JP5794347B2 - 光源装置、及びプロジェクター - Google Patents
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Description
そして、このような放電発光型の光源装置を搭載したプロジェクターにおいて、発光部上部に冷却空気を送風して発光管の長寿命化を図る技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のプロジェクターでは、発光管及びリフレクターを収納する光源ランプ筐体において、上方側からの平面視で発光管の中心軸に合致する位置には、発光部上部に空気を送風するための流通口が形成されている。また、光源ランプ筐体には、発光管の中心軸を中心とする回転方向に沿って空気を流通させながら、流通口まで導く冷却用通気路が設けられている。
すなわち、上述した流通口及び冷却用通気路は、上下対称となるようにそれぞれ一対設けられている。一対の冷却用通気路は、発光管の中心軸に沿う方向から見てそれぞれ略L字形状を有し、光源ランプ筐体の側方において一端同士が互いに連通している。
そして、正置き姿勢の場合には、光源ランプ筐体の側方に送風された空気は、一方の冷却用通気路(以下、第1冷却用通気路)の一端から導入され、第1冷却用通気路及び一方の流通口(以下、第1流通口)を介して発光部上部に送風される。一方、天吊り姿勢の場合には、光源ランプ筐体の側方に送風された空気は、他方の冷却用通気路(以下、第2冷却用通気路)の一端から導入され、第2冷却用通気路及び他方の流通口を介して発光部上部に送風される。
また、第1冷却用通気路が上述したようにL字形状を有するように形成されているため、第1冷却用通気路に導入されてから発光部上部に送風されるまでの空気の流路は、第1冷却用通気路内部で1度、曲折するとともに、第1流通口を介して発光部上部に向う際に再度、曲折することとなる。
したがって、第1冷却用通気路の流路の長さや流路の曲折により、第1冷却用通気路での圧力損失が大きくなり、第1流通口を介して発光部上部に送風する際の空気の流速や流量を十分に確保できない。このため、空気を発光部上部に効果的に送風することができず、発光管の長寿命化が図り難い。
特に、第1,第2冷却用通気路が上述したように上下対称となるように設けられているため、正置き姿勢の場合に限らず、天吊り姿勢の場合でも同様に、発光管の長寿命化が図り難い、という問題がある。
前記冷却装置は、前記発光部に向けて前記筒体内に空気を導入する送風ダクトと、前記送風ダクトに空気を導入するための導入口と、空気を吸入して吐出する冷却ファンと、前記冷却ファンから吐出された空気を当該光源装置側へ導く整流ダクトと、を有し、前記整流ダクトは、前記導入口へ向かう流路へ空気を吐出する第1吐出口と、前記筒体の外面に沿う流路へ空気を吐出する第2吐出口と、を有することを特徴とする。
整流ダクトは、冷却ファンから吐出された空気を区画し、導入口及び送風ダクトを介して発光管の発光部へ向かう流路と、筒体の外面に沿う流路と、に流通させる。
以上のことから、1台の冷却ファンから吐出された空気で、発光管の発光部及び筒体を同時に冷却することができ、発光管の長寿命化及び光源装置の小型化を図ることができる。
また、第1側壁部及び第2側壁部には、上述したように延出し各送風口に空気を導く第1ダクト及び第2ダクトがそれぞれ取り付けられている。すなわち、第1ダクト及び第2ダクトは、発光管の中心軸に沿う方向から見て、それぞれ略I字形状を有し、全体として略L字形状を有するように構成されている。
このことにより、例えば、正置き姿勢の場合には、第1ダクトの一端から空気を導入することで、空気は、第1ダクトに沿って略直線状に流通する。また、第1ダクトを流通した空気は、第1側壁部に形成された送風口を介して発光部に向う際に1度、流通方向が曲折し、発光部上部に送風される。
一方、天吊り姿勢の場合には、第2ダクトの一端から空気を導入することで、上記正置き姿勢の場合と同様に、発光部上部に空気が送風される。
