JP2010266569A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】冷却手段のローコスト化を図り、設置形態に応じた排気の切換を確実に行う。
【解決手段】ランプバルブ２２を有するランプハウス２８は、発光方向とは逆方向に取り出し自在に内蔵されている。ランプハウス２８の上下には、ランプ専用の冷却ファン５５，５６が設けられている。プロジェクタ本体６の内部には、プロジェクタ５の設置形態を検知する姿勢センサ６０が設けられている。一対のファン５５，５６は、姿勢センサ６０が検知した設置形態に応じて排気方向が常に天から地に向けた方向、つまり据置設置の場合には上面６ａから底面６ｃに向けた方向に、また、天吊設置の場合には底面６ｃから上面６ａに向けた方向に、それぞれ回転方向が制御される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ランプハウスを冷却するファンを設けたプロジェクタに関する。

プロジェクタは、光源からの光を液晶パネルなどの表示素子で映像信号に応じて変調して光学像を形成し、形成された光学像を投映レンズ、又は投射ミラーで外部のスクリーンや壁面などの被照射面に投影する。このようなプロジェクタでは、一般に、光源として、高圧の発光ガスを封じた点光源と見なせる例えばショートアーク型の超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のランプバルブ（放電ランプ）が用いられる。

ランプバルブは、ランプハウスに組み込まれている。ランプハウスは、ランプバルブの背後をリフレクタで、また、前方を防爆ガラスで覆ってこれらを一体的に取り扱える形態になっている。これらランプバルブ、リフレクタ、及び防爆ガラスは、ランプバルブの光により高温になるため、冷却手段により温度を下げる必要がある。

また、ランプバルブの上方部が最も高温になり易いため、上方部を集中的に冷却しランプバルブを適正温度に保つ必要がある。適正温度に関しては、一般的に、ランプバルブの上方部と下方部の温度差が少ないほうが良いとされている。適正温度を保持できないまま、ランプバルブの長時間使用を続けると、ランプバルブが寿命に到達する前に破裂及び不点灯等の故障に至り、短命化する。

また、プロジェクタは、机上に水平に設置する、いわゆる据置設置と、天井に吊り下げて使用する、いわゆる天吊設置とのいずれにも対応しているものが多い。というのは、プロジェクタは、例えば机上より上方向にあるスクリーンに画像が投映されるように投射光軸が上向きに設定されている。投射光軸を上向きに設定しているため、天吊設置の場合には、プロジェクタの天地（上下）を逆にして天井に設置する。これにより、天吊設定でも天井より下方向にあるスクリーンに画像を投映することができる。

そこで、ランプユニットの上下に導風路を設け、据置設置、及び天吊設置のいずれの設置形態に応じて導風路内に設けた弁、又は球体が自重により動いて、導数路の流路が、ランプバルブの上面に風が導かれるように自然に切り替わるプロジェクタが知られている（特許文献１）。また、姿勢センサを内蔵し、姿勢センサから得られる情報に基づいて据置設置か天吊設置を識別し、識別した設置形態に応じてファンの回転速度やトルクを制御してランプハウス内を通過する冷却風の向きを変えることで、ランプバルブが適正温度になるように構成したプロジェクタ装置が知られている（特許文献２）。

特開２００８−２２６５６９号公報 特開２００９−４２４４４号公報

しかし、前述した公報記載のプロジェクタでは、ファンとは別に導風路等を設ける必要があり、コストがかさむ。また、冷却用のファンが一つしか設けられておらず、また導風路は長くなるにつれて冷却の効率が低下する。

本発明は、前述した問題点を解決するためになされたものであり、ランプバルブを有するランプハウスの冷却効率を高めることができるプロジェクタをローコストで提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクタでは、光源を内蔵するランプハウスの上下方に一対の冷却用ファンをそれぞれ設け、ランプハウスを左方、右方、及び後方のうちの何れかの方向に取り出して交換するようにしたものである。詳しくは、外装カバーの左側面、右側面、及び後面のうちの何れかに取り外し自在、又は開閉自在なランプカバーを設け、ランプカバーで塞がれる交換用開口とランプハウスを収納する収納室との間でランプハウスを案内するガイドを設ければよい。

