JP2004335395A

JP2004335395A - ランプ装置及びそれを用いたプロジェクタ

Info

Publication number: JP2004335395A
Application number: JP2003132878A
Authority: JP
Inventors: Ritsuo Koga; 律生古賀
Original assignee: Plus Vision Corp
Current assignee: Plus Vision Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】本発明は、放電ランプの寿命を長持ちさせかつ小型化が可能なランプ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】放電ランプ１０と、放電ランプ１０を取付け放電ランプ１０から発光される光を反射する楕円リフレクター２０と、楕円リフレクター２０からの反射光を集光するレンズ２５とを備え、楕円リフレクター２０はその周端部２２から楕円リフレクター２０の光軸とほぼ水平に延在する延在部２３を有し、レンズ２５が延在部２３によって一体に固定されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はランプ装置に関し、特にプロジェクタ用の光源に用いられるランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶デバイスやＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）を用いて画像を投射させるプロジェクタはその光源にランプ装置を有する。ランプ装置は、放電ランプと放電ランプを組み込んだリフレクターとを有し、放電ランプから発光された光はリフレクターによって反射され、この収束された光線はライトトンネルへ入射される。放電ランプには、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプなどが用いられ、それらの光は、ガスや金属によって分光分布、輝度分布、配光分布、電気特性等を異にし、プロジェクタの設計仕様に適したランプが選択される。放電ランプの電極は、ＡＣ駆動される場合にはほぼ左右均等であるが、ＤＣ駆動される場合には電子が衝突される陽極電極の減りが大きいことから陽極電極が陰極電極よりも大きく形成されている。また放電ランプの電極は、ショートアークランプが望ましく、これは非常に高い放射輝度を発生することによる。
【０００３】
図３に、従来の一般的なランプ装置の概略構成を示す。ランプ装置１００は、放電ランプ１１０と、放電ランプ１１０を取り込み回転楕円面鏡を形成する楕円リフレクター１２０と、楕円リフレクター１２０によって反射された光を入射しほぼ均一な光強度の光を出射するライトトンネル１３０とを有する。
放電ランプ１１０は楕円リフレクター１２０の光軸上に配され、その発光部が楕円リフレクター１２０の焦点とほぼ一致し、ここから発光された光は楕円リフレクター１２０によって反射され、所定の角度で光軸上に収束される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示す従来のランプ装置には次のような課題があった。プロジェクタの小型化に伴い、ケース内に配置されるランプ装置の占有スペースも限られる。このため、楕円リフレクター１２０の焦点からライトトンネル１３０の入射面までの距離Ｌ２を小さくし、ライトトンネル１３０をできるだけランプ装置に近づけていた。その一方で、放電ランプ１１０は、電極部の発熱を抑えるため一方の電極部１１１を他方の電極部１１２よりも光軸方向に長くし、これによって熱を外部に逃げ易くする構造を採用している関係で、焦点から放電ランプのシャフト端部１１３までの距離Ｌ１がＬ２に近づきすぎると、楕円リフレクター１２０によって反射された一部の光がシャフト端部１１３に照射されてしまう。そうすると、シャフト端部１１３の温度が上昇され、シャフトにヒビ割れが生じたり、シャフト端部１１３から外部に突出する電極線が昇華して破損したり、シャフト端部において電極線と内部電極を接続するモリブデン箔が破損してしまい、放電ランプの寿命を短命化させていた。さらに、電極の黒化により光量減の大きな原因となっていた。