JP2009075470A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 光源装置を冷却した排気風が投影側レンズ群の近傍に流れ込むことがなく、安定した投影画像を投影可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】 本発明のプロジェクタ1は、夫々が独立した筐体を有し連結部で連結された本体部2及び投影部3を備え、本体部2と投影部3の間に間隙を有しているものであり、本体部2は、光源装置と、プロジェクタ制御手段と、本体部2の内部を冷却する光源側冷却ファンとを有し、投影部3は、表示素子と、投影側レンズ群と、投影部の内部を冷却する投影側冷却ファンとを有し、連結部に導光装置が配置されているものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロジェクタに関するものである。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更にメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。

このデータプロジェクタは、メタルハイランドランプや超高圧水銀ランプ等の高輝度の光源装置を内蔵し、この光源から射出された光を横長の長方形形状であるＤＭＤと呼ばれるマイクロミラー表示素子に集光させ、スクリーン状にカラー画像を表示させるものである。このマイクロミラー表示素子は、複数の回動可能なマイクロミラーをマトリックス状に配置したものであり、その正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から入射した光を、複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向のオン状態光線と斜め方向のオフ状態光線とに分けて反射することにより画像を表示するものである。

そして、このプロジェクタは、光源や、光源側レンズ群、電源回路、表示素子などの複数の発熱源を内蔵し、中でも光源は千度近くまで高温になる。このため、プロジェクタは、冷却ファンを設けて発熱源である光源装置や電源回路などを冷却する冷却機構を備えている。このような冷却機構としては、特に高温となり且つ発熱量も多い光源装置を他の発熱源と区分するように流路を形成すると共に、光源装置よりも低温の光学系を冷却した冷却風で光源を冷却し、電源ユニットなどを光源とは異なる流路とした冷却風により冷却するものが提案されている。

例えば、特開２００５−１７３０２０号公報（特許文献１）では、筐体内の空気の流れを作るための基板や隔壁を設けて各区画流路の熱源を冷却して、多数の冷却ファンにより複数の排出孔や吸気孔から筐体内の空気を外気と入れ換える提案がなされている。
特開２００５−１７３０２０号公報

上述したようなプロジェクタでは、光源装置を冷却することは可能であるが、光源装置を冷却した後の高温の排気風が筐体内で画像を投影する投影側レンズ群の近傍に流れ込み、又、光源からの輻射熱が投影側レンズ群等に伝達され、投影側レンズ群等が熱せられることによって膨張し、投影画像の焦点に狂いが生じたり、歪みが生じる等の悪影響を与えるといった問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、光源装置からの熱が投影側レンズ群等に伝達されることがなく、安定した投影画像を投影可能なプロジェクタを提供することを目的としている。

本発明のプロジェクタは、夫々が独立した筐体を有し連結部で連結された本体部及び投影部を備え、該本体部と投影部の間に間隙を有していることを特徴とするものである。

又、前記本体部は、光源装置と、プロジェクタ制御手段と、本体部の内部を冷却する光源側冷却ファンとを有し、前記投影部は、表示素子と、投影側レンズ群と、投影部の内部を冷却する投影側冷却ファンとを有し、前記連結部に導光装置が配置されているものである。

更に、前記投影部は、回動可能に本体部に連結されているものである。

そして、前記投影部は、前記導光装置の中心軸を回転軸として回動し、該導光装置は、前記投影部と共に回動するものである。

本発明によれば、光源装置を冷却した排気風が投影側レンズ群の近傍に流れ込むことがなく、光源装置からの熱が投影側レンズ群などに伝達されることを効果的に防止し、安定した投影画像を投影可能なプロジェクタを提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態のプロジェクタ1は、夫々が独立した筐体とされた連結部6で連結された本体部2及び投影部3を備え、該本体部2と投影部3の間に間隙を有しているものである。

又、本体部2は、光源装置61と、カラーホイール86と、プロジェクタ制御手段と、本体部2の内部を冷却する光源側冷却ファン111とを有し、投影部3は、表示素子51と、投影側レンズ群70と、投影部3の内部を冷却する投影側冷却ファン112とを有し、本体部2と投影部3との連結部6に導光装置80が配置されているものである。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。本発明に係るプロジェクタ1は、プロジェクタ制御手段としての制御回路を内蔵し、図１に示すように、夫々が独立した筐体とされて図示しない連結部により連結された本体部2及び投影部3を備えるものである。

