JP2011209399A - プロジェクター - Google Patents

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    • G03B21/16Cooling; Preventing overheating

Abstract

【課題】光変調装置を効果的に冷却できるプロジェクターを提供する。
【解決手段】プロジェクター1は、入射光束を変調する光変調装置351と、光変調装置351にて変調された光束を投射する投射光学装置36と、光変調装置351を冷却する冷却装置とを備える。光変調装置351は、光束の入射側端面351Aが投射光学装置36の光軸OAxに略平行となるように配設されている。冷却装置は、空気を吸入して吐出する冷却ファンと、冷却ファンから吐出された空気を光軸OAxに略平行な方向に沿って流通させ、光変調装置351の側方に排出する排出部72を有するダクト7とを備える。ダクト7は、光軸OAxに直交する平面で投射光学装置36及び排出部72を切断した場合に、排出部72における切断面の上端72A及び下端72B間の第1中心CDと、光軸OAxとの各高さ位置が異なるように配設されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、プロジェクターに関する。
従来、液晶パネル等の3つの光変調装置と、各光変調装置にて変調された各色光を合成する色合成光学装置(クロスダイクロイックプリズム)と、合成光を投射する投射光学装置(投射レンズ)とを備えたプロジェクターが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のプロジェクターでは、光変調装置を冷却するために、投射光学装置のレンズ光軸に略平行となる方向に空気を吐出するように投射光学装置に近接させてシロッコファンを配設している。
そして、シロッコファンから吐出された空気は、光束の入射側端面がレンズ光軸に略平行となるように配設された光変調装置(以下、第1光変調装置)の側方に送風され、第1光変調装置の光入射側及び光出射側を流通して、第1光変調装置を冷却する。
特開2001−281613号公報
特許文献1では、投射光学装置と色合成光学装置とは、上方側からの平面視で左右方向の長さ寸法が略同一に設定されている。すなわち、投射側から見た場合に第1光変調装置が投射光学装置から外れた位置に配設されることとなるため、上述したようにシロッコファンを配設することで、シロッコファンからの空気をレンズ光軸に略平行となる方向から第1光変調装置の側方に送風できる。
しかしながら、近年では光変調装置や色合成光学装置の小型化が促進されているため、投射側から見た場合、第1光変調装置は、投射光学装置により隠された位置に配設されることとなる。このため、小型化が促進された現状では、上述したようにシロッコファンを配設しても、シロッコファンからの空気をレンズ光軸に略平行となる方向から第1光変調装置の側方に送風することはできない。
そして、シロッコファンからの空気を第1光変調装置の側方に送風するためには、上方側からの平面視でシロッコファンからの空気の吐出方向をレンズ光軸に対して所定角度、傾斜させることが考えられる。
しかしながら、上述したように吐出方向を傾斜させた場合には、第1光変調装置の側方に空気が送風されても、第1光変調装置の光入射側(色合成光学装置と第1光変調装置との間)に空気が入り込み難く、第1光変調装置の冷却効率が低下してしまう。
本発明の目的は、光変調装置を効果的に冷却できるプロジェクターを提供することにある。
本発明のプロジェクターは、入射光束を変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を投射する投射光学装置と、前記光変調装置を冷却する冷却装置とを備えたプロジェクターであって、前記光変調装置は、光束の入射側端面が前記投射光学装置の光軸に略平行となるように配設され、前記冷却装置は、空気を吸入して吐出する冷却ファンと、前記冷却ファンから吐出された空気を前記光軸に略平行な方向に沿って流通させ、前記光変調装置の側方に排出する排出部を有するダクトとを備え、前記ダクトは、前記光軸に直交する平面で前記投射光学装置及び前記排出部を切断した場合に、前記排出部における切断面の上端及び下端間の第1中心と、前記光軸との各高さ位置が異なるように配設されていることを特徴とする。
