JP2005116303A

JP2005116303A - 光源装置

Info

Publication number: JP2005116303A
Application number: JP2003347982A
Authority: JP
Inventors: Kenni Imamura; 賢ニ今村
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: JP4273912B2; US20050073841A1

Abstract

【課題】据え置き使用と天井吊り下げ使用の兼用タイプのプロジェクター装置に使う光源であって、いずれの使用においても放電ランプや凹面反射鏡を効果的かつ十分に冷却できる構造を簡易に提供することである。
【解決手段】放電ランプ１０は０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入され、反射鏡２０の首部には冷却排風穴３１を有するとともに、前面開口には冷却送風穴４１を有し、この冷却送風穴４１は、放電ランプ１０の発光部１１に直接当たることなく、その上部を通過して凹面反射鏡２０の鏡面に直射する上側通風用開口４１ａと、放電ランプの発光部に直接当たることなく、その下部を通過して凹面反射鏡の鏡面に直射する下側通風用開口４１ｂを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は光源装置に関する。特に、床面や机上での据置と天井吊り下げの両方で兼用されるＤＬＰプロジェクター装置あるいは液晶プロジェクター装置の光源装置に関する。

近年、営業用プレゼンテーション、会議における資料、学校の授業などの用途において、パソコンやテレビの画像を大画面で表示したいというニーズが高まっている。このニーズに答えるために、プロジェクター装置が使われるが、プロジェクター装置は液晶パネルを使うタイプの装置と、ＤＬＰを使うタイプの装置が存在する。

液晶パネルを使う方式は、光源からの放射光を３色（ＲＧＢ）に分離した後、各液晶パネルにおいて画像情報に対応させた光を透過調整して、その後、各パネルを透過した３色を合成させてスクリーン上に投射させるものである。一方、ＤＬＰを使う方式は、光源からの放射光をＲＧＢの領域が分割形成された回転フィルターを介してＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）に照射し、このＤＭＤで特定の光を反射させてスクリーンに照射するものである。ＤＭＤとは、１画素ごとに小さな鏡を数百万個敷き詰めたものであって、一つ一つの小さな鏡の向きを制御することで光の投射を制御するものである。

これらプロジェクター装置の光源には、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における照度が均一になるように工夫されて液晶面に対して照射される。

例えば、ショートアーク型放電ランプは、分光特性を向上させるために、点灯時に発光管内圧力を２０〜１５０ａｔｍ程度と高くしている。このような高い動作圧状態にするためには、内部に封入される水銀を完全に蒸発させる必要があり、放電ランプ発光部の最冷部温度を上げることが条件となる。また、当然のこととして極端に高温しすぎると石英ガラスが失透するなどして好ましくないため、通常は冷却風などを使っている。

さらに、放電ランプも通常必要とされるランプ寿命の期間内において、発光管が劣化して破損することもありうる。また、放電ランプがプロジェクター内部の光学系や電源部等に高温のガラス破片が飛散し、劣化されたり汚すことで光透過性部の部品が使用不可能になったりする場合があり修理が大変であったり、また非常に大きな破裂音が発生する。

この対策として、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ものが知られている。

ここで、凹面反射鏡の前面開口を光透過性ガラスで覆うと、ランプの破損や消音には効果があるが、凹面反射鏡内部がほぼ密封状態になるので、点灯時において反射鏡内部はきわめて高温になってしまう。
具体的には、放電ランプの発光部や封止部が必要以上に高温になり、発光管は失透を起し、封止部内の金属箔は酸化、膨張によりクラックを発生させたりする。また、反射鏡の鏡面温度が必要以上に高温になると、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を起こすことがある。

このため、凹面反射鏡の前面開口を光透過性ガラスで覆うとともに、前面開口の一部に送風用切り欠きを設けて冷却風を凹面反射鏡内に導入する構造も提案されている。この場合、凹面反射鏡の首部に排風用開口を設けることで、凹面反射鏡内部を冷却風が流通する流路が形成される。
このような構造を開示したものに、例えば、特開平１０−２２３０２３号、特開平１０−３２６５２０号、特開平１１−３９９３４号などがある。

