(57)【要約】【課題】無電極の放電灯を用いた場合でも発光体積を大きくさせない。【解決手段】光源装置は、コの字状の磁性体コア２と、磁性体コア２に巻回されたコイルと、コイルに高周波の電流を供給する電源と、磁性体コア２の対向する端部に挟持される位置に設けられ、放電媒体を封入した発光管１とを備える。磁性体コア２の対向する端部の各々には、先端が対向して設けられた複数の突起５を形成する。複数の突起５間には磁界６が発生し、磁界６により誘導電界７が発生する。これにより放電媒体が励起され発光が行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性材料からなる第１磁性体コアと、
強磁性材料からなる第２磁性体コアと、
空洞部内に放電媒体が封入された発光管と、を有し、
前記発光管は、前記第１磁性体コアの第１部分と前記第２磁性体コアの第２部分との間に設置されると共に、第１部分と第２部分との間に発生する磁界によって発光し、
前記第１部分は複数の突起を有し、
前記第２部分は複数の突起を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項1に記載の光源装置において、
さらに、交流電流を供給することによって磁界を発生するコイルを有し、
前記コイルは、前記第１磁性体コアの少なくとも一部と前記第２磁性体コアの少なくとも一部とを囲うように設置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光源装置において、
前記第１磁性体コアと前記第２磁性体コアとは、接続されていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置において、
前記第１部分の複数の突起及び前記第２部分の複数の突起は、それぞれが略円錐形状であることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置において、
前記発光管は、前記空洞部の形状が略円柱形状であり、
前記空洞部の上面部と前記第１部分とが近接するように配置され、
前記空洞部の下面部と前記第２部分とが近接するように配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光源装置において、
さらに前記空洞部と前記第１部分との間、または前記空洞部と前記第２部分との間、に反射膜を有することを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置において、
前記反射膜は光を拡散反射することを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光源装置において、
さらに前記空洞部と前記第１部分との間、または前記空洞部と前記第２部分との間、に蛍光膜を有することを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光源装置と、
前記発光管から発する光を画像情報に基づいて変調する変調装置と、
前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ガスを充填した発光管内に電磁界を発生させ、電磁界により発生した誘導電界により発光ガスを励起させて発光させる光源装置の駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターなどの画像表示装置の光源として、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電灯が使用されている。この放電灯は、例えば、発光管内の電極に高周波数の交流電流を供給する駆動方法により駆動される。この駆動方法によれば、放電の安定性が得られ、光源として良好な性能を示すことができる。
しかし、このような放電灯においては、発光時の熱によって放電灯の電極先端が蒸発し、発光管内壁に付着することによる黒化現象が生じることがあった。
【０００３】
そこで、このような問題を回避するために、電極を用いることなく、電磁誘導による誘導電界を発光管内に発生させ、発光管内の水銀、キセノン等を励起させてプラズマを生成する無電極の放電灯が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１８８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、以上のような無電極の放電灯は、磁性体のコアを中心に配置し、その周囲に磁界を発生させているため、発光体積が大きくなり、照明光として用いる場合には、照明効率が低下してしまうという問題があった。
本発明は、無電極の放電灯を用いた場合でも発光体積を大きくさせることのない光源装置及びプロジェクターを提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光源装置の一態様は、強磁性材料からなる第１磁性体コアと、強磁性材料からなる第２磁性体コアと、空洞部内に放電媒体が封入された発光管と、を有し、前記発光管は、前記第１磁性体コアの第１部分と前記第２磁性体コアの第２部分との間に設置されると共に、第１部分と第２部分との間に発生する磁界によって発光し、前記第１部分は複数の突起を有し、前記第２部分は複数の突起を有することを特徴とする。
