JP2011022431A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射ミラーの熱負荷を低減する冷却手段であって、多灯式の光源装置において可及的に少ないファン数で構成でき、かつファンを常時動作させずとも動作可能な冷却手段を備えた投写型表示装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の投写型表示装置は、入射した光束の強度分布を均一化して出射する光強度均一化手段６と、光強度均一化手段６の入射軸外に設置され第１光束を出射する第１光源１と、光強度均一化手段６の入射軸上に設置され第２光束を出射する第２光源２と、第１光束を光強度均一化手段６へ入射する方向へ折り曲げる折り曲げ手段３，７と、折り曲げ手段３，７を冷却する冷却手段と、を備え、冷却手段は、折り曲げ手段３，７を放熱する放熱手段１１，１２と、放熱手段１１，１２に冷却風を送る送風手段１６と、送風手段１６を制御する送風制御手段４１と、を備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、複数の光源ランプを用いた投写型表示装置に関する。

映像の大画面化及び高輝度化を実現するために、複数の光源ランプを備え、複数の光源ランプから出射される光束を合成して高輝度化を図る、多灯式の光源装置を備えた投写型表示装置が提案されている（特許文献１参照）。

このような多灯式の光源装置を備えた投写型表示装置では、複数の光源ランプから出射される光束を合成する光学系に反射ミラーが用いられるが、反射ミラーが受ける熱負荷を低減させるための放熱手段として、背面に筋状のリブを形成する構成が提案されている（特許文献２参照）。

又、反射ミラーの熱負荷を低減させるための放熱手段としてファンを備え、ファンからの冷却風で反射ミラーを冷却する手段が提案されている（特許文献３参照）。

特開２００１−３５９０２５号公報（第８頁、第１図） 特開２００８−２２５３３１号公報（第８頁、第４図） 特開２００６−３３７９４０号公報（第８頁、第１図）

光源ランプの高輝度化が図られる中、反射ミラーの熱負荷は益々高まる傾向にある。反射ミラーの反射コートやガラス基材の信頼性を確保するために、反射コートの耐熱性を向上させたり、耐熱性の高いガラス基材を選定する必要があり、これらがコストアップの原因となっていた。

又、何らかの要因で反射コートの反射効率が低下すると、反射ミラーの受熱量が増大して熱負荷が高まり、そのために反射効率の低下が加速するという悪循環が生じ、反射ミラーが想定外の高温になって反射ミラーや周辺の構成要素に損傷を与えてしまうという問題点があった。

そのため、反射ミラーを冷却する冷却手段を備える必要があるが、反射ミラーを冷却するファンを追加した場合、ファンを常時動作させると装置全体の騒音が増大するという問題点があった。

本発明は上述の問題点に鑑み、多灯式の光源装置を備える場合に可及的に少ないファン数で構成でき、且つファンを常時動作させずとも動作可能な、反射ミラーの熱負荷を低減する冷却手段を備えた投写型表示装置の提供を目的とする。

本発明の投写型表示装置は、入射した光束の強度分布を均一化して出射する光強度均一化手段と、光強度均一化手段の入射軸外に設置され第１光束を出射する第１光源と、光強度均一化手段の入射軸上に設置され第２光束を出射する第２光源と、第１光束を光強度均一化手段へ入射する方向へ折り曲げる折り曲げ手段と、折り曲げ手段を冷却する冷却手段と、を備え、冷却手段は、折り曲げ手段を放熱する放熱手段と、放熱手段に冷却風を送る送風手段と、送風手段を制御する送風制御手段と、を備える。

本発明の投写型表示装置は、第１光束を光強度均一化手段へ入射する方向へ折り曲げる折り曲げ手段と、折り曲げ手段を冷却する冷却手段と、を備え、冷却手段は、折り曲げ手段を放熱する放熱手段と、放熱手段に冷却風を送る送風手段と、送風手段を制御する送風制御手段と、を備える。折り曲げ手段を冷却風で冷却することにより、折り曲げ手段の熱負荷による反射率の低下を防ぎ、長期にわたって安定した性能を維持することが出来る。又、第２光源は光強度均一化手段の入射軸上に設置されることにより、多灯式の光源装置を備える場合に可及的に少ないファン数で冷却手段を構成でき、且つファンを常時動作せずとも動作可能な投写型表示装置となる。

