JP4166217B2

JP4166217B2 - 照明装置及び投写型映像表示装置

Info

Publication number: JP4166217B2
Application number: JP2004373987A
Authority: JP
Inventors: 貴司池田; 秀行金山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP2006178350A

Description

この発明は、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。

図３に従来の投写型映像表示装置の構成例を示す。光源１の発光部２は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタ３によって平行光となって出射され、インテグレータレンズ４へと導かれる。

インテグレータレンズ４は一対のレンズ群４ａ，４ｂにて構成されており、個々のレンズ対が光源１から出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ４を経た光は、偏光変換装置５、集光レンズ６を経た後、ダイクロイックミラー８へと導かれる。

偏光変換装置５は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成される。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ４からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路変更されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射され、その前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＰ偏光に変換されて出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光は、そのまま出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＰ偏光に変換される。上記の例では、全ての光をＰ偏光に変換する構成に関して説明を行ったが、位相差板位置をＰ偏光出射位置に設けることで、全てＳ偏光に変換する構成にしてもよい。

ダイクロイックミラー８は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。ダイクロイックミラー８を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー９にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー９にて反射された赤色光はコンデンサレンズ１０を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ７Ｒを透過することによって光変調される。一方、ダイクロイックミラー８にて反射したシアンの波長帯域の光は、ダイクロイックミラー１１に導かれる。

ダイクロイックミラー１１は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。ダイクロイックミラー１１にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ１２を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ７Ｇに導かれ、これを透過することによって光変調される。また、ダイクロイックミラー１１を透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ１３、全反射ミラー１４、リレーレンズ１５、及び全反射ミラー１６、コンデンサレンズ１７を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ７Ｂに導かれ、これを透過することによって光変調される。

液晶表示パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを経ることで変調された変調光（各色映像光）は、ダイクロイックプリズム１８によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ１９によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。

また、従来の投写型映像表示装置として、赤色ＬＥＤからの赤色光、緑色ＬＥＤからの緑色光、及び青色色ＬＥＤからの青色光を、クロスダイクロイックプリズムを用いてそれぞれ同一の方向に導く構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００２−１８９２６３号公報

しかしながら、上記図３に示した構成では、白色光を３原色光に分離するための色分離光学系が必要になってしまう。また、上記特許文献記載の構成では単板式構成となっており、三板式構成で小型化を実現したものではない。更に、上記特許文献記載の構成では光源等の冷却を効率的に行うことは容易でない。

この発明は、上記の事情に鑑み、小型化及び光源冷却の効率化が図れる照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

この発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、三原色光を生成する照明装置において、第１の色光を出射する固体光源と、第２の色光を出射する固体光源と、第３の色光を出射する固体光源とを備え、これら三つの固体光源はそれらを結ぶ線が三角形を成すように同一平面上に配置されていることを特徴とする。

そして、これら構成の照明装置において、前記三つの固体光源に囲まれるようにファンが配置されていてもよい。

上記の構成であれば、三つの固体光源はそれらを結ぶ線が三角形を成すように同一平面上に配置されているので、照明装置の小型化が図れる。また、前記三つの固体光源の間のスペースを利用するので、コンパクトな構造が実現できる。

また、これら構成の照明装置において、前記三つの固体光源は単一の冷却板上に配置されているのがよい。このように前記単一の冷却板を用いるので、大型化を回避しつつ光源の冷却効率を高めることができる。更には、低コスト化も図りやすい。前記冷却板の下面にはフィンが形成されているのがよい。

前記フィンを有する冷却板を備える照明装置において、前記三つの固体光源に囲まれるようにファンが配置され、前記ファンにより吸引された空気が前記フィンに沿って送風されるように構成されていてもよい。

かかる構成であれば、冷却板から熱を効率的に奪い取ることができる。また、これらファンを備える構成において、このファンはシロッコファンであるのがよい。

上記構成の照明装置において、前記固体光源は固体発光素子アレイから成っていてもよい。また、前記ファンにより吸引された空気が前記固体光源に送風されるように構成されていてもよい。

また、この発明の投写型映像表示装置は、上述したいずれかの照明装置と、前記照明装置の各固体光源からの色光をそれぞれライトバルブに導く光学系と、前記ライトバルブを経て得られた各色映像光を合成する映像光合成手段と、を備え、前記映像光合成手段は直方体から成り、その四側面のうちの三つの側面に対面して前記ライトバルブが配置されていることを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、前記ファンを備えた構成の照明装置と、前記照明装置の各固体光源からの色光をそれぞれライトバルブに導く光学系と、前記ライトバルブを経て得られた各色映像光を合成する映像光合成手段と、を備え、前記映像光合成手段は直方体から成り、その四側面のうちの三つの側面に対面して前記ライトバルブが配置されており、前記ファンは前記映像光合成手段の側から空気を吸引するように設けられていることを特徴とする。