プロジェクタの設置形態に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように一対のファンの回転方向を切り換える切換手段を設けてもよい。切換手段としては、例えば、設置形態を自動的に判別する判別手段と、判別手段が判別した設置形態の情報に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように一対のファンの回転方向を制御する制御部と、で構成してもよい。判別手段としては、姿勢センサや加速度センサ、重力センサ等を用いることができる。また、切換手段としては、例えば設置形態を手動で択一的に入力する操作部と、操作部から得られる設置形態の情報に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように一対のファンの回転方向を制御する制御部と、で構成してもよい。

ランプハウスの上下に一対のファンを設ける場合には、ランプハウスを左方、右方、及び後方の何れかの方向に沿って取り出すのが好適である。なお、ランプハウスの左右方に一対のファンをそれぞれ設けてもよい。この場合には、後方、上方、及び下方の何れかの方向にランプハウスを取り出して交換するのが好適である。ファンとしては、軸流ファンや遠心ファン、あるいはファンとモータとを一体化したファンモータ等を用いることができる。光源としては、ランプバルブやＬＥＤを用いることができる。

本発明のプロジェクタでは、ランプハウスを挟んだ上下に配した一対のファンで、ランプハウスを直接的に冷却するため、長い導風路等を設ける必要がなく、よってローコストで達成でき、かつ冷却効率の向上を図ることができる。また、別の発明では、プロジェクタの設置形態に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように切換手段が一対のファンの回転方向を切り換えるため、設置形態に係わらず、常に上方から送風されるように排気方向を構成でき、よって、温度の高い光源上部を優先的に冷却することができる。

本発明のプロジェクタの外観を示す斜視図である。 プロジェクタに天吊金具を取り付ける状態を示す斜視図である。 プロジェクタの光学的な構成を示す説明図である。 プロジェクタのランプハウスの収納状態を示す要部断面図である。 ランプハウスの上下に一対のファンを配置した状態を示す要部斜視図である。 ファンの回転方向を制御する制御系の電気的概略を示すブロック図である。 ファンの回転方向を制御する作業手順を示すフローチャート図である。 据置設置のときの排気方向を示す要部断面図である。 天吊設置のときの排気方向を示す要部断面図である。 操作部から設置形態を入力する別の実施形態を示すブロック図である。 図１０で説明した実施形態の作業手順を示すフローチャート図である。

本発明を採用した一実施例であるプロジェクタ５は、プロジェクタ本体６の前面に投映レンズ７が露呈しており、投射光軸７ａの前方に配したスクリーン（図示なし）に投映レンズ７を通した画像を投映する。プロジェクタ本体６には、上面６ａにズームレバー８、電源ボタン９等が露呈して設けられており、また、投映レンズ７の外周がフォーカスリング１０となっている。また、プロジェクタ本体６の上面６ａには上面通気口１１が、また、右側面６ｂにはランプカバー１２がそれぞれ露呈して設けられている。ランプカバー１２は、通常はビス１２ａで固定されており、ランプハウスを交換するときにビス１２ａを緩めて開かれる。

天井に吊して設置する場合には、図２に示すように、天吊金具３５を用いる。天吊金具３５は、天井取付け板３６、プロジェクタ取付け板３７、及びこれらを伸縮自在に繋ぐシャフト３８とで構成されている。プロジェクタ本体６の底面６ｃには、プロジェクタ取付け板３７を固定するためのビス穴３９が複数設けられている。また、その底面６ｃには、一段凹んだ凹部４０が形成されており、底面通気口４１は、床やプロジェクタ取付け板３７等で塞がれないように凹部４０に形成されている。凹部４０は、プロジェクタ本体６の右側面と背面との２面に開放縁４０ａ，４０ｂをもち、各開放縁４０ａ，４０ｂは、凹部４０の空間内に冷却風を導風する流入口、又は前記空間内から熱を排出する流出口となる。なお、凹部４０としては、正面側と背面側との直線状の２面に開口縁をもつものでもよい。

