(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却効率を向上することが可能な光源装置を提供する。【解決手段】光源装置は、光を出射する固体光源１１と、固体光源１１を保持する光源枠体１３と、光源枠体１３のうち、固体光源１１からの光出射方向とは異なる方向の法線を有する壁面１３ｂに接触する熱伝導部材１９、１５ｃとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する固体光源と、
前記固体光源を保持する光源枠体と、
前記光源枠体のうち、前記固体光源からの光出射方向とは異なる方向の法線を有する壁面に接触する熱伝導部材と、を有する
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光源枠体に接触する受熱部材を更に有し、
前記受熱部材は、前記光源枠体のうち前記光出射方向の法線を有する底面に接触している
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、
前記光源枠体のうち前記光出射方向の法線を有する底面に接触する第１の部位と、
前記光源枠体のうち前記光出射方向とは異なる方向の法線を有する壁面に接触する第２の部位と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光源枠体の前記壁面は、前記光出射方向に垂直な方向の法線を有する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材は、
金属体と、
前記金属体を前記光源枠体に貼り付けるための貼付部材と、を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記貼付部材は、熱伝導グリスまたは熱伝導シートである
ことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記固体光源を冷却する冷却装置を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記熱伝導部材は、冷媒が流動する流路を有し、前記冷却装置の一部を構成する
ことを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記熱伝導部材の前記流路は、該熱伝導部材の中央部を通過するように配置されている
ことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記固体光源は、レーザダイオードまたは発光ダイオードである
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射した光を照明する照明光学系と、を有する
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体光源を用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低消費電力化や高輝度化が進み、発光ダイオードやレーザダイオード（ＬＤ）などの固体光源が投射型画像表示装置の光源として使用されている。
【０００３】
特許文献１には、レーザダイオードを保持するレーザホルダ、レーザダイオードのレンズを保持するレンズホルダ、および、レーザホルダとレンズホルダの間に挟まれた熱伝導部材を備えた光源装置が開示されている。特許文献１の光源装置によれば、レーザダイオード側面からレーザホルダへの熱伝導を促進し、冷却効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３９６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようにレーザダイオードを複数並べて保持するレーザホルダを備えた光源装置の場合、レーザダイオードの数が増えるに従って、レーザの出射方向およびその反対方向の面の面積が広くなる。
【０００６】
しかしながら、レーザダイオードは、出射方向と反対側の領域に電極を備えている。このため、レーザホルダにはレーザダイオードの電極に電力および制御信号を送る電装接続部を設ける必要があり、レーザホルダと冷却装置との接触面積が縮小する。その結果、レーザホルダから冷却装置への熱伝導の効率が低下してしまう。
【０００７】
