JP2008225331A - 照明装置及びプロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源が照射した光を所定の方向に反射させる反射部材を備えた照明装置、及びプロジェクタ装置において、過冷却による光学部品の破損を招くことなく、効率的に反射部材の放熱を行う。
【解決手段】液晶プロジェクタは、光を照射する照明部と、この照明部が照射した光をスクリーンに投写する投写光学系とを備えている。照明部は、２つの光源と、各光源の照射光を投写光学系に向けて反射させる反射光学系１７とを有している。反射光学系１７には、一方の光源に対応した反射部材２０と、他方の光源に対応した反射部材２１とが設けられている。各反射部材２０、２１の背面には、筋状に突出した複数のリブ５０が形成されている。各リブ５０は、背面の表面積を広げ、各反射部材２０、２１の放熱性を高める。
【選択図】図４

Description

本発明は、光源から照射された光を所定の方向に反射させる反射部材を備えた照明装置、及びこの照明装置を用いたプロジェクタ装置に関する。

スクリーン上に映像を拡大投映するプロジェクタ装置が普及している。プロジェクタ装置では、明るい室内でも大画面で映像が見られるよう、高輝度化が進められている。例えば、特許文献１では、複数の光源を用いることによって高輝度化を図ったプロジェクタ装置が提案されている。特許文献１のプロジェクタ装置は、複数の光源から照射された光をプリズムなどの反射部材で反射させ、１箇所に集光して投写レンズなどに入射させることにより、投映する光の明るさを向上させるようにしている。

ところが、上述のような構成のプロジェクタ装置では、反射部材が熱の影響を受けやすいという問題がある。プロジェクタ装置の光源には、ハロゲンランプやキセノンランプなどといったハイワッテージのランプが用いられるため、照射光を直接受ける反射部材は、照射光によって加熱される。また、反射部材は、通常、板状のミラーやブロック状のプリズムなどで構成され、表面積が小さいので周囲に熱を発散しにくい。また、プロジェクタ装置などにおいては、照明部から出射されるの光のうち、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色成分のみを使用し、赤外光成分や紫外光成分は、照明部内で除外されることが多い。これに伴い、反射部材は、赤外光や紫外光を透過、又は吸収する機能を持つことが多い。

このように、反射部材は、光源の照射光を直接受けることに加えて、赤外光や紫外光による熱、及び放熱しにくい形状なども相まって、非常に高温になってしまう。そして、加熱によって反射部材が熱膨張や変形などを起こしてしまうと、投写レンズなどに入射する光量が低下して映像が暗くなったり、映像に乱れが生じたりする可能性がある。こうした熱による不具合を防止するため、特許文献１では、ファンなどの冷却手段によって反射部材を冷却するようにしている。
特開２０００−２０６６１９号公報

しかしながら、冷却手段によって反射部材を強制的に冷却すると、過冷却によって反射部材を破損させてしまう危険性がある。また、反射部材に専用の冷却手段などを設けると、冷却手段自体やその保持部材などの部品増にともなうコストアップ、及び消費電力の増加などの要因にもなってしまう。このため、専用の冷却手段などを用いることなく、装置に備えられたファンなどによる緩やかな風が通る環境において効率的に反射部材を放熱し、反射部材が高温にならないようにしたいという要望が強かった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、過冷却による光学部品の破損を招くことなく、効率的に反射部材の放熱を行うことができる照明装置及びプロジェクタ装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明の照明装置は、光を照射する光源と、前記光源が照射した光を所定の方向に反射させる反射面を有する反射部材とを備え、前記反射部材を、前記反射面が形成された略板状の反射ミラーと、前記反射面を露呈させた状態で前記反射ミラーを保持するホルダとで構成し、前記ホルダに複数の突出部を設けたことを特徴とする。

なお、前記光源と前記反射部材とは、複数設けられていてもよい。また、前記各突出部は、前記反射面の背面側に形成されていることが好ましい。さらに、前記ホルダは、熱伝導率の高い金属材料で成形されることが好ましい。また、前記各突出部は、筋状に突出して形成されたリブであることが好ましい。

また、本発明のプロジェクタ装置は、光を照射する光源と、前記光源が照射した光を所定の方向に反射させる反射面を有する反射部材とからなる照明部と、この照明部が出射した光を投写する投写光学系とを備え、前記反射部材を、前記反射面が形成された略板状の反射ミラーと、前記反射面を露呈させた状態で前記反射ミラーを保持するホルダとで構成し、前記ホルダに複数の突出部を設けたことを特徴とする。

