【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの白色光を、カラーホイールによって複数の色成分光に時分割で分離した後、ライトバルブに入射させ、前記各色成分光に対応した映像信号に変調し、拡大投射して画像を表示する、投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、１枚のライトバルブを使用した単板式投射型表示装置において、所定の色成分光のみを透過する複数のフィルターを一枚の円盤状に形成したカラーフィルターを、モーターによって回転させ、光源からの白色光を透過させることで、前記白色光を時分割で色分解し、ライトバルブに照射する、カラーホイールを用いた照明光学系が使用されている。
【０００３】
図６は、従来の、カラーホイールを用いた照明光学系を採用した単板型投射型表示装置Ｄ４の概略を示す概略図である。
【０００４】
投射型表示装置Ｄ４は、光源となるランプ管１ａおよび、反射面が光軸を回転対称とする楕円面形状を持つ楕円反射鏡１ｂによって構成される投射ランプ１、照射された光を変調するライトバルブ１０と、所定の色成分光のみを透過する複数のフィルターを一枚の円盤状に形成したカラーフィルター２ａをモーター２ｂによって回転させ、前記投射ランプ１からの白色光を透過させることで前記白色光を時分割で色分解するカラーホイール２と、前記投射ランプ１からの投射光を前記ライトバルブ１０の表示領域に均一かつ無駄なく照射するために照明領域を変化させる光学素子として、柱状形状を持つロッドインテグレーターレンズ（以降ロッドレンズと称する）３、前記ロッドレンズ３を保持固定するロッドレンズホルダー４、リレーレンズ５、フィールドレンズ６、ライトバルブ１０によって変調された変調光をスクリーン（不図示）に拡大投射する投射レンズ１１、前記投射ランプ１は高温となるため、該投射ランプ１の性能を維持し、かつ装置筐体内の他の部品に熱の影響を及ぼさないよう冷却を行う、冷却ファン１０１、装置筐体５０によって構成されている。
【０００５】
図４は、Ｄ５を構成する、投射ランプ１の概略を示す概略図である。Ｆ１は、投射ランプ１を構成する楕円反射鏡１ｂの反射面形状である楕円面Ｒ１の第１焦点、Ｆ２は同じく第２焦点を示している。
【０００６】
Ｄ５において、ランプ管１ａの光源位置は、前記楕円反射鏡１ｂの楕円面Ｒ１における、第１焦点Ｆ１に配置されており、投射ランプ１からの出射光は、楕円反射鏡１ｂによって楕円面形状Ｒ１の第２焦点Ｆ２に集光する。さらにロッドレンズ３の入射端面３ａは、前記楕円反射鏡１ｂの第２焦点Ｆ２近傍に配置され、ロッドレンズホルダ４によって所定の位置に保持固定されている。
【０００７】
前記投射ランプ１と前記ロッドレンズ３の光路上には、カラーホイール２が、投射ランプ１からの投射光Ｌ１がカラーフィルター２ａを透過するように配置されている。
【０００８】
図５はカラーホイール２の概略図である。
【０００９】
カラーフィルター２ａは、Ｒ色のみを透過する２Ｒ、Ｇ色のみを透過する２Ｇ、Ｂ色のみを透過する２Ｂの各フィルターを一枚の円盤状形状にしたものであり、モーター２ｂによって回転する。
【００１０】
前記カラーフィルター２ａはモータ２ｂによって回転しているため、このカラーホイール２を透過した、白色の前記投射光Ｌ１は時分割で、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の各色成分光に分離される。
【００１１】
時分割で分離された各色成分光は、投射ランプ１より出射された円形の投射光Ｌ１をロッドレンズ３およびリレーレンズ５、フィールドレンズ６によって、ライトバルブ１０の矩形である表示領域を均一かつ無駄なく照射するように、その照明領域を変化させられた後、ライトバルブ１０に入射する。
【００１２】
ライトバルブ１０に入射した各色成分光は、各色に対応した映像信号に変調され、投射レンズ１１によってスクリーン（不図示）に拡大投射される。
【００１３】
そしてそのような例として特許文献１がある。
【００１４】
【特許文献１】
特開平８−１４０１０６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
投射型表示装置Ｄ４において、ロッドレンズ３の入射端面３ａは、楕円反射鏡１ｂを持つ投射ランプ１からの投射光Ｌ１１が集光する前記楕円反射鏡１ｂの第２焦点Ｆ２近傍に配置されている。
【００１６】
前記ロッドレンズ３に入射した投射光Ｌ１は前記ロッドレンズ３内で、複数回全反射を繰り返し、ライトバルブの表示領域に合わせた長方形の照明領域を持つ照明光として出射される。
【００１７】
ここで、投射ランプ１は冷却ファン１０１からの冷却風Ｃ１０１によって冷却されているが、ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４は、前記投射ランプ１に近い位置に配置されているため、前記投射ランプ１を冷却して、温度が上昇した冷却風Ｃ１０１の一部は前記ロッドレンズ３方向へも流れ（Ｃ２００）、その影響で、前記ロッドレンズ３周辺の温度が上昇し、前記ロッドレンズ３の光学性能が劣化したり、ロッドレンズ３を保持するロッドレンズホルダー４が熱により変形することで、その取付精度が悪化し、前記ロッドレンズ３の性能を発揮できない場合があった。
【００１８】
ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４の温度上昇を防ぐために、ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を冷却するためのロッドレンズ用冷却ファンを追加する、またはロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を構成する部材を温度上昇に耐えうる材質にする等の対策があるが、冷却ファンを追加する場合は、筐体の大型化および重量増加、冷却ファンの個数が増えることによるコスト増や騒音増加等の問題があり、温度上昇にったえうる材質の使用においては、製造上の制約やコスト増等の問題があった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、白色光を発光する光源と、入射した光を変調するライトバルブと、光学素子と、前記光学素子の入射面近傍に前記光源からの出射光を集光する集光手段と、前記光源と前記光学素子間の投射光路上に配置され、複数色のカラーフィルターを円盤状に形成して、モーターによって回転させ、前記光源からの白色光を透過させることで前記光源からの光を時分割色分解するカラーホイールと、時分割色分解された複数の色成分を前記ライトバルブに入射させる照明光学系と、ライトバルブによって変調された光をスクリーンにスクリーンに拡大投射する投射手段及び、前記光源を冷却するための冷却ファンを備えた投射型表示装置において、装置筐体内に、前記カラーホイールを導風板として利用し、前記冷却ファンによって発生した冷却風を、前記光源を冷却するための冷却風と、前記光学素子を冷却するための冷却風に分離する流路を形成することで、前記冷却ファンを使用して前記光源と前記光学素子の冷却を同時に行うと共に、前記光源を冷却した後、温度が上昇した前記光源を冷却するための冷却風を、前記光学素子を含む空間内に流入させないことで、該光学素子の温度上昇を少なくする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、図１および図４、図５を参照して、本発明の第一の実施例について説明する。
