JP4026345B2

JP4026345B2 - 放電ランプ装置

Info

Publication number: JP4026345B2
Application number: JP2001308945A
Authority: JP
Inventors: 勝之中山
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2021-10-04
Also published as: JP2003115213A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ装置やマイクロディバイスミラーを使用した投影装置の光源に使用される放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から液晶ディスプレイ装置やマイクロディバイスミラーを使用した投影装置では、高輝度で演色性に優れるショートアーク型の超高圧水銀ランプやメタルハライドランプを用い、これらのランプから放射された光を反射鏡で集光して利用してきた。
【０００３】
従来の放電ランプ装置の一例を図１０に示す。
放電ランプ１は発光管部１０とその両側に封止部１１，１２が形成されている。反射鏡５は反射面５１が回転楕円面であり、反射鏡５の頂部開口５２に封止部１１が挿通された状態で、封止部１１が接着材６によって頂部開口５２に固定されることにより、放電ランプ１と反射鏡５が一体に組み合わされたものである。
そして、反射鏡５の前方開口には、開口を塞ぐように光透過性の平板状の前面ガラス７０が接着剤を用いて取り付けられている。
【０００４】
このようなランプ装置は、コンパクト化が要求されているために、放電ランプは外管のない一重管タイプの放電ランプが用いられる。そして、最近では、より演色性を高めるために発光管内の封入金属として水銀のみを使用し点灯中に発光管の内圧が百気圧程度にも達する放電ランプが開発され、このような放電ランプが点灯中に破損すると高温・高エネルギーを持った破片が周囲に飛散する危険性がある。
【０００５】
このような問題を避けるために、図１０に示すように、反射鏡５の開口を塞ぎ、放電ランプ１を反射鏡５内に収容する目的で前面ガラス７０が取り付けられている。
そして、放電ランプ１から放射された光は、反射面５１によって反射集光され、前面ガラス７０透過し、放電ランプ装置外の第２焦点に集光されて、光学系を介して液晶やマイクロディバイスミラーに照射されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１１は、図１０に示す放電ランプ装置において、放電ランプから放射されたの光の光跡を示す図であり、説明のために放電ランプと反射鏡と前面ガラスのみ示すものである。
図１１に示すように、前面ガラス７０に照射された光は、全てが前面ガラス７０を透過するものではなく、一部の光は前面ガラス７０のランプ側の内面７０ａで反射されて放電ランプ１側に戻される。これは、前面ガラス７０を構成しているガラス本来の性質であって、このような反射が起こらないように、前面ガラス７０の内面７０ａに無反射コート膜を形成することも考えられるが、無反射コート膜は耐熱性が低く、前面ガラス７０はかなりの高温になるので、実際には、前面ガラス７０の内面７０ａに無反射コート膜を形成することは実用上問題がある。
【０００７】
したがって、従来の放電ランプ装置では、図１１に示すように、前面ガラス７０の内面７０ａで反射された光は放電ランプ１に反射され、具体的には放電ランプ１の封止部１２に反射されている。
この結果、封止部１２の温度が上がり、封止部１２に埋設された金属箔が酸化し体積が増すことにより封止部１２が破損し、放電ランプ１の破裂につながることがあった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題を解決するために成されたものであって、反射鏡の開口を塞ぐ前面ガラスは、放電ランプの封止部に向けて光が反射しない構造になっているので、放電ランプの封止部の温度上昇を抑制でき、放電ランプが破裂しない放電ランプ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の放電ランプ装置は、発光管内に一対の電極が配置され当該発光管の両側に封止管部が形成された放電ランプと、この放電ランプを取り囲むように反射面が回転楕円面を有する反射鏡が配置され、当該反射鏡の頂部開口に前記放電ランプの一方の封止部が挿通されて固定され、当該反射鏡の前面開口に向けて前記放電ランプの他方の封止部が延在し、前記反射鏡の前方開口を前面ガラスで塞ぎ前記反射鏡内に前記放電ランプを収容した放電ランプ装置において、
