光源裝置、光學裝置及圖像投影裝置的製作方法

2023-04-26 18:32:46 2

專利名稱：光源裝置、光學裝置及圖像投影裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於圖像投影裝置、曝光裝置、複印機等光學裝置的光源裝置，特別是涉及光源裝置的冷卻構造。
背景技術：
在用於上述光學裝置的光源中，使用超高壓水銀燈等發光管。在使用這樣的發光管的場合，為了防止發光管的破損導致其碎片或水銀等飛出到外部，在前面配置有由玻璃等透光材料形成的罩構件(防爆構件)。為此，朝預定的方向對來自發光體的光進行反射和聚光的反射器內面近似密封構造，成為難以將作為發熱源的發光管的熱排出到外部的構成。
另一方面，為了提高發光管的動作壓力以使發光管發揮出所期望的發光性能，需要提高發光管的溫度。但是，即使發光管的溫度過高，也不能保證發光管的長時間的動作。即，如不將發光管的溫度維持在適當的範圍，則發生發光管的黑化或白化等失透現象，動作變得不穩定。為此，需要相對發光管進行適當的冷卻(參照日本特開平8-314011號^^報和特開2002-245842號公報)。
在由日本特開平8-314011號公報公開的冷卻構造中，將排氣風扇設置於燈組件的背後，從燈組件的前部上側吸入空氣，從燈組件的下部通過燈組件的下方從設於箱體的排氣口排出到箱體外。
另外，在由日本特開2002-245842號公報公開的冷卻構造中，燈收容容器內的空氣由設於燈後部的送風機排氣，冷卻用空氣流到燈收
4容容器。在燈收容容器內流動的冷卻用空氣的一部分從設於燈主體前部的空氣取入口流入到燈主體的反射器內，通過反射器的內部從設於反射器的頸部的空氣排出口排出。
然而，在由日本特開平8-314011號公報提出的冷卻構造中，雖然冷卻風順利地流到反射器的開口部附近，但冷卻風不易接觸到設於反射器的頸部附近的發光管，存在發光管的冷卻效率低的問題。
另外，在由日本特開2002-245842號公報公開的冷卻構造中，設於反射器的頸部與發光管之間的排氣孔接近反射器與發光管的固定部，所以，不能充分地獲得為了將堆積於反射器內的高溫空氣排出而設置的排氣孔的開口。為此，存在發光管的冷卻效率低的問題。
通過提高排氣扇的轉速，或使排氣扇大型化，雖然也可改善冷卻效率，但可能導致噪聲的增加或裝置整體的大型化。
另外，超高壓水銀燈由發光管、反射器、及接合構件構成；該發光管在玻璃管中相對地配置陰極和陽極的電極，在該玻璃管中封入氣體和水銀等；該反射器具有用於將來自該發光管的光變換成平行光的反射鏡；該接合構件用於接合這些發光管與反射器。
一般情況下，發光管如圖16所示那樣，將大體圓柱狀的發光管901通過接合構件903固定於反射器902。即，將發光管901配置於反射器902的中央，使形成反射器902的內部的反射鏡的面的焦點位置與發光管901的發光部一致地固定於接合構件903。這樣，可獲得提高了聚光效率的平行光。
另外，發光管901具有球體部(發光部)901a、陰極密封部901b、陽極密封部卯lc、支柱焊接部901d。在各部具有最佳的冷卻條件(推
薦溫度範圍)，例如球體部90la上為大於等於卯ox:小於等於IOOO'C，
球體部卯ld下為900土20t;，陰極和陽極密封部901b、 901c為小於等於420C
為此，過去，公開了例如日本特開2000-82322號公報那樣從反射器的開口部附近將風送入、冷卻發光管的構成。具體地說，採取了這樣的方法，即，如圖16所示那樣，從反射器開口部附近的吸氣口 904送入風，使風沿反射器902的反射面流動，將冷卻球體部901a後的空 氣從接合構件903側的排氣口 905排出。
另外，在日本特開2000-21230號公報公開了如圖17所示那樣從 反射器902的後方的接合構件903側送風、對發光管901進行冷卻的 構成。
然而，為了使放電燈具有長壽命，而且穩定發光，形成為冷卻高 壓水銀放電燈的構成，不僅可實現在高壓水銀放電燈各部位的推薦溫 度範圍內驅動的冷卻構成，而且在亮燈時的陰極電極附著水銀是必不 可少的。
關於這一點，在由上述日本特開2000-82322號公報公開的場合， 發光管901的前端部側的陽極密封部卯lc受到充分冷卻，但在發光管 901中溫度最高^)是球體部901a，冷卻球體部901a後的風已經成為冷 卻能力下降了的高溫的風。由這樣的風難以充分地冷卻接合構件側的 陰極密封部901b。例如在將陰極配置於接合構件側的場合，陰極密封 部901b的溫度成為高溫，存在發生金屬部的熔斷的危險。
而且，熄燈後溫度下降時，陰極密封部的溫度下降相對陽極密封 部和球體部較慢，所以，從氣體向液體產生了狀態變化的水銀不附著 於陰極側，而是附著到迅速下降到比沸點溫度低的溫度的陽極側或球 體部的玻璃壁面。
為此，當下次亮燈時，陰極無防備，上述現象反覆進行時，導致 陰極噴賊，容易導致黑化現象。即，燈的壽命縮短。
另外，在日本特開2000-21230號公^R公開的構成中，當例如將陽 極配置到反射器後方時，處於冷卻風的下風的陰極側仍然不易受到冷 卻。在熄燈後的冷卻過程中，水銀難以附著於陰極，引起黑化現象。 相反，當例如將陰極側配置於反射器後方時，熄燈後，陰極處於冷卻 風的上風側，所以，溫度下降最先開始。為此，液化的水銀附著於陰 極，可形成理想的狀態。
