JP3442090B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルを用いた液
晶プロジェクタの光学系の構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来は、特願平０３−１３７６３３号の
発明、「液晶ビデオプロジェクタ」に開示されているよ
うに、白色ランプ１４から発せられる光は赤・緑、青光
にダイクロイックミラー１１（複数）によって分離さ
れ、ライトバルブ１３（複数）によって変調され、更
に、ダイクロイックミラー１１によって合成されて投射
レンズ１５に至る光路長が等しい構造としている。これ
により、赤、緑、青光を合成する色バランスが安定しス
クリーンに投影される映像の色ムラが抑えられる長所を
有している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、白光ランプ１
４の光を分離するダイクロイックミラー１１（２板）、
合成するダイクロイックミラー１１（２枚）、導光する
鏡１２（２枚）等、ミラー類が各々独立した構成となっ
ている。このため、以下の問題点を有する。 【０００４】ライトバルブ１３の開口部の対角寸法が
約３インチのものが市場で主流となっている。この大き
なライトバルブを光路内に収めようとすると広いスペー
スを必要とし、ライトバルブ１３から投射レンズ１５ま
での光路長、即ち、バックフォーカスが大きくなってし
まう。また、投射光量を高めるために、より多くの光を
呑み込ませようと投射レンズのＦ値を小さくすると投射
レンズ径はかなり大きなものとなり、レンズ径の約２乗
に比例する等により、コストアップをさせる要因となっ
ている。更に、ダイクロイックミラー１１のサイズも上
記と同様に大きくなる。このダイクロイックミラー１１
はバッチ加工により膜付けを行なう関係上、サイズが大
きくなれば取り個数が減ってコストアップの大きな要因
となっている。 【０００５】前述の分離・合成用のダイクロイックミ
ラー類をシャーシ１０，２０によって保持・固定させる
ための固定枠がミラー個々に必要となる。個々のミラー
毎に固定枠に張り付ける準備作業及びシャーシ１０，２
０に組立る作業等、工数を多く必要とする。また、各々
の固定枠毎の型代、治工具代等のイニシャル費用を多く
要し、コストアップの要因となっている。 【０００６】ライトバルブ１３（３個）はクランク状
に配置されるために平面スペースを多く要する。このた
め、ライトバルブ１３の発熱を抑えるための強制クーリ
ングを行なう場合、吸気ファンにより吹き付ける風量と
方向を均一に安定化されるための制流部材を複数個必要
とし、且、ライトバルブを保持する部材の形状を複雑に
する等コストダウンの障害となっている。 【０００７】ダイクロイックミラー１１（複数）はガ
ラス材から成り強度的に弱い。このため、外力等によっ
て変形すると非点収差による画像のボケを生じる原因と
なる。これを補完するためには固定枠類の剛性を高める
必要がある。しかし、製品の小型化、軽量化等の制約も
有り満足できない。更にこれを補うためにはシャーシ１
０をダイキャスト成形等により剛性を高めなくてはなら
ないが、二次加工を要するため更にコストアップとなっ
てしまう。 【０００８】前記項で記述したように、ミラー類の
固定枠が多いため、これ等をシャーシ１０の所定位置に
取り付けたいが加工精度によるバラツキ及び位置決め嵌
合部のガタ分等によって取り付け角度が微妙に狂ってし
まう。このため光路内に於ける光の反射方向がずれるた
めに理論値通りの光合成ができなくなる。従って色バラ
ンスの崩れる所謂、色ムラ現像を起こしてしまう。 【０００９】そこで本発明は、上述したような課題を除
去し、部品点数・加工工数・組立工数・イニシャル費用
が少なく、安価で高画質の小型液晶プロジェクタを提供
することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するために手段】本発明は、以下のような
構成によって上記目的を達成する。本発明のプロジェク
タは、光源と、前記光源を駆動させるための電源と、前
記光源からの光を三色の光に分離するための色分離光学
手段と、前記分離された光を反射・導光するための導光
手段と、前記色分離光学手段によって分離された光、ま
たは、前記色分離光学手段によって分離され前記導光手
段によって導光された光を変調する３つの変調パネル