かかる構成であれば、ファンは前記映像光合成手段の側から空気を吸引するので、この吸引による気流が前記ライトバルブから熱を奪い取り、ライトバルブの冷却も図れることになる。

この発明によれば、三つの固体光源はそれらを結ぶ線が三角形を成すように同一平面上に配置されているので、照明装置及び投写型映像表示装置の小型化が図れる。また、冷却効率を高める構造を得やすいという利点が得られる。

以下、この発明の実施形態の照明装置及び投写型映像表示装置を図１及び図２に基づいて説明する。

図１はこの実施形態の照明装置の光学系を示した図である。この照明装置は光源として３つのＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを備える（以下、個々のＬＥＤアレイを特定しないで示すときには、符号”２１”を用いる）。ＬＥＤアレイ２１Ｒは赤色光を出射し、ＬＥＤアレイ２１Ｇは緑色光を出射し、ＬＥＤアレイ２１Ｂは青色光を出射する。

ＬＥＤアレイ２１は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が同一平面内に配置されたものであり、平板形状を有している。各ＬＥＤの出射光軸（主光線）は前記平面（ＬＥＤ配置平面）に対して直交するように設定されている。また、ＬＥＤアレイ２１は後述する液晶表示パネル２３のアスペクト比に一致又は略一致した縦横比を有した方形状に形成されていてもよい。

ＬＥＤアレイ２１ＲとＬＥＤアレイ２１ＧとＬＥＤアレイ２１Ｂとは同一平面上に配置されている。そしてＬＥＤアレイ２１ＲとＬＥＤアレイ２１ＧとＬＥＤアレイ２１Ｂとを結ぶ線は三角形を成す。

前記ＬＥＤアレイ２１ＲとＬＥＤアレイ２１ＧとＬＥＤアレイ２１Ｂは、一枚の冷却金属板３１の平坦面（上面）上に設置されている。冷却金属板３１の下面にはフィン３１ａが形成されている。また、ＬＥＤアレイ２１ＲとＬＥＤアレイ２１ＧとＬＥＤアレイ２１Ｂとの間には、シロッコファン３２用の装着貫通穴が形成されており、この装着貫通穴内にシロッコファン３２が組み込まれている。シロッコファン３２は上方から空気を吸引する。シロッコファン３２の送風口は冷却金属板３１の下面において側方を向いて存在している。そして、前記送風口は前記フィン３１ａの並びの方向と垂直になっており、送風口からの気流は前記フィン３１ａに沿って通過し、冷却金属板３１から熱を奪って装置外に排気される。

図２は図１の照明装置を用いた投写型映像表示装置を示した斜視図である。ミラー２２Ｒは、ＬＥＤアレイ２１Ｒの光出射側において、その出射光軸に対して４５°傾けて配置されており、且つ赤色用の透過型の液晶表示パネル２３Ｒの光入射側において、その入射光軸に対して４５°傾けて配置されている。すなわち、ＬＥＤアレイ２１Ｒから出射された赤色光は、ミラー２２Ｒに反射して液晶表示パネル２３Ｒに入射する。

ミラー２２Ｇは、ＬＥＤアレイ２１Ｇの光出射側において、その出射光軸に対して４５°傾けて配置されており、且つ緑色用の透過型の液晶表示パネル２３Ｇの光入射側において、その入射光軸に対して４５°傾けて配置されている。すなわち、ＬＥＤアレイ２１Ｇから出射された緑色光は、ミラー２２Ｇに反射して液晶表示パネル２３Ｇに入射する。

ミラー２２Ｂは、ＬＥＤアレイ２１Ｂの光出射側において、その出射光軸に対して４５°傾けて配置されており、且つ青色用の透過型の液晶表示パネル２３Ｂの光入射側において、その入射光軸に対して４５°傾けて配置されている。すなわち、ＬＥＤアレイ２１Ｂから出射された青色光は、ミラー２２Ｂに反射して液晶表示パネル２３Ｂに入射する。

