JP2017068178A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体の熱膨張によって局所的な変形が起き投射画像が劣化することを防止した投射型表示装置を提供する。【解決手段】光源と、光源を保持し光源からの出射光を投射する光学エンジンと、光源および光学エンジンを保持する光学エンジン保持部と、光学エンジン保持部を固定する合成樹脂製の外装１７、２４と、外装１７、２４内に配置される送風手段と、を備える投写型表示装置において、外装１７、２４は外装上ケース１７および外装下ケース２４で構成され、外装上ケース１７および外装下ケース２４を連結するための固定部材が設けられ、光学エンジン保持部は外装１７、２４上に対して固定され、固定部材は金属製である。【選択図】図５

Description

本発明は、光源からの光を液晶パネル等の表示部を通してスクリーンに拡大投射するプロジェクタ装置の如く画像投影装置に関し、特に筐体の熱膨張によって局所的な変形が起き投射画像が劣化することを抑制し、画質向上に関する。

近年、液晶プロジェクタに代表される投写型表示装置は急速に需要拡大している。また、需要の拡大に伴い用途も多様化している。例えば、１つの画像を複数のプロジェクタを用いて、より大画面で画像を投影するマルチ投影や、１つの画像を複数のプロジェクタで重畳してより明るく画像を投影するスタック投影といった投影方法がある。

また、明るい環境でも良好にプロジェクタの投射画像を視聴できるように、プロジェクタの需要は明るさに対する要求が高まっている。プロジェクタは光源としてランプを用いており、高輝度な投射画像を実現するためにランプの出力は増加傾向にある。また、設置性を向上するため小型化に対する需要も高まっている。プロジェクタの照度を向上しながら小型化を実現するためには、光路を圧縮することで、光学部品への光密度を高くする必要がある。尚、マルチ投影やスタック投影を行う場合には、複数のプロジェクタを高精度で設置する必要があり、投影時にはその位置を保ち続ける必要がある。ここで、従来は特許文献１に示すような合成樹脂製の筺体のプロジェクタにてこれらの様々な投影が行われていた。

特開２００７−１７１３９１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、ランプの出力あるいは光密度の増加に伴い筐体内の内部温度も増加することから、筐体を構成する材料が有する線膨張係数によっては筐体が熱膨張する恐れがある。筺体が熱膨張した際には、筺体に保持されている光学エンジンユニットも移動するため、投影画像の微小な移動が起こりえる。そのため、マルチ投影やスタック投影を行う場合に、この微小な移動によって画質が著しく劣化してしまう。

そこで、本発明の目的は、筐体の熱膨張によって局所的な変形が起き投射画像が劣化することを防止した投射型表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る投射型表示装置は、
光源と、
該光源を保持し該光源からの出射光を投射する光学エンジンと、
該光源および光学エンジンを保持する光学エンジン保持部と、
該光学エンジン保持部を固定する合成樹脂製の外装と、
該外装内に配置される送風手段と、
を備える投写型表示装置において、
前記外装は外装上ケースおよび外装下ケースで構成され、
該外装上ケースおよび該外装下ケースを連結するための固定部材が設けられ、
前記光学エンジン保持部は前記外装上ケースに対して固定され、
該固定部材は金属製であることを特徴とする。

本発明によれば、筐体の熱膨張によって局所的な変形が起き投射画像が劣化することを防止した投射型表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態１における投写型表示装置の上面図 本発明の実施形態１における冷却構成を示した上面図 本発明の実施形態１における投射型表示装置の内部を示した模式図 本発明の実施形態１における外装上ケース固定部材と外装下ケース固定部材の連結状態を示した断面図 本発明の実施形態１における投射型表示装置の外装の固定部材の詳細形状を示した図 本発明の実施形態１におけるスタック投影時の投写型表示装置の配置図 本発明の実施形態１におけるマルチ投影時の投写型表示装置の配置図 本発明の実施形態２における投写型表示装置の外装の固定部材の詳細形状を示した図 本発明の実施形態３における投写型表示装置の外装の固定部材の詳細形状を示した図 本発明の実施形態４における投射型表示装置の外装の固定部材と外装の接続部材を介しての一体化を示した図

