JP5858066B2 - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents
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Description
具体的に、プロジェクタに用いられる発光管は、略球状を有する発光部と、当該発光部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とを有し、当該発光部の内部には、水銀等の発光物質が封入されている。このような発光管の点灯時には、発光部における上部が最も高い温度となり、下部が最も低い温度となる。このような発光部上部の高温状態が継続すると失透が生じやすくなる一方で、当該上部と下部との温度差が大きくなると黒化が生じやすくなり、発光管が劣化しやすくなる。このため、当該発光管上部を効率よく冷却する必要がある。
また、本発明の関連技術に係る光源装置は、光を射出する発光部、及び、当該発光部の一端から延出する第1封止部を備える発光管と、前記第1封止部に取り付けられ、前記発光部から射出された光を反射する略凹曲面状の反射面を有する第1反射鏡と、前記発光管及び前記第1反射鏡を収納する収納体とを備え、前記収納体は、前記発光管の上方に位置し、前記反射面により反射される光束の中心軸に沿って延出して、冷却空気が、前記反射面により反射された光の進行方向とは反対方向に向かって流通するダクト部を備え、前記ダクト部は、前記発光管に向かって開口し、前記第1反射鏡の開口端より前記進行方向先端側に位置する第1開口部と、前記第1開口部における前記進行方向基端側の端縁を形成し、当該ダクト部の終端となる壁部と、前記第1開口部における前記進行方向先端側の端縁近傍に設けられ、前記冷却空気を、前記第1開口部が形成された面とは反対側の面に向かって傾斜させる傾斜部と、前記反対側の面に設けられ、前記第1開口部を介した光が入射される金属製の板状体と、を有することを特徴とする。
また、ダクト部が発光管の上方に位置していることから、当該ダクト部内を流通した冷却空気は、発光部における上部に送風される。これによれば、冷却空気により発光部上部を積極的に冷却することができるほか、当該上部と下部との温度差を小さくすることができるので、発光管の劣化を抑制することができる。
従って、発光管上部を適切に冷却することができ、当該発光管の長寿命化を図ることができる。
本発明では、前記ダクト部は、自重によって移動して、前記第1ダクト部及び前記第2ダクト部のうち、前記発光管の上方に位置するダクト部に向かって前記冷却空気を流通させる整流部材を備えることが好ましい。
本発明によれば、収納体の上下を反転させた場合でも、自重によって移動する整流部材により、第1ダクト部及び第2ダクト部のうち、発光管の上方に位置するダクト部に冷却空気を流通させることができるので、前述のように、発光部上部に冷却空気を直接送風することができる。従って、第1ダクト部及び第2ダクト部のうちのいずれかが発光管の上方に位置するように、収納体が配置された場合でも、当該発光管を適切に冷却することができる。
本発明によれば、第1開口部と第1反射鏡の開口端とは、互いに近接する。これによれば、それぞれが互いに離間している場合に比べ、短い距離で直線的に冷却空気を発光部上部に送風することができる。従って、発光管上部に確実に冷却空気を送風することができる。
本発明によれば、第1開口部を介して流通する冷却空気により、発光管の第1封止部側を冷却することができ、また、第2開口部を介して流通する冷却空気により、発光管の第2封止部側を冷却することができる。従って、発光管全体を冷却することができるので、当該発光管の更なる長寿命化を図ることができる。
本発明によれば、発光部から射出され、第1反射鏡に直接入射しない光の一部を、第2反射鏡により反射させて、当該第1反射鏡に入射させることができる。従って、発光部から射出された光の利用効率を向上することができる。
また、このような第2反射鏡により発光部が覆われている場合でも、第1開口部を介して流通する冷却空気は前述のように直線的に降下するので、第2反射鏡を避けて、当該冷却空気を発光部上部に送風することができる。従って、第2反射鏡を設けた場合でも、発光部上部を適切に冷却することができる。
本発明によれば、前述の光源装置と同様の効果を奏することができるほか、発光管、ひいては、光源装置の長寿命化を図ることができるので、光源装置の交換を頻繁に行う必要がなく、メンテナンスの手間を省くことができる。
〔プロジェクタの構成〕
図1は、本実施形態に係るプロジェクタ1の構成を示す模式図である。