然而，在該構成的場合，由於從開口狹小的反射器後方送入空氣， 所以，當通過吸氣口 905時導致較大的壓力損失。為此，在使用高輸出的燈的場合，產生不能送入用於充分地冷卻發光管901的球體部 901a的冷卻風的問題。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種即使風量少也可有效地冷卻發光 管的光源裝置、使用該光源裝置的光學裝置及圖像投影裝置。
另外，本發明的另一個目的在於提供一種光源裝置、使用該光源 裝置的光學裝置及圖像投影裝置，該光源裝置在燈的亮燈過程中可在 推薦溫度範圍內進行燈的驅動，同時，考慮了熄燈後的溫度變化情況。
作為本發明的一個側面的光源裝置具有發光體和反射來自該發光 體的光使其出射的反射器。另外，具有導風構件，該導風構件具有冷 卻風的流入口和流出口 ，並且在與上述流入口相對的位置具有將該冷 卻風朝上述反射器內的上述發光體側引導的壁部。
另外，作為本發明的另一側面的光源裝置具有風扇、發光管、反 射器、第1流路、及第2流路；該發光管在對配置的陰極與陽極之間 具有發光部；該反射器通過接合構件固定該發光管；該第l流路用於 流過來自上述風扇的冷卻風，以冷卻上述發光管的接合構件側的區域； 該第2流路用於流過來自上述風扇的冷卻風，以冷卻上述發光管的發 光部側的區域。該第2流路為上述第1流路之外的流路。
本發明的其它目的或特徵可根據參照以下


的優選實施例 而變得明確。

圖1為具有本發明實施例1的光源裝置的圖像投影裝置的分解透 視圖。
圖2為示出實施例1的圖像投影裝置的光學構成的圖。 圖3為實施例1的光源裝置的分解透視圖。 圖4為實施例1的光源裝置的平面截面圖。 圖5為實施例1的光源裝置的透視圖。
7圖6為本發明實施例2的光源裝置的透視圖。
圖7為實施例2的光源裝置的底面圖。
圖8為本發明實施例3的光源裝置的平面截面圖。
圖9為本發明實施例4的光源裝置的分解透視圖。
圖10為說明實施例4的光源裝置內的冷卻風的流動的圖。
圖11為說明實施例4的光源裝置內的冷卻風的流動的圖。
圖12為表示本實施例的效果的溫度變化曲線圖。
圖13為本發明實施例5的光源裝置的分解透視圖。
圖14實施例5的光源裝置的分解透視圖。
圖15為說明在實施例中使用的水銀放電燈的構造的圖。
圖16為說明已有技術例的圖。
圖17為說明已有技術例的圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發明的優選實施例。 下面，參照

本發明的實施例。
(實施例1)
(整體構成)
在圖1中示出作為光學裝置的一個的圖像投影裝置(投影儀)的 構成，該光學裝置具有本發明實施例1的光源裝置。在圖1中，符號 1為燈組件，符號2為保持燈組件1的燈保持架，符號3為防爆玻璃， 符號4為玻璃壓緊構件。
cc為來自燈組件1的光入射的照明光學系，P為對來自照明光學 系ct的射出光進行分色、並引導至RGB3色用的液晶板(圖像形成元 件)的分色合成光學系。
符號5為將來自分色合成光學系P的出射光投射到圖中未示出的 屏幕(被投影面)的投影透鏡鏡筒。在投影透鏡鏡筒5內，收容有後 述的投影透鏡光學系。
符號6為光學箱，用於收容照明光學系ot和分色合成光學系e ，同時，固定投影透鏡鏡筒5。在該光學箱6形成圍住燈組件1的周圍 的燈殼體部6a。
符號7為在將照明光學系oc和分色合成光學系P收容於光學箱6 內的狀態下加蓋的光學箱蓋。符號8為電源，符號9為電源濾波器， 符號10為使燈組件1亮燈的鎮流電源，符號11為由來自電源8的電 力對液晶板的驅動和燈組件1的亮燈進行控制的電路板。
符號12為光學系冷卻扇，該光學系冷卻扇12通過從封裝拒21 的吸氣口 21a吸入空氣從而冷卻分色合成光學系P內的液晶板等光學 元件；符號13為風扇管道，用於將光學系冷卻風扇12發生的冷卻風 送到分色合成光學系13內的液晶板等光學元件。
符號14為相對燈組件1噴吹冷卻風、對燈組件1進行冷卻的燈冷 卻扇，配置在燈組件1與投影透鏡鏡筒5之間。
符號15為保持燈冷卻扇14的風扇保持構件。符號16為風扇壓板， 符號17為電源冷卻扇，該電源冷卻扇17通過從設於後述的封裝櫃21 的吸氣口21b吸入空氣，從而使冷卻風在電源8內流通，而且使噴吹 風流通到鎮流電源10，從而同時冷卻電源8和鎮流電源10。
符號18為排氣扇。該排氣扇18將從燈冷卻扇14吹出、通過燈組 件1的熱風和冷卻鎮流電源IO後的熱風，從設於後述的封裝側板24 的排氣口 24a排出到圖像投影裝置外。
符號19為燈散熱板。符號20為燈排氣/遮光罩，具有燈組件1的 散熱功能和使冷卻燈組件1的熱風通過的通風管的功能，另外，還具 有防止來自燈組件1的光漏到裝置外的遮光功能。
符號21為收容光學箱6等的封裝櫃(封裝下部殼體)，在該封裝 櫃21形成上迷吸氣孔21a、 21b。符號22為在將光學箱6等收容於封 裝拒21的狀態下加蓋的封裝拒蓋(封裝上部殼體)。符號23為從投影 透鏡鏡筒5的前方觀看時配置於左側的封裝側板，符號24為配置於相 同的右側的封裝側板。在封裝側板24形成上述的排氣口 24a。
