(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方に開口を有し、かつ後方に中央貫通孔を有する、環状の凹面反射面を有する集光鏡と、
この集光鏡に対し、中央貫通孔を通って前方に伸びるよう配置された光源ランプと、
前記集光鏡の前方に配置された、前方および後方に開口を有する、環状の凹面反射面を有する前方反射鏡と、
前記集光鏡の前縁と前方反射鏡の後縁との間に介在し、中央領域に光放射口を有する連結板部材とを具えてなり、
前記集光鏡の前縁は連結板部材の後面に対接されると共に、前記前方反射鏡の後縁は連結板部材の前面に対接された状態で、集光鏡と連結板部材と前方反射鏡の三者が連結されており、
集光鏡の中央貫通孔と光源ランプとの間に冷却風流通用空隙が形成され、
前方反射鏡は、集光鏡の前縁開口の外径より大きい内径の後縁側開口を有し、
連結板部材は、光放射口の内周縁に沿って複数の凹所が周方向に離間して形成されていると共に、隣接する凹所間に舌片状突縁が残留形成されてなり、
集光鏡の前縁外周と連結板部材の凹所とにより、連結板部材を通過して前方反射鏡の内部と集光鏡の外部とを連通させる冷却風流通路が形成されていることを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、映写機、液晶投影型表示装置、デジタル・マイクロミラー・デバイスを用いた投影装置などに好適に利用される光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、映写機などの投影装置に使用される光源装置は、光源ランプから放射される光を凹面状の集光鏡により集光して、被照射領域に投射する構成とされている。
近年においては、光源ランプからの光の利用率を高くするために、集光鏡の前方位置にさらに環状の凹面反射面を有する前方反射鏡を配置した構成の光源装置が提案されている。
【０００３】
図４は、このような光源装置の構成例を示す説明図である。
図４において、１０はケーシング、２０は集光鏡、３０は光源ランプ、４０は前方反射鏡、６０は連結板部材である。
集光鏡２０は、光軸Ｌを有し、前縁に開口２１を有する放物面鏡あるいは楕円面鏡からなり、後縁に中央貫通孔２２が形成されている。
【０００４】
光源ランプ３０は、例えばショートアーク型の放電ランプよりなり、発光空間を形成する中央膨出部分３１およびその両側に突出するよう伸びる封止部３２、３３よりなるバルブ３４を有し、このバルブ３４の封止部３２、３３の端部にはそれぞれ口金３５、３６が設けられている。
この光源ランプ３０は、後方の封止部３３が集光鏡２０の中央貫通孔２２に挿通され、アーク方向が光軸Ｌに一致し、陰極３７と陽極３８との間に形成されるアークスポット（輝点）Ａが集光鏡２０の焦点に一致する状態で、集光鏡２０に配置されている。
【０００５】
集光鏡２０の前方には、球面に沿った凹面反射面を有する前方反射鏡４０が、その焦点がアークスポットＡに一致するよう配置されている。
そして、集光鏡２０の前縁と前方反射鏡４０の後縁との間には、中央領域に光放射口６１を有する連結板部材６０が介在し、この連結板部材６０に集光鏡２０の前縁と前方反射鏡４０の後縁とが当接され、適宜の連結具によって連結板部材６０が挟圧された状態で三者が一体に連結されている。そして、この連結体は、連結板部材６０がケーシング１０に固定されることにより保持されている。
【０００６】
このような光源装置においては、光源ランプが長時間点灯されたときに、集光鏡２０の前縁開口２１側に位置する前方の封止部３２の口金（以下において「前方口金」ともいう。）３５の温度が２２０〜２５０℃以上もの高温となり、当該封止部３２の温度も２５０〜４００℃に達する。
このため、従来の光源装置においては、例えば、前方反射鏡４０の前縁開口４１から、連結板部材６０の光放射口６１、更に集光鏡２０の中央貫通孔２２を介して流れるよう、冷却風を供給する構成が採用されている。
【０００７】
