JP2008010382A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電ランプと、光放射口が設けられた前方楕円面反射鏡部と前方楕円面反射鏡部の後方側に連続する中央球面反射鏡部とを有する凹面反射鏡とからなり、中央球面反射鏡部に入射した光が、アーク中心を通過するとともに中央球面反射鏡部の反射面上の任意の２点を結ぶ直線上を往復することを抑制して、放電ランプの発光管部に吸収される光の割合を少ないものとすることで、光の利用効率の高い光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 放電容器内に一対の電極が対向して配置された放電ランプと、光放射口が設けられた前方楕円面反射鏡部と前方楕円面反射鏡部の後端に連続する球面反射鏡部とを有する凹面反射鏡とを備えた光源装置において、
前記放電ランプは、その電極間の中心が、前記前方楕円面反射鏡部と前記球面反射鏡部との境界部を含む仮想平面よりも前方側に位置するよう前記凹面反射鏡に対して配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

液晶ディスプレイ装置、ＤＭＤ（登録商標）（デジタルミラーデバイス）を用いたＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッサ）等の投射型プロジェクタ装置のバックライトに使用する光源装置に関する。

投射型のプロジェクター装置においては、矩形状のスクリーンに対し、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求されている。このような要求に対応するため、光源として点灯時の水銀蒸気圧が１５０気圧以上となるショートアーク型の超高圧水銀ランプを、楕円面反射鏡などの凹面反射鏡と組合わせて使用している。

近年では、プロジェクター装置を会議室等に常設することをやめて、手軽に持ち運んで様々な場所で使用できるようにしたい、とプロジェクタ装置ユーザーから強く要請されていることから、従来にも増してプロジェクタ装置が小型化してきている。そして、プロジェクタ装置の小型化が進むにつれて、光源装置のうち特に凹面反射鏡も小型化してきている。

しかしながら、単純に凹面反射鏡を小型化したのでは、凹面反射鏡の有効反射面積が減少して、光源装置から放射される光束が減少する。しかも、近年では、上記したような光源装置の小型化に加え、プロジェクター装置の集光点の照度も従来より高い水準が要求されていることから、凹面反射鏡を単に小型化するのみではこのような要求に応じることができない。

ここで、凹面反射鏡の有効反射面積を減少させることなく、光束の利用効率を高める技術として、特許第３５５７９８８号には、光放射口を形成する前方反射鏡部と、前方反射鏡部の後方に位置された中央反射鏡部と、中央反射鏡部の後方に位置された後方反射鏡部と、からなる凹面反射鏡を備えた光源装置が示されている。以下、上記公報に示された光源装置について図４を用いて説明する。

図４は、従来の光源装置の概略構成を示す断面図である。
図４において、光源装置１０は、放電ランプ１と凹面反射鏡２とから構成されている。放電ランプ１は、発光管部１１の内部に、陽極１３と陰極１４が対向するよう配置された直流点灯方式のものである。凹面反射鏡２は、その光軸Ｚが放電ランプ１のアークの方向（陽極１３と陰極１４が対向する方向）と一致した状態で放電ランプ１を取囲むよう配置されている。

凹面反射鏡２は、全体が凹面状であって、前方に光放射口２１を有する前方反射鏡部２２と、前方反射鏡部２２の後端側に連続する中央反射鏡部２４と、中央反射鏡部２４の後端側に連続する後方反射鏡部２６、の３つの反射鏡部分から構成されている。
そして、前方反射鏡部２２に係る楕円面反射鏡の第１焦点の位置、中央反射鏡部２４の球面反射鏡の中心位置、並びに、後方反射鏡部２６に係る楕円面反射鏡の第１焦点の位置は、いずれも放電ランプ１のアークのほぼ中央に一致している。図３に示す放電ランプでは、陰極１４の先端付近がアークの中央となる。また、前方反射鏡部２２に係る楕円面反射鏡の第２焦点の位置と、後方反射鏡部２６に係る楕円面反射鏡の第２焦点の位置が一致した状態とされている。

