JP3767617B2 - プロジェクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示板の如き映像表示板により表示される映像を投射レンズによりスクリーン上に投射するプロジェクタ装置に関する。

従来、液晶表示板（ＬＣＤ）の如き映像表示板により映像を表示し、この映像を投射レンズによりスクリーンに対して拡大して投射するように構成されたプロジェクタ装置が提案されている。

この種のプロジェクタ装置は、スクリーン上に十分な明度の映像を投射するため、映像表示板をハロゲンランプの如き光源により照明する必要がある。すなわち、スクリーン上には、投射レンズにより、映像表示板により表示され光源により照明された映像の実像が結像される。

ところで、上述のようなプロジェクタ装置は、映像表示板が光源によって照明されることにより、この光源からの光により加熱されて温度上昇を生ずる。映像表示板は、所定の温度以上に加熱されると、正常に映像を表示できなくなり、さらには破壊したりするおそれがある。

光源の輝度を下げれば、映像表示板の温度上昇を抑えることができるが、スクリーン上において十分な明度の映像を投射するためには、十分に高輝度のランプを使用する必要があり、光源の輝度を下げることによって映像表示板の温度上昇を抑えることは困難である。

そのため、上述したようなプロジェクタ装置においては、冷却ファンにより、映像表示板を冷却することが行われている。この冷却ファンは、光源、映像表示板及び投射レンズを収容する筐体の外壁に設けられた開口部に対応して配置されている。冷却ファンは、筐体外部の空気を筐体内に取り入れ、この空気を映像表示板に吹き付けることにより、映像表示板を冷却する。

外気を吹き付けることにより映像表示板を冷却するようにした場合には、映像表示板に外気に含まれる塵挨が付着するおそれがある。筐体内への塵埃の侵入を防止するため、筐体の開口部に塵挨を取り除くためのエアフィルタを取り付けるようにしても、長期間に亘って塵埃を完全に取り除くことは困難である。

映像表示板に塵挨が付着すると、この塵挨の影がスクリーン上に投射され、スクリーン上に良好な映像を表示することができなくなる。

本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、光源により照明されるとともに供給される映像信号に基づく映像を表示する映像表示板の冷却を良好に行いながら、映像表示板への塵挨の付着を防止し、良好な映像表示を行うことができるプロジェクタ装置を提供しようとするものである。

上記のような目的を達成するため、本発明は、光源からの光により照明され、供給される映像信号に基づく映像を表示する液晶表示板に表示された映像を、投射レンズによりスクリーン上に投射するプロジェクタ装置であって、液晶表示板の光源からの光の入射側及び出射側の各面をそれぞれ密閉する２枚のガラス板と、光源側のガラス板に対し空気層を介して配置され、光源からの光の所定の偏光成分をガラス板に入射させるフィルタと、当該装置が有する外筐体に設けた外気取り入れ孔から外気を取り入れる冷却ファンとを備え、前記冷却ファンによって前記外筐体内に取り入れられた外気を、前記空気層が前記外気の流路の１つを形成するように、前記フィルタ及び前記２枚のガラス板の面に沿って流通させ、前記フィルタ及び前記２枚のガラス板の冷却を行うこと特徴とする。さらに望ましくは、前記フィルタは、その面内での回転角度を前記液晶表示板に対し調整可能とされる。

本発明に係るプロジェクタ装置は、液晶表示板を支持するとともに、２枚のガラス板の周囲を接着して保持する支持枠をさらに備える。

光源からの光の入射側に配置されたガラス板には、アルミ膜付ガラス又は石英ガラスを用いることができる。

本発明に係るプロジェクタ装置は、フィルタ及びガラス板に送り込まれる外気中の塵埃を取り除くエアフィルタをさらに備えることが望ましい。

さらに、本発明に係るプロジェクタ装置は、各色用液晶表示板が設けられるとともに、各色用液晶表示板のそれぞれに２枚のガラス板が設けられ、各色用液晶表示板を透過した各色光を合成し前記投射レンズに出力する色合成手段をさらに備え、各色用液晶表示板に対応して所定の比率で前記冷却ファンによる外気が配分され、ガラス板に送り込まれる。

