(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形をガラスで形成した、放電により発光する発光管を有する放電ランプと、
前記発光管の光を前面に反射する湾曲面を有し、前記湾曲面の内面に反射膜を設けたガラスを母材とする凹面型の反射鏡と、
前記反射鏡を密閉すると共に、前記反射鏡で反射した光を透過する前記反射鏡前面開口部に設けた透明隔壁とを有し、
前記反射鏡の外壁表面に、その反射鏡の破壊による破片の飛散を防止するシートもしくはフィルム状の耐熱性を有する飛散防止手段を設け、
前記飛散防止手段は可視光あるいは赤外光を透過する透光性を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置を備えたプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は映像や文字データをスクリーンに投写するプロジェクタ用の光源装置およびこれを用いたプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶方式をはじめとするプロジェクタの技術の進歩は目覚ましく高輝度化、小型軽量化等、多くの性能向上が図られている。
【０００３】
従来よりデータプロジェクタやプロジェクションＴＶ等の投射型映像機器の光源部であるランプに対する高輝度化への要望は強く、近年ではこれまで主流であった従来のメタルハライドランプに比べて、アーク領域が小さく点光源に近いことから、光の利用効率が高い超高圧水銀ランプが実用化され、各種プロジェクタに搭載され始めている。
【０００４】
超高圧水銀ランプは、アーク放電によって発光管内部に封入された水銀を発光させる際に、発光管内部を高圧にすることによって、水銀特有の数本の輝線だけでなく、発光スペクトル分布全体の輝度レベルを上げ、可視領域の波長の光線を放出するしくみになっている。
【０００５】
従って、その圧力は点灯時には１５０〜２００気圧程度に達するため、透明な石英ガラスで形成された発光管はその内圧に耐えるようメタルハライドランプより厚肉になっている。また、ランプの寿命末期において、発光管が黒化及び失透により熱応力破壊する確率が非常に高く、このため特許文献１および特許文献２に開示されているように、発光管が破損した場合に、そのガラス破片や封入されている水銀が、プロジェクタ内部に飛散しないよう反射鏡の前面開口部に防爆用のガラス板を設けたり、発光管を囲む透光性の筒を設けることが提案されている。
【０００６】
さらに発光管の破片が反射鏡に衝突した際の衝撃によって反射鏡自体が破壊して、発光管の破片及び反射鏡の破片が外部に飛散しないよう反射鏡の母材であるガラスの板厚を厚肉に形成したり、また反射鏡の母材として、比較的強度が高い結晶化ガラスを使用したりすることで、反射鏡を割れ難くしている。なお反射鏡においては、量産性が良く、反射膜をコーティングする内面の表面粗さ精度が優れ、またその使用状態から、数百度までの耐熱性や、高温化で変形し光学特性を損なうことが無いための低熱膨張性などが要求されることから、母材としてガラスを用いるのが一般的である。
【特許文献１】特開平５−２５１０５４号公報
【特許文献２】特開平８−３２９７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、超高圧水銀ランプの発光管は厚肉に形成されており、元々内部の温度が高い上、防爆ガラスによる密閉構造のため、ランプユニット内部の温度が高くなる傾向にあるが、ランプの破片が外部へ飛散するのを防止するため、反射鏡の板厚を厚肉にしたり、反射鏡の基材にランプの輻射光を吸収する割合の大きい結晶化ガラスを使用したりすることで、さらに発光管から放射される熱が内部にこもり、ランプユニット内部全体の温度が高くなってしまうという熱課題が生じる。なおメタルハライドランプの場合では、発光管をファンで直接冷却することが可能であるが、超高圧水銀ランプの場合、ランプユニットの防爆構造上、困難であるため、この熱課題の対策は極めて重要になっている。
【０００８】
発光管の温度が高くなると、タングステンで形成した一対の電極の先端部が溶けて、電極の形状や間隔が変化するという電極の劣化や、溶けたタングステンが、透明石英ガラスで形成した発光管の内壁に付着し、その部分の温度が輻射熱により高くなることで、発光管の黒化や、発光管自体の温度が高くなることで、石英ガラスの結晶化が進み、発光管の一部が白化して、その部分の温度が輻射熱により高くなることで、熱応力破壊するという発光管の失透や、発光管の側管端部のモリブデン箔と引き出し線との溶接部が酸化により劣化するといった問題が生じる。
【０００９】
