JP2019128555A - 投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷却効果を維持しつつ、小型化の点で有利な投射型表示装置を提供する。【解決手段】光源1と、光源1からの光束によって照明される光変調素子35,36,37と、光源1からの光束を光変調素子35,36,37に導く色分離合成系と、色分離合成系に含まれる光学素子34に冷却風を供給する冷却手段と、光学素子34を保持する保持部材と、を備える投射型表示装置であって、保持部材は、冷却風を光学素子へ導くガイド部材を備える。【選択図】図3
Description
本発明は、投射型表示装置に関する。
従来の投射型表示装置として、光の三原色対応する3つの光変調素子で生成された光を光合成プリズムによって合成し投写することにより、映像を表示する3板方式の光学系が知られている。近年、投射型表示装置は、プレゼンテーションやプロジェクションマッピング、フライトシュミレーター及び3D映像投影等、使用用途は多岐に渡っている。これに伴い、設置環境も屋内に限らず、屋外で設置される機会も多く、高画質に加えて小型化、軽量化が図られた設置性に優れた投射型表示装置の要求が増加している。
特許文献1では、光合成プリズムの位置を調整するための、プリズムブロック調整装置が投射レンズを支持する支持部材を含むことにより、小型化を実現している。
しかしながら、前述の特許文献に開示された従来技術であっても、プリズムブロックを構成する光学部品の保持構造を収納するスペースを確保する都合上、投射型表示装置の小型化を図る障害となる可能性がある。また、光合成プリズム近傍に配置される光学素子を所定の温度以下に保つための冷却風を有効に通過させるための風路を設けることが困難になる。
本発明は、冷却効果を維持しつつ、小型化の点で有利な投射型表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、光源と、光源からの光束によって照明される光変調素子と、光源からの光束を光変調素子に導く色分離合成系と、色分離合成系に含まれる光学素子に冷却風を供給する冷却手段と、光学素子を保持する保持部材と、を備える投射型表示装置であって、保持部材は、冷却風を光学素子へ導くガイド部材を備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、冷却効果を維持しつつ、小型化の点で有利な投射型表示装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
(第1実施形態)
(第1実施形態)
まず、図1および図2を参照して、第1実施形態に係る投射型表示装置の全体構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る投射型表示装置100の外観概略図である。図2は、投射型表示装置100の内部構造図である。図2は、一部の部品(収納部材など)を省略している。なお、図面中x、y、z軸は、それぞれの方向を示す。
投射型表示装置100は、光源1、光学ブロック2、光変調合成ブロック3、投射レンズ4を含む。光源1は、光を射出する。光源1は、ランプ冷却ファン5によって冷却される。ランプ冷却ファン5は、吸気部6から空気を吸気し、光源1を冷却する冷却ファンである。投射型表示装置100内に流入した空気は排気ファン7により投射型表示装置100外へと排気される。
さらに、投射型表示装置100は、不図示の光学冷却ファンを含む。光学冷却ファンは、吸気部6から外気を吸入した空気を排気ダクト8から排気し、後述する色分離合成系に含まれる光学素子を冷却する。光学冷却ファンおよび排気ダクト8は冷却手段であって、後述する色分離合成系に含まれる光学素子に対し、光源1からの光が入射する方向と直交する方向であるx方向に冷却風を供給する。
次に、図3を用いて、第1実施形態に係る投射型表示装置100の光学構成について説明する。図3は、第1実施形態に係る投射型表示装置100の光学構成図である。光学ブロック2は、光源1からの光を光変調合成ブロック3に導く光学素子9(光学部品、照明光学系)を収容する。また、光学ブロック2は、光源1を保持する光源ユニット10も収容する。
光源ユニット10から射出された白色光は、複数の光学素子9を透過してダイクロイックミラー31に向かう。ダイクロイックミラー31の表面には赤色波長と青色波長は反射し、緑色波長は透過する特性の膜がコーティングされている。
ダイクロイックミラー31により反射された赤色波長、及び青色波長は、ワイヤグリット(RB)32に向かう。ワイヤグリッド(RB)32は、一つの方向にのみ振動する光だけを透過する偏光機能を有する。ワイヤグリッド(RB)32を透過した振動方向の同じ赤色波長、及び青色波長は、トリミングフィルタ33に向かう。
トリミングフィルタ33は、赤色波長、及び青色波長から更に特定の波長域を透過させることで、各々の色純度を向上させる機能を有する。トリミングフィルタ33を透過した赤色波長、及び青色波長はカラーセレクト34に向かう。
カラーセレクト34は、赤色波長、及び青色波長の偏光のいずれかの振動方向を90°回転させる偏光機能を有する。カラーセレクト34を透過したのち、色合成プリズム39の偏光ビームスプリッタにより透過する偏光と反射する偏光に分離され、赤色波長、及び青色波長は各々の色に対応した光変調素子(35、36)に入射する。
一方、ダイクロイックミラー31を透過した緑色波長は、ワイヤグリット(G)38に向かう、ワイヤグリッド(G)38は、前述の通り一つの方向にのみ振動する光だけを透過する偏光機能を有する。ワイヤグリッド(G)38により振動方向が揃えられた緑色波長は、光変調素子(37)に入射する。
