JP5369559B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源の発光体を冷却する冷却装置を備えたプロジェクタ等の投写型表示装置に関し、詳しくは様々な姿勢で設置される投写型表示装置であっても、常に光源ランプの高温部分を冷却できる投写型表示装置に係るものである。

従来、プロジェクタ等の投写型表示装置は、液晶パネル等の表示デバイスに表示された映像を投射表示するための光を出射する光源ランプを備えており、この光源ランプ内には、水銀、希ガス、ハロゲン化金属等が封入されている。

このような投写型表示装置では、光源ランプの電極に所定の電圧を印加すると、放電アークが発生し、内部に封入されているガスが対流し始める。

この対流に流されて放電アークは、山なりのアーチ状になり、光源ランプ上部に近づき、光源ランプ上部の温度が高くなる。

光源ランプの温度が上昇しすぎると、白化、寿命の低下や破裂等の問題が発生する。また、逆に光源ランプの温度が低すぎると、黒化や光源の輝度低下等の問題が発生する。

そのため、光源ランプの上部をより効率的に冷却する方法が様々考えられており、通常、光源ランプの上部付近に向けて冷却風を吹き付けるようにしている。

しかしながら、投写型表示装置を床置きで使用する場合と、天井に取り付けて使用する場合では、光源ランプの上下方向が逆になる。

したがって、光源ランプの上部を効率よく冷却する構造を備えていても、設置姿勢により投写型表示装置の上下方向が反転した場合に、光源ランプの下側を重点的に冷却することになってしまい、光源ランプの温度が低下しすぎてしまう。

さらに、垂直上方向や下方向に投射する姿勢、または、それらの中間の姿勢で使用する場合、同様に、光源ランプの上部以外の所を冷やしすぎてしまい、黒化や光源の輝度低下を引き起こしてしまう。

このような場合、冷却を必要とする上部に対しては、逆に冷却不足になり、冷却を強化することになるため、さらに上記現象が悪化することになる。

この問題を解決するために、特許文献１〜３に開示されるように、装置の設置姿勢に合わせて導風板の角度を変えることにより、光源ランプの上部を効率的に冷却したり、複数の冷却風流路を備え、設置姿勢に合わせて流路を選択するなどの方法が考えられている。
特開２００２−２９８６３９号公報 特開２００５−２４７３５号公報 特開２００７−７８７３６号公報

上記特許文献１の光源装置では、凹面鏡前面開口部側面付近に、光源の上部または下部へより多くの外気を送る風向制御板を設け、投写型表示装置が上下反転しても、光源上部を冷却できるようにしている。

しかしながら、側面方向から風を送っているために、光源ランプの上下の温度は最適になったとしても、左右の温度が上下の温度を上回ったり、下回ったりしてしまう。

また、特許文献２の光源装置では、凹面鏡の上下面に冷却風導入用開口部を設け、各冷却風導入開口部に冷却風通路を接続し、冷却通風路の入り口には自重により上下動するシャッタが設けられている。

しかしながら、凹面鏡の上下２ヶ所に光源の冷却用の流路を形成する必要があり、装置が大型化してしまう。

また、特許文献１、２とも投写型表示装置を上下反転した場合に、光源ランプの上部の温度が最適になったとしても、投写型表示装置が垂直上方または、垂直下方に投写される場合には、光源ランプの上部を冷却することができない。

また、特許文献３のプロジェクタ装置では、光源ランプへ向けて冷却空気を導入する２つの空気導入口が、光源ランプの中心軸を含み、かつ凹面鏡側壁と直交する平面を挟んで両側に開設されている。

しかしながら、一方向から冷却風が吹き付けられているため、光源ランプの左右の温度が上下の温度を上回ったり、下回ったりし、さらに、ある設置姿勢では、光源ランプの下部が冷えすぎるという課題を有している。

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、設置姿勢に関係なく光源ランプの上部を効率的に冷却することができると共に、光源ランプの下側の過冷却を防止し、さらには、光源ランプの左右の温度も最適に冷却することができる投写型表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の投写型表示装置は、光を出射する光源ランプと、光源ランプの光軸を中心軸とし、光源ランプから出射された光を反射する略円筒状の凹面鏡と、凹面鏡の開口部を覆う透明部材と、凹面鏡または凹面鏡と透明部材との間に設けられた送風口と、光源ランプから出射された光で映像を表示する表示デバイスと、表示デバイスで表示された映像を投写する投射レンズとを備えた投写型表示装置において、
前記送風口は、少なくとも２か所形成されていると共に、送風口には冷却風を導く流路が接続され、前記流路は、少なくとも２か所の送風口に冷却風を導くために分岐されていると共に、分岐点には重力により回動してどちらか一方の送風口に冷却風を連通させる弁が配置され、送風口には、回動軸が凹面鏡開口の投影空間内に位置し、重力により回動して冷却風の風向を変える導風板が配置され、送風口は、投写型表示装置の設置姿勢により光源ランプの上方、下方、側方の何れかの位置になるように形成されていると共に、光源ランプの上方或いは下方に位置した送風口に冷却風が導かれるように前記弁は回動し、さらに、光源ランプの上方に位置した送風口から冷却風が導かれる場合には、冷却風が斜め方向の光源ランプの上部方向に向かって直接吹き付けられるように前記導風板は回動し、光源ランプの下方に位置した送風口から冷却風が導かれる場合には、冷却風が上方の凹面鏡の形状に沿って間接的に光源ランプの上部方向に向かって吹き付けられるように前記導風板は回動するように構成されている。