実施の形態１に係る投写型表示装置の構成を示した平面図である。 実施の形態１に係る投写型表示装置の構成を示した斜視図である。 実施の形態１に係る反射ミラー周辺の構成を示した斜視図である。 実施の形態１に係る投写型表示装置の構成を示した斜視図である。 実施の形態２，３に係る反射ミラー周辺の構成を示した斜視図である。 実施の形態２，３に係る反射ミラー周辺の構成を示した斜視図である。 実施の形態２，３に係る投写型表示装置の構成を示した斜視図である。

（実施の形態１）
＜構成＞
図１〜図４は実施の形態１の投写型表示装置を説明する図である。図１は、投写型表示装置の光学素子の配置を光束の光軸と共に示した平面図であり、図２は、光学素子の配置を示した斜視図である。

投写型表示装置は、第１光源１、第２光源２と複数の光源を備え、さらに、第１反射ミラー３、第２反射ミラー７、リレー光学系１０１、ガラスロッド６、画像表示素子８、投写レンズ９を備えている。第１反射ミラー３は、第１光源１から出射された第１光束を第２光源２の方向へ折り曲げる折り曲げ手段である。リレー光学系１０１は、第１リレーレンズ４と第２リレーレンズ５から構成され、第１反射ミラー３が反射した第１光束を第２反射ミラー７へ導く。第２反射ミラー７は、リレー光学系１０１によって導かれた第１光束をガラスロッド６の入射端６１へと折り曲げる折り曲げ手段である。ガラスロッド６は、入射端６１から入射した光の強度を均一化し、出射端６２から出射する光強度均一化手段である。画像表示素子８は、ガラスロッド６の出射端６２から出射した光束を変調して画像光に変換する。投写レンズ９は画像表示素子８からの画像光をスクリーン１０上に拡大表示する。

図３は、反射ミラー３，７周辺の構成を示した斜視図である。投写型表示装置は反射ミラー３，７を冷却する冷却手段として、第１放熱手段１１、第２放熱手段１２、風路形成体１３、送風ファン１６を備えている。第１放熱手段１１は第１反射ミラー３を保持してその放熱を行い、第２放熱手段は第２反射ミラー７を保持してその放熱を行う。さらに、送風ファン１６はこれに連結した風路形成体１３に冷却風を送ることによって、第１送風口１４から第１反射ミラー３を、第２送風口１５から第２反射ミラー７をそれぞれ冷却する。

図４は、投写型表示装置の全体構成を示す斜視図である。投写型表示装置は、第１点灯駆動手段３１、第２点灯駆動手段３２、点灯制御手段５０、送風制御手段４１をさらに備えている。第１点灯駆動手段３１は第１光源１へ電力を供給して点灯駆動する手段であり、第２点灯駆動手段３２は第２光源２へ電力を供給して点灯駆動する手段である。点灯制御手段５０は、点灯駆動手段３１，３２を制御して第１光源１及び第２光源２の点灯／消灯を制御する。送風制御手段４１は、送風ファン１６に電力を供給してその動作を制御する。なお、点灯制御手段５０は第１点灯駆動手段３１と配線５１によって、第２点灯駆動手段３２と配線５２によって、送風制御手段４１と配線５３によって電気的に接続されている。また、第１点灯駆動手段３１は第１光源と配線３３によって電気的に接続され、第２点灯駆動手段３２は第２光源と配線３４によって電気的に接続されている。送風制御手段４１は送風ファン１６と配線４２によって電気的に接続されている。

＜動作＞
次に、本実施の形態の投写型表示装置の動作について説明する。投写型表示装置を動作させスクリーン１０に映像を表示させるにあたり、操作ボタン（図示せず）の操作を受けて、まず送風制御手段４１が送風ファン１６を駆動する。送風ファン１６の動作によって風路形成体１３の第１送風口１４から第１放熱手段１１に、第２送風口１５から第２放熱手段１２に冷却風がそれぞれ吹き付けられ、第１反射ミラー３と第２反射ミラー７の冷却が開始される。

送風制御手段４１が送風ファン１６を駆動してから所定時間が経過した後、点灯制御手段５０は第１点灯駆動手段３１に対して点灯指示を行う。すると、第１点灯駆動手段３１は第１光源用電線３３を通じて第１光源１へ送電し、点灯させる。第１光源１からの第１光束は第１反射ミラー６によって略直角に第２光源２の光軸方向に折り曲げられ、リレーレンズ光学系１０１を介して第２反射ミラー７へと導かれる。さらに、第１光束は第２反射ミラーによって略直角に折り曲げられ、ガラスロッド６の入射端６１へ入射する。

