JP2009031608A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リフレクタ内外における発光管の温度管理が必要な部位に対して効率良く冷却風を導き、静音化を図る。
【解決手段】画像投射装置は、リフレクタ４２の内部に配置された発光部４１Ａ、及びリフレクタの外部に配置された電極部４１ｄを有する放電発光管４１を備えた光源ランプ１と、冷却ファン１４により発生した冷却風を光源ランプに導くダクト１５６とを有する。ダクトは、冷却風の一部Ｗ２１，Ｗ２２を発光部の外周面における互いに反対側の第１の領域４１ａ及び第２の領域４２ａに向かわせる第１の導風部Ａｐ２１及び第２の導風部Ａｐ２２と、冷却風の他の一部Ｗ２３を電極部側に向かわせる第３の導風部Ａｐ２３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源ランプからの光を用いて画像を投射する画像投射装置に関し、さらに詳しくは、光源ランプの冷却構造に関する。

液晶プロジェクタ等の画像投射装置には、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀放電ランプ等の放電型の光源ランプが用いられる。

このような光源ランプは、ガラス管の両端に電極を有し、該ガラス管の中に水銀等を含むガスが封入された放電発光管と、該放電発光管からの光束を平行光束や収束光束に変換するための凹面鏡（リフレクタ）とを有する。

図７には、一般的な光源ランプの形状を示す。放電発光管１０１は、球体状の発光部１０１Ａと、その前後に延びる第１及び第２のシール部（電極部）１０１ｃ，１０１ｄとを有する。放電発光管１０１は、結合部材１０３によりリフレクタ１０２と結合される。放電発光管１０１のうち発光部１０１Ａと第１のシール部１０１ｃは、リフレクタ１０２の内部に配置され、第２のシール部１０１ｄは、結合部材１０３により覆われてリフレクタ１０２の外部（背面側）に配置される。

このような光源ランプ（放電発光管）を良好な放電発光状態に維持するためには、図７に示す球体形状の発光部１０１Ａの上部１０１ａ及び下部１０１ｂをそれぞれ、例えば９００℃以上１０００℃以下、及び９００±２０℃の範囲内にて温度管理する必要がある。また、シール部１０１ｃ，１０１ｄについても、例えば４２０℃以下での温度管理が求められる。

したがって、ほとんどの画像投射装置では、光源ランプの近傍に冷却ファンを配置し、ダクト等の導風部材を用いて光源ランプを強制冷却している。

特許文献１には、冷却ファンからの冷却風を、リフレクタの内部を冷却する冷却風と、リフレクタの外周部を冷却する冷却風と、外装ケースの内側を冷却する冷却風とに分割するダクト構造を有する画像投射装置が開示されている。

また、特許文献２には、冷却ファンからの冷却風を、リフレクタの内部において発光管の発光部に向かう冷却風とシール部に向かう冷却風とに分割することで、光源ランプにおける各部位を適切に冷却する画像投射装置が開示されている。
特開２００２−１７４８５７号公報 特開平６−３３８２１２号公報

画像投射装置には、より高輝度化が求められているとともに、さらなる静音化も求められている。画像投射装置からの騒音は、主として冷却ファンによる発熱箇所の冷却に伴って発生する。このため、静音化のためには、できるだけ冷却ファンの回転数を低下させ、少ない風量で各発熱箇所を適切に冷却することが必要となる。

光源ランプについて言えば、前述した発光部の上部と下部に効率良く冷却風を導き、かつリフレクタの外部に配置されたシール部にも適切な風量の冷却風を導くことが求められる。

このことについて、図７を用いてより詳しく説明する。放電現象によって発光する発光部１０１Ａの上部１０１ａは、発光管１０１のうち最も高温となる部位である。ここが高温になりすぎると、発光管１０１を構成するガラスの熱変形が生じたり、発光管１０１内の蒸気圧が異常に高くなったりする等、発光管１０１の故障につながる。

一方、発光部１０１Ａの下部１０１ｂは、その周囲の空気の自然対流の影響により、発光部１０１Ａ内では温度が比較的低い部位である。ただし、下部１０１ｂに対しても適切な温度管理をしなければ、発光メカニズムのサイクルに異常を生じる等、発光管１０１の寿命や発光効率に影響する。