プロジェクタ1は、光源装置から射出された光束を変調して、画像情報に応じた画像光を形成し、当該画像光をスクリーン等の投射面(図示省略)上に拡大投射するものである。このプロジェクタ1は、図1に示すように、外装を構成する平面視略矩形状の外装筐体2と、当該外装筐体2内に収納配置される装置本体3とを備えている。
このうち、外装筐体2は、プロジェクタ1の天面(図示省略)、正面2B、背面2C、左側面2D、右側面2E及び底面(図示省略)を形成し、当該底面には、図示を省略したが、複数の脚部が設けられている。これら脚部が設置面に接するように配置されることで、プロジェクタ1は正置き姿勢となり、また、正置き姿勢とは上下を逆にして底面を天井等に向けた状態で取り付けられることで、プロジェクタ1は、天吊り姿勢となる。
このうち、冷却装置9は、複数のファン91〜94により構成され、光学ユニット4、電源装置及び制御装置に、外装筐体2外から導入した空気を送風して、これら各装置を冷却する。これらファン91〜94のうち、後述する投射光学装置45を挟むように配置された一対のファン91,92は、シロッコファンで構成され、外装筐体2に形成された吸気口(図示省略)から外部の冷却空気を導入し、当該冷却空気を後述する光学装置44に送風する。
光学ユニット4は、前述の制御装置による制御の下、画像情報に応じた画像光を形成する。この光学ユニット4は、光源装置5、照明光学装置41、色分離光学装置42、リレー光学装置43、光学装置44、投射光学装置45、光学部品用筐体46及び光源収納部材47を備えている。
光源装置5は、石英ガラスにより形成された発光管51と、当該発光管51に取り付けられる主反射鏡52とを有する光源ランプ50と、平行化凹レンズ53とを備えるほか、これらを内部に収納する収納体6とを備えている。なお、収納体6の構成については、後に詳述する。
発光管51は、図2に示すように、略球状に膨出する発光部511と、発光部511を挟み、当該発光部511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512,513(図2における主反射鏡52側の封止部を512、当該主反射鏡52側とは反対側の封止部を513とする)とを有している。これらのうち、封止部512は、本発明の第1封止部に相当し、封止部513は、本発明の第2封止部に相当する。
一対の封止部512,513の内部には、電極E1,E2とそれぞれ電気的に接続されるモリブデン製の金属箔5121,5131が挿入され、当該一対の封止部512,513における発光部511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5121,5131には、発光管51の外部まで延出する電極引出線514,515がそれぞれ接続され、これら電極引出線514,515に対して、電圧を印加すると、発光部511内部が発光する。
反射部542は、発光部511における封止部513側を覆うように配置され、発光部511における封止部513側の外形に沿うように断面視略凹状に形成されている。この反射部542における発光部511と対向する面には反射面5421が形成されており、当該反射面5421は、可視光を反射し、かつ、赤外線及び紫外線を透過するコールドミラーとして形成されている。
なお、本実施形態では、主反射鏡52は、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されているが、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成してもよい。この場合には、平行化凹レンズ53を省略した構成とすることができる。さらに、主反射鏡52は、自由曲面リフレクタで構成してもよい。
このようなトリガー線55を設け、当該トリガー線55に高圧パルス電圧を印加することにより、発光管51の点灯性を向上することができる。
色分離光学装置42は、ダイクロイックミラー421,422及び反射ミラー423を備え、リレー光学装置43は、入射側レンズ431、リレーレンズ433及び反射ミラー432,434を備えている。
投射光学装置45は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成され、光学装置44により形成された画像光を投射面上に拡大投射する。
光源収納部材47は、光学部品用筐体46の一端に接続され、内部に光源装置5を収納する。
