JP2004252223A

JP2004252223A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2004252223A
Application number: JP2003043314A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takahashi; 義宏高橋
Original assignee: Plus Vision Corp
Current assignee: Plus Vision Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】熱源を通過して排気される排気風を効率的に冷却すると共に、投影画像に影響を与えずに冷却する構造の画像表示装置を提供する。
【課題手段】光源２２０と、この光源２２０を冷却する第１の冷却手段４１０と、光源２２０からの光により映像を形成する投影画像形成手段３４０と、映像を投影する投影レンズ３６０と、光源２２０、投影画像形成手段３４０、及び投影レンズ３６０を収納するケース本体１００と、このケース本体１００内に設けられ、第１の冷却手段４１０により光源を通過した排気風に対して投影方向から遠ざかる方向に向けて空気を吹き付ける第２の冷却手段４３０とを有する。
【選択図】図２

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】
画像表示装置は、光源からの光を、ライトバルブにより光学的に変調させ、その光を拡大して投影表示させるものである。ライトバルブには、液晶デバイスやＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）が用いられ、高輝度、小型化を図ったプロジェクタが開発されている。
【０００３】
表示される画像をより明るくするために光源には大きな出力が要求される。しかし、光源の出力が大きくなると、それに伴い熱の発生量も増加する。このため、光源やその周囲の光学部材を冷却する必要がある。例えば、特許文献１には、プロジェクタから排出される高温の排気風を冷却する装置が開示されている。図４は、特許文献１に開示される排気風温度低減装置の構成を示す図である。排気風温度低減装置は、液晶プロジェクタ本体１の外部から排気口２に臨むように取り付けられ、かつ、排気風取り入れ口３と、外気取り入れ口４と、ダクト５と、ファン６とを有する。プロジェクタ本体１の排気口２から排気される高温の排気風は、排気風取り入れ口３からダクト５内に取り入れられ、そこで、外気取り入れ口４から取り入れられた外気と混合され、その後、ファン６によってダクト５の外部に排出される。
【０００４】
【特許文献１】
特許２９１０７４２号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の場合、プロジェクタ本体１の排気風と外気との混合が、ダクト５のファン６の吸入によって行われるため、ファン６の排気容量によって排気される風量が制限されてしまうという問題がある。このため、プロジェクタ本体１からの排気風が不十分となり、プロジェクタ本体１内の冷却が十分になされない場合がある。また、排気風を冷却する場合、その排気風が投影領域に入ると、投影画像にゆらぎが生じるという問題があった。さらに、排気風温度低減装置は、プロジェクタ本体とは別体に取り付けられるため、プロジェクタの小型化、取り付け作業の煩雑さ、外見上のデザイン性にも問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、冷却装置からの高温の排気風を効率的に冷却すると共に、投影画像に影響を与えないような冷却構造を備えた画像表示装置を提供することを目的とする。
さらに本発明の他の目的は、小型化が可能な冷却構造を含む画像表示装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像表示装置は、光源と、この光源を冷却する第１の冷却手段と、前記光源からの光により映像を形成する投影画像形成手段と、映像を投影する投影レンズと、前記光源、投影画像形成手段、及び投影レンズを収納するケース本体と、このケース本体内に設けられ、前記光源を冷却することにより過熱された排気風に外気を吹き付けると共に、排気風の排気方向を、投影方向から外側に向かうように変異させる第２の冷却手段とを有する。これにより、排気風を効率よく冷却し、同時に、投影画像に排気風の熱による影響を与えることが抑制される。
