JP2003177473A

JP2003177473A - 光学装置

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Publication number: JP2003177473A
Application number: JP2002269374A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fuse; 健二布施; Nobuyuki Kaku; 信行賀来; Naohiro Ozawa; 直弘小沢; Masahiko Tanitsu; 雅彦谷津; Satoshi Ouchi; 敏大内; Yasuo Otsuka; 康男大塚; Takesuke Maruyama; 竹介丸山; Yoshihiro Konuma; 順弘小沼; Hidetomo Yoshimura; 秀友吉村
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Video and Information System Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Advanced Digital Inc
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2003-06-27
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JP3959324B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小形かつ薄形化に有利で、高効率な液晶パネ
ル冷却構造を有した液晶プロジェクタ等の光学装置を得
る。【解決手段】投写レンズの側方に冷却ファンを配置
し、冷却風を送風ダクトにより液晶パネルの下方に冷却
空気を案内する。更に、これとは別個の第２の冷却ファ
ンにより、光源部を冷却するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は透過型液晶パネルを
用いる液晶プロジェクタ等の光学装置に係わり、特に、
液晶パネルを冷却する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の複数のプリズムを用いた光学装置
では、図２に示した液晶プロジェクタの投射レンズおよ
び液晶パネル部分の側面図に記載のように液晶パネルの
温度上昇を抑えるために液晶パネル１４、１８、２１の
下方に軸流型の冷却ファン８１を配置するのが一般的で
ある。この場合ファンからの送風が、直接液晶パネル１
４、１８、２１（図示せず）に、あてられるので容易に
上記液晶パネル１４、１８、２１冷却できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図２に示した従来の光
学装置においては、装置の全体高さ寸法は、図２中に示
した投射レンズ２７および液晶パネル１４、１８、２１
部分の高さ寸法に加算される高さ寸法Ｌ２になる。また
この時、前記投射レンズ２７の下方には有効活用しにく
いスペース（デッドスペース）が生じてしまい、装置全
体の高さ寸法の低減に不利である。

【０００４】本発明の目的は高さ寸法を低減し、装置の
小型化に有効な光学装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、図１に示したように、投射レンズ２７の
側方にシロッコファンで構成される冷却ファン６１を配
置し、冷却ファン６１からの送風を送風経路６５を介し
て液晶パネル１４、１８、２１に導く構成とすると共
に、これとは別個に、光源部を冷却する軸流ファンで構
成される第２の冷却ファンを設けることにより、小型
化、薄型化に有効で高効率な冷却構成を提供するもので
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を説明する。

【０００７】図３は、本発明の第１の実施例の液晶プロ
ジェクタの上面図である。

【０００８】光源である放電ランプ１からの照明光２
は、放物面鏡のランプリフレクタ３、レンズ４、レンズ
５を介して偏光変換素子６、第１レンズアレイ７、ミラ
ー８、第２レンズアレイ９を介してダイクロイックミラ
ー１０に入射する。

【０００９】ダイクロイックミラー１０は、Ｒ色光１１
が透過し、ＧおよびＢ色光１２が反射する。Ｒ色光１１
は、ミラー１３で反射され、Ｒ色光用液晶パネル１４に
入射する。ＧおよびＢ色光１２は、Ｇ色光反射、Ｂ色光
透過のダイクロイックミラー１５に入射し、Ｇ色光１６
が反射し、Ｂ色光１７が透過する。Ｇ色光１６は、Ｇ色
光用液晶パネル１８に入射する。

【００１０】Ｂ色光１７は、ミラー１９、ミラー２０を
介して、Ｂ色光用液晶パネル２１に入射する。

【００１１】液晶パネル１４からのＲ透過光２２と、液
晶パネル１８からのＧ透過光２３と、液晶パネル２１か
らのＢ透過光２４は、クロスダイクロイックプリズム２
５により色合成され、色合成された出射光２６を投写レ
ンズ２７によりスクリーン（図示せず）上に投写する。

【００１２】高温になる光源から発生する熱が光源以外
の構成部品に影響を及ぼさなくするために、放電ランプ
１、ランプリフレクタ３の近傍には、光源冷却用の排気
ファン２８が配置されており、液晶プロジェクタの筐体
２９の外に熱風３０を排気する。また、放電ランプ１の
近傍にはランプ電源３１が配置される。

