JP2006171660A - リアプロジェクション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寸胴な外観とすることなく、より自由な外観の設計や、他の機器やラック等との組合わせをなリアプロジェクションテレビに関する。
【解決手段】リアプロジェクション装置において、スクリーンの幅の２分の１以下の幅を有する脚部を有し、この脚部に前記光源から投影レンズまでの光学エンジン装置を収納し、その他の構成部品をこの脚部以外の場所に収納したことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

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リアプロジェクション装置に関し、例えばリアプロジェクションテレビに関する。

本件発明者は、先に、特願２００１−７１９３７号に示される画像表示装置を発明した。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５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、２２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、２３は光学部品であるライトトンネル、２４はコンデンサレンズ、２５は折り返しミラーとしての平面ミラー、２６は第２の折り返しミラーとしての球面ミラー、２７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）、２８はフィールドレンズ、２９は投影レンズである。
尚、集光ミラー２１から球面ミラー２６までを、照明光学系と称する。

ここで、ＤＭＤ２７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２９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、ＤＭＤ２７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。

特開２００３−１１４４７９ 特開２００３−２７４３１４ 特開２００３−３３７３７７

従来、リアプロジェクションテレビでは、短焦点で大型の画面を構成し、かつ長時間の使用に耐えるため、大型の光源や、大型の投影レンズなどを用い、また、安全対策のため、光源の破損時の破片が飛散しないように、光源を密閉することが望まれ、通常のプロジェクタ装置よりも、大型化している。

特に、リアプロジェクションテレビは、家庭内において、プロジェクタをテレビとして用いるものであり、通常のプロジェクタに比べ使用時間が長く、熱の問題に対する対策が望まれる。
このため、放電ランプだけでなく、この放電ランプから出力される光の経路上に配置される光学部品も密閉することが望まれる。
また、投影レンズを投影画面の中心軸に配置する必要があるため、投影機器本体は、中心から右側、或いは中心から左側に配置され、大きな収納容積が必要であった。
このため、従来のリアプロジェクションテレビは、本体の外観が寸胴の形状でしかデザインできないという制約があった。

本発明は、放電ランプ及び光学部品を密閉した場合において、効率的に冷却すること、及びこのような冷却をより小さな空間で行い、投影装置自体をより小型化し、かつ装置の配置・構成を最適化することにより、リアプロジェクションテレビの外観デザインの自由度を高めることを目的としている。

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、この光源から発生する光を一方向に出力する照明光学系と、この照明光学系からの出力光を投影画像に変調する画像表示素子と、この画像表示素子からの出力光を拡大投影する投影レンズとを有するユニット化された光学エンジン装置と、前記投影レンズからの投影光が照射され、表示画像が形成されるスクリーンと、前記画像形成装置によって形成するための画像の選択を行うと共に、画像データを前記画像表示素子に出力すると共に、表示画像の拡大、縮小などの画像処理を行う映像回路部と、この映像回路部、前記光源、及び前記画像表示素子の駆動回路に電力を供給する電源回路とを有するリアプロジェクション装置において、前記スクリーンの幅の２分の１以下の幅を有する脚部を有し、この脚部に前記光源から投影レンズまでの光学エンジン装置を収納し、その他の構成部品をこの脚部以外の場所に収納したことを特徴としている。

更に、請求項２項から６項に記載するように、
前記構成部品間は、電磁シールド部材を介して、電気接続したことを特徴とし、また、
前記その他の構成部品は、表示部である本体の底面又は側面に配置したことを特徴とし、また、
前記脚部の前面に、画像信号の入出力端子を配置したことを特徴とし、また、
前記画像表示素子は、デジタルマイクロミラーデバイスであることを特徴とし、また、
前記光学エンジン装置は、冷却ファン及びランプ駆動回路を含むことを特徴としている。尚、画像形成装置は、デジタルマイクロミラーデバイスで構成することによって、液晶パネルデバイスを用いる場合に比べ、より少ない部品で画像形成装置を構成でき、前記脚部をより小型化することが可能となる。

本発明の装置は、ユニット化された光学エンジン装置のみ脚部に配置し、表示面の幅の２分の１以下の脚部とすることによって、外観デザインを、より自由に設計することが可能となる。また、他の機器やラックなどとの組合わせが可能となる。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１、２は本発明の実施形態を示す構造図であり、光源周辺の主要部品の位置関係を示している。
図１は側面から見た状態、図２は上面から見た状態を表している。
尚、図１、２以外の構成部品は、本実施例のリアプロジェクションテレビの概要を示す図４に示しており、それ以外の構成部品は、図５に示した従来例とほぼ同様である。

