JP2006084973A - ランプ装置及びそれを有する投射表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンを低回転で回転させ静音化を図りつつ、高ワッテージなランプを効率的に冷却することができるランプ装置を達成することができる。
【解決手段】発光部と該発光部からの光を所定方向に反射させるリフレクターを有するランプと、該ランプを囲むように設けられたランプケースと、該ランプに風を送る冷却ファンと、該ランプと該ファンとの間に配置され、該冷却ファンからの風を該リフレクターの内壁面側と、該リフレクターの外壁面側と、該ランプケースの外側とに分割して導風するための開口部を少なくとも３つ有する遮風手段と、を備えること。
【選択図】図５

Description

本発明は画像をスクリーン等に拡大投射する投射表示装置（液晶プロジェクタ）において、透過型または反射型の液晶表示素子（画像形成素子）を照明する為の超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどのランプ（光源）および液晶プロジェクタの内部構成部品を冷却する際に好適なランプ装置に関する。

従来より、液晶プロジェクタにおいて、液晶表示素子を照明する為の光源（ランプ）の冷却は軸流ファンやシロッコファンを用いて強制空冷している（特許文献１，２）。

特許文献１には、冷却ファンによる風がランプに直接当たる流路と、冷却ファンによる風がランプに直接当たらない流路とに分割し、冷却ファンによる風がランプに直接当たらない流路を外装（筐体）内側に形成（実際にはランプと筐体との間に仕切り板を設けて冷却ファンによる風を筐体と仕切り板との間隙を通過させるように構成）して冷たい風を外装（筐体）内側に流すことによってランプ熱が投射型画像表示装置の外装（筐体）に伝達するのを抑制する構成が示されている。

又特許文献２では、ランプとランプケースの間隙に複数の遮蔽板を介在させ、ランプ自体からランプケースに伝達される輻射熱を低減し、その結果、ランプケースを介して外装（筐体）に伝達される輻射熱を抑制する構成が示されている。
特開２００４−１７０４５１号公報 特開２００２−２４４２１０号公報

近年、液晶プロジェクタの高輝度化が進み、例えば小型のプロジェクタにおいて２００Ｗ級の高ワッテージな超高圧水銀ランプなどが使用されている。超高圧水銀ランプの高ワッテージ化によって、従来の光源がリフレクター内部に収納され、防爆ガラスで密閉された密閉型のランプでは、発光管の冷却が間に合わず、リフレクター内部に直接、風を送り込み、発光管を直接冷却する方法が主流になりつつある。

この場合、圧力増加に強いシロッコファンを使用し、リフレクター内部の冷却専用のシロッコファンとするのが一般的である。

ランプの別の部位や、ランプ以外の部分をこのランプ冷却専用のシロッコファンで冷却しようとすると、別途ダクトを設け、風を各所に引き回す必要が生じる。ダクトを形成するとファンの使用圧力が急激に上昇するためファンを高速に回転させる必要があり、ファンの騒音が増してくる。

さらにダクトの容積も取られるため、装置が大型化してくる。シロッコファンの回転数を下げるためにはシロッコファンが大型化するため、結局は装置全体が大型化してくる。

一方で、液晶プロジェクタの製品全体からすると１つのファンによって冷却する部位を増やしてファンの数を極力減らし、装置の静音化を図るのが良い。

本発明は、例えば軸流ファンやクロスフローファンなどの風量重視型のファンを用いてこれらのファンを低回転で回転させ静音化を図りつつ、高ワッテージなランプを効率的に冷却することができるランプ装置の提供を目的とする。

この他本発明は、ファンとランプの間に、ファンのホルダを兼ねた極力圧力損失を起こさないような風路分割手段（遮風手段）を設け、さらにランプの部分だけでなく、他の部位も積極的に冷却できるランプ装置の提供を目的とする。

