JP4420270B2 - プロジェクタのライトパイプ冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を均一化するためのライトパイプを備えるプロジェクタのライトパイプ冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スクリーンに画像を投影するプロジェクタにおいて、特に、光源からの光を均一化するためのライトパイプを備えるプロジェクタは、特開平８−２２０３５号公報で知られている。
【０００３】
このプロジェクタは、所定の画像を表示するライトバルブに対して光源からの光を反射鏡を介して照射し、ライトバルブを介した光をスクリーンに投影するとともに、反射鏡とライトバルブとの間の光路中に、入射端面ではほぼ全入射し、側面では全反射し射出端面ではぼ全射出するライトパイプを介在させることにより、高い照度でライトバルブ上を均一に照射するようにしたものである。このようなライトパイプは、反射鏡により形成されるパイプ光路に光が通過した際に、複数回の反射により光を均一化する機能を有しており、通常、３回程度の反射で実用的な均一化が可能となる。
【特許文献１】
特開平８−２２０３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したライトパイプは、比較的狭いパイプ光路に光源からの光が全入射するため、１００〔℃〕を越えるかなりの高温となり、高温状態で長時間使用した場合には、ライトパイプに対する物理的な悪影響が生じる。このため、通常、冷却ファンによる送風により冷却を行っているが、特に、キャビネットサイズが制約され、かつ静音性の要求される家庭用プロジェクタにとっては、冷却ファンの占有スペースが大きくなり、プロジェクタ全体の大型化を招くとともに、騒音量の増加を招く問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、プロジェクタ全体の大型化及び騒音量の増加を回避しつつ、冷却効果及び光の均一性をより高めることができるプロジェクタのライトパイプ冷却装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、反射鏡Ｍ…により形成されるパイプ光路Ｓを通過する光Ｌを均一化するためのライトパイプ２を冷却するプロジェクタＰのライトパイプ冷却装置１を構成するに際して、入光面部３ｉと出光面部３ｏを透明に形成し、かつライトパイプ２を内部に有する密閉したケーシング３と、浮遊することにより光Ｌを乱射する乱射粒材１１を所定割合で混入し、かつケーシング３の内部に収容する透明液体４と、この透明液体４を冷却する冷却手段５を備えることを特徴とする。
【０００７】
この場合、好適な実施の形態により、乱射粒材１１には、透明粒材又は反射粒材を用いることができる。なお、冷却手段５は、ケーシング３に付設することにより当該ケーシング３を冷却する冷却器１２を用いて構成することができる。
【０００８】
これにより、ケーシング３内部のライトパイプ２は、透明液体４により強制冷却されるため、冷却効果が高められるとともに、冷却ファンを使用しないため、プロジェクタ全体の大型化及び騒音量の増加が回避される。また、透明液体４に、浮遊することにより光Ｌを乱射する乱射粒材１１を当該透明液体４に対して所定割合で混入させることにより、光Ｌの均一性が高められるとともに、ライトパイプ２の短縮化（小型化）にも寄与できる。
【０００９】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１０】
まず、本実施例に係るライトパイプ冷却装置１を付設するライトパイプ２を備えるプロジェクタＰの概要について、図５を参照して説明する。
【００１１】
図５は、プロジェクタＰにおける光学系の一例を示す。同図に示す光学系Ｃは、光源ランプ２１ａ及び反射鏡２１ｂを有する光源２１、本実施例に係る冷却装置１により冷却するライトパイプ２、照明用レンズ２２，２３、第一リフレクタ２４、第二リフレクタ２５、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）２６、投影用レンズ（ユニット）２７を備え、ＤＬＰ型プロジェクタＰの光学系を構成している。
【００１２】
これにより、光源２１から照射される光Ｌは、ライトパイプ２に入光し、反射鏡により形成される内部のパイプ光路Ｓを通過する。パイプ光路Ｓを通過する光Ｌは、複数回の反射を繰り返すことにより均一化され、ライトパイプ２から出光する。そして、ライトパイプ２から出た光Ｌは、照射用レンズ２２，２３を通過し、第一リフレクタ２４、さらには第二リフレクタ２５をそれぞれ反射し、ＤＭＤ２６に入光する。一方、ＤＭＤ２６を反射した光Ｌは、投影レンズ２７を通り、プロジェクタＰの前方に配したスクリーンに画像が投影される。なお、投影される画像は、ＤＭＤ２６により形成される。
