JP2011180187A - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主に光源で発生する熱は排気口から装置外部に排出される。このとき、温度の高い排気が使用者あるいは視聴者に吹き付けられることとなり不快を強いていた。この課題をコスト増、大きさ増を最小限に抑えながらも、排気風速、温度を下げることで改善する。
【解決手段】少なくとも光源１０１と、光源１０１からの光を導く集光光学系（１０４等）と、外部信号により入射光を変調可能なライトバルブ（１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ）と、投写レンズ１１４とからなる光学部と、それらを内包し、内部を冷却するための外気を取り込む吸気口１１９と、内部の熱を排出するための排気口１２８を備えた筐体とからなり、排気口１２８から間隔をおいて、風向拡散手段１３１を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は装置内の発熱を抑えるため吸気、排気を行う投写型画像表示装置において、その排熱が使用者、視聴者に当たることの改善に関するものである。

従来、投写型画像表示装置は光源からの強力光を液晶パネルやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）などの画像表示素子に集光し、この光を画像信号にあわせて変調し、この画像表示素子上の画像を拡大投射して大画面を得るものである。

ここで強力な光にさらされる画像表示素子、光源、装置電源は発熱が大きく、適当な冷却がなされないと熱によって破壊されてしまう。そのため投写型画像表示装置はファンにより外気を装置内に導入し、装置内を冷却する構成を取っている。

特に、光源として主に用いられている高圧水銀灯は、電極間にプラズマ放電を生じせしめ水銀を気化させ、そのときに発生する光を利用する。この際、両電極を包含する管球部の温度は９００度近い温度で維持できるよう冷却する必要がある。

このとき、筐体からの熱輻射以外の熱エネルギーのほとんどは排気口から排出される。一般的に大きな熱エネルギーを排出するには大量の風を吸排気する事が望ましいが、排気口面積が限られていることから、ファンによって強制的に排出することになる。結果として、熱風が筐体から勢いよく排出されることとなり、熱風排出方向に位置する人に不快感を与え、我慢を強いている。特に、近年は小型で高出力な装置が提供されておりこの問題点は顕著になってきている。

このような問題点に対して、従来から改善取り組みが提案されている。特許文献１に記載された発明では、排気口を投写レンズの投写方向に合わせることで、排気風は装置前面に吐き出される。投写方向には視聴者は近接して位置していることはないことから、上記課題について改善を図ることが出来る。

また、特許文献２に記載された発明では、排気口に設けられたルーバー部が回転出来るように構成されており、視聴者のいない方向に向けて排気する事で前記課題を解決することが出来る。

さらに、特許文献３に記載された発明では、排気ファンからの排気を導く第１のダクトと、第１のダクトよりも大きな開口を持つ第２のダクトを上流、下流に配置し、第２のダクトには一部外気が入るように構成されている。これによって、装置外に排出される排気の温度を下げることを提案されている。

特許第３３７４０１８号公報 特開２００１−３５０１９９号公報 特許第３８４６７３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、装置前面から排熱するには主な熱源である光源の近くに設けることが有利であるが、光学構成から容易ではなく対応できる装置は限られている。

また、特許文献２に記載された発明では、設置の度にルーバーの向きを最適化する必要があり、その機能を知っている人が視聴者なら最適化できるが、知らない視聴者には有意義に働かないという課題がある。

さらに、特許文献３に記載された発明では、温度は下がるが、強く排気風が視聴者に当たることには変わりなく、根本的な解決にはなっていない。

本発明にかかる投写型画像表示装置は、排気装置と、内部に隔壁が形成された筐体と、を備えた投写型表示装置であって、前記筐体には、前記排気装置の排気側近傍に形成され、かつ、前記排気装置の開口部の形状と略同等の形状であって前記隔壁に形成された第１の排気口と、前記第１の排気口から所定の間隔を有し、多数の開口の集合体であり、その開口総面積が前記第１の開口部よりも大きな面積を持つ第２の排気口と、を備えたことを特徴とする。

あるいは排気装置の排気側開口部は、排気ダクトに接続され、前記排気ダクトの排気口が第１の排気口に接続されていることを特徴とする。

上記各構成に於いて、前記筐体面の第２の排気口は、複数の開口部からなり、第１の排気口からの排気が直接吹き付ける位置に相当する部分は他の部分に比べて前記開口部の密度が同じ、あるいは、疎となるように配置されていることを特徴とする。

また、第１の排気口と第２の排気口との間に、風向拡散手段を備えたことを特徴とする。

さらに第１の排気口と風向拡散手段との間に、空間を備えていることを特徴とし、具体的には、前記風向拡散手段はウレタンフィルターである。

また、その前記風向拡散手段は脱着可能に取り付けられていることを特徴とする。

装置の排気ファンから吐出される熱風は排気ファン開口よりも大きな空間に導かれることで風圧を落とし、しかもその進行方向に配置された風向拡散手段に入射することで一部はそのまま進行方向へ、あるいは進行方向を変化させることが出来る。これにより装置からは無理なく排気を行えることで信頼性を確保しながらも、排気が強く一方向で吹き付けることが無くなることから、その排熱が使用者、視聴者へ当たっても、不快感を軽減あるいは無くすことが出来る。