符號25為用於冷卻構成分色合成光學系P的偏光元件等光學元 件的元件冷卻扇。該元件冷卻扇25通過形成於封裝拒21的圖中未示
9出的管道部，將來自封裝拒21的圖中未示出的吸氣孔的空氣噴吹到上 述光學元件。
符號26為安裝於封裝側板23的內側的界面加強板。符號27為封 裝散熱板，安裝於燈殼體部6a，進行來自燈組件1的熱的散熱。
符號28為燈蓋。該燈蓋28可自由裝拆地設於封裝櫃21的底面， 由圖中未示出的螺釘固定。另外，符號29為固定於封裝拒21的設置 調整腳，該設置調整腳29可調整其腳部29a的高度。通過調整腳部 29a的高度，從而可調整圖像投影裝置的傾斜角度。 (光學構成)
下面，根據圖2說明由上述燈組件1、照明光學系oc、分色合成 光學系P 、反射型液晶顯示元件(液晶板)和投影透鏡鏡筒5內的投 影透鏡光學系70構成的圖像顯示光學系的構成。
在圖2中，符號41為按連續光i普發出白色光的超高壓水銀燈等的 發光管，符號42為反射來自發光管41的光、朝預定的方向聚光的反 射器。由發光管41和反射器42構成燈組件1。 Y為圖像投影光學系 的光軸，表示來自燈組件1的光的行進方向。
符號43a為第1圓柱陣列，由在相對圖2的紙面垂直的方向(以 下簡稱為垂直方向)具有折射能力的透鏡陣列構成；符號43b為第2 圓柱陣列，具有與第1圓柱陣'列43a的各透鏡對應的透鏡陣列。
符號44為紫外線吸收濾光器，符號45為使無偏振光統一成為預 定的偏光方向的光的偏光變換元件。
符號46為由在水平方向(圖2的紙面的面內方向)具有折射能力 的柱面透鏡構成的前壓縮器，符號47為使光軸Y進行90度方向變換 的反射鏡。符號48為聚光鏡，符號49為由在水平方向具有折射能力 的柱面透鏡構成的後壓縮器。由以上部分構成照明光學系oc。
符號58為二色鏡，用於反射藍色(B)和紅色(R)的波長區域 的光，透射綠色(G)的波長區域的光。符號59為將偏光元件粘貼於 透明基板的綠色用的入射側偏光板，僅透射S偏振光。符號60為透射 P偏振光、反射S偏振光的第l偏光分束器，在l對三稜柱形狀的玻璃塊間具有偏光分離面(偏光分離膜)。
符號61R、 61G、 61B分別為對入射的光進行反射並進行圖像調 制的紅色用的反射型液晶顯示元件、綠色用的反射型液晶顯示元件、 藍色用的反射型液晶顯示元件。在該液晶顯示元件61R、 61G、 61B 連接對其進行驅動的驅動電路110，在該驅動電路110連接個人計算 機、DVD播放器、錄像走帶機構、電視調諧器等圖像信息供給裝置 120。驅動電路110接收來自圖像信息供給裝置120的映像(圖像)信 息，相應於該映〗象信息在液晶顯示元件61R、 61G、 61B形成原畫。
符號62R、 62G、 62B分別為紅色用的1/4波長板、綠色用的1/4 波長板、藍色用的l/4波長板。符號64為在透明基板粘貼了偏光元件 的綠色和藍色用的入射側偏光板，僅透射S偏振光。
符號65為對藍色光的偏光方向進行90度變換、紅色光的偏光方 向不變換的第1色選擇性相位差板。符號66為反射S偏振光的第2 偏光分束器，在1對三稜柱形狀的玻璃塊間具有偏光分離面(偏光分 離膜)。符號67為對紅色光的偏光方向進行90度變換、藍色光的偏光 方向不變換的第2色選擇性相位差板。
符號68為紅色和藍色用的出射側偏光板(偏光元件)，僅透射S 偏振光。符號69為作為透射P偏振光、反射S偏振光的色合成光學 構件的笫3偏光分束器，在1對三稜柱形狀的玻璃塊間具有偏光分離 面(偏光分離膜)。
由以上說明的二色鏡58到第3偏光分束器69構成分色合成光學 系P。
(光學作用)
下面，說明上述圖像顯示光學系的光學的作用。從發光管41發出 的光由反射器42反射，朝預定的方向聚光。反射器42具有拋物面形 狀，來自拋物面的焦點位置的光成為大體平行於拋物面的對稱軸的光 束。但是，來自發光管41的光源不是理想的點光源，具有有限的大小， 所以，在會聚的光束中含有許多的不與拋物面的對稱軸平行的光的成 分。這些光束入射到第1圓柱陣列43a。入射到第1圓柱陣列43a的光束被分割和會聚成與各圓柱透鏡對 應的多個光束，成為朝水平方向延伸的帶狀的多個光束。該多個光束 通過紫外線吸收濾光器44，經由第2圓柱陣列43b，在偏光變換元件 45的附近形成焦點。
偏光變換元件45由偏光分離面、反射面、及l/2波長板構成，上 述多個光束入射到與各光束列對應的偏光分離面，分割成透射的P偏 振光成分和反射的S偏振光成分。反射的S偏振光成分由反射面反射， 朝與P偏振光成分相同的方向出射。另一方面，透射的P偏振光成分 的光透過l/2波長板，變成與S偏振光成分相同的偏振光成分。這樣， 從偏光變換元件45射出統一了偏光方向的光。
進行了偏光變換的多個光束通過前壓縮器46由反射鏡47進行90 度反射，到達聚光鏡48和後壓縮器49。前壓縮器46、聚光鏡48、及 後壓縮器49由其光學的作用相互重疊上述多個光束的矩形像，形成矩 形的均勻的照明區域。在該照明區域配置反射型液晶顯示元件61R、 61G、 61B。
