JP4462111B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光をライトバルブに照射することによって得られた映像をスクリーン等に投射して表示する投射型表示装置に関し、特にこのような投射型表示装置において投射レンズを保護するための構造に係るものである。

一般にビデオプロジェクターと呼ばれる投射型表示装置は、外装キャビネットの内部に、光源と、ライトバルブ及び投射レンズを備えた光学系ユニットと、上記光源及び光学系ユニットを冷却する冷却手段と、が組み込まれて構成されている（例えば下記特許文献１参照）。

この投射型表示装置は、外装キャビネットの内部において光源から出射された光を光学系ユニットのライトバルブに照射することで得られた映像を、外装キャビネットの前面に露出された投射レンズによって前方のスクリーンに投射して表示するものである。
特開２００３−２４１３１０号公報

このような従来の投射型表示装置において投射レンズは、外装キャビネットの前面に露出されているため、この投射レンズに傷が付いたり異物が付着したりしやすく、これが投射される映像に悪影響を及ぼし、画像障害が起きる問題があった。これを防止するために投射レンズの前面にシャッターを設けた投射型表示装置もあるが、この場合はシャッター窓に埃が溜まりやすく、またシャッターが故障して開閉不良が起こると映像を投射できなくなるなどの不測の事故が発生するおそれもあった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、シャッター等を用いることなく簡単な構造で投射レンズを保護し、画像障害を確実に低減できる投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、外装キャビネットの内部に、光源と、ライトバルブ及び投射レンズを備えた光学系ユニットと、光源及び光学系ユニットを冷却する冷却手段と、が組み込まれてなる投射型表示装置において、投射レンズの前面側に、この投射レンズを覆う透明の保護板を外装キャビネットの前面と同一平面に配置し、この保護板の内側に、投射レンズと対応する開口を有する半透明部材を配置し、この半透明部材の内側にオートフォーカス用の投射距離検出センサーを投射レンズに近接させて配置し、この透明の保護板によって投射レンズを密閉保護する構造としたものである。

本発明によれば、外装キャビネットの前面に配置される保護板によって投射レンズが保護されるため、投射レンズに傷が付いたり異物が付着したりすることがなく、さらに保護板は外装キャビネットの前面と同一平面に配置されているため、前面は保護板の周辺に埃が溜まるようなことはないので、埃等の付着による画像障害を確実に低減することが可能となる。

さらにこの投射型表示装置では、保護板の内側に半透明部材を配置し、その内側に投射距離検出センサーを配置した構造により、投射距離検出センサーを投射レンズに近接させて配置することが可能となるので、装置内部におけるスペース効率が向上し、装置の小型薄型化に大きく貢献することができる。

以下、図面を参照しながら本発明による投射型表示装置の実施例について詳細に説明する。図１〜図５は、本例の投射型表示装置の外観を示しており、図１は斜視図、図２は正面図、図３は左側面図、図４は右側面図、図５は底面図である。また図６は、本例の投射型表示装置の内部構造を示す平面図である。

ここで示す投射型表示装置１は、大きさがＢ５判サイズで厚さ５０ｍｍ以下の小型・薄型で、かつ重量が約１．８ｋｇの軽量化を実現したビデオプロジェクターである。
図６に示す如く、この投射型表示装置１は、外装キャビネット２の内部に、光源であるランプ２８を収容したランプユニット２９と、３色のライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)及び投射レンズ４９を備えた光学系ユニット３０と、が組み込まれて構成され、ランプ２８から出射された光を光学系ユニット３０のライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)に照射することで得られた映像を投射レンズ４９によってスクリーンに投射して表示するものである。

先ずこの投射型表示装置１の外装構成について説明すると、この投射型表示装置１の外装キャビネット２は、光学系ユニット３０等の内部部品が組み付けられるベースキャビネット３と、このベースキャビネット３を覆うように取り付けられるトップカバー４と、で構成されている。ここでベースキャビネット３は、マグネシウムやアルミニウムなどの金属を材料としたダイカスト製品あるいは硬質の樹脂を材料とした樹脂モールド成形品であり、外装キャビネット２の底部と左右の側面部及び前面部を構成するものである。一方、トップカバー４は、アルミニウム合金等の金属製の薄板板金を絞り成形して製作される板金加工品であって、外装キャビネット２の上面部及び後面部を構成するものである。このトップカバー４は、ベースキャビネット３に取り付けられた状態で、ベースキャビネット３の底面側から螺子１８，１９によって固定される。

