JP2004335363A - 光源ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を有する光源ユニットを提供することにある。
【解決手段】光源ユニットは、光源ランプと、金属またはセラミックを基材とした凹面反射鏡とを備え、当該光源ランプが、凹面反射鏡の光軸と当該光源ランプの管軸とが一致する状態に配置されている光源ユニットであって、前記凹面反射鏡が、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることにより構成されてなるものであることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】光源ユニットは、光源ランプと、金属またはセラミックを基材とした凹面反射鏡とを備え、当該光源ランプが、凹面反射鏡の光軸と当該光源ランプの管軸とが一致する状態に配置されている光源ユニットであって、前記凹面反射鏡が、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることにより構成されてなるものであることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶プロジェクター装置の照明光源としては、光源ランプと、当該光源ランプに覆い被さるように配置され、この光源ランプから放射される光を高い効率で前方に投射する、前面に光投射口を有するガラスを基材とした凹面反射鏡とよりなる光源ユニットが用いられている。
このような光源ユニットにおいては、光源ランプとして、例えば発光空間を形成する発光管部と、その両端に続いて管軸方向外方に伸びる封止管部とよりなる、例えばシリカガラス製の放電容器を有してなり、発光空間内には、互いに対向するよう陰極と陽極とが配置されており、発光物質として水銀が封入されている構成を有するショートアーク型超高圧放電ランプが用いられている。
【０００３】
近年、液晶プロジェクター装置としては、例えばスクリーンなどの被照射面により一層高い照度を得ることができるものが求められている。
而して、照明光源として用いられる光源ユニットにおいては、より一層高い光放射性能を得るため、光源ランプとして、例えば発光物質である水銀の封入密度を大きくすること、放電容器を小型化して発光管部における管壁温度を高くすること、あるいは入力電力を大きくして放電アークの温度を高くすることなどによって得られる高い輝度を有する放電ランプを用いることが検討されている。
【０００４】
このような放電ランプを光源ユニットの光源ランプとして用いる場合には、その動作時に光源ランプが非常に高温となり、しかも、液晶プロジェクター装置の小型化の要請に応じるため、光源ユニットを小型化すべく凹面反射鏡の内部空間を大きく確保することができないことから、凹面反射鏡として、光源ランプが高温となることに伴って、例えば変形などの弊害を生じることのない耐熱性および放熱性を有するものを用いることが必要とされる。
【０００５】
また、特に、凹面反射鏡の光投射口が光透過性を有する窓部材で覆われている構成の光源ユニット（例えば、特許文献１参照。）においては、光源ランプが配置されている凹面反射鏡の内部空間が略密閉状態とされているため、当該内部空間内が高温となって光源ランプや凹面反射鏡などの構成要素が過熱されやすく、しかも、光源ランプが破損することに伴ってガラスを基材としてなる凹面反射鏡も破損するおそれがあることから、凹面反射鏡として、耐熱性および放熱性と共に、耐破損性を有するものを用いることが必要とされている。
【０００６】
一方、光源ユニットとしては、金属を基材とした凹面反射鏡を備えてなるものが提案されているが（例えば、特許文献２〜特許文献４参照。）、その生産性等の問題から、このような光源ユニットが液晶プロジェクター装置の照明光源として用いられることはなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−３６８１２号公報
【特許文献２】
特開昭６０−９７５０２号公報
【特許文献３】
特開平５−１４４３０９号公報
【特許文献４】
特開平１１−６９０６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を有する光源ユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光源ユニットは、光源ランプと、金属またはセラミックを基材とした凹面反射鏡とを備え、当該光源ランプが、凹面反射鏡の光軸と当該光源ランプの管軸とが一致する状態に配置されている光源ユニットであって、
前記凹面反射鏡が、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることにより構成されてなるものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光源ユニットにおいては、光源ランプが、凹面反射鏡を構成する複数の反射鏡構成部材の間に挟持されることによって固定されていることが好ましい。
また、このような光源ユニットにおいては、複数の反射鏡構成部材が接合することによって形成される筒状の頸部において、光源ランプの一端が、当該筒状の頸部の内周に形成される凹部に、当該光源ランプの一端における封止管部に形成された凸部が係合した状態で挟持されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の光源ユニットにおいては、互いに隣接する反射鏡構成部材の各々の接合面に、互いに係合する複数の接合位置決め用係合部が形成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の光源ユニットにおいては、互いに隣接する反射鏡構成部材が接合されている接合部は、一方の反射鏡構成部材と、他方の反射鏡構成部材とが光源ランプの管軸を含む平面と交わる方向に重なり合った状態で係合される重なり領域を有していることが好ましい。
【００１３】
本発明の光源ユニットにおいては、凹面反射鏡が２個の反射鏡構成部材によって構成されている場合には、当該２個の反射鏡構成部材による接合部が光源ランプの上下に伸びる状態で用いられることが好ましい。
【００１４】
本発明の光源ユニットは、凹面反射鏡が、その外表面から外方に突出して伸びる放熱用フィンを備えているものであってもよく、また、反射光および放射光の光路となる空間領域以外の領域に、当該凹面反射鏡の内表面から内方に突出して伸びる放熱用フィンを備えているものであってもよい。
【００１５】
本発明の光源ユニットには、放熱用ファンが複数の反射鏡構成部材の間に挟持された状態で設けることができる。
【００１６】
本発明の光源ユニットにおいては、凹面反射鏡の内表面に、ガラス層上に形成された誘電体多層膜よりなる光反射膜が設けられていることが好ましい。
この光源ユニットにおいては、ガラス層が、熱吸収機能を有するものであることが好ましい。
【００１７】
【作用】
本発明の光源ユニットによれば、凹面反射鏡が金属またはセラミックを基材とし、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることによって構成されてなるものであることから、凹面反射鏡に優れた耐熱性および放熱性が得られ、当該光源ユニットの構成要素が過熱されることを抑制することができると共に、凹面反射鏡の設計の自由度が大きく、その製造が容易なものであるため、高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光源ユニットの構成の一例を示す説明用断面図であり、図２は、図１の光源ユニットの説明用正面図である。
