JP4841304B2

JP4841304B2 - 液晶プロジェクタ装置

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Publication number: JP4841304B2
Application number: JP2006128730A
Authority: JP
Inventors: 和哉南; 正昭宮本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2026-05-02
Also published as: JP2007298890A

Description

本発明は、光源からの光を光学系に導いて映像を生成し、前方のスクリーンへ拡大投射する液晶プロジェクタ装置に関するものである。

液晶プロジェクタ装置においては、３原色の映像光を生成する３つの映像生成ユニットにそれぞれ冷却風を吹きつけて、各映像生成ユニットを冷却する必要があり、従来より種々の冷却機構が提案されている(特許文献１、２参照)。

例えば、図１３に示す冷却ユニット(９)により各映像生成ユニットを冷却する液晶プロジェクタ装置が知られている。該冷却ユニット(９)においては、３つの映像生成ユニットにそれぞれ冷却風を吹き付ける３つのノズル(91)が突設されている。
図１２に示す様に、各ノズル(91)は、冷却風をノズル内に導入するための吹き込み開口(94)と、ノズル内の冷却風を映像生成ユニットに向けて吐出するための吹き出し開口(95)とを有している。

ここで、ノズル(91)の吹き込み開口(94)は、映像生成ユニット(39)の冷却に必要な冷却風を内部に取り込むことが出来る大きさに形成されている。吹き込み開口(94)が大きくなるほど、吹き込み開口(94)での空気抵抗が少なく、十分な量の冷却風を取り込みことが出来る。
又、ノズル(91)の吹き出し開口(95)は、吹き込み開口(94)と略同じ大きさに開設されており、この結果、吹き出し開口(95)は、映像生成ユニット(39)の幅よりも大きな開口幅を有することとなっている。
特開２０００−８１６６７号公報［G03B21/16］特開平８−２３４１５５号公報［G02F1/13］

ところで、高輝度の映像を投射することが可能な液晶プロジェクタ装置においては、映像の高輝度化に伴って映像生成ユニットが発熱し、温度が上昇することになる。そこで、従来の液晶プロジェクタ装置では、冷却風を発生させる冷却ファンの回転速度を上昇させることによって、映像生成ユニット(39)に吹きつけられる冷却風量を増大させ、映像生成ユニット(39)に対する冷却効果の向上を図っていた。しかしながら、冷却ファンの回転速度の上昇に伴って、冷却ファンから発生する騒音が増大する問題があった。

本発明の目的は、液晶プロジェクタ装置において、冷却風を効率良く利用し、冷却ファンの回転速度を上昇させることなく映像生成ユニットに対する冷却効果を向上させることが出来る液晶プロジェクタ装置を提供することである。

本発明に係る液晶プロジェクタ装置は、カラー映像光を生成する光学装置(３)と、該光学装置(３)を空冷するための冷却ユニット(８)と、光学装置(３)により生成されたカラー映像光をスクリーンに向けて投射する投射レンズ(20)とを具え、前記光学装置(３)は、３原色の映像光を生成すべき３つの映像生成ユニット(50)(60)(70)と、これら３つの映像生成ユニット(50)(60)(70)によって生成された３原色の映像光をカラー映像光に合成する色合成プリズム(30)とを具えている。

前記３つの映像生成ユニット(50)(60)(70)はそれぞれ、少なくとも１枚の液晶パネルを含む複数枚の矩形平板状の光学パネルを光軸上に配列して構成され、全体が直方体状を呈し、前記冷却ユニット(８)には、３つの映像生成ユニット(50)(60)(70)へ向けてそれぞれ冷却風を吐出すべき３つのノズル(81)(86)(87)が突設されている。

