JP4985865B1 - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レーザ光源装置の温度上昇による画質劣化を抑制する画像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の画像表示装置は、該矩形体の第１の筐体２００に緑色レーザホルダ１ａに格納される緑色レーザ光源装置（第１のレーザ光源）、赤色レーザホルダ２ａに格納される赤色レーザ光源装置（第２のレーザ光源）、青色レーザホルダ３ａに格納される青色レーザ光源装置（第３のレーザ光源）および投射口３３を備え、第１の筐体２００は投射口３３と反対側の側面４０１にフィン３６を備えており、第１乃至第３のレーザ光源装置が発する熱が第１の筐体２００を通して伝わり放熱されるフィン３６を風路上に設けた構成とした。
【選択図】図７

Description

本発明は半導体レーザを用いたレーザ光源装置を搭載した画像表示装置に関するものである。

近年、大画面表示が可能な画像表示装置の光源として、レーザ光に注目が集まっており、このレーザ光を形成するための半導体レーザの技術開発が進んでいる。画像表示装置の光源として従来から用いられる超高圧水銀ランプ（ＵＨＰランプ）や、小型画像表示装置で最近用いられている発光ダイオード（ＬＥＤ）と比較すると、半導体レーザ光源を使用した光源は、高い色再現性、瞬時点灯が可能、長寿命、高い電気−光変換効率である等の利点がある。

以下、従来のレーザ光源装置について説明する。従来の光源装置は赤色（Ｒ）レーザ光、青色（Ｂ）レーザ光、緑色（Ｇ）レーザ光を連続発光する短波長レーザ光源の赤色レーザ光源、青色レーザ光源、緑色レーザ光源を有する。赤色レーザ光源、青色レーザ光源は赤色、青色のレーザ光を出射する半導体レーザであり、緑色レーザ光源は半導体レーザのレーザ光を波長変換して緑色のレーザ光を出射する構成である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−３２７９６号公報

上記従来の画像表示装置は３色のレーザ光を光源とし、高い色再現性のある画像を投射した。しかしながら、従来の画像表示装置では長時間にわたって使用されるとレーザ光源の温度上昇が起き、投射する画像の画質は劣化した。

３つのレーザ光源はそれぞれ異なる温度特性を有しているが、基本的にはレーザ光源の温度上昇はその光出力低下の要因となる。特に赤色レーザ光源装置では温度上昇によってその光出力は著しく低下する。すなわち、従来の画像表示装置では長時間使用による温度上昇によって、特に赤色レーザ光源装置の光出力は弱まりやすかった。このように３色のうち例えば１色だけのレーザ光が弱まることによって、色のバランスが崩れて従来の画像表示装置は高画質の画像を出力できなかった。

そこで、本発明は、レーザ光源装置の温度上昇による画質劣化を抑制する画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、第１の放熱部材として機能する矩形体形状の第１の筐体と、吸気口および排気口を有し、前記第１の筐体を内包する第２の筐体と、前記第１の筐体に保持された互いに異なる発光波長を持つレーザ光を出力する第１、第２、第３のレーザ光源と、前記第１の筐体に設けられた前記第１乃至第３のレーザ光源からの光出力を空間変調素子を介して外部に照射する投射口と、前記吸気口から前記排気口へと導かれる前記第１の筐体と前記第２の筐体内との間に形成される冷却風路と、この冷却風路に向けて冷却空気の吸引および排出を行い、前記第２の筐体の内部を冷却する冷却ファンと、前記冷却風路に沿う前記第１の筐体の側面に取り付けられ、前記側面上での前記冷却風路の送風方向に対する垂直方向の高さが互いに異なる高段部と低段部とを有した第２の放熱部材と、を備え、さらに、前記第２の放熱部材の前記低段部は、前記空間変調素子と対向する部分で前記第１の筐体に対して非接触空間をもって配置されたことを特徴とする。

本発明の画像表示装置は以上のように構成されるため、放熱部材を画像表示装置筐体に直接取り付けることで、各レーザ光源装置に備えてある冷却フィンによる放熱だけでなく、画像表示装置の筐体を利用することで各色のレーザ光源装置のレーザホルダから画像表示装置の筐体へ伝わった熱をすばやく放熱部材へ伝えることができ、各色レーザ光源装置で発生した熱を冷却ファンで取り込まれた冷却空気によって容易に放熱することができる。そして、長時間の使用によるレーザ光源装置の温度上昇を防ぎレーザ光源の光出力低下を防ぐことができ、画像表示装置の画質劣化は抑制される。すなわち、画像表示装置は投射する画像の画質劣化を抑制することができ、安定して高画質の画像を出力することができる。特に、第１の筐体と放熱部材が接しない部分を作ることで画像表示装置内の必要以上に冷却しなくても良い部品の特性を維持することができると共に、画像表示装置内で使用している光学電気素子や制御基板等の配線スペースを利用することができ、装置配置の設計の自由度を増すことができる。

本発明の実施形態における画像表示装置本体の概略斜視図 本発明の実施形態における画像表示装置のチルト状態の概略斜視図 本発明の実施形態における画像表示装置の内部構成を示す概略斜視図 本発明の実施形態における画像表示装置の内部組立を示す概略組立図 本発明の実施形態における画像表示装置の冷却風路の一例を示す図 本発明の実施形態における各色レーザ光源装置の使用温度と光出力の関係を示す図 本発明の実施形態における画像表示装置の冷却フィンの取付図 本発明の実施形態における画像表示装置の冷却フィンの斜視図 本発明の実施形態における画像表示装置を電子機器に取り付けたときの一例を示す図

