JP4609479B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
これに伴い、該光源装置は液晶画面やデジタル・ミラー・デバイス(DMD:テキサス・インスツルメンツ社の登録商標)上に形成されたデジタル画像を拡大投影するタイプへの移行が始まり、該光源装置自身は小型の装置が求められるように成ってきた。また、該光源装置に配置されるキセノンランプも、従来のキセノンランプに比べて小型化が求められ、その開発が進められている。
ここで、キセノンランプは、使用時間が長くなるとチラツキが生じ易くなるが、この理由は以下の通りと考えられている。
キセノンランプは、点灯する場合に、直流電流を印加して点灯している。このため、電極は、陰極と陽極とに分けた設計が成されている。一般的に、陽極は、体積が大きく、高融点金属材料、具体的には、純タングステン金属材料から形成されている。また、陰極は、体積が小さく、易電子放射性物質(いわゆるエミッタ物質)を含有した高融点金属材料が使用されており、具体的には、タングステンにトリウムを含有したトリウムタングステート(略してトリタンと称する)電極が使用されている。このトリタン電極で形成された陰極からは、ランプ点灯時に熱電子が放出され放電を維持している。一般的に放電ランプにおいては、金属材料を加熱することで、金属材料中の電子を熱電子として放出するが、電極にエミッタ物質を含有させることにより、金属材料の加熱が少なくても熱電子を容易に放出することが可能となる。
しかし、長時間点灯することで、該トリウムは該陰極先端の表面部分から徐々に蒸発等するため、該陰極の発端に含有されるトリウムの量が減少し、該陰極先端から熱電子放出が困難となる。この場合、該陰極はアークを収縮させ単位面積当たりの電気入力を上昇させることで該陰極の温度を上昇させ、該トリウムを介さないで熱電子を放出させることにより、放電を維持しようとする。この時、該陰極の温度を上昇させたことで、該陰極の内部に存在する該トリウムが陰極表面に染み出てくるため、再び熱電子を容易に放出できる状態となる。そこで、該陰極はアークを再び膨張させた状態で放電を維持する。この放電が続くことで、該陰極表面に染み出てきたトリウムが再び蒸発し、トリウムの枯渇状態となり、上述のように陰極の温度を上昇させる方向にアークが絞られる。このアークの膨脹収縮を繰り返す中で、収縮時に熱電子が放出し易い場所は一定ではなく、アーク発生位置が移動する。このアーク発生部の移動とアークの膨張収縮がアークのチラツキを発生する原因となる、と考えられる。
特許文献1には、放電ランプ内に配置された対向電極の極間を結ぶランプ軸に対して直交する方向に配置された可動磁石を用いて発生する磁力線によりアークのチラツキを制御することが記載されている。
図5に、従来の光源装置におけるランプへの給電線の配置例を模式的に示す。
同図において、1は光源装置、2はキセノンランプ、4はランプハウス、10,11は給電線であり、ランプハウス4の前面には、光出射口7である開口が設けられている。また、B1,B2は給電線11,10に流れる電流により生ずる磁界、Bはその合成磁界、Iはランプに流れる電流、Fは磁束Bと電流Iによりアークに作用する電磁力を示す。なお、ランプハウス4内には、ランプ2の光を集光する放物型反射鏡、球形反射鏡などが設けられるが、同図では省略されている。
この配置の場合、給電線10,11に同図の矢印の方向に電流Iが流れると、右ネジの法則により、給電線10,11の周りに磁束が発生する。
ここで、給電線10,11に流れる電流の方向は逆向きなので、ランプ2の発光部分(真ん中の球形部分、以下バルブ1aという)付近では、給電線10,11による磁束の方向が同一方向となり、給電線10,11に流れる電流による磁界Bは同図に示す方向となる。
また、ランプ2に流れる電流方向は同図のIの方向であるため、上記磁界Bと電流Iにより働く電磁力Fは上向きとなり、ランプ2のアークを上方に持ち上げるように働く。
一般的にキセノンランプは、対向配置された陰極と陽極とを結ぶランプ軸を水平方向として点灯させる。このため、電極間に形成されるア一クには、放電空間内部に封入されたガスの熱対流により、該アークを鉛直方向上方に持ち上げる電磁力が働く。
しかし、ランプ点灯初期には、陰極に含有されるエミッタ量が豊富であり、陰極から陽極に向かって進むアーク中の電子の流れに勢いがある。このため、上述したガスの対流による鉛直方向上方に持ち上げる電磁力はアーク自身に大きな影響を及ぼすことがない。
したがって、図5(a)に示すようにランプ2のアークを上方に持ち上げるような電磁力が働くと、上記アークの浮き上がりを助長し、一層チラツキを生じさせ易くなる。
この配置の場合も、給電線10,11に同図の矢印の方向に電流が流れると、ランプ2のバルブ1a付近では、給電線10,11による磁束の方向が同一方向であり、磁界Bは同図に示す方向となる。
また、ランプ2に流れる電流Iの方向は同図に示す方向であるため、上記磁界Bと電流Iにより働く電磁力Fは横方向となり、ランプ2のアークをランプの中心軸から側方にずらすように働く。このため、前述したよう放電ランプの寿命末期には、ガス対流の影響でアークが浮き上がり、一層チラツキを生じさせ易くなる。
