(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液を有する冷却容器を備えたプロジェクタであって、
前記冷却液は、前記冷却容器の有する開口部に配置された光学部品または／および光透過性部材により液密状態で閉じられ、
前記光学部品または／および光透過性部材と前記冷却容器の開口部周辺との間には、ゴム硬度５°（ＪＩＳ−Ａ）以下の硬度の樹脂製部材が配置されることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
冷却液を有する冷却容器を備えたプロジェクタであって、
前記冷却液は、前記冷却容器の有する開口部に配置された光学部品または／および光透過性部材により液密状態で閉じられ、
前記光学部品または／および光透過性部材の表面、もしくは前記冷却容器の表面のいずれかは、プラズマ粒子の照射による表面処理がされていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
冷却液を有する冷却容器を備えたプロジェクタであって、
前記冷却液は、前記冷却容器の有する開口部に配置された光学部品または／および光透過性部材により液密状態で閉じられ、
前記光学部品または／および光透過性部材の表面、もしくは前記冷却容器の表面のいずれかは、プラズマ粒子の照射による表面加工処理がされ、当該光学部品または／および光透過性部材と当該冷却容器の開口部周辺との間には、表面に自己粘着性をもった樹脂製部材が配置されることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライトバルブにより形成した画像を、投写レンズにより拡大投写するプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ランプ等の光源からの光をライトバルブに当てて、その光をスクリーン上に投写するプロジェクタにおいて、スクリーン上に投写されない光のほとんどは、プロジェクタ内部にあるライトバルブや光学フィルムなどの光学部品に吸収されて熱となり、これら光学部品の温度を上昇させる。特に、高射出光束のプロジェクタになるほど、光学部品の温度上昇は大きい。また、一般に光学部品には耐熱温度があり、耐熱温度以上になると光学部品が劣化して所望の画像が得られなくなるといった問題が起きることから、これらの光学部品は耐熱温度以下に保つ必要があり、それを実現させようとする技術として、例えば実開昭６２−２７３３１号公報に記載されたように、冷却液が充填した冷却容器により光学部品の発熱を抑えることが考えられている。
このような構成によれば、冷却容器の本体部品の側部開口に光を透過できる光学部品や光透過性部材を配置し、冷却液を液密状態で閉じるため、冷却容器は、光の通りを妨げない方法で冷却したい光学部品と熱的な導通がとれるように配置することができる。よって、光学部品の熱は冷却容器に伝わり、光学部品の温度上昇を抑えることが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような冷却容器では、冷却容器の本体部品の側部開口に、光を透過できる光学部品や光透過性部材を配置して、冷却液を液密状態で閉じる構造とするため、冷却容器の本体部品と光学部品や光透過性部材との間には、冷却液が漏れないようにパッキングが必要となる。
一般的なパッキングとしては、ゴム硬度７０°（ＪＩＳ−Ａ）前後の樹脂製のものが使用されるが、液漏れが確実に起きないように、パッキンの密着性を上げるためには、基本的にパッキングを強く押えつけなければならない。
しかし、パッキンを強く押えつけると、冷却容器に非常に大きな機械的負荷をかけることになる。そのため、光学部品の冷却において冷却液が光学部品の熱を奪って、冷却液が熱膨張をすると、冷却液の熱膨張により、更に冷却容器に負荷がかかり、冷却容器の破損や冷却容器からの液漏れが非常に起こり易くなる。
また、パッキングを強く押えつけている状態においては、冷却液の熱膨張に関係なく、冷却容器の本体部品の側部開口に配置した光学部品や光透過性部材も、非常に大きな機械的負荷がかかるので、冷却容器は外部からの衝撃に対しても弱くなり、光学部品や光透過性部材の歪みや破損などにより所望の画像が得られなくなるといった問題も起き易くなる。
さらに、従来から知られる冷却容器は、冷却容器内部表面の濡れ性が低いと、冷却液を注入したときに冷却液が冷却容器内部表面に馴染まず、冷却容器内部表面に細かい気泡が付着する場合がある。そのため、冷却容器内部を光が通過する構成で使用される当該冷却容器では、内部に付着した気泡により光が乱されて、スクリーンに投射される画像が劣化することがある。