実施の形態１における投写型画像表示装置の構成図 実施の形態１の第２の排気口形状第１の例を示す図 実施の形態１の第２の排気口形状第２の例を示す図 実施の形態２における投写型画像表示装置の構成図

以下、本発明にかかる投写型画像表示装置の実施の形態を図１〜図４を用いて説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１における投写型画像表示装置の構成図を図１に示す。本実施の形態１は光学構成についてのものではないので光学構成については以下に簡単に述べる。光源１０１から出射された光は反射鏡１０２により前方に出射せしめられる。光学ユニット１０３から照射される入射光は、ダイクロイックミラー１０４、１０５、全反射ミラー１０６、１０７、１０８を経て赤、緑、青の色光に分離された後、入射側偏光板１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ、出射側偏光板１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂに導かれ、外部からの入力信号（図示せず）によって強度変調せしめられる。これらの光はダイクロイック反射膜１１２Ｒ、１１２Ｂを備えた合成プリズム１１３で一光路上に合成され投写レンズ１１４に入射する。この投写レンズ１１４は液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ上の画像を筐体１１５の開口に装着された防塵ガラス１１６を通して前方に配置されたスクリーン（図示せず）に拡大投写可能に設計、設置されている。この画像表示は黒表示のためには光源１０１からの光を入射側、出射側偏光板（１０９Ｒ等、１１１Ｒ等）で吸収する必要があり、このため高温を発することになる。一方でこれら偏光板（１０９Ｒ等、１１１Ｒ等）は主に有機材料からなっているので適当な温度にまで冷却しないと変質し、制御できない画像となり使用不能に陥る。装置内にはこのほかに発光時１０００度にもなる光源の管球や、周辺の機構部品、光源１０１や画像表示のための電源１１７も自己発熱が大きく信頼性を確保するためには冷却手段が必要となる。

本実施の形態１に於いては、送風部である吸気ファン１１８によって筐体１１５の側面に設けられた吸気口１１９、防塵フィルター１２１を経て外気（比較的温度の低い空気）をセット内に導く。吸気ダクト１２０に納められた吸気ファン１１８で押し込まれた空気は前記ファン吹き出し口に密着して配置されている光学ユニットダクト１２２に導かれる。光学ユニットダクト１２２には、入射側偏光板１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ、出射側偏光板１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂの下部に相当する位置に青用開口１２３Ｂ、緑用開口１２３Ｇ、赤用開口１２３Ｒを備えている。これら開口から吹き出された空気は入射側偏光板１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ、出射側偏光板１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂの熱を奪った後、排気ファン１２４によって引き込まれる過程で、光源１０１やその周辺機構部品、電源１１７の熱をも奪う。更に言えば光源駆動回路１２５、映像信号回路（図示せず）も発熱を伴うことから同時に冷却出来るよう熱設計が成されている。

排気ファン１２４に至った空気は筐体１１５内に設けられた内壁１２７の開口である第１の排気口１２８を経て吹き出される。排気ファン１２４の排気側と第１の排気口１２８間は緩衝材１２９が設けられており、漏れる風がないように配慮されている。第１の排気口１２８を経て吹き出された温度の高い空気は、一旦空気間隔１３０に広がった後に風向拡散手段１３１を透過して筐体１１５に設けられた第２の排気口１３２を抜けて装置外へ排出されることになる。

風向拡散手段１３１は、例えば密接して配置され互いの間を空気が通るような構造の集合体である防塵フィルターである。一般的にはウレタンフィルターが多いが同機能を果たせれば他のフィルター等でもよい。

第２の排気口１３２は、熱を持った空気が抵抗少なく排出されるよう図２に示すように、第１の排気口１２８に近い部分の開口が大きく、離れるにつれて小さくする構成になっている。このように構成することで排気ファン１２４からの熱風は空気間隔１３０で広がることで風速を落とし、風向拡散手段１３１で空気の向かう方向を拡散し、最小限の抵抗で第２の排気口１３２から排出されることとなるので、第２の排気口１３２からは従来の装置のように熱風が一方向に強く排出されることなく、温度が落ち、勢いがなく空気が周囲に漏れる程度の排気となるので視聴者がその場所にいても不快な思いをせずに済むことが出来る。

また、図２に示す排気口形状では、第１の排気口１２８直前の排気が強くなるが、逆に図３に示すように第１の排気口１２８に近い部分の開口を小さく、離れるにつれて大きくする構成にすれば、より均一な排気が第２の排気口１３２から得ることも出来る。ただし、図２の構成よりも排気の空気抵抗が増えることになるので装置全体の冷却能力に余裕がある場合の使用となる。

