JPWO2013076800A1 - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

本発明のプロジェクタ装置は、任意の傾斜で設置しても、放電ランプ１１のバルブ上部１２ａとバルブ下部１２ｂの温度差を常に適正範囲に保つ冷却機構を備える。放電ランプを冷却するために、第１、第２の冷却ファン５３，５４で発生された冷却風を第１、第２のダクト７１，７２を介して放電ランプの第１、第２のランプ冷却吸気口２１，２２に導き、放電ランプに吹き付ける。第１、第２のランプ冷却吸気口２１，２２は放電ランプの光軸に関し対称に配置し、それぞれ開口面積の異なる複数の吸気口２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃに分割され、複数の吸気口を通じて複数に分流された冷却風ｆ１ａ〜ｆ１ｃ，ｆ２ａ〜ｆ２ｃをそれぞれ放電ランプの異なる箇所に吹き付ける。第１、第２の冷却ファンの回転数はプロジェクタ装置の設置姿勢Ｓに応じて最適に制御する。

Description

本発明は、放電ランプを光源として映像を投写するプロジェクタ装置に係り、特に放電ランプを好適に冷却する冷却機構に関する。

プロジェクタ装置は、光源が発する光を反射鏡やレンズ等で集光し、液晶パネル等の表示素子に照射して光学像を形成し、該光学像を投写レンズや投写ミラーを介して外部のスクリーン等に投写する装置である。プロジェクタ装置の光源としては、一般に高圧水銀ランプ等の放電ランプが用いられる。放電ランプは背後をリフレクタ、前方を防爆ガラスで覆われ、ほぼ密閉された形態となっている。放電ランプは点灯時に高温になるため適正温度が設定されているが、適正温度を超えて使用を続けるとランプ寿命が短縮し、破裂、失灯を招くことになる。そのため、放電ランプを適正温度に保持するためにファンによる強制空冷を行う冷却機構を備えている。放電ランプ内では発光に伴う発熱で熱対流が生じ、球状発光部（バルブ）の上部（重力方向に見た上部）が高温になるため、下部よりも上部の冷却を強目に行って上部と下部の温度差を所定範囲に保持するようにしている。

一方、プロジェクタ装置の設置形態は、装置を机上に水平に設置する据置設置と天井に吊り下げて設置する天吊設置が一般的であり、天吊設置では、装置を上下逆転させた姿勢で取り付ける。さらに他の設置形態として、机上面に垂直方向すなわち略鉛直方向（上下方向）に投写する形態として、上方投写姿勢と下方投射姿勢とが存在する。

このような種々の設置形態に対し、いずれの形態でも放電ランプを好適に冷却することが必要となる。これに関し特許文献１には、放電ランプ（光源ランプ）の冷却装置として、光源ランプに対して空気を送風する複数の冷却ファンを備え、複数の冷却ファンによる空気の各送風方向は互いに異なる方向に設定される構成が開示されている。

特開２００８−２６２１５３号公報

高機能のプロジェクタ装置では、その設置形態は上記した据置設置、天吊設置、あるいは鉛直方向（上下方向）投写設置だけでなく、映像を任意の方向に投写できるようにプロジェクタ装置を任意の傾斜面（０〜３６０度）に設置できることが要求されている。そのために、装置に実装する放電ランプの光軸は常に水平方向を維持し（地面に対して平行）、各設置形態（傾斜角）に応じて放電ランプの光軸が傾斜角だけ回転する構成となっている。これより、放電ランプの冷却要所であるバルブの上部と下部に相当する部分は固定されず、設置状態によって光軸の周りを移動することになる。よって、バルブの上部と下部の部分が設置状態により０〜３６０度の間で移動する状況において、常に放電ランプを適正温度に保つことが求められる。

特許文献１に記載の技術は、放電ランプの冷却を向かい合う２つの送風で行い、その送風方向をずらすとともに装置の設置姿勢に応じてそれぞれの送風量を制御することで、放電ランプのバルブ上部と下部の温度差を適正に保持するものである。しかしながら、当該文献に記載の技術では２つの送風方向をずらして配置しているため、冷却風がバルブ全周をカバーするのは困難である。その結果、設置面が例えば１３５度のような中間角度で傾斜させる設置姿勢では、バルブ上部と下部の温度差が適正温度から外れる可能性がある。あるいは、適正温度に近づけるために過大な送風量となり、冷却ファンの騒音が増大することが予想される。また、当該文献に記載の技術では、放電ランプへの２つの送風をずらすために吹き出し口で風路開口を狭めている。これによって風路損失が大きくなり、その分ファン回転数を上げることで装置の騒音が増大することになる。

本発明の目的は、プロジェクタ装置を任意の傾斜角度で設置しても、放電ランプのバルブ上部とバルブ下部の温度差を常に適正範囲に保つ冷却機構を備えるプロジェクタ装置を提供することである。

本発明によるプロジェクタ装置は、放電ランプを冷却するために、第１、第２の冷却ファンで発生された冷却風を第１、第２のダクトを介して放電ランプの第１、第２のランプ冷却吸気口に導き放電ランプに吹き付ける冷却機構と、プロジェクタ装置の設置姿勢を検出する設置角度センサと、設置角度センサで検出した設置姿勢に応じて第１、第２の冷却ファンの回転数を制御する冷却制御部とを備える。第１、第２のランプ冷却吸気口は放電ランプの光軸に関し対称に配置し、第１、第２のランプ冷却吸気口はそれぞれ開口面積の異なる複数の吸気口に分割され、複数の吸気口を通じて複数に分流された冷却風をそれぞれ放電ランプの異なる箇所に吹き付ける構成とした。

また、複数に分流された冷却風の一部は放電ランプのバルブに吹き付ける構成とし、冷却制御部は、プロジェクタ装置の設置姿勢で決まるバルブの重力方向上部に対する冷却風の風量を、バルブの重力方向下部に対する冷却風の風量よりも大きくなるように、第１、第２の冷却ファンを制御する。

