JP5553042B2 - 放電ランプ装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、超高圧水銀ランプよりなる高圧放電ランプは、相対的に緑色成分の光強度が高い一方で、赤色成分の光強度が低いため、全体としてRGBの色バランスに優れた発光スペクトルを有するものではなく、当該高圧放電ランプを光源として用いる場合においては、スクリーン上に投影される映像の色再現性が低いという問題がある。
この放電ランプ装置は、凹面反射鏡の光放射方向前方側にレーザ光源を配置し、当該凹面反射鏡の中心軸(光軸)に沿った光路上において当該レーザ光源から出射されるレーザ光を高圧放電ランプの放射光に合成させるものであり、これにより、高圧放電ランプの放射光に対して赤色光を発光するレーザ光が加わるため、赤色成分の光強度を補うことができる。従って、RGBの色バランスに優れた発光スペクトルを有する光源を得ることができ、このような光源を投射型表示装置の光源として用いた場合においては、スクリーン上において色再現性の優れた映像が投影されることとされている。
前記高圧放電ランプは、放電空間における水銀の封入量が0.15mg/mm 3 以上であり、
前記レーザ光源は、当該レーザ光源から出射されるレーザ光が、当該レーザ光を発散させる発散用レンズと、この発散用レンズにより発散されたレーザ光を前記高圧放電ランプにおける一対の電極間に集光させる集光レンズとよりなる集光光学系を介して、前記高圧放電ランプにおける放電空間を通過するよう配置されていることを特徴とする。
この投射型表示装置は、空間変調素子として液晶パネルを用いるものであって、放電ランプ装置1と、この放電ランプ装置1から放射された光を均一な輝度の光として出射する、レンズが互いに向き合うように配置された第1インテクレータレンズ2および第2インテクレータレンズ3と、この第2インテグレータレンズ3からの光を偏光成分によって分離させる偏光ビームスプリッター4と、この偏光ビームスプリッター4から出射される光が第1コンデンサレンズ5および第2コンデンサレンズ6を介して入射されて映像を形成する液晶パネルよりなる空間変調素子7と、この空間変調素子7において変調されて形成された映像光をスクリーン(図示せず)上に拡大投射する投射レンズ8とを備えている。
発光管部11の内部に封入される水銀は、必要な可視光波長、例えば波長360〜780nmの放射光を得るためのものであり、その封入量は、例えば0.15mg/mm3 以上とされる。
発光管部11の内部に封入される希ガスは、点灯始動性を改善するためのものであり、その封入圧は、例えば5〜50kPaとされる。また、希ガスとしては、アルゴンガスなどを好適に用いることができる。
発光管部11の内部に封入されるハロゲンガスは、発光管部11内においてハロゲンサイクルを形成すると共に、これにより、電極13の構成材料であるタングステンが放電容器15の内壁に付着することを防止するためのものであり、その封入量は、例えば2.0×10-4〜7.0×10-3μmol/mm3 とされる。ハロゲンガスとしては、臭素などを好適に用いることができる。
凹面反射鏡20は、高圧放電ランプ10の一方の封止管部12が筒状頸部22内に挿通されて放電容器15の管軸が凹面反射鏡20の光軸Lと一致すると共に、当該凹面反射鏡20の焦点位置が高圧放電ランプ10のアーク輝点、具体的には一対の電極13A,13B間に一致するよう配置され、この状態において、一方の封止管部12の外周面と筒状頸部22の内周面との間に形成される間隙に充填された接着剤25によって保持固定されている。
誘電体多層膜20aの膜厚は、例えば500nm以上50μm以下である。
また、レーザ光源30は、当該レーザ光源30から出射されるレーザ光が、凹面反射鏡20の光放射方向に対して一対の電極13A,13B間より後方側から、凹面反射鏡20を通過して高圧放電ランプ10における放電空間Sに入射されるよう配置されることが好ましい。このように配置されることにより、凹面反射鏡20における反射面21Aの犠牲領域、すなわち膜透過部Aの領域を小さいものとすることができ、高圧放電ランプ10の放射光を十分に反射することができる。
この投射型表示装置は、放電ランプ装置1と、この放電ランプ装置1から放射された光が入射されるカラーホイール40と、このカラーホイール40を透過した光が入射するロッドレンズ41と、このロッドレンズ41の出力光を受けるインテグレータレンズ42と、その出力光を受光する空間変調素子(DLP(登録商標))43と、この空間変調素子43から出射された光をスクリーン(図示せず)上に投射する投射レンズ44とより構成される。