第１光源１が点灯駆動されてから所定時間が経過した後、点灯制御手段５０は第２点灯駆動手段３２に対して点灯指示を行う。すると、第２点灯駆動手段３２は第２光源用電線３４を通じて第２光源２へ送電し、点灯させる。第２光源２からの第２光束は、反射ミラーを介することなく直接ガラスロッド６の入射端６１へ入射する。第１光束と第２光束はガラスロッド６の中で合成され、出射端６２から画像表示素子８に向けて出射される。画像表示素子８は光束を所定角度折り曲げて投写レンズ９に導く。導かれた光束は投写レンズ部９からスクリーン１０に向けて出射され、スクリーン１０上で拡大表示される。スクリーン１０上の画像の明るさは、第１光源１と第２光源２の明るさが合成されたものであるため、高輝度な画像を表示させることが可能である。

投写型表示装置の動作を停止させる場合は、操作ボタン（図示せず）の操作を受けて点灯制御手段５０が第１点灯駆動手段３１と第２点灯駆動手段３２にそれぞれ消灯指示を行う。すると、第１点灯駆動手段３１と第２点灯駆動手段３２は、第１光源１と第２光源２への電源供給をそれぞれ停止し、消灯させる。

送風制御手段４１は、第１光源１が消灯してから所定時間が経過したところで送風ファン１６を停止させる。

以上の説明では、投写型表示装置が第１光源１と第２光源２をそれぞれ点灯させて動作する場合を示したが、第１光源１と第２光源２のいずれか一方のみを点灯させても良い。第１光源１のみを点灯させる場合は上記と同様な動作を行う。すなわち、送風制御手段４１が送風ファン１６を駆動させ、第１反射ミラー３と第２反射ミラー７の冷却を開始する。この後所定時間経過した時点で、点灯制御手段５０は第１光源１を点灯させる。第１光源１が消灯すると、その後所定時間が経過してから送風制御手段４１は送風ファン１６を停止させる。

第２光源２のみを点灯させる場合は、反射ミラー３，７は第１光源１からの熱負荷を受けないため、高温にはならない。そのため、送風制御手段４１は送風ファン１６を駆動せず、点灯制御手段５０は第２光源２を点灯させる。このように、第１光源１が点灯しない動作モードでは送風ファン１６は動作しないので、投写型表示装置の騒音を低減することができ、消費電力を抑えることも出来る。

＜効果＞
実施の形態１の投写型表示装置によれば、以下に示す効果を奏する。すなわち、投写型表示装置は、入射した光束の強度分布を均一化して出射する光強度均一化手段（ガラスロッド６）と、ガラスロッド６の入射軸外に設置され第１光束を出射する第１光源１と、光強度均一化手段の入射軸上に設置され第２光束を出射する第２光源２と、第１光束を光強度均一化手段へ入射する方向へ折り曲げる折り曲げ手段と、折り曲げ手段を冷却する冷却手段と、を備え、冷却手段は、折り曲げ手段を放熱する放熱手段と、放熱手段に冷却風を送る送風手段（送風ファン１６）と、送風手段を制御する送風制御手段４１と、を備える。折り曲げ手段を冷却風で冷却することにより、折り曲げ手段の熱負荷による反射率の低下を防ぎ、長期にわたって安定した性能を維持することが出来る。

又、第１光源１は第２光源２に対して略平行に設置され、折り曲げ手段は、第１光源から出射した第１光束を第２光束の方向へ反射させる第１反射ミラー３と、第１反射ミラー３が反射した第１光束を光強度均一化手段（ガラスロッド６）へ入射する方向に反射する第２反射ミラー７と、を備え、放熱手段は、第１反射ミラー３を放熱する第１放熱手段１１と、第２反射ミラー７を放熱する第２放熱手段１２と、を備え、送風手段（送風ファン１６）による冷却風を第１放熱手段１１と第２放熱手段１２に導く風路形成体１３をさらに備える。冷却風が風路形成体１３を通って第１放熱手段１１と第２放熱手段１２に吹き付けることにより、反射ミラー３，７がそれぞれ冷却され、長期にわたって安定した性能を維持することができる。

さらに、送風制御手段４１は、利用者の操作を受けて送風を開始させ、第１光源１は、送風開始の所定時間経過後に点灯し、送風制御手段４１は、第１光源１が消灯してから所定期間経過後に送風を停止する。このように、反射ミラー３，７は第１光源１が点灯される前から冷却されることにより第１光源１の点灯による熱負荷に備え、第１光源１が消灯した後も継続して所定時間冷却されるため、周辺に高温部材があった場合でも過度に高温にならず、長期にわたって安定した性能を維持できる高い信頼性を得ることができる。

