JP2007502439A - シールされた光弁を有する投影機 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置上の収束調整の利用を制限することなく、表示装置の温度が製造者の定格範囲内に維持された状態で、プリズム上に実装された表示装置を冷却およびダストシールする。
【解決手段】投影機は、プリズムと、このプリズムを通過する光を変調するための複数の光弁を含み、ダストシールされた空気間隙が、各々の光弁の結像表面とプリズムとの間に設けられ、個々の光弁を冷却するための空気チャネルを提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、色分裂−収束プリズムを含むライトエンジンを有するＬＣＤ、ＬＣＯＳ、Ｄ−ＩＬＡまたはディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）投影機を対象とし、詳細には、無塵空気チャネルによって、ガラスプリズム表面をシールされた光弁を有する投影機を対象とする。

代表的なカラー投影機において、光弁は投影レンズにより画面上に結像され、画像を生成する。投影機を通して循環するダストは空冷システムによって光弁上に定着し、また、結像スクリーン上に結像される。ダストは色の汚れの原因になり、１５００：１コントラスト比を超えることが可能な投影機のコントラストを減少させる可能性がある。

投影機にダストが入らないようにシールするため、様々な技術が提案されてきた。米国特許第６，２８０，０３６号には、光弁を対物レンズに機械的にシールしてダストを排除する方法が記載されている。米国特許第６，３９４，６０８号および米国特許出願公開第２００２／００３３９９２号には、光弁および光学系を防塵ボックス内にシールする方法が記載されている。類似の技術は、米国特許第６，３５０，０３３号で提案されている。上記の先行技術はすべて、低ルーメンの用途（３０００ルーメン）および／またはシングルチップ投影機に適している。スリーチップ投影機の場合、定格ルーメンは６０００ルーメン〜２００００ルーメンであってよい。このように高ルーメンの出力では、製造者の温度定格を維持するため、空気は光弁周囲を循環しなければならない。また、スリーチップ投影機は、赤色、緑色および青色チャネルの各々に収束調整を有することが多い。したがって、光弁をダストシールされたチャンバ内にシールすると、収束調整が妨げられる。様々なタイプの空気フィルタを使用して投影機をダストシールすることは一般的だが、長い間には、ダストは投影機に入り、最終的に光弁の表面に定着する。

したがって、本発明の目的は、表示装置上の収束調整の利用を制限することなく、表示装置の温度が製造者の定格範囲内に維持された状態で、プリズム上に実装された表示装置に冷却およびダストシールを提供することである。

したがって、本発明の一態様により、光弁の表面からダストを排除するが、光弁の表面を中断なく空冷することが可能な投影機に関して、光弁をシールする技術について記載する。詳細には、汚れのない画像を表示画面上に表示し、無塵空気チャネルによって、ガラスプリズムの表面に対して光弁がシールされる投影装置について記載する。チャネルは、ダストが光弁結像空間に入るのを防止し、光弁の適切な冷却を維持するために清潔な空気を循環させる。

上記の態様、並びに後に明らかになるその他の態様および利点は、以下でさらに完全に説明され、請求の範囲、以下の一部を構成する添付図面の説明に記載される構成及び実施の詳細に存する。図中、同じ参照符号は、全体的に同じ部分を指示する。

図１は、スリーチップ投影機の代表的な冷却構造を示す。送風機１は、ダストフィルタ２の背面に配置され、ダストフィルタ２は紙、発泡体、ＨＥＰＡタイプまたはその他のフィルタであってよい。フィルタされた空気は、チャネルを使用して投影機の分室中を循環し、必要に応じてランプ３および光エンジン４および光弁４Ａなどの重要な領域に空気を送る。次に、循環空気は前部、後部または側部上にある通気孔を介して投影機から排出される。

