JP2013250422A - Image projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像投影装置に関し、光源からの光束を回転して反射する回転反射部材の温度低減技術に関する。 The present invention relates to an image projection apparatus, and relates to a temperature reduction technique for a rotary reflecting member that rotates and reflects a light beam from a light source.
画像投影装置が備えている投影光学系では、他の熱発生部分の冷却のように積極的に冷却はされることはないが、蛍光物質が塗布されて構成された反射部での反射の均質化と表面温度の上昇を抑えるため、回転反射部材をモータなどの駆動手段で回転させている。 The projection optical system provided in the image projection apparatus is not actively cooled unlike the cooling of other heat generating parts, but the reflection is uniform at the reflecting part formed by applying the fluorescent material. In order to suppress the increase in surface temperature and the surface temperature, the rotary reflecting member is rotated by a driving means such as a motor.
しかし、反射部での反射の均質化と表面温度の上昇を抑えるためにモータの回転速度を上げても、その効果はある一定以上にはあがらない。これは回転反射部材と空気の相対速度をあげても、ある一定以上は空気への熱伝達が進まないこと、又熱伝達された空気の移動が少ないといったことに起因している。 However, even if the rotational speed of the motor is increased in order to suppress homogenization of reflection at the reflecting portion and increase in surface temperature, the effect does not increase beyond a certain level. This is because even if the relative speed between the rotary reflecting member and the air is increased, the heat transfer to the air does not proceed beyond a certain level, and the movement of the heat transferred air is small.
画像投影装置の冷却技術としては、特許文献1−3に記載のように、画像投影装置全体を冷却するものが一般的である。 As a cooling technique for an image projection apparatus, a technique for cooling the entire image projection apparatus is generally used as described in Patent Documents 1-3.
画像投影装置においては、光源の一形態であるレーザー光源から投影光学系に必要な光線を得るため、レーザー光源からの光の反射部による反射、周波数変換を行うとき、回転反射部材の反射部の表面温度上昇に伴う反射光出力の低減という現象が生じてしまう。また、反射部の表面温度が高い状態での使用は、反射部を構成する蛍光物質の耐久性能、寿命の劣化を招いてしまい、画像投影装置の明るさ、カラー性能の安定化、装置の長寿命化にとってマイナスとなってしまう。 In the image projecting device, in order to obtain a light beam necessary for the projection optical system from a laser light source that is a form of the light source, when performing reflection and frequency conversion of light from the laser light source, The phenomenon that the reflected light output is reduced due to the rise in the surface temperature occurs. In addition, use in a state where the surface temperature of the reflecting portion is high leads to deterioration of the durability and life of the fluorescent material constituting the reflecting portion, stabilizing the brightness and color performance of the image projector, and lengthening the device. It will be negative for life extension.
本発明は、回転反射部材の冷却効率を高めることで、安定した反射光出力を得られるとともに、カラー性能の安定化、装置の長寿命化を図れる画像投影装置を提供することを、その目的とする。 It is an object of the present invention to provide an image projection apparatus that can obtain a stable reflected light output by increasing the cooling efficiency of the rotary reflecting member, as well as stabilizing the color performance and extending the life of the apparatus. To do.
上述の目的を達成するため、本発明に係る画像投影装置は、複数色の光源と、複数の光源のうち、一色の光源からの光束が反射物質で構成されたリング状の反射部へ照射されることで周波数変調する回転反射部材と、回転反射部材を回転駆動する駆動手段を備え、回転反射部材における、回転反射部材の回転中心と反射部との間に配置され、画像生成時に駆動手段が回転したときに発生する空気を反射部に案内する案内部を有することを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, an image projection apparatus according to the present invention irradiates a ring-shaped reflection unit made of a reflective material with a light source of one of a plurality of colors and a light source of one color among the plurality of light sources. A rotary reflecting member that modulates the frequency by this, and a driving unit that rotationally drives the rotary reflecting member. The rotating reflecting member is disposed between the rotation center of the rotating reflecting member and the reflecting portion, and the driving unit is used when generating an image. It has the guide part which guides the air which generate | occur | produces when it rotates to a reflection part.
本発明によれば、光源からの光束を反射部で反射して周波数変調する回転反射部材における、回転反射部材の回転中心と反射部との間に、画像生成時に駆動手段が回転したときに発生する空気を反射部に案内する案内部配置してので、駆動手段の回転に伴い発生した送風が反射部に案内部によって案内され、回転反射部材の回転による空気面の移動以外に送風による空気の移動が反射部に加えられるので、回転反射部材の冷却効率を高めることできる。このため、画像投影装置において、安定した反射光出力を得られるとともに、カラー性能の安定化、装置の長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, in the rotary reflection member that modulates the frequency by reflecting the light beam from the light source by the reflection unit, the error occurs when the drive unit rotates between the rotation center of the rotary reflection member and the reflection unit. Since the guide part is arranged to guide the air to be reflected to the reflection part, the air blown along with the rotation of the driving means is guided to the reflection part by the guide part, and in addition to the movement of the air surface due to the rotation of the rotary reflection member, Since the movement is applied to the reflecting portion, the cooling efficiency of the rotating reflecting member can be increased. For this reason, in the image projection apparatus, a stable reflected light output can be obtained, the color performance can be stabilized, and the life of the apparatus can be extended.
