JP6919656B2 - 画像投影装置 - Google Patents

Description

本開示は、画像を投射面に投影する画像投影装置に関する。

画像を投射面に投影する画像投影装置について、近年、投射面の至近距離から画像を投影可能な短焦点プロジェクターが提案されている。短焦点プロジェクターは、通常のプロジェクターよりも短い距離で画像を投影できるため、投射面に近い限られたスペースに設置可能であり、投射画像に人の影が映り込むこともない。短焦点プロジェクターは、その外形が横長の直方体状であることが多く、画像を投射面に投影する投射レンズは横幅中央部に配置されることが多い。

画像投影装置の筐体内部は、光源をはじめとした光学系部品の発熱により高温となる。筐体内部が高温となると構成部品の性能低下や寿命の短縮につながるため、冷却ファン等を用いて筐体内部は冷却されている。例えば特許文献１には、装置内部の各部分を効率よく冷却するため、冷却用空気の取入口から内部に取り入れられた空気が、光学ユニット、光源ランプユニット及び電源ユニットを通過して排出口から排出される流路が形成された投射型表示装置が開示されている。

特開２０００−３３０２０２号公報

ここで、短焦点プロジェクターは、壁等の投射面に近接して配置される。このため、筐体内部を通過した冷却用空気の排出口を投射面に対向する背面に設置すると、温まった空気が筐体背面と投影面との間に滞留してしまい、効率よく排出されない。また、筐体側面についても、壁やスピーカ等が当該画像投影装置に近接して配置されることがあり、側面からの排気は、壁等により効率が阻害される可能性がある。一方、冷却媒体として外部から空気を取り込むが、吸気に関しても吸気口を当該画像投影装置の設置面と対向する面（底面）に設けると、設置面上の埃を吸い込み、内部の光学系部品に付着する可能性があり、画像の輝度低下の要因となる。また、装置内部の空気を冷却対象の部品に吹き付けても、内部の空気は発熱対象に触れて温度が上昇しており、冷却効率が低下する。

そこで、本開示では、筐体内部を効率よく冷却することが可能な、新規かつ改良された画像投影装置を提案する。

本開示によれば、画像を投射面に投影する投射レンズとして短焦点レンズを有する短焦点プロジェクターであり、発熱部品である、画像の元となる光を発する光源を生成する光源部と、光源部よりも発熱量が小さい発熱部品である、光源部から射出された光を異なる波長域の光に変換する蛍光体ホイールと、蛍光体ホイールよりも発熱量が小さい発熱部品である、蛍光体ホイールから入射された異なる波長域の光のそれぞれを所定の偏光領域に揃える偏光変換素子と、偏光変換素子よりも発熱量が小さい発熱部品である、偏光変換素子から入射した光のそれぞれに基づき投射面に投射するための画像信号光を生成する液晶表示素子と、投射レンズを含み、画像信号光を投射レンズにより投射面に投射する投射部と、を含み、光源部、蛍光体ホイール、偏光変換素子、液晶表示素子および投射部が光源部および投射部それぞれを端部とし、偏光変換素子および液晶表示素子を底部とするＵ字状に配置される光学系ユニットと、光学系ユニットを収容する筐体の背面の、底部に対応する位置に設けられ、筐体内部に空気が流入される吸気口と、筐体の前面の、光源部に対応する位置に設けられ、筐体内部の空気が排出される排気口と、筐体内部において、光学系ユニットに含まれる光源部、蛍光体ホイール、偏光変換素子および画像信号生成部より背面側の底部に対応する位置に設けられた１または複数の冷却ファンと、筐体内部において、光学系ユニットより前面側に設けられた排気ファンと、排気ファンと、１または複数の冷却ファンと、の間の排気流路上におけるＵ字状の内部の空間に、光学系ユニットにおいて最も発熱量の大きい光源部に向けて設けられた補助ファンと、を備える、画像投影装置が提供される。

以上説明したように本開示によれば、筐体内部を効率よく冷却することが可能な画像投影装置を提供することができる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の一実施形態に係る画像投影装置の一使用例を示す説明図である。 同実施形態に係る画像投影装置の内部構成を示す概略平面図である。 同実施形態に係る画像投影装置の冷却構造を示す概略背面図であって、筐体の背面を外した状態を示している。 同実施形態に係る画像投影装置の光学系ユニットを示す概略斜視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．装置構成
２．光学系部品の冷却構造
２．１．ファンの配置
２．２．排気流路
３．まとめ

