JP2000047328A

JP2000047328A - 画像投影装置

Info

Publication number: JP2000047328A
Application number: JP10227583A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Eguchi; 正治江口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2000-02-18
Also published as: US6364489B1

Abstract

(57)【要約】【課題】画像変調手段の箱を密閉せずに空冷使用する
ときの防塵機構を適切に設定した画像投影装置を得るこ
と。【解決手段】照明光学系と、該照明光学系からの光束
で画像情報を表示する画像変調手段と、該画像変調手段
に表示した画像情報を所定面上に投射する投射光学系
と、該画像変調手段に隣接する光路を含む風路に送風す
る空冷手段とを有した画像投影装置において、該画像変
調手段の画素開口幅 2Ａ、該照明光学系と投射光学系を
含む投影光学系の該画像変調手段のゴミ付着面をなす媒
質中における実効照明角度α、該ゴミ付着面をなす媒質
の厚さｔ、ゴミの直径 2δを適切に設定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像投影装置、特に
液晶素子などの透過型、若しくは反射型の画像変調手段
を用いた画像投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この分野での画像投影装置の構成と
しては、液晶素子やＤＭＤ素子を光透過型若しくは光反
射型の画像変調手段として、画像投影を行う画像投影装
置がすでに製品化されている。

【０００３】近年のＰＣと接続して用いられるデータグ
レードのプロジェクターでは表示画素数がVGA(640x48
0)、SVGA(800X600)、XGA(1024x768)さらにはSXGA(1280x10
24) と増加する傾向である。これに反し素子のチップ寸
法は1.3"から0.9"、さらには0.7"へと縮小傾向であるた
め、画像変調手段の画素は細密化し狭ピッチ化を続けて
いる。

【０００４】いわゆるAVグレード゛(TV用）の画像投影装
置においても同様に、EDTVやHDTV対応とする為に必要な
表示画素数が増加するので、画像変調手段の狭ピッチ化
傾向がある。

【０００５】一般に、画像変調手段のライトバルブ構成
部は保護ガラスないしは素子自体の構成部材としての基
板等の光透過部材によってオフセットされた位置に外部
表面を有し、画像投影時に外部表面に付着したゴミは上
記オフセット量だけデフォーカスされた影を画像上に生
じさせ画像の品位を低下させる。

【０００６】そこで、画像の投影寸法と素子寸法を一定
としたとき上記画素数の増加はゴミの画素寸法に対する
相対的比率を増加し、同一寸法のゴミがより多くの画素
に悪影響を及ぼす。

【０００７】また、画像の投影寸法と画素数を一定とし
たとき素子寸法の縮小は投影倍率の増加となるため、ゴ
ミ寸法も倍率増加分だけ相対的に大きくなったと同様
で、同じくゴミの画素寸法に対する相対的比率を増加
し、同一寸法のゴミがより多くの画素に悪影響を及ぼ
す。つまり除去すべきゴミの寸法はより微細なレベルに
いたり、機器内の要求清浄度が上がる。

【０００８】上記素子寸法の縮小化と同時に、画像投影
装置の明るさ改善も進められているが、双方ともライト
バルブエリアに対して照射される光束密度を増やすこと
になる。

【０００９】この為、素子の駆動回路部、マスク層、等
の非開口（非透過、非反射）部や、透過率が１００％で
無いため必然的に生じる光学素子透過層（例：透明電
極、ガラス自体、素子に近接配置されるため間接熱源と
なりうる偏光板も含む）での吸収により、照明に有効に
用いられず熱となった光エネルギーにより素子性能、寿
命が悪影響を受けやすくなる傾向がある。

【００１０】この非有効照明光に依る悪影響を防止する
ため画像変調手段部分は電動ファンにより送風、空冷さ
れ、その際、上記画像変調手段の照明光路内に露出する
外部表面へのゴミ付着を減じるため、ファンの送風路に
エアフィルタを付け、内部の清浄度を保つよう構成する
のが当該機器にて一般である。