由偏光變換元件45形成為S偏振光的光入射到二色鏡58。 二色 鏡58反射藍色(430~ 495nm)和紅色(590 ~ 650nm )的光，透射綠 色(505~580薩)的光。
下面，說明綠光(以下稱G光)的光路。透過二色鏡58的G光 入射到入射側偏光板59。 G光由二色鏡58分解後，也成為S偏振光。 G光在從入射側偏光板59出射後，相對第l偏光分束器60作為S偏 振光入射，由該第1偏光分束器60的偏光分離面反射，到達G用的 反射型液晶顯示元件61G。
在G用的反射型液晶顯示元件61G， G光被進行圖像調製後反射。 進行了圖像調製的G光(反射光)中的S偏振光成分再次由第l偏光 分束器60的偏光分離面反射，返回到光源側，從投射光中除去。另一 方面，進行了圖像調製的G光中的P偏振光成分透過第l偏光分束器 60的偏光分離面，作為投射光射向第3偏光分束器69。此時，在將所 有的偏振光成分變換成S偏振光的狀態(黑顯示的狀態)下，將設於第l偏光分束器60與G用的反射型液晶顯示元件61G之間的1/4波 長板62G的滯相軸調整到預定的方向，從而可將在第1偏光分束器60 和G用的反射型液晶顯示元件61G發生的偏光狀態的紊亂的影響抑制 得較小。
從第1偏光分束器60出射的G光作為P偏振光入射到第3偏光 分束器69，透過第3偏光分束器69的偏光分離面，到達投影透鏡光 學系70。
另一方面，在二色鏡58受到反射的紅色和藍色的光(以下分別稱 為R光、B光)入射到入射側偏光板64。 R光和B光由二色鏡58分 解後，也成為S偏振光。R光和B光從入射側偏光板64出射後，入 射到第1色選擇性相位差板65。第1色選擇性相位差板65具有使B 光的偏光方向迴轉90度的作用，這樣，B光作為P偏振光入射到第2 偏光分束器66， R光作為S偏振光入射到第2偏光分束器66。作為S 偏振光入射到第2偏光分束器66的R光由第2偏光分束器66的偏光 分離面反射，到達R用的反射型液晶顯示元件61R。
另外，作為P偏振光入射到第2偏光分束器66的B光透過第2 偏光分束器66的偏光分離面，到達B用的反射型液晶顯示元件61B。
入射到R用的反射型液晶顯示元件61R的R光在進行圖像調製 後受到反射。進行了圖像調製的R光(反射光)中的S偏振光成分再 次由第2偏光分束器66的偏光分離面反射，返回到光源側，從投射光 中除去。另一方面，進行了圖像調製的R光中的P偏振光成分透過第 2偏光分束器66的偏光分離面，作為投射光射向第2色選擇性相位差 板67。
另外，入射到B用的反射型液晶顯示元件61B的B光在進行圖像 調製後受到反射。進行了圖像調製的B光(反射光)中的P偏振光成 分再次透過第2偏光分束器66的偏光分離面，返回到光源側，從投射 光中除去。另一方面，進行了圖像調製的B光中的S偏振光成分由第 2偏光分束器66的偏光分離面反射，作為投射光射向第2色選擇性相 位差板67。
13此時，通過調整設於第2偏光分束器66與R用、B用的反射型 液晶顯示元件61R、 61B間的1/4波長板62R、 62B的滯相軸，從而可 與G光的場合同樣地分別進行R、 B光的黑顯示的調整。
這樣合成為1個光束、從第2偏光分束器66出射的R和B的投 射光中的R光由第2色選擇性相位差板67迴轉90度，成為S偏振光 成分，然後，由出射側偏光板68檢光，入射到第3偏光分束器69。 另外，B光保持S偏振光的狀態透過第2色選擇性相位差板67,然後 由出射側偏光板68檢光，入射到第3偏光分束器69。通過由出射側 偏光板68檢光，從而使R和B的投射光成為截去了由於通過第2偏 光分束器66和R用、B用的反射型液晶顯示元件61R、 61B、 1/4波 長板62R、 62B而產生的無效成分的光。
入射到笫3偏光分束器69的R和B的投射光由第3偏光分束器 69的偏光分離面反射，與由上述的該偏光分離面反射的G光合成，到 達投影透鏡光學系70。這樣，合成的R、 G、 B的投射光由投影透鏡 光學系70放大投影到屏幕等被投影面。
所以，以下說明反射型液晶顯示元件處於黑顯示狀態的場合下的光學 的作用。
首先，說明G光的光路。透過二色鏡58的G光(S偏振光)入 射到入射側偏光板59，此後，入射到第l偏光分束器60，由其偏光分 離面反射，到達G用的反射型液晶顯示元件61G。然而，由於反射型 液晶顯示元件61G為黑顯示狀態，所以，G光保持不進行圖像調製的 狀態受到反射。因此，由反射型液晶顯示元件61G反射後G光也仍然 為S偏振光，再次由笫l偏光分束器60的偏光分離面反射，透過入射 側偏光板59返回到光源側，從投射光中除去。
下面，說明R光和B光的光路。由二色鏡58反射了的R光和B 光(S偏振光)入射到入射側偏光板64。 R光和B光從入射側偏光板 64出射後，入射到第1色選擇性相位差板65。第1色選擇性相位差板 65具有僅使B光的偏光方向迴轉卯度的作用，這樣，B光作為P偏
14振光入射到第2偏光分束器66， R光作為S偏振光入射到第2偏光分 束器66。
作為S偏振光入射到第2偏光分束器66的R光由第2偏光分束 器66的偏光分離面反射，到達R用的反射型液晶顯示元件61R。另 外，作為P偏振光入射到第2偏光分束器66的B光透過第2偏光分 束器66的偏光分離面，到達B用的反射型液晶顯示元件61B。