【００２１】
投射型表示装置Ｄ１は、光源となるランプ管１ａおよび、反射面が光軸を回転対称とする楕円面形状を持つ楕円反射鏡１ｂによって構成される投射ランプ１、照射された光を変調するライトバルブ１０と、所定の色成分光のみを透過する複数のフィルターを一枚の円盤状に形成したカラーフィルター２ａをモーター２ｂによって回転させ、前記投射ランプ１からの白色光を透過させることで、前記白色光を時分割で色分解する、カラーホイール２と、前記投射ランプ１からの投射光を、前記ライトバルブ１０の表示領域に、均一かつ無駄なく照射するために照明領域を変化させる光学素子として、本実施例においては、柱状形状を持つロッドインテグレーターレンズ（以降ロッドレンズと称する）３、前記ロッドレンズ３を保持固定するロッドレンズホルダー４、前記投射ランプ１は高温となるため、該投射ランプ１の性能を維持し、かつ装置筐体内の他の部品に熱の影響を及ぼさない為の冷却ファン１０１、リレーレンズ５、フィールドレンズ６、ライトバルブ１０によって変調された変調光をスクリーン（不図示）に拡大投射する投射レンズ１１、装置筐体２０によって構成されている。
【００２２】
図４は、Ｄ１を構成する、投射ランプ１の概略を示す概略図である。Ｆ１は投射ランプ１を構成する楕円反射鏡１ｂの反射面形状である楕円面Ｒ１の第１焦点、Ｆ２は同じく第２焦点を示している。
【００２３】
Ｄ１において、ランプ管１ａの光源位置は、前記楕円反射鏡１ｂの楕円面Ｒ１における、第１焦点Ｆ１に配置されており、投射ランプ１からの投射光Ｌ１は、楕円反射鏡１ｂによって楕円面形状Ｒ１の第２焦点Ｆ２に集光する。さらにロッドレンズ３の入射端面３ａは、前記楕円反射鏡１ｂの第２焦点Ｆ２近傍に配置され、ロッドレンズホルダー４によって所定の位置に保持固定されている。
【００２４】
前記投射ランプ１と前記ロッドレンズ３の光路上には、カラーホイール２が、投射ランプ１からの投射光Ｌ１がカラーフィルター２ａを透過するように配置されている。
【００２５】
図５はカラーホイール２の概略図である。
【００２６】
カラーフィルター２ａは、複数のフィルターによって構成され、本実施例においては、Ｒ色のみを透過する２Ｒ、Ｇ色のみを透過する２Ｇ、Ｂ色のみを透過する２Ｂを一枚の円盤状とした形状となっており、モーター２ｂによって回転する。
【００２７】
前記カラーフィルター２ａはモーター２ｂによって回転しているため、このカラーホイール２を透過した白色の前記投射光は、時分割でＲ色、Ｇ色、Ｂ色の色成分光に分離される。
【００２８】
時分割で分離された前記各色成分光は、ロッドレンズ３およびリレーレンズ５、フィールドレンズ６によって、円形の照明領域を持つ前記投射ランプ１からの投射光Ｌ１を、ライトバルブ１０の矩形である表示領域を均一かつ無駄なく照射するように、その照明領域を変化させられた後、ライトバルブ１０に入射する。
【００２９】
ライトバルブ１０に入射した各色成分光は、各色に対応した映像信号に変調され、投射レンズ１１によってスクリーン（不図示）に拡大投射される。
【００３０】
本実施例において、装置筐体２０には、開口部２０１が形成され、さらに冷却用ファン１０１が、前記開口部２０１に隣接して固定されている。
【００３１】
装置筐体２０内には、導風形状２０ａが形成されている。
【００３２】
前記導風形状２０ａは、投射ランプ１とロッドレンズ３との光路上に配置されているカラーホイール２を構成するカラーフィルター２ａを導風板として利用し、冷却用ファン１０１が発生した冷却風を、投射ランプ１を冷却するための冷却風Ｃ１０１と、光学素子３を冷却するための冷却風Ｃ１０２に分離し、それぞれが前記カラーフィルター２ａ表面に沿って流れるように形成されている。
【００３３】
冷却ファン１０１によって発生した冷却風Ｃ１０１は、導風形状２０ａおよびカラーフィルター２ａの光入射面側表面に沿って、前記投射ランプ１方向へと流され、投射ランプ１を冷却する。
【００３４】
投射ランプ１の冷却によって温度が上昇した冷却風Ｃ１０３は、装置筐体２０に形成された開口部２０２より装置筐体外へ排出される。
【００３５】
また、冷却ファン１０１は、同時に、導風形状２０ａおよびカラーフィルター２ａの光出射側表面に沿って、冷却風Ｃ１０２を前記ロッドレンズ３および前記ロッドレンズホルダー４方向へと流し、該ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を冷却する。
【００３６】
ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４の冷却によって温度が上昇した冷却風は、装置筐体２０に形成された開口部２０３より装置筐体外へ排出される。
【００３７】
本実施例において、導風形状２０ａとカラーホイール２を構成するカラーフィルター２ａを導風板として共に利用することで、冷却用ファン１０１の冷却風を、前記投射ランプ１を冷却するための冷却風Ｃ１０１と、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を冷却するための冷却風Ｃ１０２に分離し、投射ランプ１と、ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を、単一の冷却ファン１０１で同時に冷却可能にする。
【００３８】
前記冷却風Ｃ１０１と前記冷却風Ｃ１０２の流路が分離され、投射ランプ１を冷却した後、温度が上昇した冷却風Ｃ１０３は、開口部２０２から装置筐体の外部に排出される為、温度が上昇した前記冷却風Ｃ１０３が前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を含む空間内に流れることを少なくできるので、ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４に及ぼす熱の影響を最小限にすることができる。
【００３９】
また、投射ランプ１とロッドレンズ３の間に配置され、面積が大きいカラーホイール２を導風板として利用しているため、装置筐体２０内に形成する導風形状２０ａは小さくすることができるため、前記導風形状２０ａの追加による、装置筐体２０の重量増加を最小限にすることも可能となる。
【００４０】
本実施例において、冷却ファン１０１は、装置筐体２０に形成された開口部２０１より吸気し、冷却風Ｃ１０１およびＣ１０２を発生させ、開口部２０２および２０３より、温度が上昇した冷却風を装置筐体外へと排気しているが、冷却ファンの送風方向を逆にして、開口部２０２および２０３より吸気し、前記冷却風の風向きを逆にして開口部２０１から排気する風向きとしても、同様の効果が得られる。
【００４１】
前記導風形状２０ａは、装置筐体２０と一体に成型しても良いが、別体としても良い。この場合、別体とした前記導風形状２０ａに熱伝導率の低い材質を使用すると、導風形状２０ａ自身の温度上昇が抑えられ、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４の温度上昇抑圧に、さらに効果がある。
