JP2007171390A - 投射形表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、主にモータ回りを積極的に冷やすことができ、ランプからの光に色成分を与える光学系の動作環境温度を適正に保てる投射形表示装置を得ることにある。
【解決手段】投射形表示装置は、ランプ(57)から放射される光に所定の色成分を与える複数のフィルタ部(25a,25b,25c)を有する回転板(25)と、回転板(25)を回転させるモータ(26)と、回転板(25)およびモータ(26)を収容するとともに、冷却用空気が供給される導風室(40)とを備えている。導風室(40)を規定する壁(18)に、冷却用空気を少なくともモータ(26)に導く凸部(51)が形成されている。凸部(51)は、モータ(26)と協働して冷却用空気の流れを絞っている。
【選択図】図７

Description

本発明は、ランプから照射される光に所定の色成分を与えるとともに、この光を画像信号に従って処理することで画像光を得る投射形表示装置に係り、特にランプからの光に色成分を与える入射光学系を冷却するための構造に関する。

例えばビデオプロジェクタのような投射形表示装置は、白色光を発するランプと、このランプから照射される光に所定の色成分を与える入射光学ユニットと、この色成分が与えられた光を画像信号に従って処理することで画像光を生成する画像生成ユニットと、画像生成ユニットで得られた画像光をスクリーンに投射する投射ユニットとを備えている。

入射光学ユニットは、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のフィルタ部を有するカラーホイールと、このカラーホイールを回転させるモータとを有している。カラーホイールは、ランプと画像生成ユニットとの間に介在されている。ランプから照射される白色光は、高速回転するカラーホイールのフィルタ部を通過し、これにより色成分が付与された光が画像生成ユニットの画像形成面に導かれるようになっている。

ところで、入射光学ユニットは、投射形表示装置の動作中に最も高温となるランプに隣接しており、このランプから多大な熱影響を受ける。しかも、カラーホイールを回転させるモータにしても動作中に発熱を伴うので、カラーホイールやモータの雰囲気温度が非常に高くなる。

このため、従来の投射形表示装置では、入射光学ユニットの動作環境温度を適正に保つために、入射光学ユニットを収容する筐体の外壁に冷却用空気が流れる導風路を付設している。導風路は、筐体の外壁に沿って延びており、この導風路に臨む筐体の外壁に、筐体内に開口する開口部が形成されている。さらに、導風路の途中に外壁に沿って流れる冷却用空気を開口部の方向に向けさせる板状のガイド部が形成されている。

この構成によれば、導風路を流れる冷却用空気の一部がガイド部を介して開口部から筐体内に流入し、入射光学ユニットの周囲に導かれる。そのため、冷却を必要とする入射光学ユニットに冷却用空気を導くことができ、入射光学ユニットの過熱を防止することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１３３８８５ （図１７、図１９、図２１、図２２）

特許文献１に開示された投射形表示装置によると、導風路を流れる冷却用空気の一部を筐体の方向に振り分けることはできるものの、開口部から筐体内に流入する冷却用空気は、ただ漫然と入射光学ユニットの周囲を流れるに止まっている。

言い換えると、入射光学ユニットのうち特に冷却を要する箇所を積極的に冷却するような目的を持った冷却用空気の流れを形成することができない。すると、特に近年の投射形表示装置では、発熱量が大きい高出力のランプを採用する傾向にあるので、入射光学ユニットに対するランプの熱影響が益々大きくなり、冷却用空気による入射光学ユニットの冷却性能が不足するのを避けられない。

したがって、入射光学ユニットの動作環境温度を適正に保つことができなくなり、熱による入射光学ユニットの劣化や故障の原因となるといった問題が生じてくる。

本発明の目的は、主にモータ回りを積極的に冷やすことができ、ランプからの光に色成分を与える入射光学系の動作環境温度を適正に保つことができる投射形表示装置を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る投射形表示装置は、
ランプから照射される光に所定の色成分を与える複数のフィルタ部を有する回転板と、
上記回転板を回転させるモータと、
上記回転板および上記モータを収容するとともに、冷却用空気が供給される導風室とを備えており、
上記導風室を規定する壁に、上記冷却用空気を少なくとも上記モータに導くとともに、上記モータと協働して上記冷却用空気の流れを絞る凸部を形成したことを特徴としている。

