JP2004286965A - プロジェクタ - Google Patents
プロジェクタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004286965A JP2004286965A JP2003077366A JP2003077366A JP2004286965A JP 2004286965 A JP2004286965 A JP 2004286965A JP 2003077366 A JP2003077366 A JP 2003077366A JP 2003077366 A JP2003077366 A JP 2003077366A JP 2004286965 A JP2004286965 A JP 2004286965A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base plate
- heat
- projector
- optical
- optical members
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
【課題】発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化に適したプロジェクタを提供する。
【解決手段】投射用の光の光路上に配される複数の光学部材14,15,16,17,18のそれぞれは、断熱部材30を介して一の熱伝導部材20に支持されている。一の熱伝導部材20は、発熱体11,12,13,21に熱的に接続され、放熱体(ヒートシンク)に接触している。
【選択図】 図5
【解決手段】投射用の光の光路上に配される複数の光学部材14,15,16,17,18のそれぞれは、断熱部材30を介して一の熱伝導部材20に支持されている。一の熱伝導部材20は、発熱体11,12,13,21に熱的に接続され、放熱体(ヒートシンク)に接触している。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射用の光の光路上に配される複数の光学部材を備えるプロジェクタに関し、特に、プロジェクタの発熱対策に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子機器における表示装置のひとつとして、映像源の画像を光学系を介してスクリーンに拡大投射する投射型表示装置としてのプロジェクタが知られている。
【0003】
プロジェクタは、光源、電源ユニットなどの発熱しやすい機器を有していることから、この発熱体の熱が光路上の光学部材に伝わると、光学部材の取り付け精度や熱特性に影響を与え、光学特性の低下を招くおそれがある。
【0004】
プロジェクタの発熱対策に関する技術としては、例えば、ヒートシンクなどの放熱体を高温となる光学部材に取り付けて放熱させる技術がある(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平14−098937号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、プロジェクタの小型化が進む傾向にあり、それに伴ってプロジェクタの発熱対策がより重要になっている。特に、小型のプロジェクタでは、光源などの発熱体と他の部材との距離が近づき、発熱体の周辺の部材は高温となり、離れた部材は低温となるなど、部材間での温度ムラが生じやすい。
【0007】
こうした熱影響のムラは、光学部材自体の熱膨張や光学部材の取り付け精度の不均一を招き、光路の歪みや光学系の特性の変化を生じさせ、投射画像の劣化を招くおそれがある。
【0008】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化に適したプロジェクタを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、投射用の光の光路上に配される複数の光学部材を備えるプロジェクタにおいて、前記複数の光学部材のそれぞれが、発熱体に熱的に接続された一の熱伝導部材に支持されていることを特徴とする。
【0010】
本発明のプロジェクタでは、複数の光学部材のそれぞれが、発熱体に熱的に接続された一の熱伝導部材に支持されていることから、複数の光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが抑制される。そのため、熱影響のムラによる光学特性の低下が抑制される。
したがって、本発明のプロジェクタは、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化にも好ましく適用することができる。
【0011】
ここで、熱伝導部材としては、熱伝導率が高い材質からなる熱良導体が好ましく用いられ、例えば、アルミニウム(熱伝導率:204W/(mK))あるいはその合金の他、各種金属が適用される。熱伝導部材が熱良導体からなることにより、熱伝導部材における領域ごとの温度ムラが抑制され、複数の光学部材に対する熱影響のムラが確実に抑制される。
【0012】
熱伝導部材の熱伝導率は、10W/(mK)以上であるのが好ましく、50W/(mK)以上であるのがより好ましい。熱伝導部材の熱伝導率が10W/(mK)未満であると、発熱体の熱が熱伝導部材に移動しにくい上に、熱伝導部材における温度ムラが生じやすいので好ましくない。また、熱伝導部材の熱伝導率が50W/(mK)以上であることにより、温度ムラがより確実に解消される。
【0013】
上記のプロジェクタにおいては、前記一の熱伝導部材は、前記複数の光学部材に対して上方に位置するのが好ましい。
この構成によれば、熱伝導部材に対して複数の光学部材が下方に配される一方で、熱伝導部材で暖められた空気は上方に移動する。そのため、熱伝導部材から複数の光学部材への空気を介した熱伝達が抑制される。したがって、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0014】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記一の熱伝導部材は、熱放射率が0.5未満であるのが好ましい。
前記一の熱伝導部材の熱放射率(ふくしゃ率)が0.5未満であることにより、一の熱伝導部材から複数の光学部材への放射による熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇がさらに抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0015】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記発熱体としては、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)からなる光源を含んでもよい。
この構成によれば、光源が発光ダイオードであることにより、小型化を図りやすい。
【0016】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記複数の光学部材のそれぞれと前記一の熱伝導部材との間に配される熱絶縁部材を備えることが好ましい。
この構成によれば、熱絶縁部材により、熱伝導部材から複数の光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0017】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記一の熱伝導部材に熱的に接続される放熱体を備えるのが好ましい。
この構成により、発熱体から熱伝導部材に伝わった熱が放熱体を介して放熱され、熱伝導部材から複数の光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプロジェクタの一実施の形態例を図面を参照して説明する。
ここでは、一実施の形態例として、光変調手段(ライトバルブ)として、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色に対応した3枚の液晶装置(液晶パネル)を備えた3板式液晶プロジェクタについて説明する。なお、本発明は、1板式液晶プロジェクタや、ライトバルブとして他の空間光変調装置(例えば DMD;Digital Mirror Device など)を用いたプロジェクタにも適用可能である。
【0019】
図1は液晶プロジェクタ10の概略的な全体構成を模式的に示す図である。
図1において、プロジェクタ10は、光源11,12,13、光源11,12,13からの各光を変調する液晶ライトバルブ14,15,16、変調された各光を合成するクロスダイクロイックプリズム17、及びプリズム17から出射された光を不図示のスクリーンに拡大投射する投射系18等を含んで構成される。ここで、光源11はR(赤)、12はG(緑)、13はB(青)、の光をそれぞれ発するものであり、ライトバルブ14はR、15はG、16はB、の光にそれぞれ対応している。
【0020】
光源11,12,13としては、発光素子としてのLED(発光ダイオード、有機電界発光素子)を含むLED光源(LEDランプ)が用いられる。なお、本発明は、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等の他の光源を備えるプロジェクタにも適用されるが、LED光源は装置の小型化を図る上で有利である。
【0021】
ライトバルブ14,15,16は、例えば、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)と透過型の液晶セルとを含み、外部からの画像情報(あるいは映像情報)に基づいて光源11,12,13からの光を変調する。
【0022】
プリズム17は、4つの直角プリズムが貼り合わされた構造からなり、全体が略立方体状に形成されている。また、プリズム17は、赤色光(R)を反射する誘電体多層膜17aと青色光(B)を反射する誘電体多層膜17bとを含み、ライトバルブ15からの緑色光(G)を透過しかつライトバルブ14からの赤色光(R)とライトバルブ16からの青色光(B)とを折り曲げてこれらの3色の光を合成し、カラー画像を形成する。
【0023】
投射系18は、拡大投射光学系を含み、プリズム17から出射された光を不図示のスクリーン上に投射する。この投射により、スクリーン上には、拡大されたカラー画像が表示される。
【0024】
