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JP4265636B2 - プロジェクションディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光源として用いられるランプを冷却するためのランプ冷却装置を備えたプロジェクションディスプレイ装置に関する。
従来、リアプロジェクションディスプレイ装置と称される映像表示装置が各種製品化されている。このリアプロジェクションディスプレイ装置は、装置の前面に透過型のスクリーンを配置し、そのスクリーンに、背面から映像を投射するものである。投射する映像としては、キセノンランプなどのランプを光源として使用して、その光源からの光を、液晶表示パネルに入射させ、その表示パネルを透過又は反射させることで、表示パネルに表示された映像に対応した像光を生成される。その生成された像光を、スクリーンの背面に入射させて、スクリーンに映像を表示させる。像光を生成させる液晶表示パネルは、原色信号ごとに個別のパネルを使用して、その各色ごとのパネルで生成された像光を合成する場合と、1枚のパネルで各色の像光を生成させる場合とがある。液晶表示パネルの代わりに、微小なミラーを個別に駆動して、光源からの光を像光とする場合もある。
かかるリアプロジェクションディスプレイ装置によると、光源や液晶表示パネルなどの像光生成手段を比較的小型に構成した上で、大型のスクリーンに映像を表示させることができ、大画面の映像表示装置が比較的容易に得られる。例えば、画面サイズとして50インチ或いはそれ以上のサイズとすることが、比較的容易である。
特許文献1には、この種のリアプロジェクションディスプレイ装置の一例についての記載がある。また、特許文献2には、リアプロジェクションディスプレイ装置で使用されるランプとその近傍の構成の一例についての記載がある。
特開平11−84533号公報 特開2003−157715号公報
ところで、リアプロジェクションディスプレイ装置の場合には、リアプロジェクションディスプレイ装置が備えるスクリーンのサイズの大型化や、表示される映像の高輝度化に対する要請があり、光源としてのランプからの出射光の高輝度化が求められている。ランプの発光輝度を高めるためには、ランプの駆動電源の高出力化が必要であり、例えば従来は100W程度でランプを駆動するのが一般的であったが、200Wの高電源でランプを駆動する場合がある。
このようにランプの駆動電源が高出力化すると、それだけランプの発熱量が増える問題があり、ランプの冷却機構で確実にランプを冷却することが重要になる。
一方、リアプロジェクションディスプレイ装置が備えるランプなどの光学系は、そのランプの出射光が、表示パネルを介してスクリーンの設置位置に正確に投射されるように、光軸を調整する必要がある。この光軸の調整は、一般には工場での製造工程で行うようにしてある。このような調整を行うために、リアプロジェクションディスプレイ装置内でのランプの設置位置は、ある程度可変できるようにしてある。
このようなランプの設置位置を可変できる機構とする点と、上述したランプを確実に冷却する機構を設ける点とを両立させるのは、技術的に難易度が高い問題があった。すなわち、ランプを効率よく冷却させるためには、冷却機構としてのラジエータをランプの近傍に設けて、そのラジエータとランプとをダクトで接続して、ランプで温められた空気をラジエータに送り込み、ラジエータで冷却し、その冷却された空気をランプに戻す構成として、閉じた流路を設ける必要である。ランプを冷却する空気を、閉じた流路で循環させる構成としたのは、ランプの近傍に埃や塵が入らないようにするためである。ランプの近傍の光路に埃や塵が入るようなことがあると、スクリーンに投影される映像に、塵などが映り込み、表示映像の画質が低下してしまうためである。
そして、投影角度や投射範囲の調整のためにランプの設置位置を可変できる機構を設けた場合、ランプを冷却する空気の流路についても、対応して可変できる機構を設ける必要があり、冷却用の構成が非常に複雑化してしまう問題があった。
本発明はかかる点に鑑み、投影角度や投射範囲の調整のためにランプの設置位置を可変できる機構を設けた上で、そのランプを確実かつ簡単に冷却することができるようにすることを目的とする。
かかる課題を解決するため本発明は、ランプに通じるランプ出口側ダクトと、ランプに通じるランプ入口側ダクトとを設ける。ランプ出口側ダクトの先端には、第1のジョイント部を設ける。ランプ入口側ダクトの先端には、第2のジョイント部を設ける。第1のジョイント部と第2のジョイント部は、それぞれ別のパイプを可動可能に接続し、そのパイプを介して、冷却機構部に接続する。そして、冷却機構部により冷却された気体がランプとの間で循環する構成とした。さらに、冷却機構部は、プロジェクションディスプレイ装置内で取り付け位置を固定させてあり、ランプは、スクリーンに投影する像光の投影角度又は投射範囲の調整により取り付け位置が可変する構成としてあり、投影角度又は投射範囲の調整でランプの取り付け位置を可変させた場合に、ジョイント部でパイプの接続状態が可動する構成とした。