前方反射鏡部２２は、光放射口２１を形成する前端縁が放電ランプ１の発光管部１１より大きく前方に伸び出た位置とされているとともに、その後端縁は、放電ランプ１におけるアークの中心付近よりもわずかに後方であって、かつ、陽極１３，陰極１４間の中心位置よりわずかに前方の位置において、中央反射鏡部２４の前端縁と連続した状態とされている。また、中央反射鏡部２４の後端縁は、後方反射鏡部２６の前端縁と連続した状態とされている。

上記の構成の光源装置によれば、放電ランプ１の陰極１４の先端付近に形成されるアークから光が放射されるが、図５に示すように、前方反射鏡部２２に入射される光は、そのまま反射されて前方反射鏡部２２の前端縁の光放射口２１から前方に放射されて、前方反射鏡部２２の第２焦点の位置で集光する。
一方、アークから放射される光のうち、前方反射鏡部２２より後方の中央反射鏡部２４に入射した光は、球面鏡である中央反射鏡部２４の中心がアークのほぼ中央に一致するため、アークに向かって戻され、さらにアークを通過して前方反射鏡部２２に向けて放射され、前方反射鏡部２２で反射されて第２焦点の位置で集光する。

以上のような３つの反射鏡部分から成る凹面反射鏡２を備えた光源装置によれば、楕円面反射鏡である前方反射鏡部２２および球面反射鏡である中央反射鏡部２４に入射された光に加え、従来は有効に利用できなかったアークより後方に向かう光の一部を、楕円面反射鏡である後方反射鏡部２６によって直接的に前方に集光させることができるため、光の利用効率が高いものとなる。

しかし、上記の光源装置では、プロジェクタ装置の集光点における照度を、近年のプロジェクタ装置に要求される水準以上にすることは以下の理由から困難であった。

図５中の斜線を付した領域において点線矢印で示すように、放電ランプ１の陰極１４の先端付近に形成されたアークから放射された光のうち、光軸Ｚと直交する方向に放射された光および光軸Ｚに概ね直交する方向に放射された光は、球面反射鏡部２４に入射した後、アークに向かって戻され、アークを通過して再び球面反射鏡部２４に入射する。従って、上記の点線矢印で示す光は、アーク中心と中央反射鏡部２４の球面反射面上の任意の２点とを結ぶ直線上を繰り返し往復することになり、やがては、発光管部１１に吸収され前方反射鏡部２２により光放射口２１から放射されることがない。
そして、アークから放射される光全体のうち、発光管部１１に吸収される光の割合が増えると、プロジェクタ装置の集光点での照度が所望の水準を満たさない低いものになる、という不具合がある。
特許第３５５７９８８号

以上から、本発明は、放電ランプと、光放射口が設けられた前方楕円面反射鏡部と前方楕円面反射鏡部の後端に連続する球面反射鏡部とを有する凹面反射鏡とからなり、球面反射鏡部に入射した光が、アーク中心と球面反射鏡部の反射面上の任意の２点とを結ぶ直線上を往復することを抑制して、放電ランプの発光管部に吸収される光の割合を少ないものとすることで、光の利用効率の高い光源装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明は、放電容器内に一対の電極が対向して配置された放電ランプと、光放射口が設けられた前方楕円面反射鏡部と前方楕円面反射鏡部の後端に連続する球面反射鏡部とを有する凹面反射鏡とを備えた光源装置において、
前記放電ランプは、その電極間の中心が、前記前方楕円面反射鏡部と前記球面反射鏡部との境界部を含む仮想平面よりも前方側に位置するよう前記凹面反射鏡に対して配置されていることを特徴とする。

さらに、前記光源装置は、その光軸を含む平面で切断した断面において、前記電極間の中心から前記前方楕円面反射鏡部と前記球面反射鏡部の境界部に向けて引いた直線と、前記電極間の中心から光軸と平行に光放射方向に伸ばした直線とでなす角をＸとしたとき、９０°＜Ｘ＜１００°の関係を満たすことを特徴とする。

