JP2007073276A - Lamp unit - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型化や密閉化等により発光管の周囲温度がより高温になったとしても、光の利用率の低下を抑制し得るランプユニットを提供すること。
【解決手段】 内部に放電室18が形成された発光管16を有する高圧放電ランプ12と、凹面の反射面を有し、かつ前記放電室18からの射出光を反射して集光する反射鏡である回転楕円面鏡14と備えたランプユニット10であって、前記発光管16のうち、前記放電室18を形成している発光部20の外面には、複数の凸部50が形成されており、前記凸部50は、前記放電室18からの射出光の一部を反射させて前記放電室18へ一旦戻し、前記反射面へと射出させるプリズムを構成している。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lamp unit capable of suppressing a decrease in light utilization rate even if the ambient temperature of an arc tube becomes higher due to miniaturization or sealing.
A high-pressure discharge lamp 12 having an arc tube 16 in which a discharge chamber 18 is formed, and a reflecting mirror that has a concave reflecting surface and reflects and collects light emitted from the discharge chamber 18. A plurality of convex portions 50 are formed on the outer surface of the light emitting portion 20 forming the discharge chamber 18 in the arc tube 16. The convex portion 50 constitutes a prism that reflects part of the light emitted from the discharge chamber 18, returns it to the discharge chamber 18, and emits the light to the reflection surface.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ランプユニットに関し、特に、高圧放電ランプと反射鏡とが組み合わされてなり、例えば、液晶プロジェクタ等の光源ユニットとして用いられるランプユニットに関する。 The present invention relates to a lamp unit, and more particularly to a lamp unit that is a combination of a high-pressure discharge lamp and a reflecting mirror, and is used as a light source unit such as a liquid crystal projector.
液晶プロジェクタ等の光源として用いられるランプユニットは、高圧放電ランプから放射状に発せられる光の利用率を上げるため、反射鏡を有している。反射鏡の反射面は、回転放物面や回転楕円面や半球面状に形成されている。高圧放電ランプの放電室から射出される光の大半は、反射鏡で集光されて目標物に向かう。
しかしながら、高圧放電ランプの射出光の内、反射鏡で反射されない残りの光(直接、反射鏡に向かわない光)はロスとなり改善の余地があった。特に、反射鏡を小型化するとロスが増加し集光効率が低下する。そこで、特許文献1には、放電室を形成する発光管部分の外周面であって、前記反射鏡に対して反対側となる外周面部分に反射膜が形成された高圧放電ランプを備えたランプユニットが開示されている。前記放電室からの射出光は、前記反射膜で反射され、再び放電室を経て、反射鏡に向かい、当該反射鏡で集光されて有効に利用されることとなる。なお、反射膜は、高反射率を実現するため、誘電体多層膜からなる。
However, of the light emitted from the high-pressure discharge lamp, the remaining light that is not reflected by the reflecting mirror (light that does not go directly to the reflecting mirror) is lost and there is room for improvement. In particular, when the reflecting mirror is downsized, the loss increases and the light collection efficiency decreases. Therefore, Patent Document 1 discloses a lamp including a high-pressure discharge lamp in which a reflection film is formed on an outer peripheral surface portion of an arc tube portion forming a discharge chamber, which is on the opposite side to the reflecting mirror. A unit is disclosed. The light emitted from the discharge chamber is reflected by the reflection film, passes through the discharge chamber again, travels to the reflection mirror, and is collected by the reflection mirror and used effectively. The reflective film is made of a dielectric multilayer film in order to achieve a high reflectance.
ところで、液晶プロジェクタの一般家庭への普及に伴って、スクリーン上の輝度は維持したまま、一層の小型化が要求されている。反射鏡を小型化すると集光効率が低下するが、輝度を維持するためには、高圧放電ランプへの投入電力が増大し、その結果、発光管がより高温になり、1000℃を超える場合が生じている。発光管が高温になると、これに直接形成されている上記反射膜に不具合が生じ、反射膜による光の利用率の向上が期待できなくなる。これは、反射膜を構成する前記誘電体多層膜が、異種材料からなる2種の薄膜(例えば、酸化タンタル(Ta2O5)膜とシリカ(SiO2)膜)を交互に積層したものからなるので、両薄膜の熱膨張係数の違いに起因して、当該薄膜に亀裂が生じたり、当該薄膜が発光管から剥がれたりするからである。 By the way, with the spread of liquid crystal projectors to general households, further downsizing is required while maintaining the brightness on the screen. When the reflector is downsized, the light collection efficiency decreases. However, in order to maintain the brightness, the input power to the high-pressure discharge lamp increases, and as a result, the arc tube becomes hotter and may exceed 1000 ° C. Has occurred. When the arc tube becomes high temperature, a defect occurs in the reflection film directly formed on the arc tube, and it is impossible to expect an improvement in light utilization rate by the reflection film. This is because the dielectric multilayer film constituting the reflective film is formed by alternately laminating two kinds of thin films (for example, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film and silica (SiO 2 ) film) made of different materials. Therefore, due to the difference in thermal expansion coefficient between the two thin films, the thin film is cracked or the thin film is peeled off from the arc tube.
