JP5534306B2 - 半導体光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、半導体光源装置と、この半導体光源装置を備えたプロジェクタに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更にメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる。

このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として発光ダイオードやレーザーダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いるプロジェクタの開発が多々なされている。しかしながら、光源として採用される半導体発光素子は、熱依存性が高く半導体発光素子の温度が上昇すると電力から光への変換効率が低下するという特性が知られている。そこで、半導体発光素子を冷却させる様々な提案がなされている。

例えば、特開２００６−５９９３０号公報（特許文献１）では、ペルチェ素子に別途放熱フィンなどを設けることなく半導体発光素子としての発光ダイオードを冷却することのできる半導体光源装置（ＬＥＤ照明装置）についての提案がなされている。また、特開２００６−２９４７８２号公報（特許文献２）では、半導体発光素子としての発光ダイオードチップを熱拡散板上に備え、ペルチェ素子を構成する一対の熱電部材の一部を、発光ダイオードチップの一部を介して電気的に接続し、もって、発光ダイオードチップと熱電部材とを、熱拡散板上に一体に形成した光源についての提案がなされている。

特開２００６−５９９３０号公報 特開２００６−２９４７８２号公報

上記特許文献に記載の光源は、発熱源の多いプロジェクタなどの機器に搭載された場合、対象発熱源以外の熱を吸熱してしまいペルチェ素子を用いて効率よく冷却することができないといった問題点があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、対象発熱源以外からの熱を空気により遮断して、効率よく半導体発光素子を冷却して明るく発光させることのできる半導体光源装置と、この半導体光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的としている。

本発明の半導体光源装置は、熱拡散板と、該熱拡散板上に配置される半導体発光素子と、ヒートシンクと、該ヒートシンクと熱拡散板との間に配置される熱電素子と、冷却風を送風する冷却ファンと、前記半導体発光素子からの発光光を集光するレンズと、前記レンズを保持する保持部材と、を備え、前記保持部材は、前記半導体発光素子の発光光の出射面側に、前記半導体発光素子と離間するように前記レンズを保持し、前記半導体発光素子と前記レンズとの間に断熱用空気流路が形成され、前記冷却ファンからの冷却風が、前記ヒートシンクと前記半導体発光素子の出射面側とに分岐して送風されることを特徴とする。

この半導体光源装置は、前記保持部材は、前記熱電素子、前記熱拡散板及び前記半導体発光素子を前記ヒートシンクの基部に固定し、前記保持部材と前記ヒートシンクの基部との間隙に前記断熱用空気流路が形成されることを特徴とする。

そして、本発明のプロジェクタは、上記の何れかの半導体光源装置を有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、対象発熱源以外からの熱を空気により遮断して、効率よく半導体発光素子を冷却して明るく発光させることのできる半導体光源装置と、この半導体光源装置を備えたプロジェクタを提供することができる。

本発明の実施例に係る半導体光源装置を備えたプロジェクタを示す外観斜視図である。 本発明の実施例に係る半導体光源装置を備えたプロジェクタの機能回路ブロックを示す図である。 本発明の実施例に係る半導体光源装置を備えたプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係る半導体光源装置の簡略斜視図である。 本発明の実施例に係る半導体光源装置の一部断面を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係る別の形態の半導体光源装置の一部断面を示す平面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、図１乃至図３に示すように、光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する導光光学系170と、表示素子51から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系220と、光源ユニット60や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えている。

そして、この光源ユニット60は、青色光源装置70と、回転制御される蛍光ホイール101を有する蛍光発光装置100と、赤色光源装置120と、光源側光学系140と、を備える。青色光源装置70は、蛍光ホイール101に青色波長帯域の光を照射する。蛍光発光装置100の蛍光ホイール101は、緑色蛍光体の層が形成される蛍光発光領域と、光を拡散して透過させる拡散透過領域と、を有する。そして、青色光源装置70からの青色波長帯域光が蛍光発光領域に照射されると、青色光を励起光として吸収した緑色蛍光体の層から緑色波長帯域の光が射出される。また、青色光源装置70から指向性の高い青色光が拡散透過領域に照射されると、当該青色光は透過する際に指向性の低い光に変換される。つまり、青色光源装置70からの指向性の高い青色光が回転する蛍光ホイール101に照射されることで、指向性の低い青色光と緑色光が蛍光ホイール101から射出されることになる。

