| 【発明の名称】 |
光源装置及び投写型表示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】木田 博
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| 【要約】 |
【課題】従来の高温となる光源の冷却手段を備えた光源装置では、光源装置を投写型表示装置に適用した場合に、常に同じ姿勢で投写型表示装置を使用なければ最適な冷却状態が得られない。本発明は、光源装置を投写型表示装置に適用した場合に、投写型表示装置を上下反転して使用しても、光源を最適に冷却することを目的とする。
【解決手段】リフレクタ１１の前面開口部付近に設けられ、上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る送風部として、送風口１７と隣接して、ダクト２１を配置している。ダクト２１の内部には、風向制御板２２が設けられおり、風向制御板２２の一端は、風向制御板回転軸２３により、ダクト２１に対して風向制御板回転軸２３を中心に回動できるように支持されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光源支持部近傍に排風口を設けた凹面反射鏡と、上記凹面反射鏡の前面開口部を覆う光透過部材と、導管内に上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る風向制御板を有し、かつ上記凹面反射鏡の前面開口部近傍に配置された送風部とを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】 上記風向制御板が、上記導管内で重力によって回動自在に支持され、上記導管内で所定の角度に位置するように回動を制限するストッパーを有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】 光源支持部近傍に排風口を設けた凹面反射鏡と、上記凹面反射鏡の前面開口部を覆う光透過部材と、導管内に上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る風向制御板を有し、かつ上記凹面反射鏡の前面開口部近傍に配置された送風部とを備えた光源装置と、上記送風部に外気を送るシロッコファンとを具備したことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】 光源支持部近傍に排風口を設けた凹面反射鏡と、上記凹面反射鏡の前面開口部を覆う光透過部材と、導管内に上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る風向制御板を有し、かつ上記凹面反射鏡の前面開口部近傍に配置された送風部とを備えた光源装置と、上記排風口から空気を排出する軸流ファンとを具備したことを特徴とする投写型表示装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投写型表示装置等に使用される光源装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】大画面映像を提供する投写型表示装置は、画像表示デバイスに透過型あるいは反射型の液晶パネルや、マイクロミラーが可動するＤＬＰを使用し、画像表示デバイスを高輝度の白色光源により照明して、表示画像を投写レンズによってスクリーンに拡大投写する。
【０００３】上記投写型表示装置に使用される光源としては、１００〜４００Ｗのメタルハライドランプや高圧水銀ランプが、大型機器には１ｋＷ程度のキセノンランプ等の放電ランプが使用されている。中でも高圧水銀ランプは、発光効率が高く、かつ小さいアークスポットのため光学系の光効率が高く、さらに長寿命であることより、投写型表示装置に使用される光源の主流となっている。
【０００４】図４は、特開２０００−５７８２５号公報に示された投写型表示装置に使用する従来の放電ランプを用いた光源装置の断面図である。１は放電ランプ、２は発光管、３ａ，３ｂは電極、４ａ，４ｂは封止部、５ａ，５ｂはリード棒、６ａ，６ｂはリード線、１１はリフレクタ、１２は反射面、１３は平板ガラス、１４はランプ保持部材、１５は接着材、１６はランプ挿入開口、１８は排風口、５１は通気部材、５２は冷却送風口である。
【０００５】放電ランプ１は、一対の電極３ａ、３ｂとを配置した発光管２と、導電箔をガラスにより密着して発光管内部２ｃと外部との機密性を保つ封止部４ａ、４ｂとにより構成される。点灯中の電極３ａ、３ｂとは、２５００〜３０００℃の高温になるため、熱蒸発の小さい金属であるタングステンが使用される。また、放電ランプ１を構成するガラスには、耐熱性に優れた石英ガラスが使用される。発光管内部２ｃには、高圧水銀ランプの場合、水銀、アルゴンやキセノン等の希ガス、ハロゲン化物が封入されている。封止部４ａ、４ｂと導電箔との導通を取るため、リード棒５ａ、５ｂがそれぞれ封止部４ａ、４ｂのガラス部材より外部に突出している。さらに、リード棒５ａ、５ｂがそれぞれリード線６ａ、６ｂに接続されている。リード線６ａ、６ｂから電力が供給されることにより、電極３ａ、３ｂの間にアークが形成されて、放電ランプ１が発光する。
