(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投写レンズへ出力する照明光学系と、前記照明光学系に対して光を出力する光源ユニットと、前記照明光学系を収納する、２つの筐体に分割可能な防塵ケースとを有し、
前記防塵ケースは、
当該防塵ケースの外面に設けられた、前記光源ユニットに設けられた第１の位置決め部材と嵌合する第２の位置決め部材と、
当該防塵ケースの外面に設けられた、前記光源ユニットをねじ止めするための取り付け座面と、
前記光源ユニットの、前記照明光学系に対して光を出力する最終段に設けられた部材である最終光学部材を、前記２つの筐体で挟み込む挟み込み部とを有する表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記防塵ケースは、前記最終光学部材のレンズを通る光軸と直交する直線上で前記２つ筐体に分割可能である表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
前記第１の位置決め部および前記第２の位置決め部は、一方の形状がピン状であり、他方の形状が前記ピンの形状に嵌合する穴状である表示装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記防塵ケースは、前記挟み込み部はクッション材を用いて、それ以外の部分はパッキンを用いて、前記２つ筐体が互いに組み合わされる表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記防塵ケースは、アルミニウムダイカストまたはマグネシウムダイカストからなる表示装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記照明光学系は、前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材とが嵌合した状態で前記最終光学部材から出力された光の光軸が、当該照明光学系が光を入力するための位置となるように収納される表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記照明光学系は、前記防塵ケースの２つの筐体が組み合わされていない状態で前記防塵ケースの一方の筐体に収納された後、前記２つの筐体が組み合わされる表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記光源ユニットは、前記防塵ケースの２つの筐体が組み合わされていない状態で前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材とが嵌合され、前記取り付け座面においてねじ止めされることで、前記防塵ケースに取り付けられる表示装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記照明光学系は、
前記光源ユニットから出力された光を３つの原色光に分割するカラーフィルタと、
前記分割された３つの光束がそれぞれ照射される３つの液晶パネルとを有する表示装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記光源ユニットは、
レーザー光源と、
蛍光体と、
複数のレンズとを有し、
前記レーザー光源から出射された光を、前記蛍光体および前記複数のレンズを用いて、前記照明光学系に対して出力し、前記複数のレンズのうち、前記照明光学系への出力の最終段に配置されたレンズを前記最終光学部材とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、光学エンジン、投写レンズ、電子基板や電源がある。光学エンジンには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おり、外部からの映像信号に応じて電子基板が駆動信号を生成して駆動する。ランプまたはレーザー／ＬＥＤの光源から強い光が光学エンジンに送り込まれ、各光学部品を経て光変調素子に照射し、その入射光を投写レンズが拡大してスクリーンへ投影する。【０００３】
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。
例えば、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。）。【０００４】
表示装置の冷却では、冷却風と共に装置外部から粉塵が装置内に侵入して光学部品などに付着して輝度劣化が発生するのを防ぐ必要がある。そこで、一般的に光学部品はボックスに囲われており、部品の合わせ部にはクッションやゴムまたは銅等の柔らかい金属などのパッキンで密閉され、粉塵の流入を防ぐ構造となっている。密閉されたボックス内には強い光が送り込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４６７６９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような密閉構造において、照明光学系の冷却を行おうとすると、光学部品を覆う部品やシーリング部品など部品点数が多くなり、組立性も悪化してしまうという問題点がある。【０００７】
本発明の目的は、上述した課題を解決する表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の表示装置は、
光を投写レンズへ出力する照明光学系と、前記照明光学系に対して光を出力する光源ユニットと、前記照明光学系を収納する、２つの筐体に分割可能な防塵ケースとを有し、
