JP7003563B2 - プロジェクター - Google Patents
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Description
しかしながら、上記特許文献1及び2に記載のプロジェクターの構成では、冷却対象や冷却装置の構成部品を交換しようとしても、これらを容易に取り外すことができず、冷却対象とともに冷却装置全体をプロジェクターから取り外す必要が生じる。このため、当該プロジェクターでは、メンテナンス性が悪いという問題がある。
なお、第1連結部及び第2連結部は、例えばカプラーによって構成できる。
このような構成によれば、例えば、第1連結部及び第2連結部が第1接続部材に位置する場合には、これら第1連結部及び第2連結部の連結を解除することによって、冷却ユニットから光源ユニットを取り外すことができる。同様に、第1連結部及び第2連結部が第2接続部材に位置する場合には、冷却ユニットから光学ユニットを取り外すことができる。更に、これら第1連結部及び第2連結部が、第1接続部材及び第2接続部材のそれぞれに設けられている場合には、光源ユニット及び光学ユニットから冷却ユニットを取り外すことができる。従って、交換対象のユニットが3つのユニットのいずれであっても、当該ユニットを他のユニットから取り外すことができる。
このような構成によれば、例えば第1連結部が液体冷媒の流通方向における上流側に位置し、第2連結部が下流側に位置するように決めた上で、これら第1連結部及び第2連結部を設けることにより、交換対象のユニットを取り外して新たなユニットを取り付ける際に、当該新たなユニットが反対向きに取り付けられることを抑制できる。従って、ユニットの誤組を抑制できる。
なお、光学素子としては、上記光に作用する光学部品が挙げられる。
このような構成によれば、光源部及び光学素子部のうち一方の構成を他方の構成に対して取り外すことができるので、当該一方の構成を容易に交換できる。従って、プロジェクターのメンテナンス性を一層向上させることができる。
このような構成によれば、ラジエータによって冷却された第1液体冷媒を、光学素子部に直接流通させることができる。従って、光学素子を効果的に冷却できる。
このような構成によれば、劣化等によって波長変換素子又は光拡散素子を交換する必要が生じた場合でも、これらのうちの少なくとも一方を取り外して交換できる。従って、プロジェクターのメンテナンス性を一層向上させることができる。
このような構成によれば、放熱器にて放出される熱が、光源及び光変調装置に伝達されることを抑制できる。従って、光源及び光変調装置の温度上昇を抑制できる。
このような構成によれば、隔壁によって第2領域に対して第1領域が熱的に隔離されるので、当該第2領域に配置される光源及び光変調装置に、第1領域に配置される放熱器によって放出される熱が影響を及ぼすことを確実に抑制できる。従って、光源及び光変調装置の温度上昇を確実に抑制できる。
このような構成によれば、第1領域内に配置された放熱器に、温度が低い気体を冷却気体として流通させることができる。そして、当該放熱器を流通して温度が高くなった冷却気体は、排出口から排出されるので、当該第1領域内の温度を低く保つことができる。従って、放熱器による放熱効率を向上させることができ、当該放熱器によって第1液体冷媒を効果的に冷却できるので、当該第1液体冷媒によって冷却される光源を一層効果的に冷却できる。
以下、本発明の第1実施形態について、図面に基づいて説明する。
[プロジェクターの概略構成]
図1は、本実施形態に係るプロジェクター1の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター1は、光源装置41から出射される光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する投射型表示装置である。このプロジェクター1は、図1に示すように、外装を構成する外装筐体2と、当該外装筐体2内に収容される装置本体3と、を備える。
このようなプロジェクター1は、詳しくは後述するが、冷却対象を冷却する冷却装置5の構成及び配置に特徴の1つを有する。
以下、プロジェクター1の構成について、詳述する。
外装筐体2は、略直方体形状に形成されている。この外装筐体2は、正面部23、背面部24、右側面部25(正面部23側から見て右側に位置する側面部)及び左側面部26(正面部23側から見て左側に位置する側面部)を有する他、それぞれ図示を省略するが、これら面部23~26の一端側を接続する天面部と、これら面部23~26の他端側を接続する底面部と、を有する。なお、底面部は、プロジェクター1の設置面に対向する面であり、複数の脚部が配設されている。
左側面部26は、背面部24側の位置に、外装筐体2の外部の気体を冷却気体として内部に導入する導入口261を有する。なお、本実施形態では、導入口261には、エアフィルターは設けられていない。これについては、後に詳述する。
背面部24は、外装筐体2内を流通した気体を外装筐体2外に排出する排出口241,242を有する。これらのうち、排出口241は、背面部24において右側面部25側の位置に形成され、排出口242は、排出口241より左側面部26側の位置に形成されている。
そして、上記導入口261を介して第1領域A1内に導入された冷却気体は、排出口242から排出される。
このような第1領域A1内には、後述する冷却装置5の一部の構成が配置される。これについては、後に詳述する。
装置本体3は、外装筐体2に収容される内部構成である。この装置本体3は、画像投射装置4、冷却装置5及び電源装置9を備える。この他、図1では図示を省略するが、装置本体3は、プロジェクター1の動作を制御する制御装置を備える。
これらのうち、電源装置9は、外装筐体2内において+X方向側の位置に、右側面部25に沿って配置されている。この電源装置9は、外部から供給される電力を変圧して、プロジェクター1を構成する各電子部品に供給する。