図3〜図5は、光源装置5を示す斜視図である。具体的に、図3及び図4は、光源装置5を光束射出方向先端側で、かつ、当該光源装置5に向かって右側及び左側から見た斜視図であり、図5は、光束射出方向基端側から見た斜視図である。なお、以下の図及び説明では、プロジェクタ1を水平面上に正置き姿勢で載置した際に、水平方向に沿う方向である光源装置5(詳しくは、後述する主反射鏡52)の光束射出方向をZ方向とし、当該Z方向先端側を正面側、基端側を背面側とする。また、当該Z方向に直交する方向のうち、水平方向に沿い、かつ、Z方向先端側(正面側)から見て左方向をX方向とし、当該X方向基端側を右側面側、先端側を左側面側とする。更に、これらZ方向及びX方向に直交する上方向をY方向とし、当該Y方向先端側を上面側、基端側を底面側する。すなわち、X,Y,Zで示される各方向は、それぞれ互いに直交する。
このうち、収納体6は、ガラスフィラーが含まれる合成樹脂により形成され、図3〜図5に示すように、収納体本体61と、当該収納体本体61のZ方向先端側で、かつ、X方向基端側を覆うダクト部材62と、当該ダクト部材62内に設けられ、自重によって回動する整流板63(図3)と、当該整流板63を軸支する支持部材64(図7参照)とを備えている。そして、詳しくは後述するが、収納体本体61の外面と、ダクト部材62の内面とにより、光源装置5の外部から導入した冷却空気を分岐させる分岐部7A,並びに、プロジェクタ1が正置き姿勢及び天吊り姿勢にある場合に、分岐された冷却空気をそれぞれ発光部511に導く第1ダクト部7B及び第2ダクト部7Cにより構成されるダクト部7が形成される。
図6は、収納体本体61を示す斜視図である。換言すると、図6は、図3に示した状態からダクト部材62を取り外した状態を示す斜視図である。
収納体本体61は、図6に示すように、正面部611、右側面部612、上面部613、下面部614及び左側面部615を有する筒状体様をなしており、これら各面部611〜615により、光源ランプ50を収納するランプ収納部616(図8参照)が内部に形成される。そして、当該ランプ収納部616には、図5に示したように、発光管51が固定された主反射鏡52が、Z方向基端側から収納される。
このうち、正面部611には、光源ランプ50から射出された光が透過する略円形状の開口部6111が形成され、当該開口部6111には、平行化凹レンズ53が嵌め込まれる。
また、これら回動規制部6121,6122に挟まれるように、Y方向に沿うスリット状の開口部6123が形成されている。この開口部6123は、本発明の第2開口部に相当し、右側面部612を貫通するように形成されている。このため、ダクト部材62内に導入された冷却空気の一部は、ランプ収納部616(図8参照)内に導入され、当該ランプ収納部616内に収納された発光管51の封止部513側を冷却する。
更に、壁部6135のZ方向基端側には、X方向に沿って配置された一対の開口部6137が形成されており、当該開口部6137を介して、主反射鏡52の外周を冷却する冷却空気が導入される。
また、左側面部615のZ方向基端側には、内側に凹んだコネクタ収納部6153が形成され、当該コネクタ収納部6153内に、前述の端子56及び電極引出線514に接続されるコネクタCNが取り付けられる。
図7は、ダクト部材62を示す斜視図である。
ダクト部材62は、収納体本体61にねじ等により取り付けられ、当該収納体本体61の右側面部612、上面部613及び下面部614(図6参照)とダクト部材62の内面とにより、前述のダクト部7を形成する。このダクト部材62は、図7に示すように、Z方向基端側から見て、X方向先端側が開口した略逆C字状に形成されている。このようなダクト部材62は、正面部621、背面部622、右側面部623、天面部624及び底面部625を備えている。そして、ダクト部材62が収納体本体61に取り付けられた際には、右側面部623、天面部624及び底面部625は、それぞれ、右側面部612、上面部613及び下面部614に対向する。
また、正面部621におけるX方向基端側には、Y方向に長手方向を有する略矩形の導入口6212が形成されている。導入口6212は、前述の冷却ファン93(図1参照)の吐出口に接続され、当該冷却ファン93から吐出された冷却空気をダクト部材62内部に導入する。この導入口6212の内側には、メッシュが貼付された枠体6213が嵌め込まれており、前述の枠体6152と同様に、発光管51の破片が飛散することを防ぐ。
更に、正面部621におけるZ方向基端側の面には、導入口6212のY方向基端側及び先端側の端縁から、面外方向に突出する突出部6214がそれぞれ形成されている。これら突出部6214のうちの一方には、自重によって回動した整流板63の端部が当接する。
この背面部622のX方向先端側の端縁には、整流板63を軸支する支持部材64が取り付けられる凹部6211が形成されている。
また、天面部624の内面(Y方向基端側の面)624Aには、ダクト部材62が収納体本体61に取り付けられた際の開口部6134に応じた位置に、金属製の板状体624A1(図10参照)が取り付けられている。この板状体624A1は、開口部6134を介して発光部511から射出された光が天面部624に直接入射し、当該光の入射位置が劣化することを防ぐ。