本発明によれば、プロジェクタ装置を任意の傾斜角度で設置しても、放電ランプのバルブ上部とバルブ下部の温度差を常に適正範囲に保つことができる。また、ランプ冷却風路の損失を軽減できるので冷却ファンの回転数を抑えることができる。これにより放電ランプの長寿命化及びプロジェクタ装置の低騒音化を実現する。

本発明によるプロジェクタ装置の第１の実施例を示す全体ブロック構成図。 プロジェクタ装置内の光学系と冷却機構の外観図。 ランプユニットとその冷却機構の斜視図。 ランプユニットの冷却風吸気口をランプ出射側から見た図。 ダクトの内部構造と冷却風の流れを示す図。 ランプユニットの内部構造と冷却風の流れを示す図（斜視図）。 ランプユニットの内部構造と冷却風の流れを示す図（正面断面図）。 ランプユニットの内部構造と冷却風の流れを示す図（横断面図）。 ランプユニットの内部構造と冷却風の流れを示す図（縦断面図）。 プロジェクタ装置の設置姿勢（据置設置）を示す図。 プロジェクタ装置の設置姿勢（上投写設置）を示す図。 プロジェクタ装置の設置姿勢（天吊設置）を示す図。 プロジェクタ装置の設置姿勢（下投写設置）を示す図。 設置姿勢（据置設置）におけるランプユニット内の冷却風を示す図。 設置姿勢（上投写設置）におけるランプユニット内の冷却風を示す図。 設置姿勢（天吊設置）におけるランプユニット内の冷却風を示す図。 設置姿勢（下投写設置）におけるランプユニット内の冷却風を示す図。 各設置姿勢に対する冷却ファン５３，５４の適正回転数を示す図。 冷却ファンの適正回転数の環境条件依存性を示す図。 各設置姿勢における放電ランプ（バルブ上部、バルブ下部）の温度特性を示す図。 各設置姿勢における放電ランプ（シール部）の温度特性を示す図。 本発明による第２の実施例である複合型プロジェクタ装置の光学系と冷却機構の外観図。 複合型プロジェクタ装置の各設置姿勢に対するプロジェクタ装置１’側の冷却ファン５３’，５４’の適正回転数を示す図。 設置姿勢（据置設置）におけるプロジェクタ装置１’側のランプユニット内の冷却風を示す図。 設置姿勢（上投写設置）におけるプロジェクタ装置１’側のランプユニット内の冷却風を示す図。 設置姿勢（天吊設置）におけるプロジェクタ装置１’側のランプユニット内の冷却風を示す図。 設置姿勢（下投写設置）におけるプロジェクタ装置１’側のランプユニット内の冷却風を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、各図において共通な機能を有する部分には同一符号を付して示す。

図１は、本発明によるプロジェクタ装置の第１の実施例を示す全体ブロック構成図である。プロジェクタ装置１の基本構成と動作を説明する。
光学系では、ランプユニット１０の放電ランプ１１から発した光Ｌは、光学ユニット９０に入射する。光学ユニット９０は、照明光学系９１と、例えば液晶表示素子で構成された表示パネル９２と、投写レンズ９３とからなる。照明光学系９１は、ランプユニット１０からの光Ｌの光量分布を均一化して表示パネル９２に照射する。表示パネル９２は表示駆動回路８５で駆動され、映像信号に応じた光学像を形成する。表示パネル９２の光学像は、投写レンズ９３で外部のスクリーン５や壁面の被照射面に投写される。

冷却機構では、ランプユニット１０の内部冷却用の２個の冷却ファン５３，５４と、ランプユニット１０の外郭表面冷却用の冷却ファン５５を有し、ファン電源回路８７から電源を供給する。冷却ファン５３，５４から送風された冷却風はダクト７１，７２を介してランプユニット１０へ供給され、放電ランプ１１を冷却する。設置角度センサ８２はプロジェクタ装置１の設置角度を検出する。外気温度センサ８３はプロジェクタ装置１周囲の外気温度を検出する。気圧センサ８４はプロジェクタ装置１の周囲の大気圧を検出する。これらの検出情報は、冷却ファン５３，５４の回転制御に用いられる。

プロジェクタ装置１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）などに格納されたプログラムに従って動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）などで構成された演算制御手段（マイコン）８０で制御される。マイコン８０は、操作部８１からのユーザボタン操作により所定の処理を行う。例えば、ランプ電源回路８６を介して放電ランプ１１の点灯や消灯を行う。また、放電ランプ１１の点灯や消灯に合わせてファン電源回路８７を介して、ランプユニット１０の内部冷却用の冷却ファン５３，５４と外郭表面冷却用の冷却ファン５５の運転、停止を行う。その時、内部冷却用の冷却ファン５３，５４の運転は、設置角度センサ８２、外気温度センサ８３、気圧センサ８４からの検出情報を基に制御を行う。またマイコン８０は、表示駆動回路８５を制御して映像信号に応じた映像表示を行う。

図２は、プロジェクタ装置内の光学系と冷却機構の外観図である。主な構成は、ランプユニット１０に対し２個の冷却ファン５３，５４とそれに接続したダクト７１，７２を取り付けている。光学ユニット９０は３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の３枚の表示パネル９２と投写レンズ９３を有する。ランプユニット１０から出射された照明光は、光学ユニット９０内の３枚の表示パネル９２でＲ，Ｇ，Ｂの光学像を形成し、これらの光学像が合成されて投写レンズ９３から投写される。以下の説明では、図示するように座標軸を定め、ランプユニット１０からの出射方向をＸ軸、投写レンズ９３からの投写方向をＺ軸、これらに直交する方向（紙面に垂直な方向）をＹ軸とする。すなわち、ランプユニット１０からの出射方向（＋Ｘ方向）と投写レンズ９３からの投写方向（＋Ｚ方向）とは直交している。

