JP2008140670A - 発光装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスにかかる手間や費用を低減しやすくすることができる発光装置及びプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタは、マイクロ波２５の照射を受けて光を発する物質が封入されたランプ２３を保持するランプ保持部と、ランプ２３が前記ランプ保持部に保持された状態でランプ２３の外側にランプ２３とは隙間を保って位置し、導電性を有する心棒を誘電体で包んだ電界誘導棒３０と、マイクロ波２５を発生するマイクロ波発生部２１とを備えた光源装置１１を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置及びプロジェクタに関する。

従来、マイクロ波の電磁界で発光する放電灯に金属線からなる放電始動補助体を設けて、金属線の端部で発生する電磁界の集中によって放電灯内の電磁界強度を高めるようにした光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５７−５５０５７号公報（第２頁、第２図）

上記特許文献１に記載された光源装置では、放電始動補助体は、放電灯に一体で形成された突起の内部に埋設されている。そのため、特許文献１に記載された光源装置では、例えば、放電灯又は放電始動補助体の交換などのメンテナンスを必要とする際に、放電灯と放電始動補助体とを分離して、それぞれに対して単独でメンテナンスを施すことができない。つまり、この光源装置では、メンテナンスの必要性が生じたのが、放電灯及び放電始動補助体のいずれか一方のみであっても、放電灯及び放電始動補助体の両方に対してメンテナンスを施さなければならない。従って、この光源装置では、メンテナンスにかかる手間や費用を低減することが困難であるという未解決の課題がある。
本発明は、この未解決の課題に着目してなされたものであり、メンテナンスにかかる手間や費用を低減しやすくすることができる発光装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、マイクロ波の照射を受けて光を発する物質が封入されたランプを保持するランプ保持部と、前記ランプが前記ランプ保持部に保持された状態で前記ランプの外側に、前記ランプとは隙間を保って位置する導電体と、前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置とを備えたことを特徴とする。

この発光装置では、マイクロ波発生装置からのマイクロ波の電界成分が導電体によって集められるため、集められた電界成分をランプに集中させやすくすることができる。従って、ランプの輝度を向上させやすくすることができる。
また、この発光装置では、導電体がランプとは隙間を保って位置している、すなわち導電体とランプとが独立しているため、導電体とランプとのそれぞれに対して単独でメンテナンスを施すことが可能となる。従って、この発光装置では、メンテナンスにかかる手間や費用を低減しやすくすることが可能となる。

上記の発光装置では、前記導電体は、棒状に形成されているとともに、前記ランプよりも外側から前記ランプに向かって延びるように設けられていてもよい。

この構成によれば、棒状に形成された導電体の一端がランプに向けられているため、マイクロ波の電界成分をランプに一層集中させやすくすることができる。

上記の発光装置では、複数個の前記導電体を設けた構成とすることができる。

この構成によれば、導電体が複数個設けられているため、マイクロ波の電界成分を効率よくランプに集中させやすくすることができる。

上記の発光装置では、複数個の前記導電体のうちの少なくとも２個は、前記ランプを挟んで対峙する位置に設けられていてもよい。

この構成によれば、ランプが少なくとも２つの導電体によって挟まれるため、マイクロ波の電界成分を一層効率よくランプに集中させやすくすることができる。

上記の発光装置では、前記導電体の外側に、誘電体を介してコイルが嵌入されていてもよい。

この構成によれば、導電体の外側にコイルが巻かれた構成、すなわち導電体がコイルを貫いた構成とすることができるため、電界成分をコイルとコイルを貫く導電体とで一層集中させやすくすることができる。

本発明のプロジェクタは、上記の発光装置と、前記発光装置からの前記光を画像データに応じて変調して光学像を形成する光変調部と、前記光変調部によって形成された前記光学像を投写する投写部とを備えたことを特徴とする。

このプロジェクタでは、ランプの輝度を向上させやすい発光装置を備えているため、投写部を介して投写される光学像の明るさを向上させやすくすることが可能となる。また、発光装置がメンテナンスにかかる手間や費用を低減しやすい構成を有しているため、プロジェクタにおいて、メンテナンスにかかる手間や費用を低減しやすくすることができる。

