JP2012198401A - プロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】光学素子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、冷却流体により光学素子361を冷却する冷却装置を備える。冷却装置は、冷却流体を吐出し、光学素子361の表面に沿ってレイノルズ数が300000以上となる流速で流通させる吐出手段を備える。そして、光学素子361の表面に沿って流通する冷却流体に乱流を生じさせ、当該冷却流体により光学素子361を冷却する。
【選択図】図6
【解決手段】プロジェクター1は、冷却流体により光学素子361を冷却する冷却装置を備える。冷却装置は、冷却流体を吐出し、光学素子361の表面に沿ってレイノルズ数が300000以上となる流速で流通させる吐出手段を備える。そして、光学素子361の表面に沿って流通する冷却流体に乱流を生じさせ、当該冷却流体により光学素子361を冷却する。
【選択図】図6
Description
本発明は、プロジェクターに関する。
従来、プロジェクターにおいて、液晶パネルや偏光板等の光学素子を冷却する冷却装置を備えた構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の冷却装置は、一対のシロッコファンと、一対のシロッコファンから吐出された空気を光学素子の下方側に導くダクトとを備える。
そして、一対のシロッコファンから吐出された空気は、ダクトを介して、下方側から上方側に向けて光学素子の表面に沿って流通し、当該光学素子を冷却する。
特許文献1に記載の冷却装置は、一対のシロッコファンと、一対のシロッコファンから吐出された空気を光学素子の下方側に導くダクトとを備える。
そして、一対のシロッコファンから吐出された空気は、ダクトを介して、下方側から上方側に向けて光学素子の表面に沿って流通し、当該光学素子を冷却する。
しかしながら、特許文献1に記載の冷却装置では、ダクトから光学素子に向うまでに空気の流速が低下し、当該流速の低い空気が光学素子の表面に沿って流通する恐れがある。
光学素子の表面に沿って流通する空気の流速が低い場合には、当該空気は、所謂、層流(乱れを含まない流れ)の状態で光学素子の表面に沿って流通する。
また、光学素子の表面には、空気の粘性の影響により、所謂、速度境界層(流体の流速の変化が激しい薄い層の領域(表面で流速がゼロ))が存在する。
そして、上記のように層流の状態で光学素子の表面に沿って空気が流通した場合には、光学素子の表面の速度境界層により、流通する空気と光学素子との間で熱交換が良好に行われないこととなる。
したがって、光学素子を効果的に冷却することが難しい、という問題がある。
光学素子の表面に沿って流通する空気の流速が低い場合には、当該空気は、所謂、層流(乱れを含まない流れ)の状態で光学素子の表面に沿って流通する。
また、光学素子の表面には、空気の粘性の影響により、所謂、速度境界層(流体の流速の変化が激しい薄い層の領域(表面で流速がゼロ))が存在する。
そして、上記のように層流の状態で光学素子の表面に沿って空気が流通した場合には、光学素子の表面の速度境界層により、流通する空気と光学素子との間で熱交換が良好に行われないこととなる。
したがって、光学素子を効果的に冷却することが難しい、という問題がある。
本発明の目的は、光学素子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、冷却流体により光学素子を冷却する冷却装置を備えたプロジェクターであって、前記冷却装置は、前記冷却流体を吐出し、前記光学素子の表面に沿ってレイノルズ数が300000以上となる流速で流通させる吐出手段を備えることを特徴とする。
ここで、冷却流体とは、空気に限らず、液体等も含むものである。
ここで、冷却流体とは、空気に限らず、液体等も含むものである。
ところで、平板表面に沿って冷却流体を流通させる場合、当該冷却流体の流速をレイノルズ数が300000以上となる流速に設定すると、当該冷却流体は、所謂、乱流(乱れを含む流れ)の状態で平板表面に沿って流通する。
本発明では、冷却装置は、上述した吐出手段を備える。言い換えれば、吐出手段は、冷却流体を吐出し、乱流の状態で光学素子の表面に沿って流通させる。
そして、光学素子の表面に沿って乱流の状態で冷却流体が流通した場合には、光学素子の表面に存在する速度境界層を破壊する、あるいは、速度境界層を薄くすることができる。
すなわち、光学素子の表面の速度境界層を破壊する、あるいは、速度境界層を薄くすることで、流通する空気と光学素子との間で熱交換を良好に行わせることができ、光学素子を効果的に冷却できる。
本発明では、冷却装置は、上述した吐出手段を備える。言い換えれば、吐出手段は、冷却流体を吐出し、乱流の状態で光学素子の表面に沿って流通させる。
そして、光学素子の表面に沿って乱流の状態で冷却流体が流通した場合には、光学素子の表面に存在する速度境界層を破壊する、あるいは、速度境界層を薄くすることができる。
