JP3557973B2

JP3557973B2 - Light source device

Info

Publication number: JP3557973B2
Application number: JP34297499A
Authority: JP
Inventors: 敏幸菅
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP2001159785A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、映写機、液晶投影型表示装置、デジタル・マイクロミラー・デバイスを用いた投影装置などに好適に利用される光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、映写機などの投影装置に使用される光源装置は、光源ランプから放射される光を凹面状の集光鏡により集光して、被照射領域に投射する構成とされている。
近年においては、光源ランプからの光の利用率を高くするために、集光鏡の前方位置にさらに環状の凹面反射面を有する前方反射鏡を配置した構成の光源装置が提案されている。
【０００３】
図４は、このような光源装置の構成例を示す説明図である。
図４において、１０はケーシング、２０は集光鏡、３０は光源ランプ、４０は前方反射鏡、６０は連結板部材である。
集光鏡２０は、光軸Ｌを有し、前縁に開口２１を有する放物面鏡あるいは楕円面鏡からなり、後縁に中央貫通孔２２が形成されている。
【０００４】
光源ランプ３０は、例えばショートアーク型の放電ランプよりなり、発光空間を形成する中央膨出部分３１およびその両側に突出するよう伸びる封止部３２、３３よりなるバルブ３４を有し、このバルブ３４の封止部３２、３３の端部にはそれぞれ口金３５、３６が設けられている。
この光源ランプ３０は、後方の封止部３３が集光鏡２０の中央貫通孔２２に挿通され、アーク方向が光軸Ｌに一致し、陰極３７と陽極３８との間に形成されるアークスポット（輝点）Ａが集光鏡２０の焦点に一致する状態で、集光鏡２０に配置されている。
【０００５】
集光鏡２０の前方には、球面に沿った凹面反射面を有する前方反射鏡４０が、その焦点がアークスポットＡに一致するよう配置されている。
そして、集光鏡２０の前縁と前方反射鏡４０の後縁との間には、中央領域に光放射口６１を有する連結板部材６０が介在し、この連結板部材６０に集光鏡２０の前縁と前方反射鏡４０の後縁とが当接され、適宜の連結具によって連結板部材６０が挟圧された状態で三者が一体に連結されている。そして、この連結体は、連結板部材６０がケーシング１０に固定されることにより保持されている。
【０００６】
このような光源装置においては、光源ランプが長時間点灯されたときに、集光鏡２０の前縁開口２１側に位置する前方の封止部３２の口金（以下において「前方口金」ともいう。）３５の温度が２２０〜２５０℃以上もの高温となり、当該封止部３２の温度も２５０〜４００℃に達する。
このため、従来の光源装置においては、例えば、前方反射鏡４０の前縁開口４１から、連結板部材６０の光放射口６１、更に集光鏡２０の中央貫通孔２２を介して流れるよう、冷却風を供給する構成が採用されている。
【０００７】
しかしながら、図５に示すように、集光鏡２０および前方反射鏡４０に囲まれた空間内における冷却風の通風路は、光源ランプ３０の後方の封止部３３の外表面と、これを包囲する集光鏡２０の中央貫通孔２２の内周縁とによって区画された環状の冷却風流通用空隙２３だけであり、この冷却風流通用空隙２３の大きさでは、冷却風の風量を十分に多くすることができず、結局、光源装置全体、特に光源ランプ３０の前方口金３５を十分に冷却することができない。
【０００８】
然るに、前方の封止部３２が過熱状態となると、当該封止部３２に埋設されている給電用の通常モリブデンよりなる金属箔の酸化反応が大きく進行し、この酸化に伴って金属箔に体積膨張が生ずるために当該封止部３２にクラックが生じ、その結果、光源ランプ３０のバルブ３４が短時間のうちに破損するようになる。そして、このような現象は、特に、小型の光源装置において顕著である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、十分な風量で冷却風を流通させることができ、従って光源ランプが過熱状態となることを有効に防止することができ、光源ランプの使用寿命の長い光源装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光源装置は、前方に開口を有し、かつ後方に中央貫通孔を有する、環状の凹面反射面を有する集光鏡と、
この集光鏡に対し、中央貫通孔を通って前方に伸びるよう配置された光源ランプと、
前記集光鏡の前方に配置された、前方および後方に開口を有する、環状の凹面反射面を有する前方反射鏡と、
前記集光鏡の前縁と前方反射鏡の後縁との間に介在し、中央領域に光放射口を有する連結板部材とを具えてなり、
前記集光鏡の前縁は連結板部材の後面に対接されると共に、前記前方反射鏡の後縁は連結板部材の前面に対接された状態で、集光鏡と連結板部材と前方反射鏡の三者が連結されており、
集光鏡の中央貫通孔と光源ランプとの間に冷却風流通用空隙が形成され、
前方反射鏡は、集光鏡の前縁開口の外径より大きい内径の後縁側開口を有し、