図2は、画像投射装置4の構成を示す模式図である。
画像投射装置4は、上記制御装置から入力される画像情報に応じた画像を形成及び投射するものであり、外装筐体2内において、+Z方向側で、かつ、-X方向側に配置されている。この画像投射装置4は、図2に示すように、光源装置41、画像形成装置42及び投射光学装置48を有する。また、画像形成装置42は、均一化装置43、色分離装置44、リレー装置45、光学部品用筐体46及び電気光学装置47を有する。
これらのうち、光源装置41は、後述する光源ユニットUN1の一部を構成するものであり、外装筐体2内の+Z方向側の部位において左側面部26(図1参照)に沿って配置される。また、画像形成装置42は、後述する光学ユニットUN2の一部を構成するものである。画像形成装置42及び投射光学装置48は、外装筐体2内の+Z方向側の部位において+X方向における略中央に配置される。
図3は、光源装置41の構成を示す模式図である。
光源装置41は、赤、緑及び青の各色光を含む照明光を均一化装置43に出射する。この光源装置41は、図3に示すように、光源部410、アフォーカル光学素子411、第1位相差素子412、ホモジナイザー光学素子413、光合成素子414、第2位相差素子415、第1集光素子416、光拡散装置417、第2集光素子418、波長変換装置419及び第3位相差素子RPを備える。
これらのうち、光源部410、アフォーカル光学素子411、第1位相差素子412、ホモジナイザー光学素子413、第2位相差素子415、第1集光素子416及び光拡散装置417は、光源装置41に設定された第1照明光軸Ax1上に配置される。一方、第2集光素子418、波長変換装置419及び第3位相差素子RPと、後述する均一化装置43とは、同じく光源装置41に設定され、第1照明光軸Ax1に交差する第2照明光軸Ax2上に配置される。そして、光合成素子414は、第1照明光軸Ax1と第2照明光軸Ax2との交差部分に配置される。
光源部410は、光源光を出射する。この光源部410は、第1光源4101、第2光源4102及び光合成部材4103と、2つの光源冷却部4104と、を有する。
第1光源4101は、XY平面に沿って配置され、+Z方向に光源光を出射する。この第1光源4101は、固体光源アレイSAと、当該固体光源アレイSAから出射された青色光を平行化するとともに縮径させる平行化素子(図示省略)と、を有する。
固体光源アレイSAは、LD(Laser Diode)である固体光源SSがマトリクス状に複数配列された構成を有する。これら固体光源SSは、光源光として例えばピーク波長が440nmの青色光を出射するが、ピーク波長が446nmの青色光や460nmの青色光を出射してもよい。このような固体光源アレイSAから出射された光源光は、平行化素子により平行化されて、+Z方向に沿って光合成部材4103に入射される。
なお、第2光源4102の固体光源アレイSAに配列された固体光源SSは、光源光として、上記第1光源4101の固体光源SSと同じ波長の青色光を出射する。しかしながら、これに限らず、ピーク波長が異なる青色光をそれぞれ出射する固体光源を、第1光源4101及び第2光源4102に混在させてもよい。
また、本実施形態では、各固体光源SSから出射される光源光は、s偏光であるが、当該光源光は、p偏光であってもよい。また、各光源4101,4102が、s偏光の励起光を出射する固体光源SSと、p偏光の励起光を出射する固体光源SSとを有する構成としてもよい。この場合、後述する第1位相差素子412を省略できる。
なお、光源部410は、第1光源4101のみ有する構成であってもよく、更に多くの光源を有する構成であってもよい。光源部410が第1光源4101のみ有する場合には、光合成部材4103を省略できる。
アフォーカル光学素子411は、レンズ4111,4112を有し、光源部410から入射される光源光を縮径した後、平行化して出射する。
第1位相差素子412は、1/2波長板である。この第1位相差素子412を通過することによって、アフォーカル光学素子411から入射されるs偏光の光源光は、一部がp偏光の光源光に変換されて、s偏光とp偏光とが混在した光源光となる。
ホモジナイザー光学素子413は、2つのマルチレンズ4131,4132を有し、光拡散装置417及び波長変換装置419における被照明領域に入射される光源光の照度分布を均一化する。なお、ホモジナイザー光学素子413は、第1位相差素子412の光出射側に限らず、アフォーカル光学素子411と第1位相差素子412との間に配置されていてもよい。
光合成素子414は、第1照明光軸Ax1及び第2照明光軸Ax2のそれぞれに対して略45°傾斜した偏光分離層4141を有する。
偏光分離層4141は、ホモジナイザー光学素子413を介して入射される光源光に含まれるs偏光とp偏光とを分離する特性を有する他、波長変換装置419にて生じる蛍光を、当該蛍光の偏光状態に依らずに通過させる特性を有する。すなわち、偏光分離層4141は、青色光についてはs偏光とp偏光とを分離するが、緑色光及び赤色光についてはs偏光及びp偏光のそれぞれを通過させる、波長選択性の偏光分離特性を有する。
このように光分離素子としても機能する光合成素子414によって、ホモジナイザー光学素子413から入射された光源光のうち、p偏光は、第1照明光軸Ax1に沿って第2位相差素子415側に通過され、s偏光は、第2照明光軸Ax2に沿って第2集光素子418側に反射される。また、光合成素子414は、第2位相差素子415を介して入射される光源光と、第2集光素子418を介して入射される蛍光とを合成する。
第2位相差素子415は、1/4波長板であり、光合成素子414から入射されるp偏光の光源光を円偏光の光源光に変換し、第1集光素子416から入射される光源光(当該円偏光とは逆廻りの円偏光)をs偏光に変換する。
