(57)【要約】【課題】  ショートアークランプの発光管部を適正な温度に、効果的かつ効率的に冷却することができるショートアークランプおよび凹面反射鏡を備えた光源装置を提供すること。【解決手段】  発光管部およびロッド状の封止管部を有する発光管を備えたショートアークランプと、この発光管の周囲に配置された外管と、ランプからの光を反射して光投射口から放出する凹面反射鏡と、光投射口を覆う前面板と、冷却用流体供給手段とを備えた光源装置であり、発光管部が外管により液密に収容され、凹面反射鏡と前面板とにより密閉空間が形成され、当該密閉空間内に冷却用流体が充填、流過されることにより、ショートアークランプが冷却されることを特徴とする。【選択図】      図１
2009176443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発光空間を形成する発光管部およびこの発光管部の両端に連設された封止管部を有する発光管と、前記発光管部の内部に対向配置された一対の電極と、前記発光管部の内部に封入された水銀とを備えたショートアークランプと、
透光性を有する外管と、
前記ショートアークランプからの放射光を放射する光投射口をその前端部に有し、後端部に頸部を有する凹面反射鏡と、
前記光投射口を覆う透光性を有する前面板と、
冷却用流体供給手段とを備えてなり、
凹面反射鏡の内部に外管が、その内部に前記ショートアークランプを収容した状態で、配置され、
凹面反射鏡、前面板及び外管により略密閉した空間が形成され、該空間内に冷却用流体が流過されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記外管の一端部が前記ショートアークランプの封止管部に溶着されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
内部に発光空間を形成する発光管部およびこの発光管部の両端に連設された封止管部を有する発光管と、前記発光管部の内部に対向配置された一対の電極と、前記発光管部の内部に封入された水銀とを備えたショートアークランプと、
透光性を有する外管と、
前記ショートアークランプからの放射光を放射する光投射口をその前端部に有し、後端部に頸部を有する凹面反射鏡と、
前記光投射口を覆う透光性を有する前面板と、
冷却用流体供給手段とを備えてなり、
凹面反射鏡の内部に外管が、その一端部と他端部がそれぞれ前記前面板と該凹面反射鏡に固定されて保持され、
該外管の内部に前記ショートアークランプが配置され、
凹面反射鏡、前面板及び外管により略密閉した空間が形成され、該空間内に冷却用流体が流過されることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
前記ショートアークランプは発光管部の一部が前記外管と接触していることを特徴とする請求項１または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記凹面反射鏡は基体が金属より構成され、冷却用流体がイオン交換水よりなることを特徴とする請求項１または３に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショートアークランプと反射鏡からなる光源装置に関し、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：登録商標）を使用したＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング：登録商標）などのデジタルシネマ（登録商標）などの映写機、液晶プロジェクター装置、投光機などに搭載される光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクター装置用の光源として、発光管の内部に多量に水銀を封入したショートアーク型ショートアークランプが知られ、凹面反射鏡が取り付けられた一体化した光源装置として使用されている。
このような光源装置は、光源として使用される発光管の破裂時の対策として、ほぼ密閉型の光源装置を使用することが多いが、近時、プロジェクターの小型化に伴い、凹面反射鏡と発光管との距離、より詳しくは凹面反射鏡と発光空間を形成する発光管部との距離を短縮して小型化することが要求されている。
凹面反射鏡と発光管部との距離が従来以上に短縮されると、凹面反射鏡はランプからの熱を受けて高温になり、反射面の劣化に加え、基体自体においても熱的に非常に厳しい状況になる。
【０００３】
