JP5648294B2 - プロジェクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルやブラウン管等で作られた小型の表示装置の画像を、光学的に拡大して被投射面（スクリーン）に投射することで大画面を表示するプロジェクタ装置に関する。特に、照明光を放出する発光管（光源）をより効果的に冷却することが可能なプロジェクタ装置に関する。

従来の、この種のプロジェクタ装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、ガラスの白濁や発光管の変形及び発光管の短寿命化や画質の低下を抑制することができる照明装置及びこれを備えたプロジェクタに関するものが記載されている。この特許文献１に記載された照明装置は、照明光を放出する発光管を備え、プロジェクタの筐体を上下反転して投射可能なプロジェクタに用いるための照明装置に関する。プロジェクタの筐体を通常の設置状態にして投写する場合及びプロジェクタの筐体を通常の設置状態から上下反転した設置状態にして投写する場合のいずれの場合にも、下降気流によって発光管を冷却する冷却装置を更に備えた、ことを特徴としている。

この特許文献１に記載されたプロジェクタによれば、発光管の上側部にあっては十分に冷却されることとなり、発光管の下側部にあっては過度に冷却されることはない良好な冷却を行うことが可能となる（特許文献１の段落［００１９］）等の効果が期待される。

特開２００５−１０５０５号公報

しかしながら、上述した従来例の場合には、発光管を冷却するための空気を、リフレクタの側面の一方に設けた流通口から取り入れ、発光管が配置されたリフレクタの内部空間を通過させて、リフレクタの側面の他方に設けた流通口から抜き出す構成となっていた。そのため、リフレクタの空気の導入側の流通口と排出側の流通口とが同じ大きさであったことから排気側の空気抵抗が大きく、冷却効率が悪いばかりでなく、発光管の長寿命化を図ることが困難であるという問題があった。

解決しようとする問題点は、従来のプロジェクタ装置では、リフレクタの空気の導入側の流通口と、これに対向させて設けた排出側の流通口とが同じ大きさであって、一方の流通口から他方の流通口へ向けて冷却用の空気を直線的に流通させる構成となっていた。そのため、排気側の流通口の空気抵抗が大きく、空気の流れが遅いために冷却効率が悪く、発光管の長寿命化を図ることが困難であるという点である。

本発明のプロジェクタ装置は、照明光を放出する発光管と、その発光管の周囲を覆い、その発光管から放出された照明光を前方に反射させるリフレクタと、冷却ファンと、側面に排気窓を設けた装置筐体と、を備えている。装置筐体にはリフレクタ及び冷却ファンが収容され、冷却ファンは、リフレクタの側方に配設され且つ発光管に冷却用の空気を送風する。リフレクタには、冷却ファンの送風口に対向された１つの導入口と、その導入口と直交する方向又は略直交する方向に開口された２つの排出口を設け、リフレクタにおける導入口と反対側の側面部を、排気窓に対向させて配設した。さらに、リフレクタにおける導入口側の開口の面積に対して、２つの排出口側の開口の面積を２倍に設定した。

本発明のプロジェクタ装置によれば、リフレクタに１つの導入口と２つの排出口とを設け、導入口からリフレクタの内部に導入した空気を、その導入口と直交又は略直交する方向に設けた２つの排出口から排出する構成とした。そのため、空気の排出口側の面積を大きくすることができ、排気側の空気抵抗を少なくして空気の流れを容易にし、発光管の熱を逃がし易くすることができ、これにより冷却効率を高めることができる。更に、空気の排出口側の流通抵抗を小さくすることにより、冷却ファンに付与される負荷を軽減させることができ、従って、動力源の小型化を図ることができる。

本発明のプロジェクタ装置の実施の形態の一例を示すもので、正面側から見た斜視図である。 本発明のプロジェクタ装置の実施の形態の一例を示すもので、背面側から見た斜視図である。 本発明のプロジェクタ装置の実施の形態の一例を示すもので、装置筐体の上ケースを取り除いた状態の平面図である。 本発明のプロジェクタ装置に係る照明装置と冷却ファンを示す斜視図である。 図４に示す照明装置のケーシングを創造線で示してリフレクタと発光管を現した説明図である。 本発明のプロジェクタ装置に係る照明装置と冷却ファンを示す正面図である。

リフレクタに１つの導入口と２つの排出口とを設け、導入口からリフレクタ内に導入した空気を、その導入口と直交又は略直交する方向に設けた２つの排出口から排出することにより、排気側の空気の流れを容易にして発光管の熱を逃がし易くすることができる。そのため、リフレクタ内の冷却効率を高めることができると共に、冷却ファンの負荷を軽減して、動力源の小型化を図ることができるプロジェクタ装置を、比較的簡単な構成によって実現した。