前記防塵ケースは、
当該防塵ケースの外面に設けられた、前記光源ユニットに設けられた第１の位置決め部材と嵌合する第２の位置決め部材と、
当該防塵ケースの外面に設けられた、前記光源ユニットをねじ止めするための取り付け座面と、
前記光源ユニットの、前記照明光学系に対して光を出力する最終段に設けられた部材である最終光学部材を、前記２つの筐体で挟み込む挟み込み部とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明においては、部品点数を増やすことなく容易に密閉することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の表示装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１に示した照明光学系が防塵ケースに収納されたときの表示装置の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の表示装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】図３に示した照明光学系が防塵ケースに収納されたときの表示装置の一例を示す平面図である。
【図５】図３に示した照明光学系および光源ユニットの内部構成の一例を示す図である。
【図６】図３に示した防塵ケースに設けられている第２の位置決め部材、取り付け座面および挟み込み部の拡大図を示す図である。
【図７】図３に示した光源ユニットを防塵ケースの下側の筐体に取り付けた場合の外観図を示す図である。
【図８】図３に示した光源ユニットを防塵ケースに取り付けた場合の外観図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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）
【００１２】
図１は、本発明の表示装置の第１の実施の形態を示す図である。本形態における表示装置１００は図１に示すように、照明光学系１０１と、防塵ケース１０３と、光源ユニット１０２とを有する。照明光学系１０１は、光を投写レンズへ出力する。光源ユニット１０２は、照明光学系１０１に対して光を出力する。防塵ケース１０３は、照明光学系１０１を収納する。防塵ケース１０３は、２つの筐体に分割可能である。防塵ケース１０３は、防塵ケース１０３の外面に設けられた、光源ユニット１０２に設けられた第１の位置決め部材１０４−１，１０４−２とそれぞれ嵌合する第２の位置決め部材１０５−１，１０５−２を有する。防塵ケース１０３は、防塵ケース１０３の外面に設けられた、光源ユニット１０２をねじ止めするための取り付け座面１０６を有する。防塵ケース１０３は、光源ユニット１０２の最終光学部材を、２つの筐体で挟み込む挟み込み部１０７を有する。この最終光学部材は、照明光学系１０１に対して光を出力する最終段に設けられた部材である。
【００１３】
図２は、図１に示した照明光学系１０１が防塵ケース１０３に収納されたときの表示装置１００の一例を示す平面図である。図２に示すように、照明光学系１０１が防塵ケース１０３に収納され、光源ユニット１０２が防塵ケース１０３と組み合わされている。
【００１４】
このように、照明光学系１０１を収納する防塵ケース１０３が、光源ユニット１０２と嵌合する位置決め部材と、光源ユニット１０２をねじ止めする座面とを有し、光源ユニット１０２の最終光学部材を、防塵ケース１０３を構成する２つの筐体で挟み込む。これにより、部品点数を増やすことなく照明光学系１０１を容易に密閉することができる。
（第２の実施の形態）
【００１５】
図３は、本発明の表示装置の第２の実施の形態を示す図である。本形態における表示装置１１０は図３に示すように、照明光学系１１１と、防塵ケース１１３と、光源ユニット１１２とを有する。照明光学系１１１は、光を投写レンズへ出力する。光源ユニット１１２は、照明光学系１１１に対して光を出力する。光源ユニット１１２は、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ、ランプ、ＰＷ（蛍光体ホイール）、拡散板、単レンズなどの光学部品と構造部品・冷却部品とを合わせた組立部品である。防塵ケース１１３は、照明光学系１１１を収納する。防塵ケース１１３は、２つの筐体に分割可能である。防塵ケース１１３は、防塵ケース１１３の外面に設けられた、光源ユニット１１２に設けられた第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２とそれぞれ嵌合する第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２を有する。防塵ケース１１３は、防塵ケース１１３の外面に設けられた、光源ユニット１１２をねじ止めするための取り付け座面１１６を有する。防塵ケース１１３は、光源ユニット１１２の最終光学部材を、２つの筐体で挟み込む挟み込み部１１７を有する。また、防塵ケース１１３は、光源ユニット１１２の最終光学部材のレンズの中心を通る光軸と直交する直線上で２つ筐体に分割可能である。また、第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２および第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２は、一方の形状がピン状であり、他方の形状がピンの形状に嵌合する穴状である。また、図３に示した第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２および第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２は、それぞれ２つずつであるが、その数に限定せず、それぞれ１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。また、図３に示した取り付け座面１１６の数は４つであるが、その数に限定しない。また、防塵ケース１１３の挟み込み部１１７はクッション材を用いて２つ筐体を互いに組み合わせる。また、防塵ケース１１３の挟み込み部１１７以外の部分はパッキンを用いて、２つ筐体が互いに組み合わされる。また、防塵ケース１１３は、アルミニウムダイカストまたはマグネシウムダイカストからなる。