＜１．装置構成＞
まず、図１及び図２に基づいて、本開示の一実施形態に係る画像投影装置の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る画像投影装置１００の一使用例を示す説明図である。図２は、本実施形態に係る画像投影装置１００の内部構成を示す概略平面図である。

本実施形態に係る画像投影装置１００は、例えば投射面に対して画像を至近距離から投射可能な短焦点プロジェクターである。かかる画像投影装置１００は、図１に示すように、画像の投射面として使用される壁面Ｗに近接して設置することが可能である。このため、画像投影装置１００を空間内に効率よく設置することができ、画像投影装置１００と壁面Ｗとの間に人の動線もないため、投射画像に人の影が映り込むことがない。

本実施形態に係る画像投影装置１００は、図１及び図２に示すように、略直方体形状の外形を有し、前面１０２ａと背面１０３ｂとが対向する奥行き方向（Ｙ方向）の長さに対して側面１０２ｃ、１０２ｄが対向する横幅方向（Ｘ方向）の長さが大きくなっている。このような筐体１０２内に、画像投影装置１００は、光源部１１０と、蛍光体ホイール部１２０と、偏光変換素子部１３０と、液晶表示素子部１４０と、投射部１５０と、電源部１６０とを含む。筐体１０２の内部は、仕切壁１０２ｅによって横幅方向に２つの空間１０５ａ、１０５ｂが形成されている。第１の空間１０５ａには、光源部１１０、蛍光体ホイール部１２０、偏光変換素子部１３０、液晶表示素子部１４０、及び、投射部１５０を含む光学系部品が配置されている。第２の空間１０５ｂには、電源部１６０が配置されている。

かかる画像投影装置１００は、例えば３ＬＣＤ（Liquid
Crystal Display）方式のプロジェクターである。３ＬＣＤ方式のプロジェクターでは、光源部１１０から出射された光から赤、緑、青の三原色の光を生成し、液晶表示素子部１４０の３つのＬＣＤをそれぞれ透過させることで、投射面に投射する画像を生成する。

光源部１１０は、画像の元となる光を発する光源を生成する。本実施形態に係る光源部１１０は固体光源であり、例えば発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）または半導体レーザ（laser diode；ＬＤ）であってもよい。例えば、半導体レーザを用いたレーザ光源は、長寿命かつ低消費電力であり、高輝度である。例えば、光源部１１０は、青色波長域の光を出射する青色レーザダイオードとする。光源部１１０から出射されたレーザ光は、蛍光体ホイール部１２０へ出射される。

蛍光体ホイール部１２０は、円板状の基材に蛍光体が積層された蛍光体ホイールが配置されており、光源部１１０から出射されたレーザ光を、異なる波長域の光に変換する。蛍光体ホイール部１２０は、円板状の基材に蛍光体が積層された蛍光体ホイールを備える。蛍光体は、蛍光体に入射したレーザ光を励起し、異なる波長の光を出射する。例えば、蛍光体ホイール部１２０は、蛍光体として、蛍光体青色レーザダイオードから出射された青色レーザ光により励起され、緑色波長域の光と赤色波長域の光とを含んでなる黄色波長域の光を出射する黄色蛍光体を有する。蛍光体ホイール部１２０は、光源部１１０からの入射光を基に、赤色光、緑色光、青色光を生成し、偏光変換素子部１３０へこれらの光を出射する。

偏光変換素子部１３０は、蛍光体ホイール部１２０から入射された赤色光、緑色光、青色光の偏光方向を、それぞれ所定の偏光方向に揃える偏光変換素子１３５を含む。蛍光体ホイール部１２０から入射された光は、様々な方向の波を含む。ここで、例えばＨＴＰＳ（High Temperature Poly-Silicon）のように液晶表示素子が所定の偏光方向の光のみを透過させる特性を有する場合、液晶表示素子を透過できない光があるとその分だけ画像は暗くなる。そこで、偏光変換素子部１３０では、液晶表示素子部１４０に入射する光の偏光方向を横波から縦波に変換し、液晶表示素子１４５を透過可能な光とすることで、投射部１５０から投射される画像を明るくすることができる。偏光変換素子部１３０により所定の偏光方向に揃えられた光は、液晶表示素子部１４０に出射される。