【００１１】さらに、実開平6-002337号公報（液晶プロ
ジェクタの液晶冷却器）によれば、エアフィルタを使用
せず、光路を確保した密封された箱の中に液晶ライトバ
ルブ、対流ファンを内包させ、ゴミを遮断した上で熱を
対流する媒体に伝え、放熱フィンと電子冷却（ペルチ
ェ）素子からなる冷却ユニットにて媒体の熱を外部排出
する技術を開示している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、画素
縮小傾向に対応しつつ画像投影装置の画像変調手段部分
に空冷を行う構成を採る場合、一定寸法以上の微細ゴミ
を除去し、かつ、吸／排気抵抗を不要に増すことが無い
防塵手段が必要である。

【００１３】しかしながら従来、光学構成、ライトバル
ブ画面エリア寸法等が機器毎に異なるにもかかわらず、
当該分野製品に遍く適応し用いうる、エアフィルタの最
適化手法、乃至は画素の寸法とエアフィルタのメッシュ
ピッチ／絶対的開口寸法に関する設定方法は技術開示さ
れていなかった。

【００１４】この為、ライトバルブを含む新規光学要素
を用いた画像投影装置の開発時に、試作品で実際に投影
し、ゴミを付着させ、見え方を判定しつつフィルタを試
行錯誤取り替えるといった手法が行われているが、結果
の信頼性、作業効率ともに低い。

【００１５】さらに絶対的開口寸法が「必要最小限の小
ささ」で有ることが重要で、不要に開口寸法を小さめに
したり、必要開口寸法以下の開口が多く混じったフィル
タでは、送風抵抗を減じるため、不要にフィルタ面積を
増大せねばならない事になり、機器寸法内スペース配
分、コスト上の問題がある。

【００１６】また別の従来例のように、画像変調手段を
箱に密閉した場合、防塵対策として理屈上は正攻法に見
えるが、箱部の内部から外部への伝達の段階で内部空間
のファンや電子冷却素子（冷却効率から、排出すべき熱
の発生エネルギー以上の電力を媒体冷却のため消費）の
駆動電力を要する。更に、密閉箱の外部に出た熱を排出
する必要性は残存するために、直接空冷するのに等しい
装置手段と電力を要するので、効率が悪く、コスト的に
も高価である。さらに箱の材質にも熱伝達効率が低くて
安価な樹脂材料一般が適さないので、これからもコスト
増加を招き、民生用途で、一般の電源から電力を供給す
る製品には適用出来ない技術であった。

【００１７】この密封箱を用いた装置の果す役目は、ゴ
ミを除去した媒質によるゴミ付着面のデフォーカス距離
拡大が本質であって、箱の光路をなす光透過部材よりな
る入出射面には依然ゴミが付着する。それが通常の小さ
なゴミであれば画像に影響することが減じるのであっ
て、大きな綿ゴミのようなものでは画像に現れる場合も
ありうる。一般に、画像の精細度によって画面内の同一
面積比率で生じた画像劣化部（ゴミの影のデフォーカス
像）への評価は変動する。デフォーカス状態は照明系と
投影系でのFno.により変化する。つまり、デフォーカス
の程度／状態と必要な防塵レベルが問題であり、密封箱
を用いた装置例においても通常安価なフィルタで除去で
きなかった小さなゴミが確認されないレベルの箱寸法
（デフォーカス量)、即ち最適最小寸法が存在し、箱部
及び機器を小型に構成するために考慮せねばならないが
先の技術では考慮されていない。

【００１８】本発明は、 (ア-1) 画像変調手段を箱に密閉せず空冷使用する画像投
影装置に必用な防塵機構を早期に高精度で選定しうるこ
とができる画像投影装置の提供を目的とする。

【００１９】本発明は、少なくとも変数として、画像変
調手段を含む光学構成の寸法、投射レンズFNO.を含む実
効FNo.（照明系の有効照明角度／ＮＡ）、画素ピッチと
液晶ガラス厚さ、同ガラスindex 、ゴミ寸法の相互関係
を定量数値化し、当該分野製品に遍く適応可能なゴミの
除去手段の最適化、効率化できる画像投影装置の提供を
目的とする。