【００１３】
次に、上述したライトパイプ２を冷却する本実施例に係るライトパイプ冷却装置１について、図１〜図４を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１において、Ｕは、ライトパイプ２と冷却装置１の一部が一体となったライトパイプユニットを示す。ライトパイプユニットＵは、透明な入光面部３ｉと出光面部３ｏを有する密閉したケーシング３を備えるとともに、このケーシング３の内部に、ライトパイプ２を備える。ケーシング３は、図１及び図２に示すように、後面に位置する入光面部３ｉ，前面に位置する出光面部３ｏ，天面部３ｕ，底面部３ｄ，左右の側面部３ｐ及び３ｑにより、全体を直方体に形成する。この場合、入光面部３ｉと出光面部３ｏは、透明な平面ガラスにより形成するとともに、天面部３ｕ，底面部３ｄ，左右の側面部３ｐ及び３ｑは、放熱性（伝熱性）の良好なアルミニウム素材等を用いて形成する。
【００１５】
また、左右の側面部３ｐ及び３ｑの内面は、反射鏡Ｍ…により形成するとともに、左右の側面部３ｐと３ｑ間には、上下一対の反射板２ｕ，２ｄを架設する。この場合、上反射板２ｕは、下面に反射鏡Ｍを有するとともに、側面部３ｐと３ｑ間に架設した際には、天面部３ｕ，入光面部３ｉ及び出光面部３ｏに対して所定の隙間を設ける。一方、下反射板２ｄは、上面に反射鏡Ｍを有するとともに、側面部３ｐと３ｑ間に架設した際には、底面部３ｄ，入光面部３ｉ及び出光面部３ｏに対して所定の隙間を設ける。これにより、後述する透明液体Ｌの対流通路が確保される。そして、上反射板２ｕ，下反射板２ｄ，側面部３ｐ及び３ｑにより、ライトパイプ２が構成されるとともに、上反射板２ｕ，下反射板２ｄ，側面部３ｐ及び３ｑに設けた反射鏡Ｍ…により、通過する光Ｌが均一化されるパイプ光路Ｓが形成される。したがって、側面部３ｐ及び３ｑは、ライトパイプ２とケーシング３に兼用する。
【００１６】
さらに、ケーシング３の内部には、透明度の高い透明液体４を収容する。この透明液体４は、使用時の温度を考慮して、概ね−２０〔℃〕〜１５０〔℃〕の温度範囲で液性及び透明度を維持する液体を選定する。一例としては、エチレングリコール等を用いることができる。また、ライトパイプ２の原理を考慮して、透明液体４の屈折率ｎｄは、ガラスの屈折率ｎｄよりも小さい１．３〜１．５程度に選定する。
【００１７】
一方、この透明液体４には、浮遊することにより光Ｌを乱射する乱射粒材１１を当該透明液体４に対して所定割合、望ましくは、透明液体４に対して１０〜４０〔容量％〕の割合で混入させる。乱射粒材１１の混入量を設定するに際しては、光Ｌの拡散が均一となり、透明液体４の対流を阻害しない量を選定するとともに、透過率の著しい悪化が生じないように考慮する。乱射粒材１１としては、ガラスビーズ（透明粒材）を用いることができる。この場合、ガラスビーズの径は、光Ｌを屈折させることができるように、光Ｌの波長の数倍以上となる２〜２００〔μｍ〕程度に選定するとともに、光Ｌのムラが目立たず、かつ透明液体４の対流を阻害しないように考慮する。また、ガラスビーズの屈折率は、透明液体４の屈折率に対してｎｄ＝０．１〜０．４程度の差が生じるように選定するとともに、透明液体４との界面反射による光の均一性に効果があり、かつ界面反射が大きすぎて透過光量が著しく悪化しない屈折率を選定する。なお、ガラスビーズの形状は、球面形状が最も製造しやすく、かつ対流にも有利となるが、粉末状のガラス破片のようなものであってもよく、その形状は問わない。
【００１８】
他方、５は透明液体４を冷却する冷却手段である。冷却手段５としては、図３に示すように、ケーシング３の外面に付設することにより当該ケーシング３を冷却する冷却器１２を用いることができる。この冷却器１２としては、ペルチェ素子を利用した複数のサーモモジュール３１…を用いることができ、付設する際には、各サーモモジュール３１…の冷却面を、ケーシング３の天面部３ｕ上面に配列させて取付けるとともに、各サーモモジュール３１…の放熱面には放熱フィン（ヒートシンク）３２を取付ける。これにより、ケーシング３の天面部３ｕは、サーモモジュール３１…により冷却されるため、ライトパイプ２により加熱された透明液体４が、ケーシング３内を上昇すれば、天面部３ｕにより冷却され、冷却された透明液体４はケーシング３内を下降する自然対流が発生し、ケーシング３内の透明液体４が冷却される。
【００１９】
一方、他の冷却手段５としては、図４に示すように、透明液体４を外部に循環させることにより当該透明液体４を冷却する冷却器１３を用いることができる。この場合、透明液体４を外部に循環させるための配管３３の両端をケーシング３における異なる位置に接続し、ケーシング３の内部に連通させるとともに、配管３３の中途に、循環ポンプ３４及び冷却器１３を接続する。これにより、循環ポンプ３４が作動すれば、ケーシング３内の加熱された透明液体４は、配管３３の一端から流入し、かつ他端から流出する循環が行われるとともに、配管３３内を流れる透明液体４は、冷却器１３により冷却される。この冷却器１３には、図３に示したサーモモジュール３１…を用いることができる。
