JP4640639B2 - 光源装置及び画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置等において、発光管からの光を、空間光変調素子等の所定の領域を照明するための光源装置に関し、また、このような光源装置を用いて構成された画像表示装置に関する。

いわゆる液晶プロジェクタ装置等の画像表示装置においては、空間光変調素子となる液晶パネルを照明するための光源として、小型で高輝度の超高圧水銀ランプ等の発光管が使用されている。

超高圧水銀ランプは、点光源に近い発光特性を有するために光利用効率が高く、また、発光管内の圧力を１５０気圧乃至２００気圧に保つことにより、発光スペクトラムを連続発光とすることができる。また、超高圧水銀ランプは、印加エネルギーに対して可視光（波長約４００ｎｍ乃至７００ｎｍ）ヘの変換効率が高いので、液晶プロジェクタ装置等の画像表示装置における光源として好適である。

現在、投射型の画像表示装置においては、７０Ｗ乃至２８０Ｗクラスの超高圧水銀灯が使用されている。

ところで、超高圧水銀ランプの発光性能を最大限に引き出すには、発光管の管内圧カを所定の圧力以上に高く維持しなければならず、そのためには、発光管の最冷点の温度を高く維持する必要がある。一方、長時間に亘る安定した動作を実現するためには、発光管の最高温度を所定の温度以下に抑えて、発光管を構成する石英ガラスの結晶化を防ぐ必要がある。

すなわち、超高圧水銀ランプを使用するにあたっては、発光管の温度が所定の温度範囲内となるように、適切な冷却を行う必要がある。

従来の光源装置における超高圧水銀ランプの冷却としては、超高圧水銀ランプの大きさ（印加電力）によって、二つの冷却方法が採用されている。第１の冷却方法は、主に１５０Ｗ以下の電力で作動する比較的小型の光源装置において採用されている。このような光源装置は、発光管が凹面リフレクタ内に保持されており、この凹面リフレクタの前面側の光照射開口部が透明ガラスにより閉蓋されて略々密閉構造となっている。そして、発光管の冷却は、凹面リフレクタの外側より、この凹面リフレクタの全体を送風によって冷却し、発光管の温度を所定の温度に保つようにしている。

第２の冷却方法は、主に１５０Ｗ以上の電力で作動する比較的大型の光源装置において採用されている。このような光源装置は、発光管が凹面リフレクタ内に保持されており、この凹面リフレクタの前面側の光照射開口部を閉蓋する透明ガラスの中央部、あるいは、凹面リフレクタの側面部には、冷却風導入口が設けられている。そして、発光管の冷却は、冷却風導入ロを介して凹面リフレクタ内に冷却風を送風して、発光管を直接冷却するようにしている。

これら凹面リフレクタの全体を冷却する構成及び発光管を直接冷却する構成においては、前者の凹面リフレクタの全体を冷却する構成のほうが、発光管の温度を安定した状態に維持し易い。

特許文献１には、凹面リフレクタの外面部を冷却するようにした光源装置の構成が記載されている。

すなわち、この光源装置においては、図１４に示すように、発光管１０１が凹面リフレクタ１０２内に設置され、この発光管１０１の一端側は、凹面リフレクタ１０２の最奥部に設けられた孔を介して外側に突出されて、ランプベース１２１によって固定支持されている。凹面リフレクタ１０２は、前面側が開放された凹面鏡であって、内周面が反射面となされている。この凹型リフレクタ１０２の前面側は、透明ガラス１０３によって閉蓋されている。

そして、発光管１０１の上部に近接する凹面リフレクタ１０２の上部の外面側には、この部分を局所的に冷却するための冷却風を導く送風ダクト１０４が設けられている。図示しない吸気ファンから送られた冷却風は、通風ダクト１０４を通って、凹面リフレクタ１０２の上部外面部を局所的に冷却する。
なお、図１４において、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

この光源装置においては、凹面リフレクタ１０２の上部外面部が冷却されることにより、凹面リフレクタ１０２の上側部分から、発光管１０１において最高温度に達する上側部分ヘの熱の輻射量が減少し、また、凹面リフレクタ１０２内における内部対流により、発光管１０１からの熱放散量が増加し、発光管１０１の上側部分の温度が適正な温度に維持される。

特開２００３−１１５２１５公報

従来の光源装置においては、前述したように、凹面リフレクタ１０２の上側部分を局所的に冷却することによって、この凹面リフレクタ１０２内に保持されている発光管１０１の上部の温度上昇を制限して、この発光管１０１を形成する石英ガラスの結晶化（失透）を防ぐようにしていた。

しかしながら、超高圧水銀ランプの寿命を決定する要素としては、発光管の上部の温度だけではなく、発光管内部の放電電極封止部の温度が重要な要素である。

発光管の電極部分は、タングステンを主成分とする放電電極と、この放電電極及び石英ガラスからなる放電管バルブを密着させるモリブデン箔と、外部端子とにより構成されている。そして、モリブデン箔と石英ガラスとを密着させる放電電極封止部の温度が、超高圧水銀ランプの寿命を決定する重要な要素となるのである。