また、シール部１０１ｃ，１０１ｄは、発光管１０１内のガスを封止する部位であるとともに電極部が設けられている部位であり、ここが高温になりすぎると、内部の金属材料（モリブデン等）が酸化して溶断するおそれがある。

このように、発光管のうち上記４つの部位に対して適切な温度管理を行うことが重要である。これに対し、上記４つの部位以外の部位、例えば、図９に示す発光部１０１Ａの側面１０１ｅについては、冷却による温度管理を積極的に行わなくても発光管としての性能や寿命にほとんど影響がない。

しかしながら、特許文献１，２に開示された装置では、図８に示すように、発光部１０１Ａの側面１０１ｅに向けて冷却風を導いている。言い換えれば、発光部１０１Ａの上部１０１ａ、下部１０１ｂ及び側面１０１ｅをまとめて冷却している。つまり、特許文献１，２の構成では、発光管１０１の冷却が最適化されておらず、その分、多くの冷却風をリフレクタ１０２内に導入している。このため、冷却ファンの回転数の上昇及びこれに伴う騒音の増大を招く。

本発明は、リフレクタ内外における発光管の温度管理が必要な部位に対して効率良く冷却風を導き、静音化を図ることができる画像投射装置を提供する。

本発明の一側面としての画像投射装置は、リフレクタの内部に配置された発光部、及びリフレクタの外部に配置された電極部を有する放電発光管を備えた光源ランプと、冷却ファンにより発生した冷却風を光源ランプに導くダクトとを有する。ダクトは、冷却風の一部を発光部の外周面における互いに反対側の第１の領域及び第２の領域に向かわせる第１の導風部及び第２の導風部と、冷却風の他の一部を電極部側に向かわせる第３の導風部とを有することを特徴とする。

なお、上記画像投射装置と、該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有する画像表示システムも本発明の他の側面を構成する。

本発明によれば、第１及び第２の導風部によって冷却風の一部を発光部の外周面における互いに反対側の第１及び第２の領域（例えば、上下の領域）に向かわせる。そして、該第１及び第２の領域の冷却に使用されない冷却風（他の一部）を第３の導風部によってリフレクタの外部の電極部側に向かわせる。これにより、リフレクタ内外における発光管の温度管理が必要な部位に対して効率良く冷却風を導くことができ、この結果、発光管の性能や寿命を低下させることなく、装置の静音化を図ることができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

（プロジェクタの全体構成）
図３には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成を示している。

この図において、１は光源ランプ（以下、単にランプという）であり、本実施例では、高圧水銀放電ランプが用いられている。ただし、光源ランプ１として、高圧水銀放電ランプ以外の放電型ランプ（例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ）を用いてもよい。

２はランプ１を保持するランプホルダ、３は防爆ガラス、４はガラス押えである。αはランプ１からの光束を均一な明るさ分布を有する平行光束に変換する照明光学系、βは照明光学系αからの光を色分解して、後述するＲＧＢの３色用の液晶パネルに導き、さらに該液晶パネルからの光を色合成する色分解合成光学系である。

５は色分解合成光学系βからの光（画像）を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒５内には、後述する投射光学系が収納されている。

６はランプ１、照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納するとともに、投射レンズ鏡筒５が固定される光学ボックスである。該光学ボックス６には、ランプ１の周囲を囲むランプケース部材６ａが形成されている。

７は光学ボックス６内に照明光学系α及び色分解合成光学系βを収納した状態で蓋をする光学ボックス蓋である。８は商用電源から各基板へのＤＣ電源を作り出すＰＦＣ電源基板、９は電源フィルタ基板、１０はＰＦＣ電源基板８とともに動作してランプ１を点灯駆動するバラスト電源基板である。

１１はＰＦＣ電源基板８からの電力により、液晶パネルの駆動とランプ１の点灯制御を行う制御基板である。１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、後述する下部外装ケース２１の吸気口２１ａから空気を吸い込むことで、色分解合成光学系β内の液晶パネルや偏光板等の光学素子を冷却するための第１及び第２光学系冷却ファンである。１３は両光学系冷却ファン１２Ａ，１２Ｂからの風を、色分解合成光学系β内の光学素子に導く第１ＲＧＢダクトである。

