JP2010211139A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタの光学系を構成する光学部材における局所発熱部を効率よく冷却することができる、プロジェクタを提供する。
【解決手段】入射する光の作用により局所的に発熱する局所発熱部を有する光学部材と、光学部材が配置されるベース部材１８とを備える。また、光学部材を冷却するための冷却風を送風するファンとを備える。さらに、光学部材の近傍に配置され、冷却風の少なくとも一部が局所発熱部に向かうように導風する導風板３５とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、プロジェクタに関し、特に、光学部材の冷却を行なうプロジェクタに関する。

ＤＬＰ(Digital Light Processing)(登録商標)方式のプロジェクタは、ランプなどの光源から照射された光をＤＭＤ(Digital Micromirror Device)(登録商標)からなる光変調素子の決まった範囲に集光させる必要がある。そのため、ランプから照射された光は、まず、ロッドインテグレータレンズに入射され、均一な直線光に変換される。次に、光は、ライトトンネルを通過した後、コンデンサーレンズにより集光され、さらに、反射ミラーで反射されて光変調素子に到達する。ライトトンネルは、入射した光を内部で全反射させて光軸上に留めながら、コンデンサーレンズまで導くものである。

このようにプロジェクタを構成する光学系では、光源から照射された光により発熱して高温となる部材が存在するため、プロジェクタの内部に冷却風を発生させるファンなどが配置されている。発熱する光学部材の中で最も発熱するのはランプであり、高温となったランプに触れることがないようにするランプハウジング構造を開示した先行文献として、特許文献１がある。特許文献１に記載された投射型表示装置では、直接手で触れることが不可能な大きさの冷却用開口部を形成し、ランプの過熱を防止している。

また、ランプ以外の光学部材も発熱するが、ランプを冷却した後の冷却風は、温風になり冷却風としての機能を果たさなくなる。そこで、ランプを冷却するための冷却風と、その他の光学部材を冷却する冷却風とを分離する構造を有する投射型表示装置を開示した先行文献として、特許文献２がある。

特許文献２に記載された投射型表示装置では、カラーホイルを導風板として利用して冷却ファンによって発生した冷却風を分離し、ランプとランプ以外の光学部材とを冷却する冷却風に分離している。このようにして、光学部材の冷却の効率化を図っている。

特開２００３−２３３１３４号公報 特開２００５−１０６９３号公報

特許文献１に記載された投射型表示装置では、ランプハウジングに冷却風の採り込み口となる冷却用開口部が設けられているが、ランプを含む光学部材を効率的に冷却する構造については記載されていない。

特許文献２に記載された投射型表示装置では、プロジェクタの光学系を構成するランプとランプ以外の光学部材とを冷却するためにカラーホイルを利用して、冷却風を分離している。しかし、光学部材において、部材により発熱の度合いはそれぞれ異なり、また、一つの光学部材においても場所によって発熱の度合いは異なる。そのため、冷却風を分離するだけでは、発熱度合いの高い光学部材の一部である局所発熱部について効率よく冷却することはできない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、プロジェクタの光学系を構成する光学部材における局所発熱部を効率よく冷却することができる、プロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係るプロジェクタは、入射する光の作用により局所的に発熱する局所発熱部を有する光学部材と、光学部材が配置されるベース部材とを備える。また、プロジェクタは、光学部材を冷却するための冷却風を送風する送風手段と、光学部材の近傍に配置され、冷却風の少なくとも一部が局所発熱部に向かうように導風する導風手段とを備える。

このような構成にすることにより、冷却風を光学部材の局所発熱部に、より多く導風することができ、効率よく冷却を行なうことができる。

本発明によれば、光学部材の近傍に導風手段を配置することにより、導風手段により光学部材の局所発熱部に、冷却風を導風することができる。よって、冷却風を集中的に局所発熱部に送ることにより、効率的な冷却を行なうことができる。

(Ａ)は、本発明の実施の形態に係るプロジェクタの外観を示す前方斜視図であり、(Ｂ)は、後方斜視図である。 同実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示す模式図である。 同実施の形態に係るプロジェクタの収容部を示す斜視図である。 同実施の形態に係るプロジェクタの収容部に収容されるベース部材、および、ベース部材に配置される光学部材を示す斜視図である。 同実施の形態に係るプロジェクタにおいて、ベース部材に配置される光学部材を示す斜視図である。 (Ａ)は、ロッドインテグレータレンズの外観を示す平面図、(Ｂ)は、斜視図である。 同実施の形態の係るプロジェクタのベース部材を示す斜視図である。 同実施の形態に係るプロジェクタのロッドインテグレータレンズを押圧固定する板状部材を示す斜視図である。 同実施の形態に係るプロジェクタのロッドインテグレータレンズをベース部材に固定している状態を示す斜視図である。 同実施の形態に係るプロジェクタの導風板を示す模式図である。

