JP4859167B2

JP4859167B2 - 光源装置及び該光源装置を有する投射型表示装置

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Publication number: JP4859167B2
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Inventors: 野田　　敏之
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Description

本発明は、光源装置及び該光源装置を有する投射型表示装置（透過型液晶プロジェクタや反射型液晶プロジェクタ）に関するものである。

近年、プロジェクタのような投射型表示装置においては、投影映像の高輝度化および装置の小型化、更には家庭での使用用途から装置の低騒音化が期待されている。そのため、映像の高輝度化に伴うランプ出力の増大、つまりランプ発光管から発生する熱量が大きくなると同時に、装置全体の小型化が進み、装置体積に対する熱密度は更に増大するにも関わらず、ファン冷却音が騒音問題を招くなどのファン冷却の必要性とそのことによる弊害であるファン騒音とのギャップが生じてきており、低騒音でかつ高効率な冷却技術が求められている。

一般に、光源ランプは図８の１０１に示すような形状をしており、発光管１０１から発せられた光を反射するリフレクタ１０２と接合されている。これらの発光管１０１およびリフレクタ１０２により光源ランプ１が構成されている。
このような構成をとる発光管１０１は、球体部１０１ａ、先端部１０１ｂ、ネック部１０１ｃの３ヶ所に区分けされ、例えば球体部上は９００℃以上１０００℃以下、球体部下は９００±２０℃、先端部およびネック部は４２０℃以下というように、それぞれの冷却条件が存在し、これらの冷却条件を満たすように温度管理されている。その中でも、発光部である球体部１０１ａは発熱源であり、最も高温となる。そのため、近年で広く使われている高出力ランプでは、リフレクタ１０２の内部に冷却風を送風するための開口が設けらているのが一般的である。

また、上述した箇所以外にも、リフレクタ１０２を冷却することで、その輻射熱および熱伝達などによる熱の移動を抑制し、外装キャビネットや装置内部の温度上昇を抑制することが必要であり、発光管１０１およびリフレクタ１０２の冷却が重要となっている。
そこで、従来では開口の小さく奥まった位置にある発光管冷却には遠心ファンからの風を、また表面積が大きなリフレクタ冷却には噴出口の大きな軸流ファンの風を用いて冷却している。

従来においては、このような発光管を冷却する構成として、例えば特許文献１のように遠心ファンからの冷却風を送風ダクトにより光源等を冷却する提案がなされている。その際、具体的には図１３に示されてような構成が採られる。図１３において、１０１は発光管、１０２は発光管１０１から発せられた光を反射するリフレクタ、１は発光管１０１およびリフレクタ１０２から構成される光源、１０４は照明光学系および色分離合成光学系、１０５は投射光学系、１０６は外装キャビネット、１０７は冷却ファン１０８ａから送られた風を導風および分配するダクト、１０８ａは遠心ファン（冷却ファン）、１０８ｂは軸流ファン、１０９は光源ケースを示す。

遠心ファン１０８ａは前記遠心ファンから送風される風を導く送風ダクト１０７に取り付けられ、前記ダクト１０７は吸気口を設けた外装キャビネット１０６に固定される。前記ダクト上部には光分解合成光学系を有する光学系１０４が配置される。また、前記光源１は光源を保持する部材（不図示）を介して、前記光源ケース１０９内に収納され、固定される。ここで光源ケース１０９は、配置された光源１の後方に開口を設けた構成となっている。また、軸流ファン１０８ｂは、前記光源ケース１０９に設けられた開口部近傍に冷却ファン保持台（不図示）を介して固定される。

装置外装キャビネット１０６に設けられた吸気口（不図示）から外気を取り込んだ遠心ファン１０８ａによって、冷却風は送風ダクト１０７に送風され、ダクト内部の風圧は高められる。前記送風ダクト１０７にはダクト内部に導風壁（不図示）が設けられており、遠心ファンから送られた風は前記導風壁によって分配され、例えば光分解合成光学系に用いられている偏光板や光変換素子などの各発熱体まで延びたダクトによって導かれ、開放された吹出し口より吹出される。このとき、ダクト１０７内で分配された風の一部はランプ付近まで前記ダクト１０７によって導かれ、リフレクタ１０２に設けられた切り欠きから送風されることによって、高められた風圧を利用して発光管１０１を冷却する。そして、冷却に使われ熱せられた空気は、前記軸流ファン１０８ｂよってリフレクタ１０２をも冷却した風と共に装置外部へ排気される。

