(57)【要約】【課題】ショートアーク水銀ランプの放射光を高効率に利用できる光学装置として構成した場合においても、ショートアーク水銀ランプの始動が問題なくできる光学装置を提供すること。【解決手段】主反射鏡(２０)、副反射鏡(３０)、 及び透光性カバー（４０）の少なくとも１つに紫外光反射機能を有しており、主反射鏡（２０）は楕円面から構成され、副反射鏡（３０）は球面から構成され、同一の第一焦点位置で向かい合って構成され、この同一の第一焦点位置でショートアーク水銀ランプ(１０)を取り囲むように配置される光学装置において、紫外光補助光源（７０）が該光源装置内の非反射面上に設けられていることを特徴とする光学装置とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有する発光部とこの発光部の両端に設けられた封止部よりなるショートアーク水銀ランプ(１０)と、
該ショートアーク水銀ランプ(１０)のアーク方向と光軸が一致するとともに、第一焦点が概ね前記電極間に形成された状態で該ショートアーク水銀ランプ(１０)を取り囲むよう配置された回転楕円面からなる主反射鏡(２０)と、
該主反射鏡(２０)の開口部を取り囲むように配置されるとともに、該ショートアーク水銀ランプ(１０)から該主反射鏡（２０）の開口側へ直接放射された光を該主反射鏡(２０)に向けて再び反射させるための球面鏡からなる副反射鏡(３０)と、
前記副反射鏡（３０）に前記主反射鏡（２０）から反射した光を通過するために設けられた開口部と、
前記開口部に設けられた透光性カバー（４０）と、
前記主反射鏡(２０)、前記副反射鏡(３０)及び前記透光性カバー（４０）のうち少なくともいずれかの一つに設けられる紫外光反射機能と、
よりなる光学装置において、
前記主反射鏡(２０)、前記副反射鏡(３０)、前記透光性カバー（４０）、及び、非反射面により囲まれた空間内に、紫外光補助光源（７０、７１）が配置されることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記紫外光補助光源は、該非反射面の表面に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記副反射鏡（３０）の該主反射鏡（２０）側開口径は、前記主反射鏡（２０）の開口径より大きく、又は、ほぼ同等であり、該主反射鏡（２０）の最大外径より該副反射鏡（３０）の最大外径の方が小さいことを特徴とする請求項１の光学装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光学装置を備えることを特徴とするプロジェクター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学装置に関する。特に、プロジェクター装置に使われる光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター装置は、一般に、液晶（ＬＣＤ）パネルを使う方式とＤＬＰを使う方式が存在する。
ＬＣＤパネルを使う方式は、１枚式と３枚式があるが、いずれの方式であっても、光源からの放射光を３色（ＲＧＢ）に分離して、ＬＣＤパネルにおいて画像情報に対応させた光を透過調整して、その後、パネルを透過した３色を合成させてスクリーン上に投射させる方式である。
一方、ＤＬＰ（登録商標）を使う方式は、光源からの放射光をＲＧＢの領域が分割形成された回転フィルターを介して、空間変調素子（光変調デバイスともいい、具体的にはＤＭＤ素子などをいう）などを時分割で照射し、このＤＭＤ素子で特定の光を反射させてスクリーンに照射するものである。ＤＭＤ素子とは、１画素ごとに対応する小さな鏡を約百万個程度敷き詰めたものであって、一つ一つの小さな鏡の向きを制御することで光の投射が制御される。
ＤＬＰ方式は、ＬＣＤ方式に比較して、光学系が簡易であるとともに３枚ものＬＣＤパネルを使う必要がないことから装置全体が小型簡易化するメリットがある。
【０００３】
一方、プロジェクター装置の光源は、高い蒸気圧を有するショートアーク水銀ランプが使用される。水銀蒸気圧を高くすることで、可視波長域の光を高い出力で得られるからである。
また、このショートアーク水銀ランプ（以下、単に「ランプ」ともいう）は、スクリーンに投射される画像を明るくするために、回転楕円面形状の凹面反射鏡（略お椀型）の中に組み込まれる。凹面反射鏡を使うことで、ランプからの四方八方に放射される光を集束させて、限られた面積のスクリーンに効率よく照射できるからである。
【０００４】
近年、プレゼンテーション用途に使われるプロジェクター装置などでは、出先で使う場合が多く、容易に持ち運びできるという意味で、装置の小型・軽量化が強く求められている。