この本体部2を形成するプロジェクタ筐体4の上面板には電源スイッチ10としてのキーや手動画質調整キー12、自動画質調整キー13、電源ランプインジケータ11、光源ランプインジケータ14、過熱インジケータ15などのキー及びインジケータ類、スピーカを内側に配置した拡声穴16を有し、図示しない背面板には電源コネクタやパーソナルコンピュータと接続するＵＳＢ端子、画像信号入力用のビデオ端子やミニＤ−サブ端子などの各種信号入力端子を有するものである。又、プロジェクタ筐体4の背面板及び左側板には図示しない吸気孔を備え、右側板には排気孔8が設けられるものである。

又、投影部3を形成する投影側筐体5の前面板にはレンズカバー92を備えた投影口93を有し、背面板には排気孔、左側板には吸気孔を備えるものである。

そして、プロジェクタ筐体4の底面板の前方には突出量を調整可能とした前足部材18を有し、プロジェクタ筐体4の底面板の後方左右及び投影側筐体5の底面板の後端近傍には固定式の後足部材19を有し、前足部材18の突出量を調整してプロジェクタ1の前方高さを変化させ、スクリーンの高さにあわせた画像の投影を可能としているものである。

そして、このプロジェクタ1のプロジェクタ制御手段である制御回路は、図２に示すように、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等を有するものであって、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に送られるものである。

又、表示エンコーダ24は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力するものである。

そして、表示エンコーダ24からビデオ信号が入力される表示駆動部26は、送られてくる画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものであり、光源装置61からの光を導光ロッドや光源側レンズ群70等の各種光学系を介して表示素子51に入射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示するものであり、この投影側光学系の可動レンズ群97は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われるものである。

又、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＴＣ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理や、再生モード時はメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長して画像変換部23を介して表示エンコーダ24に送り、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とするものである。

そして、制御部38は、プロジェクタ1内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

又、プロジェクタ筐体4の上面板に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に送られるものである。

尚、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されており、音声処理部47はＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させることができるものである。

又、この制御部38は、電源制御回路41を制御しており、この電源制御回路41は、ランプスイッチキーが操作されると光源装置61の放電ランプを点灯させる。更に、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43も制御している。この冷却ファン駆動制御回路43は、本体部2及び投影部3に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせて、冷却ファンの回転速度を制御させると共に、タイマー等により光源装置61のランプ消灯後も冷却ファンの回転を持続させるものであり、更に、温度センサによる温度検出の結果によっては光源装置61を停止して本体部の電源をＯＦＦにする等の制御も行うものである。

次に、プロジェクタ1の内部に関して述べる。本体部2は、図３に示すように、プロジェクタ制御手段とされるプロジェクタ制御回路101やランプ電源回路102を有した回路基板103を前面板近傍に備え、高圧ハロゲンランプ等の放電ランプ62を内蔵する光源装置61を中央近傍に備え、光源装置61の近傍にカラーホイール86を備えている。

又、本体部2は、光源装置61と背面板との間及び光源装置61と回路基板103等の他の部品との間に背面板と略平行な区画壁65を備えて光源室66を形成しており、光源装置61等の熱が回路基板103等に伝わることを防止している。

更に、プロジェクタ筐体4の右側板の排気孔8近傍には複数の光源側冷却ファン111を備え、プロジェクタ筐体4の背面板及び左側板には吸気孔9が形成されており、本体部2の内部に外気を取込めるようになっている。又、プロジェクタ筐体4の左側板に形成された吸気孔9は、光源室66の内側の位置に形成されており、光源室66の内側に空気を吸気で切るようになっている。又、光源側冷却ファン111の所定の一つは、光源室66の右側端部近傍に配置されて光源室66専用の冷却ファンとされているものである。

この光源装置61は、高圧ハロゲンランプ等の放電ランプ62と、内面を反射面とした回転楕円面形状のリフレクタ63と、このリフレクタ63の前方の開口を塞ぐ防爆フィルタとを備えるものであり、リード線74によりランプ電源回路102と接続されて放電ランプ62に電力が供給されるものである。

又、カラーホイール86は、薄肉円盤状であり、光源装置61から射出された白色光を順次着色するためのカラーフィルタを平面上に有し、光源装置61と後述の導光装置80の間であって光源装置61の光軸上にカラーフィルタが位置するように配置されている。又、カラーホイール86の中心はホイールモータ87に接続され回転を制御されている。

連結部6は、導光装置80とされる導光ロッド又はライトトンネル等の導光装置80を備え、この導光装置80は、光源装置61の光軸上に中心軸が位置するように配置されているものである。この導光装置80は、入射面と射出面を備えた直方体形状であり、光源装置61から射出され、カラーホイール86で着色された光線束の強度を均一化してその後の光学系に射出するものである。

投影部3は、導光装置80の近傍に光源側レンズ群70を備え、光源側レンズ群70の近傍に反射ミラー88を備えている。又、投影側筐体5の背面板近傍に表示素子51を備え、表示素子51と背面板の間には投影側冷却ファン112を備え、表示素子51と前面板近傍の間に投影側レンズ群90を備えている。更に、投影側筐体5の背面板には排気孔8が形成されており、左側板には吸気孔9が形成されているものである。

