【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射用の光の光路上に配される複数の光学部材を備えるプロジェクタに関し、特に、プロジェクタの発熱対策に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子機器における表示装置のひとつとして、映像源の画像を光学系を介してスクリーンに拡大投射する投射型表示装置としてのプロジェクタが知られている。
【０００３】
プロジェクタは、光源、電源ユニットなどの発熱しやすい機器を有していることから、この発熱体の熱が光路上の光学部材に伝わると、光学部材の取り付け精度や熱特性に影響を与え、光学特性の低下を招くおそれがある。
【０００４】
プロジェクタの発熱対策に関する技術としては、例えば、ヒートシンクなどの放熱体を高温となる光学部材に取り付けて放熱させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１４−０９８９３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、プロジェクタの小型化が進む傾向にあり、それに伴ってプロジェクタの発熱対策がより重要になっている。特に、小型のプロジェクタでは、光源などの発熱体と他の部材との距離が近づき、発熱体の周辺の部材は高温となり、離れた部材は低温となるなど、部材間での温度ムラが生じやすい。
【０００７】
こうした熱影響のムラは、光学部材自体の熱膨張や光学部材の取り付け精度の不均一を招き、光路の歪みや光学系の特性の変化を生じさせ、投射画像の劣化を招くおそれがある。
【０００８】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化に適したプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、投射用の光の光路上に配される複数の光学部材を備えるプロジェクタにおいて、前記複数の光学部材のそれぞれが、発熱体に熱的に接続された一の熱伝導部材に支持されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のプロジェクタでは、複数の光学部材のそれぞれが、発熱体に熱的に接続された一の熱伝導部材に支持されていることから、複数の光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが抑制される。そのため、熱影響のムラによる光学特性の低下が抑制される。
したがって、本発明のプロジェクタは、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化にも好ましく適用することができる。
【００１１】
ここで、熱伝導部材としては、熱伝導率が高い材質からなる熱良導体が好ましく用いられ、例えば、アルミニウム（熱伝導率：２０４Ｗ／（ｍＫ））あるいはその合金の他、各種金属が適用される。熱伝導部材が熱良導体からなることにより、熱伝導部材における領域ごとの温度ムラが抑制され、複数の光学部材に対する熱影響のムラが確実に抑制される。
【００１２】
熱伝導部材の熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍＫ）以上であるのが好ましく、５０Ｗ／（ｍＫ）以上であるのがより好ましい。熱伝導部材の熱伝導率が１０Ｗ／（ｍＫ）未満であると、発熱体の熱が熱伝導部材に移動しにくい上に、熱伝導部材における温度ムラが生じやすいので好ましくない。また、熱伝導部材の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍＫ）以上であることにより、温度ムラがより確実に解消される。
【００１３】
上記のプロジェクタにおいては、前記一の熱伝導部材は、前記複数の光学部材に対して上方に位置するのが好ましい。
この構成によれば、熱伝導部材に対して複数の光学部材が下方に配される一方で、熱伝導部材で暖められた空気は上方に移動する。そのため、熱伝導部材から複数の光学部材への空気を介した熱伝達が抑制される。したがって、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【００１４】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記一の熱伝導部材は、熱放射率が０．５未満であるのが好ましい。
前記一の熱伝導部材の熱放射率（ふくしゃ率）が０．５未満であることにより、一の熱伝導部材から複数の光学部材への放射による熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇がさらに抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【００１５】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記発熱体としては、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）からなる光源を含んでもよい。
この構成によれば、光源が発光ダイオードであることにより、小型化を図りやすい。
【００１６】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記複数の光学部材のそれぞれと前記一の熱伝導部材との間に配される熱絶縁部材を備えることが好ましい。
この構成によれば、熱絶縁部材により、熱伝導部材から複数の光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【００１７】
また、上記のプロジェクタにおいて、前記一の熱伝導部材に熱的に接続される放熱体を備えるのが好ましい。
この構成により、発熱体から熱伝導部材に伝わった熱が放熱体を介して放熱され、熱伝導部材から複数の光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。そのため、複数の光学部材の温度上昇が抑制され、複数の光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプロジェクタの一実施の形態例を図面を参照して説明する。
ここでは、一実施の形態例として、光変調手段（ライトバルブ）として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色に対応した３枚の液晶装置（液晶パネル）を備えた３板式液晶プロジェクタについて説明する。なお、本発明は、１板式液晶プロジェクタや、ライトバルブとして他の空間光変調装置（例えば ＤＭＤ；Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ など）を用いたプロジェクタにも適用可能である。
【００１９】
図１は液晶プロジェクタ１０の概略的な全体構成を模式的に示す図である。
図１において、プロジェクタ１０は、光源１１，１２，１３、光源１１，１２，１３からの各光を変調する液晶ライトバルブ１４，１５，１６、変調された各光を合成するクロスダイクロイックプリズム１７、及びプリズム１７から出射された光を不図示のスクリーンに拡大投射する投射系１８等を含んで構成される。ここで、光源１１はＲ（赤）、１２はＧ（緑）、１３はＢ（青）、の光をそれぞれ発するものであり、ライトバルブ１４はＲ、１５はＧ、１６はＢ、の光にそれぞれ対応している。
【００２０】
光源１１，１２，１３としては、発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード、有機電界発光素子）を含むＬＥＤ光源（ＬＥＤランプ）が用いられる。なお、本発明は、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等の他の光源を備えるプロジェクタにも適用されるが、ＬＥＤ光源は装置の小型化を図る上で有利である。
【００２１】
ライトバルブ１４，１５，１６は、例えば、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と透過型の液晶セルとを含み、外部からの画像情報（あるいは映像情報）に基づいて光源１１，１２，１３からの光を変調する。
【００２２】
プリズム１７は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造からなり、全体が略立方体状に形成されている。また、プリズム１７は、赤色光（Ｒ）を反射する誘電体多層膜１７ａと青色光（Ｂ）を反射する誘電体多層膜１７ｂとを含み、ライトバルブ１５からの緑色光（Ｇ）を透過しかつライトバルブ１４からの赤色光（Ｒ）とライトバルブ１６からの青色光（Ｂ）とを折り曲げてこれらの３色の光を合成し、カラー画像を形成する。
【００２３】
投射系１８は、拡大投射光学系を含み、プリズム１７から出射された光を不図示のスクリーン上に投射する。この投射により、スクリーン上には、拡大されたカラー画像が表示される。
【００２４】
さて、上記プロジェクタ１０においては、電源投入後、光源１１，１２，１３、ライトバルブ１４，１５，１６の駆動回路、及び電源ユニットが発熱し、その温度が上昇することから、これら発熱体の熱影響に対する対策が施されている。以下、その熱対策技術について説明する。
【００２５】
図２及び図３は、上記プロジェクタ１０における各構成部材の配置の様子を模式的に示す図であり、図２は平面図、図３は側面図である。
