JP4624096B2 - バルブ破片飛散防止機構付光源装置と該光源装置を備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は光源装置に関し、特にバルブ破片飛散防止機構付光源装置と該光源装置を備えたプロジェクタに関する。

液晶技術やＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング）技術の急速な進展に伴うプロジェクタの小型化・高性能化により、映像投射を目的とするプロジェクタの用途も拡大し、プレンゼンテーション用以外に家庭内でのディスプレイ型テレビに代わる大型の表示装置、あるいは映画館におけるデジタルシネマ投影装置としても注目されている。プロジェクタには、光源から照射される光束を投写用の画像として変調する光束変調手段として液晶パネルを組み合わせる液晶プロジェクタ方式と光束変調手段としてＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を用いたＤＬＰプロジェクタがあるが、いずれにおいても光源ランプからの光が光学系と光束変調手段を経由して投写レンズからスクリーンに投写されている。

鮮明な画像を投影するためには点光源で高出力の光源ランプを使用する必要があるのでバルブとして通常高圧放電ランプが使用されている。具体的にはメタルハライドランプ、アーク長が短い超高圧水銀ランプ、さらに高輝度で色のよいキセノンランプ等が使用されているが、高出力化に伴って発熱量が増大し空気冷却を行なうために通常そのランプハウスには給気口と排気口が設けられている。一方このような高圧放電ランプの高温高圧化に伴って、装置移動中の落下などの不測の事故や、寿命限度を超えた長期使用や、予め想定された使用条件を逸脱した使用が行なわれた場合に、外管の石英ガラスが破損し、破損の程度が大きい場合にはリフレクタまでが破損し、その破片や水銀を含む発生ガスなどが給気口や排気口を経由して外部にも飛散するという問題があった。

従来、バルブ破裂を検出する方法としては、電子回路で検出する手段は確立されているが、バルブ単体でその異常状態を検出するようなものは備えられておらず、このためには検出するための電子回路が必要であり、検出回路が動作するまでには検出時間による遅れがあり、しかもランプハウス自身での破片飛散防止機構ができていないため破片や発生ガスが給気口や排気口を経由して外部にも飛散することを完全に防止することはできなかった。

特許文献１には、この問題を解消する投射型表示装置が開示されている。この装置によると光源装置がリフレクタの開口面以外の外面をほぼ全体的に覆うランプハウジングと前面ガラスとを備えているので、バルブまたはリフレクタが破裂した場合であっても、バルブの破片は、ランプハウジング内で飛散し、外部への飛散は防止されている。

特許文献２には、光源の近傍に配設されて常時通電している導電性ワイヤとこの導電性ワイヤの破断を検出する検出回路とで破損検出回路を構成し、破損が検出された場合に冷却ファンを逆転させるなどの状態制御手段を有する光源装置が開示されている。

特許文献３には、リフレクタと透光板とランプ冷却孔を有する側板部材とで囲まれた区画室内にバルブが配置され、ランプ冷却孔に対向して設置されている遮断弁のロックピンが衝撃を感知すると、遮断弁がスプリングによって移動してランプ冷却孔を閉鎖するプロジェクタの安全装置が開示されており、また、ランプホルダが収納されたランプハウスに排気口が設けられており、排気口を遮断するための排気口遮断器を開放側に保持しているワイヤが、バルブ破裂の衝撃で切断して排気口遮断器を遮断側に移動させるプロジェクタの安全装置が開示されている。
特開２００４−２５２４７３号公報 特開２００１−２０９１２３号公報 特開２００２−２０２５６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、蓋部材に飛散防止片を設ける構成となっているので、大型な設備である投影装置では問題がないものの、小型でハンディなプロジェクタのような投光装置には適用することは難しい。

特許文献２に記載の光源装置では構成上導電性ワイヤはリフレクタの後方に配置させることが通常なので、切断のためにはリフレクタ自体の破損が必要であり、バルブの破損の衝撃が大きい場合には有効であるがリフレクタの変形がないような小さな衝撃は検出できないおそれがある。

