JP2006084589A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通風孔を有するランプを効率よく冷却でき、ガラスバルブ破損によるガラス片でも光学ユニットに影響を与えない光源ユニットを得る。
【解決手段】 光学ユニット１３０に向けて取付けられ、上下に通風孔１００ａ，１００ｂを有するランプ１００が組み込まれたランプケース２００の前ケース２０１の上側に冷却送風口２０１ａと下側に冷却排風口２０１ｂを設け、冷却送風口２０１ａの上方に配設された送風ファンユニット１３５の送風ダクト１３５ａから冷却空気を導入してガラスバルブ１０１を空冷し、暖められた空気を通風孔１００ｂ、冷却排風口２０１ｂを介し、この冷却排風口２０１ｂ下に備えられた受け皿２０１ｄの横向きの開口２０１ｊから排出するとともに、ガラスバルブ１０１の破損によるガラス片を受け皿２０１ｄの底面に溜めることができるようにした。
【選択図】 図７

Description

本発明は、筐体内に収容された光源からの光を透過型液晶パネルに照射することにより映像をスクリーンなどに投射して表示するプロジェクタ装置に関する。

プロジェクタ装置は、例えば赤、緑、青の色をそれぞれ制御する３枚の透過型液晶パネルを用いてこれら３成分の光を合成し、その合成された光を、レンズを通して拡大投写するものである。図２は、一般的なプロジェクタ装置の光学系の概略を示す図である。光源１からの照明光Ｌは、ダイクロイックミラー２ａで赤色光Ｒが分離反射される。分離反射された赤色光Ｒは、反射ミラー３ａで反射され、赤色用の透過型液晶パネル４ａに達する。

一方、ダイクロイックミラー２ａを透過した緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、ダイクロイックミラー２ｂで緑色光Ｇが分離反射される。分離反射された緑色光Ｇは、緑色用の透過型液晶パネル４ｂに達する。一方、ダイクロイックミラー２ｂを透過した青色光Ｂは、反射ミラー３ｂで反射され、レンズ５を通って反射ミラー３ｃで反射され、青色用の透過型液晶パネル４ｃに達する。

そして、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、赤色、緑色、青色の映像信号に基いて駆動回路によりそれぞれ駆動される各透過型液晶パネル４ａ、４ｂ、４ｃを透過する際にそれぞれ光変調される。その後、光変調された各光は、合成プリズム６で色合成され、図示しない拡大投写レンズを介してスクリーン１７に拡大して投写される。これにより、スクリーン１７に映像を表示することができる。
なお、プロジェクタ装置は、光源１が収納されるケースもしくはその後に続くダイクロイックミラー２ａ等の光学系のケースの一方に位置決め用の穴を形成し、他方に位置決め用のピンを設けて、光源１の光軸と光学系の光軸とを一致させている。

ここで用いられる光源１は、封入される放電ガス圧が比較的大きい、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプなどの高圧放電ランプによるものである。この高圧放電ランプ（以下、単にランプという）、例えば図８に示すような外形を有するランプ１００であり、凹面ミラー１０５の中心に膨らみ部１０１ａが設けられたガラスバルブ１０１が立設される。そして、ガスが封入され発光部となるガラスバルブ１０１の膨らみ部１０１ａに対して、一端が金属部１０３を介して突設する雄ねじ１０４に電気的に接続され、他端がガラスバルブ１０１の先端から凹面ミラー１０５面に穿孔された孔を介してランプ外面に導出されミラー外側面１０６の電極端子１０２に接続される。そして、ランプ前面には平面状のガラス１０７が設けられる。

このランプ前面に設けられるガラス１０７は、ガラス１０７の内面と凹面ミラー１０５の上下に設けられる半円状の切欠きとによって通風孔１００ａ，１００ｂを形成し、ランプ１００の上下に発光部の空冷のための通風路を形成する。そして、起動時の放電電圧が２５０ｋＶで、安定動作時の放電電圧でも数ｋＶと高電圧で駆動され高温となるガラスバルブ１０１及びその周辺を強制的に空冷できるようにしている。
また、放電ガスが封入されたガラスバルブ１０１は長時間の使用によりガラスが劣化し、寿命などによりガラスバルブ１０１自体が破損することがあり、ランプ前面のガラス１０７は、この万が一のガラスバルブ１０１の破損時の飛散に対する防護の役割を果たすものとしても備えられている。

