JP2006072276A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ビデオプロジェクタに関し、特にリアプロジェクションテレビなどのような長時間の使用に好適なデジタルマイクロミラー装置に関するものであり、ライトトンネルを低コストで製造することが可能となると共に、ライトトンネルの過熱を防止することを目的としている。
【解決手段】本発明は、請求項１に記載するように、光源と、この光源から出力された不均一な光を入射して、均一光として出力するライトトンネルと、このライトトンネルに設けられ、赤外線を透過させると共に、可視光を反射して出力するコールドミラーからなる光反射膜と、ライトトンネルの保持部材と、この保持部材と一体或いは別体で構成される放熱部とを有し、この放熱部には、前記コールドミラーを透過した赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されていることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビデオプロジェクタ装置に関し、特に低コスト化が可能な、ライトトンネルとその保持部材を用いたプロジェクタ装置に関するものである。

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。

図３は、上記従来技術の構造図であり、２０は白色光源のアーク（発光点）、２１は集光ミラーとしての楕円ミラー、２５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ホイール（カラーフィルタ）、２３は光学部品であるライトトンネル（パイプ）、２６はコンデンサレンズ、２７は折り返しミラーとしての平面ミラー、２８は第２の折り返しミラーとしての球面ミラー、１は反射表示手段としてデジタルマイクロミラー素子を内臓するＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、３０は第２のコンデンサレンズ、３１は投影レンズである。

ここで、ＤＭＤ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３１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、ＤＭＤの光線の入射面に対して１０度から１２度程度と決められている。

このようなプロジェクタ装置は、高出力の光源を用いているため、光源の周りや光軸上の光学部品に高熱が発生する。この熱は内蔵された電子回路基板に悪影響を与え、プロジェクタ装置の誤動作を誘発することになる。
このため、熱を除去する目的でファンなどが用いられる。
例えば、下記特許文献に熱対策の技術を示す。
この特許文献は、プロジェクタにおける光源とライトトンネルの冷却技術として、光源、ライトトンネルの夫々を個別のファンによって冷却するものである。

特開２００４−２３３９４０号

従来のプロジェクタ装置において、光源からの出力光を均一化するためのライトトンネルは、トンネル内部で光の反射を行うための銀コーティングを行っていたが、銀コーティングは高コストであった。
このため、この銀コーティングに代えて、コールドミラーを用いることが考えられた。
しかしながら、コールドミラーを用いた場合、赤外線が反射されず、ライトトンネルの周りがこの赤外線により、従来以上に加熱する問題が発生した。

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、 光源と、この光源からの出力光を均一光として出力するライトトンネルと、このライトトンネルの内部を通過する赤外線を透過させると共に、可視光を反射するコールドミラー層と、ライトトンネルの保持部材と、この保持部材と一体或いは別体で構成される放熱部とを有し、この放熱部には、前記コールドミラーを透過した赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されていることを特徴としている。

本発明では、ライトトンネルを透過し周囲に放出される赤外線（熱線）を吸収し放熱するため、ライトトンネルの過熱を防止することができ、安価なコールドミラーをライトトンネルの光反射層として利用することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図２にプロジェクタの全体構成を示す。
２０は光源であり、この光源２０の周囲には反射鏡（リフレクタ）２１が設けられている。
この光源２０の光放出開口にはレンズ２２が設けられており、このレンズ２２の焦点にライトトンネル２３の光入力面が配置されている。
尚、ライトトンネル２３は光を均一化するためのものであり、入射面と出射面が矩形状に構成されたガラス材からなる筒形状を成し、内面には、可視光を反射し、赤外線を透過するコールドミラーが多層蒸着によって形成されている。
２４は、ライトトンネル２３を位置決めして固定する保持部材である。本実施例では、図１に示すように、この保持部材２４には、ライトトンネルの側面を覆うヒートシンク４０が設けられ、ライトトンネル２３と対向する面には、黒色のカーボンフィルムからなる赤外線吸収層が設けられているが、次欄で詳細に説明する。
ライトトンネル２３の光出力端にはカラーホイール２５が設けられており、このカラーホイール２５は、赤、青、緑の光を透過させるフィルタからなり、このフィルタが回転可能に配置されている。
カラーホイール２５の光出力面には、第１のコンデンサレンズ２６が設けられており、この第１のコンデンサレンズ２６から連続して出力される赤、青、緑の均一光は、第１の折り返しミラー２７、第２の折り返しミラー２８により光軸を調節され、第２のコンデンサレンズ３０を介してＤＭＤ１上のＤＭＤ素子部に入射される。
第２のコンデンサレンズ３０は、折り返しミラーとの対向面が凸形状面であり、凸レンズの球面の一部を矩形状に削り取った形状を成している。尚、その曲率は表面反射によるハレーションが少なくなるように設計されている。
ＤＭＤ素子部は複数の微小なミラーから成り、各入射光の色の画像を形成させるため、各ミラーの内で画像を形成するミラーをオンとすることで、オン状態のミラーの光を投影レンズ３１側へ反射する。
３２は冷却ファンであり、光源２０、リフレクタ２１、ライトトンネル２３などを冷却する。
冷却後の排気風は図示しない側面に設けられた排気口から外部に排気される。
３３はメイン基板であり、画像処理用の集積回路が配置されている。
７はＤＭＤ１用の回路基板であり、ＤＭＤ１とメイン基板３３とに接続される。
また図示しないが、電源基板が内蔵されている。
３４は第２のファンであり、ＤＭＤ１に接続されたヒートシンク５を冷却する。
尚、３１は投影レンズであり、複数のレンズから構成されている。

