JP2009134201A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 プロジェクタにおいて、冷却しようとする光学要素にまでダクトを用いて冷却風を確実に誘導することのできるようにする。冷却風を発生させるための手段としてブロワーを採用して冷却風の拡散を防ぐ。
【解決手段】 光源１と、カラーホイール３及びモータ３ａと、ライトトンネル４と、ＤＭＤ７と、投影レンズ８と、放熱用のヒートシンク９とを有する。冷却風を吐出するブロワー３０と、ブロワーによって吐出された冷却風の一方向送風路を形成する送風ダクト４０とを備える。送風ダクト４０にヒートシンク９を収容する。モータ３ａ及びカラーホイール３とライトトンネル４とを覆う門形のフード５０を追加してもよい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プロジェクタ、特に、高温に発熱する光学要素であるデジタルミラーデバイス（以下、ＤＭＤという）やカラーホイールを回転駆動するためのモータ、さらにはライトトンネルなどを、ブロワーを用いて効率よく冷却するための対策が講じられているプロジェクタに関する。

ＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング（登録商標）：反射型表示デバイス）方式のプロジェクタは、光源の光を分別又は変換（フィルタリング）して半導体素子であるＤＭＤに照射し、その反射光をレンズで拡大投影して画像のカラー化を行うというものであり、その一般的なエンジン光学系の構成を図５に説明的に示してあり、同図中にはエンジン光学系によって形成される光路Ｐを一点鎖線で示してある。

図５のエンジン光学系では、一点鎖線で示した光路Ｐによって判るように、光源１からの白色光は楕円鏡でなるリフレクタ２で反射してＲ（赤）、Ｇ（青）、Ｂ（緑）のカラーフィルターを配列したカラーホイール３によって順次ＲＧＢの各色にフィルタリングされた後、矩形断面のライトトンネル４及びコンデンサレンズ５を経てミラー６により反射され、ＤＭＤ７に入射される。ＤＭＤ７はＲＧＢに同期して時分割駆動され、画像データに応じた光を反射する。そして、その光が投影レンズ８を経て図示していないスクリーンに表示される。このようなエンジン光学系において、カラーホイール３はモータ（不図示）によって回転駆動される。また、上記したカラーホール３及びそれを回転駆動する上記モータ、ライトトンネル４、コンデンサレンズ５、ミラー６、ＤＭＤ７、投影レンズ８などは、キャスティングと呼ばれるマグネシウム製の筐体１０に収容された状態でその筐体１０に光学的に要求される精度を保持して組み付けられている。また、その筐体１０は、上記リフレクタ２を備える光源１と共に外部ハウジング２０に収容されている。

図６は図５に示したエンジン光学系の光学要素のレイアウトを示した概略平面図である。同図のように、ライトトンネル４は、カラーホイール３やその回転駆動用のモータ３ａと共に筐体１０の側部に配備されている。また、ＤＭＤ７は、投影レンズ８の反対側で筐体１０に装備されている。

図５のエンジン光学系において、その稼働時には、光源１が高温に発熱し、その光源１から出た光の通過点に位置しているカラーホイール３やライトトンネル４、ＤＭＤ７などがその発熱の影響などにより高温に加熱される。その一方で、カラーホイール３やライトトンネル４、ＤＭＤ７などの光学要素は、温度上昇によってその動作性能や耐用性が低下するおれがある。

そこで、従来は、図５又は図６に示したように、ＤＭＤ７にヒートシンク９を取り付けてそのヒートシンク９を筐体１０の外側に露出させてあると共に、図示していない送風ファンによって外部ハウジング２０の内部で冷却風を流動させることによって、ヒートシンク９による放熱を促進してＤＭＤ７の温度上昇を抑えたり、ライトトンネル４やカラーホイール３のモータ３ａなどの温度上昇を抑えたりしていた。

図７はヒートシンク９を例示した概略側面図である。同図のようにヒートシンク９は、ＤＭＤに対する板状の取付部９１に、板片状の多数のフィン９２を一体に具備させてなる。

その一方で、従来より、プロジェクタに用いられている光学要素に冷却風を当てて冷却することを目的とする様々な研究が行われている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。

このうち、特許文献１には、外部ハウジング２０の内部で冷却風を流動させる手段として、送風ファンを用いることが記載されている。

また、特許文献２〜４には、ダクトを用いて冷却風を一定経路に沿って送風することが記載されている。このうち、特許文献２に記載されているものでは、送風ファンによってダクト内で空気を循環させ、その循環路中で冷却した空気を高温の光学要素（たとえばライトトンネル）に当てて熱交換させ、その熱交換によって温度の上がった空気を再び冷却するという工程を行わせている。また、特許文献３の技術では、シロッコファンにより吸い込んだ冷却風をダクトを通して光源ユニットに導くことが行われている。特許文献４には、冷却ファンによって吐出した冷却風をダクトからＤＭＤに向けて吹き出すことが記載されている。