本発明の実施形態におけるプロジェクタ１は、ブロック図である図１に示すように、光学系３と、制御回路５と、電源部７とを備えている。このプロジェクタ１は、外部から入力される画像信号に応じた画像を、光学系３を介してスクリーンＳなどに投写するものである。なお、プロジェクタ１では、外部電源９からの交流電力が電源部７によって直流電力に変換され、直流電力が電源部７から光学系３や制御回路５などに供給される。

光学系３は、図２に示すように、光源装置１１と、照明光学系１３と、光変調部１５と、色合成光学系１７と、投写部１９とを備えている。また、光源装置１１は、マイクロ波発生部２１とランプ２３とを有している。ここで、マイクロ波とは、一般的に周波数が３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの電磁波を指すが、本明細書では、ＵＨＦ帯からＳＨＦ帯に相当する３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの帯域の電磁波を指す。

マイクロ波発生部２１は、マイクロ波を放射する。ランプ２３は、マイクロ波発生部２１からマイクロ波の照射を受けて発光する。照明光学系１３は、光源装置１１から射出された光束の照度を均一化し、均一化された光束を、ダイクロイックミラーや反射ミラーなどを介して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色の光に分離する。

光変調部１５は、Ｒ、Ｇ及びＢの各色の光に対応して設けられる各色一対の偏光板の間に液晶パネルを配置した構成を有し、照明光学系１３で分離された各色の光束を画像データに応じて変調して光学像を形成する。色合成光学系１７は、光変調部１５で変調された各色の光学像を、クロスダイクロイックプリズムなどを介して合成し、カラー画像を形成する。投写部１９は、色合成光学系１７で各色の光学像が合成されて形成されたカラー画像を、レンズなどを介してスクリーンＳに投写する。

光源装置１１は、図３に示すように、上述したマイクロ波発生部２１及びランプ２３の他に、２つの電界誘導棒３０と、リフレクタ３１と、反射器３２と、ケース３３とを備えている。なお、図３では、構成をわかりやすく示すため、リフレクタ３１と反射器３２とケース３３とを概略の断面図で図示した。

ここで、光源装置１１の各構成について詳細を説明する。
ランプ２３は、図４に示すように、マイクロ波の照射を受けて発光する発光部３５と、支持腕３９と、被保持部４０とを有している。

発光部３５は、例えば石英ガラスなどで形成された封入部３７内に、マイクロ波の照射を受けて発光する物質が封入された構成を有している。なお、図４では、発光部３５の構成をわかりやすく示すため、発光部３５を断面図で図示した。
封入部３７内に封入される物質としては、例えば、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガス、水銀、金属ハロゲン化合物などが採用され得る。

支持腕３９は、例えば石英ガラスなどで封入部３７と一体的に形成されており、封入部３７から封入部３７の外側に向かって延びている。被保持部４０は、支持腕３９が延びる方向に沿って、支持腕３９の端部に形成されている。

電界誘導棒３０は、断面図である図５に示すように、心棒４１の周囲を、石英ガラスなどの誘電体４２で覆った構成を有している。なお、誘電体４２としては、石英ガラスに限らず、セラミクスなども採用され得る。心棒４１は、導電性を有し、熱膨張係数が小さく耐熱性が高い材料から、棒状に形成されている。このような心棒４１の材料としては、タングステンやステンレスなどが採用され得る。

誘電体４２は、心棒４１を包んで、心棒４１が延びる方向に沿った棒状に形成されている。誘電体４２の一端には、誘電体４２が延びる方向に沿って延びる被保持部４３が形成されている。ここで、心棒４１は、誘電体４２の被保持部４３側とは反対側の一端側が、端部に向かって細くなるように形成されている。以下においては、端部に向かって細くなるように形成されている心棒４１の一端側を先端側と表現する。

上記の構成を有する各電界誘導棒３０は、各心棒４１の各先端側がランプ２３の発光部３５に向けられた状態で、リフレクタ３１に保持されている。なお、本実施形態では、２つの電界誘導棒３０は、図３に示すように、ランプ２３の発光部３５を挟んで互いに対峙する位置で、発光部３５との間に隙間を保った状態でリフレクタ３１に保持されている。

リフレクタ３１は、例えば石英ガラスで形成され、図６に示すように、内面側に、放物面形状の曲面を有する光束反射面４５が形成されている。光束反射面４５は、マイクロ波を透過し、光束を反射する誘電体多層膜により構成されている。光束反射面４５の放物面形状の頂部には、光束反射面４５とは反対側、すなわちリフレクタ３１の外側に、マイクロ波発生部２１に結合される部位である結合部４７が形成されている。