放電電極封止部の温度は、過冷却により低くなりすぎると、発光管内の圧力が下がってしまい、所望の出力の光束が得られなくなるとともに、発光光束の輝度分布が変化し、画像表示装置における表示画像の色バランスが崩れる原因となる。

また、放電電極封止部の温度は、冷却不足により高くなりすぎると、放電電極封止部に用いられるモリブデン箔シートの酸化が促進され、発光管を形成する石英ガラスとの密着強度が落ちてしまい、発光管の破損や破裂を引き起こす原因となる虞れがある。

そこで、本発明は、凹面リフレクタ内において発光管を保持し、この凹面リフレクタの光照射開口部を透明ガラスによって閉蓋した略々密閉構造の光源装置において、発光管の冷却が適切に行われるようになされた光源装置を提供し、また、このような光源装置を用いた画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の１）〜３）に記載の手段よりなる。
すなわち、
１）両端に第１電極及び第２電極を有する両端封止型の発光管と、
前記発光管の第１電極を第１の孔に貫通させて該発光管を支持するとともに、前記発光管の第２電極側が光照射開口部となされた凹面リフレクタと、
前記凹面リフレクタの光照射開口部を閉蓋する透明ガラスと、
一端側を前記発光管の第２電極に接続され、他端側を、前記凹面リフレクタの曲斜面、あるいは、側面に形成された第２の孔を介して外部に突出させており、前記第２の孔の径よりも小さな径を有するリード線と、
前記凹面リフレクタの側面部に対して冷却風を送る第１の冷却ファンと、
前記凹面リフレクタより外部に突出された前記リード線の他端側を冷却するとともに前記第２の孔から風をリフレクタの内部に送入する第２の冷却ファンと、
を備えることを特徴とする光源装置。
２）１）において、前記第１の冷却ファンと前記第２の冷却ファンとを共に動作させる第１の動作状態と、前記第１の冷却ファンのみを動作させる第２の動作状態と、を切り換える切り換え手段をさらに備えることを特徴とする光源装置。
３）１）、または、２）記載の光源装置と、
前記光源装置によって照明され、この照明光を変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子によって変調された照明光を結像させる結像光学系と
を備えることを特徴とする画像表示装置。

本発明の光源装置によれば、両端封止型の発光管を用いる光源装置において、凹面リフレクタと凹面リフレクタの光照射開口部を透明ガラスで閉蓋して、凹面リフレクタの側方側より冷却風を送る第１の冷却ファンと、凹面リフレクタの曲斜面、あるいは、側面に形成された孔を介して外部に突出させている電極からのリード線と、前記リード線が突出するために設けられた凹面リフレクタ孔部とに冷却風を送る第２の冷却ファンと、を設けることにより発光管部分を最適な温度に保持しつつ両端封止部それぞれの電極の冷却を行うことができるので、長寿命の光源装置を提供することができるという効果を奏する。

また、第１の冷却ファンと第２の冷却ファンとを動作させる長寿命モードと、第１の冷却ファンのみを動作させる静音モードと、を設け選択することにより設置場所に応じた光源装置を提供することができるという効果を奏する。

更に、本発明は、このような光源装置を用いた画像表示装置を提供することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の実施形態に係る光源装置を用いて構成された画像表示装置の光学系ブロックの構成を示す斜視図である。

本発明に係る光源装置を用いて構成された画像表示装置の光学系ブロックは、図１に示すように、本発明に係る光源装置を内蔵した照明光源ユニット１と、照明光源ユニット１からの照明光の照度を均一化させるインテグレータ光学系２と、光変調部３と、結像光学系である投射光学系４とから構成されている。これら光学系ブロックをなす各部分は、筐体に収納されて構成されている。

図２は、前記光学系ブロックを用いて構成された画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。

この光学系ブロックは、図２に示すように、画像表示装置においては、外筐体３０の下方部分に設置される。この光学系ブロックは、照明光源ユニット１より発せられインテグレータ光学系２を経て光変調部３に至った照明光を、この光変調部３において空間光変調素子によって画像情報に基づいて空間変調し、このように空間変調された照明光を投射光学系４によって斜め上方に向けて投射する。画像表示装置においては、投射光学系４より投射された照明光は、外筐体３０内に設置されたミラー３１によって反射されて、この画像表示装置の前面部をなす半透明スクリーン３２に、この半透明スクリーン３２の背面側より投射される。このように半透明スクリーン３２に投射された照明光は、この半透明スクリーン３２上に表示画像を結像させる。

この画像表示装置の外筐体３０においては、ミラー３１及び半透明スクリーン３２が設置された上部側空間３３と、光学系ブロックが設置された下部側空間３４とが、隔壁によって分けられている。上部側空間３３は、外部からの光の進入、内部から外部への光漏れ及び塵埃の侵入を防ぐため、略々密閉された空間となっている。

