(57)【要約】  ランプ（８）および、この種のランプを有するプロジェクター（１０）用のランプモジュール（１）が開示されている。ここでランプモジュールのランプ管（２０）および／またはカバーディスク（４０）は少なくとも部分的に反射防止コーティングを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード（１６）とカソード（１８）を収容する、ガラス、殊に石英ガラスから成るランプ管（２０）を有しており、
当該ガラス管は充填ガス、殊にキセノンを有している形式のランプ、殊にショートアーク放電ランプにおいて、
前記ランプ管（２０）は少なくとも部分的に反射防止コーティングを有している、
ことを特徴とするランプ。
【請求項２】
前記ランプ管（２０）は、自身の内面および／または外面に反射防止コーティングを有している、請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記反射防止コーティングは、相互に重なって被着されている複数の層から成る積層体である、請求項１または２記載のランプ。
【請求項４】
前記層はＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＦ２および／またはＺｒＯ２から成る、請求項３記載のランプ。
【請求項５】
層厚は変化する、請求項３または４記載のランプ。
【請求項６】
層厚および層の順序は、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでのスペクトル領域における反射防止コーティング用に最適化されている、請求項３から５までのいずれか１項記載のランプ。
【請求項７】
前記反射防止コーティングは、ＺｒＯ２とＭｇＦ２との交互の層順序により形成される、請求項３から６までのいずれか１項記載のランプ。
【請求項８】
少なくとも１つの反射器（２、４）を有する反射器システムを具備している、プロジェクター、殊にデジタルの映画プロジェクターおよびビデオプロジェクター用のランプモジュールにおいて、
当該ランプモジュール内に、請求項１から７までのいずれか１項記載のランプが収容されている、
ことを特徴とするランプモジュール。
【請求項９】
前記反射器システムは光出射開口部（１２）を備えて構成されており、当該光出射開口部はカバーディスク（４０）によって閉じられている、請求項８記載のランプモジュール。
【請求項１０】
前記カバーディスク（４０）は反射防止コーティングを有している、請求項８または９記載のランプモジュール。
【請求項１１】
前記反射防止コーティングは、相互に重なって被着されている複数の層から成る積層体である、請求項１０記載のランプモジュール。
【請求項１２】
前記層は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＮＢ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＦ２および／またはＺｒＯ２から成る、請求項１１記載のランプモジュール。
【請求項１３】
層厚は変化する、請求項１１または１２記載のランプモジュール。
【請求項１４】
層厚および層の順序は、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでのスペクトル領域における反射防止コーティングに対して最適化されている、請求項１１、１２または１３いずれか１項記載のランプモジュール。
【請求項１５】
前記反射防止コーティングは、ＺｒＯ２とＭｇＦ２との交互の層順序により形成される、請求項１１から１４までのいずれか１項記載のランプモジュール。
【請求項１６】
前記反射器システムは２つの反射器から成る、請求項９から１５までのいずれか１項記載のランプモジュール。
【請求項１７】
前記第１の反射器は楕円形に構成されており、前記第２の反射器は球面に構成されている、請求項１６記載のランプモジュール。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの反射器は金属から成る、請求項９から１７までのいずれか１項記載のランプモジュール。
【請求項１９】
前記カバーディスクはガラスセラミックから成る、請求項９から１８までのいずれか１項記載のランプモジュール。
【請求項２０】
請求項９から１９までのいずれか１項記載のランプモジュールを備えている、
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２１】
ランプ管（２０）に反射防止コーティングを施す、
ことを特徴とする、ランプ、殊にショートアーク放電ランプの製造方法。
【請求項２２】
前記反射防止コーティングを層毎に、積層体として、前記ランプ管（２０）上に被着する、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
層厚および層の順序を、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでのスペクトル領域における反射防止が得られるように最適化する、請求項２１または２２記載の方法。
【請求項２４】
前記ランプ管（２０）上に、ＺｒＯ２から成る第１の層、ＭｇＦ２から成る第２の層、ＺｒＯ２から成る第３の層およびＭｇＦ２から成る第４の層を被着する、請求項２１から２４いずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
