(57)【要約】【課題】  反射鏡の内部に外気を単に導入しただけでは発光ランプを効率よく冷却することができず、発光ランプの温度が保証温度以上に上昇して発光ランプの寿命が予想以上に短くなり、発光ランプにおける黒化、白化、失灯等の問題を生ずる要因になっている。【解決手段】  縦断面形状が略Ｕ字状を成すと共に開口側の側面に吸気口２ａと排気口２ｂとが設けられた反射鏡１と、この反射鏡の中央部に取り付けられるメタルハライドランプ５と、反射鏡１内に外気を導くため吸気口２ａの外側に設けられる吸気ダクト１２と、を備えて構成される。吸気ダクト１２は、外気をメタルハライドランプ５に導くと共に反射鏡１の内部に空気の対流を生じさせるように外気の導入角度αをメタルハライドランプ５の光軸に対して所定角度傾斜させて設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦断面形状が略Ｕ字状を成すと共に開口側の側面に吸気口と排気口とが設けられた反射鏡と、
前記反射鏡の中央部に取り付けられる発光ランプと、
前記反射鏡内に外気を導くため前記吸気口の外側に設けられる吸気ダクトと、を備え、
前記吸気ダクトは、前記外気を前記発光ランプに導くと共に前記反射鏡の内部に空気の対流を生じさせるように外気の導入角度を前記発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設けたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
縦断面形状が略Ｕ字状を成すと共に開口側の側面に吸気口と排気口とが設けられた反射鏡と、
前記反射鏡の中央部に取り付けられる発光ランプと、
前記反射鏡内に外気を導くため前記吸気口の外側に設けられる吸気ダクトと、
外気を前記吸気口から前記反射鏡の内部に導入して前記排気口から排出させる送風手段と、を備え、
前記吸気ダクトは、前記外気を前記発光ランプに導くと共に前記反射鏡の内部に空気の対流を生じさせるように外気の導入角度を前記発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設けたことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記吸気ダクトの外気の導入角度は、前記発光ランプの光軸に対して３度から１２度の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項４】
前記反射鏡の開口側の端部は、透明な前面カバーによって閉じられていることを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項５】
前記排気口は、前記吸気口と対向する位置に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項６】
画像を表示する画像表示部と、
前記画像表示部に光を照射する光源装置と、
前記光源装置からの光により前記画像表示部に表示された画像を拡大してスクリーンに投影するレンズ装置と、を備えた投影型表示装置において、
前記光源装置は、縦断面形状が略Ｕ字状を成すと共に開口側の側面に吸気口と排気口とが設けられた反射鏡と、前記反射鏡の中央部に取り付けられる発光ランプと、前記反射鏡内に外気を導くため前記吸気口の外側に設けられる吸気ダクトと、を有し、
前記吸気ダクトは、前記外気を前記発光ランプに導くと共に前記反射鏡の内部に空気の対流を生じさせるように外気の導入角度を前記発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設けたことを特徴とする投影型表示装置。
【請求項７】
前記光源装置は、更に、外気を前記吸気口から前記反射鏡の内部に導入して前記排気口から排出させる送風手段を有することを特徴とする請求項６記載の投影型表示装置。
【請求項８】
前記吸気ダクトの外気の導入角度は、前記発光ランプの光軸に対して３度から１２度の範囲内であることを特徴とする請求項６記載の投影型表示装置。
【請求項９】
前記反射鏡の開口側の端部は、透明な前面カバーによって閉じられていることを特徴とする請求項６記載の投影型表示装置。
【請求項１０】
前記排気口は、前記吸気口と対向する位置に配置したことを特徴とする請求項６記載の投影型表示装置。
【請求項１１】
前記スクリーンは、前記画像表示部と光源装置とレンズ装置とが収納される筐体の外部に設置され又は当該筐体の内部に設置されることを特徴とする請求項６記載の投影型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気口及び排気口を有する反射鏡と発光ランプと吸気ダクト等からなる光源装置及び当該光源装置を備えた投影型表示装置に関し、特に、反射鏡の吸気口に設けられた吸気ダクトから導入される外気の導入角度を発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設けることにより、導入される空気で反射鏡内部の空気を対流させて発光ランプの放熱効率を向上させることができる光源装置及び投影型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の投影型表示装置に用いられる光源装置の例としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、液晶プロジェクタ等の投影型画像表示装置に好適に用いられるランプ冷却構造に関するものが記載されている。このランプ冷却構造は、発光管を内部に保持して、該発光管を取り囲むように配置されており、内周面が反射面になったリフレクタ、および、発光管からの光が照射されるリフレクタ前端面に設けられたレンズを有するランプ本体と、このランプ本体を適当な間隔をあけて収容するランプ収納容器と、前記ランプ本体の内部に空気が流入するように、該ランプ収納容器の前端部に設けられた空気取入口と、前記ランプ本体の内部の空気が流出するように、該ランプ本体の後端部に設けられた空気排出口と、前記ランプ収納容器内を排気する送風機と、を具備する、ことを特徴としている。