そして、光学系ブロックのうち、インテグレータ光学系２、光変調部３及び投射光学系４を収納した筐体は、外筐体３０の上部側空間３３と、複数のダクトを介してつながっている。一方、光学系ブロックのうち、照明光源ユニット１を収納した筐体は、外筐体３０の下部側空間３４と、複数のダクトを介してつながっている。すなわち、この光学系ブロックにおいて、照明光源ユニット１を収納した筐体と、インテグレータ光学系２、光変調部３及び投射光学系４を収納した筐体とは、互いの内部の空気が流通することのないように分離されている。

照明光源ユニット１の冷却は、図１に示すように、冷却ファンである軸流ファン１２により、外筐体３０の下部側空間３４に外部から取り入れた空気によって行われる。この軸流ファン１２によって照明光源ユニット１内に送られ、この照明光源ユニット１を冷却した冷却風は、ダクト２３を介して、外筐体３０の外方側に排出される。

この照明光源ユニット１における発熱量は、光学系ブロックの中で最も大きい。そのため、この冷却風は、図示しない塵挨除去フィルタを介して外筐体３０外から取り入れられ、照明光源ユニット１を冷却した後は外筐体３０外ヘ排出され、他の光学系に熱的な影響を与えにくいようになっている。

一方、インテグレータ光学系２、光変調部３及び投射光学系４の冷却は、画像表示装置の外筐体の上部側空間３３において、空気を循環させることによって行われる。すなわち、これらインテグレータ光学系２、光変調部３及び投射光学系４の冷却は、図１中矢印Ａで示すように、外筐体３０の上部側空間３３内の空気がダクトを介して光学系ブロックの筐体内に送り込まれることによって行われる。インテグレータ光学系２、光変調部３及び投射光学系４を冷却した空気は、図１中矢印Ｂで示すように、光学系ブロックの筐体から排出され、ダクトを介して、外筐体３０の上部側空間３３に戻される。この外筐体３０の上部側空間３３内の空気は、この上部側空間３３内及びインテグレータ光学系２、光変調部３及び投射光学系４を収納した筐体内において循環するようになっている。

照明光源ユニット１を除くインテグレータ光学系２、光変調部３及び投射光学系４においては、照明光源ユニット１からの照射光を、透光性光学部品が吸収することによる発熱が主である。したがって、略々密閉した外筐体３０の上部側空間３３内を循環する冷却風によって十分な冷却を行うことができる。そして、外筐体３０の上部側空間３３が略々密閉されていることにより、大気中の塵挨等の侵入が防止され、長期間の使用に耐えるようになっている。

図３は、照明光源ユニット１の構成を示す分解斜視図である。

照明光源ユニット１は、図３に示すように、超高圧水銀ランプユニット５を備えている。この超高圧水銀ランプユニット５は、発光管である超高圧水銀ランプと、この超高圧水銀ランプを保持する凹面リフレクタ１４とを有して構成されている。この超高圧水銀ランプユニット５は、筐体状のランプハウジング６内に挿入され、押さえブラケット７により、このランプハウジング６に対して固定されている。

この超高圧水銀ランプユニット５においては、発光管の発光点は凹面リフレクタ１４内に位置しており、この発光点から発せられた照明光は、凹面リフレクタ１４の内面の凹面反射面によって反射されて、前方側に出射される。このように出射される光束の光軸は、略々水平となされている。

なお、この超高圧水銀ランプユニット５は、通常は、ランプハウジング６に収納された状態で交換部品として取り扱われており、ランプ交換等は、ランプハウジング６に収納されたままの状態で行われる。

そして、この照明光源ユニット１においては、ランプハウジング６の側方から、冷却ファンである軸流ファン１２によって、超高圧水銀ランプユニット５の側面部に対して冷却風が吹き付けられる。

ランプハウジング６と軸流ファン１２の間には、押さえブラケット７に取り付けられた導風部材となる風向ガイド２４が設置されている。この風向ガイド２４が軸流ファン１２からの冷却風を導くことにより、ランプハウジング６内には、このランプハウジング６に設けられた冷却風取り込み口より、効率良く冷却風が導入される。

なお、照明光源ユニット１の近傍に軸流ファン１２を配置できない場合には、この照明光源ユニット１から離れた場所に軸流ファン１２を配置しても、この軸流ファン１２から照明光源ユニット１に至る導風路を形成すれば、照明光源ユニット１を効率良く冷却することができる。

図４は、超高圧水銀ランプユニット５の構成を示す斜視図である。

超高圧水銀ランプユニット５は、図４に示すように、内面に赤外光領域を透過するコールドミラー反射膜が形成された回転楕円体、あるいは、回転放物面体等の凹面リフレクタ１４を有し、この凹面リフレクタ１４の最奥部に両端封止型の発光管が固定されて構成されている。凹型リフレクタ１４の前端部は開放された光照射開口部となっており、この光照射開口部は、透明ガラス１１により閉蓋されている。この超高圧水銀ランプユニット５においては、凹面リフレクタ１４と透明ガラス１１とは、内部を略々密閉した構造となっている。

