JP2010060855A - Optical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は光学装置に関する。特に、プロジェクター装置に使われる光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device. In particular, the present invention relates to an optical device used in a projector device.
プロジェクター装置は、一般に、液晶(LCD)パネルを使う方式とDLPを使う方式が存在する。
LCDパネルを使う方式は、1枚式と3枚式があるが、いずれの方式であっても、光源からの放射光を3色(RGB)に分離して、LCD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、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方式である。
一方、DLP(登録商標)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、空間変調素子(光変調デバイスともいい、具体的にはDMD素子などをいう)などを時分割で照射し、このDMD素子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素子とは、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が制御される。
DLP方式は、LCD方式に比較して、光学系が簡易であるとともに3枚ものLCDパネルを使う必要がないことから装置全体が小型簡易化するメリットがある。
Generally, there are a projector apparatus using a liquid crystal (LCD) panel and a DLP system.
There are 1 and 3 types of LCD panel systems. However, in either system, the radiated light from the light source is separated into three colors (RGB), and the LCD panel supports image information. In this method, the transmitted light is adjusted for transmission, and then the three colors transmitted through the panel are combined and projected onto the screen.
On the other hand, the method using DLP (registered trademark) is a spatial modulation element (also called a light modulation device, specifically a DMD element, etc.) through a rotary filter in which the RGB region is divided and formed from the light emitted from the light source. Etc.) in a time-sharing manner, and the DMD element reflects specific light to irradiate the screen. The DMD element is a device in which millions of small mirrors are laid out for each pixel, and light projection is controlled by controlling the direction of each small mirror.
Compared with the LCD system, the DLP system has a merit that the entire apparatus is small and simple because the optical system is simple and there is no need to use three LCD panels.
一方、プロジェクター装置の光源は、高い蒸気圧を有するショートアーク型水銀ランプが使用される。水銀蒸気圧を高くすることで、可視波長域の光を高い出力で得られるからである。
また、この水銀ランプ(以下、単に「ランプ」ともいう)は、スクリーンに投射される画像を明るくするために、回転楕円面形状の凹面反射鏡(略お椀型)の中に組み込まれる。凹面反射鏡を使うことで、ランプからの四方八方に放射される光を集束させて、限られた面積のスクリーンに効率よく照射できるからである。
On the other hand, a short arc type mercury lamp having a high vapor pressure is used as a light source of the projector apparatus. This is because by increasing the mercury vapor pressure, light in the visible wavelength range can be obtained with high output.
In addition, this mercury lamp (hereinafter also simply referred to as “lamp”) is incorporated in a spheroid concave mirror (substantially bowl-shaped) in order to brighten the image projected on the screen. This is because by using the concave reflecting mirror, the light emitted from the lamp in all directions can be focused and efficiently radiated on the screen of a limited area.
近年、プレゼンテーション用途に使われるプロジェクター装置などでは、出先で使う場合が多く、容易に持ち運びできるという意味で、装置の小型・軽量化が強く求められている。
プロジェクター装置に対して小型化が要求されると、当然に、プロジェクター装置の中に組み込まれる光学装置(放電ランプや凹面反射鏡)も小型化が要求される。
その一方で、当然ではあるが、このような寸法、形状の制約を受けたとしても、ランプの放射光の利用効率を低下させることはできない。
In recent years, projector devices and the like used for presentations are often used on the go, and there is a strong demand for smaller and lighter devices in the sense that they can be easily carried.
When the projector device is required to be miniaturized, naturally, the optical device (discharge lamp and concave reflecting mirror) incorporated in the projector device is also required to be miniaturized.
On the other hand, as a matter of course, the utilization efficiency of the radiated light of the lamp cannot be lowered even if the size and shape are restricted.
図7は、従来から提案されている光学装置の概略構造を示す。凹面反射鏡とは、別に、補助反射鏡(副反射鏡)を設けて、ランプから凹面反射鏡に直射することなく、前方に向けて放射される光(La)を凹面反射鏡に再び戻して(Lb)、利用するものである。 FIG. 7 shows the schematic structure of a conventionally proposed optical device. Separately from the concave reflecting mirror, an auxiliary reflecting mirror (sub-reflecting mirror) is provided to return the light (La) radiated forward from the lamp to the concave reflecting mirror without directly irradiating the concave reflecting mirror. (Lb), to use.
