JP4631960B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、ビデオ信号などに基づいて画像を投影するデータプロジェクタに関するものである。

今日、パーソナルコンピュータの画面に表示される画像やビデオ信号の画像、更にはメモリカードなどに記憶されている画像データによる画像などをスクリーンに投影するデータプロジェクタが多用されている。

このデータプロジェクタは、多くの場合、メタルハイランドランプや超高圧水銀ランプなどの小型高輝度の光源を用い、光源から射出された光をカラーフィルタにより３原色の光として光源側光学系により液晶やＤＭＤ（デジタル・マイクロ・デバイス）と呼ばれる表示素子に照射し、表示素子の透過光又は反射光をズーム機能を備えた投影側光学系とされるレンズ群を介してスクリーンに投影する構造とされている。

そして、このデータプロジェクタは、光源の発熱量が大きく、更に、光源側光学系や電源回路、表示素子などの発熱源をも内蔵するため、空冷ファンを設けて発熱源である光源装置や電源回路などを冷却する機構が組み込まれている。
この冷却機構としては、特に高温となり且つ発熱量も多い光源装置を他の発熱源と区分すると共に、光学系や電源ユニットなどを区分して各区画毎に冷却を行うものも提案されている（例えば特許文献１）。
特開２００４−０５４０５５号公報

データプロジェクタには、高温高発熱量の光源ランプ以外にも、電源回路や光源側光学系、表示素子とされるＤＭＤなどの発熱源が組み込まれているため、各発熱源を冷却するために複数の冷却ファンを設けており、プロジェクタの小型化が困難であって、且つ、ファンによる騒音も発生することになる欠点があった。

本発明は、単一のブロアにより全ての発熱源を冷却することとし、小型で低騒音のデータプロジェクタを提供するものである。

本発明のプロジェクタは、プロジェクタ筐体の側面部に隣接しない位置に配置され、上方から空気を吸気する吸気口を有した冷却ファンと、前記吸気口を覆うように当該吸気口上方に配置された主回路基板と、前記冷却ファンの空気吐出口に向けて間隙を有する隔壁で囲われたランプハウスの内部に設けられると共に、前記冷却ファンの空気吐出口の近傍に配置された光源装置とを備え、前記プロジェクタ筐体内の前記冷却ファン周辺の空気を、前記主回路基板を中心とした多方向から当該主回路基板の下面に沿わせて前記吸気口上方から吸気することによりプロジェクタ筐体に設けた多数の通気孔からプロジェクタ内部に外気を吸い込み、前記光源装置を除く、前記冷却ファン周辺の前記主回路基板を含む複数の発熱源を冷却すると共に、前記空気吐出口から排出空気を前記光源装置に吹き付けて光源装置に吹き付けた空気を当該プロジェクタ筐体の前面板の通気孔から直接に当該プロジェクタ筐体の外部に排出することを特徴とするものである。

また、プロジェクタ（10）の制御回路を組み込んで主回路基板とする制御回路基板（103）を複数枚の基板とし、この複数枚の制御回路基板（103）を相互に間隙を設けて積層し、前記冷却ファンの吸気口（111）の近傍に配置することが好ましい。
そして、ＤＭＤなどの表示素子（51）をプロジェクタ（10）の内側で本体ケースの近傍に配置し、表示素子取付け板（55）と本体ケースとの間隙により空気流通路を形成し、この空気流通路に表示素子（51）の放熱板（53）を配置することがある。

また、冷却ファンは、プロジェクタ（10）の中央付近に配置することが好ましい。
そして、通気孔から吸い込まれる外気は、表示素子（51）を冷却するように流れ、主回路基板に沿って冷却ファンの吸気口（111）に吸い込まれるようにすることがある。

さらに、通気孔から吸い込まれる外気は、ランプ電源回路基板（101）の周囲を通るようにして主回路基板に至り、この主回路基板に沿って流れるようにして前記冷却ファンの吸気口（111）に吸い込まれることが好ましい。
また、導光ロッド（75）やプリズム（77）又はミラーなどの光源側光学系は熱良導体により固定することがある。
なお、制御回路基板（103）には、冷却ファンの吸気口（111）の近傍位置に通気穴（105）を設けることがある。

本発明は、冷却ファンの空気吐出口の近傍に光源装置を配置するゆえ、最も高温高発熱量の光源装置に冷却ファンからの排気を吹き付けて光源装置を充分に空冷することができ、この冷却ファンに吸気される外気により他の発熱原を冷却するゆえ、単一の冷却ファンによりプロジェクタ内の各発熱原の冷却を行い、冷却ファンを単一とすることにより、プロジェクタの小型化を容易に行うことができるものである。