プロジェクタ本体６には、図３に示すように、光学ハウジング１３、ランプハウス２８、及びレンズ鏡筒１４が一体的に取り付けられた状態で内蔵されている。レンズ鏡筒１４には、投映レンズ７が保持されている。光学ハウジング１３には、照明光学系１５と、ダイクロイックミラー１６，１７と、３枚の液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂと、入射側偏光板１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂと、出射側偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、光学補償素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム３４とが内蔵されている。入射側偏光板１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂは、各液晶ライトバルブ１８の入射側にそれぞれ配置される。出射側偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、各液晶ライトバルブ１８の出射側にそれぞれ配置される。光学補償素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、各液晶ライトバルブ１８と各出射側偏光板２１との間にそれぞれ配置される。

照明光学系１５は、コリメータレンズ２３と、第１及び第２レンズアレイ２４，２５と、偏光変換素子２６と、重畳レンズ２７とから構成される。ランプハウスは、ランプバルブ２２、リフレクタ２９、及び防爆ガラス３０を一体的に取り扱えるようにユニット化した形態になっている。ランプバルブ２２としては、例えばメタルハライドランプや超高圧水銀ランプ等が用いられる。リフレクタ２９は、ランプバルブ２２の背後を覆う。また、防爆ガラス３０は、ランプバルブ２２の前方を覆う。ランプバルブ２２が発した白色の照明光はリフレクタ２９で反射されて防爆ガラス３０を透過してコリメータレンズ２３に入射する。コリメータレンズ２３は、入射光を略平行光にする。コリメータレンズ２３を出射した照明光は、第１及び第２レンズアレイ２４，２５、偏光変換素子２６、及び重畳レンズ２７を順に透過して、空間的なエネルギー分布が均一化されるとともに偏光方向が揃えられて、ダイクロイックミラー１６に向かう。

ダイクロイックミラー１６は、白色の照明光に含まれる青色光（Ｂ光）を反射し、赤色光（Ｒ光）及び緑色光（Ｇ光）を透過することにより、Ｂ光を分離する。分離されたＢ光は、反射ミラー３１で反射されて、入射側偏光板１９Ｂに向かう。ダイクロイックミラー１６を透過したＲ光及びＧ光は、ダイクロイックミラー１７に照射される。ダイクロイックミラー１７は、Ｒ光を透過し、Ｇ光を反射して、Ｒ光とＧ光とを分離する。Ｒ光は反射ミラー３２，３３で反射されて入射側偏光板１９Ｒに向かい、Ｇ光は入射側偏光板１９Ｇに向かう。

Ｂ光は、入射側偏光板１９Ｂを介して液晶ライトバルブ１８Ｂに入射してこの液晶ライトバルブ１８Ｂを照明する。Ｇ光は、入射側偏光板１９Ｇを介して液晶ライトバルブ１８Ｇに入射してこの液晶ライトバルブ１８Ｇを照明する。Ｒ光は、入射側偏光板１９Ｒを介して液晶ライトバルブ１８Ｒに入射してこの液晶ライトバルブ１８Ｒを照明する。

各液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、各液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂに電気的信号として入力された駆動信号、或いは画像信号に応じて変調される。その際、入射側偏光板１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂによって、各液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、出射側偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂによって、各液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。さらに、光学補償素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって、各液晶ライトバルブ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの液晶層に電界を形成した際に残る位相差を補償して黒レベルの表示を向上させる。

クロスダイクロイックプリズム３４は、Ｂ光反射用の誘電体多層膜３４ａと、Ｒ光反射用の誘電体多層膜３４ｂとを直交させた光合成部材であり、液晶ライトバルブ１８ＲからのＲ光を誘電体多層膜３４ｂで反射して進行方向右側に射出させ、また、液晶ライトバルブ１８ＧからのＧ光を誘電体多層膜３４ａ，３４ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ１８ＢからのＢ光を誘電体多層膜３４ａで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム３４で合成された合成光は、投映レンズ７に入射する。