１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却するランプ冷却ファンである。１５はランプ冷却ファン１４を保持しつつ、冷却風をランプ１に導く第１ランプダクトである。１６はランプ冷却ファン１４を保持して、第１ランプダクト１５とともにダクトを構成する第２ランプダクトである。

１７は下部外装ケース２１に設けられた吸気口２１ｂから空気を吸い込み、ＰＦＣ電源基板８とバラスト電源基板１０内に風を流通させることで、これらを冷却するための電源冷却ファンである。１８は排気ファンであり、ランプ冷却ファン１４からランプ１に送られてこれを冷却した後の熱風を、後述する第２側板Ｂ２４に形成された排気口２４ａから排出する。

下部外装ケース２１は、ランプ１、光学ボックス６及び電源系基板８〜１０及び制御基板１１等を収納する。２２は下部外装ケース２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をするための上部外装ケースである。２３は第１側板であり、第２側板２４とともに外装ケース２１，２２により形成される側面開口を閉じる。下部外装ケース２１には、上述した吸気口２１ａ，２１ｂが形成されており、第２側板２４には上述した排気口２４ａが形成されている。下部外装ケース２１、上部外装ケース２２、第１側板２３及び第２側板２４によって、該プロジェクタの筐体が構成される。

２５は各種信号を取り込むためのコネクタが搭載されたＩＦ基板であり、２６は第１側板２３の内側に取り付けられたＩＦ補強板である。

２７はランプ１からの排気熱を排気ファン１８まで導き、筐体内に排気風を拡散させないようにするための排気ダクトである。

２８はランプ蓋である。ランプ蓋２８は、下部外装ケース２１の底面に着脱可能に配置され、不図示のビスにより固定される。また、２９はセット調整脚である。セット調整脚２９は、下部外装ケース２１に固定されており、その脚部２９ａの高さを調整可能となっている。脚部２９ａの高さ調整により、プロジェクタの傾斜角度を調整できる。

３０は下部外装ケース２１の吸気口２１ａの外側に取り付けられる不図示のフィルタを保持するＲＧＢ吸気プレートである。

３１は色分解合成光学系βを保持するプリズムベースである。３２は色分解合成光学系β内の光学素子と液晶パネルを冷却するために、第１及び第２光学系冷却ファン１２Ａ，１２Ｂからの冷却風を導くダクト形状部を有するボックスサイドカバーである。３３はボックスサイドカバー３２と合わさってダクトを形成する第２ＲＧＢダクトである。

３４は色分解合成光学系β内に配置される液晶パネルから延びたフレキシブル基板が接続され、制御基板１１に接続されるＲＧＢ基板である。

（光学構成）
次に、前述したランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β及び投射レンズ鏡筒（投射光学系）５により構成される光学系の構成について図４を用いて説明する。図４において、（Ａ）は光学系の水平断面を、（Ｂ）は垂直断面をそれぞれ示す。

同図において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する放電発光管（以下、単に発光管という）である。４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光する凹面鏡を有するリフレクタである。発光管４１とリフレクタ４２により光源ランプ１が構成される。

４３ａは図４（Ａ）に示す水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第１シリンダアレイである。４３ｂは第１シリンダアレイ４３ａの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズセルを複数有する第２シリンダアレイである。４４は紫外線吸収フィルタ、４５は無偏光光を所定の偏光光に変換する偏光変換素子である。

４６は図４（Ｂ）に示す垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサである。４７はランプ１からの光軸を、ほぼ９０度（より詳しくは８８度）折り曲げるための反射ミラーである。

４３ｃは垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第３シリンダアレイである。４３ｄは第３シリンダアレイ４３ｃの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズアレイを複数有する第４シリンダアレイである。

５０は色座標を所定値に調整するために特定波長域の色をランプ１に戻すためのカラーフィルタである。４８はコンデンサーレンズである。４９は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により、照明光学系αが構成される。

５８は青（Ｂ：例えば４３０〜４９５ｎｍ）と赤（Ｒ：例えば５９０〜６５０ｎｍ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ：例えば５０５〜５８０ｎｍ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。５９は透明基板に偏光素子を貼り付けたＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。６０は多層膜により構成された偏光分離面においてＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１偏光ビームスプリッタである。

