JP4281436B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルなどのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する表示装置に係わり、特に、液晶プロジェクタ装置、背面投射型ディスプレイ装置等の映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電球などの光源からの光を、液晶パネルなどのライトバルブ手段で映像信号に応じて画素毎の濃淡に変える光強度変調を行って、光学像を形成し、その光学像をスクリーンなどに映像として拡大投射する液晶プロジェクタ，背面投射型ディスプレイ装置等の映像表示装置が知られている。
【０００３】
最近の表示装置においては、電球などの光源手段は、放電灯型ランプの大電力タイプのものが用いられることが多くなっている。高輝度化にともないランプが大電力化する一方で、装置全体の小型化が要求されており、ランプ周辺の冷却条件が厳しくなりつつある。ランプ周辺には、ランプから出た光を集光するためのリフレクタ手段が設けてあり、また、ランプ自体は使用するに従って劣化し、破裂するような場合があり、リフレクタ手段とカバーガラスで囲った形態で使用されるのが一般的である。
【０００４】
ランプ周辺を囲った状態では、ランプの冷却が不十分となることがあり、リフレクタの一部から冷却風を導入して、ランプを冷却して温度を適正にすることが多い。この場合に、リフレクタの一部を切り欠いて、冷却風を吹き込むことになる。この場合、例えばランプが破裂したような場合に、ランプのガラス破片が切り欠き部分から飛散することになり、切り欠き部分には、飛散防止のための網状の部材が設けてあることが多い。また、ランプの温度を適正に保つために、切り欠き部分付近に導風板を設けて、冷却風をランプの狙った場所にあてて冷却するものがある。
【０００５】
従来、この種のランプの冷却及び破裂時の破片飛散防止に関する従来技術としては、例えば下記特許文献１に、リフレクタ内部に冷却風を導入する構成が開示されている。また、下記特許文献２にはリフレクタ内部への導風方向を制御する構成が開示されており、下記特許文献３にはランプ破裂に対応するメッシュを取り付けた構成と、吹き込む風の導風板の構成が別々に開示されており、下記特許文献４にはランプ破裂対応と導風構成が両立する構成が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１６８１７９号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７５１８号公報
【特許文献３】
特開２０００−２００５１１号公報
【特許文献４】
特開２００１−１２５１９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されている従来技術においては、冷却風の方向制御については十分認識されていなかった。上記特許文献２に開示されている従来技術においては、ランプ破裂時の破片の飛散防止については十分認識されていなかった。上記特許文献３に開示されている従来技術においては、導風板と飛散防止とを両立する構成ではなかった。上記特許文献４に開示されている従来技術においては、全体構成が複雑となっている点、すなわち導風板と飛散防止のメッシュ手段の２重構成である点、従来十分に認識されていなかった。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術における課題事項を鑑みて成されたもので、その目的は、上記課題を解決し、信頼性に優れかつ小型の映像表示装置を低価格にて提供することにある。特に、光源手段であるランプ回りの合理化と信頼性を向上することをその目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段としては、本発明においては、光源手段のリフレクタ手段の冷却風吹き込み口に板材部分が傾斜して複数の微小翼構成をなしているメッシュ手段を設け、メッシュ手段を通る風はその風向を変更する作用があり、導風手段と飛散防止手段とを兼用する構成とし、さらには、メッシュ手段の組み立て時に取り付け方向を一定に保つ方向識別手段を設け、確実に導風方向を設定できる手段として構成した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、全図において、共通な機能を有する構成要素には同一符号を付して示し、また、煩雑さを避けるために、一度述べたものについてはその繰り返した説明を省略する。
図１から図９は、本発明による、第１の一実施形態の説明図である。図１から順に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による第１の一実施形態である映像表示装置の概観を示す斜視図で、図１（ａ）は映像表示装置１の正面側、図１（ｂ）は映像表示装置の背面側を示す。