（実施の形態２）
＜構成＞
実施の形態１の投写型表示装置では、送風ファン１６が一定量の冷却空気を送るようにしていたが、実施の形態２の投写型表示装置では、反射ミラー３，７付近の温度に応じて冷却空気の風量を制御する。

実施の形態２の投写型表示装置は、図１〜図４に示した実施の形態１の投写型表示装置の構成に加え、反射ミラー３，７付近の温度を検出する手段を備えている。それ以外の構成は実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

図５〜図７は実施の形態２の投写型表示装置を説明する図である。図５は第１反射ミラー３付近の構成を示した斜視図、図６は第２反射ミラー７付近の構成を示した斜視図である。又、図７は投写型表示装置全体の構成を示す斜視図である。これらの図において、実施の形態１と同一の構成要素には同一の番号を付している。

図５に示すように、投写型表示装置は第１反射ミラー３付近の温度を検出する第１温度検出手段２１を備え、第１温度検出手段２１は電線２２を介して温度制御手段４１へ検出信号を伝送する。又、図６に示すように、投写型表示装置は第２反射ミラー７付近の温度を検出する第２温度検出手段２３を備えており、第２温度検出手段２３は電線２４を介して温度制御手段４１へ検出信号を伝送する。なお、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

＜動作＞
次に、実施の形態２の投写型表示装置の動作を説明する。まず、実施の形態１と同様に操作ボタン（図示せず）の操作を受けて送風制御手段４１が送風ファン１６を駆動し、反射ミラー３，７を所定時間冷却した後、第１光源１と第２光源２を順に点灯させる。そして、送風制御手段４１は第１温度検出手段２１と第２温度検出手段２３によって反射ミラー３，７付近の温度を検出し、いずれかの温度が所定値より高温になった場合は送風ファン１６の回転数を上げて送風量を増やし冷却能力を高める。一方、所定値より低い温度で維持されている場合は送風ファン１６の回転数を下げ、送風量を抑えるように制御を行う。

次に投写型表示装置の動作を停止させる場合は、操作ボタン（図示せず）の操作を受けて点灯制御手段５０は第１点灯駆動手段３１と第２点灯駆動手段３２にそれぞれ消灯指示を行い、光源１，２への電源供給を停止して光源１，２を消灯させる。そして、送風制御手段４１は第１温度検出手段２１によって第１反射ミラー３付近の温度を、第２温度検出手段２３によって第２反射ミラー付近の温度を検出し、これらの温度が所定値以下に下がれば送風ファン１６を停止するように制御する。

なお、投写型表示装置が第１光源１と第２光源２をそれぞれ点灯させて動作する場合を示したが、第１光源１と第２光源２のいずれか一方のみを点灯させても良い。

又、１個の送風ファン１６で発生した冷却風が第１送風口１４と第２送風口１５へ分岐するように風路形成体１３を構成したが、第１放熱手段１１と第２放熱手段１２のそれぞれに対応した専用の送風ファンと、これらに連結した風路形成体を設ければ、第１温度検出手段２１および第２温度検出手段２３の検出値に対応して個別に風量を制御することも可能である。

＜効果＞
実施の形態２の投写型表示装置によれば、以下の効果を奏する。すなわち、投写型表示装置は、第１反射ミラー３近傍の温度を検出する第１温度検出手段２１と、第２反射ミラー７近傍の温度を検出する第２温度検出手段２３と、をさらに備え、送風制御手段５３は、第１温度検出手段２１及び第２温度検出手段２３の温度検出値によって送風手段（送風ファン１２）の風量を制御する。反射ミラー３，７付近の温度が所定値より低い場合は、送風制御手段４１が送風ファン１６の回転数を下げるように制御することにより、投写型表示装置の騒音を低減することに貢献でき、又、消費電力を抑えることが出来る。

又、送風制御手段５３は、第１光源１が消灯してから、第１温度検出手段２１及び第２温度検出手段２３の温度検出値が所定値以下になった場合に、送風を停止する。これにより、反射ミラー３，７に熱による損傷を与えることなく、より短時間で投写型表示装置の動作を終了することができる。

（実施の形態３）
＜構成＞
実施の形態２の投写型表示装置は、反射ミラー３，７付近の検出温度に応じて送風ファン１６の風量を調整し、反射ミラー３，７が高温にならないように制御しているが、実施の形態３では反射ミラー３，７が送風ファン１６の調整量を超えて高温になった場合を想定し、送風ファン１６の風量調整に加えて第１光源１の発光量を下げることによって反射ミラー３，７の熱負荷を低減させる制御を行う。

