JP5205064B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの出射光を光学素子にて変調し、変調後の光像を投写光学系部品にて投写する投写型映像表示装置に関するものである。

従来、この種の投写型映像表示装置、例えば、液晶プロジェクタは、図１５に示すように、本体内に光源３０１と、光学レンズ３２０、偏光板３４０、液晶パネル３３５と、ダイクロイックプリズム等の合成光学系部品３５０、投写光学系部品３６０等を搭載して構成されている。液晶パネル３３５は、映像の画素（例えば、ピクセル）単位で、光の透過を制御する所謂ライトバルブとして働くものであり、映像情報に応じて各色光を変調する。この変調された各色光は、ダイクロイックプリズム等の合成光学系部品３５０により合成された投写光像を投写光学系部品３６０によってスクリーン上等に拡大投写される。

このような液晶プロジェクタでは、光源３０１や液晶パネル３３５及びその前後に配置される偏光板３４０等が発熱源となって本体内が加熱状態となる。そのため、本体外枠等に放熱ファン４０４や送風ファン４０５を設置して、図中の矢印（斜線）に送風方向を示すように、液晶プロジェクタ外部の空気（外気）を光源３０１、液晶パネル３３５及び偏光板３４０等に供給（送風）して、これらを冷却していた。この場合、光源３０１は＋９００℃程度と非常に高温となるので、外気により十分に冷却することができるが、液晶パネル３３５は使用温度の上限が比較的低温で、使用温度の上限は、＋７０℃程度であるため、十分に冷却することができなかった。即ち、液晶パネル３３５は、放熱量が外気温度に大きく影響されることとなるので、例えば、外気温度が低い場合には、液晶パネル３３５は供給される外気により十分に冷却することができても、外気温度が高い場合には十分に冷却することができなかった。従って、外気温度が高い場合には送風ファン４０５の風量を増加する等して放熱量を増加させる必要があり、このため、送風ファン４０５による騒音が増大すると共に、消費電力が著しく増大する等の不都合を招く危惧もあった。

また、近年、液晶プロジェクター等の投写画面の大面積化に対する要請に答えるため、光源の高輝度化が求められている。しかしながら、液晶パネル３３５に照射される光量が増加すると、発熱量が増加して、液晶パネル３３５を使用温度の上限以下に冷却することができなくなる等、高輝度化を実現する上で、放熱量の不足が課題となっていた。

このような課題を解決するために、電子冷却素子で低温空気を作り出して、ダイクロイックプリズムや複数の液晶パネル等から構成される構造全体を冷却するものも提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１２１２５０号公報

特許文献１に記載の構成では、各色毎に液晶パネル等からなる複数の光変調手段を設ける場合には、それらをまとめて冷却することになる。ところが、光変調手段に照射される光の波長や強度の違いにより、各光変調手段の発熱量が異なるため、これらの光変調手段をまとめて冷却すると、個々の光変調手段の温度制御が十分に行えない。そのため、光変調手段の冷却が不十分な場合には、液晶パネル等の動作不良や劣化を引き起こし、液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置の信頼性を低下させるという課題があった。
また、複数の光変調手段の内、最も発熱量の大きい光変調手段に合わせて冷却すると冷却があまり必要でない光変調手段まで合わせて冷却することになり、投写型映像表示装置全体としての冷却効率が悪くなるという課題があった。

さらに、液晶プロジェクタ等の投写画面の大面積化に対する要請に答えるために、光源がさらに高輝度化した場合には、液晶パネル等に照射される光量が増して、全ての液晶パネル等の発熱量が増加する。そのため、液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置の冷却効率を向上させないと装置全体としても冷却不足になり、液晶パネル等を使用限度の温度範囲内に抑えることができず、液晶パネル等の動作不良や劣化により、液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置の信頼性を低下させるという課題がある。
また、液晶パネルだけでなく、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等の反射型の光変調手段を用いたプロジェクタにおいても、光源がさらに高輝度化すると、反射ロスに伴うＤＭＤからの発熱量が大きくなるため、同様に冷却能力が不十分となり、プロジェクタの寿命を低下させる可能性がある。

本発明は、前記課題を解決するもので、液晶パネル等の発熱量が大きな光変調手段を効率的に冷却することにより、高輝度化した場合においても信頼性の高い投写型映像表示装置を提供するものである。

本発明の投写型映像表示装置は、光源と、光源からの光を映像信号に応じて変調する複数の光変調手段と、複数の光変調手段により変調された光を投写するための投写光学系部品と、複数の光変調手段に流体を供給するための流路と、流体を冷却するための冷却手段とを備え、複数の光変調手段の内、発熱量の最も大きい第１の光変調手段に対して、他の光変調手段には供給されていない流体を供給することを特徴とするものである。

これにより、冷却手段により冷却された空気等の流体を、発熱量の最も大きい光変調手段に、他の光変調手段で温められていない状態で供給することができ、発熱量の最も大きい光変調手段を強力に冷却することができる。

一方、その他の発熱量の比較的小さい光変調手段に対しては、無駄な冷却を行う必要がないので、投写型映像表示装置全体として、冷却効率を高めることができる。また、光源が高輝度化した場合でも、冷却効率が高まるため、光変調手段を適切な温度範囲に維持して、光変調手段の動作不良や劣化の発生を抑制することができ、投写型映像表示装置の信頼性を高めることができる。

また、流路は、第１の流路と第２の流路に分離され、第１の流路に第１の光変調手段を配置し、第２の流路に他の光変調手段を配置しても良い。これにより、発熱量の最も大きい光変調手段に他の光変調手段で温められていない状態で供給することができると共に、その他の発熱量の比較的小さい光変調手段に対しても、他の光変調手段で温められていない状態で供給することができる。

