JP2005107470A

JP2005107470A - 光源装置

Info

Publication number: JP2005107470A
Application number: JP2003415570A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Watanabe; 裕渡辺; Noboru Fujino; 昇藤野; Shunsaku Sato; 俊作佐藤
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】例えば放電管光源等よりなる光源を送風ファンの送風によって冷却するにあたり、高効率の冷却が行え、また光源の部分的な冷却の制御が可能となされた光源装置を提供する。
【解決手段】例えばシロッコファンよりなる送風ファン９が送風口１３より送出する空気は、空気案内部材１４内を経て、空気流入口７から反射鏡１の内方側の光源３の電極封止部に向けて集中的に吹き付けられ、この光源３の電極封止部を冷却する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像表示装置等において用いられる光源装置に関し、特に、放電管光源の効率的な冷却を行うものに関する。

従来、いわゆる液晶プロジェクタのような画像表示装置が提案されている。このような画像表示装置においては、空間光変調素子となる液晶パネルが自発光をしないため、この液晶パネルを照明する光源装置が必要である。すなわち、この画像表示装置は、光源装置によって液晶パネルを照明し、この液晶パネルにより照明光を変調させ、変調された照明光を投射することにより画像表示を行うものである。

このような光源装置としては、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、あるいは、キセノンランプなどの放電管光源と、この放電管光源が発する光を集光させる楕円反射鏡、または、この放電管光源が発する光を平行光束とする放物面反射鏡とから構成されたものが使用されている。
そして、このような画像表示装置においては、近年、表示画像の高輝度化が強く要請されている。表示画像を高輝度化するには、放電管光源の光出力を上げる必要があり、近年、放電管光源の高出力化が図られている。そのため、このような画像表示装置においては放電管光源の冷却能力が重要な問題となっている。

また、このような画像表示装置における表示画像の高輝度化のために、放電管光源の特性としては、狭ギャップ化が図られている。そのため、放電管光源の各部ごとに異なる冷却条件が必要となってきている。
従来の光源装置においては、軸流ファンを用いて、外気を導入してこの外気を放電管光源の周囲に導いてこの放電管光源を冷却することが行われている。軸流ファンは、いわゆるプロペラ状のファンのことであり、回転軸に平行な方向に送風するファンのことである。
また、近年は、シロッコファンを用いて冷却を行うようにした光源装置も提案されている。シロッコファンは、多数の羽根（フィン）を有する円筒体を回転させ、回転軸から遠心方向に吐き出される空気流をスクロールケーシングで回収して排気口から排気させる構成のファンである。

シロッコファンにおいては、遠心力が有効に作用して圧力上昇を大きくでき、静圧を最大限大きくすることができるので、風量も比較的多く得ることができる。また、シロッコファンは、送風方向に指向性があり、静圧が高いため、局所冷却に適している。
例えば、特開２００１−１２５１９５号公報には、冷却用のファンにより送風された空気を、導風路を介して、凹面反射鏡（リフレクタ）の内部に送風するようにした光源装置が記載されている。

特開平５−５３２００号公報特開２００１−１２５１９５号公報特開２００１−１３２６９４号公報特開２００２−４９０９８号公報特開２００２−１８９２５０号公報特開２００２−３２８４２６号公報

しかしながら、従来の光源装置は、特開２００１−１２５１９５号公報に記載されたもののように、冷却したい放電管光源とシロッコファンとの間が遠かったり、特開２００２−４９０９８号公報に記載されたもののように、シロッコファンにより送風された空気を反射鏡の外周側において半周ほど回してから反射鏡の内部に導いていたり、特開２００２−３２８４２６号公報に記載されたもののように、反射鏡の外部に風を当てたりしているものであった。

そのため、従来の光源装置においては、放電管光源の効率的な冷却ができなかった。またこの種の放電管光源はその動作特性上において冷却温度が非常に重要であり、例えば放電管光源の放電部は過度に冷却しないである程度の高温に維持しつつ、その端部の封止部は例えばガラス−金属の接合が行われることから、かなり冷却しなければならず、更には、上記放電部といえども、安定動作を確保するためには対流の関係で温度差が上ずる放電部上部と放電部下部との間の温度差も適正な範囲内に制御する必要がある。このような状況下において前述したような従来の光源装置では、このような微妙な温度制御がかなり困難であった。

そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、例えば放電管光源のような光源をシロッコファンのような送風ファンの送風によって冷却するにあたり、高効率の冷却が行え、また、光源の部分的な冷却の制御が可能となされた光源装置を提供しようとするものである。

