JPH11353932A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却風によってランプの発光管が過冷却され
ることがなく、発光管の温度を規定温度範囲に制御でき
るとともに、ランプの封止部も規定温度以下に制御でき
る光源装置を提供することにある。 【解決手段】 前方に開口した反射鏡２と底部に設けら
れた孔２１を貫通して配置されたランプ１と、ランプ１
と反射鏡２を冷却するための冷却手段Ｆと、反射鏡２の
開口縁に沿って設けられた仕切部材２とを備えた光源装
置であって、前記仕切部材３によって、光源装置内部
を、反射鏡開口側室Ｒ１と反射鏡背面側室Ｒ２に区画
し、冷却手段Ｆで発生した冷却風によって、反射鏡開口
Ｒ１側室の内圧が反射鏡背面側室Ｒ２の内圧より高圧と
なり、冷却風が、反射鏡２の底部の孔２１とランプ１と
の隙間を通って、反射鏡開口側室Ｒ１から反射鏡背面側
室Ｒ２へと流れることを特徴とする光源装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、液晶投影型表示装
置やデジタル・マイクロミラー・デバイスを用いた投影
装置に利用される光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶投影型表示装置やデジタル・マイク
ロミラー・デバイスを用いた投影装置に利用される光源
は、高輝度、高発光効率、長寿命が要求されており、反
射鏡との組み合せによって平行光や集光光を得るために
点光源に近いショートアークキセノンランプが用いられ
ている。

【０００３】次に、従来の光源装置を図５を用いて説明
する。光源装置は、長方形の筐体Ｋ内にランプ１や反射
鏡２等が配置されたものであり、筐体Ｋの前方の一部は
開口しており、この開口には光を透過するガラス製の窓
部材Ｍが嵌め込まれている。

【０００４】ランプ１はショートアークキセノンランプ
であり、発光管１０の両端には封止部１１，１２が形成
され、一方の封止部１１は反射鏡２の底部に設けられた
孔２１を貫通して反射鏡２の背面側に突出し、他方の封
止部１２は反射鏡２の開口前方に延在し、ランプ１のア
ークスポットが反射鏡２の焦点に位置するように配置さ
れている。そして、反射鏡２で反射された光で、液晶や
マイクロミラーを照明するものである。なお、ランプ１
の封止部１１，１２には、金属製の口金１ａ，１ｂが設
けられており、この口金１ａ，１ｂを介してランプ１内
に電流を流すものである。

【０００５】筐体Ｋ内には、反射鏡２の開口縁に沿って
仕切部材３が配置されており、この仕切部材３と反射鏡
２によって光源装置内を反射鏡開口側室Ｒ１と反射鏡背
面側室Ｒ２に区画されている。このように光源装置内を
区画することにより、後述する冷却風の流れを制御して
ランプ１および反射鏡２を冷却するものである。

【０００６】例えばデジタル・マイクロミラー・デバイ
スを用いた投影装置の場合、数十万枚のミラーを数ｍｍ
角のワンチップ上に配設し、このチップに設計通りの角
度で反射鏡から反射した光が入射するように、反射鏡背
面側室Ｒ２内には、ランプ１を光学的設計中心に配置さ
せるための位置調整機構４が設けられている。この位置
調節機構４は、ランプ１を光軸を中心にして、Ｘ、Ｙ、
Ｚ方向すなわち３次元方向に位置調節するためのもので
ある。

【０００７】そして、この反射鏡背面側室Ｒ２には、冷
却風を発生させるための送風機Ｆが配置されている。こ
の送風機Ｆは、光源装置外部の空気を光源装置内に吹き
込む送風型であり、吸引型に比べ冷却効果が上がるもの
である。

【０００８】送風機Ｆで発生した冷却風は、先ず、直接
位置調節機構４に当たって最も温度制御条件が厳しいこ
の位置調節機構４を冷却し、続いて、ランプ１の一方の
口金１ａを冷却し、そして、冷却風は、反射鏡２を背面
側から冷却するとともに、反射鏡２の底部に設けられた
孔２１を通り、ランプ１の発光管１０を冷却し、他方の
口金１ｂを冷却し、筐体Ｋの排気口Ｋ１から外部に排気
されるものである。このようにそれぞれの部材を効率良
く冷却し、冷却風の流れを制御するために光源装置内に
は仕切部材３が配置されている。