すなわち、光学素子の表面の速度境界層を破壊する、あるいは、速度境界層を薄くすることで、流通する空気と光学素子との間で熱交換を良好に行わせることができ、光学素子を効果的に冷却できる。
本発明のプロジェクターでは、前記冷却流体は、空気であることが好ましい。
ところで、空気は、液体に比較して、動粘性係数が小さいものである。
そして、例えば、レイノルズ数が300000となる流速として、冷却流体の動粘性係数が小さい場合(冷却流体が空気の場合)と、大きい場合(冷却流体が液体の場合)とを比較した場合、動粘性係数が小さい場合の方が大きい場合よりも低い流速となる。すなわち、空気は、液体に比較して、流速が低くても乱流となり易いものである。
また、冷却流体の動粘性係数が小さい場合の方が大きい場合よりも、光学素子の表面に存在する速度境界層が薄くなるものである。
したがって、冷却流体として液体を利用する場合と比較して、光学素子の表面に沿って流通させる空気の流速を低くしても乱流を生じさせることができ、かつ、速度境界層を薄くして流通する空気と光学素子との熱交換を良好に行わせることができる。
すなわち、吐出手段(ポンプあるいはファン)としてそれほど性能の高い装置を必要としない。
ところで、空気は、液体に比較して、動粘性係数が小さいものである。
そして、例えば、レイノルズ数が300000となる流速として、冷却流体の動粘性係数が小さい場合(冷却流体が空気の場合)と、大きい場合(冷却流体が液体の場合)とを比較した場合、動粘性係数が小さい場合の方が大きい場合よりも低い流速となる。すなわち、空気は、液体に比較して、流速が低くても乱流となり易いものである。
また、冷却流体の動粘性係数が小さい場合の方が大きい場合よりも、光学素子の表面に存在する速度境界層が薄くなるものである。
したがって、冷却流体として液体を利用する場合と比較して、光学素子の表面に沿って流通させる空気の流速を低くしても乱流を生じさせることができ、かつ、速度境界層を薄くして流通する空気と光学素子との熱交換を良好に行わせることができる。
すなわち、吐出手段(ポンプあるいはファン)としてそれほど性能の高い装置を必要としない。
本発明のプロジェクターでは、当該プロジェクターは、光束を透過させる透光性基板を備え、前記冷却装置は、枠状の光学素子保持部を備え、前記光学素子保持部の内部には、前記透光性基板及び前記光学素子が互いに隙間を空けた状態で収納され、前記透光性基板及び前記光学素子との間で所定の空間が形成され、前記光学素子保持部には、前記空間の外部と前記空間とを連通する2つの連通部が形成され、前記吐出手段から吐出された前記冷却流体は、前記連通部を介して前記空間に流入されることが好ましい。
本発明では、吐出手段からの冷却流体は、連通部を介して、上述したように透光性基板及び光学素子が収納されることで光学素子保持部内部に形成される空間に流入される。
このことにより、透光性基板及び光学素子の隙間を小さくすることで、空間の流路断面積を小さくすることができ、吐出手段の性能をそれほど高くしなくても、光学素子の表面に沿って流通する冷却流体(空間に流入した冷却流体)の流速を高くすることができる。
このことにより、透光性基板及び光学素子の隙間を小さくすることで、空間の流路断面積を小さくすることができ、吐出手段の性能をそれほど高くしなくても、光学素子の表面に沿って流通する冷却流体(空間に流入した冷却流体)の流速を高くすることができる。
本発明のプロジェクターでは、前記冷却装置は、内部に前記冷却流体を流通可能とする複数の流体循環部材を備え、前記複数の流体循環部材は、前記吐出手段及び前記2つの連通部間に接続され、前記冷却流体を前記吐出手段から前記光学素子保持部を介して再度、前記吐出手段に戻す環状の流路を形成することが好ましい。
本発明では、複数の流体循環部材にて吐出手段及び光学素子保持部の2つの連通部が接続されることで環状の流路が形成され、冷却流体は、環状の流路に沿って循環する。
このことにより、冷却流体を略密閉された環状の流路に沿って循環させることができ、外部から塵埃等が冷却流体に混入し、光学素子の表面に付着する等の不具合を防止できる。したがって、良好な画質の投影画像を表示することができる。
本発明では、複数の流体循環部材にて吐出手段及び光学素子保持部の2つの連通部が接続されることで環状の流路が形成され、冷却流体は、環状の流路に沿って循環する。
このことにより、冷却流体を略密閉された環状の流路に沿って循環させることができ、外部から塵埃等が冷却流体に混入し、光学素子の表面に付着する等の不具合を防止できる。したがって、良好な画質の投影画像を表示することができる。
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。
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。
