JP3684629B2

JP3684629B2 - 投射型画像表示用照明装置

Info

Publication number: JP3684629B2
Application number: JP23368795A
Authority: JP
Inventors: 久夫稲毛; 雅晴出口; 太志山崎; 隆史角田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: JPH0983914A

Description

【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ーン等に拡大投影する画像表示装置に係り、特に、この装置に用いられる光源部の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、画像表示装置として、ライトバルブに形成される光学的映像信号を、照明手段により照射し、光学像を、投射手段によりスクリーン上に拡大投影する投射型表示装置がある。そうした表示装置のライトバルブとして、液晶表示素子を用いたものが、数多く提案されている。液晶表示素子の代表例であるツイステッド・ネマテック（ＴＮ）型液晶表示素子の構造は、透明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に、液晶を注入して構成したものであり、液晶表示素子の前後に、各々の偏光方向が互いに９０度異なるように、２枚の偏光子を配置し、液晶の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光子の偏光成分の選択作用とを組み合わせることにより、入射光の透過光量を制御して画像情報を表示するようになっている。
【０００３】
このような画像表示装置は、ビデオ信号等の映像表示のみならず、パーソナルコンピュータの画像出力等の表示を行い、プレゼンテーションとして活用する用途が拡大している。このため明るさ・解像度・携帯性・騒音等の性能向上が望まれている。この中でも明るさ向上に対するニーズは極めて高く、いくつかの提案がなされている。例えば、特願平７−３４９１２号明細書は、光源部に楕円鏡と球面鏡を組合せて、光源部での光利用効率を向上させている。以下本図３、図４により詳述する。
【０００４】
図３は従来の投射型表示装置の概要を示す平面図。光源である、例えば、メタルハライドランプ（光源）１より出射した光は、楕円面鏡２及び球面鏡３で反射した後、ガラス板を光軸に対しブリュースター角になるように数枚重ねて構成され、不定偏光光のうち殆どＰ偏光光のみを通過させる作用を有するプリポラライザ４に入射する。プリポラライザ４を通過した光は、赤外光及び紫外光のような熱線を反射し、可視光を通過させる熱線カットフィルタ５を通過し、その後、光軸に対して４５°の角度に配置されたＲ（赤色）透過ダイクロイックミラー６により、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光は反射され、Ｒの光は通過する。透過したＲ光線は、全反射ミラー１０によりその光路を折り曲げられて、コンデンサレンズ１２及び入射側偏光板１３を通過し、対向電極、液晶等出構成された液晶表示素子２０Ｒに入射され、液晶表示素子２０Ｒの出射側に設けられた出射側偏光版１４及びフィールドレンズ１５を通過する。フィールドレンズ１５を出射した光線は、Ｒ光線を通過させる作用を有するダイクロイックミラー８を通過し、Ｒ光線及びＢ光線を反射させる作用を有するダイクロイックミラー９で反射された後、投射レンズ１６に入射する。
【０００５】
一方、Ｒ通過ダイクロイックミラー６により反射されたＧ光線とＢ光線は、Ｂ反射ダイクロイックミラー７に入射し、ミラー６によりＢ光線は反射し、コンデンサレンズ１２及び入射側偏光版１３を通過し、液晶表示素子２０Ｂに入射され、液晶表示素子２０Ｂの出射側に設けられた出射側偏光版１４及びフィールドレンズ１５を通過する。フィールドレンズ１５を通過した光線は、Ｂ光線を反射させる作用を有するダイクロイックミラー８で反射され、Ｒ光線と共にダイクロイックミラー９で反射された後、投射レンズ１６に入射する。
【０００６】
