JP2009104864A - Discharge lamp, light source device, projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電ランプ、光源装置、投射型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge lamp, a light source device, and a projection display device.
放電ランプを長時間点灯させると、アーク熱により発光管の管壁が高温となり、マイクロクラックが生じてしまう。このようなマイクロクラックは、失透の要因となり、発光管の照度低下を招くだけでなく発光管の破損の原因にもなりうる。 When the discharge lamp is lit for a long time, the arc wall causes the tube wall of the arc tube to become hot, and microcracks are generated. Such micro cracks cause devitrification, which not only causes a decrease in illuminance of the arc tube, but can also cause damage to the arc tube.
また、点光源に近い高輝度発光を得るために電極間距離を狭めてアーク長を短くすると、始動時のランプ電圧(アーク電圧)が低下してランプ電流が増大し、それにより電極間の温度が過度に上昇してしまう。すると、電極を構成するタングステン(W)や該タングステンに含まれる不純物の蒸発作用が促進されて、電極が短期のうちに消耗あるいは変形したり発光部の早期黒化を引き起こしていた。また、放電ランプの製造時に加わる熱によって、電極に接続される金属箔やリード線を構成するモリブデン(Mo)が蒸発して発光管内の臭素(Br)や酸素(O2)などと結びつき、このMo化合物が発光管内面に付着することによって失透や黒化を引き起こしていた。 Also, if the arc length is shortened by shortening the distance between the electrodes in order to obtain high-intensity light emission close to a point light source, the lamp voltage (arc voltage) at the time of starting decreases and the lamp current increases, thereby increasing the temperature between the electrodes. Will rise excessively. Then, the evaporating action of tungsten (W) constituting the electrode and impurities contained in the tungsten is promoted, so that the electrode is consumed or deformed in a short period of time and the light emitting part is prematurely blackened. Also, the heat applied during the manufacture of the discharge lamp causes the metal foil connected to the electrode and the molybdenum (Mo) constituting the lead wire to evaporate and combine with bromine (Br), oxygen (O 2 ), etc. in the arc tube. The Mo compound adhered to the inner surface of the arc tube, causing devitrification and blackening.
そこで、発光管の黒化や失透を抑制するために、電極の基部に形成した空隙部分に金属酸化物の多孔質材を配し、常に(消燈時を含む)封体の放電部近傍よりも低く温度を保つことで、黒化や失透を誘発する物質を多孔質材に取り込む方法(特許文献1)や、製造時に発光管内に不純物として取り込まれるMo化合物の量を規定する方法(特許文献2)などが提案されている。
しかしながら、上記特許文献1では、金属酸化物は比較的安定であるため、多孔質材に黒化や失透を誘発する物質を全て取り込むことは難しい。また、特許文献2では、製造過程でMo化合物の生成を抑えることは可能であるが、点灯時に生成されるタングステン化合物による発光管の失透及び黒化を抑えることは難しい。発光管の失透は、管壁に付着したタングステン化合物を核として発生するマイクロクラックに起因する。そのため、マイクロクラックの発生をできる限り長期的に抑制することが望まれている。さらに現状では、生じてしまったマイクロクラックに対する効果的な対策は見当たらない。
However, in Patent Document 1, since the metal oxide is relatively stable, it is difficult to incorporate all the substances that induce blackening or devitrification into the porous material. In
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、長時間の使用による発光管の失透及び黒化をより一層抑制し、従来に比べて寿命の長い放電ランプ、光源装置、投射型表示装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, further suppresses devitrification and blackening of the arc tube due to long-time use, and has a longer life than conventional discharge lamps and light sources. It aims at providing a device and a projection type display device.
本発明の放電ランプは、上記課題を解決するために、石英ガラスからなる発光管と、発光管内に対向配置される一対の電極と、発光管の内面の少なくとも一部を被覆し、発光管の融点よりも低く、通常使用時における発光管の内面温度よりも高い融点を有する金属酸化膜と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the discharge lamp of the present invention covers an arc tube made of quartz glass, a pair of electrodes disposed opposite to each other in the arc tube, and at least a part of the inner surface of the arc tube. And a metal oxide film having a melting point lower than the melting point and higher than the inner surface temperature of the arc tube during normal use.
本発明によれば、発光管の内面に所定の融点を有する金属酸化膜が形成されており、放電ランプの出力(アーク電圧)を上げて通常使用時よりも管内温度を上昇させることで、金属酸化膜を溶融状態とすることができる。そして、溶融させた金属酸化膜を管壁に生じたマイクロクラック内に浸透させて該クラックを補修し、発光管の失透を回復する。
これにより、マイクロクラックの進展及び増加を抑制することができるので、発光管の白濁を防止して放電ランプの輝度が低下してしまうのを防止することができる。これにより、従来に比べてより一層失透抑制(失透面積の減少)が可能であり、また、マイクロクラックなどに起因する放電ランプの破損も防止することが可能である。したがって、より寿命の長い放電ランプを得ることができる。
さらに、金属酸化膜により、点灯時に生成されるタングステン化合物が発光管の内面に付着することが阻止されるため、発光管の黒化やマイクロクラックの発生を抑制することができる。
According to the present invention, a metal oxide film having a predetermined melting point is formed on the inner surface of the arc tube, and by raising the output (arc voltage) of the discharge lamp to raise the temperature inside the tube than during normal use, the metal The oxide film can be in a molten state. Then, the melted metal oxide film is permeated into the microcracks formed on the tube wall to repair the cracks, and the devitrification of the arc tube is recovered.
