JP3608039B2 - Light source device and projection system using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶プロジェクタ等に用いる光源装置とこれを用いたプロジェクションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、図3に示すようなDMD(digital micro mirror device)を使用するDLP(digital light processing)プロジエクションシステムがパソコンを用いたプレゼンテションに最適であることから急速に普及しつつある。(DMDとDLPは米国Texas Instruments Inc.の登録商標)このDMDを用いたDLPプロジエクションシステムが急速に普及してきたのは、DLPプロジエクションシステムが、光学的構造が簡単であり、小型軽量化が容易であることが大きな要因となっている。図3に示す公知のDLPプロジェクションシステムにおいては、反射鏡1に装着してなる超高圧小形ショートアーク放電ランプ2からの光がRGBカラーホイル3で色分解され、次にインテグレ−タロッドレンズ4とコンデンサレンズ5を通過して、DMD6に入り、DMD素子で信号処理され、プロジェクタ7の投射レンズを通してイメージとして投射され、精確な階調と色再生雑音のない一貫した高画像が形成される。
【0003】
また従来、図3に示すDLPプロジエクションシステムに用いる光源装置は、DLPタイプのプロジェクタに適する光学系との関係から、反射鏡1はガラス材で比較的短焦点の楕円面形に構成し、光源は超高圧小形ショートアーク放電ランプを用いて構成してある。また図3に示す超高圧小形ショートアーク放電ランプ2を楕円面形反射鏡1の中心軸に組込むように装着してなる光源装置は、同反射鏡1の前端に前面ガラス8を固定して形成し、万一超高圧小形ショートアーク放電ランプ2が破裂しても、該高圧放電ランプ2の破片が飛散しないように形成してある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した光源装置における反射鏡1を小形に構成すると、ランプ2の発光部の上部が高熱により膨らみ、また、楕円面形の反射鏡1で反射されて二次焦点方向に放射する光の一部が、図3の如くランプ2の前端側シール部40の端部周面41に当たって、該シール部40の温度が上昇するため、シール部外接溶接部42が早期に酸化し、同酸化部の電気抵抗が増大し、加熱によりクラックが入り不点状態となる欠点がある。さらに小形軽量化の要求により、反射鏡1と前面ガラス8で囲まれた容積を小さくすると、シール部外接溶接部42の温度がさらに高くなる。そこで、シール部外接溶接部42の温度を低くしようとして、例えば、発光部に近接するシール部40を発熱源である発光部から遠ざけるように構成するために、そのシール部40の寸法を長くし、さらにシール部40に封着するモリブデン箔43の寸法を長くする構造が考えられるが、そのような構造にすると、短焦点の楕円面形反射鏡1を用いて集光させる第二焦点付近にシール部外接溶接部42が位置することとなるため何ら温度は低下せず全く逆効果となる欠点がある。
【0005】
さらに、DMD素子と光学系の性質上、バックリフレクション(画像上、暗い表現をさせる場合、DMD6上のミラーが光源装置からの光及び熱を光源装置側へ戻すように反射させてしまうこと。)があり、液晶パネルを用いたプロジェクタに見受けられる放物面形反射鏡と前面ガラスとの組合わせでなる光源装置のシール部外接溶接部温度に比較して、約100度高い温度となるため、小形軽量化したDLP用光源装置を実現させるにはシール部外接溶接部42の温度上昇による早期不点が大きな問題となる。
【0006】
本発明は上記の諸点に鑑み発明したものであって、楕円面形反射鏡の中心軸に高圧放電ランプを組み込む光源装置を小型化することができ、該光源装置をプロジェクションシステムに用いたときに、その光源である高圧放電ランプがシール部外接溶接部の高温による酸化によって不点となることを防ぐことができ、さらに該ランプの破損を防止できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、楕円面形反射鏡の中心軸に高圧放電ランプを組み込んだ光源装置において、前記反射鏡で反射された光が放射する方向にある前記高圧放電ランプの前端側シール部の端部周面に耐熱性無機質熱反射性物質を施したことを特徴とする。
【0008】
請求項2に係る発明は、楕円面形反射鏡の中心軸に高圧放電ランプを組み込んだ光源装置からの光と熱をその光源装置側へ戻すように反射させる光学系を有したプロジェクションシステムにおいて、前記光源装置が、前記反射鏡で反射された光が放射する方向にある前記高圧放電ランプの前端側シール部の端部周面に耐熱性無機質熱反射性物質を施した光源装置であることを特徴とする。
【0009】
請求項1の光源装置は、楕円面形反射鏡で反射された光が放射する方向にある高圧放電ランプの前端側シール部の端部周面に耐熱性無機質熱反射性物質を施すことにより、その前端側シール部の端部周面から入ろうとする光を反射させて、該シール部が高温になるのを防止し、光源装置を小型化することができ、またシール部外接溶接部の高温化での酸化による不点を防ぐことができ、さらにランプの破裂を防止することができる。また、請求項2のプロジェクションシステムは、請求項1の光源装置を用いることにより、光源装置からの光と熱をその光源装置側へ戻すように反射させるバックリフレクションがあっても、ランプの前端側シール部が高温となることを防止して、シール部外接溶接部の酸化やクラックの発生によるランプの早期不点、破損等を防ぐことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光源装置とこれを用いたプロジェクションシステムの実施形態を図1乃至図3を用いて説明する。図1において、11は図3に示すDMDを使用するDLPプロジエクションシステムにて用いる光源装置を示す。12は光源装置を構成するガラス製の反射鏡であって、半楕円形に構成してある。同反射鏡12の大きさは、例えば開口部の有効内径45φmm、第1焦点と第2焦点距離がf1=6.5,f2=78.5の短焦点楕円面を有して構成してある。また同反射鏡12は、硼硅酸塩製で、内面に酸化チタン、酸化硅素からなるコールドミラーが施され、前端に前面ガラス13が固定されている。
【0011】
