JP2016133609A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光が入射される光処理ユニットに塵や埃が付着することを抑えるとともに、光処理ユニットの各部材が過熱状態になるのを抑えることができるプロジェクターを提供する。【解決手段】プロジェクターが、プリズム８および表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを含む光処理ユニットと、光処理ユニットを部分的に覆う防塵ケース１０と、を有している。表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂにはヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが接続されている。表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは防塵ケース１０の内部に位置し、ヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは防塵ケース１０の外側に位置している。【選択図】図２

Description

本発明はプロジェクターに関する。

映像表示に用いられるプロジェクターは、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等の表示デバイスに光源からの光が入射され、表示デバイスの画像を拡大してスクリーン等に投写するものである。このようなプロジェクターの表示デバイスは作動時に発熱し、その熱によって表示デバイスおよびその周囲の部材の劣化が生じる可能性がある。そこで、特許文献１には、表示装置の投写面側と反対面側の温度差を小さくする冷却装置が開示されている。

また、特許文献２には、光源（ＬＥＤ）が実装された基板に放熱用ヒートシンクが接合されるとともに、塵や埃の侵入を防ぐための防塵ケースによって光源が覆われている構成の照射装置が開示されている。この防塵ケースにはヒートシンク用窓が設けられており、ヒートシンクの一部はヒートシンク用窓を介して防塵ケースの外側に突出している。

特開２０１１−１７００１３号公報 特開２０１１−５６４８１号公報

特許文献１に記載の構成では、プロジェクターの内部に進入した塵や埃が、表示デバイスやプリズムに付着して輝度の低下を引き起こす可能性がある。そこで、プロジェクターの筐体の内側に、表示デバイスやプリズムを含む光処理ユニットを覆う防塵ケースを配置し、表示デバイスやプリズムへの塵や埃の付着を防ぐことが考えられる。しかし、このような防塵ケースを設けると、例えば表示デバイスの作動時に発生した熱によって、閉ざされた防塵ケースの内部の空間が非常に高温になり、熱による各部材の劣化を引き起こす可能性が高くなる。

特許文献２に記載の構成では、光源を防塵ケースで覆っているものの、その光源からの光が入射されるプロジェクターの光処理ユニットの防塵や温度上昇抑制については考慮されていない。そして、光源自体は非常に高温になるので、防塵ケース内に収容すると、防塵ケース外に突出するヒートシンクを有していたとしても、閉じられた空間である防塵ケースの内部が過熱状態になるため好ましくない。

そこで、本発明の目的は、光源からの光が入射される光処理ユニットに塵や埃が付着することを抑えるとともに、光処理ユニットの各部材が過熱状態になるのを抑えることができるプロジェクターの光学ユニットの防塵構造を提供することにある。

本発明のプロジェクターは、プリズムおよび表示デバイスを含む光処理ユニットと、光処理ユニットを部分的に覆う防塵ケースと、を有し、表示デバイスにはヒートシンクが接続されており、表示デバイスは防塵ケースの内部に位置し、ヒートシンクは防塵ケースの外側に位置している。

本発明によると、光源からの光が入射される光処理ユニットに塵や埃が付着することを抑えるとともに、光処理ユニットの各部材が過熱状態になるのを抑えることができる。

本発明のプロジェクターを含む投写型表示システムを模式的に示すブロック図である。 本発明のプロジェクターの内部構造を示す、防塵ケースの一部を切り欠いた平面図である。 図２に示すプロジェクターの内部構造を示す斜視図である。 図２に示すプロジェクターの内部構造を、図３と異なる方向から示す斜視図である。 （ａ）は図２に示すプロジェクターの内部構造の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 図５（ｂ）のＢ部の拡大図である。 （ａ）は図２に示すプロジェクターの内部構造を示す正面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図である。 図７（ｂ）のＤ部の拡大図である。 図２に示すプロジェクターの内部構造の、防塵ケースの取付状態を示す分解図である。 図２に示すプロジェクターの内部構造の、図９に続く防塵ケースの取付状態を示す分解図である。 図２に示すプロジェクターの内部構造の、光処理ユニットの取付状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の投写型表示システムのプロジェクター１は、図示しない筐体の内部に、主に、光学エンジン部２と、光処理ユニット３と、投写レンズ４と、循環式の熱交換ユニット５とを有している。光学エンジン部２は、プロジェクターの外部に設けられた光源（ＬＥＤ、レーザー、ランプ等）６からの光が入射されるロッドレンズ等からなる。光処理ユニット３は、光学エンジン部２からの光が入射されるＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等の表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂおよびプリズム８を含む。