本発明のランプ装置は、
◎発光部と該発光部からの光を所定方向に反射させるリフレクターを有するランプと、該ランプを囲むように設けられたランプケースと、該ランプに風を送る冷却ファンと、該ランプと該ファンとの間に配置され、該冷却ファンからの風を該リフレクターの内壁面側と、該リフレクターの外壁面側と、該ランプケースの外側とに分割して導風するための開口部を少なくとも３つ有する遮風手段と、を備えることを特徴としている。

◎発光部と該発光部からの光を所定方向に反射させるリフレクターを有するランプと、該ランプを囲むように設けられたランプケースと、該ランプに風を送る冷却ファンと、該ランプと該ファンとの間に配置され、該冷却ファンからの風を該リフレクターの内壁面側領域と他の領域とに分割して導風するための開口部を少なくとも２つ有する遮風板を備え、該少なくとも２つの開口部の形状および大きさは、該リフレクターの内壁面側の風速が該他の領域の風速よりも早くなるように設計されていることを特徴としている。

◎発光部と該発光部からの光を所定方向に反射させるリフレクターを有するランプと、該ランプを囲むように設けられたランプケースと、該ランプに風を送る冷却ファンと、該ランプと該ファンとの間に配置され、該冷却ファンからの風を該リフレクターの内壁面側領域と、該ランプケースの外側領域とに分割して導風するための開口部を少なくとも２つ有する遮風手段と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、ファンを低回転で回転させ静音化を図りつつ、高ワッテージなランプを効率的に冷却することができるランプ装置が得られる。

この他本発明によれば、従来よりリフレクターの無駄な空間部分に行っていた風を効率よく使用することができるため、従来より圧力が高くなってしまい風が行きにくかったランプのリフレクター内部のバルブ付近の流速も増すことができ、かつランプ以外の部位も冷却し、これにより、液晶プロジェクタ全体としてのファンの数を削減することができる。

さらには風路分割手段（遮風手段）をファンのホルダと一体化することで部品点数を増やすことなくランプを効率的に冷却することができる。

図１は、本発明のランプ装置を有する投射型の画像表示装置（投射表示装置）の実施例１の要部概略図である。

図２は図１の光学構成の概略図である。図１，図２において、１は光源ランプ（ランプ）、２はランプ１を保持するランプホルダ、３はランプ１の前方に配置する防爆ガラス、４は防爆ガラス３のガラス押さえ、αはランプ１からの光を画像表示用の液晶表示素子（画像形成素子）側へ入射する照明光学系、βは照明光学系αからの出射光を入射するＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色用の液晶パネル（液晶表示素子）を備えた色分解合成光学系、５は色分解合成光学系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鏡筒であり、投射レンズ鏡筒５内には投射レンズ光学系（投射光学系）７０を収納している。

６はランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系βを収納するとともに投射レンズ鏡筒５が固定される光学ボックスであり、該光学ボックス６にはランプ１の周囲を囲むランプ周辺部材としてのランプケース部材６ａが形成されている。

７は光学ボックス６内に照明光学系α、色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋、８は電源、９は電源フィルタ、１０はランプ１を点灯する為のバラスト電源、１１は電源８からの電力により液晶パネルの駆動、及びランプ１の点灯指令を送る為の回路基板、１２は後述する外装キャビネット２１の吸気口２１ａから空気を吸い込むことで色分解合成光学系β内の液晶パネル等の光学素子を冷却する為の光学系用の冷却ファン、１３は光学冷却ファン１２による風を色分解合成光学系β内の液晶パネル等の光学素子に送る為のファンダクトである。

１５はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却する為のランプ冷却用のファン（軸流ファン）であり、ランプ１と投射レンズ鏡筒５との間隙に所定間隔を持って配置されている。

１４はランプ冷却用のファン１５を保持するファン保持台（ファンホルダ）、１６はファン押さえ板、１７は後述する外装キャビネット２１に設けた吸気口２１ｂから空気を吸い込むことで電源８内に風を流通させ、かつバラスト電源１０に吹き付け力による風を流通させることで電源８、及びバラスト電源１０を同時に冷却する為の電源用の冷却ファンである。