また、ダイクロイックミラー７を通過したＧ光線は、コンデンサレンズ１２及び入射側偏光板１３を通過し、液晶表示素子２０Ｇに入射され、液晶表示素子２０Ｇの出射側に設けられた出射側偏光板１４及びフィールドレンズ１５を通過する。フィールドレンズ１５を通過したＧ光線は、全反射ミラー１１により反射され、ダイクロイックミラー９を通過後、Ｒ光線及びＢ光線と共に、投射レンズ１６に入射する。以上によりＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応した光線が、色分離手段及び色合成手段により分離、合成され、投射レンズ１６により、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応した液晶表示素子上の画像を拡大し、スクリーン上に各色の画像を合成し、拡大した実像を得る。
【０００７】
以上の構成からなる従来の投射型画像表示装置は、光源部の反射鏡が楕円面鏡と球面鏡からなる複合構成となっているため、光源部での光利用率は極めて高い。
【０００８】
尚、１７は液晶表示素子等を構成する分離合成ケース、１８は光源１及び楕円面鏡２、球面鏡３を内蔵するランプケース、１９はランプケース１８に隣接したダクト、２１は光源や、図示しない回路などから発生する熱を排気するための排気用ファンである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、投射型画像表示装置は、以下の点について考慮が払われていない。すなわち、光源の光利用率が向上したことにより、光源の温度上昇に対する対策が十分でない。特に従来例では球面鏡による光源への戻り光があるため、光源の温度が上昇しやすい。光源の温度上昇は、光源そのものの寿命に影響するばかりでなく、温度による明るさや色にも影響を与える。
【００１０】
本発明の目的は長寿命且つ、明るさ、色度の安定した光源を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段を開示する前に、本発明に係る従来装置の光源冷却方法について図４、図５、図６により説明する。
【００１２】
図４は図３の光源まわりの冷却構造の断面図である。図５は図４のＡＡ矢視図である。図４、図５において排気ファン２１の駆動により、表示装置内の空気は、図４の実線で示す風の流れとなって、排気ファンを通過し装置外に排出される。ランプケース１８内の空気の流れは、球面鏡３の開口部３ａ、通気孔２２、ランプケース１８の排出口１８ａを経由して、装置外に排出される流れと、図５に示す通気孔２３を経由する流れがある。
【００１３】
通気孔２３を通る空気は図６に示すように、ランプケース１８に設けられた空気取り入れ孔２６より装置内の空気を取り入れ、球面鏡３の背面を流れて球面鏡３を冷却し、その後、一部の流れは楕円面鏡２の背面に回って楕円鏡を冷却し装置外に排気される。一方、通気孔２２を通る風は、主に光源１を冷却しながら部屋ｐから部屋ｑに流れ排出口１８ａに向かうが、光源１の位置は楕円面鏡２の奥にあるため、十分な冷却作用を行わずに装置外に排気される。
【００１４】
本発明では光源の冷却を十分に行うために、光源を横切るような新たな風の流れを作り出す。具体的には通気孔２２の一つを用いて、他の通気孔と異なる逆方向の風の流れを造る。従来の通風孔２２は、排気ファン２１の排気作用により、全て部屋ｐから部屋ｑに風が通過するようになっている。本発明の装置では通風孔２２の一つを用いて部屋ｑから部屋ｐの方向にに流れる新たな流路を形成した。部屋ｑを形成するランプケース１８の排出口１８ａに対向する反対側に、新たな空気取り入れ口を形成したもので、取り入れ口から流入した風は部屋ｑから部屋ｐに流れ、光源を横切るような流れを作ることができる。
【００１５】
【作用】
上記した方法によれば、部屋ｐ内での風の流れは従来の部屋ｐからｑに流れる風と、光源を横切るような新たな風の発生により、光源回りでの風と光源との熱伝達率が向上し、光源から発生する熱を効率よく放熱できる。
【００１６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図１、図２、図７にもとづいて説明する。図１は本発明の投射型画像表示装置の光源部の一実施例を示す断面図である。図２は図１のＢＢ断面である。図７はランプケースの斜視図である。
【００１７】
光源１は電極１ａと共に楕円面鏡２に固定され、楕円面鏡は支持枠２４に固定されている。また相対抗するように球面鏡３も支持枠２４に固定され部屋ｐが形成される。支持枠２４は、ランプケース１８に挟持されて固定され、楕円面鏡２とともに部屋ｑを形成する。部屋ｑは通気孔２２とを介して部屋ｐとつながっており、ファン２１の駆動により、球面鏡開口部３ａからの風の導入ができるようになっている。また部屋ｑは通気孔２３を介して装置内の空間部（図示せず）と連通しており、装置内の空気の一部をここから取り込み、排出口１８ａを経由して装置外に排出できるようになっている。
