JP2010152396A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】リフレクタを効率よく冷却することができ、ランプハウジングやライトガイドの熱変形、劣化、白化を防止でき、さらには、シロキ酸や環境ホルモン物質の発生を防止することができる光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタを提供すること。
【解決手段】光源ランプユニット１０は、光源ランプ１１、楕円リフレクタ１２、板状体１９を備える。この板状体１９は、リフレクタ１２の後方に隙間を空けて設置されており、リフレクタ１２の反射部１２２の外形形状に沿った形状となっている。板状体１９とリフレクタ１２との間には、冷却空気を通す冷却流路が形成されている。この冷却流路の光源ランプ１１の光軸に沿った方向の幅寸法は、反射部１２２の首状部１２１近傍部分が最も小さく、リフレクタ１２の反射部１２２外周縁に向かって広くなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクタに関する。

従来から、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、拡大投写するプロジェクタがプレゼンテーションやホームシアターの分野で利用されている。
このようなプロジェクタでは、光源ランプ（発光管）と、この光源ランプからの光束を反射させるリフレクタと、これらを収容するランプハウジングとを備えた光源装置が使用されている。
近年、プロジェクタでは、投写される光学像を鮮明に表示させるために光源ランプの高輝度化が要求されている。この高輝度化に伴いランプハウジング内部が高温となるので、プロジェクタ内の空気を光源装置のランプハウジング上方側から導入し、下方側に流してランプハウジング内部を冷却している（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１８６７８４号公報（第９頁、図７）

しかしながら、このような冷却方法では、単にランプハウジングの上方から下方に冷却空気を流しているだけであり、リフレクタを均一に冷却することが困難である。そのため、リフレクタが部分的に高温となることがある。通常、リフレクタの反射部には、光源ランプからの光束のうち、可視光線を反射させ、赤外線、紫外線を透過させる反射膜が貼り付けられているが、リフレクタが部分的に高温になることにより、この反射膜がはがれてしまうという問題がある。
また、前記特許文献１にも開示されているように、従来からリフレクタ及び光源ランプは、ランプハウジング内に収容されているため、リフレクタを透過した赤外線や紫外線は、リフレクタ後方に位置するランプハウジングの壁に当たることとなる。これにより、ランプハウジングの壁が高温となり、熱変形してしまうという問題も発生している。さらに、リフレクタを透過した紫外線によって、ランプハウジングが熱分解、化学分解され、ランプハウジングの壁の表面に劣化及び白化が生じることがある。また、化学分解により発生したシロキ酸が光学部品に付着し、性能を損なう虞があるほか、環境ホルモン物質が微量ではあるが、発生して異臭を感じるなど信頼性に関する課題を抱えている。
なお、このような課題は、リフレクタを透過した赤外線や紫外線が、ランプハウジングの壁に当たる場合のみならず、光学部品を収容するライトガイドの壁に直接あたる場合においても、同様である。

本発明の目的は、リフレクタを効率よく冷却することができ、ランプハウジングやライトガイドの熱変形、劣化、白化を防止でき、さらには、シロキ酸や環境ホルモン物質の発生を防止することができる光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタを提供することである。

本発明の光源装置は、電極間で放電発光が行われる発光部、及びこの発光部の両側に設けられる封止部を有する発光管と、この発光管の発光部の後方に設けられ、発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する反射部を有するリフレクタとを備えた光源装置であって、前記リフレクタの反射部は、前記発光管の発光部から射出された光束のうち、可視光線を反射するとともに、赤外線及び紫外線を透過し、前記リフレクタの後方には、前記リフレクタの反射部の外形に沿った形状であり、前記反射部を透過した赤外線及び紫外線を吸収する板状体が、前記リフレクタの反射部と所定の間隔をあけて設置され、前記リフレクタの反射部と前記板状体との間には、冷却流体を通す冷却流路が形成されていることを特徴とする。

ここで、板状体は、赤外線及び紫外線を吸収するものであればよく、例えば、その表面に黒アルマイト処理を施したものがあげられる。
このような本発明によれば、リフレクタの後方にリフレクタの反射部の外形に沿った形状の板状体が配置されており、この板状体とリフレクタの反射部との間には冷却流路が形成されているので、リフレクタ全体を均一に効率よく冷却することができる。これにより、リフレクタの反射部に貼り付けられる反射膜の熱によるはがれを防止することができる。
さらに、リフレクタの後方に板状体が配置されており、この板状体はリフレクタの反射部を透過した赤外線及び紫外線を吸収するものであるため、発光管、リフレクタ、板状体をランプハウジングやライトガイドに収容した場合、ランプハウジングやライトガイドのリフレクタ後方に位置する壁等に赤外線、紫外線等が当たらず、壁の熱変形を防止できる。
なお、板状体は、赤外線、紫外線を吸収するため、発熱するが、冷却流路を通る空気により板状体を冷却することもできる。
さらに、ランプハウジングやライトガイドのリフレクタ後方に位置する壁等に紫外線等が当たらないため、ランプハウジングやライトガイドが熱分解、化学分解されることがなく、ランプハウジングやライトガイドに劣化、白化が生じない。また、このように、ランプハウジングやライトガイドが化学分解されることがないので、シロキ酸の発生、環境ホルモン物質の発生を防止することができる。これにより、シロキ酸の光学部品への付着による光学部品の性能の低下や、環境ホルモン物質の発生に伴う異臭の発生等の信頼性に関する課題を解決することができる。