図２及び図３において、ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７、及び投射系１８の各光学部材はそれぞれ、良熱伝導体からなる熱伝導部材としてのベースプレート２０に搭載されている。
【００２６】
具体的には、ベースプレート２０上には、熱絶縁部材としての断熱部材３０が配設されており、ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７、及び投射系１８の各光学部材は、その断熱部材３０を介してベースプレート２０に支持されている。
【００２７】
また、プロジェクタ１０の使用時において、ベースプレート２０は、ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７、及び投射系１８の各光学部材に対して上方に位置するように配される。すなわち、ベースプレート２０は、上記各光学部材が搭載された面が下向きになるように配される。
【００２８】
ここで、ベースプレート２０としては、熱伝導率が高い材質からなる熱良導体が好ましく用いられる。具体的には、例えば、アルミニウム材（熱伝導率：２０４Ｗ／（ｍＫ））あるいはその合金の他、銅、黄銅、金、鉄（及び鋼）、ニッケルなどの各種金属及びその合金が用いられる。なお、ベースプレート２０の熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍＫ）以上であるのが好ましく、５０Ｗ／（ｍＫ）以上であるのがより好ましい。
【００２９】
また、断熱部材３０としては、十分な断熱特性を有しかつ、良好な寸法精度で成型できる材料が好ましく用いられる。具体的には、例えば、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、及び液晶ポリマーなどのプラスチック材料の他に、ガラス、あるいはガラス粉、マイカ粉、アルミナ粉などを混合成型した成型材が用いられる。なお、断熱部材３０の熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍＫ）未満であるのが好ましく、２Ｗ／（ｍＫ）未満であるのがより好ましい。断熱部材３０の熱伝導率が１０Ｗ／（ｍＫ）以上であると、十分な断熱特性を得られないので好ましくない。
【００３０】
また、ベースプレート２０には、それぞれ発熱体である、上記光源１１，１２，１３、及びライトバルブ１４，１５，１６の駆動回路２１（液晶駆動回路）が搭載されており、これらの発熱体（光源１１，１２，１３、駆動回路２１）とベースプレート２０とは熱的に接続されている。
【００３１】
具体的には、光源１１，１２，１３は、良熱伝導体からなる伝熱部材（例えばアルミニウム材）３１を介してベースプレート２０に熱的に接続されている。本例では、光源１１，１２，１３のそれぞれが同じ伝熱部材３１を介してベースプレート２０に熱的に接続されている。また、駆動回路２１は、回路基板の銅箔部分や導電グリースなどを介してベースプレート２０に熱的に接続されている。本例では、駆動回路２１は、ベースプレート２０における、各光学部材（ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７、投射系１８）が搭載された面と反対の面に搭載されている。
【００３２】
また、ベースプレート２０には、放熱体としてのヒートシンク２５が搭載されており、ヒートシンク２５とベースプレート２０とは熱的に接続されている。本例では、ヒートシンク２５は、ベースプレート２０に直接接しており、光源１２の背面の側に配されている。
【００３３】
また、ベースプレート２０に搭載された各部材を覆うように筐体２６が配設され、この筐体２６もベースプレート２０に固定されている。筐体２６には、吸気及び排気用の開口（吸気孔２７、排気孔２８）が設けられている。本実施の形態例では、吸気孔２７は、ヒートシンク２５の排熱面に対向する筐体２６の側面に設けられ、排気孔２８は筐体２６の上面のうちのヒートシンク２５の上方位置に設けられている。なお、投射系１８は、鏡筒２９内に保持されている。
【００３４】
上記構成のプロジェクタ１０では、発熱体（光源１１，１２，１３、駆動回路２１）とベースプレート２０とが熱的に接続されていることから、発熱体が発熱すると、その熱の多くがベースプレート２０に移動し、ベースプレート２０が温度上昇する。このとき、ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７、及び投射系１８の各光学部材にもその熱が伝わるものの、各光学部材が同じベースプレート２０に支持されていることから、各光学部材に対する発熱体の熱影響は均一化される。
【００３５】
すなわち、上記各光学部材が同じ一つのベースプレート２０に支持されていることから、発熱体の熱がベースプレート２０を介して上記各光学部材のそれぞれに対して比較的一様に伝わり、各光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが抑制される。しかも、このベースプレート２０は良熱伝導体からなり、領域ごとの温度ムラが比較的小さいことから、各光学部材に対する発熱体の熱影響のムラが確実に抑制される。そのため、このプロジェクタ１０では、各光学部材の間での温度ムラが少なく、熱影響のムラによる光学特性の低下が抑制される。
【００３６】
また、このプロジェクタ１０では、ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７、及び投射系１８の各光学部材とベースプレート２０との間に、断熱部材３０が配されており、この断熱部材３０により、ベースプレート２０から各光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制されている。
【００３７】
しかも、プロジェクタ１０に使用時において、ベースプレート２０は、上記各光学部材（ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７、投射系１８）に対して上方に位置していることから、ベースプレート２０に対して光学部材が下方に配される一方で、発熱体及びベースプレート２０で暖められた空気が上方に移動する。そのため、ベースプレート２０から各光学部材への空気を介した熱伝達が抑制される。
【００３８】
また、このプロジェクタ１０では、発熱体（光源１１，１２，１３、駆動回路２１）からベースプレート２０に伝わった熱の一部は、放熱体としてのヒートシンク２５を介して放熱される。ヒートシンク２５を介して放熱された熱は、筐体２６に設けられた開口（吸気孔２７及び排気孔２８）を介して空気とともに外部に排出される。ヒートシンク２５によって発熱体の熱の一部が放熱されることにより、ベースプレート２０の温度上昇が抑制され、ベースプレート２０から各光学部材のそれぞれへの熱伝達が抑制される。
【００３９】
このように、ベースプレート２０から各光学部材への熱伝達が抑制されることにより、各光学部材の個々の温度上昇が抑制され、光学部材の個々の特性の変化が抑制される。
【００４０】
以上説明したように、このプロジェクタ１０によれば、光学部材の個々の温度上昇が抑制されるとともに、各光学部材の間での温度ムラが少なく、これにより、発熱体の熱影響による光学特性の低下が抑制される。そのため、発熱に伴う投射画像の劣化が少なく、小型化にも好ましく適用することができる。
【００４１】
なお、このプロジェクタ１０において、ベースプレート２０は、熱伝導部材としての機能とともに、発熱体の熱を逃がす放熱体としての機能も一部有している。小型のプロジェクタ１０では、全体の容積に占める、各部材を搭載するためのベースプレート２０の表面積の割合が大きい。そのため、ベースプレート２０を介して発熱体を放熱させることで、放熱効率の向上とともに、熱ムラの防止を図ることができるという、小型化に適した利点が得られる。
【００４２】
一方、ベースプレート２０は、熱放射率が０．５未満であるのが好ましい。ベースプレート２０の熱放射率が０．５未満であることにより、ベースプレート２０から光学部材への放射による熱伝達が抑制され、各光学部材の温度上昇がさらに抑制され、光学部材の個々の特性の変化が抑制される。ここで、アルミニウム、鉄などの磨いた金属光沢面は熱放射率が低く、例えば、アルミニウム材の金属光沢を有した面の熱放射率は０．０５５である。
【００４３】
また、このプロジェクタ１０では、図４に示すように、発熱体のひとつである電源ユニット３２（ＡＣアダプタ）が、筐体２６（プロジェクタ本体）の外部に配されている。これにより、筐体２６内の発熱量が抑制され、光学特性に与える熱影響がさらに抑制される。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明のプロジェクタにおける発熱対策の効果を調べることを目的として、上述した実施の形態例のプロジェクタ（実施例１）、及びその変形例のプロジェクタ（実施例２〜７）について、投射画像の評価を行った。また、比較のために、従来の形態のプロジェクタ（比較例１，２）についても同様の評価を行った。
図５〜図１３に実施例１〜７、及び比較例１，２の各プロジェクタの構成を示す。
【００４５】
なお、評価に際しては、上記実施例１〜７及び比較例１，２のそれぞれについて、光学部材（主にレンズ）の主材料としてガラス（線膨張係数 ３２×１０−７ （／℃））を用いた形態と、プラスチック（ＰＭＭＡ、線膨張係数 ５×１０−５ （／℃））を用いた形態との双方について調べた。
画質の評価方法は次のとおりである。
【００４６】
（画質の評価方法）