20は楕円面形反射鏡12の回転方向の中心軸に固着した超高圧小形ショートアーク放電ランプであって、例えば100ワットあるいは120ワット程度のものを用いてある。また該高圧放電ランプ20は、第1次焦点近傍に発光部が位置するように構成し、また内容積は50μlの放電空間を有して構成してある。21、22はランプ20の内部に対向して配置してなる電極であって、例えば電極間距離は、約1.1mmになるように構成してある。23は電極21、22を支持してなるタングステン芯棒であって、例えばφ0.3mm程度の径を有して構成してある。24はタングステン芯棒23の一端に接続し、前端側シール部26と後端側シール部27に各々封着支持してなるモリブデン箔である。25はモリブデン箔24の他端に接続して構成してなるφ0.5mmのモリブデン線でなる外部リードである。
【0012】
そして、本発明の光源装置11は、楕円面形反射鏡12で反射された光が放射する方向にあるランプ20の前端側シール部26の端部周面30に耐熱性無機質熱反射性物質31を施すことにより、その端部周面30からシール部26に入ろうとする光を反射して、ランプ20の前端側シール部26が高温になるのを防止する構成となっている。したがって、光源装置からの光と熱を光源装置側へ戻すように反射させる光学系を有した図3のDLPプロジェクションシステムに本発明の光源装置11を用いれば、ランプ20の前端側シール部26に封着したモリブデン箔24に外部リード25を接続する溶接部であるシール部外接溶接部28の温度上昇によるランプ20の早期不点や破損を生ずるおそれが少ない。
【0013】
ランプ20の前端側シール部26の端部周面30に施す耐熱性無機質熱反射性物質31は、次に示す物質(1)〜(4)の中から一つ以上を選択して構成する。
(1)酸化アルミニウムと酸化硅素との混合物からなる粉体にコロイド状結着剤を混入してスラリーを造り、同スラリーにランプ20の前端側シール部26の端部周面30を浸し、かかる後スラリーを乾燥させて、バルク状の耐熱性無機質熱反射性物質をコートする。耐熱性無機質熱反射性物質の厚さは約0.5mmとする。このようにして、耐熱性無機質熱反射性物質を施すと、シール部26の長さが24mmで、シール部外接溶接部28の温度が120ワット定格時に335℃(周囲温度25℃)となる。これに対して耐熱性無機質熱反射性物質を施さない従来のものは、390℃(周囲温度25℃)であり、その差55℃となる。さらに、酸化アルミニウムと酸化硅素に、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛を混合すると、さらに10℃低下することが実験により確認されている。
【0014】
(2)酸化チタンと酸化硅素との混合物からなる粉体にコロイド状結着剤を混入して、スラリーを造り、同スラリーにランプ20の前端側シール部26の端部周面30を浸し、かかる後スラリーを乾燥させて、バルク状の耐熱性無機質熱反射性物質をコートする。耐熱性無機質熱反射性物質の厚さは約0.5mmとする。このようにして、耐熱性無機質熱反射性物質を施すと、シール部26の長さが24mmで、シール部外接溶接部28の温度が120ワット定格時に340℃(周囲温度25℃)となる。これに対して耐熱性無機質熱反射性物質を施さない従来のものは、390℃(周囲温度25℃(周囲温度25℃)であり、その差50℃となる。
【0015】
(3)白金、金、ロジウムのいずれかにコロイド状結着剤を混入して、スラリーを造り、同スラリーにランプ20の前端側シール部26の端部周面30を浸し、かかる後スラリーを乾燥させて、バルク状の耐熱性無機質熱反射性物質をコートする。耐熱性無機質熱反射性物質の厚さは約0.5mmとする。このようにして、耐熱性無機質熱反射性物質を施すと、シール部26の長さが24mmで、溶接部28の温度が120ワット定格時に340℃(周囲温度25℃)となる。これに対して耐熱性無機質熱反射性物質を施さない従来のものは、390℃(周囲温度25℃)であり、その差50℃となる。
【0016】
(4)上記(1)〜(3)の耐熱性無機質熱反射性物質をコートしたものに加えてその表面をステンレス板等の鉄系板で被覆とすると、シール部26の長さが24mmで、シール部外接溶接部28の温度が120ワット定格時に330℃(周囲温度25℃)となる。これに対して耐熱性無機質熱反射性物質を施さない従来のものは、390℃(周囲温度25℃)であり、その差60℃となることが実験の結果確認されている。このように耐熱性無機質熱反射性物質をコートしたものに加えてその表面をステンレス板等の鉄系板で被覆することにより、温度がさらに低下するのは、鉄系板で輻射熱が小さくなることによるものである。また上記(1)〜(3)の耐熱性無機質熱反射性物質をコートしないで、ステンレス板等の鉄系板のみで被覆とすると、シール部26の長さが24mmで、シール部外接溶接部28の温度が120ワット定格時に350℃(周囲温度25℃)となり実施可能である。
【0017】
【発明の効果】
本発明の光源装置は、楕円面形反射鏡で反射された光が放射する方向にある高圧放電ランプの前端側シール部の端部周面に耐熱性無機質熱反射性物質を施すことにより、その前端側シール部の端部周面に当たる光を反射させて、該シール部が高温になることを防止することができ、したがって、ランプの早期不点や破損の原因となるシール部外接溶接部の酸化やクラックの発生を防ぐことができ、装置を小型化することもできる。また、当該光源装置を用いた本発明のプロジェクションシステムは、光源装置からの光と熱を光源装置側へ戻すように反射させるバックリフレクションがあっても、ランプの前端側シール部が高温となってシール部外接溶接部の酸化やクラックを生ずるおそれが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光源装置の一例を示す図。
【図2】本発明に係る光源装置の光源となるランプの要部を拡大して示す図。
【図3】公知のプロジェクションシステムの概略図。
【符号の説明】
11 光源装置
12 楕円面形反射鏡
20 超高圧小形ショートアーク放電ランプ
21、22 電極
23 タングステン芯棒
24 モリブデン箔
25 モリブデン線でなる外部リード
26 前端側シール部
30 前端側シール部の端部周面