上述の課題を解決するため、本発明に係る光源装置は、凹面状に形成され前端部が開口端となされた反射鏡と、前記反射鏡の焦点位置に発光部を位置させて支持された光源と、前記反射鏡の前端部に取付けられてこの前端部を閉蓋するとともに、側面側に空気流入口を有し、少なくとも前記光源より発せられ前記反射鏡により反射された光の光路となる部分が透明となされた蓋状部材と、前記蓋状部材の空気流入口の前方位置であって前記光源より発せられ前記反射鏡により反射された光の光路を遮らない位置に配置され、送風口を前記空気流入口に向けている送風ファンと、前記送風ファンの送風口と前記蓋状部材の空気流入口とをつないでいる空気制御ユニットを備え、前記送風ファンが送風口より送出する空気は、前記空気制御ユニットを経て整調された後、前記蓋状部材の空気流入口から前記反射鏡の内方側の前記光源の所定部分に向けて吹き付けられ、前記所定部分を冷却することを特徴とする光源装置である。

この光源装置においては、反射鏡と送風ファンとが上述のような相対配置関係であることにより、空気の流れが最短経路となる。
また、本発明に係る光源装置においては、前記空気流入口と前記送風ファンの送風口との間の流線に沿う方向における最大距離が、該送風ファンの送風口の該送風ファンの厚み方向の口径程度以下となっていることが好ましい。
さらに、この光源装置においては、前記距離は、前記口径の３倍以下であることが好ましい。この光源装置においては、これらの構成により、送風ファンにより放電管光源を効率良く冷却することができる。

そして、本発明に係る光源装置においては、前記送風ファンが送風口より空気を送出する方向は、前記光源より発せられ前記反射鏡により反射された光の光路に対して略々平行であって、前記反射鏡の前端側から前記光源に向かう方向となっていることが好ましい。
また、この光源装置においては、前記送風ファンが送風口より送出する空気は、前記空気制御ユニット内の整流板によって、前記光源の前記所定部分に向けて集中して吹き付けられることが好ましい。
この光源装置においては、送風ファンによる送風方向の中心が光源の前記所定部分となっていることにより、効率良く冷却を行うことができる。

また、本発明に係る光源装置においては、前記送風ファンが送風口より送出する空気は、前記空気制御ユニット内の整流板によって、空気流入口から前記所定部分へ向かう流線に沿う流速がその周辺の流線に沿う流速よりも大きくなされることが好ましい。この光源装置においては、これらの構成により、送風ファンによる送風の特性を制御することができる。
前記空気流入口から前記所定部分に至る流線は、前記空気流入口の近傍及び前記所定部分の近傍を除いて、前記空気流入口と前記所定部分を結ぶ直線にほぼ平行であることが好ましい。

速度ベクトルは、前記空気流入口と前記所定部分を結ぶ直線上において、ほぼこの直線の方向を向いていることが好ましい。少なくとも一つの整流板を有し、前記整流板の前記所定部分側の端部の接線は、前記所定部分方向を向いていることが好ましい。

本発明に係る光源装置においては、反射鏡と送風ファンとが上述のような相対配置関係であることにより、送風ファンから光源に至る空気の流れが最短経路となっている。この光源装置においては、このような構成を有することにより、送風ファンにより光源を効率良く冷却することができる。更に、この光源装置においては、送風ファンによる送風方向の中心が光源の電極封止部となっていることにより、効率の良い冷却を行うことができる。

また、この光源装置においては、空気制御ユニット内の整流板によって、送風ファンによる送風の特性を制御することができる。すなわち、本発明は、光源を送風ファンの送風によって冷却するにあたり、高効率の冷却が行え、また、光源の部分的な冷却の制御が可能となされた光源装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明に係る光源装置の外観を異なった方向から示した斜視図及び側面図である。
この光源装置は、図２に示すように、凹面状に形成され前端部が開口端となされた反射鏡（リフレクタ）１を備えている。この実施の形態においては、この反射鏡１は、回転楕円面からなる楕円鏡である。この反射鏡１は、放物面鏡であってもよい。図４は、図３で示した光源装置の放電管光源３の中心を通る光軸を含む水平面での断面図である。

