JP2005321584A - 投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
液晶プロジェクタの光源ランプ冷却風の排気ダクトにおいて、ダクト壁面にて光源からの光が反射することによって発生する、洩れ光を抑制することができる遮光機構を備えた投射型映像表示装置を提供する。
【解決手段】
光源からの直接光については、遮光導風板にて遮断し、ダクト壁面での反射光については、壁面に複数の微小な突起を設け、排気口範囲外の方向へ反射させ、この複数の突起の影により、ダクト壁面全体が明るく照らされることのないように配置することによって、排気口から見ることのできるダクト壁面は、暗く、光の照射の無い状態とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液晶パネルなどのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する表示装置に係わり、特に、液晶プロジェクタ装置、背面投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置の洩れ光の遮光方法に関する。

従来、電球などの光源からの光を、液晶パネルなどのライトバルブ手段で映像信号に応じて画素毎の濃淡に変える光強度変調を行って、光学像を形成し、その光学像を前方に配置された反射型スクリーンなどに映像として拡大投射する液晶プロジェクタや、透過型スクリーンの背面側から透過型スクリーンに拡大投射する背面投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置がある。

最近の投射型映像表示装置においては、光源手段からの光を分光手段で複数色（例えば３色）に分光した光をそれぞれの色を担当するライトバルブ手段（以下では便宜上ライトバルブ手段が液晶パネルであるとして説明する）で光強度変調した後に、合成プリズムにて複数色成分の光を合成し、投射レンズにて装置外部へと投射して映像として表示するものが多い。

光源手段は、発光部と、発光部から発光された光を目的とする照射方向に照射する為の反射鏡から構成される。ここで、反射鏡は、可視光以外の、不要光である遠赤外光や紫外光は透過するようダイクロイック処理が施されおり、遠赤外光、紫外光、及び、反射鏡にて反射されなかった一部の可視光は、反射鏡を透過する。

さらに光源手段は、発熱量が大きいことから冷却を必要とする。光源手段の冷却方式は、ファンを用いた強制空冷を行う場合が多く、この場合、冷却風の吸気口や排気口、風路となるダクトを必要とする。上述した反射鏡を透過した光が、吸気口や排気口から洩れることによって、プレゼンテーション時や映画鑑賞時などにおいて、スクリーンへの映り込みによる画質（コントラスト）の悪化や、聴衆者の目に直接光が射し込むとこによって、不快感を与える等の問題を引き起こす。

従来、この種の光源手段からの光洩れの遮光に関する従来技術としては、たとえば下記特許文献１、下記特許文献２などに開示されるものが知られている。

特開2000-181361号公報 特開平10−171362号公報

上記特許文献１に開示されている従来技術においては、整流フィンの表面が反射することによる洩れ光の防止機構として、整流フィンの表面をレンチキュラーレンズ状面や梨地状面等とすることにより、光を乱反射させ、スクリーンへの移りこみの無いレベルの光まで軽減させる機構を備えているが、乱反射した後、排気口から洩れるぼんやりとした弱い洩れ光は残ってしまう。例えば液晶プロジェクタ等のように、部屋の照明を落とした暗い環境にて使用する場合、この弱い光においても、聴講者の目に直接射し込み、聴講者に不快感を与えてしまう。従来この弱い洩れ光の遮光に対し十分に認識されていなかった。

上記特許文献２に開示されている従来技術においては、光源と光洩れとなるランプハウス等の開口部とを結ぶ角度内にランプシェードを設けることにより、ランプの直接光を遮断する機構を設けているが、ダクトの底面や上面、側面といった、ダクト壁面の反射による洩れ光に対し、十分に認識されていなかった。

本発明は、上記した従来技術における課題事項を鑑みて成されたもので、その目的は、筐体の壁面に開口を有する排気ダクトまたは吸気ダクト内を流れる冷却風の流路損失を増加させることなく、前記排気ダクトまたは吸気ダクトの開口から洩れ出る光を低減できる投射型映像表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、ダクトの底面や上面、側面といった、ダクト壁面の反射による洩れ光の遮光機構として、ダクト壁面に複数の微小突起を設けることによって、ダクトの壁面の反射方向を変化させ、さらに、複数の微小突起の影によって、吸気口や排気口から見ることのできるダクト壁面は、暗く、光の反射の無い状態とした。