結合部４７の光束反射面４５側には、図４に示すランプ２３の被保持部４０が嵌入されて、ランプ２３を保持する保持部４９が形成されている。また、光束反射面４５の発光部３５を挟んで対峙する各位置には、図５に示す電界誘導棒３０の被保持部４３が嵌入されて、各電界誘導棒３０を保持する保持部５０が形成されている。

上記の構成を有するリフレクタ３１は、図３に示すように、ランプ２３及び各電界誘導棒３０を保持した状態で、結合部４７がマイクロ波発生部２１に固定されている。光束反射面４５の放物面形状は、リフレクタ３１の内側に位置する発光部３５に焦点が合うように形成されている。これにより、マイクロ波２５の照射を受けた発光部３５からの光束５１ａは、光束反射面４５で反射して、光軸Ｌに略平行な光束５１ｂとなる。

反射器３２は、導電性材料である金属材料で形成され、図３に示すように、球面形状の曲面を有するマイクロ波反射面５３を有している。そして、反射器３２には、マイクロ波２５の１／４波長以下の口径を有する孔部５４が複数形成されている（図示は簡略化している）。また、マイクロ波反射面５３の球面形状は、ランプ２３の発光部３５に焦点が合うように構成されている。このマイクロ波反射面５３はマイクロ波２５を反射させる。また、複数の孔部５４は、リフレクタ３１の光束反射面４５で反射した光束５１ｂを通過させる。

ケース３３は、導電性材料でメッシュ状に形成されており、図３に示すように、マイクロ波発生部２１と、リフレクタ３１と、ランプ２３とを覆っている。このケース３３は、マイクロ波２５を遮蔽している。ケース３３において、反射器３２に相対する面側には、略円形状の孔部５５が形成されており、孔部５５の縁辺は、反射器３２の開放端部外面と同様の曲面を有する内面となるように形成されている。

ケース３３は、孔部５５に反射器３２の開放端部が係合されて、反射器３２が固定される。従って、光源装置１１は、反射器３２がケース３３から突出した状態となる。反射器３２は、ケース３３とともに、マイクロ波発生部２１と、リフレクタ３１と、ランプ２３とを覆って、マイクロ波２５を遮蔽している。

マイクロ波発生部２１は、図７に示すように、固体高周波発振部６１と、導波部６３とを備えている。固体高周波発振部６１は、ダイヤモンドＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）発振器６５と、電源６７と、増幅器６９とを備えている。導波部６３は、アンテナ７１と、安全器としてのアイソレータ７３とを備えている。ダイヤモンドＳＡＷ発振器６５は、移相回路７５と、ダイヤモンドＳＡＷ共振子７７と、増幅器７９と、電力分配器８１と、バッファ回路８３とを備えている。

電源６７は、駆動信号に基づいて、ダイヤモンドＳＡＷ発振器６５と、増幅器６９とに電力を供給する。ダイヤモンドＳＡＷ発振器６５は、増幅器６９の前段に接続されており、２．４５ＧＨｚ帯の高周波信号を生成するとともに、生成した高周波信号を増幅器６９に出力する。増幅器６９は、入力された高周波信号を増幅してから、導波部６３に出力する。このとき、高周波信号は、増幅器６９において、ランプ２３の封入部３７内に封入された物質を励起させ、発光部３５を発光させることができる出力レベルに増幅される。

導波部６３に入力された高周波信号は、アンテナ７１を介してマイクロ波２５として放射される。本実施形態では、アンテナ７１は、パッチアンテナとして構成されており、単一指向性を有するマイクロ波２５を放射する平面アンテナとなっている。このアンテナ７１により、マイクロ波２５は、略平面波として放射される。アイソレータ７３は、固体高周波発振部６１とアンテナ７１との間に設けられており、反射器３２、ランプ２３、ケース３３などからの反射波が固体高周波発振部６１に戻ることを阻止し、増幅器６９などの故障を防止している。

