(57)【要約】【課題】  プロジェクターに内装される光源装置において、冷却ダクトや冷却風流入口の形状によっては冷却風が均一にならず発光管や反射鏡の温度分布が不均一になったり、発光管下部に滞留する水銀等の封止物質が冷却しすぎにより未蒸発、或いは逆に発光管上部が冷却不足により過熱する等、適切な冷却が困難であるという課題があった。【解決手段】  光源装置１の冷却風流入口９に、冷却風の流れを分割、制御する冷却風制御部材１０を設けた。また、この冷却風制御部材１０は移動自在、或いは自重により移動自在に取り付けられることによって、プロジェクターが床面据え置き、天井吊り下げの両方の設置状態でも適切な冷却風が発光管に流れるようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開口した空間を持つ凹面反射鏡、この凹面反射鏡の前記開口を覆う透明材、前記空間に配置され光を放射する発光管、前記空間に冷却風を流入する冷却風流入口、前記冷却風を排出する冷却風排出口、前記冷却風流入口に取り付けられ前記冷却風流入口を前記開口の周方向にそって第１の冷却風流入口と第２の冷却風流入口とに分割する冷却風制御部材を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
冷却風制御部材は開口の周方向にそって移動自在であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
冷却風制御部材は自重により垂下することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
冷却風流入口に配置され冷却風の流れを発光管の方向に指向させる導風ガイドを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
冷却風流入口に接続され冷却風を空間に導入するダクトと、このダクト中に配置された冷却風整流部材とを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光源装置を収納する収納体、冷却風排出口から排出される冷却風を前記収納体の外に排出するファン、前記収納体に設けられ前記光源装置から放射される光を前記収納体の外に設けられたスクリーン上に導く光学ユニットを備えたことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却風による冷却を行う光源装置およびこの光源装置を内装したプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のプロジェクターにおいては、需要家のニーズから小型高輝度化、低騒音化、長寿命化が求められており、これらを実現する上でプロジェクターに用いられる光源装置の冷却技術は非常に重要になってきている。
特に、光源として使用される発光管の破裂時の対策としてほぼ密閉型の光源装置を使用することが多く、またプロジェクターの小型化に伴い、光源装置の小型化のため凹面反射鏡と発光管との距離が短縮される傾向にあるが、これが短縮されると凹面反射鏡が一層高温となり、従って発光管のみでなく凹面反射鏡を含むより効率的な冷却が要求されつつある。
【０００３】
また、冷却風を導入するダクトや流入口の形状或いは流入口に設けられた防爆ネット等の影響により冷却風の流れが乱れて不均一となり、その結果発光管や凹面反射鏡の温度分布が不均一となって部品の破損や発光不良の原因となる心配がある。
【０００４】
一方、近年光源としてよく用いられる水銀ランプにおいては、輝度向上を目的とした高圧化のため、発光管内に封入される水銀量が増加傾向にある。そのため、前述した凹面反射鏡や発光管を保護するための冷却が適切でなく、発光管温度が低くなりすぎると発光管底部に滞留する水銀が未蒸発状態となり、アークのふらつき等の不良原因となる。従って、光源装置の種類によっては、発光管の発熱分布に応じて発光管の上部は十分に冷却し、下部は水銀の蒸発を妨げない程度の適切な冷却が求められる場合もある。
【０００５】
従来の光源装置では、冷却風が発光管に対して均一に流れるように発光管の配置位置に制約を設けている（例えば、特許文献１参照）。
また、プロジェクターの底面を床側に向けて設置する床面据え置き設置状態と、底面を天井側に向けて設置する天井吊り下げ設置状態の両方の設置状態に適用できるプロジェクター用の光源装置では、設置状態により発光管の発熱分布が上下反転するが、いずれの設置状態でも発光管を適切に冷却できるようにするため、発光管の下部に向かう冷却風量を抑制する可動部品を発光管の前方に設置するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９５３２２号公報（第１図、第４図）
【０００７】