プロジェクター装置に対して小型化が要求されると、当然に、プロジェクター装置の中に組み込まれる光学装置（放電ランプや凹面反射鏡）も小型化が要求される。
その一方で、当然ではあるが、このような寸法、形状の制約を受けたとしても、ショートアーク水銀ランプの放射光の利用効率を低下させることはできない。
【０００５】
図１１は、従来から提案されている光学装置の概略構造を示す。これは、特開平１１−６４７９５号公報で開示されており、主凹面反射鏡２０とは、別に、副反射鏡３０（補助反射鏡）を設け、ショートアーク水銀ランプから凹面反射鏡に直射する光５５と、前方に向けて放射される光５６を発光部１１の電極間の空間を通り抜け、凹面反射鏡に再び戻される光とを合わせ、出射光５７として利用するものである。
さらに、反射鏡より出射された光の光路修正機能を有する透光性カバー４０により構成される技術が示されている。
【０００６】
プロジェクターの筐体が小型化されるに従いプロジェクター装置内の集積密度が高くなり冷却の効率が悪化する。このため、プロジェクターに提供されるショートアーク水銀ランプは冷却効率改善の目的でプロジェクターの筐体壁近傍に設けられることが主となっている。そして、光学装置より漏れ出る迷光も問題となるため、遮光機構により光学装置が囲まれることになりプロジェクター装置外からの光はショートアーク水銀ランプ１０に到達することができ難くなり、結果として、ショートアーク水銀ランプ始動性が問題となっている。
【０００７】
始動性を改善する技術として、特開２００２−１００３２３号公報に紫外光始動補助光源の記載がある。しかし、開示された技術においては、端面より紫外光を導くため補助光源より発せられた光の極一部のみが発光部に達することになり、十分な効果が確認できなかった。特には、プロジェクター装置を使用に供さない時間が長い場合、始動性難という問題が発生している。また、主反射鏡２０、副反射鏡３０及び透光性カバー４０によって囲まれた空間であって、発光部１１に直接紫外光が到達する位置に設ける場合は、主反射鏡２０及び副反射鏡３０で反射された光線の光路を妨げてしまう問題もあった。
【０００８】
特に、特開平１１−６４７９５号公報の構成においては、全周を光学部品である反射鏡及び透光性カバーに覆われることになり、プロジェクター装置外からの光、とりわけ紫外光の到達が著しく減少する傾向にある。
【特許文献１】特開平１１−６４７９５号
【特許文献２】特開２００２−１００３２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、ショートアーク水銀ランプの放射光を高効率に利用できる光学装置として構成した場合においても、ショートアーク水銀ランプの始動が問題なくできる光学装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、一対の電極を有する発光部とこの発光部の両端に設けられた封止部よりなるショートアーク水銀ランプ(１０)と、該ショートアーク水銀ランプ(１０)のアーク方向と光軸が一致するとともに、第一焦点が概ね前記電極間に形成された状態で該ショートアーク水銀ランプ(１０)を取り囲むよう配置された回転楕円面からなる主反射鏡(２０)と、該主反射鏡(２０)の開口部を取り囲むように配置されるとともに、該ショートアーク水銀ランプ(１０)から該主反射鏡の開口側へ直接放射された光を該主反射鏡(２０)に向けて再び反射させるための球面鏡からなる副反射鏡(３０)と、前記副反射鏡（３０）に主反射鏡（２０）から反射した光を通過するために設けられた開口部と、前記開口部に設けられた透光性カバー（４０）と、前記主反射鏡(２０)、前記副反射鏡(３０)及び前記透光性カバー（４０）のうち少なくともいずれかの一つに設けられる紫外光反射機能と、よりなる光学装置において、前記主反射鏡(２０)、前記副反射鏡(３０)、前記透光性カバー（４０）、及び、非反射面により囲まれた空間内に、紫外光補助光源（７０、７１）が配置されることを特徴とする。
尚、本発明における非反射面とは、該光源装置の反射面と反射面を繋ぐ部分であって、光の反射に寄与しない部分、具体的には該副反射鏡（３０）と該透光性カバー（４０）の干渉膜が設けられている側の面を繋ぐ部分や、該主反射鏡（２０）に該ショートアーク水銀ランプ(１０)を保持するネック部、更には、該主反射鏡（２０）と該副反射鏡（３０）を繋ぐ部分であって、干渉膜が途切れている部分等のことである。
【００１１】