これに対処するため、前記誘電体多層膜に代えて、反射率の高い一種金属の薄膜を採用することも考えられるが、一般的な金属材料で上記した温度環境に適するものは見当たらない。例えば、反射鏡材料として、銀(融点:961℃)、アルミニウム(融点:660℃)がよく使用されるが、いずれも融点が1000℃以下なので、採用し得ない。
また、一般家庭用の液晶プロジェクタでは、高圧放電ランプを外気と遮断した密閉型とする必要もあり、これによっても昇温に起因する上記の問題が浮上している。
In order to cope with this, instead of the dielectric multilayer film, it may be possible to adopt a thin film of a kind of metal having a high reflectivity, but there is no general metal material suitable for the above temperature environment. For example, silver (melting point: 961 ° C.) and aluminum (melting point: 660 ° C.) are often used as reflecting mirror materials, but both cannot be adopted because the melting point is 1000 ° C. or less.
Further, in general household liquid crystal projectors, it is necessary to make the high-pressure discharge lamp a sealed type in which the high-pressure discharge lamp is cut off from the outside air, and this also raises the above-mentioned problems caused by the temperature rise.
本発明は、上記した課題に鑑み、小型化や密閉化等により発光管の温度がより高温になったとしても、光の利用率の低下を抑制し得るランプユニットを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a lamp unit that can suppress a decrease in the utilization factor of light even when the temperature of the arc tube becomes higher due to downsizing, sealing, or the like. .
上記の目的を達成するため、本発明に係るランプユニットは、内部に放電室が形成された発光管を有する高圧放電ランプと、凹面の反射面を有し、かつ前記放電室からの射出光を反射して集光する反射鏡とを備えたランプユニットであって、前記発光管のうち、前記放電室を形成している発光部の外面には、複数の凸部が形成されており、前記凸部は、前記放電室からの射出光の一部を反射させて前記放電室へ一旦戻し、前期反射面へと射出させるプリズムを構成していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a lamp unit according to the present invention includes a high-pressure discharge lamp having an arc tube in which a discharge chamber is formed, a concave reflecting surface, and emits light emitted from the discharge chamber. A lamp unit including a reflecting mirror that reflects and collects light, and a plurality of convex portions are formed on an outer surface of the light emitting portion forming the discharge chamber of the arc tube, The convex portion constitutes a prism that reflects part of the light emitted from the discharge chamber, returns the light to the discharge chamber, and emits the light to the reflection surface.
また、前記複数の凸部は、横断面が三角形の畝状となるように配列されていることを特徴とする。この場合に、前記複数の凸部を、前記発光管の管軸上の点を中心とする略同心円状に配列することとしても構わない。あるいは、前記複数の凸部を、前記発光管の管軸上の点を中心とする放射状に配列することとしても構わない。
また、前記複数の凸部は三角錐状をし、隣接して配置されていることを特徴とする。
Further, the plurality of convex portions are arranged so that a cross section thereof is a triangular bowl shape. In this case, the plurality of convex portions may be arranged in a substantially concentric circle centered on a point on the tube axis of the arc tube. Alternatively, the plurality of convex portions may be arranged radially around a point on the tube axis of the arc tube.
The plurality of convex portions have a triangular pyramid shape and are arranged adjacent to each other.
上記構成のランプユニットによれば、放電室からの射出光が放電室へと反射されるので、放電室から直接に反射鏡に向かう射出光のみならず、上記プリズムで反射される射出光(直接、反射鏡に向かわない射出光)も反射鏡で集光することができ、光の利用効率を向上させることができる。しかも、プリズムは発光管の一部で構成されているので、上述した昇温に起因する問題も解消される。 According to the lamp unit configured as described above, since the light emitted from the discharge chamber is reflected to the discharge chamber, not only the light emitted directly from the discharge chamber to the reflecting mirror but also the light reflected by the prism (directly) (Emitted light not directed to the reflecting mirror) can also be collected by the reflecting mirror, and the light utilization efficiency can be improved. In addition, since the prism is constituted by a part of the arc tube, the above-described problems caused by the temperature rise are also solved.
