(57)【要約】 【課題】液晶プロジェクタにおいて光源となるランプは、バルブ内部の封入ガスの対流により、一般的に重力方向の上部が高温となる。バルブの上部と下部の温度差はランプの寿命と相関関係にあり、温度差が狭い方が長寿命となる。そのためバルブ上部に指向性の高い冷却風を送風することが求められるが、１方向にのみ指向性を高めるとその他の冷却対象部が高温になるという問題があった。【解決手段】２つ風路とそれと対になる角度の違う２つの整流板を設け、ランプ冷却風に高い指向性を持たせると同時にランプ全体を冷却する構成とする。 【選択図】図7
2014202874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源としてのランプと、
該ランプを冷却するための２つのランプ冷却ファンと、 
該ランプを冷却するための２つのランプ冷却ダクトと、 
内部に該ランプを収納するランプ収納体を備え、
該ランプ収納体内には該２つのランプ冷却ダクトと対となす２つの導風部材とを備え、 
該２つの導風部材はランプに対して異なる角度で冷却風を吹き付けていることを特徴とするランプ冷却装置。
【請求項２】
上記２つのダクトは位相差が90度であることを特徴とする請求項１に記載のランプ冷却装置。
【請求項３】
上記２つの導風部材の一方はバルブ側に向いており、もう一方はリフレクタの開口側に向いていることを特徴とする請求項１に記載のランプ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタ等の画像投影装置の光源であるランプに関し、特にランプの冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタに代表される画像投影装置は急速に需要拡大している。また、需要の拡大に伴い、例えばプレゼンテーションやホームシアター、プラネタリウム等、用途も多種に渡り、仕様や機能は目的に応じて様々である。求められる仕様として例えば、携帯性を追求した軽量型モデルや、画質を追求した高輝度モデル等挙げられる。
【０００３】
また、液晶プロジェクタの光源としてはランプが用いられており、このランプは通常の光源として使用される白熱灯と同様に寿命がある。ランプの長寿命化は前述した軽量型モデルや、高輝度モデル等、全モデルに必要とされている。
【０００４】
ランプの寿命のひとつの要因として重力方向に対してランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差が挙げられる。点灯中はランプバルブ上方がランプバルブ下方より高温となり、ランプの長寿命化を図るためにはランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差を狭める冷却構造が必要となる。
【０００５】
ランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差を狭める冷却構成として、ランプバルブ上方に指向性の高い冷却風を吹き付ける構成が用いられている。しかしランプのリフレクタ内にはバルブ以外にも冷却する必要がある部位がある。そのためランプバルブ上方に指向性の高い冷却風を吹き付ける構成を用いると、その他の冷却対象部が高温になってしまう。
【０００６】
例えば、下記特許文献１に記載の画像投影装置ではランプユニット内に整流部材を用いて、ランプバルブ上方に冷却風を吹き付ける構成をとっている。
【０００７】
また、例えば、下記特許文献２に記載の画像投影装置ではランプ冷却のためのダクトの吹き出し口を２方向に分け、片方をリフレクタ内部の冷却用に用い、もう一方をリフレクタ外部の冷却用に用いている。
【０００８】
上記の課題を解決する方法として従来は下記に記した非特許文献１に開示されているような構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−３８９７６号公報
【特許文献２】特開２００２−１７４８５７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】光技術情報誌「ライトエッジ」Ｎｏ．２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に示すように、バルブ上方にのみ指向性の高い冷却風を吹き付ける構成では、リフレクタの開口側に位置する支柱線溶接部に冷却風が流れず、高温になってしまう。
【００１２】
特許文献２に示すように、ランプ冷却のためのダクトの吹き出し口を２方向に分け、ランプ全体を冷却する構成では、ランプバルブ上方に対する、指向性が低く、ランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差が狭くならない。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、特にランプの冷却に関するもので、ランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差を狭めると同時にランプ全体を冷却し、ランプの長寿命化を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで上記課題を達成するために、本発明は、
