JP2012022118A

JP2012022118A - プロジェクター

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Publication number: JP2012022118A
Application number: JP2010159511A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Kadotani; 典和門谷; Yohei Sakai; 洋平酒井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: CN102338976B; JP5516168B2; US8870391B2; US20120013853A1; CN102338976A

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、開口部１１１が形成された板状の基体１１を有し、光変調装置５を色合成光学装置に対して固定するための固定部材１０を備える。光変調装置５は、開口部１１１に挿入され、光変調装置５における光入射側及び光出射側の端部が基体１１の板面からそれぞれ突出した状態で固定部材１０に固定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つの色光を３枚の液晶パネル（光変調装置）にてそれぞれ変調し、変調後の各色光をクロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）にて合成してスクリーンに向けて投射するプロジェクターが知られている。
このようなプロジェクターでは、色合成光学装置に対して光変調装置を一体に組み付けて、組立性の向上を図っている（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、色合成光学装置に対して光変調装置を固定する部材として、光を通過させる開口部を有する板状の固定部材と、色合成光学装置の光入射面に固定され、固定部材を支持する支持部材とが設けられている。
そして、光変調装置は、開口部を閉塞するように固定部材における光入射側の板面に対してネジにより固定されている。

特開２００９−８６１９５号公報

しかしながら、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、固定部材の板面に平行となる方向から光変調装置に空気を送風しても、光変調装置を効果的に冷却することが難しい、という問題がある。
具体的に、送風された空気は、光変調装置の光入射側及び光出射側に分流される。
そして、光変調装置の光入射側に分流された空気は、光変調装置における光入射側の端部に沿って流通し、光変調装置の光入射側を冷却する。
一方、光変調装置の光出射側に分流された空気は、固定部材における光出射側の板面に沿って流通することとなる。すなわち、固定部材の厚み分、光変調装置における光出射側の端部が光入射側にオフセットした位置に位置付けられているため、固定部材における光出射側の板面に沿って空気が流通しても、光変調装置における光出射側の端部に効果的に空気が送風されないこととなる。
したがって、光変調装置における光入射側の端部、及び光出射側の端部の双方に効果的に空気を送風することができず、光変調装置を効果的に冷却することが難しい。

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、複数の色光を色光毎に変調する複数の光変調装置と、前記各光変調装置にそれぞれ対向する複数の光入射面を有し前記複数の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とを備えたプロジェクターであって、開口部が形成された板状の基体を有し、前記光変調装置を前記色合成光学装置に対して固定するための固定部材を備え、前記光変調装置は、前記開口部に挿入され、前記光変調装置における光入射側及び光出射側の各端部が前記基体の板面からそれぞれ突出した状態で前記固定部材に固定されることを特徴とする。

本発明では、光変調装置は、上述したように固定部材に対して固定される。
このことにより、固定部材における基体の板面に平行となる方向から光変調装置に空気を送風した場合に、光変調装置の光入射側及び光出射側に分流された空気は、基体の板面から突出した光変調装置における光入射側及び光出射側の各端部に送風されることとなる。
したがって、固定部材により光変調装置における光入射側及び光出射側の各端部への送風量が制限されることがなく、光変調装置を効果的に冷却できる。

また、光変調装置は、固定部材の開口部に挿入された状態であるため、固定部材との接触面積（光変調装置の側端部と開口部の縁との接触面積）を大きくとることができる。このため、固定部材を金属等の熱伝導性の高い材料で構成すれば、光変調装置から固定部材に熱を効果的に伝達させることができ、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、前記固定部材は、前記基体における互いに対向する一対の端縁から前記基体の面外方向にそれぞれ起立する一対の起立部を備え、前記一対の起立部は、他方の前記起立部に向けて延出する延出部をそれぞれ備え、前記光変調装置は、前記光入射側の端部または前記光出射側の端部が前記延出部に固定されることが好ましい。
本発明では、光変調装置が上述した延出部に固定されるので、固定部材の開口部に挿入されながら安定して光変調装置を固定部材に固定することができる。

本実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す図。本実施形態における光学装置の構成を示す斜視図。本実施形態における固定部材の構成を示す斜視図。本実施形態における固定部材の構成を示す斜視図。本実施形態における固定部材に光変調装置が固定された状態を示す図。本実施形態における固定部材に光変調装置が固定された状態を示す図。本実施形態における固定部材に光変調装置が固定された状態を示す図。

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の概略構成を示す図である。具体的に、図１は、本願の要部である投射ユニット２の光学系を模式的に示した平面図である。
プロジェクター１は、画像を投射してスクリーン（図示略）上に投影画像を表示する。
このプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体（図示略）内部に収納される投射ユニット２及び冷却装置（図示略）等を備える。
投射ユニット２は、光源装置（図示略）から出射され、ダイクロイックミラー等の色分離光学装置（図示略）で分離されたＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色光をそれぞれ変調し、変調した各色光を合成して投射するものである。
この投射ユニット２は、図１に示すように、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学装置４とを備える。