以下、本発明に係るランプユニットの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、実施の形態に係るランプユニット10の概略構成を示す縦断面図である。なお、本図を含めた全ての図において、各構成部材間の縮尺は統一していない。
ランプユニット10は、光源となる高圧放電ランプの一例として示す高圧水銀ランプ12、高圧水銀ランプ12からの射出光を反射して集光する反射鏡の一例として示す回転楕円面鏡14を有する。高圧水銀ランプ12の管軸Bと回転楕円面鏡14の光軸Aとは略同一軸上にある。反射鏡内での高圧水銀ランプの位置合わせは、例えば、反射鏡から射出される光をスクリーンに照らし、そのスクリーン上の照度が最大となるように合わせられる。そのため、高圧水銀ランプの各種パラメーターが設計値通りで、かつ、反射鏡の反射面が理想形状を有している場合は、高圧水銀ランプ12の管軸Bと反射鏡の光軸Aとは完全に一致するが、実際はそれぞれの加工ばらつき等のために、管軸Bと光軸Aとがずれた位置で前記照度が最大となることがある。そこで、「略同一軸上」とは、そのような場合も含むことを意味している。なお、反射鏡内における高圧水銀ランプの位置関係として、管軸Bと光軸Aとが略同一軸上にある場合に限らず、管軸Bと光軸Aとが略直交している場合でもよい。
Hereinafter, embodiments of a lamp unit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a
The
高圧水銀ランプ12は、外囲器が石英ガラス製の発光管16を有している。この発光管16は、中央部において略球状に膨出し、気密封止された放電室(放電空間)18を有する発光部20と、発光部20から略同軸上反対向きにそれぞれ延出された第1および第2の封止部22、24とからなる。なお、発光部20の基本的な外形形状は、略球状に限らず、例えば、略回転楕円形状等であってもよいが、より球状に近い方が好ましい。発光部20の外観形状の詳細については後述する。また、発光管16は、上記放電室18内でその先端部を互いに対向するように配置された一対の電極26,28を有している。一対の電極26,28の詳細については後述する。
The high
放電室18には、発光物質である水銀及び始動補助用としてのアルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスと、併せて沃素、臭素などのハロゲン物質(いずれも不図示)が封入されている。水銀の封入量は、例えば、0.10mg/mm3以上であり、好ましくは、0.15mg/mm3〜0.35mg/mm3である。また、ハロゲン物質の封入量は、例えば、1×10−6μmol/mm3〜1×10−6μmol/mm3であり、希ガスの封入圧は、常温で5kPa〜40kPaである。なお、前記ハロゲン物質は、いわゆるハロゲンサイクルにより、電極26,28から蒸発したタングステンを、石英製の発光管16(発光部20)内面に付着させることなく電極26,28に戻して発光管16の内面が黒化するのを抑制するという機能を果たすために封入されるものである。
In the
第1の電極26は電極軸30の一端部にコイル32が取り付けられたものからなり、同じく、第2の電極28は電極軸34の一端部にコイル36が取り付けられたものからなる。電極軸30,34およびコイル32,36は、共にタングステンからなる。
電極軸30,34の他端部は発光管16に支持されており、各電極軸30,34は、ほぼ同軸上に、その一端部が前記放電室18へと延出されている。
The
The other end portions of the
また、第1の電極26と第2の電極28との対向する先端部分の一部は、例えば略半球状や略球状等の凸曲面形状の頭部38,40が形成されている。このように凸曲面形状に加工するのは、点灯時のアーク放電を可能な限り当該頭部38,40の先端に集中させて、アークが無秩序に変位するいわゆるアークジャンプ現象を防止するためである。両頭部38,40先端の、発光管16の管軸方向の間隔、すなわち、電極間距離De(図3参照)は、点光源に近づけるため、約0.5〜1.0mmとしている。
Further, a part of the tip portion of the
各電極軸30,34の他端部(前記頭部38,40とは反対側の端部)は、第1および第2封止部22,24に封止されたモリブデン箔42,44を介して、モリブデンからなる第1および第2のリード線46,48の一端部にそれぞれ電気的に接続されている。第1および第2の外部リード線46,48の他端部は、第1および第2の封止部22,24の端部から外部に導出しており、当該他端部から給電することによって、高圧水銀ランプ12を点灯させることができる。このとき、両電極26,28間(両頭部38,40先端間)の真ん中に位置する点Cが光中心となる。
The other end of each
次に、発光部20の外観形状等の詳細について、図2(a)、図2(b)を参照しながら説明する。図2(a)は、発光部20およびその近傍の斜視図を、図2(b)は、同半断面図をそれぞれ示す。なお、図2(a)、図2(b)では、煩雑さを避けるため、第1および第2の電極26,28やその他の部材の図示は省略している。
発光部20の内面は、滑らかな略球面に仕上げられている。発光部20の外面の一部(本例では、略半分)には、外囲器の構成材料である石英ガラスを直接加工した凹凸面が形成されており、当該凹凸面を形成する複数の凸部50の各々が再帰性反射型プリズム50(以下、単に「プリズム50」と言う。)を構成している。具体的に、本例のプリズム50は、横断面が三角形の畝状となるように配列されており、その各々が、略球面をした前記内面と同心の仮想球面に沿って配されている。また、複数のプリズム50は、発光管16の管軸B上の点を中心とする略同心円状に配列されている。ここで、発光部20において、複数のプリズム50が形成されている外周面部分をプリズム反射レンズ部52と称し、プリズム50の形成されていない滑面部分を透過部54と称することとする。