【０００３】
このような構成を有するランプ冷却構造によれば、ランプ本体のリフレクタの外側および内側を冷却用空気が通流して、リフレクタの内側を通流する冷却用空気が首部から排出されるようになっているため、発光管の取付け部である首部を含め、ランプ本体が効率よく冷却される、等の効果が期待される。
【０００４】
従来の光源装置の他の例としては、例えば、特許文献２に記載されているようなものもある。特許文献２には、ショートアーク型の水銀ランプ、メタルハライドランプ等を光源として用い、主として、液晶プロジェクター等に使用される光源ユニットに関するものが記載されている。この光源ユニットは、光源と、前端面が光出射面として開放され、該出射面に対向した後端部が凹状の反射面になるとともに、その後端部に該光源が固定された凹面反射鏡と、該凹面反射鏡の光出射面を覆うように、該凹面反射鏡の前端部に設けられた第一前面カバーと、該第一前面カバーの前方側に所定の間隔を空けた状態で該凹面反射鏡の前端部に設けられた第二前面カバーとを有し、該凹面反射鏡の前端部における該第一前面カバーと該第二前面カバーとの間に外部から空気を取り入れる空気取入口が設けられ、該第一前面カバーの所定の位置に該凹面反射鏡の内部に空気を流入させるための空気流入口が設けられている、ことを特徴としている。
【０００５】
このような構成を有する光源ユニットによれば、第二前面カバーによって、光源の発光管の破裂による破片の飛散を防止することができるとともに、空気取入口から第一前面カバーに設けられた空気流入口を介して、外部から凹面反射鏡内に空気を導入することができ、凹面反射鏡の内部を効率良く冷却することができる、等の効果が期待される。
【０００６】
また、従来の光源装置の更に他の例としては、例えば、特許文献３に記載されているようなものもある。特許文献３には、メタルハライドランプと該ランプの冷却用の送風手段とを備えたメタルハライドランプ装置に関するものが記載されている。このメタルハライドランプ装置は、外管を設けずに発光管のみで構成されたメタルハライドランプと、該ランプの冷却用の送風手段とを備えたメタルハライドランプ装置において、前記送風手段の送風速度をランプ消灯後直ちに増加させる制御装置を備えた、ことを特徴としている。
【０００７】
このような構成を有するメタルハライドランプ装置によれば、再始動時間を短縮し且つ再始動印加パルスを低下させることの可能なメタルハライドランプ装置を容易に実現することができる、等の効果が期待される。
【特許文献１】特開２００２−２４５８４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２６０４３７号公報
【特許文献３】特開平５−１３５７４５号公報
【０００８】
しかしながら、上述したような従来の光源装置においては、特許文献１〜３のいずれに記載されている発明の場合にも、棒状をなすメタルハライドランプが略半球殻状をなす反射鏡の内側中央部に取り付けられていて、その反射鏡の開口側の側面には空気の取入口が複数箇所に設けられていた。そして、送風ファンによって外部の空気を反射鏡内に導入して流通させ、その空気で発光により高温となったメタルハライドランプの熱を奪い、その暖められた空気を、特許文献１及び２の場合にはメタルハライドランプの支持部に設けた反射鏡中央部の流出口から後方に排出し、また、特許文献３の場合には反射鏡の側面に設けた流出口から側方に排出して、それぞれメタルハライドランプを冷却するようになっていた。
【０００９】
そのため、特許文献１に記載されたランプ冷却構造及び特許文献２に記載された光源ユニットの場合には、反射鏡の中央部に空気を排出するための流出口が設けられていたことから、最も高温となる発光部を含むメタルハライドランプの略全体を満遍なく冷却することはできるが、その流出口によって反射鏡の中央部にリング状の無反射面が生じる構造となっていた。その結果、反射鏡の流出口による無反射面によって明るさの低いリング状の低明度部分が発生してしまい、スクリーン上に映し出される画像の一部が欠けてしまうという課題があった。
【００１０】
また、上述した特許文献３に記載されているメタルハライドランプ装置の場合には、反射鏡の開口側の側部に、互いに対向するように空気の取入口と流出口とが設けられていて、メタルハライドランプの軸方向と直交する方向に冷却用の空気を流通させる構成となっていた。そのため、取入口から供給された空気がそのまま直線的に流出口側に移動し、反射鏡の中央部に空気が流動しない部分が生じていた。その結果、メタルハライドランプの前側封止部のみが冷却され、中央の最も高温となる発光部や、その発光部に連続する後側封止部が冷却されないという課題があった。
【００１１】
この場合、メタルハライドランプの保証温度は、一般に８００〜９００℃とされているが、実際に使用されているメタルハライドランプの温度は部分によって異なっており、中央の発光部（電極バーナー部）が最も高く、次が後側封止部（電極ガラス部）であって、前側封止部（ガラス部）は最も低い温度であった。これは、メタルハライドランプの中央の発光部が熱源となっていて、反射鏡内の前側封止部側のみに冷却空気が供給され、その内側の空気は移動せずに中央部に留まってしまうために発光部及び後側封止部が冷やされずに前側封止部のみが冷やされ、発光部や後側封止部の温度が保証温度以上に上昇してしまうことによる。
【００１２】
その結果、温度管理が要求される発光部及び後側封止部の温度を、その保証温度である８００〜９００℃の温度範囲以下に制御することが困難になり、ランプにおける黒化、白化、失灯等の各種の問題を生ずる要因となっていた。これにより、本来メタルハライドランプが持つ予想寿命よりも早く上述した諸問題が発生し、発光ランプの寿命が短くなるというか題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
