JP3741145B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光をライトバルブに照射することによって映像をスクリーン等に投射する投射型表示装置に関する。特に、冷却用ファンを用いた強制空冷装置の技術分野に属するものである。

従来から、投射型表示装置の一例である液晶プロジェクター装置として、図９及び図１０に示すものがある。この液晶プロジェクター装置１の外筐２は板金等にて扁平な直方体形状に構成されていて、その外筐２の底部の四隅には机上等へ載置するためのスタンド３が取り付けられている。そして、その外筐２の内部の上下中間位置に板金等にて扁平に構成され、かつ、平面形状がほぼＬ型に折曲された光学ユニットケース４が水平状に設置されている。そして、その光学ユニットケース４の内部にカラー映像をスクリーン等に投射するための光学ユニット５が水平状に収納されている。

そして、この光学ユニット５は、光源である放電ランプ６の光軸Ｐ１上に照明光学手段であるフライアイレンズ７群及びＰＳ変換素子８を直列状に配置し、その光軸Ｐ１をミラー９によって９０°に屈曲して、その屈曲された光軸Ｐ２上に光分割手段であるＲ、Ｇ用の２枚のダイクロイックミラー１０Ｒ、１０Ｇを４５°に傾斜し、かつ、間隔を隔てて直列状に配置し、これら２枚のダイクロイックミラー１０Ｒ、１０Ｇ及び反射鏡１０３によってそれぞれ直角に屈曲された３つの光反射経路Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５上に３枚のコンデンサレンズ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ及び光変調手段である透過型液晶パネル等のＲ、Ｇ、Ｂ用の３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを配置し、これら３枚の空間光素変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの出射経路Ｐ６に光合成手段である正方形状のクロスプリズム１３を配置したものである。さらにそのクロスプリズム１３の出射側に投射レンズ１４を配置され、光変調手段である透過型液晶パネル等のＲ、Ｇ、Ｂ用の３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂから出射する映像光をスクリーン等に投射する。

フライアイレンズ群７は、強度分布を持つ放電ランプ６からの光Ｌ１を多数の光スポットに分割した後、その多数の光スポットを空間光変調素子において重ね合わせることによって、３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの画面全体の輝度分布を均一にするものである。ＰＳ変換素子８は、短冊状に並べられた偏光ビームスプリッタとそれに対応して間欠的に設けられた位相差板から構成され、入射した放電ランプ６からの光Ｌ１の、例えばＰ波成分の偏光方向をＳ波に変換し、全体としてＳ波成分を含む光を出力するものである。

なお、３枚のコンデンサレンズ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ及び空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは正方形状のクロスプリズム１３の３面に近接した３方向位置に配置されている。また、３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの入射側と、出射側に３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂがそれぞれ平行に配置されている。この際、３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂは３枚のコンデンサレンズ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの出射側に接着されていて、３枚の偏光板１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂはクロスプリズム１３の入射側の３面に接着されている。そして、放電ランプ６からの光は、フライアイレンズ群７により均一化され、ＰＳ変換素子８によってその偏光方向が揃えられる。偏光方向の揃えられた光Ｌ２は、ダイクロイックミラー１０Ｒにより、赤色の波長域の光が反射され、経路Ｐ３を通って空間光変調素子１２Ｒを照射する。次に、ダイクロイックミラー１０Ｇにより、緑色の波長域の光が反射され、経路Ｐ４を通って空間光変調素子１２Ｇを照射する。最後にダイクロイックミラー１０Ｒ、１０Ｇを透過した青色の波長域の光が反射鏡１０３で反射され、経路Ｐ５を通って空間光変調素子１２Ｂを照射する。

そして、この液晶プロジェクター装置１は以上のように構成されていて、３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、印加された赤色、緑色、青色の三原色に対応する映像信号によって、３つの色光ＬＲ１、ＬＧ１、ＬＢ１を変調する。即ち、偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを透過した所定の偏光方向の光は、空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂによって印加された信号に基づき、その偏光面が回転する。偏光面の回転を受けた光の所定の偏光成分が偏光板１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを透過し、映像光ＬＲ２、ＬＧ２、ＬＢ２としてクロスプリズム１３に入射される。そして、これらの３つの映像光ＬＲ２、ＬＧ２、ＬＢ２がクロスプリズム１３で合成され、その合成されたＲ、Ｇ、Ｂの映像光Ｌ２が投射レンズ１４によって光軸Ｐ６に沿って出射されてスクリーン（図示せず）等に投射されて、フルカラーの映像をそのスクリーン等に映し出すようにしたものである。

この際、特に、３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの入射側と出射側に平行に配置されているそれぞれ３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂは３つの色光ＬＲ１、ＬＧ１、ＬＢ１及び３つの映像光ＬＲ２、ＬＧ２、ＬＢ２の偏光方向を揃える目的で組み込まれている。そして、これらそれぞれ３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂはそれぞれ薄いガラス板に偏光フィルムを接着剤で接着したものであり、これらの偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂは偏光作用によって温度上昇が発生する。このために、これらの偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂには長期信頼性のための限界保証温度（通常、約７０°とされている）が設定されていて、これらの偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂが７０°以上の高温に晒された場合、焼き付きや光透過率の低下が発生してしまう。従って、これらの偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの周辺部分を常時冷却する必要がある。