この投写型表示システムの動作について簡単に説明する。プロジェクター１の外部の光源６からの光がプロジェクター１の光学エンジン部２に入射されると、光は光学エンジン部２から光処理ユニット３に伝わる。光処理ユニット３内で、光はプリズム８によってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色に分離され、各色の表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに送られる。そして各表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを通った光はプリズム８に戻されて合成される。プリズム８によって合成された光は、投写レンズ４によって拡大されて外部のスクリーン９等に投写される。プロジェクター１の内部空間は高温になるので、循環式の熱交換ユニット５によって冷却される。

次に、本実施形態のプロジェクター１の詳細な構成について説明する。本実施形態では、図２に示すように、プリズム８と３つの表示ユニット（ＤＭＤ等）７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ等が１つのユニットとして構成された光処理ユニット３が設けられており、この光処理ユニット３の主要部分が防塵ケース１０内に収容されている。具体的には、各表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ用の基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂがプリズム８を取り囲むように配置され、各基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのプリズム８側に、表示デバイス（ＤＭＤ等）７Ｒ，７Ｇ，７Ｂがそれぞれ配置されている。そして、各基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのプリズム８側と反対側に、ヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとシールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂがそれぞれ配置されている。ヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを貫通して表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに直接接触している。そして、各基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂおよび各表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂとプリズム８を覆う防塵ケース１０が設けられている。防塵ケース１０は、防塵カバー１０Ａ，１０Ｂと防塵ケース下部１０Ｃとからなる。そして、図３〜５に示すように、光処理ユニット３のうち、シールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの各表面と、ヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれの一部のみが、防塵ケース１０の外側に配置されている。基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂおよび表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂとプリズム８とは、防塵ケース１０の内部に収容されている。基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂはプリズム８およびその保持部材に精度良く取り付けられてユニット化されており、そのユニットを、本明細書では光処理ユニット３と称している。

防塵ケース１０の外側において、各ヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと対向する位置に、冷却用のファン１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂがそれぞれ配置されている（図５ではファン１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは省略している）。また、防塵ケースの内部と外部とにまたがる循環型の熱交換ユニット５が設けられている。この熱交換ユニット５は受熱部５Ａと放熱部５Ｂとを有し、受熱部５Ａに対向する内部冷却ファン１６と放熱部５Ｂに対向する放熱部冷却ファン１７がそれぞれ付属している。従って、受熱部５Ａと内部冷却ファン１６が防塵ケース１０内に位置し、放熱部５Ｂと放熱部冷却ファン１７が防塵ケース１０外に位置している。各図面において、ファン１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ，１６，１７のそれぞれの固定機構については省略している。

このような構成であるため、防塵ケース１０の外部から塵や埃が進入して防塵ケース１０の内部のプリズム８や表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに付着することはない。例えばＤＭＤ等の表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが作動して発熱すると、その熱はヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを介して防塵ケース１０の外部に放出される。従って、熱が防塵ケース１０内にこもることはなく、防塵ケース１０の内部が過剰な高温になることが抑えられる。また、防塵ケース１０の内部の高温の空気は、熱交換ユニット５によって防塵ケース１０の外部の常温の空気と熱交換されて冷却される。さらに、内部冷却ファン１６および放熱部冷却ファン１７によって、防塵ケース１０の内部の空気も外部の空気も冷却される。結果的に、表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂやプリズム８への塵や埃の付着を抑えるとともに、防塵ケース１０内の過熱を防いで熱による各部材の劣化を抑制することができる。

次に、光処理ユニットの内部の詳細な構造について説明する。以下の説明は、表示デバイス７Ｇおよびヒートシンク１２Ｇとその周辺の構成に関する。説明は省略するが、表示デバイス７Ｒおよびヒートシンク１２Ｒとその周辺も、表示デバイス７Ｂおよびヒートシンク１２Ｂとその周辺も、以下に説明するのと同様な構成である。

図６に示すように、ヒートシンク１２Ｇはシールホルダ１３Ｇに固定されている。シールホルダ１３Ｇは、固定ねじ２０Ｇによってプレート２１Ｇに固定されており、固定ねじ２０Ｇの外周には固定ばね２２Ｇが配設されている。プレート２１Ｇは、基板１１Ｇと重ね合わされて、図示しないねじによって、ソケット１８Ｇを介して固定金具１９Ｇに固定されている。ＤＭＤ等の表示デバイス７Ｇは、ソケット１８Ｇと固定金具１９Ｇに挟まれて固定されている。固定ばね２２Ｇによって、シールホルダ１３Ｇはプレート２１Ｇに向かって付勢される。その付勢力によって、シールホルダ１３Ｇに固定されているヒートシンク１２Ｇが表示デバイス７Ｇの裏面に押しつけられて密着させられている。図示しないが、固定金具１９Ｇはプリズム８に高精度に位置決めされて固定されている。