本発明は上記事情によりなされたものであって、この発明が解決しようとする課題は、DLP(登録商標)等に利用される光源装置において、該光源装置に具備されたキセノンランプのアークのチラツキを低減し、該キセノンランプから放射される光の安定度を高めた光源装置を提供することである。
本発明の第1の実施例を図1に示す。
図1は、キセノンランプ2を具備した光源装置1の構成を示す断面図であり、ランプの両電極間を結ぶ軸を通る鉛直面で切った断面図を示す。
本実施例では、該光源装置1は、キセノンランプ2と反射鏡3を具備したランプハウス4から構成されている。該反射鏡3は、該キセノンランプ2の陰極6側に配置された放物型反射鏡3aと該キセノンランプ2の陽極5側に配置された球形反射鏡3bとから構成されている。
また、該ランプハウス4には、内部に配置された該キセノンランプ2の陽極5側に設けられた光出射口7が形成されている。該キセノンランプ2は、バルブ8内に陰極6と陽極5とが対向配置されており、該陰極6、該陽極5間に放電アーク12が形成される。
また、該バルブ8内にはキセノンガスが、例えば20気圧で封入されている。更に、該キセノンランプ2には、該バルブ8から突出するステム部9と該ステム部9の端部に口金部9a、9bが設けられている。本実施例では、陰極6側に配置された口金部9aにはランプハウス4の上方に伸びる給電線10が設けられている。また、陽極5側に配置された口金部9bにはランプハウス4の下方に伸びる給電線11が設けられている。給電線10,11は、対向する電極5,6間を結ぶランプ軸上にある電極間中心に対して略点対称に配置され、ランプ1に供給される電流は、同図の矢印に示すように給電線11→ランプ1の陽極5→陰極6→給電線10の経路で流れる。
なお、ランプハウス4内の放物型反射鏡、球形反射鏡などは省略されている。
該キセノンランプ2に供給される電流は該給電線11から陽極、陰極を介して給電線10へと流れる。この時、電流の流れる方向に対して発生する磁束の方向は、アンペールの右ネジの法則に従い、電流の進む方向に右ネジを進めた場合に右ネジを回転させる方向と同じ方向になる。ここでは、該給電線10と、該給電線11とに流れる電流の方向は同じである。しかし、該給電線10、11は、該キセノンランプ2の電極5,6間を結ぶランプ軸上にある電極間中心に対して略点対称に配置されており、該給電線10、11の各々に発生する磁界B1,B2は、同図に示すように互いの磁界を打ち消す方向に働く。
特に、該キセノンランプ2の全長が短く、且つ、高輝度を得るために大電流を流すキセノンランプ2においては、該キセノンランプ2自身に電力を供給する給電線10,11の周囲に生ずる磁界も大きくなるが、本実施例のような給電線の配置とすることで、給電線10、11に流れる電流で発生する磁界を十分に抑制することができる。
図3において、キセノンランプ2に供給される電流は、ランプハウス4の横方向から給電線11を介してキセノンランプ2へ流れ、キセノンランプ2から給電線10を介して、ランプハウス4の横方向へと流れる。
この場合も第1の実施例と同様、該給電線10、11は、キセノンランプ2の電極5,6間を結ぶランプ軸上にある電極間中心に対して略点対称に配置されており、該給電線10、11の各々に発生する磁界B1,B2は、同図に示すように互いの磁界を打ち消す方向に働く。
特に、前記したようにキセノンランプ2の全長が短く、且つ、高輝度を得るために大電流を流すキセノンランプ2においては、本実施例のような給電線の配置とすることで、給電線10、11に流れる電流で発生する磁界を十分に抑制することができる。
図4において、給電線10,11はキセノンランプ2の電極5,6間を結ぶランプ軸上にある電極間中心に対して略点対称に配置されており、キセノンランプ2に供給される電流は、ランプハウス4の斜め上方から給電線11を介してキセノンランプ2へ流れ、キセノンランプ2から給電線10を介してランプハウス4の斜め下方に流れる。
この場合も、第1,2の実施例と同様、給電線10、11の各々に発生する磁束B1,B2は、同図に示すように互いの磁束を打ち消す方向に働く。
このため、磁束による影響で前記したように放電アークがランプの中心軸からずれることがなく、放電アークが不安定になることを抑制することができる。
2 キセノンランプ
3 反射鏡
3a 放物型反射鏡
3b 球形反射鏡
4 ランプハウス
5 陽極
6 陰極
7 光出射部
8 バルブ
9 ステム部
9a,9b 口金部
10,11 給電線
12 放電アーク
Claims (1)
- ランプハウス内に・キセノンランプと、該キセノンランプから放射される光を反射する反射鏡と、該キセノンランプに電力を供給する給電線と、を具備した光源装置であって、 該キセノンランプの一方の端に接続される第一の給電線の方向と、他方の端に接続される第二の給電線の方向とが、対向する電極間を結ぶランプ軸上にある電極間中心に対して略点対称配置されていることを特徴とする光源装置。
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