【０００９】なお、口金１ａ，１ｂを冷却する理由は、
ランプによって異なるが、封止部１１，１２に電流を流
すための金属箔が埋設されているランプでは、金属箔の
酸化を防止するために封止部１１，１２を冷却しなけれ
ばならず、具体的には口金の温度により封止部の温度を
規定するものである。また、封止部１１，１２に金属箔
を用いずに電流を流すための内部リード棒が直接封着さ
れているランプでは、内部リード棒の膨張を抑制するた
めに封止部１１，１２を冷却しなければならず、このラ
ンプの場合も具体的には口金の温度により封止部の温度
を規定するものである。

【００１０】次に、冷却条件について具体的に説明する
と、図５に示すランプ１はショートアークキセノンラン
プで７５Ａ、１．６ＫＷであり、口金１ａは冷却風によ
って１３２℃になるように冷却されている。そして、発
光管１０は、内部に封入されたキセノンガスが所定の圧
力になり所定の光量を得るための規定温度範囲になるよ
うにしなければならず、この例においては５５０℃から
８００℃の範囲になるように冷却されている。なお、発
光管の温度は、ランプ光量と相関関係があり、規定温度
範囲内で温度が高い方が光量が多くなるものである。ま
た、一方の口金１ｂは、冷却風によって１５３℃になる
ように冷却されている。口金１ｂが口金１ａより高温に
なるのは、口金１ａ、反射鏡２、発光管１０を冷却した
後の温度が上昇した冷却風により口金１ｂを冷却するた
めに、若干冷却効果が劣るからである。

【００１１】なお、口金１ａ，１ｂは、２００℃を超え
ると封止部に埋設された金属箔が酸化したり、封止部に
封着された内部リード棒が大きく膨張する恐れがあるの
で、規定温度である２００℃以下に冷却しなければなら
ない。

【００１２】反射鏡２は、その反射面にアルミニウムや
チタン或いはジルコンなどを蒸着しており、蒸着膜の耐
熱性の観点から規定温度を３５０℃に設定し、この温度
以下に冷却しなければならず、この例においては、１５
０℃に冷却されている。

【００１３】位置調節機構４は、ランプ１の光軸を微妙
に調節するために歯車等が使用されており、これらの部
材の膨張を厳密に抑制するために、規定温度である８０
℃以下に冷却しなければならない。この例おいては５５
℃に冷却されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射鏡
背面側室Ｒ２からこの隙間を通して反射鏡開口側室Ｒ１
に冷却風が流れる場合、この隙間から出てくる冷却風
は、広い空間である反射鏡背面側室Ｒ２から狭いところ
である隙間を通るときに絞られ流速を増して反射鏡開口
側室Ｒ１に吹き出し、この吹き出した冷却風は、その冷
却風の進行方向前方に位置する図２中Ａで示す発光管１
０と封止部１１との境界部分に流速を増した状態で勢い
よく当たり、よって、境界部分Ａが過冷却されて境界部
分Ａの温度が規定温度範囲の下限値である５５０℃以下
になる場合があった。この結果、発光管１０に封入され
たキセノンガスの圧力が下がり、所定の光量を得られな
いという問題があった。

【００１５】一方、境界部分Ａの温度低下を防止するた
めに送風機Ｆで発生する冷却風の風量を少なくして、境
界部分Ａに当たる冷却風の流速を落とすと、境界部分Ａ
の過冷却が起こらず、発光管１０の温度は規定温度範囲
である５５０℃から８００℃の範囲に入るが、反射鏡開
口側室Ｒ１に位置する口金１ｂの冷却が悪くなり、口金
１ｂの温度が規定温度である２００℃を超えてしまう場
合があった。この結果、封止部１１に金属箔が埋設され
たランプの場合は、金属箔が酸化して金属箔の体積膨張
により封止部にクラックが入ったり、封止部１１に内部
リード棒が直接封着されたランプの場合は、内部リード
棒の膨張により封止部にクラックが入る、こともあっ
た。

【００１６】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、冷却風によってラン
プの発光管が過冷却されることがなく発光管の温度を規
定温度範囲内に制御できるとともに、ランプの封止部も
規定温度以下に制御できる光源装置を提供することにあ
る。

【００１７】さらに、反射鏡の開口前方に位置するラン
プの口金を確実にしかも効率良く冷却することができ、
よって、開口前方に位置する方の封止部を確実に規定温
度以下に制御できる光源装置を提供することにある。