第1集光素子416は、第2位相差素子415を通過した光源光を光拡散装置417に集光(集束)させ、また、光拡散装置417から入射される光源光を平行化する。この第1集光素子416は、3つのレンズ4161~4163により構成されているが、第1集光素子416を構成するレンズの数は3に限らない。
光拡散装置417は、光拡散素子4171と、当該光拡散素子4171を回転させる回転装置4172と、を有する。
これらのうち、光拡散素子4171は、第1光源4101及び第2光源4102から出射された光に作用する光学素子であり、より具体的には、入射された光を拡散させる光学素子である。この光拡散素子4171は、回転装置4172による回転軸を中心とする環状の反射層を有する。当該反射層は、波長変換装置419にて生成及び出射される蛍光と同様の拡散角で、入射される光源光を拡散させる。具体的に、当該反射層は、入射光をランバート反射させる。
第2集光素子418には、ホモジナイザー光学素子413を通過して上記偏光分離層4141にて反射されたs偏光の光源光が入射される。この第2集光素子418は、入射される光源光を波長変換装置419の被照明領域(後述する波長変換層4193)に集光し、また、当該波長変換装置419から入射される蛍光を平行化する。この第2集光素子418は、第1集光素子416と同様に、3つのレンズ4181~4183により構成されているが、当該第2集光素子418が有するレンズの数は3に限らない。
波長変換装置419は、波長変換素子4191と、当該波長変換素子4191を回転させる回転装置4195と、を有する。
波長変換素子4191は、第1光源4101及び第2光源4102から出射された光に作用する光学素子であり、より具体的には、入射された光の波長を変換する光学素子である。この波長変換素子4191は、円盤状の支持体4192と、当該支持体4192において光源光の入射側の面4192Aに位置する波長変換層4193及び反射層4194と、を有する。
反射層4194は、波長変換層4193と支持体4192との間に配置され、当該波長変換層4193から入射される蛍光を第2集光素子418側に反射させる。
第3位相差素子RPは、1/2波長板であり、光合成素子414から入射される照明光をs偏光及びp偏光が混在する円偏光に変換する。このような第3位相差素子RPが設けられるのは、当該照明光に含まれる蛍光が非偏光光であるのに対し、青色光がs偏光であることから、後述する偏光変換素子433の光出射面から青色光がストライプ状に出射されて、投射される画像に色むらが発生することを抑制するためである。
上記光源装置41から出射された照明光は、図2に示すように、画像形成装置42の均一化装置43に入射される。この均一化装置43は、光源装置41から入射される照明光の照度分布を均一化する。このような均一化装置43は、第1レンズアレイ431、第2レンズアレイ432、偏光変換素子433及び重畳レンズ434を有する。
複数の偏光分離層及び複数の反射層は、+Y方向に長く形成され、+Z方向に交互に配列されている。なお、各偏光分離層は、第2レンズアレイ432から出射された各部分光束が入射される位置に配置されている。また、各反射層は、当該各部分光束が直接入射されない位置に配置されている。
偏光分離層は、p偏光を通過させ、s偏光を反射させる。偏光分離層に応じて設けられた反射層は、当該偏光分離層にて反射されたs偏光を、p偏光の通過方向に沿うように反射させる。そして、複数の位相差層のそれぞれは、偏光分離層を通過したp偏光の光路上に設けられ、入射されるp偏光をs偏光に変換する。これにより、偏光変換素子433から出射される光の偏光方向は、s偏光に揃えられ、当該s偏光が、偏光変換素子433の光出射面における略全面から出射される。なお、偏光変換素子433は、p偏光に揃えてp偏光を出射する構成としてもよい。
色分離装置44は、均一化装置43から入射される光束を、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3つの色光に分離する。この色分離装置44は、ダイクロイックミラー441,442、反射ミラー443を有する。この他、色分離装置44は、ダイクロイックミラー441にて反射された青色光LBが入射されるレンズ、及び、当該ダイクロイックミラー441を通過した緑色光LG及び赤色光LRが入射されるレンズを備えていてもよい。
リレー装置45は、ダイクロイックミラー442を通過した赤色光LRの光路上に設けられ、当該赤色光LRを、赤色光LR用のフィールドレンズ471に導く。このリレー装置45は、入射側レンズ451、反射ミラー452、リレーレンズ453及び反射ミラー454を備える。なお、本実施形態では、リレー装置45は赤色光LRを通す構成としたが、これに限らず、例えば青色光LBを通す構成としてもよい。
光学部品用筐体46は、内部に照明光軸Axが設定された箱状筐体である。この光学部品用筐体46内における照明光軸Ax上の位置に、上記均一化装置43、色分離装置44及びリレー装置45が配置される。光源装置41は、上記第2照明光軸Ax2が照明光軸Axに対応するように配置される。また、電気光学装置47及び投射光学装置48も、光学部品用筐体46の外部に位置するものの、当該照明光軸Axに応じて配置される。
このような光学部品用筐体46は、他の筐体と組み合わされて、後述する第1密閉筐体511を構成する。この第1密閉筐体511によって、内部が略密閉された第1空間S1が形成される。このような第1密閉筐体511内には、上記偏光変換素子433及び電気光学装置47が配置される。
電気光学装置47は、分離された各色光を変調した後、変調された各色光を合成して、画像光を形成する。この電気光学装置47は、色光毎にそれぞれ設けられるフィールドレンズ471、光変調装置472及び冷却部476(図4参照)と、1つの色合成装置477と、を有する。