請求項１に記載の発明は、第１の放熱部材として機能する矩形体形状の第１の筐体と、吸気口および排気口を有し、前記第１の筐体を内包する第２の筐体と、前記第１の筐体に保持された互いに異なる発光波長を持つレーザ光を出力する第１、第２、第３のレーザ光源と、前記第１の筐体に設けられた前記第１乃至第３のレーザ光源からの光出力を空間変調素子を介して外部に照射する投射口と、前記吸気口から前記排気口へと導かれる前記第１の筐体と前記第２の筐体内との間に形成される冷却風路と、この冷却風路に向けて冷却空気の吸引および排出を行い、前記第２の筐体の内部を冷却する冷却ファンと、前記冷却風路に沿う前記第１の筐体の側面に取り付けられ、前記側面上での前記冷却風路の送風方向に対する垂直方向の高さが互いに異なる高段部と低段部とを有した第２の放熱部材と、を備え、さらに、前記第２の放熱部材の前記低段部は、前記空間変調素子と対向する部分で前記第１の筐体に対して非接触空間をもって配置されたことを特徴とする画像表示装置であって、放熱部材を画像表示装置の筐体に直接取り付けることで、各レーザ光源装置に備えてある冷却フィンによる放熱だけでなく、画像表示装置の筐体を利用することで各色レーザ光源装置のレーザホルダから画像表示装置の筐体へ伝わった熱をすばやく放熱部材へ伝えることができ、各色レーザ光源装置で発生した熱を冷却ファンで取り込まれた冷却空気によって容易に放熱することができる。

そして、長時間の使用によるレーザ光源装置の温度上昇を防ぎレーザ光源の光出力低下を防ぐことができ、画像表示装置の画質劣化は抑制される。すなわち、画像表示装置は投射する画像の画質劣化を抑制することができ、安定して高画質の画像を出力することができる。特に、第１の筐体と放熱部材が接しない部分を作ることで画像表示装置内の必要以上に冷却しなくても良い部品の特性を維持することができると共に、画像表示装置内で使用している光学電気素子や制御基板等の配線スペースを利用することができ、装置配置の設計の自由度を増すことができる。

請求項２に記載の発明は、第２の放熱部材は、フィンの形状をしており、フィンの溝の方向が前記冷却風路の送風方向と一致していることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置であって、この放熱部材にフィン形状による溝を設けたことで、放熱部材の放熱面積を格段に多くすることができ、放熱部材からの放熱効果を増加させることができる。さらに、放熱部材の溝が冷却風路の送風方向に作られているので、空気の流れの圧損を低下させることができ、冷却風を流れやすくすることができる。

以下、本発明の画像表示装置について図面を用いて説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であり、技術的に良好な条件の限定が記載されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの条件に限られるものではない。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。まず、画像表示装置本体の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態における画像表示装置本体の概略斜視図である。

図１において、画像表示装置本体１００はレーザ光を光源とし、スクリーンに拡大化して投影する。画像表示装置本体１００の光源は緑色レーザ光源装置１（第１のレーザ光源）と、赤色レーザ光源装置２（第２のレーザ光源）と、青色レーザ光源装置３（第３のレーザ光源）との３つであり、各色のレーザ光源装置１〜３によって画像を表示する。

緑色レーザ光源装置１は非可視光である赤外基本レーザ光を半波長に変換することで、主として緑色レーザ光を出力する。緑色レーザホルダ１ａは緑色レーザ光源装置の筐体であると共に、緑色レーザホルダ１ａに格納される各素子（例えば、赤外基本レーザ光を出力する半導体レーザ（第１のレーザ素子）等）を固定する。

赤色レーザ光源装置２は赤色レーザ光を出力し、赤色レーザホルダ２ａを筐体とする。赤色レーザホルダ２ａは赤色レーザ光を出力する半導体レーザ（第２のレーザ素子）を保持する。

青色レーザ光源装置３は青色レーザ光を出力し、青色レーザホルダ３ａを筐体とする。青色レーザホルダ３ａは青色レーザ光を出力する半導体レーザ（第３のレーザ素子）を保持する。

ここで、緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２、青色レーザ光源装置３の配置について詳細に説明する。

青色レーザ光源装置３は、第１の筐体として機能する筐体２００における投射レンズ４を保持した面に設け、青色レーザ光源装置３からのレーザ光を筐体２００の内部に導いている。青色レーザ光源装置３の青色レーザホルダ３ａは、筐体２００の側面３０１に隙間を空けず接して取り付けられて、発生した熱を放熱しやすくしている。

また、緑色レーザ光源装置１、赤色レーザ光源装置２は、青色レーザ光源装置３が設けられている側面３０１に垂直な側面２０２側に設けられている。

ここで、筐体２００は、その筐体の形状は長方体のような矩形体をしており、投射レンズ４、青色レーザ光源装置３が設けられている面を緑色レーザ光源装置１が設けられている方に延長するように突起部２０１を設けている。つまり、筐体２００の角部に突起部２０１を筐体２００と一体化して設けている。なお、突起部２０１は、筐体２００と別部材で設けても良いが、一体で設けることで放熱を行いやすくなり好ましい。

そして、緑色レーザ光源装置１の内部にあるＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子、半導体レーザ等の素子を固定している緑色レーザホルダ１ａはその固定面１ｂを上述した突起部２０１の面２０１ａに接するように取り付けられる。面２０１ａは突起部２０１における固定面１ｂと接する面である。

また、緑色レーザ光源装置１は、発熱量の大きな素子を搭載しているので、筐体２００の側面２０２に直接熱を伝えないようにするため筐体２００の側面２０２には接しておらず、所定の隙間（本実施例では、０．５ｍｍ以下）を設けている。

なお、本実施例において所定の隙間を０．５ｍｍ以下としたのは、所定の隙間を大きくとると画像表示装置全体が大きくなり、また緑色レーザ光源装置１とコリメータレンズ（図示せず）との距離が大きくなり、コリメータレンズに到達する前に緑色レーザ光が拡散し、光の利用効率が悪くなるためである。

ただし、画像表示装置本体１００の放熱を十分行なうことができる場合には緑色レーザ光源装置１は筐体２００の側面２０２に接して取り付けても良い。そうすることで画像表示装置本体１００の小型化やスペースの有効利用ができやすくなる。

