以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。
図1はこのプロジェクタ装置の使用状態での外観斜視図、図2は上記プロジェクタ装置の横断平面図、図3は図2のIII−III線に沿った縦断面図である。
このプロジェクタ装置は、平面形状が矩形状をなすプロジェクタケース1内に、光源装置17と、複数の画素が行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、上記複数の画素に入射した光の出射を制御して画像を表示する表示素子28と、上記光源装置17からの出射光を上記表示素子28に入射させる光源側光学系29と、上記表示素子28からの出射光を図示しないスクリーン等の投影面に投影する投影レンズ45とを配置したものである。
上記プロジェクタケース1は、その両側面及び後面と底面とを構成するケース本体1aと、上面パネル1bと、前面パネル1cとからなっており、その後面に、パソコン用のUSB端子及びカラー画像信号と音声信号の入力端子と、ビデオ信号入力端子と、電源コネクタ(いずれも図示せず)が設けられ、上面に、電源キー2と、上記光源装置17の点灯を表示するランプインジケータ3及び上記光源装置17の過熱を表示する過熱インジケータ4と、自動画質調整キー5及び手動画質調整キー6と、上記電源コネクタをAC電源に接続したスタンバイ状態と上記電源キー2をオンさせたときとで表示色が変化するパワー/スタンバイインジケータ7と、開閉蓋8を開いて操作される各種調整キー(図示せず)と、スピーカ用放音部9と、バックライト付きの液晶表示パネルで構成される表示部16とが設けられ、前面に、図示しないリモコン器からの赤外線信号を受けるリモコン受信部10が設けられている。
また、上記プロジェクタケース1の前面の一側部には、開閉可能な投影レンズカバー12を備えた投影口11が設けられている。なお、上記投影レンズカバー12の中央部には開口が形成されており、その開口に例えば赤色の半透明板13が設けられている。
さらに、上記プロジェクタケース1の底面には、その後側領域の両側部に配置された左右一対の後足部材14aと、前側領域の中央部付近にケース前縁部よりもある程度後方にずらして配置された1つの前足部材14bが設けられている。
この後足部材14a及び前足部材14bは、プロジェクタの使用時(投影時)に、上記プロジェクタケース1を、その前側を高くした斜め上向き状態に支持するものであり、一対の後足部材14aは、プロジェクタケース1の底部に螺合された図示しないねじ脚の下端に固定されている。
一方の前足部材14bは、上記プロジェクタケース1内に設けられた後述する電動機構により上下方向に伸縮可能に保持されたロッド脚15の下端に固定され、ケース底面からの突出高さを調整可能に設けられている。
次に、光源装置17について説明する。この光源装置17は、図2及び図3に示すように、光源ランプ18と、光を出射させる開放面を有し、内部に配置された上記光源ランプ18からの放射光を反射して上記開放面から出射するリフレクタ21とを備えている。
上記光源ランプ18は、中間部に球状の膨らみ部を有するガラスバルブ19内に、モリブデン等からなる一対の棒状電極20a,20bが、それぞれの先端を上記膨らみ部内において近接対向させ、それぞれの後端部を上記ガラスバルブ19の両端からガラスバルブ19外に露出させて設けられ、上記ガラスバルブ19内に上記電極20a,20bの先端間に発生するアークにより発光する物質が封入された高圧水銀ランプ等のショートアークランプである。
また、上記リフレクタ21は、その軸線上のリフレクタ内の点と上記開放面の前方の点とにそれぞれ焦点を有する楕円面リフレクタであり、中空の楕円球体をその長軸に対して垂直に切断した形状を有する耐熱ガラス製リフレクタ本体の内面全体に紫外線透過性反射膜21aを設けた構成となっている。
そして、上記光源ランプ18は、その一端側を上記リフレクタ21内に位置させ、他端側を上記リフレクタ21の内奥面の中心に設けられた開口部からリフレクタ21の後側に突出させるとともに、上記ガラスバルブ19の軸線をリフレクタ21の軸線に一致させ、且つ上記一対の電極20a,20bの先端間の発光点を上記リフレクタ21のリフレクタ内側の焦点に一致させて設けられている。
さらに、この光源装置17は、上記リフレクタ21の開放面の前側に配置された金属筒または耐熱性樹脂筒からなる筒状の防爆カバー25を備えている。
この防爆カバー25は、両端が開放し、且つ一端側から他端側に向かって大径となるテーパー付き円筒体の内周面全体に非反射処理を施したものであり、その一端、つまり大径側端の開放縁は防爆カバー25の軸線に対して垂直に形成され、他端、つまり小径側端の開放縁は上記軸線に垂直な面に対して一方向に所定角度傾いた傾斜面に形成されている。
そして、この防爆カバー25は、その一端(大径側端)の周縁部を上記リフレクタ21の開放面の周縁部にビス止め等の手段により接続して設けられており、この防爆カバー25の他端部(小径側端部)の内周に、防爆ガラス24が上記リフレクタ21からの出射光の光軸、つまりリフレクタ21の軸線に垂直な面に対して一方向に所定角度斜めに傾けて嵌合されている。