フィールドレンズ471は、入射光を平行化するレンズであり、上記光学部品用筐体46に形成された溝部に挿入されて、上記照明光軸Ax上に配置される。
光変調装置472(赤、緑及び青用の光変調装置を、それぞれ472R,472G,472Bとする)は、第1光源4101及び第2光源4102から出射された光を変調する。より具体的には、光変調装置472は、対応するフィールドレンズ471を介して入射される色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する。この光変調装置472は、本実施形態では、液晶パネル474と、当該液晶パネル474に対する光入射側及び光出射側に位置する入射側偏光板473及び出射側偏光板475と、を有する。すなわち、本実施形態では、光変調装置472は、液晶ライトバルブによって構成されている。
冷却部476は、図4に示すように、複数の光変調装置472のそれぞれに応じて設けられる。この冷却部476は、液晶パネル474を内部に収容する枠体であり、また、当該液晶パネル474及び各偏光板473,475を冷却する。このような冷却部476は、第2冷却部に相当する。
このような冷却部476における光出射側の面には、色合成装置477の各入射面に固定された保持部材(図示省略)に取り付けられ、当該色合成装置477に光変調装置472を一体化させる取付部材HMが設けられる。
そして、冷却部476は、液晶パネル474及び各偏光板473,475から伝達される熱を、流路FP内を流通する液体冷媒に伝達して、これら液晶パネル474及び各偏光板473,475を冷却する。すなわち、各冷却部476は、それぞれの内部を流通する第2冷媒RE2(第2液体冷媒)に、対応する各光変調装置472の熱を伝達させて、各光変調装置472を冷却する。このように流路FPを流通した液体冷媒は、上記他方のパイプを介して排出される。
このような色合成装置477において各入射面には、上記取付部材HMが取り付けられる保持部材がそれぞれ設けられている。色合成装置477と、光変調装置472及び冷却部476とは、この保持部材によって一体化される。以下、これら光変調装置472及び冷却部476と色合成装置477とが一体化された構成を、画像形成ユニットFUと呼称する場合がある。
投射光学装置48は、開口部231(図1参照)から一部が露出するように配置され、色合成装置477から入射される画像光を上記被投射面上に拡大投射する。このような投射光学装置48は、鏡筒内に複数のレンズが配置された組レンズとして構成できる。
図5は、冷却装置5の構成を示す模式図である。
冷却装置5は、プロジェクター1を構成する冷却対象を冷却する。この冷却装置5は、画像投射装置4を冷却する構成として、図5に示すように、第1循環流路51、第2循環流路52、第3循環流路53及び第4循環流路54を備える。これら循環流路51~54は、気体冷媒又は液体冷媒を循環させ、これらによって冷却対象を冷却する。
以下、各循環流路51~54について説明する。
第1循環流路51は、第1密閉筐体511内の気体である第1冷媒RE1が循環する流路であり、当該第1冷媒RE1によって第1冷却対象を冷却する。この第1循環流路51は、第1密閉筐体511と、循環ファン512及び送風ファン513~515と、第1熱交換器521と、を備えて構成される。
なお、第1冷媒RE1は、気体であればよく、空気以外の気体(窒素ガスやヘリウムガス等)であってもよい。
第1熱交換器521は、第1循環流路51及び後述する第2循環流路52を構成する。この第1熱交換器521は、内部を流通する第2冷媒RE2に第1冷媒RE1の熱を伝達することによって、当該第1冷媒RE1を冷却する。
循環ファン512は、第1熱交換器521にて冷却された第1冷媒RE1を第1密閉筐体511内にて循環させるファンである。
送風ファン515は、第1冷媒RE1を偏光変換素子433に流通させる。
第2循環流路52は、液体冷媒である第2冷媒RE2(第2液体冷媒)が循環する流路であり、第1冷媒RE1を冷却するとともに、各光変調装置472の液晶パネル474を冷却する。この第2循環流路52は、上記第1熱交換器521、タンク522、ポンプ55及び第2熱交換器56と、上記冷却部476(第2冷却部)と、これらを接続する複数の接続部材CMと、を備えて構成されている。
なお、複数の接続部材CMは、内部を第2冷媒RE2が流通可能に形成された管状部材である。複数の接続部材CMは、第2接続部材に相当する。また、第2冷媒RE2としては、水やプロピレングリコール等の不凍液を例示できる。
タンク522は、第2冷媒RE2を一時的に貯留する。このタンク522に貯留された第2冷媒RE2は、ポンプ55によって吸引される。
流入室552には、タンク522から第2冷媒RE2が流入される。この流入室552に流入された第2冷媒RE2は、圧送部551の駆動によって、第2熱交換器56の受熱部561を介して第1熱交換器521に流通される。また、流入室553には、後述する第3循環流路53を循環する第3冷媒RE3(第1液体冷媒)が流入される。当該流入室553に流入された第3冷媒RE3については、後に詳述する。
しかしながら、これに限らず、各冷却部476における上記一方のパイプのそれぞれを配管CM12に接続し、上記他方のパイプのそれぞれを配管CM22に接続する構成としてもよい。
ここで、第4循環流路54について先に説明する。
第4循環流路54は、第2密閉筐体541内の気体である第4冷媒RE4を循環させて、当該第2密閉筐体541内に位置する冷却対象を冷却する流路である。この第4循環流路54は、第2密閉筐体541と、当該第2密閉筐体541内にそれぞれ配置される第3熱交換器533及び循環ファン542と、を備える。なお、第4冷媒RE4は、第1冷媒RE1と成分が同じでも異なっていてもよい。