さらに、前記凹面反射鏡は、前記球面反射鏡部の後端に連続する後方楕円面反射鏡部を有することを特徴とする。

さらに、本発明は、光放射口が設けられた前方楕円面反射鏡部と、前方楕円面反射鏡部の後端に連続する球面反射鏡部と、球面反射鏡部の後端に連続する後方楕円面反射鏡部とを有する凹面反射鏡であって、
前記前方楕円面反射鏡部の第１焦点および前記後方楕円面反射鏡部の第１焦点が、前記前方楕円面反射鏡部と前記球面反射鏡部との境界部を含む仮想平面よりも前方に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、放電容器内に一対の電極が対向して配置された放電ランプと、光放射口が設けられた前方楕円面反射鏡部と前方楕円面反射鏡部の後端に連続する球面反射鏡部とを有する凹面反射鏡とからなる光源装置において、前記放電ランプは、その電極間の中心が、前記前方楕円面反射鏡部と前記球面反射鏡部との境界部を含む仮想平面よりも前方側に位置するよう前記凹面反射鏡に対して配置されているため、アークから放射された光のうち球面反射鏡部に入射された全ての光は、アークに向けて戻され、アークを通過して前方楕円面反射鏡部に入射した後、前方楕円面反射鏡部で反射されて光放射口方向に放射され第２焦点の位置に集光される。従って、凹面反射鏡の球面反射鏡部に入射した光が、アーク中心と球面反射鏡部の球面反射面上の任意の２点とを結ぶ直線上を往復することがなくなるため、光源装置の光利用効率が向上する。

以下に、図１ないし３を用いて本発明の光源装置の一例を説明する。図１は、本発明の光源装置を説明するためのものであって、光軸を含む平面で切断した断面図である。図２は、本発明に係る一対の電極近傍の拡大断面図である。図３は、本発明の光源装置からの光の放射状態を示す説明図である。図１に示すように、光源装置１０は、凹面反射鏡２の後端縁に形成されたホール２９に放電ランプ１の一方の封止部１２を配置して、凹面反射鏡２と封止部１２とを接着剤Ｍで固着することで構成されている。
以下において、「前方」とは光出射方向を意味し、「後方」とはホール方向を意味するものとする。

放電ランプ１は、略球状の発光管部１１と、発光管部１１の両端に連続する円柱状の封止部１２とを備え、石英ガラスなどの光透過性材料からなる。放電ランプ１は、発光管部１１の内部空間に、タングステンからなる一対の電極１３，１４が対向するように配置された交流点灯方式のものである。電極１３，１４の基端部には、給電用の金属箔１５の先端部が接合され、金属箔１５によって封止部１２が気密にシールされている。金属箔１５の基端部には、外部リード１６の先端部が接合され、外部リード１６の基端部が封止部１２の外方に向けて突出している。

発光管部１１の内部空間には、水銀、ハロゲンガス、希ガスが封入されている。発光物質としての水銀は、点灯時の内部空間の水銀蒸気圧が２００気圧以上となるよう０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上封入されている。ハロゲンガスは、主としてハロゲンサイクルにより発光管部１１の内壁に黒化が生じることを防止するため、１０^−６μｍｏｌ／ｍｍ^３〜１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３封入されている。希ガスは、例えば始動補助性を改善するためにアルゴンガスが、０．０１３３ＭＰａ程度封入されている。

図２に示すように、電極１３は、他方の電極１４の電極先端部１４１と対向する大径の電極先端部１３１と、電極先端部１３１の基端部よりも小径であり、電極先端部１３１の基端部に連続する電極芯棒１３２とから構成されている。電極先端部１３１は、突起部１３１Ａ、突起部１３１Ａに連続する太径部１３１Ｂ、太径部１３１Ｂに連続するコイル状の始動補助部１３１Ｃから構成されている。

突起部１３１Ａは、電極芯棒１３２の先端によって形成されており、電極芯棒１３２の外径に等しいか、あるいは溶融により電極芯棒１３２の外径よりも若干大きいかあるいは小さくなっている。すなわち、突起部１３１Ａは、超高圧水銀ランプの点灯によって発生して成長するものではなく、電極芯棒１３２の先端によってもともと形成されている。

太径部１３１Ｂは、例えば電極芯棒１３２にコイル状に巻き付けたタングステンの線材の一部を溶融して塊状に形成することで、熱容量を大きくできる。

始動補助部１３１Ｃは、上記太径部１３１Ｂを形成した際に、溶融させなかったコイル状の部分によって形成されている。超高圧水銀ランプの始動時においては、始動補助部１３１Ｃがコイル形状を有することにより、コイルのピッチ同士の隙間が放電の起点となり易いこと、およびコイル状であることにより加熱され易いことから、グロー放電からアーク放電に速やかに移行させることができる。超高圧水銀ランプの定常点灯時においては、始動補助部１３１Ｃがコイル形状を有することにより、表面の凹凸効果と熱容量により放熱の機能を有している。