本発明はこれらの問題点を解決するもので、その目的とすることは、第１に使用されるパッキングの密着性を無理なく向上させることで、冷却液の熱膨張による冷却容器の破損や冷却容器からの液漏れを回避して、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを提供すること、第２に冷却容器内部の濡れ性を向上させることで、冷却容器内部に気泡を残さず、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明第１のプロジェクタは、冷却液を有する冷却容器を備えたプロジェクタであって、前記冷却液は、前記冷却容器の有する開口部に配置された光学部品または／および光透過性部材により液密状態で閉じられ、前記光学部品または／および光透過性部材と前記冷却容器の開口部周辺との間には、ゴム硬度５°（ＪＩＳ−Ａ）以下の硬度の樹脂製部材が配置されることを特徴としている。
このような構成によれば、冷却容器の開口部および光学部品等を光が通過できるため、光の通りを妨げない方法で冷却したい光学部品と冷却容器とを熱的な導通がとれるように配置することが可能となる。よって、光学部品の熱は冷却容器に伝わり、光学部品の温度上昇を抑えることができる。
また、光学部品または／および光透過性部材と冷却容器の開口部周辺との間に配置される樹脂製部材は、パッキングとして機能するが、ゴム硬度５°（ＪＩＳ−Ａ）以下で、非常に低硬度であるため、樹脂製部材を強く押えつけても冷却容器や光学部品等には大きな機械的負荷がかからない。逆に、強く押えつけるほど、樹脂製部材が圧縮され、冷却容器や光学部品等の隙間の隅々に広がるため、密着性を向上させることができる。
また、光学部品から奪った熱により冷却液が熱膨張すると、冷却容器内部は冷却液に圧迫されるが、樹脂製部材が非常に低硬度であるため、樹脂製部材は冷却液の熱膨張による圧迫の力を吸収し、冷却容器全体にかかる冷却液の熱膨張の影響を緩和する。そして、樹脂製部材が吸収した力は、樹脂製部材が光学部品または／および光透過性部材に密着する方向や樹脂製部材が隙間の隅々に広がっていく方向に適度に分散されるため、冷却容器全体に大きな負荷をかけないで、更に密着性を向上させることができる。
従って、結果として、冷却液の熱膨張による冷却容器の破損や冷却容器からの液漏れを回避して、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを容易に得ることができる。
本発明第２のプロジェクタは、冷却液を有する冷却容器を備えたプロジェクタであって、前記冷却液は、前記冷却容器の有する開口部に配置された光学部品または／および光透過性部材により液密状態で閉じられ、前記光学部品または／および光透過性部材と前記冷却容器の開口部周辺との間には、表面が自己粘着性をもった樹脂製部材が配置されることを特徴としている。
このような構成によれば、冷却容器の開口部および光学部品等を光が通過できるため、光の通りを妨げない方法で冷却したい光学部品と冷却容器とを熱的な導通がとれるように配置することが可能となる。よって、光学部品の熱は冷却容器に伝わり、光学部品の温度上昇を抑えることができる。
また、光学部品または／および光透過性部材と冷却容器の開口部周辺との間に配置される樹脂製部材は、パッキングとして機能するが、樹脂製部材は、表面に自己粘着性があるため、樹脂製部材を強く押えつけてなくても、樹脂製部材と光学部品または／および光透過性部材、冷却容器の開口部周辺との間の密着性を向上させることができる。
従って、結果として、冷却液の熱膨張による冷却容器の破損や冷却容器からの液漏れを回避して、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを容易に得ることができる。
本発明第３のプロジェクタは、冷却液を有する冷却容器を備えたプロジェクタであって、前記冷却液は、前記冷却容器の有する開口部に配置された光学部品または／および光透過性部材により液密状態で閉じられ、前記光学部品または／および光透過性部材の表面、もしくは前記冷却容器の表面のいずれかはプラズマ粒子の照射による表面処理がされていることを特徴としている。
このような構成によれば、冷却容器の開口部および光学部品等を光が通過できるため、光の通りを妨げない方法で冷却したい光学部品と冷却容器とを熱的な導通がとれるように配置することが可能となる。よって、光学部品の熱は冷却容器に伝わり、光学部品の温度上昇を抑えることができる。
また、光学部品や光透過性部材や冷却容器の表面は、プラズマ粒子の照射による表面処理がされることで、光学部品や光透過性部材の表面の汚れが除去されたり、原子レベルの凹凸ができたり、表面の分子結合の変化により液体と馴染み易い親水基が形成されたりする。これにより、光学部品や光透過性部材や冷却容器の表面の濡れ性が向上する。よって、光学部品や光透過性部材や冷却容器の表面は冷却液と馴染み易くなり、光学部品や光透過性部材や冷却容器の表面に気泡が付着しにくくなる。従って、冷却容器の組み立てにおいて冷却容器内部に冷却液を注入する場合、冷却容器内部表面の濡れ性が良いために細かい気泡が付着することが低減できる。