反射鏡１の内方側には、図４に示すように、この反射鏡１の第１焦点位置に発光部を位置させて支持された光源として例えば放電管光源３が配置されている。この放電管光源３としては、具体的には、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、あるいは、キセノンランプなど、一般に、両口金を有する放電管形式のランプである。
この放電管光源３は、発光部が略々球状に膨出拡径された円筒状の硝子チューブを有して構成されている。この硝子チューブは、密封されており、超高圧水銀ランプでは、水銀等が、メタルハライドランプでは、水銀の他に沃化物ガスやハロゲン化物ガス等が、キセノンランプでは、キセノンガスが封入されている。この硝子チューブの両端部は電極封止部となっており、この両端部に口金３ａ及びリード線３ｂが取付けられている。リード線３ｂは、硝子チューブ内に挿入されており、硝子チューブ内において、モリブデン箔３ｃを介して、陰極３ｄに接続されている。また、口金３ａは、硝子チューブ内のモリブデン箔３ｅを介して、陽極３ｆに接続されている。これら陰極３ｄ及び陽極３ｆは、発光部において両端側から互いに対峙しており、これら陰極３ｄ及び陽極３ｆ間で放電が起こることにより、発光する。

この放電管光源３は、口金３ａの部分を、反射鏡１の後端部に取付けられたソケット２によって支持されている。このソケット２によって口金３ａの部分を支持された放電管光源３は、リード線３ｂを前方側に向け、反射鏡１の後端部の開口に挿通された状態に支持されており、発光部を反射鏡１の第１焦点上に位置させている。
また、上記反射鏡１の後端部の開口が、後端部排気口３０となっており、後述するように、この後端部排気口３０より一部の冷却風が外へ排出されるようになっている。またこのソケット２の外側には、例えば軸流ファン３２が設けられており、上記ソケット２に対して送風することにより、上記後端部排気口３０より排出された冷却風を系外へ放出するようになっている。

そして、このように放電管光源３を支持している反射鏡１は、蓋状部材となるランプボックス４に収納された状態で画像表示装置等に実装される。すなわち、このランプボックス４は、反射鏡１の前端部に取付けられてこの前端部を閉蓋している。
このランプボックス４は、放電管光源３より発せられ反射鏡１により反射された光の光路となる部分に開口部５を有し、この開口部５内にコリメータレンズ６を備えている。コリメータレンズ６は、透明材料からなる凹レンズである。このコリメータレンズ６は、反射鏡１の断面が楕円の場合にはこの反射鏡１に反射されてこの反射鏡１の第２焦点に向かう光を平行光束にする。なお、反射鏡１が放物面鏡である場合には、開口部５内には、このコリメータレンズ６に代えて、透明な平行平面板を設けることとなる。

図５は、ランプボックス４の前方側部分を、反射鏡１により反射された光束の光軸に直交する縦方向に切断して示す縦断面図である。ランプボックス４は、反射鏡１の前端部より前方の側面部、すなわち、コリメータレンズ６と反射鏡１との間となる位置の側面部に、図５に示すように、２箇所の矩形の開口部７、８を有している。これら開口部のうちの一方は、空気流入口７となっており、他方は、排気口８となっている。空気流入口７からは、後述するシロッコファンによって、反射鏡１内に空気が流入され、また、この空気は、排気口８及び上記後端部排気口３０から排気される。この場合、流入された空気の内、設計にもよるが例えば６〜８割が上記排気口８から排出され、残りの空気が上記後端部排気口３０より排出される。

そして、この光源装置は、図１及び図３に示すように、放電管光源３を冷却するために送風ファン、例えばシロッコファン９を備えている。尚、送風ファンとしては、シロッコファンのような横流ファンに限定されず、軸流ファン等も用いることができる。このシロッコファン９は、ランプボックス４の空気流入口７の前方位置に配置され、図３中矢印Ａで示す放電管光源３より発せられ反射鏡１により反射された光の光路を遮らない位置に配置されている。
このシロッコファン９は、図４に示すように、ケース１０内に回転可能に支持され複数の放射状の羽根を有するフィン１１を有しており、このフィン１１をモータ等によって回転操作される。このフィン１１の回転により、このフィン１１をなす各羽根の間の空気は、遠心力によってケース１０の外周側に押し出されるとともに、このケース１０の側面部に設けられた送風口１３を介して、このケース１０の外方側に送出される。そして、ケース１０内には、図４中の矢印Ｂで示すように、フィン１１の中心部分に対応して形成された吸気口１２を介して、外方の空気が吸入される。

図６は、この光源装置における反射鏡１とシロッコファン９との位置関係を示す側面図である。シロッコファン９は、図６に示すように、送風口１３を、ランプボックス４の空気流入口７に向けて、配設されている。また、シロッコファン９の送風口１３の中心と、反射鏡１の光軸中心は、同じ高さ（Ｘ座標が同じ）となっている。
すなわち、シロッコファン９は、反射鏡１の前端部より前方の側面に設置されており、反射鏡１の前端部とシロッコファン９の送風口１３とが対向している。したがって、図３中矢印Ａで示す反射鏡１に反射されて出射する光束の方向と、図３中矢印Ｃで示すシロッコファン９の排気方向とは、互いに平行であって、かつ、対向する方向となっている。なお、シロッコファン９の長手方向は、必ずしも反射鏡１に反射されて出射する光束の方向に平行である必要はない。

