JP7371672B2 - プロジェクター - Google Patents
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Description
しかしながら、上記冷却機構を備えたプロジェクターでは、筐体の幅方向、奥行方向、高さ方向における小型化が十分ではなく、各構成部品のレイアウトを見直すことでさらなる小型化が望まれていた。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
本実施形態のプロジェクター1は、光源ユニット2から射出された照明光を変調して画像情報に応じた画像光を生成し、形成した画像光をスクリーン等の被投射面に拡大投射する。図1に示すように、プロジェクター1は、光源ユニット2と、画像形成ユニット3と、投射光学ユニット4と、外装筐体5と、冷却装置6と、電源ユニット14と、を備えている。
各図面において、X軸は光源ユニット2から画像形成ユニット3に向けて射出される照明光WLの光軸AX1に沿う軸である。Y軸はX軸に直交し、投射光学ユニット4が画像光を投射する方向、すなわち、投射光学ユニット4の光軸AX2に沿う軸である。Z軸は光軸AX1および光軸AX2に直交する軸である。
また、本実施形態では、Z軸に沿う方向を「上下方向Z」、+Zを「上側」、-Zを「下側」とし、X軸に沿う方向を「左右方向X」、+Xを「右側」、-Xを「左側」とし、Y軸に沿う方向を「前後方向Y」、+Yを「前側」、-Yを「後側」と称して説明する。
なお、上下方向Z、左右方向Xおよび前後方向Yとは、単にプロジェクター1の各構成部材の配置関係を説明するための名称であって、プロジェクター1における実際の設置姿勢や方向を規定するものではない。
このような構成に基づき、本実施形態の画像形成ユニット3は、ケース10の光源ユニット用接続部10aを介して光源ユニット2からの照明光WLを各光変調パネル32R,32G,32Bに入射させることができる。
このような構成に基づいて、本実施形態の画像形成部3Aは各色の画像光を合成することでフルカラーの画像光を生成する。
なお、図示を省略したが、各光変調パネル32R,32G,32Bと各フィールドレンズ33R,33G,33Bとの間には入射側偏光板が配置され、各光変調パネル32R,32G,32Bとクロスダイクロイックプリズム34との間には射出側偏光板が配置されている。
均一照明光学系30は、第1レンズアレイ301と、第2レンズアレイ302と、偏光変換素子303と、重畳レンズ304と、を有している。
冷却装置6において、パネル放熱用熱交換器8および光源放熱用熱交換器9は、気流Kの流れ方向において重なり、気流Kは、パネル放熱用熱交換器8から光源放熱用熱交換器9に向かって流れる。
後面部52は、前後方向Yの後側(-Y)に位置し、XZ面に沿う板状の部位である。
左側面部53は、左右方向Xの左側(-X)に位置し、YZ面に沿う板状の部位である。
右側面部54は、左右方向Xの右側(+X)に位置し、YZ面に沿う板状の部位である。
天面部55は、前面部51、後面部52、左側面部53および右側面部54の上側(+Z)の端部同士を接続し、XY平面に沿う板状の部位である。
底面部56は、前面部51、後面部52、左側面部53および右側面部54の下側(-Z)の端部同士を接続し、XY平面に沿う板状の部位である。
吸気口56aは、底面部56において、パネル放熱用熱交換器8および光源放熱用熱交換器9のうち画像形成ユニット3側に位置するパネル放熱用熱交換器8と、画像形成ユニット3と、の間の空間に面する位置に設けられ、外装筐体5内に外気を取り込む。
吸気口56bは、底面部56において、パネル放熱用熱交換器8と光源放熱用熱交換器9との間の空間に面する位置に設けられ、外装筐体5内に外気を取り込む。
なお、吸気口56bは、吸気口56aと一体に形成されていてもよい。すなわち、吸気口56aの一部がパネル放熱用熱交換器8と光源放熱用熱交換器9との間の空間に面する位置まで延在して形成されてもよい。
排気口54bは、排熱用ファン13に対向する位置に設けられる。排熱用ファン13は、排気口54bを介して外装筐体5内から外部に排出することで外装筐体5内から熱を外部に放出する。