31 耐熱性無機質熱反射性物質[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device used for a liquid crystal projector or the like and a projection system using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a DLP (digital light processing) projection system using a DMD (digital micro mirror device) as shown in FIG. 3 is rapidly spreading because it is optimal for presentation using a personal computer. (DMD and DLP are registered trademarks of Texas Instruments Inc., USA) The DLP production system using this DMD has rapidly become popular. The DLP production system has a simple optical structure, is compact and lightweight. The main factor is that it is easy. In the known DLP projection system shown in FIG. 3, the light from the ultra-high pressure small short
[0003]
Conventionally, the light source device used in the DLP production system shown in FIG. 3 has a reflecting mirror 1 made of a glass material and a relatively short-focus ellipsoidal shape because of its relationship with an optical system suitable for a DLP type projector. The light source is constructed using an ultra-high pressure small short arc discharge lamp. A light source device in which the ultra-high pressure small short
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the reflecting mirror 1 in the light source device described above is configured in a small size, the upper part of the light emitting portion of the
[0005]
Further, due to the nature of the DMD element and the optical system, back reflection (in the case of dark expression on the image, the mirror on the DMD 6 reflects the light and heat from the light source device back to the light source device side). There is a temperature about 100 degrees higher than the seal part circumscribed weld temperature of the light source device that is a combination of a parabolic reflector and a front glass found in a projector using a liquid crystal panel. In order to realize a compact and lightweight DLP light source device, an early disadvantage due to the temperature rise of the seal part
[0006]
The present invention has been invented in view of the above points, and can reduce the size of a light source device incorporating a high-pressure discharge lamp in the central axis of an ellipsoidal reflector, and when the light source device is used in a projection system. It is an object of the present invention to prevent the high-pressure discharge lamp as the light source from becoming unsatisfactory due to high temperature oxidation of the seal part circumscribed weld, and to prevent damage to the lamp.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is the light source device incorporating a high-pressure discharge lamp in the central axis of the ellipsoidal reflector, wherein the light reflected by the reflector is in the direction of radiating. A heat resistant inorganic heat reflective material is applied to the peripheral surface of the end portion of the front end side seal portion of the high pressure discharge lamp.
[0008]
The invention according to
[0009]
