JPH08102286A

JPH08102286A - 投光装置およびこれを用いたプロジェクタ装置

Info

Publication number: JPH08102286A
Application number: JP6235551A
Authority: JP
Inventors: Ichirou Tanaka; 以知郎田中; Yasuhiro Iwato; 泰博岩藤; Hiromichi Kawashima; 弘道川島; Mamoru Furuya; 守古谷
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】スクリーン上に投光される光の色むらを低減す
ると共に、明るさの均斉度を高める。【構成】発光管４の両端部にカソード５とアノード６と
を対向して封止するとともに、この発光管４内に水銀と
金属ハロゲン化物と希ガスとを封入した両端封止形で直
流点灯のメタルハライドランプ２と、このランプ２を、
このランプ軸が光軸と一致した状態で収容すると共に、
カソード５側封止端部７ａを保持し、このランプ２から
放射される光を反射して前面開口部より投光するリフレ
クタ３とを有する。発光管４の表面に、発光中心と陽極
先端との中間部からカソード５側端部までにかけて光拡
散層１６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、短アーク型メタルハラ
イドランプを光源とし、この光源から放射される光をリ
フレクタにより反射して投光するようにした投光装置お
よびこれを用いたプロジェクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カラー液晶プロジェクタ装置
の投光装置は、光源として発光効率および演色性に優れ
たメタルハライドランプを使用しており、メタルハライ
ドランプから放射された光をリフレクタにより反射し、
この反射光をレンズなどのような光学系により、集光や
投影などの光制御を行ない、この光学系で制御された光
を受ける液晶パネルの画像をスクリーンに投影するよう
になっている。

【０００３】このようなカラー液晶プロジェクタ装置の
光源としては、点光源に近く、しかも低電力の割りには
大光量が得られる短アーク型メタルハライドランプが用
いられている。この種の短アーク型メタルハライドラン
プは、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を封着
し、この発光管内に、緩衝金属としての水銀と、発光金
属として金属ハロゲン化物、およびアルゴン等の希ガス
を封入している。

【０００４】このようなランプは、前面開口の椀状リフ
レクタに取り付けられており、ランプから出た光をリフ
レクタの反射面で反射し、前面の開口部から上記光学系
へ放射するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなメタルハライドランプを、その陰極側封止端部が椀
状リフレクタの縮径内底部側に位置するようにリフレク
タ内に同心状に水平に配設し、直流で点灯する場合に
は、発光管内の金属ハロゲン化物の金属イオンの多くが
陰極側に吸引され、発光物質である金属イオンの多くが
陰極側に遍在するので、輝度むらが発生するうえに、光
軸回りに同心状の色分離が発生し、その発光が透明の発
光管を通してリフレクタに照射され、ここで反射されて
からスクリーン上に照射される。このために、スクリー
ン上の照射光に色むらが発生するうえに、スクリーン上
の輝度分布が中央部で高く、周辺に行くほど低下し、全
体としての明るさの均斉度が劣るという課題がある。

【０００６】そこで本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的はスクリーン上の投光される
光の色むらを低減すると共に、明るさの均斉度を向上さ
せることができる投光装置およびこれを用いたプロジェ
クタ装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために次のように構成される。

【０００８】本願の請求項１に記載の発明（以下、第１
の発明という）は、発光管の両端部に陰極と陽極とを対
向して封止するとともに、この発光管内に水銀と金属ハ
ロゲン化物と希ガスとを封入した両端封止形で直流点灯
のメタルハライドランプと、このランプを、このランプ
軸が光軸と一致した状態で収容すると共に、前記陰極側
封止端部を保持し、このランプから放射される光を反射
して前面開口部より投光するリフレクタと、前記発光管
表面に、始端が前記陰極の先端よりも前記陰極側封止端
部側で、終端が前記発光管を点灯したときに生ずる輝度
中心および陽極先端間に存在するように配設された光拡
散層とを具備していることを特徴とする。

【０００９】また、本願の請求項２に記載の発明（以
下、第２の発明という）は、光拡散層は、発光管の表面
にフロスト加工して形成された微細な凹凸面よりなるこ
とを特徴とする。