解決しようとする問題点は、反射鏡の内部に外気を単に導入しただけでは発光ランプを効率よく冷却することができず、発光ランプの温度が保証温度以上に上昇してしまうために、発光ランプの寿命が予想以上に短くなり、発光ランプにおける黒化、白化、失灯等の各種の問題を生ずる要因になっている点である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１記載の光源装置は、縦断面形状が略Ｕ字状を成すと共に開口側の側面に吸気口と排気口とが設けられた反射鏡と、この反射鏡の中央部に取り付けられる発光ランプと、反射鏡内に外気を導くため吸気口の外側に設けられる吸気ダクトと、を備え、吸気ダクトは、外気を発光ランプに導くと共に反射鏡の内部に空気の対流を生じさせるように外気の導入角度を発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設けたことを最も主要な特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２記載の光源装置は、縦断面形状が略Ｕ字状を成すと共に開口側の側面に吸気口と排気口とが設けられた反射鏡と、この反射鏡の中央部に取り付けられる発光ランプと、反射鏡内に外気を導くため吸気口の外側に設けられる吸気ダクトと、外気を吸気口から反射鏡の内部に導入して排気口から排出させる送風手段と、を備え、吸気ダクトは、外気を発光ランプに導くと共に反射鏡の内部に空気の対流を生じさせるように外気の導入角度を発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設けたことを主要な特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３記載の光源装置は、吸気ダクトの外気の導入角度は、発光ランプの光軸に対して３度から１２度の範囲内であることを特徴としている。
【００１７】
本発明の請求項４記載の光源装置は、反射鏡の開口側の端部は、透明な前面カバーによって閉じられていることを特徴としている。
【００１８】
本発明の請求項５記載の光源装置は、排気口は、吸気口と対向する位置に配置したことを特徴としている。
【００１９】
本発明の請求項６記載の投影型表示装置は、画像を表示する画像表示部と、この画像表示部に光を照射する光源装置と、この光源装置からの光により画像表示部に表示された画像を拡大してスクリーンに投影するレンズ装置と、を備えた投影型表示装置において、光源装置は、縦断面形状が略Ｕ字状を成すと共に開口側の側面に吸気口と排気口とが設けられた反射鏡と、この反射鏡の中央部に取り付けられる発光ランプと、反射鏡内に外気を導くため吸気口の外側に設けられる吸気ダクトと、を有し、吸気ダクトは、外気を発光ランプに導くと共に反射鏡の内部に空気の対流を生じさせるように外気の導入角度を発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設けたことを主要な特徴としている。
【００２０】
本発明の請求項７記載の投影型表示装置は、光源装置は、更に、外気を吸気口から反射鏡の内部に導入して排気口から排出させる送風手段を有することを特徴としている。
【００２１】
本発明の請求項８記載の投影型表示装置は、吸気ダクトの外気の導入角度は、発光ランプの光軸に対して３度から１２度の範囲内であることを特徴としている。
【００２２】
本発明の請求項９記載の投影型表示装置は、反射鏡の開口側の端部は、透明な前面カバーによって閉じられていることを特徴としている。
【００２３】
本発明の請求項１０記載の投影型表示装置は、排気口は、吸気口と対向する位置に配置したことを特徴としている。
【００２４】
本発明の請求項１１記載の投影型表示装置は、スクリーンは、画像表示部と光源装置とレンズ装置とが収納される筐体の外部に設置され又は当該筐体の内部に設置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の請求項１記載の光源装置によれば、吸気口及び排気口を有する反射鏡と発光ランプと吸気ダクトとを備えた光源装置において、外気を反射鏡内に導く吸気ダクトにおける外気の導入角度を発光ランプに対して所定角度傾斜させて設ける構成としたため、吸気ダクトから外気を反射鏡内に導入すると、その吸気ダクトの導入角度によって外気が反射鏡の内部に流通される。その結果、冷たい空気が発光ランプの高温部に導かれ、その高温部を直接冷却させると共に、反射鏡の内部に空気の対流を生じさせることができる。これにより、発光ランプの発熱によって温められた空気を排気口側に移動させ、発光ランプの放熱効率を高めることができると共に、発光ランプの温度制御を容易に行うことができ、発光ランプの寿命を長くすることができる。
【００２６】
本発明の請求項２記載の光源装置によれば、反射鏡と発光ランプと吸気ダクトに加えて、外気を吸気口から反射鏡内に導入して排気口から排出させる送風手段を設け、吸気ダクトにおける外気の導入角度を発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設ける構成としたため、吸気ダクトから外気を反射鏡内に導入すると、その吸気ダクトの導入角度によって外気が反射鏡の内部に強制的に流通される。その結果、冷たい空気が発光ランプの高温部に導かれ、その高温部を直接冷却させると共に、反射鏡の内部に空気の対流を生じさせることができる。これにより、発光ランプの発熱によって温められた空気を排気口側に強制的に移動させ、発光ランプの放熱効率を高めることができると共に、発光ランプの温度制御を容易に行うことができ、発光ランプの寿命を長くすることができる。
【００２７】
本発明の請求項３記載の光源装置によれば、吸気ダクトの外気の導入角度を３度から１２度の範囲内に設定することにより、外気を反射鏡内の発光ランプの高温部までスムースに導くことができ、発光ランプの高温部を直接冷却できると共に、反射鏡の内部に空気の対流を生じさせて発光ランプの放熱効率を高めることができる。
