(57)【要約】【課題】  高輝度な照明が可能な光源装置およびそれを用いた投射型表示装置を提供する。【解決手段】  光を出射する固体光源１１ｒと、固体光源１１ｒと熱交換する冷却用流体と、冷却用流体がその内部を流動する空間１５と、を備えた光源装置であって、空間１５には、冷却用流体が流入する流入流路１６と、冷却用流体が流出する流出流路１７とが接続され、流入流路１６の中心軸線と、流出流路１７の中心軸線とが捩れの位置関係となるように、流入流路１６および流出流路１７が配置されていることを特徴とする。【選択図】  図２
2005084112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する固体光源と、該固体光源と熱交換する冷却用流体と、該冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、
前記空間には、前記冷却用流体が流入する流入流路と、前記冷却用流体が流出する流出流路とが接続され、
前記流入流路の中心軸線と、前記流出流路の中心軸線とが捩れの位置関係となるように、前記流入流路および前記流出流路が配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記空間が、略円柱形状に形成され、
前記流入流路が、前記円柱形状の上面または下面の円の中心に接続され、
前記流出流路が、前記円柱形状の側面に接続されるとともに、前記流出流路の中心軸線が、接続地点における円の接線方向と略平行となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
光を出射する固体光源と、該固体光源と熱交換する冷却用流体と、該冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、
前記空間には、前記冷却用流体が流入する流入流路が接続され、
該流入流路には、前記冷却用流体の流れの向きを変えて乱流化する乱流化手段が設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
前記乱流化手段が、前記流入流路の内面に螺旋状に形成された凹部であることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
【請求項５】
前記乱流化手段が、前記流入流路の内部に配置された螺旋形状の板であることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
【請求項６】
前記乱流化手段が、前記流入流路の内部に配置された冷却用流体の流れの向きを変えるフィンであることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
【請求項７】
光を出射する固体光源と、該固体光源と熱交換する冷却用流体と、該冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、
前記空間には、前記冷却用流体が流入する流入流路が接続され、
前記流入流路の中心軸線が、前記空間を物体とみなしたときの重心を通らないように、前記流入流路が配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
光を出射する固体光源と、該固体光源と熱交換する冷却用流体と、該冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、
前記空間には、前記冷却用流体が流入する流入流路と、前記冷却用流体が流出する流出流路とが接続され、
前記流入流路と前記流出流路との配置関係が、請求項１または２に記載の配置関係で、
前記流入流路には、請求項３から６のいずれかに記載の乱流化手段が設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
光を出射する固体光源と、該固体光源と熱交換する冷却用流体と、該冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、
前記空間には、前記冷却用流体が流入する流入流路と、前記冷却用流体が流出する流出流路とが接続され、
前記流入流路と前記流出流路との配置関係が、請求項１または２に記載の配置関係で、
前記流入流路と前記空間との配置関係が、請求項７記載の配置関係であることを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
光源装置と、該光源装置からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、
前記光源装置が、請求項１から９のいずれかに記載の光源装置であることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロジェクタ（投射型表示装置）では、その光源として、古くはハロゲンランプ、近年は高輝度高効率である高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が多く用いられてきた。放電型のランプであるＵＨＰを用いた光源は高圧の電源回路を要し、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げになっていた。また、ハロゲンランプよりは寿命が長いものの依然短寿命である他、光源の制御（高速の点灯、消灯、変調）が略不可能で、また立ち上げに数分という長い時間を要していた。
【０００３】