そこで本発明は、冷却効率を向上することが可能な光源装置およびこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての光源装置は、第１の方向に光を出射する固体光源と、前記固体光源を保持する光源枠体と、前記光源枠体のうち、前記第１の方向とは異なる方向の法線を有する壁面に接触する熱伝導部材とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての表示装置は、前記光源装置と、前記光源装置から出射した光を照明する照明光学系とを有する。
【００１０】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却効率を向上することが可能な光源装置およびこれを用いた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１における光源装置の外観斜視図および分解斜視図である。
【図２】実施例２における光源装置の外観斜視図および分解斜視図である。
【図３】実施例３、４における冷却装置の概要図である。
【図４】実施例３における光源装置の外観斜視図および分解斜視図である。
【図５】実施例４における光源装置の外観斜視図および分解斜視図である。
【図６】実施例４における光源装置の要部側面図である。
【図７】実施例５におけるプロジェクタの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
固体光源は、放電ランプなどと比べて長寿命であり、投射型画像表示装置に搭載する場合でも製品寿命中に一度も光源の交換をする必要がないメンテナンスフリーな光源として利用することが可能である。固体光源の課題の一つは、発熱量がランプに比べて大きく、性能保証温度がランプより低いことである。このため、光源部の冷却効率の向上が求められている。以下、本発明の各実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明の実施例１における光源装置について説明する。図１は、本実施例における光源装置１０の構成図であり、図１（Ａ）は外観斜視図、図２（Ｂ）は分解斜視図をそれぞれ示している。光源装置１０は、複数のレーザダイオード（固体光源、光源部）１１、複数のコリメータレンズ１２、光源枠体１３、電装接続部１４、熱伝導グリス１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、受熱部材１６、熱伝導部材１９、放熱器１７、および、締結ネジ２３を有する。
【００１６】
レーザダイオード１１には、光出射方向とは反対側の領域において、電極１８が設けられている。複数の電極１８は、基板やフレキシブルケーブルなどを含む電装接続部１４に接続されており、外部から電力および制御信号の入出力が可能になっている。光源枠体１３、熱伝導部材１９、および、放熱器１７は、受熱部材１６に対して熱伝導グリス１５ａ、１５ｂ、１５ｄを介して締結ネジ２３で固定されており、光源枠体１３は熱伝導グリス（貼付部材）１５ｃを介して熱伝導部材１９に接している。本実施例において、熱伝導部材１９および熱伝導グリス１５ｃをまとめて熱伝導部材という場合がある。
【００１７】
光源枠体１３は、複数のレーザダイオード１１を保持している。また光源枠体１３には、複数のレーザダイオード１１が熱的に接続されている。レーザダイオード１１で発生した熱は、光源枠体１３の設置面１３ａ、熱伝導グリス１５ａ、受熱部材１６、熱伝導グリス１５ｂ、および、放熱器１７の順に伝導して放熱される。光源枠体１３の設置面１３ａは、レーザ光の出射方向（光出射方向）の法線を有する底面であり、電装接続部１４が配置されている面である。このため、光源枠体１３と受熱部材１６との接触面積は限定され、熱抵抗が高い状態となっている。
【００１８】
本実施例において、熱伝導部材１９は、光源枠体１３の設置面１３ａに垂直な面１３ｂ（光出射方向と垂直な方向の法線を有する壁面）に接触するように配置（固定）されている。このため、レーザダイオード１１で発生した熱は、熱伝導部材１９から熱伝導グリス１５ｃを介して熱伝導部材１９に伝熱し、さらに熱伝導部材１９から熱伝導グリス１５ｄを介して受熱部材１６に伝熱することができる。これにより、光源枠体１３と受熱部材１６との接触面積（伝熱面積）が拡大し、放熱器１７へ効率的に熱を伝えることができる。さらに、受熱部材１６と熱伝導部材１９とを別部品とすることにより、受熱部材１６の形状を簡略化することができる。本実施例において、受熱部材１６と放熱器１７とは互いに別部品として構成されているが、これに限定されるものではなく、受熱部材１６と放熱器１７とを一体的に構成してもよい。また本実施例において、固体光源としてレーザダイオードを用いているが、これに限定されるものではなく、発光ダイオード（ＬＥＤ）など他の固体光源を用いてもよい。
