JP4585820B2 - 光源装置、光学装置および画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像投射装置、露光装置、複写機等の光学装置に用いられる光源装置に関し、特に光源装置の冷却構造に関するものである。

上記光学装置に用いられる光源には、超高圧水銀ランプ等の発光管が用いられている。このような発光管を用いる場合、発光管の破損によってその破片や水銀等が外部に飛散するのを防止するため、前面にガラス等の光透過性材料により形成したカバー部材（防爆部材）が配置されている。このため発光体からの光を所定の方向に反射して集光するリフレクタ内面は密封構造に近く、発熱源である発光管の熱が外部へ排熱され難い構成になっている。

その一方、発光管の動作圧力を高くして発光管に所望の発光性能を発揮させるためには、発光管の温度を高くする必要がある。但し、発光管の温度が高すぎても、発光管の長時間の動作を保証できない。すなわち、発光管の温度を適切な範囲に維持しなければ、発光管の黒化や白化等の失透現象が生じたり、動作が不安定になったりする。このため、発光管に対して適正な冷却が行われる必要がある（特許文献１，２等参照）。

特許文献１にて提案の冷却構造では、ランプユニットの背後に排気ファンを設け、ランプユニットの前部上側より空気を吸入し、ランプユニットの下部からランプユニットの下を通して筐体に設けられた排気口から筐体外へ排出する。

また、特許文献２にて提案の冷却構造では、ランプ収納容器内の空気がランプ後部に設けられた送風機によって排気され、ランプ収納容器に冷却用空気が流れるようになっており、ランプ収納容器内を流れる冷却用空気の一部は、ランプ本体の前部に設けられた空気取入口からランプ本体のリフレクタ内に流入し、リフレクタの内部を通ってリフレクタの首部に設けられた空気排出口から排出される。
特開平８−３１４０１１号公報（段落０００７〜０００８、図１等） 特開２００２−２４５８４２号公報（段落００３１〜００３５、図１等）

しかしながら、特許文献１にて提案されている冷却構造では、リフレクタの開口部付近にはスムーズに冷却風が流れるが、リフレクタの首部付近に設けられた発光管には冷却風が当たりにくく、発光管の冷却効率が低いという問題がある。

また、特許文献２にて提案されている冷却構造では、リフレクタの首部と発光管との間に設けられた排気孔が、リフレクタと発光管との固着部に近接しているため、リフレクタ内に堆積された高温空気を排気するために設けた排気孔の開口を充分に得られない。このため、発光管の冷却効率が低いという問題がある。

なお、排気ファンの回転数を上げたり排気ファンを大型化したりすることで冷却効率を改善することも可能であるが、騒音の増加や装置全体の大型化を招くおそれがある。

そこで本発明は、風量が少なくても効果的に発光管を冷却することができるようにした光源装置、さらにこれを用いた光学装置、画像投射装置を提供することを目的の１つとしている。

本発明は、発光体と、該発光体からの光を反射して射出するリフレクタとを有する光源装置において、該光源装置内への冷却風の流入口及び流出口と、リフレクタの射出光軸に対して流入口側とは反対側であって、流入口に略対向する位置に設けられ、冷却風をリフレクタ内の発光体側に導く導風壁部とを備えた導風部材を有する。

本発明によれば、流入口から光源装置内に流入した冷却風は、該流入口に略対向して位置する導風部材に当たってリフレクタ内の発光体の方向に導かれ、発光体を冷却するため、少ない風量でも定量的かつ効果的に発光体を冷却することできる。このため、冷却風を発生されるファンの回転数を増加させたり、ファンを大型化したりする必要がなくなる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

＜全体構成＞
図１には、本発明の実施例１である光源装置を備えた画像投射装置（プロジェクタ）の構成を示している。 図１において、１はランプユニット、２はランプユニット１を保持するランプホルダー、３は防爆ガラス、４はガラス押さえである。

αはランプユニット１からの光が入射する照明光学系、βは照明光学系αからの射出光を色分解してＲＧＢ３色用の液晶パネル（画像形成素子）に導く色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系βからの射出光を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒５内には、後述する投射レンズ光学系が収納されている。