また、他の従来例として、図１４に示されるような光源冷却構造による第二の従来例が知られている。上記特許文献１のものでは、発光管１０１の冷却に、光源１から距離のある位置に設けられた遠心ファンからダクトで導いて風圧の高い風で放電ランプの冷却を行い、軸流ファンを用いて大風量の風でリフレクタを冷却する構成に対して、この第二の従来例では、放電ランプ冷却に専用の遠心ファン１０８ｃを用いて冷却を行うように構成される。
特開２００１−０１３５８９号公報

しかしながら、上記特許文献１のものでは、ダクトを延ばして冷却を行うため、それぞれの配置における自由度が制限されるだけでなく、装置の大型化を招いてしまう。更に、前記光分解合成光学系に用いられる光学部品の冷却だけでなく、放電ランプまで冷却するための風が必要となる他、ダクト距離が長くなるためにダクト内での圧力損失をも招くため、余計にファン駆動する必要が生じてしまう。その結果、ファン回転数を過剰に上げる必要が生じ、騒音問題を招くこととなる。また、第二の従来例では、冷却ファンの個数が増えるためにコストがかかるなどの問題を有している。
そこで、最近では、図１５および図１６および図１７に示すような軸流ファンの回転軸と冷却対象物である発光管の光軸とがある方向で略一致し、かつランプ側の吸気用開口とファンの送風口とが略一致させた位置関係で、一つの軸流ファン１１０ｄを用いて風を吹付けることで、放電ランプおよび光源全体の冷却を行う構成が考えられるようになってきている。

ところで、一般に軸流ファンでは傾斜して取り付けられた複数枚の羽根が回転軸中心を軸に回転することで送風している。その結果、回転する羽根から空気に与えられる力は、図９および図１０に示すように、羽根から押し出されることで及ぼされる回転軸方向の力Ｆ１と、羽根が回転することで及ぼされる回転面上で加えられる力Ｆ２と、羽根が回転することで及ぼされる遠心方向の力Ｆ３の合成力である。ファンから送風された空気は一旦送風されると、ほぼその慣性力で空気は送風されることとなる。そのため、軸流ファンから送風される空気は前述した力の影響によって、ファンの回転軸を中心に略渦状の流れを形成するように回転軸３６０°全周において、回転軸から離れる方向に回転軸中心に回転しながら送風されていく。つまり回転軸横から見た図１１ではＷｊ１の方向に、回転軸方向から見た図１２ではＷｊ２方向に流れ出ることとなる。

以上のことから、発光管１０１の冷却を行う場合、前記リフレクタ１０２に設けられた切り欠きから放電ランプ部へ送風される冷却風は、何も介さずにリフレクタ内部へ送風した場合、ファン回転方向に依存した風向きを持ってしまい、前述したような軸流ファンの回転軸と冷却対象物である発光管の光軸とがある方向で略一致し、かつランプ側の吸気用開口とファンの送風口とが略一致させた位置関係では、軸流ファンからの風の一部しか高温になる発光管に送風できない。その結果、この構成では例えば２００Ｗなどの高出力ランプに関する冷却を成り立たせることはできなかった。

