JP2016129096A - 光源用ハウジング、光源装置、及び画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を複雑化せずに、設置方向がどの姿勢においても、安定して光源ランプ内部バルブ上部を冷却する光源用ハウジングを提供する。
【解決手段】発光管３２とリフレクタ３１とを有する光源ランプ３０が取り付けられる光源用ハウジング６０であって、冷却風を導入する吸気口６１と、吸気口から発光管へ冷却風が流通可能であり、吸気口から発光管の円周方向にある対向する２方向へ分岐する、一対の流路６２ａ、６２ｂと、分岐する位置に設けられる分岐板５０及び分岐板と結合して分岐板を枢動可能にする回転支点軸５５を備える。一対の流路のうち一方を開放し他方を閉塞する流路開閉機構５６と、開放された一方の流路からリフレクタ内に導入された冷却風をリフレクタの外へ排気する排気口６４と、を有している。光源用ハウジングは、光源ランプの光軸を中心に回転して配置可能であり、分岐板の回転支点軸は、光源ランプの光軸に対して傾斜している。
【選択図】図１７

Description

本発明は、光源ランプを取り付ける光源用ハウジング、該光源ランプと該光源ハウジングとを備えた光源装置、及び該光源装置を備えた画像投射装置に関する。

画像を投射するプロジェクタなどの画像投射装置は、所望の被投射面（スクリーン等）に画像を投射すべく、水平方向に対して様々な角度に投射方向を向けることが求められている。投影方向として、通常の机上に配置してスクリーンへ投射する通常投射に加えて、天吊り、天井投影、床或いは机上投影等を含む設置方向などが想定されている。

ここで、画像投射装置の光源ランプ内部の発光管（バルブ）は上部が熱くなる為、ファンによる上部への送風が行われている。しかし、画像投射装置の設置方向を変更すると、熱くなる箇所がずれる為、設置方向に合わせて送風方向を制御する必要がある。

送風方向を制御する方法として、複数の冷却ファンを用い、光源ランプの円周方向に対して各々のファンからダクトを介して、光源ランプ内部のバルブへ送風する構成が開示されている（例えば特許文献１等）。ここで、画像投射装置の設置方向に応じて、回転する冷却ファンのオンオフを切り替えたり、冷却ファンの回転数を変更したりする。

また、送風方向を制御する送風板を、駆動源により駆動させることで、調整する構成も開示されている（特許文献２等）。

さらにまた、単一冷却ファンにて、光源ランプの円周方向に対して複数方向から送風可能なように分岐ダクトを配し、分岐ダクト内に送風方向を切り替える可動機構を備えた風向板で制御する方法がすでに知られている。ここでは、切替板（風向板、開閉機構）が自重により回転して画像投射装置の設置方向に合わせて光源ランプを冷却している技術等である。（例えば、特許文献３参照）。

しかし、複数の冷却ファンを光源ランプ周りに配置し、画像投射装置の設置方向に応じて、各冷却ファンを調整する場合、冷却ファンの設置容積が多く必要となり、装置の大型化や、複数ファン動作による騒音増大といった問題が発生する。また、送風方向を駆動源によって制御する場合、装置の大型化、複雑化につながる。

さらに、自重により駆動する方法において風向板が重力方向に落下した位置で止まる機構だと、画像投射装置の設置方向が平置きか平置きの１８０°反転させた逆さ置きのみ風向板の位置が決まる。従って、平置きかその反転以外の特定の範囲の設置角度においては、風向板の位置が定まらず、宙に浮いた状態となり、流路が安定せず、冷却性能が安定しないおそれがある。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、装置を複雑化せずに、設置方向が、通常投影／天吊り投影だけでなく、３６０°どの姿勢においても、安定して光源ランプ内部バルブ上部を冷却できる冷却ハウジングの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様において、発光管とリフレクタとを有する光源ランプが取り付けられる光源用ハウジングは、冷却風を導入する吸気口と、該吸気口から上記発光管へ前記冷却風が流通可能であり、前記吸気口から前記発光管の円周方向にある対向する２方向へ分岐する、一対の流路と、前記分岐する位置に設けられる分岐板及び該分岐板と結合して前記分岐板を枢動可能にする回転支点軸を備え、前記一対の流路のうち一方を開放し、他方を閉塞する、流路開閉機構と、前記開放された一方の前記流路から前記リフレクタ内に導入された前記冷却風を前記リフレクタの外へ排気する排気口と、を有しており、当該光源用ハウジングは前記光源ランプの光軸を中心に回転して配置可能であり、前記分岐板の前記回転支点軸は、前記光源ランプの前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする。