【００１０】さらに、本願の請求項３に記載の発明（以
下、第３の発明という）は、陰極の先端と対向する陽極
の先端に垂直方向で対応する部分から陽極側の発光管の
表面に、保温膜を形成したことを特徴とする。

【００１１】さらにまた、本願の請求項４に記載の発明
（以下、第４の発明という）は、請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の投光装置とこれを収納する筐体とよりな
ることを特徴とする。

【００１２】また、本願の請求項５に記載の発明（以
下、第５の発明という）は、請求項１〜３のいずれか１
項に記載の投光装置と、この投光装置から照射される光
を制御する光学系と、この光学系にて制御された光によ
り表示される情報を映し出すスクリーンと、を具備した
ことを特徴とする。

【００１３】さらに、本願の請求項６に記載の発明（以
下、第６の発明という）は、メタルハライドランプを高
周波点灯せしめる点灯回路を有することを特徴とする。

【００１４】

【作用】

〈第１〜第５の発明〉メタルハライドランプが直流点灯
されると、発光管内の発光物質である金属ハロゲン化物
の金属イオンが陰極に吸引されて陰極側に多く遍在する
と共に、色分離が発生するので、その発光には輝度むら
が発生するうえに色むらが発生する。

【００１５】しかし、この発光管の表面には、その発光
中心と陽極先端との中間部に対応する部分から陰極側端
部にかけて光拡散層をフロスト加工等により形成してい
る。ここで発光中心とは、発光管内のアーク中、最も輝
度の高いポイントを指し、直流点灯の場合には陰極側に
なる。このために、発光管内の発光がこの光拡散層を透
過する際に、拡散されるので、輝度むらと色むらとを共
に低減してからリフレクタにより反射されてスクリーン
上に投光される。したがって、スクリーン上の明るさの
均斉度を高めることができるうえに、色むらを低減する
ことができる。

【００１６】また、発光管の陽極側の表面は、リフレク
タの前面開口端側に位置しているので、冷却され易い
が、この表面に保温膜を形成する場合には、この発光管
を保温層により保温することにより再点灯時の光束の立
上りを早めることかできるうえに、発光管内の発光物質
の金属ハロゲン化物や水銀等の冷却し過ぎを有効に防止
することができるので、所望の光量と光色とを得ること
ができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図３に基づい
て説明する。

【００１８】図１は本発明をカラー液晶プロジェクタ装
置などに使用される投光装置に適用した場合の一実施例
の要部縦断面図であり、図１において、投光装置１は、
光源２と、この光源２から放射された光を反射するリフ
レクタ３とを有し、光源としては例えば定格入力が２５
０Ｗの直流点灯式短アーク型メタルハライドランプ２が
用いられている。

【００１９】この短アーク型メタルハライドランプ２は
図２にも示すように、例えば肉厚が１．４mmの石英ガラ
スにより長径がほぼ１５mm、短径がほぼ１１mmの楕円回
転体により発光管４を形成しており、結果として内表面
積がほぼ４．７cm²、内容積がほぼ０．９ccとなってい
るこの発光管４の両端にはカソード５と陽極６とを封着し
ている。カソード５と陽極６との電極間距離Ｌは、例え
ば６．０mmである。

【００２０】これらカソード５と陽極６は、発光管４の
左右一対の封止部７ａ，７ｂに封着された金属箔導体８
ａ，８ｂに接続されている。金属箔導体８ａ，８ｂは、
例えばＭｏ箔であり、幅３mm、厚さ３０μｍである。カ
ソード５に接続された一方の金属箔導体８ａは図示しな
い外部リード線を介してリフレクタ３側の封止部７ａの
端部に被着された図１で示す口金９に電気的に接続され
ており、アノード６に接続された他方の金属箔導体８ｂ
は外部リード線１０に接続されている。外部リード線１
０は、例えば０．８mm直径のＭｏ金属ワイヤからなる。

