JP4467483B2 - プロジェクタ装置 - Google Patents
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Description
液晶パネル及び偏光板が高温となると、その光学特性が低下するため、従来の液晶プロジェクタ装置には、液晶パネル及び偏光板を冷却するための冷却装置が配備されている。
該冷却装置は、一般に各液晶パネルと偏光板に対して、専用の冷却ファンを配備して構成されている(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の冷却装置は3台の冷却ファンを具えているため、大きな設置スペースを必要とし、液晶プロジェクタ装置の小型化を阻害する要因となっていた。
そこで本発明の目的は、3原色の光をカラー映像光に合成する映像合成装置と、該映像合成装置を冷却する冷却装置とを具えたプロジェクタ装置において、冷却装置の小型化を図ることである。
前記冷却装置は、2つの空気取り込み部と3つの空気吹き出し部が開設されたハウジング(54)と、前記2つの空気取り込み部にそれぞれ連結されてハウジング(54)内へ冷却用の空気を吐出する第1ファン(52)及び第2ファン(53)とを具え、前記3つの空気吹き出し部の内、第1の空気吹き出し部は、前記光路の長さが最大となる1枚の液晶パネルに向けて開口し、第2及び第3の空気吹き出し部は、他の2枚の液晶パネルに向けてそれぞれ開口している。
て、その一部が第2空気吹き出し部から吹き出され、第2吹き出し部から吹き出された空気によって、光路の長さが最大となる1枚の液晶パネルを除く他の2枚の液晶パネルの内、一方の液晶パネルが冷却されることになる。
同様に、第2ファン(53)から吐出された冷却用の空気は、ハウジング(54)に開設された一方の空気取り込み部及び第2の上流側流路(152)を経て、その一部が、第2空気吹き出
し部から吹き出され、第2吹き出し部から吹き出された空気によって、光路の長さが最大となる1枚の液晶パネルを除く他の2枚の液晶パネルの内、他方の液晶パネルが冷却されることになる。
ン(53)から吐出され第2の上流側流路(152)を通過した空気と下流側流路部(153)にて合流し、第1空気吹き出し部へ至る。そして、第1吹き出し部から吹き出された空気によって、光路の長さが最大となる1枚の液晶パネルが冷却されることになる。
の偏光方向に揃えるための入射偏光板(32b)(32g)(32r)とを具え、前記第1乃至第3空気
吹き出し部はそれぞれ、各入射偏光板に向けて開口する第1吹き出し口(55b)(55g)(55r)
と、各液晶パネルに向けて開口する第2吹き出し口(56b)(56g)(55r)とから構成される。
これに対し、上記具体的構成によれば、何れか一方の上流側流路部を通過した空気は、そのまま下流側流路部(153)へ向かって直線的に流れることになるので、第1空気吹き出し部から吹き出される空気の流速の低下を最小限に抑えることが出来る。この結果、下流側流路部(153)が両上流側流路部(151)(152)に対して屈曲する方向に伸びている場合に比べて、光路の長さが最大となる1枚の画像表示器に対する冷却効果を高めることが出来る。
従って、該具体的構成によれば、絞り部(59a)(59b)に生じる流路抵抗を調整することにより、第1乃至第3空気吹き出し部から吹き出される空気の吐出量や流速を3枚の画像表示器の発熱量に応じて設定することが可能となる。
尚、以下の説明においては、図1に示す液晶プロジェクタ装置の映像投射方向を前方とし、該液晶プロジェクタ装置の前面に向かって左右を規定する。
全体構成
本発明に係る液晶プロジェクタ装置は、図1に示す如く下半ケース(12)及び上半ケース(11)からなる扁平なケーシング(1)を具え、該ケーシング(1)の表面には、複数の操作ボタンからなる操作部(15)が配備されると共に、ケーシング(1)の前面には、投射窓(13)が開設されている。又、ケーシング(1)の右側壁には、ケーシング(1)内の空気を外部に排出するための排気孔(14)が開設されている。