なお、図5においては、第4冷媒RE4は、光拡散装置417を流通した後、波長変換装置419に流通するように図示されている。しかしながら、第4冷媒RE4の流通順は逆でもよく、第4冷媒RE4の流路は、2つに分流された第4冷媒RE4が光拡散装置417及び波長変換装置419のそれぞれに流通する流路としてもよい。
第3循環流路53は、液体冷媒である第3冷媒RE3(第1液体冷媒)を循環させて、第2冷媒RE2及び第4冷媒RE4を冷却し、また、光源装置41の光源部410を冷却する流路である。この第3循環流路53は、タンク531、ポンプ55、図1でも示した第1ラジエータ532、第3熱交換器533、2つの光源冷却部4104、図1でも示した第2ラジエータ534及び第2熱交換器56と、これらを接続する複数の接続部材CNと、を備えて構成されている。
これらのうち、複数の接続部材CNは、内部を第3冷媒RE3が流通可能な管状部材である。複数の接続部材CNは、第1接続部材に相当する。なお、第3冷媒RE3の成分は、第2冷媒RE2の成分は同じであってもよく、異なっていてもよい。
ポンプ55は、上記圧送部551によって、タンク531から流入室553に流入された第3冷媒RE3を第1ラジエータ532に圧送する。
第1ラジエータ532は、第3冷媒RE3の流路において第3熱交換器533に対して直近の上流に位置し、当該第3熱交換器533に流通する第3冷媒RE3を冷却する。すなわち、第1ラジエータ532は、第3冷媒RE3の流路において光学素子部に対する上流に位置し、当該光学素子部に流通する前の第3冷媒RE3の熱を放出して、第3冷媒RE3を冷却する。具体的に、第1ラジエータ532は、ポンプ55から圧送されて内部を流通する第3冷媒RE3から受熱した熱を、当該第1ラジエータ532に流通する冷却気体に伝達し、これにより、第3冷媒RE3を冷却する。第1ラジエータ532は、本発明のラジエータに相当する。また、第1ラジエータ532は、放熱器に相当する。なお、第1ラジエータ532の配置、及び、当該第1ラジエータ532に冷却気体を流通させる冷却ファンFN4(図1参照)については、後に詳述する。
第3熱交換器533は、上記のように第4冷媒RE4の熱を、第1ラジエータ532から流通する第3冷媒RE3に伝達して、当該第4冷媒RE4を冷却する。この第3熱交換器533を流通した第3冷媒RE3は、2つの光源冷却部4104に流通する。
これら光源冷却部4104の内部には、第3冷媒RE3が流通可能な微細流路が複数形成されており、固体光源アレイSA(図3参照)から伝達された各固体光源SSの熱を第3冷媒RE3に伝達して、当該各固体光源SSを冷却する。これら光源冷却部4104を流通した第3冷媒RE3は、合流されて第2ラジエータ534に流通する。
なお、第3冷媒RE3は、分流されずに、一方の光源冷却部4104に先に供給され、他方の光源冷却部4104に後に供給されてもよい。
画像投射装置4及び冷却装置5の構成は、機能によって、光源ユニットUN1、光学ユニットUN2及び冷却ユニットUN3に区分される。
光源ユニットUN1は、光源装置41であり、光源4101,4102と、これら光源4101,4102を第3冷媒RE3(第1液体冷媒)によって冷却する光源冷却部4104(第1冷却部)とを有する光源部410を含む。また、光源ユニットUN1は、光拡散素子4171及び波長変換素子4191の各光学素子と、第2密閉筐体541内を循環する第4冷媒RE4を介して第3冷媒RE3(第1液体冷媒)によってこれら光拡散素子4171及び波長変換素子4191を冷却する第3熱交換器533(第3冷却部)とを有する光学素子部を含む。
光学ユニットUN2は、画像形成装置42であり、当該光学ユニットUN2には、各光変調装置472と、当該各光変調装置472を第2冷媒RE2(第2液体冷媒)によって冷却する冷却部476(第2冷却部)とを有する画像形成ユニットFUが含まれる。
そして、光源ユニットUN1と冷却ユニットUN3とは、接続部材CN(第1接続部材)によって接続されている。また、光学ユニットUN2と冷却ユニットUN3とは、接続部材CM(第2接続部材)によって接続されている。
これら連結部61,62は、図6に示すように、雄カプラーCP1と、当該雄カプラーCP1に対して着脱可能に設けられる雌カプラーCP2とを有するカプラーCPによってそれぞれ構成されている。雄カプラーCP1の形状と雌カプラーCP2の形状とは互いに異なる。これら雄カプラーCP1及び雌カプラーCP2は、それぞれ第1連結部及び第2連結部に相当する。
連結部61における雄カプラーCP1は、冷却ユニットUN3に接続される。具体的には、連結部61の雄カプラーCP1は、分岐部CM13を介して、第1熱交換器521及び第2熱交換器56に接続される。
連結部61における雌カプラーCP2は、光学ユニットUN2に接続される。具体的には、連結部61の雌カプラーCP2は、光変調装置472R,472G,472Bのうち、第2冷媒RE2の流通方向における最も上流側の光変調装置472に対応する冷却476に接続される。
また、連結部62における雄カプラーCP1は、光学ユニットUN2に接続される。具体的には、連結部62の雄カプラーCP1は、光変調装置472R,472G,472Bのうち、第2冷媒RE2の流通方向における最も下流側の光変調装置472に対応する冷却476に接続される。
連結部62における雌カプラーCP2は、冷却ユニットUN3に接続される。具体的には、連結部62の雄カプラーCP1は、合流部CM23を介して、第1熱交換器521及びタンク522に接続される。
特に、光源ユニットUN1、光学ユニットUN2及び冷却ユニットUN3を1つの冷却システムとした本実施形態に係る構成において、光学ユニットUN2を構成するいずれかの部品を交換又は修理する必要がある場合に、冷却システム全体をプロジェクター1から取り外す必要がないことから、プロジェクター1のメンテナンス性をより向上させることができる。
