(57)【要約】【課題】  冷却構造を備えた投射型液晶表示装置の光源装置において、ランプ中に封入された金属あるいは金属化合物の凝縮による発光効率の低下を生じることなく、効果的な冷却を行なうことを目的とする【解決手段】  放電が生じる発光領域を避けて冷却空気流を導入し、ランプを空冷する。【選択図】  図１
2004152774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉空間を画成する透明隔壁と、前記閉空間中において相互に対向する第１および第２の電極とよりなるランプと、
前記ランプに近接して配置され、前記ランプから放射された光を反射する湾曲面により画成されたリフレクタと、
前記リフレクタの正面開口部を覆うカバーと、
前記リフレクタ内に冷却用の空気流を導入する導入口と、該冷却用の空気流を排気する排気口とを備え、前記リフレクタないに該冷却用の空気流を導入する冷却手段と、
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
光ビームを発生する光源装置と、前記光ビームを変調して変調光ビームを形成する光変調素子と、前記変調光ビームを投射する投射光学系とよりなる投射型表示装置において、
前記光源装置は、
閉空間を画成する透明隔壁と、前記閉空間中において相互に対向する第１および第２の電極とよりなるランプと、
前記ランプに近接して配置され、前記ランプから放射された光を反射する湾曲面により画成されたリフレクタと、
前記リフレクタの正面開口部を覆うカバーと、
前記リフレクタ内に冷却用の空気流を導入する導入口と、該冷却用の空気流を排気する排気口とを備え、前記リフレクタ内に該冷却用の空気流を導入する冷却手段と、
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に光源装置に関し、特にメタルハライドランプや水銀ランプ等、金属または金属化合物を封入した放電発光型のランプ、およびその冷却方法に関する。
【０００２】
液晶プロジェクタ等の投射型表示装置では、強力な光源装置が必要とされる。このため、金属または金属化合物を封入したメタルハライドランプや水銀ランプ等の放電発光型ランプが光源装置として使われている。
【背景技術】
【０００３】
図５は、かかる光源装置の概略を示す。
【０００４】
図５を参照するに、光源装置は、前記金属あるいは金属間化合物を封入したランプ１と、前記ランプ１から放射される光を反射する、放物面、楕円面あるいは球面等の湾曲面を有するリフレクタ２とにより構成され、リフレクタ２は、投射される液晶画面に対応した略矩形の正面開口部２Ａ、および、かかる矩形正面開口部２Ａに対応して形成される上部および下部開口部２Ｂ，２Ｃを形成されている。
【０００５】
図６は、図５の光源装置の詳細を示す側面図である。
【０００６】
図６を参照するに、ランプ１は閉空間１ａを画成する透明隔壁１Ａと、前記閉空間１ａ中に配設された、互いに対向する一対の電極１Ｂ，１Ｃとよりなり、前記閉空間１ａ内には、金属あるいは金属化合物が封入されている。また、前記、対向電極１Ｂ，１Ｃにはケーブル３およびコネクタ３Ａを介して交流あるいは直流電圧が印加され、その結果電極１Ｂと１Ｃの間の領域で放電が生じる。
【０００７】
かかる放電により、封入された金属あるいは金属化合物が励起され、その結果前記金属あるいは金属化合物固有のスペクトルの光が放射されるが、放射された光は、前記閉空間１ａ中の前記電極１Ｂと１Ｃとの間の領域から、透明隔壁１Ａを横切って主として側方に放射され、リフレクタ２の湾曲面で反射されて正面開口部２Ａを通って放射される。前記電極１Ｂと１Ｃとの間の領域で形成された光のうち、前方および後方に放射される割合は、前記電極１Ｂ，１Ｃが障害となるので少ない。
【０００８】
なお、図６の構成では、正面開口部２Ａは透明ガラス板等によりカバーされている。また、図６中、開口部２Ｂおよび２Ｃはそれぞれ破線で示してある。
【特許文献１】特開平５−２８９６８号公報
【特許文献２】特公昭４４−８４２１号公報
【特許文献３】特開平７−２８１１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
かかる構成の光源装置では、従来より一般に特別な冷却はなされておらず、上下の開口部２Ｂ，２Ｃを介した自然空冷が主体であった。
【００１０】
しかし、このような自然空冷では、光源装置の出力が増大した場合、および／または光源装置が小型化された場合、光源装置に実質的な温度上昇が生じてしまい、例えば光源装置と協働する液晶パネル等に好ましくない影響を与えてしまう。
【００１１】