【００１８】そして、ランプの位置調節機構を備えた光
源装置の場合、その位置調節機構を規定温度以下に制御
することができる光源装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の光源装置は、前方に開口した反射
鏡と、該反射鏡の底部に設けられた孔を貫通して配置さ
れたランプと、当該ランプと前記反射鏡を冷却するため
の冷却手段と、前記反射鏡の開口縁に沿って設けられた
仕切部材とを備えた光源装置であって、前記仕切部材に
よって、前記光源装置内部を、反射鏡開口側室と反射鏡
背面側室に区画し、前記冷却手段で発生した冷却風によ
って、前記反射鏡開口側室の内圧が前記反射鏡背面側室
の内圧より高圧となり、冷却風が、前記反射鏡の底部に
設けられた孔と該孔を貫通するランプとの隙間を通っ
て、前記反射鏡開口側室から前記反射鏡背面側室へと流
れることを特徴とする。

【００２０】請求項２に記載の光源装置は、請求項１に
記載の光源装置であって、特に、前記冷却手段は、前記
反射鏡開口側室に設けられた送風機であって、当該送風
機で発生する冷却風が、前記反射鏡開口側室内に位置す
る前記ランプの口金部に向いて流れることを特徴とす
る。

【００２１】請求項３に記載の光源装置は、請求項１ま
たは請求項２に記載の光源装置であって、特に、前記光
源装置は、ランプを光学的設計中心に配置させるための
位置調節機構を備え、前記仕切部材に、当該位置調節機
構に冷却風を導く通風口を設けたことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光源装置の説明
図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線における断面図で
ある。光源装置は、長方形の筐体Ｋ内にランプ１や反射
鏡２等が配置されたものであり、筐体Ｋの前方は一部開
口しており、この開口には光を透過するガラス製の窓部
材Ｍが嵌め込まれている。なお、筐体Ｋの大きさは、高
さ２５０ｍｍ、幅２５０ｍｍ、奥行３５０ｍｍである。
ランプ１は、ショートアークキセノンランプであって、
ランプ入力が６５Ａ、１．６ＫＷであり、封止部１１の
外径が１６ｍｍであり、発光管１０内にキセノンガスが
封入されている。

【００２３】そして、ランプ１の封止部１１，１２に
は、銅合金の口金１ａ，１ｂが設けられており、この口
金１ａ，１ｂを介してランプ１に電流を流すものであ
る。

【００２４】反射鏡２は、ホウケイ酸ガラス基材にアル
ミニウムが蒸着されたものであり、開口の大きさ（直
径）は、約１７０ｍｍであり、反射鏡の底部にはランプ
１の封止部１１が貫通する直径６０ｍｍの孔２１が形成
されている。

【００２５】ランプ１の両端に形成された封止部１１，
１２のうち、一方の封止部１１は、反射鏡２の底部に設
けられた孔２１を貫通して反射鏡２の背面側に突出して
いる。また、封止部１１の外径は１６ｍｍであり、孔２
１の直径が６０ｍｍであるので、封止部１１と孔２１と
のクリアランスである隙間Ｌが孔２１の中心に対して半
径方向に２２ｍｍ空いている。他方の封止部１２は、反
射鏡２の開口前方に延在し、ランプ１のアークスポット
が反射鏡２の焦点に位置するように配置されている。

【００２６】そして、筐体Ｋ内には反射鏡２の開口縁に
沿ってアルミニウム製の仕切部材３が配置されており、
この仕切部材３と反射鏡２によって光源装置内を反射鏡
開口側室Ｒ１と反射鏡背面側室Ｒ２に区画している。さ
らに、反射鏡開口側室Ｒ１と反射鏡背面側室Ｒ２は、反
射鏡２の孔２１によって連通されている。

【００２７】反射鏡開口側室Ｒ１には、光源装置外部の
空気を光源装置内に吹き込む送風型の送風機Ｆが配置さ
れており、冷却風の送風量は、毎秒約２０ｍ３に設定し
てある。そして、本実施例のように送風機Ｆで発生する
冷却風が、ランプ１の口金１ｂに向いて流れている場
合、口金１ｂを確実にしかも効率良く冷却することがで
きる。本実施例においては、口金１ｂの温度を規定温度
である２００℃以下に保つことができ、具体的には口金
１ｂの温度は６８℃であり、封止部１２に金属箔が埋設
されている場合は金属箔の酸化を防止することができ、
封止部１２に直接内部リード棒が封着されている場合は
内部リード棒の膨張を抑制することができ、封止部１２
にクラックが入ることがない。

