JP3627471B2 - 投写型表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を液晶パネルに照射し、該液晶パネルの出射光を投写レンズでスクリーン上に投写して画像表示する液晶プロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の透過型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタとしては、例えば特開昭63−216026号公報記載のものがある。この従来構成では、光源(符号21)、第1の反射ミラー(23)、第1のダイクロイックミラー(26)、第2の反射ミラー(30)、第2のダイクロイックミラー(27)、第3の反射ミラー(28)、第4の反射ミラー(29)、第1の透過型の液晶パネル(33)、第2の透過型の液晶パネル(39)、第3の透過型の液晶パネル(45)、ダイクロイックプリズム(49)、投写レンズ(50)とを備え、光源からの照明光を第1の反射ミラーを介して第1のダイクロイックミラーに入射させ、第1のダイクロイックミラーにより色分離された第1の出射光を第2の反射ミラーを介して第1の液晶パネルに照射し、第1のダイクロイックミラーにより色分離された第2の出射光を第2のダイクロイックミラーに入射させ、第2のダイクロイックミラーにより色分離された第1の出射光を第2の液晶パネルに入射させ、第2のダイクロイックミラーにより色分離された第2の出射光を第3の反射ミラー、第4の反射ミラーを介して第3の液晶パネルに照射し,第1の液晶パネルからの透過光,第2の液晶パネルからの透過光、第3の液晶パネルからの透過光をダイクロイックプリズムにより色合成し、色合成された出射光を投写レンズによりスクリーン上に投写するようになっている。
【0003】
また,特開平3−10218号公報記載のように、光源冷却用の排気ファン(15,27)を設けたものもある。
【0004】
また、さらに、例えば、日本光学会(応物学会)主催のJAPAN OPTICS ’94 光学連合シンポジウム浜松 ’94(p135−p136)の22Fa06「異形開口レンズアレイを用いた液晶プロジェクタ用高効率照明光学系」に開示されているように、光源にメタルハライドランプと放物面鏡を用い、UV−IRカットフィルタ、第1のレンズアレイ、第2のレンズアレイを設けたものが知られている。
【0005】
上記3件の公知例を組合わせた構成の液晶プロジェクタも実用化されている。
【0006】
以下、図面を用いて、この従来の技術を組合わせた液晶プロジェクタにつき説明する。
【0007】
図6は、従来の技術を組合わせた液晶プロジェクタ光学系の上面図である。
【0008】
光源であるメタルハライドランプ50からの照明光51は、放物面鏡のランプリフレクタ52、UV−IRカットフィルタ53、第1のレンズアレイ54、第1の反射ミラーであるコールドミラー55、第2のレンズアレイ56、第1のダイクロイックミラーであるR色光透過、G及びB色光反射のダイクロイックミラー57に入射し、R色光58が透過し、G及びB色光59が反射するようになっている。
【0009】
R色光58は、第2の反射ミラーである増反射アルミミラー60で反射され、コンデンサレンズ61、偏光板62を介して、第1の透過型の液晶パネルであるR色光用液晶パネル63に入射する。
【0010】
G及びB色光59は、第2のダイクロイックミラーであるG色光反射、B色光透過のダイクロイックミラー64に入射し、G色光65が反射し、B色光66が透過する。G色光65は、コンデンサレンズ67、偏光板68を介して、第2の透過型の液晶パネルであるG色光用液晶パネル69に入射する。
【0011】
B色光66は、リレーレンズ70、第3の反射ミラーである増反射アルミミラー71、リレーレンズ72、第4の反射ミラーである増反射アルミミラー73、コンデンサレンズ74、偏光板75を介して、第3の透過型の液晶パネルであるB色光用液晶パネル76に入射する。
【0012】
液晶パネル63からのR透過光77と、液晶パネル69からのG透過光78と、液晶パネル76からのB透過光79は、ダイクロイックプリズム80により色合成され、色合成された出射光81を投写レンズ82によりスクリーン(図示せず)上に投写する。
【0013】