しかし、破損時のガラスの破片等がランプの通風孔から上述の光学ユニットなどに紛れ込み広く拡散して光学性能を劣化させることがあったため、従来種々検討がなされてきた。
すなわち、ガラス破片などが冷却空気取入口からプロジェクタ装置の外筐の内部に飛散して光学性能を劣化させることを防止するものとして例えば特許文献１に開示されているものが知られている。
特許文献１には、光源が収納され、外筐に対して脱着可能に構成されたランプボックスは、光源の光の出射口に配置された透明な保護部材と、冷却手段からの冷却風を上記光源に取り入れる冷却空気取入口を有すると共に、冷却空気取入口に設けられ、このランプボックスを外筐内に装着することにより冷却空気取入口を自動開放し、このランプボックスを外筐外へ取り外すことにより冷却空気取入口を自動閉塞する自動開閉手段を備えたものが開示されている。
特開２００１−１８３７４６号公報（２頁，図６，図７）

しかしながら、特許文献１に開示されているプロジェクタ装置のランプボックスは、ランプを空冷するための送風ファンからの送風ダクトとランプボックスの冷却空気取入口との接続がないときはシャッターが閉じ、ランプボックスが取り付けられ接続が行われる通常の使用時にシャッターが開くようにしている。すなわち、万が一のガラスバルブ破損は通常の使用時に発生するものであり、このときは接続されたシャッターが開いた状態であるため、ランプボックスの冷却空気取入口から送風ダクト及び送風ダクトの上方に一体に形成されている光学ユニットケースの方にガラス片が紛れ込んでしまい、光学系の性能劣化の原因を完全には払拭できない不都合があった。

本発明はかかる点に鑑み、発光部を効率よく強制冷却することができ、冷却効率を犠牲にすることなくランプ破損時のガラス破片類の影響を少なくすることができるプロジェクタ装置を提案するものである。

上記課題を解決するため、本発明プロジェクタ装置は、複数の通風孔を有する高圧放電ランプからなる光源と、この光源から出射された光を入力された映像信号に基づき画像表示する液晶パネルを有する光学ユニットと、送風用ファンとこの送風用ファンから送風される冷却空気を少なくとも光源部分に送風して冷却する冷却手段とを備えたプロジェクタ装置において、複数の通風孔を有する高圧放電ランプを保持固定すると共に光学ユニットに対して位置決め固定するランプケースの、上方に高圧放電ランプの一の通風孔に対峙する冷却送風口を設けると共に、下方に高圧放電ランプの他の通風孔に対峙する冷却排風口を設け、この冷却排風口の下部に受け皿を設けたものである。

また、本発明プロジェクタ装置は、筐体の外面にスクリーンが配設され、筐体の内部に複数の通風孔を有する高圧放電ランプからなる光源と、この光源から出射された光を入力された映像信号に基づき画像表示する液晶パネルを有する光学ユニットと、送風用ファンとこの送風用ファンから送風される冷却空気を少なくとも光源部分に送風して冷却する冷却手段と、を備えると共に、スクリーンに液晶パネルによる画像を表示するプロジェクタ装置において、複数の通風孔を有する高圧放電ランプを保持固定すると共に光学ユニットに対して位置決め固定するランプケースの、上方に高圧放電ランプの一の通風孔に対峙する冷却送風口を設けると共に、下方に高圧放電ランプの他の通風孔に対峙する冷却排風口を設け、この冷却排風口の下部に受け皿を設けたものである。

このように構成した本発明プロジェクタ装置によれば、送風ファンからの冷却空気を光源ユニットの冷却送風口の上方に配設したダクトからランプの上部に配設された通風孔に導入して他の通風孔から下方の冷却排風口を介して排風してランプのガラスバルブの冷却を行うと共に、冷却排風口の下部に配される受け皿に万が一のガラスバルブ破損によるガラス片を溜めることができる。