連結板部材は、光放射口の内周縁に沿って複数の凹所が周方向に離間して形成されていると共に、隣接する凹所間に舌片状突縁が残留形成されてなり、
集光鏡の前縁外周と連結板部材の凹所とにより、連結板部材を通過して前方反射鏡の内部と集光鏡の外部とを連通させる冷却風流通路が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上記の構成によれば、集光鏡の中央貫通孔と光源ランプとの間に冷却風流通用空隙が形成されていると共に、連結板部材に、前方反射鏡の内部と集光鏡の外部とを連通させる冷却風流通路が形成されていることにより、集光鏡と前方反射鏡に囲まれた空間内に冷却風を十分な風量で流過させることができるので、光源装置全体、特に光源ランプの前端を有効にかつ確実に冷却することができ、その結果、特に光源ランプにおける前方口金が過熱状態になることが確実に防止されるので、光源ランプの使用寿命が長い光源装置を得ることができる。
また、集光鏡および前方反射鏡の内面に沿って大量の冷却風が流れることとなるので、集光鏡および前方反射鏡を確実に冷却することができ、その結果、集光鏡および前方反射鏡が損傷されたり、その内面に形成された誘電体多層反射膜が劣化することを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の光源装置の構成の一例を示す説明図である。
この光源装置は、図４に示す光源装置と同様の基本構成を有する。
集光鏡２０は、前縁に開口２１を有し、後縁に中央貫通孔２２を有する、環状の凹面反射面を有する楕円反射鏡または放物面鏡からなり、その内表面には例えばチタニアとシリカとが積層されてなる誘電体多層反射膜（図示せず）が形成されている。
【００１４】
光源ランプ３０は、例えばショートアーク型の放電ランプよりなり、発光空間を形成する中央膨出部分３１およびその両側に突出するよう伸びる封止部３２、３３よりなるバルブ３４を有し、このバルブ３４の封止部３２、３３の端部にはそれぞれ口金３５、３６が設けられている。
この光源ランプ３０は、後方の封止部３３が集光鏡２０の中央貫通孔２２に挿通されて前方へ伸び、アーク方向が光軸Ｌに一致し、陰極３７と陽極３８との間に形成されるアークスポット（輝点）Ａが集光鏡２０の焦点に一致する状態で集光鏡２０に配置されている。
【００１５】
集光鏡２０の前方には、前縁および後縁に開口を有する、環状の凹面反射面を有する前方反射鏡４０が、その焦点がアークスポットＡに一致するよう配置されている。
この前方反射鏡４０の内表面には、例えばチタニアとシリカとが積層されてなる誘電体多層反射膜（図示せず）が形成されている。この前方反射鏡４０により、光源ランプ３０から放射される光のうち、集光鏡２０の外縁より外方に指向する光Ｉ_１を反射させて反射光Ｉ_２（便宜上、位置を異ならせて示してある。）を光源ランプ３０のアーク領域に戻すことができ、従って集光鏡２０によって有効に利用することができる。
【００１６】
集光鏡２０の前縁と前方反射鏡４０の後縁との間には、連結板部材５０が介在されており、図２に示すように、この連結板部材５０は、中央に光放射口５１が形成され、この光放射口５１の内周縁５１Ａに沿って複数の凹所５２が周方向に離間して形成されていると共に、凹所間に舌片状突縁５３が残留されている。
この連結板部材５０は、例えばアルミニウムよりなり、その表面にはアルマイト処理が施されている。
【００１７】
また、図２に破線で示すように、前方反射鏡４０の後縁開口４２の内径は、集光鏡２０の前縁開口２１の外径より大きいものとされ、また、集光鏡２０の前縁開口２１の内径は、連結板部材５０の光放射口５１の内周縁５１Ａの開口径より大きいものとされている。
【００１８】
そして、集光鏡２０、前方反射鏡４０および連結板部材５０は、集光鏡２０の前縁が連結板部材５０の舌片状突縁５３の後面に対接し、前方反射鏡４０の後縁が連結板部材５０の前面に対接する状態とされており、連結板部材５０に取り付けられた、集光鏡２０と前方反射鏡４０のそれぞれの背面に当接する適宜の連結具（図示せず）により保持されて三者が一体に連結されている。
【００１９】
この状態においては、図３に示すように、集光鏡２０の後縁側の中央貫通孔２２の内周縁と、光源ランプ３０の後方の封止部３３の外周面とにより区画された環状の冷却風流通用空隙２３が形成されていると共に、集光鏡２０の前縁外周と連結板部材５０の凹所５２とにより前方反射鏡４０の内部と集光鏡２０の外部とを連通させる冷却風流通路５５が形成されている。
【００２０】
ここに、集光鏡２０および前方反射鏡４０を保持するための連結具としては、例えば弾性金属、ビスなどを用いることができる。
【００２１】
また、ケーシング１０には、冷却風を供給するための冷却風供給用のファンと光源装置の外部に冷却風を排気するための冷却風排風用のファンの両方により構成される冷却風供給装置が設けられている。
そして、光源装置内に供給される冷却風が、例えば前方から後方に向かって流れる構成とされている。
【００２２】
上記のような光源装置の一例においては、光源ランプ３０の定格ランプ電力が０．５〜３ｋＷ、集光鏡２０の前縁開口２１の外径が８０〜２５０ｍｍ、前方反射鏡４０の後縁開口４２の内径が８５〜３００ｍｍ、連結板部材５０の光放射口５１の大きさが５０〜５００ｃｍ^２、冷却風流通路の断面積が６．５〜２１６ｃｍ^２、冷却風流通用空隙２３の断面積が６〜３６ｃｍ^２、光源装置内を供給される風量は毎分０．３〜３．５ｍ^３である。
