JPH11249235A

JPH11249235A - 照明装置及びプロジェクタ

Info

Publication number: JPH11249235A
Application number: JP10049186A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kurokawa; 洋之黒川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】メタルハライドランプを冷却するために反射鏡
に切り欠きを設けて通風していたので、反射面が減少し
光の利用効率が低下すると共に、メタルハライドランプ
の最も発熱する部分を有効に冷却することができなかっ
た。【解決手段】反射鏡の中央部のランプ固定部にメタルハ
ライドランプを固定した照明装置において、前記ランプ
固定部は、前記メタルハライドランプの発光点上部に向
けて開口した通風部を有し、前記通風部は、前記発光点
上部に空気を吹き付けるか、又は前記発光点上部の空気
を吸い出すことにより、前記発光点上部を冷却すること
を特徴とする照明装置、及びその照明装置を使用したプ
ロジェクタを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ランプを使用した
照明装置、及びその照明装置から発光される光を液晶パ
ネルで変調し、変調された光をスクリーン等に投影する
プロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタは、照明装置で発光し
た光を赤、緑、青の各色の光に分離し、分離された各色
の光をそれぞれに対応した液晶素子で変調し、変調され
た各色の光を合成してスクリーン等に投影する。かかる
液晶プロジェクタに使用される照明装置は、高輝度の光
を発光できると共に発光スペクトルが自然光に近いこと
が求められ、その光源としてメタルハライドランプが使
用される。

【０００３】メタルハライドランプは、石英ガラス製放
電管に始動用稀ガスとランプ電圧調整用の水銀、及び発
光金属であるハロゲン化物を封入した高圧放電ランプの
一種である。メタルハライドランプは、封入する金属ハ
ロゲン化物によって発光スペクトルをいろいろに選ぶこ
とができ、特にジスプロシウム、ネオジウムなどの稀土
類金属ハロゲン化物が封入されたものは、高演色性を必
要とする液晶プロジェクタに適している。

【０００４】図１０は、従来の液晶プロジェクタ等に使
用される照明装置の構成を示す。図１０（１）は照明装
置の正面図、図１０（２）は、照明装置を図１０（１）
に示す破断線ＥＥで破断した断面図である。照明装置１
００は、メタルハライドランプ１の発光部を、断面が放
物面又は楕円等の形状をした反射鏡２のほぼ焦点の位置
に固定し、メタルハライドランプ１から発光された光を
ほぼ平行な光束として前方に投射する。

【０００５】メタルハライドランプ１は、中央部に石英
ガラスで形成された球状の放電発光部を有し、その内部
の陽極１３と陰極１１の間のアーク放電により発光す
る。陽極１３は口金１４に接続され、陰極１１は前方に
陰極端子として引き出され図示しないリード線等に接続
される。そして、後述するランプ用電源により陽極１３
と陰極１１の間に所定の電圧が印加されアーク放電が行
われる。また、メタルハライドランプ１の口金１４は、
反射鏡２の中央部のランプ固定部３に硬化型充填接着
剤、例えばセメントで固定される。

【０００６】一方、メタルハライドランプ１はアーク放
電により発光すると共に発熱し、アーク放電が起きてい
る陽極１３と陰極１１の間の発光点近傍は非常に高温と
なる。メタルハライドランプ１の適温は９００度〜１０
００度程度であるが、メタルハライドランプ１が設置さ
れた状態での発光点上部１２では１０００度を越えるこ
とがある。しかし、メタルハライドランプ１が１０００
度を越えて使用されると、著しく寿命を縮めてしまう。

【０００７】そこで、メタルハライドランプ１を冷却す
るため、反射鏡２の両側に図１０（１）に示す通風用切
り欠き２１、２２を設け、メタルハライドランプ１を風
冷する。後述する冷却ファンから送風される風は、例え
ば矢印５０、５１の方向に流れメタルハライドランプ１
を冷却する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】メタルハライドランプ
１で最も高温となる発光点上部１２は、反射鏡２の内部
にある。このため従来は、メタルハライドランプ１から
発光される光を遮らないように反射鏡２の横方向から冷
却ファンで送風し、反射鏡２に通風用切り欠き２１、２
２を設けて発光点上部１２に風を当てるようにしてい
た。

