JP2010129504A - Luminous tube, light source device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光管、光源装置及びプロジェクタに関する。 The present invention relates to an arc tube, a light source device, and a projector.
従来、プロジェクタの光源装置用の発光管として、一対の電極を内蔵する管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを備える発光管が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an arc tube for a light source device of a projector, an arc tube including a tube bulb portion including a pair of electrodes and a pair of sealing portions extending on both sides of the bulb portion is known (for example, Patent Documents). 1).
ところで、従来の発光管においては、熱対流などにより、管球部の内面における重力に対して上側の領域の温度が特に高くなり易く、管球部を構成する基材の許容温度を超えてしまった場合には、管球部の外面における上側の領域において局所的な膨れが発生したり白化したりする場合がある。白化とは、管球部を構成する基材が白濁して失透する現象のことである。管球部に局所的な膨れが発生すると、強度低下によって発光管が破裂する場合がある。また、管球部が白化すると、白化した箇所において光の透過が妨げられてしまい、これに起因して熱が発生して発光管の温度がさらに上昇した結果、発光管が破裂する場合がある。 By the way, in the conventional arc tube, the temperature of the upper region with respect to the gravity on the inner surface of the bulb portion is likely to be particularly high due to thermal convection, and the temperature exceeds the allowable temperature of the base material constituting the bulb portion. In this case, local swelling may occur or whitening may occur in the upper region of the outer surface of the tube portion. Whitening is a phenomenon in which the base material constituting the tube portion becomes clouded and devitrified. When local swelling occurs in the bulb portion, the arc tube may rupture due to a decrease in strength. Further, when the tube bulb portion is whitened, light transmission is hindered at the whitened portion, and as a result, heat is generated and the temperature of the arc tube further rises. As a result, the arc tube may burst. .
管球部の内面における上側の領域の温度上昇を抑制するためには、発光管を冷却機構で冷却することが考えられる。しかしながら、従来の発光管においては、上述したように、熱対流などによって管球部の内面における上側の領域の温度が高くなり易く、管球部の内面における上側の領域の温度と下側の領域の温度との間に温度差が生じているため、管球部の内面における上側の領域の温度を所定温度以下まで冷却しようとして管球部を冷却した場合に、管球部の外面及び内面における下側の領域が必要以上に冷却されてしまい、管球部の内面における下側の領域が黒化するおそれがある。黒化とは、管球部内に封入された封入物(例えば、水銀、希ガス、金属ハロゲン化物等。)の蒸発性能が低下して、ハロゲンサイクルの効率が低下する結果、封入物が管球部の内壁に付着する現象のことである。このように管球部が黒化すると、黒化した箇所において光が吸収されるため、発光管の光量が低下したり発光管が破損したりする可能性がある。 In order to suppress the temperature rise in the upper region on the inner surface of the tube portion, it is conceivable to cool the arc tube with a cooling mechanism. However, in the conventional arc tube, as described above, the temperature of the upper region on the inner surface of the tube portion is likely to increase due to thermal convection, and the temperature of the upper region and the lower region on the inner surface of the tube portion. Therefore, when the tube part is cooled to cool the temperature of the upper region on the inner surface of the tube part to a predetermined temperature or lower, the temperature difference between the outer surface and the inner surface of the tube part is The lower region is cooled more than necessary, and the lower region on the inner surface of the tube portion may be blackened. Blackening means that the evaporating performance of the encapsulated material (eg, mercury, rare gas, metal halide, etc.) enclosed in the tube part is reduced, and the efficiency of the halogen cycle is reduced. It is a phenomenon that adheres to the inner wall of the part. When the tube portion is blackened in this way, light is absorbed at the blackened portion, so that the light quantity of the arc tube may be reduced or the arc tube may be damaged.
上述したように、一般的には、管球部の内面における上側の領域の温度が高くなり易いのであるが、逆に、例えば管球部の内面における上側の領域の温度を所定温度以下まで冷却しようとして管球部の上側の領域をより強く冷却した場合には、管球部の内面における下側の領域の温度が高くなることもある。 As described above, generally, the temperature of the upper region on the inner surface of the tube portion tends to increase, but conversely, for example, the temperature of the upper region on the inner surface of the tube portion is cooled to a predetermined temperature or lower. If the upper region of the tube portion is cooled more strongly, the temperature of the lower region on the inner surface of the tube portion may increase.
そこで、本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、管球部の内面における上側の領域の温度が高くなり易い場合及び管球部の内面における下側の領域の温度が高くなり易い場合のいずれの場合にも、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能な発光管を提供することを目的とする。また、このような優れた発光管を備える光源装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and the temperature of the upper region on the inner surface of the tube portion is likely to be high and the temperature of the lower region on the inner surface of the tube portion is high. It is an object of the present invention to provide an arc tube capable of further increasing the brightness while extending the life in any case. It is another object of the present invention to provide a light source device and a projector provided with such an excellent arc tube.