６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂはそれぞれ、入射した光を反射するとともに画像変調する光変調素子（若しくは画像形成素子）としての赤用反射型液晶パネル、緑用反射型液晶パネル及び青用反射型液晶パネルである。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用１／４波長板、緑用１／４波長板及び青用１／４波長板である。

６４ａはＲ光の色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１に戻すトリミングフィルタである。６４ｂは透明基板に偏光素子を貼り付けたＲＢ用入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。

６５はＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。６６は偏光分離面においてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２偏光ビームスプリッタである。

６８ＢはＢ用射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｂ光のうちＳ偏光成分のみを整流する。６８ＧはＧ光のうちＳ偏光成分のみを透過させるＧ用出側偏光板である。６９はＲ光及びＢ光を透過し、Ｇ光を反射するダイクロイックプリズムである。

以上のダイクロイックミラー５８〜ダイクロイックプリズム６９により、色分解合成光学系βが構成される。

本実施例において、偏光変換素子４５はＰ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は、偏光変換素子４５における光の偏光方向を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー５８に入射する光は、第１及び第２偏光ビームスプリッタ６０，６６での偏光方向を基準として考え、Ｐ偏光光であるとする。すなわち、本実施例では、偏光変換素子４５から射出された光をＳ偏光光とするが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラー５８に入射する場合はＰ偏光光として定義する。

（光学的作用）
次に、光学的な作用を説明する。

発光管４１から発した光はリフレクタ４２により所定の方向に集光される。リフレクタ４２は放物面形状の凹面鏡を有し、放物面の焦点位置からの光は該放物面の対称軸に平行な光束となる。但し、発光管４１からの光源は理想的な点光源ではなく、有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの光束は、第１シリンダアレイ４３ａに入射する。第１シリンダアレイ４３ａに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、垂直方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。そして、これら複数の分割光束は、紫外線吸収フィルタ４４及び第２シリンダアレイ４３ｂを経て、複数の光源像を偏光変換素子４５の近傍に形成する。

偏光変換素子４５は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有する。複数の光束は、それぞれの列に対応した偏光分離面に入射し、これを透過するＰ偏光成分とここで反射するＳ偏光成分とに分割される。反射されたＳ偏光成分は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に射出する。一方、偏光分離面を透過したＰ偏光成分は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換される。こうして、同じ偏光方向を有する複数の光束が射出する。

偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４５から射出した後、フロントコンプレッサ４６で圧縮され、反射ミラー４７によって８８度反射され、第３シリンダアレイ４３ｃに入射する。

第３シリンダアレイ４３ｃに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、水平方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。該複数の分割光束は、第４シリンダアレイ４３ｄ及びコンデンサーレンズ４８を介してリアコンプレッサ４９に入射する。

フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８及びリアコンプレッサ４９の光学作用によって、複数の光束によって形成される矩形像は互いに重なり合い、矩形の均一な明るさの照明エリアを形成する。この照明エリアに、反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが配置される。

偏光変換素子４５によってＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー５８に入射する。以下、ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光の光路について説明する。

ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光は、入射側偏光板５９に入射する。Ｇ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光（偏光変換素子４５を基準とする場合はＳ偏光）となっている。そして、Ｇ光は入射側偏光板５９から射出した後、第１偏光ビームスプリッタ６０に対してＰ偏光として入射し、その偏光分離面を透過してＧ用反射型液晶パネル６１Ｇへと至る。

ここで、該プロジェクタのＩＦ基板２５には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置８０が接続されている。制御基板１１は、画像供給装置８０から入力された画像情報に基づいて反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを駆動し、これらに各色用の原画を形成させる。これにより、各反射型液晶パネルに入射した光は、反射されるとともに原画に応じて変調（画像変調）される。画像供給装置８０とプロジェクタとにより画像表示システムが構成される。

Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、再び第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＧ光のうちＳ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面で反射され、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１偏光ビームスプリッタ６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇとの間に設けられた１／４波長板６２Ｇの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第１偏光ビームスプリッタ６０とＧ用反射型液晶パネル６１Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

第１偏光ビームスプリッタ６０から射出したＧ光は、ダイクロイックプリズム６９に対してＳ偏光として入射し、該ダイクロイックプリズム６９のダイクロイック膜面で反射して投射レンズ鏡筒５へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８で反射したＲ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aに入射する。Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＰ偏光となっている。そして、Ｒ光とＢ光は、トリミングフィルタ６４aでオレンジ光成分がカットされた後、入射側偏光板６４ｂを透過し、色選択性位相差板６５に入射する。