本発明によれば、モータの周囲を流れる冷却用空気の流速が増大し、モータを積極的に冷却することができる。したがって、モータの過熱を防止でき、ランプからの光に色成分を与える入射光学系の動作環境温度を適正に保つことができる。

以下本発明を図面に示す実施の形態に基いて説明する。

図１は、投射形表示装置の一例であるビデオプロジェクタ１を開示している。ビデオプロジェクタ１は、合成樹脂製の筐体２を備えている。筐体２は、ボトムパネル３、トップパネル４、フロントパネル５、リヤパネル６および左右のサイドパネル７ａ，７ｂを有する偏平な四角い箱形をなしている。

トップパネル４は、各種のインディケータランプや複数の操作ボタンを有する操作部８を備えている。フロントパネル５および右側のサイドパネル７ｂに、夫々複数の通気孔９が形成されている。

図２に示すように、筐体２は、第１の電源ユニット１１、第２の電源ユニット１２、光学エンジンブロック１３およびランプユニット１４を収容している。

第１の電源ユニット１１は、光学エンジンブロック１３の駆動用電源であり、筐体２の前端部に配置されている。第２の電源ユニット１２は、ランプユニット１４の駆動用電源であり、筐体２の左端部に配置されている。

図３ないし図５に示すように、光学エンジンブロック１３は、画像信号に基いて投射すべき画像光を生成する画像生成ユニット１５と、画像生成ユニット１５にランプユニット１４からの光を導く入射光学ユニット１６と、画像生成ユニット１５で生成された画像光を拡大して投射する投射ユニット１７とを備えている。

画像生成ユニット１５、入射光学ユニット１６および投射ユニット１７は、一つの構造物として一体化されているとともに、共通のエンジンベース１８に取り付けられている。エンジンベース１８は、例えばアルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料で造られている。エンジンベース１８は、光学エンジンブロック１３と筐体２のボトムパネル３との間に介在されるとともに、光学エンジンブロック１３をボトムパネル３の定位置に固定している。

画像生成ユニット１５は、ランプユニット１４から入射光学ユニット１６を介して入射される光を、外部から供給される映像信号で空間変調して投射ユニット１７に投射するものである。本実施の形態では、画像生成ユニット１５として例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ；登録商標）を用いている。

図４および図５に示すように、ＤＭＤは、ＤＭＤ基板２０を有している。ＤＭＤ基板２０は、ＤＭＤの画像形成面に供給される映像信号を処理したり、マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーの傾きを制御するためのものであり、動作中に発熱する複数の回路素子２１を含んでいる。ＤＭＤ基板２０は、光学エンジンブロック１３の後端において垂直に起立するとともに、筐体２の幅方向に沿って延びている。

ＤＭＤ基板２０の背面にヒートシンク２２が取り付けられている。ヒートシンク２２は、ＤＭＤ基板２０に熱的に接続されているとともに、筐体２の右側のサイドパネル７ｂに隣接している。

右側のサイドパネル７ｂとヒートシンク２２との間に第１のファンの一例である吸気ファン２３が配置されている。吸気ファン２３は、右側のサイドパネル７ｂの通気孔９から筐体２の外の空気を吸い込むとともに、この空気をヒートシンク２２に吹き付けるようになっている。ヒートシンク２２を冷却した空気は、図５に矢印で示すようにＤＭＤ基板２０に沿って筐体２の内部を右から左に横断するように流れる。

入射光学ユニット１６は、画像生成ユニット１５の左隣に位置している。図６ないし図８に概略的に示すように、入射光学ユニット１６は、回転板としてのカラーホイール２５と、このカラーホイール２５を一方向に回転させるモータ２６と、モータ２６を制御する回路板２７とを備えている。

