JPH0711942B2 - 画像投影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、メタルハライドランプを光源としてプロジェ
クタ装置などのような画像投影装置に関する。

（従来の技術） 文字、表、図形等の画像を拡大して表示面に投影表示す
る手段として、古くからは映写機や幻燈機などが知られ
ており、最近ではプロジェクタ装置が知られている。

これらの画像投影装置は基本的原理として、第２図に示
す通り、光源１と、この光源から放射された光を集光さ
せるレフレクタ２などの集光装置と、このレフレクタ２
で集光された光をスクリーン３などの投影面に投影する
光学系レンズ４などの投影装置とで構成されており、例
えば液晶プロジェクタ装置の場合は、液晶表示面５に表
示された文字や表または図形等の画像が上記スクリーン
３に拡大して投影されるようになっている。

このような画像投影装置においては、所定の光出力が必
要であるため、従来光源としてハロゲン電球が使用され
ていた。

しかしながら、ハロゲン電球はフィラメントの白熱によ
り発光するものであるから光量が少なく、発光効率も低
く、寿命特性も劣るなどの不具合がある。

ハロゲン電球で光量を増加しようとすれば、フィラメン
トの大形化が必要となり、ランプが大形するため、画像
投影装置全体が大形化する不具合がある。

このため、最近では光源としてメタルハライドランプを
使用する場合が多くなってきた。メタルハライドランプ
は、発光効率が高く、長寿命であり、しかも演色性に優
れるもので、光源の小形化に大きく寄与する利点があ
る。

メタルハライドランプは、第１図に示す通り、石英ガラ
ス等からなる発光管10に一対の電極11、11を封装し、こ
れら電極11、11を金属箔導体12、12を介して外部リード
線13、13に接続してある。図示のメタルハライドランプ
は両端封止型をなしており、発光管10の軸方向両端に封
止部14、14を形成してあり、これら封止部14、14に上記
金属箔導体12、12を封着してあり、かつこれら封止部1
4、14に上記外部リード線13、13と接続された口金15、1
5を被着してある。

なお、メタルハライドランプにあっては、上記両端封止
形の外に、片側のみに封止部を形成してこの封止部に一
対の金属箔導体を封着した片封止形のランプもある。

また、このような発光管を外管で囲って２重管構造とす
る場合もあるが、光源の小形化の点から発光管がむき出
しの１重管構造が望ましい。

上記発光管10には、緩衝金属としての水銀が封入されて
いるとともに、発光金属として金属ハロゲン化物が封入
されており、かつアルゴン等の希ガスが封入されてい
る。

金属ハロゲン化物としては、ナトリウムNaやリチウムLi
に代表されるアルカリ金属のハロゲン化物が知られてい
るが、ジスプロシウムDy、やホルミウムHo、ツリウムTm
等の希土類金属のハロゲン化物を用いると発光効率が一
層向上するとともに色温度が高くなり、相関色温度を50
00K以上にすることができる利点がある。

これらの金属と化合されるハロゲンとしてはよう素Ｉが
使用されており、前記希土類金属と一緒に、よう化ジス
プロシウムDyI₃、やよう化ホルミウムHoI₃、よう化ツリ
ウムTmI₃などの形態で封入されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のようにハロゲンとしてよう素
Ｉのみを使用して、よう化希土類金属の形態で発光管に
封入した場合、放電アーク中の中心部の色温度が周囲の
色温度よりも高くなる温度差を生じ、したがってスクリ
ーン３に投影された場合は、中心部の色温度が高く、周
辺部や隅部の色温度が低くなって、いわゆる色むらの発
生が認められる。

これは、ハロゲンとしてよう素を用いしかも希土類金属
と一緒に発光管に封入した場合、アークが膨らむ傾向に
あり、これに伴いアークの外縁部で生じる分子発光の色
温度がさらに低下する傾向が著しくなる。したがって、
アーク中心部の発光に対応するスクリーン中心部と、ア
ークの外縁部に対応するスクリーン周辺部や隅部とでは
色温度が大きく異なることになる。

発明においては、アーク中における中心部と周囲部との
色温度差を解消し、スクリーンでの色むらを防止するこ
とができる画像投影装置を提供しようとするものであ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、光源としてメタルハライドランプを用いた画
像投影装置において、このランプの発光管内に封入され
た金属ハロゲン化物は、よう化金属とよう素以外のハロ
ゲンの金属化合物とからなり、このよう化金属に対する
上記よう素以外の金属ハロゲン化物の重量比を1:0.2〜
1:5の範囲に規制したことを特徴とする。

（作用） 発光管内に封入される金属ハロゲン化物を、よう化金属
とよう素以外のハロゲンの金属化合物とで構成すると、
つまりハロゲンを複数種用いるとアーク中の色温度差が
少なくなり、このためスクリーン上に投影される光の色
むらが低減される。

これはよう化金属に対するよう素以外の金属ハロゲン化
物の重量比を適切に設定して複数種のハロゲンを用いた
場合にはアークが絞られ、このためアークの外縁部で発
光する分子発光の部分と、アーク中心部の発光との色温
度差が大幅に改善されるものと推察される。