高温になる光源から発生する熱が構成部品に影響しないようにするために、光源であるメタルハライドランプ50とランプリフレクタ52の近傍には、光源冷却用の排気ファン83が配置されており、液晶プロジェクタの筐体(図示せず)の外に熱風84を排気する。
【0014】
この構成の液晶プロジェクタによれば、高温になる光源を冷却しながら、スクリーン上で明るく大画面の画像が得られる。
【0015】
しかしながら、従来のこの構成の液晶プロジェクタにおいては、排気ファン83により排気された熱風84が、液晶プロジェクタの近傍に位置する観視者の方向に流れることがあり、観視者に不快感を与えてしまうという課題があった。
【0016】
また、液晶プロジェクタは、パーソナルコンピュータ等の映像機器を近傍に置いて使用することがあるが、これらの熱に弱い機器を熱風が当たらない位置に置くなどの配慮が必要である。また、光源から発生する熱を効率良く排気するために、熱風が排気される位置には該排気を遮るような物を置かないようにする配慮も必要であり、使い勝手性の上で問題があった。
【0017】
これに対して、例えば実開平5−59424号公報に開示されているように、投写レンズの前筒部を配置した面と同一面に、光源の冷却用としての排気用ファンを配置し、投写方向と排気方向とを同一方向とした構成が提案されている。これによれば、排気ファンから排気された熱風が、液晶プロジェクタの近傍に位置する観視者の方向に流れることがなく、観視者に不快感を与えることもない。また、液晶プロジェクタの近傍に熱に弱い機器を配置する場合も配慮が不要で、また熱風が排気される位置に排気を遮るような物を置かないようにする配慮も不要な、使い勝手性の良い液晶プロジェクタが得られる。しかしながら、この従来技術では、投写レンズからの投写光の中に、排気ファンからの熱風が流れてスクリーンの投写画像にゆらぎが生ずることがある点についての対策等配慮がされていなかった。また、熱風をより効率良く排気させる構成についても特に配慮がなかった。また、第1のレンズアレイ及び第2のレンズアレイを含む光学系の構成についても配慮がなかった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、排気ファンから排気される熱風が、観視者や、近傍に配される機器に悪影響を及ぼさず、スクリーンにゆらぎのない画像を表示でき、また、冷却のために装置内の空気を効率良く排気できる、高性能かつ使い勝手性の良い液晶プロジェクタを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、光源からの光を映像表示素子に照射し、前記映像表示素子からの出射光を投写レンズでスクリーン上に投写する投写型表示装置であって、装置の筐体内であって、投写レンズを配置した側の面に、且つ投写レンズ光軸方向に対し傾斜して配置した風向板と、前記筐体内であって、前記光源と前記風向板の間に、前記投写レンズ光軸方向に対し傾斜して配置した排気ファンとを有し、前記筐体内の空気を前記投写レンズの投写光から遠ざけるようにして、前記筐体外部に排気するとともに、前記投射レンズを配置した側の面以外の面には前記排気ファンからの空気を排気する風向板を設けないことにより、観視者に不快感を与えないように構成する。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【0025】
図1は、本発明の第1の実施例を示す図で、液晶プロジェクタ光学系の上面図である。
【0026】
光源であるメタルハライドランプ1からの照明光2は、楕円面鏡のランプリフレクタ3を介して、第1レンズアレイ4に入射する。ここで、球面鏡のランプリフレクタ5は、メタルハライドランプ1からの従来は利用されていなかった照明光6を再度メタルハライドランプ1に戻し、光の再利用を図る目的で設けたものである。第1レンズアレイ4は、その入射面7が凹レンズ面とし、楕円面鏡のランプリフレクタ3からの収束光8を、略平行光に変換する作用を持たせることにより第1レンズアレイを小型にすることができる。
【0027】