本発明者は、上記した問題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、一対の電極の中間位置から管球部の内面における重力に対して最も上側となる位置までの距離と、一対の電極の中間位置から管球部の内面における重力に対して最も下側となる位置までの距離とを、管球部の内面における上側の領域の温度及び管球部の内面における下側の領域の温度のうちいずれが高いのか状況に応じて調節すれば、管球部の内面における上側の領域及び下側の領域の温度上昇を抑制することができるとともに、管球部の内面における上側の領域の温度と下側の領域の温度との温度差を小さくすることができ、結果として、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the distance from the middle position between the pair of electrodes to the position on the innermost surface of the tube portion that is the uppermost side with respect to the gravity, The distance from the intermediate position to the lowest position with respect to gravity on the inner surface of the tube part is determined by the temperature of the upper region on the inner surface of the tube part and the temperature of the lower region on the inner surface of the tube part. If it is adjusted according to the situation, which is higher, the temperature rise in the upper region and the lower region on the inner surface of the tube portion can be suppressed, and the temperature of the upper region on the inner surface of the tube portion can be reduced. The temperature difference with the temperature of the lower region can be reduced, and as a result, it is possible to achieve a further increase in brightness while extending the life, and the present invention has been completed. It was.
すなわち、本発明の発光管は、一対の電極を内蔵する管球部と、前記管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する発光管であって、前記一対の封止部の軸を含み、重力の方向に沿う仮想平面で前記発光管を切断したときの断面における前記一対の電極の中間位置を点Pとし、前記管球部の内面における重力に対して最も下側となる位置を点Aとし、前記管球部の内面における重力に対して最も上側となる位置を点Bとし、前記管球部の外面における重力に対して最も下側となる位置を点Cとし、前記管球部の外面における重力に対して最も上側となる位置を点Dとし、点Pから点Aまでの距離をLAとし、点Pから点Bまでの距離をLBとし、点Pから点Cまでの距離をLCとし、点Pから点Dまでの距離をLDとしたとき、「(LC−LA)=(LD−LB)」かつ「LA≠LB」の関係を満たすことを特徴とする。 That is, the arc tube of the present invention is an arc tube having a tube bulb portion incorporating a pair of electrodes, and a pair of sealing portions extending on both sides of the tube bulb portion, the shaft of the pair of seal portions A point P that is an intermediate position of the pair of electrodes in a cross section when the arc tube is cut in a virtual plane along the direction of gravity, and is the lowest position with respect to gravity on the inner surface of the tube portion Is the point A, the position that is the uppermost side with respect to the gravity on the inner surface of the tube part is the point B, the position that is the lowermost side with respect to the gravity on the outer surface of the tube part is the point C, and the tube the uppermost a position with respect to gravity in the outer surface of the bulb to a point D, and the distance from the point P to the point a and L a, the distance from the point P to the point B and L B, the point from the point P C the distance to the L C, and the distance from the point P to the point D was L D, "(L C L A) = (L D -L B) "and is characterized by satisfying the relation of" L A ≠ L B ".
このため、本発明の発光管によれば、管球部の上側と下側の肉厚を同等(「(LC−LA)=(LD−LB)」)としたまま、熱源の中心となる一対の電極の中間位置(P)と管球部の内面における上側の領域との距離と、一対の電極の中間位置(P)と管球部の内面における下側の領域との距離とを調節して「LA≠LB」の関係を満たすようにすれば、管球部の内面における上側の領域及び下側の領域の温度上昇を抑制することができるとともに、管球部の内面における上側の領域の温度と下側の領域の温度との温度差を小さくすることができ、結果として、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能となる。 For this reason, according to the arc tube of the present invention, the thickness of the upper side and the lower side of the bulb part is the same (“(L C −L A ) = (L D −L B )”). The distance between the middle position (P) of the pair of electrodes at the center and the upper region on the inner surface of the tube portion, and the distance between the middle position (P) of the pair of electrodes and the lower region on the inner surface of the tube portion Is adjusted so as to satisfy the relationship of “L A ≠ L B ”, the temperature rise in the upper region and the lower region on the inner surface of the tube portion can be suppressed, and the tube portion The temperature difference between the temperature of the upper region and the temperature of the lower region on the inner surface can be reduced, and as a result, it is possible to further increase the brightness while extending the life.
本発明の発光管においては、「LA<LB」の関係を満たすことが好ましい。 In the arc tube of the present invention, it is preferable to satisfy the relationship “L A <L B ”.
このように構成することによって、管球部の内面における上側の領域の温度が高くなり易い場合に、熱源の中心となる一対の電極の中間位置(P)と、管球部の内面における上側の領域との距離を、一対の電極の中間位置(P)と管球部の内面における下側の領域との距離よりも長くすることになる。つまり、熱対流などにより温度が上昇し易い管球部の内面における上側の領域を、熱源からある程度離隔することが可能となるため、管球部の内面における上側の領域の温度上昇を抑制し、管球部の内面における上側の領域の温度と下側の領域の温度との温度差を小さくすることができ、結果として、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能となる。 With this configuration, when the temperature of the upper region on the inner surface of the bulb portion is likely to be high, the intermediate position (P) of the pair of electrodes serving as the center of the heat source and the upper position on the inner surface of the bulb portion The distance to the region is longer than the distance between the intermediate position (P) of the pair of electrodes and the lower region on the inner surface of the bulb portion. In other words, the upper region on the inner surface of the tube portion where the temperature is likely to rise due to heat convection and the like can be separated from the heat source to some extent, so that the temperature increase of the upper region on the inner surface of the tube portion is suppressed, The temperature difference between the temperature of the upper region and the temperature of the lower region on the inner surface of the tube portion can be reduced, and as a result, it is possible to further increase the brightness while extending the life. .