さらに、通常、光源装置等を収容するプロジェクタの外装ケース内部には、外装ケース内部の空気を光源装置に導入して光源装置を冷却するための排気ファンが設置されており、この排気ファンにより引き寄せられた空気は外装ケースに形成された排気口から排出される。従来からこの排気口には、光源装置からの光漏れを防止するために密な間隔で複数のルーバ部が取り付けられている。排気口から空気を排出する際に、このルーバ部により大きな空気抵抗が発生するため、充分に光源装置を冷却しようとした場合には、排気ファンの回転数を高めなければならず、低騒音化を図ることができないという問題がある。
これに対し、本発明では、リフレクタの後方に反射部の外形に沿った形状の板状体が設けられているので、発光管の発光部で発光した光束がリフレクタ後方に漏れるのを防止することができる。そのため、外装ケースの排気口に取り付けるルーバ部を密に配置する必要がなく、ルーバ部による空気抵抗を小さくすることができる。これにより、排気ファンの回転数を低く設定することができ、低騒音化を図ることができる。

また、従来、発光管からの光がリフレクタの後方に漏れるのを防止するために、ランプハウジングでリフレクタ及び発光管全体を覆う必要があったが、本発明では、板状体を設けることで、発光管からの光束がリフレクタ後方に漏れるのを防止することができ、ランプハウジングでリフレクタ後方を覆う必要がないため、ランプハウジングを小型化することができる。
さらに、リフレクタの後方に板状体が設けられているので、発光管が破裂した場合であっても、発光管の破片がリフレクタ後方に飛散するのを防止することができる。これにより、より安全性の高い光源装置とすることができる。

本発明では、前記リフレクタの反射部には、前記発光管の封止部を支持する首状部が設けられ、前記リフレクタの反射部と、前記板状体との間に形成される冷却流路の前記発光管の光軸方向に沿った幅寸法は、前記反射部の首状部近傍部分が最も小さく、リフレクタの外周縁に向かって大きくなることが好ましい。
このような本発明によれば、冷却流路の幅はリフレクタの外周縁に向かって大きくなっているので、リフレクタの外周縁側からの冷却空気の導入、冷却空気の排出を行いやすくすることができる。

また、本発明では、前記冷却流路の最小幅寸法は、５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であることが好ましい。
冷却流路の最小幅寸法が５ｍｍ未満の場合には、冷却流路が狭すぎて、通気抵抗が大きくなるため冷却流体が通りにくく、リフレクタ及び板状体を充分に冷却できない可能性がある。
また、最小幅寸法が１５ｍｍを超えるものである場合には、冷却流路が幅広くなりすぎて、乱流が発生しやすくなり、リフレクタ及び板状体に沿って流体が流れにくくなって冷却効率が低下する可能性がある。
本発明では、最小幅寸法を５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下としているため、上述したような問題が発生せず、リフレクタ及び板状体を効率よく冷却することができる。

さらに、本発明では、前記板状体の前記リフレクタ側の表面には凹凸が形成されていることが好ましい。
紫外線及び赤外線を吸収した板状体の熱は冷却流路を通る冷却流体により冷却される。本発明では、板状体のリフレクタ側の表面に凹凸を形成することで、板状体の放熱面積を広く確保することができ、吸収した熱を効率よく放熱することができる。

また、本発明では、前記板状体の前記リフレクタ側の表面の表面放射率は、０．８以上であることが好ましい。
板状体の表面放射率を０．８以上とすることで、板状体が吸収した熱を効率的に放射することができる。

本発明では、前記リフレクタの反射部には、前記発光管の封止部を支持する首状部が設けられ、前記板状体は、熱伝導性の部材で構成されて、前記リフレクタの首状部に固定されていることが好ましい。
このような本発明によれば、熱伝導性の部材で構成された板状体をリフレクタの首状部に取り付けることで、リフレクタの熱を板状体に伝導させて、リフレクタを冷却することができる。

また、前記発光管の封止部のうち、前記リフレクタ側に配置された一方の封止部は、一方の端部がリフレクタ後方まで延出した筒状の前記熱伝導性部材を介して、前記リフレクタに固定され、前記板状体は、熱伝導性の部材で構成されて、前記熱伝導性部材の一方の端部に当接しているものであってもよい。
このような本発明によれば、発光管の封止部に筒状の熱伝導性部材を取り付けているため、発光管の発光部の熱を封止部から熱伝導性部材に伝達させて、発光部を冷却することができる。
そして、この熱伝導性部材に熱伝導性の部材で構成された板状体を当接することで、熱伝導性部材に伝達された熱を板状体を介して放熱させることができる。これにより、熱伝導性部材、板状体を介してより効率よく発光管の発光部を冷却することができる。

本発明のプロジェクタは、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、拡大投写するプロジェクタであって、上述した何れかに記載の光源装置を備えていることを特徴とする。
このようなプロジェクタは上述した何れかの光源装置を備えているため、光源装置と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、リフレクタを効率よく冷却することができ、ランプハウジングやライトガイドの熱変形を防止することができるという効果を奏することができる。

