JPH05273645A - 投光光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】照射面の明るさの格差を解消し、全体の明るさ
を向上させ、なおかつランプ寿命が向上する投光光源装
置を提供する。 【構成】球または楕円球からなるバルブ３０の表面を発
光面としたランプ１と、このランプ１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レフレクタ２と
を具備し、上記バルブ３０の内表面に光拡散面３１を形
成した。 【効果】バルブの内表面に光拡散面を形成したのでバル
ブの全面が光るようになり、光拡散面の面積が同一であ
るとすればバルブの外面に光拡散面を形成する場合に比
べてバルブ壁の面積を大きくすることができ、よって管
壁負荷を軽減することができる。

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
などの管球を光源とし、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】文字、表、図形等の画像を拡大してスク
リーンに投影する画像投影装置として液晶プロジェクタ
装置が知られており、この液晶プロジェクタ装置は、図
５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ーン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
上記スクリーン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は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って発光するものであるため光量
が少なく、発光効率も低く、寿命特性が劣るなどの不具
合がある。

【０００４】ハロゲン電球の光量を増加しようとする
と、フィラメントを大形化する必要があり、このように
すると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１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ため光源の小形化
に有利となる利点がある。

【０００６】メタルハライドランプ１は、図６に示す通
り、石英ガラス等からなる発光管バルブ１０の両端に封
止部１１、１１を形成してあり、これら封止部１１、１
１にモリブデンなどからなる金属箔導体１２、１２を封
着してある。バルブ１０内には一対の電極１３、１３を
互いに対向して配置してあり、これら電極１３、１３は
電極軸１４、１４に電極コイル１５、１５を巻回して構
成してある。

【０００７】定格入力２５０Ｗタイプの場合、電極軸１
４は線径０．７mmのタングステンＷによって形成されて
いるとともに、電極コイル部１５は線径０．５mmのタン
グステンＷにより形成され、この電極コイル部１５は電
極軸１４の先端部に４〜５回巻き付けられている。そし
て、これら電極軸１４、１４の先端間の離間距離、すな
わち電極間距離は、４〜１０mm程度に形成されている。

【０００８】上記電極軸１４、１４は上記封止部１１、
１１の金属箔導体１２、１２に接続されており、この金
属箔導体１２、１２には外部リード線１６、１６（一方
のみを示す）が接続されている。そして、このバルブ１
０の一方の封止部１１には口金１７が被着されている。

【０００９】上記発光管バルブ１０には、緩衝金属とし
て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 などのような希土類金属のハロゲン化物を用い
ると発光効率が一層向上するとともに、色温度も高くな
り、相関色温度を５０００Ｋ以上にもすることができる
などの利点がある。

【００１０】レフレクタ２は、前面開口部２２の外径が
９０〜１５０mmのガラス製であり、回転放物面などのよ
うな回転二次曲面を有し、背面中央部には内径１３mm程
度で長さが１５mm程度の円筒部２３を備えている。この
レフレクタ２の凹面反射面２１には、図示を省略する
が、純アルミニウムなどのような可視光の反射特性に優
れた反射膜を蒸着などの手段で形成してある。

【００１１】上記ランプ１の封止部１１に被着した口金
１７は上記レフレクタ２の円筒部２３に前方から挿入さ
れ、この挿入状態で口金１７と円筒部２３は、円筒部２
３に充填した耐熱性接着剤２４により接合されている。
よって、ランプ１は片側支持の状態でフレクタ２に固定
されている。

【００１２】この場合、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、つ
まり対向する一対の電極１３、１３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Ｘ₁ 上に位
置するようにしてレフレクタ２に取付けられており、発
光中心、すなわち電極１３、１３間の中間点がレフレク
タ２の焦点位置Ｆに略一致するように配置されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造の場合、発光管バルブ１０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
バルブ１０から直接放射されるのでスクリーン上の明る
さが、図３の特性Ｄで示されるように、スクリーン中心
部で明るく、これに比べ周囲の明るさが極端に低くな
り、全体の明るさにむらが発生する不具合がある。

【００１４】これを防止するため、発光管バルブ１０の
外表面にフロスト加工などのような表面処理をしてこの
外表面を光拡散面１８とし、これにより球または楕円球
からなるバルブ１０の全体の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、明るさのむらが少なくなる利点がある。

【００１５】しかしながら、上記のようにバルブ１０の
外表面を光拡散面１８にすると、図３の特性Ｃ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。

【００１６】スクリーン面全体の照度を高くするため、
種々の検討をした結果、光拡散面の全面積を小さくすれ
ばよいことが判った。これは、光拡散面を小さくする
と、光源が点光源に近くなり、しかしながら従来の透明
バルブ（特性Ｄ）の場合よりも発光面積が大きくなるか
ら、図３の破線Ｂで示すようにスクリーン面全体の明る
さのむらを少なくすることができ、なおかつ照度を高く
することができる。

【００１７】しかしながら、光拡散面の全面積を小さく
する場合、図６に示すように、バルブ１０の外表面に光
拡散面１８を形成してこの外表面積を小さくすると、バ
ルブ壁の面積が小さくなり、管壁に加わる負荷が高くな
るから、図４の特性Ｂで示すように、ランプ寿命が悪化
することが判った。

