DE60014195T2

DE60014195T2 - Flüssigkristall-Projektionsgerät mit luftgekühlten Lampen

Info

Publication number: DE60014195T2
Application number: DE60014195T
Authority: DE
Inventors: Takehiro Ibaraki-shi Okada; Makoto Takatsuki-shi Hoshino
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: AU761761B2; EP1021047A2; EP1021047A3; KR100358621B1; AU1244000A; KR20000053512A; CN1261686A; DE60014195D1; EP1021047B1; CN100369491C; JP2000206619A; US6283614B1

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkristall-Projektionsgerät zum Vergrößern und Projizieren von Bildern von einer Flüssigkristallanzeige und dergleichen und insbesondere das Kühlen der Lampe, die als Lichtquelle des Flüssigkristall-Projektionsgerätes verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Ein Gerät zum Vergrößern und Projizieren von Bildern von einer Flüssigkristallanzeige mittels einer Lichtquelle, z. B. einer Metall-Halogenlampe, ist bereits bekannt. Bei derartigen Flüssigkristall-Projektionsgeräten wird das von der Lichtquelle der Lampen erzeugte Licht über ein optisches System aus Spiegeln und Ähnlichem auf die Flüssigkristallanzeige fokussiert und über ein Projektionsobjektiv auf dem Projektionsschirm angezeigt. Seit kurzem gibt es ein Flüssigkristall-Projektionsgerät mit hoher Luminanz, so dass man auf einen Großbildschirm projizierte Bilder sogar in einem hellen Raum sehen kann. Das Flüssigkristall-Projektionsgerät mit hoher Luminanz umfasst ein optisches System mit einer leistungsstarken Lampe, einer kleinen Lichtemissionsvorrichtung und einer verbesserten Lichtausbeute. 5 zeigt ein Beispiel eines optischen Systems eines derartigen Flüssigkristall-Projektionsgerätes. Um die Leuchtdichte des Bildes weiter zu verbessern, wurde ebenfalls ein Flüssigkristall-Projektionsgerät mit zwei oder mehr Lampen als Lichtquelle entwickelt. Das erfindungsgemäße Flüssigkristall-Projektionsgerät hat zwei oder mehr Lampen als Lichtquelle. In den 6(a) und (b) ist das optische System des Flüssigkristall-Projektionsgerätes mit zwei Lampen aus der offen gelegten japanischen Patentschrift Nr. 5-29320 dargestellt. 7 zeigt das optische Zweilampensystem des Flüssigkristall-Projektionsgerätes aus der offen gelegten japanischen Patentschrift Nr. 5-49569 und EP-A-0683 425. Wie in 7 abgebildet, ist eine Lichtemissionsröhre 20 nahe am Brennpunkt eines Reflexionsspiegels 21 mit elliptischer oder Paraboloberfläche befestigt, und das Licht von der Lichtemissionsröhre passiert die Teile des Fokussiersystems, das aus der ersten Linsenanordnung 24, der zweiten Linsenanordnung 25 und der Vorsatzlinse 23 besteht und eine Flüssigkristallanzeige 26 beleuchtet. Die erste Linsenanordnung 24 und die zweite Linsenanordnung 25 haben eine Integratorfunktion, um den Projektionsschirm gleichmäßig zu beleuchten. Das Bild von der Flüssigkristallanzeige 26 wird mit einem Kreuzprisma zu einem Farbbild synthetisiert und mit einem Projektionsob jektiv 27 vergrößert und auf den Projektionsschirm projiziert. Das optische Zweilampensystem ermöglicht die Herstellung eines Bildes mit hoher Leuchtdichte, es weist jedoch ein Problem dahingehend auf, die beiden Lampen zu kühlen. In 7 ist ein Beispiel für das Kühlen der beiden Lampen dargestellt. Ein Ventilator 30 mit axialer Strömungsrichtung kühlt die Lampen von hinten, um die Temperatur im oberen Teil der Lichtemissionsröhre 20 unter etwa 950°C zu halten und in dem Dichtungsteil unter 350°C. Wenn sich jedoch bei dem Zweilampensystem beispielsweise die Lampen in einer Struktur befinden, die von den Reflexionsspiegeln und dem Frontglas eingeschlossen ist, wie dies bei Superhochdruck-Quecksilberlampen der Fall ist, lässt sich bei Vorhandensein eines Luftauslasses nahe des Frontglases der Lampe ein Temperaturanstieg der Lampen nur schwer durch Kühlung von hinten mittels des Ventilators 30 mit axialer Strömungsrichtung begrenzen. Außerdem ist es schwierig, die beiden Lampen gleichmäßig zu kühlen. Das Kühlen der beiden Lampen und das Kühlen des gesamten Gerätes werden schwieriger, wenn das Gerät kompakter ist. Zur Lösung dieser Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Flüssigkristall-Projektionsgerät mit zwei oder mehr Lampen zu schaffen, welches imstande ist, die Temperatur im Gerät innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches zu halten und zwei oder mehr Lampen gleichmäßig zu kühlen. Weiterhin besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Lampe, die imstande ist, die Temperatur der Lichtemissionsröhre und anderer Teile in der Lampe innerhalb eines festgelegten Temperaturbereiches zu halten, indem ein Luftdurchlass in der Lampe geschaffen wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein Flüssigkristall-Projektionsgerät zum Projizieren eines Bildes von einer Flüssigkristallanzeige, welches umfasst:
eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von Lampen,
ein optisches System mit einer Flüssigkristallanzeige und einem Projektionsobjektiv zum Projizieren des Bildes der Flüssigkristallanzeige und des projizierten Bildes, das aus dem Licht von den Lampen gebildet wird;
und einen Mantel des Flüssigkristall-Projektionsgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lampe aus der Vielzahl von Lampen eine jeweilige Kühleinrichtung zur individuellen Kühlung der Lampe aufweist und sich jede Lampe fast luftdicht in einem jeweiligen Lampengehäuse befindet, das mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass versehen ist. Dadurch wird die Vielzahl von Lampen gleichmäßig gekühlt.