装置を複雑化せずに、設置方向が、通常投影／天吊り投影だけでなく、３６０°どの姿勢においても、安定して光源ランプ内部バルブ上部を冷却することができる。

本発明の一実施形態のプロジェクタ装置の斜視図である。 （ａ）は図１の手前から見たプロジェクタ内部の斜視図であり、（ｂ）は図１の奥側からみたプロジェクタ内部の斜視図である。 光学エンジンと光源装置の配置を説明するための図である。 光学エンジンの構成を説明するための図である。 照明光学系ユニットを説明するための図である。 画像表示素子ユニットを説明するための図である。 投射レンズと、照明光学系ユニットと、画像生成ユニットを説明するための図である。 投射光学系ユニットを説明するための斜視図である。 投射光学系ユニットを説明するための側面図である。 光源ランプの側面断面図である。 （ａ）は、それぞれプロジェクタ装置の通常投影姿勢、（ｂ）は天井投影姿勢、（ｃ）は天吊り投影姿勢、（ｄ）は机上投影姿勢を説明するための図である。 本発明の実施形態における光源用ハウジングの通常投影時の外観斜視図である。 本発明の実施形態における、通常投影時での、上面図と、光源ランプ投射方向から見た図１２の光源用ハウジングのＡ−Ａ'断面図と、光源ランプ投射方向側面から見た図１２の光源用ハウジングのＢ−Ｂ'断面図である。 比較例における光源用ハウジングの通常投影時での、上面図と、光源ランプ投射方向から見た図１２の光源用ハウジングのＡ−Ａ'断面図と、光源ランプ投射方向側面から見た図１２の光源用ハウジングのＢ−Ｂ'断面図である。 比較例における光源用ハウジングの（ａ）は９０°回転した天井投影姿勢での断面図、（ｂ）は２７０°回転した机上投影姿勢での断面図である。 本発明の実施形態における、通常投影時の光源用ハウジングの透過斜視図である。 本発明の実施形態における、９０°回転した天井投影姿勢での、上面図と、光源ランプ投射方向から見た図１２の光源用ハウジングのＡ−Ａ'断面図と、光源ランプ投射方向側面から見た図１２の光源用ハウジングのＢ−Ｂ'断面図である。 図１７（ｃ）の天井投影姿勢での、リフレクタ保持部の壁部材と回転支点軸の拡大図と、回転支点軸の傾斜と力の作用の模式図とを示す。 本発明の実施形態における、１８０°回転した、天吊り投影姿勢での、上面図と、光源ランプ投射方向から見た図１２の光源用ハウジングのＡ−Ａ'断面図と、光源ランプ投射方向側面から見た図１２の光源用ハウジングのＢ−Ｂ'断面図である。 本発明の実施形態における、２７０°回転した、机上投影姿勢での、上面図と、光源ランプ投射方向から見た図１２の光源用ハウジングのＡ−Ａ'断面図と、光源ランプ投射方向側面から見た図１２の光源用ハウジングのＢ−Ｂ'断面図である。 図２０（ｃ）の机上投影姿勢での、リフレクタ保持部の壁部材と回転支点軸の拡大図と、回転支点軸の傾斜と力の作用の模式図とを示す。 本発明の複数の変形例における、回転支点軸の傾斜と力の作用の模式図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１３、図１６〜図１９に基づいて説明する。まず、画像投射装置の全体構成を説明した後に、光源用ハウジングを備える冷却装置の構成を説明する。

＜プロジェクタ装置の構造＞
図１には、一実施形態に係る電子機器としてのプロジェクタ装置（画像投射装置）１が斜視図にて示されている。本発明のプロジェクタ装置１はコンパクトな縦置き型の装置であり、内部構造が筐体１０で囲まれている。

図１に示すプロジェクタ装置１の筐体１０は、全体として縦長の略直方体形状の外形を有している。図１において、プロジェクタ装置１の幅方向（水平面内の一軸方向）をＸ軸方向、プロジェクタ装置１の奥行き方向（水平面内でＸ軸に直交する方向）をＹ軸方向、プロジェクタ装置１の高さ方向（鉛直方向）をＺ軸方向として説明を行う。

プロジェクタ装置１の外部構成として、本体を覆う外装部（筐体）１０によって本体が覆われており、筐体１０の前壁１０Ａ（−Ｙ側の壁、投射方向とは反対側）には、上から、受光センサ１３、音声放出口１４、及び窓部１５に設置されたピント調整レバー１５ａが設けられている。

また、図１で示すように、筐体１０の上面（＋Ｚ側の上壁）には、光投射口１６及び操作部２０が設けられている。光投射口１６は、筐体１０の上壁の投射側に近い側に形成された平面視多角形（例えば六角形）の開口部である。光投射口１６は、透明又は半透明な蓋部材によって閉塞されている。投射光学系ユニット１３０（図４参照）からの光は、光投射口１６を閉塞する上記蓋部材を介して筐体１０の外の、例えばスクリーン２へ投射される。

操作部２０は、筐体１０の上面に設けられた複数（例えば６つ）の操作部材（操作ボタン）を有する。筐体１０の上面において、光投射口１６−Ｘ側の領域には、操作部として、電源ボタン２１、インプットボタン２２（入力切り替えボタン）、ミュートボタン２３、エンターボタン２４（決定ボタン）が、配列されている。

筐体１０の下側には、複数の短寸の脚部材１１が設けられている。さらに、筐体１０の下側には、図１とは上下逆の状態で天吊り状態とするときに、壁掛け金具や天井金具などと係合する天吊り係合部が設けられている。

図１の＋Ｚ側の側面には、装置吸気口１７が設置されている。装置吸気口１７の下には、複数の接続端子を備えるコネクタ部１９が形成されている。装置吸気口１７は図２（ｂ）に示す吸気ファン７１とダクト等を介して接続されている。

また、プロジェクタ装置１の他方の側面（図１の左上の（−Ｚ側））には装置排気口１８が備えられている。装置排気口１８の近傍には、排気ファン７２が設けられている（図２（ｂ））。

ここで、本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置は、様々な角度で配置して投影することが可能である。上述の通常配置と天吊り姿勢の状態に加えて、前壁１０Ａを下にして配置することで天井投影が実現可能であり、背面１０Ｂを下にして配置することで机上、床上投影が実現可能である。

後述で説明する光学装置の冷却の効果を良好に実現するため、様々な角度でプロジェクタ装置１を配置する場合であっても、Ｚ軸方向の側面１０Ｃ，１０Ｄは、下にして配置しないことが好ましい。

ここで、プロジェクタ装置とは、パソコンやビデオカメラ等から入力される画像データを基に画像を生成し、その画像を例えばスクリーン等に投影して表示する装置である。近年、プロジェクタ装置の中でも特に液晶プロジェクタは液晶パネルの高解像化、光源ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化などが進んでいる。さらに、液晶プロジェクタの中には、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を利用した小型軽量なものが存在する。

このようなＤＭＤを用いる本実施形態のプロジェクタ装置１の内部構成を下記、図２（ａ）〜図９を用いて説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、プロジェクタ装置１から外装カバー（筐体）１０を取り外した状態を図１の（ａ）及び（ｂ）の方向から見た斜視図である。