又、光学系保持ケース(7)の前方端縁には、投射レンズ(39)を保持する筒体(39a)の基端部が連結されている。更に、ケーシング(1)の内部には、光学系保持ケース(7)の前方側に電源装置(9)が設置されている。
以下、本発明の液晶プロジェクタ装置の各部構成について詳細に説明する。
図5に示す如く、ランプユニット(4)からの白色光は、第1インテグレータレンズ(21)、前段スリット板(23)、第2インテグレータレンズ(22)、後段スリット板(24)、偏光ビームスプリッタ(25)及びフィールドレンズ(20)を経て、第1ダイクロイックミラー(26)に導かれる。
第1インテグレータレンズ(21)及び第2インテグレータレンズ(22)は、耐熱ガラス製のフライアイレンズから構成され、ランプユニット(4)から発せられる白色光の照度分布を均一化する機能を有している。又、前段スリット板(23)及び後段スリット板(24)は、アルミニウム薄板から構成され、偏光ビームスプリッタ(25)に対する不要な入射光を遮断する機能を有している。
偏光板(25a)の内部には、偏光板(25a)に入射した光のP波を通過させると共にS波を反射する第1界面(125)と、第1界面(125)にて反射されたS波を前方に向けて反射する第2界面(126)とが、偏光板(25a)の表面に対して45度の傾斜角度で交互に形成されている。後段スリット板(24)の各スリット(24a)は、各第1界面(125)への光の入射を許容する位置に開設されており、後段スリット板(24)によって、第2界面(126)への光の入射は阻止されることになる。
図6は本発明の偏光ビームスプリッタ(25)の構成を示す図であるが、従来の液晶プロジェクタ装置の偏光ビームスプリッタ(25)も同様の構成を有しているので、同図を参照して、従来の液晶プロジェクタ装置について説明する。
偏光ビームスプリッタ(25)の第2界面(126)に光が入射すると、偏光ビームスプリッタ(25)の偏光機能が充分に発揮されなくなるため、偏光ビームスプリッタ(25)の第1界面(25)と後段スリット板(24)の各スリット(24a)との相対位置精度を維持すべく、後段スリット板(24)は、偏光ビームスプリッタ(25)の光入射側の表面に接触させて、或いは該表面に近接した位置に設置されている。
従って、本発明の液晶プロジェクタ装置の光学系(2)によれば、偏光ビームスプリッタ(25)の温度上昇を最小限に抑制することが出来、この結果、偏光ビームスプリッタ(25)が限界温度を超えて高温となることはない。
図8及び図9に示す如く、映像合成装置(3)は、立方体状の色合成プリズム(31)の3つの側面にそれぞれ、青色用液晶パネル(33b)、緑色用液晶パネル(33g)及び赤色用液晶パネル(33r)を取り付けて構成される。
図8に示す如く、映像合成装置(3)は、光学系保持ケース(7)の蓋体(7a)に開設された開口(172)を通じて、該光学系保持ケース(7)内に収容されている。
図2に示す如く、3枚の液晶パネル(33b)(33g)(33r)の光入射側にはそれぞれ、入射偏光板ホルダ(36b)(36g)(36r)が取り付けられており、入射偏光板ホルダ(36b)(36g)(36r)には、後述する3枚の入射偏光板(32b)(32g)(32r)が保持されている。
又、第2ダイクロイックミラー(27)によって反射された緑色光は、フィールドレンズ(35g)に導かれ、フィールドレンズ(35g)、緑色入射偏光板(32g)、緑色用液晶パネル(33g)及び緑色出射偏光板(34g)を経て、色合成プリズム(31)へ至る。