特許文献３に記載の安全装置でも、バルブの破裂は破裂の衝撃波によるロックピンの緩みやワイヤの切断で検知しており、バルブ破裂の衝撃波がある程度以上ないと検知できない。

このように、ランプのバルブのみの変形や、バルブの亀裂などのリフレクタが破壊されない程度の破壊モードである場合には、その検出とバルブの破片やバルブ内部にある水銀等のガスの外部への飛散を防止することが困難であった。

光源装置を使用するプロジェクタ等の装置も小型化の要求が多きいいので、冷却用の送風機を光源装置の外に設けて装置内部の冷却と兼用することが多く、光源装置の排気口から使用する装置の排気口までの距離も短くなっているので、バルブの破損時に生じる破片や有害な水銀を含むガスがすぐそのまま装置外に排出されてしまう可能性が高くなっている。

本発明の第１の目的は、バルブのみの変形や、バルブの亀裂などのリフレクタが破壊されない程度の破壊モードを検出できて排気口を閉鎖できるバルブ破片飛散防止機構付光源装置と、そのバルブ破片飛散防止機構を備えたプロジェクタを提供することにある。また第２の目的は破壊を検出するための電子回路が不要なバルブ破片飛散防止機構付光源装置を提供することである。

本発明のバルブ破片飛散防止機構付光源装置は、
高圧放電ランプからなるバルブを光源とし、光線を所定の方向に投射する光源装置であって、バルブと、そのバルブを保持して、光源からの放射光を所定の方向に集光するリフレクタとからなるランプと、ランプの開口部に設けられる透光板と、ランプと透光板とを格納し、内部を冷却する空気の通路となる給気口と排気口とが設けられたランプハウスと、ランプハウスの排気口の閉鎖と開放とが可能で、付勢手段によって閉鎖位置に向けて付勢されている排気口シャッタと、付勢手段の付勢力に抗して排気口シャッタが開放位置となるようにその排気口シャッタを保持するストッパと、一端がバルブのリフレクタ開口部側の先端近傍に固定され、他端がストッパの操作部分に固定されて、バルブが正常の状態ではそのストッパの保持状態を維持するための張力が両固定点間に付与されているバルブ異常検出ワイヤとを有する。

バルブ異常検出ワイヤの一端は、所定の方向から所定の張力がかかるようにバルブに固定されていてもよく、バルブ異常検出ワイヤは、中間に配置された電気絶縁コネクタを介して接続された２本のワイヤで構成されていてもよい。

排気口シャッタが開放位置から閉鎖位置に移動したことを検知して、バルブの電源を遮断するための信号を発信するシャッタ作動検知スイッチを有していてもよい。

本発明のプロジェクタは、
上述のバルブ破片飛散防止機構付光源装置を備える。

本発明のバルブ破片飛散防止機構付光源装置は、バルブが破裂してバルブ折れが発生したとき、そのバルブ変形をバルブ異常検出ワイヤの緩みによってバルブ割れとして検知し、そのワイヤの緩みによってランプハウスの排気口をシャッタで閉鎖するのでバルブの破片飛散が防止される。また排気口シャッタが開放位置から閉鎖位置に移動したことを検知するシャッタ作動検知スイッチを設けることで、バルブの電源を遮断するための信号を発信できる。

本発明は、ランプのバルブが破裂等で割れて先端がフリーになった時に、即座にバルブ割れが検出できて排気口のシャッタを閉じることができるので、バルブの変形を初期の段階で検知できて破損したバルブの破片をランプハウス内に閉じこめることができるという効果がある。

また、本発明は、排気抵抗を増大させるような部品を配置させることなく稼働できるので、冷却効率を低下させることなく運転でき、また、全てを機械的に検出して動作させているので、余分な消費電力も必要なく、装置自体も小型化が図れるという効果がある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態のバルブ破片飛散防止機構付光源装置を備えたプロジェクタの模式図である。図１では光束変調手段としてＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を用いたＤＬＰプロジェクタが示されているが、これに限定されるものではなく液晶プロジェクタであってもよい。ここでは光学系を主体として示しており公知の構成については省略している。

