JP2008226569A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡易な構造でありながら、天吊り及び据え置きの双方が可能なプロジェクタに対して、ランプの冷却のための送風を効率よく行うことができ、ランプ寿命を延ばすことのできる光源装置及びこれを用いたプロジェクタを提供すること。
【解決手段】球体ＢＡが、弁座８ａ、８ｂのうち紙面下方に位置する弁座８ｂにより受け止められる。これにより、重力に対して発光管１の下側に冷却風を導く第２分岐管７ｂの導風路が遮断される。一方、弁座８ａ側については遮断されることなく第１分岐管７ａの導風路に送風用ポンプ９からの冷却風が導かれる。光源装置を上下反転させた場合には、これに対応して、分岐部６において、球体ＢＡ及び弁座８ａにより、第１分岐管７ａの導風路が遮断されるものとなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、プロジェクタ等に用いる光源装置及びこれを用いたプロジェクタに関する。

従来から、光源装置において、発光管の上部が対流による影響等から温度が上昇しやすく、失透したり、膨れて変形することでランプ寿命が短くなるという問題がある。これを解決するための技術として、例えば、温度が上昇する発光部の上部表面に送風用パイプの先端を向けることにより、当該上部表面の温度を下げるものが知られており（特許文献１参照）、また、送風用パイプの先端を離間して対向配置するものも知られている（特許文献２参照）。

さらに、天吊り・据え置き両用のプロジェクタに対応させるために、ランプに２つの送風孔と遮風板とを設け、遮風板によりどちらか一方の送風孔への送風を遮ることにより、天吊り使用の場合と据え置き使用の場合とのいずれにおいてもランプの上方に位置するランプ面のみを冷却するものも知られている（特許文献３参照）。
特開平６−５２８３６号公報 特開平６−５２８３７号公報 特開平５−９３９５９号公報

しかしながら、例えば、ランプの上部表面に送風用パイプの先端を向ける場合、プロジェクタの設置状態によってランプの上部表面に限らず下部表面が冷却され、送風用パイプの先端等が、ランプの光源から発生した光を遮り、光源装置が発生させるべき光源光に影響を与える可能性もある。

また、２つの送風孔と遮風板とを設ける場合、遮風板により対向配置された２つの送風孔のうち、どちらか一方への送風が遮られるので、遮られた側への送風は無駄となり、風の利用効率が必ずしも良いとはいえない。

そこで、本発明は、比較的簡易な構造でありながら、据え置きや天吊りといった設置状態の変更が可能なプロジェクタに対して、ランプの冷却のための送風を効率よく行うことができ、ランプ寿命を延ばすことのできる光源装置及びこれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、（ａ）放電空間を有する発光部と、放電空間を封止するための一対の封止部とを有する発光管と、（ｂ）一対の封止部のうち一方の封止部側に配置され、発光部の放電空間内で発生した光源光を反射して被照明領域に射出する射出反射鏡と、（ｃ）発光部の冷却のための送風を行う送風装置と、（ｄ）送風装置からの冷却風を複数の導風路に分岐するとともに、一方の封止部側から発光部の所定箇所に導くための分岐部を内部に有する冷却用パイプと、（ｅ）冷却用パイプの分岐部において、複数の導風路のうち、重力に対して発光管の下側に導かれる導風路を遮断して、残りの導風路に送風装置からの冷却風を導くための流路の切替を行う流路切替装置とを備える。

上記光源装置では、冷却用パイプの分岐部において、流路切替装置により、複数の導風路のうち、重力に対して発光管の下側に導かれる導風路を遮断して、残りの導風路に送風装置からの冷却風を導くという流路の切替が行われるため、比較的簡易な構造でありながら、ランプの冷却のための冷却風を効率よく使用して発光部の必要箇所を選択的に冷却することができる。よって光源装置の長寿命化が実現できる。

また、本発明の具体的な態様として、送風装置が、送風用ポンプを備える。この場合、小型で、かつ、静かでありながらランプの冷却のために十分な量の冷却風の送風が可能となる。

また、本発明の具体的な態様として、送風装置が、送風ファンと集風器とを備える。この場合、送風ファンによって発生させた冷却風を集風器により余すことなく使用することができる。