在這裡，R用的反射型液晶顯示元件61R由於為黑顯示狀態，所 以，入射到R用的反射型液晶顯示元件61R的R光不進行圖像調製 地受到反射。因此，由R用的反射型液晶顯示元件61R反射後，R光 也保持為S偏振光，再次由第1偏光分束器60的偏光分離面反射，通 過入射側偏光板64，返回到光源側，從投射光中除去。即，在被投影 面上成為黑顯示。
另一方面，由於B用的反射型液晶顯示元件61B為黑顯示狀態， 所以，入射到B用的反射型液晶顯示元件61B的B光不進行圖像調製 地受到反射。因此，由B用的反射型液晶顯示元件61B反射後，B光 也保持為P偏振光，再次透過第1偏光分束器60的偏光分離面，由 第1色選擇性相位差板65變換成S偏振光，透過入射側偏光板64， 返回到光源側，從投射光中除去。 (光源裝置)
下面，根據圖3~圖5說明本實施例的光源裝置的冷卻構造。光 源裝置80具有燈組件1、保持該燈組件1的燈保持架2、及處於燈組 件1與燈保持架2間的彈性構件83、 84、 85。另外，光源裝置80具 有燈保持架基座82、作為透光性罩的防爆玻璃3、及玻璃壓緊構件4; 該燈保持架基座82具有可安裝於燈保持架2和光學箱6的構成；該防 爆玻璃3設置於燈保持架2的前面；該玻璃壓緊構件4用於將防爆玻 璃3保持於燈保持架2。
在光源裝置80的側方設置燈冷卻扇14，該燈冷卻扇14為軸流風 扇。在為了保持燈冷卻扇14而設置的風扇保持臺15， 一體地形成用 於將冷卻風吹入到燈保持架2的流入口 2a的風扇管道15a。燈組件1由發光管81和反射器42構成，發光管41具有配置於反 射器42的焦點位置的作為發光體的管球部81和朝該管球部81的前後 伸出的部位81' 、 81〃 。燈組件l收容於光學箱6的燈殼體部6a(參 照圖1)。
燈保持架2還作為本發明中所說的導風構件起作用。在該燈保持 架2的反射器42前方(即光出射側)的框形狀的部分的、燈冷卻扇 14側的側面，形成用於使來自燈冷卻扇14的冷卻風流入的流入口 2a。 在流入口 2a設置百葉窗86，該百葉窗86用於4吏該冷卻風從相對圖4
和圖5中用單點劃線示出的光軸Y大體垂直的方向流入。
另外，在燈保持架2的、反射器42前方的部分的、與燈冷卻扇 14 一側的側面相反側的側面中的與流入口 2a大體相對的位置，形成 導風壁部87。
換言之，流入口 2a和導風壁部87隔著反射器42的出射光軸(與 圖像投影光學系的光軸一致)Y相互在相反側沿與該光軸Y平行的方 向延伸。
另外，在該側面的導風壁部87的上下兩側形成用於排出反射器 42內的高溫空氣的流出口 2b、 2c。
在這樣的構成中，當接通圖像投影裝置的電源時，發光管41的管 球部81發光，使得燈組件l的溫度上升，另外，與此相隨，燈殼體部 6a (參照圖4)與光源裝置80間的空氣的溫度上升。
電源的接通使燈冷卻扇14開始迴轉。這樣，來自燈冷卻扇14的 冷卻風如圖4和圖5中用箭頭示出的那樣，從一體形成於風扇保持臺 15的風扇管道15a和流入口 2a流入。此時，冷卻風由於百葉窗86的
作用產生方向性，使得相對光軸Y大體垂直的方向為主要的流入方向， 吹入到由反射器42、燈保持架2、及防爆玻璃3圍住的空間。
從相對光軸Y大體垂直的方向吹入到該空間的冷卻風如在圖4和 圖5中用箭頭示出的那樣，一邊冷卻防爆玻璃3和發光管41的前端部 (81') —邊流嚮導風壁部87。接觸到導風壁部87的冷卻風由防爆 玻璃3阻止朝前方流動，所以，朝反射器42的內方即管球部81流到後方。然後，該冷卻風一邊冷卻反射器42的內面一邊吹到作為發熱源 的管球部81，對其進行冷卻。
冷卻了反射器42的內面和管球部81的冷卻風如在圖4或圖5中 用箭頭示出的那樣，沿反射器42的內面中的流入口 2a側的部分朝前 方流動，從設於導風壁部87的上下兩側的流出口 2b、 2c排出到光源 裝置80，進而從形成於燈殼體部6a的開口 6b排出到光學箱6外。
這樣，按照本實施例，由導風壁部87 (和防爆玻璃3)強制地將 冷卻風送到反射器42內的管球部81側，此後排出，所以，可按良好 的效率冷卻最應適當冷卻的管球部81。
此時，從流入口 2a流往流出口 2b、 2c的一連串的冷卻風的方向 不急劇地變化，所以，可直接而且定量地冷卻管球部81。即，可按較 少的風量高效率地冷卻管球部81，所以，可將燈冷卻扇14的轉速設 定得較低，可抑制噪聲的發生。另外，可使燈冷卻扇14小型化，所以， 對圖像投影裝置整體的小型化也有利。
另外，由燈冷卻扇14發生的冷卻風從管道15a以外的開口 15b 如圖4和圖5中用箭頭示出的那樣朝燈殼體部6a與光源裝置80間的 空間和反射器42的外面噴吹，從形成於燈殼體部6a的開口 6b排出到 光學箱6外。
這樣，不在燈殼體部6a與光源裝置80間的空間堆積高溫空氣， 另外，反射器42也按良好的效率受到冷卻。
這樣，冷卻風冷卻發光管(管球部81)和反射器42的內外面， 另外，通過燈殼體部6a與光源裝置80間，從形成於燈殼體部6a的開 口 6b排出到光學箱6外，該冷卻風由圖l所示排氣扇18從設於封裝 側板24的排氣口 24a排出到圖像投影裝置外。