他方の電極１４は、一方の電極１３と同様にして形成される。すなわち、一方の電極１３の電極先端部１３１と対向する大径の電極先端部１４１と、電極先端部１４１の基端部よりも小径であり、電極先端部１４１の基端部に連続する電極芯棒１４２と、から構成されている。電極先端部１４１は、突起部１４１Ａ、突起部１４１Ａに連続する太径部１４１Ｂ、太径部１４１Ｂに連続するコイル状の始動補助部１４１Ｃから構成されている。

凹面反射鏡２は、反射面の前端縁に光放射口２１が形成され、反射面の後端に連続して光軸方向に伸びる放電ランプを支持する筒状のホール２９が形成され、光放射口２１に前面ガラス３が嵌め込まれている。前面ガラス３を設けるのは、万が一、放電ランプが破裂したときに、ランプ破片がプロジェクタ装置方向へ飛散することを防止するためである。前面ガラス３の略中央部には、放電ランプの封止部１２を通過させるためのランプ貫通孔３１が形成され、封止部１２の一部が凹面反射鏡２の外方に突出している。

凹面反射鏡２は、光放射口２１が設けられた前方楕円面反射鏡部２２と、前方楕円面反射鏡部２２の後端にその前端が連続する球面反射鏡部２４と、球面反射鏡部２４の後端にその前端が連続する後方楕円面反射鏡部２６と、の３つの反射面を備えている。前方楕円面反射鏡部２２、球面反射鏡部２４、後方楕円面反射鏡部２６は、一体もので形成しても良いし、複数の独立部材を連結させることで形成しても良い。凹面反射鏡２において、前方楕円面反射鏡部２２の第１焦点の位置および後方楕円面反射鏡部２６の第１焦点の位置は、前方楕円面反射鏡部２２と球面反射鏡部２４の境界部Ｐ１を含む仮想平面よりも前方で一致している。また、前方楕円面反射鏡部２２の第２焦点の位置は、後方楕円面反射鏡部２６の第２焦点の位置と一致している。

凹面反射鏡２は、例えば石英ガラスなどのガラス材料から構成され、可視光を反射して赤外光および紫外光を透過する性質を有する反射膜が、蒸着等によって内面に形成されている。反射膜は、例えばシリカ（ＳｉＯ_２）とチタニア（ＴｉＯ_２）を積層したものが使用される。
凹面反射鏡２を構成する材料は、石英ガラスなどのガラス材料に限らず、銅、真鍮、鉄、アルミニウム、銀、或いはこれらの合金などの金属材料を使用することもできる。凹面反射鏡構成材料として、銅、真鍮、鉄のように素材そのものが反射特性を有しない材料を使用した場合には、凹面反射鏡２の内面に可視光を反射する性質を有する上記のような反射膜を設ける必要がある。
一方、凹面反射鏡構成材料として、アルミニウムや銀のように素材そのものが反射特性を有する材料を使用した場合は、凹面反射鏡２の内面に可視光を反射する反射膜を形成する必要はない。ただし、この場合は、凹面反射鏡２によって可視光に加えて赤外光が反射されるため、凹面反射鏡２の光放射口２１に嵌め込まれた前面ガラス３に赤外光を吸収する物質をコーティングするか、或いは、凹面反射鏡２の外方であって前面ガラス３の近傍に赤外光を吸収する手段を備える必要がある。赤外光を吸収するための他の手段として、凹面反射鏡２の内面に例えばクロムを含有した低熱膨張ガラスなどをコーティングする手段を採用すれば、赤外光を吸収させることができると共に、凹面反射鏡の外部を冷却することで凹面反射鏡内部の過剰な温度上昇を回避することができるため好ましい。

本発明に係る光源装置１０においては、前方楕円面反射鏡部２２の前端縁が放電ランプ１の発光管部１１より大きく前方に伸び出た位置に配置されている。本発明に係る放電ランプ１では、突起部１３１Ａ，１４１Ａ近傍に輝点が形成されることから、放電ランプ１の電極１３，１４間の中心位置Ｐ２が、前方楕円面反射鏡部２２および後方楕円面反射鏡部２６の第１焦点に一致しているとともに、球面反射鏡部２４の中心位置に一致している。