【００２３】
以上の光源装置の動作について説明すると、光源ランプ３０が点灯されると、そのアークから放射された光は、その一部が直接、あるいは集光鏡２０を介して前方に投射されると共に、集光鏡２０の外縁より前方外方に指向する光が前方反射鏡４０によってアーク領域に戻された後、集光鏡２０によって集光されて前方に投射される。
【００２４】
そして、光源ランプ３０の点灯と同時に、冷却風供給装置の作動が開始されて、光源装置内に冷却風が供給される。
例えば冷却風が前方から光源装置内に供給される場合には、冷却風は、前方反射鏡４０の前縁開口４１から前方反射鏡４０と集光鏡２０とにより構成された全体が筒状の反射鏡装置４５内に供給されて、光源ランプ３０の前方口金３５の外面および前方反射鏡４０の内面に沿って流れてこれらを冷却する。
【００２５】
前縁開口４１から反射鏡装置４５内に供給された冷却風の一部は、図１において矢印ａで示すように、光源ランプ３０のバルブ３４の外面に沿って連結板部材５０の光放射口５１を通過して流れてこれを冷却すると共に、集光鏡２０の内面に沿って流れてこれを冷却し、冷却風流通用空隙２３を通過する。
また、冷却風の他の一部は、図１において矢印ｂで示すように、前方反射鏡４０の内面に沿って流れてこれを冷却し、連結板部材５０の外周縁における冷却風流通路５５を通過する。
その後、反射鏡装置４５内を流過することによって高温となった冷却風は、光源装置の外部へ排気される。
【００２６】
上記のような構成の光源装置によれば、集光鏡２０の中央貫通孔２２の内周縁と、光源ランプ３０の後方の封止部３３の外周面とに区画されて形成された冷却風流通用空隙２３に加えて、連結板部材５０に、前方反射鏡４０の内部と集光鏡２０の外部とを連通させる冷却風流通路５５が形成されていることにより、反射鏡装置内に冷却風を十分な風量で流過させることができるので、光源装置全体を有効にかつ確実に冷却することができ、特に、光源ランプ３０における前方口金３５が過熱状態になることが確実に防止され、光源ランプ３０の使用寿命が長い光源装置を得ることができる。
また、集光鏡２０および前方反射鏡４０の内面に沿って大量の冷却風が流れることとなるので、集光鏡２０および前方反射鏡４０を確実に冷却することができ、その結果、集光鏡２０および前方反射鏡４０が損傷されたり、その内面に形成された誘電体多層反射膜が劣化することを防止することができる。
【００２７】
以上、本発明の光源装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。例えば、冷却風流通路５５の数および形状は、特に限定されるものではない。
【００２８】
また、ケーシング１０に設けられる冷却風供給装置は、冷却風供給用のファン並びに冷却風排風用のファンのいずれか一方により構成されていてもよい。
そして、冷却風供給装置によって供給される冷却風の風向きは、逆方向（後方から前方へ向かう流れ）であってもよく、この場合には、冷却風は冷却風流通用空隙２３および冷却風流通路５５から反射鏡装置４５内に供給されて、光源ランプ３０のバルブ３４の外面および前方反射鏡４０の内面に沿って流れてこれらが冷却される。そして、前方反射鏡４０の前縁開口４１を通過する際に、前方口金３５が冷却される。
【００２９】
また、図３に示すように、ケーシング１０と連結板部材５０との間に通風用切欠部５４が形成されていてもよく、この場合には、冷却風が前方領域から通風用切欠部５４を介して後方領域に、前方反射鏡４０の外面および集光鏡の外面に沿って流れるので、集光鏡２０および前方反射鏡４０を確実に冷却することができる。
【００３０】
また、集光鏡２０、連結板部材５０および前方反射鏡４０の連結の態様は、三者が連結板部材５０の連結具によって一体に連結されていなくてもよく、集光鏡２０および前方反射鏡４０が連結板部材５０に対して相対的に支持された構成とすることもできる。
また、上記の例においては、集光鏡２０、連結板部材５０および前方反射鏡４０の三者を別個に準備し、連結具によって一体に連結する場合について説明したが、連結板部材５０と集光鏡２０、または連結板部材５０と前面反射鏡４０が一体に製造されていてもよく、この場合には、例えばプレス成形、電気鋳造法などにより一体に製造される。
【００３１】
また、光源ランプは、ショートアーク型放電ランプに限定されず、例えば白熱電球を用いることができ、この場合には、フィラメントコイルが集光鏡の焦点に位置する状態で配置される。
【００３２】
【実施例】
＜実施例１＞
図１に示した構成に従って本発明の光源装置を製造した。この光源装置の具体的詳細は以下のとおりである。
ケーシング（１０）は、高さ１４０ｍｍ、幅１４０ｍｍ、奥行１８５ｍｍ、内容積が３６２６ｃｍ^３である。
集光鏡（２０）の前縁開口（２１）の外径が１１６ｍｍである。
光源ランプ（３０）は、定格ランプ電力が１ｋＷのキセノンショートアーク型放電ランプである。
前方反射鏡（４０）の後縁開口（４２）の内径が１２３ｍｍである。
連結板部材（５０）は、厚さ６ｍｍのアルミニウム板よりなり、光放射口（５１）の大きさが１０５．６ｃｍ^２である。
冷却風流通路の断面積は７ｃｍ^２、冷却風流通用空隙（２３）の断面積は１２ｃｍ^２である。
冷却風供給装置は、毎分０．８ｍ^３の風量を供給することができるものを使用した。