図１〜図３は、本発明のプロジェクタ装置（画像投射装置）の実施の形態の一例を示すものである。このプロジェクタ装置１は、外装ケースを構成する装置筐体２と、この装置筐体２内に収納されるレンズ装置３と、色分離光学装置４と、照明装置５と、冷却ファン６と、排気ファン７等を備えている。

装置筐体２は、上下に重ね合わされる上部筐体８と下部筐体９とからなり、両筐体８，９が上下に重ね合わされた状態で、図示しない固定ねじによって締付固定されている。装置筐体２の正面の中央部には、レンズ装置３のスクリーンに対向されるレンズ１１が露出されている。更に、装置筐体２の正面には、電源スイッチ、音量スイッチ、モード切替スイッチ等の複数の操作スイッチ１２と、外部装置と電気的に接続するためのコネクタやプラグ等の複数の接続端子１３が配設されている。

上部筐体８の側面の一方には、外部の空気を装置筐体２内に取り入れるための吸気窓１５が設けられている。吸気窓１５は、上部筐体８の側面において、前後方向に長く延在された複数の長穴の集合によって形成されている。また、上部筐体８の他方の側面には、内部の空気を装置筐体２外に排出するための排気窓１６が設けられている。排気窓１６は、上部筐体８の側面において、前後方向の中途部から後方に延在された複数の長穴の集合によって形成されている。しかしながら、吸気窓１５及び排気窓１６は、このような長穴構造に限定されるものではなく、例えば、円形や方形その他の形状の多数の穴を、整列させ或いはランダムに配置する構成としてもよい。更に、開口部の内側に金網状の部材を取り付ける構造としてもよく、また、その他の構造を用いることもできる。

図３に示すように、装置筐体２の内部には、レンズ装置３と、色分離光学装置４と、照明装置５と、冷却ファン６と、排気ファン７と、図示しない電源ユニット及び制御装置等が収納されている。レンズ装置３は、レンズ系の光軸を前後方向に延在させた状態で装置筐体２の前側中央部に配設され、その先端部が、装置筐体２の正面に設けた貫通穴から前方へ突出されている。このレンズ装置３の背面側に色分離光学装置４が配設され、色分離光学装置４の背面側の一側に照明装置５が配設され、背面側の他側に冷却ファン６が照明装置５と横並びとなるように配設されている。そして、装置筐体２内の排気窓１６の内側に排気ファン７が配設されている。

レンズ装置３は、図示しないが、複数のレンズと、これらのレンズが取り付けられた複数のレンズ環等を有している。レンズ環を回転操作して１又は２以上のレンズを光軸方向へ移動することにより、レンズ装置３の焦点をスクリーン上に合わせることができる。色分離光学装置４は、照明装置５からの光束を平行光束に変換する偏光変換素子と、平行光束を赤、緑、青の各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂに分解して変調する画像形成素子としての３枚の液晶パネルと、変調された色光束を合成するプリズム合成体等を備えている。電源ユニットは、色分離光学装置４、照明装置５、冷却ファン６等に電力を供給する。制御装置は、光源である発光管を点灯制御すると共に、液晶パネルを駆動制御し、更に、その他の装置・機器の制御も行う。

照明装置５は照明光を放出し、その照明光を色分離光学装置４に通過させて、図示しないスクリーン（被投射面）に画像を拡大して投射する。この照明装置５は、照明光を放出する光源としての発光管２４と、この発光管２４の周囲を覆い且つ発光管２４から放出された照明光を前方に反射させるリフレクタ２５と、このリフレクタ２５が収納されるランプハウジング２６等を備えている。発光管２４としては、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ等を用いることができる。

図４〜図６に示すように、リフレクタ２５は、卵の殻を半分にしたような略半球殻形状をなしており、例えば、硬質の高耐熱性ガラスによって形成されている。リフレクタ２５の略半球面状をなす内面は反射面とされており、発光管２４から放出された照明光を、反射面の仮想中心線に沿って略平行に前方へ放射するように構成されている。略半球面状をなす反射面の形状としては、放物線状であってもよく、また。楕円形状、二次双曲線状等であってもよい。

リフレクタ２５の前部には、円弧状をなす３つの凹部が設けられている。このリフレクタ２５の前面側の開口部は、図示しない透光部材によって閉じられており、これにより、リフレクタ２５の前部に、１つの導入口２７と、２つの排出口２８，２９が設けられている。導入口２７は、リフレクタ２５の側面部に開口されていて、これと直交する方向の一方である上面部に第１排出口２８が開口され、直交する方向の他方である下面部に第２排出口２９が開口されている。リフレクタ２５の導入口２７に対向する側面部３１は壁面とされて閉じられている。なお、側面部３１は、凹部として残しておき、他の部材で塞ぐ構成としてもよい。この場合には、四方に凹部を設けた従来のリフレクタをそのまま用いることができる。