光源としてのランプと、該ランプを冷却するための２つのランプ冷却ファンと、該ランプを冷却するための２つのランプ冷却ダクトと、内部に該ランプを収納するランプ収納体を備え、該ランプ収納体には該２つのランプ冷却ダクトと対となす２つの導風部材を備え、該２つの導風部材はランプに対して異なる角度で冷却風を吹き付けていることを特徴としたランプ冷却装置。
【００１５】
また、上記２つのランプ冷却ダクトは位相差が９０度であることを特徴とする。
【００１６】
また、上記２つの導風部材の片方はバルブ側を向いており、もう一方はリフレクタの開口側を向いていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、
ランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差を狭めると同時に、ランプバルブ１箇所だけでなく全体冷却することができ、ランプの長寿命化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１における画像投影装置の上面図
【図２】本発明の実施形態１における画像投影装置の光学構成図
【図３】本発明の実施形態１における画像投影装置の冷却構成図
【図４】ランプ断面図
【図５】本発明の実施形態１におけるランプ冷却ダクトユニットの斜視図
【図６】本発明の実施形態１における図５のＸ−Ｙ平面の断面図
【図７】本発明の実施形態１における図５のＹ−Ｚ平面の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
［実施例１］
以下、図１から図７を参照して、本発明の第１の実施例による、画像投影装置について説明する。
【００２１】
（全体構成）
図１において、αはランプ１からの光を入射する照明光学系である。βは照明光学系からの出射光を入射するＲ・Ｇ・Ｂの３色用の液晶パネルを備えた色分離合成光学系である。１は光源であるランプである。２はランプ１を保持するランプホルダーである。３は色分離合成光学系βからの出射光を入射して図示せぬスクリーン（被投射面）に画像を投射する投射レンズユニットである。４はランプホルダー２と照明光学系αと色分離合成光学系βを収納するとともに投射レンズユニット３が固定される光学ボックスである。５はバラストユニットである。バラストユニット５はランプ１を点灯を制御する回路及び素子を備える。
【００２２】
６は電源であり、後述する外装キャビネット１３に組み込まれバラストユニット５及び各種基板に電気的に接続され筺体内に電源が供給される。
【００２３】
７Ｇは外装キャビネット１３に設けられた後述する吸気口１７から外気を吸入した空気にて、色分離合成光学系βの後述するＧ用反射型液晶表示素子４８Ｇを冷却する光学冷却ファン７Ｇである。７ＲＢは外装キャビネット１３に設けられた後述する吸気口１７から外気を吸入した空気にて、色分離合成光学系βの後述するＲ用反射型液晶表示素子４８Ｒ及び、Ｂ用反射型液晶表示素子４８Ｒを冷却する光学冷却ファン７ＲＢである。８は吸気口１７から流入した外気を光学冷却ファン７Ｇ及び７ＲＢを用いて色分離合成系βにスムーズに送るためのＲＧＢダクトである。９はランプ１を冷却するためのランプ冷却ファンである。１０はランプ冷却ファン９を押さえ且つ冷却風をランプ１に送るためのランプ冷却ダクトである。
【００２４】
１１は後述する光学冷却ダクト１５から排気された空気を筐体外へ排気すると共に、後述するＲＧＢ基板１８周辺の空気を排気する電気排気ファンである。１２はランプ冷却ファン９より吹き付けられ、高温となった空気を語述する排気蓋より排気するランプ排気ファンである。１３は光学ボックス６等を収納する為の外装キャビネットである。１４は後述する偏光変換素子に筐体内の空気を吹き付けて偏光変換素子を冷却する光学冷却ファンＣである。１５は光学冷却ファンＣ１４を押さえ且つ、冷却風を偏光変換素子に送るための光学冷却ダクトである。１６は排気蓋で、筺体内の空気の排気をする排気口を有し外装キャビネット１３から開閉可能に構成されている。
【００２５】
１７は外気を吸入する際に筐体内に塵埃が入ることを抑制する不図示のエアフィルタを含んだ吸気口である。１８は色分離合成光学系を制御するＲＧＢ基板である。
【００２６】
（光学構成）
次に、前述したランプ１、照明光学系α、色分離合成光学系β、投射レンズユニット５にて構成される反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル等の画像形成素子）を搭載した投射型画像表示装置の光学構成について図２にて説明する。
【００２７】
