JP3731514B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光変調素子により形成した画像を、投写レンズにより拡大投写するプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ランプ等の光源からの光を光変調素子に当てて、その光をスクリーン上に投写するプロジェクタにおいて、スクリーン上に投写されない光のほとんどは、プロジェクタ内部にある光変調素子や光学フィルムなどの光学部品に吸収されて熱となり、これら光学部品の温度を上昇させる。また、一般に光学部品には耐熱温度があり、耐熱温度以上になると光学部品が劣化して所望の画像が得られなくなるといった問題が起きることから、これらの光学部品は耐熱温度以下に保つ必要があり、それを実現させようとする技術として、特開平１０−４８５９１号公報に示されているように、電動式の冷却ファンを色合成プリズムの下方に配置し、冷却ファンによって作られた冷却風を色合成プリズムの下方より光学部品に噴き付けて冷却することが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般にプロジェクタは、高射出光束になるほど、光学部品の温度上昇値が大きくなるため、高い冷却能力が必要とされる。そこで、光学部品を更に冷却するために、従来の技術では、冷却ファンの回転数を上げたり、光学部品毎の隙間を広げて冷却風の通りを良くしたりすることがなされる。しかしながら、冷却ファンの回転数を上げると、騒音が大きくなるといった問題が発生したり、光学部品毎の隙間を広げると、光学部品毎の間隔を広げた分だけ投写レンズのバックフォーカスが長くなり、バックフォーカスが短い場合に比べて投写画像が暗くなったりするといった問題が発生する。
そこで、本発明はこれらの問題点を解決するもので、その目的とすることは、冷却ファンの回転数を必要以上に上げないで、かつ投写レンズのバックフォーカスをできるだけ長くしない方法で、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明のプロジェクタは、複数の色光をそれぞれ変調する複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子によって変調されたそれぞれの色光を合成する色合成プリズムと、前記色合成プリズムによって合成された光を投写する投写光学系とを有するプロジェクタにおいて、前記複数の光変調素子が配置されている前記色合成プリズムの光入射面側の空間と前記投写光学系が配置されている前記色合成プリズムの光射出面側の空間とを分離するための構造物と、前記色合成プリズムにおける光入射面側の空間にある空気を流動させるための冷却手段と、を有することを特徴としている。
このような構成によれば、冷却手段の能力を、色合成プリズムにおける光の入射面側の空間にある空気を流動させることだけに集中して使用できるため、冷却を特に必要とする光変調素子や光変調素子近傍にある光学フィルム等を積極的に冷却することができる。つまり、冷却を特に必要としない投写光学系側の空間にある空気を流動させないため、例えば、冷却ファンのような冷却手段であれば、必要以上にファンの回転数を上げる必要が無くなる。
また、空気の流れる流路の断面積が、従来の構成に比べて、色合成プリズムにおける光の射出面側の空間を減らした分だけ小さくなっているので、同じ能力の冷却ファンであれば、流量が一定で流路の断面積が小さくなった分だけ流速を上げることができる。従って、冷却を特に必要とする光変調素子や光変調素子近傍にある光学フィルム等に風速の大きい冷却風を当てることができ冷却の効果を更に上げることができる。
よって、結果として、冷却ファンの回転数を必要以上に上げないで、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを提供することができる。
次に、本発明のプロジェクタは、前記冷却手段の少なくとも一つが、空気を引き抜くことによって前記空気を流動させることが好ましい。
このような構成によれば、冷却手段は、引き抜き方式として使用されるため、噴き付け方式のように光学部品毎の間隔を空けなくても光学部品の隙間に対し、容易に冷却風を流すことができる。逆に、光学部品毎の隙間が、ある程度狭い方がノズル効果によって流速の高い冷却風を流すことができる。従って、光学部品毎の間隔を必要以上に空けなくても良いので、投写レンズのバックフォーカスを長くしないで、冷却効果を向上させることができる。
よって、結果として、冷却ファンの回転数を必要以上に上げないで、かつ投写レンズのバックフォーカスをできるだけ長くしない方法で、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを提供することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明におけるプロジェクタの基本構成を示す平面図である。図１において光源１を射出した光は、光学系手段の一例である光導波管２内で選択反射特性を有するミラー等により赤，緑，青の三原色に分光されて導かれ、光変調素子の一つである液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂによってそれぞれの色光毎に対応し電気光学変調を受けた後、色合成プリズムであるダイクロイックプリズム４によって合成され、投写光学系である投写レンズ５によって前方のスクリーンに拡大投写される。
