ランプユニットおよび画像投影装置

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【発明の名称】	ランプユニットおよび画像投影装置
【発明者】	【氏名】一番ヶ瀬剛【氏名】堀内誠【氏名】甲斐誠【氏名】関智行【氏名】竹田守【氏名】山本真一【氏名】佐々木健一
【要約】	【課題】内部の温度上昇を抑制して動作信頼性を向上させたランプユニットを提供する。【解決手段】ミラー付ランプ２００とハウス８０を備えてなるランプユニット５００である。ミラー付ランプ２００は、発光管１０と一対の封止部２０および２０’とを有する放電ランプ１００と、前面開口部６０ａを有する反射鏡６０とを含んでおり、ミラー付ランプ２００は、非密閉型の構造に形成されている。ハウス８０は、反射鏡６０の前方開口部６０ａの出射方向５０前方に、前面開口部５０ａから出射された光を透過する材料からなる透過窓７０を有している。

【特許請求の範囲】
【請求項１】ミラー付ランプと、前記ミラー付ランプを保持するハウスとを備えてなり、前記ミラー付ランプは、発光物質が封入される管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、前記一対の電極のそれぞれに電気的に接続された一対の金属箔のそれぞれを封止する一対の封止部とを有する放電ランプと、前記放電ランプから発する光を反射する反射鏡であって、反射した光を出射するための前面開口部を有する反射鏡とを含んでおり、前記ミラー付ランプは、非密閉型の構造に形成されており、前記ハウスは、前記反射鏡の前記前面開口部の出射方向前方に、前記前面開口部から出射された光を透過する材料からなる透過窓を有している、ランプユニット。
【請求項２】前記ミラー付ランプは、前記反射鏡の前記前面開口部が開放されたままの非密閉型の構造を有している、請求項１に記載のランプユニット。
【請求項３】前記ハウスは、前記放電ランプが飛散したときの飛散物が外部に出ないように飛散物を収容できる構造を有している、請求項１または２に記載のランプユニット。
【請求項４】前記ハウスは、前記ハウスの内部と外部との気体を交換するための開口部を有する、請求項１から３の何れか一つに記載のランプユニット。
【請求項５】前記ハウスは、密閉構造を有している、請求項３に記載のランプユニット。
【請求項６】前記ハウスは、冷却用対流装置をさらに備えている、請求項５に記載のランプユニット。
【請求項７】前記透過窓は、ガラスまたは強化プラスチックから構成されている、請求項１から６の何れか一つに記載のランプユニット。
【請求項８】前記ハウスは、金属から構成されている、請求項１から７の何れか一つに記載のランプユニット。
【請求項９】前記ランプユニットは、前記放電ランプと前記反射鏡との光軸を合わせた画像投影装置用ランプユニットである、請求項１から８の何れか一つに記載のランプユニット。
【請求項１０】前記ランプユニットは、画像投影装置用光源として交換可能な単位として構成されている、請求項９に記載のランプユニット。
【請求項１１】請求項１から８の何れか一つに記載のランプユニットと、前記ランプユニットを光源とする光学系とを備え、前記ランプユニットに含まれる放電ランプと、前記ランプユニットと、前記光学系との光軸が合わせられている、画像投影装置。
【請求項１２】前記ランプユニットは、画像投影装置用光源として交換可能な単位として構成されており、前記光学系は、デジタルマイクロミラーデバイスおよび液晶表示素子からなる群から選択される画像表示素子と、レンズと、を少なくとも有する、請求項１１に記載の画像投影装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ランプユニットに関する。特に、液晶プロジェクタ用光源やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）プロジェクタなどの画像投影装置用光源として使用されるランプユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大画面映像を実現するシステムとして、液晶プロジェクタやＤＭＤを用いたプロジェクタなどの画像投影装置が広く用いられている。このような画像投影装置には、高い輝度を有する高圧放電ランプが一般的に広く使用されている。画像投影装置に使用する光源では、プロジェクタの光学系に含まれる画像素子に光を集光する必要があるため、高輝度に加えて点光源に近いことも要求されている。このため、高圧放電ランプの中でも、より点光源に近く高輝度の特長を有するショートアーク型の超高圧水銀ランプが有望な光源として注目されている。ショートアーク型の超高圧水銀ランプは、反射鏡と組み合わされてミラー付ランプの形態でプロジェクタ用光源として使用することができる。
