JP2002075014A

JP2002075014A - ランプユニットおよび画像投影装置

Info

Publication number: JP2002075014A
Application number: JP2001172167A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ichibagase; 剛一番ヶ瀬; Makoto Horiuchi; 誠堀内; Makoto Kai; 誠甲斐; Satoyuki Seki; 智行関; Mamoru Takeda; 守竹田; Shinichi Yamamoto; 真一山本; Kenichi Sasaki; 佐々木健一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】内部の温度上昇を抑制して動作信頼性を向上
させたランプユニットを提供する。【解決手段】ミラー付ランプ２００とハウス８０を備
えてなるランプユニット５００である。ミラー付ランプ
２００は、発光管１０と一対の封止部２０および２０’
とを有する放電ランプ１００と、前面開口部６０ａを有
する反射鏡６０とを含んでおり、ミラー付ランプ２００
は、非密閉型の構造に形成されている。ハウス８０は、
反射鏡６０の前方開口部６０ａの出射方向５０前方に、
前面開口部５０ａから出射された光を透過する材料から
なる透過窓７０を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ランプユニットに
関する。特に、液晶プロジェクタ用光源やデジタルマイ
クロミラーデバイス（ＤＭＤ）プロジェクタなどの画像
投影装置用光源として使用されるランプユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、大画面映像を実現するシステムと
して、液晶プロジェクタやＤＭＤを用いたプロジェクタ
などの画像投影装置が広く用いられている。このような
画像投影装置には、高い輝度を有する高圧放電ランプが
一般的に広く使用されている。画像投影装置に使用する
光源では、プロジェクタの光学系に含まれる画像素子に
光を集光する必要があるため、高輝度に加えて点光源に
近いことも要求されている。このため、高圧放電ランプ
の中でも、より点光源に近く高輝度の特長を有するショ
ートアーク型の超高圧水銀ランプが有望な光源として注
目されている。ショートアーク型の超高圧水銀ランプ
は、反射鏡と組み合わされてミラー付ランプの形態でプ
ロジェクタ用光源として使用することができる。

【０００３】図７を参照しながら、従来におけるショー
トアーク型の超高圧水銀ランプ１０００を備えたミラー
付ランプ１２００の説明をする。図７は、超高圧水銀ラ
ンプ１０００と反射鏡６０とを組み合わせたミラー付ラ
ンプ１２００を模式的に示している。

【０００４】ミラー付ランプ１２００は、ランプ１００
０とランプ１０００から発する光を反射する反射鏡（ミ
ラー）６０とを備えている。ランプ１０００は、石英ガ
ラスから構成され略球状の発光管（バルブ）１１０と、
同じく石英ガラスから構成され発光管１１０に連結され
た一対の封止部（シール部）１２０および１２０’とを
有している。発光管１１０の内部には放電空間１１５が
あり、放電空間１１５には、発光物質として水銀（水銀
封入量：例えば、１５０〜２５０ｍｇ／ｃｍ³）と、希
ガス（例えば、数十ｋＰａのアルゴン）と少量のハロゲ
ンとが封入されている。放電空間１１５には、一対のタ
ングステン電極（Ｗ電極）１１２および１１２’が一定
の間隔（例えば、約１．５ｍｍ）をおいて互いに対向し
て配置されている。

【０００５】Ｗ電極１１２は、封止部１２０内のモリブ
デン箔（Ｍｏ箔）１２４に溶接されており、Ｗ電極１１
２とＭｏ箔１２４とは互いに電気的に接続されている。
封止部１２０は、発光管１１０から延ばされたガラス部
１２２とＭｏ箔１２４とを有しており、ガラス部１２２
とＭｏ箔１２４とを圧着させることによって、発光管１
１０内の放電空間１１５の気密を保持している。Ｍｏ箔
１２４の一端には、モリブデンから構成された外部リー
ド（Ｍｏ棒）１３０が溶接によって接合されており、Ｍ
ｏ箔１２４と外部リード１３０とは互いに電気的に接続
されている。なお、Ｗ電極１１２’および封止部１２
０’の構成については、Ｗ電極１１２および封止部１２
０と同様であるので説明を省略する。

【０００６】次に、ランプ１０００の動作原理を簡単に
説明する。外部リード１３０およびＭｏ箔１２４を介し
てＷ電極１１２および１１２’に始動電圧が印加される
と、アルゴン（Ａｒ）の放電が起こり、この放電によっ
て発光管１１０の放電空間１１５内の温度が上昇し、そ
れによって水銀が加熱・気化される。その後、Ｗ電極１
１２および１１２’間のアーク中心部で水銀原子が励起
されて発光する。ランプ１０００の水銀蒸気圧が高いほ
ど発光効率も増加するため、水銀蒸気圧が高いほど画像
投影装置の光源として適しているが、発光管１１０の物
理的耐圧強度の観点から、１５〜２５ＭＰａの範囲の水
銀蒸気圧でランプ１０００は使用されている。

