JP5181976B2 - 光源冷却装置および投写型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は装置の設置方向に関わらず、光源を最適冷却が可能な光源冷却装置、あるいはその光源冷却装置を備えた、プロジェクタ等の投写型画像表示装置に関する。

従来、プロジェクタ等の投写型表示装置は、光源からの強力な光によって液晶パネルやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）などの画像表示装置を照明することで、画像表示装置上の画像を投写レンズにより拡大投写している。その光源は、電極間の放電によって発光する放電ランプが主流となっている。

このような放電ランプの電極材料であるタングステンは、放電時に一部蒸発するが、管壁近くで管球内のハロゲン物質と結合し、ハロゲン化タングステンとなり、電極部で再度分離し電極を形成するという、ハロゲンサイクルが繰り返されることで長寿命化を果たしている。

ところが、放電ランプの電極間に発生する光源アークは、電極を内包する管球内の対流によって管球上部に導かれる。これによって、管球上部は他の部分よりも温度上昇が激しく、比較的温度が高くなり、この温度が一定温度以上になると前述のハロゲンサイクルが回らなくなり、管球内の黒化などが発生し、放電ランプの寿命が低下してしまう。

このため、特に管球上部を冷却し、管球温度を一定温度内に納める対策が必要となる。

現在市場に提供されている製品は、冷却のために装置外部から冷却ファンによって吸入した外気をダクトなどの案内手段によって導風し、高温になる管球上部を冷やしている。

また、プロジェクタは投写条件で多少設置姿勢が変わるが、光源は電極が水平に保たれている必要があるので、投写レンズの光軸に対し光源の電極を結ぶ軸は直交するように構成されており、これにより、プロジェクタの姿勢差によって電極が上下することなく安定して発光部位置を得ることで光学性能との整合をとることができる。

しかし、プロジェクタが上下反転した場合には、管球の高温になる位置も上下反対になるため、管球の上部を冷やすことができなくなる。

このような問題を解決する方法として、例えば特許文献１には、投写型表示装置が反転した場合も管球上部（重力と反対側）に冷却風が導かれるよう吹き込み口を２つ備え、弁で吹き込み口を切り変えて対応するものが記載されている。

また、特許文献２には、投写型表示装置の姿勢差に対応して、管球の上部へより多くの外気を送る風向制御板を設け、床置き姿勢と天吊り時の反転姿勢のどちらでも管球の上部を集中して冷却できるようにしている。
特開２００５−２４７３５号公報 特開２００２−２９８６３９号公報

しかしながら、上記特許文献１、特許文献２共、プロジェクタを上方向、あるいは下方向に向けて投写する際には、管球の最も温度の高い位置を効率的に冷却できなくなり、温度の保証ができなくなる。

近年、プロジェクタの用途としては、床置きと天吊りによる水平方向だけでなく、上向き、下向きなどの配置が求められており、従来のプロジェクタは市場の要求に十分応えられるものではなかった。

本発明は、このような課題を解決するもので、簡単な構成で、設置姿勢に関係なく光源ランプの上部を効率的に冷却することができる光源冷却装置、および光源冷却装置を備えた、プロジェクタ等の投写型表示装置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かかる光源冷却装置は、光源と前記光源を内包する円筒形の反射傘とからなる光源部と、送風ファンと、前記反射傘と前記送風ファンとを繋ぐ導風構造と、これら全体を納める筐体とからなり、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向には、少なくとも直交する４方向に配置された開口が備えられており、前記導風構造内には、前記送風ファンから送られた風を２つの風路のいずれかに切り換える第１の弁と、切り換えられたそれぞれの風路上に配置された第２の弁、第３の弁が備えられており、前記第２、第３の弁は重力により支点軸を中心に回動し、自動的に前記光源の前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の前記開口のいずれかから前記送風ファンから送られた風が出るよう構成されていることを特徴とする。

また、前記導風構造は、前記送風ファンから繋がる風路を前記第１の弁により２方向のうち、いずれかに分岐された後は、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向を囲むように構成されており、分岐されたそれぞれの風路は、前記円周方向に配置された前記開口に繋がる風路を少なくとも２つ備え、少なくとも一方は前記第２の弁あるいは前記第３の弁によって風の進入と阻止を切り替えられる風路であることを特徴として構成されている。

また、前記風路の他方は、導風構造先端部に設けられていることを特徴とする。

また、前記第２の弁あるいは前記第３の弁は、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向に設けられた開口のうち、前記筐体が設置された際に最も上部の位置になる開口に風が導かれるように、前記導風構造内で重力により前記支点軸を中心に回動することを特徴とする。