カラーホイール２５は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）に着色された三つのフィルタ部２５ａ，２５ｂ，２５ｃを有している。カラーホイール２５は、その回転中心軸Ｏ１を横置きにした略垂直の姿勢を保つとともに、一対の保護板２８ａ，２８ｂの間に介在されている。保護板２８ａ，２８ｂは、光を遮る金属板によって形成されている。カラーホイール２５の手前に位置する一方の保護板２８ａは、窓２９を有している。保護板２８ａの窓２９は、カラーホイール２５の径方向に沿う中間部と向かい合っている。

モータ２６は、カラーホイール２５と画像生成ユニット１５との間に位置している。モータ２６は、カラーホイール２５よりも小径であるとともに、このカラーホイール２５と同軸状に並んでいる。さらに、回路板２７は、モータ２６の真上に位置している。

ランプユニット１４から入射光学ユニット１６に導かれる白色光は、保護板２８ａの窓２９から高速回転するカラーホイール２５のフィルタ部２５ａ，２５ｂ，２５ｃに照射される。この白色光は、フィルタ部２５ａ，２５ｂ，２５ｃを順次透過し、これにより光に色成分が付与される。色成分が付与された光は、ＤＭＤの画像形成面に集光され、この画像形成面上に投射すべき画像光が得られる。

図２に示すように、投射ユニット１７は、画像生成ユニット１５から筐体２の前方に向けて突出するレンズ鏡筒３１を有している。レンズ鏡筒３１の前端に位置する前面レンズ３２は、フロントパネル５に開けた投射口３３を通じて筐体２の外に露出している。画像生成ユニット１５で得られた画像光は、レンズ鏡筒３１に導かれるとともに、このレンズ鏡筒３１の前面レンズ３２からスクリーンに投射される。

図７ないし図１１に示すように、カラーホイール２５、モータ２６および回路板２７は、エンジンベース１８の上に配置されている。エンジンベース１８は、画像生成ユニット１５とは反対側の左端部に起立壁３４を有している。起立壁３４は、カラーホイール２５の手前に位置する保護板２８ａと向かい合っている。起立壁３４にランプユニット１４からの白色光をカラーホイール２５のフィルタ部２５ａ，２５ｂ，２５ｃに導く開口部３５が形成されている。開口部３５は、保護板２８ａの窓２９と向かい合っている。

エンジンベース１８の上面にファン支持板３６および導風カバー３７が固定されている。ファン支持板３６は、ＤＭＤ基板２０の左端部と向かい合っており、これらＤＭＤ基板２０の左端部とファン支持板３６との間にカラーホイール２５、モータ２６および回路板２７が位置している。

図７に示すように、導風カバー３７は、天板３８と側板３９とを有している。天板３８は、ファン支持板３６の上縁とＤＭＤ基板２０の上縁との間に跨るとともに、エンジンベース１８の起立壁３４の上縁と画像生成ユニット１５との間に跨っている。側板３９は、天板３８の一端から下向きに延びてＤＭＤ基板２０の左端部に重ねられている。

このため、エンジンベース１８、ＤＭＤ基板２０、起立壁３４、ファン支持板３６および導風カバー３７は、互いに協働して略密閉された導風室４０を構成しており、この導風室４０にカラーホイール２５、モータ２６および回路板２７が収容されている。

図７に示すように、導風室４０は吸気口４１および排気口４２を有している。吸気口４１は、ＤＭＤ基板２０の左端部および導風カバー３７の側板３９に夫々形成した切り欠き４３ａ，４３ｂによって規定されている。吸気口４１は、導風室４０の底となるエンジンベース１８に隣接している。そのため、吸気口４１は、カラーホイール２５およびモータ２６の後方であり、かつカラーホイール２５およびモータ２６よりも低い位置に開口している。

さらに、吸気口４１は、ＤＭＤ基板２０に開口するので、上記吸気ファン２３によって筐体２の内部に吸い込まれた空気が、吸気口４１に押し込まれるようになっている。排気口４２は、ファン支持板３６に形成されている。この排気口４２は、カラーホイール２５およびモータ２６の前方に位置している。