そして、本発明に係る光源装置は、電極１３，１４間の中心Ｐ２が、前方楕円面反射鏡部２２の後端縁又は球面反射鏡部２４の前端縁、すなわち、前方楕円面反射鏡部２２と球面反射鏡部２４の境界部Ｐ１よりも前方側に位置していることが特徴である。以下において、電極１３，１４間の中心Ｐ２を単に「電極間の中心Ｐ２」ともいい、前方楕円面反射鏡部２２と球面反射鏡部２４の境界部Ｐ１を単に「境界部Ｐ１」ともいう。

以上の光源装置によれば、図３に示すように、前方楕円面反射鏡部２２に直接入射した光Ｌ１、Ｌ２は、前方楕円面反射鏡部２２の第２焦点の位置に集光される。球面反射鏡部２４に入射した光Ｌ３は、アークに向けて戻された後、アークを通過して前方楕円面反射鏡部２２で反射されて前方楕円面反射鏡部２２の第２焦点の位置に集光される。後方楕円面反射鏡部２６に入射した光Ｌ４は、後方楕円面反射鏡部２６で反射されて第２焦点の位置に集光される。
すなわち、図３に示す例によれば、境界部Ｐ１よりも前方側に電極間の中心Ｐ２が位置していることによって、従来の図５に示す光源装置で問題となっていた光軸Ｚと直交する方向への光Ｌ２が前方楕円面反射鏡部２２に直接入射するようになって、電極間の中心Ｐ２と球面反射鏡部２４上の任意の２点とを結ぶ直線上を上記光Ｌ２が往復することがなくなるため、従来の光源装置よりも集光点での照度を高いものとすることができる。

ここで、境界部Ｐ１よりも前方側に電極間の中心Ｐ２を位置させることで、集光点での照度を高いものとできることは上記したとおりであるが、電極間の中心Ｐ２が境界部Ｐ１より極端に前方側に位置している場合には、必ずしも集光点での照度が高くならない。すなわち、集光点での照度を高めるには、電極間の中心Ｐ２の位置を境界部Ｐ１との関係で最適な場所に配置することが必要となる。

従って、図１に示す光源装置においては、境界部Ｐ１と電極間の中心Ｐ２を結ぶ仮想線Ａと電極間の中心Ｐ２から光軸Ｚと平行に光放射方向に伸ばした直線Ｂとでなす角Ｘが９０°＜Ｘ＜１００°の関係を満たすよう、凹面反射鏡２に対して放電ランプ１を位置決めすることが好ましい。この角度範囲となるように凹面反射鏡２に対して放電ランプ１を位置決めすることが好ましいのは、以下の実験により確認されている。以下に、境界部Ｐ１と電極間の中心Ｐ２の位置関係を最適に規定するために行った実験について説明する。
以下において、境界部Ｐ１と電極間の中心Ｐ２を結ぶ仮想線Ａと電極間の中心Ｐ２から光軸Ｚと平行に光放射方向に伸ばした直線Ｂとでなす角Ｘを単に「角Ｘ」ともいう。

〔実施例〕
図１に示す構成に従い、以下の仕様で実施例に係る光源装置を７つ作製した。
（放電ランプ１）
全長５０ｍｍ、電極間距離１ｍｍ、水銀封入量０．２５ｍｇ／ｍｍ^３、定格電力２００Ｗ（凹面反射鏡２）
前方楕円面反射鏡部（２２）：
長軸が３４．０５ｍｍ、短軸が１９．２９ｍｍの楕円面を有し、光放射口（２１）の開口径が３７．２ｍｍである。光軸方向の全長は、１５．７２〜２０．５７ｍｍの範囲で調整して７種類とした。
球面反射鏡部（２４）：
半径８〜１２ｍｍの球面を有する。光軸方向の全長は、２．３３〜４．３３ｍｍの範囲で調整して７種類とした。
後方楕円面反射鏡部（２６）：
長軸が３５．０５ｍｍ、短軸が２２．２９ｍｍの楕円面を有し、ホール（２９）の開口径が１０ｍｍである。光軸方向の全長は、１．２〜３．９６ｍｍの範囲で調整して７種類とした。
上記の放電ランプおよび光軸方向の全長が異なる７種類の凹面反射鏡を用いて、電極間の中心Ｐ２と境界部Ｐ１の位置関係が異なる光源装置を７種類作製した。この７種類の光源装置を実施例１〜７とする。実施例１〜７の光源装置は、図１に示す電極間の中心Ｐ２が境界部Ｐ１から光軸方向前方へ向けて離間している距離Ｔ（単に、離間距離Ｔと称す）と、角Ｘとの関係がそれぞれで異なっており、具体的には、下記の表１に示すようになっている。

