JP2007115522A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射鏡とランプ保持部材とを適正な量の接着剤によって確実に、しかも高い信頼性をもって固定することができて接着作業性がよく、生産性の高い光源装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の光源装置は、光源ランプがその一方の封止部がガラス製の反射鏡の筒状頸部内に挿通されて反射鏡の背面中央位置に装着されたランプ保持部材によって保持、固定されてなり、反射鏡には、筒状頸部に連続して後方に延出する突起部が形成されており、ランプ保持部材は、開口部が形成された板状の端壁部と、光源ランプの封止部が挿入または嵌合される筒状部分とを有し、反射鏡の突起部がランプ保持部材の開口部に挿入された状態において、当該突起部と当該開口部とにより形成される空隙内に接着剤が注入されることにより反射鏡とランプ保持部材とが固定されてなるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイ装置やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：登録商標）を使用したＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング：登録商標）などのプロジェクタ装置に使用される光源装置に関する。

現在、例えば液晶プロジェクタ装置や、ＤＭＤ（登録商標）を使用したＤＬＰ（登録商標）等に代表されるプロジェクタ装置においては、スクリーンに対して均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求されている。
このような要求に対して、小型化および点光源化が図られたものを光源ランプとして用いることが必要とされており、例えば水銀や金属ハロゲンが封入されてなるメタルハライドランプやキセノンランプあるいは水銀ランプなどのショートアーク型放電ランプが光源として用いられている。

図１０は、従来における光源装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図、図１１は、図１０に示す光源装置の背面図である。
この光源装置６０は、例えばショートアーク型放電ランプよりなる光源ランプ７０が前方に光放射口６２を有する凹面反射鏡６１内に配置されて構成されており、このような光源装置６０は、例えば特許文献１に開示されている。

光源ランプ７０は、内部に一対の電極７５、７６が対向配置された、発光空間を囲繞する楕円球状または球状の膨出部７２およびこの膨出部７２の両端に連設されたロッド状の封止部７３を有する発光管７１を具えており、電極７５、７６の各々の基端は、封止部７３に気密に封着された金属箔を介して封止部７３から外方に伸びる外部リード棒７４に接続されている。７７は、光源ランプ７０の一方の封止部７３に設けられた口金である。

凹面反射鏡６１は、例えば硼珪酸ガラスよりなり、光源ランプ７０から放射された光を反射するための空間を形成する凹面状の凹面形成部分６３と、この凹面形成部分６３の後端における中央位置において後方に伸びるよう形成された筒状頸部６４とを有する。そして、凹面形成部分６３の内面には、光反射膜（図示せず）が形成されている。

８０は、凹面反射鏡６１の中央部背面に装着されて光源ランプ７０を保持するランプ保持部材であって、凹面反射鏡６１の筒状頸部６４の外径に適合する内径またはこれより大きい内径を有する筒状の凹面反射鏡支持部８１と、光源ランプ７０の一方の封止部７３の外径より大きい内径を有する筒状のランプ支持部８２とを有する。このランプ保持部材８０は、凹面反射鏡支持部８１により形成される凹所内に凹面反射鏡６１の筒状頸部６４が挿入されて、接着剤Ｓによって固定されている。
また、光源ランプ７０は、一方の封止部７３がランプ保持部材８０のランプ支持部８２の筒孔内に挿入され、この状態で接着剤Ｓによって固定されている。

而して、上記光源装置は、ランプ保持部材８０を凹面反射鏡６１に固定した後、光源ランプ７０を凹面反射鏡６１内に組み込むことにより作製することができるが、ランプ保持部材８０と凹面反射鏡６１とを固定するに際しては、例えば図１２に示すように、所定量の接着剤Ｓをランプ保持部材８０の凹面反射鏡支持部８１の内部、具体的には、凹面反射鏡支持部８１の内壁および開口縁部に注入しておき、凹面反射鏡６１をランプ保持部材８０の凹面反射鏡支持部８１に嵌め込んだ状態で押さえつけることによって接着、固定している。