各液晶表示パネル２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、入射側偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶表示パネル２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、直方体を成すダイクロイックプリズム２４の光入射面（四つの側面のうちの三つの側面）に対面して配置されている。また、このダイクロイックプリズム２４は、前記シロッコファン３２の上方に位置しており、シロッコファン３２の空気取り入れのための間隔（隙間）を空けて配置されている。液晶表示パネル２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを経ることで変調された変調光（各色映像光）は、ダイクロイックプリズム２４によって合成されてカラー映像光となり、ダイクロイックプリズム２４の光出射面（四つの側面のうちの前記三つの側面以外の面）から出射される。このカラー映像光は、投写レンズ２５によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。

以上説明したように、三つのＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂはそれらを結ぶ線が三角形を成すように同一平面上に配置されているので、照明装置の小型化及び投写型映像表示装置の小型化が図れる。そして、前記三つのＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは単一の冷却金属板３１の平坦面上に配置されているので、照明装置の大型化を回避しつつＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの冷却効率を高めることができる。

また、前記三つのＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂに囲まれるようにシロッコファン３２が冷却金属板３１上に配置されていており、前記三つのＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの間のスペースを有効に利用するので、コンパクトな冷却構造が実現できる。

また、前記シロッコファン３２により吸引された空気が前記フィン３１ａに沿って送風されるように構成したので、冷却金属板３１から熱を効率的に奪い取ることができる。更に、前記シロッコファン３２は前記ダイクロイックプリズム２４の側から空気を吸引するように設けられているので、この吸引による気流が前記液晶表示パネル２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂから熱を奪い取り、液晶表示パネル２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの冷却も図れることになる。なお、フィン３１ａは必ずしも水平に（直線的に）並ぶ必要はなく、例えば、ＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｂの方向に風が流れるように、円弧形状に形成されていてもよい。

なお、冷却金属板３１に替えて、液冷熱伝導板上にＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを配置すると共に、この液冷熱伝導板内に冷却用液体が通される構造としてもよい。更に、この場合、前記冷却用液体を図示しない放熱部（ラジエータ）に導き、この放熱部にて冷却された冷却用液体を前記熱伝導板に戻す（循環させる）構造としてもよい。前記放熱部にはフィンを設けておくのがよい。このような液冷方式を採用する場合には、前記シロッコファン３２は特に必要ではないが、液晶表示パネル２３の冷却のために残しておいてもよい。

また、上記構成では、シロッコファン３２による気流をフィン３１ａ側に通すこととしたが、これに限らず、例えば、シロッコファン３２に送風口に分岐ダクト（小送風口を三つ備える）を設け、この分岐ダクトの小送風口から送風される気流をＬＥＤアレイ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの各々に導くこととしてもよい。かかる構成の場合、冷却金属板３１は必ずしも必要ではない。

また、図２の構成において、液晶表示パネル２３を取り外し、例えば、ミラー２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの配置位置に反射型の映像表示パネルを配置した構成も採用できる。また、各ＬＥＤアレイ２１から映像表示パネルまでの光路上にインテグレータレンズ（図３参照）などの光インテグレータを設けることができ、更に、偏光変換装置（図３参照）も適宜設けることができる。

また、図１に示した配置構成に限らず、その上下関係を逆転させた配置構成を採用することも可能である。また、固体光源はＬＥＤアレイに限らず、他の固体発光素子を用いてもよいし、また、一個の固体発光素子にて各固体光源を構成してもよい。また、シロッコファン３２に替えて軸流ファンなどを設けることも可能である。

この発明の実施形態の照明装置を示した斜視図である。図１の照明装置を用いたこの発明の実施形態の投写型映像表示装置を示した斜視図である。従来の投写型映像表示装置を示した説明図である。

符号の説明

２１ＬＥＤアレイ
２２ミラー
２３液晶表示パネル
３１冷却金属板
３２シロッコファン

Claims

第１の色光を出射する第１の固体光源と、第２の色光を前記第１の固体光源の出射方向と同一方向に出射する第２の固体光源と、第３の色光を前記第１の固体光源の出射方向と同一方向に出射する第３の固体光源とを備え、これら三つの固体光源は、それらを結ぶ線が三角形を成すと共に前記第１の固体光源の出射方向に対して直交する冷却板の一方の面に配置され、三原色光を生成する照明装置において、
前記冷却板の他方の面に形成されたフィンと、
前記三つの固体光源に囲まれるように配置されたファンと、を備え、
前記ファンは前記冷却板の一方の面側から空気を吸引すると共に、前記他方の面側へ送風し、前記ファンから送風された空気は前記フィンに沿って通過することを特徴とする照明装置。
請求項１に記載の照明装置と、
前記照明装置の各固体光源からの色光をそれぞれライトバルブに導く光学系と、
前記ライトバルブを経て得られた各色映像光を合成する映像光合成手段と、
を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。