【０００３】図７を参照しながら、従来におけるショートアーク型の超高圧水銀ランプ１０００を備えたミラー付ランプ１２００の説明をする。図７は、超高圧水銀ランプ１０００と反射鏡６０とを組み合わせたミラー付ランプ１２００を模式的に示している。
【０００４】ミラー付ランプ１２００は、ランプ１０００とランプ１０００から発する光を反射する反射鏡（ミラー）６０とを備えている。ランプ１０００は、石英ガラスから構成され略球状の発光管（バルブ）１１０と、同じく石英ガラスから構成され発光管１１０に連結された一対の封止部（シール部）１２０および１２０’とを有している。発光管１１０の内部には放電空間１１５があり、放電空間１１５には、発光物質として水銀（水銀封入量：例えば、１５０～２５０ｍｇ／ｃｍ³）と、希ガス（例えば、数十ｋＰａのアルゴン）と少量のハロゲンとが封入されている。放電空間１１５には、一対のタングステン電極（Ｗ電極）１１２および１１２’が一定の間隔（例えば、約１．５ｍｍ）をおいて互いに対向して配置されている。
【０００５】Ｗ電極１１２は、封止部１２０内のモリブデン箔（Ｍｏ箔）１２４に溶接されており、Ｗ電極１１２とＭｏ箔１２４とは互いに電気的に接続されている。封止部１２０は、発光管１１０から延ばされたガラス部１２２とＭｏ箔１２４とを有しており、ガラス部１２２とＭｏ箔１２４とを圧着させることによって、発光管１１０内の放電空間１１５の気密を保持している。Ｍｏ箔１２４の一端には、モリブデンから構成された外部リード（Ｍｏ棒）１３０が溶接によって接合されており、Ｍｏ箔１２４と外部リード１３０とは互いに電気的に接続されている。なお、Ｗ電極１１２’および封止部１２０’の構成については、Ｗ電極１１２および封止部１２０と同様であるので説明を省略する。
【０００６】次に、ランプ１０００の動作原理を簡単に説明する。外部リード１３０およびＭｏ箔１２４を介してＷ電極１１２および１１２’に始動電圧が印加されると、アルゴン（Ａｒ）の放電が起こり、この放電によって発光管１１０の放電空間１１５内の温度が上昇し、それによって水銀が加熱・気化される。その後、Ｗ電極１１２および１１２’間のアーク中心部で水銀原子が励起されて発光する。ランプ１０００の水銀蒸気圧が高いほど発光効率も増加するため、水銀蒸気圧が高いほど画像投影装置の光源として適しているが、発光管１１０の物理的耐圧強度の観点から、１５～２５ＭＰａの範囲の水銀蒸気圧でランプ１０００は使用されている。
【０００７】ランプ１０００から発せられた光は反射鏡６０で反射されて、出射方向５０に向かって出射することになる。反射鏡６０は、出射方向５０側に前面開口部６０ａを有している。上述したように、ランプ１０００に破損が生じないように、ランプ１０００の水銀蒸気圧は発光管１１０の物理的耐圧強度範囲内にされているが、万が一ランプが破損した場合における飛散防止のため、またはミラー内への異物の混入を防止するために、前面開口部６０ａには前面ガラス１７０が取り付けられている。すなわち、ミラー付ランプ１２００は密閉構造となっており、万が一のランプ破損時に生じる飛散物（ガラス片や水銀）が外部に出ないようにされている。封止部１２０の外部リード１３０には、外部引出しリード線６５が電気的に接続されており、外部引出しリード線６５は、リード線用開口部６２を通って反射鏡６０の外にまで延ばされて、外部回路（例えば、点灯回路）に電気的に接続されている。反射鏡６０は、放電ランプ１０００の封止部１２０’と固着されており、封止部１２０’の一端には口金５５が取り付けられている。
【０００８】このミラー付ランプ１２００を、画像投影装置（プロジェクタ）の光学系と組み合わせる場合、図８（ａ）に示すように、ミラー付ランプ１２００を保持するランプハウス１８０と一体にされてランプユニット１５００として用いるのが一般的である。
【０００９】図８（ａ）は、ランプユニット１５００及び光学系１９０（１９１～１９３）を含む画像投影装置の構成を、ランプユニット１５００の一部を切り欠いて模式的に示している。図８（ｂ）は、ランプユニット１５００のランプハウス１８０を前方から見た斜視図である。ランプハウス１８０は、前面に出射光のための開口部１８０ａが設けられた保持具であり、非密閉型の構造（図８の例では、Ｌ字型のハウス）をしている。ランプハウス１８０を画像投影装置の所定の位置に取り付けることによって、ランプユニット１５００は、画像投影装置の光学系１９０と組み合わされることになる。ランプユニット１５００からの出射光は、まず、レンズ１９１を通って、光学系１９０の画像表示素子１９２（例えば、ＤＭＤや液晶表示素子（ＬＣＤ））に達し、その後、投射レンズ１９３を通って、スクリーン（不図示）へ拡大投射されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のミラー付ランプ１２００は、密閉構造を有しているため、ランプ動作時にランプから生じる熱がミラー付ランプ１２００の内部に閉じこもり、ミラー付ランプ１２００の内部が高温になるという問題がある。