色選択性位相差板６５は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転させる作用を有し、これによりＲ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＲ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＢ光は、該第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル６１Ｂへと至る。

Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒに入射したＲ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過して、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

また、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂに入射したＢ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢ光のうちＳ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射して、投射光としてダイクロイックプリズム６９に向かう。

このとき、第２偏光ビームスプリッタ６６とＲ用，Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｒ，６１Ｂとの間に設けられた１／４波長板６２Ｒ，６２Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じように、Ｒ，Ｂ光それぞれの黒表示状態での調整を行うことができる。

こうして１つの光束に合成されて第２偏光ビームスプリッタ６６から射出したＲ光とＢ光は、射出側偏光板６８Ｂで検光されてダイクロイックプリズム６９に入射する。また、Ｒ光はＰ偏光のまま射出側偏光板６８Ｂを透過して、ダイクロイックプリズム６９に入射する。

射出側偏光板６８Ｂで検光されることにより、Ｂ光は、該Ｂ光が第２偏光ビームスプリッタ６６、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂ及び１／４波長板６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。

そして、ダイクロイックプリズム６９に入射したＲ光とＢ光は、ダイクロイック膜面を透過して、該ダイクロイック膜面にて反射したＧ光と合成されて投射レンズ５に至る。

そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、投射レンズ５によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上説明した光路は、反射型液晶パネルが白表示状態の場合である。以下では、反射型液晶パネルが黒表示状態の場合での光路について説明する。

まず、Ｇ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８を透過したＧ光のＰ偏光光は、入射側偏光板５９に入射し、その後第１偏光ビームスプリッタ６０に入射してその偏光分離面で透過され、Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇへと至る。しかし、反射型液晶パネル６１Ｇが黒表示状態であるため、Ｇ光は画像変調されずに反射される。このため、Ｇ用反射型液晶パネル６１Ｇで反射された後も、Ｇ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｇ光は再び第１偏光ビームスプリッタ６０の偏光分離面を透過し、入射側偏光板５９を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、Ｒ光とＢ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー５８で反射したＲ光とＢ光のＰ偏光光は、入射側偏光板６４ｂに入射する。そして、入射側偏光板６４ｂから射出した後、色選択性位相差板６５に入射する。色選択性位相差板６５は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転する作用を持つため、Ｒ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＲ光は、その偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ６６に入射したＢ光は、その偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル６１Ｂへと至る。

ここで、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒは黒表示状態であるため、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒに入射したＲ光は画像変調されないまま反射される。このため、Ｒ用反射型液晶パネル６１Ｒで反射された後も、Ｒ光はＳ偏光光のままである。したがって、Ｒ光は再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４ｂを通過して光源側に戻され、投射光から除去される。これにより、黒表示がなされる。

一方、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂに入射したＢ光は、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂが黒表示状態であるため、画像変調されないまま反射される。このため、Ｂ用反射型液晶パネル６１Ｂで反射された後も、Ｂ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｂ光は再び第２偏光ビームスプリッタ６６の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板６５によりＰ偏光に変換され、入射側偏光板６４ｂを透過して、光源側に戻され、投射光から除去される。

（冷却構造）
次に、本実施例のプロジェクタにおける冷却構成について、図５を用いて説明する。前述したように、本プロジェクタ内には、５つのファン１２Ａ，１２Ｂ，１４，１７，１８が収納されており、以下に示す複数の流路に空気流を流してそれぞれの冷却対象を冷却する。

図５中に実線矢印で示す流路Ｂ（第１の流路）では、ランプ冷却ファン１４によって吸い込まれた筐体内の空気が、ダクト１５，１６を介して冷却風としてランプ１まで送られる。ランプ１を冷却した空気流は、排気ボックス２７に導かれ、排気ファン１８によって筐体外部に排気される。