図２において３０はランプ１からの光を集光する機能を備えたリフレクタ防爆凸ガラスである。３１は連続スペクトルで白色光を発光するランプバルブである。３２はランプバルブ３１からの光を所定の方向に集光するリフレクタであり、ランプバルブ３１とリフレクタ３２によりランプ１を形成する。
【００２８】
３３ＡはフライアイレンズＡ、３３ＢはフライアイレンズＢでランプ１からの光を複数の光束に分割する光束分割手段である。３４は紫外線吸収フィルタで、光源ランプ１からの光の内、短波長側の光（紫外線）を除去するための色選択性フィルタである。３５はランプ１からの方向性の無い光（無偏光光）を所定の偏光光に変換する偏光変換機能を備えた偏光変換素子である。３６は光軸を変換するための全反射ミラーである。３７ＡはコンデンサーレンズＡ、３７ＢはコンデンサーレンズＢで前述のフライアイレンズＡ３３Ａと、フライアイレンズＢ３３Ｂにて分割された複数の光束を反射型表示素子に重ねて照明するための集光手段である。以上により照明光学系αが構成される。
【００２９】
３８は青色（Ｂ）と赤色（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑色（Ｇ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。３９はトリミングフィルタでＲの色純度を高めるためにＲ帯域の光の使用する波長域を制限する手段である。４０はワイヤーグリッド偏光板で反射型の偏光選択手段である。４１はカラーセレクトで所定の波長域の光の偏光方向を変換する波長選択性位相板である。
【００３０】
４２は偏光分離面を有する第1の偏光ビームスプリッタである。４３は偏光分離面を有する第２の偏光ビームスプリッタ。４４は青色（Ｂ）と緑色（Ｇ）に対してはダイクロイック作用し、赤色（Ｒ）については偏光ビームスプリッタと同等に作用する合成プリズムである。４５は青色（Ｂ）用の偏光選択手段である青色用偏光板である。４６は緑色（Ｇ）用の偏光選択手段である緑色用偏光板である。４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂはそれぞれ、Ｒ用１／４波長板、Ｇ用１／４波長板、Ｂ用１／４波長板である。
【００３１】
４８Ｒ、４８Ｇ、４８Ｂはそれぞれ、入射した光を反射するとともに画像変調するＲ用反射型液晶表示素子、Ｇ用反射型液晶表示素子、Ｂ用反射型液晶表示素子である。
【００３２】
以上のダイクロイックミラー３８から４８Ｒ、４８Ｇ、４８Ｂの各色の反射型液晶表示素子によって色分離合成光学系βが構成される。
【００３３】
（冷却構成）
次に本実施例の画像投影装置における冷却構成について図３を用いて説明する。画像投影装置は前述の通り、冷却用ファンを４つ、排気用ファンを２つ備える。計６つの冷却及び排気ファンにて構成される流路を図３に矢印にて表している。
【００３４】
図３にて実線の矢印を吸気、破線の矢印を排気とし、以下風路の詳細を説明する。
【００３５】
光学素子の冷却に関して、光学冷却ファン７Ｇと光学冷却ファン７ＲＢの回転により、吸気口１７より外気が流入する。光学冷却ファン７Ｇから流出した空気はＧ用反射型液晶表示素子４８Ｇ及び、カラーセレクト４１を冷却する。光学冷却ファン７ＲＢから流出した空気はＲ用反射型液晶表示素子４８Ｒ及び、Ｂ用反射型液晶表示素子４８Ｂを冷却する。各反射型液晶表示素子を冷却した空気は光学冷却ファン１４に吸気される。光学冷却ファン１４から流出した空気は偏光変換素子３５を冷却する。偏光変換素子３５を冷却した空気は電気排気ファン１１により、筐体外に排気される。尚、電気排気ファンはＲＧＢ基板１８より発せられた熱を吸気により冷却し、筐体外に排気する役割も担っている。
【００３６】
次にランプの冷却に関してランプ冷却ファン９及びランプ排気ファン１２の駆動により、吸気口１７より外気が流入する。ランプ冷却ファン９から流出した空気は、ランプバルブ３１を冷却し、排気蓋１６より筐体外へ排気される。また、光学冷却ダクト１５はランプホルダー２に冷却風を送風する風路を設けており、ランプ１を冷却する。ランプ排気ファン１２から流出した空気はランプ１周辺の空気を排気蓋１６より、筐体外へ排気する。尚、ランプ排気ファン１２の吸気、及び排気は、バラストユニット５及び、電源６より発せられる熱を、筐体外に排気する役割も担っている。
【００３７】
尚、各冷却ファン及び、排気ファンに関してランプ消灯後も一定の時間は駆動し、ランプの温度低減、筐体内の空気の排出を行う機能を備えている。
【００３８】
（ランプ冷却）
次にランプ１のランプバルブ３１及び周辺部を冷却する際の構成について図４から図５に沿って詳細に説明していく。
【００３９】
図４はランプ１の断面図である。前述したようにランプ１はランプバルブ３１以外にも冷却する必要がある部位が複数あり、以下詳細に説明する。５０はバラストユニット５から電極に導通をとるための支柱線溶接部である。５１Ａはリフレクタ３２の開口側に位置する導電部材（金属）とランプバルブ３１を気密封止する開口側シール部。５１Ｂは５１Ａと同様にランプバルブ３１の根元（ホール部）に位置する導電部材（金属）とランプバルブ３１を気密封止するホール側シール部。３２は前述しているリフレクタ３２で、酸化ケイ素と酸化チタンの多層膜が蒸着されており、ランプ１から放射される可視光を反射する。以上がランプバルブ３１と同様に冷却する必要がある部位である。