被着される積層体は１８．６５ｎｍ；３７．２３ｎｍ；１４２．５６ｎｍおよび９９．６４ｎｍの層厚順序を有している、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１つの反射器（２、４）を有する反射器システムを具備している、プロジェクター、殊にデジタルの映画プロジェクターおよびビデオプロジェクター用のランプモジュールを製造する方法において、
請求項２１から２５までのいずれか１項記載の方法に従って製造されたランプを備えているランプモジュールを使用する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
反射器システムによって形成された光出射開口部をカバーディスクによって閉鎖し、当該カバーディスク上に反射防止コーティングを被着する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
反射器システムによって形成された光出射開口部をカバーディスクによって閉鎖し、当該カバーディスクに反射防止コーティングを施す、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記反射防止コーティングを層毎に、積層体として、前記ランプ管（２０）上に被着する、請求項２６から２８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３０】
層厚および層の順序を、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでのスペクトル領域における反射防止が得られるように最適化する、請求項２６から２９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
前記ランプ管（２０）上に、ＺｒＯ２から成る第１の層、ＭｇＦ２から成る第２の層、ＺｒＯ２から成る第３の層、ＭｇＦ２から成る第４の層を被着する、請求項２６から３０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３２】
被着される積層体は１８．６５ｎｍ；３７．２３ｎｍ；１４２．５６ｎｍおよび９９．６４ｎｍの層厚順序を有している、請求項２６から３０いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はランプに関し、殊に、ガラス（殊に石英ガラス）から成るランプ管を有するプロジェクターのためのランプモジュール用のショートアーク放電ランプに関する。このランプ管はアノードおよびカソードを収容し、充填ガス、殊にキセノンを含む。
【０００２】
従来技術
従来のプロジェクターでは、ランプ、殊にキセノンショートアーク高圧放電ランプは、反射器システムとともにハウジング内に組み込まれる。このハウジングは、カバーディスクによって閉鎖されている光出射開口部を有している。このようなランプないしはこのようなランプモジュールは、文献ＷＯ２００６／０７２２８号から公知である。
【０００３】
このようなプロジェクターで問題となるのは、光源（ライアーク高圧放電ランプ）から光の出射窓までの光の光路において、光学的に異なる媒体間（殊に空気ないし充填ガス−石英ガラス／ガラス）で移行が複数回行われなければならない、ということである。このような媒体移行によって、反射損失が生じてしまう。なぜなら入射光の一部は媒体内に入射せず、媒体によって反射されてしまい、このシステムによって利用されなくなってしまうからである。従来のプロジェクターでは、異なる媒体間で移行が８回まで行われるので、これによって、結果として生じる光損失は２５％を超えてしまう。さらに、投影システム内での反射によって、熱の問題および不所望な散乱光作用が生じてしまう。
【０００４】
このような光損失を補償するために、従来技術では、より高い光出力を伴うランプを使用することが提案される。これは例えばキセノンショートアーク高圧放電ランプである。しかし、このような高いランプ出力は、高いランプコストおよび短いランプ寿命の他に、熱の問題も有している。なぜならこれに加えて、ランプ、反射器および出射窓の効果的な冷却が準備されなければならないからである。
【０００５】
発明の開示
従って本発明の課題は、ランプを過度に高価にすることなく、ないしは上述した欠点を甘受することなく、高い発光効率を保証する、プロジェクターのランプモジュール用のランプ、このようなランプモジュールおよびこのようなプロジェクターを提供すること、並びに、ランプおよびランプモジュールの製造方法を提供することである。
【０００６】
上述の課題は、ランプが、アノードおよびカソードを収容する、ガラス、殊に石英ガラスから成るランプ管を有し、このランプ管内に、填ガス、殊にキセノンが封入されており、このランプ管が少なくとも部分的に内面および／または外面に反射防止コーティングを有している形式のランプおよびこのようなランプを備えたプロジェクター用のランプモジュールによって解決される。
【０００７】
媒体間の境界層上に反射防止コーティングを用いることによって、光の反射損失が低減される。これによって、システムの総発光効率が改善される。従って、小さい出力の光源の使用も可能である。しかも発光効率を低減させることはない。小さい出力の光源を使用することによって、プロジェクター内の熱問題も低減する。従ってランプ出力が同じ場合には、より多くの光が使用可能になる。