赤色光源装置120は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子である赤色光源121を有する半導体光源装置である。光源側光学系140は、青色光源装置70と蛍光発光装置100との間に配置されて励起光を透過させ且つ蛍光体からの蛍光光を反射させるダイクロイックミラーを有する。また、光源側光学系140は、蛍光ホイール101の拡散透過領域を透過した青色光と前記ダイクロイックミラーで反射された蛍光光と赤色光源装置120の赤色光源121から射出された光とを同一光路上に集光させ且つ同一方向に向けて射出可能とする複数の反射ミラーやダイクロイックミラーと、集光レンズと、を有する。

つまり、プロジェクタ制御手段における光源制御手段が、青色光源装置70と赤色光源装置120の発光を個別に制御することで、光源ユニット60から順次赤色、緑色、青色の波長帯域光を射出させることができる。そして、プロジェクタ10の表示素子51であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を生成することができる。

そして、半導体光源装置である赤色光源装置120は、図６に示すように、熱拡散板122と、該熱拡散板122上に配置される半導体発光素子である赤色光源121と、ヒートシンク130と、該ヒートシンク130と熱拡散板122との間に配置される熱電素子としてのペルチェ素子123と、冷却風を送風する冷却ファン261aと、を備える。

ペルチェ素子123、熱拡散板122及び赤色光源121は、保持部材136とヒートシンク130の基部131とに挟み込まれるように保持されて所定位置に固定される。また、ペルチェ素子123、熱拡散板122及び赤色光源121は、保持部材136の側板139によって周囲を覆われて、冷却ファン261aからの冷却風が直接に赤色光源121等に当たることがない。

そして、赤色光源121の発光光の出射面側である保持部材136の前面側に、冷却ファン261a側から延在する仕切板135が配設されて、該仕切板135と保持部材136との間隙に断熱用空気流路が形成される。

つまり、この赤色光源装置120において、冷却ファン261aからの冷却風はヒートシンク130と赤色光源121の出射面側とに分岐して送風される。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。また、光源ユニットの赤色光源装置における前後とは、赤色光源装置から射出される光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔18が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。

次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２のブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成され、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。

また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。

表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものであり、光源ユニット60から射出された光線束を導光光学系を介して表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行なう。

制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。

なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。

また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光源光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の青色光源装置及び赤色光源装置の発光を個別に制御する。

さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。なお、光源ユニット60や光学系ユニット160の上方には、図示しないがＣＰＵ等を備えた主制御回路基板が配置されている。

光源ユニット60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される青色光源装置70と、この青色光源装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、青色光源装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換する光源側光学系140と、を備える。

青色光源装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された青色光源71と、青色光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する反射ミラー群75と、反射ミラー群75で反射した青色光源71からの射出光を集光する集光レンズ78と、青色光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81と、を備える。

青色光源71は、複数の青色レーザーダイオードがマトリクス状に配列されてなり、各青色レーザーダイオードの光軸上には、各青色レーザーダイオードからの射出光を平行光に変換するコリメータレンズ73が配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、青色光源71から射出される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ78に射出する。

ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261bが配置されており、この冷却ファン261bとヒートシンク81とによって青色光源71が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13と間にも冷却ファン261cが配置されており、この冷却ファン261cによって反射ミラー群75や集光レンズ78が冷却される。

蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、青色光源装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、蛍光ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。