光源ユニット2は、外装筐体5内において画像形成ユニット3に対して、投射光学ユニット4の光軸AX2に交差する左右方向(第1方向)Xの一方側である右側(+X側)に配置されている。パネル放熱用熱交換器8は、外装筐体5内において画像形成ユニット3に対して、左右方向Xの他方側である左側(-X)に配置されている。パネル放熱用熱交換器8は前後方向Yに沿って延在している。
画像形成部3Aは、複数の光変調パネル32R,32G,32Bと、クロスダイクロイックプリズム34と、を含む。光変調パネル(赤用液晶パネル)32Rは赤色光LRに対応する液晶パネルであり、光変調パネル(緑用液晶パネル)32Gは緑色光LGに対応する液晶パネルであり、光変調パネル(青用液晶パネル)32Bは青色光LBに対応する液晶パネルである。
図3に示すように、パネル用ファン16を構成する各ファン16a,16b,16cは、パネル吸熱用熱交換器7に沿って左右方向Xに複数配列されている。各ファン16a,16b,16cの気流は、パネル吸熱用熱交換器7および画像形成部3Aと外装筐体5との間に設けられたダクト15を介して画像形成部3Aの光変調パネル32R,32G,32Bへと流れる。
第1ダクト部15aは、光変調パネル32Rに気流Kを供給する供給口15a1を有し、第2ダクト部15bは、光変調パネル32Gに気流Kを供給する供給口15b1を有し、第3ダクト部15cは、光変調パネル32Bに気流Kを供給する供給口15c1を有する。
このように各光変調パネル32R,32G,32Bに対して個別のファンからの気流を供給することで、各光変調パネル32R,32G,32Bの冷却性能を高めている。
図4は、光変調パネル32Gおよび保持部材35を光変調パネル32Gの光入射側から見た分解斜視図である。
図4に示すように、保持部材35は、取付部358および4つの挿入部359を有する。
取付部358は、矩形枠状に形成され、上記対応する入射面34Gに接着等によって取り付けられる。取付部358は、開口部351及び保持部352を有する。
開口部351は、取付部358の略中央に矩形状に形成されている。開口部351は、射出側偏光板355を通過した光がクロスダイクロイックプリズム34に向かって通過する。保持部352は、射出側偏光板355を保持する。
このような保持部材35によって、光変調パネル32Gは、クロスダイクロイックプリズム34と一体化される。なお、クロスダイクロイックプリズム34を、例えば複数のダイクロイックミラーに代えてもよい。
図5に示すように、光変調パネル32Gは、パネル本体41、プリント基板45、第1防塵部材46、第2防塵部材47および保持筐体48を有する。本実施形態の画像形成ユニット3は、光変調パネル32Gに設けられたベイパーチャンバー60を含む。
本体部60Aは、図6に示すように、-Y側に配置される受熱基板62と、+Y側に配置される放熱基板63と、を有し、受熱基板62および放熱基板63が組み合わされて構成される。本体部60Aの内部には、作動流体が封入される中空空間SP(図5参照)が形成されている。
受熱基板62は、パネル本体41の第1基板43と接続され、パネル本体41から伝達される熱によって液相の作動流体を気相の作動流体に変化させる受熱部66を含む。
具体的に、受熱基板62の受熱部66は、中空空間SP内に設けられた網目構造MSを有する。網目構造MSは、図7に示すように、放熱基板63と対向する受熱基板62の面に設けられている。
網目構造MSには、減圧された中空空間SP内に封入された液体状の冷媒が染み込み、網目構造MSは、染み込んだ液体状の冷媒を、受熱基板62において外部から熱が伝達される部分に輸送する。
受熱基板62は、外部から伝達される熱、例えばパネル本体41および第1防塵部材46から伝達される熱によって液体状の冷媒を気化させる。すなわち、受熱基板62は、伝達される熱によって液体状の冷媒を蒸発させる。このようにして気体に変化した冷媒は、放熱基板63の内面に形成された流路を流通する。
本体部60Aは、図6に示すように、開口部64および放熱部65を有する。
開口部64は、本体部60Aを厚さ方向に貫通する略矩形状の開口である。開口部64の内部には、第1防塵部材46が嵌合される。すなわち、開口部64の内縁と第1防塵部材46の側面とが熱的に接続される。これにより、パネル本体41から第1防塵部材46に伝達された熱は受熱基板62の受熱部66に伝達され、中空空間SP内に封入された液体状の冷媒の一部が気体状に変換されて、受熱基板62の受熱部66に伝達された熱が消費される。
