(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース光を発する光源光学系と、
複数のマイクロミラーが配置された表示面を有し、所定の映像を示す制御信号に応じて前記複数のマイクロミラーを駆動することにより、前記表示面に入射する前記ソース光を第１の方向および前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射してそれぞれ第１の光および第２の光を得る、映像表示素子と、
前記第１の光と前記第２の光とを透過するプリズムと、
前記プリズムを透過した前記第１の光を投写する投写光学系と、
前記プリズムを透過した前記第２の光を吸収する吸収部と、
前記吸収部を液体冷媒により冷却する冷却部と
を備え、
前記第１の光は前記所定の映像の情報を担持し、
前記吸収部は、前記液体冷媒に接する表面を有し、前記液体冷媒に接する前記表面にはフィンが形成されており、
前記液体冷媒は、前記プリズムに光学的にカップリングされており、前記第２の光は、前記液体冷媒を通じて前記吸収部に到達する、投写型映像装置。
【請求項２】
前記投写型映像装置は、複数の原色成分のそれぞれに対応する複数の映像表示素子を備え、
前記プリズムは、前記ソース光を前記複数の原色成分に分離し、前記原色成分のそれぞれについての前記第１の光を合成する、請求項１に記載の投写型映像装置。
【請求項３】
前記冷却部は、前記液体冷媒の熱を前記投写型映像装置の周囲の空気中に放散させる放熱器を含む、請求項１に記載の投写型映像装置。
【請求項４】
前記冷却部は、前記液体冷媒を前記吸収部と前記放熱器とを通じて循環させるためのポンプと、前記液体冷媒の循環経路を構成する配管とをさらに含む、請求項３に記載の投写型映像装置。
【請求項５】
前記放熱器の前記投写型映像装置の周囲の空気に接する表面には、フィンが形成されており、前記冷却部は、前記放熱器の周囲の空気を攪拌することにより、放熱の効率を高める冷却ファンをさらに含む、請求項３に記載の投写型映像装置。
【請求項６】
前記液体冷媒の循環流量は、前記投写型映像装置の周囲の温度に応じて可変に制御される、請求項４に記載の投写型映像装置。
【請求項７】
前記液体冷媒は、透明ガラスと透明接着剤とを介して前記プリズムに光学的にカップリングされている、請求項１に記載の投写型映像装置。
【請求項８】
前記吸収部は、金属材料から形成される、請求項１に記載の投写型映像装置。
【請求項９】
前記吸収部は、前記第２の光を吸収する表面を有し、前記第２の光を吸収する前記表面は、黒色である、請求項１に記載の投写型映像装置。
【請求項１０】
前記液体冷媒の屈折率は、前記プリズムの屈折率と実質的に等しい、請求項１に記載の投写型映像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写型映像装置に関し、特に、投写型映像装置において用いられる冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータに代表されるデジタル機器の普及に伴い、そのようなデジタル機器によって生成される映像をスクリーン上に投写することができる投写型映像装置が、プレゼンテーション等の目的のために市場に投入されている。投写型映像装置では、デジタル機器によって生成された映像を表示する映像表示素子によって光源からの光が変調され、その変調された光が投写光学系によって拡大され、投写される。
【０００３】
デジタル機器が高性能化し、それに伴ってデジタル機器によって生成される映像も高い解像度を有するようになってきているので、投写型映像装置には、より高い解像度を有する映像表示素子が必要とされてきている。また、明るい投影画面を実現するために、投写型映像装置の光源の高輝度化が求められている。
【０００４】
投写型映像装置の映像表示素子は、光源からの光によって照らされる。従って、光源を高輝度化すると、映像表示素子は、より強い光によって照らされるようになる。透過型の映像表示素子は強い光によって照らされた場合の温度の上昇が著しいので、高輝度な投写型映像装置には、反射型の映像表示素子が用いられる。反射型の映像表示素子でも、強い光によって照らされた場合には、光の吸収によって温度が上昇する。従って、映像表示素子を強制的に冷却する構造を設けることが必要になる。
【０００５】
さらに、映像表示素子の解像度を高くすると、映像表示素子の自体の発熱量も大きくなる。従って、投写型映像装置を高解像度化し、高輝度化するために、映像表示素子を効率的に冷却する構造が必要になる。
【０００６】
光源からの光は、プリズムを通って反射型の映像表示素子に入射し、反射型の映像表示素子の表示面で反射された光は、再度プリズムに入射する。従って、投写型映像装置を高輝度にすると、プリズムの温度も上昇する。従って、投写型映像装置を高輝度化するために、プリズムを効率的に冷却する構造が必要になる。
【０００７】
図１７は、従来技術における投写型映像装置の映像表示素子９０９を冷却する構造を示す。なお、図１７には、光源からの光の３つの原色成分のうちの１つに着目して、その原色成分に関連する映像表示素子９０９のみが示されている。映像表示素子９０９は、マイクロミラー型の反射型映像表示素子である。映像表示素子９０９の表示面には、複数のマイクロミラーが配列されている。複数のマイクロミラーのそれぞれが所定の映像を示す制御信号に応じて角度を変えることにより、映像表示素子９０９の表示面に映像が表示される。
【０００８】
映像表示素子９０９には、電子冷却素子９１２がホルダ９１３を介して接合されている。電子冷却素子９１２は、例えば、半導体で構成されている。
【０００９】
電子冷却素子９１２には、ヒートシンク９１４と、ヒートシンク９１４を冷却する冷却ファン９１５とが接合されている。
【００１０】
光源（図示せず）からの光は、ＴＩＲプリズム９０３と、色分離・色合成プリズム９０６とを通って映像表示素子９０９に入射する。映像表示素子９０９によって反射された光は、マイクロミラーの角度に対応して、矢印９１０ａまたは矢印９１０ｂによって示される方向へ向かう。矢印９１０ａの方向へ向かう光（光９１０ａ）は、映像表示素子９０９の表示面に表示される映像の情報を担持する。光９１０ａは、色分離・色合成プリズム９０６と、ＴＩＲプリズム９０３とを透過した後、図示しない投影光学系によって、スクリーンに投写される。
【００１１】
映像表示素子９０９は、ホルダ９１３、電子冷却素子９１２、ヒートシンク９１４および冷却ファン９１５により冷却される。
【００１２】
矢印９１０ｂの方向へ向かう光は、スクリーンに投写されるために使用されない光であり、本明細書中で、不要光とよぶ。不要光９１０ｂは、ＴＩＲプリズム９０３に入射しないように色分離・色合成プリズム９０６によって導かれ、色分離・色合成プリズム９０６から出射する。不要光９１０ｂがＴＩＲプリズム９０３に入射すると、スクリーンに投影される映像のコントラストが低下し、画質が劣化する。不要光９１０ｂは、不要光９１０ｂが照射する部位（図示せず）において吸収される。
【００１３】
反射型の映像表示素子の冷却構造の他の例が、特開平１０−３１９８５３号公報に示される。特開平１０−３１９８５３号公報に示される例では、映像表示素子に熱伝導性の高い金属板を接合することによって、映像表示素子の放熱面の面積を増加させる。金属板は、自然対流によって冷却される。
【００１４】