Thereby, since the progress and increase of microcracks can be suppressed, it is possible to prevent the arc tube from becoming clouded and to prevent the luminance of the discharge lamp from being lowered. Thereby, it is possible to further suppress devitrification (decrease in devitrification area) as compared with the conventional case, and it is also possible to prevent damage to the discharge lamp due to microcracks and the like. Therefore, a discharge lamp having a longer life can be obtained.
Furthermore, since the tungsten compound generated at the time of lighting is prevented from adhering to the inner surface of the arc tube by the metal oxide film, blackening of the arc tube and generation of microcracks can be suppressed.
また、金属酸化膜の融点が、1500℃以下であることが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜が、発光管を構成する石英ガラスの融点(1500℃)よりも低い融点を有していることから、通常使用時よりもアーク電圧を上げて管内温度を上昇させた時に、石英ガラスが変質することなく、金属酸化膜のみを溶融させることができる。これによって、発光管の修復を安定的に行うことができる。
Moreover, it is preferable that melting | fusing point of a metal oxide film is 1500 degrees C or less.
According to the present invention, the metal oxide film has a melting point lower than the melting point (1500 ° C.) of the quartz glass constituting the arc tube. In this case, only the metal oxide film can be melted without altering the quartz glass. As a result, the arc tube can be stably repaired.
また、金属酸化膜の融点が、1200℃以上であることが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜が、通常点灯時の発光管の内面温度(1200℃)よりも高い融点を有していることから、点灯時の金属酸化膜の溶融によって発光管の修復を安定的に行うことができる、金属酸化膜は、発光管の内面において通常使用時では溶融せず、アーク電圧を故意に上昇させた場合に溶融し、溶融時にはその膜形状を維持する。
Moreover, it is preferable that melting | fusing point of a metal oxide film is 1200 degreeC or more.
According to the present invention, since the metal oxide film has a melting point higher than the inner surface temperature (1200 ° C.) of the arc tube during normal lighting, the arc tube can be repaired by melting the metal oxide film during lighting. The metal oxide film that can be stably formed does not melt on the inner surface of the arc tube during normal use, but melts when the arc voltage is intentionally increased, and maintains the film shape during melting.
また、金属酸化膜が、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ニオブ(Nb)、及びセリウム(Ce)の群から選ばれた少なくとも1つの元素を含む単層膜あるいは多層膜であることが好ましい。
本発明によれば、石英ガラスより融点の低い金属からなる金属酸化膜を設けることにより、点灯(アーク熱)による発光管内の温度上昇によって石英ガラスを変質させることなく上記金属酸化膜を確実に溶融させることができるとともに、マイクロクラック内に素早く浸透して隙間を埋めることができる。このように、発光管の修復機能を付与することによって、放電ランプの長寿命化が可能となっている。
The metal oxide film is preferably a single layer film or a multilayer film containing at least one element selected from the group consisting of gallium (Ga), germanium (Ge), niobium (Nb), and cerium (Ce). .
According to the present invention, by providing a metal oxide film made of a metal having a melting point lower than that of quartz glass, the metal oxide film can be surely melted without altering the quartz glass due to temperature rise in the arc tube due to lighting (arc heat). And can penetrate quickly into the microcracks to fill the gaps. In this way, the life of the discharge lamp can be extended by providing the arc tube repair function.
また、金属酸化膜が、アーク発生部の鉛直上方の一部を被覆して設けられていることが好ましい。
本発明によれば、放電ランプの取り付け状態に関わらず、発光管の失透を防止することができる。
Moreover, it is preferable that the metal oxide film is provided so as to cover a part vertically above the arc generating portion.
According to the present invention, devitrification of the arc tube can be prevented regardless of the mounting state of the discharge lamp.
また、金属酸化膜が、10μm以下の膜厚を有することが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜によって発光管の透明度を損なうことなく、マイクロクラックに起因する失透を抑制することができる。
The metal oxide film preferably has a thickness of 10 μm or less.
According to the present invention, devitrification caused by microcracks can be suppressed without impairing the transparency of the arc tube by the metal oxide film.
本発明の光源装置は、上記課題を解決するために、上記した放電ランプと、放電ランプの照度維持率を計測するモニター装置と、モニター装置の計測結果に基づいてアーク電圧を調整する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、モニター装置によって放電ランプの照度を経時的にモニターすることによって照度維持率を計測し、その計測結果に基づいて、制御装置が放電ランプへのアーク電圧を上昇させる。すると、放電ランプ内の金属酸化膜が溶融し、溶融した金属酸化物がマイクロクラック内に浸透して失透面積が減少する。これにより、放電ランプの失透が抑えられ、所望の輝度を長期的に確保することができる。
In order to solve the above problems, a light source device of the present invention includes the above-described discharge lamp, a monitor device that measures the illuminance maintenance rate of the discharge lamp, and a control device that adjusts the arc voltage based on the measurement result of the monitor device; , Provided.