そこで、図１７に示すように軸流ファンとランプ１の間に整流板１５ｃを設け、図１１および図１２に示すようなベクトルを持った風を整流し、発光管１０１に吹付けるという対策が取られてきた。しかし、この方法では軸流ファン独特な送風ベクトルを打ち消すにはある程度の距離を持った整流板が必要となり、その分だけ光源ランプと軸流ファンとの間にスペースが必要となり装置の小型化を妨げる要因となっていた。
また、装置の小型化を目指して、整流板を設けないようにし、あるいは短い長さの整流板にした場合、軸流ファンから送風される風の斜め方向のベクトルは残り、送風される風の一部のみ発光管に送風されることになるため、ファンの回転数を増やす必要が生じ、そのため騒音問題を引き起こしてしまうという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑み、送風手段からの冷却風をより多く的確に冷却対象物まで送風して、冷却効率を高めることができ、小型化を図ることが可能となる光源装置及び該光源装置を有する投射型表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した光源装置及び該光源装置を有する投射型表示装置を提供するものである。
すなわち、本発明の光源装置は、リフレクタと、
前記リフレクタの内部に配置された発光管とを備える光源ランプと、
前記光源ランプの側面に配置された軸流ファンと、
前記光源ランプを保持するランプホルダと、
前記軸流ファンを保持するファン保持台とを有する光源装置であって、
前記ランプホルダは、前記光源ランプの光出射側の側面に、前記軸流ファンからの冷却風を導入するための開口を備えており、
前記ファン保持台は、前記軸流ファンからの冷却風を前記ランプホルダの前記開口を介して前記発光管へ導くためのダクトを、前記ランプホルダの開口に対向する位置に備えており、
前記ダクトの中心位置は、前記軸流ファンの回転軸方向から見たとき、前記光源ランプの光軸に対して、
前記軸流ファンの羽根が回転するときに形成される円周方向上の前記ダクトの通風領域における回転接線の方向とは逆方向にずれた位置に配置されていることを特徴としている。
また、本発明の投射型表示装置は、上記した光源装置を有することを特徴としている。

本発明によると、送風手段からの冷却風をより多く的確に冷却対象物まで送風して、冷却効率を高めることができ、小型化を図ることが可能となる光源装置及び該光源装置を有する投射型表示装置を実現することができる。

本発明は、上記した構成により本発明の課題を達成することを可能としたものである。具体的には、例えば軸流ファンから送風される、あるベクトルをもった風の向きを考慮して、冷却対象物に対して送風される実際の開口をより多く設けるために、軸流ファンから送風される風の吹付け口を発光管光軸に対してシフトさせた構成を採る。つまり、ファンから送風される風が通過する通風口の中心位置と前記発光管の光軸位置とを一辺方向で不一致になっていること、より具体的には、前記ダクトの位置を前記軸流ファンの回転する羽根の接線方向とは逆方向にシフトさせることで、冷却対象物の発光管に対してより多くの風を送ることができる。更に軸流ファンからの風をより多く前記ダクトに導くために、ファンから送風される風をダクトへ導くための導風壁を有することで、更に送風効率を向上させることができる。
このような構成を採ることで、送風される風を的確に冷却対象物まで運ぶことができ、冷却効率を高めることができ、結果として、過剰な送風量を持つファンは不要になり、ファンの小型化、もしくはファン回転数を低減できることから、装置全体の小型化もしくは装置の静音化が可能になる。

以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
［実施例１］
実施例１は、本発明を適用して光源装置を搭載した投射型画像表示装置を構成したものである。
図１に本実施例における投射型画像表示装置の概略図を示す。
図１において、１は光源ランプ、２はランプ１を保持するランプホルダー、３は防爆ガラス、４はガラス押さえ、αはランプ１からの光を入射する照明光学系、βは照明光学系からの出射光を入射するＲＧＢの３色用の液晶パネルを備えた色分解合成光学系、５は色分解合成光学系からの出射光を入射して図示せぬスクリーン（被投射面）に画像を投射する投射レンズ鏡筒であり、投射レンズ鏡筒５内には後述する投射レンズ光学系を収納している。６はランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系βを収納するとともに投射レンズ５が固定される光学ボックスであり、該光学ボックス６にはランプ１の周囲を囲むランプ周辺部材としてのランプケース部材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、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、８は電源、９は電源フィルタ、１０はランプ１を点灯する為のバラスト電源、１１は電源８からの電力により液晶パネルの駆動、及びランプ１の点灯指令を送る為の回路基板、１２は後述する外装キャビネット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内の液晶パネル等の光学素子を冷却する為の光学系用の冷却ファン、１３は光学冷却ファン１２による風を色分解合成光学系β内の液晶パネル等の光学素子に送る為のファンダクトである。

１４はランプ１に対して吹き付け風を送り、ランプ１を冷却する為の光源ランプ用の冷却ファン（軸流ファン）であり、ランプ１と投射レンズ鏡筒５との間隙に所定間隔を持って配置されている。１５はランプ冷却ファン１４を保持するファン保持台、１６はファン押さえ板、１７は後述する外装キャビネット２１に設けた吸気口２１ｂから空気を吸い込むことで電源８内に風を流通させ、かつバラスト電源１０に吹き付け力による風を流通させることで電源８、及びバラスト電源１０を同時に冷却する為の電源用の冷却ファンである。
１８は排気ファンであり、排気ファン１８はランプ冷却ファン１４によるランプ１を通過した後の熱風、およびバラスト電源１０を通過した熱風を後述する外装を構成する側板Ｂ２４に設けた排気口２４ａより投射型画像表示装置外に排出する。