【００２０】本発明は、上記手法により当該分野製品に
適用するエアフィルタの不要なコスト上昇と冷却系への
不要な負荷を除去し、当該分野製品の信頼性と画像品位
の向上を機器寸法の不要な拡大なく達成することができ
る画像投影装置の提供を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の画像投影装置
は、 (1-1) 照明光学系と、該照明光学系からの光束で画像情
報を表示する画像変調手段と、該画像変調手段に表示し
た画像情報を所定面上に投射する投射光学系と、該画像
変調手段に隣接する光路を含む風路に送風する空冷手段
とを有した画像投影装置において、該画像変調手段の画
素開口幅を 2Ａ、該照明光学系と投射光学系を含む投影
光学系の該画像変調手段のゴミ付着面をなす媒質中にお
ける実効照明角度をα、該ゴミ付着面をなす媒質の厚さ
をｔ、ゴミの直径を 2δ、としたとき、該風路の少なく
とも吸気側に、

【００２２】

【数２】となるゴミの通過を防止する防塵手段を設けた事を特徴
としている。

【００２３】特に、 (1-1-1) 該防塵手段はメッシュ開口寸法が 2δである等
ピッチ網状フィルタ部材であること。

【００２４】(1-1-2) 該風路の上流にメッシュ開口寸法
が 2δより大きい第2 の網状フィルタ部材を設けたこ
と。

【００２５】(1-1-3) 前記照明光学系は光源を有し、該
光源を含む光源筐体内を空冷する冷却手段と、前記画像
変調手段を含むパネル筐体内を空冷する冷却手段とを有
していること。

【００２６】(1-1-4) 前記パネル筐体内にエアフィルタ
１−ａを介して外気を吸入し、前記光源筐体内に該エア
フィルタ１−ａよりもメッシュ寸法の大きいエアフィル
タ２−ａを介して外気を吸入していること。

【００２７】(1-1-5) 前記光源筐体内の風路と前記パネ
ル筐体内の風路とは互いに独立していること。

【００２８】(1-1-6) 前記照明光学系は光源を有し、該
光源の位置する光源筐体内の一部に前記画像変調手段を
含むパネル筐体を設けたこと。

【００２９】(1-1-7) 前記光源筐体の一部に設けたエア
フィルタ２−ａを介して光源筐体内に外気を吸入し、前
記パネル筐体の一部に該エアフィルタ２−ａよりもメッ
シュ寸法の小さなエアフィルタ１−ａを設け、該エアフ
ィルタ２−ａとエアフィルタ１−ａを介して該パネル筐
体内に外気を吸入していること等を特徴としている。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に関る画像投影装置
の実施形態１の概略斜視図である。同図は、照明系―画
像変調手段―投影光学系の主たる要素構成を示してい
る。

【００３１】１０１は照明光学系（照明系）、１０２は
投影光学系（投影系）、１１０は光源ランプ、１２０は
放物面反射鏡、１３０はIR-UV カット（コールド）フィ
ルタ、１４０は２枚のフライアイレンズで構成したイン
テグレータ、１５０は入射側偏光板、１６０は液晶ライ
トバルブユニット（画像変調手段）、１６１はライトバ
ルブの光透過部分、１６２はフレキシブルプリント基
板、１７０は投射レンズ（投影光学系）、１８０は光
軸、各要素１１０，１２０，１３０，１４０は照明光学
系（照明系）１０１の一要素を構成している。１９０
は、照明光学系１０１のFNo.開口角、２００は投影光学
系（投影系）のFNo.開口角である。照明系１０１と投射
光学系１７０は投影光学系１０２の一要素を構成してい
る。

【００３２】図１は光源１１０からの光束は放物面反射
鏡１２０にて平行光となり、IR-UVカットフィルタ１３
０にて可視光線以外の不要光が除去され、公知のフライ
アイタイプのインテグレータ１４０にて照明強度が均一
化され偏光板１５０を経て液晶ライトバルブユニット１
６０の光透過部分１６１を面積比にて１０％程度の余裕
をもって照明し、その照明光束を液晶ライトバルブによ
って変調し投影レンズ１７０で不図示の投射面上に画像
を結像する構成である。