また、ＰＳ変換素子８は誘電体膜がコーティングされたガラス板を短冊状に接着剤で接着して貼り合わせたものであり、その接着剤の耐熱使用保証温度に限界があり、その接着剤の温度領域が保証温度を超えることがあると、光Ｌ１の透過率が低下してしまうことから、温度領域が保証温度を超えないように、このＰＳ変換素子８部分も冷却する必要がある。更に、放電ランプ６として最も多く使用されている超高圧水銀ランプは出力が１５０Ｗ以上の超高圧のランプバルブをリフレクター内部に組み込んだものであり、そのランプバルブ周辺及びリフレクター内部が限界温度以上に温度上昇することがあると、ランプバルブの失透現象（光透過率の低下）が発生するために、この放電ランプ６部分のランプバルブ周辺及びリフレクター内部もやはり冷却する必要がある。

そこで、従来から、この種液晶プロジェクター装置１では、まず、３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの入射側及び出射側に組み込まれているそれぞれ３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ部分を冷却するために、外筐２内の光学ユニットケース４の下部で、クロスプリズム１３の真下位置に薄型の軸流ファンである送風用ファン２１を上向きで水平状に組み込み、その送風用ファン２１から垂直上方に送風される冷却空気を光学ユニットケース４の下部４ａで３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの下部位置に形成した３つの冷却空気送出口２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂから光学ユニットケース４内に垂直上方に送風し、かつ、その冷却空気を光学ユニットケース４の上部４ｂで３つの空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの上部位置に形成した３つの冷却空気排出口２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂから光学ユニットケース４外へ排気するようにして、３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ部分を強制空冷している。

また、光学ユニットケース４の下部４ａでＰＳ変換素子８部分の真下位置にも小型の送風用ファン２４を配置して同様の冷却空気の垂直上方への送風によってそのＰＳ変換素子８部分を強制空冷している。また、放電ランプ６で光学ユニットケース４の外部であって、外筐２の内部の背面には排気用ファン２５を配置して、その排気用ファン２５の作動により光学ユニットケース４の下部に開口した冷却空気取入口から冷却空気を光学ユニットケース４内に吸引して放電ランプ６のリフレクター内部及びランプバルブ周辺を通して光学ユニットケース４外へ排出して外筐２外へ排出する排気方式によって放電ランプ６部分を強制空冷していた。

しかし、３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ部分、ＰＳ変換素子８及び放電ランプ６をそれぞれ独立した３つのファン２１、２４、２５によってそれぞれ独立して強制空冷する構造は、ファンの使用数が多く、高価につく上に、液晶プロジェクター装置１全体の大型化及び大重量化につながっている上に、これら３つのファン２１、２４、２５が同時に作動する際のノイズも高くなっている。また、従来は光学ユニットケース４内に収納されてい放電ランプ６のランプバルブが万が一、破損した場合には、そのガラス破片等が光学ユニットケース４内に広範囲に飛散して、光学ユニット５の７〜１８の光学素子に悪影響を及ぼし易い。また、排気ファン２５による排気方式の強制空冷に必要な冷却空気取入口が放電ランプ６の下部位置で、光学ユニットケース４の下部に開放されたままになっているために、ランプバルブの破損後に、放電ランプ６を光学ユニットケース４外へ取り出して交換を行う時、ガラス破片等がその下部の冷却空気取入口から液晶プロジェクター装置１の外筐２の内部にも飛散してしまう可能性があると言う問題があった。
特開平１１−２３７６９１号公報 特開平９−１３３９１号公報 特開平１１−１１９１８１号公報

本発明が解決しょうする問題点は、ランプバルブのプロジェクター装置内部での破損時に、ガラス破片等がプロジェクター装置の外筐の内部に広範囲に飛散することを防止すると共に、その破損後に、ランプバルブをプロジェクター装置外へ取り出して、そのランプバルブの交換を行う際に、破損したガラス破片等がプロジェクター装置の外部へ広範囲に飛散することがないようにし、また、冷却用ファンの使用数を削減して、投射型表示装置全体の小型、軽量化を図りながら、光変調手段部分及び光源部分等を高効率に強制冷却することができるようにする点である。

本発明の投射型表示装置は、リフレクターと該リフレクターの内部に配置された光源とを有するランプと、光源から出射された光を入力された映像信号に基づき変調する光変調手段とを有する光学ユニットと、送風用ファンと送風用ファンから送風される冷却空気を少なくとも光源部分へ送風してこれらを冷却する冷却手段と、光学ユニットと冷却手段とが組み込まれた外筐と、ランプが収納され、外筐に対して脱着可能に構成されたランプボックスとを備えた投射型表示装置において、ランプボックスは、リフレクターの光の出射口に当接配置された透明な保護部材と、リフレクターの保護部材側に形成された冷却空気取入用の開口部と、冷却手段からの冷却空気を冷却空気取入用の開口部を介してリフレクターの内部へ取り入れて光源を冷却する冷却空気取入口と、冷却空気取入口に設けられ、このランプボックスを外筐内に装着することにより冷却空気取入口を自動開放し、このランプボックスを外筐外へ取り外すことにより冷却空気取入口を自動閉塞する自動開閉手段と、上記冷却空気取入口から上記リフレクターの内部に取り入れられた冷却空気を上記光源の外周部分を通して該リフレクターの外部へ排気する排気用の開口部とを備えたことを最も主要な特徴とするものである。