図５中に点線矢印で示す流路Ａ（第２の流路）では、投射レンズ鏡筒５の下側の吸気口２１ａから第１及び第２冷却ファン１２Ａ，１２Ｂ（１２Ｂは投射レンズ鏡筒５の下側に配置されている）によって筐体外部から吸い込まれた空気が流入する。該空気流による冷却風は、光学ボックス６内に配置された色分解合成系βの光学素子を冷却する。そして、その冷却風の多くは、光学ボックス６に隣接するＰＦＣ電源基板８及びバラスト電源基板１０に向かって流れ、該基板９，１０に実装された電気部品を冷却した後、排気ファン１８及び電源冷却ファン１７によって筐体外部に排出される。

さらに、図５中に一点鎖線矢印で示す流路Ｃでは、下部外装ケース２１の吸気口２１ｂ（図５中には示していない）から吸い込まれた空気が流入する。該空気流による冷却風は、筐体内の空気とともに電源冷却ファン１７もしくは排気ファン１８による吸い込み力によってバラスト電源基板１０及びＰＦＣ電源基板８に導かれる。そして、これら基板８，１０を冷却した後、電源冷却ファン１７及び排気ファン１８によって筐体外部に排出される。

以上のように構成される冷却構造において、ランプ１の周辺の構成について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、リフレクタ４２の内部が見え易いようにランプ１の断面を示している。

発光管４１は、球体状の発光部４１Ａと、その前後に延びる第１及び第２のシール部（電極部）４１ｃ，４１ｄとを有する。発光管４１は、結合部材（図７の１０３参照）によりリフレクタ４２と結合される。発光管４１のうち発光部４１Ａと第１のシール部４１ｃは、リフレクタ４２の内部に配置され、第２のシール部４１ｄは、結合部材により覆われてリフレクタ４２の外部（背面側）に配置される。

前述した第１ランプダクト１５と第２ランプダクト１６が組み合わされることによって、角筒状のダクト１５６が形成される。ランプダクト１５，１６によって保持されたランプ冷却ファン１４からの冷却風は、ダクト１５６内を通ってランプ１の近傍に導かれ、ダクト１５６の先端に形成された開口Ａｐを通じてランプ１に供給される。なお、本実施例では、ランプ冷却ファン１４としてシロッコファンを用いている。

前述したように、リフレクタ４２と防爆ガラス３（図１では省略されている）は、ランプホルダ２（図１では省略されている）により保持されている。ランプホルダ２におけるダクト１５６の開口Ａｐと対向する位置には、リフレクタ４２の内部に冷却風を導入するための不図示の開口が形成されている。

一方、ダクト１５６の開口Ａｐには、第１〜第３の導風部Ａｐ２１〜Ａｐ２３が設けられている。具体的には、第１及び第２の導風部Ａｐ２１，Ａｐ２２が上下に分かれて形成され、これら第１及び第２の導風部Ａｐ２１，Ａｐ２２の間に第３の導風部Ａｐ２３が形成されている。

第１及び第２の導風部Ａｐ２１，Ａｐ２２は、開口Ａｐに到達した冷却風の一部（Ｗ２１，Ｗ２２）を、発光管４１のうちリフレクタ４２の内部に配置された発光部４１Ａの外周面における上下の領域４１ａ，４１ｂに向かわせるガイド面として形成されている。より具体的には、第１及び第２の導風部Ａｐ２１，Ａｐ２２は、斜面又は曲面形状に形成されている。そして、それら斜面又は曲面の延長線上に発光部４１Ａの上下の領域４１ａ，４１ｂが位置するように形成されている。

ここにいう上下の領域とは、プロジェクタが画像を投射する状態、すなわち台の上に設置されたり天井から吊り下げられたりした状態で、投射画像（例えば、長辺：短辺＝４：３又は１６：９）の短辺が延びる方向を上下方向としたときの上下の領域を意味する。別の言い方をすれば、上下の領域とは、発光部４１Ａの外周面における互いに反対側の第１及び第２の領域に相当する。

また、ダクト１５６の開口Ａｐの上下面１５６ａ，１５６ｂは、冷却風Ｗ２１，Ｗ２２の上下方向での広がりを抑えて、冷却風Ｗ２１，Ｗ２２を発光部４１Ａの上下の領域４１ａ，４１ｂに向けて絞る絞り形状を有する。

