JP4432735B2 - 光源装置、およびプロジェクタ - Google Patents
光源装置、およびプロジェクタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4432735B2 JP4432735B2 JP2004324064A JP2004324064A JP4432735B2 JP 4432735 B2 JP4432735 B2 JP 4432735B2 JP 2004324064 A JP2004324064 A JP 2004324064A JP 2004324064 A JP2004324064 A JP 2004324064A JP 4432735 B2 JP4432735 B2 JP 4432735B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- reflecting mirror
- light source
- source device
- arc tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Description
このようなプロジェクタの光源装置としては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等の放電型の光源装置が用いられている(例えば、特許文献1)。
この光源装置は、電極間で放電発光が行われる発光部、および発光部の両端に設けられる封止部を有する放電型発光管と、この放電型発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する第1の反射鏡と、放電発光管の封止部にセメントで固着され、放電発光管から放射された光束を集光しかつ、第1の反射鏡に光束を照射する第2の反射鏡(副反射鏡)とで構成される。
このような光源装置では、放電発光管から放射された光束のうち利用されていなかった光束が副反射鏡により有効に集光され、集光効率が向上する。
また、発光管中央に位置する発光部の管壁は略球形をしている。それ故、一定の肉厚を持っている(厚みむらがない)と、発光部中心からこの部分を透過する光束が屈折により乱れることがなくなる。しかし、実際には、製造工程から来る制約のために、発光管の管壁は肉厚分布を持っている。一般に、発光管の発光部中央に近い部分が厚く、周辺に行くに従って薄くなる。
本発明の透明部材は、発光管の外周面に倣っており、肉厚分布が、前記発光管の肉厚分布に応じて決定されるとともに、対応する各位置における前記透明部材の肉厚と前記発光管の肉厚との和が一定である。結果として、発光管の管壁が一定の肉厚を持っていることと同視でき、結果として、見かけ上の発光点中心のずれを少なくすることができ、光束の利用効率が大幅に向上する。
透明部材が、副反射鏡を構成する素材と同一の素材により構成されているので、例えば、温度変化に対する熱間挙動もほぼ同じとなる。その結果、発光管の温度分布に与える影響もほぼ同じものとなり、発光管全体の温度分布をより均一なものとすることができ、発光管の耐久性をさらに向上させることができる。
また、素材が同じであるため、副反射鏡の製造時に、この透明部材を同時に製造することができる。例えば、石英ガラスを原料として、ブロー成形を行えば、副反射鏡と透明部材の双方(原型)を同時に製造することができ、コスト的にも有利である。
本発明によれば、透明部材の管壁に光反射防止層が存在するので、この管壁を透過する光の透過率が非常に高くなり、発光部で生じた光の利用効率を大幅に向上させることができる。
なお、光反射防止層としては、例えば、透明部材の内表面あるいは外表面にAR(Anti-Reflective)膜を設けるとよい。AR膜とは、屈折率の異なる薄膜、タンタル酸化膜、ハフニウム酸化膜、チタン酸化膜などを1/4波長厚(0.1〜0.3μm)に積層することにより、表面(界面)反射率を低く抑え、結果として透過光の割合が増えるようにしたものである。AR膜の製法としては、スパッタリング法やゾルゲル法などがある。
本発明によれば、プロジェクタは上述した光源装置を備えているので、この光源装置と同様の作用および効果を享受できる。また、このような光源装置を備えることにより、ハロゲンサイクルの異常による発光管の黒化を招くことがないので、調光可能なプロジェクタとしても、発光管の寿命が損なわれることがない。
〔プロジェクタの構成〕
図1は、本発明に係る光源装置を搭載したプロジェクタ1の光学系を示す模式図である。
プロジェクタ1は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投射する光学機器である。
このプロジェクタ1は、図1に示すように、光源装置10、均一照明光学系20、色分離光学系30、リレー光学系35、光学装置40、および投射光学装置としての投射光学系50を備えて構成され、これらの光学系20、30、35を構成する光学素子および光学装置40は、所定の照明光軸Aが設定された光学部品用筐体2内に位置決め調整されて収納されている。
そして、発光管11から放射された光束は、楕円反射鏡12により光源装置10の前方側に射出方向を揃えて収束光として射出され、平行化凹レンズ14によって平行化され、均一照明光学系20に射出される。
第1レンズアレイ21は、光源装置10から射出された光束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、照明光軸Aと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。
第2レンズアレイ22は、上述した第1レンズアレイ21により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第1レンズアレイ21と同様に照明光軸Aに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成を有している。
