JP2009175404A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像投射装置において、吸い込まれた塵埃の画像形成素子や他の光学素子への付着を回避でき、かつ高い冷却効率が得られるようにする。
【解決手段】画像投射装置は、塵埃除去フィルタ３６を備えた吸気口２１ａを有する筐体２１と、該吸気口を通じて筐体内に空気を吸い込むファン１２と、該吸気口から吸い込まれた空気を、画像形成素子６１を包含する空間に導くダクト１３ｂと、該吸気口とダクトとの間に設けられた風洞室１３ａとを有する。風洞室とダクトとの接続部１３ｃにおける空気のダクトへの流入方向Ａに直交する方向Ｂでの風洞室の断面積は、該接続部の断面積よりも大きく設定する。
【選択図】図８

Description

本発明は、液晶プロジェクタ等の画像投射装置に関し、さらに詳しくは装置内部を空気により冷却する冷却構造を有する画像投射装置に関する。

画像投射装置の冷却構造としては、水冷方式やペルチェ素子を使用する方法があるが、これらの方法に比べて安価に構成できるファンを用いた空冷方式を採用するものが多い。

ただし、空冷方式では、ファンの吸い込み力によって外気とともに装置外部の塵埃も装置内に吸い込まれ、液晶パネル（画像形成素子）や他の光学素子の表面に付着し、投射画像に写り込んでしまうおそれがある。一般に、装置の外気吸い込み口には塵埃除去フィルタが設けられるが、吸い込まれる空気の流速が速いと、塵埃が塵埃除去フィルタを通過して装置内部に侵入する。

特許文献１には、外部からの塵埃の侵入を防止するために、装置内部で空気を循環させることで液晶パネル等の発熱体を冷却する方法が開示されている。
特許第３４９００２４号公報

しかしながら、上記特許文献１にて開示された冷却方法では、装置内部で循環する空気が継続的に発熱体から熱を奪うため、時間と共に循環空気の温度が上昇し、十分な冷却効果が得られなくなる。この場合、ファンの回転数を上げることで冷却効果を改善し得るが、ファンの回転数を上げると装置から発生する騒音が増加するため、好ましくない。

本発明は、吸い込まれた塵埃の画像形成素子や他の光学素子への付着を回避でき、かつ高い冷却効率が得られるようにした画像投射装置を提供する。

本発明の一側面としての画像投射装置は、塵埃除去フィルタを備えた吸気口を有する筐体と、該吸気口を通じて筐体内に空気を吸い込むファンと、該吸気口から吸い込まれた空気を、画像形成素子を包含する空間に導くダクトと、該吸気口とダクトとの間に設けられた風洞室とを有する。そして、風洞室とダクトとの接続部における空気のダクトへの流入方向に直交する方向での風洞室の断面積が、該接続部の断面積よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての画像投射装置は、塵埃除去フィルタを備えた吸気口を有する筐体と、該吸気口を通じて筐体内に空気を吸い込むファンと、該吸気口から吸い込まれた空気を、画像形成素子を包含する空間に導くダクトと、該吸気口とダクトとの間に設けられ、該吸気口からの空気の一部の流速を低下させて該吸気口からの空気の流速を均一化する抵抗部とを有することを特徴とする。

なお、上記画像投射装置と、該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有する画像表示システムも本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、吸気口とダクトとの間に風洞室を設けることで、吸気口から吸い込まれる空気の流速を、ダクト内での流速に比べて低くすることができる。これにより、塵埃除去フィルタを通過する塵埃を低減し、さらに塵埃除去フィルタを通過した塵埃を風洞室内に留めることができる。したがって、ダクトを通じて画像形成素子を包含する空間に侵入する塵埃を少なくすることができる。

また、本発明によれば、吸気口とダクトとの間に抵抗部を設けることで、該抵抗部がない場合に吸気口を通って高速で流入する一部の空気の流速を低下させ、吸気口全体から吸い込まれる空気の流速を低くする（流速分布を均一化）することができる。これにより、塵埃除去フィルタを通過する塵埃を低減し、ダクトを通じて画像形成素子を包含する空間に侵入する塵埃を少なくすることができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成を示している。

この図において、１は光源ランプ（以下、単にランプという）であり、本実施例では、高圧水銀放電ランプが用いられている。ただし、光源ランプ１として、高圧水銀放電ランプ以外の放電型ランプ（例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ）を用いてもよい。

２はランプ１を保持するランプホルダ、３は防爆ガラス、４はガラス押えである。

αはランプ１からの光束を均一な明るさ分布を有する平行光束に変換する照明光学系である。βは照明光学系αからの光を色分解して、ＲＧＢの３色用の反射型液晶パネル（画像形成素子：図１には示さず）に導き、さらに該液晶パネルからの光を色合成する色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系βからの光（画像）を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒５内には、投射光学系が収納されている。

６はランプ１、照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納するとともに、投射レンズ鏡筒５が固定される光学ボックスである。光学ボックス６は、後述する反射型液晶パネル等の光学素子を包含する空間を形成する。

７は光学ボックス６内に照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋である。

８は商用電源から各基板へのＤＣ電源を作り出すＰＦＣ電源ユニット、９は電源フィルタである。１０はＰＦＣ電源ユニット８とともに動作してランプ１を点灯駆動するバラスト電源ユニットである。

１１はＰＦＣ電源ユニット８からの電力により液晶パネルの駆動とランプ１の点灯制御を行う制御基板である。

１２は後述する下部外装ケース２１の吸気口２１ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系β内の液晶パネルや偏光板等の光学素子を冷却するための光学系冷却ファンである。１３は光学系冷却ファン１２からの風を、色分解合成光学系β内の光学素子に導く第１ＲＧＢダクトである。

１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却するランプ冷却ファンである。１５はランプ冷却ファン１４を保持しつつ、冷却風をランプ１に導く第１ランプダクトである。１６はランプ冷却ファン１４を保持して、第１ランプダクト１５とともにダクトを構成する第２ランプダクトである。

１７は下部外装ケース２１に設けられた吸気口２１ｂから空気を吸い込み、ＰＦＣ電源ユニット８とバラスト電源ユニット１０内に風を流通させることで、これらを冷却するための電源冷却ファンである。１８は排気ファンであり、ランプ冷却ファン１４からランプ１に送られてこれを冷却した後の熱風を、後述する第２側板Ｂ２４に形成された排気口から排出する。

下部外装ケース２１は、ランプ１、光学ボックス６、ＰＦＣ電源ユニット８、バラスト電源ユニット１０及び制御基板１１等を収納する。

２２は下部外装ケース２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をするための上部外装ケースである。

２３は第１側板であり、第２側板２４とともに外装ケース２１，２２により形成される側面開口を閉じる。下部外装ケース２１には、上述した吸気口２１ａ，２１ｂが形成されており、第２側板２４には上述した排気口が形成されている。下部外装ケース２１、上部外装ケース２２、第１側板２３及び第２側板２４によって、該プロジェクタの筐体が構成される。

２５は各種信号を取り込むためのコネクタが搭載されたインターフェース（ＩＦ）基板であり、２６は第１側板２３の内側に取り付けられたＩＦ補強板である。

２７はランプ１からの排気熱を排気ファン１８まで導き、筐体内に排気風を拡散させないようにするための排気ダクトである。排気ダクト２７は、ランプ１からの光が装置の外部に漏れないようにするための遮光機能を有するランプ排気ルーバー１９，２０を内部に保持する。

２８はランプ蓋である。ランプ蓋２８は、下部外装ケース２１の底面に着脱可能に配置され、不図示のビスにより固定される。また、２９はセット調整脚である。セット調整脚２９は、下部外装ケース２１に固定されており、その脚部２９ａの高さを調整可能となっている。脚部２９ａの高さ調整により、プロジェクタの傾斜角度を調整できる。

３０は下部外装ケース２１の吸気口２１ａに取り付けられる塵埃除去フィルタ（図７及び図８中の３６参照）を保持するＲＧＢ吸気プレートである。

３１は色分解合成光学系βを保持するプリズムベースである。３２は色分解合成光学系β内の光学素子と液晶パネルを冷却するために、光学系冷却ファン１２からの冷却風を導くダクト形状部を有するボックスサイドカバーである。３３はボックスサイドカバー３２と合わさってダクトを形成する第２ＲＧＢダクトである。

３４は色分解合成光学系β内に配置される液晶パネルから延びたフレキシブル基板が接続され、制御基板１１に接続されるＲＧＢ基板である。

次に、前述したランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β及び投射レンズ鏡筒５により構成される光学系について、図２を用いて説明する。

図２において、（Ａ）は光学系の水平断面を、（Ｂ）は垂直断面をそれぞれ示す。

同図において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する放電発光管（以下、単に発光管という）である。４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光する凹面鏡を有するリフレクタである。発光管４１とリフレクタ４２により光源ランプ１が構成される。

４３ａは図２（Ａ）に示す水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第１シリンダアレイである。４３ｂは第１シリンダアレイ４３ａの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズセルを複数有する第２シリンダアレイである。４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光光に変換する偏光変換素子である。

４６は図２（Ｂ）に示す垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサである。４７はランプ１からの光軸を、ほぼ９０度（より詳しくは８８度）折り曲げるための反射ミラーである。

４３ｃは垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第３シリンダアレイである。４３ｄは第３シリンダアレイ４３ｃの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズアレイを複数有する第４シリンダアレイである。

５０は色座標を所定値に調整するために特定波長域の色をランプ１に戻すためのカラーフィルタである。４８はコンデンサーレンズである。４９は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により、照明光学系αが構成される。

５８は青（Ｂ：例えば４３０〜４９５ｎｍ）と赤（Ｒ：例えば５９０〜６５０ｎｍ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ：例えば５０５〜５８０ｎｍ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。５９は透明基板に偏光素子を貼り付けたＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。６０は多層膜により構成された偏光分離面においてＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１偏光ビームスプリッタである。