ランプユニット１０の内部を冷却する２個の冷却ファン５３，５４は、プロジェクタ装置１の内部スペースを有効に使うために投写レンズ９３の脇に配置し、Ｙ方向に２階建てに構成する。上段側（＋Ｙ側）を第１の冷却ファン５３、下段側（−Ｙ側）を第２の冷却ファン５４とする。各冷却ファン５３，５４からの冷却風は、それぞれ第１、第２のダクト７１，７２を介してランプユニット１０に供給する。その際冷却風の方向は、ダクト７１，７２により−Ｚ方向から−Ｘ方向に略９０度曲げられる。第１の冷却ファン５３からダクト７１を介して送風される冷却風（第１の風路）は、ランプユニット１０の上部（＋Ｙ側）に供給し、第２の冷却ファン５４からダクト７２を介して送風される冷却風（第２の風路）は、ランプユニット１０の下部（−Ｙ側）に供給する。第１の風路と第２の風路はＹ方向に向かい合わせた対称の構造とし、風路長を等しく構成している。これは、プロジェクタ装置を３６０度の各種の設置姿勢に対し、２個の冷却ファン５３，５４からの送風制御を容易にするためである。

図３は、ランプユニット１０とその冷却機構の斜視図である。ランプユニット１０には＋Ｘ方向に光を発生する放電ランプ１１を有している。ランプユニット１０の上部（＋Ｙ側）には第１の冷却ファン５３とダクト７１からなる第１の風路が接続され、ランプユニット１０の下部（−Ｙ側）には第２の冷却ファン５４とダクト７２からなる第２の風路が接続される。第１の風路と第２の風路はＸＺ面に関し対称な構造としている。そのため、２個の冷却ファン５３，５４は構造的に鏡面対称で同性能となるファンを使用する。また、冷却ファン５３，５４に対する吸気口を両者が対向する空間側に設け、２つの風路の対称性を保っている。さらに、冷却ファン５３，５４が対向する空間（吸気スペース）の中間に仕切り板６０を設け、それぞれの冷却ファン５３，５４の動作（送風量）が干渉しないようにしている。

放電ランプ１１内では、球状発光部（バルブ）の上部（重力方向に見た上部）が高温になるため、下部よりも上部の冷却を強目に行い、上部と下部の温度差を所定範囲に保持するようにしている。また、放電ランプ１１の電極と外部リード棒との接続部（シール部）に対しても冷却を行い、適正温度で保持するようにしている。これにより放電ランプの寿命（例えば約３０００〜５０００時間）を確保し、また放電ランプの早期照度劣化や破裂、不点灯等を防止する。

図４は、ランプユニット１０の冷却風吸気口をランプ出射側（Ｘ方向）から見た図で、ダクト７１，７２との接続部の構造を示す。ランプユニット１０の上部には第１のダクト７１との接続部である第１のランプ冷却吸気口２１を有し、ランプユニット１０の下部には第２のダクト７２との接続部である第２のランプ冷却吸気口２２を有する。つまり、第１、第２のランプ冷却吸気口２１，２２は放電ランプ１１の光軸に関し対称に配置している。第１の冷却ファン５３から送られた冷却風は、ダクト７１を介して第１のランプ冷却吸気口２１からランプユニット１０内の放電ランプ１１へ供給される。第２の冷却ファン５４から送られた冷却風は、ダクト７２を介して第２のランプ冷却吸気口２２からランプユニット１０内の放電ランプ１１へ供給される。放電ランプ１１を冷却した後の風は、ランプユニット１０の両側面（＋Ｚ，−Ｚ方向）にあるランプ冷却排気口２３ａ，２３ｂから排気される。

さらに第１のランプ冷却吸気口２１は内部に仕切り板を設け、３つの吸気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃに分割している。各吸気口の開口面積は異なり、分割幅をＬ１，Ｌ２，Ｌ３とする。同様に第２のランプ冷却吸気口２２も内部に仕切り板を設け、３つの吸気口２２ａ，２２ｂ，２２ｃに分割している。各吸気口の分割幅は第１のランプ冷却吸気口２１における分割幅と等しく、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とする。ただし、第１のランプ冷却吸気口２１と第２のランプ冷却吸気口２２における分割幅Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の配置は、中心線Ｒに関して逆転させている（すなわち、放電ランプ１１の中心に関し点対称に配置させている）。この分割幅の比（開口面積の比）は、後述するように放電ランプ１１のバルブ上部とバルブ下部、及びシール部に吹き付ける冷却風量の比を決定するものである。本実施例での具体的な分割幅の比は、例えばＬ１：Ｌ２：Ｌ３＝１．５：０．３５：１の関係とするが、この比は放電ランプ１１の特性に応じて定めれば良い。

図５は、ダクト７１，７２の内部構造と冷却風の流れを示す図である。第１、第２のダクト７１，７２の内部には、冷却ファン５３，５４から送られる冷却風を整流するための整流リブ（整流板）７３，７４を設けている。ダクト７１を介してランプ冷却吸気口２１に送られた冷却風は、ランプ冷却吸気口２１の３つの吸気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃにより３つの冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ１ｃに分割され、放電ランプ１１へ供給される。同様にダクト７２を介してランプ冷却吸気口２２に送られた冷却風は、ランプ冷却吸気口２２の３つの吸気口２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより３つの冷却風ｆ２ａ，ｆ２ｂ，ｆ２ｃに分割され、放電ランプ１１へ供給される。