また、本発明の具体的な態様として、流路切替装置が、分岐部において、冷却用パイプ内での流路の切替を行うために重力によって落下する球状弁体と、球状弁体を受けて対応する導風路を遮断する弁座とを備える。この場合、球状弁体が自重により落下し、落下した球状弁体を弁座が受けることにより対応する導風路を遮断するので、比較的簡易な構造でありながら、複数の導風路のうち、重力に対して発光管の下側に導かれる導風路を選択的に遮断させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、流路切替装置が、重力方向の検出結果に応じて冷却用パイプ内での流路の切替を行う切替弁を備える。この場合、例えば、流路切替装置が、重力方向の検知する重力センサ等の検出装置を有し、かかる検出装置による検出結果に応じて切替弁を動作させて冷却用パイプ内での流路の切替を行うので、複数の導風路のうち、発光管の下側に導かれる導風路を自動的に遮断させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、冷却用パイプの複数の導風路が、一方の封止部に沿って配置されており、複数の導風路の各先端部が、それぞれ発光部の所定箇所に分離して配置されている。この場合、複数の導風路の各先端部を、光源光の影となることを避けつつ、発光部のうち冷却すべき発光部の表面付近に近づけることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の導風路のうち少なくとも一対の導風路の各先端部が、発光部を挟んで対向位置に配置される。この場合、例えば光源装置を上下反転させたときに、これに対応して導風路からの冷却風の送風位置を上下に切り替えることができる。

また、本発明の具体的な態様として、光源装置が、射出反射鏡に対向して配置され、光源光を射出反射鏡側へ反射する副反射鏡をさらに備える。この場合、光源光の利用効率を高めることができる。

また、本発明の具体的な態様として、冷却用パイプが、分岐部において４方向に分岐される導風路を含む。この場合、光源装置を上下反転等させて使用する場合に加え、さらに９０°横向きに設置するなど傾けて使用する場合にも、導風路からの冷却風の送風位置を対応させて変更することができる。従って、例えば当該光源装置をプロジェクタに使用するにあたって、天吊りによる投射及び据え置きによる投射に加え、さらに天井から床への投射あるいは床から天井への投射においても、ランプの冷却を適切に行うことができる。

また、本発明の具体的な態様として、冷却用パイプが、石英、サファイア、耐熱性金属及びセラミックのうち少なくともいずれか１つを用いて形成される。この場合、冷却用パイプを、ランプの発光部付近における熱に耐えうるものとすることができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）上記いずれかの光源装置と、（ｂ）光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、（ｃ）光変調装置を経た像光を投射する投射光学系とを備え、天吊り据え置き両用になっている。この場合、上記いずれかの光源装置を用いることにより、天吊り・据え置きのいずれにおいても、ランプの冷却のための送風を効率よく行うことができるので、ランプ寿命の長いものとすることができる。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る光源装置について説明するための側断面図である。本実施形態に係る光源装置１００は、放電発光型の発光管１と、楕円型の射出反射鏡であるリフレクタ２と、球面状の副反射鏡である副鏡３と、発光管１のうち高温部を局所的に冷却するための冷却装置９０とを備える。

発光管１は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス管から構成され、照明用の光を放射する発光部１１と、この発光部１１の両端側に延びる第１及び第２封止部１３、１４とを備える。

発光部１１により形成される放電空間１２の内部には、所定距離で離間配置されたタングステン製の第１及び第２の電極１５、１６の先端部と、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスとが封入されている。一方、各封止部１３、１４の内部には、発光部１１に設けた第１及び第２の電極１５、１６の根元部分と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１７ａ、１７ｂが挿入され、両封止部１３、１４の先端部は、例えば溶着等によって封止されている。そして、この金属箔１７ａ、１７ｂに接続されたリード線１８ａ、１８ｂにコネクタ７０ａを介して接続された電流駆動装置７０から電圧が印加されると、一対の電極１５、１６間でアーク放電が生じ、発光部１１の中心が高輝度で発光する。

発光管１の発光部１１のうち光束射出前方側の略半分は、副鏡３によって覆われている。この副鏡３は、発光管１の発光部１１から前方に放射された光束を発光部１１に戻す副反射部３ａと、この副反射部３ａの根元部を支持した状態で第２封止部１４の周囲に固定される支持部３ｂとを備える。支持部３ｂは、第２封止部１４を挿通させるとともに、第２封止部１４との隙間に無機系接着剤ＭＢを充填することによって副反射部３ａを発光部１１に対してアライメントした状態で固定可能にしている。