スリーチップ投影機上の光弁は、一般には色分裂−収束プリズムに実装される。代表的なプリズム構造５は、それぞれ図２および３に示すように、ＬＣＤパネル用の立方体ｘ、およびＤＭＤパネル用のプランビコンプリズムを使用する。これらのプリズム要素は、入射する白色光を赤色７、緑色８および青色９に分離するための２色性コーティング６を含む。次に、各々の色は、各表示装置または光弁１０において個々に変調される。「表示装置」および「光弁」という用語は、本開示事項全体で同義的に使用される。表示装置は変調光を反射し、変調光はプリズムによって再収束１１され、投影レンズによって画面上に投影されて画像を生成する。スリーチップ構造の場合、収束機構は表示装置上に配置され、ユニットが色の誤収束を生じた場合、対物位置調整を支援する。このためかつては、プリズムおよびチップをユニットとして、ダストに対してシールすることが妨げられていた。また、プリズムおよび表示装置周辺の空気流の必要性は、光学経路をダストシールする効果を制限する。

本発明により、図４に示すとおり、表示装置または光弁は、表示装置１３を架台上に配置する支持機構１２を使用して、プリズム面に実装される。支持機構は、表示装置が支持体に固定された後に表示装置の調整を可能にする収束ユニット１４も保持する。表示装置と、プリズムと、の間には、空気流が表示装置面を横断することを可能にする空気間隙が設けられる。

空気チャネル１５は、図５に示すように空気間隙内に挿入され、表示装置を上面および下面に沿ってプリズム面に対してシールする。空気チャネルは、収束機構支持体に取り付けられ、表示装置の上面および下面周囲を覆う。空気チャネルの側部１６は、空気流のために左が開放している。

図６の断面図は、空気チャネルが、プリズム５と、表示装置１０と、の間の空気間隙内にどのように適合するかを示す。表示装置は、空気チャネルの内面１７と同一平面に着座する。ガスケット１８は、空気チャネルと、プリズム面と、の間に設けられ、空気チャネルをプリズムに対してシールし、光弁が配置された時に生じ得る空間を占める。ガスケット１８は、一般にフルオロエラストマーから製造される。選択的に、ガスケットは存在せず、小さい隙間およびチャネルの加圧によって、シールされていない隙間を通ってダストが入るのを防止する。

空気チャネル１５は、プリズムの対向側部上に開口部を有し、図７に示すように光が開口部を通過して表示装置１９に達するのを可能にする。一般に、この開口部は光弁の形状に適合し、コントラストを減少させる迷光を吸収するために黒色で終端する。図７は、空気チャネルを光弁上の収束機構に取り付ける実装位置２０も示す。

プリズム上の各々の表示装置は、上記の空気チャネル１５の１つを含む。空気チャネルを通る空気流を生成するための様々な構想が可能である。図８のある実施例では、冷却組立体２１が、投影機内部において複数の空気ダクト２２に接続される。組立体２１は、空気フィルタ３２、送風機３３および多岐管３４を含む。ダクト２２は、３本の空気チャネル１５の各々の一方の側部に接続され、空気は各々のダクトを通って循環し、空気チャネルの出口側２３で排出される。動作時、空気チャネル内部の空気流は、少なくとも部分的に層状になり、その結果、投影機または空気チャネル内のダストは、表示装置の表面に付着せずに表示装置を通過する。空気流の速度は、送風機の速度または多岐管の収縮によって制御され、表示装置表面に必要な表面冷却の量によって決まる。送風機が停止した時に、投影機内のダストが表示面領域に入るのを防ぐため、空気チャネルの出口側２３はフィルタでシールされる。本発明の冷却システムは、空気チャネル内のダストの量を減少させるが、ダストを光弁から完全にシールして排除するわけではない。代わりに、冷却システムは、空気流（層状または部分的に層状）によって、ダストが光弁上に定着するのを防止する。

図６に示す空気チャネル１５の断面積は、一方の側部から他方の側部まで一定であり、空気チャネルの中心において表示装置表面によってのみ中断される。空気チャネルの長さは、空気チャネルを通る層状空気流を確保するため、断面積の長さの３倍である。層状空気流は表示装置の冷却に備え、ダストが表示装置上に定着するのを防止する。空気チャネルは収束機構に取り付けられ、そのため、直接収束に応じて移動し、表示装置と、空気チャネルと、の間にシールされた噛み合いを確保する。