ここで、光変調装置の側方とは、光変調装置において、投射光学装置から光束が投射される投射側の端部を意味するものである。
本発明では、冷却装置を構成するダクトは、空気を投射光学装置の光軸に略平行な方向に沿って流通させて光変調装置の側方に排出する排出部の上述した第1中心と、投射光学装置の光軸との各高さ位置(例えば、外装筐体の底面部からの高さ位置)が異なるように配設されている。
このことにより、投射光学装置が光軸に沿って延びる略円柱形状であることを利用して、投射側から見て投射光学装置の斜め上方側あるいは斜め下方側の空間に排出部を配設できる。このため、第1中心と投射光学装置の光軸との各高さ位置が略一致するようにダクトを配設した構成と比較して、上方側からの平面視で投射光学装置の光軸に排出部を近付けることができる。
したがって、光変調装置等の小型化により投射側から見て光変調装置が投射光学装置により隠された位置に配設されている場合であっても、排出部を流通した後の空気を光変調装置の側方に送風することで、光変調装置の光入射側及び光出射側の双方に空気を円滑に流通させることができ、光変調装置を効果的に冷却できる。
本発明のプロジェクターでは、前記ダクトには、前記投射光学装置の外形形状に倣う側壁部が設けられていることが好ましい。
本発明では、ダクトに上述した側壁部が設けられているので、ダクトに上述した側壁部が設けられていない構成(例えば、矩形の外形形状を有する構成)と比較して、上方側からの平面視で投射光学装置の光軸に排出部をさらに近付けることができる。このため、光変調装置の光入射側に空気を良好に送り込むことができ、光変調装置をさらに効果的に冷却できる。
また、投射光学装置の外形形状に倣うようにダクトの側壁部を形成することで、ダクトにおける流路断面積を増加させることができ、光変調装置の側方に送風する空気の流量を十分に確保できる。このため、光変調装置をさらに効果的に冷却できる。
本発明のプロジェクターでは、前記冷却ファンは、空気を吐出する吐出口を前記光軸に直交する平面で切断した場合に、前記吐出口における切断面の上端及び下端間の第2中心と、前記第1中心との各高さ位置が略一致するように配設されていることが好ましい。
本発明では、冷却装置を構成する冷却ファンが上述したように配設されているので、ダクトにおいて、冷却ファンからの空気を排出部に導く部位を曲折した形状とする必要がない。すなわち、前記部位の流路を略直線状に設定できるので、前記部位での圧力損失を低減させて光変調装置の側方に送風する空気の風量を十分に確保でき、光変調装置をさらに効果的に冷却できる。
本実施形態におけるプロジェクターの内部構成を模式的に示す平面図。 本実施形態における冷却装置の構成を模式的に示す図。 本実施形態における冷却装置の構成を模式的に示す図。 本実施形態における排出部の配設位置を模式的に示す図。 本実施形態における冷却ファンの配設位置を模式的に示す図。
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクターの構成〕
図1は、プロジェクター1の内部構成を模式的に示す平面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、後述する投射レンズ36が配置される側を「前面」とし、その反対側を「背面」とする。
プロジェクター1は、画像情報に応じて光束を変調し、スクリーン(図示略)上に投射する。このプロジェクター1は、図1に示すように、外装を構成する外装筐体2と、外装筐体2内部に配設される光学ユニット3及び冷却装置4(図1では一部の構成部材(冷却ファン5)のみを図示)とを備える。
〔外装筐体の構成〕
外装筐体2は、図1に示すように、天面部(図示略)及び底面部21と、側面部22〜25(以下、前面側の側面部を前面部22、背面側の側面部を背面部23)とを備え、略直方体形状を有する。
〔光学ユニットの構成〕
光学ユニット3は、画像情報(画像信号)に応じて変調して投射するものであり、図1に示すように、背面部23に沿って延出するとともに、一端側が前面部22に向けて延出する平面視略L字形状を有する。