投射画像の画質の評価は、（１）位置ズレ、（２）焦点ズレ、（３）色ズレ、の３項目について、画像の劣化を調べることにより行った。なお、画像の劣化の原因は、プロジェクタの光学部材の個々の温度上昇によるものと、複数の光学部材の間での温度ムラによるものとのそれぞれが考えられる。光学部材の個々の温度上昇による画像劣化は、例えば、加工時に内在した歪みが温度上昇に伴って強調されることにより生じる。また、温度ムラによる画像劣化は、例えば、複数の光学部材の間での熱膨張の不均一などにより生じる。
【００４７】
（位置ズレの評価）
（ａ）画像が投射されるスクリーンとして、網目状の線が描かれたスクリーンを用いる。図１４に評価スクリーンの全体図、図１５に評価スクリーンの部分拡大図を示す。図１５の拡大図に示すように、網目状に配列される各線はそれぞれ２本一組に配列されている。
（ｂ）スクリーン上の網目状の線に一致し、かつ、線幅（図１５に示す幅Ｌｓ）に一致するような投影画像の入力信号をプロジェクタに与える。また、そのとき、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）が混色して白色光線になるようにプロジェクタのカラーバランスを調整する。
（ｃ）評価室内は厳しい評価が出来るように平均照度を３０ルックスとする。
（ｄ）スクリーンの網目線とプロジェクタによる光の線にズレがないかどうかを目視評価する。なお、通常使用する状態に合わせてスクリーンと評価者は距離をとる（今回は１ｍ程度）。
（ｅ）評価は、明確にズレが認められる場合を「レベル１」、若干のズレが認められる場合を「レベル３」、ズレが認められない場合を「レベル５」として、５段階で行った。
【００４８】
（焦点ズレの評価）
光学部材の歪により焦点がずれると白色光線の線幅が変化する。したがって、焦点ズレの評価は、上述したスクリーンの網目状の線の線幅と光線幅が一致しているかどうかを目視評価した。
評価は、明確に線幅ズレが認められる場合を「レベル１」、若干の線幅ズレが認められる場合を「レベル３」、線幅ズレが認められない場合を「レベル５」として、５段階で行った。
【００４９】
（色ズレの評価）
光学部材の歪によりＲ、Ｇ、Ｂのカラーバランスがズレると、白色光線に色がつく。また、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの光が位置ズレしても白色光線に色がつく。さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの光が焦点ズレしても白色光線に色がつく。したがって、白色光線に色がついているかどうかを色ズレとして目視評価した。
評価は、明確に着色が認められる場合を「レベル１」、若干の着色が認められる場合を「レベル３」、着色が認められない場合を「レベル５」として、５段階で行った。
【００５０】
（画質の評価結果）
画質の評価結果を図１６に示す。
また、図１６には、環境温度２５℃で、電源投入後に温度上昇が飽和した状態（約３０分後）における、プロジェクタの複数の箇所での温度計測結果も併記する。温度の計測位置は、投影画像になるべく影響しない位置で、かつ、光源（発熱体）に近いプリズム上の位置（２０１）、光源（発熱体）から遠い投射系上の位置（２０２）、２０１に近いベースプレート上の位置（２０３）、２０２に近いベースプレート上の位置（２０４）、の４点である。なお、図５〜図１３に、上記計測位置（熱電対の設置箇所）を、符号２０１〜２０４として示す。
【００５１】
以下、実施例１〜７、及び比較例１，２の各プロジェクタの構成の説明と、各形態例での画質の評価結果について説明する。なお、図５〜図１３に示す各構成例において、先の図１及び図２に示した実施の形態例と同一の機能を有する構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００５２】
（実施例１）
図５に示す実施例１のプロジェクタは、先の図１及び図２に示したプロジェクタ１０と同様の構成であり、
（ａ）複数の光学部材（ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７、投射系１８）が一のベースプレート２０に支持され、そのベースプレート２０と発熱体（光源１１，１２，１３、駆動回路２１）とが熱的に接続されている、
（ｂ）ベースプレート２０と放熱体（ヒートシンク２５）とが熱的に接続されている、
（ｃ）複数の光学部材に対してベースプレート２０が上方に位置している、
（ｄ）ベースプレート２０の熱放射率が０．５未満である、
（ｅ）ベースプレート２０と複数の光学部品との間に断熱部材３０が配置されている。
【００５３】
実施例１のプロジェクタでは、光学部品がガラス（ガラスレンズ）及びプラスチック（プラスチックレンズ）のいずれの場合にも、画像劣化はほとんど認められなかった。
【００５４】
（実施例２）
図６に示す実施例２のプロジェクタは、（ｄ１）ベースプレート２０を黒色塗装した（熱放射率ε＝０．９５）ものであり、他の構成条件は実施例１と同様である。
すなわち、実施例２のプロジェクタは、
（ａ）複数の光学部材（１４，１５，１６，１７，１８）が一のベースプレート２０に支持され、そのベースプレート２０と発熱体（１１，１２，１３，２１）とが熱的に接続されている、
（ｂ）ベースプレート２０とヒートシンク２５とが熱的に接続されている、
（ｃ）複数の光学部材に対してベースプレート２０が上方に位置している、
（ｄ１）ベースプレート２０の熱放射率が０．５以上である、
（ｅ）ベースプレート２０と複数の光学部品との間に断熱部材３０が配置されている。
【００５５】
実施例２のプロジェクタでは、実施例１と比較してベースプレートから光学系へ熱輻射により熱が伝わり、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【００５６】
（実施例３）
図７に示す実施例３のプロジェクタは、（ｅ１）実施例１に示す断熱部材３０を省いたものであり、他の構成条件は実施例１と同様である。
すなわち、実施例３のプロジェクタは、
（ａ）複数の光学部材（１４，１５，１６，１７，１８）が一のベースプレート２０に支持され、そのベースプレート２０と発熱体（１１，１２，１３，２１）とが熱的に接続されている、
（ｂ）ベースプレート２０とヒートシンク２５とが熱的に接続されている、
（ｃ）複数の光学部材に対してベースプレート２０が上方に位置している、
（ｄ）ベースプレート２０の熱放射率が０．５未満である、
（ｅ１）複数の光学部品がベースプレート２０に直接接している。
【００５７】
実施例３のプロジェクタでは、実施例１、実施例２と比較して、断熱部材がないためにベースプレートから光学部品へ熱が伝わりやすく、光学部品の温度が上昇した。その程度は、熱輻射によるもの（実施例２）よりも大きい。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【００５８】
（実施例４）
図８に示す実施例４のプロジェクタは、（ｅ１）実施例１に示す断熱部材３０を省き、（ｃ１）複数の光学部材に対してベースプレート２０を下方に配置したものであり、他の構成条件は実施例１と同様である。
すなわち、実施例４のプロジェクタは、
（ａ）複数の光学部材（１４，１５，１６，１７，１８）が一のベースプレート２０に支持され、そのベースプレート２０と発熱体（１１，１２，１３，２１）とが熱的に接続されている、
（ｂ）ベースプレート２０とヒートシンク２５とが熱的に接続されている、
（ｃ１）複数の光学部材に対してベースプレート２０が下方に位置している、
（ｄ）ベースプレート２０の熱放射率が０．５未満である、
（ｅ１）複数の光学部品がベースプレート２０に直接接している。
【００５９】
実施例４のプロジェクタでは、実施例１〜３と比較して、ベースプレートで暖められた空気が上昇し対流によって光学部品へ熱が伝わるため、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【００６０】
（実施例５）
図９に示す実施例５のプロジェクタは、（ｃ１）複数の光学部材に対してベースプレート２０を下方に配置し、（ｂ１）光源１１，１２，１３（発熱体）に直接、放熱体（ヒートシンク２５ｂ）を熱的に接続しているものであり、他の構成条件は実施例１と同様である。なお、光源１１，１２，１３とベースプレート２０とはヒートシンク２５ｂを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例５のプロジェクタは、
（ａ）複数の光学部材（１４，１５，１６，１７，１８）が一のベースプレート２０に支持され、そのベースプレート２０と発熱体（１１，１２，１３，２１）とが熱的に接続されている、
（ｂ）ベースプレート２０とヒートシンク２５とが熱的に接続されている、
（ｂ１）発熱体（光源１１，１２，１３）に直接、ヒートシンク２５ｂが熱的に接続されている、
（ｃ１）複数の光学部材に対してベースプレート２０が下方に位置している、
（ｄ）ベースプレート２０の熱放射率が０．５未満である、
（ｅ）ベースプレート２０と複数の光学部品との間に断熱部材３０が配置されている。
【００６１】
実施例５のプロジェクタでは、実施例１と比較して、ベースプレートで暖められた空気が上昇し対流によって光学系へ熱が伝わるため、光学系の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【００６２】
（実施例６）