本発明の第１実施形態のプロジェクタの光学系の構造を表す模式図。 前記実施形態における光源装置の構造を表す概要斜視図。 前記実施形態における光源装置の構造を表す断面図。 実施例１のシミュレーションの結果を示す図。 比較例１のシミュレーションの結果を示す図。 比較例２のシミュレーションの結果を示す図。 比較例３のシミュレーションの結果を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ１の光学系を表す模式図が示されている。このプロジェクタ１は、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投写する光学機器であり、光源装置としての光源ランプユニット１０、均一照明光学系２０、色分離光学系３０、リレー光学系３５、光学装置４０、及び投写光学系５０を備えて構成され、光学系２０〜３５を構成する光学素子は、所定の照明光軸Ｐが設定されたライトガイド２内に位置決め調整されて収納されている。このライトガイド２は図示しないが上面が開口した箱型の下ライトガイドと、この下ライトガイドの開口を塞ぐ蓋状の上ライトガイドとを備えたものとなっている。

光源ランプユニット１０は、光源ランプ１１から放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置４０を照明するものであり、詳しくは後述するが、光源ランプ（発光管）１１、楕円リフレクタ１２、及び平行化凹レンズ１４を備えている。
そして、光源ランプ１１から放射された光束は、楕円リフレクタ１２により装置前方側に射出方向を揃えて収束光として射出され、平行化凹レンズ１４によって平行化され、均一照明光学系２０に射出される。

均一照明光学系２０は、光源ランプユニット１０から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の面内照度を均一化する光学系であり、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、偏光変換素子２３、及び重畳レンズ２４、及び反射ミラー２５を備えている。
第１レンズアレイ２１は、光源ランプ１１から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸Ｐと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成され、各小レンズの輪郭形状は、後述する光学装置４０を構成する液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
第２レンズアレイ２２は、前述した第１レンズアレイ２１により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ２１と同様に照明光軸Ｐに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成であるが、集光を目的としているため、各小レンズの輪郭形状が液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの画像形成領域の形状と対応している必要はない。

偏光変換素子２３は、第１レンズアレイ２１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ものである。
この偏光変換素子２３は、図示を略したが、照明光軸Ｐに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Ｐに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子２３の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子２３を用いることにより、光源ランプ１１から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置４０で利用する光源光の利用率を向上することができる。

重畳レンズ２４は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、及び偏光変換素子２３を経た複数の部分光束を集光して液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。この重畳レンズ２４は、本例では光束透過領域の入射側端面が平面で射出側端面が球面の球面レンズであるが、非球面レンズを用いることも可能である。
この重畳レンズ２４から射出された光束は、反射ミラー２５で曲折されて色分離光学系３０に射出される。

色分離光学系３０は、２枚のダイクロイックミラー３１、３２と、反射ミラー３３とを備え、ダイクロイックミラー３１、３２より均一照明光学系２０から射出された複数の部分光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー３１、３２は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子であり、光路前段に配置されるダイクロイックミラー３１は、赤色光を透過し、その他の色光を反射するミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー３２は、緑色光を反射し、青色光を透過するミラーである。

リレー光学系３５は、入射側レンズ３６と、リレーレンズ３８と、反射ミラー３７、３９とを備え、色分離光学系３０を構成するダイクロイックミラー３２を透過した青色光を光学装置４０まで導く機能を有している。尚、青色光の光路にこのようなリレー光学系３５が設けられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本例においては青色光の光路長が長いのでこのような構成とされているが赤色光の光路長を長くする構成も考えられる。

前述したダイクロイックミラー３１により分離された赤色光は、反射ミラー３３により曲折された後、フィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。また、ダイクロイックミラー３２により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。さらに、青色光は、リレー光学系３５を構成するレンズ３６、３８及び反射ミラー３７、３９により集光、曲折されてフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。尚、光学装置４０の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ４１は、第２レンズアレイ２２から射出された各部分光束を、照明光軸に対して並行な光束に変換するために設けられている。

光学装置４０は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明対象となる光変調装置としての液晶パネル４２と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４３とを備えて構成される。尚、フィールドレンズ４１及び各液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの間には、入射側偏光板４４が介在配置され、図示を略したが、各液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム４３の間には、射出側偏光板が介在配置され、入射側偏光板４４、液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ、及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。

液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板４４から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの変調を行う画像形成領域は、矩形状であり、その対角寸法は、例えば０．７インチである。

クロスダイクロイックプリズム４３は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４３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、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
そして、クロスダイクロイックプリズム４３から射出されたカラー画像は、投写光学系５０によって拡大投写され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。

前述した光源装置としての光源ランプユニット１０は、ライトガイド２に対して着脱可能となっていて、光源ランプ１１が破裂したり、寿命により輝度が低下した場合に交換できるようになっている。
より詳細に説明すれば、この光源ランプユニット１０は、前述した光源ランプ１１、楕円リフレクタ１２、及び平行化凹レンズ１４の他、図２及び図３に示すように、ランプハウジング１５、カバー部材１６、熱伝導性部材１７、放熱フィン１８、板状体１９を備えて構成される。
発光管としての光源ランプ１１は、中央部が球状に膨出した石英ガラス管から構成され、中央部分が発光部１１１、この発光部１１１の両側に延びる部分が封止部１１２とされる。なお、本実施形態では、封止部１１２のうち、楕円リフレクタ１２側の一方の封止部１１２を第１封止部１１２Ａ，他方の封止部１１２を第２封止部１１２Ｂとする。