６はランプユニット１、照明光学系αおよび色分解合成光学系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る。該光学ボックス６には、ランプユニット１の周囲を囲むランプケース部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および色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋である。８は電源、９は電源フィルタ、１０はランプユニット１を点灯させるバラスト電源、１１は電源８からの電力により、液晶パネルの駆動やランプユニット１の点灯を制御する回路基板である。

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光学系冷却ファン、１３は光学系冷却ファン１２により発生した冷却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ファンダクトである。

１４はランプユニット１に対して冷却風を吹き付け、ランプユニット１を冷却するランプ冷却ファンであり、ランプユニット１と投射レンズ鏡筒５との間に配置されている。

１５はランプ冷却ファン１４を保持するファン保持部材である。１６はファン押さえ板、１７は後述する外装キャビネット２１に設けられた吸気口２１ｂから空気を吸い込むことで、電源８内に冷却風を流通させ、かつバラスト電源１０に吹き付け風を流通させることで電源８およびバラスト電源１０を同時に冷却する電源冷却ファンである。

１８は排気ファンである。この排気ファン１８は、ランプ冷却ファン１４から吹き出されてランプユニット１を通過した熱風およびバラスト電源１０を冷却した熱風を、後述する外装側板２４に設けられた排気口２４ａから画像投射装置外に排出する。

１９はランプ放熱板である。２０はランプ排気／遮光マスクであり、ランプユニット１の放熱機能およびランプユニット１を冷却した熱風を通過させる通風ダクトの機能を有し、さらにランプユニット１からの光が装置外に漏れないようにする遮光機能を有している。

２１は光学ボックス６等を収納する外装キャビネット（外装下部ケース）であり、この外装キャビネット２１には、上述した吸気口２１ａ，２１ｂが形成されている。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ための外装キャビネット蓋（外装上部ケース）である。２３は投射レンズ鏡筒５の前方から見て左側に配置される外装側板であり、２４は同右側に配置される外装側板である。外装側板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を構成する偏光素子等の光学素子を冷却するための素子冷却ファンである。この素子冷却ファン２５は、外装キャビネット２１の図示しない吸気口からの空気を、外装キャビネット２１に形成された図示しないダクト部を通して上記光学素子に吹き付ける。

２６は外装側板２３の内側に取り付けられたインターフェース補強板である。２７は外装放熱板であり、ランプケース部６ａに取り付けられて、ランプユニット１からの熱を放熱する。

２８はランプ蓋である。このランプ蓋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、図示しないビスにより固定される。また、２９は外装キャビネット２１に固定されたセット調整脚であり、このセット調整脚２９は、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、画像投射装置の傾斜角度を調整できる。

＜光学構成＞
次に、図２を用いて、前述したランプユニット１、照明光学系α、色分解合成光学系β、反射型液晶表示素子（液晶パネル）および投射レンズ鏡筒５内の投射レンズ光学系７０により構成される画像表示光学系の構成について説明する。

図２において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する超高圧水銀ランプ等の発光管、４２は発光管４１からの光を反射して所定の方向に集光するリフレクタである。発光管４１とリフレクタ４２によりランプユニット１が構成される。γは画像投射光学系の光軸であり、ランプユニット１からの光の進行方向を示す。

４３ａは図２の紙面に対して垂直な方向（以下、単に垂直方向という）において屈折力を有する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の個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第２のシリンダアレイである。４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光方向の光に揃える偏光変換素子である。

４６は水平方向（図２の紙面の面内方向）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フロントコンプレッサ、４７は光軸γを９０度方向変換するミラーである。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。以上により照明光学系αが構成される。

５８は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（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り付けた緑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、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）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用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。該液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂには、これらを駆動する駆動回路１１０が接続されており、該駆動回路１１０には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤー、ビデオデッキ、テレビチューナー等の画像情報供給装置１２０が接続されている。駆動回路１１０は、画像情報供給装置１２０からの映像（画像）情報を受け、該映像情報に応じて液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂに原画を形成させる。

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り付けた緑および青用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみを透過する。