從流出口 2b、 2c排出的高溫的空氣和冷卻反射器42的外面等後 的溫度比其低的冷卻風從形成於燈殼體部6a的開口 6b排出，從而兩 冷卻風得到攪拌。為此，可降低由排氣扇18排出到圖像投影裝置外的 空氣的溫度。
另外，在本實施例中，接近燈組件1的燈保持架2、燈保持架基
17座82、及燈殼體部6a (光學箱6 )由對聚苯硫等耐熱 難燃性樹脂材 料構成。在該場合，通過如本實施例那樣使用軸流風扇作為燈冷卻扇 14，從而將冷卻風吹到該樹脂材料，防止熱導致的劣化，結果，耐久 性提高。
在這裡，詳細說明如上述那樣設置2個系統的理由，該2個系統 中的1個系統使來自流入口的冷卻風直接從流出口流出，另1個系統 使冷卻風一時接觸到導風壁部而在反射器42內循環，然後流出。
首先，在僅是使來自流入口的冷卻風直接從流出口流出的系統的 場合，要率先排出堆積於反射器內的高溫空氣的空氣流動為主。為此， 冷卻風不易流到作為發熱源的發光管的管球部，相對發熱源存在冷卻 效率下降的傾向。
另一方面，在僅為使冷卻風接觸於導風壁部而循環之後流出的系 統的場合，冷卻風易於吹入到管球部，所以，相對發熱源存在冷卻效 率提高的傾向。然而，如反射器內的體積比管球部大，沒有排出堆積 於反射器內的高溫空氣的系統，則朝管球部流動的冷卻風的溫度升高， 存在冷卻效率下降的傾向。
為此，通過具有使來自流入口的冷卻風直接從流出口流出的系統 和使冷卻風一時接觸於導風壁部而循環後流出的系統這樣2個系統， 從而可有效地比上述各場合降低燈組件的溫度。 (實施例2)
在圖6和圖7中示出本發明實施例2的光源裝置的構成。在本實 施例中，以不同於上述實施例1的部分為中心進行說明。另外，在本 實施例中，對與實施例l相同的構成部分，採用與實施例l相同的符 號代替說明。
在本實施例的光源裝置90中，除了在燈保持架2中的與設置流入 口 2a的側面相反側的側面與導風壁部87 —起設置的流出口 2b、 2c 外，在燈保持架2的上下面也設置有流出口 2d、 2e。這樣，使流出口 2b、 2c、 2d、 2e的總開口面積比流入口 2a的開口面積大。
其理由如下。相對流入到反射器42內的空氣的溫度，從流出口吹出的空氣因為降低發光管的溫度而成為高溫。即，從流出口吹出的空氣在流入時受熱而膨脹，體積受熱而膨脹，體積增加。因此，需要相應於體積的增加的量，比流入口增大流出口的面積。
在這樣的構成中，經過與實施例1同樣的路徑冷卻了管球部81的冷卻風從流出口2b、 2c、 2d、 2e排出。此時，與實施例l同樣，從流入口 2a流往流出口 2b、 2c、 2d、 2e的一連串的冷卻風的方向不急劇變化，所以，可定量而且有效地冷卻管球部81。另外，通過如上述那樣相對流入口 2a的開口面積設置流出口 2b、 2c、 2d、 2e的總開口面積，從而可順利地將冷卻包含管球部81的發光管41全體和反射器42而使溫度上升、體積膨脹了的冷卻風，順利地排出到反射器42和光源裝置80外。這樣，可獲得更高的冷卻效果。
即，由於可用比實施例1少的風量有效地冷卻燈組件1，所以，可使燈冷卻扇14進一步低轉速化(少風量化)，可進一步抑制噪聲的發生。另外，可還可實現燈冷卻扇14的進一步的小型化。
另外，通過比實施例1形成更多的流出口 2b、 2c、 2d、 2e(形成在多個方向)，從而可進一步攪拌從該流出口 2b、 2c、 2d、 ！2e排出的高溫空氣和冷卻了反射器42的外面的比其低的溫度的冷卻風，可降低由排氣扇18排出到圖像投影裝置外的空氣的溫度。
另外，由於吹入到排氣扇18的空氣的溫度下降，所以，可防止熱使排氣扇18的壽命縮短，可提高耐久性。(實施例3)
圖8示出本發明實施例3的光源裝置的構成。在本實施例中，以不同於上述實施例1的部分為中心進行說明。另外，在本實施例中，對與實施例l相同的構成部分，採用與實施例l相同的符號代替說明。
在本實施例的光源裝置95中，由曲面構成在實施例1中具有平面形狀的導風壁部87。該曲面為適於更順利地朝反射器42內方送入經過與實施例1同樣的路徑從流入口 2a流入的冷卻風的形狀。這樣，可基本上不會由於冷卻風接觸於導風壁部87而減弱風速地將冷卻風吹到管球部81。這樣，可獲得更高的管球部81的冷卻效果。因此，與實施例1、2相比，可由更少的風量(轉速)或更小型的風扇冷卻燈組件l。
如以上說明的那樣，按照上述各實施例，可由較少的風量高效率地冷卻作為發光體的管球部81，所以，可實現燈冷卻扇14的低轉速化和小型化，有利於圖像投影裝置的低噪聲化和小型化。
而且，不需要在反射器42自身形成成為冷卻風的流入口和流出口的切口等開口，所以，可降低反射器(燈組件)的加工成本。
在上述實施例1~3中，說明了通過在燈保持架2形成光源裝置的冷卻風的流入口和流出口從而使得不需要在反射器42自身形成流入口和流出口的例子，但本發明不限於此，也可在反射器設置流入口和流出口中的至少一個。
另外，在實施例1~3中，說明了在反射器的光出射側即前方外側設置導風壁部的場合，但也可在反射器的內側的、反射器對光的反射影響較少的區域配置導風壁部。