【００３３】
上記の光源装置の冷却風供給装置を動作させると共に、定格点灯条件で光源ランプを点灯したところ、光源装置内に毎分０．８ｍ^３の冷却風が供給され、点灯時間が２０００時間を超えてもなお安定な動作特性が得られ、長い使用寿命が得られることが確認された。
【００３４】
連結板部材に冷却風流通路を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして光源装置を作製し、定格点灯条件で光源ランプを点灯したところ、光源装置内に毎分０．６ｍ^３の冷却風しか供給されず、点灯時間が８００時間経過した時点で光源ランプの前方の封止部にクラックが生じていることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の光源装置によれば、集光鏡の中央貫通孔と光源ランプとの間に冷却風流通用空隙が形成されていると共に、連結板部材に、前方反射鏡の内部と集光鏡の外部とを連通させる冷却風流通路が形成されていることにより、集光鏡と前方反射鏡に囲まれた空間内に冷却風を十分な風量で流過させることができるので、光源装置全体、特に光源ランプの前端を有効にかつ確実に冷却することができ、その結果、特に光源ランプにおける前方口金が過熱状態になることが確実に防止されるので、光源ランプの使用寿命が長い光源装置を得ることができる。
また、集光鏡および前方反射鏡の内面に沿って大量の冷却風が流れることとなるので、集光鏡および前方反射鏡を確実に冷却することができ、その結果、集光鏡および前方反射鏡が損傷されたり、その内面に形成された誘電体多層反射膜が劣化することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の光源装置における連結板部材の一例を示す平面図である。
【図３】図１に示す光源ランプ組立体の集光鏡側から見た正面図である。
【図４】従来における光源装置の構成の一例を示す説明図である。
【図５】従来の光源装置における連結板部材の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ケーシング
２０集光鏡
２１前縁開口
２２中央貫通孔
２３環状空隙
３０光源ランプ
３１中央膨出部分
３２、３３封止部
３４バルブ
３５、３６口金
３７陰極
３８陽極
４０前方反射鏡
４１前縁開口
４２後縁開口
４５反射鏡装置
５０連結板部材
５１光放射口
５１Ａ内周縁
５２凹所
５３舌片状突縁
５４通風用切欠部
５５冷却風流通路
６０連結板部材
６１光放射口
６２切欠部
Ｌ光軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device suitably used for, for example, a projector, a liquid crystal projection display device, a projection device using a digital micromirror device, and the like.
[0002]
[Prior art]
Currently, a light source device used in a projection device such as a projector is configured to condense light emitted from a light source lamp by a concave condensing mirror and project it onto an irradiated area.
In recent years, in order to increase the utilization rate of light from a light source lamp, a light source device having a configuration in which a front reflecting mirror having an annular concave reflecting surface is further disposed at a front position of a condensing mirror has been proposed.
[0003]
FIG. 4 is an explanatory view showing a configuration example of such a light source device.
In FIG. 4, 10 is a casing, 20 is a condenser mirror, 30 is a light source lamp, 40 is a front reflecting mirror, and 60 is a connecting plate member.
The condensing mirror 20 has a parabolic mirror or an ellipsoidal mirror having an optical axis L and having an opening 21 at the front edge, and a central through hole 22 is formed at the rear edge.