【００１３】本実施例では、色分離光学系として第１の
ダイクロイックミラー１０、第２のダイクロイックミラ
ー１５、第１のミラー１３、第２のミラー１９、第３の
ミラー２０をクロスダイクロイックプリズム２５の周囲
に備えるとともに、光源からの照明光の利用効率を向上
させ、かつ均一な照明光を得るための光源である放電ラ
ンプ１とランプリフレクタ３とレンズ４とレンズ５、偏
光変換素子６、オプティカルインテグレータ手段である
第１レンズアレイ７、ミラー８、第２レンズアレイ９と
を含む照明光学系と、光源用電源であるランプ電源３１
とを備えるとともに、投写レンズ２７、クロスダイクロ
イックプリズム２５、色分離光学系、照明光学系、ラン
プ電源３１をこの順に配置してある。

【００１４】筐体２９の中に投写レンズ２７を収納する
構成として、その筐体２９、すなわち収納時の液晶プロ
ジェクタの突起部を含む平面寸法が略Ａ４ファイルサイ
ズ以下の外形寸法とした。実施例の外形寸法は、奥行き
が３０７ｍｍで、幅が２３０ｍｍである。

【００１５】なお、外形寸法の設定は、本実施例に限定
されるものではなく、略Ａ４ファイルサイズであれば良
い。各種Ａ４ファイルサイズについて調査した結果、最
も小型のサイズは本実施例の２３０ｍｍ×３０７ｍｍで
あるが、それよりも若干大きいサイズとしては２４３ｍ
ｍ×３０７ｍｍ、最大のサイズとしては２６３ｍｍ×３
１８ｍｍであった。したがって、本発明ではＡ４ファイ
ルサイズとして上記３種類のサイズを設定することにし
た。

【００１６】本実施例の構成の液晶プロジェクタによれ
ば、広く一般に普及している収納棚やキャリングケース
が利用できる外形寸法の液晶プロジェクタを得ることが
できる。

【００１７】なお、このサイズが小さい程、より技術的
に実現が困難となるが、広く一般に普及している収納棚
やキャリングケースがより多く利用できるようになると
いう効果がある。

【００１８】この外形寸法を実現するために、本実施例
では、液晶パネルの表示画面サイズを０．９インチとし
ている。従来の液晶パネルの表示画面サイズの１．３イ
ンチに比べて０．９インチと小型な液晶パネルを使用す
ることにより、投写レンズ２７やクロスダイクロイック
プリズム２５が小型にでき、これに伴って色分離光学系
も小型にできる。

【００１９】本実施例では、Ａ４ファイルサイズを実現
するために、液晶パネル表示面から投写レンズ先端まで
の距離を１３５ｍｍとした。この距離を１３５ｍｍ以下
とすることにより、最も小型なＡ４ファイルサイズを実
現することができる。なお、より大きいＡ４ファイルサ
イズに対しては、この距離を１４６ｍｍ以下とすればそ
れを実現することができる。これは、Ａ４ファイルサイ
ズの長手寸法が大きいものが３１８ｍｍで、小さいもの
が３０７ｍｍで、その差が１１ｍｍであるからである。

【００２０】本実施例では、Ａ４ファイルサイズを実現
するために、色合成光学系としてクロスダイクロイック
プリズム２５を備えるとともに、クロスダイクロイック
プリズム２５の平面寸法を３２ｍｍ×３２ｍｍとした。
この寸法を、３２ｍｍ×３２ｍｍ以下とすれば、これに
伴って色分離光学系をより小型にできる。

【００２１】なお、本実施例では液晶プロジェクタの奥
行き寸法が幅寸法よりも大きい構成例を示したが、これ
に限定されるものではなく、幅寸法が奥行き寸法よりも
大きい構成でもかまわない。

【００２２】図中６１は、上記液晶パネル１４、１８、
２１を冷却するための冷却用のファンで、図にはブロア
ー型のシロッコファンを示してある。６５は第一の送風
ダクト、２７は冷却用ヒートシンク、７０は第三の送風
ダクトである。

