JP2008009300A - ロッドインテグレータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロッドインテグレータを効率よく冷却するロッドインテグレータ装置を提供する。
【解決手段】ロッドインテグレータ装置１は、光源からの出射光の輝度分布を均一化するロッドインテグレータ１０を備える。ロッドインテグレータ１０の側面で接触し、保持するホルダー２０を備える。ホルダー２０は、ロッドインテグレータ１０と接触する面に、ロッドインテグレータ１０と接触する冷却用のくぼみ２７を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロッドインテグレータ（ライトトンネル）装置に関し、特に効率よく冷却を行うロッドインテグレータ装置に関する。

従来、光源からの光の輝度分布を均一化するために使用されるロッドインテグレータが提案されている。

通常ロッドインテグレータを保持するホルダーは、ロッドインテグレータに接触して保持を行う。特許文献１は、ロッドインテグレータを構成する４面の内、２面または３面でロッドインテグレータと接触して保持するホルダー（保持部材）を開示する。
特開２００６−７２２７６号公報

しかし、特許文献１のホルダーでは、ホルダーのロッドインテグレータに接触する面と、接触しない面とで冷却効率が異なりロッドインテグレータの各部に温度差が生じる。この温度差はロッドインテグレータを構成する各面の接着強度を弱めるおそれ、及びロッドインテグレータを破損するおそれがある。

したがって本発明の目的は、ロッドインテグレータを効率よく冷却するロッドインテグレータ装置を提供することである。

本発明に係るロッドインテグレータ装置は、光源からの出射光の輝度分布を均一化するロッドインテグレータと、ロッドインテグレータの側面で接触し、保持するホルダーとを備え、ホルダーは、ロッドインテグレータと接触する面に、ロッドインテグレータと接触する冷却用のくぼみを有する。

好ましくは、冷却は空冷であり、くぼみは、空気が流れる空気流路を有する。

また、好ましくは、ロッドインテグレータを構成する４面のうち、ホルダーと接触する面は、くぼみを介して空気と接触し、ロッドインテグレータを構成する４面のうち、ホルダーと接触しない面は、空気と接触する。

また、好ましくは、くぼみは、ホルダーのロッドインテグレータの入射口と出射口の中央近傍に対応する部分に設けられる。

また、好ましくは、ロッドインテグレータを、ホルダーとで挟む位置関係に押さえバネを備え、押さえバネによる付勢により、ロッドインテグレータはホルダーに保持される。

また、好ましくは、ホルダーに取り付けられ、ロッドインテグレータと接触しない位置関係で、ロッドインテグレータの入射口側に、入射口内に集光されなかった光源からの光がロッドインテグレータに触れて発熱するのを防止する放熱板を備える。

また、好ましくは、ロッドインテグレータは、入射口と出射口が矩形形状を有する中空直方体形状であり、ホルダーは、ロッドインテグレータの第１側面と接触する第１突出部と、第１側面と隣接するロッドインテグレータの第２側面と接触する第２突出部とを有し、くぼみは、第１、第２側面と接触する。

以上のように本発明によれば、ロッドインテグレータを効率よく冷却するロッドインテグレータ装置を提供することができる。

以下、本実施形態について、図を用いて説明する。プロジェクタ表示装置はロッドインテグレータ装置１と、コリメータレンズ等の第１光学系３と、画像形成装置としてのＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）４と、ＤＭＤ４に表示された画像をスクリーン６上で結像させるための第２光学系（投影レンズ、不図示）と、反射ミラー５、スクリーン６とを有する。光源２から照射された光であってロッドインテグレータ装置１、第１光学系３を介して、ＤＭＤ４に入射した光のうち、表示に必要な光は、第２光学系（投影レンズ）により結像可能な光束となり、反射ミラー５に反射し、スクリーン６に結像される（図１３参照）。本実施形態では、ＤＭＤ４を使った反射による画像形成装置の形態を説明するが、透過型または反射型液晶を使った画像形成装置であってもよい。

プロジェクタ表示装置のロッドインテグレータ装置１は、ロッドインテグレータ（ライトトンネル）１０、ホルダー２０、放熱板３０、押さえバネ４０を備える（図１、２参照）。なお、方向を説明するために、光源２からロッドインテグレータ装置１に向けて照射される光の方向（水平方向、図１、２、７〜９で点線矢印表示）と直交する水平方向を第１方向ｘ、第１方向ｘと直交する鉛直方向を第２方向ｙ、第１方向ｘ、第２方向ｙと垂直な水平方向（光の方向）を第３方向ｚとして説明する。