６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂはそれぞれ、入射した光を反射するとともに画像変調する光変調素子（若しくは画像形成素子）としての赤用反射型液晶パネル、緑用反射型液晶パネル及び青用反射型液晶パネルである。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用１／４波長板、緑用１／４波長板及び青用１／４波長板である。

６４ａはＲ光の色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１に戻すトリミングフィルタである。６４ｂは透明基板に偏光素子を貼り付けたＲＢ用入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。

６５はＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。６６は偏光分離面においてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２偏光ビームスプリッタである。

６８ＢはＢ用射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｂ光のうちＳ偏光成分のみを整流する。６８ＧはＧ光のうちＳ偏光成分のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９はＲ光及びＢ光を透過し、Ｇ光を反射するダイクロイックプリズムである。

以上のダイクロイックミラー５８〜ダイクロイックプリズム６９により、色分解合成光学系βが構成される。

本実施例において、偏光変換素子４５はＰ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は、偏光変換素子４５における光の偏光方向を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー５８に入射する光は、第１及び第２偏光ビームスプリッタ６０，６６での偏光方向を基準として考え、Ｐ偏光光であるとする。すなわち、本実施例では、偏光変換素子４５から射出された光をＳ偏光光とするが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラー５８に入射する場合はＰ偏光光として定義する。

次に、光学的な作用について説明する。発光管４１から発した光はリフレクタ４２により所定の方向に集光される。リフレクタ４２は放物面形状の凹面鏡を有し、放物面の焦点位置からの光は該放物面の対称軸に平行な光束となる。但し、発光管４１からの光源は理想的な点光源ではなく、有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの光束は、第１シリンダアレイ４３ａに入射する。第１シリンダアレイ４３ａに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、垂直方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。そして、これら複数の分割光束は、紫外線吸収フィルタ４４及び第２シリンダアレイ４３ｂを経て、複数の光源像を偏光変換素子４５の近傍に形成する。

偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有する。複数の光束は、それぞれの列に対応した偏光分離面に入射し、これを透過するＰ偏光成分とここで反射するＳ偏光成分とに分割される。反射されたＳ偏光成分は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に射出する。一方、偏光分離面を透過したＰ偏光成分は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換される。こうして、同じ偏光方向を有する複数の光束が射出する。

偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４５から射出した後、フロントコンプレッサ４６で圧縮され、反射ミラー４７によって８８度反射され、第３シリンダアレイ４３ｃに入射する。

第３シリンダアレイ４３ｃに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、水平方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。該複数の分割光束は、第４シリンダアレイ４３ｄ及びコンデンサーレンズ４８を介してリアコンプレッサ４９に入射する。

フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８及びリアコンプレッサ４９の光学作用によって、複数の光束によって形成される矩形像は互いに重なり合い、矩形の均一な明るさの照明エリアを形成する。この照明エリアに、反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが配置される。

偏光変換素子４５によってＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー５８に入射する。以下、ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光の光路について説明する。

ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光は、入射側偏光板５９に入射する。Ｇ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光（偏光変換素子４５を基準とする場合はＳ偏光）となっている。そして、Ｇ光は入射側偏光板５９から射出した後、第１偏光ビームスプリッタ６０に対してＰ偏光として入射し、その偏光分離面を透過してＧ用反射型液晶パネル６１Ｇへと至る。

ここで、該プロジェクタのＩＦ基板２５には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置８０が接続されている。制御基板１１は、画像供給装置８０から入力された画像情報に基づいて反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを駆動し、これらに各色用の原画を形成させる。これにより、各反射型液晶パネルに入射した光は、反射されるとともに原画に応じて変調（画像変調）される。画像供給装置８０とプロジェクタとにより画像表示システムが構成される。

Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、再び第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＧ光のうちＳ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面で反射され、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１偏光ビームスプリッタ６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇとの間に設けられた１／４波長板６２Ｇの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第１偏光ビームスプリッタ６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

第１偏光ビームスプリッタ６０から射出したＧ光は、ダイクロイックプリズム６９に対してＳ偏光として入射し、該ダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面で反射して投射レンズ鏡筒５へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８で反射したＲ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aに入射する。Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光となっている。そして、Ｒ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aでオレンジ光成分がカットされた後、入射側偏光板６４ｂを透過し、色選択性位相差板６５に入射する。

色選択性位相差板６５は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転させる作用を有し、これによりＲ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＲ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＢ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル６１Ｂへと至る。

Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒに入射したＲ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過して、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

また、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂに入射したＢ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢ光のうちＳ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射して、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

このとき、第２偏光ビームスプリッタ６６とＲ用，Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｂとの間に設けられた１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じように、Ｒ，Ｂ光それぞれの黒表示状態での調整を行うことができる。

こうして１つの光束に合成されて第２偏光ビームスプリッタ６６から射出したＲ光とＢ光は、射出側偏光板６８Ｂで検光されてダイクロイックプリズム６９に入射する。また、Ｒ光はＰ偏光のまま射出側偏光板６８Ｂを透過して、ダイクロイックプリズム６９に入射する。