【０００７】ランプ１０００から発せられた光は反射鏡
６０で反射されて、出射方向５０に向かって出射するこ
とになる。反射鏡６０は、出射方向５０側に前面開口部
６０ａを有している。上述したように、ランプ１０００
に破損が生じないように、ランプ１０００の水銀蒸気圧
は発光管１１０の物理的耐圧強度範囲内にされている
が、万が一ランプが破損した場合における飛散防止のた
め、またはミラー内への異物の混入を防止するために、
前面開口部６０ａには前面ガラス１７０が取り付けられ
ている。すなわち、ミラー付ランプ１２００は密閉構造
となっており、万が一のランプ破損時に生じる飛散物
（ガラス片や水銀）が外部に出ないようにされている。
封止部１２０の外部リード１３０には、外部引出しリー
ド線６５が電気的に接続されており、外部引出しリード
線６５は、リード線用開口部６２を通って反射鏡６０の
外にまで延ばされて、外部回路（例えば、点灯回路）に
電気的に接続されている。反射鏡６０は、放電ランプ１
０００の封止部１２０’と固着されており、封止部１２
０’の一端には口金５５が取り付けられている。

【０００８】このミラー付ランプ１２００を、画像投影
装置（プロジェクタ）の光学系と組み合わせる場合、図
８（ａ）に示すように、ミラー付ランプ１２００を保持
するランプハウス１８０と一体にされてランプユニット
１５００として用いるのが一般的である。

【０００９】図８（ａ）は、ランプユニット１５００及
び光学系１９０（１９１〜１９３）を含む画像投影装置
の構成を、ランプユニット１５００の一部を切り欠いて
模式的に示している。図８（ｂ）は、ランプユニット１
５００のランプハウス１８０を前方から見た斜視図であ
る。ランプハウス１８０は、前面に出射光のための開口
部１８０ａが設けられた保持具であり、非密閉型の構造
（図８の例では、Ｌ字型のハウス）をしている。ランプ
ハウス１８０を画像投影装置の所定の位置に取り付ける
ことによって、ランプユニット１５００は、画像投影装
置の光学系１９０と組み合わされることになる。ランプ
ユニット１５００からの出射光は、まず、レンズ１９１
を通って、光学系１９０の画像表示素子１９２（例え
ば、ＤＭＤや液晶表示素子（ＬＣＤ））に達し、その
後、投射レンズ１９３を通って、スクリーン（不図示）
へ拡大投射されることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のミラー付ランプ
１２００は、密閉構造を有しているため、ランプ動作時
にランプから生じる熱がミラー付ランプ１２００の内部
に閉じこもり、ミラー付ランプ１２００の内部が高温に
なるという問題がある。すなわち、ランプが破損すると
ランプの飛散物が外部に飛び出すおそれがあり、飛散物
が外部に飛び出さないようにしてランプの安全性に万全
を期するために、ミラー付ランプ１２００の構造を密閉
構造にすることが求められるので、ランプ動作時にはミ
ラー付ランプ１２００の内部６１の雰囲気温度は上昇
し、それに伴って封止部１２０の温度も上昇する。封止
部１２０内のＭｏ箔１２４を構成するモリブデンは、３
５０℃以上になると酸化するという性質があるため、ミ
ラー付ランプ１２００が高温になった結果、Ｍｏ箔１２
４（特に、Ｍｏ箔１２４と外部リード１３０との溶接
部）が酸化されると、Ｍｏ箔１２４の導電性が失われ
て、ミラー付ランプ１２００は動作しなくなってしま
う。

【００１１】従来においては、ミラー付ランプ１２００
のサイズが大きかったこともあり、ミラー付ランプ１２
００の内部６１が比較的広かったため、ミラー付ランプ
１２００の内部６１の温度上昇はそれほど問題とならな
い場合が多かった。また、ランプの発光部１１０が劣化
することに起因してランプ寿命が比較的短かったことや
ランプの出力が比較的低かったことなどの理由から、た
とえミラー付ランプ１２００の内部６１の温度上昇が生
じても、ランプの動作信頼性を比較的保証することが可
能であった。

【００１２】しかしながら、今日においては、ミラー付
ランプ１２００のサイズが小さくなったために、ミラー
付ランプ１２００の内部６１の温度上昇の程度が大きく
なってきていることに加えて、ランプの発光部１１０の
特性向上に伴ってより長いランプ寿命（例えば、数千時
間以上）を確保することが製品ベースで可能となってき
ているため、長期間のあいだランプの動作信頼性を保証
するには、ミラー付ランプ１２００の内部６１の温度上
昇の問題を無視することができなくなっている。また、
より高出力のランプの開発が進められている状況の中、
ランプの出力を上げることによってミラー付ランプ１２
００の温度が非常に高くなる傾向があるため、ミラー付
ランプ１２００の内部６１の温度上昇の問題は、益々顕
在化するようになると考えられる。

【００１３】また、例えばＤＭＤを用いたプロジェクタ
の光源としてミラー付ランプ１２００をプロジェクタの
光学系に組み込んだとき、ミラー付ランプ１２００から
出射した光の一部が光学系によって反射されてミラー付
ランプ１２００に入射し、それによってミラー付ランプ
１２００の温度が上昇してしまう現象が発生することを
本願発明者は見出した。このような現象が発生する場合
には、ランプの出力からミラー付ランプ１２００の内部
温度を予測してミラー付ランプ１２００の設計を行った
としても、ランプの動作信頼性を保証できない場合が生
じることになる。

【００１４】さらに、ミラー付ランプ１２００内部６１
の空気と外気とを交換させる目的で反射鏡６０の一部に
穴をあけるという手法についても本願発明者は検討し
た。しかし、反射鏡６０の一部に穴をあけると、ランプ
１０００から発せられた光を反射する面積が減るため
に、ミラー付ランプ１２００から出射される光束が低下
して、ランプの光学的性能が低下してしまうことにな
る。また、反射鏡６０の一部に穴をあけた場合、ミラー
付ランプ１２００が密閉構造ではなくなるため、安全性
の点において課題が生じる。