以上のことから、従来の構成と比較して、第1ダクト及び第2ダクトの双方の流路の長さを短く設定でき、かつ、流路の曲折も少なく設定できるため、第1ダクト及び第2ダクトでの圧力損失を低減できる。このため、正置き姿勢及び天吊り姿勢の双方の場合において、発光部上部に送風する際の空気の流速や流量を十分に確保でき、発光管の長寿命化が図れる。
本発明では、第1ダクト及び第2ダクトが上述したように一体化され、接続位置に導入口及び流路切替機構が設けられているので、例えば、第1ダクト及び第2ダクトを別体とし、第1ダクト及び第2ダクトとは異なる位置(例えば、冷却ファンと当該第1ダクト及び第2ダクトとを接続する他のダクト)に流路切替機構を設けた構成と比較して、筒体に対する第1ダクト及び第2ダクトの組立効率を向上できるとともに、冷却装置の小型化も図れる。
本発明では、例えば正置き姿勢で設置される状態の多い場合には、正置き姿勢の場合に空気を流通させる第1ダクトまたは第2ダクトの延出方向に吐出方向が沿うように冷却ファンを配設すれば、天吊り姿勢の場合よりも正置き姿勢の場合に、発光部上部を効果的に冷却できる構成を実現できる。
〔プロジェクターの構成〕
図1は、本実施形態におけるプロジェクター1の内部構成を模式的に示す平面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、後述する投射レンズ35が配設される側を「前面側」とし、その反対側を「背面側」と記載する。
プロジェクター1は、画像情報に応じて光束を変調してスクリーン(図示略)上に投射する。このプロジェクター1は、図1に示すように、外装を構成する外装筐体2と、外装筐体2内部に配設される光学ユニット3とで大略構成されている。
この光学ユニット3は、図1に示すように、光源装置4と、レンズアレイ311,312、偏光変換素子313、及び重畳レンズ314を有する照明光学装置31と、ダイクロイックミラー321,322、及び反射ミラー323を有する色分離光学装置32と、入射側レンズ331、リレーレンズ333、及び反射ミラー332,334を有するリレー光学装置33と、光変調装置としての3つの液晶パネル341、3つの入射側偏光板342、3つの出射側偏光板343、及び色合成光学装置としてのダイクロイックプリズム344を有する光学装置34と、投射レンズ35と、内部に各光学部品31〜34を収納するとともに投射レンズ35を支持する光学部品用筐体36とを備える。
そして、光学ユニット3では、上述した構成により、光源装置4から出射され照明光学装置31を介した光束は、色分離光学装置32にてR,G,Bの3つの色光に分離される。また、分離された各色光は、各液晶パネル341にてそれぞれ変調される。変調された各色光は、プリズム344にて合成されて、投射レンズ35にてスクリーンに投射される。
図2及び図3は、光源装置4の構成を示す斜視図である。具体的に、図2は光源装置4を背面側から見た斜視図であり、図3は前面側から見た斜視図である。
なお、図2及び図3では、正置き姿勢の場合での光源装置4の姿勢状態を示している。すなわち、図2及び図3における上方側がプロジェクター1の天面側に相当し、下方側がプロジェクター1の底面側に相当する。図4から図9も同様である。
光源装置4は、図1ないし図3に示すように、光を出射する光源装置本体6と、光源装置本体6を冷却する冷却装置5とを備える。
なお、以下では、説明の便宜上、光源装置本体6の光出射側を「光出射前側」とし、その反対側を「光出射後側」と記載する。
図4は、冷却装置5の一部の構成を示す斜視図である。具体的に、図4は、冷却ファン51及び整流ダクト52を前面側から見た斜視図である。
冷却装置5は、図1ないし図4に示すように、冷却ファン51と、第3ダクトとしての整流ダクト52と、送風ダクト53(図2、図3)と、流路切替機構54(図6、図7参照)とを備える。
冷却ファン51は、外周に複数の羽根が一体化され、回転軸RAx(図1〜図4)を中心として回転可能とする羽根車(図示略)と、当該羽根車を回転可能に軸支するケーシング511(図2〜図4)とを備える。
なお、本実施形態では、前記複数の羽根は、回転軸RAxを中心とする回転方向に対して後向きに曲がる形状を有する。すなわち、冷却ファン51は、所謂、ターボファンで構成されている。