図8は、光源ユニット2を示す模式図である。
光源ユニット2は、図8に示すように、光源用筐体CA、光源部20、アフォーカル光学素子21、第1位相差素子22a、第2位相差素子22b、第3位相差素子22c、拡散透過素子23、偏光分離合成素子24、第1集光素子26、拡散光学素子27、第2集光素子28、波長変換素子29およびホイール冷却装置40を備えている。
光源部20、アフォーカル光学素子21、第1位相差素子22a、拡散透過素子23、偏光分離合成素子24と、第2位相差素子22b、第1集光素子26および拡散光学素子27は、光軸AX3上に配置されている。
波長変換素子29、第2集光素子28、偏光分離合成素子24および第3位相差素子22cは、光軸AX1上に配置されている。
光源部20は、後述する拡散光学素子27及び波長変換素子29に入射する光を-Y方向に射出する。光源部20は、図9に示すように、第1光源モジュール201、第2光源モジュール202および光合成部材203を備える。
なお、拡散透過素子23に代えて、一対のマルチレンズを有するホモジナイザー光学素子を採用してもよい。
偏光分離合成素子24は、入射する光を分離する光分離素子としての機能と、二方向から入射する光を合成する光合成素子としての機能と、を有する。換言すると、偏光分離合成素子24は、光分離素子として機能する他、光合成素子として機能する。
拡散光学素子27にて拡散された青色光BLcは、第1集光素子26を通過した後、第2位相差素子22bに入射する。拡散光学素子27に入射した青色光BLcは、拡散光学素子27にて反射される際に、回転方向が反対方向の円偏光に変換される。このため、第1集光素子26を介して第2位相差素子22bに入射する青色光BLcは、第2位相差素子22bによって、S偏光の青色光BLsに変換される。そして、青色光BLsは、偏光分離合成素子24にて-X側に反射されて、第3位相差素子22cに入射する。
図9および図10に示すように、光源吸熱用熱交換器25は、第1光源モジュール201に設けられる第1冷却プレート615と、第2光源モジュール202に設けられる第2冷却プレート625と、を含む。
このような構成に基づき、パネル吸熱用熱交換器7から排出された熱交換用液体は、配管CM4を介して、パネル放熱用熱交換器8に流入されるようになっている。
流入部91は、配管接続部材95の+X側端面の上側(+Z)に設けられる。流入部91はラジエーター本体90の内部と連通しており、流入部91に流入した熱交換用液体は、ラジエーター本体90の内部に設けられた流路に流入する。ラジエーター本体90は、+X側から-X側に通過する気流と、流路を流れる熱交換用液体とを熱交換させることで熱交換用液体の温度を低下させる。流出部92は、配管接続部材95の+X側端面の下側(-Z)に設けられる。流出部92は、ラジエーター本体90の内部と連通しており、内部流路を流通することで温度が低下した熱交換用液体を外部に流出させる。
このような構成に基づき、光源吸熱用熱交換器25から排出された熱交換用液体は、配管CM7を介して、光源放熱用熱交換器9に流入されるようになっている。
本実施形態の場合、気流Kは、パネル放熱用熱交換器8から光源放熱用熱交換器9に向かって流れる。
また、本実施形態のプロジェクター1は、外装筐体5内において、画像形成ユニット3の右側に光源ユニット2、画像形成ユニット3の左側にパネル放熱用熱交換器8を配置するレイアウトを採用することで、光変調パネル32R,32G,32Bの冷却性能を確保しつつ、前後方向Y、上下方向Zにおける寸法を小型化することができる。
この構成によれば、各光変調パネル32R,32G,32Bに対して個別のファンからの気流を供給するため、各光変調パネル32R,32G,32Bの冷却性能を高めることができる。
また、パネル吸熱用熱交換器7が光変調パネル32Gに対向して配置されるため、発熱性の高い緑色用の光変調パネル32Gで加熱された気流Kをパネル吸熱用熱交換器7に効率良く取り込むことができる。よって、パネル吸熱用熱交換器7は気流Kの温度を効率良く低下させるので、結果的に、光変調パネル32Gを効率良く冷却することができる。