図２に示すように、外装キャビネット２の前面部を構成する前面パネル３ａには、透明の保護板２０を介して投射レンズ４９が表出されており、ここから映像光がスクリーンに向けて投射される。ここで透明の保護板２０は、前面パネル３ａと同一面に配置されており、この保護板２０によって投射レンズ４９が密閉保護されている。さらにこの保護板２０の内側において投射レンズ４９に近接する位置には、半透明部材２１を介してオートフォーカス用の投射距離検出センサー２４ａ，２４ｂが設けられている。

ベースキャビネット３の左側面３ｂには、図３に示す如く、操作部６と端子部７が集中して配置されている。ここで操作部６は、電源スイッチ釦６ａ、入力信号切換釦６ｂ、オートフォーカス切換釦６ｃ、チルト調整釦６ｄ、ズーム調整釦６ｅ、フォーカス釦６ｆなどを有して構成され、また端子部７は、電源コード接続端子７ａと映像信号入力端子７ｂを有して構成される。一方、これと反対側の右側面３ｃには、図４に示す如く、光源であるランプ２８の熱を排出するための軸流ファン９の排気口(ルーバー)１０が設けられている。

ベースキャビネット３の底面３ｄには、図５に示す如く、後部の左右に固定脚１１が設けられていると共に、前部中央には伸縮脚１２が設けられている。この伸縮脚１２はベースキャビネット３から出没するように伸縮動作されるものであり、この伸縮脚１２の動作によって装置の投射角度調整(チルト調整)が行なわれる。またベースキャビネット３の底面３ｄには、冷却手段のシロッコファン用の吸気部１３と、多数の通気孔１４が設けられており、さらには光源であるランプユニット２９を交換するための開口を塞ぐ樹脂製のランプ蓋１５が螺子１６によって取り付けられている。このランプ蓋１５には、ランプユニット２９で発生する熱を排出するための多数の排熱孔１７が設けられている。

上記の如き外装構成を有する本例の投射型表示装置１において、外装キャビネット２の上面部と後面部を構成するトップカバー４は、熱伝導性の高いアルミニウム合金等の金属を材料とする厚さ１ｍｍ程度の薄板板金を絞り成形して製作されるものであり、図７に示すように、このトップカバー４の裏面側には、ベースキャビネット３に螺子止めするための複数のボス部５が設けられている。

このボス部５は樹脂製であり、アウトサート成形によってトップカバー４の板金と一体に成形される。この場合、ＮＭＴ(ナノモールドテクノロジー)製法により、板金の表面に微細な凹凸を設け、樹脂との鍵構造による結合性を持たせて成形固着する技術を採用することで、トップカバー４に対する複数のボス部５の固定強度を安価で確実に維持できる構造としてある。なお、このボス部５は、ＮＭＴ製法に限ることなく、他にも例えば溶接や強力な接着剤によってもトップカバー４と一体の固定構造とすることができる。そして、このボス部５を有するトップカバー４は、これをベースキャビネット３に被せた状態で、その後側の端部を螺子１８によってベースキャビネット３の底面３ｄに固定すると共に、ベースキャビネット３の底面３ｄ側からボス部５に螺子１９を締め付けて固定される。

このトップカバー４は板金製であるため、樹脂等に比べて強度及び放熱性に優れており、本例のような投射型表示装置１の外装キャビネット２に採用して好適で、内部温度の低減に効果がある。そして、この板金製のトップカバー４を採用したことにより本例の投射型表示装置１では、外装キャビネット２の上面部を極限まで薄く形成することが可能となり、これによって厚さ５０ｍｍ以下の超薄型化の達成に大きく貢献できたものである。

さらに本例の投射型表示装置１は、携帯可搬性を向上させるため、前述した外装構成で明らかな如く、操作部６及び端子部７を外装キャビネット２の一側面(左側面)に集中して配置し、これと反対側の側面(右側面)にランプユニット２９で発生する熱の排気口１０を設け、前面パネル３ａに表出される投射レンズ４０の開口部４９ａと反対側の後面部には部品を一切配置せず、この部分を手で掴んで持ち易い構造としている。この外装キャビネット２の後面部は前述したように板金製のトップカバー４で構成されており、ここで特に本例の投射型表示装置１では、このトップカバー４の後面部４ａの形状を、側面から見て横Ｕ字形の曲面形状に形成してある。