発光部１１１の内部には、図３では図示を略したが、内部に所定距離離間配置される一対のタングステン製の電極と、水銀、希ガス、及び少量のハロゲンが封入されている。
封止部１１２の内部には、発光部１１１の電極と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔が挿入され、ガラス材料等で封止されている。この金属箔には、さらに電極引出線としてのリード線１１３が接続され、このリード線１１３は、光源ランプ１１の外部まで延出している。
そして、リード線１１３に電圧を印加すると、電極間で放電が生じ、発光部１１１が発光する。

楕円リフレクタ１２は、光源ランプ１１からの光束を一定方向に揃えて射出する楕円曲面状の反射部１２２と、この反射部１２２に設けられ、光源ランプ１１の第１封止部１１２Ａが挿通される首状部１２１とを備えたガラス製の一体成形品である。
首状部１２１には、中央に挿入孔１２３が形成されており、この挿入孔１２３の中心に第１封止部１１２Ａが配置される。なお、第１封止部１１２Ａは後述する熱伝導性部材１７を介して首状部１２１に支持固定されることとなる。
反射部１２２は、楕円曲面状のガラス面に金属薄膜を蒸着形成して構成され、この反射部１２２の反射面は、図示しないが、可視光を反射して赤外線を透過する反射膜（コールドミラー）が貼り付けられている。
前記の光源ランプ１１は、この反射部１２２の内部に配置され、発光部１１１の内の電極間の発光中心が反射部１２２の楕円曲面の第１焦点位置となるように配置される。
そして、光源ランプ１１を点灯すると発光部１１１から放射された光束は、反射部１２２の反射面で反射して、楕円曲面の第２焦点位置に収束する収束光となる。

このような楕円リフレクタ１２に光源ランプ１１を固定する際には、後述する熱伝導性部材１７が取り付けられた第１封止部１１２Ａを楕円リフレクタ１２の挿入孔１２３に挿入し、発光部１１１内の電極間の発光中心が反射部１２２の楕円曲面の焦点となるように配置し、挿入孔１２３内部にシリカ・アルミナを主成分とする無機系接着剤を充填する。尚、本例では第２封止部１１２Ｂから出たリード線１１３も挿入孔１２３を通して外部に露出している。
また、反射部１２２の光軸方向寸法は、光源ランプ１１の長さ寸法よりも短くなっていて、このように楕円リフレクタ１２に光源ランプ１１を固定すると、光源ランプ１１の第２封止部１１２Ｂが楕円リフレクタ１２の光束射出開口から突出する。

熱伝導性部材１７は、円筒状であり、光源ランプ１１の第１封止部１１２Ａの外面に取り付けられており、熱伝導性部材１７は、第１封止部１１２Ａとともに、楕円リフレクタ１２の首状部１２１に挿通され、支持固定されている。
この熱伝導性部材１７と第１封止部１１２Ａとは熱伝導性の高い無機系接着剤（図示略）、例えば、シリカ・アルミナ系又は窒化アルミニウム系の接着剤を介して接着されている。図示しないが、熱伝導性部材１７には、その長手方向に沿ってスリットが切り込まれており、このスリットにより、第１封止部１１２Ａの熱による膨張を許容できるようになっている。
ここで、熱伝導性部材１７としては、光源ランプ１１の熱伝導率よりも高い熱伝導率を備えた部材で構成されていれば任意であるが、熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の部材が好ましく、例えば、サファイア、水晶、蛍石、アルミナ、窒化アルミ等の部材により構成されていることが好ましい。

また、熱伝導性部材１７の一方の端部は、リフレクタ１２の首状部１２１からリフレクタ１２後方まで延出し、リフレクタ１２から露出している。なお、他方の端部は、光源ランプ１１の発光部１１１近傍まで延びている。
さらに、熱伝導性部材１７の一方の端部には、放熱フィン１８が一体成形されている。
この放熱フィン１８は、対向配置された平面矩形形状の第１の壁部１８１とこの第１の壁部１８１の一端間を連結する平面矩形形状の第２の壁部１８２とを備えた平面略コ字形であり、第２の壁部１８２と対向する面に形成される開口がリフレクタ１２と反対側に向くように配置されたものである。第１の壁部１８１間には、第２の壁部１８２から開口に向かって延びる３つの片１８３が第１の壁部１８１と略平行に配置されている。
なお、本実施形態では、熱伝導性部材１７に放熱フィン１８を設けたが、この放熱フィンはなくてもよい。

板状体１９は、リフレクタ１２の後方（光束反射側と反対側）に、隙間を空けて設置されており、リフレクタ１２の反射部１２２の外形形状に沿った形状、例えば、四角錐台形状となっている。すなわち、本実施形態の板状体１９は、熱伝導性部材１７を通す孔１９１Ａが形成され、光源ランプ１１の長手方向と略直交する平面四角形状の第１面部１９１と、この第１面部１９１の各辺からリフレクタ１２の開口側に向かって延びる４枚の第２面部１９２とを備えている。
なお、本実施形態では、板状体を四角錐台形状としたが、これに限らず、六角錐台形状としてもよく、また、リフレクタ１２の反射部１２２と略同様の楕円面形状としてもよい。
第１面部１９１の孔１９１Ａに熱伝導性部材１７を通すことで、この板状体１９が熱伝導性部材１７に当接することとなる。
４枚の第２面部１９２のうち、リフレクタ１２の上方に位置する第２面部１９２には、この板状体１９を後述するランプハウジング１５の垂直部１５２に固定するための固定片１９３が一体成形されている。この固定片１９３には、孔１９３Ａが形成されており、この孔１９３Ａに垂直部１５２の突起１５５を挿入することで板状体１９がランプハウジング１５に固定される。