ここで、ダクト７１，７２内の冷却風の方向は、冷却ファン５３，５４から−Ｚ方向に送られたものが略９０度曲がって−Ｘ方向となりランプ冷却吸気口２１，２２へ向うため、その流れは（−Ｘ、−Ｚ）のベクトル成分を持ちダクト内で偏りが発生する。そのため、ランプ冷却吸気口２１，２２で分割される冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ１ｃ、及びｆ２ａ，ｆ２ｂ，ｆ２ｃの風量は、分割幅の比Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３の通りにはならず、カーブ内側よりも外側の吸気口の風量（この場合はｆ１ｃとｆ２ａ）が大きくなってしまう。そこで、ベクトル成分の影響をなくすため、ダクト７１，７２内部に整流リブ７３，７４を設けている。整流リブ７３，７４を設けることで、ダクト内の冷却風の偏りを修正し、分割幅の比Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３に近い冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ１ｃ、及びｆ２ａ，ｆ２ｂ，ｆ２ｃの風量とすることができる。
この例では１つのダクト内に１個の整流リブを設けているが、分割された３つの吸気口の幅に合わせて２個の整流リブを設ければより整流作用が向上する。

図６Ａ〜図６Ｄは、ランプユニット１０の内部構造とランプ冷却風の流れを示す図である。図６Ａはランプユニット１０の全体斜視図、図６Ｂは正面断面図（ＹＺ断面図）、図６Ｃは横断面図（ＸＺ断面図）、図６Ｄは縦断面図（ＸＹ断面図）を示す。

始めに、放電ランプ１１の内部構造を説明する。図６Ｃ、図６Ｄに示すように、放電ランプ１１は、球状発光部であるバルブ１２と、バルブ１２を背後から覆うように配置されたリフレクタ１４と、リフレクタ１４の前方開口側に配置された透光性の防爆ガラス３３とを含んでなる。プロジェクタ装置用の放電ランプ１１（バルブ１２）としては、ショートアーク型（例えばアーク長０．５〜１．５ｍｍ）の超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどを用いる。ここでは、例えばランプ入力３３０Ｗの超高圧水銀ランプ（アーク長約１．２ｍｍ）を用いるが、これに限定されるものではない。バルブ１２は、リフレクタ１４と防爆ガラス３３で囲まれた空間に配置されており、使用電力が大きいので非常な高温となる。シール部１３は、ランプ内の電極とランプ外部のリード線の２つの異種金属を溶接しガラスで封止した箇所である。リフレクタ１４は、バルブ１２の発熱により約２５０度Ｃの高温になるので、リフレクタ１４の外郭表面を冷却するために、図１で示した冷却ファン５５を用いる。防爆ガラス３３は、バルブ１２が破裂したときの破片の飛散を防止するもので、防爆ガラス固定用の固定枠２４に接着剤もしくはバネなどで固定されている。この固定枠２４は高温となるリフレクタ１４に接触するため、高耐熱性のＰＰＳ材（ポリフェニレンサルファイド）等が使用される。

バルブ１２の温度は放電ランプ寿命に大きく影響することから、所定の温度仕様が規定されている。放電ランプの発光原理で重力的に上に位置するバルブ上部１２ａが最も高温になることから、その温度仕様はバルブ上部１２ａの絶対温度とバルブ下部１２ｂとの温度差について規定がある。一般的仕様は、バルブ上部１２ａの温度が８６０度Ｃ以下で、バルブ上部１２ａとバルブ下部１２ｂの温度差が約６０〜１００度Ｃとされている。また、バルブ温度以外にシール部１３にも温度仕様が規定されている。シール部１３も高温になると溶接点が酸化して破断する可能性があるため、常に３５０度Ｃ以下に保つ必要がある。但し、これらの温度仕様は放電ランプの種類に依存するので固定値ではない。

本実施例では、バルブ１２が配置されている空間にランプ冷却吸気口２１及び２２からランプ冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ１ｃ及びｆ２ａ，ｆ２ｂ，ｆ２ｃを導風してバルブ１２とシール部１３の冷却を行い、冷却後の風はランプ冷却排気口２３ａ，２３ｂから排気させる。各冷却風の風路について説明する。

図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄにおいて、ランプ冷却吸気口２１の吸気口２１ａと２１ｃは−Ｙ方向に約３０度の傾斜を持たせることで、放電ランプ１１のバルブ（発光部）１２へ冷却風ｆ１ａとｆ１ｃを導風する。また吸気口２１ｂは−Ｙ方向に約４０度の傾斜を持たせることで、放電ランプ１１のシール部１３へ冷却風ｆ１ｂを導風する。同様にランプ冷却吸気口２２の吸気口２２ａと２２ｃは＋Ｙ方向に約３０度の傾斜を持たせることで、放電ランプ１１のバルブ１２へ冷却風ｆ２ａとｆ２ｃを導風する。また吸気口２２ｂは＋Ｙ方向に約４０度の傾斜を持たせることで、放電ランプ１１のシール部１３へ冷却風ｆ２ｂを導風する。なお、吸気口２１ａと２１ｃから導風された冷却風ｆ１ａとｆ１ｃは、バルブ１２の周囲でＺ方向にずれた位置に吹き付けるようにしている。吸気口２２ａと２２ｃから導風された冷却風ｆ２ａとｆ２ｃについても同様である。ここで、各吸気口２１ａ，２１ｃ，２２ａ，２２ｃの傾斜角（約３０度）と、各吸気口２１ｂ，２２ｂの傾斜角（約４０度）は、使用するランプユニット１０及び放電ランプ１１の構造に依存する値であり、適宜決定すればよい。

図６Ａ〜図６Ｄの設置姿勢は据置設置の状態であり、重力方向は−Ｙ方向となる。この場合には、バルブ上部１２ａの冷却は冷却風ｆ１ａとｆ１ｃが受け持ち、バルブ下部１２ｂの冷却は冷却風ｆ２ａとｆ２ｃが受け持つことになる。また、シール部１３の冷却は冷却風ｆ１ｂとｆ２ｂが受け持つ。

