JP3743416B2

JP3743416B2 - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP3743416B2
Application number: JP2002299426A
Authority: JP
Inventors: 信行原; 和久浜田; 直也松田; 彰人矢島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP2004133304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクター等の投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタは、リフレクターに支持された光源と、この光源からの照明光を入力される映像信号に基づいて変調する液晶パネル等からなるライトバルブとを有し、変調された照明光を投射レンズを介してスクリーン等に映し出す。
このような液晶プロジェクタにおいては、駆動時に高温となる各種の光学部品、たとえば、ライトバルブや偏光板等を冷却風によって冷却して限度保証温度以下に保持する必要がある。また、光源や電源から発生する熱を装置外部に排出し、装置の温度上昇を防ぐ必要がある。
一方、液晶プロジェクタにおいて、たとえば、シロッコファンや軸流ファンを用いると、ファンから騒音が発生する。この騒音を極力抑制する必要がある。
従来より、装置の効率的な冷却および騒音の抑制を両立するための技術が種々提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５１３４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶プロジェクタの筐体内の排気のための排気口（排気ルーバー）は、筐体の側面に設けられることが多い。筐体の側面に排気ルーバーを設けると、排気ルーバーを通じて、筐体内で発生した騒音が拡散しやすい。また、この排気ルーバーが送風抵抗となり、騒音レベルが上昇する可能性もある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、効率的に冷却が行なわれ、かつ、大幅に静粛化された投射型表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の投射型表示装置は、光源と、入力される映像情報に基づいて、前記光源から出力される照明光を変調して投射する光学系と、少なくとも前記光源を駆動する電力を供給する電源部と、前記光学系、前記光源および前記電源部を収容する筐体と、軸流ファンを用いて前記筐体内の空気を外部に排出する排気手段と、前記筐体を支持する支持台と、前記筐体の少なくとも上部を全面的に覆うカバー部材とを有し、前記排気手段の排気口は、前記筐体の底側にのみ配置されており、前記排気手段は、前記光源からの熱を外部に排出する空気流を発生させる光源用排気手段と、前記電源部からの熱を外部に排出する空気流を発生させる電源用排気手段とを有し、前記光源用排気手段および前記電源用排気手段により発生する空気流の経路は、互いに分離され、前記筐体は、前記支持台によって支持され、下側に突出する突出部を有し、前記光源用排気手段の排気口は、前記突出部に形成され、前記支持台と前記筐体との間から側方に向けて空気を排出する。
【０００７】
好適には、前記カバー部材は、前記筐体の上側に形成された、構成部品を着脱するための複数の開口を共通に覆う。
【０００９】
本発明では、カバー部材によって筐体の少なくとも上面を全面的に覆うとともに、軸流ファンを用いた排気手段の排気口を筐体の下側にのみ配置している。このカバー部材が筐体内で発生される軸流ファンのノイズを遮断する防音壁として作用する。また、ノイズが漏れる排気口が筐体の底部側にのみ配置されているため、筐体内で発生したノイズがユーザに直接に伝わりにくい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の投射型表示装置の一実施形態に係る液晶プロジェクタの斜視図である。また、図２は図１に示した液晶プロジェクタの側面図である。
