JP2005062375A - 光源装置およびそれを用いたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 光源から発せられる熱を効率よく放出するとともに、この放出熱を低温化することが可能な光源装置を提供する。
【解決手段】 光源ユニット３０は、放電ランプ１００と、放電ランプ１００を取り囲み、放電ランプからの光を反射する反射鏡１１０と、反射鏡１００の側方に設けられた少なくとも一つの冷却ファン６０と、冷却ファン６０からの冷却風の一部Ａを反射鏡１１０に導くと共に、他の冷却風Ｂの別経路を形成するフード体１２０、１３０と、反射鏡１２０を冷却した排気風と他の冷却風とを混合する導風体（開口１５４、導風板１５６）とを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶プロジェクタ、ＤＬＰ方式のプロジェクタ等の投射型表示装置に関し、特に、そこに用いられる光源装置の冷却構造に関する。

ＤＬＰ方式のプロジェクタは、ライトバルブにＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用い、光源からの光を光学的に変調させ、その光を拡大して投射表示させるものである。

プロジェクタにおいて、明るく、かつ鮮明な投射映像を表示するために、光源装置には大きな光出力が求められる。他方、光出力が大きくなると、それに比例して熱の発生も大きくなる。光源装置に用いられる放電ランプとして、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等が用いられるが、放電ランプは非常に高熱となるため、それを冷却する機構は不可欠である。しかし、極端な冷却は、放電ランプの破損や寿命の劣化をもたらすため、冷却ファンなどによる熱の排気に頼らざるを得ない。

冷却ファンを用いた冷却機構の場合、その排気風がプロジェクタから排気されるため、利用者にとって不快に感じられることがある。特に、小型のプロジェクタでは、放電ランプとハウジングケースが近接し、放電ランプの排気熱がケースの排気口から直接放出されるため、ケース本体の高温化防止とともに排気熱の低減が求められている。

例えば、特許文献１には、プロジェクタから排出される高温の排気風を冷却する装置が開示されている。図４は、特許文献１に開示される排気風温度低減装置の構成を示す図である。排気風温度低減装置は、液晶プロジェクタ本体１の外部から排気口２に臨むように取り付けられ、かつ、排気風取り入れ口３と、外気取り入れ口４と、ダクト５と、ファン６とを有する。プロジェクタ本体１の排気口２から排気される高温の排気風は、排気風取り入れ口３からダクト５内に取り入れられ、そこで、外気取り入れ口４から取り入れられた外気と混合され、その後、ファン６によってダクト５の外部に排出される。

特開平１１−８７９６３号

特許文献１は、放電ランプの冷却効率を落とすことなく排気熱の温度を低減することができるものであるが、プロジェクタ本体とは別体でファン（排気風温度低減装置）を設けているため、プロジェクタが大型化してしまうという問題がある。さらに、このような冷却ファンを別体とする構成は、ファン用の電源回路も必要となり、配線の引き回しの煩わしさが生じることとなる。

本発明は、光源から発せられる熱を効率よく放出するとともに、この放出熱を低温化することが可能な光源装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、そのような光源装置を用い、小型化、薄型化、ハウジングケースの低温化が可能なプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係る光源装置は、放電ランプと、該放電ランプを取り囲み、放電ランプからの光を反射する反射鏡と、反射鏡の側方に設けられた少なくとも一つの冷却ファンと、冷却ファンからの冷却風の一部を反射鏡に導くと共に、他の冷却風の別経路を形成するフード体と、反射鏡を冷却した排気風と他の冷却風とを混合する導風体とを有する。

好ましくは、フード体は、第１の面と該第１の面と対向する第２の面とを有する部材である。フード体は、反射鏡の外周の一部に沿って配され、第２の面と反射鏡との間に間隙を形成し、冷却ファンからの冷却風の一部は間隙を通して反射鏡へ導かれ、反射鏡を冷却する。また、他の冷却風は、フード体の第１の面上に形成された別経路を通過する。

好ましくは、フード体と冷却ファンとの間に、整流フィンが設けられ、冷却ファンからの冷却風の一部が整流フィンによって反射鏡の所定の部位へ向けて導かれる。整流フィンは複数のフィンを含むものでもよく、冷却風の一部が所定の整流フィンによって反射鏡の光放出端側に導かれるようにすることができる。