また、上記光源装置に係るショートアークランプは、輝度向上を目的とした高圧化のため、発光管内に封入される水銀量が増加傾向にある。そのため、アークによって発光管部の到達温度がますます上昇する一方、凹面反射鏡や発光管を保護するための冷却が過剰になった場合には、発光管部温度が低くなり、水銀が未蒸発状態となって底部に滞留し、アークのふらつきや所期の輝度が得られないといった原因となる。
従って、発光管の発熱分布に応じて、発光管部の上部は十分に冷却する一方、下部は水銀の蒸発を妨げないような適切な冷却が求められる。
【０００４】
つまり、上記用途に係るショートアークランプにおいて発光管部を冷却するポイントは大きく下記の事項であるといわれている。
１．発光管部上部：最も高温になるため強い冷却が必要。
２．発光管部下部：温度が上がりにくいためほとんど冷却する必要がない。
【０００５】
従来、光源装置内部の熱的な問題については、凹面反射鏡の内部に、ランプに向けて冷却風を送り込んだり、ランプ本体やミラーに放熱フィンを設けたりと、様々な冷却構造および方法が提案され、採用されている。例えば、特許文献１、２にはショートアークランプが固着された凹面反射鏡の内部に、風をファンなどで吹き込ませることにより、ランプの発光管を風で直接冷却する方式が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０８２３２２号公報
【特許文献２】特開２０００−３５２７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術は、具体的には液晶プロジェクター用の光源装置であり、対流による上部の過熱を防止するため、発光管の上側に向けて冷却風を指向性を付けて流すものである。このように指向性を設けて冷却を行うためには、光源ユニット内外に差圧を作る必要があり、プロジェクター等では冷却ファンを搭載する必要がある。空冷ファンは、その性能にもよるが大きな差圧を作るタイプではファンの騒音が大きくなることは避けることができず、ファンの音や大きさを制約するとその冷却能力にも制約が生まれてくる。
【０００８】
ところで、近時では、上記光源装置においては室内用の比較的小型のデータプロジェクター装置以外に、大型の投光装置、例えば映画館のような大型のスクリーンに対して映像を映し出す映像投射装置への用途開拓が検討されている。そのため、現在の用途においてランプに投入される電力は１００〜２００Ｗが主流であったものが、例えば３００Ｗ以上の高入力化が期待されている。
特許文献１，２に記載のもののようなファンによる冷却では、発光管部の温度を耐熱温度とされる１０００℃以下に維持することはとても困難である。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ショートアークランプの発光管部を適正な温度に効果的かつ効率的に冷却することができるショートアークランプおよび凹面反射鏡を備えた光源装置を提供することにある。
【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に係るショートアークランプは下記構成を備える。
（１）内部に発光空間を形成する発光管部およびこの発光管部の両端に連設された封止管部を有する発光管と、前記発光管部の内部に対向配置された一対の電極と、前記発光管部の内部に封入された水銀とを備えたショートアークランプと、
透光性を有する外管と、
前記ショートアークランプからの放射光を放射する光投射口をその前端部に有し、後端部に頸部を有する凹面反射鏡と、
前記光投射口を覆う透光性を有する前面板と、
冷却用流体供給手段とを備えてなり、
凹面反射鏡の内部に外管が、その内部に前記ショートアークランプを収容した状態で、配置され、
凹面反射鏡、前面板及び外管により略密閉した空間が形成され、該空間内に冷却用流体が流過されることを特徴とする。
（２）また、上記において前記外管の一端部が前記ショートアークランプの封止管部に溶着されているのがよい。
（３）内部に発光空間を形成する発光管部およびこの発光管部の両端に連設された封止管部を有する発光管と、前記発光管部の内部に対向配置された一対の電極と、前記発光管部の内部に封入された水銀とを備えたショートアークランプと、
透光性を有する外管と、
前記ショートアークランプからの放射光を放射する光投射口をその前端部に有し、後端部に頸部を有する凹面反射鏡と、
前記光投射口を覆う透光性を有する前面板と、
冷却用流体供給手段とを備えてなり、
凹面反射鏡の内部に外管が、その一端部と他端部がそれぞれ前記前面板と該凹面反射鏡に固定されて保持され、
該外管の内部に前記ショートアークランプが配置され、