【００３３】なお、図中、照明光学系（１１０，１３
０，１４０）のFNo.開口角１９０にてライトバルブ１６
０が照明され、通過した光束の出射角度（媒質が入出射
とも空気でありバルブ内部構成にレンズが存在しないこ
の場合は入射角度と同一）に一致したFNo.の投射レンズ
１７０を用い、有効な画像形成光束を必要最小のFNo.の
投射レンズにて遍く投影するべく構成している。

【００３４】図２は図１の光学系で使用する液晶ライト
バルブユニット１６０の液晶素子部の拡大断面図であ
り、図１と対応して示している。各符号の要素は次のと
おりである。

【００３５】

【表１】投影光学系実効FNo.をＦ、そのとき開口角をε、同様に
照明系１０１の開口角をγとしたとき、照明系に対し投
影系を不要に明るくすることはレンズの性能上、重量/
寸法上、コスト上いずれも不利に働くので両者の開口角
は等しいか、照明側に余裕を持たせ投射レンズのFNo.に
て有効光束が規制されるべく投影光学系のFNo.を設定す
る。ここでは両者を最適化したε= γの場合について説
明する。

【００３６】液晶素子１６０は厚さt 、index がｎの２
枚のガラス板（液晶ガラス板）Ｇ１，Ｇ２で液晶を狭持
する構成として、ガラス表面に着いた半径δのゴミの投
影光に対する影響を定量化し、必用な防塵手段の仕様を
設定する。

【００３７】ゴミの付着位置での照明光は角度γ以下で
入射し液晶ガラスＧ１にて屈折し、角度α以下にて液晶
開口部に至る。開口通過光は投影系１７０の開口角εの
液晶ガラスＧ２内側での角度β以下の光が有効な画像形
成光束となる。

【００３８】ここで上記のように照明光学系の開口角ε
= γとしているのでスネルの法則より、 sinγ= ｎ・sin α、sin ε= ｎ・sin β ・・・・・・・・式1 したがってガラスＧ１，Ｇ２中での照明系開口角も、α
= βとなるので、 α= β= arcsin｛(1/ ｎ) ・sin ε｝・・・・・・・・式2 投影光学系１７０の実効FNo.Ｆと開口角εは tanε= １／( ２・Ｆ) ・・・・・・・・式3 にて定義されている。

【００３９】照明光のゴミ付着面上での入射角度による
強度分布を概略一定とし、ゴミに依る投影光量の影響度
を図中記号の説明表に記したゴミ面積と画素照明光の入
射面積の比率（以下、減光比；Ｄと呼称）として定義す
る。

【００４０】ゴミ形状とライトバルブ開口（ライトバル
ブ有効面積）形状はそれぞれ円形換算し、それぞれ換算
したときの半径をδ、Ａとするとゴミ面積は2 πδ²、
ライトバルブ開口へのゴミ付着面における照明光入射面
積は上記開口角から2 π(A+t.tanα)²となり、

【００４１】

【数３】で表される。

【００４２】本件での定量化式は光軸上での式で像高の
高い場合でのコサイン則等の像高による不均一要素は加
味していないが、ゴミの目立つ最も不利な条件は画面中
心＝光軸上であるので同条件での定量化は合理的であ
る。

【００４３】個人差によって許容される画像へのゴミ写
りレベルは異なるが、この減光比の値にて、Ｄ＝0.03〜
0.3 となるゴミ寸法が、評価者の多くがその存在に気づ
く（許容限界）範囲であった。

【００４４】一般に、静止画像、特にＣＧ画像等での均
一明色中に生じた影が画面中央に有る場合最も問題とな
り、実写動画では許容度は一桁以上緩い。この点を製品
用途とグレードを勘案して上記Ｄの範囲内でＤの許容限
界値設定を行う。

【００４５】計算例：投影／照明系実効FNo. Ｆ=2.5、画素ピッチＰ=25 μｍ
（正方配置）、画素開口率（ライトバルブ有効面積率）
=0.55 、液晶ガラス厚さｔ=1200 μｍ、同屈折率ｎ=1.5
の場合；画素ピッチをＰ、液晶開口率をＲとしたとき、液晶開口
半径Ａは