一方、近時においては、光源ランプの一層の点光源化を図るために、水銀が０．２ｍｇ／ｍｍ³ 以上の封入量で発光管内に封入されて光源ランプの動作圧が高められた高輝度の高圧水銀ランプが好適に使用されるようになってきている。
このような高圧水銀ランプが光源ランプとして用いられた光源装置のある種のものにおいては、凹面反射鏡内部が過剰に高温化することを抑制する目的で、凹面反射鏡内部に冷却風を供給する冷却機構を備えた構造が採用されている（例えば特許文献２参照。）。
冷却機構としては、例えば反射鏡内に供給された冷却風が凹面反射鏡の筒状頸部内に挿通された光源ランプにおける一方の封止部の外周面に沿って流過させてランプ保持部材の側面に形成された複数の開口から外部空間に排出する構成のものがある。
特開平１１−３８５０７号公報 特開２００５−１１６３０３号公報

上述したように、凹面反射鏡はガラス製のものであり、ガラスの鋳込み工程における制御が困難であるため、例えば±０．５ｍｍの範囲内で不可避的に寸法誤差が生じることがある。
また、ランプ保持部材についても同様の問題を有している。すなわち、ランプ保持部材としては、例えば焼結により製作されたものが用いられており、焼結時の収縮量に起因して例えば±０．５ｍｍの範囲内で不可避的に寸法誤差が生ずる。

以上のように、凹面反射鏡とランプ保持部材は、いずれも、その製造工程において不可避的に生じた寸法誤差を有するものであるため、凹面反射鏡とランプ保持部材とを上記方法によって固定するに際して、接着剤の注入量を一定に設定した場合には、凹面反射鏡の筒状頸部とランプ保持部材の凹面反射鏡支持部との間の接着剤充填用空間に個体差があるので、接着剤の充填度にバラツキが生じる結果、以下に示すような問題が生ずる。
すなわち、図１３に示すように、例えば凹面反射鏡６１の筒状頸部６４とランプ保持部材８０の凹面反射鏡支持部８１との間の隙間が小さく、接着剤Ｓの量が相対的に過剰な状態となる場合には、接着剤Ｓがランプ保持部材８０の前方開口からはみ出して凹面反射鏡６１の背面に付着してしまい、このような状態のものにおいては、光源ランプの点灯時に、凹面反射鏡６１が高温となった場合、凹面反射鏡６１の背面に付着した接着剤Ｓに含まれるアルカリ金属成分が、凹面反射鏡６１を構成するガラスを侵食してソーダガラス化させ、ランプ点灯動作、消灯動作の繰り返しによる熱履歴によって、ソーダガラス化した部分にクラックが発生する、という問題が生ずることがある。
一方、図１４に示すように、凹面反射鏡６１の筒状頸部６４とランプ保持部材８０の凹面反射鏡支持部８１との間の隙間が大きく、接着剤Ｓの量が相対的に不足した状態となる場合には、凹面反射鏡６１とランプ保持部材８０との十分な接着強度を得ることができず、その後の作製工程中において、凹面反射鏡６１とランプ保持部材８０とが外れてしまう場合がある。

また、冷却機構を備えた光源装置においては、ランプ保持部材における冷却風通過用の開口部分には接着剤を充填できないため、接着剤との接触面積を十分に確保することが困難となり、十分に高い接着強度を得ることが困難となる。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、反射鏡とランプ保持部材とを適正な量の接着剤によって確実に固定することができて接着作業性がよく、生産性の高い光源装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、反射鏡と接着剤との接触面積を十分に確保することができ、反射鏡とランプ保持部材とを高い信頼性をもって接着することのできる光源装置を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、発光空間を形成する膨出部およびこの膨出部の両端に連設されたロッド状の封止部を有する発光管を具えた光源ランプと、後端に筒状頸部を有するガラス製の反射鏡とを具え、光源ランプがその一方の封止部が反射鏡の筒状頸部内に挿通されて反射鏡の背面中央位置に装着されたランプ保持部材によって保持、固定されてなる光源装置であって、
反射鏡には、筒状頸部に連続して後方に延出する突起部が形成されており、
ランプ保持部材は、開口部が形成された板状の端壁部と、この端壁部の外面中央位置に形成された、光源ランプの封止部が挿入または嵌合される筒状部分とを有し、
反射鏡の突起部がランプ保持部材の開口部に挿入された状態において、当該突起部と当該開口部とにより形成される空隙内に接着剤が注入されることにより反射鏡とランプ保持部材とが固定されてなることを特徴とする。