以下、この発明に基づいた一実施の形態におけるプロジェクタについて、図を参照しながら説明する。

図１(Ａ)は、本発明の実施の形態に係るプロジェクタの外観を示す前方斜視図であり、(Ｂ)は、後方斜視図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係るプロジェクタ１は、直方体の形状の筐体２に収納され、その筐体２の側面から突出する投射レンズ光学系３から、画像が投射される。

図２は、本実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示す模式図である。図２に示すように、本実施の形態の光学系では、第１ランプ４および第２ランプ５から光が照射される。第１ランプ４から照射された光は、第１リフレクタ６により集光され第１カラーホイル８に入射される。同様に、第２ランプ５から照射された光は、第２リフレクタ７により集光されて第２カラーホイル９に入射される。

第１カラーホイル８を通過した光は、第１ロッドインテグレータレンズ１０の反射面１２により反射されて、第１ロッドインテグレータレンズ１０の長手方向である光軸方向に進路が変えられる。同様に、第２カラーホイル９を通過した光は、第２ロッドインテグレータレンズ１１の反射面１３により反射されて、第２ロッドインテグレータレンズ１１の長手方向である光軸方向に進路が変えられる。

第１ロッドインテグレータレンズ１０および第２ロッドインテグレータレンズ１１を通過する光は、全反射をくり返して照度分布が均一になり、たとえば、ロッドインテグレータレンズの断面形状が四角形の場合には、四角形の投射形状を有して出射される。第１ロッドインテグレータレンズ１０および第２ロッドインテグレータレンズ１１から出射した光はともにライトトンネル１４に入射する。

ライトトンネル１４は、光が内部を通過する中空の導光路および矩形状の断面を有し、内壁に鏡が形成されている。ライトトンネル１４に入射した光は、ライトトンネル１４の内部を全反射しながら進行し、均一な照度分布で出射される。

ライトトンネル１４から出射された光は、集光レンズ系１５に入射して集光された後、反射鏡１６により反射して光変調素子１７に到達する。光変調素子１７から投射レンズ光学系３を通過した光が、プロジェクタのスクリーンまたはリアプロジェクションテレビの画面などに投影される。

図３は、本実施の形態に係るプロジェクタの収容部を示す斜視図である。図３に示すように、第１カラーホイル８および第２カラーホイル９と対向する位置に、ベース部材１８が配置される。ベース部材１８には、開口部２０が設けられている。収容部材１９は、ベース部材１８を収容している。

収容部の内部に、開口部２０を通じて冷却風を送風する送風手段としてファン２１が、収容部の下方に配置されている。図３において、冷却風の流れを矢印で示している。本実施の形態に係るプロジェクタでは、収容部材１９の下部に開口部２０が設けられているため、冷却風は、収容部の下方から上方に向けて流れる。

図４は、本実施の形態に係るプロジェクタの収容部に収容されるベース部材、および、ベース部材に配置される光学部材を示す斜視図である。図４に示すように、プロジェクタの光学系を構成する第１ロッドインテグレータレンズ１０および第２ロッドインテグレータレンズ１１が、ベース部材１８の表面に配置される。本実施の形態では、第１ロッドインテグレータ１０および第２ロッドインテグレータレンズ１１をベース部材１８に固定するために、第１押圧手段として板状部材２２および第２押圧手段として板状部材２３を用いている。

収容部材１９は、第１ロッドインテグレータレンズ１０および第２ロッドインテグレータレンズ１１を含む光学部材とベース部材１８とを収容する収容部を構成している。ベース部材１８には、光学部材と対向する位置に開口部２０が設けられている。図４中の矢印で示すように、収容部内の冷却風は、開口部２０から流入し、ベース部材１８の下方から側方を通過して上方に到達する。

本実施の形態では、第１ロッドインテグレータレンズ１０の近傍に、反射面１２を集中的に冷却するための導風手段として、板状の部材で形成される導風板３５が配置されている。このようにした場合、導風板３５を所定の位置に配置することにより、導風板３５によって、冷却風の一部の流れを変え、反射面１２に向けて導風することができる。

