CN101743432B - 反射镜、灯单元以及投射式图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有能够抑制反射光引起的电极温度上升的反射面的反射镜等。对将从灯射出的光线向电极侧反射的反射面进行修正，使得在将各电极的共同的轴心记为Z轴，通过电极间的中点(C)且与Z轴正交的轴记为Y轴，从共同的轴心上的一点射出后在反射面上的任意反射点反射的反射光与Z轴交叉的交叉位置用Z坐标表示，该位置上的照度用Y坐标表示的Z-Y正交坐标系中，在电极间，从依序在共同的轴心上排列的第1、第2、第3这三个点射出且在反射面上的任意相同的反射点反射的3束反射光，其各自的照度和交叉位置以坐标系上的点P1(Z1、Y1)、P2(Z2、Y2)、P3(Z3、Y3)表示的情况下，该三个点与Z轴包围的区域中的、对应于一对电极间的区域部分的面积Sp变大。

Description

反射镜、灯单元以及投射式图像显示装置

技术领域

本发明涉及反射镜、具备所述反射镜和高压放电灯的灯单元以及具备所述灯单元的投射式图像显示装置。

背景技术

在灯单元除了具备将从高压放电灯(以下简称“灯”)射出的光聚光于被照射侧用的具有凹状反射面的反射镜(为了与下述辅助反射镜区别，下面将其称为“主反射镜”)外，还具备将从灯向主反射镜的相反侧射出的光向灯的发光中心(一对电极间的中点)反射的辅助反射镜。

还有，通过设置辅助反射镜，能够高效率地利用从灯向不存在主反射镜的方向射出的光线，结果能够提高聚光效率。

辅助反射镜的反射面通常形成为球面形状，辅助反射面安装于灯中，并且使灯的发光中心与球面的中心一致。这是因为从灯的发光中心射出的光线经过反射面反射之后，通过灯的发光中心射向主反射面。但是实际上从发光中心射出的光线射入灯泡时，从灯泡射出之时等的情况下发生折射，从灯向辅助反射镜射出，在该辅助反射镜反射的光有时候不通过一对电极之间而到达电极，很难说来自灯的光线得到有效利用。

另一方面，存在考虑折射对反射面进行修正的技术(专利文献1)。这种技术是对主反射镜的反射面进行修正，使从灯的发光中心射出的光线聚光于第2焦点位置的技术。将这种技术适用于辅助反射镜的反射面的修正，能够修正辅助反射镜的反射面，使从灯的发光中心射出的光线在辅助反射镜的反射面反射后返回发光中心。

专利文献1：日本特开2004-265702号公报

但是，上述修正技术是以从灯的发光中心射出光线为前提的技术，当适用于在一对电极之间具有规定的辉度分布的实际灯单元时，被判明有电极温度过度上升，电极消耗严重的情况。

图15(a)表示灯的辉度分布，(b)表示(a)的辉度分布在中央切断的切断图。还有，(b)以最高辉度为「1」的相对辉度来表示该辉度分布。

如该图所示，在一对电极之间，接近各电极的位置的辉度高，在该辉度高的地方之间，其中央位置的辉度最低。还有，将辉度高的两个位置记为S1、S3，将辉度低的位置记为位置S2。

在这里，对从位置S1、S2、S3射出的光线到达反射面的任意位置Pt为止的光路和在该任意位置Pt反射的反射光的光路进行说明。

图16表示从图15(b)的位置S1、S2、S3射出的光线到达反射面901的任意位置Pt为止的反射前的光路，图17表示在反射面901的任意位置Pt反射的反射后的光路。

(1)反射前的光路

从位置S1、S2、S3射出的光线到达反射面的位置Pt为止的光路与没有对反射面(901)进行修正的反射镜(903)、修正过的反射镜(923)无关，从位置S1、S2、S3射出的光线射入灯905的灯泡907时、从灯泡907射出时，分别发生折射之后到达反射面901的位置Pt。

(2)反射后的光路

在没有修正反射面901的灯单元中，如图17(a)所示，反射后的光在射入灯905的灯泡907时、从灯泡907射出到放电空间909时，分别发生折射，向各自的方向前进。各光线(相当于三束光线)分别偏离灯905的发光中心C，偏向存在辅助反射镜903的一侧的相反侧行进，三束光线中向着纸面且在最左侧行进的光线到达电极911。

另一方面，在具备用上述修正技术修正过的反射面921的灯单元中，修正反射面，使得从发光中心C射出的光线在反射面921反射后返回放电空间909中的发光中心C。因此从发光中心C、即位置S3射出的光线，如图17(b)所示，在反射面921的位置Pt反射后返回发光中心C。

