JP2000082321A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光透過性ガラス等の透光性部材を配した光源
装置において、凹面反射鏡の鏡面や放電ランプを効率良
く冷却できる構造を提供すること。 【解決手段】 凹面反射鏡２０の首部２１に排風穴を有
し、反射鏡２０の前面開口側の下側周縁部に送風穴４０
を有し、凹面反射鏡２０の鏡面の方向に送風穴の送風吹
出口が向いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光源装置に関す
る。特に、液晶プロジェクター等の投影機器に使用され
る光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクターなどに使用される光
源装置には、光源ランプとして、メタルハライドランプ
や超高圧水銀ランプといった放電ランプが使用される。
この放電ランプからの放射光は凹面反射鏡により集光さ
れ、さらにインテグレータレンズ等の各種光学レンズで
スクリーンでの照度が均一になるように工夫され、液晶
面に照射される。

【０００３】例えば、光源ランプとして使用されるショ
ートアーク型放電ランプは、点灯時には、発光管内の圧
力が２０〜１５０ａｔｍ程度の動作圧のものがあるが、
通常使用されるランプ寿命の期間内において、発光管が
劣化して放電ランプが破損する恐れもある。また、放電
ランプが破損すると破片が外部に飛散して危険であり、
また非常に大きな破裂音が発生する。

【０００４】この破損対策として、凹面反射鏡の前面開
口を光透過性ガラスで覆い、万一放電ランプが点灯中に
破損しても、その破片が外部に飛散しないようにし、ま
た、光透過性ガラスで覆うことによって破裂音を消音し
て大きな破裂音が聞こえないようにした光源装置が知ら
れている。このような光源装置は、例えば特開平５−２
５１０５４号公報に開示されている。

【０００５】このように、凹面反射鏡の前面開口を光透
過性ガラスで覆うと凹面反射鏡がほぼ完全に密封空間に
なるので、点灯時に凹面反射鏡がきわめて高温になる。
具体的には、凹面反射鏡の鏡面温度がきわめて高温にな
り蒸着膜の耐熱温度を超えたり、あるいは反射鏡の内面
と外面の間で大きな温度差を生じた場合に蒸着膜のヒビ
割れ等の熱劣化や反射鏡が熱により大きなクラックや割
れ等の破裂を起こすことがある。

【０００６】

【発明がしようとする課題】この発明が解決しようとす
る課題は、凹面反射鏡の前面開口を光透過性ガラスで覆
う内部に放電ランプを有する光学装置において、凹面反
射鏡の鏡面を効率良く冷却できる構造を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、前面開口が光透過性ガラスで覆われた凹面反射鏡の
首部に光軸が一致するように放電ランプが固定され、こ
の放電ランプは略水平に配置される光源装置において、
前記首部には冷却排風穴を有するとともに、前面開口の
下側周縁部には冷却送風穴を有し、この冷却送風穴は、
凹面反射鏡の鏡面に向って形成されていることを特徴と
する。さらに、この放電ランプは定格１３０Ｗ以上で点
灯することを特徴とする。さらに、この凹面反射鏡の前
面開口は最大開口径が８０ｍｍ以下であることを特徴と
する。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の光源装置の実施
例を示す。放電ランプ１０は凹面反射鏡２０（以下、
「反射鏡」ともいう）の中に略水平になるように配置さ
れ、反射鏡２０の前面開口には光透過性ガラス３０が配
置される。

【０００９】放電ランプ１０は、例えば、１５０Ｗのシ
ョートアーク型水銀ランプであって、発光部１１の中に
一対の電極を有し、発光部１１の両端には封止部１２が
形成される。封止部１２の中には金属箔が埋設され、こ
の金属箔の一端には電極が接続されるとともに、他端に
は外部リードが接続される。