そして、このプロジェクター1は、図1に示すように、外装筐体2内部に収納される光学ユニット3及び冷却装置4(図2参照)を備える。
〔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。
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。
そして、このプロジェクター1は、図1に示すように、外装筐体2内部に収納される光学ユニット3及び冷却装置4(図2参照)を備える。
〔光学ユニットの構成〕
光学ユニット3は、図1に示すように、発光管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、3つの入射側偏光板35と、3つの光変調装置36と、3つの出射側偏光板37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38と、投射光学装置としての投射レンズ39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にて赤(R)、緑(G)、青(B)の3つの色光に分離される。また、分離された各色光は、各光変調装置36にてそれぞれ変調される。変調された各色光は、プリズム38にて合成されて画像となり、投射レンズ39にてスクリーンに投射される。
光学ユニット3は、図1に示すように、発光管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、3つの入射側偏光板35と、3つの光変調装置36と、3つの出射側偏光板37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38と、投射光学装置としての投射レンズ39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にて赤(R)、緑(G)、青(B)の3つの色光に分離される。また、分離された各色光は、各光変調装置36にてそれぞれ変調される。変調された各色光は、プリズム38にて合成されて画像となり、投射レンズ39にてスクリーンに投射される。
〔冷却装置の構成〕
図2は、冷却装置4の構成を模式的に示す図である。
冷却装置4は、環状の流路C(図2)に沿って冷却流体を循環させ、当該冷却流体により光変調装置36を冷却する。
本実施形態では、冷却流体として、空気を利用している。
そして、冷却装置4は、図2に示すように、光学素子保持部としての3つの光学素子保持部5と、ラジエーター6と、吐出手段としての流体吐出装置7と、複数の流体循環部材8とを備える。
複数の流体循環部材8は、内部に空気を流通可能とする管状部材で構成され、各部材5〜7を接続し、環状の流路Cを形成する。
なお、流体循環部材8による各部材5〜7の接続構造については、後述する。
図2は、冷却装置4の構成を模式的に示す図である。
冷却装置4は、環状の流路C(図2)に沿って冷却流体を循環させ、当該冷却流体により光変調装置36を冷却する。
本実施形態では、冷却流体として、空気を利用している。
そして、冷却装置4は、図2に示すように、光学素子保持部としての3つの光学素子保持部5と、ラジエーター6と、吐出手段としての流体吐出装置7と、複数の流体循環部材8とを備える。
複数の流体循環部材8は、内部に空気を流通可能とする管状部材で構成され、各部材5〜7を接続し、環状の流路Cを形成する。
なお、流体循環部材8による各部材5〜7の接続構造については、後述する。
〔光学素子保持部の構成〕
図3ないし図5は、光学素子保持部5の構造を示す図である。具体的に、図3は、光学素子保持部5を光入射側から見た斜視図である。図4は、図3のIV-IV線の断面図である。図5は、図3のV-V線の断面図である。
先ず、光学素子保持部5の構成を説明する前に、光変調装置36の構成について説明する。なお、各光変調装置36は、同様の構成であり、以下では1つの光変調装置36のみを説明する。
光変調装置36は、図4または図5に示すように、光学素子としての液晶パネル361と、透光性基板としての入射側防塵ガラスCr1と、出射側防塵ガラスCr2とを備える。
図3ないし図5は、光学素子保持部5の構造を示す図である。具体的に、図3は、光学素子保持部5を光入射側から見た斜視図である。図4は、図3のIV-IV線の断面図である。図5は、図3のV-V線の断面図である。
先ず、光学素子保持部5の構成を説明する前に、光変調装置36の構成について説明する。なお、各光変調装置36は、同様の構成であり、以下では1つの光変調装置36のみを説明する。
光変調装置36は、図4または図5に示すように、光学素子としての液晶パネル361と、透光性基板としての入射側防塵ガラスCr1と、出射側防塵ガラスCr2とを備える。
液晶パネル361は、図4または図5に示すように、ガラス等からなる一対の基板361A,361Bに電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有している。