以下に、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。

以下、図１から図７を参照して、本発明の第１の実施例による、投写型表示装置（投写表示装置）について説明する。

（全体構成）
図１において、１は光源であるランプ、２は不図示の複数のバネ部材にてランプ１および後述する防爆凸レンズ３を保持するランプホルダ、３はランプ１からの光を集光する機能を備えた防爆凸レンズである。

４はランプ１およびランプホルダ２および防爆凸レンズ３および不図示の複数の部材によって構成されるランプユニットである。αはランプ１からの光を入射する照明光学系である。βは照明光学系からの出射光を入射するＲ・Ｇ・Ｂの３色用の液晶パネルを備えた色分離合成光学系である。

５は色分離合成光学系βからの出射光を入射して図示せぬスクリーン（被投射面）に画像を投射する投射レンズユニットである。

６はランプユニット４、照明光学系α、色分離合成光学系βを収納するとともに投射レンズユニット５が固定される光学エンジンである。６ａは光学エンジン６と後述する外装上ケース１７とを固定する光学エンジン固定部である。

７は電源であり、電源８には不図示のＡＣインレットを有し後述する外装上ケース１７に組み込まれ電源８に電気的に接続され筺体内に電源が供給される。

８はバラストであり、ランプ１を点灯するための点灯電源装置。バラスト８は電源７およびランプ１と電気的に接続される。

９は後述する外装上ケース１７に設けられた吸気口１７ａから外気を吸入した空気の排気にて色分離合成系βの光学素子を冷却する光学冷却ファンＡである。

１０は後述する外装上ケース１７に設けられた吸気口１７ａから外気を吸入した空気の排気にて色分離合成系βの光学素子を冷却する光学冷却ファンＢである。

１１は光学冷却ファンＡ９と光学冷却ファンＢ１０を保持し、後述する吸気口１７ａから外気を吸入し、光学冷却ファンＡ９と光学冷却ファンＢ１０の吸気口に導風する光学冷却ファン吸気ダクトである。

１２は後述する不図示の外装下ケースに保持され光学冷却ファンＡ９と光学冷却ファンＢ１０から排気された空気を色分離合成系βに導風する光学冷却ファン排気ダクトである。

１３は排気ファンであり、排気ファン１３の吸気する空気によって電源７、バラスト８を冷却し、排気によってランプ１およびその周辺を冷却し後述する排気口１７ｂより筐体外へ排熱する。

１４は排気ファン１３を保持する排気ファンホルダである。

１５はランプ冷却ファンであり、ランプ冷却ファン１５は色分離合成系βの光学素子を冷却した空気を吸気し、排気によってランプ１を冷却する。

１６はランプ冷却ファン１５から排気された空気を導風するランプ冷却ダクトである。

１７は外装上ケースであり、筐体内に外気を取り込む前面吸気口１７ａと側面吸気口１７bおよび筐体外に排熱する排気口１７cを備える。

１８は吸気口１７ａに近接して取り付き筐体内へ外気を吸入する際に筐体内に塵埃が入ることを抑制するエアフィルタである。

１９は画像・制御等の各種信号を取り込むコネクタ（インターフェース）が搭載され、前述した電源７からの電力により液晶パネルの駆動、及びランプ１への点灯指令、複数のファンへの駆動指令を送ることを主とする駆動・制御基板ユニットである。

駆動・制御基板ユニット１９は色分離合成光学系βに配置される液晶パネルから出るＦＰＣが接続される。更に駆動・制御基板ユニット１９は不図示の板金部材によって保持され、外装上ケース１８に固定される。

２０は側面吸気口１７bから吸気し、排気によって光学エンジン固定部６ａと後述する外装上ケース固定部材２２および偏光変換素子を冷却する偏光変換素子冷却ファン。また、偏光変換素子冷却ファン２０はシロッコファンである。