さらに、各光変調手段を複数の流路に個別に配置することで、それぞれの光変調手段の発熱量に応じて、最適に冷却手段の冷却能力やファン等の流体輸送手段の送風能力等を調整することができる。そのため、発熱量の大きい光変調手段に対して、強力に冷却すると共に、発熱量の小さい光変調手段に対しては、無駄な冷却を行う必要がなくなるため、投写型映像表示装置全体として、冷却効率を高めることができる。さらに、それぞれの光変調手段を適切な温度範囲に維持して、液晶パネル等の光変調手段の動作不良や劣化の発生を抑制することができる。

また、第１の光変調手段と他の光変調手段が、１つの流路内に配置され、他の光変調手段へは、第１の光変調手段に供給された流体が供給されるようにしても良い。これにより、発熱量の大きい光変調手段を冷却した後の流体を有効に利用して、その他の光変調手段を冷却できるため、投写型映像表示装置全体として、冷却効率を高めることができる。

また、流路の隔壁が、光源からの光を光変調手段へ透過させるための第１の透光部と光変調手段からの光を投写光学系部品へ透過させるための第２の透光部を有していることが好ましい。これにより、流路内の冷却された流体を外気に漏らすことなく、第１及び第２の透光部により、光源から光変調手段へ入射する光及び光変調手段から投写光学系部品へ入射する光を伝達することができる。

さらに、緑色の波長域の光を照射される光変調手段は、他の青色や赤色の波長域の光を受ける光変調手段に比べ、発熱量が大きくなるため、第１の光変調手段が、緑色の波長域の光を変調するための光変調手段であることが好ましい。

本発明において、流路は、送風ファン等の流体輸送手段を有していることが好ましい。これにより、冷却手段により冷却された流体の供給量を増加させて、強力に冷却することができる。

さらに、光変調手段に温度測定手段を設けることで、光変調手段の温度上昇に応じて、冷却手段の冷却能力又は流体輸送手段の送風能力を調整することが好ましい。これにより、より効率的な冷却が可能となる。

なお、本発明における光変調手段としては、液晶パネル等の光透過型のものであっても、ＤＭＤ等の光反射型のものであってもよい。また、本発明において冷却手段として用いる電子冷却素子としては、ペルチェ素子を用いることができる。さらに、本発明における合成光学系部品としては、ダイクロイックプリズムを用いることができる。

本発明の投写型映像表示装置は、液晶パネル等の発熱量が大きな光変調手段を効率的に冷却することにより、高輝度化した場合においても高い信頼性を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１、並びに後述する実施例２、３、４及び７における投写型映像表示装置の光学系構成の概略図である。

本発明の実施形態の投写型映像表示装置は、図１に示すような光学系を内蔵している。本発明の光学系としては、光源１０１と、照明光学系１０２と、光を波長毎に分離するダイクロイックミラー１１１、１１２と、反射ミラー１１５、１１６、１１７と、光学レンズ１２０、１２１、１２２、１２３、１２４と、光変調素子１３１、１３２、１３３と、合成光学系部品１５０と、投写光学系部品１６０等で構成されている。

光源１０１は、超高圧水銀ランプ等のランプ１０１ａと、ランプ１０１ａから発散される光（発散光）を前方に出射するためのリフレクタ１０１ｂから構成されている。また、光源１０１としては、レーザやＬＥＤ等の固体光源を用いてもよい。

照明光学系１０２は、光源１０１からの出射光を均一な輝度分布の平行光束とするものであり、フライアイインテグレータ、集光レンズ及びＵＶ／ＩＲカットフィルター等から構成されている。また、ダイクロイックミラー１１１、１１２は、照明光学系１０２からの平行光束を各色（赤、緑、青）の波長域の光に分離するものである。ダイクロイックミラー１１１により、照明光学系１０２からの平行光束から赤色（Ｒ）の波長域の光が取り出されて反射ミラー１１５方向に反射される。さらに、ダイクロイックミラー１１２により、残りの光束から緑色（Ｇ）の波長域の光が取り出されて光学レンズ１２１方向に反射され、残りの青色（Ｂ）の波長域の光が反射ミラー１１６、１１７により光学レンズ１２２方向に反射されることで、各色に分離される。

各色の波長域に分離された光束は、光学レンズ１２０、１２１、１２２によって、各色に対応した光変調素子１３１、１３２、１３３に導入される。具体的には、赤色の波長域の光は光変調素子１３１へ、緑色の波長域の光は光変調素子１３２へ、青色の波長域の光は光変調素子１３３へ、それぞれ導入される。

各光変調素子１３１、１３２、１３３は、各色の光束を映像情報に応じて変調して、合成光学系部品１５０に導入する。合成光学系部品１５０は、各光変調素子１３１、１３２、１３３によって変調された各色の光束を合成して、投写光学系部品１６０に導入する。投写光学系部品１６０は、この合成された光束をスクリーン等に拡大投写することで、映像等を表示する。

ここで、光変調素子１３１、１３２、１３３は、それぞれ隔壁２０７Ｘ及び合成光学系部品１５０等で仕切られた流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂ内にそれぞれ配置されている。
図２、図３及び図４に実施例１の構成を示す。図２は、図１の光変調素子近傍の拡大断面図を示す。また、図３は、図１のＡ−Ａ断面に対応する実施例１の構成での概略断面図を示す。さらに、図４は、図１のＢ−Ｂ断面に対応する実施例１の構成での概略断面図を示す。なお、図中において、光の伝達は白抜き矢印で、空気の流れは斜線柄の矢印で示す。また、本実施例では、光変調素子１３２の発熱量が最も大きいものとした構成を示しているが、他の光変調素子の発熱量が大きい場合には、適宜、発熱量が最も大きい光変調素子を光変調素子１３２の位置に置き換えた構成とすることができる。