図１および図２に示すように、液晶プロジェクタ１は、筐体５と、カバー部材６と、支持台７とを有する。筐体５は、上側筐体５Ａと、下側筐体５Ｂとから構成されている。
図２からわかるように、下側筐体５Ｂは、上側筐体５Ａの下端部から下側に突出する突出部を備えており、支持台７はこの突出部を支持している。
上側筐体５Ａと下側筐体５Ｂとの間に形成される閉空間内に各種構成部品が収納される。
【００１１】
上側筐体５Ａの一側面には、吸気口５Ａｈが形成されている。
また、上側筐体５Ａには、カバー部材６が設けられている。このカバー部材６は、上側筐体５Ａの上面を全面的に覆う上面部６ａと、上側筐体５Ａの前面を覆う前面部６ｂとを有する。
カバー部材６の前面部６ｂには、画像を投射するための投射口６ｈが形成されている。
【００１２】
図３は、カバー部材６を上側筐体５Ａから取り外した状態を示す斜視図である。
カバー部材６は、図３に示すように、上側筐体５Ａから取り外し可能となっている。上側筐体５Ａの上面５Ａｔには、後述する光源を着脱するための開口５Ａａと、後述するエアフィルタを着脱するための開口５Ａｂとが形成されている。
カバー部材６は、これらの開口５Ａａ，５Ａｂを覆っており、通常は、開口５Ａａ，５Ａｂは外部から見えない。
【００１３】
図２において、下側筐体５Ｂの突出部の前面側の側面５Ｂｆには、排気口５Ｂｈ１が形成されている。この排気口５Ｂｈ１は筐体５内から排気される空気を側方、すなわち、支持台７と上側筐体５Ａとで挟まれる領域に沿った水平方向に吐き出す。
また、下側筐体５Ｂの最底部は、支持台７によって支持される球面部５Ｓｂを備える。
図４に示すように、支持台７上で球面部５Ｓｂを移動させることにより、筐体５の姿勢を調整可能となっている。筐体５の姿勢の変更により、投射の仰角θを調整する。仰角θは、投射方向の水平面に対する角度である。
【００１４】
図５は、液晶プロジェクタ１の内部の構成を示す斜視図である。なお、図５において、カバー部材６は省略されており、上側筐体５Ａおよび下側筐体５Ｂは仮想線で示されている。
図５に示すように、液晶プロジェクタ１は、光学ユニットケース２０と、光源ユニット３６と、電源熱排気用の軸流ファン５０と、光源熱排気用の軸流ファン５１，５１と、排気ダクト５２と、電源部６１と、光源用電源部６２と、エアフィルタ９と、シロッコファン４０とを有する。
【００１５】
光学ユニットケース２０は、たとえば、アルミニウムのダイカストで形成されており、この光学ユニットケース２０の内部には、各光学部品により構成される光学ユニットが収納されている。
ここで、図６は、光学ユニットケース２０内の概略構成を示す図である。
図６に示すように、光学ユニットケース２０内には、全反射ミラー２１、フライアイレンズ２２，２３、ＰＳ変換素子２４、コンデンサーレンズ２５、ダイクロイックミラー２６，２７，２８、リレーレンズ３０、反射ミラー２９，３０、フィールドレンズ３１Ｒ, ３１Ｇ, ３１Ｂ, 入射側偏光板３２Ｒ, ３２Ｇ, ３２Ｂ、液晶パネル３３Ｒ, ３３Ｇ, ３３Ｂ、出射側偏光板３４Ｒ, ３４Ｇ, ３４Ｂおよびクロスプリズム３５が設けられている。
【００１６】
フライアイレンズ２２，２３は、強度に特定の分布をもつ、後述する光源ユニット３６から出射される照明光を多数のスポットに分割し、液晶パネル３３Ｒ,３３Ｇ, ３３Ｂの画面全体の輝度分布を均一にするために設けられており、光源側に離間して配置されている。
【００１７】
ＰＳ変換素子２４およびコンデンサーレンズ２５は、フライアイレンズ２３に近接して配置されている。
ＰＳ変換素子２４は、短冊状に配列された偏光ビームスプリッターとこれに対応して間欠的に設けられた位相差板とからなる。このＰＳ変換素子２４は、入射光の偏光方向の変換を行う。
【００１８】
入射側偏光板３２Ｒ, ３２Ｇ, ３２Ｂは、フィールドレンズ３１Ｒ, ３１Ｇ,３１Ｂの出射側に、それぞれ配置されている。入射側偏光板３２Ｒ, ３２Ｇ, ３２Ｂは、特定の偏光方向の光のみを通過させる。