ダイヤモンドＳＡＷ発振器６５は、移相回路７５、ダイヤモンドＳＡＷ共振子７７、増幅器７９及び電力分配器８１が構成するループ回路８５に、バッファ回路８３を接続した構成を有している。バッファ回路８３は、電力分配器８１の一方の出力側に接続されている。移相回路７５は、電源６７から制御電圧が入力され、ループ回路８５の位相を可変させるものである。これら各ブロックは、一定の特性インピーダンス、具体的には５０Ωに全て整合接続されている。なお、ダイヤモンドＳＡＷ共振子７７は、増幅器７９が飽和状態となる入力電圧が供給されるように、増幅器７９の入力側に接続されている。

これにより、ダイヤモンドＳＡＷ共振子７７を用いてＧＨｚ帯での高周波信号をダイレクト発振させることが可能となる。また、整合を保ったまま増幅器７９の出力パワーを電力分配器８１からバッファ回路８３を介して外部に出力することができる。

また、この回路構成により、ダイヤモンドＳＡＷ共振子７７に印加する電力を最小限として連続発振状態を継続することが可能となる。また、移相回路７５により、高周波信号に周波数変調をかけることが可能となり、ランプ２３に対して、マイクロ波２５の周波数を可変したり、調整したりすることが可能になる。なお、固体高周波発振部６１に適用される発振器としては、ダイヤモンドＳＡＷ共振子７７を用いたダイヤモンドＳＡＷ発振器６５に限定されず、誘電体共振子やＬＣ共振子などを用いた発振器であってもよい。

制御回路５は、図８に示すように、制御部９１と、光源駆動部９３と、画像処理部９５と、信号変換部９７と、液晶パネル駆動部９９とを備えている。制御部９１は、例えば、マイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３と、記憶部１０５とを備えている。

ＣＰＵ１０３は、記憶部１０５に格納されている制御プログラムに従って、プロジェクタ１の動作を統括制御する。記憶部１０５は、フラッシュメモリ等のＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んだ構成を有している。ＲＯＭは、ＣＰＵ１０３が実行する制御プログラムなどが格納されている。ＲＡＭは、ＣＰＵ１０３によって実行される制御プログラムを一時的に展開したり、各種設定値等を一時的に格納したりする。

光源駆動部９３は、制御部９１からの指示に基づいて、マイクロ波発生部２１への駆動信号の出力を制御することにより、ランプ２３の点灯及び消灯を行う。
画像処理部９５は、信号変換部９７、液晶パネル駆動部９９に接続されており、制御部９１からの指示に基づいて、信号変換部９７に入力された画像信号に対する各種処理や、光変調部１５での画像形成の制御を行う。

信号変換部９７は、外部から供給される画像信号を、画像処理部９５が処理可能な形式の画像データに変換してから画像処理部９５に出力する。画像処理部９５は、信号変換部９７から入力された画像データを、この画像データに種々の処理を施してから、液晶パネル駆動部９９に出力する。なお、画像処理部９５が画像データに施す処理としては、各種の画質調整や、メニュー、メッセージ等のＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）画像を合成する処理などが挙げられる。また、各種の画質調整としては、解像度変換、輝度調整、コントラスト調整、シャープネス調整などが挙げられる。

液晶パネル駆動部９９は、入力された画像データに応じて、光変調部１５を構成する図示しない各液晶パネルの駆動を制御する。光変調部１５は、各液晶パネルの駆動が液晶パネル駆動部９９によって制御されることにより、Ｒ、Ｇ及びＢの各色の光を画像データに応じて変調して光学像を形成する。光変調部１５で形成された光学像は、色合成光学系１７でカラー画像に合成されてから、投写部１９を介してスクリーンＳに投写される。

なお、本実施形態において、光源装置１１が発光装置に対応し、マイクロ波発生部２１がマイクロ波発生装置に対応し、心棒４１が導電体に対応し、保持部４９がランプ保持部に対応している。

本実施形態のプロジェクタ１では、ランプ２３の発光部３５の外側に心棒４１が設けられた光源装置１１を光源として使用することができる。この光源装置１１では、マイクロ波発生部２１から照射されるマイクロ波２５の電界成分を、導電性を有する心棒４１で発光部３５に集中させやすくすることができる。これにより、ランプ２３の輝度が向上し、投写部１９を介して投写される光学像の明るさを向上させやすくすることが可能となる。