図２に示すように、光変調素子１３１は、液晶パネル１３５と、液晶パネル１３５の入射側に間隔を有して設けられた偏光板１４０と、液晶パネル１３５の出射側に間隔を有して設けられた偏光板１４１とから構成されている。液晶パネル１３５は、ダイクロイックミラー１１１により分離されて、液晶パネル１３５に導かれた赤色の波長域の光を映像情報に応じて変調するものである。また、光変調素子１３２は、液晶パネル１３６と、液晶パネル１３６の入射側に間隔を有して設けられた偏光板１４２と、液晶パネル１３６の出射側に間隔を有して設けられた偏光板１４３とから構成されている。液晶パネル１３６は、ダイクロイックミラー１１２により分離されて、液晶パネル１３６に導かれた緑色の波長域の光を映像情報に応じて変調するものである。さらに、光変調素子１３３も、光変調素子１３１と同様に液晶パネル１３７と偏光板１４４、１４５とから構成され、液晶パネル１３７は、ダイクロイックミラー１１２により分離されて、液晶パネル１３７に導かれた青色の波長域の光を映像情報に応じて変調する。

なお、偏光板１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５は、偏光板の損傷を未然に防止するプリ偏光板と併せて、それぞれ２枚組とすることもできる。

また、合成光学系部品１５０は、各色の光を合成して投写光像を形成するものであり、ダイクロイックプリズム等を用いる。この合成光学系部品１５０は、Ｘ状の誘電体多層膜から成る反射面を備えており、当該反射面を介して、各液晶パネル１３５、１３６、１３７からの光が合成されて単一の光束とされ、投写光学系部品１６０に導入されることで、スクリーンに拡大投写される。

次に、流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂについて、説明する。

図２に示すように、光変調素子１３１が収容され、冷却された空気等が供給される流路２０８Ｒは、光学レンズ１２０及び該光学レンズ１２０を保持する隔壁２０７Ｘと、合成光学系部品１５０及び該合成光学部品１５０を保持する仕切壁２０７Ｙとに囲まれた空間により形成されている。また、光変調素子１３２が収容され、冷却された空気等が供給される流路２０８Ｇは、光学レンズ１２１及び該光学レンズ１２１を保持する隔壁２０７Ｘと、合成光学系部品１５０及び該合成光学部品１５０を保持する仕切壁２０７Ｙとに囲まれた空間により形成されている。さらに、光変調素子１３３が収容され、冷却された空気等が供給される流路２０８Ｂは、光学レンズ１２２及び該光学レンズ１２２を保持する隔壁２０７Ｘと、合成光学系部品１５０及び該合成光学部品１５０を保持する仕切壁２０７Ｙとに囲まれた空間により形成されている。
流路２０８Ｒ、流路２０８Ｇ及び流路２０８Ｂは、合成光学系部品１５０及び該合成光学部品１５０を保持する仕切壁２０７Ｙにより構成される仕切部２０９により、互いに分離されている。

また、図３及び図４に示すように、光変調素子１３１、１３２、１３３や合成光学系部品１５０の上には、それぞれ冷却空気タンク２０６が設けられる。冷却空気タンク２０６内の空気は、その上部に設置された冷却手段２００により冷却される。ここで、冷却手段２００は、ペルチェ素子２０１、ペルチェ素子吸熱板２０２、ペルチェ素子放熱板２０３及び放熱ファン２０４より構成される。ペルチェ素子２０１の下面側には、ペルチェ素子吸熱板２０２が設けられ、ペルチェ素子２０１の上面側には、ペルチェ素子放熱板２０３が設けられる。このペルチェ素子吸熱板２０２により、冷却空気タンク２０６内の空気は、冷却される。さらに、ペルチェ素子放熱板２０３の熱を拡散させるための放熱ファン２０４が設けられる。

なお、本発明の実施例でのペルチェ素子２０１は、π型のペルチェ素子が用いられる。π型のペルチェ素子は、対向配置される吸熱板２０２と放熱板２０３との間に、熱電変換材料としてのＰ型半導体素子およびＮ型半導体素子が交互に配置され、この吸熱板２０２と放熱板２０３の半導体素子当接面には、Ｐ型、Ｎ型の半導体素子を交互に直列接続するような配線パターンが形成されている。このペルチェ素子２０１に電圧を印加すると、吸熱板２０２側の熱が、放熱板２０３側に流れる。これにより、吸熱板２０２に接する流体が冷却され、一方の放熱板２０３の熱は放熱ファン２０４等により外気中に拡散される。なお、ペルチェ素子２０１の冷却能力は、ペルチェ素子２０１に流す電流やＰ型、Ｎ型の半導体素子の数を変えることで、発熱量に応じて適宜調整することができる。

冷却空気タンク２０６内で冷却された空気は、開口部２０７ａを通って、隔壁２０７Ｘ等で仕切られた空間、すなわち流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂにそれぞれ供給され、その中にそれぞれ配置された光変調素子１３１、１３２、１３３を冷却する。このような構成とすることで、発熱量の最も大きい光変調素子１３２に対して、他の光変調素子１３１、１３３に供給されて、温度が上昇した空気ではなく、冷却空気タンク２０６内で冷却された温度の低い空気を供給することができ、光変調素子１３２を、強力に冷却することができる。

なお、本発明における各光変調素子の発熱量の大小は、各光変調素子に温度計を設置し、投写型映像表示装置の冷却を行わずに定常運転した時に、光変調素子の温度の高低で評価した。つまり、光変調素子の温度が最も高いものを、発熱量が最も大きい光変調素子とした。