【００１２】
図１において、本発明による映像表示装置１は、図１（ａ）のように、排気口２が投射レンズ１０と同じ方向すなわち正面側に面しており、図１（ｂ）に示すように、吸気口３は背面側に設けてある。その他、操作ボタン５、パネル吸気口４などが装置１外部に面して配置されている。
【００１３】
映像表示装置１は、操作ボタン５により装置外部から操作して、動作させる。動作時には、投射レンズ１０より図示していないスクリーンなどに映像を投射して表示する。
【００１４】
図２は、図１に示した本発明による第１の一実施形態の映像表示装置１の内部構成を示す斜視図である。
【００１５】
図２において、照明手段であるランプの冷却手段であるランプ冷却ダクト２００が装置内部に設けてあり、ランプ冷却ダクト２００はファン２１０を中心において、片側が排気ダクトＵ２１５と排気ダクトＢ２１６により、反対側がランプダクト２１３により構成され、両端にダクト排気口２１１及びダクト吸気口２１２が設けられて構成される。なお、ダクト吸気口２１２は吸気口３を介して、また、ダクト排気口２１１は排気口２を介して筐体外部の外気に面している。
【００１６】
ランプダクト２１３に隠れているが、この下に照明手段であるランプハウス（後述する）が設けてある。プロジェクタ装置の実際の動作の概略は、照明手段であるランプ（図示せず）から発生した光を光学エンジン部６内部で図示していないライトバルブ手段により変調した後に、投射手段である投射レンズ１０を経て装置外部のスクリーン（図示せず）などに投射して映像として表示する。
【００１７】
図３は、図１に示した本発明による第一番目の一実施の形態のランプ冷却ダクト２００の詳細構成を示す分解図を示す。
【００１８】
ランプ冷却ダクト２００は、ファン２１０に隣接して、ランプ側では、ランプダクト２１３が配置される。ランプダクト２１３の内側には、ランプホルダ１１０に取り付けられたランプ１２０が収納された構成のランプハウス１００が、照明手段として構成されている。このランプダクト２１３の外側がダクト吸気口２１２となる。ファン２１０の反対側には、排気ダクトを構成する排気ダクトＵ２１５及び排気ダクトＢ２１６が設けてあり、この２部品の装置外側に向かった部分がダクト排気口２１１を構成している。
【００１９】
図２及び図３に示すように、ランプ冷却ダクト２００は、装置のその他の部分とは独立したダクト構成となっている。
【００２０】
図４は、図１に示した本発明による第１番目の一実施の形態の動作状態の概略を示す断面図である。図４において、ファン２１０は装置前方方向に風を送っており、映像表示装置１の外部から吸気口３より取り込んだ外気は、流線Ａ７００のようにランプ冷却ダクト２００のダクト吸気口２１２を経てランプダクト２１３内のランプ１２０で発生した熱と熱交換し、ファン２１０へと達する。そして、ファン２１０により送りだされた風は、排気ダクトを構成する排気ダクトＵ２１５及び排気ダクトＢ２１６を経てダクト排気口２１１を経て排気口２から映像表示装置１外部へと排出される。
【００２１】
このとき、ランプハウス１００の下流部にはファン２１０があり、ファン２１０の動作時にはランプハウス１００のファン側は負圧となり、一方のダクト吸気口２１２側に対して気圧が低くなる。ランプハウス１００内部の空気の出入りは、リフレクタ１３０部の開口部から、正圧側すなわちダクト吸気口２１２側から吸気し、負圧側すなわちファン２１０側に排気する。リフレクタ１３０内部に流線７５０のように冷却風が流れる。また、リフレクタ１３０内部には、ランプ１２０があり、流線７５０の風で、ランプ１２０が空気と熱交換して冷却される。
【００２２】
図５は、図１に示した本発明による第１番目の一実施の形態のランプハウスの内部構成を示す分解図である。
【００２３】
図５において、ランプハウス１００は、ランプホルダ１１０に取り付けられた各部品により構成されている。即ち、ランプ１２０を囲むように、リフレクタ１３０及び連結筒１４２、カバーガラス１４１などが閉空間を構成している。
【００２４】
その他、ランプ周辺には、全体を押さえる役割のキャップ１４０、メッシュ１５０を連結筒１４２に押さえるメッシュホルダ１６０、などがある。また、ランプ１２０には、電力を供給するためのリード１３１とコネクタ１１１があり、ランプハウス１００への電力を受け取る構成となっている。
【００２５】
メッシュ１５０部と連結筒１４２開口部付近の詳細を次に説明する。
【００２６】
図６は、図１に示した本発明による第１番目の一実施の形態のランプハウスのメッシュ付近の説明図である。
【００２７】