この光学ユニット3は、図1に示すように、光源ランプ311及びリフレクター312を有する光源装置31と、レンズアレイ321,322、偏光変換素子323、及び重畳レンズ324を有する照明光学装置32と、ダイクロイックミラー331,332、及び反射ミラー333を有する色分離光学装置33と、入射側レンズ341、リレーレンズ343、及び反射ミラー342,344を有するリレー光学装置34と、光変調装置としての3つの液晶パネル351、3つの入射側偏光板352、3つの出射側偏光板353、及び色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム354を有する光学装置35と、投射光学装置としての投射レンズ36と、これら各部材31〜35を内部に設定された照明光軸Ax上の所定位置に配設するとともに投射レンズ36を支持する光学部品用筐体37とを備える。
そして、光学ユニット3では、上述した構成により、光源装置31から出射され照明光学装置32を介した光束は、色分離光学装置33にてR,G,Bの3つの色光に分離される。また、分離された各色光は、各液晶パネル351にて画像情報に応じてそれぞれ変調される。変調された各色光は、プリズム354にて合成されて、投射レンズ36にてスクリーンに投射される。
なお、図1では、説明の便宜上、R色光側の液晶パネル351、入射側偏光板352、及び出射側偏光板353をR側部材350Rとし、G色光側及びB色光側も同様にG側部材350G及びB側部材350Bとしている。以降の図も同様である。
本実施形態では、投射レンズ36は、円筒状の鏡筒36Aを有し、その直径がプリズム354における左右方向の長さ寸法(R色光の入射側端面354R(図1)とB色光の入射側端面354B(図1)との離間寸法)よりも大きくなるように構成されている。また、投射レンズ36は、レンズ光軸OAxが照明光軸Ax(プリズム354における合成した画像を出射する出射側端面354E(図1)の略中心位置)に対して上方側にずれた位置となるように配設されている(図4参照)。すなわち、プリズム354にて合成された画像は、投射レンズ36における下方側のレンズ領域に入射し、当該下方側のレンズ領域により上方側に投射される(あおり投射)。
そして、投射レンズ36の上述した構成により、B色光側の液晶パネル351は、前面側から見て、その配設位置が投射レンズ36の配設位置に重畳し、投射レンズ36にて隠されるように配設されることとなる(図4参照)。
〔冷却装置の構成〕
図2及び図3は、冷却装置4の構成を模式的に示す図である。具体的に、図2は冷却装置4を背面上方側から見た斜視図であり、図3は図2の冷却装置4から蓋体62を取り外した図である。
冷却装置4は、図1に示すように、投射レンズ36に近接して設けられ、光学装置35に空気を送付して冷却する。この冷却装置4は、図1ないし図3に示すように、冷却ファン5と、流路形成部6(図2、図3)と、ダクト7(図2、図3)とを備える。
〔冷却ファンの構成〕
冷却ファン5は、ファン回転方向に対して前向きに曲がった複数の羽根を有する、所謂、シロッコファンで構成され、図1ないし図3に示すように、投射レンズ36に対して前面側から見て右側方に配設されている。
より具体的に、冷却ファン5は、図1ないし図3に示すように、空気を吸入する吸入口51が上方側(外装筐体2の天面部側)に向き、空気を吐出する吐出口52が前面側から見て左斜め後方に向くように(空気の吐出方向がレンズ光軸OAxに対して所定角度(例えば45°)で傾斜するように)配設されている。
なお、冷却ファン5の配設位置の詳細については、後述する。
〔流路形成部の構成〕
流路形成部6は、冷却ファン5から吐出されダクト7を介した空気を、B側部材350B、G側部材350G、及びR側部材350Rの順に流通させる。この流路形成部6は、図2または図3に示すように、本体部61と、蓋体62(図2)とを備える。
本体部61は、図2または図3に示すように、内周壁61A(図3)、外周壁61B、及び底壁61Cを有する容器状に形成されている。
内周壁61Aは、プリズム354におけるR,G,Bの各色光が入射する各入射側端面354R,354G,354B(図1、図3)を囲む平面視略U字形状を有する。