同様に、2枚のフィールドミラー(28)(29b)によって反射された赤色光は、映像合成装置(3)のフィールドレンズ(35r)に導かれ、フィールドレンズ(35r)、赤色入射偏光板(32r)、赤色用液晶パネル(33r)及び赤色出射偏光板(34r)を経て、色合成プリズム(31)へ至る。
しかしながら、従来の液晶プロジェクタ装置において偏光フィルム(32c)の温度が限界温度を超えない様にするためには、冷却装置(5)の冷却ファンを高速で回転させる必要があり、この結果、冷却装置(5)から発生する騒音が増大する問題があった。
更に、前記面積比を150%〜178%に設定した場合には、前記面積比に対する偏光フィルム(32c)の温度変化が不安定であることが分かる。これは、偏光フィルム(32c)からガラス基材(32a)への伝熱量とガラス基材(32a)からの放熱量とが略均衡しているため、前記伝熱量及び/又は放熱量が何らかの要因で多少変動することによって両者の大小関係が逆転し、これによって前記面積比に対する偏光フィルム(32c)の温度変化が不安定になるものと考えられる。
従って、前記面積比を178%以上に設定した場合には、ガラス基材(32a)の表面積を拡大したとしても、放熱面積の拡大には繋がらないため、偏光フィルム(32c)の温度が略一定となるものと考えられる。
これにより、冷却装置(5)の冷却ファンの回転数を低減させることが出来、この結果、冷却装置(5)から発生する騒音を低減させることが出来る。
図5に示す光学系(2)を構成する前段スリット板(23)、第2インテグレータレンズ(22)、後段スリット板(24)、偏光ビームスプリッタ(25)、フィールドレンズ(20)、第1及び第2ダイクロイックミラー(26)(27)及び3枚のフィールドミラー(28)(29a)(29b)は、図12及び図13に示す合成樹脂製の一体成型品からなる光学系保持ケース(7)内に設置される。光学系保持ケース(7)の右端部には、ランプユニット(4)が収容されると共に、光学系保持ケース(7)の前方の端部には空間(70)が形成されており、該空間(70)の内部に上述の映像合成装置(3)が設置されることになる。
図16に示す如く、光学系保持ケース(7)の上壁には、挿入口(180)を閉塞するための天板(179)が取り付けられている。天板(179)には、両レンズホルダ(8a)(8b)が挿入されるべき開口(171)と、両レンズホルダ(8a)(8b)を位置決めするための位置決め孔(78)(78)とが開設され、該天板(179)の位置決め孔(78)(78)には、両レンズホルダ(8a)(8b)の上側の取り付け板(83a)に突設された位置決めピン(81)(81)が嵌入されることになる。
同様に、光学系保持ケース(7)の底壁にも位置決め孔(78)(78)が開設されており、該位置決め孔(78)(78)には、下側の取り付け板(83b)に突設された位置決めピン(81)(81)が嵌入されることになる。
従って、本発明の液晶プロジェクタ装置によれば、第1インテグレータレンズ(21)を保持するレンズホルダを液晶パネルのサイズに応じて交換するだけで、サイズの異なる複数種類の液晶パネルの使用が可能となる。この結果、複数種類の光学系保持ケースを用意する必要がなくなり、従来に比べて、設計時間の短縮並びに製造コストの削減を図ることが出来る。
図4、図8及び図9に示す如く、映像合成装置(3)の下方には、該映像合成装置(3)を冷却するための冷却ユニット(5)が載置されている。
従来の液晶プロジェクタ装置において、冷却ユニットは、映像合成装置を構成する赤色、緑色及び青色の液晶パネルに対して専用の冷却ファンを配備し、3台の冷却ファンにより3枚の液晶パネルを冷却していた。
ここで、3枚の液晶パネル(33b)(33g)(33r)の発熱量は、各液晶パネル(33b)(33g)(33r)が受ける光の強度に応じて変動するため、青色用液晶パネル(33b)の発熱量が最も大きく、赤色用液晶パネル(33r)の発熱量が最も小さくなる。