Einzelne Projektionslampen mit Kühlsystemen sind in US-A-5 760 875 und JP-A-10 027 518 vorgeschlagen worden, wobei in den Reflektoren der Lampen Einlass- und Auslassöffnungen für Kühlluft vorhanden sind. Als Kühleinrichtung kann ein Zentrifugalventilator mit einer Luftansaugöffnung und einer Luftaustrittsöffnung verwendet werden. Die bereitgestellte Kühleinrichtung befindet sich im oberen Teil oder im unteren Teil der Lampe. D.h., sämtliche bereitgestellten Kühleinrichtungen sind parallel im oberen Teil der Vielzahl von Lampen angeordnet bzw. sämtliche bereitgestellten Kühleinrichtungen sind parallel im unteren Teil der Vielzahl von Lampen angeordnet. Die Lampe verfügt über ein Luftansaugloch und ein Luftaustrittsloch. Die Kühleinrichtung saugt heiße Luft aus dem Luftaustrittsloch der Lampe an und gibt diese heiße Luft durch eine Luftklappe des Mantels des Flüssigkristall-Projektionsgerätes nach außen ab. Da sich die Luftklappe nahe der Luftaustrittsöffnung der Kühleinrichtung befindet, wird die heiße Luft aus der Lampe ohne Erwärmung des Geräteinnern nach außen abgegeben. Dadurch entsteht eine Luftströmung, die in der Lampe von dem Luftansaugloch der Lampe in das Luftaustrittsloch strömt, und dieser Luftstrom kühlt die Lichtemissionsröhre und andere Teile in der Lampe effektiv.
Die Luftklappe ist in Vorderrichtung schräg geöffnet, wobei die Bildprojektionsrichtung als Vorderrichtung definiert ist. Daher befindet sich der Benutzer des Flüssigkristall-Projektionsgerätes gewöhnlich neben oder hinter dem Gerät, so dass er nicht aus dem Gerät austretender heißer Luft, Geräuschen oder Licht ausgesetzt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Grundriss eines Flüssigkristall-Projektionsgerätes nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 1.
3 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lampe, gesehen aus der Schnittlinienrichtung S-S aus 2.
4 zeigt ein optisches Zweilampensystem des erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Projektionsgerätes.
5 zeigt ein optisches Einlampensystem des Flüssigkristall-Projektionsgerätes nach dem Stand der Technik.
6 zeigt ein optisches Zweilampensystem des Flüssigkristall-Projektionsgerätes nach dem Stand der Technik.
7 zeigt ein weiteres Beispiel eines optischen Zweilampensystems des Flüssigkristall-Projektionsgerätes nach dem Stand der Technik.
8 ist ein Grundriss eines Bildes der Lichtemissionsvorrichtung einer Linsenanordnung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Ausführungsform
1 ist ein Grundriss eines Flüssigkristall-Projektionsgerätes nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 1, 3 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lampe, gesehen aus der Schnittlinienrichtung S-S aus 2, und 4 zeigt ein optisches Zweilampensystem des erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Projektionsgerätes.