なお、具体的な図示は省略したが、内周壁61Aには、各部材350R,350G,350Bを介したR,G,Bの各色光をプリズム354に入射させるための3つの開口部が形成されている。
そして、内周壁61Aには、図3に示すように、各入射側端面354R,354G,354Bにそれぞれ対向するように、液晶パネル351及び出射側偏光板353が支持部材355を介してそれぞれ取り付けられる。
また、内周壁61Aにおける前面側の端部同士は、プリズム354における合成された画像が出射される出射側端面354E(図1、図3)を覆うように接続壁61D(図3)により接続されている。
この接続壁61Dには、プリズム354にて合成された光を通過させるための開口部61D1(図4、図5参照)が形成されている。
この接続壁61Dは、プリズム354にて合成された光のみを開口部61D1を介して通過させ、不要な光(漏れ光)を遮光して投射レンズ36に入射することを防止する機能を有している。
外周壁61Bは、内周壁61Aに対してR,G,Bの各入射側に位置し、内周壁61Aに略平行となる平面視略U字形状を有する。
なお、具体的な図示は省略したが、外周壁61Bには、各入射側偏光板352を介したR,G,Bの各色光を通過させるための3つの開口部が形成されている。
そして、外周壁61Bには、図2または図3に示すように、3つの入射側偏光板352が前記3つの開口部を閉塞するようにそれぞれ取り付けられる。
底壁61Cは、内周壁61A及び外周壁61Bの底面部21側の各端部同士を接続する。
そして、本体部61は、蓋体62により上方側が閉塞されることで、冷却ファン5から吐出されダクト7を介した空気を、平面視略U字状の流路C(図3)に沿って水平方向に流通させる。すなわち、本体部61は、平面視略U字状の流路Cに沿って、各部材350R,350G,350Bの側方から、B側部材350B、G側部材350G、R側部材350Rの順に空気を流通させる。流路Cを辿る空気は、液晶パネル351の光入射側及び光出射側を流通し、各部材350R,350G,350Bを冷却する。
〔ダクトの構成〕
ダクト7は、冷却ファン5から吐出された空気を流路形成部6内部に導入させる。このダクト7は、図2または図3に示すように、導入部71と、排出部72とが一体化された断面略矩形状の筒体で構成されている。
導入部71は、図2または図3に示すように、ダクト7外部の空気を内部に導入するための導入口7Aが冷却ファン5の吐出口52に接続し、上方側からの平面視で吐出口52からの空気の延出方向に沿って略水平方向に延出するように形成されている。
排出部72は、図2または図3に示すように、導入部71の流路下流側に接続し、上方側からの平面視で投射レンズ36のレンズ光軸OAx(図4参照)に略平行して延出するように形成されている。また、排出部72は、ダクト7内部の空気を外部に排出するための排出口(図示略)が流路形成部6におけるB側部材350Bの配設位置の前面側に接続し、流路形成部6内部に連通する。
すなわち、排出部72は、光束の入射側端面351A(図4参照)がレンズ光軸OAxに略平行する液晶パネル351(B側部材350B)の側方(液晶パネル351の前面側(投射側)の端部)に空気を送風する。
〔ダクトの配設位置〕
図4は、排出部72の配設位置を模式的に示す図である。具体的に、図4は、レンズ光軸OAxに直交する平面で投射レンズ36及び排出部72を切断した状態を前面側から見た図である。
なお、図4では、説明の便宜上、各偏光板352,353の図示を省略している。
排出部72は、図4に示すように、レンズ光軸OAxに直交する平面で投射レンズ36及び排出部72を切断した場合に、排出部72における切断面の上端72A及び下端72B間の第1中心CD及びレンズ光軸OAxの各高さ位置(底面部21からの高さ位置)が異なるように配設されている。
より具体的に、排出部72は、第1中心CDの高さ位置がレンズ光軸OAxの高さ位置に対して低くなるように配設されている。
また、排出部72は、図4に示すように、第1中心CDの高さ位置が照明光軸Ax(液晶パネル351の略中心位置)の高さ位置に対して低くなるように配設されている。