ここで、各色用液晶表示板の光源からの色光の入射側に配置されたガラス板は、所定の透過率に設定されたフィルタにより構成されている。

本発明に係るプロジェクタ装置は、投射レンズによりスクリーン上に結像される映像を表示する液晶表示板の光源からの光の入射側及び出射側の各面をそれぞれ密閉する２枚のガラス板に冷却ファンにより外気を送り込んで冷却するようにしているので、液晶表示板への塵挨の付着を防止し、液晶表示板の温度上昇を抑えながら良好な映像表示を行うことができる。
本発明は、ガラス板に送り込まれる外気中の塵埃を取り除くエアフィルタをさらに備えることにより、液晶表示板の表面への塵埃の付着を防止でき、良好な映像表示を行うことができる。

本発明は、ガラス板に送り込まれる外気中の塵埃を取り除くエアフィルタをさらに備えることにより、映像表示板の表面への塵埃の付着を防止でき、良好な映像表示を行うことができる。

以下、本発明に係るプロジェクタ装置を参照しながら説明する。

本発明に係るプロジェクタ装置は、図１に示すように、外筐体１４を有し、この外筐体１４内に映像表示板となる赤色用液晶表示板（ＬＣＤ）１３ｒ、緑色用液晶表示板１３ｇ及び青色用液晶表示板１３ｂを内蔵している。各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂは、外方側の映像信号供給機器、例えば、テレビジョンチューナ装置や、ビデオテーププレーヤ装置、ビデオディスクプレーヤ装置等より制御回路を介して映像信号が供給され、この映像信号に基づく映像を表示する。

各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂは、透過型の映像表示板であり、透過率の変化（濃淡）により映像を表示する。赤色用液晶表示板１３ｒは、映像信号に基づいて表示される映像の赤色成分を表示する。また、緑色用液晶表示板１３ｇは、映像信号に基づいて表示される映像の緑色成分を表示する。そして、青色用液晶表示板１３ｂは、映像信号に基づいて表示される映像の青色成分を表示する。

外筐体１４には、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂを照明するための光源１が内蔵されている。光源１には、例えばハロゲンランプの如き、高輝度の白色ランプが用いられる。

光源１より発した光束は、ＵＶフィルタ（紫外線遮断フィルタ）２、マルチレンズアレイ３ａ，３ｂ及びコンデンサレンズ４を順次透過し、この光束に対して４５°の角度となされて設置された第１のダイクロイックミラー５ａに入射する。この第１のダイクロイックミラー５ａは、光束のうちの赤色成分光Ｒを反射して９０°偏向させ、残る緑色及び青色成分光ＧＢを透過させる。

第１のダイクロイックミラー５ａにより反射された赤色成分光Ｒは、第１のミラー６ａにより反射されて９０°偏向され、コンデンサーレンズ９ｒ及び赤色用ダイクロイックフィルタ１２ｒを透過して赤色用液晶表示板１３ｒに入射される。赤色用ダイクロイックフィルタ１２ｒは、赤色光のみを透過させるフィルタである。この赤色用ダイクロイックフィルタ１２ｒには、偏光フィルタが貼り合わされている。

赤色用液晶表示板１３ｒに入射された赤色光は、赤色用液晶表示板１３ｒを透過し、クロスダイクロイックプリズム７に一側面部より入射する。

第１のダイクロイックミラー５ａを透過した緑色及び青色成分光ＧＢは、この光束に対して４５°傾斜して設置された第２のダイクロイックミラー５ｂに入射する。第２のダイクロイックミラー５ｂは、緑色及び青色成分光ＧＢのうちの緑色成分光Ｇを反射して９０°偏向させ、残る青色成分光Ｂを透過させる。