【００４２】
本実施例においては、ライトバルブ１０の表示領域に均一かつ無駄なく照射するために照明領域を変化させる光学素子として、柱状形状を持つロッドインテグレーターレンズを使用した例を示しているが、同等の機能を持つ光学素子として、フライアイレンズ等を用いても良い。
【００４３】
また、ロッドレンズには、柱状ガラス素材の内面反射を利用したグラスロッドタイプと、複数のミラーを中空状に構成し、中空内で反射させるミラーロッドタイプがあるが、どちらを使用しても良い。
【００４４】
本発明は、前面投射型表示装置に限定されるものでははく、背面投射型表示装置に使用してもよい。
【００４５】
（実施例２）
図２は、本発明の第２の実施例を示す、投射型表示装置Ｄ２である。
【００４６】
なお、本実施例の構成は、第一の実施例とほぼ同等であり、共通の構成要素については、第一の実施例と同符号を付与し、説明を省略する。
【００４７】
本実施例において、装置筐体３０には、開口部３０１が形成され、さらに冷却用ファン１０１が、前記吸気口３０１に隣接して固定されている。
【００４８】
さらに、装置筐体３０には、第一の実施例における、カラーホイール２と共に冷却ファン１０１からの冷却風を、投射ランプ１を冷却するための冷却風Ｃ１０１と、ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を冷却するための冷却風Ｃ１０２に分離する、導風形状３０ａに加え、投射ランプを冷却後、温度が上昇した冷却風Ｃ１０３を開口部３０２へと導風する導風形状３０ｂが形成されている。
【００４９】
導風形状３０ｂを追加し、装置筐体３０内に、前記吸気口３０１から、投射ランプ１を含み、前記開口部３０２へとつながる流路を形成することで、前記第一の実施例の効果に加え、投射ランプ１を冷却する冷却風Ｃ１０１およびＣ１０３の、装置筐体内での損失が減少し、前記冷却ファン１０１による、前記投射ランプ１の冷却効率を高める事が可能となる。
【００５０】
その結果、投射ランプ１の冷却効果を保ったまま、冷却ファンの小型化や、冷却ファンの回転数を下げることによる騒音減少等が可能となる。
【００５１】
また、投射ランプ１を冷却する冷却風Ｃ１０１およびＣ１０３の流路が形成されているため、投射ランプ１を冷却した後、温度が上昇した前記冷却風Ｃ１０３を効率的に排出することが可能となり、前記Ｃ１０３が、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を含めた装置筐体３０内の他の部品に及ぼす影響を、さらに小さくすることが可能となる。
【００５２】
（実施例３）
図３は、本発明の第３の実施例を示す、投射型表示装置Ｄ３である。
【００５３】
なお、本実施例の構成は、第一、第二の実施例とほぼ同等であり、共通の構成要素については、第一、第二の実施例と同符号を付与し、説明を省略する。
【００５４】
本実施例において、装置筐体４０には、開口部４０１が形成され、さらに冷却用ファン１０１が、前記開口部４０１に隣接して固定されている。
【００５５】
本実施例において、カラーホイール２には、カラーフィルター２ａの出射面側およびモーター２ｂを覆い、カラーフィルター２ａが高速で回転する際の整流板とする、カラーホイールカバー２ｃが追加されている。
【００５６】
装置筐体４０内には、導風形状４０ａが形成されており、カラーホイール２を構成するカラーフィルター２ａの入射面側を導風板として利用し、かつ前記カラーホイールカバー２ｃを前記導風形状４０ａの一部として利用することで、冷却用ファン１０１が発生した冷却風を、投射ランプ１を冷却するための冷却風Ｃ１０１と、光学素子３を冷却するための冷却風Ｃ１０２に分離する。
【００５７】
前記カラーホイールカバー２ｃをカラーホイール２に追加し、前記導風形状４０ａと共に、導風板として利用することで、前記第一、第二の実施例の効果に加え、カラーフィルター２ａが高速で回転する際の整流板となっているので、前記冷却風Ｃ１０１および冷却風Ｃ１０２の流れが、カラーフィルター２ａの高速回転によって乱れることを防止し、冷却ファン１０１の冷却効率をさらに向上させることが可能となる。
【００５８】
前記導風形状４０ａは、装置筐体４０から別体としても良い。
【００５９】
また、前記、別体とした導風形状４０ａは、前記カラーホイールカバー２ｃと一体にしても良く、その場合は、装置筐体４０の構造が簡略化できる。
【００６０】
また、前記カラーホイールカバー２ｃに熱伝導率の低い材質を使用すると、カラーホイールカバー２ｃ自身の温度上昇が抑えられ、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４の温度上昇抑圧に、さらに効果がある。
【００６１】
【発明の効果】
以上、説明したように、第一の発明によれば、導風形状２０ａとカラーホイール２を構成するカラーフィルター２ａを導風板として共に利用することで、冷却用ファン１０１の冷却風を、前記投射ランプ１を冷却するための冷却風Ｃ１０１と、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を冷却するための冷却風Ｃ１０２に分離し、投射ランプ１と、ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を、単一の冷却ファン１０１で同時に冷却可能にする。
【００６２】
前記冷却風Ｃ１０１と前記冷却風Ｃ１０２の流路が分離され、投射ランプ１を冷却した後、温度が上昇した冷却風Ｃ１０３は、開口部２０２から装置筐体の外部に排出される為、温度が上昇した前記冷却風Ｃ１０３が前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４に及ぼす熱の影響を最小限にできる。
【００６３】
また、投射ランプ１とロッドレンズ３の間に配置され、面積が大きいカラーホイール２を導風板として利用しているため、装置筐体２０内に形成する導風形状２０ａは小さくすることができるため、前記導風形状２０ａの追加による、装置筐体２０の重量増加を最小限にすることも可能となる。
【００６４】
さらに、第二の発明によれば、上記第一の発明における効果に加えて、導風形状３０ｂを追加し、装置筐体３０内に、前記開口部３０１から、投射ランプ１を含み、前記開口部３０２へとつながる流路を形成することで、前記第一の実施例の効果に加え、投射ランプ１を冷却する冷却風Ｃ１０１およびＣ１０３の、装置筐体内での損失が減少し、前記冷却ファン１０１による、前記投射ランプ１の冷却効率を高める事が可能となる。
【００６５】
その結果、投射ランプ１の冷却効果を保ったまま、冷却ファンの小型化や、冷却ファンの回転数を下げることによる騒音減少等が可能となる。
【００６６】
また、投射ランプ１を冷却する冷却風Ｃ１０１およびＣ１０３の流路が形成されているため、投射ランプ１を冷却した後、温度が上昇した前記冷却風Ｃ１０３を効率的に排出することが可能となり、前記Ｃ１０３が、前記ロッドレンズ３およびロッドレンズホルダー４を含めた装置筐体３０内の他の部品に及ぼす影響を、さらに小さくすることが可能となる。