【００２８】
本発明の請求項４記載の光源装置によれば、反射鏡の開口側の端部を前面カバーで閉じることにより、発光ランプの周囲を囲って反射鏡の内部に空気の対流を生じさせることができ、内部の空気を十分に攪拌して発光ランプの放熱によって温められた空気を効率よく排気口から排出することができる。
【００２９】
本発明の請求項５記載の光源装置によれば、排気口を吸気口と対向する位置に配置することにより、反射鏡内で暖められて対流した空気をスムースに外部に排出することができる。
【００３０】
本発明の請求項６記載の投影型表示装置によれば、画像表示装置と光源装置とレンズ装置とを備えた投影型表示装置において、外気を反射鏡内に導く吸気ダクトにおける外気の導入角度を発光ランプに対して所定角度傾斜させて設ける構成としたため、吸気ダクトから外気を反射鏡内に導入すると、その吸気ダクトの導入角度によって外気が反射鏡の内部に流通される。その結果、冷たい空気が発光ランプの高温部に導かれ、その高温部を直接冷却させると共に、反射鏡の内部に空気の対流を生じさせることができる。これにより、発光ランプの発熱によって温められた空気を排気口側に移動させ、発光ランプの放熱効率を高めることができると共に、発光ランプの温度制御を容易に行うことができ、発光ランプの寿命を長くできる投影型表示装置を提供することができる。
【００３１】
本発明の請求項７記載の投影型表示装置によれば、画像表示装置と光源装置とレンズ装置のうち光源装置において、反射鏡と発光ランプと吸気ダクトに加えて、外気を吸気口から反射鏡内に導入して排気口から排出させる送風手段を設け、吸気ダクトにおける外気の導入角度を発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させて設ける構成としたため、吸気ダクトから外気を反射鏡内に導入すると、その吸気ダクトの導入角度によって外気が反射鏡の内部に強制的に流通される。その結果、冷たい空気が発光ランプの高温部に導かれ、その高温部を直接冷却させると共に、反射鏡の内部に空気の対流を生じさせることができる。これにより、発光ランプの発熱によって温められた空気を排気口側に強制的に移動させ、発光ランプの放熱効率を高めることができると共に、発光ランプの温度制御を容易に行うことができ、発光ランプの寿命を長くできる投影型表示装置を提供することができる。
【００３２】
本発明の請求項８記載の投影型表示装置によれば、吸気ダクトの外気の導入角度を３度から１２度の範囲内に設定することにより、外気を反射鏡内の発光ランプの高温部までスムースに導くことができ、発光ランプの高温部を直接冷却できると共に、反射鏡の内部に空気の対流を生じさせて発光ランプの放熱効率を高めることができる投影型表示装置を提供することができる。
【００３３】
本発明の請求項９記載の投影型表示装置によれば、反射鏡の開口側の端部を前面カバーで閉じることにより、発光ランプの周囲を囲って反射鏡の内部に空気の対流を生じさせることができ、内部の空気を十分に攪拌して発光ランプの放熱によって温められた空気を効率よく排気口から排出できる投影型表示装置を提供することができる。
【００３４】
本発明の請求項１０記載の投影型表示装置によれば、排気口を吸気口と対向する位置に配置することにより、反射鏡内で暖められて対流した空気をスムースに外部に排出できる投影型表示装置を提供することができる。
【００３５】
本発明の請求項１１記載の投影型表示装置によれば、スクリーンを筐体の外部に配置することによりフロント型ビデオプロジェクタとして構成することができ、また、スクリーンを筐体の内部に配置することによりリア型ビデオプロジェクタとして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
吸気ダクトから反射鏡内に導入される空気の導入角度を発光ランプの光軸に対して所定角度傾斜させることにより、導入される空気を発光ランプに導いて冷却を促進できると共に、その空気で反射鏡内部の空気を対流させて発光ランプの放熱で暖められた空気を効率よく排気口から排気できる光源装置及び投影型表示装置を、簡単な構成によって実現した。
【実施例１】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１〜図９は本発明に係る光源装置の実施の例を説明するもので、図１は反射鏡を背面側から見た斜視図、図２は反射鏡等を縦方向に断面した説明図、図３は吸気ダクトの導入角度をランプ光軸に対して傾斜させた説明図、図４は吸気ダクトの導入角度をランプ光軸と平行（α＝０度）にした説明図、図５は導入角度α＝０度の風量、風向を示す説明図、図６は導入角度α＝５度の風量、風向を示す説明図、図７は導入角度α＝１０度の風量、風向を示す説明図、図８は導入角度α＝１５度の風量、風向を示す説明図、図９は導入角度α＝４０度の風量、風向を示す説明図である。
【００３８】
図１０〜図１２は本発明の実施の例を説明するもので、図１０は本発明の光源装置が用いられた投影型表示装置の第１の実施例を示す斜視図、図１１は図１０に示す投影型表示装置の内部構成の概略を示す説明図、図１２は本発明の光源装置が用いられた投影型表示装置の第２の実施例を示す斜視図である。
【００３９】
本発明の光源装置に係る反射鏡の第１の実施例は、図１に示すような構成を有している。即ち、反射鏡１は、縦断面形状が略Ｕ字状をなすカップ状の部材からなり、その中央部にはパイプ状をなすランプ保持部１ａが前後方向に貫通するように設けられている。反射鏡１の開口側の端部には、略四角形を成す枠体部１ｂが設けられている。更に、反射鏡１の枠体部１ｂの内側には、上下及び左右の合計４箇所に開口部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを開口させて設けている。４個の開口部２ａ，２２ｂ，２ｃ，２ｄはそれぞれ半円状を成していて、上面に設けた開口部２ａが吸気口として用いられ、下部に設けた開口部２ｂが排気口として用いられている。尚、左右に設けた２個の開口部２ｃ，２ｄは、それぞれ適当な部材により塞がれて、本実施例では吸気口又は排気口としては用いられていない。