この光源側レンズ群70は、導光装置80の光軸を中心として配置され、導光装置80を透過した光線束を集光する集光レンズ等を備えており、反射ミラー88は、光源装置61から射出され、カラーホイール86や導光装置80及び光源側レンズ群70を透過した光を、表示素子51に向けて反射することにより表示素子51にその正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から光を投射するものである。

そして、表示素子51は、反射ミラー88からの反射光が照射される位置に配置されており、複数の画素を行方向及び列方向にマトリクス状に配列して入射した光の反射を制御することにより画像を表示するものである。本実施例における表示素子51は、一般にＤＭＤ（Digital Micromirror Device）と略称されるマイクロミラー表示素子を用いている。

このＤＭＤは、その正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から入射した光を、複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向のオン状態光線と斜め方向のオフ状態光線とに分けて反射することにより画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射するオン状態光線とし、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射してオフ状態光線とすると共に、このオフ状態光線を吸光板で吸収し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を表示するものである。

又、投影側レンズ群90は、表示素子51からの射出光をスクリーン等の投影面に投影する固定レンズ群98や可動レンズ群97等を有するものであり、固定レンズ群98を内蔵する固定鏡筒と、この固定鏡筒に係合され、回転操作により軸方向に進退移動可能とされる可動レンズ群97を内蔵する可動鏡筒とを備え、これらの鏡筒内に組み込まれた複数枚のレンズの組み合わせによりズームレンズを形成する投影側レンズ群90としているものである。

このように、このプロジェクタ1は、光源装置61から光を一方向に射出させ、カラーホイール86を高速で回転駆動させることにより、光源装置61から導光装置80の入射面へ入射し導光装置80の射出面から射出した光を、導光装置80により強度分布を均一にし、更にカラーホイール86により順次着色して、光源側レンズ群70及び反射ミラー88により表示素子51に向けて投射することができるものである。

そして、電源投入時から所定時間が経過して光源装置61からの光が安定すると、カラーホイール86を透過することで着色された各色の光の投射周期に同期させて表示素子51に各色の単色画像データを順次書込むことにより、表示素子51の正面方向に反射するオン状態光線により表示素子51に各色の単色画像を順次形成させ、表示素子51から順次射出する各色の単色画像光を、投影側レンズ群90のレンズ群97,98により拡大して投影面に投影するものであり、投影面に３色の単色画像が重なったフルカラー画像を表示するものである。

次に、本実施例のプロジェクタ1における冷却機構について述べる。本体部2には複数の光源側冷却ファン111が配置されておりプロジェクタ筐体4内部の高温の空気を排気孔8から外部へ排出する。又、これと共に吸気孔9から低温の空気がプロジェクタ筐体4の内部に流入し、光源装置61等の高温の機器を冷却する。

このとき、本体部2と投影部3との間隙にある空気がプロジェクタ筐体4の左側板に形成された吸気孔9から光源室66に流れ込み、光源室66の右側端部の開口近傍に位置する光源側冷却ファン111によって外部に排出される。このように、光源室66内の高温の排気は光源室66専用の光源側冷却ファン111から外部に排出されるため、回路基板103に高温の空気が流れ込むことを防止でき、回路基板103等が光源装置61の熱によって高温となることを防止できると共に、光源装置61の冷却効果を高めることができる。

一方、投影部3では投影側冷却ファン112が投影側筐体5内部の空気を排気孔8から外部に排出し、これと共に吸気孔9から低温の空気が投影側筐体5の内部に流入して、表示素子51や光源側レンズ群70或いは投影側レンズ群90を冷却する。

又、連結部6は、直接外部の空気に触れているため冷却されて高温となることがなく、導光装置80も冷却されて高温となることがない。

そして、本体部2と投影部3は夫々が独立した筐体とされているため、高温となるプロジェクタ筐体4の内部の空気が投影側筐体5の内部に流れ込むことがなく、連結部6も外気と触れて冷却されることによって本体部2の熱が連結部6を通して投影部3に伝わることもなく、投影部3は常に低温に保たれるものである。

本実施例のプロジェクタ1によれば、プロジェクタ1を高温となる本体部2と低温の投影部3と夫々を独立した筐体で形成し、本体部2と投影部3との間に間隙を設けて形成することにより、本体部2の熱が投影部3に伝わることがないため、光源装置61の熱が投影側レンズ群90に伝わることによって投影側レンズ群90の温度が上昇し、投影画像に焦点のズレ等が発生することを防止できる。