上ハウジング半体(54a)の上壁には、第1取り付け口(57)に隣接した位置に、図5に示す青色入射側遮光板(32b)に向けて空気を吹き付けるための青色用第1吹き出し口(55b)と、青色用液晶パネル(33b)に向けて空気を吹き付けるための青色用第2吹き出し口(56b)とが開設されている。又、第2取り付け口(58)に隣接した位置に、図5に示す緑色入射側遮光板(32g)に向けて空気を吹き付けるための緑色用第1吹き出し口(55g)と、緑色用液晶パネル(33g)に向けて空気を吹き付けるための緑色用第2吹き出し口(56g)とが開設されている。
又、第1の上流側流路部(151)と下流側流路部(153)の間には、第1絞り部(59a)が形成されると共に、第2の上流側流路部(152)と下流側流路部(153)の間には、第2絞り部(59b)が形成されている。
図2に示す如く、ランプユニット(4)は、光学系保持ケース(7)の右端部に収容されており、図23に示す如く、該光学系保持ケース(7)の右端部の後壁(174)には、吸気用ハウジング(45)が取り付けられ、該吸気用ハウジング(45)の端部には、ランプユニット(4)を冷却するためのランプ冷却ファン(42)が取り付けられている。
図24に示す如く、第1取り込み孔(43)は、ランプハウジング(140)の空気導入孔(141)及びリフレクタ(46)の開口(49a)に向けて開口し、第2取り込み孔(44a)及び第3取り込み孔(44b)は、リフレクタ(46)の背面に向けて開口している。
図2に示す如く、下ケース半体(12)の後壁には、スリット状の背面吸気孔(19)が開設されており、該背面吸気孔(19)に面して図23に示すランプ冷却ファン(42)が設置されている。
第1取り込み孔(43)を通過した空気は、ランプハウジング(140)の空気導入孔(141)及びリフレクタ(46)のメッシュフィルタ(48a)を経て、リフレクタ(46)の内側に導入され、反対側のメッシュフィルタ(48b)及び空気排出孔(142)を経て、排気スリット(173)から光学系保持ケース(7)の外部へ排出される。排出された高温の空気は、第1排気ファン(61)によって吸い込まれ、ケーシング(1)の排気孔(14)からケーシング(1)の外部に排出されることになる。
そして、リフレクタ(46)の上部及び下部に沿って流れる空気は、第1排気ファン(61)によって吸い込まれ、ケーシング(1)の排気孔(14)からケーシング(1)の外部に排出されることになる。
図2及び図3に示す如く、下半ケース(12)の右側壁には、第1排気ファン(61)及び第2排気ファン(62)からなる排気装置(6)が取り付けられている。第1排気ファン(61)は、その吸気方向をランプユニット(4)に向けて設置されると共に、第2排気ファン(62)は、その吸気方向を電源装置(9)に向けて設置され、両排気ファン(61)(62)の排気方向が互いに交叉している。
ここで、両排気ファン(61)(62)の排気方向が互いに交叉しているので、第1排気ファン(61)から取り込まれた空気と第2排気ファン(62)から取り込まれた空気とが混合されて、排気孔(14)から排出されることとなり、この結果、従来のプロジェクタ装置に比べて排気温度が低下する。
本実施例の排気装置(6)の排気温度並びに騒音を実測したところ、従来に比べて両排気ファン(61)(62)の回転数を落とした場合にも、排気温度が約10℃低下し、排気装置(6)から発生する騒音を約2dB低減出来ることが明らかとなった。
(14) 排気孔
(19) 背面吸気孔
(2) 光学系
(21) 第1インテグレータレンズ
(22) 第2インテグレータレンズ
(23) 前段スリット板
(24) 後段スリット板
(25) 偏光ビームスプリッタ
(3) 映像合成装置
(31) 色合成プリズム
(32b)、(32g)、(32r) 青色入射偏光板、緑色入射偏光板、赤色入射偏光板
(33b)、(33g)、(33r) 青色用液晶パネル、緑色用液晶パネル、赤色用液晶パネル