前記冷却ユニット（８）の３つのノズル（８１）（８６）（８７）はそれぞれ、冷却風が吹き込まれるべき吹き込み開口（８４）と、冷却風を吹き出すべき吹き出し開口（８５）とを有し、吹き込み開口（８４）から吹き出し開口（８５）に至る流路は、少なくとも各映像生成ユニットの光軸と直交する幅方向に絞られていると共に、吹き出し開口（８５）における前記幅方向の幅は、各映像生成ユニットの光軸と直交する幅と略一致しており、さらに、吹き込み開口（８４）から吹き出し開口（８５）に至る流路には、映像生成ユニットの光軸と直交する幅方向に方向調整板（８８）が設けられ、方向調整板（８８）により、吹き出し開口（８５）から映像生成ユニットに向けて吐出される冷却風の風向は液晶パネル以外の矩形平板状の光学パネルのそれぞれに対して均一に吹きつけられるように調整されている。

上記本発明に係る投射型映像表示装置において、各ノズル(81)の吹き出し開口(85)は吹き込み開口(84)よりも狭いので、各ノズル(81)の吹き込み開口(84)から各ノズル(81)内部に導入された冷却風は、吹き出し開口(85)で集中することにより風速を増して冷却能力が向上し、吹き出し開口(85)から吐出された冷却風の略全部が各映像生成ユニットに吹きつけられる。
従って、光学装置(３)の冷却すべき部分に吹きつけられる冷却風の量と風速の増大によって、光学装置(３)に対する冷却効果を向上させることが出来る。

具体的構成において、前記冷却ユニット(８)は、１或いは複数の冷却ファンと、該冷却ファンから吐出される空気が供給されるハウジング(80)とを具え、該ハウジング(80)の表面に前記３つのノズル(81)(86)(87)が突設されると共に、該ハウジング(80)の内部に、前記冷却ファンから各ノズルに至る流路が形成されている。

又、具体的構成において、前記冷却ユニット(８)の３つのノズル(81)(86)(87)はそれぞれ、各ノズルが冷却すべき映像生成ユニットの光軸と直交し且つ互いに平行な２つの第１側壁部(82)(82)と、各ノズルが冷却すべき映像生成ユニットの光軸と平行であって且つ互いに非平行な２つの第２側壁部(83)(83)とを有し、前記第１側壁部(82)(82)の間隔が各映像生成ユニットの光軸方向の長さ寸法と略一致し、前記第２側壁部(83)(83)によって前記流路が絞られている。

該具体的構成によれば、各映像生成ユニットを構成する複数の偏光板を均一に冷却することが出来る。

又、他の具体的構成において、各光映像生成ユニット（５０）（６０）（７０）を構成する偏光板は、透明基板と、該透明基板上に形成された光学膜とから構成されており、各ノズルの吹き出し開口（８５）は矩形を呈し、各ノズルが冷却すべき映像生成ユニットの光軸と直交する方向の幅が前記透明基板の同一方向の幅よりも小さく、且つ前記光学膜の同一方向の幅以上の大きさを有している。

該具体的構成によれば、偏光板の冷却すべき光学膜にのみ冷却風を集中させて冷却することが出来る。

更に具体的な構成において、各ノズル吹き込み開口(84)に対する吹き出し開口(85)の面積比は、約０.７である。

該具体的構成においては、各ノズルの第２側壁部(83)(83)の傾斜角度が樹脂成型時の抜き勾配よりも大きなものとなる。

本発明に係る液晶プロジェクタ装置によれば、冷却風を効率良く利用し、冷却ファンの回転速度を上昇させることなく映像生成ユニットに対する冷却効果を向上させることが出来る。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る液晶プロジェクタ装置は、図１に示す如く下半ケース(11)及び上半ケース(12)からなる扁平なケーシング(１)を具え、該ケーシング(１)の前面パネル(13)には、投射窓(14)が開設されると共に、図２に示す如く、後面パネル(17)には、内蔵のランプユニットから排出される温風の排気孔(15)が開設されている。ケーシング(１)の内部には、図３に示す如く、映像光を生成するための光学ユニット(２)と、光学ユニット(２)の光源となるランプユニット(４)とを具えている。

光学ユニット
図４に示す如く、光学ユニット(２)において、ランプユニット(４)から第１フィールドミラー(21)に入射した白色光は、第１フィールドミラー(21)により反射されて第１ダイクロイックミラー(22)に入射する。第１ダイクロイックミラー(22)では、赤色光と緑色光が反射され、青色光のみが第１ダイクロイックミラーミラー(22)を通過する。第１ダイクロイックミラー(22)を通過した青色光は、第２フィールドミラー(23)に入射し、第２フィールドミラー(23)により反射されて光学装置(３)へ入射する。