一対の基板361A,361Bのうち、一方の基板361Aは、液晶を駆動するための駆動基板であり、具体的な図示は省略したが、複数のデータ線と、複数の走査線と、走査線及びデータ線の交差に対応して形成された画素電極と、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子とを有している。
また、他方の基板361Bは、駆動基板361Aに対して所定間隔を空けて対向配置される対向基板であり、具体的な図示は省略したが、所定の電圧Vcomが印加される共通電極を有している。
そして、駆動基板361Aは、図4または図5に示すように、対向基板361Bの外形形状よりも大きい外形形状となるように形成されている。
一対の基板361A,361Bのうち、一方の基板361Aは、液晶を駆動するための駆動基板であり、具体的な図示は省略したが、複数のデータ線と、複数の走査線と、走査線及びデータ線の交差に対応して形成された画素電極と、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子とを有している。
また、他方の基板361Bは、駆動基板361Aに対して所定間隔を空けて対向配置される対向基板であり、具体的な図示は省略したが、所定の電圧Vcomが印加される共通電極を有している。
そして、駆動基板361Aは、図4または図5に示すように、対向基板361Bの外形形状よりも大きい外形形状となるように形成されている。
入射側防塵ガラスCr1は、水晶等の熱伝導性の高い透光性材料から構成され、対向基板361Bと略同一の外形形状を有し、対向基板361Bに対して光入射側に配設される。
出射側防塵ガラスCr2は、入射側防塵ガラスCr1と同様の材料から構成され、駆動基板361Aの外形形状と略同一の外形形状を有し、駆動基板361Aの外面(光出射側の端面)に貼り付けられている。
出射側防塵ガラスCr2は、入射側防塵ガラスCr1と同様の材料から構成され、駆動基板361Aの外形形状と略同一の外形形状を有し、駆動基板361Aの外面(光出射側の端面)に貼り付けられている。
3つの光学素子保持部5は、3つの光変調装置36をそれぞれ保持するとともに、内部に空気が流入出し、当該空気により3つの光変調装置36(液晶パネル361)をそれぞれ冷却する。なお、各光学素子保持部5は、同様の構成であり、以下では1つの光学素子保持部5のみを説明する。
この光学素子保持部5は、図3ないし図5に示すように、光変調装置36が内部に収納される矩形枠形状を有する。
この光学素子保持部5は、図3ないし図5に示すように、光変調装置36が内部に収納される矩形枠形状を有する。
具体的に、光学素子保持部5において、光出射面には、図4または図5に示すように、駆動基板361Aの外形形状に対応した第1凹部51が形成されている。
また、第1凹部51の底部分には、対向基板361Bの外形形状に対応した第2凹部52が形成されている。
さらに、第2凹部52の底部分には、液晶パネル361の画像形成領域に対応して、光学素子保持部5の光入射面に貫通した開口部53が形成されている。
以上のように、光学素子保持部5は、各凹部51,52及び開口部53により光変調装置36に入射する光束の光軸に沿って貫通する枠状に形成されている。
また、第1凹部51の底部分には、対向基板361Bの外形形状に対応した第2凹部52が形成されている。
さらに、第2凹部52の底部分には、液晶パネル361の画像形成領域に対応して、光学素子保持部5の光入射面に貫通した開口部53が形成されている。
以上のように、光学素子保持部5は、各凹部51,52及び開口部53により光変調装置36に入射する光束の光軸に沿って貫通する枠状に形成されている。
そして、入射側防塵ガラスCr1は、光学素子保持部5の光出射側から、光学素子保持部5内部に挿入され、図4または図5に示すように、光入射面が第2凹部52の底部分に当接した状態で、光学素子保持部5内部に収納される。
また、液晶パネル361は、出射側防塵ガラスCr2が貼り付けられた状態で、光学素子保持部5の光出射側から、光学素子保持部5内部に挿入される。そして、液晶パネル361は、図4または図5に示すように、駆動基板361Aが第1凹部51の底部分に当接した状態で、光学素子保持部5内部に収納される。
また、液晶パネル361は、出射側防塵ガラスCr2が貼り付けられた状態で、光学素子保持部5の光出射側から、光学素子保持部5内部に挿入される。そして、液晶パネル361は、図4または図5に示すように、駆動基板361Aが第1凹部51の底部分に当接した状態で、光学素子保持部5内部に収納される。
以上のように、光学素子保持部5内部に光変調装置36が収納された状態では、図4または図5に示すように、入射側防塵ガラスCr1と、対向基板361Bとの間に隙間が形成された状態となる。
すなわち、光学素子保持部5内部には、当該隙間により、第2凹部52の側壁、入射側防塵ガラスCr1、及び対向基板361Bの間で所定の空間Arが形成される。