と、前記３つの変調パネルによって変調された光を合成
するダイクロイックプリズムと、前記ダイクロイックプ
リズムによって合成された光を投射する投射レンズと、
前記吸気ファンと、前記光源と、前記電源と、前記色分
離光学手段と、前記導光手段と、前記３つの変調パネル
と、前記ダイクロイックプリズムと、前記投射レンズ
と、前記吸気ファンと、を保持または固定する筐体手段
と、前記筐体手段を収納、固定する外装手段と、を備え
る。そして、前記筐体手段には補強リブが設けられ、前
記補強リブは、前記光源と、前記電源と、前記３つの変
調パネルと、を前記吸気ファンによって吸い込まれた空
気を用いて冷却するための整流構造を兼ねる。 【００１１】また本発明のプロジェクタは、光源と、光
源を駆動させるための電源と、前記光源からの光を三色
の光に分離するための色分離光学手段と、前記分離され
た光を反射・導光するための導光手段と、前記色分離光
学手段によって分離された光、または、前記色分離光学
手段によって分離され前記導光手段によって導光された
光を変調する３つの変調パネルと、前記３つの変調パネ
ルによって変調された光を合成するダイクロイックプリ
ズムと、前記ダイクロイックプリズムによって合成され
た光を投射する投射レンズと、吸気ファンと、前記光源
と、前記電源と、前記色分離光学手段と、前記導光手段
と、前記３つに変調パネルと、前記ダイクロイックプリ
ズムと、前記投射レンズと、前記吸気ファンと、を保持
または固定する筐体手段と、前記筐体手段を収納、固定
する外装手段と、を備える。そして、前記筐体手段の前
記外装手段側には補強リブが設けられ、前記外装手段と
前記補強リブとにより、前記光源と、前記電源と、前記
３つの変調パネルと、を冷却する空冷用空気の流路が形
成されてなる。 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【実施例】以下、本発明のプロジェクタの実施例を図面
を用いて詳細に説明する。 【００１９】図１は本発明の一実施例を示す光学系の構
造の概略平面図、図２は同実施例の光学系の構造の一部
分と外装の一部分を含めた吸気孔部及び整流部分の概略
を示す部分組立断面図である。１は光源であるメタルハ
ライドランプであり、２はランプ光を赤・緑・青色に分
離するための分離光学手段を成すダイクロイックプリズ
ムであり、３は分離反射された青光を反射・導光する手
段であるプリズムであり、４ａ・４ｂは分離反射された
緑光を反射・導光する手段である反射ミラーであり、５
ａは青光、５ｂは赤光、５ｃは緑光を変調する液晶パネ
ルであり、６は変調された赤・緑・青光を合成して映像
光にする合成用ダイクロイックプリズムであり、７は映
像光をスクリーンに投射する投射レンズである。８は前
記１〜７までの光学部材を保持・固定する下筐体であ
り、例えば熱硬化性樹脂材によって成り、前記ダイクロ
イックプリズム２・６及びプリズム３等を位置決め、収
納するように形成された凹凸部分で保持し、前記４ａ・
４ｂのミラーを案内形状及び突起部を形成して固定し、
光学系の構造を形成せしめている。９は前記下筐体８に
隣接配置されたランプ駆動用電源である。図２で断面方
向の構造について説明する。１０は上筐体であり、下筐
体８に１１のねじ（複数）により固定され、前記プリズ
ム３・ダイクロイックプリズム６及びダイクロイックプ
リズム２（図中省略）等を１２ａ・１２ｂ及び１２ｃ
（図中省略）の弾性部材を介して保持・固定させてい
る。１３は側板であり、前記下筐体８に固定して筐体手
段を構成している。勿論、前記上筐体１０と側板１３は
一体としても良い。前記下筐体８の下側には補強及び反
り、変形防止を目的とするリブ８ａを設けるが、該リブ
８ａ（複数）が１４の吸気ファンの吸い込んだ空気を前
記液晶パネル５ａ・５ｂ・５ｃ及び偏光板１５ａ・１５
ｃ・１５ｂ（図中省略）に効率良く吹き付けられるよう
な整流板の機能をも兼ねように形成されている。更に、
外装手段を構成する１６の下ケースに設けた補強用リブ
１６ａと前記下筐体のリブ８ｂとによって流路を形成し
て、前記吸気ファン１４からの冷却用空気を効率良く前
記ランプ駆動用電源９に導いて該ランプ駆動用電源９の
クーリング効率を高めている。同様に、補強リブ１６ｂ
と補強リブ８ｃとによって流路を形成して、前記ランプ
１のクーリングを効果的に行なうようにしている。尚、
前記下筐体８に前記メタルハライドランプ１の発光部分
の最高温部分にスポットクーリングするようなノズル形