【００１０】反射鏡２０の首部２１にはスリーブ２２が
接着剤により取り付けられ、続いて放電ランプの一方の
封止部１２に、接着剤、ランプベース２３を介してスリ
ーブ２２と接続する。このようにして反射鏡２０と光軸
を一致、あるいは略一致させて放電ランプが固定され
る。反射鏡２０の前面開口側に位置する外部リードは、
反射鏡２０に貫通穴を設けて外部に出している。あるい
は、放電ランプ１０のそばを通し、首部２１から外部に
出すことも可能である。

【００１１】光透過性ガラス３０は光透過性ガラス固定
枠３１に接着剤などで固定される。この固定枠３１には
冷却送風穴４０が設けられる。また、反射鏡２０の首部
２１に接合させるスリーブ２２には冷却排風穴５０が設
けられる。冷却送風穴４０には冷却風を運ぶパイプなど
が連設される場合がある。

【００１２】この光源装置において、冷却風は、送風穴
４０から凹面反射鏡２０の鏡面に直接あたり、反射鏡の
首部に向かって流れる。この冷却風の流れを矢印Ａで示
す。そして、凹面反射鏡２０の鏡面を効果的に冷却する
とともに、あわせて放電ランプの封止部や発光部をも冷
却することができる。

【００１３】通常、光源装置の使用される液晶プロジェ
クター等の投影装置（不図示）では装置内の吸気ファン
から冷却風を取り入れ、排気ファンから冷却風を排気す
る。これによって、液晶板等の光学系、電源部、ランプ
等を冷却する構成が取られている。そして、本発明の光
源装置は、吸気ファンと排気ファンの間にあって、冷却
風の流れの経路内に配置されることにより、冷却風が光
源装置内を通過して効率良く凹面反射鏡の鏡面を冷却で
きる。

【００１４】図３は本発明の光源装置が液晶プロジェク
ター等の装置に組み込まれた状態を示すものである。液
晶プロジェクター等の装置３２の中に本発明にかかる光
源装置１が配置される。液晶プロジェクター等の装置３
２の壁の一部には吸気ファン３３が取り付けられ、ま
た、吸気ファン３３の取り付けられた壁と異なる他の壁
には排気ファン３４が取り付けられる。光学装置１は仕
切壁３５によって吸気ファン４０と排気ファン５０の間
に差圧を形成する。これによって、吸気ファン３３から
排気ファン３４に流れる風の流れが形成されるわけであ
る。このような差圧値が形成されているのは光学装置１
に光透過性ガラス３０が設けられているからにほかなら
ない。

【００１５】ここで、凹面反射鏡２０は、例えば材質の
一例を示すと、一般的に硼珪酸ガラスが使われる。この
場合の硼珪酸ガラスには、熱膨張率が３２〜３８×１０
^-7／℃付近のものが使われ、最高使用温度４６０〜４９
０℃、通常使用温度２３０℃、耐熱衝撃は肉厚３．３ｍ
ｍのガラスでは温度差１６０℃迄耐えるものである。つ
まり、このような仕様に冷却条件を設定しなければなら
ないわけである。

【００１６】また、反射鏡が高温になり耐熱性等が必要
になる場合は結晶化ガラスが使われる。この結晶化ガラ
スは硼珪酸ガラスに比べて耐熱性、熱膨張率が優れてい
る。一例をあげると、熱膨張率は、４．１×１０^-7／
℃、最高使用温度６００℃、通常使用温度５００℃、耐
熱衝撃は肉厚３．３ｍｍのガラスでは温度差４００℃迄
耐える。

【００１７】また、このような凹面反射鏡２０の鏡面に
は、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）と酸化チタン（ＴｉＯ₂）の
多層膜蒸着が施される。この場合の使用温度は４５０℃
程度以下にしなければならない。

