(57)【要約】【課題】投射型表示装置の光源として各種放電ランプが用いられている。点灯中はランプ上方が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の上方と下方の温度差を狭める冷却構造が必要となる。しかし、投射型表示装置の設置状態に伴いランプ上方の位置は変わるため、単一的冷却構造では投射状態によってはランプの適正温度を満たせず、ランプが短寿命化してしまう。【解決手段】投射型表示装置の設置状態に応じて、複数の風路を備えたダクトを回転させ、常に設置面に対して、平行となる方向に冷却風を送る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源としてのランプと、
該ランプを固定するために外装内に設けられたランプ収納部と、
該ランプを冷却するための冷却媒体を吸気する吸気口と、
該ランプを冷却するための冷却媒体を排気する排気口と、
該ランプを冷却するための冷却媒体を所定の方向に導くランプ冷却ダクトと、
を備え、該ランプから放出される光を用いた投射型表示装置において、
該ランプ冷却ダクトは２経路以上の吸気風路と、
該ランプ冷却ダクトは２経路以上の排気風路と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
上記ランプ冷却ダクトは該ランプの光軸を軸に回転する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
上記ランプ冷却ダクトの外形は上記ランプの光軸を中心とする円形であることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
上記ランプ収納部は各々９０度位相のずれた４つの開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
上記ランプ収納部の開口部は上記ランプ冷却ダクト取り付け時に対向する２箇所を閉じる機構を有することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【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。
【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、用途も多種に渡る。これらの用途において据置設置や天吊設置に加え、上向き設置や下向き設置は、予想されるひとつの需要である。
【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。ランプの寿命のひとつの要因と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。
【０００４】
しかし、投射型表示装置の設置状態に伴い、ランプ上方の位置が変わるため、単一的冷却構造では投射状態によってはランプの適正温度を満たせず、ランプが短寿命化してしまう。
【０００５】
上記の課題を解決する方法として従来は下記に記した特許文献に開示されているような構成が提案されている。特許文献１に記載の画像投影装置では姿勢センサを用いて、姿勢に応じて常に排気方向が天から地に向けた方向にファンの回転方向を制御する構成をとっている。また、特許文献２に記載の画像投影装置では２つ以上の光源を用いて、設置状態に応じて、照射光の出射方向が水平となる光源のみ点灯させ、ハーフミラーで方向を調整して共通の光路に光を導く構成をとっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６６５６９号公報
【特許文献２】特開２００９−２２９５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示すように、姿勢センサを用いて、姿勢に応じて常に排気方向が天から地に向けた方向にファンの回転方向を制御する構成では、据置設置と天吊設置で、設置面に対し常にランプバルブ上方からランプバルブ下方に冷却風を吹き付けることができるが、上向き設置や下向き設置では設置面に対し平行に冷却風を吹き付けることとなり、設置姿勢によってランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差が変わってしまう。
【０００８】
特許文献２に示すように、２つ以上の光源を用いて、設置状態に応じて、照射光の出射方向が水平となる光源のみ点灯させ、ハーフミラーで方向を調整して共通の光路に光を導く構成では、ハーフミラーにより光の進行方向を変える必要があり、照度低下が懸念される。
【０００９】
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、姿勢によらず常に設置面に対し水平方向にランプを冷却する機構を備え、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】
【００１０】
そこで、上記課題を達成するために、本発明の画像投影装置の構成は、
光源としてのランプと、該ランプを固定するための外装内に設けられたランプ収納部と、該ランプを冷却するための冷却媒体を吸気する吸気口と、該ランプを冷却するための冷却媒体を排気する排気口と、該ランプを冷却するための冷却媒体を所定の方向に導くランプ冷却ダクトを備え、該ランプから放出される光を用いた投射型表示装置において、該ランプ冷却ダクトは２経路以上の吸気風路と、該ランプ冷却ダクトは２経路以上の排気風路と、該ランプ冷却ダクトは該ランプの光軸を軸に回転する機構とを備え、該ランプの冷却風及び排気風は該風路を通過することを特徴とする。
【００１１】
また、上記ランプ冷却ダクトの外形は上記ランプの光軸を中心とする円形であることを特徴とする。
【００１２】
また、上記ランプ収納部は各々９０度位相のずれた４つの開口部を有することを特徴とする。
【００１３】