そこで最近、新しい光源としてＬＥＤ発光体が注目されている。ＬＥＤは超小型・超軽量、長寿命である。また、駆動電流の制御によって、点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる。この点でプロジェクタの光源としても有望であり、既に小型・携帯用の小画面プロジェクタへの応用開発が始まっている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−５９２３号公報
【特許文献２】特開平８−１１６１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、現在のところＬＥＤを光源とするプロジェクタにおいて十分な輝度を得ることは難しい。これは、ＬＥＤは効率の点でまだＵＨＰの１／２〜１／３程度であり、定格いっぱいの電流を注入しても得られる光量が小さいからである。めざましい技術革新によって上記効率は年々着実に向上しつつあり、数年後には現在のＵＨＰ並みのレベルに達する可能性もあるが、少なくとも近い将来、製品化可能なＬＥＤ光源プロジェクタにおいては、状況は変わらないであろう。なお、光量を稼ぐのにＬＥＤをアレイ化する方法があるが、これは発光点が大きくなることによる光学系としての照明光率の低下を招くので、あまり効果は得られない。
【０００５】
そこで、残された方法として考えられるのは、ＬＥＤの発光量を増やすことである。しかしながら、これは上記の通りＬＥＤの定格の制約があり、最大光量は定格と効率で自動的に決まっている。ＬＥＤの定格電流を決めているのは主に発熱量である。
従来のＬＥＤではパッケージ内にシリコン・ジェル等の熱伝導性の高い流体を満たす等の工夫がされていたが、十分な放熱効果は得られていなかった。このため、発熱によるチップへのダメージにより、定格電流を大きくできず、最大光出力も小さくなっていた。
【０００６】
例えば、上記特許文献１では、ＬＥＤパッケージの外から冷却用流体で冷却しているが、ＬＥＤで集中的に発生する熱を取り除くのには冷却能力が足りず、ＬＥＤの温度を発光効率低下の限界温度以下に保つのは困難であるという問題があった。
また、上記特許文献２では、発光素子を直接冷却用流体で冷却しているが、装置構成が複雑かつ大型なので、エテンデュの増大を招くとともに等方発光する光の取り出しが困難となり照明効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高輝度な照明が可能な光源装置およびそれを用いた投射型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】
上記目的を達成するために、本発明の第１の光源装置は、光を出射する固体光源と、固体光源と熱交換する冷却用流体と、冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、空間には、冷却用流体が流入する流入流路と、冷却用流体が流出する流出流路とが接続され、流入流路の中心軸線と、流出流路の中心軸線とが捩れの位置関係となるように、流入流路および流出流路が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明の第１の光源装置は、流入流路と流出流路とが捩れの位置関係に配置されているので、流入流路から空間に流入した冷却用流体は、空間内で流れが乱れて乱流化し、流出流路から流出する。空間内の冷却用流体流れが乱流化しているため、空間の壁面近傍に層流境界層が形成されず、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。また、乱流では流体粒子が不規則に運動しつつ流れるため、固体光源から伝達された熱が空間の壁面に接していない冷却用流体に素早く輸送される。そのため、空間の壁面に接した冷却用流体の温度が上昇しにくく、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。
以上のことから、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができ、固体光源の温度を下げることができる。その結果、固体光源に大電流を流すことができ、大きな光量を取り出し照明に利用することができる。
【００１０】
上記の構成を実現するために、より具体的には、空間が円柱形状に形成され、流入流路が円柱形状の上面または下面の円の中心に接続され、流出流路が円柱形状の側面に接続されるとともに、流出流路の中心軸線が、接続地点における円の接線方向と略平行となるように配置されていることが望ましい。
この構成によれば、冷却用流体は流入流路から円柱形状の空間に流入し、流入流路が接続している面に対向した上面または下面に衝突し、側面に沿って流れ流出流路から流出する。そのため、空間内の冷却用流体の流れは乱流となり、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができ、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の第２の光源装置は、光を出射する固体光源と、固体光源と熱交換する冷却用流体と、冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、空間には、冷却用流体が流入する流入流路が接続され、流入流路には、冷却用流体の流れの向きを変えて乱流化する乱流化手段が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明の第２の光源装置は、流入流路に乱流化手段が設けられているので、空間に流入する冷却用流体は乱流化されている。空間内の冷却用流体流れが乱流化しているため、空間の壁面近傍に層流境界層が形成されず、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。また、乱流では流体粒子が不規則に運動しつつ流れるため、固体光源から伝達された熱が空間の壁面に接していない冷却用流体に素早く輸送される。そのため、空間の壁面に接した冷却用流体の温度が上昇しにくく、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。