射出側偏光板６８Ｂで検光されることにより、Ｂ光は、該Ｂ光が第２偏光ビームスプリッタ６６、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂ及び１／４波長板６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。

そして、ダイクロイックプリズム６９に入射したＲ光とＢ光は、ダイクロイック膜面を透過して、該ダイクロイック膜面にて反射したＧ光と合成されて投射レンズ５に至る。

そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、投射レンズ５によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上説明した光路は、反射型液晶パネルが白表示状態の場合である。以下では、反射型液晶パネルが黒表示状態の場合での光路について説明する。

まず、Ｇ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光のＰ偏光光は、入射側偏光板５９に入射し、その後第１偏光ビームスプリッタ６０に入射してその偏光分離面で透過され、Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇへと至る。しかし、反射型液晶パネル６１Ｇが黒表示状態であるため、Ｇ光は画像変調されずに反射される。このため、Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇで反射された後も、Ｇ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｇ光は再び第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面を透過し、入射側偏光板５９を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、Ｒ光とＢ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８で反射したＲ光とＢ光のＰ偏光光は、入射側偏光板６４ｂに入射する。そして、入射側偏光板６４ｂから射出した後、色選択性位相差板６５に入射する。色選択性位相差板６５は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転する作用を持つため、Ｒ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＲ光は、その偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＢ光は、その偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル６１Ｂへと至る。

ここで、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒは黒表示状態であるため、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒに入射したＲ光は画像変調されないまま反射される。このため、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒで反射された後も、Ｒ光はＳ偏光光のままである。したがって、Ｒ光は再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４ｂを通過して光源側に戻され、投射光から除去される。これにより、黒表示がなされる。

一方、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂに入射したＢ光は、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂが黒表示状態であるため、画像変調されないまま反射される。このため、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂで反射された後も、Ｂ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｂ光は再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板６５によりＰ偏光に変換され、入射側偏光板６４ｂを透過して、光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、図３から図５を用いて、色分解合成光学系βの周辺の構成について説明する。なお、以下の説明では、反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂに６１を、１／４波長板６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂに６２を付す。

図３には、色分解合成光学系βにおけるＲ光用、Ｇ光用及びＢ光用の反射型液晶パネル６１の相対的な位置関係を示している。図３において、プリズムベース３１は、前述したように色分解合成光学系βを保持する。７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂはそれぞれ、Ｒ光用、Ｇ光用及びＢ光用の反射型液晶パネル６１（図４参照）を保持するヒートシンクであり、７３Ｒ，７３Ｇ，７３ＢはＲ光用、Ｇ光用及びＢ光用の１／４波長板６２（図４参照）を保持する１／４波長板ホルダである。

図４には、ＲＧＢの３色光に共通する反射型液晶パネル６１の周辺の構成を分解して示している。また、図５には、図４に示した部品の組み立て状態を示している。

これらの図において、７０は前述したヒートシンク（７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ）であり、７３は１／４波長板ホルダ（７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂ）である。

７１はパネルマスクであり、７２は反射型液晶パネル６１の光入出射面に塵埃が付着しないように該光入出射面の周囲を覆うゴムシールドである。

図５の状態において、反射型液晶パネル６１の背面は、ヒートシンク７０で覆われる。また、反射型液晶パネル６１の側面はパネルマスク７１の側面部によって取り囲まれる。さらに、反射型液晶パネル６１の光入出射面は、１／４波長板６２と１／４波長板ホルダ７３によって覆われ、残った隙間がゴムシールド７２により取り囲まれる。

このような構成によれば、１／４波長板６２と反射型液晶パネル６１との間に塵埃の侵入を許さないように密閉された空間を形成することが可能である。このため、高い防塵性能を得ることができる。ただし、その反面、１／４波長板６２及び反射型液晶パネル６１の放熱性が低下する。

特に、反射型液晶パネル６１内の液晶及びラビング膜と有機物であるポリカーボネート材料により製作される１／４波長板６２が熱による影響を受けやすい。

そこで、本実施例では、光学系冷却ファン１２を反射型液晶パネル６１と１／４波長板６２の近辺に設けている。そして、光学系冷却ファン１２によって光学ボックス６の内部（反射型液晶パネル６１を包含する空間）の空気を吸い込むことで反射型液晶パネル６１及び１／４波長板６２の冷却を行う。これは、反射型液晶パネル６１及び１／４波長板６２に冷却風を吹き付ける場合の風速よりも、吸い込みによって反射型液晶パネル６１及び１／４波長板６２の周囲に発生する冷却風流の風速の方が高く（速く）、それらの冷却に有利だからである。

図６から図８を用いて、反射型液晶パネル６１及び１／４波長板６２の冷却構造について詳しく説明する。

図６には、下部外装キャビネット２１に光学ボックス６が取り付けられた状態を示す。反射型液晶パネル６１と１／４波長板６２に近接して、光学系冷却ファン１２が設けられている。光学系冷却ファン１２は、光学ボックス６に隙間なく取り付けられている。これは、光学系冷却ファン（本実施例では、シロッコファン）１２の吸い込み力によって冷却風流を生じさせるためであり、吹き付けに対して吸い込みの場合は冷却対象物までの密閉性により冷却風速に差が生じやすいからである。