従って、ランプボックスが投射型表示装置の外筐の内部の光学ユニットケース内に装着されている状態で、光源のランプバルブが万が一破損しても、そのガラス片等の破片が光学ユニットケース内に広範囲に飛散して、光学ユニットケース内の光学素子に、悪影響を及ぼすことがない上に、その後に、ランプバルブを外筐の外部へ取り出す際にも、破損された破片が広範囲に飛散されることがない。その上、送風用ファンによって冷却空気取入口からリフレクターの内部に取り入れられた冷却空気が光源の外周に形成された排気用の開口部を通してリフレクターの外部へ排気されるようにして、光源部分を高効率に強制冷却することができる。

以下、本発明の投射型表示装置を液晶プロジェクター装置に適用した実施の形態を図１〜図８を参照して説明する。なお、図９及び図１０に示した液晶プロジェクター装置と同一構造部には同一の符号を付して説明の重複を省く。

まず、図１〜図５に示すように、本発明の液晶プロジェクター装置１は、光変調手段である３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの入射側及び出射側に組み込まれているそれぞれ３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂと、照明光学手段であるフライアイレンズ７群中に組み込まれているＰＳ変換素子８と、光源である放電ランプ６とを最少数の冷却用ファンによって高効率に強制空冷することができるようにした強制空冷装置３１を備えたものである。

そして、この強制空冷装置３１は、まず、光学ユニット５中の７〜１８の光学素子を光学ユニットケース４内に収納し、光源である放電ランプ６は光学ユニットケース４から切り離された後述するランプボックス４１内に収納させている。そして、冷却用フアンとして新たに開発された１つの送風用ファン３２と、従来既存の排気用ファン２５の２つの冷却用ファンが使用されている。特に、送風用ファン３２には、冷却風量の増加を目的として静圧が高い多翼構造のシロッコファンが採用されている。そして、この送風用ファン３２が外筐２内の光学ユニットケース４の下部で投射レンズ１４のほぼ真下位置に横向きで水平状に組み込まれていて、その送風用ファン３２の冷却空気取入口３２ａが外筐２の下部２ａに開口され、冷却空気送出口３２ｂがクロスプリズム１３の真下位置に横向きに開口されている。

そして、光学ユニットケース４の下部４ａに送風用ダクト３３が水平状に取り付けられていて、この送風用ダクト３３はその一端側にほぼ正方形状等に形成されている送風始端部３３ａと、その送風始端部３３ａから一側方に延出されたやや小口径の送風中間部３３ｂと、その送風中間部３３ｂの遊端部から水平方向にほぼ直角状等に屈曲された他端側の送風終端部３３ｃとによって全体として平面形状がほぼコ字状に形成されている。なお、これら送風始端部３３ａは上面側が開放されたほぼコ字状に構成されて、送風中間部３３ｂ及び送風終端部３３ｃは扁平な角筒型に構成されている。そして、この送風用ダクト３３の送風中間部３３ｂが光学ユニットケース４内の光学ユニット５の３枚のダイクロイックミラー１０Ｒ、１０Ｇが配置されている光軸Ｐ２とほぼ平行状に配置されていて、一端側の送風始端部３３ａがクロスプリズム１３の真下位置に配置され、他端側の送風終端部３３ｃが光学ユニットケース４内の放電ランプ６及びフライアイレンズ７群が配置されている光軸Ｐ１とほぼ平行状に配置されている。そして、送風始端部３３ａの厚さが厚く、送風中間部３３ｂ及び送風終端部３３ｃの厚さが薄く構成されていて、これら送風中間部３３ｂ及び送風終端部３３ｃが送風始端部３３ａに対して上側に偏位されて接続されている。なお、送風用ダクト３３は送風始端部３３ａ、送風中間部３３ｂ及び送風終端部３３ｃの３つの構造部を一体に形成して光学ユニットケース４の下部４ａに取り付けても良いが、例えば、送風終端部３３ｃを送風中間部３３ｂから切り離して光学ユニットケース４の下部４ａに一体に形成してもよい。

そして、この送風用ダクト３３の送風始端部３３ａの一側面が送風用ファン３２の冷却空気送出口３２ｂに接続されていて、この送風始端部３３ａの上面開放部が光学ユニットケース４の下部４ａで３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの下部位置にそれぞれ形成されている３つの冷却空気送出口２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに接続されている。そして、この送風始端部３３ａ内で上部側へ偏位された位置には風量調整板３４が垂直状に配置されていて、この風量調整板３４は送風用フアン３２の冷却空気送出口３２ｂに対してほぼ４５°に傾斜された状態で、送風中間部３３ｂの開口端とほぼ同一高さ位置に配置されている。そして、この風量調整板３４は垂直状の回転軸３５によって水平方向である矢印ａ方向に角度調整可能に取り付けられていて、その風量調整板３４の下端と送風始端部３３ａの下端との間には隙間３６が形成されている。そして、この送風始端部３３ａの冷却空気送出口３２ｂ側とは反対側の側面にほぼ４５°に傾斜された傾斜部３７が形成されている。