【０００８】
また画像表示装置は、光源とカラーフィルタの間に光学部品を有し、この光学部品を冷却する第３の冷却手段を有すると共に、この第３の冷却手段による排気風と前記第１の冷却手段による排気風を混合すると共に、前記第２の冷却手段はこの混合された排気風に外気を吹きつけることによって、更に内部の冷却効率を高めると共に、排気風を効率的に冷却することを特徴とする。
【０００９】
さらに画像表示装置は、ケース本体と、ケース本体内に配される光源ユニットおよび光学ユニットとを有し、かつ、光源ユニットを空冷する第１の空冷装置と、光源ユニットと光学ユニットとの間に配され、第１の空冷装置からの排気風に流体を吹き付ける第２の空冷装置とを有する。限られた空間内に第２の空冷装置を設けることで、画像表示装置の空冷と小型化を同時に実現させるものである。
【００１０】
好ましくは、光源ユニットと光学ユニットとの間に、少なくとも第３の空冷装置による排気風の方向を変える遮蔽板が設けられる。これにより、排気風が光学ユニットに向かうことが抑制され、投影画像の揺らぎなどの悪影響を防止することができる。
【００１１】
さらに好ましくは、ケース本体の少なくとも一面に、複数のスリットからなる第１の開口部が形成され、第２の空冷装置は、第１の開口部から外部の外気を取り入れ、第１および第３の空冷装置による排気風は、第２の空冷装置からの外気に混合され、その混合された流体が第１の開口部から排気される。これにより、第１の開口部を、吸気と排気の双方において利用することで、コンパクトな画像表示装置を構成することができる。
【００１２】
さらに好ましくは、ケース本体の第１の開口部と対向する面に、複数のスリットからなる第２の開口部が形成され、第１および第３の空冷装置は、第２の開口部から外気を取り入れ、この外気により光源ユニットおよび光学部材を空冷する。第１の開口部と第２の開口部とを対向させることにより、ケース本体内にスムースな空気流を作ることができ、ケース本体内の光源ユニット等の熱源を効率よく冷却することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るＤＬＰ方式のプロジェクタの外観構成を示し、同図（ａ）はプロジェクタの背面図、同図（ｂ）は上面図、同図（ｃ）は正面図、同図（ｄ）は底面図である。図２はプロジェクタのケース本体内の各部の構成を示す斜視図である。
【００１４】
プロジェクタは、マグネシウム合金等の軽量金属から構成される、内部に矩形状の空間を提供するケース本体１００と、ケース本体１００内に配される、光源ユニット２００および光学ユニット３００と、主として光源ユニット２００を冷却するための冷却ファン４１０と、光学ユニット３００と光源ユニット３００の間に介在される光学部品２５０を主として冷却するための冷却ファン４２０と、冷却ファン４１０、４２０からの排気風に外気を吹き付けるための冷却ファン４３０とを含む。
【００１５】
ケース本体１００の前面１１０には、水平方向に離間された複数のスリット５１０が形成されるとともに、光学ユニット３００の投影レンズ３６０が露出されている。裏面１２０にも同様に水平方向に離間した複数のスリット５２０が形成されている。
【００１６】
冷却ファン４１０、４２０は、複数のスリット５２０に隣接して配置され、冷却ファン４１０、４２０は、スリット５２０を介してケース本体１００の外部から外気を取り込み、この外気を内部の熱源に吹き付けることで熱源を冷却する。冷却ファン４３０は、スリット５１０に隣接し、スリット５１０を介してケース本体１００の外部からの外気を取り入れ、これを投射レンズ３６０と異なる方向、好ましくはそこから離れる方向に向けて吹き付ける。冷却ファン４１０、４２０からの排気風は、光源ユニット２００および光学部品２５０を通過して高温に熱せられているが、これらの排気風は、冷却ファン４３０の冷たい外気と混合され、スリット５１０からケース本体１００の外に排気される。
【００１７】
図２に、ケース本体１００の内部構成を示す。光源ユニット２００は、底面およびこれに接続された３つの側面によって囲まれた空間を形成する金属製のフレーム２１０内に、ランプ２２０と、ランプからの光線を集光して２次光源を作る集光ミラーとしての楕円ミラー２３０とを収容する。フレーム２１０の側面２１１には、矩形状の開口２１２が形成される。開口２１２と対向する位置に、冷却ファン４１０（第１の冷却手段）が配置され、冷却ファン４１０からの空気は、開口２１２を介してランプ２２０を冷却するようになっている。また、フレーム２１０の側面２１３には、円形状の開口２１４が形成される。ランプ２２０からの光は、開口２１４を介してライトトンネル２５１へ入射される。