【００１８】光透過性ガラス３０には硼珪酸ガラスが一
般的に使用される。取り付け方については発光管が破損
する場合を想定して、発光管破損時の瞬時的な力で、外
れないように止め具を用いるなどができる。なお、光透
過性ガラス３０は、反射鏡２０とともにインテグレータ
レンズとして構成させることもできる。この場合は、反
射鏡２０、光透過性ガラス３０を各々、同じ数のエリア
に分割させて、１つのエリア同士は一対一に対応させる
ものである。このような反射鏡と光透過性ガラスでイン
テグレータレンズを構成させることで均一な光の照射を
コンパクトな構造で達成させることができる。この技術
については、詳しくは、本出願人の先願である特開平９
−１８５００８号を参照されたい。

【００１９】図２は図１に示した光源装置の正面図を示
す。反射鏡２０と光透過性ガラス３０の固定枠３１には
複数の送風穴４１、４２が設けられる。いずれの送風穴
もまず凹面反射鏡の鏡面にあたるように形成されてい
る。ここで、送風穴が固定枠の下側に設けられている理
由は、凹面反射鏡の鏡面は下方より上方のほうが高温に
なるので、下側から上側に向けて冷却風を導いているの
である。

【００２０】次に、本発明の光源装置の効果を示す実験
を示す。図１、図２に示した光源装置と同様のものを使
った。ランプは定格消費電力１５０Ｗの交流点灯型のも
のを使い、冷却風の送風は１２Ｖのプロペラファンを使
って、上記送風穴４１、４２から送風して冷却を行なっ
た。そして、点灯後４０分程してほぼ安定した時の温度
は以下の通りである。ここで、実験１、実験２は光源装
置の送風穴位置と排風穴位置での圧力差を調整し冷却風
量を変えたもので、実験１は圧力差２．７ｍｍＨ₂Ｏ、
冷却風量９．０リットル／min、実験２は圧力差１．７６ｍ
ｍＨ₂Ｏ、冷却風量６．５リットル／minである。これらは液
晶プロジェクター等の用途で使用されるときの一般的な
数値を適用している。なお、圧力差の増減は送風穴径や
穴数を変えることで可能となり、さらに、表における限
界値とは、各々その値以上になると上記弊害を生じると
される数値である。

【００２１】

【表１】

【００２２】この結果、実験１、実験２の両方におい
て、各温度は限界値より許容な数値となり、凹面反射鏡
の内面に対して直接冷却風をあてるような構造であって
も、放電ランプの発光管、封止部をも良好に冷却できる
ことを表している。

【００２３】なお、本発明では、放電ランプは定格１３
０Ｗ以上で点灯するものに特に有効であり、また、凹面
反射鏡の前面開口は最大開口径が８０ｍｍ以下であるこ
とが好ましい。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の送風穴、
排風穴を有する光源装置とすることによって、発光管上
部の冷却と同時に凹面反射鏡の前面開口側に位置するラ
ンプ封止部の冷却をも可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光源装置の一実施例の断面図を示
す。

【図２】 本発明の光源装置の正面図を示す。

【図３】 本発明の光源装置が液晶プロジェクター等の
装置に組み込まれた状態を示す。

【符号の説明】

１０ 放電ランプ ２０ 反射鏡 ３０ 光透過性ガラス ４０ 冷却送風穴 ５０ 冷却排風穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K014 LA01 LB03 MA02 MA05 MA08 3K042 AA01 AA08 AC06 BA01 BB01 BC01 CC03 CC07 CC08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前面開口が光透過性ガラスで覆われた凹面
   反射鏡の首部に光軸が一致するように放電ランプが固定
   され、この放電ランプは略水平に配置される光源装置に
   おいて、 前記首部には冷却排風穴を有するとともに、前面開口の
   下側周縁部には冷却送風穴を有し、この冷却送風穴は、
   凹面反射鏡の鏡面に向って形成されていることを特徴と
   する光源装置。
2. 【請求項２】前記放電ランプは定格１３０Ｗ以上で点灯
   することを特徴とする請求項１に記載する光源装置。
3. 【請求項３】前記凹面反射鏡の前面開口は最大開口径が
   ８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載す
   る光源装置。