光源装置
【課題】密閉化された光源装置においても、シロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁を防ぎ、光量の低下を抑え、ランプ寿命を維持できる光源装置を提供する。
【解決手段】放電ランプと、中央底部から突出する首部とにより構成された反射鏡と、前記反射鏡の前面開口部に前面ガラスを備え、前記首部に貫通孔を有し、前記放電ランプの一方の封止部が、前記貫通孔に挿通され、凹部に充填された接着剤によって固定された光源装置において、狭小部と前記凹部とをつなぐ側面が前記放電ランプの管軸に垂直な突き当て面となり、前記放電ランプの突き当て面に当接して配置される第１のワッシャと、前記第１のワッシャに当接して配置される第２のワッシャとを備え、前記第１のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径となり、外径が凹部の径より小さく、前記第２のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径より大きく、外径が凹部の径となっている。
【解決手段】放電ランプと、中央底部から突出する首部とにより構成された反射鏡と、前記反射鏡の前面開口部に前面ガラスを備え、前記首部に貫通孔を有し、前記放電ランプの一方の封止部が、前記貫通孔に挿通され、凹部に充填された接着剤によって固定された光源装置において、狭小部と前記凹部とをつなぐ側面が前記放電ランプの管軸に垂直な突き当て面となり、前記放電ランプの突き当て面に当接して配置される第１のワッシャと、前記第１のワッシャに当接して配置される第２のワッシャとを備え、前記第１のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径となり、外径が凹部の径より小さく、前記第２のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径より大きく、外径が凹部の径となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などの光源として用いられる光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などにおいては、例えば放電ランプよりなる光源と反射鏡を組み合わせて構成される光源装置が利用されている。
図４は、従来における放電ランプを用いた光源装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
特開２００２−６２５８６公報に記載の発明のように、この光源装置は、放電ランプ１が反射鏡３に組み込まれて構成されており、反射鏡３の中心軸に放電ランプ１の光軸が一致するように配置されている。反射鏡３の中央底部３６に首部３１が設けられ、首部３１の内部の反射面側に狭小部３８が形成され、狭小部３８に続いて凹部３９が形成されている。放電ランプ１の封止部１２には、接着剤２３流出防止用のリングが挿通され、さらに口金１７が固定されている。反射鏡３の中央底部３６の凹部３９に接着剤２３を充填して放電ランプ１を固定している。
【０００３】
放電ランプ１は点灯中に高温になるので、接着剤２３は、高温にさらされても融解しない耐熱性のセラミック接着剤２３、例えば、シリカ・アルミナよりなる接着剤２３が用いられる。セラミックス接着剤２３は、結着力が強く、反射鏡３のガラス面と放電ランプ１の封止管のガラス面を強固に接着できる。しかし、シリコン化合物を含むので、シリカを含むセラミック接着剤２３は高温になるとシロキサンなどの揮発性物質を発生する。そのため、放電ランプ１や反射鏡３の表面にシロキサンが付着すると白濁し、光量が低下する。
【０００４】
放電ランプ１の点灯時は、過熱防止のため、矢印方向に冷却風を流入する。冷却風により、反射鏡３の内部の空気が対流し、外部に排出される。シロキサンを含むガスも、反射鏡３の内部に留まらず、冷却風と共に外部に排出されるため、シロキサンによる汚染の影響を無視できる程度に低減できた。
【特許文献１】特開２００２−６２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今、プロジェクター装置を屋外で使用することや、外的環境の厳しい諸外国で使用する需要が高まっている。反射鏡３の内部に冷却風が流入するように構成すると、冷却風に乗って大気中の異物が流入する恐れがある。プロジェクター装置内部は、プロジェクター装置外部から光源装置に至る冷却風の通り道となるので、冷却風に乗って運ばれる砂等の異物が混入する。プロジェクター装置内部に光学部品があるので、大気中の異物によって透過率低下により明るさが低下する可能性がある。そのため、光源装置及び光学装置に冷却風を直接吹き付けることなく間接的に冷却を行い密閉化することが、市場から要求されている。
しかしながら、冷却風を流入させずに密閉化すると、シロキサンを含むガスが反射鏡３の内部の閉鎖空間内に留まるため、放電ランプ１や反射鏡３の表面にシロキサンが付着すると白濁し、光量が低下するという問題が発生する。また、放電ランプの発光管にシロキサンが付着すると、発光管の温度が上昇するため、ランプ寿命が短くなるという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑み、冷却風を流入させない密閉化された光源装置においても、シロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁を防ぎ、光量の低下を抑え、ランプ寿命を維持できる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願第１の発明は、発光部内に一対の電極を有し、前記発光部の両端に封止部が形成された放電ランプと、前記放電ランプから放射される光を反射する反射部と、中央底部から突出する首部とにより構成された反射鏡とを備え、
前記首部の内部に、反射部側から狭小部と、前記狭小部に続いて凹部とが形成された貫通孔を有し、
前記放電ランプの一方の封止部が、前記反射鏡の前記貫通孔に挿通され、前記凹部に充填された接着剤によって固定された光源装置において、