発光管の第１電極９は、凹面リフレクタ１４の最奥部に設けられた孔を介して、この凹面リフレクタ１４の外部に後方側に向けて引き出されている。

図５は、超高圧水銀ランプユニット５の内部構造を一部を破断して示す斜視図である。

発光管８の第２電極１０には、リード線１８の一端側が接続されている。このリード線１８の他端側は、凹面リフレクタ１４の曲斜面、あるいは、側面に設けられた引出孔１９を介して、この凹面リフレクタ１４の外部に引き出されている。このようにリード線１８の他端側が外方側に引き出される方向としては、凹面リフレクタ１４から出射される照明光の光軸に対して、斜め上方とすることが好ましい。

そして、第１電極９及びリード線１８の他端側は、導電線１３，１３を介して、コネクタ１３ａにそれぞれ接続されている。コネクタ１３ａは、ランプハウジング６に固定されており、照明光源ユニット１を光学系ブロックに装着したときに、図示しない発光管駆動電源に接続されるようになっている。

図６は、発光管の構成を示す側面図である。

両端封止型の発光管８は、図６に示すように、基本構造としては、石英ガラスで形成したバルブ８ａ内に、水銀、アルゴンガス及び微量のハロゲンガスが封入されているものである。このバルブ８ａの中心部分が発光点となる。バルブ８ａ内には、タングステン合金からなる放電電極８ｂ，８ｃが１ｍｍ乃至１．５ｍｍの間隔を介して互いの先端部を対向させて配置されている。これら放電電極８ｂ，８ｃの基端側には、モリブデン箔８ｄ，８ｅが接統されており、さらに、これらモリブデン箔８ｄ，８ｅに、外部引き出し電極９，１０が接続されている。これら外部引き出し電極９，１０は、バルブ８ａの両端に向けて、それぞれバルブ８ａの外方側に引き出されている。モリブデン箔８ｄ，８ｅの部分は、バルブ８ａをなす石英ガラスに対して密着封止している。

図７は、照明光源ユニット１の構成を示す軸流ファン１２側から見た分解斜視図である。

超高圧水銀ランプユニット５を覆うランプハウジング６の側面部には、図７に示すように、凹面リフレクタ１４を冷却するための軸流ファン１２からの第１の冷却風１５が導入される開口部６ａと、リード線１８の他端側を冷却するための軸流ファン１２からの第２の冷却風１６が導入される開口部６ｂとが形成されている。

なお、ランプハウジング６の側面部においては、軸流ファン１２の中心部分のモータに対向する部分は閉塞されている。軸流ファン１２においては、中心部分から送られる冷却風は少ないので、この中心部分に対抗する部分を閉塞することにより、この部分の周囲の開口部６ａ，６ｂを介して、凹面リフレクタ１４及びリード線１８の他端側に対して、第１及び第２の冷却風１５，１６が集中して送られることとなる。

図８は、照明光源ユニット１の周辺の構成を示す斜視図である。

図９は、照明光源ユニット１の周辺の構成を図８とは異なる方向より示す斜視図である。

また、インテグレータ光学系２を収納した筐体と押さえブラケット７との間には、図８及び図９に示すように、軸流ファン１２からの第３の冷却風１７が導入されるための開口部６ｃが設けられている。この第３の冷却風１７は、凹型リフレクタ１４の光照射開口部を閉蓋している透明ガラス１１を冷却するためのものである。開口部６ｃは、インテグレータ光学系２を収納した筐体の押さえブラケット７に当接される部分の一部が切り欠かれることによって形成されている。第３の冷却風１７は、開口部６ｃを介して、透明ガラス１１と、インテグレータ光学系の光入射面となる紫外線赤外線反射フィルタ（ＵＶ／ＩＲカットフィルタ）２２との間に流入し、この透明ガラス１１のみならず、紫外線赤外線反射フィルタ２２をも冷却する。

なお、この実施形態においては、軸流ファン１２と照射光源ユニット１との間を密閉した通風路とはしておらず、これら軸流ファン１２と照射光源ユニット１の間から周辺に漏れた冷却風によって、ランプハウジング６及び押さえブラケット７の外側部をも冷却する構成となっている。

図１０は、凹面リフレクタ１４の周囲に導入される各冷却風の流れを示す斜視図である。

この照明光源ユニット１においては、図１０に示すように、第１及び第２の冷却風１５，１６は、凹面リフレクタ１４の周囲部分に導入される。第２の冷却風１６は、リード線１８の他端側が照明光の光軸に対して斜め上方に向けて引き出されていることにより、このリード線１８の他端側に取付けられたカシメ部材２１を集中的に冷却した後、そのまま凹面リフレクタ１４の上側部分、すなわち、高温部を冷却する。したがって、この照明光源ユニット１においては、バランスの良い良好な冷却が行われる。