但是，在具备修正过的反射面921的灯单元中，也是三束光线中向着纸面且在最左侧行进的光线到达电极911的前端。

这样，辉度高的位置S1、S3射出的光线在反射面901、921受到反射返回电极911时，该电极911的温度过度上升，电极材料发生蒸发，导致寿命缩短。

发明内容

本发明是鉴于上述存在问题而作出的，考虑到在实际使用的灯中产生的实际电弧的辉度分布，目的在于提供一种具有能够抑制从辉度高的位置射出的光线在反射面反射后电极的温度过度上升的情况的反射面的反射镜、灯单元、以及投射式图像显示装置。

为了实现上述目的，本发明的反射镜是安装于在灯泡内一对电极相对配置于共同的轴心上形成的高压放电灯中，具有将所述高压放电灯射出的光线的一部分向所述一对电极侧反射的反射面的反射镜，其特征在于，

将所述共同的轴心记为Z轴，与所述Z轴正交的轴记为Y轴，从所述共同的轴心上的一点射出后在所述反射面上的一个反射点反射的反射光与所述Z轴交叉的交叉位置用Z坐标表示，该位置上的照度用Y坐标表示，在所述电极间，并且从所述共同的轴心上的第1到第n的n(n为3以上的自然数)个的各个点(n个点以数字顺序排列)射出的n束光线在任意的同一反射点反射时，其第i束(1＜i＜n)反射光的各自在Z轴上的交叉位置与该位置上的照度表示为Z-Y正交坐标系上的点Pi(Zi、Yi)，第n和第1束反射光在所述Z轴上的交叉位置记为点Pp(Zn、0)、点Pq(Z1、0)的情况下，从球面出发修正各反射点上的反射面的角度，以使在依序连结从第1束反射光的点P1(Z1、Y1)到第n束反射光的点Pn(Zn、Yn)的各点、点Pp(Zn、0)、点Pq(Z1、0)、以及点P1(Z1、Y1)的线段所包围的区域中，对应于所述一对电极间的区域部分的面积，比反射面为球面的情况下从所述n个点射出在球面上反射并且在Z-Y正交坐标上描画的区域中的与一对电极之间对应的区域部分的面积大。

在这里，所谓「电极」只要包含使得发生电弧的部分(包含例如线圈状电极、棒状电极、筒状电极等)即可，例如可以将电极线圈作为电极，也可以将电极线圈与电极轴构成的构件作为电极。

又，「使得上述高压放电灯射出的光线的一部分向上述一对电极侧反射」的所谓「向一对电极侧」，包含「向一对电极」、 向电极间」、还有「向一对电极以及电极间」的概念。

又，点Pn与Pp可以是不同的点，也可以是一致的点。同样，点P1与点Pq可以是不同的点，也可以是一致的点。

反射面形成为能够将从上述高压放电灯向被照射侧的相反侧射出的光线向上述一对电极间反射的反射面，但是由于灯泡的壁厚和灯泡的形状的影响，反射的光线也有到达电极的情况(比球面形状反射面减少)，本发明的反射镜具有将从上述高压放电灯向被照射侧的相反侧射出的光线反射到上述一对电极间的反射面。

又，「高压放电灯」包含高压水银灯、金属卤化物灯等。

本发明的反射镜如上所述对从一对电极间的共同的轴心上的n个点射出的n束光线进行修正，因此能够考虑一对电极间实际产生的实际电弧的辉度分布。

又，对各反射点的反射面的角度进行修正，以使将从第1束反射光的点P1(Z1、Y1)到第n束反射光的点Pn(Zn、Yn)的各点、点Pp(Zn、0)、点Pq(Z1、0)、点P1(Z1、Y1)依序连结的线段所包围的区域中对应于所述一对电极间的区域部分的面积，比从所述n个的各点射出并在球面状反射面上反射的情况下的面积大，因此能够使反射镜反射的反射光到达电极的情况减少。这样能够提高聚光效率，而且作为装置能够谋求提高光的利用效率，还能够抑制反射光引起的电极温度的上升，结果能够使高压放电灯的寿命特性得到提高。

还有，通过将例如n个点中的2点设定于高辉度的位置上，能够抑制从高辉度位置射出的光线经过反射面的反射到达电极的情况，结果能够抑制电极温度的过度上升。

又，其特征在于，上述n个点的各点包含位于上述一对电极间的中点的点、以及在上述一对电极之间且位于上述一对电极间的中点的点的两侧显示出辉度波峰的位置上的点，或其特征在于，上述n的数目为3，第2点是位于上述一对电极间的中点的点，第1和第3点是位于上述一对电极间，在上述第2点的两侧显示出辉度波峰的位置上的点。因此能够使用于修正的辉度分布接近实际发生的实际电弧的辉度分布，能够进行高精度的修正。

进一步，其特征在于，上述各反射点的修正使得上述区域中的对应于上述一对电极间的区域部分的面积大致为最大。借助于此，可以用计算机计算例如上述区域中的对应于上述一对电极间的区域部分的面积大致为最大的位置，容易进行该修正。