また、上記防爆カバー25には、上記リフレクタ21への接続端側の周面の一側部と他側部とに、上記リフレクタ21の内部空間及び光源ランプ18を空冷するための通風孔26,27が設けられている。
一方、上記表示素子28(図2参照)は、カラーフィルタのような入射光を着色する手段を備えない表示素子であり、この実施の形態では、一般にDMDと略称されるマイクロミラー表示素子(Digital Micromirror Device)(登録商標)を用いている。以下、この表示素子28をマイクロミラー表示素子と言う。
上記マイクロミラー表示素子28は、その構成は図示しないが、1つ1つの画素をそれぞれ、CMOSをベースとするミラー駆動素子によって一方の傾き方向と他方の傾き方向とに傾動されるアレイ状に配列されたマイクロミラーにより形成したものであり、これらのマイクロミラーは、縦横の幅が10[μm]〜20[μm]の極薄金属片(例えばアルミニウム片)からなっている。
このマイクロミラー表示素子28は、その正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から所定の角度範囲の入射角で入射した光を、上記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより上記正面方向と斜め方向とに反射して画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射し、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を表示する。
なお、上記明表示の明るさは、上記マイクロミラーを上記一方の傾き方向(入射光を正面方向に反射させる傾き方向)に傾けておく時間幅を制御することによって任意に変化させることができ、したがって、上記マイクロミラー表示素子28により、明るさに階調をもたせた画像を表示させることができる。
上記マイクロミラー表示素子28は、上記プロジェクタケース1内の後部領域の一側部に、その正面方向を上記プロジェクタケース1の前面の一側部に設けられた投影口11に対向させて配置されている。
また、上記光源装置17からの出射光を上記マイクロミラー表示素子28に入射させる光源側光学系29は、図2及び図3に示すように上記光源装置17からの出射光を赤、緑、青の3色に順次着色するためのカラーホイール30と、上記光源装置17からの出射光の強度分布を均一にするための導光ロッド33と、上記カラーホイール30により着色され、上記導光ロッド33により強度分布を均一にされた光を上記マイクロミラー表示素子28の前面に向けて投射する前後2つの光源側レンズ34,35及びミラー37とからなっている。
上記カラーホイール30は、扇状の赤、緑、青の3色のカラーフィルタ31R,31G,31Bが周方向に並べて設けられた回転板からなっており、その中心を上記光源装置17からの出射光の光路の側方に配置されたカラーホイール回転モータ32の回転軸に固定され、ホイール周方向の一部を上記光源装置17からの出射光の光路に介在させて配置されている。
このカラーホイール30は、上記モータ32により、上記3色のカラーフィルタ31R,31G,31Bが上記光源装置17からの出射光の光路を順次横切るように高速で回転駆動される。
また、上記導光ロッド33は、上記マイクロミラー表示素子28の複数の画素がマトリックス状に配列している表示エリアの外形と相似な断面形状を有し、内周面全体に反射膜(図示せず)が設けられた角筒状体からなっており、その一端に光を入射させる入射面が形成され、他端に上記入射面から入射した光の出射面が形成されている。
この導光ロッド33は、上記入射面から入射した光をロッド内周面の反射膜により反射しながら導いて上記出射面から均一な強度分布の光を出射するものであり、この導光ロッド33は、上記カラーホイール30の出射側に、上記入射面を上記カラーホイール30を介して上記光源装置17に対向させるとともに、上記光源装置17のリフレクタ21の開放面から出射し、上記リフレクタの前側に斜めに傾けて配置された上記防爆ガラス24を屈折して透過した光を上記入射面から入射させるために、上記防爆ガラス24を透過した光の光軸、つまり上記リフレクタ21の開放面からの出射光の光軸(リフレクタ21の軸線)に対して一方向(防爆ガラス24での屈折方向)に平行にシフトした光軸O2 にロッド中心軸を一致させて配置されている。
また、上記光源側レンズ34,35は、上記導光ロッド33の出射側に配置されたレンズ支持筒36内に、レンズ中心を上記導光ロッド33の中心軸の延長線、つまり上記光源装置17からの出射光(防爆ガラス24を透過して出射した光)の光軸O2 に一致させて配置されている。
そして、この実施の形態では、上記レンズ支持筒36の入射側に、上記カラーホイール回転モータ32の配置部に対応する側部が切欠された筒状の導光ロッド支持部を形成し、この導光ロッド支持部内に上記導光ロッド33を嵌装している。
なお、上記導光ロッド33は、上記マイクロミラー表示素子28の表示エリアと相似な断面形状を有する透明な角棒状体からなり、一端の入射面から入射した光を、ロッド外周面と外気である空気層との界面で全反射しながら導いて他端の出射面から均一な強度分布の光を出射するものでもよく、その場合は、上記レンズ支持筒36の導光ロッド支持部の内径を大きくし、上記角棒状体からなる導光ロッドを、上記導光ロッド支持部内に、その内周面との間に空間を介在させて配置すればよい。