第1レンズアレイ4からの出射光9は、第1の反射ミラーである増反射銀ミラー10、第2レンズアレイ11、第1のダイクロイックミラーであるB色光反射、G及びR色光透過のダイクロイックミラー12に入射し,B色光13が反射し,GおよびR色光14が透過する。B色光13は、第2の反射ミラーである増反射アルミミラー15で反射され、コンデンサレンズ16、偏光板17を介して、第1の透過型の液晶パネルであるB色光用液晶パネル18に入射する。G及びR色光14は、第2のダイクロイックミラーであるG色光反射,R色光透過のダイクロイックミラー19に入射し,G色光20が反射し,R色光21が透過する。G色光20は,コンデンサレンズ22,偏光板23を介して,第2の透過型の液晶パネルであるG色光用液晶パネル24に入射する。R色光21は,リレーレンズ25,第3の反射ミラーである赤外線を透過するコールドミラー26,リレーレンズ27,第4の反射ミラーである増反射銀ミラー28,コンデンサレンズ29,偏光板30を介して,第3の透過型の液晶パネルであるR色光用液晶パネル31に入射する。
【0028】
液晶パネル18からのB透過光32と,液晶パネル24からのG透過光33と,液晶パネル31からのR透過光34は,ダイクロイックプリズム35により色合成され,色合成された出射光36を投写レンズ37によりスクリーン(図示せず)上に投写する。
【0029】
高温になる光源から発生する熱が光源以外の構成部品に影響を及ぼさなくするために、光源であるメタルハライドランプ1,ランプリフレクタ3とランプリフレクタ5の近傍には,光源冷却用の排気ファン38が配置されており,液晶プロジェクタの筐体の外に熱風39を排気する。排気ファン38を投写レンズ37に隣りに配置し,かつ排気ファン38の排気風39が投写レンズ37の投写光36から遠ざかるように,排気ファン38を傾斜して配置する。投写光36の排気風39側の投写光36aの角度a=30°に対して,排気ファンの傾斜角度b=15°と設定し,投写レンズ37からの投写光36の中に,排気ファン38から排気した熱風39が流れてスクリーンへの投写画像がゆらぐのを防止できる。
【0030】
また,排気ファン38を投写レンズ37に隣接して配置し,かつ排気ファン38の排気風39が投写レンズ37の投写光36から遠ざかるように,複数の風向板40を傾斜して配置するとともに,投写レンズ37に近い側の風向板40aの傾斜角度cを,投写レンズ37から遠い側の風向板40bの傾斜角度dよりも大きくしてある。例えば、傾斜角度c=30°,傾斜角度d=15°としてある。投写光36の排気風39側の投写光36aの角度a=30°に対し、投写レンズ37に近い側の風向板40aの傾斜角度c=30°と略等しく設定してあるので,投写レンズ37からの投写光36の中に,排気ファン38から廃棄した熱風39aが流れてスクリーンへの投写画像がゆらぐことを緩和できる。また,送風ファン38の傾斜角度b=15°に対して,投写レンズ37から遠い側の風向板40bの傾斜角度d=15°と略等しく設定したので,熱風39の進路が風向板40bにより大きく曲げられることないため,より効率よく排気されるようにできる。投写レンズ37からの投写光36の中に,排気ファン38から排気した熱風39が流れてスクリーンへの投写画像がゆらぐ問題は,投写レンズ37側から遠い排気風39bの方が,投写レンズ37に近い排気風39bよりも影響が小さいために,このように風向板40aの傾斜角度cよりも風向板40bの傾斜角度dをより小さくする。
【0031】
本実施例では,第1のダイクロイックミラー12により分離された第1の出射光13が第1のダイクロイックミラー12の反射光,第1のダイクロイックミラー12により分離された第2の出射光14が第1のダイクロイックミラー12の透過光となるように,第1の反射ミラー10,第2のレンズアレイ11,第1のダイクロイックミラー12,第2のダイクロイックミラー19,第3の反射ミラー26をこの順に配置し,かつ第1の反射ミラー10,第1のレンズアレイ4,光源であるメタルハライドランプ1,排気ファン38をこの順に配置し,かつ第1の反射ミラー10,第1のレンズアレイ4,光源であるメタルハライドランプ1,排気ファン38の並びが,投写レンズ37,ダイクロイックプリズム35,第2のダイクロイックミラー19の並びに対して略平行で,かつ隣りに配置してある。
【0032】
本実施例構成の液晶プロジェクタによれば、排気ファン38により排気された熱風39が投写レンズ37の出射光36と同じ方向に流れることになる。投写レンズ37の出射光36の方向の近傍に観視者が位置することは,観視者自身が出射光36を遮り,スクリーンへの画像に影を発生させることになるからあり得ない。従って、液晶プロジェクタの近傍に位置する観視者の方向に流れることがないため、該観視者に不快感を与えることがない。