【００１５】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、ミラー付ランプ内部の温度上
昇を抑制して動作信頼性を向上させたランプユニットを
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によるランプユニ
ットは、ミラー付ランプと、前記ミラー付ランプを保持
するハウスとを備えてなり、前記ミラー付ランプは、発
光物質が封入される管内に一対の電極が対向して配置さ
れた発光管と、前記一対の電極のそれぞれに電気的に接
続された一対の金属箔のそれぞれを封止する一対の封止
部とを有する放電ランプと、前記放電ランプから発する
光を反射する反射鏡であって、反射した光を出射するた
めの前面開口部を有する反射鏡とを含んでおり、前記ミ
ラー付ランプは、非密閉型の構造に形成されており、前
記ハウスは、前記反射鏡の前記前面開口部の出射方向前
方に、前記前面開口部から出射された光を透過する材料
からなる透過窓を有している。

【００１７】前記ミラー付ランプは、前記反射鏡の前記
前面開口部が開放されたままの非密閉型の構造を有して
いることが好ましい。

【００１８】前記ハウスは、前記放電ランプが飛散した
ときの飛散物が外部に出ないように飛散物を収容できる
構造を有していることが好ましい。

【００１９】前記ハウスは、前記ハウスの内部と外部と
の気体を交換するための開口部を有することが好まし
い。

【００２０】前記ハウスは、密閉構造を有していること
が好ましい。

【００２１】前記ハウスは、冷却用対流装置をさらに備
えていることが好ましい。

【００２２】前記透過窓は、ガラスまたは強化プラスチ
ックから構成されていればよい。

【００２３】前記ハウスは、金属から構成されているこ
とが好ましい。

【００２４】ある実施形態において、前記ランプユニッ
トは、前記放電ランプと前記反射鏡との光軸を合わせた
画像投影装置用ランプユニットである。

【００２５】ある実施形態において、前記ランプユニッ
トは、画像投影装置用光源として交換可能な単位として
構成されている。

【００２６】本発明による画像投影装置は、上記ランプ
ユニットと、前記ランプユニットを光源とする光学系と
を備え、前記ランプユニットに含まれる放電ランプと、
前記ランプユニットと、前記光学系との光軸が合わせら
れている。

【００２７】ある実施形態において、前記ランプユニッ
トは、画像投影装置用光源として交換可能な単位として
構成されており、前記光学系は、デジタルマイクロミラ
ーデバイスおよび液晶表示素子からなる群から選択され
る画像表示素子と、レンズと、を少なくとも有する。

【００２８】本発明のランプユニットでは、ミラー付ラ
ンプが非密閉型の構造に形成されており、ミラー付ラン
プを保持するハウス（ハウジング）に透過窓が設けられ
ている。従って、ミラー付ランプの内部の気体をハウス
内に移動させることが可能となるため、従来技術より
も、ランプ動作時におけるミラー付ランプの内部の温度
上昇を抑制することができる。その結果、ランプの動作
信頼性を向上させたランプユニットを提供することがで
きる。また、ミラー付ランプの内部の温度上昇を抑制す
ることができるため、ランプ寿命を延ばしたランプユニ
ットを提供することができる。さらに、透過窓は、反射
鏡の前面開口部の出射方向前方に設けられているので、
ランプ破損時に生じる飛散物（例えば、ガラス片や水
銀）が反射鏡の前面開口部から飛び出した場合でも、透
過窓によって飛散物の飛び出しを防止することができ
る。本発明のランプユニットが備えるミラー付ランプ
は、例えば、反射鏡の前面開口部が開放されたままの非
密閉型の構造を有している。

【００２９】ハウスが飛散物を収容できる構造を有して
いる場合、ランプ破損時に生じる飛散物がランプユニッ
トの外部に出ないようにすることができるため、ランプ
ユニットの安全性をさらに向上させることができる。少
なくともハウスの鉛直方向の上方に、ハウスの内部と外
部との気体を交換するための開口部を設けると、より効
果的にミラー付ランプの内部の温度上昇を抑制すること
ができる。ハウスが密閉構造を有している場合には、ラ
ンプ破損時に生じる飛散物が完全に外部に出ないように
することができる。ハウスに冷却用対流装置が備えられ
ていると、ハウス内の気体を強制的に対流させることが
できるので、ミラー付ランプの温度上昇をさらに効果的
に抑制することができる。透過窓は、ガラスまたは強化
プラスチックから構成することができる。ハウスが金属
から構成されていると、ランプユニットの放熱性を向上
させることができるため、ミラー付ランプの内部の温度
上昇をさらに抑制することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明を
簡明にするために、実質的に同一の機能を有する構成要
素を同一の参照符号で示す。（実施形態１）図１および図２を参照しながら、本発明
による実施形態１を説明する。図１は、本実施形態にか
かるランプユニット５００の構成を模式的に示してい
る。