【００２８】なお、送風機Ｆで発生する冷却風は、ラン
プ１の口金１ｂに向かって流れることは必須条件ではな
く、要は、口金１ｂの温度を規定温度以下にできればよ
く、冷却風の流れる方向はどの方向であっても良い。

【００２９】反射鏡開口側室Ｒ１は、前述したように反
射鏡背面側室Ｒ２と反射鏡２の孔２１によって連通し、
この孔２１には封止部１１が貫通しているので、孔２１
と封止部１１との隙間Ｌが狭くなっているので、送風機
Ｆによって送風された冷却風により反射鏡開口側室Ｒ１
の内圧が反射鏡背面側室Ｒ２の内圧に比べ、高圧にな
る。

【００３０】そして、反射鏡開口側室Ｒ１に送風された
冷却風は、内圧の低い反射鏡背面側室Ｒ２に向かって孔
２１と封止部１１との隙間を通って流れる。この隙間か
らでる出てくる冷却風は、従来の光源装置と同様に流速
を増して反射鏡背面側室Ｒ２に吹き出すが、発光管１０
と封止部１１との境界部分Ａと反射鏡２との間の空間は
広いので、この空間における冷却風の流速は小さく、よ
って、境界部分Ａを過冷却することない。この結果、反
射鏡開口側室Ｒ１に送風された冷却風は、反射鏡２を反
射面から冷却するとともに、ランプ１の発光管１０に沿
って流れ、発光管１０の温度を規定温度範囲内に制御す
ることができる。なお、発光管の温度は５８５℃であっ
た。

【００３１】本実施例においては、発光管１０の温度
は、規定温度範囲である５５０℃から８００℃の範囲に
保つことができ、発光管１０内に封入されたキセノンガ
スの圧力を所定の圧力にでき、従って、所定の光量を得
ることができる。また、反射鏡２の温度は、規定温度で
ある３５０℃以下に保つことができ、具体的には、１６
５℃であり、反射膜が剥がれや劣化が起こらないもので
ある。

【００３２】そして、孔２１と封止部１１との隙間を通
って流れたきた冷却風は、前述したように流速を増した
状態で、その冷却風の進行方向前方に位置する一方の口
金１ａに当たり、口金１ａを冷却し、排気口Ｋ１から排
気される。 本実施例においては、口金１ａの温度を規定
温度である２００℃以下に保つことができ、具体的には
口金１ａの温度は８９℃であり、封止部１１に金属箔が
埋設されている場合は金属箔の酸化を防止することがで
き、封止部１１に直接内部リード棒が封着されている場
合は内部リード棒の膨張を抑制することができ、封止部
１１にクラックが入ることがない。

【００３３】以上説明したように、本発明の光源装置
は、光源装置内部を仕切部材３により反射鏡開口側室Ｒ
１と反射鏡背面側室Ｒ２に区画し、反射鏡開口側室Ｒ１
の内圧を反射鏡背面側室Ｒ２の内圧より高圧にすること
により、光源装置内の冷却風が反射鏡２の開口２１とラ
ンプ１の封止部１１との隙間を通して、反射鏡開口側室
Ｒ１から反射鏡背面側室Ｒ２に流れ、発光管１０と封止
部１１との境界部分Ａと反射鏡２との間の空間は広いの
で、冷却風の流速が小さく、従来から問題となっていた
この境界部分Ａの過冷却が防止され、よって発光管１０
の温度を規定温度範囲内に制御でき、発光管１０に封入
されたキセノンガスを所定の圧力に保つことができ、所
定の光量を得ることができるものである。また、同時に
ランプ１の封止部１１を規定温度以下に制御でき、従っ
て、封止部１１にクラックが入ることがないものであ
る。

【００３４】図３は、ランプ１を光学的設計中心に位置
調節するための位置調整機構４が、反射鏡背面側室Ｒ２
に配置された光源装置の説明図であり、図４は、図３中
のＢ−Ｂ線における断面図である。図３、図４に示すよ
うに、仕切部材３には、この位置調整機構４に冷却風を
導く通風口３１が形成されている。