この光源ユニット１０は、金属またはセラミックを基材とし、凹状であって集光空間を形成する集光部２１と、この集光部２１の前端（図１において左端）２１Ａに続いて光軸方向前方に伸び、反射空間を形成する筒状部２２と、この筒状部２２の前端（図１において左端）において光投射口を形成する前方外縁部２３と、集光部２１の後端（図１において右端）２１Ｂに続いて光軸方向後方に伸びる筒状頸部２５とよりなる凹面反射鏡２０を備えており、当該凹面反射鏡２０の集光空間と反射空間とよりなる光投射空間内に、光源ランプ４０が、凹面反射鏡２０の光軸と当該光源ランプ４０の管軸とが一致するように略水平に配置されている。
図において、１２は光源ランプ４０の外部リード棒４５Ｂに電気的に接続されている外部リード線であり、１５はその中央部に貫通孔１５Ａを有する絶縁部材である。この絶縁部材１５の貫通孔１５Ａには、略棒状の接続端子１６が挿入されており、当該接続端子１６が外部リード線１２に電気的に接続されることにより、凹面反射鏡２０の外部に設けられた給電装置から光源ランプ４０の光軸方向前方に位置する外部リード棒４５Ｂを介して給電を行うための給電機構が形成されている。なお、この例においては絶縁部材１５および接続端子１６が用いられているが、凹面反射鏡２０の基材が金属からなる場合には、凹面反射鏡２０に外部リード線１２を電気的に接続することによって給電機構を形成することも可能である。
【００１９】
この例における光源ランプ４０は、ショートアーク型超高圧放電ランプであって、このショートアーク型超高圧放電ランプは、発光空間を形成する略楕円状の発光管部４２と、その両端に続いて管軸方向外方、すなわち、光軸方向前方および後方に伸びるロッド状の封止管部４３Ａ、４３Ｂとよりなる、例えばシリカガラス製の放電容器４１を有してなり、発光空間内には、互いに対向するよう陰極（図示せず）と陽極（図示せず）とが配置されており、発光物質として、例えば０．０１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上となる量の水銀が封入されている。
この光源ランプ４０の一方（図１において右方）の封止管部４３Ａには、凹面反射鏡２０における筒状頸部２５の大径部分２５Ａの内径に適合する外径を有する口金４９が装着されている。
図において、４５Ａおよび４５Ｂは、各々、外部リード棒であり、４８は、外部リード棒４５Ｂと外部リード線１２を電気的に接続する接続部材である。
【００２０】
そして、凹面反射鏡２０は、光源ランプ４０の管軸を含む平面に沿って、その周方向に分割された複数（図の例においては２個）の反射鏡構成部材（３１、３５）が接合されることにより構成されている。図３に、凹面反射鏡２０を構成する２個の反射鏡構成部材のうちの一方の反射鏡構成部材３１を、光源ランプ４０と共に示す。
この例において、凹面反射鏡２０を構成する反射鏡構成部材３１および反射鏡構成部材３５は、光源ランプ４０の管軸を含む平面（以下、「対称面」ともいう。）に関して対称な構造を有しており、対称面に沿って伸びる結合部において接合されている。
この結合部は、凹面反射鏡２０の上方（図２において上方）に位置する接合部分（以下、「上方接合部分」ともいう。）２６Ａと、凹面反射鏡２０の下方（図２において下方）に位置する接合部分（以下、「下方接合部分」ともいう。）２６Ｂとにより構成されている。
【００２１】
凹面反射鏡２０においては、上方接合部分２６Ａは、反射鏡構成部材３１の側端部分３１Ａと、反射鏡構成部材３５の側端部分３５Ａとが対称面と交わる方向に重なり合った状態で係合されている重なり領域を有しており、また、下方接合部分２６Ｂは、反射鏡構成部材３１の側端部分３１Ｂと、反射鏡構成部材３５の側端部分３５Ｂとが対称面と交わる方向に重なり合った状態で係合されている重なり領域を有している。
【００２２】
この例においては、上方係合部２６Ａは、その全体に重なり領域を有するものであり、図４に示すように、反射鏡構成部材３１の上方接合面３２Ａ（図３参照）全面に形成された、凹面反射鏡２０における外表面を形成する面３３に沿って当該面３３の延長上に伸びる係合凸部３４と、反射鏡構成部材３５の上方接合面全面に形成された、凹面反射鏡２０における外表面を形成する面３７に沿って伸び、係合凸部３４の形状に適合した形状を有する溝状の係合凹部３８とが係合することによって形成されている。
また、下方係合部２６Ｂは、上方係合部２６Ａと同様に、その全体に重なり領域を有するものであり、反射鏡構成部材３１の下方接合面３２Ｂ全面に形成された係合凹部と、反射鏡構成部材３５の下方接合面全面に形成された係合凸部とが係合することによって形成されている。
【００２３】
このような構成の凹面反射鏡２０においては、光源ランプ４０は、封止管部４３Ａに装着された口金４９が、反射鏡構成部材３１および反射鏡構成部材３５が接合することによって形成される凹面反射鏡２０の筒状頸部２５において、反射鏡構成部材３１と反射鏡構成部材３５との間に挟持され、所望の状態で固定保持されている。
また、この例においては、絶縁部材１５は、反射鏡構成部材３１および反射鏡構成部材３５が接合することによって形成される絶縁部材１５の外径に適合した内径を有する孔よりなる絶縁部材挟持部２８において挟持された状態で設けられている。
【００２４】
凹面反射鏡２０の基材を構成する金属としては、例えばアルミニウム、鉄、銅などが挙げられ、また、凹面反射鏡２０の基材を構成するセラミックとしては、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの窒化物などが挙げられる。
凹面反射鏡２０の基材としては、アルミニウム、銅が好ましく用いられ、特にアルミニウムが好ましく用いられる。
【００２５】
凹面反射鏡２０の集光部２１および筒状部２２における内表面には、ガラス層上に形成された誘電体多層膜よりなる光反射膜が設けられている。
【００２６】
凹面反射鏡２０の基材表面に形成されるガラス層は、例えば厚さ０．０１〜０．１０μｍのシリカ（ＳｉＯ２ ）を主成分とし、熱吸収剤が含有されてなる皮膜であって、熱吸収機能を有するものである。
また、ガラス層は、誘電体多層膜を形成すべき表面を平滑なものとするための下地膜としての機能も有している。
【００２７】
熱吸収剤としては、例えばクロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）などの平均粒子径１０〜２００μｍの金属粒子が挙げられる。これらの金属粒子は、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
熱吸収剤として用いる金属粒子の種類は、例えば凹面反射鏡２０の基材の材質などに応じて適宜に選択されるが、クロム、バナジウムを用いることが好ましい。この場合には、可視光が誘電体多層膜を透過してしまった場合に、その可視光がガラス層において吸収されることとなるため、光源ユニットに一層高い光放射性を得ることができる。
【００２８】
ガラス層上に形成される誘電体多層膜は、シリカ（ＳｉＯ２ ）層およびチタニア（ＴｉＯ２ ）層が交互に積層されてなる、例えば厚さ０．０５〜１μｍの多層膜であって、主として赤外線領域および紫外線領域の光を透過し、かつ可視光を反射する機能を有するものである。
【００２９】
このような構成の光源ユニット１０は、例えば回転楕円面、回転放物面などの内表面を有する所望の形状の反射鏡構成部材３１、３５を用意し、この２個の反射鏡構成部材３１、３５を、互いに対応する係合凹部と係合凸部とを係合すると共に、２個の反射鏡構成部材３１、３５が組み合わされることによって形成される筒状頸部２５の大径部分２５Ａに光源ランプ４０の口金４９を挟み込み、また絶縁部材挟持部２８に絶縁部材１５を挟み込むようにして接合することにより製造することができる。
【００３０】
ここに、反射鏡構成部材３１および反射鏡構成部材３５は、各々、金属またはセラミックよりなる反射鏡構成部材本体の内表面に、ガラス層と誘電体多層膜とがこの順に積層された構成を有するものであって、例えば旋盤加工法、ダイキャスト法などの手段によって金属またはセラミックよりなる所望の形状の反射鏡構成部材本体を得、当該反射鏡構成部材本体における所定の内表面に琺瑯加工などによりガラス層を形成し、更に、このガラス層の表面に蒸着法などにより誘電体多層膜を形成することにより製造することができる。