反射型の映像表示素子の冷却構造のさらに他の例が、特開平１０−３１９３７９号公報に示される。特開平１０−３１９３７９号公報に示される例では、冷却ファンが、映像表示素子の前面および後面に冷却のための空気対流を発生させるために設けられる。特開平１０−３１９３７９号公報には、さらに、映像表示素子の熱をヒートパイプによって放熱フィンまで伝導させ、その放熱フィンが冷却ファンによって示される構成が開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図１７に示される従来の構成では、冷却ファン９１５が映像表示素子９０９に設けられている。映像表示素子９０９の冷却効率を高めようとすると、冷却ファン９１５の回転数を高くするか、冷却ファン９１５を大型化することによって、冷却ファン９１５が発生する風量を増加させなければならない。しかし、図１７に示される構成によれば、風量を増加することによって必然的に増加する冷却ファン９１５の振動が、映像表示素子９０９に含まれるマイクロミラーに直接的に伝達され、映像表示素子９０９に表示される映像の画質を劣化させる。その結果、スクリーンに投影される映像の画質が劣化する。特に、高解像度の映像表示素子９０９を用いた場合には、このような画質の劣化が顕著になる。また、冷却ファン９１５に発生する振動は、映像表示素子９０９の色分離・色合成プリズム９０６に対する位置決めの精度を低下させ、スクリーンに投影される映像の画質が劣化する。
【００１６】
従って、図１７に示される従来の構成によれば、映像表示素子９０９を効果的に冷却することができない。
【００１７】
さらに、図１７に示される構成では、色分離・色合成プリズム９０６は、不要光９１０ｂをＴＩＲプリズム９０３に入射しないように導く機能を担っている。このために、色分離・色合成プリズム９０６を小型化することができない。
【００１８】
特開平１０−３１９８５３号公報に開示される冷却構造では、映像表示素子を冷却するための冷却ファンが用いられないので、上述した振動による画質の劣化の問題は生じない。しかし、自然対流による冷却では、映像表示素子の冷却が不十分であり、投写型映像装置の高輝度化には対処することができない。
【００１９】
特開平１０−３１９３７９号公報に開示される冷却構造では、映像表示素子が、空気によって冷却される。空気の熱伝導率は低いので、効率的な冷却ができない。また、映像表示素子の熱をヒートパイプによって放熱フィンまで伝導させる構成では、ヒートパイプの高い剛性および重い重量によって、映像表示素子のプリズムに対する位置の調整が困難になり、位置決めの精度が低下しやすい。また、ヒートパイプの剛性および重量を小さくするためには、ヒートパイプを細くしなければならない。ヒートパイプを細くすると、単位時間にヒートパイプを伝熱する熱が少くなり、映像表示素子の効率的な冷却ができなくなる。
【００２０】
さらに、上述したいずれの従来技術においても、プリズム（例えば、図１７に示される色分離・色合成プリズム９０６）の冷却については言及されていない。プリズムの温度が高くなると、熱膨張によってプリズムの寸法が変化し、光学系の精度が低下してスクリーンに投影される映像の画質が劣化するという問題がある。
【００２１】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、プリズムを小型化することが可能な投写型映像装置を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、反射型の映像表示素子を効果的に冷却することが可能な投写型映像装置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、プリズムを効果的に冷却することが可能な投写型映像装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の投写型映像装置は、ソース光を発する光源光学系と、複数のマイクロミラーが配置された表示面を有し、所定の映像を示す制御信号に応じて前記複数のマイクロミラーを駆動することにより、前記表示面に入射する前記ソース光を第１の方向および前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射してそれぞれ第１の光および第２の光を得る、映像表示素子と、前記第１の光と前記第２の光とを透過するプリズムと、前記プリズムを透過した前記第１の光を投写する投写光学系と、前記プリズムを透過した前記第２の光を吸収する吸収部と、前記吸収部を液体冷媒により冷却する冷却部とを備え、前記第１の光は前記所定の映像の情報を担持し、前記吸収部は、前記液体冷媒に接する表面を有し、前記液体冷媒に接する前記表面にはフィンが形成されており、前記液体冷媒は、前記プリズムに光学的にカップリングされており、前記第２の光は、前記液体冷媒を通じて前記吸収部に到達し、これにより、上記目的が達成される。
【００２３】
前記投写型映像装置は、複数の原色成分のそれぞれに対応する複数の映像表示素子を備え、前記プリズムは、前記ソース光を前記複数の原色成分に分離し、前記原色成分のそれぞれについての前記第１の光を合成してもよい。
【００２４】
前記冷却部は、前記液体冷媒の熱を前記投写型映像装置の周囲の空気中に放散させる放熱器を含んでもよい。
【００２５】
前記冷却部は、前記液体冷媒を前記吸収部と前記放熱器とを通じて循環させるためのポンプと、前記液体冷媒の循環経路を構成する配管とをさらに含んでもよい。
【００２６】
前記放熱器の前記投写型映像装置の周囲の空気に接する表面には、フィンが形成されており、前記冷却部は、前記放熱器の周囲の空気を攪拌することにより、放熱の効率を高める冷却ファンをさらに含んでもよい。
【００２７】
前記液体冷媒の循環流量は、前記投写型映像装置の周囲の温度に応じて可変に制御されてもよい。
【００２８】
前記液体冷媒は、透明ガラスと透明接着剤とを介して前記プリズムに光学的にカップリングされていてもよい。
【００２９】
前記吸収部は、金属材料から形成されてもよい。
【００３０】
前記吸収部は、前記第２の光を吸収する表面を有し、前記第２の光を吸収する前記表面は、黒色であってもよい。
【００３２】
前記液体冷媒の屈折率は、前記プリズムの屈折率と実質的に等しくてもよい。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書中で、同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００５０】
図１は、本発明の実施の形態の投写型映像装置１０００の光学系を示す。投写型映像装置１０００は、光源光学系１２１と、映像表示素子７ａ〜７ｃと、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｎｅｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ）プリズム３と、色分離・色合成プリズム６（プリズム）と、投写レンズユニット（投写光学系）８とを含む。
【００５１】
なお、図１には、投写型映像装置１０００において、色分離・色合成プリズム６を冷却するための構造と、映像表示素子７ａ〜７ｃを冷却するための構造とは示されていない。これらの冷却構造は、図２を参照して後述される。
【００５２】
光源光学系１２１は、ソース光１２２を発する。本明細書中で、「ソース光」とは、映像表示素子によって変調されていない（映像表示素子に表示される映像の情報を担持していない）光をいう。
【００５３】
光源光学系１２１は、光源ランプユニット１と、光源ランプユニット１からの光（ソース光）を集光するためのリレーレンズユニット２と、リレーレンズユニット２によって集光された光をＴＩＲプリズム３へ入射させるための光導入ミラー４とを含む。光源ランプユニット１は、ランプ１０１と、ランプ１０１が発する光を効率よく集光するための凹面鏡１０２とを含む。高輝度の投写型映像装置１０００においては、ランプ１０１として、例えば、キセノンランプが用いられる。
【００５４】
なお、説明のために、図１では、光学系は実際の幾何学的関係から変更して示されている。例えば、実際の投写型映像装置１０００の光学系では、ソース光１２２は、紙面の奥からＴＩＲプリズム３に入射する。
【００５５】
ＴＩＲプリズム３は、２つのプリズムにより構成される。２つのプリズムの境界面には、非常に薄い空気層（図示せず）が形成されている。ＴＩＲプリズム３に入射したソース光１２２は、プリズム境界面に臨界角よりも大きな角度で入射するので、全反射して色分離・色合成プリズム６に導かれる。
【００５６】