[0004]
The light source lamp 30 is composed of, for example, a short arc type discharge lamp, and includes a bulb 34 including a central bulging portion 31 forming a light emitting space and sealing portions 32 and 33 extending so as to protrude on both sides thereof. Bases 35 and 36 are provided at the end portions of the sealing portions 32 and 33, respectively.
In this light source lamp 30, the rear sealing portion 33 is inserted into the central through hole 22 of the condenser mirror 20, the arc direction coincides with the optical axis L, and an arc spot formed between the cathode 37 and the anode 38. (Bright spot) A is arranged on the condenser mirror 20 in a state where A coincides with the focal point of the condenser mirror 20.
[0005]
A front reflecting mirror 40 having a concave reflecting surface along a spherical surface is disposed in front of the condenser mirror 20 so that its focal point coincides with the arc spot A.
A connecting plate member 60 having a light emission port 61 in the center region is interposed between the front edge of the collecting mirror 20 and the rear edge of the front reflecting mirror 40, and the collecting mirror 20 is disposed on the connecting plate member 60. The front edge and the rear edge of the front reflecting mirror 40 are brought into contact with each other, and the three members are integrally connected in a state where the connecting plate member 60 is clamped by an appropriate connecting tool. And this connection body is hold | maintained because the connection board member 60 is fixed to the casing 10. As shown in FIG.
[0006]
In such a light source device, when the light source lamp is lit for a long time, it is also referred to as a front cap 32 (hereinafter referred to as “front cap”) located on the front edge opening 21 side of the condenser mirror 20. ) The temperature of 35 is as high as 220 to 250 ° C., and the temperature of the sealing portion 32 reaches 250 to 400 ° C.
For this reason, in the conventional light source device, for example, cooling is performed so as to flow from the front edge opening 41 of the front reflecting mirror 40 through the light emission port 61 of the connecting plate member 60 and further through the central through hole 22 of the condenser mirror 20. A configuration for supplying wind is adopted.
[0007]
However, as shown in FIG. 5, the ventilation path of the cooling air in the space surrounded by the condenser mirror 20 and the front reflecting mirror 40 surrounds the outer surface of the sealing portion 33 behind the light source lamp 30. Only the annular cooling air flow gap 23 defined by the inner peripheral edge of the central through-hole 22 of the condenser mirror 20 is formed, and with the size of the cooling air flow gap 23, the amount of cooling air should be sufficiently increased. As a result, the entire light source device, in particular, the front base 35 of the light source lamp 30 cannot be sufficiently cooled.
[0008]
However, when the front sealing portion 32 becomes overheated, the oxidation reaction of the metal foil made of normal molybdenum for power feeding embedded in the sealing portion 32 proceeds greatly, and the volume of the metal foil is increased due to this oxidation. Since the expansion occurs, the sealing portion 32 is cracked. As a result, the bulb 34 of the light source lamp 30 is damaged in a short time. Such a phenomenon is particularly remarkable in a small light source device.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the circumstances as described above, and an object of the present invention is to allow the cooling air to circulate with a sufficient air volume, and thus effectively prevent the light source lamp from being overheated. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a light source device having a long service life of a light source lamp.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The light source device of the present invention has a condensing mirror having an annular concave reflecting surface, having an opening in the front and a central through hole in the rear,
A light source lamp arranged to extend forward through the central through hole with respect to the condenser mirror;
A front reflecting mirror disposed in front of the condenser mirror and having an annular concave reflecting surface having openings on the front and rear sides;
It is interposed between the front edge of the condenser mirror and the rear edge of the front reflecting mirror, and comprises a connecting plate member having a light emission port in the central region,
The front edge of the collector mirror is in contact with the rear surface of the connecting plate member, and the rear edge of the front reflecting mirror is in contact with the front surface of the connector plate member, Three of the reflectors are connected,
A cooling air flow gap is formed between the central through hole of the condenser mirror and the light source lamp ,
The front reflecting mirror has a rear edge side opening having an inner diameter larger than the outer diameter of the front edge opening of the collecting mirror,
The connecting plate member is formed with a plurality of recesses spaced apart in the circumferential direction along the inner peripheral edge of the light emitting port, and a tongue-like protruding edge is formed between adjacent recesses,
A cooling airflow passage is formed by the outer periphery of the front edge of the collector mirror and the recess of the connector plate member to allow the inside of the front reflecting mirror to communicate with the outside of the collector mirror through the connector plate member. And
[0012]
[Action]
According to the above configuration, the cooling air circulation gap is formed between the central through hole of the condenser mirror and the light source lamp, and the inside of the front reflecting mirror and the outside of the condenser mirror are connected to the connecting plate member. By forming the cooling air flow passage to be communicated, the cooling air can flow with a sufficient amount of air in the space surrounded by the condenser mirror and the front reflecting mirror. The front end can be effectively and reliably cooled, and as a result, the front base of the light source lamp is reliably prevented from being overheated, and a light source device having a long service life of the light source lamp can be obtained. .