ロッドインテグレータ装置１は、光源２からＤＭＤ４に入射させる光（輝度分布）を均一化するために使用される。

ロッドインテグレータ１０は、入射口１０ａと出射口１０ｂが矩形形状を有する中空直方体形状であり、光源２から入射された光は、入射口１０ａから入射し、ロッドインテグレータ１０の中空部分の壁面を反射しながら出射口１０ｂから出射する。

ホルダー２０は、ロッドインテグレータ１０を保持する金属製の部材で、第３方向ｚから見て凸型形状を有する。ホルダー２０は、第３方向ｚから見て第２方向ｙで且つ上方に突出した第１突出部２０ａと、第３方向ｚで且つ光源側から見て右方に突出した第２突出部２０ｂ、第３方向ｚで且つ光源側から見て左方に突出した第３突出部２０ｃで構成される。

第１突出部２０ａは、第１方向ｘに垂直な面を有し、第２、第３突出部２０ｂ、２０ｃは、第２方向ｙに垂直な面を有する。

ロッドインテグレータ１０は、第１突出部２０ａと、第２突出部２０ｂとの間に配置され、第１突出部２０ａと押さえバネ４０とによって、第１方向ｘに付勢され、これにより、ホルダー２０に固定（保持）される。

第１突出部２０ａのロッドインテグレータ１０が配置される側、及び第２突出部２０ｂのロッドインテグレータ１０が配置される側には、第３方向ｚの中央近傍（第１、第２突出部２０ａ、２０ｂの、ロッドインテグレータ１０の入射口１０ａと出射口１０ｂとの中央近傍に対応する部分）にくぼみ２７が設けられる。くぼみ２７は、ロッドインテグレータ１０の第１、第２突出部２０ａ、２０ｂと接する側面に接し、ロッドインテグレータ１０の冷却用の空気流路（図１、図２矢印参照、反対方向も可）として使用される。

図１、図２は、空気流路が、ロッドインテグレータ装置１の第２方向ｙで且つ上方からくぼみ２７の第１突出部２０ａ側を介して流れ、ロッドインテグレータ装置１の第２方向ｙで且つ下方で、図示しないロッドインテグレータ装置１の周辺機器に当たって折り返され、くぼみ２７の第２突出部２０ｂ側を介して流れる形態を示す。空気流路に流す冷却用の空気は、ファンモータなどの冷却用の空気を発生する装置（不図示）から、ダクト（不図示）を経由して、ロッドインテグレータ装置１に送られる。

なお、冷却用の空気の流れは、上記順序に限られない。例えば、ロッドインテグレータ装置１の第２方向ｙで且つ下方から流れ、くぼみ２７の第１突出部２０ａ側、及び第２突出部２０ｂ側の両方から第２方向ｙで且つ上方に流れる形態であってもよい。

くぼみ２７を介して、ロッドインテグレータ１０の外側から、ロッドインテグレータ１０の第１突出部２０ａ、及び第２突出部２０ｂと接触する面にも、ホルダー２０と接触しない面と同様に冷却のための空気に接触することが可能になる（ロットインテグレータ１０を構成する４面総てに冷却の為の空気を接触させることが可能になる）。これにより、ロッドインテグレータ１０の中空直方体形状を構成する各面（４面）の温度差を少なくすることが可能になる。温度差を少なくすることにより、冷却効率を高め、ロッドインテグレータ１０の各面をつなぐ接着材の接着強度が弱まることを抑制することが出来る。

ホルダー２０は、ホルダー２０をホルダー固定ビス１５を使って所定位置に固定するためのホルダー取付穴２１、放熱板３０をホルダー２０に放熱板固定ビス２５を使って固定するための第１放熱板取付穴２２、押さえバネ４０をホルダー２０に押さえバネ固定ビス３５を使って固定するための第１押さえバネ取付穴２３、及び位置決め穴２９を有する（図３、４参照）。