リフレクタ２は、射出反射鏡として機能する部分であり、発光管１の第１封止部１３が挿通される首状部２ａと、この首状部２ａから拡がる楕円曲面状の主反射部２ｂとを備えた結晶化ガラスなどの耐熱性部材による一体成形品である。首状部２ａには、冷却装置９０の冷却用パイプ４の分岐した先端部が周囲に接着された第１封止部１３を挿通させるとともに、第１封止部１３との隙間に無機系接着剤ＭＢを充填することによって主反射部２ｂを発光部１１に対してアライメントした状態で固定可能にしている。

発光管１、リフレクタ２、及び副鏡３の配置関係について説明すると、発光管１は、主反射部２ｂの光軸に対応するシステム光軸ＯＡに沿って配置されるとともに、発光部１１内の第１及び第２の電極１５、１６間の発光中心Ｏが主反射部２ｂの楕円曲面の第１焦点位置と一致するように配置される。発光管１を点灯した場合、発光部１１から放射された光束は主反射部２ｂで反射され、或いは副反射部３ａでの反射を経て主反射部２ｂでさらに反射され、楕円曲面の第２焦点位置（第２封止部１４先端前方）に収束する光束となる。従って、この場合、リフレクタ２及び副鏡３は、システム光軸ＯＡに対して略軸対称な反射曲面を有し、一対の電極１５、１６は、その軸心である電極軸をシステム光軸ＯＡと略一致させるように配置されている。

以上のような状態において発光管１を点灯させた場合、対流の影響等により発光管１のうち上側すなわち重力の向きと反対側（図１では紙面上側即ち＋ｚ方向）の温度が上がりやすい。つまり、発光管１のうち、特に発光部１１の上部表面付近の温度が上昇しやすい。これに対し、冷却装置９０は、発光部１１の＋ｚ側の面である上部表面を局所的に冷却する。

冷却装置９０は、冷却用パイプ４と、送風用ポンプ９とを備える。冷却用パイプ４は、冷却のために送風用ポンプ９から送風される冷却風を導く導管５と、冷却風を複数の導風路に分岐する分岐部６と、石英等の耐熱性のある材料により形成されて分岐部６により分岐された各導風路を延長する第１及び第２分岐管７ａ、７ｂとを備える。

このうち、分岐部６には、流路切替装置として機能する球状弁体である球体ＢＡと、球体ＢＡを受ける弁座８ａ、８ｂとが設けられており、一対の先端部６ａ、６ｂを介して両分岐管７ａ、７ｂに連通している。

各分岐管７ａ、７ｂは、第１封止部１３に沿って配置されており、各分岐管７ａ、７ｂの各先端部である送風口ＷＭは、発光部１１を挟んで対向位置に配置される。尚、ここで、「発光部１１を挟んで対向位置に配置する」とは、必ずしも発光部１１を中心として挟むものに限らず、図１のように、発光部１１の一端側である第１封止部１３の根元付近において発光部１１を挟んだ状態を含むものとする。

冷却装置９０において、送風用ポンプ９からの冷却風は、導管５を介して分岐部６に導かれ、分岐部６から分岐する第１及び第２分岐管７ａ、７ｂのうち上側の管内の導風路を通って対応する送風口ＷＭから送出されるものとなる。

以下、図２を用いて、冷却装置９０の動作について詳しく説明する。図２は、冷却装置９０を模式的に示した概念図である。まず、送風用ポンプ９より所定の風圧で冷却風が送風されると、冷却用パイプ４の導管５により冷却風が分岐部６に導かれる。ここで、分岐部６には、冷却風の流路を定める球状弁体である球体ＢＡと、球体ＢＡを受ける弁座８ａ、８ｂとが設けられている。球体ＢＡは、分岐口ＤＭからの冷却風の風圧に押されるとともに自重により重力に従って落下する（図２では、紙面下方への移動に相当する。）。

弁座８ａ及び弁座８ｂは、落下してきた球体ＢＡを受け、これにより、弁口ＶＭが球体ＢＡにより塞がれて第１分岐管７ａ又は第２分岐管７ｂの導風路のいずれかが遮断される。図２の場合、球体ＢＡが、弁座８ａ、８ｂのうち紙面下方に位置する弁座８ｂにより受け止められる。これにより、重力を基準として発光管１の下側に冷却風を導く第２分岐管７ｂの導風路が遮断される。