このように本例の投射型表示装置１は、５０ｍｍ以下の厚み寸法と、トップカバー４の後面部４ａをＵ字形の曲面形状とした構成により、図８に示す如くこれを片手でしっかりと掴むことができる。即ち、トップカバー４の後面部４ａが一般的な角型形状である場合には、指先までの握り込みが浅くなるため、片手での掴み状態が不安定となるが、本例ではトップカバー４の後面部４ａをＵ字形の曲面形状としたことで、人間工学的にも掌にフィットし、指先まで装置を握ることが可能となるため、片手でもしっかりと確実に掴むことができるものである。

この構成においてトップカバー４の後面部４ａは、外装キャビネット２の厚さ寸法Ｔの約２分の１を半径Ｒとする円弧形状(Ｒ＝１／２×Ｔ)に形成するのが好ましく、あるいは連続する放物円や楕円等の曲線形状に形成してもよい。これにより、手で持つ際に掌の形にピッタリとフィットする曲面形状を実現することができ、携帯可搬性が向上する。

このトップカバー４は板金の絞り成形で製作されるものであるため、容易に曲面形状を出すことができる。そしてこのトップカバー４は、その裏面側に樹脂製のボス部５を有し、このボス部５でベースキャビネット３側に螺子止めされる構造であるため、表面には何ら突出するものがなく、また上記の如く板金の絞り成形で製作されるため、樹脂成形品で見られるような金型分割線上のパーティングラインが発生することはないので、すっきりとした外観デザインの投射型表示装置を提供することができる。

図９及び図１０は、前面パネル３ａにおける投射レンズ４９の表出部付近の構造を示している。ここで示す如く本例の装置では、投射レンズ４９の前面側に、前面パネル３ａと同一平面に嵌め込まれる透明の保護板２０が配置されており、この保護板２０によって投射レンズ４９の前面側を密閉して投射レンズ４９を保護するようにした構造を有している。

この保護板２０は、透明な樹脂またはガラスで形成されており、その表裏両面にＡＲコートを施すことで輝度効率の低下を１〜２％に抑えたものである。この保護板２０を前面パネル３ａに嵌め込み、トップカバー４とベースキャビネット３との間で挟む状態で取り付けてある。この保護板２０の上下端面にはフランジ部２０ａ，２０ｂが形成されており、このフランジ部２０ａ，２０ｂが夫々トップカバー４とベースキャビネット３に係合して保護板２０の脱落が防止される保持構造となっている。なお、この保護板２０の左右両側に位置して前面パネル３ａには、デザイン性を向上させるための飾り板２２ａ，２２ｂが装着されている。

さらに本例装置の内部において保護板２０の内側には、保護板２０より一回り大きい板状の半透明部材２１が配置されている。この半透明部材２１は前面パネル３ａの内側に溶着固定されており、その中央部に投射レンズ４９と対応する開口が設けられ、そこから投射レンズ４９が表出されるようになっている。そしてこの半透明部材２１の内側に、オートフォーカス用の投射距離検出センサー２４ａ，２４ｂを投射レンズ４９に近接させて配置してある。この投射距離検出センサー２４ａ，２４ｂは、一方が赤外光の発光素子で、他方が受光素子であり、発光素子からスクリーンに向けて発光された赤外光の反射光を受光素子で受光することで投射距離を測定し、投射レンズ４９のオートフォーカス調整や、煽り投射による台形歪の補正を自動的に行なうものである。

ここで半透明部材２１には、可視光の透過率が１０〜５０％で、かつ投射距離検出用の赤外光の透過率が９０％以上の半透明樹脂またはガラスが用いられる。これに最適な材料としては、例えば三菱レイヨン株式会社製のメタクリル樹脂成形材料「アクリペット(商標名)」を挙げることができる。このような半透明部材２１を設けることにより、内部部品が外部より認識できなくなるため、投射距離検出センサー２４ａ，２４ｂを投射レンズ４９に近接させて配置することが可能となっている。