本发明的灯单元是具备高压放电灯、以及具有能够将该高压放电灯射出的光线的一部分向上述电极侧反射的反射面的反射镜的灯单元，其特征在于，前述反射镜是如上所述的反射镜。

因此，能够考虑在一对电极间实际产生的实际电弧的辉度分布。而且能够减少反射镜反射的反射光到达电极的情况，借助于此，能够谋求提高聚光效率，而且作为装置能够谋求提高光的利用效率，并且能够抑制反射光引起的电极温度上升，结果是能够提高高压放电灯的寿命特性。而且，通过例如将n个点中的两个点设定于辉度高的位置上，能够抑制从辉度高的位置射出的光线被反射面反射到达电极的情况，结果能够抑制电极温度的过度上升。

上述灯单元其特征在于，除了上述反射镜外，还具备将高压放电灯射出的且向上述反射镜射出的光线以外的光线和被上述反射镜反射的光线反射到规定方向的第2反射镜。因此，从高压放电灯向全部方向射出的光线能够得到有效利用。

本发明的投射式图像显示装置，是以灯单元为光源的投射式图像显示装置，其特征在于，该灯单元是上述的灯单元。因此，能够考虑实际的灯的辉度分布，用反射面反射从辉度高的位置射出的光线，以抑制电极温度的过度上升。

附图说明

图1是表示第1实施形态的灯单元的结构的结构的图。

图2表示灯和辅助反射镜的结构的图。

图3是表示灯的发光部附近的放大剖面图。

图4表示反射后的光线的光路，(a)表示未经修正的光路，(b)表示进行了修正的光路。

图5表示被反射镜反射后的光线在电极间的修正前后的照度分布，(a)表示修正前的照度分布，(b)表示修正后的照度分布。

图6表示一对电极间的第1实施形态的照度面积。

图7是说明点Pt的反射面的修正角度的计算的说明图。

图8是用于说明固定剂(adhesive agent)的充填工序的工序图。

图9是第2实施形态的投影仪的部分切开立体图。

图10(a)是变形例1a的修正方法的说明图，(b)是变形例1b的修正方法的说明图。

图11表示变形例2的灯和辅助反射镜的结构的图。

图12是用于说明变形例2的固定剂的充填工序的工序图。

图13表示变形例的灯和辅助反射镜的结构。

图14是变形例4的投影仪的总体立体图。

图15(a)是表示灯的辉度分布的分布图，(b)是在中央切断(a)的辉度分布的切断图。

图16表示从图15(b)的位置S1、S2、S3射出的光线到达反射面任意位置Pt之前的反射前光路。

图17表示在反射面的任意位置Pt反射后的反射后光路。

符号说明

20  灯单元

21  放电灯

23  主反射镜

25  辅助反射镜

33  发光部

35  第1封装部

37  第2封装部

39  玻璃灯泡

45  第1电极

47  第2电极

75  反射面

130、150投影仪

具体实施方式

<第1实施形态>

下面根据附图对具有本发明第1实施形态的反射镜的高压放电灯、利用该高压放电灯的灯单元、以及利用该灯单元的投影仪进行说明。

1.灯单元

图1是第1实施形态的灯单元的结构图，内部结构如图所示可知，将主反射镜、辅助反射镜等的一部分构件切开。还有，在图1中省略灯单元的电气配线等的记载。

如图1所示，灯单元20具备高压放电灯21(以下简称为「灯21」、将灯21向被照射侧的相反侧射出的光线L1反射到被照射侧的主反射镜23、以及将灯21向被照射侧射出的光线L2向主反射镜23反射的辅助反射镜25。

灯单元20通过从灯21的两端延伸出的外部引线53、55上连接的一对引线91、93和连接于引线91、93的另一端部的连接器119、121，连接至后述电源单元131。

2.各构成

(1)灯

图2表示灯和辅助反射镜的结构。

灯21如图2所示由玻璃灯泡39和第1和第2电极结构体41、43构成，其中上述玻璃灯泡39具有内部为放电空间31的发光部33与在该发光部33两侧延伸设置的第1和第2封装部35、37，上述第1和第2电极结构体41在所述放电空间31内部，前端部(后述电极线圈61、63)相互之间以对置的状态分别封装于第1和第2封装部35、37。还有，在放电空间31中封入作为发光物质的水银、辅助启动用的稀有气体、卤素循环用的卤素气体。

第1和第2电极结构体41、43是利用例如焊接方法将第1和第2电极45、47、第1和第2金属箔49、51、第1和第2外部引线53、55按此顺序接合形成的。

第1和第2电极45、47由第1和第2电极轴57、59、设置于这些电极轴57、59的前端的第1和第2电极线圈61、63构成。第1和第2电极轴57、59是例如钨制造的电极轴。还有，第1和第2电极线圈61、63也可以用不同于第1和第2电极轴57、59的材料构成，又可以用相同的材料构成。