この照明光学ユニット１において、発光管の各部分における温度は、例えば、１１０Ｗの印加電力で使用るす発光管において、以下の値（温度）に制約されている。

（１）発光管８の上部の温度は、９８０°Ｃ以上、１０５０°Ｃ以下である。

（２）発光管８の下部の温度は、８４０°Ｃ以上である。

（３）封止部の温度は、３５５°Ｃ以下である。

これら所定の温度範囲のうち、（１）の発光管８の上部の温度は、発光管８のバルブ８ａを形成する石英ガラスの結晶化を防ぐための温度範囲である。この範囲範囲以上の高い温度領域で使用すると、石英ガラスの急激な結晶化が進行し、白濁が生ずる。自濁した石英ガラスは、発光光を外部に放射しにくくなり、さらに温度が上昇することとなり、信頼性が著しく損なわれる。

（２）の発光管８の下部の温度は、発光管８内の圧力を維持し、所望の出力の光束を得るための温度設定であるが、（１）の発光管８の上部の温度が所定の温度範囲内に制御されれば、略々従属的に決まってくるので、特に配慮する必要はない。

（３）の封止部の温度は、発光管８における温度としては最も低い場所、すなわち、最冷点となる。発光管８の封止部は、第１電極９側と第２電極１０側との２箇所にある。第１電極９側は、凹面リフレクタ１４の後方側に引き出されているので、冷却が容易であり、むしろ過冷却に注意するべきである。第２電極１０側は、凹面リフレクタ１４内に位置し、また、出射光束内に位置することとなるので、熱が逃げにくい構造であることから、規定温度以上にならないように注意するべきである。

この照明光源ユニット１においては、第２電極１０側の封止部は、発光管８から引き出された第２電極１０の先端部を介して、リード線１８の一端側に接続され、このリード線１８の他端側が凹面リフレクタ１４の外方側に引き出されていることにより、熱的に凹面リフレクタ１４の外方側につながっている。なお、第２電極１０とリード線１８との接続は、カシメ（圧着）等によってなされている。

そして、この照明光源ユニット１においては、凹面リフレクタ１４の外方側に引き出されたリード線１８の他端側に取付けられたカシメ部材２１が第２の冷却風によって効果的に冷却されることにより、第２電極側の封止部を所定の温度以下に維持することができる。

すなわち、周辺温度が３５°Ｃである場合において、第２の冷却風の風速を２．５ｍ／secに設定すると、以下のように、発光管の各部分を所定の温度範囲内に維持することができた。
（１）発光管８の上部の温度：１０３０°Ｃ
（２）発光管８の下部の温度：８８０°Ｃ
（３）第１封止部（第１電極９側の封止部）の温度：３５４°Ｃ
（４）第２封止部（第２電極１０側の封止部）の温度：３４８°Ｃ
〔第２の実施の形態〕

本発明に係る光源装置において、発光管８の第２電極１０は、図５に示したように、カシメ等により固定されたリード線１８を介して、凹面リフレクタ１４の外方側に引き出されている。このリード線１８は、凹面リフレクタ１４の曲斜面、あるいは、側面に設けられた引出孔１９を介して、外方側に引き出されている。そして、凹面リフレクタ１４の外方側に引き出されたリード線１８の他端側には、ハトメ２０によりカシメ部材２１が固定されており、このカシメ部材２１により、電力印加用の導電線１３が圧接されている。

発光管８の第２封止部（第２電極１０側の封止部）の熱は、この発光管８が略々密閉された凹面リフレクタ１４内に保持されているため、輻射と、凹面リフレクタ１４内における対流と、リード線１８における伝導とによって、凹面リフレクタ１４の外部に発散される。

これらのうち、外部から温度の制御をし易いのは、リード線１８における伝導によって外部に逃れる熱である。

そこで、この実施形態においては、カシメ部材２１の大きさを変えることにより、冷却効果の変化を確認した。

カシメ部材２１の大きさを、以下のようにして、第２の冷却風の風速を約２．５ｍ／se
cとし、発光管８の封止部の温度を測定した。

（１）厚さ０．５ｍｍの板材を、外径４ｍｍ、長さ８ｍｍの円筒状に巻いたもの。

（２）厚さ０．６ｍｍの板材を、外径５ｍｍ、長さ１２ｍｍの円筒状に巻いたもの。

（３）厚さ０．６ｍｍの板材を、外径６ｍｍ、長さ１５ｍｍの円筒状に巻いたもの。

これらのうち、（１）における発光管８の封止部の温度をＴ°Ｃとすると、（２）においては、発光管８の封止部の温度は、Ｔ−４°Ｃとなり、（３）においては、発光管８の封止部の温度は、Ｔ−５°Ｃとなった。

これらの結果を見ると、カシメ部材２１において第２の冷却風１６が当たる表面積、あるいは、カシメ部材２１の熱容量が、（１）、（２）、（３）では、約３：６：９となっているのであるが、（３）における冷却効果はそれほど上がっていない。これは、リード線１８を伝導する熱量に限界があるためであると思われる。この結果以上に発光管８の封止部の温度を下げるためには、リード線１８の材質や太さを変えて、リード線１８の熱伝導性を向上させる必要があるものと思われる。