前記狭小部と前記凹部とをつなぐ側面が前記放電ランプの管軸に垂直な突き当て面となり、
前記放電ランプの封止部に挿通され、前記突き当て面に当接して配置される第１のワッシャと、
前記放電ランプの封止部に挿通され、前記第１のワッシャに当接して配置される第２のワッシャとを備え、
前記第１のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径となり、外径が凹部の径より小さく、
前記第２のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径より大きく、外径が凹部の径となっていることを特徴とする。
また、本願第２の発明は、本願第１の発明において、前記第１のワッシャと前記第２のワッシャは、耐熱性ガスケット部材よりなることを特徴とする。
また、本願第３の発明は、本願第１の発明において、前記第１のワッシャは、内径の放電ランプの管軸方向の厚さが、外径の放電ランプの管軸方向の厚さより大きくなっていることを特徴とする。
また、本願第４の発明は、本願第３の発明において、前記第１のワッシャの前記突き当て面に当接する側面に、内径が前記第１のワッシャの内径と一致し、外径が狭小部の径より小さい突出部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る光源装置によれば、放電ランプの封止部に挿通され、突き当て面に当接して配置される第１のワッシャと、第１のワッシャに当接して配置される第２のワッシャとを備え、第２のワッシャの後端から凹部に接着剤を注入して加熱することによって、第１のワッシャと第２のワッシャが密着して当接して、第１のワッシャと第２のワッシャより後端側の空間と、第１のワッシャと第２のワッシャより先端側の空間とに区分けする。したがって、第１のワッシャと第２のワッシャより後端側の空間で発生したガスが、第１のワッシャと第２のワッシャ２２先端側に流入することはない。これより、放電ランプや反射鏡の表面にシロキサンによる白濁を発生させず、光量の低下を抑えることができる。また、シロキサンの付着による放電ランプの発光管の温度上昇も発生しないため、ランプ寿命を維持できる光源装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例に係る光源装置を示す断面図である。光源装置は、放電ランプ１と、この放電ランプ１を取り囲む反射鏡３より構成され、反射鏡３の光軸と放電ランプ１のアーク方向がほぼ一致するとともに、放電ランプ１のアーク輝点が反射鏡３の第一焦点に一致するように配置されている。
【００１０】
反射鏡３は、金属または耐熱性ガラスよりなり、全体が概略お椀状の楕円集光鏡であって、首部３１と反射部３２より構成されている。反射部３２の放電ランプ１に面する表面には誘電多層膜が形成され、反射面となっている。反射鏡３の前面開口部３３には、台座３５と窓３４ａよりなる前面ガラス３４が密着して設けられている。台座３５は、脚部３５ａとテーパ部３５ｂと支持部３５ｃよりなる。脚部３５ａは、反射鏡３の前面開口部３３と同形で、前面開口部３３に密着している。テーパ部３５ｂは、脚部３５ａの放電ランプ１側端部から導出して前方に突出し、支持部３５ｃ側が先細りになるようにテーパ状に形成される。支持部３５ｃは、テーパ部３５ｂの端部から放電ランプ１の管軸方向に向かうように形成され、放電ランプ１の端部よりも前方に形成される。窓３４ａは、支持部３５ｃに固定され、例えば、ホウ珪酸ガラスなどからなる光透過性の部材により構成される。
【００１１】
また、首部３１は、反射部３２の中央底部３６から後方に向かって円柱状に突出するように設けられ、首部３１の内部に貫通孔３７が形成される。貫通孔３７の反射部３２側に円柱状の狭小部３８が形成され、狭小部３８に続いて、狭小部３８より径が大きい円柱状の凹部３９が形成されている。狭小部３８と凹部３９をつなぐ側面は放電ランプの管軸に垂直に形成され、ドーナツ状の突き当て面４０となっている。
【００１２】
放電ランプ１の放電容器１０は、石英ガラスよりなり、略球状の発光部１１と、この発光部１１の両端に続くロッド状の封止部１２ａ、１２ｂより構成されており、発光部１１内には一対の電極１３が対向配置されている。封止部１２ａ、１２ｂ内には金属箔１４が埋設され、電極１３の端部が金属箔１４の一端部に溶接されて電気的に接続される。また、金属箔１４の他端には、外部に突出する外部リード１５が溶接される。封止部１２ａ、１２ｂの外表面には、金属線を巻きつけて形成された外部トリガー１６が配置されている。外部リード１５に給電することによって、電極１３間に放電を発生する。また、外部リード１５への給電開始時に、外部トリガー１６にも印加すると、発光部１１内の放電媒体のイオン化を促進し、電極１３間の絶縁破壊を容易にすることができる。
【００１３】
放電ランプ１の一方の封止部１２ｂは、閉鎖空間となっている反射鏡３の内部に配置されるため、給電線４２を反射鏡３の外部から外部リード１５へ接続する必要がなる。前面ガラス３４には孔を開けることができないので、反射鏡３に穴を開けて給電線４２を通している。また、外部トリガー１６も反射鏡３内に配置されているため、反射鏡３に孔を開けて給電線４２をのばす必要がある。反射鏡３に孔をあけてスペーサー４１を通し、スペーサー４１の内部に給電線４２を通している。給電線４２とスペーサー４１の間に接着剤４３を充填し、大気が給電線４２とスペーサー４１の間から反射鏡３内部に流入しないようにしている。このように、反射鏡３の内部は、外部と連通する対流が起こらない閉鎖空間となっている。そのため、プロジェクター装置内部への砂等の異物混入を防止できる。また、万一、放電ランプ１が破損した場合などにおいて、破片が散乱することを防止できる。
【００１４】