液晶表示素子部１４０は、赤色用液晶パネル、緑色用液晶パネル及び青色用液晶パネルと、各液晶パネルにより生成された画像の信号光を合成する光学部材とを含み、投射部１５０から投射する画像信号光を生成する。赤色用液晶パネル、緑色用液晶パネル及び青色用液晶パネルをまとめて液晶表示素子１４５と称する。赤色用液晶パネル、緑色用液晶パネル及び青色用液晶パネルは、例えばＨＴＰＳ等の、アクティブマトリクス駆動方式の透過型ＬＣＤであってもよい。各色用の液晶パネルは、入力画像信号に応じてそれぞれに入射した光を変調し、ＲＧＢに対応する画像の信号光を生成する。各液晶パネルにより変調された信号光は、ダイクロイックプリズムに入射され、合成される。ダイクロイックプリズムは、赤色の信号光および青色の信号光を反射し、緑色の信号光を透過させるように、４つの三角柱を組み合わせた直方体に形成されている。ダイクロイックプリズムにより合成された画像信号光は投射部１５０へ入射される。

投射部１５０は、液晶表示素子部１４０により生成された画像信号光を投射面へ投射する。本実施形態に係る投射部１５０は、投射レンズとして、画像投影装置１００から投射面までの投射距離の短い短焦点投射レンズを備える。短焦点投射レンズを用いることで、短い距離で大きな画面サイズを投射することができる。

電源部１６０は、入力電力から画像投影装置１００を駆動するための電力を生成する電源回路を含む。電源部１６０により各構成部品に電力が供給される。電源部１６０は吸気口１０４ｃに設けられた気冷ファン１７９により冷却されている。

画像投影装置１００には、光学系部品の冷却のため、筐体１０２の背面１０２ｂには例えば３つの吸気口１０４ａ、１０４ｂが設けられ、前面１０２ａには１つの排気口１０６が設けられている。また、第１の空間１０５ａには、偏光変換素子部１３０を冷却する冷却ファン１７１、液晶表示素子部１４０を冷却する冷却ファン１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇ、筐体１０２内部の空気を排気口１０６から排出させるための排気ファン１７５が設けられている。光学系部品の冷却構造についての詳細な説明な後述する。なお、本実施形態では、２つの吸気口１０４ａ、１０４ｂと１つの排気口１０６を設けたが、本開示はかかる例に限定されず、これらの数は限定されるものではない。なお、吸気口及び排気口の開口面積は大きい方が冷却効率を高めることができるが、耐塵性及び耐強度が低下し、また、ユーザに見えやすい前面１０２ａに大きな開口が形成されているとデザイン性も低下する。このため、開口面積はなるべく小さくするのが望ましい。

＜２．光学系部品の冷却構造＞
本実施形態に係る画像投影装置１００では、図２に示すように、第１の空間１０５ａに配置されている光学系部品は、ユーザと対向する前面１０２ａ側に光源部１１０及び投射部１５０が配置されている。また、光源部１１０から背面１０２ｂ側に向かって蛍光体ホイール部１２０、偏光変換素子部１３０が配置され、偏光変換素子部１３０と横幅方向に隣接して液晶表示素子部１４０が配置されている。すなわち、光学系部品は、光源部１１０、蛍光体ホイール部１２０、偏光変換素子部１３０、液晶表示素子部１４０、及び、投射部１５０がＵ字状に配置されている。かかる配置により、画像投影装置１００の光学系部品をスペース上効率よく配置することができる。

かかる画像投影装置１００に設けられる光学系部品において、光源部１１０、蛍光体ホイール部１２０、偏光変換素子部１３０、及び、液晶表示素子部１４０が主な発熱部品である。このうち、光源部１１０が最も高温となる。液晶表示素子部１４０の発熱量は小さく、偏光変換素子部１３０、蛍光体ホイール部１２０の順に発熱量は大きくなる。すなわち、筐体１０２の背面１０２ｂから前面１０２ａ側の光源部１１０に向かうにつれて高温となる光学系部品が配置されている。

通常、画像投影装置は、装置内部の温度が許容値を超えて高温とならないように、吸気口から外気を取り入れて筐体内部を冷却し、温まった空気を排気口から排出する冷却構造を有している。一般に、排気口はユーザから見えにくい背面側に設けられる。しかし、短焦点プロジェクターである本実施形態の画像投影装置１００は、壁面Ｗに近接して配置されるため、吸気口１０４ａ、１０４ｂを背面１０２ｂに設けると、温まった空気が背面１０２ｂと壁面Ｗとの間に滞留してしまい、効率よく排出できない。また、画像投影装置１００の側面１０２ｃ、１０２ｄ側にも壁面Ｗあるいは家具、スピーカ等の物体が配置されることもあり、側面１０２ｃ、１０２ｄに排気口を設けたとしても温まった空気の排出が阻害される可能性もある。あるいは、設置面と対向する底面に吸気口を設けると、設置面上の埃を吸い込み、内部の光学系部品に付着する可能性があり、画像の輝度低下の要因となる。