赤色レーザ光源装置２の赤色レーザホルダ２ａは、筐体２００の側面２０２に隙間を空けず接して取り付けられて、発生した熱を放熱しやすくしている。

さらに、赤色レーザ光源装置２の光軸調整幅は０．３ｍｍ程度必要であったため、緑色レーザ光源装置１と赤色レーザ光源装置２の隙間は０．３ｍｍ以上を設けてある。

こうすることで、後述するが緑色レーザ光源装置１からの熱を、赤色レーザ光源装置２に伝わりにくくすることができ、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２を安定的に使用することができる。

光路誘導手段としてのダイクロイックミラー５およびダイクロイックミラー６は表面に所定の波長のレーザ光を透過あるいは反射させるための膜を形成して構成される。

フィールドレンズ７は、拡散されたレーザ光を収束レーザに変換する。ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｒｉｔｔｅｒ）８は、各色レーザ光を反射させ、空間変調素子９に当てる。

空間変調素子９は、各色レーザ光の偏向を調整し、画像形成を行う。今回使用した空間変調素子９は反射型の液晶である。そして、投射レンズ４を通過して、大画面の画像を投射する。

また、各色のレーザ光源装置１〜３からの各色レーザ光は各コリメータレンズによってそれぞれ平行光束され、平行光束された各色レーザ光はダイクロイックミラー５および６によって拡散板に導かれ、拡散板、フィールドレンズ７、ＰＢＳ８の順に介し、空間変調素子９で反射し、投射レンズ４によって拡大化されて筐体２００に設けられた投射口３３からスクリーン上に投影される。

図２は、本発明の実施形態における画像表示装置のチルト状態の概略斜視図である。図２に示すように、画像表示装置１０は固定部２０とチルト部３０とにより構成されている。

第２の筐体として機能するチルト部３０はヒンジ部（回動軸）２５を軸にして固定部２０に対して回動可能である。すなわち、チルト部３０は、画像表示装置本体１００からの画像の投射方向および冷却ファン２３（図３参照）による冷却風の吸気方向Ａ（図３参照）に対して垂直となる軸を中心に回動可能であり、投射レンズ４の投射角度を調節可能である。

ヒンジ部（回動軸）２５を中心として冷却ファン２３（図３参照）と画像表示装置本体１００（図１、図３参照）等を搭載したチルト部３０は上下方向に回動する。このため、投射レンズ４によって投射された画像が画像表示装置１０の設置面で反射することや欠落することを抑制することができる。

次に、図３〜図５を用いて、画像表示装置１０の内部構成の概要について説明する。

図３は、本発明の実施形態における画像表示装置の内部構成を示す概略斜視図で、図４は、本発明の実施形態における画像表示装置の内部組立を示す概略組立図で、図５は、本発明の実施形態における画像表示装置の冷却風路の一例を示す図である。

図３に示すように、チルト部３０には、図１を用いて説明した画像表示装置本体１００、冷却ファン２３やフィン等が格納されている。なお、図３〜図５に示す冷却ファン２３は、円筒部内に図示しない送風ファンを有している。

チルト部３０の上面２１には複数の吸気口２１ａが設けられている。そして、チルト部３０の側面３１には、複数の排気口３１ａが設けられ、チルト部３０の側面３２には、複数の排気口３２ａが設けられている。また、チルト部３０の側面３１には、画像を投射するための投射口３３が設けられ、投射レンズ４はこの投射口３３より画像表示装置１０の外部に露出する。

チルト部３０に格納される冷却ファン２３は冷却空気を吸引および放出し、画像表示装置１０の内部の放熱を促進する。冷却ファン２３は電源供給されると回転し、複数の吸気口２１ａ側より画像表示装置１０の外部から冷却空気を取り入れ、矢印Ａの方向へ冷却空気を送る。

この冷却空気は冷却ファン２３とフィン３４の底面３４ｂとの間の空間から排気口３１ａおよび３２ａへと流れて行き、排気口３１ａおよび３２ａより排気される。チルト部３０に格納される各色のレーザ光源装置１〜３の放熱部はこの冷却空気の冷却風路上に配置されているため、各色のレーザ光源装置１〜３からの放熱は促進される。ここで、冷却風路の吸気口２１ａ側を上流とし、冷却風路の排気口３１ａおよび３２ａ側を下流とする。

なお、本実施形態において、吸気口２１ａ、排気口３１ａおよび３２ａはそれぞれ複数設けられているが、単数でも良い。吸気口２１ａと排気口３１ａおよび３２ａの形状は円形でも楕円形でも多角形でも良く、特に限定するものではない。

また、本実施形態ではチルト部３０の上面に吸気口２１ａを設けているが、チルト部３０の下面に吸気口を設けて、冷却ファンの取り付けおよびフィンの形状を変えて必要な冷却風路を構成しても良い。

冷却ファン２３は吸気口２１ａの下（吸気口２１ａの垂直方向）に配置され、フィン３４の底面３４ｂ（図４参照）と間隔を空けるように吸気口２１ａが設けてある面に取り付けられている。すなわち、冷却ファンは吸気口２１ａとフィン３４の底面３４ｂとの間に取り付けられている。

赤色レーザ光源装置２は各色のレーザ光源装置１〜３（図１参照）の中で一般的に最も温度特性が悪い（詳細は後述する）。フィン３４は熱伝導性の高い部材で形成され、赤色レーザ光源装置２の放熱部であり、赤色レーザ光源装置２の放熱を補助する。フィン３４は赤色レーザ光源装置２に接続して設けられるため、赤色レーザ光源装置２の発熱はフィン３４に伝熱する。フィン３４は冷却ファン２３より放出される冷却空気によって冷却される。これにより、赤色レーザ光源装置２の放熱を促進することができる。

また、図４に示すようにフィン３４は放熱面積（表面積）が大きくなるような構造であり、冷却ファン２３からの冷却空気をより広い面積で受けることができる。このため、赤色レーザ光源装置２の放熱性を向上させることができる。