さらに、特許文献４や特許文献５には液冷型の冷却方法についての記述がある。
実用新案登録第３１０８５８５号公報 特開２００３−３３７３８０号公報 特開２００６−２９３１１７号公報 特開２００６−２５９２８２号公報 特開２００７−１２７８５６号公報

しかしながら、図５又は図６を参照して説明したように、ＤＭＤ７に取り付けたヒートシンク９を筐体１０の外側に露出させて、送風ファンによって生じさせた冷却風をその筐体１０の内部で流動させるだけでは、送風ファンにより流動する冷却風が筐体１０の内部で拡散してＤＭＤ７に対する冷却効率をそれほど高めることができないことが知見された。ライトトンネル４やカラーホイール３の回転駆動用のモータ３ａに対する冷却効率についても同様のことが云える。

これに対し、特許文献２によって提案されているものは、ダクト内で循環する空気の熱交換サイクルを利用してライトトンネルなどを冷却するものであるので、ダクトを環状に配設するスペースが余分に必要になるだけでなく、空気乾燥剤なども余分に必要になり、循環空気の温度も徐々に上昇すると考えられるので、これによっても冷却効率をそれほど高めることはできないものと考えられる。

また、特許文献３によって提案されているものは、ダクトを通じて光源ユニットの内部に吐出された空気を筐体内部で流動させるというものであるので、筐体内部で流動する空気が高温になって、ライトトンネル、モータ、ＤＭＤなどを効率よく冷却するための低温の冷却風が得られにくいと考えられる。

さらに、特許文献４によって提案されているように、冷却ファンによって吐出した冷却風をダクトからＤＭＤに向けて吹き出すという対策を講じると、ダクトから吹き出た冷却風がＤＭＤに接触しやすくなるので、ある程度まではＤＭＤの冷却効果を高めることができるものの、ダクトから吹き出た冷却風はＤＭＤに接触するときには拡散しているためにＤＭＤの冷却効率を飛躍的に高めることはできないということが云える。

そのほか、特許文献４や特許文献５によって示されているような液冷型の冷却方法を採用することは、ラジエータやダクト、送水手段などの比較的大掛かりな機構が必要になるために、簡易でかつ取扱性に優れたプロジェクタを提供する上では実用的でない。

本発明は以上の状況の下でなされたものであり、冷却しようとする光学要素にまでダクトを用いて冷却風を確実に誘導することのできる対策を講じることによって、光学要素としてのＤＭＤなどの冷却効率を高めることのできる空冷型の冷却方法を採用した構成簡単なプロジェクタを提供することを目的とする。

また、本発明は、冷却風を発生させるための手段としてブロワーを採用することにより、ダクトによって形成される一方向送風路で効率よく冷却風を流動させることのできる空冷型の冷却方法を採用し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、光源の光がモータで回転駆動されるカラーホイールを透過してフィルタリングされ、そのフィルタリングされた光が矩形断面のライトトンネルを通過した後にデジタルミラーデバイスに照射され、そのデジタルミラーデバイスで反射された画像データに応じた光が投影レンズを透過するようになっていて、上記デジタルミラーデバイスに放熱用のヒートシンクが設けられている。そして、冷却風を吐出するブロワーと、ブロワーによって吐出された冷却風の一方向送風路を形成する送風ダクトとを備え、この送風ダクトの上記一方向送風路を通過する冷却風が上記ヒートシンクに直接接触した後に上記モータ及びライトトンネルに向けて吐出されるように構成されている。

この構成を採用すると、冷却風を発生させるための手段に、吐出空気が拡散しにくいブロワーを採用していることに加えて、そのブロワーによって吐出された冷却風が送風ダクト内の一方向送風路を誘導される途中においてその送風ダクト内でヒートシンクに直接接触する。このため、ブロワーによって吐出された冷却風のほゞ全量がヒートシンクの放熱性を促進することに使われて、そのヒートシンクが取り付けられているＤＭＤの温度上昇が効率よく抑制されるようになる。また、送風ダクトを通過する冷却風がヒートシンクに直接接触した後にカラーホイールを回転駆動するためのモータ及びライトトンネルに向けて吐出されるために、それらのモータ及びライトトンネルなどにも、拡散性の小さい冷却風が吹き付けられてそれらの温度上昇も効率よく抑制されるようになる。