上記光源装置17のリフレクタ21と、上記光源側光学系29のカラーホイール回転モータ32と、上記導光ロッド33と光源側レンズ34,35を支持したレンズ支持筒36は、両端が開放する光源側ハウジング38内に所定の位置関係で固定されている。
そして、光源側ハウジング38は、図2及び図3に示すように、上記プロジェクタケース1内の前後方向における中央部から後側の領域に、上記プロジェクタケース1の両側面のうち、上記マイクロミラー表示素子28の配置側とは反対側の側面に上記光源装置17の配置側を向け、上記レンズ支持筒36の出射端を上記マイクロミラー表示素子28の正面方向の領域に対向させるとともに、上記光源装置17からの出射光の光軸O2 を、上記マイクロミラー表示素子28の正面方向に対して略直交させて設置されている。
また、上記光源側光学系29のミラー37は、平面鏡からなっており、このミラー37は、一側面と後面及び前面に開口40,41,42を有し、上記一側面の開口40内に上記レンズ支持筒36の出射端を挿入するとともに後面の開口41を上記マイクロミラー表示素子28に対向させて上記プロジェクタケース1内に設置されたミラーハウジング39内に、上記マイクロミラー表示素子28の正面方向領域を挟んで上記レンズ支持筒36の出射端と対向させるとともに、上記光源装置17からの出射光の光軸O2 に対して所定角度斜めに傾けて、上記光源装置17から出射し、上記カラーホイール30と導光ロッド33と光源側レンズ34,35とを透過した光を上記マイクロミラー表示素子28に向けて反射し、その反射光を上記マイクロミラー表示素子28にその正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から投射するように配置されている。
一方、上記マイクロミラー表示素子28の前面には、このマイクロミラー表示素子28を保護するカバーガラス43が配置されており、その前面側に、上記ミラーハウジング39の後面の開口に設けられ、上記光源装置17から出射し、上記光源側光学系29によりマイクロミラー表示素子28にその正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から投射された光を上記マイクロミラー表示素子28の正面方向に対して所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して上記マイクロミラー表示素子28に入射させ、上記マイクロミラー表示素子28から出射した画像光を集光させて投影レンズ45に入射させる中継レンズ44が配置されている。
この中継レンズ44は、上記光源側光学系29からの投射光のうち、中継レンズ面で表面反射した光を、上記投影レンズ45による投影方向以外の方向に出射する特性を有している。
上記中継レンズ44は、一方の面が凸面に形成され、他方の面が凹面に形成されたメニスカスレンズからなっており、その凸面を上記マイクロミラー表示素子28に対向させ、凹面を上記光源側光学系29及び投影レンズ45に対向させるとともに、レンズ中心を、上記マイクロミラー表示素子28の表示エリアの周縁のうち、上記光源側光学系29からの投射光が入射する方向とは反対側の縁部の中心付近に対向させて配置されている。
そして、この中継レンズ44の光源側光学系29及び投影レンズ45に対向する凹面は、上記光源側光学系29からの投射光のうち、上記凹面で表面反射した光を、投影レンズ45による投影方向以外の方向に出射する曲率をもった面に形成され、マイクロミラー表示素子28に対向する凸面は、上記凹面の曲率に基いて、上記光源側光学系29からの投射光を上記凹面と凸面とによりマイクロミラー表示素子28の正面方向に対して所定角度傾いた方向に屈折させて上記マイクロミラー表示素子28に入射させ、上記マイクロミラー表示素子28からその正面方向に出射した光を上記凸面と凹面とにより集光方向に屈折させて上記投影レンズ45に入射させる曲率をもった面に形成されている。
なお、この中継レンズ44の有効領域は、円形レンズのうちの上記マイクロミラー表示素子28の表示エリアに対応する部分であり、他の部分は非有効領域であるため、この実施の形態では、円形レンズから上記非有効領域を切り落とした形状の中継レンズ44を用いている。
また、上記投影レンズ45は、入射側固定鏡筒46と、この固定鏡筒46に係合され、回転操作により軸方向に進退移動される出射側可動鏡筒47とを備え、これらの鏡筒46,47内にそれぞれ複数枚のレンズ素子を組合わせて構成されたレンズ群48,49を設けた可変焦点レンズであり、この投影レンズ45は、その固定鏡筒46の基端を上記ミラーハウジング39の前面の開口42内に挿入し、この固定鏡筒46の入射端を上記中継レンズ44を介して上記マイクロミラー表示素子28に対向させ、上記可動鏡筒47の出射端をプロジェクタケース1の前面の一側部に設けられた投影口11に移動可能に嵌装して上記プロジェクタケース1内に配置されている。
なお、この投影レンズ45の出射側可動鏡筒47は図示しないモータにより電動駆動されるものであるが、ユーザの手動操作にも対応するものとし、上記プロジェクタケース1の投影レンズ配置側の側面には、上記投影レンズ45の可動鏡筒47を手動により回転させて軸方向に移動させ、上記投影レンズ45の焦点調整を行なうための開口50が設けられている。