Next, details of the external shape and the like of the
The inner surface of the
次に、プリズム50の好適な形状(各部の寸法関係)について、図3を参照しながら説明する。図3は、プリズム50の拡大断面である。なお、図3では、説明の便宜上、プリズム50をかなり誇張して描いている。
先ず、図3で示す各部寸法の定義について説明する。光中心Cを中心とし、各プリズム50の頂部50Aを結ぶ円の半径をR2、各プリズム50の底部50Bを結ぶ円の半径をR3とする。光中心Cを中心とし半径R4=(R2+R3)/2で定義される円を円Eとする。円Eと交差するプリズム50の2点を50C,50Dとし、当該2点50C,50Dを結ぶ線分の長さをPとする。また、プリズム50の頂角をαとする。ここで、プリズム50の点50Dにおける、光中心Cからの光Lの入射角をα0とした場合、α=2α0の関係にある。
Next, a preferred shape of the prism 50 (dimensional relationship of each part) will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged cross section of the
First, the definition of each part dimension shown in FIG. 3 will be described. The radius of the circle connecting the top 50A of each
ここで、α、P、およびR4が、次式で示す関係を満たせば、光中心Cからの光がプリズム50によって光中心Cに戻される(反射される)。
α=90°−tan−1{(P/R4)/2}
この場合、2点50C,50Dで全反射させて、プリズム50における反射率を高くするためには、α0を臨界角以上とするのが好ましい。本例の場合、石英ガラスを用いているので、臨界角は43.3°である。そこで、α0は、例えば、約44°としている。
Here, if α, P, and R4 satisfy the relationship represented by the following expression, the light from the optical center C is returned (reflected) to the optical center C by the
α = 90 ° -tan −1 {(P / R4) / 2}
In this case, two
プリズム50の各部の寸法関係を上記のように設定すると、光中心Cからの光の内、2点50C,50Dで反射する光は、再び、光中心Cへ戻る。しかしながら、光中心Cからの光は、点50C,50D以外のプリズム部分でも反射するが、この場合には、光中心Cへは正確に戻らない。この場合であっても、プリズム50で反射する光は、可能な限り、第1および第2の電極26,28の両電極間へ戻すことが好ましい。そのためには、各プリズム50は、できるだけ小さなものとすればよい。具体的には、プリズム50の横断面において、点50C,50Dを含む2辺が等しい二等辺三角形の底辺の長さをDpとした場合に、Dp≦Deが好ましく、より好ましくは、Dp≦(De/2)である。本例では、De=1mmとしている。
When the dimensional relationship of each part of the
次に、発光部20外周におけるプリズム反射レンズ部52の形成領域について、図1を参照しながら説明する。全体的に略球形をした発光部20の外周の内、プリズム反射レンズ部52は、基本的に、光中心Cを含み発光管16の管軸Bと直交する平面で、発光部20を2分した場合の、ランプユニット10における光射出方向側半分(以下、「前方側半分」と言う。)の領域に形成される。
Next, the formation region of the prism
前方側半分の領域の内、プリズム反射レンズ部52の形成領域は、以下のようにして設定される。すなわち、プリズム反射レンズ部52は、少なくとも、回転楕円面鏡14の反射面(多層干渉膜60)と対向しない領域に形成される。プリズム反射レンズ部を形成しない場合に、反射面(多層干渉膜60)で反射されない射出光を、当該プリズム反射レンズ部を設けることによって、反射面(多層干渉膜60)側へ反射することが目的だからである。ここで、発光部20の外表面の内、反射面(多層干渉膜60)と対向しない領域とは、光中心Cと反射面(多層干渉膜60)のあらゆる箇所とを直線で結んだ場合に、当該直線が交差しない外表面部分を言う。図1に示す例では、プリズム反射レンズ部52の一部は、回転楕円面鏡14の反射面(多層干渉膜60)と対向する領域にも形成されているが、これは、反射面(多層干渉60)とプリズム反射レンズ部の相対的な位置関係に余裕を持たせ、反射面で反射されない射出光を可能な限り少なくするためである。要は、前方側半分の領域の内、少なくとも、前記反射面と対向しない領域にプリズム反射レンズ部が形成されていればよいのであり、その一部が、前記反射面と対向する領域に及んでいても構わないのである。
Of the half area on the front side, the formation area of the prism