【００３１】ランプユニット５００は、ミラー付ランプ
２００と、ミラー付ランプ２００を保持するハウス（ラ
ンプハウス）８０とを備えており、ミラー付ランプ２０
０は、放電ランプ１００と、放電ランプ１００から発す
る光を反射する反射鏡６０とを備えている。ミラー付ラ
ンプ２００は、反射鏡６０の前面開口部６０ａに前面ガ
ラスが設けられてない非密閉型の構造を有している。す
なわち、反射鏡６０の前面開口部６０ａが開放されたま
まの非密閉型の構造に形成されている。また、ミラー付
ランプ２００を保持するハウス８０は、反射鏡６０の前
方開口部６０ａの出射方向５０前方に、前面開口部６０
ａから出射された光を透過する材料からなる透過窓７０
を有している。ハウス８０は、ミラー付ランプ２００を
保持する役割に加えて、ミラー付ランプ２００を保護す
る役割も有している。

【００３２】ランプユニット５００が備える放電ランプ
１００は、発光管（バルブ）１０と、発光管１０に連結
された一対の封止部２０および２０’とを有している。
発光管１０の管内には、発光物質が封入される放電空間
１５があり、放電空間１５には、一対の電極１２および
１２’が対向して配置されている。発光管１０は、石英
ガラスから構成されており、略球形をしている。発光管
１０の外径は例えば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、発光
管１０のガラス厚は例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
発光管１０内の放電空間１５の容積は、例えば０．０１
〜１ｃｃ程度である。本実施形態では、外径１３ｍｍ程
度、ガラス厚３ｍｍ程度、放電空間１５の容量０．３ｃ
ｃ程度の発光管１０が用いられ、発光物質として水銀を
使用し、例えば１５０〜２００ｍｇ／ｃｍ³程度の水銀
と、５〜２０ｋＰａ程度の希ガス（例えば、アルゴン）
と、少量のハロゲンとが放電空間１５に封入されてい
る。

【００３３】放電空間１５内の一対の電極１２および１
２’は、例えば１〜５ｍｍ程度（好ましくは、１〜３ｍ
ｍ程度）の間隔（アーク長）で配置されている。電極１
２および１２’としては、例えば、タングステン電極
（Ｗ電極）が使用される。本実施形態では、１．５ｍｍ
程度の間隔でＷ電極１２および１２’が配置されてい
る。電極１２の電極軸（Ｗ棒）は、封止部２０内の金属
箔２４に電気的に接続されている。同様に、電極１２’
の電極軸は、封止部２０’内の金属箔２４に電気的に接
続されている。

【００３４】封止部２０は、電極１２に電気的に接続さ
れた金属箔２４と、発光管１０から延ばされたガラス部
２２とを有しており、金属箔２４とガラス部２２との箔
封止によって発光管１０の放電空間１５の気密を保持し
ている。封止部２０のガラス部２２は、例えば石英ガラ
スから構成されている。金属箔２４は、例えばモリブデ
ン箔（Ｍｏ箔）であり、例えば矩形の形状を有してい
る。封止部２０は、例えば略円形の断面形状を有してお
り、封止部２０の略中心部分に金属箔２４が位置してい
る。封止部２０内の金属箔２４は、溶接によって電極１
２と接合されており、金属箔２４は、電極１２が接合さ
れた側の反対側に外部リード３０を有している。外部リ
ード３０は、例えばモリブデンから構成されており、接
続部３２において溶接によって金属箔２４と接続されて
いる。なお、これらの封止部２０の構成は、封止部２
０’についても同様であるので説明を省略する。一方の
封止部２０は、反射鏡６０の前面開口部６０ａ側（出射
方向５０側）に配置されており、もう一方の封止部２
０’は、反射鏡６０に固定されており、封止部２０’の
端部には口金５５が取り付けられている。封止部２０’
と反射鏡６０とは、例えば無機系接着剤（例えばセメン
トなど）で固着されて一体化されている。

【００３５】封止部２０’と固着されている反射鏡６０
は、例えば、平行光束、所定の微小領域に収束する集光
光束、または、所定の微小領域から発散したのと同等の
発散光束になるように放電ランプ１００からの放射光を
反射するように構成されている。反射鏡６０としては、
例えば、放物面鏡や楕円面鏡を用いることができる。反
射鏡６０には、リード線用開口部６２が設けられてお
り、外部引出しリード線６５はリード線用開口部６２を
通して反射鏡６０の外にまで延ばされている。反射鏡６
０の外にまで延ばされた外部引出しリード線６５は、ハ
ウス８０に設けられた端子８４に電気的に接続されてお
り、端子８４は、不図示の外部回路（例えば、点灯回
路）に電気的に接続されることになる。なお、ランプ１
００の口金５５も、外部引出しリード線６６を通じて端
子８４と電気的に接続されている。

【００３６】反射鏡６０は、ミラー保持具８２によって
ハウス８０に固定されている。ミラー保持具８２は、反
射鏡６０を保持できる構造であれば、特に限定されず、
例えば、結合部材（ねじ、ボルト・ナットなど）によっ
て反射鏡６０をハウス８０に固定される構造であっても
よいし、反射鏡６０がミラー保持具８２にはめ込まれる
ような構成であってもよい。また、反射鏡６０とミラー
保持具８２とが互いに接着または粘着されるような構成
であってもよいし、磁力によって反射鏡６０をハウス８
０に固定する構成であってもよい。

【００３７】本実施形態では、ミラー保持具８２の構成
を簡単にする目的で、図２に示すように、バンド８６の
力を利用して反射鏡６０をハウス８０の一部に押し付け
ることによってミラー保持具８２を構成している。図２
は、背面からみた反射鏡６０を模式的に示している。