According to the present invention, the illuminance maintenance factor is measured by monitoring the illuminance of the discharge lamp over time by the monitor device, and the control device increases the arc voltage to the discharge lamp based on the measurement result. Then, the metal oxide film in the discharge lamp is melted, and the melted metal oxide penetrates into the microcracks and the devitrification area is reduced. Thereby, devitrification of the discharge lamp is suppressed, and desired luminance can be ensured for a long period of time.
制御装置は、発光管の照度維持率が規定値を下回ると、アーク電圧を上昇させることが好ましい。
本発明によれば、発光管の照度維持率の変化を常時モニターし、マイクロクラックの発生により照度維持率が規定値を下回ると、放電電圧を上昇させて発光管内の金属酸化膜を溶融させ、失透を抑制する。これにより所望の輝度を長期的に確保可能とした光源装置を得ることができる。
The controller preferably increases the arc voltage when the illuminance maintenance rate of the arc tube is below a specified value.
According to the present invention, the change in the illuminance maintenance factor of the arc tube is constantly monitored, and when the illuminance maintenance factor falls below a specified value due to the occurrence of microcracks, the discharge voltage is increased to melt the metal oxide film in the arc tube, Reduces devitrification. As a result, a light source device capable of ensuring desired luminance for a long period can be obtained.
本発明の投射型表示装置は、上記した光源装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、光源装置の持つ長寿命を生かした信頼性の高い投射型表示装置を得ることができる。また、放電ランプの失透及び黒化の発生やそれに伴う輝度低下を抑制することができるので、表示品位の高い投射型表示装置とすることができる。
A projection display device according to the present invention includes the above-described light source device.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reliable projection type display apparatus using the long life which a light source device has can be obtained. In addition, since the occurrence of devitrification and blackening of the discharge lamp and the accompanying luminance decrease can be suppressed, a projection display device with high display quality can be obtained.
本発明の投射型表示装置は、上記した放電ランプと、放電ランプからの射出光を偏光分離する偏光分離手段と、偏光分離された光を変調する光変調装置と、光変調装置によって変調された光を投射する投射手段と、放電ランプの照度維持率を計測するモニター装置と、モニター装置の計測結果に基づいて放電ランプのアーク電圧を調整するとともに光変調装置を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、適した時期に発光管の修復を自動的に行うことができるで、失透及び黒化を安定して抑制することが可能になる。これにより、所望の照度を常に維持することが可能になるため、高輝度の放電ランプが得られる。
The projection type display device of the present invention is modulated by the above-described discharge lamp, polarization separation means for polarization-separating light emitted from the discharge lamp, a light modulation device for modulating the polarization-separated light, and the light modulation device. Projection means for projecting light, a monitor device for measuring the illuminance maintenance rate of the discharge lamp, and a control device for adjusting the arc voltage of the discharge lamp based on the measurement result of the monitor device and controlling the light modulation device It is characterized by that.
According to the present invention, the arc tube can be automatically repaired at a suitable time, and devitrification and blackening can be stably suppressed. Thereby, since it becomes possible to always maintain desired illuminance, a high-intensity discharge lamp can be obtained.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
[第1の実施形態の光源装置]
図1は、本発明の第1の実施形態である光源装置の概略構成を示す断面図である。図2は、放電ランプの概略構成を示す断面図である。
図1及び図2において、光源装置100は、放電ランプ101、リフレクタ102(主反射鏡)、副反射鏡103を備えており、不図示のランプハウジング内に収納されている。そして、放電ランプ101から放射した光束を、リフレクタ102により装置前方(x方向)側に射出方向を揃えて収束光として射出する。
[Light Source Device of First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a light source device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the discharge lamp.
1 and 2, the