しかし、ランプが、より小型化すると電極間距離も短くなるので、補助反射鏡で反射させた光が電極で遮光されてしまい、凹面反射鏡まで導くことができないという問題が生じる。これは、アーク輝点が実際には点光源ではなく有限の大きさを持ったものであること、発光部11の形状が完全な球形ではないこと、発光部の界面において光が屈折することなどによる。
However, since the distance between the electrodes is shortened when the lamp is further downsized, the light reflected by the auxiliary reflecting mirror is shielded by the electrodes, and there is a problem that it cannot be guided to the concave reflecting mirror. This is because the arc luminescent spot is not actually a point light source but has a finite size, the shape of the
また、補助反射鏡で反射された光が、電極を照射すると、電極を高温化させてしまい電極磨耗という問題も生じさせる。その一方で、電極間距離を大きくすると、アーク輝点が大きくなってしまい放射光の明るさが全体として低下するという問題が生じる。
この発明が解決しようとする課題は、ランプの放射光を効率的に利用できるとともに、小型化の要請に適した光学装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an optical device that can efficiently use the radiated light of the lamp and is suitable for the demand for miniaturization.
上記課題を解決するために、この発明の光学装置は、一対の電極を有する発光部とこの発光部の両端に設けられた封止部よりなるショートアーク型水銀ランプ(10)と、このショートアーク型水銀ランプ(10)のアーク方向と光軸が一致するとともに、第一焦点が概ね電極間に形成された状態で当該水銀ランプ(10)を取り囲むよう配置された回転楕円体からなる主反射鏡(MR)と、封止部のうち主反射鏡(MR)の開口側に配置された封止部に取り付けられるとともに、当該水銀ランプ(10)から主反射鏡の開口側へ直接放射された光を主反射鏡(MR)に向けて再び反射させるための補助反射鏡(SR)とよりなる。
そして、前記主反射鏡(MR)及び前記補助反射鏡(SR)は、ともに、前記水銀ランプ(10)の放射光のうち、紫外光と可視光は反射するが、赤外光は透過するものであり、また、前記主反射鏡(MR)からの光のうち、可視光は透過させるが紫外光は反射させるとともに、当該光の入射面が曲面形状であるレンズが、前記主反射鏡(MR)の第ニ焦点位置よりも主反射鏡(MR)に近い位置に配置されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an optical device of the present invention includes a short arc type mercury lamp (10) comprising a light emitting part having a pair of electrodes and sealing parts provided at both ends of the light emitting part, and the short arc. The main reflector made of a spheroid arranged so as to surround the mercury lamp (10) with the arc direction of the mercury lamp (10) coincident with the optical axis and with the first focal point formed between the electrodes. (MR) and light that is attached to the sealing portion of the sealing portion that is disposed on the opening side of the main reflecting mirror (MR) and is directly emitted from the mercury lamp (10) to the opening side of the main reflecting mirror. And an auxiliary reflecting mirror (SR) for reflecting again toward the main reflecting mirror (MR).
The main reflecting mirror (MR) and the auxiliary reflecting mirror (SR) both reflect ultraviolet light and visible light but transmit infrared light out of the radiated light of the mercury lamp (10). Further, among the light from the main reflecting mirror (MR), a lens that transmits visible light but reflects ultraviolet light and has a light incident surface having a curved shape is provided on the main reflecting mirror (MR). ) Is located closer to the main reflector (MR) than the second focal position.
さらに、前記レンズは、前記主反射鏡からの光が垂直に入るように構成されたことを特徴とする。 Furthermore, the lens is configured such that light from the main reflecting mirror enters vertically.
さらに、前記レンズはメニスカスレンズであることを特徴とする。 Further, the lens is a meniscus lens.
さらに、前記補助反射鏡は球面反射鏡から構成されることを特徴とする。 Further, the auxiliary reflecting mirror is composed of a spherical reflecting mirror.
さらに、前記主反射鏡(MR)の開口縁で形成される仮想面(MR-VS)と、前記補助反射鏡(SR)の開口縁で形成される仮想面(SR-VS)が、ほぼ一致することを特徴とする。 Furthermore, the virtual surface (MR-VS) formed by the opening edge of the main reflecting mirror (MR) and the virtual surface (SR-VS) formed by the opening edge of the auxiliary reflecting mirror (SR) are substantially the same. It is characterized by doing.
さらに、前記ショートアーク型水銀ランプ(10)は、発光部に0.15mg/mm3以上の水銀を封入していることを特徴とする。 Further, the short arc type mercury lamp (10) is characterized in that 0.15 mg / mm 3 or more of mercury is sealed in the light emitting portion.
さらに、前記ショートアーク型水銀ランプ(10)は、一対の電極同士の間隙が0.5〜2.0mmであることを特徴とする。 Further, the short arc type mercury lamp (10) is characterized in that a gap between a pair of electrodes is 0.5 to 2.0 mm.