このように構成したことで、投影角度や投射範囲の調整などのために、ランプの設置位置を調整した際には、各ジョイント部でパイプとの接続状態が可動して変化し、冷却用の気体の流路としての構成を維持した状態で、ランプなどの光学部品の設置位置を調整できるようになる。
本発明によれば、ランプなどの光学部品の設置位置を調整しても、冷却用の気体の流路が維持され、ランプの冷却性能を維持できる点と、投影角度や投射範囲の調整が行える機構とする点とを両立した、良好な構成とすることができる。
以下、本発明の一実施の形態の例を、添付図面を参照して説明する。
図1は、本例のリアプロジェクションディスプレイ装置の正面側から見た斜視図を示し、図2はリアプロジェクションディスプレイ装置の背面側から見た斜視図を示す。また、図3は、リアプロジェクションディスプレイ装置の内部構成を、背面から見た斜視図である。
本例においては、このリアプロジェクションディスプレイ装置の映像表示画面を例えば50インチとし、この奥行きを例えば30cmと薄く作製されている。
図1〜図3で1はリアプロジェクションディスプレイ装置を示し、リアプロジェクションディスプレイ装置1は、図1に示すように、スクリーン3を前面に備え、前面側からアウターフレーム4とカバーフレーム6、背面側からリアーカバー5が設けられる。ここで、アウターフレーム4とカバーフレーム6とリアーカバー5とがリアプロジェクションディスプレイ装置のキャビネット(外箱)を構成している。
スクリーン3は、表面が無光沢処理され裏面にレンチキュラーシートが張り付けられた前面側透明ガラスプレートと、背面の側にフレネルレンズシートが張り付けられた背面側透明ガラスプレートとが所定の間隙を保つように作製されたものである。
そして、図1に示すように、前面側のスクリーン3の周囲に矩形枠状のカバーフレーム6が配され、さらにその周囲に横長矩形枠状のアウターフレーム4が配設され、背面側にはリアーカバー5が全体を覆うように設けられる(図2参照)。
なお、図1で7はリアプロジェクションディスプレイ装置の脚部カバーである。
また、リアプロジェクションディスプレイ装置1の背面側に設けられるリアーカバー5には、図2に示すように、上部にミラー調整部蓋5aが設けられるとともに、図示しない電気回路ユニットを収納する箱状凹部のカバー5bと、ランプハウス58内に設けられる後述するラジエータ200を冷却する空冷ファンユニットに対応する位置に空冷ファンカバー5cが設けられる。
さらに、アウターフレーム4とリアーカバー5の左右との間に形成される縦長の領域には、図2に示すように、前面側に化粧パネルを一体に設けたスピーカーユニット8,8が設けられる。
図3は、リアーカバー5を外した状態を示したものである。図3に示した構成について説明すると、ボトムフレーム11の背面側に、ランプハウス58と空冷ファンユニット57とを含み、ランプの光を光の三原色であるR(赤),G(緑),B(青)に分解し図示しない3つの液晶パネルを介して3色の映像を生成したのち合成し、投影窓51から投射する光学ユニット50が設けられる。3つの液晶パネルとしては、本例においては反射型の液晶画像表示パネルを使用してある。なお、図3で55は光学ユニット50に内蔵される3つの液晶パネルの映像を制御するための投影制御回路基板である。
また、図3に示すように、背面側で左サイドフレーム12とボトムフレーム11との間に左フレームサポート16と、右サイドフレーム13とボトムフレーム11との間に右フレームサポート15とが設けられ、また、左右サイドフレーム12,13とボトムフレーム11との間に、光学ユニット50から漏れた光のスクリーン3への影響回避と補強を兼ねた遮光板18が設けられる。
そして、図3に示すように、左右サイドフレーム12,13の上端部に曲げ加工された板金によるミラーサポート17が設けられる。このミラーサポート17は、その上面から見た曲げ形状が、トップフレーム14によって台形形状の枠を形成するようになされる。そして、トップフレーム14とミラーサポート17との略中央に橋状にミラー固定板19が設けられる。
このような構成で、スクリーン3への像光の投影原理を図4を参照して説明する。
図4は、光学ユニット50内のミラー収納部61(図5)内と、そのミラー収納部61から出射した光がスクリーン3の背面に投射されるまでを示した図である。ランプからの光は、液晶パネルで反射した後に合成されて、図5に示したミラー収納部61内の平面ミラー52に入射される。図4では、平面ミラー52に入射されるまでの光路については省略してある。この平面ミラー52で光路を略90°曲げられて凸面ミラー53に入射する。そして、この凸面ミラー53で反射された映像を伴う光は、非球面ミラー54でさらに反射されて、図3に示した投影窓51を透過して、投影ミラー30の平面ミラー31で反射され前面側のスクリーン3に投影するようになされる。