本発明は、流路に設けられた回動可能な弁と、２ヶ所の送風口に設けられた回動可能な導風板という簡単な構成により、投写型表示装置の設置姿勢に関係なく、光源ランプの上部を効率的に冷却することができると共に、光源ランプの下側の過冷却を防止し、さらには、光源ランプの左右の温度も最適に冷却することができるため、白化、寿命の低下や破裂を防止すると共に、黒化や光源の輝度低下を防止することができる等の優れた効果が得られる。

また、一つのファンで、設置姿勢に関係なく冷却できるため、投写型表示装置の小型化が可能で、コストも安くでき、さらに、効率よく冷却できるため、低騒音化をはかることができるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図５を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における投写型表示装置に内蔵される光源部の概略構成を示すもので、図１（ａ）は断面斜視図、図１（ｂ）は導風部の断面、図１（ｃ）は導風板の動作説明図である。また、図２から図５は投写型表示装置の設置姿勢と冷却風の流れの関係を示す図で、それぞれ、（ａ）は投写型表示装置の設置姿勢、（ｂ）は各設置姿勢における弁の開閉状態、（ｃ）は各設置姿勢におけるランプ内の冷却風の流れを示している。

光源部１は、光源ランプ２と、光源ランプ２を収納すると共に光源ランプ２から出射された光を反射する略円筒状の凹面鏡３と、凹面鏡３の前面開口部を閉塞する透明のガラス部材４と、凹面鏡３とガラス部材４の間に配置された凹面鏡保持部材５とから構成される。

凹面鏡保持部材５には、送風口６ａ、６ｂ、排気口７が形成され、送風口６ａ、６ｂ部に、光源ランプ２の光軸２ａと略直角のでかつ凹面鏡開口の投影空間内に回転軸を有する回動可能な導風板８ａ、８ｂが取り付けられている。

送風口６ａ、６ｂは、光源ランプ２の光軸２ａを中心に略直角の方向に配置されている。排気口７は送風口６ａ、６ｂの中間点の対向する位置に開口している。つまり、送風口６ａ、６ｂから等距離の位置であり、排気口７は、送風口６ａ、６ｂの対向する位置にそれぞれ設けるようにしてもよい。

導風板８ａ、８ｂは重量部８ｃを有し、回転軸８ｄを中心に、常に重量部８ｃが下になるように回動する。

各送風口６ａ、６ｂには冷却風を導く流路９が接続され、その流路９内に、投写型表示装置の設置姿勢により、流路、流量を切り替える弁１０が、そして流路９の入り口９ａにはファン（図示せず）が配置されている。

弁１０も導風板８ａ、８ｂと同様に、重量部１０ａを有し、重力方向と垂直な軸を持つ支点１０ｂを中心に、常に重量部１０ａが下になるように回動する。

なお、冷却風の流れは矢印で示される。

また、１１は各設置姿勢における投射レンズ位置で、１１ａは投射レンズの光軸である。図２から図５の（ａ）と（ｂ）は同じ方向から見た図であり、図から分るように、投射レンズの光軸１１ａは、光源ランプ２の光軸２ａと直交している。

つまり、図２から図５のように投写型表示装置の設置姿勢が変っても、光源ランプ２の光軸２ａの方向は変らず、光軸２ａを中心に送風口６ａ、６ｂの位置が移動することになる。

以下、図２から図５を用いて、投写型表示装置の設置姿勢と冷却風の流れの関係について説明する。

投射レンズ位置１１が図２（ａ）になるような姿勢で投写型表示装置が設置された場合、図２（ｂ）に示すように、流路９内に設けられている弁１０は自重により回転し、送風口６ｂ方向の流路９を塞ぐため、ファンの風を流路９から送風口６ａの方向にのみ送るようになる。

そして、図２（ｃ）に示すように、送風口６ａに取り付けられている、回転軸８ｄを中心に回動可能な導風板８ａが、自重により回動し垂直下方向に垂れ下がった状態になるため、流路９を通ってきた風は凹面鏡３に流入し、ガラス部材４に沿って垂直上方向に導かれる。