シールホルダ１３Ｇの外周縁部は、防塵ケース１０の防塵カバー１０Ａ，１０Ｂおよび防塵カバー下部１０Ｃに固定されている。具体的には、シールホルダ１３Ｇの外周縁部に折り曲げ部２４が形成され、防塵カバー１０Ａ，１０Ｂおよび防塵ケース下部１０Ｃに形成された切り欠き２３Ｇの内周縁部に、折り曲げ部２４に対向する折り曲げ部２５が形成されている。両折り曲げ部２４，２５の間に空間が設けられ、その空間内にクッション材２６が挿入されている。図６に示す例では、シールホルダ１３Ｇの折り曲げ部２４は内向きの折り曲げ部で、防塵カバー１０Ａ，１０Ｂおよび防塵ケース下部１０Ｃの折り曲げ部２５は外向きの折り曲げ部であって、両折り曲げ部２４，２５の間に空間が設けられている。しかし、図示しないが、シールホルダ１３Ｇの折り曲げ部２４は外向きの折り曲げ部で、防塵カバー１０Ａ，１０Ｂおよび防塵ケース下部１０Ｃの折り曲げ部２５は内向きの折り曲げ部であって、両折り曲げ部２４，２５の間に空間が設けられている構成であってもよい。クッション材２６はゴムなどの弾性部材からなり、シールホルダ１３Ｇの折り曲げ部２４と防塵カバー１０Ａ，１０Ｂおよび防塵ケース下部１０Ｃの折り曲げ部２５との間の空間よりも僅かに大きく、弾性的に縮小された状態でその空間内に押し込められている。従って、クッション材２６は、両折り曲げ部２４，２５に隙間なく圧接し、塵や埃の進入を阻止するシール材として機能する。

次に、防塵ケース１０について説明する。防塵ケース１０は、主に、防塵ケース下部１０Ｃと、防塵ケース下部１０Ｃの上面上に配置される２つの防塵カバー１０Ａ，１０Ｂとからなる。図７，９に示すように、防塵カバー１０Ａは、主にヒートシンク１２Ｒと，投写レンズ４の周囲をシールするものであり、ヒートシンク１２Ｒが取り付けられているシールホルダ１３Ｒが嵌合する切り欠き２３Ｒと、投写レンズが取り付けられている取り付け板２７が嵌合する切り欠き２８が設けられている。図７，１０に示すように、防塵カバー１０Ｂは、主にヒートシンク１２Ｇ，１２Ｂの周囲をシールするものであり、ヒートシンク１２Ｇ，１２Ｂが取り付けられているシールホルダ１３Ｇ，１３Ｂが嵌合する切り欠き２３Ｇ，２３Ｂが設けられている。

一例としては、図９に示すように、防塵ケース下部１０Ｃ上に光処理ユニット３が搭載された状態で、防塵カバー１０Ａを取り付けて、光処理ユニット３の大部分を覆う。このとき、切り欠き２３Ｒにシールホルダ１３Ｒを嵌合させ、切り欠き２８に取り付け板２７を嵌合させる。続いて、図１０に示すように、防塵ケース下部１０Ｃ上に光処理ユニット３と防塵カバー１０Ａが搭載された状態で、防塵カバー１０Ｂを取り付ける。このとき、切り欠き２３Ｇにシールホルダ１３Ｇを嵌合させ、切り欠き２３Ｂにシールホルダ１３Ｂを嵌合させる。これにより、光処理ユニット３の大部分、少なくともプリズム８と各表示ユニット７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを防塵ケース１０内に収容して、防塵ケース１０外からの塵や埃がプリズム８や表示ユニット７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに付着することを防ぐ。同時に、各ヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを部分的に防塵ケース１０の外部に露出させることにより、表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ等の作動により発生した熱が防塵ケース１０内にこもらずに外部に放熱される。従って、光処理デバイス３の防塵と過熱防止とが両立できる。

特に、本実施形態では、表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが固定されている基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂとヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとの間にシールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが配置されて、シールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが防塵ケース１０の壁と連続して、塵や埃が進入する隙間が生じないようにしている。仮にシールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの剛体の壁面と防塵ケース１０の剛体の壁面とを突き合わせて埃が入らないように密着させようとすると、防塵ケース１０の組立時に、シールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂやヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに不要な力が加わって、表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが僅かに移動したり歪んだりして、表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂがプリズム８に対して位置ずれするおそれがある。これに対し、本発明では、シールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと防塵ケース１０との間にクッション材２６を配置し、そのクッション材２６によってシールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと防塵ケース１０の間の隙間を無くして塵や埃の進入を防いでいる。従って、シールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの剛体の壁面と防塵ケース１０の剛体の壁面とを密着させる必要はなく、シールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂやヒートシンク１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに不要な力が加わることはない。その結果、表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂがプリズム８に対して位置ずれすることが抑えられる。