【０００６】発光管２を透過した光を集光するため、楕円面あるいは放物面等の凹面形状をしたリフレクタ１１を配置している。このリフレクタ１１は、ほう珪酸ガラスや結晶化ガラスを基材とした内面に、可視光領域の光を効率よく反射する金属膜や誘電体多層膜により反射面１２を形成している。放電ランプ１が高圧水銀ランプの場合、点灯中の発光管内部２ｃは、気化した水銀の蒸気圧により１００〜２００気圧の高圧となる。このため、万一、放電ランプ１が破裂した場合、ガラスや電極の飛散を防止するため、リフレクタ１１の光出射開口部を、光透過性の平板ガラス１３により覆っている。リフレクタ１１の反射面１２の中心部には、ランプ挿入開口１６が形成されており、このランプ挿入開口１６へランプ保持部材１４に接着剤１５で固定された放電ランプ１を挿入し、その後リフレクタ１１にランプ保持部材１４に接着剤１５で固着固定する。
【０００７】一般的に、投写型表示装置に使用される放電ランプ１は、水平姿勢で使用され、また上述のように、放電ランプ１は、リフレクタ１１と平板ガラス１３により覆われた構造となっているので、放電ランプ１の存在する内部は高温となる。最も高温となるのが発光管上部２ｂである。従来技術によれば１５０Ｗの放電ランプを、冷却風を送風しない状態で点灯した場合、上部は１０６０℃、下部は８８０℃程度となることがある。高温状態で使用すると、温度の高い発光管上部２ｂが白く曇る失透現象を起こして急激な照度低下を招いたり、ガラスの軟化による発光管２の変形や破裂の要因となる。
【０００８】この問題を解決するため、リフレクタ１１の下部に通気部材５１と冷却送風口５２を備えている。また、ランプ保持部材１４に排風口１８を備えている。冷却送風口５２より送り込まれた冷却風７１は、リフレクタ１１の反射面１２を反射して（冷却風７２）、発光管上部２ｂを冷却しながら、リフレクタ１１のランプ挿入開口１６とランプ保持部材１４の排風口１８を通って（冷却風７３）、リフレクタ１１の外部に熱を放出している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来技術の光源装置では、光源装置を投写型表示装置に適用した場合は、常に冷却送風口５２を下にして使用しなければならない。ここで、図５に投写型表示装置の投影形態を示す。投写型表示装置６１ａは床置きの投写形態であり、投写型表示装置６１ａより出射した投写光６２ａが前方のスクリーン６３に大画面映像が投影される。一方投写型表示装置６１ｂは天吊りの投写形態であり、投写型表示装置６１ａに対しては上下反転した形態で使用する。
【００１０】床置きの投写形態の投写型表示装置６１ａに、上記の従来の光源装置を適用した場合、光源装置の冷却送風口５２が下側になるように構成しなければならない。天吊り形態の投写型表示装置６１ｂでは、図４に示す光源装置も上下反転するため、発光管２ａ部が最も温度が高くなり、冷却風は温度が低い発光管２ｂ部をさらに冷却することになる。発光管の過冷却は、発光管内部に封入された水銀の蒸気圧が低下するとともに発光効率の低下を招くという問題が発生する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明における光源装置においては、導管内に上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る風向制御板を有し、かつ上記凹面反射鏡の前面開口部近傍に配置された送風部を備えたものである。
【００１２】また、上記風向制御板が、上記導管内で重力によって回動自在に支持され、上記導管内で所定の角度に位置するように回動を制限するストッパーを有するものである。
【００１３】さらに、この発明における投写型表示装置においては、光源支持部近傍に排風口を設けた凹面反射鏡と、上記凹面反射鏡の前面開口部を覆う光透過部材と、導管内に上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る風向制御板を有し、かつ上記凹面反射鏡の前面開口部近傍に配置された送風部とを備えた光源装置と、上記送風部に外気を送るシロッコファンとを具備したものである。
