JP2004053692A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射ランプからの光が照射される光学素子を効率的に冷却する。
【解決手段】光学素子であるロッドレンズ３は、投射ランプ１ａからの光が集光される部分に配置されている。ここで、符号２は、モーターＭによって回転駆動されるカラーホイールを示し、符号１４は冷却ファンを示すが、冷却ファン１４はカラーホイール２に対して冷却風を吹き付けるようになっている。したがって、その冷却風はカラーホイール２にて方向変更され、かつ増速された上でロッドレンズ３に導かれる。これにより、冷却ファン１４はロッドレンズ３から離れた位置に配置されているにもかかわらず、ロッドレンズ３を効率的に冷却することができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライトバルブにて変調した光を投射することに基づき画像を表示する投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネル等のライトバルブにて変調した光を投射することに基づき画像を表示する投射型表示装置としては、種々の構造のものが提案されている。
【０００３】
その一つとして、カラーホイールを回転駆動することによって白色光を分光し、その光を利用してカラー表示するようにするものがある。
【０００４】
図１３は、そのような従来の投射型表示装置の構造の一例を示す模式図である。この投射型表示装置Ｄ４は、白色光を照射する投射ランプ１を備えており、投射ランプ１の前方には全反射ミラー６が配置されて、ランプ１からの光を反射するようになっている。さらに、そのミラー６の側方には、
・　該ミラー６にて反射された光をライトバルブ１０の表示領域に最適に照射するためのロッドインテグレーターレンズ（以降ロッドレンズと称する）３や、
・　リレーレンズ４や、
・　フィールドレンズ５や、
・　照射された光を変調するライトバルブ１０や、
・　ライトバルブ１０によって変調された変調光をスクリーン（不図示）に拡大投射する投射レンズ１１、
などが順に配置されている。なお、符号１２は、筐体を示し、符号１３は、前記ロッドレンズ３を保持固定するためのロッドレンズホルダーを示し、符号１４は、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー１３を冷却する為の冷却ファンを示す。
【０００５】
ここで、図１４は、投射ランプ１の詳細構造を示す断面図であるが、この図に示されるように、投射ランプ１は、ランプ管１ａと、該ランプ管１ａの背後に配置された楕円反射鏡１ｂとによって構成されており、楕円反射鏡１ｂは、反射面が光軸Ａ１を回転対称とする楕円面形状（符号Ｒ１参照）を呈している。そして、この楕円反射鏡１ｂは２つの焦点（以下、“第１焦点Ｆ１”“第２焦点Ｆ２”とする）を有しており、上述したランプ管１ａ（正確には光を発する部分）は第１焦点Ｆ１に配置されている。なお、図１４では、光軸Ａ１上の第２焦点Ｆ２に光Ｌ１１が集光されるようになっているが、実際の装置では図１３に符号６で示すように全反射ミラー６が配置されているため、光Ｌ１１は反射されてロッドレンズ３の端面３ａに集光されることとなる。なお、ロッドレンズ３は、四角柱形状の光学素子であり、透明なガラスまたは樹脂材料で形成されていて、側面（入射端面３ａや出射端面３ｂ以外の面）は全反射面となっている。
【０００６】
いま、投射ランプ１が点灯されると、その出射光Ｌ１１は、楕円反射鏡１ｂ及び全反射ミラー６によってロッドレンズ３の端面３ａの近傍に集光される。その後、光は、入射端面３ａからロッドレンズ３に入射され、側面で全反射され（或いは全反射されずに出射端面３ｂから出射され）均一光とされる。その出射光Ｌ１２は、リレーレンズ４およびフィールドレンズ５を通過することによって平行光束とされ、ライトバルブ１０を通過することによって光像に変換され、投射レンズ１１を通過することによってスクリーン（不図示）に拡大投射される。
【０００７】
なお、全反射ミラー６とロッドレンズ３との間にはカラーホイール２が配置されている。このカラーホイール２は、図１５に示すように、色の異なるカラーフィルター部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを複数有しており、モーターＭによって回転されるように構成されている。このようなカラーホイール２が配置されているため、ロッドレンズ３からライトバルブ１０には色の異なる光が順次供給されることとなり、スクリーンには各色光像が投影されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したロッドレンズ３やロッドレンズホルダー１３は、光Ｌ１１が集光される部分に配置されているために高温になり易く、冷却ファン１４で冷却する必要がある。
