JP2004045990A

JP2004045990A - 表示装置

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Publication number: JP2004045990A
Application number: JP2002206009A
Authority: JP
Inventors: Takashi Uchida; 内田　隆史
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】外気の冷却空気にて冷却する表示装置の投射画像の画質劣化を防止する。
【解決手段】ランプ光源８からの照明光を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成する光学ユニット７を密閉構造の光学ユニットキャビネット７ａに収容すると共に、光学ユニット７にて形成された光学像を投射レンズ６から拡大投射する投射空間を形成する反射ミラー３とスクリーン４とを収容する上部筐体１を密閉構造として、冷却ファンにより光学エンジン５を冷却した塵埃を含む冷却空気を光学ユニットキャビネット７ａ及び上部筐体１内部へ流入させない構造とし、更に、光学ユニットキャビネット７ａに熱交換用ヒートシンクを備えて、光学ユニット７の各光学部品を冷却する。また、冷却後の冷却空気は、屈曲構造を含む消音用の排気ダクトにより下部筐体２内を経由後、上部筐体１の外側壁面の凹部に形成した上部排気ダクトを介して、上部筐体１の上面から排出させる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関し、例えば、液晶プロジェクタ装置，液晶テレビジョン装置，投射型ディスプレイ装置等の表示装置に関する。特に、液晶パネル等のライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に任意の画像を投射する表示装置において、該表示装置の排気及び防塵を効果的に行なうことを可能とする表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の表示装置としては、ランプ光源の光を、液晶素子，ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ），ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）などのライトバルブ素子に照射して、その反射光（又は透過光）を投射レンズによってスクリーン上に投射し、画像を表示するようにしたリアプロジェクタ装置がある。かかるリアプロジェクタ装置においては、光源ランプから出た光のうち、最終的に投射される光以外の光は、光学ユニット内の偏光変換素子，ライトバルブ素子，フライアレイレンズ，その周辺の光学素子等に吸収されて熱となる。このため、該光学ユニット内の偏光変換素子，ライトバルブ素子，フライアレイレンズ，その周辺の光学素子が加熱されることになる。特に、光源の高輝度化や光利用効率の向上を図るべく、光源からの照射光の出力を増加させることは、光学ユニット内の各光学部品に入射する光量を増加させることとなり、偏光変換素子，ライトバルブ素子，フライアレイレンズ，その周辺の光学素子等における発熱量を増加させることにつながる。
【０００３】
ライトバルブ素子は、一般には、半導体の駆動素子と液晶等の光学機能材料との各部品により構成されており、これら各部品は、いずれも正常に動作させるためには、所定の温度以下に保つ必要がある。また、偏光変換素子やその周辺の光学素子も、加熱による損傷を防ぐため、所定の温度以下に保つ必要がある。このため、偏光変換素子，ライトバルブ素子，その周辺の光学素子は冷却することが必要となる。従って、光学ユニット内の偏光変換素子，ライトバルブ素子，その周辺の光学素子に対しては、冷却ファン等を設けて、外部より強制的に冷却することが必須となっている。
【０００４】
また、かかる表示装置においては、光学系は、ライトバルブ素子の画像面に焦点を結ぶものである。ライトバルブ素子付近に付着する塵埃などの異物はそのまま拡大投射されて影としてスクリーンなどに映し出されることになり、投射画像の画質劣化につながる。また、インテグレータのフライアイレンズ面に塵や埃が付着すると、ライトバルブ素子面にその塵や埃の影が投影されてしまうため、特に、全面が白色等の単色画面の際には、画像として誤認識されてしまう。その他に、光学ユニット内の各光学部品に塵埃が付着すると、光源ランプからの光の透過率が減少することになり、スクリーン上に表示される投射画像の輝度が低下する。そのため、光学ユニット内における各光学部品への塵埃の付着防止も重要な課題となってくる。
【０００５】
更に、スクリーン及び反射ミラーを筐体の一部に保持固定して、投射空間を構成している上部筐体内においても、同様に、塵埃などの異物がスクリーン表面や反射ミラー表面に付着した場合、塵埃の影が投影されて投射画像上にノイズとして現れたり、光の透過率が減少することになり、スクリーン上に表示される画像の輝度が低下したりする。また、スクリーンや反射ミラーの表面は帯電し易いものであることが多く、スクリーンや反射ミラーがある上部筐体内も含めて、表示装置の筐体内を、塵埃を含む空気が大きく循環すると、空気流により帯電されたスクリーンや反射ミラーの表面に塵埃などの異物が容易に付着することとなる。また、スクリーンや反射ミラーは、表示装置の上部筐体内に保持固定される構造であるため、使用者が一旦塵埃などの異物が付着した箇所をウエス等によって清掃しようとしても、スクリーンや反射ミラーについては、表示装置自体を分解しない限り、清掃することができないという問題がある。