色分離・色合成プリズム６のプリズム端面には、ダイクロイック膜が形成されている。ソース光１２２は、例えば、白色光である。ソース光１２２は、色分離・色合成プリズム６によって、３つの原色成分（例えば、赤、青および緑の原色成分）に色分離される。それぞれの原色成分は、対応する映像表示素子７ａ〜７ｃの表示面で反射する。表示面で反射した光は、映像表示素子７ａ〜７ｃのそれぞれの表示面に表示される映像によって変調されている。すなわち、映像の情報を担持する情報光（第１の光）である。
【００５７】
各原色成分のそれぞれについての情報光は、色分離・色合成プリズム６によって合成される。合成された情報光は、色分離・色合成プリズム６を透過した後、ＴＩＲプリズム３を透過し、投写光学系８によって拡大され、スクリーン１１０に投写される。
【００５８】
映像表示素子７ａ〜７ｃのそれぞれは、反射型の映像表示素子である。映像表示素子７ａ〜７ｃのそれぞれは、例えば、反射型液晶映像表示素子であり得る。あるいは、映像表示素子７ａ〜７ｃのそれぞれは、マイクロミラー型映像表示素子であり得る。反射型液晶映像表示素子およびマイクロミラー型映像表示素子は、いずれも、反射型の映像表示素子の一例である。
【００５９】
図２は、本発明の実施の形態の投写型映像装置１０００の冷却構造１０１０を示す。図２には、図１に示される矢印Ａの方向から見たＴＩＲプリズム３と、色分離・色合成プリズム６とが示されている。図２における紙面の上側は、図１における紙面の手前に相当する。図２には、図１に示される映像表示素子７ａ〜７ｃのうち、映像表示素子７ａと映像表示素子７ｃとは省略されている。また、映像表示素子７ａおよび映像表示素子７ｃに関連する光路も省略されている。色分離・色合成プリズム６によって、ソース光１２２の映像表示素子７ａ〜７ｃのそれぞれに対応する原色成分への分解、および映像表示素子７ａ〜７ｃのそれぞれによって得られた情報光の合成が行われるが、そのような分解、合成の様子は図２には示されていない。
【００６０】
この例では、映像表示素子７ａ〜７ｃのそれぞれは、マイクロミラー型映像表示素子であるものとする。以下の映像表示素子７ｂに関する説明は、映像表示素子７ａおよび映像表示素子７ｃにも当てはまる。
【００６１】
映像表示素子７ｂは、取り付け板１８に取り付けられている。取り付け板１８は、色分離・色合成プリズム６に接合された調整軸ホルダ１６と、調整軸ホルダ１６に設けられた調整軸１７とにより色分離・色合成プリズム６に固定されている。取り付け板１８と映像表示素子７ｂとは、それらの相対的な位置を正確に合わせた後、接着剤で固定されている。この位置合わせは、図示されない専用の装置を用いて行われる。
【００６２】
ソース光１２２からの光は、ＴＩＲプリズム３と、色分離・色合成プリズム６とを通って映像表示素子７ｂに入射する。
【００６３】
図３Ａは、映像表示素子７ｂの表示面１２７を示す。表示面１２７には、複数のマイクロミラー３０１が配置されている。マイクロミラー３０１は、映像表示素子７ｂに入力される制御信号に応じて駆動される。この制御信号は、所定の映像（スクリーン１１０に投影することが意図される映像のうち、映像表示素子７ｂに対応する原色成分の映像）を示す。
【００６４】
図３Ａに示されるマイクロミラー型映像表示素子としては、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）素子やＴＭＡ（Ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ａｒｒａｙ）素子が商品化または公表されている。
【００６５】
図３Ｂは、映像表示素子７ｂ（図３Ａ）の表示面１２７において、ソース光１２２が反射される様子を示す。図３Ｂに示される例では、映像表示素子７ｂは、ＤＭＤ素子であるものとする。ＤＭＤ素子では、マイクロミラー３０１（画素）のそれぞれが、制御信号に応じてその角度が＋１０度または−１０度に駆動される。なお、＋１０度および−１０度は、表示面１２７に対する個々のマイクロミラー３０１の角度である。
【００６６】
−１０度を“ＯＮ”、＋１０度を“ＯＦＦ”と表した場合、“ＯＮ”に対応するマイクロミラー３０１によって反射された光が情報光１０ｂを構成する。“ＯＦＦ”に対応するマイクロミラー３０１によって反射された光が不要光１０ａを構成する。このように、映像表示素子７ｂは、ＴＩＲプリズム３（図２）と色分解・色合成プリズム６とを通って表示面１２７に入射するソース光１２２を第１の方向１０ｂおよび第１の方向１０ｂとは異なる第２の方向１０ａに反射して、それぞれ第１の光（情報光）および第２の光（不要光）を得る。情報光１０ｂは、映像表示素子７ｂによって変調されている。すなわち、映像表示素子７ｂに入力される制御信号によって示される所定の映像の情報を担持している。
【００６７】
なお、ＤＭＤ素子を映像表示素子として使用する投写型映像機器の例としては、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）システムが商品化されている。
【００６８】
再び図２を参照して、本発明の実施の形態の冷却構造１０１０を説明する。
【００６９】
色分離・色合成プリズム６は、情報光１０ｂおよび不要光１０ａを透過する。色分離・色合成プリズム６を透過した情報光１０ｂは、ＴＩＲプリズム３をさらに透過し、投写光学系８（図１）によってスクリーン１１０に投写される。
【００７０】
色分離・色合成プリズム６の上面には、色分離・色合成プリズム６を液体冷媒２０により冷却するプリズム冷却装置１９が接着剤等によって固定されている。なお、色分離・色合成プリズム６の上面とは、色分離・色合成プリズム６の面のうち、図２において最も上方向にある面をいう。
【００７１】
映像表示素子７ｂの表示面１２７と反対側の面（背面）には、その面を液体冷媒２０により冷却する第１の素子冷却装置２１が接着剤またはネジ等によって固定されている。また、映像表示素子７ｂの表示面１２７の周囲には、表示面１２７の周囲を液体冷媒２０により冷却する第２の素子冷却装置２６が接着剤により映像表示素子７ｂと密着するように固定されている。
【００７２】
液体冷媒２０は、ポンプ２２により、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６を通じて循環される。液体冷媒２０の循環経路は、配管チューブ２３（配管）によって構成される。液体冷媒２０の循環流量は、色分離・色合成プリズム６および映像素子７ｂの冷却条件に応じて適切に定められる。
【００７３】
プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６を通過した液体冷媒２０は、放熱器２４に導かれて空気との熱交換を行う。このようにして、液体冷媒２０の熱は、周囲の空気中に放散される。
【００７４】
放熱器２４の周囲の空気に接する表面には、フィンが形成されていてもよい。さらに、投写型映像装置には、放熱器２４を強制空冷するために、冷却ファン２５が省略可能に設けられる。冷却ファン２５は、放熱器２４の周囲の空気を攪拌することにより、放熱の効率を高める。
【００７５】
このように、プリズム冷却装置１９、ポンプ２２、配管チューブ２３および放熱器２４は、全体として、色分離・色合成プリズム６を液体冷媒２０により冷却するための冷却部として機能する。また、第１の素子冷却装置２１、ポンプ２２、配管チューブ２３および放熱器２４は、全体として、映像表示素子７ｂの表示面１２７とは反対側の面を液体冷媒２０により冷却するための冷却部として機能する。
【００７６】
液体冷媒２０は、プリズム冷却装置１９において、色分離・色合成プリズム６とは直接的に接触している。液体冷媒２０は、透明であり、色分離・色合成プリズム６からの不要光１０ａは、液体冷媒２０を透過する。液体冷媒２０は、色分離・色合成プリズム６と光学的にカップリングされている。なお、「媒質Ａと媒質Ｂとが光学的にカップリングされている」という用語は、本明細書中において、媒質Ａと媒質Ｂとの間に空気層を介在させずに、媒質Ａから媒質Ｂへ、あるいはその逆に光が透過し得る態様で、媒質Ａと媒質Ｂとが配置されていることをいう。
