光源装置、光学装置及图像投影装置的制作方法

专利名称：光源装置、光学装置及图像投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于图像投影装置、曝光装置、复印机等光学装置的光源装置，特别是涉及光源装置的冷却构造。
背景技术：
在用于上述光学装置的光源中，使用超高压水银灯等发光管。在使用这样的发光管的场合，为了防止发光管的破损导致其碎片或水银等飞出到外部，在前面配置有由玻璃等透光材料形成的罩构件(防爆构件)。为此，朝预定的方向对来自发光体的光进行反射和聚光的反射器内面近似密封构造，成为难以将作为发热源的发光管的热排出到外部的构成。
另一方面，为了提高发光管的动作压力以使发光管发挥出所期望的发光性能，需要提高发光管的温度。但是，即使发光管的温度过高，也不能保证发光管的长时间的动作。即，如不将发光管的温度维持在适当的范围，则发生发光管的黑化或白化等失透现象，动作变得不稳定。为此，需要相对发光管进行适当的冷却(参照日本特开平8-314011号^^报和特开2002-245842号公报)。
在由日本特开平8-314011号公报公开的冷却构造中，将排气风扇设置于灯组件的背后，从灯组件的前部上侧吸入空气，从灯组件的下部通过灯组件的下方从设于箱体的排气口排出到箱体外。
另外，在由日本特开2002-245842号公报公开的冷却构造中，灯收容容器内的空气由设于灯后部的送风机排气，冷却用空气流到灯收
4容容器。在灯收容容器内流动的冷却用空气的一部分从设于灯主体前部的空气取入口流入到灯主体的反射器内，通过反射器的内部从设于反射器的颈部的空气排出口排出。
然而，在由日本特开平8-314011号公报提出的冷却构造中，虽然冷却风顺利地流到反射器的开口部附近，但冷却风不易接触到设于反射器的颈部附近的发光管，存在发光管的冷却效率低的问题。
另外，在由日本特开2002-245842号公报公开的冷却构造中，设于反射器的颈部与发光管之间的排气孔接近反射器与发光管的固定部，所以，不能充分地获得为了将堆积于反射器内的高温空气排出而设置的排气孔的开口。为此，存在发光管的冷却效率低的问题。
通过提高排气扇的转速，或使排气扇大型化，虽然也可改善冷却效率，但可能导致噪声的增加或装置整体的大型化。
另外，超高压水银灯由发光管、反射器、及接合构件构成；该发光管在玻璃管中相对地配置阴极和阳极的电极，在该玻璃管中封入气体和水银等；该反射器具有用于将来自该发光管的光变换成平行光的反射镜；该接合构件用于接合这些发光管与反射器。
一般情况下，发光管如图16所示那样，将大体圆柱状的发光管901通过接合构件903固定于反射器902。即，将发光管901配置于反射器902的中央，使形成反射器902的内部的反射镜的面的焦点位置与发光管901的发光部一致地固定于接合构件903。这样，可获得提高了聚光效率的平行光。
另外，发光管901具有球体部(发光部)901a、阴极密封部901b、阳极密封部卯lc、支柱焊接部901d。在各部具有最佳的冷却条件(推
荐温度范围)，例如球体部90la上为大于等于卯ox:小于等于IOOO'C，
球体部卯ld下为900土20t;，阴极和阳极密封部901b、 901c为小于等于420C
为此，过去，公开了例如日本特开2000-82322号公报那样从反射器的开口部附近将风送入、冷却发光管的构成。具体地说，采取了这样的方法，即，如图16所示那样，从反射器开口部附近的吸气口 904送入风，使风沿反射器902的反射面流动，将冷却球体部901a后的空 气从接合构件903侧的排气口 905排出。
另外，在日本特开2000-21230号公报公开了如图17所示那样从 反射器902的后方的接合构件903侧送风、对发光管901进行冷却的 构成。
然而，为了使放电灯具有长寿命，而且稳定发光，形成为冷却高 压水银放电灯的构成，不仅可实现在高压水银放电灯各部位的推荐温 度范围内驱动的冷却构成，而且在亮灯时的阴极电极附着水银是必不 可少的。
关于这一点，在由上述日本特开2000-82322号公报公开的场合， 发光管901的前端部侧的阳极密封部卯lc受到充分冷却，但在发光管 901中温度最高^)是球体部901a，冷却球体部901a后的风已经成为冷 却能力下降了的高温的风。由这样的风难以充分地冷却接合构件侧的 阴极密封部901b。例如在将阴极配置于接合构件侧的场合，阴极密封 部901b的温度成为高温，存在发生金属部的熔断的危险。
而且，熄灯后温度下降时，阴极密封部的温度下降相对阳极密封 部和球体部较慢，所以，从气体向液体产生了状态变化的水银不附着 于阴极侧，而是附着到迅速下降到比沸点温度低的温度的阳极侧或球 体部的玻璃壁面。
为此，当下次亮灯时，阴极无防备，上述现象反复进行时，导致 阴极喷賊，容易导致黑化现象。即，灯的寿命缩短。
另外，在日本特开2000-21230号公^R公开的构成中，当例如将阳 极配置到反射器后方时，处于冷却风的下风的阴极侧仍然不易受到冷 却。在熄灯后的冷却过程中，水银难以附着于阴极，引起黑化现象。 相反，当例如将阴极侧配置于反射器后方时，熄灯后，阴极处于冷却 风的上风侧，所以，温度下降最先开始。为此，液化的水银附着于阴 极，可形成理想的状态。