これらの図において、１は内部に高圧水銀灯からなる放電ランプが配置され、その回りをコールドミラー材によって構成された断面が楕円形状のリフレクタからなる光源、
２は光源１を密閉するための略円錐形状の側面を有する筒体であり、例えば銅のような熱伝導率の良い金属材によって構成されている。
３は光源とその他の光学部品とを分離する仕切り板であり、不必要な迷光を遮蔽する作用を有する。
４は仕切り板３に設けられ、光源１からの出力光内の紫外線成分を反射し、可視光を透過させる紫外線遮蔽フィルタ、
５は前記紫外線遮蔽フィルタを透過してきた光に対して、赤外線成分を透過させ、可視光を反射するコールドミラー反射板、
６は前記コールドミラー反射板５から反射された可視光である白色光が入射され、赤、青、緑などの色成分のみ時系列に出力するカラーホイールであって、図示しないモーターによって回転駆動される。
７は投影面の光の明るさを均一化するためのライトトンネルである。
８は光学部品ケース体であり、コールドミラー反射板３、カラーホイール６、ライトトンネル７は、この光学部品ケース体８内に密閉される。
家庭内で、長時間利用される本実施例装置では、光学部品に対する塵埃が付着することが多く、その影響が大きい。このため、熱の対策としては不利であるが、光学部品を密閉空間に配置することにより、光学部品に塵埃が付着することを防いでいる。
９は冷却ファンであり、光源１、筒体２、及び光学部品ケース体８は、この冷却ファン９によって冷却される。

尚、図示しないが、ライトトンネル７に続いて、光を集中させるコンデンサレンズ、均一光から画像を形成するための画像形成装置である画像表示素子（本実施例では、デジタルマイクロミラーデバイスを用いている。）、画像表示素子で形成された画像を拡大して投影する投影レンズが設けられている。
尚、投影レンズは、投影光を所定の方向に出射するためのミラー或いはプリズムなどを含んでいる。

これらの構成部品、及びデジタルマイクロミラー駆動回路基板（一般にはフォーマッタ基板と言われている）が、他の映像処理回路とは分離されて、ユニット化され、光学エンジン装置を構成している。
尚、図示しないが、電源回路基板は、電波障害や電気信号の劣化防止のため、フェライトコア材を用いたシールド線材で、光源駆動回路、カラーホイール駆動モータ、デジタルマイクロミラー駆動回路基板と接続されている。

光源１から出力される光は、図２の矢印Ｃで示されるよう出射される。
紫外線遮蔽フィルタ４で、紫外線成分が除かれ、コールドミラー反射板５で、赤外線成分が除かれて、可視光のみがカラーホイール６に出力される。
カラーホイール６は、赤、青、緑の光のみ透過させるフィルタが、同心円状に配置され、中央に設けられたモータにて、回転駆動されるものである。
このカラーホイール６に入射された光源１からの白色光は、赤、青、緑の光に分離され、それぞれの色の光が、時系列でライトトンネル７に出力される。
この時系列にライトトンネル７に入力される各色の光は、ライトトンネル７の内壁で反射を繰り返すことにより、均一な明るさの光となって、図示しないコンデンサレンズ、画像表示素子、及び投影レンズへと出射される。
尚、カラーホイール６は、赤、青、緑のフィルタの他、透明領域を設け白色光を利用することで、投影画像の照度を向上させてもよい。

仕切り板３、及び光学部品ケース体８の外形を、図３に斜視図で示す。
仕切り板３には、冷却ファンからの冷却風が通過する開口１１が、上部と下部に設けられており、中央付近には、光源からの出力光が通過する開口１２が設けられている。
尚、出力光が通過する開口１２には、紫外線遮蔽フィルタ４が設けられている。光学部品ケース体８は、放熱効果を高めるため、熱伝導性の良い、例えば銅などが用いられている。
また、この光学部品ケース体８の外表面には、冷却風がスムーズに流れ、かつ効率的に冷却されるように、冷却風の風向に沿って設けられた複数の壁面で構成されたフィン１３が設けられている。
このため、熱が冷却風によって、個々のフィン間を通して、スムーズに排気される。
また、図示しないが、光学部品ケース体８の内壁にも、フィンが設けられており、より効率的に光学部品及びその周辺の熱を吸収し、排気することが可能となっている。