光変調素子としての液晶パネル３３Ｒ, ３３Ｇ, ３３Ｂは、この入射側偏光板３２Ｒ, ３２Ｇ, ３２Ｂにそれぞれ対向して配置されている。この液晶パネル３３Ｒ, ３３Ｇ, ３３Ｂは、それぞれクロスプリズム３５の各入射面に対向した状態で配列されている。
【００１９】
出射側偏光板３４Ｒ, ３４Ｇ, ３４Ｂは、クロスプリズム３５の各入射面と液晶パネル３３Ｒ, ３３Ｇ, ３３Ｂとの間に配置されている。この出射側偏光板３４Ｒ, ３４Ｇ, ３４Ｂは、特定の偏光方向の光のみを通過させる。
クロスプリズム３５は、各入射面に入射した変調された光を合成して、投射レンズ４６に出力する。
【００２０】
光源ユニット３６は、全反射ミラー２１の入射側に配置される。光源ユニット３６は、図５に示すように、リフレクター３７に光源（図示せず）が取り付けられ一体ユニットとして組み立てられている。この光源ユニット３６は、図３に示した上側筐体５Ａの開口５Ａａを通じて、着脱可能な構造となっている。
この光源ユニット３６の光源には、たとえば、放電ランプが用いられる。この光源ユニット３６は、発熱し、高温となる。このため、光源ユニット３６から発生した熱を外部に排出する必要がある。
【００２１】
光源３６から照射された照明光は、全反射ミラー２１を通過し、フライアイレンズ２２，２３によって多数のスポットに分割され、ＰＳ変換素子２４に入射される。ＰＳ変換素子２４において光の偏光方向が揃えられ、コンデンサーレンズ２５を経て、ダイクロイックミラー２６に入射される。
ダイクロイックミラー２６は、照明光をＲ，Ｇ，Ｂの３原色に分割し、それぞれフィールドレンズ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに入射する。
各波長域の光のうち、入射側偏光板３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを透過して所定の偏光方向の光は、液晶パネル３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂにおいて、印加された映像信号に基づいて、その偏光面が回転される。
偏光面が回転された光の所定の偏光成分が出射側偏光板３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを透過し、映像光としてクロスプリズム３５に入射され色合成される。
色合成された光は、投射レンズ４６から出射され、図示しないスクリーン等にフルカラーの映像が映し出される。
【００２２】
図５において、エアフィルタ９は、シロッコファン４０の上部に配置されている。このエアフィルタ９は、シロッコファン４０の吸気により、筐体５内へ外部から微細ごみが侵入するのを防止するために設けられている。エアフィルタ９の吸気は、上側筐体５の側面に形成された吸気口５Ａｈを通じて行われる。また、エアフィルタ９は、図３に示した上側筐体５Ａの開口５Ａｂを通じて、着脱可能となっている。
【００２３】
シロッコファン４０は、光学ユニットケース２０に隣接して配置されており、エアフィルタ９を通じて空気を吸引し、冷却風を光学ユニットケース２０の特定の光学部品に当てるために設けられている。
光学ユニットケース２０の光学部品のうち、液晶パネル３３Ｒ, ３３Ｇ, ３３Ｂ、入射側偏光板３２Ｒ, ３２Ｇ, ３２Ｂ、出射側偏光板３４Ｒ, ３４Ｇ, ３４Ｂ、ＰＳ変換素子２４等は、光源からの照明光を吸収し、温度が上昇する。このため、液晶プロジェクタ１の外部から空気を筐体５内に取り込み、これらの光学部品を冷却する必要がある。また、これらの光学部品は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の光の波長に応じて温度が異なるため、Ｒ，Ｇ，Ｂに応じて適切な風量で冷却する必要がある。
【００２４】
図７は、光学ユニットケース２０、シロッコファン４０および光源ユニット３６の位置関係を示す分解斜視図である。
図７に示すように、シロッコファン４０と光学ユニットケース２０との間には、送風ダクト４１と送風配分シート４３とが設けられる。
【００２５】
送風ダクト４１は、光学ユニットケース２０のクロスプリズム３５が配置された領域の一方の側面に送風配分シート４３を介して固定される。