蛍光ホイール101は、青色光源装置70からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する緑色蛍光発光領域と、青色光源装置70からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が周方向に並設してなる。また、緑色蛍光発光領域における蛍光ホイール101の背面パネル13側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体層が敷設されている。さらに、拡散透過領域における蛍光ホイール101の表面は、サンドブラスト等によって微細凹凸が形成されている。

そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された青色光源装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接背面パネル13側へ、あるいは、蛍光ホイール101の表面で反射した後に背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群111に入射する。また、蛍光ホイール101の拡散透過領域に照射された青色光源装置70からの射出光は、微細凹凸によって拡散された拡散透過光として集光レンズ115に入射する。なお、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261dが配置されており、この冷却ファン261dによって蛍光ホイール101が冷却される。

赤色光源装置120は、青色光源71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える。そして、この赤色光源装置120は、青色光源装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。また、赤色光源121は、赤色発光ダイオードである。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130と、このヒートシンク130と正面パネル12との間に配置される冷却ファン261aと、を備え、この冷却ファン261aによって赤色光源121が冷却される。赤色光源装置120の詳細については後述する。

そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、青色光源装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、蛍光ホイール101を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ115と正面パネル12との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であって光学系ユニット160の近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。

また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々集光レンズが配置されている。

光学系ユニット160は、青色光源装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、光源側光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175や、このライトトンネル175の入射面に光源光を集光する集光レンズ173、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成ブロック165は、導光光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185と、を有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

次に、半導体発光素子の冷却について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施例に係る半導体光源装置である赤色光源装置120の簡略斜視図である。図５は、本実施例に係る半導体光源装置である赤色光源装置120の一部断面を示す平面模式図である。図示するように、赤色光源装置120は、半導体発光素子である赤色光源121と、熱拡散板122と、熱電素子としてのペルチェ素子123と、ヒートシンク130と、冷却ファン261aと、保持部材136と、を備える。

発熱源である赤色光源121は、熱拡散板122上に配置される。この熱拡散板122は、赤色光源121に対して広い面積を有する薄肉の金属板であり、熱伝導率の高い銅や、アルミニウム等から成る。

ペルチェ素子123は、ヒートシンク130の基部131と熱拡散板122との間に配置される。このペルチェ素子123は、二種類の金属の接合部に電流を流すと、一方の金属から他方の金属へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した板状の熱電素子である。したがって、ペルチェ素子123の吸熱面側に熱拡散板122を配置し、放熱面側にヒートシンク130の基部131を配置させることで、赤色光源121からの熱は、熱拡散板122に拡散され、その後、ペルチェ素子123を介してヒートシンク130に移送される。ヒートシンク130に移送された熱は、ヒートシンク130に送風される冷却風により複数枚の放熱フィン132から効率よく放熱される。

そして、この赤色光源121、熱拡散板122及びペルチェ素子123は、ヒートシンク130の基部131と保持部材136とにより挟み込まれるように保持されて所定位置に固定される。この保持部材136は、集光レンズ群125を固定するレンズ保持部137を有し、このレンズ保持部137から赤色光源121側に突出するように形成される位置決めピン138を有している。そして、赤色光源121は、発光部周囲に当接される位置決めピン138により、所定位置に固定される。

また、保持部材136は、レンズ保持部137のヒートシンク130側にプロジェクタ10における前後及び上下方向に延在する覆い部134が形成され、この覆い部134のプロジェクタ10内の上下及び前後方向の外縁に側板139が垂設されている。そして、プロジェクタ10内の上下方向に設けられる側板139は、ヒートシンク130の基部131まで延在し、端部が基部131に当接している。また、この覆い部134は、赤色光源121、熱拡散板122及びペルチェ素子123を赤色光源装置120における前方側から覆う部材であり、上下の側板139の全体やプロジェクタ10の前後方向における側板139の一部などの複数箇所で赤色光源121、熱拡散板122及びペルチェ素子123を保持する。