図６Ｂにおいて、バルブ上部１２ａとバルブ下部１２ｂの位置はプロジェクタ装置の設置姿勢に依存する。すなわちプロジェクタ装置の設置面を角度Ｓだけ回転させるとランプユニット１０はＸ軸を中心にして角度Ｓだけ回転し、バルブ上部１２ａとバルブ下部１２ｂの位置は、バルブ１２の円周上を移動することになる。これに合わせてランプ冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｃ及びｆ２ａ，ｆ２ｃの風量を制御させる必要がある。冷却風ｆ１ａとｆ１ｃの風量は、第１の冷却ファン５３の回転数と図４で示した吸気口２１ａと２１ｃの幅Ｌ１とＬ３に依存する。同様に冷却風ｆ２ａとｆ２ｃの風量は、第２の冷却ファン５４の回転数と図４で示した吸気口２２ａと２２ｃの幅Ｌ１及びＬ３の幅に依存する。よって、設置姿勢に応じて第１、第２の冷却ファン５３，５４の回転数を制御することで、バルブ上部１２ａとバルブ下部１２ｂにそれぞれ最適な風量の冷却風を吹き付けて、バルブ１２を適正温度に保つようにした。

また、シール部１３の位置は設置姿勢に依存せず常に回転の中心に存在するので、一定の風量を吹き付ければ良い。シール部１３にはランプ冷却風ｆ１ｂとｆ２ｂを加算した風量が吹き付けられるが、冷却風ｆ１ｂは第１の冷却ファン５３の回転数と吸気口２１ｂの幅Ｌ２に依存し、冷却風ｆ２ｂは第２の冷却ファン５４の回転数と吸気口２２ｂの幅Ｌ２に依存する。ここで幅Ｌ２は決まっているので、冷却ファン５３，５４の回転数を制御することでシール部１３を適正温度に保つようにした。

本実施例の冷却機構の構成によれば、冷却ファン５３，５４から送り出された冷却風の流れを遮るものがなく、途中の風路損失を軽減できるので冷却ファンの回転数を抑えることができる。これによりプロジェクタ装置の低騒音化を実現することができる。

図７Ａ〜図７Ｄは、プロジェクタ装置の設置姿勢として代表的な４通りの姿勢を示す図である。ここに設置角度Ｓは、据置設置の場合を基準Ｓ＝０度とし、投写方向（＋Ｚ方向）がＸ軸の周りにどれだけ回転したかで定義する。

図７Ａは、設置角度Ｓ＝０度の据置設置の場合で、プロジェクタ装置１を机上等に設置して投写レンズ９３から黒板やスクリーンへ映像を投写する形態である。
図７Ｂは、設置角度Ｓ＝９０度の上投写設置の場合で、プロジェクタ装置１の投写方向を上に向けて天井等へ映像を投写する形態である。
図７Ｃは、設置角度Ｓ＝１８０度の天吊設置の場合で、プロジェクタ装置１を逆さにして天井等に取り付け、黒板やスクリーンへ映像を投写する形態である。
図７Ｄは、設置角度Ｓ＝２７０度の下投写設置の場合で、プロジェクタ装置１を天井等に取り付けて床に向かって映像を投写する形態である。

図８Ａ〜図８Ｄは、図７Ａ〜図７Ｄの各設置姿勢におけるランプユニット１０内の冷却風を示す図である。いずれもランプユニット１０の正面断面図を示し、バルブ上部１２ａとバルブ下部１２ｂへの冷却風を模式的に示す。

図８Ａは据置設置（設置角度Ｓ＝０度）の場合で、バルブ上部１２ａにはランプ冷却風ｆ１ａとｆ１ｃを吹き付け、バルブ下部１２ｂにはランプ冷却風ｆ２ａとｆ２ｃを吹き付ける。各冷却風の風量は矢印の太さで大小関係を示している。すなわち、吸気口２１側の冷却風ｆ１ａとｆ１ｃは風量を大きく、吸気口２２側の冷却風ｆ２ａとｆ２ｃは風量を小さく設定することで、バルブ上部１２ａを強く冷却している。なお、シール部１３には設置姿勢に関係なくランプ冷却風ｆ１ｂとｆ１ｂを吹き付ける。

図８Ｂは上投写設置（設置角度Ｓ＝９０度）の場合で、バルブ上部１２ａにはランプ冷却風ｆ１ａとｆ２ｃを吹き付け、バルブ下部１２ｂにはランプ冷却風ｆ１ｃとｆ２ａを吹き付ける。この場合は、吸気口２１側の冷却風ｆ１ａとｆ１ｃの風量を大きくし、かつｆ１ａとｆ１ｃの差分（幅Ｌ１とＬ３の差）によりバルブ上部１２ａを強く冷却している。

図８Ｃは天吊設置（設置角度Ｓ＝１８０度）の場合で、バルブ上部１２ａにはランプ冷却風ｆ２ａとｆ２ｃを吹き付け、バルブ下部１２ｂにはランプ冷却風ｆ１ａとｆ１ｃを吹き付ける。この場合は、吸気口２２側の冷却風ｆ２ａとｆ２ｃの風量を大きくし、バルブ上部１２ａを強く冷却している。

図８Ｄは下投写設置（設置角度Ｓ＝２７０度）の場合で、バルブ上部１２ａにはランプ冷却風ｆ１ｃとｆ２ａを吹き付け、バルブ下部１２ｂにはランプ冷却風ｆ１ａとｆ２ｃを吹き付ける。この場合は、吸気口２２側の冷却風ｆ２ａとｆ２ｃの風量を大きくし、かつｆ２ａとｆ２ｃの差分（幅Ｌ１とＬ３の差）によりバルブ上部１２ａを強く冷却している。

設置姿勢が上記以外の設置角度Ｓの場合（例えばＳ＝１３５度）においても、吸気口２１側の冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｃと吸気口２２側の冷却風ｆ２ａ，ｆ２ｃの風量を制御することで、バルブ上部１２ａに吹き付ける風量を大きくし強く冷却することができる。その理由は、バルブ１２に対して同方向から吹き付ける一対の冷却風ｆ１ａとｆ１ｃ（あるいはｆ２ａとｆ２ｃ）がＺ方向にずれているため、冷却風がバルブ１２の周囲を回り込む効果によるものである。