また、反射型液晶パネル６１と１／４波長板６２等を含む色分解合成光学系βを包含する光学ボックス６内に外気を導入するために、第１ＲＧＢダクト１３とボックスサイドカバー３２が下部外装キャビネット２１に装着されている。さらに、第１ＲＧＢダクト１３とボックスサイドカバー３２の図中手前側の開放部を塞ぐように、第２ＲＧＢダクト３３が第１ＲＧＢダクト１３とボックスサイドカバー３２に装着されている。

図７には、第１ＲＧＢダクト１３とボックスサイドカバー３２によって形成される冷却風路を、第２ＲＧＢダクト３３を除いた状態で示している。さらに、図７の右下の図には、図７中のＣ部を投射レンズ鏡筒５の光軸方向から見た断面を模式的に示している。該右下の図において、３６は前述した塵埃除去フィルタであり、下部外装キャビネット２１の吸気口２１ａの内側を覆うように吸気口２１ａに備えられている。

図７において、光学系冷却ファン１２が駆動されると、光学ボックス６から空気が吸い出されて光学ボックス６内が低圧となり、ボックスサイドカバー３２に形成された小断面積の開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒから光学ボックス６内に空気が吸い込まれる。これにより、ボックスサイドカバー３２と第２ＲＧＢダクト３３により形成された空間（以下、ダクトという）１３ｂが低圧となる。さらに、第１及び第２ＲＧＢダクト１３，３３により形成された空間（以下、風洞室という）１３ａも低圧となって、吸気口２１a（塵埃除去フィルタ３６）を通じて外気（空気）が取り込まれる。

このような吸い込みによって吸気口２１aから取り込まれた空気（図７に太矢印で示す）は、風洞室１３ａを通ってダクト１３ｂに流入する。さらに、空気はダクト１３ｂを通って、開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒから光学ボックス６内に流入し、反射型液晶パネル６１や１／４波長板６２等の光学素子を冷却した後、光学系冷却ファン１２によって吸い込まれて筐体の外部に排出される。

図８には、吸気口２１ａとダクト１３ｂの間に形成された風洞室１３ａとダクト１３ｂとの断面積の関係を模式的に示している。図中の１３ｃは、風洞室１３ａとダクト１３ｂとの接続部（例えば、第１ＲＧＢダクト１３とボックスサイドカバー３２との接続部）を示す。

吸気口２１ａの開口面積は、十分な量の外気を取り込めるように大きく設定されている。このため、吸気口２１ａでの外気の流速は高くならず、多くの塵埃が吸い込まれることはない。吸気口２１ａから吸い込まれた塵埃のほとんどは、塵埃除去フィルタ３６によって除去される。ただし、塵埃除去フィルタ３６を通過する塵埃も存在する。

風洞室１３ａは、吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６に隣接して設けられ、大きな空間を有する。具体的には、風洞室１３aとダクト１３ｂとの接続部１３ｃにおける空気のダクト１３ｂへの流入方向（矢印Ａ方向）に直交する方向（矢印Ｂ方向：以下、Ｂ方向という）での風洞室１３ａの断面積は、該接続部１３ｃの断面積よりも大きく設定されている。このように大空間を有する風洞室１３ａに空気が流入すると、ここでの流速はさらに低下する。

これは、吸気口２１aは、見かけ上は大きな開口面積（断面積）を有するが、塵埃除去フィルタ３６を保持するために吸気口２１ａを横切る複数のリブが設けられているため、実際の開口面積は小さくなるためである。これに比べて、風洞室１３ａは、単純な大空間であるので、Ｂ方向におけける実効断面積が大きく、これにより吸気口２１ａ（塵埃除去フィルタ３６）からの空気の流速を低下させることができる。

風洞室１３aにて流速が低下した空気は、次にダクト１３ｂに流入する。ダクト１３ｂは、Ｂ方向の断面積が小さく設定されることで、所定の領域に空気を導く風路を形成する。ダクト１３ｂは、そのＢ方向の断面積を減少させながら開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒに接続される。図７に示すように、ダクト１３ｂにおける開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒの手前には、該開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒを通じて光学ボックス６内に空気を導入するための折れ曲がり部１３ｄが設けられている。

なお、ダクト１３ｂは、光学ボックス６に対して、開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒを通じて、反射型液晶パネル６１の長辺方向から接続されている。

開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒの開口面積（断面積）は、空気抵抗が大きくなり過ぎない程度にできるだけ小さく設定されている。これは、冷却対象物に触れる空気の流速ができるだけ高い方が、冷却能力が向上するからである。冷却風としてダクト１３ｂを流れる空気が光学ボックス６内に取り込まれた後でも高い流速を維持するために、開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒの開口面積を小さくした方が有利である。