然而，在该构成的场合，由于从开口狭小的反射器后方送入空气， 所以，当通过吸气口 905时导致较大的压力损失。为此，在使用高输出的灯的场合，产生不能送入用于充分地冷却发光管901的球体部 901a的冷却风的问题。

发明内容
本发明的一个目的在于提供一种即使风量少也可有效地冷却发光 管的光源装置、使用该光源装置的光学装置及图像投影装置。
另外，本发明的另一个目的在于提供一种光源装置、使用该光源 装置的光学装置及图像投影装置，该光源装置在灯的亮灯过程中可在 推荐温度范围内进行灯的驱动，同时，考虑了熄灯后的温度变化情况。
作为本发明的一个侧面的光源装置具有发光体和反射来自该发光 体的光使其出射的反射器。另外，具有导风构件，该导风构件具有冷 却风的流入口和流出口 ，并且在与上述流入口相对的位置具有将该冷 却风朝上述反射器内的上述发光体侧引导的壁部。
另外，作为本发明的另一侧面的光源装置具有风扇、发光管、反 射器、第1流路、及第2流路；该发光管在对配置的阴极与阳极之间 具有发光部；该反射器通过接合构件固定该发光管；该第l流路用于 流过来自上述风扇的冷却风，以冷却上述发光管的接合构件侧的区域； 该第2流路用于流过来自上述风扇的冷却风，以冷却上述发光管的发 光部侧的区域。该第2流路为上述第1流路之外的流路。
本发明的其它目的或特征可根据参照以下


的优选实施例 而变得明确。

图1为具有本发明实施例1的光源装置的图像投影装置的分解透 视图。
图2为示出实施例1的图像投影装置的光学构成的图。 图3为实施例1的光源装置的分解透视图。 图4为实施例1的光源装置的平面截面图。 图5为实施例1的光源装置的透视图。
7图6为本发明实施例2的光源装置的透视图。
图7为实施例2的光源装置的底面图。
图8为本发明实施例3的光源装置的平面截面图。
图9为本发明实施例4的光源装置的分解透视图。
图10为说明实施例4的光源装置内的冷却风的流动的图。
图11为说明实施例4的光源装置内的冷却风的流动的图。
图12为表示本实施例的效果的温度变化曲线图。
图13为本发明实施例5的光源装置的分解透视图。
图14实施例5的光源装置的分解透视图。
图15为说明在实施例中使用的水银放电灯的构造的图。
图16为说明已有技术例的图。
图17为说明已有技术例的图。
具体实施例方式
下面，参照

本发明的优选实施例。 下面，参照

本发明的实施例。
(实施例1)
(整体构成)
在图1中示出作为光学装置的一个的图像投影装置(投影仪)的 构成，该光学装置具有本发明实施例1的光源装置。在图1中，符号 1为灯组件，符号2为保持灯組件1的灯保持架，符号3为防爆玻璃， 符号4为玻璃压紧构件。
cc为来自灯组件1的光入射的照明光学系，P为对来自照明光学 系ct的射出光进行分色、并引导至RGB3色用的液晶板(图像形成元 件)的分色合成光学系。
符号5为将来自分色合成光学系P的出射光投射到图中未示出的 屏幕(被投影面)的投影透镜镜筒。在投影透镜镜筒5内，收容有后 述的投影透镜光学系。
符号6为光学箱，用于收容照明光学系ot和分色合成光学系e ，同时，固定投影透镜镜筒5。在该光学箱6形成围住灯组件1的周围 的灯壳体部6a。
符号7为在将照明光学系oc和分色合成光学系P收容于光学箱6 内的状态下加盖的光学箱盖。符号8为电源，符号9为电源滤波器， 符号10为使灯组件1亮灯的镇流电源，符号11为由来自电源8的电 力对液晶板的驱动和灯组件1的亮灯进行控制的电路板。
符号12为光学系冷却扇，该光学系冷却扇12通过从封装拒21 的吸气口 21a吸入空气从而冷却分色合成光学系P内的液晶板等光学 元件；符号13为风扇管道，用于将光学系冷却风扇12发生的冷却风 送到分色合成光学系13内的液晶板等光学元件。
符号14为相对灯组件1喷吹冷却风、对灯组件1进行冷却的灯冷 却扇，配置在灯组件1与投影透镜镜筒5之间。
符号15为保持灯冷却扇14的风扇保持构件。符号16为风扇压板， 符号17为电源冷却扇，该电源冷却扇17通过从设于后述的封装柜21 的吸气口21b吸入空气，从而使冷却风在电源8内流通，而且使喷吹 风流通到镇流电源10，从而同时冷却电源8和镇流电源10。
符号18为排气扇。该排气扇18将从灯冷却扇14吹出、通过灯组 件1的热风和冷却镇流电源IO后的热风，从设于后述的封装侧板24 的排气口 24a排出到图像投影装置外。
符号19为灯散热板。符号20为灯排气/遮光罩，具有灯組件1的 散热功能和使冷却灯组件1的热风通过的通风管的功能，另外，还具 有防止来自灯组件1的光漏到装置外的遮光功能。
符号21为收容光学箱6等的封装柜(封装下部壳体)，在该封装 柜21形成上迷吸气孔21a、 21b。符号22为在将光学箱6等收容于封 装拒21的状态下加盖的封装拒盖(封装上部壳体)。符号23为从投影 透镜镜筒5的前方观看时配置于左侧的封装侧板，符号24为配置于相 同的右侧的封装侧板。在封装侧板24形成上述的排气口 24a。
符号25为用于冷却构成分色合成光学系P的偏光元件等光学元 件的元件冷却扇。该元件冷却扇25通过形成于封装拒21的图中未示
