JP3120685B2

JP3120685B2 - 投射型画像表示装置

Info

Publication number: JP3120685B2
Application number: JP07034911A
Authority: JP
Inventors: 久夫稲毛; 雅晴出口; 隆史角田; 太志山崎; 竹介丸山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 2000-12-25
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JPH08234155A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパソコンからの出力信号
やＣＤ・ビデオ等の映像をスクリ−ン等に拡大投影する
画像表示装置に関し、詳しくは該画像表示装置の冷却装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の投射型画像表示装置について図
４、及び図５を用いて説明する。この種の投射型画像表
示装置には、赤色、緑色、青色（以下Ｒ、Ｇ、Ｂと称
す）の３つの液晶パネル３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを用いたもの
がある。かかる投射型画像表示装置は、光Ｌを発する光
源１と、光ＬをＲ、Ｇ、Ｂの各成分ＬＲ、ＬＧ、ＬＢに
分解する反射系１０と、ＲＧＢの各成分ＬＲ、ＬＧ、Ｌ
Ｂのうち、１成分のみが入射される３つの液晶パネル３
Ｒ、３Ｇ、３Ｂを通過した各成分ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを重
畳して図示しないスクリ−ンに、拡大投影する拡大投射
用レンズ系２０と、液晶パネル３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを冷却
する冷却ファン４と、これらを収納するキャビネット５
とを有している。

【０００３】反射系１０は図４に示すように、成分Ｌ
Ｒ，ＬＧのみを通過させる第１のダイクロックミラ−１
１１と、成分ＬＧのみを通過させる第２のダイクロイッ
クミラ−１１２と、成分ＬＢのみ通過させる第３のダイ
クロイックミラ−１１３と、成分ＬＲ、ＬＢのみを通過
させる第４のダイクロイックミラ−１１４と、入射され
た全ての成分を反射させる第１から第３の全反射ミラ−
１０１〜１０３とを有している。なお、図４に示す６は
赤外、紫外遮断フィルタ−である。

【０００４】成分ＬＧに対応した画像が表示される液晶
パネル３Ｇには、第１のダイクロックミラ−１１１と第
２のダイクロイックミラ−１１２とを通過した成分ＬＧ
が入射される。また、成分ＬＲに対応した画像が表示さ
れる液晶パネル３Ｒには、第１のダイクロックミラ−１
１１を通過し、第２のダイクロイックミラ−１１２によ
って、選択的に反射された成分ＬＲが入射される。さら
に、成分ＬＢに対応した画像が表示される液晶パネル３
Ｂには、第１のダイクロックミラ−１１１で選択的に反
射され、かつ第２の全反射身ミラ−１０２で反射された
成分ＬＢが入射される。液晶パネル３Ｂを通過した成分
ＬＢ及び液晶パネル３Ｒを通過した成分ＬＲは、第３の
ダイクロイックミラ−１１３に入射される。また、液晶
パネル３Ｇを通過した成分ＬＧは、第３の全反射ミラ−
１０３を介して第４のダイクロイックミラ−１１４に入
射される。この第４のダイクロイックミラ−１１４に
は、前記第３のダイクロイックミラ−１１３に入射され
た成分ＬＲ、ＬＢも入射されているので、第４のダイク
ロイックミラ−１１４において各成分ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ
が重畳され、拡大投射レンズ２０を介してスクリ−ンに
投影される。

【０００５】光源１には高輝度のメタルハライドランプ
が使用されるため、キャビネット内は高温になる。ま
た、入射側偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂでは、Ｓ波またはＰ
波のいづれか一方の光成分を通過させることから、通過
しない光による発熱が発生する。さらに、液晶パネル３
Ｒ、３Ｇ、３Ｂでは通過する光成分ＬＲ、ＬＧ、ＬＢに
より発熱する。これらの冷却は冷却ファン４により行わ
れるが、該冷却の様子を液晶パネル３Ｒまわりをを取り
上げてさらに詳述する。

