JP2013239258A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射光量の低下を回避できる形状のレフセット板を備え、放射光量を増大させた光源装置を提供する。
【解決手段】発光管１１と、その両端に連続して伸びる一対の封止管１２を有する放電ランプ１と、発光管１１を取り囲んで配置された反射鏡３、４と、反射鏡３、４を支持する板状部材であってその中央に貫通孔５１が穿設されたレフセット板５とを有し、反射鏡３，４は、回転楕円形状の反射面を有する後方反射鏡３と、球面形状の反射面を有する前方反射鏡４とからなり、レフセット板５の一方の面には後方反射鏡３の開口部３２が当接され、他方の面には前方反射鏡４の開口部４２が当接されており、放電ランプ１の発光中心が後方反射鏡３の内側に配置されており、レフセット板５の貫通孔５１の縁部は、貫通孔５１の孔径が光軸方向で徐々に拡大又は縮小する形状である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置に関し、プロジェクタや映写機の光源に用いられる光源装置に関する。

従来、プロジェクタや映写機の光源として、例えば、特開２００９−０７６４１８号公報（特許文献１）に記載されるような光源装置が用いられている。
この光源装置の全体構成を示す部分断面図を図６（ａ）、（ｂ）に示す。この光源装置は、放電ランプ１と、放電ランプ１を支持するランプ支持体２と、ランプ発光管１１を取り囲むように配置された後方反射鏡３及び前方反射鏡４を備えている。後方反射鏡３は回転楕円面形状の反射面３１を備えており、前方反射鏡４は球面形状の反射面４１を備えている。
後方反射鏡３，前方反射鏡４のそれぞれの底部には、放電ランプ１の封止管１２を挿通する孔３３、４３が設けられている。また、前方反射鏡の孔４３（以下、光出射開口と称す）は光を出射する目的で開口径を大きく設けてあり、後方反射鏡３や前方反射鏡４からの反射光が好適に出射される構成となっている。

後方反射鏡３は、その第一焦点が放電ランプ１の電極間に位置しており、その第二焦点は光出射開口４３側であって後方反射鏡３や前方反射鏡４の外部に位置している。また前方反射鏡４の焦点は放電ランプ１の電極間に位置している。
上記構成により、後方反射鏡３は、放電ランプ１から放射された直接光を反射して後方反射鏡３の第二焦点に集光させる役割を担っている。また前方反射鏡４は、放電ランプ１から放射された直接光のうち後方反射鏡３に捕捉されなかった光を後方反射鏡側３へ反射させる役割を担っており、後方反射鏡３や前方反射鏡４からの反射光が好適に集光され、光源装置の放射光量が増大する。

前方反射鏡４と後方反射鏡３の間には、後方反射鏡３と前方反射鏡４を固定して支持する反射鏡支持部材であるレフセット板９５が設けられている。レフセット板９５の一方の面には後方反射鏡３の開口部３２が当接され、他方の面には前方反射鏡４の開口部４２が当接されており、後方反射鏡３と前方反射鏡４は対向した状態でレフセット板９５に設置されている。またレフセット板９５の中央には、放電ランプ１を挿通可能な貫通孔９５１が穿設されている。
以上の構成により、レフセット板９５や後方反射鏡３、前方反射鏡４は、放電ランプ１の発光管１１を取り囲むように配置されている。

特開２００９−０７６４１８号公報

図６（ａ）に示す光源装置の領域Ａの要部断面図を図６（ｂ）に示す。前方反射鏡４と後方反射鏡３の間にはレフセット板９５が介在しているため、放電ランプ１から前方反射鏡４に向けて放射される直接光Ｌ１のうち、一部の光はレフセット板９５の貫通孔の内面である縁部９５２に照射される。しかしながら、該縁部９５２には後方反射鏡３や前方反射鏡４が有する集光機能や反射機能がなく、縁部９５２からの反射光は不所望な方向に多重散乱して減衰してしまう。よって、当該光源装置からの放射光量が低下する、という問題が発見された。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑みて、放射光量の低下を回避できる形状のレフセット板を備え、従来よりも放射光量を増大させた光源装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため以下の手段を採用した。
すなわち本発明は、内部に一対の電極が対向して配置された発光管と、その両端に連続して伸びる一対の封止管を有する放電ランプと、前記発光管を取り囲んで配置された反射鏡と、前記反射鏡を支持する板状部材であってその中央に貫通孔が穿設されたレフセット板とを有し、前記反射鏡は、回転楕円形状の反射面を有する後方反射鏡と、球面形状の反射面を有する前方反射鏡とからなり、
各々の反射鏡には、前記封止管を挿通する孔と、それに対向する開口部とが前記放電ランプの管軸方向に並んで配置されており、
前記レフセット板の一方の面には後方反射鏡の開口部が当接され、他方の面には前方反射鏡の開口部が当接されており、前記放電ランプの発光中心が該後方反射鏡の内側に配置されており、前記レフセット板の貫通孔の縁部は、該貫通孔の孔径が光軸方向で徐々に拡大又は縮小する形状であることを特徴としている。