また、空気流入口７とシロッコファン９の送風口１３との間の空気の流線に沿う方向における最大距離は、シロッコファン９の送風口１３のシロッコファン９の厚み方向の口径程度となっている。
さらに、空気流入口７とシロッコファン９の送風口１３との間の空気の流線に沿う方向における最大距離は、シロッコファン９の送風口１３のシロッコファン９の厚み方向の口径の３倍以下であることが好ましい。

そして、シロッコファン９の送風口１３とランプボックス４の空気流入口７とは、空気案内部材となるダクト１４によってつながれている。シロッコファン９によって送出される空気は、このダクト１４内を経て、最短距離で反射鏡１内に送り込まれる。すなわち、シロッコファン９が送風口１３より送出する空気は、図４に示すように、ダクト１４内を経て、ランプボックス４の空気流入口７から反射鏡１の内方側の放電管光源３に向けて集中的に吹き付けられる。この空気は、放電管光源３を冷却し、多くの空気は空気流入口７の反対側の排気口８より、図４中矢印Ｄで示すように、ランプボックス４の外方に排出され、残りの空気は矢印Ｆに示すように陽極の電極封止部を冷却しつつ後端部排気口３０から排出される。

この光源装置においては、シロッコファン９と放電管光源３との間の距離が近く、流路のインピーダンスが小さいため、シロッコファン９の小型化が可能である。流路のインピーダンスとはファンから流路に送風された時の送風に対する流路の抵抗を示す。流路の断面が大きいほどインピーダンスは小さく、流路が長いほどインピーダンスは大きい。この発明では、流路が短いため流路のインピーダンスが小さくなる。なお、シロッコファン９は、軸流ファンと異なり、送風する風を集中させることができるという特徴を有する。また、シロッコファンから出る風の速さは、例えば、２ｍ／ｓｅｃ程度である。
図７は、シロッコファン９の形状を示す斜視図である。
この図７に示すように、シロッコファン９により送出された空気は、ダクト１４内に設けられた第１乃至第４の仕切壁１５，１６，１７，１８からなる空気制御ユニット３４により、風向きの方向をあまり曲げられることなく整風され、それ以外の損失を受けることなく、直接に、反射鏡１内の放電管光源３のモリブデン箔３ｃがある部分の付近、すなわち、放電管光源３の所定部に集中して吹き付けられる。これら仕切壁からなる空気制御ユニット３４は、反射鏡１の前端部の開口に略々接している。

すなわち、この光源装置における放電管光源３は、冷却の温度、冷却する場所について、厳密に制御する必要があるが、仕切壁１５，１６，１７，１８を適切な形状とすることにより、シロッコファン９により送出された空気を所定の位置、すなわち所定部分に当てることができる。放電管光源３では、モリブデン箔がある部分の温度を低く保つ必要があるため、このモリブデン箔がある部分（所定部分）に風を当てるようにするとよい。
なお、放電管光源３のうち、略々球状のバルブ（発光部）は、発光メカニズムが完遂できるような適切な高温に保つ必要があるが、逆に、陽極あるいは、陰極を中に含む両側棒状部（電極封止部）は、電極封止上の要請により、積極的な冷却が必須となる。そのうち、陽極は、反射鏡１が冷却作用を及ぼすため、先端側となる陰極部分を効率良く冷却することが重要となる。

さらに、放電管光源３において冷却する場所を厳密に制御する必要があるのは、近年プロジェクタの高光出力及び小型化の要請により、放電管光源のギャップ長が一層短くなったため、放電管光源の各部の温度条件をより厳密に制御することが必要になったからである。
空気制御ユニット３４の形状の例としては、第１の実施の形態として、図４、図６及び図７に示すものがある。この空気制御ユニット３４は、第１乃至第４の仕切壁１５，１６，１７，１８から構成されている。第１及び第２の仕切壁１５，１６により、空気のＺ−Ｙ面内の方向制御を行い、第３及び第４の仕切壁１７，１８により、空気のＸ方向の制御を行っている。