前記反射鏡の第１焦点に前記電極間で発生するアークが位置するように前記放電ランプが配置され、前記前面ガラスは前記反射鏡の第１焦点と第２焦点との間に存在し、前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった回転曲面状であって、前記同一中心点は前記第２焦点に対して第１焦点とは反対側に位置しており、前記同一中心点を通る仮想直線方向の前面ガラスの厚みが一定であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の放電ランプ装置は、請求項１に記載の放電ランプ装置であって、特に、前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった球面状になっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の放電ランプ装置は、請求項１に記載の放電ランプ装置であって、特に、前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった回転楕円面状になっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の放電ランプ装置は、発光管内に一対の電極が配置され当該発光管の両側に封止管部が形成された放電ランプと、この放電ランプを取り囲むように反射面が回転楕円面を有する反射鏡が配置され、当該反射鏡の頂部開口に前記放電ランプの一方の封止部が挿通されて固定され、当該反射鏡の前面開口に向けて前記放電ランプの他方の封止部が延在し、前記反射鏡の前方開口を前面ガラスで塞ぎ前記反射鏡内に前記放電ランプを収容した放電ランプ装置において、
前記反射鏡の第１焦点に前記電極間で発生するアークが位置するように前記放電ランプが配置され、前記前面ガラスは前記反射鏡の第１焦点と第２焦点との間に存在し、前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は、それぞれ中心点をもった回転曲面状であって、前記それぞれの中心点は前記第２焦点に対して第１焦点とは反対側に位置しており、前記反射鏡の光軸と平行な直線方向の前面ガラスの厚みが一定であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の放電ランプ装置は、請求項４に記載の放電ランプ装置であって、特に、前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は球面状になっており、前記前面ガラスの内面を形成する球面の中心点と外面を形成する球面の中心点を結ぶ前面ガラス中心線が前記反射鏡の光軸と一致、もしくは、平行になっていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の放電ランプ装置は、請求項４に記載の放電ランプ装置であって、特に、前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は回転楕円面状になっており、前記前面ガラスの内面を形成する回転楕円面の中心点と外面を形成する回転楕円面の中心点を結ぶ前面ガラス中心線が前記反射鏡の光軸と一致、もしくは、平行になっていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の放電ランプ装置を示す。
放電ランプ１は石英ガラス製の発光管１０とその両側に封止部１１，１２が形成されている。発光管１０内には、タングステンからなる一対の電極２１，２２が設けられており、電極間距離は、点光源に近づけるために例えば１．２ｍｍとしている。発光管１０の内部には所定量の水銀とともに始動用ガスとしてアルゴンガスが封入されている。封着部１１，１２には電極２１，２２と接続されたモリブデンからなる金属箔３１，３２が気密封着されている。なお、金属箔３１，３２には外部リード棒４１，４２の一端部が接続され、外部リード棒４１，４２の他端部は封止部１１，１２の外部に導出されている。
【００１６】
ガラス製の反射鏡５は、放電ランプ１を取り囲むように形成されており、反射面５１は回転楕円面になっており、頂部開口５２に放電ランプ１の封止部１１が挿通された状態で、接着材６によって封止部１１が頂部開口５２に固定されている。この結果、放電ランプ１と反射鏡５が一体に組み合わされるものである。反射鏡５の前方開口には、開口を塞ぐように光透過性の前面ガラス７が嵌め込まれている。この結果、放電ランプ１が反射鏡５内に収容された状態になる。
【００１７】