又、第１ダイクロイックミラー(22)により反射された赤色光と緑色光は、第２ダイクロイックミラー(27)へ入射する。第２ダイクロイックミラー(27)では緑色光が反射され、第２ダイクロイックミラー(27)により反射された緑色光は、光学装置(３)へ入射する。

又、第２ダイクロイックミラー(27)に入射した赤色光は、第２ダイクロイックミラー(27)を通過し、第３フィールドミラー(26)及び第４フィールドミラー(25)に反射されて光学装置(３)へ入射する。

光学装置
図５に示す様に、光学装置(３)は、色合成プリズム(30)と、色合成プリズム(30)の周囲に配置された赤色映像生成ユニット(50)、緑色映像生成ユニット(60)及び青色映像生成ユニット(70)とを具えている。

赤色映像生成ユニット(50)、緑色映像生成ユニット(60)及び青色映像生成ユニット(70)では、それぞれ、色合成プリズム(30)側から、出射側偏光板(51)(61)(71)、プリ偏光板(52)(62)(72)、液晶パネル(53)(63)(73)、光学補償板(54)(64)(74)、及び入射側偏光板(55)(65)(75)が順次重ねられて配置されている。

又、赤色映像生成ユニット(50)、緑色映像生成ユニット(60)及び青色映像生成ユニット(70)では、それぞれ、出射側偏光板(51)(61)(71)、プリ偏光板(52)(62)(72)、光学補償板(54)(64)(74)及び入射側偏光板(55)(65)(75)が、透明基板と、該透明基板上に形成された光学膜により構成されており、透明基板のみから構成された外周部分が枠体により挟持され、光学膜が形成された部分は、枠体から露出している。

光学装置(３)に入射した青色光は、青色映像生成ユニット(70)の入射側偏光板(75)、光学補償板(74)、液晶パネル(73)、プリ偏光板(72)、及び出射側偏光板(71)を透過して、青色映像光となり、色合成プリズム(30)に導かれる。

又、光学装置(３)に入射した緑色光は、緑色映像生成ユニット(60)の入射側偏光板(65)、光学補償板(64)、液晶パネル(63)、プリ偏光板(62)、及び出射側偏光板(61)を透過して、緑色映像光となり、色合成プリズム(30)に導かれる。

又、光学装置(３)に入射した赤色光は、赤色映像生成ユニット(50)の入射側偏光板(55)、光学補償板(54)、液晶パネル(53)、プリ偏光板(52)、及び出射側偏光板(51)を透過して、赤色映像光となり、色合成プリズム(30)に導かれる。

色合成プリズム(30)に導かれた３色の映像光は、色合成プリズム(30)により合成され、これによって得られるカラー映像光が、投射レンズ(20)を経て前方のスクリーンへ拡大投射される。

冷却ユニット
図６に示す光学装置(３)を冷却するための冷却ユニット(８)は、図１に示すケーシング(１)の下半ケース(11)側に収容されており、前記光学ユニットの下方に位置している。又、図６に示す様に、冷却ユニット(８)は、合成樹脂製の扁平なハウジング(80)を具えており、該ハウジング(80)には、ハウジング(80)内へ向けて、２台の冷却ファン(96)(97)が取り付けられている。

ハウジング(80)の上面は、平面状に形成されており、該上面からは、赤色映像生成ユニット(50)の冷却に用いられる赤色用ノズル(81)、緑色映像生成ユニット(60)の冷却に用いられる緑色用ノズル(86)及び青色映像生成ユニット(70)の冷却に用いられる青色用ノズル(87)が突出している。

赤色用ノズル(81)、緑色用ノズル(86)及び青色用ノズル(87)の構造は何れも同じであるので、赤色用ノズル(81)の構造のみを説明する。
図７及び図８に示す様に、赤色用ノズル(81)は、両端に開口を有する角錐台形の筒状に形成されており、各ノズル(81)の内部は、各ノズル(81)の一方の開口からハウジング(80)の内部に連結されている。