好ましくは、導風体は、フード体の第１の面と第２の面とを貫通する開口と、第１の面上を通る他の冷却風を開口を介して第２の面側へ導く導風板とを含む。

好ましくは、他の冷却風は、導風板により開口を介して第２の面側へ導かれ、かつ、反射鏡を冷却した排気風（冷却風の一部が熱源を冷却し排気風となる）と混合され、排気風を冷却する。

好ましくは、フード体は湾曲形状を有し、反射鏡の上方および下方に配置される複数のフード体を含む。上方および下方に配置された複数のフード体によって反射鏡の両側面側が露出され、反射鏡の第１の側面側に複数の板状の整流フィンがほぼ垂直方向に配置され、かつ、複数の板状の整流フィンが上方および下方のフード体に連結される。また、下方のフード体は、反射鏡を載置可能であり、反射鏡の支持基板としての機能を備えていてもよい。

本発明に係るプロジェクタは、上記した光源装置と、光源装置から発せられた光を光学的に変調する変調手段と、変調された光を投射する投射手段とを有している。好ましくは、プロジェクタは、光源装置、変調手段および投射手段を収容するハウジングケースを含み、ハウジングケースには、排気風を排出する排出口が形成され、光源装置を冷却した排気風がその排出口から排出される。好ましくは、光源装置は、その側部が排出口に整合するようにハウジングケース内に配置される。

本発明によれば、冷却ファンからの冷却風を異なる経路に分別可能なフード体を設け、フード体を介して一部の冷却風により熱源である反射鏡（実質的な熱源は放電ランプである）を冷却し、冷却終了後の排気風を他の冷却風と混合することで冷却するようにしたので、冷却ファンからの冷却風を効率よく使用することができ、排気風の低温化を行うことができる。さらに、排気風を低温化することで、プロジェクタのハウジングケースの高温化を防止することができ、利用者にとって、安全であり、かつ、排気風による不快を低減したプロジェクタを提供することができる。さらに、反射鏡の側方に冷却ファンを配置させ、そこから冷却風を供給し、他方の側方から排気風を排出するようにしているため、光源装置を薄型化することが可能であり、その結果、プロジェクタの小型化、薄型化を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係るＤＬＰ方式のプロジェクタの外観構成を示し、同図（ａ）はプロジェクタの背面図、同図（ｂ）は上面図、同図（ｃ）は正面図、同図（ｄ）は底面図である。

プロジェクタ１０は、マグネシウム合金等の軽量金属から構成されるハウジングケース２０を含み、ハウジングケース２０の内部に矩形状の空間が提供される。ハウジングケース２０内には、光源ユニット（光源装置）３０、光学ユニット４０、光源ユニット３０からの光を光学ユニット４０へ伝達する光学部品５０、主として光源ユニット３０を冷却するための冷却ファン６０、および主として光学部品６０を冷却するための冷却ファン７０を含む。

ケース２０の前面２２には、水平方向に離間された複数のスリット２４が形成され、このスリット２４から排気風が排出される。また、前面２２には、光学ユニット４０の投影レンズ４２を露出するための開口が形成されている。ケース２０の背面２６にも水平方向に離間した複数のスリット２８が形成され、このスリット２８から外部の冷気を取り込むようになっている。

冷却ファン６０、７０は、背面側のスリット２８に隣接して配置される。冷却ファン６０、７０は、スリット２８から外気を取り込み、この外気を内部の熱源に吹き付けることで熱源を冷却する。ハウジングケース２０の底面には、ランプ切れのときにランプ交換をするための蓋２９が形成されている。

光源ユニット３０から発せられた光は、ロッドインテグレータまたはライトトンネルのような光学部品５０を通り、光学ユニット４０へ入射される。光学ユニット４０は、２次元アレイ状に配列された半導体ミラー素子を含むＤＭＤ素子、ＤＭＤ素子からの反射光を投影拡大する投影レンズ４２、光学部品５０からの光をＤＭＤ素子上へ集光させる光学レンズ等を含んでいる。