9出的管道部，将来自封装拒21的图中未示出的吸气孔的空气喷吹到上 述光学元件。
符号26为安装于封装側板23的内侧的界面加强板。符号27为封 装散热板，安装于灯壳体部6a，进行来自灯组件1的热的散热。
符号28为灯盖。该灯盖28可自由装拆地设于封装柜21的底面， 由图中未示出的螺钉固定。另外，符号29为固定于封装拒21的设置 调整脚，该设置调整脚29可调整其脚部29a的高度。通过调整脚部 29a的高度，从而可调整图像投影装置的倾斜角度。 (光学构成)
下面，根据图2说明由上述灯组件1、照明光学系oc、分色合成 光学系P 、反射型液晶显示元件(液晶板)和投影透镜镜筒5内的投 影透镜光学系70构成的图像显示光学系的构成。
在图2中，符号41为按连续光i普发出白色光的超高压水银灯等的 发光管，符号42为反射来自发光管41的光、朝预定的方向聚光的反 射器。由发光管41和反射器42构成灯组件1。 Y为图像投影光学系 的光轴，表示来自灯组件1的光的行进方向。
符号43a为第1圆柱阵列，由在相对图2的纸面垂直的方向(以 下简称为垂直方向)具有折射能力的透镜阵列构成；符号43b为第2 圆柱阵列，具有与第1圓柱阵'列43a的各透镜对应的透镜阵列。
符号44为紫外线吸收滤光器，符号45为使无偏振光统一成为预 定的偏光方向的光的偏光变换元件。
符号46为由在水平方向(图2的纸面的面内方向)具有折射能力 的柱面透镜构成的前压缩器，符号47为使光轴Y进行90度方向变换 的反射镜。符号48为聚光镜，符号49为由在水平方向具有折射能力 的柱面透镜构成的后压缩器。由以上部分构成照明光学系oc。
符号58为二色镜，用于反射蓝色(B)和红色(R)的波长区域 的光，透射绿色(G)的波长区域的光。符号59为将偏光元件粘贴于 透明基板的绿色用的入射侧偏光板，仅透射S偏振光。符号60为透射 P偏振光、反射S偏振光的第l偏光分束器，在l对三棱柱形状的玻璃块间具有偏光分离面(偏光分离膜)。
符号61R、 61G、 61B分别为对入射的光进行反射并进行图像调 制的红色用的反射型液晶显示元件、绿色用的反射型液晶显示元件、 蓝色用的反射型液晶显示元件。在该液晶显示元件61R、 61G、 61B 连接对其进行驱动的驱动电路110，在该驱动电路110连接个人计算 机、DVD播放器、录像走带机构、电视调谐器等图像信息供给装置 120。驱动电路110接收来自图像信息供给装置120的映像(图像)信 息，相应于该映〗象信息在液晶显示元件61R、 61G、 61B形成原画。
符号62R、 62G、 62B分别为红色用的1/4波长板、绿色用的1/4 波长板、蓝色用的l/4波长板。符号64为在透明基板粘贴了偏光元件 的绿色和蓝色用的入射侧偏光板，仅透射S偏振光。
符号65为对蓝色光的偏光方向进行90度变换、红色光的偏光方 向不变换的第1色选择性相位差板。符号66为反射S偏振光的第2 偏光分束器，在1对三棱柱形状的玻璃块间具有偏光分离面(偏光分 离膜)。符号67为对红色光的偏光方向进行90度变换、蓝色光的偏光 方向不变换的第2色选择性相位差板。
符号68为红色和蓝色用的出射侧偏光板(偏光元件)，仅透射S 偏振光。符号69为作为透射P偏振光、反射S偏振光的色合成光学 构件的笫3偏光分束器，在1对三棱柱形状的玻璃块间具有偏光分离 面(偏光分离膜)。
由以上说明的二色镜58到第3偏光分束器69构成分色合成光学 系P。
(光学作用)
下面，说明上述图像显示光学系的光学的作用。从发光管41发出 的光由反射器42反射，朝预定的方向聚光。反射器42具有抛物面形 状，来自抛物面的焦点位置的光成为大体平行于抛物面的对称轴的光 束。但是，来自发光管41的光源不是理想的点光源，具有有限的大小， 所以，在会聚的光束中含有许多的不与抛物面的对称轴平行的光的成 分。这些光束入射到第1圆柱阵列43a。入射到第1圆柱阵列43a的光束被分割和会聚成与各圆柱透镜对 应的多个光束，成为朝水平方向延伸的带状的多个光束。该多个光束 通过紫外线吸收滤光器44，经由第2圆柱阵列43b，在偏光变换元件 45的附近形成焦点。
偏光变换元件45由偏光分离面、反射面、及l/2波长板构成，上 述多个光束入射到与各光束列对应的偏光分离面，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， 朝与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 的光透过l/2波长板，变成与S偏振光成分相同的偏振光成分。这样， 从偏光变换元件45射出统一了偏光方向的光。
进行了偏光变换的多个光束通过前压缩器46由反射镜47进行90 度反射，到达聚光镜48和后压缩器49。前压缩器46、聚光镜48、及 后压缩器49由其光学的作用相互重叠上述多个光束的矩形像，形成矩 形的均匀的照明区域。在该照明区域配置反射型液晶显示元件61R、 61G、 61B。
由偏光变换元件45形成为S偏振光的光入射到二色镜58。 二色 镜58反射蓝色(430~ 495nm)和红色(590 ~ 650nm )的光，透射绿 色(505~580薩)的光。