【0033】
また,同様の理由により,パーソナルコンピュータ等の映像機器を液晶プロジェクタの近傍に置いて使用しても、これら熱に弱い機器に熱風が当たることがなく、置く位置についての配慮が不要である。また,光源から発生する熱を効率良く排気するために、熱風が排気される位置には排気を遮るような物を置かないようにする配慮も不要であり、使い勝手性を向上させることができる。
【0034】
また,本実施例では,第1のダイクロイックミラー12は,B色光を反射し,G色光とR色光を透過する分光特性とし,第2のダイクロイックミラー19は,G色光を反射し,R色光を透過する分光特性としたことにより,R色光成分に比べてB色光成分を相対的に増やすことができる。これは,B色光のみが、各ミラー10,12,15で反射のみで利用することができ、かつP偏光成分に比べて反射率がより高いS偏光成分を利用できるためである。これにより,スクリーンに投写される白色を好ましい色温度に高める効果がある。特に、液晶プロジェクタに使用される光学部品のガラスやプラスチック材料には,B色光の光利用効率を低下させるもの(例えば偏光板や液晶パネル)があり,これらの材料の場合は、同じ色温度の光源を用いても色温度の低下は避けられなかった。しかし、本発明のかかる構成では,最大限にB色光成分を利用できるので,この色温度の低下を最小限に食い止めることができる。
【0035】
なお、B色光やG色光に比べ、R色光では、リレーレンズ25,27と反射ミラー26,28を余分に使用することになるので,その透過率,反射率損失により,光量が低下する。
【0036】
そこで,本実施例では,第1の反射ミラーを増反射銀ミラー10とし,第3の反射ミラーを赤外線を透過するコールドミラー26とし,第4の反射ミラーを増反射銀ミラー28とする。
【0037】
図2は,増反射銀ミラーの分光反射率特性を示すグラフである。また,図3はコールドミラーの分光透過率のグラフである。この図より,増反射銀ミラーは,コールドミラーに比べて,反射率が高いことがわかる。特に,R色光はダイクロイックミラー12,19の透過光を利用することになるので,S偏光成分に比べて透過率がより高いP偏光成分を利用すべきである。そこで,P偏光成分の反射率がより高い増反射銀ミラー10,28を採用することによりR色光の低下を最小限に食い止めることができる。なお、増反射銀ミラー10,28の採用に伴い、不要な赤外線と、紫外線の遮断が必要となる。そこで、本実施例では、第3の反射ミラーを赤外線を透過するコールドミラー26としてある。これにより、偏光板30、液晶パネル31に有害な赤外線が照射されないようにできる。
【0038】
また,本実施例では、第1の液晶パネル18の入射側に配置される偏光板17と第1のダイクロイックミラー12との光路間に,紫外線を遮断するUVカットフィルタを配置してある。さらに、本実施例では、偏光板17の入射面にもUVカットフィルタ17aを形成してある。
【0039】
なお、本第1の実施例では、排気ファン38の排気風39が投写レンズ37の投写光36から遠ざかるように、排気ファン38を傾斜して配置したり、複数の風向板40を傾斜して配置するとともに、投写レンズ37に近い側の風向板40aの傾斜角度cを、投写レンズ37から遠い側の風向板40bの傾斜角度dよりも大きく設定したが、これに限定されるものではない。
【0040】
図4は、本発明の第2の実施例を示す図で、液晶プロジェクタ光学系の上面図である。排気ファン38が傾斜して配置されていない点と、風向板40の構成については図示していない点を除いて、本発明の第1の実施例と同じ構成である。本実施例では、第2の実施例と同様に、排気ファン38から排気された熱風39が、液晶プロジェクタの近傍に位置する観視者の方向に流れることがなく、観視者に不快感を与えることのない、また液晶プロジェクタの近傍に配置する機器に対する配慮が不要で,また熱風が排気される位置に排気を遮るような物を置かないようにする配慮も不要である。このように、本発明によれば使い勝手の良い液晶プロジェクタを得ることができる。
【0041】
図5は、本発明の第3の実施例を示す図で、その光学系の上面図である。
【0042】
