JP4736446B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、液晶プロジェクタとして構成するのに好適な画像表示装置に関する。

従来、光源から発せられた光を光学系を介して反射型空間変調素子（例えば、液晶表示素子）に照射し、この反射型空間変調素子からの反射光を光学系を介してスクリーン上に投射して、画像を表示するように構成された画像表示装置（液晶プロジェクタ装置）が提案されている。

そして、このような画像表示装置においては、光源及び光学系を筐体内に収納し、この筐体の前面部をなすスクリーンに対し、背面側より画像光を投射するように構成されたもの（いわゆるリアプロジェクタ）が提案されている。このような画像表示装置においては、スクリーンの前面側より、このスクリーンを透過した画像光を鑑賞することとなる。

そして、このような画像表示装置においては、筐体内に収納された光源及び光学系が発する熱が筐体内の空気を加熱し、この加熱された空気が筐体内に滞留してしまうことが問題となる。すなわち、加熱された空気が筐体内に滞留してしまうと、光学系をなす各光学素子や反射型空間変調素子が高温となってしまい、特性が劣化してしまう虞れがあるからである。

そこで、このような画像表示装置においては、筐体内の空気を冷却するための構成が提案されている。例えば、特許文献１には、筐体内にファンを設け、このファンによって筐体内に外気を取り込み、この外気によって光源及び光学系を冷却するようにした画像表示装置が記載されている。
特開平１１−２８８０３７号公報

ところで、前述のように、ファンを用いて筐体内に外気を取り込むようにした画像表示装置においては、外気の取り込みと同時に、外気に含まれる塵挨も筐体内に取り込まれてしまう。そして、このような塵挨は、反射型空間変調素子や、各光学素子に付着してしまう虞れがある。

反射型空間変調素子や各光学素子に塵挨が付着してしまうと、反射型空間変調素子における反射光が遮られたり乱反射されることとなり、表示画像におけるしみやにじみ等の影響が生ずることとなる。

そこで、前述したようにファンを用いて筐体内に外気を取り込むようにした画像表示装置においては、筐体内に取り込まれる外気に含まれる塵挨を除去するためのフィルタを備えているものがある。

ところが、外気中の塵挨を除去するフィルタを用いても、フィルタの目より細かい塵挨は除去されないので、細かい塵挨が筐体内に蓄積され、いずれは前述のような問題が生ずることとなる。また、このようなフィルタを用いた場合には、フィルタを頻繁にクリーニングしたり交換しなければならず、煩雑である。

さらに、前述のようにファンを用いて筐体内に外気を取り込むようにした画像表示装置においては、ファンノイズが筐体外に放射され、この画像表示装置の使用中に音声以外の不要なノイズとなり、画像表示装置の使用者や視聴者に不快感を与えることとなっている。

なお、前述したようにファンを用いる構成の他に、反射型空間変調素子を含む光学ブロック部分を密閉構造として、この光学ブロック部分内において空気を循環させる構成が考えられる。しかしながら、このような光学ブロック部分内においては、空気の容量が少ないことから、充分な冷却を行うためには、この光学ブロック部分からの放熱性を高める必要があり、そのため、構造が複雑化してしまう虞れがある。

また、光学ブロック部分と筐体内の空間とをともに密閉構造とし、これら光学ブロック部分と筐体内とを冷却ダクトによって接続し、内部循環によって光学ブロック部分内を冷却する構成が考えられる。しかしながら、このような構成においては、筐体内と外気との圧力や湿度の違いにより、スクリーンが変形してしまう虞れがあり、良好な表示画像を維持できなくなる虞れがある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであり、筐体の前面部をなすスクリーンの背面側から画像光を投射してこのスクリーンを透して前面側に向けて画像表示を行う画像表示装置において、構成を複雑化することなく、筐体内において発生する熱により空間変調素子等が加熱されることを良好に防止することができ、かつ、塵挨が装置内に進入して空間変調素子や光学素子に付着することを防止することができ、良好な表示画像が得られる画像表示装置を提供しようとするものである。

上述の課題を解決するため、本発明に係る画像表示装置は、画像光を投射する光学ユニットを収納し、空気流入口および空気流出口を有する冷却ダクトと、前記冷却ダクトが備えられている下部筐体と、前記空気流入口および前記空気流出口にそれぞれ連結されているダクトを有し、前記空気流出口を経由して空気が入り込むとともに前記空気流入口を経由して空気が排出される空間を有する上部筐体と、前記上部筐体に備えられている通気口と、前記上部筐体の背面部に傾斜されて備えられており、光学ユニットより出射された画像光を反射するミラーと、前記ミラーにより反射された画像光が投射されるとともに、前記上部筐体の前面部をなすスクリーンと、を備え、前記ダクトは前記スクリーンの面に対して平行な方向に伸びていることを特徴とするものである。