本実施形態では、各凹部51,52の深さ寸法や、入射側防塵ガラスCr1及び対向基板361Bの厚み寸法を適宜、設定することで、入射側防塵ガラスCr1と対向基板361B間の離間寸法は、1mm以下に設定されている。
すなわち、光学素子保持部5内部には、当該隙間により、第2凹部52の側壁、入射側防塵ガラスCr1、及び対向基板361Bの間で所定の空間Arが形成される。
本実施形態では、各凹部51,52の深さ寸法や、入射側防塵ガラスCr1及び対向基板361Bの厚み寸法を適宜、設定することで、入射側防塵ガラスCr1と対向基板361B間の離間寸法は、1mm以下に設定されている。
また、光学素子保持部5において、下方側の端部における左右方向の略中央部分の位置には、図3または図4に示すように、下方側に向けて突出する連通部としての流入部54が形成されている。
流入部54は、図4または図5に示すように、光学素子保持部5外部と第2凹部52とを連通する部分であり、光学素子保持部5内部に光変調装置36が収納された状態では、光学素子保持部5外部と空間Arとを連通する。
さらに、光学素子保持部5において、上方側の端部における左右方向の略中央部分の位置には、図3または図4に示すように、流入部54と同様の連通部としての流出部55が形成されている。
流入部54は、図4または図5に示すように、光学素子保持部5外部と第2凹部52とを連通する部分であり、光学素子保持部5内部に光変調装置36が収納された状態では、光学素子保持部5外部と空間Arとを連通する。
さらに、光学素子保持部5において、上方側の端部における左右方向の略中央部分の位置には、図3または図4に示すように、流入部54と同様の連通部としての流出部55が形成されている。
〔ラジエーターの構成〕
ラジエーター6は、環状の流路Cに沿って循環する空気の熱を放熱する部分である。
このラジエーター6は、具体的な図示は省略したが、複数回、折れ曲がって蛇行するように形成された管状部材と、当該管状部材が貫通され、当該管状部材と熱伝達可能に接続する複数のフィン状部材とで構成されている。
すなわち、管状部材内部を空気が流通する際に、当該空気の熱が管状部材及び複数のフィン状部材を介して外部に放熱される。
ラジエーター6は、環状の流路Cに沿って循環する空気の熱を放熱する部分である。
このラジエーター6は、具体的な図示は省略したが、複数回、折れ曲がって蛇行するように形成された管状部材と、当該管状部材が貫通され、当該管状部材と熱伝達可能に接続する複数のフィン状部材とで構成されている。
すなわち、管状部材内部を空気が流通する際に、当該空気の熱が管状部材及び複数のフィン状部材を介して外部に放熱される。
〔流体吐出装置の構成〕
流体吐出装置7は、ポンプやファン等で構成され、空気を吸入及び吐出し、環状の流路Cに沿って空気を循環させる部分である。
具体的には、後述するが、流体吐出装置7は、光学素子保持部5内部の空間Arに流入した空気が乱流の状態で空間Arを流通するように、空気を吸入及び吐出する。
流体吐出装置7は、ポンプやファン等で構成され、空気を吸入及び吐出し、環状の流路Cに沿って空気を循環させる部分である。
具体的には、後述するが、流体吐出装置7は、光学素子保持部5内部の空間Arに流入した空気が乱流の状態で空間Arを流通するように、空気を吸入及び吐出する。
〔流体循環部材による接続構造〕
次に、流体循環部材8による各部材5〜7の接続構造について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、図2に示すように、3つの光学素子保持部5のうち、R色光側の光変調装置36を保持する光学素子保持部をR側光学素子保持部5R、G色光側の光変調装置36を保持する光学素子保持部をG側光学素子保持部5G、B色光側の光変調装置36を保持する光学素子保持部をB側光学素子保持部5Bとする。
流体循環部材8は、図2に示すように、第1〜第5流体循環部材8A〜8Eの5本で構成されている。
次に、流体循環部材8による各部材5〜7の接続構造について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、図2に示すように、3つの光学素子保持部5のうち、R色光側の光変調装置36を保持する光学素子保持部をR側光学素子保持部5R、G色光側の光変調装置36を保持する光学素子保持部をG側光学素子保持部5G、B色光側の光変調装置36を保持する光学素子保持部をB側光学素子保持部5Bとする。
流体循環部材8は、図2に示すように、第1〜第5流体循環部材8A〜8Eの5本で構成されている。
具体的に、第1流体循環部材8Aは、流入側が流体吐出装置7の吐出側に接続され、流出側がラジエーター6の前記管状部材の一端に接続される。
第2流体循環部材8Bは、流入側がラジエーター6の前記管状部材の他端に接続され、流出側がR側光学素子保持部5Rの流入部54に接続される。
第3流体循環部材8Cは、流入側がR側光学素子保持部5Rの流出部55に接続され、流出側がG側光学素子保持部5Gの流入部54に接続される。