状を発光部分の斜め前面に配置することも可能となる。
１７はエアフィルタであり、前記下ケース１６に設けた
吸気孔１６ｃ（複数）から吸い込んだ塵のフィルタを行
なっている。 【００２０】尚、より一層価格化を指向する場合は、分
離用の前記ダイクロイックミラー２および反射・導光用
の前記プリズム３を、それぞれ２枚のミラーを「くの
字」形に配置することも応用展開できる。 【００２１】また、スペース設計上、前記ランプ１と前
記分離用のダイクロイックプリズム２の間に反射ミラー
（図中省略）を配置することもある。 【００２２】本実施例によれば、分離光学手段をダイ
クロイックプリズムにすることにより、 ａ．分離用のダイクロイックミラー類を一体化すること
ができるため、部品数削減とこれに伴う準備作業及び組
み立て作業等の工数低減並びに、ミラー類個々に要して
いた固定枠が不要等も含めてイニシャル費削減に寄与す
る。 【００２３】ｂ．ダイクロイックプリズムは形状的に強
度アップできるため、外力等によるミラー面の変形を防
止することができる。従って、固定枠を補強する手段及
びシャーシをダイキャスト等によって強度アップさせる
必要も無くなる。これにより、画像品質を度め、且、コ
スト削減に寄与できる。 【００２４】ｃ．分離面の相互位置はプリズム作成の加
工精度により一義的に定まるため、ミラー類の相互位置
のズレによる色バランスの狂いを抑えられる。従って色
ムラ現像を防ぐことが可能となる。 【００２５】青光の反射・導光手段をプリズムにする
ことにより、 ａ．前記−ｃと同様に光路内の光の反射方向がずれる
ことによる色バランスの狂いを抑えられる。これは、白
光を成す赤・緑・青光の閉占める割合は３：６：１であ
り、青光量が少ないためにわずかな光量ズレでも白光の
バランスが崩れることを防ぐのに有効なためである。 【００２６】ｂ．勿論、前記⊥−ａ、⊥−ｂ項と同様な
効果ももたらす。 【００２７】分離光学手段のダイクロイックプリズム
を透過する光を赤光とすることにより、 ａ．以下の理由により、合成用ダイクロイックプリズム
使用による非等光路長の欠点を補なうことができ、照度
向上に資する。これは、メタルハライドランプの発光原
理上、ハロゲンサイクルによってアーク内に於いて添加
金属原子が熱励起されて発光する。しかし、赤光だけは
アーク周辺にて金属ハロゲン化物分子の発光によるが効
率が他の光に比して劣るため赤光量が少なくなる。従来
は、緑光量を落して白光のバランスをとっていたが、本
発明によれば短光路に赤光を通すことで導光ロスを抑え
て無理に緑光量を落すことをしないで照度アップを図る
ことを可能とする。 【００２８】筐体手段を構成する下筐体を樹脂材とす
ることにより、 ａ．材質をポリエステル樹脂に硬化剤・補強剤・フィラ
ー等を配合した熱効果性材料とすることによって、アル
ミニウム材と同等の特性が得られる。中でも線膨脹係数
は殆んど同じに抑えられるので、温度変化による光学系
の要素間の相互位置のズレ、形状変化量を抑えられる。
従って、ダイキャスト加工品と同等の光学特性を保証で
きる。 【００２９】ｂ．また、成形加工寸法精度が安定するた
め、ダイキャスト加工品の様な二次加工が不要となり部
品コストダウンに有効となる。 【００３０】ｃ．軽量化を図ることができる。 【００３１】下筐体にプリズム類を位置決め、収納す
る凹凸部分を形成したことにより、 ａ．プリズム類を直接位置決めできるため、相互間の位
置ズレを防止でき、色ムラ・ボケ等を押えこむことがで
きる。 【００３２】ｂ．下筐体をリブ補強することにより、十
分強度アップが図れるが、加えて、ミラー類をプリズム
にすることによって強度アップされ、外力等による変形
を防止し、色ムラ、ボケ等の品質改善を図ることができ
る。 【００３３】ミラー類の保持・固定する案内形状及び
固定手段を前記下筐体に形成したことにより、 ａ．成形部品の複合化の利点を活かして、複数部品の組
み合せによる位置ズレを防止することができる。 【００３４】ｂ．固定枠等の型・治工具が不要となるた
め、イニシャル費を削減できる。 【００３５】ｃ．上記項も含めて、プリズム・ミラー
類を投げ込み方式で組立ることができるようになる。従
って、組立の準備作業及び本組立のねじ締め作業等の工
数低減を可能とする。 【００３６】下筐体に液晶パネル及び該液晶パネルを
構成する偏光板等を空冷する整流形状を補強リブが兼ね
ることにより、 ａ．整流部材を新規に起こすことなく、しかも、成形加