連結部63における雄カプラーCP1は、冷却ユニットUN3に接続される。具体的には、連結部63の雄カプラーCP1は、第1ラジエータ532に接続される。
連結部63における雌カプラーCP2は、光源ユニットUN1に接続される。具体的には、連結部63の雌カプラーCP2は、第3熱交換器533に接続される。
また、連結部64における雄カプラーCP1は、光源ユニットUN1に接続される。具体的には、連結部64の雄カプラーCP1は、2つの光源冷却部4104に接続される。
連結部64における雌カプラーCP2は、冷却ユニットUN3に接続される。具体的には、連結部64の雄カプラーCP1は、第2ラジエータ534に接続される。
また、本実施形態では、光源ユニットUN1は、少なくとも、光源4101,4102と光源冷却部4104とを有する光源部410を含んでいればよい。すなわち、光源ユニットUN1が光学素子部を含まない場合、接続部材CNは、冷却ユニットUN3を構成する第1ラジエータ532と、光源ユニットUN1を構成する光源部410とを接続してもよく、また、連結部63は、接続部材CNにおいて第1ラジエータ532と光源部410との間に設けられてもよい。
上記のように、第1熱交換器521は、第1密閉筐体511内に配置される。第3熱交換器533は、第2密閉筐体541内に配置される。また、タンク522、ポンプ55及び第2熱交換器56は、図1に示すように、外装筐体2の略中央で、画像形成装置42近傍に配置される。すなわち、冷却装置5の構成部品として上記した構成のうち、第3循環流路53を構成するタンク531、第1ラジエータ532及び第2ラジエータ534以外の構成は、外装筐体2内の空間において上記第2領域A2に配置される。
一方、タンク531と、それぞれ放熱器としての第1ラジエータ532及び第2ラジエータ534は、上記隔壁27によって第2領域A2から熱的に隔離された上記第1領域A1内に配置される。すなわち、隔壁27は、第1ラジエータ532及び第2ラジエータ534が配置される第1領域A1と、第1光源4101及び第2光源4102、並びに、各光変調装置472が配置される第2領域A2とを区画している。そして、第1ラジエータ532及び第2ラジエータ534は、第1光源4101及び第2光源4102、並びに、光変調装置472に対して熱的に隔離されている。詳述すると、タンク531は、導入口261近傍の位置に配置される。また、第1ラジエータ532及び第2ラジエータ534は、背面部24に沿って配置される。このため、第1ラジエータ532及び第2ラジエータ534によって周辺気体に放出された熱が、第2領域A2内の部品に影響を及ぼすことが抑制される。
冷却装置5は、上記構成の他、図1に示すように、外装筐体2内にそれぞれ設けられる吸気ファンFN1,FN2、排気ファンFN3及び冷却ファンFN4,FN5を備える。
吸気ファンFN1,FN2及び排気ファンFN3は、上記第2領域A2内に配置される。詳述すると、吸気ファンFN1,FN2は、それぞれ、外装筐体2の正面部23に設けられた導入口232,233に応じて設けられ、当該導入口232,233を介して上記冷却気体を内部に導入する。
吸気ファンFN1によって導入された冷却気体は、図1における矢印AR1にて示すように、当該ファンFN1から-Z方向に電源装置9に沿って流通する。
吸気ファンFN2によって導入された冷却気体は、矢印AR2にて示すように、当該ファンFN2から-Z方向に光源装置41に沿って流通した後、+X方向側にタンク522、ポンプ55及び第2熱交換器56に沿って流通する。この後、当該冷却気体は、電源装置9に沿って流通した冷却気体とともに、外装筐体2の背面部24に設けられた排出口241に応じて設けられた排気ファンFN3によって吸引され、矢印AR3にて示すように、当該排出口241から外装筐体2外に排出される。
このように流通する冷却気体によって、領域A2内の構成部品が冷却される。
これら冷却ファンFN4,FN5が駆動されると、外装筐体2の左側面部26に設けられた導入口261を介して、外装筐体2外の気体が冷却気体として第1領域A1内に導入される。すなわち、導入口261は、冷却ファンFN4,FN5の駆動によって、第1領域A1内に外装筐体2の外部の気体を冷却気体として導入する。この冷却気体は、タンク531及び当該タンク531内の第3冷媒RE3を冷却する。
また、冷却ファンFN4,FN5は、第1領域A1内に導入された冷却気体を吸引する過程にて、当該冷却気体を第1ラジエータ532及び第2ラジエータ534に流通させ、これらラジエータ532,534を冷却する。換言すると、これらラジエータ532,534によって、第3冷媒RE3の熱が、流通する冷却気体に伝達されて、第3冷媒RE3が冷却される。
そして、ラジエータ532,534を流通した冷却気体は、冷却ファンFN4,FN5によって、上記排出口242から外装筐体2外に排出される。すなわち、排出口242は、冷却ファンFN4,FN5の駆動によって、第1ラジエータ532及び第2ラジエータ534に流通した冷却気体を外装筐体2の外部に排出する。
これは、第2領域A2内には、塵埃の付着による影響が大きい部品が多く配置されているのに対し、第1領域A1内には、当該影響が比較的小さい部品が配置されている。一方、エアフィルターが導入口に設けられていると、気体導入時の圧力損失が大きくなり、導入される冷却気体の流量が低下する。これらのことから、当該圧力損失を低減し、第1領域A1内に冷却気体を導入させやすくして、ラジエータ532,534の冷却効率を向上させるために、本実施形態では、導入口261にエアフィルターは設けられていない。
しかしながら、これに限らず、例えばラジエータ532,534の冷却を充分に行える場合等においては、導入口261にエアフィルターを設けてもよい。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター1は、以下の効果がある。
