JP2004233940A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタの局所的加熱を防止する。
【解決手段】白色光源１と、２次光源を作る楕円ミラー２と、２次光源の位置に隣接して配置されたライトトンネル３と、このライトトンネル他端に隣接して配置されたカラーフィルタ４と、カラーフィルタ４を通った光線が通過するコンデンサレンズ５と、コンデンサレンズを通った光線を反射させる平面ミラー６と、このミラー６を通った光線を更に反射させる球面ミラー７と、このミラー７により反射した光線が入射し、かつ、２次元的に配置された多数のピクセルの微小ミラーの傾きを変化させて反射光の出射角度を変化させることによりオン／オフ状態を作るＤＭＤ８と、オン状態にあるピクセルの微小ミラーからの反射光を拡大して投影する投影レンズ９とを備え、更に冷却部材を、前記白色光源１を側面から冷却する第１の冷却部材と、この白色光源の照射部を側面から冷却する第２の冷却部材を有し、白色光源及び、この白色光源に配置される光学部品を、夫々個別に冷却する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投影形の高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムやビデオプロジェクタ等に使用される投影形の画像表示装置に関し、特に、光学系部品の冷却構造に特徴を有する画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】出願人は、先に、特願２００１−７１９３７号に示される画像表示装置を出願した。この画像表示装置は、白色光源と、白色光源からの光線を２次光源として集光する集光ミラーと、２次光源の位置に配置され、白色光を時間的に光の３原色に分解するカラーフィルタと、コンデンサレンズと、第１及び第２の折り返しミラーと、２次元に配列された各ピクセルの微小ミラーの傾きを変化させることにより反射光の角度を変化させてオン／オフ状態を作る反射表示手段と、この反射表示手段によって表された画像をスクリーンに拡大して投影する投影レンズとを備えるものである。
【０００３】図５は、上記従来技術の構造図であり、５１は白色光源のアーク（発光点）、５２は集光ミラーとしての楕円ミラー、５３は輪帯部分が光の三原色（赤、緑、青）に分割された回転可能なカラーフィルタ、５４は光学部品であるライトトンネル、５５はコンデンサレンズ、５６は折り返しミラーとしての平面ミラー、５７は第２の折り返しミラーとしての球面ミラー、５８は後述する反射表示手段としてのＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）、５９は第２のコンデンサレンズ、６０は投影レンズである。
【０００４】ここで、ＤＭＤ５６は、「光学」（ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．６，ｐ．３１３〜３１４，１９９６年）に記載されているように、２次元的に配列した各ピクセルが微小なミラーから構成され、各ピクセルごとにその直下に配置されたメモリー素子による静電界作用によって上記微小ミラーの傾きを制御し、反射光の反射角度を変化させることによってオン／オフ状態を作る反射形表示素子である。そして、ピクセルがオフの状態では、当該ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズに入射せず、ピクセルがオンの状態では、当該ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズ５７に入射してスクリーンに画像を形成するように光学系部品を配置する必要がある。なお、各ピクセルの微小ミラーのオン時の傾き角は、ＤＭＤ５６の光線の入射面に対して１０から１２度程度と決められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来は、光源からの放出光はカラーホイールに入射する構成になっており、カラーホイールで反射した光が光源に入射したり、光源からの発熱が、容積の大きなカラーホイールが壁となり、排出し難いという問題があった。
この問題を解決するため、カラーホイールの後に配置されたライトトンネルとカラーホイールの配置を変更すると、ライトトンネルの容積は小さいため、ここから光源に反射する光は低減され、また光源からの熱も効率的に排出することが可能になる。
尚、このカラーホイールは回転しているため、光源からの光を受ける入射部は常に移動し、局所的な過熱の問題はなかった。
しかしながら、ライトトンネルの後方にカラーホイールを配置した構成を取った場合、この静止状態にあるライトトンネルの端部に光源の光が直接照射され、過熱状態になるという問題が発生した。