（実施例） 以下、本発明について、先に説明した図面に加えて第３
図ないし第５図の特性図を用いて一実施例を説明する。

プロジェクタ装置の全体構造は第２図に示された通りで
あり、また、その光源として使用されるメタルハライド
ランプの構造は第１図に示される通りである。

上記メタルハライドランプは220Wタイプであり、その発
光管10に封装された電極11、11はそれぞれ、電極軸16
と、電極コイル部17とで構成されており、電極軸16は線
径0.8mmのタングステンＷにて形成されるとともに、電
極コイル部17も線径0.8mmのタングステンＷにて形成さ
れ上記電極軸16の先端部に３〜４回巻回されている。

これら電極11、11の先端間の離間距離、すなわち電極間
距離ｌは、４〜10mm程度に形成されており、したがって
このメタルハライドランプは極めて小形であり、点光源
に近づくように構成されている。

上記発光管10内には、緩衝金属としての所定量の水銀
と、金属ハロゲン化物、およびアルゴンなどの希ガスが
封入されている。

本実施例の場合、金属ハロゲン化物は希土類の金属ハロ
ゲン化物とされ、よう素と臭素のハロゲンに、ジスプロ
シウムDy、ホルミウムHo、ツリウムTmの希土類金属が一
緒に封入されている。

したがって、発光管10内には、よう化ジスプロシウムDy
I₃、よう化ホルミウムHoI₃、よう化ツリウムTmI₃と、臭
化ジスプロシウムDyBr₃、臭化ホルミウムHoBr₃、臭化ツ
リウムTmBr₃が封入されている。

この場合、希土類金属ハロゲン化物の全体の封入量は２
・0mg/ccとしてあり、これら封入物は、よう化希土類金
属と臭化希土類金属との重量比を1:0.5にしてある。

このような構成のメタルハライドランプは、以下の表で
示す初期特性を有している。

このようなランプ１を光源として使用したプロジェクタ
装置において、スクリーン面３上での色温度の分布具合
を調べると、第３図の実線で示す特性が得られた。この
ものと、従来のようにハロゲンとしてよう素のみを使用
した場合の特性（破線で示す）を比べると、色温度の差
が減少していることが判る。

これは、よう化希土類金属のほかに臭化希土類金属が存
在しているため、電極間に生じるアーク中の太さが絞ら
れ、このためアークの外縁部で発光する分子発光の部分
と、アーク中心部の発光との色温度差が大幅に低減され
ることが原因すると推察される。このため、スクリーン
上に投影される光の色むらが解消されるものである。

そこで、本発明者等は、よう化希土類金属と臭化希土類
金属との封入重量比と、相関色温度差との関係を調べ
た。色温度差はスクリーン上の４隅と、中央部との間の
最大色温度差を測定したもので、この結果を第４図に示
す。

通常、液晶プロジェクタ装置等の画像投影装置では、投
射面での色温度むらは、目視的にみても1000K未満に抑
える必要があり、このため第４図に示される結果より、
よう化金属に対する臭化金属の封入重量比は0.2以上で
なければならないことが理解できる。

一方、よう化金属と臭化金属との封入重量比を種々変化
させ、その光束維持率を実験により調べたところ、第５
図に示す結果が得られた。

第５図より、よう化金属に対する臭化金属の封入重量比
を増すと、光束維持率が低下する傾向がみられる。

この種の画像投影装置では、寿命2000時間で光束維持率
が実用上最低限60％であることを要するが、よう化金属
に対する臭化金属との封入重量比を５以下にすれば上記
要求特性を満足することができる。

なお、臭化金属の代わりに例えば塩化物のハロゲン化金
属をよう化金属と一緒に封入したものにおいても、種々
の実験を行ったところ、上記臭化金属を封入したものと
同様な結果が得られた。

以上の結果から、よう化金属に対するよう素以外の金属
ハロゲン化物との封入重量比は、1:0.2〜1:5に刷れば、
実用性を損なうことなく投影面での色むらを大幅に低減
することができる。

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではなく、
例えば電極の消耗による早期黒化を防止するため、ハロ
ゲン化錫を加えてもよい。

そしてまた、発光管の構造は、片側のみに封止部を形成
した片封止形のランプであってもよく、さらに、発光管
を外管で囲って２重管構造としても、または光源を小形
化するため発光管をむき出しした１重管構造であっても
よい。

さらに、本発明はプロジェクタ装置以外に、映写機や幻
燈機などであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、アーク中における
中心部と周囲部との色温度差が軽減され、スクリーン上
に投影される光の色むらを解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例および背景技術
の説明に共通して用いるもので、第１図はレフレクタと
メタルハライドランプの図、第２図はプロジェクタ装置
の原理図、第３図ないし第５図は特性図である。 １……メタルハライドランプ（光源）、２……レフレク
タ（集光装置）、３……スクリーン（投影面）、４……
レンズ（投影装置）、５……液晶表示面、10……発光
管、11……電極、12……金属箔導体、13……外部リード
線、14……圧潰封止部、15……口金、16……電極軸、17
……電極コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、この光源から放射された光を集光
   させる集光装置と、この集光装置で集光された光を投影
   面に投影する投影装置とからなり、上記光源としてメタ
   ルハライドランプを用い、このメタルハライドランプ
   は、電極を封装した発光管内に水銀と、少なくともよう
   素および希土類金属を含む金属ハロゲン化物、および希
   ガスを封入してなる画像投影装置において、 上記発光管内に封入された金属ハロゲン化物は、よう化
   金属とよう素以外のハロゲンの金属化合物とからなり、
   このよう化金属に対する上記よう素以外の金属ハロゲン
   化物の封入重量比を1:0.2〜1:5の範囲にしたことを特徴
   とする画像投影装置。