また、上記プロジェクタケース1内には、プロジェクタケース1の後面に設けられた図示しないUSB端子、カラー画像信号及び音声信号の入力端子、ビデオ信号入力端子等の入出力コネクタ部に接続された表示/音声系回路基板51が、プロジェクタケース1の後面部と上記光源側ハウジング38との間に立設状態で配置されており、この回路基板51に、上記マイクロミラー表示素子28、上記プロジェクタケース1内の上面部にスピーカ用放音部9に対向させて配置されたスピーカ(図示せず)、上記出射側可動鏡筒47を電動駆動するモータ(図示せず)、上記前足部材14bを下端に設けたロッド脚15を伸縮駆動するモータ22等が接続されている。
さらに、上記プロジェクタケース1内の上記光源側ハウジング38の前側のスペースには、プロジェクタケース1の後面に設けられた図示しない電源コネクタに接続された電源系回路基板52が水平に配置されており、この回路基板52に、上記光源装置17の光源ランプ18が、その一対の電極20a,20bの露出部にそれぞれ接続されたリード線53a,53bを介して接続されるとともに、上記カラーホイール回転モータ32が図示しないリード線を介して接続されている。
なお、上記光源ランプ18の一対の電極20a,20bのうち、リフレクタ21内側の電極20aの露出部に接続されたリード線53aは、上記リフレクタ21に設けられたリード挿通孔を通してリフレクタ21外に引き出され、さらに光源側ハウジング38の端部から引き出されて上記電源系回路基板52に接続されている。
また、上記プロジェクタケース1内には、その上面部と光源側ハウジング38及びミラーハウジング39との間に、プロジェクタ制御回路基板54が水平に配置されており、この制御回路基板54に、上記表示/音声系回路基板51及び電源系回路基板52と、プロジェクタケース1の上面に設けられたランプインジケータ3及び過熱インジケータ4と、自動画質調整キー5及び手動画質調整キー6と、パワー/スタンバイインジケータ7と、開閉蓋8を開いて操作される各種調整キーと、プロジェクタケース1内にその前面のリモコン受信部10に対向させて設けられた図示しない受信素子と、上記光源側ハウジング38内にリフレクタ21の近傍に位置させて配置された後述する光源温度測定センサが接続されている。
さらに、上記プロジェクタケース1の底面と、上記投影レンズ45が配置された側の側面と、後面には、それぞれ、プロジェクタケース1内を空冷するための複数の長孔状吸気孔55,56,57が設けられている。
なお、上記光源側ハウジング38と電源系回路基板52は、プロジェクタケース1の底面部との間に通風空間を確保して配置されており、ケース底面の複数の吸気孔55は、上記光源側ハウジング38及び電源系回路基板52の下側に設けられている。
また、上記投影レンズ45は、プロジェクタケース1の側面部との間に通風空間を確保して配置されており、ケース側面の複数の吸気孔56は、上記ケース側面の投影レンズ焦点調整用開口50よりも後側の部分の略全域にわたって設けられている。
さらに、上記表示/音声系回路基板51は、プロジェクタケース1の上面部との間に通風空間を確保して配置されており、ケース後面の複数の吸気孔57は、上記マイクロミラー表示素子28の配置部に対応する部分に設けられている。
上記ケース底面の複数の吸気孔55のうち、上記電源系回路基板52の下側に設けられた吸気孔(図示せず)と、ケース右側面の吸気孔56は自然吸気孔、上記ケース底面の光源側ハウジング38の下側の部分に設けられた吸気孔55と、ケース後面のマイクロミラー表示素子28の配置部に対応する部分に設けられた吸気孔57は強制吸気孔であり、上記プロジェクタケース1内には、上記強制吸気孔55,57にそれぞれ対向させて吸気ファン58,59が配置されている。
また、上記プロジェクタケース1の光源装置17が配置された左側の側面には、その略全体にわたって複数の長孔状排気孔61が設けられている。
なお、上記プロジェクタケース1の光源装置17が配置された側の側面は、嵌め込みパネル60により構成されており、この嵌め込みパネル60の略全域に上記複数の排気孔61が設けられている。
これらの排気孔61はいずれも強制排気孔であり、上記プロジェクタケース1内には、上記排気孔61の形成領域、つまり上記嵌め込みパネル60の略全域に対応させて、複数台、例えば3台の大風力排気ファン62,63,64が配置されている。
そして、上記吸気ファン58,59及び排気ファン62,63,64は、上記電源系回路基板52に接続されている。
また、上記複数の排気孔61の孔縁はそれぞれ、排気効率を向上させるとともに、上記大風力排気ファン62,63,63による強制排気流の風切り音を低減するために、排気流方向に対して垂直またはそれに近い角度の面の無い形状、つまり排気流に渦を生じさせにくい形状に形成されている。
この実施の形態では、隣り合う排気孔間の部分の断面形状を略菱形形状にすることにより、複数の排気孔61の孔縁をそれぞれ、その縁幅(嵌め込みパネル60の板厚)の中央部からケース内面及び外面に向かって孔幅が大きくなる方向に傾斜させた形状にしている。