第1和第2电极45、47，其前端(第1和第2电极线圈61、63)在放电空间31在第1和第2电极轴57、59共同的轴上对置(在第1电极轴57和第2电极轴59的轴心一致的状态下对置)，另一端位于第1和第2封装部35、37内。

灯21是所谓短弧形，为了接近点光源，电极间的距离(第1电极线圈61和第2电极线圈63之间的间隔)设定在0.5mm～2.0mm范围内。

第1和第2金属箔49、51接合于第1和第2电极45、47的位于第1和第2封装部35、37内的一侧的端部，处于封装于第1和第2封装部35、37内的状态。该第1和第2金属箔49、51是例如钼制的材料。

第1和第2外部引线53、55从第1和第2封装部35、37的与发光部33相反的一侧的端面向玻璃灯泡39外部引出。

(2)主反射镜

如图1所示，主反射镜23由在内表面形成凹状反射面65的例如漏斗状的主反射镜主体67、以及从主反射镜主体67的中央背面(主反射镜主体67的底部且与反射面65相反的一侧)沿着反射镜的光轴向外延伸的圆筒状的灯保持部69构成。

主反射镜63保持灯21的第1封装部35。具体地说，以在主反射镜23的灯保持部69内可移动地插入灯21的第1封装部35的状态将固定剂71充填于灯保持部69与第1封装部35之间的间隙以进行固定。固定剂71考虑采用例如主成分为二氧化硅、氧化铝、或二氧化硅-氧化铝等无机粘接剂，作为无机粘接剂的一个例子，可以列举朝日化学工业株式会社的スミセラムS(SUMICERAM S)。

主反射镜23是例如硬质玻璃制造的两向色性(dichroic)反射镜，反射面65用例如以真空蒸镀方法形成的电解质多层膜(例如TiO₂/SiO₂或Ta₂O₅/SiO₂)构成。主反射镜23用反射面65将灯21的发光部33射出的可见光向被照射侧反射。红外线透过主反射镜23。

(3)辅助反射镜

如图1和图2所示，辅助反射镜25由在内表面形成对球面形状进行修正后的凹状的曲面构成的反射面75的、例如漏斗状的辅助反射镜主体77、以及从辅助反射镜主体77的中央背面(为辅助反射镜77的底部并且在反射面75的相反侧)向被照射方向延伸的圆筒状的筒状部79构成。

辅助反射镜25被安装于灯21的第2封装部37。具体地说，将灯21的第2封装部37可移动地插入辅助反射镜25的筒状部79内，以使在作为反射面75的修正基准的球面的中心与灯21的第1和第2电极45、47之间(电极线圈61、63之间)的中点位置(也将该位置称为「发光中心」)为一致的位置对准的状态下进行安装。

图3是表示灯的发光部附近的放大剖面图。在上述状态下，如图2和图3所示，在筒状部79的基端到延伸端之间存在第2电极47的位于第2封装部37内的端缘47a。

还有，在辅助反射镜25中所谓筒状部79，是比图3所示的二点锁线E靠右侧的部分，所谓辅助反射镜主体77，是比二点锁线E更靠左侧的部分。该二点锁线E是连结辅助反射镜25的外径发生变化的点E1、E2的线。

辅助反射镜25通过在筒状部79与第2封装部37之间的间隙充填固定剂81，被固定于第2封装部37。固定剂81考虑采用例如主成分为二氧化硅、氧化铝、或二氧化硅-氧化铝等无机粘着剂，作为无机粘着剂的一个例子，有朝日化学工业株式会社的スミセラムS(SUMICERAM S)。还有，对固定剂81的详细叙述将在下面进行。

辅助反射镜25是用例如石英玻璃制的，反射面75用例如真空蒸镀方法形成的电解质多层膜(例如TiO₂/SiO₂或Ta₂O₅/SiO₂)构成。辅助反射镜25将从灯21的发光部33向被照射侧射出的可见光用反射面75反射到主反射镜23的反射面65。红外线透过辅助反射镜25。还有，反射面75是对球面形状进行修正得到的反射面，其修正方法等将在后面叙述。

引线91、93如图1所示，由用绝缘性的被覆材料99、101覆盖具有导电性的芯材95、97形成的被覆导线103、105和与该被覆导线103、105的与灯21的外部引线53、55连接侧的芯材95、97连接的镍线107、109构成。

芯材95、97与镍线107、109如下所述进行连接，也就是将被覆导线103、105的被覆材料99、101剥除，将露出的芯材95、97与镍线107、109在连接套筒111、113的内部重叠，将该连接套筒111、113凿紧以进行连接。

引线91、93与灯21的外部引线53、55，是将内插有镍线107、109的前端部的连接套筒115、117凿紧，将该连接套筒115、117与外部引线53、55通过焊接加以连接。

