(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と該光源が発する光を所定の方向に反射するリフレクターとを有する光源ユニットが内部に収容されており、該光源ユニットが発する光の光軸を挟んで相互に対向する各側面に、冷却風の流入口及び流出口となる開口がそれぞれ形成されたランプハウスにおいて、
該冷却風の流出口となる開口が、該光源ユニットのリフレクタの光源を取り付ける首部に対向して、該首部の上下方向長さと同程度の上下方向長さの第１開口部が設けられるとともに、該第１開口部に連続して、前記光源ユニットの後方の空間に対向する第２開口部が設けられており、
前記第２開口部は、前記首部に直交する上下方向の長さが前記第１開口部の同方向の長さよりも長くなっていることを特徴とするランプハウス。
【請求項２】
前記第１開口部は、略矩形または長円形に形成されている、請求項１に記載のランプハウス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に使用される光源ユニットを収納するランプハウスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクリーン上等の照射面に所望の画像を表示する液晶表示装置等に使用される光学手段には、照射面に投射される光の照度が照射面の全面にわたって均一となるようにするため、所望の波長域の光を発する光源、この光源から放射される光を集光して、均一な一定方向の光にするリフレクタ等が一体的に設けられた光源ユニットが用いられる。
【０００３】
光源ユニットに使用される光源としては、例えば、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等の放電ランプが用いられる。また、光源からの光を一定の方向に揃えるリフレクタは、一方の端部に、光源となる放電ランプを取り付けるための首部が形成されており、この首部が放電ランプとほぼ同程度の径を有している。リフレクタは、この首部が設けられた一方の端部から他方の端部に向かっては、所定の湾曲形状を形成しながら徐々に径が大きくなっており、その内周面が鏡面となっている。リフレクタにおける首部が設けられた端部とは反対側の端面は、開放されており、開放された端面が、光源から発せられる光を出射する出射面となっている。
【０００４】
放電ランプは、リフレクタの光軸方向と放電ランプの光軸方向とが一致するようにしてリフレクタの首部に固定されており、放電ランプから放射された光は、リフレクタの内周面により反射されて、光の照射方向を一定方向とした後、インテグレータレンズ等の各種光学レンズによりスクリーン上での照度が均一になるように調整されて、液晶面に照射される。
【０００５】
光源ユニットの光源として、上記のような高輝度の光を発する放電ランプを使用した場合、光源ユニットの各部の温度を所定の温度に維持することが重要になる。
【０００６】
光源ユニットの温度維持について、光源として超高圧水銀ランプを用いた場合を例として説明する。
【０００７】
超高圧水銀ランプは、石英ガラスによってチューブ状に構成されたバルブを有しており、バルブの中央部に発光部が形成されている。この発光部の内部には、一対の電極が設けられているとともに、水銀が超高圧条件にて封入されている。発光部の両側には、発光部の内部に設けられる一対の電極に導通される金属箔を封止した封止部がそれぞれ設けられており、一方の封止部がリフレクタの首部に取り付けられることにより、超高圧水銀ランプは、リフレクタに固定される。
【０００８】
この超高圧水銀ランプを点灯する際には、バルブの発光部を所定の温度、例えば、１０５０℃に維持することにより、発光効率が低下することが防止される。他方、発光部が加熱されて、この所定温度を超える高温になると、発光部の石英ガラスが失透し、または、石英ガラスにクラックが発生して破損するおそれがある。
【０００９】
また、封止部の温度が、例えば、３５０℃を超える高温になると、封止部に封止された金属箔が酸化され、あるいは、金属箔が膨張して、封止部内にクラック等を発生するおそれがある。