フィン３４はＬ字型の形状をしており、フィン底面３４ｂと、赤色レーザホルダ２ａへの取付部３４ａとにより構成される。取付部３４ａは赤色レーザホルダ２ａに密着するように取付穴３９にビス５０を用いて取り付けられ、赤色レーザ光源装置２の放熱の役目も兼ねている。

フィン底面３４ｂは図示しない熱導伝性シート等を介して図３に示すチルト部３０の筐体底部に接している。そのため、赤色レーザ光源装置２において発生する熱は、冷却ファン２３によって送り込まれる冷却空気によって放熱されるだけでなく、チルト部３０の筐体底部を介して、外部へと放熱される。このため、赤色レーザ光源装置２の放熱性をさらに向上させることができる。

なお、図４には図示していないが、フィン底面３４ｂの端部には、図３に示すように、冷却ファン２３の側面のうち、画像表示装置本体１００に面していない側面に相対するガイド２４をさらに設けても良い。このガイド２４は熱伝導性の良好な部材（例えばアルミニウム等の金属）で作られている。

この場合には、図４に示す赤色レーザホルダ２ａに取り付けられた赤色レーザ光源装置２において発生してフィン３４の取付部３４ａおよびフィン底面３４ｂを介して図３に示すフィン３４のガイド２４（図３参照）にまで伝導した熱が、冷却ファン２３から送風される冷却空気により放熱される。すなわち、図４に示す赤色レーザ光源装置のさらなる放熱の促進が期待できる。

また、赤色レーザホルダ２ａとフィン３４とは別体としたが、熱伝導性を向上させるために一体化しても良い。一体化することにより、赤色レーザ光源装置２は放熱を行いやすくなる。このように、外気を赤色レーザ光源装置２の放熱部であるフィン３４に直接導く構成になっているので、より効果的に放熱を行なうことができる。

冷却ファン２３により複数の吸気口２１ａを介して画像表示装置１０の外部から矢印Ａの方向へ取り込まれた冷却空気（図３参照）は、図５に示すように、矢印Ｂ〜矢印Ｃ〜矢印Ｄへの流路と、および矢印Ｅへの流路との２つに分かれる。

矢印Ｂ〜矢印Ｃ〜矢印Ｄへの流路側では、フィン３４は赤色レーザ光源装置２の放熱部であり、赤色レーザ光源装置２の放熱を補助する。そして、フィン３５は緑色レーザ光源装置１の放熱部であり、緑色レーザ光源装置１の放熱を補助する。

さらに、フィン３５もフィン３４と同様に放熱面積（表面積）が大きくなるような構造であり、緑色レーザ光源装置１の放熱性を向上させることができる。以上より、各フィンは各レーザ光源装置の放熱を促進する。なお、各フィンは熱伝導性の高い部材で形成されている。

一方矢印Ｅへの流路側では、放熱部材として機能するフィン３６（詳細は後述する）は熱伝導性の高い部材で形成され、画像表示装置本体１００の（特に、各色のレーザ光源装置１〜３）の放熱部であり、画像表示装置本体１００の放熱を補助する。

次に、図５を用いて各色のレーザ光源装置１〜３の放熱経路について詳細に説明する。また、これらの放熱経路に基づいて、本実施形態における画像表示装置１０の放熱性が向上することについても説明する。

緑色レーザ光源装置１（図１参照）における発熱部（赤外基本レーザ光を出力する半導体レーザ等）の発熱は、まず緑色レーザホルダ１ａに伝えられる。この緑色レーザホルダ１ａに伝えられた熱は冷却風路に接する面より放熱される。また、冷却空気で冷却されるフィン３５は低温であるため、筐体２００の内部に伝えられた熱はフィン３５に伝えられやすい。そして、このフィン３５に伝えられた熱は、冷却ファン２３から矢印Ｂ〜矢印Ｃ〜矢印Ｄへの流路を通る冷却空気によって放熱する。

赤色レーザ光源装置２（図１参照）における発熱部（赤色レーザ光を出力する半導体レーザ等）の発熱は、まず赤色レーザホルダ２ａに伝えられる。この赤色レーザホルダ２ａに伝えられた熱はフィン３４に伝えられる。

フィン３４は冷却風路上に設けられるため、このフィン３４に伝えられた熱は冷却空気により吸収される。冷却空気の流路は、冷却ファン２３から矢印Ｅへの流路を主とするものであっても良いし、冷却ファン２３から矢印Ｂ〜矢印Ｃ〜矢印Ｄへの流路と併用しても良い。

青色レーザ光源装置３（図１参照）における発熱部（青色レーザ光を出力する半導体レーザ等）の発熱は、青色レーザホルダ３ａに伝えられる。青色レーザホルダ３ａは冷却風路上に設けられるため、この青色レーザホルダ３ａに伝えられた熱は、冷却ファン２３から矢印Ｂ〜矢印Ｃ〜矢印Ｄへの流路を通る冷却空気により吸収される。

なお、当然のことながら、青色レーザホルダ３ａにフィンを設けても良いし、フィン３４とフィン３５の構造は剣山状でも階層状でも良く特に限定するものではない。

また、各色のレーザ光源装置１〜３（図１参照）の放熱は筐体２００（図１参照）およびフィン３６も利用する。各色のレーザホルダ１ａ〜３ａは筐体２００と接しているため、各色のレーザ光源装置１〜３（図１参照）の発熱は筐体２００に伝熱する。さらに、フィン３６は筐体２００に接する構成を採っているので、フィン３６は各色のレーザ光源装置１〜３（図１参照）の発熱が伝えられた筐体２００の放熱を行なう。