２１は偏光変換素子冷却ファン２０から排気された空気を導風する偏光変換素子冷却ダクトである。

２２は外装上ケース１７と、不図示の外装下ケースにインサート成型にて組み込まれた下記で後述する外装下ケースの固定部材２３と連結する金属製の外装上ケース固定部材である。

２３は不図示の外装下ケースと、外装上ケース１７にインサート成型にて組み込まれた外装上ケース固定部材２２と連結する金属製の外装下ケース固定部材である。

（冷却構成）
次に本実施例の投写型表示装置における冷却構成について図２を用いて説明する。

本投写型表示装置は前述の通り、冷却および排熱用のファンを５つ備える。５つの冷却および排熱用ファンにて３つの風路を構成するため、風路Ａ、風路Ｂ、風路Ｃとして矢印にて風路を表す。

図２にて実線の矢印で表す風路Ａについて説明する。

光学冷却ファンＡ９および光学冷却ファンＢ１０およびランプ冷却ファン１５の回転によって筐体外の空気が前面吸気口１７ａからエアフィルタ１８を通り筐体内へ流入する。ここでまず光学冷却ファンＡ９および光学冷却ファンＢ１０の回転による空気の流れについて説明する。エアフィルタ１８を通って筐体内に流入した空気は光学冷却ファン吸気ダクト１１を通って光学冷却ファンＡ９および光学冷却ファンＢ１０に吸気される。光学冷却ファンＡ９および光学冷却ファンＢ１０からそれぞれ排気された空気は光学冷却ファン排気ダクト１２にて合流し、色分離合成系βに向かって流れ、色分離合成系βの各部光学素子や各色の反射型液晶表示素子を冷却する。色分離合成系を冷却した空気はランプ冷却ファン１５へ流れる。

次にランプ冷却ファン１５の回転による空気の流れについて説明する。

ランプ冷却ファン１５は前述の光学冷却ファンＡ９および光学冷却ファンＢ１０から排気され色分離合成系βの光学素子を冷却した空気を吸気する。ランプ冷却ファン１５が排出した空気はランプ冷却ダクト１６を通り、ランプ１に向かって流れる。ランプ１に向かって流れた空気はランプホルダ２に設けられた不図示の開口により、ランプ１およびランプホルダ２および防爆凸レンズ３にて形成された空間に流入し、ランプ１の不図示の発光管を冷却する。発光管を冷却した空気はランプホルダ２に設けられた不図示の開口にてランプユニット４から排出される。ランプユニット４から排出された空気は後述する排気ファン１３の風路に流れ込む。

次に、破線の矢印で表す風路Ｂについて説明する。

排気ファン１３の回転によって筐体外の空気が前面吸気口１７ａからエアフィルタ１８を通り筐体内へ流入する。エアフィルタ１８を通って筐体内に流入した空気は電源７およびバラスト８を冷却した後に排気ファン１３に吸気される。排気ファン１３から排気された空気はランプユニット４全体を冷却し、ランプ１および後述する偏光変換素子を冷却した空気と共に排気口１７ｃより筐体外へ排気される。

次に、１点鎖線の矢印で表す風路Ｃについて説明する。

偏光変換素子冷却ファン２０の回転によって、筐体外の空気が外装上ケース１７に設けられた側面吸気口１７ｂを通り筐体内へ流入する。偏光変換素子冷却ファン２０から排気された空気は偏光変換素子冷却ダクト２１を通り、偏光変換素子とランプ１の出射側近傍の光学エンジン固定部６ａおよび外装上ケース固定部材２２を冷却する。偏光変換素子とランプ１の出射側近傍の光学エンジン固定部６ａおよび外装上ケース固定部材２２を冷却した空気は前述した風路Ａ，Ｂと同じく排気口１７ｃより筐体外へ排気される。

図３は外装下ケースが組まれた際の投射型表示装置の内部を示す図である。

外装上ケース１７および外装下ケース２４に各々にインサート成型にて組み込まれた外装上ケース固定部材２２および外装下ケース固定部材２３が連結することで外装の剛性を上げ、強度を保っている。