【００２３】図４、図５は上記実施例における液晶パネ
ル１４、１８、２１および前記投射レンズ２７周囲の冷
却構造を示す詳細斜視図である。図４は前記照明光学系
方向からの斜視図を示し、図５は冷却ファン６１方向か
らの斜視図である。また図６は前記冷却構造の送風構造
を示す詳細斜視図である。以下図４、図５、図６を用い
て前記液晶パネルの冷却構造を説明する。

【００２４】前述の冷却ファン６１から排出された空気
は、図中矢印１１１で示したように、前記第一の送風ダ
クト６５を通り前記液晶パネル１４、１８、２１の下方
に案内される。この時第一の送風ダクト６５内には、第
一の案内板１２３、第二の案内板１２４、第三の案内板
１２５が配置されており、前記矢印１１１の空気は、Ｂ
色光用液晶パネル１４用の送風１１２、Ｇ色光用液晶パ
ネル１８用の送風１１３、Ｒ色光用液晶パネル２１用の
送風１１４に分割されて各液晶パネルに案内され各液晶
パネルを冷却する構成である。この時、各案内板１２
３、１２４、１２５を適切に配置することで、一般に一
番パネルの温度上昇が高いＧ色光用液晶パネル１８用の
送風１１３に、最大の送風量または風速が導かれるよう
に配置し、次に温度上昇が高いＢ色光用液晶パネル１４
用の送風１１２およびあまり温度上昇の高くないＲ色光
用液晶パネル２１用の送風１１４に分割し送風すること
で、各液晶パネルの温度上昇値をほぼ均等化できる構成
である。すなわち冷却用空気は、図４中に示した導風口
９１、９２、９３（図示せず）を通り、図６中矢印１１
５、１１６、１１７（図示せず）のように各液晶パネル
１４、１８、２１を冷却する構成である。

【００２５】さらに上記冷却用空気は、第二の送風ダク
ト１０１を通り、第二の送風ダクト１０１の内外壁に設
けた冷却用ヒートシンク２７により放熱され、さらに第
三の送風ダクト７０を通り、第四の送風ダクト７１を通
り、前記冷却ファン６１に戻される構成である。この時
前述の送風ダクト６５、１０１、７０、７１は液晶パネ
ル１４、１８、２１および冷却ファン６１を密閉した構
造になっている。このため外部からのゴミの進入を防ぎ
液晶パネル面上にゴミが付着しスクリーン上にゴミが照
射されるという不良を防ぐことができるものである。ま
た以上の冷却構造は、装置の薄形化のためには特に密閉
構造である必要はなく、液晶パネル面上に別途ゴミよけ
ガラスを貼り付けた構成でもゴミの対策は可能である。

【００２６】また上記第１の実施例においては、冷却フ
ァン６１からの送風を案内板１２３、１２４、１２５に
より分割しているが、これは３本パイプ等で分割する構
造であっても同様の効果が得られる。

【００２７】図７は、本発明の第２の実施例の液晶プロ
ジェクタの上面図である。

【００２８】光源である放電ランプ１からの照明光２
は、放物面鏡のランプリフレクタ３、レンズ４、レンズ
５を介して偏光変換素子６、第１レンズアレイ７、ミラ
ー８、第２レンズアレイ９を介してダイクロイックミラ
ー４０に入射する。

【００２９】ダイクロイックミラー４０は、Ｒ色光４１
が反射し、ＧおよびＢ色光４２が透過する。Ｒ色光４１
は、ミラー１３で反射され、Ｒ色光用液晶パネル１４に
入射する。ＧおよびＢ色光４２は、Ｇ色光反射、Ｂ色光
透過のダイクロイックミラー１５に入射し、Ｇ色光１６
が反射し、Ｂ色光１７が透過する。Ｇ色光１６は、Ｇ色
光用液晶パネル１８に入射する。

【００３０】Ｂ色光１７は、ミラー１９、ミラー２０を
介して、Ｂ色光用液晶パネル２１に入射する。

【００３１】液晶パネル１４からのＲ透過光２２と、液
晶パネル１８からのＧ透過光２３と、液晶パネル２１か
らのＢ透過光２４は、クロスダイクロイックプリズム２
５により色合成され、色合成された出射光２６を投写レ
ンズ２７によりスクリーン（図示せず）上に投写する。

