JP2006011114A - クロスローファンによる冷却構造を備えたプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 熱源を効率よく冷却し、かつ遮光構造を必要としない冷却構造を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
【解決手段】 プロジェクタ200は、光源208と、光源208からの光を変調するDMD234と、変調された光を投射する投射レンズ240と、光源208の一方の側面に配され、光源に対し流体を送風する送風ファン206と、光源208を挟んで送風ファン206と対向する位置に配され、送風ファン206から供給された流体を外部へ排出させるクロスフローファン210とを有するものである。
【選択図】 図2
【解決手段】 プロジェクタ200は、光源208と、光源208からの光を変調するDMD234と、変調された光を投射する投射レンズ240と、光源208の一方の側面に配され、光源に対し流体を送風する送風ファン206と、光源208を挟んで送風ファン206と対向する位置に配され、送風ファン206から供給された流体を外部へ排出させるクロスフローファン210とを有するものである。
【選択図】 図2
Description
本発明は、投影型の高品位テレビジョン(HDTV)システムやビデオプロジェクタ等に使用される投影型のプロジェクタに関し、特に、プロジェクタの冷却構造に関する。
投影型のプロジェクタは、液晶素子やDMD(Digital Micro-mirror Device)等の空間変調デバイスを用い、光源からの光を変調させ、スクリーン上へカラー画像の表示を行うものである。
プロジェクタの光源には、一般にハロゲンランプやキセノンランプ等の放電ランプが用いられている。放電ランプの出力を増加させると、より明るいスクリーン映像を得ることができるが、その一方で、放電ランプからの発熱が大きくなり、この熱源によって電子部品が誤動作したり、熱的にダメージを受けるおそれがある。さらに、プロジェクタのケース本体が高温となり、ユーザーにとっても危険な場合がある。こうした問題を回避するために、プロジェクタのケース本体内は、熱源を冷却するための冷却機構が設けられている。
特許文献1は、液晶パネルを構成する偏光板による熱を冷却可能な液晶プロジェクタを提供するものである。図4に示すように、液晶プロジェクタ内の光学ユニット3の側面に、クロスフローファン10が取り付けられるとともに、クロスフローファン10の送風口に対応する部分には開口が設けられている。また、液晶パネル7の下部と光学ユニット3の開口との間には、第1ダクト11Aが設けられ、クロスフローファン10からの冷却風が第1ダクト11Aを介して液晶パネル7に送風されるようになっている。
さらに特許文献1には、図5に示すように、3板式液晶プロジェクタにクロスフローファンを適用した構造、すなわち、光学ユニット3の側面にクロスフローファン10を取り付け、ダクト11D、11Eを介して液晶パネル7R、7G、7Bを冷却する構造が開示されている。また、図6に示すように、光源1の熱を冷却するために光源1の近傍にクロスフローファン10を取り付ける構造も開示している。
クロスフローファンの特徴は、一般に排出量を大きくでき、かつ騒音が静かな点である。しかしながら、特許文献1の図4ないし図6に示す冷却構造では、クロスフローファン10に対して効果的に空気が吸入されるような構造になっていないため、クロスフローファンからの送風により光学ユニット3および光源1を効率よく冷却することが難しい。さらに、図6の冷却構造の場合、クロスフローファン1−が光源1の上部に取り付けられるため、プロジェクタを薄型化することが困難である。
一方、クロスフローファンの他にも、軸流ファンやシロッコファンを用いて冷却することも可能であるが、軸流ファンは、一般に排気もしくは送風する力は強い。このため、熱源に対し空気を送風するには適しているが、熱源で熱交換された高温の空気を排気するには不適である。
さらに、ケース本体内にファンを配置させる場合、外部との給排気のためのスリットもしくは開口をケース本体に形成する必要があるが、軸流ファンを用いると、軸流ファンを介して光源からの光が漏れてしまうことがあり、遮光用の導風板を介して冷却をしなければならない。