ところで、この種のプロジェクター装置に組み込まれる放電ランプは、通常、水平に配置されることが多く、上記先行文献もいずれにおいても水平に配置する構造が示されている。
しかし、放電ランプを水平に配置した場合は、放電ランプ、および凹面反射鏡は下部に対して相対的に上部が高温になる。特に、前記凹面反射鏡内は略密閉構造であるため、一部の開口から冷却風が流通しているとしても上部の高温化は避けられない。
このため、送風穴は、凹面反射鏡や放電ランプに対して均等に冷却風を直射するというよりは、主に上部に焦点をあてて温度の均一化を図る構造が一般的である。また、放電ランプは、発光部や封止部など、個々に強調して冷却しなければならない箇所を有することもあり、このような場合は当該箇所に向けて指向する冷却風送風穴が設計される。

一方、最近は、プロジェクター装置も多様な使い方が求められている。具体的には、１台のプロジェクター装置において、床面や机上に据え置きする場合と、天井から吊り下げる場合の両方の使用が兼用できることが求められている。特に、天井からの吊り下げ使用の場合は、据え置き使用の場合に比較して、プロジェクター装置を上下反転させて（逆さまにして）配置することになる。
従って、高温化する放電ランプや凹面反射鏡の上部位置も反転することになる。つまり、据え置き使用において、放電ランプや凹面反射鏡の上部位置を強調的に冷却する構造は、天井吊り下げ使用においては、放電ランプや凹面反射鏡の下部位置を強調冷却することになってしまい、上部の高温化をより助長することになりかねない。

上記問題を解決するために、凹面反射鏡の側部にのみ冷却風送風穴を設けて、放電ランプや凹面反射鏡の側部を指向させて冷却して、反射鏡の首部より排風する構造が提案されている。特開２００１−１８３７４５号参照。
この構造は、据え置き使用、天井吊り下げ使用のいずれにおいても側部から冷却するだけであるため、使用形態を切り替えることによる上記不具合を避けることができる。
しかし、この構造は、放電ランプや凹面反射鏡は、本来上部が下部よりも相対的に高温化するという問題を解決するものではなく、すなわち、据え置き使用、天井吊り下げ使用のいずれかの使用においても、放電ランプや凹面反射鏡の上部が相対的に高温化してしまうという問題を有している。
特に、近年、プロジェクター装置が、より小型化しており、これにより装置内部に各種部品が密集している。また、放電ランプ自体も明るさの向上が要求される。つまり、装置全体が小型化して内部の部品が密集化するにも関わらず、最大の発熱源である光源はより高温化の傾向にあるわけである。

また、機械的な構造を設けて、据え置き使用における冷却風の流れと、天井吊り下げ使用における冷却風の流れを切替えることも考えられる。この場合は、据え置き使用及び天井吊り下げ使用において、各々で高温化する箇所を集中的に冷却することが可能になる。
しかし、上記のようにプロジェクター装置全体が小型化するとともに、内部に収納する部品の密集化する中で、このような機械的な構造を取り付けることは望ましいことではない。
特開平１０−２２３０２３号特開平１０−３２６５２０号特開平１１−３９９３４号特開２００１−１８３７４５号

この発明が解決しようとする課題は、据え置き使用と天井吊り下げ使用の兼用タイプのプロジェクター装置に使う光源であって、いずれの使用においても放電ランプや凹面反射鏡を効果的かつ十分に冷却できる構造を簡易に提供することである。

上記課題を解決するために、この発明の光源装置は、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固定されて水平に配置される放電ランプを有する天吊・据置兼用プロジェクター装置の光源装置である。そして、放電ランプは０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入され、前記凹面反射鏡の前面開口における一方の側部には送風穴を有するとともに、他方の側部には排風穴を有し、この送風穴は、放電ランプの発光部に直接当たることなく、その上部を通過して凹面反射鏡の鏡面に直射する上側通風用開口と、放電ランプの発光部に直接当たることなく、その下部を通過して凹面反射鏡の鏡面に直射する下側通風用開口を有することを特徴とする。
また、送風穴は、前記凹面反射鏡の前面開口の縁部に適合する通風部材よりなることを特徴とする。

本発明の光源装置は、当該光源装置を組み込んだプロジェクター装置を天吊り使用と据え置き使用のいずれの使用を行なったとしても良好に放電ランプ、および凹面反射鏡内部を冷却することができる。

図１は本発明の光源装置を説明するための概略構成を模式的に示す。
光源装置は、ショートアーク型超高圧放電ランプ１０（以後、単に「放電ランプ」ともいう）と、この放電ランプ１０を取り囲む凹面反射鏡２０より構成され、凹面反射鏡２０の光軸Ｌと放電ランプ１０のアーク方向がほぼ一致するとともに、放電ランプ１０のアーク輝点が凹面反射鏡２０の第一焦点に一致するように配置されている。