Wie aus 1 und 4 hervorgeht, hat das optische Zweilampensystem dieser Ausführungsform eine Lampe 1 und eine Lampe 2. Jede Lampe verfügt über eine Lichtemissionsröhre 40, die nahe am Brennpunkt eines becherförmigen, elliptischen Reflexionsspiegels 41 angebracht ist, und über ein Frontglas 42 zum Abdecken der Vorderseite des elliptischen Reflexionsspiegels 41. Das Licht von der Lampe wird durch ein Kombinationsprisma 35 umgelenkt und mittels einer Kollimatorlinse 5 in nahezu paralleles Licht umgewandelt, gelangt in jede Zelle einer ersten Linsenanordnung 7, wird in mehrere kleine Lichtströme unterteilt und auf jede entsprechende Zelle einer zweiten Linsenanordnung 8 konvergiert. Die erste Linsenanordnung 7 und die zweite Linsenanordnung 8 können die gleiche Form aufweisen. In der zweiten Linsenanordnung 8 werden auf der rechten und der linken Seite jeder Zelle, wie in 8 abgebildet, Bilder 29a, 29b der Lichtemissionsvorrichtung der Lampen 1, 2 ausgebildet. Darüber hinaus sind Spiegel 28 des Farbseparationssystems, eine Vorsatzlinse 32, das Kombinationsprisma 30 und das Projektionsobjektiv 31 vorhanden, die nahezu identisch zu jenen eines konventionellen Flüssigkristall-Projektionsgerätes sind. Diese Teile des optischen Systems sind im Hauptkörper des Flüssigkristall-Projektionsgerätes untergebracht. Wie in den 1 bis 3 angegeben, sind die Lampen auf ein Lampengehäuse 52 aufgesetzt. Das Lampengehäuse 52 befindet sich zwischen einer oberen Lampenabdeckplatte 10 und einer unteren Lampenabdeckplatte 11. Die obere Lampenabdeckplatte 10 weist Luftöffnungen 10A und 10B auf. Die bereitgestellten Kühleinrichtungen 12 und 13 der Lampen 1 und 2 befinden sich auf der oberen Lampenabdeckplatte 10. Das heißt, die Kühleinrichtungen 12 und 13 sind parallel im oberen Teil der Lampe angeordnet. Die Kühleinrichtungen 12, 13 haben Luftansaugöffnungen und Luftaustrittsöffnungen. Gewöhnlich wird dafür ein Zentrifugalventilator verwendet, auch Sirocco-Ventilator genannt. Die Luftansaugöffnung der Kühleinrichtung 12 weist zu der Luftöffnung 10A der oberen Lampenabdeckplatte 10. Der Hauptkörper des Flüssigkristall-Projektionsgerätes, der die Teile, Lampen und Kühleinrichtungen des optischen Systems aufnimmt, ist in einem Mantel 14 untergebracht. Der Mantel 14 verfügt über eine Luftklappe 15 für eine Ventilation nahe der Luftaustrittsöffnungen 12B, 13B der Kühleinrichtungen. Wie in 2 abgebildet, ist eine Öffnung 15A der Luftklappe 15 schräg zur Vorderrichtung hin geöffnet und die Richtung des Luftstroms von der Lüftaustrittsöffnung 12B der Kühleinrichtung stimmt mit der Öffnungsrichtung der Luftklappe 15 überein. Darüber hinaus stellt eine Luftführung 16 eine Verbindung zwischen der Luftaustrittsöffnung 12B der Kühleinrichtung und der Luftklappe 15 her. In 3 ist die bei der Erfindung verwendete Lampe abgebildet. Die Lampe enthält einen becherförmigen Reflexionsspiegel 41, einen Isolator 50, der am Boden des becherförmigen Reflexionsspiegels 41 befestigt ist, ein Frontglas 42, das am Öffnungsende des becherförmigen Reflexionsspiegels 41 angebracht ist, und eine Lichtemissionsröhre 40, die von dem Isolator 50 gehalten wird und im Innern des becherförmigen Reflexionsspiegels 41 angeordnet ist. Der Isolator 50 hat ein Luftansaugloch 50A für die Lampe. Am Öffnungsende weist der becherförmige Reflexionsspiegel 41 ein Luftaustrittsloch 41A für die Lampe auf. Der Luftstrom in der Lampe von dem Luftansaugloch 50A der Lampe in das Luftaustrittsloch 41A der Lampe strömt entlang der Lichtemissionsröhre 40 und kühlt selbige. Die Lampe 2 ist fast luftdicht in dem Lampengehäuse 52 angebracht. Das Lampengehäuse 52 ist fast luftdicht zwischen der oberen Lampenabdeckplatte 10 und der unteren Lampenabdeckplatte 11 angeordnet. In dem Lampengehäuse 52 befinden sich Luftlöcher 53A, 53B. Somit liegt die Luftansaugöffnung der Kühleinrichtung 12 des Luftloches 10A der oberen Lampenabdeckplatte 10 gegenüber. Wenn die Kühleinrichtung 12 in Betrieb ist, saugt die Kühleinrichtung 12 die Luft von der Luftansaugöffnung an, und es entsteht ein Luftstrom a-b-c-d-e, wie in 3 abgebildet. Der Luftstrom reißt die Hitze von der Lichtemissionsröhre 40 in der Lampe mit sich, durchquert die Luftklappe und strömt aus dem Flüssigkristall-Projektionsgerät heraus. Da sich die Luftklappe nahe der Luftaustrittsöffnung der Kühleinrichtung befindet, erwärmt die von der Lichtemissionsröhre 40 abgezogene Hitze nicht das Innere des Flüssigkristall-Projektionsgerätes.
