JP3033545B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成用ライトバ
ルブを用い、レンズで拡大投写して大画面表示を行うプ
ロジェクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】赤・緑・青の光を各々制御する３枚の液
晶ライトバルブを用いてこれら３成分の光を合成し、そ
の合成された光をレンズを通して拡大投写するいわゆる
液晶プロジェクタが知られている（例えば特開昭６０−
１７９７２３号公報・特開昭６１ー１５０４８７号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶プロジ
ェクタは、赤・緑・青色光の混色合成を複数のダイクロ
イックミラーによって行うことにより装置の小型軽量化
を図っているが、ダイクロイックミラーの設置にスペー
スを取られるので、ＣＲＴを用いたビデオプロジェクタ
に比べればはるかに小さいけれども、十分小型化される
には至っていない。本出願人は先に、小型コンパクト化
した液晶プロジェクタを得るために、複数のダイクロイ
ックミラーを用いる代わりに１個のダイクロイックミラ
ープリズムで混色合成を行うと共に、投写光源と各液晶
ライトバルブの光路長を、強度の大きい色光を最も長
く、強度の小さい色光を最も短くなるように構成し、さ
らに３枚のうち１枚の液晶ライトバルブのみ左右反転し
た表示を行うように制御することを提案している。

【０００４】本発明は上記の構成を元にして、その周辺
の関連部材の配置に工夫を加えることにより、さらに小
型コンパクトに構成され、しかも組立性・メンテナンス
性に優れたプロジェクタを提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のプロジェクタ
は、光源と、該光源からの光を３つの色光に分離する複
数のダイクロイックミラーを備えた色分離手段と、該光
分離手段により分離された色光を各々変調する複数のラ
イトバルブと、該複数のライトバルブによって変調され
た色光を合成するプリズムと、該プリズムによって合成
された光を投写する投写レンズと、を備えたプロジェク
タにおいて、内部に前記複数のダイクロイックミラーを
備えた色分離手段が組み込まれた導光管と、前記複数の
ライトバルブが側面に沿って配置された前記プリズムと
前記投写レンズとが板部材に支持されてなる光学ヘッド
ユニットと、を有し、前記導光管は、前記色分離手段に
よって分離された３つの色光を３方向から出射するコ字
形状部を有し、該コ字形状部に囲まれた空所に前記光学
ヘッドユニットを配置してなることを特徴とする。

【０００６】また、前記光学ヘッドユニットの下方に、
前記複数のライトバルブ及び前記プリズムを冷却するた
めのファンが配置されてなることを特徴とする。

【０００７】

【０００８】

【作用】本発明の実施例においては、以下の構成が説明
される。

【０００９】直方体のケース内にベースプレートを設
け、そのベースプレート上に、投写光源を持つランプハ
ウジングユニットと、光分離手段を内蔵したライトガイ
ドユニットと、画像形成用液晶ライトバルブ・光合成プ
リズムおよび投写レンズを組み合わせた光学ヘッドユニ
ットとを、主光路が平面視Ｌ形となるように配置して、
投写レンズをケース正面の窓に、ランプハウジングユニ
ットをケース背面の開口に臨ませたものである。

【００１０】そしてケースの一方の側面とランプハウジ
ングユニットの間に電源ユニットを、またケースの他方
の側面とライトガイドユニットの間に駆動用制御回路ユ
ニットを配置し、光学ヘッドユニットの下に光学ヘッド
ユニット冷却用ファンを、またＬ形主光路の形成によっ
て生じたライトガイドユニットとランプハウジングユニ
ットとケースの正面およびその一方の側面とによって囲
まれる空所にランプハウジングユニット冷却用ファンを
設ける。

【００１１】上記ランプハウジングユニット・ライトガ
イドユニット・光学ヘッドユニット・電源ユニット・駆
動用制御回路ユニットは、ベースプレートに対し別個に
着脱可能に設ける。

【００１２】駆動用制御回路ユニットは、アナログ回路
ユニットとデジタル回路ユニットに分離し、そのいずれ
か一方の回路ユニットをライトガイドユニットの上面に
配置する。

【００１３】またランプハウジングユニットは、ベース
プレートに固定のアウタハウジング内に位置決め支持さ
れていて、ランプハウジングユニットをケース背面の開
口を通して出し入れできるように構成している。

【００１４】投写光源（白色光）から出てライトガイド
ユニットに導かれた光は、該ユニット内で赤・緑・青の
３原色に分離され、各色光はそれぞれの液晶ライトバル
ブを透過する際、各液晶ライトバルブに入力される各色
ごとのビデオ信号によって変調される。