冷却ファン９は、図１に示すように、装置本体のフレーム１０に回転可能に保持されており、光源１が配置された状態では、冷却風が光の出射方向に出力されるように、光源１の開口側に位置する部分が上方に、逆の側が下方に傾斜して配置される。
冷却風は、図中矢印Ａで示すように、光源１の側面を冷却する風と、筒体２の傾斜側面を流れる風と、光学部品ケース８を冷却する風に分岐される。
光源１の側面は高温であり、この光源１を冷却した後の排気風は高温であるが、比較的低温の筒体２の側面を流れる低温の冷却風と合流し、混合するため、比較的低温となり、装置本体外へ排気される。
尚、この排気風は、表示面とは異なる方向に排気されるため、本実施例装置の利用者が、排気風を感じることはない。
尚、図示しないが、光源１を交換する場合は、光源１の取外しが容易となるように、図中矢印Ｂに示すように回転され、水平状態に配置される。

筒体２は、光源１から出射される光を遮らない程度に円錐形状となるような傾斜面が構成され、その一端は光源１の開口端に固定される。
この傾斜によって、冷却風はスムーズに流れ、その後、光源１を冷却した後の高温の排気風と合流、混合される。
尚、この傾斜面は、光源の開口を狭めるように構成され、略凹部を形成している。
従って、この光源１内の図示しないランプが破損した場合であっても、その破片は、この凹部に集積されるため、筒体２はランプ破損時の破片の飛散防止効果も有している。
この筒体２の他端にはシリコーンゴムが、端部全体に設けられており、このシリコーンゴムが、仕切り板３に圧接される。
光源１は、この筒体２、仕切り板３、及び紫外線遮蔽フィルタ４により密閉状態となる。

尚、本実施例では、光学部品ケース体８は、仕切り板３に密着固定されており、仕切り板３、紫外線遮蔽フィルタ４、及び光学部品ケース体８によって、カラーホイール６、ライトトンネル７を密閉状態にしており、特に、紫外線遮蔽フィルタ４は、光源１で発生する熱の対流がカラーホイール６、ライトトンネル７などの光学部品を加熱することを防止する作用を有している。
このような各構成部品の配置や構造によって、極めてコンパクトに光学エンジン装置が構成される。

図４（１）及び（２）に、本実施例のリアプロジェクションテレビの側面図、及び正面図を示す。
プロジェクションテレビの脚部３１に、光源１から投影レンズ３２までの光学エンジン装置３７のみが収納される。
その他の構成部品３８である、テレビジョン信号の受信・選択を行うチューナー装置や、ビデオプロセッサ、電源回路基板などは、この脚部以外の位置に配置される。本実施例では、ミラー３３とスクリーン３４が配置された表示部本体の傾斜した底面に配置されている。
この底面は、外観上デットスペースであり、この位置を有効活用することによって、リアプロジェクションテレビ本体の奥行き、高さ共に大きくすることなく、かつ外観を阻害することなく、構成部品を配置することができる。
尚、電源回路基板から発生する電磁波が投影装置に与える弊害を排除するため、電源回路基板と投影機器との間には、電磁シールド材が配置されている。

脚部３１の横幅は、表示面を構成するスクリーンの横幅の２分の１以下とすることによって、従来の寸胴な外観に比べ、装置本体があたかもスクリーンとその横のスピーカーだけのような印象を与えるため、装置自体がスマートで、極めて小さい印象が得られる。
また、この脚部の左右の空間を有効活用できると共に、ＡＶラックなどの上に、本リアプロジェクションテレビを配置することが可能となる。

投影レンズ３２から照射される投影光は、ミラー３３で反射され、スクリーン３４に照射される。このスクリーン３４によって、投影画像が表示される。
尚、図中３５は、ＤＶＤ装置やゲーム機等、外部機器との入出力を行う外部接続端子であり、３６はスピーカーである。

上記の実施例における、各構成部品の配置状態の詳細を図６に示す。
光学エンジン装置３７は、映像表示素子４９、映像表示駆動回路５０、投影レンズ３２、照明光学系５２、及びランプ５３で構成され、この光学エンジン装置３７と入出力端子３５が、脚部３１に収納される。
その他の構成部品である、電子回路用電源４１とランプ駆動用電源４２からなる電源部４０と、受信回路４５、映像再成回路４６及び、映像処理回路４７からなる映像（ビデオ）回路部４４、更には、ランプ駆動回路４３は、本体の底面に収納される。
尚、この図中矢印で示される、構成部品間を電気的に接続する接続線には、電波障害、ノイズ混入による誤動作、及び信号劣化を防止するための、電磁シールド対策が施されている。例えば、この接続線としてフェライトコア線材が用いられている。