ここで、合成光学系部品１５０及び該合成光学部品１５０を保持する仕切壁２０７Ｙは、光変調素子１３１の流路２０８Ｒ、光変調素子１３２の流路２０８Ｇ及び光変調素子１３３の流路２０８Ｂとを互いに分離するための仕切部２０９として用いられる。合成光学部品１５０を保持する仕切壁２０７Ｙは、合成光学系部品１５０の側面とほぼ同一面となるように配置される。これにより、光変調素子１３１の流路２０８Ｒ、光変調素子１３２の流路２０８Ｇや光変調素子１３３の流路２０８Ｂに流入した流体が互いに混じらないようにできると共に、合成光学系部品１５０の上部や下部へ流体が供給されて、無駄な冷却が行われることを抑制している。

さらに、各光変調手段１３１、１３２、１３３を複数の流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂに個別に配置することで、それぞれの光変調手段の発熱量に応じて、最適に冷却手段２００の冷却能力を調整することができる。そのため、発熱量の大きい光変調手段１３２に対して、強力に冷却すると共に、発熱量の小さい光変調手段１３１、１３３に対しては、無駄な冷却を行う必要がなくなるため、投写型映像表示装置全体として、冷却効率を高めることができる。さらに、それぞれの光変調手段を適切な温度範囲に維持して、液晶パネル等の光変調手段の動作不良や劣化の発生を抑制することができる。

本実施例の場合、光学レンズ１２０、１２１、１２２及び合成光学系部品１５０の側面を隔壁及び仕切壁の一部として利用するとともに、透光部としても用い、それ以外の部分も隔壁２０７Ｘ及び仕切壁２０７Ｙで仕切る。これにより、冷却空気タンク２０６内で冷却された空気を外気に漏らさず、光変調素子１３１、１３２、１３３を効率的に冷却することができる。さらに、光学レンズ１２０、１２１、１２２及び合成光学系部品１５０の側面を隔壁及び仕切壁の一部として利用することで、省スペース化できるとともに、光路上の透過物を少なくして、光の減衰を抑えて、高輝度化に貢献することができる。
なお、冷却手段２００によって、冷却空気タンク２０６内の空気が冷却され、その冷却された空気が、図中の斜線柄の矢印に示すように、各光変調素子１３１、１３２、１３３毎に、隔壁２０７等により分離された流路内に自然対流により供給されることで、各光変調素子１３１、１３２、１３３を冷却する。
本実施例では、冷却手段２００としては、ペルチェ素子２０１、ペルチェ素子吸熱板２０２、ペルチェ素子放熱板２０３及び放熱ファン２０４を用いたが、空気等の流体を冷却できるものであればよく、例えば、コンプレッサを用いた冷媒回路等を用いても良い。

また、発熱量の最も大きな光変調素子に対してのみ、ペルチェ素子２０１等の冷却手段２００及び冷却空気タンク２０６を設置することもできる。通常、緑色の波長域の光に対する光変調素子１３２が最も発熱量が大きいため、その場合には、光変調素子１３２に対してのみ、ペルチェ素子２０１等の冷却手段２００及び冷却空気タンク２０６を設置してもよい。

これらの構成をとることで、無駄な冷却を抑制し、投写型映像表示装置全体として、冷却効率を向上させることができ、高輝度化した場合においても、高い信頼性を確保することができる。

ここで、流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂは、外気に対して隔壁２０７Ｘ及び仕切壁２０７Ｙにより分離された空間であり、その内部で流体が循環できる空間であればよい。従って、この流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂは、例えばダクト等のように一部が開放された状態の隔壁を利用することで一方向に流体を流すことができるものであってもよい。これにより、外気中へ冷却された流体が漏れる、あるいは外気から常温の流体が混入して、冷却された流体の温度を上げるなどの冷却効率の低下原因を抑制することができる。また、外気に対して分離された空間であることで、外気への冷却された流体の外気の取り出し口や吐き出し口での騒音を防ぐことができるとともに、外気中の埃等を吸い込んで故障の原因となる危険性を低減することができる。
なお、本実施例における流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂとしては、外気に対して、完全に密閉されている必要はなく、一部外気と連通する箇所があったとしても、上述の効果を実現できるものであればよい。

また、隔壁２０７Ｘ及び仕切壁２０７Ｙは、断熱材にて構成されることが好ましい。これにより、隔壁２０７Ｘ及び仕切壁２０７Ｙを通じた外部からの熱で、冷却された空気が暖められることを抑制することができる。断熱材としては、硬質塩化ビニル、シリコン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂等の熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度のゴム・プラスチック系材料を用いることができる。また、石英ガラス、ガラスセラミック等の熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜４Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度のガラス系材料、若しくは、グラスウール、ロックウール、炭化コルク等の熱伝導率が０．００４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の繊維系断熱材、発泡スチロール、また、これらから構成される建築用断熱材や真空断熱材等を使用することができる。これ以外に、断熱材として熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の素材を用いることも可能である。

本実施例で用いられる流体としては、空気が用いられるが、不活性ガス（例えば、ヘリウムガスや窒素ガス等）等の気体であっても、水等の液体であってもよい。ただし、光変調素子へ入射あるいは出射する光を吸収や反射しない色、例えば透明な流体であることが好ましい。また、光変調素子に直接接することや、光の透過率への影響等から、気体の方が好ましい。さらに、製造の容易さから、気体の中でも空気が好ましいが、熱伝導率の高いヘリウム等の気体を用いることで、光変調手段からの放熱量を増加させて、冷却効率を向上させることもできる。

本実施例における透光部としては、流路の隔壁として機能すると共に光を透過させるものであればよく、ガラスや透明プラスチック等を用いることができる。また、隔壁２０７Ｘ及び仕切壁２０７Ｙ全体をガラス等の透光性の材料で形成してもよい。