加えて、上記プロジェクタケース1の上面パネル1b下面には、上記プロジェクタ制御回路基板54と平行にして水平に延在した複数の放熱フィン66が直接配設される。これら放熱フィン66は、上記上記吸気ファン58,59及び排気ファン62,63,64の回転駆動に伴う冷却風Wの流れに沿って、図3中では左右の方向に延在するように複数が同一間隔で並列配置され、上面パネル1bを介して(特にプロジェクタ直上部の)外気とプロジェクタ内を流れる冷却風Wとの間での熱交換を促進し、該冷却風Wを冷却する。
このプロジェクタは、光源装置17から光を出射させ、光源側光学系29のカラーホイール30を高速で回転駆動させることにより、上記光源装置17から出射して上記光源側光学系29に入射した光を、上記カラーホイール30により赤、緑、青の3色に順次着色し、さらに上記導光ロッド33により強度分布を均一にして、上記光源側レンズ34,35及びミラー37によりマイクロミラー表示素子28に向けて投射するとともに、上記赤、緑、青の光の投射周期に同期させて上記マイクロミラー表示素子28に赤、緑、青の単色画像データを順次書込むことにより、上記マイクロミラー表示素子28に赤、緑、青の単色画像を順次表示させ、上記マイクロミラー表示素子28から順次出射する赤、緑、青の単色画像光を、投影レンズ45により拡大して投影面に投影するものであり、上記投影面に、赤、緑、青の3色の単色画像が重なって見えるフルカラー画像を表示する。
なお、このプロジェクタは、投影レンズカバー12を図1のように開いて投影レンズ45の出射端を露出させ、電源キー2を操作よりオンさせて使用されるものであり、上記電源キー2をオンさせると、上記光源装置17の光源ランプ18が点灯し、上記カラーホイール30が回転駆動されてマイクロミラー表示素子28に赤、緑、青の光が順次投射され、上記マイクロミラー表示素子28から順次出射する赤、緑、青の光が投影レンズ45により投影されるとともに、上記吸気ファン58,59及び排気ファン62,63,64が駆動され、プロジェクタケース1内の空冷が開始される。
また、上記投影レンズ45による投影方向を投影面に合わせるプロジェクタケース1の姿勢調整は、上記赤、緑、青の光を投影レンズ45により投影させた状態で前足部材14bの突出高さをモータ22の回転駆動するベルト23によりロッド脚15を伸縮させる電動駆動により調整することで行なわれる。
なお、パソコンからの画像信号またはビデオ信号が入力されないときは、上記マイクロミラー表示素子28の表示エリア全体からフル階調で赤、緑、青の光が順次出射し、その光が投影レンズ45により投影される。そのため、このときの投影面の投影領域はその全体にわたって白である。
そして、上記画像信号またはビデオ信号が入力されると、上記マイクロミラー表示素子28に赤、緑、青の単色画像データが順次書込まれ、上記投影面に赤、緑、青の3色の単色画像が順次投影されてフルカラー画像が表示される。
また、画像投影の終了後は、上記画像信号またはビデオ信号の入力を停止し、電源キー2をオフさせて、上記投影レンズカバー12を手動で閉じればよく、電源キー2をオフさせると、光源装置17の光源ランプ18が消灯し、上記カラーホイール30の回転駆動が停止されるとともに、それからアフタークーリングが完了する一定時間後、または光源温度が一定温度以下になったときに吸気ファン58,59及び排気ファン62,63,64の駆動が停止される。
なお、上記画像信号またはビデオ信号の入力を停止して画像投影を終了すると、投影面の投影領域全体が上述したように白になるため、上記電源キー2をオフさせずに投影レンズカバー12を閉じてしまうことがあり、その場合は、光源ランプ18の点灯と、カラーホイール30と吸気ファン58,59及び排気ファン62,63,64の駆動が継続されて無駄に電力を消費してしまう。
しかし、このプロジェクタでは、上記投影レンズカバー12の中央部に開口を形成し、その開口に半透明板13を設けているため、電源キー2をオフさせずに投影レンズカバー12を閉じてしまったときは、上記半透明板13が投影レンズ45からの出射光を受けて光って見える。そのため、使用者に電源の切り忘れを気付かせることができる。
図4(A)は、上記光源側ハウジング38のみを取り出して単体の外観構成を例示するものであり、図中の右手前側の下側がオープンとなった開口に上記光源側光学系29が配置され、吸気ファン59,60によりプロジェクタケース1内に吸気された冷却風は、この光源側光学系29が位置する図中の右手前側の開口から導入され、図示しない左奥側の開口より導出された後、上記排気ファン62,63,64により嵌め込みパネル60の複数の排気孔61を通ってプロジェクタケース1外に排出される。
この光源側ハウジング38の上記光源装置17に対応する部分より下流側の上面及び両側面の計3面を、外面側に放熱フィン71を設けた多数の熱電モジュール72を敷設してなる熱電モジュール部70として、ボックス状の光源側ハウジング38を一体に形成するものとする。
この熱電モジュール部70を構成する個々の熱電モジュール72は、図4(B)に示す如く放熱フィン71を設けていない面側に光源装置17から矢印IVで示す熱が与えられ、放熱フィン71を設けた面側で放熱フィン71によって放熱がなされて、その表裏で温度差を生じることにより、内部に封入されている2種類の半導体素子間で熱の移動に伴って起電するもので、現状でも例えば1平方センチメートル当たり1W程度の起電力を有するものが実用化されている。