【００３５】この通風口３１の大きさは、位置調整機構
４を冷却することができる風量を確保するとともに、反
射鏡開口側室Ｒ１の内圧が反射鏡背面側室Ｒ２の内圧に
比べ高圧になるように、適宜決められるものである。本
実施例においては、通風口３１の大きさは、縦１３０ｍ
ｍ、横１２ｍｍ、面積１５．６ｃｍ２である。

【００３６】このように、仕切部材３に通風口３１を形
成することにより、前述した効果に加え、最も温度制御
条件が厳しい位置調節機構４を確実に規定温度以下に制
御することができる。本実施例においては、位置調節機
構４の温度を規定温度である８０℃以下にすることがで
き、具体的には６１℃に冷却されている。従って、位置
調整機構４を構成する部品の熱膨張を厳密に抑制するこ
とができ、ランプ１を確実に光学的中心位置に位置決め
することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光源装置
は、光源装置内部を仕切部材により反射鏡開口側室と反
射鏡背面側室に区画し、冷却手段によって発生した冷却
風により反射鏡開口側室の内圧を反射鏡背面側室の内圧
より高圧にすることにより、光源装置内の冷却風が反射
鏡の開口とランプの封止部との隙間を通して、反射鏡開
口側室から反射鏡背面側室に流れるので、隙間から反射
鏡背面室側に流れ込む冷却風の流速が大きくても、発光
管と封止部との境界部分と反射鏡との間の空間は広いの
で、冷却風の速度が小さく、従来から問題となっていた
この境界部分の過冷却が防止され、よって発光管の温度
を規定温度範囲内に制御でき、発光管に封入された封入
ガスを所定の圧力に保つことができ、所定の光量を得る
ことができるものである。また、同時にランプの封止部
を規定温度以下に制御でき、従って、封止部にクラック
が入ることがないものである。

【００３８】また、冷却手段が、反射鏡開口側室に設け
られた送風機であって、この送風機で発生する冷却風
が、反射鏡開口側室内に位置するランプの口金に向いて
流れているので、反射鏡で反射される光の一部によって
加熱される口金を確実にしかも効率良く冷却することが
でき、よって、その口金が取り付けられている方の封止
部を確実に規定温度以下に制御できる。

【００３９】さらに、光源装置内にランプを光学的設計
中心に配置させるための位置調節機構を備えた場合は、
仕切部材にこの位置調節機構に冷却風を導く通風口を設
けることにより、確実に位置調節機構を規定温度以下に
制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光源装置の説明図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】ランプを光学的設計中心に位置調節するための
位置調整機構が、反射鏡背面側室に配置された本発明の
光源装置の説明図である。

【図４】図３中のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図５】従来の光源装置の説明図である。

【符号の説明】

１ ランプ １１ 封止部 １２ 封止部 １ａ 口金 １ｂ 口金 ２ 反射鏡 ３ 仕切部材 ３１ 通風口 ４ 位置調節機構 Ｆ 送風機 Ｋ 筐体 Ｋ１ 排気口 Ｍ 窓部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方に開口した反射鏡と、該反射鏡の底
   部に設けられた孔を貫通して配置されたランプと、当該
   ランプと前記反射鏡を冷却するための冷却手段と、前記
   反射鏡の開口縁に沿って設けられた仕切部材とを備えた
   光源装置であって、 前記仕切部材によって、前記光源装置内部を、反射鏡開
   口側室と反射鏡背面側室に区画し、 前記冷却手段で発生した冷却風によって、前記反射鏡開
   口側室の内圧が前記反射鏡背面側室の内圧より高圧とな
   り、 冷却風が、前記反射鏡の底部に設けられた孔と該孔を貫
   通するランプとの隙間を通って、前記反射鏡開口側室か
   ら前記反射鏡背面側室へと流れることを特徴とする光源
   装置。
2. 【請求項２】前記冷却手段は、前記反射鏡開口側室に設
   けられた送風機であって、当該送風機で発生する冷却風
   が、前記反射鏡開口側室内に位置する前記ランプの口金
   部に向いて流れることを特徴とする請求項１に記載の光
   源装置。
3. 【請求項３】前記光源装置は、ランプを光学的設計中心
   に配置させるための位置調節機構を備え、 前記仕切部材に、当該位置調節機構に冷却風を導く通風
   口を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の光源装置。