下面，说明绿光(以下称G光)的光路。透过二色镜58的G光 入射到入射侧偏光板59。 G光由二色镜58分解后，也成为S偏振光。 G光在从入射侧偏光板59出射后，相对第l偏光分束器60作为S偏 振光入射，由该第1偏光分束器60的偏光分离面反射，到达G用的 反射型液晶显示元件61G。
在G用的反射型液晶显示元件61G， G光被进行图像调制后反射。 进行了图像调制的G光(反射光)中的S偏振光成分再次由第l偏光 分束器60的偏光分离面反射，返回到光源侧，从投射光中除去。另一 方面，进行了图像调制的G光中的P偏振光成分透过第l偏光分束器 60的偏光分离面，作为投射光射向第3偏光分束器69。此时，在将所 有的偏振光成分变换成S偏振光的状态(黑显示的状态)下，将设于第l偏光分束器60与G用的反射型液晶显示元件61G之间的1/4波 长板62G的滞相轴调整到预定的方向，从而可将在第1偏光分束器60 和G用的反射型液晶显示元件61G发生的偏光状态的紊乱的影响抑制 得较小。
从第1偏光分束器60出射的G光作为P偏振光入射到第3偏光 分束器69，透过第3偏光分束器69的偏光分离面，到达投影透镜光 学系70。
另一方面，在二色镜58受到反射的红色和蓝色的光(以下分别称 为R光、B光)入射到入射侧偏光板64。 R光和B光由二色镜58分 解后，也成为S偏振光。R光和B光从入射侧偏光板64出射后，入 射到第1色选择性相位差板65。第1色选择性相位差板65具有使B 光的偏光方向回转90度的作用，这样，B光作为P偏振光入射到第2 偏光分束器66， R光作为S偏振光入射到第2偏光分束器66。作为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 分离面反射，到达R用的反射型液晶显示元件61R。
另外，作为P偏振光入射到第2偏光分束器66的B光透过第2 偏光分束器66的偏光分离面，到达B用的反射型液晶显示元件61B。
入射到R用的反射型液晶显示元件61R的R光在进行图像调制 后受到反射。进行了图像调制的R光(反射光)中的S偏振光成分再 次由第2偏光分束器66的偏光分离面反射，返回到光源侧，从投射光 中除去。另一方面，进行了图像调制的R光中的P偏振光成分透过第 2偏光分束器66的偏光分离面，作为投射光射向第2色选择性相位差 板67。
另外，入射到B用的反射型液晶显示元件61B的B光在进行图像 调制后受到反射。进行了图像调制的B光(反射光)中的P偏振光成 分再次透过第2偏光分束器66的偏光分离面，返回到光源侧，从投射 光中除去。另一方面，进行了图像调制的B光中的S偏振光成分由第 2偏光分束器66的偏光分离面反射，作为投射光射向第2色选择性相 位差板67。
13此时，通过调整设于第2偏光分束器66与R用、B用的反射型 液晶显示元件61R、 61B间的1/4波长板62R、 62B的滞相轴，从而可 与G光的场合同样地分别进行R、 B光的黑显示的调整。
这样合成为1个光束、从第2偏光分束器66出射的R和B的投 射光中的R光由第2色选择性相位差板67回转90度，成为S偏振光 成分，然后，由出射侧偏光板68检光，入射到第3偏光分束器69。 另外，B光保持S偏振光的状态透过第2色选择性相位差板67,然后 由出射侧偏光板68检光，入射到第3偏光分束器69。通过由出射侧 偏光板68检光，从而使R和B的投射光成为截去了由于通过第2偏 光分束器66和R用、B用的反射型液晶显示元件61R、 61B、 1/4波 长板62R、 62B而产生的无效成分的光。
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的偏光分离面反射，与由上述的该偏光分离面反射的G光合成，到 达投影透镜光学系70。这样，合成的R、 G、 B的投射光由投影透镜 光学系70放大投影到屏幕等被投影面。
所以，以下说明反射型液晶显示元件处于黑显示状态的场合下的光学 的作用。
首先，说明G光的光路。透过二色镜58的G光(S偏振光)入 射到入射侧偏光板59，此后，入射到第l偏光分束器60，由其偏光分 离面反射，到达G用的反射型液晶显示元件61G。然而，由于反射型 液晶显示元件61G为黑显示状态，所以，G光保持不进行图像调制的 状态受到反射。因此，由反射型液晶显示元件61G反射后G光也仍然 为S偏振光，再次由笫l偏光分束器60的偏光分离面反射，透过入射 侧偏光板59返回到光源侧，从投射光中除去。
下面，说明R光和B光的光路。由二色镜58反射了的R光和B 光(S偏振光)入射到入射侧偏光板64。 R光和B光从入射侧偏光板 64出射后，入射到第1色选择性相位差板65。第1色选择性相位差板 65具有仅使B光的偏光方向回转卯度的作用，这样，B光作为P偏
14振光入射到第2偏光分束器66， R光作为S偏振光入射到第2偏光分 束器66。
作为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的偏光分离面反射，到达R用的反射型液晶显示元件61R。另 外，作为P偏振光入射到第2偏光分束器66的B光透过第2偏光分 束器66的偏光分离面，到达B用的反射型液晶显示元件61B。