【０００９】しかし、反射鏡２に切り欠き２１、２２を
設けると、反射鏡２の有効反射面が減少し、メタルハラ
イドランプ１から発光される光の利用効率が落ちる。

【００１０】また、メタルハライドランプ１の発光点上
部１２以外の場所は、通常の使用状態で温度が１０００
度以上に上がることはないが、従来の冷却方法ではメタ
ルハライドランプ１全体を冷却してしまう。このため、
発光点上部１２を適温に収めるために、その他の部位が
過冷却になってメタルハライドランプ１の発光量を低下
させてしまう。

【００１１】そこで本発明は、メタルハライドランプで
最も高温になる発光点上部を重点的に冷却でき、反射鏡
の有効反射面が減少することがない照明装置、及びその
照明装置を使用したプロジェクタを提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、反射鏡の
中央部のランプ固定部にランプを固定した照明装置にお
いて、前記ランプ固定部は、前記ランプの発光点上部に
向けて開口した通風部を有することを特徴とする照明装
置を提供することにより達成される。

【００１３】本発明によれば、ランプの発光点上部に向
けて開口した通風部を有するので、ランプで最も高温に
なる発光点上部を重点的に冷却することができると共
に、その他の部位を過冷却にしてランプの発光量を低下
させてしまうことがない。また、反射鏡に切り欠きを設
ける必要がないので、ランプから発光される光の利用効
率が落ちることはない。

【００１４】また、本発明の照明装置の前記通風部は、
前記発光点上部に空気を吹き付けるか、又は前記発光点
上部の空気を吸い出すことにより、前記発光点上部を冷
却することを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、通風部から発光点上部に
空気を吹き付けたり、逆に発光点上部の空気を吸い出し
たりすることにより、ランプで最も冷却を必要とする発
光点上部を効率的に冷却することができる。

【００１６】また上記の目的は、前記の照明装置と、該
照明装置から発光される光を液晶パネルで変調して投影
する投影手段とを有することを特徴とするプロジェクタ
を提供することにより達成される。

【００１７】本発明によれば、ランプの最も発熱する部
分を有効に冷却して使用するのでランプの発光寿命が長
くなり、連続使用時間の長いプロジュクタを提供でき
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて図面に従って説明する。しかしながら、かかる実
施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施の形態の照明
装置の構造を示し、図１（１）は照明装置の正面図、図
１（２）は、照明装置を図１（１）の破断線ＡＡで破断
した断面図である。メタルハライドランプ１の口金１４
は、反射鏡２の中央部のランプ固定部３に硬化型充填接
着剤、例えばセメントで固定されるが、その際、通風管
４も一緒に固定される。通風管４は、反射鏡２の内面と
反射鏡２の後部の空気を流通させるための管で、通風管
４の一方の開口は、メタルハライドランプ１の発光点上
部１２に向けられている。

【００２０】このため、反射鏡２の後部から後述する冷
却ファンで通風管４に風を吹き込むと、通風管４から出
た風はメタルハライドランプ１で最も高温になる発光点
上部１２に当たり、発光点上部１２を効率良く冷却する
ことができる。一方、メタルハライドランプ１の他の部
分には風は当たらず、冷却する必要がない部分を冷却し
て発光効率を低下させることがない。更に、反射鏡に切
り欠きを設ける必要がないので、メタルハライドランプ
から発光される光の利用効率が落ちることはない。

【００２１】また、本実施の形態では、冷却ファンで反
射鏡２の内部の空気を吸い出すこともできる。この場合
は、通風管４はメタルハライドランプ１で最も高温にな
る発光点上部１２の空気を吸い出すので、空気を吹き付
けるのと同様に、発光点上部１２を効率良く冷却するこ
とができると共に、他の部分を過冷却して発光効率を低
下させることがない。