In addition, since a large amount of cooling air flows along the inner surfaces of the condenser mirror and the front reflector, the condenser mirror and the front reflector can be reliably cooled. As a result, the condenser mirror and the front reflector are cooled. It is possible to prevent the mirror from being damaged or the dielectric multilayer reflective film formed on the inner surface thereof from deteriorating.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the light source device of the present invention.
This light source device has the same basic configuration as the light source device shown in FIG.
The condensing mirror 20 is composed of an elliptical or parabolic mirror having an annular concave reflecting surface having an opening 21 at the front edge and a central through hole 22 at the rear edge. A dielectric multilayer reflective film (not shown) is formed by laminating silica and silica.
[0014]
The light source lamp 30 is composed of, for example, a short arc type discharge lamp, and includes a bulb 34 including a central bulging portion 31 forming a light emitting space and sealing portions 32 and 33 extending so as to protrude on both sides thereof. Bases 35 and 36 are provided at the end portions of the sealing portions 32 and 33, respectively.
The light source lamp 30 is formed between the cathode 37 and the anode 38 with the rear sealing portion 33 inserted through the central through hole 22 of the condenser mirror 20 and extending forward, with the arc direction coinciding with the optical axis L. The arc spot (bright spot) A is arranged on the condenser mirror 20 in a state where it coincides with the focal point of the condenser mirror 20.
[0015]
A front reflecting mirror 40 having an annular concave reflecting surface having openings at the front edge and the rear edge is arranged in front of the condenser mirror 20 so that the focal point thereof coincides with the arc spot A.
On the inner surface of the front reflecting mirror 40, a dielectric multilayer reflecting film (not shown) formed by laminating titania and silica, for example, is formed. Of the light emitted from the light source lamp 30, the front reflecting mirror 40 reflects the light I ₁ directed outward from the outer edge of the collecting mirror 20 to reflect the reflected light I ₂ (for the sake of convenience, the positions are shown differently). Can be returned to the arc region of the light source lamp 30 and can therefore be effectively utilized by the collector mirror 20.
[0016]
A connecting plate member 50 is interposed between the front edge of the condenser mirror 20 and the rear edge of the front reflecting mirror 40. As shown in FIG. 51 is formed, and a plurality of recesses 52 are formed along the inner peripheral edge 51A of the light emission port 51 so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction, and a tongue-like protruding edge 53 remains between the recesses. .
The connecting plate member 50 is made of aluminum, for example, and the surface thereof is anodized.
[0017]
2, the inner diameter of the rear edge opening 42 of the front reflecting mirror 40 is larger than the outer diameter of the front edge opening 21 of the condenser mirror 20, and the front of the condenser mirror 20 The inner diameter of the edge opening 21 is larger than the opening diameter of the inner peripheral edge 51 </ b> A of the light emission port 51 of the connecting plate member 50.
[0018]
The condensing mirror 20, the front reflecting mirror 40, and the connecting plate member 50 are such that the front edge of the condensing mirror 20 is in contact with the rear surface of the tongue-like projecting edge 53 of the connecting plate member 50 and the rear edge of the front reflecting mirror 40. Is in a state of being in contact with the front surface of the connecting plate member 50, and an appropriate connecting tool (not shown) attached to the connecting plate member 50 and contacting the back surfaces of the condenser mirror 20 and the front reflecting mirror 40. The three members are connected together by holding.
[0019]
In this state, as shown in FIG. 3, an annular cooling section defined by the inner peripheral edge of the central through hole 22 on the rear edge side of the condenser mirror 20 and the outer peripheral surface of the sealing portion 33 behind the light source lamp 30. A cooling airflow passage in which the airflow gap 23 is formed and the inside of the front reflecting mirror 40 and the outside of the light collecting mirror 20 are communicated with each other by the outer periphery of the front edge of the light collecting mirror 20 and the recess 52 of the connecting plate member 50. 55 is formed.
[0020]
Here, as a coupling tool for holding the condensing mirror 20 and the front reflecting mirror 40, for example, an elastic metal, a screw or the like can be used.
[0021]
The casing 10 includes a cooling air supply device that includes both a cooling air supply fan for supplying cooling air and a cooling air exhaust fan for exhausting the cooling air to the outside of the light source device. Is provided.
And the cooling air supplied in a light source device is set as the structure which flows toward the back from the front, for example.