そして、装置全体として最適の送風制御を行うために、この送風用ダクト３３の送風中間部３３ｂには放電ランプ６側へ送風する冷却空気の送風量を制御する風量制御板３３ｄが取り付けられていて、この風量制御板３３ｄがスライドスイッチ（図示せず）と連動して送風方向に対する直角方向である矢印ｂ方向にスライド調整可能に構成されている。

このような構成により、１つの送風用ファンから送風されれる冷却空気を送風用ダクトによって光変調手段部分及び光源部分との少なくとも２箇所に送風するようにして、１つの送風用ファンで光変調手段部分及び光源部分の少なくとも２箇所を同時に高効率に強制空冷することができるようにしたので、投射型表示装置全体の小型、軽量化及び低コスト化を図りながら、少なくとも光変調手段部分及び光源部分を高効率に強制空冷することができる。従って、投射型表示装置の小型、軽量化し、長期信頼性の向上とを両立させた高品質の投射型表示装置を実現できる。そして、送風用ダクト３３の送風終端部３３ｃの上面に開口された冷却空気送出口３８が光学ユニットケース４の下部４ａでフライアイレンズ群中に組み込まれているＰＳ変換素子８の下部位置に開口されていて、その送風終端部３３ｃの最終端に開口された冷却空気送出口３９が放電ランプ６に後述するように接続されている。なお、送風用ファン３２の冷却空気取入口３２ａには防塵用フィルター４０が脱着可能に取り付けられている。

こうして、１つの送風用ファンから送風される冷却空気を送風用ダクトによって偏光板部分、光源部分及びＰＳ変換素子部分の３箇所に送風するようにして、１つの送風用ファンで偏光板部分、ＰＳ変換素子及び光源部分の３箇所を同時に高効率に強制空冷することができるようにしたので、投射型表示装置全体の小型、軽量化及び低コスト化を図りながら、これら偏光板部分、ＰＳ変換素子及び光源部分の３箇所を高効率に強制空冷することができる。従って、投射型表示装置の小型、軽量化と、長期信頼性の向上とを両立させた高品質の投射型表示装置を実現できる。

次に、図６〜図８に示すように、光源である放電ランプ６には超高圧水銀ランプ等が使用されていて、発光部であるランプバルブ６ａを反射鏡であるリフレクター６ｂの中心部分に口金６ｃによって取り付けたものであり、この放電ランプ６はランプボックス４１内に収納されている。そして、光学ユニットケース４の放電ランプ６側の開口端４ｃにランプボックス４１を位置決めするためのランプカバー４２が取り付けられていて、そのランプカバー４２の下部に下部開口部４３が形成され、外筐２の下部２ａでランプカバー４２の真下位置にも下部開口部４４が形成されている。なお、外筐２の下部開口部４４には脱着可能な裏蓋４５が取り付けられている。
そして、図６に示すように、外筐２の裏蓋４５を取り外した状態で、ランプボックス４１を下部開口部４４、４３を通してランプカバー４２内に下方から上下方向である矢印ｃ、ｄ方向に脱着可能に挿入して、図７に示すように、このランプボックス４１をランプカバー４２内に脱着可能に取り付けることができるように構成されている。なお、このランプボックス４１の取り付け後は裏蓋４５で外筐２の下部開口部４４を閉塞する。また、ランプボックス４１をランプカバー４２内に矢印ｃ、ｄ方向から脱着する際に、放電ランプ６のランプバルブ６ａの電源接続用端子がランプカバー４２内の電源接続端子（何れも図示せず）に脱着されるように構成されている。

そして、外筐２内におけるランプカバー４２の背面位置に前述した排気用ファン２５が垂直状に配置されていて、ランプボックス４１の下部で送風用ダクト３３側の端部にその送風用ダクト３３側に向うほぼエルボ形状の冷却空気取入用ダクト４６が取り付けられている。そして、その冷却空気取入用ダクト４６の先端部に冷却空気取入口４７が横向きに開口されていて、その冷却空気取入口４７が送風用ダクト３３の終端の冷却空気送出口３９に接続用ダクト４８を介して脱着可能に接続されている。そして、その冷却空気取入口４７はリフレクター６ｂの外周端の下部に形成された開口部４９からリフレクター６ｂ内に連通され、ランプバルブ６ａの口金６ｃの外周部分に形成された複数個の開口部５０及びランプカバー４２に形成された複数個の開口部５１を通して排気用ファン２５の吸気側に連通されている。そして、この排気用ファン２５の排気側に面する外筐２の側面２ｃには排気口５２が開口されている。