又、本体部2と投影部3を別個に形成しているため、故障が発生した場合等に本体部2或いは投影部3を切り離した状態で修理することができ、修理が容易になると共に、本体部2或いは投影部3を新しいものと交換することもできる。

更に、連結部6に導光装置80を配置することにより、本体部2と投影部3が一体形成された従来のプロジェクタから大幅な設計変更をすることなく、導光装置80の部分で本体部2と投影部3を切り離すことが容易にできる。

そして、連結部6により本体部2と投影部3とを結合するに際し、連結部6で本体部2に対して投影部3を回転可能に連結することがある。この場合には、投影部3の回転軸は導光装置80の中心軸とされており、つまり、光源装置61からの射出光の光軸を回転軸とされるものである。

従って、図４に示すように、本体部2と投影部3を平行とした状態から、図５に示すように、投影部3を回動させた状態とした場合、連結部6に配置された導光装置80も同様に回転するが、光軸を中心に回転しているため光軸がずれることはなく、導光装置51を透過した光線束は上述の反射ミラー88によって表示素子51に照射され、表示素子51で画像を形成されて投影光学系90を介してスクリーンに画像を投影することができるものである。

このように本体部2に対して投影部を回動可能とすれば、台上にプロジェクタ1を載置して用いる場合には図６に示すように投影部3を上方に回動させることによって投影角度を変更することができ、前足や後足を調整してプロジェクタ全体の傾斜を変化させる必要が無く、投影時に投影角度を調整することが容易となる。又、プロジェクタ全体の傾斜を変化させた場合には、上方からの圧力によって破損するおそれがあったが、投影部3を回動可能とすることにより、上方からの圧力によって破損することを防止できる。

又、天井等に吊して使用する場合にも、図７に示すように、容易に投影角度を調整できるため、天井に固定する場合の角度調整等が必要なく、容易に取付や角度調整を行なうことができ、台上に載置して用いる場合と天井等に吊して使用する場合とで設計を変更する必要もなくなる。

更に、天井に吊した状態で投影部3に故障が発生した場合、従来はプロジェクタを取り外した後に修理する必要があったが、本体部2と投影部3が別個に形成されているため、投影部3のみを取り外して修理することもでき、使用者にとっての利便性を高めることもできる。

尚、本発明は、以上の実施例の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

本発明の実施例に係るプロジェクタの外観を示す斜視図。 本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロックを示す図。 本発明の実施例に係るプロジェクタの内部を模式的に示す概略図。 本発明の他の実施例に係るプロジェクタを側面から見た簡略側面図。 本発明の他の実施例に係るプロジェクタにおいて投影部を回転させた状態で側面から見た簡略側面図。 本発明の他の実施例に係るプロジェクタを台上に載置して用いる場合の簡略側面図。 本発明の他の実施例に係るプロジェクタを吊して用いる場合の簡略側面図。

符号の説明

1 プロジェクタ 2 本体部
3 投影部 4 プロジェクタ筐体
6 連結部 8 排気孔
9 吸気孔 10 電源スイッチ
11 電源ランプインジケータ 12 手動画質調整キー
13 自動画質調整キー 14 光源ランプインジケータ
15 過熱インジケータ 16 拡声穴
17 開閉蓋 18 前足部材
19 後足部材 38 制御部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 26 表示駆動部
21 入出力コネクタ部 25 ビデオＲＡＭ
31 画像圧縮伸長部 32 メモリカード
35 Ｉｒ受信部 36 Ｉｒ処理部
37 キー／インジケータ部 43 冷却ファン駆動制御回路
45 レンズモータ 47 音声処理部
48 スピーカ 51 表示素子
61 光源装置 62 放電ランプ
63 リフレクタ 65 区画壁
66 光源室 70 光源側レンズ群
74 リード線 80 導光装置
86 カラーホイール 87 ホイールモータ
88 反射ミラー 90 投影側レンズ群
92 レンズカバー 93 投影口
97 可動レンズ群 98 固定レンズ群
101 プロジェクタ制御回路 102 ランプ電源回路
103 回路基板 111 光源側冷却ファン
112 投影側冷却ファン

Claims (4)

1. 夫々が独立した筐体を有し連結部で連結された本体部及び投影部を備え、該本体部と投影部の間に間隙を有していることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記本体部は、光源装置と、プロジェクタ制御手段と、本体部の内部を冷却する光源側冷却ファンとを有し、
   前記投影部は、表示素子と、投影側レンズ群と、投影部の内部を冷却する投影側冷却ファンとを有し、
   前記連結部に導光装置が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記投影部は、回動可能に本体部に連結されていることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
4. 前記投影部は、前記導光装置の中心軸を回転軸として回動し、
   該導光装置は、前記投影部と共に回動することを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。

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