【００２０】
よって、このような本実施例に係るライトパイプ冷却装置１によれば、ケーシング３内部のライトパイプ２は、透明液体４により強制冷却されるため、冷却効果が高められるとともに、冷却ファンを使用しないため、プロジェクタ全体の大型化及び騒音量の増加が回避される。また、透明液体４に、浮遊することにより光Ｌを乱射するガラスビーズ等の乱射粒材１１を、当該透明液体４に対して所定割合で混入させたため、光Ｌの均一性がより高められるとともに、ライトパイプ２の短縮化（小型化）も可能となる。
【００２１】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明は、このような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、冷却手段５は、例示以外の任意の冷却手段を用いることができ、図３に示した冷却手段５の場合、サーモモジュール３１…を使用することなく、冷却フィン３２を直接ケーシング３の天面部３ｕに取付けてもよいし、或いはケーシング３にヒートパイプ等の冷却器を貫通して取付け、内部の透明液体４を直接冷却してもよい。また、実施例では、乱射粒材１１として、透明粒材であるガラスビーズを例示したが、反射粒材である金属粉等を用いることもできる。なお、乱射粒材１１は、着色やコーティングを施したり、材料特性を選定することにより、可視光域中におけるＲＧＢの透過率（反射率）を変更し、色バランス調整を行うことも可能である。さらに、本発明に係る冷却装置１は、他の用途として、透過型パネル廻り（偏光板等）の冷却にも応用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
このように、本発明に係るプロジェクタのライトパイプ冷却装置は、入光面部と出光面部を透明に形成し、かつライトパイプを内部に有する密閉したケーシングと、浮遊することにより光を乱射する乱射粒材を所定割合で混入し、かつケーシングの内部に収容する透明液体と、この透明液体を冷却する冷却手段を備えるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２３】
（１） ケーシング内部のライトパイプは、透明液体により強制冷却されるため、冷却効果を高めることができるとともに、冷却ファンを使用しないため、プロジェクタ全体の大型化及び騒音量の増加を回避できる。
【００２４】
（２） 透明液体には、浮遊することにより光を乱射する乱射粒材を当該透明液体に対して所定割合で混入させたため、光の均一性をより高めることができるとともに、ライトパイプの短縮化（小型化）にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係るライトパイプ冷却装置の原理構成図、
【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図、
【図３】同ライトパイプ冷却装置における冷却手段の一例を示す構成図、
【図４】同ライトパイプ冷却装置における他の冷却手段の一例を示す構成図、
【図５】同ライトパイプ冷却装置を付設したライトパイプを備えるプロジェクタの光学系の一例を示す構成図、
【符号の説明】
１ ライトパイプ冷却装置
２ ライトパイプ
３ ケーシング
３ｉ 入光面部
３ｏ 出光面部
４ 透明液体
５ 冷却手段
１１ 乱射粒材
１２ 冷却器
１３ 冷却器
Ｍ… 反射鏡
Ｓ パイプ光路
Ｌ 光
Ｐ プロジェクタ

Claims (3)

1. 反射鏡により形成されるパイプ光路を通過する光を均一化するためのライトパイプを冷却するプロジェクタのライトパイプ冷却装置において、入光面部と出光面部を透明に形成し、かつ前記ライトパイプを内部に有する密閉したケーシングと、浮遊することにより光を乱射する乱射粒材を所定割合で混入し、かつ前記ケーシングの内部に収容する透明液体と、この透明液体を冷却する冷却手段を備えることを特徴とするプロジェクタのライトパイプ冷却装置。
2. 前記乱射粒材は、透明粒材又は反射粒材であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタのライトパイプ冷却装置。
3. 前記冷却手段は、前記ケーシングに付設することにより当該ケーシングを冷却する冷却器を備えることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタのライトパイプ冷却装置。

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