ところで、ランプボックス４１の前面には放電ランプ６の前面を覆う保護部材である保護ガラス５３が光軸Ｐ１に対して直角な垂直状に取り付けられている。保護ガラス５３は、光の透過性があり、放電ランプ６が破損した時に、その破片の飛散を保護するものであれば、その形状や材質、及びその位置や保持方法等は何でも良く、例えば集光作用を持つ凸レンズ等の光学素子であっても構わない。また、放電ランプ６の上部、左右両側部及び背面部は開放部４１ａによって開放されている。そして、図７に示すように、ランプボックス４１をランプカバー４１内に矢印ｃ方向から挿入して取り付けると、そのランプボックス４１の開放部４１ａがランプカバー４２で閉塞されるように構成されている。また、このランプボックス４１の下部の冷却空気取入用ダクト４６にはその先端の冷却空気取入口４７を自動的に開閉する自動開閉機構５４が取り付けられている。そして、この自動開閉機構５４は、縦断面形状がほぼＬ型に構成されたシャッター５５を冷却空気取入用ダクト４６の下部に水平な支点ピン５６を介して上下方向である矢印ｅ、ｆ方向に回転自在に取り付け、このシャッター５５を捩りコイルバネ等の回転付勢手段であるシャッターバネ５７によって閉蓋方向である矢印ｄ方向に回転付勢したものである。

そして、この自動開閉機構５４によれば、図７に示したように、ランプボックス４１をランプカバー４２内に矢印ｃ方向から取り付けると、シャッター５５の先端が接続用ダクト４８の下部に矢印ｃ方向から当接されて、このシャッター５５が支点ピン５６を中心にシャッターバネ５７に抗して矢印ｆ方向に回転して逃げ、冷却空気取入口４７が自動開放されるように構成されている。また、図６に示すように、ランプボックス４１をランプカバー４２内から矢印ｃ方向に取り外す際には、シャッター５５が支点ピン５６を中心にシャッターバネ５７によって矢印ｅ方向に回転されて、このシャッター５５が冷却空気取入口４７を自動閉塞するように構成されている。なお、この自動開閉機構５４は、必ずしも図６及び図７に示すようにシャッター５５を矢印ｅ、ｆ方向に回転させる方式である必要はなく、例えば、シャッター５５を上下方向である矢印ｃ、ｄ方向にスライドさせる方式等を採用することもできる。また、ここでは、送風用ダクト３３の送風終端部３３ｃに別部品で構成された接続用ダクト４８を接続する構造を採用したが、この接続用ダクト４８相当部分を送風用ダクト３３の送風終端部３３ｃに一体に形成して、部品点数及び組立工数の削減を図ることも可能である。

この強制空冷装置３１は以上のように構成されていて、前述したように液晶プロジェクター装置１の放電ランプ６の発光及び光学ユニット５による光学制御動作によってフルカラーの映像をスクリーン等に投射している動作中において、送風用ファン３２及び排気用ファン２５を共に作動させて、光学ユニットケース４内の光学ユニット５及び放電ランプ６部分を同時に強制空冷する。

この際、まず、静圧が高いシロッコファンで構成されている送風用ファン３２の作動により、冷却空気が冷却空気送出口３２ｂから送風用ダクト３３の送風始端部３３ａ内に横向き水平状に吐出される。そして、その吐出された冷却空気はこの送風始端部３３ａ内の風量調整板３４の側面に衝突され、その冷却空気の一部がこの風量調整板３４の下側の隙間から傾斜部３７側へ流入して、その冷却空気の一部が傾斜部３４で上方に９０°反射されて光学ユニットケース４の３つの冷却空気送出口２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂからその光学ユニットケース４内に垂直上方に送風される。そして、風量調整板３７の側面に衝突された冷却空気の他の一部が水平横方向にほぼ４５°に反射されて送風用ダクト３３の送風中間部３３ｂ内を通って送風終端部３３ｃ側へ送風される。

そして、３つの冷却空気送出口２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂから光学ユニットケース４内に垂直上方に送風された冷却空気は３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの入射側及び出射側の近傍部を上方へ垂直状に高速で通過して光学ユニットケース４の３つの冷却空気排出口２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂから光学ユニットケース４外で外筐２の上部２ｂ側の内部に排出される。そして、その冷却空気によって２枚のダイクロイックミラー１０Ｒ、１０Ｇ及び反射鏡１０３、３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、クロスプリズム１３の３面、それぞれ３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ部分が強制空冷されて、これらが限界保証温度以下の安全温度に保証され、これらの焼き付きや光透過率の低下等が未然に防止される。

この際、風量調整板３４は３つの冷却空気送出口２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂから光学ユニットケース４内に上向きで垂直状に送風する冷却空気の風量比をこれらの冷却空気送出口２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに対して好ましい値である例えば１：２：３等の割合に調整することができる。なお、風量調整板３４の設置角度を回転軸３５によって矢印ａ方向に微調整することにより、その１：２：３等の風量比を自由に調整することができると共に、３つの冷却空気送出口２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂへの送風量と送風用ダクト３３の中間送風部３３ｂ側への送風量との比率も自由に調整することができる。

このように、風量調整板を送風用ダクト内に設けたので、送風用ファンから送風される冷却空気の複数の光変調手段に対する送風量の比率の調整や、冷却空気の光変調手段側への送風量と光源部分側への送風量の比率の調整等を行えて、これらをそれぞれ最適な風量の冷却空気によって無駄なく、高効率に強制空冷することができる。