前記貫通孔の縁部は、該貫通孔の孔径が前記後方反射鏡から前記前方反射鏡に向かって拡大した形状であることを特徴としている。

前記貫通孔は、その内面に回転楕円形状の反射面を備えており、
前記反射面は、前記後方反射鏡の反射面と同一の曲率からなり、
前記後方反射鏡の反射面と前記貫通孔の反射面が連接していることを特徴としている。

前記貫通孔の縁部は、該貫通孔の孔径が前記前方反射鏡から前記後方反射鏡に向かって拡大した形状であって、
前記貫通孔は、その内面に球面形状の反射面を備え、
前記貫通孔の反射面と前記前方反射鏡の反射面は、前記光軸方向に沿った切断面において、同心円を成して配置されていることを特徴としている。

本発明における有効反射領域とは、放電ランプから放射された光を反射し、後に後方反射鏡の第二焦点に光を集光させることが可能な反射面の領域を指している。

本発明では，前記レフセット板の一方の面には前記後方反射鏡の開口部が当接され、他方の面には前記前方反射鏡の開口部が当接されてなる光源装置において、該レフセット板の貫通孔の孔径が光軸方向で変化する縁形状とすることにより、放電ランプから放射される光がレフセット板に阻害されることがなく、且つ、光源装置内の有効反射領域を増やすことができ、光源装置の放射光量を増大させることができる。

また前記貫通孔は、その孔径が前記後方反射鏡から前記前方反射鏡に向かって拡大する縁形状とすることにより、放電ランプから前方反射鏡に向けて放射される光が、レフセット板の貫通孔の縁部によって阻害されることを防止し、前方反射鏡の有効反射領域を増やすことができる。

また前記貫通孔は、その内面に前記後方反射鏡と同一の曲率をもった反射面が設けられているため、レフセット板の貫通孔の縁部に後方反射鏡と同等の集光機能を付与させることができ、光源装置内の有効反射領域を増やすことができる。

また前記貫通孔は、その孔径が前記前方反射鏡から前記後方反射鏡に向かって拡大する縁形状であり、且つ、貫通孔の内面には前方反射鏡の反射面と同心円を成す反射面が設けられているため、レフセット板の貫通孔の縁部に前記前方反射鏡と同等の反射機能をもたせることができ、放電ランプからの光を好適に後方反射鏡側へ反射することができる。

本発明にかかる光源装置の全体構成を示す部分断面図。 本発明の第一の実施形態を示すレフセット板の要部断面図。 本発明の第二の実施形態を示すレフセット板の要部断面図。 本発明の第三の実施形態を示す光源装置の部分断面図。 本発明の第三の実施形態を示すレフセット板の要部断面図。 （ａ）従来の光源装置の全体構成を示す部分断面図、（ｂ）領域Ａでのレフセット板の要部断面図。

図１は、本発明にかかる光源装置の全体構成を示す部分断面図である。放電ランプ１は、発光管１１の内部に一対の電極１３、１３が対向して配置され、発光管１１の両端に一対の封止管１２が連続して伸びている。また封止管１２の一端には口金１４が取り付けられている。発光管１１内には、ランプ点灯時におけるガス圧が２〜８ＭＰａになるようにキセノンガスが封入されている。一対の電極１３、１３は図示しない電源と接続され、２〜７ｋＷの定格点灯電力が入力されて放電ランプ１が点灯し、電極１３、１３の間にアークスポットを発生させた点光源となる。この放電ランプ１には、例えば、ショートアーク型のキセノンランプが用いられる。