上記の如く本例の投射型表示装置１は、投射レンズ４９の前面側に、外装キャビネット２の前面パネル３ａと同一平面に嵌め込まれる透明の保護板２０を配置し、かつ、この透明の保護板２０の内側に、投射レンズ４９と対応する開口を有する半透明部材２１を配置して、その内側にオートフォーカス用の投射距離検出センサー２４ａ，２４ｂを配置した構造により、表面にセンサー用の開口等のないシンプルな外観を実現している。

そしてこの構成では、外装キャビネット２の前面パネル３ａに組み込まれる保護板２０によって投射レンズ４９が保護されるため、投射レンズ４９に傷が付いたり異物が付着したりすることがなく、さらに保護板２０は前面パネル３ａと同一面に組み込まれているため、保護板２０の周辺に埃が溜まるようなことはないので、埃等の付着による画像障害を低減することが可能となる。

またこの投射型表示装置においては、投射レンズ４９の前面が保護板２０によって密閉されるため、装置内部への埃等の侵入が完全に防止されると共に、装置内部を流れる冷却風の経路が安定し、冷却効率を向上させることができる。

またこの投射型表示装置では、保護板２０の内側に半透明部材２１を配置し、その内側に投射距離検出センサー２４ａ，２４ｂを配置した構造により、投射距離検出センサー２４ａ，２４ｂを投射レンズ４９に近接させて配置することが可能となるので、装置内部におけるスペース効率が向上し、装置の小型薄型化に大きく貢献できるものである。

さらにこの構成において半透明部材２１は、投射レンズ４９と対応する開口の縁部に、投射レンズ４９側に向けて突出するフランジ部２１ａを有している。このフランジ部２１ａを半透明部材２１に設けたことにより本例の投射型表示装置では、装置内部におけるランプ２８の光が不要な反射光(迷光)となって投射レンズ４９の前面側に漏れることを確実に防止することができる。

またこの構成において保護板２０は、トップカバー４とベースキャビネット３との間に挟まれる状態で組み込まれる構造であるため、この保護板２０に傷が付いたり破損したような場合は、トップカバー４をベースキャビネット３から取り外すことにより、この保護板２０を簡単に新しいものと交換することができる。

続いて、本例の投射型表示装置１の内部構造について説明する。図６に示す如く本例の投射型表示装置は、外装キャビネット２の内部に、光源であるランプ２８を備えたランプユニット２９、３つのライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)及び投射レンズ４９を備えた光学系ユニット３０、上記ランプユニット２９及び光学系ユニット３０を冷却する冷却手段であるシロッコファン５１，５２と５６，５７及び軸流ファン９、ランプ２８等に電力を供給するための電源回路ユニット２５、信号処理回路ユニット２６、操作部及び端子部ユニット２７等が組み込まれて構成される。

ランプユニット２９は、ユニットケースの内部にランプ２８を組み込んで構成されるもので、ベースキャビネット３の底面３ｄのランプ蓋１５を開けることによって交換可能となっている。光学系ユニット３０は図１１に示すように、フライアイレンズ３１、偏光変換素子３２、コンデンサーレンズ３３、ダイクロイックミラー３４，３５、全反射ミラー３６，３７，３８、リレーレンズ３９，４０、フィールドレンズ４１，４２，４３、表示素子である液晶パネル４５を備えた３つのライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)、プリズム４８、投射レンズ４９等を有して構成されている。

この光学系ユニット３０では、ランプ２８で発光された偏りのない白色光が先ずフライアイレンズ３１から偏光変換素子３２を透過して直線偏光光に変換されると共にコンデンサーレンズ３３で集光されて輝度むらのない均一の白色光が形成され、その輝度むらのない白色光がダイクロイックミラー３４，３５を経由して３つのライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)に入射される。

その際、色分離手段であるダイクロイックミラー３４，３５によって白色光が赤色光(Ｒ)・緑色光(Ｇ)・青色光(Ｂ)に分離され、赤色光はリレーレンズ３９、全反射ミラー３６、リレーレンズ４０、全反射ミラー３７を介してフィールドレンズ４１で集光されて、赤色用のライトバルブ４４(Ｒ)に入射する。また、緑色光は、ダイクロイックミラー３５からフィールドレンズ４２で集光されて緑色用のライトバルブ４４(Ｇ)に入射し、さらに青色光は、ダイクロイックミラー３４から全反射ミラー３８を介してフィールドレンズ４３で集光されて青色用のライトバルブ４４(Ｂ)に入射する。

３つのライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)は夫々、液晶パネル４５の入射側と出射側に偏光板４６，４７を有して構成され、入射側の偏光板４６で各色光の偏光方向が揃えられて液晶パネル４５に入射される。液晶パネル４５は各色に対応して印加された映像信号により各色光を変調し、この３つの変調光が出射側の偏光板４７を透過して偏光されて映像光となり、プリズム４８に入射される。そして、プリズム４８では各色の映像光が合成され、この合成された映像光が投射レンズ４９によってスクリーンに投射されてフルカラーの映像が映し出されるものである。

上記の如く構成される投射光学系を備えた本例の投射型表示装置では、ランプユニット２９、光学系ユニット３０の偏光変換素子３２やライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)の付近、及び電源回路ユニット２５において高い熱が発生するため、これらを強制的に冷却して動作保証温度以下に保持する必要がある。

この冷却構造について説明する。図６、図１１及び図１２に示すように、本例の投射型表示装置では、冷却手段として先ず第１及び第２のシロッコファン５１及び５２が組み込まれている。この第１及び第２のシロッコファン５１及び５２には同型の小型シロッコファンが用いられ、ここで第１のシロッコファン５１は吸気口５１ａを上に向け、第２のシロッコファン５２は吸気口５２ａを下に向けた状態で、これを上下に重ねるようにして光学系ユニット３０の後方のスペースに配置してある。この場合、第１及び第２のシロッコファン５１及び５２は、装置内部での吸気口への吸気スペースを充分に確保した状態でベースキャビネット３に組み付けられ、その吸気は、ベースキャビネット３の底面３ｄに設けられた多数の通気孔１４を通して行なわれる。

そしてこの構成において第１のシロッコファン５１は、図１２(Ａ)に示す如くダクト５３を介してランプユニット２９及び光学系ユニット３０の偏光変換素子の付近に送風して冷却を行ない、一方、第２のシロッコファン５２は、同図(Ｂ)に示すようにダクト５４を介して電源回路ユニット２５に送風して冷却を行なう構造となっている。

このような冷却手段では、小型のシロッコファンを２つ用いることによって冷却風量を充分に確保することができると共に、このシロッコファン５１と５２を上下に重ねて配置することで装置内部での設置スペースが少なく抑えられるので、本例の投射型表示装置の小型薄型化構造に大きく貢献することができるものである。

そしてさらにこの冷却手段では、第１のシロッコファン５１はランプユニット２９及び光学系ユニット３０に送風し、第２のシロッコファン５２は電源回路ユニット２５に送風する構成となっているため、装置内部での冷却風の流れが最適化されて効率的な冷却が行なわれる。なお、ここで第１のシロッコファン５１と第２のシロッコファン５２を逆の構成、すなわち第１のシロッコファン５１は電源回路ユニット２５に送風し、第２のシロッコファン５２はランプユニット２９及び光学系ユニット３０に送風する構成としても、同様の冷却効果を得ることが可能である。

さらに冷却手段として本例の投射型表示装置では、投射レンズ４９を挟んでその左右両側に第３及び第４のシロッコファン５６及び５７が配置されている。この第３及び第４のシロッコファン５６及び５７は投射レンズ４９の左右のスペースを有効に利用して配置されたもので、ここで第３のシロッコファン５６と第４のシロッコファン５７は同一形状ではなく、左右対称形状に形成されており、夫々吸気口５６ａ，５７ａを投射レンズ４９側に向けた状態でベースキャビネット３に組み付けられている。この第３のシロッコファン５６と第４のシロッコファン５７の吸気は、投射レンズ４９の下方においてベースキャビネット３の底面３ｄに設けられた防塵フィルター付きの吸気部１３を通して行なわれる。

そしてこの構成において第３のシロッコファン５６と第４のシロッコファン５７は、夫々ベースキャビネット３の底部に沿って設けられた薄型のダクト５８と５９を介して光学系ユニット３０のライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)付近に送風して冷却を行なう構造となっている。