【００４６】

【数４】で表されるので、Ａ≒9.27μｍ・・・・・・・・式6 減光比定義式；式4 をδについて解くと、

【００４７】

【数５】Ｄ＝0.03〜0.3 からＤ＝0.1 に設定し、tan ε= １／(
２・Ｆ)=0.2 であるので式2 、3 より α= arcsin｛(1/ ｎ) ・sin ε｝・・・・・・・・式2' δ≒53μｍ・・・・・・・・式8 よってゴミ直径2 δ≒0.1 ｍｍのゴミによる画質劣化が
評価者（ユーザー）の多くが分布する許容限界であると
推定でき、メッシュ開口寸法がほぼ 2δである等ピッチ
網状フィルタ部材（方形メッシュ、金属線径0.02、Ｐ=
0.1）を耐熱性、開口寸法安定性、開口率で有利である
ので採用する。

【００４８】尚、荒い安価なフィルタを使用しδを大き
く採るにはガラス厚さt を大きくする事が直接的に効果
大である事が容易に解る。熱容量、光透過率等でライト
バルブの量産上問題なき場合、厚さt を大きくすること
が当然好ましく、コスト上は防塵手段コストとガラスコ
ストのバランスを考慮する必用が有る。

【００４９】本実施形態では以上のように各要素を設定
することにより、 (イ-1).画像劣化を起す恐れの生じる限界寸法以上のゴミ
を除去するために必用な防塵手段が光学仕様に応じて最
適化できる。 (イ-2).開口絶対寸法が最適化され、かつ開口均一度の良
い網状フィルタ部材をもちいたので冷却風路中での送風
抵抗が軽減される。 (イ-3).微細な開口のフィルタに対し前段階でより大きな
ゴミを除去することができる。等の効果を得ている。

【００５０】上記フィルタを防塵手段として用いた３枚
式液晶フロントのプロジェクターの実施例を以下に示
す。

【００５１】図３は実施形態１のプロジェクターの要部
構成を示す平面及び側面図である。

【００５２】同図において、２１０は投射レンズ、２２
０は光源ランプ、２３０は放物面反射鏡、２４０はＩＲ
−ＵＶカットフィルタ、２５０はダイクロイックミラ
ー、２６０は全反射ミラー、２７０はダイクロイックミ
ラー、２８０は全反射ミラー、２９０は全反射ミラー、
３００はコンデンサレンズ、３１０はリレーレンズ、３
２０はフィールドレンズ、３３０は透過型液晶パネルユ
ニット、３４０は透過型液晶パネルユニット、３５０は
透過型液晶パネルユニット、３６０はクロスダイクロイ
ックプリズム、３７０は液晶パネルの光透過面（側面
視）、３８０は投射スクリーン、３９０はファン１、４
００はファン２、４１０はプロジェクター筐体、４２０
は照明系色分解ユニット、４３０はエアフィルタ２−
ａ、４４０はエアフィルタ１−ａ、４５０はエアフィル
タ２−ｂ、４６０はエアフィルタ１−ｂであり近年多く
の会社から製品化されている公知の光学構成を採ってい
る。

【００５３】即ち、光源ランプ２２０からの光束は放物
面反射鏡２３０によって反射し、略平行光束となり、Ｉ
Ｒ−ＵＶカットフィルタ２４０にて可視光線以外を除去
される。そしてダイクロイックミラー２５０にて第一の
色分離後、透過光は全反射ミラー２６０で反射し、ダイ
クロイックミラー２５０からの通過光光路を90度曲げ
る。ダイクロイックミラーでの反射光はダイクロイック
ミラー２７０にて第二の色分離がおこなわれて、これら
によってＲＧＢの３原色に分離される。色分離の順番は
本件内容に関わる物でなく任意である。

【００５４】ダイクロイックミラー２７０を通過した光
束のみが光路長差を解消するために色分離後、コンデン
サレンズ３００とリレーレンズ３１０を通過する光路を
通り、全反射ミラー２８０、２９０にて180 度光路を曲
げられる。