本発明に係るプロジェクタ10は、本体ケースの側板に沿って投影側光学系を配置し、投影側光学系の光軸に合わせて背面板13の近くに表示素子51を配置すると共に、表示素子取付け板55と背面板13との間に間隙を設けて空気流通路を形成してこの空気流通路に表示素子51の放熱板53を配置し、投影側光学系の内側に光源装置61を位置させて光源装置61の内側に断熱材による隔壁121,122を設け、プロジェクタ10の略中央に冷却ファンを配置して冷却ファンの空気吐出口113を光源装置61の近傍に位置させて断熱材による隔壁121,122の間から光源装置61に冷却ファンの排出空気を吹き付け、光源装置61に吹き付けた空気を本体ケースの前面板12からプロジェクタ10の外部に排出するようにしたものである。

更に、プロジェクタ10の主回路基板とする制御回路基板103を冷却ファンの近傍に配置して冷却ファンの吸気を制御回路基板103に沿って吸気させると共に、電源制御回路41を本体ケースの直近内側又は主回路基板に設け、光源側光学系を形成する部材の一部は熱良導体のケース131に収納して底面板16などの本体ケースに固定することとする。

本発明に係るデータプロジェクタは、図１に示すように、略直方体形状であって、本体ケースである前面板12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有すると共に、この前面板12には複数の通気孔18を設けているものである。
また、図１には図示を省略しているも、本体ケースである上面板11にはキー／インジケータ部を設けるものであり、このキー／インジケータ部には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、光源装置のランプを点灯させるランプスイッチキー及びランプの点灯を表示するランプインジケータ、光源装置などが過熱したときに報知をする過熱インジケータなどのキーやインジケータを設けるものである。

更に、図示しない本体ケースの背面には、背面板にＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子などを設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグやリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部などを設けているものである。
なお、図示しない本体ケースの側板である右側板、及び、図１に示した側板である左側板15には、各々複数の通気孔18を設けているものである。

そして、このプロジェクタ10の制御回路は、図２に示すように、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等を有するものであって、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に送られるものである。

また、表示エンコーダ24は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭに展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭの記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力するものである。

そして、表示エンコーダ24からビデオ信号が入力される表示駆動部26は、送られてくる画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものであり、光源装置61からの光を光源側光学系を介して表示素子51に入射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、投影側光学系とする投影系レンズ群を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示するものであり、この投影系レンズ群の可動レンズ群97は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われるものである。

また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＴＣ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理や、再生モード時はメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長して画像変換部23を介して表示エンコーダ24に送り、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画などの表示を可能とするものである。

そして、制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭなどにより構成されている。
また、本体ケースの上面板11に設けられるメインキー及びインジケータなどにより構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に送られるものである。

尚、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されており、音声処理部47はＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させることができるものである。

また、この制御部38は、電源制御回路41を制御するものであり、ランプスイッチキーが操作されると電源制御回路41により光源装置61のランプを点灯させ、更に、冷却ファン駆動制御回路43には光源装置61などに設けた温度センサーによる温度検出を行わせ、冷却ファンの回転速度を制御させるものである。

そして、これらのＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＣや回路素子は、主制御基板としての制御回路基板103に取付けるものであり、電力系の電源制御回路41はランプ電源回路基板101に組み込み、制御系の主制御基板とした制御回路基板103と電力系のランプ電源回路基板101とを分けて形成しているものである。

また、このプロジェクタ10の内部構造は、図３及び図４に示すように、電源制御回路41を組み込んだランプ電源回路基板101を右側板14の近傍に配置し、底面板16の略中央にシロッコファンタイプのブロア110を冷却ファンとして配置すると共に、冷却ファンとしたブロア110の吐出口113を光源ランプを内蔵する光源装置61に向けて固定し、左側板15に沿って投影側光学系を配置すると共に、投影側光学系の内側に光源装置61や光源側光学系を配置しているものである。

そして、このプロジェクタ10の光学系は、図６に示すように、防爆ガラス68で前面を覆ったリフレクタ65の内部に超高圧水銀ランプを放電ランプ63として設けた光源装置61と、この光源装置61から射出された光を表示素子51とするＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）に照射する光源側光学系と、表示素子51と、表示素子51で反射されて画像を形成する光をスクリーンに放出する投影側光学系のレンズ群で構成するものである。