以上のことから、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができ、固体光源の温度を下げることができる。その結果、固体光源に大電流を流すことができ、大きな光量を取り出し照明に利用することができる。
【００１３】
上記の構成を実現するために、より具体的には、乱流化手段が流入流路の内面に螺旋状に形成された凹部であってもよい。
この構成によれば、流入流路の内面に螺旋状の凹部が形成されているため、流入流路を流れる冷却用流体は凹部に沿って螺旋状に旋回しながら流れる。そのため、空間内へ冷却用流体は螺旋状に旋回しながら流入し、空間内の冷却用流体の流れは乱流となる。空間内の冷却用流体の流れが乱流であるので、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができ、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができる。
【００１４】
上記の構成を実現するために、より具体的には、乱流化手段が流入流路の内部に配置された螺旋形状の板であってもよい。
この構成によれば、流入流路の内部に螺旋状の板が配置されているため、流入流路を流れる冷却用流体は板に沿って螺旋状に旋回しながら流れる。そのため、空間内へ冷却用流体は螺旋状に旋回しながら流入し、空間内の冷却用流体の流れは乱流となる。空間内の冷却用流体の流れが乱流であるので、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができ、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができる。
【００１５】
上記の構成を実現するために、より具体的には、乱流化手段が流入流路の内部に配置された冷却用流体の流れの向きを変えるフィンであってもよい。
この構成によれば、流入流路の内部に冷却用流体の流れの向きを変えるフィンが配置されているため、流入流路を流れる冷却用流体はフィンによって流れの向きを変えられ乱流となる。そのため、空間内へ冷却用流体は乱流状態で流入し、空間内の冷却用流体の流れは乱流となる。空間内の冷却用流体の流れが乱流であるので、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができ、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の第３の光源装置は、光を出射する固体光源と、固体光源と熱交換する冷却用流体と、冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、空間には、冷却用流体が流入する流入流路が接続され、流入流路の中心軸線が空間を物体とみなしたときの重心を通らないように、流入流路が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
すなわち、本発明の第３の光源装置は、流入流路が空間を物体とみなしたときの重心に向かないように配置されているので、冷却用流体は空間内に偏って流入し、空間内に渦を形成しやすくなる。そのため、空間内の冷却用流体の流れは乱流となりやすく、空間の壁面近傍に層流境界層が形成されず、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。また、乱流では流体粒子が不規則に運動しつつ流れるため、固体光源から伝達された熱が空間の壁面に接していない冷却用流体に素早く輸送される。そのため、空間の壁面に接した冷却用流体の温度が上昇しにくく、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。
以上のことから、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができ、固体光源の温度を下げることができる。その結果、固体光源に大電流を流すことができ、大きな光量を取り出し照明に利用することができる。
【００１８】
上記の構成を実現するために、より具体的には、光を出射する固体光源と、固体光源と熱交換する冷却用流体と、冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、空間には、冷却用流体が流入する流入流路と、冷却用流体が流出する流出流路とが接続され、流入流路と流出流路との配置関係が、上記本発明の配置関係で、流入流路には、上記本発明の乱流化手段が設けられていてもよい。
この構成によれば、流入流路と流出流路との配置関係が上記本発明の配置関係とされ、流入流路には上記本発明の乱流化手段が設けられているため、空間内の冷却用流体流れはより乱流化される。そのため、固体光源において発生した熱をより効率良く冷却用流体に伝達させることができるため、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができ、固体光源の温度を下げることができる。その結果、固体光源に大電流を流すことができ、大きな光量を取り出し照明に利用することができる。
【００１９】
上記の構成を実現するために、より具体的には、光を出射する固体光源と、固体光源と熱交換する冷却用流体と、冷却用流体がその内部を流動する空間と、を備えた光源装置であって、空間には、冷却用流体が流入する流入流路と、冷却用流体が流出する流出流路とが接続され、流入流路と流出流路との配置関係が、上記本発明の配置関係で、流入流路と空間との配置関係が、上記本発明の配置関係であってもよい。