内部構造として、プロジェクタ装置１は、筐体（外装カバー）１０の内部に、光源装置６、光学エンジン１００（図４参照）、制御装置８１などを備えている。

制御装置８１は、受光センサ１３が変換した電気信号や、上記操作部２０からの信号に対応する指令内容に従って、各種の制御動作を実行する。接続制御装置８２は、コネクタ部１９と接続し、端子からの入力情報を制御装置８１又は画像表示素子ユニット１２０（図４参照）に伝達する。

図３はプロジェクタ装置１において光学系である、光源装置６及び光学エンジン１００を抜き出した斜視図を示す。

図３において、一例として、光源装置６は発光部として、光源ランプ３０を備える。光源ランプ３０は発光管３２、発光管３２を囲み＋Ｘ側（図３の左側）に開口する開口部が設けられたリフレクタ３１などを含む（図１０参照）。ここでは、発光管３２として、例えば高圧水銀ランプが採用されている。リフレクタ３１として、例えば内壁面が反射面であるお椀形のものが採用されている。

なお、光源装置６は、光源ランプ３０の他に、光源ランプ３０を取り付ける光源用ハウジング６０と、光源用ハウジング６０を上に取り付ける光源ベース部材４０を含む。光源用ハウジング６０は、光源ランプ３０を保持し、空気を循環させることで冷却する部材であり、光源用ハウジング６０には、ダクト等を介して、吸気ファン７１と排気ファン７２（図２（ｂ）参照）が接続されている。吸気ファン７１は装置吸気口１７（図２（ａ）参照）から外部の空気を取り込み、排気ファン７２は装置排気口１８（図２（ｂ）参照）から外部へ空気を送り出す。

発光管３２からの光（白色光）のうち、リフレクタ３１の開口部から直接射出される光及びリフレクタ３１の内壁面（反射面）で反射され開口部から射出される光の合成光が、光源装置６の光源ランプ３０から射出される光である。光源ランプ３０から射出された光は、照明光学系ユニット１１０のカラーホイール１１１（図５参照）に入射する。

図４に光学エンジン１００を抜き出した斜視図を示す。図４において、光学エンジン１００は照明光学系ユニット１１０と、画像表示素子ユニット（画像形成ユニット）１２０と、投射光学系ユニット１３０とを有する。照明光学系ユニット１１０は光源ランプ３０からの白色光をＲＧＢ（光の３原色）に分光し、画像表示素子ユニット１２０へ導く。画像表示素子ユニット１２０は照明光学系ユニット１１０からの光を外部機器からの画像信号に応じて変調して画像を生成する。投射光学系ユニット１３０は生成された画像を拡大投射する。

図５は照明光学系ユニット１１０の構造と光路を説明する図である。図５において、照明光学系ユニット１１０はカラーホイール１１１と、ライトトンネル１１２と、リレーレンズ１１３と、シリンダミラー１１４、凹面ミラー１１５と、ＯＦＦ光板１１６（図７参照）を有する。

カラーホイール１１１は、光源ランプ３０からの白色光を円盤状のカラーフィルタにより単位時間毎にＲＧＢの各色が繰り返す光に変換して射出する。ライトトンネル１１２は、板ガラスを張り合わせて筒状に構成され、カラーホイール１１１からの光を導光する。リレーレンズ１１３は、２枚のレンズの組み合わせで構成され、ライトトンネル１１２からの光の軸上色収差を補正しつつ集光する。シリンダミラー１１４は、リレーレンズ１１３を介した光を反射する。

図６は画像表示素子ユニット１２０を説明する斜視図である。画像表示素子ユニット１２０は、ＤＭＤ素子１２１と、ＤＭＤプリント基板１２２と、ヒートシンク１２３と、固定板１２４とを備えている。照明光学系ユニット１１０の凹面ミラー１１５は、シリンダミラー１１４で反射された光を画像表示素子ユニット１２０のＤＭＤ素子１２１に向けて反射する。

ＤＭＤ素子１２１は複数のマイクロミラーを有し、照明光学系ユニット１１０の凹面ミラー１１５からの光を画像情報に基づく画像（画像光）が生成されるように各マイクロミラーを時分割駆動して反射する。ＤＭＤ素子１２１は、画像の生成に使用される光は投射光学系ユニット１３０の投射レンズ１３１に向けて反射し、不要な光（捨てる光）はＯＦＦ光板１１６（図７）に向けて反射する。

ＤＭＤプリント基板１２２にはＤＭＤ素子１２１が実装される。ヒートシンク１２３は、熱体としてのＤＭＤ素子１２１とＤＭＤプリント基板１２２を冷却する。固定板１２４はヒートシンク１２３をＤＭＤプリント基板１２２に押し付ける。

図７は照明光学系ユニット１１０、画像表示素子ユニット１２０、及び投射光学系ユニット１３０の投射レンズ１３１を抜き出して示す。画像表示素子ユニット１２０のＤＭＤ素子１２１から反射された光のうち、画像形成に用いられる光は投射レンズ１３１に向けて反射され、捨てる光は照明光学系ユニット１１０のＯＦＦ光板１１６に向けて反射される。

図８に投射光学系ユニット１３０を説明する斜視図を示し、図９は投射光学系ユニット１３０を含む光学エンジン１００がスクリーン２に投射している際の側面図を示す。投射光学系ユニット１３０は、投射レンズ１３１を保持する照明ハウジング１３２に加えて、折り返しミラー１３３と、自由曲面ミラー１３４とを含む。折り返しミラー１３３は投射レンズ１３１で拡大された画像光の光路を折り返す。自由曲面ミラー１３４は折り返しミラー１３３を介した画像光を拡大しつつ反射する。

このような構成をとるため、投射光学系ユニット１３０は、光軸路が垂直の方向であるため、設置面積が小さいコンパクトな縦置き型に設計することができ、さらに超短焦点の光学系であるため、光を投射する対象のスクリーン２に近接して配置できる。

＜光源ランプ＞
図１０は光源装置６の光源ランプ３０（発光部）の側面断面図である。図１０において、３１はリフレクタ、３２は発光管（バルブ）、３３はリフレクタホール側シール部を示している。光源ランプ３０は、高寿命化の為に、点灯時の温度について所定の温度範囲の規格値が設けられている。