さらに、前記ショートアーク型水銀ランプ(10)は、発光部に5×10−5〜7×10−3μmol/mm3のハロゲンを封入していることを特徴とする。 Furthermore, the short arc type mercury lamp (10) is characterized in that 5 × 10 −5 to 7 × 10 −3 μmol / mm 3 of halogen is enclosed in the light emitting portion.
さらに、前記ショートアーク型水銀ランプ(10)は、電極の先端に突起が形成されていることを特徴とする。 Further, the short arc type mercury lamp (10) is characterized in that a projection is formed at the tip of the electrode.
本発明は以下の作用効果を有する。
(1).水銀ランプから放射される光のうち紫外光をランプの発光部に戻すことで、ランプの発光を高めることができる。これは、紫外光が水銀蒸気に吸収させることで、発光部を全体として高温化できるからである。
(2).また、水銀ランプから放射される光のうち赤外光は、ランプに戻らないようにしているので、電極が局所的に高温化して損耗するという問題を解消できる。
The present invention has the following effects.
(1). By returning the ultraviolet light of the light emitted from the mercury lamp to the light emitting part of the lamp, the light emission of the lamp can be enhanced. This is because the ultraviolet light can be absorbed by mercury vapor so that the temperature of the light emitting part can be increased as a whole.
(2). Further, infrared light out of the light emitted from the mercury lamp is prevented from returning to the lamp, so that the problem that the electrode is locally heated and worn can be solved.
図1は本発明に係る光学装置の全体外観図を表す。
光学装置は、水銀ランプ(以下、単に「ランプ」ともいう)10、主反射鏡MR、および補助反射鏡SRより構成される。主反射鏡MRは、ランプ10を取り囲むように配置しており、ランプ10のアーク方向、すなわち、電極の先端同士を結ぶ方向と、主反射鏡MRの光軸Zは一致している。また、主反射鏡MRは、電極間のほぼ中心位置を、第一焦点とする回転楕円面構造であり、補助反射鏡SRはランプ発光部の球面形状に対応して球面状構造に形成されている。
FIG. 1 shows an overall external view of an optical apparatus according to the present invention.
The optical device includes a mercury lamp (hereinafter also simply referred to as “lamp”) 10, a main reflecting mirror MR, and an auxiliary reflecting mirror SR. The main reflecting mirror MR is arranged so as to surround the
ランプ10は、ほぼ球体の発光部11とその両端に封止部12(12a,12b)を有し、一方の封止部12aが主反射鏡MRの首部(頂部)MRaに取り付けられる。ランプ10と主反射鏡MRの固定は接着剤などを使うが、図示のように両者を直接取り付けてもよいし、別部材として口金(レフベース)などを用い、ランプ10をレフベースに取り付けて、そのレフベースに主反射鏡MRに固定させてもよい。
The
主反射鏡MRの反射部MRbは回転楕円面であり、全体として凹面形状(略おわん型)をなしている。主反射鏡MRは低膨張ガラスである硼珪酸硝子を基材として、その内面に可視光(VIS)と紫外光(UV)を反射するとともに、赤外光(IR)を透過する干渉膜が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、第一層としてチタニア(TiO2)とシリカ(SiO2)を交互に積層した膜が形成され、その上に、第ニ層として酸化ハフニウム(HfO2)とフッ化マグネシウム(MgF)を交互に積層した膜が形成されている。これにより、第一層において、例えば、波長300〜波長380nmの紫外光を反射し、第ニ層において、例えば、波長380〜波長830nmの可視光を反射することができる。 The reflecting part MRb of the main reflecting mirror MR is a spheroidal surface, and has a concave shape (substantially bowl-shaped) as a whole. The main reflector MR is made of borosilicate glass, which is a low expansion glass, and has an interference film that reflects visible light (VIS) and ultraviolet light (UV) and transmits infrared light (IR) on its inner surface. Is done. Specifically, the interference film is formed by alternately laminating titania (TiO 2) and silica (SiO 2) as a first layer with respect to a base material, and on that, hafnium oxide (HfO 2) is formed as a second layer. ) And magnesium fluoride (MgF) are alternately laminated. Thereby, for example, ultraviolet light having a wavelength of 300 to 380 nm can be reflected in the first layer, and visible light having a wavelength of 380 to 830 nm can be reflected in the second layer.