図２は、光源ユニット（光源装置）３０の構成を示す斜視図であり、図３は光源ユニットの冷却機構を説明する図である。

光源ユニット３０は、放電ランプ１００（図３を参照）、放電ランプ１００を取り囲み放電ランプからの光を反射する凹面反射鏡１１０、反射鏡１１０の上下に配された一対のフード体１２０、１３０とを含んで構成される。本発明の要点は、反射鏡１１０の上下にフード体１２０、１３０を設けることで、冷却ファンからの冷却風を異なる経路に分割し、一部の冷却風により放電ランプ１００を含む反射鏡１１０の熱源を冷却し、これらの熱源を冷却した排気風を、他の冷却風により冷却させるものである。

放電ランプ１００は、例えば、超高圧水銀ランプやメタルハロイドランプ等が用いられ、図３に示すように、その一端側１０２が反射鏡１１０の中心部に支持され反射鏡１１０の光軸方向に水平に配置されている。

反射鏡１１０は、回転放物面あるいは回転楕円面を有し、放電ランプ１００の放電によって発せられた光を一定方向に反射する。放電ランプ１００の一端側１０２の電極部は、リード線１０４ａを介してソケット１０６に電気的に接続され、他端側１０８の電極部も同様にリード線１０４ｂを介してソケット１０６に電気的に接続される。反射鏡１１０の光放出端には、光透過ガラス（図中、省略）が取付けられ、さらに、光透過ガラスの前面に飛散防止ネット体１４０が取り付けられている。飛散防止ネット体１４０には、中央に光放出用の円形状の開口１４２が形成され、その周囲には網目のネットが形成されている。これにより、何らかの障害により放電ランプが暴爆しても、放電ランプの破片や光透過ガラスの破片が飛散することが防止される。

フード体１２０は、好ましくは耐熱性の樹脂から構成された薄板部材であって、好ましくは湾曲した曲面を有する。フード体１２０は、反射鏡１１０と所定の間隙を有するように、反射鏡１１０の上方に配置され、フード体１２０の表面と裏面の各々が異なる流体経路を形成する。

フード体１２０の一端部には、そこからほぼ垂直方向に延びる板状の整流フィン１５０、１５２が接続される。好ましくは、フード体１２０に、開口が形成され、これらの開口内に整流フィン１５０、１５２が挿入され固定される。整流フィン１５０、１５２は、後述するように、冷却ファン６０からの冷却風を所定の方向に整流する機能を有する。

フード体１２０の他端側には、フード体１２０の上面から裏面に貫通する矩形状の開口１５４が形成される。また、フード体１２０の表面には、開口１５４に隣接して、フード体１２０の表面を流れる空気を開口１５４を介して裏面へ導くための導風板１５６が形成されている。導風板１５６は、フード体１２０の表面から所定の仰角で上方を向き、その導風体１５６内に開口１５４の一部が臨むようになっている。

フード体１３０は、フード体１２０と同様に湾曲した面を有する薄肉部材を用いて構成されるが、好ましくは、反射鏡１１０を支持するために一部に平坦な面１３２を有し、この平坦な面１３２上に、反射鏡１１０の飛散防止ネット体１４０の一面が固定される。それ以外は、フード体１３０はフード体１２０と同様であり、反射鏡１１０の下面と間隙を形成するように配置され、外側の空気流を内側へ導くための開口および導風体が形成されている（図中省略）。さらに、フード体１３０の一端には、整流フィン１５０、１５２の端部を挿入するための開口が形成され、これらの開口の位置はフード体１２０の開口と整合している。フード体１２０、１３０を組み合わせたとき、フード体１２０は整流フィン１５０、１５２を介してフード体１３０に実質的に支持される。こうして、反射鏡１１０の上方および下方にはフード体１２０、１３０が配置され、反射鏡１１０の両側面１６０、１６２（図１および図３参照）は実質的に露出すなわち開放されている。

図３（ａ）は、図２の反射鏡１１０の中央部付近をその光軸と垂直方向に切り取ったときの断面を示しており、図３（ｂ）は、図２の光源ユニットを上方から見た状態を示している。光源ユニット３０の一側面１６０には、冷却ファン６０が配置される。この一側面１６０は、フード体１２０、１３０の一端側に一致する。