６５は青光の偏光方向を９０度変換し、赤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偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）を有する。６７は赤光の偏光方向を９０度変換し、青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は赤および青用の射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光光のみを透過する。６９はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する色合成光学部材としての第３の偏光ビームスプリッターであり、一対の三角柱形状のガラスブロックの間に偏光分離面（偏光分離膜）を有する。

以上説明した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により色分解合成光学系βが構成される。

＜光学作用＞
次に、上記画像表示光学系の光学的な作用について説明する。発光管４１から発した光はリフレクタ４２で反射して所定の方向に集光される。リフレクタ４２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に略平行な光束となる。但し、発光管４１からの光源は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、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および集光され、水平方向に延びる帯状の複数の光束となる。そして、該複数の光束は、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、偏光変換素子４５の近傍に焦点を形成する。

偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とからなり、上記複数の光束は、各光束の列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分と反射するＳ偏光成分とに分割される。反射したＳ偏光成分は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に射出する。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る。これにより、偏光方向が揃った光が偏光変換素子４５から射出する。

偏光変換された複数の光束は、フロントコンプレッサ４６を介してミラー４７にて９０度反射され、コンデンサーレンズ４８およびリアコンプレッサ４９に至る。フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８およびリアコンプレッサ４９は、これらの光学的作用により、上記複数の光束の矩形像を相互に重ね、矩形の均一な照明エリアを形成する。この照明エリアに反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが配置される。

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。ダイクロイックミラー５８は、青（４３０〜４９５ｎｍ）と赤（５９０〜６５０ｎｍ）の光は反射し、緑（５０５〜５８０ｎｍ）の光は透過する。

次に、緑光（以下、Ｇ光という）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。なお、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から射出した後、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、該第１の偏光ビームスプリッター６０の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光（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の偏光分離面で反射し、光源側に戻されて投射光から除去される。一方、画像変調されたＧ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から射出した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の偏光分離面を透過して投射レンズ光学系７０へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８を反射した赤と青の光（以下、それぞれＲ光、Ｂ光という）は、入射側偏光板６４に入射する。なお、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から射出した後、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偏光光として、Ｒ光はＳ偏光光として第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用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。

また、Ｐ偏光光として第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の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

Ｒ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（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の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、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の偏光分離面を透過して投射光として第２の色選択性位相差板６７に向かう。

また、Ｂ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（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の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢ光（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の偏光分離面で反射して投射光として第２の色選択性位相差板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用，Ｂ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，Ｂ光の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から射出したＲとＢの投射光のうちＲ光は、第２の色選択性位相差板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、さらに射出側偏光板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の色選択性位相差板６７を透過し、さらに射出側偏光板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。射出側偏光板６８で検光されることにより、ＲとＢの投射光は第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用，Ｂ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とＢの投射光は第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面で反射し、前述した該偏光分離面を透過したＧ光と合成されて投射レンズ光学系７０に至る。これにより、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ光学系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状態の場合であるため、以下に反射型液晶表示素子が黒表示状態の場合での光学的作用について説明する。

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（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に入射してその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。しかし、反射型液晶表示素子６１Ｇが黒表示状態であるため、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偏光光のままであり、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、入射側偏光板５９を透過して光源側に戻され、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（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から射出した後、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光のみその偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光光として、Ｒ光はＳ偏光光として第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用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光光として第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の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

ここで、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒは黒表示状態であるため、Ｒ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偏光光のままであり、再び第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４を通過して光源側に戻され、投射光から除去される。すなわち、被投射面上で黒表示となる。

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

＜光源装置＞
以下、本実施例における光源装置の冷却構造について、図３〜図５を用いて説明する。光源装置８０は、ランプユニット１と、該ランプユニット１を保持するランプホルダー２と、ランプユニット１とランプホルダー２との間に介在する弾性部材８３，８４，８５とを有する。さらに、光源装置８０は、ランプホルダー２および光学ボックス６に取り付け可能な構成を有するランプホルダーベース８２と、ランプホルダー２の前面に設置される透光性カバー部材としての防爆ガラス３と、ランプホルダー２に防爆ガラス３を保持させるためのガラス押さえ４とを有する。