本発明は、光源からの光束の周波数変換を行う、蛍光物質で反射部が構成された回転反射手段の反射部の表面温度の上昇による反射光出力の低下を低減するものである。以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 The present invention reduces the decrease in the reflected light output due to the increase in the surface temperature of the reflecting portion of the rotary reflecting means in which the reflecting portion is made of a fluorescent material that converts the frequency of the light beam from the light source. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示す画像投影装置100は、複数の光源としてレーザー光源(LED)を使用した投影光学系を備えている。符号1はLEDで構成されていて、光の3原色のうちの1色の光束を放射する光源を示す。光源1には、各光源1からの光束を集光して出射する集光レンズ2が対向配置されている。集光レンズ2で集光して出射された光束は、集光レンズ2と対向配置された拡散反射板3、反射ミラー7を通過し、反射、波長変換部を構成する反射回転部材となる反射回転板ホイール11の手前に配置された結像レンズ8,9により反射回転板ホイール11上に照射される。反射回転板ホイール11は、反射物質(蛍光物質)で構成された反射部11aを備えている。結像レンズ8,9を通過して反射回転板ホイール11に案内された光束は、反射部11aで反射されることで、その周波数が変更される。
An
周波数を変更された光束は、再び結像レンズ8,9を通り、反射ミラー7と並列された反射ミラー12の方向に反射され、反射ミラー12においても反射され、光量均一化手段となるロッドインテグレーター16の方向に進む。
The light flux whose frequency has been changed passes through the
光の3原色のうちの残りの2色の光源となるレーザー光源(LED)としての光源4、15からの光束は、それぞれ照射方向に配置された集光レンズ5,6及び集光レンズ13,14でそれぞれ集光され、反射ミラー12の方向に進む。光源4の光は、反射ミラー12により反射されロッドインテグレーター16のロッド方向に進む。光源15の光は、反射ミラー12を通過し、同じようにロッドインテグレーター16のロッドの方向に進む。
The light beams from the
ロッドインテグレーター16に導入された各光束は、ロッドインテグレーター16内を通過することで均質化される。この均質化された光束は、その後、図示しない画像反射素子に向かい映像を作成する。図1では、ロッドインテグレーター16以降の光束の状態は省略している。
本形態では、光源1は緑色のレーザー光束を放射し、光源4は青色のレーザー光束を放射し、光源15は、赤色のレーザー光束をそれぞれ放射するものとする。
Each light beam introduced into the
In this embodiment, the
図2、図3を用いて、レーザー光束を受けて変調し、緑色の光束を反射する、反射、波長変換部の構成について説明する。
反射、波長変換部は、円板状の反射回転板ホイール11と、これを回転駆動する駆動手段となるモータ10を備えている。図1でレンズにより集光した例えば緑色のレーザー光束は、反射物質がリング状に塗布されて第1の面となる表面11Aに形成された反射部11aを有する反射回転板ホイール11に集光され、図中A点に照射されて反射される。反射回転板ホイール11は、その回転中心Oをモータ10の回転中心部となる出力軸10aに直結しており、モータ10の回転と一体的に回転動作する。反射回転板ホイール11は、耐熱性が高く、かつ熱伝導性のよい材質として、例えば、アルミやステンレスなどの金属基板、サファイアなどのガラス基板などが用いられている。
The configuration of the reflection and wavelength conversion unit that receives and modulates the laser beam and reflects the green beam will be described with reference to FIGS.
