JP6995986B2 - 電子機器およびプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、電子機器およびプロジェクタに関する。

映像を投写する投写型表示装置を構成する主なモジュールには、ランプ、レーザー、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの光源、照明光学系、投写レンズ、電子基板や電源がある。照明光学系にはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）または液晶パネルなどの光変調素子を用いて画像を生成する光学電子部品が実装されている。外部からの映像信号に応じて、電子基板が光変調素子を駆動するための駆動信号を生成する。ランプまたはレーザー／ＬＥＤの光源から強い光が照明光学系に送り込まれ、各光学部品を経て光変調素子に照射する。投写レンズが光変調素子からの射出光を拡大してスクリーンへ投影する。

これらの過程において、電子部品には電気抵抗による発熱、光学部品には光の吸収による温度上昇が発生する。各部品には所望の性能を発揮するために許容温度を超えないように動作させる必要がある。そこで、装置内に複数の冷却ファンが実装され、冷却ファンからの送風が各部品を冷却して、許容温度を超えないように温度上昇を抑えている。また、液晶パネルには温度に応じて寿命時間が決まるため、さらに温度を下げる必要がある。
液晶パネルや周辺の光学部品を冷却するために、一般的には照明光学系の周辺に配置されたブロアーファンから吹き出された冷却風を、冷却ダクトを使用して液晶パネルや光学部品まで導いている。インテグレータおよびＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）が並んで配置される方向が映像の投写方向と直交する３ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）光学照明系においては、インテグレータの光軸方向に長く、インテグレータの光軸方向と直交する方向に短いため、照明光学系は長方形の光学レイアウトになる。

図１２は、一般的な３ＬＣＤの照明光学系におけるファンおよび液晶パネルの冷却用開口の配置の一例を示す図である。図１２に示した例のように、一般的な３ＬＣＤの照明光学系では、３つの液晶パネルのうち２つの液晶パネルが対向する方向が長辺となる長方形の光学レイアウトになっており、３つの液晶パネルそれぞれを冷却するための３つのファンであるファン１００１～１００３をその短辺方向に並べて配置するケースが多い。

図１３は、一般的な３ＬＣＤの照明光学系におけるファンおよび液晶パネルの冷却用開口の配置の他の例を示す図である。図１３に示した例のように、図１２に示した例と比較してファンの吸気面積を広くとるために、照明光学系に対するファンの１つファン１００４の配置角度を変えて配置するケースもある。

また、一対のファンを投写レンズの両側にそれぞれ配置して、冷却を行う装置が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３４６７６９７号

図１２に示した配置では、冷却風が流れる流路（冷却ダクト）の幅Ｗ１００１～Ｗ１００３が狭くなってしまい、効率的な冷却が行われない。また、流路の長さが長さＬ１００１，Ｌ１００２と比較して長さＬ１００３が長くなってしまい、これが冷却効率を下げる原因となってしまう。また、図１３に示した配置では、ダクトによる導風で角度をつけると大きな圧力損失の原因になってしまう。また、特許文献１に記載されたような装置においては、３つの液晶パネルを冷却するファンの数が２つに限られてしまうという問題点がある。
このように、効率的な冷却を行うことができないという問題点がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決する電子機器およびプロジェクタを提供することである。

本発明の電子機器は、
３つの送風機を有し、
前記３つの送風機は、光を投写レンズへ出力する照明光学系に搭載された、光変調を行う３つの液晶パネルのそれぞれを冷却し、前記３つの液晶パネルの前記投写レンズ側と反対側に、前記３つの液晶パネルのうちの２つの液晶パネルが対向する第１の方向に沿って並べて配置される。

また、本発明のプロジェクタは、
３つの送風機を有し、
前記３つの送風機は、光を投写レンズへ出力する照明光学系に搭載された、光変調を行う３つの液晶パネルのそれぞれを冷却し、前記３つの液晶パネルの前記投写レンズ側と反対側に、前記３つの液晶パネルのうちの２つの液晶パネルが対向する第１の方向に沿って並べて配置される電子機器と、
前記投写レンズと、
光源とを有し、
前記電子機器は、前記光源からの光を入射し、前記入射した光を光変調する。