補助反射鏡SRは、ランプ10の封止部12bに取り付けられている。耐熱性のセラミック製接着剤により取り付けられる。補助反射鏡SRは、ランプの発光部11に倣ってほぼ球面体になっているため、反射鏡に入射した光線を同じ方向に反射させる。補助反射鏡SRは、ランプバルブ近傍にあり高温となるため石英ガラスを基材として、その内面には可視光(VIS)と紫外光(UV)を反射するとともに、赤外光(IR)を透過する干渉膜が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、第一層としてタンタラ(Ta2O5)とシリカ(SiO2)を交互に積層した膜が形成され、その上に、第二層として酸化ハフニウム(HfO2)とフッ化マグネシウム(MgF)を交互に積層した膜が形成されている。これにより、第一層において、例えば、波長300〜波長380nmの紫外光を反射し、第二層において、例えば、波長380〜波長830nmの可視光を反射することができる。
The auxiliary reflecting mirror SR is attached to the sealing
ここで、主反射鏡(MR)の開口縁で形成される仮想面(MR-VS)と、補助反射鏡(SR)の開口縁で形成される仮想面(SR-VS)は、ほぼ一致することが望ましい。主反射鏡(MR)の光軸方向の長さを小さくできるので光学装置全体を小型化できるからであり、また、ランプ10の放射光を、主反射鏡(MR)もしくは補助反射鏡(SR)の少なくともいずれかで反射できるからである。
Here, the virtual surface (MR-VS) formed by the opening edge of the main reflecting mirror (MR) and the virtual surface (SR-VS) formed by the opening edge of the auxiliary reflecting mirror (SR) substantially coincide. It is desirable. This is because the length of the main reflecting mirror (MR) in the optical axis direction can be reduced, so that the entire optical device can be miniaturized, and the emitted light from the
主反射鏡MRの前方であって、主反射鏡MRの第二焦点位置よりも主反射鏡MR側にはレンズMLが配置される。レンズMLはランプ側の側面が少なくとも凸部(主反射鏡MRと同じ方向に突出した形状)であり、主反射鏡MRから出射された光線が垂直に入るように曲面形状をなしている。具体的には、図に示すような片面が、凸面で、反対面が凹面の単レンズ、もしくは接合レンズであり、いわゆるメニスカスレンズを使うことが望ましい。 A lens ML is disposed in front of the main reflector MR and closer to the main reflector MR than the second focal position of the main reflector MR. The lens ML has at least a convex portion (a shape protruding in the same direction as the main reflecting mirror MR) on the side surface on the lamp side, and has a curved surface shape so that the light emitted from the main reflecting mirror MR enters vertically. Specifically, it is desirable to use a so-called meniscus lens, which is a single lens or a cemented lens whose one surface is convex and whose opposite surface is concave as shown in the figure.
レンズMLは、図示略ではあるが、レンズ保持部材に装着されており、このレンズ保持部材が同じく図示略の光学ユニットに取り付けられる。レンズMLは、主反射鏡MRからの光をすべて受光できる大きさ(外径)を有しており、また、主反射鏡MRからの光をすべて受光できる位置に配置される。レンズMLは硬質ガラスである硼珪酸硝子(TEMAX;商標)を基材として、主反射鏡MR側の表面には可視光(VIS)を透過するとともに、紫外光(UV)を反射する干渉膜が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、酸化ハフニウム(HfO2)とフッ化マグネシウム(MgF)を交互に積層した膜が形成されている。これにより、例えば、波長300〜波長380nmの紫外光を反射し、波長380〜波長830nmの可視光を透過することができる。レンズMLの主反射鏡MRと反対側の表面には反射防止膜(ARコート)が施される。レンズMLを透過した可視光が再び反射することを防止するためである。
なお、レンズMLの前方に、液晶パネルやDLP用回転色フィルターが配置される。
Although not shown, the lens ML is attached to a lens holding member, and this lens holding member is attached to an optical unit (not shown). The lens ML has a size (outer diameter) capable of receiving all the light from the main reflecting mirror MR, and is disposed at a position where all the light from the main reflecting mirror MR can be received. The lens ML is made of borosilicate glass (TEMAX), which is hard glass, and an interference film that transmits visible light (VIS) and reflects ultraviolet light (UV) to the surface on the main reflecting mirror MR side. It is formed. Specifically, the interference film is formed by alternately laminating hafnium oxide (HfO 2) and magnesium fluoride (MgF) on the base material. Thereby, for example, ultraviolet light having a wavelength of 300 to 380 nm can be reflected, and visible light having a wavelength of 380 to 830 nm can be transmitted. An antireflection film (AR coating) is applied to the surface of the lens ML opposite to the main reflecting mirror MR. This is to prevent the visible light that has passed through the lens ML from being reflected again.
A liquid crystal panel and a DLP rotating color filter are disposed in front of the lens ML.