そして凹面鏡３の内面上部に当たった風は、凹面鏡３の形状に沿って、光源ランプ２の上部方向に向かって流れ、光源ランプ２を冷却した後、排気口７を通って排出される。

次に、投射レンズ位置１１が図３（ａ）になるような姿勢で投写型表示装置が設置された場合、図３（ｂ）に示すように、流路９内に設けられている弁１０は自重により回転し、送風口６ａ方向の流路９を塞ぐため、ファンの風を流路９から送風口６ｂの方向にのみ送るようになる。

そして、図３（ｃ）に示すように、送風口６ｂに取り付けられている、回転軸８ｄを中心に回動可能な導風板８ｂが、自重により回動し垂直下方向に垂れ下がった状態になるため、流路９を通ってきた風は凹面鏡３に流入し、ガラス部材４に沿って垂直上方向に導かれる。

そして凹面鏡３の内面上部に当たった風は、凹面鏡３の形状に沿って、光源ランプ２の上部方向に向かって流れ、光源ランプ２を冷却した後、排気口７を通って排出される。

次に、投射レンズ位置１１が図４（ａ）になるような姿勢で投写型表示装置が設置された場合、図４（ｂ）に示すように、流路９内に設けられている弁１０は自重により回転し、送風口６ｂ方向の流路９を塞ぐため、ファンの風を送風口６ａの方向にのみ送るようになる。

そして、図４（ｃ）に示すように、送風口６ａに取り付けられている、回転軸８ｄを中心に回動可能な導風板８ａが、自重により回動するが、図４（ｃ）に示すように、回転軸８ｄが重量部８ｃよりも下方になるため、傾斜した状態になる。このため、流路９を通ってきた風は斜め方向に凹面鏡３に流入し、光源ランプ２の上部方向に向かって吹き付けられ、光源ランプ２を冷却した後、排気口７を通って排出される。

次に、投射レンズ位置１１が図５（ａ）になるような姿勢で投写型表示装置が設置された場合、図５（ｂ）に示すように、流路９内に設けられている弁１０は自重により回転し、送風口６ａ方向の流路９を塞ぐため、ファンの風を流路９から送風口６ｂの方向にのみ送るようになる。

そして、図５（ｃ）に示すように、送風口６ｂに取り付けられている、回転軸８ｄを中心に回動可能な導風板８ｂが、自重により回動するが、図５（ｃ）に示すように、回転軸８ｄが重量部８ｃよりも下方になるため、傾斜した状態になる。このため、流路９を通ってきた風は斜め方向に凹面鏡３に流入し、光源ランプ２の上部方向に向かって吹き付けられ、光源ランプ２を冷却した後、排気口７を通って排出される。

このように、投写型表示装置の設置姿勢によって弁１０および導風板８ａ、８ｂの方向が変り、常に冷却風が光源ランプ２の上部を冷却するように流れる。

また、弁１０は、自重により回動するようにしたが、投写型表示装置に設置した角度センサーにより、設置姿勢を検知し、その動作を制御する構造としても良い。

（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２における投写型表示装置に内蔵される回転弁部の構成図である。光源ランプを冷却する構造、動作については実施の形態１と同様のため、省略する。

図において、流路１２内に設けられている弁１３は、流路１２及び重力方向と垂直な軸１３ａと、流量を切り替える役目をする壁面１３ｂと、軸１３ａから離れた位置に重心１３ｃを持っており、軸１３ａを中心に自重で回転するようになっている。

このようにすることで、実施の形態１では、流路９の入り口９ａから送風口６ａ、６ｂまでの距離が違うため、ファンの通風抵抗が異なり、冷却性能も異なってしまうが、弁１３の構造にすることで、流路１２の入り口１２ａから送風口６ａ、６ｂまでの距離が等しく、冷却性能も同等とすることができ、投写型表示装置の姿勢により、ファンの電圧を変えることなく光源ランプを最適に冷却することが可能となる。

このように軸１３ａから離れた位置に重心を置くことで、弁１３の回転動作を安定させることができる。

また、弁１３は、自重により回動するのではなく、投写型表示装置に設置した角度センサーにより、設置姿勢を検知し、その動作を制御する構造としても良い。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３における投写型表示装置の設置姿勢と、内蔵される回転弁部の構成図を示し、図７（ａ）と（ｂ）、図７（ｃ）と（ｄ）が対応する。光源ランプを冷却する構造、動作については実施の形態１と同様のため、省略する。