そして、送風用ファン３２から送風され、送風用ダクト３３の送風始端部３３ａ内で風量調整板３４によって分岐されて水平横方向へ送風される冷却空気は送風中間部３３ｂ内を通って送風終端部３３ｃ側へ送風され、その冷却空気の一部が光学ユニットケース４の冷却空気送出口３８から光学ユニットケース４内へ上向きに吹き込まれて、フライアイレンズ７群及びそこに組み込まれているＰＳ変換素子８部分が強制空冷されて、これらが耐熱使用保証温度以下の安全な温度に保証され、これらの焼き付きや光透過率の低下等が未然に防止される。

そして、送風用ダクト３３の送風中間部３３ｂを通って送風終端部３３ｃ側へ送風された冷却空気の他の一部が冷却空気送出口３９及び冷却空気取入口４７を通してランプボックス４１内の放電ランプ６部分に送風される。一方、排気用ファン２５の作動によって、ランプボックス４１、ランプカバー４２及び放電ランプ６のランプバルブ６ａ周辺部分及びリフレクター６ｂ内部の高温に加熱された熱空気が開口部５０、５１を通してランプカバー４２外へ吸引されて外筐２外へ強制排気される。

従って、送風用ファン３２から送風される冷却空気の一部を送風用ダクト３３を通して冷却空気取入口４７からランプボックス４１内の放電ランプ６のリフレクター６ｂの内部へ取り込みつつ、排気用ファン２５の排気作用によって、そのランプバルブ６ａの周辺及びリフレクター６ｂの内部、ランプボックス４１及びランプカバー４２の内部の高温に加熱された熱空気を外筐２外へ強制排気することができるので、これら放電ランプ６部分のランプバルブ６ａ周辺及びリフレクター６ｂ内部を高効率に強制冷却することができる。これにより、放電ランプ６が限界温度まで温度上昇してランプバルブ６ａの失透現象（光透過率低下）が発生することを未然に防止することができる。

以上述べたように、この強制空冷装置３１は、送風用ファン３２と排気用ファン２５の２つの冷却用ファンを用い、これらを同時に作動させる。そして、送風用ファン３２から送風される静圧の高い冷却空気を送風用ダクト３３の送風分岐部である送風始端部３３ａ内で垂直上方と水平横方向との２方向に分岐させて、垂直上方に送風される冷却空気により光変調手段である３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ部分及びそれぞれ３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ部分を強制空冷すると共に、水平横方向に送風される冷却空気を送風用ダクト３３の送風中間部３３ｂ及び送風終端部３３ｃ内に沿って風量低下（圧力損失）が殆んど発生しない状態でＰＳ変換素子８部分及び放電ランプ６部分まで高効率に送風して、その送風途中でＰＳ変換素子部分を強制空冷する。そして、放電ランプ６部分では送風用フアン３２から送風用ダクト３３によって送風される冷却空気を冷却空気取入口４７から取り込みながら、排気用フアン２５の排気作用による熱排気によって放電ランプ６部分を強制空冷するようにしたものである。

この際、３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ部分及びそれぞれ３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ部分では、送風用ファン３２から送風される静圧の高い冷却空気を光学ユニットケース４の３つの冷却空気送出口２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂからその光学ユニットケース４内に垂直上方に送風し、その冷却空気をそのまま光学ユニットケース４の３つの冷却空気排出口２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂから外筐２の内部へ垂直上方に高効率に排出するようにして、３枚の空間光変調素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ部分及びそれぞれ３枚の偏光板１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ及び１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを強制空冷しているので、冷却空気の風量及び風速を高レベルに設定することができて、これらの強制空冷作用を高効率に行うことができる。しかも、その際、光学ユニットケース４の３つの冷却空気排出口２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂから外筐２の上部２ｂ側の内部へ排出された冷却空気を放電ランプ６側へ回し込み、熱排気に使用することができる。

また、放電ランプ６部分では、送風用ファン３２から送風されて送風用ダクト３３内を高効率に送風されてきた冷却空気を冷却空気取入口４７から取り込むことによる冷却作用と、排気用ファン２５の熱排気による冷却作用との相乗効果によって高効率に強制空冷することができる。従って、排気用ファン２５の使用回転数を落とし、騒音（ノイズ）及び消費電力の低減が可能となる上に、放電ランプ６の長期信頼性の向上を図ることができる。

つまり、超高圧水銀ランプ等が使用されている放電ランプ６は、１５０Ｗ以上の高出力を出す場合、ランプバルブ６ａ周辺及びリフレクター６ｂ内部が限界温度以上に温度上昇することがあると、ランプバルブ６ａの失透現象（光透過率の低下）が発生するために、ランプバルブ６ａ周辺及びリフレクター６ｂ内部を強制空冷する必要がある。この際、従来のような排気ファン２５の排気作用のみによる強制空冷方法では、熱排気の内部抵抗が高いために、その排気用ファン２５の使用回転数を高くして、静圧の高い排気が必要になる。