そして、側板139に設けられた接続部とヒートシンク130の基部131に設けられた接続部とがネジ129により固定されることで、赤色光源121、熱拡散板122及びペルチェ素子123は、ヒートシンク130に熱接続された状態で固定される。

さらに、プロジェクタ10における前後方向の側板139（冷却ファン261a側の側板139及び冷却ファン261aと反対側の側板139）には、夫々開口139aが形成されており、冷却ファン261a側の一方からの冷却風を流入させて、他方へ排出することができるようになっている。

ヒートシンク130は、ペルチェ素子123に接触する基部131から複数枚の薄肉金属板が赤色光源装置120の後方に突出するように上下方向に並設されて成り、複数枚の金属板が夫々放熱フィン132として機能する。そして、冷却風をヒートシンク130に送風する冷却ファン261aは、このヒートシンク130の側方であるプロジェクタ10内の前方に配置される。また、このヒートシンク130は、冷却ファン261aと反対側の端部に側壁133を有しており、ヒートシンク130に送風される冷却風を９０度方向を変えて排気する。したがって、プロジェクタ10の正面パネル12の吸気孔18から冷却ファン261aによりヒートシンク130へ流入した外気は冷却風とされてヒートシンク130を通過し、複数枚の放熱フィン132から熱を奪ってプロジェクタ10における右方（赤色光源装置120における後方）へ放出され、制御回路基板241等を冷却した後、右側パネル14の排気孔17から排出される（図３参照）。

そして、図４及び図５に示したように、冷却ファン261aの送風口端部と保持部材136との間には仕切板135が配設される。このように仕切板135を設けることで、冷却ファン261aからの冷却風は、ヒートシンク130のみならず、赤色光源121の発光光の出射面側にも分岐して流れることになる。これにより、赤色光源121の発光光の出射面側であって、保持部材136の覆い部134とヒートシンク130との間隙に冷却風が送風され、プロジェクタ10において赤色光源装置120の周辺に配置される赤色光源121以外の発熱源からの熱を遮断することができる。つまり、保持部材136とヒートシンク130の基部131との間隙に断熱用空気流路が形成されて、赤色光源121以外の発熱源からの熱をペルチェ素子123に吸熱させることなく、効率よく赤色光源121のみを冷却することができる。また、ペルチェ素子123の放熱面側からの熱の回り込みも防止することができる。

したがって、本発明によれば、対象発熱源以外からの熱を空気により遮断して、効率よく半導体発光素子としての赤色光源121を冷却して明るく発光させることのできる半導体光源装置である赤色光源装置120と、この赤色光源装置120を備えたプロジェクタ10を提供することができる。また、冷却ファン261aからの送風により断熱ができるため、別途断熱材などの別部材を追設することなくシンプルな構成として、コストの低減及び小型化を図ることができる。

次に、本実施例に係る半導体光源装置である赤色光源装置120の別の形態について図６を参照して説明する。図６は、本実施例に係る別の形態の赤色光源装置120の平面模式図である。この赤色光源装置120は、仕切板135が冷却ファン261a側から、保持部材136の前面側（即ち、赤色光源121の発光光の出射面側）に延在するように配設される。つまり、仕切板135と保持部材136との間隙が断熱用空気流路として形成されており、冷却ファン261aからの冷却風はこの間隙を通って排気される。なお、集光レンズ群125から射出される光が仕切板135を透過するように、仕切板135の集光レンズ群125に対向する部位が透明のガラス又は樹脂材料で構成された透過窓135aとされている。