この構成によれば、流入流路と流出流路との配置関係が上記本発明の配置関係であって、流入流路と空間との配置関係が上記本発明の配置関係であるため、空間内の冷却用流体流れはより乱流化される。そのため、固体光源において発生した熱をより効率良く冷却用流体に伝達させることができるため、固体光源において発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができ、固体光源の温度を下げることができる。その結果、固体光源に大電流を流すことができ、大きな光量を取り出し照明に利用することができる。
【００２０】
本発明の投射型表示装置は、光源装置と、光源装置からの光を変調する光変調手段と、光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、光源装置が、上記本発明の光源装置であることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、本発明の投射型表示装置は、上記本発明の光源装置を用いることにより、光源装置から大きな光量を取り出し、明るい画像を投射表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明における第１の実施の形態について図１から図３を参照して説明する。
図１は本実施の形態にかかる投射型表示装置の全体構成を示す概略図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
本実施形態の投射型表示装置１は３板式の液晶プロジェクタであり、図１に示すように、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光を出射可能な光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと、出射された各色光を変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調手段）２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂと、変調された各色光を合成してカラー画像にするダイクロイッククロスプリズム３０と、合成されたカラー画像を投射する投射レンズ（投射手段）４０と、から概略構成されている。
【００２３】
図２は本投射型表示装置に備えられた光源装置の断面図である。図３は光源装置の底面図である。
光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体光源（ＬＥＤチップ）が異なるだけなので、光源装置１０Ｒの構成について説明し、光源装置１０Ｇ、１０Ｂについては説明を省略する。
光源装置１０Ｒは、図２に示すように、Ｒの色光を出射するＬＥＤチップ（固体光源）１１ｒと、ＬＥＤチップ１１ｒを載置する基板１２と、ＬＥＤチップ１１ｒの出射光を平行光化するレンズ１３と、ＬＥＤを冷却する冷却用流体Ｃを循環させる循環ポンプ（図示せず）と、から概略構成されている。
基板１２は熱伝導率の高い材料（例えばＡｌ）で形成され、熱を逃がすヒートシンクを兼ねている。基板１２の上面には、ＬＥＤチップ（固体光源）１１ｒを載置し、ＬＥＤチップ１１ｒの出射光を反射する凹部１４が形成され、凹部１４の側面１４ａは外側に向かってレンズ１３方向に傾斜するように形成されている。そのため、側面１４ａに入射した色光はレンズ１３に向かって反射される。
基板１２の内部には、図２および図３に示すように、扁平な円柱形状の冷却室（空間）１５が形成されている。冷却室１５には、冷却用流体Ｃの流入流路１６が冷却室１５の下面の略中央に接続され、流入流路１６の中心軸線が冷却室１５の下面に対して略垂直になるように配置されている。冷却用流体の流出流路１７は冷却室１５の側面に接続され、流出流路１７の中心軸線が接続地点における接線と略平行となるように配置されている。
【００２４】
本実施の形態においては冷却用流体Ｃとして水を用いるが、水以外にも光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに備えられた部材に対して非腐食性である液体または気体から選定することができる。さらには、熱伝導率が大きい液体または気体が望ましく、液体の冷却用流体Ｃを用いる場合には、蒸気圧が小さく、凝固点が低く、熱安定性に優れている液体が好ましい。
【００２５】
光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂとこれに対応する液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂとの間には、図１に示すように、照明光の照度分布を液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂにおいて均一化させるための照度均一化手段１９として、光源装置側から第１のフライアイレンズ１９１、第２のフライアイレンズ１９２が順次設置されている。第１のフライアイレンズ１９１は複数の２次光源像を形成し、第２のフライアイレンズ１９２は被照明領域である液晶ライトバルブの設置位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。
【００２６】
液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