【００４０】
反射鏡１の内面は、円形、楕円形、放物線、二次曲線その他の適当な曲線によって球面状に形成されている。この反射鏡１の内面３には、光をよく反射できるようにするため、例えばアルミニウムの真空蒸着等による鏡面加工が施されている。この反射鏡１の枠体部１ｂには、光を良く透過させる透明な前面カバー４が取り付けられている。この前面カバー４は、接着剤その他の固着手段により枠体部１ｂに重ね合わされて接合され、一体的に固定されている。反射鏡１の材質としては、例えば、セラミックスや耐熱性強化ガラス等が好適である。また、前面カバー４の材質としては、例えば、耐熱性強化ガラスや耐熱性強化プラスチック等が好適である。
【００４１】
反射鏡１のランプ保持部１ａには、発光ランプの一具体例を示すショートアーク型の発光管からなるメタルハライドランプ５が取り付けられている。メタルハライドランプ５は高圧水銀ランプによって構成されており、直線状に延びるガラスチューブからなるバルブ６と、このバルブ６内に収納された一対の放電電極等と、バルブ６を保持する口金７とから構成されている。バルブ６の軸方向中途部には球状に膨出する発光部６ａが設けられており、この発光部６ａ内に一対の放電電極が所定の隙間をあけて対向するように配置されている。この発光部６ａと口金７との間が後側封止部６ｂとされ、これと反対の発光部６ａより先端側が前側封止部６ｃとされている。
【００４２】
バルブ６内の一対の放電電極のうち、後側の放電電極は口金７から導出される後側リード線８に接続され、また、前側の放電電極は前側封止部６ｃの先端から導出される図示しない前側リード線に接続される。尚、前側リード線は、反射鏡の球面部に掛け渡され、その球面部に設けた貫通孔から反射鏡の外面に導出されている。この導出端によって前側リード線が電源に接続され、また、口金７からの導出端によって後側リード線８が電源に接続される。
【００４３】
このような構成を有する反射鏡１が、図３及び図４に示すように、ハウジング１０内に収納されて固定されている。ハウジング１０には、前面カバー４が対向される前面開口部１１と、外気を反射鏡１内に導入するための吸気ダクト１２と、反射鏡１内の空気を外部に排出するための排気ダクト１３と、ハウジング１０の内外を連通する多数の空気穴１４とが設けられている。このハウジング１０の吸気ダクト１２の内側開口部１２ａに反射鏡１の吸気口２ａが対向され、排気ダクト１３の内側開口部１３ａに反射鏡１の排気口２ｂが対向されている。
【００４４】
このハウジング１０の吸気ダクト１２に関して、発光ランプであるメタルハライドランプ５の光軸（バルブ６の中心線）Ｃに対する外気の導入角度αの違いにより、反射鏡１の内部を流れる空気の分布状態を試験により測定した。そして、吸気ダクト１２の外気の導入角度αを変化させたときに、反射鏡１内で空気がどのように流れ、その空気流が発光ランプに対してどのような当たり方をしているかを確認した。図３は、発光ランプの光軸Ｃに対して吸気ダクト１２の中心線Ｌをある角度傾斜させて設け、外気がある角度傾斜して導入されるときの反射鏡１２内の空気の流れを示す図である。一方、図４は、発光ランプの光軸Ｃと平行に吸気ダクト１２を設け、外気が光軸Ｃと略直交する方向から導入されるときの反射鏡１２内の空気の流れを示す図である。
【００４５】
この場合、反射鏡１の上面に設けた開口穴を吸気口２ａとし、この吸気口２ａに吸気ダクト１２を対向させると共に、吸気口２ａと上下方向に対向する下面に設けた開口穴を排気口２ｂとして試験を行った。また、吸気ダクト１２には、各試験において一律に風速２ｍ／ｓで空気を吹き込んだ。このとき、吸気ダクト１２と反射鏡１との間の空気漏れは無いと仮定した。この試験結果を、図５乃至図９に示している。
【００４６】
図５は、外気の導入角度αを０度とした状態、すなわち、メタルハライドランプ５の光軸Ｃに対して吸気ダクト１２の中心線Ｌを平行にしたときの反射鏡１２内の空気の流れを示す図である。吸気ダクト１２から導入された空気は、反射鏡１の内面３に沿って移動して奥深くまで入り込み、その大部分がバルブ６の発光部（バーナー部）６ａと後側封止部（電極ガラス部）６ｂとを通過している。更に、その空気は反射鏡１の内面３に沿って移動し、排気口２に到達して外部に排出されている。このとき、発光部６ａに吹き付ける空気の風速は、解析結果から０．８８〜２．３３ｍ／ｓの範囲内で推移した。
【００４７】
図５等から明らかなように、外気の導入角度αが０度の場合には、発光部６ａから後方の後側封止部６ｂに風が当たり、バルブ６の先端側である前側封止部（ガラス部）６ｃは略無風に近い状態であった。また、この状態で空気の出力（風速）を変化させると、発光部６ａから後方では温度の増減変化が見られたが、前側封止部６ｃでは温度の変化は見られなかった。以上より、外気の導入角度αが０度の場合には、メタルハライドランプ５の温度制御を空気（冷却媒体）の流通のみで行うことは困難であった。
【００４８】
図６は、外気の導入角度αを５度とした状態、すなわち、メタルハライドランプ５の光軸Ｃに対して吸気ダクト１２の中心線Ｌが傾斜角度５度で交差しているときの反射鏡１２内の空気の流れを示す図である。吸気ダクト１２から導入された空気は、反射鏡１の内部全体に亘って移動し、バルブ６の全体に略等しく当たっている。更に、それらの空気は、全体が排気口２に向かって移動し、そこから排気口２に到達して外部に排出されている。このとき、発光部６ａ及び後側封止部６ｂ付近の空気の風速は、１．７６〜２．３４ｍ／ｓの範囲内であった。
【００４９】