【００３８】図２に示すように、バンド（例えば、針
金）８６は、バンド固定具８７によってその両端が固定
されており、環状（リング状）の構造を有しており、バ
ンド８６の一部はバンド留め具（バックル）８８に引っ
かけることができるようになっている。このため、反射
鏡６０の背面に沿わすようにしてバンド８６をセットし
て、バンド８６をバンド留め具８８に引っかければ、反
射鏡６０をハウス８０に簡単に固定することができる。
図２に示したミラー保持具８２は、簡単な構成でミラー
付ランプ２００を簡単に固定することができるので、ラ
ンプユニットを組み立てる上で利点が大きい。反射鏡６
０を固定した後に反射鏡６０が移動しないように移動防
止用のツメ８９が設けられていることが好ましい。

【００３９】再び、図１を参照する。ハウス８０が有す
る透過窓７０は、例えば、ガラスまたは強化プラスチッ
クから構成されている。透過窓７０は、反射鏡６０の前
面開口部６０ａの出射方向５０前方に設けられているの
で、ランプ破損時に生じる飛散物（例えば、ガラス片や
水銀）が反射鏡６０の前面開口部６０ａから飛び出した
場合でも、透過窓７０によって飛散物の飛び出しを防止
することができる。従って、本実施形態のランプユニッ
ト５００では、反射鏡６０の前面開口部６０ａに前面ガ
ラスが設けられていないミラー付ランプ２００を使用し
ても、透過窓７０によってランプの安全性が確保されて
いる。本実施形態のランプユニット５００では、図７で
示した従来のミラー付ランプ１２００の反射鏡６０より
も、ハウス８０のランプ動作時の温度を低くすることが
できるため、透過窓７０の構成材料としてガラスだけで
なく、強化プラスチックも好適に使用することが可能と
なるという利点も得られる。本実施形態では、出射方向
５０前方に位置するハウス８０の前面に開口部を形成
し、その開口部をハウス８０の外側から覆うように透過
窓７０を設けているが、これに限らず、ハウス８０の内
側から覆うように透過窓７０を設けるようにしてもよ
い。また、出射方向５０前方に位置するハウス８０の前
面の一部（例えば、中央部分）または全部に透過窓７０
を設けるようにしてもよい。本実施形態では、ハウス８
０が密閉構造となるように構成されているため、たとえ
ランプ１００が破損して飛散物（ガラス片や水銀）が生
じたとしても、ランプユニット５００の外部に飛散物が
出ることはない。すなわち、ハウス８０の構造は、飛散
物が外部に出ないように飛散物を収容できる構造を有し
ているので、ランプの安全性がより確実なものにされて
いる。

【００４０】ハウス８０は、例えば、金属（例えば、ア
ルミ、ステンレス、鉄など）から構成されている。金属
は典型的に熱伝導率がよいため、ハウス８０（ミラー付
ランプ２００）の放熱性を上げることができる。また、
金属から構成したハウス８０の場合、ハウス８０を再利
用することが容易であるため、資源の有効利用の点でも
利点がある。本実施形態におけるハウス８０の内部９０
の容積は、例えば、８００〜２０００ｃｍ³程度であ
る。一方、反射鏡６０の内部６１の容積は、例えば、約
２００ｃｍ³であるので、反射鏡６０の内部６１の容積
に対して、ハウス８０の内部９０の容積を例えば４〜１
０倍にすることが可能となる。本実施形態のランプユニ
ット１００の構成によると、ランプ動作時における従来
のミラー付ランプ１２００の内部６１の温度よりも１０
〜５０℃程度低下させることが可能となる。なお、図１
中において、反射鏡６０前方のハウス８０の内部９０と
反射鏡６０後方のハウス８０の内部９０とはつながって
おり、ハウス８０の内部９０の空気は、ハウス８０内の
全体を自由に移動することが可能である。

【００４１】本実施形態では、ランプユニット５００に
おけるランプ１００と反射鏡６０との光軸が合うように
構成されているため、ランプユニット５００を画像投影
装置の光源として好適に使用することができる。光軸合
わせが良好でないと、画像投影装置による画像が悪くな
ることが知られており、例えば、光軸が僅か０．４ｍｍ
ずれただけでも、スクリーン上の明るさは６０％程度ま
で落ちてしまう。なお、ランプユニット５００を自動車
の前照灯用として使用する場合には、単に前方を照らせ
ばよいので、特に、厳密な光軸合わせをする必要はな
い。

【００４２】また、ランプユニット５００を、図８に示
した光学系１９０（１９１〜１９３）と組み合わせて、
画像投影装置を構成する場合、ランプユニット５００
は、画像投影装置用光源として交換可能な単位となるよ
うに構成されているので、このランプユニット５００の
画像投影装置への取り付け・交換を非常に簡便に行うこ
とができる。さらに、画像投影装置内のランプユニット
設置位置にランプユニット５００をセットした際に、ラ
ンプユニット５００と光学系１９０との光軸が合うよう
に設計した場合、ランプユニット５００を取り付け・交
換するだけで、光軸合わせを完了させることができる。