この偏光変換素子23は、図示を略したが、照明光軸Aに対して傾斜配置される偏光分離膜および反射膜を交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるP偏光光束およびS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射膜によって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Aに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子23の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、略全ての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子23を用いることにより、発光管11から射出される光束を、略一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置40で利用する光源光の利用率を向上することができる。
この重畳レンズ24から射出された光束は、反射ミラー25で曲折されて色分離光学系30に射出される。
ダイクロイックミラー31,32は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。そして、光路前段に配置されるダイクロイックミラー31は、赤色光を透過し、その他の色光を反射するミラーである。また、光路後段に配置されるダイクロイックミラー32は、緑色光を反射し、青色光を透過するミラーである。
クロスダイクロイックプリズム43は、前記射出側偏光板から射出された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43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字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光およ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。
そして、クロスダイクロイックプリズム43から射出されたカラー画像は、投射光学系50によって拡大投射され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。
図2は、光源装置10の概略構成を示す断面図である。
光源装置10は、図2に示すように、発光管11に副反射鏡13が取り付けられ、これら発光管11および副反射鏡13が楕円反射鏡12の内部に配置される構成を具備している。
発光管11は、図2に示すように、中央部が球状に膨出した石英ガラス管から構成され、中央部分に発光部111と、この発光部111の両側に延びる一方の封止部1121と他方の封止部1122とを備える。
ここで、発光管11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、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。
発光部111の両側に延出する封止部1121および封止部1122の内部には、発光部111の電極と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔112Aがそれぞれ送入され、ガラス材料等で封止されている。各金属箔112Aには、さらに電極引出線としてのリード線113が接続され、このリード線113は、発光管11の外部まで延出している。
そして、リード線113に電圧を印加すると、図2に示すように、金属箔112Aを介して電極111A間に電位差が生じて放電が生じ、アーク像Dが生成して発光部111が発光する。
なお、発光部111の外周面には、タンタル酸化膜、ハフニウム酸化膜、チタン酸化膜などを含む多層の反射防止膜(AR膜)を形成しておくと、そこを通過する光の反射による光損失を低減することができる。
首状部121には、中央に挿入孔123が形成されており、この挿入孔123の中心に封止部1122が配置される。
反射部122は、回転楕円面状の表面に金属薄膜を蒸着形成して構成された反射面122Aを備え、この反射部122の反射面122Aは、可視光を反射して赤外線を透過するコールドミラーとされる。
そして、発光管11を点灯すると、発光部111から放射された光束は、反射部122の反射面122Aで反射して、回転楕円面の第2焦点位置L2に収束する収束光となる。
このとき、第2焦点位置L2と発光管11の光束射出方向先端側の封止部1121の端部とを結ぶ境界線L3およびL4の内側部分は、楕円反射鏡12で反射した光束が封止部1121によって遮られてしまうため、第2焦点位置L2に届かない、光束利用不可能領域となる。
なお、図2に示すように、この副反射鏡13に対向する形で、後述する透明部材131が配設されている。
この首状部13Aに、発光管11の先端側封止部1121を挿通することで、図2、図3に示すように、発光管11に対して副反射鏡13が設置される。首状部13Aと封止部1121は固定用接着剤133により固着されている。
前述のようにこのような副反射鏡13を用いることにより、発光部111から楕円反射鏡12とは反対側(前方側)に放射される光束が、発光管11から楕円反射鏡12の反射面122Aに直接入射した光束と同様に、楕円反射鏡12の第2焦点F2位置に収束させることができる。
従来の副反射鏡13を設けない光源装置は、発光管11から射出された光束を楕円反射鏡のみで第2焦点F2位置に収束しなければならず、楕円反射鏡の開口部を広げなければならなかった。
