JP3959324B2

JP3959324B2 - 光学装置

Info

Publication number: JP3959324B2
Application number: JP2002269374A
Authority: JP
Inventors: 健二布施; 信行賀来; 直弘小沢; 雅彦谷津; 敏大内; 康男大塚; 竹介丸山; 順弘小沼; 秀友吉村
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Advanced Digital Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Advanced Digital Inc
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JP2003177473A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透過型液晶パネルを用いる液晶プロジェクタ等の光学装置に係わり、特に、液晶パネルを冷却する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の複数のプリズムを用いた光学装置では、図２に示した液晶プロジェクタの投射レンズおよび液晶パネル部分の側面図に記載のように液晶パネルの温度上昇を抑えるために液晶パネル１４、１８、２１の下方に軸流型の冷却ファン８１を配置するのが一般的である。この場合ファンからの送風が、直接液晶パネル１４、１８、２１（図示せず）に、あてられるので容易に上記液晶パネル１４、１８、２１冷却できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示した従来の光学装置においては、装置の全体高さ寸法は、図２中に示した投射レンズ２７および液晶パネル１４、１８、２１部分の高さ寸法に加算される高さ寸法Ｌ２になる。またこの時、前記投射レンズ２７の下方には有効活用しにくいスペース（デッドスペース）が生じてしまい、装置全体の高さ寸法の低減に不利である。
【０００４】
本発明の目的は高さ寸法を低減し、装置の小型化に有効な光学装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、図１に示したように、投射レンズ２７の側方にシロッコファンで構成される冷却ファン６１を配置し、冷却ファン６１からの送風を送風経路６５を介して液晶パネル１４、１８、２１に導く構成とすると共に、これとは別個に、光源部を冷却する軸流ファンで構成される第２の冷却ファンを設けることにより、小型化、薄型化に有効で高効率な冷却構成を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【０００７】
図３は、本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの上面図である。
【０００８】
光源である放電ランプ１からの照明光２は、放物面鏡のランプリフレクタ３、レンズ４、レンズ５を介して偏光変換素子６、第１レンズアレイ７、ミラー８、第２レンズアレイ９を介してダイクロイックミラー１０に入射する。
【０００９】
ダイクロイックミラー１０は、Ｒ色光１１が透過し、ＧおよびＢ色光１２が反射する。Ｒ色光１１は、ミラー１３で反射され、Ｒ色光用液晶パネル１４に入射する。ＧおよびＢ色光１２は、Ｇ色光反射、Ｂ色光透過のダイクロイックミラー１５に入射し、Ｇ色光１６が反射し、Ｂ色光１７が透過する。Ｇ色光１６は、Ｇ色光用液晶パネル１８に入射する。
【００１０】
Ｂ色光１７は、ミラー１９、ミラー２０を介して、Ｂ色光用液晶パネル２１に入射する。
【００１１】
液晶パネル１４からのＲ透過光２２と、液晶パネル１８からのＧ透過光２３と、液晶パネル２１からのＢ透過光２４は、クロスダイクロイックプリズム２５により色合成され、色合成された出射光２６を投写レンズ２７によりスクリーン（図示せず）上に投写する。
【００１２】
高温になる光源から発生する熱が光源以外の構成部品に影響を及ぼさなくするために、放電ランプ１、ランプリフレクタ３の近傍には、光源冷却用の排気ファン２８が配置されており、液晶プロジェクタの筐体２９の外に熱風３０を排気する。また、放電ランプ１の近傍にはランプ電源３１が配置される。
【００１３】