凹面反射鏡、前面板及び外管により略密閉した空間が形成され、該空間内に冷却用流体が流過されることを特徴とする光源装置。
（４）また、前記ショートアークランプは発光管部の一部が前記外管と接触していることを特徴とする。
（５）また、前記凹面反射鏡は基体が金属より構成され、冷却用流体がイオン交換水よりなることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、本発明は上述したような冷却要件を満足させるために水冷方式を採用することとした。従来知られるロングアーク型の放電ランプに使用される二重管型の水冷ジャケット（例えば特開昭５４−９９３７０号公報等）を使用した場合、ランプと反射面の間にはガラスの壁が２枚介在することになる。これに対し本発明では反射鏡内に冷却用流体を流通させて水冷ジャケットとして利用することで、ガラスの壁が（外管により構成される壁のみの）１枚で済むため、壁部を透過する際の光量損失が抑制され実用的な構造を得ることができる。
【００１２】
また、本願発明においては、ランプと外管との接触部を形成することで、冷却が必要な個所においては積極的に冷却し、冷却が不要な個所においては発光管と外管との隙間を大きくすることにより冷却効果を減少させ、ランプの各所に応じた冷却が可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によれば、発光管部の周囲に外管を備え、該外管と反射鏡の間に冷却用流体を流通させることで、ショートアークランプの発光管及び凹面反射鏡を包括的に冷却することができると共に、発光管部において過熱され易い個所に対して強い冷却を行い、冷却が不要な個所には過冷却を抑えるといった各所に応じた適切な冷却を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
図１を参照して本願の第１の実施形態を説明する。
図１は本発明にかかる光源装置の本体を、管軸にそって切断した説明用断面図である。図１においてこの光源装置は、光源であるショートアークランプ１０と、このショートアークランプ１０が収容され、当該ショートアークランプ１０からの放射光を反射して、その反射光を、前方の開口部を介して投射する凹面反射鏡２０と、この凹面反射鏡２０の前方開口部に密着して配置される板状の前面ガラス４０とを備えて構成される。以下、各構成について詳述する。
【００１５】
＜ショートアークランプ＞
ショートアークランプ１０は例えば超高圧水銀ランプである。このショートアークランプ１０の本体は、石英ガラスよりなり、内部に略楕円状の発光空間を形成する発光管部１２と、その両端に続いて管軸方向外方、すなわち、軸方向の前方及び後方に伸びるロッド状の封止管部１３ａ、１３ｂとよりなる発光管１１を備えている。なお、このような超高圧水銀ランプにおいて発光管部１２は通常、外表面が球状ないしは回転楕円球状に成形されているが、本例では、アーク中心の周囲が同径部（紙面において平坦な部分）を備えて構成されている。
そして、このランプ本体の周囲には、少なくとも発光管部１２を取り囲むように外管１７が配設されている。この外管１７もまた光に対して透明な材料、好ましくは石英ガラスよりなる。
【００１６】
ショートアークランプ１０の本体部分は、発光管部１２の外周面の少なくとも一部が外管１７における内周面と接触するよう接触部Ｋを有した状態で、外管１７の内部に収容されており、当該外管１７の前方の端部１７Ａが封止管部１３ａに溶着されて一体的に構成されている。この、発光管１１と外管１７との接触部Ｋは、ランプ点灯中、対流の影響で最も加熱される個所に位置されており、具体的には、ショートアークランプ１０の軸が水平方向に支持される場合、鉛直方向において上部とされる。
このような構成を備えることにより、発光管部１２の熱が外管１７を介してその外部に流通する冷却用流体に放出され易く、当該個所が確実に冷却されるようになる。
特に本例では、発光管部１２における同径部領域における全域が外管１７内周面に接触しており、発光管部１２の形状が球状（ないしは回転楕円状）に形成されたものに比較してより広く接触面積を稼ぐことができ、大きな冷却効果を得ることができるようになっている。
【００１７】
ショートアークランプ１０の発光空間の内部には、互いに対向するよう一対の電極Ｅ１，Ｅ２が配置されている。そして、発光管部１２内には、点灯始動ガスとしての希ガスと、当該発光管部１２の内壁の黒化抑制のためのハロゲンと、発光物質としての水銀とが封入されている。電極Ｅ１、Ｅ２はそれぞれ、金属箔１５ａ，１５ｂ、外部リード棒１６ａ，１６ｂが電気的に接続されており、封止管部１３ａ，１３ｂの内部には金属箔１５ａ，１５ｂが気密状態に埋設されている。なお電極Ｅ２の根元部分（石英ガラス埋設部分）周囲には石英ガラスとの接触を緩衝するためにコイル１４ｂが介装されている。
