JP2016057554A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】リザーバタンクを設けた際にも小型化出来ることを可能にしたプロジェクタを提供すること。【解決手段】光源と、筺体と、該光源からの照明光を光変調して映像光を形成する光変調素子と、前記光源からの光が通過する第１の光路を偏向して該筺体の厚み方向に第２の光路を形成する第１の偏向手段と、前記第２の光路を偏向して第３の光路を形成する第２の偏向手段と、前記投射レンズを収納するための鏡筒と、前記光変調素子と熱的に接続される受熱部と、前記受熱部にて吸熱した熱を放出する放熱部と、該液状冷媒を加圧して送り出すポンプと、該液状冷媒を貯蓄するためのリザーバタンクと、を有した画像表示装置において、前記リザーバタンクが該筺体の厚み方向に対して前記鏡筒と該筺体の間に配置されることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、プロジェクタに関し、特に液冷システムが搭載されたプロジェクタに関する。

従来、プロジェクタの画像表示素子である液晶パネルは、空冷で冷却されていた。しかし、高輝度化、液晶パネルの小型化に伴い、液晶パネルに当たる光密度が増大することで、液晶パネルが高温になってしまうため、空冷で対応すると、ファンの回転数の上昇により騒音が増大するという問題があった。これを受けて、昨今では、高輝度モデルでは空冷に代わって液冷によって冷却されているものもある。液冷は発熱部品から発生する熱を液状冷媒が奪い、ポンプを駆動することで液状冷媒を放熱部まで輸送することで熱交換を行うものである。

液冷システムでは、樹脂製のチューブで管路が構成されているため、チューブから液体が蒸発してしまう。この蒸発に対し、気液分離されたリザーバタンクに液状冷媒を貯蓄することで対応している。特許文献１ではリザーバタンクは投射レンズの側方に配置されていることが開示されている。

特開２００９−２６７１８１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、長期間の使用を実現するためにはチューブからの液体の蒸発に対抗すべくリザーバタンクが大型化してしまうことから、リザーバタンクを配置する専用スペースを広く取る必要がある。その結果、筺体が大型化してしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、リザーバタンクを設けた際にも小型化出来ることを可能にしたプロジェクタを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、光源と、筺体と、該光源からの照明光を光変調して映像光を形成する光変調素子と、前記光源からの光が通過する第１の光路を偏向して該筺体の厚み方向に第２の光路を形成する第１の偏向手段と、前記第２の光路を偏向して第３の光路を形成する第２の偏向手段と、前記投射レンズを収納するための鏡筒と、前記光変調素子と熱的に接続される受熱部と、前記受熱部にて吸熱した熱を放出する放熱部と、該液状冷媒を加圧して送り出すポンプと、該液状冷媒を貯蓄するためのリザーバタンクと、を有した画像表示装置において、前記リザーバタンクが該筺体の厚み方向に対して前記鏡筒と該筺体の間に配置されることを特徴とする。

本発明の画像表示装置によれば、筺体の厚み方向において光路が階段状に形成されることにより投射レンズの下がデッドスペースとなるため、リザーバタンク２４を配置することで、スペースの有効活用が出来る。

本発明の実施例１のプロジェクタの光学構成を示す平面図及び側面図。 実施例１のプロジェクタの概略構成を模式的に示す図。 実施例１のプロジェクタの厚み方向の断面図。 実施例1のプロジェクタに搭載される液冷ユニットを示す図。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
（光学構成）
図１には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の光学構成を示している。図１において、（Ａ）は光学系の水平断面を、（Ｂ）は垂直断面をそれぞれ示す。

１は光源ランプ（以下、単にランプという）であり、本実施例では、高圧水銀放電ランプが用いられている。ただし、光源ランプ１として、高圧水銀放電ランプ以外の放電型ランプ（例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ）を用いてもよい。αはランプ１からの光束を均一な明るさ分布を有する平行光束に変換する照明光学系、βは照明光学系αからの光を色分解して、後述するＲＧＢの３色用の液晶パネルに導き、さらに該液晶パネルからの光を色合成する色分解合成光学系である。２は色分解合成光学系βからの光（画像）を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒２内には、後述する投射光学系が収納されている。

ランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β及び投射レンズ鏡筒（投射光学系）２により構成される光学系の構成について図１を用いて詳細に説明する。同図において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する放電発光管（以下、単に発光管という）である。４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光する凹面鏡を有するリフレクタである。発光管４１とリフレクタ４２により光源ランプ１が構成される。

４３ａは図１（Ａ）に示す水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第１シリンダアレイである。４３ｂは第１シリンダアレイ４３ａの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズセルを複数有する第２シリンダアレイである。４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光光に変換する偏光変換素子である。

４６は図１（Ｂ）に示す垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサである。４７はランプ１からの光軸を、ほぼ９０度（より詳しくは８８度）折り曲げるための反射ミラーである。４３ｃは垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第３シリンダアレイである。４３ｄは第３シリンダアレイ４３ｃの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズアレイを複数有する第４シリンダアレイである。

５０は色座標を所定値に調整するために特定波長域の色をランプ１に戻すためのカラーフィルタである。４８はコンデンサーレンズである。４９は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により、照明光学系αが構成される。

５８は青（Ｂ：例えば４３０〜４９５ｎｍ）と赤（Ｒ：例えば５９０〜６５０ｎｍ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ：例えば５０５〜５８０ｎｍ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。５９は透明基板に偏光素子を貼り付けたＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。６０は多層膜により構成された偏光分離面においてＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１偏光ビームスプリッタである。

６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂはそれぞれ、入射した光を反射するとともに画像変調する光変調素子（若しくは画像形成素子）としての赤用反射型液晶パネル、緑用反射型液晶パネル及び青用反射型液晶パネルである。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用１／４波長板、緑用１／４波長板及び青用１／４波長板である。

６４ａはＲ光の色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１に戻すトリミングフィルタである。６４ｂは透明基板に偏光素子を貼り付けたＲＢ用入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。６５はＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。６６は偏光分離面においてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２偏光ビームスプリッタである。

６８ＢはＢ用射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｂ光のうちＳ偏光成分のみを整流する。６８ＧはＧ光のうちＳ偏光成分のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９はＲ光及びＢ光を透過し、Ｇ光を反射するダイクロイックプリズムである。

以上のダイクロイックミラー５８〜ダイクロイックプリズム６９により、色分解合成光学系βが構成される。

本実施例において、偏光変換素子４５はＰ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は、偏光変換素子４５における光の偏光方向を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー５８に入射する光は、第１及び第２偏光ビームスプリッタ６０，６６での偏光方向を基準として考え、Ｐ偏光光であるとする。すなわち、本実施例では、偏光変換素子４５から射出された光をＳ偏光光とするが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラー５８に入射する場合はＰ偏光光として定義する。

図２には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の全体構成を示している。この液晶プロジェクタは外装上筺体３０ａ及び外装下筺体３０ｂがパッケージとなり、内部部品を保護および保持している。なお、図２では外装上筺体３０ａのみが分解された状態で示している。５はランプ１、照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納するとともに、投射レンズ鏡筒２が固定される光学ボックスである。

６は商用電源から各基板へのＤＣ電源を作り出すＰＦＣ電源基板、７はＰＦＣ電源基板６とともに動作してランプ１を点灯駆動するバラスト電源基板である。８はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却するランプ冷却ファンである。９は色分解合成光学系β内に配置される液晶パネルから延びたフレキシブル基板が接続され、制御基板４に接続されるＲＧＢ基板である。外装下筺体３０ｂは、光学ボックス６及びバラスト電源基板７、液冷ユニット２０等を収納する。

図３は本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）は外装上筺体３０ａ及び外装下筺体３０ｂ、液冷ユニット２０等が組まれた状態の筺体厚み方向の断面を示している。ランプ１より出射された光はダイクロイックミラー５８よりＧ光のみを透過し、Ｂ光及びＲ光は反射される。その結果、光路が階段状に形成されるため、投射レンズ、鏡筒２と外装下筺体３０ｂの間にスペースが形成される。前記スペースはデッドスペースであるため、リザーバタンク２４を配置することで、スペースの有効活用が出来る。これによりセット全体の小型化を図ることが可能となる。