１８は排気ファンであり、排気ファン１８はランプ冷却ファン１５によるランプ１を通過した後の熱風、およびその他投射型画像表示装置内の熱風を、後述する外装を構成する側板２４に設けた排気口２４ａより、投射型画像表示装置外に排出する。

１９はランプ放熱板、２０はランプ排気遮光マスクであり、ランプ１の放熱機能およびランプ１を通過した後の熱風を通過させる為の通風ダクトの機能を有するとともに、ランプ１からの光が装置外部に漏れないような遮光機能を有している。

２１は光学ボックス６等を収納する為の外装キャビネット（外装ケース下部）、２２は外装キャビネット２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をする為の外装キャビネット蓋（外装ケース上部）、２３は側板である。

外装キャビネット２１には上述した吸気口２１ａ、２１ｂが形成されており、側板２４には上述した排気口２４ａが形成されている。

２５は色分解合成光学系β内の偏光素子等の光学素子を冷却するための冷却ファンであり、冷却ファン２５は外装キャビネット２１の図示を省略した吸気口からの空気を外装キャビネット２１に形成されたダクト部（図示省略）を介して色分解合成光学系β内の偏光素子等の光学素子に吹き付ける構成となっている。

２６は側板２３の内側に取り付けられたインターフェース補強板、２７は外装放熱板でランプケース部材６ａに取り付けられており、ランプ１からの熱を放熱する。

２８はランプ蓋で、ランプ蓋２８は外装キャビネット２１の底面に着脱自在に設けられており、図示を省略したビスにより固定されている。２９はセット調整脚で、セット調整脚２９は外装キャビネット２１に固定されており、その脚部２９ａの高さを調整可能となっている。脚部２９ａの高さ調整により、装置本体のスクリーンに対する傾斜角度を調整できるように構成されている。

次に、前述したランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β、投射レンズ鏡筒５内の投射レンズ光学系７０（図２参照）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。

図２において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する発光管、４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光するリフレクターであり、発光管４１とリフレクター４２はランプ１の一要素を形成する。

４３ａは垂直方向（ランプ１からの光の進行方向における垂直方向（紙面垂直方向））において屈折力を有する複数のシリンドリカルレンズを配列したレンズアレイで構成された第１のシリンダアレイ、４３ｂは第１のシリンダアレイ４３ａの個々のシリンドリカルレンズに対応したシリンドリカルレンズより成るレンズアレイで構成される第２のシリンダアレイ、４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光光に揃えて射出する偏光変換素子である。

４６は水平方向において（紙面内）屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサ、４７は光軸を９０度変換する為のミラー、４８はコンデンサーレンズ、４９は水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。

以上の各要素は照明光学系αの一要素を構成している。

５８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である。５９は透明基板に偏光素子を貼着したＧ用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみを透過する。６０はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面６０ａを有する。

６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ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赤（Ｒ）用の反射型の液晶表示素子、緑（Ｇ）用の反射型の液晶表示素子、青（Ｂ）用の反射型の液晶表示素子である。

６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。６４は透明基板に偏光素子を貼着したＲ，Ｂ用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光のみを透過する。６５はＢ光の偏光方向を９０度変換し、Ｒ光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板である。６６はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面６６ａを有する。

６７はＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない第２の色選択性位相差板である。

６８はＲ，Ｂ用の出射側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光のみを透過する。６９はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第３の偏光ビームスプリッター（色合成手段）であり、偏光分離面６９ａを有する。

以上のダイクロイックミラー５８から第３の偏光ビームスプリッター６９に至る部材は、色分解合成光学系βの一要素を構成している。

７０は投射レンズ光学系である。上記照明光学系α，色分解合成光学系βおよび投射レンズ光学系７０により画像表示光学系が構成される。

次に光学的な作用を説明する。

発光管４１から発した光は、リフレクター４２の内壁面（反射面）により所定の方向に集光される。リフレクター４２の反射面は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸（光軸）に平行な光束となる。但し、発光管４１からの光束は理想的な点光源からの光束ではなく有限の大きさの発光部を有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。