【００１４】また、光源支持部近傍に排風口を設けた凹面反射鏡と、上記凹面反射鏡の前面開口部を覆う光透過部材と、導管内に上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る風向制御板を有し、かつ上記凹面反射鏡の前面開口部近傍に配置された送風部とを備えた光源装置と、上記排風口から空気を排出する軸流ファンとを具備したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１（ａ）は、実施の形態１における光源装置の正面図を示し、図１（ｂ）は実施の形態１における光源装置の断面図を示す。１は光源である放電ランプ、２は発光管、３ａ，３ｂは電極、４ａ，４ｂは封止部、５ａ，５ｂはリード棒、６ａ，６ｂはリード線、１１は光源支持部近傍に排風口を設けた凹面反射鏡であるリフレクタ、１２は反射面、１３は凹面反射鏡の前面開口部を覆う光透過部材である平板ガラス、１４はランプ保持部材、１５は接着材、１６はランプ挿入開口、１７は送風口、１８は排風口、２１は外気を導く導管であるダクト、２２はダクト２１内で重力によって回動自在に支持された風向制御板、２３は風向制御板回転軸、２４ａ、２４ｂは風向制御板２２がダクト２１内で所定の角度に位置するように回動を制限するストッパである。
【００１６】放電ランプ１は、一対の電極３ａ、３ｂを配置した発光管２と、導電箔をガラスにより密着して発光管内部２ｃと外部との機密性を図る封止部４ａ、４ｂにより構成される。点灯中の電極３ａ、３ｂは、２５００〜３０００℃の高温になるため、熱蒸発の小さい金属であるタングステンが使用される。また、放電ランプ１を構成するガラスには、耐熱性に優れた石英ガラスが使用される。管球内部２ｃには、高圧水銀ランプの場合、水銀、アルゴンやキセノン等の希ガス、ハロゲン化物が封入されている。封止部４ａ，４ｂの導電箔との導通を取るため、リード棒５ａ、５ｂがそれぞれ封止部４ａ、４ｂのガラス部材より外部に突出しており、さらにリード棒５ａ、５ｂはそれぞれリード線６ａ、６ｂに接続されている。リード線６ａ、６ｂから電力が供給されることにより、電極３ａ、３ｂの間にアークが形成されて、放電ランプ１が発光する。発光管２を透過した光を集光するため、楕円面あるいは放物面形状の凹面形状をしたリフレクタ１１を配置している。
【００１７】リフレクタ１１は、ほう珪酸ガラスや結晶化ガラスを基材とした内面に、可視光領域の光を効率よく反射する金属膜や誘電体多層膜により反射面１２を形成している。放電ランプ１が高圧水銀ランプの場合、点灯中の発光管内部２ｃは、気化した水銀の蒸気圧により１００〜２００気圧の高圧となる。このため、万一、放電ランプ１が破裂した場合、ガラスや電極の飛散を防止するため、リフレクタ１１の光出射開口部を、光透過性の平板ガラス１３により覆っている。リフレクタ１１の反射面１２の中心部には、ランプ挿入開口１６が形成されており、このランプ挿入開口１６へランプ保持部材１４に接着剤１５で固定された放電ランプ１を挿入し、その後リフレクタ１１にランプ保持部材１４に接着剤１５で固着固定する。
【００１８】リフレクタ１１は、開口部側面の一部で、光源装置とした場合の水平方向に切り欠きが設けられている。このリフレクタ１１と平板ガラス１３とを組み合わせることにより、送風口１７が形成される。リフレクタ１１の中心部の放電ランプ挿入開口１６には、ランプ保持部材１４が固着されており、放電ランプ１は、所定の位置にランプ保持部材１４と接着剤１５により固定されている。ランプ保持部材１４には、光源支持部近傍に排風口１８が設けられており、放電ランプ挿入開口１６から排風口１８を通して、リフレクタ１１内部から外部に流れる風路を形成している。
【００１９】リフレクタ１１内部に冷却風を送風するため、リフレクタ１１の前面開口部付近に設けられ、上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る送風部として、送風口１７と隣接して、ダクト２１を配置している。ダクト２１の内部には、風向制御板２２が設けられており、風向制御板２２の一端は、風向制御板回転軸２３により、ダクト２１に対して風向制御板回転軸２３を中心に回動できるように支持されている。ダクト２１のストッパ２４ａ，２４ｂは、風向制御板２２を所定の角度となるよう可動範囲を制限している。重力方向が図１記載のように下方の場合、風向制御板２２は自重により、実線で示す風向制御板２２ａのように傾いて安定する。また、本光源装置を上下反転した場合は、風向制御板２２は破線で示す風向制御板２２ｂのように傾いて安定する。
【００２０】上記のように、ダクト２１に送り込まれた冷却風３１は、風向制御板２２により二分される。風向制御板２２の上部から送風口１７に流れ込む冷却風３２は、リフレクタ１１の反射面１２を反射して、冷却風３４の様に発光管上部２ｂ近傍を通って、ランプ挿入開口１６及び排風口１８を通って、リフレクタ１１の外部に排気される。風向制御板２２の下側を通った冷却風３３は、封止部４ａ付近を通って、反射面１２を反射して冷却風３５となってランプ挿入開口１６及び排風口１８を通って、リフレクタ１１の外部に排気される。
【００２１】このように、相対的にリフレクタ１１の上部に強い風が流れて、放電ランプ１が最も熱くなる発光管上部２ｂを冷却しているため、失透現象を抑制できるとともに発光管上部２ｂと下部２ａの温度差を低減できるので、安定したアークが得られる。