実施の形態３の投写型表示装置の構成は、図５〜図７に示した実施の形態２の投写型表示装置の構成と同様であるため、説明を省略する。

＜動作＞
実施の形態２と同様に、送風制御手段４１は反射ミラー３，７付近の温度検出値によって送風ファン１６の風量を制御する。しかし、反射ミラー３，７付近の温度が想定外に高温になって送風ファン１６の調整量を超えるような場合、点灯制御手段５０は第１光源１を所定光量減光させるように制御して反射ミラー３，７の受熱量を減少させる。

なお、第１光源１の減光だけでは温度検出手段２１，２３の検出温度が所定値より下がらない場合は、点灯制御手段５０は第１光源１を消灯させるように制御しても良い。投写型表示装置が第１光源１のみを点灯して動作している場合は、第１光源１の消灯前に第２光源２を点灯させ、このように光源を切り替えて投写型表示装置の投写動作を継続させつつ反射ミラー３，７の熱負荷を排除する。

＜効果＞
実施の形態３の投写型表示装置によれば、以下の効果を奏する。すなわち、投写型表示装置は、第１温度検出手段２１又は第２温度検出手段２３の温度検出値が所定値を超えた場合に第１光源１を減光又は消灯させ、第１光源１を消灯させる場合は第２光源２を点灯させる点灯制御手段５０を備える。送風ファン１６の風量の制御に加えて第１光源１の発光量の制御を行うことにより、より広範囲な温度条件に対応して引き続き投写機能を満足させながら、反射ミラーの冷却を行う事が出来る。

１ 第１光源、２ 第２光源、３ 第１反射ミラー、６ ガラスロッド、７ 第２反射ミラー、８ 画像表示素子、９ 投写レンズ、１０ スクリーン、１１ 第１放熱手段、１２ 第２放熱手段、１３ 風路形成体、１６ 送風ファン、２１ 第１温度検出手段、２３ 第２温度検出手段、３１ 第１点灯駆動手段、３２ 第２点灯駆動手段、４１ 送風制御手段、１０１ リレー光学系。

Claims (6)

1. 入射した光束の強度分布を均一化して出射する光強度均一化手段と、
   前記光強度均一化手段の入射軸外に設置され第１光束を出射する第１光源と、
   前記光強度均一化手段の入射軸上に設置され第２光束を出射する第２光源と、
   前記第１光束を前記光強度均一化手段へ入射する方向へ折り曲げる折り曲げ手段と、
   前記折り曲げ手段を冷却する冷却手段と、を備え、
   前記冷却手段は、前記折り曲げ手段を放熱する放熱手段と、
   前記放熱手段に冷却風を送る送風手段と、
   前記送風手段を制御する送風制御手段と、を備えることを特徴とする投写型表示装置。
2. 前記第１光源は、前記第２光源に対して略平行に設置され、
   前記折り曲げ手段は、前記第１光源から出射した前記第１光束を前記第２光束の方向へ反射させる第１反射ミラーと、
   前記第１反射ミラーが反射した前記第１光束を前記光強度均一化手段へ入射する方向に反射する第２反射ミラーと、を備え、
   前記放熱手段は、前記第１反射ミラーを放熱する第１放熱手段と、前記第２反射ミラーを放熱する第２放熱手段と、を備え、
   前記送風手段による冷却風を前記第１放熱手段と前記第２放熱手段に導く風路形成体をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の投写型表示装置。
3. 前記送風制御手段は、利用者の操作を受けて送風を開始させ、
   前記第１光源は、前記送風開始の所定時間経過後に点灯し、
   前記送風制御手段は、前記第１光源が消灯してから所定期間経過後に送風を停止することを特徴とする、請求項１又は２に記載の投写型表示装置。
4. 前記第１反射ミラー近傍の温度を検出する第１温度検出手段と、
   前記第２反射ミラー近傍の温度を検出する第２温度検出手段と、をさらに備え、
   前記送風制御手段は、前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段の温度検出値によって前記送風手段の風量を制御することを特徴とする、請求項２又は３のいずれかに記載の投写型表示装置。
5. 前記送風制御手段は、前記第１光源が消灯してから、前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段の温度検出値が所定値以下になった場合に、送風を停止することを特徴とする、請求項４に記載の投写型表示装置
6. 前記第１温度検出手段又は前記第２温度検出手段の温度検出値が所定値を超えた場合に前記第１光源を減光又は消灯させ、第１光源を消灯させる場合は前記第２光源を点灯させる点灯制御手段をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の投写型表示装置。

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