本発明では、上記モータ及びカラーホイールと、上記デジタルミラーデバイスと、上記投影レンズとがそれらに共通の筐体に組み付けられ、その筐体を挟んで一側に光源が、他側に上記ブロワーが、それぞれ配備されていると共に、上記ヒートシンクがその筐体の背部に露出して配備され、上記ブロワーの吐出口が、上記筐体の背部に設置されて上記ヒートシンクを収容している上記送風ダクトの入口に連通され、かつ、その送風ダクトの出口が上記モータ及びカラーホイールとライトトンネルの設置箇所の背部でそれらに向けて開口している、という構成を採用することが望ましい。

この構成であると、ブロワーと顕著に発熱する光源との間に筐体が介在されるために、ブロワによる吸込み空気に、光源の発熱による影響が及びにくい。そのため、ブロワーが低温の冷却風を吐出するので、ヒートシンクにも低温の冷却風が接触してそのヒートシンクの放熱性がいっそう促進される。また、送風ダクトは、筐体の背部に配備されているので、その筐体を形状を環状などの複雑な形状にする必要がなくなってそれだけ構成が簡単になる。

本発明ては、上記モータ及びカラーホイールと上記ライトトンネルとを覆う門形のフードが追加されていて、そのフードが長手方向の一端に始端開口、他端に終端開口を有していると共に、そのフードの上記始端開口が上記送風ダクトの出口に連通されている、という構成を採用することが可能である。これによれば、ヒートシンクの放熱を促進させて送風ダクトの出口から吐出された冷却風が、ただ単にモータやラントトンネルに向けて吐出されるのではなく、その冷却風がフード内を通って確実にモータやラントトンネルに接触するように誘導されるようになる。このため、ヒートシンクの放熱促進作用と併せて、モータやライトトンネルの温度上昇を抑制する作用も顕著に発揮されるようになる。この作用は、門形の上記フードの底面開口が上記筐体の底板部により塞がれていることにより、そのフードと上記筐体の低板部との囲繞空間によって上記モータ及びカラーホイールと上記ライトトンネルとを収容する一方向送風路が形成されている、という構成を採用することによっていっそう顕著に発揮されるようになる。また、送風ダクトとフードとが環状の通風路を形成するものではないので、送風ダクトやフードの構成が簡単になるという利点もある。併せて、フードがモータを覆う構成であるので、モータの発する音がフードにより遮られるという遮音作用も得られる。

本発明において、上記送風ダクトは、上記ブロワーの吐出口が連通された上記入口と、上記フードの始端開口に連通された上記出口と、上記ヒートシンクが挿通されている開口とを備えている、という構成を採用することが可能である。この構成の送風ダクトは、構成が簡単であるために安価に製作することが可能である。

以上のように、本発明に係るプロジェクタでは、冷却しようとするヒートシンクなどの光学要素にまで送風ダクトを用いて冷却風を確実に誘導することのできる対策を講じてあるので、ＤＭＤなどの光学要素の冷却効率が飛躍的に高まり、それらの温度スペックに対する余裕度が拡大するだけでなく、冷却風（空冷用エア）の利用効率が向上する。したがって、それらの光学要素の初期性能が損なわれたり耐用性が低下したりすることが抑制される。したがって、ユーザにとっては、長期に亘って安定した投影画像を見ることができるようになる。

また、冷却風を発生させるための手段として、吐出された冷却風が拡散しにくい特性を備えたブロワーを採用し、そのブロワによって吐出された冷却風を送風ダクトやフードなどを利用してヒートシンクなどに確実に誘導して直接接触により冷却作用を発揮するさせるものであるので、構成が簡単でありながら飛躍的に冷却作用を向上させることが可能になる。

図１は本発明の実施形態に係るプロジェクタのエンジン光学系の光学要素のレイアウトを示した概略平面図である。また、図２は送風ダクト４０とブロワー３０とを示した分解斜視図である。

このエンジン光学系では、モータ３ａ及びカラーホイール３と、ライトトンネル４と、ＤＭＤ７と、投影レンズ８とがそれらに共通の箱形の筐体１０に組み付けられているほか、図示していないコンデンサレンズやミラーなどもその筐体１０に組み付けられている。このうち、ＤＭＤ７は、投影レンズ８とは筐体１０の反対側の壁部１１に取り付けられていて、そのＤＭＤ７に、筐体１０の背部に全体を露出させてヒートシンク９が取り付けられている。また、ＤＭＤ７や投影レンズ８などの設置箇所では筐体１０が密閉した箱形に形成され、モータ３ａ及びカラーホイール３やライトトンネル４の設置箇所では筐体１０が、底板部１２とその両側の側壁部１３，１４とにより形作られた溝形に形成されている。また、リフレクタ２を有する光源１は、筐体１０の溝形部分の横に配備されている。

