JP2008292647A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＭＤの受光面を冷やせるプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタ４９に搭載されるキャスティングＣＧに、通気開孔ＨＬが設けられ、その上、この通気開孔ＨＬを塞ぐようなフィルタＦＴがキャスティングＣＧに設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ等の画像投影装置に関する。

投影型のプロジェクタでは、液晶素子やＤＭＤ（Digital Micromirror Device；テキサス・インスツルメンツ社製）等の光変調素子が、光源からの光を変調させ、スクリーン上に画像光を投影させている。すると、投影される画像光は、光変調素子に入射する高温の光を素にして生成されているといえる。

光変調素子、例えばＤＭＤは、微少なマイクロミラーを２次元配置させており、さらに、マイクロミラーを各々傾斜させることで、反射光を変化させる精密な光半導体素子である。そのため、かかるＤＭＤが高温化することは望ましくない。

そこで、ＤＭＤの高温化を防止する技術が種々開発されている。例えば、特許文献１および２に示されるプロジェクタでは、ＤＭＤの背面（ＤＭＤの受光面の裏面）に、冷媒の流れる部材（吸熱部材）が設けられている。このようになっていると、冷媒によって、ＤＭＤに帯びた熱が背面を通じて放熱される。

特開２００５−２１５０２２号公報 特開２００５−３３８７１５号公報

しかしながら、特許文献１および２のプロジェクタは、例えば液体状の冷媒を使用しており、かかる冷媒を循環させなくてはならない。そのため、吸熱部材のサイズは大型化しやすい。

また、吸熱部材から冷媒の漏れ出すような事態は絶対に防がなくてはならない。そのため、冷媒を流すチューブ等は、流路確保のために柔軟性を確保しつつ、破損しないような材質で形成されていなくてはならない。

その上、吸熱部材は、ＤＭＤの背面から熱を吸熱しており、ＤＭＤの受光面から直接熱を吸熱しているわけではない。しかしながら、ＤＭＤの高温化の主原因は光源からの高温の光がＤＭＤの受光面に到達することにある。すると、ＤＭＤの背面から吸熱部材を用いた冷却は、放熱性が優れているとはいえない。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、ＤＭＤの受光面を冷やせる画像投影装置を提供することにある。

画像投影装置は、光源からの光を変調させ画像光を生成するＤＭＤおよび画像光を投影する投影光学系を取り付けているキャスティングと、ファンと、を含んでいる。そして、この画像投影装置では、ＤＭＤの受光面は、キャスティングの内部に面するように取り付けられている。そしてキャスティングには、ファンからの風を通す通気開孔が設けられ、さらにこの通気開孔には、フィルタが設けられている。

このようになっていると、キャスティングの通気開孔を通じて、外部の空気が風となってキャスティングの内部に進入する。すると、進入した風は、キャスティングの内部に面するＤＭＤの受光面に触れるので、かかるＤＭＤに帯びた熱は放熱される。

また、通気開孔には、フィルタが設けられていることから、風がキャスティングの内部に進入する場合に、塵や埃等が風とともに進入しない。そのため、ＤＭＤの受光面に、塵や埃等が付着しない。その結果、ＤＭＤからの画像光の品位は劣化することなく、高品位を維持できる。

なお、投影光学系に導かれず、別箇所に導かれる画像光をＯＦＦ光とすると、そのＯＦＦ光の照射される別箇所と、ＤＭＤと、通気開孔とが、線状に配置していると望ましい。

かかるような配置としては、例えば、別箇所がキャスティングの天面に位置し、ＤＭＤがキャスティングの側面に位置し、通気開孔がキャスティングの底面に位置する配置が挙げられる。

詳説すると、別箇所および通気開孔は、ＤＭＤの受光面と投影光学系の入射端との間に、位置するとともに、キャスティングにおける天面から底面に至る方向に重なっている配置が挙げられる。

このようになっていれば、ＯＦＦ光の照射によって高温化した別箇所（例えば、キャスティングの一部分）と、ＤＭＤとが同時に冷却される。すると、ＤＭＤの高温化を防止できるだけでなく、別箇所の高温化に起因して、プロジェクタ内の電子部品が破損する事態までも防げる。