この光源側ハウジング38では、放熱フィン71を設けた低温側が外面側、光源装置17を収納してその発熱を受ける高温側が内面側となるように、多数の熱電モジュール72を敷設し、相互に電気的に接続して上面及び両側面の計3面からなる熱電モジュール部70を構成するようにしたもので、この熱電モジュール部70以外の上記光源側光学系29を収納する下側がオープンとなったカバー状の部位、及び熱電モジュール部70の底面側を例えば耐熱性硬化プラスチックで構成するものとして、熱電モジュール部70を含む光源側ハウジング38全体を一体に構成している。
なお、熱電モジュール部70の外面側に設けられた上記放熱フィン71は、上記図2及び図3で示した吸気孔55,56,57から排気ファン62,63,64に至る破線の矢印Wの流れに沿った方向に形成され、熱電モジュール部70の外面側での放熱効率を高めるものとしている。
この光源側ハウジング38の熱電モジュール部70で光源装置17の発熱により得られる電力はリード線73a,73bを介して接続された電源系回路基板52に供給され、必要に応じて上記吸気ファン58,59、排気ファン62,63,64の駆動等に使用される。
なお、上記図2、図3及び図4で示した光源側ハウジング38とその上部の構造については、他に図5に示すような構造とすることも考えられる。
すなわちこの図5は、上記光源側ハウジング38上部の他の構造例を示す縦断面図であり、その他の部位は上記図3と基本的に同様であるため、その説明は省略する。
しかして、光源側ハウジング38の上記光源装置17の上面を高温部用熱交換素子91で構成する。この高温部用熱交換素子91としては、熱伝導率の高い金属、例えば銅板やアルミニウム、あるいは専用デバイスであるヒートレーン等が適する。
この高温部用熱交換素子91の最上部で上記上面パネル1bと平行となった水平面に複数の熱電モジュール72を敷設する。さらに、これら熱電モジュール72の高温部用熱交換素子91を介して光源装置17に面した下面側とは反対側、すなわち上面側は、上記プロジェクタケース1の上面パネル1bの下面全面に貼設された低温部用熱交換素子93に当接されるものとする。
この低温部用熱交換素子93も、上記高温部用熱交換素子91と同様に、熱伝導率の高い金属、例えば銅板やアルミニウム、あるいは専用デバイスであるヒートレーン等が適するものであり、この低温部用熱交換素子93の熱電モジュール72と当接された部位を除く下面側全面は面状の断熱素子94で被覆されるものとし、さらにこの断熱素子94と上記光源側ハウジング38の上記高温部用熱交換素子91を含む上部空間を包囲するようにしてさらなる、断熱素子95を配設する。
そして、この高温部用熱交換素子91と断熱素子95、熱電モジュール72及び光源側ハウジング38で形成される空間内を充填するような形状の蓄熱素子92を配する。この蓄熱素子92としては、例えば比較的熱伝導率の低い金属である鉄やチタン、あるいは非金属である、固体のマグネシアと液体の硝酸ナトリウム/亜硝酸ナトリウム/硝酸カリウムの溶融塩などが好適となる。
しかるにこの蓄熱素子92が、光源装置17の発熱を高い熱伝導率の高温部用熱交換素子91より蓄積し、主に高温部用熱交換素子91が当接されている上記熱電モジュール72の下面を加熱し続けることにより、熱電モジュール72が長い時間に渡って電力を発生して上記電源系回路基板52に供給することとなる。
この際、蓄熱素子92は断熱素子95によりその外部を流れる冷却風Wから熱的に守られるため、蓄熱したエネルギーを拡散させてしまうことがなく、効率的に高温部用熱交換素子91を介して熱電モジュール72を加熱し続ける。
一方で、熱電モジュール72の上面はこれも断熱素子94によってこのプロジェクタケース1内とは熱的に遮断された状態で低温部用熱交換素子93、プロジェクタケース1の上面パネル1bを介して外気温により冷却されることとなる。
そのため、各熱電モジュール72は、下面が加熱、上面が冷却されることとなり、上記図2及び図3で示した構造に比してその両面により大きな温度差を生じることとなり、併せて上記蓄熱素子92と断熱素子95とによって下面が加熱される時間がより長く維持されるため、より多くの電力を長時間に渡って発生し続けることができるようになる。
このように、光源側ハウジング38の光源装置17の上部に高温部用熱交換素子91を介して複数の熱電モジュール72を敷設し、断熱素子95で覆った蓄熱素子92を用いて熱電モジュール72の下面側をより多く、且つ長く加熱する一方で、これら当該熱電モジュール72の上面を断熱素子94で熱的に遮断した低温部用熱交換素子93とプロジェクタケース1の上面パネル1bを介して外気温により冷却するものとしたので、熱電モジュール72に大きな温度差を長時間安定した状態で与え、熱電モジュール72での発電をより有効に活用することができる。
次いで図6及び図7を用いて上記プロジェクタ装置の主となる電子回路の機能構成について説明する。
図中、入出力コネクタ部101より入力されたRGBビデオ信号を含む各種規格の画像信号が、入出力インタフェース(I/F)102、システムバスSBを介して画像変換部103で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影エンコーダ104へ送られる。