本発明の発光管においては、「LA>LB」の関係を満たすことが好ましい。 In the arc tube of the present invention, it is preferable to satisfy the relationship of “L A > L B ”.
このように構成することによって、管球部の内面における下側の領域の温度が高くなり易い場合に、熱源の中心となる一対の電極の中間位置(P)と、管球部の内面における下側の領域との距離を、一対の電極の中間位置(P)と管球部の内面における上側の領域との距離よりも長くすることになる。管球部の内面における下側の領域を熱源からある程度離隔することが可能となるため、管球部の内面における下側の領域の温度上昇を抑制し、管球部の内面における上側の領域の温度と下側の領域の温度との温度差を小さくすることができ、結果として、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能となる。 With this configuration, when the temperature of the lower region on the inner surface of the bulb portion is likely to be high, the intermediate position (P) of the pair of electrodes serving as the center of the heat source and the lower position on the inner surface of the bulb portion. The distance to the side region is longer than the distance between the intermediate position (P) of the pair of electrodes and the upper region on the inner surface of the tube portion. Since the lower region on the inner surface of the tube portion can be separated from the heat source to some extent, the temperature increase in the lower region on the inner surface of the tube portion is suppressed, and the upper region on the inner surface of the tube portion is suppressed. The temperature difference between the temperature and the temperature of the lower region can be reduced, and as a result, it is possible to further increase the brightness while extending the life.
したがって、本発明の発光管は、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能な発光管となる。 Therefore, the arc tube of the present invention is an arc tube capable of further increasing the brightness while extending the life.
本発明の光源装置は、本発明の発光管と、前記発光管における一方の封止部側に配設され、前記発光管からの光を被照明領域側に向けて反射する反射凹面を有するリフレクタとを備えることを特徴とする。 The light source device of the present invention includes a light-emitting tube according to the present invention and a reflector having a reflective concave surface that is disposed on one sealing portion side of the light-emitting tube and reflects light from the light-emitting tube toward an illuminated region side. It is characterized by providing.
このため、本発明の光源装置によれば、上述した優れた発光管を備えているため、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能な光源装置となる。 For this reason, according to the light source device of the present invention, since the above-described excellent arc tube is provided, the light source device can achieve higher luminance while extending its life.
本発明の光源装置においては、前記リフレクタの前記反射凹面は、前記管球部の管壁を通過して射出される光が前記管壁で屈折した場合に、当該屈折を補正して反射するような曲面形状を有することが好ましい。 In the light source device of the present invention, the reflection concave surface of the reflector is configured to correct and reflect the refraction when light emitted through the tube wall of the tube portion is refracted by the tube wall. It is preferable to have a curved surface shape.
このように構成することにより、管球部の管壁(上側の管壁及び下側の管壁)を通過して射出される光を後述する光学要素に向けて正しく反射することが可能となる。例えば、リフレクタが楕円面リフレクタである場合、管球部の管壁を通過して射出される光を楕円面リフレクタの第2焦点位置に向けて反射することが可能となる。また、リフレクタが放物面リフレクタである場合、管球部の管壁を通過して射出される光を照明光軸に略平行な光として被照明領域側に向けて反射することが可能となる。 With this configuration, it is possible to correctly reflect the light emitted through the tube wall (the upper tube wall and the lower tube wall) of the bulb part toward an optical element to be described later. . For example, when the reflector is an ellipsoidal reflector, light emitted through the tube wall of the bulb part can be reflected toward the second focal position of the ellipsoidal reflector. In addition, when the reflector is a parabolic reflector, it is possible to reflect the light emitted through the tube wall of the bulb part toward the illuminated region as light substantially parallel to the illumination optical axis. .
本発明の光源装置においては、前記管球部における被照明領域側の外面を覆うように前記発光管における他方の封止部側に配設され、前記発光管からの光を前記管球部に向けて反射する反射凹面を有する副鏡をさらに備えることが好ましい。 In the light source device of the present invention, the light emitting device is disposed on the other sealing portion side of the arc tube so as to cover the outer surface of the bulb portion on the illuminated area side, and the light from the arc tube is directed to the bulb portion. It is preferable to further include a secondary mirror having a reflective concave surface that reflects toward the surface.
ところで、発光管の封止部に反射手段を配設することによって、光利用効率を向上することが可能となるとともにリフレクタを小型化することが可能となり、高輝度かつコンパクトな光源装置を実現することが可能となるが、管球部の略半分が反射手段によって覆われてしまうことから、発光管の封止部に反射手段が配設された光源装置は、そのような反射手段が配設されていない光源装置以上に、管球部の温度が高くなり易いという傾向がある。
本発明は、上述したように管球部の温度が全体的に高くなってしまうのを抑制することが可能となることから、このように発光管の封止部に反射手段が配設された光源装置に対して特に効果が大きい。
By the way, it is possible to improve the light utilization efficiency and to reduce the size of the reflector by disposing the reflecting means in the sealing portion of the arc tube, thereby realizing a high-luminance and compact light source device. However, since almost half of the bulb portion is covered by the reflecting means, the light source device in which the reflecting means is disposed in the sealing portion of the arc tube has such a reflecting means. There is a tendency that the temperature of the bulb portion tends to be higher than that of the light source device that is not used.