本発明では、反射ミラーとホルダとで反射部材を構成し、ホルダに複数の突出部を設けた。各突出部は、設けられた面の表面積を広げてホルダの放熱性を高めることにより、照射光によって加熱された際などの反射部材の熱膨張や変形などを防止する。このように、放熱性を高めて効率良く放熱を行うことによって反射部材の変形などを防止するようにしたので、過冷却による光学部品の破損を招く心配がない。また、反射部材を冷却する専用のファンなどを必要としないので、消費電力の増加やコストアップなどを招くこともない。

図１に示すように、液晶プロジェクタ（プロジェクタ装置）１０は、照明部（照明装置）１１と、集光光学系１２と、液晶パネル１３と、投写光学系１４とを備えている。また、照明部１１には、２つの光源１５、１６と、反射によって各光源１５、１６の照射光の向きを変える反射光学系１７とが設けられている。この液晶プロジェクタ１０は、いわゆる２灯・単板式のプロジェクタであり、２つの光源１５、１６を用いることによって、高輝度の画像をスクリーンＳＣに投写する。

各光源１５、１６は、光を照射するバルブや照射光を一方向に集光するリフレクタなどによって構成されている。また、各光源１５、１６は、互いに対面するとともに、集光光学系１２、液晶パネル１３、投写光学系１４の光軸ＯＡに対して光の照射方向が略垂直となるように配置されている。これらの各光源１５、１６には、例えば、ハロゲンランプやキセノンランプ、及び超高圧水銀ランプなどといった、白色光を照射するハイワッテージのランプが用いられる。

反射光学系１７には、光源１５に対応した反射部材２０と、光源１６に対応した反射部材２１とが設けられている。各反射部材２０、２１は、略板状に形成されており、一方の面に光反射特性を有する反射面を有している。照明部１１は、各反射部材２０、２１の反射面で各光源１５、１６の照射光を反射させることにより、各光源１５、１６の照射光を集光光学系１２に入射させる。なお、図１では、各反射部材２０、２１が十字になっており、集光光学系１２に向かう反射光が遮られてしまうように見える。しかしながら、実際には、光源１５と反射部材２０、及び光源１６と反射部材２１とが、それぞれ対になって紙面と直交する方向にずれた構成（図３参照）になっているため、反射光が遮られることはない。

集光光学系１２は、照明部１１からの照射光を略平行光にするとともに、空間的なエネルギー分布を均一化し、液晶パネル１３を均一に照明する。なお、この集光光学系１２は、例えば、コリメータレンズ、フライアイレンズ、コンデンサレンズなどによって構成される。

液晶パネル１３は、電圧の印加に応じて入射光の偏光状態を空間的に変調する。また、この液晶パネル１３の前後には、図示を省略した偏光板が設けられている。入射側偏光板は、透過した光を一方向の直線偏光に揃えて液晶パネル１３に入射させる。射出側偏光板は、液晶パネル１３で変調された光の偏光状態の違いを光の強度の違いに置き換えることにより画像を形成する。投写光学系１４は、例えば、複数枚のレンズによって構成される投写レンズであり、液晶パネル１３によって画像が形成された光をスクリーンＳＣに投写する。

図２に示すように、反射部材２０は、反射面３０ａを有する略平板状の反射ミラー３０と、この反射ミラー３０を保持するホルダ３２とからなる。ホルダ３２は、反射ミラー３０よりも一回り大きい略平板状のベース板３４と、略コの字型に形成された押さえ板３５とで構成されている。押さえ板３５は、３本のネジ３６によってベース板３４に取り付けられる。ホルダ３２は、ベース板３４と押さえ板３５とで挟み込むことによって、反射ミラー３０を保持する。また、ホルダ３２は、押さえ板３５の切欠部３５ａから保持した反射ミラー３０の反射面３０ａを露呈させる。なお、反射部材２１は、上記反射部材２０と同様の構成を有しているので、詳細な説明を省略する。

図３に示すように、照明部１１は、各反射部材２０、２１を保持する支柱４０と、各光源１５、１６をそれぞれ保持するランプハウジング４１、４２と、各ランプハウジング４１、４２をそれぞれ保持するブラケット４３、４４と、支柱４０と各ブラケット４３、４４とを固定する台座４６とを備えている。照明部１１は、各光源１５、１６、及び反射光学系１７を同一の台座４６上に固定することによって、各部の位置精度を保つ。

