(57)【要約】【課題】  補助的な第二反射鏡を備えたランプ装置において、簡単な構成でありながらも、始動性の向上を図ることのできるランプ装置及びこれを備えたプロジェクタを提供する。【解決手段】  一対の電極１２ａ，１２ｂ間で発光が行われる発光部１１及び発光部１１の両側に位置する封止部１３ａ，１３ｂを有した発光管１０と、発光管１０の一方の封止部１３ａを保持し、発光管１０から放射された光を反射して前方に向ける第一反射鏡２０と、第一反射鏡２０に保持された発光管１０の発光部１１の保持部側とは反対側部分を近接して包囲し、発光部１１からの光を第一反射鏡２０側へ反射する第二反射鏡３０とを備え、第二反射鏡３０を導電性材料で構成して補助電極としての機能を兼ねるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部の両側に位置する封止部を有した発光管と、
該発光管の一方の封止部を保持し、該発光管から放射された光を反射して前方に向ける第一反射鏡と、
該第一反射鏡に保持された発光管の前記発光部の保持部側とは反対側部分を近接して包囲し、前記発光部からの光を前記第一反射鏡側へ反射する第二反射鏡とを備え、
該第二反射鏡を導電性材料で構成して補助電極としての機能を兼ねるようにしたことを特徴とするランプ装置。
【請求項２】
前記第二反射鏡は、前記一対の電極のうち、前記第二反射鏡が形成されている側とは反対側の電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のランプ装置。
【請求項３】
前記第二反射鏡を構成する導電性材料が金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のランプ装置。
【請求項４】
前記金属は、高融点金属であることを特徴とする請求項３記載のランプ装置。
【請求項５】
前記第二反射鏡は、第一反射鏡に保持された発光管の前記発光部の保持部側とは反対側部分を近接して包囲する凹面部と、凹面部の中央部から外方に延びる中空円筒状の取付部とを有し、該取付部内に前記封止部の一方が挿入された状態で固着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のランプ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載のランプ装置と、前記ランプ装置から射出された光束を変調する光変調装置と、前記光変調装置で変調された光束を投写する投写光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ等に用いられるランプ装置 、およびこれを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一対の電極を内側に有する発光部を有する発光管と、発光管から放射された光を所定の方向に向ける第１の反射鏡とを備えたランプ装置に、発光管を挟んで第１の反射鏡と対向する位置に、石英などで構成された第２の反射鏡を設け、発光管から放出されても迷光となって使用に供されていなかった光を有効に利用できるようにした技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来より、両端に一対の電極を封入した発光管と、発光管から放射された光を反射する碗状反射鏡とを備えた光源装置において、発光管の外周にトリガ線を巻き付けて、トリガ線の一端が発光管の一方の電極側に近接するようにし、また、トリガ線の他端を発光管の他方の電極から導出した外部リードに接続するようにして、始動性の向上を図った技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１３８２号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特開平８−６９７７７号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、第２の反射鏡が発光管の外表面から離れて配置されており、第２の反射鏡の外径も大きなものとなっている。しかしながら、第２の反射鏡は、外径が大きいと、第１の反射鏡で反射されて第２の反射鏡側に向かってくる光を多く遮断してしまうため、第２の反射鏡の外径を小さくして発光部周辺に近接して取り囲むように取り付けることが好ましい。また、近年では、この種の第２の反射鏡を備えたタイプのランプ装置においても、始動補助のための電極を設けたいという要望がある。しかしながら、第２の反射鏡を発光管の発光部周辺に近接して取り付けたものにおいて、この要望に応えようとすると、トリガ線の引き回しが難しく、結果的に構成が複雑化してしまうといった問題があった。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、補助的な第二反射鏡を備えたランプ装置において、簡単な構成でありながらも、始動性の向上を図ることのできるランプ装置及びこれを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るランプ装置は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び発光部の両側に位置する封止部を有した発光管と、発光管の一方の封止部を保持し、発光管から放射された光を反射して前方に向ける第一反射鏡と、第一反射鏡に保持された発光管の発光部の保持部側とは反対側部分を近接して包囲し、発光部からの光を第一反射鏡側へ反射する第二反射鏡とを備え、第二反射鏡を導電性材料で構成して補助電極としての機能を兼ねるようにしたものである。これによれば、構成を複雑化することなく簡単な構成で始動性の向上を図ることが可能となる。