【００６７】
さらに、第三の発明によれば、上記第一、第二の発明における効果に加えて、前記カラーホイールカバー２ｃをカラーホイール２に追加し、前記導風形状４０ａと共に、導風板として利用することで、前記第一、第二の実施例の効果に加え、カラーフィルター２ａが高速で回転する際の整流板となっているので、前記冷却風Ｃ１０１および冷却風Ｃ１０２の流れが、カラーフィルター２ａの高速回転によって乱れることを防止し、冷却ファン１０１の冷却効率をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例に係る、投射型表示装置Ｄ１の概略図。
【図２】本発明の第二の実施例に係る、投射型表示装置Ｄ２の概略図。
【図３】本発明の第三の実施例に係る、投射型表示装置Ｄ３の概略図。
【図４】本発明および従来例における、投射ランプの概念を示す概略図。
【図５】本発明および従来例における、カラーフィルター概念を示す概略図。
【図６】従来の投射型表示装置Ｄ４を示す概略図。
【符号の説明】
１ 投射ランプ
１ａ ランプ管
１ｂ 楕円反射鏡
２ カラーホイール
２ａ カラーフィルター
２Ｒ Ｒ色透過フィルター
２Ｇ Ｇ色透過フィルター
２Ｂ Ｂ色透過フィルター
２ｂ モーター
２ｃ カラーホイールカバー
３ ロッドインテグレータレンズ（ロッドレンズ）
４ ロッドレンズホルダー
５ リレーレンズ
６ フィールドレンズ
１０ ライトバルブ
１１ 投射レンズ
２０ 投射型表示装置Ｄ１の装置筐体
２０ａ 導風形状
３０ 投射型表示装置Ｄ２の装置筐体
３０ａ 導風形状
３０ｂ 導風形状
４０ 投射型表示装置Ｄ３の装置筐体
４０ａ 導風形状
４０ｂ 導風形状
５０ 投射型表示装置Ｄ４の装置筐体
２０１ 開口部
２０２ 開口部
２０３ 開口部
３０１ 開口部
３０２ 開口部
３０３ 開口部
４０１ 開口部
４０２ 開口部
４０３ 開口部
Ａ１ 投射光の光軸
Ｃ１０１ 冷却風
Ｃ１０２ 冷却風
Ｃ１０３ 冷却風
Ｆ１ Ｒ１の楕円形状における第一焦点
Ｆ２ Ｒ１の楕円形状における第二焦点
Ｌ１ 投射光
Ｒ１ 楕円反射鏡の反射面である、楕円形状[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, white light from a light source is separated into a plurality of color component lights by a color wheel in a time-sharing manner, and then incident on a light valve, modulated into a video signal corresponding to each color component light, and enlarged and projected. The present invention relates to a projection display device that displays an image.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a single-plate projection display device using a single light valve, a color filter in which a plurality of filters that transmit only a predetermined color component light are formed into a single disk shape is rotated by a motor, and a light source An illumination optical system using a color wheel is used that transmits white light from the light source and separates the white light in a time-division manner and irradiates the light valve.
[0003]
FIG. 6 is a schematic diagram showing an outline of a conventional single-plate projection display device D4 employing an illumination optical system using a color wheel.
[0004]
The projection display device D4 includes a lamp tube 1a serving as a light source, a projection lamp 1 having an elliptical reflecting mirror 1b whose reflecting surface has a rotationally symmetric optical axis, and a light that modulates irradiated light. A color filter 2a in which a bulb 10 and a plurality of filters that transmit only predetermined color component light are formed in a single disk shape are rotated by a motor 2b, and white light from the projection lamp 1 is transmitted, thereby allowing the white light to pass through. A color wheel 2 that separates light in a time-division manner, and a columnar shape as an optical element that changes the illumination area in order to irradiate the display light of the light bulb 10 uniformly and without waste with the projection light from the projection lamp 1. A rod integrator lens (hereinafter referred to as a rod lens) 3; a rod lens holder 4 for holding and fixing the rod lens 3; 5, the field lens 6, the projection lens 11 that enlarges and projects the modulated light modulated by the light valve 10 onto a screen (not shown), and the projection lamp 1 has a high temperature. Therefore, the performance of the projection lamp 1 is maintained. In addition, the cooling fan 101 and the device housing 50 are configured to perform cooling so as not to affect the other components in the device housing.
