(57)【要約】      （修正有）【課題】凹面反射鏡の前面開口部周縁に前面ガラスを取り付ける際にも、その位置を正確に規制でき、光学機器へ組み込む際に、光学的に正確に組み込むことができるランプユニット装置を提供する。【解決手段】凹面反射鏡１２と、その凹面反射鏡の内部に固定された放電ランプ１１と、前記凹面反射鏡の前面開口部周縁１４に取り付けられた前面ガラス１３とを備えてなるランプユニット１０において、前記凹面反射鏡の前面開口部周縁に、前記前面ガラスの取付け位置を規制するための、前記前面ガラスの厚み以下の高さを有する複数の突起１５と、前記凹面反射鏡を保持体に固定するための平坦部であって、前記保持体に対する前記凹面反射鏡の前後方向の取付け位置を規制する平坦部とを形成する。前記保持体に対する凹面反射鏡の左右方向及び上下方向の取付け位置の規制は、凹面反射鏡の外周部に形成した２つの位置規制部によって行う。【選択図】  図１Ｃ
2004259687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹面反射鏡と、その凹面反射鏡の内部に固定された放電ランプと、前記凹面反射鏡の前面開口部周縁に取り付けられた前面ガラスとを備えてなるランプユニットにおいて、前記凹面反射鏡の前面開口部周縁に、前記前面ガラスの取付け位置を規制するための、前記前面ガラスの厚み以下の高さを有する複数の突起と、前記凹面反射鏡を保持体に固定するための平坦部であって、前記保持体に対する前記凹面反射鏡の前後方向の取付け位置を規制する平坦部とを形成したことを特徴とするランプユニット。
【請求項２】
前記凹面反射鏡は、前面開口部周縁を除く外周部の適所に、前記保持体に対する凹面反射鏡の上下方向及び左右方向の位置を規制する取付け位置規制部を更に形成したことを特徴とする請求項１記載のランプユニット。
【請求項３】
前記凹面反射鏡は、前面開口部及び外周部が略四角形に形成されており、前記外周部の四角形の一辺とこれに直角な他の一辺とが保持体に対する凹面反射鏡の上下方向及び左右方向の位置規制部を形成していることを特徴とする請求項２記載のランプユニット。
【請求項４】
前記凹面反射鏡の内部に固定された放電ランプの定格出力が４００〔Ｗ〕以下であり、前記凹面反射鏡の前面開口部周縁に固定された前面ガラスの厚みが１０〔ｍｍ〕以下であり、前記前面開口部周縁に形成された突起の高さが３．０〔ｍｍ〕未満に選定してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のランプユニット。
【請求項５】
内部に放電ランプを固定した凹面反射鏡の前面開口部周縁に前面ガラスを装着してなるランプユニットと、そのランプユニットを保持しかつ同ランプユニットを光学装置に装着するための保持体とからなるランプユニット装置において、前記ランプユニットの凹面反射鏡は、その前面開口部周縁に形成した平坦部を前記保持体の平面部に当接させることにより保持体に対する前後方向の位置合わせを行うとともに、さらに凹面反射鏡の外周部に設けた２つの位置規制部を前記保持体の平面部に対して垂直方向に形成されかつ相互に直角に配置された２つの位置規制面に対してそれぞれ当接させることにより、保持体に対する上下方向及び左右方向の位置合わせを行うように構成されたことを特徴とするランプユニット装置。
【請求項６】
前記保持体に対する凹面反射鏡の左右方向、上下方向及び前後方向の位置合わせは、ランプユニットを装着する光学装置の光学上のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ一致するように行われてあることを特徴とする請求項５記載のランプユニット装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタ等のバックライト光源として用いられる、凹面反射鏡と放電ランプとを組み合わせてなるランプユニット、及びそのランプユニットを保持体に装着してなるランプユニット装置に関し、特に前記のようなランプユニット及びランプユニット装置をバックライト用光源としてプロジェクタ内に装填する際に、光学的に高精度を保持するための構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタや投射型液晶ディスプレイ装置等のバックライト用光源は、矩形状のスクリーンに対して充分な輝度、効率及び演色性を以って均一に画像を投射できることが要求される。そのような光源として、例えば特開平０６−２４３８３８号公報に示されるようにガラス製の凹面反射鏡の内部に放電ランプを固定したランプユニットが用いられている。