〔比較例〕
図４に示す構成に従い、以下の仕様で比較例に係る光源装置を１つ作製した。
（放電ランプ１）
実施例と同様である。
（凹面反射鏡２）
前方楕円面反射鏡部（２２）：
長軸が３４．０５ｍｍ、短軸が１９．２９ｍｍの楕円面を有し、光放射口（２１）の開口径が３７．２ｍｍである。光軸方向の全長は、１８．４ｍｍである。
球面反射鏡部（２４）：
半径１１．４ｍｍの球面を有する。光軸方向の全長は４．１６ｍｍである。
後方楕円面反射鏡部（２６）：
長軸が３５．０５ｍｍ、短軸が２２．２９ｍｍの楕円面を有し、ホール（２９）の開口径が１０ｍｍである。光軸方向の全長は、３．３６ｍｍである。
離間距離Ｔおよび角Ｘの関係は以下の表１に示すとおりである。

上記した実施例１〜７および比較例の光源装置の放電ランプを点灯させ、光を縦５．０×横３．８ｍｍのスクリーンに照射して、スクリーン上の照度を測定した。その結果を表１に示す。表１では、実施例１〜７に係る光源装置で得られた照度の値を、比較例に係る光源装置で得られた照度の値を１としたときの相対値で示している。また、表１では、離間距離Ｔの値が正であるのは、電極間の中心Ｐ２が境界部Ｐ１から光軸Ｚ方向前方へ向けて離間している状態を示し、離間距離Ｔの値が負であるのは、電極間の中心Ｐ２が境界部Ｐ１から光軸Ｚ方向後方へ向けて離間している状態を示す。

表１に示す実験結果から以下の事実が判明した。
実施例３ないし７に係る光源装置のように、放電ランプの電極間の中心Ｐ２が凹面反射鏡の境界部Ｐ１を含む仮想平面より前方に位置し、なおかつ、角Ｘが９０°＜Ｘ＜１００°の範囲内となるように、凹面反射鏡に対して放電ランプを位置決めした場合には、比較例に係る光源装置のように、放電ランプの電極間の中心Ｐ２が凹面反射鏡の境界部Ｐ１を含む仮想平面より後方に位置し、なおかつ、角Ｘが８７．２°となるように、凹面反射鏡に対して放電ランプを位置決めした場合よりも、スクリーン上の照度が１〜４．８％向上した。
特に、上記角Ｘが９２．３≦Ｘ≦９５．１の範囲を満たす実施例４ないし６に係る光源装置は、比較例に係る光源装置よりもスクリーン上の照度が２．２〜４．８％向上し、他の実施例に係る光源装置よりもスクリーン上の照度が高いものであることが判明した。
また、実施例１、２のように、上記角Ｘが１００°以上の場合には、比較例に係る光源装置よりもスクリーン上の照度が低下していることから、電極間の中心Ｐ２が境界部Ｐ１よりも過剰に前方に位置する光源装置では、スクリーン上での照度向上が期待できないことが判明した。

実施例４ないし６に係る光源装置によれば、上記のとおり、比較例に係る光源装置よりもスクリーン上の照度が２．２〜４．８％向上した。本発明に係る光源装置が搭載されるプロジェクタ装置においては、集光点における照度が１％でも向上すればスクリーン上に投影される画像の質に大きな好影響を与えることが一般的であるから、２．２〜４．８％も照度が向上することは極めて大きな効果である。
そして、照度を２％以上も向上させようとすれば、通常は、放電ランプ内の水銀封入量を増大させるとともに放電ランプへの投入電力を増大させる等の方法を採用せざるを得ないが、このような方法を採用した場合には、それに付随して新たな問題を引き起こす可能性が大きい。然るに、本発明の光源装置は、点灯電力を増大させることなく従来の光源装置よりも照度を向上させることができるという利点があり、また、従来の光源装置と同等の照度を得るために必要な点灯電力を小さくすることができることから、環境負荷が小さい面でも優れている。