発光管３２は、熱対流等の影響により、重力方向に対して上側の温度上昇が大きく、上側と下側とで温度差が生じやすい。発光管３２上部において温度が上がり過ぎた場合、発光管３２の基材が再結晶化することにより、白濁が起きる。また、発光管３２下部において温度が下がり過ぎた場合、電極の基材のハロゲンサイクルが正常に行われず発光管の内壁に付着することにより黒化が起きる。白濁や黒化により、ランプ寿命が短くなると共に、発光管が温度上昇により破損や劣化を起こす事となる。

したがって、発光管３２の上側と下側とで温度差が生じないように、下側よりも上側をより多く効率的に冷却することが必要となる。

ここで、発光管３２の上側は、画像投射装置の設置姿勢によって移動する為、画像投射装置の設置姿勢に関わらず、光源ランプ３０の高寿命を維持するためには、画像投射装置の設置姿勢に関わらず、発光管３２の上部を冷却する必要がある。

プロジェクタ装置１は、一例として、図１１（ａ）〜１１（ｄ）に示すような設置姿勢で投影できる。図１１（ａ）は、通常投影姿勢、図１１（ｂ）は天井投影姿勢、図１１（ｃ）は天吊り投影姿勢、図１１（ｄ）は、机上（床上）投影姿勢の設置姿勢を示す。ここで、プロジェクタ装置１は、光源装置（光源ユニット）６の上下左右の位置が異なる４つ設置姿勢で用いられる例を示すが、図１におけるＸ軸回りに、＋−Ｙ方向に回転するのであれば、設置角度は限られない。

具体的には、図１１（ａ）に示す通常投影姿勢は、鉛直面内で張設されたスクリーン２に斜め下方から画像を投影する姿勢であり、図１で示したように設置されている。

図１１（ｂ）に示す天井投影姿勢は、通常投影姿勢からＹ軸回りに一方向に９０°回転され、天井に画像を投影する姿勢であり、図１に示したプロジェクタ装置１の前壁１０Ａを下にして配置されている。

図１１（ｃ）に示す天吊り投影姿勢は、通常投影姿勢からＸ軸回りのＹ方向に１８０°回転され、筐体１０の底面の天吊り係合部が壁掛け金具や天井金具に結合して、プロジェクタ装置１が吊るされ、スクリーン２に斜め上方から画像を投影する姿勢である。

図１１（ｄ）に示す机上投影姿勢は、Ｙ軸回りに一方向に２７０°回転され、机や床などに投影する姿勢であり、図１に示したプロジェクタ装置１の背面１０Ｂ（投射方向側）を下にして配置されている。

図１１（ａ）〜図１１（ｄ）から明らかなように、光源装置６では、装置の設置姿勢によって、発光管３２の上側に位置する部位（上部）、すなわち発光管３２の高温部となる部位が変化している。

そこで、発光管３２の高寿命化を図るためには、プロジェクタ装置１の設置姿勢、すなわち光源装置６の設置姿勢に関わらず、発光管３２の上部（高温部）を冷却する必要がある。従って、本発明の実施の形態では、プロジェクタ装置（画像投射装置）１の光源ランプ３０の冷却に際して、以下の構造を有する。

＜光源用ハウジング＞
図１２は本願における、光源用ハウジング６０の通常投影時の斜視図を示している。光源用ハウジング６０の側面に形成された開口部である吸気口６１は、吸気ファン（冷却ファン）７１（図２（ｂ）参照）と接続され、他方の側面に形成された開口部である排気口６４は、排気ファン７２と接続されている。

図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は本発明の実施形態における、光源用ハウジング６０の通常投影時、例えば、プロジェクタ装置１を机の上に設置して、壁面のスクリーン２に向けて投射するときの状態を示している。図１３（ａ）は、光源用ハウジング６０の上面図である。図１３（ｂ）は、光源ランプ３０の投射方向側面から見た、光源用ハウジング６０の断面図（図１２のＡ−Ａ'断面）である。図１３（ｃ）は、光源ランプ３０の投射方向から見た、光源用ハウジング６０の断面図（図１２のＢ−Ｂ'断面）である。

本実施形態の光源用ハウジング６０において、光源ランプ３０の発光管３２を冷却する為、光源用ハウジング６０において、冷却ダクト（通路）を吸気口６１から発光管３２の円周方向にある対向する２方向へ分岐するよう流通させる流路６２ａ，６２ｂが形成されている。吸気口６１からは、装置吸気口１７を通って吸気ファン７１（図３（ｂ）参照）から送風された冷却風が導入される。吸気口６１から導入された冷却風は、流路（冷却ダクト）６２ａ，６２ｂのいずれか一方を通り、該流路６２ａ，６２ｂに対応する流通口６３ａ，６３ｂのいずれか一方から光源ランプ３０内へ導入される。

光源ランプ３０内に導入された冷却風は、発光管３２を冷却した後、排気口６４より光源ランプ３０外へと排気される。冷却に利用され、暖められた空気は、排気ファン７２により、装置排気口１８（図１参照）を通ってプロジェクタ装置１外部へ排気される。

ここで、一対の流路６２ａ，６２ｂは吸気口６１から導入された冷却風を分岐するように配置されている。流路６２ａの下流側にリフレクタ３１と所定の方向で連通する流通口６３ａと、該流通口６３ａと対向する位置で流路６２ｂの下流側にリフレクタ３１と連通する流通口６３ｂとがそれぞれ形成されている。図１３に示す通常投影姿勢では、流通口６３ａは、発光管３２の上側に位置しており、流通口６３ｂは発光管３２の下側に位置している。

光源用ハウジング６０は筐体として、リフレクタ保持部６７とハウジングの外壁部である筐体外壁６８を備えている。リフレクタ３１の端部は、リフレクタ３１の端部を箱状に取り囲み保持するリフレクタ保持部６７と嵌合されている。