本発明の光源装置によれば、反射鏡とランプ保持部材とを固定するに際して、接着剤の注入作業をランプ保持部材の開口部と反射鏡の突起部との間の間隙の大きさを確認しながら行うことができるので、反射鏡の突起部とランプ保持部材との間に適正な量の接着剤を注入し、充填させることができる結果、高い接着作業性を得ることができて高い生産性を得ることができる。
また、凹面反射鏡の突起部がランプ保持部材の開口部に挿入された状態において、接着剤が突起部と開口部とにより形成される空隙内に注入されることにより、突起部の表面の全域を確実に接着剤と接触させることができて接着剤に対する十分な大きさの接触面積を確保することができるので、反射鏡とランプ保持部材とを高い信頼性をもって接着することができる。

図１は、本発明の光源装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図、図２は、図１に示す光源装置の概観を示す説明用斜視図、図３は、図１に示す光源装置の背面図、図４は、図１に示す光源装置の分解斜視図である。なお、図２乃至図４は、便宜上、光源ランプが装着されていない状態で示してある。
この光源装置１０は、前方（図１では左方）に光放射口１２を有する例えば凹面反射鏡１１と、例えばショートアーク型放電ランプからなる光源ランプ２０と、この光源ランプ２０を保持する、凹面反射鏡１１の中央部背面に装着されたランプ保持部材３０とを具えている。

光源ランプ２０は、発光空間を形成する例えば楕円球状の膨出部２２と、この膨出部２２の両端から外側へ伸びるよう連設されたロッド状の封止部２３とを有する発光管２１を具えている。
発光管２１の膨出部２２内には、一対の電極２５、２６が対向配置されており、各々の電極２５、２６の基端は、封止部２３に気密に封着された金属箔（図示せず）を介して封止部２３から外方に伸びる外部リード棒２７に接続されている。
発光管２１の膨出部２２内には、例えば０．２ｍｇ／ｍｍ³ 以上の水銀が封入されている。

凹面反射鏡１１は、例えば硼珪酸ガラスや結晶化ガラスよりなり、光源ランプ２０から放射された光を反射するための空間を形成する凹面状の凹面形成部分１３と、この凹面形成部分１３の前端に形成された光放射口１２を形成する前方外縁部分１４と、凹面形成部分１３の後端における中央位置に後方に伸びるよう形成された、光源ランプ２０の一方の封止部２３が挿通される筒状頸部１５と、筒状頸部１５の後端に当該筒状頸部１５と連続して後方に延出する突起部１６とにより構成されている。
突起部１６は、当該凹面反射鏡１１の光軸を挟んで互いに対向する位置において後方に伸びるよう形成された２つの舌片状の突起１７により形成されている。
凹面反射鏡１１の凹面形成部分１３の内表面には、例えば、酸化チタンと二酸化ケイ素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、例えば赤外光は凹面形成部分１３を透過させている。

ランプ保持部材３０は、円板状の端壁部３１と、この端壁部３１の外周縁位置において当該端壁部３１と一体に形成されたスリーブ状の周壁部３２と、端壁部３１の外面における中央位置において、外方に伸びるよう形成された筒状部分３３とにより構成されており、例えば焼結により作製されたものである。
端壁部３１には、凹面反射鏡１１の突起１７と対向する位置に、当該突起１７が挿入乃至嵌合される開口部３５が形成されている。
周壁部３２には、開口部３１の間に位置される周方向位置に切り欠き部３６が形成されており、ランプ保持部材３０が凹面反射鏡１１に装着された状態において、凹面反射鏡１１内に供給される冷却風を光源装置１０外部に排出するための排風路として機能する。

ランプ保持部材３０は、図５に示すように、凹面反射鏡１１の突起１７の各々が、外端が突出する状態で、対応するランプ保持部材３０の開口部３５に挿入乃至嵌合されて装着され、凹面反射鏡１１の突起１７とランプ保持部材３０の開口部３５との間に充填された接着剤Ｓによって固定されている。
そして、光源ランプ２０は、一方の封止部２３に口金２８が装着された状態において、凹面反射鏡１１の筒状頸部１５を介して外方に突出し、口金２８がランプ保持部材３０の筒状部分３３に収容された状態において接着剤Ｓによって固定され、これにより、光源ランプ２０がランプ保持部材３０によって保持されている。ここに、光源ランプ２０は、発光管２１の管軸が凹面反射鏡１１の光軸と一致し、凹面反射鏡１１の焦点位置にアーク発生部が一致する状態とされている。
接着剤Ｓとしては、例えばアルミナ、シリカ系の無機質のものを用いることができる。