ランプカバー１２は、図４及び図５に示すように、プロジェクタ本体６にビスにより固定されており、取り外すことで交換用開口４４が露呈する。交換用開口４４の奧には、収納室４７が設けられ、収納室４７には、ランプハウス２８が光学ハウジング１３にビス４８により固定された状態で収納されている。ランプハウス２８は、上面、及び底面側を開放した断面コ字状の支持板４９をもっており、支持板４９には、背後に取手４５が取り付けられている。ランプハウス２８が光を投射する投射光軸２２ａのうちの投光方向とは逆の方向（取出し方向）に向けて取手４５を引くことで、ランプハウス２８が一対のガイド板４６により交換用開口４４を通して右側面６ｂの外部に案内される。

収納室４７の上面、及び下面側には、上・下仕切り板５０，５１が設けられており、上・下仕切り板５０，５１には、内部通気口５２，５３がそれぞれ形成されている。内部通気口５２と上面通気口１１との間、及び内部通気口５３と底面通気口４１との間には、フィルタ付きのファン５５，５６がそれぞれ取り付けられている。一対のファン５５，５６は、フィルタ５７，５８を上面通気口１１、及び底面通気口４１に向けた姿勢で取り付けられている。これら一対のファン５５，５６は、ランプハウス２８の上に配した上面側ファン５５と、下に配した底面側ファン５６とで構成されており、上下から直接的にランプハウス２８を冷却する専用のファンである。

プロジェクタ本体６の内部には、姿勢センサ６０が設けられている。この姿勢センサ６０は、例えば２又は４方向傾斜センサ等が用いられ、水平位置からの傾きを検知することでプロジェクタ５の設置形態が据置設置と天吊設置との何れの設置形態であるかを検知する。

詳しくは図５に示すように、収納室４７には、ランプコネクタ５９が配されている。ランプコネクタ５９は、着脱自在な雄・雌コネクタとで構成されており、一方のコネクタの配線がランプバルブ２２に、他方のコネクタの配線が電源にそれぞれ接続されている。ランプコネクタ５９は、ランプハウス２８を交換するときに外される。

姿勢センサ６０は、図６に示すように、プロジェクタ５を統括的に制御する制御部６１に、検知した結果の設置形態の情報を送る。制御部６１には、ドライバ６２，６３を介して上面側に設けたファン５５と、底面側に設けたファン５６とを駆動するとともに、設置形態に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように双方の回転方向を制御する。

図７に示すように、プロジェクタに接続機器を接続し、接続機器の電源をオンした後に、プロジェクタ５の電源ボタン９をオンする。この電源ボタン９をＯＮすることに応答して制御部６１が姿勢センサ６０を駆動する。姿勢センサ６０は、プロジェクタ５の設置形態を検知してその設置形態の情報を制御部６１に送る。制御部６１は、ドライバ６２，６３を介して設置形態の情報に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように回転方向を決めて一対のファン５５，５６をそれぞれ駆動する。

例えば、据置設置の場合には、一対のファン５５，５６が、図８に示すように、上面６ａから底面６ｃに向けて排気する回転方向でそれぞれ回転する。つまり、上面６ａ側のファン５５が吸気ファンとして、また底面６ｃ側のファン５６が排気ファンとして作用する。このとき凹部４０を底面６ｃに設けているので、机等によって底面通気口４１が塞がれて内部に熱がこもるような不都合を確実に防止することができる。

天吊設置の場合には、図９に示すように、一対のファン５５，５６が据置設置時の排気方向とは逆の方向、すなわち底面６ｃから上面６ａに向けて排気する回転方向でそれぞれ回転する。この場合、底面６ｃ側のファン５６が吸気ファンとして、また上面６ａ側のファン５５が排気ファンとして作用する。したがって、設置形態に係わらず排気方向が常に上（天）から下（地）に向けた方向になるようにファン５５，５６の回転方向が制御される。