【００７７】
不要光１０ａは、プリズム冷却装置１９の内壁に当たって吸収される。従って、プリズム冷却装置１９は、色分離・色合成プリズム６を液体冷媒２０により冷却する冷却部として機能すると同時に、不要光１０ａを吸収する吸収部としても機能する。液体冷媒２０が不要光１０ａを吸収部まで導く機能を有するので、不要光１０ａを吸収部まで導くための色分離・色合成プリズム６の構成が必要でなくなり、色分離・色合成プリズム６を小型化することが可能になる。この特徴は、図１７に示される従来技術における色分離・色合成プリズム９０６と、図２に示される本発明の投写型映像装置１０００の色分離・色合成プリズム６とを比較することにより明らかになる。色分離・色合成プリズム６の高さ（図２において、紙面の上下方向の長さ）は、従来技術における色分離・色合成プリズム９０６の高さ（図１７において、紙面の上下方向の長さ）に比較して１／２程度にすることができる。色分離・色合成プリズム６は非常に精度の高い光学部品であり、高価である。従って、色分離・色合成プリズム６を小型化することにより、投写型映像装置１０００の製造コストを低減することが可能になる。
【００７８】
プリズム冷却装置１９が不要光１０ａを吸収する吸収部として機能する場合には、ポンプ２２、配管チューブ２３および放熱器２４が、その吸収部を液体冷媒２０により冷却するための冷却部として機能する。
【００７９】
液体冷媒２０の屈折率は、色分離・色合成プリズム６の屈折率（ｎ＝１．５近傍）と実質的に等しいことが望ましい。色分離・色合成プリズム６と液体冷媒２０とは光学的にカップリングされているので、液体冷媒２０の屈折率が色分離・色合成プリズム６の屈折率と等しい場合には、色分離・色合成プリズム６と液体冷媒２０の界面において全反射は起こらない。そのため、不要光１０ａはプリズム冷却装置１９の内部の液体冷媒２０に入射し、プリズム冷却装置１９の内壁に当たって吸収される。その結果、不要光１０ａが色分離・色合成プリズム６と液体冷媒２０の界面において反射し、色分離・色合成プリズム６を透過してＴＩＲプリズム３に入射することがない。従って、そのような不要光１０ａがスクリーン１１０（図１）に投影される映像のコントラストを低下させることがない。
【００８０】
色分離・色合成プリズム６のガラス材料としてＢＫ７を使用した場合、色分離・色合成プリズム６の屈折率は１．５である。この場合には、液体冷媒２０として、エチレングリコール５５％、ジエチレングリコール３０％、グリセリン１５％の混合液が好適に用いられ得る。この混合液の屈折率は１．４４であり、色分離・色合成プリズム６の屈折率と実質的に等しい。この例では、色分離・色合成プリズム６と液体冷媒２０との界面での全反射角度は７０度以上となり、スクリーン１１０（図１）に投影される映像のコントラストの低下は知覚できない程度であるので実用上問題がない。
【００８１】
なお、色分離・色合成プリズム６の屈折率と液体冷媒２０の屈折率とが実質的に等しいとは、それらの屈折率が全く等しいか、あるいは若干の差があるものの、その差に起因して色分離・色合成プリズム６と液体冷媒２０との界面において反射する不要光１０ａがわずかであり、スクリーン１１０（図１）に投影される映像のコントラストの低下が知覚できない程度であることをいう。
【００８２】
図４は、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６がそれぞれ、色分離・色合成プリズム６の上面、映像表示素子７ｂの背面および映像表示素子７ｂの表示面の周囲に取り付けられる様子を示す分解斜視図である。図４においても、図１に示される映像表示素子７ａおよび映像表示素子７ｃは省略されている。しかし、映像表示素子７ａおよび映像表示素子７ｃのそれぞれの表示面の周囲および背面に、図４に示される第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６が、映像表示素子７ｂに対して取りつけられるのと同様の態様で取りつけられ得ることが理解されるべきである。
【００８３】
図５は、プリズム冷却装置１９が色分離・色合成プリズム６の上面に配置された状態を示す。図５は、図４の矢印Ａに示される方向からプリズム冷却装置１９および色分離・色合成プリズム６を見た図である。
【００８４】
映像表示素子７ａおよび映像表示素子７ｃからの不要光も、図２を参照して上述した映像表示素子７ｂからの不要光１０ａと同様に、色分離・色合成プリズム６の上面から、図５において紙面の手前方向に出射する。プリズム冷却装置１９は、映像表示素子７ａ〜７ｃのそれぞれからの不要光を吸収するために、３個のプリズム６ａ〜６ｃを含む色分離・色合成プリズム６の上面のほぼ全体をカバーするように設けられる。
【００８５】
プリズム冷却装置１９には、液体冷媒２０を循環させるための冷媒入口２７と冷媒出口２８とが設けられる。冷媒入口２７と冷媒出口２８とは、配管チューブ２３（図２）に接続される。図５に示される例では、プリズム冷却装置１９には、冷媒入口２７と冷媒出口２８とがそれぞれ１つずつ設けられているが、冷媒入口２７の数および冷媒出口２８の数は１つに限定されない。
【００８６】
図６Ａは、プリズム冷却装置１９の底面を示す。図６Ａは、プリズム冷却装置１９を図４に示される矢印Ｂの方向から見た図である。
【００８７】
プリズム冷却装置１９は、例えば、熱伝導率の優れたアルミニウムや銅の金属材料から形成され、箱状の空洞構造を有する。上述したように、プリズム冷却装置１９の空洞部と色分離・色合成プリズム６の間には透明な液体冷媒２０が封入されている。
【００８８】
プリズム冷却装置１９は、不要光１０ａ（図２）を吸収する吸収部としての機能を有するので、プリズム冷却装置１９の内壁は、光を吸収するために黒色であることが望ましい。また、プリズム冷却装置１９がアルミニウムで製作される場合には、液体冷媒２０による腐食を防止するために、黒色アルマイト処理等の黒色酸化膜を形成することが望ましい。
【００８９】
プリズム冷却装置１９の内壁は、不要光１０ａを吸収することによって温度が上昇する。プリズム冷却装置１９の内壁と液体冷媒２０との間で熱交換を行うことによって、プリズム冷却装置１９の内壁が冷却される。プリズム冷却装置１９においては、不要光１０ａを吸収する面が、直接、液体冷媒２０に接するので、効率的な熱交換が行われる。
【００９０】
熱交換効率は、一般に、冷媒の流速と熱交換表面積に依存する。従って、熱交換効率を高めるためには、プリズム冷却装置１９の内壁は、できるだけ広い面積で液体冷媒２０に接することが好ましい。そのために、図６Ａに示される例では、プリズム冷却装置１９の内壁には、ヒートシンクリブ２９（フィン）が形成されている。ヒートシンクリブ２９は、冷媒入口２７から冷媒出口２８まで液体冷媒２０を効率的に流すために、互い違いに形成されている。
【００９１】
図６Ｂは、図６Ａに示されるプリズム冷却装置１９のＡ−Ｂ断面図である。
【００９２】
好適な実施形態において、プリズム冷却装置１９の高さ（図６Ｂにおいて、紙面の上下方向の寸法）は約５ｍｍであり、ヒートシンクリブ２９の厚みは０．５ｍｍ〜１ｍｍである。液体冷媒２０はエチレングリコールまたはプロピレングリコール等が用いられ得る。プリズム冷却装置１９における放熱量が３０Ｗ程度である場合には、液体冷媒２０の流量は、５０ｃｃ／ｍｉｎ程度で十分な冷却効果を実現することができる。
【００９３】
図７Ａは、映像表示素子７ｂの背面１２８に第１の素子冷却装置２１が取りつけられる様子を示す分解斜視図である。
【００９４】
図７Ｂは、第１の素子冷却装置２１の断面図である。第１の素子冷却装置２１はケース３０と蓋３１とを含む。ケース３０と蓋３１とは、接着剤等により接合され、密封されている。ケース３０と蓋３１とは、例えば、熱伝導性のよいアルミニウムまたは銅等の金属材料から形成され、箱状の空洞構造を有する。
【００９５】