透光部材は、リフレクタ２５の前面側の開口部を覆うように配置され、ランプハウジング２６に固定されている。この透光部材は、発光管２４から放出された照明光を透過させることができる硬質の高耐熱性部材によって形成されている。ランプハウジング２６は、リフレクタ２５を保持するものである。このランプハウジング２６の導入口２７と対応する部分には導入側流路が設けられ、第１及び第２排出口２８，２９と対応する部分には排出側流路がそれぞれ設けられている。

リフレクタ２５の、透光部材と反対側の中央部には、発光管２４が挿通される嵌合穴３２が設けられている。発光管２４としての高圧水銀ランプは、石英ガラス製のガラス管を有しており、そのガラス管の略中央部には球殻楕円形（いわゆる卵形）の発光部２４ａが設けられている。発光部２４ａは、球形であってもよく、また、その他の形状とすることもできる。発光管２４には装着部材３３が装着されており、この装着部材３３を嵌合穴３２に装着させることにより、発光管２４がリフレクタ２５に一体的に取り付けられている。リフレクタ２５に発光管２４を装着すると、その発光部２４ａが、リフレクタ２５の空間部内の略中央に配置される。

かくして、導入口２７から空気を導入すると、リフレクタ２５の空間部内において、直ちに分離され或いは適当に攪拌されて、上下に分流される。これにより、リフレクタ２５内に導入された空気は、その一部が上面側の第１排出口２８からリフレクタ２５の上方に排出され、残部が下面側の第２排出口２９からリフレクタ２５の下方に排出される。リフレクタ２５の上方に排出された空気と、リフレクタ２５の下方に排出された空気は、ランプハウジング２６内に形成された流路を経てそれぞれ外部に排出される。

このランプハウジング２６に対して、ダクト部材３５を介して冷却ファン６が横並びに配設されている。冷却ファン６は、この実施例ではシロッコファンを用いている。冷却ファン６は、図示しないが、ファンケースと、このファンケース内に収納されている電動モータと、この電動モータの回転部に設けられている羽根車とを有している。冷却ファン６は、所定の間隔をあけて互いに平行に設けられた正面部及び背面部と、これら正面部及び背面部の周囲を囲うように設けられた周面部とを有している。正面部の中央には、直径の大きな円形の吸気口３７が設けられている。そして、周面部の１箇所で、正面部と直交する部分に排気口３８が設けられている。

冷却ファン６のファンケースの背面部の内側に電動モータの固定部が固定され、その電動モータの回転部に羽根車が設けられている。羽根車は、その正面側が吸気口３７に対向され、その側面部が排気口３８に対向されている。この電動モータを駆動すると、ファンケースの正面部と背面部の間に介在された羽根車が回転駆動され、これによりファンケースの内部に負圧が発生する。このファンケース内に発生する負圧によって外部の空気が吸気口３７から吸い込まれ、羽根車の回転により９０度方向変換されて、加圧された状態で吸気方向と垂直をなす接線方向に移動して、排気口３８から加圧された空気が吐出される。

ダクト部材３５は、冷却ファン６の排気口３８とリフレクタ２５の導入口２７とを連通する筒状の部材からなっている。ダクト部材３５の長手方向の一方には、排気口３８と連通される第１連通口４１が設けられ、長手方向の他方には、導入口２７と連通される第２連通口４２が設けられている。更に、ダクト部材３５の長手方向の一方には、リフレクタ２５ではない部分に空気を送風するための第３連通口４３が設けられている。

このような構成を有するプロジェクタ装置１の作用は、例えば、次の通りである。電源ユニットをオンすることにより、照明装置５等に電力を供給して発光管２４に通電すると、発光管２４が照明光を放出する。この発光管２４から放出された照明光が色分離光学装置４を経てレンズ装置３を透過することにより、スクリーン上に所定の大きさに拡大された画像が映し出される。これにより、所望の画像を大きく拡大して、スクリーン上に映し出して見ることができる。

この際、照明光の放出によって発光管２４から熱が放出され、リフレクタ２５内の空間部の空気が熱せられる。このリフレクタ２５内の温度上昇と、自ら放出する熱により、発光管２４自体が高温になる。この場合、発光管２４が異常に高温になると、発光管２４のガラス管に白濁や変形等を生じ、画像が見え難くなったり、全く見えなくなるおそれがある。そのため、発光管２４が異常に高温になるのを防止するよう、発光管２４の温度を下げる必要がある。そこで、冷却ファン６を作動させて空気をリフレクタ２５の空間部内に導入し、発光管２４の温度を下げることが行われる。