【０００６】
このようなリアプロジェクタ装置の冷却機構の構成として、特開２０００−１８０８１２号公報「表示装置」に示されるような構成がある。本公報においては、光学部品を収めて密閉した光学ユニットが配置された筐体と、反射ミラーやスクリーンを配置した投射空間を形成する密閉構造の筐体とに分離されている。しかし、光学ユニットを冷却する冷却空気の吸気及び排気用の通気路が、密閉構造の２つの筐体間に設けられており、光学ユニット側に設けられた冷却ファン等により投射空間内の空気を該通気路から光学ユニットに送り込んで、光学ユニット内の光学部品を冷却し、冷却した後の空気を通気路を介して、投射空間内に放出させるように、２つの筐体間を空気が循環されるように構成している。
【０００７】
また、特開２０００−１４７４４９号公報「液晶プロジェクションテレビ」に示されている構成においては、冷却を必要とする光学ユニットを、スクリーンとミラーを含む投射空間を形成している上部筐体内に配置して密閉構造とし、電源や光源ランプ等を含む発熱ブロックと空間的に分離して、該上部筐体の密閉空間内に配設された光学ユニットを冷却ファンにより強制空冷を行ない、光学ユニット内の各光学部品を冷却するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術として、例えば、特開２０００−１８０８１２号公報に示される構成の場合、光学ユニットを冷却するための空気を、ミラーとスクリーンを含めた投射空間から通気路を介して光学ユニットに循環させて、光学ユニットからの排気を通気路を介して大きな投射空間に対して行なうことにより、放熱を行なっている。しかしながら、投射空間内にある空気の対流により、スクリーン表面や反射ミラー表面に空気流の摩擦が生じる結果、スクリーン表面や反射ミラー表面に静電気が発生して、循環している空気中に含まれている塵埃がスクリーン表面や反射ミラー表面に付着してしまい、輝度低下を起こし、投射画像上にゴミが表示されてしまうといった問題が生じる。
【０００９】
また、特開２０００−１４７４４９号公報に示される構成の場合、光学ユニットとスクリーン，反射ミラーを含む上部筐体を、電源や光源ランプなどの発熱ブロックから完全に分離して密閉構造とすることにより、発熱ブロックからの熱を遮断することとしている。しかしながら、上部筐体内の光学ユニットを冷却するために、冷却ファン等により上部筐体内の内部空気をスクリーン，反射ミラーの表面も含めて循環させている。而して、前述の特開２０００−１８０８１２号公報の場合と同様に、スクリーン表面や反射ミラー表面に静電気を生起させ、内部空気内に含まれている塵埃がスクリーン表面や反射ミラー表面に付着する問題を回避することができない。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、スクリーンやミラーが固定配置されて投射空間を形成する上部筐体内を外部から完全に遮断した密閉構造にして、光学ユニットや光源ランプなどを冷却する冷却空気の流入を完全に遮断して、空気の対流が起こらないようにすることにより、スクリーン表面やミラー表面へ塵埃が付着しないようにすると共に、偏光変換素子，フライアレイレンズ，ライトバルブ素子，ダイクロイックミラーなどの各種光学部品からなる光学ユニットをも密閉構造とすることにより、光学ユニットの各光学部品への塵埃の付着も防止することにより、輝度低下を起こすことがなく、また、スクリーン上の投射画像にゴミが表示されるといった問題が生じることがない表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の技術手段は、照明光を射出するランプ光源と、該ランプ光源から射出された前記照明光の光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成する光学ユニットと、該光学ユニットにて形成された前記光学像を拡大投射させる投射光を射出する投射レンズとを含む光学エンジンと、該光学エンジンの前記投射レンズより射出された前記投射光をスクリーン上に拡大投射する投射空間とを備えている表示装置において、前記光学エンジンを冷却するために冷却ファンにより強制的に冷却空気を循環させる構造を有し、かつ、該冷却空気の排気経路が前記光学エンジン及び前記投射空間内における光束の光路を妨げない箇所に形成されている表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１２】
第２の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の表示装置において、前記光学エンジンを収容する下部筐体と、前記投射空間を形成し、前記スクリーンやミラーを保持する上部筐体とに空間的に分離すると共に、前記上部筐体を密閉構造とし、前記光学エンジンを冷却した冷却空気が前記上部筐体内部に流入しないように構成している表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１３】