【００１８】
開口２１４を臨む位置に、ライトトンネル２５１が配置される。また、ライトトンネル２５１に隣接して冷却ファン４２０（第３３の冷却手段）が配置される。ライトトンネル２５１の入射部は、ランプ２２０からの光によって高温になるが、これは冷却ファン４２０からの冷却風によって冷却される。
【００１９】
２５２は、輪帯部分が光の三原色（ＲＧＢ）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、２５３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る。ライトトンネル２５１、カラーホイール部２５２およびコンデンサレンズ収容部２５３が、光源ユニット２００と光学ユニット３００との間に配置される。上述したライトトンネル２５１は、側面が鏡面加工された中空の構造体を用いているが、これ以外にも石英からなる直方体のロッド状インテグレーターを用いてもよい。また、カラーホイール部２５２には図示しないモータが収納されている。
【００２０】
光学ユニット３００は、枠状の金属板によって囲まれたフレーム３１０を有し、フレーム３１０内には、第１の折り返しミラー３２０、第２の折り返しミラー３３０、ＤＭＤ部３４０、レンズ３５０、投影レンズ３６０が含まれる。
【００２１】
コンデンサレンズ収容部２５３に収容された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３２０が傾斜して配置されている。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。第２の折り返しミラー３３０は、球面ミラーから構成され、コンデンサレンズを通って平面ミラー３２０により反射された光線が、この球面ミラー３３０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３３０は、凹面形状の反射面を有していれば良く、球面ミラー以外にも、放物面ミラー等の非球面ミラーでも良い。
【００２２】
コンデンサレンズの中心軸を挟んで、球面ミラー３３０とは反対側にＤＭＤ部３４０が配置されており、ＤＭＤ部３４０にはデジタルマイクロミラー素子が収納され、デジタルマイクロミラー素子の上面にはレンズ３５０が配置されている。
【００２３】
カラーホイール部２５２からコンデンサレンズ収納部２５３を通過した光は、第１の折り返しミラー３２０により折り返され、更に第２の折り返しミラー３３０により折り返されてＤＭＤ部３４０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される。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され光が投影レンズ３６０に入射され、カラーホイール部２５２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。
【００２４】
ライトトンネル２５１およびカラーホイール部２５２は、コンデンサレンズ収納部２５３に接続される。そして、コンデンサレンズ収容部２５３、第１の折り返しミラー３２０、第２の折り返しミラー３３０、ＤＭＤ部３４０、及び投影レンズ３６０がフレーム３１０に固定され、フレーム３１０がケース本体１００内に上下反転して固定される。これにより、光学系部品の組み立てを容易にすることが可能であり、かつ、ケース本体１００に固定された場合に、内部に密閉空間を構成し、埃などが光学系に付着することを防止することができる。
【００２５】
ライトトンネル２５１を挟んで冷却ファン４２０と対向する位置に、冷却ファン４３０（第２の冷却手段）が配置される。冷却ファン４３０は、プレート状の金属製の遮蔽板４３１を含む。遮蔽板４３１は、所定の角度に配置され、冷却ファン４２０からの排気風の方向を変えさせ、冷却ファン４１０からの排気風に合流または混合される。さらに、冷却ファン４３０は、排気風を方向Ｘにすることで、冷却ファン４１０と４２０の合流された排気風に対して、投影レンズ３６０から遠ざかる方向に外気を吹き付けてそれらに合流させる。好ましくは、方向Ｘは、遮蔽板４３１による排気風を変曲させる方向に一致される。なお、冷却ファン４３０は、必ずしも遮蔽板４３１を要するものでなくてもよい。
【００２６】