この構成によれば、パネル吸熱用熱交換器7による吸熱効果を維持することができる。よって、ケース10内において気流Kを循環させる密閉循環方式において各光変調パネル32R,32G,32Bの冷却効率を高めることができる。
本実施形態の場合、吸気口51bおよび吸気口52aは、光源放熱用熱交換器9と、パネル放熱用熱交換器8と、の間の空間に面する位置まで延在している。
続いて、プロジェクターの第1変形例について説明する。本変形例のプロジェクターは、外装筐体5内における各部材のレイアウトが第1実施形態のプロジェクター1と異なり、他の構成については共通である。以下では、外装筐体5内における各部材のレイアウトを主体に説明し、第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その説明については省略もしくは簡略化する。
図13に示すように、電源ユニット14および光源ユニット2は、外装筐体5内で画像形成ユニット3に対して右側(+X)に配置されるとともに、画像形成ユニット3のケース10内において画像形成部3A、パネル吸熱用熱交換器7およびパネル用ファン16が順に配列される方向である前後方向Yに沿って、順に配列されている。すなわち、本変形例において、電源ユニット14は、上下方向Zにおいて、光源ユニット2と重なるように配置されない。
続いて、プロジェクターの第2変形例について説明する。本変形例のプロジェクターは、外装筐体5内における各部材のレイアウトが第1実施形態のプロジェクター1と異なり、他の構成については共通である。以下では、外装筐体5内における各部材のレイアウトを主体に説明し、第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その説明については省略もしくは簡略化する。
図14に示すように、本変形例のパネル放熱用熱交換器8は、複数のラジエーター本体(放熱部)80を含む。複数のラジエーター本体80は、第1ラジエーター本体80aおよび第2ラジエーター本体80bを含む。第1ラジエーター本体80aは、第1実施形態のプロジェクター1と同様、画像形成ユニット3の左右方向Xの他方側である左側(-X)に配置される。第2ラジエーター本体80bは、外装筐体5内で画像形成ユニット3に対して左右方向Xの一方側である右側(+X側)に配置される。第1ラジエーター本体80aおよび第2ラジエーター本体80bは、パネル吸熱用熱交換器7と熱的に接続されている。なお、本変形例において、光源ユニット2および電源ユニット14は、上下方向Zにおいて、互いに重なるように配置されている。
続いて、プロジェクターの第3変形例について説明する。本変形例のプロジェクターは、外装筐体5内における各部材のレイアウトが第1実施形態のプロジェクター1と異なり、他の構成については共通である。以下では、外装筐体5内における各部材のレイアウトを主体に説明し、第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その説明については省略もしくは簡略化する。
図15に示すように、本変形例の光源放熱用熱交換器9は、外装筐体5内で画像形成ユニット3に対して、左右方向Xの一方側である右側(+X)に配置される。すなわち、光源放熱用熱交換器9は、外装筐体5内において光源ユニット2のある空間に配置されている。なお、本変形例において、光源ユニット2および電源ユニット14は、上下方向Zにおいて、互いに重なるように配置されている。
続いて、プロジェクターの第4変形例について説明する。本変形例のプロジェクターは、パネル用ファン16を3つではなく、4つ備える点が第1実施形態のプロジェクター1と異なり、他の構成については共通である。以下では、パネル用ファン16を4つにした場合のダクトの構造を主体に説明し、第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その説明については省略もしくは簡略化する。
図16に示すように、本変形例において、複数のパネル用ファン16は、第1ファン16a、第2ファン16b、第3ファン16cおよび第4ファン16dを含む。各ファン16a,16b,16d,16cは、パネル吸熱用熱交換器7に沿って左右方向Xに複数配列されている。ダクト115は、第1ダクト部115aと、第2ダクト部115bと、第3ダクト部115cと、第4ダクト部115dと、を含む。