The reflection / wavelength conversion unit includes a disk-like reflection rotating
反射回転板ホイール11の表面11Aにおける、回転中心Oと反射部11aとの間の部分には、図2、図3(a)、図3(b)に示すように、画像生成時にモータ10が回転したときに発生する空気を反射部11aに案内する案内部となる複数の凸状のフィン20が配置されている。各フィン20は、表面11A上を回転放射状に反射部11aに向かって延びていて、反射回転板ホイール11と一体的に形成されている。無論形状等による加工上の制約を受ける場合には、反射回転板ホイール11と各フィン20とは個別に形成したのち、一体化するようにしてもよい。
As shown in FIGS. 2, 3 (a), and 3 (b), the
このため、反射回転板ホイール11は、図3(b)に示すように、モータ10が回転すると、各フィン20の湾曲形状により回転中心O側の空気が外周側に押し出されて外周側に位置する反射部11aに案内される気流F1が発生するように構成されている。
For this reason, as shown in FIG. 3B, when the
回転中心Oと反射部11aには、各フィン20全体を覆うようにカバー部材21が設けられている。このカバー部材21には、有底筒状形状を成し、カバー部材内にカバー外部から空気を導入する導入部となる吸入口22が、反射回転板ホイール11の回転中心Oの延線上に位置する有底面21aの部位に、モータ10の軸方向に貫通して形成されている。このカバー部材21には、カバー内の空気を反射部11aの特定の部位に向かって放出する放出部となる排出穴23が形成されている。
A
本形態において、反射部11aの特定の部位とは、図3に示すように、レーザー光束が照射されて反射されるA点とする。排出穴23は、空気がA点に指向するように、カバー部材21の径方向に位置する壁面21bに形成されている。排出穴23は、反射部11aにおける光源1からのレーザー光束の反射部近傍を集中して冷却できるように、反射部11aにおける特定の部位であるA点と対向し、排出穴23からの空気の排出領域B内にA点が位置するように、カバー部材21に形成されて反射回転板ホイール11に設けられている。
In this embodiment, the specific portion of the reflecting
本形態において、カバー部材21は、排出穴23が形成される壁面21bの部分を、レーザー光束が照射されるA点を避けて外周方向に出っ張るように形成されている。そして排出口23は、空気の排出領域B内にA点が位置するように、この出っ張り部の端部に形成されていて、反射回転板ホイール11の回転方向から空気をA点に吹きつける構成とされている。
In this embodiment, the
このような構成により、モータ10が回転すると、図3(b)に示すように、その回転に伴いカバー部材の21の内部には外部からの空気が空気流Fとして吸入口22が吸入される。吸入口22から吸引された空気は、各フィン20の湾曲形状により気流F1となって反射部11aに案内されるので、反射部11a及び反射回転ホイール11が冷却される。また、反射部11aに向かって流れた空気は、カバー部材21内で気流F2となり、排出穴23から回転方向に送出され、レーザー光束が照射されて反射される反射部11aのA点に含む周囲を冷却することになる。
With such a configuration, when the
このため、従来のように反射回転ホイール11単独の回転による空気面の移動以外にフィン20による送風による空気の移動が反射部11aに加えられるので、反射回転ホイール11の冷却効率を高めることできる。このため、画像投影装置100において、安定した反射光出力を得られるとともに、カラー性能の安定化、装置の長寿命化を図ることができる。
For this reason, since the movement of the air by ventilation by the
図4(a)、図4(b)に示すように、複数のフィン20を有する表面11Aと反対側(モーター10側)に位置し、反射回転ホイール11の第2の面となる裏面11Bには、第2の面の表面積を増大させる放熱部となるリング形状の放熱凸部24が設けられている。本形態において、放熱凸部24は反射回転ホイール11と同質の材料で、反射回転ホイール11と一体的に形成されている。
As shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the
この放熱凸部24は、裏面11B側における反射回転ホイール11の反射部11aの領域(幅)を、自身の領域(幅)内に位置するように、裏面11Bからモータ10の方向に向かって突出していて、裏面11B側における反射回転ホイール11の空気接触面積(表面積)を増やしている。
This heat radiating
このため、反射回転ホイール11は、その回転とともに反射部11aで生じる熱を放熱凸部24から周囲に放出できるように構成されている。つまり、反射回転ホイール11の反射部11aが形成された表面11Aと反対側に位置する裏面11Bには、反射部11aや反射回転ホイール11全体を冷却するための放熱部が配置されることになる。よって、反射部11aの冷却は、放熱凸部24と反射回転ホイール11全体からの放熱により主に冷却されるとともに、反射部11aにおけるA点近傍はモータ10の回転中は排出穴23から常に排出される空気流によって冷却することができる。つまり、駆動モータ10が回転することで、反射回転ホイール11の回転中心周りで集められて吸入口22が吸入される圧縮空気がカバー部材21の内部で反射回転ホイール11の反射部11aに向けて送風され、反射部11aの表面温度を下げることができる。
For this reason, the
図5、図6(a)、図6(b)を用いて、反射、波長変換部に設けるカバー部材と放出部の別な形成について説明する。図5、図6(a)、図6(b)に示す反射、波長変換部の構成は、基本的には図2、図3(a)、図3(b)に示した波長変換部の構成の構成と類似している。両者の違いは、図5、図6(a)、図6(b)に示す構成では、カバー部材の形状と、このカバー内の空気を反射部11aの特定の部位に向かって放出する放出部となる排出穴の設置形態とが異なっている。このため、本形態のカバー部材には符合121を付し、排出穴には符号123を付して、先に説明したカバー部材21と排出穴23と区別し、それ以外の構成部材については、図2、図3(a)、図3(b)で使用した符号と説明を流用するものとする。