このような板状体１９とリフレクタ１２との間には、冷却空気を通す冷却流路が形成されている。この冷却流路の光源ランプ１１の光軸に沿った方向の幅寸法は、反射部１２２の首状部１２１近傍部分が最も小さく、リフレクタ１２の反射部１２２外周縁に向かって広くなっている。すなわち、第１面部１９１と、反射部１２２の首状部１２１近傍部分との間が最も小さく（図３に示すＴ１）、第２面部１９２の外周縁と反射部１２２の外周縁との間の寸法（図３に示すＴ２）が最も広くなっている。なお、第１面部１９１と、反射部１２２の首状部１２１近傍部分との間の寸法（図３に示すＴ１）は、５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であり、なかでも１０ｍｍ程度であることが好ましい。
以上のような板状体１９は、紫外線及び赤外線を吸収し、かつ、熱伝導性の部材で構成されており、例えば、表面に黒アルマイト処理が施されたアルミ合金部材となっている。また、第１面部１９１、第２面部１９２のリフレクタ１２側の表面には凹凸が形成されており、この表面の表面放射率は０．８以上となっている。

ランプハウジング１５は、図３に示すように、断面Ｌ字状の合成樹脂製の一体成形品であり、水平部１５１及び垂直部１５２を備えている。
水平部１５１は、ライトガイド２の壁部と係合し、光源ランプユニット１０をライトガイド２内に隠蔽して光漏れが出ないようにする部分である。また、図示を略したが、この水平部１５１には、光源ランプ１１を外部電源と電気的に接続するための端子台が設けられており、この端子台には、光源ランプ１１のリード線１１３が接続される。

垂直部１５２は、楕円リフレクタ１２の光軸方向の位置決めを行う部分であり、本例では、この垂直部１５２に対して楕円リフレクタ１２の光束射出開口側先端部分が接着剤等で固定される。この垂直部１５２には、楕円リフレクタ１２の射出光束を透過させる開口部１５３が形成されている。
また、このような水平部１５１及び垂直部１５２には、突起１５４が形成されている。この突起１５４は、ライトガイド２内に形成された凹部と係合し、係合すると光源ランプ１１の発光中心がライトガイド２の照明光軸Ｐ上に配置される。
また、垂直部１５２の上面には、板状体１９の固定片１９３の孔１９３Ａを通すための突起１５５が形成されている。

カバー部材１６は、ランプハウジング１５の垂直部１５２の開口部１５３に装着される略円錘状の筒体からなる熱吸収部１６１と、この熱吸収部１６１の外側に突設される複数の放熱フィン１６２と、熱吸収部１６１の先端に形成されるレンズ装着部１６３とを備え、金属製の一体成形品として構成される。
熱吸収部１６１は、光源ランプ１１から放射された輻射熱や、楕円リフレクタ１２及びカバー部材１６内の密封空間で対流する空気の熱を吸収する部分であり、その内面には、黒アルマイト処理が施されている。この熱吸収部１６１の略円錐状の傾斜面は、楕円リフレクタ１２による収束光の傾きと並行となるようになっていて、楕円リフレクタ１２から射出された光束が熱吸収部１６１の内面になるべく当たらないようになっている。

複数の放熱フィン１６２は、光源ランプユニット１０の光軸に直交する方向に延びる板状体として構成され、各放熱フィン１６２の間は、冷却空気を充分に通すことのできる隙間が形成されている。
レンズ装着部１６３は、熱吸収部１６１の先端に突設される円筒状体から構成され、この円筒状部分には、楕円リフレクタ１２の収束光を平行化する平行化凹レンズ１４が装着される。尚、レンズ装着部１６３への平行化凹レンズ１４の固定は、図示を略したが、接着剤等で行われる。そして、レンズ装着部１６３に平行化凹レンズ１４を装着すると、光源ランプユニット１０内部の空間は完全に密封され、光源ランプ１１が破裂しても、破片が外部に飛散することがない。
このような光源ランプユニット１０は、前記のプロジェクタ１のライトガイド２に収納される。

尚、図１では図示を略したが、プロジェクタ１は、光源ランプユニット１０に隣接配置される排気ファンを備え、この排気ファンはプロジェクタ１内の冷却空気を引き寄せ、カバー部材１６の放熱フィン１６２の延出方向に沿って冷却空気を吹き付け、かつ、板状体１９と、リフレクタ１２との間の冷却流路に冷却空気を通し、さらに、熱伝導性部材１７や、放熱フィン１８にも冷却空気を吹き付けるようになっている。さらに、プロジェクタ１の図示しない外装ケースには排気ファンからの空気を排気するための排気口が形成されており、この排気口には遮光用のルーバ部が取り付けられている。