しかしながら、図５に示すように、集光鏡２０および前方反射鏡４０に囲まれた空間内における冷却風の通風路は、光源ランプ３０の後方の封止部３３の外表面と、これを包囲する集光鏡２０の中央貫通孔２２の内周縁とによって区画された環状の冷却風流通用空隙２３だけであり、この冷却風流通用空隙２３の大きさでは、冷却風の風量を十分に多くすることができず、結局、光源装置全体、特に光源ランプ３０の前方口金３５を十分に冷却することができない。
【０００８】
然るに、前方の封止部３２が過熱状態となると、当該封止部３２に埋設されている給電用の通常モリブデンよりなる金属箔の酸化反応が大きく進行し、この酸化に伴って金属箔に体積膨張が生ずるために当該封止部３２にクラックが生じ、その結果、光源ランプ３０のバルブ３４が短時間のうちに破損するようになる。そして、このような現象は、特に、小型の光源装置において顕著である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
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、十分な風量で冷却風を流通させることができ、従って光源ランプが過熱状態となることを有効に防止することができ、光源ランプの使用寿命の長い光源装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光源装置は、前方に開口を有し、かつ後方に中央貫通孔を有する、環状の凹面反射面を有する集光鏡と、
この集光鏡に対し、中央貫通孔を通って前方に伸びるよう配置された光源ランプと、
前記集光鏡の前方に配置された、前方および後方に開口を有する、環状の凹面反射面を有する前方反射鏡と、
前記集光鏡の前縁と前方反射鏡の後縁との間に介在し、中央領域に光放射口を有する連結板部材とを具えてなり、
前記集光鏡の前縁は連結板部材の後面に対接されると共に、前記前方反射鏡の後縁は連結板部材の前面に対接された状態で、集光鏡と連結板部材と前方反射鏡の三者が連結されており、
集光鏡の中央貫通孔と光源ランプとの間に冷却風流通用空隙が形成され、
前方反射鏡は、集光鏡の前縁開口の外径より大きい内径の後縁側開口を有し、
連結板部材は、光放射口の内周縁に沿って複数の凹所が周方向に離間して形成されていると共に、隣接する凹所間に舌片状突縁が残留形成されてなり、
集光鏡の前縁外周と連結板部材の凹所とにより、連結板部材を通過して前方反射鏡の内部と集光鏡の外部とを連通させる冷却風流通路が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上記の構成によれば、集光鏡の中央貫通孔と光源ランプとの間に冷却風流通用空隙が形成されていると共に、連結板部材に、前方反射鏡の内部と集光鏡の外部とを連通させる冷却風流通路が形成されていることにより、集光鏡と前方反射鏡に囲まれた空間内に冷却風を十分な風量で流過させることができるので、光源装置全体、特に光源ランプの前端を有効にかつ確実に冷却することができ、その結果、特に光源ランプにおける前方口金が過熱状態になることが確実に防止されるので、光源ランプの使用寿命が長い光源装置を得ることができる。
また、集光鏡および前方反射鏡の内面に沿って大量の冷却風が流れることとなるので、集光鏡および前方反射鏡を確実に冷却することができ、その結果、集光鏡および前方反射鏡が損傷されたり、その内面に形成された誘電体多層反射膜が劣化することを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の光源装置の構成の一例を示す説明図である。
この光源装置は、図４に示す光源装置と同様の基本構成を有する。
集光鏡２０は、前縁に開口２１を有し、後縁に中央貫通孔２２を有する、環状の凹面反射面を有する楕円反射鏡または放物面鏡からなり、その内表面には例えばチタニアとシリカとが積層されてなる誘電体多層反射膜（図示せず）が形成されている。
【００１４】