In the present invention, as described above, it is possible to suppress the overall temperature of the tube bulb portion from being increased, and thus the reflecting means is disposed in the sealing portion of the arc tube as described above. This is particularly effective for the light source device.
また、前記副鏡の前記反射凹面は、前記管球部の管壁を通過して射出される光が前記管壁で屈折した場合に、当該屈折を補正して反射するような曲面形状を有することが好ましい。 In addition, the concave concave surface of the secondary mirror has a curved shape that reflects and corrects the refraction when light emitted through the tube wall of the bulb part is refracted by the tube wall. It is preferable.
このように構成することにより、管球部の管壁を通過し、副鏡方向に射出される光を、光源である一対の電極の中間位置に向けて正しく反射することが可能となる。 With this configuration, it is possible to correctly reflect light that passes through the tube wall of the tube portion and is emitted in the sub-mirror direction toward an intermediate position between the pair of electrodes that are light sources.
本発明のプロジェクタは、本発明の光源装置を備える照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置によって変調された光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。 The projector of the present invention projects an illumination device including the light source device of the present invention, an electro-optic modulation device that modulates illumination light from the illumination device according to image information, and light modulated by the electro-optic modulation device. A projection optical system.
このため、本発明のプロジェクタによれば、上述した優れた光源装置を備えているため、長寿命の光源装置を備え、かつ、高輝度なプロジェクタとなる。 For this reason, according to the projector of the present invention, since the above-described excellent light source device is provided, the projector has a long-life light source device and a high brightness.
本発明のプロジェクタにおいては、前記光源装置を冷却する冷却機構をさらに備えることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the projector further includes a cooling mechanism for cooling the light source device.
このように構成することにより、光源装置の温度上昇を抑制することができ、光源装置の長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能となる。 With this configuration, it is possible to suppress the temperature rise of the light source device, and it is possible to further increase the luminance while extending the life of the light source device.
以下、本発明の発光管、光源装置及びプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。 The arc tube, light source device, and projector of the present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings.
[実施形態1]
1.発光管20、光源装置110及びプロジェクタ1000の構成
図1は、実施形態1に係るプロジェクタ1000の光学系を模式的に示す上面図である。図2は、実施形態1に係る発光管20及び光源装置110を説明するために示す図である。図2(a)は光源装置110を模式的に示す側面図であり、図2(b)は発光管20における管球部30の周辺部分を横から見た断面図である。
[Embodiment 1]
1. Configuration of Arc Tube 20,
なお、以下の説明においては、互いに直交する3つの方向をそれぞれz軸方向(図1における照明光軸100ax方向)、x軸方向(図1における紙面に平行かつz軸に直交する方向)及びy軸方向(図1における紙面に垂直かつz軸に直交する方向)とする。
また、以下の説明においては、プロジェクタ1000をいわゆる据え置き状態に配置す
る場合を例示的に示すこととする。従って、重力方向は下側方向(例えば、図2(a)においてはy(−)方向。)となる。
In the following description, three directions orthogonal to each other are defined as a z-axis direction (illumination optical axis 100ax direction in FIG. 1), an x-axis direction (a direction parallel to the paper surface in FIG. 1 and perpendicular to the z-axis), and y. Let it be an axial direction (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 and perpendicular to the z-axis).