図６において、連結筒１４２内部にメッシュ１５０が矢印７２０方向に取り付けられ、さらにその上からメッシュホルダ１６０がメッシュ１５０部と連結筒１４２とを保持する。メッシュ１５０は、微細な穴が多数穿たれたシート状の部材であり、詳細は図９にて説明する。連結筒１４２の吸気穴１４５と排気穴１４４とは、内側にメッシュ１５０が配置され、吸気穴１４５と排気穴１４４を通過する風は、メッシュ１５０を通過する事になる。メッシュ１５０は、板状のものをメッシュ端部１５２で輪状につき合わせて取り付けている。また、メッシュ１５０には、取り付け時に一定方向にそろえるための切り欠き１５１が設けてある。この切り欠き１５１部を、連結筒１４２の切り欠き１４３に合わせて取り付け、さらにメッシュホルダ１６０の突起１６１部が各切り欠き部に入り込んで取り付けられる構成となっている。このような構造となっているため、後述のようにメッシュ１５０の取り付け時の方向は、一定の方向とすることができ、後述のように、メッシュに穿たれた微細な穴周囲の翼部の方向を所定の方向に取り付けることができる。
【００２８】
閉空間と外部との間の空気の出入りは、連結筒１４２に設けた吸気穴１４５と排気穴１４４から行っている。そして、この吸気穴１４５と排気穴１４４の内側には、メッシュ１５０が連結筒１４２の内側に設けてあり、吸気・排気時には、必ずメッシュ１５０の穴部を通過することになる。
【００２９】
図７は、図１に示した本発明による第１番目の一実施の形態のランプハウスのメッシュ部付近の縦断面図である。
【００３０】
図７において、リフレクタ１３０内部への外気の取り入れは、連結筒１４２に設けた吸気穴１４５から行い、メッシュ１５０を通りリフレクタ部内部１３２へ向かう。そして、取り入れられた空気は流線７８０のように流れ、ランプ１２０付近で熱交換してランプ１２０を冷却し、最後に排気穴１４４からリフレクタ部の外側へと排気される。ランプ１２０とリフレクタ１３０部の固定は、ネック部にあるセメント部１３１で固定している。
【００３１】
図８は、図１に示した本発明による第１番目の一実施の形態のランプハウスのメッシュ付近の正面方向からの説明図である。図８では、説明のために、特にメッシュ１５０の部分を拡大して表示している。
【００３２】
図８において、ランプダクト２１３部に囲まれた流路内８１０にランプ及びリフレクタ部は置かれており、ファン２１０の動作により、リフレクタ部及び周囲を風が流れて冷却が行われる。ファン２１０が動作すると、矢印７８５方向に風がながれ、ファンの吸入側である流路内８１０側は負圧となる。この状態で、ランプのリフレクタ部の一部を構成している連結筒１４２の中に設けたメッシュ１５０は、その微細な穴の方向が斜めになっており、図８では右から左に向かって上方向に傾斜している。すなわち、連結筒１４２の吸気穴１４５から入った空気は、流線７３０のように上側に向かって流れる。
【００３３】
メッシュ１５０の構成は、断面で見ると微細な傾斜翼を多数並べた構成となっている。メッシュ部の詳細構成については図９を用いて後述する。メッシュ１５０の羽根部１５３の概略構成は、材料板厚が例えば０．１ｍｍで幅０．２ｍｍ、微細穴の寸法が例えば穴の幅が１．２５ｍｍで穴の高さが０．７ｍｍ、板の傾斜角度が３５度であるような場合の条件で、通過する空気が、空気の粘性のため羽根部１５３により方向を屈曲されて進む。風の流れは流線７４０に対して屈曲後の流線７５０のように、メッシュ１５０を通過することにより、その流線方向を制御することが可能となる。
【００３４】
このように、メッシュ１５０により屈曲された風は、流線７３０のように、ランプ１２０部の上側に主に流れることになり、ランプ１２０の上側部分を重点的に冷却することができる。
【００３５】
一方、ランプ１２０は、発光動作時に上下方向で必要な冷却エネルギ量が異なることがある。すなわち、電極の大小やランプのガラス板厚の不均一などがあり、上下方向での温度を均一にして、信頼性をあげるためには、温度の高くなる部分側に多めに風を流す必要がある。この図８の例では、上側の所用冷却エネルギ量が多い場合で、上下均一に風を流すと、ランプ１２０の上側の温度が下側よりたとえば３０度程度高くなり、ランプ１２０での上下での温度差が大きくなりランプ１２０の寿命及び信頼性が低下する。図８に示すように、メッシュ１５０により、ランプ１２０の上側に向けて風を流した場合には、たとえばランプ１２０の上下で温度差が１０度以内程度となり、ランプの寿命及び信頼性を確保する事が可能となる。なお、７６０はランプ１２０の下側に流れる風の流線を示している。
【００３６】
続いてメッシュ１５０部分の詳細について説明する。
【００３７】
図９は、図１に示した本発明による一実施の形態のメッシュ１５０部分の構造の拡大図である。図９（ａ）に横断面側を、図９（ｂ）に正面図を、図９（ｃ）に全体の斜視図を示している。なお、図９（ａ）は図９（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３８】