光学ユニットのフレーム３１０には、ＤＭＤ部３４０と対向する位置に放熱フィン３７０が設けられ、放熱フィン３７０を冷却するための冷却ファン４４０が配置される。これによりＤＭＤ部３４０の熱は、フレーム３１０および放熱フィン３７０を介して冷却される。
【００２７】
図３にランプ２２０の斜視図を示す。ランプ２２０は、その内部に放電ランプ、例えば高圧水銀ランプが収容され、放電ランプは、楕円ミラー２３０の光軸上に固定されている。また、ランプ前方には飛散防止ネット２２１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、ランプ２２０に電力を供給する外部接続端子２２２が設けられる。ランプ２００がフレーム２１０内にあるとき、外部接続端子２２２は、フレーム２１０に固定されたソケット（図示省略）を介して電源に接続される。
【００２８】
ランプ２２０は、ケース本体１００の底面に設けられたランプ交換用の蓋１３０（図１（ｄ）を参照）を取り外して、そこから取り外すことができる。その取り外しを容易にするために、取り外しバンド２２３を外部接続端子２２２に固定している。ランプ２２０をケース本体から取り出す際に、その取り外しバンド２２３を引っ張ることで、外部接続端子２２２がソケットから簡単に抜けるようになる。従来は、ランプ２２０の中央部に針金状の引出し取っ手を設けていたが、この取っ手を上方に引いても、外部接続端子２２２がソケットの上方に向けて引かれず、ランプ２２０がソケットから抜けにくいという問題があった。本実施例では外部接続端子２２２に隣接して取り外しバンド２２３を取り付けることで、取り外しバンド２２３の引き上げる力がそのまま外部接続端子２２２に作用し、抜けやすい構造となっている。
【００２９】
ランプ２２０は、上述したように、フレーム２１０内に収納される。冷却ファン４１０は、ケース本体１００の背面に形成されたスリット５２０を介して外部の冷たい風を取り込み、その冷却風は、光源ユニット２００内にランプ２２０を介してフレーム２１０の開放面から放出される。ケース本体１００の前面のスリット５１０には、フレーム２１０の開放面が隣接して配置されている。冷却ファン４１０による排気風は、投影レンズ３６０の投射方向とほぼ平行に排気されるが、その排気風は、冷却ファン４３０からの外気によって冷却され、かつ、冷ファン４３０の排気方向が投影レンズ３６０から離れる方向であるため、冷却ファン４１０の排気風が投影レンズ３６０に近づくことはない。また、冷却ファン４２０による排気風も、冷却ファン４３０からの外気によって冷却され、投影レンズ３６０から離れる方向に変向される。こうして、冷却ファン４１０、４２０、４３０による排気風は、スリット５１０からケース本体１００の外部に放出される。
【００３０】
冷却ファン４３０により、排気風が投影方向の内側、つまり投影レンズに向かう方向に変向される場合、排気風により投影画像にゆらぎを生じることがあるが、本実施形態のように排気風を外側に変向させる場合、そのような投影画像のゆらぎの発生を防止することができる。
【００３１】
また、従来の特許文献１に示すように、排気風と外気を吸込むことにより、排気風の冷却を行う装置の場合には、排気風を吸込むファンの排気容量により排気風の風量が制限されてしまう。これに対して、本実施形態のように、排気風に対して外気を吹付ける構成であるため、吹き付ける外気の容量を大きくすれば、それに応じて排気風の冷却高率を高めることができる。
【００３２】
以上本発明の好ましい実施形態の一例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３３】
例えば、光を変調させる装置としてＤＭＤに代えて、液晶デバイスを用いてもよい。冷却ファンは、軸流ファン等の種々の構成の冷却手段を用いることが可能である。さらに、冷却ファン４１０、４２０、４３０は、複数の冷却ファンから構成されてもよいし、単一の冷却ファンの冷却風を複数に分割するものであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、光源ユニットの冷却手段とは別に、その排気風に外気を吹き付ける第２の冷却手段を設けたことにより、高温の排気風が排気されることを防止することが可能となる。これにより、ケース本体が排気風により高温となるのを防止し、ユーザーへの不快感もなくすことができる。さらに、排気風を投影方向に対して外側へ向かうように変向させることにより、投影画像のゆらぎを防止し、高品位の表示画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るプロジェクタの外観構成を示し、同図（ａ）は裏面図、同図（ｂ）は上面図、同図（ｃ）は背面図、同図（ｄ）は正面図である。