放電ランプ101は、石英ガラス(主な組成はSiO2である)から構成される発光管111と、この発光管111内に配置される一対のタングステン電極112,112とを備えている。発光管111は、石英ガラス(主な組成はSiO2である)から構成され、中央部分が球状に膨出した発光部111Aと、発光部111Aの両側に延在する封止部111Bとからなり、発光部111Aの内部に略球状の放電空間Kが形成されている。
The
本実施形態では、発光部111Aの内面111aに金属酸化膜116が形成されている。この金属酸化膜116は、発光管111の融点(石英ガラスの軟化温度)よりも低く且つ通常使用(点灯)時における発光部111Aの内面111aの温度よりも高い融点を有する材料から構成されており、例えば、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ニオブ(Nb)、及びセリウム(Ce)の群から選ばれた少なくとも1つの元素を含む単層膜あるいは多層膜からなっている。この金属酸化膜116は、所定の厚さを有し、発光部111Aの内面111a略全体を覆うようにして形成されている。本実施形態では、10μm以下の厚さとすることで発光管111の透明度を確保している。
In the present embodiment, a
放電空間K内には、一対のタングステン電極112,112と封入物が封入されている。封入物としては、水銀、希ガス、ハロゲン化合物などが挙げられる。希ガスは、発光を促すために用いられるものであり、特に限定されないが、常用されるアルゴン、キセノンなどを用いることができる。さらに、ハロゲン化合物は、塩素、臭素、および沃素のうちのいずれかのハロゲンを用いることができ、特に臭素を用いることが好ましい。
In the discharge space K, a pair of
タングステン電極112は、電極軸112a、放熱用コイル112b、放電端部C1(C2)からなる。放熱用コイル112bは、導通線である芯線を電極軸112aに巻回することによって作製され、放電端部C1,C2は、電極軸112aの一端部をレーザーによって熱溶融することによって熱容量の大きい球状もしくはドーム形状としたものである。電極軸112aと該電極軸112aに巻装された放熱用コイル112bは、溶融一体化されていてもよいし、放熱用コイル112bの巻き占め力によって固定されていてもよい。このようなタングステン電極112,112は、放電空間K内において、放電端部C1、C2同士を対向させ且つ互いに所定間隔をおいて配置されている。
The
なお、タングステン電極112には、高純度のタングステンを用いる。これにより、点灯時に、タングステン電極112に含まれるカリウムや不純物が放電空間K内に放出される量を抑えることができる。
Note that high purity tungsten is used for the
発光管111の各封止部111Bの内部には、タングステン電極112と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔113が挿入され、ガラス材料等で封止されている。この金属箔113には、さらに電極引出線としてのニッケル製のリード線114が接続され、このリード線114は、発光管111の外部まで延出している。また、各封止部111Bの端部には、タングステン電極112,112の放電端部C1,C2とは反対側の端部に電気的導通をとるための口金118が固着されている。上記リード線114は、この口金118に取り付けられる。
A
上述した放電ランプ101において、封止部111Bから外側に延出するリード線114に電圧を印加すると、図2に示すようにタングステン電極112間で放電が生じ、発光部111Aが発光する。
In the
リフレクタ102は、放電ランプ101の封止部111Bが挿通される挿入部121およびこの挿入部121から拡がる楕円曲面状の反射部122を備えたガラス製の一体成形品である。挿入部121には、中央に挿入孔123が形成されており、この挿入孔123の中心に発光管の封止部111Bが配置される。反射部122は、楕円曲面状の反射面122Aに金属薄膜を蒸着形成して構成され、可視光を反射して赤外線を透過するコールドミラーとされている。そして、この反射面122Aの焦点位置と一対のタングステン電極112の中心位置(アーク状の発光部)とが略一致するように構成されていることが好ましい。
なお、リフレクタ102の形状は、これに限られず、変更が可能である。
The
The shape of the
副反射鏡103は、反射面133Aを発光部111A側に向けてリフレクタ102と対向配置されている。この副反射鏡103は、放電ランプ101の封止部111Bが挿通される挿入部131と、該挿入部131から拡がる楕円曲面状の反射部132とを備えたガラス製の一体成形品であって、リフレクタ102よりも小型の反射部材である。挿入部131には、中央に挿入孔133が形成されており、この挿入孔133の中心に発光管の封止部111Bが配置される。反射部132は、放電空間Kの球面に倣う凹曲面状の反射面132Aに金属薄膜を蒸着形成して構成され、リフレクタ102と同様にコールドミラーとされている。そして、反射面133Aの2つの焦点位置と、一対のタングステン電極112の放電端部C1、C2の位置とがそれぞれ略一致するように構成されていることが好ましい。
The
なお、リフレクタ102の反射面122A及び副反射鏡103の反射面133Aは、楕円曲面だけでなく球面で構成することもできる。
Note that the reflecting
そして、リフレクタ102及び副反射鏡103に放電ランプ101を固定する際には、挿入孔123及び挿入孔133内に無機系接着剤を充填し、リフレクタ102及び副反射鏡103に放電ランプ101の一対の封止部111Bが水平となるように固定する。
When the
そして、光源装置100を駆動させると、放電ランプ101のタングステン電極112間の放電により発生した光が放電空間K内の様々な方向へ放射される。発光部111Aから射出された光束の一部は、発光管111を透過して副反射鏡103へ入射し、その反射面133Aにて反射されて発光部111Aに再度戻される。この戻り光の一部は、リフレクタ102側に向けて進み、リフレクタ102へ入射した光は、反射部122の反射面122Aで反射して所定の方向に射出する。放電ランプ101を点灯すると、発光部111Aから放射された光束は、リフレクタ102及び副反射鏡103により、略コリメート光として所定の方向へ射出される。
When the
上記したような放電ランプ101を点灯させると、タングステン電極112間で発生するアークの熱(約3500℃)によって、上記タングステン電極112を構成するタングステン(W)やタングステンに含まれる不純物が蒸発して放電空間K内に残存していた空気(O2)などと結びつき、タングステン酸化物(WO)が生成される。このタングステン酸化物が発光管111の内面111aに付着するとマイクロクラック発生の核となってしまう虞があるが、本実施形態では、発光管111の発光部111Aの内面111a全体に金属酸化膜116が形成されているため、タングステン酸化物が発光管111の内面111aに付着することが防止されるようになっている。そのため、マイクロクラックの発生を効果的に抑えることができ、発光管111の白濁に伴う放電ランプ101の失透を防止することができる。また、タングステン酸化物が発光管111の内面111aに付着することが防止されることで、発光管111の黒化も防止することができる。
When the
また、金属酸化膜116によって、アーク熱による発光管111(石英ガラス)の蒸発を防止することができる。その結果、放電空間K内に発光管111から酸素(O2)が分離発生するのを抑えることが可能である。これにより、タングステン酸化物の生成が抑制されるので、タングステン電極112が短期のうちに消耗してしまうことを防止することができ、タングステン電極112の長寿命化が期待できる。
The
また、点灯時、アーク熱によって発光管111の内面111a(管壁)の温度が上昇し、その温度は1200℃程度にまでなる。特に、内面111aの、アーク発生部115の鉛直上方に位置する箇所は他の部分よりも高温となるためマイクロクラックが発生しやすくなる。マイクロクラックの進展及び増加は放電ランプ101の失透の要因となることから、長時間の点灯においてもマイクロクラックの発生面積が増加しないようにする必要がある。
At the time of lighting, the temperature of the