一方、弁座８ａ側については遮断されることなく第１分岐管７ａの導風路に送風用ポンプ９からの冷却風が導かれる。つまり、冷却風の流路は、白の矢印で示したものとなり、送風用ポンプ９で発生した冷却風が余すことなく使用されるとともに、冷却風の風量が送風用ポンプ９によって制御されたものとなる。このようにして第１分岐管７ａに導かれた冷却風は、第１分岐管７ａの送風口ＷＭから図１の発光部１１の＋ｚ側の上部表面付近に向けて吹き付けられるものとなる。

尚、光源装置１００を上下反転させた場合には、球体ＢＡは、弁座８ａ、８ｂのうち図２の紙面上方に位置する弁座８ａにより受け止められることになる。この場合には、第１分岐管７ａが重力に対して発光管１の下側に冷却風を導くものとなり、これに対応して、分岐部６において、球体ＢＡ及び弁座８ａにより、第１分岐管７ａの導風路が遮断されるものとなる。つまり、冷却風は、第２分岐管７ｂの送風口ＷＭから図１の発光部１１の−ｚ側の上部表面付近に向けて吹き付けられるものとなる。

また、図１において、各分岐管７ａ、７ｂの先端部である送風口ＷＭは、第１封止部１３の根元まで延長されており、さらに発光部１１からの光源光の影にならない程度で発光部１１の端部まで延長されている。これにより、送風口ＷＭを冷却すべき所定箇所である発光部１１の上部表面付近までできる限り近づけることができる。

図３は、本実施形態に係る送風装置の他の一例について説明する図である。尚、本変形例において、送風装置以外の装置部分については、基本的に図１等で説明したものと同様であるから説明を省略する。

図３において、光源装置１００は、送風装置として、冷却風を発生させる送風ファン９ａと、冷却風を冷却用パイプ４に導く集風器９ｂとを備える。これらの送風ファン９ａや集風器９ｂは、図１及び図２に示す送風用ポンプ９に替わるものである。

以下、本変形例における光源装置１００の動作について説明する。まず、送風ファン９ａは、冷却のために十分な量の冷却風を発生させる。次に、集風器９ｂは、冷却用パイプ４の導管５に接続されており、送風ファン９ａにより発生した冷却風は、集風器９ｂにより余すことなく集められ、冷却用パイプ４の導管５に導かれる。冷却用パイプ４に対し、送風ファン９ａ及び集風器９ｂによって得られた冷却風を供給することにより、本変形例においても、図１等により上述した場合と同様にして、光源装置１００のランプすなわち発光管１の冷却が行われる。

図４は、本実施形態に係る流路切替装置の他の一例を説明する図である。尚、本変形例において、流路切替装置以外の装置については、図２等と同符号のものは図２等で説明したものと同様であるから説明を省略する。

本変形例における光源装置は、図４に示す冷却用パイプ４の分岐部６において、流路切替装置として、流路の切替を行う切替弁ＤＶと、切替弁ＤＶを動作させる駆動装置ＤＤと、重力方向を検知する重力センサＧＳを内蔵し検知結果に応じて駆動装置ＤＤに駆動信号を送信する駆動回路ＤＣとを備える。これらの駆動装置ＤＤ、切替弁ＤＶ等は、図１及び図２に示す流路切替装置としての球体ＢＡや弁座８ａ、８ｂに替わるものである。

以下、本変形例における分岐部６での流路切替装置による流路切替の動作について説明する。まず、駆動回路ＤＣは、内蔵する重力センサＧＳにより、重力方向を検知する。駆動回路ＤＣは、検知された情報から切替弁ＤＶの制御の判断を行う。つまり、図４の場合、駆動回路ＤＣは、重力センサＧＳにより検知された情報から紙面上方及び下方のうち、いずれが重力方向であるかを判断する。ここで、例えば、駆動回路ＤＣは、紙面下方が重力方向であると判断すると、紙面下方に切替弁ＤＶを動作させる旨の信号を駆動信号として駆動装置ＤＤに送信する。当該駆動信号を受けた駆動装置ＤＤは、これに従って、切替弁ＤＶを動作させる。この場合、図４に示したように、切替弁ＤＶは、軸ＣＸを中心に軸回転して図４の紙面下方の通路ＡＢ側を塞ぐ。これにより、重力に対して発光管１の下側に冷却風を導く第２分岐管７ｂの導風路が遮断される。