另外，在實施例1~3中，說明了由配置於流入口側的軸流風扇將冷卻風吹入到光源裝置內的場合，但在本發明中，風扇的種類不限於軸流風扇，也可使用西洛克風扇、橫流風扇等其它風扇。另外，也可通過由設於流出口側的風扇從光源裝置內吸入空氣而使得從流入口流入的冷卻風流發生。(實施例4)
在圖9和圖10中，說明作為本發明實施例4的光源裝置200。本實施例以後的光源裝置的冷卻方式與上述實施例1~3不同。但是，作為適用本實施例以後的光源裝置的光學裝置的圖像投影裝置為在實施例1中說明的裝置。
燈組件(例如超高壓水銀放電燈)201如圖9所示那樣，由發光管101、反射器102、及接合構件103構成；該發光管101在球體部101a的內部相對地配置電極密封部101b和101c;該反射器102用於將來自發光管101的光變換成平行光；該接合構件103用於在使發光管101與反射器102光學地定位後對其進行接合。在這裡，電極密封部101b和101c的任一方為陰極、另一方為陽 極即可，但在本實施例中，將101b作為陽極密封部、101c作為陰極 密封部進行說明。
另外，在接合構件103朝上下方向設置有開口 (未圖示)，在該接 合構件103的開口安裝有例如網狀的過濾器。
燈組件201通過彈簧等推壓構件(未圖示)固定於燈保持架202。 在燈保持架202設置有成為冷卻風的入口的開口 202a和成為冷卻後的 風的出口的開口 (未圖示)。另外，在燈保持架202由玻璃壓緊構件 204安裝前面玻璃(防爆玻璃)203。另外，在燈保持架202形成導風 壁2b，該導風壁2b具有這樣的形狀，即，使沿該燈保持架202的底 面部流來的冷卻風朝向接合構件103的開口部(陰極密封部101c)地 產生方向性。
在本構成中，雖然將多個開口設於燈保持架202，但也可為將吸 氣用的開口 202a和排氣用的開口 (未圖示)設於反射器102的構成。 另外，也可為將前面玻璃203也粘接於反射器102的構成，在該場合， 不需要玻璃壓緊構件204。
另外，在燈組件201的側面配置冷卻用風扇214，冷卻用風扇214 由風扇壓板216固定於具有多個開口的風扇保持臺215。
通過形成為這樣的構成，從風扇214送出的冷卻風通過設於風扇 保持臺215的開口 215a。該冷卻風的一部分從設於燈保持架202的開 口 202a送入到反射器102內部。該冷卻風冷卻發光管101的陽極密封 部101b側的區域，通過碰到設於燈保持架202的與開口 202a相對的 位置的壁，從而沿反射器102的壁面如圖4所示的箭頭那樣流向發光 管101的球體部101a。這樣，冷卻成為最高溫度的球體部101a，並沿 反射器102的內壁面流動，從燈保持架202的開口 202c排氣。
另一方面，如圖ll所示那樣，從風扇214送出的冷卻風的另一部 分通過設於風扇保持臺215的、上述開口 202a之外的開口 215b。然 後，由設於燈保持架202的導風壁202b集中，在風速和風壓得到提高 的狀態下，從設於接合構件103的開口 103a送風。從開口 103a送到
21接合構件103的內部的冷卻風冷卻發光管101的陰極密封部101c後， 從接合構件103的開口 103b排氣。
此時，在設於反射器102後方的與接合構件103的連接部，可對 發光管101進行定位和固定地設置開口 102a。然而，開口 102a的開 口狹窄，形成空氣通過時的阻力。而且，在本實施例中，由於從反射 器102的吸氣用開口 202a和接合構件103的開口 103a送風，所以， 分別在反射器102的內部和接合構件103的內部提高壓力。為此，在 流動於反射器102的內部的冷卻風與送到接合構件103的內部的冷卻 風之間基本上不發生抑制相互的流動的那樣的空氣往來。因此，可使 從各冷卻風的吸氣到排氣的流動獨立化。
這樣，發光管101中溫度較低的電極密封部101b、 101c由剛從風 扇214送出的較低溫度的冷卻風冷卻。另一方面，在發光管101中溫 度最高的球體部101a由冷卻陽極密封部101b後的風冷卻。這樣，可 實現效率良好的冷卻。
另外，熄燈後，配置於反射器102內部的球體部101a或陽極密封 部101b由於亮燈時的發熱而成為高溫，為此，難以在短時間內冷卻。 然而，通過用獨立的冷卻風冷卻配置在反射器102內部(其中存在最 高溫度的球體部101a)這樣的空間(圖10中的A)之外的空間(圖 IO中的B)的陰極密封部101c，從而可比球體部101a和陽極密封部 101b先使陰極密封部101c的溫度下降。在這裡，"獨立"意味著不受 其它冷卻對象物的影響。
圖6為在本實施例的光源裝置200中測定陽極密封部101b和陰極 密封部101c的溫度的數據。
在圖6中，橫軸為時間，縱軸為溫度。在該圖6中也可看出，陰 極密封部側時常成為較低溫度地受到冷卻。結果，封入到發光管101 的球體部ioia的內部的水銀在液化時時常附著於最早下降到沸點以 下的陰極。為此，在對下次亮燈必不可少的輝光放電期間，陽離子衝 撞陰極，可防止水銀噴濺。因此，可極力避免成為黑化的發生原因的 鵠的蒸發，結果，成功地延長了燈的壽命。在這裡，補充燈的水銀附著狀態。大家知道，水銀液化的沸點溫