第３の技術手段は、前記第１又は第２の技術手段に記載の表示装置において、前記下部筐体に収容されている前記光学エンジンのうち、前記光学ユニットを光学ユニットキャビネットに収容し、該光学ユニットキャビネットを密閉構造とし、前記光学エンジンを冷却する冷却空気が該光学ユニットキャビネット内部には流入しないように構成する表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１４】
第４の技術手段は、前記第３の技術手段に記載の表示装置において、密閉構造からなる前記光学ユニットキャビネットに収容された前記光学ユニットの各光学部品を冷却するために、該光学ユニットキャビネットに熱交換用ヒートシンクを備えて構成している表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１５】
第５の技術手段は、前記第１乃至第４の技術手段のいずれかに記載の表示装置において、前記下部筐体に収容されている前記光学エンジンを前記冷却空気により冷却する際に、前記下部筐体に収容されている電源部及び電気回路部をも前記冷却空気により冷却するように構成されている表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１６】
第６の技術手段は、前記第１乃至第５の技術手段のいずれかに記載の表示装置において、前記光学エンジンを冷却した前記冷却空気の前記排気経路が、前記下部筐体内を経由した後、前記上部筐体の外側壁面を利用して前記上部筐体の上方向に排気されるように構成されている表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１７】
第７の技術手段は、前記第１乃至第６の技術手段のいずれかに記載の表示装置において、前記冷却空気の前記排気経路内に、屈曲構造を含む消音用のダクト形状が形成されている表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１８】
第８の技術手段は、前記第１乃至第７の技術手段のいずれかに記載の表示装置において、前記冷却空気の前記排気経路の最終排気口が前記上部筐体の上面に配設されている表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る表示装置の実施形態の一例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る表示装置の一例であるリアプロジェクタ装置の構成例を示す横断面図である。
図１に示すように、リアプロジェクタ装置は、反射ミラー３，スクリーン４を保持固定して収容し、投射空間を形成する上部筐体１と、ランプ光源８，光学ユニット７，投射レンズ６などを含む光学エンジン５を収容する下部筐体２とに分離された構造からなっている。
【００２０】
また、上部筐体１は、投射レンズ６から射出される投射光を反射するための反射ミラー３を保持固定する後部キャビネット１ａと、投射画像を表示するためのスクリーン４を保持固定する前面枠１ｂとからなっており、投射レンズ６から拡大投射されてくる光学像の投射光を、反射ミラー３を用いて、スクリーン４上に拡大投射する投射空間を形成している。
ここに、上部筐体１は、下部筐体２との間のみならず、外部の空気とは完全に遮断密閉された密閉構造とされており、リアプロジェクタ装置の組立て時を除いて、上部筐体１内部に外気が流入することはない。なお、図１において、矢印は、投射レンズ６から射出された拡大光学像の投射光の光線を示している。
【００２１】
一方、下部筐体２には、光学エンジン５の他に、該光学エンジン５への電源を供給する電源ユニット基板９や該光学エンジンに対して画像情報や各種制御情報を供給する電気回路基板１０なども収容されている。光学エンジン５には、照射光を射出するランプ光源８，ランプ光源８から射出された照明光の光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成する光学ユニット７と、光学ユニット７にて形成された前記光学像を拡大投射させる投射光を射出する投射レンズ６とが含まれている。
【００２２】
また、光学ユニット７は、偏光変換素子，フライアレイレンズ，ライトバルブ素子，ダイクロイックミラーなどの各種光学部品からなっており、かかる各種光学部品に塵埃が付着しないように、光学ユニット７全体は、密閉構造の光学ユニットキャビネット７ａ内に収容されている。更に、光学ユニット７や、発熱源となるランプ光源８や電源ユニット基板９及び電気回路基板１０などを冷却するための冷却空気を外部から吸入するために、下部筐体２の側面には、吸気口１１も穿設されている。
【００２３】
図２は、本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における光学エンジン５内部の光学部品の構成を示す上断面図である。図３は、図２に示す光学エンジン５内部の光学部品の構成を冷却部品の構成と共に示す側断面図である。図２及び図３には、光学ユニット７内の照射光の光路を太い矢印によって示している。