そして、冷却ファン51は、図1ないし図3に示すように、光源装置本体6に対する背面側において、回転軸RAxが鉛直軸に沿うとともに、空気を吐出する吐出口512(図3、図4)が前面側(光源装置本体6)に向くように配設されている。
この整流ダクト52において、その内部には、図4に示すように、吐出口512から吐出された空気を光出射前側の流路R1、及び光出射後側の流路R2に区画する区画板521が設けられている。
そして、光出射後側の流路R2に沿って吐出された空気は、図2または図3に示すように、後述するハウジング9(第1筒状部12)の上面に沿って流通し、ハウジング9を冷却する。
なお、光出射前側の流路R1に沿って吐出された空気については、後述する。
また、送風ダクト53及び流路切替機構54の詳細な構成については、光源装置本体6を説明する際に同時に説明する。
光源装置本体6は、図1ないし図3に示すように、光を出射するランプユニット7(図1)と、ランプユニット7から出射された光束を略平行化する平行化レンズ8と、これらランプユニット7及び平行化レンズ8を支持するハウジング9とを備える。
図5は、ランプユニット7の構成を示す図である。具体的に、図5は、ランプユニット7を前面側から見た断面図である。
ランプユニット7は、図1または図5に示すように、発光管71と、リフレクター72とを備える。
発光管71は、図5に示すように、略球状に膨出する発光部711と、発光部711を挟み、発光部711の両端から互いに離間する方向に延出する一対の封止部712,713とを有する。
なお、以下では、説明の便宜上、一対の封止部712,713のうち、光出射前側の封止部712を前側封止部712と記載し、光出射後側の封止部713を後側封止部713と記載する。
各封止部712,713内部には、電極E1,E2とそれぞれ電気的に接続されたモリブデン製の金属箔7121,7131が挿入され、各封止部712,713における発光部711とは反対側の端部は、ガラス材料等で封止されている。
これら各金属箔7121,7131には、発光管71の外部まで延出する電極引出線714,715がそれぞれ接続され、これら電極引出線714,715に対して、電圧を印加すると、発光部711内部が発光する。
なお、前側封止部712に設けられた電極引出線714には、電極引出線714に電圧を印加するために、ハウジング9外部に配設されるコネクター(図示略)に接続するリード線716の一端が溶着されている。
そして、発光管71は、発光部711の発光中心がリフレクター72の焦点位置に位置するように、後側封止部713がリフレクター72に固定される。
すなわち、発光管71は、図5に示すように、断面略凹状に拡がるリフレクター72の内部に配設されている。
図6及び図7は、ハウジング9の外観構成を示す斜視図である。具体的に、図6は、各部材53,54が取り付けられたハウジング9の外観構成を背面側から見た斜視図である。図6は、図5に示す状態から送風ダクト53を取り外した状態を示す図である。
ハウジング9は、ランプユニット7及び平行化レンズ8を支持し、これら各部材7及び8を一体化する。このハウジング9は、図6または図7に示すように、遮蔽部材10と、筒状部材11とを備える。
遮蔽部材10は、図6または図7に示すように、筒状部材11の光出射後側に取り付けられ、リフレクター72の光出射後側を覆う部材である。
より具体的に、筒状部材11は、図6または図7に示すように、光出射後側に位置する第1筒状部12と、光出射前側に位置し第1筒状部12よりも外形の小さい筒体としての第2筒状部13とが段差部14を介して一体的に形成されている。
また、平行化レンズ8は、図6または図7に示すように、第2筒状部13内部における光出射前側に固定される。
上述したように筒状部材11にランプユニット7及び平行化レンズ8が固定されることで、第2筒状部13における光出射後側の開口部分がランプユニット7にて閉塞され、光出射前側の開口部分が平行化レンズ8にて閉塞され、第2筒状部13、ランプユニット7及び平行化レンズ8にて囲まれた空間Ar(図8、図9参照)が形成される。