放電ランプ１０は、大略球状の発光部１１と、この発光部１１の両端に続くロッド状の封止部１２ａ、１２ｂより構成されており、発光部１１内には一対の電極が対向配置している。放電ランプ１０の封止部１２ａは凹面反射鏡２０の頂部開口（首部）に挿入されて、封止部１２ａの先端に装着された口金が接着剤１３を介してランプ保持部材３０に取り付けられる。また、凹面反射鏡２０の首部外周とランプ保持部材３０も接着材１３を介して接続される。

封止部１２ａの先端からは給電リード１５ａが突出しており、給電線１６ａを介して図示略の給電装置と電気的に接続される。一方、封止部１２ｂ側にも先端に給電リード１５ｂが突出しており給電線１６ｂが凹面反射鏡２０の開口を介し外部に伸びて給電装置に接続する。

凹面反射鏡２０は、全体が概略お椀状の楕円集光鏡であって、頂部２１と反射部２２とより構成される。凹面反射鏡２０は、例えば、ホウ珪酸ガラスや結晶化ガラスからなる。反射部２２の内面には、例えば、酸化チタンと酸化シリコンからなる可視光反射層が形成されており、所望の可視波長域の光を反射するとともに、それ以外の光、例えば赤外光は反射部２２に吸収させている。
凹面反射鏡２０の前面開口には、筒状の枠部材２５が装着されている。この枠部材２５は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱性樹脂よりなり、ガラス保持部２３において光透過性ガラス２４を保持するとともに、遮光とガラスを保持する部分の保護のために設けられる。光透過性ガラス２４は、例えば、ホウ珪酸ガラスなどであり、放電ランプ１０からの直射光あるいは、凹面反射鏡２０の反射部２２からの反射光を透過する。なお、枠部材２５の内面には放電ランプ１０からの放射光の直射を避けるために、例えばステンレス薄板などを施している。
また、光透過性ガラス２４を設けることで、後述する送風穴や排風穴を除き、凹面反射鏡２０の内部空間はほぼ密閉構造になる。このため、万一、放電ランプ１０が破損などした場合において、破片が散乱することを防止できる。さらに、破損時に生じる音を消音あるいは低下することができる。なお、光透過性ガラス２４は、図示のよう平面ガラスでもよいし、凹面反射鏡２０による反射光を平行光にする凹面レンズであってもよい。

枠部材２５の側部には通風部材４０が取り付けられる。この通風部材４０は送風穴４１（４１ａ、４１ｂ）を有するとともに、この送風穴４１を介して外部から導入する冷却風が放電ランプの発光部１１に直射することなく反射部２２に直射するよう指向性を有している。
また、図１には示されていないが、枠部材２５に他方の側部には冷却風の排風穴４２が取り付けられる。
従って、通風部材４０の送風穴４１から導入された冷却風は、凹面反射鏡２０の反射部２２に直射して、その後、排風穴４２からは排出されることになる。
なお、枠部材２５（特に筒部分）は必須ではない。例えば、凹面反射鏡２０の前面開口に光透過性ガラスを直接取り付ける構成や、光透過性ガラスを保持する程度に枠部材を設けて筒部材を省略することも可能である。この場合、通部部材４０は凹面反射鏡２０の切り欠きに取り付けるなどする。
本発明において、通風部材４０は凹面反射鏡２０の前面開口縁部に適合するとは、凹面反射鏡２０の前面開口に枠部材２５を装着したときは枠部材２５の縁部に適合する場合を含んである。

図２は、光源装置と送風ファン５０の配置状態を表すもので、（ａ）は図１と同じ側面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＢ方向から見た上面図を示し、（ｃ）は（ａ）におけるＣ方向から見た前面図を示す。
送風ファン５０の吹出口にはダクト５１を介して通風部材４０が装着しており、この通風部材４０が枠部材２５の一方の側部に取り付けられる。また、排風穴４２は枠部材２５の他方の側部に設けられる。通風部材４０は枠部材２５に設けられた切り欠きに適合するように設けられる。一方、排風穴４２は枠部材２５に開口を設けることで形成される。
送風ファン５０は、例えばシロッコ型のファンであり、ダクト５１を介して通風部材４０から凹面反射鏡２０内を通風する。送風ファン５０は、図示の形態に限定されるものではない。ただし、図示のように細長いダクトを有することで狭く密集したプロジェクター装置内部で効率的に冷却風を凹面反射鏡内に導くことができる。