以上説明したダクト7において、前面側から見て左上方側の角隅部分には、図2ないし図4に示すように、投射レンズ36(鏡筒36A)の外形形状に倣う側壁部7Bが形成されている。
すなわち、ダクト7は、側壁部7Bが投射レンズ36の外周に当接し、投射レンズ36に対して前面側から見て右斜め下方側に密接した状態で配設されている。
〔冷却ファンの配設位置〕
図5は、冷却ファン5の配設位置を模式的に示す図である。具体的に、図5は、レンズ光軸OAxに直交する平面で冷却ファン5の吐出口52を切断した状態を前面側から見た図である。
なお、図5では、説明の便宜上、各偏光板352,353の図示を省略している。
冷却ファン5は、図5に示すように、レンズ光軸OAxに直交する平面で投射レンズ36及び吐出口52を切断した場合に、吐出口52における切断面の上端52A及び下端52B間の第2中心CF及び第1中心CDの各高さ位置が略一致するように配設されている。
したがって、冷却ファン5の吐出口52から吐出された空気は、導入部71を介して水平方向に流通し、さらに、排出部72を介してレンズ光軸OAxに略平行する方向に流通した後、B側部材350Bの側方に送風されることとなる。
上述した本実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、冷却装置4を構成するダクト7は、排出部72の第1中心CDと、レンズ光軸OAxとの各高さ位置が異なるように配設されている。
このことにより、投射レンズ36がレンズ光軸OAxに沿って延びる略円柱形状であることを利用して、前面側から見て投射レンズ36の斜め下方側の空間に排出部72を配設できる。このため、第1中心CDとレンズ光軸OAxとの各高さ位置が略一致するようにダクト7を配設した構成と比較して、上方側からの平面視でレンズ光軸OAxに排出部72を近付けることができる。
したがって、本実施形態のように前面側から見てB色光側の液晶パネル351が投射レンズ36にて隠された位置に配設されている場合であっても、排出部72を流通した後の空気をB側部材350Bの側方に送風することで、B側部材350Bを構成する液晶パネル351の光入射側及び光出射側の双方に空気を円滑に流通させることができ、当該液晶パネル351を効果的に冷却できる。
また、ダクト7に側壁部7Bが設けられているので、ダクト7に側壁部7Bが設けられていない構成(例えば、矩形の外形形状を有する構成)と比較して、上方側からの平面視でレンズ光軸OAxに排出部72をさらに近付けることができる。このため、B側部材350Bを構成する液晶パネル351の光入射側に空気を良好に送り込むことができ、当該液晶パネル351をさらに効果的に冷却できる。
さらに、投射レンズ36の外形形状に倣うようにダクト7の側壁部7Bを形成することで、ダクト7における流路断面積を増加させることができ、B側部材350Bの側方に送風する空気の流量を十分に確保できる。
また、冷却ファン5が第2中心CFと第1中心CDとの各高さ位置が略一致するように配設されているので、ダクト7において、冷却ファン5からの空気を排出部72に導く導入部71を曲折した形状とする必要がない。すなわち、導入部71内部の流路を略直線状に設定できるので、導入部71での圧力損失を低減させてB側部材350Bの側方に送風する空気の風量を十分に確保できる。
さらに、冷却ファン5の吐出方向がレンズ光軸OAxに対して所定角度で傾斜するように配設されているので、上方側からの平面視で導入部71及び排出部72間の角度を大きくすることができ、導入部71及び排出部72間での圧力損失も低減できる。
以上のようにダクト7から流路形成部6までの圧力損失が低減されるため、流路Cに沿って流通する空気の風量を十分に確保でき、全ての各部材350R,350G,350Bを効果的に冷却できる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、冷却ファン5及びダクト7により、B側部材350Bの側方に空気を送風する構成としていたが、これに限らない。
例えば、ダクト7及び冷却ファン5の配設位置を変更して、R側部材350Rの側方に空気を送風する構成としても構わない。
また、例えば、各部材350R,350G,350Bの配設位置を変更し、G側部材350Gの側方に空気を送風する構成としても構わない。