従って、結果として、冷却容器内部の濡れ性を向上させることで、冷却容器内部に気泡を残さず、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを容易に得ることができる。
本発明第４のプロジェクタは、冷却液を有する冷却容器を備えたプロジェクタであって、前記冷却液は、前記冷却容器の有する開口部に配置された光学部品または／および光透過性部材により液密状態で閉じられ、前記光学部品または／および光透過性部材の表面、もしくは前記冷却容器の表面のいずれかは、プラズマ粒子の照射による表面加工処理がされ、当該光学部品または／および光透過性部材と当該冷却容器の開口部周辺との間には、自己粘着性をもった樹脂製部材が配置されることを特徴としている。
このような構成によれば、冷却容器の開口部および光学部品等を光が通過できるため、光の通りを妨げない方法で冷却したい光学部品と冷却容器とを熱的な導通がとれるように配置することが可能となる。よって、光学部品の熱は冷却容器に伝わり、光学部品の温度上昇を抑えることができる。
また、光学部品または／および光透過性部材と冷却容器の開口部周辺との間に配置される樹脂製部材は、パッキングとして機能するが、樹脂製部材は表面が自己粘着性であるため、樹脂製部材を強く押えつけてなくても、樹脂製部材と光学部品または／および光透過性部材、冷却容器の開口部周辺との間の密着性を向上させることができる。
さらに、光学部品や光透過性部材や冷却容器の表面はプラズマ粒子の照射による表面処理がされているため、光学部品や光透過性部材の表面の汚れが除去されたり、プラズマ粒子により原子レベルの凹凸ができたり、プラズマ粒子により表面の分子結合の変化により液体と馴染み易い親水基が形成されたりする。よって、光学部品や光透過性部材や冷却容器の表面の濡れ性が向上する。これにより、自己粘着性がある樹脂製部材との密着の相性が良くなり、密着性を更に向上させることができる。
従って、結果として、冷却液の熱膨張による冷却容器の破損や冷却容器からの液漏れを回避して、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを容易に得ることができる。また、冷却容器内部の濡れ性を向上させることで、冷却容器内部に気泡を残さず、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを容易に得ることも同時にできる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明におけるプロジェクタの基本構成を示す平面図である。図１において光源１を射出した光は、光学系手段の一例である光導波管２内で選択反射特性を有するミラー等により赤，緑，青の三原色に分光されて導かれ、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂによってそれぞれの色光に対応し電気光学変調を受けた後、プリズム４によって合成され、投写光学系である投写レンズ５によって前方のスクリーンに拡大投写される。
液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの前後には、偏光を規定するための偏光手段として、入射側偏光板６Ｒ，６Ｇ，６Ｂと射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが配置されている。また、内部に冷却液を保持する冷却容器８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが、射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに接して配置されている。
図２は、本発明におけるプロジェクタのプリズム周りの外観側面図である。図２に示すように、プリズム４（不図示）の上方には冷却ファン９ａ、プリズム４（不図示）の下方には冷却ファン９ｂが取り付けられ、冷却ファン９ａは下方に向かって吹き付け式として液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、入射側偏光板６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ、射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ、冷却容器８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを冷却し、冷却ファン９ｂは下方に向かって引き抜き式として液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、入射側偏光板６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ、射出側偏光板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ、冷却容器８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを冷却する。