本発明の光源装置は、上記したような実施形態に限られず、種々の変更を加えることができる。
前方楕円面反射鏡部と前方楕円面反射鏡部の後端に連続する球面反射鏡部とのみからなる、２つの曲率の異なる曲面が連続する反射面を有する凹面反射鏡を使用することもできる。無論、４つ以上の曲率の異なる曲面が連続する反射面を有する凹面反射鏡を使用することもできる。
また、凹面反射鏡の前方楕円面反射鏡部および後方楕円面反射鏡部で反射された光が、光放射口から光軸Ｚに沿って放射されるようにすることもできるし、前方楕円面反射鏡部又は後方楕円面反射鏡部の何れか一方で反射された光のみが、光放射口から光軸Ｚに沿って放射されるようにすることもできる。

なお、本発明に係る光源装置１０において発光管部１１の肉厚が大きい放電ランプ１を使用する場合には、電極１３，１４間に形成されたアークから放射される光、或いは球面反射鏡部２４によりアークに向けて反射された光が、発光管部１１を通過する際に発光管部１１のレンズ効果により屈折することが考えられる。この場合には、前方楕円面反射鏡部２２および後方楕円面反射鏡部２６の第２焦点に集光される光が僅かではあるが減少するおそれがあるため、厳密には回転楕円面とはいえないが近似的には回転楕円面である反射面を有した反射鏡を使用することが好ましい。

従って、本発明における前方楕円面反射鏡部２２には、反射面形状が回転楕円面であるものに限られず、反射面形状が厳密には非回転楕円面であるが近似的には回転楕円面であるものも含まれる。
上記と同様の理由から、球面反射鏡部２４には、反射面形状が球面であるものに限られず、反射面形状が厳密には非球面であるが近似的には球面であるものも含まれる。

本発明の光源装置の概略構成を示す長手方向の断面図である。 本発明に係る放電ランプの電極の拡大断面図である。 本発明の光源装置からの光の放射状態を示す説明図である。 従来の光源装置の概略構成を示す長手方向の断面図である。 従来の光源装置からの光の放射状態を示す説明図である。

符号の説明

１０ 光源装置
１ 放電ランプ
１１ 発光管部
１２ 封止部
１３，１４ 電極
１５ 金属箔
１６ 外部リード
２ 凹面反射鏡
２１ 光放射口
２２ 前方楕円面反射鏡部
２４ 球面反射鏡部
２６ 後方楕円面反射鏡部
２９ ホール部

Claims (4)

1. 放電容器内に一対の電極が対向して配置された放電ランプと、光放射口が設けられた前方楕円面反射鏡部と前方楕円面反射鏡部の後端に連続する球面反射鏡部とを有する凹面反射鏡とを備えた光源装置において、
   前記放電ランプは、その電極間の中心が、前記前方楕円面反射鏡部と前記球面反射鏡部との境界部を含む仮想平面よりも前方側に位置するよう前記凹面反射鏡に対して配置されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記光源装置は、その光軸を含む平面で切断した断面において、前記電極間の中心から前記前方楕円面反射鏡部と前記球面反射鏡部の境界部に向けて引いた直線と、前記電極間の中心から光軸と平行に光放射方向に伸ばした直線とでなす角をＸとしたとき、
   ９０°＜Ｘ＜１００°の関係を満たす
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記凹面反射鏡は、前記球面反射鏡部の後端に連続する後方楕円面反射鏡部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 光放射口が設けられた前方楕円面反射鏡部と、前方楕円面反射鏡部の後端に連続する球面反射鏡部と、球面反射鏡部の後端に連続する後方楕円面反射鏡部とを有する凹面反射鏡であって、
   前記前方楕円面反射鏡部の第１焦点および前記後方楕円面反射鏡部の第１焦点が、前記前方楕円面反射鏡部と前記球面反射鏡部との境界部を含む仮想平面よりも前方に位置していることを特徴とする凹面反射鏡。
   

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