【０００８】
ランプ管が、内面にも外面にも、少なくとも部分的に反射防止コーティングを有している実施例は特に有利である。ランプが、反射器システムを備えたプロジェクター用のランプモジュール内に組み込まれているのは有利であり、ここで、反射器システムが２つの反射器から構成されるのは特に有利である。この場合に、第２の反射器（補助反射器）は球面反射器であり、第１の反射器（主反射器）は、楕円形の反射器である。相応に配置された補助反射器および主反射器によって、補助反射器に入射する光が、ランプ管を通って、主反射器の方向へ反射されて戻されるので、光は、反射防止コーティングによって、入射時ないし通過時にランプ管によってもはや反射されない。このようなランプモジュールの場合にまさに、ランプ管に、光が補助反射器に出力される領域において、内面および外面にコーティング施される。また、光が主反射器にのみ出力される領域において、ランプ管は内面にのみコーティングを有する。
【０００９】
別の有利な実施例では、補助反射器の光出射開口部がカバーディスクで閉じられる。このカバーディスクは、自身で反射が生じるので、同じように反射防止コーティングを有している。カバーディスクは有利には透明なガラスセラミックまたは石英ガラスから成り、ここでガラスセラミックは、良好なコーティング特性を有しているので有利である。
【００１０】
球面ないしは楕円形の反射器を有する反射器システムの構成は次のことを保証する。すなわち、主反射器の方向に放射されずに、失われてしまうであろう光が、主反射器に戻るように反射され、ここから同じように、カバーディスクによって覆われている光出射開口部を通って出射することを保証する。
【００１１】
ランプ管ないしは出射窓上の反射防止コーティングが、種々異なる材料および層厚を有する積層体から成る実施例が特に有利である。ここでは材料および層厚は次のような効果が得られるように調整される。すなわち、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波領域における反射ができるだけ良好に抑圧されるように調整される。ＳｉＯ２、ＮＢ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＳ２および／またはＺｒＯ２が特に有利である。
【００１２】
積層体から成るコーティングが特に有利である。ここでは第１の層としてＺｒＯ２がランプ管の上または出射窓の上に被着され、次に、層ＭｇＦ２およびＺｒＯ２がそれぞれ１つの層ずつ被着され、最終層として層ＭｇＦ２が被着される。しかし層厚および層の数が変化してもよい。
【００１３】
さらなる利点および有利な実施形態を、従属請求項および明細書の図面に記載する。
【００１４】
以下で本発明を図面に基づきより詳細に説明する。ここで図示されている実施例は、本特許出願の範囲を定めるものではない。
【００１５】
以下で本発明を、実施例に基づき、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】光学的に異なる２つの媒体の間の移行部での反射の基本図
【図２】例として示されたビーム経過を有する、本発明のランプモジュールの側面図
【実施例】
【００１７】
図１は、光学的に異なる媒体の間での移行部での、反射の基本的な問題を概略的に示している。第１の媒体Ｍ１内を伝播し、光学的に異なる第２の媒体Ｍ２（例えばガラスディスク）へ入射する光ビームＬ１は、光学的に異なる媒体Ｍ２への入射時に僅かな部分反射され、完全には、光学的に異なる媒体Ｍ２内に入射しない。このことは図１に示されており、ここでは光ビームＬ１が概略的に、点Ａにおいて、光学的に異なる媒体Ｍ２へ入射し、大部分Ｌ２が異なる媒体Ｍ２内に入射する。また、部分Ｌ１Ｒは反射される。光学媒体Ｍ２から出る時には再び光ビームＬ２の一部Ｌ２Ｒが反射される。また、光ビームＬ２の大部分Ｌ３は、この媒体を通って、光学的に異なる媒体Ｍ３内へ入射する。このような２つの反射Ｌ１ＲおよびＬ２Ｒによって、光ビームＬ３の強さは、光ビームＬ１の強さに比べて格段に低減される。
【００１８】
光学的に異なる媒体Ｍ２上に被着されている、本発明の反射防止コーティングによって、反射される光の割合Ｌ１ＲおよびＬ２Ｒは低減され、もはや重要ではない。従って、入射する光ビームＬ１および出射する光ビームＬ３は実質的に同じ強度を有する。
【００１９】
図２は、本発明の有利な形態を示している。図２では、本発明のランプモジュール１は、第１の球面反射器２と第２の楕円反射器４とから成る反射器システム６を有しており、この反射器システム内にランプ８が収容されている。ランプ８は反射器システム６によって支持され、反射器システムとともに、事前に取り付けられたユニットを構成する。このユニットは、プロジェクター、例えばＬＣＤ技術またはＤＬＰ／ＤＭＤ技術を備えたデジタルプロジェクターの壁部１０に、電気的に絶縁されて組み込まれる。
【００２０】
球面反射器２は光出射開口部１２を備えて構成され、楕円反射器４は反射器ネック１４を備えて構成されており、ここでランプ８は本発明では、反射器ネック１４および光出射開口部１２の領域内に横たわる。光出射開口部１２は、ガラスセラミックまたは石英ガラスから成るカバーディスク４０によって閉鎖されている。
【００２１】