また、ランプ２３と電界誘導棒３０とは、互いに独立しており、ランプ２３及び電界誘導棒３０同士間に隙間を保った状態でリフレクタ３１に保持されている。このため、ランプ２３及び電界誘導棒３０のいずれか一方に交換などの必要性が生じた場合に、その一方のみを単独で交換することができる。つまり、ランプ２３及び電界誘導棒３０のいずれか一方に単独でメンテナンスを施すことが可能であり、メンテナンスにかかる手間や費用を低減することができる。

本実施形態では、光源装置１１は、２つの電界誘導棒３０を備えている。そして、これら２つの電界誘導棒３０は、心棒４１の先端側がランプ２３の発光部３５を挟んで互いに対峙するようにリフレクタ３１に保持されている。この構成によれば、２つの電界誘導棒３０の各心棒４１の一端が発光部３５に向けられた状態で、２つの心棒４１同士が発光部３５を挟んでいるので、マイクロ波２５の電界成分を発光部３５に効率よく集中させやすくすることができる。

なお、本実施形態では、光源装置１１が２つの電界誘導棒３０を備えた構成を例に説明したが、電界誘導棒３０の個数は２つに限定されず、１つ以上の任意の個数を採用することができる。

また、本実施形態では、心棒４１を誘電体４２で包んだ構成を有する電界誘導棒３０を採用したが、電界誘導棒３０の構成はこれに限定されない。電界誘導棒３０としては、図９に示すように、誘電体４２の外側にコイル１１１を嵌入した構成を採用することができる。この構成では、電界誘導棒３０は、断面図である図１０に示すように、誘電体４２の外側にコイル１１１が巻かれた構成を有しており、心棒４１がコイル１１１の内側を貫くように設けられている。なお、コイル１１１としては、例えば銅、アルミニウムなどの導電性や耐熱性が高い線材が採用され得る。

図１０に示す電界誘導棒３０では、マイクロ波２５の電界成分は、コイル１１１を貫くように、コイル１１１の内側に集中しやすい。また、マイクロ波２５の電界成分は、コイル１１１を貫く心棒４１にも集中しやすい。従って、図１０に示す電界誘導棒３０では、マイクロ波２５の電界成分を発光部３５に一層集中させやすくすることができ、ランプ２３の輝度を一層向上させることが可能となる。また、図１０に示す電界誘導棒３０を備えた光源装置１１をプロジェクタ１に適用すれば、投写部１９を介して投写される光学像の明るさを一層向上させやすくすることが可能となる。

また、本実施形態では、誘電体４２を石英ガラスなどの材料で構成するようにしたが、誘電体４２の材料はこれに限定されず、絶縁性が高く磁性を有する材料であってもよい。この構成によれば、マイクロ波２５の電界成分を発光部３５に一層集中させやすくすることができる。なお、絶縁性が高く磁性を有する材料としては、例えば、マンガン亜鉛（ＭｎＺｎ）系フェライトが挙げられる。

本発明の実施形態におけるプロジェクタの主要構成を示すブロック図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタの光学系の主要構成を示すブロック図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタの光源装置の構成を説明する図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタのランプの構成を説明する図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタの電界誘導棒の構成を説明する断面図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタのリフレクタを説明する断面図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタのマイクロ波発生部の主要構成を示すブロック図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタの制御回路の主要構成を示すブロック図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタの光源装置の他の構成例を説明する図。 本発明の実施形態におけるプロジェクタの電界誘導棒の他の構成例を説明する断面図。

符号の説明

１…プロジェクタ、１１…光源装置、１５…光変調部、１９…投写部、２１…マイクロ波発生部、２３…ランプ、２５…マイクロ波、３０…電界誘導棒、４１…心棒、４２…誘電体、４９…保持部、５０…保持部、１１１…コイル。

Claims (6)

1. マイクロ波の照射を受けて光を発する物質が封入されたランプを保持するランプ保持部と、前記ランプが前記ランプ保持部に保持された状態で前記ランプの外側に、前記ランプとは隙間を保って位置する導電体と、前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置とを備えたことを特徴とする発光装置。
2. 前記導電体は、棒状に形成されているとともに、前記ランプよりも外側から前記ランプに向かって延びるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 複数個の前記導電体を設けた構成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 複数個の前記導電体のうちの少なくとも２個は、前記ランプを挟んで対峙する位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記導電体の外側に、誘電体を介してコイルが嵌入されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光装置と、前記発光装置からの前記光を画像データに応じて変調して光学像を形成する光変調部と、前記光変調部によって形成された前記光学像を投写する投写部とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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