上壁部131は、プロジェクター1の天面側に位置し、水平方向に延出するように形成されている。
そして、この上壁部131において、光出射後側には、図7に示すように、第1送風口13Aが段差部14に跨るように形成されている。
この第1送風口13Aは、具体的な図示は省略したが、プロジェクター1の天面側からの平面視で、発光管71の中心軸Ax上に位置するように形成されている。
また、上壁部131において、第1送風口13Aの前面側には、図7に示すように、光出射前側に向けて延出し、鉛直面に略平行する第1起立壁131Aが形成されている。
そして、この右壁部132において、光出射後側には、図7に示すように、第2送風口13Bが段差部14に跨るように形成されている。
この第2送風口13Bは、具体的な図示は省略したが、背面側からの平面視で、発光管71の中心軸Axよりもプロジェクター1の底面側に位置するように形成されている。
また、右壁部132において、第2送風口13Bに対してプロジェクター1の底面側(図7中、下方側)には、図7に示すように、光出射前側に向けて延出し、水平面に略平行する第2起立壁132Aが形成されている。
この交差壁部133において、光出射後側には、端部側送風口としての第3送風口13Cが形成されている(図9参照)。
また、第3送風口13Cの周辺部分には、図6または図7に示すように、背面側に向けて延出する筒状の導入ダクト134が設けられている。
この第3送風口13Cは、発光管71の中心軸Axに直交する方向から見た場合に、前側封止部712の端部(電極引出線714及びリード線716の溶着位置)に略一致する位置に形成されている。
送風ダクト53は、図6に示すように、互いに一端同士が接続された第1ダクト531及び第2ダクト532で構成されている。
第1ダクト531は、上壁部131の光出射前側(導入ダクト134の光出射前側)に取り付けられ、上壁部131との間で空気を流通させて第1送風口13Aに導く。
この第1ダクト531は、図6に示すように、一端が背面側(交差壁部133の形成位置)に位置し、一端から上壁部131に沿って水平方向に延出するとともに、他端側が段差部14に当接するように光出射後側に屈曲した平面視略L字形状を有する。
この第2ダクト532は、図6に示すように、一端から右壁部132に沿って鉛直方向に延出するとともに、他端側が段差部14に当接するように光出射後側に屈曲した平面視略L字形状を有する。
そして、各ダクト531,532の接続位置には、図6に示すように、背面側に向き、送風ダクト53内部に空気を導入するための導入口533が形成されている。
流路切替機構54は、導入口533を介して導入された空気の流通先を第1ダクト531または第2ダクト532に切り替える機構であり、図7に示すように、送風ダクト53内部(第1ダクト531及び第2ダクト532の接続位置)に設けられている。
この流路切替機構54は、図7に示すように、略矩形板体状に形成され、送風ダクト53が第2筒状部13に取り付けられた状態で、導入ダクト134の光出射前側の側壁、及び送風ダクト53の光出射前側の側壁に回動可能に軸支される。
より具体的に、流路切替機構54は、正置き姿勢の場合には、図7に示すように、自重により先端部分が導入ダクト134の光出射前側の側壁に形成された第1規制部134Aに当接するまで回動する。すなわち、流路切替機構54は、正置き姿勢の場合には、図7に示すように、第2ダクト532の流路を閉塞し、導入口533を介して導入された空気を第1ダクト531に流通させる。
図8及び図9は、ハウジング9内部を流通する空気の流路を示す図である。
次に、正置き姿勢の場合において、冷却ファン51から整流ダクト52を介して光出射前側の流路R1に沿って吐出された空気の流路について説明する。
流路R1を辿る空気は、図6または図7に示すように、送風ダクト53及び導入ダクト134内部に導入される。
送風ダクト53内部に導入された空気は、図7に示すように、流路切替機構54により第1ダクト531に導かれ、第1ダクト531内部の背面側から前面側に向う略直線状の流路R3(流路R1と同一方向)に沿って流通する。