導風板３５は、板状部材２２に設けられていてもよいし、別の部材で形成されていてもよい。板状部材２２に導風板３５が設けた場合には、部品点数を減らすことができるとともに、板状部材２２をベース部材１８に固定することにより、導風板３５の配置位置が決まる。そのため、第１ロッドインテグレータ１０に対して、位置精度良く導風板３５を配置することができる。

さらに、第２ロッドインテグレータレンズ１１の近傍に別の導風板を配置してもよい。このようにした場合、第１ロッドインテグレータレンズ１０と同様に冷却風を第２ロッドインテグレータレンズ１１の反射面１３に導風することができるため、効率的に第２ロッドインテグレータレンズ１１の反射面１３を冷却することができる。

図５は、本実施の形態に係るプロジェクタにおいて、ベース部材に配置される光学部材を示す斜視図である。図５に示すように、本実施の形態に係るプロジェクタでは、ライトトンネル１４、第１ロッドインテグレータレンズ１０および第２ロッドインテグレータレンズ１１は、同一のベース部材１８に配置されている。このように、同一のベース部材１８に配置することにより、第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１とライトトンネル１４との光軸の位置を精度良く決めることができる。

図６(Ａ)は、ロッドインテグレータレンズの外観を示す平面図、(Ｂ)は、斜視図である。図６(Ａ)に示すように、第１ロッドインテグレータレンズ１０は、光が入射する入射面、入射した光を反射して光の進行方向を変える反射面１２を有している。さらに、第１ロッドインテグレータレンズ１０は、強度が均一化された光を出射する出射面を有している。

第２ロッドインテグレータレンズ１１も同様に、入射面、反射面１３および出射面を有している。反射面１２，１３は、第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１の側面に、光を反射する金属の薄膜を蒸着させた鏡面で形成される。

図６(Ａ)中の２点鎖線で示すように、カラーホイルを通過して第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１に入射した光はそれぞれ、反射面１２，１３で反射され第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１の長手方向である光軸方向に進行方向が変えられる。このように、光の進行方向を変更する反射面１２，１３は、入射する光の作用により局所的に発熱する局所発熱部となる。

図６(Ｂ)に示すように、第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１は、四角形の断面形状を有している場合、第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１は、２組の互いに対向する側面を有する。第１ロッドインテグレータレンズ１０において、その１組の側面の一方の側面を第１外側面２４とする。他方の１組の側面の一方の側面を第２外側面２６とする。第１外側面２４と第２外側面２６とは、互いに隣接している。同様に第２ロッドインテグレータレンズ１１において、その１組の側面の一方の側面を第１外側面２５とし、他方の１組の側面の一方の側面を第２外側面２７とする。

図７は、本実施の形態の係るプロジェクタのベース部材を示す斜視図である。図７に示すように、ベース部材１８には、第１ロッドインテグレータレンズ１０の光軸の位置の基準となる第１基準面２８および第２基準面３０が形成されている。同様に、第２ロッドインテグレータレンズ１１の光軸の位置の基準となる第１基準面２９および第２基準面３０が形成されている。第１ロッドインテグレータレンズ１０は、第２ロッドインテグレータレンズ１１の上面に配置され、第２ロッドインテグレータレンズ１１は、第２基準面３０の上面に配置される。

また、ベース部材１８には、第１ロッドインテグレータレンズ１０の反射面１２と接する第３基準面３１および第２ロッドインテグレータレンズ１１の反射面１２と接する第３基準面３２が形成されている。

図８は、本実施の形態に係るプロジェクタのロッドインテグレータレンズを押圧固定する板状部材を示す斜視図である。図９は、本実施の形態に係るプロジェクタのロッドインテグレータレンズをベース部材１８に固定している状態を示す斜視図である。図８，９に示すように、第１ロッドインテグレータレンズ１０は、第２ロッドインテグレータレンズ１１の上面に配置された状態で、図７で示すベース部材１８の第１基準面２８および第２基準面３０に板状部材２２により押圧されて固定される。第２ロッドインテグレータレンズ１１は、図７で示すベース部材１８の第１基準面２９および第２基準面３０に板状部材２３により押圧されて固定される。