[0005]
FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of the projection lamp 1 constituting D5. F1 indicates the first focal point of the elliptical surface R1 that is the shape of the reflective surface of the elliptical reflecting mirror 1b constituting the projection lamp 1, and F2 indicates the second focal point.
[0006]
In D5, the light source position of the lamp tube 1a is arranged at the first focal point F1 on the elliptical surface R1 of the elliptical reflecting mirror 1b, and the emitted light from the projection lamp 1 is elliptical shaped R1 by the elliptical reflecting mirror 1b. To the second focal point F2. Further, the incident end surface 3a of the rod lens 3 is disposed in the vicinity of the second focal point F2 of the elliptical reflecting mirror 1b, and is held and fixed at a predetermined position by the rod lens holder 4.
[0007]
On the optical path of the projection lamp 1 and the rod lens 3, the color wheel 2 is arranged so that the projection light L1 from the projection lamp 1 passes through the color filter 2a.
[0008]
FIG. 5 is a schematic diagram of the color wheel 2.
[0009]
The color filter 2a is formed by making each filter of 2R that transmits only the R color, 2G that transmits only the G color, and 2B that transmits only the B color into a single disk shape, and is rotated by the motor 2b.
[0010]
Since the color filter 2a is rotated by the motor 2b, the white projection light L1 transmitted through the color wheel 2 is separated into R, G, and B color component lights in a time division manner.
[0011]
Each color component light separated in a time-sharing manner uses the circular projection light L1 emitted from the projection lamp 1 by means of the rod lens 3, the relay lens 5, and the field lens 6 so that the rectangular display area of the light valve 10 is uniform and wasted. After the illumination area is changed so as to irradiate the light, it enters the light valve 10.
[0012]
Each color component light incident on the light valve 10 is modulated into a video signal corresponding to each color and enlarged and projected onto a screen (not shown) by the projection lens 11.
[0013]
Patent Document 1 is an example of such an example.
[0014]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-140106
[Problems to be solved by the invention]
In the projection display device D4, the incident end face 3a of the rod lens 3 is disposed in the vicinity of the second focal point F2 of the elliptical reflecting mirror 1b on which the projection light L11 from the projection lamp 1 having the elliptical reflecting mirror 1b is collected. .
[0016]
The projection light L1 incident on the rod lens 3 repeats total reflection a plurality of times in the rod lens 3 and is emitted as illumination light having a rectangular illumination area that matches the display area of the light valve.
