JPH07248534A

JPH07248534A - 光学装置

Info

Publication number: JPH07248534A
Application number: JP6042061A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Suzuki; 敏弘鈴木; Tetsuya Hamada; 哲也浜田; Tsutomu Nagakari; 力永仮; Masaru Isawa; 優石和; Noriyuki Ohashi; 範之大橋; Hisashi Yamaguchi; 久山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】光学系室内をより効率良く冷却する。【構成】ダイクロイックミラー２１、２４は、光学系２
０〜３１の構成要素であって不要光が透過され、筺体１
０Ａの壁面の一部を構成するように取り付けられてい
る。ダイクロイックミラー２１、２４に対向して光学系
の室１１外に、黒体かつ粗面である吸光体５１、５３が
配置されている。吸光体５１、５３は、筺体壁面に固定
された通気壁５０、５２に支持されている。ダイクロイ
ックミラー２１、２４を透過した不要光の大部分が光学
系の室１１外に配置された吸光体５１、５３に吸収され
て熱に変換され、この熱が、吸光体５１、５３の外側に
面した外気、並びに、通気壁５０、５２を通過する外気
により、自然冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源と光源から放射さ
れた光を処理する光学系とからなる投写型表示装置等の
光学装置に係り、特に、光源による発熱の放熱構造を改
良した光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、発熱量が比較的大きい光源を用
いた光学装置としての投写型表示装置を示す。この投写
型表示装置は、筺体１０内が、内壁面１０ａ〜１０ｃで
仕切られて、光学系室１１と、光源室１２と、電源・回
路室１３とに分割されている。光学系室１１内には、白
色光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの３原色に分離
するダイクロイックミラー２０、２１及び２２からなる
分離光学系と、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂに対す
る集光レンズ２６、２７及び２８と、これら集光レンズ
２６、２７及び２８を通った光が入射されるライトバル
ブ２９、３０及び３１と、ライトバルブ２９、３０及び
３１を通った３原色光を合成するダイクロイックミラー
２３、２４及び２５からなる合成光学系とが配置されて
いる。合成光は、投写レンズ３２を通って不図示のスク
リーン上に結像投写される。内壁面１０ａには、紫外線
及び赤外線をカットし可視光を光学系室１１内に入射さ
せるＵＶ−ＩＲカットフィルター３３が配置されてい
る。

【０００３】光源室１２内には、平行光にするための放
物面鏡３４と、放物面鏡３４の焦点に配置された発光強
度の大きい光源３５が配置されている。光源３５として
は、通常、１５０Ｗ以上の放電発光型メタルハライドラ
ンプが用いられ、光源室１２内での発熱量は、光源３５
への供給電力の７０％以上である。光源室１２内を冷却
するため、その壁面に、通気孔４０が形成され、また、
排気ファン４１が取り付けられている。光源室１２内の
温度は、排気ファン４１で空冷しても５０〜１００°Ｃ
の高温となり、その熱が光学系室１１内に侵入する。さ
らに、点線で示すようにダイクロイックミラー２１、２
３〜２５を透過し壁面に投射される不要光は、光源３５
からの入射光の５〜１０％程度あり、光学系室１１を形
成する壁面に吸収されて熱に変換され、光学系室１１内
の温度が上昇する原因となる。この壁面は、不要光の反
射を防止するため、黒色にされている。

【０００４】ライトバルブ２９、３０及び３１は、それ
ぞれＲ、Ｇ及びＢのビデオ信号が供給される液晶表示パ
ネルと、この液晶表示パネルを挟むように配置された偏
光子及び検光子とを備えている。熱に弱い液晶表示パネ
ルを冷却するために、図４（Ｂ）に示す如く、筺体１０
の紙面上方側の壁面に吸気ファン４２が取り付けられ、
筺体１０の紙面下方側の壁面に通気孔４３が形成されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ライトバルブ
２９〜３１の液晶パネルを所定温度以下とするために、
容量が比較的大きい吸気ファン４２を必要とし、騒音及
び消費電力が大きくなる原因となっていた。この騒音及
び消費電力を低減するには、光学系室内をより効率良く
冷却する必要がある。

【０００６】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、光学系室内をより効率良く冷却することができる光
学装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明に係
る光学装置を、実施例図中の対応する構成要素の符号を
引用して説明する。第１発明では、例えば図１に示す如
く、光源３５と、壁面で囲まれた光学系室１１内に配置
され光源３５から放射された光を処理する光学系２０〜
３１と、を有する光学装置において、光学系２０〜３１
の構成要素であって不要光が透過され、該壁面の一部を
構成するように取り付けられた光学素子２１、２４と、
光学素子２１、２４に対向して光学系の室１１外に配置
された吸光体５１、５３とを有する。