図４は外装上ケース固定部材と外装下ケース固定部材の連結状態を示した断面図である。

外装上ケース固定部材２２に雌ネジが設けられた上で、外装下ケース固定部材２３を介して連結ビス２５で締結されることで連結された状態となる。

図５は投射型表示装置の外装の連結部を固定するための固定部の詳細形状を示した図である。(ａ)は外装上ケース固定部材及び外装下ケース固定部材の上面図である。(ｂ)は外装上ケース固定部材及び外装下ケース固定部材の側面図である。

２２ａは外装下ケース固定部材２３と連結される金属製の外装上ケース連結部である。２２ｂは外装上ケースの周囲に設けられた外装上ケース突起部である。一方、２３ａについても同様で外装上ケース固定部材２２と連結される金属製の外装下ケース連結部である。また、２３ｂは外装下ケースの周囲に設けられた外装下ケース突起部である。外装上ケース固定部材２２および外装下ケース固定部材２３が金属製であるため、線膨張係数が従来よりも著しく小さくなるので、熱膨張による変形も従来よりも抑えられる。また、外装上ケース突起部２２ｂおよび外装下ケース突起部２３ｂを設けることで、外装上ケース連結部２２ａおよび外装下ケース２４ｂは放熱が促進される。さらに、外装上ケース固定部材２２は偏光変換素子冷却ファン２０から排気風路中にあるため、更なる放熱が促進されることから、外装上ケース固定部材２２の高発熱部周辺の局所的な熱膨張による変形を抑えることができる。したがって、外装上ケース１７の変形を抑えることができる。

次に本発明のより具体的な効果を図６および図７にて説明する。
図６はスタック投影時の投写型表示装置の配置図で、図７はマルチ投影時の投射型表示装置の配置図である。

まず、図６について、スタック投影時の筐体の状態を本発明が無い場合と比較して説明する。

１００、１０１は本発明における投写型表示装置の複数の筐体であり、各々筐体Ａ、筐体Ｂである。１０４は筐体からの投影画像を映すスクリーンである。１０５は筐体Ａ１００、筐体Ｂ１０１が設置される投影台である。１０６は投影台が置かれる床である。

図６に示すとおり、筐体Ｂ１０１の上に筐体Ａ１００が乗った状態でスクリーン１０４に向かって投影される。投影される画像はスクリーン１０４の同じ領域に向かって投影される。同じ領域に向かって投影することにより１台で投影した場合の２倍の照度を得られ、より明るい視聴環境でも投影画像を良好に視聴することが可能である。また、同じ領域に向かって投影されることで、筐体Ａ１００と筐体Ｂ１０１は互いに微小な投影画像の移動が起きないようにしなければならない。

図６に示すような設置環境の場合には局所的な熱膨張による投影画像の移動が起きると投影台１０５と筐体Ａ１００に挟まれた筐体Ｂ１０１と、筐体Ｂ１０１に乗った状態の筐体Ａ１００では、筐体にかかる荷重から筐体Ａ１００の方が変形量が大きくなる。変形量が偏ると投影画像にずれが発生し、画質が劣化してしまう。本発明の投写型表示装置では局所的な温度上昇を確実に抑えることが可能であることから、筺体の変形を抑制できる故、良好な投影画像を視聴し続けることが可能である。

次に、図７について、マルチ投影時の筐体の状態を本発明が無い場合と比較して説明する。

１０２，１０３は本発明における投写型表示装置の複数の筐体であり、各々筐体Ｃ、筐体Ｄである。１０４は筐体からの投影画像を映すスクリーンである。１０７は筐体が設置される天井である。

図７に示すとおり、筐体Ｃ１０２と筐体Ｄ１０３が並んだ状態でスクリーン１０４に向かって投影される。投影される画像はスクリーン１０４でお互いの投影画像が隣接して投影される。隣接して投影することでパノラマ画像などダイナミックな画像を視聴者に提供することが可能である。また、隣接して投影されることで、筐体Ｃ１０２と筐体Ｄ１０３の投影画像の隣接する稜線は互いに微小な投影画像の移動が起きないようにしなければならない。