これらの光束は、第１のシリンダアレイ４３ａに入射する。第１のシリンダアレイ４３ａに入射した光束はそれぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割、集光され（水平方向に帯状の複数の光束）、紫外線吸収フィルタ４４を介して、第２のシリンダアレイ４３ｂを経て、複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）を偏光変換素子４５の近傍に形成する。

偏光変換素子４５は、垂直方向に配列した複数の偏光分離面と反射面と１／２波長板とからなり、複数の光束は、その列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。

反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分の光は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向が揃った光として出射する。偏光変換された複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）は、偏光変換素子４５を出射した後、フロントコンプレッサ４６を介して、反射ミラー４７にて９０度反射し、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９に至る。

ここで、フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９の光学的作用を適切に設定している。そして複数の光束は矩形形状の像が重なった形となり矩形の均一な照明エリアを形成している。

この照明エリアに後述の反射型液晶表示素子６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを配置する。次に、偏光変換素子４５によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー５８に入射する。尚、ダイクロイックミラー５８は、Ｂ光（波長４３０〜４９５ｎｍ）とＲ光（波長５９０〜６５０ｎｍ）の光は反射し、Ｇ光（波長５０５〜５８０ｎｍ）の光は透過する。

次に、Ｇ光の光路について説明する。

ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光は入射側偏光板５９に入射する。尚、Ｇ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＳ偏光となっている。そしてＧ光は、入射側偏光板５９から出射した後、第１の偏光ビームスプリッター６０に対してＳ偏光として入射して偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。

Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面６０ａで反射し、光源１側に戻され、投射光から除去される。

一方、画像変調されたＧ光の反射光のうちＰ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面６０ａを透過し、投射光として第３の偏光ビームスプリッター６９に向かう。

このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ光用の反射型液晶表示素子６１Ｇとの間に設けられた１／４波長板６２Ｇの遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子６１Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

第１の偏光ビームスプリッター６０から出射したＧ光は、第３の偏光ビームスプリッター６９に対してＰ偏光として入射し、第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面６９ａを透過して投射レンズ７０へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８を反射したＲ光とＢ光は、入射側偏光板６４に入射する。尚、Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＳ偏光となっている。そしてＲ光とＢ光は、入射側偏光板６４から出射した後、第１の色選択性位相差板６５に入射する。第１の色選択性位相差板６５は、Ｂ光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光として、Ｒ光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。

Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａを透過してＢ光用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

Ｒ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光の反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａで反射されて光源１側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲ光の反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａを透過して投射光として第２の色選択性位相板６７に向かう。

また、Ｂ光用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光の反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａを透過して光源１側に戻され、投射光から除去される。

一方、画像変調されたＢ光の反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａで反射して投射光として第２の色選択性位相板６７に向かう。

このとき、第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ光用，Ｂ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂの間に設けられた１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じようにＲ光，Ｂ光それぞれの黒の表示の調整を行うことができる。

こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター６６から出射したＲ光とＢ光の投射光のうちＲ光は、第２の色選択性位相板６７によって偏光方向が９０度回転されてＳ偏光成分となり、さらに出射側偏光板６８で検光されて第３の偏光ビームスプリッター６９に入射する。

また、Ｂ光はＳ偏光のまま第２の色選択性位相板６７をそのまま透過し、さらに出射側偏光板６８で検光されて第３の偏光ビームスプリッター６９に入射する。尚、出射側偏光板６８で検光されることにより、Ｒ光とＢ光の投射光は第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ光用，Ｂ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂ、１／４波長板６２Ｒ、６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。