リフレクタ保持部６７は、排気口６４が形成された排気口壁６７Ｃと、該排気口壁６７Ｃに隣接し、流通口６３ａ，６３ｂが夫々形成された２つの流通口壁６７Ａ，６７Ｂと、該流通口壁６７Ａ，６７Ｂに隣接し、流通口６３ａ，６３ｂ及び排気口６４が形成されていない壁部材６７Ｄと、から構成されている。図１１（ａ）に示す通常投影姿勢では、流通口壁６７Ａが天井、流通口壁６７Ｂが底面となっている。

図１３（ｃ）において、即ち光源用ハウジング６０の図１２手前側において、リフレクタ保持部６７の壁部材６７Ｄと、流通口壁６７Ａ、６７Ｂの途中までは、さらに外側の筐体外壁６８に囲われている。リフレクタ保持部６７の壁部材６７Ｄと流通口壁６７Ａ，６７Ｂの外側と、筐体外壁６８の壁の内側との間の空間が、流路６２ａ，６２ｂを形成する。

光源用ハウジング６０は筐体である筐体外壁６８とリフレクタ保持部６７の他に、流路を選択的に開放、閉塞する流路開閉機構５６を設けられている。流路開閉機構５６は、自重により回転移動可能な板状部材である分岐板５０と、分岐板５０を枢動可能に接続（結合）する回転支点軸（回転軸）５５とからなる流路開閉機構５６を設けている。流路開閉機構５６は、流路６２ａまたは流路６２ｂのどちらか一方を選択的に閉塞し、他方を開放するように、位置が決められる。

このような構成において、分岐板５０は、自重により重力方向へ回転することにより、流路６２ａまたは流路６２ｂを選択的に塞ぐ事が可能である。よって、プロジェクタ装置１の姿勢に応じて一方の流路を塞ぐ事で、プロジェクタ装置１の設置の姿勢に関わらず、光源ランプ３０の発光管３２上部を含む周辺部を冷却することが可能となる。

一例として、図１３のようにプロジェクタ装置１を通常投影時の状態にセットすると、分岐板５０は自重により回転して、流路６２ｂを塞ぐ。図１３（ｃ）において、矢印は風の流れを示している。

図１３に示す通常投影姿勢では、吸気口６１より光源用ハウジング６０に導入された冷却風は、流路６２ａを通り、流通口６３ａより、光源ランプ３０内に導入される。光源ランプ３０内に導入された冷却風は、リフレクタ３１の内壁に沿って下降し、発光管３２の上側を冷却する。発光管３２を冷却することにより暖められた冷却風は、排気口６４より光源ランプ３０の外へと排気される。

本実施形態においては、分岐板５０の設置において、分岐板５０のための回転支点軸５５とＸ−Ｙ平面上でのＹ軸との間に傾きφを設け、さらに回転支点軸５５とＹ−Ｚ平面上でのＹ軸との傾きθを設けている。

＜比較例＞
ここで、比較例として、分岐板５０ＸをＸ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、に平行に配置した例を図１４に示す。本比較例においても外観は図１２と同様であるものとし、図１４（ａ）は、光源用ハウジング６０Ｘの上面図であり、図１４（ｂ）は、光源ランプ３０Ｘの投射方向側面から見た、光源用ハウジング６０Ｘの断面図である（図１２のＡ−Ａ'断面に対応）。図１４（ｃ）は、光源ランプ３０Ｘの投射方向から見た、光源用ハウジング６０Ｘの断面図（図１２のＢ−Ｂ'断面に対応）である。

さらに、図１５に比較例の光源用ハウジング６０Ｘを９０°，２７０°回転させた設置姿勢を示す。

このような比較例では、図１５（ａ）に示すように、回転支点軸５５Ｘが分岐板５０の上方となる設置状態の場合、分岐板５０Ｘが重力方向へ向くため、分岐板５０Ｘの姿勢は不安定となる。あるいは図１５（ｂ）に示すように、回転支点軸５５Ｘが分岐板５０Ｘの下方となる設置状態の場合、分岐板５０が重力方向へ直立する、あるいは、風が少しでも強い方向へ倒れるため、分岐板５０の姿勢は不安定となる。

よって、図１５（ａ）、図１５（ｂ）のように吸気口６１から流路６２ａ，６２ｂへの風の選択的な分岐が不安定となり、一対の流通口６３ａ，６３ｂの両側から発光管（バルブ）３２に対して、風が流れることになる。従って、気流の衝突、淀みにより発行管３２の冷却が不安定となる。

このような比較例では、回転支点軸５５Ｘが光軸（Ｙ軸）に平行である、９０°，２７０°程度回転した姿勢で配置する時には重力の影響で分岐板５０Ｘは重力方向を向いてしまい、不安定となり、狙い位置には定まらない。

＜回転支点軸の傾斜＞
上記比較例に対して、本発明の実施形態では、図１６に示すように、回転支点軸５５とＹ−Ｚ平面上でのＹ軸との傾きθを設け、回転支点軸５５とＸ−Ｙ平面上でのＹ軸との傾きφを設けるように構成されている。図１６は本発明の実施形態における、通常投影時の光源用ハウジング６０の透過斜視図である。

詳しくは、回転支点軸５５は、壁部材６７Ｄの表面において、２つの流通口壁６７Ａ，６７Ｂから離れた中央部付近に、２つの流通口壁６７Ａ，６７Ｂとの接面からの距離が変化するように傾斜して配置されている（図１６においてＤ１＜Ｄ２）。これにより、回転支点軸５５は、Ｙ−Ｚ平面上でのＹ軸に対して傾きθが設けられている。

さらに、回転支点軸５５は、壁部材６７Ｄの表面に対して、回転支点軸５５の一端が前記表面から突出し、他端が前記表面内部へ侵入するように傾斜して配置されている、これにより、回転支点軸５５は、Ｘ−Ｙ平面上でのＹ軸に対して傾きφが設けられている。