【００１９】
本実施例において、熱伝導部材（熱伝導部材１９および熱伝導グリス１５ｃ）は、光源枠体１３のうち、レーザダイオード１１からの光出射方向に垂直な法線を有する壁面（面１３ｂ）に接触するが、これに限定されるものではない。本実施例の熱伝導部材は、光出射方向に垂直な法線ではなく、光出射方向とは異なる方向の法線を有する壁面に接触するように構成してもよい。すなわち、面１３ｂは、光出射方向とは異なる法線を有する壁面であればよく、光出射方向に垂直な法線を有する壁面に限定されるものではない。また本実施例において、熱伝導部材は、金属体（熱伝導部材１９）と、熱伝導部材１９を光源枠体１３に貼り付けるための貼付部材（熱伝導グリス１５ｃ）とを含む。また本実施例において、貼付部材は、熱伝導グリスに限定されるものではなく、例えば熱伝導シートなどの他の部材を用いてもよい。
【００２０】
また本実施例において、熱伝導部材１９は、電装接続部１４の両側の側面部（対向する面１３ｂ）に設けられているが、これに限定されるものではない。熱伝導部材１９を一つの側面部（一つの面１３ｂ）にのみ設ける場合や、電装接続部１４の後ろの側面部に更に設けて合計三つの側面部（三つの面１３ｂ）に設けてもよい。また本実施例において、熱伝導部材１９の高さは、光源枠体１３と同一または光源枠体１３よりも高いことが好ましいが、光源枠体１３の高さの２／３以上の高さであればよい。
【実施例２】
【００２１】
次に、図２を参照して、本発明の実施例２における光源装置について説明する。図２は、本実施例における光源装置１０ａの構成図であり、図２（Ａ）は外観斜視図、図２（Ｂ）は分解斜視図をそれぞれ示している。
【００２２】
本実施例の光源装置１０ａは、実施例１の光源装置１０の受熱部材１６および熱伝導部材１９に代えて、受熱部材１６と熱伝導部材１９とを一体的に形成した熱伝導部材２４を有する点で、実施例１の光源装置１０とは異なる。光源装置１０ａの他の構成は、光源装置１０と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００２３】
本実施例において、熱伝導部材２４は、光源枠体１３の設置面１３ａと、設置面１３ａに垂直な面１３ｂとのそれぞれに接触するように凸形状を有する。すなわち熱伝導部材２４は、光源枠体１３のうち光出射方向の法線を有する底面（設置面１３ａ）に接触する第１の部位２４ａと、光源枠体１３のうち光出射方向とは異なる方向の法線を有する壁面（面１３ｂ）に接触する第２の部位２４ｂとを有する。このため、光源枠体１３の設置面１３ａおよび設置面１３ａに垂直な面１３ｂのそれぞれから熱伝導グリス１５ａ、１５ｃを介して熱伝導部材２４に伝熱することができる。これにより、光源枠体１３と熱伝導部材２４との接触面積（伝熱面積）が拡大し、放熱器１７へ効率的に熱を伝えることができる。本実施例において、熱伝導部材２４と放熱器１７とは互いに別部品として構成されているが、これに限定されるものではなく、熱伝導部材２４と放熱器１７とを一体的に構成してもよい。
【実施例３】
【００２４】
次に、図３および図４を参照して、本発明の実施例３における光源装置について説明する。図３は、本実施例における冷却システム３０の概要図である。図４は、本実施例における光源装置１０ｂの構成図であり、図４（Ａ）は外観斜視図、図４（Ｂ）は分解斜視図をそれぞれ示している。
【００２５】
図３に示されるように、冷却システム３０は、冷媒の流路を備えた受熱部材であるジャケット２０、タンク３１、ポンプ３２、ラジエータ３３、および、配管３４を備えている。ポンプ３２によって圧力を与えられた冷媒が配管３４内を流動することにより、ジャケット２０からラジエータ３３に熱を伝え、放熱する。ラジエータ３３は、ファン３５の送風により冷却される。ジャケット２０は、レーザダイオード１１によるプロジェクタの照明光学系４０への光の出射方向とは反対の方向に配置されている。
【００２６】
図４に示されるように、本実施例の光源装置１０ｂは、実施例１の光源装置１０の受熱部材１６に代えて、ジャケット蓋２１とジャケット流路部材２２とを含むジャケット（冷却装置）２０を有する点で、実施例１の光源装置１０とは異なる。光源装置１０ｂの他の構成は、光源装置１０と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００２７】