そして、第３の偏光ビームスプリッター６９に入射したＲ光とＢ光の投射光は第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面６９ａを反射し、前述した該偏光分離面６９ａにて透過したＧ光と合成されて投射レンズ７０に至る。

そして、合成されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光の投射光は、投射レンズ７０によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。

まず、Ｇ光の光路について説明する。

ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光のＳ偏光光は入射側偏光板５９に入射し、その後、第１の偏光ビームスプリッター６０に入射して偏光分離面６０ａで反射され、Ｇ光用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。しかし、反射型液晶表示素子６１Ｇが黒表示の為、Ｇ光は画像変調されないまま反射される。

従って、反射型液晶表示素子６１Ｇで反射された後もＧ光はＳ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面６０ａで反射し、入射側偏光板５９を透過して光源１側に戻され、投射光から除去される。

次に、Ｒ光とＢ光の光路について説明する。

ダイクロイックミラー５８を反射したＲ光とＢ光のＳ偏光光は、入射側偏光板６４に入射する。そしてＲ光とＢ光は、入射側偏光板６４から出射した後、第１の色選択性位相差板６５に入射する。第１の色選択性位相差板６５は、Ｂの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光として、Ｒ光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。

Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａで反射され、Ｒ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢ光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａを透過してＢ光用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

ここでＲ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒは黒表示の為、Ｒ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲ光は画像変調されないまま反射される。従って、Ｒ光用の反射型液晶表示素子６１Ｒで反射された後もＲ光はＳ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａで反射し、入射側偏光板６４を通過して光源１側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。

一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢ光はＢ光用の反射型液晶表示素子６１Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、Ｂ光用の反射型液晶表示素子６１Ｂで反射された後もＢ光はＰ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面６６ａを透過し、第１の色選択性位相差板６５により、Ｓ偏光に変換され、入射側偏光板６４を透過して光源１側に戻されて投射光から除去される。

以上が、反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル）を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。

次に実施例１のランプ１の冷却機構について説明する。前述したように、ランプ１は軸流ファン（冷却ファン）１５からの冷却風によって冷却される。軸流ファン１５はファンホルダ１４に収納され、ファン押さえ板１６によりファンホルダ１４内に保持される。

ファンホルダ１４には液晶プロジェクタの本体に取り付けるための取り付け部１４ａが設けられている。

図４にファンホルダ１４の詳細図をしめす。ファンホルダ１４の片側には３つの開口部を有した遮風壁（遮風手段）７４が設けられている。ファンホルダ１４に遮風壁７４を設け、片側の開口を３つの開口部７１、７２、７３に分けることで、ファン１５から送風される冷却風を冷却する部位にあわせて明確に分離し、かつ必要のない部分へ冷却風が逃げるのを防いでいる。

図５はファンホルダ１４から送風される冷却風の風向の様子を示したものである。遮風壁７４の開口部７３に相当する部分から送風される冷却風７６はランプ１のリフレクター４２内の発光管４１の発光部（バルブ）４１ａの冷却を行う役目を果たしている。

また、遮風壁７４の開口部７２から送風される冷却風７７はランプ１のリフレクター４２の開口側を通過し、リフレクター部４２とバルブ後部４１ｂを冷却する役目を果たしている。ランプ１のリフレクター４２の内部と外部においては条件が異なる。

主にランプ１の冷却において発光管４１を直接冷却することが最も効果的かつ重要だが、発光管４１はリフレクター４２内に収められているため、発光管４１の冷却を効率良く行うことは困難である。

そこで遮風壁７４の開口形状及び開口部の大きさを適切に設定することにより風量および風向を調節している。すなわち遮風壁７４を設けることにより、図９に示すようにランプリフレクター４２の後部の広く圧力の低い空間を遮風壁７４にて塞ぐために風が無駄に逃げてしまうことがない。

冷却風７６が吹き込むランプリフレクター４２の内部は防爆ガラス３とランプホルダ２に囲まれており、狭い空間となるため、圧力が高くなる傾向があり、冷却風が充分送風されにくい。