前述したように、シロッコファン９は、多数の羽根が付いた円筒体を回転させてモータ軸芯から遠心方向に吐き出す空気流をケース１０で回収する構造であるため、送風口１３からの送風は、円の接線方向の成分を有し、この実施の形態の場合では、水平よりわずかに上向きの成分が多くなる。そのため、第３の仕切壁１７は、光軸ＯＡに平行な方向からやや傾け、例えば、５度程度、送風を下げる方向となっている。
図８は、第１及び第２の仕切壁１５，１６の形状を示す断面図である。
この実施の形態においては、第２の仕切壁１６の先端側が、図８に示すように、内部に向かって折り曲げられている。この折り曲げ部分１９と、第１の仕切壁１５とは、略々平行となっており、これらの間で、Ｚ−Ｙ平面内（図１，２）での送風方向が制御される。

このような構成により、図４に示すように、空気流入口７より送出された冷却風は、放電管光源３の先端部の電極封止部（陰極）に集中的に当たってこれを冷却し、そして、この冷却風は、反射鏡１の内面に当たってこの内面に沿って渦巻状に旋回しつつ、多くの冷却風は前方の排気口８より排出され、残りの冷却風は、放電管光源３の基端部の電極封止部（陽極）を冷却しつつ後端部排気口３０より排出されることになる。
これにより、放電管光源３の両端の電極封止部は十分に冷却されることになり、また中央のバルブ（発光部）も拡散的に広がる冷却風、及び渦巻状に旋回する冷却風に取り囲まれて、電極封止部よりも弱められた冷却風によって冷却されることになる。

図９は、空気制御ユニット３４ａの第２の実施の形態を示すものである。図１０は、第１及び第２の仕切壁１５，１６ａの形状を示す断面図である。
この空気制御ユニット３４ａの第２の実施の形態としては、図９に示すように、第２の仕切壁１６ａの形状を、「へ」の字のように、中間部を内方側に屈曲させた構造が考えられる。第２の仕切壁１６ａの先端側部分２０と、第１の仕切壁１５とは、略々平行となっており、これらの間で、Ｚ−Ｙ平面内（図１，２）での送風方向が制御される。
なお、第３及び第４の仕切壁１７，１８でＸ方向（図１，２）の制御を行うことは、上述の第１の実施の形態と同様であり、第３の仕切壁１７を光軸ＯＡに対して５度程度傾斜させていることも同様である。

図１１及び図１２は、空気制御ユニット３４ｂの第３の実施の形態を示す側面図及び斜視図である。
この空気制御ユニット３４ｂの第３の実施の形態においては、図１１及び図１２に示すように、第２の仕切壁１６ｂは、上述の第２の実施の形態と同じあるが、少なくても１個の整流板２１を有している。そして、第３の仕切壁１７ｂは、図６に示す第３の仕切壁１７とは異なり、光軸ＯＡに平行となされている。これは、整流板２１によって、シロッコファン９のフィン１１の回転による接線方向の成分の整風が実現されており、第３の仕切壁１７ｂに角度をつける必要がなくなるからである。この目的を達成するために整流板２１の所定部分側の端部の接線が所定部分方向を向く整流板２１が配置される。図１１及び図１２では空気制御ユニット３４ｂ内に１つの整流板２１を設けて、この内部を上下に完全に２つに分離している。

次に、第４の実施の形態について説明する。
図１３は、空気制御ユニット３４ｃの第４の実施の形態を有する光源装置の分解斜視図、図１４は図１３に示す空気制御ユニット３４ｃの送風口の構成を示す斜視図、図１５はシロッコファンの送風口の風量の第１のシミュレーションを示す図、図１６はシロッコファンの送風口の風量の第２のシミュレーションを示す図、図１７は第４の実施の態様を示す概略断面図、図１８は冷却風の流れを示す斜視図である。
ここでは空気制御ユニット３４ｃ内に複数の整流板を設けて、この長さや取り付け位置を適正化している。

図１３及び図１４に示すように、第２の仕切壁１６ｃは、上述の第２，３の実施の形態と同じあるが、ここでは空気制御ユニット３４ｃ内に複数、図示例では２枚の整流板４０ａ、４０ｂを上下２段に設けている。この整流板４０ａ、４０ｂは、図示例では水平方向に沿って延在して設けられると共に横方向に完全に掛け渡して設けられており、この空気制御ユニット３４ｃ内を上下方向に適切な幅で完全に仕切って３段の３つの流路４２ａ、４２ｂ、４２ｃとなるように構成している。
この場合、各流路４２ａ、４２ｂ、４２ｃ内を流れる各風量が適切な分布となるように各整流板４０ａ、４０ｂの上下方向の取り付け位置や各整流板４０ａ、４０ｂの長さ、或いは上流側端部の位置を適切に設定する。
図示例では下段の整流板４０ｂの上流側端部４０ｂ’の位置を、上段の整流板４０ａの上流側端部４０ａ’よりも僅かに、例えば数ｍｍ程度だけ長く設定しており、各流路４２ａ〜４２ｃに対して風量を適切に分配し得るようになっている。第３の仕切壁１７ｃは、上述の第３の実施の形態と同じように、光軸ＯＡに平行となされている（図１５）。

