(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に封止部が形成された石英ガラスよりなる発光部に一対の電極を対向配置させた高圧水銀ランプと、この高圧水銀ランプを覆う凹面反射鏡と、高圧水銀ランプの一端を保持するとともに凹面反射鏡の首部外面で固定されるベース部材と、凹面反射鏡の前面開口を概略気密に塞ぐ前面ガラスよりなる光源ユニットにおいて、
前記ベース部材と前記凹面反射鏡の首部の間には、当該反射鏡内部と空間的につながった冷却風用開口部が形成され、
前記ベース部材には、ランプ保持部に接触して装着されるベースリング部と前記冷却風用開口を塞ぐように設けられた網部分とよりなる防護網部材が取り付けられていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記ベース部材は、ランプ保持部とミラー固定部とよりなる２段円筒形状を有しており、前記防護網部材のベースリング部は、前記ベース部材のミラー固定部の側壁面に当接していることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記防護網部材は、前記ベース部材からの脱着方向に伸びる舌状固定片を有することを特徴とする請求項１の光源ユニット。
【請求項４】
前記舌状固定片は、前記ベース部材に設けられた接着剤充填用開口に固定されることを特徴とする請求項３の光源ユニット。
【請求項５】
前記高圧水銀ランプは、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入されたことを特徴とする請求項１の光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は光源ユニットに関し、特に、液晶プロジェクタやＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）用のバックライトに使用される光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ装置は、矩形状のスクリーンに対して均一に、しかも十分な輝度、効率、及び演色性をもって画像を投射させることが要求される。このため、光源として、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われる。最近ではより一層の小型化、点光源化が進められ、電極間距離の極めて小さいランプが実用化されている。
【０００３】
このような背景のもと、最近では、メタルハライドランプに代わって、点灯時の水銀蒸気圧が百数十気圧以上にもなる高圧な水銀ランプが提案されている。これは、点灯開始時の水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの広がりを抑える（絞り込む）とともに、より一層の光出力の向上を図るというものであり、例えば、特開平２−１４８５６１号公報、特開平６−５２８３０号公報に開示されている。
【０００４】
図２はこのような放電ランプ１０と凹面反射鏡２０を使った光源ユニットを示す。両端封止型の放電ランプ１０を取り囲むように凹面反射鏡２０がある。凹面反射鏡２０の首部２１にはべース部材３０が取付けられる。ベース部材３０はランプ保持部３１とミラー固定部３２よりなる２段円筒形状をしている。放電ランプ１０の一端はランプ保持部３１に接着剤４１で固定保持されるとともに、ミラー固定部３２が凹面反射鏡２０の首部２１で接着剤４２で固定される。凹面反射鏡２０の前面開口には光透過性の前面ガラス５０が取り付けられる。この前面ガラス５０は放電ランプ１０が破裂などしたときにその破片が飛び散らないようにするものである。これは放電ランプ１０がメタルハライドランプや前記した高圧水銀ランプの場合に、点灯時に発光管内圧が２０〜１５０気圧程度まで上昇し、長時間放電ランプを点灯させた後において発光管が劣化等することにより生じるものである。このような凹面反射鏡２０の前面開口を前面ガラス５０で密閉したものは、例えば、特開平５−２５１０５４号に開示されている。
【０００５】
ところで、このような光源ユニットは小型化の要請が著しい。特に、プロジェクタ装置用の光源ユニットは、プロジェクタ装置自体が例えばＢ５サイズまで小型化されつつあるのでその影響は大きく受ける。反射鏡の一例をあげると、前面開口部寸法５０×６０ｍｍ、前面開口から首部先端までの距離６０ｍｍ、放電ランプの一例をあげると、放電容器内容積２５０ｍｍ3、電極間距離１．５ｍｍというレベルで小型化が強く要請される。
【０００６】