液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの前後には、偏光を規定するための偏光手段として、入射側偏光板６Ｒ，６Ｇ，６Ｂと射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが配置されている。そして、入射側偏光板の前には、光導波管２内で分光された赤，緑，青の三原色の光をそれぞれの液晶パネルに導くための集光レンズ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが配置されている。また、ダイクロイックプリズム４の周辺には、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが配置されているダイクロイックプリズム４の光の入射面側にある空間と前記投写光学系が配置されているダイクロイックプリズム４の光の射出面側にある空間とを分離するための構造物である隔壁９が配置されている。そして、ダイクロイックプリズム４の光の入射面側にある空間は、隔壁９、集光レンズ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂおよびダイクロイックプリズム４の周りに配置された外壁１０によって囲まれた空間になっている。
図２は、本発明におけるプロジェクタのダイクロイックプリズム周りの側面断面図である。図２において、説明は緑色用の液晶パネル３Ｇおよびその周辺構造についてのみ行うが、構造的には赤色用液晶パネル３Ｒ、青色用液晶パネル３Ｂの周辺構造についても基本的には全く同様である。
図２に示すように、液晶パネル３Ｇは、液晶パネル固定板１１Ｇにネジで締結することで保持されている。そして、入射側偏光板６Ｇは、ガラス基板１２Ｇに粘着剤により貼り付けられ、ガラス基板１２Ｇがガラス基板固定板１３Ｇに固定されることで保持されている。また、射出側偏光板７Ｇは、ガラス基板１４Ｇに粘着剤により貼り付けられ、ガラス基板１４Ｇがガラス基板固定板１５Ｇに固定されることで保持されている。さらに、集光レンズ８Ｇは、集光レンズ８Ｇを固定する形状を有する外壁１０によって保持されている。
そして、ダイクロイックプリズム４の下方には冷却手段である軸流ファン１６が取り付けられ、軸流ファン１６は下方に向かって空気を引き抜く方式として、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、入射側偏光板６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ、射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを冷却する。
ダイクロイックプリズム４及び液晶パネル３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを搭載する基台１７は、軸流ファン１６を包含しうる形状であり、また隔壁９および外壁１０と接合しているため、ダイクロイックプリズム４の光の入射面側にある空間にある空気だけを軸流ファン１６によって効率よく引き抜くことができる構造となっている。
投写レンズ方向から見たプリズム周りの斜視図を図３に示す。尚、投写レンズおよび説明に不要な部品に付いては不図示である。図３に示すように、隔壁９は、ダイクロイックプリズム４からの射出光が通過できる開口窓が形成され、ダイクロイックプリズム４の上下にある隔壁固定部品１８にネジで締結することで保持されている。また、隔壁の左右の両端は、ダイクロイックプリズム４の周りを囲む外壁１０（不図示）と接合している。
図４に風の流れを表す模式図を示す。軸流ファン１６は、下方に向かって空気を引き抜く方式であるため、ダイクロイックプリズム４の光の入射面側にある空間にある空気、つまり 液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、入射側偏光板６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ、射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの周りの空気は、軸流ファン１６の方向に向かって流動する。
従って、ダイクロイックプリズム４上部の通気口からは、プロジェクタ外部から空気が取り込まれ、取り込まれた空気は、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、入射側偏光板６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ、射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの周りを通過し、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、入射側偏光板６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ、射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの熱を奪って、軸流ファン１６によってプロジェクタ外部に放出される。
そのとき、軸流ファン１６は、冷却を特に必要とする液晶パネルおよび偏光板の周囲の空気のみを流動させるので、必要以上に軸流ファンの回転数を上げなくても効率的に液晶パネルおよび偏光板の冷却が可能となる。また、軸流ファン１６は引き抜きとして使用されるため、液晶パネルや偏光板の周囲の狭い空間にある空気を容易に流動させることができる。