１９はランプ放熱板、２０はランプ排気遮光マスクであり、ランプ１の放熱機能およびランプ１を通過した後の熱風を通過させる為の通風ダクトの機能を有するとともに、ランプ１からの光が装置外部に漏れないような遮光機能を有している。
２１は光学ボックス６等を収納する為の外装キャビネット（外装ケース下部）、２２は外装キャビネット２１に光学ボックス６等を収納した状態で蓋をする為の外装キャビネット蓋（外装ケース上部）、２３は側板Ａ、２４は側板Ｂであり、外装キャビネット２１には上述した吸気口２１ａ、２１ｂが形成されており、側板Ｂ２４には上述した排気口２４ａが形成されている。

２５は色分解合成光学系β内の偏光素子等の光学素子を冷却するための冷却ファンであり、冷却ファン２５は外装キャビネット２１の図示を省略した吸気口からの空気を外装キャビネット２１に形成されたダクト部（図示省略）を介して色分解合成光学系β内の偏光素子等の光学素子に吹き付ける構成となっている。
２６は側板Ａ２３の内側に取り付けられたインターフェース補強板、２７は外装放熱板でランプケース部材６ａに取り付けられており、ランプ１からの熱を放熱する。
２８はランプ蓋で、ランプ蓋２８は外装キャビネット２１の底面に着脱自在に設けられており、図示を省略したビスにより固定されている。また、２９はセット調整脚で、セット調整脚２９は外装キャビネット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、装置本体の傾斜角度を調整できるように構成されている。

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、投射レンズ鏡筒５内の投射レンズ光学系７０（図２参照）にて構成される反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル等の画像形成素子）を搭載した投射型画像表示装置の光学構成について図２にて説明する。
図２において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する発光管、４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光するリフレクターであり、発光管４１とリフレクター４２によりランプ１を形成する。

４３ａは垂直方向（ランプ１からの光の進行方向における垂直方向（紙面垂直方向））において屈折力を有するレンズアレイで構成された第１のシリンダアレイ、４３ｂは第１のシリンダアレイ４３ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第２のシリンダアレイ、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揃える偏光変換素子である。
４６は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で構成されたフロントコンプレッサ、４７は光軸を９０度変換する為の全反射ミラー、４８はコンデンサーレンズ、４９は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）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーであり、５９は透明基板に偏光素子を貼着したＧ用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光光のみを透過する。６０はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
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赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。６４は透明基板に偏光素子を貼着したＲＢ用の入射側偏光板であり、Ｓ偏光のみを透過する。６５はＢの光の偏光方向を９０度変換し、Ｒの光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板である。６６はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。６７はＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない第２の色選択性位相差板である。
６８はＲＢ用の出射側偏光板（偏光素子）であり、Ｓ偏光のみを透過する。６９はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第３の偏光ビームスプリッター（色合成手段）であり、偏光分離面を有する。

以上のダイクロイックミラー５８から第３の偏光ビームスプリッター６９により、色分解合成光学系βが構成される。
７０は投射レンズ光学系であり、上記照明光学系，色分解合成光学系および投射レンズ光学系により画像表示光学系が構成される。

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ー４２により所定の方向に集光される。リフレクター４２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は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のシリンダアレイ４３ａに入射する。第１のシリンダアレイ４３ａに入射した光束はそれぞれのシリンダレンズに応じた複数の光束に分割、集光され（水平方向に帯状の複数の光束）、紫外線吸収フィルタ４４を介して、第２のシリンダアレイ４３ｂを経て、複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）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波長板とからなり、複数の光束は、その列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分の光は、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、偏光方向が揃った光として出射する。偏光変換された複数の光束（水平方向に帯状の複数の光束）は、偏光変換素子４５を出射した後、フロントコンプレッサ４６を介して、反射ミラー４７にて９０度反射し、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９に至る。