ここで、放電ランプ６の出力が例えば２００Ｗの場合には、強制空冷に必要な送風量として静圧２ｍｍＨ₂ Ｏ、約２０リッター／毎分が必要となる。しかし、本発明の強制空冷装置３１によれば、送風用ファン３２から送風用ダクト３３を通して送風される冷却空気を冷却空気取入口４７からランプボックス４１内の放電ランプ６部分に取り込みながら、排気用ファン２５の排気作用によってこの放電ランプ６部分の熱空気を外筐２外へ排出するので、その放電ランプ６部分の強制空冷に必要な送風量として静圧４〜６ｍｍＨ₂ Ｏ、３５〜５０リッター／毎分を容易に達成することができて、排気用ファン２５の使用回転数を十分に落としても、ランプバルブ６ａ部分の温度を８５０℃以上で、１０００℃以下の長期保証温度内に安定して保つことが可能になった。

しかも、この強制空冷装置３１では、図７に示すように、放電ランプ６をランプボックス４１内に収納してランプカバー４２内に下方から矢印ｃ方向に挿入して取り付け、その放電ランプ６の前面側を保護ガラス５３で覆い、その放電ランプ６の外周及び背面側（保護ガラス５３の反対側）をランプボックス４１及びランプカバー４２で覆う構造を採用したことにより、放電ランプ６のランプバルブ６ａが破損することがあっても、その破損により飛散するガラス破片をランプボックス４１内に封じ込めることができる。
また、ランプバルブの破損時にその破片は保護ガラス５３により内部に保持され、ランプボックス下部に落下するが、自動開閉機構５４のシャッター５５は、放電ランプ６の光の出射口（垂直面）におかれた保護ガラス５３により、その光の出射方向（水平方向）に沿って見た時に、放電ランプ６から保護ガラス５３より遠く離れた位置にある冷却空気取入口４７を開閉するため、その破片の飛散を光源の出射口に配置された保護ガラス５３までの範囲に抑え、落下した破片の殆んどがランプボックス内に残る。また、万が一自動開閉機構５４のシャッター５５より外にその破片が飛散しても、送風用ダクト３３の内部に留めることができる。
従って、そのガラス破片が光学ユニットケース４内に広範囲に飛散して、光学ユニット５の７〜１８の光学素子に悪影響を及ぼすことを未然に防止することができ、高い安全性を確保できる。また、図６に示すように、その破損したランプバルブ６ａの交換時に、ランプボックス４１をランプカバー４２から下方である矢印ｄ方向に取り外す際には、自動開閉機構５４のシャッター５５で冷却空気取入口４７を自動閉塞することができるので、そのランプボックス４１内に飛散しているガラス破片がそのランプボックス４１の取り外し工程中に、冷却空気取入口４７から外部へ落下し、飛散されてしまうこともなく、そのランプ交換作業を安全、かつ、容易に行える。

さらに、放電ランプ６をランプボックス４１内に収納して、このランプボックス４１を光学ユニットケース４と一体のランプカバー４２内に脱着可能に取り付けられるようにして、光学ユニットケース４及びランプボックス４１の両方を外筐２に対して脱着可能なユニットに構成したことにより、ランプ交換時には、ランプボックス４１を外筐２の下部開口部４４から下方へ簡単に取り外すことができると同時に、光学ユニット５も光学ユニットケース４毎、反対側等へ簡単に取り外すことが可能となる。従って、外筐２内に対する光学ユニット５及び放電ランプ６等の組立て及び分解等を容易に行え、液晶プロジェクター装置１の製造性及びメンテナンス性を著しく向上させることができる。
なお、特に、ランプボックス４１内に収納した放電ランプ６の前面側を保護ガラス５３で覆ってはいるものの、そのランプボックス４１の放電ランプ６の上部、左右両側部及び背面部を開放部４１ａによって開放しておき、図７に示すように、このランプボックス４１をランプカバー４２内に下方から矢印ｂ方向に挿入して取り付けた時に、そのランプボックス４１の開放部４１ａをランプカバー４２で覆う構造を採用したことにより、ランプ交換時に、図６に示すように、ランプボックス４１を外筐２の下部開口部４４から下方である矢印ｃ方向に抜き取った時に、そのランプボックス４１の開放部４１ａを自動開放することができ、そのランプ交換作業を迅速、かつ、容易に行える。なお、外筐２に対するランプボックス４１の脱着方向は下部開口部４４を挿通する下側方向以外にも、外筐２の上部や側部に開口部を形成して、外筐２の上方側や横側方から脱着するようにしても良い。

また、この強制空冷装置３１では、送風用ファン３２の冷却空気取入口３２ａに防塵用フィルター４０を脱着可能に取り付けているので、送風用ファン３２の作用によって冷却空気取入口３２ａから取り込む冷却空気中の塵埃等をこの防塵用フィルター４０に吸着させて除去することができる。従って、冷却空気取入口３２ａから取り込まれる冷却空気と一緒に塵埃等が光学ユニットケース４内の光学ユニット５へ送り込まれて、その光学ユニット５内の７〜１８の光学素子に付着し、光透過率や光反射率の減少等を招くことがない。