具体的に本実施形態では、マイクロクラックの発生面積がある一定以上になった場合に、放電ランプ101へのアーク電圧を増加してアーク熱を一時上昇させる。すると、発光部111Aの内面111aの温度が一時的に上昇して金属酸化膜116が溶融する。
このとき、金属酸化膜116の融点は石英ガラスの軟化温度(1500℃)よりも低いことから、発光管111自体が変質することはない。また、金属酸化膜116は、発光部111Aの内面111aにおいて膜形状を維持した状態で溶融するため、発光管111の内面111aが露出することもない。
Specifically, in the present embodiment, when the generation area of the microcracks exceeds a certain value, the arc voltage to the
At this time, since the melting point of the
溶融した金属酸化膜116は、毛細管現象により、発光管111にできたマイクロクラック内に浸透し、その後の温度低下によって硬化する。温度低下は、放電ランプ101のアーク電圧を元に戻すことで可能となる。また、硬化後の金属酸化膜116も透光性を有するため、発光管111の透明度は確保される。そして、点灯中における電圧の一時的な上昇は上記した条件の下で繰り返し行われ、その度に、金属酸化膜116の溶融によって発光管111が修復されて所期の目的が達成される。
The molten
以上により、マイクロクラックの進展及び増加(失透面積)が抑制され、発光管111の白濁による放電ランプ101の輝度低下を長期的に防止することができる。また、マイクロクラックに起因する発光管111の破損やタングステン電極112の消耗も防止することが可能であるため、放電ランプ101の寿命を長期化することが可能である。
As described above, the progress and increase (devitrification area) of the microcracks are suppressed, and the luminance reduction of the
なお、金属酸化膜116は、発光部111Aの内面111aにおいて、少なくともアーク発生部115の鉛直上方の一部を被覆して帯状に形成されていてもよい。このような構成にすることにより、放電ランプ101の使用状態に関わらず、発光管111の失透(マイクロクラック)及び黒化を防止することができる。
Note that the
[第2の実施形態の光源装置]
図3は、第2の実施形態の光源装置の内部構成を説明するためのブロック図であって、図4は、光源装置の作用を説明するためのフローチャート図である。
図3において、光源装置150は、放電ランプ101と、その照度維持率を計測するモニター装置152と、モニター装置152に接続されるとともにモニター装置152の計測結果に基づいてアーク電圧を調整する光出力制御装置154と、光出力制御装置154に接続する放電ランプ101の電源156とを備えている。
[Light Source Device of Second Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram for explaining the internal configuration of the light source device according to the second embodiment, and FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the light source device.
In FIG. 3, a
モニター装置152は、照度計157、比較器158及びメモリ159からなる照度処理回路160から構成されている。照度計157は、放電ランプ101の照度を計測するものである。メモリには規定値(放電ランプ101の初期照度または所望とする照度)が記憶されており、これに接続する比較器158が、点灯中に照度計157から得られる計測値とメモリ159に予め格納された上記規定値との比較を経時的に行い、放電ランプ101の照度維持率を計測する。光出力制御装置154は、放電ランプ101の電源156に接続されており、照度処理回路160による計測結果に基づいて放電ランプ101のアーク電圧を調整する。
The
具体的には、図3及び図4に示すように、点灯中の放電ランプ101の照度を照度計157で計測し(ステップS1)、比較器158においてメモリ159に格納されている規定値(例えば、放電ランプ101の初期照度を100%とする)との比較を行うことで照度維持率を算出する(ステップS2)。モニター装置152により、放電ランプ101の照度維持率が規定値の70%以下になったことが判明すると(ステップS3)、光出力制御装置154によって放電ランプ101のアーク電圧を一時的あるいは一定期間上昇させる(ステップS4)。これに伴い、発光管111の内面111aの温度が急激に上昇して金属酸化膜116が溶融し、溶融した金属酸化物がマイクロクラック内に浸透する。このようにしてマイクロクラックが埋められて発光管111の白濁が抑制される。
Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the illuminance of the
図5は、本発明品A,Bと比較品とにおけるライフ試験の結果を示すグラフであって、縦軸が失透面積(mm2)、横軸が点灯時間(H)を表している。本発明品A,Bとして、発光管の内面に、酸化ニオブ(Nb2O5)からなる金属酸化膜を有する放電ランプ(光源装置)を用い、比較品として、発光部の内面が金属酸化膜で覆われていない発光管を備えた放電ランプ(光源装置)を用いた。本発明品A,B及び比較品ともにアーク電圧200Wで10本ずつライフ試験を行い、その平均値をグラフ化した。本試験においては、本発明品Aは通常の点灯を長時間続け、本発明品Bは、照度維持率が規定値を下回った場合に一時的にアーク電圧を上昇させた。 FIG. 5 is a graph showing the results of life tests on the products A and B of the present invention and the comparative product, wherein the vertical axis represents the devitrification area (mm 2 ) and the horizontal axis represents the lighting time (H). As the products A and B of the present invention, a discharge lamp (light source device) having a metal oxide film made of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) is used on the inner surface of the arc tube, and the inner surface of the light emitting part is a metal oxide film as a comparative product. A discharge lamp (light source device) provided with an arc tube not covered with a light source was used. Inventive products A and B and comparative products were each subjected to a life test at an arc voltage of 200 W, and the average values were graphed. In this test, the product A of the present invention continued normal lighting for a long time, and the product B of the present invention temporarily increased the arc voltage when the illuminance maintenance rate fell below a specified value.