反射鏡５は、反射面５１が回転楕円面になっていることにより、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有するものであり、第１焦点Ｆ１に電極２１，２２間で発生するアークが位置するように放電ランプ１が配置され、第２焦点Ｆ２にレンズ等の不図示の光学系が位置するようになっている。
なお、反射面５１と前面ガラス７との間には、直線状の延長部５３が形成されているが、この延長部５３は光を反射するものではなく、反射鏡５内を前面ガラス７で密閉構造にするためのものである。
【００１８】
前面ガラス７は、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に存在するものであり、前面ガラス７のランプ側の内面７１と外部側の外面７２は、同一中心点Ｐをもった回転曲面状になっている。そして、同一中心点Ｐは、反射鏡５の光軸Ｘ上に存在するものであり、同一中心点Ｐは第２焦点Ｆ２に対して第１焦点Ｆ１とは反対側に位置している。さらには、前面ガラス７のランプ側の内面７１と外部側の外面７２は同一中心点Ｐを通る仮想直線Ｌ方向の前面ガラスの厚みＴが一定である。また、回転曲面状とは、前面ガラス７のランプ側の内面７１と外部側の外面７２が同一中心点をもった球面状になっている構造と、前面ガラス７のランプ側の内面７１と外部側の外面７２が同一中心点をもった回転楕円面状になっている構造のことである。なお、回転楕円面状は、第２焦点が無限大となる回転方物面状も含むものである。
【００１９】
図２に本発明の他の放電ランプ装置を示す。
図１の放電ランプ装置と異なる構成は、前面ガラスであり、前面ガラスについて詳細に説明する。
なお、図１と同一符号は同一部分であり説明は省略する。
【００２０】
前面ガラス８は、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に存在するものであり、前面ガラス８のランプ側の内面８１と外部側の外面８２は回転曲面状になっている。そして、前面ガラスの内面８１を形成する回転曲面の中心点Ｐ１と外面８２を形成する回転曲面の中心点Ｐ２を結ぶ前面ガラス中心線Ｃが反射鏡５の光軸Ｘと一致しており、それぞれの中心点Ｐ１、Ｐ２は第２焦点Ｆ２に対して第１焦点Ｆ１とは反対側に位置している。さらに、反射鏡５の光軸Ｘと平行な直線Ｌ１方向の前面ガラス８の厚みＴ１は一定である。また、回転曲面状とは、前面ガラス８のランプ側の内面８１と外部側の外面８２が球面状になっている構造と、前面ガラス８のランプ側の内面８１と外部側の外面８２が回転楕円面状になっている構造のことである。なお、回転楕円面状は、第２焦点が無限大となる回転方物面状も含むものである。さらには、前面ガラスの内面８１を形成する回転曲面の中心点Ｐ１と外面８２を形成する回転曲面の中心点Ｐ２を結ぶ前面ガラス中心線Ｃが反射鏡５の光軸Ｘと一致せず平行になっていてもよい。
【００２１】
次に、前面ガラスの形状と放電ランプから放射される光との関係について詳細に説明する。図３は、前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった球面状であって同一中心点を通る仮想直線方向の前面ガラスの厚みが一定である放電ランプ装置の説明図である。反射鏡５の反射面５１は回転楕円面になっており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有するものであり、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に前面ガラス７ａが存在する構造になっている。前面ガラス７ａは、前面ガラス７ａのランプ側の内面７ａ１と外部側の外面７ａ２が同一中心点Ｐａをもった球面状になっており、同一中心点Ｐａは第２焦点Ｆ２に対して第１焦点Ｆ１とは反対側に位置している。そして、同一中心点Ｐａを通る仮想直線Ｌ方向の前面ガラスの厚みＴが一定である。
【００２２】
図３に示す放電ランプ装置の構造を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
そして、図３では、放電ランプ１から放射される光のうち、代表的な光跡のみ記載したものであり、光跡は反射鏡２の光軸Ｘに対して反射鏡の頂部開口５２方向からの角度が５６°、９０°、１２４°のものが記載されている。
【００２５】