【００３２】高温になる光源から発生する熱が光源以外
の構成部品に影響を及ぼさなくするために、放電ランプ
１、ランプリフレクタ３の近傍には、光源冷却用の排気
ファン４３が配置されており、液晶プロジェクタの筐体
４４の外に熱風４５を排気する。

【００３３】また、放電ランプ１の近傍にはランプ電源
３１が配置される。

【００３４】色分離光学系として第１のダイクロイック
ミラー４０、第２のダイクロイックミラー１５、第１の
ミラー１３、第２のミラー１９、第３のミラー２０をク
ロスダイクロイックプリズム２５の周囲に備えるととも
に、光源からの照明光の利用効率を向上させ、かつ均一
な照明光を得るための光源である放電ランプ１とランプ
リフレクタ３とレンズ４とレンズ５、偏光変換素子６、
オプティカルインテグレータ手段である第１レンズアレ
イ７、ミラー８、第２レンズアレイ９とを含む照明光学
系と、光源用電源であるランプ電源３１とを備えるとと
もに、投写レンズ２７、クロスダイクロイックプリズム
２５、色分離光学系の並びと、照明光学系、ランプ電源
３１をこの順に配置してある。

【００３５】図７に示した実施例においては、前述の冷
却ファン６１は、前記第一の実施例と同じく投写レンズ
２７の側方に配置してあり基本構成は、前述の図４、
５、６に示したものと同様である。この時、前記冷却フ
ァン６１は、前記ランプリフレクタ３の近傍に配置され
るため熱の影響を受けやすいので断熱板６０等を配置す
る必要があるが、装置全体を小型化できるここと高さ寸
法を低減できる効果は同じである。

【００３６】筐体５１の中に投写レンズ２７を収納する
構成として、その筐体５１、すなわち収納時の液晶プロ
ジェクタの突起部を含む平面寸法が略Ａ４ファイルサイ
ズ以下の外形寸法とした。実施例の外形寸法は、奥行き
が２３０ｍｍで、幅が３０７ｍｍである。

【００３７】本実施例によれば、第１の実施例と同様
に、広く一般に普及している収納棚やキャリングケース
が利用できる外形寸法の液晶プロジェクタを得ることが
できる。

【００３８】なお、本実施例では、筐体５１に対して投
写レンズ２７が奥に収納された構成となっており、液晶
パネル表示面から投写レンズ先端までの距離を十分大き
くすることができるという効果がある。一般に、この距
離を大きくすることにより、投写レンズ設計の自由度が
広がり、より高性能の投写レンズを得ることができると
いう効果がある。

【００３９】なお、幅寸法が奥行き寸法よりも大きい構
成では、いろいろなレイアウトの変更が可能である。

【００４０】図８は、本発明の第３の実施例の液晶プロ
ジェクタの上面図である。第２の実施例との違いは、排
気ファン５０等の部品のレイアウトを工夫して、筐体５
１に対して投写レンズ２７を前側に移動した構成とした
点である。高温になる光源から発生する熱が光源以外の
構成部品に影響を及ぼさなくするために、放電ランプ
１、ランプリフレクタ３の近傍には、光源冷却用の排気
ファン５０が横方向にずらして配置されており、液晶プ
ロジェクタの筐体５１の外に熱風５２を排気する。

【００４１】本実施例の場合は、前記冷却ファン６１を
投写レンズ２７の側面でランプリフレクタ３と反対側に
配置することにより前記のランプリフレクタ３からの熱
の影響を受けることなく前記液晶パネル１４、１８、２
１を効率良く冷却可能である。またこの時前記液晶パネ
ルの冷却構造は、前記第１、第２の実施例とは左右反転
した構成であるが基本構造は同様である。さらに、前記
排気ファン５０は、図中５０'で示したようにブロアー
型のファンを用いた場合にはても効果は同じである。