さて、上記プロジェクタ10においては、電源投入後、光源11,12,13、ライトバルブ14,15,16の駆動回路、及び電源ユニットが発熱し、その温度が上昇することから、これら発熱体の熱影響に対する対策が施されている。以下、その熱対策技術について説明する。
【0025】
図2及び図3は、上記プロジェクタ10における各構成部材の配置の様子を模式的に示す図であり、図2は平面図、図3は側面図である。
図2及び図3において、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材はそれぞれ、良熱伝導体からなる熱伝導部材としてのベースプレート20に搭載されている。
【0026】
具体的には、ベースプレート20上には、熱絶縁部材としての断熱部材30が配設されており、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材は、その断熱部材30を介してベースプレート20に支持されている。
【0027】
また、プロジェクタ10の使用時において、ベースプレート20は、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材に対して上方に位置するように配される。すなわち、ベースプレート20は、上記各光学部材が搭載された面が下向きになるように配される。
【0028】
ここで、ベースプレート20としては、熱伝導率が高い材質からなる熱良導体が好ましく用いられる。具体的には、例えば、アルミニウム材(熱伝導率:204W/(mK))あるいはその合金の他、銅、黄銅、金、鉄(及び鋼)、ニッケルなどの各種金属及びその合金が用いられる。なお、ベースプレート20の熱伝導率は、10W/(mK)以上であるのが好ましく、50W/(mK)以上であるのがより好ましい。
【0029】
また、断熱部材30としては、十分な断熱特性を有しかつ、良好な寸法精度で成型できる材料が好ましく用いられる。具体的には、例えば、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、及び液晶ポリマーなどのプラスチック材料の他に、ガラス、あるいはガラス粉、マイカ粉、アルミナ粉などを混合成型した成型材が用いられる。なお、断熱部材30の熱伝導率は、10W/(mK)未満であるのが好ましく、2W/(mK)未満であるのがより好ましい。断熱部材30の熱伝導率が10W/(mK)以上であると、十分な断熱特性を得られないので好ましくない。
【0030】
また、ベースプレート20には、それぞれ発熱体である、上記光源11,12,13、及びライトバルブ14,15,16の駆動回路21(液晶駆動回路)が搭載されており、これらの発熱体(光源11,12,13、駆動回路21)とベースプレート20とは熱的に接続されている。
【0031】
具体的には、光源11,12,13は、良熱伝導体からなる伝熱部材(例えばアルミニウム材)31を介してベースプレート20に熱的に接続されている。本例では、光源11,12,13のそれぞれが同じ伝熱部材31を介してベースプレート20に熱的に接続されている。また、駆動回路21は、回路基板の銅箔部分や導電グリースなどを介してベースプレート20に熱的に接続されている。本例では、駆動回路21は、ベースプレート20における、各光学部材(ライトバルブ14,15,16、プリズム17、投射系18)が搭載された面と反対の面に搭載されている。
【0032】
また、ベースプレート20には、放熱体としてのヒートシンク25が搭載されており、ヒートシンク25とベースプレート20とは熱的に接続されている。本例では、ヒートシンク25は、ベースプレート20に直接接しており、光源12の背面の側に配されている。
【0033】
また、ベースプレート20に搭載された各部材を覆うように筐体26が配設され、この筐体26もベースプレート20に固定されている。筐体26には、吸気及び排気用の開口(吸気孔27、排気孔28)が設けられている。本実施の形態例では、吸気孔27は、ヒートシンク25の排熱面に対向する筐体26の側面に設けられ、排気孔28は筐体26の上面のうちのヒートシンク25の上方位置に設けられている。なお、投射系18は、鏡筒29内に保持されている。
【0034】
上記構成のプロジェクタ10では、発熱体(光源11,12,13、駆動回路21)とベースプレート20とが熱的に接続されていることから、発熱体が発熱すると、その熱の多くがベースプレート20に移動し、ベースプレート20が温度上昇する。このとき、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材にもその熱が伝わるものの、各光学部材が同じベースプレート20に支持されていることから、各光学部材に対する発熱体の熱影響は均一化される。
【0035】
すなわち、上記各光学部材が同じ一つのベースプレート20に支持されていることから、発熱体の熱がベースプレート20を介して上記各光学部材のそれぞれに対して比較的一様に伝わり、各光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが抑制される。しかも、このベースプレート20は良熱伝導体からなり、領域ごとの温度ムラが比較的小さいことから、各光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが確実に抑制される。そのため、このプロジェクタ10では、各光学部材の間での温度ムラが少なく、熱影響のムラによる光学特性の低下が抑制される。
【0036】
また、このプロジェクタ10では、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材とベースプレート20との間に、断熱部材30が配されており、この断熱部材30により、ベースプレート20から各光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制されている。
【0037】
しかも、プロジェクタ10に使用時において、ベースプレート20は、上記各光学部材(ライトバルブ14,15,16、プリズム17、投射系18)に対して上方に位置していることから、ベースプレート20に対して光学部材が下方に配される一方で、発熱体及びベースプレート20で暖められた空気が上方に移動する。そのため、ベースプレート20から各光学部材への空気を介した熱伝達が抑制される。
【0038】
また、このプロジェクタ10では、発熱体(光源11,12,13、駆動回路21)からベースプレート20に伝わった熱の一部は、放熱体としてのヒートシンク25を介して放熱される。ヒートシンク25を介して放熱された熱は、筐体26に設けられた開口(吸気孔27及び排気孔28)を介して空気とともに外部に排出される。ヒートシンク25によって発熱体の熱の一部が放熱されることにより、ベースプレート20の温度上昇が抑制され、ベースプレート20から各光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。
【0039】
このように、ベースプレート20から各光学部材への熱伝達が抑制されることにより、各光学部材の個々の温度上昇が抑制され、光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0040】
以上説明したように、このプロジェクタ10によれば、光学部材の個々の温度上昇が抑制されるとともに、各光学部材の間での温度ムラが少なく、これにより、発熱体の熱影響による光学特性の低下が抑制される。そのため、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化にも好ましく適用することができる。
【0041】
なお、このプロジェクタ10において、ベースプレート20は、熱伝導部材としての機能とともに、発熱体の熱を逃がす放熱体としての機能も一部有している。小型のプロジェクタ10では、全体の容積に占める、各部材を搭載するためのベースプレート20の表面積の割合が大きい。そのため、ベースプレート20を介して発熱体を放熱させることで、放熱効率の向上とともに、熱ムラの防止を図ることができるという、小型化に適した利点が得られる。
【0042】
一方、ベースプレート20は、熱放射率が0.5未満であるのが好ましい。ベースプレート20の熱放射率が0.5未満であることにより、ベースプレート20から光学部材への放射による熱伝達が抑制され、各光学部材の温度上昇がさらに抑制され、光学部材の個々の特性の変化が抑制される。ここで、アルミニウム、鉄などの磨いた金属光沢面は熱放射率が低く、例えば、アルミニウム材の金属光沢を有した面の熱放射率は0.055である。
【0043】
また、このプロジェクタ10では、図4に示すように、発熱体のひとつである電源ユニット32(ACアダプタ)が、筐体26(プロジェクタ本体)の外部に配されている。これにより、筐体26内の発熱量が抑制され、光学特性に与える熱影響がさらに抑制される。
【0044】
【実施例】
次に、本発明のプロジェクタにおける発熱対策の効果を調べることを目的として、上述した実施の形態例のプロジェクタ(実施例1)、及びその変形例のプロジェクタ(実施例2〜7)について、投射画像の評価を行った。また、比較のために、従来の形態のプロジェクタ(比較例1,2)についても同様の評価を行った。
図5〜図13に実施例1〜7、及び比較例1,2の各プロジェクタの構成を示す。
【0045】
なお、評価に際しては、上記実施例1〜7及び比較例1,2のそれぞれについて、光学部材(主にレンズ)の主材料としてガラス(線膨張係数 32×10−7 (/℃))を用いた形態と、プラスチック(PMMA、線膨張係数 5×10−5 (/℃))を用いた形態との双方について調べた。
画質の評価方法は次のとおりである。
【0046】
(画質の評価方法)
投射画像の画質の評価は、(1)位置ズレ、(2)焦点ズレ、(3)色ズレ、の3項目について、画像の劣化を調べることにより行った。なお、画像の劣化の原因は、プロジェクタの光学部材の個々の温度上昇によるものと、複数の光学部材の間での温度ムラによるものとのそれぞれが考えられる。光学部材の個々の温度上昇による画像劣化は、例えば、加工時に内在した歪みが温度上昇に伴って強調されることにより生じる。また、温度ムラによる画像劣化は、例えば、複数の光学部材の間での熱膨張の不均一などにより生じる。
【0047】
(位置ズレの評価)
(a)画像が投射されるスクリーンとして、網目状の線が描かれたスクリーンを用いる。図14に評価スクリーンの全体図、図15に評価スクリーンの部分拡大図を示す。図15の拡大図に示すように、網目状に配列される各線はそれぞれ2本一組に配列されている。