【０００６】図５に示すように、液晶パネル３Ｒの光源
側には、コンデンサ−レンズ６Ｒと入射側偏光板２Ｒと
が設けられている。一方液晶パネル３Ｒの後側には、出
射側偏光板７Ｒが前記液晶パネルと一体に設けられてい
る。さらに出射側偏光板７Ｒの後方には、透明な導風板
８が設けられている。該液晶パネルまわりのそれぞれの
部品間には、冷却ファン４からの冷却風Ｗが通過できる
所定の間隔をもって構成されている。したがって、入射
側偏光板２Ｒや液晶パネル３Ｒに発生する熱は、該冷却
風Ｗによって放熱することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た投射型画像表示装置は各部品間を通る冷却風Ｗの風量
配分については考慮されていない。各構成部品間を通過
する風量は、各部品間の間隔とその流路表面凹凸などに
よる流路抵抗により自動的に決まるため、冷却風Ｗの配
分ができないのが現状である。液晶パネル３Ｒと偏光板
２Ｒで発生する熱量は、一般に光源光の半分を遮断する
偏光板の方が大きく、両者の発生熱量は異なるのが普通
である。従って、入射偏光板２Ｒの両面を通過する冷却
風Ｗの流量は、液晶パネル３Ｒの両面を通過する流量よ
り、大きくなるよう設定することが望ましい。従来、組
立て後の液晶パネルの位置調整などのために、部品間の
間隔だけで風量を調整することは行わないのが実情であ
る。風量の必要でない個所に余分な風量を与えること
は、全体の総風量を上げることになり、ファンの大型
化、消費電力の増大、騒音の増加等の性能劣化となる。

【０００８】本発明は、液晶パネル部の冷却風の効率的
な配分だけでなく、ファン中心に近い吹き出し口の風量
増加や、液晶パネルを冷却した冷却風を再び集めて、他
の発熱部の冷却に適用する方法や、偏光装置などの冷却
方法、吹き出し口の効率的な吹き出し形状など、投射型
画像表示装置の冷却風吸気部の冷却ファンユニット全般
の発明に関するもので、その課題は、投射型画像表示装
置の小型化、低消費電力化、低騒音化である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源側からの
光を偏光板と液晶パネルに入射させ画像表示を行う投射
型画像表示装置において、上記液晶パネルと上記偏光板
を互いに離間させて配し、該液晶パネルと該偏光板を冷
却する冷却風の吹き出し口に、該液晶パネル及び該偏光
板に該冷却風を分配するための分配案内板を備え、上
記案内板によって該案内板真下に強い風速の冷却風を形
成し、該冷却風を上記案内板下流に設けられた上記偏光
板に当てる構成とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【作用】分配案内板により該案内板の真下に強い風速の
冷却風が形成されるため、上記案内板の下流側に設けら
れた偏光板に上記冷却風が送風される。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。先ず装置全体構成について図３を用いて説明
する。図３は本発明投射型画像表示装置の一実施例を示
す概要構成図である。分かり易くするために必要最低限
の部品構成を示している。１はメタルハロイドランプの
光源、１１は偏光装置、１２はコ−ルドフィルタ、１
３、１４、１５、１６は分離または合成ダイクロイック
ミラ−、１７、１８は全反射ミラ−である。光の３原色
に対応するＲＧＢ用液晶パネル３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、及び
入射側偏光板２Ｒ、２Ｇ、２Ｂがそれぞれ所定のいちに
構成されている。２０は投射レンズである。４は吸気用
冷却ファン、１９はダクトであり、該２部品により吸気
用冷却ファンユニットと称している。２１は映像音声回
路２２は光源用電源回路である。２３はダクト及び排気
ファンからなる排気用冷却ファンユニットである。３８
は本装置のシ−ルドケ−スである。尚、図３は装置の裏
側すなわち冷却ファンのある側から見た構成図であり、
ダクト１９の反対側にはほぼ同じ形状の分離合成ユニッ
トが一体に構成されている。