通風部材４０は、送風穴４１を有しており、この送風穴４１は上側通風用開口４１ａと下側通風用開口４１ｂを有している。上側通風用開口４１ａは、放電ランプ１０の発光部１１に直接当たることなく、発光部１１の上部を通過して凹面反射鏡２０の反射部２２に直射するよう方向が規制している。同じように下側通風用開口４１ｂは、放電ランプ１０の発光部１１に直接当たることなく、発光部１１の下部を通過して凹面反射鏡２０の反射部２２に直射するよう方向が規制している。４３ａ〜４３ｅは通風部材４０の側面を示す。
なお、送風穴４１から吹出す冷却風は、実際には、多少の広がりを有するため厳密には発光部１１に直射する成分を有するかもしれない。しかし、本発明においては、送風穴４１（４１ａ、４１ｂ）の仮想延長線が放電ランプ１０の発光部に当たらないことを意味している。この仮想延長線は、送風穴が風の流れる方向に対して、ある程度の奥行きを有する場合などに、当該奥行きを延長することで形成できる。
なお、送風穴４１の仮想延長線は、放電ランプの発光部１１に衝突しなければよいのであり、発光部１１に衝突しないギリギリの延長線である必要はない。すなわち、上側通風用開口４１ａと下側通風用開口４１ｂは光軸Ｌに対して大きめの角度を有していてもよい。

図３は、凹面反射鏡２０内部の冷却風の流れを説明するための図面である。
通風部材４０の送風穴から導入された冷却風は、一部が放電ランプの発光部上部を通過して反射鏡内面に直射して（図においてＷ１で示す）、もう一部は放電ランプの発光部下部を通過して反射鏡内面に直射する（図においてＷ２で示す）。その後に発光部１１と封止部１２ａの付け根近傍に集められる。あるいは、送風穴から導入された冷却風は反射鏡内面の曲面に沿って首部近辺で集められる。
そして、発光部１１の中心部（封止部１２の付け根）を冷却することで、発光部１１の上部を熱伝導で冷却させて発光部１１の中心部の温度に近づける。同様に、発光部１１の下部も熱伝導により発光部１１の中心部の温度に近づける。図では発光部１１、封止部１２は図示していない。図１を参照。
さらに、発光部１１の中心部に集まった冷却風は、その後、発光部１１の中央側部を通り排風穴から排出される。このときいくつかの成分は発光部１１の上部に拡散して上部を下部に比較してより冷却することができる。
この冷却風の流れは、まず、冷却風Ｗ１，Ｗ２が放電ランプの発光部１１に直射しないため、放電ランプの上下部を局所的に冷却することはない。また、冷却風は発光部１１の下部へ分流する成分が小さく、発光部１１は拡散による対流で冷却できるようにしている。
このため、発光部１１の上部と下部での温度差が小さくなり、また、据え置き、天吊りのいずれの使用においても、温度差は小さいばかりか、両使用形態による変化量も小さくできる。
もちろん、冷却風のうち多少の成分は上記流れに沿わないかもしれないが、本発明では後述の実験結果からも明らかなように、上記冷却風の流れが支配的となって上記効果を奏しているといえる。

ここで、本発明は凹面反射鏡２０の首部２１に送風、排風機構を設けていないことが特徴である。つまり、凹面反射鏡の首部、放電ランプの封止部及び口金、ランプ保持部材は接着剤や充填剤で隙間が埋められて通風できない構造になっている。あるいは、多少の隙間や開口が存在しているとしても、この隙間や開口を積極的に利用した通風構造が形成されていない。
このため、凹面反射鏡２０の首部２１側に位置する封止部、図１においては封止部１２ａの過冷却を防止できる。そして、水銀の未蒸発を防止して放電ランプのフリッカーや照度不安定という問題も防止できる。
また、本発明は送風穴と排風穴が凹面反射鏡の側部に形成されることを特徴としている。
上記特徴により、本発明は放電ランプや凹面反射鏡内の温度差を極力小さくできるとともに、据え置き使用と天吊り使用で光源装置を１８０°反転させたとしても同様に放電ランプや凹面反射鏡内の温度差を小さくすることができる。