引线91(93)与连接器119(121)用下述方式进行连接，即将被覆材料99(101)固定于连接器119(121)的固定部125以使得被覆材料99(101)内部的芯材95(97)向连接器119(121)的连接部123的内部延伸。还有，在被覆导线103、105上还被覆保护管127、129。

3.动作

下面对如上所述构成的灯单元20的点灯状态进行说明。

如图1所示，灯单元21在发光部33的内部的第1和第2电极45、47之间(下面简称「电极间」)产生电弧进行点灯。从电极间的电弧向主反射镜23的反射面65射出的光线L1原封不动地前进向灯21的外部辐射，被反射面65反射到被照射面侧之后从灯单元20向规定方向射出。

另一方面，从在电极间产生的电弧向主反射镜23的相反侧、即辅助反射镜25的反射面75射出的光线L2原封不动前进，向灯21的外部辐射，被反射面75向主反射镜23侧反射，通过发光部33和一对电极间到达主反射镜23的反射面，其后由主反射镜23的反射面65如上所述向被照射面侧反射，从灯单元20向规定方向射出。

这样，从灯单元20向被照射侧射出的光线由于是从灯21向主反射镜23的反射面65射出的光与从灯21向辅助反射镜25的反射面75射出且被该反射面75反射的光的总和，因此，该灯单元20比不具有辅助反射镜25的灯单元聚光效率更高。

4.辅助反射镜的反射面

(1)修正方法概略

本实施形态的辅助反射镜25具有球面形状经过修正的反射面75。该修正如下所述进行，即使得从一对电极间射出后在反射面75反射的反射光通过第1电极45和第2电极47之间，换句话说，抑制更多的反射光到达第1及第2电极45、47、或任一电极(45、47)的情况。

图4表示反射后的光线的光路，(a)表示未经修正(反射面保持球面形状)的光路，(b)表示经过修正的光路。还有，图4所示的三束光线是从图15的高辉度位置S1、S3、低辉度位置S2射出的光线。又，在这里所述的修正方法是本发明的「从轴心上的n个点的各点发出的n束光线」的「n个」是「3个」的情况。

反射面75a的形状保持球面形状的辅助反射镜25a如上所述安装于灯21，以使发光中心与反射面的曲率中心一致。从作为发光中心C的位置S2射出的光线，在不考虑放电空间31与相当于玻璃灯泡39的发光部33的部分之间的折射、相当于玻璃灯泡39的发光部33的部分与外部气体之间的折射的情况下，由辅助反射镜25a反射，通过位置S2射向主反射镜23。

但是实际上由于存在玻璃灯泡39等的折射，因此如图4(a)所示，从电极间的位置(S3)射出的光线不返回一对电极间的中央(不通过电极间)，而偏向一个电极，在这里是偏向第1电极45侧，到达第1电极45。

本实施形态的修正是对其反射面进行修正，以使到达该图(a)的第1电极45的光线如图4(b)所示，不到达电极45。也就是说，在具有球面形状的反射面75a的反射镜25a的情况下，使从三个位置S1、S2、S3射出并且在反射面75反射的反射光向另一(在该图中的右侧的)电极，在这里是向第2电极47侧偏转规定量。

图5表示经反射镜反射后的反射光在电极间的修正前后的照度分布，(a)表示修正前的照度分布，(b)表示修正后的照度分布。

从球面形状出发进行的反射面75的修正是，使得由连结第1和第2电极45、47的前端相互之间的线段(图中的一点锁线)A与表示在该线段A上的照度的照度曲线B所包围的面积(该面积被称为「照度面积」)中，与电极间(图中的「L」间)相当的区域的面积(为了将该面积与上述照度面积区别，将其称为「相当面积」)变大(大致为最大)地进行修正。还有，上述线段A与第1电极45的轴心(也就是电极轴57的轴心)一致，同时也与第2电极47的轴心(也就是电极轴59的轴心)一致。

利用图5进行说明，修正前的反射镜25a的照度面积(illumination area)，是如图5(a)所示的，网状影线部分和水平影线部分之和，相当面积Sp是网状影线部分。修正后的反射镜的照度面积是图5(b)所示的网状影线部分与水平影线部分之和，相当面积Sq是网状影线部分。这样，图5(b)所示的修正后的相当面积Sq比(a)所示的修正前的相当面积Sp大。

也就是说，本实施形态的修正使得图5(a)所示的偏向第1电极45侧的照度分布如图5(b)所示变成位于电极间的照度分布。

(2)规定量的计算

本实施形态在图15所示的辉度分布Bk中，根据表示辉度波峰的位置S1、S3和位于位置S1、S3之间且辉度为最低的位置S2这三个点射出的光线的在电极间的照度求出面积。

将该面积设想为图5的照度曲线B和线段A所包围的照度面积，该设想的照度面积中，与存在于电极间的区域重叠的相当面积为最大。还有，辉度最低的位置S2相当于电极间的中点位置(发光中心C)。