【００１９】以上の構成からなる本発明投射型画像表示
装置において、光源１を出た光Ｌは偏光装置１１を通過
するが、所定の光成分Ｐ（Ｓ）波のみ通過する。さらに
コ−ルドフィルタ１２により可視光以外の赤外線や紫外
線がカットされ、ダイクロイックミラ−１３と１４に入
射すれ。それぞれＲＧＢに対応した色の波長に分離さ
れ、各入射偏光板２及び液晶パネル３に入り、それぞれ
変調された光は合成系ダイクロイックミラ−１５、１６
により合成され、投射レンズ２０により図示しないスク
リ−ンなどに拡大投射される。方、吸気用冷却ファン４
は外気から吸気した冷却風により、ＲＧＢのそれぞれの
吹き出し口２４から、それぞれの偏光板２と液晶パネル
３を冷却するようになっている。

【００２０】次に図１、図２を用いて本発明装置の吸気
用冷却ファンユニットの、前記した第１の特徴について
詳述する。図１は図３の冷却ファンユニットのダクト１
９を詳述した平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図
である。図１、図２において、ＲＧＢの吹き出し口２４
には、冷却ファン４の回転方向２５に相対抗するように
第１の案内板２６が連続して構成されている。該第１の
案内板の高さは、ダクト１９を形造るリブ１９ａと同じ
高さに構成される。Ｂの吹き出し口２４Ｂには、前記第
１の案内２６に平行に第２の案内板３０（分配案内板）
が構成される。該分配案内板３０の高さは、前記第１の
案内板より低く設定される。３１はダクト内の仕切りで
ある。３２は集風案内板である。該仕切り３１及び集風
案内板３２の高さは、リブ１９ａと同じ高さに設けられ
る。３３は冷却ファン４からの冷却風を通す穴３３ａを
設けたカバ−である。該カバ−により冷却ファンユニッ
ト１９からの冷却風は、ＲＧＢの各吹き出し口２４と、
吹き出し口２７、２８、２９の６流路からユニット外に
吹き出すようになっている。

【００２１】以上の構成からなる本発明冷却ファンユニ
ットおいて、まず第１の案内板２６は、冷却ファン４に
より吹き出された冷却風Ｗを、図１の破線でしめすＷ₁
〜Ｗ₃ように集める作用をする。しかし、該案内板２６
だけの場合には、集められた冷却風Ｗは第１の案内板直
下が最も強く、これから離れるに従い弱くなる。特に、
冷却ファン４の中心近くに構成される吹き出し口２４Ｂ
では、この傾向が顕著な現象としてあらわれる。従っ
て、該案内板２６の直下に位置する液晶パネル３Ｂの風
速は十分な風速を得られるが、これから離れる偏光板２
Ｂの冷却風は十分でない。

【００２２】従って、該吹き出し口２４Ｂに分配案内板
３０を構成すると、図２に示すように分配案内板３０で
の新たな冷却風Ｗ₀が得られ、この直下に位置する偏光
板２Ｂの冷却効率が向上する。該関係を図６、図７に判
り易く図解した。図６は第１の案内板２６だけが構成さ
れた場合の、その直下の風速分布を示したものである。
冷却ファン４による冷却風Ｗ₁は第１の案内板２６に当
たり、その方向を吹き出し口２４Ｂ方向に変えるが、吹
き出し口開口幅での風速分布を見ると、図６に示すよう
に第１の案内板２６の真下が最も強い。

【００２３】図７は第１の案内板２６と分配案内板３０
を同時に構成した場合の風速分布である。図７に示すよ
うに分配案内板３０の作用により、該分配案内板真下で
強い風速Ｗ₀が新たに得られ、グラフに示すような風速
分布となる。従って、分配案内板３０の下に構成される
偏光板の冷却が促進され、液晶パネル、偏光板ともに効
率よく冷却することができる。