整流板63は、本発明の整流部材に相当し、前述のように、分岐部7A内に配置され、回動規制部6121,6231から回動規制部6122,6232までの範囲内で自重によって回動して、導入口6212から導入された冷却空気のうち、一部の冷却空気の流通方向を第1ダクト部7B又は第2ダクト部7Cに変更する。この整流板63は、板状体として形成され、中央に位置する整流部631と、当該整流部631の一端側に形成され、互いに離間する方向に延出する延出部632とを備えている。
整流部631は、冷却空気の流通方向を上方向に変更する部位である。この整流部631は、整流板63が自重によって回動した際に、鉛直方向先端側に位置する回動規制部(プロジェクタ1が正置き姿勢の場合では回動規制部6121,6231、天吊り姿勢の場合では回動規制部6122,6232)に当接するとともに、鉛直方向先端側に位置する突出部6214に当接する。これにより、導入口6212を介して導入された一部の冷却空気は、その流通方向を上方に変更される。なお、他の冷却空気は、前述の開口部6123(図6参照)を介して、ランプ収納部616内に導入される。
以下、光源ランプ50を冷却する冷却空気の流路について説明する。なお、以下の説明では、プロジェクタ1が正置き姿勢である場合について述べる。
図8から図10は、光源ランプ50を冷却する冷却空気の流路を示す図である。換言すると、図8及び図10は、光源ランプ50の中心軸を含む水平面及び鉛直面での光源装置5を示す横断面図及び縦断面図である。また、図9は、想像線でダクト部材62を示した光源装置5を示す斜視図である。
図8に示すように、ファン93から吐出された冷却空気はD1方向に進行し、導入口6212を介して、分岐部7A内に導入される。この冷却空気のうち、一部の冷却空気は、D2方向(X方向先端側に向かう方向)に分岐し、スリット状の開口部6123を介して、ランプ収納部616内に導入される。そして、当該冷却空気は、発光管51の封止部513側を冷却する。
一方、他の冷却空気は、回動規制部6121,6231に当接するまで自重によって鉛直方向に回動した整流板63により、D3方向(Y方向先端側に向かう方向)に分岐し、分岐部7A内を第1ダクト部7Bに向かって流通する。
この後、冷却空気は、天面部624、傾斜部6132及び起立部6133に沿って流通した後、第1ダクト部7Bの終端となる壁部6135に当たることで、開口部6134を介して、ランプ収納部616内に進入する。この際、傾斜部6132は、Z方向基端側に向かうに従ってY方向先端側に向かって傾斜しており、また、当該傾斜部6132のZ方向基端側の端部には、Y方向先端側に向かって反る湾曲部61321が形成されている。更に、開口部6134の端縁を形成する壁部6135は、天面部624の内面624A(収納体本体61の上面部613に対向する面624A)に対して垂直な壁となっている。このため、傾斜部6132に沿って流通した冷却空気は、傾斜部6132、湾曲部61321、内面624A、壁部6135によって、D6方向、すなわち、発光部511の上部に向かう方向に直線的に流通方向が変更する。
このような発光部511を冷却した冷却空気、及び、分岐部7Aにて開口部6123を介して導入され、かつ、封止部513を冷却した冷却空気は、当該開口部6123とは反対側の左側面部615に形成された開口部6151を介して、ファン94により吸引され、収納体6の外部に排出される。
ここで、傾斜部6132が形成されていない場合の冷却空気の流路について説明する。なお、以下に示す光源装置5Aは、傾斜部6132に代えて、Z方向及びX方向に沿う平坦部6132Aを備えるほかは、光源装置5と同様の構成を備えており、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
第1ダクト部7B内を流通する冷却空気は、傾斜部6132により、開口部6134が形成された上面部613に対向する内面624Aに向かって傾斜して流通する。このため、当該冷却空気は、これら傾斜部6132、内面624A及び壁部6135により、開口部6134を介して、発光部511に向かって流通方向が変更されて進行する。これにより、副反射鏡54を避けて、発光部511上部に対して開口部6134から直線的に冷却空気を送風することができるので、当該発光部511上部を効果的に冷却することができる。なお、傾斜部6132のZ方向基端側には、Y方向先端側に向かって反った湾曲部61321が形成されているので、発光部511の上部に向かって、一層角度を付けて冷却空気を送風することができる。