前記実施形態では、流路形成部6は、各部材350R,350G,350Bに空気を流通させるように構成されていたが、例えば、B側部材350Bのみに空気を流通させる平面視I字状に構成してもよく、あるいは、各部材350B,350Gのみに空気を流通させる平面視略L字状に構成しても構わない。
前記実施形態では、投射レンズ36のレンズ光軸OAxが照明光軸Axに対して上方側にずれた位置となるように配設された構成(あおり投射の構成)に本発明を採用したが、これに限らない。すなわち、レンズ光軸OAxが照明光軸Axと合致した構成としてもよく、このような構成に本発明を採用しても前記実施形態と同様の効果を享受できるものである。
前記実施形態では、照明光軸Axの高さ位置に対して第1中心CDの高さ位置を低い位置に設定していたが、これに限らない。例えば、照明光軸Axと第1中心CDとの各高さ位置を略一致させた構成としても構わない。
前記実施形態では、各部材350R,350G,350Bから出射されたR,G,Bの各色光を合成する構成としてクロスダイクロイックプリズム354を採用していたが、これに限らず、複数のダイクロイックミラーを用いた構成としても構わない。
前記実施形態において、プロジェクター1は、3つの液晶パネル351を備える構成としたが、本発明はこれに限らない。すなわち、1つ、2つ、あるいは、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
前記実施形態において、光変調装置としては、透過型の液晶パネルの他、反射型の液晶パネルを採用しても構わない。
前記実施形態では、フロント投射型のプロジェクターの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを備え、該スクリーンの裏面側から投射を行うリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。
本発明は、プレゼンテーションやホームシアター等に用いられるプロジェクターに利用できる。
1・・・プロジェクター、4・・・冷却装置、5・・・冷却ファン、7・・・ダクト、7B・・・側壁部、36・・・投射レンズ(投射光学装置)、52・・・吐出口、52A,72A・・・上端、52B,72B・・・下端、72・・・排出部、351・・・液晶パネル(光変調装置)、351A・・・入射側端面、CD・・・第1中心、CF・・・第2中心、OAx・・・レンズ光軸。

Claims (3)

  1. 入射光束を変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を投射する投射光学装置と、前記光変調装置を冷却する冷却装置とを備えたプロジェクターであって、
    前記光変調装置は、
    光束の入射側端面が前記投射光学装置の光軸に略平行となるように配設され、
    前記冷却装置は、
    空気を吸入して吐出する冷却ファンと、
    前記冷却ファンから吐出された空気を前記光軸に略平行な方向に沿って流通させ、前記光変調装置の側方に排出する排出部を有するダクトとを備え、
    前記ダクトは、
    前記光軸に直交する平面で前記投射光学装置及び前記排出部を切断した場合に、前記排出部における切断面の上端及び下端間の第1中心と、前記光軸との各高さ位置が異なるように配設されている
    ことを特徴とするプロジェクター。
  2. 請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
    前記ダクトには、
    前記投射光学装置の外形形状に倣う側壁部が設けられている
    ことを特徴とするプロジェクター。
  3. 請求項1または請求項2に記載のプロジェクターにおいて、
    前記冷却ファンは、
    空気を吐出する吐出口を前記光軸に直交する平面で切断した場合に、前記吐出口における切断面の上端及び下端間の第2中心と、前記第1中心との各高さ位置が略一致するように配設されている
    ことを特徴とするプロジェクター。
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