また、前記第２の弁あるいは前記第３の弁は、前記支点軸の両側に遮蔽板が配置され、前記支点軸より前記開口側に重心が偏った構造であることを特徴とする。

また、前記第１の弁は１つの風路が２つに分岐する部分に備えられており、前記導風構造内で重力により移動して、分岐した一方の風路を遮蔽、または開放するように設けられていることを特徴とする。

また、前記第１の弁は円柱形状であることを特徴とする。

あるいは、前記第１の弁は球体であることを特徴とする。

また、前記第１の弁は１つの風路が２つに分岐する部分に備えられており、支点軸の片側に遮蔽板が配置された片持ち形状を有し、前記導風構造内で重力により倒れ、分岐した一方の風路を遮蔽、または開放するように設けられていることを特徴とする。

また、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向に配置された開口には、前記光源に向けて導風する導風板が備えられていることを特徴とする。

または、光源と前記光源を内包する円筒形の反射傘とからなる光源部と、送風ファンと、前記反射傘と前記送風ファンを繋ぐ導風構造と、これら全体を納める筐体とからなり、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向には、少なくとも直交する４方向に配置された開口が備えられており、前記導風構造内には、前記送風ファンから送られた風を２つの風路のいずれかに切り換える第１、第２の弁と、切り換えられたそれぞれの風路上に配置された第３の弁、第４の弁が備えられており、前記第１、第２、第３、第４の弁は重力により支点軸を中心に回動し、自動的に前記光源の下方向にあたる前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の前記開口のいずれかから前記送風ファンから送られた風が出るように構成されていることを特徴とする。

また、前記導風構造は、前記送風ファンから繋がる風路を前記第１、第２の弁により２方向のうち、いずれかに分岐された後は、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向を囲むように構成されており、分岐されたそれぞれの風路は、前記円周方向に配置された開口に繋がる風路を少なくとも２つ備え、少なくとも一方は、前記第３の弁あるいは前記第４の弁によって風の進入と阻止を切り替えられる風路であることを特徴とする。

また、前記風路の他方は、導風構造先端部に設けられていることを特徴とする。

前記第３の弁あるいは前記第４の弁は、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向に設けられた開口のうち、前記筐体が設置された際に最も下部の位置になる開口に風が導かれるように、前記導風構造内で重力により前記支点軸を中心に回動することを特徴とする。

また、前記第３の弁あるいは前記第４の弁は、前記支点軸の両側に遮蔽板が配置され、前記支点軸より前記開口と反対側に重心が偏った構造であることを特徴とする。

また、前記第１、第２の弁は１つの風路が２つに分岐する部分に備えられており、回転止めを間に、前記分岐したそれぞれの風路側に配置され、それぞれ支点軸の片側に遮蔽板が配置された片持ち形状を有し、前記導風構造内で重力により倒れ、配置されたそれぞれの風路を遮蔽、または開放するように設けられていることを特徴とする。

また、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の、前記光源と反対側の開口方向には透明部材が配置され、前記円周方向に配置された開口には、前記透明部材に沿って導風する導風板が備えられていることを特徴とする。

また、少なくとも吸気口および排気口を有する筐体と、送風部と、光源部と、画像形成部と、投写光学系と、映像信号回路と、電源部とからなり、前記光源部は放電ランプであり、前記放電ランプの光源の２つの放電電極を結ぶ軸は前記投写光学系の投写方向と直交する方向に配置され、前記光源部周辺には上述のいずれかの光源冷却装置が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、プロジェクタなど放電ランプを光源に使った投写型表示装置において、設置姿勢に関係なく光源ランプの上部を常に適切に冷却することができ、放電ランプの本来の性能寿命を確保することができる。

以下、本発明にかかる光源冷却装置および投写型画像表示装置の実施の形態を図１から図５を用いて説明する。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態による光源冷却装置を備えた投写型画像表示装置の全体構成図を図１に示す。

図１において、放電ランプ１００の光源１０１から出射された光は円筒形状の反射傘１０２により反射され、前方に出射せしめられる。

光学ユニット１０３への入射光は、ダイクロイックミラー１０４、１０５、全反射ミラー１０６、１０７、１０８を経て赤、緑、青の色光に分離された後、入射側偏光板１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ、出射側偏光板１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂによって、外部からの入力信号が強度変調せしめられる。

これらの光は、ダイクロイック反射膜１１２Ｒ、１１２Ｂを備えた合成プリズム１１３で一光路上に合成され、投写レンズ１１４に入射する。

この投写レンズ１１４は、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ上の画像を、装置前方に配置されたスクリーン（図示せず）に拡大投写可能に設計、設置されている。