図４は通風部材４０の拡大構造を示す。（ａ）は図１、図２、図３（特に図２（ｂ）との対比が理解しやすい）に示す通風部材であり、（ｂ）は通風部材の他の形態を示す。
（ａ）において、通風部材４０は、例えば、ステアタイトからなる一塊の部品であり、６つの側面（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆ）を有する８面体である。側面４３ａは枠部材２５に接して配置しており、上側通風用開口４１ａと下側通風用開口４１ｂが形成される。側面４３ｂ、側面４３ｆはダクト５１の端部に適合しており、側面４３ｂには入射口４１ｃ、入射口４１ｄが形成される。側面４３ｃは側面４３ａと平行している。すなわち、凹面反射鏡２０と送風ファン５０の配置関係により、ダクト５１を流れる冷却風は通風部材４０おいて屈曲して、凹面反射鏡２０内部に流入しているわけである。側面４３ｄ、側面４３ｅは、ダクト５１内を流れる冷却風とは垂直な関係にある。
そして、入射口４１ｃから上側通風用開口４１ａに向けて通風孔が形成され、同様に入射口４１ｄから下側通風用開口４１ｂに向けて通風孔が形成される。この通風孔の角度こそが、凹面反射鏡２０の反射部２２に対する指向性を形成している。

（ｂ）は、通風部材４０の他の実施形態を示し、上側通風用開口４１ａ、下側通風用開口４１ｂ以外に、中央部用送風穴４１ｅとその入射口４１ｆを設けている。入射口４１ｆは、入射口４１ｃや入射口４１ｄと同じ側面に形成してもよいが、製造加工の容易性などを考慮して異なる面としている。
このように中央部用送風穴４１ｅを設けることで、凹面反射鏡２０の前面開口側に位置する封止部、図１においては陰極側封止部１２ｂを好適に冷却できる。
しかし、中央部用送風穴４１ｅを設ける場合は、凹面反射鏡２０内の上記冷却風の流れを乱さぬように注意しなければならない。

通風部材４０は図４に示す構造に限定されるものでない。図４は送風ファン５０とダクト５１との配置の関係上、６つの側面を有する８面体で構成しているが、４つの側面を有する立方体や直方体、その他の構造を採用することもできる。また、送風穴や入射口の位置や数についても図４に限定されるものではない。
通風部材４０は、枠部材２５に装着することに限定されず、凹面反射鏡２０の前面開口縁の切り欠き、もしくは光透過性ガラス２４に設けた切り欠きに適合して構成してもよい。
また、通風部材４０は、図示のように一塊の部材で構成することに限定されず、枠部材２５と一体的にあるいは枠部材２５の一部として形成することができ、また、凹面反射鏡と一体的にあるいは凹面反射鏡２５の一部として形成することもできる。これら場合は、通風部材４０は物理的に１部材となっているわけではない。
しかし、通風部材４０は、送風すべき冷却風を放電ランプの発光部に直射することなく反射部に直射するための指向性が必要となる。従って、指向性を精度良く設計できるとするという意味で物理的に別部材として採用することは望ましい。

通風部材４０について、数値例をあげると、幅２５ｍｍ×高さ２２ｍｍ×奥行き２０ｍｍ（側面４３ａと側面４３ｄで形成される直方体を仮定する）である。幅とは側面４３ａが伸びる方向を示し、奥行きとは側面４３ｄが伸びる方向を示す。
上側通風用開口４１ａ、あるいは下側通風用開口４１ｂの開口面積は、発光部１１の断面積の１５％〜４０％であり、数値で言えば２４ｍｍ^２程度である。また、上側通風用開口４１ａ、あるいは下側通風用開口４１ｂと放電ランプのアーク軸Ｌとの角度は３５°〜６０°の範囲から選択され、例えば５０°である。このような角度範囲にすることで凹面反射鏡２０の中心部（首部）まで好適に冷却することができる。

排風穴４２は送風穴４１とは反対の側部に形成される。送風穴４１を有する通風部材４０は上記のように物理的に独立した部材で構成することが望ましいが、排風穴４２は枠部材や凹面反射鏡に切り欠きを設けるという単純な構成で足りる。排風穴４２は冷却風を排出するという機能が要求されるだけだからである。