図2はランプ放射光の進行状態を説明するための図を示す。
ランプ10の放射光には、可視光(VIS)、赤外光(IR)、紫外光(UV)が含まれている。可視光(VIS)の波長域は概ね380〜830nmであり、赤外光(IR)の波長域は概ね830nm以上であり、紫外光(UV)の波長域は概ね380nm以下である。図では、反射鏡やレンズに入射する光を実線で示し、可視光(VIS)を一点鎖線で示し、赤外光(IR)を大きい点線で示し、紫外光(UV)を小さい点線で示している。
ランプ放射光のうち、補助反射鏡SRに達した光EL1は、補助反射鏡SRにおいて、可視光(VIS)と紫外光(UV)を反射して、赤外光(IR)を透過させる。
次に、主反射鏡MRに達した光EL2は、主反射鏡MRにおいて、可視光(VIS)と紫外光(UV)を反射して、赤外光(IR)を透過させる。光EL2は、ランプ10から直射する光もあるが、補助反射鏡SRで反射した光も含んでいる。
さらに、レンズMLに達した光EL3は、レンズMLにおいて、可視光(VIS)を透過して、紫外光(UV)を反射する。反射した紫外光(UV)は、主反射鏡MRを介して、再びランプ10に戻される。なお、レンズMLに達した光EL3のうち、赤外光(IR)はレンズMLに吸収される。
FIG. 2 is a diagram for explaining the progress of the lamp radiation.
The emitted light of the
Of the lamp radiation, the light EL1 that has reached the auxiliary reflector SR reflects visible light (VIS) and ultraviolet light (UV) and transmits infrared light (IR) in the auxiliary reflector SR.
Next, the light EL2 reaching the main reflecting mirror MR reflects visible light (VIS) and ultraviolet light (UV) and transmits infrared light (IR) in the main reflecting mirror MR. The light EL <b> 2 includes direct light from the
Further, the light EL3 reaching the lens ML transmits visible light (VIS) and reflects ultraviolet light (UV) in the lens ML. The reflected ultraviolet light (UV) is returned to the
このような構成により、本願発明の光学装置は、可視光(VIS)だけを光学装置の外部に出射することになる。そして、紫外光(UV)は再びランプ発光部11に戻して水銀蒸気に吸収させることで発光部を昇温させる。
With such a configuration, the optical device of the present invention emits only visible light (VIS) to the outside of the optical device. Then, the ultraviolet light (UV) is returned to the lamp light-emitting
図3はランプの発光部10を拡大した概念図を示す。
発光部10の内部は水銀蒸気(水銀原子)が充満している。ここで、紫外光(UV)は水銀蒸気に吸収させることで、発光部10の温度を昇温させる。一方、赤外光(IR)は水銀蒸気に吸収させることはなく、電極間の空間を抜けて、ランプを通過するか、あるいは、電極に衝突することとなる。後者の場合は、局所的に電極を高温化させることになり、電極を損耗させてしまう。特に、後述するが、本願発明のランプは、電極先端に突起部を形成されていることが多く、当該突起に赤外光(IR)が照射すると、突起が変形することで、放電ランプのアーク方向が変形したり、電極の損耗により照度低下やいわゆる‘アークジャンプ’を生じさせてしまう。
FIG. 3 is an enlarged conceptual diagram of the
The inside of the
図4は本発明に係るレンズMLの他の実施形態(a)〜(c)を示す。いずれもレンズの右側が光の入射面、左側が光の出射面をそれぞれ示す。(a)は入射面の曲率が出射面の曲率よりも小さい場合を示し、(b)は入射面の曲率が出射面の曲率よりも大きい場合を示す。これらレンズは、いずれも所謂‘凸メニスカスレンズ’(三日月形のレンズ)と呼ばれるもので、入射面は凸であるが、出射面は凹になっている。このレンズを使うことで、本発明で厚みが均一な凸メニスカスレンズを用いた場合、本レンズを透過する光の光路に影響を与えないという利点を有する、(c)は入射面が曲面状であるが出射面が平板状のレンズ、いわゆる‘平凸レンズ’を示す。なお、(a)〜(c)のいずれのレンズも、入射面は、主反射鏡MRからの光線が垂直に入射するような曲面形状が望ましい。紫外光(UV)を再びランプ発光部11に戻すためである。
FIG. 4 shows other embodiments (a) to (c) of the lens ML according to the present invention. In either case, the right side of the lens represents the light incident surface, and the left side represents the light exit surface. (A) shows the case where the curvature of the entrance surface is smaller than the curvature of the exit surface, and (b) shows the case where the curvature of the entrance surface is greater than the curvature of the exit surface. Each of these lenses is a so-called “convex meniscus lens” (a crescent-shaped lens). The incident surface is convex, but the exit surface is concave. By using this lens, when a convex meniscus lens having a uniform thickness is used in the present invention, there is an advantage that the optical path of light transmitted through the lens is not affected. There is a so-called 'plano-convex lens' whose exit surface is a flat plate. In any of the lenses (a) to (c), it is desirable that the incident surface has a curved surface shape so that the light beam from the main reflecting mirror MR enters perpendicularly. This is for returning ultraviolet light (UV) to the lamp
図5はランプ10の全体構造を示す。ランプ10は、いわゆる水銀ランプであって、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部10を有する。この発光部11の中には発光空間が形成されており、空間内において同一の電極2が0.5mm〜2mmの間隔で対向配置している。発光部11の両端部には封止部12が形成され、この封止部12には、モリブデンよりなる導電用金属箔3が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設される。金属箔3の一端には電極2の軸部が接合しており、また、金属箔3の他端には外部リードが接合して外部の給電装置から給電が行なわれる。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、必要な紫外光波長、例えば、波長300〜360nmの放射光を得るためのもので、0.15mg/mm3以上、具体的には0.15〜0.25mg/mm3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80気圧以上の高い蒸気圧となる。