また、副反射鏡13を設けることにより、第2焦点F2での集光スポット径を小さくするために楕円反射鏡12の第1焦点F1と第2焦点F2を近づけたとしても、発光部111から放射された光のほとんど全てが楕円反射鏡12および副反射鏡13により第2焦点に集光されて利用可能となり、光の利用効率を大幅に向上させることができる。このことから、比較的低出力の発光管11が採用可能となり、発光管11および光源装置10の低温化を図ることも可能である。
なお、上記利用可能限界光を、発光管11の構造によって定まる限界光とした場合、本実施形態によれば、発光部111から光源装置10の後側に出射される光のほぼ全てが利用できることになる。
図3(A)は、光源装置10を構成する発光管11を拡大して示した断面図である。
透明部材131は、副反射鏡13と略同様の形状を有し、図3(A)に示すように、発光管11の基端側封止部1122が挿通される略筒状の首状部131A、およびこの首状部131Aから拡がる略球面状の透光部131Bを備え、これら首状部131A、および透光部131Bが一体的に形成されたものである。
透明部材131は、図3(A)に示すように発光部111の後方略半分を覆うように副反射鏡13の反射面132Aと対向・隣接して配設される。
透明部材131の表面(内表面および外表面)には、図示しないが、光反射防止層としてAR膜がコーティングされている。その結果、この管壁を透過する光の透過率が非常に高くなり、発光部で生じた光の利用効率を大幅に向上させることができる。
すなわち、透明部材131と発光部111の肉厚との和が一定であることにより、発光管11の発光部111が一定の肉厚を持っていることと同視でき、発光部111の中心部から放射される光束の屈折を少なくするため、見かけ上の発光点中心のずれを少なくすることができ、結果として、光束の利用効率が大幅に向上する。言い換えれば、一対の電極111A間で発光した光が発光部111の内面で屈折しても、透明部材131の外面部で屈折することによって、それぞれの屈折が相殺しあうようになっている。
(条件1:本実施形態)
図2、図3(A)に示すように、透明部材131を用いて、前述した構成と同じである。なお、透明部材131と副反射鏡13の材質は、ともに石英ガラスである。
(条件2:従来技術の一例)
図3(B)に示すように、透明部材131を用いない以外は本実施形態と同じ構成である。
プロジェクタ1を作動させて、条件1および条件2の発光管に対して同じ印加電圧を与えるとともに、冷却風を発光管に送った。冷却風の温度・風速・方向は、条件1、2ともに同じである。
発光管の温度が定常状態に達した後を想定して、温度分布を観測するシミュレーションを行った。
図5にシミュレーション結果を示す。ここで、領域A〜Gは、以下のような温度であることを示している。
A:1171℃〜1200℃、B:1143℃〜1170℃、
C:1114℃〜1142℃、D:1086℃〜1113℃、
E:1057℃〜1085℃、F:1029℃〜1056℃、
G:971℃〜1028℃
条件1では、図5(A)に示すように、発光管11の前後(図面では左右)における温度分布は、発光部111の中心に対して対称である。一方、従来技術の一例である条件2では、図5(B)に示すように、温度分布が非対称となっており、特に発光部111では、前後(図面では左右)にかなりの温度差が生じていることがわかる(例: X点の温度−Y点の温度≒30℃)。この温度差は、石英ガラスの膨張に差を生じさせ、発光管の内部にかなりの応力を発生させる。
前記実施形態では、3つの液晶パネル42R,42G,42Bを用いたプロジェクタ1の例のみを挙げたが、本発明は、1つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、2つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、あるいは、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、プロジェクタに本発明の光源装置を採用していたが、本発明はこれに限らず、他の光学機器に本発明の光源装置を適用してもよい。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易に
するために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの
形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明
に含まれるものである
Claims (4)
- 電極間で放電発光が行われる発光部、および前記発光部の両端に設けられる封止部を備える発光管と、前記発光部から放射された光束を一定方向に揃えて射出する反射鏡と、反射面が前記反射鏡の反射面と対向配置され、前記発光部から放射された光束を前記反射鏡に向けて反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、前記副反射鏡に隣接して設けられ、前記発光管の外周面に倣う透明部材を備え、
前記透明部材は、前記発光部のうち前記副反射鏡で覆われていない部分を覆うように設けられ、
前記透明部材の肉厚分布は、前記発光管の肉厚分布に応じて決定されるとともに、対応する各位置における前記透明部材の肉厚と前記発光管の肉厚との和が一定であることを特徴とする光源装置。 - 請求項1に記載の光源装置において、
前記透明部材が、前記副反射鏡を構成する素材と同一の素材により構成されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1または請求項2に記載の光源装置において、