そして、流路R3に沿って流通した空気は、図7または図8に示すように、第1起立壁131Aにて流通方向が曲折し、第1送風口13Aを介して空間Arに導入される。空間Arに導入された空気は、流路R4に沿って発光部711上部の頂点位置P1に向けて送風され、発光部711上部を冷却する。
そして、発光部711及び前側封止部712の先端を冷却した後の空気は、ハウジング9における前面側に形成された排出口(図示略)を介して外部に排出される。
図10ないし図13は、天吊り姿勢の場合での空気の流路を説明するための図である。
なお、図10ないし図12では、天吊り姿勢の場合での光源装置4の姿勢状態を示している。すなわち、図10ないし図12における上方側がプロジェクター1の底面側に相当し、下方側がプロジェクター1の天面側に相当する。
また、図10ないし図12では、説明の便宜上、冷却装置5の一部(冷却ファン51、整流ダクト52、及び送風ダクト53)を適宜、省略している。
次に、天吊り姿勢の場合において、冷却ファン51から整流ダクト52を介して光出射前側の流路R1に沿って吐出された空気の流路について説明する。
流路R1を辿る空気は、図10または図11に示すように、正置き姿勢の場合と同様に、送風ダクト53及び導入ダクト134内部に導入される。
送風ダクト53内部に導入された空気は、図11に示すように、流路切替機構54により流通方向が曲折されて第2ダクト532に導かれ、第2ダクト532内部の鉛直軸に沿う略直線状の流路R5に沿って流通する。
そして、流路R5に沿って流通した空気は、図11または図12に示すように、第2起立壁132Aにて流通方向が曲折し、第2送風口13Bを介して空間Arに導入される。空間Arに導入された空気は、流路R6に沿って発光部711上部の頂点位置P2(正置き姿勢での下方側の頂点位置(図5、図8))に向けて送風され、発光部711上部を冷却する。
そして、発光部711及び前側封止部712の先端を冷却した後の空気は、正置き姿勢の場合と同様に、排出口(図示略)を介して外部に排出される。
本実施形態では、第2筒状部13の上壁部131及び右壁部132に第1送風口13A及び第2送風口13Bがそれぞれ形成されているとともに、上壁部131及び右壁部132にそれぞれ第1ダクト531及び第2ダクト532がそれぞれ取り付けられている。
このことにより、従来の構成と比較して、第1ダクト531及び第2ダクト532の双方の流路R3,R5の長さを短く設定でき、かつ、流路R3(R4),R5(R6)の曲折も少なく設定できるため、第1ダクト531及び第2ダクト532での圧力損失を低減できる。このため、正置き姿勢や天吊り姿勢の双方の場合において、発光部711上部に送風する際の空気の流速や流量を十分に確保でき、発光管71の長寿命化が図れる。
一方、冷却ファン51から第2ダクト532への空気の流路が屈曲することとなるが、流路(流路R1,R5,R6)の曲折数(2回)は、従来の構成(3回)に比較して依然として少ないものである。したがって、第2ダクト532を介して発光部711上部(頂点位置P2)に空気を送風させる場合であっても、従来の構成に比較して、発光部711上部に送風する際の空気の流速や流量を十分に確保できる。
このため、プロジェクター1の機種に応じて、適切な冷却構造を実現できる。
ここで、天吊り姿勢の場合では、正置き姿勢の場合に比較して、発光部711上部に送風される空気の流速及び流量は少なくなってしまう。しかしながら、例えば、天吊り姿勢の場合に、正置き姿勢の場合と比較して、冷却ファン51の回転数を増加させるように制御すれば、正置き姿勢及び天吊り姿勢の双方の場合で発光部711上部に送風される空気の流速及び流量を略同一に設定でき、双方の姿勢で効果的に発光部711上部を冷却できる。
このことにより、送風ダクト53とは独立した整流ダクト52により冷却ファン51からの空気の一部を第3送風口13Cに導くことで、プロジェクター1の姿勢(正置き姿勢、天吊り姿勢)によらず、第3送風口13Cを介して前側封止部712の先端に一定の流速及び流量の空気を送風できる。このため、プロジェクター1の姿勢によらず、前側封止部712の先端を冷却できる。すなわち、前側封止部712内部の金属箔7121と電極引出線714、及び電極引出線714とリード線716の溶着(接続)状態を良好に維持できる。
