JP4093211B2 - 光源装置、およびプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源装置、およびプロジェクタに関する。

従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、光学像を拡大投写するプロジェクタがパーソナルコンピュータとともに会議、学会、展示会でのプレゼンテーション用途に利用されており、近年では、ホームシアター用途にも利用されている。
このプロジェクタの光源装置としては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等の各種発光管にリフレクタを取り付けたものが使用されており、発光管の両側の封止部口金に溶接されたリード線により、発光管と外部電源との導通を図る構成となっている。

ここで、特許文献１にも示されているように、発光管はリフレクタの内面側に突出している。そして、この突出先端側の封止部から延びたリード線をリフレクタの外側に引き出し、またリフレクタに固定する手段として、本文献では、このリード線をリフレクタに形成された孔に通し、この孔の部分でリード線を金具固定する構成を採用していた（例えば、特許文献１）。
一方、リフレクタの開口を覆い、発光管の破裂に対応した前面ガラスを備える構成の場合は、この前面ガラスの端縁部とリフレクタの開口端部との間にリード線を挟み込み、接着固定することによって、突出先端側の封止部から延びたリード線をリフレクタの外側に引き出し、固定していた。
また、図６の側断面図に示される光源ランプユニット１０’のようにリード線を引き出し、固定する場合もあった。この光源ランプユニット１０’では、リード線２００’が第１封止部１１２側の留め金１１６から楕円リフレクタ１２の開口端部１２５に向かって延び、開口端部１２５の外周端縁をかすめるように楕円リフレクタ１２外側に延出し、楕円リフレクタ１２の外周に沿うように引き出され、固定されている。
なお、上記いずれの構成においても、リード線は、リフレクタ脇に配置された外部電源への接続端子に溶接などの手段によって固定されていた。

特開２００３−１３２７０２号公報（図５）

しかしながら、特許文献１のような構成では、リフレクタに孔等を開けることになるため、この孔の分、光源光を反射することができない。これにより、光の利用効率が低下し、照度の損失が生じてしまうという問題がある。
一方、封止部がリフレクタの開口を超えて突出している場合など、発光管やリフレクタの形状等によっては前面ガラスを具備できない場合があり、このような場合はリード線をリフレクタに対して固定するのが難しい。リード線がリフレクタに確実に固定されていないと、リード線を外部電源への接続端子に取り回す際など、リード線が引っ張られたり、逆に、押し縮められたりした場合に、封止部先端のリード線の溶接部分に荷重が掛かってこの溶接部分からリード線が外れがちとなり、また、その荷重によって発光管が破損、故障するおそれも生じ、光源装置の組み込み性や信頼性に影響してしまう。すなわち、前面ガラス等を使用しない場合でも、リード線を確実に固定する手段の実現が望まれていた。
また、図６に示すような光源ランプユニット１０’のリード線２００’の配線においては、楕円リフレクタ１２にリード線２００’は固定されていない。したがって、リード線２００’が楕円リフレクタ１２の開口端部１２５でずれたり、開口端部１２５から外れたりし易く、リード線２００’を端子台に取り付ける配線作業がしずらい。さらに、その配線時、リード線２００’が引っ張られたり、その逆に、押し縮められたりすると、第１封止部１１２先端の留め金１１６の溶接点に荷重が掛かり、リード線２００’が留め金１１６から取れてしまったり、この溶接点での荷重によって光源ランプ１１が破損、故障したりするおそれがある。

本発明の目的は、上記問題に鑑みて、光の利用効率の低下を招くことなく、リード線を確実に固定できる光源装置、およびこの光源装置を備えるプロジェクタを提供することにある。

本発明の光源装置は、電極を介して光束を放射する発光部と、前記発光部の両側にそれぞれ延びる一対の封止部と、前記電極と外部電源とを導通させ前記封止部先端からそれぞれ延びるリード線とを有する発光管と、前記発光管から放射された光束を所定方向に揃えて開口から射出する凹面状の反射面を有するリフレクタとを備える光源装置であって、前記発光管は、前記一対の封止部のうち一方の封止部が前記リフレクタの光束射出前方に突出するように設けられ、前記一方の封止部から延びた前記リード線は、前記一方の封止部から前記リフレクタの開口端部まで延び、前記開口端部を厚み方向に挟んで前記リード線を前記リフレクタに固定するように、前記開口端部の形状に倣って折れ曲がる折り返し部を有することを特徴とする。