ランプ光源８は、可視域にスペクトルを有する高圧水銀ランプ，メタルハライドランプなどからなる白色光源である。該ランプ光源８は、放物面形状をしたリフレクタ１５の焦点位置に配置されており、ランプ光源８より発した光束は概略平行光となって、リフレクタ１５の出射口前方の光学ユニット７方向に出射されて、光学ユニット７の前段のＵＶ−ＩＲ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ‐Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｙ）フィルタ１６において、不可視域をカットして、第１フライアイレンズ１７に到達する。
【００２４】
第１フライアイレンズ１７は、矩形のレンズセルを多数配列した形状からなっており、各レンズセルの矩形形状は、後述の回転プリズム２８前方の集光位置における光束断面形状と相似形状となっている。第１フライアイレンズ１７の各レンズセルは、第２フライアイレンズ１８の各レンズセルと１対１に対応しており、ランプ光源８より入射した概略平行光が、第２フライアイレンズ１８の対応する各レンズセルの中心付近に焦点を結ぶように、第１フライアイレンズ１７の各レンズセルの中心位置，焦点距離などが決められている。
【００２５】
第１フライアイレンズ１７から第２フライアイレンズ１８を経た光は、偏光変換素子（偏光ビームスプリッタＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１９を介して偏光された後、ダイクロイックミラー２５，２６，２７によって、青，赤，緑の３色光に分離されて、それぞれ別の光路に分けられた後、青，赤，緑の３色光のどの光路においても、各色光の光束は、コンデンサレンズ２１によって、矩形形状にされて、回転プリズム２８前方に集光される。
【００２６】
ここで、集光された各色光の光束は、第１フライアイレンズ１７の各レンズセルと光学的に共役な位置関係にある。即ち、第１フライアイレンズ１７の各レンズセルからの出射光は、第２フライアイレンズ１８及びコンデンサレンズ２１によって、一定の倍率で回転プリズム２８の前方に結像させられている。また、集光された各色光の光束の断面形状は、第１フライアイレンズ１７のレンズセル形状と相似であり、かつ、後段のライトバルブ素子２４上をスクロールする帯状の照明領域とも相似である。
【００２７】
矩形形状に集光された各色光の光束は、回転プリズム２８を経て、各ダイクロイックミラー２５，２６，２７によって同一光路上に集められながら、リレーレンズ２２と全反射ミラー２０とを通過した後、入射偏光板２３，ダイクロイックプリズム２９を介してライトバルブ素子２４上に一定の倍率で結像する。ここでは、下段からの光束は、全反射ミラー２０によって９０°曲げられて上段のライトバルブ素子２４の方向へ出射する構造が採用されている。また、回転プリズム２８は、正方形断面をした四角柱であり、一定の角速度で回転しており、ライトバルブ素子２４上に結像する矩形形状の光束断面が、帯状の照明領域としてライトバルブ素子２４上をスクロールするようにされている。ライトバルブ素子２４で反射された光学像の光束は、ダイクロイックプリズム２９により投射レンズ６へ入射され、拡大光学像の投射光とされて、上部筐体１内の反射ミラー３に向けて射出される。
【００２８】
光学エンジン５内、特に光学ユニット７内において、ランプ光源８から出た光の一部は、偏光変換素子１９，ライトバルブ素子２４やその周辺の光学素子等に吸収されて熱となるが、特に、偏光変換素子１９，ライトバルブ素子２４，入射偏光板２３は発熱し易いため、所定温度以下に冷却する必要がある。
そこで、光学エンジンの冷却構造として、図３に示すごとく、強制冷却ファン３２を用いて、吸気口１１から吸引した外気（冷却空気）により光学エンジン５内を冷却すると共に、密閉構造の光学ユニットキャビネット７ａ内に収容されている光学ユニット７の各光学部品を、熱交換用ヒートシンク３１を用いて熱交換することにより冷却し、更に、ライトバルブ用放熱板３０を用いて、ライトバルブ素子２４に蓄積されている熱を放熱させることとしている。
【００２９】
ここで、偏光変換素子１９，ライトバルブ素子２４，その他の光学部品、例えば、第１，第２フライアレイレンズ１７，１８やコンデンサレンズ２１やダイクロイックミラー２５，２６，２７や全反射ミラー２０といった光学部品は塵や埃が付着しやすく、一旦、塵埃が付着してしまうと、画像への映り込みや、透過率の減少による輝度低下を招き、スクリーン４上に拡大投射される画像の画質劣化をもたらすこととなる。
【００３０】
そこで、次に、本発明における光学エンジン５に対する冷却構造について、図４を用いて、更に詳細に説明する。
ここに、図４は、図３に示す光学エンジン５内部における光学部品の冷却空気の流れを示す側断面図（図４（Ａ））と背断面図（図４（Ｂ））である。細い矢印線は、光学ユニットキャビネット７ａ内の光学ユニット７の光学部品を冷却するための空気の流れを示し、太い矢印線は、光学ユニットキャビネット７ａ外部に配置されている発熱源であるランプ光源８や、図４には図示していない電源ユニット基板９，電気回路基板１０などの下部筐体２内の各部品を冷却するための空気の流れを示している。
【００３１】
本発明においては、図４に示すように、偏光変換素子１９，ライトバルブ素子２４，その他の光学部品、例えば、第１，第２フライアレイレンズ１７，１８やコンデンサレンズ２１やダイクロイックミラー２５，２６，２７や全反射ミラー２０といった塵埃が付着し易い光学部品を含む光学ユニット７全体を、密閉空間を形成する光学ユニットキャビネット７ａ内に収容している。而して、光学ユニットキャビネット７ａ内のみを循環する空気を対流させることにより、光学ユニット７を構成する各光学部品を冷却し、外部から塵埃を含んだ空気が光学ユニットキャビネット７ａの内部には進入しない構造としている。