メッシュ１５０は、本実施の形態では、一般にエキスパンドメタルと呼ばれる種類の金網を用いている。このエキスパンドメタルは、図９（ｃ）に示すように、金属の板材に逐次互い違いの点線状の切れ目を入れた後に、金属板の両端を引き延ばして編み目状のメッシュとして作成するものである。メッシュ１５０の構成は、元の金属板の板厚ｔ１５７および幅ｂ１５８間隔での切り込みに対して、最終的な穴の横ピッチ（幅）Ｗ１５５と、穴の縦ピッチ（高さ）ｈ１５６の菱形の開口となっている。このとき、断面図（a）に示すように、板厚ｔ１５７の部分は、菱形の接合部では幅ｂ１５８が２つ並んだ構成となり、図９（ｂ）での上下方向に引き延ばすと、板部分は傾斜し、角度α１５９のように所定の角度を持った微細な網目構造となる。このとき、たとえば板厚ｔを０．１ｍｍとして幅ｂを０．２ｍｍ、穴の幅Ｗを１．２５ｍｍ、穴高さｈを０．７ｍｍとすると、傾斜角度αはたとえば３５度となる。
【００３９】
このようなメッシュ全体に対して、板厚方向に傾斜した構造であるエキスパンドメタル構造は、断面側から見ると傾斜した小翼が多数並んだ構造となっている。
傾斜した微小な翼（羽根）が多数並んだメッシュに対して、垂直に風を当てると、風は傾斜した微小翼の間を通るときに微小翼との摩擦及び空気の粘性抵抗を受け、風は微小翼の向いた方向に進行方向を変える。
【００４０】
また、当然であるが、エキスパンドメタル構造は、微細な穴を多数あけた金網構造であり、ランプの破裂時の破片の飛散を抑制することが出来る。
【００４１】
このようにして、図１から図９を用いて説明したように、エキスパンドメタル構造部材を用いることにより、ランプに吹き込む風の方向を制御するという機能と、ランプの破裂時の破片飛散抑止の２つの目的を１つの部材で同時に達成することが可能となる。また、２つの目的を１つの部材で同時に達成できるので合理化が図れるとともに、コストダウンにもつなげることができる。
【００４２】
また、金網の取り付け時に、その金網の角度方向を誤って取り付け出来ないように、図６で説明したように切り欠き部分と突起部分の組み合わせにより、必ず所定の方向に組み立てる構成としている。
【００４３】
図１０は、本発明による第２番目の一実施形態の説明図である。
【００４４】
図１０において、映像表示装置のライトバルブ手段である液晶パネル３４０に対して、冷却風を送るファン３４１からダクト３４２を介して冷却風を送っている。ダクト３４２の先端の吹き出し口３４３にはエキスパンドメタル構造部材のメッシュ３５０が設けてある。液晶パネル３４０に塵埃が付着すると、拡大投影される画像に塵埃が写るため、塵埃を防止する必要がある。この図１０に示したように、吹き出し口に微小穴のメッシュ３５０を設けて、塵埃がダクト３４２から出ないようにし、液晶パネル３４０に塵埃が付着しないようにしている。
また、図１１には、図１０に示した本発明による第２番目の一実施形態の詳細動作の説明図を示す。
【００４５】
図１１において、ダクト３４２を通って出てくる流線９１５の風はメッシュ３５０に設けられた微細な羽根３５１に設定された角度β３５２により、風向を設定され、メッシュ３５０を通過すると流線９１０のように屈曲して進み、液晶パネル３４０に対して所定の角度で風が当たる。このようにして、所定の角度で液晶パネルに対する冷却風を当てることが可能となり、塵埃の除去と風向の制御との２つの動作を１つのメッシュ手段により実現する事が可能となる。また、２つの目的を１つの部材で同時に達成できるので合理化が図れるとともに、コストダウンにもつなげることができる。
【００４６】
図１２は、本発明による第３番目の一実施形態の説明図である。
【００４７】
図１２において、図紙面の上下に電源手段９６０が配置されている。一般に温度は下側より上側が高く、電源手段を構成する上側に配置されている各部品の温度は許容温度の点から温度的マージンが厳しい状態である。この電源手段９６０に対して、ファン手段９２０から流線９３１方向にメッシュ９５０により導風して風を送り冷却を行っている。
【００４８】
電源手段９６０の前には、エキスパンドメタル構造部材のメッシュ９５０が設けてあり、メッシュ９５０を通った風は、元の流線９３０に対して所定の角度γ９３２の流線９３１となり、電源手段９６０へと当たる。このとき、メッシュ９５０は、微細な穴が多数あけられており、また所定の角度を持った多数の風向板（羽根）を持った構成であり、ファン手段９２０からの風は、メッシュ９５０の微細な穴で塵埃が除去されるので、塵埃を直接電源手段９６０にためることはなく、かつメッシュ９５０の所定の角度を持った多数の風向板（羽根）で導風方向が制御されて効率良く電源手段９６０に当てることが可能となっている。また、２つの目的を１つの部材で同時に達成できるので合理化が図れるとともに、コストダウンにもつなげることができる。
【００４９】