第２のダイクロイックミラー５ｂにより反射された緑色成分光Ｇは、コンデンサーレンズ９ｇ及び緑色用ダイクロイックフィルタ１２ｇを透過して緑色用液晶表示板１３ｇに入射される。緑色用ダイクロイックフィルタ１２ｇは、緑色光のみを透過させるフィルタである。この緑色用ダイクロイックフィルタ１２ｇには、偏光フィルタが貼り合わされている。

緑色用液晶表示板１３ｇに入射された緑色光は、この緑色用液晶表示板１３ｇを透過し、クロスダイクロイックプリズム７に後面部より入射する。

第２のダイクロイックミラー５ｂを透過した青色成分光Ｂは、第１の集光レンズ１０を経て、第２のミラー６ｂにより反射されて９０°偏向され、第２の集光レンズ１１を経て、第３のミラー６ｃにより反射されて９０°偏向され、コンデンサーレンズ９ｂ及び青色用ダイクロイックフィルタ１２ｂを透過して青色用液晶表示板１３ｂに入射される。

なお、第１及び第２の集光レンズ１０，１１は、青色成分光が上記赤色及び緑色成分光に比して対応する液晶表示板１３ｂに到達するまでの光路長が長く拡散し易いため、この青色成分光を集束させるためのものである。

青色用ダイクロイックフィルタ１２ｂは、青色光のみを透過させるフィルタである。この青色用ダイクロイックフィルタ１２ｂには、偏光フィルタが貼り合わされている。

青色用液晶表示板１３ｂに入射した青色光は、この青色用液晶表示板１３ｂを透過し、クロスダイクロイックプリズム７に他側面部より入射する。クロスダイクロイックプリズム７は、一側面部より入射された赤色光、後面部より入射された緑色光及び他側面部より入射された青色光を合成して、前面部より出射させる。

クロスダイクロイックプリズム７より出射された光束は、投射レンズ８に入射される。この投射レンズ８は、入射された光束を外筐体１４の前方の外方側に向けて投射する。すなわち、投射レンズ８は、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂにより表示され光源１により照明された映像の像を、前方側に向けて投射する。この投射レンズ８は、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂにより表示された映像の実像を、このプロジェクタ装置の前方側に設置されたスクリーン上に結像させる。

そして、このプロジェクタ装置において、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂは、図２乃至図５に示すように、支持枠２２により支持されている。この支持枠２２は、金属材料により各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの外周側部分の後面部、すなわち、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに入射された光束が透過して出射される側を支持するように矩形の枠状に形成された枠部と、この枠部の前面部、すなわち、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに光束が入射される側に配設され、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの外周側部分の前面部を支持するように矩形の枠状に形成された見切り板２３とにより構成されている。

そして、見切り板２３の前方側には、各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂを支持するフィルタ支持枠２７が配設されている。このフィルタ支持枠２７は、各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの外周側部分を支持する矩形の枠状部分と、この矩形の枠状部分の上端縁より後方側に向けて延設された支持脚部とから構成されている。

フィルタ枠２７と、見切り板２３及び枠部とからなる支持枠２２は、外筐体１４内に保持される支持板１５に対して、一対の止めネジ１８，１８により、いわゆる共締めにより固定される。すなわち、各止めネジ１８，１８は、フィルタ枠２７の支持脚部に形成された一対のネジ挿通孔３３，３４に挿通され、見切り板２３の上方側部分に形成された一対のネジ挿通孔３１，３２に挿通され、さらに、枠部の上方側部分に形成された一対のネジ挿通孔に挿通されて、支持板１５に形成された一対のネジ孔に対応して螺入される。なお、支持枠２２の下縁側部分は、支持板１５に対して、この支持板１５に取り付けられた板バネにより押圧支持されている。