【００２２】図２は、本発明の第２の実施の形態の照明
装置１００の構造を示し、図２（１）は正面図、図２
（２）は図２（１）の破断線ＢＢで破断した断面図であ
る。通風管４は、メタルハライドランプ１の発光点上部
１２に向けて内径が細くなるノズル形状をしており、メ
タルハライドランプ１の口金１４と共に、ランプ固定部
３に硬化型充填接着剤で固定される。

【００２３】通風管４をノズル形状としたことにより、
冷却ファン等で発生した風を送り込む際に、メタルハラ
イドランプ１の発光点上部１２に勢いよく局部的に風を
当てることができ、更に効率よく発光点上部１２を冷却
することができる。この場合において、他の部分を過冷
却して発光効率を低下させることがない点等は、第１の
実施の形態と同様である。

【００２４】図３は、本発明の第３の実施の形態の照明
装置１００の構造を示し、図３（１）は断面図、図３
（２）は図３（１）の破断線ＣＣで破断した断面図であ
る。通風管４の小径部４１は、メタルハライドランプ１
の口金１４と共にランプ固定部３に硬化型充填接着剤で
固定され、反射鏡２の後部で通風管４の大径部４２に接
続される。

【００２５】通風管４の大径部４２を後述する冷却ファ
ンで通風すると、通風管４の小径部４１には負圧が生じ
て反射鏡２の内部から空気を吸い出す。本実施の形態に
おいても、通風管４の小径部４１の開口は、メタルハラ
イドランプ１の発光点上部１２に向いているので、メタ
ルハライドランプ１で最も高温になる発光点上部１２の
空気を吸い出し発光点上部１２を効率良く冷却できる。
また、他の部分を過冷却して発光効率を低下させること
がない点等は、第１、第２の実施の形態と同様である。

【００２６】図４は、本発明の第４の実施の形態のプロ
ジェクタ１０１の内部構成で、図１又は図２の照明装置
１００を使用した場合を示す。まず、プロジェクタ１０
１の光学系について説明する。メタルハライドランプ１
で発光した光は、反射鏡２で反射した光と共に光束Ｌ１
となり、プロジェクタ光学系５のコールドミラー２０で
反射する。コールドミラー２０で反射された光束Ｌ１
は、色分解ミラー２１、２２に入射する。

【００２７】色分解ミラー２１は、緑色と赤色の光を反
射しその他の色の光を透過させる。また、色分解ミラー
２２は、青色の光を反射しその他の色の光を透過させ
る。色分解ミラー２１は２つに分割されており、色分解
ミラー２２と共にＸ字状に構成される。

【００２８】色分解ミラー２１で分離された緑色と赤色
を含んだ光束Ｌ２は、ミラー２４で反射されて色分解ミ
ラー２５に入射する。色分解ミラー２５は、緑色の光を
反射しその他の色の光を透過させる。このため光束Ｌ２
は、緑色の光束Ｌ（Ｇ）と赤色の光束Ｌ（Ｒ）に分離さ
れる。一方、光束Ｌ１の内の青色成分は、色分解ミラー
２１を透過し色分解ミラー２２で反射されるので、青色
の光束Ｌ（Ｂ）となってミラー２３で反射される。

【００２９】赤色の光束Ｌ（Ｒ）は、凸レンズ２６
（Ｒ）及び偏向ビームスプリッタ２７（Ｒ）を経て反射
型液晶素子２８（Ｒ）を照射する。同様に、緑色の光束
Ｌ（Ｇ）は、凸レンズ２６（Ｇ）及び偏向ビームスプリ
ッタ２７（Ｇ）を経て反射型液晶素子２８（Ｇ）を照射
する。また、青色の光束Ｌ（Ｂ）は、凸レンズ２６
（Ｂ）及び偏向ビームスプリッタ２７（Ｂ）を経て反射
型液晶素子２８（Ｂ）を照射する。