次に、このようなプロジェクタ１による光源ランプユニット１０の冷却作用を説明する。
まず、プロジェクタ１の電源を入れ、光源ランプ１１を発光させると、白色光が射出される。この際、プロジェクタ１内部の排気ファンを起動する。
光源ランプ１１の発光部１１１で発生した熱は、第１封止部１１２Ａを介して熱伝導性部材１７に伝達される。この熱伝導性部材１７に伝達された熱の一部と、排気ファンにより引き寄せられた外装ケース内の冷却空気との間で熱交換が行われ、熱伝導性部材１７は冷却される。
また、熱伝導性部材１７に伝達された熱の一部は、放熱フィン１８に伝達されて、この放熱フィン１８と、冷却空気との間で熱交換が行われ、放熱フィン１８から熱が放熱される。
さらに、熱伝導性部材１７に伝達された熱の一部は、この熱伝導性部材１７に固定された板状体１９に伝達され、この板状体１９と、板状体１９及びリフレクタ１２間に形成された冷却流路を通る空気との間で熱交換が行われる。
また、発光部１１１からの光束を反射するリフレクタ１２でも熱が発生する。このリフレクタ１２の熱は、リフレクタ１２と板状体１９との間に形成された冷却流路を通過する冷却空気と熱交換され、リフレクタ１２が冷却される。

さらに、光源ランプユニット１０では、発光部１１１から放射された赤外線及び紫外線が吸収されることによっても熱が発生する。以下にこの熱の冷却方法について説明する。
発光部１１１から後方に放射された赤外線及び紫外線は、リフレクタ１２を透過し、板状体１９で吸収されて板状体１９で熱が発生する。この熱はリフレクタ１２との間に形成される冷却流路を通る冷却空気と熱交換され、板状体１９が冷却される。
なお、発光部１１１から放射される紫外線、赤外線のうち、３割程度の紫外線、赤外線がリフレクタ１２を透過する。
一方、発光部１１１の前方に放射された赤外線、紫外線は、カバー部材１６の熱吸収部１６１で吸収される。また、光源ランプ１１からの輻射熱によって加熱された空気は、内部で対流を生じ、加熱空気がカバー部材１６の熱吸収部１６１の内面側で熱交換を行い、熱が吸収されて冷却される。熱吸収部１６１で吸収された熱は、放熱フィン１６２まで伝導し、冷却ファンからの冷却風との間で熱交換を行って放熱フィンが冷却される。

従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）リフレクタ１２の後方にリフレクタ１２の反射部１２２の外形に沿った形状の板状体１９が配置されており、この板状体１９と反射部１２２との間には冷却流路が形成されているので、リフレクタ１２全体を均一に効率よく冷却することができる。このように均一に冷却することができるので、リフレクタ１２の反射部１２２に貼り付けられた反射膜の熱によるはがれを防止することができる。

（２）リフレクタ１２の後方に配置された板状体１９はリフレクタ１２の反射部１２２を透過した赤外線及び紫外線を吸収するものであるため、光源ランプユニット１０をライトガイド２に収容した場合でも、ライトガイド２のリフレクタ１２の後方の壁に紫外線、赤外線が当たらない。従って、ライトガイド２の壁の熱変形を防止することができる。
なお、紫外線及び赤外線を吸収することで板状体１９では熱が発生するが、冷却流路を通る空気により板状体１９を冷却することができる。
（３）さらに、ライトガイド２のリフレクタ１２後方の壁に紫外線等が当たらないため、ライトガイド２が熱分解、化学分解されることがなく、ライトガイド２に劣化、白化が生じない。また、このように、ライトガイド２が化学分解されることがないので、シロキ酸の発生、環境ホルモン物質の発生を防止することができる。これにより、シロキ酸の光学部品への付着による光学部品の性能の低下や、環境ホルモン物質の発生に伴う異臭の発生等の信頼性に関する課題を解決することができる。
（４）また、リフレクタ１２の後方に反射部１２２の外形に沿った形状の板状体１９が設けられているので、光源ランプ１１の発光部１１１で発光した光束がリフレクタ１２後方に漏れるのを防止することができる。そのため、外装ケースの排気口に取り付ける光漏れ防止用のルーバ部を密に配置する必要がなく、ルーバ部による空気抵抗を小さくすることができ、排気ファンからの空気を容易に排出することができる。これにより、光源ランプ１１を冷却するための排気ファンの回転数を低く設定することができ、低騒音化を図ることができる。

（５）従来、光源ランプ１１からの光がリフレクタ１２の後方、前方に漏れるのを防止するために、ランプハウジングでリフレクタ１２及び光源ランプ１１全体を覆う必要があった。これに対し、本実施形態では、リフレクタ１２の後方に板状体１９を設け、さらに、リフレクタ１２の前方にカバー部材１６を設けているので、光源ランプ１１からの光漏れを防止することができる。従って、ランプハウジング１５をリフレクタ１２及び光源ランプ１１全体を覆う形状とする必要がなく、小型化することができる。

（６）さらに、リフレクタ１２の前方にカバー部材１６が設けられ、リフレクタ１２の後方に板状体１９が設けられているので、光源ランプ１１が破裂した場合であっても、光源ランプ１１の破片がリフレクタ１２の前方及び後方に飛散するのを防止することができる。これにより、安全性の高い光源ランプユニット１０とすることができる。
特に、リフレクタ１２の前方に設けられたカバー部材１６は完全な密封型の防爆構造とされているので、安全性がより高いものとなる。すなわち、カバー部材１６は、熱伝導性が良好な金属から構成されており、光源ランプ１１で生じた輻射熱を熱吸収部１６１で吸収し、放熱フィン１６２から放出させることができるので、カバー部材１６内部を冷却するための通気用の孔等を形成する必要がなく、これにより完全な密封型とすることができるのである。