支持板１５には、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに対応した矩形の透孔が形成されている。

そして、フィルタ枠２７は、各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂを、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの光束が入射される側である前方側に、これら各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに対して５ｍｍ乃至１０ｍｍ程度の所定の間隔隔てて保持する。このフィルタ枠２７の下縁側部分は、支持板１５の前面部に立設された一対のスタッドピン２５，２５により支持されている。すなわち、フィルタ枠２７の下縁側部分には、各スタッドピン２５，２５の先端側に形成された溝部に係合する一対の係合孔２９，３０が設けられている。

フィルタ枠２７は、各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに対する光軸回りの回転角度の調整が行えるようになされている。すなわち、フィルタ枠２７に設けられた一対のネジ挿通孔３３，３４及び一対の係合孔２９，３０は、それぞれ、各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの中心部を曲率中心とする円弧形状に形成されている。

そして、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂは、支持枠２２に周囲を支持された前側ガラス２４及び後側ガラス１７により密閉状態となされて保持されている。前側ガラス２４は、光源１より各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに至る光束が透過するガラスであり、周囲を接着剤２６により見切り板２３の前面部に接合されている。この前側ガラス２４は、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに対して、所定の間隔を隔てて配置されている。後側ガラス１７は、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂを透過してこれら各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂより出射された光束が透過するガラスであり、周囲を接着剤１６により支持枠２２の枠部の後面部に接合されている。

本発明に係るプロジェクタ装置において、外筐体１４の底面部には、外気取り入れ孔が形成されている。この外気取り入れ孔には、この外気取り入れ孔を通過する空気中の塵挨を取り除くエアフィルタが取り付けられている。そして、外筐体１４には、外気取り入れ孔に対応して、冷却ファン１９が取り付けられている。この冷却ファン１９は、モータにより回転操作されることにより、外筐体１４の外方側の空気を外気取り入れ孔を介して該外筐体１４内に取り入れるとともに、この空気を各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの近傍に送り込む。

各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ、前後側ガラス２４，１７、及び各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂは、光源１により照明されることによって加熱されるが、冷却ファン１９により送り込まれる外気によって冷却される。なお、冷却ファン１９により外筐体１４内に送り込まれる外気は、外筐体１４内に設けられた導風板により、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに対して適切な比率で配分されるようになされている。

なお、各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ及び前側ガラス２４は、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに対して光源１側にあるため、最も加熱され易い。ここで、各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ及び前側ガラス２４は、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂより空気層を介して離間されているため、加熱されても、この熱を各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに伝導させることがない。

そして、外気にエアフィルタを通過した塵挨が含まれていたとしても、この塵挨は、各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂや前側及び後側ガラス２４，１７に付着することはあっても、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに付着することがない。これは、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂは、支持枠２２と前側及び後側ガラス２４，１７とにより密閉されているからである。

各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ及び各側ガラス２４，１７に塵挨が付着しても、これら各色用ダイクロイックフィルタ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ及び前後側ガラス２４，１７が各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂより離間されているため、この塵挨の影がスクリーン上に投射された映像に与える影響は少ない。投射レンズ８がスクリーン上に結像させる実像に対する物点は、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂにより表示される映像であるからである。

そして、このプロジェクタ装置において、図８に示すように、前側ガラス２４は、アルミ薄膜付きガラス２０とすることができる。このアルミ薄膜付きガラス２０は、ガラスの表面部に、アルミニウムの微粉末を、例えば、１μｍ乃至２μｍ程度の均一な厚みに塗布し、焼き付け加工して構成したものである。アルミ薄膜付きガラス２０は、熱伝導性が高いので、光源１による照明により加熱されても、冷却ファン１９により送り込まれる外気により良好に冷却される。

また、前側ガラス２４は、表面部に金属薄膜が形成されることにより、図６に示すように、一定の波長帯域、例えば、５３０ｎｍ乃至５６０ｎｍの波長帯域において一定の透過率を有するニュートラルデンシティ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ（ＮＤフィルタ）とされている。