図１７は第４の実施の形態の断面を模式的に示しており、シロッコファン９より吹き出される風は、通常は、送風口１３の方向に対してある程度の仰角θを有している。この仰角θは、例えば、１５度程度である。そして、吹き出し風の風量分布は、矢印４６で示すような風量分布を有しており、吹き出し方向のほぼ中心部の風量が多く、その周辺部に行くに従って少なくなっている。
そして、送風口１３より吹き出された冷却風を放電管光源３側へ案内する空気制御ユニット３４内に整流板４０ａ、４０ｂを上述のように設ける。この時、例えば上段の整流板４０ａの長さを少し短くして、その上流側端部４０ａ’を送風口１３より少し後退させて設け、逆に下段の整流板４０ｂの長さを少し長くして、その上流側端部４０ｂ’を送風口１３の内部に少し食い込むように延長させて設ける。これにより、例えば風量が少なくなりがちな最下段の流路４２ｃに流れる風量を、例えば、通常よりも増加させることができる。このように整流板４０ａ、４０ｂの長さや上流側端部４０ａ’、４０ｂ’の位置を調整することで、各流路４２ａ〜４２ｃに流れる風量を適宜変更することができる。

図１５及び図１６は、この時のシミュレーションの結果を示す図である。図１５に示す場合は、上段側の整流板４０ａの上流側端部４０ａ’を送風口１３に位置させ、下段側の整流板４０ｂの上流側端部４０ｂ’を送風口１３より、例えば、２ｍｍ程度だけシロッコファン９内側へ突き出すように延ばしている。
この場合、吹き出し風の勢力中心の仰角θ（図１７参照）は、例えば、１５〜１９度程度である。尚、図中の矢印の大きさは風量の大きさに比例している。この場合には、例えば、下段側の整流板４０ｂの上流側端部４０ｂ’を僅かに延ばしているが、中央の流路４２ｂ内へ誘導される風量が最も多く、上下側の流路４２ａ、４２ｃ内へ誘導される風量が共に少なくなっている。

これに対して、図１６に示すように、図１５に示す構造から更に、上段の整流板４０ａの上流側端部４０ａ’の位置を送風口１３より僅かな距離、例えば０．５ｍｍ程度後退させ、第３の仕切壁１７ｃを送風口１３に対して少し傾けた場合には、中段の流路４２ｂ内へ誘導される風量が最も少なくなり、逆に、上下側の流路４２ａ、４２ｃ内へ誘導される風量が共に多くなっている。また各整流板４０ａ、４０ｂを取り付ける高さ方向に位置を変更するなどして各流路４２ａ、４２ｂ、４２ｃの高さ方向の間口を変えるようにしてもよい。
このようにして、空気流入口７より反射鏡１内へ流れ込む風量の分布を変えることができる。この風量の分布は、各流路４２ａ〜４２ｃ内の風量をほぼ等しくするようにしてもよいし、上下段側の流路４２ａ、４２ｃの風量が共に多く等しくなるようにしてもよいし、下段側の流路４２ａ、或いは下段側の流路４２ｃ内の風量が他の流路の風量よりも最も多くなるように設定してもよい。このように制御することにより、例えば反射鏡１の内面に当たった冷却風の形成する渦巻きの方向や流速等を最適に設計することができる。