(b)スクリーン上の網目状の線に一致し、かつ、線幅(図15に示す幅Ls)に一致するような投影画像の入力信号をプロジェクタに与える。また、そのとき、赤(R)、緑(G)、青(B)が混色して白色光線になるようにプロジェクタのカラーバランスを調整する。
(c)評価室内は厳しい評価が出来るように平均照度を30ルックスとする。
(d)スクリーンの網目線とプロジェクタによる光の線にズレがないかどうかを目視評価する。なお、通常使用する状態に合わせてスクリーンと評価者は距離をとる(今回は1m程度)。
(e)評価は、明確にズレが認められる場合を「レベル1」、若干のズレが認められる場合を「レベル3」、ズレが認められない場合を「レベル5」として、5段階で行った。
【0048】
(焦点ズレの評価)
光学部材の歪により焦点がずれると白色光線の線幅が変化する。したがって、焦点ズレの評価は、上述したスクリーンの網目状の線の線幅と光線幅が一致しているかどうかを目視評価した。
評価は、明確に線幅ズレが認められる場合を「レベル1」、若干の線幅ズレが認められる場合を「レベル3」、線幅ズレが認められない場合を「レベル5」として、5段階で行った。
【0049】
(色ズレの評価)
光学部材の歪によりR、G、Bのカラーバランスがズレると、白色光線に色がつく。また、R、G、Bのいずれかの光が位置ズレしても白色光線に色がつく。さらに、R、G、Bのいずれかの光が焦点ズレしても白色光線に色がつく。したがって、白色光線に色がついているかどうかを色ズレとして目視評価した。
評価は、明確に着色が認められる場合を「レベル1」、若干の着色が認められる場合を「レベル3」、着色が認められない場合を「レベル5」として、5段階で行った。
【0050】
(画質の評価結果)
画質の評価結果を図16に示す。
また、図16には、環境温度25℃で、電源投入後に温度上昇が飽和した状態(約30分後)における、プロジェクタの複数の箇所での温度計測結果も併記する。温度の計測位置は、投影画像になるべく影響しない位置で、かつ、光源(発熱体)に近いプリズム上の位置(201)、光源(発熱体)から遠い投射系上の位置(202)、201に近いベースプレート上の位置(203)、202に近いベースプレート上の位置(204)、の4点である。なお、図5〜図13に、上記計測位置(熱電対の設置箇所)を、符号201〜204として示す。
【0051】
以下、実施例1〜7、及び比較例1,2の各プロジェクタの構成の説明と、各形態例での画質の評価結果について説明する。なお、図5〜図13に示す各構成例において、先の図1及び図2に示した実施の形態例と同一の機能を有する構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【0052】
(実施例1)
図5に示す実施例1のプロジェクタは、先の図1及び図2に示したプロジェクタ10と同様の構成であり、
(a)複数の光学部材(ライトバルブ14,15,16、プリズム17、投射系18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(光源11,12,13、駆動回路21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20と放熱体(ヒートシンク25)とが熱的に接続されている、
(c)複数の光学部材に対してベースプレート20が上方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e)ベースプレート20と複数の光学部品との間に断熱部材30が配置されている。
【0053】
実施例1のプロジェクタでは、光学部品がガラス(ガラスレンズ)及びプラスチック(プラスチックレンズ)のいずれの場合にも、画像劣化はほとんど認められなかった。
【0054】
(実施例2)
図6に示す実施例2のプロジェクタは、(d1)ベースプレート20を黒色塗装した(熱放射率ε=0.95)ものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。
すなわち、実施例2のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20とヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(c)複数の光学部材に対してベースプレート20が上方に位置している、
(d1)ベースプレート20の熱放射率が0.5以上である、
(e)ベースプレート20と複数の光学部品との間に断熱部材30が配置されている。
【0055】
実施例2のプロジェクタでは、実施例1と比較してベースプレートから光学系へ熱輻射により熱が伝わり、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0056】
(実施例3)
図7に示す実施例3のプロジェクタは、(e1)実施例1に示す断熱部材30を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。
すなわち、実施例3のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20とヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(c)複数の光学部材に対してベースプレート20が上方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e1)複数の光学部品がベースプレート20に直接接している。
【0057】
実施例3のプロジェクタでは、実施例1、実施例2と比較して、断熱部材がないためにベースプレートから光学部品へ熱が伝わりやすく、光学部品の温度が上昇した。その程度は、熱輻射によるもの(実施例2)よりも大きい。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0058】
(実施例4)
図8に示す実施例4のプロジェクタは、(e1)実施例1に示す断熱部材30を省き、(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20を下方に配置したものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。
すなわち、実施例4のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20とヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20が下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e1)複数の光学部品がベースプレート20に直接接している。
【0059】
実施例4のプロジェクタでは、実施例1〜3と比較して、ベースプレートで暖められた空気が上昇し対流によって光学部品へ熱が伝わるため、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0060】
(実施例5)
図9に示す実施例5のプロジェクタは、(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20を下方に配置し、(b1)光源11,12,13(発熱体)に直接、放熱体(ヒートシンク25b)を熱的に接続しているものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。なお、光源11,12,13とベースプレート20とはヒートシンク25bを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例5のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20とヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(b1)発熱体(光源11,12,13)に直接、ヒートシンク25bが熱的に接続されている、
(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20が下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e)ベースプレート20と複数の光学部品との間に断熱部材30が配置されている。
【0061】
実施例5のプロジェクタでは、実施例1と比較して、ベースプレートで暖められた空気が上昇し対流によって光学系へ熱が伝わるため、光学系の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0062】
(実施例6)
図10に示す実施例6のプロジェクタは、(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20を下方に配置し、(b1)光源11,12,13(発熱体)に直接、放熱体(ヒートシンク25b)を熱的に接続し、(b2)実施例1に示すヒートシンク25を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。なお、光源11,12,13とベースプレート20とはヒートシンク25bを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例6のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b1)発熱体(光源11,12,13)に直接、ヒートシンク25bが熱的に接続されている、
(b2)ベースプレート20を放熱するためのヒートシンクを備えない、
(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20が下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e)ベースプレート20と複数の光学部品との間に断熱部材30が配置されている。
【0063】
実施例6のプロジェクタでは、実施例5と比較して、ベースプレートを放熱するためのヒートシンクを備えないために、ベースプレートがより高温になり、光学部品へ熱が伝わり、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0064】
(実施例7)