【００２４】図７に示す第１の案内板２６直下の風速と
分配案内板３０直下の風速との大きさは、分配案内板の
高さｈにより設定することができる。

【００２５】本発明装置では分配案内板をＲＧＢのう
ち、Ｂ部の吹き出し口にのみ、用いた場合を開示した
が、配分が必要であれば当然Ｂ部以外の吹き出し口に適
用できることは言うまでもない。因に、本実施例でＢ部
のみに分配案内板を用いた理由は、以下の理由によるも
のである。すなわち、本発明投射画像装置では装置全体
の小型化を図るために、ＲＧＢの吹き出し口を極力冷却
ファン４の投影面積内に収めるように設計した。このた
めに、ＲＧＢに吹き込まれる冷却風のうち、ファン中心
に近いＢ部の風量が低下したのである。冷却ファンから
出る風速の分布を測定すると図８のようになる。図８に
示すように軸流ファンでは、ファン中心に位置するモ−
タ４ａのために、中心部での風速は小さくなる傾向があ
る。

【００２６】本発明の第２の特徴は集風案内板３２にあ
る。前記したしょうにファン中心位置にある吹き出し口
２４Ｂの風量は、他の吹き出し口に比べ小さい。そこ
で、集風案内板３２により、実質的にあまり利用されて
いない領域３４に吹き出される風量を、吹き出し口２４
Ｂに集めるようにしたものである。集風案内板３２の先
端３２ａの位置は、吹き出し口２４Ｂの間口の大きさＳ
の約１／３程度の位置にあることが望ましい。これによ
り、未利用領域３４からの冷却風を、吹き出し口の中で
も、最も風量の小さいファン中心側に集めることができ
るばかりでなく、本来の冷却風Ｗ₁の流れに与える影響
も小さい。

【００２７】本発明の第３の特徴について実施例図９、
図１０を用いて説明する。図９は図２の分離合成ユニッ
ト側から見た図である。図１０は図３のＤＤ断面図であ
る。第３の特徴を説明する構成部品のみ示してある。図
９、図１０において、分離合成ユニット３６の上面に
は、ＲＧＢに対応してそれぞれ第２の吹き出し口３５が
構成されている。３７は分離合成ユニット３６の上に、
第２の吹き出し口３５を囲むように構成した回収案内板
である。３８は雑音カットのためのシ−ルドケ−ス、３
９はランプ電源回路２２上に構成された半導体である。

【００２８】以上の構成からなる本発明装置の図１０に
おいて、ファン４から吹き出された冷却風Ｗは、ダクト
１９から吹き出し口２４Ｂを経て、分離合成内に入り液
晶パネル３Ｂ等を冷却する。その後、第２の吹き出し口
３５Ｂから分離合成ユニット３６の外部に流れ出る。流
れ出た冷却風はシ−ルドケ−ス３８と回収案内板３７に
囲まれた隙間４０に流れ込み、ランプ電源回路の半導体
３９に一体に構成されたヒ−トシンク４１から熱を奪う
作用を行う。本発明の第３の特徴は一度冷却に用いた冷
却風を回収して、他の発熱部品の冷却に再び用いること
にある。図９に示すように、本実施例では第２の吹き出
し口３５Ｂ、３５Ｇの２つを回収案内板３７で囲った
が、当然１つでも同様の作用が行えるものである。又回
収案内板３７はシ−ルドケ−ス３８と分離合成ユニット
３６の間に隙間４０を構成し、第２の吹き出し口３５か
ら流れ出た冷却風を流す流路を構成したが、シ−ルドケ
−ス３８を流路の一部にすることなく、回収案内板３７
にカバ−を一体に構成して、流路を独立に形成しても本
第３の特徴を達成できるものである。