また、図中Ｗ１は外部リード棒１６ａに接続された給電線である。給電線Ｗ１は凹面反射鏡２０に設けられたリード線導出孔２４より取り出され、その周囲においては接着剤Ｓで液密に封止される。
また、外管１７の後方側の端部１７Ｂには口金１８が耐熱性無機接着剤よりなるシール材Ｓで固定されている。このように、外管１７と口金１８によって密閉された空間の内部に、ショートアークランプ１０がその片方の封止部１３ａが外管１７の一端部１７Ａに溶着されて支持された状態で収容されている。
ショートアークランプ１０と外管１７の内部には、熱伝導による間接冷却効果を得るため、適宜の気体を封入しておくのが望ましく、有効かつ簡便には、空気であり、例えば大気圧と同程度に封入される。なお、ショートアークランプ１０動作時においてはアークからの熱によって外管１７の内部に封入された気体（空気）もまた膨張するが、熱膨張により圧が増大した場合でもそれ程の高い圧力状態に至ることなく、外管１７と口金１８による気密性及び耐圧性を損うことなく、問題なく使用することができる。無論、外管１７内部への封入物としては空気に限定されるものではなく、また封入圧についても機械的強度が維持できれば上記に限定されるものではない。
【００１８】
発光管部１２内部に封入される水銀の量は０．０８ｍｇ／ｍｍ３以上、例えば０．１ｍｇ／ｍｍ３であり、これによりランプ点灯時に１０ＭＰａ以上の高い動作圧を達成する。
【００１９】
また、上記ショートアークランプ１０に関して具体的な数値例を述べると、電極間距離は例えば１．５ｍｍであり、発光空間を囲繞する発光管部１２の最大径部は、内径が９ｍｍ、外径が１３ｍｍである。また、外管の肉厚は０．７〜２ｍｍであり、特に好ましくは１〜１．５ｍｍである。このような外管１７を備えたショートアークランプ１０の製造方法については、後段において詳しく説明する。
【００２０】
＜凹面反射鏡＞
凹面反射鏡２０は、基体２０ａが例えばホウ珪酸ガラスからなり、凹状であって集光空間を形成する集光部２１と、この集光部２１の前端（図１において左端）において光投射口２２を形成する前方開口縁２２Ａと、当該集光部２１の後端２１ｂ（図１において右端）に続いて光軸方向後方に伸びる筒状頸部２３とを具備している。この集光部２１内表面に反射層２１Ａが形成されて反射面が構成されている。なお、基体２０ａとしては上記ホウ珪酸ガラス以外にも、石英ガラスや結晶化ガラスなどの他のガラスであってもよい。
【００２１】
凹面反射鏡２０の集光部２１は、前方に配置される光学素子との組合せにより、回転楕円面や回転放物面などの適宜の曲面が形成される。反射層２１Ａは例えば誘電体の多層膜からなり、例えばシリカ（ＳｉＯ２）層およびチタニア（ＴｉＯ２）層が交互に積層されてなる厚さ０．５〜１０μｍの膜からなる。この反射膜は主として赤外線領域および紫外線領域の光を透過し、かつ可視光を反射する機能を有するものである。
【００２２】
また凹面反射鏡２０には、鉛直方向上部及び下部の位置に貫通穴２５，２６が形成されており、それぞれ凹面反射鏡２０における内部空間と連通する鞘管２７，２８が装着されている。例えば、上部に位置される鞘管２７によって冷却用流体の供給口が形成され、下部に位置される鞘管２８によって冷却用流体の排出口が形成される。無論、冷却用流体の流通方法はこれに限定されるものではない。
【００２３】
＜前面ガラス＞
前面ガラス４０は、光に対して透明であり、材質としては、好ましくは石英ガラスやホウ珪酸ガラスの板からなる。前述した凹面反射鏡２０の前方開口縁２２Ａに沿った形状に成形される。
【００２４】
以上のようにショートアークランプ１０、外管１７、凹面反射鏡２０及び前面ガラス４０が具備されて本発明に係る光源装置が構成される。ここに、凹面反射鏡２０における反射面の焦点の位置（回転楕円面の場合は第一焦点）に、ショートアークランプ１０におけるアークの位置が一致するよう、凹面反射鏡２０とショートアークランプ１０との位置が互いに規定され、封止管部１３ｂが外管１７の端部１７Ｂと共に凹面反射鏡２０の筒状頸部２３内部に挿入され、シリコン系樹脂接着剤よりなるシール材Ｓで液密に接着、固定されている。
一方、凹面反射鏡２０の光投射口２２は前面ガラス４０が配置されることにより閉塞されており、前方開口縁２２Ａの全域にシリコン系またはエポキシ系の接着剤などからなるシール材（不図示）によって液密に接着され、固定される。
【００２５】