【０００７】
この発明の態様によれば、第１磁性体コアの第１部分と前記第２磁性体コアの第２部分との間に設置された発光管内に磁界が発生すると、この磁界によって誘導電界が発生する。このため、発光管内の電子が誘導電界により回転運動を行い、発光管内の放電媒体に衝突する。その結果、放電媒体が励起してプラズマとなり発光する。このとき、第１磁性体コアの第１部分と前記第２磁性体コアの第２部分には、複数の突起が形成されているので、複数の突起間で発生したそれぞれの磁界によってそれぞれ誘導電界が発生し、発光管内の電子はそれぞれの誘導電界により半径の小さな回転運動を行うことになる。その結果、発光管内には小さな発光体が集合することになり、全体としての発光体積は小さくなる。したがって、小さな発光体積を実現しつつ、電極を設けることなく放電灯を駆動できるので、照明光として用いた場合には、照明効率の向上と、長寿命化及び高出力化を実現することができる。
【０００８】
上述した光源装置の一態様において、さらに、交流電流を供給することによって磁界を発生するコイルを有し、前記コイルは、前記第１磁性体コアの少なくとも一部と前記第２磁性体コアの少なくとも一部とを囲うように設置してもよい。この発明の態様によれば、電源により所定周波数以上の周波数の電流をコイルに供給すると、第１磁性体コアの第１部分と前記第２磁性体コアの第２部分との間に設置された発光管内に磁界が発生する。そして、この磁界によって複数の突起間には誘導電界が発生し、発光管内の電子はそれぞれの誘導電界により半径の小さな回転運動を行うことになる。その結果、発光管内には小さな発光体が集合することになり、全体としての発光体積は小さくなる。したがって、小さな発光体積を実現しつつ、電極を設けることなく放電灯を駆動できるので、照明光として用いた場合には、照明効率の向上と、長寿命化及び高出力化を実現することができる。
【０００９】
上述した光源装置の一態様において、前記第１磁性体コアと前記第２磁性体コアとは、接続するようにしてもよい。この発明の態様によれば、光源装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
上述した光源装置の一態様において、前記第１部分の複数の突起及び前記第２部分の複数の突起は、それぞれを略円錐形状としてもよい。この発明の態様によれば、
【００１１】
上述した光源装置の一態様において、この発明の態様によれば、複数の突起間に効率良く誘導電界を発生させることができ、発光管内に小さな発光体を生成することができる。
【００１２】
上述した光源装置の一態様において、前記発光管は、前記空洞部の形状が略円柱形状であり、前記空洞部の上面部と前記第１部分とが近接するように配置され、前記空洞部の下面部と前記第２部分とが近接するように配置されていることを特徴とする。この発明の態様によれば、第１磁性体コアの第１部分と前記第２磁性体コアの第２部分の各々に形成された複数の突起の先端が、平面状の上面部と下面部に対向することになるので、複数の突起の先端の対向間隔を等しくすることが可能となる。
【００１３】
上述した光源装置の一態様において、さらに前記空洞部と前記第１部分との間、または前記空洞部と前記第２部分との間に反射膜を有するようにしてもよい。この発明の態様によれば、前記第１部分と前記第２部分との間で発生する誘導電界により発光管内の電子が回転運動を行い、放電媒体が励起してプラズマとなり発光するが、前記第１部分と前記第２部分の対向する方向に向かう光束は、これらの端部との対向部である発光管の外面に形成された反射膜により反射される。その結果、前記端部方向に向かう光束が無駄にならず、照明効率の向上化を図ることができる。
【００１４】
上述した光源装置の一態様において、前記反射膜は光を拡散反射するようにしてもよい。この発明の態様によれば、前記第１部分と前記第２部分に対向する方向に向かう光束は、前記第１部分と前記第２部分との対向部である発光管の外面に形成された反射膜により拡散反射される。その結果、前記端部方向に向かう光束が無駄にならず、照明効率の向上化を図ることができる。
【００１５】
上述した光源装置の一態様において、さらに前記空洞部と前記第１部分との間、または前記空洞部と前記第２部分との間、に蛍光膜を有するようにしてもよい。この発明の態様によれば、前記第１部分と前記第２部分との間で発生する誘導電界により発光管内の電子が回転運動を行い、放電媒体が励起してプラズマとなり発光するが、前記第１部分と前記第２部分に対向する方向に向かう光束は、前記第１部分と前記第２部分との端部との対向部である発光管の外面に形成された蛍光膜により反射される。その結果、前記端部方向に向かう光束が無駄にならず、照明効率の向上化を図ることができる。
【００１６】
次に、本発明に係るプロジェクターの一態様は、上述した光源装置と、前記発光管から発する光を画像情報に基づいて変調する変調装置と、前記変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えたことを特徴とする。この発明の態様によれば、発光管内には小さな発光体が集合することになり、全体としての発光体積は小さくなる。したがって、小さな発光体積を実現しつつ、電極を設けることなく放電灯を駆動できるので、プロジェクターにおける照明効率の向上と、長寿命化及び高出力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る光源装置を示す図である。