【００１８】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
むらを解消し、かつ全体の明るさが向上し、なおかつラ
ンプ寿命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。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、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、光拡散面を上記バルブの内表面に形成し
たことを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明によれば、バルブの内表面に光拡散面を
形成したのでバルブの全面が光るようになるばかりでな
く、光拡散面の面積が同一であるとすればバルブの外面
に光拡散面を形成する場合に比べてバルブ壁の面積を大
きくすることができ、よって管壁負荷を軽減することが
できるのでランプ寿命が向上する。

【００２１】

【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。プロジェクタ装置の全体構造は図５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。

【００２２】図１に示す投光光源装置は、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
れており、これらの構造も図６に示した従来の構造と大
半が同一であってよいので、同一部材に同一番号を付し
て説明を省略する。本実施例において従来と異なる構造
は、光拡散面３１をバルブ３０の内面に形成した点であ
る。但し、この場合、光拡散面３０の面積は図３および
図４にそれぞれ示す特性Ｂのランプの場合と同一であ
る。

【００２３】このため、図２に示す通り、本実施例のバ
ルブ３０は、図３および図４にそれぞれ示す特性Ｂの場
合のバルブ１０に比べて、バルブ面積が大きく形成され
ているものである。

【００２４】なお、バルブ３０の内面に光拡散面３１を
形成するには、電極１３を封止する前に、ドライホーニ
ング装置によって発光管バルブ３０の内面をブローし、
これにより光拡散面３１を作るか、または発光管バルブ
３０の内面に、光学的に不透明なシリカなどの酸化膜を
塗布するなどの手段で形成することができる。

【００２５】このような構成によれば、スクリーン上の
明るさが、図３の特性Ａで示されるように、全体に亘り
明るさのむらを少なくすることができ、なおかつ照度を
高くすることができる。

【００２６】そしてまた、バルブ壁の面積が大きくなる
ので、管壁負荷が軽減され、図４の特性Ａで示すよう
に、スクリーン面での照度維持率、つまりランプ寿命が
長くなる。

【００２７】このような効果についてさらに説明すれ
ば、光拡散面を持たない透明なバルブの場合は、既に述
べたように、スクリーン上の照度分布において図３の特
性Ｄで示されるような明るさの格差を発生する。

【００２８】このバルブと同一大きさのバルブを用いて
その外面に光拡散面１８を形成した場合は、光拡散面１
８の面積が大き過ぎるため、スクリーン上の明るさは図
３の特性Ｃで示されるように全体で低下し、暗くなる。
しかし、この場合はバルブ１０が比較的大きいので管壁
負荷が小さく、スクリーンの照度維持率が高くなり、図
４の特性Ｃで示すように、寿命特性は良好に保たれる。

【００２９】上記図３の特性Ｃを改善するため、図２に
も示すように、バルブ１０の外表面に光拡散面１８を形
成した構造であり、しかしながらバルブ１０を小さくす
ると、光拡散面１８の面積が最適な大きさになるので、
スクリーン上の照度分布は図３の特性Ｂで示すように、
全体の明るさが向上し、しかも照度の格差が少なくな
る。

【００３０】ところが、この場合はバルブ１０が小さく
なるので、管壁負荷が高くなり、点灯中のバルブ温度が
上昇してハロゲンの消失などが進むため、スクリーンの
照度維持率が低くなり、図４の特性Ｂで示すように、寿
命特性が低下する。

【００３１】そこで、本発明においては、図２に示す通
り、バルブ３０の内表面に光拡散面３１を形成した。こ
の場合、光拡散面３１の大きさを図３の特性Ｂが得られ
たランプの場合と同等にすることで、スクリーン上の照
度分布を図３の特性Ａで示すようにすることができ、よ
って全体の明るさが向上し、かつ照度の格差が少なくな
る。

【００３２】一方、バルブ３０の大きさを図４の特性Ｂ
で示すランプに比べて大きくし、むしろ図４の特性Ｃの
ランプの場合と同等にすることにより、図４の特性Ｂで
示すランプに比べて管壁負荷を低くすることができ、点
灯中のバルブ温度の上昇を抑止してスクリーンの照度維
持率を高くすることができ、寿命特性を向上させること
ができるものである。

【００３３】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。

【００３４】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を用いる場合にも適用可能であ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、バ
ルブの内表面に光拡散面を形成したのでバルブの全面が
光るようになり、照射面の明るさの格差を少なくするこ
とができ、明るさを向上させることができる。また、光
拡散面の面積を同一とすればバルブの外面に光拡散面を
形成する場合に比べてバルブ壁の面積を大きくすること
ができ、よって管壁負荷を軽減することができるのでラ
ンプ寿命が向上する。

【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】バルブと光拡散面の関係を示す断面図。

【図３】スクリーン面の照度分布を示す特性図。

【図４】スクリーン面の照度維持率を示す特性図。

【図５】プロジェクタ装置の原理図。

【図６】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
リーン、４…レンズ、５…液晶表示面、１２、１２…封
止部、１３、１３…電極、３０…発光管バルブ、３１…
光拡散面。

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表面を有
   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、 上記バルブの内表面に拡散面を形成したことを特徴とす
   る投光光源装置。
2. 【請求項２】 上記ランプはバルブ内に水銀と金属ハロ
   ゲン化物および希ガスを封入したメタルハライドランプ
   であることを特徴とする請求項１に記載の投光光源装
   置。