【００３２】
更に、光学ユニットキャビネット７ａの外部空間においては、強制冷却ファン３２を使って、光学ユニットキャビネット７ａの密閉空間内と連接している熱交換用ヒートシンク３１の外側部に光学ユニット冷却空気吸入口３３から吸い込んだ冷却空気を強制的に流し、ユニットキャビネット５の密閉空間内の発熱を放熱させている。
また、強制冷却ファン３２を使って、光学ユニット冷却空気吸入口３３から吸い込まれる直前の冷却空気をライトバルブ用放熱板３０周辺に流すことにより、ライトバルブ素子２４の熱を放熱させている。
また、ランプ光源８も、同様に、強制冷却ファン３２を使って、光学エンジン５の下方向にあるランプ光源冷却空気吸入口３４から吸い込んだ空気をランプ光源８の下方向から流すことにより、所定の許容動作温度に冷却している。
【００３３】
図５は、本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置の下部筐体２内部の冷却空気の流路を示す横断面図である。前述のごとく、密閉構造の光学ユニットキャビネット７ａ内に収容されている光学ユニット７の各光学部品や、ランプ光源８，電源ユニット基板９，電気回路基板１０や投射レンズ６を冷却するために、冷却用の外気は、リアプロジェクタ装置の背面（又は前面）に穿設されている吸気口１１から取り込まれて、ランプ光源８等に比して、発熱量が比較的少ない電気回路基板１０や電源ユニット基板９などの部品を通過して、それぞれを冷却した後、ランプ光源８や投射レンズ６や光学ユニット７を含む光学エンジン５へ流れ込む。
【００３４】
光学エンジン５へ流れ込んでくる冷却空気のうち、図４に示したように、光学ユニット冷却空気吸入口３３から光学エンジン５に流入した冷却空気は、熱交換用ヒートシンク３１にて、光学ユニットキャビネット７ａ内の密閉空間で発熱されている発熱分を冷却し、一方、図４に示したように、ランプ光源冷却空気吸入口３４から吸い込まれた冷却空気は、ランプ光源８を冷却した後、強制冷却ファン３２によって光学エンジン５の上方へと排気され、図５に示すように、排気ダクト１３を通して、下部筐体２の背面（後端部）上方向に導かれる。
【００３５】
図６は、本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における排気ダクトの構成例を示す上断面図であり、下部筐体２内を冷却した空気を排気する排気構造を示すものである。排気ダクト１３は、光学エンジン５の上面に配設されている強制冷却ファン３２に密着した形で配設されており、下部筐体２内を背面方向へ即ちリアプロジェクタ装置後端部へと導かれる屈曲構造からなっている。
下部筐体２内の背面（後端部）に導かれた排気ダクト１３は、９０度、上方向に屈曲されて、上部筐体１の外側壁面の凹形状に設けられた上部排気ダクト１３ａに接続されている。上部排気ダクト１３ａは、上部筐体１の外側壁面に沿って上側方向に、下部筐体２の排気ダクト１３から排気されてくる冷却空気を排気させる。
ここに、上部排気ダクト１３ａの配設位置は、前述のごとく、上部筐体１の外側壁面を利用して形成されており、図６の矢印にて示しているように、投射レンズ６から射出された投射光が、上部筐体１内の反射ミラー３で反射されて、スクリーン４へと向かう投射光の光線にかからないような場所に形成されている。
【００３６】
図７は、本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における排気ダクトの構成例を示す横断面図であり、下部筐体２内を冷却した空気を排気する排気構造を、図６と異なるリアプロジェクタ装置の横方向から示しているものである。図７に示すように、光学エンジン５の上面に密着した形で強制冷却ファン３２の上方に配設されている屈曲構造からなる排気ダクト１３は、リアプロジェクタ装置背面の後端部へと導かれた後、該後端部にて、９０度上方向へ角度を変えて、下部筐体２の上面から外側に導かれ、上部筐体１の上部排気ダクト１３ａに接続される。
【００３７】
上部排気ダクト１３ａは、意匠面の配慮から凹形状とされている後部キャビネット１ａの外側壁面を利用して形成されており、リアプロジェクタ装置の上部筐体１の外側から、該凹形状の後部キャビネット１ａの外側壁面を包み込むように、蓋１４を取り付けることにより、完全な筒状の上部排気ダクト１３ａとされて、排気用のダクトが形成されている。上部排気ダクト１３ａを通して排気されてくる空気は、リアプロジェクタ装置の上部筐体１の後端部上面に設けられている排気口１２から外部に排気される。
【００３８】
而して、冷却空気の排気径路が、排気ダクト１３を経由して、上部筐体１の外部壁面を利用して形成されている上部排気ダクト１３ａからなっていることにより、投射空間を形成する上部筐体１の内部と該排気径路とが完全に分離された構造とされており、冷却空気の該排気経路が、前記投射空間内における光束の光路を妨げない箇所に形成されていると共に、光学エンジン５内における照明光の光束の光路を妨げない箇所に形成されていることになる。
【００３９】