したがって、この前側ガラス２４の透過率を適宜設定することにより、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂに入射される光束の光量を調整することができ、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂについての入射光量のバランスを調整することができる。すなわち、前側ガラス２４の透過率の設定により、各色用液晶表示板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂを透過してクロスダイクロイックプリズム７に入射される各色成分の光量比を適切な比率に設定し、投射レンズ８により投射される映像におけるいわゆるカラーバランスを良好な状態に調整することができる。

さらに、このプロジェクタ装置において、前側ガラス２４は、図７に示すように、石英ガラス２１を用いることができる。石英ガラス２１は、熱伝導性が高いので、光源１による照明により加熱されても、冷却ファン１９により送り込まれる外気により良好に冷却される。

本発明に係るプロジェクタ装置の構成を示す平面図である。 本発明に係るプロジェクタ装置の要部の構成を示す斜視図である。 本発明に係るプロジェクタ装置の要部の構成を示す側面図である。 本発明に係るプロジェクタ装置の要部の構成を示す縦断面図である。 本発明に係るプロジェクタ装置の要部の構成を示す側面図である。 前側ガラスのニュートラルデンシティ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ（ＮＤフィルタ）としての光学特性を示すグラフである。 本発明に係るプロジェクタ装置の他の例を示す要部斜視図である。 本発明に係るプロジェクタ装置のさらに他の例を示す要部斜視図である。

符号の説明

１ 光源、 ８ 投射レンズ、 １２ｒ 赤色用ダイクロイックフィルタ、 １２ｇ 緑色用ダイクロイックフィルタ、 １２ｂ 青色用ダイクロイックフィルタ、 １３ｒ 赤色用液晶表示板、 １３ｇ 緑色用液晶表示板、 １３ｂ 青色用液晶表示板、 １７ 後側ガラス、 １９ 冷却ファン、 ２０ アルミ薄膜付きガラス、 ２１ 石英ガラス、 ２２ 支持枠、 ２４ 前側ガラス

Claims (8)

1. 光源からの光により照明され、供給される映像信号に基づく映像を表示する液晶表示板に表示された映像を、投射レンズによりスクリーン上に投射するプロジェクタ装置であって、
   前記液晶表示板の前記光源からの光の入射側及び出射側の各面をそれぞれ密閉する２枚のガラス板と、
   前記光源側のガラス板に対し空気層を介して配置され、前記光源からの光の所定の偏光成分を前記ガラス板に入射させるフィルタと、
   当該装置が有する外筐体に設けた外気取り入れ孔から外気を取り入れる冷却ファンとを備え、
   前記冷却ファンによって前記外筐体内に取り入れられた外気を、前記空気層が前記外気の流路の１つを形成するように、前記フィルタ及び前記２枚のガラス板の面に沿って流通させ、前記フィルタ及び前記２枚のガラス板の冷却を行うことを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 前記フィルタは、その面内での回転角度を前記液晶表示板に対し調整可能とされていることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
3. 前記液晶表示板を支持するとともに、前記２枚のガラス板の周囲を接着して保持する支持枠をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
4. 前記光源からの光の入射側に配置されたガラス板はアルミ膜付ガラスであることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
5. 前記光源からの光の入射側に配置されたガラス板は石英ガラスであることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
6. 前記フィルタ及び前記ガラス板に送り込まれた外気中の塵埃を取り除くエアフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
7. 前記光源から発せられた光のうちの赤色、緑色及び青色の成分光に対応して各色用液晶表示板が設けられるとともに、前記各色用液晶表示板のそれぞれに前記２枚のガラス板が設けられ、
   前記各色用液晶表示板を透過した各色光を合成し前記投射レンズに出力する色合成手段をさらに備え、
   前記各色用液晶表示板に対応して所定の比率で前記冷却ファンによる外気が配分され、前記外筐体の底面側より前記フィルタ及び前記２枚のガラス板に送り込まれることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
8. 前記各色用液晶表示板の前記光源からの色光の入射側に配置されたガラス板は、所定の透過率に設定されたフィルタにより構成されていることを特徴とする請求項７記載のプロジェクタ装置。

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