特に、黒化、失透については、発光管の破壊が生じる確率を高くすることから、この点からも発光管の破壊を防ぐためにはランプユニット内部の温度を低くする必要がある。
【００１０】
また、反射鏡と防爆ガラスについても、歪み点あるいは転移点を越える許容温度以上になると、点灯や消灯時の温度変化過程において歪みが発生し、熱応力破壊につながるという問題及び、蒸着した反射膜と基材であるガラスとの熱膨張率の差から剥離が生じるといった問題も生じる。
【００１１】
上記の問題に鑑み本発明の目的は、超高圧水銀ランプユニット内部の温度を過度に高くすることなく、発光管が破損した場合に、そのガラス破片や封入されている水銀が、外部に飛散するのを防止する構成を、簡素な構成で安価に提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するために本発明の光源装置は、外形をガラスで形成した、放電により発光する発光管を有する放電ランプと、前記発光管の光を前面に反射する湾曲面を有し、前記湾曲面の内面に反射膜を設けたガラスを母材とする凹面型の反射鏡と、前記反射鏡で反射した光を透過する反射鏡前面開口部に設けた透明隔壁とを有し、前記反射鏡の湾曲面の外壁表面に、その反射鏡の破壊による破片の飛散を防止するシートもしくはフィルム状の耐熱性を有する飛散防止手段を設け、前記飛散防止手段は可視光あるいは赤外光を透過する透光性を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明は上記の光源装置を備えたプロジェクタとして、ランプユニットの温度上昇が抑えられ、かつ万一発光管の破損により反射鏡が破損してもその破片がプロジェクタの内部に飛散したり、プロジェクタの外部に通風口を通して飛散するのが防止されるため、特別な対策を要しないものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光源装置によれば、発光管が破損した場合、その破片により反射鏡が破損しても飛散防止手段により外部に破片が飛散するのを防止することができ、しかも飛散防止手段は可視光あるいは赤外光を透過する透光性を有する構成にしたことにより、飛散防止手段はランプから放射される輻射光を透光するため、これを吸収して反射鏡の湾曲面内外壁の温度が上昇することによる、発光管を含むランプユニット全体の温度が上昇するのを防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明は上記の光源装置を備えたプロジェクタとして、ランプユニットの温度上昇が抑えられ、かつ万一発光管の破損により反射鏡が破損してもその破片がプロジェクタの内部に飛散したり、プロジェクタの外部に通風口を通して飛散するのが防止されるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の光源装置の第１及び第２の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１７】
まず、図１は本発明の第１の形態における光源装置を後方から見た斜視図であり、図２はその内部構成を示すために縦断面で切断した内部斜視図、図３はその縦断面図である。
【００１８】
また、図４は本発明の第２の実施の形態における光源装置の縦断面図であり、図５は本発明の光源装置を用いたプロジェクタの概略レイアウト図である。
【００１９】
まず本発明の第１の実施の形態における光源装置について、図１から図３までを用いて説明する。
【００２０】
図１、図２及び図３において、ランプユニット９は、凹面部を楕円面あるいは放物面等の湾曲面８で構成した反射鏡１と、この反射鏡１の開口部に反射鏡１の内部を密閉するために設けた透明の防爆ガラス２と、反射鏡１内側の光軸中心に設けた超高圧水銀ランプ１０とから構成されている。
【００２１】
反射鏡１は、超高圧水銀ランプ１０の光を前面開口部に反射するために、５酸化タンタルや２酸化珪素等からなる反射膜６が、硬質ガラスあるいはパイレックス（登録商標）ガラスで形成した反射鏡母材７の湾曲面８内壁表面に蒸着コーティングされ、超高圧水銀ランプ１０を光軸中心位置に調整後、セメント等の充填接着剤１１によりネック部１２に固定された構造となっている。
【００２２】
また超高圧水銀ランプ１０はＡＣ型の放電ランプであり、透明石英ガラスで形成した発光管３と、タングステンで形成し、ある所定の距離を有して光軸方向に沿って対向する一対の電極１４Ａ、１４Ｂと、電極取り出し線１５Ａ、１５Ｂと、電極取り出し線１５Ａと電源とを接続するための口金１３とから構成されている。
【００２３】