ここで、フロントコンプレッサ４６、コンデンサーレンズ４８、リアコンプレッサ４９の光学的作用の関係で、複数の光束は矩形形状の像が重なった形で矩形の均一な照明エリアが形成されることになる。この照明エリアに後述の反射型液晶表示素子６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを配置する。次に、偏光変換素子４５により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。尚、ダイクロイックミラー５８は、Ｂ（４３０〜４９５ｎｍ）とＲ（５９０〜６５０ｎｍ）の光は反射し、Ｇ（５０５〜５８０ｎｍ）の光は透過する。

次に、Ｇ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の光は入射側偏光板５９に入射する。尚、Ｇの光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＳ偏光となっている。そしてＧの光は、入射側偏光板５９から出射した後、第１の偏光ビームスプリッター６０に対してＳ偏光として入射して偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、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の反射光のうちＰ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面を透過し、投射光として第３の偏光ビームスプリッター６９に向かう。このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子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とにより、第１の偏光ビームスプリッター６０とＧ用の反射型液晶表示素子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の偏光ビームスプリッター６０から出射したＧの光は、第３の偏光ビームスプリッター６９に対してＰ偏光として入射し、第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面を透過して投射レンズ７０へと至る。

一方、ダイクロイックミラー５８を反射したＲとＢの光は、入射側偏光板６４に入射する。尚、ＲとＢの光はダイクロイックミラー５８によって分解された後もＳ偏光となっている。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板６４から出射した後、第１の色選択性位相差板６５に入射する。第１の色選択性位相差板６５は、Ｂの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢの光はＰ偏光として、Ｒの光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。

Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター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の反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過して投射光として第２の色選択性位相板６７に向かう。
また、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター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の反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射して投射光として第２の色選択性位相板６７に向かう。

このとき、第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂ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の場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれの黒の表示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、第２の偏光ビームスプリッター６６から出射したＲとＢの投射光のうちＲの光は、第２の色選択性位相板６７によって偏光方向が９０度回転されてＳ偏光成分となり、さらに出射側偏光板６８で検光されて第３の偏光ビームスプリッター６９に入射する。また、Ｂの光はＳ偏光のまま第２の色選択性位相板６７をそのまま透過し、さらに出射側偏光板６８で検光されて第３の偏光ビームスプリッター６９に入射する。尚、出射側偏光板６８で検光されることにより、ＲとＢの投射光は第２の偏光ビームスプリッター６６とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｒ，６１Ｂ、１／４波長板６２Ｒ、６２Ｂを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。

そして、第３の偏光ビームスプリッター６９に入射したＲとＢの投射光は第３の偏光ビームスプリッター６９の偏光分離面を反射し、前述した該偏光分離面にて反射したＧの光と合成されて投射レンズ７０に至る。
そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ７０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表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。
まず、Ｇ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の光のＳ偏光光は入射側偏光板５９に入射し、その後、第１の偏光ビームスプリッター６０に入射して偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子６１Ｇへと至る。しかし、反射型液晶表示素子６１Ｇが黒表示の為、Ｇの光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子６１Ｇで反射された後もＧの光はＳ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、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とＢの光路について説明する。
ダイクロイックミラー５８を反射したＲとＢの光のＳ偏光光は、入射側偏光板６４に入射する。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板６４から出射した後、第１の色選択性位相差板６５に入射する。第１の色選択性位相差板６５は、Ｂの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢの光はＰ偏光として、Ｒの光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター６６に入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター６６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂへと至る。ここでＲ用の反射型液晶表示素子６１Ｒは黒表示の為、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒに入射したＲの光は画像変調されないまま反射される。従って、Ｒ用の反射型液晶表示素子６１Ｒで反射された後もＲの光はＳ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面で反射し、入射側偏光板６４を通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。

一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂに入射したＢの光はＢ用の反射型液晶表示素子６１Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、Ｂ用の反射型液晶表示素子６１Ｂで反射された後もＢの光はＰ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター６０の偏光分離面を透過し、第１の色選択性位相差板６５により、Ｓ偏光に変換され、入射側偏光板６４を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。
以上が、反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル）を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。

次に図１の光源ランプ（光源）周辺について、図３〜図８を用いて詳細に説明する。
光源ランプ（例えば高圧水銀放電ランプ）１は、図８に示すように球体部１０１ａの内部に電極（不図示）が対向して配置された発光管１０１と、前記発光管から光を平行光に変換するリフレクタ１０２とを備え、この発光管１０１とリフレクタ１０２を光学的に位置あわせした後、これらを固定することで構成されている。