前記透明部材は、内表面または外表面の少なくとも一方に形成された光反射防止層を備えていることを特徴とする光源装置。 - 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、前記光学像を拡大投射するプロジェクタであって、
請求項1から請求項3までのいずれかに記載の光源装置を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004324064A JP4432735B2 (ja) | 2004-11-08 | 2004-11-08 | 光源装置、およびプロジェクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004324064A JP4432735B2 (ja) | 2004-11-08 | 2004-11-08 | 光源装置、およびプロジェクタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006134768A JP2006134768A (ja) | 2006-05-25 |
JP4432735B2 true JP4432735B2 (ja) | 2010-03-17 |
Family
ID=36728106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004324064A Expired - Fee Related JP4432735B2 (ja) | 2004-11-08 | 2004-11-08 | 光源装置、およびプロジェクタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4432735B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5258473B2 (ja) * | 2008-09-18 | 2013-08-07 | 株式会社オーク製作所 | ショートアーク型放電ランプ |
-
2004
- 2004-11-08 JP JP2004324064A patent/JP4432735B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006134768A (ja) | 2006-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100832207B1 (ko) | 광원 장치 및 프로젝터 | |
US7213928B2 (en) | Light source device and projector | |
USRE42515E1 (en) | Method of manufacturing reflective mirror, illumination device, and projector | |
JP2007220435A (ja) | 光源装置、およびプロジェクタ | |
US7364312B2 (en) | Light source lamp and projector | |
JP2006113539A (ja) | 光源装置、およびプロジェクタ | |
WO2005019928A1 (ja) | 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ | |
US20050157501A1 (en) | Illumination device and projector | |
JP4432735B2 (ja) | 光源装置、およびプロジェクタ | |
JP4400352B2 (ja) | 光源装置及びプロジェクタ | |
US8287139B2 (en) | Light source device and projector | |
JP2004354676A (ja) | 光源装置、およびプロジェクタ | |
JP4380382B2 (ja) | 光源装置、およびプロジェクタ | |
JP2013041760A (ja) | 照明装置及びプロジェクター | |
JP2006120358A (ja) | 光源装置、およびプロジェクタ | |
JP2006184677A (ja) | 照明装置及びプロジェクタ | |
JP5732862B2 (ja) | プロジェクター | |
JP2007227206A (ja) | 光源装置及びプロジェクタ | |
JP2010003542A (ja) | リフレクタ、光源装置及びプロジェクタ | |
JP2003242930A (ja) | ランプ、照明装置、およびプロジェクタ | |
JP2005100874A (ja) | 放電灯、放電灯の製造方法、ランプ装置及びプロジェクタ | |
JP2008117555A (ja) | 光源装置及びプロジェクタ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070302 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070704 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070813 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090127 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090330 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091201 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140108 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |