JP4947335B2 - 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。

近年、プロジェクタは装置全体の小型化と高集積化が進んでいる。また、プロジェクタの内部に設置される光源などが大きな熱源となっているため、この熱源を冷却する必要があり、その冷却性能の向上が大きな課題となっている。

そして、プロジェクタを小型化すると排気口も小さくなり、排気抵抗が増加して、冷却効率の低下するという問題が生じていた。
また、プロジェクタを小型化すると、内部空間が小さくなるため熱源と排気口の距離が近くなる。そうすると高温の排気が拡散されずに直接に排気口から排気されることとなり、排気の一部が高温になってしまうという問題が生じる。

更に、プロジェクタを小型化すると、内部空間の排気用空間が小さくなるため、冷却性能の向上のために冷却風量を増やすには風速を上げることが必要となる。そうすると騒音が発生してしまうという問題が生じる。
従って、プロジェクタの更なる小型化には排気口を大きくして冷却性能を向上させる必要がある。また、排気温度を所定温度以下にすること、そして騒音を許容値以下とすること、という条件もプロジェクタの小型化の支障となっている。

従来、冷却性能を向上させるプロジェクタとしては、特許文献１に記載のプロジェクタのように、プロジェクタの下面にファンを設け、前方脚部を伸長させてプロジェクタ本体の前方を持ち上げて傾斜させることによりプロジェクタ本体の下方に生じる隙間に排気させる構造とし、大きな排気口を下面に設けて排気効率を上げるプロジェクタが提案されている。

このプロジェクタによれば、冷却性能は向上する。しかしこのプロジェクタは高温部を冷却した冷却風が直接排気されることとなり、高温排気の問題は解決されていない。
また、特許文献２に記載のプロジェクタのように、高温熱源である光源装置の冷却経路を別個に設けて、他の熱源のための冷却風とは別の経路により排気する構造とし、光源の冷却を効率よく行うことを可能とし、以ってプロジェクタの小型化を可能とするプロジェクタがある（例えば特許文献２）。しかしこのプロジェクタも、特許文献１に記載のプロジェクタと同様に、高温部を冷却して高温となった冷却風が直接排気されるものであり、高温排気の問題は解決されていない。
特開２００５−０８４０７９号公報 特開２００５−０３１５４９号公報

そこで本発明は、プロジェクタの排気口を大きくすると共に、冷却ファンから発生する騒音を小さくし、且つ、排気温度を所定温度以下とすることを可能とし、冷却性能を向上させることにより、以ってプロジェクタの小型化を可能とすることを課題とする。

上記課題を解決するための手段は、内部に光源装置や送風ファン、制御手段や光源側光学系及び表示素子や投影側光学系を収納し、光源装置の冷却風を少なくとも下ケースに排出する上ケースと、少なくとも底面板および左右の側壁と排気口を備えた前板を有する下ケースとを有し、上ケースを下ケースに対して回動可能とし、下ケースの底面板、左右の側壁及び前板と上ケースの底板とにより緩衝領域としての空間が形成され、上ケースの底面に、光源装置の冷却風を前記空間に向けて排出する通風口が備えられているプロジェクタとするものである。

本発明は、プロジェクタ本体の下部に排気を一旦滞留させるための緩衝領域を下ケースと上ケースとの間に形成することにより、排気温度を所定温度以下とすることができ、これによりプロジェクタの冷却性能を向上できる。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の構成からなるプロジェクタである。
内部に光源装置81や送風ファン151,152、制御手段や光源側光学系、投影側光学系および表示素子75を収納し、光源装置81の冷却風を排出する通風口20を底板16に有する上ケースと、少なくとも底面板18および左右の側壁31,32と排気口138を備えた前板17を有する下ケースを有し、上ケースを下ケースに回動可能に組み立てたプロジェクタ10である。

そして、光源装置81を上ケース内で区割するとともに、光源装置81に冷却風を送る光源用送風ファン151を有し、また、光源用送風ファン151と共に光源以外の熱源を冷却する送風ファン152とを有する。
更に、通風口20は、底板16の後端近傍に設けられ、通風口20には、変形可能な風向ガイド21を有し、底面板18の上面に放熱板19を設けたプロジェクタ10とするものである。

本発明にかか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、正面板11、上面板12、背面板13、右側板14、左側板15、及び、図示していない底板16による上ケースと、図２乃至図４に示すように、前板17と底面板18、及び、左右の側壁31,32による下ケースとから構成される本体ケースを有し、上ケースの正面板11の側方には投影口を覆うレンズカバー22と、主排気口137を有するものである。

又、上面板12には、電源のオン又はオフを操作する電源キー41、電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ42、自動画質調整キー45や手動画質調整キー46、更に、光源装置が点灯していることを表示するランプインジケータ43や光源装置などが過熱したときに報知する過熱インジケータ44などのキー及びインジケータを有し、又、開閉蓋23を設けてこの内部には当該プロジェクタ10の詳細な調整設定を行うための各種調整キーやメモリカードを着脱可能とするカードスロットなどを有しており、内部にスピーカを配置して音声を拡声させるスピーカ穴29も有している。

そして、背面板13には、図示しない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、電源コンセントやリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を有し、左側板にはズームリングやフォーカスリングの一部を露出させているものである。

そして、表示素子75は、表示エンコーダからビデオ信号が入力される表示駆動部により、送られてくる画像信号に対応して適宜のフレームレートで駆動されるものであり、図２に示したように、光源装置81からの光を、光源側レンズ群95などの光源側光学系を介して表示素子75に入射することにより表示素子75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100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100は、レンズモータによりズーム調整やフォーカス調整をされるものである。

そして、このプロジェクタ10の光学系は、防爆ガラス87で前面を覆ったリフレクタ85の内部に超高圧水銀ランプ83を設けた光源装置81と、光源装置81から射出された光を表示素子75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75と、表示素子75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系レンズ群100で構成するものである。

また、光源側光学系は、光源装置81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92により回転されるカラーホイール91と、カラーホイール91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93と、導光ロッド93から射出された光を表示素子75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95及び光源側レンズ群95を透過した光を表示素子75に所定の角度で照射するミラー97と、表示素子75の前面に配置する中継レンズ99などで形成している。

さらに、投影系レンズ群100としては、固定鏡筒101に内蔵する固定レンズ群103と可動鏡筒105に内蔵する可動レンズ群107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、レンズモータによりズームやフォーカスが調整される他、ズームリング47やフォーカスリング48によっても調整可能としているものである。

そして、このプロジェクタ10は、隔壁により複数の空気流通流路を形成するものであり、また、図３に示すように、本体ケースを上ケースと下ケースとで構成しているものである。

この上ケースは、その内部に下ケースを収納可能な大きさとし、また上ケースを下ケースに対して回動させるため、上ケースの底板16の後瑞と下ケースの底板16の後瑞とを回動可能に接合している。これにより、プロジェクタ10を使用する際に、上ケースを回動、傾斜させて下ケースにより支持し、投影側光学系をスクリーンに向けて設置することができる。

また、下ケースは、正面板17と底面板18、右側壁31及び左側壁32と、上ケースの底板16とに囲まれる空間を形成するようにしている。そして、後述のように上ケースの底板16には通風口20を形成し、光源装置81を冷却した排気風を、上ケースから通風口20を通じて下ケースの空間へ流し込めるようにして、下ケース内の空間を排気風の緩衝領域とするものである。

一方、上ケースの内部空間は、図２に示したように、光源装置81を有する第１流路121、ランプ電源回路基板111や制御回路基板113を有する第２流路122、光源側レンズ群95を有する第３流路123、投影系レンズ群100や表示素子75などを有する第４流路124に、その熱源毎に区切っている。

この第１流路121は、底板16から上面板12までの高さの第１隔壁141と、これと同様の高さの第２隔壁142とで囲まれる領域とし、この領域には光源装置81を設けるものである。この流路の形成により、最も大きな熱源である光源装置81を他の部品と区切ることができる。

そして、この光源装置81を設けた位置に対応する底板16には、通風口20を設け、上ケースの第１流路121と下ケースによる空間である緩衝領域とを連続させている。
また、第１隔壁141は、図４に示すように、L字に形成しており、その内の正面板11に平行な部分は、上面板12から前面板に向かって環状に湾曲させた後、底板16に達するように平板に形成して、風向ガイド21を形成している。

従って、送風ファン151により外気を第１流路121に吸入すると、冷却風が第１流路121を流れて光源装置81を冷却して高温となり、通風口20を通って下ケースの緩衝領域に流れ込む。そしてこの高温となった冷却風が、広い空間である緩衝領域を流れることにより速度を落し、緩やかに流れるために高温の冷却風を冷やすことができ、低温の排気風を下ケースの正面板17に設けられた排気口137から排気することができる。

また、下ケースの前面に設けられた排気口138は、上ケースの前面に排気口137を設けた場合よりも大きくすることができるため、排気抵抗を小さくすることができ、排気効率を向上させ、プロジェクタ10の冷却性能を向上させることができる。

また、下ケースの底面板18の内側に放熱板19を設置することにより、通風口20から下ケースの内部に排出される高温排熱風の熱を拡散させることができる。
なお、この放熱板19は、上ケースの底板16の下面に設置しても良い。

このように、前板17と底面板18及び右側壁31と左側壁32により内部に空間を形成する下ケースを設置して緩衝領域を設けることにより、プロジェクタ10から外部に排出される排気の一部が高温となることを防ぐことができ、プロジェクタ10を小型化しても、熱源と排気口の距離が近くなることによって排気の一部が高温となるという問題を解決することができる。

従って、熱源と排気口の距離を気にすることなくプロジェクタの設計をすることができ、以ってプロジェクタの小型化を可能とすることができる。
また、下ケースに緩衝領域を設けることにより、冷却風が、一旦、緩衝領域を介することで、騒音を低減することもできる。

以上が第１流路121についての説明であり、次に第２流路から第４流路について説明する。
第２流路122は、図２に示したように、第１隔壁141と右側板14とで囲まれる領域であり、この領域にはランプ電源回路基板111と制御回路基板113とを設けている。従って、この流路の形成により、熱源である回路基板を他の部品と区切ることができる。

更に、第３流路123は、第２隔壁142と第３隔壁143とで囲まれる領域であり、この領域には表示素子75の放熱板115やカラーホイール91などの光源側光学系などを設けている。
これにより、光源装置81の直近に配置され、リフレクタ85などにより微小範囲に集光された光の特定波長のみを透過させるため、過熱され易く、熱破損を生じやすいカラーホイール91や表示素子75を充分に冷却することが可能となる。

また第４流路124は、第３隔壁143と左側板15とで囲まれる領域であり、この領域には表示素子75や投影系側光学系とが備えられる。
これにより、ほとんど熱を発しない投影側光学系などを、他の熱源と分離することができる。

また他の実施の例として、図５に示すように、前記実施例における第１隔壁141を取り除いて、第２流路122を第１流路121と対向させるようにして、第１流路121を拡張したものがある。

この場合、図６に示すように、吸気口132を本体ケースの右側板14に設け、この吸気口132から吸入された外気が前後に分かれるようにするために、図５に示したように、送風ファン151を正面板11の排気口137の付近に設けると共に、送風ファン151を光源装置81の付近に設け、互いに対向し且つ反対方向に送風を可能とするように設置している。

そして、第１流路121において、底板16の背面板13付近に通風口20を設け、また、図７に示すように、その断面形状が半環とされる湾曲板体である風向ガイド21を、上面板12から背面に向かい、通風口20を通って下ケースの底面板18に到達するように設けているものである。この風向ガイドは変形可能とし、これにより、上ケースを下ケースに収納する際に、風向ガイドが邪魔になることを防いでいる。

従って、これらの送風ファン151,152を回転させることにより、吸気口132から外気をプロジェクタ10内部に吸入し、ランプ電源回路基板111と制御回路基板113とを冷却した冷却風は２つに分け、一方は正面板11の排気口137から排気し、他方は光源装置81の方へ流して光源装置81を冷却し、この冷却風は風向ガイド21により導いて通気孔20を通して下ケースの緩衝領域に流すものである。

このように、光源装置81を冷却して高温となった冷却風が、広い空間である緩衝領域を流れることで速度を落すことができ、また、通風口20が背面板13付近に設けられることで、冷却風が、下ケースの緩衝領域の、背面板13付近から正面板17までの長い区間を通ることとなり、したがって冷却風の滞留時間も長くすることができる。

そのため、より一層冷却風の温度を低下させて下ケースの正面板17に設けられた排気口138から排気することができる。
また、下ケースに設けられた排気口138は、上ケースに排気口137を設けた場合と比して大きいものである。そのため、排気抵抗を小さくすることができ、排気効率が向上し、プロジェクタの冷却性能を向上させることができる。

また、下ケースの底面板18の内側に放熱板19を設置することで、緩衝領域における冷却風の熱拡散を促進することができる。
なお、この放熱板19は、上ケースの底板16の下面に設置しても良い。

これにより、排気の一部が高温となることを防ぐことができ、プロジェクタを小型化しても、熱源と排気口の距離が近くなることにより排気の一部が高温となるという問題を解決することができる。したがって、熱源と排気口の距離を気にすることなくプロジェクタの設計をすることができ、以ってプロジェクタの小型化を可能とすることができる。

また、下ケースに緩衝領域を設けることにより、冷却風が一旦緩衝領域を介して排気されることで、騒音を消音することができる。
また、他の実施の例として、図８に示すように、プロジェクタ10の中心にブロワーを設置し、背面板13や左側板15、右側板14に吸入口を形成することもある。そして、このプロジェクタ10では、光源装置81を投影系レンズ群100の光軸に平行に設置しているものである。

この場合、図９に示すように、下ケースの右側壁31や左側壁32及び前板17を上ケースの右側板14や左側板15及び正面板11の外側に形成して上ケースを下ケースに回動可能に収納するものとしている。

そして、底板16の正面板11付近に通気孔20を設け、また、正面板11から背面方向に向かって弧を描くように曲げられる板体であって、通気孔20を通って下ケースの緩衝領域の中程に至るまでに形成される板体を、風向ガイド21として設置している。この風向ガイド21は変形可能とし、これにより、上ケースを下ケースに収納する際に、風向ガイドが邪魔になることを防止している。

従って、このプロジェクタ10において、送風ファンであるブロワーを稼働させると、背面板13や右側板14及び左側板15の吸気口から外気を吸入して、図８に示すように、光源装置81以外の各部品を冷却し、ブロワーの吹出口から冷却風をプロジェクタ10内部の光源装置81に吹き付ける。このように、送風ファンとしたブロワーによる冷却風が光源装置81に直接吹き付けられるため、大きな熱源である光源装置81をより一層効果的に冷却することができる。

そして、図１０に示すように、光源装置81を冷却した後の冷却風は、高温となって風向ガイド21により導かれて底板16の前端近くから下ケース内へ送られ、且つ、下ケースの背面方向に向かって風向ガイド21により通気孔20から緩衝領域に流れ込み、その後向きを反転して下ケースの前板17に設けた排気口138から排出されることになる。

従って、光源装置81を冷却した後の高温の冷却風が、広い空間である緩衝領域を流れることで速度を落すことができ、一旦後方に向かった後、前方に向かって排出されるため、長い経路を流れ、また、広い空間を通って多数の排気口138から緩やかに排出され、温度を低下させた排気風を下ケースの前板17に設けた排気口138から排気することができる。