【図２】同光源装置における放電灯の要部を示す図である。
【図３】同放電灯の磁性体コアの端部に形成された突起間に発生する磁界と誘導電界を説明する図である。
【図４】第２実施形態に係る光源装置を示す図である。
【図５】第３実施形態に係る光源装置を示す図である。
【図６】第４実施形態に係るプロジェクターを示す図である。
【図７】同プロジェクターの光学的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して本発明を実施する一例である第１実施形態について説明する。まず、発明の実施形態に係る光源装置の一例について説明する。
【００１９】
図１は、光源装置の構造の一例を示す図である。この図に示されるように、光源装置５０は、発光管１と、磁性体コア２と、コイル３と、電源４とを備えている。
発光管１は内部に空洞が形成された円柱形状の部材であり、放電媒体が封入された状態で密閉されている。発光管１には、光透過性を有する材料、例えば、石英ガラス等や、光透過性セラミックスなどが材料が用いられる。また、放電媒体とは、例えば放電開始用ガスや、発光に寄与するガスなどであり、このうち、放電開始用ガスとしては、例えばネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス等が挙げられ、また、発光に寄与するガスとしては、例えば水銀、ハロゲン化金属の気化物等が挙げられる。
【００２０】
磁性体コア２はコの字状に形成された部材で、フェライト等の磁性体材料が用いられる。磁性体コア２の対向する端部の各々には、図２に示すように複数の突起５が形成されている。突起５は磁性体コア２と一体に形成されており、磁性体コア２と同様にフェライト等の磁性体材料が用いられる。なお、図２は発光管１の周辺の部分を拡大して示す図である。
複数の突起５は、例えば円錐形状に形成されており、磁性体コア２の上側端部に設けられた突起５の先端と、磁性体コア２の下側端部に設けられた突起５の先端とは、それぞれ対向するようになっている。対向する突起５の先端の間隔は、本実施形態では５ｍｍに設定されている。
【００２１】
図１に示すように、発光管１は、磁性体コア２の対向する端部の間に挟持される位置に設けられる。そして、磁性体コア２の対向する端部に設けられた複数の突起５は、図２に示すように発光管１の上面部と下面部に接するようになってるいる。
また、磁性体コア２には、コイル３が巻回されている。コイル３は所定周波数以上の高周波数の電流を供給する電源４に接続されている。
【００２２】
以上のように、本実施形態の光源装置５０においては、電極が設けられていない。本実施形態においては、電源４によって、コイル３に所定周波数以上の高周波数の電流を供給すると、磁性体コア２内には磁界が発生し、磁性体コア２の端部に設けられた複数の突起５が対向する発光管１の内部にも、図２に示すように磁界６がそれぞれの突起５間で発生する。
【００２３】
この磁界６によって、図２及び図３に点線矢印で示すような誘導電界７がそれぞれ発生する。この誘導電界７より、発光管１内の電子が回転運動を行う。そして、電子が発光管１内に封入された水銀等の発光ガスに衝突する。その結果、発光ガスが励起し、プラズマとなり、発光が行われることになる。
【００２４】
このとき、図２に示すように、磁界６は、複数の突起５のペアのそれぞれにおいて発生し、また、磁界６による誘導電界７も、複数の突起５のペアのそれぞれにおいて発生する。したがって、電子の回転運動の半径も小さくなり、発光ガスの励起によって生じるそれぞれの発光体も小さなものとなる。つまり、本実施形態では、複数の突起５のペアに対応して生じる小さな発光体が複数集まって全体の発光体を形成しており、全体としては発光体積を小さくすることができる。
【００２５】
発生した光は、全方向に向かって放射されるが、当該放射光のうち発光管１の側面部から照射される光を照明光として用いることができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、電極を用いることなく、発光ガスを励起させて発光させることができるので、電極の破壊という問題がなく、光源装置の長寿命化と高出力化を図ることができる。
しかも、上述したように、磁性体コア２の対向する端部の各々には、複数の突起５を設けたので、複数の突起５のペアのそれぞれに対応して小さな発光体が形成されることになり、全体としての発光体積を小さくすることができる。その結果、照明光として用いた場合には、照明効率を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、発光管１を円柱形状とした例について説明したが、磁性体コア２の対向する端部に挟持される位置に配置可能であれば、その他の形状であってもよい。また、円柱形状についても、厳密な円柱形状である必要はなく、略円柱形状であればよい。
【００２８】
＜第２実施形態＞