【００１６】
図４は、図３に示した照明光学系１０１が防塵ケース１１３に収納されたときの表示装置１１０の一例を示す平面図である。図４に示すように、照明光学系１１１が防塵ケース１１３に収納され、光源ユニット１１２が防塵ケース１１３と組み合わされている。また、照明光学系１１１は、光源ユニット１１２の第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２と防塵ケース１１３の第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２とがそれぞれ嵌合した状態で、光源ユニット１１２から出力された光の光軸が、照明光学系１１１が光を入力するための位置となるように収納される。このとき、照明光学系１１１が、防塵ケース１１３の２つの筐体が組み合わされていない状態で防塵ケース１１３の一方の筐体に収納された後、２つの筐体が組み合わされる。また、光源ユニット１１２は、防塵ケース１１３の２つの筐体が組み合わされていない状態で第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２と防塵ケース１１３の第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２とが嵌合され、取り付け座面１１６においてねじ止めされることで、防塵ケース１１３に取り付けられる。
【００１７】
図５は、図３に示した照明光学系１１１および光源ユニット１１２の内部構成の一例を示す図である。図３に示した照明光学系１１１は図５に示すように、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、照度の均一性を調整するインテグレータ１３７とを有し、投写レンズ１２１へ光を出力する。図３に示した光源ユニット１１２は図５に示すように、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１１１および光源ユニット１１２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良い。
【００１８】
レーザー１４４からの光が、光源ユニット１１２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。このように、光源ユニット１１２から出力されてきた光がカラーフィルタ１３４，１３２を用いて３つの原色光（青色色、緑色光および赤色光）に分割され、分割された３つの光束それぞれが３つの液晶パネル１２３〜１２５へ照射される。
【００１９】
なお、図５には示していないが、防塵ケース１１３内の照明光学系１１１の外部または内部に、液晶パネル１２３〜１２５を冷却するファン（送風機）を設けたものであっても良い。このファンは、液晶パネル１２３〜１２５それぞれを冷却する３つのファンであっても良い。また、液晶パネル１２３〜１２５の冷却効果を考慮して、３つのファンは、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と液晶パネル１２５とが対向する方向に沿って並べて配置されるブロアーファンであっても良い。
【００２０】
図６は、図３に示した防塵ケース１１３に設けられている第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２、取り付け座面１１６および挟み込み部１１７の拡大図を示す図である。図３に示した防塵ケース１１３に設けられている第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２、４か所の取り付け座面１１６および挟み込み部１１７は図６に示すように、図３に示した光源ユニット１１２の第１の位置決め部材１１４−１と嵌合する第２の位置決め部材１１５−１が設けられている。また、図３に示した光源ユニット１１２の第１の位置決め部材１１４−２と嵌合する第２の位置決め部材１１５−２が設けられている。ここで、第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２の形状はピン状であるため、この場合は、光源ユニット１１２に設けられた第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２の形状は穴状である。また、第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２の形状が穴状である場合、光源ユニット１１２に設けられた第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２の形状はピン状である。または、第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２および第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２の形状は、ピン状または穴状に限らず、第１の位置決め部材１１４−１，１１４−２と第２の位置決め部材１１５−１，１１５−２とがそれぞれ嵌合して光源ユニット１１２と防塵ケース１１３とが固定されるものであれば良い。また、取り付け座面１１６には、光源ユニット１１２が防塵ケース１１３にねじ止めされるためのネジ穴が設けられている。また、挟み込み部１１７は、光源ユニット１１２の最終光学部材（光源ユニット１１２の照明光学系に最も近いレンズ部分）の形状に応じた形状となっており、最終光学部材を挟んだ場合に防塵効果を奏する形状となっている。