図８は、本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における吸気口１１及び排気口１２の構成例を示す後方斜視図であり、矢印は、冷却空気の吸入及び排気方向を示している。即ち、図８に示すように、リアプロジェクタ装置の下部筐体２の左方向から吸気口１１を経由して吸い込まれた冷却空気は、電気回路基板１０，電源ユニット基板９を冷却した後、光学ユニット７及びランプ光源８を冷却して、屈曲構造の排気ダクト１３を介して、リアプロジェクタ装置の上部筐体１の右側方向に導かれ、更に、蓋１４の内側に設けられている上部排気ダクト１３ａを通過して上部筐体１の右側上面に設けられている排気口１２から排気される。
【００４０】
なお、本発明に係る表示装置の一例であるリアプロジェクタ装置の冷却構造において、光学エンジン５内の強制冷却ファン３２により強制的に吸引された冷却空気は、排気ダクト１３及び上部排気ダクト１３ａ中に適当な間隔を置いて複数箇所設けられている吸引用ファンによって強制的にリアプロジェクタ装置の外側に排気させることにより、光学エンジン５内を冷却空気（外気）が強制的に循環するように構成されている。このとき、外気中には、塵や埃が混じっており、長期に亘って、リアプロジェクタ装置を使用した場合においては、冷却空気の流路（吸入及び排気の径路）内には、外気中に含まれている塵や埃が付着する可能性が大きい。
【００４１】
前述の図５に示したごとく、吸気口１１の近傍に配置された電気回路基板１０や電源ユニット基板９に搭載されている電気部品は、直接、塵や埃が混じっている外気に触れてしまうため、塵や埃が該電気部品に付着する可能性がある。しかしながら、これらの電気部品はいわゆる光学的部品ではないので、本リアプロジェクタ装置が投射する画像に対して直接影響を与えることはない。
【００４２】
ところが、光学エンジン５内、特に光学ユニット７内の光学部品に、もし、塵や埃が付着した場合、前述のごとく、スクリーン４上に映される画像に塵や埃が映り込むことや、透過率の減少による輝度低下を招くこととなる。
本発明に係る表示装置においては、前述のごとく、光学ユニット７は他の光学部品とは完全に分離された密閉構造の光学ユニットキャビネット７ａ内部に収容されており、かつ、密閉構造の光学ユニットキャビネット７ａ内の内部空間のみを循環する空気によって、偏光変換素子１９，フライアイレンズ１７，１８やライトバルブ素子２４などの冷却を要する光学部品を冷却している構造としているので、塵や埃が光学ユニット７の光学部品に付着して投射画像の画質劣化を生じるような問題は発生しない。
【００４３】
また、リアプロジェクタ装置製造段階において、光学ユニット７内部に塵埃が混入することを予め防止する対策が採られており、光学ユニット７を構成する各光学部品に付着している塵埃をまず除去した後、クリーンルーム内にて光学ユニット７が組立てられるようにされている。
【００４４】
光学ユニット７を光学ユニットキャビネット７ａの熱交換用ヒートシンク３１にて冷却した後の冷却空気は、前述のごとく、排気ダクト１３へ流入した後、リアプロジェクタ装置の後端部まで導かれ、上方向に方向変換した後、上部排気ダクト１３ａに引き継がれて、下部筐体２から上部筐体１へと移動して、最終的に、上部筐体１の上面に達し、リアプロジェクタ装置の上面の排気口１２から外部へ排気される。
【００４５】
上部筐体１においては、投射レンズ６から拡大投射された投射光が、反射ミラー３で反射されて、スクリーン４上へ投射されるが、一方、冷却空気を排気する上部排気ダクト１３ａは、上部筐体１内部（即ち投射空間内）の前記投射光の光路と交錯することがない上部筐体１の後端部外側壁面の全く光線が当たらない凹部を利用して形成されているので、前記投射光を乱すことがなく、かつ、排気される冷却空気流により反射ミラー３やスクリーン４の表面に塵埃が付着することもなく、スクリーン４上に形成される投射画像の画質劣化を生じさせることを防止することができると共に、リアプロジェクタ装置のデッドスペースを有効利用して、容積効率が向上する形態で、冷却空気の排気径路を無駄なく確保することができる。
【００４６】
また、通常、リアプロジェクタ装置のような投射型表示装置にあっては、光学ユニットを収容している下部筐体内に設けられた排気口から直接排気するように構成されているため、強制空冷を行なうための強制冷却ファンの回転音が外部に伝わり易く、外部に対する騒音が問題となっている。しかしながら、強制冷却ファンという騒音源から排気口までの距離が短いため、騒音の伝搬経路を長く確保する必要がある防音構造を構築することも難しくなっている。
【００４７】
かかる騒音問題に対して、本発明に係る表示装置の一例である前記リアプロジェクタ装置においては、下部筐体２内の光学エンジン５などを冷却した後の冷却空気を外部に排気する排気口１２を、上部筐体１側の後端部上面に配置すると共に、屈曲構造を含む消音用のダクト形状を有する排気ダクト１３を用いているため、下部筐体２内に配設された騒音源である強制冷却ファン３２の回転音を減衰させるのに十分な経路長を確保することができると共に、騒音の減衰に効果のあるダクト形状を構成することができる。
【００４８】
また、冷却空気の排気経路の排気口を上部筐体の上面に配設しているので、本表示装置を使用場所に設置せんとする際に、近接配置される壁などの部材があったとしても、該部材により排気口が塞がれてしまうことを防ぐことができ、排気するに充分な距離を確保すべく、例えば、表示装置背面と他の部材との間の距離を数ｃｍから数十ｃｍ離して設置する必要もなく、自由なレイアウトで設置することができる。