【０００３】
かかるランプユニットに用いる放電ランプとしては、発光管の内部に水銀や金属ハロゲン化物を封入したショートアークタイプの高圧放電ランプが用いられていた。
【０００４】
また近年では、プロジェクタやディスプレイ装置の小型化の要求に応じて、光源の小型化、点光源化をより一層推進することが求められているため、従来の金属ハロゲン化物を封入した高圧放電ランプに代わって、発光管に０．１５〔ｍｇ／ｍｍ３〕以上の水銀を封入して、ランプの安定点灯時における水銀蒸気圧が１００気圧を超えるように構成した超高圧水銀ランプを用いることが提案されている（特開平２−１４８５６１号公報、特開平６−５２８３０号公報参照）。
【０００５】
さらに、前記のような放電ランプを用いたランプユニットの凹面反射鏡の形状について特表２０００−５１５３１１号公報のような提案もなされている。これは、図３Ａ乃至図３Ｃに示すように、ガラス製の凹面反射鏡１の前面開口部周縁２に同前面開口部周縁２に装着される前面ガラス３の厚み寸法より高い突起（調節用ラグ）４を形成し、この突起４により凹面反射鏡１をハウジング（図示せず）の光放射窓に対して位置決めするものである。かかる構成により、装置の光学システムにおけるランプユニットの位置決めを高い精度で簡単に行うことができる。すなわち、凹面反射鏡１の位置決めは、前記凹面反射鏡１の保持体５に僅かに窪んだ小さな溝６を形成しておくことで、前記突起４が容易に前記保持体５の溝６に収容されることにより行われるため、自己調整（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）効果を持つとされている。
【０００６】
しかしながら、プロジェクタ装置の小型化に伴い、年々ランプユニットの更なる小型化が要求され、凹面反射鏡も小型になっている。かかる状況の下では、前記構成のように凹面反射鏡１の前面開口部周縁２に前面ガラス３より前方に突出した突起４を形成することは、ガラス生地の少量化に伴い、凹面反射鏡１の製造時に成型不足を招く場合がある。つまり、安定した突起４の形状が得られないばかりでなく、突起４の高のバラツキも大きく、特に突起４の高さが前面ガラス３の厚みより小さい場合は、突起４が保持体５の窪み６に入らないことがある。また、突起４の寸法そのものが小さい場合には、保持体５の窪み６に対するアソビが大きいためガタツキが発生して、精度の高い置決めはできない。
【０００７】
さらに、年々プロジェクタ装置の高照度化が要求されるなかで、ランプの明るさをアップするために高ワットのランプを使用する傾向にある。そして、大型化したランプが破裂した際の安全性を確保するため、前面ガラス３の肉厚を厚くする傾向にある。
【０００８】
このため、前記突起４の高さを前面ガラス３の厚み寸法より大きくした構造にすると、前記突起４の部分はかなり厚肉としなければならず、材料費が嵩むだけでなく成型上も問題となっていた。また、凹面反射鏡１に放電ランプを固定する際や、凹面反射鏡１を保持体５に取り付ける際に、前記突起４の割れや欠けが生じ易いという問題もあり、これらの問題の早急な改善が必要とされることが判明した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記の問題を解決するために、本発明はガラス製の凹面反射鏡の成型・加工が容易であり、取り扱い中における凹面反射鏡の割れや欠けが生じにくく、凹面反射鏡の前面開口部周縁に前面ガラスを取り付ける際にも、その位置を正確に規制できるランプユニットを提供するとともに、同ランプユニットをハウジングのごとき保持体に取り付けてプロジェクタ装置などの光学機器へ組み込む際に、光学的に正確に組み込むことができる、前記ランプユニットと保持体とからなるランプユニット装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では次のような手段を用いる。