冷却ファン６０からの冷却風の一部（第１の冷却風）Ａは、フード体１２０、１３０によって露出された側面１６０に供給される。冷却風Ａは、整流フィン１５０、１５２によって反射鏡１１０の光軸方向に広がるようにガイドされ、かつ、フード体１２０、１３０の裏面（内面）に沿い、反射鏡１１０をその側方から冷却する。他方、冷却ファン６０からの冷却風の残り（第２の冷却風）Ｂは、フード体１２０、１３０の一端によって異なる経路に分別され、整流フィン１５０、１５２を介してフード体１２０、１３０の湾曲面（表面）上の経路を流れる。その後、冷却風Ｂは、その表面に形成された導風板１５６によって開口１５４を介してフード体１２０、１３０の裏面へ導かれる。冷却風Ａは、放電ランプ１００および反射鏡１１０の熱源を冷却し、その後高温の排気風Ａ１となる。排気風Ａ１は、開口１５４から導かれた冷却風Ｂと、側面１６２近傍において混合され、冷却される。

これにより、ハウジングケース１０のスリット２４から排気される排気風Ｃの温度は低下され、同時に、ハウジングケース２０のスリット２４の近傍が高温となることが防止される。従って、利用者は排気風の不快を感じることが抑制され、かつハウジングケースの高温化による危険から回避される。また、冷却ファン６０を光源ユニット３０の側方に配置して反射鏡１１０を冷却するようにしたので、その高さ方向のサイズを小さくすることが可能となり、プロジェクタの薄型化を図ることができる。さらに、板状のフード体１２０、１３０を用いて冷却ファンからの冷却風を分別することも、光源ユニット３０の薄型化に寄与している。

また、図３（ｂ）に示すように、整流フィン１５０ａを設けて、冷却ファン６０からの冷却風が放電ランプ１００の端部１０８に導かれるようにしてもよい。端部１０８の電極部は、特に高温になり易く、劣化もしくは損傷しやすいため、そこを効率よく冷却をすることが望ましい。

以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

上記実施例では、光源ユニット３０を単一の冷却ファン６０を用いて行ったが、これに限らず、複数の冷却ファンを用いて行うようにしてもよい。例えば、図３（ａ）において、冷却風Ａ、冷却風Ｂを供給可能な２つの冷却ファンを用いることも可能であり、それ以上の数の冷却ファンを用いても良い。

上記実施例では、板状の整流フィンをフード体１２０、１３０に接続するようにしたが、これに限らず、フード体１２０，１３０と別体であってもよい。さらに、整流フィンに曲面を施し、冷却風の方向をより精度良く行うようにしてもよい。

上記実施例では、反射鏡１１０の上下に一対のフード体１２０、１３０を用いたが、必ずしもこれに限らず、反射鏡１１０の上方または下方のいずれか一方にのみフード体を設けるものであっても良い。さらに、下方のフード体１３０は、必ずしも反射鏡１１０を支持する必要はなく、例えば、反射鏡１１０を支持する支持基板の下方にフード体１３０を配するようにしてもよい。

さらに上記実施例では、フード体１２０を反射鏡１１０から一定の間隙を形成するように配置したが、本発明における反射鏡は、限定的に解釈されるべきものでなく、反射鏡に付随して取り付けられフレームや支持部材等も包含するものとして解釈することができる。

さらに上記実施例では、フード体に形成した開口１５４および導風板１５６を利用して冷却風をフード体の裏面側に導くようにしたが、必ずしもこれに限らず、フード体の終端に、フード体と別体の導風板を配置させ、この導風板によりフード体の表面からの冷却風を裏面側に導くようにしてもよい。

本発明によれば、反射鏡を冷却するためのフード体を設け、フード体により冷却風の一部を反射鏡の冷却に用い、他の冷却風を、この熱源を冷却した排気風の冷却に用いるようにしたので、排気風の低温下を図り、かつハウジングケースの高温化を防止することができる。プロジェクタの利用者にとって、排気風の廃熱による不快や、プロジェクタのハウジングの高温化による危険を回避することができる。プロジェクタは、ライトバルブとしてＤＭＤ素子を利用したＤＬＰ方式や、液晶を利用したもの等において利用することが可能である。