【特許文献２】特開２００３−１２３５２９号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、従来の光源装置では発光管の配置位置に制約を設ける必要があるという課題があった。また、発光管の前方、即ち発光管から放射された光や凹面反射鏡に反射した光が出射される光路内に可動部品を設けるため、光の出射を妨げないように可動部品の大きさや形状に大きな制約があるという課題があった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、冷却風量の制御を可能にして発光管の配置位置に何等の制約を受けることなく発光管に向かう冷却風を均一にすることができるとともに、光路内に何等の障害物を設けることなく発光管に向かう冷却風を適量に制御できるという設計上の制約を受けない理想的な冷却を実現できる光源装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係わる光源装置は、一面が開口した空間を持つ凹面反射鏡、この凹面反射鏡の前記開口を覆う透明材、前記空間に配置され光を放射する発光管、前記空間に冷却風を流入する冷却風流入口、前記冷却風を排出する冷却風排出口、前記冷却風流入口に取り付けられ前記冷却風流入口を前記開口の周方向にそって第１の冷却風流入口と第２の冷却風流入口に分割する冷却風制御部材を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、発光管の配置位置に制約を受けることなく発光管に流れる冷却風を均一に制御できるとともに、光路中に部材を配置せず必要に応じて発光管の上下に吹き込む冷却風の流れを適量に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光源装置１を横から見た側面図である。また、図２はこの光源装置１を上から見た平面断面図、図３はこの光源装置１に使用される例えば超高圧水銀ランプの構成図である。尚、図中の矢印は冷却風の流れを示している。
図１において、凹面反射鏡２の空間３に配置された発光管４の両端には筒状の封止部５と６が形成されており、封止部６が凹面反射鏡２の頸部１５に固着されることにより発光管４は凹面反射鏡２の空間３に定設されている。封止部５と６には外部より電力を供給するリード線が接続されているが図の煩雑さを避けるため図示していない。
【００１３】
空間３の開口部（図において左側）には発光管４から放射された光や凹面反射鏡２で反射された光を透過させ、かつ凹面反射鏡２や発光管４を保護する透明材である前面ガラス７とこの前面ガラス７を保持し、凹面反射鏡２と係合する前面ガラスホルダー８が装着されている。この前面ガラスホルダー８には冷却風流入口９が設けられており、この冷却風流入口９は冷却風制御部材１０により開口部の周方向にそって第１の冷却風流入口９１と第２の冷却風流入口９２とに分割されている。冷却風は外部に接続されたダクト（図示せず）を通ってこの第１の冷却風流入口９１と第２の冷却風流入口９２から空間３に流入し、凹面反射鏡２や発光管４を冷却して頸部１５又は図示していないが前面ガラスホルダー８の冷却風流入口９とは反対側に設けられている冷却風排出口から排出される。この冷却風排出口と冷却風流入口９には発光管４が万が一破裂したときの破片飛散防止用の防爆ネット１１が取り付けられている。マーク１６は光源装置１の上下方向の設置状態を説明するために便宜上図示しているものである。
【００１４】
図２は光源装置１を上から見た平面断面図で、図１に図示していない冷却風流入口９の外部に接続されたダクト１８及び防爆ネット１１を備えた冷却風排出口１２を図示している。その他は図１と同様であり、図の煩雑さを避けるために封止部５と６に接続されているリード線は図示していない。
【００１５】
図３はこの光源装置１で発光管として主に使用される超高圧水銀ランプの内部を示す断面図である。図３において、発光管４は例えば、石英ガラス製で両端に筒状の封止部５と６が形成されている。封止部５と６にはモリブデン箔４１と４２が封じられており、これらのモリブデン箔４１、４２には外部リード棒４３、４４及び内部リード棒４５、４６が、更に先端側の外部リード棒４３にはリード線４７が接続されている。内部リード棒４５、４６にはタングステン製の電極４８、４９が接続され、発光管４の内部には水銀及び始動性向上のためのバッファガスとしてアルゴンガス等の希ガスが所定量封入されている。モリブデン箔を使用する理由は、発光時の発光管４の内部は高圧（例えば、１００気圧以上）になるため、外部に対する気密性が必要となるが、モリブデンはその酸化物が石英ガラスにとけやすく、また石英ガラスに比べ線膨張係数が大きいので点灯時にモリブデン箔が塑性変形して気密性を保持できるためである。
【００１６】