これらの課題を解決するような冷却構造がいまだ開発されていないのが現状である。そこで本発明は、これらの課題を解決し、熱源を効率よく冷却し、かつ遮光構造を必要としない冷却構造を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明に係るプロジェクタは、光源と、光源からの光を変調する変調手段と、変調された光を投射する投射手段と、光源の一方の側面側に配され、光源に対し流体を送風する送風ファンと、光源を挟んで送風ファンと対向する位置に配され、送風ファンから供給された流体を外部へ排出させるクロスフローファンとを有するものである。
好ましくはプロジェクタは、光源、変調手段、投射手段、送風ファンおよびクロスフローファンを収容するケース本体を有し、クロスフローファンは、ケース本体の一側面に近接して配され、当該一側面には排出用の開口が形成されている。これらの手段は、すべて並置されることが望ましく、プロジェクタの薄型可を図ることができる。
クロスフローファンは、ファン本体とファン本体を駆動するモータ部とを含み、ファン本体は光源の光軸方向と平行であることが望ましい。これにより、ケース本体の側面に近接してクロスフローファンを配置しても、クロスフローファン自身が遮光構造となり開口から光が漏れないため、遮光構造を必ずしも必要としない。
好ましくは、クロスフローファンのモータ部は、光源からオフセットされた位置に配されるようにする。これにより、光源からの熱風によりモータ等が熱的に損傷するのを防止することができる。
本発明に係るプロジェクタによれば、送風ファンとクロスフローファンとの間に光源を配するようにしたので、送風ファンから送風された流体が熱源である光源において熱交換され、暖められた流体がクロスフローファンにより外部へ排出され、熱源を効率よく冷却することができる。さらに、クロスフローファンをケース本体の側面に配置させ、ケース本体に排出用の開口を形成させた場合でも、光源からの光が漏れないため、遮光構造体が不要である。
本発明に係るプロジェクタは、DMDを用いた投射型プロジェクタにおいて実施される。図1は、本発明に係るプロジェクタの基本概念を説明する図であり、図1(a)は、プロジェクタの内部構成を模式的に示した平面図、図1(b)は、その側面図である。
プロジェクタ100は、矩形状の内部空間102を形成するケース本体104を有し、ケース本体104内に、送風ファン106、光源ユニット108およびクロスフローファン110を含んでいる。ここでは、その他のDMDや回路基板は本質的ではないため省略している。
本発明では、光源ユニット108の一方の側面側に送風ファン106が配され、送風ファン106と対向する他方の側面側にクロスフローファン110が配されている。送風ファン106は、単一若しくは複数の軸流ファンやシロッコファンを用いて構成され、その送風口からは、送風力が強い送風Aが光源ニット108に向けて吹き付けられる。
光源ユニット108は、キセノンランプや水銀ランプ等の放電ランプと、放電ランプから発せられた光を所定方向へ反射させるリフレクタとを含んで構成される。光源ユニット108は、その側面の全域にまんべんなく送風Aが当たるように配置されている。そして、光源ユニット108で発生した熱は、送風Aによって冷却される。
クロスフローファン110は、回転される羽根またはブレードの軸に直角な方向から空気が吸入され、取り込まれた空気が排出口から排出させる特徴として、羽根またはブレードを軸方向に長くすることで、吸入できる空気容量を大きくすることができる。光源ユニット108で熱交換された送風Bは、まんべんなくクロスフローファン110によって取り込まれるように、クロスフローファン110の長さを調整する。取り込まれた熱気は、クロスフローファン110の排出口から送風Cとして排気される。
好ましくは、ケース本体104の送風ファン106と対向する側面には、複数のスリット状の開口112が形成される。これにより、ケース本体104の外部の冷気が、開口112を介して送風ファン106に取り込まれる。また、ケース本体104のクロスフローファン110と対向する側面には、複数のスリット状の開口114が形成され、これにより、クロスフローファン110からの送風Cをケース本体104の外部へ排気させる。
このように、光源ユニット108の対向する側に送風ファン106とクロスフローファン110を設けることで、送風ファン106から力のある送風Aを多量に熱源に吹き付け、クロスフローファン110から熱交換された高温の送風Bを効率良く吸気し、これを排気させることができる。その結果、プロジェクタの冷却効率を改善することができる。