ダイクロイッククロスプリズム３０は、図１に示すように、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面３０ａ、３０ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面３０ａには、液晶ライトバルブ２０Ｒで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ２０Ｇ、２０Ｂで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面３０ｂには、液晶ライトバルブ２０Ｂで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。
【００２７】
次に、上記の構成からなる投射型表示装置１における作用について説明する。
光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから出射された各色光は、図１に示すように、それぞれ第１のフライアイレンズ１９１、第２のフライアイレンズ１９２を透過することでその光の密度分布に関係なく液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ全面に均一な密度で照射される。
液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに入射された各色光は変調されて、ダイクロイッククロスプリズム３０に入射され、カラー画像に合成されて投射レンズ４０によってスクリーン５０に投射される。
【００２８】
次に、本発明の特徴部である光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置１０Ｒの作用について説明し、光源装置１０Ｇ、１０Ｂについては説明を省略する。
光源装置１０Ｒは、図２に示すように、電極（図示せず）からＬＥＤチップ１１ｒに電力を供給されることにより、ＬＥＤチップ１１ｒがＲの色光を出射するとともに熱を発生する。ＬＥＤチップ１１ｒで発生した熱は、基板１２に伝わり冷却室１５内を流動している冷却用流体Ｃに放熱され、ＬＥＤチップ１１ｒは冷却される。
冷却用流体Ｃは、循環ポンプ（図示せず）により流入流路１６内に圧送され、冷却室１５内に流入する。流入した冷却用流体Ｃは冷却室１５の上面に衝突して側面に向かって流れるとともに、側面に沿って流出流路１７に向かって流れ、冷却室１５内に渦を形成し乱流流れとなる。その後、冷却用流体Ｃは流出流路１７から流出し、放熱部（図示せず）において、吸収した熱を放出し循環ポンプに流入し再び流入流路１６に圧送される。
【００２９】
上記の構成によれば、冷却室１５内の冷却用流体Ｃが乱流となっているため、冷却室１５の壁面近傍に層流境界層が形成されず、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。また、乱流では流体粒子が不規則に運動しつつ流れるため、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから伝達された熱が冷却室１５の壁面に接していない冷却用流体に素早く輸送される。そのため、冷却室１５の壁面に接した冷却用流体の温度が上昇しにくく、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。
そのため、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体に放熱することができ、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度を下げることができる。その結果、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに大電流を流すことができ、大きな光量を取り出し照明に利用することができる。
【００３０】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明における第２の実施の形態について図４および図５を参照して説明する。
本実施の形態にかかる投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図４および図５を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図４は本投射型表示装置に備えられた光源装置の断面図である。図５は光源装置の底面図である。
光源装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体光源（ＬＥＤチップ）が異なるだけなので、光源装置６０Ｒの構成について説明し、光源装置６０Ｇ、６０Ｂについては説明を省略する。
光源装置６０Ｒは、図４に示すように、Ｒの色光を出射するＬＥＤチップ（固体光源）１１ｒと、ＬＥＤチップ１１ｒを載置する基板１２と、ＬＥＤチップ１１ｒの出射光を平行光化するレンズ１３と、ＬＥＤを冷却する冷却用流体Ｃを循環させる循環ポンプ（図示せず）と、から概略構成されている。
【００３１】
基板１２の内部には、図４および図５に示すように、扁平な円柱形状の冷却室１５（空間）が形成されている。冷却室１５には、冷却用流体の流入流路６６が冷却室１５の下面の略中央に接続され、流入流路６６の中心軸線が冷却室１５の下面に対して略垂直になるように配置されている。冷却用流体の流出流路１７は冷却室１５の側面に接続され、流出流路１７の中心軸線が接続地点における接線と略平行となるように配置されている。
流入流路６６の内周面には、断面形状がＶ形状の螺旋溝（凹部、乱流化手段）６７が形成されている。なお、螺旋溝６７のピッチや本数、溝の深さや断面形状等は、冷却用流体Ｃの流速や粘性などを考慮してさまざまな値を取ることができるが、流入流路６６内を流れる冷却用流体Ｃを旋回流れにするような値を選定することが好ましい。