図1に戻り、上記の構成からなる高圧水銀ランプ12は、第2の封止部24部分においてセメント56により、回転楕円面鏡14に固着されている。
回転楕円面鏡14は、漏斗状をした硬質ガラス製基体58を有する。基体58において回転楕円面に形成された凹面部分58Aには、反射膜として多層干渉膜60が蒸着されて、凹面の反射面が形成されている。回転楕円面鏡14の開口径は50mmである。
Returning to FIG. 1, the high-
The
高圧水銀ランプ12は、基体58のネック部58Bに開設された取付孔58Cに第2の封止部24を挿入して、回転楕円面鏡14の軸A方向の所定位置に位置決めがなされた後、前記セメント56で固着される。所定位置とは、理想的には回転楕円面鏡14の設計上の第1焦点f1と設計上の前記光中心Cとが略一致する位置である。しかし、実際には、回転楕円面鏡14の反射面の形状ばらつきや電極軸30,34の軸ずれ等が発生している場合がある。そこで、具体的には、高圧水銀ランプ12を試験点灯させ、図1の紙面に向かって左右・上下・前後方向(例えば、軸AをX軸とするX・Y・Z直交座標系を採った場合の3軸方向)にスライドさせた際に、回転楕円面鏡14前方の照度が最大となる位置に、当該高圧水銀ランプ12が位置決めされる。したがって、高圧水銀ランプ12が回転楕円面鏡14に一体化された状態において、前記第1焦点f1と前記光中心Cとが必ずしも完全に一致しているとは限らない。
After the high
上記の構成からなるランプユニット10において、高圧水銀ランプ12を点灯させた際の様子を、図4を参照しながら説明する。図4では、煩雑さを避けるため、高圧水銀ランプ12は、その輪郭のみで表した。
光中心Cから透過部54向きに発せられ、直接、回転楕円面鏡14に向かう射出光(点線で示すもの)は、多層干渉膜60で反射されて、回転楕円面鏡14の第2の焦点f2に集光される。
A state when the high-
The light emitted from the optical center C toward the
また、光中心Cからプリズム反射レンズ部52向きに発せられる射出光(二点鎖線で示すもの)は、当該プリズム反射レンズ部52の各プリズム50で再帰性反射する。反射した射出光は、再び光中心Cを通り透過部54を経て回転楕円面鏡14に向かい、多層干渉膜60で反射されて、前記第2の焦点f2に集光される。
すなわち、放電室18で発生する光の内、直接、発光部20の透過部54(回転楕円面鏡14側半球部)に向かう光は、そのまま、透過部54を通過して回転楕円面鏡14で反射されて集光され、発光部22のプリズム反射レンズ部52に向かう光は、プリズム50によって、放電室18へと再帰性反射した後、透過部54を通過して回転楕円面鏡14で反射して集光される。これにより、放電室18で発生する光の多くが集光されることとなって、光の利用効率が向上することとなる。なお、本願において「再帰性反射」の用語は、光の入射方向にかかわらず常に元の方向(光源方向)へ光を反射させることを意味するものである。ここでは、放電室18で発生する光の内、直接、発光部20の透過部54に向かわない光を可能な限り全て回転楕円面鏡14で反射させるために、プリズム反射レンズ部52を発光部20の前方側半分に設けており、この場合が最も好ましいが、もちろん、所望に応じて、前記透過部54に向かわない光の一部のみ回転楕円面鏡14で反射させるべく、発光部20の前方側半分の一部分にプリズム反射レンズ部52を設けてもよい。
Further, the emitted light (indicated by a two-dot chain line) emitted from the optical center C toward the prism
That is, of the light generated in the
また、発光管16の一部で反射部材であるプリズム50が形成されているので、当然のことながら、従来の反射膜が有しているような耐熱性に関する問題は、本実施の形態に係る高圧水銀ランプ12では生じない。
さらに、特許文献1のように発光管に形成する反射膜を多層干渉膜で構成すると、反射され得る光の波長域が制限されるが(約400nm〜約700nm)、実施の形態に係るプリズム50の場合、少なくとも放電室18(図1)から放射される紫外線・赤外線を含むより広い帯域の放射エネルギー(300nm〜1200nm)を反射することができる。これにより、放電室18内の放電プラズマ温度が高められる関係上、発光色の内の赤色成分を増加させることができるので、カラーバランスが改善される。
Moreover, since the
Further, when the reflection film formed on the arc tube is configured as a multilayer interference film as in Patent Document 1, the wavelength range of light that can be reflected is limited (about 400 nm to about 700 nm), but the
次に、前記高圧水銀ランプ12を構成する前記発光管16の製造方法の一例について、図5を参照しながら説明する。
先ず、図5(a)に示すように、一方端部が閉塞され、他方端部が開放されたガラス管(石英製)62をその管軸周りに回転させながら、前記発光部20(図1)の形成予定部分をバーナー64で加熱し軟化させる。
Next, an example of a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 5A, while rotating a glass tube (made of quartz) 62 having one end closed and the other end opened around the tube axis, the light emitting unit 20 (FIG. 1). ) Is heated by the