本発明により、高い冷却効率を得ることができる。

本発明の電子機器の第１の実施の形態を示す図である。 本発明の電子機器の第２の実施の形態を示す図である。 本形態におけるプロジェクタの外観の一例を示す図である。 図２に示したファンの外観の一例を示す図である。 図４に示したファンをＡの方向から見たファンの平面図である。 図２に示したファンから吹き出された冷却風を液晶パネルへ導く冷却ダクトの構成の一例を示す平面図である。 図６に示したファン、冷却ダクトおよび照明光学系を、プロジェクタの側面方向から見た側面図である。 図２に示したファンの配置を照明光学系側から見た図である。 図６に示した冷却ダクトの構造の一例を示す図である。 図６に示した冷却ダクトの構造の一例を示す図である。 図６に示した冷却ダクトの構造の一例を示す図である。 一般的な３ＬＣＤの照明光学系におけるファンおよび液晶パネルの冷却用開口の配置の一例を示す図である。 一般的な３ＬＣＤの照明光学系におけるファンおよび液晶パネルの冷却用開口の配置の他の例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）

図１は、本発明の電子機器の第１の実施の形態を示す図である。本形態における電子機器１００は図１に示すように、照明光学系１０１と、送風機２００～２０２とを有する。照明光学系１０１は、光を投写する投写レンズ１０５へ光を出力する。送風機２００～２０２は、照明光学系１０１に搭載される３つの液晶パネル１０２～１０４のそれぞれを冷却する。送風機２００～２０２は、３つの液晶パネル１０２～１０４の投写レンズ１０５側と反対側に、３つの液晶パネル１０２～１０４のうちの２つの液晶パネル１０２，１０４が対向する第１の方向に沿って並べて配置される。液晶パネル１０２～１０４は、光変調を行う変調素子である。

このように、３つの液晶パネルを用いて映像を投写する電子機器において、対向する２つの液晶パネルが対向する方向に沿って、３つの液晶パネルそれぞれを冷却する送風機を並べて配置する。これにより、冷却効率を上げることができる。
（第２の実施の形態）

図２は、本発明の電子機器の第２の実施の形態を示す図である。本形態における電子機器であるプロジェクタ１１１は図２に示すように、照明光学系１１２と、光源ユニット１１３とを有する。
投写レンズ１２１が設置された照明光学系１１２は、クロスダイクロイックプリズムであるＸＤＰ１２２と、３つの液晶パネル１２３～１２５と、ミラー１２６と、フィールドレンズ１２７と、ミラー１２８と、リレーレンズ１２９と、ミラー１３０と、リレーレンズ１３１と、カラーフィルタ１３２と、フィールドレンズ１３３と、カラーフィルタ１３４と、フィールドレンズ１３５と、偏光ビームスプリッタであるＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１３６と、インテグレータ１３７とを有する。光源ユニット１１３は、レンズ１３８と、ＤＭ１３９と、レンズ１４０と、蛍光体１４１と、レンズ１４２と、レンズ１４３と、レーザー１４４とを有する。照明光学系１１２および光源ユニット１１３が具備する各構成要素は、一般的なプロジェクタが具備する構成要素と同じである。

レーザー１４４からの光が、光源ユニット１１３を構成する他の構成要素を用いて、出力される。また、本形態においては、インテグレータ１３７、ＰＢＳ１３６およびフィールドレンズ１３５を通過した光のうち、青色光が、カラーフィルタ１３４で反射し、フィールドレンズ１２７を通過し、ミラー１２６で反射される。また、インテグレータ１３７、ＰＢＳ１３６およびフィールドレンズ１３５を通過した光のうち、緑色光が、カラーフィルタ１３４およびフィールドレンズ１３３を通過し、カラーフィルタ１３２で反射される。また、インテグレータ１３７、ＰＢＳ１３６およびフィールドレンズ１３５を通過した光のうち、赤色光が、カラーフィルタ１３４、フィールドレンズ１３３、カラーフィルタ１３２およびリレーレンズ１３１を通過し、ミラー１３０で反射し、リレーレンズ１２９を通過し、ミラー１２８で反射される。そのため、液晶パネル１２３は、青色光を変調する。また、液晶パネル１２４は、緑色光を変調する。また、液晶パネル１２５は、赤色光を変調する。