このように、反射鏡構成部材本体の各々に対してガラス層および誘電体多層膜を形成することにより、凹面反射鏡を構成するすべての反射鏡構成部材本体を接合した状態の部材にこれらの膜を形成する場合に比して高い作業容易性が得られることから、最終的に得られる光源ユニット１０における凹面反射鏡２０の光反射膜をムラのないものとすることができる。
【００３１】
以上の光源ユニット１０によれば、凹面反射鏡２０が金属またはセラミックを基材とし、対称面上において接合された２個の反射鏡構成部材３１、３５によって構成されてなるものであることから、凹面反射鏡２０に優れた耐熱性および放熱性が得られ、当該光源ユニット１０の光源ランプ４０や凹面反射鏡２０などの構成要素が過熱されることを抑制することができると共に、凹面反射鏡２０の設計の自由度が大きく、その製造が容易なものであるため、高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を得ることができる。
【００３２】
光源ユニット１０は、光源ランプ４０が凹面反射鏡２０の筒状頸部２５において挟持されることによって固定保持されている構成を有するものであるため、その製造工程において、光源ランプ４０の封止管部４３Ａに装着された口金４９を２個の凹面反射鏡構成部材３１、３５によって挟み込むという簡単な操作によって光源ランプ４０の管軸と凹面反射鏡２０の光軸とを一致させ、しかも接着剤などを用いることなしに光源ランプ４０を固定することができる。
【００３３】
光源ユニット１０は、上方接合部分２６Ａおよび下方接合部分２６Ｂの各々が、その全体において重なり領域を有するものであることから、接合部からの外方への光漏れを防止することができる。
実際上、例えば上方接合部分２６Ａにおいて、凹面反射鏡２０の内表面側の隙間からの漏光がある場合にも、その漏光は係合凸部３４において遮断されるため、凹面反射鏡２０からは光漏れを生じることがない。
【００３４】
光源ユニット１０は、光反射膜が、ガラス層上に誘電体多層膜が形成されており、このガラス層が誘電体多層膜を形成すべき表面を平滑なものとするための下地膜としての機能と共に、熱吸収膜としての機能を有するものであるため、凹面反射鏡２０の基材表面が酸化されることを防止すること、また、動作中の光源ユニット１０における光源ランプ４０および凹面反射鏡２０などが過熱されることを一層抑制することができる。
【００３５】
この光源ユニット１０は、光源ランプ４０の管軸が水平とされた状態で用いる場合においては、その使用状態を、結合部が光源ランプ４０の上下に伸びる状態（図２参照）とすることが好ましい。
このような状態で使用することにより、凹面反射鏡２０において高温となりやすい上方部分と、この上方部分に対向する下方部分とが同一の部材より構成されることとなるため、凹面反射鏡２０が２個の反射鏡構成部材３１、３５が接合されてなるものであっても、各々の反射鏡構成部材３１、３５内における熱伝導によって当該凹面反射鏡２０自体の熱分布の均一化を図ることができる。
【００３６】
以上のような光源ユニット１０は、液晶プロジェクター装置において、液晶パネルを照明する照明光源などとして好適に用いることができる。
また、この光源ユニット１０には、後述するように自然対流やファンなどを用いた気流による冷却手段、更には冷却水等による冷却手段などの適宜の冷却手段にを設けることが可能である。
そして、光源ユニット１０においては、光源ランプ４０は、ショートアーク型超高圧放電ランプに限定されるものではなく、その用途に応じて、メタルハライドランプなどの放電ランプ、白熱ランプなどを用いることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図５に示すように、光源ユニットは、光源ランプ５１の一方（図５において右方）の封止管部４３Ａに、鍔状凸部５２Ａ、５２Ｂが一体的に形成されており、一方、当該封止管部４３Ａの外径に適合する内径を有する凹面反射鏡の筒状頸部５４の内周に、鍔状凸部５２Ａ、５２Ｂの各々に対応する形状を有するリング状凹部５５Ａ、５５Ｂが形成されており、この鍔状凸部５２Ａ、５２Ｂの各々と、これに対応するリング状凹部５５Ａ、５５Ｂとが係合した状態で光源ランプ５１が複数の反射鏡構成部材間に挟持されている構成を有するものであってもよい。
このような構成の光源ユニットによれば、光源ランプ５１における鍔状凸部５２Ａ、５２Ｂを、各々、凹面反射鏡の筒状頸部５４における対応するリング状凹部５５Ａ、５５Ｂに係合するという簡単な操作により、凹面反射鏡との関係における所望の位置に所望の状態で光源ランプ５１を確実に配置し、しかも接着剤などを用いることなしに固定することができる。
【００３８】
また、図６に示すように、凹面反射鏡６１を構成する複数の反射鏡構成部材の各々に、互いに隣接する反射鏡構成部材との関係において対応する位置に設けられた接合用ネジ孔６３Ａを有する接合用突起部６３が設けられており、互いに対応する接合用突起部６３、６３を介して凹面反射鏡６１がネジ止めにより接合されてなる構成を有するものであってもよい。
この接合用突起部６３は、複数の反射鏡構成部材を接合することによって得られる凹面反射鏡６１における最大外径を有する部分以外の位置に設けられることが好ましい。接合用突起部６３をこのような位置に設けることにより、当該接合用突起部６３に起因して光源ユニット６０が大型化することを防止することができる。
図６において、光源ユニット６０は、凹面反射鏡６１が、筒状部２２の前端に続いて光軸方向前方にその先端が内向するよう傾斜して伸びる内向筒状部６５が設けられてたものであり、この内向筒状部６５の前端縁に、光透過性を有し、そのほぼ中央部に通気用の開口（図示せず）が形成されている窓部材６７が接着剤などにより固定され、この窓部材６７によって光投射口が覆われている構成を有するものである。
【００３９】
また、凹面反射鏡が、当該凹面反射鏡を構成する互いに隣接する反射鏡構成部材の各々の接合面に、互いに係合する複数の接合位置決め用係合部が形成された構成を有するものであってもよい。
具体的には、例えば互いに隣接する反射鏡構成部材において、一方の反射鏡構成部材の接合面には、２個の凸状の接合位置決め用係合部（以下、「第１の位置決め用係合部」ともいう。）が形成されており、他方の反射鏡構成部材の接合面には２個の第１の位置決め用係合部の各々に対応する大きさを有する凹状の接合位置決め用係合部（以下、「第２の位置決め用係合部」ともいう。）が形成されてなる構成である。
この場合においては、第１の位置決め用係合部と、対応する第２の位置決め用係合部とを各々係合するという簡単な操作により、互いに隣接する反射鏡構成部材を所望の状態に組み合わせることができる。
【００４０】
また、凹面反射鏡が、その外表面にガラス層が形成されているものであってもよい。
このような構成の凹面反射鏡を備えてなる光源ユニットによれば、ガラス層が熱吸収膜としての作用を有するものであるため、凹面反射鏡の基材表面の酸化および動作中の光源ユニットにおける光源ランプおよび凹面反射鏡などの過熱を一層抑制することができる。
【００４１】
更に、光源ユニットは、その製造工程において、簡単な操作によって光源ランプの管軸と凹面反射鏡の光軸とを一致させることができることから、光源ランプが複数の反射鏡構成部材の間に挟持されている構成を有するものであることが好ましいが、凹面反射鏡の筒状頸部に挿通された状態の光源ランプの一端が接着剤などによって固着されている構成のものであってもよい。
【００４２】
以上のような本発明の光源ユニットは、凹面反射鏡が複数の反射鏡構成部材を組み合わせて接合することにより構成されるものであることから、複雑な製造工程を要することなく、例えば下記（１）〜（３）の構成を有するものとすることができる。