放電ランプ１の一方の封止部１２aには、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２が挿通されている。放電ランプ１の外端に口金が形成されていないので、封止部１２aの径が全長にわたって同一であり、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２を容易に挿通することができる。第１のワッシャ２１は、反射部３２側に挿通されており、突き当て面４０に当接している。第１のワッシャ２１の外径２１ｂは反射鏡３の首部３１の凹部３９の径より小さく、かつ、狭小部３８の径より大きくなっている。第１のワッシャ２１の内径２１ａは放電ランプ１の封止部１２aの外径になっている。第２のワッシャ２２は、首部３１の外端側に挿通されており、第１のワッシャに当接している。第２のワッシャ２２の内径２２ａが放電ランプ１の封止部１２aの外径より大きく、かつ、第１のワッシャ２１の外径２１ｂより小さくなっている。第２のワッシャ２２の外径２２ｂが反射鏡３の首部３１の凹部３９の径になっている。
【００１５】
第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２は、気密性と水密性を確保するために使用される固定用シール材、すなわちガスケットに使用される部材により形成される。気密性を高めるためには軟らかい方が好ましいが、簡単にたわんでしまわない程度の剛性は必要とする。また、放電ランプ１が点灯時に高温になるので、耐熱性ガスケット部材である必要がある。このような理由から、自動車用のシリンダヘッド・ガスケットに適用される部材、例えば、雲母（マイカ）シート、グラファイトを使用したもの、薄板金属（ステンレス、銅）、黒鉛を薄板ステンレスで挟み込んだ部材が好適に使用できる。
【００１６】
第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２が挿通された封止部１２aが、反射鏡３の首部３１の貫通孔３７に挿入されており、第１のワッシャ２１が突き当て面４０に当接している。首部３１の外端側から凹部３９に接着剤２３が充填され、封止部１２aが接着剤２３によって反射鏡３の凹部３９内に固定されている。接着剤２３は、高温にさらされても融解しない耐熱性のセラミック接着剤、例えば、シリカ・アルミナなどから構成されるよりなる接着剤が用いられる。セラミックス接着剤は、結着力が強く、反射鏡３のガラス面と放電ランプ１の封止管のガラス面を強固に接着できる。
【００１７】
続いて、放電ランプ１と反射鏡３の固定方法を説明する。図２は、本発明の光源装置の固定方法を説明するために用いる断面図である。
図２（ａ）に示すように、まず、放電ランプ１の一方の封止部１２aが、反射鏡３の前面開口部３３側から首部３１の貫通孔３７に挿通される。首部３１の狭小部３８の径が、放電ランプ１の発光部１１の径より小さいためである。続いて、首部３１の外端側から、首部３１に挿通された封止部１２aに、第１のワッシャ２１を挿通し、続いて第２のワッシャ２２を挿通する。第１のワッシャ２１の外径は凹部３９の径より小さく、第２のワッシャ２２の内径が封止部１２の外径より大きいため、放電ランプ１が反射鏡３の首部３１の貫通孔３７に挿通され、封止部１２に第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２を備えた状態で、放電ランプ１を管軸に垂直な方向に自在に動かすことができる。すなわち、封止部１２に第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２を備えた状態で、放電ランプ１の位置調整ができる。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、光源装置から放射される光の光量が最大となるように、すなわち、放電ランプ１のアーク輝点が反射鏡３の第一焦点に一致するように位置調整して、放電ランプ１と反射鏡３の位置を固定する。第１のワッシャ２１を反射鏡３の突き当て面４０に当接させ、第２のワッシャ２２を第１のワッシャ２１に当接させる。その後、首部３１の後端側から接着剤２３を充填する。第２のワッシャ２２の内径と封止部１２の外径との間に接着剤２３が充填されない空気の層ができるので、接着剤２３が封止部１２の側面を伝って発光部１１側に漏れ出すことをより効果的に予防できる。
【００１９】
接着剤２３を凹部３９に密に注入した後、首部３１の後端側から加熱して、接着剤２３を硬化させる。首部３１の後端側から加熱するので、接着剤２３も後端側から水分やガスが抜けて硬化し、接着剤２３の内部に圧力がかかる。この圧力が、第２のワッシャ２２を押圧し、第２のワッシャ２２と第１のワッシャ２１の間の隙間や第１のワッシャ２１と突き当て面４０の間の隙間をなくし、第２のワッシャ２２と第１のワッシャ２１と突き当て面４０が密着して当接する。また、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２が軟らかい部材により形成されていることも、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２の間に隙間をできにくくしている。
【００２０】
なお、この接着剤２３を加熱する際にシロキサンが発生するが、前面ガラス３４を配設しない状態で、反射鏡３の内部を外部と対流させながら作業することによって、シロキサンを含むガスを風と共に外部に排出して、シロキサンの付着を防ぐことができる。製造時に放出されるシロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁を防ぐために、放電ランプ１を接着剤２３によって固定し、給電線４２を接着剤４３で固定した後に、前面ガラス３４を配設することになる。
【００２１】
このように、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２が密着して当接して、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より後端側の空間と、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より先端側の空間とに区分けする。したがって、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より後端側の空間で発生したガスが、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より先端側に流入することはない。つまり、凹部３９に充填された接着剤２３が加熱されてシロキサンが発生しても、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より後端側の空間にしか放出されず、シロキサンを含むガスが第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２を超えて反射鏡の反射部に流出しない。これより、放電ランプ１や反射鏡３の表面にシロキサンによる白濁を発生させず、光量の低下を抑えることができる。また、シロキサンの付着による放電ランプ１の発光管１１の温度上昇も発生しないため、ランプ寿命を維持できる。