FIG. 5 shows the overall structure of the
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約13kPa封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、5×10-5〜7×10−3μmol/mm3の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆる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きわめて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止という作用もある。ランプの数値例を示すと、例えば、発光部11の最大外径9.5mm、電極間距離1.5mm、発光管内容積75mm3、定格電圧70V、定格電力200Wであり350ヘルツで交流点灯される。
As the rare gas, for example, argon gas is sealed at about 13 kPa. Its function is to improve the lighting startability. As for halogen, iodine, bromine, chlorine and the like are enclosed in the form of mercury or other metals and compounds. The encapsulated amount of halogen is selected from the range of 5 × 10 −5 to 7 × 10 −3 μmol / mm 3 . The function of the halogen is to extend the life using a so-called halogen cycle. However, an extremely small and extremely high lighting vapor pressure such as the discharge lamp of the present invention also has an effect of preventing devitrification of the discharge vessel. As an example of the numerical value of the lamp, for example, the maximum outer diameter of the
ランプの数値例を示すと、例えば、発光部11の最大外径10mm、電極間距離1.0mm、発光管内容積75mm3、定格電圧70V、定格電力200Wで交流点灯される。
また、この種の放電ランプは、小型化するプロジェクター装置に内蔵されるものであり、全体寸法として極めて小型化が要請させる一方で高い発光光量も要求される。このため、発光部内の熱的影響は極めて厳しいものとなる。ランプの管壁負荷値は0.8〜2.0W/mm2、具体的には1.5W/mm2となる。このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することが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た場合に、演色性の良い光を提供できる。なお、放電ランプは、交流点灯に限定されず、直流点灯であってもかまわない。
As an example of the numerical value of the lamp, for example, AC lighting is performed at a maximum outer diameter of the
In addition, this type of discharge lamp is built in a projector apparatus that is miniaturized, and requires a large amount of light emission while requiring an extremely small overall size. For this reason, the thermal influence in the light emitting part is extremely severe. The lamp wall load value of the lamp is 0.8 to 2.0 W / mm 2 , specifically 1.5 W / mm 2 . When such a high mercury vapor pressure or tube wall load value is mounted on a presentation device such as a projector device or an overhead projector, light with good color rendering can be provided. The discharge lamp is not limited to AC lighting, and may be DC lighting.
電極2の先端(他方の電極に対向する端部)は、ランプの点灯に伴い、突起が形成される。突起が形成される現象は、必ずしも明らかではないが、以下のように推測される。すなわち、ランプ点灯中に電極先端付近の高温部から蒸発したタングステン(電極の構成材料)は、発光管内に存在するハロゲンや残留酸素と結合して、例えばハロゲンがBrならWBr、WBr2、WO、WO2、WO2Br、WO2Br2などのタングステン化合物として存在する。これら化合物は電極先端付近の気相中の高温部においては分解してタングステン原子または陽イオンとなる。温度拡散(気相中の高温部=アーク中から、低温部=電極先端近傍に向かうタングステン原子の拡散)、および、アーク中でタングステン原子が電離して陽イオンになり、陰極動作しているとき電界によって陰極方向へ引き寄せられる(ドリフト)ことによって、電極先端付近における気相中のタングステン蒸気密度が高くなり、電極先端に析出し、突起を形成すると考えられる。 A projection is formed at the tip of the electrode 2 (the end facing the other electrode) as the lamp is turned on. The phenomenon in which the protrusion is formed is not necessarily clear, but is estimated as follows. That is, tungsten (electrode constituent material) evaporated from the high temperature portion near the electrode tip during lamp operation is combined with halogen and residual oxygen present in the arc tube. For example, if the halogen is Br, WBr, WBr 2 , WO, It exists as tungsten compounds such as WO 2 , WO 2 Br, and WO 2 Br 2 . These compounds are decomposed into tungsten atoms or cations at a high temperature portion in the gas phase near the electrode tip. Temperature diffusion (high-temperature part in the gas phase = from the arc to low-temperature part = diffusion of tungsten atoms toward the tip of the electrode) and when tungsten atoms ionize into cations in the arc and operate as a cathode It is considered that the tungsten vapor density in the gas phase in the vicinity of the electrode tip is increased by being attracted (drift) toward the cathode by the electric field, and is deposited on the electrode tip to form a protrusion.
図6は電極先端及び突起を示す模式図である。電極2は球部2aと軸部2Bから構成され、球部2aの先端に突起2bが形成される。この突起2bは、ランプの点灯開始時に存在しない場合であっても、その後の点灯により、いわば自然発生的に形成される。ここで、突起2bは、いかなる放電ランプであっても生じるというわけではない。電極間距離が1mm〜2mmであって、発光部に0.08mg/mm3以上の水銀と、希ガスと、5×10-5〜7×10−3μmol/mm3の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプにおいて、ランプ点灯に伴い、突起2bが形成され、突起2b同士の間でアークが形成される。
このように本願発明のランプは、電極に突起が形成されているため、赤外光(IR)が照射されないように施している。
FIG. 6 is a schematic diagram showing electrode tips and protrusions. The
Thus, since the lamp | ramp of this invention has the processus | protrusion formed in the electrode, it is given so that infrared light (IR) may not be irradiated.
主反射鏡MR、補助反射鏡SR、レンズMLは、ランプからの放射光を反射・透過することができれば、特に上記実施例に限定されるものではない。しかし、プロジェクター装置に使われるという意味では、耐熱性、耐強度性に優れた部材を使うことが好ましい。具体的には、硼珪酸硝子、石英硝子などを基材とするものである。耐熱性が要求される理由は、ランプ点灯時、主反射鏡MRは400℃程度の高温になり、補助鏡SRは800℃以上になるからである。また、耐強度性が要求される理由は、プロジェクター装置の内部に、他の電気部品や光学部品と密集させて配置する場合に形状変化しないことや、ランプが万一破損した場合に同様に破損させないためである。 The main reflecting mirror MR, the auxiliary reflecting mirror SR, and the lens ML are not particularly limited to the above embodiments as long as they can reflect and transmit the radiated light from the lamp. However, in terms of being used in a projector apparatus, it is preferable to use a member having excellent heat resistance and strength resistance. Specifically, the base material is borosilicate glass, quartz glass or the like. The reason why heat resistance is required is that when the lamp is lit, the main reflecting mirror MR is at a high temperature of about 400 ° C. and the auxiliary mirror SR is at 800 ° C. or higher. In addition, the reason why strength resistance is required is that the shape does not change when the projector device is placed in close proximity to other electrical and optical components, or if the lamp is damaged, it will be damaged as well. This is to prevent it from happening.
レンズMLは主反射鏡MRの前面開口とは離間していることが望ましい。ランプ10の封止部12bに向けて冷却風を吹き付けることができるからである。また、主反射鏡MRの前面開口にガラスなどを装着することも考えられるが、光学装置全体が大型化するので望ましくない。
The lens ML is preferably separated from the front opening of the main reflecting mirror MR. This is because cooling air can be blown toward the sealing
なお、主反射鏡MR、補助反射鏡SR、レンズMLについて、波長380〜420nmの紫外光を反射する構造とした場合、紫外光を透過する従来の装置と比較して、光出力が7%改善していることが確認された。また、主反射鏡MR、補助反射鏡SR、レンズMLについて、波長300〜420nmの紫外光を反射する構造とした場合、紫外光を透過する従来の装置と比較して、光出力が10%改善していることが確認された。 When the main reflector MR, the auxiliary reflector SR, and the lens ML are configured to reflect ultraviolet light having a wavelength of 380 to 420 nm, the light output is improved by 7% as compared with a conventional device that transmits ultraviolet light. It was confirmed that Further, when the main reflector MR, the auxiliary reflector SR, and the lens ML are configured to reflect ultraviolet light having a wavelength of 300 to 420 nm, the light output is improved by 10% as compared with a conventional device that transmits ultraviolet light. It was confirmed that
以上説明したように、本発明は以下の作用効果を有する。
(1).水銀ランプから放射される光のうち紫外光をランプの発光部に戻すことで、ランプの発光を高めることができる。これは、紫外光が水銀蒸気に吸収させることで、発光部を全体として高温化できるからである。
(2).また、水銀ランプから放射される光のうち赤外光は、ランプに戻らないようにしているので、電極が局所的に高温化して損耗するという問題を解消できる。
As described above, the present invention has the following effects.