本実施例によれば遮風壁７４によって圧力の低い領域を一部遮断することで圧力を均一化することができ、ランプリフレクター４２内部に流れる風の風速を増し冷却能力を上げている。

これにより、リフレクター４２内の単位時間あたりに交換される空気の容積を増し、リフレクター４２内に熱がこもらず、発光管４１の冷却能力を向上させている。

図５において、遮風壁７４がある場合に冷却ファン１５の開口部１５ａ側から吹出され、ランプ１の被冷却部を通過した風速と、ランプ１以外の部分を冷却したる風の風速を風速センサで領域Ｂ，Ｃで測定した（図示しないが、実際にはランプ１の防爆ガラス３とランプホルダ２によって発光管４１の発光部４１ａは周囲を囲まれており、領域Ｃは風の取り込み側とは反対側に吸入口と同面積であけられた排気口部分での風速を測定している。）。

また、参考として遮風壁７４のない図１１の構成においても同様に冷却ファン１５のみを設置し、図５における風速センサと同一の場所Ｂ，Ｃに風速センサを設置し、測定を行った。それらの結果を図１０に示す。

尚、図１１は参考として用いた遮風壁のないランプの冷却装置の要部概略図である。同図は本発明の実施例１に比べて遮風壁がないだけで、その他の構成は同じである。

本実施例において遮風壁７４の３つの開口部はリフレクター４２の開口側（内壁面側）の風速がリフレクター４２の後部側（Ｂ側）の風速よりも速くなる形状及び大きさに設定されている。

本実施例によれば図１０に示すように、遮風壁７４を設けることにより、領域Ｃを流れる風の風速は向上し、リフレクター４２内の空気の交換効率が向上することがわかる。

さらに遮風壁７４の機能としては開口部７１から送風される冷却風７５がランプ１以外の部分の冷却に使用できることが遮風壁７４の開口部の塞ぎ方によって風向、風速を変えることができる。これによれば、後述する、例えば光学ボックス６の冷却などに用いることができる。

図６は実施例２のランプ冷却機構の要部概略図である。図６において、軸流ファン１５は一般的にハウジング中央にモータ部（駆動手段）８５を有しており、モータ部８５は少なくとも３本以上のステー（保持部材）８２，８３，８４で支えられている。

これらのステー８２〜８４は一般的にファン１５の冷却部の吹出し側に取り付けられており、ファン１５からの風をさえぎってしまう。

よって図６に示すように、ファンの送風側から見たとき、なるべく遮風壁７４の遮風部とステー８２，８３，８４の位相を合わせて（重複させて）ファン１５を設置することによって余計にファン１５の吹出し口を塞ぐことないように、ランプ冷却機構を構成している。

ファン１５のステー８２〜８４の位置にあわせて遮風壁７４の遮光部を構成する。遮風壁７４の開口部７８，８０，８１のうち、さらに開口部７８を遮光部７９でいくつかの複数の開口部に分割することによってリフレクター４２内を流れる風を分割している。

分割された風は複数の遮風部７９に当たって、これによりリフレクター４２内の発光管４１の最適な風向を得ている。

図７にその様子を示す。リフレクター４２内の発光管４１の発光部４１ａに向かう風を自由に制御して、リフレクター４２内の発光管４１の発光部４１ａの最適な冷却を行っている。

次に遮風壁７４の開口部８０から吹出された冷却風８６はランプケース６ａの上部（外側）を冷却するように構成している。ランプケース６ａの冷却を行うことで、例えばランプケース６ａが部分的に高温になることを防いでいる。

一般的に液晶プロジェクタの光学ボックスの温度はランプ１を収納している部分が最も高く、ランプケース６ａの材質を選定するにあたってこの部分の温度より耐熱温度の比較的低い材料、例えば熱可塑性の樹脂の大部分は使用できない。