このように、回転支点軸５５と、Ｙ−Ｚ平面上でのＹ軸との傾きθ、Ｘ−Ｙ平面上でＹ軸との傾きφを設けることで、特に、９０°，２７０°やその付近の角度、回転させて設置した時でも分岐板５０と結合する回転支点軸５５は重力方向と直角にならない。従って、重量により回転支点軸５５が回転して分岐板５０が重力を利用した一方向へ倒れるため、分岐板５０の位置が定まる。各設置状態における、位置を下記説明する。

図１７（ａ）〜（ｃ）は、図１１（ｂ）の９０°回転した天井投影姿勢での、上面図、Ａ−Ａ'側面断面図、及びＢ−Ｂ'側面断面図を示す。

本発明の実施形態において、プロジェクタ装置１を９０°近辺の天井投影姿勢の状態にセットすると、回転支点軸５５が重力方向と直角にならないことで、分岐板５０の重量により回転支点軸５５が回転して重力方向に分岐板５０が倒れるため、分岐板５０の位置が定まる。

ここで、回転支点軸５５の傾斜と、分岐板５０の動作の関係について説明する。図１８（ａ）は、図１７（ｃ）に示した、リフレクタ保持部６７の壁部材６７Ｄと回転支点軸５５の拡大図である。

上述のように、回転支点軸５５は、壁部材６７Ｄの表面Ｓにおいて、２つの流通口壁６７Ａ，６７Ｂから離れた中央部付近に、２つの流通口壁６７Ａ，６７Ｂとの接面からの距離が変化するように傾斜して配置されている（図１８（ａ）においてＤ１＜Ｄ２）。これにより、回転支点軸５５は、Ｙ−Ｚ平面上でのＹ軸に対して傾きθが設けられている。

さらに、回転支点軸５５は、壁部材６７Ｄの表面Ｓに対して、回転支点軸５５の一端（図１８（ａ）手前側）が表面Ｓから突出し、他端（図１８（ａ）奥側）が表面Ｓの内部へ侵入するように傾斜して配置されている。これにより、回転支点軸５５は、Ｘ−Ｙ平面上でのＹ軸に対して傾きφが設けられている。

図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の手前側の回転支点軸５５の一端を基準点Ｒとしたときの、分岐板５０と結合した回転支点軸５５の力の作用の模式図である。図１８（ｂ）に示すように、回転支点軸５５は、θ、φの２成分の傾きを合成した方向へ傾斜している。ここで、図１８（ａ）のように±Ｘ方向、±Ｙ方向を設定し、表面Ｓと垂直な上下方向を±Ｚ方向と設定すると、この姿勢でのＸ方向の傾きを−φ、Ｚ方向の傾きを＋θと表すことができる。

ここで、回転支点軸５５と分岐板５０との質量の合計をｍ、重力をｇとすると、
Ｘ方向：−ｍｇｃｏｓφ
Ｙ方向：ｍｇｓｉｎφｃｏｓθ
Ｚ方向：ｍｇｓｉｎφｓｉｎθ
の力が回転支点軸５５に対して作用することになる。

従って、このように回転支点軸に傾斜を設けることで、駆動源なしで回転支点軸５５と分岐板５０との重量が作用することにより、−Ｘ方向の力が働く、即ち、回転支点軸５５が回転して分岐板５０は図１７（ｃ）、図１８（ａ）において、左側へ動く。

仮に、回転支点軸５５がＹ軸に対して、Ｘ−Ｙ平面又はＹ−Ｚ平面のいずれか一方向のみ傾斜している場合、傾きθだけだと垂直方向のみ、傾きφだけだと水平方向のみに力を作用させてしまうため、分岐板５０を一方向に傾けて倒すように作用することができない。従って、分岐板５０は９０°，２７０°回転した設置状態では、不安定となり、狙い位置には定まらない。

これに対して、本発明の実施形態では、Ｙ軸に対して、２つの方向の傾きθ、φを設定して、傾斜の向きを合成することで、分岐板５０に立体的に力を作用させ、分岐板５０を一方向側へ動かすことが可能となる。

このように、吸気口６１より光源用ハウジング６０に導入された冷却風は、分岐板５０により導かれて、図１７（ｃ）に示す流路６２ｂを通り、流通口６３ｂより、光源ランプ３０内に横方向から導入される。横方向かから光源ランプ３０内に導入された冷却風は、直進して発光管３２へぶつかり、風の流れにより発光管３２付近（上側）を冷却する。発光管３２を冷却することにより暖められた冷却風は、排気口６４より光源ランプ３０の外へと排気される。

図１９（ａ）〜（ｃ）は、図１１（ｃ）の１８０°回転した天吊り投影姿勢での、上面図、Ａ−Ａ'側面断面図、及びＢ−Ｂ'側面断面図を示す。

プロジェクタ装置１を天吊り投影姿勢の状態にセットすると、図１３の通常設置姿勢と同様に、分岐板５０は自重により重力下方向（図中下方向）に下降し、流路６２ａを塞ぐ。

この状態において、吸気口６１より光源用ハウジング６０に導入された冷却風は、流路６２ｂを通り、流通口６３ｂより、光源ランプ３０内に導入される。光源ランプ３０内に導入された冷却風は、リフレクタ３１の内壁に沿って下降し、発光管３２の上側を冷却する。発光管３２を冷却することにより暖められた冷却風は、排気口６４より光源ランプ３０の外へと排気される。

図２０（ａ）〜（ｃ）は、図１１（ｄ）の２７０°回転した、机上投影姿勢での、上面図、Ａ−Ａ'側面断面図、及びＢ−Ｂ'側面断面図を示す。

本発明の実施形態において、プロジェクタ装置１を２７０°近辺の机上投影姿勢の状態にセットすると、回転支点軸５５が重力方向と直角にならないことで、分岐板５０と回転支点軸５５との重量により重力方向に分岐板５０が倒れるため、分岐板５０の位置が定まる。