The light source device according to claim 1, by applying a heat-resistant inorganic heat-reflective material to the end peripheral surface of the front end side seal portion of the high-pressure discharge lamp in the direction in which the light reflected by the ellipsoidal reflector radiates . By reflecting light entering from the end peripheral surface of the front end side seal portion, the seal portion can be prevented from becoming high temperature, the light source device can be miniaturized, and the high temperature of the seal portion outer welding portion can be reduced. Disadvantages due to oxidation in the process can be prevented, and further, lamp explosion can be prevented. Further, the projection system of
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a light source device according to the present invention and a projection system using the light source device will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1,
[0011]
[0012]
The
[0013]
The heat-resistant inorganic heat
(1) A colloidal binder is mixed into a powder made of a mixture of aluminum oxide and silicon oxide to form a slurry, and the end
[0014]
(2) A colloidal binder is mixed in powder composed of a mixture of titanium oxide and silicon oxide to form a slurry, and the end
[0015]
(3) A colloidal binder is mixed into any one of platinum, gold, and rhodium to form a slurry, and the end
[0016]
(4) When the surface is covered with an iron-based plate such as a stainless steel plate in addition to the one coated with the heat-resistant inorganic heat-reflective material of (1) to (3) above, the length of the
[0017]
【The invention's effect】
The light source device of the present invention is obtained by applying a heat-resistant inorganic heat-reflective substance to the end surface of the front end side seal portion of the high-pressure discharge lamp in the direction in which the light reflected by the ellipsoidal reflector radiates. The light that strikes the peripheral surface of the end of the front end side seal portion can be reflected to prevent the seal portion from becoming high temperature. Therefore, the seal portion circumscribed weld that causes premature failure or damage of the lamp. Oxidation and cracks can be prevented and the apparatus can be downsized. Further, in the projection system of the present invention using the light source device, even if there is back reflection that reflects light and heat from the light source device back to the light source device side, the front end side seal portion of the lamp becomes high temperature. There is little risk of oxidation or cracking at the welded part of the seal part.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a light source device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of a lamp serving as a light source of the light source device according to the invention.
FIG. 3 is a schematic diagram of a known projection system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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