なお、ファンからの風を、通気開孔にまで導くダクトが含まれてもよい。このようになっていると、風が通気開孔を通じて効率よくキャスティング内部に進入する。

また、ＤＭＤの背面には、放熱部材が設けられており、ダクトの出口は、かかる放熱部材に面していると望ましい。このようになっていると、放熱部材と通気開孔からの風とで２種類の冷却が実現する。また、放熱部材には、ダクトを通じて風が触れるので効率よく冷却ができる。

なお、通気開孔に設けられたフィルタは交換式であると望ましい。このようになっていると、フィルタを交換することで、風が通気開孔を通じて進入する効率が高めに維持できるためである。

本発明によれば、ＤＭＤを受光面側から冷却することができる。すなわち、ＤＭＤの高温化の主原因となる光の照射されている受光面を直接冷却できる。したがって、ＤＭＤが効率よく冷やされる。

［実施の形態１］
実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、便宜上、部材符号やハッチング等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、便宜上、斜視図であってもハッチングを施している。

図５は、プロジェクタ（画像投影装置）４９の構成図である。この図に示すように、プロジェクタ４９は、ランプ３１、ファンＦＮ、ダクトＤＴ、カットフィルタ３２、カラーホイール３３、ライトトンネル３４、平面ミラー３５、集光レンズ３６、ＤＭＤ３７、ヒートシンク（放熱部材）ＨＫ、および投影光学系３８、を含んでいる。

ランプ３１は、光を発するものであれば、特に限定されない。例えば、水銀ランプであっても、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）モジュールであってもよい。なお、図中のランプ３１は、ガラス製のバルブ３１ａと、バルブ３１ａの発する光を反射かつ集光させるリフレクタ３１ｂと、を含んでいる。

ファンＦＮは、ランプ３１やＤＭＤ３７等の種々の高温化した部材を冷却するために、プロジェクタ４９外部の空気を吸引し、風を作り出す。なお、図中では、単数のファンＦＮのみを図示しているが、これに限定されるものではなく、複数のファンＦＮがプロジェクタ４９に搭載されていてもよい。

ダクトＤＴは、ファンＦＮによって作り出された風を、ランプ３１やＤＭＤ３７等の高温化した種々の部材に導く。そのため、ダクトＤＴの一端（入口ＤＴ_IN）は、ファンＦＮに面して位置し、ダクトＤＴの他端（出口ＤＴ_OUT）は風を吹き付けたい部材に面して位置する。

カットフィルタ３２は、ランプ３１からの出射光を受光できる位置にあり、受けた光を透過させることで、光変調素子ＭＤに悪影響を与える波長域の光をカットするものである。なお、カットフィルタ３２とランプ３１との間に、照明光学系が配置されていてもよい。

カラーホイール３３は、赤色、緑色、青色、および透明のフィルタを周方向に並べることで、ホイール状になったものである。そして、カラーホイール３３は、カットフィルタ３２からの出射光を受光できる位置にあり、各フィルタを通過させることで光の色を変化させている。

ライトトンネル３４は、筒状の部材であり、カラーホイール３３からの出射光を受光できる位置にある、そして、ライトトンネル３４は、筒内部を形成するミラー面（反射面）によって、光を複数回反射させることで（ミキシングされることで）、光度を均一化させて出射させている。

平面ミラー３５は、ライトトンネル３４からの出射光を受光し、かつ反射させることで、ランプ３１から投影光学系３８に至るまでの光路を折り曲げている。具体的には、平面ミラー３５は、ライトトンネル３４からの出射光を反射させて、集光レンズ３６に導いている。

集光レンズ３６は、ライトトンネル３４からの光を、ＤＭＤ３７に向けて集光させる。なお、集光される光の光束幅は、ＤＭＤ３７の受光面よりも若干大きくなっている。

ＤＭＤ３７は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）上に、個々に各々独立駆動するマイクロミラーを含む光半導体素子である。そして、ＤＭＤ３７は、集光レンズ３６を介して進行してくる光を、画像データ等に基づきマイクロミラーで反射させることで変調する（変調された光を画像光と称す）。

なお、ＤＭＤ３７には、集光レンズ３６を介して、ランプ３１からの多量の光が照射される。そのため、ＤＭＤ３７は高温化しやすい。そこで、ＤＭＤ３７の背面（受光面の反対面）には、ヒートシンクＨＫが設けられている。

ヒートシンクＨＫは、複数枚のフィンを有することで、外気に触れやすくなっており、かかる外気による冷却（空冷）によって、ＤＭＤ３７に帯びた熱を放熱させている。

投影光学系３８は、複数のレンズ等の光学素子を含んでいる。そして、かかる投影光学系３８は、ＤＭＤ３７からの画像光を、不図示のスクリーンに向けて発散させながら投影する。