次に動作について説明する。図１、図２において、ダクト１８或いは防爆ネット１１等の影響で冷却風流入口９からの冷却風が図１の下側が多く、上側が少なく流入するとする。その場合、そのままその不均一な冷却風が流入すると、発光管４や凹面反射鏡２の冷却が不均一、即ち下側がより強く冷却され、上側の冷却が不足することになり、部品の破損や発光不良となる可能性がある。そこで冷却風流入口９に設けた冷却風制御部材１０を中央より下方に設定することにより、第１の冷却風流入口９１を広く、第２の冷却風流入口９２を狭く開口することができ、その結果流入する冷却風を上下均一にすることができる。
【００１７】
また、図１において、重力は上から下向きに作用しており、発光管４に封入されている水銀は未蒸発の状態では、発光管４の下部に滞留している。この状態で発光管４を始動させると、高圧パルスが印加され絶縁破壊による放電現象が生起し、電源装置からの電力供給を受け、通常数分以内に安定点灯状態に至る。このとき発光管温度は摂氏数百度以上となるため冷却風により冷却する構成としているが、発光管４の下部を冷却しすぎると未蒸発水銀が発生し、アークのふらつき等の発光不良原因となる場合がある。
【００１８】
このような条件の場合でも冷却風制御部材１０を冷却風流入口９の下方に設定することにより、第１の冷却風流入口９１が第２の冷却風流入口９２より大きく開口するため、発光管４の上方に向かう冷却風１３を多く、下方に向かう冷却風１４を少なく制御することができ発光管４の下部を冷却しすぎることがなく、かつ上部が過熱することもなく、均一に冷却することができ、安定にかつ高信頼性を維持して発光管４を点灯せしめることができる。
【００１９】
この実施の形態１によれば、冷却風を導入するダクトや流入口の形状、或いは流入口に設けられた防爆ネット等の影響により冷却風の流れが均一でない場合でも冷却風制御部材１０により、容易に発光管に流れる冷却風を均一にでき、必要に応じて発光管上部および下部をそれぞれ適切に冷却することができるという理想的な冷却を実現し得る。
【００２０】
尚、冷却風流入口９を前面ガラスホルダー８の側面に設けた例を説明したが、この冷却風流入口９は前面ガラスホルダー８の下面、上面或いは斜め上面、斜め下面に設けられていてもよい。
【００２１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２ついて同じ図を用いて説明する。図１の冷却風制御部材１０は、図４に示すように開口部の周方向にそって移動自在に取り付けられている。その他については実施の形態１と同様である。
【００２２】
次に動作について説明する。図１、図２において、ダクト１８或いは防爆ネット１１等の影響で冷却風流入口９からの冷却風が図１の下側が多く、上側が少なく流入するとする。その場合、そのままその不均一な冷却風が流入すると、発光管４や凹面反射鏡２の冷却が不均一、即ち下側がより強く冷却され、上側の冷却が不足することになり、部品の破損や発光不良となる可能性がある。そこで冷却風流入口９に設けた冷却風制御部材１０を中央より下方に移動して設定することにより、第１の冷却風流入口９１を広く、第２の冷却風流入口９２を狭く開口することができ、その結果流入する冷却風を上下均一にすることができる。
【００２３】
次に、光源装置１を上下反転して使用した場合を図５に示す。図５の光源装置１は一見、図１の光源装置１を左右逆にしたように見えるが、上下を示すマーク１６の位置に着目するとわかるように、上下を反転したものであり、図１と同じ側面を示している。図１の光源装置１を上下反転させた結果、冷却風の流れが乱れて不均一になったとしても前述のように冷却風制御部材１０は溝９３に沿って移動自在であり、光源装置１を上下反転した後、冷却風制御部材１０を溝９３に沿って移動させ、その結果流入する冷却風を上下均一にすることができる。
【００２４】
また、発光管内の未蒸発水銀の発生を防止するため、発光管の上下に流れる冷却風を適切に制御する必要がある場合でも、冷却風制御部材１０を適切に移動、設定することにより対応可能である。これは光源装置１を上下反転して使用した場合に発光管４の発熱分布が上下反転しても容易に対応可能である。
【００２５】
この実施の形態２によれば、送風機等の部品変更やダクトの形状変更があったり、光源装置１を上下反転して使用して冷却風の流れが乱れて不均一になったとしても冷却風制御部材１０の位置を変えることにより容易に冷却風を均一にすることができ、必要に応じて発光管上部および下部をそれぞれ適切に冷却することができるという理想的な冷却を実現し得る。
【００２６】
尚、冷却風流入口９を前面ガラスホルダー８の側面に設けた例を説明したが、この冷却風流入口９は前面ガラスホルダー８の下面、上面或いは斜め上面、斜め下面に設けられていてもよい。
【００２７】
また、冷却風流入口９が前面ガラスホルダー８の側面に設けられた場合、光源装置１を上下反転した場合の冷却風制御部材１０の設置位置が事前に設定可能な場合は、冷却風制御部材１０を自重によりその設定位置に移動するようにしてもよい。そうすると光源装置１を上下反転した場合、冷却風制御部材１０が自重により自ら冷却風流入口９の下側に垂下するため、移動することを忘れたりすることがなく、信頼性の高い光源装置を得ることができる。この場合、冷却風制御部材１０は溝９３に滑嵌され、また冷却風制御部材１０は垂下しやすいようにステンレス等のように比重の高い材質で構成することが望ましい。