例えば図１７中において、各流路４２ａ〜４２ｃの高さの関係を、”流路４２ｃ＜流路４２ｂ且つ流路４２ｂ＜流路４２ａ”の関係にすることができる。さらに整流板４０ａ、４０ｂの長さを例えば図１７に示すように調整することができる。これらの整流板４０ａ、４０ｂの高さ及び長さ調整により図１７に示すように仰角θに対する流路４２ａ〜４２ｃの幅を所定の比率Ａ：Ｂ：Ｃにすることができる。このような比率Ａ：Ｂ：Ｃを有する流路幅関係により、各流路４２ａ〜４２ｃにおける風量分布を、”流路４２ｂ＜流路４２ａ＜流路４２ｃ”の関係にしたり、”流路４２ｂ＜流路４２ｃ＜流路４２ａ”の関係にしたりすることができる。
そして、例えば風量分布の関係を、”流路４２ｂ＜流路４２ｃ＜流路４２ａ”の関係に設定することにより、バルブ（発光部）へ直接当たる冷却風は弱められ、勢力の強い流路４２ｃ、４２ａからの冷却風の多くは反射鏡１の内壁に沿って進んでバルブの反対側でぶつかり合ったりする。その際、下段の整流板４０ｂを長めにしたり、上段の整流板４０ａを短めにしたりすることにより得られた最下段の流路４２ｃからの冷却風が、上段の流路４２ａからの冷却風よりも勢力が強めになるように設定した場合は、両冷却風がぶつかり合った後、勢力の強い方の冷却風によって押され、反射鏡１の内壁に沿ってバルブの周辺に渦を巻くようにして旋回し、多くは前方の排気口８より外へ排出され、残りは反射鏡１の後端部に設けた後端部排気口３０より排出される。

また、上段の流路４２ａからの冷却風を、下段の流路４２ｃからの冷却風よりも強く設定した場合には、上記とは逆回りの渦巻きが発生することになる。例えば、この時の冷却風の形成する渦巻きの状態は、図１８及び図１９に示されている。
ここで、図１８は冷却風の流れを示す斜視図であり、図１９は渦巻き状態に流れる冷却風の一部の流れを模式的に示す斜視図である。図１９（Ａ）はダクト１４（図１９（Ｂ）参照）の空気出口下側から出た冷却風の流れを示しており、放電管光源３に下側を通過しており、また、図１９（Ｂ）はダクト１４の空気出口上側から出た冷却風の流れを示している。両冷却風は、共に放電管光源３の前面からみて時計回り方向に渦を巻いて後端部排気口３０（図４参照）より外へ排出されている。
このように構成した場合にも、空気流入口７より送出された冷却風は、放電管光源３の先端部の電極封止部（陰極）に集中的に当たってこれを冷却し、そして、この冷却風は反射鏡１の内面に当たってこの内面に沿って渦巻状に旋回しつつ多くの冷却風は前方の排気口８より排出され、残りの冷却風は放電管光源３の基端部の電極封止部（陽極）を冷却しつつ後端部排気口３０より排出されることになる。これにより、放電管光源３の両端の電極封止部は十分に冷却されることになり、また中央のバルブ（発光部）も拡散的に広がる冷却風、及び渦巻状に旋回する冷却風に取り囲まれて、電極封止部よりも弱められた冷却風によって冷却されることになる。

特に整流板４０ａ、４０ｂを設けているので、この整流作用によって放電管光源３の特定部分により確実に集中させて冷却風を当てることができる。
また上述のように、放電管光源３のバルブ（発光部）への直接流を弱くすると共に、冷却風の渦巻きを適正に生ぜしめることにより、このバルブを過度に冷却することなく、このバルブの上下の温度差が少なくなるように温度制御でき、従って、プロジェクターの姿勢を天地逆にして設置しても大きな温度バランスを崩すことなく、安定的な点灯が維持でき、設置の自由度も向上させることができる。

次に、本発明において、実際に冷却風を反射鏡１内に吹き込んだ時の流速分布を測定したので、その評価結果について説明する。この測定は特開２００２−１３９５１１号公報に開示記載されている流速分析技術を用いて行った。
図２０は、反射鏡１内において、光軸を含む断面上における風の流れの位置を計測した結果を示す側面図である。図２１は、反射鏡１内において、図２０中の線分Ｅで示す光軸を含む断面上における流速を計測した結果を示すグラフである。図２１のグラフにおいて、横軸上の位置の距離、例えば、位置“１”と位置“９”との距離は約０．３ｍｍである。
図２０に示すように、位置“９”光軸近傍に位置し、位置“１”と位置“１８”が断面Ｅと反射鏡１との交点にほぼ対応する。すなわち、これらの結果から、シロッコファン９が送風口１３より送出する空気は、ダクト１４内の各仕切板１５，１６，１７，１８によって、空気流入口７から放電管光源３の前記所定部分へ向かう流線に沿う流速（図２０の位置“１６”に対応）が、その周辺の流線に沿う流速よりも大きくなっていることがわかる。また、この計測結果に示されるように、シロッコファン９から約２ｍ／ｓｅｃの速さの風が出ると放電管光源３の電極封止部ｓに、効率的に、約２ｍ／ｓｅｃ（位置“１６”）の風が当たっていることがわかる。さらに、図２０から分かるように、空気流入口２１から放電管光源３の前記所定部分に至る流線は、空気流入口２１の近傍及び前記所定部分の近傍を除いて、空気流入口２１と前記所定部分を結ぶ直線にほぼ平行である。