投影エンコーダ104は、送られてきた画像信号をビデオRAM105に展開記憶させた上でこのビデオRAM105の記憶内容からビデオ信号を生成して投影駆動部106に出力する。
この投影駆動部106は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば例えば60[フレーム/秒]と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動で上記マイクロミラー表示素子28を表示駆動する。
このマイクロミラー表示素子28に対して、リフレクタ21内に配置された光源ランプ18が出射する高輝度の白色光を、上記カラーホイール30を介して適宜原色に着色し、上記導光ロッド33、ミラー37等を介して照射することで、その反射光で光像が形成され、上記投影レンズ45等を介してここでは図示しないスクリーンに投影表示される。
しかるに、光源ランプ18の点灯駆動、投影レンズ45を進退駆動するレンズモータ(M)107、カラーホイール30を回転駆動するモータ(M)32はいずれも投影光処理部108からの供給電圧に基づいて動作する。
この投影光処理部108はまた、リフレクタ21の光源ランプ18近傍に取り付けられた光源温度測定センサ109からの検知信号を受け、これをデジタル化して制御部110へ出力する。
上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部110である。この制御部110は、CPUと、後述する投影動作、電源制御動作の処理を含む該CPUで実行される動作プログラムを記憶した不揮発性メモリ、及びワークメモリ等により構成される。
この制御部110にはまた、システムバスSBを介してインジケータ部111、上記表示部16、脚駆動部112、音声処理部113、及び図7に示す電源制御回路114が接続される。
インジケータ部111は、上記上面パネル1bに配設されたランプインジケータ3、過熱インジケータ4、及びパワー/スタンバイインジケータ7でなり、それらを点灯/点滅する。
脚駆動部112は、上記前足部材14bを下端に設けたロッド脚15を伸縮駆動するモータ22とその駆動回路とでなる。
音声処理部113は、PCM音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記ケース本体1aのスピーカ用放音部9に設けられたスピーカ115を駆動して拡声放音し、あるいは必要によりビープ音を発生させる。
なお、このプロジェクタ装置に備えられる上記開閉蓋8を開いての各種調整キー及び上記電源キー2、自動画質調整キー5、手動画質調整キー6でキースイッチ部116を構成するものであり、このキースイッチ部116と、Ir受信部117からの信号が直接制御部110へ入力される。
このIr受信部117は、このプロジェクタ装置の前面に設けられた上記リモコン受信部10、及び背面にリモコン受信部10と同様に設けられる図示しないリモコン受信部からなり、その赤外光受信信号をコード信号化して上記制御部110に送出する。
上記電源制御回路114は、上記電源系回路基板52にあってシステムバスSBを介して上記制御部110と制御信号の送受を行なうことにより、以下に示す電源系の回路の動作制御を実行する。
しかして、電源系回路基板52において、上記熱電モジュール部70で発生した電力は電圧安定化回路121に供給される。この電圧安定化回路121は、例えばDC−DCコンバータで構成され、不安定な直流電源である熱電モジュール部70からの電力を所定の直流電圧値に変換して電力加算回路122に送出する。
この電力加算回路122にはまた、このプロジェクタ装置のAC/DC変換電源回路123から電源オン時にAC電源より生成された所定の電圧値が印加されており、電力加算回路122はこれら2つの供給電力を加算し、電源制御回路114の制御に基づいて上記図6の各回路及び冷却ファン130(58,59,62〜64)に供給する。
上記AC/DC変換電源回路123の出力の一部は、電圧検出回路124にも供給される。この電圧検出回路124は、AC/DC変換電源回路123からの供給電圧を検出することで、その時点でのAC電源の接続の有無を検知し、その検知結果を電源制御回路114へ出力する。
次に上記実施の形態の動作について説明する。
図8は、制御部110とこの制御部110の制御の下に電源制御回路114が実行する、AC電源切断時の動作を示すものである。
その当初、AC電源が切断されたか否かを電圧検出回路124の検知出力により電源制御回路114が判断する、という処理を繰返し実行することで、AC電源の切断を待機する(ステップS01)。
しかして、AC電源が切断された時点で電源制御回路114がこれをステップS01で判断し、制御部110に通知する。
これを受けた制御部110は、その時点での光源ランプ18の温度をリフレクタ21の光源ランプ18近傍に取り付けられた光源温度測定センサ109からの出力により投影光処理部108を介して取得し、その温度値が、冷却ファン130によるさらなる冷却が必要な一定の温度以上であるか否かを判断する(ステップS02)。