【００３２】
次に、本発明の特徴部である光源装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置６０Ｒの作用について説明し、光源装置６０Ｇ、６０Ｂについては説明を省略する。
光源装置６０Ｒは、図４に示すように、電極（図示せず）からＬＥＤチップ１１ｒに電力を供給されることにより、ＬＥＤチップ１１ｒがＲの色光を出射するとともに熱を発生する。ＬＥＤチップ１１ｒで発生した熱は、基板１２に伝わり冷却室１５内を流動している冷却用流体Ｃに放熱され、ＬＥＤチップ１１ｒは冷却される。
冷却用流体Ｃは、循環ポンプ（図示せず）により流入流路６６に圧送され、流入流路６６内を流れる。流入流路６６の内周壁近傍を流れる冷却用流体Ｃは、螺旋溝６７に沿って流れ、螺旋状に旋回する旋回流れとなる。流入流路６６の中心軸線近傍を流れる冷却用流体Ｃは、冷却用流体Ｃの粘性などにより、内周壁近傍で発生した旋回流れの影響を受けて同じく旋回流れとなる。旋回流れとなった冷却用流体Ｃは、冷却室１５に流入して冷却室１５の上面に衝突し、側面に向かって流れるとともに、側面に沿って流出流路１７に向かって流れ、冷却室１５内に渦を形成し乱流流れとなる。その後、冷却用流体Ｃは流出流路１７から流出し、放熱部（図示せず）において、吸収した熱を放出し循環ポンプに流入し再び流入流路１６に圧送される。
【００３３】
上記の構成によれば、流入流路６６の内面に螺旋溝６７が形成されているため、流入流路６６を流れる冷却用流体Ｃは螺旋溝６７に沿って螺旋状に旋回しながら流れる。そのため、冷却室１５内へ冷却用流体Ｃは螺旋状に旋回しながら流入し、冷却室１５内の冷却用流体Ｃの流れはより不規則かつ複雑な変動を伴う乱流となる。冷却室１５内の冷却用流体Ｃの流れが乱流であるので、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体Ｃに伝達させることができ、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体Ｃに放熱することができる。
【００３４】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明における第３の実施の形態について図６を参照して説明する。
本実施の形態にかかる投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図６を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図６は本投射型表示装置に備えられた光源装置の断面図である。
光源装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体光源（ＬＥＤチップ）が異なるだけなので、光源装置７０Ｒの構成について説明し、光源装置７０Ｇ、７０Ｂについては説明を省略する。
光源装置７０Ｒは、図６に示すように、Ｒの色光を出射するＬＥＤチップ（固体光源）１１ｒと、ＬＥＤチップ１１ｒを載置する基板１２と、ＬＥＤチップ１１ｒの出射光を平行光化するレンズ１３と、ＬＥＤを冷却する冷却用流体Ｃを循環させる循環ポンプ（図示せず）と、から概略構成されている。
【００３５】
基板１２の内部には、図６に示すように、扁平な円柱形状の冷却室１５（空間）が形成されている。冷却室１５には、冷却用流体の流入流路７６が冷却室１５の下面の略中央に接続され、流入流路７６の中心軸線が冷却室１５の下面に対して略垂直になるように配置されている。冷却用流体の流出流路１７は冷却室１５の側面に接続され、流出流路１７の中心軸線が接続地点における接線と略平行となるように配置されている。
流入流路７６の内部には、中心軸線と捩り中心として板材を捩って形成した捩れ板（板、乱流化手段）７７が配置されている。なお、捩れ板７７のピッチや捩り方法等は、冷却用流体Ｃの流速や粘性などを考慮してさまざまな値を取ることができるが、流入流路７６内を流れる冷却用流体Ｃを旋回流れにするような値を選定することが好ましい。
【００３６】
次に、本発明の特徴部である光源装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置７０Ｒの作用について説明し、光源装置７０Ｇ、７０Ｂについては説明を省略する。
光源装置７０Ｒは、図６に示すように、電極（図示せず）からＬＥＤチップ１１ｒに電力を供給されることにより、ＬＥＤチップ１１ｒがＲの色光を出射するとともに熱を発生する。ＬＥＤチップ１１ｒで発生した熱は、基板１２に伝わり冷却室１５内を流動している冷却用流体Ｃに放熱され、ＬＥＤチップ１１ｒは冷却される。
冷却用流体Ｃは、循環ポンプ（図示せず）により流入流路７６に圧送され、流入流路７６内を流れる。流入流路７６を流れる冷却用流体Ｃは、捩れ板７７に沿って流れ、螺旋状に旋回する旋回流れとなる。旋回流れとなった冷却用流体Ｃは、冷却室１５に流入して冷却室１５の上面に衝突し、側面に向かって流れるとともに、側面に沿って流出流路１７に向かって流れ、冷却室１５内に渦を形成し乱流流れとなる。その後、冷却用流体Ｃは流出流路１７から流出し、放熱部（図示せず）において、吸収した熱を放出し循環ポンプに流入し再び流入流路１６に圧送される。
【００３７】