【０００８】この第１本発明の光学装置によれば、光学
素子２１、２４を透過した不要光の大部分が光学系の室
１１外に配置された吸光体５１、５３に吸収されて熱に
変換され、この熱が、吸光体５１、５３に面した外気に
より自然冷却されるので、光学系室内をより効率良く冷
却することができる。また、光学素子２１、２４が光学
系室１１を形成する壁面の一部となっているので、次の
第２発明よりも構成要素数が少なくなり、構成が簡単と
なる。

【０００９】第２発明では、例えば図２に示す如く、光
源３５と、壁面で囲まれた光学系室１１内に配置され光
源３５から放射された光を処理する光学系２０〜３１
と、を有する光学装置において、不要光が投射される該
壁面の部位に、該壁面の一部を構成するように取り付け
られた透明部材５４、５７と、透明部材５４、５７に対
向して光学系２０〜３１の室外に配置された吸光体５
６、５９とを有する。

【００１０】この第２発明によれば、透明部材５４、５
７を透過した不要光の大部分が光学系の室１１外に配置
された吸光体５６、５９に吸収されて熱に変換され、こ
の熱が、吸光体５６、５７に面した外気により自然冷却
されるので、光学系室内をより効率良く冷却することが
できる。この第２発明は、光学系室１１内の光学系の配
置により光学素子を図１に示すように壁面に取り付ける
ことができない光学装置の場合に、特に有効である。

【００１１】第１発明又は第２発明の第１態様では、例
えば図１又は図２に示す如く、通気孔が形成され、吸光
体５１、５３又は５６、５９を支持し、該壁面に取り付
けられた通気壁５０、５２又は５５、５８を有する。こ
の第１態様によれば、通気壁５０、５２又は５５、５８
を通過する外気によって吸光体５１、５３又は５６、５
９が自然冷却される。

【００１２】第２発明の第２態様では、例えば２図に示
す如く、光源３５は、光学系の室１１外に配置され、光
源３５から放射された光が入射される壁面の部位が、透
明部材３３で形成されている。この第２発明の第２態様
によれば、光源３５が光学系の室１１外に配置されてい
るので、光学系室１１内への熱の侵入が低減される。

【００１３】第３発明では、例えば図３に示す如く、光
源３５と、壁面で囲まれた光学系室１１内に配置され光
源３５から放射された光を処理する光学系２０〜３１
と、を有する光学装置において、光源３５は、光学系の
室１１外に配置され、光源３５から放射された光が入射
される該壁面の部位が、透明部材３３で形成され、光源
３５と光学系２０〜３１を囲む壁面１０ｄとの間に、外
部と連通した通気路６０が形成されている。

【００１４】この第３発明によれば、光源３５が光学系
の室１１外に配置され、光源３５から放射された光が入
射される壁面の部位が、透明部材３３で形成され、光源
３５と光学系２０〜３１を囲む壁面１０ｄとの間に、外
部と連通した通気路６０が形成されているので、光学系
室１１内への熱の侵入が大幅に低減され、光学系室内を
実質的に効率良く光学系を冷却することが可能となる。

【００１５】第３発明の第１態様では、例えば図３に示
す如く、通気路６０が、使用状態で略鉛直方向になるよ
うに形成されている。この第３発明の第１態様によれ
ば、暖気が通気路６０内を上昇して外気が通気路６０内
へ入りやすいので、より効率良く光学系を冷却すること
が可能となる。第３発明の第２態様では、例えば図３に
示す如く、透明部材３３は、光源３５からの入射光に垂
直な面に対し傾斜している。

【００１６】この第３発明の第２態様によれば、この傾
斜により、透明部材３３で反射された光が光源３５に入
射しないので、光源３５の温度上昇が抑制され、光源３
５の寿命が長くり、また、光学系室１１内への熱の侵入
が低減されるので、光学系室内を実質的に効率良く冷却
することが可能となるなる。第３発明の第３態様では、
例えば図３に示す如く、電源及び該電源で動作する回路
を囲む壁面１０ｂが、通気路６０の壁面の一部を構成し
ている。