本発明の実施例に係るプロジェクタの外観を示し、同図（ａ）は背面図、同図（ｂ）は上面図、同図（ｃ）は正面図、同図（ｄ）は底面図である。 本実施例の光源ユニット（光源装置）の構成を示す斜視図である。 本実施例に係る光源ユニットの冷却動作を説明する図であり、同図（ａ）は反射鏡の中央付近を光軸と垂直方向で切断したときの状態を示し、同図（ｂ）は上面からみた状態を示している。 従来のプロジェクタの排気風の冷却を説明する図である。

符号の説明

１０：プロジェクタ、２０：ハウジングケース、２４、２８：スリット、
３０：光源ユニット（光源装置）、４０：光学ユニット、５０：光学部品、
６０、７０：冷却ファン、１００：放電ランプ、１１０：反射鏡、
１２０、１３０：フード体、１４０：飛散防止ネット体、
１５０、１５２：整流フィン、１５４：開口、１５６：導風板

Claims (12)

1. 放電ランプと、該放電ランプを取り囲み、放電ランプからの光を反射する反射鏡と、前記反射鏡の側方に設けられた少なくとも一つの冷却ファンと、前記冷却ファンからの冷却風の一部を反射鏡に導くと共に、他の冷却風の別経路を形成するフード体と、前記反射鏡を冷却した排気風と前記他の冷却風とを混合する導風体とを有する光源装置。
2. 前記フード体は、第１の面と該第１の面と対向する第２の面とを有する部材であって、前記フード体は、前記反射鏡の外周の一部に沿って配され、かつ、前記第２の面と前記反射鏡との間に間隙を形成し、前記冷却ファンからの冷却風の一部は前記間隙を通り反射鏡へ導かれ、前記他の冷却風は前記フード体の第１の面上に形成された別経路を通過する、請求項１に記載の光源装置。
3. 前記フード体と前記冷却ファンとの間に、整流フィンが設けられ、前記冷却ファンからの冷却風が前記整流フィンによって反射鏡の所定の部位へ向けて導かれる、請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記整流フィンは複数のフィンを含み、冷却風の一部が所定の整流フィンによって前記反射鏡の光放出端側に導かれる、請求項３に記載の光源装置。
5. 前記導風体は、前記フード体の第１の面と第２の面とを貫通する開口と、第１の面上を通る他の冷却風を前記開口を介して第２の面側へ導く導風板とを含む、請求項１、２、３または４に記載の光源装置。
6. 前記他の冷却風は、前記導風板により前記開口を介して第２の面側へ導かれ、かつ、前記反射鏡を冷却した排気風と混合され、前記排気風を冷却する、請求項１、２、３、４または５に記載の光源装置。
7. 前記フード体は湾曲形状を有し、前記反射鏡の上方および下方に配置される複数のフード体を含む、請求項１、２、３、４、５または６に記載の光源装置。
8. 前記上方および下方に配置された複数のフード体によって前記反射鏡の両側面側が露出され、前記反射鏡の第１の側面側に複数の板状の整流フィンがほぼ垂直方向に配置され、かつ、前記複数の板状の整流フィンが上方および下方のフード体に連結される、請求項７に記載の光源装置。
9. 前記下方のフード体は、前記反射鏡を載置可能であり、前記反射鏡の支持基板として機能する、請求項１、２、３、４、５、６、７または８に記載の光源装置。
10. 請求項１ないし１１いずれか１つに記載の光源装置と、
    前記光源装置から発せられた光を光学的に変調する変調手段と、
    前記変調された光を投射する投射手段とを有する、プロジェクタ。
11. 前記プロジェクタさらには、前記光源装置、前記変調手段および前記投射手段を収容するハウジングケースを含み、前記ハウジングケースには、排気風を排出する排出口が形成され、前記光源装置を冷却した排気風が前記排出口から排出される、請求項１０に記載のプロジェクタ。
12. 前記光源装置は、その側部が前記排出口に整合するように前記ハウジングケース内に配置される、請求項１０または１１に記載のプロジェクタ。

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