一方、図４の紙面上方の通路ＡＡ側は塞がれることなく、第１分岐管７ａの導風路に送風用ポンプ９からの冷却風が余すことなく導かれる。第１分岐管７ａに導かれた冷却風は、第１分岐管７ａの送風口ＷＭから送出され、発光部１１の上部を冷却する。

尚、光源装置を上下反転させた場合には、駆動回路ＤＣは、重力センサＧＳにより検知された情報から紙面上方が重力方向であると判断し、先に説明したものとは逆の動作となり、切替弁ＤＶは図４の紙面上方の通路ＡＡ側を塞ぐ。これにより、第１分岐管７ａの導風路が遮断されるものとなる。

以上で説明した実施形態の光源装置１００は、例示であり、例えば次のような変形も可能である。

まず、上記実施形態では、冷却用パイプ４のうち、第１及び第２分岐管７ａ、７の材料の例を石英としているが、当該材料は、発光部１１付近において十分な耐熱性を有しているものであればよく、石英に限らず、他にも例えば、サファイア、耐熱性金属及びセラミック等が使用可能である。

また、図４により示した変形例では、重力センサＧＳ及び駆動回路ＤＣを用いることにより切替弁ＤＶを動作させているが、重力センサＧＳ等を用いず、切替弁ＤＶが自重によって重力方向に動くようなものであってもよい。また、駆動装置ＤＤ等を設けず、手動により切替弁ＤＶ動作させてもよい。また、冷却風の流路の切替は、切替弁ＤＶ以外にも、例えば、複数の細長い板を平行に組んで傾きを一括して変えるルーバー式のものによって行うことも考えられる。

〔第２実施形態〕
第１実施形態では、本発明の光源装置について説明したが、第２実施形態では、本発明の光源装置を組み込んだプロジェクタについて説明する。

図５は、第２実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。本実施形態におけるプロジェクタ２００は、光源装置１００と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と、光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、クロスダイクロイックプリズム５０と、投射光学系である投射レンズ６０とを備える。尚、本プロジェクタ２００において、光源装置１００は、第１実施形態のものと同一であるからその構造等については説明を省略する。また、光源装置１００については、図３等に示す変形例を用いてもよい。

ここで、本実施形態に係るプロジェクタ２００は、通常の使用、つまり据え置きでの使用が可能であるとともに、上下を反転させた天吊りでの使用も可能である。図５では、本プロジェクタ２００を据え置きにした場合について説明するものとする。つまり、図５において、紙面に対し垂直手前側の向き（＋ｚ方向）が重力と反対の向きであり、光源装置１００を構成する発光管１の温度上昇が生じやすい上側となっている。従って、これにあわせて、光源装置１００において、通気が確保されている第１分岐管７ａが＋ｚ方向の上側に位置し、遮蔽された第２分岐管７ｂが−ｚ方向の下側（つまり図５では第１分岐管７ａの裏側）に位置することになる。

以下、光源装置１００後段でのプロジェクタ２００の構成や動作等について説明する。 尚、本第２実施形態において、プロジェクタ２００を据え置きで使用する際も天吊りで使用する際も、第１実施形態において説明した光源装置１００の動作を除くプロジェクタ２００の本体側の動作は同様である。

まず、照明光学系２０は、光源装置１００からの光源光の光束方向を平行化する光平行化手段である平行化レンズ２２と、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する一対のフライアイレンズである第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子２４と、両フライアイレンズ２３ａ、２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５と、光の光路を折り曲げるミラー２６とを備え、これらにより均一化された照明光を形成する。照明光学系２０において、平行化レンズ２２は、光源光の光束方向を略平行に変換する。第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂは、それぞれマトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって平行化レンズ２２を経た光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２３ａにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ２５は、偏光変換素子２４を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃに対する重畳照明を可能にする。

色分離光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂと、反射ミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ、３３ｂ、３３ｃとを備え、照明光学系２０により形成された照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ光を透過させＧ光及びＢ光を反射する。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。次に、この色分離光学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、反射ミラー３２ａを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂでも反射されたＧ光は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂを通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１、ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ、３３ｃを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。