図5に示すように、比較品は点灯時間が1000時間に達する前に発光管の失透が始まり、時間が経つにつれて失透面積が急速に増加していくことが分かる。一方、本発明品A,Bは、点灯時間が2000時間を越えてからも暫く失透は発生せず、点灯時間が3000時間に達する直前にようやく失透が発生した。比較品と比べると、失透面積の増加率は極めて小さく抑えられていることが分かる。放電ランプの初期照度を100%として、その照度の維持率が70%を下回ったときに、本発明品Bに対するアーク電圧を230Wまで上昇させて数時間点灯させた。すると、失透面積が急激に低下した。また、その後1000時間ほどは失透面積の増加率も極めて小さく抑えられていることが分かる。結果として、本発明品Bでは5000時間もの長期耐久性が確認できた。
また、放電ランプ101を分解して発光管内部のSEM観察を実施したところ、マイクロクラック内に金属酸化膜116を構成する酸化ニオブが浸透していることが確認できた。
As shown in FIG. 5, it can be seen that the comparative product starts devitrification before the lighting time reaches 1000 hours, and the devitrification area rapidly increases with time. On the other hand, in the products A and B of the present invention, devitrification did not occur for a while even after the lighting time exceeded 2000 hours, and devitrification finally occurred just before the lighting time reached 3000 hours. It can be seen that the rate of increase in the devitrification area is extremely small compared to the comparative product. When the initial illuminance of the discharge lamp was set to 100% and the maintenance ratio of the illuminance fell below 70%, the arc voltage for the product B of the present invention was increased to 230 W and lit for several hours. Then, the devitrification area rapidly decreased. Moreover, it turns out that the increase rate of a devitrification area is also suppressed very small for about 1000 hours after that. As a result, the product B of the present invention could confirm long-term durability of 5000 hours.
Further, when the
これにより、発光管111の内面を金属酸化膜116で覆う構成とすることで、発光管111の失透を長期的に抑制する効果が充分得られることが判明した。さらに、アーク電圧を一時的に上昇させて金属酸化膜116を溶融させることにより、失透面積を迅速に減少できることが明確となった。このようにして、発光管111の欠陥修復機能を確認することができた。
As a result, it has been found that the effect of suppressing the devitrification of the
[プロジェクタ]
図6は、本発明に係る投射型表示装置の一例であるプロジェクタ500の概略構成を示し、図7は、プロジェクタ500の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態のプロジェクタ500は、放電ランプからなる照明装置300、モニター装置172、光出力制御装置174を備えており、これらは上記実施形態で説明したものと同一であるため重複する説明は省略する。
[projector]
FIG. 6 shows a schematic configuration of a
The
照明装置300は、上記実施形態の放電ランプから構成されるもので、赤色光(以下、「R光」という。)、緑色光(以下、「G光」という。)、及び青色光(以下、「B光」という。)を含む光を供給する。
インテグレータ504は、照明装置300からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子505にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばS偏光光に変換される。S偏光光に変換された光は、色分離光学系(偏光分離手段)を構成するR光透過ダイクロイックミラー506Rに入射する。
The illuminating
The
R光透過ダイクロイックミラー506Rは、R光を透過し、G光、B光を反射する。R光透過ダイクロイックミラー506Rを透過したR光は、反射ミラー507に入射する。反射ミラー507は、R光の光路を90度折り曲げる。光路を折り曲げられたR光は、R光を画像信号に応じて変調する光変調装置510Rに入射する。光変調装置510Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブである。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、光変調装置510Rに入射するR光は、S偏光光のままの状態である。
The R light transmitting
光変調装置510Rは、λ/2位相差板523R、ガラス板524R、第1偏光板521R、液晶パネル520R、及び第2偏光板522Rを有する。λ/2位相差板523R及び第1偏光板521Rは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板524Rに接する状態で配置される。ガラス板524Rに接することにより、第1偏光板521R及びλ/2位相差板523Rが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。
なお、図6において、第2偏光板522Rは独立して設けられているが、液晶パネル520Rの射出面や、クロスダイクロイックプリズム512の入射面に接する状態で配置しても良い。
The
In FIG. 6, the second polarizing plate 522 </ b> R is provided independently, but may be disposed in contact with the exit surface of the liquid crystal panel 520 </ b> R or the entrance surface of the cross
光変調装置510Rに入射したS偏光光は、λ/2位相差板523RによりP偏光光に変換される。P偏光光に変換されたR光は、ガラス板524R及び第1偏光板521Rをそのまま透過し、液晶パネル520Rに入射する。液晶パネル520Rに入射したP偏光光は、画像信号に応じた変調により、R光がS偏光光に変換される。液晶パネル520Rの変調により、S偏光光に変換されたR光が、第2偏光板522Rから射出される。このようにして、光変調装置510Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム512に入射する。