また、本発明は、前述の画像表示装置において、通気口には、通気量を制御する通気ダクトが設けられており、この通気ダクト内、または、通気ダクトの入出口には、この通気ダクトを通過する空気に含まれる塵挨を除去するフィルタが設置されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明は、前述の画像表示装置において、通気口は、光学ユニットによって加熱された空気が上部筐体内で循環することによって生ずる負圧箇所及び正圧箇所のそれぞれに少なくとも１箇所ずつ以上が設けられていることを特徴とするものである。

そして、本発明は、前述の画像表示装置において、通気口は、筐体の外方側に対して、下方側、または、側方に向けて設けられているとともに、設置床面より１０ｃｍ以上上方となる位置に設けられていることを特徴とするものである。

本発明に係る画像表示装置においては、光源及び光学系によって加熱された筐体内の空気は、この筐体内における対流によって循環するとともに、通気口を介して、少なくとも一部が筐体の外方側の空気と入れ換えられるので、光学系の冷却のために筐体内の上部の大容量の空気を利用することができ、効率の良い冷却を行うことができる。この画像表示装置においては、通気口以外の部分が密閉構造となされているので、通気口の位置及び大きさを適切に設定することにより、筐体内の上部の給排気場所における空気の出入を管理することが可能となる。

また、通気口から流入する外気が通過するフィルタを設けて防塵処理を施すことにより、筐体内への塵挨の侵入を防ぐことができる。さらに、通気口に通気量を制御するダクトを設けることにより、筐体内の上部の給排気場所における空気の出入を適切に制御できるとともに、フィルタの目詰まりを最小限に抑えることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の最良の実施の形態について説明する。

〔実施の形態１〕
図１は、本発明に係る画像表示装置の実施の形態１における構成を示す斜視図である。

この画像表示装置は、図１に示すように、スクリーン１の背面側から画像光を投射して、このスクリーン１を透して前面側に向けて画像表示を行う画像表示装置であって、前面側がスクリーン１となされた筐体２を備えている。

筐体２内には、この筐体２内の下方側に位置して、スクリーン１に対して画像光を投射する光学ユニット３が収納されている。この光学ユニット３は、光源、反射型空間変調素子及び光学系を内蔵して構成されている。この光学ユニット３は、光源が発する照明光によって光学系を介して反射型空間変調素子を照明し、この反射型空間変調素子によって変調されて反射された変調光を光学系を介して画像光として出射するように構成されている。この光学ユニット３より出射された画像光は、筐体２内において上方に向けて出射され、この筐体２の背面部に傾斜されて設置されたミラー４によって反射されて、この筐体２の前面部をなすスクリーン１に投射され、画像表示を行う。

この光学ユニット３は、筐体２内において、密閉構造の冷却ダクトに収納されて設置されている。また、筐体２は、上部２ａと下部２ｂとに分割された構造を有している。

図２は、筐体の上部の構成を示す斜視図である。

筐体２の上部２ａは、図２に示すように、スクリーン１及び背面カバー６によって構成されている。背面カバー６には、ミラー４が取付けられている。筐体２の上部２ａは、外部からの光の進入及び内部から外部ヘの光漏れを防止し、また、塵挨の進入を防ぐため、通気ダクトを除き、基本的に密閉構造となっている。

図３は、筐体の下部における光学ユニットの設置状態を示す斜視図である。

筐体２の下部２ｂ内には、図３に示すように、光学ユニット３が設置されている。この筐体２の下部２ｂには、必要に応じて、開口部や冷却ファンなどの冷却手段を設けてある。ただし、筐体２の下部２ｂ内の空間は、筐体２の上部２ａ及び光学ユニット３の冷却ダクト５とは完全に分離されており、空気の交換がない構造となっている。

図４は、光学ユニットの冷却ダクトの構成を示す斜視図である。

光学ユニット３の冷却ダクト５は、図４に示すように、光学ユニット３を収納した密閉構造となっており、また、光学ユニット３を冷却するために必要なファンなどの冷却手段を備えている。この冷却ダクト５内の空間には、筐体２の下部２ｂ内の空気が混入しないようになっている。

この冷却ダクト５は、上面部に、空気流入口５ａ、第１の空気流出口５ｂ及び第２の空気流出口５ｃを備えている。空気流入口５ａは、筐体２の上部２ａ内の空気が冷却ダクト５内に流入するための開口部である。第１及び第２の空気流出口５ｂ，５ｃは、冷却ダクト５内の空気が筐体２の上部２ａに流出するための開口部である。