上述のように、第２の排気口１３２は、多数の開口の集合体であり、その開口総面積は、第１の開口部よりも大きな面積を持つ。

風向拡散手段１３１は防塵フィルターの様な物ではなく複数のルーバーの集合体で構成できる。更に第２の排気口１３２は同じ開口密度の構成でも良いことは言うまでもない。また、第１の排気口１２８（又は内壁１２７）と第２の排気口１３２との間隔を大きくとることが出来れば同機能を果たすに当たって風向拡散手段１３１を必ずしも必要とはしない。

（実施の形態２）
実施の形態２における投写型画像表示装置の構成図を図４に示す。本実施の形態は光学構成についてのものではないので実施の形態１と同様にここでは割愛する。

ここで同図に示すように光源部１００の近傍に配置された排気ファン２０１には排気ダクト２０２が接続されている。排気ダクト２０２は途中曲がって構成されているため排気ダクト２０２の排気口側から見ても漏れ光が見えにくいと言う利点がある。排気ダクト２０２の排気端は、実施の形態１と同様に内壁２０３の開口である第１の排気口２０４を経て吹き出される。排気ダクト２０２の排気側と第１の排気口２０４間は緩衝材２０５が設けられており、漏れる風がないように配慮されている。第１の排気口２０４を経て吹き出された温度の高い空気は、一旦空気間隔２０６に広がった後に風向拡散手段２０７を透過して、筐体２０８に設けられた爪部２０９を介して取り付けられた第２の筐体２１０に設けられた第２の排気口２１１を抜けて装置外へ排出されることになる。ここで第２の筐体２１０は脱着可能に取り付けられており、装置を持ち運ぶ際に第２の筐体２１０を外して外形を小さくして収納性を改善することが出来る。この構成では第１の排気口２０４は第２の筐体２１０を外した場合露出する事になることから、ここにルーバーなど異物の侵入を防ぐ構造を備えることが望ましい。

以上の２つの形態の説明で明らかなように、本発明によればコスト、外形を最小限の変化で、排気の温度、風速を落とすことが可能となり、排気口前部の視聴者を不快にすることを無くすことが可能となる。

本発明は、業務用又は民生用の投写型画像表示装置に利用される。

１００ 光源部
１０１ 光源
１０２ 反射鏡
１０３ 光学ユニット
１０４、１０５ ダイクロイックミラー
１０６、１０７、１０８ 全反射ミラー
１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ 入射側偏光板
１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ 液晶パネル
１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ 出射側偏光板
１１２Ｒ、１１２Ｂ ダイクロイック反射膜
１１３ 合成プリズム
１１４ 投写レンズ
１１５、２０８ 筐体
１１６ 防塵ガラス
１１７ 電源
１１８ 吸気ファン
１１９ 吸気口
１２０ 吸気ダクト
１２１ 防塵フィルター
１２２ 光学ユニットダクト
１２３Ｂ 青用開口
１２３Ｇ 緑用開口
１２３Ｒ 赤用開口
１２４、２０１ 排気ファン
１２５ 光源駆動回路
１２７、２０３ 内壁
１２８、２０４ 第１の排気口
１２９、２０５ 緩衝材
１３０、２０６ 空気間隔
１３１、２０７ 風向拡散手段
１３２、２１１ 第２の排気口
２０２ 排気ダクト
２０９ 爪部
２１０ 第２の筐体

Claims (7)

1. 排気装置と、内部に隔壁が形成された筐体と、を備えた投写型表示装置であって、
   前記筐体には、
   前記排気装置の排気側近傍に形成され、かつ、前記排気装置の開口部の形状と略同等の形状であって前記隔壁に形成された第１の排気口と、
   前記第１の排気口から所定の間隔を有し、多数の開口の集合体であり、その開口総面積が前記第１の開口部よりも大きな面積を持つ第２の排気口と、
   を備えたことを特徴とする投写型表示装置。
2. 排気装置の排気側開口部は、排気ダクトに接続され、
   前記排気ダクトの排気口が第１の排気口に接続されていることを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
3. 第２の排気口は、複数の開口部からなり、第１の排気口からの排気が直接吹き付ける位置に相当する部分は他の部分に比べて前記開口部の密度が同じ、あるいは、疎となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
4. 第１の排気口と第２の排気口との間に、風向拡散手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
5. 第１の排気口と風向拡散手段との間に、空間を備えていることを特徴とする請求項４記載の投写型表示装置。
6. 風向拡散手段は、ウレタンフィルターであることを特徴とする請求項４記載の投写型表示装置。
7. 風向拡散手段は、脱着可能に取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の投写型表示装置。

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