図３からわかるように、前面ガラス７ａに入射した光は、その多くが前面ガラス７ａを透過して外部に出射される。この時、前面ガラス７ａは、ランプ側の内面７ａ１と外部側の外面７ａ２は同一中心点Ｐａをもった球面状になっているので、前面ガラス７ａはレンズ効果を有しない構造になり、前面ガラス７ａを透過した光は略第２焦点Ｆ２の近傍に集光される。一方、前面ガラス７ａの内面７ａ１で反射されてランプ側に戻った光は、第１焦点Ｆ１より反射鏡５の頂部開口５２側に反射されるようになっているので、内面７ａ１で反射された光が放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になり、封止部１２の温度上昇を抑制することができる。
なお、図３では、前面ガラス７ａの内面７ａ１での反射についてのみ説明したが、外面７ａ２の反射による反射光も放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になっている。外面７ａ２の反射は図３では省略している。
【００２６】
図４は、前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった球面状であって同一中心点を通る仮想直線方向の前面ガラスの厚みが一定である放電ランプ装置の説明図である。反射鏡５の形状は、図３と同様であって、反射面５１は回転楕円面になっており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有するものであり、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に前面ガラス７ｂが存在する構造になっている。前面ガラス７ｂは、前面ガラス７ｂのランプ側の内面７ｂ１と外部側の外面７ｂ２が同一中心点Ｐｂをもった球面状になっており、同一中心点Ｐｂは第２焦点Ｆ２に対して第１焦点Ｆ１とは反対側に位置している。そして、同一中心点Ｐｂを通る仮想直線Ｌ方向の前面ガラスの厚みＴが一定である。
【００２７】
図４に示す放電ランプ装置の構造を表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
そして、図４では、放電ランプ１から放射される光のうち、代表的な光跡のみ記載したものであり、光跡は、図３と同様に反射鏡２の光軸Ｘに対して反射鏡の頂部開口５２方向からの角度が５６°、９０°、１２４°のものが記載されている。
【００３０】
図４からわかるように、前面ガラス７ｂに入射した光は、その多くが前面ガラス７ｂを透過して外部に出射される。この時、前面ガラス７ｂは、ランプ側の内面７ｂ１と外部側の外面７ｂ２は同一中心点Ｐｂをもった球面状になっているので、前面ガラス７ｂはレンズ効果を有しない構造になり、前面ガラス７ｂを透過した光は略第２焦点Ｆ２の近傍に集光される。一方、前面ガラス７ｂの内面７ｂ１で反射されてランプ側に戻った光は、反射鏡５の頂部開口５２に向かうにつれて光軸Ｘより離れる方向に広がっているので、内面７ｂ１で反射された光が放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になり、封止部１２の温度上昇を抑制することができる。
なお、図４では、前面ガラス７ｂの内面７ｂ１での反射についてのみ説明したが、外面７ｂ２の反射による反射光も放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になっている。外面７ｂ２の反射は図４では省略している。
【００３１】
図５は、前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった球面状であって同一中心点を通る仮想直線方向の前面ガラスの厚みが一定である放電ランプ装置の説明図である。
反射鏡５の形状は、図３と同様であって、反射面５１は回転楕円面になっており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有するものであり、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に前面ガラス７ｃが存在する構造になっている。
前面ガラス７ｃは、前面ガラ７ｃのランプ側の内面７ｃ１と外部側の外面７ｃ２が同一中心点Ｐｃをもった球面状になっている。
そして、同一中心点Ｐｃを通る仮想直線Ｌ方向の前面ガラスの厚みＴが一定である。
【００３２】
図５に示す放電ランプ装置の構造を表３に示す。
【００３３】
【表３】

【００３４】
そして、図５では、放電ランプ１から放射される光のうち、代表的な光跡のみ記載したものであり、光跡は、図３と同様に反射鏡２の光軸Ｘに対して反射鏡の頂部開口５２方向からの角度が５６°、９０°、１２４°のものが記載されている。
【００３５】