ここで、回転支点軸５５の傾斜と、分岐板５０の動作の関係について説明する。図２１（ａ）は、図２０（ｃ）に示した、リフレクタ保持部６７の壁部材６７と回転支点軸５５の拡大図である。

上述のように、回転支点軸５５は、壁部材６７Ｄの表面Ｓにおいて、２つの流通口壁６７Ａ，６７Ｂから離れた中央部付近に、２つの流通口壁６７Ａ，６７Ｂとの接面からの距離が徐変するように傾斜して配置されている（図２１（ａ）においてＤ１＜Ｄ２）。これにより、回転支点軸５５は、Ｙ−Ｚ平面上でのＹ軸に対して傾きθが設けられている。

さらに、回転支点軸５５は、壁部材６７Ｄの表面Ｓに対して、回転支点軸５５の一端（図２１（ａ）手前側）が表面Ｓから突出し、他端（図２１（ａ）奥側）が表面Ｓの内部へ侵入するように傾斜して配置されている。これにより、回転支点軸５５は、Ｘ−Ｙ平面上でのＹ軸に対して傾きφが設けられている。

図２０（ｂ）は、図２０（ａ）の手前側の回転支点軸５５の一端を基準点Ｒとしたときの、分岐板５０と結合する回転支点軸５５の力の作用の模式図である。図１８（ｂ）と同様に、図２１（ｂ）に示すように、回転支点軸５５は、θ、φの２成分の傾きを合成した方向へ傾斜している。ここで、図２１（ａ）のように±Ｘ方向、±Ｙ方向、を設定し、表面Ｓと垂直な上下方向を±Ｚ方向と設定すると、この姿勢でのＸ方向の傾きを＋φ、Ｚ方向の傾きを−θと表すことができる。

ここで、回転支点軸５５と分岐板５０との質量の合計をｍ、重力をｇとすると、
Ｘ方向：ｍｇｃｏｓφ
Ｙ方向：ｍｇｓｉｎφｃｏｓθ
Ｚ方向：−ｍｇｓｉｎφｓｉｎθ
の力が回転支点軸５５に対して作用することになる。

従って、このように回転支点軸５５に２方向の傾斜を設けることで、駆動源なしで回転支点軸５５と分岐板５０との重量が作用することにより、＋Ｘ方向の力が働く、即ち回転支点軸５５が回転して分岐板５０は図２０（ｃ）、図２１（ａ）において右側へ動く（倒す）。

このように、吸気口６１より光源用ハウジング６０に導入された冷却風は、分岐板５０により導かれて、流路６２ｂを通り、流通口６３ｂより、光源ランプ３０内に横方向から導入される。光源ランプ３０内に横方向から導入された冷却風は、直進して発光管３２へぶつかり、風の流れにより発光管３２付近（上側）を冷却する。発光管３２を冷却することにより暖められた冷却風は、排気口６４より光源ランプ３０の外へと排気される。

ここで、９０°回転した天井投影姿勢、２７０°回転した机上投影姿勢の両方で適切に力を作用させるために、下記構成であるとより好ましい。

回転支点軸５５の中心部は、２つの流通壁６７Ａ，６７Ｂとの接面ＡＤ、ＢＤから等しい距離に位置し、回転支点軸５５は、表面Ｓの中心点に対して表面Ｓ方向に点対称になるように傾斜して配置される。

中心点に対して表面Ｓ方向に点対称である上述の実施形態では、図１８（ａ）の表面Ｓと図２１（ａ）の表面Ｓとが、中心線Ｌに対して±Ｘ方向に線対称となるため、両方の設置状態では、反対方向に、同様の力を±Ｘ方向に対して作用させることが可能になる。

さらに、回転支点軸５５の中心部は、壁部材６７Ｄの表面と同一平面上に配置され、表面Ｓから突出する長さと壁部材６７Ｄの内部へ侵入する長さとが等しくなるように、傾斜して配置される。即ち、回転支点軸５５は、壁部材６７Ｄの表面Ｓの中心点に対して、表面Ｓと垂直方向に点対称になるように傾斜して配置される。

中心点Ｌに対して表面Ｓと垂直方向に点対称である上述の実施形態では、図１８（ａ）の表面Ｓと図２１（ａ）の表面Ｓとが、中心線Ｌに対して±Ｚ方向に線対称となるため、両方の設置状態では、重力を利用して、同様の力を±Ｚ方向に対して作用させることが可能になる。

なお、回転支点軸５５の傾斜の方向は、Ｙ軸に対して２方向に傾斜していれば、上述の方向に限られない。ここで、傾斜の方向が異なる変形例を説明する。

上記実施形態の変形例１として、天井投影姿勢において、上述の図２１（ｂ）に示す向きに力が作用し、机上投影姿勢において、上述の図１８（ｂ）に示す向きに力が作用するように回転支点軸５５の傾斜を設定してもよい。このように力が作用するように、本変形例の回転支点軸５５は、上述の実施形態の構成と、壁部材６７Ｄの表面Ｓの中心線Ｌに対して、±Ｘ方向と±Ｚ方向とに線対称となる、即ち表面Ｓの中心点に対して点対称になるように傾斜して構成されている。

この変形例において、９０°回転した天井投影時には、分岐板５０は図１７（ｃ）において右側へ動き、２７０°回転した机上投影時には、分岐板５０は図２０（ｃ）において左側へ倒れる。

さらに、図２２に本発明の複数の変形例における、回転支点軸の傾斜と力の作用の模式図を示す。

変形例２として、天井投影姿勢において、上述の図２２（ａ）に示す向きに力が作用し、机上投影姿勢において、図２２（ｂ）に示す向きに力が作用するように回転支点軸５５の傾斜を設定してもよい。このように力が作用するように、本変形例の回転支点軸５５は、上述の実施形態の構成と、壁部材６７Ｄの表面Ｓの中心線Ｌに対して±Ｘ方向に線対称になるように傾斜して構成されている。この変形例において、９０°回転した天井投影時には、分岐板５０は図１７（ｃ）において右側へ動き、２７０°回転した机上投影時には、分岐板５０は図２０（ｃ）において左側へ倒れる。