それぞれの光変調素子によって変調された光は色合成プリズム39で再び色合成され、収納筐体311(図3には不図示、図4参照。)の開口部を通過し、投射ブロック40を通り、投射光学系である投射レンズ4によって被投射面(スクリーン等)へ投射される。
次に、図4から図9を用いて、第1実施形態に係る光変調合成ブロック3の詳細について説明する。図4は、第1実施形態に係る光変調合成ブロック3の斜視図である。図5は、第1実施形態に係る光変調合成ブロック3の分解斜視図である。光変調合成ブロック3は、トリミングフィルタ33と、カラーセレクト34と、赤、青、緑の各色に対応する3つの光変調素子(35、36、37)と、ワイヤグリッド(32、38)と、色合成プリズム39と、を含む。また、光変調合成ブロック3は、色合成プリズム39と光変調素子(35、36、37)を収納する収納筐体311と、ワイヤグリット(32、38)、トリミングフィルタ33、カラーセレクト34と、を収納筐体311に保持する保持部材312を備える。
図6は、図4中のW-W線断面図である。収納筐体311は、光源ユニット10から出射された光が通過するため通過部(不図示)を有している。また、収納筐体311は、色合成プリズム39の位置調整用突当て部311aと色合成プリズム39の接着部(不図示)を備える。
さらに、収納筐体311は、ワイヤグリッド(32、38)およびトリミングフィルタ33それぞれ保持するための保持溝32a、38a、33aを備える。保持溝32a、38a、33aは、x方向に伸び、それぞれの光学素子の厚みに対応した溝形状である。該溝形状と、ワイヤグリッド(32、38)およびトリミングフィルタ33が係合することにより、ワイヤグリッド(32、38)およびトリミングフィルタ33は、収納筐体311にz方向およびy方向を支持される。
カラーセレクト34の保持溝34aの構造は、ワイヤグリッド(32、38)の保持溝32a、38a、および、トリミングフィルタ33の保持溝33aと同様に設けられている。しかし、小型化を図るためカラーセレクト34の一部は露出し、保持溝34aに係合しない構成となっている(図10拡大図参照)。このため、収納筐体311単体では、カラーセレクト34のz方向の保持が不十分となっている。つまり、カラーセレクト34は、z方向にばたつきが生じうる。
図7は、第1実施形態に係る保持部材312を示す図である。図7(A)は、保持部材312の斜視図であり、図7(B)は、保持部材312の上面図である。保持部材312は、カラーセレクト34などの色分離合成系に含まれる光学素子を保持する1つの部品である。
保持部材312は、風路形成部312aおよび支持部312bを備える。図8は、第1実施形態に係る保持部材312による、保持構造を説明する図である。本図は、図6中の矢印U方向から保持部材312および色分離合成系に含まれる一部の光学素子を見た図である。風路形成部312aは、xy方向の面であって、光変調合成ブロック3を通過する光に干渉することなく、ワイヤグリッド32、トリミングフィルタ33、カラーセレクト34から所定の隙間有して配置されている。風路形成部312aは、ワイヤグリッド32、トリミングフィルタ33、カラーセレクト34をx方向から支持する。これにより、ワイヤグリッド32、トリミングフィルタ33、カラーセレクト34のx方向のずれを抑制することができる。
支持部312bは、切欠部312cに係合するカラーセレクト34をz方向から支持する。これにより、カラーセレクト34の保持溝34aに保持されずに一部露出していた部分が、支持部312bにより支持される。このように構成することにより、カラーセレクト34のz方向のばたつきを抑制することが可能となる。つまり、保持部材312を収納筐体311に取付けることで、カラーセレクト34は、収納筐体311と保持部材312によって保持される。
次に、図9および図10を用いて、色分離合成系に含まれる光学素子を冷却するための風路構造について説明する。図9は、光変調合成ブロック3を図4中の矢印P方向から見た図である。図10は、図9中Sの拡大図である。収納筐体311は、光学冷却ファンからの冷却風を通過させる風路部311bを有する。排気ダクト8から排気された冷却風は、x方向へと流れ、風路部311bを通り、ワイヤグリッド(32、38)とトリミングフィルタ33とカラーセレクト34を所定温度に冷却する。
しかし、収納筐体311だけでは、冷却風がy方向へと流れることがあり、色分離合成系の光学素子を適正に冷却できない場合がある。風路形成部312aは、風路の一部を構成し、冷却風を色分離合成系に含まれる光学素子へ導くガイド部材である。風路形成部312aは、各光学素子を透過する有効光束(図中光線光路外形)よりも外側に配置されるため、光変調合成ブロック3を通過する光に干渉しない。
また、風路形成部312aは、光学素子を支持すると同時に、風路の一部を構成する。風路形成部312aは、冷却風の気流と平行に配置される。なお、気流は直線的に流れるとは限らない。よってここで、冷却風の気流と平行に配置とは、例えば、冷却風の供給方向であるx方向と略平行(例えば、x方向に延びる軸との差が3°以内)に配置されることである。本実施形態においては、風路形成部312aは、xy方向の面であって、x方向に延びる軸と平行に配置されるものとしたが、効率的に冷却風を通過させることがきればよく、これに限られない。
このように構成されることにより、冷却風がy方向へ流れることを抑制でき、冷却効果を維持しつつ、小型化の点で有利な投射型表示装を提供することができる。
(第2実施形態)
(第2実施形態)