赤色用ノズル(81)の一方の開口は、前記冷却ファン(96)(97)により発生した冷却風を赤色用ノズル(81)内に導入するための吹き込み開口(84)となり、赤色用ノズル(81)の他方の開口は、赤色用ノズル(81)内の冷却風を前記光学装置(３)に向けて吐出する吹き出し開口(85)となる。

又、赤色用ノズル(81)の側壁は、互いに対向する一対の第１側壁部(82)(82)と、互いに対向する一対の第２側壁部(83)(83)とから構成されている。各第１側壁部(82)と各第２側壁部(83)とは、それぞれ平板状に形成されており、一対の第１側壁部(82)(82)と一対の第２側壁部(83)(83)とは、互いに略直交している。

赤色用ノズル(81)の一対の第１側壁部(82)(82)は、ハウジング(80)の上面から垂直に突出しており、一対の第１側壁部(82)(82)の間隔は、赤色用ノズル(81)の吹き込み開口(84)から吹き出し開口(85)まで一定である。

一方、赤色用ノズル(81)の一対の第２側壁部(83)(83)は、ハウジング(80)の上面の垂線方向から傾斜して突出しており、一対の第２側壁部(83)(83)の間隔は、赤色用ノズル(81)の吹き込み開口(84)から吹き出し開口(85)に向けて狭くなっている。従って、吹き出し開口(85)は、吹き込み開口(84)に比べて小さく形成されている。

又、赤色用ノズル(81)の内側には、冷却風の吐出方向を調整するための方向調整板(88)が設けられている。該方向調整板(88)は、吹き込み開口(84)と吹き出し開口(85)の間で、一対の第２側壁部(83)(83)間を連結しており、吹き出し開口(85)側で厚さ寸法が増大する様に分裂したＹ字状を呈している。

尚、赤色用ノズル(81)の様な筒状の樹脂成型体の製造工程では、通常、金型から成型体を取り出すための抜き勾配を考慮して、金型の開口面は該金型の底部面よりも大きく形成される。結果として、一般的な筒状の成型体であっても、一端側の面積が他端側の面積よりも大きく形成され、従って、一端側の開口が、他端側の開口よりも大きくなることがある。

しかしながら、金型から成型体を取り出すために必要とされる成型体の一端側と他端側との面積差は、赤色用ノズル(81)の吹き込み開口(84)と吹き出し開口(85)との面積差に比べて微小である。具体的には、赤色用ノズル(81)の吹き込み開口(84)に対する吹き出し開口(85)の面積比は、約０.７である。

図９に示す様に、冷却ユニット(８)の赤色用ノズル(81)、緑色用ノズル(86)及び青色用ノズル(87)の吹き出し開口は、それぞれ、光学装置(３)の赤色映像生成ユニット(50)、緑色映像生成ユニット(60)、青色映像生成ユニット(70)に向けて配置されている。

図１０及び図１１に示す様に、赤色映像生成ユニット(50)に向けて冷却風を吐出する赤色用ノズル(81)の吹き込み開口(84)では、一対の第１側壁部(82)(82)間の寸法が、赤色映像生成ユニット(50)の光軸方向の両端部間の寸法に略等しく、一対の第２側壁部(83)(83)間寸法が、赤色映像生成ユニット(50)の光軸方向に直交する方向の両端部間の寸法よりも大きく形成されている。

図１０に示す様に、赤色用ノズル(81)の吹き出し開口(85)では、一対の第１側壁部(82)(82)間の間隔が、赤色映像生成ユニット(50)の光軸方向の両端部間の寸法に略等しく、赤色映像生成ユニット(50)を構成する出射側偏光板(51)、プリ偏光板(52)、液晶パネル(53)、光学補償板(54)、及び入射側偏光板(55)のうち、赤色映像生成ユニット(50)の光軸方向の両側に配置された入射側偏光板(55)と出射側偏光板(51)とを挟んで、一対の第１側壁部(82)(82)が配置されている。