図１０に示す実施例６のプロジェクタは、（ｃ１）複数の光学部材に対してベースプレート２０を下方に配置し、（ｂ１）光源１１，１２，１３（発熱体）に直接、放熱体（ヒートシンク２５ｂ）を熱的に接続し、（ｂ２）実施例１に示すヒートシンク２５を省いたものであり、他の構成条件は実施例１と同様である。なお、光源１１，１２，１３とベースプレート２０とはヒートシンク２５ｂを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例６のプロジェクタは、
（ａ）複数の光学部材（１４，１５，１６，１７，１８）が一のベースプレート２０に支持され、そのベースプレート２０と発熱体（１１，１２，１３，２１）とが熱的に接続されている、
（ｂ１）発熱体（光源１１，１２，１３）に直接、ヒートシンク２５ｂが熱的に接続されている、
（ｂ２）ベースプレート２０を放熱するためのヒートシンクを備えない、
（ｃ１）複数の光学部材に対してベースプレート２０が下方に位置している、
（ｄ）ベースプレート２０の熱放射率が０．５未満である、
（ｅ）ベースプレート２０と複数の光学部品との間に断熱部材３０が配置されている。
【００６３】
実施例６のプロジェクタでは、実施例５と比較して、ベースプレートを放熱するためのヒートシンクを備えないために、ベースプレートがより高温になり、光学部品へ熱が伝わり、光学部品の温度が上昇した。その結果、歪みの出易いプラスチックレンズで若干の画像劣化が認められた。
【００６４】
（実施例７）
図１１に示す実施例７のプロジェクタは、（ｃ１）複数の光学部材に対してベースプレート２０を下方に配置し、（ｂ１）光源１１，１２，１３（発熱体）に直接、放熱体（ヒートシンク２５ｂ）を熱的に接続し、（ｂ２）実施例１に示すヒートシンク２５を省き、（ｅ１）実施例１に示す断熱部材３０を省いたものであり、他の構成条件は実施例１と同様である。なお、光源１１，１２，１３とベースプレート２０とはヒートシンク２５ｂを介して熱的に接続されている。
すなわち、実施例７のプロジェクタは、
（ａ）複数の光学部材（１４，１５，１６，１７，１８）が一のベースプレート２０に支持され、そのベースプレート２０と発熱体（１１，１２，１３，２１）とが熱的に接続されている、
（ｂ１）発熱体（光源１１，１２，１３）に直接、ヒートシンク２５ｂが熱的に接続されている、
（ｂ２）ベースプレート２０を放熱するためのヒートシンクを備えない、
（ｃ１）複数の光学部材に対してベースプレート２０が下方に位置している、
（ｄ）ベースプレート２０の熱放射率が０．５未満である、
（ｅ１）複数の光学部品がベースプレート２０に直接接している。
【００６５】
実施例７のプロジェクタでは、実施例６と比較して、断熱部材がないためにベースプレートから光学系へ熱が伝わり、光学系の温度がより上昇した。その程度は、熱輻射、対流によるものよりも大きい。その結果、プラスチックレンズのみならず歪みの少ないガラスレンズでも若干の画像劣化が認められた。
【００６６】
（比較例１）
図１２に示す比較例１のプロジェクタは、（ａ１）複数の光学部材のうちの一部を一のベースプレート２０ｂで支持し、他の部材を別のベースプレート２０ｃで支持し、ベースプレート２０ｂと発熱体とを熱的に接続し、（ｃ２）複数の光学部材に対してベースプレート２０ｂ，２０ｃを下方に配置し、（ｅ２）実施例１に示す断熱部材３０を省いたものであり、他の構成条件は実施例１と概ね同様である。
すなわち、比較例１のプロジェクタは、
（ａ１）ライトバルブ１４，１５，１６、プリズム１７が一のベースプレート２０ｂに支持され、投射系１８が別のベースプレート２０ｃに支持され、ベースプレート２０ｂと発熱体（光源１１，１２，１３、及び駆動回路２１）とが熱的に接続されている、
（ｂ３）一方のベースプレート２０ｂと放熱体（ヒートシンク２５）とが熱的に接続されている、
（ｃ２）複数の光学部材に対してベースプレート２０ｂ，２０ｃが下方に位置している、
（ｄ）ベースプレート２０の熱放射率が０．５未満である、
（ｅ２）複数の光学部品がベースプレート２０ｂ，２０ｃに直接接している。
【００６７】
比較例１のプロジェクタでは、発熱体を搭載しているベースプレート２０ｂは高温になり、乗っていないベースプレート２０ｃはほぼ室温のままである。その結果、 プリズム１７の熱膨張＞投射系１８のレンズ類の熱膨張 となり、光軸のズレ等が発生し、歪みの少ないガラスレンズでもかなりの画像劣化が認められた。
【００６８】
（比較例２）
図１３に示す比較例２のプロジェクタは、（ａ２）ベースプレート２０ｄが熱伝導率の低い材料から構成され（ポリカーボネート、熱伝導率０．２３Ｗ／（ｍ・Ｋ））、（ｃ３）複数の光学部材に対してベースプレート２０ｄを下方に配置し、（ｅ３）実施例１に示す断熱部材３０を省いたものであり、他の構成条件は実施例１と概ね同様である。
すなわち、比較例２のプロジェクタは、
（ａ２）ベースプレート２０ｄが熱伝導率の低い材料から構成されている、
（ｂ４）ベースプレート２０ｄとヒートシンク２５とが熱的に接続されている、
（ｃ３）複数の光学部材に対してベースプレート２０ｂ，２０ｃが下方に位置している、
（ｄ２）ベースプレート２０ｄの熱放射率が０．４未満である、
（ｅ３）複数の光学部品がベースプレート２０ｄに直接接している。
【００６９】
比較例２のプロジェクタでは、ベースプレート２０ｄの発熱体に近い部分は高温になり、遠い部分は室温のままである。すなわち、ベースプレート２０ｄに温度ムラがある。その結果、複数の光学部品の間での熱膨張ムラに起因する光軸のズレや歪み等が発生し、歪みの少ないガラスレンズでもかなりの画像劣化が認められた。
【００７０】
（画像の視認性評価）
続いて、上記実施例１〜７、及び比較例１，２のプロジェクタについて、投射画像の視認性の評価（プロジェクタとしての評価）を行った。
視認性の評価方法は次のとおりである。
【００７１】
（視認性の評価方法）
（ａ）被験者として１８歳から６０歳までの男女を年齢、性別をランダムに５０名ほど選出した。
（ｂ）評価した投影画像は文字、グラフからなる静止画像、及び、風景の静止画像、アニメ動画、実写動画の４種類である。
（ｃ）室内の明るさは３０ルックスである。
（ｄ）良好から明確に画像劣化がある（色バランスがずれている、または、画像が歪んでいる、画像がぼやけている等）までの５段階評価をしてもらい、その平均をとり、５から４までを良好（記号○）、４未満３以上をやや不良（記号△）、３未満を不良（記号×）とした。
【００７２】
（視認性の評価結果）
視認性の評価結果を図１７に示す。
図１７に示す表から明らかなように、実施例１〜６については、光学部品の主材料としてガラスを用いれば、実写動画まで良好に投影可能であることがわかった。
特に、実施例１についてはプラスチックを用いた場合も、実写動画まで良好に投影可能であることがわかった。
また、実施例７は、光学部品の主材料をガラスとすれば、若干の画質劣化はあるものの、実写動画まで使用可能であることが分かった。また、光学部品の主材料がプラスチックであっても、文字静止画、すなわち、ビジネスプレゼンテーション用としては十分である。
また、比較例１，２は、光学部品の歪みに起因する画像劣化が激しく、文字静止画であっても使用に耐えないことが確認された。
【００７３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶プロジェクタの概略的な全体構成を模式的に示す図。
【図２】プロジェクタにおける各構成部材の配置の様子を模式的に示す平面図。
【図３】プロジェクタにおける各構成部材の配置の様子を模式的に示す側面図。
【図４】電源ユニットの配置図。
【図５】実施例１に係るプロジェクタの構成図。
【図６】実施例２に係るプロジェクタの構成図。
【図７】実施例３に係るプロジェクタの構成図。
【図８】実施例４に係るプロジェクタの構成図。
【図９】実施例５に係るプロジェクタの構成図。
【図１０】実施例６に係るプロジェクタの構成図。
【図１１】実施例７に係るプロジェクタの構成図。
【図１２】比較例１に係るプロジェクタの構成図。
【図１３】比較例２に係るプロジェクタの構成図。
【図１４】評価スクリーンの全体図。
【図１５】評価スクリーンの部分拡大図。
【図１６】画質の評価結果を示す図。
【図１７】視認性の評価結果を示す図。
【符号の説明】
１０…プロジェクタ、１１，１２，１３…光源（発熱体）、１４，１５，１６…ライトバルブ（光学部材）、１７…プリズム（光学部材）、１８…投射系（光学部材）、２０…ベースプレート（熱伝導部材）、３０…断熱部材（熱絶縁部材）、２１…駆動回路（発熱体）、３１…伝熱部材、２５…ヒートシンク（放熱体）、３２…電源ユニット（発熱体）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector including a plurality of optical members arranged on an optical path of light for projection, and more particularly, to a measure against heat generation of the projector.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of display devices in electronic devices, a projector as a projection display device that enlarges and projects an image of a video source onto a screen via an optical system has been known.