このように、光源装置81を直接冷却することによる高温排気を、下ケースにより形成した緩衝領域を通過させることにより、排気温度を下げてから排気することができる。
そして、光源装置81を直接冷却する構造としても、排気が高温となることがなく、又、騒音を低減させることのできるプロジェクタ10を提供することができる。

また、本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、前述した携帯で実行される機能は可能な限り適宜組合せて実施しても良い。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。

本発明にかかるプロジェクタの外観を示す斜視図。 本発明にかかるプロジェクタの内部構造を示す水平断面図。 本発明にかかるプロジェクタの使用状態を示す斜視図。 本発明にかかるプロジェクタの内部構造を示す垂直断面図。 本発明にかかるプロジェクタの第２の例の内部構造を示す水平断面図。 本発明にかかるプロジェクタの第２の例の外観を示す斜視図。 本発明にかかるプロジェクタの第２の例の内部構造を示す垂直断面図。 本発明にかかるプロジェクタの第３の例の内部構造を示す水平断面図。 本発明にかかるプロジェクタの第３の例の外観を示す斜視図。 本発明にかかるプロジェクタの第３の例の内部構造を示す垂直断面図。

符号の説明

１０ プロジェクタ
１１ 正面板 １２ 上面板
１３ 背面板 １４ 右側板
１５ 左側板 １６ 底板
１７ 前板 １８ 底面板
１９ 放熱板 ２０ 通風口
２１ 風向ガイド
２２ レンズカバー ２３ 開閉蓋
２９ スピーカ穴
３１ 右側壁 ３２ 左側壁
４１ 電源キー
４２ パワーインジケータ ４３ ランプインジケータ
４４ 過熱インジケータ ４５ 自動画質調整キー
４６ 手動画質調整キー ４７ ズームリング
４８ フォーカスリング
７５ 表示素子 ８１ 光源装置
８３ 超高圧水銀ランプ ８５ リフレクタ
８７ 防爆ガラス ９１ カラーホイール
９２ ホイールモータ ９３ 導光ロッド
９５ 光源側レンズ群 ９７ ミラー
９９ 中継レンズ １００ 投影系レンズ群
１０１ 固定鏡筒 １０３ 固定レンズ群
１０５ 可動鏡筒 １０７ 可動レンズ群
１１１ ランプ電源回路基板 １１３ 制御回路基板
１１５ 表示素子放熱板
１２１ 第１流路 １２２ 第２流路
１２３ 第３流路 １２４ 第４流路
１３２ 吸気口
１３７ 排気口 １３８ 排気口
１４１ 第１隔壁 １４２ 第２隔壁
１４３ 第３隔壁
１５１、１５２ 送風ファン

Claims (9)

1. 内部に光源装置や送風ファン及び制御手段や表示素子を含む光学系を収納し、前記光源装置の冷却風を少なくとも下ケースへ排出する上ケースと、
   少なくとも底面板および左右の側壁と排気口を備えた前板とを有する前記下ケースとを有し、
   前記上ケースを前記下ケースに回動可能に接合し、
   前記下ケースの底面板、前記左右の側壁及び前記前板と前記上ケースの底板とにより緩衝領域としての空間が形成され、
   前記上ケースの底面に、前記光源装置の冷却風を前記空間に向けて排出する通風口が備えられていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記光源装置が前記上ケース内で区割して配置され、前記光源装置に冷却風を送る光源用送風ファンを有してい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. 前記光源用送風ファンに加えて前記光源装置以外の熱源を冷却する送風ファンを有することを特徴とする請求項１または２に記載したプロジェクタ。
4. 前記通風口は、前記底板の後端近傍に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載したプロジェクタ。
5. 前記通風口は、前記底板の前端近傍に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のプロジェクタ。
6. 前記通風口には、変形可能な風向ガイドを有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載したプロジェクタ。
7. 前記底面板の上面に放熱板を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載したプロジェクタ。
8. 前記底板の下面に放熱板を有することを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載したプロジェクタ。
9. 前記上ケースは、当該上ケースの内部に前記下ケースを収納可能な大きさに形成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載したプロジェクタ。
   

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