ケース３０には、液体冷媒２０を循環させるために、冷媒入口３２と冷媒出口３３とが設けられる。第１の素子冷却装置２１と映像表示素子７ｂとの間で熱が伝導する必要があるので、第１の素子冷却装置２１は映像表示素子７ｂに密着して設けられる。ケース３０には、第１の素子冷却装置２１は映像表示素子７ｂに密着して固定するためのネジ等が貫通する固定用穴３４が設けられる。ただし、第１の素子冷却装置２１が映像表示素子７ｂに接着剤で固定される場合には、固定用穴３４は省略され得る。
【００９６】
図８Ａは、映像表示素子７ｂの背面に第１の素子冷却装置２１ａが取りつけられる様子を示す分解斜視図である。第１の素子冷却装置２１ａは、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明した第１の素子冷却装置２１に代えて用いられ得る。
【００９７】
図８Ｂは、第１の素子冷却装置２１ａの断面図である。第１の素子冷却装置２１ａはケース３０ａと蓋３１ａとを含む。ケース３０ａと蓋３１ａとは、接着剤等により接合され、密封されている。ケース３０ａと蓋３１ａとは、例えば、熱伝導性のよいアルミニウムまたは銅等の金属材料から形成され、箱状の空洞構造を有する。ケース３０には、液体冷媒２０を循環させるために、冷媒入口３２と冷媒出口３３とが設けられる。ケース３０ａには、さらに、映像表示素子７ｂ（例えば、ＤＭＤ素子）との熱伝導を行う熱伝導部３５が一体的に形成される。
【００９８】
蓋３１ａには、液体冷媒２０に接する面に冷却用リブ３６（フィン）が形成されている。これにより、液体冷媒２０と第１の素子冷却装置２１との間の熱交換を効率的にすることができる。
【００９９】
図８Ｃは、第１の素子冷却装置２１ｂの断面図である。第１の素子冷却装置２１ｂは、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明した第１の素子冷却装置２１に代えて用いられ得る。第１の素子冷却装置２１ｂは、ケース３０ｂと蓋３１ｂとを含む。
【０１００】
ケース３０ｂには、液体冷媒２０に接する面に冷却用リブ３６ｂ（フィン）が形成されている。これにより、液体冷媒２０と第１の素子冷却装置２１ｂとの間の熱交換を効率的にすることができる。
【０１０１】
蓋３１ｂには、周囲の空気に接する面に空冷用リブ３７（フィン）が形成されている。これにより、空気と第１の素子冷却装置２１ｂとの熱交換を効率的にすることができる。
【０１０２】
図９Ａは、映像表示素子７ｂの表示面１２７の周囲に第２の素子冷却装置２６が取り付けられる様子を示す分解斜視図である。
【０１０３】
第２の素子冷却装置２６は、例えば、熱伝導率の優れたアルミニウムや銅等の金属材料から構成される。
【０１０４】
図９Ｂは、第２の素子冷却装置２６の断面図である。なお、図９Ｂには、映像表示素子７ｂと、第１の素子冷却装置２１ａ（図８Ａおよび図８Ｂ）とが、第２の素子冷却装置２６とともに示されている。
【０１０５】
第２の素子冷却装置２６の内部には空洞部４０が枠状に形成されている。空洞部４０には、液体冷媒２０が封入されている。第２の素子冷却装置２６には、冷媒入口３８と冷媒出口３９とが設けられる。冷媒入口３８と冷媒出口３９とは、それぞれ、配管チューブ２３（図２）に接続される。
【０１０６】
第２の素子冷却装置２６は、映像表示素子７ｂに接着剤等によって密着的に接着されている。これにより、映像表示素子７ｂから第２の素子冷却装置２６へ熱が伝導しやすくなる。なお、図９Ｂには、説明のために、第２の素子冷却装置２６を映像表示素子７ｂから分離して示している。
【０１０７】
映像表示素子７ｂからの熱は、第２の素子冷却装置２６に熱伝導され、その熱は液体冷媒２０に伝達（熱交換）される。その結果、映像表示素子７ｂの表示面１２７の周囲が冷却される。
【０１０８】
映像表示素子７ｂに入射するソース光１２２（図２）は、理想的には（光学系の精度が十分に高い場合には）、映像表示素子７ｂの表示面１２７のみを照射する。しかし、投写型映像装置の光学系の精度がそれほど高くない場合には、ソース光１２２は映像表示素子７ｂの表示面１２７の周囲にはみ出す。これにより、映像表示素子７ｂの表示面１２７の周囲の温度が上昇し得る。
【０１０９】
本発明の本発明の実施の形態の投写型映像装置１０００（図１）では、第２の素子冷却装置２６を用いることにより、表示面１２７の周囲の温度の上昇を抑制することが可能になる。従って、光学系（例えば、光源光学系１２１、図１）にそれほど高い精度が要求されなくなり、投写型映像装置１０００の全体の製造コストを低減することができる。
【０１１０】
色分離・色合成プリズム６の表面および／または映像表示素子７ｂの表示面１２７に空気中の塵埃が付着すると、その塵埃の像が拡大されてスクリーン１１０に投影されるので、映像の画質が極めて劣化する。本発明の実施の形態の投写型映像装置１０００では、第２の素子冷却装置２６を用いて表示面１２７の周囲を冷却することにより、表示面１２７の周囲に空冷のための空気対流を発生させる必要がない。また、図２から分かるように、映像表示素子７ｂと色分離・色合成プリズム６との間の空間は、第２の素子冷却装置２６によって密閉されている。従って、色分離・色合成プリズム６の表面および／または映像表示素子７ｂの表示面１２７に空気中の塵埃が付着することが防止され、スクリーン１１０に投影される映像の画質の劣化が防止される。
【０１１１】
図１０は、第２の素子冷却装置２６ａの断面図である。ただし、図１０には、色分離・色合成プリズム６、映像表示素子７ｂおよび第１の素子冷却装置２１がともに示されている。第２の素子冷却装置２６ａは、図９Ａおよび図９Ｂに示される第２の素子冷却装置２６に代えて用いられ得る。
【０１１２】
第２の素子冷却装置２６ａは、上述した第２の素子冷却装置２６と同様に映像表示素子７ｂに接合される。第２の素子冷却装置２６ａは、色分離・色合成プリズム６と映像表示素子７ｂの表示面１２７との間に、液体冷媒２０を満たす構成を有する。
【０１１３】
第２の素子冷却装置２６ａの材料として、熱伝導性のよいアルミニウム等が用いられ得る。あるいは、第２の素子冷却装置２６ａは、色分離・色合成プリズム６に接する部位４１が弾力性を有する材料（例えば、弾性ゴム）から形成されていてもよい。これにより、色分離・色合成プリズム６と映像表示素子７ｂとの間の位置関係の調整を可能にしつつ、液体冷媒２０の漏れを防止することができる。第２の素子冷却装置２６ａはまた、映像表示素子７ｂの表示面１２７に接する部位（または、映像表示素子７ｂの表示面１２７の周囲に接する部位）が弾力性を有する材料から形成されていてもよい。
【０１１４】
第２の素子冷却装置２６ａは、映像表示素子７ｂの表示面１２７を液体冷媒２０によって冷却すると同時に、色分離・色合成プリズム６を冷却する機能をも有する。
【０１１５】
液体冷媒２０は、表示面１２７および色分離・色合成プリズム６に光学的にカップリングされる。液体冷媒２０の屈折率は、色分離・色合成プリズム６の屈折率（ｎ＝１．５程度）に実質的に等しいことが好ましい。液体冷媒２０の屈折率を色分離・色合成プリズム６の屈折率に実質的に等しくすることにより、図１０に示される液体冷媒２０と色分離・色合成プリズム６との界面での反射を防止することができ、光学的なコントラストを向上することができる。これにより、スクリーン１１０に投影される映像の画質を向上することができる。
【０１１６】
液体冷媒２０には、上述したように、エチレングリコール５５％、ジエチレングリコール３０％、グリセリン１５％の混合液が好適に用いられ得る。
【０１１７】
図１０に示される第２の素子冷却装置２６ａによれば、映像表示素子７ｂと色分離・色合成プリズム６との間の空間には、液体冷媒２０が満たされている。従って、色分離・色合成プリズム６の表面および／または映像表示素子７ｂの表示面１２７に空気中の塵埃が付着し、スクリーン１１０に投影される映像の画質が劣化することがない。
【０１１８】
このように、図２に示される本発明の実施の形態の冷却構造１０１０によれば、映像表示素子７ｂは、第１の素子冷却装置２１と第２の素子冷却装置２６との両方により、液体冷媒を用いて冷却される。液体冷媒２０の熱伝導率は、空気の熱伝導率に比べ格段に高いので、映像表示素子７ｂを効果的に冷却することができる。