【００２１】
図７は、図３に示した光源ユニット１１２を防塵ケース１１３の下側の筐体に取り付けた場合の外観図を示す図である。図７に示すように、２つの筐体に分離可能な防塵ケース１１３の一方の筐体であるベース筐体１１３１に光源ユニット１１２が取り付けられる。このとき、光源ユニット１１２の最終光学部材１５０のレンズの中心（光軸となる）を通る光軸と直交する直線と、防塵ケース１１３のベース筐体１１３１の縁とが一致する構造となっている。最終光学部材１５０は、照明光学系１１１に対して光を出力する最終段に設けられた部材であって、照明光学系１１１のインテグレータ１３７へ光を当てる部分（レンズ、ガラス）である。
【００２２】
図８は、図３に示した光源ユニット１１２を防塵ケース１１３に取り付けた場合の外観図を示す図である。図８に示すように、図７に示した光源ユニット１１２は、防塵ケース１１３の外部に配置され、光源ユニット１１２の最終光学部材１５０を防塵ケース１１３のベース筐体１１３１とカバー筐体１１３２とで挟み込む。ここで、図７に示すように、最終光学部材１５０の光軸と直交する直線とベース筐体１１３１の縁とが一致する構造となっているため、最終レンズの光軸で防塵ケース１１３の２つの筐体が合わさり、光源ユニット１１２の一部を防塵ケース１１３の２つの筐体で挟み込む構成を特徴とする投射型表示装置となる。図８には、防塵ケース１１３内に照明光学系１１１が収納されていないが、実際は防塵ケース１１３内に照明光学系１１１が収納される。ベース筐体１１３１およびカバー筐体１１３２はボックス形状であり、アルミニウムダイカストまたはマグネシウムダイカストからなる。
【００２３】
このように、本発明においては、光源ユニットと照明光学系とが防塵ケースに取り付けられ、光源ユニットと照明光学系との組立性が上がる。また、光源ユニットの最終光学部材であるレンズの光軸で２つの筐体に分離可能な防塵ケースを用いることで、密閉構造が簡単になり密閉度が上がる。照明光学系は、取付け構造や締結部材に応じて、光学性能に影響を受ける。本発明においては、素材を箱型形状のアルミニウムダイカストまたはマグネシウムダイカストとすることで、防塵ケースの下側（ベース筐体）の強度を上げることができる。これにより、光学性能を維持し、光源ユニットの取り付けも可能としている。
【００２４】
上述したように本発明は、照明光学系と光源ユニットとの双方が防塵ケースに取り付けられる。これにより、防塵ケースの上側の筐体（図８に示したカバー筐体１１３２）を外せば、照明光学系と光源ユニットとを外す手順がなくなり、生産性が向上する。また、照明光学系と光源ユニットとの位置合わせは、防塵ケースに設けられた座面と位置決め部材とを用いて実施する。このとき、防塵ケースがダイカストからなり、防塵ケースにおいて照明光学系が取り付けられる箇所と光源ユニットが取り付けられる箇所とのそれぞれの機械加工を行うため、光学性能を発揮する十分な精度を持つ。一般的に、筐体等の外力により照明光学系が変形してしまい、光軸がずれを起因とした光学性能の低下が生じてしまうことがある。本発明においては、防塵ケースに照明光学系と光源ユニットとが取り付けられる防塵ケースの下側の筐体（図７、８に示したベース筐体１１３１）の強度を上げ、外力が照明光学系に直接的に加わらない構造としたため、光学性能が維持できる。また、光源ユニット全体を防塵ケース内に配置しない構成とし、光源ユニットの一部を防塵ケースの上側の筐体と下側の筐体との２つの筐体で挟み込むことで、最終光学部材である光源レンズと防塵ケースとの位置合わせが容易になる。さらに、光源ユニットの最終光学部材である最終レンズと防塵ケースとの位置合わせの精度が高いことで、図６に示した挟み込み部１１７に圧縮して使用するクッション等のシーリング部材の圧縮量を管理することができ、防塵性能が向上する。
【００２５】
また、本発明においては、防塵ケースを上側の筐体（図８に示したカバー筐体１１３２）と、下側の筐体（図７、８に示したベース筐体１１３１）とが、光源ユニットの最終光学部材である最終レンズのような円柱状のものを挟み込むものである場合、２つの筐体が円柱の中心と直交する直線で分割されるため、挟み込んだ時にクッション等を均等に圧縮することができる。また、防塵ケースが２つの筐体で最終光学部材である光源レンズの光軸と直交する直線で分割されるものであるため、防塵ケースの上下が平面で分割可能になり、段差が少なくなり密閉し易くなる。また、防塵ケースの上側の筐体（図８に示したカバー筐体１１３２）と下側の筐体（図７、８に示したベース筐体１１３１）との合わせが平面になるためシーリングが容易になる。さらに、防塵ケース内に結像部（投写レンズを含まない）と照明部のインテグレータまでを配置することでシーリング部材を少なくすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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