図11に示す実施例7のプロジェクタは、(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20を下方に配置し、(b1)光源11,12,13(発熱体)に直接、放熱体(ヒートシンク25b)を熱的に接続し、(b2)実施例1に示すヒートシンク25を省き、(e1)実施例1に示す断熱部材30を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。なお、光源11,12,13とベースプレート20とはヒートシンク25bを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例7のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b1)発熱体(光源11,12,13)に直接、ヒートシンク25bが熱的に接続されている、
(b2)ベースプレート20を放熱するためのヒートシンクを備えない、
(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20が下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e1)複数の光学部品がベースプレート20に直接接している。
【0065】
実施例7のプロジェクタでは、実施例6と比較して、断熱部材がないためにベースプレートから光学系へ熱が伝わり、光学系の温度がより上昇した。その程度は、熱輻射、対流によるものよりも大きい。その結果、プラスチックレンズのみならず歪みの少ないガラスレンズでも若干の画像劣化が認められた。
【0066】
(比較例1)
図12に示す比較例1のプロジェクタは、(a1)複数の光学部材のうちの一部を一のベースプレート20bで支持し、他の部材を別のベースプレート20cで支持し、ベースプレート20bと発熱体とを熱的に接続し、(c2)複数の光学部材に対してベースプレート20b,20cを下方に配置し、(e2)実施例1に示す断熱部材30を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と概ね同様である。
すなわち、比較例1のプロジェクタは、
(a1)ライトバルブ14,15,16、プリズム17が一のベースプレート20bに支持され、投射系18が別のベースプレート20cに支持され、ベースプレート20bと発熱体(光源11,12,13、及び駆動回路21)とが熱的に接続されている、
(b3)一方のベースプレート20bと放熱体(ヒートシンク25)とが熱的に接続されている、
(c2)複数の光学部材に対してベースプレート20b,20cが下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e2)複数の光学部品がベースプレート20b,20cに直接接している。
【0067】
比較例1のプロジェクタでは、発熱体を搭載しているベースプレート20bは高温になり、乗っていないベースプレート20cはほぼ室温のままである。その結果、 プリズム17の熱膨張>投射系18のレンズ類の熱膨張 となり、光軸のズレ等が発生し、歪みの少ないガラスレンズでもかなりの画像劣化が認められた。
【0068】
(比較例2)
図13に示す比較例2のプロジェクタは、(a2)ベースプレート20dが熱伝導率の低い材料から構成され(ポリカーボネート、熱伝導率0.23W/(m・K))、(c3)複数の光学部材に対してベースプレート20dを下方に配置し、(e3)実施例1に示す断熱部材30を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と概ね同様である。
すなわち、比較例2のプロジェクタは、
(a2)ベースプレート20dが熱伝導率の低い材料から構成されている、
(b4)ベースプレート20dとヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(c3)複数の光学部材に対してベースプレート20b,20cが下方に位置している、
(d2)ベースプレート20dの熱放射率が0.4未満である、
(e3)複数の光学部品がベースプレート20dに直接接している。
【0069】
比較例2のプロジェクタでは、ベースプレート20dの発熱体に近い部分は高温になり、遠い部分は室温のままである。すなわち、ベースプレート20dに温度ムラがある。その結果、複数の光学部品の間での熱膨張ムラに起因する光軸のズレや歪み等が発生し、歪みの少ないガラスレンズでもかなりの画像劣化が認められた。
【0070】
(画像の視認性評価)
続いて、上記実施例1〜7、及び比較例1,2のプロジェクタについて、投射画像の視認性の評価(プロジェクタとしての評価)を行った。
視認性の評価方法は次のとおりである。
【0071】
(視認性の評価方法)
(a)被験者として18歳から60歳までの男女を年齢、性別をランダムに50名ほど選出した。
(b)評価した投影画像は文字、グラフからなる静止画像、及び、風景の静止画像、アニメ動画、実写動画の4種類である。
(c)室内の明るさは30ルックスである。
(d)良好から明確に画像劣化がある(色バランスがずれている、または、画像が歪んでいる、画像がぼやけている等)までの5段階評価をしてもらい、その平均をとり、5から4までを良好(記号○)、4未満3以上をやや不良(記号△)、3未満を不良(記号×)とした。
【0072】
(視認性の評価結果)
視認性の評価結果を図17に示す。
図17に示す表から明らかなように、実施例1〜6については、光学部品の主材料としてガラスを用いれば、実写動画まで良好に投影可能であることがわかった。
特に、実施例1についてはプラスチックを用いた場合も、実写動画まで良好に投影可能であることがわかった。
また、実施例7は、光学部品の主材料をガラスとすれば、若干の画質劣化はあるものの、実写動画まで使用可能であることが分かった。また、光学部品の主材料がプラスチックであっても、文字静止画、すなわち、ビジネスプレゼンテーション用としては十分である。
また、比較例1,2は、光学部品の歪みに起因する画像劣化が激しく、文字静止画であっても使用に耐えないことが確認された。
【0073】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶プロジェクタの概略的な全体構成を模式的に示す図。
【図2】プロジェクタにおける各構成部材の配置の様子を模式的に示す平面図。
【図3】プロジェクタにおける各構成部材の配置の様子を模式的に示す側面図。
【図4】電源ユニットの配置図。
【図5】実施例1に係るプロジェクタの構成図。
【図6】実施例2に係るプロジェクタの構成図。
【図7】実施例3に係るプロジェクタの構成図。
【図8】実施例4に係るプロジェクタの構成図。
【図9】実施例5に係るプロジェクタの構成図。
【図10】実施例6に係るプロジェクタの構成図。
【図11】実施例7に係るプロジェクタの構成図。
【図12】比較例1に係るプロジェクタの構成図。
【図13】比較例2に係るプロジェクタの構成図。
【図14】評価スクリーンの全体図。
【図15】評価スクリーンの部分拡大図。
【図16】画質の評価結果を示す図。
【図17】視認性の評価結果を示す図。
【符号の説明】
10…プロジェクタ、11,12,13…光源(発熱体)、14,15,16…ライトバルブ(光学部材)、17…プリズム(光学部材)、18…投射系(光学部材)、20…ベースプレート(熱伝導部材)、30…断熱部材(熱絶縁部材)、21…駆動回路(発熱体)、31…伝熱部材、25…ヒートシンク(放熱体)、32…電源ユニット(発熱体)。
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射用の光の光路上に配される複数の光学部材を備えるプロジェクタに関し、特に、プロジェクタの発熱対策に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子機器における表示装置のひとつとして、映像源の画像を光学系を介してスクリーンに拡大投射する投射型表示装置としてのプロジェクタが知られている。
【0003】
プロジェクタは、光源、電源ユニットなどの発熱しやすい機器を有していることから、この発熱体の熱が光路上の光学部材に伝わると、光学部材の取り付け精度や熱特性に影響を与え、光学特性の低下を招くおそれがある。
【0004】
プロジェクタの発熱対策に関する技術としては、例えば、ヒートシンクなどの放熱体を高温となる光学部材に取り付けて放熱させる技術がある(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平14−098937号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、プロジェクタの小型化が進む傾向にあり、それに伴ってプロジェクタの発熱対策がより重要になっている。特に、小型のプロジェクタでは、光源などの発熱体と他の部材との距離が近づき、発熱体の周辺の部材は高温となり、離れた部材は低温となるなど、部材間での温度ムラが生じやすい。
【0007】
こうした熱影響のムラは、光学部材自体の熱膨張や光学部材の取り付け精度の不均一を招き、光路の歪みや光学系の特性の変化を生じさせ、投射画像の劣化を招くおそれがある。
【0008】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化に適したプロジェクタを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、投射用の光の光路上に配される複数の光学部材を備えるプロジェクタにおいて、前記複数の光学部材のそれぞれが、発熱体に熱的に接続された一の熱伝導部材に支持されていることを特徴とする。
【0010】
本発明のプロジェクタでは、複数の光学部材のそれぞれが、発熱体に熱的に接続された一の熱伝導部材に支持されていることから、複数の光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが抑制される。そのため、熱影響のムラによる光学特性の低下が抑制される。
したがって、本発明のプロジェクタは、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化にも好ましく適用することができる。
【0011】
ここで、熱伝導部材としては、熱伝導率が高い材質からなる熱良導体が好ましく用いられ、例えば、アルミニウム(熱伝導率:204W/(mK))あるいはその合金の他、各種金属が適用される。熱伝導部材が熱良導体からなることにより、熱伝導部材における領域ごとの温度ムラが抑制され、複数の光学部材に対する熱影響のムラが確実に抑制される。