【００４３】本実施形態によると、反射鏡６０の前面開
口部６０ａに前面ガラスが設けられいない非密閉型の構
造のミラー付ランプ２００をランプユニット５００が備
えているため、ランプ動作時に高温となるミラー付ラン
プ２００の内部６１の空気が、ミラー付ランプ２００の
内部６１だけでなく、広くハウス８０の内部９０全体に
対流（移動）させることができる。従って、反射鏡６０
の内部６１だけでしか対流できなかった従来のミラー付
ランプ１２００の場合よりも、ランプ動作時におけるミ
ラー付ランプ２００の温度上昇を抑制することができ、
その結果、ランプの動作信頼性をより向上させることが
できる。また、ミラー付ランプ２００の温度上昇を抑制
した状態で使用することができるので、ランプの長寿命
化を図ることができる。さらに、透過窓７０を有するハ
ウス８０によってランプの安全性も確保されている。加
えて、ランプユニット５００を、画像投影装置用光源と
して交換可能な単位としているので、画像投影装置への
取り付け・交換を非常に簡便に行うことができる。そし
て、ランプユニット５００をセッティングした際の光軸
合わせも考慮して設計した場合、ランプユニット５００
を取り付け・交換するだけで、光軸合わせを完了させる
ことも可能となる。

【００４４】本実施形態のランプユニット５００では、
密閉構造にしたハウス８０を用いたが、図３に示すよう
に、ランプが飛散した場合のランプ１００の飛散物が外
部に出ないように飛散物を収容できる構造にしているな
らば、開口部８１が形成されたハウス８０を用いること
も可能である。図３に示したランプユニット６００で
は、開口部８１から飛散物が外部に出ないように開口部
８１の上方を覆う蓋部８１ａがハウス８０に形成されて
いる。

【００４５】蓋部８１ａは、ハウス８０の外壁との間に
隙間を設けるようにして形成されているため、ハウス８
０の内部９０の空気は、開口部８１および蓋部８１ａと
ハウス８０との隙間を通じて、外気と交換可能となって
いる。従って、ランプ動作時にミラー付ランプ２００の
内部６１の空気が高温となった結果、ハウス８０の内部
９０の空気の温度が上昇したとしても、その空気は開口
部８１を通じて外気と交換することが可能である。この
ため、ミラー付ランプ２００の温度上昇をさらに抑制す
ることができる。温度が高い空気は対流によって鉛直方
向の上方に移動するため、ハウス８０の内部９０の空気
と外気とを効率よく交換するためには、少なくともハウ
ス８０の鉛直方向の上方部位に開口部８１が設けられて
いることが好ましい。

【００４６】開口部８１は少なくとも１個形成されてい
ればよいが、ハウス８０の内外の空気交換の効率を上げ
るためには、開口部８１を複数個形成することが好まし
い。ハウス８０の上面に加えて、下面および／または側
面に開口部８１を形成した場合には、温度が最も低い箇
所と最も高い箇所に開口部８１が設けられた構成にする
ことができるため、効率良く対流を起こすことができ、
その結果、内部９０の空気をより効果的に入れ換えるこ
とが可能となる。

【００４７】なお、ランプユニット６００では、飛散物
が外部に出ないように飛散物を収容できる構造にするた
めにハウス８０の開口部８１に蓋部８１ａを設けたが、
飛散物を収容できる構造であれば、ハウス８０の構造は
特に限定されない。例えば、飛散物が外部に出ないよう
するためのネットなどを設けるようにしてもよい。（実施形態２）上記実施形態１のランプユニット５００
は、ミラー付ランプ２００の温度上昇をさらに低下させ
る目的で、図４に示すように、ランプ１００の口金５５
にヒートシンク５６を設けたランプユニット７００の構
成にすることも可能である。図４は、本実施形態のラン
プユニット７００の構成を模式的に示している。

【００４８】ランプユニット７００のランプ１００に取
り付けられたヒートシンク５６は、ランプ１００と熱的
に結合されており、表面積を拡大することによってラン
プの温度上昇を抑制する機能を有している。ヒートシン
ク５６は、例えば、放熱用のフィンであり、熱伝導率の
よい材料（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの金属材料）から構
成されている。ヒートシンク５６を設けることによっ
て、ランプ動作時におけるミラー付ランプ２００の温度
上昇をより効果的に抑制することができる。ヒートシン
ク５６を設けた場合でも、図３に示したランプユニット
６００のように、ハウス８０の内部９０の空気と外気と
を交換するための開口部８１を設けることも可能であ
る。

【００４９】さらに、ミラー付ランプ２００の温度上昇
をさらに効果的に抑制することを望む場合には、図５に
示すように、実施形態１のランプユニット５００のハウ
ス８０に冷却用対流装置９５を設けたランプユニット８
００の構成にすることも可能である。冷却用対流装置９
５は、例えば、ハウス８０の内部９０の空気を強制的に
対流させる冷却ファンである。冷却用対流装置９５は、
例えばパイプ９２を通じてハウス８０に連結されてお
り、ハウス８０の内部９０の空気は、冷却用対流装置９
５によって強制的に対流させられて冷却されることにな
る。その結果、ミラー付ランプ２００の温度上昇をさら
に効果的に抑制することができる。ランプユニット８０
０では、ランプ動作時における従来のミラー付ランプ１
２００の内部６１の温度よりも約５０℃〜約１００℃程
度低下させることが可能となる。図５では、パイプ９２
を一本の構成にしているが、送出し用のパイプと吸入用
のパイプとを別々にするように構成してもよい。なお、
冷却用対流装置９５は、ハウス８０の内部９０の空気を
強制的に対流させて冷却する機能を有しているので、ラ
ンプユニット６００および７００のいずれのハウス８０
にも取り付けることが可能である。