そして、以上のようなプロジェクタ４９では、ランプ３１のバルブ３１ａが光を発し、その光はリフレクタ３１ｂによって集光されつつ、カットフィルタ３２およびカラーフィルタ３３を通過し、ライトトンネル３４の入射端ＩＰに入射する。

ライトトンネル３４に入射した光は出射端ＯＰから出射後、平面ミラー３５を介して集光レンズ３６に到達する。集光レンズ３６は、到達した光を集光させながらＤＭＤ３７に導き、ＤＭＤ３７は入射する光を変調させて投影光学系３８へ導く。その結果、投影光学系３８から、スクリーンに画像が投影される。

なお、以上のライトトンネル３４、平面ミラー３５、集光レンズ３６、ＤＭＤ３７、ヒートシンクＨＫおよび投影光学系３８は、キャスティングＣＧに収容されている。そして、図３の斜視図および図４の正面図は、キャスティングＣＧ等を示している。

キャスティングＣＧの形状は特に限定されるものではない。ただし、平面ミラー３５、集光レンズ３６、およびＤＭＤ３７等の種々部材を取り付けるために、キャスティングＣＧは、開放面を有している。そのため、キャスティングＣＧは、この開放面を覆うようなカバーＣＲを搭載している（なお、このカバーＣＲを含めてキャスティングＣＧと称してもよい）。

また、カバーＣＲを除いた図１の斜視図および図１のＡ−Ａ’線矢視断面図である図２に示すように、キャスティングＣＧには通気開孔ＨＬが設けられている。その上、この通気開孔ＨＬを塞ぐようなフィルタＦＴがキャスティングＣＧに設けられている。

このようになっていると、通気開孔ＨＬを通じて外部（キャスティングＣＧ外部）からの風の進入が可能になる。そして、この風がＤＭＤ３７（特に受光面）に吹きつけられると、かかるＤＭＤ３７は冷却される。すると、ＤＭＤ３７における受光面は風により冷却され、背面はヒートシンクＨＫにより冷却される。したがって、ＤＭＤ３７に対して、２種類の冷却が行われることになり、ＤＭＤ３７に帯びた熱が効率よく放熱する。その結果、高温化に起因するＤＭＤ３７の誤動作は起きない。

また、特に、ＤＭＤ３７に吹き付けられる風は、フィルタＦＴを介している。そのため、埃や塵といった汚れが、ＤＭＤ３７の受光面（光変調面）に付着しない。そのため、かかるような受光面の冷却が行われたとしても、ＤＭＤ３７からの画像光の品質は保たれる。

なお、ダクトＤＴの出口ＤＴ_OUTは、通気開孔ＨＬに面するように位置するとよい。このようになっていれば、ファンＦＮからの風がダクトＤＴを通じて集まりながらＤＭＤ３７の受光面に到達する。すなわち、ファンＦＮからの風が効率よくＤＭＤ３７に到達する。

ところで、通気開孔ＨＬの位置は特に限定されるものではない。要は、通気開孔ＨＬは、キャスティングＣＧの外部から風を吹き込ませられる位置であればよい。このようになっていれば、通気開孔ＨＬを通じて、直接ＤＭＤ３７の受光面に風が吹き付けられなかったとしても、少なくともキャスティングＣＧの内部で循環する風が、ＤＭＤ３７の受光面に触れるためである。

ただし、効率よくＤＭＤ３７を冷却するのであれば、通気開孔ＨＬにおける風の出射面とＤＭＤ３７の受光面とが向き合い、かつ両者の位置関係（通気開孔ＨＬとＤＭＤ３７との位置関係）が線状になっているとよい（例えば直線状になっているとよい）。なぜなら、通気開孔ＨＬからの風が直接ＤＭＤ３７の受光面に到達しやすいからである。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

例えば、ＤＭＤ３７に加えて、別箇所が、通気開孔ＨＬから進入する風に触れるようになっていてもよい。なぜなら、キャスティングＣＧ内部は、ＤＭＤ３７以外にも高温になる箇所が存在するためである。その箇所の一例としては、ＤＭＤ３７から投影光学系３８に導かれない画像光の照射する別箇所が挙げられる。

通常、ＤＭＤ３７を用いたプロジェクタ４９が、スクリーン上に黒色を生成するには、スクリーンに光を到達させない。かかるようにスクリーンに光を到達させないためには、ＤＭＤ３７は、画像光を投影光学系３８に導かずに別箇所、例えば、キャスティングＣＧ内のカバーＣＲに導く（なお、投影光学系３８に入射しない画像光をＯＦＦ光と称する）。

すると、かかるような別箇所は、画像光の照射を受けるので高温化する。特に、別箇所が、カバーＣＲのような樹脂部材であれば、温度に比較的弱く、軟化したり破損したりする原因ともなりかねない。

しかし、別箇所にも通気開孔ＨＬから進入する風に触れるようになっていれば、その別箇所の高温化は妨げられる。特に、ＯＦＦ光の照射される別箇所と、ＤＭＤ３７と、通気開孔ＨＬとが、線状に配置していれば、通気開孔ＨＬを通じて進入する光が、ＯＦＦ光の照射される別箇所とＤＭＤ３７との２カ所に到達する。そのため、これらの２カ所が同時に冷却されることになり望ましい。

なお、ＯＦＦ光の照射される別箇所、ＤＭＤ３７、および通気開孔ＨＬが線状に配置する一例としては、別箇所がキャスティングＣＧの天面（天面に位置するカバーＣＲ）に位置し、通気開孔ＨＬがキャスティングＣＧの底面に位置し、さらに、ＤＭＤ３７がキャスティングＣＧの側面に位置していればよい。

詳説すると、ＤＭＤ３７の受光面と投影光学系３８の光の入射端３８ａとの間に位置し、かつ、上下方向（キャスティングＣＧにおける天面から底面に至る方向）に重なるように、ＯＦＦ光の照射される別の箇所と通気開孔ＨＬとが位置すればよい。

このようになっていれば、通気開孔ＨＬからの風は、図２の斜線矢印のように進行して、ＯＦＦ光の照射される別箇所に到達する途中で、ＤＭＤ３７の受光面にも触れることになる。

また、キャスティングＣＧには、通気開孔ＨＬから進入した風を外部に逃す開孔が設けられてもよい。このようになっていると、風の流れが速まり、ＤＭＤ３７の受光面および別箇所を一層効率よく冷却できる。

は、プロジェクタのキャスティング付近の斜視図である（ただし、カバーは省略）。 は、図１のＡ−Ａ’線矢視断面図である（ただし、カバーは図示）。 は、プロジェクタのキャスティング付近の斜視図である（ただし、カバーは図示）。 は、プロジェクタのキャスティング付近の正面図である（ただし、カバーは図示）。 は、プロジェクタの構成図である。

符号の説明

ＣＧ キャスティング
ＨＬ 通気開孔
ＦＴ フィルタ
ＨＫ ヒートシンク（放熱部材）
３７ ＤＭＤ
３８ 投影光学系
３８ａ 投影光学系の入射端（投影光学系における画像光の入射端）

Claims (7)

1. 光源からの光を変調させ画像光を生成するＤＭＤおよび上記画像光を投影する投影光学系を取り付けているキャスティングと、
   ファンと、
   を含む画像投影装置にあって、
   上記ＤＭＤの受光面は、上記キャスティングの内部に面するように取り付けられ、
   上記キャスティングには、上記ファンからの風を通す通気開孔が設けられ、
   上記通気開孔には、フィルタが設けられている画像投影装置。
2. 上記投影光学系に導かれず、別箇所に導かれる画像光をＯＦＦ光とすると、
   上記ＯＦＦ光の照射される別箇所と、上記ＤＭＤと、上記通気開孔とが、線状に配置している請求項１に記載の画像投影装置。
3. 上記の別箇所が上記キャスティングの天面に位置し、
   上記ＤＭＤが上記キャスティングの側面に位置し、
   上記通気開孔が上記キャスティングの底面に位置している請求項２に記載の画像投影装置。
4. 上記の別箇所および通気開孔は、
   上記ＤＭＤの受光面と上記投影光学系の入射端との間に位置するとともに、
   キャスティングにおける天面から底面に至る方向に重なっている請求項３に記載の画像投影装置。
5. 上記ファンからの風を、上記通気開孔にまで導くダクトが含まれている請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像投影装置。
6. 上記ＤＭＤの背面には、放熱部材が設けられており、
   上記ダクトの出口は、上記放熱部材に面している請求項５に記載の画像投影装置。
7. 上記フィルタが交換式である請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像投影装置。

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