在这里，R用的反射型液晶显示元件61R由于为黑显示状态，所 以，入射到R用的反射型液晶显示元件61R的R光不进行图像调制 地受到反射。因此，由R用的反射型液晶显示元件61R反射后，R光 也保持为S偏振光，再次由第1偏光分束器60的偏光分离面反射，通 过入射侧偏光板64，返回到光源侧，从投射光中除去。即，在被投影 面上成为黑显示。
另一方面，由于B用的反射型液晶显示元件61B为黑显示状态， 所以，入射到B用的反射型液晶显示元件61B的B光不进行图像调制 地受到反射。因此，由B用的反射型液晶显示元件61B反射后，B光 也保持为P偏振光，再次透过第1偏光分束器60的偏光分离面，由 第1色选择性相位差板65变换成S偏振光，透过入射侧偏光板64， 返回到光源侧，从投射光中除去。 (光源装置)
下面，根据图3~图5说明本实施例的光源装置的冷却构造。光 源装置80具有灯组件1、保持该灯组件1的灯保持架2、及处于灯組 件1与灯保持架2间的弹性构件83、 84、 85。另外，光源装置80具 有灯保持架基座82、作为透光性罩的防爆玻璃3、及玻璃压紧构件4; 该灯保持架基座82具有可安装于灯保持架2和光学箱6的构成；该防 爆玻璃3设置于灯保持架2的前面；该玻璃压紧构件4用于将防爆玻 璃3保持于灯保持架2。
在光源装置80的侧方设置灯冷却扇14，该灯冷却扇14为轴流风 扇。在为了保持灯冷却扇14而设置的风扇保持台15， 一体地形成用 于将冷却风吹入到灯保持架2的流入口 2a的风扇管道15a。灯組件1由发光管81和反射器42构成，发光管41具有配置于反 射器42的焦点位置的作为发光体的管球部81和朝该管球部81的前后 伸出的部位81' 、 81〃 。灯组件l收容于光学箱6的灯壳体部6a(参 照图1)。
灯保持架2还作为本发明中所说的导风构件起作用。在该灯保持 架2的反射器42前方(即光出射侧)的框形状的部分的、灯冷却扇 14侧的侧面，形成用于使来自灯冷却扇14的冷却风流入的流入口 2a。 在流入口 2a设置百叶窗86，该百叶窗86用于4吏该冷却风从相对图4
和图5中用单点划线示出的光轴Y大体垂直的方向流入。
另外，在灯保持架2的、反射器42前方的部分的、与灯冷却扇 14 一侧的侧面相反侧的侧面中的与流入口 2a大体相对的位置，形成 导风壁部87。
换言之，流入口 2a和导风壁部87隔着反射器42的出射光轴(与 图像投影光学系的光轴一致)Y相互在相反侧沿与该光轴Y平行的方 向延伸。
另外，在该侧面的导风壁部87的上下两侧形成用于排出反射器 42内的高温空气的流出口 2b、 2c。
在这样的构成中，当接通图像投影装置的电源时，发光管41的管 球部81发光，使得灯组件l的温度上升，另外，与此相随，灯壳体部 6a (参照图4)与光源装置80间的空气的温度上升。
电源的接通使灯冷却扇14开始回转。这样，来自灯冷却扇14的 冷却风如图4和图5中用箭头示出的那样，从一体形成于风扇保持台 15的风扇管道15a和流入口 2a流入。此时，冷却风由于百叶窗86的
作用产生方向性，使得相对光轴Y大体垂直的方向为主要的流入方向， 吹入到由反射器42、灯保持架2、及防爆玻璃3围住的空间。
从相对光轴Y大体垂直的方向吹入到该空间的冷却风如在图4和 图5中用箭头示出的那样，一边冷却防爆玻璃3和发光管41的前端部 (81') —边流向导风壁部87。接触到导风壁部87的冷却风由防爆 玻璃3阻止朝前方流动，所以，朝反射器42的内方即管球部81流到后方。然后，该冷却风一边冷却反射器42的内面一边吹到作为发热源 的管球部81，对其进行冷却。
冷却了反射器42的内面和管球部81的冷却风如在图4或图5中 用箭头示出的那样，沿反射器42的内面中的流入口 2a侧的部分朝前 方流动，从设于导风壁部87的上下两侧的流出口 2b、 2c排出到光源 装置80，进而从形成于灯壳体部6a的开口 6b排出到光学箱6外。
这样，按照本实施例，由导风壁部87 (和防爆玻璃3)强制地将 冷却风送到反射器42内的管球部81侧，此后排出，所以，可按良好 的效率冷却最应适当冷却的管球部81。
此时，从流入口 2a流往流出口 2b、 2c的一连串的冷却风的方向 不急剧地变化，所以，可直接而且定量地冷却管球部81。即，可按较 少的风量高效率地冷却管球部81，所以，可将灯冷却扇14的转速设 定得较低，可抑制噪声的发生。另外，可使灯冷却扇14小型化，所以， 对图像投影装置整体的小型化也有利。
另外，由灯冷却扇14发生的冷却风从管道15a以外的开口 15b 如图4和图5中用箭头示出的那样朝灯壳体部6a与光源装置80间的 空间和反射器42的外面喷吹，从形成于灯壳体部6a的开口 6b排出到 光学箱6外。
这样，不在灯壳体部6a与光源装置80间的空间堆积高温空气， 另外，反射器42也按良好的效率受到冷却。
这样，冷却风冷却发光管(管球部81)和反射器42的内外面， 另外，通过灯壳体部6a与光源装置80间，从形成于灯壳体部6a的开 口 6b排出到光学箱6外，该冷却风由图l所示排气扇18从设于封装 侧板24的排气口 24a排出到图像投影装置外。