本実施例では、冷却ファンとして軸流ファンを用いて、引き抜き方式で空気を流動させて冷却を行う方法について説明したが、図５のように軸流ファン以外にブロワファン１９を用いて空気を流動させる方法や、図６のように引き抜き方式と噴き付け方式の軸流ファンとを併用する方法や、図７のように噴き付け方式の軸流ファン２０だけを用いる方法や、図８のように通風ダクト２１を用いて空気を流動させる方法など本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。
また、本実施例では、ダイクロイックプリズムの光の入射面側にある空間と投写レンズが配置されているダイクロイックプリズムの光の射出面側にある空間とを分離するための構造物として、板状の隔壁を用いたが、図９のようにブロック状の遮風ブロック２２を配置する方法も可能である。さらに、流動する空気の流路断面積を小さくすることで流動する空気の速度を上げるための同様の効果として、隣り合う液晶パネルの間に遮風ブロック２３を配置することも可能である。
【０００６】
【発明の効果】
本発明では、以上で説明したように、冷却を特に必要とする液晶パネルおよび偏光板が配置されているダイクロイックプリズムの光入射面側の空間と冷却を特に必要としない投写レンズが配置されているダイクロイックプリズムの光射出面側の空間とを分離するための構造物を配置し、かつダイクロイックプリズムにおける光の入射面側の空間にある空気を流動させるための引き抜き方式の冷却ファンを配置することにより、液晶パネルおよび偏光板を容易に、そして効率よく冷却することが可能となる。従って、結果として、冷却ファンの回転数を必要以上に上げないで、かつ投写レンズのバックフォーカスをできるだけ長くしない方法で、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例における3板式プロジェクタの基本構成を表す平面図。
【図２】 本発明の実施例における3板式プロジェクタの色合成プリズム周りの側面断面図。
【図３】 本発明の実施例における投写レンズ方向から見た色合成プリズム周りの斜視図。
【図４】 本発明の実施例における風の流れを表す模式図。
【図５】 冷却ファンの構成が異なる一例を表す断面図Ａ。
【図６】 冷却ファンの構成が異なる一例を表す断面図Ｂ。
【図７】 冷却ファンの構成が異なる一例を表す断面図Ｃ。
【図８】 冷却ファンの構成が異なる一例を表す断面図Ｄ。
【図９】 プリズム周りの空間を分離する構造物の構成が異なる一例を表す平面図。
【符号の説明】
１…光源
２…光導波管
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ…液晶パネル
４…ダイクロイックプリズム
５…投写レンズ
６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…入射側偏光板
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ…射出側偏光板
８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…集光レンズ
９…隔壁
１０…外壁
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…液晶パネル固定版
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…ガラス基板（入射側偏光板用）
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ…ガラス基板固定板（入射側偏光板用）
１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ…ガラス基板（射出側偏光板用）
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ…ガラス基板固定板（射出側偏光板用）
１６…軸流ファン（引き抜き用）
１７…基台
１８…隔壁固定治具
１９…ブロワファン
２０…軸流ファン（噴き付け用）
２１…通風ダクト
２２…遮風ブロック（投写レンズ横）
２３…遮風ブロック（各液晶パネル間）

Claims (2)

1. 複数の色光をそれぞれ変調する複数の光変調素子と、
   前記複数の光変調素子によって変調されたそれぞれの色光を合成する色合成プリズムと、
   前記色合成プリズムによって合成された光を投写する投写光学系とを有するプロジェクタにおいて、
   前記複数の光変調装置は、それぞれ入射側偏光板と、射出側偏光板を備えており、
   前記複数の光変調素子が配置されている前記色合成プリズムの光入射面側の空間と前記投写光学系が配置されている前記色合成プリズムの光射出面側の空間とを分離するための構造物と、
   該プロジェクタ外部から空気を取り込むための通気口と、
   前記通気口から取り込まれた空気であって、前記色合成プリズムにおける光入射面側の空間にある空気を流動させるための冷却手段と、を有し、
   前記構造物と前記冷却手段により、前記色合成プリズムにおける光入射面側と光射出面側の空間にある空気のうち、前記光入射面側の空間にある空気を流動させることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１において、 前記冷却手段の少なくとも一つは、空気を引き抜くことによって前記空気を流動させることを特徴とするプロジェクタ。

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