上記構成の光源装置１０は、次のようにして作製することができる。
先ず、例えば凹面反射鏡１１をその突起１７が大地に対して垂直方向上方に伸びる姿勢で支持した状態において、ランプ保持部材３０を凹面反射鏡１１の上方から装着する。この状態においては、ランプ保持部材３０は、その周壁部３２の先端が凹面反射鏡１１の背面に当接されることにより、凹面反射鏡１１に対して位置決めされている。
そして、凹面反射鏡１１の突起１７の表面とランプ保持部材３０の開口部３５の内面との間に形成される空隙内に、接着剤Ｓを例えばシリンジを用いて所定量注入して充填することにより、ランプ保持部材３０を凹面反射鏡１１に固定する。
その後、一方の封止部２３に口金２８が装着された光源ランプ２０を凹面反射鏡１１内における適正な位置に配置した状態において、ランプ保持部材３０の筒状部分３３の内周面と口金２８の外周面との間の空隙に所定量の接着剤Ｓを注入して充填し、これにより、光源ランプ２０を固定する。

上記の光源装置１０は、冷却風供給機構を設けた適宜のケーシング内に、光源ランプ２０が例えば水平方向に伸びる姿勢で配置され、必要に応じて、凹面反射鏡１１の光放射口１２からの光をスクリーンなどに投射するための各種の光学レンズ、その他の光学部材がケーシング内に設けられ、これにより、例えば投影装置が構成される。
そして、光源ランプ２０の点灯時において、冷却風が通風部材を介して凹面反射鏡１１内に供給されて凹面反射鏡１１および光源ランプ２０が冷却される。
すなわち、凹面反射鏡１１内に供給された冷却風は、凹面反射鏡１１の凹面形成部分１３の内面に沿って流過されることにより凹面反射鏡１１を冷却すると共に、光源ランプ２０の発光管２１の外周面に沿って管軸方向後方に向かって流過されて光源ランプ２０を冷却し、凹面反射鏡１１の筒状頸部１５および光源ランプ２０の一方の封止部２３との間に形成される環状空隙およびランプ保持部材３０における切り欠き部３６を介して光源装置１０外部に排出される。

而して、上記構成の光源装置１０によれば、凹面反射鏡１１とランプ保持部材３０とを固定するに際して、接着剤Ｓの注入作業をランプ保持部材３０の開口部３５と凹面反射鏡１１の突起１７との間の間隙の大きさを確認しながら行うことができるので、凹面反射鏡１１およびランプ保持部材３０が製造工程において不可避的に生ずる寸法誤差を有するものであっても、凹面反射鏡１１の突起１７とランプ保持部材３０の開口部３５とによって形成される空隙の大きさに応じた適正な量の接着剤Ｓを注入し、充填させることができる結果、上述したような接着剤Ｓの過不足に起因する不具合が生ずることを確実に防止することができ、高い接着作業性を得ることができて高い生産性を得ることができる。
また、凹面反射鏡１１の突起１７がランプ保持部材３０の開口部３５に挿入された状態において、接着剤Ｓが突起１７と開口部３５とにより形成される空隙内に注入されることにより、突起１７の表面の全域を確実に接着剤Ｓと接触させることができて接着剤Ｓに対する十分な大きさの接触面積を確保することができるので、凹面反射鏡１１とランプ保持部材３０とを高い信頼性をもって接着することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、凹面反射鏡１１とランプ保持部材３０とを接着固定するに際しては、例えば図６に示すように、ランプ保持部材３０として、周壁部３２における凹面反射鏡１１の突起１７と対応する位置に、その厚み方向に貫通する接着剤注入用開口３８が形成されたものを用い、凹面反射鏡１１の突起１７とランプ保持部材３０の開口部３５とによって形成される間隙を例えば後方（背面）側から目視にて確認しながら、接着剤Ｓを接着剤注入用開口３８を介して注入、充填することができる。