なお、下記の図７〜図１０において、図１の光源ユニットの構成要素と同一の構造を有する構成要素については同一の符号を付した。
【００４３】
（１）図７に示すように、凹面反射鏡７１を、その外表面から当該凹面反射鏡７１の光軸方向に垂直な方向に突出して伸びる放熱用フィン（以下、「放熱用外方フィン」ともいう。）７３を備えてなるもの、あるいは、図８に示すように、凹面反射鏡７６を、その外表面から当該凹面反射鏡７６の光軸方向後方に突出して伸びる放熱用フィン（以下、「放熱用外方フィン」ともいう。）７８を備えてなるものとすることができる。
図７において、光源ユニット７０は、凹面反射鏡７１に放熱用外方フィン７３が設けられていると共に、接合用突起部６３および筒状部２２の前端に内向筒状部６５が設けられており、この内向筒状部６５の前端縁に窓部材６７が光投射口を覆うように設けられている構成を有するものである。
また、図８において、光源ユニット７５は、図７の光源ユニット７０において、放熱用外方フィン７３に代えて放熱用外方フィン７８が設けられており、また接合用突起部６３が設けられていないものであること以外は光源ユニット７０と同様の構成を有するものである。
【００４４】
このような放熱用外方フィンが設けられている光源ユニットによれば、当該放熱用外方フィンの放熱作用により、凹面反射鏡の放熱性が一層優れたものとなる。
【００４５】
（２）図９に示すように、凹面反射鏡８１を、反射光および放射光の光路となる空間領域以外の領域に、その内表面から当該凹面反射鏡８１の光軸方向に垂直な方向に突出して伸びる放熱用フィン（以下、「放熱用内方フィン」ともいう。）８４を備えてなるものとすることができる。
図９において、光源ユニット８０は、凹面反射鏡８１に放熱用内方フィン８４が設けられていると共に、放熱用フィン７３および筒状部２２の前端に続いて光軸方向前方に伸びる延長筒状部８６が設けられており、この延長筒状部８６の前端縁に窓部材６７が光投射口を覆うように設けられている構成を有するものである。
【００４６】
このような放熱用内方フィン８４が設けられている光源ユニット８０によれば、当該放熱用内方フィン８４の放熱作用により、凹面反射鏡８１の放熱性が一層優れたものとなる。
【００４７】
（３）図１０に示すように、放熱用ファン９４が複数の反射鏡構成部材の間に挟持された状態で設けられている構成を有するものとすることができる。
図１０において、光源ユニット９０は、延長筒状部８６に放熱用ファン９４が設けられていること以外は、図９と同様の構成を有するものである。
【００４８】
このような放熱用ファン９４が設けられている光源ユニット９０によれば、当該放熱用ファン９４により、凹面反射鏡９１によって囲繞された内部空間に冷却風を流通させることができるため、動作中の光源ユニット９０における光源ランプ４０および凹面反射鏡９１などの冷却を行うことができる。
【００４９】
ここに、本発明の光源ユニットにおいては、特に、凹面反射鏡が、その光軸上に焦点が形成される楕円球状の集光部を有するものである場合においては、当該凹面反射鏡が放熱用内方フィンを備えてなるものであることが好ましい。
また、特に、窓部材によって光投射口が覆われている構成の光源ユニットにおいては、放熱用ファンを設けることが好ましい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の光源ユニットによれば、凹面反射鏡が金属またはセラミックを基材とし、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることによって構成されてなるものであることから、凹面反射鏡に優れた耐熱性および放熱性が得られ、当該光源ユニットの構成要素が過熱されることを抑制することができると共に、凹面反射鏡の設計の自由度が大きく、その製造が容易なものであるため、高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を得ることができる。
この光源ユニットは、凹面反射鏡が、金属またはセラミックよりなる基材よりなり、優れた耐熱性および放熱性を有すると共に、耐破損性を有するものであることから、凹面反射鏡の光投射口が光透過性を有する窓部材で覆われた構成においても、弊害をともなうことなく安全に高い光放射性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源ユニットの構成の一例を示す説明用断面図である。
【図２】図１の光源ユニットの説明用正面図である。
【図３】図１の光源ユニットにおける凹面反射鏡を構成する一方の反射鏡構成部材を、光源ランプと共に示す説明用斜視図である。
【図４】図１の光源ユニットにおける凹面反射鏡を構成する２個の反射鏡構成部材における一方の結合部分の重なり領域を構成する各反射鏡構成部材の側端部分を示す説明用拡大図である。
【図５】（イ）は本発明の光源ユニットの構成の他の例における要部を示す説明用断面図であり、（ロ）は（イ）の光源ユニットの凹面反射鏡の筒状頸部を示す説明用断面図であり、（ハ）は（イ）の光源ユニットの光源ランプを示す説明図である。
【図６】本発明の光源ユニットの構成の第１の他の例を示す説明用断面図である。
【図７】本発明の光源ユニットの構成の第２の他の例を示す説明用断面図である。
【図８】本発明の光源ユニットの構成の第３の他の例を示す説明用断面図である。
【図９】（イ）は本発明の光源ユニットの構成の第４の他の例を示す説明用断面図であり、（ロ）は（イ）の光源ユニットの凹面反射鏡に設けられた絶縁部材を矢印方向から直視した説明図である。
【図１０】本発明の光源ユニットの構成の第５の他の例を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０ 光源ユニット
１２ 外部リード線
１５ 絶縁部材
１５Ａ 貫通孔
１６ 接続端子
２０ 凹面反射鏡
２１ 集光部
２１Ａ 前端
２１Ｂ 後端
２２ 筒状部
２３ 前方外縁部
２５ 筒状頸部
２５Ａ 大径部分
２６Ａ、２６Ｂ 接合部分
２８ 絶縁部材挟持部
３１ 反射鏡構成部材
３１Ａ、３１Ｂ 側端部分
３２Ａ 上方接合面
３２Ｂ 下方接合面
３３ 面
３４ 係合凸部
３５ 反射鏡構成部材
３５Ａ、３５Ｂ 側端部分
３７ 面
３８ 係合凹部
４０ 光源ランプ
４１ 放電容器
４２ 発光管部
４３Ａ、４３Ｂ 封止管部
４５Ａ、４５Ｂ 外部リード棒
４８ 接続部材
４９ 口金
５１ 光源ランプ
５２Ａ、５２Ｂ 鍔状凸部
５４ 筒状頸部
５５Ａ、５５Ｂ リング状凹部
６０ 光源ユニット
６１ 凹面反射鏡
６３ 接合用突起部
６３Ａ 接合用ネジ孔
６５ 内向筒状部
６７ 窓部材
７０ 光源ユニット
７１ 凹面反射鏡
７３ 放熱用フィン
７５ 光源ユニット
７６ 凹面反射鏡
７８ 放熱用フィン
８０ 光源ユニット
８１ 凹面反射鏡
８４ 放熱用フィン
８６ 延長筒状部
９０ 光源ユニット
９１ 凹面反射鏡
９４ 放熱用ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶プロジェクター装置の照明光源としては、光源ランプと、当該光源ランプに覆い被さるように配置され、この光源ランプから放射される光を高い効率で前方に投射する、前面に光投射口を有するガラスを基材とした凹面反射鏡とよりなる光源ユニットが用いられている。
このような光源ユニットにおいては、光源ランプとして、例えば発光空間を形成する発光管部と、その両端に続いて管軸方向外方に伸びる封止管部とよりなる、例えばシリカガラス製の放電容器を有してなり、発光空間内には、互いに対向するよう陰極と陽極とが配置されており、発光物質として水銀が封入されている構成を有するショートアーク型超高圧放電ランプが用いられている。
【０００３】
近年、液晶プロジェクター装置としては、例えばスクリーンなどの被照射面により一層高い照度を得ることができるものが求められている。