【００１０】
さらに、リフレクタが高温になり、リフレクタの内周面の鏡面を構成する蒸着膜の耐熱温度を超えた場合、または、リフレクタの内面の鏡面と外面との間に大きな温度差が生じた場合には、蒸着膜にひび割れ等の熱劣化、熱によるクラックの発生等の破損が生じるおそれがある。
【００１１】
このように、光源ユニットでは、リフレクタの首部に固定されて鏡面の径が小さくなった空間内において、発熱状態になっている発光部を所定温度に維持し、かつ、封止部の金属箔の酸化等を防止し、また、リフレクタの鏡面に形成される蒸着膜の熱劣化等の破損を防止するために、これらの各部材を効率良く冷却することが要求されており、種々の冷却方法が提案されている。
【００１２】
例えば、特開平８−９４９９０号公報には、本体筐体及び本体筐体の内部に設けられ、光源ランプを収納するランプハウスのそれぞれの所定の位置に開口を形成して、外部に設けたファンからの送風によって筐体本体及びランプハウス内に冷却風を通流させることにより液晶パネル及び光源ランプを冷却する液晶プロジェクタ用冷却装置が開示されている。
【００１３】
図５は、上記の公報に開示されている液晶プロジェクタ用冷却装置の概略を説明するための構成図である。
【００１４】
この冷却装置は、筐体である液晶プロジェクタ本体１内のほぼ中央部には、コンデンサレンズ３が設けられており、このコンデンサレンズ３に対向した液晶プロジェクタ１内の一方の側部に、光源ランプ４が設けられている。光源ランプ４とはコンデンサレンズ３を挟んだ液晶プロジェクタ本体１内の他方の側部には、液晶パネル２が設けられている。光源ランプ４は、液晶プロジェクタ本体１内において、筐体であるランプハウス５内に収納されている。液晶プロジェクタ本体１には、液晶パネル２に対向する一方の側面に外気を流入させるための開口１ａが形成されており、また、ランプハウス５には、液晶プロジェクタ本体１内に流入した空気をランプハウス５内に流入させる開口５ａが設けられており、また、光源ランプ４を挟んで開口５ａに対向するランプハウス５の側面にランプハウス５内の空気を排出する開口５ｂが形成されている。この開口５ｂから排出する空気は、通気路６ａ内に流入し、ファン６によって外部に排出される。
【００１５】
上記構成の液晶プロジェクタでは、液晶プロジェクタを駆動することによって、液晶プロジェクタ本体１内の各部が加熱されて温度が上昇することを防止するために、ファン６が駆動される。これにより、図５に矢印で示すように、液晶プロジェクタ本体１に設けられた開口１ａから液晶プロジェクタ本体１内に外部の空気が流入し、液晶パネル２を冷却した後に、ランプハウス５に設けられた開口５ａからランプハウス５内に流入する。ランプハウス５内に流入した冷却風は、ランプハウス５内の光源ランプ４を冷却した後に、開口５ｂから通気路６ａを通って、ファン６によって外部に排出される。
【００１６】
図６は、上記の液晶プロジェクタ本体１内に配置されるランプハウス５を示す概略図である。
【００１７】
このランプハウス５は、中空の立方体形状に形成されており、内部に光源ユニット４が配置されている。光源ユニット４は、光の出射面が、ランプハウス５の前面内に位置するように、ランプハウス５に固定されている。また、左右の両側面には、開口５ａ及び５ｂがそれぞれ形成されている。ランプハウス５内に冷却風を流入させる開口５ａは、光源ユニット４の前部の側方に、四角形状に設けられており、ランプハウス５内の冷却風を排出する。開口５ｂは、光源ユニット４の後部の側方に、四角形状に設けられている。開口５ａを通ってランプハウス５内に流入した冷却風は、開口５ｂを通ってランプハウス５の外部に排出される。これにより、ランプハウス５内に、冷却風の通流路が形成される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、図５に示す液晶プロジェクタ用冷却装置におけるランプハウス５内を流れる冷却風の流れを矢印によって示した平面図である。
【００１９】