このように、本実施例では、外気取り込み部である吸気口２１ａとダクト１３ｂとの間に大空間を有する風洞室１３ａを設けることで、吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６を通過して流入した空気の流速を一旦低下させる。これにより、塵埃除去フィルタ３６を通過した塵埃を風洞室１３ｂ内で失速させてそこに留め、ダクト１３ｂに侵入させないようにすることができる。

そして、風洞室１３ａから該風洞室１３ａよりも断面積が小さいダクト１３ｂに流入した空気は、その流速を速めて開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒを通じて光学ボックス６内に流入する。光学ボックス６内に流入した空気は、反射型液晶パネル６１や１／４波長板６２等の光学素子の周囲を高速で流れてこれらを効率良く冷却する。

風洞室１３ａ内で失速した塵埃は、該風洞室１３ａの底面に向かって落ちる。このため、図８に示すように、風洞室１３ａの底面に、粘着剤や帯電シート等の塵埃捕獲部材を設けることで、塵埃がダクト１３ｂに侵入することをより確実に防止することが好ましい。

以上のように、吸気口２１ａを通って筐体内に入り込んだ塵埃は、まず塵埃除去フィルタ３６により１次捕獲され、風洞室１３aにて失速して落下することで２次捕獲される。さらに、ダクト１３ｂ内に侵入した塵埃は、ダクト１３ｂにおける開口部３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ付近に設けられた折れ曲がり部１３ｄの壁面に衝突し、壁面と塵埃間に作用する静電気力や分子間力によって壁面に引き付けられて付着することで３次捕獲される。このため、光学ボックス６内に塵埃が侵入したとしても、その塵埃はごく小さく、かつわずかな量の塵埃であるので、光学ボックス６内を高い流速で流れる空気ととともに光学系冷却ファン１２により光学ボックス６の外部に高い確率で排出される。

また、このような小さな塵埃が仮に１／４波長板６２に付着したとしても、１／４波長板６２に対して投射光学系が十分デフォーカス状態にあることからも、スクリーン上での投射画像内に塵埃の像が写り込むことはない。

次に、本実施例の設計例について説明する。吸気口２１ａの実効断面積は、塵埃除去フィルタ３６を保持するための複数のリブが存在するため小さく、吸気口２１ａから流入する空気の流速を０.６ｍ/ｓ程度とする。この流速だと、吸気口２１ａの近くに浮遊する塵埃のみが吸気口２１ａから空気とともに取り込まれる。

空気が塵埃除去フィルタ３６を通過するときの流速は、塵埃除去フィルタ３６の実効断面積が吸気口２１ａの実効断面積よりも３０％ほど減少するものとして、１．０ｍ/ｓ程度と推測する。

このような条件のもとでは、断面積が大きい風洞室１３ａでの空気の流速は、０．３ｍ/ｓ以下とするとよい。これは、無風状態に近く、塵埃がダクト１３ｂまで流される可能性は極めて低い。

ダクト１３ａは、風洞室１３ａの最大断面積の半分以下とするとよい。言い換えれば、風洞室１３ａのＢ方向での最大の断面積を、ダクト１３ｂと風洞室１３ａとの接続部１３ｃにおけるＢ方向での断面積の２倍以上とするとよい。これにより、ダクト１３ｂ内での空気の流速は、０．７〜１．０ｍ/ｓになる。

ダクト１３ｂに入り込んだ塵埃は、該ダクト１３ａの折れ曲がり部を通過するときに壁面に衝突し、壁面と塵埃間に作用する静電気力や分子間力によって壁面に付着する。０．７〜１．０ｍ/ｓ程度の流速ではこれを引き剥がすことは難しく、この結果、光学ボックス６内に進入する塵埃はほとんどなくなると考えられる。

ダクト１３ｂを通過して光学ボックス６内に入った空気の流速は、２．０〜２．５ｍ/ｓといったかなりの高速とするのがよい。この場合、開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒの合計断面積を、風洞室１３ａの最大断面積の１／５程度まで狭く設定すればよい。

光学ボックス６内での高速の空気流は、反射型液晶パネル６１と１／４波長板６２等の光学素子を効率良く冷却するだけでなく、光学ボックス６内に侵入した塵埃を強制的に運び去る力を有する。

本実施例の場合、特に１／４波長板６２の表面に塵埃が付着することが問題となる。しかし、１／４波長板６２の表面は平面であり、その近隣に凹凸部を形成しないことで、１／４波長板６２の表面を流れる空気を層流状態とし、塵埃が１／４波長板６２の表面に付着する可能性を低くしている。１／４波長板６２の表面に付着する可能性のある塵埃は、スクリーン上では認識されない０．００５ｍｍ以下のものとなる。

本実施例によれば、吸気口２１ａとダクト１３ｂとの間に風洞室１３ａを設けることで、吸気口２１ａから吸い込まれた空気の流速を、ダクト１３ｂ内での流速に比べて低くすることができる。これにより、塵埃除去フィルタ３６を通過する塵埃を低減し、さらに塵埃除去フィルタ３６を通過した塵埃を風洞室１３ａ内に留めることができる。したがって、ダクト１３ａを通じて反射型液晶パネル６１を包含する空間に侵入する塵埃を少なくすることができる。これにより、高い防塵性能と冷却性能を有するプロジェクタを実現することができる。