【００１８】
一方、部屋ｑを形成しているランプケース１８の、排出口１８ａに対向する反対側に開口部１８ｂをもうけ，仕切り２５により部屋ｑから独立した部屋ｒを新たに形成している。仕切り２５は、本実施例では通気孔２２ｂの一つを囲むように構成されており、排出口１８ａに近い通気孔２２ａの丁度反対側の通気孔の上に、重ねられて構成されている。部屋ｒは装置内の空気と接して構成してもよく、装置外の空気に直接接するように構成しても良い。部屋ｒをランプケースノ外から見ると図７のようになる。
【００１９】
以上の構成からなる本発明の照明装置において、ファン２１の駆動による照明装置内の空気の流れを説明する。第１の流れは、図１の実線に示すようにダクト１９の開口部１９ａから、装置内の空気を排出する流れｗ₁、第２の流れは球面鏡の開口部３ａから通気孔２２を経てランプケースの排出口１８ａから、装置外に排気される流れｗ₂がある。第１、第２の流れは従来装置で説明したように、第１の流れｗ₁は装置内の空気の排出を目的とするもので、装置内に空気の流れを造ることにより、例えば、回路等の放熱に用いる。第２の流れは主として光源１の冷却に用いる。
【００２０】
第３の流れは図１、図２の破線に示すように部屋ｒを経由し、通気孔２２ｂから光源１を横切る流れｗ₄である。流れは排気用ファン２１の作動により、通気孔２２、２２ａには、排出口１８ａに向かう流れが発生し、この作用により部屋ｐ内は負圧となり、部屋ｒから部屋ｐ内に流れ込む流れｗ₃が発生する。部屋ｒから流れ込む空気は、近くの通風孔２２から流れ出るものもあるが、大部分は流れｗ₂と混じりながら、光源を横切る流れとなる。
【００２１】
第３の流れが本発明の特徴であり、流れｗ₄は部屋ｐを横切るように流れるため、開口部３ａから流入する流れｗ₃を、光源側に折り曲げる効果も発揮する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に示す楕円面鏡と球面鏡を用いた高効率照明装置では、光源部に光が集中するため、光源１に熱が蓄積されやすい。したがって、このような照明装置では、第２の流れだけでは、光源１の冷却は不十分である。このような照明装置では、本発明のような風の流れを造ることが有益である。
【００２３】
本発明の第３の流れを発生させることにより、第３の風による直接的な放熱効果のみならず、第３の流れによる第２の流れの折り曲げ効果との相乗効果により、光源１の放熱効果を向上させることができる。これにより、光源１の温度を、余裕のある放熱効果により、適正な温度範囲に制御できるため、光源の寿命が向上するばかりでなく、明るさや色度の安定した照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明照明装置の一実施例を示す断面図。
【図２】図１のＡＡ断面図。
【図３】従来の投射型画像表示装置の平面図。
【図４】従来の照明装置を示す断面図。
【図５】図４のＡＡ断面図。
【図６】従来のランプケースを示す斜視図。
【図７】本発明の照装置の斜視図。
【符号の説明】
１…光源、
２…楕円面鏡、
３…球面鏡、
１８…ランプケース、
１９…ダクト、
２１…排気用ファン、
２２…通気孔、
２４…支持枠、
２５…仕切り、
ｐ，ｋ，ｒ…部屋、
ｗ₁〜ｗ₄…風の流れ。

Claims

楕円面鏡と球面鏡により集光できる光源部と前記光源部からの光を偏光する装置と、赤外又は紫外線をカットするフィルタと、光の３原色に分離する手段と、分離した３原色の光を変調した後、再び合成する手段と、前記光をスクリーンに拡大投影する手段とからなる投射型画像表示装置において、
前記光源部の光源冷却用流路は、前記球面鏡の中央開口部からの第１の流路と、前記楕円面鏡の端部から前記光源部を横切る第２の流路とから成り、
前記第１及び第２の流路は、互いに略直交する二つの風の流れであることを特徴とする投射型画像表示用照明装置。
楕円面鏡と球面鏡と光源と支持枠とランプケースとダクト及び排気用ファンとから成る照明装置において、
前記ランプケースと前記楕円面鏡と前記支持枠で形成される部屋に、仕切りによる部屋を形成し、
前記仕切りによる部屋の一面は前記ランプケース外に開口され、一面は前記支持枠の通気孔に対応して開口し、
前記ランプケース外に開口した面を空気取り入れ口として、前記光源を横切る風路を構成し、前記球面鏡の中央開口部からの風路と共に、互いに略直交する二つの風路を有す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用照明装置。