この構成のエンジン光学系では、図５を参照して説明したように、光源１からの白色光はリフレクタ２で反射し、カラーホイール３によって順次ＲＧＢの各色にフィルタリングされた後、矩形断面のライトトンネル４及びコンデンサレンズ５を経てミラー６により反射され、ＤＭＤ７に入射される。ＤＭＤ７はＲＧＢに同期して時分割駆動され、画像データに応じた光を反射する。そして、その光が投影レンズ８を経て図示していないスクリーンに表示される。また、カラーホイール３はモータ３ａによって回転駆動される。

この実施形態では、冷却風を発生させるための手段として、シロッコファンや送風ファンなどのように冷却風が拡散する特性を備えた手段ではなく、吐出した冷却風が拡散しにくい特性を発揮するブロワー３０を採用している。また、そのブロワー３０によっで吐出された冷却風を、送風ダクト４０によって形成される一方向送風路を通じて送ってシートシンク９に直接接触させるようにしてある。また、送風ダクト４０から出た冷却風が筐体１０の溝形部分に設置されているモータ３ａやライトトンネル４に向けて吹き付けられるようになっている。

図１によって判るように、ブロワー３０は、筐体１０を挟んで光源１の反対側に設置されている。ブロワー３０と光源１との位置関係としてこのようなレイアウトを採用すると、ブロワー３０に吸い込まれる空気が光源１の発熱によって加熱されにくいので、ブロワ３０が吸い込んだ低温の空気が冷却風として吐出されるようになる。そのため、送風ダクト４０の内部通路である一方向送風路を矢印ａのように通過する冷却風のほぼ全量がヒートシンク９に直接接触してそのヒートシンク９の放熱を促進することに役立つ。したがって、ＤＭＤの温度上昇が抑制されてその初期性能が損なわれにくくなり、また、耐用性も低下しにくくなる。

また、送風ダクト４０を通過した冷却風は、矢印ｂのように送風ダクト４０から出てモータ３ａやライトトンネル４に吹き付けられる。そのため、それらのモータ３ａやライトトンネル４の温度上昇が抑制される。特に、この実施形態では、上記したようにモータ３ａやライトトンネル４の設置箇所では筐体１０が溝形を形作っているために、送風ダクト４０から出た冷却風がその溝形部分により誘導されてモータ３ａやライトトンネル４に直接接触する。このことにより、ただ単に冷却風をモータ３ａやライトトンネル４に吹き付ける場合によも顕著な冷却作用が発揮されるようになり、そのことが、モータ３ａやライトトンネル４の耐用性を改善することに役立つ。

送風ダクト４０は耐熱性に優れた樹脂成形体でなり、図２のように密閉型の偏平な横長箱形に形成されていて、その前面中央部分にヒートシンク９（図１参照）が挿通される矩形の開口４１が開設されているほか、その開口４１を挟んで一端側と他端側とに入口４２と出口４３とが開設されている。そして、入口４２に、ブロワー３０の吐出口３１が連通状態で取り付けられる。なお、３２はブロワー３０の吸込口である。

この送風ダクト４０は、筐体１０の背面に重なり状に配備されて（図１参照）、その入口４２に上記のようにブロワー３０の吐出口３１が連通され、その出口４３（図２参照）が、筐体１０の溝形部分にその後方から臨まされている。なお、図２に示した矢印は、ブロワー３０の吐出口３１から吐出された冷却風の進行方向を表している。

この実施形態において、送風ダクト４０は、筐体１０の背方からその筐体１０の壁部１１に重ね合わされる。このため、送風ダクト４０を筐体１０に組み付ける作業を容易に行うことができる。

図３は他の実施形態に係るプロジェクタのエンジン光学系の光学要素のレイアウトを示した概略平面図である。また、図４は送風ダクト４０とブロワー３０とフード５０とを示した分解斜視図である。

この実施形態では、図１及び図２を参照して説明した構成に、フード５０を追加してあり、そうすることによって、モータ３ａやライトトンネル４の冷却効率をさらに高めてあると共に、モータ３ａの発する音をフード５０により遮音している。具体的には、図４のように門形に形作られた耐熱性に優れた樹脂成形体でなるフード５０が、その長手方向の一端に始端開口５１を有し、その他端に終端開口５２を有している。そして、その始端開口５１が上記送風ダクト４０の出口４３に連通される。また、フード５０は、図３のように筐体１０の溝形部分に被せられている。そして、図４のように、そのフード５０の底面開口５３が筐体１０の底板部１２により塞がれていることにより、そのフード５０と筐体１０の低板部１２との囲繞空間によってモータ３ａ及びカラーホイール３とライトトンネル４とを収容する一方向送風路が形成されている。