図２は図１に係る光源装置の内部に導入される冷却用流体の循環システムを模式的に示した図である。なお、以下の説明においては冷却用流体として純水（イオン交換水）を用いた例で説明する。純水は可視光領域を含む波長６００ｎｍ以下の波長の光について透過性が高く、しかも電気伝導が生じないため、外部リード棒（１６ａ）やリード線（Ｗ１）を浸漬させても問題なく使用できる。なお後段においては冷却用流体を単に「冷却水」と称する。
【００２６】
光源装置から流過してきた冷却水は、貯水タンク（不図示）に一時溜められ、ラジエータおよびペルチェ素子等からなる冷却手段４５によって水温が４０℃以下、好ましくは、３０℃以下に冷却される。冷却後、ポンプ４６によって貯水タンクから水が汲み取られて、光源装置に給水され、鞘管２７を通過して凹面反射鏡２０の内部、すなわち、凹面反射鏡２０、前面板４０及び外管１７によって形成された略密閉した空間の内部に冷却水が導入され、集光部とショートアークランプ１０における外管１７との間を流過し、他方の鞘管２８を通じて再び循環システムに送出される。
このようにして凹面反射鏡２０の内部に冷却水が流過されることによって、外管１７が冷却され、発光管１１は外管１７によって直接的または間接的に冷却される。ここで、発光管１１においては、対流の影響から発光管部１２上部においては過熱状態に至り易いが、当該発光管部１２の上部が外管１７に外接しているため、確実かつ効果的に当該個所が冷却される。
【００２７】
その結果、発光管の温度を石英ガラスの耐熱温度である約１０００℃以下に確実に維持することができ、ランプを安定的に点灯させることができる。
このように、冷却水を用いることによって流通させる冷却媒体の温度を管理し、外管による壁を介して、発光管の部位に適した冷却を行うことができるので、高入力でも点灯させた場合でも安定した点灯状態を維持することができ、同仕様であってもランプの高入力化を実現することが可能になる。
【００２８】
ここに、発光管の発光管部における最大外径部と外管との間隔は上部においては０〜０．１ｍｍの範囲が好ましく、一方、下部においては１ｍｍ以上の間隔を設けておくのが良い。これは、発光管部１２の上部においては強い冷却が必要であり点灯動作時において外管とほぼ接触（密着）した状態が形成されるのが好ましい一方、下部においてはほとんど冷却が不要であるため、発光管の過冷却による水銀の未蒸発の発生を抑制するためである。発光管における膨出部のガラスが内側管に接触ないし密着して配置されることにより、発光管部が確実に冷却され、ランプおよび凹面反射鏡の温度の管理を確実に行えるようになり、ランプの入力電力を３００Ｗ以上に高めた場合でも、安定した温度状態を維持することができ、発光管１１が失透、白濁、破損するようなことがなく、所期の温度以下に維持することが可能となる。
【００２９】
しかもこのような構成によれば、ショートアークランプの金属箔や外部リード棒の過熱に対して、前方側封止管部（１３ａ）においては冷却水により直接冷却されるようになり、当該封止管部１３ａ側の部材が効果的に冷却され、金属箔１５ａや外部リード棒１６ａなどの酸化を確実に防止することができるようになる。
【００３０】
この結果、ランプへの投入電力を３００Ｗ以上という高いものとした場合でも、発光管部の過熱を抑制し、発光管部の白濁（シリカガラスの再結晶）、溶融、などといった不具合を、確実に回避することができ、ランプの高入力化を実現することができる。
【００３１】
ここで、図３（ａ）〜（ｆ）を参照して本願発明に係る外管を備えたショートアークランプの製造方法について説明する。
（ａ）〜（ｅ）はいずれもランプを構成するガラス体（ガラス構体）またはランプの管の軸方向断面図、（ｆ）は（ｅ）においてＡ−Ａ’で切断した断面図である。
（１）  図３（ａ）は発光管構成用のガラス管５０である。このガラス管５０は、バーナーによる加熱加工によって略中央部に発光空間形成用の膨出部５０Ａが、封止管部の一方にフランジ部５０Ｂが形成されている。この膨出部５０Ａは、その中央部分に球状（回転楕円形状）とは異なる、外表面の径が一定に形成された略筒状である同径部を有している。このような膨出部５０Ａは、ガラス管５０における加熱加工時に成形ローラーの形状を適宜のものとすることによって製作することができる。
（２）  このガラス管５０の内部に陰極側電極マウントＭ１と陽極側電極マウントＭ２を挿入する。そして、マウントＭ１，Ｍ２の金属箔１５ａ，１５ｂ周囲のガラス管５０をバーナー加熱してシールし、ロッド状の封止管部１３ａ，１３ｂを形成する。同図（ｂ）がこの状態を示す図である。なおこの段階ではガラス管５０の内部に所定のガス、ハロゲン化物および水銀が封入された状態である。