また、光源側光学系は、光源装置61から射出された光を赤色光、緑色光、青色光とするカラーフィルタを周囲に設けてホイールモータ73により回転されるカラーホイール71と、カラーホイール71のフィルタを透過した光を均一な強度分布の光束とする導光ロッド75と、導光ロッド75から射出された光の向きを９０度変更するプリズム77、このプリズム77を透過した光を表示素子51に集光させる複数枚のレンズで形成した光源側レンズ群83及び光源側レンズ群83を透過した光を表示素子51に所定の角度で照射するミラー85などで形成している。

なお、導光ロッド75と組み合わせるプリズム77は、光学プリズムでなくミラーを用いることもある。
さらに、投影側光学系としては、固定鏡筒91に内蔵する固定レンズ群93と可動鏡筒95に内蔵する可動レンズ群97として、ズーム機能を備えた可変焦点型レンズとしているものであり、レンズモータ45により可動レンズ群97を移動させてズーム調整やフォーカス調整を可能としているものである。

また、背面板13には、表示素子51の後方部分に通気孔18を設け、背面板13と表示素子取付け板55とにより空気の流通路を形成して背面板13に設けた通気孔18及び左側板15の後方に設けた通気孔18から吸い込まれる外気を背面板13に沿ってブロア110方向に流すようにしている。

そして、図４及び図５に示すように、この表示素子取付け板55の後方には表示素子放熱板53を配置するものであり、図５に示すように、制御回路基板103は２枚の制御基板としてこの２枚の制御回路基板103の間や２枚の制御回路基板103の上方又は下方において、制御回路基板103に沿って流れる空気がブロア110の吸気口111に吸い込まれるようにしている。

さらに、光源側光学系及び光源装置61をランプハウス120に収納するものとし、このランプハウス120は、図６に示すように、ブロア110の吐出口113から前面板12に至る第１隔壁121と表示素子取付け板55の近傍からブロア110の吐出口113近傍に至る第２隔壁122と、光源側レンズ群83のレンズ鏡筒81を貫通させるようにしてレンズ鏡筒81を支持する第３隔壁123と、第３隔壁123から連続して前面板12に至るように投影側光学系と光源装置61とを区画する第４隔壁124で周囲を囲み、図３に示したように、上方をハウスカバー125で覆うものである。

なお、第１隔壁121と第２隔壁122、及び、第３隔壁123やハウスカバー125は断熱性を有する板材を用い、第４隔壁124はアルミニウム板などの熱良導体を用いている。
また、ブロア110の吐出口113は、第１隔壁121と第２隔壁122との間に設けた間隙に向けて光源装置61の近くに位置させているものである。

そして、このランプハウス120の内部には、カラーホイール71の近くにカラーホイール71と平行に整流板127を配置し、ブロア110の吐出口113から吐出されてランプハウス120に吹き込まれる空気の一部を、カラーホイール71の面に沿って流すようにしている。

また、導光ロッド75やプリズム77は、熱良導体の金属ケース131に収納するようにして底面板16に固定すると共に、この金属ケース131と第４隔壁124とを金属ロッド133により接続しているものである。
従って、このブロア110のファンを回転させると、冷却ファンとしたブロア110はブロア110の周辺の空気を吸い込み、プロジェクタ10内部のブロア110周辺の空気を吸い込むことによりプロジェクタ10の本体ケースに設けた多数の通気孔18からプロジェクタ10の内部に外気を吸い込むものである。

そして、左側板15における後方の通気孔18や背面板13に設けた通気孔18から吸い込まれる外気は、表示素子放熱板53を冷却するように背面板13と表示素子取付け板55との間の空気流通路を流れ、制御回路基板103に沿って制御回路基板103の上面や下面及び制御回路基板103の相互間の空間を通ってブロア110の吸気口111に吸い込まれる。

また、右側板14の通気孔18からプロジェクタ10の内部に吸い込まれる外気も、一部はランプ電源回路基板101の周囲を通るようにして制御回路基板103に至り、制御回路基板103に沿って流れるようにしてブロア110の吸気口111に吸い込まれる。
なお、電源制御回路41を制御系の回路と分離したランプ電源回路基板101に設ける場合に限ることなく、電源制御回路41も主回路基板である制御回路基板103に組み込むこともある。