【００２２】
続いて、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。図３は、本発明の実施例に係る光源装置を示す断面図である。
第２の実施形態の第１のワッシャ２１は、内径２１ａの放電ランプ１の管軸方向の厚さが、外径２１ｂの放電ランプ１の管軸方向の厚さより大きくなっている。具体的には、第１のワッシャ２１の突き当て面４０に当接する側面に段差が設けられ、放電ランプ１の封止部１２ａと接する部分が反射鏡３の反射部３２側に盛り上がるように突出部２１ｃが形成されている。突出部２１ｃは略リング状であり、突出部２１ｃの内径は第１のワッシャ２１の内径２１ａと一致し、突出部２１ｃの外径は狭小部３８の径より小さくなっている。
【００２３】
第１のワッシャ２１の内径２１ａの放電ランプ１の管軸方向の厚さを大きくすることによって、放電ランプ１の封止部１２ａとの接触面積が、図１に示すように突出部２１ｃが形成されていない第１のワッシャ２１よりも大きくすることができ、第１のワッシャ２１と放電ランプ１の封止部１２ａとの気密性を高めることができる。これより、シロキサンを含むガスが、第１のワッシャ２１と放電ランプ１の封止部１２ａとの隙間から流出することを、より効果的に予防できる。また、放電ランプ１の固定時に、接着剤２３が封止部１２ａの側面を伝って発光部１１側に漏れ出すことも、より効果的に予防できる。
【００２４】
また、突出部２１ｃの外径が狭小部３８より小さいので、第１のワッシャ２１は突出部２１ｃを反射部３２側に突き出すように配置することになるので、第１のワッシャ２１の第２のワッシャ２２に当接する側面を、図１に示すように突出部２１ｃが形成されていない第１のワッシャ２１と同一の位置になるように配置できる。つまり、第１のワッシャ２１の内径２１ａの放電ランプ１の管軸方向の厚さを大きくしても、突出部２１ｃが狭小部３８に突き出るだけで、突き当て面４０から第２のワッシャ２２の接着剤２３と接する側面までの放電ランプ１の管軸方向長さは、図１に示すように突出部２１ｃが形成されていない第１のワッシャ２１を用いた場合と同一になる。したがって、第１のワッシャ２１に突出部２１ｃを設けても、凹部３９に注入できる接着剤２３の量は変わらず、放電ランプ１を確実に固定できる。
【００２５】
なお、以上では反射鏡３の前面開口部３３に前面ガラス３４が形成されて、冷却風を流入させない密閉化された光源装置を実現する例を示したが、反射鏡３に固定された放電ランプ１を密閉容器内に配置して、冷却風を流入させない密閉化された光源装置を実現することもできる。
【００２６】
続いて、本発明の光源装置について行った実施例について説明する。
図１に示すように、内径が封止部の外径となり、外径が凹部の径より小さい第１のワッシャと、内径が封止部の外径より大きく、外径が凹部の径となっている第２のワッシャを備える光源装置を製作した。放電ランプを１００時間点灯し、点灯後のシロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁の有無を観察した。そして、シロキサンによる白色化が発生しなかったことを確認した。
【００２７】
比較実験として、図４に示す従来技術に係る光源装置について、放電ランプを１００時間点灯し、点灯後のシロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁の有無を観察した。反射鏡の反射面にシロキサンが付着し、白色化したことを確認した。また、図４に示す従来技術に係る光源装置において、リングを用いずに接着剤を注入した光源装置について、同様に実験をした。この光源装置においても、反射鏡の反射面にシロキサンが付着し、白色化したことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の光源装置を示す断面図
【図２】本発明の光源装置の固定方法を説明するために用いる断面図
【図３】本発明の光源装置を示す断面図
【図４】従来の光源装置を示す断面図
【符号の説明】
【００２９】
１ 放電ランプ
１０ 放電ランプ
１１ 発光部
１２ 封止部
１５ 外部リード
１６ 外部トリガー
２１ 第１のワッシャ
２２ 第２のワッシャ
２３ 接着剤
３ 反射鏡
３４ 前面ガラス
３７ 貫通孔
３８ 狭小部
３９ 凹部
４０ 突き当て面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などの光源として用いられる光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えば液晶ディスプレイ装置や投写型プロジェクター装置などにおいては、例えば放電ランプよりなる光源と反射鏡を組み合わせて構成される光源装置が利用されている。
図４は、従来における放電ランプを用いた光源装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
特開２００２−６２５８６公報に記載の発明のように、この光源装置は、放電ランプ１が反射鏡３に組み込まれて構成されており、反射鏡３の中心軸に放電ランプ１の光軸が一致するように配置されている。反射鏡３の中央底部３６に首部３１が設けられ、首部３１の内部の反射面側に狭小部３８が形成され、狭小部３８に続いて凹部３９が形成されている。放電ランプ１の封止部１２には、接着剤２３流出防止用のリングが挿通され、さらに口金１７が固定されている。反射鏡３の中央底部３６の凹部３９に接着剤２３を充填して放電ランプ１を固定している。