なお、高段部３６ａおよび低段部３６ｂは共にチルト部３０とも接する。すなわち、フィン３６はチルト部３０をも経由して放熱させることができる。

次に、図５を用いて吸気口２１ａ（図３参照）と排気口３１ａおよび３２ａとの間に形成される冷却風路（放熱流路）について説明する。

冷却風路とは吸気口２１ａ（図３参照）より吸引された空気が排気口３１ａおよび３２ａより排気されるまでの空気の道のりである。

チルト部３０に取り付けられた冷却ファン２３は、吸気口２１ａ（図３参照）より外気を吸入し、矢印Ａ方向（図３参照）に冷却空気を取り込む。冷却ファン２３からの冷却空気は赤色レーザホルダ２ａと接続しているフィン３４を直接冷却して赤色レーザ光源装置から発熱する熱を冷却する。

先ほども述べたように、本実施形態では２つの冷却風路を備える。第１の冷却風路は、冷却ファン２３から矢印Ｂ、Ｃ、Ｄの順に導かれ、最終的に排気口３１ａより排気される。第２の冷却風路は、冷却ファン２３から矢印Ｅに導かれ、最終的に排気口３２ａより排気される。この２つの冷却風路に介在する各色のレーザ光源装置の放熱部を冷却空気が冷却することにより、各色のレーザ光源装置の放熱は促進される。すなわち、各色のレーザ光源装置の温度上昇は抑制される。

以下、この２つの冷却風路について説明する。

上記説明したように、冷却ファン２３は矢印Ａの方向（図３参照）に冷却空気を吸入し、フィン３４を冷却した後、この冷却空気はガイド２４によって矢印Ｂおよび矢印Ｅの方向に導かれる。冷却風路は矢印Ｂの方向と矢印Ｅの方向とに分岐される。ここで、矢印Ｂの方向に進む冷却風路を第１の分岐路とし、矢印Ｅの方向に進む冷却風路を第２の分岐路とする。

まず、冷却空気が矢印Ｂの方向（第１の分岐路）に進むときについて説明する。チルト部３０内にはガイド３７を設けており、ガイド３７は矢印Ｂの方向に導かれた冷却空気を矢印Ｃの方向に導く。これにより、冷却空気はまずフィン３５に到達し、フィン３５を冷却する。

そして、冷却空気は投射レンズ４（図３参照）とフィン３５との間に設けられる青色レーザホルダ３ａに内蔵された青色レーザ光源装置３（図１参照）を冷却し、排気口３１ａより（矢印Ｄの方向に）排出される。以上のように、矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に第１の冷却風路は形成され、冷却空気はこの第１の冷却風路上に介在する部材の熱を吸収する。

次に、冷却空気が矢印Ｅの方向（第２の分岐路）に進むときについて説明する。矢印Ｅの方向に進む冷却空気は排気口３２ａに導かれる冷却空気である。この冷却空気はこの風路上にあるフィン３６を冷却することで、フィン３６が取り付けてある筐体２００（図１参照）を通して画像表示装置本体１００の放熱が促進される。フィン３６の熱を吸収した冷却空気は排気口３２ａより放出される。

以上説明したように、第１の冷却風路は矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順となり、第２の冷却風路は矢印Ａ、Ｅの順となる。したがって、第１の冷却風路を流れる冷却空気は赤色レーザホルダ２ａに内蔵された赤色レーザ光源装置２（図１参照）の放熱部（フィン３４）、緑色レーザホルダ１ａに内蔵された緑色レーザ光源装置１（図１参照）の放熱部（フィン３５）、青色レーザホルダ３ａに内蔵された青色レーザ光源３（図１参照）の放熱部（青色レーザホルダ３ａ）の順に冷却し、第２の冷却風路を流れる冷却空気は赤色レーザ光源装置２の放熱部（フィン３４）とフィン３６を冷却する。

すなわち、各色のレーザ光源装置の放熱は、赤色レーザホルダ２ａに内蔵された赤色レーザ光源装置２（図１参照）、緑色レーザホルダ１ａに内蔵された緑色レーザ光源装置１（図１参照）、青色レーザホルダ３ａに内蔵された青色レーザ光源装置３（図１参照）の順に優先される。これにより、画像表示装置１０の画質劣化を抑制することができる。

また、後述するように緑色レーザ光源装置１は一般的に最も必要な電流値が大きいし、電気から光に変換する効率が悪いので最も発熱量が大きい。

そこで本実施形態では、各色のレーザ光源装置の中で一般的に最も温度特性が悪い赤色レーザ光源装置２の放熱部の次に優先して緑色レーザ光源装置１の放熱部を冷却するように、画像表示装置１０では冷却風路は形成される。つまり、緑色レーザ光源装置１は青色レーザ光源装置３よりも優先的に冷却される。すなわち、青色レーザ光源装置３の放熱部の熱を吸収する前の冷却空気で緑色レーザ光源装置１の放熱部（フィン３５）を冷却するように構成されている。

したがって、青色レーザ光源装置３の放熱部を緑色レーザ光源装置１や赤色レーザ光源装置２の放熱部の冷却風路下流側に設置することも同様な効果が発揮できる。

すなわち、温度特性の良好な青色レーザ光源装置３の放熱部を冷却風路下流に設置したために、上流に位置する他のレーザ光源の廃熱の影響を受けても青色レーザ光源装置３は温度特性が良好なのでレーザの特性の変動を最小限に抑えることができる。

また、青色レーザ光源装置３の放熱部を冷却風路下流側に設置することで熱の上流側への拡散を防ぎ、他より少ないながら、青色レーザ光源装置３（図１参照）より発せられる熱が、発熱量の多い緑色レーザ光源装置１（図１参照）や温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２（図１参照）に与える影響を最小限に抑えることができる。

また、青色レーザ光源装置３の放熱部を冷却風路下流に設置するということでは、レーザ光源装置の配置次第で、吸入口・冷却ファン・赤色レーザ光源装置２・青色レーザ光源装置３・排気口の順の冷却風路と吸入口・冷却ファン・緑色レーザ光源装置１・青色レーザ光源装置３・排気口の順の冷却風路との２経路に分けた場合も上述した同様な効果を有する。