光源のメタルハライドランプ50からの光51は、放物面鏡のランプリフレクタ52,UV−IRカットフィルタ53,第1のレンズアレイ54,第1の反射ミラーであるコールドミラー55,第2のレンズアレイ56,第1のダイクロイックミラーであるR色光反射,GおよびB色光透過のダイクロイックミラー40に入射し,R色光58が反射し,GおよびB色光59が透過する。R色光58は,第2の反射ミラーである増反射アルミミラー60で反射され,コンデンサレンズ61,偏光板62を介して,第1の透過型の液晶パネルであるR色光用液晶パネル63に入射する。G及びB色光59は,第2のダイクロイックミラーであるG色光反射,B色光透過のダイクロイックミラー64に入射し,G色光65が反射し,B色光66が透過する。G色光65は,コンデンサレンズ67,偏光板68を介して,第2の透過型の液晶パネルであるG色光用液晶パネル69に入射する。B色光66は,リレーレンズ70,第3の反射ミラーである増反射アルミミラー71,リレーレンズ72,第4の反射ミラーである増反射アルミミラー73,コンデンサレンズ74,偏光板75を介して,第3の透過型の液晶パネルであるB色光用液晶パネル76に入射する。
【0043】
液晶パネル63からのR透過光77と,液晶パネル69からのG透過光78と,液晶パネル76からのB透過光79は,ダイクロイックプリズム80により色合成され,色合成された出射光81を投写レンズ82によりスクリーン(図示せず)上に投写する。
【0044】
高温の光源で発生する熱が光源以外の構成部品に影響を及ぼさないようにするために,光源のメタルハライドランプ50とランプリフレクタ52の近傍には、光源冷却用の排気ファン38が配置され、液晶プロジェクタの筐体(図示せず)の外に熱風39を排気するようになっている。
【0045】
本実施例では、第1のダイクロイックミラー40により分離された第1の出射光58が第1のダイクロイックミラー40の反射光,第1のダイクロイックミラー40により分離された第2の出射光59が第1のダイクロイックミラー40の透過光となるように,第1の反射ミラー55,第2のレンズアレイ56,第1のダイクロイックミラー40,第2のダイクロイックミラー64,第3の反射ミラー71をこの順に配置し,かつ第1の反射ミラー55,第1のレンズアレイ54,光源のメタルハライドランプ50,排気ファン38をこの順に配置し,かつ第1の反射ミラー55,第1のレンズアレイ54,光源のメタルハライドランプ50,排気ファン38の並びが、投写レンズ82,ダイクロイックプリズム80,第2のダイクロイックミラー64の並びに対し略平行で、かつ隣りに配置してある。
【0046】
本実施例によれば、排気ファン38により排気された熱風39が、投写レンズ82の出射光81と同じ方向に流れることになるので、上記第2の実施例の場合と同様の効果が得られる。
【0047】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、観視者に不快感を与えず、また近傍に配置する機器の温度上昇に対する配慮も不要にできる等、使い勝手性の良い液晶プロジェクタを得ることができるとともに,排気ファンから排気した熱風によるスクリーンの投写画像のゆらぎも防止できる。また、排気効率を高めて冷却効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の液晶プロジェクタ光学系の上面図である。
【図2】増反射銀ミラーの分光反射率特性を示すグラフである。
【図3】コールドミラーの分光透過率のグラフである。
【図4】本発明の第2の実施例の液晶プロジェクタ光学系の上面図である。
【図5】本発明の第3の実施例の液晶プロジェクタ光学系の上面図である。
【図6】従来の液晶プロジェクタ光学系の上面図である。
【符号の説明】