このようなランプ装置をプロジェクタの光源に使用すると、映像の明るさや演色性が欠け、メインテナンスも頻繁に行わなければならないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決し、放電ランプの寿命を長持ちさせることができ、同時に小型化が可能なランプ装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、上記ランプ装置を用いることで高画像表示が可能であると共に小型化が可能なプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るランプ装置は、ランプと、前記ランプを取付け前記ランプから発光される光を反射するリフレクターと、前記リフレクターからの反射光を集光するレンズとを備え、前記ランプは前記リフレクターの光軸上に配され、前記リフレクターからの反射光が前記ランプに当たることなく前記レンズへ入射されるものである。
【０００７】
好ましくは、前記ランプは非対称構造であり、前記ランプの１対の電極のうち一方の電極が光軸方向に延びる電極部分を有し、該電極部分が前記リフレクターの反射光にあたらない。さらに、楕円面鏡はその焦点から発せられた光が前記ランプの前記電極部分よりも離れた位置で結像されるような方向に光を反射する
【０００８】
本発明の他のランプ装置は、ランプと、前記ランプを取付け前記ランプから発光される光を反射するリフレクターと、前記リフレクターからの反射光を集光するレンズとを備え、前記リフレクターはその端部から光軸とほぼ平行に延在する延在部を有し、延在部は前記レンズを一体に保持する。このように一体構成にすることで、ランプ切れを生じたときに簡単にランプ装置を交換するだけでプロジェクタのメインテナンスが終了するので手間が簡略化される。
【０００９】
好ましくは、延在部はほぼ円筒形状を有しその周囲に少なくとも一つの冷却穴が形成され、冷却穴は、例えば前記リフレクターの光軸とほぼ平行なスリットであってもよい。これによって、ランプ装置内を熱を外部に容易に逃がすことができる。さらに、前記延在部は、前記レンズを前記リフレクターの光軸とほぼ垂直に配するための取付け部を含む。
【００１０】
好ましくは、前記ランプは一対の電極を有し、一対の電極のほぼ中心が前記リフレクターの焦点近傍に位置し、前記リフレクターの焦点から発せられた光は前記焦点から距離Ｄ１の位置で光軸と交差され、距離Ｄ１は前記ランプの光軸方向の長さＤ２に比べて大きい。
【００１１】
レンズは、非球面レンズであってもよく、例えば平凸レンズを用いることが望ましい。リフレクターからほぼ水平に入射される光を短い焦点距離に収束させるのに適しており、ランプ装置のより小型化を図ることができる。また、前記ランプ装置は、前記レンズによって収束された光を入射するライトトンネルを含むものであっても良い。
【００１２】
本発明に係るプロジェクタは、光源と、前記光源からの光を変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備え、上述したランプ装置を光源に適用するものである。このようなランプ装置をプロジェクタの光源に用いることで、ランプの寿命が長くなることで使用者によるランプ装置の取替え頻度が抑制され、また、ランプ光量減を抑制することで一定の明るさの映像を表示することができる。
【００１３】
プロジェクタは、ＤＭＤを用いたＤＬＰ方式のプロジェクタや、液晶素子を光変調に用いた液晶プロジェクタにも適用することができ、プロジェクタは、投射画像を形成することが可能なものであればよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るランプ装置の概略構成を示す図である。
【００１５】
本実施の形態に係るランプ装置１は、キセノンランプ、水銀ランプ、あるいはメタルハライドランプ等の放電ランプ１０と、放電ランプ１０を組み込んだ楕円リフレクター２０と、ライトトンネル３０とを有する。
【００１６】