図６等から明らかなように、外気の導入角度αが５度の場合には、バルブ６の全体（前側封止部６ｃから発光部６ａを経て後側封止部６ｂまで）に略均一に風が当たるように空気が流れるようになった。この状態で空気の出力（風速）を変化させると、バルブ６の前側封止部６ｃから発光部６ａを経て後側封止部６ｂまでの全体の温度が略均一に増減変化し、温度制御が容易になった。
【００５０】
図７は、外気の導入角度αを１０度とした状態における反射鏡１２内の空気の流れを示す図である。この場合は、外気の導入角度αが５度の場合と略同様であった。吸気ダクト１２から導入された空気は、反射鏡１の内部全体に亘って移動し、バルブ６の全体に略等しく当たっている。更に、それらの空気は、全体が排気口２に向かって移動し、そこから排気口２に到達して外部に排出されている。このとき、発光部６ａ及び後側封止部６ｂ付近の空気の風速は、１．５５２〜３．２４ｍ／ｓの範囲内であった。
【００５１】
図７等から明らかなように、外気の導入角度αが１０度の場合にも、バルブ６の前側封止部６ｃから発光部６ａを経て後側封止部６ｂまでの全体に略均一に風が当たるように空気が流れるようになった。この状態で空気の出力（風速）を変化させることにより、バルブ６の前側封止部６ｃから後側封止部６ｂまでの全体の温度が略均一に増減変化したため、温度制御を容易に行うことができるようになった。
【００５２】
図８は、外気の導入角度αを１５度とした状態における反射鏡１２内の空気の流れを示す図である。この場合は、外気の導入角度αが０度の場合に比べて空気の流れはやや改善されたが、まだ前側封止部６ｃよりも発光部６ａから後側封止部６ｂに掛けて強く速く流れていた。このとき、発光部６ａ及び後側封止部６ｂ付近の空気の風速は、０．５５〜２．０２ｍ／ｓの範囲内であった。
【００５３】
図８等から明らかなように、外気の導入角度αが１５度と大きくなると、発光部６ａから後方の後側封止部６ｂに風が強く当たり、バルブ６の先端側である前側封止部６ｃに当たる風は弱まるようになった。そのため、この状態で空気の出力（風速）を変化させても、発光部６ａから後方では温度の増減変化が比較的大きく見られたが、前側封止部６ｃでは温度の変化は小さいものであった。以上より、外気の導入角度αが１５度の場合には、メタルハライドランプ５の温度制御を空気（冷却媒体）の流通のみで行うことは困難であった。
【００５４】
図９は、外気の導入角度αを４０度とした状態における反射鏡１２内の空気の流れを示す図である。この場合には、空気の流れはバルブ６の前側封止部６ｃのみとなり、発光部６ａから後方の後側封止部６ｂには、ほとんど風が流れなくなった。このとき、前側封止部６ｃ付近の風速は約３ｍ／ｓであったが、発光部６ａ及び後側封止部６ｂ付近の風速は、０．７３〜０．９８ｍ／ｓの範囲内であって、無風状態に近いものであった。
【００５５】
図９等から明らかなように、外気の導入角度αが４０度と極めて大きくなると、発光部６ａから後方の後側封止部６ｂには風がまったく当たらなくなったため、この状態で空気の出力（風速）を変化させても、発光部６ａから後方での温度の増減変化がまったく見られなかった。以上より、外気の導入角度αが４０度の場合には、メタルハライドランプ５の温度制御を空気（冷却媒体）の流通のみで行うことは極めて困難であった。
【００５６】
以上の試験に鑑みると、吸気ダクト１２の外気の導入角度αを３〜１２度、好ましくは５〜１０度に設定することにより、反射鏡１内に導入される空気をメタルハライドランプ５に導いて、そのメタルハライドランプ５の冷却を促進することができる。しかも、その空気流で反射鏡１内部の空気を対流させ、メタルハライドランプ５の放熱によって暖められた空気を効率よく排気口から排気できることが明らかになった。
【００５７】
上述したような構成を有する光源装置は、例えば、図１０〜図１２に示すようにして用いることができる。図１０及び図１１は、上記構成を有する光源装置が用いられた投影型表示装置の第１の実施例に係るフロント型ビデオプロジェクタを示すものである。また、図１２は、同じく投影型表示装置の第２の実施例に係るリア型ビデオプロジェクタを示すものである。
【００５８】
フロント型ビデオプロジェクタ２０は、机やテーブル等の上に据置き式にして使用されるもので、図１０及び図１１に示すように、長方形の筐体からなる外装ケース２１を備えている。このフロント型ビデオプロジェクタ２０の外装ケース２１内に、前記構成を有する光源装置２２と光学プリズムユニット２３とレンズ装置２４とファン装置２５等が収納されている。
【００５９】
外装ケース２１の前面部２１ａにはレンズ穴２６が設けられ、一対の側面部２１ｂ，２１ｃのうちの一方には吸気窓２７が設けられ、背面部２１ｄには排気窓２８が設けられている。外装ケース２１の前面部２１ａは横長の長方形とされていて、中央から長手方向一方に偏倚した位置に設けられたレンズ穴２６にレンズ装置２３の先端が露出されている。レンズ装置２３は、複数枚のレンズの組み合わせからなるレンズ群３０と、このレンズ群３０を保持するレンズ鏡筒３１等から構成されている。
【００６０】
側面部２１ｂの開口窓２７は、外気を外装ケース２１内に取り入れるためのものであり、レンズ穴２６の近傍に設けられている。この開口窓２７の内側には、光学プリズムユニット２３等を冷却するために外気を取り入れて外装ケース２１内に冷却風を流すファン装置２５が設けられている。このファン装置２５の吐出口３３は、レンズ鏡筒３１の内側開口部と横並びとなるように配置されている。
【００６１】
光学プリズムユニット２３は、クロスダイクロイックプリズム３５と３個の液晶パネル３６，３７，３８と、５個の集光レンズ４０，４１，４２，４３，４４と、３個の全反射ミラー４５，４６，４７と、２個のダイクロイックミラー４８，４９と、偏光変換素子５１と、レンズアレイ５２等を備えて構成されている。クロスダイクロイックプリズム３５は、４個の三角プリズムを組み合わせた平面正方形のプリズム組立体からなり、一方の光軸がレンズ群３０の光軸と一致するように配置されている。すなわち、クロスダイクロイックプリズム３５の四面のうちの一面がレンズ装置２４のレンズ群３０の基端に対向されていて、他の三面にはそれぞれ液晶パネル３６，３７，３８が個別に対向されて配置されている。