【００２１】このような発光管４には、緩衝金属として
水銀が例えば２．２mg封入されていると共に、発光金属
として希土類金属、例えばＤｙ，Ｎｄ，Ｔｌ，Ｉｎ，Ｓ
ｎ，Ｃｓ等のヨウ化物ならびに臭化物が２．０mg封入さ
れており、さらに希ガスとしてアルゴンガスが３００To
rr封入されている。

【００２２】一方、リフレクタ３はガラスまたは金属に
より椀状に形成されており、焦点位置Ｆを有する椀状回
転曲面の内面に、反射特性に優れたＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂
などの蒸着膜からなる反射面１１を形成している。この
リフレクタ３は光軸Ｏａ−Ｏｂがほぼ水平となる姿勢で
使用されるもので、一端側の前面投光部、つまり開口部
は開口径が例えば９０〜１３０mm程度に形成されてお
り、椀状外底部には支持筒部１２が水平方向外方へ同心
状に突出するように突設されている。この支持筒部１２
内にはメタルハライドランプ２の口金９のほぼ全体が、
絶縁セメント等の接着剤１３により固着されている。こ
れにより、ランプ２は、このランプ軸Ｏａ−Ｏｂがリフ
レクタ３の中心軸、つまり光軸Ｏｃ−Ｏｄとほぼ一致す
ると共に、カソード５がリフレクタ３側に、また、アノ
ード６が前面開口側に位置するようにしてリフレクタ３
に取着されており、したがって、ランプ２は水平点灯さ
れる。

【００２３】そして、ランプ２はカソード５とアノード
６間の中間部がリフレクタ３の焦点位置Ｆとほぼ一致す
るようにして配置されている。

【００２４】また、リフレクタ３に形成された導入孔１
４はランプ２の外部リード線１０が貫通して背面側に導
かれ、直流電源１５に電気的に接続されてランプ２を直
流点灯するようになっている。

【００２５】そして、このようなランプ２は、その発光
管４の外面に、発光管４の発光中心とアノード６の先端
との中間部に対応する軸方向中間部部分からカソード５
側端部までにかけて例えばフロスト加工等よりなる光拡
散層１６を形成している。ここで発光中心とは、アーク
中、最も輝度の高いポイントを示し、直流点灯の場合に
はカソード５側に形成される。

【００２６】また、発光管４の外面には、カソード５の
先端と対向するアノード６の先端に対応する部分からリ
フレクタ３の前面開口側端部まで保温膜１７を形成し、
これら拡散層１６と保温膜１７との間には透明のクリア
層１８を形成している。

【００２７】この光拡散層１６は、リフレクタ３の椀状
内底部側に対向する発光管４内の放電空間を覆うように
発光管４の端部まで形成されており、例えばフロスト加
工による梨地面状の微細な凹凸面で形成されている。こ
の光拡散層１６は、発光管４から出る光を拡散透過させ
るものである。

【００２８】一方、保温膜１７は、例えばＡｌ₂Ｏ₃，
ＺｒＯ₂等耐火性酸化金属であって、光反射性を持つも
のが好ましい。また、保温膜１７は、発光管４の外面に
て、アノード６の先端に対応する部分よりもリフレクタ
３の前面開口部側に位置する放電空間を覆うようになっ
ている。

【００２９】このような構成の投光装置１を例えば図３
で示すカラー液晶プロジェクタ装置２０に使用する場合
の一実施例を次に説明する。メタルハライドランプ２
と、このメタルハライドランプ２を高周波点灯せしめる
点灯回路２ａと、このランプ２から放射された光を反射
するリフレクタ３とを有する投光装置１の前方には、投
光された光を制御する光学系２１が設けられており、こ
の光学系２１は、例えば集光レンズ２２や投射レンズ２
３などを備えている。そしてこの光学系２１の前方には
スクリーン２４を設け、図示しない液晶パネルを例えば
集光レンズ２２と投射レンズ２３との間に設置するよう
になっている。

【００３０】ランプ２から放射された光はリフレクタ３
の反射面１１で反射され、光学系２１の集光レンズ２２
により集光される。この集光された光は図示しない液晶
パネルの背面から液晶パネルを照らし、この照射光は光
学系２１の投射レンズ２３を経てスクリーン２４に投光
される。したがって、液晶パネルの画像がスクリーン２
４に投影される。そして、このスクリーン２４における
明るさのむらは前記した従来例よりも低減されている。