Further, in the following description, a case where
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、図1に示すように、照明装置100と、照明装置100からの照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系200と、色分離導光光学系200で分離された3つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての3つの液晶装置400R,400G,400Bと、3つの液晶装置400R,400G,400Bによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム500と、クロスダイクロイックプリズム500によって合成された光をスクリーンSCR等の投写面に投写する投写光学系600と、冷却機構700(図示せず。)とを備えたプロジェクタである。
As shown in FIG. 1, the
照明装置100は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置110と、光源装置110からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ90と、凹レンズ90から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ122を有する第1レンズアレイ120と、第1レンズアレイ120の複数の第1小レンズ122に対応する複数の第2小レンズ132を有する第2レンズアレイ130と、第2レンズアレイ130からの各部分光束を偏光方向の揃った略1種類の直線偏光に変換して射出する偏光変換素子140と、偏光変換素子140から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ150とを有する。
The illuminating
光源装置110は、図1及び図2(a)に示すように、リフレクタとしての楕円面リフレクタ10と、楕円面リフレクタ10の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管20とを有する。光源装置110は、照明光軸100axを中心軸とする光束を射出する。
As shown in FIGS. 1 and 2A, the
発光管20は、図2に示すように、照明光軸100axに沿って配置された一対の電極42,52を内蔵する管球部30と、管球部30の両側に延びる一対の封止部40,50と、一対の封止部40,50内にそれぞれ封止された一対の金属箔44,54と、一対の金属箔44,54にそれぞれ電気的に接続された一対のリード線46,56とを有する。
As shown in FIG. 2, the
なお、発光管20の構成要素の条件等を例示的に示すと、管球部30及び封止部40,50は、例えば石英ガラス製であり、管球部30内には、水銀、希ガス及び少量のハロゲンが封入されている。電極42,52は、例えばタングステン電極であり、金属箔44,54は、例えばモリブデン箔である。リード線46,56は、例えばモリブデン又はタングステンから構成されている。
また、発光管20としては、高輝度発光する種々の発光管を採用でき、例えば高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を採用できる。
If the conditions of the constituent elements of the
Further, as the
管球部30について、図2(b)に示すように、照明光軸100axを含み、重力の方向に沿う仮想平面で切断したときの管球部30の断面における、一対の電極42,52の中間位置を点Pとし、管球部30の内面における重力に対して最も下側となる位置を点Aとし、管球部30の内面における重力に対して最も上側となる位置を点Bとし、管球部30の外面における重力に対して最も下側となる位置を点Cとし、管球部30の外面における重力に対して最も上側となる位置を点Dとし、点Pから点Aまでの距離をLAとし、点Pから点Bまでの距離をLBとし、点Pから点Cまでの距離をLCとし、点Pから点Dまでの距離をLDとし、点Cから点Dまでの距離をLとする。このとき、実施形態1に係る発光管20においては、「(LC−LA)=(LD−LB)」かつ「LA≠LB」の関係を満たすように、発光管20の管球部30が構成されている。
As shown in FIG. 2B, the
楕円面リフレクタ10は、図2(a)に示すように、発光管20の封止部(一方の封止部)40を挿通・固定するための開口部12と、発光管20からの光を第2焦点位置に向けて反射する反射凹面14とを有する。楕円面リフレクタ10は、楕円面リフレクタ10の開口部12に充填されたセメントなどの無機系接着剤によって発光管20の封止部40に固着されている。
As shown in FIG. 2A, the
反射凹面14は、管球部30の上側の管壁36及び下側の管壁38を通過して射出される光が管壁36,38で屈折した場合に、当該屈折を補正して反射するような曲面形状を有する。
The reflection
楕円面リフレクタ10を構成する基材の材料としては、例えば、結晶化ガラスやアルミナ(Al2O3)などを好適に用いることができる。反射凹面14には、例えば、酸化チタン(TiO2)と酸化シリコン(SiO2)との誘電体多層膜からなる可視光反射層が形成されている。
For example, crystallized glass, alumina (Al 2 O 3 ), or the like can be suitably used as the material of the base material constituting the
凹レンズ90は、図1に示すように、楕円面リフレクタ10の被照明領域側に配置されている。そして、楕円面リフレクタ10からの光を第1レンズアレイ120に向けて射出するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
第1レンズアレイ120は、凹レンズ90からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第1小レンズ122が照明光軸100axと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第1小レンズ122の外形形状は、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。
The
第2レンズアレイ130は、重畳レンズ150とともに、第1レンズアレイ120の各第1小レンズ122の像を液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第2レンズアレイ130は、第1レンズアレイ120と略同様な構成を有し、複数の第2小レンズ132が照明光軸100axに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
The
偏光変換素子140は、第1レンズアレイ120により分割された各部分光束の偏光方
向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子140は、光源装置110からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分を透過し他方の直線偏光成分を照明光軸100axに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸100axに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。
The
The
重畳レンズ150は、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び偏光変換素子140を経た複数の部分光束を集光して液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ150の光軸と照明装置100の照明光軸100axとが略一致するように、重畳レンズ150が配置されている。なお、重畳レンズ150は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
The superimposing
色分離導光光学系200は、ダイクロイックミラー210,220と、反射ミラー230,240,250と、入射側レンズ260と、リレーレンズ270とを有する。色分離導光光学系200は、重畳レンズ150から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる3つの液晶装置400R,400G,400Bに導く機能を有する。
The color separation light guide
液晶装置400R,400G,400Bは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置100の照明対象となる。
液晶装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、後述する入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
