JP3726655B2 - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源より表示素子に光を照射し表示素子からの光をスクリーンに投射する投射型表示装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、投射型ディスプレイ装置は大画面のスクリーンに対して奥行きを少なくすることが出来る点で通常ブラウン管を用いたディスプレイ装置よりも有利である。例えばこの種の装置としては特開平１０−３１９５０１号公報、或いは特開平１０−９７０００号公報に記載された表示装置が有る。
【０００３】
即ち、投射型ディスプレイ装置は、光源からの光を表示素子に入射するとともに入力データに対応して制御された光を投射する光学ユニットと反射ミラーとスクリーンと、これらを支える筐体とからなっており、光学ユニットから投射された光は反射ミラーを介してスクリーンに背面から投射されてその前面に画像データ等を投影するようになっている。特に特開平１０−３１９５０１号公報においては、スクリーン上の投影画像の位置調整を可能にするために反射ミラーを２個所に設けている。
【０００４】
一方、光学ユニットは、光源と、光源からの光を表示素子に照射する照明系と、表示素子と、表示素子からの光を投射する投射系とからなっている。
【０００５】
ところで、投射型ディスプレイ装置において、光源の寿命は管球の温度が所定温度より高くなると急激に短くなるため、光源を冷却する必要があり、冷却装置を設けている。
【０００６】
この種の装置としては例えば、特開平６−１３８４３３号公報に記載された表示装置がある。この提案においては、光源側方に光源冷却用のファンを設けて光源付近の熱い空気を吸気し、表示装置外部に排気することで、光源を冷却するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
投射型ディスプレイ装置において、スクリーン上の明るさを明るくするために、より高出力な光源を適用する傾向がある。
【０００８】
上記した従来例においては、光源を冷却するために光源の側方に冷却用ファンを設け、光源付近の熱い空気を吸気し、外部に排気しているため、より冷却しようとすると冷却用ファンの風量を増加させる必要が有る。そのためには冷却用ファンの羽根形状の大型化、冷却用ファンの羽根回転数の増加が考えられるが、光学ユニットの小型化、低騒音化が進む中、冷却用ファン形状の大型化による光学ユニットの大型化、羽根回転数の増加による騒音の増大を招く恐れがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来例の問題点を解消し、光源系の冷却効率が高く、静粛で小型化可能な表示装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、本発明では、所望の色を分離するカラーフィルタの回転により生じる半径方向外周側に向かう空気の流れを光源系に向かうように風路を設ける。これにより、カラーフィルタの回転により生じた空気の流れは、風路により光源系に到達し、光源系を冷却をする。
【００１１】
また、所望の色を分離するカラーフィルタを回転駆動するためのモータを保持するモータホルダを設け、その材質を金属または金属と同等以上に放熱性の良い材質とする。これにより、カラーディスクの回転により生じた空気の流れは、風路を通って光源系に到達し、光源系を冷却をするが、光源系に向かう空気はモータホルダにより冷却されており、光源の冷却効果が増加する。
【００１２】
さらにモータホルダに放熱性を増加させるために表面積を増加させるフィンを設ける。これによりホルダによる空気の冷却効率が上昇し、しいては光源系の冷却効果がさらに増大する。
【００１３】
また、モータホルダと係合してカラーディスクを覆う放熱性の良い材質のディスクカバーを設ける。これにより、カラーディスクの回転により生じた空気の流れは、風路を通って光源系に到達し、光源系を冷却をするが、光源系に向かう空気はディスクカバーにより冷却されており、光源の冷却効果が増加する。
【００１４】
さらにそのディスクカバーの表面（カラーディスク対向面の裏）に、表面積を増加させるフィンを設ける。これにより空気の冷却効率が上昇し、しいては光源系の冷却効果がさらに増大する。
【００１５】
光源系からカラーディスクに入射する遮光された光路を風路として用いる。これにより新規の部品が不要となる。
【００１６】
この時、放熱性の良い材料として、金属と同等以下の熱抵抗の小さいものとする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を説明する。
【００１８】
図１から図６は本発明を説明するための表示装置の全体図である。
【００１９】
図１は表示装置２０の正面図、図３は表示装置２０の上面図、図５は表示装置２０の側面図であり、装置全体の概観を示す。図において１は筐体、２はスクリーンを示す。本発明による表示装置２０は、スクリーン２より下の寸法が非常に小さいことが大きな特徴である。またスクリーン２の外側の筐体１の部分は非常に薄くなっており表示装置２０の大きさはスクリーン２の大きさにより定まる。更に図３に示すように表示装置２０はその奥行き方向で大きく絞り込まれた形状となっており、コーナへの設置等に便利である。