液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、色分離光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ照明される３つの液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃと、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃの射出側にそれぞれ配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃとを備える。第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、フィールドレンズ３３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａを照明する。第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂの双方で反射されたＧ光は、フィールドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、第２ダイクロイックミラー３１ｂを透過したＢ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介して液晶ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃを照明する。各液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調し、各液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。この際、第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれに対応する各色の像光を形成する。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ、５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂは、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａからのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ、５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。

投射レンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。

本実施形態に係るプロジェクタ２００は、第１実施形態で説明した光源装置１００を用いているので、天吊り・据え置きのいずれにおいても、天吊りから据え置きあるいはその逆に切り替えるにあたって、プロジェクタ２００の上下反転動作に対応させて光源装置１００の冷却風の導風路を選択的に遮断して、ランプの冷却のための送風を効率よく行い、かつ、図１等に示した光源装置１００の発光部１１の上部を選択的に冷却することができる。従って、プロジェクタ２００をランプ寿命の長いものとすることができる。

尚、上記実施形態のプロジェクタ２００では、光源装置１００からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のフライアイレンズ２３ａ、２３ｂを用いていたが、この発明は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイレンズ２３ａ、２３ｂをロッドインテグレータに置き換えることもできる。

また、上記プロジェクタ２００において、光源装置１００からの光を特定方向の偏光とする偏光変換素子２４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子２４を用いないプロジェクタにも適用可能である。

また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。反射型プロジェクタの場合、液晶ライトバルブは液晶パネルのみによって構成することが可能であり、一対の偏光フィルタは不要である。尚、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。

また、上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジェクタ２００の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。

また、上記プロジェクタ２００においては冷却装置９を光源装置１００と別体としてプロジェクタ２００に配置するようにしても良い。

〔第３実施形態〕
第１実施形態における光源装置１００において、例えば図２に示したように、冷却用パイプ４は、分岐部６において紙面上下の２方向に導風路を分岐させるものであったが、第３実施形態では、４方向に導風路を分岐させる光源装置について説明する。

図６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る光源装置の冷却用パイプについて説明する図である。図６（ａ）のように、本実施形態に係る冷却用パイプ１０４は、送風用ポンプ（不図示）から送風される冷却風を導く導管１０５と、導風路を４つに分岐する分岐部１０６と、分岐部１０６により分岐された各導風路を含む第１、第２、第３及び第４分岐管１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄとを備える。また、分岐部１０６には、流路切替装置として機能する球状弁体である球体ＢＡと、球体ＢＡを受けるため各分岐管１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄに形成される第１、第２、第３及び第４弁座１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄとが設けられている。尚、本実施形態に係る光源装置全体については、冷却用パイプ１０４の構成を除いて第１実施形態のものと同等であるから図示及び説明を省略する。なお、各分岐管１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄの先端は、発光部１１の＋ｚ側面と、−ｚ側面と、＋ｘ側面と、−ｘ側面とを冷却すべくこれらにそれぞれ近接して配置されている。

ここで、分岐部１０６は、略９０°に交差する十字形状として４つの分岐を構成しており、分岐部１０６の内部に挿入される球体ＢＡが、自重に従って滑らかに運動できるように、当該交差する十字形状の交差部がテーパ状に形成されている。図６（ｂ）は、分岐部１０６の構造を模式的に示す図である。図６（ｂ）のように、分岐部１０６は、十字形状の交差部がテーパ状に形成されている。これにより、球体ＢＡは、分岐部１０６の内部を滑らかに動き、自重に従って、黒矢印で示した重力方向Ｇに落下し、常に重力方向Ｇについて分岐部１０６の最下点となる第１、第２、第３及び第４弁座１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄのいずれかによって受け止められる。

以下、図６（ａ）、（ｂ）を用いて、冷却用パイプ１０４の動作について詳しく説明する。まず、送風用ポンプ（不図示）より所定の風圧で冷却風が送風されると、冷却用パイプ１０４の導管１０５の分岐口ＤＭから冷却風が分岐部１０６に導かれる。分岐部１０６において、球体ＢＡは、分岐口ＤＭからの冷却風の風圧に押されるとともに自重により重力に従って落下する（図６（ａ）、（ｂ）では、−ｚ方向。）。この場合、第２弁座１０８ｂは、落下してきた球体ＢＡを受け、弁口が球体ＢＡにより塞がれて第２分岐管１０７ｂの導風路が遮断される。これにより、重力に対して発光管１の下側に冷却風を導く第２分岐管１０７ｂの導風路が遮断されるものとなる。