プロジェクタ１００の光学系７０は、画像形成素子であり反射型光変調素子であるＤＭＤ表示部７７を照明する照明光学系と、画像形成素子であるＤＭＤ表示部７７と、ＤＭＤ表示部７７からの光束をスクリーン８０に投写する投写レンズ７８とから構成されている。照明光学系は、光源であるバルブ２０、このバルブ２０からの光束を集光して仮想的な２次光源を作るリフレクタ３０、バルブ破砕破片飛散防止機構６０、およびそれらを収納するランプハウス５０とからなる光源装置１０と、光源装置１０からの光を複数の色に時分割するカラーホイール７１と、カラーホイール７１からの光を受けて光束の輝度分布を均一化して出射するライトトンネル７２と、ライトトンネル７２からの出射光束をＤＭＤ表示部７７に導く第１のレンズ７３、第２のレンズ７４、反射ミラー７５、第３のレンズ７６とで構成されている。

次に、本発明のバルブ破片飛散防止機構付光源装置について図面を参照して説明する。図２は本発明の一実施の形態におけるバルブ破片飛散防止機構付光源装置の説明図であり、ａ）は模式的上面図、ｂ）は模式的側面図、ｃ）は模式的側面断面図である。図３は図２のバルブ破片飛散防止機構付光源装置の模式的分解斜視図であり、図４はバルブ破片飛散防止機構を説明するためのランプハウス内部の模式的上面図である。

光源であるバルブ２０と、バルブ２０からの光を外部に投射するリフレクタ３０とからなるランプ１１を有し、装置外から吸引されてバルブ２０を冷却する空気を給排気するファンがプロジェクタ外部に設けられている光源装置１０においては、プロジェクタ１００の小型・軽量化に伴って、光源装置１０の排気口５３からプロジェクタ１００の排気口までの距離が短くなる。

本発明の特徴は、それに伴ってバルブ２０の破損時に生じる破片や有害な水銀を含むガスがそのままプロジェクタ１００の外部に排出されてしまう危惧があることから、破片を発生の源で閉じこめるために光源装置１０の排気口５３を閉じる排気口シャッタ５４を設けるとともに、バルブ異常検出ワイヤ６１によってバルブ２０の破損を即座に検知して排気口シャッタ５４を作動させるバルブ破裂破片飛散防止機構６０を設けたことである。

本実施の形態のバルブ破片飛散防止機構付光源装置１０は、光源となる高圧放電ランプからなるバルブ２０、およびそのバルブ２０を保持して光源からの放射光を所定の方向に集光するリフレクタ３０から構成されるランプ１１と、ランプ１１の開口部に設けられ、透光板ホルダー４２に保持される透光板４１と、ランプ１１と透光板４１とを格納し、内部を冷却する空気の通路となる給気口５４と排気口５３とが設けられ、上部ランプハウス５２と下部ランプハウス５３とから構成されるランプハウス５０と、バルブ破片飛散防止機構６０とを備えている。下部ランプハウス５１の給気口５４はリフレクタ３０の給気口３２と連通している。バルブ破片飛散防止機構６０以外の光源装置の構成は従来公知の光源装置と同じなので詳細な説明は省略する。

バルブ破片飛散防止機構６０は、ランプハウス５０の排気口５３の閉鎖と開放とが可能で、付勢手段であるスプリング５６によって閉鎖位置に向けて付勢されている排気口シャッタ５４と、一端がバルブ２０のリフレクタ３０開口部側の先端近傍に固定され、他端がスプリング５６の付勢力に抗して排気口シャッタ５４が開放位置となるように排気口シャッタ５４のストッパ６６を保持しているバルブ異常検出ワイヤ６１とを有する。

排気口シャッタ６７はランプハウス５０に設けられている排気口５３を完全に密閉できる大きさであり、上下に設けられたシャッタガイド６８で上下の位置決めが行なわれ、一端がランプハウス５０に固定されたスプリング５６により開放位置から閉鎖位置に移動するように付勢されている。常時は一端に設けられたストッパ６６により開放位置に固定されており、ストッパ６６は接続された第２のワイヤ６３によりスプリングに抗して係止側に引っ張られており、第２のワイヤ６３の張力がなくなるとスプリングにより係止状態より開放され、排気口シャッタ６７はスプリング５６の付勢力により移動して排気口５３を閉鎖する。ストッパ６６は第２のワイヤ６３の張力がなくなると排気口シャッタ６７の拘束を開放する構成であればよい。