この実施形態のように、送風ダクト４０にヒートシンク９が収容され、フード５０と筐体１０の底板部１２とによって、モータ３ａやライトトンネル４などが囲まれていると、ブロワー３０の吐出口３１から吐出された冷却風が、送風ダクト４０内を一方向に通過する間にヒートシンク９に直接接触し、フード５０内を通過する間にモータ３ａやライトトンネル４などに直接接触するので、ヒートシンク９に対する放熱性の促進作用とモータ３ａやライトトンネル４などに対する冷却作用が顕著に発揮されるようになる。したがって、ＤＭＤ７やモータ３ａなどの初期性能が損なわれにくく、しかも、それらの耐用性も向上することになる。また、モータ３ａの発する音をフード５０が遮音するために、プロジェクタの静音化が促進されることにもなる。

この実施形態において、フード５０は、筐体１０の溝形部分にその上から嵌め込むことによって筐体１０に対して組み立てられる。

なお、図３及び図４に示した他の実施形態は、フード５０を追加した点のみが図１及び図２に示した実施形態と相違しているだけである。したがって、説明の重複を回避するため、同一又は相応する部分に同一符号を付して詳細な説明を省略した。

本発明の実施形態に係るプロジェクタのエンジン光学系の光学要素のレイアウトを示した概略平面図である。 送風ダクトとブロワーとを示した分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るプロジェクタのエンジン光学系の光学要素のレイアウトを示した概略平面図である。 送風ダクトとブロワーとフードとを示した分解斜視図である。 プロジェクタの一般的なエンジン光学系の構成を示した説明図である。 図５に示したエンジン光学系の光学要素のレイアウトを示した概略平面図である。 ヒートシンクを例示した側面図である。

符号の説明

１ 光源
３ カラーホイール
３ａ モータ
４ ライトトンネル
７ デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）
８ 投影レンズ
９ ヒートシンク
１０ 筐体
１２ 筐体の底板部
３０ ブロワー
３１ ブロワーの吐出口
４０ 送風ダクト
４１ 開口
４２ 送風ダクトの入口
４３ 送風ダクトの出口
５０ フード
５１ フードの始端開口
５２ フードの終端開口
５３ フードの底面開口

Claims (5)

1. 光源の光がモータで回転駆動されるカラーホイールを透過してフィルタリングされ、そのフィルタリングされた光が矩形断面のライトトンネルを通過した後にデジタルミラーデバイスに照射され、そのデジタルミラーデバイスで反射された画像データに応じた光が投影レンズを透過するようになっていて、上記デジタルミラーデバイスに放熱用のヒートシンクが設けられているプロジェクタにおいて、
   冷却風を吐出するブロワーと、ブロワーによって吐出された冷却風の一方向送風路を形成する送風ダクトとを備え、この送風ダクトの上記一方向送風路を通過する冷却風が上記ヒートシンクに直接接触した後に上記モータ及びライトトンネルに向けて吐出されるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 上記モータ及びカラーホイールと、上記デジタルミラーデバイスと、上記投影レンズとがそれらに共通の筐体に組み付けられ、その筐体を挟んで一側に光源が、他側に上記ブロワーが、それぞれ配備されていると共に、上記ヒートシンクがその筐体の背部に露出して配備され、
   上記ブロワーの吐出口が、上記筐体の背部に設置されて上記ヒートシンクを収容している上記送風ダクトの入口に連通され、かつ、その送風ダクトの出口が上記モータ及びカラーホイールとライトトンネルの設置箇所の背部でそれらに向けて開口している請求項１に記載したプロジェクタ。
3. 上記モータ及びカラーホイールと上記ライトトンネルとを覆う門形のフードが追加されていて、そのフードが長手方向の一端に始端開口、他端に終端開口を有していると共に、そのフードの上記始端開口が上記ダクトの出口に連通されている請求項２に記載したプロジェクタ。
4. 門形の上記フードの底面開口が上記筐体の底板部により塞がれていることにより、そのフードと上記筐体の低板部との囲繞空間によって上記モータ及びカラーホイールと上記ライトトンネルとを収容する一方向送風路が形成されている請求項３に記載したプロジェクタ。
5. 上記送風ダクトは、上記ブロワーの吐出口が連通された上記入口と、上記フードの始端開口に連通された上記出口と、上記ヒートシンクが挿通されている開口とを備えている請求項４に記載したプロジェクタ。

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