The S-polarized light incident on the
R光透過ダイクロイックミラー506Rで反射されたG光とB光とは、光路を90度折り曲げられる。光路を折り曲げられたG光とB光とは、B光透過ダイクロイックミラー506Gに入射する。B光透過ダイクロイックミラー506Gは、G光を反射し、B光を透過する。B光透過ダイクロイックミラー506Gで反射されたG光は、G光を画像信号に応じて変調する光変調装置510Gに入射する。光変調装置510GはG光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブである。光変調装置510Gは、液晶パネル520G、第1偏光板521G及び第2偏光板522Gを有する。
The G light and B light reflected by the R light transmitting
光変調装置510Gに入射するG光は、S偏光光に変換されている。光変調装置510Gに入射したS偏光光は、第1偏光板521Gをそのまま透過し、液晶パネル520Gに入射する。液晶パネル520Gに入射したS偏光光は、画像信号に応じた変調により、G光がP偏光光に変換される。液晶パネル520Gの変調により、P偏光光に変換されたG光が、第2偏光板522Gから射出される。このようにして、光変調装置510Gで変調されたG光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム512に入射する。
The G light incident on the
B光透過ダイクロイックミラー506Gを透過したB光は、2枚のリレーレンズ508と、2枚の反射ミラー507とを経由して、B光を画像信号に応じて変調する光変調装置510Bに入射する。光変調装置510Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブである。
The B light transmitted through the B light transmitting
なお、B光にリレーレンズ508を経由させるのは、B光の光路の長さがR光及びG光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ508を用いることにより、B光透過ダイクロイックミラー506Gを透過したB光を、そのまま光変調装置510Bに導くことができる。光変調装置510Bは、λ/2位相差板523B、ガラス板524B、第1偏光板521B、液晶パネル520B、及び第2偏光板522Bを有する。なお、光変調装置510Bの構成は、上述した光変調装置510Rの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
The reason why the B light passes through the
光変調装置510Bに入射するB光は、S偏光光に変換されている。光変調装置510Bに入射したS偏光光は、λ/2位相差板523BによりP偏光光に変換される。P偏光光に変換されたB光は、ガラス板524B及び第1偏光板521Bをそのまま透過し、液晶パネル520Bに入射する。液晶パネル520Bに入射したP偏光光は、画像信号に応じた変調により、B光がS偏光光に変換される。液晶パネル520Bの変調により、S偏光光に変換されたB光が、第2偏光板522Bから射出される。光変調装置510Bで変調されたB光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム512に入射する。このように、色分離光学系を構成するR光透過ダイクロイックミラー506RとB光透過ダイクロイックミラー506Gとは、照明装置300から供給される光を、R光、G光、B光に分離する。
The B light incident on the
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム512は、2つのダイクロイック膜512a、512bをX字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜512aは、B光を反射し、R光、G光を透過する。ダイクロイック膜512bは、R光を反射し、B光、G光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム512は、光変調装置510R、光変調装置510G、及び光変調装置510Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写レンズ514は、クロスダイクロイックプリズム512で合成された光をスクリーン516に投写する。これにより、スクリーン516上でフルカラー画像を得ることができる。
The cross
なお、上述のように、光変調装置510R及び光変調装置510Bからクロスダイクロイックプリズム512に入射される光は、S偏光光となるように設定される。また、光変調装置510Gからクロスダイクロイックプリズム512に入射される光は、P偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム512に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム512において各色光用光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜512a、512bは、通常、S偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜512a、512bで反射されるR光及びB光をS偏光光とし、ダイクロイック膜512a、512bを透過するG光をP偏光光としている。
As described above, the light incident on the cross
上記光変調装置510R,510G,510Bには、これらを制御する光変調装置制御部181が接続されており、当該光変調装置制御部181において各光変調装置510R,510G,510Bの駆動制御を統括している。
The
本実施形態は、反射ミラー507及び光変調装置510Rの近傍に、照明装置300の照度維持率をモニターするモニター装置172が設けられている。反射ミラー507によって光路を90度折り曲げられたR光は光変調装置510Rに入射するが、その一部がガラス板524Rの表面で反射して漏れ光R1となってモニター装置172に入射する。
なお、本実施形態の光出力制御装置174は、光変調装置510R,510G,510Bを制御する光変調装置制御部181を有するプロジェクタ制御装置182とは別に設けられる制御手段である。
In the present embodiment, a
Note that the light
図7は、プロジェクタの内部構成を説明するためのブロック図である。
図7において、モニター装置172は、照度計175によって漏れ光R1の照度を計測し、照度処理回路176の比較器177においてメモリ178に格納されている初期照度との経時的な比較を行い、照度維持率を算出する。
光出力制御装置174は、照度処理回路176において算出された照度維持率に伴い、照明装置300のアーク電圧を調整する。すなわち、この光出力制御装置174は、モニター装置172において、照明装置300の初期照度を100%として照明装置300の照度維持率が70%を下回る計測結果が出た場合に、通常点灯時のアーク電圧よりも所定値上昇させるよう設定されている。電源179は、光出力制御装置174から送られた制御信号に基づいて照明装置300に対して電力の供給を行う。
すると、照明装置300では、アーク電圧の上昇によって放電ランプ内の金属酸化膜が溶融し、マイクロクラックの発生箇所が修復される。このようにして、照明装置300の照度維持率を適宜回復する。
FIG. 7 is a block diagram for explaining the internal configuration of the projector.