[0022]
In an example of the light source device as described above, the rated lamp power of the light source lamp 30 is 0.5 to 3 kW, the outer diameter of the front edge opening 21 of the condenser mirror 20 is 80 to 250 mm, and the rear edge opening of the front reflecting mirror 40. 42 the inner diameter of 85～300Mm, magnitude 50～500Cm ² light exit opening 51 of the connecting plate member 50, the cross-sectional area of the cooling air passages 6.5～216Cm ^2, the cross-sectional area of the cooling air flow void 23 6 ~36cm ^2, air volume supplied to the light source device per minute 0.3~3.5m ^3.
[0023]
The operation of the above light source device will be described. When the light source lamp 30 is turned on, a part of the light emitted from the arc is projected directly or through the condenser mirror 20 and collected. The light that is directed forward and outward from the outer edge of the optical mirror 20 is returned to the arc region by the front reflecting mirror 40, and then collected by the condenser mirror 20 and projected forward.
[0024]
Simultaneously with the lighting of the light source lamp 30, the operation of the cooling air supply device is started, and the cooling air is supplied into the light source device.
For example, when the cooling air is supplied into the light source device from the front, the cooling air is entirely formed of the front reflecting mirror 40 and the condensing mirror 20 from the front edge opening 41 of the front reflecting mirror 40. It is supplied into the reflector device 45 and flows along the outer surface of the front cap 35 of the light source lamp 30 and the inner surface of the front reflector 40 to cool them.
[0025]
A part of the cooling air supplied from the front edge opening 41 into the reflecting mirror device 45 passes through the outer surface of the bulb 34 of the light source lamp 30 as shown by the arrow a in FIG. The air flows through 51 and cools it, and flows along the inner surface of the condenser mirror 20 to cool it, and passes through the cooling air circulation gap 23.
Further, another part of the cooling air flows along the inner surface of the front reflecting mirror 40 as shown by an arrow b in FIG. 1 to cool the cooling air, and the cooling air flow passage 55 at the outer peripheral edge of the connecting plate member 50 is formed. pass.
Thereafter, the cooling air heated to high temperature by flowing through the reflecting mirror device 45 is exhausted to the outside of the light source device.
[0026]
According to the light source device having the above-described configuration, the cooling air circulation formed by being divided into the inner peripheral edge of the central through hole 22 of the condensing mirror 20 and the outer peripheral surface of the sealing portion 33 behind the light source lamp 30. In addition to the gap 23, a cooling air flow passage 55 that allows the inside of the front reflecting mirror 40 and the outside of the condenser mirror 20 to communicate with each other is formed in the connecting plate member 50, so that sufficient cooling air is supplied into the reflecting mirror device. Therefore, the entire light source device can be effectively and reliably cooled. In particular, the front cap 35 of the light source lamp 30 is reliably prevented from being overheated, and the light source lamp 30 A light source device with a long service life can be obtained.
Further, since a large amount of cooling air flows along the inner surfaces of the condensing mirror 20 and the front reflecting mirror 40, the condensing mirror 20 and the front reflecting mirror 40 can be reliably cooled. It is possible to prevent the mirror 20 and the front reflecting mirror 40 from being damaged or the dielectric multilayer reflecting film formed on the inner surface thereof from being deteriorated.
[0027]
As mentioned above, although embodiment of the light source device of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added. For example, the number and shape of the cooling airflow passages 55 are not particularly limited.
[0028]
Further, the cooling air supply device provided in the casing 10 may be configured by either one of a cooling air supply fan and a cooling air exhaust fan.
The direction of the cooling air supplied by the cooling air supply device may be the reverse direction (flow from the rear to the front). In this case, the cooling air is supplied to the cooling air circulation gap 23 and the cooling air flow passage 55. Is supplied into the reflecting mirror device 45 and flows along the outer surface of the bulb 34 of the light source lamp 30 and the inner surface of the front reflecting mirror 40 to cool them. Then, when passing through the front edge opening 41 of the front reflecting mirror 40, the front base 35 is cooled.
[0029]
Further, as shown in FIG. 3, a ventilation notch 54 may be formed between the casing 10 and the connecting plate member 50, and in this case, the cooling air passes through the ventilation notch 54 from the front region. Therefore, the condenser mirror 20 and the front reflecting mirror 40 can be reliably cooled, because it flows along the outer surface of the front reflecting mirror 40 and the outer surface of the collecting mirror in the rear region.
[0030]
Moreover, the connection aspect of the condensing mirror 20, the connection plate member 50, and the front reflective mirror 40 does not need to be integrally connected by the connection tool of the connection plate member 50, but the condensing mirror 20 and the front reflection mirror 40 may be integrated. The mirror 40 can also be configured to be supported relative to the connecting plate member 50.
Further, in the above example, the case where the three members of the condenser mirror 20, the connecting plate member 50, and the front reflecting mirror 40 are separately prepared and connected integrally by the connecting tool has been described. The optical mirror 20 or the connecting plate member 50 and the front reflecting mirror 40 may be manufactured integrally. In this case, they are manufactured integrally by, for example, press molding or electroforming.