一方、図５，６の従来の光源装置では、リフレクタ２の上下に開口部２Ｂ，２Ｃが形成されているため、かかる開口部を通して冷却空気流を送り、ランプ１を冷却することも可能ではあるが、その場合には閉空間１ａのうち、電極１Ｂと１Ｃの間の、放電時に最も高温になる発光領域１１が冷却されるため、この部分に図６に示したように前記金属あるいは金属化合物が付着してしまう問題点が生じる。かかる付着物は、ランプ１から放射される光を遮ってしまい、光源装置の発光効率を低下させる。かかる金属あるいは金属化合物の付着は、特に光源装置の電力を遮断した際に発生するが、かかる付着物が一旦形成されてしまうと、次回の放電時にも残留し、使用を重ねるうちに徐々に蓄積されていく。
【００１２】
そこで、本発明は、上記の課題を解決した光源装置およびその冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を、
請求項１に記載したように、
閉空間を画成する透明隔壁と、前記閉空間中において相互に対向する第１および第２の電極とよりなるランプと、
前記ランプに近接して配置され、前記ランプから放射された光を反射する湾曲面により画成されたリフレクタと、
前記リフレクタの正面開口部を覆うカバーと、
前記リフレクタ内に冷却用の空気流を導入する導入口と、該冷却用の空気流を排気する排気口とを備え、前記リフレクタないに該冷却用の空気流を導入する冷却手段と、
を備えたことを特徴とする光源装置により、または
請求項２に記載したように、
光ビームを発生する光源装置と、前記光ビームを変調して変調光ビームを形成する光変調素子と、前記変調光ビームを投射する投射光学系とよりなる投射型表示装置において、
前記光源装置は、
閉空間を画成する透明隔壁と、前記閉空間中において相互に対向する第１および第２の電極とよりなるランプと、
前記ランプに近接して配置され、前記ランプから放射された光を反射する湾曲面により画成されたリフレクタと、
前記リフレクタの正面開口部を覆うカバーと、
前記リフレクタ内に冷却用の空気流を導入する導入口と、該冷却用の空気流を排気する排気口とを備え、前記リフレクタ内に該冷却用の空気流を導入する冷却手段と、
を備えたことを特徴とする投射型表示装置により、解決する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本発明の特徴によれば、閉空間を画成する透明隔壁と、前記閉空間中において相互に対向する第１および第２の電極とよりなるランプと、前記ランプに近接して配置され、前記ランプから放射された光を反射する湾曲面により画成されたリフレクタと、前記リフレクタの正面開口部を覆うカバーと、前記リフレクタ内に冷却用の空気流を導入する導入口と、該冷却用の空気流を排気する排気口とを備え、前記リフレクタ内に該冷却用の空気流を導入する冷却手段とを設けたことにより、光源装置全体の温度上昇が抑止されると同時に、光源装置の性能上で死活的に重要な、発光領域への金属あるいは金属化合物の付着の問題が回避される。
【００１５】
請求項２記載の本発明によれば、光ビームを発生する光源装置と、前記光ビームを変調して変調光ビームを形成する光変調素子と、前記変調光ビームを投射する投射光学系とよりなる投射型表示装置において、前記光源装置を、閉空間を画成する透明隔壁と、前記閉空間中において相互に対向する第１および第２の電極とよりなるランプと、前記ランプに近接して配置され、前記ランプから放射された光を反射する湾曲面により画成されたリフレクタと、前記リフレクタの正面開口部を覆うカバーと、前記リフレクタ内に冷却用の空気流を導入する導入口と、該冷却用の空気流を排気する排気口とを備え、前記リフレクタないに該冷却用の空気流を導入する冷却手段とより構成することにより、表示の均一性が向上し、また表示の照度が向上する。
【００１６】
以下、本発明の作用を、図１を参照しながら説明する。ただし、図１中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００１７】
本発明では、図１に矢印で示したように、光源装置内に冷却空気流を開口部２Ｃから導入する。その際、本発明では、空気流を、ランプ１を画成する透明隔壁１Ａのうち、電極１Ｂと１Ｃとの間の発光領域１１を避けるように指向させ、電極１Ｂに対応する電極領域１１Ａおよび電極１Ｃに対応する領域１１Ｂを選択的に冷却する。
【００１８】
かかる選択的な冷却の結果、光源装置全体の温度上昇が抑止されると同時に、光源装置の性能上で死活的に重要な、電極１Ｂと１Ｃとの間の発光領域１１への金属あるいは金属化合物の付着の問題が回避される。すなわち、本発明では、金属あるいは金属化合物の付着が生じたとしても、図１に示すように前記発光領域１１に隣接する電極領域１１Ａ，１１Ｂにおいてであり、発光領域１１においては生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は、本発明の第１実施例による光源装置の構成を示す。