なお、カシメ部材２１の大きさは、あまり大きすぎると、第２の冷却風１６の流れを妨げることとなって好ましくない。第２の冷却風１６の流れが妨げられると、この第２の冷却風１６がカシメ部材２１を冷却した後に、凹面リフレクタ１４の上側部分を冷却する効果が減じられることになる。

しかし、第２の冷却風１６の流れを妨げない範囲において、カシメ部材２１は、大きくしたほうが、放熱効率は向上する。

図１１は、カシメ部材２１を大きくするための構成を示す斜視図である。

カシメ部材２１を大きくすることは、図１１に示すように、このカシメ部材２１に対して板金２１ａ等を円筒状に巻付けることによっても実現することができる。この場合において、図１１中の（ａ）に示すように、板金２１ａのなす円筒体の一端側を、または、図１１中の（ｂ）に示すように、他端側を、あるいは、図１１中の（ｃ）に示すように、両端を、外方側に向けて拡径させることにより、この板金２１ａに第２の冷却風１６が有効に当たるようにすることができる。

図１２は、カシメ部材２１の形状の他の例を示す斜視図である。

また、カシメ部材２１は、第２の冷却風１６が有効に当たり易い形状とすることができる。例えば、カシメ部材２１は、図１２に示すように、円筒状よりも、平板状としたほうが、第２の冷却風１６が有効に当たるようになる。また、この場合において、このカシメ部材２１に連続された放熱板部２１ｂを設けるようにしてもよい。

〔紫外線赤外線反射フィルタについて〕
図１３は、紫外線赤外線反射フィルタの特性を示すグラフである。

この画像表示装置において、凹面リフレクタ１４から出射され、透明ガラス１１を透過した照明光は、図８に示すように、紫外線赤外線反射フィルタ（ＵＶ／ＩＲカットフィルタ）２２を透過して、インテグレータ光学系２に入射される。

このＵＶ／ＩＲカットフィルタ２２は、ガラス基材（板ガラス）の一方の面に紫外線（ＵＶ）反射膜を、他方の面に赤外線（ＩＲ）反射膜を形成したフィルタである。このＵＶ／ＩＲカットフィルタ２２は、図１３に示すように、紫外線（ＵＶ）反射膜によって紫外線を反射し、赤外線（ＩＲ）反射膜によって赤外線を反射することより、約６８０ｎｍ以上の波長帯域の光（赤外線）及び約４３０ｎｍ以下の波長帯域の光（紫外線）を遮断する特性を有している。

そして、この画像表示装置においては、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２２は、赤外線反射膜が形成された面を、発光管の側に向けて配置されている。

この画像表示装置において、発光管８から出射された照明光のうち、波長約６８０ｎｍ以上の赤外線は、赤外線反射膜によって反射されて、発光管側に戻される。

そして、発光管８から出射された照明光のうち、波長約４３０ｎｍ以下の紫外線は、赤外線反射膜を透過し、ガラス基材も透過して、紫外線反射膜によって反射される。このように紫外線反射膜によって反射された光は、再びガラス基材を透過し、赤外線反射膜を透過して、発光管８側に戻される。

このとき、発光管８側に戻る紫外線は、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２２のガラス基材を２回透過していることにより、このガラス基材により吸収され、光量が減少する。したがって、このように発光管８側に戻る紫外線が発光管８の封止部等の温度を上昇させる影響は少ないものとなる。

一方、ガラス基材が赤外線を吸収する率は少ないので、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２２を紫外線反射膜が形成された面を発光管８の側に向けて配置した場合には、赤外線及び紫外線のいずれも、その大部分が発光管８側に戻ることとなり、この発光管の封止部等の温度を上昇させることとなる。

実測した結果としては、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２２を紫外線反射膜が形成された面を発光管８の側に向けて配置した場合には、赤外線反射膜が形成された面を発光管８の側に向けて配置した場合に対して、発光管８の第２封止部の温度は、約１０°Ｃ上昇することが確認された。

なお、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２２のガラス基材は、紫外線を吸収することにより温度が上昇するが、この画像表示装置においては、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２２は、第３の冷却風１７によって冷却されるので、過度に高温となることはない。
〔第３の実施の形態〕

ところで、上述の第１及び第２の実施の形態において、照明光源ユニット各構成部において所定の温度範囲に制御するようにしているが、発光管の温度を発光性能が維持できるように保ち、電極封止部のみをより冷却するように制御すると、照明光源ユニットの発光性能を低下させずに、より照明光源ユニットの長寿命化を図れることが判明した。
すなわち、軸流ファンにて凹面リフレクタ全体を冷却しつつ、更にシロッコファンにてハトメの孔に気流を送入するよう構成して、ハトメの孔を通して冷却風が凹面リフレクタの内部に送入されるとリード線を冷却すると共に、電極封止部が冷却されることとなる。また、この際軸流ファンは、凹面リフレクタの外部に突出された側の電極封止部の冷却をより強力に行えるようなるため、発光管の温度を発光性能が維持でき、両側の電極封止部をより冷却するようにできる。