このようにしてスクリーン3へ投射する像光を生成させる光学ユニット50は、ボトムフレーム11に対して、設置位置を調整できる構成としてある。
即ち、光学ユニット50は、斜視図である図5に示すように、投影窓51を備えたミラー収納部61と、このミラー収納部61に一体に設けられ図示しない投影レンズを収納する投影レンズ収納部62と、R,G,B三色の異なる映像信号を合成しカラー映像の光を投影レンズ収納部62に対して出射する液晶投影装置63と、光源からの光を色調整し白色光を液晶投影装置63に供給する取り込み部64と、この取り込み部64に光を供給するランプ90(図6参照)、及びミラー収納部61の下側に設けられるベースブロック60とから構成される。
ランプ90は、光学ユニット50の取り込み部64に対してアダプタ85を介して取付けられ、位置決めされる。そして、光学ユニット50の液晶投影装置63と取り込み部64とは、図示しない位置決めピンなどにより互いに規定の位置関係を保つように予め組み立てられたのち、ベースブロック60に位置決め固定され、ミラー収納部61と投影レンズ収納部62とは、一体に組み込まれた状態でベースブロック60に位置決め固定される。
そして、光学ユニット50はそのベースブロック60が、図5に示すように、フレーム構造体のボトムフレーム11上に設けられた回転基準である回転軸70に回転自在に係合するように装着される。また、光学ユニット50は、第1の弾性体である圧縮コイルばね66が設けられた組付けピン65が、ベースブロック60の周辺部の3箇所に装着され、ボトムフレーム11上で光学ユニット50が浮くことなく回転軸70の回りに微動できるようにしている。
すなわち、本例のリアプロジェクションディスプレイ装置では、映像の投影角度や投射範囲の調整は回転軸70に対して光学ユニット50のベースブロック60を回転微動することにより行うようにしている。図5では、光学ユニット50にランプ90が取り付けられていない状態を示してあるが、取り込み部64に、図6に示したアダプタ85を介してランプ90が取り付けられる。ランプ90が取り付けられた状態では、映像の投影角度や投射範囲の調整を行なうことで、ランプ90の、回転軸70を回転中心として一体的に回転する。
ここで、組付けピン65は、2つのワッシャ67,67の間に第1の弾性体である圧縮コイルばね66が設けられ、ベースブロック60の周辺部の3箇所に装着したとき、圧縮コイルばね66の付勢力による大きな押付け力が生じるようにされる。そして、押え機構は、これら組付けピン65と2つのワッシャ67,67と圧縮コイルばね66とで構成される。
次に、ランプ90とこのランプ90を空冷するためのランプ冷却用の構成を、図6以降を参照して説明する。
図6は、光学ユニット50の取り込み部64に取り付けられる、ランプ90のアダプタ80と、その近傍の構成を示したものである。このランプ90の部分は、図5に示した光学ユニット50と一体的に取り付けられて、映像の投影角度や投射範囲の調整時に一体に回転するものである。これに対して、ランプ90を冷却するラジエータ200は、ボトムフレーム11に固定されて、投影角度や投射範囲の調整時にも移動しない。図6では、ラジエータ200の一部は破線で示してある。
図6に示したアダプタ80は、図3に示したランプハウス58内に位置し、そのランプハウス58内にランプ90を押し込んで、アダプタ80にランプ90を接続させる。接続させることで、アダプタ80に用意されたコネクタ(図示せず)を介して、ランプ90の電極が、光学ユニット50側の電源供給路と接続される。
ここではランプ90の詳細は図示していないが、ランプ90としては、反射部材であるリフレクタ内に、光源としての発光素子(電極)が配置してあり、そのリフレクタ内に冷却用の空気を入力させる孔と、冷却用の空気を外部に出力させる孔が設けてある。冷却用の空気を外部に出力させる孔には、図6に示したダクト101が接続してあり、さらにダクト101は、筒状のダクト102が接続してある。ダクト101及び102は、樹脂成形で構成してある。
ダクト102の先端には、球状のジョイント部103が設けてある。なお、後述するジョイント部105,211,212についても、全て同じ形状である。球状のジョイント部103には、可動パイプ110の一端を可動可能に挿入させて、接続させてある。
可動パイプ110については、伸縮自在として構成してあると共に、両端部が球形をして、球状のジョイント部に圧入することで、ジョイント部に回動自在に接続される構成としてある。可動パイプ110の詳細な形状については後述する。