投写型画像表示装置において、黒表示のためには光源１０１からの光を入射側、出射側偏光板で吸収する必要があり、このためこれらの偏光板は高温を発することになる。

一方でこれらの偏光板は主に有機材料からなっているので、適当な温度にまで冷却しないと変質し、制御できない画像となり使用不能に陥る。

装置内にはこの他に、発光時１０００度にもなる放電ランプ１００の管球、及び周辺の部品、光源駆動や画像表示のための電源１１６も自己発熱が大きく、信頼性を確保するためには冷却手段が必要となる。

このため、送風部である吸気ファン１１７によって、筐体１１８の側面に設けられた吸気口１１９、粉塵捕捉フィルター１２０を経て、吸入された外気（比較的温度の低い空気）が装置内に導かれる。

吸気ファン１１７で装置内に吸入された空気は、ファン吹き出し口１１７ａに密着して配置されている光学ユニットダクト１２１に導かれる。

光学ユニットダクト１２１には、前述の入射側偏光板１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ、出射側偏光板１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂの下部に相当する位置に、青用開口１２２Ｂ、緑用開口１２２Ｇ、赤用開口１２２Ｒを備えている。

これらの開口から吹き出された空気は、入射側偏光板１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ、液晶パネル１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ、出射側偏光板１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂの熱を奪った後、排気ファン１２３によって引き込まれる過程で、光源１０１やその周辺部品、電源１１６の熱をも奪う。

排気ファン１２３に至った空気は、筐体１１８の側面に設けられた排気口１２４を経て吹き出される。

従来は冷却の過程で外気と共に外部の粉塵を吸入してしまい、その粉塵が液晶パネル周辺や光源部に付着し輝度の早期劣化を起こす、あるいは投射像に色むらが生じるなどの不具合が生じていた。

このために投写型画像表示装置は、粉塵の入り込まない筐体構造と粉塵捕捉構造を導入しており、投写レンズ１１４も完全に筐体内に収容し、光透過部には窓部材１２５が筐体に隙なく貼られている。

このように、筐体１１８の密閉度も上がっており、ファンによる効率的な冷却が必要となっている。

次に本実施の形態における光源周辺の冷却構造について説明する。

放電ランプ１００の反射傘１０２の開口方向には、透明部材からなる前面ガラス１２６が設けられており、その間には円筒形状の反射傘１０２に連結した導風部材１２７が配置され、光源ファン１２８からの風が導風部材１２７の開口部１２９を経て光源１０１を冷却する。

この開口部１２９は導風部材１２７の円周方向で、直交する４方向に配置され、それぞれに光源１０１方向に風を導く導風板（図示せず）が備えられている。

以下、図２を用いて、本実施の形態の投写型画像表示装置の光源冷却部の構造について説明する。

図２は光射出方向から見た導風部材１２７の円周方向の断面図を示すもので、図２（ａ）〜（ｄ）は投写型画像表示装置の設置姿勢を、床置き、上向き、下向き、天吊りに変えた場合のそれぞれの状態を示している。

なお、これらの図は、風の流れを説明するものなので、導風部材１２７、放電ランプ１００の管球以外の部品は省略している。

図において、光源ファン１２８から送られた風を２つの風路のいずれかに切り換えるため、円柱形状で重力により導風部材１２７内を移動可能な第１の弁１３０と、切り換えられたそれぞれの風路上に配置された第２の弁１３１、第３の弁１３２が、導風部材１２７内に備えられている。

これらの第２、第３の弁１３１、１３２は、それぞれ支点軸１３１ａ、１３２ａの両側に遮蔽板が配置され、本実施の形態では、支点軸１３１ａ、１３２ａより開口１３５、１３７側に重心を偏らせている。

これによって、第２、第３の弁１３１、１３２は、重力により支点軸１３１ａ、１３２ａを中心に回動し、自動的に放電ランプ１００の光源１０１の上方向にあたる導風部材１２７の開口１３５、１３６、１３７、１３８のいずれかから風が出るように構成されている。

以下、それぞれの状態における導風について詳しく説明する。図中矢印は風の流れを示している。

図２（ａ）は装置全体が床置き状態（傾き角０度）の際の図である。このとき、第１の弁１３０は重力により図に示す位置に移動する。これによって、第１の風路１３３は開放され、光源ファン１２８から送られた風が流れるが、第２の風路１３４へは第１の弁１３０が風路を塞ぐため、風が流れない。

第１の風路１３３に導かれた風は、第２の弁１３１が重力により支点軸１３１ａを中心に回動して、第１の風路１３３を塞ぎ、開放された開口１３５から流入し、図にはない導風板に導かれて、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図２（ｂ）は装置全体が上向き状態（傾き角９０度）の際の図である。第１の弁１３０は重力により図２（ａ）と同じ位置に移動するため、第１の風路１３３は開放され、光源ファン１２８から送られた風が流れるが、第２の風路１３４へは第１の弁１３０が風路を塞ぐため、風が流れない。