【００１７】この第３発明の第３態様によれば、電源及
び該電源で動作する回路への熱の侵入が低減されるの
で、実質的に効率良く光学系を冷却することが可能とな
るなる。第１〜３発明の他の態様では、例えば図１〜３
に示す如く、光学装置は投写型表示装置であり、光源３
５は少なくとも白色光を放射し、光学系は、光源３５か
ら放射された白色光を３原色光に分離する分離光学系２
０〜２２と、該３原色光の各々が入射され、ビデオ信号
に応じて入射光を透過させる第１〜３ライトバルブ２９
〜３１と、第１〜３ライトバルブ２９〜３１を透過した
３原色光を合成する合成光学系２３〜２５と、を有す
る。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。各図において、対応する構成要素には同一又は類
似の符号を付している。［第１実施例］図１は、図４に対応した第１実施例の投
写型表示装置を示す。

【００１９】筺体１０Ａ内は、内壁面１０ａで仕切られ
て、光学系室１１と光源室１２とに分割されている。図
４に示す電源・回路室１３に対応する部分は、図示省略
している。ダイクロイックミラー２１及び２４は、光学
系室１１を形成する壁面の一部を構成するように、筺体
１０Ａに固定されている。ダイクロイックミラー２１を
外部から覆うように通気壁５０が筺体１０Ａに固定さ
れ、ダイクロイックミラー２１に対向して吸光体５１が
通気壁５０に形成されている。同様に、ダイクロイック
ミラー２４を外部から覆うように通気壁５２が筺体１０
Ａに固定され、ダイクロイックミラー２４に対向して吸
光体５３が通気壁５２に形成されている。

【００２０】吸光体５１のダイクロイックミラー２１側
の面及び吸光体５３のダイクロイックミラー２４側の面
はいずれも、黒色かつ粗面となっており、熱吸収率が大
きく且つ外気にふれる表面積が広くなっている。他の点
は図４と同一構成である。上記構成において、ダイクロ
イックミラー２１及び２４を透過した不要光は、それぞ
れ吸光体５１及び５３で大部分が吸収され、熱に変換さ
れる。この熱は、吸光体５１及び５３の外側に面した外
気、並びに、通気壁５０及び５２を通過する外気によ
り、自然冷却される。

【００２１】本第１実施例によれば、光学系室１１内で
の発熱原因となる不要光が光学系室外の吸光体５１及び
５３に吸収され、吸光体５１及び５３が外気で自然冷却
されるので、光学系室１１内を強制空冷するための図４
に示す吸気ファン４２の容量を従来よりも小さくするこ
とができ、これにより、騒音及び消費電力を従来よりも
低減することができる。また、ダイクロイックミラー２
１及び２４が光学系室１１を形成する壁面の一部となっ
ているので、次の第２実施例よりも構成要素数が少なく
なり、構成が簡単となっている。

【００２２】［第２実施例］図２は、図４に対応した第
２実施例の投写型表示装置を示す。この投写型表示装置
では、点線で示すようにダイクロイックミラー２３を透
過する不要光が投射される壁面の部位に、この壁面の一
部を構成するように透明板５４が固定されている。ま
た、透明板５４を外部から覆うように通気壁５５が筺体
１０Ｂに固定され、透明板５４に対向して吸光体５６が
通気壁５５に形成されている。同様に、点線で示すよう
にダイクロイックミラー２５を透過する不要光が投射さ
れる壁面の部位に、この壁面の一部を構成するように透
明板５７が固定されている。また、透明板５７を外部か
ら覆うように通気壁５８が筺体１０Ｂに固定され、透明
板５７に対向して吸光体５９が通気壁５８に形成されて
いる。

【００２３】透明板５４及び５７は、例えば、ガラス板
に反射防止膜をコーティングしたものである。通気壁５
８内の暖気の通気を良くするために、通気壁５８の上面
及び吸光体５９は、一端側が他端側よりも高くなってい
る。吸光体５６の透明板５４側の面及び吸光体５９の透
明板５７側の面はいずれも黒色かつ粗面となっている。

【００２４】他の点は図４と同一構成である。上記構成
において、透明板５４及び５７を透過した不要光は、そ
れぞれ吸光体５６及び５９で大部分が吸収され、熱に変
換される。この熱は、吸光体５６及び５９の外側に面し
た外気、並びに、通気壁５５及び５８を通過する外気に
より、自然冷却される。

【００２５】本第２実施例によれば、光学系室１１内で
の発熱原因となる不要光が光学系室外の吸光体５６及び
５９で吸収され、吸光体５６及び５９が外気で自然冷却
されるので、光学系室１１内を強制空冷するための図４
に示す吸気ファン４２の容量を従来よりも小さくするこ
とができ、これにより、騒音及び消費電力を従来よりも
低減することができる。