図５は、本発明の光源装置に適用する放電ランプの拡大構成を示す。
放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された大略球形の発光部１１を有し、この発光部１１内には、陽極２と陰極３が互いに対向するよう配置している。また、発光部１１の両端部から伸びるよう各々封止部１２（１２ａ、１２ｂ）が形成され、これらの封止部１２には、通常モリブデンよりなる導電用金属箔４が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔４の一端は陽極２あるいは陰極３が接合しており、金属箔４の他端は外部リード１６が接合している。
陰極３の先端にはコイル３１が巻きつけられる。このコイル３１はタングステンからなり、強固に巻き付けるかあるいは溶着させて構成する。コイル３１点灯始動時は表面の凹凸効果により始動の種（始動開始位置）として機能するとともに、点灯後は表面の凹凸効果と熱容量によって放熱機能を担っている。
なお、図１においては、陽極側の封止部１２ａが凹面反射鏡２０の首部２１に取り付けられていたが、陰極側の封止部１２ｂを凹面反射鏡２０の首部２１に取り付けてもかまわない。

発光部１１には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。
水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍという放射光を得るためのもので、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上、好ましくは０．２５ｍｇ／ｍｍ^３以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時１５０気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２００気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現することができる。
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入され、点灯始動性を改善する。
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物の形態で封入する。ハロゲンの封入量は、例えば、１０^−６〜１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲から選択できるものであって、その機能はハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するものは、このようなハロゲンを封入することは放電容器の破損、失透の防止という作用があると考えられる。

このような放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の外径はφ９．０〜１２．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば１０．０ｍｍ、電極間距離は０．５〜２．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば１．５ｍｍ、発光管内容積は４０〜３００ｍｍ^３の範囲から選ばれて例えば７５ｍｍ^３である。点灯条件は、例えば、管壁負荷０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ²範囲から選ばれて例えば１．５Ｗ／ｍｍ²というものであり、定格電圧８０Ｖ、定格電力２００Ｗである。
また、この放電ランプは、小型化するプロジェクター装置などに内蔵されるものであり、全体構造が極めて小型化される一方で高い光量が要求される。したがって、発光部内の熱的条件は極めて厳しいものとなる。
そして、放電ランプは、プロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載され、演色性の良い放射光を提供する。

凹面反射鏡２０についても数値例を示すと、内容積は３×１０^４〜１５×１０^４ｍｍ^３の範囲から選択されて、例えば７．５×１０^４ｍｍ^３、反射部の厚みは３〜６ｍｍの範囲から選択されて、例えば４ｍｍ、前面開口径はφ３８〜５５ｍｍの範囲から選択されて、例えば５０ｍｍ、前面開口から焦点（電極間距離の中心）までの軸方向の長さは２０〜５０ｍｍの範囲から選択されて、例えば４０ｍｍである。首部の内径は発光部の外径の０．８倍〜１．２倍が望ましい。
前面ガラス２４の数値例を示すと、厚さが３〜５ｍｍの範囲から選択されて、例えば４ｍｍである。

図６は、本発明に係る光源装置を組み込んだプロジェクター装置の使用形態を示すものであり、（ａ）はプロジェクター装置を床面（大地）に据え置きしてスクリーンＳに画像を投射する使用形態を示し、（ｂ）はプロジェクター装置を天井から吊り下げてスクリーンに画像を投射する使用形態を示す。
（ａ）（ｂ）に示されるプロジェクター装置６０は同一のものであり、プロジェクター装置６０を１８０°反転させるとともに、投射画像も反転するようにすることで、据え置きと天吊りの兼用が可能になる。
そして、本発明の光源装置は、放電ランプの発光部に対して冷却風を直射しないことにより、据え置きと天吊りのいずれの使用形態においても、放電ランプの発光部を局所的に冷却することがない。

次に、本発明に係る光源装置の実験結果を説明する。
本発明の光源装置として、図１、図２、図３に示す形態の光源装置を使い、比較用に通風部材の送風穴と排風穴のみが異なる光源装置を採用した。比較用の光源装置は放電ランプの発光部の中心に直射する送風穴が枠部材の側部に１つ設けられること、および凹面反射鏡の首部に排風穴がある点を除いて本発明の光源装置と同じである。