次に、図5(b)に示すように、上型66と下型68とからなり、閉じた状態で発光部20外周と同形状を成すキャビティ部66A,68Aが形成されるカーボン型70で、上記軟化部分を挟持する。
そして、図5(c)に示すように、開放端部から不活性ガスからなる圧搾気体を吹き込んで上記軟化部分を膨出させ、ガラス管62外周を上記キャビティ部66A,68Aの内面に沿わせて、発光部20が形成される。
Next, as shown in FIG. 5 (b), a
And as shown in FIG.5 (c), the compressed gas which consists of inert gas is blown in from an open end part, the said softening part is expanded, and the outer periphery of the
なお、上記の例では、カーボン型を用いた成型によってプリズム部分を形成したが、これに限らず、例えば、以下のようにしてもよい。すなわち、先ず、上記したカーボン型70においてキャビティ部66A,68Aの表面に凹凸を付けずに、滑らかな球面としたものを準備する。このカーボン型を用い、上記と同様にしてガラス管62を加工する。これにより、ガラス管62の中央部分が略球殻状に膨出したもの(当該膨出部分の外表面が滑らかな球面に形成されているもの)ができあがる。そして、この膨出部分の外表面をレーザー加工によってカッティングして、プリズム(凸部)を形成するのである。
In the above example, the prism portion is formed by molding using a carbon mold. However, the present invention is not limited thereto, and for example, the following may be used. That is, first, in the
図5を用いて説明した製法によりプリズム反射レンズ部52を形成することはできるのであるが、その製法上、各プリズム52の頂部および各プリズム52間の谷部は、現実には、先鋭な角にはならず丸みを帯びてしまう。なお、上記したレーザー加工によれば、前記頂部および前記谷部を、より先鋭にすることが可能であるが、発光部の機械的強度(繰り返し熱応力に対する強度等)を考慮した場合には、最小限の丸みをつける方が好ましい。しかしながら、いずれにしても、前記頂部や前記谷部が丸み有してしまうと、プリズム52全体での反射効率が、若干、理想値(設計値)よりも下がってしまう。
Although the prism
そこで、本願発明者は、プリズム反射レンズ部52を設けたことの効果を確認するための実験を行った。
本願発明者は、上記した高圧水銀ランプ12(以下「実施例ランプ」とも言う。)の他に、プリズム反射レンズを形成しない高圧水銀ランプ(以下、「第1比較ランプ」と言う。)、および、第1比較ランプの発光部の外表面に反射膜を形成したランプ(以下、「第2比較ランプ」と言う。)を準備した。なお、第2比較ランプにおいて、反射膜を形成する領域は、実施例ランプのプリズム反射レンズ部が形成されている領域と同じである。また、当該反射膜は、SiO2膜とTiO2膜とが交互に40層積層されてなる誘電体多層膜であり、可視域反射率が95〜100%のものである。
Therefore, the inventor of the present application conducted an experiment for confirming the effect of providing the prism
The inventor of the present application, in addition to the high-pressure mercury lamp 12 (hereinafter also referred to as “example lamp”), a high-pressure mercury lamp that does not form a prism reflection lens (hereinafter referred to as “first comparison lamp”), and A lamp (hereinafter referred to as “second comparison lamp”) having a reflective film formed on the outer surface of the light emitting portion of the first comparison lamp was prepared. In the second comparison lamp, the region where the reflective film is formed is the same as the region where the prism reflection lens portion of the example lamp is formed. The reflective film is a dielectric multilayer film in which 40 layers of SiO 2 films and TiO 2 films are alternately laminated, and has a visible range reflectance of 95 to 100%.