The liquid crystal devices 400 </ b> R, 400 </ b> G, and 400 </ b> B modulate the illumination light beam according to the image information and are the illumination target of the
The
液晶装置400R,400G,400Bの光路前段には、集光レンズ300R,300G,300Bが配置されている。
Condensing
また、ここでは図示を省略したが、集光レンズ300R,300G,300Bと各液晶装置400R,400G,400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置400R,400G,400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置400R,400G,400B及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
Although not shown here, incident-side polarizing plates are interposed between the
クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
The cross
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
The color image emitted from the cross
プロジェクタ1000には、冷却機構700(図示せず。)が配設されている。冷却機
構700は、少なくとも光源装置110を冷却する冷却ファン710と、冷却ファン710からの冷却風を通す冷却風流路720とを有する(ともに図示せず。)。なお、冷却機構700は、光源装置110のみならず、他の光学要素(例えば液晶装置400R,400G,400Bなど)を冷却する構成としてもよい。
The
なお、以上の構成は、管球部30の内面における上側の領域32の温度が高くなり易い構成である。
Note that the above configuration is a configuration in which the temperature of the
2.発光管20の製造方法
次に、発光管20の製造方法、ここでは主に管球部30の成形方法について図を参照しながら説明する。なお、管球部30以外の製造方法については、従来公知の手段を用いるものとし、説明は省略する。
2. Method for
図3は、実施形態1に係る発光管20における管球部30の成形方法を説明するために示す図である。
まず、封止部40,50の外径に対応する外径寸法を有する管状部材70を準備する(図示せず。)。管状部材70の材料としては、例えば石英ガラスを好適に用いることができる。
FIG. 3 is a view for explaining a method of forming the
First, a
次に、管状部材70の中央部72を加熱する(図4(a)参照。)。
その後、必要に応じて管状部材70の端部74,76を管状部材70の中央部72へ向かって移動させ、肉寄せを行う(図4(b)参照。)。
Next, the
Thereafter, if necessary, the
さらに、管状部材70を成形型78,80の内部に配置し、不活性ガスにより内圧をかけ、管状部材70の中央部72が管球部30に対応した所定の形状になるように膨張させる。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガスや窒素ガスを好適に用いることができる。
Further, the
3.効果
このため、実施形態1に係る発光管20によれば、熱源の中心となる一対の電極42,52の中間位置Pと、管球部30の内面における上側の領域32との距離が、一対の電極42,52の中間位置Pと管球部30の内面における下側の領域34との距離よりも長いため、熱対流などにより温度が上昇し易い管球部30の内面における上側の領域32を、熱源からある程度離隔することが可能となり、管球部30の内面における上側の領域32の温度上昇を抑制し、管球部30の内面における上側の領域32の温度と下側の領域34の温度との温度差を小さくすることができ、結果として、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能となる。
3. For this reason, according to the
また、実施形態1に係る光源装置110によれば、上述した優れた発光管20を備えているため、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能な光源装置となる。
In addition, according to the
また、実施形態1に係る光源装置110によれば、反射凹面14は、管球部30の中心から管球部30の管壁36,38を通過して放射される光が管壁36,38で屈折した場合に、当該屈折を補正して反射するような曲面形状を有するため、管球部30の管壁36,38を通過して射出される光を楕円面リフレクタ10の第2焦点位置に向けて反射することが可能となる。
Further, according to the
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、上述した優れた光源装置110を備えているため、長寿命の光源装置を備え、かつ、高輝度なプロジェクタとなる。
Since the
また、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、光源装置110を冷却する冷却機構700をさらに備えるため、光源装置110の温度上昇を抑制することができ、光源装置110の長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能となる。
In addition, according to the
[実施形態2]
図4は、実施形態2に係る発光管20a及び光源装置110aを説明するために示す図である。図4(a)は発光管20aにおける管球部30aの周辺部分を横から見た断面図であり、図4(b)は光源装置110を模式的に示す側面図である。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a view for explaining the
実施形態2の発光管20aにおいては、冷却機構700aにより、管球部30aの内面における上側の領域32aの温度を所定温度以下まで冷却しようとして管球部30の上側の領域をより強く冷却しているため、管球部30aの内面における下側の領域34aの温度が高くなり易い。
In the
実施形態2に係る発光管20aは、基本的には実施形態1に係る発光管20と同様の構成を有するが、管球部30aの配置が実施形態1に係る発光管20の場合とは異なる。すなわち、実施形態2に係る発光管20aにおいては、「LA>LB」の関係を満たす。
The
このため、実施形態2に係る発光管20aによれば、熱源の中心となる一対の電極42,52の中間位置Pと管球部30aの内面における下側の領域34aとの距離が、一対の電極42,52の中間位置Pと管球部の内面における上側の領域32aとの距離よりも長いため、管球部30aの内面における下側の領域34aを熱源からある程度離隔することが可能となり、管球部30aの内面における下側の領域34aの温度上昇を抑制し、管球部30aの内面における上側の領域32aの温度と下側の領域34aの温度との温度差を小さくすることができ、結果として、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能となる。
Therefore, according to the
このように、実施形態2に係る発光管20aは、管球部30aの配置が実施形態1に係る発光管20とは異なるが、実施形態1に係る発光管20から得られる効果と同様の効果を有し、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能な発光管となる。
As described above, the
なお、実施形態2に係る発光管20aは、管球部30aの配置以外の点においては、実施形態1に係る発光管20の場合同様の構成を有するため、実施形態1に係る発光管20が有する効果のうち該当する効果を有する。
The
[実施形態3]
図5は、実施形態3に係る光源装置110bを模式的に示す側面図である。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a side view schematically showing the
実施形態3に係る光源装置110bは、基本的には実施形態1に係る光源装置110と同様の構成を有するが、副鏡60をさらに備える点が実施形態1に係る光源装置110とは異なる。
The
副鏡60は、管球部30の略半分を覆い、楕円面リフレクタ10bの反射凹面14bと対向して配置される反射手段であり、発光管20の封止部(他方の封止部)50に挿通・固定するための開口部62と、発光管20から被照明領域側に向けて射出された光を発光管20に向けて反射する反射凹面64とを有する。副鏡60によって反射された光は、発光管20を透過して楕円面リフレクタ10bに入射する。副鏡60は、副鏡60の開口部62に充填されたセメントなどの無機系接着剤によって発光管20の封止部50に固着されている。なお、反射凹面64の曲面形状は、一対の電極42,52の中間位置Pを中心とする球面形状である。