放電ランプ１０は、水銀や金属ハロゲン化物などの発光の主成分となる物質及びアルゴンやキセノン等の希ガスを封入する石英ガラス管１１を含み、石英ガラス管１１の中央は発光部として球形状に形成される。石英ガラス管１１内には、１対のタングステン電極１２ａ、１２ｂがほぼ水平に配され、１対の電極１２ａ、１２ｂのほぼ中心が楕円リフレクター２０の焦点に一致される。１対の電極１２ａ、１２ｂは、石英ガラス管１１のシャフト１３ａ、１３ｂ内を延在し、それぞれモリブデン箔１４ａ、１４ｂに接続される。モリブデン箔１４ａは放電ランプの口金１５に接続され、この口金１５が楕円リフレクター２０の光軸に形成された凹部２１内に嵌合されかつ電力供給端子と電気的に接続される。他方のモリブデン箔１４ｂはシャフト１３ｂから突出した電極線１６と結合される。
【００１７】
放電ランプ１０のシャフト１３ｂ側はシャフト１３ａ側よりも光軸方向に長く延びている。これは、放電ランプ１０による発熱をシャフト１３ｂから放熱させ易くし、電極１２ａ、１２ｂや電極線１６が熱によって破損するのを防止するためである。
【００１８】
楕円リフレクター２０は、回転楕円面鏡による反射面を有する。放電ランプ２０からの赤外線や紫外線を除去するため、反射面にはダイクロックコーテイングすることが望ましい。本実施の形態に係る楕円リフレクター２０は、従来の図３に示す楕円リフレクター１２０よりもその反射面の曲率を大きく設定されている。つまり、リフレクターの焦点からの光は反射面で反射されて光軸に交差するように向かうわけであるが、本実施の形態のリフレクターは、その反射光が光軸と交差する位置が遠くになるように設定されており、言い換えれば、反射光が光軸と交差する角度が小さくなるように設定されている
【００１９】
楕円リフレクター２０は、さらにその周端部２２から楕円リフレクターの光軸とほぼ平行に延在する円筒状の延在部２３を有する。延在部２３は、例えば、耐熱性樹脂や耐熱性金属から形成され、楕円リフレクターの本体と一体に成型しても良いし、あるいは個別に形成された延在部２３を楕円リフレクターに嵌合等によって固定するようにしても良い。
【００２０】
延在部２３の周囲には、複数の細長い溝からなる冷却スロット２４が等間隔でそれぞれ平行に形成されている。延在部２３によって放電ランプ１０の周囲がほぼ密閉空間となり、内部に熱がこもり易くなるが、冷却スロット２４は放電ランプ１０によって発生される熱を外部に逃がすための通風孔の役割を果たす。
【００２１】
延在部２３の開口面には、レンズ２５及びレンズ取付け部材２６が取付けられる。レンズ２５は非球面の平凸レンズであり、その平面側に反射面から反射された光が入射され、凸面側から収束された光が出射され、ライトトンネル３０の入射面に入射される。レンズ取付け部２６は、レンズ２５の入射面が光軸とほぼ垂直になりかつその中心が光軸と一致するようにレンズ２５を取付ける。
【００２２】
次に図１に示すランプ装置の動作について説明する。放電ランプ１０が、図示しないランプ点灯装置によってＡＣまたはＤＣ駆動点灯されるとき、１対の電極１２ａ、１２ｂのほぼ中心から発光された光は、楕円リフレクター２０の反射面によって反射され、レンズ２５へ入射される。
【００２３】
このとき、楕円リフレクター２０の焦点から放電ランプ１０の電極線１６までの距離をＬ１とすると、楕円リフレクター２０からの反射光はＬ１よりもさらに遠い位置で光軸と交差する方向に進む。従って、反射面で反射された光は、放電ランプ１０のシャフト１３ｂ、モリブデン箔１４ｂ、電極線１６を照射することなくレンズ２５へ入射される。
【００２４】
このままだと、ライトトンネル３０を楕円リフレクター２０から離間させなければならないが、レンズ２５を介在させることで楕円リフレクター２０からの反射された光を近距離の焦点に屈折させ、この焦点近傍にライトトンネル３０を位置させ、これによって、楕円リフレクター２０の結像位置を長くしたにもかかわらず、焦点からリフレクターまでの距離Ｌ２を、従来と同等若しくはそれ以下にすることができる。こうして、従来の課題であった楕円リフレクターからの反射光が放電ランプのシャフト１３ｂ、モリブデン箔１４ｂ、電極線１６を照射することを防止し、同時にランプ装置の小型化を図ることができる。
【００２５】
このような実施の形態に係るランプ装置は、液晶デバイスやＤＭＤを用いたプロジェクタの光源、あるいはリア投射型ＴＶプロジェクタの光源等に適用することができる。
【００２６】