次に、本発明の基本概念を適用したプロジェクタの詳細について説明する。図2(a)は、プロジェクタの背面図、図2(b)は、プロジェクタの内部のレイアウトを示す平面図、図2(c)は正面図である。
本実施例に係るプロジェクタ200は、矩形状の内部空間202を形成するマグネシウム合金などの金属やプラスチックなどから構成されるケース本体204と、ケース本体204内に並置される送風ファン206と、光源ユニット208と、クロスフローファン210とを含んで構成される。
光源ユニット208のY1方向に近接して送風ファン206が配されている。送風ファン208は、Y2方向に空気を送風し、光源ユニット208を冷却する。送風ファン206は、軸流ファンまたはシロッコファンを用いることができ、また、複数のファンにより多量の空気を吹き付けるようにしてもよい。複数のファンを用いる場合には、風向方向を規制する導風ガイドを設けるようにしてもよい。
図3は、クロスフローファンの構成を示す図である。同図に示すように、クロスフローファン210は、複数のフィンまたはブレードを備えたファン部210aと、ファン部のフィンまたはブレードを回転させるモータ部210bとを備えている。クロスフローファン210は、光源ユニットのY2方向に近接して配される、好ましくは、モータ部210bが光源ユニット208からX1方向にややオフセットされ、距離的に離間させる。これによりモータ部210bが、光源ユニット208からの熱風を直接受けることを抑制し、熱的なダメージを受け難くする。
ケース本体204の正面には、水平方向に延びる複数の開口214が形成されている。クロスフローファン210は、開口214に近接して配置することが可能であり、吸入した空気をケース本体内部に滞留させることなく迅速に外部へ排出させることができる。
クロスフローファン210のファン部210aは、光源ユニット208の全長に亘りX方向に延在しているため、光源ユニット208でY2方向に漏れた光は、クロスフローファン210によって効果的に遮光され、開口214から外部へ漏れることが防止される。これにより、遮光構造物を別個に用意する必要がなくなる。
光源ユニット208は、放電ランプ208aとそこから発せられた光をX1方向に向けて反射する回転楕円面鏡からなるリフレクタ208bとを有している。リフレクタ208bの正面には、ランプ破損時の破片の飛散を防止するための平面ガラス222が取り付けられる。リフレクタ208bから反射された光は、平面ガラス222に入射され、その光は、焦点位置近傍においてカラーホイール224に入射される。カラーホイール224は、その円周方向に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルターを配列しており、このカラーフィルターによって光源ユニットからの光が、赤、緑、青の波長に時分割的に色分離される。
カラーホイール224から出射された光は、ライトトンネルもしくは光インテグレータ226において光強度が均一化された光線束となり、コンデンサレンズ228、第1のミラー230および第2のミラー232を介して、DMD234を照明する。
DMD234は、2次元的に配列した各ピクセルが微小なミラーから構成され、各ピクセル毎に、その直下に配置されたメモリー素子による静電界作用によって、微小ミラーの傾きを制御し、反射光の反射角度を変化させることによってオン/オフ状態を作る反射型表示素子である。ピクセルがオン状態のとき、当該ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズ240に入射され、ピクセルがオフ状態のとき、当該ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズ240に入射されないように光学部品が配置されている。各ピクセルのオン・オフの駆動タイミングは、カラーホイール224によるR、G、Bの透過タイミングと同期して行われる。なお、各ピクセルの微小ミラーのオン時の傾き角は、DMDの光線の入射面に対して10から12度程度に決められている。