[0017]
Here, although the projection lamp 1 is cooled by the cooling air C101 from the cooling fan 101, the rod lens 3 and the rod lens holder 4 are disposed at a position close to the projection lamp 1, and therefore the projection lamp 1 A part of the cooling air C101 whose temperature is increased flows in the direction of the rod lens 3 (C200), and as a result, the temperature around the rod lens 3 is increased, and the optical performance of the rod lens 3 is increased. The rod lens holder 4 that holds the rod lens 3 is deformed by heat, so that the mounting accuracy is deteriorated and the performance of the rod lens 3 may not be exhibited.
[0018]
In order to prevent the temperature of the rod lens 3 and the rod lens holder 4 from rising, a rod lens cooling fan for cooling the rod lens 3 and the rod lens holder 4 is added, or a member constituting the rod lens 3 and the rod lens holder 4 However, when adding a cooling fan, there are problems such as an increase in the size and weight of the housing, and an increase in the number of cooling fans and an increase in noise. In addition, the use of materials that can rise in temperature has problems such as manufacturing restrictions and cost increase.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a light source that emits white light, a light valve that modulates incident light, an optical element, and light emitted from the light source is collected in the vicinity of an incident surface of the optical element. Condensing means for illuminating, arranged on a projection optical path between the light source and the optical element, forming a color filter of a plurality of colors in a disk shape, rotating by a motor, and transmitting white light from the light source A color wheel for time-division color separation of the light from the light source, an illumination optical system for allowing a plurality of time-division color-separated color components to enter the light valve, and light modulated by the light valve to the screen. In a projection type display device provided with a projection means for enlarging projection and a cooling fan for cooling the light source, the color wheel is used as a wind guide plate inside the device housing, By forming a flow path for separating the cooling air generated by the cooling fan into a cooling air for cooling the light source and a cooling air for cooling the optical element, the light source using the cooling fan is formed. And cooling the optical element at the same time, and after cooling the light source, the cooling air for cooling the light source whose temperature has risen is not allowed to flow into the space including the optical element. Reduce the temperature rise.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Example 1)
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 4 and 5. FIG.
[0021]
The projection display apparatus D1 includes a lamp tube 1a serving as a light source, a projection lamp 1 having an elliptical reflecting mirror 1b whose reflecting surface has an elliptical shape whose optical axis is rotationally symmetric, and a light that modulates irradiated light. By rotating the color filter 2a in which the bulb 10 and a plurality of filters that transmit only predetermined color component light in a disk shape are rotated by a motor 2b and transmitting white light from the projection lamp 1, As an optical element that changes the illumination area in order to irradiate the display area of the light valve 10 with the color wheel 2 that separates white light in a time-sharing manner and the projection light from the projection lamp 1 uniformly and without waste. In the present embodiment, a rod integrator lens (hereinafter referred to as a rod lens) 3 having a columnar shape, a lock for holding and fixing the rod lens 3. Since the lens holder 4 and the projection lamp 1 are at a high temperature, the cooling fan 101, the relay lens 5 and the field for maintaining the performance of the projection lamp 1 and not affecting the other components in the apparatus housing. The lens 6, the projection lens 11 that enlarges and projects the modulated light modulated by the light valve 10 onto a screen (not shown), and the apparatus housing 20.
[0022]
FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of the projection lamp 1 constituting D1. F1 indicates the first focal point of the elliptical surface R1 which is the reflecting surface shape of the elliptical reflecting mirror 1b constituting the projection lamp 1, and F2 indicates the second focal point.
[0023]
In D1, the light source position of the lamp tube 1a is arranged at the first focal point F1 on the elliptical surface R1 of the elliptical reflecting mirror 1b, and the projection light L1 from the projection lamp 1 is elliptically shaped by the elliptical reflecting mirror 1b. Condensed to the second focal point F2 of R1. Further, the incident end face 3a of the rod lens 3 is disposed in the vicinity of the second focal point F2 of the elliptical reflecting mirror 1b, and is held and fixed at a predetermined position by the rod lens holder 4.
[0024]
On the optical path of the projection lamp 1 and the rod lens 3, the color wheel 2 is arranged so that the projection light L1 from the projection lamp 1 passes through the color filter 2a.
[0025]
FIG. 5 is a schematic diagram of the color wheel 2.
[0026]
The color filter 2a is composed of a plurality of filters, and in this embodiment, the shape is a single disc shape with 2R that transmits only the R color, 2G that transmits only the G color, and 2B that transmits only the B color. And is rotated by the motor 2b.
[0027]
Since the color filter 2a is rotated by the motor 2b, the white projection light transmitted through the color wheel 2 is separated into R, G, and B color component lights in a time division manner.
[0028]
The respective color component lights separated in a time division manner are displayed by the rod lens 3, the relay lens 5, and the field lens 6 so that the projection light L 1 from the projection lamp 1 having a circular illumination area is a rectangle of the light valve 10. The illumination area is changed so as to irradiate the area uniformly and without waste, and then enters the light valve 10.
[0029]
Each color component light incident on the light valve 10 is modulated into a video signal corresponding to each color and enlarged and projected onto a screen (not shown) by the projection lens 11.
[0030]
In this embodiment, an opening 201 is formed in the apparatus housing 20, and a cooling fan 101 is fixed adjacent to the opening 201.
[0031]
A wind guide shape 20 a is formed in the apparatus housing 20.
[0032]
The air guide shape 20a uses the color filter 2a constituting the color wheel 2 arranged on the optical path between the projection lamp 1 and the rod lens 3 as an air guide plate, and the cooling air generated by the cooling fan 101 is used. The cooling air is divided into a cooling air C101 for cooling the projection lamp 1 and a cooling air C102 for cooling the optical element 3, and each is formed to flow along the surface of the color filter 2a.