前記実施形態において、各送風口13A,13B,13Cの形成位置、及び冷却装置5の配設位置を、発光管71の中心軸Axを通る水平面に対称となる各位置に設定しても構わない。
前記実施形態では、冷却ファン51の吐出方向(流路R1)を第1ダクト531の延出方向(流路R3)に沿うように設定していたが、これに限らず、冷却ファン51の吐出方向を第2ダクト532の延出方向(流路R5)に沿うように設定しても構わない。
前記実施形態において、プロジェクター1は、3つの液晶パネル341を備える構成としたが、本発明はこれに限らない。すなわち、2つ以下、あるいは、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
前記実施形態において、光変調装置としては、透過型の液晶パネルの他、反射型の液晶パネルを採用しても構わない。また、光束を画像情報に応じて光束を変調する光変調装置であれば、他の構成の光変調装置を採用しても構わない。例えば、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。このような光変調装置を用いた場合、光束入射側及び光束出射側の偏光板342,343は省略できる。
前記実施形態では、フロント投射型のプロジェクターの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを備え、該スクリーンの裏面側から投射を行うリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。
Claims (6)
- 光を射出する発光部を有する発光管と、
前記発光管を囲む筒体と、
前記発光管を冷却する冷却装置と、を備えた光源装置であって、
前記筒体は、
前記筒体において互いに隣り合う第1側壁部及び第2側壁部と、
前記第1側壁部から前記第2側壁部側へ延出し、前記発光管の一方の先端に向けて前記筒体内に空気を導入する導入ダクトと、を有し、
前記冷却装置は、
前記導入ダクトの前記光の射出方向側において、前記第1側壁部及び前記第2側壁部に取り付けられ、前記発光部に向けて前記筒体内に空気を導入する送風ダクトと、
前記送風ダクトの一端に空気を導入する導入口と、
前記送風ダクトの延出方向に沿うように配設される冷却ファンと、
前記冷却ファンから吐出された空気を当該光源装置側へ導く整流ダクトと、を有し、
前記整流ダクトは、
前記導入口及び前記導入ダクトへ向かう流路へ空気を吐出する第1吐出口と、前記第1吐出口より前記光の射出方向の反対側に配設され、前記筒体の外面に沿う流路へ空気を吐出する第2吐出口と、を有する
ことを特徴とする光源装置。 - 請求項1に記載の光源装置において、
前記送風ダクトは、
互いに一端同士が接続される第1ダクト及び第2ダクトで構成され、
前記冷却装置は、
前記導入口から導入された空気を前記第1ダクトまたは前記第2ダクトに流通させる流路切替機構を有する
ことを特徴とする光源装置。 - 請求項2に記載の光源装置において、
前記流路切替機構は、
前記第1ダクト及び前記第2ダクトが接続される接続位置に設けられる
ことを特徴とする光源装置。 - 請求項3に記載の光源装置において、
前記流路切替機構は、
当該光源装置が第1の姿勢に設定された場合に前記第1ダクトへ空気を流通し、前記第1の姿勢とは異なる第2の姿勢に設定された場合に前記第2ダクトへ空気を流通させる
ことを特徴とする光源装置。 - 請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記冷却ファンから前記第1ダクトまたは前記第2ダクトへの空気の流路が屈曲しない
ことを特徴とする光源装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光源装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
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