図１に本プロジェクタに用いているライトトンネル２３及び保持部材２４の構成を示す。
ライトトンネル２３は、保持部材２４によって、プロジェクタ本体に位置決めされ固定される。
尚、図示しない光源からの出力光の焦点にライトトンネル２３の入力端が位置するように位置決めされる。
この保持部材２４には、ライトトンネル２３の側面を覆う放熱部であるヒートシンク４０が設けられ、このヒートシンク４０の、ライトトンネル２３と対向する面には、黒色のカーボンフィルムからなる赤外線吸収層４１が設けられている
ライトトンネル２３とヒートシンク４０は、接触することなく離間して設けられるため、赤外線を吸収して過熱されたヒートシンク４０の熱が、直接ライトトンネル２３に伝播することが防止される。
尚、ライトトンネル２３の内部には、コールドミラーからなる光反射膜４２が設けられている。

従来のライトトンネル２３は、光反射膜として反射効率の良い銀を用いていおり、この光反射膜による反射作用によって、光源からの不均一な入射光が均一化され出力される。
しかしながら、銀は材料として高価であるため、本実施例では、安価ではあるが、可視光の反射効率としては、銀と同程度に良好なコールドミラーを用いている。
尚、このコールドミラーは、ガラス基板上に誘電体多層蒸着によって形成される。

ライトトンネル２３及び、保持部材２４は以上のように構成されるが、例えば、図４に示されるように、保持部材２４とヒートシンク４０は一体構成としてもよい。
この図４に示した第２の実施例では、保持部材２４は、ライトトンネル２３の３側面を囲むコの字状の部材であって、保持部材２４自体がヒートシンクを構成しており、この保持部材２４の内側には、第１の実施例と同様に、黒色のカーボンフィルムが赤外線吸収層４１として設けられている。
尚、図中に赤外線吸収層４１の底面に円４３が記されているが、これは、ライトトンネル２３を固定するためのねじ穴を示している。

以上、これらの実施例では、ライトトンネル２３の内壁に設けられた光反射層は、安価なコールドミラー材を用いているため、このライトトンネル２３の周囲から熱線である赤外線が放出される。
しかしながら、この赤外線は、保持部材２４と一体あるいは別体で設けられたヒートシンク４０の赤外線吸収層４１によって吸収され、効率的にヒートシンク４０に伝播される。

尚、ヒートシンク４０に蓄積された熱は、図示しない冷却ファンによって、効率的にプロジェクタ本体の外に排出される。
また、コールドミラーは、可視光の９８％を反射するが、２％程度は透過する。
ヒートシンク４０は、このライトトンネル２３から周囲に漏れる光を、遮蔽する効果も有する。

本発明は、プロジェクション動作を長時間継続して行うことが可能であり、リアプロジェクションテレビなどに用いることが可能である。
また、低コストな光学部品を利用することができ、プロジェクタ装置の低コスト化が可能となる。

図１は、本発明の実施例の形態に係るライトトンネルとその保持部材の構成を示す構成図である。 図２は、本発明の実施例の形態に係るプロジェクタの構造を示す概念図である。 図３は、従来の形態に係るプロジェクタの構造を示す概念図である。 図４は、本発明の第２の実施例の形態に係るライトトンネルとその保持部材の構成を示す構成図である。

符号の説明

２３：ライトトンネル
２４：保持部材
４０：放熱部（ヒートシンク）
４１：赤外線吸収層
４２：光反射膜（コールドミラー）

Claims (3)

1. 光源と、この光源から出力された不均一な光を入射して、均一光として出力するライトトンネルと、このライトトンネルに設けられ、赤外線を透過させると共に、可視光を反射して出力するコールドミラーからなる光反射膜と、ライトトンネルの保持部材と、この保持部材と一体或いは別体で構成される放熱部とを有し、この放熱部には、前記コールドミラーを透過した赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されていることを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 前記赤外線吸収層は、カーボンフィルム層であることを特徴とする請求項１項記載のプロジェクタ装置。
3. 前記ライトトンネルは、入力開口及び出力開口が矩形となるように、筒状に構成されたガラス材と、このガラス材の表面に多層蒸着形成されたコールドミラーからなる光反射膜とを有することを特徴とする請求項１項記載のプロジェクタ装置。

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