【００４２】また本実施例によれば、筐体５１の後ろ側
に空きスペースを作ることができ、回路部品等のレイア
ウト設計の自由度が広がり、より高性能かつ高機能の回
路を得ることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶プロジェクタ等光学装置の高さ寸法を最小限に抑え
られるとともに、平面外径寸法もＡ４ファイルサイズ以
下の小型化が可能となる。特に、省スペース内にファン
を配置でき、複数の液晶パネルを非常に高効率にほぼ均
等な温度に冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの液
晶パネル周辺の側面図である。

【図２】従来の液晶プロジェクタの液晶パネル周辺の側
面図である。

【図３】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの上
面図である。

【図４】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの冷
却構造の斜視図である。

【図５】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの冷
却構造の斜視図である。

【図６】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの冷
却構造の下方詳細斜視図である。

【図７】本発明の第２の実施例の液晶プロジェクタの上
面図である。

【図８】本発明の第３の実施例の液晶プロジェクタの上
面図である。

【符号の説明】１…放電ランプ、２…照明光、３…ランプリフレクタ、
４…レンズ、５…レンズ、６…偏光変換素子、７…第１
レンズアレイ、８…ミラー、９…第２レンズアレイ、１
０…ダイクロイックミラー、１１…Ｒ色光、１２…Ｇお
よびＢ色光、１３…ミラー、１４…液晶パネル、１５…
ダイクロイックミラー、１６…Ｇ色光、１７…Ｂ色光、
１８…液晶パネル、１９…ミラー、２０…ミラー、２１
…液晶パネル、２２…Ｒ透過光、２３…Ｇ透過光、２４
…Ｂ透過光、２５…クロスダイクロイックプリズム、２
６…出射光、２７…投写レンズ、２８…排気ファン、２
９…筐体、３０…熱風、３１…ランプ電源、４０…ダイ
クロイックミラー、４１…Ｒ色光、４２…ＧおよびＢ色
光、４３…排気ファン、４４…筐体、４５…熱風、５０
…排気ファン、５１…筐体、５２…熱風、６１…冷却フ
ァン、６５…第一の送風ダクト、１０１…第二の送風ダ
クト、７０…第三の送風ダクト、７１…第四の送風ダク
ト、１２３…第一の案内板、１２４…第二の案内板、１
２５…第三の案内板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者賀来信行神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者小沢直弘神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者谷津雅彦神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者大内敏神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者大塚康男神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者丸山竹介神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者小沼順弘神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者吉村秀友神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立画像情報システム内Ｆターム(参考） 2H088 EA14 EA15 EA68 HA28 2K103 AA05 AA11 AA16 AB07 AB10 DA02 DA03 DA06 DA18 DA19 DA21 5C058 BA23 EA01 EA02 EA52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を赤用、緑用、青用の複数の液晶パネル
に照射し、前記液晶パネルからの光を複数のプリズム及
び投写レンズを介してスクリーン上に投写する光学装置
であって、前記投写レンズの側方に配置され、前記複数の液晶パネ
ルまでの冷却用風路を介して前記複数の液晶パネルを冷
却する第１の冷却ファンと、外気を導入し、前記複数の液晶パネルを冷却した後の空
気とを合わせて光源部を冷却するための第２の冷却ファ
ンとを有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】上記第１の冷却ファンはシロッコファンに
より、上記第２の冷却ファンは軸流ファンにより構成さ
れる請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】光を赤用、緑用、青用の複数の液晶パネル
に照射し、前記液晶パネルからの光を複数のプリズム及
び投写レンズを介してスクリーン上に投写する光学装置
であって、前記投写レンズの側方に配置され、前記複数の液晶パネ
ルまでの冷却用風路を介して前記複数の液晶パネルを冷
却する第１の冷却ファンと、外気を導入し、前記複数の液晶パネルを冷却した後の空
気とを合わせて光源部を冷却するための第２の冷却ファ
ンと、前記複数の液晶パネルと前記光源部とを冷却した空気を
排出する排気ファンとを有することを特徴とする光学装
置。
【請求項４】上記第１の冷却ファンはシロッコファンに
より、上記第２の冷却ファンと上記廃棄ファンは軸流フ
ァンにより構成される請求項３に記載の光学装置。