なお、光変調素子１３１、１３２、１３３は、本発明の「複数の光変調手段」、流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂは、本発明の「流路」、冷却手段２００は、本発明の「冷却手段」の１例である。

また、光変調素子１３２は本発明の「第１の光変調手段」、光変調素子１３１又は光変調素子１３２は本発明の「他の光変調手段」、流路２０８Ｇは本発明の「第１の流路」、流路２０８Ｒ又は２０８Ｂは「第２の流路」の１例である。

（実施例２）
図５及び図６に、実施例２の構成を示す。図５は、図１のＡ−Ａ断面に対応する実施例２の構成での概略断面図を示す。また、図６は、図１のＢ−Ｂ断面に対応する実施例２の構成での概略断面図を示す。なお、本実施例では、光変調素子１３２の発熱量が最も大きいものとした構成を示しているが、他の光変調素子の発熱量が大きい場合には、適宜、発熱量が最も大きい光変調素子を光変調素子１３２の位置に置き換えた構成とすることができる。

本実施例において、冷却手段２００が取り付けられた冷却空気タンク２０６は、各光変調素子１３１、１３２、１３３の下側に配置される。この冷却空気タンク２０６と各光変調素子１３１、１３２、１３３がそれぞれ仕切られた流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂとは、開口部２０７ａによって連通し、その開口部２０７ａに送風ファン２０５がそれぞれ設置される。各光変調素子１３１、１３２、１３３用の各流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂは、実施例１と同様にして、光学レンズ１２０、１２１、１２２及び隔壁２０７Ｘ、合成光学系部品１５０及び仕切壁２０７Ｙ等によって、各光変調素子１３１、１３２、１３３毎に分離されている。
この光変調素子１３１、１３２、１３３用の各流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂに設けられた各送風ファン２０５により、冷却空気タンク２０６内の冷却された空気が各流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂに送り込まれる。これにより、発熱量が最も大きい光変調素子１３２には、他の光変調素子１３１、１３３に供給されて、温度が上昇した空気ではなく、冷却空気タンク２０６内で冷却された温度の低い空気を、送風ファン２０５によって、強制的に供給することができ、光変調素子１３２を強力に冷却することができる。
さらに、送風ファン２０５が、各光変調素子１３１、１３２、１３３用の各流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂ毎に設けられているため、各光変調素子１３１、１３２、１３３の発熱量に応じて、送風ファン２０５の回転数等の送風能力を変化させて、送風量を調整することができる。具体的には、発熱量が最も大きい光変調素子１３２の下側の送風ファン２０５の送風量を最も多くする一方、他の光変調素子１３１、１３３に対しては、その下側の送風ファン２０５の送風量を抑えて運転させることで、すべての光変調素子を適切な温度範囲に維持した上で、投写型映像表示装置全体として、効率的な冷却が可能となる。

その他の構成については、実施例１と同様である。

（実施例３）
図７に、実施例３の構成を示す。同図は、図１のＢ−Ｂ断面に対応する実施例３の構成での概略断面図を示す。なお、本実施例では、光変調素子１３２の発熱量が最も大きいものとした構成を示しているが、他の光変調素子の発熱量が大きい場合には、適宜、発熱量が最も大きい光変調素子を光変調素子１３２の位置に置き換えた構成とすることができる。

図に示すように、ペルチェ素子２０１等の冷却手段２００が取り付けられた冷却空気タンク２０６は、光変調素子１３２と離れた位置に設置されている。その冷却空気タンク２０６と、光学レンズ１２１、隔壁２０７Ｘ、合成光学系部品１５０及び仕切壁２０７Ｙ等で仕切られた流路２０８Ｇとは、送風ダクト（送り）２１０及び送風ダクト（戻り）２１１によって接続されている。送風ダクト２１０及び送風ダクト２１１は、隔壁２０７Ｘに設けられた開口部２０７ａで冷却空気タンク２０６と接続されている。冷却空気タンク２０６と送風ダクト２１０との接続部には、送風ファン２０５が配置されている。

なお、図７では、光変調素子１３１、１３３は記載されていないが、光変調素子１３２と同様に、それぞれに冷却空気タンク２０６が設置され、流路２０８Ｒ、２０８Ｂと、それぞれ送風ダクト（送り）２１０及び送風ダクト（戻り）２１１によって接続されている。また、各光変調素子１３１、１３２、１３３用の各流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂは、実施例１と同様にして、光学レンズ１２０、１２１、１２２、隔壁２０７Ｘ、合成光学系部品１５０及び仕切壁２０７Ｙ等によって、各光変調素子１３１、１３２、１３３毎に分離されている。

ここで、例えば、光変調素子１３２の場合、冷却空気タンク２０６内の冷却された空気は、送風ファン２０５により、送風ダクト（送り）２１０を通して、流路２０８Ｇへ供給され、他の光変調素子に供給されることなく、光変調素子１３２に直接吹き付けられる。これにより、光変調素子１３２を強力に冷却することができる。光変調素子１３２に吹き付けられた後の空気は、送風ダクト２１１（戻り）を通して、冷却空気タンク２０６に戻され、再びペルチェ素子２０１等からなる冷却手段２００により冷却される。その後、送風ファン２０５により、再び送風ダクト２１０（送り）に送り込まれる。なお、光変調素子１３１、光変調素子１３３の場合も、同様にして、冷却された空気が供給される。

これにより、発熱量が最も大きい光変調素子１３２には、他の光変調素子１３１、１３３に供給されて、温度が上昇した空気ではなく、冷却空気タンク２０６内で冷却された温度の低い空気を、送風ファン２０５によって、強制的に供給することができ、光変調素子１３２を強力に冷却することができる。