本発明プロジェクタ装置によれば、高圧放電ランプのガラスバルブの冷却を効率的に行うことができるとともに、万が一ガラスバルブが破損した場合でもガラス片などを受け皿に溜め、光学系へのダメージ及びセット本体外に排出されることによる外部へのダメージを回避することができる。

以下、本発明のプロジェクタ装置を実施するための最良の形態の例を、図１〜図８を参照して説明する。

先ず、本例のプロジェクタ装置の概要を図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本発明のプロジェクタ装置の内部構造例を側面側から見た概略側面図で、図２は、プロジェクタ装置の光学系を示す説明図である。

図１において、１０はプロジェクタ装置を示し、このプロジェクタ装置１０は、３枚の透過型液晶パネルを用いたいわゆる３板式の液晶プロジェクタ装置である。プロジェクタ装置１０は、筐体１１を有しており、筐体１１の上部１２の前面にはスクリーン１７が配設され、筐体１１の上部１２の内部背面にはミラー１５が配設されている。
さらに、筐体１１の下部１３の内部中央には光学ユニット１３０及びそれに連結されたランプケース２００が配設され、それらの周囲には図示しない電気回路、冷却用ファン等が配設されている。そして、筐体１１の下部１３の前面にはランプケース２００を交換等するために出し入れするランプケース出入口１４が設けられている。

図２はプロジェクタ装置１０の光学系の説明図であり、図２において光源１からの照明光Ｌは、ダイクロイックミラー２ａで赤色光Ｒが分離反射される。分離反射された赤色光Ｒは、反射ミラー３ａで反射され、赤色用の透過型液晶パネル４ａに達する。
一方、ダイクロイックミラー２ａを透過した緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、ダイクロイックミラー２ｂで緑色光Ｇが分離反射される。分離反射された緑色光Ｇは、緑色用の透過型液晶パネル４ｂに達する。一方、ダイクロイックミラー２ｂを透過した青色光Ｂは、反射ミラー３ｂで反射され、レンズ５を通って反射ミラー３ｃで反射され、青色用の透過型液晶パネル４ｃに達する。

そして、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、赤色、緑色、青色の映像信号に基いて駆動回路によりそれぞれ駆動される各透過型液晶パネル４ａ、４ｂ、４ｃを透過する際にそれぞれ光変調される。その後、光変調された各光は、合成プリズム６で色合成され、合成プリズム６の後段に配置される図示しない投写レンズ１３１（図１参照）によって合成された光が拡大投写される。そして、投写レンズ１３１を透過した光がミラー１５で反射され、スクリーン１７の背面側（内面側）に拡大して投写される。これにより、スクリーン１７に映像を表示する（図１参照）。

次に、本例のランプケース２００を図３〜図８を参照して説明する。
図３は本例のランプケース２００の光学ユニット１３０への取付け状態を示す外観斜視図、図４はランプケース２００の外観斜視図であり、図５はランプケース２００の分解斜視図である。図６は図３のランプケース２００取り付け状態での側面図、図７は図６のランプケース２００の一部断面した側面図である。

本例のランプケース２００は、図３に示すように、光学ユニット１３０に対して別ユニットとして連結されると共に、この光学ユニット１３０と光学的に一体とされた投写レンズ１３１と同じ側に設けられる。そして、光学ユニット１３０の上側に設けられる送風ファンユニット１３５の送風ダクト１３５ａの開口が、ランプケース２００の上部に設けられる冷却送風口２０１ａ（図４参照）に対峙するように配され、冷却空気がランプケース２００内に供給できるようにする。
このランプケース２００は、図４及び図５に示すように、前ケース２０１と後ケース２０２で形成され、高圧放電ランプ１００が内部に収納固定されるものである。

高圧放電ランプ（以下、単にランプという）１００は、封入される放電ガス圧が比較的大きい、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプなどによるもので、例えば上述の図８に示す外形を有し、凹面ミラー１０５の中心に膨らみ部１０１ａが設けられたガラスバルブ１０１が立設されたものである。そして、放電ガスが封入され発光部となるガラスバルブ１０１の膨らみ部１０１ａに対して、一端が金属部１０３を介して突設する雄ねじ１０４に電気的に接続され、他端がガラスバルブ１０１の先端から凹面ミラー１０５面に穿孔された孔を介してランプ外面に導出されミラー外側面１０６の電極端子１０２に接続される。そして、ランプ前面には平面状のガラス１０７が設けられる。