【００１５】そして上記変調制御された各色光はブリズ
ムによって混色合成されると同時に、レンズに導かれ、
レンズを通してスクリーンに拡大投写される。

【００１６】ケース正面の窓に臨んでいる投写レンズを
回して進退させることにより焦点合わせを行う。

【００１７】光学ヘッドユニットの下方にあるファンに
よって液晶ライトバルブおよびプリズムが冷却される。

【００１８】またランプハウジングユニット寄りに設け
たファンによってランプハウジングユニットが冷却され
る。その冷却風はランプハウジングユニットの側方にあ
る電源ユニットの方にも送られて電源ユニットの過熱を
防ぐ。

【００１９】液晶ライトバルブ駆動用制御回路ユニット
は、電源ユニット・ランプハウジングユニット等と反対
側に配置されていることにより熱影響を受けない。さら
に上記制御回路ユニットは、アナログ回路ユニットとデ
ジタル回路ユニットに分離されていることにより、該ユ
ニット相互の干渉が避けられ、ノイズが減る。

【００２０】投写光源ランプの交換は、ケース背面の開
口からランプハウジングユニットごと取り出して行う。

【００２１】ランプ交換後、ランプハウジングユニット
を開口内に納めると、ランプハウジングユニットはアウ
タハウジングの中に正しく位置決めされる。

【００２２】ランプハウジングユニットを始めとする各
構成ユニットのメンテナンスは、ケースを開き、各ユニ
ットごとにベースプレートから外して行うことができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明のプロジェクタの実施
例を図面について説明する。

【００２４】図１は本発明によるプロジェクタの外観斜
視図で略直方体のケース１の中にすべての部品が機能ご
とにユニット化されて収容されている。

【００２５】直方体ケース１は図２に示すように、底板
１Ａと正面板１Ｂと背面板１Ｃと、両側板と一体の天板
１Ｄとに分離可能に形成されている。底板１Ａの下面の
前部に、投写方向の上下調節を行うためのねじ付脚２が
左右一対設けられている。また後述の光学ヘッドユニッ
トの下方に位置する部分に換気スリット３が開いてい
る。

【００２６】正面板１Ｂの中央から左右方向のやや片側
に寄った位置にレンズ窓４が開いており、その窓４は、
横方向に動くスライド式のカバー板５で覆われ、カバー
板５は投写するとき横に逃がす。また正面板１Ｂの中央
部には画像および音声等の各種調整用ノブ６が設けられ
ている。背面板１Ｃの中央からやや前記正面板１Ｂのレ
ンズ窓４が開いている側と反対側に寄った位置にランプ
ハウジングユニット出し入れ用開口７が開いており、そ
の開口７は後述のランプハウジングユニットに一体に設
けたパネルで覆われる。

【００２７】また背面板１Ｃには図３に示すように、電
源接続用コンセント８、電源入切スイッチのノブ９、各
種信号入力端子１０が設置されている。

【００２８】図２に示すように天板１Ｄと底板１Ａの各
コーナー部その他に、位置決め用のピン脚１１と受筒１
２が上下対応して設けられており、このピン脚１１と受
筒１２をはめ合わせて組み付けた天板１Ｄと底板１Ａの
前後に正面板１Ｂおよび背面板１Ｃをそれぞれはめ付
け、ビス等で固定することによってケース１が組み立て
られる。天板１Ｄの中央より電源部側に寄った位置に換
気スリット１３が広い範囲にわたって設けられている。
この換気スリット１３の下にスピーカが取り付けられる
が図には省略されている。

【００２９】底板１Ａの上にベースプレート１４が取り
外しできるようにビス等で取り付けられている。

【００３０】上記ベースプレート１４の上に、ランプハ
ウジングユニット１５とライトガイドユニット１６と光
学ヘッドユニット１７を、主光路が平面から見てＬ形と
なるように配置し（図９参照）、光学ヘッドユニット１
７の投写レンズ１８がケース正面の窓４に、ランプハウ
ジングユニット１５がケース背面の開口７に臨むように
構成されている。

【００３１】また電源ユニット１９がランプハウジング
ユニット１５より外側に、駆動用制御回路ユニット２０
がライトガイドユニット１６より外側にそれぞれ配置さ
れていて、上記ランプハウジングユニット１５・ライト
ガイドユニット１６・光学ヘッドユニット１７・電源ユ
ニット１９および駆動用制御回路ユニット２０は、別々
にベースプレート１４に対し着脱できるように構成され
ている。