第4流体循環部材8Dは、流入側がG側光学素子保持部5Gの流出部55に接続され、流出側がB側光学素子保持部5Bの流入部54に接続される。
第5流体循環部材8Eは、流入側がB側光学素子保持部5Bの流出部55に接続され、流出側が流体吐出装置7の吸入側に接続される。
第2流体循環部材8Bは、流入側がラジエーター6の前記管状部材の他端に接続され、流出側がR側光学素子保持部5Rの流入部54に接続される。
第3流体循環部材8Cは、流入側がR側光学素子保持部5Rの流出部55に接続され、流出側がG側光学素子保持部5Gの流入部54に接続される。
第4流体循環部材8Dは、流入側がG側光学素子保持部5Gの流出部55に接続され、流出側がB側光学素子保持部5Bの流入部54に接続される。
第5流体循環部材8Eは、流入側がB側光学素子保持部5Bの流出部55に接続され、流出側が流体吐出装置7の吸入側に接続される。
以上のような流体循環部材8による接続構造により、図2に示すように、流体吐出装置7〜ラジエーター6〜R側光学素子保持部5R(流入部54〜空間Ar〜流出部55)〜G側光学素子保持部5G(流入部54〜空間Ar〜流出部55)〜B側光学素子保持部5B(流入部54〜空間Ar〜流出部55)を辿り、再度、流体吐出装置7に戻る環状の流路Cが形成される。
図6は、空間Arに流入した空気の流通状態を模式的に示す図である。
ここで、空間Arに流入した空気に乱流が生じる条件は、以下に示すように定義される。
すなわち、流体の流速をu、代表長さをL、動粘性係数をνとした場合、以下の式(1)で示されるレイノルズ数Reが300000以上となると、流体の流通状態が層流から乱流に遷移することが知られている。
ここで、空間Arに流入した空気に乱流が生じる条件は、以下に示すように定義される。
すなわち、流体の流速をu、代表長さをL、動粘性係数をνとした場合、以下の式(1)で示されるレイノルズ数Reが300000以上となると、流体の流通状態が層流から乱流に遷移することが知られている。
〔数1〕
なお、本実施形態では、式(1)において、代表長さLは、図6に示すように、空間Arにおける空気の流れ方向の長さ(流入位置(流入部54)から流出位置(流出部55)までの長さ(対向基板361Bの縦方向の長さ))を意味する。
また、本実施形態では、流体として空気を利用しているため、式(1)において、動粘性係数νは、空気の動粘性係数である。
そして、本実施形態では、流体吐出装置7は、空間Arに流入した空気の流速uが、式(1)において、レイノルズ数Reが300000以上となる流速uとなるように空気を吐出する。
したがって、空間Arに流入した空気は、図6に矢印で示すように、空間Arにおいて、層流ではなく乱流の状態で入射側防塵ガラスCr1及び対向基板361Bの表面に沿って流通することとなる。
また、本実施形態では、流体として空気を利用しているため、式(1)において、動粘性係数νは、空気の動粘性係数である。
そして、本実施形態では、流体吐出装置7は、空間Arに流入した空気の流速uが、式(1)において、レイノルズ数Reが300000以上となる流速uとなるように空気を吐出する。
したがって、空間Arに流入した空気は、図6に矢印で示すように、空間Arにおいて、層流ではなく乱流の状態で入射側防塵ガラスCr1及び対向基板361Bの表面に沿って流通することとなる。
上述した実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、冷却装置4を構成する流体吐出装置7は、空気を吐出し、乱流の状態で液晶パネル361(対向基板361B)の表面に沿って流通させる。
そして、液晶パネル361の表面に沿って乱流の状態で空気が流通した場合には、液晶パネル361の表面に存在する速度境界層を破壊する、あるいは、速度境界層を薄くすることができる。
すなわち、液晶パネル361の表面の速度境界層を破壊する、あるいは、速度境界層を薄くすることで、流通する空気と液晶パネル361との間で熱交換を良好に行わせることができ、液晶パネル361を効果的に冷却できる。
本実施形態では、冷却装置4を構成する流体吐出装置7は、空気を吐出し、乱流の状態で液晶パネル361(対向基板361B)の表面に沿って流通させる。
そして、液晶パネル361の表面に沿って乱流の状態で空気が流通した場合には、液晶パネル361の表面に存在する速度境界層を破壊する、あるいは、速度境界層を薄くすることができる。
すなわち、液晶パネル361の表面の速度境界層を破壊する、あるいは、速度境界層を薄くすることで、流通する空気と液晶パネル361との間で熱交換を良好に行わせることができ、液晶パネル361を効果的に冷却できる。
また、本実施形態では、冷却流体として、液体に比較して、動粘性係数が小さいため流速が低くても乱流となり易く、液晶パネル361の表面に存在する速度境界層が薄くなる空気を利用している。