発光管３の内部は水銀とハロゲンガス等を充填した楕円球状の閉空間であり、中央に一対の電極１４Ａ、１４Ｂを配設した管球部４と、その両端を封止するための側管５Ａ、５Ｂとから構成されている。
【００２４】
反射鏡１の湾曲面８外壁表面には、耐熱性を有する飛散防止フィルム１７が、側管５Ｂ側の管球端部１６から、反射鏡１の湾曲面８に対して、光軸に垂直方向へ延長した直線が、反射鏡１の外壁面と交わる交点位置２０から後方のネック部１２までの範囲の反射鏡１の湾曲面８外壁表面全周に設けられている。
【００２５】
飛散防止フィルム１７は、可視光及び、赤外光の一部を透過する性質を有しており、片側全面が粘着性を有し、反射鏡１の湾曲面８外壁表面と接着されるシリコン系の粘着層１８と、基材であるポリイミドフィルム１９とから構成されており、耐熱温度の上限は２５０℃である。
【００２６】
上記に示した本発明の第１の実施の形態における光源装置について、その作用と効果を以下に説明する。
【００２７】
電極１４Ａ、１４Ｂ間にアーク放電を起こし、ランプを発光させると、管球４内の温度の上昇に伴い、水銀及びハロゲンガスの蒸気圧が上昇し、管球４の内部圧力が高くなるが、この内部圧力は点灯時の平衡状態においては１５０〜２００気圧程度に達する。従って発光管３が黒化及び失透するランプの寿命末期において、この内部圧力により、発光管３が熱応力破壊する確率が非常に高い。
【００２８】
発光管３が破損し、発光管３の破片が反射鏡１に衝突した際の衝撃により、万一反射鏡１が破壊された場合においても、飛散防止フィルム１７が粘着層１８によって反射鏡１の外壁面に接着されていることから、反射鏡１が複数のガラス片にばらばらに分解されても、飛散防止フィルム１７によって、反射鏡１の原形を損なわないため、発光管３のガラス破片が外部に飛散することがない優れた光源装置を簡素な構成で実現できる。
【００２９】
なお飛散防止フィルム１７のポリイミドフィルム１９及び粘着層１８は、充分な耐熱性を有しているため、長時間ランプを点灯させた場合においても劣化することはなく、反射鏡の外壁面に設けても何ら支障は無く、またこの飛散防止フィルム１７は、可視光あるいは赤外光を透過する透光性を有していることから、ランプから放射される輻射光を飛散防止フィルム１７は透過するため、これを吸収して反射鏡１の湾曲面８内外壁の温度が上昇し、超高圧水銀ランプ１０を含むランプユニット９全体の温度が上昇するのを防ぐことができる。
【００３０】
また反射鏡１の反射膜６に対して、発光管３のガラス破片が衝突する角度が垂直に近いほど、発光管３のガラス破片が反射鏡１に対して与える衝撃エネルギーが大きくなることから、飛散防止フィルム１７を設けた部分は、発光管３のガラス破片が反射鏡１に対して与える衝撃エネルギーが、飛散防止フィルム１７を設けていない部分と比べて格段に大きく、反射鏡１の破断を生じる可能性が最も高い箇所である。従って、反射鏡１の破断を生じる可能性が低い部分まで過度に反射鏡１の外壁を飛散防止フィルム１７で覆う構成でないことから、ランプユニット９内部の温度をこの点からも過度に高くすることはない。
【００３１】
また本発明の第２の実施の形態として、シリコンゴムで形成した飛散防止シート２１を熱収縮させることによって、反射鏡１の外壁面に密着させたもので、これによれば万一、反射鏡１が割れた場合でも、反射鏡１が原形を損ない、発光管３のガラス破片が外部に飛散するのを防ぐことができるだけでなく、反射鏡１に対して接着固定していないため、部品の分解が容易であり、廃棄物の分別処理が簡単に行えるというメリットがある。
【００３２】
次にこの第１及び第２の実施の形態の光源装置を用いたプロジェクタについて、図５を用いて説明する。本実施の形態におけるプロジェクタ２２は、ランプユニット９からの光線を照明光学系ユニット２３により、液晶パネルやＤＭＤ素子等を有するライトバルブユニット２４に集光、照射させ、ライトバルブ（図示せず）にあらかじめ形成した画像データを投射光学系ユニット２５を通してスクリーンに拡大投影するしくみになっている。またプロジェクタ２２の筐体内部の冷却構成は、冷却ファン２６により通風口２７から吸い込んだ冷却風を、電源ユニット２８及びランプユニット９全体に吹き付けることによって冷却し、電源ユニット２８及びランプユニット９から発熱する熱エネルギーを、冷却ファン２９によって通風口３０から排出する構成になっている。ここでランプユニット９は冷却効率を向上させるため、通風口３０近傍に位置しており、なお通風口３０はランプユニット９の発光がプロジェクタ２２の外部から見えにくいよう、プロジェクタ２２の筐体面に対して斜め方向にスリットが入ったルーバーを設けた構造になっている。
【００３３】