【００５５】これら分離された光束はそれぞれフィール
ドレンズ３２０を経て透過型液晶パネル３３０、３４
０、３５０を照明する。

【００５６】ここで、図１にあったインテグレータレン
ズ１４０は省略して有るが、図３の構成で平行照明光光
路となる第一の色分離用ダイクロイックミラー２５０と
ＩＲ−ＵＶカットフィルタ２４０の間の光軸上間隔を適
宜拡張し挿入する事は容易であり、その際光量アップの
ため公知の偏光変換素子を更に追加してもよく、本件に
関わる照明系の開口角に相当する照明光線角度は光源ラ
ンプのアーク長を元に光線追跡すれば同業者にとって容
易に求められる。

【００５７】パネル照明光束は各液晶ライトバルブ（画
像変調手段）３３０，３４０，３５０によって通過光量
を変調された後、公知の色合成用クロスダイクロイック
プリズム３６０にて合成されて投射レンズ２１０によっ
て投射スクリーン３８０に投影、結像される構成として
有る。

【００５８】照明系色分解ユニット４２０の光線通過部
であるＩＲ−ＵＶカットフィルタ２４０とフィールドレ
ンズ３２０を光路入出射面の光線透過蓋とする密封箱と
してあり、ユニット４２０内部へのゴミ侵入を防いでい
る。このユニット内での熱発生は内部容積及び箱表面積
に対して少ないので密封での熱的弊害は無い。

【００５９】このユニット４２０を密封するのは、光線
通過する光学面数が多い本ユニット内での、気体状の汚
れによる光透過率減少を防ぎ、プロジェクターの経時的
明るさ低下を防止するためである。

【００６０】プロジェクター筐体４１０の内部は2 つの
ファンで冷却される。ランプ部及び不図示の電源系での
発生熱は筐体４１０に設けた吸気開口に設置したエアフ
ィルタ２−ａ（４３０）より吸気し、ファン１（４０
０）により排気する空気流にて冷却、排出され照明系色
分解ユニット４２０の外部表面からの放射熱排出もこの
ファン１（４００）による。

【００６１】排気口にはエアフィルタ２−ｂ（４５０）
が設けられ不使用時のゴミ侵入を防止する。ランプ系で
のゴミは画像への影響は通常無視出来、透過型液晶パネ
ルユニット３３０、３４０、３５０部がランプ系から不
図示の内部構成部品（電気回路基盤など）にて実質的に
分離していればランプ系のエアフィルタは廃止若しくは
筐体のスリット穴等で代用しても良い。このように、光
源２２０を含む光源筐体内はファン１（４００）で空冷
している。

【００６２】本件に最も関わる透過型液晶パネルユニッ
ト３３０、３４０、３５０部は開口率の低さと偏光板で
の発熱から専用のファン２（３９０）にて空冷される。
この透過型液晶パネルユニット３３０、３４０、３５０
を含むパネル部（以下単に「パネル部」）は筐体４１０、
照明系色分解ユニット４２０、ファン２（３９０）、不
図示の結合用構造部材にて吸排気口以外は閉空間となっ
ており吸気口のエアフィルタ１−ａ（４４０）を経てフ
ァン２（３９０）にて吸気し、エアフィルタ１−ｂ４６
０を経てプロジェクター筐体４１０外部へ熱を放出す
る。このようにパネル部を含むパネル筐体内はファン２
（３９０）で空冷している。

【００６３】ここで、先にフィルタ選定したメッシュ寸
法のフィルタを用いるのは吸気口のエアフィルタ１−ａ
（４４０）及びエアフィルタ１−ｂ（４６０）である事
は云うまでもない。

【００６４】パネル部のエアフィルタに関しては排気経
路を延長しプロジェクター機器下面まで排気流路を伸ば
したり、上面吸気、下面排気の図示とは逆向き送風とし
て排気側からの不使用時のゴミ侵入を有る程度防止する
ことで、排気側のフィルタをより粗なものに簡素化する
ことは可能である。

【００６５】図４は本発明の実施形態２のプロジェクタ
ーの要部構成を示す平面図及び側面図である。

【００６６】図３に示した実施形態１と光学構成は基本
的に同一であり、相違点を以下に説明する。本図は冷却
系構成変形例である。

【００６７】本例に於いては、吸排気口部分を含むパネ
ル部密閉構成をプロジェクター筐体内部で独立させた２
重箱構成を採用し各箱（パネル部密閉箱４７０と筐体４
１０）の吸排気口にフィルタを設けたのが相違点であ
る。