本実施例では、色分離光学系として第１のダイクロイックミラー１０、第２のダイクロイックミラー１５、第１のミラー１３、第２のミラー１９、第３のミラー２０をクロスダイクロイックプリズム２５の周囲に備えるとともに、光源からの照明光の利用効率を向上させ、かつ均一な照明光を得るための光源である放電ランプ１とランプリフレクタ３とレンズ４とレンズ５、偏光変換素子６、オプティカルインテグレータ手段である第１レンズアレイ７、ミラー８、第２レンズアレイ９とを含む照明光学系と、光源用電源であるランプ電源３１とを備えるとともに、投写レンズ２７、クロスダイクロイックプリズム２５、色分離光学系、照明光学系、ランプ電源３１をこの順に配置してある。
【００１４】
筐体２９の中に投写レンズ２７を収納する構成として、その筐体２９、すなわち収納時の液晶プロジェクタの突起部を含む平面寸法が略Ａ４ファイルサイズ以下の外形寸法とした。実施例の外形寸法は、奥行きが３０７ｍｍで、幅が２３０ｍｍである。
【００１５】
なお、外形寸法の設定は、本実施例に限定されるものではなく、略Ａ４ファイルサイズであれば良い。各種Ａ４ファイルサイズについて調査した結果、最も小型のサイズは本実施例の２３０ｍｍ×３０７ｍｍであるが、それよりも若干大きいサイズとしては２４３ｍｍ×３０７ｍｍ、最大のサイズとしては２６３ｍｍ×３１８ｍｍであった。したがって、本発明ではＡ４ファイルサイズとして上記３種類のサイズを設定することにした。
【００１６】
本実施例の構成の液晶プロジェクタによれば、広く一般に普及している収納棚やキャリングケースが利用できる外形寸法の液晶プロジェクタを得ることができる。
【００１７】
なお、このサイズが小さい程、より技術的に実現が困難となるが、広く一般に普及している収納棚やキャリングケースがより多く利用できるようになるという効果がある。
【００１８】
この外形寸法を実現するために、本実施例では、液晶パネルの表示画面サイズを０．９インチとしている。従来の液晶パネルの表示画面サイズの１．３インチに比べて０．９インチと小型な液晶パネルを使用することにより、投写レンズ２７やクロスダイクロイックプリズム２５が小型にでき、これに伴って色分離光学系も小型にできる。
【００１９】
本実施例では、Ａ４ファイルサイズを実現するために、液晶パネル表示面から投写レンズ先端までの距離を１３５ｍｍとした。この距離を１３５ｍｍ以下とすることにより、最も小型なＡ４ファイルサイズを実現することができる。なお、より大きいＡ４ファイルサイズに対しては、この距離を１４６ｍｍ以下とすればそれを実現することができる。これは、Ａ４ファイルサイズの長手寸法が大きいものが３１８ｍｍで、小さいものが３０７ｍｍで、その差が１１ｍｍであるからである。
【００２０】
本実施例では、Ａ４ファイルサイズを実現するために、色合成光学系としてクロスダイクロイックプリズム２５を備えるとともに、クロスダイクロイックプリズム２５の平面寸法を３２ｍｍ×３２ｍｍとした。この寸法を、３２ｍｍ×３２ｍｍ以下とすれば、これに伴って色分離光学系をより小型にできる。
【００２１】
なお、本実施例では液晶プロジェクタの奥行き寸法が幅寸法よりも大きい構成例を示したが、これに限定されるものではなく、幅寸法が奥行き寸法よりも大きい構成でもかまわない。
【００２２】
図中６１は、上記液晶パネル１４、１８、２１を冷却するための冷却用のファンで、図にはブロアー型のシロッコファンを示してある。６５は第一の送風ダクト、２７は冷却用ヒートシンク、７０は第三の送風ダクトである。
【００２３】
図４、図５は上記実施例における液晶パネル１４、１８、２１および前記投射レンズ２７周囲の冷却構造を示す詳細斜視図である。図４は前記照明光学系方向からの斜視図を示し、図５は冷却ファン６１方向からの斜視図である。また図６は前記冷却構造の送風構造を示す詳細斜視図である。以下図４、図５、図６を用いて前記液晶パネルの冷却構造を説明する。
【００２４】
前述の冷却ファン６１から排出された空気は、図中矢印１１１で示したように、前記第一の送風ダクト６５を通り前記液晶パネル１４、１８、２１の下方に案内される。この時第一の送風ダクト６５内には、第一の案内板１２３、第二の案内板１２４、第三の案内板１２５が配置されており、前記矢印１１１の空気は、Ｂ色光用液晶パネル１４用の送風１１２、Ｇ色光用液晶パネル１８用の送風１１３、Ｒ色光用液晶パネル２１用の送風１１４に分割されて各液晶パネルに案内され各液晶パネルを冷却する構成である。この時、各案内板１２３、１２４、１２５を適切に配置することで、一般に一番パネルの温度上昇が高いＧ色光用液晶パネル１８用の送風１１３に、最大の送風量または風速が導かれるように配置し、次に温度上昇が高いＢ色光用液晶パネル１４用の送風１１２およびあまり温度上昇の高くないＲ色光用液晶パネル２１用の送風１１４に分割し送風することで、各液晶パネルの温度上昇値をほぼ均等化できる構成である。すなわち冷却用空気は、図４中に示した導風口９１、９２、９３（図示せず）を通り、図６中矢印１１５、１１６、１１７（図示せず）のように各液晶パネル１４、１８、２１を冷却する構成である。