图6表示一对电极间的第1实施形态的照度面积。

照度面积是在连结电极前端相互之间的线段A的延伸方向上形成Z轴，在Z轴上通过电极间的中点，并且在与Z轴正交的方向上形成Y轴，从一对电极间射出的光线到达Z轴的点的照度用ZY坐标表示时，依序连结P1(Z1、Y1)、P2(Z2、Y2)、点P3(Z3、Y3)、P4(Z3、0)、P5(Z1、0)各点的线段包围形成的封闭区域的面积。在这里，点P4相当于本发明的点Pp，而点P5相当于本发明的Pq。

还有，Z1、Z2、Z3是从图15所示的位置S1、S2、S3射出的光线与Z轴交叉的Z值，Y1、Y2、Y3表示从位置S1、S2、S3射出的光线在反射面75上的任意位置的点Pt反射，到达Z轴时的照度，这些数值借助于计算机分析算出。

下面如图6的上图所示，以照度面积为基准求取相当面积Sp(该图的网状影线部分)，将封闭区域的形状保持原状，求取沿着Z轴使其平行移动时的相当面积，计算该相当面积大致为最大(也就是图6的下图的网状影线部分表示的相当面积Sq。)的移动量ΔZ。该移动量ΔZ就是上述规定量。还有，在图6中，为了区别修正前后的坐标点，将修正前的坐标点用P表示，修正后的坐标点用Q表示。

这样计算出移动量ΔZ后，对任意位置的点Pt的反射面进行修正，以使得从位置S1、S2、S3射出并在反射面受到反射的光的照度分布为封闭区域的移动后的照度分布。

(3)修正角度的计算方法

图7是用于说明点Pt的反射面的修正角度的计算的图。

在图7中，实线表示修正前的反射光的光路与修正后的反射光的光路。修正前的光路表示通过图4(a)所示的3条光路的正当中行进的光路，修正后的光路表示通过图4(b)所示的3条光路的正当中行进的光路。

实线所示的各光路考虑从任意位置上的反射点Pt通过玻璃灯泡39射入放电空间31时的折射，不考虑该折射的情况下，是通过各玻璃灯泡39的厚度内部(位于发光部33的内径与外径之间的部分)行进的光路原封不动地延长到Z轴为止的虚线。

在这里，修正角度θ是连结点Pt(Za、Ya)、点P2a(Zpa、0)、点R(Za、0)三个点的直角三角形(也就是底边为Za-Zpa，高度为Ya，顶点为Pt的直角三角形)的顶角与连接点Pt(Za、Ya)、点Q2a(Zqa、0)、点R(Za、0)三个点的直角三角形(也就是底边为Za-Zqa、高度为Ya、顶点为Pt的直角三角形)的顶角之差，用公式表示如下，

θ＝tan^-1(Za-Zpa)/Ya-tan^-1(Za-Zqa)/Ya

(4)反射面

对于任意位置上的点Pt的修正角度θ可以如上所述计算出。从而，反射面75的修正可以如下所述进行，即对上述点Pt，以至于通过球面的中心的一平面内的曲线(圆弧状)上的规定的点(位置)反复进行，由此得到修正过的反射曲线(一平面内)，通过以Z轴为中心将该反射曲线旋转，可以得到作为目的的修正后的反射面75。

(5)效果

在上述修正中，对电极间从共同的轴心上的位置S1、S2、S3射出的光线进行修正，因此，能够接近一对电极间实际发生的实际电弧的辉度分布，能够进行高精度的修正。

使用进行如上所述修正后的辅助反射镜25的情况下，与未进行上述修正的反射镜25a相比，能够抑制反射光到达(冲撞)第1和第2电极45、47的情况，能够抑制第1和第2电极45、47的温度上升。以此能够谋求灯21的长寿命化。

又，由于能够抑制反射光到达(冲撞)第1和第2电极45、47，所以与没有修正过的辅助反射镜25a相比，能够增加通过一对电极间到达主反射镜23的反射光，结果能够提高聚光效率，能够提高灯单元20的光利用率。

判定对未修正过的辅助反射镜25a与修正过的辅助反射镜25进行模拟的结果是，采用进行了上述修正的辅助反射镜25的情况下，比采用未修正的辅助反射镜25a的情况提高聚光效率3％。

5.辅助反射镜的安装

如图2所示，在第1和第2反射镜45、47与第1和第2外部引线53、55之间，存在第1和第2金属箔49、51，这些第1和第2金属箔49、51被封装于第1和第2封装部35、37，以此将放电空间31保持于密封状态。

这是因为一般第1和第2电极45、47是棒状金属材料制造的(例如钨制造的)，如图3所示，在第1和第2电极45、47与第1和第2封装部34、37之间存在间隙87、89，但是第1和第2金属箔49、51是形成为箔状的金属材料(例如钼)制成的，因此在第1和第2金属箔49、51与第1和第2封装部35、37之间难以存在间隙。