そこで、本実施形態に係る画像投影装置１００では、筐体内部を効率よく冷却する冷却構造を形成した。特に、画像投影装置１００において熱源となる様々な光学系部品が配置された第１の空間１０５ａにおいては、当該冷却構造は有効である。以下、図２〜図４に基づき、本実施形態に係る画像投影装置１００の冷却構造を説明する。図３は、本実施形態に係る画像投影装置１００の冷却構造を示す概略背面図であって、筐体１０２の背面１０２ｂを外した状態を示している。図４は、本実施形態に係る画像投影装置１００の光学系ユニットを示す概略斜視図である。

［２．１．ファンの配置］
本実施形態に係る画像投影装置１００には、光学系部品を冷却するための冷却ファンが設置されている。具体的には、偏光変換素子部１３０の偏光変換素子１３５を冷却する冷却ファン１７１、液晶表示素子部１４０の液晶表示素子１４５を冷却する冷却ファン１７３が設けられている。冷却ファン１７３は、液晶表示素子１４５を構成する３つの液晶パネルそれぞれに対して冷却ファン１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇからなる。冷却ファン１７１から吹き出される空気は、ダクトを介して偏光変換素子部１３０へ導かれ、冷却ファン１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇから吹き出される空気は、ダクト等を介して液晶表示素子部１４０へ導かれる。また、筐体内部の空気を排気口１０６から排出させるための排気ファン１７５が設けられている。排気ファン１７５は、光学系ユニットを構成する光学系部品のうち発熱する発熱部品よりも前面１０２ａ側に設けられている。

偏光変換素子部１３０及び液晶表示素子部１４０を冷却する冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇには、例えばシロッコファンを用いてもよい。シロッコファンは、各部品に対して高い圧力で強い送風を行うことができるので、局所的な冷却に適している。一方、排気ファン１７５には、例えば軸流ファンを用いてもよい。軸流ファンは、送風は弱いが、多くの風を送ることができるので、排気に適している。

排気ファン１７５により第１の空間１０５ａ内の空気が外部へ排出されると、その分の空気が背面１０２ｂ側の吸気口１０４ａ、１０４ｂから取り込まれる。吸気口１０４ａ、１０４ｂから取り込まれた空気は、排気ファン１７５により吸引され、図２に示すように、排気流路Ａ、Ｂに沿って第１の空間１０５ａを通り、排気口１０６から排出される。排気流路Ａは、吸気口１０４ａから筐体１０２内部に取り込まれた空気を、偏光変換素子部１３０、蛍光体ホイール部１２０を通過させ、光源部１１０を通って排気口１０６から排出させる。また、排気流路Ｂは、吸気口１０４ｂから筐体１０２内部に取り込まれた空気を、液晶表示素子部１４０を通過させ、光源部１１０を通って排気口１０６から排出させる。

排気経路Ｂにおいては、液晶表示素子部１４０を冷却した空気は、光源部１１０と投射部１５０との間に形成された空間Ｖを通り光源部１１０に向かう。この際、液晶表示素子部１４０を通過した空気が確実に光源部１１０に導かれるように、例えば図３及び図４に示すように、光源部１１０と投射部１５０との間に形成された空間Ｖに補助ファン１７７を配置してもよい。補助ファン１７７は、例えば軸流ファンを用いてもよい。これにより、液晶表示素子部１４０を通過した空気を確実に光源部１１０に導くことができ、明確な排気経路Ｂを形成することができる。

本実施形態に係る画像投影装置１００では、偏光変換素子部１３０及び液晶表示素子部１４０を冷却する冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇを、冷却対象である偏光変換素子１３５及び液晶表示素子１４５よりも背面１０２ｂ側に設けている。背面１０２ｂ側の吸気口１０４ａ、１０４ｂから取り込まれた空気は、筐体１０２の内部に取り込まれるとすぐに各冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇに取り込まれ、偏光変換素子１３５及び液晶表示素子１４５にそれぞれ吹き付けられる。これにより、筐体１０２の内部で温まる前に空気を発熱部品に吹き付けることができるので、冷却効率を高めることができる。冷却効率が高まることで、冷却ファンのサイズを小さくしても十分な効果を得ることができるので、装置を小型化できるとともに、コストも削減することができる。また、吸気を背面１０２ｂ側から行うことで、設置面上の埃を吸い込むことがない。