可動パイプ110の他端は、ラジエータ200側のジョイント部211に回動自在に接続される。ジョイント部211は、ダクト201を介して金属筒220の上端に接続させてある。冷却機構を構成するラジエータ200内の金属筒220は、アルミニュームなどの熱伝導率の高い金属材料で構成されて、内部に熱を吸収するフィンが多数配置してある。ラジエータ200の金属筒220の外側には、図3に示した冷却ファンユニット57が配置してあり、金属筒220の周囲の空気を外部に排出させるように機能する。金属筒220の下端には、送風装置230が接続してあり、金属筒220の下端から空気を吸引して、送風装置230に接続されたダクト202に空気を押し出すように機能する。
ダクト202の先端には、ジョイント部212が接続してある。ジョイント部212には、可動パイプ120の一端が回動自在に接続してある。可動パイプ120の他端は、光学ユニット50側のダクト104の先端のジョイント部105に回動自在に接続してある。ダクト104は、ランプ90の冷却用の空気を入力させる孔に接続してあり、その孔を介して、送風装置230側から供給された空気をランプ90内に入力させる。
このように構成したことで、送風装置230が作動している状態では、金属筒220で冷却されて送風装置230から押し出された空気が、ダクト202、可動パイプ120、ダクト104を介して、ランプ90のリフレクタ内に送られる。そして、ランプ90のリフレクタから出力された空気は、ダクト101,102、可動パイプ110、ダクト201を介して、ラジエータ200内の金属筒220に送られて、冷却される。このようにしてランプ90を冷却させるための空気(気体)の閉路が構成される。
図7は、可動パイプ110の構成例を示した図である。本例の場合、可動パイプ120についても共通の構成である。可動パイプ110及び120は、樹脂で成形させた部品である。可動パイプ110は、3つの部材111,112,113を組み合わせて構成させてある。図8は、この3つの部材111,112,113を分解して示したものである。図9は図7の状態を側面で示した図であり、図10は図9を断面で示した図である。これらの図に示すように、球形部材111と球形部材112とを、筒状部材113で接続させた構成としてある。球形部材111は、球状部111aの内部に空洞111bを形成させてあり、空洞111bの後端に筒状部材接続部111cを構成させてある。球形部材112についても、球状部112aの内部に空洞112bを形成させてあり、空洞112bの後端に筒状部材接続部112cを構成させてある。筒状部材113は、球形部材111の接続部111cに挿入される一端部113aと、球形部材112の接続部112cに挿入される他端部113bと、中央のフランジ部113cとを有し、内部に空洞113dを形成させてある。各部材111,112,113内の空洞111b,空洞112b,空洞113dが、冷却用の空気の流路となる。
図9及び図10に示すように、球形部材111内に、筒状部材113の一端部113aを挿入することで、接続(連結)される構成としてあり、その挿入量は、図9に矢印aで示すように自在に設定できる可動構成としてある。同様に、球形部材112内に、筒状部材113の他端部113bを挿入することで、接続される構成としてあり、その挿入量は、図9に矢印bで示すように自在に設定できる可動構成としてある。従って、可動パイプ110は伸縮自在な構成としてある。なお、本例の球形部材111,112の球状部111a,112aは、所定間隔で溝を平行に設けた形状として、樹脂材料の使用量を減らしてあるが、このような溝を設けない構成としてもよい。
このように構成される可動パイプ110をジョイント部103及び211に取り付けた状態をしめしたのが、図11である。図11に示すように、可動パイプ110の球形部材111の球状部111aを、ラジエータ側のジョイント部211の球形孔部211aに嵌めてある。また、可動パイプ110の球形部材112の球状部112aを、ランプ側のジョイント部103の球形孔部103aに嵌めてある。各ジョイント部では、図11に角度θ1,θ2として示すように、可動パイプ110となす角度を自在に調整可能に可動できる構成としてある。さらに、可動パイプ110そのものが、図11に矢印a,bとして示すように伸縮自在に構成させてある。もう1つの可動パイプ120とジョイント部212,105との連結状態についても、図11と同様の状態で可動できる状態である。
従って、リアプロジェクションディスプレイ装置内のボトムフレームに固定されたラジエータ側に接続されたダクト201と、スクリーンへの投影角度や投射範囲の調整のために可動できる構成としたランプ側に接続されたダクト103とを、可動パイプで連結させた構成としてあるが、調整でランプ側の位置が移動しても、角度θ1,θ2として示す動きと、矢印a,bとして示す動きで、ダクトとの連結状態が維持され、冷却用空気を流す閉回路構成が維持される。