したがって、カラーホイール２５およびモータ２６は、吸気口４１と排気口４２の間に位置している。

図７および図１０に示すように、ファン支持板３６は、導風室４０の前壁を構成している。このファン支持板３６の前面に第２のファンの一例であるシロッコファン４５が取り付けられている。シロッコファン４５は、ファンケース４６と、このファンケース４６に収容された遠心式の羽根車４７とを備えている。

ファンケース４６は、吸込口４８と吐出口４９とを有している。吸込口４８は、ファン支持板３６の排気口４２に連通している。吐出口４９は、シロッコファン４５の左方向に開口している。羽根車４７は、吸込口４８と同軸のリング状をなしている。

羽根車４７が回転すると、導風室４０内の空気が排気口４２から吸込口４８を通じて羽根車４７の回転中心部に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、羽根車４７の外周部からファンケース４６内に吐き出されるとともに、このファンケース４６の内面にガイドされて吐出口４９に導かれる。

導風室４０内の空気がシロッコファン４５によって吸い込まれることに伴い、導風室４０の吸気口４１に負圧が作用する。そのため、吸気口４１は、筐体２の内部の空気を冷却用空気として導風室４０に吸い込む。導風室４０に吸い込まれた冷却用空気は、吸気ファン２３による押し込み作用と相まって排気口４２に向けて流れ、この流れの過程でカラーホイール２５、モータ２６および回路板２７を冷却する。

図７、図１０および図１１に示すように、エンジンブロック１８は、導風室４０の底壁を構成している。このエンジンブロック１８の上面に風向きを制御する案内壁５１が一体に形成されている。案内壁５１は凸部の一例であり、エンジンブロック１８の上面から導風室４０に向けて垂直に起立している。案内壁５１は、カラーホイール２５の回転中心軸Ｏ１に沿って延びているとともに、その先端５１ａがモータ２６およびカラーホイール２５に隣接している。

この結果、案内壁５１の先端５１ａとモータ２６およびカラーホイール２５との間には、導風室４０内を流れる冷却用空気を絞る通路５２が形成されている。

図７および図１０に最も良く示されるように、案内壁５１は導風室４０内で吸気口４１と向かい合っており、この吸気口４１から導風室４０に流れ込む冷却用空気の流れ方向を規定している。

すなわち、案内壁５１は、導風室４０の内部に大きく分けて冷却用空気の三つの流れを形成している。冷却用空気の第１の流れＦ１は、主にカラーホイール２５に向う成分であり、このカラーホイール２５を冷却する。冷却用空気の第２の流れＦ２は、モータ２６の下部と案内壁５１の先端５１ａとの間の通路５２に向う成分であり、モータ２６の下部に沿うように流れる。冷却用空気の第２の流れＦ２は、通路５２を通過する時に絞られるので、その流速が増大する。さらに、冷却用空気の第３の流れＦ３は、モータ２６の案内壁５１とは反対側に向う成分であって、モータ２６の上部や回路板２７に沿うように流れる。

したがって、上記案内壁５１の存在により、吸気口４１から導風室４０に流れ込む冷却用空気は、ただ漫然と吸気口４１から排気口４２に向けて流れるのではなくて、冷却を要するカラーホイール２５や発熱するモータ２６を目指して積極的に流れることになる。

図１２に示すように、入射光学ユニット１６に白色光を照射するランプユニット１４は、ランプハウジング５５、リフレクタ５６およびランプの一例である高圧水銀ランプ５７を備えている。

ランプハウジング５５は、光照射口５８を有している。光照射口５８は、透明なレンズ５９で覆われているとともに、エンジンベース１８の起立壁３４に開けた開口部３５と向かい合っている。

リフレクタ５６は、ランプハウジング５５に収容されている。リフレクタ５６は、光照射口５６に向けて開口する球面状の光反射面６０を有している。高圧水銀ランプ５７は、リフレクタ５６に支持されている。高圧水銀ランプ５７から発せられる白色光は、光反射面６０で反射した後、光照射口５８から開口部３５を介してカラーホイール２５に照射される。