【００２８】
実施の形態３．
冷却風流入口９が発光管４よりも後方側（図２の右側）に位置していると発光管４から凹面反射鏡２に向かう光の反射の妨げになるため、一般に冷却風流入口９は発光管４よりも前面側（図２の左側）に位置している。従って、実施の形態１及び２では冷却風が冷却風流入口９に対して垂直な方向に流入することとなり、発光管４の方向に流れる冷却風が少なくなるため、図２に示すように冷却風を発光管４の方向に多く流れるようにダクト１８を発光管４の方向に向ける必要があるが、実施の形態３はその必要性の無い場合である。
【００２９】
図６は実施の形態３を示す光源装置１を上から見た平面断面図である。冷却風流入口９にはダクト１８から送られてくる冷却風を発光管４の方向に指向させる導風ガイド１７が取り付けられている。図７は実施の形態２における前面ガラスホルダー８に設けられた冷却風流入口９の斜視図であり、導風ガイド１７は冷却風が当たる面を、冷却風が発光管の方向に流れるように傾斜して取り付けられており、冷却風制御部材１０はこの導風ガイド１７と冷却風流入口９の内側側面に沿って設けられた溝９３に移動自在に嵌合され、冷却風流入口９の下方に位置している。尚、導風ガイド１７に沿って設けられている溝及び防爆ネットは図示していない。
【００３０】
次に動作であるが、実施の形態２と異なる部分について説明する。冷却風流入口９の外部のダクト１８は冷却風流入口９に対して垂直な方向に接続されているため、ダクト１８から流れる冷却風は冷却風流入口９に対して垂直な方向に流れ込む。しかしながら、冷却風流入口９に取り付けられた導風ガイド１７によりその流れる方向が発光管４の方向に指向されるため、発光管４を効率よく冷却することができる。冷却風制御部材１０の動作等については実施の形態２と同様であるため省略する。
【００３１】
この実施の形態３によれば、冷却風を導入するダクトの接続方向に制約を設けることがなく、発光管に流れる冷却風を均一にでき、必要に応じて発光管上部および下部をそれぞれ適切に冷却することができるとともに、光源装置を上下反転させた場合でも同様に発光管に流れる冷却風を均一にでき、必要に応じて発光管上部および下部をそれぞれ適切に冷却することができるという理想的な冷却を実現し得る。
【００３２】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４による光源装置１の平面断面図である。冷却風流入口９に接続されるダクト１８の中に冷却風整流部材１９が取り付けられている。その他の構成は実施の形態３と同様であるので説明は省略する。
図９はこの冷却風整流部材１９の設置状態を示す斜視図であり、例えば冷却風整流部材１９はダクト１８の中心付近の冷却風の流れをさえぎり、上下部分のみに冷却風を通すようにした長方形の板状のオリフィスである。
【００３３】
次に動作について説明する。図８において、冷却風はダクト１８を通って冷却風流入口９に導入されるが、送風機の能力やダクトの形状によってはこの冷却風に乱れや片寄りが発生する場合がある。そのような冷却風がそのまま冷却風流入口９に入ると、当初の目的を十分満たす冷却ができない場合があるが、冷却風整流部材１９をダクト１８内の冷却風流入口９の風上側に設けることにより、冷却風流入口９に導入される冷却風を整流することができ、冷却風流入口９に設けられた冷却風制御部材１０及び導風ガイド１７の所期の機能を十分発揮させ、当初の目的に合った冷却を行うことができる。その他の動作については実施の形態３と同様であるため説明は省略する。
【００３４】
この実施の形態４によれば、送風機の能力やダクト形状によらず、発光管に流れる冷却風を均一にでき、必要に応じて発光管上部および下部をそれぞれ適切に冷却することができるとともに、光源装置を上下反転させた場合でも同様に発光管に流れる冷却風を均一にでき、必要に応じて発光管上部および下部をそれぞれ適切に冷却することができるという理想的な冷却を実現し得る。
【００３５】
実施の形態５．
図１０は上述した光源装置を内装したプロジェクターを上から見た内部構成図である。図１０において、収納体である筐体５０に光源装置１が収納されている。ランプハウジング５１は光源装置１の熱を遮蔽し、冷却風は排気ファン５２により光源装置１の冷却風流入口９から光源装置１内に導入され光源装置１を冷却し、その後排気口５３から筐体５０の外に排出される。筐体５０は図示していないが、冷却風が吸気されるようにスリット、パンチ穴又は鎧窓等の通気構造を有している。