このランプ前面に設けられるガラス１０７は、凹面ミラー１０５の図８に示す上下に設けられる半円状の切欠き１００ａ，１００ｂと相まって、ランプ１００の上下に発光部の空冷のための通風孔を形成し、起動時の放電電圧が略２５０ｋＶで、安定動作時の放電電圧でも数ｋＶと高電圧で駆動され高温となるガラスバルブ１０１自体を強制的に空冷できるようにしている。
また、放電ガスが封入されたガラスバルブ１０１は長時間の使用によりガラスが劣化し、新たなランプ１００に交換する前にガラスバルブ１０１自体が破損することがあり、ランプ前面のガラス１０７は、この万が一のガラスバルブ１０１の破損時にガラスが光学ユニット１３０の側に飛散することに対する防護の役割も果たしている。

そして、ランプ１００には、図５に示すように、雄ねじ１０４と電極端子１０２のそれぞれに配線の一端がねじ止めされるとともに他端が２口のコネクタ１１０に接続される。なお、配線もランプ点灯時高温になるため、配線の被覆には耐熱性のものが選定される。

前ケース２０１は、図５に示すように、断面が略矩形で短い筒の一開放端に額縁部を形成し、横置きとした筒の上面２０１-1に略四角形の冷却送風口２０１ａを設け、下面２０１-2に略四角形の冷却排風口２０１ｂを設けるとともに、さらに冷却排風口２０１ｂの下面２０１-2に受け皿２０１ｄを設ける。本例の受け皿２０１ｄは、開口を横向きとした筒体により、前ケース２０１の下面２０１-2に一体に設けられるもので、額縁部側の開口の下部を覆うように下縁辺から上方に壁２０１ｅが延設され、開口２０１ｊが形成される（図７参照）。

また、筒の額縁部形成側には、図５に示すように、２つの位置決め突起２０１ｆ，２０１ｆと１つの間隙設定のための突起２０１ｇが設けられ、この額縁の内側にはランプ１００固定用の図示しないねじ穴が設けられる。
さらに、横置きとした前ケース２０１の図５に示す上面２０１-1には、後述する後ケース２０２と位置出し固定するための２つの係合部２０１ｈ，２０１ｈを設け、下面２０１-2に配設される受け皿２０１ｄには後ケース２０２との固定用のねじ孔２０１ｉを設ける。

後ケース２０２は、図５に示すように、略直方体の籠を横向き配置したものであり、籠の底部をなす面２０２-3は一枚板状とされ（図３参照）、網目が略矩形状のものである。そして、籠の矩形開口部の大きさは、図５に示す高さが前ケース２０１と略同じで、幅が前ケース２０１の横にランプ１００に接続されるコネクタ１１０のコネクタ固定部２０２ｃを配設できるものとする。

また、後ケース２０２の矩形開口部の下面２０２-2には傾斜をもつフランジ２０２ａが設けられる。このフランジ２０２ａは、前ケース２０１の受け皿２０１ｄの一端の全開放部を密閉できる大きさに形成される。
さらに、矩形開口部の上面２０２-1には、前ケース２０１と位置出し固定するための２つの係合爪２０２ｂ，２０２ｂを設け、フランジ２０２ａに、前ケース２０１の受け皿２０１ｄとの固定用のねじ挿通孔２０２ｅを設ける。

このように構成されたランプケース２００は、図５に示すように、先ず前面のガラス１０７を露呈するように前ケース２０１にランプ１００がねじで固定される（図４参照）。そして、このランプ１００の背面側に突設された金属部１０３と雄ねじ１０４、ミラー外側面１０６に配設された電極端子１０２、雄ねじ１０４及び電極端子１０２に固定された配線固定ねじを覆うように後ケース２０２の係合爪２０２ｂ，２０２ｂを、前ケース２０１の係合部２０１ｈ，２０１ｈに係合させた状態で、フランジ２０２ａのねじ挿通孔から前ケース２０１の受け皿２０１ｄにねじを螺入して後ケース２０２を固定する（図４参照）。