続いて、プロジェクターの第5変形例について説明する。本変形例のプロジェクターは、ベイパーチャンバー60を設けた光変調パネル32Gの構成が第1実施形態のプロジェクター1と異なり、他の構成については共通である。以下では、光変調パネル32Gの構成の違いを主体に説明し、第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その説明については省略もしくは簡略化する。
図17に示すように、本変形例の光変調パネル32Gにおいて、ベイパーチャンバー160の放熱部65は、ベイパーチャンバー160の本体部60Aに形成された開口部64よりも-Z側に設けられている。放熱部65の+Y側の面に放熱部材60Bが設けられている。本変形例において、ベイパーチャンバー160の放熱部65は、光変調パネル32Gに対してパネル用ファン16から流される気流Kの上流に位置している。
この構成によれば、気流Kが放熱部65を先に冷却するので、気流Kがパネル本体41を先に冷却する場合に比べて、ベイパーチャンバー160内において冷媒の凝縮を促進することができる。よって、本変形例のベイパーチャンバー160は、冷却性能をより高めることができる。
なお、ベイパーチャンバー60において放熱部65を設ける位置は上記に限定されない。
図18は本変形例における光変調パネル32Gの構成を示す図である。
図18に示すように、本変形例の光変調パネル32Gにおいて、ベイパーチャンバー260は、開口部64に対して-Z側および+Z側の両方に放熱部65が設けられている。放熱部65の+Y側の面にそれぞれ放熱部材60Bが設けられている。この構成のベイパーチャンバー260によれば、気流Kの風上および風下の両側に放熱部65が位置するため、ベイパーチャンバー260内において冷媒の蒸発および凝縮を促進することができる。よって、本変形例によれば、冷却性能をより高めたベイパーチャンバー260を提供できる。
本発明の一態様のプロジェクターは、照明光を射出する光源ユニットと、光源ユニットからの照明光を画像情報に応じて変調し画像光を生成する光変調パネルを含む画像形成部と、画像形成部により生成された画像光を投射する投射光学ユニットと、光変調パネルに気流を送るパネル用ファンと、光変調パネルにより加熱された気流から吸熱する第1熱交換器と、画像形成部、第1熱交換器およびパネル用ファンをケース内に順に配列して収容することで構成される画像形成ユニットと、第1熱交換器で吸熱した熱を放熱する第2熱交換器と、少なくとも光源ユニット、画像形成ユニットおよび第2熱交換器を収容するとともに外装を構成する外装筐体と、を備え、光源ユニットは、外装筐体内において画像形成ユニットに対して、投射光学ユニットの光軸に交差する第1方向の一方側に配置され、第2熱交換器は、外装筐体内において画像形成ユニットに対して、第1方向の他方側に配置される。
Claims (11)
- 照明光を射出する光源ユニットと、
前記光源ユニットからの前記照明光を画像情報に応じて変調し画像光を生成する光変調パネルを含む画像形成部と、
前記画像形成部により生成された前記画像光を投射する投射光学ユニットと、
前記光変調パネルに気流を送るパネル用ファンと、
前記光変調パネルにより加熱された前記気流から吸熱する第1熱交換器と、
前記画像形成部、前記第1熱交換器および前記パネル用ファンをケース内に順に配列して収容することで構成される画像形成ユニットと、
前記第1熱交換器で吸熱した熱を放熱する第2熱交換器と、
少なくとも前記光源ユニット、前記画像形成ユニットおよび前記第2熱交換器を収容するとともに外装を構成する外装筐体と、を備え、
前記光源ユニットは、前記外装筐体内において前記画像形成ユニットに対して、前記投射光学ユニットの光軸に交差する第1方向の一方側に配置され、
前記第2熱交換器は、前記外装筐体内において前記画像形成ユニットに対して、前記第1方向の他方側に配置され、
前記画像形成ユニットは、前記ケース内に、前記パネル用ファンを収容する第1収容空間と、前記画像形成部を収容する第2収容空間と、を含み、
前記パネル用ファンは、前記第1熱交換器に沿って複数配列され、