また、変形例３として、天井投影姿勢において、上述の図２２（ｂ）に示す向きに力が作用し、机上投影姿勢において、図２２（ａ）に示す向きに力が作用するように回転支点軸５５の傾斜を設定してもよい。このように力が作用するように、本変形例の回転支点軸５５は、上述の実施形態の構成と、壁部材６７Ｄの表面Ｓの中心線Ｌに対して±Ｚ方向に線対称となるように傾斜して構成されている。この変形例において、９０°回転した天井投影時には、分岐板５０は図１７（ｃ）において左側へ動き、２７０°回転した机上投影時には、分岐板５０は図２０（ｃ）において右側へ倒れる。

さらに、傾斜のθ、φの角度は適宜変更してもよい。なお、図１３、図１７、図１９、図２０の（ａ）〜（ｃ）の図において、本実施形態の一例として、Ｙ−Ｚ平面上でのＹ軸との傾きθとＸ−Ｙ平面上でＹ軸との傾きφとが等しい例（φ＝θ）を示したが、傾きθとφは異なっていてもよい。

上述のように、本発明の実施形態における光源用ハウジング６０において、通常投影姿勢、天吊り投影姿勢に加えて、机上投影姿勢及び天井投影姿勢においても、発光管３２付近の冷却風を当てる事により、発光管３２の上側を冷却する事が可能となる。

このように、回転支点軸が傾斜した分岐板が枢動することにより、画像投射装置がどのように回転した姿勢であっても、姿勢に応じて一方の流路を塞ぐ事で、プロジェクタ装置（画像投射装置）の設置の姿勢に関わらず、光源ランプの発光管上部を冷却することが可能となる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１ プロジェクタ装置（画像投射装置）
２ スクリーン（画像投影面）
６ 光源装置
１０ 筐体
１７ 装置吸気口
１８ 装置排気口
３０ 光源ランプ
３１ リフレクタ
３２ 発光管（バルブ）
４０ 光源用ベース
５０ 分岐板
５５ 回転支点軸
５６ 流路開閉機構
６０ 光源用ハウジング
６１ 吸気口
６２ａ，６２ｂ 流路
６３ａ，６３ｂ 連通路
６４ 排気口
６７ リフレクタ保持部
６７Ａ，６７Ｂ 流通口壁
６７Ｃ 排気口壁
６７Ｄ 壁部材
６８ 筐体外壁（外壁部）
７０ 開口端部
７１ 吸気ファン（冷却ファン）
７２ 排気ファン
１００ 光学エンジン
１１０ 照明光学系ユニット
１２０ 画像表示素子ユニット
１３０ 投影光学系ユニット
Ｓ 表面
Ｌ 中心線

特開２００８−２６２１５３号公報 特開２００８−３１０１３２号公報 特開２０１１−２０３５１５号公報

Claims (7)

1. 発光管とリフレクタとを有する光源ランプが取り付けられる光源用ハウジングであって、
   冷却風を導入する吸気口と、
   該吸気口から上記発光管へ前記冷却風が流通可能であり、前記吸気口から前記発光管の円周方向にある対向する２方向へ分岐する、一対の流路と、
   前記分岐する位置に設けられる分岐板及び該分岐板と結合して前記分岐板を枢動可能にする回転支点軸を備え、前記一対の流路のうち一方を開放し、他方を閉塞する、流路開閉機構と、
   前記開放された一方の前記流路から前記リフレクタ内に導入された前記冷却風を前記リフレクタの外へ排気する排気口と、を有しており、
   当該光源用ハウジングは前記光源ランプの光軸を中心に回転して配置可能であり、
   前記分岐板の前記回転支点軸は、前記光源ランプの前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする、
   光源用ハウジング。
2. 前記分岐板と結合する前記回転支点軸は、前記光源ランプの前記光軸に対して２方向へ傾斜していることを特徴とする、
   請求項１記載の光源用ハウジング。
3. 前記一対の流路は、前記リフレクタを箱状に取り囲み保持するリフレクタ保持部と当該光源用ハウジングの外壁部との間に形成され、
   前記リフレクタ保持部は、
   前記排気口が形成された排気口壁と、
   前記排気口壁に隣接し、前記発光管の前記円周方向の対向する２方向へ開放する流通口が夫々形成され、互いに対向する２つの流通口壁と、
   前記２つの流通口壁に接面で接し、前記流通口及び前記排気口が形成されていない壁部材と、を有しており、
   前記回転支点軸が、前記壁部材の前記冷却風が通る表面に取り付けられ、
   前記回転支点軸は、前記壁部材の前記表面において、前記２つの流通口壁から離れた中央部付近に配置され、前記２つの流通口壁との接面から前記回転支点軸までの距離が徐変するように傾斜して配置されており、
   前記壁部材の表面に対して、前記回転支点軸の一端が前記表面から突出し、他端が前記表面から窪んで前記壁部材の内部へ侵入するように、傾斜して配置されていることを特徴とする、
   請求項２記載の光源用ハウジング。
4. 前記回転支点軸の中心部は、前記２つの流通壁との前記接面から等しい距離に位置し、前記回転支点軸は、前記壁部材の前記表面に対して点対称になるように配置されることを特徴とする、
   請求項３記載の光源用ハウジング。
5. 前記回転支点軸の中心部は、前記壁部材の前記表面と同一平面上に配置され、前記表面から突出する長さと前記壁部材の内部へ侵入する長さとが等しくなるように、傾斜して配置されることを特徴とする、
   請求項３又は４記載の光源用ハウジング。
6. 発光管とリフレクタを有する光源ランプと、
   前記光源ランプが取り付けられる請求項１乃至５記載のいずれか１項記載の光源用ハウジングと、を備える、
   光源装置。
7. 請求項６記載の光源装置と、
   前記光源用ハウジングに接続され、前記光源ランプに前記冷却風を送る冷却ファンと、を備える、
   画像投射装置。