一方、第１、第３及び第４弁座１０８ａ、１０８ｃ、１０８ｄについては遮断されることなく第１、第３及び第４分岐管１０７ａ、１０７ｃ、１０７ｄの導風路に冷却風が導かれる。つまり、この場合、冷却風の流路は、図６（ａ）中に点線の矢印で示したように３分岐されたものとなり、冷却風は余すことなく使用される。このようにして第１、第３及び第４分岐管１０７ａ、１０７ｃ、１０７ｄに導かれた冷却風は、不図示の送風口から発光部１１の上部表面や左右表面に向けて送出されるものとなる。

尚、光源装置１００を上下反転あるいは、システム光軸ＯＡのまわりに９０°横回転させた場合には、球体ＢＡは、第１、第３及び第４弁座１０８ａ、１０８ｃ、１０８ｄのいずれかにより受け止められることになる。これにより、上下反転あるいは、９０°横回転に対応して重力に対して発光管の下側に冷却風を導くものとなる、第１、第３及び第４分岐管１０７ａ、１０７ｃ、１０７ｄのうちいずれかの導風路が遮断され、残った分岐管が送風状態となる。

〔第４実施形態〕
第３実施形態では、光源装置について説明したが、第４実施形態では、第３実施形態の光源装置を組み込んだプロジェクタについて説明する。

図７（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るプロジェクタについて説明するための概念図である。このうち、図７（ａ）は、本実施形態に係るプロジェクタ２００の外観図である。尚、本実施形態に係るプロジェクタの内部構造については、光源装置１００として第３実施形態に示した光源装置を用いていることを除き、第２実施形態に示すプロジェクタと同等の構成であるから説明を省略する。

本実施形態に係るプロジェクタ２００は、その内部構造を収納する筐体７０と、筐体７０の上面に配置され、ユーザがプロジェクタの投影のための操作指令を行うための操作パネル８０とを備える。尚、第２実施形態同様、図７（ａ）では、本プロジェクタ２００を据え置きにして使用しているものとする。

尚、本実施形態での説明では、プロジェクタ２００を据え置きにする場合に限らず、天吊り等を行う場合についても説明するが、ｘ、ｙ及びｚ方向は、常にプロジェクタ２００を基準として定めるものとする。つまり、例えば、プロジェクタ２００の投射レンズ６０による投射方向は、常に＋ｘ方向であり、筐体７０のうち操作パネル８０を有する面は、常にｚ方向正の側に向いている。

また、ここで、本実施形態に係るプロジェクタ２００では、図７（ａ）での設計配置から明らかなように、投射レンズ６０による投射方向の光軸と、光源装置１００の射出方向の光軸とが互いに略垂直となっている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）を側面から見た図である。尚、図７（ｂ）において、プロジェクタ２００の内部構造のうち、光源装置１００及び光源装置１００が備える分岐部１０６以外については図示を省略している。また、黒矢印は、重力方向Ｇを示す。

図７（ｂ）の場合、プロジェクタ２００は据え置きにして使用したものであるから、黒矢印が示すように、−ｚ方向が重力方向Ｇである。従って、この場合、図７（ｃ）に示すように、図６（ｂ）と同様に、球体ＢＡは、−ｚ方向に落下した状態となっている。従って、この場合、弁座１０８ｂの弁口が塞がれ、重力に対して発光管の下側に冷却風を導く図６（ａ）の第２分岐管１０７ｂの導風路が遮断されるものとなる。

図８（ａ）は、本プロジェクタ２００を天吊りにして使用した場合について側面から見た図である。つまり、この場合、黒矢印で示される重力方向Ｇは、＋ｚ方向ということになり、図８（ｂ）に示すように球体ＢＡは、この向きに落下して第２弁座１０８ａの弁口が塞がれた状態となっている。

以上、プロジェクタ２００を天吊り及び据え置きでの投射による使用の場合について説明したが、本実施形態に係るプロジェクタ２００は、さらに床から天井への投射あるいは天井から床への投射においても、ランプの冷却を適切に行うことができる。

図９（ａ）は、床から天井への投射の場合について側面から見た図である。つまり、この場合、重力方向Ｇは、投射とは反対向きの−ｘ方向ということになる。この場合、図９（ｂ）に示すように球体ＢＡは、−ｘ方向に落下して第３弁座１０８ｃの弁口が塞がれた状態となっている。