さらに、前記紫外光補助光源は、該非反射面の表面に配置されたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記副反射鏡（３０）の該主反射鏡（２０）側開口径は、前記主反射鏡（２０）の開口径より大きく、又は、ほぼ同等であり、該主反射鏡（２０）の最大外径より該副反射鏡（３０）の最大外径の方が小さいことを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光学装置を備えたプロジェクター装置とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、本発明はショートアーク水銀ランプの放射光を光効率に利用できる光学装置であっても、主反射鏡、副反射鏡、透光性カバーに紫外光反射機能を持たせた面と、反射面の形成されていない非反射面で囲まれる空間内で紫外光補助光源を動作させることで、光学装置を小型化しても、始動性の改善を確実に行うことができる。
また、非反射面の表面に紫外光補助光源を設けることで、光路の妨げとならないで始動性の改善をおこなうことができる。
さらには、主反射鏡の開口径よりも副反射鏡の径を小さくすることで、紫外光補助光源の取り付け場所が確保でき、光学装置を大きくすることなく始動性の改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る光学装置の全体構造を示す概略断面図。
【図２】本発明に係る光学装置において光の進行状況を示す説明用概略断面図。
【図３】本発明に係る光学装置の紫外光補助光源からの紫外光の進行状況を示す概略図。
【図４】本発明に係る光学装置において、紫外光補助光源の取り付け構造を示す概略図。
【図５】本発明に係る光学装置の透光性カバーのその他の実施形態を示す概略断面図。
【図６】本発明に係る光学装置の投光性カバーを配置したその他の実施形態。
【図７】本発明に係る光学装置の実施例を示す概略断面図。
【図８】本発明に係る光学装置の透光性カバーの実施形態を示す概略断面図。
【図９】本発明に係る光学装置のショートアーク水銀ランプ発光部の概念構造図。
【図１０】本発明に係る光学装置のショートアーク水銀ランプの電極の模式図。
【図１１】従来の光学装置を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の光学装置は、主反射鏡２０と、該主反射鏡２０の開口側に配置された副反射鏡３０と、該副反射鏡３０側の光軸上に配置された透光性カバー４０を具備しており、副反射鏡と透光性カバーに囲まれた空間に紫外光補助光源５０が設けられ、副反射鏡及び透光性カバーのいずれか一つに紫外光反射機能が設けられ、紫外光補助光源５０からの紫外光が直接ショートアーク水銀ランプ１０の発光部１１に到達しない位置に紫外光補助光源５０を設置した場合でも、反射鏡若しくは透光性カバーによる反射によって紫外光が発光部１１に到達できるようにしたものである。
即ち、紫外光補助光源５０の紫外光がショートアーク水銀ランプ発光部１１に直接到達できない位置にあっても、反射鏡若しくは透光性カバーに設けられた紫外光反射機能によって、1回若しくは複数回反射して、ショートアーク水銀ランプ発光部１１に到達されることを特徴とする光学装置である。以下に、具体的構成を、図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る光学装置の全体外観図を表す。
光学装置は、ショートアーク水銀ランプ１０、主反射鏡２０、及び副反射鏡３０、より構成される。主反射鏡２０は、ショートアーク水銀ランプ１０を取り囲むように配置しており、ショートアーク水銀ランプ１０のアーク方向、すなわち、電極の先端同士を結ぶ方向と、主反射鏡２０の光軸は一致している。また、主反射鏡２０は、電極間のほぼ中央を、第一焦点位置とする回転楕円構造であり、副反射鏡３０は主反射鏡２０と同一の第一焦点位置とする球面鏡で構成される。
【００１８】
ショートアーク水銀ランプ１０は、ほぼ球体の発光部１１とその両端に封止部１２（１２ａ，１２ｂ）を有し、一方の封止部１２ａが主反射鏡２０の首部（頂部）２４に取り付けられる。ショートアーク水銀ランプ１０と主反射鏡２０の固定は耐熱接着剤２５などを使用し、図示のように両者を直接取り付けてもよいし、別部材として口金（レフベース：不図示）などを用い、ショートアーク水銀ランプ１０をレフベースに取り付けて、そのレフベースを主反射鏡２０に固定させてもよい。
そのレフベースに冷却風の通過する孔を設けることもできる。
【００１９】
主反射鏡２０の反射部２２は回転楕円面であり、全体として凹面形状（略お椀型）をなしている。主反射鏡２０は耐熱ガラスである硼珪酸硝子を基材として、その内面に可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射するとともに、赤外光（ＩＲ）を透過する干渉膜が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、第一層としてチタニア（ＴｉＯ２）とシリカ（ＳｉＯ２）を交互に積層した膜が形成され、その上に、第二層として酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を交互に積層した膜が形成されている。これにより、第一層において、例えば、波長４００〜波長７００ｎｍの紫外光を反射し、第二層において、例えば、波長２００〜波長４００ｎｍの可視光を反射することができる。