【０００３】
放電ランプ１は点灯中に高温になるので、接着剤２３は、高温にさらされても融解しない耐熱性のセラミック接着剤２３、例えば、シリカ・アルミナよりなる接着剤２３が用いられる。セラミックス接着剤２３は、結着力が強く、反射鏡３のガラス面と放電ランプ１の封止管のガラス面を強固に接着できる。しかし、シリコン化合物を含むので、シリカを含むセラミック接着剤２３は高温になるとシロキサンなどの揮発性物質を発生する。そのため、放電ランプ１や反射鏡３の表面にシロキサンが付着すると白濁し、光量が低下する。
【０００４】
放電ランプ１の点灯時は、過熱防止のため、矢印方向に冷却風を流入する。冷却風により、反射鏡３の内部の空気が対流し、外部に排出される。シロキサンを含むガスも、反射鏡３の内部に留まらず、冷却風と共に外部に排出されるため、シロキサンによる汚染の影響を無視できる程度に低減できた。
【特許文献１】特開２００２−６２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今、プロジェクター装置を屋外で使用することや、外的環境の厳しい諸外国で使用する需要が高まっている。反射鏡３の内部に冷却風が流入するように構成すると、冷却風に乗って大気中の異物が流入する恐れがある。プロジェクター装置内部は、プロジェクター装置外部から光源装置に至る冷却風の通り道となるので、冷却風に乗って運ばれる砂等の異物が混入する。プロジェクター装置内部に光学部品があるので、大気中の異物によって透過率低下により明るさが低下する可能性がある。そのため、光源装置及び光学装置に冷却風を直接吹き付けることなく間接的に冷却を行い密閉化することが、市場から要求されている。
しかしながら、冷却風を流入させずに密閉化すると、シロキサンを含むガスが反射鏡３の内部の閉鎖空間内に留まるため、放電ランプ１や反射鏡３の表面にシロキサンが付着すると白濁し、光量が低下するという問題が発生する。また、放電ランプの発光管にシロキサンが付着すると、発光管の温度が上昇するため、ランプ寿命が短くなるという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑み、冷却風を流入させない密閉化された光源装置においても、シロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁を防ぎ、光量の低下を抑え、ランプ寿命を維持できる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願第１の発明は、発光部内に一対の電極を有し、前記発光部の両端に封止部が形成された放電ランプと、前記放電ランプから放射される光を反射する反射部と、中央底部から突出する首部とにより構成された反射鏡とを備え、
前記首部の内部に、反射部側から狭小部と、前記狭小部に続いて凹部とが形成された貫通孔を有し、
前記放電ランプの一方の封止部が、前記反射鏡の前記貫通孔に挿通され、前記凹部に充填された接着剤によって固定された光源装置において、
前記狭小部と前記凹部とをつなぐ側面が前記放電ランプの管軸に垂直な突き当て面となり、
前記放電ランプの封止部に挿通され、前記突き当て面に当接して配置される第１のワッシャと、
前記放電ランプの封止部に挿通され、前記第１のワッシャに当接して配置される第２のワッシャとを備え、
前記第１のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径となり、外径が凹部の径より小さく、
前記第２のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径より大きく、外径が凹部の径となっていることを特徴とする。
また、本願第２の発明は、本願第１の発明において、前記第１のワッシャと前記第２のワッシャは、耐熱性ガスケット部材よりなることを特徴とする。
また、本願第３の発明は、本願第１の発明において、前記第１のワッシャは、内径の放電ランプの管軸方向の厚さが、外径の放電ランプの管軸方向の厚さより大きくなっていることを特徴とする。
また、本願第４の発明は、本願第３の発明において、前記第１のワッシャの前記突き当て面に当接する側面に、内径が前記第１のワッシャの内径と一致し、外径が狭小部の径より小さい突出部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る光源装置によれば、放電ランプの封止部に挿通され、突き当て面に当接して配置される第１のワッシャと、第１のワッシャに当接して配置される第２のワッシャとを備え、第２のワッシャの後端から凹部に接着剤を注入して加熱することによって、第１のワッシャと第２のワッシャが密着して当接して、第１のワッシャと第２のワッシャより後端側の空間と、第１のワッシャと第２のワッシャより先端側の空間とに区分けする。したがって、第１のワッシャと第２のワッシャより後端側の空間で発生したガスが、第１のワッシャと第２のワッシャ２２先端側に流入することはない。これより、放電ランプや反射鏡の表面にシロキサンによる白濁を発生させず、光量の低下を抑えることができる。また、シロキサンの付着による放電ランプの発光管の温度上昇も発生しないため、ランプ寿命を維持できる光源装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例に係る光源装置を示す断面図である。光源装置は、放電ランプ１と、この放電ランプ１を取り囲む反射鏡３より構成され、反射鏡３の光軸と放電ランプ１のアーク方向がほぼ一致するとともに、放電ランプ１のアーク輝点が反射鏡３の第一焦点に一致するように配置されている。
【００１０】