【０００８】
また、本発明に係るランプ装置において、第二反射鏡は、一対の電極のうち、第二反射鏡が形成されている側とは反対側の電極に電気的に接続されている。このようにして第二反射鏡に給電されるようになっている。
【０００９】
また、本発明に係るランプ装置において、第二反射鏡を構成する導電性材料が金属であるものである。これによれば、従来の石英で構成した場合に比べて熱伝導率が高くなり、発光管の熱の放熱効果を高めることが可能となる。このため、発光管の温度上昇に起因した発光管の寿命低下を防止できる効果がある。
【００１０】
また、本発明に係るランプ装置において、金属は、高融点金属である。
【００１１】
また、本発明に係るランプ装置は、第二反射鏡が、第一反射鏡に保持された発光管の発光部の保持部側とは反対側部分を近接して包囲する凹面部と、凹面部の中央部から外方に延びる中空円筒状の取付部とを有し、取付部内に封止部の一方が挿入された状態で固着されているものである。このように、取付部を設けたことによって、第二反射鏡の発光管への取付が容易となる。
【００１２】
また、本発明に係るプロジェクタは、上記の何れかのランプ装置と、ランプ装置から射出された光束を変調する光変調装置と、光変調装置で変調された光束を投写する投写光学系とを備えたものである。これにより、高輝度で長寿命のプロジェクタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態のランプ装置を示す図である。
ランプ装置１００は、発光管１０と、発光管１０の後述の一方の封止部１３ａを保持し、発光管１０から放射された光を反射して前方に向ける第一反射鏡２０と、第一反射鏡２０に保持された発光管１０の後述の発光部１１の保持部側とは反対側部分を近接して包囲し、発光部１１からの光を第一反射鏡２０側へ反射する第二反射鏡３０とを備えている。
【００１４】
発光管１０は、石英ガラス等からなり、内部にタングステンの一対の電極１２ａ，１２ｂと、水銀、希ガス及び少量のハロゲンが封入された中央の発光部１１と、発光部１１の両側の封止部１３ａ，１３ｂからなる。各封止部１３ａ，１３ｂには、電極１２ａ，１２ｂと接続されたモリブデンからなる金属箔１４ａ，１４ｂが密封され、各金属箔１４ａ，１４ｂには外部につなげられるリード線１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられている。なお、リード線１５ａ，１５ｂの接続先は従来の構成と同じでよく、例えば、図示していない照明装置固定具等に設けられた外部との接続端子に接続される。
【００１５】
第一反射鏡２０は、発光管１０を含むこの照明光学系において、発光部１１の後側に配置されている反射素子で、その中心部に、発光管１０を固定するための貫通穴２１を備えている。発光管１０は、第一反射鏡２０の貫通穴２１に、その封止部１３ａが発光管１０の軸と第一反射鏡２０の軸とが一致するように挿入され、そこでセメント等の無機系接着剤２２により固着されて保持されている。なお、発光管１０の発光部１１中心（電極１２ａ，１２ｂ間の中心）は、第一反射鏡２０が楕円面形状の場合、その第一焦点（Ｆ１）に一致又はその近傍に位置させ、第一反射鏡２０が放物面の場合には、その焦点Ｆに一致又はその近傍に位置させている。すなわち、発光部１１の中心が、第一反射鏡２０の焦点Ｆ１又はＦ付近に、或いは焦点Ｆ１又はＦの位置にほぼ一致して、配置されている。第一反射鏡２０の反射面はここでは楕円面形状としているが、放物面形状等他の形状にしてもよい。
【００１６】
第二反射鏡３０は、導電性材料としての金属で構成されており、凹面部３１と取付部３２とを有している。凹面部３１は、第一反射鏡２０に保持された発光管１０の発光部１１の保持部側とは反対側部分を近接して包囲し、且つ内表面に鏡面処理が施されて反射面として機能するものである。また、取付部３２は、凹面部３１の中央部から外方に延びる中空円筒状を成している。かかる構成の第二反射鏡３０は、取付部３２内に封止部１３ｂの軸が第二反射鏡３０の軸と一致するように挿入された状態でセメント等の無機系接着剤３３によって発光管１０の封止部１３ｂに固定されている。
【００１７】