另一方面，第1和第2电极45、47与第1和第2金属箔49、51的接合部分45b、47b(图2中的影线部分)结构比较复杂，因此与玻璃灯泡39之间容易产生间隙87、89。

该间隙87、89由于与放电空间31相连，因此放电空间31内的水银蒸汽进入间隙87、89内。间隙87、89由于离发光中心较远，因此比放电空间31更容易变成低温，其中离发光中心最远的第1和第2电极45、47的位于第1和第2的封装部35、37内的端缘45a、47a附近特别容易变成低温。

而且在这些端缘45a、47a中，特别是第2电极47的端缘47a附近容易成为最冷点。这是因为在第1封装部35与主反射镜23接合，所以第2封装部37侧容易形成低温，第2电极47位于该第2封装部37内。

因此，为了防止上述第2电极47的端缘47a附近成为最冷点，如图3所示，在第2封装部37与筒状部79之间的整个间隙中全部充填固定剂81。以此阻碍从玻璃灯泡39向大气中散热，使最冷点的温度上升，因此能够将放电空间31的蒸汽压保持在较高的压力，能够提高灯单元20的发光效率。

还有，如果固定剂81出现在辅助反射镜25的反射面75上，则该固定剂81就会遮住从发光部33向辅助反射镜25的反射面射出的光线，造成降低灯单元20的聚光效率的不良后果。从而，如图3所示，固定剂81最好是充填于不遮住从发光部33向辅助反射镜25的反射面75射出的光线L3的部位。也就是说，固定剂81的发光部侧的端部81a最好是不遮住上述光L3。

图8是说明固定剂的充填工序用的工序图。

如图8所示，在固定剂81的充填工序中，首先如图8(a)所示，在灯21的第2封装部37可移动地嵌入辅助反射镜25。这时如图8(b)所示，形成从筒状部79的基端到延伸端为止，其间存在第2电极47的位于第2封装部37内的端缘47a的状态。接着，如图8(c)所示，从辅助反射镜25的靠筒状部79侧的端缘开始，用充填机73将固定剂81充填于第2封装部37与筒状部79之间的全部间隙。

还有，充填时有时候没有将固定剂81充分地充填于第2封装部37与筒状部79之间的全部间隙，而有充填不均匀的情况发生。

<第2实施形态>

在第1实施形态中对灯单元进行了说明，而在第2实施形态中对用上述结构的灯单元的投影仪(本发明的「投射式图像显示装置」)的一个例子进行说明。

图9是第2实施形态的投影仪的部分切开立体图。

如图9所示，第2实施形态的投影仪130是所谓前面投射式投影仪，在外壳139内部具备第1实施形态的灯单元20、包含使灯点亮用的电子镇流器的电源单元131、控制单元133、内装透镜系统和透射式彩色液晶显示板的透镜单元135、以及冷却用的电扇装置137。还有，透镜单元135设置为其一部分突出于外壳139外部。

电源单元131将家庭用AC100V电源变换为规定电压，提供给电子镇流器和控制单元133等。还有，电源单元131由配置于透镜单元135上部的基板141、安装于该基板141的多个电子、电气零部件143等构成。

控制单元133根据从外部输入的图像信号，对彩色液晶显示板进行驱动使其显示彩色图像。对配置于透镜单元135内部的驱动电动机进行控制，使其执行聚焦动作和变焦动作。

从灯单元20射出的光线通过配置于透镜单元135内部的透镜系统，透过配置于光路途中的彩色液晶显示板。借助于此，形成于彩色液晶显示板的图像通过透镜145等被投影于图外的屏幕上。

<变形例>

以上用上述实施形态对本发明的辅助反射镜、灯单元、投射式显示装置进行了说明，但是本发明的辅助反射镜等当然不限于上述实施形态。

1.辅助反射镜

(1)修正方法

(1-1)照度面积

在第1实施形态中，一对电极间的照度面积，如图6的下图所示，收纳在该一对电极的前端之间。也就是说，修正后的反射光不会达到电极上(根据图6的下图，可以说电极与照度面积是不重叠的)，而通过一对电极之间。

但是也有一对电极之间的照度面积不收纳在一对电极的前端之间，也就是说，也有修正后的反射光到达电极的情况。具体地说，连结进行角度修正的任意点Pt与发光中心C的线段与连结电极的前端相互之间的连接线段A(也就是图6的Z轴)之间的夹角，随着此时反射光通过玻璃灯泡时的玻璃灯泡的厚度等因素的影响，有时候点P1的Z轴上的值会位于电极45侧。