【００２６】本第２実施例の放熱構造は、光学系室１１
内の光学系の配置により光学素子を図１に示すように壁
面に取り付けることができない光学装置の場合に有効で
ある。［第３実施例］図３は、図４に対応した第３実施例の投
写型表示装置を示す。

【００２７】この光学装置では、光学系室１１を仕切る
内壁面１０ｄと光源室１２を仕切る内壁面１０ｅと、電
源・回路室１３を仕切る内壁面１０ｂ及び１０ｃとが、
互いに離間されて、光学系室１１と光源室１２と電源・
回路室１３との間に通気路６０が形成されている。通気
路６０は、光源３５からの放熱による暖気を効率良く上
昇させるために、内壁面１０ｄと内壁面１０ｂとの間の
部分が、光学装置の使用状態で鉛直方向となっており、
かつ、上に向かって幅広となっている。

【００２８】通気路６０の入口及び出口には、筺体１０
Ｃに通気孔６１、６２及び６３が形成されている。放物
面鏡３４の内側及び外側を排気ファン４１で強制空冷す
るために、通気孔６１が光源室１２を形成する外壁面に
穿設され、かつ、通気路６０に面した内壁面１０ｅにも
通気孔６４が形成されている。内壁面１０ｂと内壁面１
０ｄの間隔は、筺体１０Ｃのコンパクト化のために制限
されるが、内壁面１０ｂの下部と内壁面１０ｄとの間隔
を１０ｍｍ程度にすれば充分であり、この場合、光学系
室１１から排出すべき熱量を図４の構成の場合の１／２
以下にすることができ、且つ、電源・回路室１３から排
出すべき熱量を図４の構成の場合の１／５以下にするこ
とができた。

【００２９】ＵＶ−ＩＲカットフィルター３３は、光源
３５からの入射光に垂直な面に対し、傾斜して内壁面１
０ｄに固定されている。この傾斜角は、ＵＶ−ＩＲカッ
トフィルター３３の透過率が最大値（傾斜角０゜の場
合）から殆ど低減しない程度、例えば約１０°である。
この傾斜により、ＵＶ−ＩＲカットフィルター３３で反
射された光が光源３５に入射しないので、光源３５の温
度上昇が抑制され、光源３５の寿命が長くなる。また、
放物面鏡３４で反射された光のうち、可視光は図示のよ
うに放物面鏡３４で反射されて通気孔６１から出射する
ので、その分、温度上昇が抑えられる。放物面鏡３４に
は、ＵＶ−ＩＲカットフィルター３３と同様に、紫外線
及び赤外線を透過させるために誘電体多層膜が被着され
ている。

【００３０】なお、本発明には外にも種々の変形例が含
まれる。例えば、図１に示す吸光体５１及び５３はそれ
ぞれ通気壁５０及び５２の内面に黒色塗料を塗布したも
のであってもよく、また、通気壁５０及び５２を筺体１
０Ａと一体形成し、ダイクロイックミラー２１及び２４
を光学系室１１内の仕切板又は支持板に固定してもよ
い。図２において、ダイクロイックミラー２１及び２４
の代わりに全反射ミラーを用いてもよい。

【００３１】また、本発明には上記第１〜３実施例の各
種組み合わせが含まれる。本発明は投写型表示装置の光
学系室１１内の各種態様の光学系に適用可能であり、さ
らに、投写型表示装置以外の、光源による発熱を冷却す
る必要がある各種光学装置にも適用可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した如く、本第１発明に係る光
学装置によれば、光学素子を透過した不要光の大部分が
光学系の室外に配置された吸光体に吸収されて熱に変換
され、この熱が、光吸光体に面した外気により自然冷却
されるので、光学系室内をより効率良く冷却することが
でき、また、光学素子が光学系室を形成する壁面の一部
となっているので、次の第２発明よりも構成要素数が少
なくなり、構成が簡単となるという効果を奏する。

【００３３】第２発明に係る光学装置によれば、透明部
材を透過した不要光の大部分が光学系の室外に配置され
た吸光体に吸収されて熱に変換され、この熱が、吸光体
に面した外気により自然冷却されるので、光学系室内を
より効率良く冷却することができるという効果を奏す
る。この第２発明は、光学系室内の光学系の配置により
光学素子を壁面に取り付けることができない光学装置の
場合に、特に有効である。