[0031]
Further, the light source lamp is not limited to a short arc type discharge lamp, and for example, an incandescent lamp can be used. In this case, the filament coil is arranged in a state of being located at the focal point of the condenser mirror.
[0032]
【Example】
<Example 1>
The light source device of the present invention was manufactured according to the configuration shown in FIG. Specific details of the light source device are as follows.
The casing (10) has a height of 140 mm, a width of 140 mm, a depth of 185 mm, and an internal volume of 3626 cm ³ .
The outer diameter of the front edge opening (21) of the condenser mirror (20) is 116 mm.
The light source lamp (30) is a xenon short arc discharge lamp with a rated lamp power of 1 kW.
The inner diameter of the rear edge opening (42) of the front reflecting mirror (40) is 123 mm.
The connecting plate member (50) is made of an aluminum plate having a thickness of 6 mm, and the size of the light emission port (51) is 105.6 cm ² .
The cross-sectional area of the cooling air flow passage is 7 cm ² , and the cross-sectional area of the cooling air flow gap (23) is 12 cm ² .
The cooling air supply device used was capable of supplying an air volume of 0.8 m ³ per minute.
[0033]
When the cooling air supply device of the light source device is operated and the light source lamp is turned on under the rated lighting conditions, 0.8 m ³ of cooling air is supplied into the light source device per minute, and the lighting time exceeds 2000 hours. It was confirmed that stable operating characteristics were obtained and a long service life was obtained.
[0034]
Except for not forming a cooling air passage connecting plate member, Example 1 to prepare a light source device in the same manner as, was turning on the light source lamp in rated lighting conditions, min 0.6 m ³ in the light source apparatus It was confirmed that cracks were generated in the sealing portion in front of the light source lamp when only the cooling air was supplied and the lighting time passed 800 hours.
[0035]
【The invention's effect】
According to the light source device of the present invention, the cooling air flow gap is formed between the central through-hole of the condenser mirror and the light source lamp, and the connection plate member includes the inside of the front reflecting mirror and the outside of the condenser mirror. Is formed so that the cooling air can flow through the space surrounded by the condensing mirror and the front reflecting mirror with a sufficient air volume. The front end of the lamp can be cooled effectively and reliably, and as a result, the front cap of the light source lamp is reliably prevented from being overheated, and thus a light source device having a long use life of the light source lamp is obtained. Can do.
In addition, since a large amount of cooling air flows along the inner surfaces of the condenser mirror and the front reflecting mirror, the condenser mirror and the front reflecting mirror can be reliably cooled. As a result, the condenser mirror and the front reflecting mirror can be cooled. It is possible to prevent the mirror from being damaged or the dielectric multilayer reflective film formed on the inner surface thereof from deteriorating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a light source device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an example of a connecting plate member in the light source device of the present invention.
FIG. 3 is a front view of the light source lamp assembly shown in FIG. 1 as viewed from the condenser mirror side.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a conventional light source device.
FIG. 5 is a plan view showing an example of a connecting plate member in a conventional light source device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Casing 20 Condensing mirror 21 Front edge opening 22 Central through-hole 23 Annular space | gap 30 Light source lamp 31 Center bulging part 32, 33 Sealing part 34 Valve 35, 36 Base 37 Cathode 38 Anode 40 Front reflecting mirror 41 Front edge opening 42 Trailing edge opening 45 Reflector device 50 Connecting plate member 51 Light emission port 51A Inner peripheral edge 52 Recess 53 Tongue-like protruding edge 54 Ventilation notch 55 Cooling air flow passage 60 Connection plate member 61 Light emission port 62 Notch L Optical axis

Claims

A condenser mirror having an annular concave reflecting surface having an opening in the front and a central through hole in the rear;
A light source lamp arranged to extend forward through the central through hole with respect to the condenser mirror,
A front reflecting mirror disposed in front of the condenser mirror and having an annular concave reflecting surface having openings on the front and rear sides;
It is interposed between the front edge of the condenser mirror and the rear edge of the front reflecting mirror, and comprises a connecting plate member having a light emission port in the central region,
The front edge of the collector mirror is in contact with the rear surface of the connecting plate member, and the rear edge of the front reflecting mirror is in contact with the front surface of the connector plate member, Three of the reflectors are connected,
A cooling air flow gap is formed between the central through hole of the condenser mirror and the light source lamp ,
The front reflecting mirror has a rear edge side opening having an inner diameter larger than the outer diameter of the front edge opening of the collecting mirror;
The connecting plate member is formed with a plurality of recesses spaced apart in the circumferential direction along the inner peripheral edge of the light emitting port, and a tongue-like protruding edge is formed between adjacent recesses,
A cooling airflow passage is formed by the outer periphery of the front edge of the collector mirror and the recess of the connector plate member to allow the inside of the front reflecting mirror to communicate with the outside of the collector mirror through the connector plate member. A light source device.