画像投射装置4及び冷却装置5のうち、第3冷媒RE3(第1液体冷媒)によって光源4101,4102を冷却する光源ユニットUN1、及び、第2冷媒RE2及び第3冷媒RE3を冷却する冷却ユニットUN3と、第2冷媒RE2(第2液体冷媒)によって光変調装置472を冷却する光学ユニットUN2及び冷却ユニットUN3とは、互いに着脱可能に構成されている。すなわち、光源ユニットUN1及び冷却ユニットUN3と、光学ユニットUN2及び冷却ユニットUN3とは、それぞれ互いに着脱可能に構成されている。これによれば、これらユニットUN1~UN3のうち、取り外す必要が生じた対象ユニットを、接続されている他のユニットから容易に取り外すことができる。従って、画像投射装置4全体及び冷却装置5全体を取り外す必要がある構成に比べて、当該対象ユニットを容易に交換できるので、プロジェクター1のメンテナンス性を向上させることができる。
ここで、LDにより構成される固体光源SSを有する光源4101,4102や、液晶パネル474及び偏光板473,475を有する光変調装置472は、温度が高くなると、劣化が進行しやすい。また、LDは、温度が高くなると出射光量が低下する。
これに対し、各ラジエータ532,534が熱的に隔離されることによって、当該各ラジエータ532,534にて放出される熱が、これら光源4101,4102及び光変調装置472に伝達されることを抑制できる。従って、これらの温度上昇及び劣化を抑制できる他、画像光の輝度低下を抑制できる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記第1実施形態にて示したプロジェクター1と同様の構成を有するが、光源部410と光学素子部とを接続し、かつ、連結部65を有する接続部材CNAが設けられている点で、当該プロジェクター1と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係るプロジェクターは、図7に示すように、冷却装置5に代えて冷却装置5Aを有する他は、上記プロジェクター1と同様の構成及び機能を有する。
光源部410は、上記のように、光源4101,4102と、当該光源4101,4102を第3冷媒RE3(第1液体冷媒)によってそれぞれ冷却する2つの光源冷却部4104(第1冷却部)と、を有する。
光学素子部DPは、光拡散素子4171及び波長変換素子4191の各光学素子と、第2密閉筐体541内を循環する第4冷媒RE4を介して第3冷媒RE3(第1液体冷媒)によってこれら光拡散素子4171及び波長変換素子4191を冷却する第3熱交換器533(第3冷却部)と、を有する。
従って、上記連結部63,64に加えて、連結部65が設けられていることにより、光源装置41の構成部品のうち、光源部410及び光学素子部DPのそれぞれを個別に、プロジェクターから取り外すことができる。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター1と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
光源ユニットUN1Aは、光源4101,4102及び光源冷却部4104(第1冷却部)を含む光源部410と、これら光源4101,4102から出射された光に作用する光学素子である波長変換素子4191及び光拡散素子4171、及び、第3熱交換器を含む光学素子部DPと、これら光源冷却部4104及び第3熱交換器533を接続する接続部材CNAと、を有する。この接続部材CNAに、連結部65が設けられていることによって、光源部410及び光学素子部は、互いに着脱可能である。
これによれば、光源ユニットUN1Aをプロジェクターから取り外すことができるだけでなく、光源部410及び光学素子部のそれぞれを個別にプロジェクターから取り外すことができる。従って、プロジェクターのメンテナンス性を一層向上させることができる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記第1実施形態にて示したプロジェクター1と同様の構成を有するが、第2冷媒REが流通する流路上で、上記連結部6(61,62)とは異なる位置に、他の連結部が設けられている点で、当該プロジェクター1と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係るプロジェクターは、図8に示すように、冷却装置5に代えて冷却装置5Bを有する他は、上記プロジェクター1と同様の構成及び機能を有する。
これらのうち、接続部材CMBは、第2熱交換器56の受熱部561と分岐部CM13とを接続する。すなわち、接続部材CMBは、第2熱交換器56の受熱部561から延びる接続部材CM1において、分岐部CM13に対して第2冷媒RE2の上流側部分を構成する。
また、接続部材CMCは、合流部CM23とタンク522とを接続する。すなわち、接続部材CMCは、第1熱交換器521及び各光変調装置472の冷却部476とタンク522とを接続する接続部材CM2において、合流部CM23に対して第2冷媒RE2の下流側部分を構成する。
このような連結部66,67の各カプラーCPを分離させることによって、光学ユニットUN2を冷却ユニットUN3Bから取り外すことができる。この場合、第1密閉筐体511ごと冷却ユニットUN3Bから分離できるので、上記画像形成装置42ごと冷却ユニットUN3Bから取り外すことができる。従って、構成部品の交換だけでなく、仕様変更等に応じて、画像形成装置42をプロジェクターから交換できる。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター1と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