また、赤色光源121、熱拡散板122及びペルチェ素子123は、保持部材136の覆い部134及び側板139に覆われるようにして、保持部材136及びヒートシンク130の基部131に挟み込まれている。つまり、この赤色光源装置120における保持部材136の覆い部134の外縁に垂設される全ての側板139は、ヒートシンク130の基部131の方向へ延在されて、側板139の端部が基部131に当接され、赤色光源121やペルチェ素子123などを閉じた空間に収容している。これにより、保持部材136とヒートシンク130との間隙に冷却ファン261aからの冷却風が直接に流入することがなく、また、プロジェクタ10の前方から吸入された低温の外気の一部が赤色光源121の周囲を囲むように保持部材136の外面に沿って流れるとともに、吸入された低温の外気の多くが、ヒートシンク130の放熱部分である放熱フィン132同士の間隙を通過する。

したがって、冷却風としての外気を、赤色光源121に直接当てることなく、プロジェクタ10内の他の発熱源からの熱を遮断することができるため、赤色光源121をペルチェ効果により外気温以下の温度まで下げようとするように効率よく冷却することができる。

また、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。例えば、青色光源装置70に青色発光ダイオードを採用する場合、青色光源装置70に上記した冷却構造を採用してもよい。また、各光学部品のレイアウトも、上記した構成（図３参照）に限ることなく様々なレイアウトを採用することができる。そして、上記した冷却構造を有する半導体光源装置は、プロジェクタ10に搭載する場合に限定されることなく、様々な電子機器に搭載する光源装置として利用することができる。

10 プロジェクタ
11 上面パネル 12 正面パネル
13 背面パネル 14 右側パネル
15 左側パネル 17 排気孔
18 吸気孔 19 レンズカバー
20 各種端子 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオＲＡＭ
26 表示駆動部 31 画像圧縮伸長部
32 メモリカード 35 Ｉｒ受信部
36 Ｉｒ処理部 37 キー／インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
47 音声処理部 48 スピーカ
51 表示素子
60 光源ユニット 70 青色光源装置
71 青色光源 73 コリメータレンズ
75 反射ミラー群 78 集光レンズ
81 ヒートシンク 100 蛍光発光装置
101 蛍光ホイール 110 ホイールモータ
111 集光レンズ群 115 集光レンズ
120 赤色光源装置 121 赤色光源
122 熱拡散板 123 ペルチェ素子
125 集光レンズ群
129 ネジ 130 ヒートシンク
131 基部 132 放熱フィン
133 側壁 134 覆い部
135 仕切板 135a 透過窓
136 保持部材
137 レンズ保持部 138 位置決めピン
139 側板 139a 開口
140 光源側光学系 141 第一ダイクロイックミラー
143 第一反射ミラー 145 第二反射ミラー
148 第二ダイクロイックミラー 160 光学系ユニット
161 照明側ブロック 165 画像生成ブロック
168 投影側ブロック 170 導光光学系
173 集光レンズ 175 ライトトンネル
178 集光レンズ 181 光軸変換ミラー
183 集光レンズ 185 照射ミラー
190 ヒートシンク 195 集光レンズ
220 投影側光学系 225 固定レンズ群
235 可動レンズ群 241 制御回路基板
261a,b,c,d 冷却ファン

Claims (3)

1. 熱拡散板と、
   該熱拡散板上に配置される半導体発光素子と、
   ヒートシンクと、
   該ヒートシンクと熱拡散板との間に配置される熱電素子と、
   冷却風を送風する冷却ファンと、
   前記半導体発光素子からの発光光を集光するレンズと、
   前記レンズを保持する保持部材と、を備え、
   前記保持部材は、前記半導体発光素子の発光光の出射面側に、前記半導体発光素子と離間するように前記レンズを保持し、
   前記半導体発光素子と前記レンズとの間に断熱用空気流路が形成され、
   前記冷却ファンからの冷却風が、前記ヒートシンクと前記半導体発光素子の出射面側とに分岐して送風されることを特徴とする半導体光源装置。
2. 前記保持部材は、前記熱電素子、前記熱拡散板及び前記半導体発光素子を前記ヒートシンクの基部に固定し、
   前記保持部材と前記ヒートシンクの基部との間隙に前記断熱用空気流路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体光源装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の半導体光源装置を有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
   

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