この発明によれば、リフレクタの光束射出前方に突出する突出先端側の一方の封止部からリフレクタの開口端部まで延びたリード線が該開口端部の形状に倣って折れ曲がる折り返し部を有していることにより、この折り返し部で開口端部が挟み込まれ、リード線をリフレクタに容易かつ確実に固定できる。これにより、リード線を配線する際の取り回し時、あるいは外部からの衝撃を受けた時など、リード線が引っ張られたり、反対に、押し縮められたりした際に作用する外力に耐えうる十分なリード線のリフレクタへの取付強度となり、リード線が封止部先端から外れたりずれたりするようなことがない。また、リード線にかかる外力によって封止部先端の溶接部分に荷重がかかり発光管が破損、故障するおそれもなくなる。これにより、光源装置をプロジェクタ等の機器に容易に組み込むことができ、信頼性も向上させることができる。
また、リフレクタにリード線固定用の孔等を形成しなくても済むため、光利用効率の低下を招くようなこともない。

本発明の光源装置では、前記折り返し部は、前記一方の封止部から前記リフレクタの開口端部の内周面に向かって延びたリード線が、前記開口端部の内周面に沿って前記リフレクタの開口端部の端面側に折り曲げられた第１曲折部と、前記第１曲折部で折り曲げられた前記リード線が前記開口端部の端面に沿って折り曲げられた第２曲折部と、前記第２曲折部で折り曲げられた前記リード線が前記リフレクタの外周面に沿って折り曲げられた第３曲折部とを有することが好ましい。

この発明によれば、リード線がリフレクタの開口端部を厚さ方向に挟むように折り返しており、リフレクタの内周面側と外周面側のいずれにおいても曲折部のばね性が作用する。これにより、リード線をリフレクタに一層確実に固定することができる。また、第１曲折部、第２曲折部、第３曲折部の互いのばね力が組み合わさり、互いに抵抗として作用するので、この点でも、リード線をリフレクタにより確実に固定することができる。

本発明の光源装置では、前記リフレクタは、回転楕円面状の反射面を有する楕円リフレクタであって、前記楕円リフレクタの反射面と対向配置される反射面を有する副反射鏡を備え、前記副反射鏡の反射面は、前記発光管から射出された光束を前記楕円リフレクタに反射することが好ましい。

この発明によれば、発光部から楕円リフレクタの反射面とは反対側に射出された光束が副反射鏡によって楕円リフレクタ側に戻され、発光部から放射された殆どすべての光束が楕円リフレクタによって光束射出前方側の第２焦点位置に収束することとなるので、光の利用効率を大幅に向上させることができる。
さらに、この副反射鏡により、楕円リフレクタの開口径および光軸方向の寸法を小さくできるので、光源装置を小型化することができる。
なお、楕円リフレクタの開口から封止部が突出しているので、リフレクタの開口を覆う前面ガラス等を採用することが困難であり、前面ガラスとリフレクタの端部との間にリード線を挟み込んで固定することが難しい構成であるが、本発明では上述のように、曲折部によってリード線をリフレクタに確実に固定することができるため、楕円リフレクタおよび副反射鏡を備え、発光管の封止部がリフレクタ開口から突出する構成の光源装置において、本発明は特に有用となる。

本発明の光源装置では、前記折り返し部を有するリード線は、前記リフレクタから射出される光束の中心軸を含む面内に配置されていることが好ましい。
この発明によれば、一方の封止部からリフレクタの開口端部まで、リフレクタからの射出光束の光路をリード線が横切る寸法が短いので、リード線による光の遮蔽量を抑えて光の利用効率の向上に寄与できる。
なお、リフレクタの開口が円形であるとき、発光部近傍からこの円形の半径位置に応じてリード線が延びていることが好ましい。これにより、リード線がリフレクタからの射出光束の光路を横切る寸法を最短にできることから、リード線による光の遮蔽量をさらに低減できる。

本発明の光源装置では、前記折り返し部を有するリード線は、前記一方の封止部から前記発光部に向かって前記リフレクタから射出される光束の中心軸にほぼ沿って延び、前記発光部近傍で、前記開口端部に向かって折れ曲がる第４曲折部を有することが好ましい。
この発明によれば、リード線がリフレクタから射出される光束の中心軸方向に沿って延びている部分では、リード線による光の遮蔽が殆ど生じない。また、発光部近傍からリフレクタの開口端部まで、リフレクタからの射出光束の光路をリード線が横切る寸法が短いので、リード線による光の遮蔽量を極力抑えられる。これらのことから、光の利用効率の向上に寄与できる。
また、リフレクタの開口から光束射出前方の楕円の第２焦点位置に光束が収束する楕円リフレクタを採用する場合は、第４曲折部を発光部の近傍に形成したことにより、第２焦点から離れた位置で光束を横切るようにリード線を配線することが可能となる。すなわち、リフレクタからの射出光束は楕円の第２焦点位置に近づくにつれ光束が収束し光束の射出方向に直交する断面の面積が小さくなるため、第４曲折部をより発光部の近傍に形成することにより、収束光の射出方向に直交する断面の面積に対して収束光を横切るリード線による遮光面積の割合を小さくすることができるので、光の利用効率が向上する。