すなわち、ランプが破損するとランプの飛散物が外部に飛び出すおそれがあり、飛散物が外部に飛び出さないようにしてランプの安全性に万全を期するために、ミラー付ランプ１２００の構造を密閉構造にすることが求められるので、ランプ動作時にはミラー付ランプ１２００の内部６１の雰囲気温度は上昇し、それに伴って封止部１２０の温度も上昇する。封止部１２０内のＭｏ箔１２４を構成するモリブデンは、３５０℃以上になると酸化するという性質があるため、ミラー付ランプ１２００が高温になった結果、Ｍｏ箔１２４（特に、Ｍｏ箔１２４と外部リード１３０との溶接部）が酸化されると、Ｍｏ箔１２４の導電性が失われて、ミラー付ランプ１２００は動作しなくなってしまう。
【００１１】従来においては、ミラー付ランプ１２００のサイズが大きかったこともあり、ミラー付ランプ１２００の内部６１が比較的広かったため、ミラー付ランプ１２００の内部６１の温度上昇はそれほど問題とならない場合が多かった。また、ランプの発光部１１０が劣化することに起因してランプ寿命が比較的短かったことやランプの出力が比較的低かったことなどの理由から、たとえミラー付ランプ１２００の内部６１の温度上昇が生じても、ランプの動作信頼性を比較的保証することが可能であった。
【００１２】しかしながら、今日においては、ミラー付ランプ１２００のサイズが小さくなったために、ミラー付ランプ１２００の内部６１の温度上昇の程度が大きくなってきていることに加えて、ランプの発光部１１０の特性向上に伴ってより長いランプ寿命（例えば、数千時間以上）を確保することが製品ベースで可能となってきているため、長期間のあいだランプの動作信頼性を保証するには、ミラー付ランプ１２００の内部６１の温度上昇の問題を無視することができなくなっている。また、より高出力のランプの開発が進められている状況の中、ランプの出力を上げることによってミラー付ランプ１２００の温度が非常に高くなる傾向があるため、ミラー付ランプ１２００の内部６１の温度上昇の問題は、益々顕在化するようになると考えられる。
【００１３】また、例えばＤＭＤを用いたプロジェクタの光源としてミラー付ランプ１２００をプロジェクタの光学系に組み込んだとき、ミラー付ランプ１２００から出射した光の一部が光学系によって反射されてミラー付ランプ１２００に入射し、それによってミラー付ランプ１２００の温度が上昇してしまう現象が発生することを本願発明者は見出した。このような現象が発生する場合には、ランプの出力からミラー付ランプ１２００の内部温度を予測してミラー付ランプ１２００の設計を行ったとしても、ランプの動作信頼性を保証できない場合が生じることになる。
【００１４】さらに、ミラー付ランプ１２００内部６１の空気と外気とを交換させる目的で反射鏡６０の一部に穴をあけるという手法についても本願発明者は検討した。しかし、反射鏡６０の一部に穴をあけると、ランプ１０００から発せられた光を反射する面積が減るために、ミラー付ランプ１２００から出射される光束が低下して、ランプの光学的性能が低下してしまうことになる。また、反射鏡６０の一部に穴をあけた場合、ミラー付ランプ１２００が密閉構造ではなくなるため、安全性の点において課題が生じる。
【００１５】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ミラー付ランプ内部の温度上昇を抑制して動作信頼性を向上させたランプユニットを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によるランプユニットは、ミラー付ランプと、前記ミラー付ランプを保持するハウスとを備えてなり、前記ミラー付ランプは、発光物質が封入される管内に一対の電極が対向して配置された発光管と、前記一対の電極のそれぞれに電気的に接続された一対の金属箔のそれぞれを封止する一対の封止部とを有する放電ランプと、前記放電ランプから発する光を反射する反射鏡であって、反射した光を出射するための前面開口部を有する反射鏡とを含んでおり、前記ミラー付ランプは、非密閉型の構造に形成されており、前記ハウスは、前記反射鏡の前記前面開口部の出射方向前方に、前記前面開口部から出射された光を透過する材料からなる透過窓を有している。
【００１７】前記ミラー付ランプは、前記反射鏡の前記前面開口部が開放されたままの非密閉型の構造を有していることが好ましい。
【００１８】前記ハウスは、前記放電ランプが飛散したときの飛散物が外部に出ないように飛散物を収容できる構造を有していることが好ましい。