【図２】図２は、図１のプロジェクタの内部の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、光源ユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、従来例のプロジェクタの構成を示す図である。
【符号の説明】
１００：ケース本体２００：光源ユニット
２１０、３１０：フレーム２１２、２１４：開口
２１１、２１３：側面２２０：ランプ
２５０：光学部品２５１：ライトトンネル
２５２：カラーホイール部２５３：コンデンサレンズ収納部
３００：光学ユニット３２０、３３０：折り返しミラー
３４０ＤＭＤ部３５０：レンズ
３６０：投影レンズ３７０：放熱フィン
４１０、４２０、４３０、４４０：冷却ファン
５１０、５２０：スリット

Claims

光源と、この光源を冷却する第１の冷却手段と、前記光源からの光により映像を形成する投影画像形成手段と、映像を投影する投影レンズと、前記光源、投影画像形成手段、及び投影レンズを収納するケース本体と、このケース本体内に設けられ、前記第１の冷却手段により光源を通過した排気風に対して投影方向から遠ざかる方向に向けて空気を吹き付ける第２の冷却手段とを有する、画像表示装置。
光源と、この光源を側面から冷却する第１の冷却手段と、前記光源からの放出光から少なくとも光の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ミラーと、前記ミラーにより反射された光線を入射し、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、前記第１の冷却手段により光源を通過した排気風に対して投影方向から遠ざかる方向に向けて空気を吹き付ける第２の冷却手段と、を備える画像表示装置。
前記光源とカラーフィルタの間に光学部品を有し、この光学部品を冷却する第３の冷却手段を有すると共に、第３の冷却手段による排気風と前記第１の冷却手段による排気風とに対して前記第２の冷却手段が空気を吹き付ける、請求項２に記載の画像表示装置。
前記第２の冷却手段は、ケース本体の外部からの外気を取り入れ、この外気を吹き付ける、請求項１、２または３に記載の画像表示装置。
前記第２の冷却手段は、前記第１および第３の冷却手段による排気風の方向を、投影方向から離れる方向に変化させる、請求項１、２、３または４に記載の画像表示装置。
前記第２の冷却手段は、所定の向きに配置されたプレートを含み、前記第１および第３の冷却手段の少なくとも一方の排気風の向きが前記プレートによって変えられる、請求項５に記載の画像表示装置。
ケース本体と、ケース本体内に配される光源ユニットおよび光学ユニットとを有する画像表示装置であって、
前記光源ユニットを空冷する第１の空冷装置と、
前記光源ユニットと前記光学ユニットとの間に配され、前記第１の空冷装置からの排気風に流体を吹き付ける第２の空冷装置とを有する、画像表示装置。
前記光源ユニットと前記光学ユニットとの間に、前記光源ユニットからの光を前記光学ユニットに伝送する光学部材が配され、前記光学部材を空冷する第３の空冷装置が設けられる、請求項７に記載の画像表示装置。
前記光学ユニットは、光変調装置によって変調された光を投影する投影レンズを含み、前記第２の空冷装置によって吹き付けられる流体の方向は、前記投影レンズによって投影される方向と異なる、請求項７または８に記載の画像表示装置。
前記光源ユニットと前記光学ユニットとの間に、少なくとも第３の空冷装置による排気風の方向を変える遮蔽板が設けられる、請求項７、８または９に記載の画像表示装置。
前記ケース本体の少なくとも一面に、複数のスリットからなる第１の開口部が形成され、前記第２の空冷装置は、前記第１の開口部から外部の外気を取り入れ、前記第１および第３の空冷装置による排気風は、前記第２の空冷装置による外気に混合され、その混合された流体が前記第１の開口部から排気される、請求項７、８、９または１０に記載の画像表示装置。
前記ケース本体の前記第１の開口部と対向する面に、複数のスリットからなる第２の開口部が形成され、前記第１および第３の空冷装置は、前記第２の開口部から外気を取り入れ、この外気により光源ユニットおよび光学部材を空冷する、請求項１１に記載の画像表示装置。