本発明のプロジェクタは、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、拡大投写するプロジェクタであって、前述の光源装置を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、光源装置が前述のような作用及び効果を具備するため、同様の作用および効果を享受できる。すなわち、光源装置の光の利用効率に優れていることから、明るく鮮明な投写画像を形成できるとともに、光源装置において発光部と外部電源との導通を図るリード線が確実に固定されるため、光源装置の組み込み作業を容易化できるとともに、製品の信頼性を高めることができる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態におけるプロジェクタ１の光学系を表す模式図が示されている。このプロジェクタ１は、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投写する光学機器であり、光源装置としての光源ランプユニット１０、均一照明光学系２０、色分離光学系３０、リレー光学系３５、光学装置４０、及び投写光学系５０を備えて構成され、光学系２０〜３５を構成する光学素子は、所定の照明光軸Ａが設定された光学部品用筐体２内に位置決め調整されて収納されている。

光源ランプユニット１０は、光源ランプ１１から放射された光束を一定位置に収束して射出し、光学装置４０を照明するものであり、詳しくは後述するが、光源ランプ１１、楕円リフレクタ１２、副反射鏡１３、及び平行化凹レンズ１４を備えている。
そして、光源ランプ１１から放射された光束は、楕円リフレクタ１２により装置前方側に収束された収束光として射出され、平行化凹レンズ１４によって平行化され、均一照明光学系２０に射出される。楕円リフレクタ１２から射出された光束の中心軸は照明光軸Ａと一致している。

均一照明光学系２０は、光源ランプユニット１０から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の面内照度を均一化する光学系であり、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、ＰＢＳアレイ２３、コンデンサレンズ２４、及び反射ミラー２５を備えている。
第１レンズアレイ２１は、光源ランプ１１から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸Ａと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成され、各小レンズの輪郭形状は、後述する光学装置４０を構成する液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
第２レンズアレイ２２は、前述した第１レンズアレイ２１により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ２１と同様に照明光軸Ａに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成であるが、集光を目的としているため、各小レンズの輪郭形状が液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの画像形成領域の形状と対応している必要はない。

ＰＢＳアレイ２３は、第１レンズアレイ２１により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
このＰＢＳアレイ２３は、図示を略したが、照明光軸Ｘに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Ａに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のＰ偏光光束及びＳ偏光光束のいずれかは、ＰＢＳアレイ２３の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が一方向に揃えられる。このようなＰＢＳアレイ２３を用いることにより、光源ランプ１１から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置４０で利用する光源光の利用率を向上することができる。

コンデンサレンズ２４は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、及びＰＢＳアレイ２３を経た複数の部分光束を集光して液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。このコンデンサレンズ２４は、本例では光束透過領域の入射側端面が平面で射出側端面が球面の球面レンズであるが、射出側端面が双曲面状の非球面レンズを用いることも可能である。
このコンデンサレンズ２４から射出された光束は、反射ミラー２５で曲折されて色分離光学系３０に射出される。

色分離光学系３０は、２枚のダイクロイックミラー３１、３２と、反射ミラー３３とを備え、ダイクロイックミラー３１、３２より均一照明光学系２０から射出された複数の部分光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー３１、３２は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子であり、光路前段に配置されるダイクロイックミラー３１は、赤色光を透過し、その他の色光を反射するミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー３２は、緑色光を反射し、青色光を透過するミラーである。

リレー光学系３５は、入射側レンズ３６と、リレーレンズ３８と、反射ミラー３７、３９とを備え、色分離光学系３０を構成するダイクロイックミラー３２を透過した青色光を光学装置４０まで導く機能を有している。尚、青色光の光路にこのようなリレー光学系３５が設けられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本例においては青色光の光路長が長いのでこのような構成とされているが赤色光の光路長を長くし、赤色光の光路中にリレー光学系３５を配置する構成も考えられる。

前述したダイクロイックミラー３１により分離された赤色光は、反射ミラー３３により曲折された後、フィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。また、ダイクロイックミラー３２により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。さらに、青色光は、リレー光学系３５を構成するレンズ３６、３８及び反射ミラー３７、３９により集光、曲折されてフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。尚、光学装置４０の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ４１は、第２レンズアレイ２２から射出された各部分光束を、照明光軸Ａに対して平行な光束に変換するために設けられている。

光学装置４０は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明対象となる光変調装置としての液晶パネル４２（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ）と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４３とを備えて構成される。尚、フィールドレンズ４１及び各液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの間には、入射側偏光板４４が介在配置され、図示を略したが、各液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム４３の間には、射出側偏光板が介在配置され、入射側偏光板４４、液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ、及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。

液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板４４から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの変調を行う画像形成領域は、矩形状であり、その対角寸法は、例えば０．７インチである。

クロスダイクロイックプリズム４３は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４３は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
そして、クロスダイクロイックプリズム４３から射出されたカラー画像は、投写光学系５０によって拡大投写され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。