放電ランプ１の周囲には、発光管１１を取り囲むように前方反射鏡４、後方反射鏡３、レフセット板５が配置されており、前方反射鏡４の反射面４１は球面形状であり、後方反射鏡３の反射面３１は回転楕円形状である。これら前方反射鏡４と後方反射鏡３は不図示の方法でレフセット板５に固定されている。
後方反射鏡３には回転楕円形状の反射面３１が形成され、この反射面３１の第一焦点は放電ランプ１の電極間に位置しており、第二焦点は前方反射鏡４の光出射開口４３側（以下、光照射側ともいう）であって後方反射鏡３，前方反射鏡４の外部に位置している。放電ランプから放射された直接光は、後方反射鏡３によって該反射鏡３の第二焦点に集光する。後方反射鏡３の底部には、放電ランプ１の封止管１３や口金１４を挿通する孔３３が設けられている。また後方反射鏡３の反射面３１は、誘電体多層膜からなる反射素材からなる。
前方反射鏡４には球面形状の反射面４１が形成され、この反射面４１の焦点は放電ランプ１の電極間に位置している。放電ランプ１から放射される直接光のうち前方反射鏡４で反射された光は、電極間に形成されたアークスポットを通過すると共に後方反射鏡３に向かい、後方反射鏡３に反射され、後方反射鏡３の第二焦点に集光する。
以上の構成により、放電ランプ１から放出された光は、前方反射鏡４と後方反射鏡３によって当該光源装置の光照射側に集光させることが可能である。

レフセット板５は、一方の面には後方反射鏡３の開口部３２が当接され、他方の面には前方反射鏡４の開口部４２が当接されている。また後方反射鏡３の第一焦点と前方反射鏡４の焦点は放電ランプ１の電極１３、１３の間に配置されている。また放電ランプ１のアークスポットは、該後方反射鏡３の内側となる位置で後方反射鏡３、前方反射鏡４が配置されている。
レフセット板５は、その中央に放電ランプ１を挿通する貫通孔５１が穿設されており、その縁部５２の形状は、貫通孔５１の孔径が放電ランプ１の光軸方向で徐々に拡大又は縮小する形状に形成されている。以上の構成により、放電ランプ１から前方反射鏡４へ放射された光がレフセット板５の縁部５２で散乱し減衰することを防ぎ、光源装置内の有効反射領域を増やすことができる。

図２は、本発明の第一の実施形態を示す光源装置のレフセット板の要部断面図である。尚、本発明の第一の実施形態は、基本構造は図１に示した光源装置とほぼ同等であり、同一部材には図１で示した図番と同じ図番を付している。
図２では、レフセット板５ａの縁部５２ａを、放電ランプ１から前方反射鏡４へ放射される直接光Ｌ１の光路を妨げることのない形状に加工したものである。例えば図２に示すように、縁部５２ａは、貫通孔の孔径が後方反射鏡３から前方反射鏡４に向かって拡大した縁形状である。そのため放電ランプ１から前方反射鏡４に向かって放射される直接光Ｌ１は、その光路上に縁部５２ａが存在しないため、直接光Ｌ１が縁部５２ａに散乱されることがない。よって、前方反射鏡４の有効反射領域を増やすことができ、後方反射鏡３へ反射される反射光Ｌ２の光量が増大される。
前方反射鏡４及び後方反射鏡３に用いられる材料としては、例えば、ホウケイ酸硝子などの耐熱硝子が適している。また、レフセット板の材料には、例えば、アルミニウムなどの金属材料が用いられている。

図３は、本発明の第二の実施形態を示す光源装置の要部断面図である。尚、本発明の第一の実施形態は、基本構造は図１に示した光源装置とほぼ同等であり、同一部材には図１で示した図番と同じ図番を付している。第二の実施形態は、図２で示すように直接光Ｌ１の光路から縁部５２ａを退避させる形態とは異なり、図３で示すように縁部５２ｂに回転楕円形状の反射面５５ｂを設けることで光源装置内の有効反射領域を増やし、光源装置の放射光量を増大させたものである。