同様に、吸入口・冷却ファン・赤色レーザ光源装置２・排気口の順の冷却風路と吸入口・冷却ファン・緑色レーザ光源装置１・排気口の順の冷却風路との２経路に分けた場合でも上述した同様な効果を有する。

以下、各色のレーザ光源装置の放熱部の順列を上記のようにした理由について図６を用いて詳細に説明する。図６は、本発明の実施形態における各色のレーザ光源装置の使用温度と光出力の関係を示す図である。

まず、赤色レーザ光源装置２（図１参照）が最も優先的に放熱される理由について、より詳細に説明する。先にも述べたように、赤色レーザ光源装置２は各色のレーザ光源装置１〜３の中で一般的に最も温度特性が悪い。ここでいう温度特性とは各色のレーザ光源装置で最低必要光出力以上の光出力が得られる温度範囲を示した特性をいう。

各色のレーザ光源装置１〜３は異なる温度特性を有する。図６に示す特性図より、各色のレーザ光源装置１〜３は基本的に高温側では温度が上昇することにより、これらの光出力は低下し、これらの中でも特に赤色レーザ光源装置２の光出力が早く低下する。このため、赤色レーザ光源装置２の使用上限温度が他のレーザ光源装置に比べて低いので赤色レーザ光源装置２の温度上昇を優先的に抑制することが好ましい。

したがって本実施形態は、図５に示すように、チルト部３０の冷却ファン２３の近傍に、赤色レーザホルダ２ａに内蔵された赤色レーザ光源装置２（図１参照）の放熱部となるフィン３４を設ける。すなわち、赤色レーザ光源装置２の放熱部であるフィン３４は、冷却風路に介在する各色のレーザ光源装置１〜３の放熱部において、最も上流側に設けられる。これにより、チルト部３０内に導かれた冷却空気は、緑色レーザホルダ１ａに内蔵された緑色レーザ光源装置１（図１参照）の放熱部であるフィン３５、画像表示装置本体１００（図１参照）の放熱部であるフィン３６および青色レーザホルダ３ａを冷却する前に、赤色レーザホルダ２ａに内蔵された赤色レーザ光源装置２（図１参照）の放熱部となるフィン３４を冷却する。

すなわち、この冷却空気はフィン３５およびフィン３６、またはチルト部３０内の他の部材の熱を吸収する前にフィン３４を冷却する。さらに、フィン３４は矢印ＢとＥとに分岐される前の大きい容量の冷却空気で冷却される。このように冷却風路を形成することで、赤色レーザ光源装置２（図１参照）の放熱部（フィン３４）は優先的に冷却される。したがって、最も温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２（図１参照）の光出力低下を優先的に抑制することができる。よって、画像表示装置本体１００（図１参照）は安定して高画質の画像を出力することができる。

次に、再び図６を用いて、赤色レーザ光源装置２（図１参照）の次に緑色レーザ光源装置１（図１参照）の放熱が優先される理由について説明する。

緑色レーザ光源装置１（図１参照）と青色レーザ光源装置３（図１参照）の温度特性は図６から判るようにレーザ光源使用温度の上限がほぼ同じ温度である。しかし、各色のレーザ光源装置１〜３の中で緑色レーザ光源装置１（図１参照）は一般的に最も必要な電流値が大きい。また上述の通り、緑色レーザ光源装置１（図１参照）は赤外基本レーザ光を変換することで、主として緑色レーザ光を出力する。すなわち、半導体レーザより出射されたレーザ光が緑色レーザ光に変換されるまで様々な素子（例えば、ＳＨＧ素子）を経由する。これにより、光のロスが発生するため、赤色レーザ光源装置２（図１参照）および青色レーザ光源装置３（図１参照）に比べて、緑色レーザ光源装置１（図１参照）が電気を光に変換する効率は悪い。つまり、緑色レーザ光源装置１は赤色レーザ光源装置２（図１参照）および青色レーザ光源装置３（図１参照）に比べて、所定の光出力量を出すために必要な電力量が大きい。

このため、各色のレーザ光源装置の中で緑色レーザ光源装置１（図１参照）は一般的に最も発熱量が大きい。したがって、緑色レーザ光源装置１（図１参照）の発熱が突起部２０１（図１参照）に伝わり（すなわち、筐体２００（図１参照）に伝わり）、赤色レーザ光源装置２（図１参照）および青色レーザ光源装置３（図１参照）の温度上昇を促す可能性がある。このとき、赤色レーザ光源装置２（図１参照）および青色レーザ光源装置３（図１参照）の光出力低下は助長される。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、赤色レーザ光源装置２（図１参照）の次に優先して緑色レーザ光源装置１（図１参照）を冷却するように、画像表示装置１０は構成されると共に冷却風路は形成される。つまり、緑色レーザ光源装置１（図１参照）は青色レーザ光源装置３（図１参照）よりも優先的に冷却される。すなわち、青色レーザ光源装置３（図１参照）の熱を吸収する前の冷却空気で緑色レーザ光源装置１（図１参照）の放熱部（フィン３５）は冷却される。

なお、図５に示すように、回動可能な可動体（チルト部３０）内に送風機と３つのレーザ光源等を取り付けているので、この画像表示装置をＰｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ（以下ＰＣとする）等に取り付けて回動させて使用する場合でも回動体は外部にあり、どのような回動位置でも外気空気を吸入し即ロスなく利用できる。

そして、固定部２０に送風機を設置してチルト部３０に冷却風を取り込む風路を形成する装置の場合と比較して、固定部２０とチルト部３０の冷却風路の接続を考慮せずに冷却風路の距離を短くしているので効率良く冷却することができる。これにより、画像表示装置が長時間にわたって使用されても緑色レーザ光源装置１や赤色レーザ光源装置２の光出力低下は抑制されるため、３色のレーザ光の出力を安定して得ることができる。