具体的には、この微小突起は、光源からの光が照射する側の面については、吸気口や排気口のどの方向からも見ることのできない角度を有し、吸気口や排気口の範囲から外れた方向へ光を反射する。また、吸気口や排気口から見ることのできる側の面については、光源からの光に対し、光の照射しない角度を有し、突起自身の影により、暗く光の反射の無い状態となるように形成する。

本発明によれば、投射型映像表示装置において、吸気ダクトまたは排気ダクトの冷却風の流路損失を増加させることなく、吸気ダクトまたは排気ダクトの開口から筐体の外に洩れる光を遮光できることから、コントラストの向上や、聴衆者の不快感を取り除くことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、全図において、共通な機能を有する構成要素には同一符号を付して示し、また、煩雑さを避けるために、一度述べたものについてはその繰り返した説明を省略する。

図１から図６は本発明による一実施例の説明図である。図１から順に説明する。

図１は本発明による一実施例である投射型映像表示装置の概観を示す斜視図で、その（ａ）図は投射型映像表示装置の右側面側を示し、（ｂ）図は投射型映像表示装置の左側面側を示す。なお、右，左は図紙面に向かってとるものとする。

図１において、本発明による投射型映像表示装置１は、（ａ）図のように、電源冷却用の排気口４が投射レンズ２と同じ方向すなわち正面側に面しており、さらに（ｂ）図に示すように、ランプ冷却用の排気口５が左側面に設けてある。また、ランプ冷却用の吸気口（図示せず）は装置底面側に設けてある。その他、操作ボタン６、液晶パネル（図示せず）を冷却するための冷却空気を取り込むパネル冷却用吸気口３などが投射型映像表示装置１外部に面して配置されている。

投射型映像表示装置１は、操作ボタン６により装置外部から操作して、動作させる。動作時には、投射レンズ２から図示していないスクリーンなどに映像を投射して表示する。

図２は、図１に示した本発明による一実施例の投射型映像表示装置１の内部構成を示す斜視図である。

図２において、投射型映像表示装置１の内部には、光学エンジン部３００が設けてある。光学エンジン部３００には、光源手段１００が設けてある。光学エンジン部３００では、この光源手段１００からの光を分光手段（図示せず）で３色に分光し、かつ導光手段により、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）へ導いて光強度変調し、変調後の光をプリズム（図示せず）で合成している。そして、最終的に投射手段である投射レンズ２で装置外部のスクリーン（図示せず）などに投射して映像として表示する。また、本発明による投射型映像表示装置１の内部には、光源手段１００を冷却する為のランプ冷却ユニット部２００が設けてある。

図３の（a）図、（ｂ）図は、図１に示した本発明による実施例の投射型映像表示装置内部のランプ冷却ユニット部２００の説明図である。

図３の（a）図において、ランプ冷却ユニット部２００は、光源手段１００、ランプを保持するランプハウス２１０、ランプ冷却用ファン２２０、およびランプ冷却風排気用の排気ダクト２３０などにより構成されている。また、（ｂ）図において、排気ダクト２３０には、ランプ冷却風の排気口として、投射型映像表示装置１の前方方向の排気口４１、及び、投射型映像表示装置１の左側面前方の排気口５１が備えられている。ランプ冷却後の冷却風は、排気口４１、及び排気口５１を通り、投射型映像表示装置１の筐体の前面に設けられた排気口４、及び、筐体の左側面に設けられた排気口５から排気される構成となっている。

図４は図１に示した本発明による実施例の投射型映像表示装置１におけるランプ冷却ユニット部２００の光源手段１００と排気ダクト２３０の詳細構成図、図５は図４の上面図である。

図４，図５において、光源手段１００は、発光管１２０と反射鏡１１０で構成されている。光源手段１００において、反射鏡１１０は、発光管１２０の発光点１２１から発せられた光のうち、可視光は反射し、遠赤外光、及び、紫外光は透過するようダイクロイック処理が施されている。これにより、可視光のほとんどは反射鏡１１０にて反射し、光学エンジン部３００へ入射する。また、遠赤外光、紫外光、及び、反射鏡１１０にて反射し得なかった一部の可視光は、反射鏡を透過し、発光点１２１を中心として法線状に放射される。

光源手段１００の反射鏡１１０の所定側面側には、図４で図示するように、投射型映像表示装置１の筐体外面に設けられたランプ冷却用の排気口５の内側に開口がある排気口５１を有する排気ダクト２３０が配置されている。排気ダクト２３０は光源手段１００を冷却した風を排気する流路を形成するダクトである。