In FIG. 7, the
The light
Then, in
プロジェクタ500は、上述した実施形態の照明装置300、モニター装置172、及び光出力制御装置174を備えている。この照明装置300は、モニター装置172及び光出力制御装置174により欠陥修復機能を備えたものとなっており、高輝度な照明光を長期的に照射可能である。このため、プロジェクタ500の高画質な明るい投写像を安定して得ることができる。なお、モニター装置172の配置位置は、上記した場所に限定されることなく適宜変更可能である。また、光変調装置として、反射型の液晶パネルやDMD(テキサスインスツルメント社製)を用いることもできる。また、プロジェクタの構成は3板式の構成に限られず、単板式の構成、又は本発明の主旨を逸脱しない範囲の構成であれば適宜変更が可能である。
The
また、光出力制御装置174は、光変調装置制御部181とともにプロジェクタ制御装置182内に設けられていてもよい。これにより、プロジェクタの動作と連動させた修復動作が可能になる。例えば、放電ランプの修復確認画面をユーザーに提示したり、プロジェクタの立ち上げ及び立ち下げ時、駆動時に修復動作を行わせることができる。
The light
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples, and the above embodiments may be combined. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
例えば、上記実施形態においては、放電ランプと放電ランプの照度を計測するモニター装置と制御装置とをそれぞれ備えた構成としたが、プロジェクタの照明装置として、モニター機能と光出力制御機能とが付与された放電ランプ、つまり、上記第2の実施形態の光源装置150を備えるようにしてもよい。この場合、インテグレータ504への光の入射を妨げることなく照度計へ光を分光する手段を備えることが好ましい。こうした光源装置は、放電ランプ、モニター装置、制御装置が一体となった構成のため、プロジェクタへの組み込みが容易である。
For example, in the above-described embodiment, the discharge lamp and the monitor device for measuring the illuminance of the discharge lamp and the control device are provided, respectively. However, the projector illumination device is provided with a monitor function and a light output control function. A discharge lamp, that is, the
100…光源装置、101…放電ランプ、K…放電空間、102…リフレクタ、103…副反射鏡、111…発光管、112…タングステン電極、112a…電極軸、112b…放熱用コイル、113…金属箔、114…リード線、115…アーク発生部、111A…発光部、111B…封止部、116…金属酸化膜、121…挿入部、122…反射部、122A…反射面、123…挿入孔、131…挿入部、132…反射部、132A…反射面、133…挿入孔、133A…反射面、150…光源装置、152…モニター装置、154…光出力制御装置、156…電源、157…照度計、158…比較器、159…メモリ、160…照度処理回路、172…モニター装置、174…光出力制御装置、175…照度計、176…照度処理回路、177…比較器、178…メモリ、179…電源、181…光変調装置制御部、182…プロジェクタ制御装置、300…照明装置、500…プロジェクタ(投射型表示装置)、R1…漏れ光
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記発光管内に対向配置される一対の電極と、
前記発光管の内面の少なくとも一部を被覆し、前記発光管の融点よりも低く且つ通常使用時における前記発光管の内面の温度よりも高い融点を有する金属酸化膜と、を有することを特徴とする放電ランプ。 An arc tube made of quartz glass;
A pair of electrodes disposed opposite to each other in the arc tube;
A metal oxide film covering at least a part of the inner surface of the arc tube and having a melting point lower than the melting point of the arc tube and higher than the temperature of the inner surface of the arc tube during normal use. To discharge lamp.
前記放電ランプの照度維持率をモニターするモニター装置と、
前記モニター装置の計測結果に基づいてアーク電圧を調整する制御装置と、を備えたことを特徴とする光源装置。 The discharge lamp according to any one of claims 1 to 6,
A monitoring device for monitoring the illuminance maintenance rate of the discharge lamp;
And a control device that adjusts an arc voltage based on a measurement result of the monitoring device.
前記放電ランプからの射出光を偏光分離する偏光分離手段と、
偏光分離された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投射手段と、
前記放電ランプの照度維持率をモニターするモニター装置と、
前記モニター装置の計測結果に基づいて前記放電ランプのアーク電圧を調整するとともに前記光変調装置を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする投射型表示装置。 The discharge lamp according to any one of claims 1 to 6,
Polarized light separating means for polarizing and separating the light emitted from the discharge lamp;
A light modulation device for modulating the polarization separated light;
Projection means for projecting light modulated by the light modulation device;
A monitoring device for monitoring the illuminance maintenance rate of the discharge lamp;
A projection display device comprising: a control device that adjusts an arc voltage of the discharge lamp based on a measurement result of the monitor device and controls the light modulation device.
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