With reference to FIGS. 5, 6A, and 6B, another formation of the cover member and the emission portion provided in the reflection and wavelength conversion portion will be described. The configuration of the reflection / wavelength converter shown in FIGS. 5, 6 (a), and 6 (b) is basically the same as that of the wavelength converter shown in FIGS. 2, 3 (a), and 3 (b). The configuration is similar to the configuration. The difference between the two is that, in the configurations shown in FIGS. 5, 6A, and 6B, the shape of the cover member and the discharge portion that discharges air in the cover toward a specific portion of the
図5、図6(a)、図6(b)において、反射回転板ホイール11の回転中心Oと反射部11aには、各フィン20全体を覆うようにカバー部材121が設けられている。このカバー部材121には、有底筒状形状を成し、カバー部材内にカバー外部から空気を導入する導入部となる吸入口22が、反射回転板ホイール11の回転中心Oの延線上に位置する有底面121aの部位に、モータ10の軸方向に貫通して形成されている。このカバー部材121には、カバー内の空気を反射部11aの特定の部位に向かって放出する放出部となる排出穴123が形成されている。
In FIG. 5, FIG. 6 (a), FIG. 6 (b), a
反射部11aの特定の部位とは、図5、図6(b)に示すように、レーザー光束が照射されて反射されるA点とする。排出穴123は、空気がA点に指向するように、カバー部材121の径方向に位置する壁面121bに形成されている。すなわち、排出穴123は、反射部11aにおける光源1からのレーザー光束の反射部近傍を集中して冷却できるように、反射部11aにおける特定の部位であるA点と対向し、排出穴123からの空気の排出領域B内にA点が位置するように、カバー部材121に形成されて反射回転板ホイール11に設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6B, the specific portion of the reflecting
本形態において、排出口123は、空気の排出領域B内にA点が位置するように、壁面121bを径方向に貫通して形成されていて、反射回転板ホイール11の回転中心Oの方向から空気をA点に吹きつける構成とされている。
In this embodiment, the
このような構成により、モータ10が回転すると、図6(b)に示すように、その回転に伴いカバー部材の121の内部には外部からの空気が空気流Fとして吸入口22が吸入される。吸入口22から吸引された空気は、各フィン20の湾曲形状により気流F1となって反射部11aに案内されるので、反射部11a及び反射回転ホイール11が冷却される。また、反射部11aに向かって流れた空気は、カバー部材121内で気流F2となり、排出穴123から外方向に放出され、レーザー光束が照射されて反射される反射部11aのA点に含む周囲を冷却することになる。
With such a configuration, when the
このため、従来のように反射回転ホイール11単独の回転による空気面の移動以外にフィン20による送風による空気の移動が反射部11aに加えられるので、反射回転ホイール11の冷却効率を高めることできる。このため、画像投影装置100において、安定した反射光出力を得られるとともに、カラー性能の安定化、装置の長寿命化を図ることができる。
For this reason, since the movement of the air by ventilation by the
図4に示す形態では、反射回転ホイール11の裏面11Bに形成した放熱部をリング形状としたが、このような形状に限定されるものではなく、例えば図7(a)に示すように、裏面11Bからモータ10側に突出するようにリング形状の放熱部24を、同一中心を持つ多重(ここでは二重)に配置して設けてもよい。また、反射回転ホイール11の回転に支障がければ、図7(b)に示すように、裏面11Bからモータ10側に突出するように不連続なピン形状とした放熱部124としてもよいし、あるいは図7(c)に示すように、裏面11Bからモータ10側に突出するように断続的なリブ形状の放熱部224として構成してもよい。
In the form shown in FIG. 4, the heat radiating portion formed on the
1,4,15 光源
10 駆動手段
11 回転反射部材
11a 反射部
20 案内部(凸状のフィン)
21、121 カバー部材
22 導入部
23、123 放出部
24、124,224 放熱部
100 画像投影装置
O 回転反射部材の回転中心
1, 4, 15
21, 121
Claims (7)
前記回転反射部材を回転駆動する駆動手段を備え、
前記回転反射部材における、前記回転反射部材の回転中心と前記反射部との間に配置され、画像生成時に前記駆動手段が回転したときに発生する空気を前記反射部に案内する案内部を有することを特徴とする画像投影装置。 A light source of a plurality of colors, and a rotary reflecting member that modulates the frequency by irradiating a light beam from the light source of one color among the plurality of light sources onto a ring-shaped reflection unit made of a reflective material;
Drive means for rotating the rotary reflecting member;
The rotating reflection member includes a guide unit that is disposed between the rotation center of the rotation reflection member and the reflection unit and guides air generated when the driving unit rotates during image generation to the reflection unit. An image projection apparatus characterized by the above.
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