【００２５】
さらに上記冷却用空気は、第二の送風ダクト１０１を通り、第二の送風ダクト１０１の内外壁に設けた冷却用ヒートシンク２７により放熱され、さらに第三の送風ダクト７０を通り、第四の送風ダクト７１を通り、前記冷却ファン６１に戻される構成である。この時前述の送風ダクト６５、１０１、７０、７１は液晶パネル１４、１８、２１および冷却ファン６１を密閉した構造になっている。このため外部からのゴミの進入を防ぎ液晶パネル面上にゴミが付着しスクリーン上にゴミが照射されるという不良を防ぐことができるものである。また以上の冷却構造は、装置の薄形化のためには特に密閉構造である必要はなく、液晶パネル面上に別途ゴミよけガラスを貼り付けた構成でもゴミの対策は可能である。
【００２６】
また上記第１の実施例においては、冷却ファン６１からの送風を案内板１２３、１２４、１２５により分割しているが、これは３本パイプ等で分割する構造であっても同様の効果が得られる。
【００２７】
図７は、本発明の第２の実施例の液晶プロジェクタの上面図である。
【００２８】
光源である放電ランプ１からの照明光２は、放物面鏡のランプリフレクタ３、レンズ４、レンズ５を介して偏光変換素子６、第１レンズアレイ７、ミラー８、第２レンズアレイ９を介してダイクロイックミラー４０に入射する。
【００２９】
ダイクロイックミラー４０は、Ｒ色光４１が反射し、ＧおよびＢ色光４２が透過する。Ｒ色光４１は、ミラー１３で反射され、Ｒ色光用液晶パネル１４に入射する。ＧおよびＢ色光４２は、Ｇ色光反射、Ｂ色光透過のダイクロイックミラー１５に入射し、Ｇ色光１６が反射し、Ｂ色光１７が透過する。Ｇ色光１６は、Ｇ色光用液晶パネル１８に入射する。
【００３０】
Ｂ色光１７は、ミラー１９、ミラー２０を介して、Ｂ色光用液晶パネル２１に入射する。
【００３１】
液晶パネル１４からのＲ透過光２２と、液晶パネル１８からのＧ透過光２３と、液晶パネル２１からのＢ透過光２４は、クロスダイクロイックプリズム２５により色合成され、色合成された出射光２６を投写レンズ２７によりスクリーン（図示せず）上に投写する。
【００３２】
高温になる光源から発生する熱が光源以外の構成部品に影響を及ぼさなくするために、放電ランプ１、ランプリフレクタ３の近傍には、光源冷却用の排気ファン４３が配置されており、液晶プロジェクタの筐体４４の外に熱風４５を排気する。
【００３３】
また、放電ランプ１の近傍にはランプ電源３１が配置される。
【００３４】
色分離光学系として第１のダイクロイックミラー４０、第２のダイクロイックミラー１５、第１のミラー１３、第２のミラー１９、第３のミラー２０をクロスダイクロイックプリズム２５の周囲に備えるとともに、光源からの照明光の利用効率を向上させ、かつ均一な照明光を得るための光源である放電ランプ１とランプリフレクタ３とレンズ４とレンズ５、偏光変換素子６、オプティカルインテグレータ手段である第１レンズアレイ７、ミラー８、第２レンズアレイ９とを含む照明光学系と、光源用電源であるランプ電源３１とを備えるとともに、投写レンズ２７、クロスダイクロイックプリズム２５、色分離光学系の並びと、照明光学系、ランプ電源３１をこの順に配置してある。
【００３５】
図７に示した実施例においては、前述の冷却ファン６１は、前記第一の実施例と同じく投写レンズ２７の側方に配置してあり基本構成は、前述の図４、５、６に示したものと同様である。この時、前記冷却ファン６１は、前記ランプリフレクタ３の近傍に配置されるため熱の影響を受けやすいので断熱板６０等を配置する必要があるが、装置全体を小型化できるここと高さ寸法を低減できる効果は同じである。
【００３６】
筐体５１の中に投写レンズ２７を収納する構成として、その筐体５１、すなわち収納時の液晶プロジェクタの突起部を含む平面寸法が略Ａ４ファイルサイズ以下の外形寸法とした。実施例の外形寸法は、奥行きが２３０ｍｍで、幅が３０７ｍｍである。
【００３７】
本実施例によれば、第１の実施例と同様に、広く一般に普及している収納棚やキャリングケースが利用できる外形寸法の液晶プロジェクタを得ることができる。
【００３８】
なお、本実施例では、筐体５１に対して投写レンズ２７が奥に収納された構成となっており、液晶パネル表示面から投写レンズ先端までの距離を十分大きくすることができるという効果がある。一般に、この距離を大きくすることにより、投写レンズ設計の自由度が広がり、より高性能の投写レンズを得ることができるという効果がある。
【００３９】
なお、幅寸法が奥行き寸法よりも大きい構成では、いろいろなレイアウトの変更が可能である。
【００４０】