上記の構成によれば、流入流路７６の内部に捩れ板７７が配置されているため、流入流路７６を流れる冷却用流体Ｃは捩れ板７７に沿って螺旋状に旋回しながら流れる。そのため、冷却室１５内へ冷却用流体は螺旋状に旋回しながら流入し、冷却室１５内の冷却用流体の流れはより不規則かつ複雑な変動を伴う乱流となる。冷却室１５内の冷却用流体Ｃの流れが乱流であるので、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体Ｃに伝達させることができ、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体Ｃに放熱することができる。
【００３８】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明における第４の実施の形態について図７および図８を参照して説明する。
本実施の形態にかかる投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図７および図８を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図７は本投射型表示装置に備えられた光源装置の断面図である。図８は光源装置の底面図である。
光源装置８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体光源（ＬＥＤチップ）が異なるだけなので、光源装置８０Ｒの構成について説明し、光源装置８０Ｇ、８０Ｂについては説明を省略する。
光源装置８０Ｒは、図７に示すように、Ｒの色光を出射するＬＥＤチップ（固体光源）１１ｒと、ＬＥＤチップ１１ｒを載置する基板１２と、ＬＥＤチップ１１ｒの出射光を平行光化するレンズ１３と、ＬＥＤを冷却する冷却用流体Ｃを循環させる循環ポンプ（図示せず）と、から概略構成されている。
【００３９】
基板１２の内部には、図７および図８に示すように、扁平な円柱形状の冷却室１５（空間）が形成されている。冷却室１５には、冷却用流体の流入流路８６が冷却室１５の下面の略中央に接続され、流入流路８６の中心軸線が冷却室１５の下面に対して略垂直になるように配置されている。冷却用流体の流出流路１７は冷却室１５の側面に接続され、流出流路１７の中心軸線が接続地点における接線と略平行となるように配置されている。
流入流路８６の内周面には、４枚の板状のフィン（乱流化手段）８７が流入流路８６の中心軸線に対して捩れ角を持つように配置されている。なお、フィン８７の配置枚数や捩れ角等は、冷却用流体Ｃの流速や粘性などを考慮してさまざまな値を取ることができるが、流入流路８６内を流れる冷却用流体Ｃを旋回流れにするような値を選定することが好ましい。
【００４０】
次に、本発明の特徴部である光源装置８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置８０Ｒの作用について説明し、光源装置８０Ｇ、８０Ｂについては説明を省略する。
光源装置８０Ｒは、図７に示すように、電極（図示せず）からＬＥＤチップ１１ｒに電力を供給されることにより、ＬＥＤチップ１１ｒがＲの色光を出射するとともに熱を発生する。ＬＥＤチップ１１ｒで発生した熱は、基板１２に伝わり冷却室１５内を流動している冷却用流体Ｃに放熱され、ＬＥＤチップ１１ｒは冷却される。
冷却用流体Ｃは、循環ポンプ（図示せず）により流入流路８６に圧送され、流入流路８６内を流れる。流入流路７６を流れる冷却用流体Ｃは、フィン８７に沿って流れ、螺旋状に旋回する旋回流れとなる。旋回流れとなった冷却用流体Ｃは、冷却室１５に流入して冷却室１５の上面に衝突し、側面に向かって流れるとともに、側面に沿って流出流路１７に向かって流れ、冷却室１５内に渦を形成し乱流流れとなる。その後、冷却用流体Ｃは流出流路１７から流出し、放熱部（図示せず）において、吸収した熱を放出し循環ポンプに流入し再び流入流路１６に圧送される。
【００４１】
上記の構成によれば、流入流路８６の内周面にフィン８７が配置されているため、流入流路８６を流れる冷却用流体Ｃはフィン８７に沿って旋回しながら流れる。
そのため、冷却室１５内へ冷却用流体Ｃは螺旋状に旋回しながら流入し、冷却室１５内の冷却用流体Ｃの流れはより不規則かつ複雑な変動を伴う乱流となる。冷却室１５内の冷却用流体Ｃの流れが乱流であるので、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができ、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体Ｃに放熱することができる。
【００４２】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明における第５の実施の形態について図９および図１０を参照して説明する。
本実施の形態にかかる投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図９および図１０を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図９は本投射型表示装置に備えられた光源装置の断面図である。図１０は光源装置の底面図である。
光源装置９０Ｒ、９０Ｇ、９０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体光源（ＬＥＤチップ）が異なるだけなので、光源装置９０Ｒの構成について説明し、光源装置９０Ｇ、９０Ｂについては説明を省略する。
光源装置９０Ｒは、図９に示すように、Ｒの色光を出射するＬＥＤチップ（固体光源）１１ｒと、ＬＥＤチップ１１ｒを載置する基板１２と、ＬＥＤチップ１１ｒの出射光を平行光化するレンズ１３と、ＬＥＤを冷却する冷却用流体Ｃを循環させる循環ポンプ（図示せず）と、から概略構成されている。