ランプ８の熱の拡がりひいては、これと結びついている寿命制限のために、効果的な冷却が必要である。このために、図示されていない送風機を介して空気が反射器システム６内に送り込まれる。この冷風の流れはランプ８を取り囲み、効果的に、反射器システム６内で熱滞留が生じるのを阻止する。
【００２２】
図示の実施例では、ランプ８はキセノンショートアーク高圧放電ランプとして、従来の構造様式で構成されている。このようなショートアークランプは実質的には、アノード１６、カソード１８および高純度キセノンガスが充填されているランプ管２０から成る。アノードおよびカソードはそれぞれ電極棒２８上に取り付けられている。このランプ管２０は、光軸２２に沿って両側で、それぞれほぼ円筒状のランプ軸２４、２６に移行する。このランプ軸内では、アドノード１６ないしカソード１８の電極棒２８が気密性に入れられている。
【００２３】
反射器システム６は導電性の材料から成り、反射コーティングがされている。プロジェクター１０を備えたランプ８の機械的かつ電気的な接続素子として反射器システム６を使用することによって、従来技術と比べて製造コストが格段に低減する。
【００２４】
球面反射器２および楕円形反射器４は半径方向に突出した平面を介して相互に接続される。これらは共同してフランジを形成し、このフランジに沿って、ランプモジュール１がプロジェクター１０に絶縁して固定される。
【００２５】
本発明ではランプ管２０は、自身の内面および外面に反射防止コーティングを有している。従って、電極１６と電極１８との間に生成されたライトアーク４２を介して形成された光が、光学的に異なる媒体、ガス／ガラス／ガスを通過する際に反射されない。
【００２６】
図２には光のビーム路が概略的に示されており、ここでビーム４４は、主反射器の直接方向における放射を表している。この光ビーム４４は主反射器４で反射され、楕円形主反射器の第２の焦点、すなわちここでは図示されていない、プロジェクターシステムの出射窓の第２の焦点において反射される。ここで光ビーム４４は同じように、ガラスディスク４０を通り、同じように、光学的に異なる媒体間での移行が行われる。
【００２７】
したがって本発明ではガラスディスク４０も反射防止コーティングを有している。従って、ここで生じる反射は同じように最小化される。
【００２８】
直接的に楕円形主反射器４に入射せず、補助反射器２によって主反射器４へ反射されるライトアーク４２の放射された光成分４６は、ランプ管２０を１回通過するだけでなく、この移行を三回行う。初めに、レーザビーム４６はランプ管２０から出射し、次に補助反射器２によって自身の焦点、すなわちライトアーク４２に戻るように反射される。ここで、空気とガラスの間でのさらなる移行が行われ、再び、ランプ管２０を通って出射し、これによって主反射器４からガラスディスク４０の方向へ反射される。光学的に異なる媒体間の移行は、図には円によって示されている。
【００２９】
本発明の反射防止コーティングによって、光学的に異なる媒体間の移行部での反射によって生じるビーム損失が格段に低減される。ここで反射防止コーティングは、有利には、種々異なる厚さおよび材料を有する層を有する積層体から成る。ここで層厚および層順序は次のように最適化される。すなわち、可視領域における反射、すなわち３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの間での反射が最小化されるように最適化される。
【００３０】
有利には材料ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＦ２およびＺｒＯ２が使用される。
【００３１】
これらの材料は一方では良好な接着性を示し、他方では温度安定性がある。従って、これらの材料はランプ作動時に生じる高い温度に問題無く耐えることができる。特に有利な実施例では、反射防止コーティングは４つの層の積層体から成る。ここで第１の層としてＺｒＯ２がガラスの上に被着され、次に層ＭｇＦ２が被着され、さらなる層ＺｒＯ２および終端層としてＭｇＦ２が被着される。この実施例では、以下の層厚シーケンスが特に有利である；１８．６５ｎｍ（ＺｒＯ２）；３７．２３ｎｍ（ＭｇＦ２）；１４２．５６ｎｍ（ＺｒＯ２）および９９．６４ｎｍ（ＭｇＦ２）である。
【００３２】
ここに示した層厚および層順序は要求に応じて変化可能であり、より多くの層またはより少ない層が使用されてもよい。
【００３３】
さらに、わかりやすい反射防止コーティングを選択することもできる。この場合には材料ないしは材料組成も相応に整合される。
【００３４】
ランプおよびこのようなランプを有するプロジェクター用のランプモジュールを開示した。ここでランプ管および／またはランプモジュールのカバーディスクは少なくとも部分的に反射防止コーティングを有している（図２）。
【符号の説明】
【００３５】
１  ランプモジュール、  ２  反射器、  ４  反射器、  ６  反射器システム、  ８  ランプ、  １０  壁部、  １２  光出射開口部、  １４  反射器ネック、  １６  アノード、  １８  カソード、  ２０  ランプ管、  ２２  軸、  ２４  ランプ軸、  ２６  ランプ軸、  ２８  電極棒、  ４０  カバーディスク、  ４２  ライトアーク、  ４４  ライトビーム、  ４６  光成分
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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