第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１が四角形の断面形状を有している場合、板状部材２２，２３は、略直角の屈曲部を有する板状部材で形成される。この場合、板状部材２２は、第１平面３８および第１平面３８と直角な第２平面３９を有する。また、板状部材２３は、第１平面４０および第１平面４０と直角な第２平面４１を有する。本実施形態では、板状部材２２，２３は、ステンレス鋼で形成されている。

板状部材２２の第１平面３８には、第１ロッドインテグレータレンズ１０の第１外側面２４を付勢する第１付勢手段として、内側に曲げられた内曲げ部３３が設けられる。第２平面３９には、第１ロッドインテグレータレンズ１０の第２外側面２６を付勢する第２付勢手段として、内側に曲げられた内曲げ部３４が設けられる。

板状部材２３の第１平面４０には、第２ロッドインテグレータレンズ１１の第１外側面２５を付勢する第１付勢手段として、内側に曲げられた内曲げ部３６が設けられる。第２平面４１には、第２ロッドインテグレータレンズ１１の第２外側面２７を付勢する第２付勢手段として、内側に曲げられた内曲げ部３７が設けられる。

本実施の形態では、板状部材２２の第１平面３８に導風板３５を形成している。導風板３５は、第１ロッドインテグレータレンズ１０の近傍に配置され、特に、局所発熱部である第１反射面１２の近傍に配置されている。このように、導風板３５を配置することにより、冷却風の少なくとも一部が第１ロッドインテグレータレンズ１０の第１反射面１２に向かうように導風される。

第１ロッドインテグレータレンズ１０の局所発熱部である第１反射面１２が高温になりすぎた場合、第１ロッドインテグレータレンズ１０から第１反射面１２である鏡面が剥離を起こし、光を光軸方向に集めることができなくなる。冷却風を第１反射面１２に向かうように導風することにより、第１反射面１２を集中的に冷却して、鏡面が剥離を起こすことを防ぐことができる。

第２ロッドインテグレータレンズ１１の局所発熱部である第２反射面１３の近傍に導風板３５を配置した場合には、冷却風を第２反射面１３に向かうように導風することにより、第２反射面１３を集中的に冷却して、鏡面が剥離を起こすことを防ぐことができる。

図８，９に示すように、板状部材２２が板状の部材で形成され、導風板３５が板状部材２２を形成する板状の部材から舌片状に形成されている。このようにした場合、板状部材２２は、１枚の板状の部材を曲げ加工のみ行なうことにより、内曲げ部３３，３４および導風板３５を形成することができる。

また、導風板３５は、板状部材２２の第１平面３８の端部に設けているが、第２平面３９の端部に設けてもよいし、第１平面３８および第２平面３９の両方の端部に設けてもよい。このようにした場合、複雑な加工が不要となり、容易に板状部材２２を形成することができる。導風板３５は、第１ロッドインテグレータレンズ１０の局所発熱部である第１反射面１２の近傍に接触していてもよい。接触させた場合、導風板３５の熱伝導性により局所発熱部の熱を分散させることができる。

図９に示すように、板状部材２２が図示しないボルトなどによりベース部材１８に固定される。板状部材２２の内曲げ部３３，３４により第１ロッドインテグレータレンズ１０は、ベース部材１８に押圧固定されて光軸の位置が決定される。

同様に、板状部材２３が図示しないボルトなどによりベース部材１８に固定される。板状部材２３の内曲げ部３６，３７により第２ロッドインテグレータレンズ１１は、ベース部材１８に押圧固定されて光軸の位置が決定される。第１ロッドインテグレータレンズ１０および第２ロッドインテグレータレンズ１１の出射面側にライトトンネル１４が配置されている。

このように、第１ロッドインテグレータレンズ１０、第２ロッドインテグレータレンズ１１およびライトトンネル１４をベース部材１８に押圧固定することにより、光軸の位置を精度良く配置することができる。また、板状部材２２に導風板３５を設けている場合には、第１ロッドインテグレータレンズ１０の局所発熱部に対して所定の位置に、導風板３５を配置することができる。そのため、冷却風を導風する向きを所定の方向とすることが容易に、かつ、安定して行なうことができる。

上記の効果は、板状部材２３に導風板３５を同様に形成した場合にも、第２ロッドインテグレータレンズ１１の局所発熱部に対して所定の位置に、導風板３５を配置することができる。よって、第１ロッドインテグレータレンズ１０および第２ロッドインテグレータレンズ１１の両方の局所発熱部に対して、効率的に冷却を行なうことが可能となる。