1…メタルハライドランプ,2…照明光,3…ランプリフレクタ,4…第1のレンズアレイ,5…ランプリフレクタ,6…照明光,7…入射面,8…収束光,9…出射光,10…増反射銀ミラー,11…第2のレンズアレイ,12…ダイクロイックミラー,13…B色光,14…GおよびR色光,15…増反射アルミミラー,16…コンデンサレンズ,17…偏光板,17a…UVカットフィルタ,18…B色光用液晶パネル,19…ダイクロイックミラー,20…G色光,21…R色光,22…コンデンサレンズ,23…偏光板,24…G色光用液晶パネル,25…リレーレンズ,26…コールドミラー,27…リレーレンズ,28…増反射銀ミラー,29…コンデンサレンズ,30…偏光板,31…R色光用液晶パネル,32…B透過光,33…G透過光,34…R透過光,35…ダイクロイックプリズム,36…出射光,36a…出射光,37…投写レンズ,38…排気ファン,39…熱風,39a…熱風,39b…熱風,40…風向板,40a…風向板,40b…風向板,a…角度,b…角度,c…角度,d…角度,50…メタルハライドランプ,51…照明光,52…ランプリフレクタ,53…UV−IRカットフィルタ,54…第1のレンズアレイ,55…コールドミラー,56…第2のレンズアレイ,57…ダイクロイックミラー,58…R色光,59…GおよびB色光,60…増反射アルミミラー,61…コンデンサレンズ,62…偏光板,63…R色光用液晶パネル,64…ダイクロイックミラー,65…G色光,66…B色光,67…コンデンサレンズ,68…偏光板,69…G色光用液晶パネル,70…リレーレンズ,71…増反射アルミミラー,72…リレーレンズ,73…増反射アルミミラー,74…コンデンサレンズ,75…偏光板,76…B色光用液晶パネル,77…R透過光,78…G透過光,79…B透過光,80…ダイクロイックプリズム,81…出射光,82…投写レンズ,83…排気ファン,84…熱風。
Claims (8)
- 光源からの光を映像表示素子に照射し、前記映像表示素子からの出射光を投写レンズでスクリーン上に投写する投写型表示装置であって、
装置の筐体内であって、投写レンズを配置した側の面に、且つ投写レンズ光軸方向に対し傾斜して配置した風向板と、
前記筐体内であって、前記光源と前記風向板の間に、前記投写レンズ光軸方向に対し傾斜して配置した排気ファンとを有し、
前記筐体内の空気を前記投写レンズの投写光から遠ざけるようにして、前記筐体外部に排気するとともに、
前記投射レンズを配置した側の面以外の側面には前記排気ファンからの空気を排気する風向板を設けないことにより、
観視者に不快感を与えないことを特徴とする投射型表示装置。 - 前記風向板は、投写レンズ光軸方向に対する該投写レンズに近い側の風向板の傾斜角度と、該投写レンズ光軸方向に対する該投写レンズから遠い側の風向板の傾斜角度とが異なるように配置することを特徴とする請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記風向板は、投写レンズ光軸方向に対する該投写レンズに近い側の風向板の傾斜角度が、該投写レンズ光軸方向に対する該投写レンズから遠い側の風向板の傾斜角度よりも大となるように配置することを特徴とする請求項2に記載の投写型表示装置。
- 前記風向板は、投写レンズ光軸方向に対する該投写レンズに近い側の風向板の傾斜角度が、該投写レンズ光軸方向に対する該投写レンズの投写光の排気風側の傾斜角度と略等しくなるように配置することを特徴とする請求項3に記載の投写型表示装置。
- 前記風向板は複数枚で構成されることを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の投写型表示装置。
- 前記排気ファンは、前記投射レンズ光軸方向に対して空気の前記排気ファンからの排出方向が傾斜するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。
- 前記排気ファンは、前記投射レンズ光軸方向に対して前記排気ファンの回転軸が傾斜するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。
- 光源からの光を映像表示素子に照射し、前記映像表示素子からの出射光を投写レンズでスクリーン上に投写する投写型表示装置であって、
装置の筐体内であって、投写レンズ光軸方向に対し傾斜して配置した風向板と、
前記筐体内であって、前記光源と前記風向板の間に、前記投写レンズ光軸方向に対し傾斜して配置した排気ファンとを有し、
前記筐体内の空気を前記投写レンズの投写光から遠ざけるようにして、前記筐体外部に排気するとともに、
前記投射レンズからの投射方向に前記風向板を配置することにより、
観視者に不快感を与えないことを特徴とする投射型表示装置。
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