図２は、光源ランプユニット１０を斜め後方から示す図である。
光源ランプユニット１０は、前述した光源ランプ１１、楕円リフレクタ１２、副反射鏡１３、及び平行化凹レンズ１４と、平行化凹レンズを保持する保持部材１６と、ランプハウジング１５とを備えて構成されている。
発光管としての光源ランプ１１は、中央部が球状に膨出した石英ガラス管から構成され、中央部分が発光部１１１、この発光部１１１の両側に延びる部分が、一対の第１封止部１１２および第２封止部１１３となっている。一対の封止部１１２および封止部１１３において、一方の封止部を第１封止部１１２とし、他方の封止部を第２封止部１１３とする。
この光源ランプ１１には、本実施形態ではメタルハライドランプが採用されているが、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等の一対の電極間で放電発光が行われる放電型発光管をはじめとして、、ハロゲンランプ等も含めて各種のランプを採用できる。

図３は、光源ランプユニット１０の側断面図である。
発光部１１１の内部には、所定距離で離間配置される一対のタングステン製の電極１１４と、水銀、希ガス、及び少量のハロゲンが封入されている。
各封止部１１２、１１３の内部には、発光部１１１の各電極１１４と電気的に接続されたモリブデン製の金属箔１１５がそれぞれ挿入されている。これらの金属箔１１５には、外部つなげられるリード線１１８がそれぞれ電気的に接続され、各封止部１１２，１１３から外部に引き出されている。第１封止部１１２先端から引き出されたリード線１１８は、留め金１１６を介してリード線２００に電気的に接続されている。第２封止部１１３先端から引き出されたリード線１１８は、第２封止部１１３の先端を覆うように設けられた口金１１７を介して外部に引き出されており、リード線２１０に接続されている。これらのリード線２００、２１０は、留め金１１６，口金１１７にそれぞれハンダによって溶接、または圧着により接続されており、リード線２００、２１０を介して外部電源から電圧を印加すると、電極１１４間でアーク放電が生じ、発光部１１１から光束が放射されることになる。
なお、リード線２００，２１０は、ニッケル、金などの金属、あるいはこれらの合金製であって、例えば針金程度の剛性を有し、曲折部の形状を維持可能な線条部材等を採用できる。口金１１７は第２封止部１１３を保護する部材であり、必要がない場合は省略してもよい。また、第２封止部１１３先端から引き出されたリード線１１８を長く設定しリード線２１０としてそのまま利用することもできる。留め金１１６としては、リングスリーブや圧着端子などを採用できる。
また、第２封止部１１３の発光部１１１近傍には、プロジェクタ１の起動時に電流を流し、電極１１４間での放電を誘発させる電熱線１１９が巻き付けられ、この電熱線１１９の端部は第１封止部１１２先端の留め金１１６に溶接されている。この電熱線１１９による発光部１１１の予熱効果により、ハロゲンサイクルが早期に生じるため、光源ランプ１１を早く点灯させることができる。

楕円リフレクタ１２は、首状部１２１及びこの首状部１２１から拡がる回転楕円曲面状の反射部１２２を備えた石英ガラス、サファイアガラス、水晶、蛍石、ＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）等による一体成形品である。
首状部１２１には、第２封止部１１３が配置される挿入孔１２３が中央に形成されている。
反射部１２２の表面には、誘電体多層膜が成膜されることによって反射面１２４が形成され、この反射面１２４は、可視光を反射して赤外線および紫外線を透過するコールドミラーとなっている。なお、耐熱性の点で、金属薄膜蒸着により、例えば、タンタル化合物とＳｉＯ_２との交互積層、またはハフニウム化合物とＳｉＯ_２との交互積層等によって反射面１２４を成膜するのが好ましい。

この楕円リフレクタ１２に光源ランプ１１を固定する際には、第２封止部１１３を楕円リフレクタ１２の挿入孔１２３に挿入し、発光部１１１内の電極１１４間の発光中心が反射面１２４の楕円曲面の第１焦点Ｆ１位置となるように光源ランプ１１を配置し、挿入孔１２３内部にシリカ・アルミナを主成分とする無機系接着剤を充填する。
なお、反射部１２２の照明光軸Ａ方向寸法は光源ランプ１１の長さ寸法よりも短くなっていて、上述のように楕円リフレクタ１２に光源ランプ１１を固定すると、楕円リフレクタ１２の光束射出側の開口端部１２５から第１封止部１１２（一方の封止部）が突出する。

副反射鏡１３は、光源ランプ１１の発光部１１１の前方略半分を覆い楕円リフレクタ１２の反射面１２４と対向して配置される反射部材であり、その反射面１３１は、発光部１１１の球面に倣う凹曲面状に形成されている。この副反射鏡１３は、例えば低熱膨張材である石英又はネオセラムや、高熱伝導材である透光性アルミナ、サファイア、水晶、蛍石、ＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）等を使用して製作されている。また、反射面１３１は、楕円リフレクタ１２と同様、可視光のみを反射させ、赤外線および紫外線を透過させる誘電体多層膜となっている。