図11から図14を用いて第2実施形態について説明する。図11は、第2実施形態に係る光変調合成ブロック3の斜視図である。なお、第1実施形態と同様の構成は同符号で示し、説明は省略する。図12は、第2実施形態に係る第1の保持部材322の斜視図である。図13は、第2実施形態に係る第2の保持部材323の斜視図である。第2実施形態に係る保持部材は、第1の保持部材322と第2の保持部材323の複数の部品からなる。
図14は、第2実施形態に係る保持部材による、保持構造を説明する図である。第1の保持部材322は、収納筐体311に取付けられることで、カラーセレクト34を支持する。第2の保持部材323は、収納筐体311に取付けられることで、ワイヤグリッド32とトリミングフィルタ33を支持する。
カラーセレクト34は、一定の使用時間経過に伴い交換が必要な部品であるが、ワイヤグリッド32とトリミングフィルタ33は、交換が不要な部品である。よって、カラーセレクト34を交換する際に、収納筐体311から第1の保持部材322のみを取り外すことで、カラーセレクト34の交換が可能となる。この際、第2の保持部材323がワイヤグリッド32とトリミングフィルタ33を保持し続けるため、交換対象部品であるカラーセレクト34のみ取り外すことができ、光学素子の誤組等を抑制することができる。
これにより、第1実施形態と同様の効果に加えて、一定の使用時間経過により交換が必要となる光学素子の交換作業容易性を向上させることができる。
(その他の実施形態)
(その他の実施形態)
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。例えば、投射ブロック40は、投射型表示装置100と別体であっても良い。
1 光源
2 光学ブロック
3 光変調合成ブロック
10 光源ユニット
31 ダイクロイックミラー
32、38ワイヤグリット
33 トリミングフィルタ
34 カラーセレクト
311b 風路部
312 保持部材
312a 風路形成部
312b 支持部
2 光学ブロック
3 光変調合成ブロック
10 光源ユニット
31 ダイクロイックミラー
32、38ワイヤグリット
33 トリミングフィルタ
34 カラーセレクト
311b 風路部
312 保持部材
312a 風路形成部
312b 支持部
Claims (6)
- 光源と、
前記光源からの光束によって照明される光変調素子と、
前記光源からの光束を前記光変調素子に導く色分離合成系と、
前記色分離合成系に含まれる光学素子に冷却風を供給する冷却手段と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備える投射型表示装置であって、
前記保持部材は、前記冷却風を前記光学素子へ導くガイド部材を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。 - 前記冷却手段は、前記冷却風を前記光源からの光が前記光学素子に入射する方向と直交する方向に供給する、ことを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。
- 前記ガイド部材は、前記冷却風の供給方向と平行に配置される、ことを特徴とする請求項1または2に記載の投射型表示装置。
- 前記保持部材は、1つの部品から構成される、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
- 前記保持部材は、複数の部品から構成される、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
- 前記色分離合成系に含まれる複数の光学素子のうち、少なくとも一部の光学素子は、前記光源からの光が前記光学素子に入射する方向および前記冷却風が供給される方向を前記保持部材によって保持され、それ以外の方向を前記複数の光学素子を収納する筐体によって保持される、こと特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018011922A JP2019128555A (ja) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | 投射型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018011922A JP2019128555A (ja) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | 投射型表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019128555A true JP2019128555A (ja) | 2019-08-01 |
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ID=67472230
Family Applications (1)
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JP2018011922A Pending JP2019128555A (ja) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | 投射型表示装置 |
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JP (1) | JP2019128555A (ja) |
-
2018
- 2018-01-26 JP JP2018011922A patent/JP2019128555A/ja active Pending
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