DMD234の裏面には、放熱用のヒートシンク236が取り付けられている。また、外部からのテレビ映像またはビデオ映像に関する画像信号を入力する入力インターフェース238が配され、入力された画像信号はメイン回路基板220へ供給される。メイン回路基板220は、光源ユニット208、送風ファン206、クロスフローファン210、カラーホイール224などの駆動を制御する回路を含み、それらの回路は半導体デバイスとして回路に実装されている。
プロジェクタ200の動作が起動されると、光源ユニット208が点灯され、その光は、照明光学系222、224、226、228、230、232を介してDMDの微小ミラーの領域を照明する。DMD234は、メイン回路基板220から供給される画像信号に応じて、微小ミラーのオン・オフ駆動を行い、オン状態の微小ミラーから反射された光が投影レンズ240により拡大される。これにより、スクリーン上には、赤(R)、緑(G)、青(B)の映像を時分割的に照射され、カラー映像の投射表示が行われる。
送風ファン206は、開口212から外部の冷気を光源ユニット208に吹き付けることで、光源ユニット208が冷却される。光源ユニット208の動作を安定させるため、光源ユニットの温度を一定に保持することが好ましく、従って、送風ファン206による送風量も一定であることが望ましい。
送風ファン206からの冷気は、Y2方向に向けて送風されるが、導風ガイドを用いて、ライトトンネル224などの光学部品を冷却するようにしてもよい。光源ユニット208からの暖気は、X方向に吸入口を供えたクロスフローファン210によって効率よく取り込まれ、開口214を介してケース本体外へ排出される。このように、光源ユニットの上流側に送風ファン206を配し、下流側にクロスフローファン210を配し、流体の流れをY1からY2方向に規制することにより、光源ユニット208の冷却温度を安定化させることができる。
本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
上記実施例では、光変調素子としてDMDを用いた例を示したが、これ以外の光変調素子、例えば液晶素子などを用いたプロジェクタにも適用することができる。
本発明に係るプロジェクタは、映像や画像を投射する前面投射型、または背面投射型プロジェクタに利用することができる。
100、200:プロジェクタ
102、202:内部空間
104、204:ケース本体
106、206:送風ファン
108、208:光源ユニット
110、210:クロスフローファン
112、114、212、214:開口
224:カラーホイール
234:DMD
102、202:内部空間
104、204:ケース本体
106、206:送風ファン
108、208:光源ユニット
110、210:クロスフローファン
112、114、212、214:開口
224:カラーホイール
234:DMD
Claims (8)
- 光源と、
光源からの光を変調する変調手段と、
変調された光を投射する投射手段と、
光源の一方の側面側に配され、光源に対し流体を送風する送風ファンと、
光源を挟んで送風ファンと対向する位置に配され、送風ファンから供給された流体を外部へ排出させるクロスフローファンと、
を有するプロジェクタ。 - プロジェクタはさらに、光源、変調手段、投射手段、送風ファンおよびクロスフローファンを収容するケース本体を有し、クロスフローファンは、ケース本体の一側面に近接して配され、当該一側面には排出用の開口が形成されている、請求項1に記載のプロジェクタ。
- クロスフローファンは、ファン本体とファン本体を駆動するモータ部とを含み、ファン本体は光源の光軸方向と平行である、請求項1または2に記載のプロジェクタ。
- クロスフローファンのモータ部は、光源からオフセットされた位置に配される、請求項3に記載のプロジェクタ。
- 送風ファンによる流体の送風方向は、光源の光軸方向とほぼ直交する、請求項1ないし4いずれか1つに記載のプロジェクタ。
- プロジェクタはさらに、光源からの光を、少なくとも赤(R)、緑(G)、青(B)に分離する色分離手段を含み、分離された光は光学部材を介して時分割的に変調手段に入力される、請求項1に記載のプロジェクタ。
- 色分離手段は、R、G、Bのカラーフィルターが配列されたカラーホイールを含み、当該カラーホイールは、光源から入射された光をR、G、Bの光に分離する、請求項6に記載のプロジェクタ。
- 送風ファンは、さらに色分離手段および光学部材に流体を送風する、請求項6または7に記載のプロジェクタ。
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