また、このような構成により、ペルチェ素子２０１等からなる冷却手段２００や冷却空気タンク２０６の大きさを、光変調素子１３１、１３２、１３３周辺の設置可能スペースに関係なく、設定することができ、設計の自由度が増す。特に、冷却手段２００として、より冷却能力の高い冷媒回路を用いた場合等には、光変調素子１３１、１３２、１３３周辺の設置可能スペースに制限されることなく設置することができる。

また、冷却手段２００、冷却空気タンク２０６、送風ファン２０５及び送風ダクト２１０等は、各光変調素子毎にそれぞれ設けることで、各光変調素子の発熱量に応じて冷却手段２００の冷却能力や送風ファン２０５の送風能力を調整することができる。具体的には、発熱量が最も大きい光変調素子１３２用の冷却手段２００の冷却能力を最も高くしたり、送風ファン２０５の送風量を最も多くする一方、他の光変調素子１３１、１３３に対しては、これらの光変調素子用の冷却手段２００の冷却能力や送風ファン２０５の送風量を抑えて運転させることで、すべての光変調素子を適切な温度範囲に維持した上で、投写型映像表示装置全体として、効率的な冷却が可能となる。

さらに、発熱量の最も大きな光変調素子１３２に対してのみ、冷却手段２００、冷却空気タンク２０６、送風ファン２０５及び送風ダクト２１０等を設置することができる。こうすることで、無駄な冷却をしないため、全体としての冷却効率を向上させることができる。

その他の構成については、実施例１と同様である。

（実施例４）
図８及び図９に、実施例４の構成を示す。図８は、流路の平面的な配置を示す上面図である。また、図９は、各光変調素子用の流路への冷却空気の流れを平面的に展開して示す模式図である。なお、本実施例では、光変調素子１３２の発熱量が最も大きいものとした構成を示しているが、他の光変調素子の発熱量が大きい場合には、適宜、発熱量が最も大きい光変調素子を光変調素子１３２の位置に置き換えた構成とすることができる。
図８に示すように、光変調素子１３１、１３２、１３３は、各光変調素子毎に、流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂ内に設置されている。また、各光変調素子１３１、１３２、１３３用の各流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂは、実施例１と同様にして、光学レンズ１２０、１２１、１２２、隔壁２０７Ｘ、合成光学系部品１５０及び仕切壁２０７Ｙ等によって、各光変調素子１３１、１３２、１３３毎に分離されている。
また、図９に示すように、ペルチェ素子２０１等の冷却手段２００が取り付けられた冷却空気タンク２０６は、送風ダクト（送り）２１０及び送風ダクト（戻り）２１１に接続されている。送風ダクト（送り）２１０は、途中で各光変調素子に対応して、複数の送風ダクト（送り）２１０に分岐され、各光変調素子用の流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂにそれぞれ接続される。一方、各光変調素子用の流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂの出口側には、複数の送風ダクト（戻り）２１１が接続されており、それらは途中で１つの送風ダクト（戻り）２１１に束ねられる。また、分岐された後の複数の送風ダクト（送り）２１０と各光変調素子用の流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂとの接続部には、それぞれ送風ファン２０５が配置されている。
これにより、冷却空気タンク２０６内の冷却された空気は、冷却空気タンク２０６に接続され、途中で複数に分岐された送風ダクト（送り）２１０を通じて、送風ファン２０５により、各光変調素子用の流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂに分かれて供給される。これにより各光変調素子１３１、１３２、１３３がそれぞれ冷却される。その後、各光変調素子用の流路２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂから、複数の送風ダクト（戻り）２１１に流出した後、束ねられた１つの送風ダクト（戻り）２１１で合流して、再び冷却空気タンク２０６に戻る。
これにより、光変調素子１３１、１３２、１３３には、他の光変調素子に供給されて、温度が上昇した空気ではなく、冷却空気タンク２０６内で冷却された温度の低い空気を、送風ファン２０５によって、強制的に供給することができる。そのため、光変調素子１３１、１３２、１３３のいずれかが、発熱量の最も大きい光変調素子であったとしても、強力に冷却することができる。

また、このような構成をとることで、各光変調素子の発熱量に応じて、それに対応した送風ファン２０５の送風能力を調整することができる。例えば、光変調素子１３２の発熱量が最も大きい場合、光変調素子１３２用の送風ファン２０５の送風量を最も多くする一方、他の光変調素子１３１、１３３に対しては、これらの光変調素子用の送風ファン２０５の送風量を抑えて運転させることで、すべての光変調素子を適切な温度範囲に維持した上で、投写型映像表示装置全体として、効率的な冷却が可能となる。

また、本実施例の構成によれば、実施例３の構成に比べて、複数の光変調素子に冷却された空気を供給する場合においても、冷却手段２００及び冷却空気タンク２０６を複数設ける必要がないため、投写型映像表示装置の構造を簡略化することができ、投写型映像表示装置を小型化させて、投写型映像表示装置の設置スペースを減少させることができる。

（実施例５）
図１０及び図１１に、実施例５の構成を示す。図１０は、流路の平面的な配置及び空気の流れを示す上面図である。また、図１１は、各光変調素子用の流路への冷却空気の流れを平面的に展開して示す模式図である。なお、本実施例では、光変調素子１３２の発熱量が最も大きいものとした構成を示しているが、他の光変調素子の発熱量が大きい場合には、適宜、発熱量が最も大きい光変調素子を光変調素子１３２の位置に置き換えた構成とすることができる。

図１０に示すように、光変調素子１３１、１３２、１３３は、隔壁２０７Ｘ及び合成光学系部品１５０等により仕切られた流路２０８内に共に配置される。さらに、光変調素子１３１と光変調素子１３２の間、及び光変調素子１３２と光変調素子１３３の間には、下側が塞がれ、上側が開口している風向誘導壁２１２が配置される。これにより、光変調素子１３２に吹き付けられた空気は、風向誘導壁２１２の開口部を通じて、光変調素子１３１及び光変調素子１３３側へ流入する。