第１の風路１３３に導かれた風は、第２の弁１３１が重力により支点軸１３１ａを中心に回動して、図のように開口１３５を塞いだ位置にあるため、開口１３５から流入することなくそのまま流れ、第１の風路１３３端部に設けられた開口１３６から流入し、図にはない導風板に導かれて、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図２（ｃ）は装置全体が下向き状態（傾き角−９０度）の際の図である。このとき、第１の弁１３０が重力により図２（ａ）、（ｂ）とは異なる位置に移動することで、第１の風路１３３は塞がれ、第２の風路１３４は開放されるため、光源ファン１２８からの風は、第２の風路１３４に導かれる。

第２の風路１３４に導かれた風は、第３の弁１３２が第２の弁１３１と同様に、重力により支点軸１３２ａを中心に回動して、第２の風路１３４を塞ぎ、開放された開口１３７から流入し、図にはない導風板に導かれて、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図２（ｄ）は装置全体が天吊り状態（傾き角１８０度）の際の図である。第１の弁１３０は重力により図２（ｃ）と同じ位置に移動するため、第２の風路１３４は開放され光源ファン１２８から送られた風が流れるが、第１の風路１３３へは第１の弁１３０が塞ぐため流れない。

第２の風路１３４に導かれた風は、第３の弁１３２が重力により支点軸１３２ａを中心に回動して、図のように開口１３７を塞いだ位置にあるため、開口１３７から流入することなくそのまま流れ、第２の風路１３４端部に設けられた開口１３８から流入し、図にはない導風板に導かれて、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

このように装置の姿勢によって常に重力に対し反対側、すなわち温度の上がる放電ランプ１００の管球の上面を集中冷却することができる。

よって、どの姿勢でも光源の性能を維持することが可能となる。ちなみに図３は、この構成の反射傘１０２の開口側から見たときの斜視図である。

ここでは、図２の（ａ）を床置き、（ｂ）を上向き、（ｃ）を下向き、（ｄ）を反転、天吊りとしたが、例えば、（ｂ）を床置き、（ｃ）を上向きなど、ファンからの風の流入位置等に応じ、変更可能なことはいうまでもない。

また、第２の弁１３１、第３の弁１３２は、支点軸１３１ａ、１３２ａの両側に遮蔽板が配置され、片側に重心を偏らせた形状になっているが、形状に縛られるものでなく、大きさや重心配置などが要件を満たせば他の形状でも問題ないことは明らかである。

また、第１の弁１３０は円柱形としたが、風路の断面形状によっては、球形などでも応用可能である。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態による投写型画像表示装置の全体構成図は実施の形態１と同等なので説明は省略する。

以下に本実施の形態における光源周辺の冷却構造について説明する。

実施の形態１の図１に示すように、放電ランプ１００の反射傘１０２の開口方向には透明部材からなる前面ガラス１２６が設けられており、その間には円筒形状の反射傘１０２に連結した導風部材１２７が配置され、光源ファン１２８からの風が導風部材１２７の開口部１２９を経て光源１０１を冷却する構成となっている。

この開口部１２９は実施の形態１と同様、導風部材１２７の円周方向で、直交する４方向に配置され、それぞれに光源１０１方向に風を導く導風板（図示せず）が備えられている。

以下、図４を用いて、本実施の形態の投写型画像表示装置の光源冷却部の構造について説明する。

図４は光射出方向から見た導風部材１２７の円周方向の断面図を示すもので、図４（ａ）〜（ｄ）は投写型画像表示装置の設置姿勢を、床置き、上向き、下向き、天吊りに変えた場合のそれぞれの状態を示している。

なお、これらの図は、風の流れを説明するものなので、実施の形態１と同様、導風部材１２７、放電ランプ１００の管球以外の部品は省略している。

図において、光源ファン１２８から送られた風を２つの風路のいずれかに切り換えるため、支点軸１３９ａを中心に、重力により導風部材１２７内を回動可能な第１の弁１３９と、切り換えられたそれぞれの風路上に配置された第２の弁１４０、第３の弁１４１が導風部材１２７内に備えられている。

第１の弁１３９は、支点軸１３９ａの片側に遮蔽板が配置された片持ち形状となっている。

また、第２、第３の弁１４０、１４１は、実施の形態１と同様、それぞれ支点軸１４０ａ、１４１ａの両側に遮蔽板が配置され、支点軸１４０ａ、１４１ａより開口１４３、１４７側に重心を偏らせている。

これによって、第２、第３の弁１４０、１４１は、重力により支点軸１４０ａ、１４１ａを中心に回動し、自動的に放電ランプ１００の光源１０１の上方向にあたる導風部材１２７の開口１４３、１４４、１４７、１４８のいずれかから風が出るように構成されている。