【００２２】本発明の光源装置を図５に示す床置き姿勢の投写型表示装置６１ａに搭載し、天吊り姿勢にて投写型表示装置６１ｂを使用した場合、図５の光源装置は上下反転する。このとき、発光部２ａが最も熱くなるが、上述のように風向制御板２２が使用姿勢に応じて可動するようにしているので、光源装置の使用する姿勢によらず、放電ランプを同じ状態に冷却できる。
【００２３】実施の形態２．図２は、本発明の実施の形態２における投写型表示装置であり、上記光源装置の冷却風送風手段の一例を示す。４１はシロッコファン、４２はシロッコファン４１の回転フィンである。シロッコファン４１は、ドーナツ形状の回転フィン４２が回転することにより、シロッコファン４１の円形部の側面から吸気される冷却風３６が、矩形開口部より排気されることにより冷却風３１が発生する。シロッコファン４１の排気部の開口形状とダクト２１の開口形状をほぼ一致させて接続することにより、効率よく冷却風３１をダクト２１に送り込むことができる。
【００２４】シロッコファン４１の代わりに軸流ファンを使用しても良いが、ダクト２１の開口径を軸流ファンの回転フィン径に一致させる必要があり、風量の大きいファンを使用する場合、ダクト２１が大型化する。シロッコファンは、風量が大きくなるに従って回転フィンの径が大きくなるが、排気部の開口形状としては同じものが選択できる点で使用に適している。
【００２５】実施の形態３．図３は、本発明の実施の形態３における投写型表示装置であり、上記光源装置における排気手段の他の例を示す。４３はリフレクタ１１を覆うハウジング、４４は軸流ファン、４５は軸流ファン４４の回転フィンである。リフレクタ１１の内部の熱は、冷却風３４及び３５となって、リフレクタ１１とハウジング４３とで囲われた空間に排気される。軸流ファン４４の回転フィン４５を回転することにより、ハウジング４３内部の排気風３７は、ハウジング４３の外部に排気風３８となり、リフレクタ１１内部の熱を効率良く排気することができる。また、リフレクタ１１とハウジング４３及び軸流ファン４４との密閉度を上げることにより、軸流ファン４４の回転のみで、図１に記述した同様の冷却風の流れを作ることが可能となる。
【００２６】軸流ファンの代わりにシロッコファンを使用しても良いが、リフレクタ１１の外形は５０角〜１００角の矩形、あるいはこの矩形に内接する円形であるので、この形状に合った軸流ファンを選択すれば良く、比較的大型の軸流ファンでも排気手段を構成できる。
【００２７】また、図２に示す冷却風送風手段と、図３に示す排気手段を併用すれば、さらに効率良く放電ランプ１に発生した熱を冷却でき、リフレクタ１１内部の熱を外部に排気できる。
【００２８】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成されているので以下に示すような効果を奏する。
【００２９】導管内に上記光源の上部または下部へより多くの外気を送る風向制御板を有し、かつ上記凹面反射鏡の前面開口部近傍に配置された送風部を備えたことにより、光源装置の姿勢によらず常に同じ状態で、放電ランプを冷却できるとともに、光源装置の姿勢に応じて光源の高温側に多くの冷却風が送られる。
【００３０】さらに、上記風向制御部が、上記導管内で重力によって回動自在に支持された風向制御板と、風向制御板が上記導管内で所定の角度に位置するように回動を制限するストッパーとを有することにより、光源装置の重力方向に応じて光源の高温側に多くの冷却風が送られる。
【００３１】また、送風部に外気を送るシロッコファンを具備したことにより送風部に効率よく外気を送り込むことができる。
【００３２】さらにまた、排風口から空気を排出する軸流ファンを具備したことにより、コンパクトで冷却効率の高い投写型表示装置が構成できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年３月２９日（２００１．３．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２４３９
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 金雄 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２９８６３９（Ｐ２００２−２９８６３９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１０月１１日（２００２．１０．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−９５６３７（Ｐ２００１−９５６３７） |
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