【００３２】上記駆動用制御回路ユニット２０は、アナ
ログ回路の部分とデジタル回路の部分とを含むが、両回
路は分離してそれぞれユニット化されており、いずれか
一方の回路ユニット２０１はライトガイドユニット１６
の上面に配置されている。

【００３３】そして光学ヘッドユニット１７の下方でベ
ースプレート１４に平形のプロペラファン２１が取り付
けられており、ケース底板１Ａの換気スリット３から吸
い込んだ外気を光学ヘッドユニット１７に吹き付け、特
にライトバルブの偏光板を冷却する。また主光路がＬ形
になるように各ユニットを配置した結果形成された、ラ
イトガイドユニット１６とランプハウジングユニット１
５とケース１の一方の側面１Ｅおよび正面１Ｂとによっ
て囲まれる空所Ｓ（図９参照）において、ベースプレー
ト１４にシロッコファン２２が取り付けられており、ラ
ンプハウジングユニット１５が発する熱を、そのユニッ
ト１５の近傍から吸い込んだ外気の流れに乗せて天板１
Ｄの換気スリット１３から強制排気する。電源ユニット
１９の熱および前記光学ヘッドユニット１Ｔを冷やして
温まった空気も同時に排気する。

【００３４】図４はランプハウジングユニット１５と該
ユニット１５を収容支持するアウタハウジング２３の外
観斜視図である。アウタハウジング２３はベースプレー
ト１４に固定されていて、その背面の開口２４がケース
背面板１Ｃの開口７と対面している。

【００３５】ランプハウジングユニット１５は図４およ
び図５の分解斜視図に示すように、箱形フレーム２５Ａ
・２５Ｂの中にハロゲンランプを可とする投写光源ラン
プ２６を支持している。２７はリフレクタで、熱対策と
してコールドミラー付および明るさを向上する目的でマ
ルチミラーリフレクタが用いられる。２８はランプソケ
ット、２９はランプ取り外し用エジェクタ、３０は箱形
フレーム２５Ｂの光路方向正面側に設けた導光筒、３１
は箱形フレーム２５Ｂのシロッコファン２２の側の面に
設けた導風筒、３２は箱形フレーム２５Ａ・２５Ｂのケ
ース背面側の面に一体に設けたパネル部である。そのパ
ネル部３２はケース背面の開口７より大きくて、ランプ
ハウジングユニット１５を開口７からアウタハウジング
２３に収めると、開口７はランプハウジングユニット１
５のパネル部３２によって覆われる。３３は上記パネル
部３２に一体に設けたつまみで、そのつまみ３３をつま
んでランプハウジングユニット１５の出し入れをする。
３４はケース１に対するランプハウジングユニット１５
のロック部材で、そのロック部材操作用ノブ３４Ａは上
記つまみ３３の中央に位置している。

【００３６】ランプハウジングユニット１５はアウタハ
ウジング２３に対し点接触で支持され、出し入れの際の
摩擦抵抗を少なくし、且つ位置決め精度を向上させてい
る。アウタハウジング２３に対するランプハウジングユ
ニット１５の位置決め、すなわち投写光源ランプ２６の
位置は、ランプハウジングユニット１５の箱形フレーム
２５Ｂの外面と、アウタハウジング２３の内面に相対的
に設けた光路方向に対する前後方向・上下方向および左
右方向の各方向に作用する３個のばね３５（図５および
図７参照）によって決められる。

【００３７】上記アウタハウジング２３にも、図４・図
６に示すように前記ランプハウジングユニット１５の導
光筒３０に連なる導光筒３６が設けられている。両導光
筒３０・３６共に内面は鏡面に仕上げられていて、明る
さ並びに冷却効率の向上を図っている。

【００３８】さらにランプハウジングユニット１５をア
ウタハウジング２３に収めると該ユニット１５はあたか
も二重構造となり、パネル部３２に設けたスリット３７
から吸い込まれてランプハウジングユニット１５とアウ
タハウジング２３の間の隙間を流れる外気の流速が高め
られ、またスリット３７から入った外気の一部は、前記
導風筒３１の案内作用によって光源ランプ２６の周囲を
正確に流れるのでランプハウジングユニット１５は十分
冷却される。従ってランプ２６の寿命が永く、ケース１
の過熱がない。３８は万が一過熱したときの安全のため
に設けた電源遮断用の温度ヒューズである。

【００３９】アウタハウジング２３の導光筒３６の光源
ランプ側端面に熱線カットフィルタ３９を重ねて押さえ
プレート４０で固定している。導光筒３６の光源ランプ
と反対側の端面にはマスク４１が形成されている。４２
は前記ランプハウジングユニット１５のランプソケット
２８が接触して通電するコネクタである。

