JPH04338936A - 投光光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
などを光源とし、プロジェクタ装置のような画像投影装
置に適用して有効な投光光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタ装置などのような画像
投影装置は、図３に示す通り、光源１と、この光源１を
収容しこの光源１から放射された光を反射して集光させ
るレフレクタ２と、このレフレクタ２で集光された光を
スクリ−ン３などの投影面に投影する光学系レンズ４か
らなる投影装置を備えており、例えば液晶プロジェクタ
装置の場合は光学系レンズ４の手前に液晶表示画面５を
設け、この液晶表示画面５に表示された文字や表または
図形等の画像を上記スクリ−ン３に拡大して投影するよ
うになっている。

【０００３】このような画像投影装置においては、所定
の光出力が必要であるため従来、光源としてハロゲン電
球が使用されていた。しかしながら、ハロゲン電球はフ
ィラメントの白熱により発光するものであるため光量が
少なく、発光効率も低く、寿命特性も劣るなどの不具合
がある。

【０００４】ハロゲン電球の光量を増加しようとすれば
、フィラメントの大形化が必要となり、ランプが大形す
るので画像投影装置全体が大形化する不具合がある。

【０００５】このため、最近では光源としてショートア
ーク形メタルハライドランプを使用する場合が多くなっ
てきた。メタルハライドランプは、発光効率が高く、長
寿命であり、しかも演色性に優れるから光源の小形化に
大きく寄与する利点がある。

【０００６】メタルハライドランプは、図４に示す通り
、石英ガラス等からなる発光管１０に一対の電極１１ａ
、１１ｂを互いに対向して封装し、これら電極１１ａ、
１１ｂを金属箔導体１２、１２を介して外部リ−ド線１
３、１３に接続してある。このメタルハライドランプは
両端封止形をなしており、発光管１０の軸方向両端に封
止部１４、１４を形成してあり、これら封止部１４、１
４に上記金属箔導体１２、１２を封着してある。 そしてこれら封止部１４、１４に上記外部リ−ド線１３
、１３と接続された口金１５、１５を被着してある。

【０００７】このような発光管１０には、緩衝金属とし
ての水銀が封入されているとともに、発光金属として金
属ハロゲン化物が封入されており、かつアルゴン等の希
ガスが封入されている。金属ハロゲン化物としては、ナ
トリウムＮａやリチウムＬｉに代表されるアルカリ金属
のハロゲン化物も知られているが、よう化ジスプロシウ
ムＤｙＩ３　やよう化ホルミウムＨｏＩ３　、よう化ツ
リウムＴｍＩ３　などが封入されている。

【０００８】上記のようなメタルハライドランプ１は、
このランプ１から出た光をレフレクタ２で反射して光学
系レンズ４に集光させるため、従来でランプの中心軸Ｏ
１　−Ｏ１　、つまり対向する一対の電極１１ａ、１１
ｂ間を結ぶ線（ランプ軸）がレフレクタ２の中心軸、す
なわち光軸Ｏ２　−Ｏ２　上に位置するようにしてレフ
レクタ２に取付けられていおり、発光中心、すなわち電
極１１ａ、１１ｂ間の中間点がレフレクタ２の焦点位置
Ｆに一致するように配置されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、発光管バルブ
が透明であると発光面積の小さなアークの発光、つまり
点光源に近い光が直接放射されるので、図２の破線Ｃで
示すように、スクリーン上で中心の明るさが高く、これ
に比べ周囲の明りさが極端に低くなり、全体の明るさに
むらが発生する不具合がある。

【００１０】これを防止するため、発光管バルブをフロ
スト加工などの表面処理して光拡散面とし、これにより
球または楕円球からなるバルブの全面が発光するように
した投光光源装置が実開昭６２−１４９１６０号などで
提案されている。このものは、発光領域が焦点位置の前
後左右および上下に広がるからスクリーン面の明るさが
均一化され、むらが少なくなる利点がある。

【００１１】しかしながら、上記のようにバルブをフロ
スト処理して光拡散面にすると、図２の破線Ｂで示すよ
うに、スクリーン面全体の明るさが低下することが判明
した。