【００２０】
副反射鏡３０は、主反射鏡２０の開口部を覆い隠すように取り付けられている。耐熱性のシリコーン接着剤、ステンレス材や、耐熱性樹脂等の専用取り付け具により主反射鏡２０に接合される。副反射鏡３０は、主反射鏡２０と同一の第一焦点位置として、ショートアーク水銀ランプの発光部１１に倣ってほぼ球面体になっているため、反射鏡に入射した光線を同じ方向に反射させる。副反射鏡３０は、ショートアーク水銀ランプの発光部より離れた位置に取り付けられてあるので、ショートアーク水銀ランプからの熱を避けやすいため硝子の他、樹脂、金属等も基材として使用でき、その内面には可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射するとともに、赤外光（ＩＲ）を透過する干渉膜が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、第一層としてタンタラ（Ｔａ２Ｏ５）とシリカ（ＳｉＯ２）を交互に積層した膜が形成され、その上に、第二層として酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を交互に積層した膜が形成されている。これにより、第一層において、例えば、波長３００〜波長４００ｎｍの紫外光を反射し、第二層において、例えば、波長４００〜波長７００ｎｍの可視光を反射することができる。勿論、干渉膜はこれに限定される物では無く、他の組合せを選択することも可能である。
また、副反射鏡３０に金属のアルミニウムを用いた場合は、反射機能も有しているので、干渉膜を形成させないで使用することも可能である。勿論、アルミニウムは全波長域を反射することができるので、赤外光をも反射することになるが副反射鏡３０に入射した光は主反射鏡２０で再び反射される際に該赤外光は透過されるので、結果として赤外光を含まない光を出射させることになる。
【００２１】
ここで、主反射鏡２０の開口縁と、副反射鏡３０の開口縁は、ほぼ一致することが望ましい。主反射鏡２０、副反射鏡３０の開口縁がほぼ一致する状態が光学装置としての径が最小となる場合だからである。また、副反射鏡３０で反射した光は再びショートアーク水銀ランプ１０に戻され、主反射鏡２０を介して出射されることから、ショートアーク水銀ランプ１０の見かけ上の電極間距離をほぼ半分とすることが可能となり、結果としてより明るい光源を提供できるといった利点がある。
【００２２】
主反射鏡２０の前方には透光性カバー４０が配置される。透光性カバー４０は、ショートアーク水銀ランプ１０が万一破損した場合、破損した破片が飛散するのを防止するために設けるものである。
透光性カバーには、両面が平面である、いわゆる平板で構成されることが多いが、後に示す図５（ｂ）及び（ｃ）に例として示したレンズを用いることもできる。このようなレンズを用いる事で発光部１１に使用される発光容器肉厚の差によるレンズ効果を補正することが可能となる。さらには、楕円鏡により収束する光を主にＬＣＤプロジェクター装置で使用される平行光に変換することもできる。
即ち、レンズの形状は、プロジェクター装置の目的によって適宜選択されるものである。
【００２３】
透光性カバー４０は、図示略ではあるが、透光性カバー保持部材に装着されており、この透光性カバー保持部材が同じく図示略の光学ユニットに取り付けられる。透光性カバー４０は、主反射鏡２０からの光をすべて受光できる大きさ（外径）を有しており、また、主反射鏡２０からの光をすべて受光できる位置に配置される。透光性カバーの基材４１は硬質ガラスである硼珪酸硝子（ＴＥＭＰＡＸ；商標）からなり、主反射鏡２０側の表面には可視光（ＶＩＳ）を透過するとともに、紫外光（ＵＶ）を反射する干渉膜４３が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を交互に積層した膜が形成されている。これにより、例えば、波長２００〜波長４００ｎｍの紫外光を反射し、波長４００〜波長７００ｎｍの可視光を透過することができる。透光性カバー４０の主反射鏡２０と反対側の表面には不図示の反射防止膜（ＡＲコート）が施される。透光性カバー４０を透過した可視光が再び反射することを防止するためである。
勿論、干渉膜の組合せはこれに限る物でなく、また、主反射鏡２０及び副反射鏡３０に紫外光反射機能を有する場合は省略することもできる。つまり、該干渉膜の配置は、紫外光補助光源５０の取り付け位置により、最適な組合せが選べるということである。
