JP2013225018A

JP2013225018A - 投影装置

Info

Publication number: JP2013225018A
Application number: JP2012096838A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Uosaki; 哲史宇於崎; Hiroyuki Takeuchi; 宏之竹内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2013-10-31

Abstract

【課題】反射型投影素子を備えた投影装置において、オフ光による筐体内部の温度上昇を抑制することを目的とする。
【解決手段】投影装置は、開口７ａが設けられた筐体７と、筐体７の内部の開口７ａに向けてオフ光を反射するように筐体７の内部に取り付けられた反射型投影素子であるＤＭＤ素子５と、開口７ａを塞ぐように配置され、ＤＭＤ素子５が反射したオフ光を透過する光透過部材１０と、筐体７の外部に配置され、光透過部材１０を透過したオフ光を受ける受光部材２０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーンに映像を投影する投影装置に関して、特に反射型投影素子の冷却に関するものである。

市場の需要を受けて、投影装置の明るさは年々高輝度化が進んでいる。高輝度化が進むことで、投影装置内の光学的経路に配された様々な部品に投射される光が強くなる。これは高輝度化が進むことで光学的経路に配された部品の温度が上昇する傾向にあることを意味している。このような温度上昇による影響が最も懸念される部品として投影素子が挙げられる。

投影素子はユーザーが目にする映像を左右する最も重要な部品の一つである。その一方で、温度によって投影素子自身の特性や寿命が大きく変化するため、投影素子の温度上昇を抑えることは、高輝度化を図るうえで非常に重要である。

例えば、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）素子のような反射型投影素子を用いた投影装置の場合、光を利用しないとき、つまりスクリーン上に黒色を表示したいときに投影素子へ投射された光を投射レンズに取り込まれない方向に光を反射させる（以下「オフ光」と称す）。

多くの場合、筐体内に取り付けられた反射型投影素子が当該筐体の内壁に向けてオフ光を反射するため、筐体がオフ光を吸収してしまい、筐体の温度上昇が投影素子自身の温度上昇を助長するという問題があった。そこで、筐体内部の温度上昇を抑制する技術が提案されている。

筐体壁面に開口部を設け、開口部の近傍位置に受光部材を配置し、投影素子から開口部を介して受光部材に向けてオフ光を投射することで、熱が筐体に直接伝達されないようにして筐体内部の温度上昇を抑制する（例えば特許文献１，２参照）。

特開２００８−２９２９５３号公報特開２０１１−１５８８６２号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の装置では、受光部材の受光面は筐体内部に直接面しており、さらに受光部材の外側から開口部が塞がれているため、受光部材の受光面は筐体内部と同一空間に存在することになる。このため、受光部材の受光面からの輻射熱により筐体内部の雰囲気温度が上昇するという問題があり、オフ光による筐体内部の温度上昇対策としては不十分であった。

そこで、本発明は、反射型投影素子を備えた投影装置において、オフ光による筐体内部の温度上昇を抑制することを目的とする。

本発明に係る投影装置は、開口が設けられた筐体と、前記筐体内部の前記開口に向けてオフ光を反射するように前記筐体内部に取り付けられた反射型投影素子と、前記開口を塞ぐように配置され、前記反射型投影素子が反射したオフ光を透過する光透過部材と、前記筐体外部に配置され、前記光透過部材を透過した光を受ける受光部材とを備えたものである。

本発明によれば、受光部材は筐体外部に配置され、光透過部材により筐体の開口が塞がれているため、受光部材の受光面は筐体内部と同一空間には存在しない。これにより、受光部材の受光面からの輻射熱が筐体内部に伝わりにくくなり、筐体内部の温度上昇を抑制することができる。

実施の形態１に係る投影装置の構成図である。実施の形態２に係る投影装置の構成図である。前提技術による投影装置の構成図である。

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。

＜前提技術＞
先ず、本発明の前提となる技術について説明する。図３は、前提技術による投影装置の構成図である。投影装置は、スクリーンに映像を投影するプロジェクタであるものとして説明する。投影装置は、光源１と、リフレクタ１ａと、ライトパイプ２と、カラーホイール３と、ミラー４ａ，４ｂと、反射型投影素子であるＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）素子５と、投射レンズ６と、筐体７と、放熱部材３０とを備えている。

光源１は、例えば、ランプ、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、レーザー等の光を発する部材である。リフレクタ１ａは、光源１の光をライトパイプ２に向けて反射する。これにより、光源１の光の大部分はライトパイプ２に向かう。ライトパイプ２は、リフレクタ１ａが反射した光を集光しカラーホイール３へ出射する。カラーホイール３は、ライトパイプ２から出射される光を時分割で色変調させて筐体７の内部へ出射する。