排気ダクト２３０の内部には、発光点１２１から発せられ、反射鏡１１０を透過してきた光を遮断する為の遮光ルーバー２３１Ａ，２３１Ｂ、ダクト内部のダクト壁面に設けられた壁面反射防止用の微小突起２３３，２３４、及び、冷却風が排気口５１よりスムーズに排気されるよう導風フィン２３２を備えている。
上述したように、遠赤外光、紫外光、及び、反射鏡１１０にて反射し得なかった一部の可視光は、反射鏡１１０を透過し、発光点１２１を中心として法線状に放射され、排気ダクト２３０内には発光点１２１を中心として角度Ｐの範囲で光が入射する。遮光ルーバー２３１Ａは、反射鏡１１０を透過した透過光のうち、排気口５１方向へ向かう入射光１２５を遮光する目的で配置されており、遮光ルーバー２３１Ｂは、透過光が例えば図示しないランプハウスの壁面などで反射されて、排気ダクト２３０に入射する入射光１２６が排気口５１方向へ向かうのを遮光するものである。各遮光ルーバー２３１Ａ，２３１Ｂは、それぞれ入射光１２５および入射光１２６を排気口５１側から見えない面２３１Ａａ，２３１Ｂａにて遮光する角度を有して配置されており、排気口５１方向への入射光を完全に遮光するばかりでなく、排気口５１から見える側の面２３１Ａｂ，２３１Ｂｂに光が照射されない為、排気口５１方向への反射光による洩れ光を発生させることもない。しかし、排気ダクト２３０に入射して排気口５１方向へ向かう入射光は遮光ルーバー２３１Ａ，２３１Ｂにより完全に遮断できるが、ダクト壁面で反射された反射光が排気口５１から洩れることにより生じる洩れ光を、遮光ルーバーで遮光しようとした場合、ダクト内に広い範囲でルーバーが必要となり、冷却風の流路損失を大きくしてしまい、騒音の原因となってしまう。

そこで、本発明においては、ダクト壁面の排気口方向への反射を抑制するために、排気口５１に対向する排気ダクト２３０のダクト壁面２４０_１に複数の微小突起２３３を、そして該壁面に直交する排気ダクト２３０を構成するダクト壁面２４０_２に微小突起２３４を備えている。勿論、微小突起２３４はダクト壁面２４０_２に対向するダクト壁面（図示せず）にも設けてもよいことはいうまでもない。

図６は本発明による壁面反射防止用の微小突起２３３の拡大詳細図（上面図）である。

図６において、ダクト壁面２４０_１には、図紙面に直交する方向の例えば三角柱状（階段状）の複数の微小突起２３３が連続して設けられている。各微小突起は光源側面２３３ａと排気口５１側面２３３ｂとからなり、反射鏡１１０を透過して排気ダクト２３０のダクト壁面２４０_１に向かう入射光１２７は、ダクト壁面２４０_１上に設けられた任意の微小突起２３３の先端の影を隣接する微小突起２３３の光源側面２３３ａ上につくり、排気口５１側面２３３ｂには入射しないようになっている。即ち、入射光１２７とダクト壁面２４０_１とのなす角αを、ダクト壁面２４０_１と面２３３ｂとのなす角βより小さくして、入射光１２７が面２３３ａを照射するが、面２３３ｂを照射しないようにしている。

入射光１２７が入射すると、微小突起２３３の面２３３ａと面２３３ｂの面との交線である先端の影が隣接する微小突起の面２３３ａにできる。しかし、図から明らかなように、排気口５１側の微小突起に入射する入射光１２７ほど右下がりとなるため、微小突起を設けるピッチ間隔を同じとすると、微小突起の高さが同じであれば、排気口５１側の微小突起になるほど微小突起の先端が隣接する微小突起の面２３３ａにつくる影位置がダクト壁面２４０_１からみて高くなるので、本実施例では、影位置が略同じとなるように、微小突起のピッチ間隔を排気口５１側になるほど大きくしている。しかし、同じピッチ間隔としてもよいことはいうまでもない。