このような３ＬＣＤの配置では、照明光学系１１２の平面形状が、液晶パネル１２３と液晶パネル１２５とが対向する方向を長辺とする長方形となる。

送風機であるファン２０３～２０５が、液晶パネル１２３～１２５をそれぞれ冷却するために設けられている。ファン２０３～２０５は、液晶パネル１２３～１２５の投写レンズ１２１側と反対側に、液晶パネル１２３～１２５のうちの液晶パネル１２３と液晶パネル１２５とが対向する第１の方向に沿って並べて配置される。なお、照明光学系１１２を構成する構成要素が、それらのレイアウト（図２に示した照明光学系１１２の破線）を収納可能な１つの直方体またはそれに相応する形状である筐体に収納されている場合、ファン２０３～２０５は、その筐体の投写レンズ１２１が配置されている面とは対向する面側に配置される。その場合、ファン２０３～２０５は、その筐体内に配置されるものであっても良いし、その筐体外に配置されるものであって良い。

図３は、本形態におけるプロジェクタ１１１の外観の一例を示す図である。図３に示すように、３つのファン２０３～２０５が長辺に沿って照明光学系の投写レンズ１２１が配置されていない側に並べて配置されている。

図４は、図２に示したファン２０３の外観の一例を示す図である。図５は、図４に示したファン２０３をＡの方向から見たファン２０３の平面図である。なお、図２に示したファン２０４，２０５についても同じである。図４および図５に示すように、本形態におけるファン２０３は、ファン２０３の側面から吸気を行い、吸気方向と直交する方向に吹き出しを行うブロアーファンである。つまり、ファン２０３は、空気の吸気の方向と吹き出しの方向とが直交するブロアーファンであり、高静圧を特徴とする。なお、図５に示した例では、ファン２０３の両方の側面から吸気を行うものを例に挙げて示しているが、一方の側面からのみ吸気を行うものであっても良い。

なお、ファン２０３～２０５の回転は個々に制御され、互いに回転数が異なるものであっても良い。この回転数は、液晶パネル１２３～１２５における光変調の動作に基づいてあらかじめ設定されているものであっても良いし、液晶パネル１２３～１２５の温度を測定し、測定された温度に基づいて制御されるものであっても良いし、液晶パネル１２３～１２５の使用期間に基づいて制御されるものであっても良い。

図６は、図２に示したファン２０３～２０５から吹き出された冷却風を液晶パネル１２３～１２５へ導く冷却ダクトの構成の一例を示す平面図である。図６に示すように、ファン２０３～２０５から吹き出された冷却風は、冷却ダクト３０４に設けられたそれぞれの空間を通過し、液晶パネル１２３～１２５をそれぞれ冷却するためのＬＣＤ冷却用開口３０１～３０３へ導かれる。

なお、ファン２０３～２０５は、所定の吸気量が確保できる間隔で配置される。また、ファン２０３～２０５の互いの間に仕切り板が設けられていても良い。さらに、ファン２０３～２０５が両方の側面から吸気を行うものである場合、一方の側面からの吸気能力と他方の側面からの吸気能力との比率に基づいて、その仕切り板の位置を決めるものであっても良い。具体的には、例えば、ファン２０３～２０５の左側面からの吸気能力が右側面からの吸気能力よりも大きな場合、当該ファン２０３～２０５の左側面から左側の仕切り板までの距離を、当該ファン２０３～２０５の右側面から右側の仕切り板までの距離よりも長くするものであっても良い。

また、冷却ダクト３０４に対するファン２０３～２０５それぞれの吹き出し口の位置、つまり、ファン２０３～２０５それぞれの吹き出し口から冷却ダクト３０４の受け入れ口までの距離は互いに等しいものが好ましい。

また、図６に示すように、液晶パネル１２３～１２５が図２に示すように配置されているため、液晶パネル１２３～１２５をそれぞれ冷却するためのＬＣＤ冷却用開口３０１～３０３が図６に示すような、ファン２０３～２０５から互いに異なる距離に配置される。つまり、図６に示すように、ファン２０３～２０５のうち、中央に配置されたファン２０４の吹き出し口からＬＣＤ冷却用開口３０２（液晶パネル１２４）までの距離が、ファン２０３，２０５の吹き出し口からＬＣＤ冷却用開口３０１，３０３（液晶パネル１２３，１２５）それぞれまでの距離よりも短い。

図７は、図６に示したファン２０３、冷却ダクト３０４および照明光学系１１２を、プロジェクタ１１１の側面方向から見た側面図である。図７に示すように、冷却ダクト３０４は、照明光学系１１２の下部に配置される。ファン２０３から吹き出された冷却風が、冷却ダクト３０４を通ってＬＣＤ冷却用開口３０２から液晶パネル１２４を冷却する。