また、金属で構成された第二反射鏡３０は、発光部１１内の一対の電極１２ａ，１２ｂのうち、第二反射鏡３０が配置されている側とは反対側の電極１２ａに電気的に接続されて給電される構成となっている。具体的には、第二反射鏡３０の外表面に接続された給電線４０が、封止部１３ａから伸びるリード線１５ａに接続されて第二反射鏡３０と電極１２ａとが電気的に接続されている。このように、第二反射鏡３０を導電性材料で構成するとともに、上記した電気的接続を行うことにより、第二反射鏡３０は、反射鏡としての機能に加え、更に補助電極としての機能を兼ねた構成となっている。
【００１８】
なお、第二反射鏡３０を金属で構成するとしたが、この第二反射鏡３０は、約９００〜１０００℃度の高温に晒されることになるため、例えばタンタル、モリブデン、タングステンなどの高融点金属で構成することが望ましい。
【００１９】
以上のように構成したランプ装置１００において、発光管１０に始動用の高電圧パルス電圧が印加されると、まず、電極１２ｂと、この電極１２ｂ側に近接して配置された第二反射鏡３０との間で補助放電が起こる。そして、電極１２ａ，１２ｂ間の放電が開始され、点灯に至る。
【００２０】
本実施の形態によれば、第二反射鏡３０を導電性材料で構成して補助電極としての機能を兼ねるようにしたので、構成を複雑化することなく簡単な構成で始動性の向上を図ることが可能となる。
【００２１】
また、第二反射鏡３０を金属で構成したため、従来の石英で構成した場合に比べて熱伝導率が高くなり、発光管１０の熱の放熱効果を高めることが可能となる。このため、発光管１０の温度上昇に起因した発光管の寿命低下を防止できる効果がある。
【００２２】
なお、第二反射鏡３０は、取付部３２を有しているので、仮に取付部３２を設けなかった場合と比較して、発光管１０への取付が容易となっている。
【００２３】
また、図１には、リード１５ａと第二反射鏡３０との電気的接続に際して、給電線４０を封止部１３ａに沿って配線する例を示したが、図２に示すように、第一反射鏡２０に貫通孔２３を設け、一端がリード１５ａに接続された給電線４０’を、第一反射鏡２０の外部から貫通孔２３を介して第一反射鏡２０内部へ導入して、他端を第二反射鏡３０に接続するようにしても良い。
【００２４】
次に、以上のように構成されたランプ装置１００が組み込まれたプロジェクタの光学系について説明する。
【００２５】
図３は、プロジェクタの光学系を示す図で、プロジェクタの概略断面図を示している。
プロジェクタ１０００は、ランプ装置１００を備えた照明光学系３００と、ダイクロイックミラー３８２，３８６、反射ミラー３７２，３８４等を有する色光分離光学系３８０と、入射側レンズ３９２、リレーレンズ３９６、反射ミラー３９４，３９８を有するリレー光学系３９０と、各色光に対応するフィールドレンズ４００，４０２，４０４及び光変調装置としての液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂと、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４２０と、投写光学系である投写レンズ６００とを備えている。
【００２６】
次に、上記構成のプロジェクタ１０００の作用を説明する。まず、発光管１０の発光部１１の中心より後側からの出射光は、第一反射鏡２０により反射されてランプ装置１００の前方に向かう。また、発光部１１の中心より前側からの出射光は、第二反射鏡３０により反射されて第一反射鏡２０に戻った後、第一反射鏡２０により反射されてランプ装置１００の前方に向かう。
【００２７】
ランプ装置１００を出た光は凹レンズ３１０に入り、そこで光の進行方向が照明光学系３００の光軸とほぼ平行に調整された後、インテグレータレンズを構成する第１レンズアレイ３２０の各小レンズ３２１に入射する。第１レンズアレイ３２０は、入射光を小レンズ３２１の数に応じた複数の部分光束に分割する。第１レンズアレイ３２０を出た各部分光束は、その各小レンズ３２１にそれぞれ対応した小レンズ３４１を有してなるインテグレータレンズを構成する第２レンズアレイ３４０に入射する。そして、第２レンズアレイ３４０からの出射光は、偏光変換素子アレイ３６０の対応する偏光分離膜（図示省略）の近傍に集光される。その際、遮光板（図示省略）により、偏光変換素子アレイ３６０への入射光のうち、偏光分離膜に対応する部分にのみ光が入射するように調整される。
【００２８】
偏光変換素子アレイ３６０では、そこに入射した光束が同じ種類の直線偏光に変換される。そして、偏光変換素子アレイ３６０で偏光方向が揃えられた複数の部分光束は、重畳レンズ３７０に入り、そこで液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを照射する各部分光束が、対応するパネル面上で重さなり合うように調整される。
【００２９】