平行化凹レンズ１４は、光源ランプ１１から放射され、楕円リフレクタ１２によって所定の向きに反射された光束を平行化する部材であり、光束入射面１４１が非球面、例えば双曲面の凹面状に形成され、光束射出面１４２は平面状に形成されている。
光束入射面１４１には、反射防止膜（ＡＲコート・Anti Reflection Coating）が形成されているとともに、光束射出面１４２には、紫外線カット膜が形成されている。これにより、光の利用効率の向上とともに光源ランプユニット１０の後段に配置される光学部品等の紫外線による劣化防止が図られている。

保持部材１６は、楕円リフレクタ１２の開口端部１２５に応じた円筒形状であって、楕円リフレクタ１２とは反対側に平行化凹レンズ１４の外周端部を保持し、楕円リフレクタ１２の開口を覆っているとともに、光源ランプ１１が破裂した場合に、ガラス片などの飛散を防止するものである。
この保持部材１６は、外側に設けられた保持部材本体１６３と、その内側に設けられた吸収部材１６４との二重構造となっている。
外側の保持部材本体１６３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やベクトラ（ＬＣＰ）等の合成樹脂射出成形品であり、一体成形された筒部１６１および保持部１６２で構成されている。筒部１６１は、楕円リフレクタ１２の開口端部１２５に応じた円筒形状であって、光源ランプ１１を覆っている。保持部１６２は、この筒部１６１の光束射出側端面を塞ぐように設けられ、平行化凹レンズ１４が嵌め込まれる開口１６２Ａが形成されている。

一方、内側の吸収部材１６４としては、保持部材本体１６３への光源ランプからの光を遮光しかつ、反射率が低く光吸収可能な各種の部材を採用できる。遮光特性を有しながら反射率を低く抑えるには、例えば、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、銅、これらの合金等の金属板を基板として、内面側の表面に黒アルマイト処理を施したり、腐食加工、エッチングなどによって表面を荒らしたりすることなどが採用できる。
なお、アルミニウムの無垢基板の反射率は約８０％であるが、この黒アルマイト処理によって反射率が約２０％以下に抑えられ、吸収部材１６４に入射した光束が確実に吸収・遮光される。
このような吸収部材１６４の黒アルマイト処理に基く耐食性および光吸収作用により、保持部材本体１６３が保護され、熱劣化や、シロキサン等の有害なガスの発生を防止できる。
また、吸収部材１６４により保持部材１６全体としての耐熱性が確保できるので、保持部材本体１６３の材料の選択肢が広がり、軽量化や低コスト化、成形の容易化を講じることができる。

ランプハウジング１５は、図２に示すように、断面Ｌ字状の合成樹脂製の一体成形品であり、水平部１５１及び垂直部１５２を備えている。

垂直部１５２は、楕円リフレクタ１２の光軸方向の位置決めを行う部分である。この垂直部１５２には、楕円リフレクタ１２の光束射出開口端縁に沿って開口部１５３が形成されており、この開口部１５３に対して楕円リフレクタ１２の開口端部１２５が機械的な押圧や接着剤等により固定されている。また、この垂直部１５２には保持部材１６も接着固定されている。

一方、水平部１５１は、光学部品用筐体２の壁部と係合し、光源ランプユニット１０を光学部品用筐体２内に隠蔽して光の漏出を防止している。また、この水平部１５１には、端子台１５４が設けられており、この端子台１５４は、光源ランプ１１を外部電源とを電気的に接続する一対のねじ部１５４Ａ、１５４Ｂを有している。
なお、このような水平部１５１及び垂直部１５２には、突起および凹部が形成されており、これらの突起・凹部が光学部品用筐体２内に形成された凹部・突起とそれぞれ係合することにより、光源ランプ１１の電極１１４間の発光中心が光学部品用筐体２の照明光軸Ａ上に配置されている。

次に、発光部１１１から放射される光束について、光源ランプユニット１０の側断面図である図４を参照して説明する。なお、この図４では、電熱線１１９の図示を省略している。
発光部１１１の発光中心Ｏから放射された光束のうち、楕円リフレクタ１２に向かう光束Ｌ１は、楕円リフレクタ１２の反射面１２４によって反射され、第２焦点Ｆ２位置に向かって射出される。
また、発光部１１１の発光中心Ｏから楕円リフレクタ１２とは反対側（光束射出前方側）に射出された光束Ｌ２は、副反射鏡１３の反射面１３１によって楕円リフレクタ１２側に反射され、さらに、楕円リフレクタ１２の反射面１２４で反射され、楕円リフレクタ１２から第２焦点Ｆ２位置に収束するように射出される。ここで、発光部１１１内の電極１１４間の発光中心が反射面１２４の楕円曲面の第１焦点Ｆ１位置となるように光源ランプ１１を配置しているので、電極間から放射される光束を楕円リフレクタによって第２焦点位置に収束させ、点光源として使用可能となる。