ランプハウス２８の交換は、ランプカバー１２のビス１２ａを緩めてランプカバー１２を外し、次にランプハウス２８を光学ハウジング１３に固定しているビス４８を緩める。その後、収納室４７からランプコネクタ５９を引き出し、ランプコネクタ５９の接続を外す。そして、取手４５を持ってランプハウス２８を、取出し方向に向けて引き出すことで交換用開口４４を通して外部に取り出すことができる。しかる後に、新たなランプハウスを収納室４７に装填し、ランプコネクタ５９を接続し、ビス４８でランプハウス２８を固定する。そして、ランプカバー１２を取り付けてビス１２ａで固定する。最後に、メニュー画面の設定項目にあるランプタイマーをリセットすればよい。

上記実施形態では、姿勢センサ６０の設置形態の検知に応じてファン５５，５６の回転方向を自動的に切り換えているが、姿勢センサ６０の代わりに、図１０に示すように、設置形態を手動で入力するための操作部６５を設け、制御部６１が操作部６５から入力された情報に基づいて一対のファン５５，５６の回転方向を切り換えるように制御してもよい。操作部６５としては、メカ的なスイッチやボタン等の操作部としてもよいし、設定画面の設定項目に設置形態の欄を設けて画面で入力する操作部としてもよい。この場合、図１１に示すように、ランプバルブ２２を点灯するための電源ボタン９をオンする前に、操作部６５により設置形態を入力するのが望ましい。

また、上記各実施形態では、ランプカバー１２を右側面６ｂに設けているが、後面、又は左側面に設け、後面、又は左側面からランプハウス２８を交換するようにしてもよい。この場合、一対のファン５５，５６は、前述したと同様に上面６ａ、及び底面６ｃ側に設ければよい。さらに、ランプハウス２８を上面６ａ、又は底面６ｃから取り出す場合には、ランプハウス２８を挟んだ左右側面側にそれぞれ一対のファン５５，５６を配置すればよい。

さらに、上記各実施形態では、ランプハウス２８に内蔵する光源としてランプバルブ２２を用いているが、ランプバルブ２２に代えてＬＥＤを用いても良い。ＬＥＤを用いる場合には、例えば赤色、緑色、及び青色の複数の光を出射するように投射光軸２２ａに対して交差する面に二次元に配列してランプハウス２８に内蔵するのが好適である。

５ プロジェクタ
１１ 上面通気口
１２ ランプカバー
３５ 天吊金具
４１ 底面通気口
２８ ランプハウス
５５，５６ ファン
５７，５８ フィルタ
５９ ランプコネクタ
６０ 姿勢センサ

Claims (5)

1. 光源から照射される光を利用して画像を投映するプロジェクタにおいて、
   前記光源を内蔵するランプハウスの上下方に一対の冷却用ファンをそれぞれ設け、前記ランプハウスを左方、右方、及び後方のうちの何れかの方向に取り出して交換するようにしたことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記プロジェクタの設置形態に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように前記一対のファンの回転方向を切り換える切換手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記切換手段は、前記設置形態を自動的に判別する判別手段と、前記判別手段が判別した設置形態の情報に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように前記一対のファンの回転方向を制御する制御部と、で構成されていることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
4. 前記切換手段は、前記設置形態を手動で択一的に入力する操作部と、前記操作部から得られる設置形態の情報に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように前記一対のファンの回転方向を制御する制御部と、で構成されていることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
5. 光源から照射される光を利用して画像を投映するプロジェクタにおいて、
   前記光源を内蔵し、前記光源から放たれる光の射出方向とは逆の取出し方向に沿って取り出して交換されるランプハウスと、
   前記ランプハウスに対して前記取出し方向に交差する両側にそれぞれ配置され、前記ランプハウスに生じる熱を前記交差する方向のうちの一方向に排気する一対のファンと、
   前記プロジェクタの設置形態を判別する判別手段と、
   前記判別手段が判別した設置形態の情報に応じて排気方向が天から地に向けた方向になるように記一対のファンの回転方向を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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