さらに、第３の導風部Ａｐ２３は、第１及び第２の導風部Ａｐ２１，Ａｐ２２の間に溝形状を有するように形成されている。この第３の導風部Ａｐ２３は、開口Ａｐに到達した冷却風の他の一部（Ｗ２３）を、リフレクタ４２の背面側に配置された第２のシール部（電極部）４１ｄ側にガイドして向かわせる。

このように、第１〜第３の導風部Ａｐ２１〜Ａｐ２３は、開口Ａｐに到達した冷却風を分割して、温度管理が必要な発光部４１Ａの上下の領域４１ａ，４１ｂと第２のシール部４２ｄ（電極部側）とに向かわせ、これらの部位を冷却する。発明者の検討によれば、冷却風Ｗ２１の風量：冷却風Ｗ２２の風量：冷却風Ｗ２３の風量を１：１：１又はこれに近い割合とすることで、発光部４１Ａの上下の領域４１ａ，４１ｂ及び第２のシール部４１ｄを適正に冷却できることが分かった。

本実施例では、第１及び第２の導風部Ａｐ２１，Ａｐ２２を上下に分離させ、これら第１及び第２の導風部Ａｐ２１，Ａｐ２２の間に第３の導風部Ａｐ２３を設けている。これにより、温度管理が重要な発光部４１Ａの上下の領域４１ａ，４１ｂに直接冷却風Ｗ２１，Ｗ２２を吹き付ける一方、温度管理が重要ではない発光部４１Ａの側面領域には冷却風を導かない。そして、発光部４１Ａの側面領域に導かれない冷却風を利用して、第３の導風部Ａｐ２３を通じて、温度管理が重要な第２のシール部４１ｄ側に供給する。

なお、リフレクタ４２の内部に配置されているもう一方の第１のシール部（電極部）４１ｃも、温度管理されることは重要である。しかし、発光部４１Ａのような高温にはならないので、リフレクタ４２内での冷却風Ｗ２１，Ｗ２２の循環やリフレクタ４２内での空気の対流によって適切な温度範囲内に冷却される。

また、リフレクタ４２の外部に配置された第２のシール部４１ｄも、発光部４１Ａのような高温にはならず、前述したランプ排気ファン１８によって光源ランプ１の周囲に空気流が生じることによっても冷却される。このため、第３の導風部Ａｐ２３を通じて第２のシール部４１ｄ側に導く冷却風Ｗ２３は、発光管４１を冷却する冷却風Ｗ２１，Ｗ２２に比べて少ない風量でよい。

以上の構成より、ランプ冷却ファン１４からの冷却風の風量が少なくても、ランプ１における冷却が必要な部位を効率良くかつ適正に冷却することができる。したがって、発光管４１の性能や寿命を低下させることなく、ランプ冷却ファン１４の回転数を低減させることができ、騒音が低いプロジェクタを実現することができる。

また、前述したように、プロジェクタは、台の上に設置されたり天上に上下逆さまに吊り下げられて使用されたりし、そのような使用形態によって発光部４１Ａの上下が変化する。しかし、本実施例では、発光部４１Ａの上下の領域に冷却風を吹き付けるので、使用形態にかかわらずランプ１における冷却が必要な部位を効率良くかつ適正に冷却することができる。

さらに、第２のシール部４１ｄ側に導かれた冷却風Ｗ２３は、ランプ１を覆うランプケース部材６ａやランプ蓋２８、さらにはその外側に近接して配置された外装部材（下部外装ケース２１、上部外装ケース２２及び第２側板２４）の冷却にも使用される。ランプケース部材６ａや外装部材は、本来排気ファン１８により形成される空気流によって冷却される。しかし、この冷却のためにランプ冷却ファン１４からの冷却風の一部Ｗ２３を加えることで、外装部材の温度をより低下させつつ、排気ファン１８の回転数も減少させることがで、さらなる静音化を図ることができる。

図６には、本発明の実施例２である液晶プロジェクタにおけるランプ１の冷却構造を示している。本実施例の液晶プロジェクタの基本構成は、実施例１と同じである。また、図６において、実施例１と共通する部分又は共通する機能を有する部分には実施例１と同符号を用いる。