また、前述のように、当該副反射鏡54が設けられている場合でも、発光部511における上部に冷却空気を直線的に送風することができるので、当該副反射鏡54を避けて、発光部511上部を適切に冷却することができる。
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、傾斜部6132には、Z方向基端側に、Y方向先端側に向かって反った湾曲部61321が形成されているとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、湾曲部61321が形成されていなくてもよい。また、前述の平坦部6132Aが、Z方向基端側の開口部6134近傍に、Y方向先端側に反った傾斜部を有する構成としてもよい。この場合、当該傾斜部が、本発明の傾斜部に相当する。なお、傾斜部6142においても同様である。
また、前記実施形態では、光学ユニット4は平面視略L字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略U字形状を有した構成を採用してもよい。
さらに、前記実施形態では、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネル442を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
Claims (7)
- 冷却空気を送出する冷却装置を備えたプロジェクタに組み込んで使用される光源装置であって、
光を射出する発光部、及び、当該発光部の一端から延出する第1封止部を備える発光管と、
前記第1封止部に取り付けられ、前記発光部から射出された光を反射する略凹曲面状の反射面を有する第1反射鏡と、
収納体と、を備え、
前記収納体は、
前記発光管及び前記第1反射鏡を収納する収納体本体と、
前記収納体本体に設けられるダクト部材と、
前記収納体本体の外面、及び、前記ダクト部材の内面により形成され、前記冷却空気を前記発光部に導くダクト部と、を有し、
前記ダクト部は、
前記発光管に向かって開口し、前記第1反射鏡の開口端より、前記反射面により反射された光の進行方向先端側に位置する第1開口部と、
前記第1開口部における前記進行方向基端側の端縁を形成し、当該ダクト部の終端となる壁部と、
前記ダクト部材の内面のうち、前記第1開口部が形成された面とは反対側の面において前記第1開口部に応じた位置に設けられ、前記第1開口部を介した光が入射される金属製の板状体と、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、
前記ダクト部は、前記発光管を中心として互いに反対側に位置し、それぞれ前記第1開口部及び前記壁部を有する第1ダクト部及び第2ダクト部を備え、
前記板状体は、前記第1ダクト部の前記反対側の面における前記第1開口部に応じた位置、及び、前記第2ダクト部の前記反対側の面における前記第1開口部に応じた位置のそれぞれに設けられてい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、
前記ダクト部は、自重によって移動して、前記第1ダクト部及び前記第2ダクト部のうち、前記発光管の上方に位置するダクト部に向かって前記冷却空気を流通させる整流部材を備えることを特徴とする光源装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の光源装置において、
前記壁部における前記進行方向基端側の端面には、前記第1反射鏡の開口端が当接することを特徴とする光源装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の光源装置において、
前記発光管は、前記発光部における前記第1封止部とは反対側の端部から延出する第2封止部を備え、
前記ダクト部は、当該ダクト部内を流通する前記冷却空気の一部を分岐させて、前記第2封止部に導風する第2開口部を有する分岐部を備えることを特徴とする光源装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の光源装置において、
前記発光管は、前記発光部における前記進行方向先端側を覆い、入射した光を前記第1反射鏡に向かって反射する第2反射鏡を備えることを特徴とする光源装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の光源装置と、当該光源装置から射出された光を変調して画像光を形成する光変調装置と、当該画像光を投射する投射光学装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
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