光源装置８０の側方には、ランプ冷却ファン１４が設置されており、該ランプ冷却ファン１４は軸流ファンである。ランプ冷却ファン１４を保持するために設けられたファン保持台１５には、ランプホルダー２の流入口２ａに冷却風を吹き込むファンダクト１５ａが一体に形成されている。

ランプユニット１は、発光管４１とリフレクタ４２とにより構成されており、発光管４１は、リフレクタ４２の焦点位置に配置された発光体としての管球部８１と、該管球部８１の前後に延出した部位８１’８１”とを有する。ランプユニット１は、光学ボックス６のランプケース部６ａ（図１参照）に収納される。

ランプホルダー２は、本発明にいう導風部材としても機能する。このランプホルダー２におけるリフレクタ４２よりも前方（すなわち、光射出側）の枠形状の部分であってランプ冷却ファン１４側の側面には、ランプ冷却ファン１４からの冷却風を流入させるための流入口２ａが形成されている。そして、流入口２ａには、該冷却風を、図４および図５中に１点鎖線で示す光軸γに対して略垂直な方向から流入させるためのルーバー８６が設けられている。

また、ランプホルダー２におけるリフレクタ４２よりも前方の部分であってランプ冷却ファン１４側の側面とは反対側の側面のうち、流入口２ａに略対向する位置には、導風壁部８７が形成されている。さらに、該側面における導風壁部８７の上下両側には、リフレクタ４２内の高温空気を排出するための流出口２ｂ，２ｃが形成されている。

このような構成において、画像投射装置の電源が投入されると、発光管４１の管球部８１が発光することでランプユニット１の温度が上昇し、さらにこれに伴いランプケース部６ａ（図４参照）と光源装置８０との間の空気の温度が上昇する。

電源の投入によりランプ冷却ファン１４が回転を開始する。これにより、ランプ冷却ファン１４からの冷却風が、図４および図５に矢印で示すように、ファン保持台１５に一体形成されたファンダクト１５ａおよび流入口２ａから流入する。このとき、冷却風は、ルーバー８６によって、光軸γに対して略垂直方向が主たる流入方向となるように方向付けられ、リフレクタ４２とランプホルダー２と防爆ガラス３とにより囲まれた空間に吹き込む。

該空間に光軸γに対して略垂直方向から吹き込まれた冷却風は、図４および図５に矢印で示すように、防爆ガラス３および発光管４１の前端部（８１’）を冷却しながら導風壁部８７に向かう。導風壁部８７に当たった冷却風は、防爆ガラス３によって前方への流れが阻止されているため、リフレクタ４２の内方、すなわち管球部８１に向かって後方に流れる。そして、この冷却風は、リフレクタ４２の内面を冷却しつつ、発熱源である管球部８１に吹き付けられて、これを冷却する。

リフレクタ４２の内面および管球部８１を冷却した冷却風は、図４あるいは図５に矢印で示すように、リフレクタ４２の内面のうち流入口２ａ側の部分に沿って前方に流れ、導風壁部８７の上下両側に設けられた流出口２ｂ，２ｃから光源装置８０外に排出され、さらにランプケース部６ａに形成された開口６ｂから光学ボックス６外に排出される。

このように、本実施例によれば、導風壁部８７（および防爆ガラス３）によって冷却風を強制的にリフレクタ４２内の管球部８１側に送り、その後排出するので、最も適切に冷却すべき管球部８１を効率的に冷却することができる。

このとき、流入口２ａから流出口２ｂ，２ｃに向かう一連の冷却風の方向は急激には変化しないので、管球部８１を直接的かつ定量的に冷却することできる。つまり、少ない風量で効率的に管球部８１を冷却できるので、ランプ冷却ファン１４の回転数を低く設定でき、騒音の発生を抑えることができる。また、ランプ冷却ファン１４を小型化できるので、画像投射装置全体の小型化にも寄与する。