ここで、光源ランプ18の温度が一定値を超えて高く、さらなる冷却が必要であると判断した場合に制御部110は、当然ながらその温度により熱電モジュール部70でもある程度の電力量の発電がなされているものとして、電源制御回路114により電力加算回路122を介して冷却ファン130を強制的に回転駆動して冷却風Wを発生させ、光源ランプ18の冷却を実行させる(ステップS03)。
これと併せて制御部110は、インジケータ部111の過熱インジケータ4を高速で点滅表示させる一方で(ステップS04)、表示部16でAC電源の接続を促す第1のガイドメッセージを表示させながら(ステップS05)、上記ステップS01からの処理に戻る。。
図9(A)は、このとき表示部16で表示される第1のガイドメッセージを例示するものであり、ここでは
「警告:電源OFFの準備ができていません
電源ケーブルをもう一度
コンセントに入れて下さい」
のように表示することで、このプロジェクタ装置のユーザにAC電源を再度供給することを促す。
こうして熱電モジュール部70で発生する電力を利用して、光源ランプ18を冷却ファン130の送風により冷却させながら、併せてユーザに再度のAC電源の供給を促すことで、高価な光源ランプ18の寿命を縮めてしまうことをできる限り回避する。
また、上記ステップS02で光源ランプ18の温度が一定値を超えるほど高くはなく、さらなる冷却が必要ではない程度にすでに充分冷えていると判断した場合に制御部110は、このプロジェクタ装置の電動部材である投影レンズ45を投影光処理部108を介してレンズモータ107により、ロッド脚15を脚駆動部112を介してモータ22により、それぞれ収納状態まで縮小させる一方で(ステップS06)、表示部16で手動部材の収納を促す第2のガイドメッセージを表示させながら(ステップS07)、上記ステップS01からの処理に戻る。。
図9(B)は、このとき表示部16で表示される第2のガイドメッセージを例示するものであり、ここでは
「・レンズカバーを閉じて下さい
・ケーブル類を取り外して下さい
・本体が十分に冷えてから収納して下さい」
のように表示することで、このプロジェクタ装置のユーザに手動部材の収納を促す。
こうして熱電モジュール部70で発生する電力を利用して、電動部材を自動的に収納する一方で、手動部材の収納を促すことで、このプロジェクタ装置のユーザに収納に必要な具体的な内容を提示することができる。
このように、装置の使用によって非常な高温となる光源ランプ18に対し、光源側ハウジング38に熱電モジュール部70を設けてその発電動作で得られる電力を冷却ファン130による冷却と表示部16でのAC電源の接続を促す報知に利用するものとしたので、蓄電池の搭載等による装置の大型化を招くことなく、一旦電源の供給が絶たれた状態でも再度AC電源を供給して光源ランプ18の冷却を継続させることが可能となる。
加えて、冷却ファン130による光源ランプ18の冷却が必要か否かを判断し、冷却が必要ではないと判断した場合には、あえてACで家の接続を促す報知を停止させるものとしたので、不必要に再度の電源供給を促してユーザに煩雑な思いをさせてしまうのを未然に回避できる。
この場合、熱電モジュール部70で発生される電力により発熱部材である光源ランプ18以外の電動部材を収納状態であるリセット位置まで動作させ、併せて他の手動部材のリセット位置への復帰の手動操作を促す表示を行なうものとしたので、熱電モジュール部70で発生される電力を有効に活用して、ユーザの使い勝手をより向上できる。
なお、上記実施の形態は、本発明をプロジェクタ装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明はこれに限るものではなく、電源の供給を絶った後も冷却が必要であったり、使用後は冷却したほうが好ましい発熱部材を有するような機器、例えば電気アイロンやガステーブルのように使用後に速やかに冷却したほうが安全な機器に適用したり、またはターボチャージャー付きの内燃式エンジンを動力源とする自動車用の制御装置で、電源(イグニッション)スイッチを切った後もターボチャージャーの排気側タービンの焼き付きを防ぐべく、その発熱により発電して電磁オイルポンプを作動させ、該タービンにオイルを潤滑させるなど、適用例は多々考えることができる。
その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも1つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
15…ロッド脚、16…表示部、17…光源装置、18…光源ランプ、19…ガラスバルブ、21…リフレクタ、22…モータ、24…防爆ガラス、25…防爆カバー、28…マイクロミラー表示素子、29…光源側光学系、30…カラーホイール、33…導光ロッド、34,35…光源側レンズ、37…ミラー、38…光源側ハウジング、43…カバーガラス、44…中継レンズ、45…投影レンズ、52…電源系回路基板、58,59,62〜64…冷却ファン、70…熱電モジュール部、71…放熱フィン、72…熱電モジュール、91…高温部用熱交換素子、92…蓄熱素子、93…低温部用熱交換素子、94…断熱素子、95…断熱素子、110…制御部、114…電源制御回路、130…冷却ファン。