また、送風機は緑色のレーザ光源と青色のレーザ光源との放熱部の熱を吸収する前に、赤色のレーザ光源の放熱部を冷却できる。すなわち、最も温度特性が悪い赤色のレーザ光源の放熱部は最も優先して冷却される。これにより、赤色のレーザ光源の放熱は特に促進される。すなわち、赤色のレーザ光源の温度上昇は特に抑制される。これにより、画像表示装置が長時間にわたって使用されても赤色のレーザ光源の光出力低下は抑制されるため、３色のレーザ光の出力を安定して得ることができる。

そして、吸入口と送風機を画像表示装置本体と一体の筐体内に搭載したので外気をロスなく効率良く放熱に利用できるし、冷却風路が短縮できるため各色のレーザ光源の放熱部の放熱も良好に行なうことができる。

次に、前述した本実施形態のフィン３６について図を用いて詳細に説明する。図７は、本発明の実施形態における画像表示装置の冷却フィンの取付図で、図８は、本発明の実施形態における画像表示装置の冷却フィンの斜視図である。

図７に示すように、画像表示装置本体１００の投射口３３のある側面３０１には青色レーザホルダ３ａが、その側面３０１に直交する側面２０２には緑色レーザホルダ１ａと赤色レーザホルダ２ａが配置されている。

そして、投射口３３のある側面３０１とは反対側になる側面４０１にはフィン３６が画像表示装置本体１００の筐体２００（図１も参照）と接して取り付けてある。画像表示装置本体１００の筐体２００やフィン３６は熱伝導が良く軽量なアルミニウム等で形成されている。すなわち、フィン３６はチルト部３０内に形成された風路の一経路（図５矢印Ｅあるいは図７矢印）上に位置するように取り付けられる。

したがって、フィン３６を画像表示装置本体１００の筐体２００に直接取り付けることで、各色のレーザ光源装置１〜３のレーザホルダから画像表示装置本体１００の筐体２００へ伝わった熱をすばやくフィン３６へ伝えることができ、フィン３６は各色のレーザ光源装置から伝わった熱を冷却ファン２３（図５参照）で取り込まれた冷却空気（図５矢印Ｅ）によって容易に放熱させることができる。

また、側面４０１の一部には画像表示装置本体１００の空間変調素子９（図１参照）を制御駆動する制御基板４０が取り付けてあり、そこから外部回路とのやりとりを行なうためのフラットケーブル４１が引き出されている。ノイズ混入等を防止するために空間変調素子９と制御基板４０との距離やフラットケーブル４１の長さはできるだけ短くさせるように配置されている。

次に、フィン３６の形状について図８を用いて説明する。図８に示すように、フィン３６は一体成形されており、３つの特徴ある構成からなっている。

１つ目は、冷却風路の送風方向（図５矢印Ｅも参照）に沿ってフィン３６にフィン溝３６ｃを設けたことである。さらに、フィン溝３６ｃは冷却風路の送風方向に対して垂直方向に多段構成になっている。このフィン溝３６ｃを設けたことで、フィン３６の放熱面積を格段に多くすることができ、フィン３６からの放熱効果を増加させることができる。さらに、フィン溝３６ｃは冷却風路の送風方向に作られているので送風方向に遮るものが少ないために、前述した圧損をさらに低下させることができ、冷却風が流れやすくなるというメリットがある。

また、フィン溝３６ｃは冷却風路の送風方向に対して垂直方向に多段構成を採っているが、単段構成でも良い。しかし、多段構成の方が単段構成よりもフィン３６の放熱面積を多く取ることができる。

２つ目は、冷却風路の送風方向（図５矢印Ｅ、図７矢印も参照）で段差を有していることである。図８では１つの段差のみであるが、これに限るわけではなく数段設けても良い。フィン３６は高段部３６ａと低段部３６ｂとを備え、段差が設けられる階段構造である。低段部３６ｂは画像表示装置本体１００例えば、空間変調素子９（図１参照）に電気的に接続するためのスペースを確保するために設けられる。

なお、空間変調素子９は制御基板４０（図７参照）と電気的に接続することにより、制御基板４０は空間変調素子９を制御できる。これにより、ＰＣ３００が出力したい画像を形成することができる。すなわち、画像表示装置本体１００はＰＣ３００が出力したい画像を投射することができる。

つまり、投射口３３と空間変調素子９（図１参照）を結ぶ線上で空間変調素子９の裏側の位置に低段部３６ｂを設ける。段差は送風方向上流側の高段部３６ａの高さＨａが下流側の低段部３６ｂの高さＨｂより高くなるように形成されている。これにより、制御基板４０から引き出されたフラットケーブル４１は捩れることなくかつ無理なく外部に引き出すことができ、余分なストレスを防止することができる。

さらに、冷却風路上の下流側が広くなっているので冷却ファン２３の圧力損失（圧損）を小さくすることができ、冷却風が流れやすくなるというメリットがある。すなわち、冷却ファン２３から冷却風路上の下流側に離れた位置にある風路の大きさを大きくすることで冷却風の流れの抵抗を減らすことができる。それにより、冷却ファン２３の回転数を下げることができ、ファン音やファン振動の発生を減らすことができる。

３つ目は、筐体２００側の面も段差を有していることである。すなわち、高段部３６ａの筐体２００側の面は全て筐体２００（図１参照）に接する。一方、低段部３６ｂの画像表示装置本体１００側の面は少なくともその一部しか筐体２００に接せず、この一部の接する面は高段部３６ａに近い側である。

このように、低段部３６ｂと筐体２００とが接する面を限定したのは、空間変調素子９を積極的に冷却しないためである。空間変調素子９は各色のレーザ光源装置１〜３のように温度を単純に低くすれば良いのではなく、所定範囲の温度を維持することが好ましい。