而して、照明光源として用いられる光源ユニットにおいては、より一層高い光放射性能を得るため、光源ランプとして、例えば発光物質である水銀の封入密度を大きくすること、放電容器を小型化して発光管部における管壁温度を高くすること、あるいは入力電力を大きくして放電アークの温度を高くすることなどによって得られる高い輝度を有する放電ランプを用いることが検討されている。
【０００４】
このような放電ランプを光源ユニットの光源ランプとして用いる場合には、その動作時に光源ランプが非常に高温となり、しかも、液晶プロジェクター装置の小型化の要請に応じるため、光源ユニットを小型化すべく凹面反射鏡の内部空間を大きく確保することができないことから、凹面反射鏡として、光源ランプが高温となることに伴って、例えば変形などの弊害を生じることのない耐熱性および放熱性を有するものを用いることが必要とされる。
【０００５】
また、特に、凹面反射鏡の光投射口が光透過性を有する窓部材で覆われている構成の光源ユニット（例えば、特許文献１参照。）においては、光源ランプが配置されている凹面反射鏡の内部空間が略密閉状態とされているため、当該内部空間内が高温となって光源ランプや凹面反射鏡などの構成要素が過熱されやすく、しかも、光源ランプが破損することに伴ってガラスを基材としてなる凹面反射鏡も破損するおそれがあることから、凹面反射鏡として、耐熱性および放熱性と共に、耐破損性を有するものを用いることが必要とされている。
【０００６】
一方、光源ユニットとしては、金属を基材とした凹面反射鏡を備えてなるものが提案されているが（例えば、特許文献２〜特許文献４参照。）、その生産性等の問題から、このような光源ユニットが液晶プロジェクター装置の照明光源として用いられることはなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−３６８１２号公報
【特許文献２】
特開昭６０−９７５０２号公報
【特許文献３】
特開平５−１４４３０９号公報
【特許文献４】
特開平１１−６９０６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を有する光源ユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光源ユニットは、光源ランプと、金属またはセラミックを基材とした凹面反射鏡とを備え、当該光源ランプが、凹面反射鏡の光軸と当該光源ランプの管軸とが一致する状態に配置されている光源ユニットであって、
前記凹面反射鏡が、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることにより構成されてなるものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光源ユニットにおいては、光源ランプが、凹面反射鏡を構成する複数の反射鏡構成部材の間に挟持されることによって固定されていることが好ましい。
また、このような光源ユニットにおいては、複数の反射鏡構成部材が接合することによって形成される筒状の頸部において、光源ランプの一端が、当該筒状の頸部の内周に形成される凹部に、当該光源ランプの一端における封止管部に形成された凸部が係合した状態で挟持されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の光源ユニットにおいては、互いに隣接する反射鏡構成部材の各々の接合面に、互いに係合する複数の接合位置決め用係合部が形成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の光源ユニットにおいては、互いに隣接する反射鏡構成部材が接合されている接合部は、一方の反射鏡構成部材と、他方の反射鏡構成部材とが光源ランプの管軸を含む平面と交わる方向に重なり合った状態で係合される重なり領域を有していることが好ましい。
【００１３】
本発明の光源ユニットにおいては、凹面反射鏡が２個の反射鏡構成部材によって構成されている場合には、当該２個の反射鏡構成部材による接合部が光源ランプの上下に伸びる状態で用いられることが好ましい。
【００１４】
本発明の光源ユニットは、凹面反射鏡が、その外表面から外方に突出して伸びる放熱用フィンを備えているものであってもよく、また、反射光および放射光の光路となる空間領域以外の領域に、当該凹面反射鏡の内表面から内方に突出して伸びる放熱用フィンを備えているものであってもよい。
【００１５】
本発明の光源ユニットには、放熱用ファンが複数の反射鏡構成部材の間に挟持された状態で設けることができる。
【００１６】
本発明の光源ユニットにおいては、凹面反射鏡の内表面に、ガラス層上に形成された誘電体多層膜よりなる光反射膜が設けられていることが好ましい。
この光源ユニットにおいては、ガラス層が、熱吸収機能を有するものであることが好ましい。
【００１７】
【作用】
本発明の光源ユニットによれば、凹面反射鏡が金属またはセラミックを基材とし、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることによって構成されてなるものであることから、凹面反射鏡に優れた耐熱性および放熱性が得られ、当該光源ユニットの構成要素が過熱されることを抑制することができると共に、凹面反射鏡の設計の自由度が大きく、その製造が容易なものであるため、高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光源ユニットの構成の一例を示す説明用断面図であり、図２は、図１の光源ユニットの説明用正面図である。
この光源ユニット１０は、金属またはセラミックを基材とし、凹状であって集光空間を形成する集光部２１と、この集光部２１の前端（図１において左端）２１Ａに続いて光軸方向前方に伸び、反射空間を形成する筒状部２２と、この筒状部２２の前端（図１において左端）において光投射口を形成する前方外縁部２３と、集光部２１の後端（図１において右端）２１Ｂに続いて光軸方向後方に伸びる筒状頸部２５とよりなる凹面反射鏡２０を備えており、当該凹面反射鏡２０の集光空間と反射空間とよりなる光投射空間内に、光源ランプ４０が、凹面反射鏡２０の光軸と当該光源ランプ４０の管軸とが一致するように略水平に配置されている。
図において、１２は光源ランプ４０の外部リード棒４５Ｂに電気的に接続されている外部リード線であり、１５はその中央部に貫通孔１５Ａを有する絶縁部材である。この絶縁部材１５の貫通孔１５Ａには、略棒状の接続端子１６が挿入されており、当該接続端子１６が外部リード線１２に電気的に接続されることにより、凹面反射鏡２０の外部に設けられた給電装置から光源ランプ４０の光軸方向前方に位置する外部リード棒４５Ｂを介して給電を行うための給電機構が形成されている。なお、この例においては絶縁部材１５および接続端子１６が用いられているが、凹面反射鏡２０の基材が金属からなる場合には、凹面反射鏡２０に外部リード線１２を電気的に接続することによって給電機構を形成することも可能である。
【００１９】
この例における光源ランプ４０は、ショートアーク型超高圧放電ランプであって、このショートアーク型超高圧放電ランプは、発光空間を形成する略楕円状の発光管部４２と、その両端に続いて管軸方向外方、すなわち、光軸方向前方および後方に伸びるロッド状の封止管部４３Ａ、４３Ｂとよりなる、例えばシリカガラス製の放電容器４１を有してなり、発光空間内には、互いに対向するよう陰極（図示せず）と陽極（図示せず）とが配置されており、発光物質として、例えば０．０１５ｍｇ／ｍｍ３ 以上となる量の水銀が封入されている。
この光源ランプ４０の一方（図１において右方）の封止管部４３Ａには、凹面反射鏡２０における筒状頸部２５の大径部分２５Ａの内径に適合する外径を有する口金４９が装着されている。
図において、４５Ａおよび４５Ｂは、各々、外部リード棒であり、４８は、外部リード棒４５Ｂと外部リード線１２を電気的に接続する接続部材である。