【００３４】第２発明の第２態様によれば、光源が光学
系の室外に配置されているので、光学系室内への熱の侵
入が低減され、実質的に効率良く光学系を冷却すること
が可能となるという効果を奏する。第３発明によれば、
光源が光学系の室外に配置され、光源から放射された光
が入射される壁面の部位が、透明部材で形成され、光源
と光学系を囲む壁面との間に、外部と連通した通気路が
形成されているので、光学系室内への熱の侵入が大幅に
低減され、光学系室内を実質的に効率良く光学系を冷却
することが可能となるという効果を奏する。

【００３５】第３発明の第１態様によれば、暖気が通気
路内を上昇して外気が通気路内へ入りやすいので、より
効率良く光学系を冷却することが可能となるという効果
を奏する。第３発明の第２態様によれば、透明部材が、
光源からの入射光に垂直な面に対し傾斜しているので、
透明部材で反射された光が光源に入射せず、光源の温度
上昇が抑制され、光源の寿命が長くるという効果を奏す
る。

【００３６】第３発明の第３態様によれば、電源及び該
電源で動作する回路を囲む壁面が、通気路の壁面の一部
を構成しているので、電源及び該電源で動作する回路の
室内への熱の侵入が低減されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置としての投写型表示装置の第
１実施例を示す縦断面概略構成図である。

【図２】本発明の光学装置としての投写型表示装置の第
２実施例を示す縦断面概略構成図である。

【図３】本発明の光学装置としての投写型表示装置の第
３実施例を示す縦断面概略構成図である。

【図４】従来の投写型表示装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ〜１０Ｃ筺体１０ａ〜１０ｅ内壁面１１光学系室１２光源室１３電源・回路室２０〜２５ダイクロイックミラー２６〜２８集光レンズ２９〜３１ライトバルブ３２投写レンズ３３ＵＶ−ＩＲカットフィルター３４放物面鏡３５光源４０、４３、６１〜６４通気孔４１排気ファン４２吸気ファン５０、５２、５５、５８通気壁５１、５３、５６、５９吸光体５４、５７透明板６０通気路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石和優神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者大橋範之神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者山口久神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源（３５）と、壁面で囲まれた光学系室（１１）内に配置され該光源か
ら放射された光を処理する光学系と、を有する光学装置において、該光学系の構成要素であって不要光が透過され、該壁面
の一部を構成するように取り付けられた光学素子（２
１、２４）と、該光学素子に対向して該光学系の室外に配置された吸光
体（５１、５３）と、を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】光源（３５）と、壁面で囲まれた光学系室（１１）内に配置され該光源か
ら放射された光を処理する光学系と、を有する光学装置において、不要光が投射される該壁面の部位に、該壁面の一部を構
成するように取り付けられた透明部材（５４、５７）
と、該透明部材に対向して該光学系の室外に配置された吸光
体（５６、５９）と、を有することを特徴とする光学装置。
【請求項３】通気孔が形成され、前記吸光体を支持
し、前記壁面に取り付けられた通気壁（５０、５２、５
５、５８）、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光学装
置。
【請求項４】前記光源（３５）は、前記光学系の室
（１１）外に配置され、該光源から放射された光が入射
される前記壁面の部位が、透明部材（３３）で形成され
ていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つ
に記載の光学装置。
【請求項５】光源（３５）と、壁面で囲まれた光学系室（１１）内に配置され該光源か
ら放射された光を処理する光学系と、を有する光学装置において、該光源は、該光学系の室外に配置され、該光源から放射
された光が入射される該壁面の部位が、透明部材（３
３）で形成され、該光源と該光学系を囲む壁面との間に、外部と連通した
通気路（６０）が形成されている、ことを特徴とする光学装置。
【請求項６】前記通気路（６０）は、使用状態で略鉛
直方向になるように形成されていることを特徴とする請
求項５記載の光学装置。
【請求項７】前記透明部材（３３）は、前記光源（３
５）からの入射光に垂直な面に対し傾斜していることを
特徴とする請求項５又は６記載の光学装置。
【請求項８】電源及び該電源で動作する回路を囲む壁
面（１０ｂ）が、前記通気路（６０）の壁面の一部を構
成していることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか
１つに記載の光学装置。
【請求項９】前記光学装置は投写型表示装置であり、
前記光源（３５）は少なくとも白色光を放射し、前記光
学系は、該光源から放射された白色光を３原色光に分離する分離
光学系（２０〜２２）と、該３原色光の各々が入射され、ビデオ信号に応じて入射
光を透過させる第１〜３ライトバルブ（２９〜３１）
と、該第１〜３ライトバルブを透過した３原色光を合成する
合成光学系（２３〜２５）と、を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１
つに記載の光学装置。