以下、図面を１３〜１７を用いて詳細に説明する。図１５は、本発明の第３の実施形態に係る照明光源ユニットの周辺の構成を示す概略図である。同図に示すように、全体用の軸流ファン１２とハトメ部の孔１９を冷やすシロッコファン３１とを設ける。軸流ファン１２では、凹面リフレクタ１４全体を一様に冷却し、シロッコファン３１では、高い静圧を確保して局所を冷却するようにする。

シロッコファン３１にはダクト３２が設けられ、ダクト３２と軸流ファンのダクト３５は、共通の壁３３を設けて両者のファンから発生したそれぞれの風を極力接近させるようにしている。共通の壁３３を設けることで、軸流ファン１２の中心軸を凹面リフレクタ１４の中心軸からほとんどずらすことなく、設置することができ、それにより、軸流ファン１２の冷却効率を確保することができる。

シロッコファン３１の風を集中して、ハトメ部の孔１９に吹き付けるためのダクト３２の内角には、コーナーＲ３４を設け、渦流を起こさせることで、軸流ファン１２との風との干渉を極力避けるようにしている。そのようにすることで、狭い場所においても、干渉を起こさずにファンを設置することができる。

凹面リフレクタ１４の大きさは、その開口側の寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍであり、そのときのハトメ部の孔１９の孔径は、１.９〜２.０ｍｍが望ましい。
ハトメ部の孔１９の孔径が１.７ｍｍ以下では吹き込みが悪くなり冷却効果も低下する。また、２.０ｍｍより大きくなると、吹き込み風が多くなり気流のコントロールが難しく、ランプ温度が不安定になりやすいからである。従って、凹面リフレクタ１４の大きさをその開口側の寸法で５０ｍｍ×５０ｍｍとしたとき、ハトメ部の孔１９の孔径は１.７〜２.３程度で状況に応じて選択することが望ましい。

図１６は、シロッコファン３１と軸流ファン１２の配置を示す斜視図である。ランプ上カバー３７とファンホルダ３６とに囲まれた空間に照明光源ユニット１が収納されている。ファンホルダ３６に軸流ファン１２が取り付けられている。シロッコファン３１は、ンプ上カバー３７とファンホルダ３６とで形成されたダクト３２に近接して取り付けられている。

図１７を用いて、ハトメ部の孔１９近傍における気流の流れを説明する。シロッコファン３１よりダクト３２を介して送出された勢力の強い吹き込み風４０が、ハトメ部の孔１９に吹きつけられる。この勢力の強い吹き込み風４０は凹面リフレクタ１４内部を後述する経路に沿って流れた後、押し出される気流４２となり凹面リフレクタ１４の外部に向かって排出される。この後、凹面リフレクタ１４に吹き込まれなかった風４１に吸い寄せられ、軸流ファンからの風４３と共にダクト２３向かって排出される。

図１８用いて、ハトメ部の孔１９近傍における気流の流れを更に詳細に説明する。同図（ａ）は、凹面リフレクタ１４を説明のためＡ−Ａ断面で切断することを示したものである。同図（ｂ）にその断面図を示す。勢力の強い吹き込み風４０は、ハトメ部の孔１９より凹面リフレクタ１４の内部に送入され、電極１０を経由する実線に示す経路を経て、再びハトメ部の孔１９より押し出される気流４２として排出される。その後、凹面リフレクタ１４に吹き込まれなかった風４１に吸い寄せられ、軸流ファンからの風４３と共にダクト２３向かって排出される。

同図（ｃ）は、更にハトメ部の孔１９部分である（ｂ）Ｂ部を拡大したものである。シロッコファン３１よりダクト３２を介して送出された風邪は、勢力の強い吹き込み風４０と凹面リフレクタ１４に吹き込まれなかった風４１とに分岐する。勢力の強い吹き込み風４０は上述のように凹面リフレクタ１４内部を流れた後、押し出される気流４２として排出される。その後、凹面リフレクタ１４に吹き込まれなかった風４１に吸い寄せられ、軸流ファンからの風４３と共にダクト２３向かって排出される。

図１９用いて、凹面リフレクタ１４内部における気流の流れを更に詳細に説明する。上述の説明における勢力の強い吹き込み風４０が電極１０を経由して、押し出される気流４２として排出される経路を示している。

なお、第３の実施の形態において、シロッコファン３１と軸流ファン１２の双方を動作させた長寿命モードと、軸流ファンのみを動作させる静音モードとを切り替える構成としてもよい。すなわち、ランプ長寿命モードと静音モードとを設けて、ランプ長寿命モードでは、ハトメ部専用冷却ファンを駆動してランプハトメ部を局所的に冷却することで封止部温度を降下させて寿命をさらに延ばし、静音モードではハトメ部専用冷却ファンを停止して、騒音を小さくすることが可能である。