このランプハウス５では、図７に示すように、開口５ａから流入した冷却風は、ランプハウス５内において、光源ユニット４に衝突した後に、光源ユニット４の表面に沿って流動し、開口５ｂから流出される。
【００２０】
しかし、光源ユニット４は、リフレクタ４１の後端部に円筒状の首部が設けられているために、冷却風がこの首部に衝突すると、首部の周囲に沿って流動する。この場合、冷却風が流出する開口５ｂは、ランプハウス５の上下方向の全体にわたって開口しているために、首部及びその後方において、冷却風は一定の流速で流れる。このため、首部に周囲に沿って流動する冷却風では、開口５ｂと対向する部分において、図７にＣで示す淀み領域を発生させる。このような淀み領域Ｃが発生すると、淀み領域Ｃにおける光源ユニット４の冷却風への熱伝達率が低下し、冷却風による冷却効率が低下するという問題がある。
【００２１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、冷却風の淀み領域の発生を防止することにより、冷却効率にすぐれたランプハウスを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のランプハウスは、光源と該光源が発する光を所定の方向に反射するリフレクターとを有する光源ユニットが内部に収容されており、該光源ユニットが発する光の光軸を挟んで相互に対向する各側面に、冷却風の流入口及び流出口となる開口がそれぞれ形成されたランプハウスにおいて、該冷却風の流出口となる開口が、該光源ユニットの所定部分に対向して、その部分の形状に対応した大きさの第１開口部を有することを特徴とするものである。
【００２３】
上記本発明において、前記光源ユニットの所定部分は、前記光源ユニットのリフレクタの光源を取り付ける首部であることが好ましい。
【００２４】
上記本発明において、前記第１開口部は、略矩形または長円形に形成されていることが好ましい。
【００２５】
上記本発明において、前記第１開口部に連続して、前記光源ユニットの後方の空間に対向する第２開口部を有することが好ましい。
【００２６】
上記本発明において、前記第２開口部は、首部に直交する方向の長さが第１開口部の同方向の長さよりも長くなっていることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のランプハウスを図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明のランプハウスの概略構成を示す斜視図、図２は、ランプハウス内を流れる冷却風の流れを説明するための平面図である。
【００２９】
このランプハウス５は、前述したように、液晶プロジェクタ本体１内に配置されるようになっており、内部に光源ユニット４が設けられている。そして、光源ユニット４から出射される光が、液晶プロジェクタ本体１内に配置された液晶パネル２に、コンデンサレンズ３を介して照射される。
【００３０】
ランプハウス５内に配置された光源ユニット４は、出射側となる前端部をランプハウス５の前端面内に位置させた状態で、ランプハウス５に固定されている。
【００３１】
光源ユニット４は、光源である超高圧水銀ランプ４２と、この超高圧水銀ランプ４２から発せられる光を同一方向に揃えて出射させるためのリフレクタ４１とを有している。超高圧水銀ランプ４２は、石英ガラスによってチューブ状に構成されたバルブを有しており、バルブの中央部に発光部が形成されている。この発光部の内部には、一対の電極が設けられているとともに、水銀が超高圧条件にて封入されている。発光部の両側には、発光部の内部に設けられる一対の電極に導通される金属箔を封止した封止部がそれぞれ設けられている。リフレクタ４１は、後端側に超高圧水銀ランプ４１を取り付けるための首部４１ａが形成されており、超高圧水銀ランプ４２とほぼ同程度の径を有している。リフレクタ４１は、首部４１ａが設けられた後端側から前端側に向かっては、所定の形状を形成しながら徐々に径が大きくなっており、その内周面が鏡面となっている。首部４１ａが設けられた後端側とは反対側となる前端側は、開放されており、開放された端面が、超高圧水銀ランプ４２から発せられる光を出射する出射面となっている。超高圧水銀ランプ４２は、一方の封止部をリフレクタ４１の首部４１ａに固定することにより取りつけられ、図１に示すように、封止部の端部がリフレクタ４１の首部４１ａから突出した状態となっている。