同様の理由で、主反射鏡２０及び副反射鏡３０の紫外光反射機能も紫外光始動補助光源５０の取り付け位置により省略することもできる。
なお、実際のプロジェクター等に該光源装置を組み込む場合、透光性カバー４０の前方に、液晶パネルやＤＬＰ用回転色フィルターが配置される。
【００２４】
図２はショートアーク水銀ランプ放射光の進行状態を説明するための図を示す。
説明のため、主反射鏡２０、副反射鏡３０、及び透過光カバー４０には紫外光反射機能が備わっており、主反射鏡２０、及び副反射鏡３０には赤外光（ＩＲ）透過性の干渉膜も形成されているものとする。
ショートアーク水銀ランプ１０の放射光には、可視光（ＶＩＳ）、赤外光（ＩＲ）、紫外光（ＵＶ）が含まれている。可視光（ＶＩＳ）の波長域は概ね４００〜７００ｎｍであり、赤外光（ＩＲ）の波長域は概ね７００ｎｍ以上であり、紫外光（ＵＶ）の波長域は概ね４００ｎｍ以下とした。図では、反射鏡や透光性カバーに入射する光を実線で示し、可視光（ＶＩＳ）を一点鎖線で示し、赤外光（ＩＲ）を大きい点線で示し、紫外光（ＵＶ）を小さい点線で示している。
ショートアーク水銀ランプからの放射光のうち、副反射鏡３０に達した光５３は、副反射鏡３０において、可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射して、赤外光（ＩＲ）を透過させる。
次に、主反射鏡２０に達した光５５は、主反射鏡２０において、可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射して、赤外光（ＩＲ）を透過させる。光５５は、ショートアーク水銀ランプ１０から直射する光もあるが、副反射鏡３０で反射した光も含んでいる。
さらに、透光性カバー４０に達した光は、透光性カバー４０において、可視光（ＶＩＳ）５１のみを透過して、紫外光（ＵＶ）５２を反射する。
【００２５】
前記説明では、本発明のショートアーク水銀ランプ１０からの放射光を有効に利用する光学装置の手段を説明したが、紫外光補助光源における始動性改善の方法を説明する。
図３は、紫外光補助光源による作用を説明するための図である。
反射鏡２０、３０、及び透過性カバー４０による構成は、該各部材の反射機能の違いを除けば同じであるので説明は省略する。
設定される各反射鏡及び透光性カバーの反射機能を示す。主反射鏡２０は、赤外光（ＩＲ）を透過し紫外光（ＵＶ）と可視光（ＶＩＳ）を反射する構成であり、副反射鏡３０は、紫外光（ＵＶ）及び赤外光（ＩＲ）を透過し可視光を反射する構成であり、透光性カバー４０は、紫外光（ＵＶ）と赤外光（ＩＲ）を反射し、可視光（ＶＩＳ）を透過するように構成される。
ショートアーク水銀ランプ１０の点灯装置（不図示）の電源を入にすると、先ずは、紫外光補助光源７０が発光し、紫外光補助光源７０からの紫外光は四方八方に放射される。そのうちの一つである直接光６１がランプ発光部１１に到達する。透光性カバー４０の基材４１にコーティングされた干渉膜４２により反射された紫外光６３もランプ発光部１１に到達し、さらに、主反射鏡２０の基板２１にコーティングされた干渉膜２２により反射された６２もランプ発光部１１に到達する。
直接光６１だけが到達する場合に比べ多方向からの反射光が加わり、より強度のある紫外光が到達することになり、点灯性の改善となる。
また、紫外光補助光源７０は、主反射鏡２０、副反射鏡３０等の可視光を反射する反射鏡が配置されていない非反射面に設けられているので、ショートアーク水銀ランプから放射される可視光を効率よく利用することができる。
尚、本発明における非反射面とは、該光源装置の反射面と反射面を繋ぐ部分であって、光の反射に寄与しない部分、本実施例では該副反射鏡（３０）と該透光性カバー（４０）の干渉膜が設けられている側の面を繋ぐ部分であって、干渉膜が途切れている部分のことである。なお、該非反射面としては、上記以外に、該主反射鏡（２０）に該ショートアーク水銀ランプ(１０)を保持するネック部、更には、該主反射鏡（２０）と該副反射鏡（３０）を繋ぐ部分であって、干渉膜が途切れている部分等のことを表している。
【００２６】
紫外光補助光源７０の構造は、図４に記載した形状の紫外光補助光源７１を用いて説明を行う。
紫外光を透光する石英ガラス管を発光容器７００とし、該表面の両端に一対の外部電極７０１を配置し、発光容器の中には、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ネオン（Ｎｅ）などの希ガスに加え、窒素（Ｎ２）若しくはヘリウム（Ｈｅ）が一種以上封入されている。また、水銀（Ｈｇ）も一緒に封入すれば、ペニンング効果を利用により、点灯電圧を降下させることができる。