以下、それぞれの状態における導風について詳しく説明する。図中矢印は風の流れを示している。

図４（ａ）は装置全体が床置き状態（傾き角０度）の際の図である。このとき、第１の弁１３９は重力により支点軸１３９ａを中心に回動し、図に示すように、第１の風路１４２は開放され、光源ファン１２８から送られた風が流れるが、第２の風路１４６へは第１の弁１３９が風路を塞ぐため、風が流れない。

第１の風路１４２に導かれた風は、第２の弁１４０が重力により支点軸１４０ａを中心に回動して、第１の風路１４２を塞ぎ、開放された開口１４３から流入し、図にはない導風板に導かれて、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図４（ｂ）は装置全体が上向き状態（傾き角９０度）の際の図である。第１の弁１３９は重力により図４（ａ）と同じ位置に移動するため、第１の風路１４２は開放され、光源ファン１２８から送られた風が流れるが、第２の風路１４６へは第１の弁１３９が風路を塞ぐため、風が流れない。

第１の風路１４２に導かれた風は、第２の弁１４０が重力により支点軸１４０ａを中心に回動して、図のように開口１４３を塞いだ位置にあるため、開口１４３から流入することなくそのまま流れ、第１の風路１４２端部に設けられた開口１４４から流入し、図にはない導風板に導かれて、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図４（ｃ）は装置全体が下向き状態（傾き角−９０度）の際の図である。このとき、第１の弁１３９が重力により図４（ａ）、（ｂ）とは異なる位置に倒れることで、第１の風路１４２は塞がれ、第２の風路１４６は開放されるため、光源ファン１２８からの風は、第２の風路１４６に導かれる。

第２の風路１４６に導かれた風は、第３の弁１４１が、第２の弁１４０と同様に、重力により支点軸１４１ａを中心に回動して、第２の風路１４６を塞ぎ、開放された開口１４７から流入し、図にはない導風板に導かれて、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図４（ｄ）は装置全体が天吊り状態（傾き角１８０度）の際の図である。第１の弁１３９は重力により図４（ｃ）と同じ位置に倒れるため、第２の風路１４６は開放され、光源ファン１２８から送られた風が流れるが、第１の風路１４２へは第１の弁１３９が風路を塞ぐため、風が流れない。

第２の風路１４６に導かれた風は、第３の弁１４１が重力により支点軸１４１ａを中心に回動して、図のように開口１４７を塞いだ位置にあるため、開口１４７から流入することなくそのまま流れ、第２の風路１４６端部に設けられた開口１４８から流入し、図にはない導風板に導かれて、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

このように装置の姿勢によって常に重力に対し反対側、すなわち温度の上がる放電ランプ１００の管球の上面を集中冷却できる。

よって、どの姿勢でも光源の性能を維持することが可能となる。

本実施の形態でも実施の形態１と同様に、図４（ａ）を床置き、（ｂ）を上向き、（ｃ）を下向き、（ｄ）を反転、天吊りとしたが、例えば、（ｂ）を床置き、（ｃ）を上向きなど、ファンからの風の流入位置等に応じ、変更可能なことはいうまでもない。

また、第２の弁１４０、第３の弁１４１は、支点軸１４０ａ、１４１ａの両側に遮蔽板が配置され、片側に重心を偏らせた形状になっているが、形状に縛られるものでなく、大きさや重心配置などが要件を満たせば他の形状でも問題ないことは明らかである。

また、第１の弁１３９は、支点軸１３９ａの片側に遮蔽板が配置された片持ち形状としたが、他の形状（例えば、ヤジロベエ型等）でもよいことは言うまでもない。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態による投写型画像表示装置の全体構成図は実施の形態１と同等なので説明は省略する。

以下に本実施の形態における光源周辺の冷却構造について説明する。

実施の形態１の図１と同様に、放電ランプ１００の反射傘１０２の開口方向には透明部材からなる前面ガラス１２６が設けられており、その間には円筒形状の反射傘１０２に連結した導風部材１５３が配置され、光源ファン１２８からの風が導風部材１５３の開口部１２９を経て光源１０１を冷却する構成となっている。

この開口部１２９は実施の形態１と同様、導風部材１５３の円周方向で、直交する４方向に配置され、それぞれに風を導く導風板（図示せず）が備えられている。

本実施の形態では、実施の形態１、２とは異なり、冷却の風を送る上記開口部は光源１０１の下方向の位置になるようにしている。

下方向の位置の開口から出た風は導風板により、前面ガラス１２６に沿って上昇させることにより、反射傘１０２内面に衝突した後、反射傘１０２内面に沿って最も温度が高くなる光源１０１の方向に導かれるため、光源１０１の管球上部を冷却することができる。