カラーホイール40には、RGBWのセグメントが形成されており、時間分割的に着色された光がロッドレンズ41に入射される。
例えば、放電ランプ装置は、レーザ光源を複数個設ける構成とすることができる。
また例えば、レーザ光源は、当該レーザ光源から出射されるレーザ光が高圧放電ランプの放電空間を通過するように配置されていればよく、凹面反射鏡の光放射方向に対して一対の電極間より前方側から入射されるよう配置されていてもよい。
さらに例えば、凹面反射鏡においては、反射面が楕円面状であってもよい。また、凹面反射鏡は、当該凹面反射鏡を構成する基材が、例えばアルミニウム、マグネシウム、銅またはこれらの合金などの金属よりなるものであってもよく、この場合においては、レーザ光源から出射されるレーザ光が通過できるよう凹面反射鏡の一部に切欠きまたは穴を設ける構成とすることができる。
図2に示す放電ランプ装置を用いて、スクリーン上に高圧放電ランプ(10)の放射光およびレーザ光源(30)のレーザ光を投射させてその投影状態を確認した。なお、この実験例では、便宜上、液晶パネルやDLP(登録商標)、その他各種の光学部品を用いず、放電ランプ装置(1)の前面開口部(光放射面24)に遮光性の板を配置して、この板におけるレーザ光の集光位置に***を開けて、当該***を通過した光のみをスクリーン上に投射させた。なお、レーザ光源(30)から出射されるレーザ光が、凹面反射鏡(20)の光放射方向に対して一対の電極(13A,13B)間より後方側から入射するように、凹面反射鏡(20)に穴を形成した。
実験手順としては、まず、高圧放電ランプ(10)を点灯させずレーザ光源(30)のみを点灯させてスクリーンにおける投射状態を観察し、次に、レーザ光源(30)を点灯させた状態で高圧放電ランプ(10)も点灯させ、高圧放電ランプ(1)が安定した状態(約5分経過後)にて再びスクリーン上の投射状態を観察した。
なお、実験は、高圧放電ランプ(10)としては、電極間距離0.9mm、定格点灯電力275Wの交流点灯型放電ランプを用い、また、レーザ光源(30)としては、発振波632.8nm、出力15mWのHe−Neレーザを用いた。
実験例1において、レーザ光が一対の電極(13A,13B)間に垂直に入射するように凹面反射鏡(20)に穴を形成したことの他は同様にして実験を行った。
実験例1において、レーザ光が、凹面反射鏡(20)の光放射方向に対して一対の電極(13A,13B)間より前方側から入射するように、凹面反射鏡(20)に穴を形成したことの他は同様にして実験を行った。
これは凹面反射鏡(20)におけるレーザ光の入射方向に関わらず、全てのケースにおいて同様の結果が確認された。
2 第1インテグレータレンズ
3 第2インテグレータレンズ
4 偏光ビームスプリッター
5 第1コンデンサレンズ
6 第2コンデンサレンズ
7 空間変調素子
8 投射レンズ
10 高圧放電ランプ
11 発光管部
12 封止管部
13A 電極
13B 電極
14 外部リード
15 放電容器
16 金属箔
20 凹面反射鏡
20a 誘電体多層膜
21 反射部
21A 反射面
22 筒状頸部
23 フランジ部
24 光放射面
25 接着剤
30 レーザ光源
31 集光レンズ
32 発散用レンズ
40 カラーホイール
41 ロッドレンズ
42 インテグレータレンズ
43 空間変調素子
44 投射レンズ
45 ガラス部材
46 フィルター
A 膜透過部
L 凹面反射鏡の光軸
S 放電空間
Claims (1)
- 放電空間内に一対の電極を有する高圧放電ランプと、この高圧放電ランプを取り囲む凹面反射鏡と、赤色波長域のレーザ光を出射するレーザ光源とを有する放電ランプ装置において、
前記高圧放電ランプは、放電空間における水銀の封入量が0.15mg/mm 3 以上であり、
前記レーザ光源は、当該レーザ光源から出射されるレーザ光が、当該レーザ光を発散させる発散用レンズと、この発散用レンズにより発散されたレーザ光を前記高圧放電ランプにおける一対の電極間に集光させる集光レンズとよりなる集光光学系を介して、前記高圧放電ランプにおける放電空間を通過するよう配置されていることを特徴とする放電ランプ装置。
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