【００６８】ファンとフィルタの記号対応は実施形態１
と同様で、このパネル部密閉箱４７０は吸排気口以外は
閉空間となっており吸気口のエアフィルタ１−ａ（４４
０）を経てファン２（３９０）にて吸気し、エアフィル
タ１−ｂ（４６０）を経てプロジェクター筐体４１０内
部へ一旦熱を放出し、その後、照明系色分解ユニット４
２０の外部表面からの放射熱とランプ部、不図示の電源
系での発生熱と共に、筐体４１０に設けた吸気開口に設
置したエアフィルタ２−ａ（４３０）より吸気し、ファ
ン１（４００）により排気する空気流にて冷却され、照
明系色分解ユニット４２０の外部表面からの放射熱排出
もこのファン１（４００）による。

【００６９】上記の通りパネル部は、筐体４１０外部⇒
エアフィルタ２−ａ（４３０）⇒エアフィルタ１−ａ
（４４０）⇒パネル部⇒エアフィルタ１−ｂ（４６０）
⇒エアフィルタ２−ｂ（４５０）⇒筐体外部の順で流れ
る空気流にて冷却される構成となっている。

【００７０】エアフィルタ２−ａ（４３０）とエアフィ
ルタ２−ｂ（４５０）は粗ピッチでよくエアフィルタ１
−ａ（４４０）、エアフィルタ１−ｂ（４６０）に先に
フィルタ選定したメッシュ寸法のフィルタを用いてい
る。

【００７１】２つの実施例に於いてプロジェクターとし
て透過型３枚液晶式でクロスダイクロイックプリズムを
光合成に用いた一般的例を示したが、本件で用いた手法
はこのタイプに限る物でない。

【００７２】同業者にとって容易な構成変更例としては (ウ-1).色合成系にクロスダイクロイックプリズムを用い
ないで公知のＬ字型ダイクロイックプリズムを用い３枚
のパネルをコの字でなくＺ字型に配置。 (ウ-2).色合成系にクロスダイクロイックプリズムを用い
ないで公知のミラー順次方式ダイクロイックミラーを用
い３枚のパネルをコの字でなくＺ字型に配置。 (ウ-3).Ｌ字型ダイクロイックプリズムを複数のダイクロ
イックプリズム、ミラーに分離し構成。 (ウ-4).液晶ライトバルブとして反射型液晶を用いる。

【００７３】この場合ライトバルブ面での鏡像関係を展
開すれば入出射側でのガラス厚さ、index 、等の等しい
例として各式が適用出来ることは自明である。斜入光照
明、出射である場合もゴミが付着面に対し厚さゼロのゴ
ミとして近似すればそのまま式を用いればよく、ゴミを
球体にて近似するには投影面積比であるので減光比Ｄの
式４に於いて分母にcos κ（κ＝斜め入出射光の傾角）
を乗じるのみで良い。 (ウ-5).ライトバルブにDMD 素子を用いた場合も斜入射の
例であり、素子開口率は素子の駆動部、機械的リンク構
造部面積を除外した有効鏡面面積比を用いれば透過液晶
の場合同様である。 (ウ-6).ライトバルブを各色分離せず白色光照明する単板
方式。（カラーフィルタ付き液晶方式）。 (ウ-7).マイクロレンズ付き液晶パネルを用いた物。

【００７４】この場合も、ゴミ付着面となるガラスと空
気面境界面での面積比が問題である事に相違は無く、パ
ネルの外面をなす面間内での屈折状況は光線追跡、CAD
作図等で機械的に求めることでＤを求めプロジェクター
製品に適用する事は同業者にとって容易であり、本件主
旨の範囲内である。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、 (エ-1).画像劣化を起す恐れの生じる限界寸法以上のゴミ
を除去するために必用な防塵手段が光学仕様に応じて最
適化でき、画像出しをせずともより詳細な防塵手段の設
定が可能となって製品開発を効率化し、装置品質も良く
なる。 (エ-2).エアフィルタの不要なコスト上昇と冷却系への不
要な負荷を除去できる。 (エ-3).微細開口エアフィルタの目詰まりを防止し、製品
寿命を伸ばす。 (エ-4).また信頼性が向上し、メンテナンス必要性も軽減
する。 (エ-5).以上総合して当該分野製品の信頼性と画像品位の
向上を機器寸法の不要な拡大なく達成可能とする効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像投影装置の概略斜視図