【０００６】そこで本発明の目的は、光源の光が直接入力する光学部品を独立に冷却する構造の画像表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載するように、白色光源と、この白色光源からの光線を集光して仮想的な２次光源を作る集光ミラーと、この白色光源を側面から冷却する第１の冷却手段と、前記白色光源からの放出光を入力する光学部品と、この光学部品を冷却する第２の冷却手段と、この光学部品の出力端位置に配置されて白色光から光の３原色を経時的に作り出すカラーフィルタと、カラーフィルタを通った光線が通過するコンデンサレンズと、コンデンサレンズを通った光線を反射させる第１の折り返しミラーと、第１の折り返しミラーを通った光線を更に反射させる第２の折り返しミラーと、第２の折り返しミラーにより反射した光線が入射し、かつ、２次元的に配置された多数のピクセルの微小ミラーの傾きを変化させて反射光の出射角度を変化させることによりオン／オフ状態を作る反射表示手段と、オン状態にあるピクセルの微小ミラーからの反射光を拡大して投影する投影レンズとを備えることを特徴とする画像表示装置である。
【０００８】なお、請求項２に記載するように、画像表示に寄与しない余分な光による過熱を防止するために、金属性の光遮蔽板を光源と光学部品との間に設け、光学部品に伝わらないようにすると共に、この光遮蔽板と光学部品を、第２の冷却手段で冷却すると更に効率的に局所過熱を防止することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態を示す斜視図であり、光学系部品の位置関係を示している。尚、この図は、装置の底面を上にして描いており、実装置では、図の上面が装置のケースの底面に配置される。
これらの図において、１は光源ユニット、２は光線を集光して２次光源を作る集光ミラーとしての楕円ミラーである。３は光学部品であるライトトンネル、４は輪帯部分が光の三原色に分割された回転可能なカラーフィルタを収納したカラーホイール部であり、このカラーホイール部４には図示しないモータが収納されている。
尚、ライトトンネル３は、側面が鏡面加工された中空の構造体を用いているが、石英からなる直方体を用いてもよい。
【００１０】５はコンデンサレンズが収納されるコンデンサレンズ収納部であり、コンデンサレンズの中心軸上には平面ミラーで構成される第１の折り返しミラー６が傾いて配置されている。ここで、コンデンサレンズの曲面は球面、非球面（放物面等）の何れでも良い。更に、７は球面ミラーから構成される第２の折り返しミラーであり、コンデンサレンズを通って平面ミラー６により反射した光線がこの球面ミラー７に入射するように配置されている。第２の折り返しミラー７は凹面形状の反射面を有していれば良く、球面ミラー以外に放物面ミラー等の非球面ミラーでも良い。
【００１１】コンデンサレンズの中心軸を挟んで、球面ミラー７とは反対側にＤＭＤ部８が配置されており、このＤＭＤ部８にはデジタルマイクロミラー素子が収納されており、このデジタルマイクロミラー素子の上面にはレンズ９が配置されている。
【００１２】この実施形態では、カラーホイール部４からコンデンサレンズ収納部５を通過した光が平面ミラー６により折り返され、更に球面ミラー７により折り返されてＤＭＤ部８のデジタルマイクロミラー素子の各ピクセルに所定角度で入射する。そして、デジタルマイクロミラー素子のオン状態のピクセルによって反射した光が投影レンズ１０に入射し、カラーホイール部４により選択された色彩の光としてスクリーン（図示せず）に投影される。
【００１３】尚、ライトトンネル３、カラーホイール部４、コンデンサレンズ収納部５、第１の折り返しミラー６、第２の折り返しミラー７、ＤＭＤ部８、及び投光レンズ１０は、第１の収納ケース１１に固定され、図示しない本体ケースに上下反転して固定される。このため、容易に光学系部品を組み立てることが可能となると共に、本体に固定された場合、密閉空間を構成し、埃などが光学系に付着することが防止できる。
【００１４】光源ユニット１は、光源ユニット収納部１６に収納されるが、この収納ケース１６には、光源ユニット１を冷却する第１の冷却手段１２と、光源ユニット１に対向配置されるライトトンネル３の光入射部を冷却する第２の冷却手段１３が固定される。
【００１５】また、ＤＭＤ部８は、第１の収納ケース外部に熱を放出するための放熱フィン１４が設けられており、このフィン１４を冷却する第３のファン１５が設けられている。
【００１６】図２に光源ユニット１の斜視図を示す。
光源ユニット１は、図示しないランプ例えば高圧水銀ランプが楕円ミラー１ａ内に収納されている。また、ランプ前方には飛散防止ネット１ｂが設けられ、ランプが破裂した場合のガラス片の飛散が防止される。さらに、電力を供給する外部接続端子１ｃが設けられており、光源ユニット収納部に設けられた図示しないソケットを介して電源に接続される。