以下、図５を用いて、本実施の形態の投写型画像表示装置の光源冷却部の構造について説明する。

図５は光射出方向から見た導風部材１５３の円周方向の断面図を示すもので、図５（ａ）〜（ｄ）は投写型画像表示装置の設置姿勢を、床置き、上向き、下向き、天吊りに変えた場合のそれぞれの状態を示している。

なお、これらの図は、風の流れを説明するものなので、実施の形態１、２と同様、導風部材１５３、放電ランプ１００の管球以外の部品は省略している。

図において、光源ファン１２８から送られた風を２つの風路のいずれかに切り換えるため、支点軸１４９ａを中心に、重力により導風部材１５３内を回動可能な第１の弁１４９、第２の弁１５０と、切り換えられたそれぞれの風路上に配置された第３の弁１５１、第４の弁１５２が導風部材１５３内に備えられている。

第１の弁１４９、第２の弁１５０は、ストッパ１５３ａを間に、第１の風路１５４、第２の風路１５６側に配置され、それぞれ支点軸１４９ａ、１５０ａの片側に遮蔽板が配置された片持ち形状となっている。

また、第３、第４の弁１５１、１５２は、実施の形態１と同様、それぞれ支点軸１５１ａ、１５２ａの両側に遮蔽板が配置され、片側に重心を偏らせているが、実施の形態１と異なる点は、重心を支点軸１５１ａ、１５２ａよりそれぞれ第１の風路１５４、第２の風路１５６側に偏らせた点である。

これによって、第３、第４の弁１５１、１５２は、重力により支点軸１５１ａ、１５２ａを中心に回動し、自動的に放電ランプ１００の光源１０１の下方向にあたる導風部材１５３の開口１５５、１５７、１５８、１５９のいずれかから風が出るように構成されている。

以下、それぞれの状態における導風について詳しく説明する。

図５（ａ）は装置全体が床置き状態（傾き角０度）の際の図である。この状態では、重力により、第２の弁１５０が支点軸１５０ａを中心に回動して、ストッパ１５３ａで止まり、第２の風路１５６が塞がれ、第１の弁１４９が支点軸１４９ａを中心に回動して、第１の風路１５４が開放される。これにより、光源ファン１２８から送られた風は第１の風路１５４に導かれる。

第１の風路１５４に導かれた風は、第３の弁１５１が重力により支点軸１５１ａを中心に回動して、第１の風路１５４を塞ぎ、開放された開口１５５から流入し、図にはない導風板に導かれて、前面ガラス１２６に沿って上昇し、反射傘１０２内面に衝突した後、反射傘１０２内面に沿って光源１０１の方向に導かれ、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図５（ｂ）は装置全体が上向き状態（傾き角９０度）の際の図である。このとき、重力により、第１の弁１４９が支点軸１４９ａを中心に回動して、図５（ａ）とは異なる方向に倒れ、ストッパ１５３ａで止まり、第１の風路１５４が塞がれ、第２の弁１５０が支点軸１５０ａを中心に回動して、第２の風路１５６は開放されるため、光源ファン１２８からの風は、第２の風路１５６に導かれる。

第２の風路１５６に導かれた風は、第４の弁１５２が重力により支点軸１５２ａを中心に回動して、第２の風路１５６を塞ぎ、開放された開口１５７から流入し、図にはない導風板に導かれて、前面ガラス１２６に沿って上昇し、反射傘１０２内面に衝突した後、反射傘１０２内面に沿って光源１０１の方向に導かれ、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図５（ｃ）は装置全体が下向き状態（傾き角−９０度）の際の図である。第１の弁１４９、第２の弁１５０は重力により図５（ａ）と同じ位置に移動するため、第１の風路１５４は開放され光源ファン１２８から送られた風が流れるが、第２の風路１５６へは第２の弁１５０が風路を塞ぐため、風が流れない。

第１の風路１５４に導かれた風は、第３の弁１５１が重力により支点軸１５１ａを中心に回動して、図のように開口１５５を塞いだ位置にあるため、開口１５５から流入することなくそのまま流れ、第１の風路１５４端部に設けられた開口１５８から流入し、図にはない導風板に導かれて、前面ガラス１２６に沿って上昇し、反射傘１０２内面に衝突した後、反射傘１０２内面に沿って光源１０１の方向に導かれ、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

図５（ｄ）は装置全体が天吊り状態（傾き角１８０度）の際の図である。第１の弁１４９、第２の弁１５０は重力により図５（ｂ）と同じ位置に移動するため、第２の風路１５６は開放され光源ファン１２８から送られた風が流れるが、第１の風路１５４へは第１の弁１４９が風路を塞ぐため、風が流れない。