図５からわかるように、前面ガラス７ｃに入射した光は、その多くが前面ガラス７ｃを透過して外部に出射される。この時、前面ガラス７ｃは、ランプ側の内面７ｃ１と外部側の外面７ｃ２は同一中心点Ｐｃをもった球面状になっているので、前面ガラス７ｃはレンズ効果を有しない構造になり、前面ガラス７ｃを透過した光は略第２焦点Ｆ２の近傍に集光される。一方、前面ガラス７ｃの内面７ｃ１で反射されてランプ側に戻った光は、ランプ１の封止部１２と前面ガラス７ｃとの間の空間であって、封止部１２が存在しない空間で集光されているので、内面７ｃ１で反射された光が放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になり、封止部１２の温度上昇を抑制することができる。
なお、図５では、前面ガラス７ｃの内面７ｃ１での反射についてのみ説明したが、外面７ｃ２の反射による反射光も放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になっている。外面７ｃ２の反射は図５では省略している。
【００３６】
図６は、前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった回転楕円状であって同一中心点を通る仮想直線方向の前面ガラスの厚みが一定である放電ランプ装置の説明図である反射鏡５の形状は、図３と同様であって、反射面５１は回転楕円面になっており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有するものであり、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に前面ガラス７ｄが存在する構造になっている。前面ガラス７ｄは、前面ガラス７ｄのランプ側の内面７ｄ１と外部側の外面７ｄ２が同一中心点である同一第１焦点Ｐｄ１と同一第２焦点Ｐｄ２をもった回転楕円面状になっており、同一第１焦点Ｐｄ１と同一第２焦点Ｐｄ２は第２焦点Ｆ２に対して第１焦点Ｆ１とは反対側に位置している。そして、同一中心点Ｐｄ１とＰｄ２を通る仮想直線Ｌｄ１、Ｌｄ２方向の前面ガラスの厚みＴが一定である。
【００３７】
図６に示す放電ランプ装置の構造を表４に示す。
【００３８】
【表４】

【００３９】
そして、図６では、放電ランプ１から放射される光のうち、代表的な光跡のみ記載したものであり、光跡は、図３と同様に反射鏡２の光軸Ｘに対して反射鏡の頂部開口５２方向からの角度が５６°、９０°、１２４°のものが記載されている。
【００４０】
図６からわかるように、前面ガラス７ｄに入射した光は、その多くが前面ガラス７ｄを透過して外部に出射される。この時、前面ガラス７ｄは、ランプ側の内面７ｄ１と外部側の外面７ｄ２は同一中心点である同一第１焦点Ｐｄ１と同一第２焦点Ｐｄ２をもった回転楕円面状になっているので、前面ガラス７ｄはレンズ効果を有しない構造になり、前面ガラス７ｄを透過した光は略第２焦点Ｆ２の近傍に集光される。一方、前面ガラス７ｄの内面７ｄ１で反射されてランプ側に戻った光は、第１焦点Ｆ１より反射鏡５の頂部開口５２側に反射されるようになっているので、内面７ｄ１で反射された光が放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になり、封止部１２の温度上昇を抑制することができる。
なお、図６では、前面ガラス７ｄの内面７ｄ１での反射についてのみ説明したが、外面７ｄ２の反射による反射光も放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になっている。外面７ｄ２の反射は図６では省略している。
【００４１】
図７は、前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は球面状であって、反射鏡の光軸と平行な直線方向の前面ガラスの厚みが一定である放電ランプ装置の説明図である。反射鏡５の形状は、図３と同様であって、反射面５１は回転楕円面になっており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有するものであり、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に前面ガラス８ａが存在する構造になっている。前面ガラス８ａは、前面ガラス８ａのランプ側の内面８ａ１は中心点Ｐｅ１を有する球面状であって、前面ガラス８ａの外部側の外面８ａ２は中心点Ｐｅ２を有する球面状であって、それぞれの中心点Ｐｅ１、Ｐｅ２は第２焦点Ｆ２に対して第１焦点Ｆ１とは反対側に位置しており、反射鏡５の光軸Ｘと平行な直線Ｌ１方向の前面ガラス８ａの厚みＴ１が一定である。そして、球面状の内面８ａ１の中心点Ｐｅ１と球面状の外面８ａ２の中心点Ｐｅ２を結ぶ前面ガラス中心線Ｃが反射鏡５の光軸Ｘと一致している。