また、ランプ冷却ファン１４によって発生した冷却風は、ダクト１５ａ以外の開口１５ｂから、図４および図５に矢印で示すように、ランプケース部６ａと光源装置８０との間の空間およびリフレクタ４２の外面に向かって吹き付けられ、ランプケース部６ａに形成された開口６ｂから光学ボックス６外に排出される。

これにより、ランプケース部６ａと光源装置８０との間の空間に高温空気が堆積することがなく、またリフレクタ４２も効率良く冷却される。

このようにして発光管４１（管球部８１）の外面およびリフレクタ４２の内面を冷却し、またランプケース部６ａと光源装置８０との間を通り、ランプケース部６ａに形成された開口６ｂから光学ボックス６外に排出された冷却風は、図１に示す排気ファン１８によって外装側板２４に設けられた排気口２４ａから画像投射装置外へと排出される。

なお、流出口２ｂ，２ｃから排出した高温の空気と、リフレクタ４２の外面等を冷却したこれよりも低い温度の冷却風とがランプケース部６ａに形成された開口６ｂから排出されることで、両冷却風が攪拌される。このため、排気ファン１８によって画像投射装置外に排気される空気の温度を下げることができる。

また、本実施例においては、ランプユニット１に近接するランプホルダー２、ランプホルダーベース８２およびランプケース部６ａ（光学ボックス６）は、ポリフェニレンサルファイド等の耐熱・難燃性樹脂材料で構成されている。この場合、本実施例のようにランプ冷却ファン１４として軸流ファンを用いることで、該樹脂材料に冷却風が吹き付けられ、熱よる劣化を防ぐことも可能であり、この結果、耐久性が向上する。

図６および図７には、本発明の実施例２である光源装置の構成を示している。本実施例においては、前述した実施例１と相違する部分を中心に説明する。また、本実施例において、実施例１と共通の構成部分については実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例の光源装置９０では、ランプホルダー２のうち流入口２ａが設けられた側面とは反対側の側面に導風壁部８７とともに設けた流出口２ｂ，２ｃに加え、ランプホルダー２の上下面にも流出口２ｄ，２ｅを設けている。そして、これにより、流出口２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの総開口面積を、流入口２ａの開口面積と同等又はそれよりも大きくしている。

このような構成において、実施例１と同様の経路を経て管球部８１を冷却した冷却風は、流出口２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅから排出される。このとき、実施例１と同様に、流入口２ａから流出口２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅに向かう一連の冷却風の方向は急激に変化しないので、管球部８１を定量的且つ効果的に冷却することができる。さらに、流出口２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの総開口面積を流入口２ａの開口面積に対して上記のように設定することで、管球部８１を含む発光管４１全体およびリフレクタ４２を冷却して温度が上昇し、体積が膨張した冷却風をスムーズにリフレクタ４２および光源装置８０の外に排出することができる。これにより、一層高い冷却効果が得られる。

つまり、実施例１よりも少ない風量で効果的にランプユニット１を冷却できるので、ランプ冷却ファン１４をより低回転化（少風量化）することができ、より騒音の発生を抑えることができる。また、ランプ冷却ファン１４のより小型化を図ることもできる。

さらに、実施例１と比べて流出口２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを多く形成した（複数方向に形成した）ことで、該流出口２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅから排出した高温の空気と、リフレクタ４２の外面を冷却したこれよりも低い温度の冷却風とを一層攪拌することができ、排気ファン１８によって画像投射装置外に排気される空気の温度を下げることができる。

また、排気ファン１８に吹き込む空気の温度が下がることから、熱による排気ファン１８の寿命の低下を防ぐことが可能となり、耐久性を向上させることができる。

図８には、本発明の実施例３である光源装置の構成を示している。本実施例においては、前述した実施例１と相違する部分を中心に説明する。また、本実施例において、実施例１と共通の構成部分については実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例の光源装置１００では、実施例１では平面形状を有していた導風壁部８７を曲面で構成している。該曲面は、実施例１と同様な経路を経て流入口２ａから流入した冷却風をよりスムーズにリフレクタ４２内方に向けて送り込むのに適した形状である。これにより、冷却風が導風壁部８７に当たることにより風速をほとんど弱められることなく、冷却風を管球部８１に吹き付けることができる。これにより、より一層高い管球部８１の冷却効果が得られる。