そして、上記ランプ毎にランプユニットを作成して、照度実験を実施した。なお、言うまでも無く、各ランプユニットにおいて、ランプ以外の構成部分は、すべて同じ構成としている。
図6に、当該実験に供した評価光学系の構成の一部を示す。
当該評価光学系は、液晶プロジェクタの実機と基本的には同様の構成であり、凹レンズ102、インテグレータレンズ104,106、コンデンサーレンズ108,110、液晶パネルに相当するマスク112、RGB合成プリズムに相当するダミープリズム114、投射レンズ116、および図外のスクリーンからなる。なお、スクリーンは、投射レンズ116の前方2mの位置に設けられている。なお、照度は、ANSI規格に準拠し、スクリーン上の9点で測定した照度の平均値で評価した。
And the lamp unit was created for every said lamp | ramp, and the illumination intensity experiment was implemented. Needless to say, in each lamp unit, all components other than the lamp have the same configuration.
FIG. 6 shows a part of the configuration of the evaluation optical system used in the experiment.
The evaluation optical system basically has the same configuration as that of an actual liquid crystal projector, and corresponds to a
上記ランプユニットの各々について、定格電力170Wでランプを点灯して照度を測定したところ、第1比較ランプを用いた場合は4310ルクス、第2比較ランプを用いた場合は5430ルクス、実施例ランプを用いた場合は5170ルクスであった。なお、第2比較ランプの照度は、反射膜に未だ損傷が生じていない状態で測定した値である。
この結果から、第1比較ランプの照度を100%とした場合に、第2比較ランプの照度は126%であり、実施例ランプの照度は120%であって、両者共に、第1比較ランプよりも照度が向上する、すなわち、光の利用率が向上することが可能となることが分かる。実施例ランプは、第2比較ランプほどは照度向上を望めないものの、その差は僅か6%であり、第2比較ランプの高温下における反射膜の劣化・損傷を考慮した場合には(反射膜が劣化・損傷した場合は、照度が大幅に減少することが予想される。)、実施例ランプの方が、総合的に評価して有利であると言える。
For each of the above lamp units, the lamp was turned on at a rated power of 170 W and the illuminance was measured. When the first comparison lamp was used, it was 4310 lux, when the second comparison lamp was used, 5430 lux. When used, it was 5170 lux. The illuminance of the second comparison lamp is a value measured in a state where the reflecting film is not yet damaged.
From this result, when the illuminance of the first comparison lamp is 100%, the illuminance of the second comparison lamp is 126% and the illuminance of the example lamp is 120%, both of which are from the first comparison lamp. It can also be seen that the illuminance can be improved, that is, the light utilization rate can be improved. The lamp according to the embodiment cannot improve the illuminance as much as the second comparison lamp, but the difference is only 6%. When the deterioration / damage of the reflection film under the high temperature of the second comparison lamp is taken into consideration (reflection film) When the lamp is deteriorated or damaged, it is expected that the illuminance is greatly reduced.) The lamp of the example is more advantageous in the comprehensive evaluation.
続いて、プリズム反射レンズ部(発光管)の2つの変形例について説明する。
(変形例1)
図7に第1の変形例に係る発光管80の概略構成を示す。図7(a)は、発光管80の発光部82およびその近傍の半断面図であり、図7(b)は、図7(a)におけるD・D線断面図であり、図7(c)は、図7(a)において、矢印Gの向きから視た図である。なお、図7(a)〜(c)では、煩雑さを避けるため、第1および第2の電極やその他の部材の図示は省略している。
Subsequently, two modified examples of the prism reflection lens unit (arc tube) will be described.