図９は、プロジェクタ装置の各設置姿勢に対する第１、第２の冷却ファン５３，５４の適正回転数を示す図である。設置角度Ｓは、０〜３６０度まで４５度間隔で示している。環境条件は、外気温度が２５度Ｃ、外気圧が１０１３ｈＰａである。この例では、各冷却ファンの回転数を２０００〜４２００ｒｐｍの範囲で適宜制御することで、放電ランプ１１のバルブ上部１２ａとバルブ下部１２ｂ及びシール部１３を適正温度に保つことができる。この結果は一例であり、最適条件は放電ランプ１１とその冷却機構（冷却ファン）の構造に依存することは言うまでもない。また、設置姿勢（設置角度Ｓ）が上記以外の場合には、補間により最適条件を求めることができる。

図１０は、冷却ファンの適正回転数の環境条件依存性を示す図である。外気温度２５度Ｃ、外気圧１０１３ｈＰａにおける冷却ファンの適正回転数を基準とし、外気温度と外気圧が変化した時の適正回転数の変化を倍率で示している。すなわち環境条件に応じてこの倍率だけ回転数を補正すれば良い。外気温度が高い場合、あるいは外気圧が低い場合には冷却ファンによる冷却効率が低下するので、ファン回転数を増加させる補正を行う。

本実施例では、図９と図１０の結果を用いて、冷却ファン５３，５４の回転数を最適に制御する。図９と図１０のデータはメモリに記憶している。設置角度センサ８２はプロジェクタ装置１の姿勢（設置角度Ｓ）を検出し、外気温度センサ８３は外気温度を検出し、気圧センサ８４は外気圧を検出する。マイコン８０はこれらの検出情報に基づき、放電ランプ１１を適正温度に保つための冷却ファン５３，５４の回転数を設定する。すなわち、図９のデータを参照し設置角度Ｓに応じた冷却ファン５３，５４の適正回転数を読み出し、また図１０のデータを参照し外気温度と外気圧に応じた回転数の倍率（補正量）を読み出し、適正回転数に倍率を掛けてそれぞれの最適回転数を設定する。そして、ファン電源回路８７に対し冷却ファン５３，５４の回転数制御の指令を出す。

図１１Ａと図１１Ｂは本実施例で得られた各設置姿勢おける放電ランプ１１の温度特性を示す図である。動作条件は、放電ランプ点灯後、図９及び図１０で示す適正回転数で冷却ファン５３，５４を回転させて冷却した場合である。

図１１Ａはバルブ上部１２ａ及びバルブ下部１２ｂの温度を示し、設置角度依存性を実線で示している。一方、放電ランプの温度仕様の一例として、バルブ上部１２ａの上限温度８６０度Ｃと下限温度８００度Ｃ、バルブ下部１２ｂの下限温度７３０度Ｃを点線（鎖線）で示している。これより、本実施例の冷却機構により、設置角度Ｓ＝１３５度の中間角度を含め、どの設置姿勢においてもバルブ上部１２ａ及びバルブ下部１２ｂの温度仕様を満足させることができた。

図１１Ｂはシール部１３の温度を示し、その温度特性を実線で示している。一方、シール部１３の温度仕様の一例として上限温度３５０度Ｃを点線で示している。これより、本実施例の冷却機構により、どの設置姿勢においてもシール部１３の温度仕様を満足させることができた。

本実施例のプロジェクタ装置における、放電ランプの冷却動作の手順を説明する。
（１）操作部８１の操作によりプロジェクタ装置１の電源をＯＮする。
（２）設置角度センサ８２と外気温度センサ８３と気圧センサ８４は、それぞれ装置の設置角度、外気温度、外気圧を検出する。
（３）マイコン８０は設置角度の情報を取得し、図９の設置角度依存性のデータを参照して冷却ファン５３と冷却ファン５４の適正回転数を求める。
（４）さらにマイコン８０は外気温度、外気圧の情報を取得し、図１０の環境条件依存性のデータを参照して、冷却ファン５３，５４の適正回転数に倍率（補正量）を掛けて最適回転数を設定する。
（５）マイコン８０はファン電源回路８７を制御し、冷却ファン５３，５４をそれぞれ最適回転数にて回転させる。

（６）冷却ファン５３から発生した冷却風はダクト７１を介してランプ冷却吸気口２１に導かれ、分割された吸気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃによりランプ冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ１ｃに分流される。
（７）同様に冷却ファン５４から発生した冷却風はダクト７２を介してランプ冷却吸気口２２に導かれ、分割された吸気口２２ａ，２２ｂ，２２ｃによりランプ冷却風ｆ２ａ，ｆ２ｂ，ｆ２ｃに分流される。
（８）分流された冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｃと冷却風ｆ２ａ，ｆ２ｃは、バルブ１２の上部１２ａまたは下部１２ｂに吹き付けられる。各冷却風のバルブ１２に対する吹き付ける位置（上部１２ａまたは下部１２ｂ）は、図８Ａ〜図８Ｄのように、装置の設置姿勢（設置角度）に依存する。
（９）分流された冷却風ｆ１ｂ，ｆ１ｂはシール部１３に吹き付けられる。これは装置の設置姿勢に関係なく一定とする。

以上により、本実施例のプロジェクタ装置は任意の設置姿勢において、放電ランプ１１のバルブ上部１２ａとバルブ下部１２ｂ及びシール部１３を、それぞれ適正温度に保つことができる。

第２の実施例は、２台のプロジェクタ装置を共通の筐体に収納して１台のプロジェクタ装置として動作させる場合である。明るさが重要視されるハイエンドのプロジェクタ装置を実現する場合、ミドルクラス（中程度の明るさ）のプロジェクタ装置を２台同時に動作させ、同じ映像を重ね合わせて投写することで２倍の明るさを実現できる。このような装置構成をここでは「複合型プロジェクタ装置」と呼ぶことにする。複合型プロジェクタ装置の場合にも、本発明の冷却機構を適用することができる。