[0003]
Since the projector has devices that easily generate heat, such as a light source and a power supply unit, if the heat of this heating element is transmitted to the optical members on the optical path, it will affect the mounting accuracy and thermal characteristics of the optical members, There is a possibility that the characteristics may be deteriorated.
[0004]
As a technique relating to a countermeasure against heat generation of a projector, for example, there is a technique in which a radiator such as a heat sink is attached to an optical member having a high temperature to radiate heat (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-14-009937
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, miniaturization of projectors has been progressing, and accordingly, measures against heat generation of the projector have become more important. In particular, in a small-sized projector, the distance between a heating element such as a light source and another member is short, members around the heating element are high in temperature, and members at a distance are low in temperature. .
[0007]
Such unevenness of the thermal effect may cause thermal expansion of the optical member itself and non-uniformity of the mounting accuracy of the optical member, resulting in distortion of the optical path and changes in the characteristics of the optical system, which may cause deterioration of the projected image.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide a projector which is less likely to deteriorate a projected image due to heat generation and is suitable for downsizing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a projector according to the present invention includes a projector including a plurality of optical members arranged on an optical path of light for projection, wherein each of the plurality of optical members is thermally connected to a heating element. It is characterized by being supported by one connected heat conducting member.
[0010]
In the projector according to the aspect of the invention, since each of the plurality of optical members is supported by one heat conductive member that is thermally connected to the heating element, unevenness in the thermal influence of the heating element on the plurality of optical members is suppressed. Is done. Therefore, the deterioration of the optical characteristics due to the unevenness of the heat influence is suppressed.
Therefore, the projector of the present invention is less likely to deteriorate a projected image due to heat generation, and can be preferably applied to miniaturization.
[0011]
Here, as the heat conducting member, a good heat conductor made of a material having a high heat conductivity is preferably used. For example, various metals other than aluminum (heat conductivity: 204 W / (mK)) or an alloy thereof are applied. . Since the heat conductive member is made of a good heat conductor, temperature unevenness in each region of the heat conductive member is suppressed, and unevenness of thermal influence on the plurality of optical members is reliably suppressed.
[0012]
The thermal conductivity of the heat conductive member is preferably 10 W / (mK) or more, and more preferably 50 W / (mK) or more. If the thermal conductivity of the heat conductive member is less than 10 W / (mK), it is not preferable because the heat of the heating element is not easily transferred to the heat conductive member and the temperature unevenness of the heat conductive member is apt to occur. In addition, when the thermal conductivity of the thermal conductive member is 50 W / (mK) or more, the temperature unevenness is more reliably eliminated.
[0013]
In the projector described above, it is preferable that the one heat conductive member is located above the plurality of optical members.
According to this configuration, while the plurality of optical members are arranged below the heat conduction member, the air warmed by the heat conduction member moves upward. Therefore, heat transfer from the heat conducting member to the plurality of optical members via air is suppressed. Therefore, a temperature rise of the plurality of optical members is suppressed, and a change in individual characteristics of the plurality of optical members is suppressed.
[0014]
In the above projector, it is preferable that the one heat conductive member has a heat emissivity of less than 0.5.
When the thermal emissivity (burst rate) of the one heat conductive member is less than 0.5, heat transfer by radiation from the one heat conductive member to the plurality of optical members is suppressed. Therefore, a rise in temperature of the plurality of optical members is further suppressed, and a change in individual characteristics of the plurality of optical members is suppressed.
[0015]
Further, in the above projector, the heating element may include a light source formed of a light emitting diode (LED).
According to this configuration, since the light source is a light emitting diode, it is easy to reduce the size.
[0016]
In the above projector, it is preferable that the projector further includes a heat insulating member disposed between each of the plurality of optical members and the one heat conductive member.
According to this configuration, the heat transfer from the heat conducting member to each of the plurality of optical members is suppressed by the heat insulating member. Therefore, a temperature rise of the plurality of optical members is suppressed, and a change in individual characteristics of the plurality of optical members is suppressed.
[0017]
Further, in the above projector, it is preferable that the projector further include a radiator thermally connected to the one heat conductive member.
With this configuration, heat transmitted from the heating element to the heat conductive member is radiated through the heat radiator, and heat transfer from the heat conductive member to each of the plurality of optical members is suppressed. Therefore, a temperature rise of the plurality of optical members is suppressed, and a change in individual characteristics of the plurality of optical members is suppressed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a projector according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, as one embodiment, three liquid crystal devices (liquid crystal panels) corresponding to three colors of R (red), G (green), and B (blue) are provided as light modulating means (light valves). The three-panel liquid crystal projector will be described. The present invention is also applicable to a single-panel liquid crystal projector and a projector using another spatial light modulator (for example, a DMD; Digital Mirror Device) as a light valve.
[0019]
FIG. 1 is a view schematically showing a schematic overall configuration of the liquid crystal projector 10.
In FIG. 1, a projector 10 includes light sources 11, 12, 13; liquid crystal light valves 14, 15, 16 for modulating each light from the light sources 11, 12, 13; a cross dichroic prism 17 for synthesizing each modulated light; And a projection system 18 for enlarging and projecting the light emitted from the prism 17 onto a screen (not shown). Here, the light source 11 emits R (red) light, 12 emits G (green) light, and 13 emits B (blue) light. The light valve 14 emits R light, 15 emits G light, and 16 emits B light. Respectively.
[0020]
As the light sources 11, 12, and 13, LED light sources (LED lamps) including LEDs (light emitting diodes, organic electroluminescent elements) as light emitting elements are used. The present invention can be applied to a projector including other light sources such as a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, and a halogen lamp. However, the LED light source is advantageous in reducing the size of the device.
[0021]
The light valves 14, 15, 16 include, for example, a thin film transistor (TFT) as a switching element and a transmissive liquid crystal cell, and the light sources 11, 12 based on external image information (or video information). , 13 are modulated.
[0022]
The prism 17 has a structure in which four right-angle prisms are bonded together, and is entirely formed in a substantially cubic shape. The prism 17 includes a dielectric multilayer film 17a that reflects red light (R) and a dielectric multilayer film 17b that reflects blue light (B), and transmits the green light (G) from the light valve 15. The red light (R) from the light valve 14 and the blue light (B) from the light valve 16 are bent to combine these three colors of light to form a color image.
[0023]
The projection system 18 includes an enlarged projection optical system, and projects the light emitted from the prism 17 on a screen (not shown). By this projection, an enlarged color image is displayed on the screen.
[0024]
Now, in the projector 10, after the power is turned on, the light sources 11, 12, 13 and the drive circuits of the light valves 14, 15, 16 and the power supply unit generate heat, and the temperature rises. Measures have been taken against the impact. Hereinafter, the heat control technology will be described.
[0025]
2 and 3 are diagrams schematically showing the arrangement of each component in the projector 10, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is a side view.
2 and 3, each optical member of the light valves 14, 15, 16, the prism 17, and the projection system 18 is mounted on a base plate 20 as a heat conducting member made of a good heat conductor.
[0026]
Specifically, a heat insulating member 30 as a heat insulating member is provided on the base plate 20, and each optical member of the light valves 14, 15, 16, the prism 17, and the projection system 18 is provided with the heat insulating member. It is supported on the base plate 20 via 30.