【００５０】なお、冷却ファンによる冷却だけでなく、
冷却用対流装置９５に冷却器を設けて気体の温度を直接
冷却させる構成にすることも、ミラー付ランプ２００の
温度上昇を抑制する上で好適である。また、ハウス８０
の内部９０の空気に代えて、例えば不活性ガス（Ｎ₂な
ど）を使用することも可能である。さらに、ハウス８０
の内部９０の空気を冷却するだけでなく、ミラー付ラン
プ２００の温度を直接低下させる目的で、ミラー付ラン
プ２００の反射鏡６０の背面に冷却用対流装置９５に接
続されたパイプ９２を配してそのパイプ９２内に冷媒
（例えば、水など）を流すようすることも可能である。
すなわち、冷媒を流す方式によって強制的にミラー付ラ
ンプ２００の温度を低下させることも可能である。この
ようなミラー付ランプの温度上昇を強制的に抑制する手
法は、高ワット化が益々進められているミラー付ランプ
においてより有効に機能すると考えられる。（他の実施形態）上記実施形態のランプユニットによる
と、ミラー付ランプの内部の温度を従来の構成の場合よ
りも低下させることができるので、ランプ１００の放熱
の役割も果たしている封止部２０内の金属箔２４の長さ
を従来の構成よりも短くすることが可能となる。これに
よって、ランプ１００をより小型化させることも可能と
なるため、より小型化したミラー付ランプ２００を備え
たランプユニットを提供することも可能となる。また、
ランプ動作時におけるミラー付ランプの内部の温度を従
来よりも低下させることができるため、モリブデン以外
の他の材料を用いて金属箔を好適に構成できる可能性も
ある。

【００５１】また、上記実施形態では、反射鏡６０の前
面開口部６０ａに前面ガラスが設けられてない構成の非
密閉型のミラー付ランプ２００を例として説明したが、
図６に示すように、前面開口部６０ａに前面ガラス１７
０が設けられている場合であっても、反射鏡６０の一部
に空気が出入りする開口部（切り欠き部）６０ｃが設け
られているような構成の非密閉型のミラー付ランプ２０
０’を用いることもできる。図６に示す構成の場合、開
口部６０ｃは、ランプ１００の発光管１０から最も離れ
ていて光反射の効率をあまり低下させない位置に設けら
れており、例えば、反射鏡６０の前面開口部６０ａ付近
の部位に複数個形成されている。図６に示した構成のラ
ンプユニット９００の場合、ハウス８０の透過窓７０と
ミラー付ランプ２００の前面ガラス１７０とによって実
質的に前面ガラスが２枚となるので、前方への飛散防止
の効果を大きくすることができる。

【００５２】上記実施形態では、発光物質として水銀を
使用する水銀ランプを放電ランプの一例として説明した
が、本発明は、封止部（シール部）によって発光管の気
密を保持する構成を有するいずれの放電ランプにも適用
可能である。例えば、金属ハロゲン化物を封入したメタ
ルハライドランプなどの放電ランプにも適用することが
できる。

【００５３】また、上記実施形態では、水銀蒸気圧が２
０ＭＰａ程度の場合（いわゆる超高圧水銀ランプの場
合）について説明したが、水銀蒸気圧が１ＭＰａ程度の
高圧水銀ランプや、水銀蒸気圧が１ｋＰａ程度の低圧水
銀ランプについても適応可能である。また、一対の電極
１２および１２’間の間隔（アーク長）は、ショートア
ーク型であってもよいし、それより長い間隔であっても
よい。上記実施形態の放電ランプは、交流点灯型および
直流点灯型のいずれの点灯方式でも使用可能である。

【００５４】上記実施形態におけるランプユニットは、
例えば、プロジェクタ用光源として好適に使用すること
ができる他、紫外線ステッパ用光源、または、競技スタ
ジアム用光源や、自動車のヘッドライト用光源、道路標
識を照らす投光器などとしても使用することが可能であ
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明のランプユニットによれば、ラン
プ動作時におけるミラー付ランプの温度上昇を抑制する
ことができる。その結果、ランプの動作信頼性を向上さ
せたランプユニットを提供することができる。また、ミ
ラー付ランプの温度上昇を抑制することができるため、
ランプ寿命を延ばしたランプユニット（ランプ寿命：例
えば５千時間から１万時間）を提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ランプユニット５００の構成を模式的に示す図
である。

【図２】ランプユニット５００における反射鏡６０を背
面から見た図である。

【図３】ランプユニット６００の構成を模式的に示す断
面図である。

【図４】ランプユニット７００の構成を模式的に示す断
面図である。

【図５】ランプユニット８００の構成を模式的に示す断
面図である。

【図６】ランプユニット９００の構成を模式的に示す断
面図である。

【図７】従来のミラー付ランプ１２００の構成を模式的
に示す図である。

【図８】（ａ）は、従来のランプユニット１５００およ
び光学系１９０を含む画像投影装置の構成を模式的に示
す図であり、（ｂ）は、従来のランプハウス１８０の構
成を模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１０発光管１２、１２’ 電極（Ｗ電極）１５放電空間（管内）２０、２０’ 封止部２２ガラス部２４金属箔（Ｍｏ箔）３０外部リード５５口金６０反射鏡６２リード線用開口部６５外部引出しリード線７０透過窓８０ハウス（ハウジング）８１開口部８１ａ蓋部８２ミラー保持具８４端子８６バンド（針金）８７バンド固定具８８バンド留め具（バックル）８９移動防止用のツメ９５冷却用対流装置１００放電ランプ１１０発光管１１２、１１２’ 電極（Ｗ電極）１１５放電空間（管内）１２０、１２０’ 封止部１２２ガラス部１２４金属箔（Ｍｏ箔）１３０外部リード１５５口金１７０前面ガラス１８０ランプハウス１９０光学系１９１レンズ１９２画像表示素子１９３投射レンズ２００ミラー付ランプ５００、６００、７００、８００、９００ランプユニ
ット１０００放電ランプ１２００ミラー付ランプ１５００ランプユニット