また、電極を適当な位置に設けて高電圧を掛けることで起こる大気放電を利用すること、紫外光を発光する発光ダイオードやレーザー等の他の紫外光発光光源を利用してもかまわない。
【００２７】
図５は本発明に係る透光性カバー４０の実施形態（ａ）〜（ｃ）を示す。いずれも透光性カバーの左側が光の入射面、右側が光の出射面をそれぞれ示し、紫外光補助光源からの紫外光を反射する干渉膜４２が形成されている場合を示している。（ａ）は平板硝子の場合を示し、破損時の飛散防止効果を持つ、（ｂ）は非球面の場合であって、ショートアーク水銀ランプの発光容器によるレンズ効果を補正し、光の分布を均一にする場合を示す。（ｃ）は入射面に２つの曲面を組み合わせた形状とした場合であって、ショートアーク水銀ランプの発光容器によるレンズ効果を補正し、光の分布を均一にする場合を示す。
【００２８】
図５（ａ）、及び、図５（ｃ）より出射される光線の説明に図６を用いて説明する。図６の下側半分が図５（ａ）の透光性カバーの状態を、図６の上側半分が図５（ｃ）の透光性カバーの状態を示す。また、図５（ａ）の光線軌跡を波線で、図５（ｃ）の光線軌跡を実線で示す。
透光性カバー４１ａ、及び、４１ｃに同じ角度から入射した場合、透光性カバー４１ａは入射と出射の角度に変化は無い、一方透光性カバー４１ｃは透光性カバーの厚みに応じて屈折され入射と出射の角度がかえられ、それぞれＰ１とＰ２に集光される。この時の光線の密度を６７と６８の囲みで示している。透光性カバー４１ａの出射光の密度に偏りがあるが、透光性カバー４１ｃでは密度６８が均一になることを示している。すなわち、集光点Ｐ１においては、不均一な分布であったのが、集光点Ｐ２では均一になることを示している。つまり、透光性カバー４１ｃの方が光学装置から均一な分布を持った光を出力することができることを意味している。このような透光性カバーを用いることで、光学装置自身を大きくすることなく、より均質な光をプロジェクター装置側に取り込めるという利点がある。
【００２９】
図７は、本願発明の光学装置に用いられる副反射鏡３０の材質と形状を変えた場合の実施例である。前記図１で示した実施例では、副反射鏡３０には硼珪酸硝子を基材とした例を示したが、図７ではアルミニウムを基材とした実施例を示す。
反射鏡２０，３０、及び、透過性カバー４０による構成は、副反射鏡３０を変えた以外は図１と同じであるので説明は省略する。
副反射鏡３０は、アルミへら絞り、プレス加工、切削加工などによって製作され、図１と同形状の回転反射面を構成している。硼珪酸硝子を基材として使用した場合は、反射部材である干渉膜の加工を行う必要があるが、アルミニウムで製作される本実施例では、干渉膜を設けることなくアルミニウムの面をそのまま使用することができ、ショートアーク水銀ランプ１０から放射される全波長の光を反射するとともに、紫外光補助光源７１から放射される紫外光も反射することができる。
また、反射面に何も加工せずに使用することも可能であるが、反射面保護のためアルマイト処理もしくは、シリカ（ＳｉＯ２）膜の加工を施して使用することもできる。ここで説明した加工部分とは、図７の３２で示した部分である。この場合においても、ショートアーク水銀ランプ１０から発せられる全波長の光を反射することが可能となる。
更には、硼珪酸硝子を基材として使用した場合と同じく、干渉膜による反射膜を形成することも問題なく行える。
【００３０】
また、前記副反射鏡３０をアルミニウムにすることで、薄肉化できる。硼珪酸硝子の基材の厚みが４ｍｍ程度必要であるのに対しアルミニウムのそれは１ｍｍ程度と非常に薄くすることができるので、軽量化が可能となり、肉厚が薄くなっても機械的強度の問題なく利用できる。肉厚を薄くしたことで同じ外径であったとしても、出射光の光を妨げない副反射鏡の開口側寸法を大きくすることができ、捕捉できる光束を多くすることができる。
さらには、前記主反射鏡２０の開口径よりも該副反射鏡３０の内径の方が大きくなり、両者の合わせ面に両者の重なりのない中空円状の部分２６ができる。この中空円状の部分２６の一部に凹みを設け、その凹み２７に紫外光補助光源７１を設置することができる。この中空円状の部分２６やその凹み２７は、本発明における非反射面になっている。Ａ−Ａ断面における、設置状態を示した図が図４になる。紫外光補助光源７１の形状は、設置状態にともなって、本図で示したように三日月状にすることもできる。
本実施例で示した設置状態にすることで、前記ショートアーク水銀ランプ１０、及び、該反射鏡両者の光路を妨げることなく、該紫外光補助光源７１からの紫外光をショートアーク水銀ランプ１０の発光部１１内へ到達させることができ、ランプ始動性の改善を行うことが可能となる。