[0027]
Further, when the projector 10 is used, the base plate 20 is arranged so as to be located above the optical members of the light valves 14, 15, 16, the prism 17, and the projection system 18. That is, the base plate 20 is disposed such that the surface on which the optical members are mounted faces downward.
[0028]
Here, as the base plate 20, a good thermal conductor made of a material having a high thermal conductivity is preferably used. Specifically, for example, various metals such as copper, brass, gold, iron (and steel), nickel, and alloys thereof are used in addition to aluminum materials (thermal conductivity: 204 W / (mK)) or alloys thereof. Note that the thermal conductivity of the base plate 20 is preferably 10 W / (mK) or more, and more preferably 50 W / (mK) or more.
[0029]
Further, as the heat insulating member 30, a material having sufficient heat insulating properties and capable of being molded with good dimensional accuracy is preferably used. Specifically, for example, in addition to plastic materials such as polycarbonate, polybutylene terephthalate, and liquid crystal polymer, glass or a molding material obtained by mixing and molding glass powder, mica powder, alumina powder, and the like is used. The thermal conductivity of the heat insulating member 30 is preferably less than 10 W / (mK), and more preferably less than 2 W / (mK). If the thermal conductivity of the heat insulating member 30 is 10 W / (mK) or more, it is not preferable because sufficient heat insulating properties cannot be obtained.
[0030]
The base plate 20 is provided with a driving circuit 21 (liquid crystal driving circuit) for the light sources 11, 12, and 13 and the light valves 14, 15, and 16, which are heating elements. 11, 12, 13 and the drive circuit 21) and the base plate 20 are thermally connected.
[0031]
Specifically, the light sources 11, 12, and 13 are thermally connected to the base plate 20 via a heat transfer member (for example, an aluminum material) 31 made of a good heat conductor. In this example, each of the light sources 11, 12, and 13 is thermally connected to the base plate 20 via the same heat transfer member 31. The drive circuit 21 is thermally connected to the base plate 20 via a copper foil portion of the circuit board, conductive grease, or the like. In this example, the drive circuit 21 is mounted on the surface of the base plate 20 opposite to the surface on which the optical members (light valves 14, 15, 16, the prism 17, the projection system 18) are mounted.
[0032]
A heat sink 25 as a heat radiator is mounted on the base plate 20, and the heat sink 25 and the base plate 20 are thermally connected. In this example, the heat sink 25 is in direct contact with the base plate 20 and is arranged on the back side of the light source 12.
[0033]
Further, a housing 26 is provided so as to cover each member mounted on the base plate 20, and the housing 26 is also fixed to the base plate 20. The housing 26 is provided with openings for intake and exhaust (intake holes 27 and exhaust holes 28). In the present embodiment, the intake hole 27 is provided on the side surface of the housing 26 facing the heat discharge surface of the heat sink 25, and the exhaust hole 28 is provided on the upper surface of the housing 26 above the heat sink 25. ing. The projection system 18 is held in a lens barrel 29.
[0034]
In the projector 10 having the above configuration, since the heating elements (the light sources 11, 12, 13, and the driving circuit 21) and the base plate 20 are thermally connected, when the heating element generates heat, most of the heat is transferred to the base plate 20. The base plate 20 moves and the temperature rises. At this time, the heat is transmitted to the optical members of the light valves 14, 15, 16, the prism 17, and the projection system 18. However, since each optical member is supported by the same base plate 20, the heat generated by each optical member is generated. The thermal effects on the body are equalized.
[0035]
That is, since each of the optical members is supported by the same one base plate 20, the heat of the heating element is relatively uniformly transmitted to each of the optical members via the base plate 20, and each of the optical members is The unevenness of the heat effect of the heating element is suppressed. In addition, since the base plate 20 is made of a good heat conductor and the temperature unevenness in each region is relatively small, unevenness of the heat effect of the heating element on each optical member is reliably suppressed. Therefore, in the projector 10, the temperature unevenness between the optical members is small, and the deterioration of the optical characteristics due to the unevenness of the heat is suppressed.
[0036]
Further, in the projector 10, a heat insulating member 30 is disposed between each of the optical members of the light valves 14, 15, 16, the prism 17, and the projection system 18 and the base plate 20. The heat transfer from 20 to each of the optical members is suppressed.
[0037]
Moreover, when used in the projector 10, the base plate 20 is located above the optical members (light valves 14, 15, 16, prism 17, projection system 18). While the optical member is disposed below, the air heated by the heating element and the base plate 20 moves upward. Therefore, heat transfer from the base plate 20 to each optical member via air is suppressed.
[0038]
In the projector 10, part of the heat transmitted from the heating elements (the light sources 11, 12, and 13 and the drive circuit 21) to the base plate 20 is radiated through a heat sink 25 as a radiator. The heat radiated through the heat sink 25 is discharged to the outside together with air through openings (intake holes 27 and exhaust holes 28) provided in the housing 26. Since a part of the heat of the heating element is radiated by the heat sink 25, the temperature rise of the base plate 20 is suppressed, and the heat transfer from the base plate 20 to each of the optical members is suppressed.
[0039]
In this way, by suppressing the heat transfer from the base plate 20 to each optical member, an increase in the temperature of each optical member is suppressed, and a change in each characteristic of the optical member is suppressed.
[0040]
As described above, according to the projector 10, the rise in the temperature of each optical member is suppressed, and the temperature unevenness between the optical members is small. Reduction is suppressed. Therefore, the deterioration of the projected image due to heat generation is small, and it can be preferably applied to miniaturization.
[0041]
In the projector 10, the base plate 20 partially has a function as a heat conducting member and also has a function as a heat radiating member for releasing heat of the heat generating member. In the small projector 10, the ratio of the surface area of the base plate 20 for mounting each member to the entire volume is large. Therefore, by dissipating the heat from the heating element via the base plate 20, the heat radiation efficiency can be improved and the heat unevenness can be prevented, which is an advantage suitable for miniaturization.
[0042]
On the other hand, the base plate 20 preferably has a thermal emissivity of less than 0.5. When the thermal emissivity of the base plate 20 is less than 0.5, heat transfer due to radiation from the base plate 20 to the optical member is suppressed, the temperature rise of each optical member is further suppressed, and changes in individual characteristics of the optical member are changed. Is suppressed. Here, a polished metallic glossy surface of aluminum, iron, or the like has a low thermal emissivity. For example, a surface of an aluminum material having metallic luster has a thermal emissivity of 0.055.
[0043]
Further, in the projector 10, as shown in FIG. 4, a power supply unit 32 (AC adapter), which is one of the heating elements, is disposed outside the housing 26 (projector body). Thereby, the amount of heat generated in the housing 26 is suppressed, and the heat effect on the optical characteristics is further suppressed.
[0044]
【Example】
Next, for the purpose of examining the effect of the measures against heat generation in the projector of the present invention, the projected images of the projector of the above-described embodiment (Example 1) and the projectors of the modifications (Examples 2 to 7) are described. Was evaluated. For comparison, the same evaluation was performed for a projector of a conventional mode (Comparative Examples 1 and 2).
5 to 13 show the configurations of the projectors of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2.
[0045]
At the time of evaluation, in each of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, glass (linear expansion coefficient: 32 × 10) was used as the main material of the optical member (mainly, the lens). -7 (/ ° C)) and plastic (PMMA, linear expansion coefficient 5 × 10 -5 (/ ° C.)).
The evaluation method of the image quality is as follows.
[0046]
(Image quality evaluation method)
The image quality of the projected image was evaluated by examining the deterioration of the image for three items: (1) position shift, (2) focus shift, and (3) color shift. It is to be noted that the cause of the image deterioration may be caused by a rise in the temperature of each of the optical members of the projector, or by a non-uniform temperature among the plurality of optical members. The image deterioration due to the temperature rise of each optical member is caused, for example, by the fact that the distortion inherent at the time of processing is emphasized with the temperature rise. Further, image deterioration due to temperature unevenness occurs due to, for example, uneven thermal expansion among a plurality of optical members.