Erfindungsgemäße Effekte
Das erfindungsgemäße Flüssigkristall-Projektionsgerät kühlt eine Vielzahl von Lampen gleichmäßig, indem die Lampen einzeln gekühlt werden. Die Kühleinrichtung der Erfindung saugt heiße Luft in der Lampe an und gibt diese heiße Luft durch die Luftklappe des Mantels nach außen ab. Da die Luftklappe nahe der Luftaustrittsöffnung der Kühleinrichtung angeordnet ist, erwärmt die heiße Luft von der Lampe nicht das Innere des Flüssigkristall-Projektionsgerätes. Folglich kann das Flüssigkristall-Projektionsgerät wirksam gekühlt werden. Da die Lampe fast vollständig von dem becherförmigen Reflexionsspiegel und dem Frontglas eingeschlossen ist, ist eine Temperaturregelung der Lampenteile unkompliziert. Die Luftklappe ist in Vorderrichtung schräg geöffnet, wobei die Bild projektionsrichtung als die Vorderrichtung definiert ist. Daher befindet sich der Benutzer des Flüssigkristall-Projektionsgerätes gewöhnlich neben oder hinter dem Gerät und ist damit keiner heißen Luft, keinen Geräuschen oder austretendem Licht von dem Gerät ausgesetzt.

Claims

Flüssigkristall-Projektionsgerät zum Projizieren eines Bildes von einer Flüssigkristallanzeige, welches umfasst: eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von Lampen (1, 2), ein optisches System (7, 8, 28, 30, 31, 32) mit einer Flüssigkristallanzeige und einem Projektionsobjektiv (31) zum Projizieren des Bildes der Flüssigkristallanzeige und des projizierten Bildes, das aus dem Licht von den Lampen gebildet wird; und einen Mantel (14) des Flüssigkristall-Projektionsgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lampe (1, 2) aus der Vielzahl von Lampen eine jeweilige Kühleinrichtung (12) zur individuellen Kühlung der Lampe aufweist und sich jede Lampe fast luftdicht in einem jeweiligen Lampengehäuse (52) befindet, das mit einem Lufteinlass (53B) und einem Luftauslass (53A) versehen ist.
Flüssigkristall-Projektionsgerät nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung (12) eine Luftaustrittsöffnung und eine Ansaugöffnung hat.
Flüssigkristall-Projektionsgerät nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung (12) im oberen Teil des Lampengehäuses (52) angeordnet ist.
Flüssigkristall-Projektionsgerät nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung (12) im unteren Teil des Lampengehäuses (52) angeordnet ist.
Flüssigkristall-Projektionsgerät nach Anspruch 2, wobei die Kühleinrichtung (12) ein Zentrifugalventilator mit einer Luftaustrittsöffnung und einer Ansaugöffnung ist.
Flüssigkristall-Projektionsgerät nach Anspruch 1, wobei die Lampe Folgendes umfasst: einen becherförmigen Reflexionsspiegel, wobei der becherförmige Reflexionsspiegel ein Luftaustrittsloch hat; einen am Boden des becherförmigen Reflexionsspiegels angebrachten Isolator, wobei der Isolator ein Luftansaugloch hat; ein Frontglas, das an dem Öffnungsende des becherförmigen Reflexionsspiegels angebracht ist; eine Lichtemissionsröhre, die von dem Isolator gehalten wird und im Innern des becherförmigen Reflexionsspiegels angeordnet ist; und einen Luftdurchlass in der Lampe von dem Luftansaugloch zum Luftaustrittsloch zum Kühlen der Lichtemissionsröhre.
Flüssigkristall-Projektionsgerät nach Anspruch 6, wobei der Mantel des Flüssigkristall-Projektionsgerätes eine Luftklappe (15) zur Ventilation hat, und die Kühleinrichtung Luft aus der Luftaustrittsöffnung (53A) des Lampengehäuses (52) ansaugt und die Luft zu der Luftklappe (15) hin abgibt.
Flüssigkristall-Projektionsgerät nach Anspruch 7, wobei die Luftklappe (15) des Mantels (14) des Flüssigkristall-Projektionsgerätes schräg zur Vorderrichtung geöffnet ist, und die Richtung der Abluft aus der Luftaustrittsöffnung der Kühleinrichtung (12) mit der Öffnungsrichtung der Kühlklappe zusammenfällt.