工のため複雑な形状がコストアップなしにでき、且、液
晶パネルのクーリング性能も向上させることができる。 【００３７】ｂ．液晶パネルは合成用ダイクロイックプ
リズムの外周に「コノ字形」に配置できるため、吸気フ
ァンの外周側に吸気ファン中心から等距離に設置できる
ので吸気の流量が沢山得られ、しかも、液晶パネルへの
吸気の吹き付け方向が良い方向となるので効果的なクー
リングを可能とする。 【００３８】下筐体に設けた補強リブと外装手段を構
成する下ケースに設けた補強リブにより断面的に冷却用
空気の流路を形成することにより、 ａ．吸気ファンの吸い込み空気を液晶パネル以外にラン
プ駆動用電源およびメタルハライドランプ等への冷却を
他にファンや部材を用いることなく行なうことが可能と
なり、省スペースながら効率の良い流路設計を実現でき
る。 【００３９】ｂ．特にランプ駆動用電源は定電力駆動回
路を搭載している。ランプのインピーダンスは電極間距
離に依存するが、この電極間距離はランプ製造上バラツ
キが大きいためインピーダンスのバラツキも大きくな
る。このため、低インピーダンスのランプを駆動する定
電力回路には大電流が流れ、駆動用トランジスタやチョ
ッパー検出部のダイオード等の許容ジャンクション温度
をオーバーし、破壊に至る問題を有する。従って、これ
を回避するためにランプのあるインピーダンス以下のも
のは廃却する等の対策をとっているがコストアップ欠点
を抱えていた。しかし、本発明により適切に流路を設け
たクーリングによって、上記欠点を補うことができる。 【００４０】更に、合成用ダイクロイックプリズムを用
いることにより投射レンズのバックフォーカスが短くな
ることによる利点、 （イ）投射レンズの径小によるコストダウン （ロ）投射レンズの呑み込み角大による照度アップ （ハ）ミラー・プリズムの小形化によるコストダウン （ニ）製品の小型化と軽量化 等を一段と活かすことができる。 【００４１】以上述べたように、本発明によれば、筐体
手段に補強リブが設けられ、この補強リブが、変調パネ
ルを空冷するための整流構造を兼ねることにより、整流
部材を別途設けることなく、パネルのクーリング性能も
向上させることができる。また、筐体手段の外装手段側
に補強リブが設けられ、外装手段と補強リブとにより冷
却用空気の流路が形成されてなることにより、ランプ駆
動用電源や光源等への冷却を多くのファンや部材を用い
ること無く行なうことが可能となり、省スペースながら
効率の良い流路設計を実現できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示す光学系の構造を示す概
略平面図。 【図２】本発明の一実施例を示す光学系の構造の一部分
と外装の一部分を含めた部分組立断面図。 【符号の説明】 １ 光源 ２ 分離光学手段 ３ 反射・導光手段 ４ａ・４ｂ 反射ミラー ５ａ・５ｂ・５ｃ 液晶パネル ６ 合成用ダイクロイックプリズム ７ 投射レンズ ８ 下筐体 ９ ランプ駆動用電源 １０ 上筐体 １２ａ・１２ｂ・１２ｃ 弾性部材 １４ 吸気ファン １６ 下ケース １７ エアフィルタ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 光源と、前記光源を駆動させるための電
   源と、前記光源からの光を三色の光に分離するための色
   分離光学手段と、前記分離された光を反射・導光するた
   めの導光手段と、前記色分離光学手段によって分離され
   た光、または、前記色分離光学手段によって分離され前
   記導光手段によって導光された光を変調する３つの変調
   パネルと、前記3つの変調パネルによって変調された光
   を合成するダイクロイックプリズムと、前記ダイクロイ
   ックプリズムによって合成された光を投射する投射レン
   ズと、吸気ファンと、前記光源と、前記電源と、前記色
   分離光学手段と、前記導光手段と、前記３つの変調パネ
   ルと、前記ダイクロイックプリズムと、前記投射レンズ
   と、前記吸気ファンと、を保持または固定する筐体手段
   と、前記筐体手段を収納、固定する外装手段と、を備え
   たプロジェクタであって、前記吸気ファンはダイクロイ
   ックプリズムの真下に配置され、前記筐体の前記外装手
   段側に補強リブが設けられ、前記外装手段と前記補強リ
   ブとにより、前記光源と、前記電源と、前記変調パネル
   と、を冷却する空冷用空気の流路が形成されてなる、プ
   ロジェクタ。