【００３０】反射型液晶素子２８（Ｒ）は、プロジェク
タ１０１に入力される映像信号から変換される赤色用の
駆動信号により駆動され、赤色の光束Ｌ（Ｒ）を変調す
ると共に反射する。同様に、反射型液晶素子２８（Ｇ）
は、緑色用の駆動信号により駆動されて緑色の光束Ｌ
（Ｇ）を変調して反射し、反射型液晶素子２８（Ｂ）
は、青色用の駆動信号により駆動されて青色の光束Ｌ
（Ｂ）を変調して反射する。

【００３１】反射型液晶素子２８（Ｒ）、（Ｇ）、
（Ｂ）で変調し反射された赤、緑、青のそれぞれの色の
光束Ｌ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は、色合成プリズム２９
で合成され、投影レンズ６でスクリーン等に投影され
る。

【００３２】プロジェクタケース７内のメタルハライド
ランプ用反射鏡２の後部には、冷却ファン８が設置され
る。冷却ファン８は、外部の空気を矢印５２のように吸
い込んでメタルハライドランプ１を冷却する。メタルハ
ライドランプ１を冷却した空気は、更に他の冷却を必要
とする部分を冷却し、図示しない排出口からプロジェク
タケース７の外部に放出される。

【００３３】図５は、図４の破断線ＤＤで破断した本発
明の第４の実施の形態のプロジェクタ１０１の断面図で
ある。反射鏡２のランプ固定部３には、メタルハライド
ランプ１の口金１４と共に通風管４が硬化型充填接着剤
で固定される。通風管４の後部は、冷却ファン８に向か
って広がっている。このため通風管４は、冷却ファン８
によって矢印５２のように取り入れられた空気を、メタ
ルハライドランプ１の発光点上部１２に勢いよく局部的
に当てることができる。冷却ファン８で取り入れられた
空気のうち通風管４を通らないものは、反射鏡２の背面
に当たり反射鏡２を冷却するので、反射鏡２の表面の反
射膜の寿命を長くすることができる。

【００３４】図６は、本発明の第５の実施の形態のプロ
ジェクタ１０１で、冷却ファン８を反射鏡２の後部では
なく反射鏡２の横に設置した場合の内部構成を示す。通
風管４を直角に曲げることにより、冷却ファン８を他の
部品のレイアウトを考慮した最適の位置に設置すること
ができる。通風管４の方向を変えることにより、冷却フ
ァン８を反射鏡２の上部や下部に設置することも可能で
ある。

【００３５】図７は、本発明の第６の実施の形態のプロ
ジェクタ１０１の内部構成を示す。通風管４の径を冷却
ファン８の方向に拡大し、冷却ファン８を覆った場合で
ある。冷却ファン８は、プロジェクタ１０１内の空気を
排出する方向に回転される。冷却ファン８から矢印５４
のように排出される空気は、メタルハライドランプ１の
発光点上部付近を最も強く流れ、発光点上部を効率よく
冷却すると共に、その近傍の反射鏡２の反射膜も同時に
適度に冷却するので、それぞれの寿命を長くすることが
できる。

【００３６】図８は、図７に示した本発明の第６の実施
の形態のプロジェクタ１０１の説明図である。図８
（１）は、プロジェクタ１０１を側面から見た内部構造
を示し、図８（２）は、プロジェクタ１０１を底面から
見た内部構造を示す。本実施の形態は、メタルハライド
ランプ１の冷却と共に液晶素子の冷却を行う場合であ
る。液晶プロジェクタでは、高輝度の光束を液晶素子に
照射し反射させるため、液晶素子の冷却が必要な場合が
生じるからである。

【００３７】図８（１）に示すようにプロジェクタ光学
系５のケース底面には、冷却ファン３１が設置され、フ
ィルタ３０を介して外部の空気をプロジェクタ光学系５
の内部に吸い込む。プロジェクタ光学系５の内部には、
前述のように液晶素子２８（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）があ
り、冷却ファン３１で吸い込まれた外部の空気は、矢印
５５のように各液晶素子２８（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に
当たる。これにより各液晶素子は、定格使用温度、例え
ば３０℃以下に冷却される。