図５は、筐体２の上部２ａの内部構成を示す斜視図である。

筐体２の上部２ａには、図５に示すように、第１の通気ダクト７、第２の通気ダクト８、接続ダクト９、第１の連結ダクト１０及び第２の連結ダクト１１が設けられている。

第１の通気ダクト７及び第２の通気ダクト８は、左右一対をなし、筐体２の上部２ａ内と外気の給排気を行うダクトである。これら通気ダクト７，８の先端部は、筐体２の両側面部において、例えば後述する図９にもあるように、下方に向けて開口されている。

これら通気ダクト７，８は、この画像表示装置の設置床面より１０ｃｍ以上上方となる位置に設けられている。また、これら通気ダクト７，８内には、フィルタが設けられており、外気に含まれる塵挨が筐体２内に侵入することを防ぐ構造となっている。

接続ダクト９は、冷却ダクト５の上面部に設けられている空気流入口５ａに連結される。すなわち、筐体２の上部２ａ内の空気は、冷却ダクト５に設けられた冷却手段により、接続ダクト９を通って、冷却ダクト５へ空気が移動される。なお、接続ダクト９と空気流入口５ａの結合部は、外部の空気が混入できない構造となっている。

第１の連結ダクト１０及び第２の連結ダクト１１は、冷却ダクト５の第１の空気流出口５ｂ及び第２の空気流出口５ｃにそれぞれ対応して連結されている。すなわち、冷却ダクト５内の空気は、冷却ダクト５に設けられた冷却手段によって、第１の連結ダクト１０及び第２の連結ダクト１１を通って、筐体２の上部２ａヘ移動される。なお、各連結ダクト１０，１１と各空気流出口５ｂ，５ｃとの連結部は、外部の空気が混入できない構造となっている。
図６は、筐体２の上部及び下部における空気の流れを示す断面図である。
筐体２の上部２ａ内の空気は、接続ダクト９を通って、筐体２の下部２ｂ内の冷却ダクト５へ移動される。また、冷却ダクト５内の空気は、第１の連結ダクト１０及び第２の連結ダクト１１を通って、筐体２の上部２ａヘ移動される。同時に、第１の通気ダクト７を通って外気が筐体２の上部２ａ内に流入し、第２の通気ダクト８を通って上部２ａ内の空気が外部に流出する。

図７は、連結ダクト付近の空気の流れを示す正面図である。

筐体２の上部２ａ内の空気は、図７に示すように、光学ユニット３の冷却用の空気として、接続ダクト９を経て冷却ダクト５内に取り込まれる。冷却ダクト５に取り込まれた空気は、冷却ダクト５内を通過して光学ユニット３を冷却した後、取り込まれた時よりも暖かい空気となって、第１の連結ダクト１０及び第２の連結ダクト１１を経て、筐体２の上部２ａヘ戻ってくる。

このように、この画像表示装置においては、光学ユニット３の冷却のために、筐体２の上部２ａの大容量の空気が利用され、効率の良い冷却が行われる。

このような一連の空気の流れと、空気の温度上昇により、筐体２の上部２ａ内に対流が発生する。各ダクト９，１０，１１は、スクリーン１に対して平行な方向に配置されており、筐体２の上部２ａ内の対流がスクリーン１に平行な方向に生ずるようにする。したがって、この画像表示装置においては、対流によるスクリーン１の変形が生ずることがない。

図８は、通気ダクト付近の空気の流れを示す正面図である。

そして、筐体２の上部２ａ内において対流した空気は、図８に示すように、一部が各通気ダクト７，８を介して、通気口を経て、筐体２の外部に流出する。このとき、通気口及び各通気ダクト７，８からは、筐体２の外方側の外気が筐体２内に流入する。すなわち、各通気ダクト７，８及び通気口は、光学ユニット３によって加熱された空気が筐体２の上部２ａ内で循環することによって生ずる負圧箇所及び正圧箇所のそれぞれに少なくとも１箇所ずつ以上が設けることが望ましい。

なお、図７及び図８に示した熱流体解析により、この画像表示装置においては、冷却ダクト５に筐体２の外方から直接外気を取り込んだ場合に比較して、約５°Ｃ程度の温度上昇しかないことが確認された。

