JP2008298812A - 液晶プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影画像を表示する液晶プロジェクタ装置において、筐体内を適切に冷却しつつ、その場合であっても装置の小型軽量化等について従来よりも容易に対応できるようにする。
【解決手段】筐体１内に、光を発する光源２と、前記光源２が発する光を利用して画像の投写を行う光学系ユニット３と、前記光源２および前記光学系ユニット３の駆動制御を行う電子部品を搭載した駆動基板４と、前記筐体１内を冷却するための送風を行う冷却ファン５とを備える液晶プロジェクタ装置において、前記電子部品を搭載した駆動基板４を、前記筐体１内の一つの領域に纏めて配置する。そして、前記筐体１内では、前記光学系ユニット３、前記電子部品を搭載した駆動基板４および前記光源２が一つの風路上に位置するようにそれぞれを配し、前記冷却ファン５による冷却風が前記風路を辿るように当該冷却風の風向を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、投影画像を表示するための液晶プロジェクタ装置に関するものである。

近年、投影画像を表示する投射型表示装置として、液晶プロジェクタ装置が広く知られている。液晶プロジェクタ装置は、光源から出射された光を、液晶パネルを用いて選択的に透過させ、その透過光をスクリーン上に投写することで、大画面の画像表示を実現するものである。

このような液晶プロジェクタ装置では、一般に、光源として、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の高輝度放電灯、すなわち放電によって太陽光に近い白色光を発光するものが用いられる。そして、光源から出射された光を、液晶パネルを含む光学系ユニットを用いて選択的に透過させるとともにその透過光を拡大投射することで、スクリーン上への画像の投写を行うようになっている。また、これら光源および光学系ユニットの近傍には、その駆動制御を行うための電子部品（電子部品を搭載した回路基板を含む）が配設されている。つまり、液晶プロジェクタ装置の筐体内には、光源、光学系ユニットおよび電子部品といった複数の発熱源が存在することになる。

このことから、従来、液晶プロジェクタ装置は、筐体内が過度に高温になってしまうのを防止すべく、各発熱源に対して個別に冷却ファンが配設され、各発熱源についてそれぞれに対応する冷却ファンらの送風を利用した冷却を行うように構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０００−１８０８１２号公報 特開２００１−９２０１２号公報

しかしながら、従来の液晶プロジェクタ装置では、筐体内の冷却のために、各発熱源に対して個別に配設された冷却ファン、すなわち多くの冷却ファンを必要としてしまう。そのため、装置の小型軽量化、消費電力の低減、装置構成簡素化による低コスト化等を実現する上で、必ずしも好ましいものであるとはいえない。

そこで、本発明は、筐体内を適切に冷却して熱による悪影響を排除することを可能にしつつ、その場合であっても装置の小型軽量化、消費電力の低減、装置構成簡素化による低コスト化等について従来よりも容易に対応することのできる液晶プロジェクタ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された液晶プロジェクタ装置で、光を発する光源と、前記光源が発する光を利用して画像の投写を行う光学系ユニットと、前記光源および前記光学系ユニットの駆動制御を行う電子部品と、前記光源、前記光学系ユニットおよび前記電子部品を収容する筐体と、前記筐体内を冷却するための送風を行う冷却ファンとを備え、前記電子部品は、前記筐体内の一つの領域に纏めて配置され、前記筐体内では、前記光学系ユニット、前記電子部品および前記光源が一つの風路上に位置するようにそれぞれが配されているとともに、前記冷却ファンによる冷却風が前記風路を辿るように当該冷却風の風向を制御する風向制御手段が配設されていることを特徴とする。

上記構成の液晶プロジェクタ装置では、光学系ユニット、電子部品および光源、すなわち筐体内における各発熱源が、一つの風路上に位置するようにそれぞれが配されているので、各発熱源に個別に対応する冷却ファンを必要とすることなく、単一の冷却ファンによる冷却風で各発熱源に対する冷却を行い得る。