从流出口 2b、 2c排出的高温的空气和冷却反射器42的外面等后 的温度比其低的冷却风从形成于灯壳体部6a的开口 6b排出，从而两 冷却风得到搅拌。为此，可降低由排气扇18排出到图像投影装置外的 空气的温度。
另外，在本实施例中，接近灯组件1的灯保持架2、灯保持架基
17座82、及灯壳体部6a (光学箱6 )由对聚苯硫等耐热 难燃性树脂材 料构成。在该场合，通过如本实施例那样使用轴流风扇作为灯冷却扇 14，从而将冷却风吹到该树脂材料，防止热导致的劣化，结果，耐久 性提高。
在这里，详细说明如上述那样设置2个系统的理由，该2个系统 中的1个系统使来自流入口的冷却风直接从流出口流出，另1个系统 使冷却风一时接触到导风壁部而在反射器42内循环，然后流出。
首先，在仅是使来自流入口的冷却风直接从流出口流出的系统的 场合，要率先排出堆积于反射器内的高温空气的空气流动为主。为此， 冷却风不易流到作为发热源的发光管的管球部，相对发热源存在冷却 效率下降的倾向。
另一方面，在仅为使冷却风接触于导风壁部而循环之后流出的系 统的场合，冷却风易于吹入到管球部，所以，相对发热源存在冷却效 率提高的倾向。然而，如反射器内的体积比管球部大，没有排出堆积 于反射器内的高温空气的系统，则朝管球部流动的冷却风的温度升高， 存在冷却效率下降的倾向。
为此，通过具有使来自流入口的冷却风直接从流出口流出的系统 和使冷却风一时接触于导风壁部而循环后流出的系统这样2个系统， 从而可有效地比上述各场合降低灯组件的温度。 (实施例2)
在图6和图7中示出本发明实施例2的光源装置的构成。在本实 施例中，以不同于上述实施例1的部分为中心进行说明。另外，在本 实施例中，对与实施例l相同的构成部分，采用与实施例l相同的符 号代替说明。
在本实施例的光源装置90中，除了在灯保持架2中的与设置流入 口 2a的侧面相反侧的侧面与导风壁部87 —起设置的流出口 2b、 2c 外，在灯保持架2的上下面也设置有流出口 2d、 2e。这样，使流出口 2b、 2c、 2d、 2e的总开口面积比流入口 2a的开口面积大。
其理由如下。相对流入到反射器42内的空气的温度，从流出口吹出的空气因为降低发光管的温度而成为高温。即，从流出口吹出的空气在流入时受热而膨胀，体积受热而膨胀，体积增加。因此，需要相应于体积的增加的量，比流入口增大流出口的面积。
在这样的构成中，经过与实施例1同样的路径冷却了管球部81的冷却风从流出口2b、 2c、 2d、 2e排出。此时，与实施例l同样，从流入口 2a流往流出口 2b、 2c、 2d、 2e的一连串的冷却风的方向不急剧变化，所以，可定量而且有效地冷却管球部81。另外，通过如上述那样相对流入口 2a的开口面积设置流出口 2b、 2c、 2d、 2e的总开口面积，从而可顺利地将冷却包含管球部81的发光管41全体和反射器42而使温度上升、体积膨胀了的冷却风，顺利地排出到反射器42和光源装置80外。这样，可获得更高的冷却效果。
即，由于可用比实施例1少的风量有效地冷却灯組件1，所以，可使灯冷却扇14进一步低转速化(少风量化)，可进一步抑制噪声的发生。另外，可还可实现灯冷却扇14的进一步的小型化。
另外，通过比实施例1形成更多的流出口 2b、 2c、 2d、 2e(形成在多个方向)，从而可进一步搅拌从该流出口 2b、 2c、 2d、 ！2e排出的高温空气和冷却了反射器42的外面的比其低的温度的冷却风，可降低由排气扇18排出到图像投影装置外的空气的温度。
另外，由于吹入到排气扇18的空气的温度下降，所以，可防止热使排气扇18的寿命缩短，可提高耐久性。(实施例3)
图8示出本发明实施例3的光源装置的构成。在本实施例中，以不同于上述实施例1的部分为中心进行说明。另外，在本实施例中，对与实施例l相同的构成部分，采用与实施例l相同的符号代替说明。
在本实施例的光源装置95中，由曲面构成在实施例1中具有平面形状的导风壁部87。该曲面为适于更顺利地朝反射器42内方送入经过与实施例1同样的路径从流入口 2a流入的冷却风的形状。这样，可基本上不会由于冷却风接触于导风壁部87而减弱风速地将冷却风吹到管球部81。这样，可获得更高的管球部81的冷却效果。因此，与实施例1、2相比，可由更少的风量(转速)或更小型的风扇冷却灯组件l。
如以上说明的那样，按照上述各实施例，可由较少的风量高效率地冷却作为发光体的管球部81，所以，可实现灯冷却扇14的低转速化和小型化，有利于图像投影装置的低噪声化和小型化。
而且，不需要在反射器42自身形成成为冷却风的流入口和流出口的切口等开口，所以，可降低反射器(灯组件)的加工成本。
在上述实施例1~3中，说明了通过在灯保持架2形成光源装置的冷却风的流入口和流出口从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，但本发明不限于此，也可在反射器设置流入口和流出口中的至少一个。
另外，在实施例1~3中，说明了在反射器的光出射侧即前方外侧设置导风壁部的场合，但也可在反射器的内侧的、反射器对光的反射影响较少的区域配置导风壁部。