【００１９】前記ハウスは、前記ハウスの内部と外部との気体を交換するための開口部を有することが好ましい。
【００２０】前記ハウスは、密閉構造を有していることが好ましい。
【００２１】前記ハウスは、冷却用対流装置をさらに備えていることが好ましい。
【００２２】前記透過窓は、ガラスまたは強化プラスチックから構成されていればよい。
【００２３】前記ハウスは、金属から構成されていることが好ましい。
【００２４】ある実施形態において、前記ランプユニットは、前記放電ランプと前記反射鏡との光軸を合わせた画像投影装置用ランプユニットである。
【００２５】ある実施形態において、前記ランプユニットは、画像投影装置用光源として交換可能な単位として構成されている。
【００２６】本発明による画像投影装置は、上記ランプユニットと、前記ランプユニットを光源とする光学系とを備え、前記ランプユニットに含まれる放電ランプと、前記ランプユニットと、前記光学系との光軸が合わせられている。
【００２７】ある実施形態において、前記ランプユニットは、画像投影装置用光源として交換可能な単位として構成されており、前記光学系は、デジタルマイクロミラーデバイスおよび液晶表示素子からなる群から選択される画像表示素子と、レンズと、を少なくとも有する。
【００２８】本発明のランプユニットでは、ミラー付ランプが非密閉型の構造に形成されており、ミラー付ランプを保持するハウス（ハウジング）に透過窓が設けられている。従って、ミラー付ランプの内部の気体をハウス内に移動させることが可能となるため、従来技術よりも、ランプ動作時におけるミラー付ランプの内部の温度上昇を抑制することができる。その結果、ランプの動作信頼性を向上させたランプユニットを提供することができる。また、ミラー付ランプの内部の温度上昇を抑制することができるため、ランプ寿命を延ばしたランプユニットを提供することができる。さらに、透過窓は、反射鏡の前面開口部の出射方向前方に設けられているので、ランプ破損時に生じる飛散物（例えば、ガラス片や水銀）が反射鏡の前面開口部から飛び出した場合でも、透過窓によって飛散物の飛び出しを防止することができる。本発明のランプユニットが備えるミラー付ランプは、例えば、反射鏡の前面開口部が開放されたままの非密閉型の構造を有している。
【００２９】ハウスが飛散物を収容できる構造を有している場合、ランプ破損時に生じる飛散物がランプユニットの外部に出ないようにすることができるため、ランプユニットの安全性をさらに向上させることができる。少なくともハウスの鉛直方向の上方に、ハウスの内部と外部との気体を交換するための開口部を設けると、より効果的にミラー付ランプの内部の温度上昇を抑制することができる。ハウスが密閉構造を有している場合には、ランプ破損時に生じる飛散物が完全に外部に出ないようにすることができる。ハウスに冷却用対流装置が備えられていると、ハウス内の気体を強制的に対流させることができるので、ミラー付ランプの温度上昇をさらに効果的に抑制することができる。透過窓は、ガラスまたは強化プラスチックから構成することができる。ハウスが金属から構成されていると、ランプユニットの放熱性を向上させることができるため、ミラー付ランプの内部の温度上昇をさらに抑制することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明を簡明にするために、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
（実施形態１）図１および図２を参照しながら、本発明による実施形態１を説明する。図１は、本実施形態にかかるランプユニット５００の構成を模式的に示している。
【００３１】ランプユニット５００は、ミラー付ランプ２００と、ミラー付ランプ２００を保持するハウス（ランプハウス）８０とを備えており、ミラー付ランプ２００は、放電ランプ１００と、放電ランプ１００から発する光を反射する反射鏡６０とを備えている。ミラー付ランプ２００は、反射鏡６０の前面開口部６０ａに前面ガラスが設けられてない非密閉型の構造を有している。すなわち、反射鏡６０の前面開口部６０ａが開放されたままの非密閉型の構造に形成されている。また、ミラー付ランプ２００を保持するハウス８０は、反射鏡６０の前方開口部６０ａの出射方向５０前方に、前面開口部６０ａから出射された光を透過する材料からなる透過窓７０を有している。ハウス８０は、ミラー付ランプ２００を保持する役割に加えて、ミラー付ランプ２００を保護する役割も有している。