その一方で、放電ランプからは高い光出力が要請されるので、放電容器外表面や凹面反射鏡内面はきわめて高温になる。このため、放電容器外表面や凹面反射鏡内面を効果的に冷却するために冷却風を流す必要がでてくる。つまり、光源ユニットには、上記理由により前面ガラスを設ける必要があるが、その一方で凹面反射鏡内を完全に密閉するわけにはいかず、このため反射鏡内に冷却風を流すための冷却用開口を設けることが必要になる。
つまり、流路は、図２に示すように凹面反射鏡２０の前面近傍の開口部２２から反射鏡内２０に吸引されて反射鏡内部を流れて反射鏡首部２１に形成された開口部２３から排風されるか、あるいは、その逆であって、反射鏡の首部から吸引されて反射鏡内部を通過して前面開口近傍から排風する構造である。
このため、図に示すように前面開口、及び凹面反射鏡の首部には通気孔２２，２３が必要になる。
【０００７】
このような構造により光源ユニットは反射鏡２０内部の放電ランプ１０を十分に冷却するための機構を備えてはいるが、万一、放電ランプ１０が破裂した場合にその破片が通気孔２２，２３から排出してしまうという不具合を生ずる。特に、プロジェクタ装置の中に組み込まれた光源ユニットは、前記のように装置の小型化とも相俟って破片の処理が極めて困難である。反射鏡２０の前面開口側の通気孔２２に対してはその周囲スペース等との関係で比較的対処が容易であるが、反射鏡２０の首部側通気孔２３は構造的に複雑であり、破片が通気孔から排出するとその後処理も困難になるというのが実情である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、通気孔を有する凹面反射鏡において、その内部の放電ランプが万一破裂等の破損をした場合に、その破片が飛び散らない構造を簡単な手段によって提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、両端に封止部が形成された石英ガラスよりなる発光部に一対の電極を対向配置した高圧水銀ランプと、この高圧水銀ランプを覆う凹面反射鏡と、高圧水銀ランプの一端を保持するとともに凹面反射鏡の首部外面で固定されるベース部材と、凹面反射鏡の前面開口を概略気密に塞ぐ前面ガラスよりなる光源ユニットにおいて、前記ベース部材と前記凹面反射鏡の首部の間には、当該反射鏡内部と空間的につながった冷却風用開口部が形成され、前記ベース部材には、ランプ保持部に接触して装着されるベースリング部と前記冷却風用開口を塞ぐように設けられた網部分とよりなる防護網部材が取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記ベース部材は、ランプ保持部とミラー固定部とよりなる２段円筒形状を有しており、前記防護網部材のベースリング部は、前記ベース部材のミラー固定部の側壁面に当接していることを特徴とする。さらに、前記防護網部材は前記ベース部材からの脱着方向に伸びる舌状固定片を有することを特徴とする。さらに、前記舌状固定片は前記ベース部材に設けられた接着剤充填用開口に固定されることを特徴とする。さらに、前記高圧水銀ランプは０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入されたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、高圧放電ランプを良好に冷却することができるとともに、万一破裂等の破損をした場合であっても、防護用網部材が良好に発光管の破片を確保することができる。
また、防護網部材を断面Ｃ字状の板状部材で構成することにより、防護網部材を簡単な構造で簡単な作業で装着、脱着させることが可能になり、また、この防護網部材をベース部材に密着させることができる。
さらに、防護網部材はベース部材からの脱着方向に伸びる舌状固定片を有することにより、この固定片をベースに設けた穴、凹部に係止させることができ、挿入する作業は容易ではあるが脱着は困難となり、光源ユニットを使用している段階で不所望に網部材が移動することを防止できる。
さらに、舌状固定片はベース部材に設けられた接着剤充填用開口に固定、係止させることで専用の凹部を特に設ける必要がなくなる。
さらに、高圧水銀ランプは０．１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀が封入されたものとすることにより、高出力、高演色性の特性を得ることができるとともに、高い水銀蒸気圧にも関わらずランプの効果的な冷却と万一の破損の場合も良好に対処することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の光源ユニットを示す。光源ユニットはショートアーク型高圧水銀ランプ１０と凹面反射光２０を有し、ランプ１０は発光部１１と両端の封止部１２よりなる。発光部１１の内部には一対の電極を有するとともに、水銀と希ガスが封入されている。封止部１２の内部には電極と溶接された金属箔が埋設されている。