【0012】
熱伝導部材の熱伝導率は、10W/(mK)以上であるのが好ましく、50W/(mK)以上であるのがより好ましい。熱伝導部材の熱伝導率が10W/(mK)未満であると、発熱体の熱が熱伝導部材に移動しにくい上に、熱伝導部材における温度ムラが生じやすいので好ましくない。また、熱伝導部材の熱伝導率が50W/(mK)以上であることにより、温度ムラがより確実に解消される。
【0013】
上記のプロジェクタにおいては、前記一の熱伝導部材は、前記複数の光学部材に対して上方に位置するのが好ましい。
この構成によれば、熱伝導部材に対して複数の光学部材が下方に配される一方で、熱伝導部材で暖められた空気は上方に移動する。そのため、熱伝導部材から複数の光学部材への空気を介した熱伝達が抑制される。したがって、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0014】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記一の熱伝導部材は、熱放射率が0.5未満であるのが好ましい。
前記一の熱伝導部材の熱放射率(ふくしゃ率)が0.5未満であることにより、一の熱伝導部材から複数の光学部材への放射による熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇がさらに抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0015】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記発熱体としては、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)からなる光源を含んでもよい。
この構成によれば、光源が発光ダイオードであることにより、小型化を図りやすい。
【0016】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記複数の光学部材のそれぞれと前記一の熱伝導部材との間に配される熱絶縁部材を備えることが好ましい。
この構成によれば、熱絶縁部材により、熱伝導部材から複数の光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0017】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記一の熱伝導部材に熱的に接続される放熱体を備えるのが好ましい。
この構成により、発熱体から熱伝導部材に伝わった熱が放熱体を介して放熱され、熱伝導部材から複数の光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプロジェクタの一実施の形態例を図面を参照して説明する。
ここでは、一実施の形態例として、光変調手段(ライトバルブ)として、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色に対応した3枚の液晶装置(液晶パネル)を備えた3板式液晶プロジェクタについて説明する。なお、本発明は、1板式液晶プロジェクタや、ライトバルブとして他の空間光変調装置(例えば DMD;Digital Mirror Device など)を用いたプロジェクタにも適用可能である。
【0019】
図1は液晶プロジェクタ10の概略的な全体構成を模式的に示す図である。
図1において、プロジェクタ10は、光源11,12,13、光源11,12,13からの各光を変調する液晶ライトバルブ14,15,16、変調された各光を合成するクロスダイクロイックプリズム17、及びプリズム17から出射された光を不図示のスクリーンに拡大投射する投射系18等を含んで構成される。ここで、光源11はR(赤)、12はG(緑)、13はB(青)、の光をそれぞれ発するものであり、ライトバルブ14はR、15はG、16はB、の光にそれぞれ対応している。
【0020】
光源11,12,13としては、発光素子としてのLED(発光ダイオード、有機電界発光素子)を含むLED光源(LEDランプ)が用いられる。なお、本発明は、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等の他の光源を備えるプロジェクタにも適用されるが、LED光源は装置の小型化を図る上で有利である。
【0021】
ライトバルブ14,15,16は、例えば、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)と透過型の液晶セルとを含み、外部からの画像情報(あるいは映像情報)に基づいて光源11,12,13からの光を変調する。
【0022】
プリズム17は、4つの直角プリズムが貼り合わされた構造からなり、全体が略立方体状に形成されている。また、プリズム17は、赤色光(R)を反射する誘電体多層膜17aと青色光(B)を反射する誘電体多層膜17bとを含み、ライトバルブ15からの緑色光(G)を透過しかつライトバルブ14からの赤色光(R)とライトバルブ16からの青色光(B)とを折り曲げてこれらの3色の光を合成し、カラー画像を形成する。
【0023】
投射系18は、拡大投射光学系を含み、プリズム17から出射された光を不図示のスクリーン上に投射する。この投射により、スクリーン上には、拡大されたカラー画像が表示される。
【0024】
さて、上記プロジェクタ10においては、電源投入後、光源11,12,13、ライトバルブ14,15,16の駆動回路、及び電源ユニットが発熱し、その温度が上昇することから、これら発熱体の熱影響に対する対策が施されている。以下、その熱対策技術について説明する。
【0025】
図2及び図3は、上記プロジェクタ10における各構成部材の配置の様子を模式的に示す図であり、図2は平面図、図3は側面図である。
図2及び図3において、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材はそれぞれ、良熱伝導体からなる熱伝導部材としてのベースプレート20に搭載されている。
【0026】
具体的には、ベースプレート20上には、熱絶縁部材としての断熱部材30が配設されており、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材は、その断熱部材30を介してベースプレート20に支持されている。
【0027】
また、プロジェクタ10の使用時において、ベースプレート20は、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材に対して上方に位置するように配される。すなわち、ベースプレート20は、上記各光学部材が搭載された面が下向きになるように配される。
【0028】
ここで、ベースプレート20としては、熱伝導率が高い材質からなる熱良導体が好ましく用いられる。具体的には、例えば、アルミニウム材(熱伝導率:204W/(mK))あるいはその合金の他、銅、黄銅、金、鉄(及び鋼)、ニッケルなどの各種金属及びその合金が用いられる。なお、ベースプレート20の熱伝導率は、10W/(mK)以上であるのが好ましく、50W/(mK)以上であるのがより好ましい。
【0029】
また、断熱部材30としては、十分な断熱特性を有しかつ、良好な寸法精度で成型できる材料が好ましく用いられる。具体的には、例えば、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、及び液晶ポリマーなどのプラスチック材料の他に、ガラス、あるいはガラス粉、マイカ粉、アルミナ粉などを混合成型した成型材が用いられる。なお、断熱部材30の熱伝導率は、10W/(mK)未満であるのが好ましく、2W/(mK)未満であるのがより好ましい。断熱部材30の熱伝導率が10W/(mK)以上であると、十分な断熱特性を得られないので好ましくない。
【0030】
また、ベースプレート20には、それぞれ発熱体である、上記光源11,12,13、及びライトバルブ14,15,16の駆動回路21(液晶駆動回路)が搭載されており、これらの発熱体(光源11,12,13、駆動回路21)とベースプレート20とは熱的に接続されている。
【0031】
具体的には、光源11,12,13は、良熱伝導体からなる伝熱部材(例えばアルミニウム材)31を介してベースプレート20に熱的に接続されている。本例では、光源11,12,13のそれぞれが同じ伝熱部材31を介してベースプレート20に熱的に接続されている。また、駆動回路21は、回路基板の銅箔部分や導電グリースなどを介してベースプレート20に熱的に接続されている。本例では、駆動回路21は、ベースプレート20における、各光学部材(ライトバルブ14,15,16、プリズム17、投射系18)が搭載された面と反対の面に搭載されている。
【0032】
また、ベースプレート20には、放熱体としてのヒートシンク25が搭載されており、ヒートシンク25とベースプレート20とは熱的に接続されている。本例では、ヒートシンク25は、ベースプレート20に直接接しており、光源12の背面の側に配されている。
【0033】
また、ベースプレート20に搭載された各部材を覆うように筐体26が配設され、この筐体26もベースプレート20に固定されている。筐体26には、吸気及び排気用の開口(吸気孔27、排気孔28)が設けられている。本実施の形態例では、吸気孔27は、ヒートシンク25の排熱面に対向する筐体26の側面に設けられ、排気孔28は筐体26の上面のうちのヒートシンク25の上方位置に設けられている。なお、投射系18は、鏡筒29内に保持されている。
【0034】
上記構成のプロジェクタ10では、発熱体(光源11,12,13、駆動回路21)とベースプレート20とが熱的に接続されていることから、発熱体が発熱すると、その熱の多くがベースプレート20に移動し、ベースプレート20が温度上昇する。このとき、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材にもその熱が伝わるものの、各光学部材が同じベースプレート20に支持されていることから、各光学部材に対する発熱体の熱影響は均一化される。
【0035】