【００３２】ランプユニット５００が備える放電ランプ１００は、発光管（バルブ）１０と、発光管１０に連結された一対の封止部２０および２０’とを有している。発光管１０の管内には、発光物質が封入される放電空間１５があり、放電空間１５には、一対の電極１２および１２’が対向して配置されている。発光管１０は、石英ガラスから構成されており、略球形をしている。発光管１０の外径は例えば５ｍｍ～２０ｍｍ程度であり、発光管１０のガラス厚は例えば１ｍｍ～５ｍｍ程度である。発光管１０内の放電空間１５の容積は、例えば０．０１～１ｃｃ程度である。本実施形態では、外径１３ｍｍ程度、ガラス厚３ｍｍ程度、放電空間１５の容量０．３ｃｃ程度の発光管１０が用いられ、発光物質として水銀を使用し、例えば１５０～２００ｍｇ／ｃｍ³程度の水銀と、５～２０ｋＰａ程度の希ガス（例えば、アルゴン）と、少量のハロゲンとが放電空間１５に封入されている。
【００３３】放電空間１５内の一対の電極１２および１２’は、例えば１～５ｍｍ程度（好ましくは、１～３ｍｍ程度）の間隔（アーク長）で配置されている。電極１２および１２’としては、例えば、タングステン電極（Ｗ電極）が使用される。本実施形態では、１．５ｍｍ程度の間隔でＷ電極１２および１２’が配置されている。電極１２の電極軸（Ｗ棒）は、封止部２０内の金属箔２４に電気的に接続されている。同様に、電極１２’の電極軸は、封止部２０’内の金属箔２４に電気的に接続されている。
【００３４】封止部２０は、電極１２に電気的に接続された金属箔２４と、発光管１０から延ばされたガラス部２２とを有しており、金属箔２４とガラス部２２との箔封止によって発光管１０の放電空間１５の気密を保持している。封止部２０のガラス部２２は、例えば石英ガラスから構成されている。金属箔２４は、例えばモリブデン箔（Ｍｏ箔）であり、例えば矩形の形状を有している。封止部２０は、例えば略円形の断面形状を有しており、封止部２０の略中心部分に金属箔２４が位置している。封止部２０内の金属箔２４は、溶接によって電極１２と接合されており、金属箔２４は、電極１２が接合された側の反対側に外部リード３０を有している。外部リード３０は、例えばモリブデンから構成されており、接続部３２において溶接によって金属箔２４と接続されている。なお、これらの封止部２０の構成は、封止部２０’についても同様であるので説明を省略する。一方の封止部２０は、反射鏡６０の前面開口部６０ａ側（出射方向５０側）に配置されており、もう一方の封止部２０’は、反射鏡６０に固定されており、封止部２０’の端部には口金５５が取り付けられている。封止部２０’と反射鏡６０とは、例えば無機系接着剤（例えばセメントなど）で固着されて一体化されている。
【００３５】封止部２０’と固着されている反射鏡６０は、例えば、平行光束、所定の微小領域に収束する集光光束、または、所定の微小領域から発散したのと同等の発散光束になるように放電ランプ１００からの放射光を反射するように構成されている。反射鏡６０としては、例えば、放物面鏡や楕円面鏡を用いることができる。反射鏡６０には、リード線用開口部６２が設けられており、外部引出しリード線６５はリード線用開口部６２を通して反射鏡６０の外にまで延ばされている。反射鏡６０の外にまで延ばされた外部引出しリード線６５は、ハウス８０に設けられた端子８４に電気的に接続されており、端子８４は、不図示の外部回路（例えば、点灯回路）に電気的に接続されることになる。なお、ランプ１００の口金５５も、外部引出しリード線６６を通じて端子８４と電気的に接続されている。
【００３６】反射鏡６０は、ミラー保持具８２によってハウス８０に固定されている。ミラー保持具８２は、反射鏡６０を保持できる構造であれば、特に限定されず、例えば、結合部材（ねじ、ボルト・ナットなど）によって反射鏡６０をハウス８０に固定される構造であってもよいし、反射鏡６０がミラー保持具８２にはめ込まれるような構成であってもよい。また、反射鏡６０とミラー保持具８２とが互いに接着または粘着されるような構成であってもよいし、磁力によって反射鏡６０をハウス８０に固定する構成であってもよい。
【００３７】本実施形態では、ミラー保持具８２の構成を簡単にする目的で、図２に示すように、バンド８６の力を利用して反射鏡６０をハウス８０の一部に押し付けることによってミラー保持具８２を構成している。図２は、背面からみた反射鏡６０を模式的に示している。
【００３８】図２に示すように、バンド（例えば、針金）８６は、バンド固定具８７によってその両端が固定されており、環状（リング状）の構造を有しており、バンド８６の一部はバンド留め具（バックル）８８に引っかけることができるようになっている。このため、反射鏡６０の背面に沿わすようにしてバンド８６をセットして、バンド８６をバンド留め具８８に引っかければ、反射鏡６０をハウス８０に簡単に固定することができる。図２に示したミラー保持具８２は、簡単な構成でミラー付ランプ２００を簡単に固定することができるので、ランプユニットを組み立てる上で利点が大きい。反射鏡６０を固定した後に反射鏡６０が移動しないように移動防止用のツメ８９が設けられていることが好ましい。