この画像表示装置において、筐体２の上部２ａに前述のように通気ダクト７，８を設けた場合と、通気ダクト７，８を設けずに通気口のみを設けた場合とで、通気口付近の空気の流速を比較したところ、以下のような結果になった。すなわち、第１の通気ダクト７については、通気ダクトを設けない場合の流速が０．４３ｍ／secであったのに対し、通気ダクトを設けたことにより、流速は０．２８ｍ／secになった。また、第２の通気ダクト８については、通気ダクトを設けない場合の流速が０．５０ｍ／secであったのに対し、通気ダクトを設けたことにより、流速は０．３３ｍ／secになった（これらは、いずれもフィルタを設けない場合の結果である）。

このように、この画像表示装置においては、通気口の位置及び大きさ、また、通気ダクト７，８の長さや開口径を適宜設定することにより、通気口付近の空気の流速を制御し、筐体２の上部２ａの給排気場所における空気の出入を管理することが可能である。

また、この画像表示装置においては、筐体２の上部２ａに外気が出入りする開口部が設けられていることにより、筐体２の上部２ａ内の温度変化による圧力変動が緩和され、スクリーン１の変形が抑えられる。さらに、この画像表示装置においては、筐体２の上部２ａに開口部が設けられていることにより、筐体２の上部２ａ内と外気と湿度が、均一になり、湿度の違いによるスクリーン１の変形が生ずることがない。

〔実施の形態２〕
図９は、本発明に係る画像表示装置の実施の形態２における構成を示す斜視図である。

本発明に係る画像表示装置においては、筐体２の上部２ａに設ける第１及び第２の通気ダクト７，８は、図９に示すように、この筐体２の外方側に突出させて構成してもよい。

以上、前述の第１及び第２の実施の形態によると、筐体の前面部をなすスクリーンの背面側から画像光を投射してこのスクリーンを透して前面側に向けて画像表示を行う画像表示装置において、構成を複雑化することなく、筐体内において発生する熱により空間変調素子等が加熱されることを良好に防止することができ、かつ、塵挨が装置内に進入して空間変調素子や光学素子に付着することを防止することができ、良好な表示画像が得られる画像表示装置を提供することができる。

本発明に係る画像表示装置の実施の形態１における構成を示す斜視図である。 前記画像表示装置の筐体の上部の構成を示す斜視図である。 前記画像表示装置の筐体の下部における光学ユニットの設置状態を示す斜視図である。 前記画像表示装置の光学ユニットの冷却ダクトの構成を示す斜視図である。 前記画像表示装置の筐体の上部の内部構成を示す斜視図である。 前記画像表示装置の筐体における空気の流れを示す断面図である。 前記画像表示装置の連結ダクト付近の空気の流れを示す正面図である。 前記画像表示装置の通気ダクト付近の空気の流れを示す正面図である。 本発明に係る画像表示装置の実施の形態２における構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ スクリーン
２ 筐体
３ 光学ユニット
４ ミラー
５ 冷却ダクト
５ａ 流入口
５ｂ 第１の流出口
５ｃ 第２の流出口
７ 第１の通気ダクト
８ 第２の通気ダクト
９ 接続ダクト
１０ 第１の連結ダクト
１１ 第２の連結ダクト

Claims (4)

1. 画像光を投射する光学ユニットを収納し、空気流入口および空気流出口を有する冷却ダクトと、
   前記冷却ダクトが備えられている下部筐体と、
   前記空気流入口および前記空気流出口にそれぞれ連結されているダクトを有し、前記空気流出口を経由して空気が入り込むとともに前記空気流入口を経由して空気が排出される空間を有する上部筐体と、
   前記上部筐体に備えられている通気口と、
   前記上部筐体の背面部に傾斜されて備えられており、光学ユニットより出射された画像光を反射するミラーと、
   前記ミラーにより反射された画像光が投射されるとともに、前記上部筐体の前面部をなすスクリーンと、
   を備え、
   前記ダクトは前記スクリーンの面に対して平行な方向に伸びていることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記通気口には、通気量を制御する通気ダクトが設けられており、
   前記通気ダクト内、または、前記通気ダクトの入出口には、この通気ダクトを通過する空気に含まれる塵挨を除去するフィルタが設置されていること
   を特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記通気口は、前記光学ユニットによって加熱された空気が前記上部筐体内で循環することによって生ずる負圧箇所及び正圧箇所のそれぞれに少なくとも１箇所ずつ以上が設けられていること
   を特徴とする請求項１、または、請求項２記載の画像表示装置。
4. 前記通気口は、筐体の外方側に対して、下方側、または、側方に向けて設けられているとともに、設置床面より１０ｃｍ以上上方となる位置に設けられていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の画像表示装置。

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