【図２】図１の液晶素子部断面図

【図３】本発明の実施形態１のプロジェクターの要部
構成を示す平面及び側面図

【図４】本発明の実施形態２プロジェクターの要部構
成を示す平面及び側面図

【符号の説明】

１１０光源ランプ１２０放物面反射鏡１３０ IR-UV カット（コールド）フィルタ１４０２枚のフライアイレンズで構成したインテグレ
ータ１５０入射側偏光板１６０液晶ライトバルブユニット１６１ライトバルブの光透過部分１６２フレキシブルプリント基板１７０投射レンズ、１８０は光軸１９０照明光学系のFNo.開口角２００投影光学系のFNo.開口角２１０投射レンズ２２０光源ランプ２３０放物面反射鏡２４０ＩＲ−ＵＶカットフィルタ２５０ダイクロイックミラー２６０全反射ミラー２７０ダイクロイックミラー２８０全反射ミラー２９０全反射ミラー３００コンデンサレンズ３１０リレーレンズ３２０フィールドレンズ３３０透過型液晶パネルユニット３４０透過型液晶パネルユニット３５０透過型液晶パネルユニット３６０クロスダイクロイックプリズム３７０液晶パネルの光透過面（側面視）３８０投射スクリーン３９０ファン１４００ファン２４１０プロジェクター筐体４２０照明系色分解ユニット４３０エアフィルタ２−ａ４４０エアフィルタ１−ａ４５０エアフィルタ２−ｂ４６０エアフィルタ１−ｂ４７０内箱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光学系と、該照明光学系からの光束で
画像情報を表示する画像変調手段と、該画像変調手段に
表示した画像情報を所定面上に投射する投射光学系と、
該画像変調手段に隣接する光路を含む風路に送風する空
冷手段とを有した画像投影装置において、該画像変調手
段の画素開口幅を 2Ａ、該照明光学系と投射光学系を含
む投影光学系の該画像変調手段のゴミ付着面をなす媒質
中における実効照明角度をα、該ゴミ付着面をなす媒質
の厚さをｔ、ゴミの直径を 2δ、としたとき、該風路の
少なくとも吸気側に、【数１】となるゴミの通過を防止する防塵手段を設けた事を特徴
とする画像投影装置。
【請求項２】該防塵手段はメッシュ開口寸法が 2δであ
る等ピッチ網状フィルタ部材である事を特徴とする請求
項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】該風路の上流にメッシュ開口寸法が 2δよ
り大きい第2 の網状フィルタ部材を設けた事を特徴とす
る請求項２に記載の画像投影装置。
【請求項４】前記照明光学系は光源を有し、該光源を含
む光源筐体内を空冷する冷却手段と、前記画像変調手段
を含むパネル筐体内を空冷する冷却手段とを有している
ことを特徴とする請求項１の画像投影装置。
【請求項５】前記パネル筐体内にエアフィルタ１−ａを
介して外気を吸入し、前記光源筐体内に該エアフィルタ
１−ａよりもメッシュ寸法の大きいエアフィルタ２−ａ
を介して外気を吸入していることを特徴とする請求項４
の画像投影装置。
【請求項６】前記光源筐体内の風路と前記パネル筐体内
の風路とは互いに独立していることを特徴とする請求項
４又は５の画像投影装置。
【請求項７】前記照明光学系は光源を有し、該光源の位
置する光源筐体内の一部に前記画像変調手段を含むパネ
ル筐体を設けたことを特徴とする請求項１の画像投影装
置。
【請求項８】前記光源筐体の一部に設けたエアフィルタ
２−ａを介して光源筐体内に外気を吸入し、前記パネル
筐体の一部に該エアフィルタ２−ａよりもメッシュ寸法
の小さなエアフィルタ１−ａを設け、該エアフィルタ２
−ａとエアフィルタ１−ａを介して該パネル筐体内に外
気を吸入していることを特徴とする請求項７の画像投影
装置。