図３に示すレフセット板５ｂの縁部５２ｂは、後方反射鏡３の反射面３１と連続した縁形状である。その縁部５２ｂには反射面３１と同一の曲率からなる回転楕円形状の反射面５５ｂが形成されている。レフセット板５ｂの後方反射鏡３側の貫通孔の孔径は、後方反射鏡３の開口部３２の開口径と同一の大きさで設計されている。また、後方反射鏡３の反射面３１と縁部５２ｂの反射面５５ｂは連接されており、後方反射鏡３の反射面３１が延設される。また、反射面５５ｂの第一焦点及び第二焦点は、後方反射鏡３と同等の場所に位置されている。上記のように、後方反射鏡３とレフセット板５ｂが連接されることにより、レフセット板５ｂの縁部５２ｂに後方反射鏡３と同等の集光機能（ここでいう集光機能とは、後方反射鏡の第二焦点へ集光させる機能をいう）を持たせることができ、レフセット板５ｂの反射面５５ｂで反射する反射光Ｌ２は光出射開口４３側に位置する第二焦点に向かって集光される。レフセット板５ｂの縁部５２ｂは、その孔径が後方反射鏡３から前方反射鏡４に向かって拡大した縁形状となっている。

放電ランプ１の直接光Ｌ１を反射するため、レフセット板５ｂの反射面５５ｂは鏡面加工が施されている。また、反射面５５ｂに誘電体多層膜からなる反射膜を形成させることも可能である。反射膜としては、例えば、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２の多層膜やＮｂ２Ｏ５−ＳｉＯ２の多層膜が用いられる。また、多層膜の積層数を調整することによって放電ランプの光の波長に適した反射膜を設けることが可能である。

図４は、本発明の第三の実施形態を示す光源装置全体の部分断面図であり、図５はそのレフセット板の要部断面図を示している。尚、本発明の第三の実施形態は、基本構造は図１に示した光源装置とほぼ同等であり、同一部材には図１で示した図番と同じ図番を付している。図４及び図５は、図３に示す実施形態の技術思想から創作した形態であり、レフセット板５ｃの縁部５２ｃに球面反射形状の反射面５５ｃを設けたことにより、該反射面５５ｃに前方反射鏡の反射機能（ここでいう反射機能とは、直接光Ｌ１を後方反射鏡側へ反射する機能をいう）を持たせ、光源装置の放射光量を増大させたものである。

図４に示すように、放電ランプ１は、発光管１１の内部に一対の電極１３、１３が対向して配置され、発光管１１の両端に一対の封止管１２が連続して伸びている。また封止管１２の一端には口金１４が取り付けられている。発光管１１内には、ランプ点灯時におけるガス圧が２〜８ＭＰａになるようにキセノンガスが封入されている。一対の電極１３、１３は図示しない電源と接続され、２〜７ｋＷの定格点灯電力が入力されて放電ランプ１が点灯し、電極１３、１３の間にアークスポットを発生させた点光源となる。この放電ランプ１には、例えば、ショートアーク型のキセノンランプが用いられる。

放電ランプ１の周囲には、発光管１１を取り囲むように前方反射鏡４、後方反射鏡３、レフセット板５ｃが配置されており、前方反射鏡４の反射面４１は球面形状であり、後方反射鏡３の反射面３１は回転楕円形状である。
後方反射鏡３には回転楕円形状の反射面３１が形成され、この反射面３１の第一焦点は放電ランプの電極間に位置しており、第二焦点は前方反射鏡４の光出射開口４３側（以下、光照射側ともいう）であって後方反射鏡３，前方反射鏡４の外部に位置している。放電ランプから放射された直接光は、後方反射鏡３によって該反射鏡３の第二焦点に集光する。後方反射鏡３の底部には、放電ランプ１の封止管１３や口金１４を挿通する孔３３が設けられている。また後方反射鏡３の反射面３１は、誘電体多層膜からなる反射素材からなる。
前方反射鏡４には球面形状の反射面４１が形成され、この反射面４１の焦点は放電ランプ１の電極間に位置している。放電ランプ１から放射される直接光のうち前方反射鏡４で反射された光は、電極間に形成されたアークスポットを通過すると共に後方反射鏡３に向けて反射され、その反射光が該後方反射鏡３の第二焦点に集光する。
以上の構成により、放電ランプ１から放出された光は、前方反射鏡と後方反射鏡によって当該光源装置の光出射側へ集光させることが可能である。