（３）  同図（ｃ）に示すようにフランジ部５０Ｂが形成されていないストレート状の封止管部１３ｂにスペーサＮを嵌めこみ、外管用ガラス管６０を取り付ける。なお、外管用ガラス管６０は断面が円形の直管状であり、発光管用のガラス管５０の軸と外管用ガラス管６０の軸とは互いに一致しないように規制される。必要に応じて、外管用ガラス管６０の内周面の一部が発光管１１における発光管部１２の最大外径部（この例では同径部に相当する）に接触するよう調製される。このように規制された状態で外管用ガラス管６０の端部６０Ａとフランジ部５０Ｂを当接させて加熱し、溶着する。
（４）  しかる後、不要のガラス管端部領域を切除する。この様子が同図（ｄ）である。このように外管１７と発光管１１とが一体に構成されたショートアークランプ１０が完成する。
【００３２】
同図（ｅ）、（ｆ）は、ショートアークランプ１０に口金１８を取り付けた状態を示す図であり、（ｅ）は管軸方向断面、（ｆ）は（ｅ）の図におけるＡ−Ａ’断面を示す図である。口金１８は例えばステンレス鋼等の耐熱性及び耐食性に優れた金属よりなる。口金１８は、その内径が外管１７の外径と合致して隙間なく嵌合するものが好ましく、外管１７の端部１７Ｂに口金１８を装着後、口金１８の開口部周囲にはシリコン系の接着剤Ｓが全周にわたって塗布されることで、内部のショートアークランプ１０が液密に保持される。
以上、本願発明に係るショートアークランプの製造方法について、一例を説明したが、ランプの製法がこの内容に限定されるものではなく適宜変更が可能であることはいうまでも無い。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
続いて、本願発明に係る他の実施形態について説明する。図４は本発明の光源装置の他の例における構成の概略を示す説明用断面図である。なお、第一の実施形態の説明において図１〜３で説明した構成と同じ構成については同符号で示して詳細説明を省略する。なおこの実施形態に係る光源装置は、ショートアークランプにおけるランプ本体、凹面反射鏡および前面ガラスにかかる構成は基本的に第１の実施形態と同じであるが、本例では外管がショートアークランプとは別体で構成されている点が相違する。
【００３４】
同図に示すように、凹面反射鏡２０の集光部２１には、直管状の外管１７が反射面の回転軸と平行に配置され、後方側の一端部１７Ｂが、凹面反射鏡２０の筒状頸部２３内に挿入された状態で接着剤などのシール材Ｓによって液密に接着される。一方、前方側の他端部１７Ａは、前面ガラス４０のほぼ中央部に形成された開口４０Ａに挿入、担持され、同じく接着剤Ｓ’によって液密に固定されている。
【００３５】
ショートアークランプ１０（ランプ本体部分）は、発光管部１２の外周面が外管１７における内周面と接触部Ｋを形成して凹面反射鏡２０の集光部２１内に配置されている。この接触部Ｋが形成される位置は、ショートアークランプ１０の軸が水平方向に支持される場合、鉛直方向における上部に相当する部分であり、すなわち、ランプ点灯中、発光管部１２において最も加熱される部分である。なお本例においても発光管部１２は同径部（紙面上、平坦な部分）を備えて構成されている。このように同径部を形成した場合には外管１７内周面に対する接触部Ｋを広範囲に形成できるためにより大きな冷却効果を得ることができる。
【００３６】
凹面反射鏡２０には、紙面において上部と下部に貫通穴２５，２６が形成されており、鞘管２７，２８が接続されてそれぞれ冷却水の導入口または排出口が形成される。
【００３７】
この実施形態に係る光源装置にても先に図２で示したような冷却水の循環システムが具備される。例えば上部に配置された鞘管２７から凹面反射鏡、前面板及び外管により形成された略密閉した空間内に冷却水が導入され、集光部と外管１７に挟まれた空間内を流過して下部に配置された鞘管２８より排出される。そして、冷却水により外管１７が直接的に冷却され、発光管１１、特に発光管部１２が効果的に冷却される。
【００３８】
発光管１１は対流の影響から発光管部１２上部が高温になるが、発光管部１２の上部における接触部Ｋにおいて外管１７に外接しているため、当該個所を確実かつ効果的に冷却でき、失透や破損を抑制することができる。
この結果、ランプの安定した点灯状態を維持することができ、発光管が高温に曝されることによる耐性の低下を抑制し、ランプの高入力化を実現することができる。
【００３９】
＜第３の実施形態＞
本願発明に係る更に別の実施形態について説明する。図５は第３の実施形態を説明するランプ管軸にそって切断した断面図である。なお、第１、第２の実施形態の説明において図１〜４で説明した構成と同じ構成については同符号で示して詳細説明を省略する。