もう１つの実施形態では、３本の空気ダクト２２は、送風機２４に直列接続され、図９に示すように閉鎖空気回路２５を形成する。送風機の流入多岐管は、空気を空気チャネルの１個の流入側に方向付ける。空気は、空気チャネルと、光弁と、を通って循環して送風機に戻る時に、表示装置から熱を運び去るが、再び加熱される。したがって、小型送風機３５と共に放熱板２６を設けて、空気が通過する時に空気を冷却する。放熱板は、空気対空気熱交換器または空気対水熱交換器でも良い。これは、完全に閉鎖された無塵空気回路を各々の光弁周囲に形成し、なおかつ温度を製造者の仕様の範囲内に維持することを可能にする。

図８および９の両方の冷却システムは、ダストをシールし、光弁を冷却するために効果的であることが示されている。代表的な実施例では、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＤＭＤおよび１．５ＣＦＭで空気チャネルを通るプランビコンプリズム層状空気流を使用して、ＤＭＤ温度を８℃低下させた。平均粒度範囲が０．３〜５μの微粒粉はプリズム上に吹き出され、ＤＭＤと、空気チャネルと、の外側では、ダストがＤＭＤの窓上に著しく浸入することがなくなった。また、空気チャネル内のダストは、画像の質を悪化させると思われるほど著しく、ウィンドウ上に定着することはなかった。

さらに他の実施形態において、可変速度送風機は、投影機内の適切な制御ソフトウェアに接続し、送風機速度を増加させて、空気チャネル内に乱気流を生成させた。乱気流は、空気チャネル内に嵌ったダスト、または投影機の搬送もしくは動作時に光弁上に定着したダストをパージするために使用できる。ソフトウェアタイマは、送風機の制御を自動的に設定するか、またはユーザが作動させることができる。さらに他の実施形態が考えられる。アダプタは、空気チャネルを外部の清潔な加圧ガス缶に接続し、高圧ガスをチャネル方向に押しやり、内部に定着したダストがあればダストを除去する。こうしたダストパージ実施形態の好ましい方法を図１０に示す。シリンダ２７は、窒素、ＣＯ２または空気などの圧縮ガスを含む。空気チャネルに供給された圧縮ガスの圧力は、調整器２８または遮断弁２９を使用して制御される。空気チャネル１５との接続は、可撓性管３０およびアダプタ３１を使って達成される。使用時、ガス圧力は、調整器２８を使用して予め設定され、次に、作業者が既存の空気流供給システムを取り外して、ダストパージ装置を接続し、遮断弁２９を開放して空気チャネルをパージする。上記の実施形態は、この分野で使用される携帯用システムである。永久圧縮ガスラインまたは空気ポンプを使用して、圧縮空気を供給するなど、その他の実施形態が考えられる。また、既存の空気供給システムを取り外すことなく、ダストをパージするシステムも設計することができる。考えられるもう１つの選択的なシステムは、ダストを空気チャネル１５から吸収するために真空構成を使用する。

本発明の多くの特徴および利点は、詳細な明細書から明らかである。したがって、本発明の真の精神および範囲に含まれる本発明のこうしたすべての特徴および利点は、添付の請求の範囲により網羅することを意図する。さらに、多くの変形および変更は、当業者には容易に想起されるため、図示して説明した正確な構造および動作に本発明を限定することは望まず、したがって、すべての適切な変形および等価なものは、本発明の範囲内に収まると考える。

先行技術による、ダストシールされたスリーチップ投影機用冷却システムである。 先行技術による、ＬＣＤパネル表示装置に使用される立方体ｘの概略図である。 先行技術による、ＤＭＤパネル表示装置に使用されるプランビコンプリズムの概略図である。 本発明による、ダストシールがプリズムに実装された表示装置の斜視図である。 本発明による、プリズムの上部および下部に沿って表示装置をシールするための空気チャネルを備える図４の表示装置を示す。 図５の表示装置および空気チャネルの断面図である。 本発明による空気チャネルの斜視図である。 図４から７の表示装置用の冷却システムの概略図である。 別の実施形態による、図４から７の表示装置用の冷却システムの概略図である。 本発明のさらに他の態様による空気チャネルのダストパージシステムの斜視図である。