高圧水銀ランプ５７は、高輝度で鮮明な画像を得るため高出力化されており、それに伴い点灯中は数百度に発熱する。本実施の形態のランプユニット１４では、高圧水銀ランプ５７やリフレクタ５６の冷却を促進するため、ランプハウジング５５に冷却用空気が流入する流入口６１と、冷却用空気が流出する流出口６２が形成されている。

流入口６１は、シロッコファン４５の吐出口４９に接続されている。このため、シロッコファン４５の吐出口４９から吐き出される冷却用空気は、流入口６１からランプハウジング５５の内部に流入し、リフレクタ５６や高圧水銀ランプ５７を冷却する。

リフレクタ５６や高圧水銀ランプ５７との熱交換により加熱された冷却用空気は、流出口６２から第１および第２の導風ガイド６３，６４を介して筐体２の後端部に位置する排気ファン６５に導かれる。排気ファン６５は、ランプハウジング５５から排出される高温の冷却用空気を筐体２のリヤパネル６に開けた排気口６６を通じて筐体２の外に排出する。

このような構成のビデオプロジェクタ１によると、ランプユニット１４から照射される白色光に色成分を付与する入射光学ユニット１６は、その導風室４０の底壁から上向きに突出する案内壁５１を有している。案内壁５１は、吸気口４１から導風室４０に吸い込まれる冷却用空気を大きく分けて三つの流れＦ１〜Ｆ３に分流する。冷却用空気の第１の流れＦ１は、主にカラーホイール２５を冷却するとともに、冷却用空気の第２および第３の流れＦ２，Ｆ３は、モータ２６を冷却する。

このため、導風室４０の内部に冷却すべき目標に向う目的を持った冷却用空気の流れを形成することができ、ランプユニット１４から多大な熱影響を受けるカラーホイール２５や動作中に発熱を伴うモータ２６をバランスよく冷却することができる。

しかも、案内壁５１の先端５１ａは、モータ２６の下部との間で冷却用空気の第２の流れＦ２を絞っているので、モータ２６の下部に沿って流れる冷却用空気の流速が増大する。このため、冷却用空気の第２の流れＦ２でモータ２６を積極的に冷やすことができる。

よって、カラーホイール２５やモータ２６の過熱を未然に防止することができ、ランプユニット１４からの光に色成分を与える入射光学ユニット１６の動作環境温度を適正に保つことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に特定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施可能である。

上記実施の形態では、エンジンベース、ＤＭＤ基板、ファン支持板および導風カバーによって導風室を規定したが、本発明はこれに限らず、例えば一つのカバーとエンジンベースとで導風室を形成してもよい。

さらに、吸気口もＤＭＤ基板や導風カバーを切り化いて形成するものに限らず、例えば導風カバーあるいはエンジンベースに形成した孔であってもよい。

本発明の実施の形態に係るビデオプロジェクタの斜視図。 本発明の実施の形態において、ビデオプロジェクタの内部構造を示す斜視図。 本発明の実施の形態において、筐体のボトムパネル、光学エンジンブロック、およびエンジンベースの相対的な位置関係を示す斜視図。 本発明の実施の形態に係る光学エンジンブロックの斜視図。 本発明の実施の形態に係る光学エンジンブロックの平面図。 本発明の実施の形態において、カラーホイールとランプユニットとの位置関係を概略的に示す斜視図。 図５のF7−F7線に沿う断面図。 図７のF8−F8線に沿う断面図。 本発明の実施の形態において、光学エンジンブロックの入射光学ユニットの部分を示す斜視図。 本発明の実施の形態において、入射光学ユニットのカラーホイールとエンジンベースの案内壁との位置関係を示す斜視図。 本発明の実施の形態において、カラーホイール、モータおよびエンジンベースの案内壁との位置関係を示す斜視図。 本発明の実施の形態において、ランプユニット、第１の導風ガイド、第２の導風ガイド、筐体の排気口および排気ファンの相対的な位置関係を示す平面図。

符号の説明

１５…画像生成ユニット、１６…入射光学ユニット、１７…投射ユニット、１８…壁（エンジンベース）、２５…回転板（カラーホイール）、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…フィルタ部、２６…モータ、５１…凸部（案内壁）、５７…ランプ（高圧水銀ランプ）。