【０００９】
しかし、上述のようにカラーホイール２やモーターＭが配置されていることから、ロッドレンズ３の近傍に冷却ファン１４を配置することは困難である。したがって、冷却ファン１４はロッドレンズ３から離れた位置に配置せざるを得ず、ロッドレンズ３等を効率良く冷却できないという問題があった。つまり、冷却ファン１４の設置位置がロッドレンズ３及びロッドレンズホルダー１３から離れる場合や、または前記冷却ファン１４からの冷却風をロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー１３に、直接送風できない向きに設置した場合等では、前記冷却風がロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー１３に届く前に、他の光学部品や構造部材が障害となって、その冷却が不十分となる場合があった。
【００１０】
そこで、本発明は、光学素子の冷却効率の悪化を防止する投射型表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、白色光を出射する光源と、回転駆動されることに基づき前記光源からの光を分光するカラーホイールと、該カラーホイールの近傍であって前記光源からの光が集光される部分に配置される光学素子と、光を変調するライトバルブと、を備え、前記光源からの光が前記カラーホイールによって分光され、前記光学素子を透過し、前記ライトバルブにて変調された上で投射される投射型表示装置において、
前記カラーホイールに冷却風を吹き付けるように冷却ファンが配置され、かつ、
該冷却ファンからの冷却風が、回転駆動される前記カラーホイールに吹き付けられた上で前記光学素子に導かれるようにした、ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
本実施の形態に係る投射型表示装置は、図１に符号Ｄ１で示すように、白色光を出射する光源１と、回転駆動されることに基づき前記光源１からの光を分光するカラーホイール２と、該カラーホイール２の近傍であって前記光源１からの光が集光される部分に配置される光学素子３と、光を変調するライトバルブ１０と、を備えており、前記光源１からの光がカラーホイール２によって分光され、前記光学素子３を透過し、前記ライトバルブ１０にて変調された上で投射されるように構成されている。
【００１４】
そして、前記カラーホイール２に冷却風を吹き付けるように冷却ファン１４が配置されており、該冷却ファン１４からの冷却風が、回転駆動される前記カラーホイール２に吹き付けられた上で前記光学素子３に導かれるように構成されている。つまり、冷却ファン１４からの冷却風は、回転駆動される前記カラーホイール２によって方向変更され、かつ、風速が増された上で光学素子３に導かれることとなる。
【００１５】
なお、前記カラーホイール２を利用して導風ダクト１５が形成され（つまり、カラーホイール２と、該カラーホイール２に沿うように配置された部材とによって導風ダクト１５が形成され）、該導風ダクト１５に冷却風を送り込むように冷却ファン１４が配置され、該冷却ファン１４からの冷却風が前記導風ダクト１５に導かれて前記光学素子３に吹き付けられるように構成しても良い。
【００１６】
また、前記冷却ファン１４からの冷却風は、前記光学素子３を透過する光に沿うように（つまり、光学素子３の光軸Ａ２に沿うように）して該光学素子３に吹き付けられる、ようにしても良い。
【００１７】
さらに、図１では冷却ファン１４は導風ダクト１５に取り付けられているが、もちろんこれに限られるものではなく、導風ダクト１５以外の部分に取り付けられていても良い。
【００１８】
かかる光学素子３としてはロッドインテグレーターレンズを挙げることができるが、それ以外の光学素子を冷却するようにしても良い。
【００１９】