[0047]
(Evaluation of displacement)
(A) A screen on which mesh lines are drawn is used as a screen on which an image is projected. FIG. 14 is an overall view of the evaluation screen, and FIG. 15 is a partially enlarged view of the evaluation screen. As shown in the enlarged view of FIG. 15, each line arranged in a mesh pattern is arranged in pairs.
(B) An input signal of a projection image that matches a mesh line on the screen and matches the line width (width Ls shown in FIG. 15) is given to the projector. At this time, the color balance of the projector is adjusted so that red (R), green (G), and blue (B) are mixed to form white light.
(C) In the evaluation room, the average illuminance is set to 30 lux so that strict evaluation can be performed.
(D) Visually evaluate whether there is any deviation between the mesh line of the screen and the line of light from the projector. In addition, the screen and the evaluator keep a distance according to the state of normal use (about 1 m this time).
(E) The evaluation was performed in five stages, with “Level 1” when a clear shift was recognized, “Level 3” when a slight shift was recognized, and “Level 5” when no shift was recognized. .
[0048]
(Evaluation of defocus)
When the focus shifts due to the distortion of the optical member, the line width of the white light beam changes. Therefore, the focus deviation was evaluated by visually checking whether or not the line width of the mesh line on the screen was equal to the light width.
The evaluation was performed on a five-point scale, with "Level 1" when a clear line width deviation was observed, "Level 3" when a slight line width deviation was observed, and "Level 5" when no line width deviation was observed. I went in.
[0049]
(Evaluation of color shift)
When the color balance of R, G, and B shifts due to the distortion of the optical member, white light is colored. In addition, even if any one of R, G, and B light is misaligned, white light is colored. Furthermore, even if any of R, G, and B light is out of focus, white light is colored. Therefore, whether or not the white light was colored was visually evaluated as a color shift.
The evaluation was performed in five stages, with “Level 1” when coloring was clearly recognized, “Level 3” when slight coloring was recognized, and “Level 5” when no coloring was recognized.
[0050]
(Evaluation result of image quality)
FIG. 16 shows the evaluation results of the image quality.
FIG. 16 also shows temperature measurement results at a plurality of locations of the projector in a state where the temperature rise is saturated after the power is turned on (at about 30 minutes) at an environmental temperature of 25 ° C. The temperature measurement position is a position that does not affect the projected image as much as possible, and is a position (201) on the prism near the light source (heating element) and a position (202), 201 on the projection system far from the light source (heating element). There are four points, a position (203) on the near base plate and a position (204) on the base plate near 202. 5 to 13 show the measurement positions (locations where the thermocouples are installed) as reference numerals 201 to 204.
[0051]
Hereinafter, the configuration of each projector of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, and the evaluation result of the image quality in each embodiment will be described. In the configuration examples shown in FIGS. 5 to 13, the components having the same functions as those in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. Become
[0052]
(Example 1)
The projector according to the first embodiment illustrated in FIG. 5 has the same configuration as the projector 10 illustrated in FIGS.
(A) A plurality of optical members (light valves 14, 15, 16, prism 17, projection system 18) are supported by one base plate 20, and the base plate 20 and heating elements (light sources 11, 12, 13, drive circuit 21). And are thermally connected,
(B) the base plate 20 and the radiator (heat sink 25) are thermally connected;
(C) the base plate 20 is located above the plurality of optical members,
(D) the thermal emissivity of the base plate 20 is less than 0.5;
(E) The heat insulating member 30 is disposed between the base plate 20 and the plurality of optical components.
[0053]
In the projector of Example 1, almost no image deterioration was recognized when the optical component was glass (glass lens) or plastic (plastic lens).
[0054]
(Example 2)
The projector according to the second embodiment shown in FIG. 6 has (d1) the base plate 20 painted in black (thermal emissivity ε = 0.95), and other configuration conditions are the same as those in the first embodiment.
That is, the projector of the second embodiment is
(A) A plurality of optical members (14, 15, 16, 17, 18) are supported by one base plate 20, and the base plate 20 and the heating elements (11, 12, 13, 21) are thermally connected. Yes,
(B) the base plate 20 and the heat sink 25 are thermally connected;
(C) the base plate 20 is located above the plurality of optical members,
(D1) the thermal emissivity of the base plate 20 is 0.5 or more;
(E) The heat insulating member 30 is disposed between the base plate 20 and the plurality of optical components.
[0055]
In the projector according to the second embodiment, as compared with the first embodiment, heat was transmitted from the base plate to the optical system by heat radiation, and the temperature of the optical component increased. As a result, a slight image deterioration was observed in the plastic lens in which distortion was likely to occur.
[0056]
(Example 3)
The projector according to the third embodiment shown in FIG. 7 is the same as the first embodiment except that (e1) the heat insulating member 30 shown in the first embodiment is omitted.
That is, the projector of the third embodiment is
(A) A plurality of optical members (14, 15, 16, 17, 18) are supported by one base plate 20, and the base plate 20 and the heating elements (11, 12, 13, 21) are thermally connected. Yes,
(B) the base plate 20 and the heat sink 25 are thermally connected;
(C) the base plate 20 is located above the plurality of optical members,
(D) the thermal emissivity of the base plate 20 is less than 0.5;
(E1) A plurality of optical components are in direct contact with the base plate 20.
[0057]
In the projector of the third embodiment, compared to the first and second embodiments, since there is no heat insulating member, heat is easily transmitted from the base plate to the optical component, and the temperature of the optical component increases. The degree is larger than that due to heat radiation (Example 2). As a result, a slight image deterioration was observed in the plastic lens in which distortion was likely to occur.
[0058]
(Example 4)
The projector according to the fourth embodiment shown in FIG. 8 includes (e1) the heat insulating member 30 shown in the first embodiment, and (c1) the base plate 20 disposed below a plurality of optical members. Is the same as in the first embodiment.
That is, the projector of the fourth embodiment is
(A) A plurality of optical members (14, 15, 16, 17, 18) are supported by one base plate 20, and the base plate 20 and the heating elements (11, 12, 13, 21) are thermally connected. Yes,
(B) the base plate 20 and the heat sink 25 are thermally connected;
(C1) the base plate 20 is located below the plurality of optical members,
(D) the thermal emissivity of the base plate 20 is less than 0.5;
(E1) A plurality of optical components are in direct contact with the base plate 20.
[0059]
In the projector according to the fourth embodiment, as compared with the first to third embodiments, the air heated by the base plate rises and heat is transmitted to the optical component by convection, so that the temperature of the optical component rises. As a result, a slight image deterioration was observed in the plastic lens in which distortion was likely to occur.
[0060]
(Example 5)
The projector according to the fifth embodiment illustrated in FIG. 9 includes (c1) a base plate 20 disposed below a plurality of optical members, and (b1) a radiator (heat sink 25b) directly on the light sources 11, 12, and 13 (heating elements). ) Are thermally connected, and the other configuration conditions are the same as in the first embodiment. The light sources 11, 12, 13 and the base plate 20 are thermally connected via a heat sink 25b.
That is, the projector of the fifth embodiment is
(A) A plurality of optical members (14, 15, 16, 17, 18) are supported by one base plate 20, and the base plate 20 and the heating elements (11, 12, 13, 21) are thermally connected. Yes,
(B) the base plate 20 and the heat sink 25 are thermally connected;
(B1) The heat sink 25b is thermally connected directly to the heating elements (light sources 11, 12, 13).
(C1) the base plate 20 is located below the plurality of optical members,
(D) the thermal emissivity of the base plate 20 is less than 0.5;
(E) The heat insulating member 30 is disposed between the base plate 20 and the plurality of optical components.
[0061]
In the projector of the fifth embodiment, as compared with the first embodiment, the air warmed by the base plate rises and heat is transmitted to the optical system by convection, so that the temperature of the optical system rises. As a result, a slight image deterioration was observed in the plastic lens in which distortion was likely to occur.
[0062]
(Example 6)
The projector according to the sixth embodiment shown in FIG. 10 includes (c1) a base plate 20 disposed below a plurality of optical members, and (b1) a radiator (heat sink 25b) directly on the light sources 11, 12, and 13 (heat generators). ) Is thermally connected, and (b2) the heat sink 25 shown in the first embodiment is omitted, and other configuration conditions are the same as those in the first embodiment. The light sources 11, 12, 13 and the base plate 20 are thermally connected via a heat sink 25b.