また、図１１に示すように、ペルチェ素子２０１等の冷却手段２００が取り付けられた冷却空気タンク２０６は、送風ダクト（送り）２１０及び送風ダクト（戻り）２１１に接続されている。送風ダクト（送り）２１０は、流路２０８の光変調素子１３２下側の位置に接続される。一方、流路２０８における光変調素子１３１、１３３の下側の位置には、複数の送風ダクト（戻り）２１１が接続されており、それらは途中で１つの送風ダクト（戻り）２１１に束ねられる。また、冷却空気タンク２０６と送風ダクト（送り）２１０との接続部には、送風ファン２０５が配置されている。
これにより、冷却空気タンク２０６内の冷却された空気は、冷却空気タンク２０６に接続された送風ダクト（送り）２１０を通じて、送風ファン２０５により、光変調素子１３２に吹き付けられる。その後、光変調素子１３２に吹き付けられた空気は、風向誘導壁２１２により、上から下へ風向を変えると共に、２方向に分かれて、光変調素子１３１及び光変調素子１３３にそれぞれ吹き付けられる。光変調素子１３１及び光変調素子１３３に吹き付けられた空気は、送風ダクト（戻り）２１１に送り込まれ、送風ダクト（戻り）２１１を通じて、再び冷却空気タンク２０６へと戻る。
このような構成をとることで、最も発熱量の大きい光変調素子１３２に、他の光変調素子１３１、１３３に供給されて、温度が上昇していない冷却空気を供給して、優先的に冷却することができる。さらに、光変調素子１３２に供給された後の空気を、他の光変調素子１３１、１３３に供給することで、冷却空気を有効に利用でき、全体としての冷却効率を向上させることができる。
なお、送風ダクト２１１を通じて、冷却空気タンク２０６に戻された空気は、再びペルチェ素子２０１等の冷却手段２００により冷却されて、送風ファン２０５により、送風ダクト２１０に再び送り込まれる。

その他の構成については、実施例１と同様である。

（実施例６）
図１２及び図１３に、実施例６の構成を示す。図１２は、流路の平面的な配置及び空気の流れを示す上面図である。また、図１３は、各光変調素子用の流路への冷却空気の流れを平面的に展開して示す模式図である。なお、本実施例では、光変調素子１３２の発熱量が最も大きいものとした構成を示しているが、他の光変調素子の発熱量が大きい場合には、適宜、発熱量が最も大きい光変調素子を光変調素子１３２の位置に置き換えた構成とすることができる。

図１２に示すように、光変調素子１３１、１３２、１３３は、隔壁２０７Ｘ及び合成光学系部品１５０等により仕切られた流路２０８内に共に配置される。さらに、光変調素子１３２と光変調素子１３３の間には、下側が塞がれ、上側が開口している風向誘導壁２１２が配置される。また、光変調素子１３１と光変調素子１３３の間には、上側が塞がれ、下側が開口している風向誘導壁２１２が配置される。これにより、光変調素子１３２に吹き付けられた空気は、風向誘導壁２１２の開口部を通じて、光変調素子１３３側へ流入する。さらに光変調素子１３３に吹き付けられた空気は、風向誘導壁２１２の開口部を通じて、光変調素子１３１側へ流入する。

また、図１３に示すように、ペルチェ素子２０１等の冷却手段２００が取り付けられた冷却空気タンク２０６は、送風ダクト（送り）２１０及び送風ダクト（戻り）２１１に接続されている。送風ダクト（送り）２１０は、流路２０８の光変調素子１３２下側の位置に接続される。一方、流路２０８における光変調素子１３１の上側の位置には、送風ダクト（戻り）２１１が接続されている。また、冷却空気タンク２０６と送風ダクト（送り）２１０との接続部には、送風ファン２０５が配置されている。

これにより、冷却空気タンク２０６内の冷却された空気は、冷却空気タンク２０６に接続された送風ダクト（送り）２１０を通じて、送風ファン２０５により、光変調素子１３２に吹き付けられる。その後、光変調素子１３２に吹き付けられた空気は、風向誘導壁２１２により、上から下へ風向を変えて、光変調素子１３３に吹き付けられる。さらに、光変調素子１３３に吹き付けられた空気は、風向誘導壁２１２により、下から上へ風向を変えて、光変調素子１３１に吹き付けられる。光変調素子１３１に吹き付けられた空気は、送風ダクト（戻り）２１１に送り込まれ、送風ダクト（戻り）２１１を通じて、再び冷却空気タンク２０６へと戻る。

このような構成をとることで、最も発熱量の大きい光変調素子１３２に、他の光変調素子１３１、１３３に供給されて、温度が上昇していない冷却空気を供給して、優先的に冷却することができる。さらに、光変調素子１３２に供給された後の空気を、他の光変調素子１３１、１３３に供給することで、冷却空気を有効に利用でき、全体としての冷却効率を向上させることができる。さらに、青色の波長域の光に対する光変調素子１３３は、光変調素子１３２に次いで発熱量が大きいため、光変調素子１３２の次に光変調素子１３３に、冷却空気を吹き付ける構成とする。これにより、より冷却空気を有効に利用できる。
なお、送風ダクト２１１を通じて、冷却空気タンク２０６に戻された空気は、再びペルチェ素子２０１等の冷却手段２００により冷却されて、送風ファン２０５により、送風ダクト２１０に送り込まれる。

その他の構成については、実施例１と同様である。

（実施例７）
図１４に、実施例７の構成を示す。同図は、図１のＢ−Ｂ断面に対応する実施例７の構成での概略断面図を示している。なお、本実施例では、光変調素子１３２の発熱量が最も大きいものとした構成を示しているが、他の光変調素子の発熱量が大きい場合には、適宜、発熱量が最も大きい光変調素子を光変調素子１３２の位置に置き換えた構成とすることができる。