第２の風路１５６に導かれた風は、第４の弁１５２が重力により支点軸１５２ａを中心に回動して、図のように開口１５７を塞いだ位置にあるため、開口１５７から流入することなくそのまま流れ、第２の風路１５６端部に設けられた開口１５９から流入し、図にはない導風板に導かれて、前面ガラス１２６に沿って上昇し、反射傘１０２内面に衝突した後、反射傘１０２内面に沿って光源１０１の方向に導かれ、放電ランプ１００の管球上部を冷却する。

本実施の形態でも実施の形態１と同様に、図５（ａ）を床置き、（ｂ）を上向き、（ｃ）を下向き、（ｄ）を反転、天吊りとしたが、例えば、（ｂ）を床置き、（ｃ）を上向きなど、ファンからの風の流入位置等に応じ、変更可能なことはいうまでもない。

また、第３の弁１５１、第４の弁１５２は、支点軸１５１ａ、１５２ａの両側に遮蔽板が配置され、片側に重心を偏らせた形状になっているが、形状に縛られるものでなく、大きさや重心配置などが要件を満たせば他の形状でも問題ないことは明らかである。

また、第１の弁１４９、第２の弁１５０は、支点軸１４９ａ、１５０ａの片側に遮蔽板が配置された片持ち形状としたが、他の形状（例えば、ヤジロベエ型等）でもよいことは言うまでもない。

また、上記の実施の形態すべてについて、反射傘１０２に連結した導風部材に設けた開口部から風を流入させるようにしたが、反射傘１０２に開口部を設けてもよい。

さらに、上記の実施の形態すべてについて、光源１０１に送られた風の逃げ道として、反射傘１０２の付け根部分に開口部を備えることが望ましいが、これに限定されず、反射傘１０２あるいは導風部材の開口から流入した風が光源１０１に至る経路から外れた場所に別途逃がし穴を設けるなど、必要に応じて設定することが望ましい。

本発明にかかる光源冷却装置および投写型画像表示装置は、設置姿勢に関係なく光源ランプの上部を常に適切に冷却することができ、放電ランプの本来の性能寿命を確保することができ、プロジェクタなど放電ランプを光源に使った投写型表示装置に有用である。

本発明の第１の実施の形態による投写型画像表示装置の全体構成図 同実施の形態による投写型画像表示装置の導風部材の円周方向の断面図 同実施の形態による投写型画像表示装置の導風部材の斜視図 本発明の第２の実施の形態による投写型画像表示装置の導風部材の円周方向の断面図 本発明の第３の実施の形態による投写型画像表示装置の導風部材の円周方向の断面図

符号の説明

１００ 放電ランプ
１０１ 光源
１０２ 反射傘
１０３ 光学ユニット
１０４、１０５ ダイクロイックミラー
１０６、１０７、１０８ 全反射ミラー
１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ 入射側偏光板
１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ 液晶パネル
１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ 出射側偏光板
１１２Ｒ、１１２Ｂ ダイクロイック反射膜
１１３ 合成プリズム
１１４ 投写レンズ
１１６ 電源
１１７ 吸気ファン
１１８ 筐体
１１９ 吸気口
１２０ 粉塵捕捉フィルター
１２１ 光学ユニットダクト
１２２Ｂ 青用開口
１２２Ｒ 赤用開口
１２３ 排気ファン
１２４ 排気口
１２５ 窓部材
１２６ 前面ガラス
１２７、１５３ 導風部材
１２８ 光源ファン
１２９ 開口部
１３０、１３９、１４９ 第１の弁
１３１、１４０、１５０ 第２の弁
１３１ａ、１３２ａ、１３９ａ、１４０ａ、１４１ａ、１４９ａ、１５０ａ、１５１ａ 支点軸
１３２、１４１、１５１ 第３の弁
１３３、１４２、１５４ 第１の風路
１３４、１４６、１５６ 第２の風路
１３５、１３６、１３７、１３８、１４３、１４４、１４７、１４８、１５５、１５７、１５８、１５９ 開口
１５２ 第４の弁
１５３ａ ストッパ

Claims (18)