このことから、冷却流体として液体を利用する場合と比較して、液晶パネル361の表面に沿って流通させる空気の流速を低くしても乱流を生じさせることができ、かつ、速度境界層を薄くして流通する空気と液晶パネル361との熱交換を良好に行わせることができる。
したがって、流体吐出装置7としてそれほど性能の高い装置を必要としない。
このことから、冷却流体として液体を利用する場合と比較して、液晶パネル361の表面に沿って流通させる空気の流速を低くしても乱流を生じさせることができ、かつ、速度境界層を薄くして流通する空気と液晶パネル361との熱交換を良好に行わせることができる。
したがって、流体吐出装置7としてそれほど性能の高い装置を必要としない。
さらに、光学素子保持部5内部には、入射側防塵ガラスCr1及び対向基板361Bが互いに隙間を有した状態で収納されることで空間Arが形成される。そして、流体吐出装置7からの空気は、流入部54を介して空間Arに流入される。
このことにより、入射側防塵ガラスCr1及び対向基板361Bの隙間を小さくすることで、空間Arの流路断面積を小さくすることができ、流体吐出装置7の性能をそれほど高くしなくても、液晶パネル361の表面に沿って流通する空気(空間Arに流入した空気)の流速を高くすることができる。
このことにより、入射側防塵ガラスCr1及び対向基板361Bの隙間を小さくすることで、空間Arの流路断面積を小さくすることができ、流体吐出装置7の性能をそれほど高くしなくても、液晶パネル361の表面に沿って流通する空気(空間Arに流入した空気)の流速を高くすることができる。
また、流入部54が光学素子保持部5の下方側の端部における左右方向の略中心位置に設けられているので、流入部54を介して空間Arに流入した空気を、空間Ar全体に亘って流通させることができ、液晶パネル361の冷却効率を向上させることができる。
さらに、5本の流体循環部材8により環状の流路Cが形成され、空気は、環状の流路Cに沿って循環する。
このことにより、液晶パネル361を冷却するための空気を略密閉された環状の流路Cに沿って循環させることができ、外部から塵埃等が当該空気に混入し、入射側防塵ガラスCr1や対向基板361Bの表面に付着する等の不具合を防止できる。
したがって、良好な画質の投影画像を表示することができる。
さらに、5本の流体循環部材8により環状の流路Cが形成され、空気は、環状の流路Cに沿って循環する。
このことにより、液晶パネル361を冷却するための空気を略密閉された環状の流路Cに沿って循環させることができ、外部から塵埃等が当該空気に混入し、入射側防塵ガラスCr1や対向基板361Bの表面に付着する等の不具合を防止できる。
したがって、良好な画質の投影画像を表示することができる。
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、冷却流体として空気を利用していたが、これに限らず、水やエチレングリコール等の液体を冷却流体として利用しても構わない。
前記実施形態では、略密閉された環状の流路Cに沿って空気を流通させていたが、これに限らず、第5流体循環部材8Eを省略した構成や、空間Arを形成せずに流体吐出装置7から直接、液晶パネル361の表面に向けて空気を送風する構成等を採用しても構わない。
前記実施形態では、冷却流体として空気を利用していたが、これに限らず、水やエチレングリコール等の液体を冷却流体として利用しても構わない。
前記実施形態では、略密閉された環状の流路Cに沿って空気を流通させていたが、これに限らず、第5流体循環部材8Eを省略した構成や、空間Arを形成せずに流体吐出装置7から直接、液晶パネル361の表面に向けて空気を送風する構成等を採用しても構わない。
前記実施形態では、本発明に係る透光性基板として入射側防塵ガラスCr1を採用し、当該入射側防塵ガラスCr1を利用して光学素子保持部5内部に空間Arを形成していたが、これに限らない。
例えば、本発明に係る透光性基板として入射側偏光板35を採用し、当該入射側偏光板35を利用して光学素子保持部5内部に空間Arを形成しても構わない。
前記実施形態において、冷却対象として液晶パネル361を採用していたが、これに限らず、偏光変換素子323、入射側偏光板35、出射側偏光板37等の他の光学素子を冷却対象としても構わない。
前記実施形態において、流入部54及び流出部55の形成位置は、前記実施形態で説明した形成位置に限らず、その他の位置に形成しても構わない。
例えば、本発明に係る透光性基板として入射側偏光板35を採用し、当該入射側偏光板35を利用して光学素子保持部5内部に空間Arを形成しても構わない。
前記実施形態において、冷却対象として液晶パネル361を採用していたが、これに限らず、偏光変換素子323、入射側偏光板35、出射側偏光板37等の他の光学素子を冷却対象としても構わない。
前記実施形態において、流入部54及び流出部55の形成位置は、前記実施形態で説明した形成位置に限らず、その他の位置に形成しても構わない。
前記実施形態において、冷却装置4を構成する各部材5〜7の配設順序は、前記実施形態で説明した順序に限らず、その他の順序で配設しても構わない。