【００２９】次に本発明の第４の特徴について図１１を
用いて説明する。図１１は図１のＣＣ断面概要図であ
る。２９ａは吹き出し口２９の先端部に、冷却風の流れ
を変えるために構成された導風部である。カバ−３３側
は出口に近づくに従い厚肉となり、ダクト側では出口先
端で面取りを行っている。冷却ファン４により発生した
冷却風は、液晶パネル３Ｒ及び偏光板２Ｒ等をを冷却す
る流れＷ₇ならびに、吹き出し口２９に向かう流れＷ₈が
発生する。冷却風Ｗ₈は吹き出し口２９で、勾配と面取
りを有した導風部２９ａにより、その流れの方向が変え
られる。該吹き出し口２９は図３に示すように、本実施
例ではランプ電源回路２２と対抗しており、該吹き出し
口２９から流れ出る冷却風はランプ電源回路２２の冷却
に適用される。該ダクトの取付け位置は、光源電源回路
２２の下の方に位置しており、前記導風部２９ａの作用
により、吹き出し口２９から流れ出た冷却風は、その方
向を変えてランプ電源回路の方向に流れるようになる。

【００３０】次に本発明の第５の特徴について図１２を
用いて説明する。図１２は図１と同じダクト１９を示し
た平面図である。本発明冷却ユニットの特徴は、吸気し
た外気を６つの吹き出し口から流れ出るようにしたもの
である。該流れをＷ₁〜Ｗ₆で示した。それぞれＲＧＢに
対応する吹き出し口２４と他の吹き出し口２７、２８、
２９の６流路から吹き出るようになっている。吹き出し
口２７は映像音声回路（図３の２１）の冷却、吹き出し
口２８は偏光装置１１の冷却、２９はランプ電源回路
（図３の２２）の冷却に用いられる。本発明の吸気用冷
却ファンユニットは、図示しないファン４とカバ−３３
とダクト１９で構成され、該構成により前記６流路の冷
却風の流れが生まれるようになっている。

【００３１】該流路のうち、吹き出し口２８から吹き出
される冷却風Ｗ₆は、前記したように偏光装置１１の冷
却に用いるが、本装置ではさらに光源の冷却に再利用し
ている。該冷却風Ｗ₆の流れについて、図１２、図１３
を用いて詳述する。図１３は図１２のＥＥ断面である。
本ダクト１９とほぼ同じ形状の分離合成ユニット３６も
同時に示した。１１は前記した偏光装置、４２は偏光装
置を両側から挟むように構成された遮熱板である。該遮
熱板４２は偏光装置１１で反射される光を遮断する作用
があり、合成分離ユニットケ−ス３６ａの温度上昇を制
限する。４３はダクトに開けられた通風孔である。吹き
出し口２８を通る冷却風Ｗ₆は、通風孔４３を抜けて分
離合成ユニット３６内に冷却風Ｗ₆₁、Ｗ₆₂のように流れ
込む。このうち通風孔４３ａから流れる冷却風Ｗ₆₁は、
分離合成ユニット内偏光装置１１の出射側１１ａを冷却
し、また遮熱板４２と分離合成ユニットケ−ス３６ａの
隙間にも流れ込む。その後該冷却風は分離合成ユニット
の開口部３６ｂを、冷却風Ｗ₆₀のように抜けて光源に向
かう。

【００３２】一方、通風孔４３ｂから抜けた冷却風Ｗ₆₂
は、偏光装置の入射側１１ｂを冷却し、冷却風Ｗ₆₀のよ
うに開口部３６ｂら光源に向かう。前記冷却風Ｗ₆は偏
光装置を冷却するだけでなく、光の発生元である光源の
冷却にも用いられるのである。

【００３３】本発明の他の実施例について図１４にもと
づき説明する。図１４は本発明冷却ファンユニットの要
部断面図である。本実施例の場合には分配案内板３０を
二重に用いている。冷却ファン４により発生した冷却風
は破線で示すように、それぞれの分配案内板で分離さ
れ、コンデンサレンズ６、入射側偏光板２、液晶パネル
３等で造られる流路に流れるようになる。構成される分
離合成ユニット内の部品数に見合う分配案内板３０の適
用により、それぞれの部品で構成される流路に冷却風が
分離されて所定の冷却が行える。