前記光源ランプ１は押えバネなどの押し付け部材（不図示）を介して光源保持部材（ランプホルダ）２に固定される。前記ランプホルダ２には、冷却風の入り口となる開口２ａと冷却後の風の出口となる開口２ｂおよび２ｃが設けられている。また、前記ランプホルダには前面ガラス（防爆ガラス）３がガラス押え４によりランプホルダ２に取付けられている。
ここで、本構成では前記複数の開口が前記ランプホルダ２に設けられた構成を示しているが、この開口２ａ〜２ｃがリフレクタ１０２に設けられた構成でも良い。（本構成では排気口が開口２ｂと２ｃに分割されているが、これらの口は一体であっても良い）更に前面ガラス３もリフレクタ１０２に接着された構成でも良く、この場合ガラス押え４は不要となる。

また、光源ランプ１の側面には軸流ファン１４が配置され、ファン１４はファン保持台１５にファン押え板１６によって固定されている。ここで、ファン保持台１５にはリフレクタ内部の発光管を冷却するためのダクト１５ａが設けられている。
このような構成にすることで、軸流ファン１４から送風された冷却風の一部ははファン保持台１５に設けたダクト１５ａを通過し、冷却風の一部は前記ランプホルダ２に設けられた開口２ａからリフレクタ１０２内部に送り込まれる。

このとき、図４および図５に示すように、ファンの回転軸とランプ光軸は略一致した状態で、ダクト１５ａの中心はランプ光軸に対して図４および図５の下方向にシフトＨする構成を採る。
こうすることで、ダクト１５ａの中心位置が、光源ランプの光軸位置と不一致となるように構成することができ、軸流ファンの回転する羽根の接線方向（軸流ファンの回転接線方向）とは逆の方向にシフトされることにより、図５に示すような軸流ファンから特定のベクトルを持つ風Ｗが送風されても、冷却対象物である発光管までの実質上の開口を大きくすることができる。
その結果、送風される風を無駄なく的確に冷却対象物まで運ぶことができ、冷却効率を高めることができる。そのため、過剰な送風量を持つファンは不要になり、ファンの小型化、もしくはファン回転数を低減できることから、装置全体の小型化もしくは装置の静音化が可能になる。また、整流板にて軸流ファンから送風された風を整流する必要もないので、小型化にも効果がある。
ここで、ダクト１５ａをシフトした場合の構成について説明をしたが、ランプホルダ２に設けられた開口２ａが図面下方向にシフトした構成でも、軸流ファンの送風ベクトルを考慮した場合の発光管に対する実際の開口が大きくすることができるので同様の効果が得ることができる。

また、図６に示すように軸流ファン１４から送風された直後に導風壁１５ｂを設けることで、直接前記ダクト１５ａへ向かわない風もダクト１５ａへ導くことができ、前記１５ａから吹出す風が増加し、発光部での冷却効率が更に向上させることができる。
また、図６に示す整流板１５ｃを構成することで、軸流ファンから吹出されるあるベクトルを持った風をある程度、整流方向に整えることができる。そうすることで、図５に示す風の流れの向きが、整流板が無いときよりも整流板がある場合の方がより水平に近い風向き方向となる。その結果、ダクト位置の下方シフト量が小さくなり、ファンの羽根が通過する位置にダクト開口をより配置することができるため、よりダクトからの送風量を増やすことができる。

以上、実施例１では、説明図の下方向にシフトする構成で説明をしたが、この場合はファンの回転方向が図４記載の方向の場合（ダクト位置で下から上方向に羽根根が動いている場合）であって、軸流ファンの回転方向が逆の場合（ダクト位置で上から下に羽根が動いている場合）は、図記載のシフト方向とは逆の上方向にシフトする構成をとらねばならない。またダクト１５ａは単なる通風口でも略同様な効果を得ることができる。

［実施例２］
実施例２は、本発明を適用して光源装置を構成したものである。
図７に本実施例における光源装置の概略図を示す。
実施例１では、ファンの回転軸とランプ光軸は略一致した状態で、ファンからの風を送風するダクトの中心が不一致となる構成について説明したが、同等の効果は図７に示す本実施例のように構成することによっても、生み出すことができる。
本実施例においては、図７に示すようにダクト１５ａは軸流ファン１４からの風を大量に取り込めるように、軸流ファンの回転軸と略一致する位置に配置される。そして、軸流ファン１４およびファン保持台１５およびファン押え板１６ごとランプ光軸に対して下方向にシフトする。