【０１１９】
また、映像表示素子７ｂに冷却ファンの振動が伝わることがなく、スクリーン１１０に投影される映像の画質が劣化することがない。
【０１２０】
映像表示素子７ｂの不要光１０ａは、プリズム冷却装置１９（吸収部）に吸収される。プリズム冷却装置１９は液体冷媒２０によって効果的に冷却され得る。
【０１２１】
また、プリズム冷却装置１９は、色分離・色合成プリズム６を液体冷媒２０によって効果的に冷却する冷却部としても機能する。
【０１２２】
上述した効果は、もちろん、映像表示素子７ａおよび映像表示素子７ｃ（図１）についても当てはまる。
【０１２３】
なお、図２には、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６が共通の１系統の循環経路によって接続されている例が示されている。しかし、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６のそれぞれについて、独立した系統の循環経路が設けられてもよい。
【０１２４】
その場合には、第１の素子冷却装置２１についての循環経路および第２の素子冷却装置２６についての循環経路に用いられる液体冷媒は、必ずしも透明でなくてもよい。これらの循環経路に用いられる液体冷媒は、色分離・色合成プリズム６または映像表示素子７ｂの表示面１２７に光学的にカップリングされる必要はないからである。
【０１２５】
さらに、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６のすべてが投写型映像装置１０００に設けられることは必須ではない。プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６のいずれか１つのみが用いられてもよい。例えば、本発明の実施の形態のプリズム冷却装置１９と、従来技術による映像表示素子７ｂの冷却構造とを組み合わさせて用てもよい。
【０１２６】
映像表示素子７ｂは、必ずしもマイクロミラー型の映像表示素子でなくてもよい。映像表示素子７ｂとしては、任意の反射型の映像表示素子が用いられ得る。ただし、映像表示素子７ｂがマイクロミラー型の映像表示素子ではない場合には、プリズム冷却装置１９は、不要光１０ａを吸収する吸収部として機能しない。なぜなら、そのような場合には不要光１０ａが発生しないからである。プリズム冷却装置１９が不要光１０ａを吸収する吸収部として機能しない場合であっても、プリズム冷却装置１９は、プリズム（色分離・色合成プリズム６）を液体冷媒２０によって冷却する冷却部としては機能し得る。なお、この場合には、液体冷媒２０は、必ずしも透明でなくてもよい。
【０１２７】
本発明者らは、図２に示される本発明の実施の形態の冷却構造１０１０の冷却効果を検証するために、冷却性能データ（温度データ）を測定する実験を行った。
【０１２８】
図１１は、本発明の実施の形態の冷却構造１０１０（図２）の冷却性能データを示す。図１１において、横軸は、実験開始からの経過時間を示し、縦軸は、映像表示素子７ａ〜７ｃ（図１）のうちの１つの背面側の温度（細線、参照番号１１０１）と、映像表示素子の表示面側の温度（太線、参照番号１１０２）とを示す。参考のために、図１１には、実験が行われた環境における室温（細線、参照番号１１０３）が示されている。
【０１２９】
実験では、ポンプ２２（図２）により、プリズム冷却装置１９と、第１の素子冷却装置２１と、第２の素子冷却装置２６とを通じて液体冷媒２０を循環させ、放熱器２４により、周囲の空気への放熱が行われた。実験の条件は、以下のとおりである。
【０１３０】
・液体冷媒２０：エチレングリコールの水溶液
・循環流量：４０〜６０ｃｃ／ｍｉｎ
・光源ランプユニット１（図１）の光出力：６０００ＡＮＳＩルーメン時
実験は、以下のように液体冷媒２０の循環を制御することによって行われた。
【０１３１】
期間１１０４では、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６の液体冷媒２０の循環が行われた。
【０１３２】
時点１１０５で、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６の液体冷媒２０の循環が停止された。
【０１３３】
時点１１０６で、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６の液体冷媒２０の循環が再開された。
【０１３４】
時点１１０７で、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６の液体冷媒２０の循環が停止された。
【０１３５】
時点１１０８で、第１の素子冷却装置２１の液体冷媒２０の循環が再開された。
【０１３６】
時点１１０９で、第１の素子冷却装置２１の液体冷媒２０の循環が停止された。
【０１３７】
時点１１１０で、第２の素子冷却装置２６の液体冷媒２０の循環が再開された。
【０１３８】
図１１から分かるように、液体冷媒２０の循環によって冷却効果が高まる。また、第１の素子冷却装置２１と第２の素子冷却装置２６との両方に液体冷媒２０を循環させることによって映像表示素子の温度が安定化することが分かる。
【０１３９】
なお、時点１１０５〜時点１１０６の間の映像表示素子の表示面側の温度１１０２と、時点１１０８〜時点１１０９の間の映像表示素子の表示面側の温度１１０２とを比較すると、第１の素子冷却装置２１の液体冷媒２０を循環させるだけでも、映像表示素子の表示面側の温度を効果的に抑制することが可能であることが分かる。同様に、時点１１０５〜時点１１０６の間の映像表示素子の背面側の温度１１０１と、時点１１１０以降の映像表示素子の背面側の温度１１０１とを比較すると、第２の素子冷却装置２６の液体冷媒２０を循環させるだけでも、映像表示素子の背面側の温度を効果的に抑制することが可能であることが分かる。
【０１４０】
このように、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６の一方のみが用いられた場合でも、映像表示素子を効果的に冷却することができる。
【０１４１】
第１の素子冷却装置２１と第２の素子冷却装置２６との両方に液体冷媒２０を循環させた場合には、映像表示素子の背面側および表示面側の温度を映像表示素子の許容温度よりも十分低く抑制することが可能であることが見出された。従って、光源ランプユニット１（図１）の光出力をさらに高くしても差し支えない。
【０１４２】
図１２は、本発明の実施の形態のバリエーションの冷却構造１０２０を示す。冷却構造１０２０は、冷却構造１０１０（図２）に代えて、本発明の投写型映像装置１０００（図１）において用いられ得る。
【０１４３】
冷却構造１０２０は、冷却構造１０１０に比較して、プリズム冷却装置１９と色分離・色合成プリズム６の間に、透明ガラス４２が設けられている点と、配管チューブ２３に接続されたエアチャンバー４３が設けられている点とが異なる。
【０１４４】
透明ガラス４２は、色分離・色合成プリズム６の上面に透明接着剤１２０１によって接合されている。図５を参照して説明したように、色分離・色合成プリズム６は、３つのプリズム６ａ〜６ｃを含む。従って、色分離・色合成プリズム６の上面は、３つのプリズム６ａ〜６ｃの間の微小な段差が存在し得る。透明ガラス４２を色分離・色合成プリズム６の上面に設けることにより、このような段差がある場合であっても、プリズム冷却装置１９と色分離・色合成プリズム６とを接合することが容易になる。
【０１４５】
冷却構造１０２０では、液体冷媒２０は、透明ガラス４２と透明接着剤１２０１とを介して、色分離・色合成プリズム６に光学的にカップリングされている。このため、不要光１０ａを液体冷媒２０を通じてプリズム冷却装置１９（吸収部）に導くことができる。
【０１４６】
エアチャンバー４３は、液体冷媒２０の循環経路に混入したエア（気泡）を捕捉し、溜めておくための装置である。循環経路にエアが混入すると、液体冷媒２０の流れが悪くなったり、熱交換の効率が低下したりする。
【０１４７】