プロジェクタの光源に要求される課題の一つにランプ寿命がある。これは、より鮮明で明るい画像を投射しようとすると、自ずとランプに大きな負荷がかかり、その寿命が短命化されるためである。ランプ寿命が短いということは、ユーザにとってみれば、常に代替用のランプ装置（ランプユニット）を用意しておかなければならず、またランプ装置の取替えを頻繁に行うのであれば必要以上にコストがかかってしまう。
【００２７】
本実施の形態に係るランプ装置１をプロジェクタの光源に用いることで、ランプ寿命を改善し、ランニングコストを低減することができる。また、プロジェクタの放電ランプに寿命がきたときには、図１に示すランプ装置１ごと取り替えることによってメインテナンスを容易にすることができる。
【００２８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００２９】
例えば、本実施の形態では、回転楕円面鏡を反射面に用いたが、これに限らず回転方物面鏡の反射面であっても良い。延在部２３は円筒状に形成したが、必ずしも円筒状でなくても良く、それ以外の矩形断面形状等であってもよい。冷却スロットの形状や個数も設計に応じて適宜変更可能である。さらに、レンズ２５は平凸レンズの他の球面もしくは非球面を有するレンズを用いてもよく、レンズ以外にも、反射鏡面からの光を短距離に屈折することができるような光学素子であっても良い。
【００３０】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ランプ装置のリフレクターに延在部を介してレンズを設けるようにしたので、リフレクターに取付けられた放電ランプのリフレクターからの反射光が当たるのを防止することができ、同時に、反射光からの光をレンズを介して収束させるのでランプ装置の小型化を図ることも可能である。これによって、放電ランプの寿命を長くすることができ、ひいてはプロジェクタの運転コストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係るランプ装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）はランプ装置の側面図、図２（ｂ）は正面図である。
【図３】図３は従来のランプ装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１：ランプ装置、
１０：放電ランプ、
２０：楕円リフレクター、
２２：周端部、
２３：延在部、
２４：冷却スロット、
２５：レンズ、
３０：ライトトンネル

Claims

ランプと、前記ランプを取付け前記ランプから発光される光を反射するリフレクターと、前記リフレクターからの反射光を集光するレンズとを備え、前記ランプは前記リフレクターの光軸上に配され、前記リフレクターからの反射光が前記ランプに当たることなく前記レンズへ入射される、ランプ装置。
前記ランプは非対称構造であり、前記ランプの１対の電極のうち一方の電極が光軸方向に延びる電極部分を有し、該電極部分が前記リフレクターの反射光にあたらない請求項１に記載のランプ装置。
前記リフレクターは楕円面鏡を有し、該楕円面鏡はその焦点から発せられた光が前記ランプの前記電極部分よりも離れた位置で結像されるような方向に光を反射する請求項２に記載のランプ装置。
ランプと、前記ランプを取付け前記ランプから発光される光を反射するリフレクターと、前記リフレクターからの反射光を集光するレンズとを備え、
前記リフレクターはその端部から光軸とほぼ平行に延在する延在部を有し、前記延在部は前記レンズを一体に保持する、ランプ装置。
前記延在部はほぼ円筒形状を有しその周囲に少なくとも一つの冷却穴が形成される請求項４に記載のランプ装置。
前記冷却穴は、互いに平行な複数のスリットである請求項５に記載のランプ装置。
前記延在部は、前記リフレクターの光軸とほぼ垂直に前記レンズを配するための取付け部を含む請求項４ないし６いずれか記載のランプ装置。
前記レンズは非球面レンズである請求項４ないし７いずれか記載のランプ装置。
前記ランプ装置は、前記レンズによって収束された光を入射するライトトンネルを含む請求項１ないし８いずれか記載のランプ装置。
光源と、前記光源からの光を変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えたプロジェクタであって、前記光源は、前記請求項１ないし９いずれか記載されたランプ装置を含むことを特徴とするプロジェクタ。