冷却ユニットUN3Bは、分岐部CM13と第2熱交換器56との間を接続する接続部材CMB、及び、合流部CM23とタンク522との間を接続する接続部材CMCを有する。そして、これら接続部材CMB,CMCに、上記連結部66,67が設けられている。これによれば、第1密閉筐体511ごと冷却ユニットUN3Bから分離でき、画像形成装置42ごとプロジェクターから取り外すことができる。従って、プロジェクターのメンテナンス性を一層向上させることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、冷却装置5,5A,5Bは、第1循環流路51を有するとした。しかしながら、これに限らず、第1循環流路51は無くてもよい。すなわち、プロジェクターは、光源4101,4102及び光源冷却部4104を含む光源ユニットと、光変調装置472及び冷却部476を含む光学ユニットと、これらユニットと接続部材を介して接続され、それぞれ液体冷媒である第2冷媒RE2及び第3冷媒RE3を冷却する冷却ユニットと、を備えていればよく、他の構成は無くてもよい。
また、液体冷媒の流路において、雄カプラーCP1は上流側に位置し、雌カプラーCP2は下流側に位置するとした。しかしながら、これに限らず、雄カプラーCP1及び雌カプラーCP2のうち上流側に位置するカプラーは、どちらでもよい。
また、上記各実施形態にて示した構成は、それぞれ組合せ可能である。例えば、冷却装置5A,5Bの構成を組み合わせ、光源ユニットUN1A及び冷却ユニットUN3Bが互いに着脱可能とし、光学ユニットUN2及び冷却ユニットUN3Bが互いに着脱可能とした上で、更に、光源ユニットUN1Aにおける光源部410及び光学素子部DPが互いに分離可能とし、更に、冷却ユニットUN3Bに対して画像形成装置42を分離可能に構成してもよい。
上記各実施形態では、画像投射装置4は、図2に示した構成及びレイアウトを有するとしたが、当該画像投射装置4の構成及びレイアウトは、適宜変更可能である。
Claims (7)
- 光を出射する光源、及び、内部を流通する第1液体冷媒に前記光源の熱を伝達させて前記光源を冷却する第1冷却部を有する光源ユニットと、
前記光源から出射された光を変調する光変調装置、及び、内部を流通する第2液体冷媒に前記光変調装置の熱を伝達させて前記光変調装置を冷却する第2冷却部を有する光学ユニットと、
前記第1液体冷媒及び前記第2液体冷媒を冷却する冷却ユニットと、
前記光源ユニット及び前記冷却ユニットを接続し、内部を前記第1液体冷媒が流通可能な第1接続部材と、
前記光学ユニット及び前記冷却ユニットを接続し、内部を前記第2液体冷媒が流通可能な第2接続部材と、
前記光源ユニット、前記光学ユニット及び前記冷却ユニットを内部に収容する外装筐体と、を備え、
前記光源ユニット及び前記冷却ユニットと、前記光学ユニット及び前記冷却ユニットとのうち少なくとも一方は、互いに着脱可能に構成され、
前記冷却ユニットは、前記第1液体冷媒の熱を放出する放熱器を有し、
前記外装筐体は、前記外装筐体の内部に設けられ、前記放熱器が配置される第1領域と、前記光源及び前記光変調装置が配置される第2領域とを区画して、前記第2領域に対して前記第1領域を熱的に隔離する隔壁を有し、
前記放熱器は、前記光源及び前記光変調装置に対して熱的に隔離されていることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1接続部材及び前記第2接続部材のうち少なくとも1つの接続部材は、
前記少なくとも1つの接続部材によって接続される2つのユニットのうち一方と接続される第1連結部と、
前記2つのユニットのうち他方と接続され、前記第1連結部に対して着脱可能な第2連結部と、を有することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2に記載のプロジェクターにおいて、
前記少なくとも1つの接続部材は、前記第1連結部及び前記第2連結部の組を複数有し、
前記第1連結部の形状と前記第2連結部の形状とは異なることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
前記光源ユニットは、
前記光源及び前記第1冷却部を含む光源部と、
前記光源から出射された光に作用する光学素子、及び、内部を流通する前記第1液体冷媒に前記光学素子の熱を伝達させて前記光学素子を冷却する第3冷却部を含む光学素子部と、
前記第1冷却部及び前記第3冷却部を接続し、内部を前記第1液体冷媒が流通可能な第3接続部材と、を有し、
前記光源部及び前記光学素子部は、互いに着脱可能に構成されていることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項4に記載のプロジェクターにおいて、
前記冷却ユニットは、前記第1液体冷媒の流路において前記光学素子部に対する上流に位置し、前記光学素子部に流通する前の前記第1液体冷媒の熱を放出して、前記第1液体冷媒を冷却するラジエータを有することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項4又は請求項5に記載のプロジェクターにおいて、
前記光学素子は、入射された光の波長を変換する波長変換素子、及び、入射された光を拡散させる光拡散素子のうち少なくとも一方であることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
前記第1領域内に配置され、前記放熱器に冷却気体を流通させる冷却ファンを備え、
前記外装筐体は、
前記第1領域内に前記外装筐体の外部の気体を前記冷却気体として導入する導入口と、
前記放熱器に流通した前記冷却気体を前記外装筐体の外部に排出する排出口と、を有することを特徴とするプロジェクター。
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