このように、図７に示した実施例は、該主反射鏡２０と該副反射鏡３０の部材の違いを利用し、光学装置の外径を変えることなく利用する例を示したが、該副反射鏡３０の内径だけでなく、外径も主反射鏡２０のそれよりも大きくすれば、図７と同様に、主反射鏡２０の開口側端面に凹み２７を形成し、該紫外光補助光源７１を設置できることは言うまでもないことである。
【００３１】
図８は前記副反射鏡３０にアルミニウム材を使用し、前記主反射鏡２０の開口径よりも該副反射鏡３０の内径を大きくした実施例の際の紫外光の進行状況を示す図である。
主反射鏡２０、副反射鏡３０、及び、透過性カバー４０による構成は、副反射鏡３０を変えた以外は図１と同じであるので説明は省略する。
設定される各反射鏡、及び、透光性カバーの反射機能を示す。主反射鏡１０は、紫外光（ＵＶ）及び赤外光（ＩＲ）を透過し可視光（ＶＩＳ）を反射する構成であり、副反射鏡３０は、アルミニウム材を使用しアルマイト処理３２を施すことで構成されるため可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）と赤外光（ＩＲ）を反射し、透光性カバー４０は、紫外光（ＵＶ）と赤外光（ＩＲ）を反射し、可視光（ＶＩＳ）を透過するように構成される。
ショートアーク水銀ランプ１０の点灯装置（不図示）の電源を入にすると、最初に、紫外光補助光源７１が発光し、紫外光補助光源７１からの紫外光は四方八方に放射される。紫外光補助光源７１が凹み２７に設置されているため、紫外光補助光源７１から放射される直接光をランプ発光部１１に到達させることはできない。しかし、透光性カバー４０の基材４１にコーティングされた干渉膜４２により反射された紫外光６５はランプ発光部１１に到達し、さらに、副反射鏡３０の基板３１により反射された紫外光６６もランプ発光部１１に到達する。
直接光がランプ発光部１１に到達しなくても、反射鏡、若しくは、透光性カバーから反射された紫外光により、ショートアーク水銀ランプ１０の放射光を高効率に利用できる光学装置として構成した場合（外部からの光励起が無い状態）においても、ショートアーク水銀ランプ１０の始動が問題なくできる。
【００３２】
図９はショートアーク水銀ランプ１０の全体構造を示す。ショートアーク水銀ランプ１０は、いわゆるショートアーク型の放電ランプであって、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部１１を有する。この発光部１１の中には発光空間が形成されており、空間内において同一形状の電極１３ｂが０．５ｍｍ〜２ｍｍの間隔で対向配置されている。発光部１１の両端部には封止部１２（１２ａ、１２ｂ）が形成され、この封止部１２には、モリブデンよりなる導電用金属箔１５（１５ａ、１５ｂ）が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔１５（１５ａ、１５ｂ）の一端には電極１３（１３ａ、１３ｂ）の軸部が接合しており、また、金属箔１５の他端には外部リード１４（１４ａ、１４ｂ）が接合して外部の給電装置から給電可能となっている。発光部１１には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。水銀は、必要な紫外光波長、例えば、波長３００〜３６０ｎｍの放射光を得るためのもので、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上、具体的には０．１５〜０．２５ｍｇ／ｍｍ３封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時８ＭＰａ以上の高い蒸気圧となる。
【００３３】
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、５×１０−５〜７×１０−３μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆるハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ショートアーク水銀ランプのように極めて小型できわめて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止という作用もある。ショートアーク水銀ランプの数値例を示すと、例えば、発光部１１の最大外径９．５ｍｍ、電極間距離１．５ｍｍ、発光管内容積７５ｍｍ３、定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗであり３５０Ｈｚで交流点灯される。
【００３４】