基板１２の内部には、図９および図１０に示すように、扁平な円柱形状の冷却室１５（空間）が形成されている。冷却室１５には、冷却用流体の流入流路９６が冷却室１５の下面の側面近傍に接続され、流入流路９６の中心軸線が冷却室１５の下面に対して傾斜角を有するように配置されている。冷却用流体Ｃの流出流路１７は冷却室１５の側面に接続され、流出流路１７の中心軸線が接続地点における接線と略平行となるように配置されている。なお、流入流路９６の接続位置や、冷却室１５の下面に対する傾斜角は、冷却用流体Ｃの流速や粘性などを考慮してさまざまなに変えることができるが、冷却用流体Ｃが冷却室１５内を旋回して流れるようなに選定することが好ましい。
【００４３】
次に、本発明の特徴部である光源装置９０Ｒ、９０Ｇ、９０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置９０Ｒ、９０Ｇ、９０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置９０Ｒの作用について説明し、光源装置９０Ｇ、９０Ｂについては説明を省略する。
光源装置８０Ｒは、図７に示すように、電極（図示せず）からＬＥＤチップ１１ｒに電力を供給されることにより、ＬＥＤチップ１１ｒがＲの色光を出射するとともに熱を発生する。ＬＥＤチップ１１ｒで発生した熱は、基板１２に伝わり冷却室１５内を流動している冷却用流体Ｃに放熱され、ＬＥＤチップ１１ｒは冷却される。
冷却用流体Ｃは、循環ポンプ（図示せず）により流入流路９６に圧送され、流入流路９６内を流れて冷却室１５に流入する。冷却室１５に流入した冷却用流体Ｃは、冷却室１５の上面に衝突するとともに、側面に沿って旋回して流れ、冷却室１５内に渦を形成し乱流流れとなる。その後、冷却用流体Ｃは流出流路１７から流出し、放熱部（図示せず）において、吸収した熱を放出し循環ポンプに流入し再び流入流路１６に圧送される。
【００４４】
上記の構成によれば、冷却室１５内の冷却用流体Ｃが乱流となっているので、冷却室１５の壁面近傍に層流境界層が形成されず、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。また、乱流では流体粒子が不規則に運動しつつ流れるため、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから伝達された熱が冷却室１５の壁面に接していない冷却用流体に素早く輸送される。そのため、冷却室１５の壁面に接した冷却用流体の温度が上昇しにくく、ＬＥＤチップ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂにおいて発生した熱を効率良く冷却用流体に伝達させることができる。
【００４５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、光源装置が１つのＬＥＤチップを備えた構成に適応して説明したが、この１つのＬＥＤチップを備えた構成に限られることなく、複数のＬＥＤチップを備えた構成にも適応することができるものである。
また、上記の実施の形態においては、光変調手段として透過型液晶パネルを用いる構成に適応して説明したが、この透過型液晶パネルを用いる構成に限られることなく、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ）や、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ、登録商標）など、他の光変調手段を用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施の形態にかかる投射型表示装置の全体構成の概略図である。
【図２】本実施の形態にかかる光源装置の構成を示す断面図である。
【図３】本実施の形態にかかる光源装置の構成を示す底面図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる光源装置の構成を示す断面図である。
【図５】本実施の形態にかかる光源装置の構成を示す底面図である。
【図６】第３の実施の形態にかかる光源装置の構成を示す断面図である。
【図７】第４の実施の形態にかかる光源装置の構成を示す断面図である。
【図８】本実施の形態にかかる光源装置の構成を示す底面図である。
【図９】第５の実施の形態にかかる光源装置の構成を示す断面図である。
【図１０】本実施の形態にかかる光源装置の構成を示す底面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・投射型表示装置、  １０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ、６０Ｒ、７０Ｒ、８０Ｒ、９０Ｒ、・・・光源装置、  １１ｒ・・・ＬＥＤチップ（固体光源）、  １５・・・冷却室（空間）、  １６、６６、７６、８６、９６・・・流入流路、  １７・・・流出流路、  ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ・・・液晶ライトバルブ（光変調手段）、  ４０・・・投射レンズ（投射手段）、  ６７・・・螺旋溝（凹部、乱流化手段）、  ７７・・・捩れ板（板、乱流化手段）、  ８７・・・フィン（乱流化手段）
【図１】
2005084112.tif 000003
【図２】
2005084112.tif 000004
【図３】
2005084112.tif 000005
【図４】
2005084112.tif 000006
【図５】
2005084112.tif 000007
【図６】
2005084112.tif 000008
【図７】
2005084112.tif 000009
【図８】
2005084112.tif 000010
【図９】
2005084112.tif 000011
【図１０】
2005084112.tif 000012