【００２０】
図２は表示装置２０の正面図、図４は表示装置２０の上面図、図６は表示装置２０の側面図であり、特に４は反射ミラーを示し、後述する表示光学ユニット３から反射ミラー４を介してスクリーン２に至る光路を破線矢印で示している。反射ミラー４は筐体１の奥行方向で略半分より後ろ側で且つ上部に斜めに配置され、図２及び図６に破線矢印で示す所定の投射光路を得る。上記のように反射ミラー４は奥行き方向で略半分より後ろ側に配置されるので、表示光学ユニット３も相対的に後側に配置することが出来る。また図６に示すように表示光学ユニット３から反射ミラー４に至る投射系と反射ミラー４からスクリーン２に至る反射系とが略同一の空間となることから、表示光学ユニット３を後ろ側でかつ相対的に上側に配置することが出来る。よって表示装置２０を小形化することが出来る。
【００２１】
図７は表示装置２０の正面図、図８は表示装置２０の上面図、図９は表示装置２０の側面図であり、筐体１の一部を切り欠いて内部の表示光学ユニット３を図示している。表示光学ユニット３により下方から投射された光は筐体１の後ろ側に斜めに設置された反射ミラー４により略水平方向に向きを変えスクリーン２に背面より投射される。高さ関係は図７及び図９に示すように表示光学ユニット３の下端は筐体１の下端と一致し、表示光学ユニット３の中央付近がスクリーン２の下端と略一致する。また奥行方向では、表示光学ユニット３の中の光源系５が筐体１の後ろ側に配置される。よって図６で説明した効果とあいまって表示装置の大幅な小形化を図ることが出来る。
【００２２】
更に図１３は表示光学ユニット３の正面図、図１４は表示光学ユニット３の上面図を示す。５は光源系、９は照明系、１９は投射系を示す。図１３に示すように各々は略等しい高さ関係にあり、表示光学ユニット３の全体寸法をコンパクトにしている。また上面図１４に示すように、光源系５は装置の後ろ側に配置され、投射系１９は反射ミラー４との関係から装置の中央近辺に配置され、更に照明系９は光源系５の上端と投射系１９の下端とを斜めに結ぶように配置される。本実施例によれば光源系５は装置の後ろ側にあるため、装置外部より直接アクセスできるので光源の交換は極めて容易である。
【００２３】
従って、表示光学ユニット３は、それ自体の高さ、奥行き及び横幅を十分コンパクトにすることができ、反射ミラー４からスクリーン２に至る光路(図６に破線矢印で示す)を避けて配置することが出来る。即ち、反射ミラー４からスクリーン２にいたる光路の下端は図６に示すように斜めになっており、装置の後ろ側ほど光路の下側に高さ方向の余裕が生じる事となる。本実施例では表示光学ユニット３は反射ミラー４の直下でかつ装置奥行き方向の後ろ側に配置されるので、表示光学ユニット３は表示装置２０の内部で従来よりも高い位置に配置することができ、図７に示すようにスクリーン２の下端よりはみ出す寸法が大きく低減される。よって、筐体１はスクリーン２より下方の寸法が小さく装置全体を極めてコンパクトにすることができる。
【００２４】
また表示光学ユニット３が装置の後ろ側に配置されるので、反射ミラー４は筐体１の奥行き方向で略半分より後ろ側に有る。従って、反射ミラー４はスクリーン２との距離が確保され、スクリーンからの不所望の反射光等による画質性能の劣化を防いでいるとともに、反射ミラーの面積を低減することができ、装置の小型軽量化に大きく寄与している。
【００２５】
図１０から図１２は本発明を説明するための表示光学ユニット３における表示光学ユニットの部品配置図である。図１０は正面図、図１１は上面図、図１２は側面図である。
【００２６】
５は光源系を示す。６はメインリフレクタであり発光源である管球（図示せず）を内部に保持している。本実施例では後述するライトパイプ１３に光を集光するために断面は楕円形状としている。即ち、管球はメインリフレクタ６の第１焦点に略一致した位置に配置され、ライトパイプ１３の入射開口付近が第２焦点に略一致するように配置される。また照明系９との組合せによっては断面は放物形状等各種の形状が考えられることは当然である。７はサブリフレクタであり光源の光利用効率を高めるものである。本実施例における表示装置２０に塔載された状態では、メインリフレクタ６側を下にして配置され光は略上方に出射される。このように配置して管球即ち第１焦点から第２焦点までの距離を所定量確保し、光の集光性を高め照明系９での光利用効率を向上している。
【００２７】
８は反射ミラーであり光源系５からの出射光を略９０度以上折り曲げて照明系９に入射させるものである。反射ミラー８の折り曲げにより照明系９は全体として斜めに配置され、上方より入射して光は下方に導かれる。また反射ミラー８は紫外線及び赤外線の可視光以外の領域を吸収或は透過させる膜が形成されており不要な光が照明系９に入射して熱による弊害が発生することを低減している。また光源系５より上向きに出射された可視光は反射ミラーで全て照明系９に入射し、照明系９では光は下向きに照射されるので、漏れ光が装置前面のスクリーン２に影響を及ぼすことが少なくなる。