本実施形態に係る凹面反射鏡３０は、基体３０ａが金属より構成されている点で先に説明した実施形態のものと相違する。かかる基体３０ａは、例えばアルミニウムのダイカスト（押し出し成形）により製造され、集光部３１の表面は研磨によって金属反射面３１Ａが形成されている。無論、この反射面３１Ａは研磨以外の手法により形成することも可能であり、例えば集光部３１表面にガラス層を形成しておき、該ガラス層に誘電体多層膜を形成する手法を用いることも可能である。
【００４０】
集光部３１の上下の対向個所には貫通穴３５，３６が形成されており、それぞれ鞘管３７，３８が接続され、冷却水の導入口と排出口が構成される。また、凹面反射鏡３０の後端部には頸部３３となる開口が形成されており、頸部より後方に伸びる筒状部分（筒状頸部）の代わりに、略筒状の絶縁性のレフベース３９が接着剤等のシール材Ｓによって接続され、ショートアークランプ１０の口金１８がレフベース３９底面の開口３６Ａに挿入されてシール材Ｓで固着されて保持される。すなわち、ショートアークランプ１０は口金１８及びレフベース３９を介して凹面反射鏡３０に固定されている。
【００４１】
また、凹面反射鏡３０の前面開口縁３２Ａには前面ガラス４０が装着される。
【００４２】
ショートアークランプ１０は、第１の実施形態と同様、光に対して透明な外管１７を備えており、前方に位置された端部１７Ａがショートアークランプ１０における封止管部１３ａの外周面に全周にわたって溶着され、ショートアークランプ１０は外管１７に支持された状態で保持されている。なお、ショートアークランプ１０は先に説明した第１の実施形態に係るものと同様であり、すなわち外管１７がショートアークランプ１０に溶着されて一体的に構成されている。
ここでの詳細な説明は省略するが、発光管１１における発光管部１２上部においては外管１７の内周面に外接しており、発光管１１における発光管部１２には同径部が形成されており、当該同径部領域において外管と外接することで接触面積を稼ぐよう構成されている。一方の封止管部１３ｂ及び外管の端部１７Ｂが、凹面反射鏡３０の頸部３３及びレフベース３９に設けられた開口３６Ａに挿入され、接着剤Ｓによって液密に固定されている。レフベース３９は絶縁性の部材であり、例えば石英ガラスやアルミナ等のセラミックスよりなる。これは凹面反射鏡３０とショートアークランプ１０との絶縁を維持するためである。
【００４３】
本実施形態に係る凹面反射鏡は基体が金属より構成されている。従って、電極Ｅ１，Ｅ２に印加された電圧が凹面反射鏡３０を通じてもれないよう、リード線Ｗ１は絶縁管３４Ａ内に収容され、前方開口縁３２Ａの一部に形成されたリード線導出用穴３４から導出される。なお絶縁管３４Ａの材質として好ましくは石英ガラスやアルミナ等のセラミックスであり、またその開口部は接着剤Ｓによって閉塞されリード線Ｗ１は液密に導出される。
【００４４】
本実施形態に係る光源装置もまた、先に図２で示したものと同様の冷却水の循環システムが具備される。そして例えば、凹面反射鏡３０の内部に鞘管３７を通じて、凹面反射鏡３０、前面板４０及び外管１７によって形成される空間内に冷却水が導入され、冷却水は当該凹面反射鏡３０の内部を流過したのち、排出口となる鞘管３８から排出される。このように、所定の流路を循環することによって凹面反射鏡３０および外管１７が直接的に冷却され、ショートアークランプ１０が冷却される。発光管１１は外管１７を介して間接的に冷却されるが、対流の影響から発光管部１２上部が高温になるものの、発光管部１２の上部における接触部Ｋにおいて外管１７の外周面に接触しているため、当該個所が確実かつ効果的に冷却されるようになる。
【００４５】
なお、本実施形態においては凹面反射鏡の基体が金属より構成されるため、熱伝導が良好であって外部に対する放熱効果が優れており、ランプの冷却効果が格段に良くなる。
【００４６】
＜第４の実施形態＞
続いて、図６は更に異なる本発明の実施形態を説明するランプ管軸にそって切断した断面図である。本実施形態においては、冷却水の流路が異なるのみで、その他構成は上記第３の実施形態と同様である。本実施形態について、先に図１〜５で説明した構成については、同符号で示して詳細説明を省略する。
金属の基体３０ａよりなる凹面反射鏡３０にはその後端部に形成された頸部３３を覆うように、絶縁材料からなる筒状のレフベース３９が接続されている。このレフベースの側面には鉛直方向上部に貫通孔３９Ａが形成されており、冷却水供給用の鞘管３９Ｂが接続されている。一方、凹面反射鏡３０にも、前方開口縁部３２Ａの鉛直方向上部の位置に開口が形成されて鞘管３８が接続されており、冷却水の排出口が構成されている。