光源装置１から放射された光は、光学ユニット５５によってスクリーン５６上に投射される。光学ユニット５５は図示していないが、カラー表示の場合、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の色光分離、各色光による画像表示及び各画像を合成して投射する各光学素子を備えている。尚、図中の矢印は光の投射方向を示している。
【００３６】
次に動作であるが、光源装置１を冷却する冷却風は、排気ファン５２により光源装置１の冷却風流入口９から光源装置１内に導入され光源装置１を冷却し、その後排気口５３から筐体５０の外に排出されるが、光源装置１内での冷却風の流れ方については上記各実施の形態で説明しているため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３７】
この実施の形態５によれば、床面据え置き、天井吊り下げ両方の設置状態で使用するプロジェクターにおいて発光管に流れる冷却風を均一にでき、必要に応じて発光管上部および下部をそれぞれ適切に冷却することができるとともに、当該プロジェクターを上下反転させた場合でも同様に発光管に流れる冷却風を均一にでき、必要に応じて発光管上部および下部をそれぞれ適切に冷却することができるという理想的な冷却を実現し得る。
尚、実施の形態５では排気ファンを用いた例を示したが、冷却風を光源装置に送り込む送風ファンとしてもよい。
【００３８】
上記各実施の形態に示した発光管４はキセノンランプやメタルハライドランプ等の放電ランプで構成してもよい。
また、前面ガラス７は一般に耐熱性ガラスを使用するが、光を透過する他の透明材でもよく、また凹面反射鏡２が楕円面鏡の場合は、集光光束を光軸に平行に変換するため凹レンズを用いる場合もある。
更に、冷却風流入口９や冷却風排出口１２を前面ガラスホルダー８に設けるようにしたが、光の反射や放射の妨げにならないように設計できる場合は、凹面反射鏡２や前面ガラス７に設けるようにしてもよい。
【００３９】
更にまた、冷却風制御部材１０の大きさ及び位置は、発光管４や凹面反射鏡２の過熱を抑え、かつ発光管４内に封入されている水銀が未蒸発状態にならないように設定する必要があるが、これについては発光管の仕様、送風機の能力、光源装置の大きさや使用温度条件等を考慮し、発光管の温度分布を勘案して設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１の光源装置を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の光源装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の光源装置に使用される超高圧水銀ランプの内部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２の光源装置の冷却風流入口を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２の光源装置を上下反転させた状態を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態３の光源装置を示す平面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３の光源装置の冷却風流入口を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態４の光源装置を示す平面断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４の光源装置の冷却風整流部材示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態５のプロジェクターを上から見た内部構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  光源装置、２  凹面反射鏡、３  空間、４  発光管、５  封止部、６  封止部、７  前面ガラス、８  前面ガラスホルダー、９  冷却風流入口、１０  冷却風制御部材、１１  防爆ネット、１２  冷却風排出口、１３  冷却風、１４  冷却風、１５  頸部、１６  上下マーク、１７  導風ガイド、１８  ダクト、１９  冷却風整流部材、９１  第１の冷却風流入口、９２  第２の冷却風流入口、９３  溝。
【図１】
2005173085.tif 000003
【図２】
2005173085.tif 000004
【図３】
2005173085.tif 000005
【図４】
2005173085.tif 000006
【図５】
2005173085.tif 000007
【図６】
2005173085.tif 000008
【図７】
2005173085.tif 000009
【図８】
2005173085.tif 000010
【図９】
2005173085.tif 000011
【図１０】
2005173085.tif 000012