前記複数のパネル用ファンの気流は、前記第1収容空間から前記第2収容空間に設けられたダクトを介して前記画像形成部の前記光変調パネルに流れ、
前記第1熱交換器は、前記画像形成ユニットの前記ケース内において、前記第1収容空間と前記第2収容空間とを仕切るように前記ダクト上に配置されている、
ことを特徴とするプロジェクター。 - 前記光変調パネルは、複数の液晶パネルで構成され、
前記複数の液晶パネルは、赤用液晶パネル、緑用液晶パネルおよび青用液晶パネルを含み、
前記複数のパネル用ファンは、少なくとも第1ファン、第2ファンおよび第3ファンを含み、
前記ダクトは、前記第1ファンからの気流を前記赤用液晶パネルに流す第1流路部と、前記第2ファンからの気流を前記緑用液晶パネルに流す第2流路部と、前記第3ファンからの気流を前記青用液晶パネルに流す第3流路部と、を含む
ことを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。 - 前記複数のパネル用ファンは、第4ファンをさらに含み、
前記ダクトは、前記第4ファンからの気流を前記緑用液晶パネルおよび前記青用液晶パネルに流す第4流路部をさらに含む、
ことを特徴とする請求項2に記載のプロジェクター。 - 前記画像形成ユニットの前記ケース内において、前記画像形成部、前記第1熱交換器および前記パネル用ファンは、前記投射光学ユニットの光軸に沿う第2方向に配列され、
前記第2熱交換器は、前記第2方向に沿って延在している、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記第2熱交換器は複数の放熱部を含み、
前記複数の放熱部の一部は、前記外装筐体内で前記画像形成ユニットに対して、前記第1方向の一方側に配置される、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記光源ユニットから吸熱する第3熱交換器と、
前記第3熱交換器で吸熱した熱を放熱する第4熱交換器と、をさらに備え、
前記第4熱交換器は、前記外装筐体内で前記画像形成ユニットに対して、前記第1方向の他方側に配置される、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記光源ユニットから吸熱する第3熱交換器と、
前記第3熱交換器で吸熱した熱を放熱する第4熱交換器と、をさらに備え、
前記第4熱交換器は、前記外装筐体内で前記画像形成ユニットに対して、前記第1方向の一方側に配置される、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記外装筐体は、
前記画像形成ユニットと前記第2熱交換器との間の空間に面する吸気口を有する吸気用壁部と、
前記第2熱交換器に対向する排気口を有する排気用壁部と、を含み、
前記第2熱交換器と前記外装筐体の前記排気用壁部との間に配置される熱交換器用ファンをさらに備え、
前記熱交換器用ファンにより、前記吸気口から吸気された気流は前記第2熱交換器を介して前記排気口へと流れる、
ことを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記光源ユニットおよび前記画像形成部に電力を供給する電源ユニットをさらに備え、
前記電源ユニットは、前記外装筐体内で前記画像形成ユニットに対して、前記第1方向の一方側に配置される、
ことを特徴とする請求項1から請求項8のうちのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記電源ユニットおよび前記光源ユニットは、前記画像形成ユニットの前記ケース内において前記画像形成部、前記第1熱交換器および前記パネル用ファンが順に配列される方向に沿って、順に配列されている、
ことを特徴とする請求項9に記載のプロジェクター。 - 前記電源ユニットは、前記投射光学ユニットの光軸に沿う方向および前記第1方向に交差する第3方向において、前記光源ユニットの少なくとも一部と重なるように前記外装筐体内に配置されている、
ことを特徴とする請求項9に記載のプロジェクター。
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