【００２８】
１０はカラーディスクでありモータ１１とカラーフィルタ１２とからなっている。カラーフィルタ１２はＲＧＢ色に対応した各セグメントから構成されてモータ１１の回転により時分割的に色を分離するものである。１３はライトパイプでありカラーフィルタ１２により色分割された光を空間的に均一化して出射する。１４及び１５は照明系レンズでありライトパイプ１３からの出射光を表示素子１８に対して所定の拡大率で、また収差を補正して照射する。ライトパイプとしては、中空で内面が反射面のタイプと、中実のタイプとが考えられる。照明系９は上記のように色の分離、倍率及び収差補正の機能を有しており、斜めに構成配置された時に高さ方向寸法は光源系５の高さ寸法と略同等である。また斜めに構成することにより横方向の寸法を不要に大きくすることもない。これにより表示光学ユニット３の高さ寸法及び横方向寸法が不要に大きくなることはない。
【００２９】
１６は反射ミラーであり照明系レンズ１５からの出射光を折り曲げてプリズム１７に側面より入射させる。プリズム１７に入射した光は内部の反射面で折り曲げられてプリズム１７の下方に配置された表示素子１８に入射する。表示素子１８は表示光学ユニット３の最下端に位置し、前述の光源系５の最下端と同等の高さ関係に有る。表示素子１８は最下端に有るため、装置内部で他の要因で熱的な影響を受けることが少なく、冷却機構を簡単なものとすることができる。更に照明系９が斜めに構成されるので、表示素子１８と光源系５との距離を所定量離すことが出来るので、表示素子１８は光源系５の熱的影響を受け難くなっている。よって冷却機構ひいては表示装置２０の小型軽量化を図り易いとともに表示素子１８の性能を安定なものとすることが出来る。
【００３０】
表示素子１８は反射型であり反射された光は再びプリズム１７に入射し所望の光のみが投射系１９に入射する。また投射系１９からは反射ミラー４に向かって即ち略上方に光が出射する。投射系１９はその高さ方向寸法が光源系５と略同等であり、結果として表示光学ユニット３の高さ寸法を不要に拡大することはない。
【００３１】
図１５〜図１８を用いてカラーディスク１０を保持するハウジング３０の説明をする。まず、図１５、１６を用いて構成の説明をする。図１５はハウジング３０の構成を示す説明図、図１６はハウジング３０の内部構造を示す説明図である。
【００３２】
図において３０はハウジングであり、モータホルダ３１とディスクカバー３２より成り、材質は放熱性を考えて金属（例えばアルミニウム合金）でできている。モータホルダ３１には放熱性をよりよくするために表面積を増加させるためのフィン３５が設けられている。ディスクカバー３２にも放熱性をよりよくするために表面積を増加させるためのフィン３６が設けられている。
【００３３】
モータホルダ３１にはモータ１１が固定されている。ディスクカバー３２はモータホルダ３１と係合し、カラーディスク１０を包み込んでいる。
【００３４】
ハウジング３０は光源系を５を収納するランプケース４０を保持するランプハウス４１上に設けられ、光源系５からの光は反射ミラー８にて反射し、カラーフィルタ１２に入射し、カラーフィルタ１２を透過した光はライトパイプ１３へ入射される。この光路３８は連続した空間となっている。
【００３５】
ランプハウス４１には光源系５の熱を外部に逃がすための通風孔４３が設けられている。
【００３６】
４２は前面ガラスであり、光源である管球からの少なくとも可視光は透過するようになっている。また、前面ガラス４２は光源系５の管球が破裂してもその破片がランプケース４０から飛出し、照明系９を破損等しないようにする機能も有する。
【００３７】
図１７、１８を用いて作用について説明する。
【００３８】
図１７はカラーフィルタ１２表面での空気の流れを示す説明図、図１８はカラーフィルタ１２で発生した空気の流れを示す説明図である。
【００３９】
カラーディスク１０が矢印Ａ方向に回転すると、カラーフィルタ１２の表面側にはその半径方向外周側に向かう方向（矢印Ｂ方向）に空気の流れを生じさせる。
【００４０】
モータホルダ３１には、光源系５に通ずる光路３８があり、カラーフィルタ１２の回転により生じたカラーフィルタ１２の外周方向に向かう空気の流れは光路３８を風路とし、光源系５に向かう。
【００４１】
光源系５に向かった空気は前面ガラス４２とぶつかる等して前面ガラス４２およびランプケース４０の周囲を冷却し、外部に排気される。
【００４２】
ハウジング３０から空気が送出されると、ハウジング３０内の圧力が低下するため、ハウジング３０内には当然光路を含む周囲より空気は供給される。周囲の空気は光源系５から放熱された熱、光学的損失などで暖められているが、ハウジング３０で冷却されるため、光源系５に向かう空気の温度は光源系５の周囲に比べ低くなり、冷却効率を上げることができる。
【００４３】
なお、モータホルダ３１の材質として、マグネシウム合金等としても構わない。
【００４４】