【００４０】図８はライトガイドユニット１６と光学ヘ
ッドユニット１７の外観斜視図である。

【００４１】ライトガイドユニット１６は、平面視コ字
形の上下一対の枠板４４・４５と内外の側板４６・４７
とによって管状に形成された導光管内にダイクロイック
ミラー系を組み込んだものである。上記導光管の内面は
鏡面仕上げして反射率を高め、明るさの低下を抑止して
いる。

【００４２】ダイクロイックミラー系は、図９に示すよ
うに、光源２６側から青色反射ダイクロイックミラー４
８・緑色反射ダイクロイックミラー４９および通常の反
射ミラー５０の順に配置し、さらに青色反射ダイクロイ
ックミラー４８および最も離れた位置にある反射ミラー
５０の各々に対応させて反射ミラー５１・５２を設け、
青色反射ダイクロイックミラー４８で反射変向した青色
光、および反射ミラー５０で反射変向した赤色光をそれ
ぞれ内方向に変向させるようにしている。色の分離順を
以上のように設定すると、青色光の光路長が短く、赤色
光の光路長が長くなって、明るさ・色再現性・色バラン
スを向上させる。

【００４３】上記平面視コ字形のライトガイドユニット
１６の中央の空所に光学ヘッドユニット１７が配置さ
れ、光合成プリズム５３およびそのプリズム５３の３面
に各々配置した液晶ライトバルブ５４・５５・５６が、
ライトガイドユニット１６のダイクロイックミラー系で
色分離された青色光・緑色光および赤色光の各光路に合
致している。

【００４４】液晶ライトバルブ５４・５５・５６は、ド
ライバー内蔵のアクティブマトリクス液晶パネルで、そ
れぞれ青色信号・緑色信号・赤色信号を変調する。

【００４５】プリズム５３は、４個の直角プリズムの直
角を、はさむ二つの面を互いに貼り合わせて波長選択反
射層（青色反射面５７と赤色反射面５８）が直交するよ
うに構成したダイクロイックプリズムである。

【００４６】図９を参照して光の分離・合成を説明する
と、青色反射ダイクロイックミラー４８は青色光を反射
し、その他の色光を透過させる。反射した青色光は反射
ミラー５１によって方向を変え、青色変調液晶ライトバ
ルブ５４に入る。

【００４７】青色反射ダイクロイックミラー４８を透過
した色光は緑色反射ダイクロイックミラー４９に入射
し、そのミラー４９は緑色光のみを反射し、その他の色
光である赤色光を透過させる。反射した縁色光は直進し
て緑色変調液晶ライトバルブ５５に入射する。

【００４８】緑色反射ダイクロイックミラー４９を透過
した赤色光は反射ミラー５０で方向を変え、さらに次の
反射ミラー５２で方向を変えて赤色変調液晶ライトバル
ブ５６に入射する。

【００４９】各液晶ライトバルブ５４・５５・５６で変
調された色光のうち、青色光はブリズム５３の青色反射
面５７で反射し、また赤色光はプリズム５３の赤色反射
面５８で反射し、緑色光はプリズム５３をまっすぐ透過
して混色合成され、レンズ１８に入って一つのカラー画
像となってスクリーンに拡大投写される。

【００５０】上記の構成によると、青色変調液晶ライト
バルブ５４と赤色変調液晶ライトバルブ５６で得られた
各画像情報は、それぞれプリズム５３の反射面５７・５
８で左右反転させられるのに対し、緑色変調液晶ライト
バルブ５５による画像情報は左右反転しないので、駆動
ドライバー回路を緑色変調液晶ライトバルブ５５のみを
左右反転した表示をするように構成することによって合
成画像の表示を一致させている。

【００５１】図１０は光学ヘッドユニット１７の具体的
構成を示す分解斜視図である。上下および前後の板５９
・６０・６１・６２を組み合わせて構成される左右が開
いた箱形枠の中央にダイクロイックプリズム５３を、前
後・左右および上下にそれぞれ作用する３個のばね６３
（図は１個のみ表示）によって位置決め支持している。

【００５２】上記箱形枠の前板６１の前面の開口６１Ａ
に合わせてレンズ１８を取り付け、箱形枠の左右の開口
部および背板６２の後に、青色変調液晶ライトバルブ５
４、赤色変調液晶ライトバルブ５６および緑色変調液晶
ライトバルブ５５が、それぞればね６４を介して上下・
左右・前後の光軸調整可能に取り付けられている。