送風ダクト４１の本体部４１ａには、取込口４１ｈが設けられており、この取込口４１ｈにシロッコファン４０の吐出口４０ａが配置される。
送風ダクト４１の分岐部４１ｂは、光学ユニットケース２０のＰＳ変換素子２４が配置された領域の側面に形成された開口４２Ｐに接続されている。
【００２６】
光学ユニットケース２０の送風ダクト４１に対向する側面には、開口４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂが形成されている。
送風配分シート４３には、開口４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂに対応する開口４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂが形成されている。送風配分シート４３の開口４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂの面積は、光学部品にＲ，Ｇ，Ｂに応じて必要風量がそれぞれ送風されるようにそれぞれ異なっている。
【００２７】
シロッコファン４０の吐出部４０ａから送風ダクト４１に冷却風が供給されると、この冷却風は、開口４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂと開口４２Ｐを通じて光学ユニットケース２０内に供給され、光学ユニットケース２０を横断する。そして、光学ユニットケース２０の他方の側面に形成された図示しない開口から排出される。
シロッコファン４０から供給される冷却風は、光学ユニットケース２０を横断するときに、液晶パネル３３Ｒ, ３３Ｇ, ３３Ｂ、入射側偏光板３２Ｒ, ３２Ｇ, ３２Ｂ、出射側偏光板３４Ｒ, ３４Ｇ, ３４ＢおよびＰＳ変換素子２４等を冷却する。
【００２８】
図５において、電源部６１および光源用電源部６２は、プリント配線板や電子部品等から構成され、この電源部６１および光源用電源部６２は、本発明の電源部を構成している。
電源部６１は、液晶パネル３３Ｒ, ３３Ｇ, ３３Ｂ、シロッコファン４０、軸流ファン５０，５１等の駆動のための電力を供給する。
光源用電源部６２は、光源ユニット３６の光源を駆動するための電力を供給する。電源部６１および光源用電源部６２の上部は、板部材６３が設けられている。板部材６３は、空気の流路を形成するために設けられている。
なお、電源部６１および光源用電源部６２は、電力供給により熱を放出するため、この電源部６１および光源用電源部６２からの熱を外部に排出する必要がある。
【００２９】
軸流ファン５０は、電源部６１および光源用電源部６２の側方に設置されている。この軸流ファン５０は、主に、電源部６１および光源用電源部６２側の空気を吸い込んで、送風ガイド５５に向けて送出する。下側筐体５Ｂの送風ガイド５５が設けられた位置には、図５に示すように、排気口５Ｂｈ２が形成されている。軸流ファン５０によって送出された空気は、送風ガイド５５によって送風方向が曲げられ、排気口５Ｂｈ２から下方に向かって排出される。
【００３０】
軸流ファン５１は、図５に示すように、光源ユニット３６の前方に配置されている。
軸流ファン５１は、直列に２個配置されている。直列に２個配置することにより、通常の同一サイズの軸流ファンでは達成できない排気風量および静圧を得ることができる。逆に、必要な排気風量および静圧を得るために必要なファン駆動電圧を下げることができ、軸流ファン５１の発生する騒音を抑制することができる。
【００３１】
排気ダクト５２は、軸流ファン５１の排気側に設けられている。この排気ダクト５２は、軸流ファン５１から送出された空気流を下側筐体５Ｂに形成された排気口５Ｂｈ１に導く。
ここで、図８は、排気ダクト５２の構造を示す斜視図である。
図８において、排気ダクト５２は、ダクト本体５５およびカバー部材５３とを有しており、このダクト本体５５およびカバー部材５３によって排気路が形成される。なお、実際には、カバー部材５３はダクト本体５５上に固定される。
【００３２】
ダクト本体５５およびカバー部材５３によって排気路には、複数の案内板５４が形成されている。