図４に示すように、バルブ異常検出ワイヤ６１は電気絶縁コネクタ６４を介して接続されている第１のワイヤ６２と第２のワイヤ６３の２本のワイヤから構成されている。電気絶縁コネクタ６４は万一第１のワイヤ６２にバルブ２０に印加されていた高電圧が付加された場合でも、ランプハウス５０を構成する部材に高電圧が印加されることを防止するためのものであり、世界各国の安全規格を満足させる為の絶縁性能が保持されていることが望ましい。ランプハウス５０を構成する部材に万一高電圧が印加されても他に影響を生じないプロジェクタの構成となっている場合は、電気絶縁コネクタ６４を省略してもよい。第１のワイヤ６２はリフレクタ３０に設けられたバルブ２０に高電圧を供給するための配線を貫通させるための配線孔３１を経由してリフレクタ３０の外部からリフレクタ３０の内部に引き込まれ、先端のバルブ固定部６２ａでバルブ２０の先端に固定される。これによりバルブ２０のバルブ固定部６２ａを牽引する方向が規定される。ここではバルブ２０に電圧を供給する配線を貫通させるための配線孔３１を兼用しているが独立して設けられていてもよい。第２のワイヤ６３は、ワイヤガイド６５からランプハウス５０に設けられた開口を経由してシャッタ固定部６３ａでストッパ６６に張力を加えるように固定される。これにより第１のワイヤ６２のバルブ固定部６２ａにも張力が加えられる。

バルブ２０が損傷するとバルブ２０の先端部は移動可能となるので第１のワイヤ６２に引かれて歪んで移動し、同時に第２のワイヤ６３の張力も失われるのでストッパ６６が開放状態となり、排気口シャッタ６７はスプリング６９に引かれて移動しランプハウス５０の排気口５３を閉鎖する。これによってバルブ２０の破損によって発生したバルブの破片や水銀を含む内部のガスのランプハウス５０外への飛散が短時間で防止される。

また、バルブ２０の割れを検出するワイヤ６２、６３の部材は金属で、高温度に耐え、かつ耐環境性に優れた腐食しない部材が望ましい。さらには、バルブ２０の変化をいち早く察知できるように細い部材であることが望ましい。ここでは、両端の固定によりワイヤ自体の弾性でワイヤに張力が加えられることとなっているが、ワイヤ間、例えば電気絶縁コネクタ６４とワイヤの接続部にワイヤの長さを調節できる調節機構を設けてもよく、また、剛性の高いワイヤを使用し張力付加機構を設けて所望の張力を付加してもよい。

バルブ異常検出ワイヤ６１は完成品であるバルブ２０にワイヤを取り付けるだけであるので、バルブの形状に対する制約がなく、ランプのバルブに一定方向にテンションを印加することによりバルブ破裂時のバルブの傾く方向が規制されるので、安全規格等で要求されるバルブ破裂試験での再現性が高くなり、バルブ破裂試験が簡略化できる。

また、バルブ破裂破片飛散防止機構６０には、ストッパ６６あるいは排気口シャッタ６７の移動を検知して排気口シャッタ６７の作動信号を出力するシャッタ作動検知スイッチ５６が設けられている。排気口シャッタ６７の作動信号は不図示のバルブの電源部に送信されてバルブ２０への給電が停止される。バルブ２０の変位によりバルブ２０の破損が検知されるので従来の方法に比べて早く電源を遮断することができ、また必要あれば他の対応手段を講ずることもできる。