よってランプケース６ａにおいて、ランプ１の影響によって高温になる部分を積極的に冷却し、温度を下げることによって、ランプケース６ａの材料の選定の幅を広げることが可能である。さらにランプケース６ａが高温になることにより、その熱は外装キャビネット蓋２２に伝わり、製品そのものの表面温度が上昇してくるので良くない。

これらの冷却を行うために独立して冷却ファンを設置すると、装置全体が複雑になり、さらに製品全体としてみたときのファンの数も増加してしまい製品としての静音性能も損なわれてしまう。

よってランプの冷却ファンによってランプケース６ａも同時に１つのファンで冷却することが望ましい。

各実施例において、ファンは軸流ファンを用いた場合について記述したが、風量型のファンとして例えばクロスフロー型のファンでもよく、クロスフロー型ファンのハウジングの吹き出し口に同様の遮風壁を設けることによって、ランプの冷却を行っても良い。

さらに、光学系についても本実施例においては液晶パネルが反射型の液晶プロジェクタについて記述したが、液晶表示素子が透過型であっても、さらには反射型のマイクロミラーデバイスを用いた光量変調素子であっても同様の効果を得ることができる。

以上のように各実施例によれば、軸流ファンやクロスフローファンなどの風量重視型のファンを用いてこれらのファンを低回転で回転させ静音化を図りつつ、高ワッテージなランプを効率的に冷却することができる。

具体的には軸流ファンとランプの間にファンのホルダを兼ねた極力圧力損失を起こさないように風路分割手段（遮風手段）としての遮風壁を設けている。更に、ファンのステーと一致させ設置するようにしている。さらにランプ部だけでなく、他の部位も積極的に冷却できる構成の遮風壁を用いている。

これにより、従来より冷却用としては効果の期待できないリフレクターの無駄な空間部分に行っていた風を効率よく使用し、その分、ランプのリフレクター内部のバルブ付近の流速も増すことができ、かつランプ以外の部位も冷却し、液晶プロジェクタ全体としてのファンの数を削減している。

さらには風路分割手段をファンのホルダと一体化することで部品点数を増やすことなくランプの冷却機構を実現している。

本発明の実施例１における投射型表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施例１における投射型表示装置の光学系配置図である。 本発明の実施例１におけるランプ装置の分解斜視図である。 本発明の実施例１におけるランプ装置との斜視図である。 本発明の実施例１におけるランプ装置とのランプと斜視図である。 本発明の実施例２におけるランプ装置の正面図である。 本発明の実施例２におけるランプ装置とのランプと斜視図である。 本発明の実施例２における投射型表示装置の外装および冷却装置、ランプの分解斜視図である。 本発明の実施例２における投射型表示装置のおよびランプ装置、ランプの斜視図である。 本発明の実施例１におけるランプ装置と参考例の風速測定値の表である。 参考例１のランプ装置とランプの斜視図である。