【００１２】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、照射面の明るさの
むらが解消され、かつ全体の明るさが向上する投光光源
装置を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、フロスト処理
のようにバルブの全面が光るようにしたランプの発光中
心が、レフレクタの焦点位置よりも前方に位置するよう
に配置したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明によれば、バルブの全面が光るようにし
たランプを、その発光中心がレフレクタの焦点位置より
も前方に配置したので、発光部の大半が焦点位置より前
方となり、レフレクタで反射される光りは殆ど集光する
ようになり、所定面積の照射面をむらが少なくて均一に
、しかも明るく照らすことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１にも
とづき説明する。

【００１６】プロジェクタ装置の全体構造は図３に示さ
れた通りであり、本実施例に採用されている投光光源装
置は図１に示されている。

【００１７】投光光源装置は従来と同様に、メタルハラ
イドランプ１とレフレクタ２とで構成されている。

【００１８】メタルハライドランプ１は２５０Ｗタイプ
であり、その発光管１０に封装された電極１１ａ、１１
ｂはそれぞれ、電極軸１６と、電極コイル部１７とで構
成されており、本実施例の電極軸１６は線径０．８ｍｍ
のタングステンＷによって形成されるとともに、電極コ
イル部１７は線径０．８ｍｍのタングステンＷにて形成
され、この電極コイル部１７は上記電極軸１６の先端部
に３〜４回巻回されている。

【００１９】これら電極１１ａ、１１ｂの先端間の離間
距離、すなわち電極間距離ｎは、４〜１０ｍｍ程度に形
成されている。

【００２０】上記発光管１０内には、緩衝金属としての
所定量の水銀と、金属ハロゲン化物、およびアルゴンな
どの希ガスが封入されている。

【００２１】本実施例の場合は発光管１０内に、よう化
ジスプロシウムＤｙＩ３　、よう化ホルミウムＨｏＩ３
　、よう化ツリウムＴｍＩ３　と、臭化ジスプロシウム
ＤｙＢｒ３　、臭化ホルミウムＨｏＢｒ３　、臭化ツリ
ウムＴｍＢｒ３　が封入されている。

【００２２】この場合、希土類金属ハロゲン化物の全体
の封入量は２．０ｍｇ／ｃｃとしてあり、これら封入物
は、よう化希土類金属と臭化希土類金属との重量比を１
：０．５にしてある。

【００２３】そして、発光管１０の外表面はフロスト加
工などの表面処理されて光拡散面とされており、これに
より球または楕円球からなる発光管１０バルブの全面が
発光するようにしてある。

【００２４】このようなランプ１はレフレクタ２に取付
けられている。この場合レフレクタ２の頂部にはランプ
取付け孔２１が形成されており、ランプ１の一方の封止
端部に被着した口金１５がこのランプ取付け孔２１に挿
入されて固定されている。

【００２５】この場合、ランプ１はランプ軸Ｏ１　−Ｏ
１　がレフレクタ２の光軸Ｏ２　−Ｏ２　上に一致され
ている。 そしてまた、ランプ１の発光中心、つまり電極１１ａ、
１１ｂの先端間の中間点Ｐは、レフレクタ２の焦点位置
Ｆよりもレフレクタ２の前方に偏位して配置されている
。

【００２６】この場合、ランプ１におけるレフレクタ２
の光軸Ｏ２　−Ｏ２　に沿う発光長さをＬ、電極間距離
をｎ、上記ランプの発光中心Ｐからレフレクタの焦点位
置Ｆまでの距離をｍとした場合、 ｎ／４＜ｍ≦Ｌ／２ としてある。

【００２７】このような構成の投光光源装置について、
作用を説明する。

【００２８】メタルハライドランプ１を点灯すると、一
対の電極１１ａ、１１ｂ間にア−クが発生して発光する
が、発光管１１の表面は光拡散面となっているので、こ
の発光管バルブ１１の全面が光る。つまり、球形または
楕円球のバルブ全体が発光する。

【００２９】このようなランプ１は発光中心、つまり電
極１１ａ、１１ｂの先端間の中間点Ｐが、レフレクタ２
の焦点位置Ｆよりもレフレクタ２の前方に位置されてい
るので、レフレクタ２で反射された光が相対的に集光傾
向となる。