実験の形態は、放電ランプの発光部の上部と下部に各々温度センサを取り付けて、据え置き使用と天吊り使用の各々で発光部の温度を測定した。
通風部材は、本発明の光源装置が、高さ６ｍｍ×幅４ｍｍの送風穴を２つ有しており（図４（ａ）の４１ａ、４１ｂに相当）、従来の光源装置は高さ６ｍｍ×幅１０ｍｍの送風穴を１つ有している。また、送風ファンは、シロッコファンを使い、通風部材に送風穴において４ｍ／秒の風を送風させた。
放電ランプは、図１、および［００３３］［００３４］に示すものを採用した。
下記に実験結果を示す。

上記実験結果より、本発明の光源装置は、据え置き使用の場合、発光部上部温度は１０００℃、発光部下部温度は８７２℃であり、両者の温度差は１２８℃である。また、天吊り使用の場合であっても、発光部上部温度は９９５℃、発光部下部温度は８７３℃であり、両者の温度差は１２２℃である。
一方、比較例の光源装置は、据え置き使用の場合、発光部上部温度は１０００℃、発光部下部温度は８３４℃であり、両者の温度差は１６６℃であり、また、天吊り使用の場合は発光部上部温度は９８８℃、発光部下部温度は８４８℃であり、両者の温度差は１２２℃になった。
上記測定値は、放電ランプを点灯させると同時に送風ファンを始動させて、その後に温度が安定したときの値を測定している。この安定値は始動から概ね１０分経過の値であり、若干の変動はあるものの温度は概ね一定の数値といえる。

上記測定結果より、本発明の光源装置は、据え置き使用と天吊り使用のいずれの使用形態においても、発光部上部と発光部下部の温度差は、従来の光源装置に比べて低いことが分かる。また、据え置き使用と天吊り使用の温度差についても、本発明の光源装置が６℃（１２８℃―１２２℃）であるのに対し、従来の光源装置は２６℃（１６６℃―１４０℃）であり数値が高いこともわかる。
つまり、本発明の光源装置は、放電ランプの発光部の温度差そのものを小さくできるとともに、天吊り使用と据え置き使用の両方において低い温度差を保つこともできる。このため、天吊り使用と据え置き使用のいずれの使用形態においても、放電ランプや凹面反射鏡内部の局所的な高温化を防止することができる。

本発明においては、ランプ保持部材や排風穴の構造は、特に限定されるものではない。
なお、本発明の光源装置は送風穴、および／または排風穴には網部材を被せることもできる。
これにより、万一、放電ランプが破損した場合に、破損に伴う破片を凹面反射鏡内に捕獲することができ、冷却ファンやプロジェクター装置内部に散乱することを防止できる点で有用である。

図２に示す構造は、光源装置の送風穴に対して送風用（吹き込み用）の冷却ファンを取り付けたが、排風穴の近辺に排風用のファンを取り付けてもよい。

以上、説明したように本発明の光源装置は、凹面反射鏡の前面開口縁に通風部材を有し、この通風部材が、放電ランプの発光部に直接当たることなく、その上部を通過して凹面反射鏡の鏡面に直射する上側通風用開口と、放電ランプの発光部に直接当たることなく、その下部を通過して凹面反射鏡の鏡面に直射する下側通風用開口を有することで、当該光源装置を組み込んだプロジェクター装置を天吊り使用と据え置き使用のいずれの使用を行なったとしても良好に放電ランプ、および凹面反射鏡内部を冷却することができる。

この発明に係る光源装置を示す。この発明に係る光源装置を示す。この発明の原理を説明するための図を示す。この発明に係る光源装置に使う通風部材を示す。この発明に係る光源装置の放電ランプを示す。この発明に係る光源装置の使用形態を示す。

符号の説明

１０放電ランプ
２０凹面反射鏡
３０ランプ保持部材
４０通風部材
５０送風ファン
６０プロジェクター装置

Claims

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固定されて水平に配置される放電ランプを有する天吊・据置兼用プロジェクター装置の光源装置において、
前記放電ランプは０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入され、
前記凹面反射鏡の前面開口における一方の側部には送風穴を有するとともに、他方の側部には排風穴を有し、
この送風穴は、放電ランプの発光部に直接当たることなく、その上部を通過して凹面反射鏡の鏡面に直射する上側通風用開口と、放電ランプの発光部に直接当たることなく、その下部を通過して凹面反射鏡の鏡面に直射する下側通風用開口を有することを特徴とする光源装置。
前記送風穴は、前記凹面反射鏡の前面開口の縁部に適合する通風部材よりなることを特徴とする請求項１の光源装置。