The
副鏡60を構成する材料としては、例えば、透光性のアルミナを用いる。これにより、放熱性を高めることができる。なお、アルミナ以外でも、石英ガラス、サファイア、ルビーなどの材料を用いてもよい。
反射凹面64には、例えば、酸化タンタル(Ta2O5)と酸化シリコン(SiO2)との誘電体多層膜からなる反射層が形成されている。
As a material constituting the
On the reflective
このため、実施形態3に係る光源装置110bによれば、管球部30から被照明領域側に放射される光が副鏡60によって楕円面リフレクタ10bに向けて反射されるため、管球部30から被照明領域側に放射され本来有効に利用されていなかった光をも有効に利用することが可能となる。このため、光源装置110bの高輝度化を図ることが可能となる。
また、発光管20の被照明領域側端部まで覆うような大きさに楕円面リフレクタ10bの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタ10bの小型化を図ることができ、結果としてコンパクトな光源装置110bを実現することが可能となる。さらに、楕円面リフレクタ10bの小型化を図ることができることにより、光路後段に配置される光学要素の大きさを小さくすることができるため、コンパクトなプロジェクタとなる。
For this reason, according to the
Further, it is not necessary to set the size of the
ところで、上記のように発光管20の封止部50に副鏡60を配設することによって、高輝度かつコンパクトな光源装置110bを実現することが可能となるが、管球部30の略半分が副鏡60によって覆われてしまうことから、発光管20の封止部50に副鏡60が配設された光源装置110bは、そのような副鏡が配設されていない光源装置以上に、管球部30の温度が高くなり易いという傾向がある。
しかしながら、実施形態3に係る発光管20は、上述したように管球部30の温度が全体的に高くなってしまうのを抑制することが可能となることから、このように発光管20の封止部50に副鏡60が配設された光源装置110bに対して特に効果が大きい。
By the way, by arranging the
However, since the
このように、実施形態3に係る光源装置110bは、副鏡60を備える点が実施形態1に係る光源装置110とは異なるが、実施形態1に係る光源装置110と同様に、「LA<LB」の関係を満たすため、長寿命化を図りつつ、さらなる高輝度化を図ることが可能な発光管となる。
As described above, the
以上、本発明の発光管、光源装置及びプロジェクタを上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 The arc tube, the light source device, and the projector according to the present invention have been described based on the above-described embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various aspects can be used without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are possible.
(1)上記実施形態3に係る光源装置110bにおいては、副鏡60の反射凹面64の曲面形状は、一対の電極42,52の中間位置Pを中心とする球面形状であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、副鏡の反射凹面の曲面形状は、管球部の中心から管球部の上側の管壁及び下側の管壁を通過して射出される光が管壁で屈折した場合に、当該屈折を補正して反射するような曲面形状であることも好ましい。
(1) In the
(2)上記各実施形態に係る光源装置においては、リフレクタとして、楕円面リフレクタを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放物面リフレクタを用いることも好ましい。この場合には、凹レンズは備えていなくともよい。 (2) In the light source device according to each of the above embodiments, an elliptical reflector is used as the reflector. However, the present invention is not limited to this, and it is also preferable to use a parabolic reflector. In this case, the concave lens may not be provided.
(3)上記各実施形態に係るプロジェクタにおいては、光均一化光学系として、レンズアレイからなるレンズインテグレータ光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロッド部材からなるロッドインテグレータ光学系をも好ましく用いることができる。 (3) In the projectors according to the above embodiments, the lens integrator optical system including a lens array is used as the light uniformizing optical system. However, the present invention is not limited to this, and the rod including a rod member is used. An integrator optical system can also be preferably used.
(4)上記各実施形態に係るプロジェクタは透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。 (4) Although the projector according to each of the above embodiments is a transmissive projector, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a reflection type projector. Here, “transmission type” means that an electro-optic modulation device as a light modulation means, such as a transmission type liquid crystal device, transmits light, and “reflection type” This means that an electro-optic modulation device as a light modulation means, such as a reflective liquid crystal device, is a type that reflects light. Even when the present invention is applied to a reflective projector, the same effect as that of a transmissive projector can be obtained.
(5)上記各実施形態に係るプロジェクタにおいては、3つの液晶装置400R,400G,400Bを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つ、2つ又は4つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
(5) In the projector according to each of the above embodiments, the projector using the three
(6)上記各実施形態に係るプロジェクタ1000においては、電気光学変調装置として液晶装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。電気光学変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。
(6) In the
(7)本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。 (7) The present invention is applied to a rear projection projector that projects from a side opposite to the side that observes the projected image, even when applied to a front projection projector that projects from the side that observes the projected image. Is also possible.