前記実施形態では、液晶パネル361は、3つ設けられていたが、その数は3つに限らず、1つ、2つ、あるいは、4つ以上であっても構わない。
前記実施形態において、光変調装置としては、透過型または反射型の液晶パネルの他、マイクロミラーを用いたデバイス等、液晶以外の光変調装置を採用しても構わない。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクターの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対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。
前記実施形態では、液晶パネル361は、3つ設けられていたが、その数は3つに限らず、1つ、2つ、あるいは、4つ以上であっても構わない。
前記実施形態において、光変調装置としては、透過型または反射型の液晶パネルの他、マイクロミラーを用いたデバイス等、液晶以外の光変調装置を採用しても構わない。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクターの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対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・・・光学素子保持部、7・・・流体吐出装置(吐出手段)、8・・・流体循環部材、54・・・流入部(連通部)、55・・・流出部(連通部)、361・・・液晶パネル(光学素子)、Ar・・・空間、C・・・環状の流路、Cr1・・・入射側防塵ガラス(透光性基板)。
Claims (4)
- 冷却流体により光学素子を冷却する冷却装置を備えたプロジェクターであって、
前記冷却装置は、
前記冷却流体を吐出し、前記光学素子の表面に沿ってレイノルズ数が300000以上となる流速で流通させる吐出手段を備える
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、
前記冷却流体は、空気である
ことを特徴とするプロジェクター。 - 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、
当該プロジェクターは、
光束を透過させる透光性基板を備え、
前記冷却装置は、
枠状の光学素子保持部を備え、
前記光学素子保持部の内部には、
前記透光性基板及び前記光学素子が互いに隙間を空けた状態で収納され、前記透光性基板及び前記光学素子との間で所定の空間が形成され、
前記光学素子保持部には、
前記空間の外部と前記空間とを連通する2つの連通部が形成され、
前記吐出手段から吐出された前記冷却流体は、
前記連通部を介して前記空間に流入される
ことを特徴とするプロジェクター。 - 請求項3に記載のプロジェクターにおいて、
前記冷却装置は、
内部に前記冷却流体を流通可能とする複数の流体循環部材を備え、
前記複数の流体循環部材は、
前記吐出手段及び前記2つの連通部間に接続され、前記冷却流体を前記吐出手段から前記光学素子保持部を介して再度、前記吐出手段に戻す環状の流路を形成する
ことを特徴とするプロジェクター。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011062565A JP2012198401A (ja) | 2011-03-22 | 2011-03-22 | プロジェクター |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US10656508B2 (en) | 2018-01-30 | 2020-05-19 | Seiko Epson Corporation | Projector and operation control method |
JP2020532760A (ja) * | 2017-08-28 | 2020-11-12 | ローレンス・リバモア・ナショナル・セキュリティ・エルエルシーLawrence Livermore National Security, LLC | ガス冷却ファラデー回転子および方法 |
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US10996549B2 (en) | 2018-01-29 | 2021-05-04 | Seiko Epson Corporation | Projector with polarization element cooled with cooling liquid |
-
2011
- 2011-03-22 JP JP2011062565A patent/JP2012198401A/ja not_active Withdrawn
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