レフセット板５ｃは、一方の面には後方反射鏡３の開口部３２が当接され、他方の面には前方反射鏡４の開口部４２が当接されている。また後方反射鏡３の第一焦点と前方反射鏡４の焦点は、放電ランプ１の電極１３、１３の間に配置されている。また放電ランプ１のアークスポットは、該後方反射鏡３の内側となる位置で反射鏡が配置されている。
レフセット板５ｃは、その中央に放電ランプ１を挿通する貫通孔５１ｃが穿設されており、貫通孔５１ｃの縁部５２ｃは、その孔径が前方反射鏡４から後方反射鏡３に向かって拡大した縁形状を有している。

図５は、本発明の第三の実施形態を示すレフセット板の要部断面図である。レフセット板５ｃは、その貫通孔５１ｃの孔径が前方反射鏡４から後方反射鏡３に向かって拡大する縁形状を有しており、レフセット板５の縁部５２ｃには前方反射鏡４の反射面４１と同心円を成す形状の反射面５５ｃが設けられている。
上記の構成により、レフセット板５ｃの縁部５２ｃに前方反射鏡４と同等の反射機能を持たせることができ、レフセット板５ｃの縁部５２ｃで反射する反射光Ｌ２は後方反射鏡３へ反射され、該後方反射鏡３で反射された光が光出射開口４３側に位置する第二焦点に向かって集光される。

図３に示す実施形態と同様に、図５に示されるレフセット板５ｃの縁部５２ｃの反射面５５ｃは鏡面加工が施されており、放電ランプ１の直接光を好適に反射することができる。また、縁部５２ｃの表面に誘電体多層膜からなる反射膜を形成させることも可能である。反射膜としては、例えば、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２の多層膜やＮｂ２Ｏ５−ＳｉＯ２の多層膜が用いられる。また、多層膜の積層数を調整することによって放電ランプの光の波長に適した反射面を設けることが可能である。

上述のとおり、本発明にかかるレフセット板５、５ａ、５ｂ，５ｃは、その縁形状を調整することで放電ランプ１からレフセット板に照射される光が不所望な方向に散乱されることを防止し、且つ、光源装置内の有効反射領域を増やすことができる。よって従来の光源装置で集光ロスしていた領域を有効反射領域とすることができ、光源装置の放射光量を増大させることができる。

１ 放電ランプ
１１ 発光管
１２ 封止部
１３ 電極
１４ 口金
２ ランプ支持体
３ 後方反射鏡
３１ 回転楕円反射面
３２ 開口部
３３ 孔
４ 前方反射鏡
４１ 球面反射面
４２ 開口部
４３ 光出射開口
５ レフセット板
５１ 貫通孔
５２ 縁部
５５ 反射面（第二の実施形態）
９５ レフセット板
９５１ 貫通孔
９５２ 縁部
Ｌ１ 直接光
Ｌ２ 反射光

Claims (4)

1. 内部に一対の電極が対向して配置された発光管と、その両端に連続して伸びる一対の封止管を有する放電ランプと、前記発光管を取り囲んで配置された反射鏡と、前記反射鏡を支持する板状部材であってその中央に貫通孔が穿設されたレフセット板とを有し、
   前記反射鏡は、回転楕円形状の反射面を有する後方反射鏡と、球面形状の反射面を有する前方反射鏡とからなり、
   各々の反射鏡には、前記封止管を挿通する孔と、それに対向する開口部とが前記放電ランプの管軸方向に並んで配置されており、
   前記レフセット板の一方の面には後方反射鏡の開口部が当接され、他方の面には前方反射鏡の開口部が当接されており、
   前記放電ランプの発光中心が該後方反射鏡の内側に配置されており、
   前記レフセット板の貫通孔の縁部は、該貫通孔の孔径が光軸方向で徐々に拡大又は縮小する形状であることを特徴とする光源装置。
2. 前記貫通孔の縁部は、該貫通孔の孔径が前記後方反射鏡から前記前方反射鏡に向かって拡大した形状であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記貫通孔は、その内面に回転楕円形状の反射面を備えており、
   前記反射面は、前記後方反射鏡の反射面と同一の曲率からなり、
   前記後方反射鏡の反射面と前記貫通孔の反射面が連接していることを特徴とする請求項１と請求項２のいずれかに記載の光源装置。
4. 前記貫通孔の縁部は、該貫通孔の孔径が前記前方反射鏡から前記後方反射鏡に向かって拡大した形状であって、
   前記貫通孔は、その内面に球面形状の反射面を備え、
   前記貫通孔の反射面と前記前方反射鏡の反射面は、前記光軸方向に沿った切断面において、同心円を成して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。

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