〔光学装置の構成〕
図２は、光学装置４の構成を示す斜視図である。具体的に、図２は、光学装置４を投射方向とは反対側から見た斜視図である。
なお、図２では、説明の便宜上、３つの入射側偏光板６の図示を省略している。
光学装置４は、図１または図２に示すように、３つの光変調装置５と、３つの入射側偏光板６（図１）と、３つの出射側偏光板７（図１）と、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８と、３つの支持部材９（図２）と、３つの固定部材１０（図２）とを備える。

〔入射側偏光板の構成〕
３つの入射側偏光板６は、同様に構成されたものであり、図１に示すように、光学装置４において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光の光入射側にそれぞれ配設される。そして、入射側偏光板６は、入射した色光のうち、所定の直線偏光光のみを透過する。

〔光変調装置の構成〕
３つの光変調装置５は、同様に構成されたものであり、図１に示すように、各入射側偏光板６の光出射側にそれぞれ配設される。
この光変調装置５は、図２に示すように、液晶パネル５１と、パネル保持枠５２とを備える。
液晶パネル５１は、具体的な図示は省略したが、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有する。そして、液晶パネル５１は、制御装置（図示略）からの駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板６から出射された直線偏光光の偏光方向を変調する。

なお、液晶パネル５１の光入射側及び光出射側には、一対の防塵ガラス５１Ａ，５１Ｂ（図５、図６参照）が取り付けられている。
これら一対の防塵ガラス５１Ａ，５１Ｂは、熱伝導性の高い材料、例えば水晶等の透光性基板で構成されている。
本実施形態では、防塵ガラス５１Ａ，５１Ｂとして、従来用いられていた防塵ガラスに対して平面形状が略２０％程度、大きいものを採用している。

パネル保持枠５２は、金属等の熱伝導性材料から構成され、液晶パネル５１が収納される部材である。
このパネル保持枠５２は、図２に示すように、本体５２１と、規制板５２２とを備える。
本体５２１は、規制板５２２に対して光出射側に配設され、平面視略矩形形状を有する。
この本体５２１は、具体的な図示は省略したが、光入射側において、液晶パネル５１の外形形状に対応し光出射側に窪む収納凹部が形成されている。
そして、液晶パネル５１は、前記収納凹部に遊嵌状態で収納される。
また、前記収納凹部の底部分には、液晶パネル５１の画像形成領域に対応した開口部５２１Ａ（図６参照）が形成されている。
さらに、本体５２１には、前記収納凹部を囲むように、４つの固定用孔５２１Ｂが形成されている。

規制板５２２は、図２に示すように、平面視略中央部分に液晶パネル５１の画像形成領域に対応した開口部５２２Ａを有する矩形状の板体から構成される。そして、規制板５２２は、本体５２１の光入射側に取り付けられることで、前記収納凹部から光入射側への液晶パネル５１の移動を規制する。
上述した規制板５２２は、高反射性を有する材料で構成されている。そして、規制板５２２は、光変調装置５に向けて照射される色光のうち、画像形成領域（開口部５２２Ａ）から外れた色光を反射する。このように規制板５２２にて上述した色光を反射することで、光の照射による光変調装置５の温度上昇を回避している。
なお、規制板５２２としては、高反射性を有する材料で構成する他、光入射側の端面に金属等の反射膜を形成した構成を採用しても構わない。

〔出射側偏光板の構成〕
３つの出射側偏光板７は、同様に構成されたものであり、図１に示すように、各光変調装置５とプリズム８との間にそれぞれ配設される。この出射側偏光板７は、図１に示すように、光入射側に配置される第１偏光板７１と、光出射側に配置される第２偏光板７２の２体で構成される。
各偏光板７１，７２は、入射側偏光板６と同様の構成であり、入射した色光のうち、所定の直線偏光光のみを透過する。
なお、各偏光板７１，７２は、透過軸が互いに略平行となるように配置されるとともに、入射側偏光板６の透過軸と略直交するように配置される。

〔クロスダイクロイックプリズムの構成〕
プリズム８は、図１または図２に示すように、各出射側偏光板７を透過した各色光がそれぞれ入射される３つの光入射面８１を有し、入射した各色光を合成する。
このプリズム８は、４つの直角プリズムを貼り合せた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合せた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、Ｇ色光側の出射側偏光板７（７Ｇ（図１））を介したＧ色光を透過し、Ｒ，Ｂ色光側の各出射側偏光板７（７Ｒ，７Ｂ（図１））を介したＲ，Ｂ色光をそれぞれ反射する。このようにして、各色光が合成される。そして、プリズム８で合成された光束（画像）は、投射レンズ３にてスクリーンに投射される。