另外，在实施例1~3中，说明了由配置于流入口侧的轴流风扇将冷却风吹入到光源装置内的场合，但在本发明中，风扇的种类不限于轴流风扇，也可使用西洛克风扇、横流风扇等其它风扇。另外，也可通过由设于流出口侧的风扇从光源装置内吸入空气而使得从流入口流入的冷却风流发生。(实施例4)
在图9和图10中，说明作为本发明实施例4的光源装置200。本实施例以后的光源装置的冷却方式与上述实施例1~3不同。但是，作为适用本实施例以后的光源装置的光学装置的图像投影装置为在实施例1中说明的装置。
灯组件(例如超高压水银放电灯)201如图9所示那样，由发光管101、反射器102、及接合构件103构成；该发光管101在球体部101a的内部相对地配置电极密封部101b和101c;该反射器102用于将来自发光管101的光变换成平行光；该接合构件103用于在使发光管101与反射器102光学地定位后对其进行接合。在这里，电极密封部101b和101c的任一方为阴极、另一方为阳 极即可，但在本实施例中，将101b作为阳极密封部、101c作为阴极 密封部进行说明。
另外，在接合构件103朝上下方向设置有开口 (未图示)，在该接 合构件103的开口安装有例如网状的过滤器。
灯组件201通过弹簧等推压构件(未图示)固定于灯保持架202。 在灯保持架202设置有成为冷却风的入口的开口 202a和成为冷却后的 风的出口的开口 (未图示)。另外，在灯保持架202由玻璃压紧构件 204安装前面玻璃(防爆玻璃)203。另外，在灯保持架202形成导风 壁2b，该导风壁2b具有这样的形状，即，使沿该灯保持架202的底 面部流来的冷却风朝向接合构件103的开口部(阴极密封部101c)地 产生方向性。
在本构成中，虽然将多个开口设于灯保持架202，但也可为将吸 气用的开口 202a和排气用的开口 (未图示)设于反射器102的构成。 另外，也可为将前面玻璃203也粘接于反射器102的构成，在该场合， 不需要玻璃压紧构件204。
另外，在灯组件201的侧面配置冷却用风扇214，冷却用风扇214 由风扇压板216固定于具有多个开口的风扇保持台215。
通过形成为这样的构成，从风扇214送出的冷却风通过设于风扇 保持台215的开口 215a。该冷却风的一部分从设于灯保持架202的开 口 202a送入到反射器102内部。该冷却风冷却发光管101的阳极密封 部101b侧的区域，通过碰到设于灯保持架202的与开口 202a相对的 位置的壁，从而沿反射器102的壁面如图4所示的箭头那样流向发光 管101的球体部101a。这样，冷却成为最高温度的球体部101a，并沿 反射器102的内壁面流动，从灯保持架202的开口 202c排气。
另一方面，如图ll所示那样，从风扇214送出的冷却风的另一部 分通过设于风扇保持台215的、上述开口 202a之外的开口 215b。然 后，由设于灯保持架202的导风壁202b集中，在风速和风压得到提高 的状态下，从设于接合构件103的开口 103a送风。从开口 103a送到
21接合构件103的内部的冷却风冷却发光管101的阴极密封部101c后， 从接合构件103的开口 103b排气。
此时，在设于反射器102后方的与接合构件103的连接部，可对 发光管101进行定位和固定地设置开口 102a。然而，开口 102a的开 口狭窄，形成空气通过时的阻力。而且，在本实施例中，由于从反射 器102的吸气用开口 202a和接合构件103的开口 103a送风，所以， 分别在反射器102的内部和接合构件103的内部提高压力。为此，在 流动于反射器102的内部的冷却风与送到接合构件103的内部的冷却 风之间基本上不发生抑制相互的流动的那样的空气往来。因此，可使 从各冷却风的吸气到排气的流动独立化。
这样，发光管101中温度较低的电极密封部101b、 101c由刚从风 扇214送出的较低温度的冷却风冷却。另一方面，在发光管101中温 度最高的球体部101a由冷却阳极密封部101b后的风冷却。这样，可 实现效率良好的冷却。
另外，熄灯后，配置于反射器102内部的球体部101a或阳极密封 部101b由于亮灯时的发热而成为高温，为此，难以在短时间内冷却。 然而，通过用独立的冷却风冷却配置在反射器102内部(其中存在最 高温度的球体部101a)这样的空间(图10中的A)之外的空间(图 IO中的B)的阴极密封部101c，从而可比球体部101a和阳极密封部 101b先使阴极密封部101c的温度下降。在这里，"独立"意味着不受 其它冷却对象物的影响。
图6为在本实施例的光源装置200中测定阳极密封部101b和阴极 密封部101c的温度的数据。
在图6中，横轴为时间，纵轴为温度。在该图6中也可看出，阴 极密封部侧时常成为较低温度地受到冷却。结果，封入到发光管101 的球体部ioia的内部的水银在液化时时常附着于最早下降到沸点以 下的阴极。为此，在对下次亮灯必不可少的辉光放电期间，阳离子冲 撞阴极，可防止水银喷溅。因此，可极力避免成为黑化的发生原因的 鵠的蒸发，结果，成功地延长了灯的寿命。在这里，补充灯的水银附着状态。大家知道，水银液化的沸点温