即ち、送風用ファンの冷却空気取入口に防塵用フィルターを設けることで、塵埃等が冷却空気と一緒に光学ユニット内に侵入して、光学素子に付着し、これらの光透過率や光反射率を低減してしまうような不都合を未然に防止することができる上に、送風用ファンのノイズも低減できる。
なお、前述した従来の送風用ファン２１は軸流ファンで構成されていたので、冷却空気取入口３２ａに防塵用フィルター４０を取り付ければ、冷却空気の吸引抵抗が増大して送風量が約３０％低下すると同時に、ノイズも悪化するが、本発明の送風用ファン３２は静圧が高い多翼構造のシロッコファンで構成されているので、冷却空気取入口３２ａに防塵用フィルター４０を取り付けても、吸引抵抗の増大による冷却空気の送風量の減少による悪影響は殆んど発生しない上に、冷却空気取入口３２ａの密閉効果によりノイズはむしろ軽減されることになる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は液晶プロジェクター装置に限定されることなく、各種の投射型表示装置に適用可能である。

本発明を適用した液晶プロジェクター装置の強制空冷装置の概要を示した下 側から見た状態の斜視図である。 同上の液晶プロジェクター装置の概略平面図である。 図２のＡ−Ａ矢視状態の概略側面図である。 図２のＢ−Ｂ矢視状態の概略側面図である。 図２のＣ−Ｃ矢視状態の概略側面図である。 同上の液晶プロジェクター装置のランプボックス部分を説明するランプボッ クスの脱着時の縦断面側面図である。 同上の液晶プロジェクター装置のランプボックス部分を説明するランプボッ クス装着状態の縦断面側面図である。 同上の液晶プロジェクター装置の光学ユニットのランプカバー、送風用ダク トの送風終端部及びランプボックスの分解斜視図である。 従来の液晶プロジェクター装置を説明する概略平面図である。 従来の液晶プロジェクター装置を説明する概略側面図である。

符号の説明

１ 投射型表示装置である液晶プロジェクター装置、 ２ 外筐、
４ 光学ユニットケース、 ５ 光学ユニット、
６ 光源である放電ランプ、 ７ 照明光学手段であるフライアイレンズ、
８ ＰＳ変換素子、 １０Ｒ 光分割手段であるダイクロイックミラー、
１０Ｇ 光分割手段であるダイクロイックミラー、
１２Ｒ 光変調手段である空間光変調素子、
１２Ｇ 光変調手段である空間光変調素子、
１２Ｂ 光変調手段である空間光変調素子、
１３ 光合成手段であるクロスプリズム、 １４ 投射手段である投射レンズ、
１７Ｒ 偏光板、 １７Ｇ 偏光板、 １７Ｂ 偏光板、 １８Ｒ 偏光板、
１８Ｇ 偏光板、 １８Ｂ 偏光板、 ２５ 排気用ファン、 ３１ 強制空冷装置、
３２ 送風用ファン、 ３２ａ 送風用ファンの冷却空気取入口、
３２ｂ 送風用フアンの冷却空気送出口、 ３３ 送風用ダクト、 ３４ 風量調整、
３８ 送風用ダクトの冷却空気送出口、 ３９ 送風用ダクトの冷却空気送出口、
４０ 防塵用フィルター、 ４１ ランプボックス、 ４２ ランプカバー、
４７ ランプボックスの冷却空気取入口、 ４９ 開口部、 ５０ 開口部、
５１ 開口部、 ５３ 保部材である保護ガラス、 ５４ 自動開閉機構、
５５ シャッター

Claims (3)

1. リフレクターと該リフレクターの内部に配置された光源とを有するランプと、
   上記光源から出射された光を入力された映像信号に基づき変調する光変調手段とを有する光学ユニットと、
   送風用ファンと上記送風用ファンから送風される冷却空気を少なくとも上記光源部分へ送風してこれらを冷却する冷却手段と、
   上記光学ユニットと上記冷却手段とが組み込まれた外筐と、
   上記ランプが収納され、上記外筐に対して脱着可能に構成されたランプボックスとを備えた投射型表示装置において、
   上記ランプボックスは、
   上記リフレクターの光の出射口に当接配置された透明な保護部材と、
   上記リフレクターの上記保護部材側に形成された冷却空気取入用の開口部と、
   上記冷却手段からの冷却空気を上記冷却空気取入用の開口部を介して上記リフレクターの内部へ取り入れて上記光源を冷却する冷却空気取入口と、
   上記冷却空気取入口に設けられ、このランプボックスを上記外筐内に装着することにより上記冷却空気取入口を自動開放し、このランプボックスを上記外筐外へ取り外すことにより上記冷却空気取入口を自動閉塞する自動開閉手段と、
   上記冷却空気取入口から上記リフレクターの内部に取り入れられた冷却空気を上記光源の外周部分を通して該リフレクターの外部へ排気する排気用の開口部とを
   備えた
   ことを特徴とする投射型表示装置。
2. 上記光源の外周の排気用の開口部は該光源の外周に沿って複数個形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 上記リフレクターの内部に取り入れられた冷却空気を上記光源の外周部分の排気用の開口部及び上記ランプボックスに形成された排気用の開口部を通して上記外筐の外部へ排出する排気用ファンを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
   

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