（７）また、リフレクタ１２と板状体１９との間に形成される冷却流路の幅はリフレクタ１２の外周縁に向かって大きくなっているので、リフレクタ１２の外周縁側から冷却空気を導入しやすく、また冷却空気を排出しやすくすることができる。すなわち、リフレクタ１２に隣接して排気ファンを設置することで、冷却流路に充分な空気を通し、排出させることができるため、効率よくリフレクタ１２および板状体１９を冷却することができる。
（８）冷却流路の最小幅寸法が５ｍｍ未満の場合には、冷却流路が狭すぎて、通気抵抗が発生するため冷却空気が通りにくく、リフレクタや板状体を充分に冷却できない可能性がある。また、最小幅寸法が１５ｍｍを超えるものである場合には、冷却流路が幅広くなりすぎて、乱流が発生しやすくなり、リフレクタや板状体に沿って空気が流れにくくなって冷却効率が低下する可能性がある。これに対し、本実施形態では、冷却流路の幅を５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下としているので、充分に冷却空気を通すことができ、かつ、乱流の発生も防止できるので、リフレクタ１２及び板状体１９を効率よく冷却することができる。

（９）本実施形態では、板状体１９のリフレクタ１２側の表面に凹凸を形成することで、板状体１９の放熱面積を広く確保することができ、吸収した熱を効率よく放熱することができる。さらに、板状体１９の表面の表面放射率を０．８以上としているため、紫外線、赤外線を吸収することにより板状体１９で発生した熱を効率的に放射することができ、冷却流路を通る空気との間で効率よく熱交換を行うことができる。
（10）光源ランプ１１の封止部１１２Ａに筒状の熱伝導性部材１７を取り付けることで、光源ランプ１１の発光部１１１の熱を封止部１１２Ａから熱伝導性部材１７に伝達させて発光部１１１を冷却することができる。
そして、この熱伝導性部材１７に熱伝導性の板状体１９を当接することで、熱伝導性部材１７に伝達された熱を板状体１９を介して放熱させることができる。これにより、熱伝導性部材１７、板状体１９を介してより効率よく光源ランプ１１の発光部１１１を冷却することができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、光源ランプ１１の第１封止部１１２Ａに熱伝導性部材１７を取り付けたが、熱伝導性部材１７はなくてもよい。このようにすれば、部材点数の削減を図ることができる。この場合、板状体１９は、リフレクタ１２の首状部１２１に固定すればよい。このようにすることで、リフレクタ１２の熱を板状体１９に伝達させて放熱させることができる。

また、前記実施形態では、板状体１９のリフレクタ１２側の表面放射率は０．８以上であるとしたが、０．８未満であってもよい。さらに、板状体１９のリフレクタ１２側の表面に凹凸を形成したが、凹凸を形成しなくてもよい。このようにすれば、板状体の製造が容易化される。
さらに、前記実施形態では、冷却流路の最小幅寸法は、５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下としたが、この範囲には限定されず、５ｍｍ未満であってもよく、１５ｍｍを超えるものであってもよい。また、前記実施形態では、冷却流路の幅は、リフレクタ１２の外周縁に向かって広くなるものとしたが、冷却流路の幅は均一であってもよい。

また、光源ランプ１１の発光部１１１に光源ランプ１１の発光部１１１の光束射出方向前側略半分を覆う反射部材である副反射鏡を設けてもよい。
この副反射鏡を発光部１１１に装着することにより、発光部１１１の前方側に放射される光束は、この副反射鏡によって楕円リフレクタ１２側に反射し、楕円リフレクタ１２の反射部１２２から射出される。
このように副反射鏡を用いることにより、発光部１１１の前方側に放射される光束が後方側に反射されるため、反射部１２２の楕円曲面が少なくても、発光部１１１から射出された光束をすべて一定方向に揃えて射出でき、楕円リフレクタ１２の光軸方向寸法を小さくすることができる。

さらに、前記実施形態では、リフレクタ１２の開口側にカバー部材１６を取り付けたが、カバー部材１６を取り付けなくてもよい。この場合には、光源ランプ１１から光の漏れを防止するために、ライトガイドをリフレクタ１２の前方側まで覆うような構成とすればよい。
また、前記実施形態では、ランプハウジング１５を断面Ｌ字状としたが、このような形状に限らず、箱型形状としてもよい。ランプハウジングを箱型形状とした場合であっても、リフレクタ１２の後方に板状体１９が設置されているので、ランプハウジングの壁に紫外線、赤外線が当たらず、ランプハウジングの熱変形、熱分解、化学分解を防止できる。
さらに、前記実施形態では、液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂを備えたプロジェクタ１に光源ランプユニット１０を適用したが、これに限らず、マイクロミラーを用いた光変調装置を有するプロジェクタに光源ランプユニットを適用してもよい。

以下、実施例及び比較例をあげて本発明をより具体的に説明する。
＜実施例１＞
リフレクタ１２の後方にこのリフレクタ１２の外形形状に沿った板状体１９Ａを設置し、光源ランプ１１、リフレクタ１２、板状体１９Ａを箱型のランプハウジング１５Ａ内に収容した。そして、ランプハウジング１５Ａの側方にランプハウジング１５Ａ内の空気を引き寄せて排出する排気ファン７を設置した。その後、光源ランプ１１を点灯させ、排気ファン７を回転させて、温度分布を観測するシミュレーションを行った。
なお、板状体１９Ａは、リフレクタ１２の外形形状に沿った楕円面形状であり、リフレクタ１２と板状体１９Ａとの間に形成される隙間の寸法は、約９ｍｍである。
結果を図４に示す。

