吸気部８０ａから吸気して、画像光生成素子４の熱を効率的に放熱することができる。また、排気部８０ｂからの送風は、排気部８０ｂから延出したダクト９を通じて光源ユニット２に導風されるようになっており、この送風によって光源ユニット２（光源２１）を冷却することができる。

また、本例では、筐体１０に設けた吸気口１１の近傍にシロッコファン８を配置してあるので、シロッコファン８が外気を吸入する場合、筐体１０の外部の新鮮な空気（外気）が、ヒートシンク７を通じてシロッコファン８に吸気され、ヒートシンク７を効率的に冷却してヒートシンク７による画像光生成素子４の放熱効率を向上することができる。

図３は光源ユニットの一例を示す構成図である。
光源ユニット２は、箱体２０に光源２１が収められた構成を有する。光源２１である放電ランプは、発光管（バルブ）２２、凹面状のリフレクタ２３、及び前面ガラス２４を要部とし、接着剤を介してバルブ２２の一端側とリフレクタ２３とが当接された状態で固定され、前面ガラス２４はリフレクタ２３の前面開口に接着されている。

バルブ２２は軸断面が略円形状で、略中央部が膨出して発光空間を形成する。バルブ２２は耐熱性の観点から融点の高い石英ガラスを用いる。バルブ２２には、放電媒体として所定量の水銀、メタルハライド、及びアルゴン等の希ガスが封入されている。メタルハライドは、よう素、臭素などのハロゲンと、ジスプロシウム、ホルミウム、ツリウムなどの希土類金属とからなり、メタルハライドの種類、組成比及び封入量を適宜設定することによって、利用用途に合わせて発光色（色温度）、演色性及び発光効率を決定する。

箱体２０には複数の切欠部（本例では２つの切欠部２５ａ，２５ｂ）が、また、リフレクタ２３にも複数の切欠部（本例では２つの切欠部２６ａ，２６ｂ）が設けられており、箱体２０の一方の切欠部２５ａを通じてシロッコファン８（ダクト９）の送風を箱体２０の内部へ導風し、箱体２０の他方の切欠部２５ｂを通じて箱体２０の外部へ導風するとともに、リフレクタ２３の切欠部２６ａ，２６ｂを通じてリフレクタ２３と前面ガラス２４とで構成される空間２７の内外を空気が出入できるようにしてある。

より詳説すれば、シロッコファン８からの送風は、切欠部２５ａを通じて箱体２０の内部へ導風され、切欠部２５ｂを通じて空間２７の内部へ導風される。そして、切欠部２６ａを通じて空間２７の外部へ導風され、切欠部２６ｂを通じて箱体２０の外部へ導風される。空間２７にはバルブ２２が存在することから、上述した構成とすることによってバルブ２２を効率的に冷却することができる。

シロッコファン８からの送風は、一旦、ヒートシンク７によって画像光生成素子４の熱を吸熱したものであるので外気より高い温度の空気であるが、バルブ２２は発光時に９００℃〜１０００℃に達することから、バルブ２２の冷却に対して特に支障はない。

上述した如く、シロッコファン８の送風をダクト９によって画像光生成素子４の発熱の主要因である光源ユニット２（光源２１）に効率良く導いて光源２１を効率的に冷却するとともに、画像光生成素子４の熱の放熱による高温の空気をシロッコファン８が吸気して、画像光生成素子４の熱を効率的に放熱することができる。このように、１つのシロッコファン８で画像光生成素子４と光源２１とを冷却することができるので、ファンによる風切り音等の騒音を抑えることができるとともに、低コスト化を実現できる。図４に示した従来のプロジェクタと比較して、本発明のプロジェクタでは、セットの騒音は従来に比べて略１０％程度低減（３２ｄＢ→２９ｄＢ）することができる。また、冷却効率が優れることから、ヒートシンク７のサイズを小さくすることができ、機器の小型化を実現することができる。

なお、実施の形態では、箱体２０及びリフレクタ２３に複数の切欠部が設けられた場合について説明したが、箱体２０にのみ複数の切欠部２５ａ，２５ｂが設けられていてもよい。つまり、バルブ２２の発熱によって、リフレクタ２３と前面ガラス２４とで構成される空間２７ではない箱体２０の空間２８も高温になっているため、この空間２８を冷却するようにしてもよい。特にリフレクタが熱交換係数の高い材料からなる場合には、空間２８の温度を下げることによって、空間２７の温度を下げることができる。

また、反射型のＤＭＤを用いた一例を示したが、透過型の液晶素子を用いてもよく、光源を必要とする非発光型の画像光生成素子の全部に対して適用することができる。さらに、フロント投影型のプロジェクタについて説明したが、リア投影型のプロジェクタ、いわゆるリアプロジェクタについても、本発明を適用できることはいうまでもない。

本発明に係る投射型画像表示装置（プロジェクタ）の一例を示す構成図である。 冷却用ファンとしてのシロッコファンの斜視図である。 光源ユニットの一例を示す構成図である。 従来の投射型画像表示装置（プロジェクタ）の一例を示す構成図である。

符号の説明

１ プロジェクタ
２ 光源ユニット
３ 光学系
４ 画像光生成素子
５ 投影レンズ
６ 電源バラスト基板
７ ヒートシンク
８ シロッコファン
９ ダクト
１０ 筐体
１１ 吸気口
１２ 排気口
１３ａ，１３ｂ 排気ファン
２０ 箱体
２１ 光源
２２ バルブ
２３ リフレクタ
２４ 前面ガラス
２５ａ，２５ｂ 切欠部
２６ａ，２６ｂ 切欠部

Claims (3)

1. 光源と、該光源から発せられる光で画像を表す光を生成する画像光生成素子と、該画像光生成素子で発生する熱を放熱するためのヒートシンクと、前記光源を冷却するための冷却用ファンとを筐体に備える投射型画像表示装置であって、
   前記冷却用ファンは、空気を吸入する吸気部が前記ヒートシンクに対向して配置されており、
   前記冷却用ファンの排気部から延出され、該排気部からの送風を前記光源へ導くためのダクトを備えること
   を特徴とする投射型画像表示装置。
2. 前記筐体は外気を吸入する吸気口を有し、
   前記冷却用ファンは、前記吸気口の近傍に配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
3. 前記光源は、該光源を収納する箱体に設けられており、
   該箱体は２つの切欠部を有し、
   該切欠部の一方から前記送風を箱体の内部へ導き、他方から箱体の外部へ導くようにしてあること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投射型画像表示装置。

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