図２におけるＡ−Ａ断面による断面図を図３に示す。図３において、説明は赤色用の液晶パネル３Ｒおよびその周辺構造についてのみ行うが、構造的には緑色用液晶パネル３Ｇ、青色用液晶パネル３Ｂの周辺構造についても基本的には全く同様である。
液晶パネル３Ｒは、液晶パネル固定板１０Ｒにネジで締結することで保持されている。そして、入射側偏光板６Ｒは、ガラス基板１１Ｒに粘着剤により貼り付けられ、ガラス基板１１Ｒがガラス基板固定板１２Ｒに固定されることで保持されている。また、射出側偏光板７Ｒは、冷却容器８Ｒに粘着剤により貼り付けられ、冷却容器８Ｒがネジによって冷却容器固定板１３Ｒに締結されることで保持されている。
冷却容器８Ｒの断面図を図４に示す。冷却容器８Ｒの本体部品は、アルミニウム製の枠状部材である枠体１６Ｒからなり、枠体１６Ｒの側部開口には、射出側偏光板７Ｒの貼られた光透過性部材である入射側サファイア基板１４Ｒと射出側サファイア基板１５Ｒとが配置されている。また、枠体１６Ｒと入射側サファイア基板１４Ｒおよび射出側サファイア基板１５Ｒとの間には、表面に自己粘着性があり、ゴム硬度５°（ＪＩＳ−Ａ）以下の非常に低硬度な樹脂製部材からなるパッキング１８Ｒが配置されている。このような樹脂製部材としては、例えばサーコン（富士高分子工業株式会社の登録商標）の中の低硬度品種のシリコーンゲルシートが知られている。そして、これらに囲まれた冷却容器８Ｒの空間内部には、冷却液としてエチレングリコール１７Ｒが充填されている。
尚、枠体１６Ｒと入射側サファイア基板１４Ｒおよび射出側サファイア基板１５Ｒの表面は、冷却容器８Ｒを組み立てる前に、プラズマ粒子の照射による表面処理がされ、表面の濡れ性を向上させてある。そのため、冷却容器８Ｒ内部の表面は、エチレングリコール１７Ｒと馴染み易く、気泡が付着しにくい状態になっている。さらに、表面の濡れ性が向上した枠体１６Ｒと入射側サファイア基板１４Ｒおよび射出側サファイア基板１５Ｒは、自己粘着性があるパッキング１８Ｒとの密着の相性が良いため、パッキング１８Ｒの密着性は、非常に高い状態になっている。
冷却容器８Ｒの外観を示す斜視図を図５に示す。入射側サファイア基板１４Ｒと射出側サファイア基板１５Ｒは、枠体１６Ｒの側部開口の位置と略一致する位置に開口窓を有するアルミニウム製の押え板１９Ｒにより保持されている。また、押え板１９Ｒは、ネジ２０Ｒにより枠体１６Ｒに固定されて、押え板１９Ｒと枠体１６Ｒとの間には不図示の熱伝導性のグリースにより熱的な導通がなされている。
このとき、押え板１９Ｒによって、入射側サファイア基板１４Ｒおよび射出側サファイア基板１５Ｒは、パッキング１８Ｒを介して、枠体１６Ｒに押えつけられるが、パッキング１８Ｒは、非常に低硬度であるため、冷却容器８Ｒ全体には、機械的な負荷はあまりかかっていない状態になっている。また、図６に示すように、ゴム硬度７０°（ＪＩＳ−Ａ）の硬度のパッキングを用いたときに比べて、ゴム硬度５°（ＪＩＳ−Ａ）以下の硬度のパッキングを用いたときは、枠体１６Ｒと入射側サファイア基板１４Ｒおよび射出側サファイア基板１５Ｒとの隙間に広がっているので、密着性が高く、液漏れがしにくい状態になっている。
このような構造により、射出側偏光板７Ｒで発生した熱の一部は、熱伝導性の高い入射側サファイア基板１４Ｒを介して、エチレングリコール１７Ｒに伝わる。また、エチレングリコール１７Ｒに伝わった熱は、対流をしながら枠体１６Ｒおよび射出側サファイア基板１５Ｒに伝わる。そして、射出側偏光板７Ｒ、入射側サファイア基板１４Ｒ、射出側サファイア基板１５Ｒ、枠体１６Ｒの持つ熱は、押え板１９Ｒや枠体１６Ｒを含む冷却容器の表面から空気中に放熱され、冷却容器の８Ｒ周りを通過する冷却風により運ばれる。
このとき、エチレングリコール１７Ｒは、温度が上昇し、そして熱膨張し、図７に示すようにパッキング１８Ｒ、射出側偏光板７Ｒ、入射側サファイア基板１４Ｒを押し出すが、パッキング１８Ｒは、非常に低硬度であるため、冷却液の熱膨張による圧迫の力を吸収し、冷却容器８Ｒ全体にかかる冷却液の熱膨張の影響を緩和する。さらに、パッキング１８Ｒが吸収した力は、入射側サファイア基板１４Ｒ、射出側サファイア基板１５Ｒ、枠体１６Ｒ、に密着する方向や隙間の隅々に広がっていく方向に適度に分散されるため、冷却容器８Ｒ全体に大きな負荷をかけないで、更に密着性を向上させる。
本実施例では、透過型のプロジェクタにおける光学部品を冷却する例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクタにおける光学部品を冷却することにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。
さらに、液晶パネルを３枚用いた構成以外に、液晶パネルを１枚用いた構成や、それ以外の枚数を用いた構成についても、本発明を適応することが可能である。