図８は、図２に示したファン２０３～２０５の配置を照明光学系１１２側から見た図である。図８に示すように、ファン２０３～２０５は、その吹き出し口の高さｈ１が互いに同じであるものが好ましい。また、ファン２０３～２０５は、それ自体の高さｈ２が互いに同じであっても良い。

図９～１１は、図６に示した冷却ダクト３０４の構造の一例を示す図である。図９は、上側筐体と下側筐体とを組み立てる前の冷却ダクト３０４の斜視図である。図１０は、上側筐体と下側筐体とを組み立てる前の冷却ダクト３０４の平面図である。図１１は、上側筐体と下側筐体とを組み立てた後の冷却ダクト３０４の斜視図である。図９に示した上側筐体と下側筐体とを破線に従って爪の部分を嵌合させて組み立てる。図９～１１に示すように、冷却ダクト３０４には、ファン２０３～２０５それぞれから吹き出された冷却風が通る空間が、別個に設けられている。

本発明においては、光学レイアウトが長方形となる照明光学系の長辺側に、液晶パネルを冷却するためのファンを並べて配置する。こうすることで、冷却ファンを短辺側に並べて配置するものよりも冷却ダクトの流路の幅を広く確保することができる。また、冷却ファンを短辺側に並べて配置するものよりも冷却ファンから液晶パネルまでの冷却ダクトの流路の長さが短くなる。これにより、液晶パネルの冷却効率を向上させることができる。

また、照明光学系の下部に冷却ダクトを配置し、液晶パネルの投写レンズ側と反対側に、３つのブロアーファンを２つの液晶パネルが対向する方向に沿って並べて配置する。これにより、吸気の向きと吹き出しの向きとが直交する特徴を持つブロアーファンを用いることで、そのブロアーファンの吸気ダクトの幅も広く確保することができる。さらに、両方の側面から吸気を行うブロアーファンを用いた場合、ファンとファンとの間に仕切り板を設けることで、さらなる冷却効率化を実現することができる。また、ブロアーファンの３つの吹き出し口が揃い、冷却ダクトが簡単な形状になる。また、この配置により照明光学系の天面の高さとブロアーファンの高さとを同じとし、プロジェクタ装置の高さを抑えることができる。

このように、冷却ダクトにおける冷却風の流路の幅を広く確保できること、流路の長さを短くできること、ファンの吹き出し口が揃うことにより、冷却効率が向上する冷却構成をとることができる。さらに、ファンの数量を３個以上に増やすことができる。冷却効率が向上すれば液晶パネルの寿命が伸びる。また、冷却ファンの回転数を下げることができ、耳障りな騒音値を下げることが可能になる。また、ブロアーファンの吹き出し口を揃えることで冷却ダクト自体の構造および冷却ファンを保持する構造が簡単になり生産効率を向上させることができる。また、部品点数が減ることで、使用部品全体のコストの削減を実現することができる。

Claims (7)

1. それぞれが冷却風を吹き出すための空気を外部から吸気する吸気口を具備する複数の送風機を有し、
   前記複数の送風機は、光を投写レンズへ出力する照明光学系に搭載された、光変調を行う３つの液晶パネルのそれぞれを冷却し、前記３つの液晶パネルの前記投写レンズ側と反対側に、前記３つの液晶パネルのうちの２つの液晶パネルが対向する第１の方向に沿って並べられ、前記吸気口の向きが前記第１の方向を向くように配置され、
   前記送風機の数は、３つ以上であり、
   前記複数の送風機それぞれは、前記吸気口が向いている方向と直交する方向を向いている吹き出し口を具備する電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器において、
   前記複数の送風機は、その吹き出し口の高さが互いに同じである電子機器。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子機器において、
   前記複数の送風機のうち、前記３つの液晶パネルのうちの互いに対向する２つの液晶パネル以外の液晶パネルを冷却する送風機の吹き出し口から該送風機が冷却する液晶パネルまでの距離が、他の送風機の吹き出し口からそれぞれが冷却する液晶パネルまでの距離よりも短い電子機器。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電子機器において、
   前記複数の送風機は、前記第１の方向と直交する方向における吹き出し口の位置が互いに同じである電子機器。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電子機器において、
   前記複数の送風機それぞれは、ブロアーファンである電子機器。
6. 請求項５に記載の電子機器において、
   前記複数の送風機は、所定の吸気量が確保できる間隔で配置される電子機器。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電子機器と、
   前記投写レンズと、
   光源とを有し、
   前記電子機器は、前記光源からの光を入射し、前記入射した光を光変調するプロジェクタ。

Images