図１１に示す様に、赤色映像生成ユニット(50)を構成する出射側偏光板(51)、プリ偏光板(52)、液晶パネル(53)、光学補償板(54)、及び入射側偏光板(55)の幅方向は、赤色映像生成ユニット(50)の光軸方向及び赤色用ノズル(81)の突出方向と直交する方向と平行に配置されている。

前述の様に、赤色映像生成ユニット(50)を構成する出射側偏光板(51)、プリ偏光板(52)、光学補償板(54)及び入射側偏光板(55)はそれぞれ、透明基板と、該透明基板上に形成された光学膜とから構成されており、透明基板の幅方向の両側には、冷却すべき光学膜が存在しない。図１１中では、光学膜が形成された部分をハッチング領域として示している。

赤色用ノズル(81)の吹き出し開口(85)では、一対の第２側壁部(83)の間隔が、赤色映像生成ユニット(50)を構成する出射側偏光板(51)、プリ偏光板(52)、光学補償板(54)、及び入射側偏光板(55)の各透明基板の幅方向寸法よりも小さく、各光学膜の幅方向寸法に略等しく形成されている。そして、赤色用ノズル(81)の吹き出し開口(85)では、一対の第２側壁部(83)(83)が、赤色映像生成ユニット(50)を構成する出射側偏光板(51)、プリ偏光板(52)、光学補償板(54)、及び入射側偏光板(55)のそれぞれを構成する光学膜の幅方向の両側に配置されている。

赤色用ノズル(81)の吹き込み開口(84)から吹き出し開口(85)に向けて流れる冷却風は、一対の第２側壁部(83)(83)間の中央に集中すると共に、吹き込み開口(84)に導入された直後に比べて風速が増大して冷却能力が向上している。

そして、赤色用ノズル(81)の吹き出し開口(85)から赤色映像生成ユニット(50)に向けて吐出された冷却風は、赤色映像生成ユニット(50)を構成する出射側偏光板(51)、プリ偏光板(52)、液晶パネル(53)、光学補償板(54)、及び入射側偏光板(55)のそれぞれについて、吹き出し開口(85)の一対の第２側壁部(83)(83)間から冷却すべき光学膜の部分に集中的に吹きつけられることとなる。

一方、図１０に示す様に、赤色用ノズル(81)の一対の第１側壁部(82)(82)間の間隔は、吹き込み開口(84)から吹き出し開口(85)まで一定である。従って、一対の第１側壁部(82)(82)間では、吹き込み開口(84)から吹き出し開口(85)へ向けて冷却風は集中することなく均一に流れる。

そして、赤色用ノズルの吹き出し開口(85)から赤色映像生成ユニット(50)に向けて吐出される冷却風は、方向調整板(88)により風向が調整され、赤色映像生成ユニット(50)を構成する出射側偏光板(51)、プリ偏光板(52)、光学補償板(54)、及び入射側偏光板(55)のそれぞれに均一に吹きつけられ、これらを均一に冷却する。

緑色映像生成ユニット(60)に向けて冷却風を吐出するノズル(86)と青色映像生成ユニット(70)に向けて冷却風を吐出するノズル(87)についても、赤色用ノズル(81)と同様に配置され、緑色映像生成ユニット(60)と青色映像生成ユニット(70)は、赤色映像生成ユニット(50)と同様に冷却される。

上記の如き本願発明の液晶プロジェクタ装置では、光学装置(３)を冷却するための冷却ユニットにおいて、冷却風を効率良く利用して各映像生成ユニットに対する冷却効果を向上させることが出来るので、冷却ファン(96)(97)の回転速度を上昇させる必要がなく、従って、冷却ファン(96)(97)の回転速度の上昇による騒音の増大を招くことがない。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、各映像生成ユニットの光学膜を均一に冷却出来る範囲において、ノズル(81)を構成する一対の第２側壁部(83)(83)のうち、一方のみを傾斜させてもよい。