図１２は、本発明による第２の実施例である複合型プロジェクタ装置の光学系と冷却機構の外観図を示す。
複合型プロジェクタ装置２は、２台のプロジェクタ装置１，１’を共通の筐体に収納している。一方（図面左側）のプロジェクタ装置１は実施例１のプロジェクタ装置１と同じ構造であり、座標軸も同様に定める。他方（図面右側）のプロジェクタ装置１’は、プロジェクタ装置１をＺ軸に関し鏡面対称に折り返して配置している。具体的には、プロジェクタ装置１’における光学ユニット９０’（投写レンズ９３’）は、プロジェクタ装置１における光学ユニット９０（投写レンズ９３）をＺ方向とＹ方向には同一構造に、Ｘ方向には反転した構造にしている。また、プロジェクタ装置１’におけるランプユニット１０’及び冷却機構（冷却ファン５３’，５４’とダクト７１’，７２’）は、プロジェクタ装置１におけるランプユニット１０及び冷却機構（冷却ファン５３，５４とダクト７１，７２）を、Ｚ方向には同一構造に、Ｘ方向とＹ方向には反転した構造に配置している。すなわち、プロジェクタ装置１’における冷却機構はプロジェクタ装置１における冷却機構をＺ軸を中心に１８０度回転（裏返し）させたもので、２つの冷却ファン５３’，５４’及び２つのダクト７１’，７２’は、Ｙ方向の配置が入れ替わっている。

複合型プロジェクタ装置２では、プロジェクタ装置１とプロジェクタ装置１’を同時に動作させるので、実施例１（図１）におけるマイコン８０、操作部８１、各種センサ８２，８３，８４、表示駆動回路８５、各電源回路８６，８７などを共通に用いる。

複合型プロジェクタ装置２においても、装置がどの姿勢に設置されても各プロジェクタ装置１，１’の放電ランプを適正温度に保つ必要がある。複合型プロジェクタ装置２の各設置姿勢に対し、プロジェクタ装置１の冷却動作は、実施例１（図９）で述べた通りに冷却ファン５３，５４の回転数を設定すれば良い。しかしながら、プロジェクタ装置１’の冷却機構はプロジェクタ装置１の冷却機構とＹ方向の配置が入れ替わっているので、プロジェクタ装置１’の冷却制御はプロジェクタ装置１の冷却制御をＹ方向に反転させて行う。すなわち、プロジェクタ装置１’の第１の冷却ファン５３’は、プロジェクタ装置１の第２の冷却ファン５４と同様に制御し、プロジェクタ装置１’の第２の冷却ファン５４’は、プロジェクタ装置１の第１の冷却ファン５３と同様に制御する。

図１３は、複合型プロジェクタ装置の各設置姿勢に対するプロジェクタ装置１’側の第１、第２の冷却ファン５３’，５４’の適正回転数を示す図である。設置角度Ｓは、０〜３６０度まで４５度間隔で示している。環境条件は、外気温度が２５度Ｃ、外気圧が１０１３ｈＰａである。この結果は、実施例１（図９）における第１、第２の冷却ファン５３，５４の適正回転数を入れ替えたものになっている。これにより、プロジェクタ装置１’においても放電ランプのバルブ上部とバルブ下部及びシール部を適正温度に保つことができる。

図１４Ａ〜図１４Ｄは、図７Ａ〜図７Ｄの各設置姿勢におけるプロジェクタ装置１’側のランプユニット１０’内の冷却風を示す図である。なお、プロジェクタ装置１側のランプユニット１０内の冷却風は図８Ａ〜図８Ｄに示した通りである。プロジェクタ装置１’における各部及び冷却風の符号にはダッシュ（’）を付けている。

図１４Ａは据置設置（設置角度Ｓ＝０度）の場合で、バルブ上部１２ａ’にはランプ冷却風ｆ２ａ’とｆ２ｃ’を吹き付け、バルブ下部１２ｂ’にはランプ冷却風ｆ１ａ’とｆ１ｃ’を吹き付ける。そして、吸気口２２’側の冷却風ｆ２ａ’とｆ２ｃ’の風量を大きくし、バルブ上部１２ａ’を強く冷却している。これは図８Ｃ（プロジェクタ装置１側、設置角度Ｓ＝１８０度）と同様である。

図１４Ｂは上投写設置（設置角度Ｓ＝９０度）の場合で、バルブ上部１２ａ’にはランプ冷却風ｆ１ｃ’とｆ２ａ’を吹き付け、バルブ下部１２ｂ’にはランプ冷却風ｆ１ａ’とｆ２ｃ’を吹き付ける。これは図８Ｄ（プロジェクタ装置１側、設置角度Ｓ＝２７０度）と同様である。

図１４Ｃは天吊設置（設置角度Ｓ＝１８０度）の場合で、バルブ上部１２ａ’にはランプ冷却風ｆ１ａ’とｆ１ｃ’を吹き付け、バルブ下部１２ｂ’にはランプ冷却風ｆ２ａ’とｆ２ｃ’を吹き付ける。これは図８Ａ（プロジェクタ装置１側、設置角度Ｓ＝０度）と同様である。

図１４Ｄは下投写設置（設置角度Ｓ＝２７０度）の場合で、バルブ上部１２ａ’にはランプ冷却風ｆ１ａ’とｆ２ｃ’を吹き付け、バルブ下部１２ｂ’にはランプ冷却風ｆ１ｃ’とｆ２ａ’を吹き付ける。これは図８Ｂ（プロジェクタ装置１側、設置角度Ｓ＝９０度）と同様である。