符号の説明

１ 光源ランプ
２ ランプホルダー
３ 防爆ガラス
４ ガラス押さえ
α 照明光学系
β 色分解合成光学系
５ 投射レンズ鏡筒
６ 光学ボックス
７ 光学ボックス蓋
８ 電源
９ 電源フィルタ
１０ バラスト電源
１１ 回路基板
１２ 光学系用の冷却ファン
１３ ファンダクト
１４ ファン保持台
１５ 光源ランプ用の冷却ファン
１６ ファン押さえ板
１７ 電源用の冷却ファン
１８ 排気ファン
１９ ランプ放熱板
２０ ランプ排気遮光マスク
２１ 外装キャビネット（外装ケース下部）
２２ 外装キャビネット蓋（外装ケース上部）
２３ 側板Ａ
２４ 側板Ｂ
２５ 冷却ファン
２６ インターフェース補強板
２７ 外装放熱板
２８ ランプ蓋
２９ セット調整脚
４１ 発光管
４２ リフレクター
４３ａ 第１のシリンダアレイ
４３ｂ 第２のシリンダアレイ
４４ 紫外線吸収フィルタ
４５ 偏光変換素子
４６ フロントコンプレッサ
４７ 全反射ミラー
４８ コンデンサーレンズ
４９ リアコンプレッサ
５８ ダイクロイックミラー
５９ Ｇ用入射側偏光板
６０ 第１の偏光ビームスプリッター
６１Ｒ 赤用反射型液晶表示素子
６１Ｇ 緑用反射型液晶表示素子
６１Ｂ 青用反射型液晶表示素子
６２Ｒ 赤用の１／４波長板
６２Ｇ 緑用の１／４波長板
６２Ｂ 青用の１／４波長板
６４ ＲＢ用の入射側偏光板
６５ 第１の色選択性位相差板
６６ 第２の偏光ビームスプリッター
６７ 第２の色選択性位相差板
６８ ＲＢ用の出射側偏光板（偏光素子）
６９ 第３の偏光ビームスプリッター（色合成手段）
７０ 投射レンズ光学系
７１ 開口部
７２ 開口部
７３ 開口部
７４ 遮風壁
７５ 冷却風
７６ 冷却風
７７ 冷却風
７８ 開口部
７９ 遮風壁
８０ 開口部
８１ 開口部
８２ ステー
８３ ステー
８４ ステー
８５ ファンモータ
８６ 冷却風
８７ 冷却風

Claims (9)

1. 発光部と該発光部からの光を所定方向に反射させるリフレクターを有するランプと、
   該ランプを囲むように設けられたランプケースと、
   該ランプに風を送る冷却ファンと、該ランプと該ファンとの間に配置され、該冷却ファンからの風を該リフレクターの内壁面側と、該リフレクターの外壁面側と、該ランプケースの外側とに分割して導風するための開口部を少なくとも３つ有する遮風手段と、を備えることを特徴とするランプ装置。
2. 前記遮風手段の３つ以上の開口部は、前記リフレクターの開口側の風速が該リフレクターの後部側の風速よりも早くなる形状及び大きさより成っていることを特徴とする請求項１のランプ装置。
3. 前記遮風手段の開口部は、それを配置することによって、前記リフレクターの開口側の風速が向上する形状および大きさより成っていることを特徴とする請求項１のランプ装置。
4. 前記遮風手段は前記ファンを保持するファン保持部と一体的に構成されていることを特徴とする請求項１，２又は３のランプ装置。
5. 前記遮風手段の遮風部と、前記ファンの駆動用の駆動手段を保持する複数の保持部材とが、該ファンの送風側から見たとき１箇所以上重複していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のランプ装置。
6. 前記ファンは、軸流ファン又は横流式のクロスフローファンであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のランプ装置。
7. 発光部と該発光部からの光を所定方向に反射させるリフレクターを有するランプと、
   該ランプを囲むように設けられたランプケースと、
   該ランプに風を送る冷却ファンと、
   該ランプと該ファンとの間に配置され、該冷却ファンからの風を該リフレクターの内壁面側領域と他の領域とに分割して導風するための開口部を少なくとも２つ有する遮風板を備え、
   該少なくとも２つの開口部の形状および大きさは、該リフレクターの内壁面側の風速が該他の領域の風速よりも早くなるように設計されていることを特徴とするランプ装置。
8. 発光部と該発光部からの光を所定方向に反射させるリフレクターを有するランプと、
   該ランプを囲むように設けられたランプケースと、
   該ランプに風を送る冷却ファンと、
   該ランプと該ファンとの間に配置され、該冷却ファンからの風を該リフレクターの内壁面側領域と、該ランプケースの外側領域とに分割して導風するための開口部を少なくとも２つ有する遮風手段と、を備えることを特徴とするランプ装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項のランプ装置と、画像形成素子と、該ランプ装置からの光を用いて、該画像形成素子で形成された画像を投射する投射光学系とを有することを特徴とする投射表示装置。