このとき、ランプ１００のコネクタ１１０は、図３に示すように、後ケース２０２から引出され、図４に示すように、後ケース２０２のコネクタ固定部２０２ｃに固定される。
これによりランプケース２００は、図４に示すように、ランプ１００の上下の通風孔１００ａ，１００ｂに対して前ケース２０１の冷却送風口２０１ａと冷却排風口２０１ｂが配され、受け皿２０１ｄの開口２０１ｊが光の照射方向に配される。なお、通常のランプ１００の交換は、このランプケース２００の単位で行われる。

本例のランプケース２００は、側面図６に示すように、光学ユニット１３０に対してランプ１００の前面ガラス１０７の側が、その２つの位置決め突起２０１ｆ，２０１ｆと１つの突起２０１ｇ（図４参照）と、光学ユニット１３０の図示しない係合部と係合することにより位置出しされて固定される。このとき、ランプケース２００の光軸がその後に続く光学ユニット１３０のダイクロイックミラー２ａ等の光学系の光軸と一致させるようになされる。なお、光学ユニット１３０は、ランプケース２００と光学的にのみ接続され、ランプケース２００の取付け側には開口を設けないようにしている。
また、光学ユニット１３０の上部には、図３及び図６に示すように、シロッコファンなどが組み込まれた送風ファンユニット１３５が設けられ、これから送風ダクト１３５ａがランプケース２００の冷却送風口２０１ａの上方に延設される。

図７は、図６に示すランプケース２００をランプ１００の略中心で切断するとともに、送風ダクト１３５ａを一部切断して示したものである。
ランプ１００が、図７に示すランプケース２００内に固定された状態では、ランプ１００の通風孔１００ａは前ケース２０１の冷却送風口２０１ａ、通風孔１００ｂは冷却排風口２０１ｂにそれぞれ対峙するように配される。また、前ケース２０１の冷却送風口２０１ａの略真上に送風ダクト１３５ａの送風口が配されるとともに、冷却排風口２０１ｂの下部に受け皿２０１ｄが配される。

そして、送風ファンユニット１３５から送風された冷却空気は、図７に示す矢印のように、送風ダクト１３５ａの開口から前ケース２０１の冷却送風口２０１ａ、ランプ１００の通風孔１００ａを介してランプ１００内に導入され、ガラスバルブ１０１と発光部となる膨らみ部１０１ａ及び凹面ミラー１０５面を冷却する。冷却により暖められた空気は、ランプ１００の下部の通風孔１００ｂ、前ケース２０１の冷却排風口２０１ｂを介して受け皿２０１ｄの開口２０１ｊから排出される（図４参照）。

また、ランプ１００のミラー外側面１０６からの放熱は、後ケース２０２の籠状とされた多数の矩形状の開口から図１に示すプロジェクタ装置１０の筐体１１内に放出され、さらに筐体１１の下部１３内に設けられる図示しない冷却用ファンで外部に排出される。
なお、本例では冷却空気がシロッコファンなどの送風ファンユニット１３５から送風され、上方から強制的にランプ１００の内部に吹き降ろされるため、冷却空気がランプ１００の下方から導入される場合と比べ、煙突効果すなわち加熱空気の上昇による上下部分の温度差の発生が抑制され、ランプ１００及びランプケース２００の上部が極端に高温となることがなくなり、ランプケース２００と連結して配される光学ユニット１３０への温度による悪影響を改善することができる。

また、万が一ガラスバルブ１０１が破損してガラス片が飛散しても、ガラス片はランプ１００の下部の通風孔１００ｂ、前ケース２０１の冷却排風口２０１ｂを介して受け皿２０１ｄの底面に溜り、ランプケース２００と光学ユニット１３０とは切り離されているため、飛散ガラス片などで光学ユニット１３０にダメージを与えることがないものとすることができる。そして、新たなランプケース２００に交換しても交換以前の光学特性を維持させることができる。