反射鏡３は、金属または耐熱性ガラスよりなり、全体が概略お椀状の楕円集光鏡であって、首部３１と反射部３２より構成されている。反射部３２の放電ランプ１に面する表面には誘電多層膜が形成され、反射面となっている。反射鏡３の前面開口部３３には、台座３５と窓３４ａよりなる前面ガラス３４が密着して設けられている。台座３５は、脚部３５ａとテーパ部３５ｂと支持部３５ｃよりなる。脚部３５ａは、反射鏡３の前面開口部３３と同形で、前面開口部３３に密着している。テーパ部３５ｂは、脚部３５ａの放電ランプ１側端部から導出して前方に突出し、支持部３５ｃ側が先細りになるようにテーパ状に形成される。支持部３５ｃは、テーパ部３５ｂの端部から放電ランプ１の管軸方向に向かうように形成され、放電ランプ１の端部よりも前方に形成される。窓３４ａは、支持部３５ｃに固定され、例えば、ホウ珪酸ガラスなどからなる光透過性の部材により構成される。
【００１１】
また、首部３１は、反射部３２の中央底部３６から後方に向かって円柱状に突出するように設けられ、首部３１の内部に貫通孔３７が形成される。貫通孔３７の反射部３２側に円柱状の狭小部３８が形成され、狭小部３８に続いて、狭小部３８より径が大きい円柱状の凹部３９が形成されている。狭小部３８と凹部３９をつなぐ側面は放電ランプの管軸に垂直に形成され、ドーナツ状の突き当て面４０となっている。
【００１２】
放電ランプ１の放電容器１０は、石英ガラスよりなり、略球状の発光部１１と、この発光部１１の両端に続くロッド状の封止部１２ａ、１２ｂより構成されており、発光部１１内には一対の電極１３が対向配置されている。封止部１２ａ、１２ｂ内には金属箔１４が埋設され、電極１３の端部が金属箔１４の一端部に溶接されて電気的に接続される。また、金属箔１４の他端には、外部に突出する外部リード１５が溶接される。封止部１２ａ、１２ｂの外表面には、金属線を巻きつけて形成された外部トリガー１６が配置されている。外部リード１５に給電することによって、電極１３間に放電を発生する。また、外部リード１５への給電開始時に、外部トリガー１６にも印加すると、発光部１１内の放電媒体のイオン化を促進し、電極１３間の絶縁破壊を容易にすることができる。
【００１３】
放電ランプ１の一方の封止部１２ｂは、閉鎖空間となっている反射鏡３の内部に配置されるため、給電線４２を反射鏡３の外部から外部リード１５へ接続する必要がなる。前面ガラス３４には孔を開けることができないので、反射鏡３に穴を開けて給電線４２を通している。また、外部トリガー１６も反射鏡３内に配置されているため、反射鏡３に孔を開けて給電線４２をのばす必要がある。反射鏡３に孔をあけてスペーサー４１を通し、スペーサー４１の内部に給電線４２を通している。給電線４２とスペーサー４１の間に接着剤４３を充填し、大気が給電線４２とスペーサー４１の間から反射鏡３内部に流入しないようにしている。このように、反射鏡３の内部は、外部と連通する対流が起こらない閉鎖空間となっている。そのため、プロジェクター装置内部への砂等の異物混入を防止できる。また、万一、放電ランプ１が破損した場合などにおいて、破片が散乱することを防止できる。
【００１４】
放電ランプ１の一方の封止部１２aには、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２が挿通されている。放電ランプ１の外端に口金が形成されていないので、封止部１２aの径が全長にわたって同一であり、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２を容易に挿通することができる。第１のワッシャ２１は、反射部３２側に挿通されており、突き当て面４０に当接している。第１のワッシャ２１の外径２１ｂは反射鏡３の首部３１の凹部３９の径より小さく、かつ、狭小部３８の径より大きくなっている。第１のワッシャ２１の内径２１ａは放電ランプ１の封止部１２aの外径になっている。第２のワッシャ２２は、首部３１の外端側に挿通されており、第１のワッシャに当接している。第２のワッシャ２２の内径２２ａが放電ランプ１の封止部１２aの外径より大きく、かつ、第１のワッシャ２１の外径２１ｂより小さくなっている。第２のワッシャ２２の外径２２ｂが反射鏡３の首部３１の凹部３９の径になっている。
【００１５】
第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２は、気密性と水密性を確保するために使用される固定用シール材、すなわちガスケットに使用される部材により形成される。気密性を高めるためには軟らかい方が好ましいが、簡単にたわんでしまわない程度の剛性は必要とする。また、放電ランプ１が点灯時に高温になるので、耐熱性ガスケット部材である必要がある。このような理由から、自動車用のシリンダヘッド・ガスケットに適用される部材、例えば、雲母（マイカ）シート、グラファイトを使用したもの、薄板金属（ステンレス、銅）、黒鉛を薄板ステンレスで挟み込んだ部材が好適に使用できる。
【００１６】
第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２が挿通された封止部１２aが、反射鏡３の首部３１の貫通孔３７に挿入されており、第１のワッシャ２１が突き当て面４０に当接している。首部３１の外端側から凹部３９に接着剤２３が充填され、封止部１２aが接着剤２３によって反射鏡３の凹部３９内に固定されている。接着剤２３は、高温にさらされても融解しない耐熱性のセラミック接着剤、例えば、シリカ・アルミナなどから構成されるよりなる接着剤が用いられる。セラミックス接着剤は、結着力が強く、反射鏡３のガラス面と放電ランプ１の封止管のガラス面を強固に接着できる。
【００１７】
続いて、放電ランプ１と反射鏡３の固定方法を説明する。図２は、本発明の光源装置の固定方法を説明するために用いる断面図である。