本実施例において、ジャケット蓋２１とジャケット流路部材２２は、ロウ付けによる結合、または、Ｏリングなどの封止部材を介してネジ締結で結合される。光源枠体１３および熱伝導部材１９は、ジャケット２０に対して熱伝導グリス１５ａ、１５ｄを介して締結ネジ２３で固定されている。光源枠体１３と熱伝導部材１９は、熱伝導グリス１５ｃを介して互いに接するように配置されている。
【００２８】
本実施例において、光源枠体１３の設置面１３ａから熱伝導グリス１５ａを介してジャケット２０に伝熱する。さらに、光源枠体１３の設置面１３ａに垂直な面１３ｂと熱伝導部材１９とが互いに接触するように配置されている。このため、レーザダイオード１１から発した熱は、設置面１３ａに垂直な面１３ｂから熱伝導グリス１５ｃを介して熱伝導部材１９に伝熱され、さらに、熱伝導部材１９から熱伝導グリス１５ｄを介してジャケット２０に伝熱することができる。これにより、光源枠体１３とジャケット２０との接触面積（伝熱面積）が拡大し、ラジエータ３３へ効率的に熱を伝えることができる。なお本実施例において、光源枠体１３側にジャケット蓋２１、反対側にジャケット流路部材２２を設けているが、これに限定されるものではなく、光源枠体１３側にジャケット流路部材２２、反対側にジャケット蓋２１を設けてもよい。
【実施例４】
【００２９】
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施例４における光源装置について説明する。図５は、本実施例における光源装置１０ｃの構成図であり、図５（Ａ）は外観斜視図、図５（Ｂ）は分解斜視図をそれぞれ示している。図６は、光源装置１０ｃの要部側面図である。
【００３０】
図５に示されるように、本実施例の光源装置１０ｃは、実施例３のジャケット２０に代えて、熱伝導部材２５が一体形成されたジャケット（冷却装置）２０ａを有する点で、実施例３の光源装置１０ｂとは異なる。すなわち本実施例において、熱伝導部材２５は冷却装置の一部を構成する。
【００３１】
ジャケット２０ａは、ジャケット流路部材２２と、流路２６を備えた熱伝導部材２５とを有する。熱伝導部材２５は、光源枠体１３のうち光出射方向の法線を有する底面（設置面１３ａ）に接触する第１の部位２５ａと、光源枠体１３のうち光出射方向とは異なる方向の法線を有する壁面（面１３ｂ）に接触する第２の部位２５ｂとを有する。熱伝導部材２４の内部に配置された流路２６は、ジャケット流路部材２２とジャケット２０ａの外部との間で冷媒を出し入れ可能に構成されている。なお、光源装置１０ｃの他の構成は、光源装置１０ｂと同様であるため、それらの説明を省略する。
【００３２】
光源枠体１３は、ジャケット２０ａに対して、熱伝導グリス１５ａ、１５ｃを介して締結ネジ２３で固定されている。光源枠体１３とジャケット２０ａは、光源枠体１３の設置面１３ａおよび設置面１３ａに垂直な面１３ｂにそれぞれ接するように配置されている。熱伝導部材２５とジャケット流路部材２２は、ロウ付けによる結合、または、Ｏリングなどの封止部材を介してネジ締結で結合される。
【００３３】
ジャケット２０ａは、光源枠体１３の設置面１３ａおよび設置面１３ａに垂直な面１３ｂのそれぞれに接する面を備え、熱伝導部材２５の内部に流路２６を備えている。これにより、光源枠体１３からの接触面積（伝熱面積）が拡大するとともに、発熱源と流路との距離が短くなるため、ラジエータに対してより効率的に熱を伝えることができる。
【００３４】
図６に示されるように、熱伝導部材２５の内部に設けられた流路２６は、光源枠体１３のうち最も高温になる箇所の熱をより効率的に伝達するように、熱伝導部材２５の側面から見た場合において中央部２７を通過するように配置されることが好ましい。側面から見た場合において、中央部２７は、例えば熱伝導部材２５（またはジャケット２０ａ）の幅の全長のうち中心Ｃを基準とした１／３の範囲内である。また中央部２７は、Ｌ字状の流路２６の曲がり部を含む。
【実施例５】
【００３５】
次に、図７を参照して、本発明の実施例５における表示装置（投射型表示装置）について説明する。図７（Ａ）は、プロジェクタ１０００（投射型表示装置）のブロック図、図７（Ｂ）は光源ユニット１００のブロック図である。プロジェクタ１０００の光変調素子として、反射型液晶パネルが用いられている。図７（Ａ）において、１００は光源ユニット、２００は照明光学系、３００は色分離合成光学系、および、４００は投射光学系である。光源ユニット１００は、照明光学系２００に向けて光を出射する。照明光学系２００は、光源ユニット１００からの光を照明する。色分離合成光学系３００は、照明光学系２００からの照明光に対して色分離および色合成を行う。投射光学系４００は、色分離合成光学系３００からの合成光を投射する。なお、投射光学系４００はプロジェクタ１０００に対して着脱可能であってもよい。