また、図１５〜１８において、光源系冷却用ファンは図示していないが、冷却用ファンと併用してもやぶさかではない。この場合、ファンのみで冷却する場合に比べ、ファンによる風量を少なくでき、冷却ファンを小型化したり、ファンの羽根回転数を低減することも可能となり、表示装置の小型化、低騒音化が可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、カラーフィルタの回転により生じる空気の流れを光源系向けて送出できるように風路を設け、その空気で光源系の冷却を行なうことにより、冷却ファンの小型化、ファンの羽根回転数の低減が可能となり、その結果小型で静粛な表示装置を提供することができる。
【００４６】
さらに、カラーディスクを保持するモータホルダ、ディスクカバーにフィンを設けたり、材質を熱抵抗の小さい材質とし、放熱性をよくして光源系の冷却効率を上げることでとで、さらなる冷却ファンの小型化、ファンの羽根回転数の低減を可能とし、さらに小型で静粛な表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態としての表示装置の外観例を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態としての表示装置の外観例を示す上面図である。
【図３】本発明の実施形態としての表示装置の外観例を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態としての表示装置の表示光学ユニットを示す正面図である。
【図５】本発明の実施形態としての表示装置の表示光学ユニットを示す上面図である。
【図６】本発明の実施形態としての表示装置の表示光学ユニットを示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態としての表示装置の外観例を示す正面図であり、内部の光学ユニットを示す一部破断図である。
【図８】本発明の実施形態としての表示装置の外観例を示す正面図であり、内部の光学ユニットを示す一部破断図である。
【図９】本発明の実施形態としての表示装置の外観例を示す正面図であり、内部の光学ユニットを示す一部破断図である。
【図１０】本発明の実施形態としての表示光学ユニットの光学部品の配置関係を示す正面図である。
【図１１】本発明の実施形態としての表示光学ユニットの光学部品の配置関係を示す上面図である。
【図１２】本発明の実施形態としての表示光学ユニットの光学部品の配置関係を示す側面図である。
【図１３】本発明の実施形態としての光学ユニットを示す正面図である。
【図１４】本発明の実施形態としての光学ユニットを示す上面図である。
【図１５】本発明の実施形態としてのハウジングの構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施形態としてのハウジングの内部構造を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施形態としてのカラーフィルタ表面での空気の流れを示す説明図である。
【図１８】本発明の実施形態としてのカラーフィルタ１２で発生した空気の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１…筐体、
２…スクリーン、
３…表示光学ユニット、
４…反射ミラー、
５…光源系、
８、１８…反射ミラー、
９…照明系、
１０…カラーディスク、
１１…モータ、
１２…カラーフィルタ、
１８…表示素子、
１９…投射系、
２０…表示装置、
２１…表示光学ユニット、
３０…ハウジング、
３１…モータホルダ、
３２…ディスクカバー、
３５、３６…フィン、
３８…光路、
４０…ランプケース、
４１…ランプハウス、
４２…前面ガラス
４３…通風孔

Claims (3)

1. 光を出射する光源と、
   前記光源の前面に配置されるカラーフィルタであって、半径方向が、前記光源からの光路の一部の方向と略一致するカラーフィルタと、
   前記カラーフィルタを回転させるモータと、
   前記光路の一部を通過した光を反射し、前記反射した光を前記カラーフィルタに透過させる反射ミラーと、
   前記光源、前記カラーフィルタ、前記モータ及び前記反射ミラーを内包し、前記光源の側面に対向する面に通風孔が設けられたハウジングとを有する照明装置。
2. 光を出射する光源と、
   前記光源の前面に配置されるカラーフィルタであって、前記カラーフィルタの半径方向に、回転により生じる風の風路と前記光源が出射する光の一部の光路が略一致するカラーフィルタと、
   前記カラーフィルタを回転させるモータと、
   前記光路の一部を通過した光を反射し、前記反射した光を前記カラーフィルタに透過させる反射ミラーと、
   前記光源、前記カラーフィルタ、前記モータ及び前記反射ミラーを内包し、前記光源の側面に対向する面に通風孔が設けられたハウジングとを有する照明装置。
3. 請求項１乃至請求項２の何れか１項に記載の照明装置と、
   前記照明装置から照射された光を制御して出射する表示素子と、
   前記表示素子からの光を投射する投射装置とを有することを特徴とする表示装置。

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