【００２０】
そして、凹面反射鏡２０は、光源ランプ４０の管軸を含む平面に沿って、その周方向に分割された複数（図の例においては２個）の反射鏡構成部材（３１、３５）が接合されることにより構成されている。図３に、凹面反射鏡２０を構成する２個の反射鏡構成部材のうちの一方の反射鏡構成部材３１を、光源ランプ４０と共に示す。
この例において、凹面反射鏡２０を構成する反射鏡構成部材３１および反射鏡構成部材３５は、光源ランプ４０の管軸を含む平面（以下、「対称面」ともいう。）に関して対称な構造を有しており、対称面に沿って伸びる結合部において接合されている。
この結合部は、凹面反射鏡２０の上方（図２において上方）に位置する接合部分（以下、「上方接合部分」ともいう。）２６Ａと、凹面反射鏡２０の下方（図２において下方）に位置する接合部分（以下、「下方接合部分」ともいう。）２６Ｂとにより構成されている。
【００２１】
凹面反射鏡２０においては、上方接合部分２６Ａは、反射鏡構成部材３１の側端部分３１Ａと、反射鏡構成部材３５の側端部分３５Ａとが対称面と交わる方向に重なり合った状態で係合されている重なり領域を有しており、また、下方接合部分２６Ｂは、反射鏡構成部材３１の側端部分３１Ｂと、反射鏡構成部材３５の側端部分３５Ｂとが対称面と交わる方向に重なり合った状態で係合されている重なり領域を有している。
【００２２】
この例においては、上方係合部２６Ａは、その全体に重なり領域を有するものであり、図４に示すように、反射鏡構成部材３１の上方接合面３２Ａ（図３参照）全面に形成された、凹面反射鏡２０における外表面を形成する面３３に沿って当該面３３の延長上に伸びる係合凸部３４と、反射鏡構成部材３５の上方接合面全面に形成された、凹面反射鏡２０における外表面を形成する面３７に沿って伸び、係合凸部３４の形状に適合した形状を有する溝状の係合凹部３８とが係合することによって形成されている。
また、下方係合部２６Ｂは、上方係合部２６Ａと同様に、その全体に重なり領域を有するものであり、反射鏡構成部材３１の下方接合面３２Ｂ全面に形成された係合凹部と、反射鏡構成部材３５の下方接合面全面に形成された係合凸部とが係合することによって形成されている。
【００２３】
このような構成の凹面反射鏡２０においては、光源ランプ４０は、封止管部４３Ａに装着された口金４９が、反射鏡構成部材３１および反射鏡構成部材３５が接合することによって形成される凹面反射鏡２０の筒状頸部２５において、反射鏡構成部材３１と反射鏡構成部材３５との間に挟持され、所望の状態で固定保持されている。
また、この例においては、絶縁部材１５は、反射鏡構成部材３１および反射鏡構成部材３５が接合することによって形成される絶縁部材１５の外径に適合した内径を有する孔よりなる絶縁部材挟持部２８において挟持された状態で設けられている。
【００２４】
凹面反射鏡２０の基材を構成する金属としては、例えばアルミニウム、鉄、銅などが挙げられ、また、凹面反射鏡２０の基材を構成するセラミックとしては、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの窒化物などが挙げられる。
凹面反射鏡２０の基材としては、アルミニウム、銅が好ましく用いられ、特にアルミニウムが好ましく用いられる。
【００２５】
凹面反射鏡２０の集光部２１および筒状部２２における内表面には、ガラス層上に形成された誘電体多層膜よりなる光反射膜が設けられている。
【００２６】
凹面反射鏡２０の基材表面に形成されるガラス層は、例えば厚さ０．０１〜０．１０μｍのシリカ（ＳｉＯ２ ）を主成分とし、熱吸収剤が含有されてなる皮膜であって、熱吸収機能を有するものである。
また、ガラス層は、誘電体多層膜を形成すべき表面を平滑なものとするための下地膜としての機能も有している。
【００２７】
熱吸収剤としては、例えばクロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）などの平均粒子径１０〜２００μｍの金属粒子が挙げられる。これらの金属粒子は、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
熱吸収剤として用いる金属粒子の種類は、例えば凹面反射鏡２０の基材の材質などに応じて適宜に選択されるが、クロム、バナジウムを用いることが好ましい。この場合には、可視光が誘電体多層膜を透過してしまった場合に、その可視光がガラス層において吸収されることとなるため、光源ユニットに一層高い光放射性を得ることができる。
【００２８】
ガラス層上に形成される誘電体多層膜は、シリカ（ＳｉＯ２ ）層およびチタニア（ＴｉＯ２ ）層が交互に積層されてなる、例えば厚さ０．０５〜１μｍの多層膜であって、主として赤外線領域および紫外線領域の光を透過し、かつ可視光を反射する機能を有するものである。
【００２９】
このような構成の光源ユニット１０は、例えば回転楕円面、回転放物面などの内表面を有する所望の形状の反射鏡構成部材３１、３５を用意し、この２個の反射鏡構成部材３１、３５を、互いに対応する係合凹部と係合凸部とを係合すると共に、２個の反射鏡構成部材３１、３５が組み合わされることによって形成される筒状頸部２５の大径部分２５Ａに光源ランプ４０の口金４９を挟み込み、また絶縁部材挟持部２８に絶縁部材１５を挟み込むようにして接合することにより製造することができる。
【００３０】
ここに、反射鏡構成部材３１および反射鏡構成部材３５は、各々、金属またはセラミックよりなる反射鏡構成部材本体の内表面に、ガラス層と誘電体多層膜とがこの順に積層された構成を有するものであって、例えば旋盤加工法、ダイキャスト法などの手段によって金属またはセラミックよりなる所望の形状の反射鏡構成部材本体を得、当該反射鏡構成部材本体における所定の内表面に琺瑯加工などによりガラス層を形成し、更に、このガラス層の表面に蒸着法などにより誘電体多層膜を形成することにより製造することができる。
このように、反射鏡構成部材本体の各々に対してガラス層および誘電体多層膜を形成することにより、凹面反射鏡を構成するすべての反射鏡構成部材本体を接合した状態の部材にこれらの膜を形成する場合に比して高い作業容易性が得られることから、最終的に得られる光源ユニット１０における凹面反射鏡２０の光反射膜をムラのないものとすることができる。
【００３１】
以上の光源ユニット１０によれば、凹面反射鏡２０が金属またはセラミックを基材とし、対称面上において接合された２個の反射鏡構成部材３１、３５によって構成されてなるものであることから、凹面反射鏡２０に優れた耐熱性および放熱性が得られ、当該光源ユニット１０の光源ランプ４０や凹面反射鏡２０などの構成要素が過熱されることを抑制することができると共に、凹面反射鏡２０の設計の自由度が大きく、その製造が容易なものであるため、高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を得ることができる。
【００３２】
光源ユニット１０は、光源ランプ４０が凹面反射鏡２０の筒状頸部２５において挟持されることによって固定保持されている構成を有するものであるため、その製造工程において、光源ランプ４０の封止管部４３Ａに装着された口金４９を２個の凹面反射鏡構成部材３１、３５によって挟み込むという簡単な操作によって光源ランプ４０の管軸と凹面反射鏡２０の光軸とを一致させ、しかも接着剤などを用いることなしに光源ランプ４０を固定することができる。
【００３３】
光源ユニット１０は、上方接合部分２６Ａおよび下方接合部分２６Ｂの各々が、その全体において重なり領域を有するものであることから、接合部からの外方への光漏れを防止することができる。
実際上、例えば上方接合部分２６Ａにおいて、凹面反射鏡２０の内表面側の隙間からの漏光がある場合にも、その漏光は係合凸部３４において遮断されるため、凹面反射鏡２０からは光漏れを生じることがない。
【００３４】