この複数の案内板５４は、軸流ファン５１から送出された空気流が排気路において均等に流れ、排気口５Ｂｈ１において均等な排気量分布が得られるように作用する。軸流ファン５１から送出された空気流は高温となり、この排気口５Ｂｈ１において局部的に集中すると、部分的に高温な領域が発生するため、好ましくない。複数の案内板５４を設けて、高温となった空気流を排気口５Ｂｈ１において均等に分散させることで、部分的に高温な領域の発生を防ぐことができる。
【００３３】
次に、上記構成の液晶プロジェクタ１における、軸流ファン５０，５１による排気動作について図９および図１０を参照して説明する。
図９は、光源熱排気用の軸流ファンによる排気動作を示す図である。
図９に示すように、下側筐体５Ｂの光源ユニット３６が設置された後端部側には、吸気口５ＢＰ１が形成されている。なお、この吸気口５ＢＰ１、軸流ファン５１、排気ダクト５２および排気口５Ｂｈ１は、本発明の光源からの熱を外部に排出する空気流を発生させる光源用排気手段を構成している。
【００３４】
軸流ファン５１を駆動すると、吸気口５ＢＰ１から外気が吸引され、光源ユニット３６を通過し、排気ダクト５２を通じて排気口５Ｂｈ１から外部に排出される。これにより、光源ユニット３６で発生した熱が外部に排出される。
このとき、排気口５Ｂｈ１は、下側筐体５Ｂの突出部の前面側の側面５Ｂｆにに形成されており、筐体５内から高温の空気を支持台７と上側筐体５Ａとで挟まれる領域に沿った水平方向に吐き出す。このため、支持台７、筐体５あるいは支持台７を載置するテーブル等に排出された高温の空気が直接当たることがなく、これらが高温の空気で加熱されるのを防止することができる。
【００３５】
図１０は、電源熱排気用の軸流ファン５０による排気動作を示す図である。
図１０に示すように、下側筐体５Ｂの電源部６２が設置された後端部側には、吸気口５ＢＰ２が形成されている。吸気口５ＢＰ２、板部材６３、軸流ファン５０、送風ガイド５５および排気口５Ｂｈ２は、本発明の電源部からの熱を外部に排出する空気流を発生させる電源用排気手段を構成している。
【００３６】
軸流ファン５０を駆動すると、吸気口５ＢＰ２から外気が吸引され、電源部６２を通過し、排気口５Ｂｈ１から外部に排出される。これにより、電源部６２で発生した熱が外部に排出される。
【００３７】
ここで、軸流ファン５１によって発生される空気流をＡＦ１、軸流ファン５０によって発生される空気流をＡＦ２、シロッコファン４０によって発生される空気流をＡＦ３とする。図５に示したように、軸流ファン５１による空気流ＡＦ１と軸流ファン５０による空気流ＡＦ２の経路は、互いに分離している。このため、電源部６１，６２で発生した熱と光源ユニット３６で発生した熱とを効率良く外部に排出することができ、筐体５の内部に熱がこもりにくい。
さらに、図５に示したように、シロッコファン４０による空気流ＡＦ３は、光学ユニットを冷却したあと、軸流ファン５０による空気流ＡＦ２と合流し、排気口５Ｂｈ２から外部に排出される。このため、シロッコファン４０による空気流ＡＦ３が光学ユニットを冷却することにより温度上昇した空気が筐体５内に滞留しにくくなる。
【００３８】
また、本実施形態では、電源部６１，６２の排熱と光源ユニット３６の排熱とを分離することにより、軸流ファン５０，５１の容量を小さくすることができる。このため、軸流ファン５０，５１から発生する騒音を低減することができる。
また、本実施形態では、筐体５内への吸気を、吸気口５ＢＰ１，５ＢＰ２および５Ａｈに限定し、軸流ファン５０と軸流ファン５１に分離して排気風量を向上させることにより、筐体５内部が大気圧よりも低い状態となる。これにより、常に、充分な外気が筐体５内部に供給され、機内温度上昇が確実に抑制される。
さらに、筐体５の内部に配置された光源から発生する熱を、複数の軸流ファン５１を直列に配置して排出することにより、騒音を低減しながら、効率のよい排熱を行うことができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、カバー部材６によって筐体５の上面および前面を全面的に覆うことにより、軸流ファン５０，５１やシロッコファン４０から発生するノイズが拡散するのを防ぐことができ、液晶プロジェクタ１を静粛化することができる。