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１１月２１日（２００１．１１．
２１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項４】前記ハウスは、冷却用対流装置をさらに
備えている、請求項１から３の何れか一つに記載のラン
プユニット。

【請求項５】前記透過窓は、ガラスまたは強化プラス
チックから構成されている、請求項１から４の何れか一
つに記載のランプユニット。

【請求項６】前記ハウスは、金属から構成されてい
る、請求項１から５の何れか一つに記載のランプユニッ
ト。

【請求項７】前記ランプユニットは、前記放電ランプ
と前記反射鏡との光軸を合わせた画像投影装置用ランプ
ユニットである、請求項１から６の何れか一つに記載の
ランプユニット。

【請求項８】前記ランプユニットは、画像投影装置用
光源として交換可能な単位として構成されている、請求
項７に記載のランプユニット。

【請求項９】請求項１から８の何れか一つに記載のラ
ンプユニットと、前記ランプユニットを光源とする光学
系とを備え、前記ランプユニットに含まれる放電ランプと、前記ラン
プユニットと、前記光学系との光軸が合わせられてい
る、画像投影装置。

【請求項１０】前記ランプユニットは、画像投影装置
用光源として交換可能な単位として構成されており、前記光学系は、デジタルマイクロミラーデバイスである
画像表示素子と、レンズと、を少なくとも有する、請求
項９に記載の画像投影装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２１Ｖ 29/00 Ｇ０３Ｂ 21/16 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｈ０１Ｊ 61/52 ＢＦ２１Ｙ 101:00 21/14 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｒ 21/16 7/00 ＧＨ０１Ｊ 61/52 Ｊ // Ｆ２１Ｙ 101:00 (72)発明者甲斐誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者関智行大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者竹田守大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山本真一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者佐々木健一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3K014 LA01 LB03 LB04 MA03 MA05 MA08 3K042 AA01 AB02 AB03 AB04 AC06 BA08 BB03 BB05 BC01 CA00 CC05 5C039 AA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ミラー付ランプと、前記ミラー付ランプ
を保持するハウスとを備えてなり、前記ミラー付ランプは、発光物質が封入される管内に一対の電極が対向して配置
された発光管と、前記一対の電極のそれぞれに電気的に
接続された一対の金属箔のそれぞれを封止する一対の封
止部とを有する放電ランプと、前記放電ランプから発する光を反射する反射鏡であっ
て、反射した光を出射するための前面開口部を有する反
射鏡とを含んでおり、前記ミラー付ランプは、非密閉型の構造に形成されてお
り、前記ハウスは、前記反射鏡の前記前面開口部の出射方向
前方に、前記前面開口部から出射された光を透過する材
料からなる透過窓を有している、ランプユニット。
【請求項２】前記ミラー付ランプは、前記反射鏡の前
記前面開口部が開放されたままの非密閉型の構造を有し
ている、請求項１に記載のランプユニット。
【請求項３】前記ハウスは、前記放電ランプが飛散し
たときの飛散物が外部に出ないように飛散物を収容でき
る構造を有している、請求項１または２に記載のランプ
ユニット。
【請求項４】前記ハウスは、前記ハウスの内部と外部
との気体を交換するための開口部を有する、請求項１か
ら３の何れか一つに記載のランプユニット。
【請求項５】前記ハウスは、密閉構造を有している、
請求項３に記載のランプユニット。
【請求項６】前記ハウスは、冷却用対流装置をさらに
備えている、請求項５に記載のランプユニット。
【請求項７】前記透過窓は、ガラスまたは強化プラス
チックから構成されている、請求項１から６の何れか一
つに記載のランプユニット。
【請求項８】前記ハウスは、金属から構成されてい
る、請求項１から７の何れか一つに記載のランプユニッ
ト。
【請求項９】前記ランプユニットは、前記放電ランプ
と前記反射鏡との光軸を合わせた画像投影装置用ランプ
ユニットである、請求項１から８の何れか一つに記載の
ランプユニット。
【請求項１０】前記ランプユニットは、画像投影装置
用光源として交換可能な単位として構成されている、請
求項９に記載のランプユニット。
【請求項１１】請求項１から８の何れか一つに記載の
ランプユニットと、前記ランプユニットを光源とする光
学系とを備え、前記ランプユニットに含まれる放電ラン
プと、前記ランプユニットと、前記光学系との光軸が合
わせられている、画像投影装置。
【請求項１２】前記ランプユニットは、画像投影装置
用光源として交換可能な単位として構成されており、前記光学系は、デジタルマイクロミラーデバイスおよび
液晶表示素子からなる群から選択される画像表示素子
と、レンズと、を少なくとも有する、請求項１１に記載
の画像投影装置。