【００２０】
図２を参照するに、光源装置は、前記金属あるいは金属間化合物を封入したランプ２１と、前記ランプ２１から放射される光を反射する、放物面、楕円面あるいは球面等の湾曲面を有するリフレクタ２２とにより構成され、リフレクタ２２は、投射される液晶画面に対応した略矩形の正面開口部２２Ａ、および、かかる矩形正面開口部２２Ａに対応して形成される上部開口部２２Ｂを形成されている。
【００２１】
ランプ２１は閉空間２１ａを画成する透明隔壁２１Ａと、前記閉空間２１ａ中に配設された、互いに対向する一対の電極２１Ｂ，２１Ｃとよりなり、前記閉空間２１ａ内には、金属あるいは金属化合物が封入されている。また、前記、対向電極２１Ｂ，２１Ｃにはケーブル２３およびコネクタ２３Ａを介して直流の電源電圧が印加され、その結果電極２１Ｂと２１Ｃの間の領域で放電が生じる。
【００２２】
かかる放電により、封入された金属あるいは金属化合物が励起され、その結果前記金属あるいは金属化合物固有のスペクトルの光が放射されるが、放射された光は、前記閉空間２１ａ中の前記電極２１Ｂと２１Ｃとの間の領域から、透明隔壁２１Ａを横切って主として側方に放射され、リフレクタ２２の湾曲面で反射されて正面開口部２２Ａを通って放射される。前記電極２１Ｂと２１Ｃとの間の領域で形成された光のうち、前方および後方に放射される割合は、前記電極２１Ｂ，２１Ｃが障害となるので少ない。
【００２３】
また、図２の構成では、全面開口部２２Ａは透明ガラス板等によりカバーされている。また、図２中、開口部１２Ｂは破線で示してある。
【００２４】
図２の構成では、さらに図６の装置の下側開口部１２Ｃのかわりに、ダクト２４Ａ，２４Ｂを形成し、さらに上側開口部２２Ｂに排気ファン２５を設け、リフレクタ２２内を排気する。その結果、ダクト２４Ａ，２４Ｂからリフレクタ２２内に空気流が導入されるが、本実施例ではダクト２４Ａ，２４Ｂを、ダクト２４Ａから導入された空気流がランプ２１の透明隔壁２１Ａのうち電極２１Ｂに対応する第１の領域３１Ａに当たるように、またダクト２４Ｂから導入された空気流がランプ２１の透明隔壁２１Ａのうち電極２１Ｃに対応する第２の領域３１Ｂに当たるように形成される。
【００２５】
その結果、図２に示すように、領域３１Ａ，３１Ｂには、温度低下に伴い、それぞれ金属あるいは金属化合物の付着が生じても、光源装置の性能に死活的な影響をおよぼす領域３１にはかかる付着は生じることがない。
【００２６】
以下の表１は、図２の光源装置を直流駆動により作動させた場合における、ランプ２１の各部位の温度を測定した結果を、図６の装置と比較して示す。表１の実験では、ダクト２４Ａは径を４５ｍｍ、長さを１ｍｍ、ダクト２４Ｂは径を３０ｍｍ、長さを１．５ｍｍとした。また、それぞれの軸線が領域３１Ａ，３１Ｂを指向するように角度を設定し、口径が１２０ｍｍ□のファン２５を、１８００ｒｐｍの回転数、１．５ｍ３ ／分の流量で駆動した。ただし、ランプ２１において、領域３１Ａと３１Ｂとは、電極間距離で約４．２ｍｍ、ランプ使用時には約５．０ｍｍ離れている。また、図２の光源装置を直流駆動する場合には、先端が尖った電極２１Ｃのかわりに、後で図４で示すような先端が平坦な電極を使用する。
【００２７】
【表１】
2004152774.tif 000003
表１よりわかるように、放電時ないし光源装置の動作時においては、図６の装置でも図２の装置でも、発光領域１１あるいは３１の温度は隣接する電極領域の温度とほぼ同じであることがわかる。より詳細に見ると、図６の装置では、最大温度が生じる領域は、電極１Ｂに対応する領域であるが、これは図６の装置を直流駆動する場合、電極１Ｂと１Ｃの真中よりも電極１Ｂに寄った領域で発光が生じる傾向があることに対応している。これに対し、図２の本実施例による光源装置では、かかる発光点に近い領域３１Ａの温度が、ダクト２１Ａによる冷却の結果、領域３１の温度よりもやや低くなっていることがわかる。
【００２８】
これに対し、放電停止２秒後には、図２の装置では電極領域３１Ａ，３１Ｂの温度が７７０°Ｃあるいは７５０°Ｃまで低下しているのに対し、領域３１の温度はまだ８００°Ｃであり、発光時に蒸発していた金属あるいは金属化合物は領域３１Ａ，３１Ｂにおいて選択的に凝縮（液化）し、領域３１において液化することが抑止される。これに対し、図６の装置では、放電停止２秒後には領域１１の温度が７６０°Ｃまで低下するのに対し、その両側の電極領域の温度はより高い８００°Ｃあるいは７８０°Ｃまでしか下がっておらず、図６に示したような、領域１１における選択的は金属あるいは金属化合物の凝縮が避けられない。