光源ランプ３０は、例えばショートアーク型の放電ランプよりなり、発光空間を形成する中央膨出部分３１およびその両側に突出するよう伸びる封止部３２、３３よりなるバルブ３４を有し、このバルブ３４の封止部３２、３３の端部にはそれぞれ口金３５、３６が設けられている。
この光源ランプ３０は、後方の封止部３３が集光鏡２０の中央貫通孔２２に挿通されて前方へ伸び、アーク方向が光軸Ｌに一致し、陰極３７と陽極３８との間に形成されるアークスポット（輝点）Ａが集光鏡２０の焦点に一致する状態で集光鏡２０に配置されている。
【００１５】
集光鏡２０の前方には、前縁および後縁に開口を有する、環状の凹面反射面を有する前方反射鏡４０が、その焦点がアークスポットＡに一致するよう配置されている。
この前方反射鏡４０の内表面には、例えばチタニアとシリカとが積層されてなる誘電体多層反射膜（図示せず）が形成されている。この前方反射鏡４０により、光源ランプ３０から放射される光のうち、集光鏡２０の外縁より外方に指向する光Ｉ１  を反射させて反射光Ｉ２  （便宜上、位置を異ならせて示してある。）を光源ランプ３０のアーク領域に戻すことができ、従って集光鏡２０によって有効に利用することができる。
【００１６】
集光鏡２０の前縁と前方反射鏡４０の後縁との間には、連結板部材５０が介在されており、図２に示すように、この連結板部材５０は、中央に光放射口５１が形成され、この光放射口５１の内周縁５１Ａに沿って複数の凹所５２が周方向に離間して形成されていると共に、凹所間に舌片状突縁５３が残留されている。
この連結板部材５０は、例えばアルミニウムよりなり、その表面にはアルマイト処理が施されている。
【００１７】
また、図２に破線で示すように、前方反射鏡４０の後縁開口４２の内径は、集光鏡２０の前縁開口２１の外径より大きいものとされ、また、集光鏡２０の前縁開口２１の内径は、連結板部材５０の光放射口５１の内周縁５１Ａの開口径より大きいものとされている。
【００１８】
そして、集光鏡２０、前方反射鏡４０および連結板部材５０は、集光鏡２０の前縁が連結板部材５０の舌片状突縁５３の後面に対接し、前方反射鏡４０の後縁が連結板部材５０の前面に対接する状態とされており、連結板部材５０に取り付けられた、集光鏡２０と前方反射鏡４０のそれぞれの背面に当接する適宜の連結具（図示せず）により保持されて三者が一体に連結されている。
【００１９】
この状態においては、図３に示すように、集光鏡２０の後縁側の中央貫通孔２２の内周縁と、光源ランプ３０の後方の封止部３３の外周面とにより区画された環状の冷却風流通用空隙２３が形成されていると共に、集光鏡２０の前縁外周と連結板部材５０の凹所５２とにより前方反射鏡４０の内部と集光鏡２０の外部とを連通させる冷却風流通路５５が形成されている。
【００２０】
ここに、集光鏡２０および前方反射鏡４０を保持するための連結具としては、例えば弾性金属、ビスなどを用いることができる。
【００２１】
また、ケーシング１０には、冷却風を供給するための冷却風供給用のファンと光源装置の外部に冷却風を排気するための冷却風排風用のファンの両方により構成される冷却風供給装置が設けられている。
そして、光源装置内に供給される冷却風が、例えば前方から後方に向かって流れる構成とされている。
【００２２】
上記のような光源装置の一例においては、光源ランプ３０の定格ランプ電力が０．５〜３ｋＷ、集光鏡２０の前縁開口２１の外径が８０〜２５０ｍｍ、前方反射鏡４０の後縁開口４２の内径が８５〜３００ｍｍ、連結板部材５０の光放射口５１の大きさが５０〜５００ｃｍ２  、冷却風流通路の断面積が６．５〜２１６ｃｍ２  、冷却風流通用空隙２３の断面積が６〜３６ｃｍ２  、光源装置内を供給される風量は毎分０．３〜３．５ｍ３  である。
【００２３】
以上の光源装置の動作について説明すると、光源ランプ３０が点灯されると、そのアークから放射された光は、その一部が直接、あるいは集光鏡２０を介して前方に投射されると共に、集光鏡２０の外縁より前方外方に指向する光が前方反射鏡４０によってアーク領域に戻された後、集光鏡２０によって集光されて前方に投射される。