このように構成されたランプケース２００は、このランプケース２００に組込まれたランプ１００を、図２に示す光源１とし、例えば赤、緑、青の色をそれぞれ制御する３枚の透過型液晶パネル４ａ，４ｂ，４ｃを用いてこれら３成分の光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を合成し、その合成された光をレンズを通してスクリーン１７に拡大投写するプロジェクタ装置１０に用いることができる。

本例のプロジェクタ装置１０及びプロジェクタ装置１０用のランプケース２００によれば、組み込まれたランプ１００を効率よく強制空冷することができ、万が一のランプ破損時でもガラス片類による光学系への悪影響を回避することができる。

なお、上述例は、筐体内部に３枚の透過型液晶パネル４ａ、４ｂ、４ｃを有する光学ユニット及び光源を収納し、筐体外面に配設されたスクリーンに画像を表示する、いわゆる３板式の液晶プロジェクションテレビの形態のプロジェクタ装置として説明したが、これに限らず壁などに設けたスクリーンに画像を表示する、いわゆるビデオプロジェクタの形態のプロジェクタ装置であっても勿論構わない。また、３板式に限らず、１枚の透過型液晶パネルを用いる単板式のプロジェクタ装置であっても勿論構わない。

本発明のプロジェクタ装置及びプロジェクタ装置用の光源ユニットは、上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成をとりうることは勿論である。

本発明の一実施の形態の例によるプロジェクタ装置の内部構造の側面側から見た概略側面図である。 一般的なプロジェクタ装置の光学系の説明図である。 図１のプロジェクタ装置のランプケースの光学ユニットへの取付け状態を示す外観斜視図である。 図１のプロジェクタ装置用のランプが収納されたランプケースの外観斜視図である。 図４のランプが収納されたランプケースの分解斜視図である。 図３のプロジェクタ装置のランプケース取り付け状態での側面図である。 図６でランプケースと送風ダクトの一部を断面で示した一部側断面図である。 図１で使用される高圧放電ランプの外観斜視図である。

符号の説明

１００…ランプ、１００ａ，１００ｂ…通風孔、１０１…ガラスバルブ、１３０…光学ユニット、１３５…送風ファンユニット、１３５ａ…送風ダクト、２００…光源ユニット、２０１…前ケース、２０１ａ…冷却送風口、２０１ｂ…冷却排風口、２０１ｄ…受け皿、２０１ｊ…開口、２０２…後ケース

Claims (2)

1. 複数の通風孔を有する高圧放電ランプからなる光源と、該光源から出射された光を入力された映像信号に基づき画像表示する液晶パネルを有する光学ユニットと、送風用ファンと該送風用ファンから送風される冷却空気を少なくとも前記光源部分に送風して冷却する冷却手段とを備えたプロジェクタ装置において、
   前記複数の通風孔を有する高圧放電ランプを保持固定すると共に前記光学ユニットに対して位置決め固定するランプケースの、上方に前記高圧放電ランプの一の通風孔に対峙する冷却送風口を設けると共に、下方に前記高圧放電ランプの他の通風孔に対峙する冷却排風口を設け、該冷却排風口の下部に受け皿を設けた
   ことを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 筐体の外面にスクリーンが配設され、前記筐体の内部に複数の通風孔を有する高圧放電ランプからなる光源と、該光源から出射された光を入力された映像信号に基づき画像表示する液晶パネルを有する光学ユニットと、送風用ファンと該送風用ファンから送風される冷却空気を少なくとも前記光源部分に送風して冷却する冷却手段と、を備えると共に、前記スクリーンに前記液晶パネルによる画像を表示するプロジェクタ装置において、
   前記複数の通風孔を有する高圧放電ランプを保持固定すると共に前記光学ユニットに対して位置決め固定するランプケースの、上方に前記高圧放電ランプの一の通風孔に対峙する冷却送風口を設けると共に、下方に前記高圧放電ランプの他の通風孔に対峙する冷却排風口を設け、該冷却排風口の下部に受け皿を設けた
   ことを特徴とするプロジェクタ装置。
   

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