【００３２】
ランプハウス５の左右の各側面には、光源ユニット４を冷却する冷却風が流入口する開口５ａ及び冷却風が流出する開口５ｂがそれぞれ形成されている。流入側の開口５ａは、ランプハウス５内に配置された光源ユニット４の大きな形状になった前部の側方に配置されており、また、流出側の開口５ｂは、光源ユニット４における小さな形状になった後部の側方に配置されている。したがって、各開口５ａ及び５ｂは対角方向に対向した状態になっている。
【００３３】
冷却風が流入する開口５ａは、前後方向の長さが、図２に示すように、冷却風が流出する開口５ｂに設けられたファン７の直径と同程度であって、上下方向の長さがランプハウス５の上下方向のほぼ全体にわたる長方形状に形成されている。
【００３４】
冷却風が流出する開口５ｂは、ランプハウス５の後端から光源ユニット４におけるリフレクタ４１の首部４１ａの端面に対応する位置（図２においてＢに示す位置）まで、ランプハウス５の上下方向のほぼ全体にわたる上下方向長さを有する長方形状の第２開口部５ｃと、この第２開口部５ｃの上下方向の中央部から前方に向かって突出した長方形状の第１開口部５ｄとを有している。第１開口部５ｄは、リフレクタ４１の首部４１ａに対向するように配置されており、首部４１ａの直径と同程度の上下方向長さを有している。第１及び第２開口部５ｃ及び５ｄは、長方形状に限らず、それぞれ、長円形状に形成してもよい。
【００３５】
また、開口５ｂには、光源ユニット４からの光が漏れることによりランプハウス５の近傍に配置された部品が、光源ユニット４から漏れた光によって熱せられて温度が上昇することを防止するとともに、外部に漏れた光が視力に悪影響を及ぼすのを防止するため、遮光板８が設けられる。
【００３６】
図３は、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、ランプハウス５内の冷却風を矢印で示している。ファン６を駆動すると、開口５ａからランプハウス５内に冷却風が流入し、ランプハウス５内の光源ユニット４を冷却した後に、開口５ａとは、対角位置に設けられた開口５ｂから排出される。
【００３７】
ランプハウス５に形成された冷却風を流出させる開口５ｂは、後部に設けられた首部４１ａに対向して、上下方向の長さが小さくなった第１開口部５ｄが設けられているために、リフレクタ４１の首部４１ａの周面に沿って流動する冷却風は、上下方向長さが小さくなった開口５ｄ内を高流速で通流する。その結果、首部４１ａの周囲を流動した冷却風は、開口５ｄとの対向部分において、淀むおそれがない。これにより、リフレクタ４１の首部４１ａからの冷却風への熱伝達が促進され、光源ユニット４の冷却効率を向上させることができる。
【００３８】
図４は、ランプハウス５に形成される開口５ｂにおける第１開口部５ｄの上下方向長さと、リフレクタ４１の首部４１ａの後端に該当する位置から前方側の高さ方向の長さを、ランプハウス５の高さからリフレクタの首部の直径まで、首部４１ａの直径との比を種々変更して、光源ユニットの点灯時中にファン（６０角軸流ファン定格１２Ｖ）６を１２Ｖにて駆動した場合のリフレクタ４１の首部４１ａの温度を測定した実験結果を示すグラフである。横軸にリフレクタ４１の首部４１ａの直径に対する第１開口部５ｄの上下方向長さの比、縦軸にリフレクタ４１の首部４１ａにおける温度上昇（℃）を、それぞれ示している。なお、光源としては、１５０Ｗの超高圧水銀ランプを使用した。
【００３９】
図４のグラフでは、第２開口部５ｄの上下方向の長さを小さくすることにより、リフレクタ４１の首部４１ａの温度上昇が低く抑えられることが明らかになっている。例えば、第１開口部５ｄの上下方向の長さと首部４１ａの直径とが同程度とすれば、第１開口部５ｄの上下方向の長さが首部４１ａの直径の３倍となっている場合（図６に示す従来の構成）に比較して、リフレクタ４１の首部４１ａの温度上昇が、約４０℃低下している。