すなわち、上記各光学部材が同じ一つのベースプレート20に支持されていることから、発熱体の熱がベースプレート20を介して上記各光学部材のそれぞれに対して比較的一様に伝わり、各光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが抑制される。しかも、このベースプレート20は良熱伝導体からなり、領域ごとの温度ムラが比較的小さいことから、各光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが確実に抑制される。そのため、このプロジェクタ10では、各光学部材の間での温度ムラが少なく、熱影響のムラによる光学特性の低下が抑制される。
【0036】
また、このプロジェクタ10では、ライトバルブ14,15,16、プリズム17、及び投射系18の各光学部材とベースプレート20との間に、断熱部材30が配されており、この断熱部材30により、ベースプレート20から各光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制されている。
【0037】
しかも、プロジェクタ10に使用時において、ベースプレート20は、上記各光学部材(ライトバルブ14,15,16、プリズム17、投射系18)に対して上方に位置していることから、ベースプレート20に対して光学部材が下方に配される一方で、発熱体及びベースプレート20で暖められた空気が上方に移動する。そのため、ベースプレート20から各光学部材への空気を介した熱伝達が抑制される。
【0038】
また、このプロジェクタ10では、発熱体(光源11,12,13、駆動回路21)からベースプレート20に伝わった熱の一部は、放熱体としてのヒートシンク25を介して放熱される。ヒートシンク25を介して放熱された熱は、筐体26に設けられた開口(吸気孔27及び排気孔28)を介して空気とともに外部に排出される。ヒートシンク25によって発熱体の熱の一部が放熱されることにより、ベースプレート20の温度上昇が抑制され、ベースプレート20から各光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。
【0039】
このように、ベースプレート20から各光学部材への熱伝達が抑制されることにより、各光学部材の個々の温度上昇が抑制され、光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【0040】
以上説明したように、このプロジェクタ10によれば、光学部材の個々の温度上昇が抑制されるとともに、各光学部材の間での温度ムラが少なく、これにより、発熱体の熱影響による光学特性の低下が抑制される。そのため、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化にも好ましく適用することができる。
【0041】
なお、このプロジェクタ10において、ベースプレート20は、熱伝導部材としての機能とともに、発熱体の熱を逃がす放熱体としての機能も一部有している。小型のプロジェクタ10では、全体の容積に占める、各部材を搭載するためのベースプレート20の表面積の割合が大きい。そのため、ベースプレート20を介して発熱体を放熱させることで、放熱効率の向上とともに、熱ムラの防止を図ることができるという、小型化に適した利点が得られる。
【0042】
一方、ベースプレート20は、熱放射率が0.5未満であるのが好ましい。ベースプレート20の熱放射率が0.5未満であることにより、ベースプレート20から光学部材への放射による熱伝達が抑制され、各光学部材の温度上昇がさらに抑制され、光学部材の個々の特性の変化が抑制される。ここで、アルミニウム、鉄などの磨いた金属光沢面は熱放射率が低く、例えば、アルミニウム材の金属光沢を有した面の熱放射率は0.055である。
【0043】
また、このプロジェクタ10では、図4に示すように、発熱体のひとつである電源ユニット32(ACアダプタ)が、筐体26(プロジェクタ本体)の外部に配されている。これにより、筐体26内の発熱量が抑制され、光学特性に与える熱影響がさらに抑制される。
【0044】
【実施例】
次に、本発明のプロジェクタにおける発熱対策の効果を調べることを目的として、上述した実施の形態例のプロジェクタ(実施例1)、及びその変形例のプロジェクタ(実施例2〜7)について、投射画像の評価を行った。また、比較のために、従来の形態のプロジェクタ(比較例1,2)についても同様の評価を行った。
図5〜図13に実施例1〜7、及び比較例1,2の各プロジェクタの構成を示す。
【0045】
なお、評価に際しては、上記実施例1〜7及び比較例1,2のそれぞれについて、光学部材(主にレンズ)の主材料としてガラス(線膨張係数 32×10−7 (/℃))を用いた形態と、プラスチック(PMMA、線膨張係数 5×10−5 (/℃))を用いた形態との双方について調べた。
画質の評価方法は次のとおりである。
【0046】
(画質の評価方法)
投射画像の画質の評価は、(1)位置ズレ、(2)焦点ズレ、(3)色ズレ、の3項目について、画像の劣化を調べることにより行った。なお、画像の劣化の原因は、プロジェクタの光学部材の個々の温度上昇によるものと、複数の光学部材の間での温度ムラによるものとのそれぞれが考えられる。光学部材の個々の温度上昇による画像劣化は、例えば、加工時に内在した歪みが温度上昇に伴って強調されることにより生じる。また、温度ムラによる画像劣化は、例えば、複数の光学部材の間での熱膨張の不均一などにより生じる。
【0047】
(位置ズレの評価)
(a)画像が投射されるスクリーンとして、網目状の線が描かれたスクリーンを用いる。図14に評価スクリーンの全体図、図15に評価スクリーンの部分拡大図を示す。図15の拡大図に示すように、網目状に配列される各線はそれぞれ2本一組に配列されている。
(b)スクリーン上の網目状の線に一致し、かつ、線幅(図15に示す幅Ls)に一致するような投影画像の入力信号をプロジェクタに与える。また、そのとき、赤(R)、緑(G)、青(B)が混色して白色光線になるようにプロジェクタのカラーバランスを調整する。
(c)評価室内は厳しい評価が出来るように平均照度を30ルックスとする。
(d)スクリーンの網目線とプロジェクタによる光の線にズレがないかどうかを目視評価する。なお、通常使用する状態に合わせてスクリーンと評価者は距離をとる(今回は1m程度)。
(e)評価は、明確にズレが認められる場合を「レベル1」、若干のズレが認められる場合を「レベル3」、ズレが認められない場合を「レベル5」として、5段階で行った。
【0048】
(焦点ズレの評価)
光学部材の歪により焦点がずれると白色光線の線幅が変化する。したがって、焦点ズレの評価は、上述したスクリーンの網目状の線の線幅と光線幅が一致しているかどうかを目視評価した。
評価は、明確に線幅ズレが認められる場合を「レベル1」、若干の線幅ズレが認められる場合を「レベル3」、線幅ズレが認められない場合を「レベル5」として、5段階で行った。
【0049】
(色ズレの評価)
光学部材の歪によりR、G、Bのカラーバランスがズレると、白色光線に色がつく。また、R、G、Bのいずれかの光が位置ズレしても白色光線に色がつく。さらに、R、G、Bのいずれかの光が焦点ズレしても白色光線に色がつく。したがって、白色光線に色がついているかどうかを色ズレとして目視評価した。
評価は、明確に着色が認められる場合を「レベル1」、若干の着色が認められる場合を「レベル3」、着色が認められない場合を「レベル5」として、5段階で行った。
【0050】
(画質の評価結果)
画質の評価結果を図16に示す。
また、図16には、環境温度25℃で、電源投入後に温度上昇が飽和した状態(約30分後)における、プロジェクタの複数の箇所での温度計測結果も併記する。温度の計測位置は、投影画像になるべく影響しない位置で、かつ、光源(発熱体)に近いプリズム上の位置(201)、光源(発熱体)から遠い投射系上の位置(202)、201に近いベースプレート上の位置(203)、202に近いベースプレート上の位置(204)、の4点である。なお、図5〜図13に、上記計測位置(熱電対の設置箇所)を、符号201〜204として示す。
【0051】
以下、実施例1〜7、及び比較例1,2の各プロジェクタの構成の説明と、各形態例での画質の評価結果について説明する。なお、図5〜図13に示す各構成例において、先の図1及び図2に示した実施の形態例と同一の機能を有する構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【0052】
(実施例1)
図5に示す実施例1のプロジェクタは、先の図1及び図2に示したプロジェクタ10と同様の構成であり、
(a)複数の光学部材(ライトバルブ14,15,16、プリズム17、投射系18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(光源11,12,13、駆動回路21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20と放熱体(ヒートシンク25)とが熱的に接続されている、
(c)複数の光学部材に対してベースプレート20が上方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e)ベースプレート20と複数の光学部品との間に断熱部材30が配置されている。
【0053】
実施例1のプロジェクタでは、光学部品がガラス(ガラスレンズ)及びプラスチック(プラスチックレンズ)のいずれの場合にも、画像劣化はほとんど認められなかった。
【0054】
(実施例2)
図6に示す実施例2のプロジェクタは、(d1)ベースプレート20を黒色塗装した(熱放射率ε=0.95)ものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。
すなわち、実施例2のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20とヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(c)複数の光学部材に対してベースプレート20が上方に位置している、
(d1)ベースプレート20の熱放射率が0.5以上である、
(e)ベースプレート20と複数の光学部品との間に断熱部材30が配置されている。
【0055】
実施例2のプロジェクタでは、実施例1と比較してベースプレートから光学系へ熱輻射により熱が伝わり、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0056】
(実施例3)
図7に示す実施例3のプロジェクタは、(e1)実施例1に示す断熱部材30を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。