以上の説明の通り、プロジェクタ装置１’における冷却ファン５３’，５４’の制御は、プロジェクタ装置１における制御を設置角度Ｓを１８０度回転させて行なえば良い。これにより、複合型プロジェクタ装置においても、任意の設置姿勢において、放電ランプのバルブ上部とバルブ下部及びシール部を、それぞれ適正温度に保つことができる。実施例２においては、２台のプロジェクタ装置の冷却機構を共通化しているので、冷却制御が容易であり、また製造コストを低減する効果がある。

１，１’:プロジェクタ装置、
２:複合型プロジェクタ装置、
５:スクリーン、
１０，１０’:ランプユニット、
１１:放電ランプ、
１２:バルブ、
１２ａ:バルブ上部、
１２ｂ:バルブ下部、
１３:シール部
１４:リフレクタ、
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ:ランプ冷却吸気口、
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ:ランプ冷却吸気口、
２３ａ，２３ｂ:ランプ冷却排気口、
２４:固定枠、
３３:防爆ガラス、
５３，５４，５５:冷却ファン、
６０:仕切り板、
７１，７２:ダクト、
７３，７４:整流リブ、
８０:マイコン、
８１:操作部、
８２:設置角度センサ、
８３:外気温度センサ、
８４:気圧センサ、
８５:表示駆動回路、
８６:ランプ電源回路、
８７:ファン電源回路、
９０，９０’ :光学ユニット
９１:照明光学系、
９２:表示パネル、
９３:投写レンズ、
ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ１ｃ，ｆ２ａ，ｆ２ｂ，ｆ２ｃ:ランプ冷却風。

図８Ａは据置設置（設置角度Ｓ＝０度）の場合で、バルブ上部１２ａにはランプ冷却風ｆ１ａとｆ１ｃを吹き付け、バルブ下部１２ｂにはランプ冷却風ｆ２ａとｆ２ｃを吹き付ける。各冷却風の風量は矢印の太さで大小関係を示している。すなわち、吸気口２１側の冷却風ｆ１ａとｆ１ｃは風量を大きく、吸気口２２側の冷却風ｆ２ａとｆ２ｃは風量を小さく設定することで、バルブ上部１２ａを強く冷却している。なお、シール部１３には設置姿勢に関係なくランプ冷却風ｆ１ｂとｆ２ｂを吹き付ける。

（６）冷却ファン５３から発生した冷却風はダクト７１を介してランプ冷却吸気口２１に導かれ、分割された吸気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃによりランプ冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ１ｃに分流される。
（７）同様に冷却ファン５４から発生した冷却風はダクト７２を介してランプ冷却吸気口２２に導かれ、分割された吸気口２２ａ，２２ｂ，２２ｃによりランプ冷却風ｆ２ａ，ｆ２ｂ，ｆ２ｃに分流される。
（８）分流された冷却風ｆ１ａ，ｆ１ｃと冷却風ｆ２ａ，ｆ２ｃは、バルブ１２の上部１２ａまたは下部１２ｂに吹き付けられる。各冷却風のバルブ１２に対する吹き付ける位置（上部１２ａまたは下部１２ｂ）は、図８Ａ〜図８Ｄのように、装置の設置姿勢（設置角度）に依存する。
（９）分流された冷却風ｆ１ｂ，ｆ２ｂはシール部１３に吹き付けられる。これは装置の設置姿勢に関係なく一定とする。

Claims (7)

1. 放電ランプを光源として映像を投写するプロジェクタ装置において、
   前記放電ランプを冷却するために、第１、第２の冷却ファンで発生された冷却風を第１、第２のダクトを介して前記放電ランプの第１、第２のランプ冷却吸気口に導き、前記放電ランプに吹き付ける冷却機構と、
   当該プロジェクタ装置の設置姿勢を検出する設置角度センサと、
   該設置角度センサで検出した設置姿勢に応じて前記第１、第２の冷却ファンの回転数を制御する冷却制御部とを備え、
   前記第１、第２のランプ冷却吸気口は前記放電ランプの光軸に関し対称に配置し、
   該第１、第２のランプ冷却吸気口はそれぞれ開口面積の異なる複数の吸気口に分割され、
   該複数の吸気口を通じて複数に分流された冷却風をそれぞれ前記放電ランプの異なる箇所に吹き付ける構成としたことを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、
   前記複数に分流された冷却風の一部は前記放電ランプのバルブに吹き付ける構成とし、
   前記冷却制御部は、当該プロジェクタ装置の設置姿勢で決まる前記バルブの重力方向上部に対する冷却風の風量を、前記バルブの重力方向下部に対する冷却風の風量よりも大きくなるように、前記第１、第２の冷却ファンを制御することを特徴とするプロジェクタ装置。
3. 請求項２に記載のプロジェクタ装置において、
   前記複数に分流された冷却風の一部は前記放電ランプのシール部に吹き付ける構成としたことを特徴とするプロジェクタ装置。
4. 請求項２に記載のプロジェクタ装置において、
   外気温度を検出する外気温度センサと、
   外気圧を検出する気圧センサを備え、
   該検出された外気温度と外気圧に応じて、前記冷却制御部は前記第１、第２の冷却ファンの回転数を補正することを特徴とするプロジェクタ装置。
5. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、
   前記第１、第２の冷却ファン及び前記第１、第２のダクトは、それぞれ互いに対向して対称な構造であり、冷却風の流路長が等しいことを特徴とするプロジェクタ装置。
6. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、
   前記第１、第２のダクト内には冷却風の流れを整流するための整流リブを設けたことを特徴とするプロジェクタ装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプロジェクタ装置を２台用いて共通の筐体に収納し、同じ映像を重ね合わせて投写する複合型プロジェクタ装置であって、
   各プロジェクタ装置における前記放電ランプと前記冷却機構は同一構造で、一方の冷却機構は他方の冷却機構を投写軸を中心に１８０度回転させて配置したものであり、
   各プロジェクタ装置における前記冷却制御部は共通の冷却制御部とし、各プロジェクタ装置における前記第１、第２の冷却ファンに対する制御を互いに入れ替えて行うことを特徴とする複合型プロジェクタ装置。

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