図２（ａ）に示すように、まず、放電ランプ１の一方の封止部１２aが、反射鏡３の前面開口部３３側から首部３１の貫通孔３７に挿通される。首部３１の狭小部３８の径が、放電ランプ１の発光部１１の径より小さいためである。続いて、首部３１の外端側から、首部３１に挿通された封止部１２aに、第１のワッシャ２１を挿通し、続いて第２のワッシャ２２を挿通する。第１のワッシャ２１の外径は凹部３９の径より小さく、第２のワッシャ２２の内径が封止部１２の外径より大きいため、放電ランプ１が反射鏡３の首部３１の貫通孔３７に挿通され、封止部１２に第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２を備えた状態で、放電ランプ１を管軸に垂直な方向に自在に動かすことができる。すなわち、封止部１２に第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２を備えた状態で、放電ランプ１の位置調整ができる。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、光源装置から放射される光の光量が最大となるように、すなわち、放電ランプ１のアーク輝点が反射鏡３の第一焦点に一致するように位置調整して、放電ランプ１と反射鏡３の位置を固定する。第１のワッシャ２１を反射鏡３の突き当て面４０に当接させ、第２のワッシャ２２を第１のワッシャ２１に当接させる。その後、首部３１の後端側から接着剤２３を充填する。第２のワッシャ２２の内径と封止部１２の外径との間に接着剤２３が充填されない空気の層ができるので、接着剤２３が封止部１２の側面を伝って発光部１１側に漏れ出すことをより効果的に予防できる。
【００１９】
接着剤２３を凹部３９に密に注入した後、首部３１の後端側から加熱して、接着剤２３を硬化させる。首部３１の後端側から加熱するので、接着剤２３も後端側から水分やガスが抜けて硬化し、接着剤２３の内部に圧力がかかる。この圧力が、第２のワッシャ２２を押圧し、第２のワッシャ２２と第１のワッシャ２１の間の隙間や第１のワッシャ２１と突き当て面４０の間の隙間をなくし、第２のワッシャ２２と第１のワッシャ２１と突き当て面４０が密着して当接する。また、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２が軟らかい部材により形成されていることも、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２の間に隙間をできにくくしている。
【００２０】
なお、この接着剤２３を加熱する際にシロキサンが発生するが、前面ガラス３４を配設しない状態で、反射鏡３の内部を外部と対流させながら作業することによって、シロキサンを含むガスを風と共に外部に排出して、シロキサンの付着を防ぐことができる。製造時に放出されるシロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁を防ぐために、放電ランプ１を接着剤２３によって固定し、給電線４２を接着剤４３で固定した後に、前面ガラス３４を配設することになる。
【００２１】
このように、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２が密着して当接して、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より後端側の空間と、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より先端側の空間とに区分けする。したがって、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より後端側の空間で発生したガスが、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より先端側に流入することはない。つまり、凹部３９に充填された接着剤２３が加熱されてシロキサンが発生しても、第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２より後端側の空間にしか放出されず、シロキサンを含むガスが第１のワッシャ２１と第２のワッシャ２２を超えて反射鏡の反射部に流出しない。これより、放電ランプ１や反射鏡３の表面にシロキサンによる白濁を発生させず、光量の低下を抑えることができる。また、シロキサンの付着による放電ランプ１の発光管１１の温度上昇も発生しないため、ランプ寿命を維持できる。
【００２２】
続いて、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。図３は、本発明の実施例に係る光源装置を示す断面図である。
第２の実施形態の第１のワッシャ２１は、内径２１ａの放電ランプ１の管軸方向の厚さが、外径２１ｂの放電ランプ１の管軸方向の厚さより大きくなっている。具体的には、第１のワッシャ２１の突き当て面４０に当接する側面に段差が設けられ、放電ランプ１の封止部１２ａと接する部分が反射鏡３の反射部３２側に盛り上がるように突出部２１ｃが形成されている。突出部２１ｃは略リング状であり、突出部２１ｃの内径は第１のワッシャ２１の内径２１ａと一致し、突出部２１ｃの外径は狭小部３８の径より小さくなっている。
【００２３】
第１のワッシャ２１の内径２１ａの放電ランプ１の管軸方向の厚さを大きくすることによって、放電ランプ１の封止部１２ａとの接触面積が、図１に示すように突出部２１ｃが形成されていない第１のワッシャ２１よりも大きくすることができ、第１のワッシャ２１と放電ランプ１の封止部１２ａとの気密性を高めることができる。これより、シロキサンを含むガスが、第１のワッシャ２１と放電ランプ１の封止部１２ａとの隙間から流出することを、より効果的に予防できる。また、放電ランプ１の固定時に、接着剤２３が封止部１２ａの側面を伝って発光部１１側に漏れ出すことも、より効果的に予防できる。
【００２４】
また、突出部２１ｃの外径が狭小部３８より小さいので、第１のワッシャ２１は突出部２１ｃを反射部３２側に突き出すように配置することになるので、第１のワッシャ２１の第２のワッシャ２２に当接する側面を、図１に示すように突出部２１ｃが形成されていない第１のワッシャ２１と同一の位置になるように配置できる。つまり、第１のワッシャ２１の内径２１ａの放電ランプ１の管軸方向の厚さを大きくしても、突出部２１ｃが狭小部３８に突き出るだけで、突き当て面４０から第２のワッシャ２２の接着剤２３と接する側面までの放電ランプ１の管軸方向長さは、図１に示すように突出部２１ｃが形成されていない第１のワッシャ２１を用いた場合と同一になる。したがって、第１のワッシャ２１に突出部２１ｃを設けても、凹部３９に注入できる接着剤２３の量は変わらず、放電ランプ１を確実に固定できる。
【００２５】