また、上記ランプ収納部の開口部は上記ランプ冷却ダクト取付け時に１８０度位相のずれた２箇所を閉じる機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、据置設置、天吊設置、上向き設置、下向き設置、全方向に対して設置面に平行な方向にランプ冷却風を送風でき、ランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度バランスを姿勢によらず一定にすることができる。
【００１５】
さらに本発明によれば、姿勢センサやハーフミラー等、追加部品を必要とせず低コストで効果的なランプ冷却が可能となる。
【００１６】
さらに本発明によれば、前述した排気口が一か所で済むため設計の自由度を損なわれることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】ランプの自然対流の詳細図
【図５】設置面に対し水平方向冷却によるランプ内部の冷却風と自然対流の詳細図
【図６】設置面に対し垂直方向冷却によるランプ内部の冷却風と自然対流の詳細図
【図７】本発明の実施形態１におけるランプユニット冷却構成斜視図
【図８】本発明の実施形態１における据置設置時のランプユニット冷却構成断面図
【図９】本発明の実施形態１における上向き設置時のランプユニット冷却構成断面図
【図１０】本発明の実施形態１における据置設置時のランプユニット組立図（組付け前）
【図１１】本発明の実施形態１における据置設置時のランプユニット組立図（組付け後）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【実施例１】
【００１９】
図１から図１１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。
【００２０】
（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。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。１は光源であるランプ。２はランプ１及び、後述するランプホルダー５０と後述するランプバルブ冷却ダクトを含むランプ冷却ユニット。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。４は後述するランプユニット１９、照明光学系α、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。
【００２１】
５はバラストユニット。バラストユニット５の内部には不図示の電源および、電源と電気的に接続されランプ１を点灯制御するためのバラスト電源を備える。６は電源であり、後述する外装キャビネット１３に組み込まれ電源・バラストユニット５に電気的に接続され筺体内に電源が供給される。
【００２２】
７ａ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。７ｂ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。
【００２３】
８は吸気口１７から流入した外気を光学冷却ファン７ａ及び７ｂ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。９はランプ冷却ユニット１に対して吹き付け風を送りランプ１を冷却するためのランプ冷却ファン。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ダクト。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。
【００２４】
１２ａは後述する吸気口１７から外気を吸入しランプ１の周辺を冷却するランプ冷却ファンＡ。１２ｂ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Ｂ。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。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。１５は光学冷却ファン１４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。
【００２５】
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から開閉可能に構成されている。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。１８は色分離合成光学系を制御するＲＧＢ基板。
【００２６】
（光学構成）
次に、前述した光源ランプ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３１は連続スペクトルで白色光を発光するランプバルブ。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により光源ランプ１を形成する。３２は前述の通り光源ランプ１からの光を集光する機能を備えた防爆凸レンズ。３３ａはフライアイレンズＡ、３３ｂはフライアイレンズＢで光源ランプ１からの光を複数の光束に分割する光束分割手段。
【００２８】
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）を排除するための色選択性フィルタ。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。３６は光軸を変換するための全反射ミラー。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。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。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。４０はワイヤーグリッド偏光板で反射型の偏光選択手段。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。４２は偏光分離面を有する第１の偏光ビームスプリッタ。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。