例えば、空間変調素子９の温度が５０℃以上になると、投射レンズ４より投射された画像に投射するつもりのない焼き付きが発生する可能性がある。また、空間変調素子９の温度が５〜１０℃程度になると、空間変調素子９の反射率が低下する。よって、これは投影する画像の画質に影響を与える。

そこで、本実施形態の画像表示装置１０は空間変調素子９を積極的に冷却しないために、低段部３６ｂと、少なくとも空間変調素子９と対向する部分の筐体２００とは接しない非接触空間３６ｄになる構成とした。これにより、必要以上に空間変調素子９が冷却されることを抑制することができる。

また、この接しない部分の非接触空間３６ｄは制御基板４０（図７参照）から引き出されたフラットケーブル４１の配線処理（余分なケーブルの格納やケーブルの引っ張りに対する緩衝部）等に利用することができる。

なお、低段部３６ｂと筐体２００とが接しない面の位置は空間変調素子９の取り付け位置により多少移動することがあるが、各色のレーザ光源装置１〜３と空間変調素子９と投射口３３との配置（図１参照）およびチルト部３０（図２参照）の小型化の要望により本実施形態が最適な配置である。

なお、本実施形態においては筐体２００（図１参照）とフィン３６とは別体として説明したが、熱伝導性を向上させるために一体化しても良い。一体化することにより、筐体２００、すなわち各色のレーザ光源装置１〜３は放熱を行いやすくなる。

図９は、本発明の実施形態における画像表示装置を電子機器に取り付けたときの一例を示す図である。

本実施形態の画像表示装置１０は、単体として使用されても良いが、図９に示すように、電子機器であるＰＣ３００に取り付けても良い。画像表示装置１０は必要に応じてＰＣ３００に出し入れ可能であり、ＰＣ３００のディスプレイ上の出力をスクリーンや壁等に投射可能である。このため、ＰＣ３００に別途画像表示装置を有線等で接続することなく、ＰＣ３００のディスプレイ上の出力を容易に大画面出力することができる。

チルト部３０内に冷却ファン２３と画像表示装置本体１００等の表示装置として必要な部材を搭載したので、例えば、ＰＣ３００に取り付けた場合には、チルト部３０のみ必要最小限引き出すだけにしても良い。この場合には、作業に必要なスペースを広く取る必要がないというメリットがある。

なお、画像表示装置１０のＰＣ３００への取り付け位置は、図９に示した右側面に限定されるものではなく、左側面や後側面そして前面等に取り付けても良い。

画像表示装置１０をＰＣ３００（電子機器）に取り付ける場合、チルト部３０は自由に回動できるようにＰＣ３００の外部に突出していれば良い。よって、固定部２０の少なくとも一部がＰＣ３００に固定されれば良く、側面３１に対向する面側をＰＣ３００に固定しても良い。

なお、ＰＣ３００以外で電子機器の例としては、テレビや、ディスプレイ、光ディスクプレイヤ、およびポータブル光ディスクプレイヤ等があり、画像を表示するものであれば、何でも良い。また、これら以外にも、電気機器（例えば、冷蔵庫や洗濯機等の家電機器）の情報を外部に投射するために、この電気機器に画像表示装置１０を搭載しても良い。

以上より、本実施形態の画像表示装置では各色のレーザ光源装置１〜３の温度特性および発熱量を考慮して放熱部材であるフィンが適切に配置されると共に、冷却風路が形成される。このため、長時間の使用による画像表示装置の画質劣化は抑制される。すなわち、画像表示装置は投射する画像の画質劣化を抑制することができ、安定して高画質の画像を出力可能である。

本発明の画像表示装置は、光源であるレーザ光の出力低下を抑制するため、長時間安定して高画質の画像を投射可能な装置として適用可能である。

１ 緑色レーザ光源装置（第１のレーザ光源）
１ａ 緑色レーザホルダ
２ 赤色レーザ光源装置（第２のレーザ光源）
２ａ 赤色レーザホルダ
３ 青色レーザ光源装置（第３のレーザ光源）
３ａ 青色レーザホルダ
４ 投射レンズ
５、６ ダイクロイックミラー
７ フィールドレンズ
８ ＰＢＳ
９ 空間変調素子
１０ 画像表示装置
２０ 固定部
２１ 上面
２１ａ 吸気口
２３ 冷却ファン
２４、３７ ガイド
２５ ヒンジ部（回動軸）
３０ チルト部
３１、３２、２０２、３０１、４０１ 側面
３１ａ、３２ａ 排気口
３３ 投射口
３４、３５、３６ フィン
３６ａ 高段部
３６ｂ 低段部
３６ｃ フィン溝
３６ｄ 非接触空間
４０ 制御基板
４１ フラットケーブル
１００ 画像表示装置本体
２００ 筐体（第１の筐体）
２０１ 突起部
３００ ＰＣ

Claims (2)

1. 第１の放熱部材として機能する矩形体形状の第１の筐体と、
   吸気口および排気口を有し、前記第１の筐体を内包する第２の筐体と、
   前記第１の筐体に保持された互いに異なる発光波長を持つレーザ光を出力する第１、第２、第３のレーザ光源と、
   前記第１の筐体に設けられた前記第１乃至第３のレーザ光源からの光出力を空間変調素子を介して外部に照射する投射口と、
   前記吸気口から前記排気口へと導かれる前記第１の筐体と前記第２の筐体内との間に形成される冷却風路と、
   この冷却風路に向けて冷却空気の吸引および排出を行い、前記第２の筐体の内部を冷却する冷却ファンと、
   前記冷却風路に沿う前記第１の筐体の側面に取り付けられ、前記側面上での前記冷却風路の送風方向に対する垂直方向の高さが互いに異なる高段部と低段部とを有した第２の放熱部材と、
   を備え、
   さらに、前記第２の放熱部材の前記低段部は、前記空間変調素子と対向する部分で前記第１の筐体に対して非接触空間をもって配置されたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第２の放熱部材は、フィンの形状をしており、前記フィンの溝の方向が前記冷却風路の送風方向と一致していることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。