放熱板３０は、光源からの光第３方向に垂直な第１放熱面３０ａ、第２方向ｙに垂直な第２放熱面３０ｂ、第１方向に垂直な第３放熱面３０ｃで構成される一体構造の金属板の放熱板である（図５参照）。第１放熱面３０ａは、第２、第３放熱面３０ｂ、３０ｃと接続する。

第１放熱面３０ａは、放熱板３０をホルダー２０に放熱板固定ビス２５を使って固定するための第２放熱板取付穴３２、及び光源からの光をライトガイドに通す入射穴３９を有する。

入射穴３９は、ロッドインテグレータ１０の入射口１０ａと略同一形状を有するが、光源２からの出射光の最大入射角θに応じて、入射穴３９の方が大きめに設定される（図１２参照）。図１２は、ロッドインテグレータ１０、及び第１放熱面３０ａ以外の部位を省略している。

第１放熱面３０ａは、ロッドインテグレータ１０の入射口１０ａ内に集光されなかった光源２からの光が直接ロッドインテグレータ１０に触れて発熱するのを防止する。

第２放熱面３０ｂは、放熱板３０をホルダー２０に放熱板固定ビス２５を使って固定するための第２放熱板取付穴３２、及び押さえバネ４０をホルダー２０に押さえバネ固定ビス３５を使って固定するための第２押さえバネ取付穴３３を有する。

第３放熱面３０ｃは、放熱板３０をホルダー２０に放熱板固定ビス２５を使って固定するための第２放熱板取付穴３２を有する。

放熱板３０は、ホルダー２０にビス止めされる。

押さえバネ４０は、第２方向ｙに垂直な第１バネ面４０ａ、第１方向ｘに垂直な第２バネ面４０ｂ、及び第１、第２バネ面４０ａ、４０ｂをつなぐ第３バネ面４０ｃで構成される一体構造の金属板バネである（図６参照）。

第１バネ面４０ａは、押さえバネ４０をホルダー２０に押さえバネ固定ビス３５を使って固定するための第３押さえバネ取付穴４３を有する。押さえバネ４０には、冷却用の空気の流れを妨げないように、くぼみ２７の大きさに合わせた穴４７が構成される。

第１バネ面４０ａは、放熱板３０の第２放熱面３０ｂを介して、ホルダー２０の第２突出部２０ｂにビス止めされる。

第２バネ面４０ｂは、押さえバネ４０がホルダー２０にビス止めされる時に、ロッドインテグレータ１０の側面と接触し、第１方向ｘに付勢する。ロッドインテグレータ１０は、押さえバネ４０と、ホルダー２０の第１突出部２０ａとの間で、第１方向ｘに付勢された状態で固定される。

ロッドインテグレータ１０は、ホルダー２０の第１、第２突出部２０ａ、２０ｂ、及び押さえバネ４０の第２バネ面４０ｂと接触するが、放熱板３０とは直接的に接触しない位置関係にある。放熱板３０の第１放熱面３０ａは、光源２からの光の一部（入射口１０ａに集光されなかった光）が照射されることによって発熱するが、放熱板３０とロッドインテグレータ１０とは直接的に接触しないので（図１２参照）、光源２からの光によってロッドインテグレータ１０に及ぼす熱の影響を抑えることが出来る。

ロッドインテグレータ１０の固定は、押さえバネ４０による付勢によるものであり、接着材を使用しない。そのため、ロッドインテグレータ１０の中空部分の壁面を反射する光によりロッドインテグレータ１０が発熱した場合や、ロッドインテグレータ１０に放熱板３０の熱が伝わった場合でも、ロッドインテグレータ１０をホルダー２０に固定するための接着剤の接着強度の劣化による問題は生じない。

ロッドインテグレータ１０の中空直方体形状は、第１方向ｘに垂直な２面と、第２方向ｙに垂直な２面とが接着されて構成されるが、ロッドインテグレータ１０の発熱により、この接着強度の劣化の問題が考えられる。しかし、くぼみ２７により、ロッドインテグレータ１０とホルダー２０との接触面積を少なくすることができ、くぼみ２７とロッドインテグレータ１０との接触部分により、ロッドインテグレータ１０のホルダー２０の第１、第２突出部２０ａ、２０ｂと接触する２面、及びホルダー２０と接触しない２面の両方に直接的に空気接触することが可能になることで、ロッドインテグレータ１０を構成する４面の温度差が発生しにくい状態で発熱を抑えることができる。