(1). By returning the ultraviolet light of the light emitted from the mercury lamp to the light emitting part of the lamp, the light emission of the lamp can be enhanced. This is because the ultraviolet light can be absorbed by mercury vapor so that the temperature of the light emitting part can be increased as a whole.
(2). Further, infrared light out of the light emitted from the mercury lamp is prevented from returning to the lamp, so that the problem that the electrode is locally heated and worn can be solved.
10 ランプ
MR 主反射鏡
SR 補助反射鏡
ML レンズ
10 Lamp MR Main reflector SR Auxiliary reflector ML Lens
Claims (9)
このショートアーク型水銀ランプのアーク方向と光軸が一致するとともに、第一焦点が概ね電極間に形成された状態で当該水銀ランプを取り囲むよう配置された回転楕円体からなる主反射鏡と、
封止部のうち主反射鏡の開口側に配置された封止部に取り付けられるとともに、当該水銀ランプから主反射鏡の開口側へ直接放射された光を主反射鏡に向けて再び反射させるための補助反射鏡と、
よりなる光学装置において、
前記主反射鏡及び前記補助反射鏡は、ともに、前記水銀ランプの放射光のうち、紫外光と可視光は反射するが、赤外光は透過するものであり、
また、前記主反射鏡からの光のうち、可視光は透過させるが紫外光は反射させるとともに、当該光の入射面が曲面形状であるレンズが、前記主反射鏡の第ニ焦点位置よりも主反射鏡に近い位置に配置されることを特徴とする光学装置。 A short arc type mercury lamp comprising a light emitting part having a pair of electrodes and sealing parts provided at both ends of the light emitting part;
A main reflector made of a spheroid arranged so as to surround the mercury lamp in a state where the arc direction of the short arc type mercury lamp coincides with the optical axis and the first focal point is formed between the electrodes,
Attached to the sealing part arranged on the opening side of the main reflecting mirror among the sealing parts, and for reflecting again the light emitted directly from the mercury lamp to the opening side of the main reflecting mirror toward the main reflecting mirror Auxiliary reflectors,
An optical device comprising:
Both the main reflecting mirror and the auxiliary reflecting mirror reflect ultraviolet light and visible light, but transmit infrared light, among the radiated light of the mercury lamp,
Further, among the light from the main reflector, visible light is transmitted but ultraviolet light is reflected, and a lens having a curved incident surface of the light is more main than the second focal position of the main reflector. An optical device arranged at a position close to a reflecting mirror.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011108627A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | ウシオ電機株式会社 | Light source device |
WO2011118536A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 三洋電機株式会社 | Projection image display device and light source device |
JP2012073557A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-12 | Ushio Inc | Optical device |
JP2017510835A (en) * | 2014-01-31 | 2017-04-13 | コーニング インコーポレイテッド | UV and DUV extended cold mirror |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000347293A (en) * | 1999-04-02 | 2000-12-15 | Seiko Epson Corp | Light source device, illumination optical system and projector provided with the device |
JP2003075915A (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Seiko Epson Corp | Light source device, and illumination optical system and projector equipped with light source device |
JP2006030378A (en) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Seiko Epson Corp | Light source device and projector |
JP2006106656A (en) * | 2004-02-27 | 2006-04-20 | Seiko Epson Corp | Light source device and projector |
JP2006344399A (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Ushio Inc | Lamp fixture |
JP2007035404A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Ushio Inc | Light source device |
JP2007165067A (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Ushio Inc | Light source device |
-
2008
- 2008-09-04 JP JP2008226620A patent/JP2010060855A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000347293A (en) * | 1999-04-02 | 2000-12-15 | Seiko Epson Corp | Light source device, illumination optical system and projector provided with the device |
JP2003075915A (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Seiko Epson Corp | Light source device, and illumination optical system and projector equipped with light source device |
JP2006106656A (en) * | 2004-02-27 | 2006-04-20 | Seiko Epson Corp | Light source device and projector |
JP2006030378A (en) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Seiko Epson Corp | Light source device and projector |
JP2006344399A (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Ushio Inc | Lamp fixture |
JP2007035404A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Ushio Inc | Light source device |
JP2007165067A (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Ushio Inc | Light source device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011108627A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | ウシオ電機株式会社 | Light source device |
WO2011118536A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 三洋電機株式会社 | Projection image display device and light source device |
JP2012073557A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-12 | Ushio Inc | Optical device |
JP2017510835A (en) * | 2014-01-31 | 2017-04-13 | コーニング インコーポレイテッド | UV and DUV extended cold mirror |
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