【００３６】
色分離合成光学系３００は、ダイクロイックミラー５００、波長選択性位相板５０１、および、第１のＰＢＳ５０２を備えている。色分離合成光学系３００は更に、赤用波長板ユニット３０２Ｒ、緑用波長板ユニット３０２Ｇ、青用波長板ユニット３０２Ｂ、第２のＰＢＳ５０３、および、色合成プリズム５０４を備えている。
【００３７】
ダイクロイックミラー５００は、光源ユニット１００からの白色光のうち緑色光を透過させ、赤色光および青色光を反射する。波長選択性位相板５０１は、Ｓ偏光で入射する赤色光の偏光状態を維持し、Ｓ偏光で入射する青色光をＰ偏光へ変換する。第１のＰＢＳ５０２は、Ｓ偏光で入射する赤色光を反射し、Ｐ偏光で入射する青色光を透過させる。第２のＰＢＳ５０３は、Ｓ偏光で入射する緑色光を反射する。色合成プリズム５０４は、緑色光を反射して投射光学系４００に導く、赤色光及び青色光を透過させて投射光学系４００に導く。
【００３８】
図７（Ｂ）において、１０１ａ、１０１ｂは光源装置（各実施例の光源装置１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃのいずれかに相当）である。１０２ａ、１０２ｂは集光レンズ系、１１２はダイクロイックミラー、１２０はコンデンサレンズ系、１３０は蛍光体ホイールである。蛍光体ホイール１３０は、光の波長を変換する蛍光層１３１を有する。
【００３９】
光源装置１０１ａは青色光（Ｂ光）を出射する。Ｂ光は、集光レンズ系１０２ａを通過してダイクロイックミラー１１２へ導かれる。ダイクロイックミラー１１２はＢ光を透過する。したがって、光源装置１０１ａからの光束は、ダイクロイックミラー１１２とコンデンサレンズ系１２０とを通過し、蛍光体ホイール１３０に導かれる。蛍光体ホイール１３０に入射したＢ光の一部は、蛍光層１３１により黄色光（Ｙ光）に変換される。Ｙ光には、赤色光（Ｒ光）と緑色光（Ｇ光）とが含まれる。Ｙ光は、コンデンサレンズ系１２０を通過してダイクロイックミラー１１２に導かれる。Ｙ光は、ダイクロイックミラー１１２で反射し、図７（Ｂ）中の矢印１４０の方向へ導かれる。
【００４０】
光源装置１０１ｂは、青色光（Ｂ光）を出射する。Ｂ光は、ダイクロイックミラー１１２を透過し、矢印１４０の方向へ導かれる。矢印１４０の方向に導かれる光は、Ｙ光とＢ光とを含み、Ｙ光にはＲ光とＧ光とが含まれている。このため光源ユニット１００は、Ｒ光とＧ光とＢ光とを含む光を出射することが可能である。なお、図７（Ｂ）に示される光源ユニット１００は一例に過ぎず、本実施例は他の構成の光源装置にも適用可能である。なお本実施例において、光源装置としてＲ、Ｇ、Ｂレーザをそれぞれ出射する光源装置を用いる場合、蛍光層を用いる必要はない。
【００４１】
図７（Ａ）に示される色分離合成光学系３００において、３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂは、それぞれ、赤用、緑用、青用の光変調素子（赤用、緑用、青用の反射型液晶パネル）を備えた反射型液晶パネルユニットである。３０２Ｒ、３０２Ｇ、３０２Ｂは、それぞれ、赤用、緑用、青用の波長板を備えた波長板ユニットである。なお本実施例において、反射型液晶パネルユニット３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂのそれぞれに含まれる光変調素子は反射型液晶パネルであるが、これに限定されるものではない。例えば、光変調素子として透過型液晶パネルを用いてもよい。反射型液晶パネルの数に関わらず、単板式や３板式などのいずれのプロジェクタにも適用可能である。なお本実施例において、表示装置として投射型表示装置について説明したが、本実施例は投射型以外の表示装置にも適用可能である。
【００４２】
各実施例によれば、冷却効率を向上することが可能な光源装置およびこれを用いた表示装置を提供することができる。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  光源装置
１１  レーザダイオード（固体光源）
１３  光源枠体
１５ｃ  熱伝導グリス（熱伝導部材）
１９  熱伝導部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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