一方、上述したカラーホイール２は、図１５に示すような円盤状とすれば良く、複数の異なる色のカラーフィルター部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに分割すると良い。この場合、カラーホイール２を３分割して３色（例えば、赤青緑）のカラーフィルター部を形成しても、カラーホイール２を４分割し、３色のカラーフィルター部の他に透明部（全波長光を透過する部分）を形成しても良い。そのように構成した場合、光源１からの白色光は、時分割色分解されることとなり、視覚的な混色現象を利用してカラー画像を表示することができる。
【００２０】
また、カラーホイール２とライトバルブ１０との間には、時分割色分解された複数の色成分を前記ライトバルブ１０に入射させる照明光学系４，５を配置すると良い。
【００２１】
さらに、ライトバルブ１０によって変調された光をスクリーン（不図示）に拡大投射する投射手段１１を配置すると良い。
【００２２】
また、本発明は、前面投射型表示装置に限定されるものではなく、背面投射型表示装置に使用しても良い。
【００２３】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００２４】
本実施の形態によれば、冷却ファン１４からの冷却風が光学素子３に吹き付けられるように構成されている。したがって、光学素子３は、光源１からの光が集光される部分に配置されているにもかかわらず、高温になることが防止される。
【００２５】
該冷却風は、回転駆動されるカラーホイール２によって増速された上で吹き付けられるため、光学素子３は効率良く冷却される。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【００２７】
（実施例１）
本実施例では、図１乃至図４に示す投射型表示装置Ｄ１を作製した。なお、図１３乃至図１５に示す投射型表示装置Ｄ４と同一構造の部分については、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２８】
本実施例においては、カラーホイール２を利用して導風ダクト１５を形成し、該導風ダクト１５には冷却ファン１４を取り付けている。以下、この導風ダクト１５について図２乃至図４を参照して説明する。ここで、図２は、導風ダクトの外観を示す斜視図であり、図３は、図１に示す導風ダクトの詳細断面図、図４は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２９】
カラーホイール２は円盤状であり、モーターＭは、カラーホイール２の中心に配置されているが、図２に詳示するようにカラーホイール２やモーターＭを覆うように部材を配置して導風ダクト１５を形成している。そして、導風ダクト１５の流路１５ａの上端開口には冷却ファン１４を取り付け、下端開口はロッドレンズ（光学素子）３およびロッドレンズホルダー１３に対向する位置に形成した。これにより、冷却ファン１４からの冷却風Ｃは、カラーホイール２の表面に導かれ、カラーホイール２の回転によって矢印２Ｓで示す方向に風向方向が変更され、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー１３に吹き付けられることとなる。
【００３０】
本実施例によれば、冷却ファン１４が、そのレイアウトの制約等で、ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー１３から離れた位置に設置され、かつ、冷却風Ｃの送風方向をロッドレンズ３に向けて設置できない場合でも、ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー１３に、冷却ファン１４からの冷却風Ｃを（他の光学部品や構造部品が障害となることによる損失なしに）送風することが可能となり、効率的なロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー１３の冷却が可能となる。
【００３１】
なお、本実施例においては、前記冷却ファン１４の回転中心軸は、前記ロッドレンズ３の光軸方向に対して平行となるように配置しているが、平行に限定されるものではない。
【００３２】
（実施例２）
本実施例では、図５乃至図８に示す投射型表示装置Ｄ２を作製した。上述した実施例１では、冷却風が図１に符号Ｃで示すように下方に吹き付けられていたが、本実施例では、図５に符号Ｃで示すように横方向に（ロッドレンズ３の光軸Ａ２に平行に）吹き付けられるようになっている。その他の構成は実施例１と同じにした。
【００３３】
これにより、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー１３の全面に冷却風Ｃを他の光学部品や構造部品が障害となることによる損失なしに、送風することが可能となる。