光源ユニット１０は、光反射膜が、ガラス層上に誘電体多層膜が形成されており、このガラス層が誘電体多層膜を形成すべき表面を平滑なものとするための下地膜としての機能と共に、熱吸収膜としての機能を有するものであるため、凹面反射鏡２０の基材表面が酸化されることを防止すること、また、動作中の光源ユニット１０における光源ランプ４０および凹面反射鏡２０などが過熱されることを一層抑制することができる。
【００３５】
この光源ユニット１０は、光源ランプ４０の管軸が水平とされた状態で用いる場合においては、その使用状態を、結合部が光源ランプ４０の上下に伸びる状態（図２参照）とすることが好ましい。
このような状態で使用することにより、凹面反射鏡２０において高温となりやすい上方部分と、この上方部分に対向する下方部分とが同一の部材より構成されることとなるため、凹面反射鏡２０が２個の反射鏡構成部材３１、３５が接合されてなるものであっても、各々の反射鏡構成部材３１、３５内における熱伝導によって当該凹面反射鏡２０自体の熱分布の均一化を図ることができる。
【００３６】
以上のような光源ユニット１０は、液晶プロジェクター装置において、液晶パネルを照明する照明光源などとして好適に用いることができる。
また、この光源ユニット１０には、後述するように自然対流やファンなどを用いた気流による冷却手段、更には冷却水等による冷却手段などの適宜の冷却手段にを設けることが可能である。
そして、光源ユニット１０においては、光源ランプ４０は、ショートアーク型超高圧放電ランプに限定されるものではなく、その用途に応じて、メタルハライドランプなどの放電ランプ、白熱ランプなどを用いることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図５に示すように、光源ユニットは、光源ランプ５１の一方（図５において右方）の封止管部４３Ａに、鍔状凸部５２Ａ、５２Ｂが一体的に形成されており、一方、当該封止管部４３Ａの外径に適合する内径を有する凹面反射鏡の筒状頸部５４の内周に、鍔状凸部５２Ａ、５２Ｂの各々に対応する形状を有するリング状凹部５５Ａ、５５Ｂが形成されており、この鍔状凸部５２Ａ、５２Ｂの各々と、これに対応するリング状凹部５５Ａ、５５Ｂとが係合した状態で光源ランプ５１が複数の反射鏡構成部材間に挟持されている構成を有するものであってもよい。
このような構成の光源ユニットによれば、光源ランプ５１における鍔状凸部５２Ａ、５２Ｂを、各々、凹面反射鏡の筒状頸部５４における対応するリング状凹部５５Ａ、５５Ｂに係合するという簡単な操作により、凹面反射鏡との関係における所望の位置に所望の状態で光源ランプ５１を確実に配置し、しかも接着剤などを用いることなしに固定することができる。
【００３８】
また、図６に示すように、凹面反射鏡６１を構成する複数の反射鏡構成部材の各々に、互いに隣接する反射鏡構成部材との関係において対応する位置に設けられた接合用ネジ孔６３Ａを有する接合用突起部６３が設けられており、互いに対応する接合用突起部６３、６３を介して凹面反射鏡６１がネジ止めにより接合されてなる構成を有するものであってもよい。
この接合用突起部６３は、複数の反射鏡構成部材を接合することによって得られる凹面反射鏡６１における最大外径を有する部分以外の位置に設けられることが好ましい。接合用突起部６３をこのような位置に設けることにより、当該接合用突起部６３に起因して光源ユニット６０が大型化することを防止することができる。
図６において、光源ユニット６０は、凹面反射鏡６１が、筒状部２２の前端に続いて光軸方向前方にその先端が内向するよう傾斜して伸びる内向筒状部６５が設けられてたものであり、この内向筒状部６５の前端縁に、光透過性を有し、そのほぼ中央部に通気用の開口（図示せず）が形成されている窓部材６７が接着剤などにより固定され、この窓部材６７によって光投射口が覆われている構成を有するものである。
【００３９】
また、凹面反射鏡が、当該凹面反射鏡を構成する互いに隣接する反射鏡構成部材の各々の接合面に、互いに係合する複数の接合位置決め用係合部が形成された構成を有するものであってもよい。
具体的には、例えば互いに隣接する反射鏡構成部材において、一方の反射鏡構成部材の接合面には、２個の凸状の接合位置決め用係合部（以下、「第１の位置決め用係合部」ともいう。）が形成されており、他方の反射鏡構成部材の接合面には２個の第１の位置決め用係合部の各々に対応する大きさを有する凹状の接合位置決め用係合部（以下、「第２の位置決め用係合部」ともいう。）が形成されてなる構成である。
この場合においては、第１の位置決め用係合部と、対応する第２の位置決め用係合部とを各々係合するという簡単な操作により、互いに隣接する反射鏡構成部材を所望の状態に組み合わせることができる。
【００４０】
また、凹面反射鏡が、その外表面にガラス層が形成されているものであってもよい。
このような構成の凹面反射鏡を備えてなる光源ユニットによれば、ガラス層が熱吸収膜としての作用を有するものであるため、凹面反射鏡の基材表面の酸化および動作中の光源ユニットにおける光源ランプおよび凹面反射鏡などの過熱を一層抑制することができる。
【００４１】
更に、光源ユニットは、その製造工程において、簡単な操作によって光源ランプの管軸と凹面反射鏡の光軸とを一致させることができることから、光源ランプが複数の反射鏡構成部材の間に挟持されている構成を有するものであることが好ましいが、凹面反射鏡の筒状頸部に挿通された状態の光源ランプの一端が接着剤などによって固着されている構成のものであってもよい。
【００４２】
以上のような本発明の光源ユニットは、凹面反射鏡が複数の反射鏡構成部材を組み合わせて接合することにより構成されるものであることから、複雑な製造工程を要することなく、例えば下記（１）〜（３）の構成を有するものとすることができる。
なお、下記の図７〜図１０において、図１の光源ユニットの構成要素と同一の構造を有する構成要素については同一の符号を付した。
【００４３】
（１）図７に示すように、凹面反射鏡７１を、その外表面から当該凹面反射鏡７１の光軸方向に垂直な方向に突出して伸びる放熱用フィン（以下、「放熱用外方フィン」ともいう。）７３を備えてなるもの、あるいは、図８に示すように、凹面反射鏡７６を、その外表面から当該凹面反射鏡７６の光軸方向後方に突出して伸びる放熱用フィン（以下、「放熱用外方フィン」ともいう。）７８を備えてなるものとすることができる。
図７において、光源ユニット７０は、凹面反射鏡７１に放熱用外方フィン７３が設けられていると共に、接合用突起部６３および筒状部２２の前端に内向筒状部６５が設けられており、この内向筒状部６５の前端縁に窓部材６７が光投射口を覆うように設けられている構成を有するものである。
また、図８において、光源ユニット７５は、図７の光源ユニット７０において、放熱用外方フィン７３に代えて放熱用外方フィン７８が設けられており、また接合用突起部６３が設けられていないものであること以外は光源ユニット７０と同様の構成を有するものである。
【００４４】
このような放熱用外方フィンが設けられている光源ユニットによれば、当該放熱用外方フィンの放熱作用により、凹面反射鏡の放熱性が一層優れたものとなる。
【００４５】
（２）図９に示すように、凹面反射鏡８１を、反射光および放射光の光路となる空間領域以外の領域に、その内表面から当該凹面反射鏡８１の光軸方向に垂直な方向に突出して伸びる放熱用フィン（以下、「放熱用内方フィン」ともいう。）８４を備えてなるものとすることができる。
図９において、光源ユニット８０は、凹面反射鏡８１に放熱用内方フィン８４が設けられていると共に、放熱用フィン７３および筒状部２２の前端に続いて光軸方向前方に伸びる延長筒状部８６が設けられており、この延長筒状部８６の前端縁に窓部材６７が光投射口を覆うように設けられている構成を有するものである。
【００４６】
このような放熱用内方フィン８４が設けられている光源ユニット８０によれば、当該放熱用内方フィン８４の放熱作用により、凹面反射鏡８１の放熱性が一層優れたものとなる。