【００６２】
第１液晶パネル３６は青色光（Ｂ）のみを透過し、第２液晶パネル３７は緑色光（Ｇ）のみを透過し、また、第３液晶パネル３８は赤色光（Ｒ）のみを透過する。各液晶パネル３６，３７，３８の外側には、それぞれ集光レンズ４０，４１，４２が個別に対向されて配置されている。第１集光レンズ４０の外側には、４５度に傾斜された第１全反射ミラー４５が配置され、この第１全反射ミラー４５に対向して第１ダイクロイックミラー４８が互いに平行をなすように配置されている。また、第２集光レンズ４１の外側には、４５度に傾斜された第２ダイクロイックミラー４９が第１ダイクロイックミラー４８と互いに平行をなすように配置されている。
【００６３】
更に、第３集光レンズ４２の外側には、第１全反射ミラー４５とは逆側に４５度傾斜された第２全反射ミラー４６が配置され、この第２全反射ミラー４６に対向して第３全反射ミラー４７が、第２全反射ミラー４６に対して９０度の傾斜角度を持って対向するように配置されている。従って、第３全反射ミラー４７は、第２ダイクロイックミラー４９と互いに平行をなすように配置されている。そして、第２全反射ミラー４６と第３全反射ミラー４７の間には第４集光レンズ４３が配置され、第３全反射ミラー４７と第２ダイクロイックミラー４９の間には第５集光レンズ４４が配置されている。
【００６４】
第３全反射ミラー４７と第１及び第２ダイクロイックミラー４８，４９とは、互いの光軸が同一となるように配置されていて、その延長線上に偏光変換素子とレンズアレイ５２が配置されている。そして、レンズアレイ５２の外側に光源装置２２が配置されている。レンズアレイ５２には、光源装置２２の反射鏡１の開口側が対向されていて、その反射鏡１の吸気口２ａに吸気ダクト１２が対向されている。この吸気ダクト１２は、電動モータを有する送風ファン６０の吐出口に取り付けられている。この吸気ダクト１２が反射鏡１内に空気を導入する角度αは上述したとおりであって、発光ランプの光軸Ｃに対して角度３度から１２度の範囲（好ましくは５度〜１０度）内で傾斜するように構成されている。
【００６５】
なお、送風ファン６０としては、遠心送風機｛例えば、多翼（シロッコファン）、ラジアル、後向き羽根等｝、軸流ファン（ベーン、チューブ、プロペラ等）、斜流ファン等を用いることができる。また、送風ファン６０は、図示実施例のように反射鏡１の吸気口２ａ側に配置して風を送り出すように構成してもよく、また、反射鏡１の排気口２ｂ側に配置して風を引き込むように構成してもよいことは勿論である。
【００６６】
また、反射鏡１の排気口２ｂには排気ダクト１３が対向されている。この排気ダクト１３の排気側先端が、外装ケース２１の後面部２１ｄに設けた排気窓２８に対向されている。排気窓２８は、後面部２１ｄに多数の空気孔を設け、若しくは複数のスリット状の長穴を設けることによって形成してもよく、また、図１１に示すように後面部２１ｄに大きな穴をあけてその内面に格子状の金網６１を取り付ける等して形成してもよい。
【００６７】
かくして、光源装置２２に電源を投入して発光ランプであるメタルハライドランプ５を発光させると、メタルハライドランプ５から出射された照明光は、レンズアレイ５２及び偏光変換素子５１を通過した後、第１ダイクロイックミラー４８により照明光のうち青色光（Ｂ）のみが反射され、緑色光（Ｇ）及び赤色光（Ｒ）が透過される。反射された青色光は、第１全反射ミラー４５にて全反射され、第１集光レンズ４０を経て第１液晶パネル３６に照射される。第１ダイクロイックミラー４８を透過した緑色光及び赤色光は、第２ダイクロイックミラー４９により緑色光（Ｇ）のみが反射され、赤色光（Ｒ）が透過される。反射された緑色光は、第２集光レンズ４１を経て第２液晶パネル３７に照射される。
【００６８】
また、第２ダイクロイックミラー４９を透過した赤色光は、第５集光レンズ４４を経て第３全反射ミラー４７にて全反射される。そして、第４集光レンズ４３を経て第２全反射ミラー４６にて全反射され、更に、第３集光レンズ４２を経て第３液晶パネル３８に照射される。第１液晶パネル３６を透過した青色光、第２液晶パネル３７を透過した緑色光及び第３液晶パネル３８を透過した赤色光は、クロスダイクロイックプリズム３５によって合成され、これにより色合成された光が、クロスダイクロイックプリズム３５から出射される。その出射光は、レンズ装置２４のレンズ群３０を介して、図示しないスクリーン上に投影される。
【００６９】
この場合、ビデオプロジェクタ２０内の光源装置２２では、発光ランプであるメタルハライドランプ５が光を放射することによって高い熱が発生する。その一方、メタルハライドランプ５が収納された反射鏡１の吸気口２ａには送風ファン６０に連結された吸気ダクト１２の吐出口が対向され、しかも、その吸気ダクト１２の空気導入角度αは、メタルハライドランプ５の光軸Ｃに対して３〜１２度（好ましくは５〜１０度）の範囲内に設定されている。
【００７０】
そのため、送風ファン６０から吐出された空気流（風）が、前述したように、吸気ダクト１２を介して反射鏡１内にスムースに入り込み、スムースにメタルハライドランプ５側に流動してこれを冷却すると共に、反射鏡１内に空気の対流を生じさせる。これにより、外部から導入された空気によってメタルハライドランプ５の熱を直接奪って冷却すると共に、奪った熱で暖められた空気を対流させて排気口２ｂ側に流動させることができる。そして、排気口２ｂ側に移動した高温の空気を、そのまま排気口２ｂから排気して、排気ダクト１３を介して外装ケース２１の排気窓２８から外部に排出することができる。
【００７１】