【００３１】つまり、メタルハライドランプ２の直流点
灯時には、発光管４内の発光物質である金属ハロゲン化
物の金属イオンがカソード５に吸引されて、多くの金属
イオンがカソード５側に遍在するので、輝度がアノード
６側よりも高くなる。

【００３２】しかし、このカソード５側の発光はフロス
ト等の光拡散層１６を透過する際に拡散されるので、輝
度が拡散されて均斉化されてからリフレクタ３の反射面
１１で反射され、スクリーン２４上の中央部に投光され
る。

【００３３】したがって、スクリーン２５の中央部の明
るさが外周部に拡散される分だけ若干低減される。

【００３４】一方、光拡散層１６と保温膜１７との間の
クリア層１８が透明であるので、このクリア層１８を透
過する透過光は、光拡散層１６の透過光よりも減光され
ずにリフレクタ３の反射面に照射され、ここで反射され
た光がスクリーン２４のほぼ外周部に照射される。

【００３５】したがって、この実施例によれば、スクリ
ーン２４上の中央部と外周部の明るさを均斉化すること
ができると共に、色むらを低減することができる。

【００３６】また、リフレクタ３の前面開口側のランプ
２の一端部は外気により冷却され易いが、この一端部に
は保温膜１７を形成しているので、ランプ２の過冷却を
防止して光束の立上りを早めることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本願第１〜第５の発
明は、直流点灯のメタルハライドランプの発光管の表面
に、発光管内の発光中心と陽極先端との中間部に対応す
る部分から陰極側端部にかけて光拡散層を形成したの
で、色分離が多く発生すると共に、高輝度をなす発光管
の陰極側の発光を光拡散層により拡散することができ
る。このために、投光装置からスクリーン上に投光され
る光の色むらを低減することができると共に、明るさの
均斉度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る投光装置の一実施例の要部縦断面
図。

【図２】図１で示すメタルハライドランプの一実施例の
一部切欠縦断面図。

【図３】図１で示す投光装置を具備したカラー液晶プロ
ジェクタ装置の一実施例の構成を示す模式図。

【符号の説明】

１投光装置２メタルハライドランプ２ａ点灯回路３リフレクタ４発光管５カソード６アノード７ａ，７ｂ封止端部８ａ，８ｂ金属箔導体９口金１０外部リード線１１反射面１６光拡散層１７保温膜１８クリア層２０カラー液晶プロジェクタ装置２１光学系２２集光レンズ２３投射レンズ２４スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古谷守東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光管の両端部に陰極と陽極とを対向し
て封止するとともに、この発光管内に水銀と金属ハロゲ
ン化物と希ガスとを封入した両端封止形で直流点灯のメ
タルハライドランプと、このランプを、このランプ軸が光軸と一致した状態で収
容すると共に、前記陰極側封止端部を保持し、このラン
プから放射される光を反射して前面開口部より投光する
リフレクタと、前記発光管表面に、始端が前記陰極の先端よりも前記陰
極側封止端部側で、終端が前記発光管を点灯したときに
生ずる輝度中心および陽極先端間に存在するように配設
された光拡散層とを具備していることを特徴とする投光
装置。
【請求項２】光拡散層は、発光管の表面にフロスト加
工して形成された微細な凹凸面よりなることを特徴とす
る請求項１記載の投光装置。
【請求項３】陰極の先端と対向する陽極の先端に垂直
方向で対応する部分から陽極側の発光管の表面に、保温
膜を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の
投光装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の投
光装置とこれを収納する筐体とよりなることを特徴とす
るプロジェクタ装置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれか１項に記載の投
光装置と、この投光装置から照射される光を制御する光学系と、この光学系にて制御された光により表示される情報を映
し出すスクリーンと、を具備したことを特徴とするプロ
ジェクタ装置。
【請求項６】メタルハライドランプを高周波点灯せし
める点灯回路を有することを特徴とする請求項５記載の
プロジェクタ装置。