【００４７】
（３）図１０に示すように、放熱用ファン９４が複数の反射鏡構成部材の間に挟持された状態で設けられている構成を有するものとすることができる。
図１０において、光源ユニット９０は、延長筒状部８６に放熱用ファン９４が設けられていること以外は、図９と同様の構成を有するものである。
【００４８】
このような放熱用ファン９４が設けられている光源ユニット９０によれば、当該放熱用ファン９４により、凹面反射鏡９１によって囲繞された内部空間に冷却風を流通させることができるため、動作中の光源ユニット９０における光源ランプ４０および凹面反射鏡９１などの冷却を行うことができる。
【００４９】
ここに、本発明の光源ユニットにおいては、特に、凹面反射鏡が、その光軸上に焦点が形成される楕円球状の集光部を有するものである場合においては、当該凹面反射鏡が放熱用内方フィンを備えてなるものであることが好ましい。
また、特に、窓部材によって光投射口が覆われている構成の光源ユニットにおいては、放熱用ファンを設けることが好ましい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の光源ユニットによれば、凹面反射鏡が金属またはセラミックを基材とし、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることによって構成されてなるものであることから、凹面反射鏡に優れた耐熱性および放熱性が得られ、当該光源ユニットの構成要素が過熱されることを抑制することができると共に、凹面反射鏡の設計の自由度が大きく、その製造が容易なものであるため、高い生産性が得られると共に、小型であっても高い光放射性能を得ることができる。
この光源ユニットは、凹面反射鏡が、金属またはセラミックよりなる基材よりなり、優れた耐熱性および放熱性を有すると共に、耐破損性を有するものであることから、凹面反射鏡の光投射口が光透過性を有する窓部材で覆われた構成においても、弊害をともなうことなく安全に高い光放射性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源ユニットの構成の一例を示す説明用断面図である。
【図２】図１の光源ユニットの説明用正面図である。
【図３】図１の光源ユニットにおける凹面反射鏡を構成する一方の反射鏡構成部材を、光源ランプと共に示す説明用斜視図である。
【図４】図１の光源ユニットにおける凹面反射鏡を構成する２個の反射鏡構成部材における一方の結合部分の重なり領域を構成する各反射鏡構成部材の側端部分を示す説明用拡大図である。
【図５】（イ）は本発明の光源ユニットの構成の他の例における要部を示す説明用断面図であり、（ロ）は（イ）の光源ユニットの凹面反射鏡の筒状頸部を示す説明用断面図であり、（ハ）は（イ）の光源ユニットの光源ランプを示す説明図である。
【図６】本発明の光源ユニットの構成の第１の他の例を示す説明用断面図である。
【図７】本発明の光源ユニットの構成の第２の他の例を示す説明用断面図である。
【図８】本発明の光源ユニットの構成の第３の他の例を示す説明用断面図である。
【図９】（イ）は本発明の光源ユニットの構成の第４の他の例を示す説明用断面図であり、（ロ）は（イ）の光源ユニットの凹面反射鏡に設けられた絶縁部材を矢印方向から直視した説明図である。
【図１０】本発明の光源ユニットの構成の第５の他の例を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０ 光源ユニット
１２ 外部リード線
１５ 絶縁部材
１５Ａ 貫通孔
１６ 接続端子
２０ 凹面反射鏡
２１ 集光部
２１Ａ 前端
２１Ｂ 後端
２２ 筒状部
２３ 前方外縁部
２５ 筒状頸部
２５Ａ 大径部分
２６Ａ、２６Ｂ 接合部分
２８ 絶縁部材挟持部
３１ 反射鏡構成部材
３１Ａ、３１Ｂ 側端部分
３２Ａ 上方接合面
３２Ｂ 下方接合面
３３ 面
３４ 係合凸部
３５ 反射鏡構成部材
３５Ａ、３５Ｂ 側端部分
３７ 面
３８ 係合凹部
４０ 光源ランプ
４１ 放電容器
４２ 発光管部
４３Ａ、４３Ｂ 封止管部
４５Ａ、４５Ｂ 外部リード棒
４８ 接続部材
４９ 口金
５１ 光源ランプ
５２Ａ、５２Ｂ 鍔状凸部
５４ 筒状頸部
５５Ａ、５５Ｂ リング状凹部
６０ 光源ユニット
６１ 凹面反射鏡
６３ 接合用突起部
６３Ａ 接合用ネジ孔
６５ 内向筒状部
６７ 窓部材
７０ 光源ユニット
７１ 凹面反射鏡
７３ 放熱用フィン
７５ 光源ユニット
７６ 凹面反射鏡
７８ 放熱用フィン
８０ 光源ユニット
８１ 凹面反射鏡
８４ 放熱用フィン
８６ 延長筒状部
９０ 光源ユニット
９１ 凹面反射鏡
９４ 放熱用ファン
Claims (11)
- 光源ランプと、金属またはセラミックを基材とした凹面反射鏡とを備え、当該光源ランプが、凹面反射鏡の光軸と当該光源ランプの管軸とが一致する状態に配置されている光源ユニットであって、
前記凹面反射鏡が、光源ランプの管軸を含む平面に沿って分割された複数の反射鏡構成部材が接合されることにより構成されてなるものであることを特徴とする光源ユニット。 - 光源ランプが、凹面反射鏡を構成する複数の反射鏡構成部材の間に挟持されることによって固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
- 複数の反射鏡構成部材が接合することによって形成される筒状の頸部において、光源ランプの一端が、当該筒状の頸部の内周に形成される凹部に、当該光源ランプの一端における封止管部に形成された凸部が係合した状態で挟持されていることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
- 互いに隣接する反射鏡構成部材の各々の接合面に、互いに係合する複数の接合位置決め用係合部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光源ユニット。
- 互いに隣接する反射鏡構成部材が接合されている接合部は、一方の反射鏡構成部材と、他方の反射鏡構成部材とが光源ランプの管軸を含む平面と交わる方向に重なり合った状態で係合される重なり領域を有していることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光源ユニット。
- 凹面反射鏡が２個の反射鏡構成部材によって構成され、当該２個の反射鏡構成部材による接合部が光源ランプの上下に伸びる状態で用いられることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光源ユニット。
- 凹面反射鏡が、その外表面から外方に突出して伸びる放熱用フィンを備えているものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光源ユニット。
- 凹面反射鏡が、反射光および放射光の光路となる空間領域以外の領域に、当該凹面反射鏡の内表面から内方に突出して伸びる放熱用フィンを備えているものであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光源ユニット。
- 放熱用ファンが複数の反射鏡構成部材の間に挟持された状態で設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の光源ユニット。
- 凹面反射鏡の内表面に、ガラス層上に形成された誘電体多層膜よりなる光反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の光源ユニット。
- ガラス層が、熱吸収機能を有するものであることを特徴とする請求項１０に記載の光源ユニット。
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-
2003
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