このように第３のシロッコファン５６と第４のシロッコファン５７によって光学系ユニット３０のライトバルブ４４(Ｒ)，４４(Ｇ)，４４(Ｂ)付近の冷却を行なう構成としたことにより、装置内部での冷却風の流れがさらに最適化され、より効率的な冷却が行なわれることになる。

この場合、特にこの冷却手段では、左右対称形状のシロッコファン５６，５７を配置することにより、冷却効率をさらに向上させることが可能となっている。すなわち、この左右のシロッコファン５６，５７に同一形状のものを使用すると、左右のシロッコファンを反転して配置することになるので夫々の送風口が上下逆の位置となり、このため複雑な経路のダクトが必要となってダクト内での圧力損失による風量低下が発生する問題があるが、本例の冷却手段では左右のシロッコファン５６，５７に左右対称形状のものを用いることより、ベースキャビネット３の底部に沿った単純な経路の薄型ダクト５８，５９を使用できるので、シロッコファン５６，５７の送風口からの風を抵抗なく光学系ユニット３０に導くことが可能となり、冷却効率が著しく向上するものである。

またこの構成においては、投射レンズ４９の左右に配置されたシロッコファン５６，５７の吸気は投射レンズ４９の下方においてベースキャビネット３の底面３ｄに設けられた防塵フィルター付きの吸気部１３を通して行なわれる構造であるため、この吸気部１３の防塵フィルターによって塵埃等の吸い込みが防止されるので、投射レンズ４９及び光学系ユニット３０を塵埃等から確実に保護することができる。

さらに本例の投射型表示装置では、特に発熱量が大きいランプユニット２９の周辺の冷却効率を向上させるために、ベースキャビネット３の右側面３ｄの内側においてランプユニット２９の近傍に位置する２つの軸流ファン９を並設し、ランプユニット２８から発生する熱気をこの軸流ファン９によって排気口１０から排出するようにしている。

また特に本例の投射型表示装置のように、厚さ５０ｍｍ以下の薄型化と携帯可搬性を実現するためには、ランプユニット２９とトップカバー４との間の空間を最小限にしながら、発熱量が大きいランプユニット２９の近くのトップカバー４において、これを手で持つことのできる温度を達成しなければならない。そのため本例の投射型表示装置においては、ランプユニット２９とトップカバー４との間の空間に、空気よりも熱伝導性が高い高熱伝導性の板金部品であるランププレート６１を配置することで、トップカバー４の温度低減を可能としている。

図１３に示す如くこのランププレート６１は、ランプユニット２９の上方を大きく覆うように設置される板金部品あり、このランププレート６１を形成する高熱伝導性材料の熱拡散効果により、ランプユニット２９からトップカバー４までの距離を最小限にした構成でトップカバー４の温度低減を可能とするものである。さらにこのランププレート２９の上面側には、空気よりも熱伝導性が低い低熱伝導性の断熱シート６２がほぼ全面にわたって貼り付けられており、この断熱シート６２の断熱効果によってトップカバー４のさらなる温度低減を可能としている。この構成において、ランププレート６１の材料には、例えば純アルミニウム(ＪＩＳ規格Ａ１０００系)や銅などの高熱伝導性金属が用いられ、また断熱シート６２には例えば真空断熱材が好適に用いられる。

この構成においてトップカバー４の温度を、手で掴んでも問題のない４０〜５０℃に抑えたい場合、断熱シート６２としては熱伝導率０．００４４Ｗ／ｍＫ、厚さ１．５ｍｍ程度のものを使用し、ランププレート６１の温度は約７０〜８０℃に抑える必要がある。この温度を達成するためにランププレート６１は高耐熱性かつ高熱伝導率を有する材料を使用し、ランプ２８から受熱した熱量を面方向に効率的に拡散させて放熱するようにしている。ここでランプ２８に例えば１６５Ｗクラスの超高圧水銀ランプを使用した場合、ランププレート６１に純アルミニウムなどの熱伝導率２００Ｗ／ｍＫ程度の材料を使用すれば、９０００ｍｍ^２の放熱面積でランププレート６１の温度を８０℃程度とすることができ、また銅などの熱伝導率４００Ｗ／ｍＫ程度の材料を使用した場合には、放熱面積が６０００ｍｍ^２程度でランププレート６１の温度を８０℃以下にすることができる。