[0033]
The cooling air C101 generated by the cooling fan 101 is caused to flow in the direction of the projection lamp 1 along the light incident surface side surface of the air guide shape 20a and the color filter 2a, thereby cooling the projection lamp 1.
[0034]
The cooling air C103 whose temperature has increased due to the cooling of the projection lamp 1 is discharged from the opening 202 formed in the device housing 20 to the outside of the device housing.
[0035]
At the same time, the cooling fan 101 causes the cooling air C102 to flow in the direction of the rod lens 3 and the rod lens holder 4 along the light guide shape 20a and the light emission side surface of the color filter 2a. The rod lens holder 4 is cooled.
[0036]
The cooling air whose temperature has risen due to the cooling of the rod lens 3 and the rod lens holder 4 is discharged from the opening 203 formed in the device housing 20 to the outside of the device housing.
[0037]
In this embodiment, by using the air guide shape 20a and the color filter 2a constituting the color wheel 2 as the air guide plate, the cooling air for cooling the projection lamp 1 is used as the cooling air for the cooling fan 101. C101 and the cooling air C102 for cooling the rod lens 3 and the rod lens holder 4 are separated, and the projection lamp 1, the rod lens 3 and the rod lens holder 4 can be simultaneously cooled by a single cooling fan 101. To do.
[0038]
After the cooling air flow C101 and the cooling air flow C102 are separated and the projection lamp 1 is cooled, the cooling air C103 whose temperature has risen is discharged from the opening 202 to the outside of the apparatus housing. Since the raised cooling air C103 can be reduced from flowing into the space including the rod lens 3 and the rod lens holder 4, the influence of heat on the rod lens 3 and the rod lens holder 4 can be minimized.
[0039]
Further, since the color wheel 2 disposed between the projection lamp 1 and the rod lens 3 and having a large area is used as a wind guide plate, the wind guide shape 20a formed in the apparatus housing 20 can be reduced. Therefore, an increase in the weight of the apparatus housing 20 due to the addition of the air guide shape 20a can be minimized.
[0040]
In this embodiment, the cooling fan 101 sucks air from an opening 201 formed in the apparatus housing 20 to generate cooling air C101 and C102, and the cooling air whose temperature has increased from the openings 202 and 203 is supplied to the apparatus housing. Although exhausted to the outside of the body, the same effect can be obtained by reversing the air flow direction of the cooling fan, sucking air from the openings 202 and 203, and reversing the air flow direction of the cooling air and exhausting air from the opening 201. Is obtained.
[0041]
The air guide shape 20a may be molded integrally with the apparatus housing 20, but may be a separate body. In this case, if a material with low thermal conductivity is used for the air guide shape 20a as a separate body, the temperature rise of the air guide shape 20a itself can be suppressed, and the temperature increase of the rod lens 3 and the rod lens holder 4 can be suppressed. More effective.
[0042]
In the present embodiment, an example is shown in which a rod integrator lens having a columnar shape is used as an optical element that changes the illumination area in order to irradiate the display area of the light valve 10 uniformly and without waste. A fly-eye lens or the like may be used as the optical element having
[0043]
In addition, the rod lens includes a glass rod type using internal reflection of a columnar glass material and a mirror rod type in which a plurality of mirrors are formed in a hollow shape and reflected in the hollow, either of which may be used. .
[0044]
The present invention is not limited to a front projection display device, but may be used for a rear projection display device.
[0045]
(Example 2)
FIG. 2 is a projection display device D2 showing a second embodiment of the present invention.
[0046]
Note that the configuration of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and common constituent elements are given the same reference numerals as those of the first embodiment and description thereof is omitted.
[0047]
In the present embodiment, an opening 301 is formed in the apparatus housing 30, and the cooling fan 101 is fixed adjacent to the intake port 301.
[0048]
Further, in the apparatus housing 30, the cooling air from the cooling fan 101 together with the color wheel 2 in the first embodiment, the cooling air C101 for cooling the projection lamp 1, the rod lens 3 and the rod lens holder 4 are provided. In addition to the air guide shape 30 a that is separated into the cooling air C 102 for cooling the air, the air guide shape 30 b that guides the cooling air C 103 whose temperature has risen to the opening 302 after cooling the projection lamp is formed. .
[0049]
The effect of the first embodiment is achieved by adding a wind guide shape 30 b and forming a flow path that includes the projection lamp 1 from the intake port 301 to the opening 302 in the apparatus housing 30. In addition, the loss of the cooling air C101 and C103 for cooling the projection lamp 1 in the apparatus housing is reduced, and the cooling efficiency of the projection lamp 1 by the cooling fan 101 can be increased.
[0050]
As a result, it is possible to reduce the size of the cooling fan and reduce noise by lowering the rotational speed of the cooling fan while maintaining the cooling effect of the projection lamp 1.
[0051]
Further, since the flow path of the cooling air C101 and C103 for cooling the projection lamp 1 is formed, the cooling air C103 whose temperature has risen can be efficiently discharged after the projection lamp 1 is cooled. It is possible to further reduce the influence of the C103 on other components in the apparatus housing 30 including the rod lens 3 and the rod lens holder 4.
[0052]
Example 3
FIG. 3 shows a projection display device D3 showing a third embodiment of the present invention.