That is, the projector of the sixth embodiment is
(A) A plurality of optical members (14, 15, 16, 17, 18) are supported by one base plate 20, and the base plate 20 and the heating elements (11, 12, 13, 21) are thermally connected. Yes,
(B1) The heat sink 25b is thermally connected directly to the heating elements (light sources 11, 12, 13).
(B2) not having a heat sink for dissipating heat from the base plate 20;
(C1) the base plate 20 is located below the plurality of optical members,
(D) the thermal emissivity of the base plate 20 is less than 0.5;
(E) The heat insulating member 30 is disposed between the base plate 20 and the plurality of optical components.
[0063]
In the projector according to the sixth embodiment, as compared with the fifth embodiment, since the heat sink for radiating the heat from the base plate is not provided, the temperature of the base plate becomes higher, the heat is transmitted to the optical components, and the temperature of the optical components rises. As a result, a slight image deterioration was observed in the plastic lens in which distortion was likely to occur.
[0064]
(Example 7)
The projector according to the seventh embodiment shown in FIG. 11 includes (c1) a base plate 20 disposed below a plurality of optical members, and (b1) a radiator (heat sink 25b) directly on the light sources 11, 12, and 13 (heat generators). ) Is thermally connected, (b2) the heat sink 25 shown in the first embodiment is omitted, and (e1) the heat insulating member 30 shown in the first embodiment is omitted, and other configuration conditions are the same as those in the first embodiment. is there. The light sources 11, 12, 13 and the base plate 20 are thermally connected via a heat sink 25b.
That is, the projector of the seventh embodiment is
(A) A plurality of optical members (14, 15, 16, 17, 18) are supported by one base plate 20, and the base plate 20 and the heating elements (11, 12, 13, 21) are thermally connected. Yes,
(B1) The heat sink 25b is thermally connected directly to the heating elements (light sources 11, 12, 13).
(B2) not having a heat sink for dissipating heat from the base plate 20;
(C1) the base plate 20 is located below the plurality of optical members,
(D) the thermal emissivity of the base plate 20 is less than 0.5;
(E1) A plurality of optical components are in direct contact with the base plate 20.
[0065]
In the projector of Example 7, compared to Example 6, heat was transmitted from the base plate to the optical system because there was no heat insulating member, and the temperature of the optical system further increased. The degree is larger than that due to heat radiation and convection. As a result, slight image deterioration was observed not only with a plastic lens but also with a glass lens having a small distortion.
[0066]
(Comparative Example 1)
The projector of Comparative Example 1 shown in FIG. 12 has (a1) a part of the plurality of optical members supported by one base plate 20b, and the other member supported by another base plate 20c. Are thermally connected, (c2) the base plates 20b and 20c are arranged below the plurality of optical members, and (e2) the heat insulating member 30 shown in the first embodiment is omitted. This is almost the same as the first embodiment.
That is, the projector of Comparative Example 1
(A1) The light valves 14, 15, 16 and the prism 17 are supported by one base plate 20b, the projection system 18 is supported by another base plate 20c, and the base plate 20b and the heating elements (the light sources 11, 12, 13, and the driving circuit) 21) is thermally connected to
(B3) one base plate 20b and a heat radiator (heat sink 25) are thermally connected;
(C2) the base plates 20b and 20c are located below the plurality of optical members,
(D) the thermal emissivity of the base plate 20 is less than 0.5;
(E2) The plurality of optical components are in direct contact with the base plates 20b and 20c.
[0067]
In the projector of Comparative Example 1, the temperature of the base plate 20b on which the heating element is mounted is high, and the temperature of the non-mounted base plate 20c remains substantially at room temperature. As a result, the thermal expansion of the prism 17> the thermal expansion of the lenses of the projection system 18, the optical axis was shifted, and considerable image deterioration was observed even with a glass lens with little distortion.
[0068]
(Comparative Example 2)
In the projector of Comparative Example 2 shown in FIG. 13, (a2) the base plate 20d is made of a material having low thermal conductivity (polycarbonate, thermal conductivity 0.23 W / (m · K)), and (c3) a plurality of optical members. (E3) The heat insulating member 30 shown in the first embodiment is omitted, and other configuration conditions are substantially the same as those of the first embodiment.
That is, the projector of Comparative Example 2
(A2) the base plate 20d is made of a material having low thermal conductivity;
(B4) the base plate 20d and the heat sink 25 are thermally connected;
(C3) The base plates 20b and 20c are located below the plurality of optical members.
(D2) the thermal emissivity of the base plate 20d is less than 0.4;
(E3) The plurality of optical components are in direct contact with the base plate 20d.
[0069]
In the projector of Comparative Example 2, the portion of the base plate 20d close to the heating element has a high temperature, and the portion far from the heating element remains at room temperature. That is, there is temperature unevenness in the base plate 20d. As a result, deviations and distortions of the optical axis caused by uneven thermal expansion among the plurality of optical components occurred, and considerable image degradation was observed even with a glass lens having a small distortion.
[0070]
(Evaluation of image visibility)
Subsequently, the projectors of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated for visibility of projected images (evaluation as a projector).
The evaluation method of visibility is as follows.
[0071]
(Visibility evaluation method)
(A) Approximately 50 men and women of 18 to 60 years of age and gender were randomly selected as subjects.
(B) The projected images evaluated are of four types: a still image composed of characters and graphs, and a still image of a landscape, an animation moving image, and a live-action moving image.
(C) The brightness of the room is 30 lux.
(D) Five-step evaluation from good to clear image deterioration (color balance is shifted, image is distorted, image is blurred, etc.), and the average is calculated. To 4 were evaluated as good (symbol 未 満), less than 3 and slightly more than 3 (symbol Δ), and less than 3 as poor (symbol x).
[0072]
(Evaluation result of visibility)
FIG. 17 shows the evaluation results of the visibility.
As is clear from the table shown in FIG. 17, in Examples 1 to 6, it was found that when glass was used as the main material of the optical component, it was possible to well project an actual moving image.
In particular, in Example 1, it was found that even when plastic was used, it was possible to well project a real-moving image.
In addition, in Example 7, it was found that if glass was used as the main material of the optical component, it was possible to use even an actual moving image, although the image quality was slightly deteriorated. Further, even if the main material of the optical component is plastic, it is sufficient for character still images, that is, for business presentations.
Further, in Comparative Examples 1 and 2, it was confirmed that image deterioration due to distortion of the optical components was severe, and that even a character still image could not be used.
[0073]
As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it is needless to say that the present invention is not limited to such examples. The shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a schematic overall configuration of a liquid crystal projector.
FIG. 2 is a plan view schematically showing an arrangement of each component in the projector.
FIG. 3 is a side view schematically showing an arrangement of each component in the projector.
FIG. 4 is a layout diagram of a power supply unit.
FIG. 5 is a configuration diagram of a projector according to the first embodiment.
FIG. 6 is a configuration diagram of a projector according to a second embodiment.
FIG. 7 is a configuration diagram of a projector according to a third embodiment.
FIG. 8 is a configuration diagram of a projector according to a fourth embodiment.
FIG. 9 is a configuration diagram of a projector according to a fifth embodiment.
FIG. 10 is a configuration diagram of a projector according to a sixth embodiment.
FIG. 11 is a configuration diagram of a projector according to a seventh embodiment.
FIG. 12 is a configuration diagram of a projector according to Comparative Example 1.
FIG. 13 is a configuration diagram of a projector according to Comparative Example 2.
FIG. 14 is an overall view of an evaluation screen.
FIG. 15 is a partially enlarged view of an evaluation screen.
FIG. 16 is a diagram showing evaluation results of image quality.
FIG. 17 is a diagram showing evaluation results of visibility.
[Explanation of symbols]
10 Projector, 11, 12, 13 Light source (heating element), 14, 15, 16 Light valve (optical member), 17 Prism (optical member), 18 Projection system (optical member), 20 Base plate ( Heat conducting member), 30: heat insulating member (heat insulating member), 21: drive circuit (heating element), 31: heat transfer member, 25: heat sink (radiator), 32: power supply unit (heating element).