また、微小突起２３３は入射光の反射を低減するように黒色とされ、入射光を吸収するようになっている。従って、面２３３ａに入射した光は吸収されるが、一部は反射する。しかし、面２３３ａで反射された光は対向する面２３３ｂとの間でダクト壁面２４０_１側に向かって多重反射されるが、反射される毎に吸収され、ほぼ反射を無くすことができる。

また、ダクト壁面２４０_１と面２３３ｂとの交点をＥ点とする時、排気口５１の導風フィン２３２で区分された各開口５２からＥ点を見た時にダクト壁面２４０_１のＥ点を見込めないようにして、任意の微小突起２３３の面２３３ａが排気口５１側から望めないようにしている。即ち、いま、ダクト壁面２４０_１と面２３３ａとのなす角をγ、Ｅ点を見込む角が最大となる任意の開口５２からの見込み角をθ、排気口５１の面とダクト壁面２４０_１とがなす角をηとするとき、次式が成り立つようにする。

γ ＞ π−（θ＋η） ・・・（数１）
Ｅ点を見込む角θは光源側の開口５２程小さくなり、面２３３ａを見込めるようになるが、所定領域を越えると、例えば別のＥ'点を見込む視線６０'の場合のように、遮光ルーバー２３１Ｂで遮られて見込めないように構成している。

このようにして、排気口５１側からは、微小突起２３３の光の入射しない暗い影の面である面２３３ｂは見込め、光の入射する２３３ａは見込めないため、排気口から洩れ出る光を適切に低減でき、映像のコントラストの向上や聴衆者の不快感の除去を図ることができる。この際、排気ダクトに入射する入射光（反射鏡を透過した直接光または例えばランプハウスなどで反射された光）のうち、排気口に向かう光のみ遮光ルーバーの長さを所定の長さとして遮光するので、遮光ルーバーで冷却風の流路損失を増加させる恐れをなくすことができる。

図７は図６の動作を説明する簡略図である。図７において、５２ｅ，５２ｆ，５２ｇは導風フィン２３２で区分された排気口５１の各開口、Ｆは微小突起２３３の先端、６２ｅ，６２ｆ，６２ｇは各開口５２ｅ，５２ｆ，５２ｇから微小突起２３３の先端Ｆをそれぞれ見込める見込視野領域である。図６で述べたように、入射光１２７は微小突起の光源側面２３３ａを照射し、面２３３ａに対向する面２３３ｂを照射しないように構成されている。具体的には角αが角βより小さくなるように微小突起が形成されている。そして、各開口５２から先端Ｆを見込める視野領域は面２３３ｂ上にあり、点Ｅを見込めないように角γが定められている。即ち、面２３３ａを排気口５１側に伸ばした延長線６３は導風フィン２３２もしくは遮光ルーバー２３１Ｂで遮られて、決して開口５２と交わることがなく、排気口５１側からは直接光１２７で照射された面２３３ａを見ることができない構成となっている。なお、図７において、６４はＥ点を見込める開口からの視線で、Ｅ点を見込める開口領域からの視線６４は遮光ルーバー２３１Ｂで遮られる。

図８は本発明による微小突起２３４の作用を説明する図である。図８の（ａ）図は図５の導風フィン近傍の拡大上面図であり、その（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。

図８において、反射鏡１１０を透過して直接または反射されて排気ダクト２３０に入射する入射光は、ダクト壁面２４０_２にも入射する。しかし、ダクト壁面２４０_２上には例えば所定の高さを有する平板状の微小突起２３４が、導風フィン２３２毎に、その排気口５１側端部より、それぞれ略平行に設けられている。そして、微小突起２３４の高さＨは開口５２の間隔をＤ、入射光１２８と開口５２の面とのなす角をσとするとき、次式を満足するように定めている。

Ｈ ＞ Ｄtanσ ・・・（数２）
このように定めれば、ダクト壁面２４０_２に入射する入射光１２８は微小突起２３４で遮られて、ダクト壁面２４０_２は影となる。微小突起２３４の入射光側面２３４ａはダクト壁面２４０_２近傍を除いて明るく照射されるが、開口５２の入射光側導風フィンの端部に設けられている微小突起２３４の面２３４ａは、入射光側導風フィンで遮られているので開口５２から見ることができない。しかし、入射光側とは逆側の導風フィンの端部に設けられている微小突起の面２３４ａは導風フィンの長さが短いと見込めるが、本実施例では、導風フィンを所定の長さとして、視線６５で示すように、入射光側とは逆側の導風フィン２３２の先端で遮って、前記逆側の微小突起２３４の面２３４ａを見込めないようにしている。いいかえれば、任意の微小突起２３４の面２３４ａ上の任意の点は開口５２が形成する面とは、開口５２が設けられている排気口５１の範囲において、交わることがないように構成されている。