ランプ５３を点灯するためには、初期に高電圧で放電させる必要があるため、ランプ駆動回路４３をランプ５３から遠ざける図６に示した配置では、電圧が低下し、ランプ点灯に不利な場合がある。
また、高電圧での放電時に大きな電磁波ノイズ等を発生するため、電子回路の破損や誤動作を招く場合も考えられる。
この点を改良した、上記配置状態とは異なる配置状態の詳細を図７に示す。
この例では、ランプ駆動回路４３を脚部３１に収納している。
この配置の場合、図６の配置に比べ、脚部を多少大きく設計する必要があるが、ランプ駆動回路４３とランプ５３との距離が短いため、線材による電圧降下を抑えることが可能となり、点灯が容易となる。また、線材が短かいため、放電時の電磁波ノイズの発生が少なく、電子回路の破損、誤動作を抑制することが可能となる。

本発明は、上記一実施例に限定されるものではなく、例えば、画像表示素子は、液晶ライトバルブであってもよい。また、光源や光学部品は、密閉構造であれば、その構造や配置は、種々変更可能である。
例えば、光源、或いは光学部品ケースは、仕切り板を用いることなく、それ自体で密閉構造としてもよい。
また、紫外線遮蔽フィルタは、紫外線及び赤外線を遮蔽するフィルタであってもよく、また、遮蔽効果のない透明なガラス材であってもよい。
また上記本実施例では、、電源回路基板などは、ミラー３３とスクリーン３４が配置された表示部本体の傾斜した底面に配置されているが、側面に配置してもよい。
更に、構成部品も他の光学部品などの追加が可能である。
また、プロジェクタの形状は、図４に図示した形状に限定されない。

以上述べたように本発明では、従来よりも装置の小型化、コンパクト化が可能となり、脚部で支持されたリアプロジェクションテレビを構成できるため、リアプロジェクタ装置の外観デザインの幅が広がり、家庭内への普及が可能となる。

図１は、本発明の実施例の形態に係る主要な構成を示す側面構成図であり、冷却風の方向を示している。 図２は、本発明の実施例の形態に係る主要な構成を示す上面構成図であり、光源からの出射光の方向を示している。 図３は、本発明の実施例の形態に係る、仕切り板と光学部品ケースの斜視図である。 図４は、本発明の実施例の形態に係るリアプロジェクションテレビの概念図であり、（１）は側面図、（２）は正面図である。 図５は、従来のプロジェクタの主要構成部品を示す概念図である。 図６は、本発明の第１の実施例の形態に係る、各構成部品の配置状態を示すブロック図である。 図７は、本発明の第２の実施例の形態に係る、各構成部品の配置状態を示すブロック図である。

符号の説明

１：光源
６：光学部品（カラーホイール）
８：光学部品ケース体
９：冷却ファン
３１：脚部
３７：光学エンジン装置
３８：その他の構成部品

Claims (6)

1. 光源と、この光源から発生する光を一方向に出力する照明光学系と、この照明光学系からの出力光を投影画像に変調する画像表示素子と、この画像表示素子からの出力光を拡大投影する投影レンズとを有するユニット化された光学エンジン装置と、前記投影レンズからの投影光が照射され、表示画像が形成されるスクリーンと、前記画像形成装置によって形成するための画像の選択を行うと共に、画像データを前記画像表示素子に出力すると共に、表示画像の拡大、縮小などの画像処理を行う映像回路部と、この映像回路部、前記光源、及び前記画像表示素子の駆動回路に電力を供給する電源回路とを有するリアプロジェクション装置において、
   前記スクリーンの幅の２分の１以下の幅を有する脚部を有し、この脚部に前記光源から投影レンズまでの光学エンジン装置を収納し、その他の構成部品をこの脚部以外の場所に収納したことを特徴とするリアプロジェクション装置。
2. 前記構成部品間は、電磁シールド部材を介して、電気接続したことを特徴とする請求項１項記載のリアプロジェクション装置。
3. 前記その他の構成部品は、表示部である本体の底面又は側面に配置したことを特徴とする請求項１項記載のリアプロジェクション装置。
4. 前記脚部の前面に、画像信号の入出力端子を配置したことを特徴とする請求項１項記載のリアプロジェクション装置。
5. 前記画像表示素子は、デジタルマイクロミラーデバイスであることを特徴とする請求項１項記載のリアプロジェクション装置。
6. 前記光学エンジン装置は、冷却ファン及びランプ駆動回路を含むことを特徴とする請求項１項記載のリアプロジェクション装置。

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