【００４０】
図５は本発明における実施例の斜視図である。ランプ１を冷却するためにランプ冷却ファン９から送風される冷却風はランプ冷却ダクト１０を通りランプホルダー２内に流入する。尚、ランプ冷却ダクト内には不図示の導風板により常に重力方向に対しランプバルブ３１の上方向に冷却風が流入する構成となっている。例えば図５において重力方向が図下方向に働く場合、ランプバルブ３１の図上方向に冷却風が流入する。５２Ａはランプ冷却ダクト１０からランプホルダー２に流入した冷却風をランプバルブ３１の方向へ導く導風板Ａである。一方、光学冷却ファンＣ１４から送風される冷却風は光学冷却ダクト１５を通りランプホルダー２に流入する。５２Ｂは光学冷却ダクト１５からランプホルダー２内に流入した冷却風をリフレクタ開口側近傍の支柱線溶接部５０の方向に導く導風板Ｂである。尚、図示の通り、ランプ冷却ダクト１０と光学冷却ダクト１５は９０度位相のずれた方向からランプホルダー２内に流入する。
【００４１】
以上のような構成において次に本発明について図６から図７に沿ってランプ冷却について説明していく。
【００４２】
図６は図５のランプの中心におけるＸ−Ｙ平面の断面図である。図７は図５のランプの中心におけるＹ−Ｚ平面の断面図である。図６において導風板５２Ａは流入口に対してθＡの角度で傾きを持っており、図４におけるランプバルブ３１、リフレクタ３２及びホール側シール部５１Ｂを冷却している。
【００４３】
図７において導風板５２Ｂは流入口に対してθＢの角度で傾きを持っており、図４における支柱線溶接部５０、開口側シール部５１Ａを冷却している。
【００４４】
以上の冷却方法により本発明においてランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差を狭めると同時に、ランプバルブ１箇所だけでなく全体冷却することができ、ランプの長寿命化を実現できる。
【符号の説明】
【００４５】
１            ランプ
２            ランプホルダー
３            投射レンズユニット
４            光学ボックス
５            バラストユニット
６            電源
７Ｇ          光学冷却ファンＡ
７ＲＢ          光学冷却ファンＢ
８            RGBダクト
９            ランプ冷却ファン
１０          ランプ冷却ダクト
１１          電気排気ファン
１２          ランプ排気ファン
１３          外装キャビネット
１４          光学冷却ファンＣ
１５          光学冷却ダクト
１６          排気蓋
１７          吸気口
１８          ＲＧＢ基板
３０          防爆凸ガラス
３１          ランプバルブ（光源）
３２          リフレクタ
３３Ａ        フライアイＡ
３３Ｂ        フライアイＢ
３４          紫外線吸収フィルタ
３５          偏光変換素子
３６          全反射ミラー
３７Ａ        コンデンサーレンズＡ
３７Ｂ        コンデンサーレンズＢ
３８          ダイクロイックミラー
３９          トリミングフィルタ
４０          ワイヤーグリッド偏光板
４１          カラーセレクト
４２          第１の偏光ビームスプリッタ
４３          第２の偏光ビームスプリッタ
４４          合成プリズム
４５          青色用偏光板
４６          緑色用偏光板
４７Ｒ        Ｒ用１／４波長板
４７Ｇ        Ｇ用１／４波長板
４７Ｂ        Ｂ用１／４波長板
４８Ｒ        Ｒ用反射型液晶表示素子
４８Ｇ        Ｇ用反射型液晶表示素子
４８Ｂ        Ｂ用反射型液晶表示素子
５０            支柱線溶接部
５１Ａ          開口側シール部
５１Ｂ          ホール側シール部
５２Ａ          導風板Ａ
５２Ｂ          導風板Ｂ  
α            照明光学系
β            色分離合成光学系
【図１】
2014202874.tif 000003
【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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