なお、放電ランプは直流点灯型であってもよく、交流点灯型であってもよい。
【００１３】
水銀ランプ１０の一例をあげると、封入水銀量は０．１６ｍｇ／ｍｍ3であり、希ガスとしてアルゴンガスが１０ＫＰａの圧力で封入されている。また、電極間距離１．５ｍｍ。放電容器内容積２６０ｍｍ3であり、定格電圧８２Ｖ、定格消費電力２００Ｗである。数値例はこれらに限定されるものではないことは当然ではあるが、ショートアーク型高圧水銀ランプをプロジェクタ装置用の光源ランプとして使用するには、水銀は０．１５ｍｇ／ｍｍ3以上封入することが好ましい。
【００１４】
凹面反射鏡２０は、ガラス、例えば硼硅酸ガラスからなり、その前面開口の内径は１２０ｍｍ程度である。凹面反射鏡２０の反射面は回転曲面であり、その表面には反射特性の優れたチタニアーシリカなどの蒸着膜が形成されている。
凹面反射鏡２０の頂点には首部２１が形成されており、放電ランプ１０の一方の封止部１２ｂが挿入されている。そして、封止部１２ｂの先端はベース部材３０のランプ保持部３１に接着剤４１で固定される。ベース部材３０のミラー固定部３２は反射鏡２０の首部２１で同様に接着剤４２で固定される。そして、放電ランプ１０の軸線は、凹面反射鏡２０の光軸と一致し、且つ点灯時に形成された電極間に形成されたアーク輝点が凹面反射鏡２０の第一焦点に位置した状態になるようにベース部材３０と固定されている。
【００１５】
凹面反射鏡２０の前面開口は、放電ランプ１０が万一破裂した場合に、その破片が前方開口より飛散しないように、例えば硼硅酸ガラスよりなるガラス板５０で覆われている。ベース部材３０については、後述する図４、図５に示すような形状をしており、ランプ保持部３１は円筒形状をしており、その内部に放電ランプ１０の封止部１２、あるいは封止部に装着された口金が挿入して、前述のように接着剤で固定される。ミラー固定部３２は円筒形状を一部切り欠いた形状をしており、反射鏡２０の接着されたときに切り欠き部分３３が後述する冷却風用の開口となる。ベース部材３０は、例えば、アルミナ等のセラミックスよりなる。
【００１６】
凹面反射鏡２０の前方近傍には、反射鏡内部を冷却するための冷却風用開口２２が設けられる。また、図２で示したように反射鏡２０の首部側にも冷却風用開口（２３）が設けられている。これら２つの開口によって冷却風が一方の開口より流入し、他方の開口より排出することで、冷却風が反射鏡２０の内部を良好に流れて放電ランプ１０や反射鏡２０の内面を冷却することができる。なお、開口２２は反射鏡に設ける場合に限定されるものではなく、反射鏡２０の前方開口縁と前面ガラス５０の間の隙間として設けても良く、また、前面ガラス５０の開口を設けてもよい。
【００１７】
ここで、本発明の光源ユニットは冷却風用開口２３に防護網部材６０を設けたことを特徴とする。防護網部材６０は、図６〜図１０に詳述するように、ベース部材３０のランプ固定部３１に接触して装着されるベースリング部６１と、冷却風用開口２３を塞ぐように設けられた網部分６２より形成される。防護網部材６０は例えばステンレス鋼板よりなり、面積４ｍｍ２程度の開口が設けられている。なお、網部分６２の開口は図６に示すような格子状、図７に示すような丸穴状、図８に示すような網形状であってもかまわない。また、開口面積などは放電ランプの破片を十分に捕獲できるものであれば足りる。さらには、開口面積はランプの冷却を阻害するものであってはならず、開口全体の総面積としてはある程度はなければならない。つまり、一つの開口面積は小さいほうが好ましいが、開口全体の総面積はある程度必要になるというわけである。一つの開口面積は格子状の開口の場合は対角線で２．８ｍｍ以下、丸穴状の開口の場合はΦ２．８ｍｍ以下、網目状の開口の場合は対角線で２．８ｍｍ以下が必要となる。これは、本発明者が鋭意検討の末、このようなプロジェクタ装置に使用する光源ユニットにおいてはΦ３．０ｍｍ程度の場合が多く、これより小さい場合には実用上問題ないことを見出したことにもとづく。また、開口の総面積は、６０ｍｍ２以上は必要である。これも本発明者が鋭意検討の末、放電ランプの冷却との関係で見出したものである。
【００１８】
このように冷却用開口２３を塞ぐように防護網部材６０を設けることで、放電ランプ１０が万一破裂等してもその破片が当該開口２３から飛散排出して、プロジェクタ装置内部に飛び散るという被害を良好に防止することができる。その一方で、光源ユニットに冷却機構を設けたということで、光源ユニットの小型化と放電ランプの光出力の向上をともに可能なものとする。
【００１９】
図３は、図１に示す光源ユニットのＡ−Ａ’断面を矢印方向に見た図を示す。ベース部材３０と冷却風用開口２３が交互に形成される。開口２３には防護網部材６０の網部分６２が存在する。封止部１２ｂの周囲には反射鏡２０と繋がった空間７０が形成されている。