【００４７】
不図示の冷却水循環システムより冷却水が凹面反射鏡３０、前面板４０及び外管１７によって形成された空間内に導入されると、ショートアークランプ１０の封止管部１３ｂの周囲に配置された外管１７の周りを流過して凹面反射鏡３０の集光部３１の内部空間に移行して、鞘管３８を通じてから排出される。
【００４８】
このような構成によると、凹面反射鏡３０の構成上、狭隘部を構成するために熱がこもり易い封止管部１３ｂの周囲の外管１７が効果的に冷却され、当該封止管部１３ｂに埋設された金属箔１５ｂ等の酸化を確実に防止することができる。しかも、ショートアークランプ１０の封止管部１３ａには外管１７が接続され、更には発光管部１２上部が外管１７と接触部Ｋを形成しているため、これらの個所が確実に冷却される。
【００４９】
以上説明した本願発明によれば、冷却水を凹面反射鏡の内部に循環させ、外管を介して発光管を直接及び間接的に冷却するので、発光管の使用温度が極めて高い部位においても確実に冷却することができる。しかも、冷却水を用いることで温度を管理することができ、ランプの点灯状態に合せて最適な冷却状態を形成することが可能になる。
【００５０】
なお、本発明は上記の例に限定されるものではなく適宜変更を加えることが可能である。また、ランプの構成として直流点灯方式、交流点灯方式のいずれのものでも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる光源装置本体を管軸にそって切断した説明用断面図である。
【図２】本発明の光源装置に係る冷却水の循環システムを模式的に示した図である。
【図３】本発明の光源装置に係る外管付きショートアークランプの製作方法を説明する図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる光源装置の説明用断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる光源装置の説明用断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる光源装置の説明用断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０          ショートアークランプ
１１          発光管
１２          発光管部
１３ａ，１３ｂ    封止管部
１４ｂ        コイル
１５ａ，１５ｂ    金属箔
１６ａ，１６ｂ    外部リード棒
１７              外管
１７Ａ、１７Ｂ    外管の端部
１８              口金
Ｅ１，Ｅ２        電極
Ｗ１            リード線
Ｓ，Ｓ’        シール材
Ｋ              接触部
Ｍ１，Ｍ２      マウント
Ｎ              スペーサ
２０            凹面反射鏡
２０ａ          基体
２１            集光部
２１ｂ          集光部後端
２１Ａ          反射層
２２            光投射口
２２Ａ          前方開口縁
２３            筒状頸部
２４            リード線導出孔
２５，２６      貫通穴
２７，２８      鞘管
３０            凹面反射鏡
３０ａ          基体
３１            集光部
３１Ａ          反射面
３２            光投射口
３２Ａ          前方開口縁
３３            頸部
３４            リード線導出孔
３４Ａ          絶縁管
３５，３６      貫通穴
３６Ａ          開口
３６Ｂ          貫通孔
３７，３８      鞘管
３９            レフベース
３９Ａ          開口
３９Ｂ          鞘管
４０            前面ガラス（前面板）
４０Ａ          開口部
４５            冷却手段
４６            ポンプ
５０          ガラス管
５０Ａ        膨出部
５０Ｂ        フランジ部
６０          外管
６０Ａ，Ｂ    端部
【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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