【００４２】
図７に示す放電ランプ装置の構造を表５に示す。
【００４３】
【表５】

【００４４】
そして、図７では、放電ランプ１から放射される光のうち、代表的な光跡のみ記載したものであり、光跡は、図３と同様に反射鏡２の光軸Ｘに対して反射鏡の頂部開口５２方向からの角度が５６°、９０°、１２４°のものが記載されている。
【００４５】
図７からわかるように、前面ガラス８ａに入射した光は、その多くが前面ガラス８ａを透過して外部に出射される。この時、前面ガラス８ａは、ランプ側の内面８ａ１と外部側の外面８ａ２は球面状になっており、反射鏡５の光軸Ｘと平行な直線Ｌ１方向の前面ガラス８ａの厚みＴ１が一定であるので、前面ガラス８ａはレンズ効果を有しない構造になり、前面ガラス８ａを透過した光は略第２焦点Ｆ２の近傍に集光される。一方、前面ガラス８ａの内面８ａ１で反射されてランプ側に戻った光は、反射鏡５の頂部開口５２に向かうように反射されるので、内面８ａ１で反射された光が放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になり、封止部１２の温度上昇を抑制することができる。
なお、図７では、前面ガラス８ａの内面８ａ１での反射についてのみ説明したが、外面８ａ２の反射による反射光も放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になっている。外面８ａ２の反射は図７では省略している。
【００４６】
図８は、前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は楕円面状であって、反射鏡の光軸と平行な直線方向の前面ガラスの厚みが一定である放電ランプ装置の説明図である。反射鏡５の形状は、図３と同様であって、反射面５１は回転楕円面になっており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有するものであり、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に前面ガラス８ｂが存在する構造になっている。前面ガラス８ｂは、前面ガラス８ｂのランプ側の内面８ｂ１は中心点である第１焦点Ｐｆ１と第２焦点Ｐｆ２を有する楕円面状であって、前面ガラス８ｂの外部側の外面８ｂ２は中心点である第１焦点Ｐｇ１と第２焦点Ｐｇ２を有する楕円面状であって、それぞれの中心点Ｐｆ１、Ｐｆ２、Ｐｇ１、Ｐｇ２は第２焦点Ｆ２に対して第１焦点Ｆ１とは反対側に位置しており、反射鏡５の光軸Ｘと平行な直線Ｌ１方向の前面ガラス８ｂの厚みＴ１が一定である。そして、全ての中心点Ｐｆ１とＰｆ２とＰｇ１とＰｇ２を結ぶ全面ガラス中心線Ｃが反射鏡５の光軸Ｘと一致している。
【００４７】
図８に示す放電ランプ装置の構造を表６に示す。
【００４８】
【表６】

【００４９】
そして、図８では、放電ランプ１から放射される光のうち、代表的な光跡のみ記載したものであり、光跡は、図３と同様に反射鏡２の光軸Ｘに対して反射鏡の頂部開口５２方向からの角度が５６°、９０°、１２４°のものが記載されている。
【００５０】
図８からわかるように、前面ガラス８ｂに入射した光は、その多くが前面ガラス８ｂを透過して外部に出射される。この時、前面ガラス８ｂは、ランプ側の内面８ｂ１と外部側の外面８ｂ２は回転楕円面状になっており、反射鏡５の光軸Ｘと平行な直線Ｌ１方向の前面ガラス８ｂの厚みＴ１が一定であるので、前面ガラス８ｂはレンズ効果を有しない構造になり、前面ガラス８ｂを透過した光は略第２焦点Ｆ２の近傍に集光される。一方、前面ガラス８ｂの内面８ｂ１で反射されてランプ側に戻った光は、反射鏡５の頂部開口５２に向かうように反射されるので、内面８ｂ１で反射された光が放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になり、封止部１２の温度上昇を抑制することができる。
なお、図８では、前面ガラス８ｂの内面８ｂ１での反射についてのみ説明したが、外面８ｂ２の反射による反射光も放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になっている。外面８ｂ２の反射は図８では省略している。
【００５１】