Claims (23)

1. プリズムと、前記プリズムを通過する光を変調するための光弁と、を含む投影機であって、改良点は、前記光弁の結像表面と、前記プリズムと、の間にダストシールされた空気間隙を含み、前記光弁を冷却するための空気チャネルを提供する投影機。
2. 前記光弁は、ＤＭＤまたは反射ＬＣＤパネル、ＬＣＯＳまたはＤ−ＩＬＡタイプの光変調装置のいずれか１つを含む請求項１記載の投影機。
3. 前記光弁は、前記空気チャネルの内面と同一平面に着座し、前記プリズムと、前記光弁の前記結像表面と、の間に少なくとも部分的に層状空気流を提供するため、前記空気チャネルは均一な断面積と、前記結像表面に対して十分な長さと、を有することにより、前記空気チャネルからのダストが前記光弁上に定着するのを最小限にする請求項１記載の投影機。
4. 前記空気チャネルは、収束調整を可能にするために前記光弁に取り付けられる請求項１記載の投影機。
5. 前記空気チャネルは、前記プリズムに隣接する開口部を含み、前記光が前記空気チャネルから前記光弁に通過することを可能にする請求項１記載の投影機。
6. 前記空気チャネルを前記プリズムに対してシールするためのガスケットをさらに備える請求項１に記載の投影機。
7. 空気を前記空気チャネルから前記光弁上に吹き出すための送風機をさらに備える請求項１記載の投影機。
8. 空気チャネル内のダストを減少させるため、前記送風機に隣接するフィルタをさらに備える請求項７記載の投影機。
9. 前記送風機の電源が切られているときに、ダストが前記光弁に再度入るのを防止するため、前記空気チャネルの少なくとも一方の端部を覆うフィルタをさらに備える請求項７記載の投影機。
10. 前記光弁に収集された熱を放射するための放熱板をさらに備える請求項１記載の投影機。
11. 前記放熱板を冷却するための送風機をさらに備える請求項１０記載の投影機。
12. プリズムと、このプリズムを通過する光を変調するための複数の光弁と、を含む投影機であって、改良点は、前記複数の光弁の結像表面と、前記プリズムと、の間にダストシールされた空気間隙を含み、前記複数の光弁の各々を冷却するための複数の空気チャネルを備える投影機。
13. 送風機と、前記送風機に連結された多岐管と、前記光弁を冷却するため前記空気チャネルの各々を通して空気を吹き出すように前記多岐管の各々の引き込み口と前記空気チャネルの各々との間に接続される複数の導管と、をさらに備える請求項１２記載の投影機。
14. 前記空気チャネル内のダストを減少させるため、前記送風機に隣接するフィルタをさらに備える請求項１３記載の投影機。
15. 前記送風機の電源が切られているときに、前記ダストが前記光弁の各々に再度入るのを防止するため、前記空気チャネルの各々の少なくとも一方の端部を覆うフィルタをさらに備える請求項１３記載の投影機。
16. 前記空気チャネルは、送風機と直列接続され、閉鎖ループ空気循環システムを形成する請求項１２記載の投影機。
17. 前記空気循環システムによって収集される熱を放射するため、前記送風機に隣接する放熱板をさらに備える請求項１６に記載の投影機。
18. 前記放熱板を冷却するための追加の送風機をさらに備える請求項１７記載の投影機。
19. 前記放熱板は、空気対空気熱交換器である請求項１７記載の投影機。
20. 前記放熱板は、空気対水熱交換器である請求項１７記載の投影機。
21. 前記送風機の速度を増加させて、前記空気チャネル内に乱気流を生成し、前記光弁上に定着したダストをパージするための手段をさらに備える請求項１３記載の投影機。
22. 前記送風機の速度を増加させて、前記空気チャネル内に乱気流を生成し、前記光弁上に定着したダストをパージするための手段をさらに備える請求項１６記載の投影機。
23. 前記空気チャネルが、前記ダストをパージするため、清潔なガスの外部加圧源と直列接続される請求項１２に記載の投影機。

Images