度随气压而变化。本实施例使用的放电灯也由于发光管101的球体部 101a成为高温，所以，可推测气压增大。但是，在熄灯时的温度下降 期间，实际的气压不知道，沸点温度不能导出。另外，水银稳定地附 着之前的该水银的特性不清楚。为此，在本实施例中，采用了使应附 着水银的阴极时常为低温的构成。 (实施例5)
图13示出本发明实施例5的光源装置210的示意构成。在实施例 4中，接合构件103的开口 103a成为相对从风扇214的送风方向直交 的方向。然而，如图13所示那样，即使开口 103a和103b朝着与从风 扇214的送风方向相同的方向，也可获得同样的效果。在该场合，从 灯保持架202的开口 202a送入到反射器102的内部的冷却风与从接合 构件103的开口 103a送入到接合构件103内的冷却风分别形成独立的 流动。
为此，与实施例4同样，电极密封部101b、 101c由刚从风扇214 送出的较低温度的冷却风冷却。另一方面，在发光管101中温度最高 的球体部101a由冷却阳极密封部101b后的冷却风冷却。这样，可实 现效率良好的冷却。另外，熄灯后的效果也与实施例4同样。
另夕卜，在本实施例中，由于设于接合构件103的开口 103a较狭窄， 所以，为了增大送风的风量和风压，设置了将风引导至开口 103a的导 风壁(未图示)，从而可进一步提高冷却效果。 (实施例6)
图14示出本发明实施例6的光源装置220的示意构成。在实施例 4和实施例5中，说明了设于接合构件103的开口 103a和103b的方 向，但它们都为从l个风扇214分割冷却风的构成。
然而，在本实施例中，也可分别由风扇214、 214a产生从灯保持 架202的开口 202a送入到反射器102内部的冷却风和从接合构件103 的开口 103a送入到接合构件103内的冷却风。
在图14中，设从开口 202a将冷却风送入到反射器102内的风扇214为西洛克风扇214a,通过导风壁202b从开口 103a将冷却风送入 到接合构件103内的风扇214为轴流风扇。
但是，在本发明中，风扇的种类和组合不限于此，也可根据与周 边的空间等的关系，改变风扇的种类和组合。
在本实施例中，电极密封部101b、 101c由刚从风扇214a、 214 送出的较低温度的冷却风冷却。另一方面，发光管101中温度最高的 球体部101a由冷却阳极密封部101b后的冷却风冷却。这样，可实现 效率良好的冷却。另外，熄灯后的效果也与实施例4、 5同样。
由于设于接合构件103的开口 (参照图11的103a)比较狭窄， 所以，为了增大风量和风压，设置了将风引导至该开口的导风壁202b， 这样，可进一步提高冷却效果。
另外，在上述各实施例中，说明了图像投影装置，但本发明也可 适用于曝光装置、复印机等图像投影装置以外的光学装置的光源装置。
权利要求
1. 一种光源装置，其特征在于具有风扇、发光管、反射器、第1流路、及第2流路；该发光管在对置的阴极部与阳极部之间具有发光部；该反射器通过接合构件固定该发光管；该第1流路用于流过来自上述风扇的冷却风，以冷却上述发光管的配置有阴极部的接合构件一侧的区域；该第2流路用于流过来自上述风扇的冷却风，以冷却上述发光管的发光部一侧的区域；该第2流路为上述第1流路之外的流路，上述第1流路将来自上述风扇的冷却风通过导风壁引导至上述接合构件侧。
2. 根据权利要求l所述的光源装置，其特征在于上述接合构件 将通过上述导风壁引导至上述接合构件侧的、来自上述风扇的冷却风， 通过设于该接合构件的开口，引导至固定于该接合构件的发光管一侧。
3. 根据权利要求l所述的光源装置，其特征在于上述第2流路 使来自上述风扇的冷却风从上述发光管的阳极部侧流到发光部侧。
4. 根据权利要求l所述的光源装置，其特征在于具有使冷却风 流到上述笫1流路的第1风扇和使冷却风流到上述第2流路的第2风 扇。
5. —种光学装置，其特征在于具有 权利要求1 ~ 4中任何一项所述的光源装置和 投射来自该光源装置的光的投影光学系。
6. —种图像投影装置，其特征在于具有 权利要求1 ~ 4中任何一项所述的光源装置， 对来自该光源装置的光进行调制的图像形成元件，及 投射来自该图像形成元件的光的投影光学系。
7. —种图像显示系统，其特征在于具有权利要求6所述的图像投影装置和将图像信息供给到该图像投影装置的图像信息供给装置。
全文摘要
本发明公开一种即使风量少也可有效地冷却发光管的光源装置、光学装置及图像投影装置。光源装置具有发光体和反射来自该发光体的光使其射出的反射器。另外，具有导风构件，该导风构件具有冷却风的流入口和流出口，并且在与上述流入口相对的位置具有将该冷却风朝上述反射器内的上述发光体侧引导的壁部。另外，具有通过接合构件固定发光管的反射器的光源装置具有第1流路和第2流路；该第1流路用于流过来自上述风扇的冷却风，以冷却上述发光管的接合构件侧的区域；该第2流路用于流过来自上述风扇的冷却风，以冷却上述发光管的发光部侧的区域。该第2流路构成为上述第1流路之外的流路。
文档编号F21V29/02GK101487585SQ20081013785
公开日2009年7月22日 申请日期2005年9月16日 优先权日2004年9月17日
发明者野田敏之 申请人:佳能株式会社