1. 光源と前記光源を内包する円筒形の反射傘とからなる光源部と、送風ファンと、前記反射傘と前記送風ファンとを繋ぐ導風構造と、これら全体を納める筐体とからなり、
   前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向には、少なくとも直交する４方向に配置された開口が備えられており、
   前記導風構造内には、前記送風ファンから送られた風を２つの風路のいずれかに切り換える第１の弁と、切り換えられたそれぞれの風路上に配置された第２の弁、第３の弁が備えられており、
   前記第２、第３の弁は重力により支点軸を中心に回動し、自動的に前記光源の前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の前記開口のいずれかから前記送風ファンから送られた風が出るよう構成されていることを特徴とする光源冷却装置。
2. 前記導風構造は、前記送風ファンから繋がる風路を前記第１の弁により２方向のうち、いずれかに分岐された後は、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向を囲むように構成されており、分岐されたそれぞれの風路は、前記円周方向に配置された前記開口に繋がる風路を少なくとも２つ備え、少なくとも一方は、前記第２の弁あるいは前記第３の弁によって風の進入と阻止を切り替えられる風路であることを特徴とする請求項１記載の光源冷却装置。
3. 前記風路の他方は、導風構造先端部に設けられていることを特徴とする請求項２記載の光源冷却装置。
4. 前記第２の弁あるいは前記第３の弁は、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向に設けられた開口のうち、前記筐体が設置された際に最も上部の位置になる開口に風が導かれるように、前記導風構造内で重力により前記支点軸を中心に回動することを特徴とする請求項２記載の光源冷却装置。
5. 前記第２の弁あるいは前記第３の弁は、前記支点軸の両側に遮蔽板が配置され、前記支点軸より前記開口側に重心が偏った構造であることを特徴とする請求項２記載の光源冷却装置。
6. 前記第１の弁は１つの風路が２つに分岐する部分に備えられており、前記導風構造内で重力により移動して、分岐した一方の風路を遮蔽、または開放するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の光源冷却装置。
7. 前記第１の弁は円柱形状であることを特徴とする請求項５記載の光源冷却装置。
8. 前記第１の弁は球体であることを特徴とする請求項５記載の光源冷却装置。
9. 前記第１の弁は１つの風路が２つに分岐する部分に備えられており、支点軸の片側に遮蔽板が配置された片持ち形状を有し、前記導風構造内で重力により倒れ、分岐した一方の風路を遮蔽、または開放するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の光源冷却装置。
10. 前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向に配置された開口には、前記光源に向けて導風する導風板が備えられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光源冷却装置。
11. 光源と前記光源を内包する円筒形の反射傘とからなる光源部と、送風ファンと、前記反射傘と前記送風ファンを繋ぐ導風構造と、これら全体を納める筐体とからなり、
    前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向には、少なくとも直交する４方向に配置された開口が備えられており、
    前記導風構造内には、前記送風ファンから送られた風を２つの風路のいずれかに切り換える第１、第２の弁と、切り換えられたそれぞれの風路上に配置された第３の弁、第４の弁が備えられており、
    前記第１、第２、第３、第４の弁は重力により支点軸を中心に回動し、自動的に前記光源の下方向にあたる前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の前記開口のいずれかから前記送風ファンから送られた風が出るように構成されていることを特徴とする光源冷却装置。
12. 前記導風構造は、前記送風ファンから繋がる風路を前記第１、第２の弁により２方向のうち、いずれかに分岐された後は、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向を囲むように構成されており、分岐されたそれぞれの風路は、前記円周方向に配置された開口に繋がる風路を少なくとも２つ備え、少なくとも一方は、前記第３の弁あるいは前記第４の弁によって風の進入と阻止を切り替えられる風路であることを特徴とする請求項１１記載の光源冷却装置。
13. 前記風路の他方は、導風構造先端部に設けられていることを特徴とする請求項１２記載の光源冷却装置。
14. 前記第３の弁あるいは前記第４の弁は、前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の円周方向に設けられた開口のうち、前記筐体が設置された際に最も下部の位置になる開口に風が導かれるように、前記導風構造内で重力により前記支点軸を中心に回動することを特徴とする請求項１２記載の光源冷却装置。
15. 前記第３の弁あるいは前記第４の弁は、前記支点軸の両側に遮蔽板が配置され、前記支点軸より前記開口と反対側に重心が偏った構造であることを特徴とする請求項１２記載の光源冷却装置。
16. 前記第１、第２の弁は１つの風路が２つに分岐する部分に備えられており、回転止めを間に、前記分岐したそれぞれの風路側に配置され、それぞれ支点軸の片側に遮蔽板が配置された片持ち形状を有し、前記導風構造内で重力により倒れ、配置されたそれぞれの風路を遮蔽、または開放するように設けられていることを特徴とする請求項１１記載の光源冷却装置。
17. 前記反射傘あるいは前記反射傘と連結する部品の、前記光源と反対側の開口方向には透明部材が配置され、前記円周方向に配置された開口には、前記透明部材に沿って導風する導風板が備えられていることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の光源冷却装置。
18. 少なくとも吸気口および排気口を有する筐体と、送風部と、光源部と、画像形成部と、投写光学系と、映像信号回路と、電源部とからなり、
    前記光源部は放電ランプであり、前記放電ランプの光源の２つの放電電極を結ぶ軸は前記投写光学系の投写方向と直交する方向に配置され、
    前記光源部には請求項１乃至１７のいずれかに記載の光源冷却装置が備えられていることを特徴とする投写型画像表示装置。