以上説明したように本例によれば、リアプロジェクションディスプレイ装置内の光学ブロックを、スクリーンへの投射角度や投射範囲の調整のために回動できる構成としたが、その回動による調整を行っても、光学ブロックに取り付けられたランプを冷却する冷却用の空気の流路としてのダクトなどを、位置が固定されラジエータ側に常時接続させることができ、良好にランプの冷却を行うことができる。
なお、ここまでの実施の形態で示した各部材の形状は一例を示したものであり、同様の機能を有する部材であれば、形状などを変更してもよい。例えば、図7、図8に示した可動パイプは、3つの部材を連結して可動できる構成としたが、2つの部材を連結して可動できる構成としてもよい。
また、リアプロジェクションディスプレイ装置の全体構成についても、上述例では、図4などに示したように上部に投影ミラーを配置した構成のものとしたが、後方(リアカバー側)に投影ミラーを有するリアプロジェクションディスプレイ装置に適用してもよい。冷却する機構についても、図6に示したラジエータ200以外の冷却構成としてもよい。
本発明の一実施の形態の例によるリアプロジェクションディスプレイ装置を前面側から見た外観斜視図である。 図1例のリアプロジェクションディスプレイ装置を背面側から見た外観斜視図である。 図1例のリアプロジェクションディスプレイ装置の内部を背面側から見た斜視図である。 本発明の一実施の形態の例によるリアプロジェクションディスプレイ装置の投影された映像の光路の例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態の例によるリアプロジェクションディスプレイ装置の光学ユニットのフレームへの装着状態の例を説明する斜視図である。 図5例の光学ユニットに取り付けられるランプ部の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態の例による可動パイプの例を示す斜視図である。 図7例の可動パイプを分解して示す分解斜視図である。 図7例の可動パイプを側面から示す平面図である。 図9の断面図である。本発明の一実施の形態の例によるリアプロジェクションディスプレイ装置のランプ冷却装置の構成を説明する模式図である。 可動パイプとジョイント部との接続状態例を示す説明図である。
符号の説明
50…光学ユニット、90…ランプ、101,102…ダクト、103…ジョイント部、104…ダクト、105…ジョイント部、110,120…可動パイプ、200…ラジエータ、201,202…ダクト、211,212…ジョイント部、220…金属筒、230…送風装置

Claims (2)

  1. スクリーンに投射される像光を形成させるための光源を備えたプロジェクションディスプレイ装置において、
    前記光源としてのランプと、
    前記ランプに通じるランプ出口側ダクトと、
    前記ランプに通じるランプ入口側ダクトと、
    前記ランプ出口側ダクトの先端に設けた球形孔部を有する第1のジョイント部と、
    前記ランプ入口側ダクトの先端に設けた第2のジョイント部と、
    前記第1のジョイント部の球形孔部に対して、一端に設けられた球状部が嵌合して可動可能に接続される第1のパイプと、
    前記第1のパイプの他端に設けられた球状部が嵌合して可動可能に接続される球形孔部を有する第3のジョイント部と、
    前記第3のジョイント部に接続されたて気体の冷却を行う冷却機構部と、
    前記冷却機構部により冷却された気体を出力する出力部に接続された第4のジョイント部と、
    前記第4のジョイント部に設けられた球形孔部に対して、一端に設けられた球状部が嵌合して可動可能に接続され、他端が前記第2のジョイント部に可動可能に接続される第2のパイプとを備え、
    前記冷却機構部は、プロジェクションディスプレイ装置内で取り付け位置を固定させてあり、
    前記ランプは、スクリーンに投影する像光の投影角度又は投射範囲の調整により取り付け位置が可変する構成としてあり、
    前記投影角度又は投射範囲の調整で前記ランプの取り付け位置を可変させた場合に、前記第1、第2、第3及び第4のジョイント部で、第1又は第2のパイプの接続状態が可動する構成としてあり、
    前記冷却機構部により冷却された気体が前記ランプとの間で循環す
    プロジェクションディスプレイ装置。
  2. 請求項記載のプロジェクションディスプレイ装置において、
    前記第1及び第2のパイプは、伸縮自在なパイプとして構成し
    プロジェクションディスプレイ装置。
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