なお、以上では反射鏡３の前面開口部３３に前面ガラス３４が形成されて、冷却風を流入させない密閉化された光源装置を実現する例を示したが、反射鏡３に固定された放電ランプ１を密閉容器内に配置して、冷却風を流入させない密閉化された光源装置を実現することもできる。
【００２６】
続いて、本発明の光源装置について行った実施例について説明する。
図１に示すように、内径が封止部の外径となり、外径が凹部の径より小さい第１のワッシャと、内径が封止部の外径より大きく、外径が凹部の径となっている第２のワッシャを備える光源装置を製作した。放電ランプを１００時間点灯し、点灯後のシロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁の有無を観察した。そして、シロキサンによる白色化が発生しなかったことを確認した。
【００２７】
比較実験として、図４に示す従来技術に係る光源装置について、放電ランプを１００時間点灯し、点灯後のシロキサンによる放電ランプや反射鏡の表面の白濁の有無を観察した。反射鏡の反射面にシロキサンが付着し、白色化したことを確認した。また、図４に示す従来技術に係る光源装置において、リングを用いずに接着剤を注入した光源装置について、同様に実験をした。この光源装置においても、反射鏡の反射面にシロキサンが付着し、白色化したことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の光源装置を示す断面図
【図２】本発明の光源装置の固定方法を説明するために用いる断面図
【図３】本発明の光源装置を示す断面図
【図４】従来の光源装置を示す断面図
【符号の説明】
【００２９】
１ 放電ランプ
１０ 放電ランプ
１１ 発光部
１２ 封止部
１５ 外部リード
１６ 外部トリガー
２１ 第１のワッシャ
２２ 第２のワッシャ
２３ 接着剤
３ 反射鏡
３４ 前面ガラス
３７ 貫通孔
３８ 狭小部
３９ 凹部
４０ 突き当て面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部内に一対の電極を有し、前記発光部の両端に封止部が形成された放電ランプと、前記放電ランプから放射される光を反射する反射部と、中央底部から突出する首部とにより構成された反射鏡とを備え、
前記首部の内部に、反射部側から狭小部と、前記狭小部に続いて凹部とが形成された貫通孔を有し、
前記放電ランプの一方の封止部が、前記反射鏡の前記貫通孔に挿通され、前記凹部に充填された接着剤によって固定された光源装置において、
前記狭小部と前記凹部とをつなぐ側面が前記放電ランプの管軸に垂直な突き当て面となり、
前記放電ランプの封止部に挿通され、前記突き当て面に当接して配置される第１のワッシャと、
前記放電ランプの封止部に挿通され、前記第１のワッシャに当接して配置される第２のワッシャとを備え、
前記第１のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径となり、外径が凹部の径より小さく、
前記第２のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径より大きく、外径が凹部の径となっていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１のワッシャと前記第２のワッシャは、耐熱性ガスケット部材よりなることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１のワッシャは、内径の放電ランプの管軸方向の厚さが、外径の放電ランプの管軸方向の厚さより大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１のワッシャの前記突き当て面に当接する側面に、内径が前記第１のワッシャの内径と一致し、外径が狭小部の径より小さい突出部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項１】
発光部内に一対の電極を有し、前記発光部の両端に封止部が形成された放電ランプと、前記放電ランプから放射される光を反射する反射部と、中央底部から突出する首部とにより構成された反射鏡とを備え、
前記首部の内部に、反射部側から狭小部と、前記狭小部に続いて凹部とが形成された貫通孔を有し、
前記放電ランプの一方の封止部が、前記反射鏡の前記貫通孔に挿通され、前記凹部に充填された接着剤によって固定された光源装置において、
前記狭小部と前記凹部とをつなぐ側面が前記放電ランプの管軸に垂直な突き当て面となり、
前記放電ランプの封止部に挿通され、前記突き当て面に当接して配置される第１のワッシャと、
前記放電ランプの封止部に挿通され、前記第１のワッシャに当接して配置される第２のワッシャとを備え、
前記第１のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径となり、外径が凹部の径より小さく、
前記第２のワッシャは、内径が前記放電ランプの封止部の外径より大きく、外径が凹部の径となっていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１のワッシャと前記第２のワッシャは、耐熱性ガスケット部材よりなることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１のワッシャは、内径の放電ランプの管軸方向の厚さが、外径の放電ランプの管軸方向の厚さより大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１のワッシャの前記突き当て面に当接する側面に、内径が前記第１のワッシャの内径と一致し、外径が狭小部の径より小さい突出部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−５９６３７（Ｐ２００９−５９６３７Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２７２４２（Ｐ２００７−２２７２４２）
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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