また、くぼみ２７を、ロッドインテグレータ１０を冷却するための空気流路として使うと、さらにロッドインテグレータ１０の冷却効率を高めることが可能になる。冷却用の空気は、ロッドインテグレータ１０だけでなく、ホルダー２０、放熱板３０、及び押さえバネ４０にも接触するため、これらの冷却効率も高めることが可能になる。

ロッドインテグレータ装置を、ロッドインテグレータの出射口側から見た斜視図である。 ロッドインテグレータ装置を、ロッドインテグレータの入射口側から見た斜視図である。 ホルダーを、ロッドインテグレータの出射口側から見た斜視図である。 ホルダーを、ロッドインテグレータの入射口側から見た斜視図である。 放熱板を示す斜視図である。 押さえバネを示す斜視図である。 ロッドインテグレータ装置を、第２突出部側から見た正面図である。 ロッドインテグレータ装置を、第１突出部側から見た平面図である。 ロッドインテグレータ装置を、ホルダー裏面から見た底面図である。 ロッドインテグレータ装置を、ロッドインテグレータの出射口側から見た側面図である。 ロッドインテグレータ装置を、ロッドインテグレータの入射口側から見た側面図である。 ロッドインテグレータと、第１放熱面との構成を示す、第２突出部側から見た正面図である。 プロジェクタ表示装置を示す斜視図である。

符号の説明

１ ロッドインテグレータ装置
２ 光源
３ 第１光学系
４ ＤＭＤ
５ 反射ミラー
６ スクリーン
１０ ロッドインテグレータ
１０ａ 入射口
１０ｂ 出射口
１５ ホルダー固定ビス
２０ ホルダー
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 第１、第２、第３突出部
２１ ホルダー取付穴
２２ 第１放熱板取付穴
２３ 第１押さえバネ取付穴
２５ 放熱板固定ビス
２７ くぼみ
２９ 位置決め穴
３０ 放熱板
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 第１、第２、第３放熱面
３２ 第２放熱板取付穴
３３ 第２押さえバネ取付穴
３５ バネ固定ビス
３９ 入射穴
４０ 押さえバネ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 第１、第２、第３バネ面
４３ 第３押さえバネ取付穴
４７ 穴

Claims (7)

1. 光源からの出射光の輝度分布を均一化するロッドインテグレータと、
   前記ロッドインテグレータの側面で接触し、保持するホルダーとを備え、
   前記ホルダーは、前記ロッドインテグレータと接触する面に、前記ロッドインテグレータと接触する冷却用のくぼみを有することを特徴とするロッドインテグレータ装置。
2. 前記冷却は空冷であり、
   前記くぼみは、空気が流れる空気流路を有することを特徴とする請求項１に記載のロッドインテグレータ装置。
3. 前記ロッドインテグレータを構成する４面のうち、前記ホルダーと接触する面は、前記くぼみを介して空気と接触し、
   前記ロッドインテグレータを構成する４面のうち、前記ホルダーと接触しない面は、空気と接触することを特徴とする請求項１に記載のロッドインテグレータ装置。
4. 前記くぼみは、前記ホルダーの前記ロッドインテグレータの入射口と出射口の中央近傍に対応する部分に設けられることを特徴とする請求項１に記載のロッドインテグレータ装置。
5. 前記ロッドインテグレータを、前記ホルダーとで挟む位置関係に押さえバネを備え、
   前記押さえバネによる付勢により、前記ロッドインテグレータは前記ホルダーに保持されることを特徴とする請求項１に記載のロッドインテグレータ装置。
6. 前記ホルダーに取り付けられ、前記ロッドインテグレータと接触しない位置関係で、前記ロッドインテグレータの入射口側に、前記入射口内に集光されなかった光源からの光が前記ロッドインテグレータに触れて発熱するのを防止する放熱板を備えることを特徴とする請求項１に記載のロッドインテグレータ装置。
7. 前記ロッドインテグレータは、入射口と出射口が矩形形状を有する中空直方体形状であり、
   前記ホルダーは、前記ロッドインテグレータの第１側面と接触する第１突出部と、前記第１側面と隣接するロッドインテグレータの第２側面と接触する第２突出部とを有し、
   前記くぼみは、前記第１、第２側面と接触することを特徴とする請求項１に記載のロッドインテグレータ装置。

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