なお、エアチャンバー４３は、液体冷媒２０を交換あるいは補充する際に使用される液回収部として設けられてもよい。
【０１４８】
図１３Ａは、エアチャンバー４３の構成の一例を示す断面図である。エアチャンバー４３は、箱状の形状を有する液体容器である。液体冷媒２０は冷媒入口４４から注入され、エアチャンバー４３の容器に溜められ、冷媒出口４５から放熱器２４（図１２）に導かれる。図１３Ａは、投写型映像装置１０００（図１）が水平な平面上に配置された場合の液体冷媒２０の様子を示している。
【０１４９】
液体冷媒２０がエア４６を含んでいる場合に、エア４６は浮力によりエアチャンバー４３の上部に溜まる。冷媒出口４５はエアチャンバー４３の高さ方向（図１３Ａにおける上下方向）の約半分の位置に配置されているため、冷媒出口４５からエア４６は出ない（すなわち、液体冷媒２０の循環経路にエア４６が入らない）。エアチャンバー４３が図１３Ａに示される状態と上下が逆に設置されても、同様の効果が得られることは明らかである。
【０１５０】
図１３Ｂは、エアチャンバー４３が斜めに配置された状態における液体冷媒２０の様子を示す。このような状態は、例えば、投写型映像装置１０００が傾いた平面上に配置された場合に起こり得る。図１３Ｂに示される状態においても、エア４６はエアチャンバー４３の上（重力が作用する向きと逆の向き）の部分に溜まる。
【０１５１】
このように、エアチャンバー４３を設けることによって、投写型映像装置１０００の設置方向に関わらず、液体冷媒２０の循環経路にエア４６が入ることが防止され得る。その結果、液体冷媒２０の良好な流れを確保し、熱交換の効率が減少することを防止できる。
【０１５２】
図１４Ａは、エアチャンバー４３ａの構成の一例を示す断面図である。エアチャンバー４３ａは、図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるエアチャンバー４３に代えて、冷却構造１０２０（図１２）において用いられ得る。
【０１５３】
エアチャンバー４３ａは、円管状の形状を有する。エアチャンバー４３ａの内部には、エアストッパー４８が図示されない支持部材によって固定されている。図１４Ａにおいて、液体冷媒２０は矢印に示されるように冷媒入口４４から流入する。液体冷媒２０にエア４６が混入している場合、エア４６はエアストッパー４８にぶつかり、浮力によりエアチャンバー４７の上部に溜まる。従って、冷媒出口４５からエア４６は出ない（すなわち、液体冷媒２０の循環経路にエア４６が入らない）。
【０１５４】
図１４Ｂは、図１４Ａに示される状態とは異なる状態でエアチャンバー４３ａが配置されている様子を示す。図１４Ｂにおける下側が、図１４Ａにおける左側に対応している。
【０１５５】
図１４Ｂにおいて、液体冷媒２０は矢印に示されるように冷媒入口４４から流入する。液体冷媒２０にエア４６が混入している場合、エア４６はエアストッパー４８にぶつかり、浮力によりエアチャンバー４７の突起部４９に溜まる。従って、冷媒出口４５からエア４６は出ない（すなわち、液体冷媒２０の循環経路にエア４６が入らない）。
【０１５６】
エアチャンバー４３ａによれば、投写型映像装置１０００の設置方向に関わらず、液体冷媒２０の循環経路にエア４６が入ることが防止され得る。その結果、液体冷媒２０の良好な流れを確保し、熱交換の効率が減少することを防止できる。
【０１５７】
なお、図１２において、エアチャンバー４３は、放熱器２４とポンプ２２の間に設けられてもよい。エアチャンバー４３は、ポンプ２２の手前（上流側）に設けられることが好ましい。
【０１５８】
図１５は、本発明の実施の形態のバリエーションの冷却構造１０３０を示す。冷却構造１０３０は、冷却構造１０１０（図２）に代えて、本発明の投写型映像装置１０００（図１）において用いられ得る。
【０１５９】
冷却構造１０３０は、冷却構造１０１０に比較して、プリズム冷却装置の液体冷媒が循環しない点と、映像表示素子７ｂの近傍の温度に応じて、冷却ファン２５が制御される点とが異なる。
【０１６０】
冷却構造１０３０では、冷却構造１０１０のプリズム冷却装置１９に代えて、プリズム冷却装置１９ａが設けられる。プリズム冷却装置１９ａの内部には、液体冷媒２０ａが満たされている。プリズム冷却装置１９ａは、配管チューブ２３に接続されていないので、液体冷媒２０ａは循環しない。
【０１６１】
プリズム冷却装置１９ａの上面には、液体冷媒２０ａの熱を周囲の空気中に放散させる放熱器として、プリズム用ヒートシンク５０（フィン）が形成されている。さらに、プリズム用ヒートシンク５０の上部には、ヒートシンクファン５１が配置されている。ヒートシンクファン５１は、プリズム用ヒートシンク５０の周囲の空気を攪拌することにより、放熱の効率を高める機能を有する。
【０１６２】
液体冷媒２０ａは、透明であり、色分離・色合成プリズム６に光学的にカップリングされている。従って、プリズム冷却装置１９ａは、不要光１０ａを吸収する吸収部として機能し得る。プリズム冷却装置１９ａはまた、その吸収部を液体冷媒２０ａによって冷却する冷却部として機能し、色分離・色合成プリズム６を液体冷媒２０ａによって冷却する冷却部としても機能する。
【０１６３】
もちろん、映像表示素子７ｂがマイクロミラー方式の映像表示素子ではない場合には不要光１０ａが発生しないので、プリズム冷却装置１９ａは、不要光１０ａを吸収する吸収部としては機能しない。この場合でも、プリズム冷却装置１９ａは、色分離・色合成プリズム６を液体冷媒２０ａによって冷却する冷却部として機能する。
【０１６４】
屈折率がガラスの屈折率に全く同一な液体冷媒は、通常、粘度が高ので、循環させるためには高性能なポンプが必要となる。しかし、冷却構造１０３０では、液体冷媒２０ａは循環させる必要がない。従って、冷却構造１０３０では、高粘度の液体冷媒を循環させるためにポンプ２２の性能を高くする必要なしに、屈折率がガラスの屈折率に全く同一な液体冷媒２０ａを使用することが可能になる。
【０１６５】
温度検出器５２および温度検出器５６は、それぞれ、映像表示素子７ｂの近傍の温度および投写型映像装置１０００の周囲の温度を検出する。温度検出器５２および温度検出器５６の出力は、制御回路５３に入力される。
【０１６６】
制御回路５３は、映像表示素子７ｂの近傍の温度と投写型映像装置１０００の周囲の温度とに基づいて、適切な液体冷媒２０の流量を示す信号および冷却ファン２５を動作させるか否かを示す信号を駆動回路５４に指示する。
【０１６７】
駆動回路５４は、これらの信号に基づいて、ポンプ２２を駆動する。
【０１６８】
放熱器２４において、液体冷媒２０と、液体冷媒２０が接触する面（例えば、放熱器２４の内部の面）との間で交換される熱量（ＳＩ単位系）は、（式１）により与えられる。
【０１６９】
Ｑ＝Ｖ＊ρ＊Ｃｐ＊ΔＴ    （式１）
ここで、
Ｑ：交換される熱量［Ｗ］
Ｖ：液体冷媒２０の流量［ｍ３／ｓ］
ρ：液体冷媒２０の密度［Ｋｇ／ｍ３］
Ｃｐ：液体冷媒２０の比熱［ＫＪ／Ｋｇ・℃］
ΔＴ：温度差（℃）
である。
【０１７０】
なお、液体冷媒２０が水である場合には、Ｃｐ＝４．１８である。
【０１７１】
このように、交換される熱量は、液体冷媒２０の流量Ｖに依存する。
【０１７２】
冷却構造１０３０では、周囲の温度に応じて液体冷媒２０の循環流量が可変に制御される。例えば、液体冷媒２０の循環流量は、周囲の温度が低い場合には循環流量が少くなり、周囲の温度が高い場合には循環流量が多くなるように制御される。これにより、反射型映像表示素子７および／または色分離・色合成プリズム６の温度を最適に制御することが可能になる。
【０１７３】
また、周囲の温度に応じて、冷却ファン２５を動作させるか停止させるかを制御するようにしてもよい。周囲の温度が低い時には、冷却ファン２５およびポンプ２２の回転数を下げることができ、投写型映像機器１０００を低騒音化することが可能になる。
【０１７４】
本発明者らは、図１５に示される本発明の実施の形態の冷却構造１０３０のプリズム用ヒートシンク５０と、ヒートシンク用ファン５１との有効性を検証するために、冷却性能データ（温度データ）を測定する実験を行った。