【００４０】
リフレクタ４１の首部４１ａの外表面温度は、その蒸着膜の熱劣化や破損を防止するため首部４１ａの内表面の温度上昇を約４６０℃以下に冷却する必要があり、首部４１ａの外表面の温度上昇で評価すると約２６０℃以下に冷却する必要がある。このことから、図４に示す実験結果から、首部４１ａの外表面の温度上昇を、首部４１ａの破損が生じない程度に冷却するためには、第１開口部５ｄの上下方向の長さをリフレクタ４１の首部４１ａの直径以下にすることが望ましい。
【００４１】
一方、第１開口部５ｄの上下方向長さを小さくすることにより、冷却風の冷却効率を向上させることができるが、第１開口部５ｄの上下方向の長さを縮小することによって、第１開口部５ｄ内を通過する冷却風の抵抗が増加して排気風量が減少し、また、騒音が増加するおそれがある。このため、第１開口部５ｄの上下方向の長さは、必要最小限に小さくされ、リフレクタ４１の首部４１ａの直径に等しくするのが最適である。
【００４２】
また、リフレクタ４１の首部４１ａの後方の超高圧水銀ランプ４２が小径であり、冷却風の淀みは、ほとんど生じないので、この部分に対向する第２開口部５ｃの上下方向の長さは、リフレクタ４１の首部４１ａの直径と同程度に小さくする必要はなく、ランプハウス５の上下方向の長さの全体にわたるようにすることにより、冷却風の圧力損失の増加を抑えることができる。
【００４３】
なお、ランプハウス５の開口５ｂを第１及び第２の開口部を設けることなく、上下方向の長さを、従来と同様に、前後方向に一定として、開口５ｂの外側に設けられる遮光板８によって、開口５ｂの首部４１ａと対向する部分の上側及び下側を遮蔽することによって、リフレクタ４１の首部４１ａに対向させて、首部４１ａの直径と同程度の第１開口部５ｄを形成しても、リフレクタ４１の首部４１ａの温度上昇を抑えることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のランプハウスによれば、冷却風の流出口となる開口が、光源ユニットの所定部分に対向して、その部分の形状に対応した大きさの第１開口部を有するため、光源ユニットから冷却風への熱伝達が促進され、光源ユニットの冷却効率を向上させることができる。このような冷却効率の向上は、ファンを小型化またはファンの回転数の低減を可能にするため、小型、かつ、低騒音な液晶プロジェクタを提供することが可能となる。
【００４５】
また、光源ユニットの後方の空間に対向する第２開口部を、光源ユニットのリフレクタの光源を取り付ける首部に直交する方向の長さが、第１開口部の同方向の長さよりも長くしたため、冷却風の圧力損失の影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のランプハウスの概略を示す斜視図である。
【図２】本発明のランプハウスの概略を示す上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、矢印によりランプハウス内を流れる冷却風の流れを示している。
【図４】本発明のランプハウスのリフレクタの首部に該当する位置の開口の高さを種々変更した場合のリフレクタの首部の外表面温度の関係を示すグラフである。
【図５】従来のランプハウスを有する液晶プロジェクタ装置の全体構成を示す概略図である。
【図６】従来のランプハウスの概略を示す斜視図である。
【図７】従来のランプハウス内の冷却風の流れを示す断面図である。
【符号の説明】
４  光源ユニット
５  ランプハウス
５ａ  開口
５ｂ  開口
５ｃ  第２開口部
５ｄ  第１開口部
４１  リフレクタ
４１ａ  首部
４２  超高圧水銀ランプ
【図１】
0003960409.tif 000002
【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】
0003960409.tif 000008