【００３９】再び、図１を参照する。ハウス８０が有する透過窓７０は、例えば、ガラスまたは強化プラスチックから構成されている。透過窓７０は、反射鏡６０の前面開口部６０ａの出射方向５０前方に設けられているので、ランプ破損時に生じる飛散物（例えば、ガラス片や水銀）が反射鏡６０の前面開口部６０ａから飛び出した場合でも、透過窓７０によって飛散物の飛び出しを防止することができる。従って、本実施形態のランプユニット５００では、反射鏡６０の前面開口部６０ａに前面ガラスが設けられていないミラー付ランプ２００を使用しても、透過窓７０によってランプの安全性が確保されている。本実施形態のランプユニット５００では、図７で示した従来のミラー付ランプ１２００の反射鏡６０よりも、ハウス８０のランプ動作時の温度を低くすることができるため、透過窓７０の構成材料としてガラスだけでなく、強化プラスチックも好適に使用することが可能となるという利点も得られる。本実施形態では、出射方向５０前方に位置するハウス８０の前面に開口部を形成し、その開口部をハウス８０の外側から覆うように透過窓７０を設けているが、これに限らず、ハウス８０の内側から覆うように透過窓７０を設けるようにしてもよい。また、出射方向５０前方に位置するハウス８０の前面の一部（例えば、中央部分）または全部に透過窓７０を設けるようにしてもよい。本実施形態では、ハウス８０が密閉構造となるように構成されているため、たとえランプ１００が破損して飛散物（ガラス片や水銀）が生じたとしても、ランプユニット５００の外部に飛散物が出ることはない。すなわち、ハウス８０の構造は、飛散物が外部に出ないように飛散物を収容できる構造を有しているので、ランプの安全性がより確実なものにされている。
【００４０】ハウス８０は、例えば、金属（例えば、アルミ、ステンレス、鉄など）から構成されている。金属は典型的に熱伝導率がよいため、ハウス８０（ミラー付ランプ２００）の放熱性を上げることができる。また、金属から構成したハウス８０の場合、ハウス８０を再利用することが容易であるため、資源の有効利用の点でも利点がある。本実施形態におけるハウス８０の内部９０の容積は、例えば、８００～２０００ｃｍ³程度である。一方、反射鏡６０の内部６１の容積は、例えば、約２００ｃｍ³であるので、反射鏡６０の内部６１の容積に対して、ハウス８０の内部９０の容積を例えば４～１０倍にすることが可能となる。本実施形態のランプユニット１００の構成によると、ランプ動作時における従来のミラー付ランプ１２００の内部６１の温度よりも１０～５０℃程度低下させることが可能となる。なお、図１中において、反射鏡６０前方のハウス８０の内部９０と反射鏡６０後方のハウス８０の内部９０とはつながっており、ハウス８０の内部９０の空気は、ハウス８０内の全体を自由に移動することが可能である。
【００４１】本実施形態では、ランプユニット５００におけるランプ１００と反射鏡６０との光軸が合うように構成されているため、ランプユニット５００を画像投影装置の光源として好適に使用することができる。光軸合わせが良好でないと、画像投影装置による画像が悪くなることが知られており、例えば、光軸が僅か０．４ｍｍずれただけでも、スクリーン上の明るさは６０％程度まで落ちてしまう。なお、ランプユニット５００を自動車の前照灯用として使用する場合には、単に前方を照らせばよいので、特に、厳密な光軸合わせをする必要はない。
【００４２】また、ランプユニット５００を、図８に示した光学系１９０（１９１～１９３）と組み合わせて、画像投影装置を構成する場合、ランプユニット５００は、画像投影装置用光源として交換可能な単位となるように構成されているので、このランプユニット５００の画像投影装置への取り付け・交換を非常に簡便に行うことができる。さらに、画像投影装置内のランプユニット設置位置にランプユニット５００をセットした際に、ランプユニット５００と光学系１９０との光軸が合うように設計した場合、ランプユニット５００を取り付け・交換するだけで、光軸合わせを完了させることができる。
【００４３】本実施形態によると、反射鏡６０の前面開口部６０ａに前面ガラスが設けられいない非密閉型の構造のミラー付ランプ２００をランプユニット５００が備えているため、ランプ動作時に高温となるミラー付ランプ２００の内部６１の空気が、ミラー付ランプ２００の内部６１だけでなく、広くハウス８０の内部９０全体に対流（移動）させることができる。従って、反射鏡６０の内部６１だけでしか対流できなかった従来のミラー付ランプ１２００の場合よりも、ランプ動作時におけるミラー付ランプ２００の温度上昇を抑制することができ、その結果、ランプの動作信頼性をより向上させることができる。また、ミラー付ランプ２００の温度上昇を抑制した状態で使用することができるので、ランプの長寿命化を図ることができる。さらに、透過窓７０を有するハウス８０によってランプの安全性も確保されている。加えて、ランプユニット５００を、画像投影装置用光源として交換可能な単位としているので、画像投影装置への取り付け・交換を非常に簡便に行うことができる。そして、ランプユニット５００をセッティングした際の光軸合わせも考慮して設計した場合、ランプユニット５００を取り付け・交換するだけで、光軸合わせを完了させることも可能となる。