このように構成されているので、開口５２からは、影のダクト壁面２４０_２と影となって暗い微小突起２３４の面２３４ｂしか見込めないので、排気口５１から洩れ出る光を適切に低減でき、映像のコントラストの向上や聴衆者の不快感の除去を図ることができる。

上記した本実施例においては、壁面反射防止用微小突起２３３を連続した階段状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、光の反射面と影面、及び、排気口範囲を考慮することにより、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形実施が可能であり、同様の効果を得られることは言うまでも無い。

また、本実施例では、排気口５１に対向するダクト壁面のみならず、これと直交するダクト壁面にも微小突起を設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、排気口５１に対向するダクト壁面のみに微小突起を設けるようにしてもよいことはいうまでもない。両ダクト壁面に微小突起がある場合より効果が減少するが、排気口から洩れ出る光を適切に低減でき、映像のコントラストの向上や聴衆者の不快感の除去を図ることができる。

また、上記説明では、排気ダクトの排気口からの洩れ光の低減についてのべたが、これに限定されるものではなく、本発明は吸気ダクトの吸気口からの洩れ光の低減に用いることができるのはいうまでもない。

以上、説明したように、本発明によれば、ランプ冷却風の流路損失を増大させることなく、洩れ光を遮光することが可能となり、画質(コントラスト)の向上や、聴衆者の目に直接入射する洩れ光による不快感を軽減できる。

本発明の一実施例に係る投射型映像表示装置の外観斜視図である。 本発明の実施例に係る投射型映像表示装置の内部構成を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る投射型映像表示装置内部のランプ冷却ユニット部の構成を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る投射型映像表示装置のランプ冷却ユニット部の光源手段と排気ダクトの詳細構成を示す斜視図である。 図４の上面図である。 本発明による壁面反射防止用の微小突起部分の拡大詳細図である。 図６の動作を説明する簡略図である。 本発明による壁面反射防止用の微小突起部分の拡大詳細図である。

符号の説明

１…投射型映像表示装置、２…投射レンズ、３…吸気口、４…排気口、５…排気口、６…操作ボタン、４１…排気口、５１…排気口、５２…開口、６０…視線、６２…見込視野領域、６３…延長線、６４、６５…視線、１００…光源手段、１１０…反射鏡、１２０…発光管、１２１…発光点、１２５…直接光、１２６…反射光、１２７…直接光、１２８…入射光、２００…ランプ冷却ユニット部、２１０…ランプハウス、２２０…ランプ冷却用ファン、２３０…排気ダクト、２３１ …遮光ルーバー、２３２…導風フィン、２３３…微小突起、２３４…微小突起、２４０…ダクト壁面、３００…光学エンジン部。

Claims (6)

1. 光源と、該光源を冷却する冷却ファンとを有し、吸気口から外気を吸気し、上記光源手段を冷却した後、排気ダクトを介して排気口から排気する構成の投射型映像表示装置であって、
   上記排気ダクト内に設けられた遮光ルーパーと、
   上記排気ダクトの内壁面に設けられた複数個の微小突起とを有し、
   上記遮光ルーパーと上記複数個の微小突起とにより、上記光源からの上記排気口への漏れ光を抑えるように構成したことを特徴とする投射型映像表示装置。
2. 上記複数個の微小突起の内の少なくとも一部の微小突起の各々は、上記排気口から臨める側の面と、上記光源手段からの光が照射される面の少なくとも２面を有することを特徴とする請求項１に記載の投射型映像表示装置。
3. 上記遮光ルーバーにて遮光し得ない範囲の上記排気ダクトの内壁面に、上記複数の微小突起を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れか一項に記載の投射型映像表示装置。
4. 上記排気口に導風フィンを設け、該導風フィンと上記遮光ルーパーと上記複数個の微小突起とにより、上記光源からの上記排気口への漏れ光を抑えるように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の投射型映像表示装置。
5. 上記光源手段からの光が照射される面に、光を吸収する表面処理を施したことを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の投射型映像表示装置。
6. 上記微小突起は、三角柱状の形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の投射型映像表示装置。
   

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