図９は、前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は反射鏡の光軸近傍が球面状であって、それ以外の部分が平板状の放電ランプ装置の説明図である。なお、前面ガラスは全ての部分において、反射鏡の光軸と平行な直線方向の厚みが一定である。反射鏡５の形状は、図３と同様であって、反射面５１は回転楕円面になっており、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を有するものであり、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に前面ガラス８ｃが存在する構造になっている。前面ガラス８ｃは、反射鏡５の光軸Ｘ近傍が球面状であって、その部分は図７の前面ガラスと同じ構造であり、前面ガラス８ｃのランプ側の内面８ｃ１は中心点Ｐｈ１を有する球面状であって、前面ガラス８ｃの外部側の外面８ｃ２は中心点Ｐｈ２を有する球面状であって、それぞれの中心点Ｐｈ１、Ｐｈ２は第２焦点Ｆ２に対して第１焦点Ｆ１とは反対側に位置しており、反射鏡５の光軸Ｘと平行な直線Ｌ１方向の前面ガラス８ｃの厚みＴ１が一定である。また、前面ガラスの球面状以外の部分は平板状になっており、反射鏡５の光軸Ｘと平行な直線Ｌ１方向のこの平板状部分の前面ガラス８ｃの厚みＴ１も球面状部分の厚みと同じ厚みである。そして、球面状の内面８ｃ１の中心点Ｐｈ１と球面状の外面８ｃ２の中心点Ｐｈ２を結ぶ前面ガラス中心線Ｃが反射鏡５の光軸Ｘと一致している。
【００５２】
図９に示す放電ランプ装置の構造を表７に示す。
【００５３】
【表７】

【００５４】
そして、図９では、放電ランプ１から放射される光のうち、代表的な光跡のみ記載したものであり、光跡は、図３と同様に反射鏡２の光軸Ｘに対して反射鏡の頂部開口５２方向からの角度が５６°、９０°、１２４°のものが記載されている。
【００５５】
図９からわかるように、前面ガラス８ｃに入射した光は、その多くが前面ガラス８ａｃ透過して外部に出射される。この時、前面ガラス８ｃの光軸Ｘ近傍は、ランプ側の内面８ｃ１と外部側の外面８ｃ２は球面状になっており、反射鏡５の光軸Ｘと平行な直線Ｌ１方向の前面ガラス８ａの厚みＴ１が一定であるので、前面ガラス８ｃはレンズ効果を有しない構造になり、前面ガラス８ｃを透過した光は略第２焦点Ｆ２の近傍に集光される。一方、前面ガラス８ｃの内面８ｃ１で反射されてランプ側に戻った光は、反射鏡５の頂部開口５２に向かうように反射されるので、内面８ｃ１で反射された光が放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になり、封止部１２の温度上昇を抑制することができる。
なお、図９では、前面ガラス８ｃの内面８ｃ１での反射についてのみ説明したが、外面８ｃ２の反射による反射光も放電ランプ１の封止部１２にほとんど照射されない構造になっている。外面８ｃ２の反射は図９では省略している。
【００５６】
次に、図１及び図２に示す本発明の放電ランプ装置と前面ガラスのみ異なる比較用放電ランプ装置における放電ランプの封止部の温度を調べる実験を行った。
比較用放電ランプ装置の前面ガラスは平板状の光透過性のガラス部材よりなり、平板状の前面ガラスの内面から反射された光が反射鏡開口側の封止部に照射されている構造である。
【００５７】
放電ランプの仕様は、直流１５０Ｗのショートアーク型放電ランプである。
本発明の放電ランプ装置に組み込まれた放電ランプの反射鏡開口側の封止部の温度は３７０℃であり、比較用放電ランプ装置に組み込まれた放電ランプの反射鏡開口側の封止部の温度は４１０℃であった。
【００５８】
この結果からもわかるように、本発明の放電ランプ装置では、放電ランプの反射鏡開口側の封止部の温度上昇を抑制することができる。
【００５９】
本発明の放電ランプ装置によれば、反射鏡の開口を塞ぐ前面ガラスは、放電ランプの封止部に向けて光がほとんど反射しない構造になっているので、放電ランプの封止部の温度上昇を抑制でき、封止部に埋設されている金属箔が酸化せず、放電ランプが破裂しないものである。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の放電ランプ装置によれば、反射鏡の開口を塞ぐ前面ガラスは、反射鏡の第１焦点と第２焦点との間に存在し、前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面はレンズ効果を有さない回転曲面状になっているので、反射鏡の開口側の放電ランプの封止部に向けて光がほとんど反射しないので、放電ランプの封止部の温度上昇を抑制でき、封止部に埋設されている金属箔が酸化せず、放電ランプが破裂しないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電ランプ装置の説明図である。
【図２】本発明の放電ランプ装置の説明図である。
【図３】本発明の放電ランプ装置であって、前面ガラスが球面状になっているときの放電ランプから放射された光の光跡を示す説明図である。