【００４４】本実施形態のランプユニット５００では、密閉構造にしたハウス８０を用いたが、図３に示すように、ランプが飛散した場合のランプ１００の飛散物が外部に出ないように飛散物を収容できる構造にしているならば、開口部８１が形成されたハウス８０を用いることも可能である。図３に示したランプユニット６００では、開口部８１から飛散物が外部に出ないように開口部８１の上方を覆う蓋部８１ａがハウス８０に形成されている。
【００４５】蓋部８１ａは、ハウス８０の外壁との間に隙間を設けるようにして形成されているため、ハウス８０の内部９０の空気は、開口部８１および蓋部８１ａとハウス８０との隙間を通じて、外気と交換可能となっている。従って、ランプ動作時にミラー付ランプ２００の内部６１の空気が高温となった結果、ハウス８０の内部９０の空気の温度が上昇したとしても、その空気は開口部８１を通じて外気と交換することが可能である。このため、ミラー付ランプ２００の温度上昇をさらに抑制することができる。温度が高い空気は対流によって鉛直方向の上方に移動するため、ハウス８０の内部９０の空気と外気とを効率よく交換するためには、少なくともハウス８０の鉛直方向の上方部位に開口部８１が設けられていることが好ましい。
【００４６】開口部８１は少なくとも１個形成されていればよいが、ハウス８０の内外の空気交換の効率を上げるためには、開口部８１を複数個形成することが好ましい。ハウス８０の上面に加えて、下面および／または側面に開口部８１を形成した場合には、温度が最も低い箇所と最も高い箇所に開口部８１が設けられた構成にすることができるため、効率良く対流を起こすことができ、その結果、内部９０の空気をより効果的に入れ換えることが可能となる。
【００４７】なお、ランプユニット６００では、飛散物が外部に出ないように飛散物を収容できる構造にするためにハウス８０の開口部８１に蓋部８１ａを設けたが、飛散物を収容できる構造であれば、ハウス８０の構造は特に限定されない。例えば、飛散物が外部に出ないようするためのネットなどを設けるようにしてもよい。
（実施形態２）上記実施形態１のランプユニット５００は、ミラー付ランプ２００の温度上昇をさらに低下させる目的で、図４に示すように、ランプ１００の口金５５にヒートシンク５６を設けたランプユニット７００の構成にすることも可能である。図４は、本実施形態のランプユニット７００の構成を模式的に示している。
【００４８】ランプユニット７００のランプ１００に取り付けられたヒートシンク５６は、ランプ１００と熱的に結合されており、表面積を拡大することによってランプの温度上昇を抑制する機能を有している。ヒートシンク５６は、例えば、放熱用のフィンであり、熱伝導率のよい材料（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの金属材料）から構成されている。ヒートシンク５６を設けることによって、ランプ動作時におけるミラー付ランプ２００の温度上昇をより効果的に抑制することができる。ヒートシンク５６を設けた場合でも、図３に示したランプユニット６００のように、ハウス８０の内部９０の空気と外気とを交換するための開口部８１を設けることも可能である。
【００４９】さらに、ミラー付ランプ２００の温度上昇をさらに効果的に抑制することを望む場合には、図５に示すように、実施形態１のランプユニット５００のハウス８０に冷却用対流装置９５を設けたランプユニット８００の構成にすることも可能である。冷却用対流装置９５は、例えば、ハウス８０の内部９０の空気を強制的に対流させる冷却ファンである。冷却用対流装置９５は、例えばパイプ９２を通じてハウス８０に連結されており、ハウス８０の内部９０の空気は、冷却用対流装置９５によって強制的に対流させられて冷却されることになる。その結果、ミラー付ランプ２００の温度上昇をさらに効果的に抑制することができる。ランプユニット８００では、ランプ動作時における従来のミラー付ランプ１２００の内部６１の温度よりも約５０℃～約１００℃程度低下させることが可能となる。図５では、パイプ９２を一本の構成にしているが、送出し用のパイプと吸入用のパイプとを別々にするように構成してもよい。なお、冷却用対流装置９５は、ハウス８０の内部９０の空気を強制的に対流させて冷却する機能を有しているので、ランプユニット６００および７００のいずれのハウス８０にも取り付けることが可能である。