同様に、図９（ｃ）は、天井から床への投射の場合について側面から見た図である。つまり、この場合、重力方向Ｇは、投射と同じ向きの＋ｘ方向ということになる。この場合、図９（ｂ）に示すように球体ＢＡは、＋ｘ方向に落下して第４弁座１０８ｄの弁口が塞がれた状態となっている。

以上のように、本実施形態のプロジェクタ２００は、第３実施形態で説明した光源装置１００を用いているので、天吊り・据え置きの場合に加え、さらに床から天井への投射あるいは天井から床への投射を行う場合のいずれにおいても、これに対応して光源装置１００の冷却風の導風路を選択的に遮断して、ランプの冷却のための送風を効率よく行い、かつ、発光部の必要箇所を選択的に冷却することができる。従って、プロジェクタ２００をランプ寿命の長いものとすることができる。

第１実施形態に係る光源装置について説明する側断面図である。 第１実施形態に係る光源装置の切替機構を説明する図である。 第１実施形態に係る送風装置の他の一例を説明する図である。 第１実施形態に係る流路切替装置の他の一例を説明する図である。 第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第３実施形態の光源装置の冷却用パイプを説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第４実施形態に係るプロジェクタの構造と設置例について説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、図７のプロジェクタの別の設置例について説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図７のプロジェクタのさらに別の設置例について説明する図である。

符号の説明

１００…光源装置、 １…発光管、 ２…リフレクタ、 ３…副鏡、 ４…冷却用パイプ、 ９…送風用ポンプ、 １１…発光部、 １３、１４…第１、第２封止部、 １２…放電空間、 ２０…照明光学系、 ３０…色分離光学系、 ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…液晶ライトバルブ、 ５０…クロスダイクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ、 ２００…プロジェクタ

Claims (11)

1. 放電空間を有する発光部と、前記放電空間を封止するための一対の封止部とを有する発光管と、
   前記一対の封止部のうち一方の封止部側に配置され、前記発光部の放電空間内で発生した光源光を反射して被照明領域に射出する射出反射鏡と、
   前記発光部の冷却のための送風を行う送風装置と、
   前記送風装置からの冷却風を複数の導風路に分岐するとともに前記一方の封止部側から前記発光部の所定箇所に導くための分岐部を内部に有する冷却用パイプと、
   前記冷却用パイプの分岐部において、前記複数の導風路のうち、重力に対して前記発光管の下側に導かれる導風路を遮断して、残りの導風路に前記送風装置からの冷却風を導くための流路の切替を行う流路切替装置と
   を備える光源装置。
2. 前記送風装置は、送風用ポンプを備える請求項１記載の光源装置。
3. 前記送風装置は、送風ファンと集風器とを備える請求項１記載の光源装置。
4. 前記流路切替装置は、前記分岐部において、前記冷却用パイプ内での流路の切替を行うために重力によって落下する球状弁体と、前記球状弁体を受けて対応する導風路を遮断する弁座とを備える請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光源装置。
5. 前記流路切替装置は、重力方向の検出結果に応じて前記冷却用パイプ内での流路の切替を行う切替弁を備える請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光源装置。
6. 前記冷却用パイプの前記複数の導風路は、前記一方の封止部に沿って配置されており、前記複数の導風路の各先端部は、それぞれ前記発光部の所定箇所に分離して配置されている請求項１から請求項５のいずれか一項記載の光源装置。
7. 前記複数の導風路のうち少なくとも一対の前記導風路の各先端部は、前記発光部を挟んで対向位置に配置される請求項６記載の光源装置。
8. 前記射出反射鏡に対向して配置され、前記光源光を前記射出反射鏡側へ反射する副反射鏡をさらに備える請求項１から請求項７のいずれか一項記載の光源装置
9. 前記冷却用パイプは、前記分岐部において４方向に分岐される導風路を含む請求項１から請求項８のいずれか一項記載の光源装置。
10. 前記冷却用パイプは、石英、サファイア、耐熱性金属及びセラミックのうち少なくともいずれか１つを用いて形成される請求項１から請求項９のいずれか一項記載の光源装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の光源装置と、
    前記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
    前記光変調装置を経た像光を投射する投射光学系と
    を備える天吊り据え置き両用のプロジェクタ。

Images