図において、流路１４内に、流路１４及び重力方向と垂直な軸１５ａ、１６ａを持つ２つの弁１５、１６が設けられており、各弁はそれぞれ重量部１５ｂ、１６ｂを備えている。

投射レンズ位置１１が図７（ａ）に示す姿勢で投写型表示装置が設置された場合、図７（ｂ）のように、弁１５、１６は軸１５ａ、１６ａを中心に重量部１５ｂ、１６ｂが下になるように回転し、弁１５は流路１４を塞ぐことはなく、弁１６は流路１４を塞ぎ、ファンの風を送風口６ａの方向にのみ送るようになる。

投射レンズ位置１１が図７（ｃ）に示す姿勢で投写型表示装置が設置された場合、図７（ｄ）のように、弁１５、１６は軸１５ａ、１６ａを中心に重量部１５ｂ、１６ｂが下になるように回転し、弁１５は流路１４を塞ぎ、弁１６は流路１４を塞ぐことなく、ファンの風を送風口６ｂの方向にのみ送るようになる。

本実施の形態では、設置姿勢により、各送風口のみに風を送るようにしたが、２つの弁の形状を変えるなどすれば、両方の送風口に必要な割合で風を送ることも可能である。

このように各送風口毎に弁を設けることで、各送風口への風量割合を調節することが容易にでき、光源ランプを最適に冷却することが可能となる。

また、弁１５、１６は、重量部１５ｂ、１６ｂにより回動するのではなく、投写型表示装置に設置した角度センサーにより、設置姿勢を検知し、その動作を制御する構造としても良い。

本発明にかかる投写型表示装置は、投写型表示装置がいかなる姿勢で設置されても、光源ランプの上部を効率的に冷却することができると共に、光源ランプの下側の過冷却を防止し、さらには、光源ランプの左右の温度も最適に冷却することができるため、白化、寿命の低下や破裂を防止すると共に、黒化や光源の輝度低下を防止することが可能であり、投写型表示装置の信頼性を高めることに非常に有用である。また、一つのファンで、設置姿勢に関係なく冷却できるため、投写型表示装置の小型化が可能で、コストも安くでき、さらに、効率よく冷却できるため、投写型表示装置の低騒音化をはかることも可能である。

本発明の実施の形態１における投写型表示装置に内蔵される光源部の概略構成図 本発明の実施の形態１における投写型表示装置の設置姿勢と冷却風の流れの関係を示す図 本発明の実施の形態１における投写型表示装置の設置姿勢と冷却風の流れの関係を示す図 本発明の実施の形態１における投写型表示装置の設置姿勢と冷却風の流れの関係を示す図 本発明の実施の形態１における投写型表示装置の設置姿勢と冷却風の流れの関係を示す図 本発明の実施の形態２における投写型表示装置に内蔵される回転弁部の構成図 本発明の実施の形態３における投写型表示装置の設置姿勢と、内蔵される回転弁部の構成図

符号の説明

１ 光源部
２ 光源ランプ
３ 凹面鏡
４ ガラス部材
５ 凹面鏡保持部材
６ａ、６ｂ 送風口
７ 排気口
８ａ、８ｂ 導風板
８ｃ、１０ａ、１５ｂ、１６ｂ 重量部
９、１２、１４ 流路
９ａ、１２ａ 流路の入り口
１０、１３、１５、１６ 弁
１０ｂ 支点
１１ 投射レンズ位置
１３ａ、１５ａ、１６ａ 軸
１３ｂ 壁面

Claims (1)

1. 光を出射する光源ランプと、光源ランプの光軸を中心軸とし、光源ランプから出射された光を反射する略円筒状の凹面鏡と、凹面鏡の開口部を覆う透明部材と、凹面鏡または凹面鏡と透明部材との間に設けられた送風口と、光源ランプから出射された光で映像を表示する表示デバイスと、表示デバイスで表示された映像を投写する投射レンズとを備えた投写型表示装置において、
   前記送風口は、少なくとも２か所形成されていると共に、送風口には冷却風を導く流路が接続され、
   前記流路は、少なくとも２か所の送風口に冷却風を導くために分岐されていると共に、分岐点には重力により回動してどちらか一方の送風口に冷却風を連通させる弁が配置され、
   送風口には、回動軸が凹面鏡開口の投影空間内に位置し、重力により回動して冷却風の風向を変える導風板が配置され、
   送風口は、投写型表示装置の設置姿勢により光源ランプの上方、下方、側方の何れかの位置になるように形成されていると共に、光源ランプの上方或いは下方に位置した送風口に冷却風が導かれるように前記弁は回動し、
   さらに、光源ランプの上方に位置した送風口から冷却風が導かれる場合には、冷却風が斜め方向の光源ランプの上部方向に向かって直接吹き付けられるように前記導風板は回動し、光源ランプの下方に位置した送風口から冷却風が導かれる場合には、冷却風が上方の凹面鏡の形状に沿って間接的に光源ランプの上部方向に向かって吹き付けられるように前記導風板は回動するように構成されていることを特徴とする投写型表示装置。

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