こうすることによっても、図７に示すような軸流ファンから特定のベクトルを持つ風Ｗが送風されても、冷却対象物である発光管までの実質上の開口を大きくすることができる。
その結果、送風される風を的確に冷却対象物まで運ぶことができ、冷却効率を高めることができる。そのため、過剰な送風量を持つファンは不要になり、ファンの小型化、もしくはファン回転数を低減できることから、装置全体の小型化もしくは装置の静音化が可能になる。

また、実施例１と同様に図６に示すように軸流ファン１４から送風された直後に導風壁１５ｂを設けることで、ダクト１５ａから吹出す風が増加し、発光部での冷却効率が更に向上させることができる。また、図６に示す整流板１５ｃを構成することで、軸流ファンから吹出されるあるベクトルを持った風をある程度、整流方向に整えることができる。そうすることで、図５に示す風の流れの向きが、整流板が無いときよりも整流板がある場合の方がより水平に近い風向き方向となる。その結果、ダクト位置の下方シフト量が小さくなり、ファンの羽根が通過する位置にダクト開口をより配置することができるため、よりダクトからの送風量を増やすことができる。

更に実施例１と同様、説明図の下方向にシフトする構成で説明をしたが、この場合はファンの回転方向が図４記載の方向の場合（ダクト位置で下から上方向に羽根根が動いている場合）であって、軸流ファンの回転方向が逆の場合（ダクト位置で上から下に羽根根が動いている場合）は、図記載のシフト方向とは逆の上方向にシフトする構成をとらねばならない。またダクト１５ａは単なる通風口でも略同様な効果を得ることができる。

本発明の実施例１における光源装置を搭載した投影型画像表示装置の全体構成を示す図。本発明の実施例１における光源装置を搭載した投影型画像表示装置の光学構成を示す図。本発明の実施例１における光源装置の構成を示す図。本発明の実施例１の光源装置においてダクトの中心をランプ光軸に対しシフトさせた構成を説明する図。本発明の実施例１における光源装置内の冷却風の流れを説明する図。本発明の実施例１における光源装置のファン保持台の構成を示す図。本発明の実施例１における光源装置の構成を示す図。一般的に用いられる光源ランプの構造を説明する図。本発明の原理を説明するための軸流ファンから空気に印加する力の関係を示す図。本発明の原理を説明するための軸流ファンから空気に印加する力の関係を示す図。本発明の原理を説明するための軸流ファンからの送風方向の関係を示す図。本発明の原理を説明するための軸流ファンからの送風方向の関係を示す図。特許文献１における従来例を説明する図。従来例を説明する図。従来例を説明する図。従来例を説明する図。従来例を説明する図。

符号の説明

１：光源ランプ
１０１：発光管
１０２：リフレクタ
２：ランプホルダ
２ｂ、２ｃ：ランプホルダー排気用開口
３：防爆ガラス
４：ガラス押さえ
１４：軸流ファン（冷却ファン）
１５：ファン保持台
１５ａ：ファンダクト
１６：ファン押さえ板

Claims

リフレクタと、
前記リフレクタの内部に配置された発光管とを備える光源ランプと、
前記光源ランプの側面に配置された軸流ファンと、
前記光源ランプを保持するランプホルダと、
前記軸流ファンを保持するファン保持台とを有する光源装置であって、
前記ランプホルダは、前記光源ランプの光出射側の側面に、前記軸流ファンからの冷却風を導入するための開口を備えており、
前記ファン保持台は、前記軸流ファンからの冷却風を前記ランプホルダの前記開口を介して前記発光管へ導くためのダクトを、前記ランプホルダの開口に対向する位置に備えており、
前記ダクトの中心位置は、前記軸流ファンの回転軸方向から見たとき、前記光源ランプの光軸に対して、
前記軸流ファンの羽根が回転するときに形成される円周方向上の前記ダクトの通風領域における回転接線の方向とは逆方向にずれた位置に配置されていることを特徴とする光源装置。
請求項１に記載の光源装置を有することを特徴とする投射型表示装置。