【００３８】プロジェクタ光学系５のケース底面には、
図８（２）に示すように、各液晶素子２８（Ｒ）、
（Ｇ）、（Ｂ）に冷却ファン３１の風が当たるように穴
３２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が設けられる。冷却ファン
３１によりプロジェクタ１０１の外部から吸い込まれた
空気は、穴３２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を通って液晶素
子２８（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を冷却し、矢印５６のよ
うにプロジェクタ光学系５から出て他に冷却を必要とす
る部品を冷却した後、冷却ファン８でプロジェクタ１０
１の外部に放出される。冷却ファン８による通風により
メタルハライドランプ１の発光点上部が冷却されるのは
前述の通りである。

【００３９】図９は、本発明の第７の実施の形態のプロ
ジェクタ１０１の内部構成で、図３に示した照明装置１
００を組み込んだ場合を示す。プロジェクタ１０１に
は、発熱部分を光学系から分離するための隔壁７１が設
けられ、隔壁７１の内部にメタルハライドランプ１や液
晶素子２８（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を駆動するための電
源９が収められる。電源９はかなりの高熱を発するの
で、冷却ファン８２により矢印５７のように外部の空気
が吸い込まれ冷却される。

【００４０】隔壁７１は、冷却ファン８２の反対側で通
風管４の大径部４２の一方の端に隙間なく接続され固定
される。通風管４の大径部４２の他方の端は、冷却ファ
ン８２よりも送風量の多い冷却ファン８１に向けて開口
される。冷却ファン８１は、矢印５８のように空気を排
出する方向に回転させる。これにより通風管４の大径部
４２を勢いよく空気が流れ、通風管４の小径部４１には
負圧が生じる。

【００４１】この負圧により反射鏡２の内部から空気が
吸い出され、メタルハライドランプ１の発光点上部を冷
却するのは前述の通りである。なお、冷却ファン８１の
送風量を冷却ファン８２の送風量より多くしたのは、冷
却ファン８１が通風管４の大径部４２の通風だけではな
く、反射鏡２の背面の冷却及びプロジェクタ光学系５の
通風も行うためである。

【００４２】本発明の実施の形態では、照明装置１００
にメタルハライドランプ１を使用したが、同様の特性を
持つランプであれば置き換え可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ラ
ンプの発光点上部に向けて開口した通風部を有するの
で、ランプで最も高温になる発光点上部を重点的に冷却
することができる。従って、その他の部位を過冷却にし
てランプの発光量を低下させてしまうことがない。

【００４４】また、本発明によれば、反射鏡に切り欠き
を設ける必要がないので、ランプから発光される光の利
用効率が落ちることはない。

【００４５】更に、本発明によれば、ランプの最も発熱
する部分を有効に冷却して使用するのでランプの発光寿
命が長くなり、連続使用時間の長いプロジュクタを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の照明装置の構成図
である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の照明装置の構成図
である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の照明装置の構成図
である。

【図４】本発明の第４の実施の形態のプロジェクタの構
成図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態のプロジェクタの断
面図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態のプロジェクタの構
成図である。

【図７】本発明の第６の実施の形態のプロジェクタの構
成図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態のプロジェクタの説
明図である。

【図９】本発明の第７の実施の形態のプロジェクタの構
成図である。

【図１０】従来の照明装置の構成図である。

【符号の説明】

１メタルハライドランプ２反射鏡３ランプ固定部４通風管５プロジェクタ光学系６投影レンズ７プロジェクタケース８冷却ファン９電源１１陰極１２発光点上部１３陽極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射鏡の中央部のランプ固定部にランプを
固定した照明装置において、前記ランプ固定部は、前記ランプの発光点上部に向けて
開口した通風部を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】請求項１において、前記通風部は、前記発光点上部に空気を吹き付けるか、
又は前記発光点上部の空気を吸い出すことにより、前記
発光点上部を冷却することを特徴とする照明装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記ランプは、メタルハライドランプであることを特徴
とする照明装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
照明装置と、該照明装置から発光される光を液晶パネルで変調して投
影する投影手段とを有することを特徴とするプロジェク
タ。