【００３０】つまり、レフレクタ２の焦点位置Ｆから発
せられる光がレフレクタ２で反射される場合は、レフレ
クタ２の光軸Ｏ２　−Ｏ２　に平行な反射光となる。

【００３１】レフレクタ２の焦点位置Ｆよりも前方から
発せられる光がレフレクタ２で反射される場合は、反射
光は中心方向に集まる。

【００３２】逆に、レフレクタ２の焦点位置Ｆよりも後
部から発せられる光がレフレクタ２で反射される場合、
反射光は拡散する。

【００３３】本実施では、ランプ１の発光中心Ｐをレフ
レクタ２の焦点位置Ｆよりも前方に配置したので、ラン
プ１から出る光の多くがレフレクタ２で反射されると集
光気味になる。

【００３４】しかし、ランプ１は点光源ではなく、フロ
スト処理などの球形または楕円球の全体が発光するから
、残りはレフレクタ２の焦点位置Ｆよりも後ろから出る
ことになり、この光は拡散して反射される。

【００３５】これら集光反射と拡散反射が適度に混ざり
合うため、所定の面積をもつスクリーン面では、全体の
明るさにむらが少なくなり、つまり明暗のばらつきがな
くなり、全体の明りさも明るくなる。

【００３６】よって、この投光光源装置はスクリ−ン上
に投影される光の明るさは、図２の実線Ａで示す通り、
上下のばらつきがなくなり、全面に亘り明るさの偏りが
なくなるとともに、全体の明るさが向上する。

【００３７】特に、ｎ／４≦ｍ≦Ｌ／２の関係を満足す
ると、レフレクタ２の焦点位置Ｆよりも前方から放射す
る光と、焦点位置Ｆから放射する光および焦点位置Ｆよ
りも後部から放射する光がバランスし、反射光の集光性
と平行性および拡散性が程よく混合し、スクリ−ン面で
の明るさが良くなり、明暗のばらつきも少なくなる。

【００３８】ｎ／４＞ｍの場合は、発光中心Ｐが焦点位
置Ｆに近いので、反射光の平行光線が増えるが、全体の
明るさが低下する。

【００３９】また、ｍ＞Ｌ／２の場合、反射光の集光性
が高くなり過ぎて、スクリーン面で中央部の明るさが高
くなる。

【００４０】したがって、上記数式を満足すれば、実用
上の支障はない。

【００４１】なお、本発明の投光光源装置は、プロジェ
クタ装置の光源に制約されるものではなく、その他映写
機や幻燈機などのような画像投影装置の光源、または他
の投光装置に適用してもよい。

【００４２】また、光源はショートアーク形メタルハラ
イドランプに制約されるものではなく、その他の高圧放
電灯であってもよい。そして、発光管は両端封止形に限
らず、片側封止形状であってもよい。さらには、ハロゲ
ン電球などの白熱電球でもよい。

【００４３】そして、バルブ全面が発光するようにする
にはフロスト処理に限らず、光拡散膜や白色膜をを形成
するなどの構造であってもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、バ
ルブの表面が発光面としたランプをその発光中心がレフ
レクタの焦点位置よりも前方に位置するように配置した
ので、発光部の大部分が焦点位置より前方となり、レフ
レクタで反射される光りが殆ど集光するようになる。こ
のため、所定面積の照射面を明暗のむらが少なく、しか
も明るさを向上させて照らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るレフレクタとメタルハ
ライドランプを示す構成図。

【図２】反射光の特性図。

【図３】プロジェクタ装置の原理図。

【図４】従来のレフレクタとメタルハライドランプを示
す構成図。

【符号の説明】

１…メタルハライドランプ、２…レフレクタ、３…スク
リ−ン、４…レンズ、５…液晶表示面、１０…発光管、
１１ａ、１１ｂ…電極、１６…電極軸、１７…電極コイ
ル。Ｏ１　−Ｏ１　…ランプ軸、Ｏ２　−Ｏ２　…光軸
、Ｐ…発光中心、Ｆ…焦点位置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　球または楕円球からなるバルブの表面
   を発光面としたランプと、このランプを収容しこのラン
   プから放射された光を前面に反射させる回転２次曲面か
   らなるレフレクタとを具備した投光光源装置において、
   上記ランプの発光中心を上記レフレクタの焦点位置より
   も前方に配置したことを特徴とする投光光源装置。
2. 【請求項２】　　上記ランプは放電灯であり、この放電
   灯におけるレフレクタの光軸に沿う発光長さをＬ、電極
   間距離をｎ、上記ランプの発光中心からレフレクタの焦
   点位置までの距離をｍとした場合、 ｎ／４＜ｍ≦Ｌ／２ としたことを特徴とする第１の請求項に記載の投光光源
   装置。