なお、偏光変換素子１３５を冷却する冷却ファン１７１は、スペース上、光学系部品のレイアウト上、光源部１１０と投射部１５０との間に形成された空間Ｖに配置することも可能である。しかし、冷却ファン１７１を空間Ｖに配置すると、冷却ファン１７１のサイズに応じたスペースを確保せねばならず、光学系部品をＵ字状に配置して構成された光学系ユニットのサイズが大きくなる。その結果、画像投影装置１００全体のサイズも大きくなる。また、冷却ファン１７１を空間Ｖに配置した場合には、冷却ファン１７１が取り込む空気は筐体１０２の内部で温まっており、偏光変換素子１３５の冷却効率が低い。これより、冷却ファン１７１も、偏光変換素子部１３０よりも背面１０２ｂ側に設けるのがよい。

また、本実施形態に係る画像投影装置１００では、排気流路Ａ、Ｂを妨げないように、冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇが配置される。２つの排気流路Ａ、Ｂは、図２に示すように、筐体１０２の短辺となる側面１０２ｃ、１０２ｄと略平行な、すなわち奥行き方向（Ｙ方向）に沿った流れとなっている。このような排気流路Ａ、Ｂを形成することで、冷却媒体である空気が第１の空間１０５ａ内を通り抜ける距離が短くなり、第１の空間１０５ａ内を流れる間に温まった空気が第１の空間１０５ａ内に長く滞留しないようにすることができる。これにより、筐体１０２の内部空間が温まりにくくすることができる。冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇは、このような背面１０２ｂから前面１０２ａに向かう流れを妨げないように、その吸気面１７１ａ、ｒ１、ｂ１、ｇ１がＹ方向の流れと略対向しないように配置される。

具体的には、冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｇは、図２〜図４に示すように、吸気面１７１ａ、ｒ１、ｇ１が上方（高さ方向、Ｚ方向）を向いて配置されている。これにより、吸気口１０４ａ、１０４ｂから取り込まれた空気が冷却ファンに衝突する面積を低減させ、排気流路Ａ、Ｂを妨げないようにしている。また、冷却ファン１７３ｂは、吸気面ｂ１が高さ方向（Ｚ方向）に略平行であり、かつ、奥行き方向（Ｙ方向）に対して僅かに斜めに配置されている。すなわち、図２〜図４に示すように、冷却ファン１７３の吸気面ｂ１を冷却対象である液晶表示素子部１４０に向けて傾けることで、吸気口１０４ｂから筐体１０２の内部に取り込まれた空気を液晶表示素子部１４０へ導くことができる。その結果、液晶表示素子部１４０を冷却する排気流路Ｂが形成され、冷却対象である液晶表示素子部１４０を効率よく冷却することができる。

このように、冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇは、排気流路Ａ、Ｂを妨げないように、吸気面１７１ａ、ｒ１、ｂ１、ｇ１が吸気口１０４ａ、１０４ｂから排気口１０６へ向かう排気流路Ａ、Ｂに対して略平行となるように配置される。

［２．２．排気流路］
上述のように、本実施形態に係る画像投影装置１００の光学系部品の冷却は、図２〜図４に示すように、筐体１０２の背面１０２ｂから前面１０２ａへ向かって行われる。背面１０２ｂに形成された２つの吸気口１０４ａ、１０４ｂから取り込まれた空気は、第１の空間１０５ａを通過して光学系部品の熱を吸収し、前面１０２ａの排気口１０６から排出される。画像投影装置１００には、吸気口１０４ａから取り込まれた空気を、偏光変換素子部１３０、蛍光体ホイール部１２０、光源部１１０を通過させ、排気口１０６から排出させる排気流路Ａが形成されている。また、画像投影装置１００には、吸気口１０４ｂから取り込まれた空気を、液晶表示素子部１４０、光源部１１０を通過させ排気口１０６から排出させる排気流路Ｂが形成されている。いずれの排気流路でも、最終的には光源部１１０を通って排気口１０６から温まった空気を排出させている。これは、画像投影装置１００の光学系部品で発熱する発熱部品のうち、光源部１１０からの発熱量が最も大きいことによる。

光学系部品の冷却は、吸気口１０４ａ、１０４ｂから外気を冷却媒体として取り入れ、第１の空間１０５ａを通過させながら各部品の有する熱を吸収させて行われる。ここで、排気流路において吸気口１０４ａ、１０４ｂ側を上流側、排気口１０６側を下流側とすると、吸気口１０４ａ、１０４ｂから筐体内部に取り込まれた空気は、排気経路の上流から下流に向かうにつれて温度が上昇する。したがって、第１の空間１０５ａにおける光学系部品の配置位置に応じて、部品を冷却する空気の温度が異なる。また、光学系部品毎に発熱量も異なる。そこで、吸気口１０４ａ、１０４ｂから筐体１０２の内部に取り込まれた空気が低温の部品から高温の部品へと流れる排気流路を形成することで、効率よく各光学系部品を冷却することができる。

本実施形態に係る画像投影装置１００では、光源部１１０、蛍光体ホイール部１２０、偏光変換素子部１３０、及び、液晶表示素子部１４０が主な発熱部品である。このうち、光源部１１０が最も高温となる。また、液晶表示素子部１４０の発熱量は小さく、偏光変換素子部１３０、蛍光体ホイール部１２０の順に発熱量は大きくなる。ここで、図２に示すように、発熱量の小さい偏光変換素子部１３０及び液晶表示素子部１４０は背面１０２ｂ側に配置されており、発熱量の大きい光源部１１０は前面１０２ａ側に配置されている。そこで、筐体１０２の背面１０２ｂに吸気口１０４ａ、１０４ｂを設け、前面１０２ａのうち最も高温となる光源部１１０と対向する位置に排気口１０６を設けることで、空気が低温の部品から高温の部品へと流れる排気流路Ａ、Ｂが形成される。なお、発熱部品の温度は、例えば定格運転時における温度により特定してしてもよい。

本実施形態では、発熱量の小さい偏光変換素子部１３０と液晶表示素子部１４０とに対して、それぞれ吸気口１０４ａ、１０４ｂを設けることで、偏光変換素子部１３０と液晶表示素子部１４０とを最初に冷却することができる。そして、排気流路Ａでは、偏光変換素子部１３０を冷却した空気は、偏光変換素子部１３０より高温となる蛍光体ホイール部１２０を冷却し、最後に光源部１１０を冷却する。一方、排気流路Ｂでは、液晶表示素子部１４０を冷却した空気は、光源部１１０と投射部１５０との間の空間を通って、最後に光源部１１０を冷却する。こうして、冷却対象の構成部品よりも低温の空気で各部品を冷却することができる。

このことは、各光学系部品の温度スペックの観点からもいえる。例えば、光源部１１０の許容温度は約７０℃くらいであるが、これに対して液晶表示素子部１４０の許容温度は約５０℃くらいである。したがって、各部品にあたるときの空気の温度が、光源部１１０にとっては問題のない温度であっても、液晶表示素子部１４０にとってはかなりの高温となる可能性もある。そこで、各光学系部品の機能を維持し、想定される寿命まで使用できるようにするためにも、許容温度の低い部品から順に冷却することが望ましい。

また、本実施形態に係る画像投影装置１００では、排気ファン１７５が、光学系ユニットを構成する光学系部品のうち発熱する発熱部品よりも前面１０２ａ側に設けられている。具体的には、排気ファン１７５は、図２に示すように、光学系部品のうち最も前面１０２ａに設けられた光源部１１０よりも前面１０２ａ側であって、光源部１１０と排気口１０６との間に設けられている。排気ファン１７５が駆動すると、第１の空間１０５ａ内の空気が外部へ排出される。これにより、背面１０２ｂ側の吸気口１０４ａ、１０４ｂから新たな空気が第１の空間１０５ａへ取り込まれ、光学系ユニットの発熱部品を通過して冷却した後、排気ファン１７５を介して排気口１０６から排出される排出流路が形成される。

また、上述したように、本実施形態では発熱量の大きい部品が前面１０２ａ側に設けられており、前面１０２ａ側に排気ファン１７５を設けることで、発熱量の大きい部品を最後に冷却した後空気が外部に排出される排気流路が形成される。このように、筐体１０２内部の前面１０２ａ側に排気ファン１７５を設けることで、吸気口１０４ａ、１０４ｂから排気口１０６へ向かう空気の流れが形成されるとともに、光学系部品を効率よく冷却することが可能となる。また、排気ファン１７５を、背面１０２ｂの吸気口１０４ａ、１０４ｂから前面１０２ａの排気口１０６へ向かう直線上に配置することで、第１の空間１０５ａ内を流れる間に温まった空気が第１の空間１０５ａ内に長く滞留しないようにすることができる。これにより、筐体１０２の内部空間が温まりにくくすることができ、冷却効率をより高めることができる。