〔支持部材の構成〕
３つの支持部材９は、同様に構成されたものであり、熱伝導性の高い材料、例えば水晶等の透光性基板８Ａ（図２）を介してプリズム８の各光入射面８１にそれぞれ固定される。そして、支持部材９は、光変調装置５、出射側偏光板７及び固定部材１０を保持する。
この支持部材９は、図２に示すように、金属製の板体に板金加工を施すことにより形成されたものであり、板状部９１と、４つのピン９２とを備える。
板状部９１は、透光性基板８Ａに接着剤等により固定される部分であり、具体的な図示は省略したが、略中央部分に矩形状の開口部（図示略）を有する平面視略矩形板状に形成されている。
そして、第２偏光板７２は、板状部９１における光入射側の端面に接着剤等により固定される。

４つのピン９２は、板状部９１の四隅角部分から光入射側に突出する。
４つのピン９２のうち、図２中、上方側に位置する２つのピン９２Ｕは、図２中、上下方向に沿う軸を折り曲げ軸として折り曲げられることで光入射側に突出するように形成されている。
また、図２中、下方側に位置する２つのピン９２Ｄは、図２中、左右方向に沿う軸を折り曲げ軸として折り曲げられることで光入射側に突出するように形成されている。

〔固定部材の構成〕
図３及び図４は、固定部材１０の構成を示す斜視図である。具体的に、図３は固定部材１０を光入射側から見た斜視図であり、図４は固定部材１０を光出射側から見た斜視図である。
固定部材１０は、第１偏光板７１及び光変調装置５を一体化し、支持部材９を介してプリズム８の光入射面８１に固定するための部材である。
この固定部材１０は、支持部材９と同様に、金属製の板体に板金加工を施すことにより形成されたものであり、図３または図４に示すように、基体１１と、一対の起立部１２とを備える。
本実施形態では、固定部材１０の表面には、反射防止処理が施されているものである。

基体１１は、図３または図４に示すように、略中央部分に光変調装置５の平面形状に対応した矩形状の開口部１１１を有する平面視略矩形板状に形成されている。
この基体１１において、四隅角部分には、挿通用孔１１２がそれぞれ形成されている。
そして、固定部材１０は、図２に示すように、支持部材９における４つのピン９２が各挿通用孔１１２に挿通することで、支持部材９に支持される。

一対の起立部１２は、基体１１における互いに対向する一対の端縁（図３、図４中、左右方向の端縁）から光出射側（基体１１における板面の面外方向）に起立する。
これら一対の起立部１２は、図３または図４に示すように、上下方向に沿う軸を折り曲げ軸として２箇所、折り曲げられたものである。
そして、一対の起立部１２は、延出部としての各先端部分１２１が他方に向けて延出し（互いに近接し）、かつ、基体１１に平行となるように設定されている。

各先端部分１２１には、図３または図４に示すように、一方の先端部分１２１の上方側、及び他方の先端部分１２１の下方側に、それぞれネジ孔１２２が形成されている。
また、各先端部分１２１における図４中、上下方向の略中央部分には、上下方向に沿う軸を折り曲げ軸として光出射側に折り曲げられ、基体１１に平行となるように形成された偏光板支持部１２３がそれぞれ形成されている。
そして、第１偏光板７１は、各偏光板支持部１２３に跨って接着剤等により固定される。

〔固定部材に対する光変調装置の固定方法〕
次に、上述した固定部材１０に対する光変調装置５の固定方法について説明する。
図５ないし図７は、固定部材１０に光変調装置５が固定された状態を示す図である。具体的に、図５は当該状態を光入射側から見た斜視図であり、図６は当該状態を光出射側から見た斜視図であり、図７は当該状態を下方側から見た平面図である。
作業者は、図５ないし図７に示すように、固定部材１０の光入射側から光変調装置５を開口部１１１に挿入し、光変調装置５を一対の起立部１２の各先端部分１２１に当接する。
そして、作業者は、光変調装置５における４つの固定用孔５２１Ｂのうち、対角位置にある２つの固定用孔５２１Ｂに向けて光入射側から固定ネジＳ（図５、図７）を挿通し、固定部材１０における各ネジ孔１２２に螺合する。
以上のようにして光変調装置５が固定部材１０に固定される。
そして、上述した固定状態では、光変調装置５は、図７に示すように、光入射側の端部５Ａが基体１１の板面に対して光入射側に突出し、光出射側の端部５Ｂが基体１１の板面に対して光出射側に突出した状態となる。