【００２９】
本発明では、このように、発光領域３１における金属あるいは金属化合物の凝縮が回避されるため、かかる光源装置を繰り返し発光させても、領域３１に金属あるいは金属化合物が蒸発しきれずに残留することがなく、かかる残留金属あるいは金属化合物による、前記透明隔壁２１Ａを構成するガラスの液相失透が回避される。また、かかる残留金属あるいは金属化合物による放射光の遮断の問題が回避される。
【００３０】
図３は、図２の光源装置を使った投射型液晶表示装置の例を示す。
【００３１】
図３を参照するに、図２の構成を有する高輝度メタルハライドランプ６１より出射した光はフィルタ６１ａを通過した後ミラー６２で光路変換され、さらに一部はダイクロイックミラー６３で反射される。ミラー６３で反射された光は、さらにミラー６４で反射された後、コンデンサレンズ６５および液晶表示パネル６６を通過する。液晶表示パネル６６を通過した光は、ダイクロイックミラー６７、６８を通過後、投射レンズ６９に到達する。
【００３２】
一方、前記ダイクロイックミラー６３を通過した光の一部は、ダイクロイックミラー７０で反射され、さらにコンデンサレンズ７１および液晶表示パネル７２を通過した後、ダイクロイックミラー６７で反射され、反射された光はさらにダイクロイックミラー６８を通って投射レンズ６９に到達する。
【００３３】
さらに、ダイクロイックミラー７０を通過した光は、コンデンサレンズ７３および液晶表示パネル７４を通過し、さらにミラー７５で反射された後、ダイクロイックミラー６８に到達する。到達した光は、さらにレンズ６９により投射される。
【００３４】
かかる投射型液晶表示装置において、図２の構成の光源装置を交流駆動して使った場合、図６の光源装置を使った場合よりも、スクリーン上部が約２割明るくなって表示の均一性が向上し、またスクリーン全体の照度も約１割明るくなった。
【００３５】
図４は、本発明の第２実施例による光源装置の構成を示す。ただし、図４中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
図４を参照するに、本実施例では、図２のダクト２４Ａ，２４Ｂのかわりに単一のダクト２４Ｃを、ダクト２４Ｃから導入された冷却空気流がまずリフレクタ２２の湾曲面に当たり、偏向されて前記ランプ２１の領域３１Ｂに到達するように形成する。
【００３７】
かかる構成により、前記発光領域３１に隣接する電極２１Ｃに対応した電極領域３１Ｂが効果的に冷却され、領域３１Ｂでは金属あるいは金属化合物の凝縮が生じるのに対し、発光領域３１における金属あるいは金属化合物の凝縮が回避される。
【００３８】
図４の構成の光源装置を、図３の構成の投射型液晶表示装置において直流駆動して使用した場合、スクリーン上部が明るくなって表示の均一性が向上し、またスクリーン全体の照度も約２割程度高くなった。さらに、図６の光源装置では５００時間の放電で失透が視認されたのに対し、図４の光源装置では、１０００時間の放電でも失透が視認されていない。
【００３９】
以上、好ましい実施例を説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施例による光源装置の構成を示す図である。
【図３】図２の光源装置を使った投射型液晶表示装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例による光源装置の構成を示す図である。
【図５】従来の投射型液晶表示装置で使われている光源装置の概略を示す図である。
【図６】図５の光源装置の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，２１  ランプ
１Ａ，２１Ａ  透明隔壁
１Ｂ，１Ｃ，２１Ｂ，２１Ｃ  電極
１ａ  閉空間
２，２２  リフレクタ
２Ａ  正面開口部
２Ｂ，２Ｃ，２２Ｂ  開口部
３，２３  ケーブル
３Ａ，２３Ａ  コネクタ
１１，３１  発光領域
１１Ａ，１１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ  電極領域
２２Ａ  透明カバー
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ  ダクト
２５  ファン
【図１】
2004152774.tif 000004
【図２】
2004152774.tif 000005
【図３】
2004152774.tif 000006
【図４】
2004152774.tif 000007
【図５】
2004152774.tif 000008
【図６】
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