図７に示すような設置環境の場合には、局所的な熱膨張による投影画像の移動が起きると筐体Ｃ１０２と筐体Ｄ１０３の投影画像の隣接する稜線に微小なずれが発生し、画質が劣化してしまう。本発明の投写型表示装置では局所的な温度上昇を確実に抑えることが可能であることから、筺体の変形を抑制できる故、良好な投影画像を視聴し続けることが可能である。

図８は実施例２に係る投射型表示装置の外装の固定部材の詳細形状を示した図である。

３１は後述の外装下ケース固定部材３２と連結される金属製の外装上ケース固定部材である。一方、３２についても同様で外装上ケース固定部材３１と連結される金属製の外装下ケース固定部材である。３１ａは長手方向に直径の異なる部分が繰り返し存在する同心円状の羽根形状である。羽根形状３１ａは総型バイトで簡単に製作できる。羽根形状３１ａを設けることで表面積が増加するため、放熱が促進される。その結果、局所的な熱膨張による変形を抑えることができるため、マルチ投影やスタック投影において、投射画像の画質を損なうことがなく高い品位を保つことができる。

図９は実施例３に係る投射型表示装置の外装の固定部材の詳細形状を示した図である。

４１は後述の外装下ケース固定部材４２と連結される金属製の外装上ケース固定部材である。一方、４２についても同様で外装上ケース固定部材４１と連結される金属製の外装下ケース固定部材である。本実施例では、固定部材の形状が長手方向に直径の異なる部分が繰り返し存在する螺旋状すなわちネジ状にする。この形状は旋盤で容易に加工できる。この形状にすることで表面積が増加するため、放熱が促進される。その結果、局所的な熱膨張による変形を抑えることができるため、マルチ投影やスタック投影において、投射画像の画質を損なうことがなく高い品位を保つことができる。

図１０は本発明の実施形態４における投射型表示装置の外装の固定部材と外装の接続部材を介しての一体化を示した図である。

５１は外装上ケース１７と外装上ケース固定部材２２との間に設けられた接続部材である。この接続部材は耐熱性が高く、熱伝導率の低い材質ＢＭＣ等が使用される。この接続部材５１を設けることで、熱伝導率の高い外装上ケース固定部材２２からの熱を直接外装に伝えないようにする効果があるため、筺体の局所的な熱膨張による変形を抑えることができる。同様に、５２は外装下ケース２４と外装下ケース固定部材２３との間に設けられた接続部材である。したがって、局所的な熱膨張による変形を抑えることで、マルチ投影やスタック投影において、投射画像の画質を損なうことがなく高い品位を保つことができる。

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 光源、６ 光学エンジン、６ａ 光学エンジン固定部、１７ 外装上ケース、
２０ 偏光変換素子冷却ファン、２４ 外装下ケース、２２ 外装上ケース固定部材、
２３ 外装下ケース固定部材

Claims (5)

1. 光源と、
   該光源を保持し該光源からの出射光を投射する光学エンジンと、
   該光源および光学エンジンを保持する光学エンジン保持部と、
   該光学エンジンを固定する合成樹脂製の外装と、
   該外装内に配置される送風手段と、
   を備える投写型表示装置において、
   前記外装は外装上ケースおよび外装下ケースで構成され、
   該外装上ケースおよび該外装下ケースを連結するための固定部材が設けられ、
   前記光学エンジン保持部は前記外装上に対して固定され、
   該固定部材は金属製であることを特徴とする投射型表示装置
2. 前記固定部材は放射状に複数の突起が突出することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置
3. 前記固定部材は長手方向に直径の異なる部分が繰り返し存在する形状であることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置
4. 複数ある前記固定部材の内、少なくとも１つは前記送風手段から送風される風路中にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の投射型表示装置。
5. 前記外装上ケースおよび前記外装下ケースは各々の固定部材との間に接続部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の投射型表示装置。