【図４】本発明の放電ランプ装置であって、前面ガラスが他の球面状になっているときの放電ランプから放射された光の光跡を示す説明図である。
【図５】本発明の放電ランプ装置であって、前面ガラスが他の球面状になっているときの放電ランプから放射された光の光跡を示す説明図である。
【図６】本発明の放電ランプ装置であって、前面ガラスが回転楕円面状になっているときの放電ランプから放射された光の光跡を示す説明図である。
【図７】本発明の放電ランプ装置であって、前面ガラスが球面状になっているときの放電ランプから放射された光の光跡を示す説明図である。
【図８】本発明の放電ランプ装置であって、前面ガラスが回転楕円面状になっているときの放電ランプから放射された光の光跡を示す説明図である。
【図９】本発明の放電ランプ装置であって、前面ガラスがミラーの光軸近傍が球面状であって、他の部分が平板状になっているときの放電ランプから放射された光の光跡を示す説明図である。
【図１０】従来の放電ランプ装置の説明図である。
【図１１】従来の放電ランプ装置であって、前面ガラスが平板面状になっているときの放電ランプから放射された光の光跡を示す説明図である。
【符号の説明】
１放電ランプ
５反射鏡
５１反射面
７前面ガラス

Claims

発光管内に一対の電極が配置され当該発光管の両側に封止管部が形成された放電ランプと、この放電ランプを取り囲むように反射面が回転楕円面を有する反射鏡が配置され、当該反射鏡の頂部開口に前記放電ランプの一方の封止部が挿通されて固定され、当該反射鏡の前面開口に向けて前記放電ランプの他方の封止部が延在し、前記反射鏡の前方開口を前面ガラスで塞ぎ前記反射鏡内に前記放電ランプを収容した放電ランプ装置において、
前記反射鏡の第１焦点に前記電極間で発生するアークが位置するように前記放電ランプが配置され、
前記前面ガラスは前記反射鏡の第１焦点と第２焦点との間に存在し、
前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった回転曲面状であって、前記同一中心点は前記第２焦点に対して第１焦点とは反対側に位置しており、
前記同一中心点を通る仮想直線方向の前面ガラスの厚みが一定であることを特徴とする放電ランプ装置。
前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった球面状になっていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置。
前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は同一中心点をもった回転楕円面状になっていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置。
発光管内に一対の電極が配置され当該発光管の両側に封止管部が形成された放電ランプと、この放電ランプを取り囲むように反射面が回転楕円面を有する反射鏡が配置され、当該反射鏡の頂部開口に前記放電ランプの一方の封止部が挿通されて固定され、当該反射鏡の前面開口に向けて前記放電ランプの他方の封止部が延在し、前記反射鏡の前方開口を前面ガラスで塞ぎ前記反射鏡内に前記放電ランプを収容した放電ランプ装置において、
前記反射鏡の第１焦点に前記電極間で発生するアークが位置するように前記放電ランプが配置され、
前記前面ガラスは前記反射鏡の第１焦点と第２焦点との間に存在し、
前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は、それぞれ中心点をもった回転曲面状であって、前記それぞれの中心点は前記第２焦点に対して第１焦点とは反対側に位置しており、
前記反射鏡の光軸と平行な直線方向の前面ガラスの厚みが一定であることを特徴とする放電ランプ装置。
前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は球面状になっており、前記前面ガラスの内面を形成する球面の中心点と外面を形成する球面の中心点を結ぶ前面ガラス中心線が前記反射鏡の光軸と一致、もしくは、平行になっていることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ装置。
前記前面ガラスのランプ側の内面と外部側の外面は回転楕円面状になっており、前記前面ガラスの内面を形成する回転楕円面の中心点と外面を形成する回転楕円面の中心点を結ぶ前面ガラス中心線が前記反射鏡の光軸と一致、もしくは、平行になっていることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ装置。