このように、副反射鏡１３を用いることによって、発光部１１１から楕円リフレクタ１２とは反対側（光束射出前方側）に射出された光束を楕円リフレクタ１２の反射面１２４に入射するように反射させることができるので、発光部１１１から放射された殆どすべての光束が楕円リフレクタ１２の第２焦点Ｆ２位置に収束することとなり、光の利用効率を大幅に向上させることができる。

そして、このように、発光部１１１から放射された光束をほとんどすべて一定位置に収束させて射出できるので、反射面１２４の面積が小さくても十分な光量を得ることができる。これにより、楕円リフレクタ１２の光軸軸方向寸法および開口径を小さくして光源ランプユニット１０やプロジェクタ１を小型化でき、プロジェクタ１内に光源ランプユニット１０を組込むレイアウトも容易になる。

以下、光源ランプユニット１０におけるリード線２００，２１０の形状、配線態様、およびその固定手段について説明する。
本実施形態では、リード線２００の配線態様に特徴を有し、楕円リフレクタ１２にリード線２００が固定されている。
図５は、光源ランプユニット１０の光源ランプ１１、楕円リフレクタ１２、および副反射鏡１３を示す側断面図であり、ここでは、ランプハウジング１５、保持部材１６の図示を省略している。
第２封止部１１３から延びたリード線２１０は、首状部１２１から楕円リフレクタ１２の外側に延出し、端子台１５４（図２）のねじ部１５４Ｂに溶接されている。
一方、第１封止部１１２は楕円リフレクタ１２開口から突出し、楕円リフレクタ１２の該開口は保持部材１６によって覆われているため、第１封止部１１２から延びたリード線２００は、楕円リフレクタ１２の開口端部１２５を介して楕円リフレクタ１２の外側に引き出されたうえで、端子台１５４のねじ部１５４Ａに溶接されている。本実施形態では、リード線２００に折り曲げ部分が形成されている点に特徴がある。

リード線２００は、楕円リフレクタ１２から射出される光束の中心軸を含む面内において、第１封止部１１２側の留め金１１６から第１封止部１１２の側面脇を発光部１１１まで延出し、発光部１１１近傍で楕円リフレクタ１２の開口端部１２５側に向かって略直角に折れ曲がり、楕円リフレクタ１２から射出される光束の中心軸に垂直な方向から見たとき、略Ｌ字状となっている。これにより、リード線２００には、留め金１１６から発光部１１１までの第１直線部２０１と、発光部１１１から開口端部１２５までの第２直線部２０２と第１直線部２０１と第２直線部２０２との間の第４曲折部２０３とが形成されている。照明光軸Ａに沿って楕円リフレクタ１２の反射面１２４内を楕円リフレクタ１２の光束射出前方から見たとき、リード線２００は、第１封止部１１２から開口端部１２５に向かって一直線状に延びている。すなわち、楕円リフレクタ１２の内側のリード線は、楕円リフレクタから射出される光束の中心軸を含む仮想面内に配線されている。

ここで、第１直線部２０１は、リード線２００が照明光軸Ａ方向に沿って延びていることから、リード線２００の第１直線部２０１によって光が殆ど遮蔽されることがない。さらに、第２直線部２０２は、リード線２００が照明光軸Ａにほぼ垂直に延びている、楕円リフレクタ１２から射出される光束の光路を最短寸法で横切っているので、リード線２００による光の遮蔽量を極力抑えられる。また、第２直線部２０２が発光部１１１の近傍まで延びて、発光部１１１の近傍に第４曲折部２０３が形成されているので、第２直線部２０２は楕円リフレクタ１２の第２焦点から退いた位置に延びている。すなわち、楕円リフレクタ１２からの射出光束は楕円の第２焦点位置に近づくにつれ光束が収束し光束の射出方向に直交する断面の面積が小さくなるので、第４曲折部２０３をより発光部１１１の近傍に形成することにより、収束光の射出方向に直交する断面の面積に対して収束光を横切る第２直線部２０２による遮光面積の割合を小さくすることができるので、光の利用効率の向上に寄与でき、明るく鮮明な投写画像を期待できる。
さらに、リード線２００は、楕円リフレクタ１２の開口端部１２５に応じて、当該開口端部１２５を厚さ方向に挟むように折り曲げられ、この部分は折り返し部２２０として、その形状が維持されている。