次に、図４を参照して第２実施形態について説明する。図４は、第１実施形態における図２に対応する図であり、図１に示す磁性体コア、コイル、発光管、及び電源を備えている構成は第１実施形態と共通である。本実施形態においても、磁性体コア２の対向する端部の各々には、複数突起５が形成されている。
【００２９】
図４に示すように、第２実施形態においては、例えば円柱形状の発光管１の上面部と下面部の磁性体コア２の端部と対向する外面部には、反射膜１０が形成されている。
本実施形態においては、電源４によって、コイル３に所定周波数以上の高周波数の電流を供給すると、磁性体コア２内には磁界が発生し、磁性体コア２の端部が対向する発光管１の内部にも、磁界６が発生する。
【００３０】
この磁界６によって誘導電界７が発し、この誘導電界７より発光管１内の電子が回転運動を行う。そして、電子が発光管１内に封入された水銀等の発光ガスに衝突する。その結果、発光ガスが励起し、プラズマとなり、発光が行われることになる。
【００３１】
発光管１からの光束は、磁性体コア２の端部と対向する発光管１の上面部及び下面部にも照射されることになるが、磁性体コア２の端部と対向する発光管１の上面部及び下面部の外面には、反射膜１０が形成されているので、前記上面部及び下面部に照射される光束は反射膜１０により反射され、無駄な光束となることがない。その結果、光束の損失がなく、照明として用いた場合に照明効率を向上させることができ。しかも、本実施形態においても電極は用いられていないので、長寿命化と高出力化を実現することができる。
【００３２】
反射膜１０としては、拡散性の反射膜を用いてもよい。この場合には、前記上面部及び下面部に照射される光束をさらに効率良く利用することができ、照明効率をより一層向上させることができる。
【００３３】
＜第３実施形態＞
次に、図５を参照して第３実施形態について説明する。図５は、第１実施形態における図２に対応する図であり、図１に示す磁性体コア、コイル、発光管、及び電源を備えている構成は第１実施形態と共通である。本実施形態においても、磁性体コア２の対向する端部の各々には、複数突起５が形成されている。
【００３４】
図５に示すように、第３実施形態においては、例えば円柱形状の発光管１の上面部と下面部の磁性体コア２の端部と対向する外面部には、蛍光膜１１が形成されている。
本実施形態においては、電源４によって、コイル３に所定周波数以上の高周波数の電流を供給すると、磁性体コア２内には磁界が発生し、磁性体コア２の端部が対向する発光管１の内部にも、磁界６が発生する。
【００３５】
この磁界６によって誘導電界７が発し、この誘導電界７より発光管１内の電子が回転運動を行う。そして、電子が発光管１内に封入された水銀等の発光ガスに衝突する。その結果、発光ガスが励起し、プラズマとなり、発光が行われることになる。
【００３６】
発光管１からの光束は、磁性体コア２の端部と対向する発光管１の上面部及び下面部にも照射されることになるが、磁性体コア２の端部と対向する発光管１の上面部及び下面部の外面には、蛍光膜１１が形成されているので、前記上面部及び下面部に照射される光束は蛍光膜１１により反射され、無駄な光束となることがない。その結果、光束の損失がなく、照明として用いた場合に照明効率を向上させることができ。しかも、本実施形態においても電極は用いられていないので、長寿命化と高出力化を実現することができる。
【００３７】
＜第４実施形態＞
次に、上述した光源装置５０を適用したプロジェクターについて説明する。
図６は、このプロジェクターの外観構成の一例を示す図である。この図に示されるように、プロジェクター２１００は据え置き型であり、その正面に、映像を投射するための投射レンズ２１１４が設けられ、その天板に、電源の投入／遮断を指示するプッシュオン型のスイッチ３８が設けられている。
【００３８】
図７は、プロジェクター２１００の光学的構成の一例を示す平面図である。
この図に示されるように、プロジェクター２１００は、透過型の液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂを用いた、いわゆる３板式である。
プロジェクター２１００の内部には、上述した光源装置５０が設けられ、電源からコイルに交流電流が供給されて、白色光が発光管から放出されるとともに、図において３時方向に射出する。射出された白色光は、内部に配置された３枚のミラー２１０６及びダイクロイックミラー２１０８、２１０９によってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分離されて、各原色に対応する液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにそれぞれ入射する。詳細には、ダイクロイックミラー２１０８は、図において９時方向から入射した白色光のうち、Ｒの波長域の光を透過し、残りのＧ、Ｂの波長域の光を６時方向に反射させる。ダイクロイックミラー２１０９は、１２時方向から入射したＧ、Ｂの波長域の光のうち、Ｂの波長域の光を透過し、それ以外のＧの波長域の光を３時方向に反射させる。なお、Ｂは、ＲやＧと比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ２１２２、リレーレンズ２１２３及び出射レンズ２１２４からなるリレーレンズ系２１２１を介して導かれる。