【００５３】各液晶ライトバルブ５４・５５・５６は、
前後一対の支持板６５・６６の間に絶縁シート６７・偏
光板（不図示）等と共に挟持されており、液晶ライトバ
ルブと前後の板の間には若干の隙間を置いている。さら
に外側となる各支持板６５の下辺に外方に開いたはかま
形の整流部６５Ａが設けられており、図１１の拡大縦断
面図に示すように、光学ヘッドユニット１７の下方に置
かれたファン２１がケース１内に吸い込んだ外気を逃が
すことなく各液晶ライトバルブ５４・５５・５６に誘導
して冷却効果を上げている。すなわち液晶ライトバルブ
を支持している板部材自身に冷却風の整流機能を持たせ
ている。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように本発明のプロジェクタ
は、前記複数のダイクロイックミラーを備えた色分離手
段を導光管内に組み込み、また、複数のライトバルブを
側面に沿って配置したプリズムと投写レンズとを板部材
に支持して光学ヘッドユニットを構成することによっ
て、光学系を構成する各部材をそれぞれ別個の取り付け
部材にてケース内に取付けるのではなく、ユニット化し
て取付けることができる。したがって、ケース内への組
み立て性が良く、製品完成後のメンテナンス性も良くな
る。

【００５５】また、導光管に、前記色分離手段によって
分離された３つの色光を３方向から出射するコ字形状部
を設け、当該コ字形状部に囲まれた空所に光学ヘッドユ
ニットを配置することにより、プロジェクタを小型化す
ることが可能となる。

【００５６】また、光学ヘッドユニットの下方に、複数
のライトバルブの偏光板及びプリズムを冷却するための
ファンを配置することによって、複数のライトバルブ、
並びにプリズムを効率良く冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶プロジェクタの外観斜視図。

【図２】ケースを分解して示す斜視図。

【図３】背面側から見た外観斜視図。

【図４】ランプハウジングユニットをアウタハウジング
から取り出した状態の斜視図。

【図５】ランプハウジングユニットの分解斜視図。

【図６】アウタハウジングの分解斜視図。

【図７】アウタハウジングをランプハウジングユニット
出し入れ側の面から見た図。

【図８】ライトガイドユニットと光学ヘッドユニットの
外観斜視図。

【図９】ケース内における各ユニットの配置並びに光路
の慨略を説明する平面図。

【図１０】光学ヘッドユニットの分解斜視図。

【図１１】光学ヘッドユニットの要部の拡大縦断正面
図。

【符号の説明】

１・・・直方体ケース １Ａ・・・底板 １Ｂ・・・正面板 １Ｃ・・・背面板 １Ｄ・・・天板 １Ｅ・１Ｆ・・・側面 ４・・・正面の窓 ７・・・背面の開口 １４・・・ベースプレート １５・・・ランプハウジングユニット １６・・・ライトガイドユニット １７・・・光学ヘッドユニット １８・・・投写レンズ １９・・・電源ユニット ２０・・・駆動用制御回路ユニット ２１・・・光学ヘッドユニット冷却用ファン ２２・・・ランプハウジングユニット冷却用ファン ２３・・・ランプハウジングユニットのアウタハウジン
グ ２６・・・投写光源 ５３・・・光合成ブリズム ５４・５５・５６・・・液晶ライトバルブ Ｓ・・・空所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 21/00 G03B 21/16 G03B 33/12 G02F 1/13

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源からの光を３つの色光に
   分離する複数のダイクロイックミラーを備えた色分離手
   段と、該光分離手段により分離された色光を各々変調す
   る複数のライトバルブと、該複数のライトバルブによっ
   て変調された色光を合成するプリズムと、該プリズムに
   よって合成された光を投写する投写レンズと、を備えた
   プロジェクタにおいて、 内部に前記複数のダイクロイックミラーを備えた色分離
   手段が組み込まれた導光管と、 前記複数のライトバルブが側面に沿って配置された前記
   プリズムと前記投写レンズとが板部材に支持されてなる
   光学ヘッドユニットと、を有し、 前記導光管は、前記色分離手段によって分離された３つ
   の色光を３方向から出射するコ字形状部を有し、該コ字
   形状部に囲まれた空所に前記光学ヘッドユニットを配置
   してなることを特徴とするプロジェクタ。
2. 【請求項２】 前記光学ヘッドユニットの下方に、前記
   複数のライトバルブの偏光板及び前記プリズムを冷却す
   るためのファンが配置されてなることを特徴とする請求
   項１記載のプロジェクタ。