本実施例の場合、冷却ファン６を動作させると、冷却ファン６の排気口３８からリフレクタ２５の導入口２７に所定の圧力に加圧された空気が導入される。この空気は、吸気窓１５から装置筐体２内に供給された比較的温度の低いものであり、その空気がリフレクタ２５の空間部内に入り込み、その一部が発光管２４に接触して当該発光管２４の温度を下げる。これと共に、空間部内に入り込んだ空気が、周囲の空気やリフレクタ２５の表面から一部の熱を奪う。その結果、高温になった空気が、リフレクタ２５の２つの排出口２８，２９から外部に排出される。これにより、発光管２４やリフレクタ２５が異常に高温となるのを防ぐことができ、スクリーン上に投写される画像の綺麗な状態を維持することが可能となる。

この場合、リフレクタ２５には１つの導入口２７と２つの排出口２８，２９を設け、供給側の面積に対して排気側の面積を略２倍に設定した。これにより、排気側の抵抗が少なくなり、冷却ファン６の電動モータに付与される負荷が小さくなるため、その電動モータの出力を相対的に増加させて（略１．５倍程度）、電動モータを楽に駆動させることが可能となる。その結果、発光管２４の冷却効率を高め、発光管２４を効果的に冷却させて、発光管２４の長寿命化を図ることができる。

また、図３に示すように、照明装置５の近傍には、従来のプロジェクタ装置と同様に排気ファン７が配設されている。そのため、従来のプロジェクタ装置では、リフレクタの導入口に対して、これと対向するように反対側の面に排出口を設けていたことから、排気ファンの吸引による影響を強く受ける構造となっていた。そのため、発光管が割れて破損すると、ガラスの破片等が排出口からリフレクタの外に容易に出てしまい、排気ファンにより吸引されて、排気窓から装置筐体の外へ排出され易いという問題があった。

これに対して、本発明に係るプロジェクタ装置１の場合には、リフレクタの導入口２７に対して、これと直交する方向に２つの排出口２８，２９を設ける構成としたため、排気口が排気ファン７の吸引による影響を受け難くすることができた。その結果、発光管２４が割れて破損したとしても、ガラスの破片等が排気ファン７により吸引されて排出口２８，２９からリフレクタ２５の外に出るのを容易でなくすことができる。これにより、ガラスの破片等が排気ファン７により吸引されて、排出口２８，２９からリフレクタ２５の外に排出されて、排気窓１６から装置筐体２の外へ排出されるという不具合の発生を防止又は効果的に抑制することができる。

以上説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形実施が可能である。例えば、前記実施例では、導入口２７に対して２つの排出口２８，２９を直交する方向に配置する構成としたが、その方向は正確に９０度交差する方向でなくてもよく、略直交する方向（例えば、±５度程度の範囲内）であれば、同様の効果を得ることができる。また、冷却ファン６としてシロッコファンを用いた例について説明したが、シロッコファンに限定されるものではなく、その他の形式の遠心送風機を用いることができることは勿論のこと、軸流ファンや斜流ファン等であってもよい。

１…プロジェクタ装置（画像投射装置）、 ２…装置筐体、 ３…レンズ装置、 ５…照明装置、 ５…照明装置、 ６…冷却ファン、 ７…排気ファン、 ８…上部筐体、 ９…下部筐体、 １５…吸気窓、 １６…排気窓、 ２４…発光管（光源）、 ２４ａ…発光部、 ２５…リフレクタ、 ２６…ランプハウジング、 ２７…導入口、 ２８，２９…排出口、 ３３…装着部材、 ３５…ダクト部材、 ３７…吸気口、 ３８…排気口、 ４１，４２，４３…連通口

Claims (2)

1. 照明光を放出する発光管と、
   前記発光管の周囲を覆い、当該発光管から放出された照明光を前方に反射させるリフレクタと、
   前記リフレクタの側方に配設され且つ前記発光管に冷却用の空気を送風する冷却ファンと、
   前記リフレクタ及び前記冷却ファンが収容され、側面に排気窓を設けた装置筐体と、を備え、
   前記リフレクタに、前記冷却ファンの排気口に対向された１つの導入口と、前記導入口と直交する方向又は略直交する方向に開口された２つの排出口とを設け、前記リフレクタにおける前記導入口と反対側の側面部を、前記排気窓に対向させて配設し、
   前記リフレクタにおける前記導入口側の開口の面積に対して、前記２つの排出口側の開口の面積を２倍に設定した
   プロジェクタ装置。
2. 前記導入口は、前記リフレクタの、前記装置筐体の側面に対向される側面部に設け、
   前記２つの排出口は、前記リフレクタの前記側面部と直交する上面部及び下面部に設けた
   請求項１記載のプロジェクタ装置。

Images