【００３９】
プロジェクター２１００には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のそれぞれに対応する映像信号がそれぞれ図示省略した上位回路から供給され、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂのそれぞれが、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応する映像信号によって駆動される。これにより、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに入射した光は、その透過率が画素毎に変調されて出射することになる。すなわち、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは、放電灯５００から射出した光を映像信号（画像情報）に基づいて変調する変調装置として機能する。
液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム２１１２に３方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム２１１２において、Ｒ及びＢの光は９０度に屈折する一方、Ｇの光は直進する。したがって、各色の変調光が合成された後、投射レンズ２１１４によってカラー画像がスクリーン２１２０に投射されることとなる。これらの光学系は、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光を投射する投射装置として機能する。
【００４０】
なお、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂには、ダイクロイックミラー２１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応する光が入射するので、直視型のようにカラーフィルターは設けられない。また、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂの透過像は、ダイクロイックプリズム２１１２により反射した後に投射されるのに対し、液晶ライトバルブ１００Ｇの透過像はそのまま投射されるので、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂによる水平走査方向は、液晶ライトバルブ１００Ｇによる水平走査方向と逆向きにされて、左右反転像が作成される。
【００４１】
また、変調装置として、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂの替わりにマイクロミラーの集合体素子であるＤＭＤ（Digital Mirror Device ）を用いてＤＬＰ（Digital Light Processing）方式のプロジェクターを構成してもよい。ＤＭＤは、多数の微細なマイクロミラーを１枚のパネル状に形成したものである。これらのマイクロミラーは、それぞれ±１０度程度傾けることが可能に装着されている。１つのミラーは、１つの画素に対応して例えば＋１０度に傾いた時に放電灯５００からの入射光を投射レンズの方向に反射し、−１０度に傾いた時に投射レンズの方向に反射しないように作用させる。従って、表示映像のデジタル信号を受け取ったＤＭＤがそのミラー１つ１つの傾斜角度を変え、光源ランプから発せられた光のオン／オフを行う仕組みになっており、オン／オフというデジタルで色階調を制御できるため、色ムラの無い鮮明な画像を得ることができるプロジェクターとして構成することが可能である。さらにＤＬＰ方式のプロジェクターとしては、カラーホイールと１枚のＤＭＤの構成であっても良い。
【００４２】
以上のようなプロジェクター２１００において、光源装置には例えば第１実施形態乃至第３実施形態にて説明した光源装置５０を用いることができる。その結果、照明効率が高く、長寿命化及び後出力化が可能なプロジェクター２１００を提供可能である。
【００４３】
＜変形例＞
上述した第１実施形態の発光管の上面部及び下面部における磁性体コア２の端部と対向する外面に第２実施形態で説明した反射膜または第３実施形態で説明した蛍光膜を形成してもよいし、拡散性の反射膜または蛍光膜を形成してもよい。このようにすれば、全体の発光体積を小さくすることができるだけでなく、無駄な光束を無くして、より一層、照明効率を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１…発光管、２…磁性体コア、３…コイル、４…電源、５…突起、６…磁界、７…誘導電界、１０…反射膜、１１…蛍光膜、５０…光源装置、１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ…液晶ライトバルブ、２１００…プロジェクター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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