また、仮に、防塵ケース下部１０Ｃの上に配置される防塵カバーが一体部品であった場合には、４つの切り欠き２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ，２８をシールホルダ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂおよび取り付け板２７に同時に精度良く位置合わせして取り付けなければならないので、組立作業が煩雑である。本実施形態では、切り欠き２３Ｒ，２８を有する防塵カバー１０Ａと、切り欠き２３Ｇ，２３Ｂを有する防塵カバー１０Ｂとを別部品として形成し、それぞれ別々に防塵カバー下部１０Ｃの上に配置する構成であるため、作業が簡単である。そして、防塵カバー１０Ａと防塵カバー１０Ｂが別部品であっても、前述したようにクッション材２６を利用することにより、塵や埃の進入防止の信頼性が高い。

本実施形態のように、プリズム８と３つの表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂとを含む光処理ユニット３を有する構成では、光処理ユニット３の交換が必要になることがある。図１１に示すように、本実施形態では、光処理ユニット３を配置する配置面（取り付け面）２９と、防塵カバー下部１０Ｃの上面とが実質的に同じ高さである。従って、防塵ケース１０Ａ，１０Ｂを取り外した状態で、光処理ユニット３を配置面２９上に着脱する際に、防塵ケース下部１０Ｃの壁面が邪魔にならずに作業しやすい。特に、光処理ユニット３の構成部材の多くはガラス部品であるため重く、基板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ等が他部材とぶつかると、損傷したり位置ずれしたりして表示性能が低下するおそれがある。本実施形態では、配置面２９と防塵カバー下部１０Ｃの上面とが実質的に同じ高さであるため、光処理ユニット３を配置面２９上に着脱する際に防塵カバー下部の壁面にぶつかる危険性が非常に小さい。

以上説明した実施形態では光源６がプロジェクター１の外部に設けられているが、光源６をプロジェクター１の内部に配置することもできる。その場合、仮に光源６を防塵ケース１０の内部に配置すると、防塵ケース１０の内部が高温になり過ぎて、プリズム８や表示デバイス７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが熱によって劣化する可能性がある。従って、光源６は防塵ケース１０の外側に配置することが好ましい。

１ プロジェクター
２ 光学エンジン部
３ 光処理ユニット
４ 投写レンズ
５ 熱交換ユニット
５Ａ 受熱部
５Ｂ 放熱部
６ 光源
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ 表示デバイス
８ プリズム
１０ 防塵ケース
１０Ａ，１０Ｂ 防塵カバー
１０Ｃ 防塵ケース下部
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ 基板
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ ヒートシンク
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ シールホルダ
２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ 切り欠き
２４，２５ 折り曲げ部
２６ クッション材

Claims (9)

1. プリズムおよび表示デバイスを含む光処理ユニットと、前記光処理ユニットを部分的に覆う防塵ケースと、を有し、
   前記表示デバイスにはヒートシンクが接続されており、
   前記表示デバイスは前記防塵ケースの内部に位置し、前記ヒートシンクは前記防塵ケースの外側に位置している、プロジェクター。
2. 前記光処理ユニットは３つの前記表示デバイスを含む、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記ヒートシンクはシールホルダに取り付けられており、前記シールホルダは、前記防塵ケースに形成された切り欠きに嵌合している、請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記防塵ケースの前記切り欠きと前記シールホルダの縁部との間の空間に、弾性変形可能なクッション材が収容されている、請求項３に記載のプロジェクター。
5. 前記防塵ケースの前記切り欠きの内周縁と前記シールホルダの外周縁とには、互いに対向する折り曲げ部がそれぞれ形成されており、互いに対向する前記折り曲げ部同士の間に空間が形成されており、前記空間内に、弾性変形可能な前記クッション材が弾性的に縮小した状態で保持されている、請求項４に記載のプロジェクター。
6. 前記防塵ケースは少なくとも２つの防塵カバーを含み、２つの前記防塵カバーが組み合わされて前記プリズムと前記表示デバイスとを覆っている、請求項１から５のいずれか１項に記載のプロジェクター。
7. 前記防塵ケースは、前記防塵カバーが置かれる防塵ケース下部を含み、前記防塵ケース下部の上面は、前記光処理ユニットが置かれる取り付け面と実質的に同じ高さの位置にある、請求項６に記載のプロジェクター。
8. 熱交換ユニットをさらに含み、前記熱交換ユニットの受熱部は前記防塵ケースの内部に位置し、前記熱交換ユニットの放熱部は前記防塵ケースの外部に位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載のプロジェクター。
9. 前記防塵ケースの外部に位置する、光源からの光を前記光処理ユニットに伝える光学エンジン部と、前記光処理ユニットからの光を外部に放射する投写レンズとをさらに含む、請求項１から８のいずれか１項に記載のプロジェクター。

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