10,10b…楕円面リフレクタ、12…開口部、14,14b…内面、20,20a…発光管、30,30a…管球部、32,32a…管球部の内面における上側の領域、33,33a…管球部の外面における上側の領域、34,34a…管球部の内面における下側の領域、35,35a…管球部の外面における下側の領域、36,36a…管球部における上側の管壁、38,38a…管球部における下側の管壁、40,50…封止部、42,52…電極、44,54…金属箔、46,56…リード線、60…副鏡、62…開口部、64…内面、70…管状部材、72…管状部材の中央部、74,76…管状部材の端部、78,80…成形型、90…凹レンズ、100…照明装置、100ax…照明光軸、110,110a,110b…光源装置、120…第1レンズアレイ、122…第1小レンズ、130…第2レンズアレイ、132…第2小レンズ、140…偏光変換素子、150…重畳レンズ、200…色分離導光光学系、210,220…ダイクロイックミラー、230,240,250…反射ミラー、260…入射側レンズ、270…リレーレンズ、300R,300G,300B…集光レンズ、400R,400G,400B…液晶装置、500…クロスダイクロイックプリズム、600…投写光学系、700a…冷却機構、710a…冷却ファン、720a…冷却風流路、1000,1000a…プロジェクタ、A…管球部の内面における重力に対して最も下側となる位置、B…管球部の内面における重力に対して最も上側となる位置、C…管球部の外面における重力に対して最も下側となる位置、D…管球部の外面における重力に対して最も上側となる位置、F…冷却風、I…不活性ガス、L…点Cから点Dまでの距離、LA…点Pから点Aまでの距離、LB…点Pから点Bまでの距離、LC…点Pから点Cまでの距離、LD…点Pから点Dまでの距離、P…一対の電極の中間位置、SCR…スクリーン
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する発光管であって、
前記一対の封止部の軸を含み、重力の方向に沿う仮想平面で前記発光管を切断したときの断面における
前記一対の電極の中間位置を点Pとし、
前記管球部の内面における重力に対して最も下側となる位置を点Aとし、
前記管球部の内面における重力に対して最も上側となる位置を点Bとし、
前記管球部の外面における重力に対して最も下側となる位置を点Cとし、
前記管球部の外面における重力に対して最も上側となる位置を点Dとし、
点Pから点Aまでの距離をLAとし、
点Pから点Bまでの距離をLBとし、
点Pから点Cまでの距離をLCとし、
点Pから点Dまでの距離をLDとしたとき、
「(LC−LA)=(LD−LB)」かつ「LA≠LB」の関係を満たすことを特徴とする発光管。 A tube section containing a pair of electrodes;
An arc tube having a pair of sealing portions extending on both sides of the bulb portion,
The point P is an intermediate position of the pair of electrodes in a cross section when the arc tube is cut in a virtual plane along the direction of gravity including the axis of the pair of sealing portions,
A position that is the lowest side with respect to gravity on the inner surface of the tube portion is a point A,
A position which is the uppermost side with respect to gravity on the inner surface of the tube portion is a point B,
A position that is the lowest side with respect to gravity on the outer surface of the tube portion is a point C,
A position that is the uppermost position with respect to gravity on the outer surface of the tube portion is a point D,
The distance from the point P to the point A and L A,
Let L B be the distance from point P to point B.
Let L C be the distance from point P to point C.
When the distance from the point P to the point D is L D ,
An arc tube characterized by satisfying a relationship of “(L C −L A ) = (L D −L B )” and “L A ≠ L B ”.
「LA<LB」の関係を満たすことを特徴とする発光管。 The arc tube of claim 1, wherein
Arc tube and satisfying the relation of "L A <L B".
「LA>LB」の関係を満たすことを特徴とする発光管。 The arc tube of claim 1, wherein
An arc tube characterized by satisfying a relationship of “L A > L B ”.
前記発光管における一方の封止部側に配設され、前記発光管からの光を被照明領域側に向けて反射する反射凹面を有するリフレクタとを備えることを特徴とする光源装置。 The arc tube according to any one of claims 1 to 3,
A light source device comprising: a reflector disposed on one sealing portion side of the arc tube and having a reflective concave surface that reflects light from the arc tube toward an illuminated region side.
前記リフレクタの前記反射凹面は、前記管球部の管壁を通過して射出される光が前記管壁で屈折した場合に、当該屈折を補正して反射するような曲面形状を有することを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 4,
The reflective concave surface of the reflector has a curved shape that reflects and corrects the refraction when light emitted through the tube wall of the bulb portion is refracted by the tube wall. A light source device.
前記管球部における被照明領域側の外面を覆うように前記発光管における他方の封止部側に配設され、前記発光管からの光を前記管球部に向けて反射する反射凹面を有する副鏡をさらに備えることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 4 or 5,
It has a reflective concave surface that is disposed on the other sealing portion side of the arc tube so as to cover an outer surface of the bulb portion on the illuminated area side and reflects light from the arc tube toward the bulb portion. A light source device further comprising a secondary mirror.
前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
前記電気光学変調装置によって変調された光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクタ。 A lighting device comprising the light source device according to any one of claims 4 to 6,
An electro-optic modulation device that modulates illumination light from the illumination device according to image information;
A projector comprising: a projection optical system that projects light modulated by the electro-optic modulation device.
前記光源装置を冷却する冷却機構をさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 7, wherein
A projector further comprising a cooling mechanism for cooling the light source device.
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