支柱４０は、各反射部材２０、２１を上下にずらして保持する。各ランプハウジング４１、４２は、略四角筒状に形成されており、その内部空間に収納するようにして各光源１５、１６を保持する。各ブラケット４３、４４は、対応する各光源１５、１６と各反射部材２０、２１とを対面させて各ランプハウジング４１、４２を保持する。また、各反射部材２０、２１は、各部の位置決めが行われた後、反射した光が集光光学系１２に向かうように角度が調節される。これにより、各光源１５、１６の照射光が、反射光学系１７で反射して集光光学系１２に入射する。

ところで、各反射部材２０、２１を上下にずらして取り付けると、液晶プロジェクタ１０の横方向の外形寸法を小さくすることができるものの、集光光学系１２に入射する光も上下にずれてしまうという問題が生じる。このため、各反射部材２０、２１は、互いの切欠部３５ａを対面させるようにして支柱４０に取り付けられている。このように各反射部材２０、２１を支柱４０に取り付ければ、反射部材２０の反射面３０ａの上端付近に光源１５の照射光を当て、反射部材２１の反射面３０ａの下端付近に光源１６の照射光を当てることで、各照射光の上下方向の距離が近づき、集光光学系１２に入射する光のずれを極力小さくすることができる。なお、各反射部材２０、２１にあおり角を付けることによって、集光光学系１２に入射する光のずれをさらに抑えるようにしてもよい。

また、図４に示すように、各反射部材２０、２１のベース板３４の背面には、筋状に突出した複数のリブ（突出部）５０が設けられている。これらの各リブ５０は、ベース板３４と一体に成形されている。各反射部材２０、２１は、各光源１５、１６の照射光を直接受けるため、液晶プロジェクタ１０の作動時には非常に高温になる。各リブ５０は、ベース板３４の背面の表面積を広げることにより、反射部材２０、２１の放熱性を高める。なお、放熱性をより高めるため、ベース板３４には、例えば、アルミニウムや銅などといった熱伝導率の高い金属材料を用いることが好ましい。

各反射部材２０、２１のベース板３４の背面には、各リブ５０の他に、背面から略垂直に突出し、かつ一側端面と接するように形成された板状の取付部５２が設けられている。各反射部材２０、２１は、例えば、これらの各取付部５２を介してネジ止めすることにより、支柱４０に取り付けられる。また、各取付部５２は、支柱４０に取り付ける際の互いの干渉などを防止するため、ベース板３４の横方向の中心位置よりも短くなるように形成されている。

支柱４０は、第１板部４０ａと第２板部４０ｂとからなる略Ｌ字状に形成され、その屈曲部の頂点が集光光学系１２に向かうように台座４６に取り付けられている。また、この際、各光源１５、１６と対面する各板部４０ａ、４０ｂの外側面は、各反射部材２０、２１を適切な角度に調節した際の反射面３０ａと略平行になるようにされている。

前述のように、各反射部材２０、２１は、同様の形状に形成されている。反射部材２０は、取付部５２を上向きにした状態で、取付部５２を第１板部４０ａの上面に乗せることにより、支柱４０に取り付けられる。このため、支柱４０の高さは、反射部材２０の縦方向の長さよりも高くされている。一方、反射部材２１は、取付部５２を下向きにした状態で、取付部５２を第２板部４０ｂの上面に乗せることにより、支柱４０に取り付けられる。これにより、互いの切欠部３５ａを対面させ、かつ各反射面３０ａで反射した光が集光光学系１２に向かうように角度が調節された状態で、各反射部材２０、２１が保持される。

次に、本発明の作用について説明する。液晶プロジェクタ１０は、ユーザから画像の表示が指示されると、各光源１５、１６を点灯させる。各光源１５、１６の照射光は、各反射部材２０、２１の反射面３０ａで反射し、集光光学系１２に入射する。この際、各反射部材２０、２１は、各光源１５、１６の照射光によって加熱される。また、各反射部材２０、２１は、各光源１５、１６の照射光に含まれる赤外光や紫外光を透過又は吸収し、これらの赤外光や紫外光によっても加熱される。

各光源１５、１６の照射光、及びそれに含まれる赤外光や紫外光によって加熱された各反射部材２０、２１は、各リブ５０によって放熱性が高められたベース板３４の背面から蓄積された熱を効率良く拡散させる。これにより、各反射部材２０、２１の熱膨張や変形などが防止される。