また、本発明の光源装置においては、ランプ保持部材は上記実施形態に係る構成のものに限定されるものではなく、例えば図７乃至図９に示すように、凹面反射鏡４５が、突起部が筒状頸部４６の後端面において段部４７を介して後方に延出するよう形成されたものである場合には、ランプ保持部材５０を例えば図１に示すものにおいて周壁部を有さない構成のものとすることができる。
この光源装置においては、凹面反射鏡４５の突起部が、筒状頸部４６の後端面における各々互いに周方向に離間した位置において、筒状頸部４６に連続して後方に延出するよう形成された４つのピン状の突起４８により構成されている。そして、凹面反射鏡４５の突起４８がランプ保持部材５０の開口部５２に挿入されてランプ保持部材５０の端壁部５１が凹面反射鏡４５の段部４７に係止されることにより凹面反射鏡４５に対して位置決めされて装着された状態において、接着剤Ｓが突起４８と開口部５２とによって形成される空隙内に注入、充填される。図７乃至図９において、５３は筒状部分である。
図７および図９における５５は、金属よりなる網部材であって、凹面反射鏡４５の筒状頸部４６の周囲を囲むよう設けられており、これにより、万一、光源ランプが破損した場合に、破損に伴う破片を凹面反射鏡４５内に捕獲することができ、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。
この例に示すように、本発明の光源装置においては、突起部を構成する突起の形状および数は特に制限されない。

本発明の光源装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。 図１に示す光源装置の概観を示す説明用斜視図である。 図１に示す光源装置の背面図である。 図１に示す光源装置の分解斜視図である。 凹面反射鏡とランプ保持部材との接着部を示す拡大断面図である。 本発明の光源装置の他の例における構成の概略を、光源ランプを外した状態で示す説明用断面図である。 本発明の光源装置のさらに他の例における構成の概略を、光源ランプを外した状態で示す説明用斜視図である。 図７に示す光源装置の背面図である。 図７に示す光源装置の説明用断面図である。 従来における光源装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。 図１０に示す光源装置の背面図である。 反射鏡とランプ保持部材とを固定する方法の一例を示す説明用断面図である。 反射鏡の筒状頸部とランプ保持部材の筒状部分とによって形成される空隙の大きさに対して接着剤の量が相対的に過剰な状態とされた場合における光源装置の説明用断面図である。 反射鏡の筒状頸部とランプ保持部材の筒状部分とによって形成される空隙の大きさに対して接着剤の量が相対的に不足した状態とされた場合における光源装置の説明用断面図である。

符号の説明

１０ 光源装置
１１ 凹面反射鏡
１２ 光放射口
１３ 凹面形成部分
１４ 前方外縁部分
１５ 筒状頸部
１６ 突起部
１７ 突起
２０ 光源ランプ
２１ 発光管
２２ 膨出部
２３ 封止部
２５、２６ 電極
２７ 外部リード棒
２８ 口金
３０ ランプ保持部材
３１ 端壁部
３２ 周壁部
３３ 筒状部分
３５ 開口部
３６ 切り欠き部
Ｓ 接着剤
３８ 接着剤注入用開口
４５ 凹面反射鏡
４６ 筒状頸部
４７ 段部
４８ 突起
５０ ランプ保持部材
５１ 端壁部
５２ 開口部
５３ 筒状部分
５５ 網部材
６０ 光源装置
６１ 凹面反射鏡
６２ 光放射口
６３ 凹面形成部分
６４ 筒状頸部
７０ 光源ランプ
７１ 発光管
７２ 膨出部
７３ 封止部
７４ 外部リード棒
７５、７６ 電極
７７ 口金
８０ ランプ保持部材
８１ 凹面反射鏡支持部
８２ ランプ支持部

Claims (1)

1. 発光空間を形成する膨出部およびこの膨出部の両端に連設されたロッド状の封止部を有する発光管を具えた光源ランプと、後端に筒状頸部を有するガラス製の反射鏡とを具え、光源ランプがその一方の封止部が反射鏡の筒状頸部内に挿通されて反射鏡の背面中央位置に装着されたランプ保持部材によって保持、固定されてなる光源装置であって、
   反射鏡には、筒状頸部に連続して後方に延出する突起部が形成されており、
   ランプ保持部材は、開口部が形成された板状の端壁部と、この端壁部の外面中央位置に形成された、光源ランプの封止部が挿入または嵌合される筒状部分とを有し、
   反射鏡の突起部がランプ保持部材の開口部に挿入された状態において、当該突起部と当該開口部とにより形成される空隙内に接着剤が注入されることにより反射鏡とランプ保持部材とが固定されてなることを特徴とする光源装置。