度隨氣壓而變化。本實施例使用的放電燈也由於發光管101的球體部 101a成為高溫，所以，可推測氣壓增大。但是，在熄燈時的溫度下降 期間，實際的氣壓不知道，沸點溫度不能導出。另外，水銀穩定地附 著之前的該水銀的特性不清楚。為此，在本實施例中，採用了使應附 著水銀的陰極時常為低溫的構成。 (實施例5)
圖13示出本發明實施例5的光源裝置210的示意構成。在實施例 4中，接合構件103的開口 103a成為相對從風扇214的送風方向直交 的方向。然而，如圖13所示那樣，即使開口 103a和103b朝著與從風 扇214的送風方向相同的方向，也可獲得同樣的效果。在該場合，從 燈保持架202的開口 202a送入到反射器102的內部的冷卻風與從接合 構件103的開口 103a送入到接合構件103內的冷卻風分別形成獨立的 流動。
為此，與實施例4同樣，電極密封部101b、 101c由剛從風扇214 送出的較低溫度的冷卻風冷卻。另一方面，在發光管101中溫度最高 的球體部101a由冷卻陽極密封部101b後的冷卻風冷卻。這樣，可實 現效率良好的冷卻。另外，熄燈後的效果也與實施例4同樣。
另夕卜，在本實施例中，由於設於接合構件103的開口 103a較狹窄， 所以，為了增大送風的風量和風壓，設置了將風引導至開口 103a的導 風壁(未圖示)，從而可進一步提高冷卻效果。 (實施例6)
圖14示出本發明實施例6的光源裝置220的示意構成。在實施例 4和實施例5中，說明了設於接合構件103的開口 103a和103b的方 向，但它們都為從l個風扇214分割冷卻風的構成。
然而，在本實施例中，也可分別由風扇214、 214a產生從燈保持 架202的開口 202a送入到反射器102內部的冷卻風和從接合構件103 的開口 103a送入到接合構件103內的冷卻風。
在圖14中，設從開口 202a將冷卻風送入到反射器102內的風扇214為西洛克風扇214a,通過導風壁202b從開口 103a將冷卻風送入 到接合構件103內的風扇214為軸流風扇。
但是，在本發明中，風扇的種類和組合不限於此，也可根據與周 邊的空間等的關係，改變風扇的種類和組合。
在本實施例中，電極密封部101b、 101c由剛從風扇214a、 214 送出的較低溫度的冷卻風冷卻。另一方面，發光管101中溫度最高的 球體部101a由冷卻陽極密封部101b後的冷卻風冷卻。這樣，可實現 效率良好的冷卻。另外，熄燈後的效果也與實施例4、 5同樣。
由於設於接合構件103的開口 (參照圖11的103a)比較狹窄， 所以，為了增大風量和風壓，設置了將風引導至該開口的導風壁202b， 這樣，可進一步提高冷卻效果。
另外，在上述各實施例中，說明了圖像投影裝置，但本發明也可 適用於曝光裝置、複印機等圖像投影裝置以外的光學裝置的光源裝置。
權利要求
1. 一種光源裝置，其特徵在於具有風扇、發光管、反射器、第1流路、及第2流路；該發光管在對置的陰極部與陽極部之間具有發光部；該反射器通過接合構件固定該發光管；該第1流路用於流過來自上述風扇的冷卻風，以冷卻上述發光管的配置有陰極部的接合構件一側的區域；該第2流路用於流過來自上述風扇的冷卻風，以冷卻上述發光管的發光部一側的區域；該第2流路為上述第1流路之外的流路，上述第1流路將來自上述風扇的冷卻風通過導風壁引導至上述接合構件側。
2. 根據權利要求l所述的光源裝置，其特徵在於上述接合構件 將通過上述導風壁引導至上述接合構件側的、來自上述風扇的冷卻風， 通過設於該接合構件的開口，引導至固定於該接合構件的發光管一側。
3. 根據權利要求l所述的光源裝置，其特徵在於上述第2流路 使來自上述風扇的冷卻風從上述發光管的陽極部側流到發光部側。
4. 根據權利要求l所述的光源裝置，其特徵在於具有使冷卻風 流到上述笫1流路的第1風扇和使冷卻風流到上述第2流路的第2風 扇。
5. —種光學裝置，其特徵在於具有 權利要求1 ~ 4中任何一項所述的光源裝置和 投射來自該光源裝置的光的投影光學系。
6. —種圖像投影裝置，其特徵在於具有 權利要求1 ~ 4中任何一項所述的光源裝置， 對來自該光源裝置的光進行調製的圖像形成元件，及 投射來自該圖像形成元件的光的投影光學系。
7. —種圖像顯示系統，其特徵在於具有權利要求6所述的圖像投影裝置和將圖像信息供給到該圖像投影裝置的圖像信息供給裝置。
全文摘要
本發明公開一種即使風量少也可有效地冷卻發光管的光源裝置、光學裝置及圖像投影裝置。光源裝置具有發光體和反射來自該發光體的光使其射出的反射器。另外，具有導風構件，該導風構件具有冷卻風的流入口和流出口，並且在與上述流入口相對的位置具有將該冷卻風朝上述反射器內的上述發光體側引導的壁部。另外，具有通過接合構件固定發光管的反射器的光源裝置具有第1流路和第2流路；該第1流路用於流過來自上述風扇的冷卻風，以冷卻上述發光管的接合構件側的區域；該第2流路用於流過來自上述風扇的冷卻風，以冷卻上述發光管的發光部側的區域。該第2流路構成為上述第1流路之外的流路。
文檔編號F21V29/02GK101487585SQ20081013785
公開日2009年7月22日 申請日期2005年9月16日 優先權日2004年9月17日
發明者野田敏之 申請人:佳能株式會社