図８は、本発明の第３の実施例の液晶プロジェクタの上面図である。第２の実施例との違いは、排気ファン５０等の部品のレイアウトを工夫して、筐体５１に対して投写レンズ２７を前側に移動した構成とした点である。高温になる光源から発生する熱が光源以外の構成部品に影響を及ぼさなくするために、放電ランプ１、ランプリフレクタ３の近傍には、光源冷却用の排気ファン５０が横方向にずらして配置されており、液晶プロジェクタの筐体５１の外に熱風５２を排気する。
【００４１】
本実施例の場合は、前記冷却ファン６１を投写レンズ２７の側面でランプリフレクタ３と反対側に配置することにより前記のランプリフレクタ３からの熱の影響を受けることなく前記液晶パネル１４、１８、２１を効率良く冷却可能である。またこの時前記液晶パネルの冷却構造は、前記第１、第２の実施例とは左右反転した構成であるが基本構造は同様である。さらに、前記排気ファン５０は、図中５０'で示したようにブロアー型のファンを用いた場合にはても効果は同じである。
【００４２】
また本実施例によれば、筐体５１の後ろ側に空きスペースを作ることができ、回路部品等のレイアウト設計の自由度が広がり、より高性能かつ高機能の回路を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶プロジェクタ等光学装置の高さ寸法を最小限に抑えられるとともに、平面外径寸法もＡ４ファイルサイズ以下の小型化が可能となる。特に、省スペース内にファンを配置でき、複数の液晶パネルを非常に高効率にほぼ均等な温度に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの液晶パネル周辺の側面図である。
【図２】従来の液晶プロジェクタの液晶パネル周辺の側面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの上面図である。
【図４】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの冷却構造の斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの冷却構造の斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施例の液晶プロジェクタの冷却構造の下方詳細斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例の液晶プロジェクタの上面図である。
【図８】本発明の第３の実施例の液晶プロジェクタの上面図である。
【符号の説明】
１…放電ランプ、２…照明光、３…ランプリフレクタ、４…レンズ、５…レンズ、６…偏光変換素子、７…第１レンズアレイ、８…ミラー、９…第２レンズアレイ、１０…ダイクロイックミラー、１１…Ｒ色光、１２…ＧおよびＢ色光、１３…ミラー、１４…液晶パネル、１５…ダイクロイックミラー、１６…Ｇ色光、１７…Ｂ色光、１８…液晶パネル、１９…ミラー、２０…ミラー、２１…液晶パネル、２２…Ｒ透過光、２３…Ｇ透過光、２４…Ｂ透過光、２５…クロスダイクロイックプリズム、２６…出射光、２７…投写レンズ、２８…排気ファン、２９…筐体、３０…熱風、３１…ランプ電源、４０…ダイクロイックミラー、４１…Ｒ色光、４２…ＧおよびＢ色光、４３…排気ファン、４４…筐体、４５…熱風、５０…排気ファン、５１…筐体、５２…熱風、６１…冷却ファン、６５…第一の送風ダクト、１０１…第二の送風ダクト、７０…第三の送風ダクト、７１…第四の送風ダクト、１２３…第一の案内板、１２４…第二の案内板、１２５…第三の案内板。

Claims

光源と、
前記光源の光を分離する色分離系光学系と、
分離された光を変調する複数の液晶パネルと、
３面を前記複数の液晶パネルと隣接し、前記複数の液晶パネルが出射した光を合成するクロスダイクロプリズムと、
前記クロスダイクロプリズムで合成された光を投射する投射レンズと、
シロッコファンと、
前記シロッコファンからの冷却風を前記複数の液晶パネルに送風するための送風路を構成するダクトと、
前記ダクト内であって前記クロスダイクロプリズムの下方に設けられ、前記送風路の送風方向に対して前記送風路を上下方向に分割すると共に、前記複数の液晶パネルへの風量又は風速を制御する複数の案内板とを有し、
前記案内板は、前記複数の液晶パネルの内の一方の液晶パネルに比較して他方の液晶パネルへの風速又は風量を増大するように前記送風路を分割し、
前記送風路は、前記シロッコファンから前記複数の液晶パネルの下方まで至り、前記シロッコファンからの冷却風は、前記複数の液晶パネルの下方から上方に向かって送風されることを特徴とする光学装置。