ミラー４ａ，４ｂとＤＭＤ素子５は、筐体７の内部に取り付けられている。カラーホイール３から出射される光は、ミラー４ａ，４ｂの順に反射されてＤＭＤ素子５に入射される。ＤＭＤ素子５は、カラーホイール３からの出射光を時分割で画素単位オン・オフ処理することにより変調し、投射レンズ６を介してスクリーン（図示省略）に投射する。

より具体的には、ＤＭＤ素子５は、２次元的に配列された複数の微小ミラー（図示省略）と、複数の微小ミラーの直下にそれぞれ配置された複数のメモリ素子（図示省略）とを有する。複数のメモリ素子それぞれにおいてはオン・オフの設定が可能であり、複数のメモリ素子のオン・オフに応じた静電界作用が、複数の微小ミラーにそれぞれ働くことにより、複数の微小ミラーのそれぞれの傾きが制御される。

投射レンズ６は、筐体７の複数の壁のうちのＤＭＤ素子５と対向する壁に固定された鏡筒６ａを介して取り付けられている。筐体７においてオフ光が反射される領域に開口７ａが設けられ、放熱部材３０は、筐体７の外部において開口７ａを塞ぐように配置されている。筐体７は、内部に埃が侵入すると各種部品に付着し、投影映像の色付きまたは影として現れることもあり、防塵性能を高めるために密閉構造にするのが一般的である。

投射レンズ６に入射されたＤＭＤ素子５からの光はスクリーンに投射されるが、スクリーンにおいて、微小ミラーからの光が投射される部分は、カラーフィルタに応じた色が表示され、微小ミラーからの光が投射されない部分は、黒色が表示される。これにより、映像がスクリーンに表示される。つまり、映像に必要なオン光が投射レンズ６に入射され、映像に不要なオフ光が筐体７の開口７ａに向けて反射される。ここで、図において破線は光源１からの入射光およびスクリーン上へ投影されるオン光を示し、実線はスクリーンへ投影されないオフ光を示す。

また、放熱部材がオフ光を受けとめる受光部材の役割を兼ねている。前提技術では、筐体７におけるオフ光が反射される領域に開口７ａを設けて、放熱部材３０がオフ光による熱を受け止める構造となっていた。このため、オフ光により筐体７が直接温められることを抑制することはできたが、放熱部材３０の受光面からの輻射熱による筐体７の内部の温度上昇を避けることはできなかった。以上のことから、前提技術は高輝度化を図る場合において、筐体７の温度上昇対策としては不十分なものであった。本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、以下に詳細を説明する。

＜実施の形態１＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る投影装置の構成図である。なお、実施の形態１において、前提技術で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略し、また、光源１からカラーホイール３までの光学的経路はどのような構成であってもよいため、図示しないこととする。

実施の形態１に係る投影装置は、筐体７の外部に、光透過部材１０と受光部材２０と放熱部材３０とを備えている。光透過部材１０は、筐体７の開口７ａを塞ぐように配置され、ＤＭＤ素子５が反射したオフ光を透過する。受光部材２０は、筐体７の外部に配置され、光透過部材１０を透過したオフ光を受けて熱に変換する。

放熱部材３０は、受光部材２０において筐体７に対向する面と反対側の面に固定され、受光部材２０がオフ光を受けることにより生じる熱を放熱する。放熱部材３０は複数の放熱フィンを有し、放熱フィンにより放熱部材３０と受光部材２０の外気との接触面積が大きくなるため、受光部材２０に生じるオフ光による熱が効率よく放熱される。なお、放熱部材３０は省略することも可能である。

ＤＭＤ４が反射したオフ光は、光透過部材１０を透過して、筐体７の外部へ放出される。そして、筐体７の外部に設けた受光部材２０により光から熱へと変換され、受光部材２０で変換された熱が放熱部材３０により放熱される。

ここで、オフ光が透過する光透過部材１０により開口７ａを塞ぎ、筐体７の外部に受光部材２０と放熱部材３０とが配置されたことで、受光部材２０は筐体７と離隔する位置となり、また、受光部材２０の受光面は筐体７の内部と同一空間には存在しない。このため、受光部材２０の受光面からの輻射熱が筐体７の内部に伝わりにくくなる。