本発明に係るランプユニットは、凹面反射鏡と、その凹面反射鏡の内部に固定された放電ランプと、前記凹面反射鏡の前面開口部周縁に取り付けられた前面ガラスとを備えてなるランプユニットにおいて、前記凹面反射鏡の前面開口部周縁に、前記前面ガラスの取付け位置を規制するための、前記前面ガラスの厚み以下の高さを有する複数の突起と、前記凹面反射鏡を保持体に固定するための平坦部であって、前記保持体に対する前記凹面反射鏡の前後方向の取付け位置を規制する平坦部とを形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、前記のような特徴を有するランプユニットにおいて、前記凹面反射鏡は、前面開口部周縁を除く外周部の適所に、前記保持体に対する凹面反射鏡の上下方向及び左右方向の位置を規制する取付け位置規制部を更に形成したことを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記のような特徴を有するランプユニットにおいて、前記凹面反射鏡は、前面開口部及び外周部が略四角形に形成されており、前記外周部の四角形の一辺とこれに直角な他の一辺とが保持体に対する凹面反射鏡の上下方向及び左右方向の位置規制部を形成していることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記のような特徴を有するランプユニットにおいて、前記凹面反射鏡の内部に固定された放電ランプの定格出力が４００〔Ｗ〕以下であり、前記凹面反射鏡の前面開口部周縁に固定された前面ガラスの厚みが１０〔ｍｍ〕以下であり、前記前面開口部周縁に形成された突起の高さが３．０〔ｍｍ〕未満に選定してあることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るランプユニット装置は、内部に放電ランプを固定した凹面反射鏡の前面開口部周縁に前面ガラスを装着してなるランプユニットと、そのランプユニットを保持しかつ同ランプユニットを光学装置に装着するための保持体とからなるランプユニット装置において、前記ランプユニットの前記凹面反射鏡は、その前面開口部周縁に形成した平坦部を前記保持体の平面部に当接させることにより前記保持体に対する前後方向の位置合わせを行うとともに、さらに凹面反射鏡の外周部に設けた２つの位置規制部を前記保持体の平面部に対して垂直方向に形成されかつ相互に直角に配置された２つの位置規制面に対してそれぞれ当接させることにより、保持体に対する上下方向及び左右方向の位置合わせを行うように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係るランプユニット装置は、前記保持体に対する凹面反射鏡の左右方向、上下方向及び前後方向の位置合わせは、ランプユニットを装着する光学装置の光学上のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ一致するように行われてあることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面によって具体的に説明する。図１Ａ及び図１Ｂは本発明に係るランプユニットの側面図及び正面図、図１Ｃは図１ＢのＡ−Ａ部分の断面図である。
【００１７】
図示の実施例において、ランプユニット１０は高圧放電ランプ１１とガラス製の凹面反射鏡１２と前面ガラス１３とで構成されている。前記高圧放電ランプ１１は放電容器と封止部とからなっている。定格出力１５０〔Ｗ〕の高圧放電ランプの場合、前記放電容器は約０．０６〔ｍｌ〕程度の内容積を有する最大外径が１０〔ｍｍ〕、最大内径が４．５〔ｍｍ〕の略回転楕円形の石英ガラスで構成される。放電容器の両端には一対の電極が設けられており、これら電極の先端部間の距離（アーク長）は約１〔ｍｍ〕に設定されている。放電容器の内部には、始動補助ガスとしてアルゴンガスが約２０〔ｋＰａ〕（常温時）の圧力で封入さてており、さらに黒化防止のための微量のハロゲンと、約１１〔ｍｇ〕（内容積当たり約０．１８〔ｍｇ／ｍｍ３〕）の水銀が封入されている。