そして、ランプハウス120に吹き込まれるブロア110の排気流は、一部が整流板127によりカラーホイール71に沿って流れ、大部分は光源装置61の周囲を、又、図６及び図７に示すように、光源装置61の周囲を流れる空気の一部はリフレクタ65に設けられた開口部からリフレクタ65の内部を通るように流れ、光源装置61やカラーホイール71を冷却して前面板12の通気孔18からプロジェクタ10の外部に排出される。

このように、プロジェクタ10の内部で最も高温となり且つ発熱量の多い光源装置61を冷却ファンとするブロア110の吐出口113の近くに配置しているゆえ、多量の空気を光源装置61に吹き付けることができ、光源装置61及び光源装置61の直近に配置されるカラーホイール71を効果的に冷却することができる。

そして、光源装置61は、第１隔壁121や第２隔壁122、第３隔壁123、及び、第４隔壁124やハウスカバー125で囲われたランプハウス120の内部に設けられ、ランプハウス120に吹き込まれた空気は前面板12の通気孔18から直接にプロジェクタ10の外部に排出され、ランプハウス120の第１隔壁121や第２隔壁122及びハウスカバー125を断熱性を有する板材で形成しているため、光源装置61の排熱をプロジェクタ10の内部の他の空間に伝えることが無く、効果的にプロジェクタ10を冷却することができる。

また、ランプハウス120の内部に設ける導光ロッド75やプリズム77は、金属ケース131や金属ロッド133を介して放熱されると共にランプハウス120内の多量の空気の流れによっても放熱冷却することができるものである。
そして、表示素子放熱板53やランプ電源回路基板101は、外部からプロジェクタ10に吸気される新鮮な外気により冷却され、制御回路基板103はブロア110に吸い込まれる多量の空気により冷却されるため、プロジェクタ10における熱源を一つの冷却ファンで効率よく冷却することができ、プロジェクタ10を小型化することができる。

そして、この冷却ファンとするブロア110はプロジェクタ10の中央付近に配置しているため、ファンの回転音が外部に漏れにくく、ファンによる騒音を小さくすることができる。
また、表示素子放熱板53の冷却は、プロジェクタ10の背面板13に設ける通気孔18の位置や数及び大きさ、さらに表示素子取付け板55と背面板13との間隔を調整することにより冷却効率を調整することが可能であり、ランプ電源回路基板101の冷却も、右側板14に設ける通気孔18の位置や数及び大きさ、さらにランプ電源回路基板101と右側板14との距離により調整することができ、主回路基板である制御回路基板103も、ブロア110の吸気口111との距離、及び、制御回路基板103の枚数や各制御回路基板103と制御回路基板103との相互間距離により空気の流量や速度を設定調整して冷却効率を調整することができるものである。

さらに、間隔を設けて積層した複数枚の制御回路基板103の内、最上位置に配置する制御回路基板103を他の制御回路基板103よりも大きくし、図８に示すように、冷却ファンとするブロア110の上部を最上位地の制御回路基板103の一部で覆うようにすることもある。
この場合、積層した複数枚の制御回路基板103の最上位置に配置する制御回路基板103には、ブロア110の吸気口111の位置に合わせて複数の通気穴105を設けるものである。

このように、複数枚の制御回路基板103の最上位置に配置する制御回路基板103を大きくすることにより、多くの制御回路素子の配置や取り付けが容易となると共に、ブロア110の吸気口111の位置に合わせて通気穴105を設けているため、この通気穴105からもプロジェクタ10の内部の空気をブロア110に吸い込むことができ、最上位置に配置する制御回路基板103と本体ケースの上面板11との空間の空気をブロア110に吸い込むようにして最上位置に配置する制御回路基板103の上面の空気に流れを生じさせることができる。

従って、この通気穴105の数や大きさ及び配置の調整、更にこのブロア110の上方を覆う制御回路基板103とブロア110の上面との間隙を調整することにより、各制御回路基板103の上面及び下面を流れる冷却風の風速や流量を制御して冷却の度合いを調整設定することができる。
なお、冷却ファンはシロッコファンタイプのブロア110に限るものではない。
また、本発明は、以上の実施例の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

本発明にかかるデータプロジェクタの外観を示す図。 本発明にかかるデータプロジェクタの制御ブロックを模式的に示す回路図。 本発明にかかるデータプロジェクタの上面板を外した状態を模式的に示す図。 本発明にかかるデータプロジェクタにおけるランプハウスのハウスカバー及び一部隔壁を外した状態を模式的に示す図。 本発明にかかるデータプロジェクタの上面板を外した状態の後方から見た状態を模式的に示す図。 本発明にかかるデータプロジェクタの２分の１高さで水平に切断した状態を模式的に示す図。 本発明にかかるデータプロジェクタの要部を模式的に示す一部切断図。 本発明にかかるデータプロジェクタの他の実施例における上面板を外した状態を模式的に示す図。