【００３０】
４５は青色（Ｂ）用の偏光選択手段である青色用偏光板。４６は緑色（Ｇ）用の偏光選択手段である緑色用偏光板。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。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。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。
【００３１】
（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。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。
【００３２】
光学素子の冷却に関して、光学冷却ファン７ａと光学冷却ファン７ｂ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７ａ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７ｂ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Ｃ１４に吸気される。光学冷却ファンＣ１４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。
【００３３】
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、ランプ発光管３１を冷却し、排気蓋１６より筐体外へ排気される。ランプ排気ファン１２から流出した空気はランプ１周辺の空気をランプ排気風路２ｂを通り排気蓋１６より、筐体外へ排気する。尚、ランプ排気ファンの吸気、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。
【００３４】
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。
【００３５】
（ランプ冷却）
次にランプのバルブを冷却する際の風向の詳細について図４から図６に沿って説明していく。図４にて紙面に対し上側がランプバルブ上方、下側がランプバルブ下方を示している。また、実線の矢印はリフレクタ３２内のランプ発光時の自然対流を示している。ランプ発光時はランプバルブ下方からランプバルブ上方に向け、上昇気流が発生しリフレクタの最上方で左右に分散し、下降していく流れとなっている。
【００３６】
図５はランプバルブを設置面に対し、平行に冷却した場合を示している。自然対流に対して、垂直に吹き付けており、上昇気流に達した冷却風はランプバルブ上方を冷却し、下降気流に達した冷却風はランプバルブ下方を冷却することとなる。
【００３７】
図６はランプバルブを設置面に対し、垂直に冷却した場合を示している。自然対流に対して、真逆の方向から吹き付けており、ランプバルブ上方に冷却風は達せず、下降気流に乗り、ランプバルブ下方のみ冷却することとなる。そのため、ランプバルブ上方は高温となり、ランプバルブ下方は低温となり、ランプバルブ上方とランプバルブ下方の温度差が大きくなってしまう。
【００３８】
以上のような構成において次に本発明について図７から図１１に沿ってランプ冷却について説明していく。図７はランプ冷却ユニット２の据置設置時の斜視図である。ランプ冷却ファンより送られる冷却風はランプダクト１０を通過し、ランプバルブ冷却ダクト５２を通過し、冷却風がリフレクタ３２内に流入し、ランプバルブ３１を冷却し、ランプ排気ファンＡ１２ａにより、ランプバルブ冷却ダクト５２を通過し、筐体外へ排気される。
【００３９】
図８はランプ冷却ユニット２の据置設置時の詳細図である。紙面下方を設置面とし、ランプバルブに対して設置面に平行に実線で示す冷却風が流れる。
【００４０】
図９はランプ冷却ユニット２の上向き設置時の詳細図である。図８の据置設置時に対し、ランプバルブ冷却ダクト５２を反時計周りに４５度回転させている。紙面下方を設置面とし、ランプバルブに対して設置面に平行に実線で示す冷却風が流れる。
【００４１】
図１０はランプバルブ冷却ダクト５２の据置設置時組み付け前の詳細図である。ランプホルダー５０に付随するランプホルダー開閉部５１はバネ部材を含み、ランプバルブ冷却ダクト５２組み付け前は図１０に示すようにランプホルダー５０の開口部を塞がない構造となる。
【００４２】
図１１はランプバルブ冷却ダクト５２の据置設置時組み付け後の詳細図である。組み付け時にはランプバルブ冷却ダクト突起部５２ａがランプホルダー開閉部５２ａを押すことで１８０度対称となる２つのランプホルダー開閉部５２ａがランプホルダー５０の開口部を塞ぐ。これにより、ランプ上方や下方から排気風が漏れ、滞留することを防ぐ。
【符号の説明】
【００４３】
１  ランプ、２  ランプ冷却ユニット、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、７ａ  光学冷却ファンＡ、７ｂ  光学冷却ファンＢ、
８  ＲＧＢダクト、９  ランプ冷却ファン、１０  ランプダクト、
１１  電源排気ファン、１２ａ  ランプ排気ファンＡ、１２ｂ  ランプ排気ファンＢ、
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  ランプホルダー、
５１  ランプホルダー開閉部、５２  ランプバルブ冷却ダクト、
５２ａ  ランプバルブ冷却ダクト突起部、α  照明光学系、β  色分離合成光学系
【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】
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【図８】
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【図９】
2016045260.tif 000011
【図１０】
2016045260.tif 000012
【図１１】
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