さらに、光学系部品の放熱を効率よく行うため、第１の空間１０５ａには適宜ヒートシンクを設けてもよい。例えば、図４に示すように、高温となる光源部１１０にヒートシンク１１５を設けてもよい。ヒートシンク１１５は、例えば光源部１１０の上面、前面及び側面に設けてもよい。本実施形態に係る画像投影装置１００の冷却構造では、冷却媒体である空気は、光学系部品のうち最も高温となる光源部１１０に最終的に流れ込み、ヒートシンク１１５を通過して、排気口１０６から筐体１０２外部へ排出される。このような光源部１１０にヒートシンク１１５を設けることにより、効果的に光源部１１０を冷却することができる。

＜３．まとめ＞
以上、本開示の一実施形態に係る画像投影装置１００と当該画像投影装置１００に形成される冷却構造とについて説明した。本開示によれば、画像投影装置１００の筐体１０２のうち、背面１０２ｂ側に吸気口１０４ａ、１０４ｂを設け、前面１０２ａ側に排気口１０６を設ける。そして、光学系部品のうち発熱する発熱部品より背面側に冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇを設けて背面側から発熱部品を冷却する。これにより、筐体内部で温度が上昇する前の空気が発熱部品に吹き付けられるので、光学系部品を効率よく冷却することができる。また、排気ファン１７５を、光学系ユニットを構成する光学系部品のうち発熱する発熱部品よりも前面１０２ａ側に設けることで、光学系ユニットの発熱部品を通過して冷却した後、排気ファン１７５を介して排気口１０６から排出される排出流路が形成される。これにより、光学系部品を効率よく冷却することができる。このように冷却効率が高まることで、冷却ファンのサイズを小さくしても十分な効果を得ることができるので、装置を小型化できるとともに、コストも削減することができる。

また、背面側に吸気口を設けることで、例えば設置面と対向する面側から吸気する場合と比較して、筐体１０２内部に埃等が取り込まれることがない。さらに、冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇを、吸気面１７１ａ、ｒ１、ｂ１、ｇ１が吸気口１０４ａ、１０４ｂから排気口１０６へ向かう排気流路Ａ、Ｂに対して略平行となるように配置する。これにより、冷却ファン１７１、１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇによって排気流路Ａ、Ｂを妨げることがなく、排気効率を高めることができる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、光源部の光源は発光ダイオードまたは半導体レーザとしたが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、従来使用されているランプ光源を光源として用いる場合であっても本技術は有効である。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
画像を投射面に投影する投射レンズとして短焦点レンズを有する短焦点プロジェクターであり、
前記投射レンズを含む光学系部品からなる光学系ユニットと、
前記光学系ユニットを収容する筐体の背面に設けられ、前記筐体内部に空気が流入される吸気口と、
前記筐体の前面に設けられ、前記筐体内部の空気が排出される排気口と、
前記筐体内部において、前記光学系部品のうち発熱する発熱部品より背面側に設けられた１または複数の冷却ファンと、
を備える、画像投影装置。
（２）
前記冷却ファンは、前記筐体内部の排気流路を妨げないように配置されている、前記（１）に記載の画像投影装置。
（３）
前記冷却ファンはシロッコファンであり、
前記シロッコファンは、吸気面が前記吸気口から前記排気口へ向かう排気流路に対して略平行となるように配置される、前記（１）または（２）に記載の画像投影装置。
（４）
前記光学系ユニットは、前記筐体の背面側には、前記光学系ユニットの前記発熱部品のうち偏光変換素子及び液晶表示素子が配置され、
前記偏光変換素子及び前記液晶表示素子と前記吸気口との間に、前記冷却ファンが配置される、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の画像投影装置。
（５）
前記筐体は、前記前面と前記背面とが対向する奥行き方向の長さに対して、側面が対向する横幅方向の長さが大きい形状を有し、
前記光学系ユニットは、前記筐体の前面側に光源部及び前記投射レンズが配置され、前記筐体の背面側に偏光変換素子及び液晶表示素子が配置されて構成されている、前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の画像投影装置。
（６）
前記排気口は１つである、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の画像投影装置。
（７）
画像を投射面に投影する投射レンズとして短焦点レンズを有する短焦点プロジェクターであり、
前記投射レンズを含む光学系部品からなる光学系ユニットと、
前記光学系ユニットを収容する筐体の背面に設けられ、前記筐体内部に空気が流入される吸気口と、
前記筐体の前面に設けられ、前記筐体内部の空気が排出される排気口と、
前記筐体内部において、前記光学系部品のうち発熱する発熱部品より前面側に設けられた排気ファンと、
を備える、画像投影装置。