図４は、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の液冷ユニット２０を示している。液冷ユニット２０は、ポンプ２１、ラジエータ２２、軸流ファン２３、リザーバタンク２４、受熱ジャケット２５、管部２６等を備える。なお、管部２６は、フレキシブル性を考慮した材質のゴムである。液冷ユニット２０内には、液状冷媒であるプロピレングリコールが充填されている。

ポンプ２１より加圧して送り出された液状冷媒がポンプ２１と受熱ジャケット２５Ｇを接続する管部２６ａを通過した後、受熱ジャケット２５Ｇにて受熱ジャケット２５Ｇ内の液状冷媒と熱伝導グリスを介して接着されているＧ用反射型液晶パネル６１Ｇとの間で熱交換を行う。その後は受熱ジャケット２５Ｇと受熱ジャケット２５Ｂを接続する管部２６ｂを通過した後、受熱ジャケット２５ＢにてＢ用反射型液晶パネル６１Ｂとの間で熱交換を行う。同様に受熱ジャケット２５Ｂと受熱ジャケット２５Ｒを接続する管部２６ｃを通過した後、受熱ジャケット２５ＲにてＲ用反射型液晶パネル６１Ｒとの間で熱交換を行う。

その後は受熱ジャケット２５Ｒとラジエータ２３を接続する管部２６ｄを経て、ラジエータ２３まで移動する。この際にラジエータ２３と対向する軸流ファン２３の駆動により熱交換を行うことで液状冷媒の温度を低減させる。そして、ラジエータ２２とリザーバタンク２４を接続する管部２６ｅを通過した後、ラジエータ２２で冷却された液状冷媒がリザーバタンク２４内に貯蓄されている液状冷媒と混ざり合うことで、リザーバタンク２４内で拡散される。ここで、リザーバタンク２４は金属材料から構成されているので、リザーバタンク２４内部で拡散された熱をリザーバタンク２４外に放熱できる。

また、リザーバタンク２４は軸流ファン２３付近に配置されているため、軸流ファン２３がリザーバタンク２４付近からも吸気するため、更なる放熱が促進される。液状冷媒がリザーバタンク２４を通過した後、リザーバタンク２４とポンプ２１を接続する管部２６ｆを経て、再びポンプに液状冷媒が戻るという経路で構成されている。このようにラジエータ２２、リザーバタンク２４という順に液状冷媒を流通させることで、両方で効率良く放熱を行うことが出来るため、常温近くまで液状冷媒の温度を下げることが出来る。さらに、リザーバタンク内の液状冷媒も常温近くの温度で貯蓄することが可能となる。

また、本実施例では、波長が長い色ほど、発熱量が大きくなるものであるため、Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇ、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂ、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒという順で冷却することで、発熱量の大きい順に冷却することで効率良くパネルを冷却することが出来る。その結果、パネルの温度が下がるので、長寿命化を実現できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ ランプ、２ 投射レンズ鏡筒、５ 光学ボックス、２４ リザーバタンク、
３０ａ 外装上筺体、３０ｂ 外装下筺体、５８ ダイクロイックミラー、
６０ 第１偏光ビームスプリッタ、６１Ｒ 赤用反射型液晶パネル、
６１Ｇ 緑用反射型液晶パネル、６１Ｂ 緑用反射型液晶パネル、
６６ 第２偏光ビームスプリッタ、６９ ダイクロイックプリズム

Claims (3)

1. 光源と、
   筺体と、
   該光源からの照明光を光変調して映像光を形成する光変調素子と、
   前記光源からの光が通過する第１の光路を偏向して該筺体の厚み方向に第２の光路を形成する第１の偏向手段と、
   前記第２の光路を偏向して第３の光路を形成する第２の偏向手段と、
   前記投射レンズを収納するための鏡筒と、
   前記光変調素子と熱的に接続される受熱部と、
   前記受熱部にて吸熱した熱を放出する放熱部と、
   該液状冷媒を加圧して送り出すポンプと、
   該液状冷媒を貯蓄するためのリザーバタンクと、
   を有した画像表示装置において、
   前記リザーバタンクが該筺体の厚み方向に対して前記鏡筒と該筺体の間に配置されることを特徴とする画像表示装置。
2. ポンプから送り出された液状冷媒が受熱部、放熱部、リザーバタンクの順に通過することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 投射レンズの側方に放熱部と対向する送風手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。