【００４９】
また、上部筐体１側においては、上部排気ダクト１３ａは、後部キャビネット１ａの外側壁面を利用しており、スクリーン４や反射ミラー３が配設されて、投射レンズ６からの投射光の光路とされている上部筐体１内部とは完全に分離されているので、上部排気ダクト１３ａ内を流れる冷却空気に含まれている塵埃などが、上部筐体１内部に入り込んでスクリーン４や反射ミラー３に付着することもない。
【００５０】
なお、上部筐体１内部に上部排気ダクトを配置するような構造とする場合にあっては、スクリーン４を前面枠１ｂに取り付ける前に、上部排気ダクト用の蓋を取付ける必要があり、組立てが煩雑化してしまうが、本発明に係る表示装置の一例である前記リアプロジェクタ装置における上部筐体１側の上部排気ダクト１３ａについては、後部キャビネット１ａの外側面に蓋１４を外側から取り付けさえすれば、上部排気ダクト１３ａを形成することができるので、組立てが容易となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る表示装置によれば、偏光変換素子，コンデンサレンズ，フライアレイレンズ，ライトバルブ素子などの光学部品からなり、ランプ光源からの照明光の利用効率を確保しつつ、光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成する光学ユニットと、該光学ユニットにより形成された光学像を投射レンズにより投射して、反射ミラーを介してスクリーン上に拡大投射する投射空間とを備えている表示装置において、ランプ光源，光学ユニット，投射レンズを含む光学エンジンのうち、特に、光学ユニットを構成する各種光学部品への塵埃の付着を防止することができるのみならず、投射空間を構成する反射ミラーやスクリーンへの塵埃の付着も確実に防止することができる表示装置を提供することが可能となる。
【００５２】
即ち、光学ユニット、ランプ光源及び電源ユニットや電気回路を冷却する冷却空気の排気径路を、表示装置の筐体内又は筐体表面にある凹部に形成すると共に、光学系の光路を妨げない個所に配設させることとしているので、排気する冷却空気に含まれる塵埃が、光学エンジンの各光学部品や反射ミラー、スクリーン表面に付着することを防止することができ、投射画像の画質を確保しつつ、かつ、表示装置のデッドスペースを有効利用して、容積効率が良い表示装置を作ることができる。
【００５３】
また、ランプ光源，光学ユニット，投射レンズなどからなる光学エンジンや電源ユニットや電気回路を収容する下部筐体と、反射ミラーやスクリーンなどを収容して保持固定して、投射空間を形成する上部筐体とを空間的に完全に分離すると共に、反射ミラーやスクリーンを含む投射空間を形成する上部筐体を密閉構造として構成することにより、下部筐体に収容されている光学ユニットなどを冷却するために吸入される外気に塵埃が含まれていたとしても、密閉構造の上部筐体内に収容されている反射ミラーやスクリーンの表面に塵埃が付着することがなく、投射画像の画質が劣化してしまうことを防止することができる。
【００５４】
更に、偏光変換素子，コンデンサレンズ，フライアレイレンズ，ライトバルブ素子などの各種光学部品からなり、画像情報に対応した光学像の形成を行なう光学ユニットを収容する光学ユニットキャビネットが密閉構造からなり、更に、ヒートシンクを用いて熱交換を行なうことにより、密閉構造の光学ユニットキャビネット内に収容されている光学ユニットの各光学部品を冷却する構造としているので、密閉構造の光学ユニットキャビネット内に収容されている光学ユニットの各光学部品に塵埃が付着することがなく、画像情報に忠実な高画質の光学像を形成することができる。
【００５５】
更に、下部筐体に収容している光学ユニットなどを冷却する冷却空気の排気経路を、反射ミラーやスクリーンを収容する上部筐体の後部キャビネット外側壁面の凹部を利用して形成させることとしているので、上部筐体の内部と排気経路とを完全に分離することが可能であり、上部筐体に収容されている反射ミラーやスクリーンに排気される冷却空気が触れることを防止することができ、反射ミラーやスクリーンの表面に排気される冷却空気に含まれている塵埃が付着してしまうことを完全に防ぐことができ、投射画像の画質を確保することができる。
【００５６】
更に、下部筐体に収容している光学ユニットなどを冷却する冷却空気の排気経路として、下部筐体から上部筐体に亘る排気ダクトを形成することとしているので、騒音源である強制冷却ファンから排気口に至るまでの経路長を長くし、強制冷却ファンの騒音を減衰させるのに充分な径路長を確保することが可能になると共に、冷却空気の排気経路内に屈折構造を含む消音用のダクト形状を形成することが可能であり、外部への騒音防止を図ることができる。
【００５７】
更に、冷却空気の排気経路の排気口を表示装置の上部筐体上面に配設しているので、本表示装置を使用場所に設置せんとする際に、近接配置される壁などの部材があったとしても、該部材により排気口が塞がれてしまうことを防ぐことができ、排気するに充分な距離を確保すべく、例えば、表示装置背面と他の部材との間の距離を数ｃｍから数十ｃｍ離して設置する必要もなく、自由なレイアウトで設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置の一例であるリアプロジェクタ装置の構成例を示す横断面図である。