(Modification 1)
FIG. 7 shows a schematic configuration of the
上述したプリズム反射レンズ部52(図2)では、複数のプリズム50を、管軸B上の点を中心とする略同心円状に配したのに対し、変形例1に係るプリズム反射レンズ部84では、複数のプリズム(凸部)86を、図7(c)に示すように、管軸B上の点を中心とする放射状に配列した。すなわち、矢印Gの向き(管軸B方向)に視た際に、放射状となるように配した点が、プリズム反射レンズ部52と異なっている。なお、各プリズム86を構成する各凸部86が横断面が三角形をした畝状をしている点は、プリズム反射レンズ部52の凸部50と同様である。但し、プリズム反射レンズ部52における凸部50各々の横断面の三角形は、どこでもその面積が一定であるのに対し、プリズム反射レンズ部84における凸部86各々の横断面の三角形は、透過部88に近いほど大きい。
In the above-described prism reflection lens unit 52 (FIG. 2), the plurality of
(変形例2)
図8(a)に第2の変形例に係る発光管90の一部を示す。図8(a)は、発光管90の発光部92およびその近傍の半断面図である。なお、図8(a)でも、煩雑さを避けるため、第1および第2の電極やその他の部材の図示は省略している。
上記プリズム反射レンズ部50(図2)や上記プリズム84(図7)では、各プリズム(52,84)を、横断面が三角形状をした畝状に構成したが、プリズム反射レンズ部94では、個々のプリズムを図8(b)に示すような正三角錐状に構成した。これ以外の構成は、発光管16(図2)や発光管80(図7)と略同様である。すなわち、プリズム反射レンズ部94では、光中心Cを中心とし、半径R3(図3も参照)を有する仮想球面上に正三角錐状をしたプリズム(凸部)96を複数個配することとしたのである。
(Modification 2)
FIG. 8A shows a part of the
In the prism reflection lens unit 50 (FIG. 2) and the prism 84 (FIG. 7), each prism (52, 84) is configured in a bowl shape having a triangular cross section, but in the prism
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることもできる。
(1)上記実施の形態では、ランプユニットを構成する光源として、高圧水銀ランプを用いたが、これに限らず他の高圧放電ランプ、例えば、メタルハライドランプを用いることとしても構わない。
(2)上記実施の形態における反射鏡には、回転楕円面鏡を用いたが、これに限らず、回転放物面鏡や凹面(球面)鏡を用いることもできる。
(3)また、発光部の内面形状は略球面状に限らず、図9に示す形状その他の公知形状であってもよい。なお、図9は、変形例3に係る発光管100の発光部102およびその近傍を示す半断面図であり、図2(b)に準じて描いた図である。図9において図2(b)に示した実施の形態に係る発光管16と実質的に同様な構成部分には、図2(b)と同じ符号を付している。
As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on embodiment, this invention is not restricted to an above-described form, Of course, it can also be set as the following forms, for example.
(1) In the above embodiment, the high-pressure mercury lamp is used as the light source constituting the lamp unit. However, the present invention is not limited to this, and other high-pressure discharge lamps such as a metal halide lamp may be used.
(2) Although the rotating ellipsoidal mirror is used as the reflecting mirror in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and a rotating parabolic mirror or a concave (spherical) mirror can also be used.
(3) Further, the inner surface shape of the light emitting portion is not limited to a substantially spherical shape, and may be the shape shown in FIG. 9 or other known shapes. FIG. 9 is a half sectional view showing the
本発明に係るランプユニットは、例えば、液晶プロジェクタ、スライドプロジェクタやDLP(商標)等の投射型表示装置に用いる光源ユニットとして好適に利用可能である。 The lamp unit according to the present invention can be suitably used as a light source unit used in a projection display device such as a liquid crystal projector, a slide projector, or DLP (trademark).
10 ランプユニット
12 高圧水銀ランプ
14 回転楕円面鏡
18 放電室
16,80,90,100 発光管
20,82,92,102 発光部
26 第1の電極
28 第2の電極
60 多層干渉膜
50,86,94 再帰性反射型プリズム(凸部)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記発光管のうち、前記放電室を形成している発光部の外面には、複数の凸部が形成されており、
前記凸部は、前記放電室からの射出光の一部を反射させて前記放電室へ一旦戻し、前記反射面へと射出させるプリズムを構成していることを特徴とするランプユニット。 A lamp unit comprising a high-pressure discharge lamp having an arc tube in which a discharge chamber is formed, and a reflecting mirror having a concave reflecting surface and reflecting and collecting light emitted from the discharge chamber. And
A plurality of convex portions are formed on the outer surface of the light emitting portion forming the discharge chamber of the arc tube,
The convex portion constitutes a prism that reflects part of light emitted from the discharge chamber, returns the light to the discharge chamber, and emits the light to the reflection surface.
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- 2005-09-06 JP JP2005257338A patent/JP2007073276A/en active Pending
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