また、ランプ位置とセット内のハトメ部専用冷却ファンの相対位置を移動させ、ハトメ孔への冷却エアーの流入量を調整できる構成として、例えば、プロジェクタにおいて、ハトメ部への空気の流れを最適にするような調整が可能な構成とすることにより、照明光源ユニットの冷却性能のバラツキをより小さくすることができる。具体的には、軸流ファンの吹き出し部のノズルの壁を移動可能な構成としたり、ランプを光軸を中心に回転できるように構成すれば、ハトメ孔とハトメ部の冷却風との位置関係を調整することができるため、照明光源ユニットの冷却性能のバラツキをより小さくすることができる。

上述のように、軸流ファンにて凹面リフレクタ全体を冷却しつつ、更にシロッコファンにてハトメの孔に気流を送入するよう構成することにより、ハトメの孔を通して冷却風が凹面リフレクタの内部に送入されるとリード線を冷却すると共に、電極封止部が冷却されることとなり、電極封止部が更に冷却される。
従って、発光管部分を最適な温度に保ちつつ電極封止部のみを第２の実施の形態と比較して、平均１０度〜２０度下げることができ照明光源ユニットの寿命が更に長くなるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る光源装置を用いて構成された画像表示装置の光学系ブロックの構成を示す斜視図である。 前記光学系ブロックを用いて構成された画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。 前記光源装置の照明光源ユニットの構成を示す分解斜視図である。 前記光源装置の超高圧水銀ランプユニットの構成を示す斜視図である。 前記光源装置の超高圧水銀ランプユニットの内部構造を一部を破断して示す斜視図である。 前記光源装置に使用される発光管の構成を示す側面図である。 前記光源装置の照明光源ユニットの構成を示す軸流ファン側から見た分解斜視図である。 前記光源装置の照明光源ユニットの周辺の構成を示す斜視図である。 前記光源装置の照明光源ユニットの周辺の構成を図８とは異なる方向より示す斜視図である。 前記光源装置において凹面リフレクタの周囲に導入される各冷却風の流れを示す斜視図である。 前記光源装置におけるカシメ部材を大きくするための構成を示す斜視図である。 前記光源装置におけるカシメ部材の形状の他の例を示す斜視図である。 前記画像表示装置に使用される紫外線赤外線反射フィルタの特性を示すグラフである。 従来の光源装置の構成を示す平面部（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明の第３の実施形態に係る照明光源ユニットの周辺の構成を示す概略図である。 本発明の第３の実施形態に係る複数の冷却ファンの配置を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るハトメ周辺の気流の流れを示す斜視図である。 図１７における気流の流れを詳細に説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係るハトメ周辺から照明光源ユニット内部の気流の流れを示す斜視図である。

符号の説明

１ 照明光源ユニット
２ インテグレータ光学系
３ 光変調部
４ 投射光学系
５ 超高圧水銀ランプユニット
６ ランプハウジング
７ 押さえブラケット
８ 発光管
９ 第１電極
１０ 第２電極
１１ 透明ガラス
１２ 軸流ファン
１３ コネクタ
１４ 凹面リフレクタ
１５ 第１の冷却風
１６ 第２の冷却風
１７ 第３の冷却風
１８ リード線
１９ 引出孔
２０ ハトメ
２１ カシメ部材
２２ ＵＶ／ＩＲカットフィルタ
２３，３２，３５ ダクト
２４ 風向ガイド
３１ シロッコファン
３３ 共通の壁
３４ コーナーＲ
３６ ファンフォルダ
３７ ランプ上カバー

Claims (3)

1. 両端に第１電極及び第２電極を有する両端封止型の発光管と、
   前記発光管の第１電極を第１の孔に貫通させて前記発光管を支持するとともに、前記発光管の第２電極側が光照射開口部となされた凹面リフレクタと、
   前記凹面リフレクタの光照射開口部を閉蓋する透明ガラスと、
   一端側を前記発光管の第２電極に接続され、他端側を、前記凹面リフレクタの曲斜面、あるいは、側面に形成された第２の孔を介して外部に突出させており、前記第２の孔の径よりも小さな径を有するリード線と、
   前記凹面リフレクタの側面部に対して冷却風を送る第１の冷却ファンと、
   前記凹面リフレクタより外部に突出された前記リード線の他端側を冷却するとともに前記第２の孔から風をリフレクタの内部に送入する第２の冷却ファンと、
   を備えることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１において、前記第１の冷却ファンと前記第２の冷却ファンとを共に動作させる第１の動作状態と、前記第１の冷却ファンのみを動作させる第２の動作状態と、を切り換える切り換え手段をさらに備えることを特徴とする光源装置。
3. 請求項１、または、請求項２記載の光源装置と、
   前記光源装置によって照明され、この照明光を変調する空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子によって変調された照明光を結像させる結像光学系と
   を備えることを特徴とする画像表示装置。

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