【００２４】
そして、光源ランプ３０の点灯と同時に、冷却風供給装置の作動が開始されて、光源装置内に冷却風が供給される。
例えば冷却風が前方から光源装置内に供給される場合には、冷却風は、前方反射鏡４０の前縁開口４１から前方反射鏡４０と集光鏡２０とにより構成された全体が筒状の反射鏡装置４５内に供給されて、光源ランプ３０の前方口金３５の外面および前方反射鏡４０の内面に沿って流れてこれらを冷却する。
【００２５】
前縁開口４１から反射鏡装置４５内に供給された冷却風の一部は、図１において矢印ａで示すように、光源ランプ３０のバルブ３４の外面に沿って連結板部材５０の光放射口５１を通過して流れてこれを冷却すると共に、集光鏡２０の内面に沿って流れてこれを冷却し、冷却風流通用空隙２３を通過する。
また、冷却風の他の一部は、図１において矢印ｂで示すように、前方反射鏡４０の内面に沿って流れてこれを冷却し、連結板部材５０の外周縁における冷却風流通路５５を通過する。
その後、反射鏡装置４５内を流過することによって高温となった冷却風は、光源装置の外部へ排気される。
【００２６】
上記のような構成の光源装置によれば、集光鏡２０の中央貫通孔２２の内周縁と、光源ランプ３０の後方の封止部３３の外周面とに区画されて形成された冷却風流通用空隙２３に加えて、連結板部材５０に、前方反射鏡４０の内部と集光鏡２０の外部とを連通させる冷却風流通路５５が形成されていることにより、反射鏡装置内に冷却風を十分な風量で流過させることができるので、光源装置全体を有効にかつ確実に冷却することができ、特に、光源ランプ３０における前方口金３５が過熱状態になることが確実に防止され、光源ランプ３０の使用寿命が長い光源装置を得ることができる。
また、集光鏡２０および前方反射鏡４０の内面に沿って大量の冷却風が流れることとなるので、集光鏡２０および前方反射鏡４０を確実に冷却することができ、その結果、集光鏡２０および前方反射鏡４０が損傷されたり、その内面に形成された誘電体多層反射膜が劣化することを防止することができる。
【００２７】
以上、本発明の光源装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。例えば、冷却風流通路５５の数および形状は、特に限定されるものではない。
【００２８】
また、ケーシング１０に設けられる冷却風供給装置は、冷却風供給用のファン並びに冷却風排風用のファンのいずれか一方により構成されていてもよい。
そして、冷却風供給装置によって供給される冷却風の風向きは、逆方向（後方から前方へ向かう流れ）であってもよく、この場合には、冷却風は冷却風流通用空隙２３および冷却風流通路５５から反射鏡装置４５内に供給されて、光源ランプ３０のバルブ３４の外面および前方反射鏡４０の内面に沿って流れてこれらが冷却される。そして、前方反射鏡４０の前縁開口４１を通過する際に、前方口金３５が冷却される。
【００２９】
また、図３に示すように、ケーシング１０と連結板部材５０との間に通風用切欠部５４が形成されていてもよく、この場合には、冷却風が前方領域から通風用切欠部５４を介して後方領域に、前方反射鏡４０の外面および集光鏡の外面に沿って流れるので、集光鏡２０および前方反射鏡４０を確実に冷却することができる。
【００３０】
また、集光鏡２０、連結板部材５０および前方反射鏡４０の連結の態様は、三者が連結板部材５０の連結具によって一体に連結されていなくてもよく、集光鏡２０および前方反射鏡４０が連結板部材５０に対して相対的に支持された構成とすることもできる。
また、上記の例においては、集光鏡２０、連結板部材５０および前方反射鏡４０の三者を別個に準備し、連結具によって一体に連結する場合について説明したが、連結板部材５０と集光鏡２０、または連結板部材５０と前面反射鏡４０が一体に製造されていてもよく、この場合には、例えばプレス成形、電気鋳造法などにより一体に製造される。
【００３１】