【００１８】
また、前記凹面反射鏡１２はホウ珪酸ガラスで構成されており、その前面開口部は大凡５２〔ｍｍ〕×５６〔ｍｍ〕の角型形状に形成してある。同凹面反射鏡１２の内面は、焦点距離６〔ｍｍ〕の回転放物面からなる反射面としてある。更に、同凹面反射鏡１２の前面開口部周縁１４には、該前面開口部周縁１４に取り付ける前面ガラス１３の取付け位置を規制する、高さ３〔ｍｍ〕の突起１５が４箇所に設けられている。また、前記開口部周縁１４は、凹面反射鏡１２をハウジングのような保持体（図示せず）に固定する場合に、同保持体に対する凹面反射鏡１２の前後方向の位置を規制する平坦部としてある。この実施例では、前記前面開口部周縁１４の平坦面を、そのまま凹面反射鏡１２を保持体に固定しかつ保持体に対する凹面反射鏡１２の前後方向の位置を規制するための平坦部として利用した例を示したが、前記前面開口部周縁１４の平坦面に別途凹面反射鏡を保持体に対して固定しかつ保持体に対する凹面反射鏡の位置を規制するための平坦部を形成してもよいことは勿論である。さらに、本実施例においては、凹面反射鏡１２の外周部適所に、保持体に対する凹面反射鏡１２の上下方向及び左右方向の位置を規制する２つの位置規制部１６ａ、１６ｂが設けてある。また、本実施例においては、凹面反射鏡１２の前面開口部及び外周部は略四角形に形成されており、前記外周部の四角形の一辺とこれに直角な他の一辺が図１Ｂに示すように前記２つの位置規制部１６ａ、１６ｂを形成している。このようにして、本実施例のランプユニットにおいては、凹面反射鏡の前面開口部周縁に形成した平坦部が凹面反射鏡の保持体に対する同反射鏡の前後方向の位置を規制し、凹面反射鏡の外周部に形成した２つの位置規制部が凹面反射鏡の保持体に対する同反射鏡の上下方向及び左右方向の位置を規制することとなる。これらの各部分による位置の規制によって、後に述べるように、ランプユニットは光学装置の光学上のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対する位置合わせが行えることとなる。前記ランプユニットの組立は、放電ランプ１１の長手中心軸（電極配置軸）を凹面反射鏡１２の光軸と正確に一致させるとともに、放電ランプ１１の発光中心部が凹面反射鏡１２の焦点付近に位置するように調整した後、放電ランプ１１を凹面反射鏡１２に対して耐熱性接着剤１７にて固着する。凹面反射鏡１２の前面開口部周縁１４には厚さ３．３〔ｍｍ〕の前面ガラス１３がシリコン系の耐熱性接着剤により固着してある。上記実施例で用いた凹面反射鏡１２では突起１５の高さを３．０〔ｍｍ〕としているため、厚さ３．３〔ｍｍ〕の前面ガラスの位置を規制するために突起の高さを４．５〔ｍｍ〕とした図３Ａ乃至図３Ｃのような従来の凹面反射鏡と比較して、反射鏡基体の成型・加工が容易である。このため、従来に比べて反射鏡基体の成型時の成型不良や突起の肉厚のバラツキが大幅に改善できることが確認された。また、その後のランプユニットの組立工程で発生していた突起の割れや欠けによる不具合も大幅に改善できることも確認された。
【００１９】
次に、図２Ａ乃至図２Ｃに前記のようなランプユニットとそのランプユニットの保持体とからなるランプユニット装置の実施例を示す。このランプユニット装置は、図１Ａ乃至図１Ｃに示したようなランプユニット１０とその保持体（例えばハウジング）１８とで構成されている。このランプユニット装置において、凹面反射鏡１２は、その前面開口部周縁１４に形成した平坦部を前記保持体１８の平面部に当接させることにより前記保持体１８に対する前後方向の位置合わせを行うとともに、さらに凹面反射鏡１２の外周部に設けた２つの位置規制部１６ａ、１６ｂを前記保持体１８の平面部に対して垂直方向に形成されかつ相互に直角に配置された２つの位置規制面１９ａ、１９ｂに対してそれぞれ当接させることにより、保持体１８に対する左右方向及び上下方向の位置合わせを行うように構成されている。さらに、このランプユニット装置では、前記保持体１８に対する凹面反射鏡１２の左右方向、上下方向及び前後方向の位置合わせは、ランプユニット１０を装着する光学装置の光学上のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ一致するように行われる。