すなわち、実施例3のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20とヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(c)複数の光学部材に対してベースプレート20が上方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e1)複数の光学部品がベースプレート20に直接接している。
【0057】
実施例3のプロジェクタでは、実施例1、実施例2と比較して、断熱部材がないためにベースプレートから光学部品へ熱が伝わりやすく、光学部品の温度が上昇した。その程度は、熱輻射によるもの(実施例2)よりも大きい。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0058】
(実施例4)
図8に示す実施例4のプロジェクタは、(e1)実施例1に示す断熱部材30を省き、(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20を下方に配置したものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。
すなわち、実施例4のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20とヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20が下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e1)複数の光学部品がベースプレート20に直接接している。
【0059】
実施例4のプロジェクタでは、実施例1〜3と比較して、ベースプレートで暖められた空気が上昇し対流によって光学部品へ熱が伝わるため、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0060】
(実施例5)
図9に示す実施例5のプロジェクタは、(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20を下方に配置し、(b1)光源11,12,13(発熱体)に直接、放熱体(ヒートシンク25b)を熱的に接続しているものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。なお、光源11,12,13とベースプレート20とはヒートシンク25bを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例5のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b)ベースプレート20とヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(b1)発熱体(光源11,12,13)に直接、ヒートシンク25bが熱的に接続されている、
(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20が下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e)ベースプレート20と複数の光学部品との間に断熱部材30が配置されている。
【0061】
実施例5のプロジェクタでは、実施例1と比較して、ベースプレートで暖められた空気が上昇し対流によって光学系へ熱が伝わるため、光学系の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0062】
(実施例6)
図10に示す実施例6のプロジェクタは、(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20を下方に配置し、(b1)光源11,12,13(発熱体)に直接、放熱体(ヒートシンク25b)を熱的に接続し、(b2)実施例1に示すヒートシンク25を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。なお、光源11,12,13とベースプレート20とはヒートシンク25bを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例6のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b1)発熱体(光源11,12,13)に直接、ヒートシンク25bが熱的に接続されている、
(b2)ベースプレート20を放熱するためのヒートシンクを備えない、
(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20が下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e)ベースプレート20と複数の光学部品との間に断熱部材30が配置されている。
【0063】
実施例6のプロジェクタでは、実施例5と比較して、ベースプレートを放熱するためのヒートシンクを備えないために、ベースプレートがより高温になり、光学部品へ熱が伝わり、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【0064】
(実施例7)
図11に示す実施例7のプロジェクタは、(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20を下方に配置し、(b1)光源11,12,13(発熱体)に直接、放熱体(ヒートシンク25b)を熱的に接続し、(b2)実施例1に示すヒートシンク25を省き、(e1)実施例1に示す断熱部材30を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と同様である。なお、光源11,12,13とベースプレート20とはヒートシンク25bを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例7のプロジェクタは、
(a)複数の光学部材(14,15,16,17,18)が一のベースプレート20に支持され、そのベースプレート20と発熱体(11,12,13,21)とが熱的に接続されている、
(b1)発熱体(光源11,12,13)に直接、ヒートシンク25bが熱的に接続されている、
(b2)ベースプレート20を放熱するためのヒートシンクを備えない、
(c1)複数の光学部材に対してベースプレート20が下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e1)複数の光学部品がベースプレート20に直接接している。
【0065】
実施例7のプロジェクタでは、実施例6と比較して、断熱部材がないためにベースプレートから光学系へ熱が伝わり、光学系の温度がより上昇した。その程度は、熱輻射、対流によるものよりも大きい。その結果、プラスチックレンズのみならず歪みの少ないガラスレンズでも若干の画像劣化が認められた。
【0066】
(比較例1)
図12に示す比較例1のプロジェクタは、(a1)複数の光学部材のうちの一部を一のベースプレート20bで支持し、他の部材を別のベースプレート20cで支持し、ベースプレート20bと発熱体とを熱的に接続し、(c2)複数の光学部材に対してベースプレート20b,20cを下方に配置し、(e2)実施例1に示す断熱部材30を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と概ね同様である。
すなわち、比較例1のプロジェクタは、
(a1)ライトバルブ14,15,16、プリズム17が一のベースプレート20bに支持され、投射系18が別のベースプレート20cに支持され、ベースプレート20bと発熱体(光源11,12,13、及び駆動回路21)とが熱的に接続されている、
(b3)一方のベースプレート20bと放熱体(ヒートシンク25)とが熱的に接続されている、
(c2)複数の光学部材に対してベースプレート20b,20cが下方に位置している、
(d)ベースプレート20の熱放射率が0.5未満である、
(e2)複数の光学部品がベースプレート20b,20cに直接接している。
【0067】
比較例1のプロジェクタでは、発熱体を搭載しているベースプレート20bは高温になり、乗っていないベースプレート20cはほぼ室温のままである。その結果、 プリズム17の熱膨張>投射系18のレンズ類の熱膨張 となり、光軸のズレ等が発生し、歪みの少ないガラスレンズでもかなりの画像劣化が認められた。
【0068】
(比較例2)
図13に示す比較例2のプロジェクタは、(a2)ベースプレート20dが熱伝導率の低い材料から構成され(ポリカーボネート、熱伝導率0.23W/(m・K))、(c3)複数の光学部材に対してベースプレート20dを下方に配置し、(e3)実施例1に示す断熱部材30を省いたものであり、他の構成条件は実施例1と概ね同様である。
すなわち、比較例2のプロジェクタは、
(a2)ベースプレート20dが熱伝導率の低い材料から構成されている、
(b4)ベースプレート20dとヒートシンク25とが熱的に接続されている、
(c3)複数の光学部材に対してベースプレート20b,20cが下方に位置している、
(d2)ベースプレート20dの熱放射率が0.4未満である、
(e3)複数の光学部品がベースプレート20dに直接接している。
【0069】
比較例2のプロジェクタでは、ベースプレート20dの発熱体に近い部分は高温になり、遠い部分は室温のままである。すなわち、ベースプレート20dに温度ムラがある。その結果、複数の光学部品の間での熱膨張ムラに起因する光軸のズレや歪み等が発生し、歪みの少ないガラスレンズでもかなりの画像劣化が認められた。
【0070】
(画像の視認性評価)
続いて、上記実施例1〜7、及び比較例1,2のプロジェクタについて、投射画像の視認性の評価(プロジェクタとしての評価)を行った。
視認性の評価方法は次のとおりである。
【0071】
(視認性の評価方法)
(a)被験者として18歳から60歳までの男女を年齢、性別をランダムに50名ほど選出した。
(b)評価した投影画像は文字、グラフからなる静止画像、及び、風景の静止画像、アニメ動画、実写動画の4種類である。
(c)室内の明るさは30ルックスである。
(d)良好から明確に画像劣化がある(色バランスがずれている、または、画像が歪んでいる、画像がぼやけている等)までの5段階評価をしてもらい、その平均をとり、5から4までを良好(記号○)、4未満3以上をやや不良(記号△)、3未満を不良(記号×)とした。