色光分離光学系３８０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３８２，３８６を備え、照明光学系３００から射出され、反射ミラー３７２で反射された光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。第１ダイクロイックミラー３８２は、重畳レンズ３７０から射出される光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第１ダイクロイックミラー３８２を透過した赤色光は、反射ミラー３８４で反射され、フィールドレンズ４００を通って赤色光用の液晶パネル４１０Ｒに達する。このフィールドレンズ４００は、重畳レンズ３７０から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４１０Ｇ，４１０Ｂの前に設けられたフィールドレンズ４０２，４０４も同様に作用する。
【００３０】
さらに、第１ダイクロイックミラー３８２で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第２ダイクロイックミラー３８６によって反射され、フィールドレンズ４０２を通って緑色光用の液晶パネル４１０Ｇに達する。一方、青色光は、第２ダイクロイックミラー３８６を透過し、リレー光学系３９０、すなわち、入射側レンズ３９２、反射ミラー３９４、リレーレンズ３９６、及び反射ミラー３９８を通り、さらにフィールドレンズ４０４を通って青色光用の液晶パネル４１０Ｂに達する。なお、青色光にリレー光学系３９０が用いられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ３９２に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４０４に伝えるためである。なお、リレー光学系３９０は、３つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、赤色光等の他の色光を通す構成としてもよい。
【００３１】
３つの液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂは、入射した各色光を、与えられた画像情報に従って変調し、各色光の画像を形成する。なお、３つの液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの光入射面側、光出射面側には、通常、偏光板が設けられている。
【００３２】
上記の各液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂから射出された３色の変調光は、これらの変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有するクロスダイクロイックプリズム４２０に入る。クロスダイクロイックプリズム４２０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって赤、緑、青の３色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。そして、クロスダイクロイックプリズム４２０で合成された合成光は、最後に投写レンズ６００に入り、そこからスクリーン上にカラー画像として投写表示される。
【００３３】
このように構成されたプロジェクタ１０００においては、本発明によるランプ装置１００が用いられているため、既に説明した作用により、プロジェクタの高輝度化及び長寿命化が図れる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタを例に説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等の光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、それが光を反射するタイプであることを意味している。また、光変調装置は液晶パネルに限られるものではなく、例えば、マイクロミラーを用いた装置であってもよい。さらに、本発明のランプ装置は、観察する方向から投写を行う前面投写型プロジェクタにも、また、観察する方向とは反対側から投写を行う背面投写型プロジェクタにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態のランプ装置の構成図（その１）。
【図２】本発明の一実施の形態のランプ装置の構成図（その２）。
【図３】プロジェクタの光学系を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１０  発光管、１１  発光部、１２ａ，１２ｂ  電極、１３ａ，１３ｂ  封止部、２０  第一反射鏡、３０  第二反射鏡、１００  ランプ装置、４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂ  液晶パネル（光変調装置）、投写レンズ（投写光学系）、１０００  プロジェクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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