(39) 投射レンズ
(4) ランプユニット
(41) ランプ
(42) ランプ冷却ファン
(43) 第1取り込み孔
(44a)、(44b) 第2取り込み孔、第3取り込み孔
(44c) 遮風壁
(45) 吸気用ハウジング
(5) 冷却ユニット
(52) 第1ファン
(53) 第2ファン
(54) ハウジング
(55b)、(55g)、(55r) 青色用第1吹き出し口、緑色用第1吹き出し口、赤色用第1吹き出し口
(56b)、(56g)、(56r) 青色用第2吹き出し口、緑色用第2吹き出し口、赤色用第2吹き出し口
(59a)、(59b) 第1絞り部、第2絞り部
(151) 第1の上流側流路部
(152) 第2の上流側流路部
(153) 下流側流路部
(6) 排気装置
(61) 第1排気ファン
(62) 第2排気ファン
(7) 光学系保持ケース
(78) 位置決め孔
(8a) 0.6インチ用ホルダ
(8b) 0.7インチ用ホルダ
(81) 位置決めピン
(9) 電源装置
Claims (4)
- ケーシングの内部に、光源と、該光源からの光を3原色の光に分離する光学系(2)と、該3原色の光をカラー映像光に合成する映像合成装置(3)と、該映像合成装置(3)を冷却するための冷却装置とが配備され、前記映像合成装置(3)は、光合成部品の周囲に、前記光学系(2)からの光が入射すべき3原色用の3枚の液晶パネルを配備して構成され、前記光源から光学系(2)を経て映像合成装置(3)の各液晶パネルへ至る光路が形成されているプロジェクタ装置において、
前記冷却装置は、2つの空気取り込み部と3つの空気吹き出し部が開設されたハウジング(54)と、前記2つの空気取り込み部にそれぞれ連結されてハウジング(54)内へ冷却用の空気を吐出する第1ファン(52)及び第2ファン(53)とを具え、前記3つの空気吹き出し部の内、第1の空気吹き出し部は、前記光路の長さが最大となる1枚の液晶パネルに向けて開口し、第2及び第3の空気吹き出し部は、他の2枚の液晶パネルに向けてそれぞれ開口し、該ハウジング(54)の内部には、前記2つの空気取り込み部から3つの空気吹き出し部へ至る流路が形成され、該流路は、一方の空気取り込み部から第2の空気吹き出し部まで伸びる第1の上流側流路部(151)と、他方の空気取り込み部から第3の空気吹き出し部まで伸びる第2の上流側流路部(152)と、第1及び第2の上流側流路部を通過した空気が合流して第1の空気吹き出し部へ至る下流側流路部(153)とを有していることを特徴とするプロジェクタ装置。 - 前記映像合成装置を構成する3枚の液晶パネルは、3原色の光が入射すべき3原色用の液晶パネル(33b)(33g)(33r)と、各液晶パネルに入射する光を所定の偏光方向に揃えるための入射偏光板(32b)(32g)(32r)とを具え、前記第1乃至第3空気吹き出し部はそれぞれ、各入射偏光板に向けて開口する第1吹き出し口(55b)(55g)(55r)と、各液晶パネルに向けて開口する第2吹き出し口(56b)(56g)(55r)とから構成される請求項1に記載のプロジェクタ装置。
- 前記ハウジングの内部に形成された流路を構成する第1の上流側流路部(151)と第2の上流側流路部(152)の内、何れか一方の上流側流路部と下流側流路部(153)とは一直線上に形成され、他方の上流側流路部は、下流側流路部(153)と交叉する方向に伸びている請求項1又は請求項2に記載のプロジェクタ装置。
- 前記ハウジングの内部に形成された流路には、第1の上流側流路部(151)と下流側流路部(153)の間、並びに第2の上流側流路部(152)と下流側流路部(153)の間に、空気流量を制限するための絞り部(59a)(59b)が形成されている請求項1乃至請求項3の何れかに記載のプロジェクタ装置。
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