本発明に係る液晶プロジェクタ装置の全体斜視図である。図１に示す液晶プロジェクタ装置の背面図である。該液晶プロジェクタに装備されているランプユニット及び光学装置の配置を示す平面図である。該液晶プロジェクタに装備されているランプユニット及び光学装置の構成を示す平面図である。光学装置の平面図である。冷却ユニットの平面図である。冷却ユニットの正面図である。冷却ユニットの側面図である。光学装置と冷却ユニットの平面図である。ノズル内の冷却風の流れを示す正面図である。ノズル内の冷却風の流れを示す側面図である。従来の液晶プロジェクタ装置におけるノズル内の冷却風の流れを示す側面図である。従来の液晶プロジェクタ装置の冷却ユニットの平面図である。

符号の説明

(３) 光学装置
(30) 色合成プリズム
(50) 赤色映像生成ユニット
(51) 出射側偏光板
(52) プリ偏光板
(53) 液晶パネル
(54) 光学補償板
(55) 入射側偏光板
(60) 緑色映像生成ユニット
(70) 青色映像生成ユニット
(８) 冷却ユニット
(80) ハウジング
(81) 赤色用ノズル
(82) 第１側壁部
(83) 第２側壁部
(84) 吹き込み開口
(85) 吹き出し開口
(86) 緑色用ノズル
(87) 青色用ノズル

Claims

カラー映像光を生成する光学装置と、該光学装置を空冷するための冷却ユニットと、光学装置により生成されたカラー映像光をスクリーンに向けて投射する投射レンズとを具え、前記光学装置は、３原色の映像光を生成すべき３つの映像生成ユニットと、これら３つの映像生成ユニットによって生成された３原色の映像光をカラー映像光に合成する色合成プリズムとを具え、前記３つの映像生成ユニットはそれぞれ、少なくとも１枚の液晶パネルを含む複数枚の矩形平板状の光学パネルを光軸上に配列して構成され、全体が直方体状を呈しており、前記冷却ユニットには、３つの映像生成ユニットへ向けてそれぞれ冷却風を吐出すべき３つのノズルが突設されている液晶プロジェクタ装置において、
前記冷却ユニットの３つのノズルはそれぞれ、冷却風が吹き込まれるべき吹き込み開口と、冷却風を吹き出すべき吹き出し開口とを有し、吹き込み開口から吹き出し開口に至る流路は、少なくとも各映像生成ユニットの光軸と直交する幅方向に絞られていると共に、吹き出し開口における前記幅方向の幅は、各映像生成ユニットの光軸と直交する幅と略一致しており、さらに、吹き込み開口から吹き出し開口に至る流路には、映像生成ユニットの光軸と直交する幅方向に方向調整板が設けられ、方向調整板により、吹き出し開口から映像生成ユニットに向けて吐出される冷却風の風向は液晶パネル以外の矩形平板状の光学パネルのそれぞれに対して均一に吹きつけられるように調整されていることを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
前記冷却ユニットは、１或いは複数の冷却ファンと、該冷却ファンから吐出される空気が供給されるハウジングとを具え、該ハウジングの表面に前記３つのノズルが突設されると共に、該ハウジングの内部に、前記冷却ファンから各ノズルに至る流路が形成されている請求項１に記載の液晶プロジェクタ装置。
前記冷却ユニットの３つのノズルはそれぞれ、各ノズルが冷却すべき映像生成ユニットの光軸と直交し且つ互いに平行な２つの第１側壁部と、各ノズルが冷却すべき映像生成ユニットの光軸と平行であって且つ互いに非平行な２つの第２側壁部とを有し、前記第１側壁部の間隔が各映像生成ユニットの光軸方向の長さ寸法と略一致し、前記２つの第２側壁部によって前記流路が絞られている請求項１又は請求項２に記載の液晶プロジェクタ装置。
各光映像生成ユニットを構成する偏光板は、透明基板と、該透明基板上に形成された光学膜とから構成されており、各ノズルの吹き出し開口は矩形を呈し、各ノズルが冷却すべき映像生成ユニットの光軸と直交する方向の幅が前記透明基板の同一方向の幅よりも小さく、且つ前記光学膜の同一方向の幅以上の大きさを有している請求項１乃至請求項３の何れかに記載の液晶プロジェクタ装置。
各ノズル吹き込み開口に対する吹き出し開口の面積比は、約０.７である請求項１乃至請求項４の何れかに記載の液晶プロジェクタ装置。