なお、受光部材２０はオフ光の熱変換効率を高める目的から表面は黒色であることが望ましい。また、受光部材２０で反射したオフ光が筐体７の内部に戻ると、スクリーンの投影映像に不要な光が入り込む恐れがあるため、受光部材２０の表面は艶消し、あるいは凹凸を設けるなどの戻り光対策が施されていることが望ましい。

また、放熱部材３０による放熱方法、あるいは形状などは様々な形態が考えられるが、必要に応じて冷却ファンを用いたり、放熱部材３０を受光部材２０と一体の金属部材とすることで、より一層放熱効果を高めることが可能となる。

以上のように、実施の形態１に係る投影装置では、受光部材２０は筐体７の外部に配置され、光透過部材１０により筐体７の開口７ａが塞がれているため、受光部材２０の受光面は筐体７の内部と同一空間には存在しない。これにより、受光部材２０の受光面からの輻射熱が筐体７の内部に伝わりにくくなり、筐体７の内部の温度上昇を抑制することができる。また、放熱部材２０を省略した場合にも、筐体７の内部の温度上昇抑制効果が得られるため、投影装置の小型化を図ることが可能となる。

また、受光部材２０は筐体７と離隔する位置に配置されているため、受光部材２０の受光面からの輻射熱が筐体７の内部に一層伝わりにくくなり、筐体７の内部の温度上昇をより抑制することができる。

また、受光部材２０がオフ光を受けることにより生じる熱を放熱する放熱部材３０を備えたため、受光部材２０の放熱が促進されて、筐体７の内部の温度上昇をより抑制することができる。

さらに、筐体７の開口７ａを光透過部材１０で塞ぐことで筐体７の内部の密閉性を確保でき、防塵性能が低下することを防止できる。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る投影装置について説明する。図２は、実施の形態２に係る投影装置の構成図である。なお、実施の形態２において、前提技術および実施の形態１で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。実施の形態２に係る投影装置は、受光部材２０の代わりに投影装置筐体４０を配置し、さらに放熱部材３０も省略した構成である。

投影装置筐体４０は、投影装置の強度確保およびＥＭＣ対策などのために投影装置のうちの鏡筒６ａを除く部分（開口７ａの周辺領域を含む領域）を覆う金属製の部材である。投影装置筐体４０は、装置全体において最もサイズの大きい部材であるため、放熱部材として用いることを考えた場合、最適な部材といえる。また、投影装置筐体４０の内壁は、筐体７の近傍に位置するため、ＤＭＤ５が反射したオフ光は、光透過部材１０を透過して投影装置筐体４０の内壁のうちの開口７ａ近傍の内壁で受けることが可能である。

以上のように、実施の形態２に係る投影装置では、受光部材２０の代わりに、投影装置のうちの少なくとも開口７ａの周辺領域を覆う投影装置筐体４０が配置されたため、光透過部材１０を透過したオフ光を投影装置筐体４０の内壁に当てて、受光部材２０および放熱部材３０の代わりに用いることで、投影装置筐体４０の受光面からの輻射熱が筐体７の内部に伝わりにくくなる。強度確保およびＥＭＣ対策などのための投影装置筐体４０を用いることで、受光部材２０および放熱部材３０を省略することができるため、より安価に筐体７の内部の温度上昇を抑制することができる。また、投影装置筐体４０は金属製であるため、放熱効果をより高めることが可能となる。

また、投影装置筐体４０によって十分な表面積を確保することで自然放熱のみでオフ光により生じる熱を冷却することができれば、冷却ファンの追加によるコスト、騒音を増大させることなく高輝度化への対応が可能となる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

５ＤＭＤ素子、７筐体、７ａ開口、１０光透過部材、２０受光部材、３０放熱部材、４０投影装置筐体。

Claims

開口が設けられた筐体と、
前記筐体内部の前記開口に向けてオフ光を反射するように前記筐体内部に取り付けられた反射型投影素子と、
前記開口を塞ぐように配置され、前記反射型投影素子が反射したオフ光を透過する光透過部材と、
前記筐体外部に配置され、前記光透過部材を透過したオフ光を受ける受光部材と、
を備えた、投影装置。
前記受光部材は、前記筐体と離隔する位置に配置された、請求項１記載の投影装置。
前記受光部材がオフ光を受けることにより生じる熱を放熱する放熱部材をさらに備えた、請求項１または請求項２記載の投影装置。
前記受光部材の代わりに、前記投影装置のうちの少なくとも前記開口の周辺領域を覆う投影装置筐体が配置された、請求項１記載の投影装置。
前記投影装置筐体は金属製である、請求項４記載の投影装置。