この折り返し部２２０は、楕円リフレクタ１２の開口端部１２５の形状に倣って順次折れ曲がり、ここに、楕円リフレクタ１２の反射面１２４側である内側から順に、第１曲折部２２１、第２曲折部２２２、および第３曲折部２２３が形成されている。
より具体的に、発光部１１１近傍から延びたリード線２００の直線部２０２が反射面１２４に対向近接し、この反射面１２４に沿って開口端部１２５端縁側に折れ曲がる部分が第１曲折部２２１であり、さらに、開口端部１２５内周端縁で端面に沿って外周端縁側に折れ曲がる部分が第２曲折部２２２であり、またさらに、開口端部１２５外周端縁で楕円リフレクタ１２外周面に沿って折れ曲がる部分が第３曲折部２２３となっており、リフレクタの開口端部に応じた鉤型のフック形状となっている。これらの曲折部２２１，２２２，２２３がそれぞれ有するばね性によって、折り返し部２２０は楕円リフレクタ１２の内周面と外周面とを挟みつけるように付勢されている。
なお、この鉤型の形状は、リフレクタや発光管の形状、リード線の配線態様等に応じて決められるが、例えば、リード線がリフレクタの略中央からリフレクタの内周側面に突き当たる場合は、まず、その突き当たり部分でリフレクタの開口内周端縁側に折れ曲がり、続いて、その開口内周側端縁で開口外周端縁側に折れ曲がる形態とすればよい。

このような楕円リフレクタ１２の開口端部１２５の形状に応じた鉤型のフック形状の折り返し部２２０を楕円リフレクタ１２の開口端部１２５に引っ掛けるだけで、各曲折部２２１，２２２，２２３のばね性により、リード線２００を楕円リフレクタ１２に容易かつ確実に固定できる。これにより、リード線２００、２１０を配線する際の取り回しや、端子台１５４等への取り付けの際、あるいは外部からの衝撃を受けた時など、リード線２００が引っ張られたり、反対に、押し縮められたりした際にリード線２００に作用する外力がかかってもリード線２００が楕円リフレクタ１２の開口端部１２５からはずれないように、リード線２００の楕円リフレクタ１２の開口端部１２５対する取付強度が向上する。このように、楕円リフレクタ１２の外周部側のリード線２００に外力がかかったとしても、折り返し部２２０が楕円リフレクタ１２の開口端部に確実に固定されることによって、楕円リフレクタ１２の内周面側のリード線２００への外力の影響を抑制しているので、リード線２００が第１封止部１１２先端の溶接点から取れたり、溶接点への荷重によって光源ランプ１１が破損、故障したりするのを防止できる。したがって、リード線２００の配線作業を容易に実施できるとともに、光源ランプユニット１０およびプロジェクタ１の信頼性も向上させることができる。また、この折り返し部２２０を形成するだけで、楕円リフレクタ１２に孔などを形成しなくても、リード線２００を外部に容易に引き出すことができる。すなわち、楕円リフレクタ１２に孔等を開ける場合は、その孔の面積に応じて光利用効率が低下してしまうところ、そのような不都合がない。

また、リード線２００が楕円リフレクタ１２を厚さ方向に挟むように折り返していることから、楕円リフレクタ１２の内周面側と外周面側のいずれにおいても曲折部２２１，２２２，２２３のばね性が作用する。これにより、楕円リフレクタ１２の開口端部１２５が内周面側および外周面側の双方から強く挟み込まれるため、リード線２００を楕円リフレクタ１２に一層確実に固定することができる。

なお、楕円リフレクタ１２から第１封止部１１２が突出しているので、楕円リフレクタ１２開口に前面ガラスなどを設け、その前面ガラスの端部と楕円リフレクタ１２の開口端部１２５との間にリード線２００を挟み込んで固定することは困難であるところ、本実施形態では、上述の折り返し部２２０によって、リード線２００が確実に楕円リフレクタ１２に固定される。このため、楕円リフレクタ１２、副反射鏡１３を備え、第１封止部１１２が楕円リフレクタ１２開口から突出する構成の光源ランプユニット１０において、本実施形態のリード線２００の固定手段はとりわけ有用な手段となる。

本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような改良および変形をも含むものである。
発光管やリフレクタ、リード線、あるいは副反射鏡の形状、材質、配置関係等は、前記実施形態に限定されない。

前記実施形態では、リフレクタとして楕円リフレクタ１２が採用され、第２焦点Ｆ２位置に収束した光束を平行化凹レンズ１４によって平行化していたが、このような構成に限らない。例えば、反射面が放物面状のリフレクタを採用し、このリフレクタで反射された光束を収束する凸レンズを採用することもできる。リフレクタは、凹面鏡となしうる任意の形状とすることができる。
なお、前記実施形態において、副反射鏡１３を備えず、楕円リフレクタ１２の開口径および光軸方向の寸法を大きくとる構成であっても、本発明の作用および効果を実現する上で問題はない。