＜比較例１＞
リフレクタ１２の後方に板状体を設置しなかった。他の条件は実施例と同じである。
シミュレーションの結果を図５に示す。
＜比較例２＞
リフレクタ１２の後方に板状体１９Ｂを設置した。この板状体１９Ｂは、リフレクタ１２の形状に沿ったものではなく、光源ランプ１１の光軸に直交して真っ直ぐに延びている。また、板状体１９Ｂは、リフレクタ１２の反射部１２２の首状部（図示略）近傍部分に接触している。他の条件は実施例と同じである。
シミュレーションの結果を図６に示す。

＜比較例３＞
比較例２と同様に、リフレクタ１２の後方に板状体１９Ｂを設置した。板状体１９Ｂと、リフレクタ１２の反射部１２２の首状部（図示略）近傍部分との間の隙間は約３．５ｍｍである。他の条件は比較例２と同じである。
シミュレーションの結果を図７に示す。
なお、図４から図７において領域Ａは、１８０℃〜１４０℃程度であることを示し、領域Ｂは、１３９℃〜９０℃程度であることを示し、領域Ｃは、８９℃〜５０℃程度であることを示し、領域Ｄは、４９℃〜２０℃程度であることを示している。

＜実施例と、比較例１〜３との比較＞
実施例では、板状体１９Ａを設けたため、ランプハウジング１５Ａのリフレクタ１２後方の壁の温度が上昇していないことが確認された。また、リフレクタ１２の外形形状に沿った形状の板状体１９Ａを設けたため、リフレクタ１２を効率的に冷却することができ、リフレクタ１２の温度が１３９℃〜９０℃程度となっていることが確認された。

比較例１では、板状体が設けられていないため、ランプハウジング１５Ａのリフレクタ１２後方の壁の温度が上昇した。
比較例２、比較例３では、板状体１９Ｂを設けたので、ランプハウジング１５Ａのリフレクタ１２後方の壁の温度は上昇しなかった。しかし、板状体１９Ｂの形状がリフレクタ１２の形状に沿ったものではないため、リフレクタ１２の冷却効率が悪く、リフレクタ１２の温度が１８０℃〜１４０℃程度と高温になってしまった。
なお、図６，図７では、わかりにくいが、図７（比較例３）のように板状体１９Ｂとリフレクタ１２の反射部１２２との間に隙間がある場合には、図６（比較例２）の隙間がない場合にくらべ、リフレクタ１２の温度が多少低くなっていた。
以上より、リフレクタを効率よく冷却することができ、ランプハウジングやライトガイドの熱変形を防止することができるという本発明の効果を確認することができた。

１…プロジェクタ、１０…光源ランプユニット（光源装置）、１１…光源ランプ（発光管）、１２…リフレクタ、１７…熱伝導性部材、１９…板状体、１１１…発光部、１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ…封止部、１２１…首状部、１２２…反射部

Claims (8)

1. 電極間で放電発光が行われる発光部、及びこの発光部の両側に設けられる封止部を有する発光管と、この発光管の発光部の後方に設けられ、発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する反射部を有するリフレクタとを備えた光源装置であって、
   前記リフレクタの反射部は、前記発光管の発光部から射出された光束のうち、可視光線を反射するとともに、赤外線及び紫外線を透過し、
   前記リフレクタの後方には、前記リフレクタの反射部の外形に沿った形状であり、前記反射部を透過した赤外線及び紫外線を吸収する板状体が、前記リフレクタの反射部と所定の間隔をあけて設置され、
   前記リフレクタの反射部と前記板状体との間には、冷却流体を通す冷却流路が形成されていることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記リフレクタの反射部には、前記発光管の封止部を支持する首状部が設けられ、
   前記リフレクタの反射部と、前記板状体との間に形成される冷却流路の前記発光管の光軸方向に沿った幅寸法は、前記反射部の首状部近傍部分が最も小さく、リフレクタの外周縁に向かって大きくなることを特徴とする光源装置。
3. 請求項２に記載の光源装置において、
   前記冷却流路の最小幅寸法は、５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１から請求項３の何れかに記載の光源装置において、
   前記板状体の前記リフレクタ側の表面には凹凸が形成されていることを特徴とする光源装置。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載の光源装置において、
   前記板状体の前記リフレクタ側の表面の表面放射率は、０．８以上であることを特徴とする光源装置。
6. 請求項１から請求項５の何れかに記載の光源装置において、
   前記リフレクタの反射部には、前記発光管の封止部を支持する首状部が設けられ、
   前記板状体は、熱伝導性の部材で構成されて、前記リフレクタの首状部に固定されていることを特徴とする光源装置。
7. 請求項１から請求項５の何れかに記載の光源装置において、
   前記発光管の封止部のうち、前記リフレクタ側に配置された一方の封止部は、一方の端部がリフレクタ後方まで延出した筒状の前記熱伝導性部材を介して、前記リフレクタに固定され、
   前記板状体は、熱伝導性の部材で構成されて、前記熱伝導性部材の一方の端部に当接していることを特徴とする光源装置。
8. 光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、拡大投写するプロジェクタであって、
   請求項１〜請求項７の何れかに記載の光源装置を備えていることを特徴とするプロジェクタ。

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