その結果、メタルハライドランプ５を効率よく冷却することができ、そのランプ温度を予め設定された保証温度（例えば、８００℃〜９００℃）の範囲以内に制御して維持することができる。これにより、本願発明では発光ランプの冷却効率を高めることができるため、その効率の増加分だけ送風ファンを小型化できることに相当し、従来のものに比べて小型の送風ファンを使用することができる。このことは、送風ファンの大きさを従来のものと同じ大きさと仮定すると、その効率の増加分だけ風速を低くできることに対応することになり、かかる場合には、送風ファンの駆動により発生する騒音を小さくすることができる。
【００７２】
図１２は、上記構成を有する光源装置が用いられた投影型表示装置の第２の実施例に係るリア型ビデオプロジェクタを示すものである。リア型ビデオプロジェクタ７０は、前記光源装置を有する光学プリズムユニットを備えた映像装置部７１と、この映像装置部７１から供給される映像を反射ミラーで反射させてスクリーン上に投影するスクリーン部７２とから構成されている。このリア型ビデオプロジェクタ７０は、映像装置部７１の上にスクリーン部７２を載せた構成を有しており、映像装置部７１の前面に吸気窓７３が設けられ、図に表れない後面に排気窓が設けられている。他の構成は、図１１に示した実施例と同様である。
【００７３】
このような構成を有するリア型ビデオプロジェクタ７０に光源装置２２を適用することによっても、前記実施例と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したが、本願発明によれば、例えば、液晶ビデオプロジェクタの光源装置において、反射鏡内の発光ランプの冷却のために最適なダクト形状を形成することができ、発光ランプの冷却性能を向上することができる。そのため、冷却性能の向上分だけ送風ファンの小型化を図ることができ、また、送風ファンを同一のものとした場合には性能の向上分だけ送風出力を抑えることができる。その結果、送風ファンによる騒音の軽減を図ることができると共に、コストダウンに寄与することも可能である。
【００７５】
更に、送風ファンの小型化が可能なことにより、光源装置回りの利用可能なスペースを広くすることができ、他の部品配置の自由度を増すことができる。また、光源装置の回りに設置された装置や機器等が温度上昇を生じてそれが光源装置に影響を及ぼすようなことがある場合においても、本願発明では送風ファンの駆動力に余裕があるため、出力を上げて反射鏡内部の冷却能力を高め、発光ランプの温度を保証温度以下に保つことができる。従って、発光ランプの点灯時における諸問題（ランプ寿命、黒化現象、白化現象等）を、本願発明では改善することができる。
【００７６】
なお、前記実施例においては、光源装置の発光ランプとしてメタルハライドランプを適用した例について説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、例えば、超高圧水銀ランプ等のように小型で高輝度の各種ランプを適用することができる。また、前記実施例では、投影型表示装置としてビデオプロジェクタに適用した例について説明したが、光源装置はその他の電子機器、例えば映写機や、照明装置、サーチライト等にも適用できることは勿論である。このように、本願発明は、その要旨を変更しない範囲で各種の変更実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の光源装置に係る反射鏡の一実施例を背面側から見た斜視図である。
【図２】図１に示す反射鏡及び前面カバーを縦方向に断面して示す説明図である。
【図３】光源装置に係る反射鏡に対する吸気ダクトの導入角度をランプ光軸に対して傾斜させた状態を示す説明図である。
【図４】光源装置に係る反射鏡に対する吸気ダクトをランプ光軸に対して平行にした状態を示す説明図である。
【図５】光源装置に係る反射鏡に対する吸気ダクトの導入角度αを０度としたときの風量、風向を示す説明図である。
【図６】光源装置に係る反射鏡に対する吸気ダクトの導入角度αを５度としたときの風量、風向を示す説明図である。
【図７】光源装置に係る反射鏡に対する吸気ダクトの導入角度αを１０度としたときの風量、風向を示す説明図である。
【図８】光源装置に係る反射鏡に対する吸気ダクトの導入角度αを１５度としたときの風量、風向を示す説明図である。
【図９】光源装置に係る反射鏡に対する吸気ダクトの導入角度αを４０度としたときの風量、風向を示す説明図である。
【図１０】本発明の光源装置が用いられた投影型表示装置の第１の実施例を示すフロント型ビデオプロジェクタの斜視図である。
【図１１】図１０に示すフロント型ビデオプロジェクタの内部構成の概略を示す説明図である。
【図１２】本発明の光源装置が用いられた投影型表示装置の第２の実施例を示すリア型ビデオプロジェクタの斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１‥反射鏡、  １ａ‥ランプ保持部、  ２ａ‥吸気口、  ２ｂ‥排気口、  ４‥前面カバー、  ５‥メタルハライドランプ（発光ランプ）、  ６ａ‥発光部、  ６ｂ‥後側封止部、  ６ｃ‥前側封止部、  １２‥吸気ダクト、  １３‥排気ダクト、  ２０‥フロント型ビデオプロジェクタ（投影型表示装置）、  ２１‥外装ケース、  ２２‥光源装置、  ２３‥光学プリズムユニット、  ２４‥レンズ装置、  ２７‥吸気窓、  ２８‥排気窓、  ６０‥送風ファン、  ７０‥リア型ビデオプロジェクタ（投影型表示装置）
【図１】
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【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】
2005274735.tif 000009
【図８】
2005274735.tif 000010
【図９】
2005274735.tif 000011
【図１０】
2005274735.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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