また、前記実施形態では、リード線２００には、第１直線部２０１、および、この第１直線部２０１と交差する第２直線部２０２が形成されていたが、このようなリード線の形態に限られない。例えば、リード線が発光部近傍で折り曲げられずに、封止部先端からリフレクタの開口端部近傍まで真っ直ぐ延びていてもよい。
要するに、リード線がリフレクタ開口端部の形状に倣って少なくとも２回折れ曲がっていれば、その２つの曲折部では、互いに異なる２つの向きにばね性が生じることになるから、これらの曲折部で開口端部を押さえ込むようにして、リード線をリフレクタの開口端部に確実に固定することができる。
したがって、リード線が折れ曲がる向き、折れ曲がる角度、形状、数等は前記実施形態には限定されず、例えば、前記実施形態において、さらに、楕円リフレクタ１２の開口端部１２５の内周面に沿って往復するＶ字状の曲折部を形成し、この曲折部と折り返し部２２０とによって、楕円リフレクタ１２の開口端部１２５を一層強い力で挟み込むことも可能である。
リード線としては、ニッケル、金などの金属、あるいはこれらの合金製であって、例えば針金程度の剛性を有し、曲折部の形状を維持可能な線条部材等を採用できる。

また、前記実施形態では、楕円リフレクタ１２の開口から第１封止部１１２が突出しているため、この楕円リフレクタ１２の開口を覆うことが困難であったが、この場合でも、第１封止部１１２に応じた孔が形成されたガラス板などを採用し、このガラス板で楕円リフレクタ１２の開口を覆う構成とすることが可能である。

本発明は、前記各記実施形態のようなスクリーンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジェクタ１のほかに、スクリーンの観察方向の後ろ側から投写を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用できる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の光源装置は、光利用効率に優れ、リフレクタにリード線を確実に固定できることから、プロジェクタの光源装置として利用できるほか、その他の光学機器や光学電子機器の光学装置としても広く利用することができる。

本発明の一の実施形態におけるプロジェクタの光学系を模式的に示す平面図。 前記実施形態における光源ランプユニットを示す斜視図。 前記実施形態における光源ランプユニットを示す側断面図。 前記実施形態における光源ランプユニットを示す側断面図であり、発光部から射出される光束の進路について説明する図。 前記実施形態における光源ランプユニットの部分側断面図。 従来の光源ランプユニットの部分側断面図。

符号の説明

１・・・プロジェクタ、１０・・・光源ランプユニット（光源装置）、１１・・・光源ランプ（発光管）、１２・・・楕円リフレクタ（リフレクタ）、１３・・・副反射鏡、１１１・・・発光部、１１２・・・第１封止部（封止部）、１１３・・・第２封止部（封止部）、１１４・・・電極、１２４・・・反射面（リフレクタの反射面）、１２５・・・開口端部、１３１・・・反射面（副反射鏡の反射面）、２００，２１０・・・リード線、２０３・・・第４曲折部、２２１・・・第１曲折部、２２２・・・第２曲折部、２２３・・・第３曲折部。

Claims (6)

1. 電極を介して光束を放射する発光部と、前記発光部の両側にそれぞれ延びる一対の封止部と、前記電極と外部電源とを導通させ前記封止部先端からそれぞれ延びるリード線とを有する発光管と、前記発光管から放射された光束を所定方向に揃えて開口から射出する凹面状の反射面を有するリフレクタとを備える光源装置であって、
   前記発光管は、前記一対の封止部のうち一方の封止部が前記リフレクタの光束射出前方に突出するように設けられ、
   前記一方の封止部から延びた前記リード線は、前記一方の封止部から前記リフレクタの開口端部まで延び、前記開口端部を厚み方向に挟んで前記リード線を前記リフレクタに固定するように、前記開口端部の形状に倣って折れ曲がる折り返し部を有することを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記折り返し部は、前記一方の封止部から前記リフレクタの開口端部の内周面に向かって延びたリード線が、前記開口端部の内周面に沿って前記リフレクタの開口端部の端面側に折り曲げられた第１曲折部と、前記第１曲折部で折り曲げられた前記リード線が前記開口端部の端面に沿って折り曲げられた第２曲折部と、前記第２曲折部で折り曲げられた前記リード線が前記リフレクタの外周面に沿って折り曲げられた第３曲折部とを有することを特徴とする光源装置。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の光源装置において、
   前記折り返し部を有するリード線は、前記リフレクタから射出される光束の中心軸を含む面内に配置されていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置において、
   前記リフレクタは、回転楕円面状の反射面を有する楕円リフレクタであって、
   前記楕円リフレクタの反射面と対向配置される反射面を有する副反射鏡を備え、
   前記副反射鏡の反射面は、前記発光管から射出された光束を前記楕円リフレクタに反射することを特徴とする光源装置。
5. 請求項４に記載の光源装置において、
   前記折り返し部を有するリード線は、前記一方の封止部から前記発光部に向かって前記リフレクタから射出される光束の中心軸にほぼ沿って延び、前記発光部近傍で、前記開口端部に向かって折れ曲がる第４曲折部を有することを特徴とする光源装置。
6. 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の光源装置を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
   

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