また、光学系冷却ファン１２は、光学ボックス６よりも下流で吸気するため、必然的に筐体の内部に配置されることになり、また外気を取り込む構成であるため、低回転で駆動できる。このため、プロジェクタの低騒音化に有利である。

図９には、本発明の実施例２であるプロジェクタにおける風洞室１３ａとダクト１３ｂとのＢ方向での断面積の関係を模式的に示している。本実施例における冷却構造の基本的な構成は、実施例１と同じである。このため、本実施例において実施例１と共通する又は共通する機能を有する構成要素には、実施例１と同符号を付す。

本実施例では、吸気口２１ａが筐体の側面に設けられている。

本実施例でも、実施例１と同様に、風洞室１３ａは、吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６に隣接して（吸気口２１ａとダクト１３ｂとの間に）設けられ、大きな空間を有する。具体的には、風洞室１３aとダクト１３ｂとの接続部１３ｃにおける空気のダクト１３ｂへの流入方向（矢印Ａ方向）に直交するＢ方向での風洞室１３ａの断面積は、該接続部１３ｃの断面積よりも大きく設定されている。好ましくは、風洞室１３ａの最大断面積は、接続部１３ｃの断面積２倍以上に設定される。

このため、風洞室１３ａに空気が流入すると、実施例１で説明したように、ここでの流速は吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６を通過する空気の流速よりも低下する。したがって、塵埃除去フィルタ３６を通過した塵埃の多くを風洞室１３ａ内に留め、ダクト１３ｂに侵入しないようにすることができる。

風洞室１３aにて流速が低下した空気は、次にダクト１３ｂに流入する。ダクト１３ｂのＢ方向の断面積は、風洞室１３ａのＢ方向の断面積よりも小さいため、ダクト１３ｂに流入した空気の流速は風洞室１３ａ内での流速に比べて高くなる。そして、ダクト１３ｂ内の空気は、開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒ（図には開口部３２Ｂのみを示す）を通じて光学ボックス６内に流入する。ダクト１３ｂには、複数の折れ曲がり部１３ｄが設けられており、ダクト１３ｂに侵入した塵埃を該折れ曲がり部１３ｄの壁面に付着させることができる。

光学ボックス６内に流入した空気は、反射型液晶パネル６１や１／４波長板６２等の光学素子の周囲を高速で流れてこれらを効率良く冷却し、光学系冷却ファン１２を通じて光学ボックス６の外部に排出される。

このように、吸気口２１ａを筐体の側面に設けた場合でも、吸気口２１ａとダクト１３ｂとの間に風洞室１３ａを設け、空気の流速の低減による防塵効果を得ることができる。

本実施例は、実施例１のように、筐体の底面における投射レンズ鏡筒５の下側の位置に吸気口２１ａを設けたり投射レンズ鏡筒５の側方に上下方向に大きな風洞室１３ａを設けたりすることが困難なプロジェクタにおいて採用し易い構成である。

図１０には、本発明の実施例３であるプロジェクタにおける風洞室１３ａの形状と、該風洞室１３ａ及びダクト１３ｂのＢ方向での断面積の関係とを模式的に示している。

本実施例において、実施例１と共通する又は共通する機能を有する構成要素には、実施例１と同符号を付す。

また、本実施例でも、風洞室１３aとダクト１３ｂとの接続部１３ｃにおける空気のダクト１３ｂへの流入方向（矢印Ａ方向）に直交するＢ方向での風洞室１３ａの断面積は、該接続部１３ｃの断面積よりも大きく設定されている。好ましくは、風洞室１３ａの最大断面積は、接続部１３ｃの断面積２倍以上に設定される。

吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６を通過した空気のうち一部が直接ダクト１３ｂに流れ込むと、その一部の空気は風洞室１３ａによる流速低減効果を受けないため、高い流速を持つ。そして、これにより、吸気口２１ａよりも外部に空気が高速で吸気口２１ａに向かって流れる領域ができてしまい、吸気口２１ａから侵入する塵埃の量が増加する。

このような現象を回避するために、本実施例では、吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６を通過する空気の一部の流速を低下させる抵抗部として、風洞室１３ａに（すなわち、吸気口２１ａとダクト１３ｂとの間に）、抵抗板１３ｅを設けている。抵抗板１３ｅを設けることで、吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６の全体を通る空気の流速を均一化することができる。ここで、均一化とは、完全に同じ（均一）とする場合に限らず、抵抗板１３ｅがない場合に比べて均一に近づけることを意味する。

また、抵抗板１３ｅを設けることで、ダクト１３ｂの入り口（接続部１３ｃ）は、風洞室１３ａを挟んで吸気口２１ａとは反対側に位置することになる。このため、吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６を通過した空気のすべてが風洞室１３ａを通過し、風洞室１３ａによる流速低減作用を受ける。したがって、塵埃除去フィルタ３６を通過した塵埃の多くを風洞室１３ａ内に留め、ダクト１３ｂに侵入しないようにすることができる。