１００ 画像投影装置
１０２ 筐体
１０２ａ 前面
１０２ｂ 背面
１０２ｃ、１０２ｄ 側面
１０２ｅ 仕切壁
１０３ 筐体
１０３ｂ 背面
１０４ａ、１０４ｂ 吸気口
１０５ａ 第１の空間
１０５ｂ 第２の空間
１０６ 排気口
１１０ 光源部
１１５ ヒートシンク
１２０ 蛍光体ホイール部
１３０ 偏光変換素子部
１３５ 偏光変換素子
１４０ 液晶表示素子部
１４５ 液晶表示素子
１５０ 投射部
１６０ 電源部
１７１、１７３（１７３ｒ、１７３ｂ、１７３ｇ）、１７９ 冷却ファン
１７５ 排気ファン
１７７ 補助ファン

Claims (6)

1. 画像を投射面に投影する投射レンズとして短焦点レンズを有する短焦点プロジェクターであり、
   発熱部品である、画像の元となる光を発する光源を生成する光源部と、
   前記光源部よりも発熱量が小さい発熱部品である、前記光源部から射出された光を異なる波長域の光に変換する蛍光体ホイールと、
   前記蛍光体ホイールよりも発熱量が小さい発熱部品である、前記蛍光体ホイールから入射された異なる波長域の光のそれぞれを所定の偏光領域に揃える偏光変換素子と、
   前記偏光変換素子よりも発熱量が小さい発熱部品である、前記偏光変換素子から入射した光のそれぞれに基づき前記投射面に投射するための画像信号光を生成する液晶表示素子と、
   前記投射レンズを含み、前記画像信号光を前記投射レンズにより前記投射面に投射する投射部と、
   を含み、
   前記光源部、前記蛍光体ホイール、前記偏光変換素子、前記液晶表示素子および前記投射部が前記光源部および前記投射部それぞれを端部とし、前記偏光変換素子および前記液晶表示素子を底部とするＵ字状に配置される光学系ユニットと、
   前記光学系ユニットを収容する筐体の背面の、前記底部に対応する位置に設けられ、前記筐体内部に空気が流入される吸気口と、
   前記筐体の前面の、前記光源部に対応する位置に設けられ、前記筐体内部の空気が排出される排気口と、
   前記筐体内部において、前記光学系ユニットに含まれる前記光源部、前記蛍光体ホイール、前記偏光変換素子および前記液晶表示素子より背面側の前記底部に対応する位置に設けられた１または複数の冷却ファンと、
   前記筐体内部において、前記光学系ユニットより前面側に設けられた排気ファンと、
   前記排気ファンと、前記１または複数の冷却ファンと、の間の排気流路上における前記Ｕ字状の内部の空間に、前記光学系ユニットにおいて最も発熱量の大きい前記光源部に向けて設けられた補助ファンと、
   を備える、画像投影装置。
2. 前記冷却ファンは、前記筐体内部の排気流路を妨げないように配置されている、請求項１に記載の画像投影装置。
3. 前記冷却ファンはシロッコファンであり、
   前記シロッコファンは、吸気面が前記吸気口から前記排気口へ向かう排気流路に対して略平行となるように配置される、請求項１に記載の画像投影装置。
4. 前記光学系ユニットは、前記筐体の背面側には、前記偏光変換素子及び前記液晶表示素子が配置され、
   前記偏光変換素子及び前記液晶表示素子と前記吸気口との間に、前記冷却ファンが配置される、請求項１に記載の画像投影装置。
5. 前記筐体は、前記前面と前記背面とが対向する奥行き方向の長さに対して、側面が対向する横幅方向の長さが大きい形状を有し、
   前記光学系ユニットは、前記筐体の前面側に前記光源部及び前記投射レンズが配置され、前記筐体の背面側に前記偏光変換素子及び前記液晶表示素子が配置されて構成されている、請求項１に記載の画像投影装置。
6. 前記排気口は１つである、請求項１に記載の画像投影装置。

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