このように本例の投射型表示装置は、ランプユニット２９とトップカバー４との間に配置したランププレート６１による熱拡散効果と、断熱シート６２による断熱効果により、ランプユニット２９とトップカバー４との間の空間を最小限にした薄型化構造を実現しながら、トップカバー４の温度低減を達成したものである。

この構成での配置は、ランプユニット２９、ランププレート６１、断熱シート６２、トップカバー４の順であり、ここでは断熱シート６２とランプユニット２９の間に高熱伝導材料のランププレート６１が配置されているので、断熱シート６２には比較的耐熱温度の低い低熱伝導材料を使用することができる。この場合、ランププレート６１に高耐熱性材料である金属を使用することで、ランプユニット２９付近の高温状況下でも問題なく対応することが可能である。

またこの構成においてランププレート６１は、高熱伝導率であることに加えて高反射率の板金部品を用いることが好ましい。すなわち、このような高反射率のランププレート６１を採用することにより、ランプ２８からの直接光や輻射熱による受熱を最小限に抑えることができるので、トップカバー４の温度低減を図る上でさらに有効である。

さらにこの構成においてランププレート６１は、装置内部での冷却風の流速が比較的高い軸流ファン９の近くの空間に放熱面が臨むように配置されており、これによって高い効率での放熱を可能としている。すなわち、装置内部における軸流ファン９付近の空間は、軸流ファン９の排気力によって冷却風Ｗの流れが１〜１．５ｍ／ｓ程度と比較的速く、その空間に放熱面が臨むようにランププレート６１を配置することにより、ランプ２８から受熱した熱量を冷却風によって効率的に拡散させることができるので、より高い効率での放熱が可能となり、トップカバー４の温度低減に大きく貢献できるものである。

またこの構成においてランプユニット２９は、内側に反射板(リフレクター)を有するユニットケース２９ａの内部にランプ２８を収納して構成されているが、ここで特に本例の投射型表示装置では、ユニットケース２９ａの上面を開放した形状とし、その開放面を覆うようにランププレート６１を近接配置して反射板を兼ねる構成としてある。このような構成とすることにより、ランプ２８とランププレート６１との間の距離を最小限にできるので、装置の薄型化を図る上でさらに有利な構造となっている。

さらにランプユニット２９の周辺の放熱構造として本例の投射型表示装置では、ランプユニット２９を交換するためのランプ蓋１５の構造に特徴を持たせてある。このランプ蓋１５の構造を図１４〜図１６で説明する。図１４は、ランプ蓋を外した状態のベースキャビネット３の底面を示しており、このようにランプ蓋を外した状態でベースキャビネット３の底面３ｄには、ランプユニット２９を収納する収納部６４の開口６５が表出され、この開口６５からランプユニット２９を交換できるようになっている。

この開口６５を塞ぐ樹脂製のランプ蓋１５は、開口６５の周囲の取り付け凹部６６に嵌め込まれる状態で螺子によってベースキャビネット３に取り付けられるものであり、その大きさは、開口６５の２倍以上の大きな面積に形成されている。さらに図１５に示す如く、このランプ蓋１５の裏面側には、ランプ蓋１５よりやや小さい面積の金属製の輻射熱遮蔽板６７が配置されており、これが１ｍｍ程度の所要空隙を設けてランプ蓋１５に装着されている。この輻射熱遮蔽板６７には、ランプ蓋１５よりも熱反射率の高い金属(例えばアルミニウム、ステンレス等)の薄板が用いられる。

そしてこのランプ蓋１５をベースキャビネット３に取り付けた状態では、図１６に示すように、ランプ蓋１５は、裏面側の輻射熱遮蔽板６７がその２分の１以上の面積でベースキャビネット３の取り付け凹部６６に対し面接触する状態で取り付けられる。

このように本例の投射型表示装置では、ランプユニットの収納部６４の開口６５を塞ぐランプ蓋１５の裏面側に金属製の輻射熱遮蔽板６７を設けたことにより、この輻射熱遮蔽板６７がランプユニット２９からの熱に対する緩衝材として働き、しかもこの輻射熱遮蔽板６７とランプ蓋１５との間には空隙を有するため、輻射熱遮蔽板６７からランプ蓋１５に熱が伝わりにくいので、ランプ蓋１５の温度上昇を効果的に抑制することができる。