したがって、実施例１，２に比べて、より少ない風量（ランプ冷却ファン１４の回転数）若しくはより小型のランプ冷却ファン１４によりランプユニット１を冷却することができる。

以上説明したように、上記各実施例によれば、発光体としての管球部８１を、少ない風量で効率的に冷却できるため、ランプ冷却ファン１４の低回転数化および小型化を図ることができ、画像投射装置の低騒音化および小型化に寄与することができる。

しかも、リフレクタ４２自体に、冷却風の流入口および流出口となる切り欠き等の開口を形成する必要がなくなるため、リフレクタ（ランプユニット）の加工コストを低減させることができる。

上記実施例１から３では、光源装置における冷却風の流入口および流出口をランプホルダー２に形成することにより、リフレクタ４２自体に流入口や流出口を形成する必要をなくした例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、リフレクタに流入口および流出口のうち少なくとも一方を設けるようにしてもよい。

また、実施例１から３では、リフレクタよりも光射出側、すなわち前方外側に導風壁部を設けた場合について説明したが、リフレクタの内側であってリフレクタによる光の反射に影響が少ない領域に導風壁部を配置するようにしてもよい。

さらに、実施例１から３では、流入口側に配置した軸流ファンによって冷却風を光源装置内に吹き込む場合について説明したが、本発明においてファンの種類は軸流ファンに限らず、シロッコファン、クロスフローファン等、他のファンを用いてもよい。さらに、流出口側に設けたファンによって光源装置内から空気を吸い込むことにより流入口から流れ込む冷却風流を発生させるようにしてもよい。

また、上記各実施例では、画像投射装置について説明したが、本発明は、露光装置、複写機等の他の光学装置の光源装置にも適用することができる。

本発明の実施例１である光源装置を備えた画像投射装置の分解斜視図である。 実施例１の画像投射装置の光学構成を示す図である。 実施例1の光源装置の分解斜視図である。 実施例１の光源装置の平面断面図である。 実施例１の光源装置の斜視図である。 本発明の実施例２である光源装置の斜視図である。 実施例２の光源装置の底面図である。 本発明の実施例３である光源装置の平面断面図である。

符号の説明

１ ランプユニット
２ ランプホルダー
２ａ 流入口
２ｂ〜２ｅ 流出口
３ 防爆ガラス
４ ガラス押さえ
５ 投射レンズ鏡筒
４１ 発光管
４２ リフレクタ
８１ 管球部
α 照明光学系
β 色分解合成光学系
７０ 投射レンズ系
８７ 導風壁部

Claims (12)

1. 発光体と、該発光体からの光を反射して射出するリフレクタとを有する光源装置であって、
   該光源装置内への冷却風の流入口及び流出口と、前記リフレクタの射出光軸に対して前記流入口側とは反対側であって、前記流入口に略対向する位置に設けられ、前記冷却風を前記リフレクタ内の前記発光体側に導く導風壁部とを備えた導風部材を有することを特徴とする光源装置。
2. 前記導風部材は、前記リフレクタよりも光射出側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記導風壁部は、曲面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 前記流出口は、前記導風部材のうち前記導風壁部が設けられた側の面に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光源装置。
5. 前記流出口は、前記導風部材のうち前記導風壁部が設けられた側の面とは異なる面にも設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記流出口の面積が、前記流入口の面積以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光源装置。
7. 前記導風部材は、透光性を有するカバー部材を保持することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光源装置。
8. 前記導風部材は、前記発光体および前記リフレクタを含むランプユニットを保持する保持部材に一体形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光源装置。
9. 前記流入口から前記冷却風を吹き込むファンを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の光源装置。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載の光源装置と、
    該光源装置からの光を投射する投射光学系とを有することを特徴とする光学装置。
11. 請求項１から９のいずれか１つに記載の光源装置と、
    該光源装置からの光を変調する画像形成素子と、
    該画像形成素子からの光を投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。
12. 請求項１１に記載の画像投射装置と、
    該画像投射装置に画像情報を供給する画像情報供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
    

Images