【００３４】
（実施例３）
本実施例では、図９乃至図１２に示す投射型表示装置Ｄ３を作製した。本実施例では、光学素子として、中空形状部３０ｃを持つ中空型ロッドレンズ３０を用いた。なお、中空形状部３０ｃの全内面は全反射面とした。このロッドレンズ３０は入射側開口部３０ａから入射した光束を中空形状部３０ｃ内面の全反射面で反射させ、出射側開口部３０ｂより出射し、実施例１および実施例２における、ロッドレンズ３と同等の働きを行う。その他の構成は、実施例２と同様とした。
【００３５】
本実施例によれば、導風ダクト２５の流路２５ａは、前記ロッドレンズ３０の光軸Ａ２に平行に、ロッドレンズ３０およびロッドレンズホルダー１３を通過するように形成されている為、前記ロッドレンズ３０の中空形状部３０ｃを含めた全面およびロッドレンズホルダー１３の全面に冷却風Ｃを送風し、冷却することが可能となる。
【００３６】
結果、実施例２の効果に加え、中空形状のロッドレンズ３０においては、前記冷却風Ｃがロッドレンズ３０の光軸Ａ２方向に流れる為、中空形状部３０ｃにも前記冷却風Ｃを流す事が可能となり、中空形状部３０ｃを含めたロッドレンズ３０全面とロッドレンズホルダー１３を、効率的に冷却することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、冷却ファンからの冷却風が光学素子に吹き付けられるように構成されている。したがって、光学素子は、光源からの光が集光される部分に配置されているにもかかわらず、高温になることが防止される。
【００３８】
該冷却風は、回転駆動されるカラーホイールによって増速された上で吹き付けられるため、光学素子は効率良く冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る投射型表示装置の構造の一例を示す模式図。
【図２】図１にて用いられる導風ダクトの外観を示す斜視図。
【図３】図１に示す導風ダクトの詳細断面図。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図５】本発明に係る投射型表示装置の構造の一例を示す模式図。
【図６】図５にて用いられる導風ダクトの外観を示す斜視図。
【図７】図５に示す導風ダクトの詳細断面図。
【図８】図５のＢ−Ｂ断面図。
【図９】本発明に係る投射型表示装置の構造の一例を示す模式図。
【図１０】図９にて用いられる導風ダクトの外観を示す斜視図。
【図１１】図９に示す導風ダクトの詳細断面図。
【図１２】図９のＢ−Ｂ断面図。
【図１３】従来の投射型表示装置の構造の一例を示す模式図。
【図１４】投射ランプ１の詳細構造を示す断面図。
【図１５】カラーホイールの形状を説明するための図。
【符号の説明】
１　　　　投射ランプ（光源）
２　　　　カラーホイール
３　　　　ロッドレンズ（光学素子）
１０　　　ライトバルブ
１４　　　冷却ファン
Ｄ１　　　投射型表示装置
Ｄ２　　　投射型表示装置
Ｄ３　　　投射型表示装置
Ｍ　　　　モーター

Claims (3)

1. 白色光を出射する光源と、回転駆動されることに基づき前記光源からの光を分光するカラーホイールと、該カラーホイールの近傍であって前記光源からの光が集光される部分に配置される光学素子と、光を変調するライトバルブと、を備え、前記光源からの光が前記カラーホイールによって分光され、前記光学素子を透過し、前記ライトバルブにて変調された上で投射される投射型表示装置において、
   前記カラーホイールに冷却風を吹き付けるように冷却ファンが配置され、かつ、
   該冷却ファンからの冷却風が、回転駆動される前記カラーホイールに吹き付けられた上で前記光学素子に導かれるようにした、
   ことを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記冷却ファンからの冷却風は、前記光学素子を透過する光に沿うようにして該光学素子に吹き付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記カラーホイールを利用して導風ダクトが形成され、前記冷却ファンからの冷却風が前記導風ダクトに導かれて前記光学素子に吹き付けられる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の投射型表示装置。

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