また、本実施形態によれば、上側筐体５Ａに熱排気のための開口部を設けないことにより、新規デザインが可能となり斬新性に富んだ差別化が可能となった。
【００４０】
なお、上述した実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、いずれも本発明の実施を行うに際しての具体化のための例示にすぎず、これによって本発明の技術的範囲は限定的に解釈されるものではない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、効率的に冷却を行うことができ、かつ、大幅に静粛化された投射型表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投射型表示装置の一実施形態に係る液晶プロジェクタの斜視図である。
【図２】図１に示した液晶プロジェクタの側面図である。
【図３】カバー部材を上側筐体から取り外した状態を示す斜視図である。
【図４】液晶プロジェクタの仰角を調整した状態を示す図である。
【図５】液晶プロジェクタの内部の構成を示す斜視図である。
【図６】光学ユニットケース内の概略構成を示す図である。
【図７】光学ユニットケース、シロッコファンおよび光源ユニットの位置関係を示す分解斜視図である。
【図８】排気ダクトの構造を示す斜視図である。
【図９】光源熱排気用の軸流ファンによる排気動作を示す図である。
【図１０】電源熱排気用の軸流ファンによる排気動作を示す図である。
【符号の説明】
１…液晶プロジェクタ、５…筐体，５Ａ…上側筐体、５Ｂ…下側筐体、６…カバー部材、７…回転台、９…エアフィルター、２０…光学ユニットケース、３２…入射側偏光板、３３…液晶パネル、３４…出射側偏光板、３５…クロスプリズム、３６…光源ユニット、４０…シロッコファン、５５…送風ダクト、４３…送風配分シート、５０，５１…軸流ファン。

Claims

光源と、
入力される映像情報に基づいて、前記光源から出力される照明光を変調して投射する光学系と、
少なくとも前記光源を駆動する電力を供給する電源部と、
前記光学系、前記光源および前記電源部を収容する筐体と、
軸流ファンを用いて前記筐体内の空気を外部に排出する排気手段と、
前記筐体を支持する支持台と、
前記筐体の少なくとも上部を全面的に覆うカバー部材とを有し、
前記排気手段の排気口は、前記筐体の底側にのみ配置されており、
前記排気手段は、前記光源からの熱を外部に排出する空気流を発生させる光源用排気手段と、前記電源部からの熱を外部に排出する空気流を発生させる電源用排気手段とを有し、
前記光源用排気手段および前記電源用排気手段により発生する空気流の経路は、互いに分離され、
前記筐体は、前記支持台によって支持され、下側に突出する突出部を有し、
前記光源用排気手段の排気口は、前記突出部に形成され、前記支持台と前記筐体との間から側方に向けて空気を排出する
投射型表示装置。
前記カバー部材は、前記筐体の上側に形成された、構成部品を着脱するための複数の開口を共通に覆う
請求項１に記載の投射型表示装置。
前記光源用排気手段は、前記筐体の底部の前記光源の近傍に形成された吸気口と、
前記筐体の底部側に配置された排気口と、
直列に配置され、空気を送出する複数の軸流ファンと、
前記吸気口から導入され、前記光源を通過し、前記軸流ファンによって送出された空気流を前記排気口に導く排気ダクトと
を有する請求項１に記載の投射型表示装置。
前記排気ダクトは、前記排気口における排気量分布を均等化する複数の案内板を備えている
請求項３に記載の投射型表示装置。
前記筐体の外部から空気を吸引し、前記光学系の有する照明光の吸収により温度上昇する光学部品に向けて吐出するシロッコファンをさらに有し、
前記筐体の一側面に前記シロッコファンのための吸気口が形成されている
請求項１に記載の投射型表示装置。
前記シロッコファンは、当該シロッコファンから吐出された冷却風が前記光学部品を冷却したのち、前記電源用排気手段により発生する空気流に合流する位置に配置されている
請求項５に記載の投射型表示装置。