また、この種のショートアーク水銀ランプは、小型化するプロジェクター装置に内蔵されるものであり、全体寸法として極めて小型化が要請される一方で高い発光光量も要求される。このため、発光部内の熱的影響は極めて厳しいものとなる。ランプの管壁負荷値は０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ２、具体的には１．５Ｗ／ｍｍ２となる。このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することでプロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載された場合に、演色性の良い光が提供できることになる。なお、ショートアーク水銀ランプの駆動方式は、交流点灯に限定されず、直流点灯であってもかまわない。
【００３５】
図１０は電極先端、及び、突起部を示す模式図である。電極１３の先端（他方の電極に対向する端部）は、ショートアーク水銀ランプの点灯に伴い、突起２ｂが形成される。突起２ｂが形成される現象は、必ずしも明らかではないが、以下のように推測される。すなわち、ショートアーク水銀ランプ点灯中に電極先端付近の高温部から蒸発したタングステン（電極の構成材料）は、発光管内に存在するハロゲンや残留酸素と結合して、例えばハロゲンがＢｒならＷＢｒ、ＷＢｒ２、ＷＯ、ＷＯ２、ＷＯ２Ｂｒ、ＷＯ２Ｂｒ２などのタングステン化合物として存在する。これら化合物は電極先端付近の気相中の高温部においては分解してタングステン原子または陽イオンとなる。これらのタングステン原子等は、気相中の高温部であるアーク中から、低温部である電極先端近傍に向かうタングステン原子の拡散現象、いわゆる、温度拡散、および、アーク中でタングステン原子が電離して陽イオンになり、陰極動作しているときの電界によって陰極方向へ引き寄せられる現象、いわゆるドリフト現象によって、電極先端付近における気相中のタングステン蒸気密度が高くなり、電極先端に析出し、突起を形成すると考えられる。
【００３６】
図１０によれば、電極１３は球部２ａと軸部２ｃから構成され、球部２ａの先端に突起２ｂが形成される。この突起２ｂは、ショートアーク水銀ランプの点灯開始時に存在しない場合であっても、その後の点灯により、いわば自然発生的に形成される。ここで、突起２ｂは、いかなる放電ランプであっても生じるというわけではない。電極間距離が１ｍｍ〜２ｍｍであって、発光部に０．０８ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、５×１０−５〜７×１０−３μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプにおいて、発生する現象であり、ランプ点灯に伴い、突起２ｂが形成され、突起２ｂ同士の間でアークが形成される。
このように本願発明のショートアーク水銀ランプは、電極に突起が形成されているため、外部からの戻り光により異常に加熱されないために、赤外光（ＩＲ）が発光部に戻らないようにしている。
【００３７】
本発明の光学装置を形成する主反射鏡２０、副反射鏡３０、透過光カバー４０は、ショートアーク水銀ランプからの放射光を反射もしくは波長によって透過することができれば、特に上記実施例に限定されるものではない。しかし、プロジェクター装置に使われるという意味では、耐熱性、耐強度性に優れた部材を使うことが好ましい。具体的には、主反射鏡２０は、硼珪酸硝子、石英硝子などを基材とするものであり、副反射鏡３０は、主反射鏡２０の部材に加え、アルミニウム等の金属材料、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂材料も用いる事ができる。特に、主反射鏡２０の耐熱性が要求される理由は、ランプ発光部１１に近接するためランプからの熱により過熱されるためであり、ランプ点灯時においては、主反射鏡２０が４００℃程度の高温となるからである。また、耐強度性が要求される理由は、点灯中に万一ショートアーク水銀ランプが破損した場合でも、反射鏡自身も破損されることなく、ショートアーク水銀ランプの破片等の飛散を確実に防止するためである。
【００３８】
また、上述の構成に加えて、透光性カバー４０は副反射鏡３０の前面開口部から離間して配置していても良い。この場合、ショートアーク水銀ランプ１０の封止部１２ｂに向けて冷却風を吹き付けることができるといった利点が生じる。更には、透光性カバーの代わりに、光学装置よりのプロジェクター装置で用いるレンズを装着することもできる。このような構成にすることで、さらなる小型化が可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ショートアーク水銀ランプ
２０  主反射鏡
３０  副反射鏡
４０  透光性カバー
７０  紫外光補助光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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