本実施の形態のバルブ破片飛散防止機構付光源装置は、図１に示すように高出力の光源が求められるプロジェクタ用の光源装置として有効に利用でき、この破片飛散防止機構は、安価でしかも簡単な構造で破片を飛散させないという利点があり、小型軽量化の求められるプロジェクタに好適に利用できる。しかし用途はプロジェクタに限定されるものではなく、リア型投影機や顕微鏡などの光源装置などにも広く使用できる。また、バルブ２０としてメタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、低圧水銀バルブやキセノンバルブなどの高圧放電ランプに適用できる。

本発明のバルブ破片飛散防止機構付光源装置は、バルブの破損を初期の段階で検知して排気口のシャッタを閉じることができるので、バルブ破損時に発生する破片や有害な分質を外部に放出することがなく、環境に悪影響を起こすことなく、また装備されたプロジェクタ内部にも汚染を生じないのでバルブ破損後の後処理の必要がなく、安心して使用できる。

本発明の実施の形態のバルブ破片飛散防止機構付光源装置を備えたプロジェクタの模式図である。 本発明の一実施の形態におけるバルブ破片飛散防止機構付光源装置の説明図であり、ａ）は模式的上面図、ｂ）は模式的側面図、ｃ）は模式的側面断面図である。 図２のバルブ破片飛散防止機構付光源装置の模式的分解斜視図である。 バルブ破片飛散防止機構を説明するためのランプハウス内部の模式的上面図である。

符号の説明

１０ 光源装置
１１ ランプ
２０ バルブ
３０ リフレクタ
３１ 配線孔
３２ 給気口
４１ 透光板
４２ 透光板ホルダ
５０ ランプハウス
５１ 下部ランプハウス
５２ 上部ランプハウス
５３ 排気口
５４ 給気口
５６ シャッタ作動検知スイッチ
６０ バルブ破裂破片飛散防止機構
６１ バルブ異常検出ワイヤ
６２ 第１のワイヤ
６２ａ バルブ固定部
６３ 第２のワイヤ
６３ａ シャッタ固定部
６４ 電気絶縁コネクタ
６５ ワイヤガイド
６６ ストッパ
６７ 排気口シャッタ
６８ シャッタガイド
６９ スプリング
７０ 光学系
７１ カラーホイール
７２ ライトトンネル
７３ 第１のレンズ
７４ 第２のレンズ
７５ 反射ミラー
７６ 第３のレンズ
７７ ＤＭＤ表示部
７８ 投写レンズ
８０ スクリーン
１００ プロジェクタ

Claims (5)

1. 高圧放電ランプからなるバルブを光源とし、光線を所定の方向に投射する光源装置であって、
   前記バルブと、該バルブを保持して、光源からの放射光を所定の方向に集光するリフレクタとからなるランプと、
   前記ランプの開口部に設けられる透光板と、
   前記ランプと前記透光板とを格納し、内部を冷却する空気の通路となる給気口と排気口とが設けられたランプハウスと、
   前記ランプハウスの前記排気口の閉鎖と開放とが可能で、付勢手段によって閉鎖位置に向けて付勢されている排気口シャッタと、
   前記付勢手段の付勢力に抗して前記排気口シャッタが開放位置となるように該排気口シャッタを保持するストッパと、
   一端が前記バルブの前記リフレクタ開口部側の先端近傍に固定され、他端が前記ストッパの操作部分に固定されて、前記バルブが正常の状態では該ストッパの保持状態を維持するための張力が両固定点間に付与されているバルブ異常検出ワイヤとを有する、バルブ破片飛散防止機構付光源装置。
2. 前記バルブ異常検出ワイヤの一端は、所定の方向から所定の張力がかかるように前記バルブに固定されている、請求項１に記載のバルブ破片飛散防止機構付光源装置。
3. 前記バルブ異常検出ワイヤは、中間に配置された電気絶縁コネクタを介して接続された２本のワイヤで構成される、請求項１または請求項２に記載のバルブ破片飛散防止機構付光源装置。
4. 前記排気口シャッタが開放位置から閉鎖位置に移動したことを検知して、前記バルブの電源を遮断するための信号を発信するシャッタ作動検知スイッチを有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバルブ破片飛散防止機構付光源装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバルブ破片飛散防止機構付光源装置を備えたプロジェクタ。

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