本発明によれば、筐体内に複数の発熱源があっても、単一の冷却ファンによる冷却風で各発熱源に対する冷却を行うことが可能である。つまり、従来のように各発熱源に対して個別に配設された冷却ファン、すなわち多くの冷却ファンを必要とすることがない。したがって、筐体内を適切に冷却して熱による悪影響を排除することを可能にしつつ、その場合であっても、装置の小型軽量化、消費電力の低減、装置構成簡素化による低コスト化等について従来よりも容易に対応することができるようになる。

以下、図面に基づき本発明に係る液晶プロジェクタ装置について説明する。

図１は、本発明に係る液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す説明図である。
図例のように、ここで例に挙げて説明する液晶プロジェクタ装置は、その筐体１内に、光源２と、光学系ユニット３と、駆動基板４と、冷却ファン５と、を備えて構成されている。

光源２は、投影画像を投射するための光を発するものであり、具体的には超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の高輝度放電灯からなるものである。また、ここでいう光源２には、高輝度放電灯のリフレクタや、その他の必要な構成部品等が含まれるものとする。なお、高輝度放電灯は消耗品であり、定期的な保守交換が必要であると考えられることから、光源２は、交換可能にモジュール化されていることが望ましい。

光学系ユニット３は、光源が発する光を利用して画像の投写を行うものである。詳しくは、例えばフィルタ、フライアイレンズ、ＰＳ分離合成器、ダイクロイック・ミラー、全反射ミラー、コンデンサー・レンズ、液晶パネル、ダイクロイック・プリズム、投写レンズ等の組み合わせからなるもので、光源２から出射される光を受け取ると、赤外線や紫外線をカットするフィルタ、フライアイレンズ、無偏光波を偏光波に変換するＰＳ分離合成器を経た後に、特定の波長帯域の光だけを反射するダイクロイック・ミラーによってＲＧＢの各色成分光に分離し、必要に応じて全反射ミラーやコンデンサー・レンズを利用しつつ、ＲＧＢの各色に対応して設けられた各液晶パネルに入射させ、各液晶パネルにて映像信号に応じた光変調を行った後に、光変調された各色成分光をダイクロイック・プリズムによって合成して、投写レンズによって拡大投影するように構成されている。このような構成により、光学系ユニット３は、スクリーン上へのカラー画像の投影表示を行うようになっている。

駆動基板４は、光源２および光学系ユニット３の駆動制御を行う電子部品を搭載したものである。すなわち、光源２における高輝度放電灯の点灯または消灯を制御する電子部品や、光学系ユニット３における液晶パネルの動作（映像信号に応じた光変調）を制御する電子部品を搭載して、これらの駆動制御を行うようになっている。

冷却ファン５は、例えばシロッコファンからなるもので、筐体１外から空気を吸引するとともに、その吸引した空気を用いて筐体１内を冷却するための送風を行うものである。
なお、図例では、得られる送風量に対して必要とする空間領域が小さくて済むように、送風源として二つの冷却ファン５が設けられている場合を示しているが、これらはその動作が同一タイミングで制御される（同一タイミングで動作を開始し同一タイミングで停止する）もの、すなわち単一の冷却ファン５として機能するものである。したがって、冷却ファン５は、一つのみが設けられていてもよく、また単一の冷却ファン５として機能すれば複数が設けられていてもよい。

また、冷却ファン５は、筐体１底面に設けられた取り入れ口６から空気を吸引するようになっている。ただし、その取り入れ口６には、吸引した空気に混じる異物を除去する異物除去手段としてのエアフィルタ（ただし不図示）が配設されているものとする。すなわち、筐体１底面には、冷却ファン５による空気の取り入れ口６を覆うように、エアフィルタが配設されている。このエアフィルタは、吸引した空気に混じる異物を除去し得るものであれば、特に限定されるものではなく、公知のＨＥＰＡフィルタを用いて構成することが考えられる。

ところで、このような構成の液晶プロジェクタ装置の筐体１内では、当該筐体１の小型化に対応すべく、光源２および光学系ユニット３が、図例からも明らかなように、光軸が９０°に曲がるアングル状（略Ｌ字状）に配置されている。そして、光源２および光学系ユニット３が配置されていない他の空間領域に、光源２および光学系ユニット３の駆動制御を行う電子部品を搭載した駆動基板４が配置されている。

ただし、駆動基板４、さらに詳しくは駆動基板４上に搭載される電子部品は、筐体１内に形成される複数の空間領域に分散して配置されるのではなく、当該筐体１内の一つの空間領域に纏めて配置されているものとする。その場合に、光源２および光学系ユニット３の駆動制御を行う各電子部品が一つの空間領域に纏めて配置されていれば、必ずしも一つの駆動基板４上に搭載されている必要はなく、複数の駆動基板４上に分散して搭載されていてもよい。すなわち、電子部品が複数の駆動基板４上に分散して搭載される場合には、各駆動基板４が一つの空間領域内に纏めて配置されることになる。

また、液晶プロジェクタ装置の筐体１内では、光学系ユニット３に「風向制御手段」としてのダクトが付設されている。そして、そのダクトが、光学系ユニット３を冷却した冷却風を、電子部品を搭載した駆動基板４の配置領域に導くように、当該冷却風の風向を制御するようになっている。

図２は、風向制御手段としてのダクトを含む液晶プロジェクタ装置の要部構成例を示す説明図である。

図例のように、液晶プロジェクタ装置の筐体１内では、冷却ファン５によって送風されて筐体１底面の側から上方の側に向けて移動する冷却風が、その光学系ユニット３を構成するダイクロイック・プリズム（以下、単に「プリズム」という）３ａの配置箇所またはその近傍を通過することで、そのプリズム３ａを含む光学系ユニット３が冷却されるようになっている。そして、プリズム３ａの配置箇所の上方にはダクト３ｂが配設されており、そのダクト３ｂが、プリズム３ａの配置箇所またはその近傍を通過してきた冷却風を駆動基板４の配置領域に導き、その冷却風の再利用を可能にするようになっている。なお、ダクト３ｂの形状および形成材料は、駆動基板４の配置領域に向けた冷却風の風向制御を行い得るものであれば、特に限定されるものではない。

ところで、液晶プロジェクタ装置を構成する上で、光学系ユニット３に対する冷却、特に当該光学系ユニット３を構成するプリズム３ａに対する冷却は、非常に重視される事項の一つである。プリズム３ａに対する熱の悪影響は、そのプリズム３ａを介して形成される投影画像に直接及ぶことになるからである。
このことから、プリズム３ａの配置箇所またはその近傍を通過する冷却風に対しては、その流れを阻害しないようにすること、すなわち流れを阻害する要因を排除するように当該流れの風路を形成することが一般的である。つまり、従来における液晶プロジェクタ装置では、光学系ユニットの冷却風に対し、その冷却風の流れを阻害する要因となり得るダクト等を設けることはせず、そのまま筐体外に排気するようになっている。
これに対して、本実施形態で説明する液晶プロジェクタ装置では、上述したように、プリズム３ａの配置箇所またはその近傍を通過してきた冷却風を駆動基板４の配置領域へ導くように、プリズム３ａの配置箇所の上方にダクト３ｂが配設されている。このダクト３ｂは、光学系ユニット３に対する冷却風の流れを阻害する要因となり得るものである。
そこで、本実施形態の液晶プロジェクタ装置においては、ダクト３ｂを配設した場合であっても、当該ダクト３ｂがない場合と同等以上の冷却効果が得られるようにすべく、冷却ファン５による送風能力を、当該ダクト３ｂがない場合よりも増大させることが望ましい。送風能力の増大は、冷却ファン５の駆動モータを大型化したり、冷却ファン５における送風羽根を高密度化したりすることで、実現が可能である。

ここで、以上のような構成の液晶プロジェクタ装置における筐体１内の冷却について、さらに詳しく説明する。
図３は、本発明に係る液晶プロジェクタ装置における筐体内冷却態様の一具体例を示す説明図である。

液晶プロジェクタ装置では、その筐体１内を冷却するのに当たり、先ず、冷却ファン５が動作して、筐体１底面の取り入れ口６から常温（例えば２５℃）の空気を筐体１外から吸引する（ステップ１０、以下ステップを「Ｓ」と略す）。

この空気吸引に用いる取り入れ口６には、その取り入れ口６を覆うようにエアフィルタが配設されている。したがって、筐体１内に吸引された空気については、エアフィルタによって異物が除去されるので、筐体１外から吸引した空気による冷却を行っても、例えば埃や塵といった異物が光学系ユニット３におけるプリズム３ａに付着する等の弊害が生じることがない。

そして、筐体１内に吸引された空気は、冷却ファン５によって送風され、光学系ユニット３、特に当該光学系ユニット３におけるプリズム３ａの配置箇所またはその近傍を通過する。このとき、光学系ユニット３は筐体１内における発熱源の一つであり、その温度が画像投影表示動作を通じて５０〜６０℃程度になっている。したがって、常温の空気（冷却風）が通過すると、その冷却風とプリズム３ａとの間で熱交換が生じ、その結果として光学系ユニット３が冷却されることになる。

プリズム３ａの配置箇所またはその近傍を通過し、光学系ユニット３に対する冷却を行った後の冷却風は、その後、ダクト３ｂによって風向が制御され、駆動基板４の配置領域へ導かれる（Ｓ２０）。このとき、駆動基板４が一つの空間領域内に纏めて配置されていれば、光学系ユニット３を冷却した後の冷却風を、全て当該空間領域に向けて導けばよいため、その風向制御および冷却風の再利用が、非常に効率的なものとなる。また、当該空間領域に配されている駆動基板４、さらに詳しくは当該駆動基板４上に搭載されている電子部品は、筐体１内における発熱源の一つであり、その温度が光源２および光学系ユニット３の駆動制御動作を通じて９０〜１００℃程度になる。したがって、光学系ユニット３との熱交換を経て温度が４０℃程度となった冷却風が導かれると、その冷却風と電子部品との間で熱交換が生じ、その結果として駆動基板４上の電子部品が冷却されることになる。

駆動基板４上の電子部品を冷却した後の冷却風は、その後、光源２の配置箇所の近傍に設けられた排気口（または排気ファン）７から筐体１外へ排気される。すなわち、光源２の配置箇所近傍を通過した後に、排気口７から排気されるのである（Ｓ３０）。このとき、光源２は筐体１内における発熱源の一つであり、その温度が発光動作を通じて１０００℃程度になっている。したがって、駆動基板４上の電子部品との熱交換を経て温度が６０℃程度となった冷却風が通過すると、その冷却風と光源２との間で熱交換が生じ、その結果として光源２が冷却されることになる。

以上のように、本実施形態で説明した液晶プロジェクタ装置では、光学系ユニット３、駆動基板４上の電子部品および光源２が一つの風路上に位置するようにそれぞれが配されている。そして、その風路を冷却ファン５による冷却風が辿るように、光学系ユニット３に風向制御手段としてのダクト３ｂが付設されている。したがって、光学系ユニット３、駆動基板４上の電子部品および光源２といった筐体１内における各発熱源が、一つの風路上に位置することになるので、単一の冷却ファン５による冷却風で各発熱源に対する冷却を行い得るようになる。
つまり、筐体１内に複数の発熱源があっても、単一の冷却ファン５による冷却風で各発熱源に対する冷却を行うことが可能であり、従来のように各発熱源に対して個別に配設された冷却ファン、すなわち多くの冷却ファンを必要とすることがない。そのため、筐体１内を適切に冷却して熱による悪影響を排除することを可能にしつつ、その場合であっても、装置の小型軽量化、消費電力の低減、装置構成簡素化による低コスト化等について従来よりも容易に実現することが可能となる。

しかも、本実施形態の液晶プロジェクタ装置では、各発熱源を一つの風路上に位置させるのにあたり、送風方向の上流側から順に、低発熱源である光学系ユニット３、中発熱原である駆動基板４上の電子部品、高発熱源である光源２を並べ、冷却風がこれらを順次冷却するように風路が形成されている。したがって、各発熱源を一つの風路上に位置させた場合に、中発熱原および高発熱源についても十分な冷却効果を得ることが可能となり、非常に効率的な冷却を実現することが可能となる。

さらに、本実施形態の液晶プロジェクタ装置では、風向制御手段として光学系ユニット３に付設されたダクト３ｂを用いているため、非常に簡素な構成で冷却風の風向制御を行うことができ、装置の小型軽量化や装置構成簡素化等を図る上で非常に好適なものとなる。

また、本実施形態の液晶プロジェクタ装置では、冷却風の取り入れ口６にエアフィルタが配設されており、これにより異物混入による弊害発生を回避しているが、その冷却風の取り入れを単一の冷却ファン５によって行うことができることから、取り入れ口６およびエアフィルタについても当該単一の冷却ファン５に対応して配設するだけで済み、この点においても装置の小型軽量化や装置構成簡素化等に好適であるといえる。

なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例について説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

例えば、本実施形態では、光学系ユニット３、駆動基板４上の電子部品および光源２といった各発熱源が一つの風路上に直列に位置している場合を例に挙げたが、これらの発熱源を一つの風路上に並列に配置することも考えられる。具体的には、ダクト３ｂによって風向が変えられた冷却風が排気口７から筐体１外へ排気されるように一つの風路を形成するとともに、その風路上に駆動基板４と光源２を並設し、風向変更後の冷却風に駆動基板４上の電子部品および光源２のそれぞれを並列して冷却させるようにする。このように構成した場合であっても、筐体１に取り入れられた冷却風が各発熱源を順に冷却することになるので、各発熱源別の冷却ファンを要することがなく、装置の小型軽量化等を容易に実現することが可能となる。

また、本実施形態では、風向制御手段としてダクト３ｂを用いた場合を例に挙げたが、他の公知技術を利用して冷却風の風向を制御してもよいことは勿論である。
さらに、冷却ファン５についても、シロッコファンに限定されることはなく、他の電動ファンを用いても構わないことは勿論である。

本発明に係る液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す説明図である。 風向制御手段としてのダクトを含む液晶プロジェクタ装置の要部構成例を示す説明図である。 本発明に係る液晶プロジェクタ装置における筐体内冷却態様の一具体例を示す説明図である。

符号の説明

１…筐体、２…光源、３…光学系ユニット、３ａ…プリズム、３ｂ…ダクト、４…駆動基板、５…冷却ファン、６…取り入れ口、７…排気口

Claims (4)

1. 光を発する光源と、
   前記光源が発する光を利用して画像の投写を行う光学系ユニットと、
   前記光源および前記光学系ユニットの駆動制御を行う電子部品と、
   前記光源、前記光学系ユニットおよび前記電子部品を収容する筐体と、
   前記筐体内を冷却するための送風を行う冷却ファンとを備え、
   前記電子部品は、前記筐体内の一つの領域に纏めて配置され、
   前記筐体内では、前記光学系ユニット、前記電子部品および前記光源が一つの風路上に位置するようにそれぞれが配されているとともに、前記冷却ファンによる冷却風が前記風路を辿るように当該冷却風の風向を制御する風向制御手段が配設されている
   ことを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
2. 前記風向制御手段として、前記光学系ユニットを冷却した冷却風を前記電子部品の配置領域に導くダクトを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ装置。
3. 低発熱源である前記光学系ユニット、中発熱原である前記電子部品、高発熱源である前記光源の順でこれらを冷却するように前記風路が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ装置。
4. 前記冷却風の前記筐体内への取り入れ口にエアフィルタが配設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ装置。