【００３４】図１５は本発明の他の実施例である。前記
した分配案板を、偏光板２を支持する支持枠２ａの一部
を、ダクト内に延長して適用した例である。図１５は同
様に第１の案内板２６を、分離合成内の部品（本実施例
の場合には液晶パネルの支持枠３ａ）によりダクト内に
延長して適用できることも容易である。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、冷
却ファンからの冷却風の吹き出し口に、離間配置された
液晶パネル及び偏光板に冷却風を分配する分配案内板を
配置する。そして、この分配案内板を配置することによ
り形成される下流側への強い風速の冷却風が、上記案内
板の下流側に設けられた偏光板に送風される。従って、
光源から出射される光エネルギーにより温度上昇する液
晶パネルと偏光板それぞれを、分配された風により効率
良く冷却することが可能となる、などの効果を得ること
ができる。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】以上詳述したように、本発明投射型画像表
示装置は冷却風の効率的な適用により、装置全体の大き
さをコンパクトに設計でき、冷却ファンを小さくして、
消費電力を節約できるばかりでなく、風量の小さな冷却
ファンが適用できるから、騒音に対して極めて有利であ
る。本発明投射型画像表示装置は、小型で低消費電力で
り、且つ低騒音であることから、商品性は極めて高いも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施例を示す冷却ファンユニッ
トの概要構成図。

【図２】図１のＡＡ断面図。

【図３】本発明の一実施例を示す投射型画像表示装置の
概要構成図。

【図４】従来例を示す投射型画像表示装置の概要構成
図。

【図５】従来例を示す図４のＲ部拡大要部断面図。

【図６】本発明冷却ファンユニットの原理説明図。

【図７】本発明冷却ファンユニットの原理説明図。

【図８】冷却ファンの風速分布を示す原理図。

【図９】本発明の他の実施例を示す分離合成ユニットの
平面図。

【図１０】本発明の他の実施例を示す図３のＤＤ断面
図。

【図１１】本発明の他の実施例を示す図１のＣＣ断面
図。

【図１２】本発明の他の実施例を示す冷却ファンユニッ
トのダクト部平面図。

【図１３】本発明の他の実施例を示す図１２のＥＥ断面
図。

【図１４】本発明の他の実施例を示す要部断面図。

【図１５】本発明の他の実施例を示す要部断面図。

【図１６】本発明の他の実施例を示す要部断面図。

【符号の説明】

１光源１１偏光装置１２
コ−ルドミラ− ４冷却ファン２４、２７、２８，２９吹き出し
口２６第１の案内板３０分配案内板３２
集風案内板３７回収案内板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０３Ｂ 17/00 Ｇ０３Ｂ 17/00 Ｐ 21/16 21/16 (72)発明者山崎太志神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者丸山竹介神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (56)参考文献特開平１−179126（ＪＰ，Ａ) 実開平７−23330（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−59449（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 510 G03B 21/16 G03B 17/00 H04N 5/74

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源側からの光を偏光板と液晶パネルに入
射させ画像表示を行う投射型画像表示装置において、上記液晶パネルと上記偏光板を互いに離間させて配し、
該液晶パネルと該偏光板を冷却する冷却風の吹き出し口
に、該液晶パネル及び該偏光板に該冷却風を分配するた
めの分配案内板を備え、上記案内板によって該案内板真下に強い風速の冷却風を
形成し、該冷却風を上記案内板下流に設けられた上記偏
光板に当てるように構成したことを特徴とする投射型画
像表示装置。
【請求項２】上記分配案内板は、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した
液晶パネル及び偏光板のうちの少なくともいずれか１つ
に設けられる請求項１に記載の投射型画像表示装置。