Claims (12)

1. ランプから照射される光に所定の色成分を与える複数のフィルタ部を有する回転板と、
   上記回転板を回転させるモータと、
   上記回転板および上記モータを収容するとともに、冷却用空気が供給される導風室と、
   上記導風室を規定する壁に設けられ、上記冷却用空気を少なくとも上記モータに導くとともに、上記モータと協働して上記冷却用空気の流れを絞る凸部と、を具備することを特徴とする投射形表示装置。
2. 請求項１の記載において、上記導風室は、冷却用空気が流入する吸気口と、冷却用空気を排出する排出口とを備えており、上記モータは、上記吸気口と上記排気口の間に位置することを特徴とする投射形表示装置。
3. 請求項２の記載において、上記凸部は、上記導風室内で上記吸気口と向かい合うことを特徴とする投射形表示装置。
4. 請求項１の記載において、上記凸部は、上記導風室内に上記冷却用空気の三つの流れを形成し、上記冷却用空気の第１の流れは上記回転板に導かれ、上記冷却用空気の第２の流れは上記凸部の先端と上記モータとの間に導かれ、上記冷却用空気の第３の流れは上記モータの上記凸部とは反対側に導かれることを特徴とする投射形表示装置。
5. 請求項４の記載において、上記冷却用空気の第２の流れは、上記凸部の先端と上記モータとの間で絞られることを特徴とする投射形表示装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかの記載において、上記導風室に冷却用空気を供給する第１のファンと、上記導風室内の冷却用空気を排出する第２のファンと、をさらに備えていることを特徴とする投射形表示装置。
7. ランプと、
   上記ランプから照射される光に所定の色成分を与える複数のフィルタ部を有する回転板と、この回転板を回転させるモータと、を含む入射光学ユニットと、
   上記入射光学ユニットにより所定の色成分が与えられた光を画像信号に従って処理することにより画像光を生成する画像生成ユニットと、
   上記画像生成ユニットで生成された画像光を投射する投射ユニットと、を具備する投射形表示装置であって、
   上記入射光学ユニットは、
   上記回転板および上記モータを収容するとともに、冷却用空気が供給される導風室と、
   上記導風室を規定する壁に設けられ、上記導風室に供給される冷却用空気を少なくとも上記モータに導く凸部と、を備え、
   上記凸部は、少なくとも上記モータと協働して上記冷却用空気の流れを絞ることを特徴とする投射形表示装置。
8. 請求項７の記載において、上記導風室に冷却用空気を供給する第１のファンと、上記導風室内の冷却用空気を排出する第２のファンと、をさらに備えており、上記第２のファンは、上記導風室を規定する壁に支持されていることを特徴とする投射形表示装置。
9. 請求項８の記載において、上記導風室は、冷却用空気が流入する吸気口と、上記回転板および上記モータを冷却した冷却用空気を排出する排気口とを有し、上記吸気口から上記排気口に向う冷却用空気の流れ経路に上記凸部が位置することを特徴とする投射形表示装置。
10. 請求項７ないし請求項９のいずれかの記載において、上記入射光学ユニット、上記画像生成ユニットおよび上記投射ユニットは、互いに協働して一つの光学エンジンブロックを構成しており、この光学エンジンブロックは、エンジンベースに支持されていることを特徴とする投射形表示装置。
11. 請求項１０の記載において、上記エンジンベースは、上記導風室の壁の一部を兼ねるとともに、上記凸部は上記エンジンベースに形成されていることを特徴とする投射形表示装置。
12. 請求項７ないし請求項９のいずれかの記載において、上記凸部は、上記導風室内に上記冷却用空気の三つの流れを形成し、上記冷却用空気の第１の流れは上記回転板に導かれ、上記冷却用空気の第２の流れは上記凸部の先端と上記モータとの間に導かれ、上記冷却用空気の第３の流れは上記モータの上記凸部とは反対側に導かれ、さらに上記冷却用空気の第２の流れは、上記凸部の先端と上記モータとの間で絞られることを特徴とする投射形表示装置。

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