【００５０】なお、冷却ファンによる冷却だけでなく、冷却用対流装置９５に冷却器を設けて気体の温度を直接冷却させる構成にすることも、ミラー付ランプ２００の温度上昇を抑制する上で好適である。また、ハウス８０の内部９０の空気に代えて、例えば不活性ガス（Ｎ₂など）を使用することも可能である。さらに、ハウス８０の内部９０の空気を冷却するだけでなく、ミラー付ランプ２００の温度を直接低下させる目的で、ミラー付ランプ２００の反射鏡６０の背面に冷却用対流装置９５に接続されたパイプ９２を配してそのパイプ９２内に冷媒（例えば、水など）を流すようすることも可能である。すなわち、冷媒を流す方式によって強制的にミラー付ランプ２００の温度を低下させることも可能である。このようなミラー付ランプの温度上昇を強制的に抑制する手法は、高ワット化が益々進められているミラー付ランプにおいてより有効に機能すると考えられる。
（他の実施形態）上記実施形態のランプユニットによると、ミラー付ランプの内部の温度を従来の構成の場合よりも低下させることができるので、ランプ１００の放熱の役割も果たしている封止部２０内の金属箔２４の長さを従来の構成よりも短くすることが可能となる。これによって、ランプ１００をより小型化させることも可能となるため、より小型化したミラー付ランプ２００を備えたランプユニットを提供することも可能となる。また、ランプ動作時におけるミラー付ランプの内部の温度を従来よりも低下させることができるため、モリブデン以外の他の材料を用いて金属箔を好適に構成できる可能性もある。
【００５１】また、上記実施形態では、反射鏡６０の前面開口部６０ａに前面ガラスが設けられてない構成の非密閉型のミラー付ランプ２００を例として説明したが、図６に示すように、前面開口部６０ａに前面ガラス１７０が設けられている場合であっても、反射鏡６０の一部に空気が出入りする開口部（切り欠き部）６０ｃが設けられているような構成の非密閉型のミラー付ランプ２００’を用いることもできる。図６に示す構成の場合、開口部６０ｃは、ランプ１００の発光管１０から最も離れていて光反射の効率をあまり低下させない位置に設けられており、例えば、反射鏡６０の前面開口部６０ａ付近の部位に複数個形成されている。図６に示した構成のランプユニット９００の場合、ハウス８０の透過窓７０とミラー付ランプ２００の前面ガラス１７０とによって実質的に前面ガラスが２枚となるので、前方への飛散防止の効果を大きくすることができる。
【００５２】上記実施形態では、発光物質として水銀を使用する水銀ランプを放電ランプの一例として説明したが、本発明は、封止部（シール部）によって発光管の気密を保持する構成を有するいずれの放電ランプにも適用可能である。例えば、金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプなどの放電ランプにも適用することができる。
【００５３】また、上記実施形態では、水銀蒸気圧が２０ＭＰａ程度の場合（いわゆる超高圧水銀ランプの場合）について説明したが、水銀蒸気圧が１ＭＰａ程度の高圧水銀ランプや、水銀蒸気圧が１ｋＰａ程度の低圧水銀ランプについても適応可能である。また、一対の電極１２および１２’間の間隔（アーク長）は、ショートアーク型であってもよいし、それより長い間隔であってもよい。上記実施形態の放電ランプは、交流点灯型および直流点灯型のいずれの点灯方式でも使用可能である。
【００５４】上記実施形態におけるランプユニットは、例えば、プロジェクタ用光源として好適に使用することができる他、紫外線ステッパ用光源、または、競技スタジアム用光源や、自動車のヘッドライト用光源、道路標識を照らす投光器などとしても使用することが可能である。
【００５５】
【発明の効果】本発明のランプユニットによれば、ランプ動作時におけるミラー付ランプの温度上昇を抑制することができる。その結果、ランプの動作信頼性を向上させたランプユニットを提供することができる。また、ミラー付ランプの温度上昇を抑制することができるため、ランプ寿命を延ばしたランプユニット（ランプ寿命：例えば５千時間から１万時間）を提供することが可能となる。

【出願人】	【識別番号】０００００５８２１【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】	平成１３年６月７日（２００１．６．７）
【代理人】	【識別番号】１０００７７９３１【弁理士】【氏名又は名称】前田弘（外７名）
【公開番号】	特開２００２－７５０１４（Ｐ２００２－７５０１４Ａ）
【公開日】	平成１４年３月１５日（２００２．３．１５）
【出願番号】	特願２００１－１７２１６７（Ｐ２００１－１７２１６７）