したがって、かかるランプユニット装置をプロジェクタのごとき光学装置に装填した場合に、精度の高い光学系を確保することができる。上記のようなランプユニット装置をプロジェクタ実機内に装填し光学測定を行ったところ、プロジェクタ内の光学系に対するランプの配置上の問題は一切無く適切な位置に配置できていることが確認された。比較のため、前記のようなランプユニットとその保持体とからなるランプユニット装置において、ランプユニットの前面開口部周縁にシリコン系接着剤等からなる接着剤を用いて固定された前面ガラスの一部が保持体に接触している構造のものを用意して同様の光学測定を行ったところ、光学系に対するランプの配置が不適切となって効率が低下することが判明した。これは、凹面反射鏡の前面開口部周縁を利用して保持体に対する位置合わせをしても、接着剤で前面ガラスを固定する際に接着剤の量や前面ガラスへの押圧力の違いにより、前面ガラスの前後方向における位置が微妙に相違し、かかる状態の下で前記前面ガラスの一部が保持体に接触すると、本来の正確な位置調整を行なうことができず、光学系に対するランプの配置が不適切になるためであることが確認された。
【００２０】
これに対して、本発明にかかるランプユニット及びランプユニット装置においては、凹面反射鏡の前面開口部周縁に形成した平坦面と凹面反射鏡の外周部に形成した２つの位置規制部によって保持体に対する反射鏡の前後方向、左右方向及び上下方向の位置合わせを行っているので、前面ガラスの一部で保持体に対する位置合わせをする恐れはなく、ランプユニットを光学装置に対して正確に配置・装填することができる。
【００２１】
なお、上記の実施例においては、凹面反射鏡の前面開口部周縁の平坦部に接触する保持体の形状は四角形の枠状に形成してあるが、前面開口部の形状に沿った他の形状でもよく、また、前面開口部の一部を保持する形状とすることもできる。さらに、前面ガラスの形状も一般的な板状のものだけでなく、凹レンズ部又は凸レンズ部を有する形状であってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によればランプユニットの凹面反射鏡を構成するガラス製の反射鏡基体の成型・加工が容易であり、また、ランプユニットの組立・取扱い時に発生する反射鏡構成部分の割れや欠けによる不具合等も生じず、さらに、前面ガラスを取り付けた場合でもその位置ずれを防止できるとともに、プロジェクタ装置に組み込む際にも、比較的簡単な調整で精度の高い光学性能を確保することができるランプユニット及びランプユニット装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明に係るランプユニットの側面図。
【図１Ｂ】本発明に係るランプユニットの正面図。
【図１Ｃ】図１ＢのＡ−Ａ部分の断面図。
【図２Ａ】本発明に係るランプユニット装置の側面図。
【図２Ｂ】本発明に係るランプユニット装置の正面図。
【図２Ｃ】本発明に係るランプユニット装置の背面図。
【図２Ｄ】図２ＢのＡ−Ａ部分の断面図。
【図３Ａ】従来のランプユニットの側面図。
【図３Ｂ】従来のランプユニットの正面図。
【図３Ｃ】図３ＢのＡ−Ａ部分の断面図。
【符号の説明】
１０：ランプユニット
１１：放電ランプ
１２：凹面反射鏡
１３：前面ガラス
１４：前面開口部周縁
１５：突起
１６ａ、１６ｂ：位置規制部
１７：耐熱性接着剤
１８：保持体
１９ａ、１９ｂ：位置規制面
【図１Ａ】
2004259687.tif 000003
【図１Ｂ】
2004259687.tif 000004
【図１Ｃ】
2004259687.tif 000005
【図２Ａ】
2004259687.tif 000006
【図２Ｂ】
2004259687.tif 000007
【図２Ｃ】
2004259687.tif 000008
【図２Ｄ】
2004259687.tif 000009
【図３Ａ】
2004259687.tif 000010
【図３Ｂ】
2004259687.tif 000011
【図３Ｃ】
2004259687.tif 000012