【図２】本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における光学エンジン内部の光学部品の構成を示す上断面図である。
【図３】本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における光学エンジン内部の光学部品の構成を冷却部品の構成と共に示す側断面図である。
【図４】本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における光学エンジン内部の光学部品の冷却空気の流れを示す側断面図と背断面図である。
【図５】本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置の下部筐体内部の冷却空気流路を示す横断面図である。
【図６】本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における排気ダクトの構成例を示す上断面図である。
【図７】本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における排気ダクトの構成例を示す横断面図である。
【図８】本発明に係る表示装置の一例として図１に示すリアプロジェクタ装置における吸気口及び排気口の構成例を示す後方斜視図である。
【符号の説明】
１…上部筐体、１ａ…後部キャビネット、１ｂ…前面枠、２…下部筐体、３…反射ミラー、４…スクリーン、５…光学エンジン、６…投射レンズ、７…光学ユニット、７ａ…光学ユニットキャビネット、８…ランプ光源、９…電源ユニット基板、１０…電気回路基板、１１…吸気口、１２…排気口、１３…排気ダクト、１３ａ…上部排気ダクト、１４…蓋、１５…リフレクタ、１６…ＵＶ−ＩＲフィルタ、１７…第１フライアイレンズ、１８…第２フライアイレンズ、１９…偏光変換素子、２０…全反射ミラー、２１…コンデンサレンズ、２２…リレーレンズ、２３…入射偏光板、２４…ライトバルブ素子、２５，２６，２７…ダイクロイックミラー、２８…回転プリズム、２９…ダイクロイックプリズム、３０…ライトバルブ用放熱板、３１…熱交換用ヒートシンク、３２…強制冷却ファン、３３…光学ユニット冷却空気吸入口、３４…ランプ光源冷却空気吸入口。

Claims

照明光を射出するランプ光源と、該ランプ光源から射出された前記照明光の光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成する光学ユニットと、該光学ユニットにて形成された前記光学像を拡大投射させる投射光を射出する投射レンズとを含む光学エンジンと、該光学エンジンの前記投射レンズより射出された前記投射光をスクリーン上に拡大投射する投射空間とを備えている表示装置において、前記光学エンジンを冷却するために冷却ファンにより強制的に冷却空気を循環させる構造を有し、かつ、該冷却空気の排気経路が前記光学エンジン及び前記投射空間内における光束の光路を妨げない箇所に形成されていることを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、前記光学エンジンを収容する下部筐体と、前記投射空間を形成し、前記スクリーンやミラーを保持する上部筐体とに空間的に分離すると共に、前記上部筐体を密閉構造とし、前記光学エンジンを冷却した冷却空気が前記上部筐体内部に流入しないように構成していることを特徴とする表示装置。
請求項１又は２に記載の表示装置において、前記下部筐体に収容されている前記光学エンジンのうち、前記光学ユニットを光学ユニットキャビネットに収容し、該光学ユニットキャビネットを密閉構造とし、前記光学エンジンを冷却する冷却空気が該光学キャビネット内部には流入しないように構成することを特徴とする表示装置。
請求項３に記載の表示装置において、密閉構造からなる前記光学ユニットキャビネットに収容された前記光学ユニットの各光学部品を冷却するために、該光学ユニットキャビネットに熱交換用ヒートシンクを備えて構成していることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置において、前記下部筐体に収容されている前記光学エンジンを前記冷却空気により冷却する際に、前記下部筐体に収容されている電源部及び電気回路部をも前記冷却空気により冷却するように構成されていることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置において、前記光学エンジンを冷却した前記冷却空気の前記排気経路が、前記下部筐体内を経由した後、前記上部筐体の外側壁面を利用して前記上部筐体の上方向に排気されるように構成されていることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の表示装置において、前記冷却空気の前記排気経路内に、屈曲構造を含む消音用のダクト形状が形成されていることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至７のいずれかに記載の表示装置において、前記冷却空気の前記排気経路の最終排気口が前記上部筐体の上面に配設されていることを特徴とする表示装置。