このプロジェクタ２２において、万一発光管３が破損しても、ランプユニット９の外部にガラス等が飛散することがないため、ランプユニット９と通風口３０との間に、発光管３及び反射鏡１のガラス破片がプロジェクタ２２の外部に飛散するのを防止するためのフィルターは設ける必要はない。
【００３４】
従って、本発明の実施の形態のプロジェクタでは、通風抵抗の増加をまねく飛散防止フィルタを設けることなく、ランプユニット９を通風口３０の近傍に設けることができることから、ランプユニット９及びプロジェクタ２２全体の冷却効率を向上させることができる。
【００３５】
以上のように、本発明の第１の実施の形態及び第２の実施の形態の光源装置の構成をとることによって、超高圧水銀ランプユニットの内部温度が過度に高くなって、プロジェクタ２２の冷却ファン２６の大型化によりプロジェクタ２２のサイズを大きく、また騒音レベルを高くするのを防ぐだけでなく、万一発光管３が破損した場合に、そのガラス破片や封入されている水銀が、外部に飛散するのを防止する信頼性の高いプロジェクタ用光源装置を、簡素な構成で安価に実現することができる。
【００３６】
以上のように本発明の実施の形態による光源装置によれば、飛散防止手段をガラスで形成した反射鏡の湾曲面の外壁表面に設けたことによって、発光管が破裂して、発光管のガラス破片が反射鏡内面に衝突し、反射鏡が破損した場合においても、その破片が外部に飛散することがない優れた光源装置を簡素な構成で実現できる。なお飛散防止手段は充分な耐熱性を有しているため、反射鏡の外壁面に設けても何ら支障は無い。
【００３７】
またこの飛散防止手段は、可視光あるいは赤外光を透過する透光性を有したものであることから、飛散防止手段はランプから放射される輻射光を透光するため、これを吸収して反射鏡の湾曲面内外壁の温度が上昇することによる、反射鏡の内外壁の温度が高くなることも防ぐという効果がある。
【００３８】
また飛散防止手段の片側全面は粘着性を有し、反射鏡の外壁面に接着されていることから、反射鏡が割れた場合に、反射鏡が複数のガラス片にばらばらに分解され、反射鏡の原形を損なうのを防ぐ作用が大きいという効果を上げることができる。
【００３９】
また飛散防止手段をシリコンゴムで形成し、この飛散防止シートを熱収縮させることによって、反射鏡の外壁面に密着させたことから、反射鏡が割れた場合に、反射鏡が複数のガラス片にばらばらに分解され、反射鏡の原形を損なうのを防ぐ作用が大きいという効果を上げることができるだけでなく、反射鏡に対して接着固定でないため部品の分解が容易であり、廃棄物の分別処理が簡単に行えるというメリットがある。
【００４０】
また発光管の前方側の管球端部から前記反射鏡の湾曲面に対して、光軸に垂直方向へ延長した直線が、前記反射鏡の外壁面と交わる位置から後方の外壁部分が、発光管のガラス破片が反射鏡に対して与える衝撃エネルギーが最も大きく、反射鏡の破断を生じる可能性が最も高い箇所であることから、飛散防止手段をその交点位置から後方の反射鏡の外壁面全周に設けたことによって、過度に反射鏡外壁を飛散防止手段で覆うことがなく、ランプユニット内部の温度を過度に高くしないという効果を上げることができる。
【００４１】
また、万一発光管が破損しても、ランプユニット外部にガラス等が飛散することがないため、通風抵抗の増加をまねく飛散防止フィルタを設けることなく、ランプユニットをプロジェクタ筐体内部を冷却するための冷却風の流入あるいは流出用の通風口の近傍に設けることができることから、ランプユニット及びプロジェクタ全体の冷却効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は映像や文字データをスクリーンに投写するプロジェクタ用の光源装置およびこれを用いたプロジェクタとして極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態における光源装置の斜視図
【図２】同内部構成を示すための縦断面で切断した内部斜視図
【図３】同光源装置の縦断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態における光源装置の縦断面図
【図５】本発明の光源装置を用いたプロジェクタの概略レイアウト図
【符号の説明】
【００４４】
１  反射鏡
２  防爆ガラス
３  発光管
４  管球
８  湾曲面
９  ランプユニット
１０  超高圧水銀ランプ
１２  ネック部
１３  口金
１６  管球端部
１７  飛散防止フィルム
２０  交点位置
【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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