そしてさらにこの構成においてランプ蓋１５は、裏面側の輻射熱遮蔽板６７がベースキャビネット３に対し面接触する状態で取り付けられるため、ランプユニット２９から受ける熱を輻射熱遮蔽板６７からベースキャビネット３に伝達して放熱することができる。この場合、特に本例の構成では、ランプ蓋１５を開口６５の２倍以上の大きさに形成し、輻射熱遮蔽板６７をその２分の１以上の面積でベースキャビネット３に面接触させる構造としたことで、より効率的な放熱効果が得られ、その結果、ランプ蓋１５とベースキャビネット３の表面温度が均一化し、装置の内部温度の安定化を図ることができる。

また、図１５に示す如く輻射熱遮蔽板６７には、多数の排熱孔６８が形成されている。この輻射熱遮蔽板６７の排熱孔６８は、ランプ蓋１５の排熱孔１７と対応する位置に形成されており、これらの排熱孔１７，６８で通気性を確保し、これによって装置内部での熱の篭りを防止してより効果的な放熱を可能としている。
上記のような放熱構造により本例の投射型表示装置では、実験の結果、ランプ蓋の表面温度が４℃程度低減されることが確認された。

なお、この構成においてベースキャビネット３は、所要の強度を有する上に軽量でかつ放熱性に優れた金属、例えばマグネシウム、アルミニウム、チタンや、あるいはこれらの金属を一部含んだ合金で形成することが好ましく、これによって本例の投射型表示装置は、上記のような放熱効果を維持しながら小型軽量化を実現できるものである。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこの実施例の構成に限定されることなく、他にも種々に実施形態を採り得るものであることは言うまでもない。

実施例の投射型表示装置の斜視図である。 実施例の投射型表示装置の正面図である。 実施例の投射型表示装置の左側面図である。 実施例の投射型表示装置の右側面図である。 実施例の投射型表示装置の底面図である。 実施例の投射型表示装置の内部構造を示す平面図である 実施例の投射型表示装置におけるトップカバーの斜視図である。 実施例の投射型表示装置を片手で持った状態の説明図である。 実施例の投射型表示装置における投射レンズの表出部付近の構造を示す横断面図である。 同、縦断面図である。 実施例の投射型表示装置の内部構造を示す概略図である。 実施例の投射型表示装置の冷却構造を示す概略図である。 実施例の投射型表示装置におけるランププレートの配置構成を示す斜視図である。 実施例の投射型表示装置においてランプ蓋を取り外した状態を示す底面図である。 実施例の投射型表示装置に取り付けられるランプ蓋を裏面側から見た平面図である。 実施例の投射型表示装置におけるランプ蓋の取り付け構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１…投射型表示装置、２…外装キャビネット、３ａ…前面パネル、２０…保護板、２１…半透明部材、２１ａ…フランジ部、２４ａ，２４ｂ…投射距離検出センサー、２８…ランプ(光源)、２９…ランプユニット、３０…光学系ユニット、４４…ライトバルブ、４９…投射レンズ

Claims (3)

1. 外装キャビネットの内部に、光源と、ライトバルブ及び投射レンズを備えた光学系ユニットと、上記光源及び上記光学系ユニットを冷却する冷却手段と、が組み込まれてなる投射型表示装置において、
   上記投射レンズの前面側に、上記投射レンズを覆う透明の保護板を上記外装キャビネットの前面と同一平面に配置し、
   上記保護板の内側に、上記投射レンズと対応する開口を有する半透明部材を配置し、
   上記半透明部材の内側にオートフォーカス用の投射距離検出センサーを上記投射レンズに近接させて配置し、
   透明の上記保護板によって上記投射レンズを密閉保護する構造とした
   投射型表示装置。
2. 上記半透明部材は、可視光の透過率が１０〜５０％で、かつ投射距離検出用の赤外光の透過率が９０％以上の半透明樹脂またはガラスである
   請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 上記半透明部材は、上記投射レンズと対応する開口の縁部に、不要光の反射漏れを防止するためのフランジを有する
   請求項１に記載の投射型表示装置。

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