図１０は、本実施の形態に係るプロジェクタの導風板を示す模式図である。図１０に示すように、導風板３５が第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１の第１および第２反射面の近傍に配置されることにより、冷却風の向きを流体力学的に変えて、局所発熱部である第１および第２反射面１２，１３に向かうようにすることができる。たとえば、図１０中の矢印で示すような向きに冷却風の向きを変えることにより、局所発熱部をより効率的に冷却することができる。

冷却風の導風される向きは、導風板３５の形状および大きさなどの要因、また、収容部内におけるベース部材１８、光学部材および開口部２０の配置などにより変化するため、適宜好適な条件となるように調整することが必要である。そのため、導風板３５は、本実施の形態の形状に限られず、局所発熱部に冷却風を導風することができる形状であればよい。たとえば、円弧状またはらせん状などの形状を有していてもよい。

図１０では、導風板３５と第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１とは非接触な状態で示しているが、互いに接触していてもよい。導風板３５と第１および第２ロッドインテグレータレンズ１０，１１が接触している場合には、接触箇所において、熱が局所的に蓄積しないようにするために、接触面積を小さくすることが好ましい。

本実施の形態に係るプロジェクタでは、導風板３５を光学部材の局所発熱部の近傍に配置することにより、効率的に冷却を行なうことができる。このため、高温になると剥離などを起こす可能性のある光学部材の品質を安定して保つことができる。その結果、プロジェクタ１の光学系の品質を維持して、投射される画像の品質を安定して維持することができる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ プロジェクタ、２ 筐体、３ 投射レンズ光学系、４ 第１ランプ、５ 第２ランプ、６ 第１リフレクタ、７ 第２リフレクタ、８ 第１カラーホイル、９ 第２カラーホイル、１０ 第１ロッドインテグレータ、１１ 第２ロッドインテグレータレンズ、１２ 第１反射面、１３ 第２反射面、１４ ライトトンネル、１５ 集光レンズ系、１６ 反射鏡、１７ 光変調素子、１８ ベース部材、１９ 収容部材、２０ 開口部、２１ ファン、２２，２３ 板状部材、２４，２５ 第１外側面、２６，２７ 第２外側面、２８，２９ 第１基準面、３０ 第２基準面、３１，３２ 第３基準面、３３，３４，３６，３７ 内曲げ部、３５ 導風板、３８，４０ 第１平面、３９，４１ 第２平面。

Claims (8)

1. 入射する光の作用により局所的に発熱する局所発熱部を有する光学部材と、
   前記光学部材が配置されるベース部材と、
   前記光学部材を冷却するための冷却風を送風する送風手段と、
   前記光学部材の近傍に配置され、前記冷却風の少なくとも一部が前記局所発熱部に向かうように導風する導風手段と
   を備えるプロジェクタ。
2. 前記導風手段が、板状の部材で形成される導風板である、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記光学部材が、光が入射する入射面、入射した光を反射して光の進行方向を変える反射面、および、強度が均一化された光を出射する出射面を有するロッドインテグレータレンズであり、
   前記局所発熱部が、前記反射面である、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
4. 前記ベース部材は、前記ロッドインテグレータレンズの光軸の位置の基準となる基準面を有し、
   前記ロッドインテグレータレンズを前記ベース部材の前記基準面に押圧する押圧手段をさらに備える、請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記押圧手段に前記導風手段が設けられている、請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 前記押圧手段は、板状の部材で形成され、
   前記導風手段は、前記板状の部材の端部から舌片状に形成されている、請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記ロッドインテグレータレンズが四角形の断面形状を有して、第１外側面および該第１外側面に隣接する第２外側面を含み、
   前記第１外側面および前記第２外側面はそれぞれ、前記ロッドインテグレータレンズの互いに対向する側面の一方であり、
   前記押圧手段は、略直角の屈曲部を有する板状部材で形成され、第１平面および該第１平面と直角な第２平面を有し、
   前記第１平面には、前記第１外側面を付勢する第１付勢手段が設けられ
   前記第２平面には、前記第２外側面を付勢する第２付勢手段が設けられ、
   前記導風手段が前記第１平面の端部および前記第２平面の端部の少なくとも一方に設けられる、請求項５または６に記載のプロジェクタ。
8. 前記導風手段が、前記ロッドインテグレータレンズの前記局所発熱部の近傍に接触している、請求項３から７のいずれかに記載のプロジェクタ。

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