符号の説明

１０ プロジェクタ
１１ 上面板 １２ 前面板
１３ 背面板 １４ 右側板
１５ 左側板 １６ 底面板
１８ 通気孔 １９ レンズカバー
２１ 入出力コネクタ部 ２２ 入出力インターフェース
２３ 画像変換部 ２４ 表示エンコーダ
２５ ビデオＲＡＭ ２６ 表示駆動部
３１ 画像圧縮伸長部 ３２ メモリカード
３５ Ｉｒ受信部 ３６ Ｉｒ処理部
３７ キー／インジケータ部 ３８ 制御部
４１ 電源制御回路 ４３ 冷却ファン駆動制御部
４５ レンズモータ
４７ 音声処理部 ４８ スピーカ
５１ 表示素子 ５３ 放熱板
５５ 表示素子取付け板
６１ 光源装置
６３ 放電ランプ ６５ リフレクタ
６６ 開口部 ６８ 防爆ガラス
７１ カラーホイール ７３ ホイールモータ
７５ 導光ロッド ７７ プリズム
８１ レンズ鏡筒 ８３ 光源側レンズ群
８５ ミラー
９１ 固定鏡筒 ９３ 固定レンズ群
９５ 可動鏡筒 ９７ 可動レンズ群
１０１ ランプ電源回路基板 １０３ 制御回路基板
１０５ 通気穴
１１０ ブロア
１１１ 吸気口 １１３ 吐出口
１２０ ランプハウス
１２１ 第１隔壁 １２２ 第２隔壁
１２３ 第３隔壁 １２４ 第４隔壁
１２５ ハウスカバー
１２７ 整流板 １３１ 金属ケース
１３３ 金属ロット

Claims (8)

1. プロジェクタ筐体の側面部に隣接しない位置に配置され、上方から空気を吸気する吸気口を有した冷却ファンと、前記吸気口を覆うように当該吸気口上方に配置された主回路基板と、
   前記冷却ファンの空気吐出口に向けて間隙を有する隔壁で囲われたランプハウスの内部に設けられると共に、前記冷却ファンの空気吐出口の近傍に配置された光源装置とを備え、
   前記プロジェクタ筐体内の前記冷却ファン周辺の空気を、前記主回路基板を中心とした多方向から当該主回路基板の下面に沿わせて前記吸気口上方から吸気することによりプロジェクタ筐体に設けた多数の通気孔からプロジェクタ内部に外気を吸い込み、前記光源装置を除く、前記冷却ファン周辺の前記主回路基板を含む複数の発熱源を冷却すると共に、
   前記空気吐出口から排出空気を前記光源装置に吹き付けて光源装置に吹き付けた空気を当該プロジェクタ筐体の前面板の通気孔から直接に当該プロジェクタ筐体の外部に排出することを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記プロジェクタの制御回路を組み込む主回路基板を複数枚の基板とし、この複数枚の回路基板を相互に間隙を設けて積層し、前記冷却ファンの吸気口近傍に配置することを特徴とする請求項１に記載したプロジェクタ。
3. 表示素子を当該プロジェクタの内側で本体ケースの近傍に配置し、表示素子取付け板と本体ケースとの間隙により空気流通路を形成し、この空気流通路に前記表示素子の放熱板を配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したプロジェクタ。
4. 前記冷却ファンをプロジェクタの中央付近に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載したプロジェクタ。
5. 前記通気孔から吸い込まれる外気は、表示素子を冷却するように流れ、主回路基板に沿って前記冷却ファンの吸気口に吸い込まれることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載したプロジェクタ。
6. 前記通気孔から吸い込まれる外気は、ランプ電源回路基板の周囲を通るようにして主回路基板に至り、この主回路基板に沿って流れるようにして前記冷却ファンの吸気口に吸い込まれることを特徴とする請求項４に記載したプロジェクタ。
7. 導光ロッドやプリズム又はミラーなどの光源側光学系を熱良導体により固定したことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載したプロジェクタ。
8. 前記冷却ファンの吸気口の近傍に配置する前記主回路基板の一部に通気穴を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載したプロジェクタ。

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