〔冷却装置による冷却流路〕
冷却装置は、具体的な図示は省略したが、図２中、下方側から、かつ、基体１１の板面に平行となる方向から各光変調装置５に空気を送風する。
そして、光変調装置５に送風された空気Ａｒは、図７に示すように、光変調装置５の光入射側及び光出射側に分流される。
すなわち、光変調装置５の光入射側に分流された空気Ａｒは、光入射側の端部５Ａに沿って流通し、光変調装置５における光入射側や入射側偏光板６を冷却する。
一方、光変調装置５の光出射側に分流された空気Ａｒは、光出射側の端部５Ｂに沿って流通し、光変調装置５における光出射側や出射側偏光板７を冷却する。

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、光変調装置５は、開口部１１１に挿入され、光入射側及び光出射側の各端部５Ａ，５Ｂが基体１１の板面に対してそれぞれ突出した状態で固定部材１０に固定される。
このことにより、冷却装置から送風され、光変調装置５の光入射側及び光出射側に分流された空気Ａｒは、基体１１の板面から突出した光変調装置５における光入射側及び光出射側の各端部５Ａ，５Ｂに送風されることとなる。
したがって、固定部材１０により光変調装置５における光入射側及び光出射側の各端部への送風量が制限されることがなく、光変調装置５を効果的に冷却できる。

特に、本実施形態では、一対の防塵ガラス５１Ａ，５１Ｂとして、従来用いられていた防塵ガラスに対して平面形状が略２０％程度、大きいものを採用している。このため、上述した光入射側及び光出射側の各端部５Ａ，５Ｂを基体１１の板面からそれぞれ突出させる構成による効果に加えて、送風された空気と一対の防塵ガラス５１Ａ，５１Ｂとの熱交換効率も向上でき、光変調装置５をより効果的に冷却できる。

また、光変調装置５は、固定部材１０の開口部１１１に挿入された状態であるため、固定部材１０との接触面積（光変調装置５の側端部と開口部１１１の縁との接触面積）を大きくとることができる。このため、光変調装置５から固定部材１０に熱を効果的に伝達させることができ、光変調装置５をさらに効果的に冷却できる。

さらに、光変調装置５が各先端部分１２１に固定されるので、開口部１１１に挿入されながら安定して光変調装置５を固定部材１０に固定することができる。
また、一対の起立部１２により、光変調装置５の左右側端部と当該一対の起立部１２との間に冷却装置から送風された空気Ａｒ１（図７）の流路を形成できる。このため、送風された空気Ａｒ１を光変調装置５の左右側端部に沿って流通させることができ、光変調装置５を効果的に冷却できる。
さらに、固定部材１０の表面に反射防止処理が施されているので、出射側偏光板７あるいはプリズム８で反射して光変調装置５（各先端部分１２１）に向う光を、各先端部分１２１にて再度、反射して出射側偏光板７に進行させることを防止し、投影画像に迷光が入り込むことを防止できる。

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、光変調装置５は、各先端部分１２１に接続することで固定部材１０に固定されていたが、これに限らない。すなわち、開口部１１１に挿入され、光入射側及び光出射側の各端部５Ａ，５Ｂが基体１１の板面からそれぞれ突出していれば、固定部材１０への光変調装置５の固定構造は、他のいずれの固定構造を採用しても構わない。
前記実施形態では、一対の起立部１２は、基体１１に対して光出射側に突出するように形成されていたが、これに限らず、光入射側に突出するように、すなわち、図３または図４に示す固定部材１０を光入射側と光出射側とが逆向きとなるように構成しても構わない。

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、５・・・光変調装置、５Ａ・・・光入射側の端部、５Ｂ・・・光出射側の端部、８・・・クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、１０・・・固定部材、１１・・・基体、１２・・・起立部、８１・・・光入射面、１１１・・・開口部、１２１・・・先端部分（延出部）。

Claims

複数の色光を色光毎に変調する複数の光変調装置と、前記各光変調装置にそれぞれ対向する複数の光入射面を有し前記複数の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とを備えたプロジェクターであって、
開口部が形成された板状の基体を有し、前記光変調装置を前記色合成光学装置に対して固定するための固定部材を備え、
前記光変調装置は、
前記開口部に挿入され、前記光変調装置における光入射側及び光出射側の各端部が前記基体の板面からそれぞれ突出した状態で前記固定部材に固定される
ことを特徴とするプロジェクター。
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記固定部材は、
前記基体における互いに対向する一対の端縁から前記基体の面外方向にそれぞれ起立する一対の起立部を備え、
前記一対の起立部は、
他方の前記起立部に向けて延出する延出部をそれぞれ備え、
前記光変調装置は、
前記光入射側の端部または前記光出射側の端部が前記延出部に固定される
ことを特徴とするプロジェクター。