この光源ユニット１は、本体ケースの底面に設けられた蓋を外して、そこから取りはずすことができるが、その取外し手段１ｄは、この外部接続端子部１ｃ直近に設けられている。従来は、光源ユニットの中央部に針金状の引出し取っ手を配置していたが、交換時にソケット上方に真直ぐに力を入れにくく、光源ユニットがソケットから抜けにくいという問題があった。そのため、本実施例では外部接続端子１ｃに隣接して引出し部１ｄを設けることで、引き上げる力がそのまま外部接続端子１ｃに作用し、抜けやすい構造としている。
【００１７】この光源ユニット１は、図１に示される光源ユニット収納部１６に収納される。この光源ユニット収納部１６は、開放面１６ａを有し、この開放面１６ａに対向した面に第１のファン１２が固定されている。第１のファンの冷却風は、光源ユニット１の飛散防止ユニット１ｂを介して外部に放出される。この光源ユニット収納部１４も上下反転して、本体ケースに固定される。
【００１８】本体ケース１７を上下反転した状態の斜視図を図３に示す。
本体ケース１７には、放熱開口１７ａが設けられており、この放熱開口１７ａに前述の光源ユニット収納部の開放面が配置される。従って、第１の冷却手段及び第２の冷却手段の冷却風は、この放熱開口１７ａから、外部に放出される。尚、１７ｂは光源ユニットの取り出し用の蓋であり、本体ケースにねじ止めされている。
【００１９】光源ユニット収納部１６の他の実施例の斜視図を図４に示す。
この光源ユニット収納部１６の光放出口には、光遮蔽板１８が設けられている。この光遮蔽板１８は、ライトトンネルの大きさに等しい矩形の開口を有し、ライトトンネルに入射する光以外がライトトンネル側に放出されるのを防止するものである。この光遮蔽板１８は光源ユニットからの放射光の照射により高温になるため、第２の冷却手段により冷却される。このように、第２の冷却手段１３は、ライトトンネルと光遮蔽板１８を同時に冷却するように光軸に対してやや傾斜して配置される。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように本発明では、光源ユニットの冷却手段とは、別に光源ユニット直近の光学部品を冷却する第２の冷却手段を設けたことにより、光学部品が過熱することを防止することが可能となる。また、局部的に冷却する構成をとることにより、従来よりも装置の小型化、コンパクト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例の形態に係る主要な構成を示す下方から見た斜視図である。
【図２】図２は、図１の光源ユニットを示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の本体ケースを下方から見た斜視図である。
【図４】図４は、図１の光源ユニット収納部の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】図５は、従来例の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１：光源ユニット
３：光学部品
４：カラーホイール部
８：ＤＭＤ部
１２：第１の冷却手段
１３：第２の冷却手段
１８：光遮蔽板

Claims (4)

1. 白色光源と、この白色光源からの光線を集光して仮想的な２次光源を作る集光ミラーと、この白色光源を側面から冷却する第１の冷却手段と、前記白色光源からの放出光を入力する光学部品と、この光学部品を冷却する第２の冷却手段と、この光学部品の出力端位置に配置されて白色光から光の３原色を経時的に作り出すカラーフィルタと、カラーフィルタを通った光線を反射させる第１の折り返しミラーと、第１の折り返しミラーを通った光線を更に反射させる第２の折り返しミラーと、第２の折り返しミラーにより反射した光線が入射し、かつ、２次元的に配置された多数のピクセルの微小ミラーの傾きを変化させて反射光の出射角度を変化させることによりオン／オフ状態を作る反射表示手段と、オン状態にあるピクセルの微小ミラーからの反射光を拡大して投影する投影レンズとを備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１記載の画像表示装置において、白色光源と光学部品との間に開口を有する光遮蔽板を有し、前記第２の冷却手段は、この光遮蔽板をも同時に冷却することを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項１記載の画像表示装置において、反射表示手段から発せられる熱を放出する放熱フィンと、この放熱フィンを冷却する第３の冷却手段を有することを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項１記載の画像表示装置において、第１及び第２の冷却手段はファン構造を有し、本体の前面の空気導出口に対向して配置されていることを特徴とする画像表示装置。

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