【０１７５】
図１６は、プリズム用ヒートシンク５０（図１５）およびヒートシンク用ファン５１（図１５）の冷却性能データを示す。この実験は、図１２に示される冷却構造１０２０において、プリズム冷却装置１９の上にプリズム用ヒートシンク５０およびヒートシンク用ファン５１を配置することによって行われた。図１６において、横軸は、経過時間を示し、縦軸は、色分離・色合成プリズム６の上部の温度（細線、参照番号１６１０）と、プリズム冷却装置１９の上部の温度（太線、参照番号１６１１）とを示す。実験の条件は、以下のとおりである。
【０１７６】
・液体冷媒２０：エチレングリコールの水溶液
・循環流量：約１００ｃｃ／ｍｉｎ
・光源ランプユニット１（図１）の光出力：３０００ＡＮＳＩルーメン時
最初は、プリズム冷却装置１９の上にプリズム用ヒートシンク５０と、ヒートシンク用ファン５１とを配置せず、液体冷媒２０を循環させない状態で、キセノンランプ１０１（図１）が点灯された（時点１６０１）。この状態では、色分離・色合成プリズム６の上部の温度１６１０と、プリズム冷却装置１９の上部の温度１６１１とは、急激に上昇する（期間１６０２）。時点１６０３において、投写型映像装置の破損を防止するために、一旦、キセノンランプ１０１が消灯され、投写型映像装置を自然冷却させた。
【０１７７】
時点１６０４において、キセノンランプ１０１を点灯し、プリズム冷却装置１９の上部にプリズム用ヒートシンク５０と、ヒートシンク用ファン５１とを配置し、ヒートシンク用ファン５１を動作させた。この時点で、液体冷媒２０は循環していない。
【０１７８】
時点１６０５において、ヒートシンク用ファン５１の動作を停止させた。
【０１７９】
時点１６０６において、ヒートシンク用ファン５１を動作させた。ヒートシンク用ファン５１の動作により、色分離・色合成プリズム６の上部の温度１６１０と、プリズム冷却装置１９の上部の温度１６１１とが急激に低下することが分かる。
【０１８０】
時点１６０７において、液体冷媒２０を循環させた。
【０１８１】
図１６から、ヒートシンク用ファン５１を動作させることによって、色分離・色合成プリズム６およびプリズム冷却装置１９を効果的に冷却できることが分かる。また、図１２に示される冷却構造１０２０において、液体冷媒２０を循環させることにより色分離・色合成プリズム６およびプリズム冷却装置１９をさらに効果的に冷却できることが分かる。
【０１８２】
図１１および図１６から、本発明によれば、映像表示素子７ａ〜７ｃおよび色分離・色合成プリズム６を効果的に冷却することができ、さらに光源ランプユニット１の光出力を高くしても差し支えないことが分かる。
【０１８３】
上述した実施の形態およびそのバリエーションにおいて、異なる図面に示されている構成要素を適宜組み合わせて投影型映像装置の冷却構造を構成し得ることは言うまでもない。例えば、図１２に示されるエアチャンバー４３を冷却構造１０１０（図２）または冷却構造１０３０（図１５）に設けることや、図１５に示される温度検出器５２、温度検出器５６、制御回路５３および駆動回路５４を図２に示される冷却構造１０１０（図２）または冷却構造１０２０（図１２）に設けることは、本発明の範囲内である。
【０１８４】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明の投写型映像装置は、マイクロミラー方式の映像表示素子の表示面で反射し、プリズムを透過した不要光（第２の光）を吸収する吸収部を備える。この吸収部は、液体冷媒により冷却される。液体冷媒は、空気に比較して冷却効率が高いので、吸収部を効果的に冷却することが可能になる。
【０１８５】
さらに、不要光は、プリズムと光学的にカップリングされた液体冷媒を通じて吸収部に到達する。このため、不要光を吸収部まで導くためのプリズムの構成が必要でなくなり、プリズムを小型化することが可能になる。
【０１８６】
また、本発明の投写型映像装置は、反射型の映像表示素子の表示面で反射した情報光が透過するプリズムを液体冷媒により冷却する冷却部を備える。液体冷媒は、空気に比較して冷却効率が高いので、プリズムを効果的に冷却することが可能になる。
【０１８７】
また、本発明の投写型映像装置は、反射型の映像表示素子の表示面の反対側の面を液体冷媒により冷却する冷却部を備える。液体冷媒は、空気に比較して冷却効率が高いので、映像表示素子を効果的に冷却することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の実施の形態の投写型映像装置１０００の光学系を示す図である。
【図２】  図２は、本発明の実施の形態の投写型映像装置１０００の冷却構造１０１０を示す図である。
【図３Ａ】  図３Ａは、映像表示素子７ｂの表示面１２７を示す図である。
【図３Ｂ】  図３Ｂは、映像表示素子７ｂ（図３Ａ）の表示面１２７において、ソース光１２２が反射される様子を示す図である。
【図４】  図４は、プリズム冷却装置１９、第１の素子冷却装置２１および第２の素子冷却装置２６がそれぞれ、色分離・色合成プリズム６の上面、映像表示素子７ｂの背面および映像表示素子７ｂの表示面の周囲に取り付けられる様子を示す分解斜視図である。
【図５】  図５は、プリズム冷却装置１９が色分離・色合成プリズム６の上面に配置された状態を示す図である。
【図６Ａ】  図６Ａは、プリズム冷却装置１９の底面を示す図である。
【図６Ｂ】  図６Ｂは、図６Ａに示されるプリズム冷却装置１９のＡ−Ｂ断面図である。
【図７Ａ】  図７Ａは、映像表示素子７ｂの背面１２８に第１の素子冷却装置２１が取りつけられる様子を示す分解斜視図である。
【図７Ｂ】  図７Ｂは、第１の素子冷却装置２１の断面図である。
【図８Ａ】  図８Ａは、映像表示素子７ｂの背面に第１の素子冷却装置２１ａが取りつけられる様子を示す分解斜視図である。
【図８Ｂ】  図８Ｂは、第１の素子冷却装置２１ａの断面図である。
【図８Ｃ】  図８Ｃは、第１の素子冷却装置２１ｂの断面図である。
【図９Ａ】  図９Ａは、映像表示素子７ｂの表示面１２７の周囲に第２の素子冷却装置２６が取り付けられる様子を示す分解斜視図である。
【図９Ｂ】  図９Ｂは、第２の素子冷却装置２６の断面図である。
【図１０】  図１０は、第２の素子冷却装置２６ａの断面図である。
【図１１】  図１１は、本発明の実施の形態の冷却構造１０１０（図２）の冷却性能データを示す図である。
【図１２】  図１２は、本発明の実施の形態のバリエーションの冷却構造１０２０を示す図である。
【図１３Ａ】  図１３Ａは、エアチャンバー４３の構成の一例を示す断面図である。
【図１３Ｂ】  図１３Ｂは、エアチャンバー４３が斜めに配置された状態における液体冷媒２０の様子を示す図である。
【図１４Ａ】  図１４Ａは、エアチャンバー４３ａの構成の一例を示す断面図である。
【図１４Ｂ】  図１４Ｂは、図１４Ａに示される状態とは異なる状態でエアチャンバー４３ａが配置されている様子を示す図である。
【図１５】  図１５は、本発明の実施の形態のバリエーションの冷却構造１０３０を示す図である。
【図１６】  図１６は、プリズム用ヒートシンク５０（図１５）およびヒートシンク用ファン５１（図１５）の冷却性能データを示す図である。
【図１７】  図１７は、従来技術における投写型映像装置の映像表示素子９０９を冷却する構造を示す図である。
【符号の説明】
３  ＴＩＲプリズム
６  色分離・色合成プリズム
７ａ、７ｂ、７ｃ  映像表示素子
１０ａ  不要光
１０ｂ  情報光
１６  調整軸ホルダ
１７  調整軸
１８  取り付け板
１９  プリズム冷却装置
２０  液体冷媒
２１  第１の素子冷却装置
２２  ポンプ
２３  配管チューブ
２４  放熱器
２５  冷却ファン
２６  第２の素子冷却装置
１２２  ソース光
１２７  表示面
１０１０  冷却構造
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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