また、光源ランプは、ショートアーク型放電ランプに限定されず、例えば白熱電球を用いることができ、この場合には、フィラメントコイルが集光鏡の焦点に位置する状態で配置される。
【００３２】
【実施例】
＜実施例１＞
図１に示した構成に従って本発明の光源装置を製造した。この光源装置の具体的詳細は以下のとおりである。
ケーシング（１０）は、高さ１４０ｍｍ、幅１４０ｍｍ、奥行１８５ｍｍ、内容積が３６２６ｃｍ３  である。
集光鏡（２０）の前縁開口（２１）の外径が１１６ｍｍである。
光源ランプ（３０）は、定格ランプ電力が１ｋＷのキセノンショートアーク型放電ランプである。
前方反射鏡（４０）の後縁開口（４２）の内径が１２３ｍｍである。
連結板部材（５０）は、厚さ６ｍｍのアルミニウム板よりなり、光放射口（５１）の大きさが１０５．６ｃｍ２  である。
冷却風流通路の断面積は７ｃｍ２  、冷却風流通用空隙（２３）の断面積は１２ｃｍ２  である。
冷却風供給装置は、毎分０．８ｍ３  の風量を供給することができるものを使用した。
【００３３】
上記の光源装置の冷却風供給装置を動作させると共に、定格点灯条件で光源ランプを点灯したところ、光源装置内に毎分０．８ｍ３  の冷却風が供給され、点灯時間が２０００時間を超えてもなお安定な動作特性が得られ、長い使用寿命が得られることが確認された。
【００３４】
連結板部材に冷却風流通路を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして光源装置を作製し、定格点灯条件で光源ランプを点灯したところ、光源装置内に毎分０．６ｍ３  の冷却風しか供給されず、点灯時間が８００時間経過した時点で光源ランプの前方の封止部にクラックが生じていることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の光源装置によれば、集光鏡の中央貫通孔と光源ランプとの間に冷却風流通用空隙が形成されていると共に、連結板部材に、前方反射鏡の内部と集光鏡の外部とを連通させる冷却風流通路が形成されていることにより、集光鏡と前方反射鏡に囲まれた空間内に冷却風を十分な風量で流過させることができるので、光源装置全体、特に光源ランプの前端を有効にかつ確実に冷却することができ、その結果、特に光源ランプにおける前方口金が過熱状態になることが確実に防止されるので、光源ランプの使用寿命が長い光源装置を得ることができる。
また、集光鏡および前方反射鏡の内面に沿って大量の冷却風が流れることとなるので、集光鏡および前方反射鏡を確実に冷却することができ、その結果、集光鏡および前方反射鏡が損傷されたり、その内面に形成された誘電体多層反射膜が劣化することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の光源装置における連結板部材の一例を示す平面図である。
【図３】図１に示す光源ランプ組立体の集光鏡側から見た正面図である。
【図４】従来における光源装置の構成の一例を示す説明図である。
【図５】従来の光源装置における連結板部材の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１０  ケーシング
２０  集光鏡
２１  前縁開口
２２  中央貫通孔
２３  環状空隙
３０  光源ランプ
３１  中央膨出部分
３２、３３  封止部
３４  バルブ
３５、３６  口金
３７  陰極
３８  陽極
４０  前方反射鏡
４１  前縁開口
４２  後縁開口
４５  反射鏡装置
５０  連結板部材
５１  光放射口
５１Ａ  内周縁
５２  凹所
５３  舌片状突縁
５４  通風用切欠部
５５  冷却風流通路
６０  連結板部材
６１  光放射口
６２  切欠部
Ｌ  光軸
【図１】
0003557973.tif 000002
【図２】
0003557973.tif 000003
【図３】
0003557973.tif 000004
【図４】
0003557973.tif 000005
【図５】
0003557973.tif 000006