各反射部材２０、２１の反射を介して照明部１１から出射した光は、集光光学系１２に入射する。集光光学系１２は、入射した光を略平行光にするとともに、空間的なエネルギー分布を均一化する。集光光学系１２を出射した光は、液晶パネル１３によって画像が形成された後、投写光学系１４によってスクリーンＳＣに投写される。

このように、本実施形態によれば、ホルダ３４の背面に複数のリブ５０を設け、各リブ５０によって放熱性が高められたホルダ３４の背面から効率良く熱を逃がすことで、各反射部材２０、２１の熱膨張や変形などを防止するようにしたので、過冷却による光学部品の破損を招く心配がない。また、各反射部材２０、２１を冷却する専用のファンなどを必要としないので、消費電力の増加やコストアップなどを招くこともなく、各反射部材２０、２１の放熱を効率的に行うことができる。

なお、本実施形態では、突出部として複数のリブ５０を形成するようにしたが、突出部の形状は、これに限ることなく、例えば、柱状に形成されたものなどであってもよい。また、突出部は、一体に形成されるものに限らず、別の部品として成形された後に、ネジ止めなどによって固定されるものであってもよい。さらに、突出部は、背面に限ることなく、上面や側面など、他の面に設けられていてもよい。

また、本実施形態では、反射ミラー３０とホルダ３２とからなる反射部材２０、２１を示したが、反射部材は、これに限ることなく、例えば、アルミニウムなどの金属板の一方の面に鏡面仕上げを施して反射面を形成し、他方の面に突出部を形成するなどして、１つの部材で成形されたものとしてもよい。さらに、反射部材は、板状に限ることなく、例えば、ブロック状などであってもよい。

なお、本実施形態では、１回の反射で各光源１５、１６の照射光を集光光学系１２に入射させるようにしているが、これに限ることなく、１つの光源に対して複数の反射部材を設け、複数回反射させて照射光を集光光学系１２に入射させるようにしてもよい。この際、突出部は、各反射部材のいずれかに設けられていればよい。また、本実施形態では、２つの光源１５、１６を同時に点灯させるようにしているが、これに限ることなく、いずれか一方のみを点灯させるようにしてもよい。さらに、本実施形態では、２つの光源１５、１６を有する液晶プロジェクタ１０を示したが、光源の数は、２つに限ることなく、１つでもよいし、３つ以上でもよい。

なお、本実施形態では、液晶プロジェクタ１０に本発明を適用した例を示したが、本発明は、これに限ることなく、例えば、光の変調にＤＭＤ素子を用いたＤＬＰ方式のプロジェクタ、及びスライドプロジェクタやオーバーヘッドプロジェクタなどといった他の方式のプロジェクタ装置に本発明を適用してもよい。また、本発明は、これに限ることなく、例えば、リアプロジェクションテレビなどといった、他の光学機器の照明装置に本発明を適用してもよい。

液晶プロジェクタの構成を概略的に示す説明図である。 反射部材の構成を概略的に示す分解斜視図である。 照明部の構成を概略的に示す斜視図である。 反射光学系を背面方向から見た斜視図である。

符号の説明

１０ 液晶プロジェクタ（プロジェクタ装置）
１１ 照明部（照明装置）
１４ 投写光学系
１５、１６ 光源
２０、２１ 反射部材
３０ 反射ミラー
３０ａ 反射面
３２ ホルダ
５０ リブ（突出部）

Claims (6)

1. 光を照射する光源と、前記光源が照射した光を所定の方向に反射させる反射面を有する反射部材とを備えた照明装置において、
   前記反射部材を、前記反射面が形成された略板状の反射ミラーと、前記反射面を露呈させた状態で前記反射ミラーを保持するホルダとで構成し、
   前記ホルダに複数の突出部を設けたことを特徴とする照明装置。
2. 前記光源と前記反射部材とが、複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記各突出部は、前記反射面の背面側に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記ホルダは、熱伝導率の高い金属材料で成形されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記各突出部は、筋状に突出して形成されたリブであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 光を照射する光源と、前記光源が照射した光を所定の方向に反射させる反射面を有する反射部材とからなる照明部と、この照明部が出射した光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタ装置において、
   前記反射部材を、前記反射面が形成された略板状の反射ミラーと、前記反射面を露呈させた状態で前記反射ミラーを保持するホルダとで構成し、
   前記ホルダに複数の突出部を設けたことを特徴とするプロジェクタ装置。

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