また、冷却液を有する冷却容器で射出側偏光板のみを冷却する構造以外に、図８のように、エチレングリコール１７を有する冷却容器８により液晶パネル３，入射側偏光板６，射出側偏光板７をそれぞれ個別に冷却する構造や、図９のようにエチレングリコール１７ａ，１７ｂをそれぞれ有する冷却容器８ａ，８ｂにより液晶パネル３，入射側偏光板６，射出側偏光板７を同時に冷却する構造など、冷却液を用いた冷却構造であれば、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。
【０００６】
【発明の効果】
本発明では、以上で説明したように、表面に自己粘着性があり、非常に低硬度な樹脂製部材からなるパッキンを使うことにより、冷却液の熱膨張による冷却容器の破損や冷却容器からの液漏れを回避して、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを容易に得ることができる。
また、光学部品または／および光透過性部材の表面、や冷却容器の表面をプラズマ粒子の照射による表面加工処理をして、冷却容器内部の濡れ性を向上させることで、自己粘着性がある樹脂製部材との密着の相性が良くなり、密着性を更に向上させることができる。
さらに、光学部品または／および光透過性部材の表面、や冷却容器の表面をプラズマ粒子の照射による表面加工処理をして、冷却容器内部の濡れ性を向上させることで、冷却容器内部に気泡を残さず、冷却能力に優れた高射出光束かつ投写画像の劣化が少ないプロジェクタを容易に得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における３板式プロジェクタの基本構成を表す平面図。
【図２】本発明の実施例における３板式プロジェクタのプリズム周りの外観側面図。
【図３】本発明の実施例における３板式プロジェクタのプリズム周りの断面図。
【図４】本発明の実施例における冷却容器の断面図。
【図５】本発明の実施例における冷却容器の斜視図。
【図６】硬度の異なるパッキングを用いた冷却容器の断面図。
【図７】パッキングが冷却液の熱膨張により圧縮される様子を示した概略図。
【図８】冷却液を有する冷却容器の一例を表す断面図Ａ。
【図９】冷却液を有する冷却容器の一例を表す断面図Ｂ。
【符号の説明】
１…光源
２…光導波管
３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ…液晶パネル
４…プリズム
５…投写レンズ
６，６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…入射側偏光板
７，７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ…射出側偏光板
８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，８ａ，８ｂ…冷却容器
９ａ，９ｂ…冷却ファン
１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…液晶パネル固定板
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…ガラス基板
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…ガラス基板固定板
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ…冷却容器固定板
１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ…入射側サファイア基板
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ…射出側サファイア基板
１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ…枠体
１７，１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ，１７ａ，１７ｂ…エチレングリコール
１８，１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ…パッキング
１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂ…押え板
２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…ネジ
【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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【図９】
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