もし、電源手段９６０が図１２紙面の上下に配置されて、上下で温度的に厳しいならば、メッシュ９５０のメッシュ構成を、上側では導風方向が上側となるように風向板を構成し、下側では導風方向が下側となるように風向板を構成するように、例えば風向板の方向をかえて２枚のメッシュを張り合わせて構成するようにしてもよいことはいうまでもない。
【００５０】
なお、ファン手段９２０はパネル吸気口４から外気を取り入れ、矢印２０１のように風路を形成して、風路の途中に配置されている光学部品（例えば液晶パネル、入射側偏光板、出射側偏光板等）を冷却し、冷却後の風を吸気して、流線９３０のように排気して電源手段９６０を冷却する。電源手段９６０を冷却した風は矢印９７０のように流れ、矢印１５０のように排気口２から排気される。
【００５１】
以上述べた実施形態の説明では、金網の構成をエキスパンドメタルによる例で説明したが、他の微小翼手段、たとえばハニカムなどであっても同様に構成出来ることは言うまでもない。
【００５２】
また、映像表示装置の例で説明したが、他の電子装置、たとえばコンピュータなどであっても同様の効果があることは言うまでもない。
【００５３】
以上のように、本発明によれば、映像表示装置において、照明手段であるランプ回りの冷却とランプの破裂時の破片飛散抑止との２つの効果を、シンプルな１つの金網手段により同時に達成できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性の高い映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置内部の照明手段の冷却部分の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置内部の照明手段の冷却動作を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置の照明手段のランプハウス部の構成を示す分解図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置の照明手段のメッシュ部付近の拡大分解図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置の照明手段の縦断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置の照明手段の正面から見た説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置のメッシュ手段の説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る映像表示装置内部の、ライトバルブ冷却部の説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る映像表示装置内部の導風板の詳細説明図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る映像表示装置内部の、電源冷却部の説明図である。
【符号の説明】
１…映像表示装置、２…排気口、３…吸気口、４…パネル吸気口、６…光学エンジン部、１０…投射レンズ、１００…ランプハウス、１１０…ランプホルダ、１２０…ランプ、１３０…リフレクタ、１４０…キャップ、１４１…カバーガラス、１４２…連結筒、１４３…切り欠き、１４４…排気穴、１４５…吸気穴、１５０…メッシュ、１５１…切り欠き、１５２…メッシュ端、１５３…羽根部、１５９…角度α、１６０…メッシュホルダ、１６１…突起、２００…ランプ冷却ダクト、２１０…ファン、２１１…ダクト排気口、２１２…ダクト吸気口、２１３…ランプダクト、３４０…液晶パネル、３４１…ファン、３４２…ダクト、３４３…吹き出し口、３５０…メッシュ、３５１…羽根、３５２…角度β、７００…流線Ａ、７３０…流線、７４０…流線、７５０…流線、７６０…流線、７８０…流線、９１０…流線、９１５…流線、９２０…ファン手段、９３０…流線、９３１…流線、９３２…角度γ、９５０…メッシュ、９６０…電源手段。

Claims (1)

1. ランプを有する照明手段と、照明光を変調するライトバルブ手段と、該ライトバルブ手段からの変調光を表示する表示手段とを有する映像表示装置であって、
   前記照明手段の冷却手段を有し、該冷却手段の導風手段として導風路に対して所定の角度の微小翼を複数個並べたエキスパンドメタル構造の網を使用し、前記微小翼は前記ランプの上下の温度差を小さくするようにランプの上下の風量を変えるとともに、
   前記冷却手段は、リフレクタとカバーガラスの間に連接され、吸気穴と排気穴が対向して設けられた連結筒を有し、前記エキスパンドメタル構造の網が前記連結筒の内側に輪状に設けられ構造からなり、
   前記吸気穴と排気穴に対応する網の微小翼によりランプの上下の風量の変えることを特徴とする映像表示装置。

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