[0053]
In addition, the structure of a present Example is substantially equivalent to the 1st, 2nd Example, About a common component, the same code | symbol as the 1st, 2nd Example is provided, and description is abbreviate | omitted.
[0054]
In this embodiment, an opening 401 is formed in the apparatus housing 40, and the cooling fan 101 is fixed adjacent to the opening 401.
[0055]
In the present embodiment, the color wheel 2 is provided with a color wheel cover 2c that covers the emission surface side of the color filter 2a and the motor 2b, and serves as a current plate when the color filter 2a rotates at high speed.
[0056]
A wind guide shape 40a is formed in the apparatus housing 40, the incident surface side of the color filter 2a constituting the color wheel 2 is used as a wind guide plate, and the color wheel cover 2c is used as the wind guide shape. By using as a part of 40a, the cooling air generated by the cooling fan 101 is separated into the cooling air C101 for cooling the projection lamp 1 and the cooling air C102 for cooling the optical element 3.
[0057]
By adding the color wheel cover 2c to the color wheel 2 and using it as a wind guide plate together with the wind guide shape 40a, the color filter 2a rotates at a high speed in addition to the effects of the first and second embodiments. Therefore, the flow of the cooling air C101 and the cooling air C102 can be prevented from being disturbed by the high speed rotation of the color filter 2a, and the cooling efficiency of the cooling fan 101 can be further improved. Become.
[0058]
The air guide shape 40 a may be separated from the device housing 40.
[0059]
Further, the separate air guide shape 40a may be integrated with the color wheel cover 2c, and in this case, the structure of the device housing 40 can be simplified.
[0060]
Further, if a material having low thermal conductivity is used for the color wheel cover 2c, the temperature increase of the color wheel cover 2c itself is suppressed, and the temperature increase of the rod lens 3 and the rod lens holder 4 is further suppressed.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention, the cooling wind of the cooling fan 101 can be obtained by using the wind guide shape 20a and the color filter 2a constituting the color wheel 2 as the wind guide plate. The cooling air C101 for cooling the projection lamp 1 and the cooling air C102 for cooling the rod lens 3 and the rod lens holder 4 are separated, and the projection lamp 1, the rod lens 3 and the rod lens holder 4 are simply separated. One cooling fan 101 can be cooled at the same time.
[0062]
After the cooling air flow C101 and the cooling air flow C102 are separated and the projection lamp 1 is cooled, the cooling air C103 whose temperature has risen is discharged from the opening 202 to the outside of the apparatus housing. The influence of heat on the rod lens 3 and the rod lens holder 4 by the raised cooling air C103 can be minimized.
[0063]
Further, since the color wheel 2 disposed between the projection lamp 1 and the rod lens 3 and having a large area is used as a wind guide plate, the wind guide shape 20a formed in the apparatus housing 20 can be reduced. Therefore, an increase in the weight of the apparatus housing 20 due to the addition of the air guide shape 20a can be minimized.
[0064]
Furthermore, according to the second invention, in addition to the effect in the first invention, an air guide shape 30b is added, and the projection lamp 1 is included in the device housing 30 from the opening 301, and the opening By forming the flow path connected to the portion 302, in addition to the effect of the first embodiment, the loss of the cooling air C101 and C103 for cooling the projection lamp 1 in the apparatus housing is reduced, and the cooling fan It is possible to increase the cooling efficiency of the projection lamp 1 according to 101.
[0065]
As a result, it is possible to reduce the size of the cooling fan and reduce noise by lowering the rotational speed of the cooling fan while maintaining the cooling effect of the projection lamp 1.
[0066]
Further, since the flow path of the cooling air C101 and C103 for cooling the projection lamp 1 is formed, the cooling air C103 whose temperature has risen can be efficiently discharged after the projection lamp 1 is cooled. It is possible to further reduce the influence of the C103 on other components in the apparatus housing 30 including the rod lens 3 and the rod lens holder 4.
[0067]
Furthermore, according to the third invention, in addition to the effects in the first and second inventions, the color wheel cover 2c is added to the color wheel 2 and used as a wind guide plate together with the wind guide shape 40a. Thus, in addition to the effects of the first and second embodiments, the color filter 2a serves as a rectifying plate when rotating at high speed, so the flow of the cooling air C101 and the cooling air C102 is the color filter 2a. It is possible to prevent the cooling fan 101 from being disturbed by the high-speed rotation, and to further improve the cooling efficiency of the cooling fan 101.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a projection display device D1 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a projection display device D2 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a projection display device D3 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a concept of a projection lamp in the present invention and a conventional example.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a concept of a color filter in the present invention and a conventional example.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional projection display device D4.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection lamp 1a Lamp tube 1b Elliptical reflector 2 Color wheel 2a Color filter 2R R transmission filter 2G G transmission filter 2B B transmission filter 2b Motor 2c Color wheel cover 3 Rod integrator lens (rod lens)
4 Rod lens holder 5 Relay lens 6 Field lens 10 Light valve 11 Projection lens 20 Device housing 20a of the projection display device D1 Wind guide shape 30 Device housing 30a of the projection display device D2 Wind guide shape 30b Wind guide shape 40 Projection Device housing 40a of the type display device D3 Air guide shape 40b Air guide shape 50 Device housing 201 of the projection display device D4 Opening 202 Opening 203 Opening 301 Opening 302 Opening 303 Opening 401 Opening 402 Opening 403 Opening A1 Optical axis C101 of projected light Cooling air C102 Cooling air C103 First focal point F2 of elliptical shape of cooling air F1 R1 Second focal point L1 of elliptical shape of R1 Projected light R1 shape