図に示すように、最も発熱量の大きい光変調素子１３２に温度センサ２１３を設置して、光変調素子１３２の温度を検知する。また、隔壁２０７の外部にも温度センサ２１３を設置して、外気温を検知する。コントローラー２１４は、この温度センサ２１３により検知された光変調素子１３２及び外気温の情報を受け取り、光変調素子１３２の温度が上限の設定温度以上になるとペルチェ素子２０１等の冷却手段２００を始動させたり、冷却能力を増加させたりして、上限の設定温度以下となるように冷却させる。反対に、冷却しすぎて、下限の設定温度以下になると、冷却を停止させたり、能力を減少させたりして、下限の設定温度以上となるようにする。これにより、より精密に光変調素子１３２の温度制御を行うことができ、光変調素子１３２の劣化を抑制して、投写型映像表示装置の信頼性を向上させることができる。
また、送風ファンについても、その送風能力を、同様にして、温度センサ２１３とコントローラー２１４により、調整することができる。
なお、他の光変調素子１３１、１３３に対しても、温度センサ２１３を設置して、コントローラー２１４により、それぞれの送風ファンの送風能力を、同様にして、調整することもできる。これにより、他の光変調素子１３１、１３３についても、より精密に温度制御を行うことができ、光変調素子の劣化を抑制して、投写型映像表示装置の信頼性を向上させることができる。

その他の構成については、実施例２と同様である。

以上のように、本発明にかかる投写型映像表示装置は、信頼性を高くして、高輝度化が可能となるので、光量が多く要求される大画面での映像表示等の用途にも適用できる。

本発明の実施例１、２、３、４及び７における投写型映像表示装置の光学系構成の概略図である。 実施例１における図１の光変調素子近傍の拡大断面図である。 実施例１における図１のＡ−Ａ断面に対応する概略断面図である。 実施例１における図１のＢ−Ｂ断面に対応する概略断面図である。 実施例２における図１のＡ−Ａ断面に対応する概略断面図である。 実施例２における図１のＢ−Ｂ断面に対応する概略断面図である。 実施例３における図１のＢ−Ｂ断面に対応する概略断面図である。 実施例４における流路の平面的な配置を示す上面図である。 実施例４における各光変調素子用の流路への冷却空気の流れを平面的に展開して示す模式図である。 実施例５における流路の平面的な配置及び空気の流れを示す上面図である。 実施例５における各光変調素子用の流路への冷却空気の流れを平面的に展開して示す模式図である。 実施例６における流路の平面的な配置及び空気の流れを示す上面図である。 実施例６における各光変調素子用の流路への冷却空気の流れを平面的に展開して示す模式図である。 実施例７における図１のＢ−Ｂ断面に対応する概略断面図である。 従来の液晶プロジェクタの構成を示す図である。

符号の説明

１０１、３０１ 光源
１０１ａ ランプ
１０１ｂ リフレクタ
１０２ 照明光学系
１１１、１１２ ダイクロイックミラー
１１５、１１６、１１７ 反射ミラー
１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、３２０ 光学レンズ
１３１、１３２、１３３ 光変調素子
１３５、１３６、１３７、３３５ 液晶パネル
１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、３４０ 偏光板
１５０、３５０ 合成光学系部品
１６０、３６０ 投写光学系部品
２００ 冷却手段
２０１ ペルチェ素子
２０２ ペルチェ素子吸熱板
２０３ ペルチェ素子放熱板
２０４、４０４ 放熱ファン
２０５、４０５ 送風ファン
２０６ 冷却空気タンク
２０７Ｘ 隔壁
２０７Ｙ 仕切壁
２０７ａ 隔壁の開口部
２０８、２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂ 流路
２０９ 仕切部
２１０ 送風ダクト（送り）
２１１ 送風ダクト（戻り）
２１２ 風向誘導壁
２１３ 温度センサ
２１４ コントローラー

Claims (6)

1. 光源と、該光源からの光を映像信号に応じて変調する複数の光変調手段と、
   該複数の光変調手段により変調された光を投写するための投写光学系部品と、
   前記複数の光変調手段により変調された光を合成する合成光学系部品と、
   前記複数の光変調手段に流体を供給するための流路と、
   前記流体を冷却するための冷却手段とを備え、
   前記複数の光変調手段の内、発熱量の最も大きい第１の光変調手段に対して、他の光変調手段には供給されていない前記流体を供給し、
   前記流路は、第１の流路と第２の流路に分離され、
   前記第１の流路には、前記第１の光変調手段が設けられ、
   前記第２の流路には、前記他の光変調手段が設けられ、
   前記第１の流路と前記第２の流路とは、仕切部により分離され、
   前記仕切部は、前記合成光学系部品を保持すると共に、前記仕切部の側面は、前記合成光学系部品の側面と略同一面に配置されることを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 前記流路の隔壁が、前記光源からの光を前記光変調手段へ透過させるための第１の透光部と前記光変調手段からの光を前記投写光学系部品へ透過させるための第２の透光部を有していることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
3. 前記第１の光変調手段が、緑色の波長域の光を変調するための光変調手段であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
4. 前記流路は、前記流体を一定方向に流す流体輸送手段を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
5. 前記流路の前記第１又は第２の透光部の少なくとも一方が、光学レンズにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の投写型映像表示装置。
6. 前記投写型映像表示装置は、前記光変調手段の温度を計測する温度計測手段を有しており、該温度計測手段からの温度情報により、前記冷却手段の冷却能力又は前記流体輸送手段の送風能力を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。

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