そして、防護網部材６０からは図矢印で示すような冷却風が流れる。
【００２０】
防護網部材６０のベースリング部６１は、図６〜８に示すような円形でなくてもよく、図９に示すような一部に切り欠きを有するＣ字状の板状部材であってもよい。この場合、防護網部材６０をベース部材３０へ密着させることができる、網部分６２の冷却用開口との位置関係を確実なものとすることができるとともに、防護網部材６０の装着、脱着作業も容易に行えるという利点を有する。なお、ベースリング部６１の形状を円形やＣ字形状以外に他の構造、例えば、図９に示すように切り欠いてはいるが、両端が重なるような構造であってもかまわない。
【００２１】
ここで、図６〜９に示すように、防護網部材６０はベースリング部６１に舌状固定片６３を設けている。この舌状固定片６３は、防護網部材６０のベース部材３０への脱着方向に伸びるものであり、例えば、ベース部材３０との装着時には、ベース部材３０に設けた穴３４に係止させることができる。つまり、防護網部材６０をベース部材３０に挿着させるときは容易に行えるが、一度、固定片６３が穴３４に係止すると防護網部材６０は強固に固定されて、例えばプロジェクタ装置等を移動させてもそれに応じて動くようなことはなくなる。なお、固定片６３は内方に若干折り曲げておくことが望ましい。
【００２２】
さらには、舌状固定片６３の構造としては、図６〜９に示すようにベースリング部６１から突出した形状に限定されるものではなく、図１０に示すようにリング部６１の一部を折り曲げて形成することも可能である。舌状固定片６３が係合するベース部材３０の穴は図５に示すように溝のような形状のものでもよく、凹部として係合できる構造であれば足りる。
【００２３】
なお、ベース部材３０とランプ封止部は接着剤で固定するが、ベース部材３０には接着剤を充填するための充填用開口を設けることがある。具体的には、ベース部材３０のランプ固定部３１にランプ封止部を挿入したあと、この充填用開口から接着剤を充填して両者を接着するものである。そして、舌状固定片６３をこの充填用開口を利用することで、ベース部材３０に専用の穴や凹部を設ける必要はなくなる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、両端に封止部が形成された石英ガラスよりなる放電容器に一対の電極を対向配置した高圧水銀ランプと、この高圧水銀ランプを覆う凹面反射鏡と、高圧水銀ランプの一端を保持するとともに凹面反射鏡の首部外面で固定されるベース部材と、凹面反射鏡の前面開口を概略気密に塞ぐ前面ガラスよりなる光源ユニットにおいて、前記ベース部材と前記凹面反射鏡の首部の間には、当該反射鏡内部と空間的につながった冷却風用開口部を形成し、この開口部に発光管を形成する破片用の防護網部材を取り付けたことを特徴とする。
このような構成により、高圧放電ランプを良好に冷却することができるとともに、万一破裂等の破損をした場合であっても、防護用網部材が良好に発光管の破片を確保することができる。
【００２５】
さらに、前記防護網部材は断面Ｃ字状の板状部材とすることで、防護網部材を簡単な構造で簡単な作業で装着、脱着させることが可能になり、また、この防護網部材をベース部材に密着させることができる。
さらに、前記防護網部材は前記ベース部材からの脱着方向に伸びる舌状固定片を有することで、この固定片をベースに設けた穴、凹部に係止させることができ、挿入する作業は容易ではあるが脱着は困難となり、光源ユニットを使用している段階で不所望に網部材が移動することを防止できる。
さらに、舌状固定片は前記ベース部材に設けられた接着剤充填用開口に固定されることで専用の凹部を特に設ける必要がなくなる。
さらに、前記高圧水銀ランプは０．１５ｍｇ／ｍｍ3以上の水銀が封入することで、高出力、高演色性の特性を得ることができるとともに、高い水銀蒸気圧にも関わらずランプの効果的な冷却と万一の破損の場合も良好に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源ユニットを示す。
【図２】従来の光源ユニットを示す。
【図３】本発明の光源ユニットの断面図を示す。
【図４】本発明のベース部材を示す。
【図５】本発明のベース部材を示す。
【図６】本発明の防護網部材を示す。
【図７】本発明の防護網部材を示す。
【図８】本発明の防護網部材を示す。
【図９】本発明の防護網部材を示す。
【図１０】本発明の防護網部材を示す。
【符号の説明】
１０  放電ランプ
２０  凹面反射鏡
３０  ベース部材
５０  前面ガラス
６０  防護網部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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