【0072】
(視認性の評価結果)
視認性の評価結果を図17に示す。
図17に示す表から明らかなように、実施例1〜6については、光学部品の主材料としてガラスを用いれば、実写動画まで良好に投影可能であることがわかった。
特に、実施例1についてはプラスチックを用いた場合も、実写動画まで良好に投影可能であることがわかった。
また、実施例7は、光学部品の主材料をガラスとすれば、若干の画質劣化はあるものの、実写動画まで使用可能であることが分かった。また、光学部品の主材料がプラスチックであっても、文字静止画、すなわち、ビジネスプレゼンテーション用としては十分である。
また、比較例1,2は、光学部品の歪みに起因する画像劣化が激しく、文字静止画であっても使用に耐えないことが確認された。
【0073】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶プロジェクタの概略的な全体構成を模式的に示す図。
【図2】プロジェクタにおける各構成部材の配置の様子を模式的に示す平面図。
【図3】プロジェクタにおける各構成部材の配置の様子を模式的に示す側面図。
【図4】電源ユニットの配置図。
【図5】実施例1に係るプロジェクタの構成図。
【図6】実施例2に係るプロジェクタの構成図。
【図7】実施例3に係るプロジェクタの構成図。
【図8】実施例4に係るプロジェクタの構成図。
【図9】実施例5に係るプロジェクタの構成図。
【図10】実施例6に係るプロジェクタの構成図。
【図11】実施例7に係るプロジェクタの構成図。
【図12】比較例1に係るプロジェクタの構成図。
【図13】比較例2に係るプロジェクタの構成図。
【図14】評価スクリーンの全体図。
【図15】評価スクリーンの部分拡大図。
【図16】画質の評価結果を示す図。
【図17】視認性の評価結果を示す図。
【符号の説明】
10…プロジェクタ、11,12,13…光源(発熱体)、14,15,16…ライトバルブ(光学部材)、17…プリズム(光学部材)、18…投射系(光学部材)、20…ベースプレート(熱伝導部材)、30…断熱部材(熱絶縁部材)、21…駆動回路(発熱体)、31…伝熱部材、25…ヒートシンク(放熱体)、32…電源ユニット(発熱体)。
Claims (6)
- 投射用の光の光路上に配される複数の光学部材を備えるプロジェクタにおいて、
前記複数の光学部材のそれぞれは、発熱体に熱的に接続された一の熱伝導部材に支持されていることを特徴とするプロジェクタ。 - 前記一の熱伝導部材は、前記複数の光学部材に対して上方に位置することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。
- 前記一の熱伝導部材は、熱放射率が0.5未満であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプロジェクタ。
- 前記発熱体は、発光ダイオードからなる光源を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれかに記載のプロジェクタ。
- 前記複数の光学部材のそれぞれと前記一の熱伝導部材との間に配される熱絶縁部材を備えることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれかに記載のプロジェクタ。
- 前記一の熱伝導部材に熱的に接続される放熱体を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれかに記載のプロジェクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003077366A JP2004286965A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | プロジェクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003077366A JP2004286965A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | プロジェクタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004286965A true JP2004286965A (ja) | 2004-10-14 |
Family
ID=33292135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003077366A Pending JP2004286965A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | プロジェクタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004286965A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006337466A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光源装置及び投射型表示装置 |
JP2011248370A (ja) * | 2011-07-06 | 2011-12-08 | Nikon Corp | 投影装置および電子機器 |
JP2012145689A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Jvc Kenwood Corp | 投射型表示装置 |
JP2012155080A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Jvc Kenwood Corp | 投射型表示装置 |
US9219895B2 (en) | 2006-03-31 | 2015-12-22 | Nikon Corporation | Projection device |
-
2003
- 2003-03-20 JP JP2003077366A patent/JP2004286965A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006337466A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光源装置及び投射型表示装置 |
US9219895B2 (en) | 2006-03-31 | 2015-12-22 | Nikon Corporation | Projection device |
US10855961B2 (en) | 2006-03-31 | 2020-12-01 | Nikon Corporation | Projection device |
US11438558B2 (en) | 2006-03-31 | 2022-09-06 | Nikon Corporation | Projection device |
JP2012145689A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Jvc Kenwood Corp | 投射型表示装置 |
JP2012155080A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Jvc Kenwood Corp | 投射型表示装置 |
JP2011248370A (ja) * | 2011-07-06 | 2011-12-08 | Nikon Corp | 投影装置および電子機器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW413738B (en) | Projection display having light source | |
CN100498513C (zh) | 冷却设备和具有该冷却设备的投影仪 | |
US7220005B2 (en) | Projection type video display apparatus | |
KR101014728B1 (ko) | Led 프로젝션 시스템의 led 소자 방열장치 | |
JP2006276832A (ja) | プロジェクタ | |
JP5083590B2 (ja) | 投影側光学系及びプロジェクタ | |
TWI354810B (en) | Optical system unit and projector | |
WO2008032460A1 (fr) | Dispositif de rétroéclairage et dispositif d'affichage utilisant ce dernier | |
JP2006302581A (ja) | 発光ユニットの放熱装置、バックライト装置及び画像表示装置 | |
US10191360B2 (en) | Microarray LED flash | |
JP2011186350A (ja) | 照明装置および投写型画像表示装置 | |
JP2015185551A (ja) | 冷却装置、光源装置及びプロジェクタ | |
JP4151546B2 (ja) | プロジェクタ | |
JP2018156874A (ja) | 光源装置及び投影装置 | |
JP2004287190A (ja) | プロジェクタの冷却方法、並びにプロジェクタ | |
TWI410717B (zh) | Liquid crystal display device | |
US9645478B2 (en) | Cooling device, image projection apparatus, and electronic apparatus | |
JP2006251149A (ja) | 照明装置及び投写型画像表示装置。 | |
JP2015222299A (ja) | 光源装置及び投影装置 | |
JP2004286965A (ja) | プロジェクタ | |
TW201007336A (en) | Projector with heat insulating construction | |
JP2007041414A (ja) | 電子機器 | |
JP2004287189A (ja) | プロジェクタ | |
JP2007041412A (ja) | 光学素子保持体、光学装置、およびプロジェクタ | |
JP6205579B2 (ja) | 光源装置および投写型映像表示装置 |