抵抗板１３ｅは、吸気口２１ａ及び塵埃除去フィルタ３６を通過した空気の一部をガイドして風洞室１３ａを通過するようにその流れ方向を決定する壁とも言える。

風洞室１３aにて流速が低下した空気は、次にダクト１３ｂに流入する。ダクト１３ｂのＢ方向の断面積は、風洞室１３ａのＢ方向の断面積よりも小さいため、ダクト１３ｂに流入した空気の流速は風洞室１３ａ内での流速に比べて高くなる。そして、ダクト１３ｂ内の空気は、開口部３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒを通じて光学ボックス６内に流入する。ダクト１３ｂには、複数の折れ曲がり部１３ｄが設けられており、ダクト１３ｂに侵入した塵埃を該折れ曲がり部１３ｄの壁面に付着させることができる。

光学ボックス６内に流入した空気は、反射型液晶パネル６１や１／４波長板６２等の光学素子の周囲を高速で流れてこれらを効率良く冷却し、光学系冷却ファン１２を通じて光学ボックス６の外部に排出される。

本実施例は、実施例１のように、筐体の底面における投射レンズ鏡筒５の下側の位置に吸気口２１ａを設けたり投射レンズ鏡筒５の側方に上下方向に大きな風洞室１３ａを設けたりすることが困難なプロジェクタにおいて採用し易い構成である。

また、本実施例では、風洞室１３ａからダクト１３ｂに空気が流れ込んだ直後に最初の折れ曲がり部１３ｄによって空気の流れ方向が変化するため、空気流に対して抵抗になりそうにも見える。しかし、風洞室１３ａからダクト１３ｂに流れ込んだ直後の空気の流速は低速であるので、流れ方向の変動による抵抗増加の影響は少ない。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

本発明の実施例１である液晶プロジェクタの分解斜視図。 実施例１のプロジェクタの光学構成を示す水平及び垂直断面図。 実施例１のプロジェクタにおけるプリズムユニットを示す斜視図。 実施例１のプロジェクタにおける液晶パネルの周辺構造を示す分解斜視図。 上記液晶パネルの周辺構造を示す斜視図。 実施例１のプロジェクタにおける冷却構造を示す斜視図。 上記冷却構造を示す斜視図及び部分図。 上記冷却構造の模式図。 本発明の実施例２であるプロジェクタにおける冷却構造の模式図。 本発明の実施例３であるプロジェクタにおける冷却構造の模式図。

符号の説明

１ 光源ランプ
６ 光学ボックス
１２ 光学系冷却ファン
１３ 第１ＲＧＢダクト
１３ａ 風洞室
１３ｂ ダクト
１３ｃ 接続部
１３ｄ 折れ曲がり部
１３ｅ 抵抗板
２１ 下部外装キャビネット
２１ａ 吸気口
３２ ボックスサイドカバー
３３ 第２ＲＧＢダクト
３６ 塵埃除去フィルタ
６１，６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ 反射型液晶パネル
６２，６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂ １／４波長板

Claims (8)

1. 光源からの光により原画を形成する画像形成素子を照明し、該画像形成素子からの光を被投射面に投射する画像投射装置であって、
   塵埃除去フィルタを備えた吸気口を有する筐体と、
   前記吸気口を通じて前記筐体内に空気を吸い込むファンと、
   該吸気口から吸い込まれた空気を、前記画像形成素子を包含する空間に導くダクトと、
   前記吸気口と前記ダクトとの間に設けられた風洞室とを有し、
   前記風洞室と前記ダクトとの接続部における該ダクトへの空気の流入方向に直交する方向での該風洞室の断面積が、前記接続部の断面積よりも大きいことを特徴とする画像投射装置。
2. 前記風洞室の断面積は、前記接続部の断面積の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記風洞室に、前記吸気口を通過する空気の一部の流速を低下させて該空気の流速を均一化する抵抗部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投射装置。
4. 前記風洞室に、塵埃を捕獲する塵埃捕獲手段が設けら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つに記載の画像投射装置。
5. 前記ダクトは、折れ曲がり部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の画像投射装置。
6. 前記ダクトは、前記画像形成素子を包含する空間に対して、該画像形成素子の長辺方向から接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の画像投射装置。
7. 光源からの光により原画を形成する画像形成素子を照明し、該画像形成素子からの光を被投射面に投射する画像投射装置であって、
   塵埃除去フィルタを備えた吸気口を有する筐体と、
   前記吸気口を通じて前記筐体内に空気を吸い込むファンと、
   該吸気口から吸い込まれた空気を、前記画像形成素子を包含する空間に導くダクトと、
   前記吸気口と前記ダクトとの間に設けられ、前記吸気口を通過する空気の一部の流速を低下させて該空気の流速を均一化する抵抗部とを有することを特徴とする画像投射装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
   該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。