このように、この光源装置においては、冷却すべきところのみに、直接的に適切な量の風を送ることができ、よって、放電管光源３の安定性に優れ、良好な光出力と色再現性を持つ光源装置を達成することができる。
尚、上記各実施の態様では、空気制御ユニット３４内の各整流板２１、４２ａ、４２ｂはこの内部を完全に仕切る、或いは分割するように形成したが、これに限定されず、空気制御ユニット３４内の幅方向の途中まで形成し、いわば片持ち支持させるようにして整流板を形成するようにしてもよい。

本発明に係る光源装置の正面側の構成を示す斜視図である。上記光源装置の背面側の構成を示す斜視図である。上記光源装置の構成を示す平面図である。上記光源装置の構成を示す横断面図である。上記光源装置におけるランプボックスの前方側部分の構成を示す縦断面図である。上記光源装置における反射鏡とシロッコファンとの位置関係を示す側面図である。上記シロッコファンの構成の第１の実施の形態を示す斜視図である。上記シロッコファンの送風口の構成を示す横断面図である。上記シロッコファンの構成の第２の実施の形態を示す斜視図である。上記図９に示すシロッコファンの送風口の構成を示す横断面図である。上記シロッコファンの構成の第３の実施の形態を示す側面図である。図１１に示すシロッコファン自体の構成を示す斜視図である。シロッコファンの構成の第４の実施の形態を有する光源装置の分解斜視図である。図１３に示すシロッコファンの送風口の構成を示す斜視図である。シロッコファンの送風口の風量の第１のシミュレーションを示す図である。シロッコファンの送風口の風量の第２のシミュレーションを示す図である。第４の実施の態様を示す概略断面図である。冷却風の流れを示す斜視図である。渦巻き状態に流れる冷却風の一部の流れを模式的に示す斜視図である。上記光源装置の反射鏡内において、光軸を含む断面上における風の流れの位置を計測した結果を示す側面図である。上記光源装置の反射鏡内におけるシロッコファンによる風速の分布を示すグラフである。

符号の説明

１反射鏡
３放電管光源（光源）
４ランプボックス
６コリメータレンズ
７空気流入口
９シロッコファン（送風ファン）
１３送風口
１４ダクト
３０後端部排気口
３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ空気制御ユニット
４０ａ、４０ｂ整流板

Claims

凹面状に形成され前端部が開口端となされた反射鏡と、
前記反射鏡の焦点位置に発光部を位置させて支持された光源と、
前記反射鏡の前端部に取付けられてこの前端部を閉蓋するとともに、側面側に空気流入口を有し、少なくとも前記光源より発せられ前記反射鏡により反射された光の光路となる部分が透明となされた蓋状部材と、
前記蓋状部材の空気流入口の前方位置であって前記光源より発せられ前記反射鏡により反射された光の光路を遮らない位置に配置され、送風口を前記空気流入口に向けている送風ファンと、
前記送風ファンの送風口と前記蓋状部材の空気流入口とをつないでいる空気制御ユニットを備え、
前記送風ファンが送風口より送出する空気は、前記空気制御ユニットを経て整調された後、前記蓋状部材の空気流入口から前記反射鏡の内方側の前記光源の所定部分に向けて吹き付けられ、前記所定部分を冷却することを特徴とする光源装置。
前記空気制御ユニットの内部には、単数、或いは複数の整流板が設けられることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
前記送風ファンが送風口より送出する空気は、前記空気制御ユニット内の整流板によって、空気流入口から前記所定部分へ向かう流線に沿う流速が、その周辺の流線に沿う流速よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の光源装置。
前記空気流入口からの空気が集中的に吹き付けられる部分は前記光源の電極封止部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。
前記送風ファンの送風口より空気を送出する方向は、前記光源より発せられ前記反射鏡により反射された光の出射方向と反対側であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置。
前記空気流入口から前記所定部分に至る流線は、前記空気流入口の近傍及び前記所定部分の近傍を除いて、前記空気流入口と前記所定部分を結ぶ直線にほぼ平行であることを特徴とする請求項１、請求項２のいずれかに記載の光源装置。
前記反射鏡の後端部側で前記光源の他方の電極封止部を支持すると共に前記反射鏡の基端部には後端部排気口が設けられており、前記所定部分に向けて吹き付けられた風は、前記反射鏡に当たった後に前記反射鏡の内壁に沿って渦を巻きながらその一部は前記後端部排気口から排出されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。