本実施例では、ランプ冷却ファン１４からの冷却風が、ダクト１５６の中間においてリフレクタ４２の内部に供給される冷却風（Ｗ４１＋Ｗ４２）と、第２のシール部４１ｄ側に供給される冷却風Ｗ４３とに２分割される。その後、冷却風（Ｗ４１＋Ｗ４２）が、第１及び第２の導風部Ａｐ４１，Ａｐ４２によって冷却風Ｗ４１と冷却風Ｗ４２とによって分離され、それぞれ発光部４１Ａの外周面における上下の領域に向かう。

第１及び第２の導風部Ａｐ４１，Ａｐ４２は、実施例１と同様に、斜面又は曲面形状のガイド面として形成され、その延長線上に発光部４１Ａの上下の領域が位置するように形成されている。また、第１及び第２の導風部Ａｐ４１，Ａｐ４２の間には、冷却風Ｗ４１，Ｗ４２を上下に分離する壁部１５７が形成されている。壁部１５７は、ダクト１５６において第１の導風部Ａｐ４１の上側及び第２の導風部Ａｐ４２の下側に形成された面とともに、冷却風Ｗ４１，Ｗ４２を発光部４１Ａの上下の領域に向けて絞り込む絞りとして機能する。

また、冷却風Ｗ４３は、ダクト１５６の最先端部に形成された第３の導風部Ａｐ４３によってガイドされ、第２のシール部４１ｄ側に向かう。

本実施例でも、実施例１と同様に、ランプ冷却ファン１４からの冷却風の風量が少なくても、ランプ１における冷却が必要な部位を効率良くかつ適正に冷却することができる。したがって、発光管４１の性能や寿命を低下させることなく、ランプ冷却ファン１４の回転数を低減させることができ、騒音が低いプロジェクタを実現することができる。

また、第２のシール部４１ｄ側に導かれた冷却風Ｗ４３が、ランプケース部材６ａ、ランプ蓋２８及び外装部材の冷却にも使用される。これにより、外装部材の温度をより低下させつつ、排気ファン１８の回転数をも低下させることができ、さらなる静音化を図ることができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。例えば、ランプ冷却ファンはシロッコファンに限らず、軸流ファンを用いてもよい。また、反射型液晶パネルに代えて、透過型液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いてもよい。

本発明の実施例１である液晶プロジェクタにおける冷却構造の一部を示す斜視図（部分断面図）。 実施例１の冷却構造を示す斜視図。 実施例１の液晶プロジェクタの全体構成を示す分解斜視図。 実施例１の液晶プロジェクタの光学構成を示す平面図及び側面図。 実施例１の液晶プロジェクタにおける冷却風の流れを示す平面図。 本発明の実施例２である液晶プロジェクタにおける冷却構造の一部を示す斜視図。 光源ランプの断面図。 従来の光源ランプの冷却構造を示す斜視図。 光源ランプの説明図。

符号の説明

１ 光源ランプ
２ ランプホルダ
３ 防爆ガラス
５ 投射レンズ鏡筒
６ 光学ボックス
１４ ランプ冷却ファン
１５，１６ ランプダクト
１８ 排気ファン
４１ 放電発光管
４１Ａ 発光部
４１ａ，４１ｂ （発光部の）上下領域
４１ｃ，４１ｄ シール部
４２ リフレクタ
Ａｐ 開口
Ａｐ２１，Ａｐ２２，Ａｐ４１，Ａｐ４２ 第１及び第２の導風部
Ａｐ２３，Ａｐ４３ 第３の導風部
Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３，Ｗ４１，Ｗ４２，Ｗ４３ 冷却風

Claims (4)

1. 光源からの光を用いて画像を投射する画像投射装置であって、
   リフレクタの内部に配置された発光部、及び前記リフレクタの外部に配置された電極部を有する放電発光管を備えた光源ランプと、
   冷却ファンにより発生した冷却風を前記光源ランプに導くダクトとを有し、
   前記ダクトは、前記冷却風の一部を前記発光部の外周面における互いに反対側の第１の領域及び第２の領域に向かわせる第１の導風部及び第２の導風部と、前記冷却風の他の一部を前記電極部側に向かわせる第３の導風部とを有することを特徴とする画像投射装置。
2. 前記第３の導風部は、前記第１及び第２の導風部の間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 投射画像の短辺が延びる方向を上下方向とするとき、
   前記第１及び第２の領域は、前記発光部の外周面における上下の領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投射装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
   該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。