在下面，将一对电极之间的照度面积不收纳于一对电极的前端之间的情况下的修正方法作为变形例1a进行说明。

图10(a)是变形例1a的修正方法的说明图。

本变形例1a与第1实施形态一样，根据点P1、P2、P3三点计算出照度面积。还有，点P4和点P5也是与第1实施形态相同的点P3、P1的Z轴上的值。

而且，在变形例1a中也如图10(a)的上图所示，以球面形状的反射面反射的反射光的照度曲线与Z轴包围的部分的形状、照度面积、以及相当面积Sp(该图的网状影线部分)为基准，如图10(a)的下图所示，计算出移动量ΔZ，以使照度面积内的相当面积Sq(该图的网状影线部分)大致为最大。

这样，即使是从存在于一对电极间的点射出的光线在反射面上受到反射，到达其中的光大量进入电极45侧的位置的情况下(Z1向电极45侧移动，因此点P1上的照度比点P3上的照度低)，也由于进行与实施形态相同的修正，形成图10(a)的下图所示的照度分布。

在这种情况下，可以使到达电极45的光线减少，可以防止电极45的温度上升。又可以减少从一对电极间发出的光线的光束损耗。还有，光束损耗是图10(a)中的水平影线部分的面积，将该图的上图与下图相比，下图的水平影线部分的面积(光束损失)比较小。

(1-2)出射点数目

在第1实施形态中，利用图15的位置S1、S2、S3射出的光线，将照度曲线B设想为图6所示的「M」字形，求取一对电极间的照度面积，但是辅助反射镜的反射面的修正方法不限于与上述位置S1、S2、S3三点对应的点P1、P2、P3三点，也可以是5点以上，也可以进一步增加出射点(与上述位置S1、S2、S3相当的点)，使其与图15的照度曲线大致一致。

也就是说，在第1实施形态中，对本发明的「轴心上的第1个开始到第n个为止的n个(n为3以上的自然数)点的各点(n个点按照数字顺序排列)射出的n束光线」的「n」为3的情况进行了说明，但是n只要是3以上的自然数即可，也可以是例如5以上的自然数。

下面，对以出射点为5点(也就是说，「n」为「5」)，用该5点设想照度曲线的变形例1b进行说明。

图10(b)是变形例1b的修正方法的说明图。

本变形例1b借助于点P1、P2、P3、P4、P5这5个点计算出照度面积。在这里，点P2、P4是表示辉度波峰的位置，点P3是在一对电极间辉度最低的位置(也可以是一对电极间的中点的位置)。

又，点P1是相当于电极45的前端内部的位置，是辉度大致为「0」的位置，点P7也是辉度大致为「0」的位置。

照度面积是在连结电极前端相互之间的线段A的延伸方向上形成Z轴，通过电极间的在Z轴上的中点并且与Z轴正交的方向上形成Y轴，从一对电极间射出的光线到达Z轴的点上的照度用ZY坐标表示时，依序连结点P1(Z1、0)、P2(Z2、Y2)、P3(Z3、Y3)、P4(Z4、Y4)、P5(Z5、0)的各点的线段所包围形成的封闭区域的面积。在这里，点P5相当于本发明的点Pp，而点P1相当于本发明的Pq。

而且，在变形例1b中，也如图10(b)的上图所示，以球面形状的反射面反射的反射光的照度曲线与Z轴所包围的区域部分的形状、照度面积、以及相当面积Sa(该图的网状影线部分)为基准，计算移动量ΔZ，如图10(b)的下图所示，使照度面积中的相当面积Sb(该图的网状影线部分)大致为最大。还有，在图10(b)中，为了区别修正前后的坐标点，用P表示修正前的坐标点，用Q表示修正后的坐标点。

在这里，在本例中，本发明的点Pp、Pq与点P5、P1一致，而依序连结点P1～P5的线段所包围的区域与依序连结点P1～P5、Pp、Pq、P1的线段所包围的区域相同，对本发明的修正方法没有影响。

又，在实施形态和变形例1b中，将辅助反射镜安装在灯上，以使作为反射面的修正基准的球面的中心与灯的发光中心一致，但是，在例如作为反射面的修正基准的球面的中心与灯的发光中心有偏离的状态下(最好是在一对电极共同的轴(相当于图6的Z轴)上发生偏离)，即使是以将辅助反射镜安装于灯上为前提，也能够得到本发明的反射镜。

具体地说，在作为反射面的修正基准的球面的中心与灯的发光中心有偏离的状态下，利用从电极间的至少三个地方射出，在点Pt反射的反射光，求取相当面积，进行修正以使该相当面积大致为最大即可。

还有，在本例中，对「n」为5的情况，本发明的点Pp、Pq与点P1、P5一致的情况进行了说明，但是，当然在「n」为5以上，本发明的点Pp、Pq与点P1、P5不一致的情况下，也可以使用。

(2)材料

辅助反射镜不限于用石英玻璃制造，例如也可以用硬质玻璃、陶瓷或金属等制造。

辅助反射镜不限于能够透过红外线的辅助反射镜，也可以是吸收红外线的辅助反射镜。例如也可以用红外线透射率为90％以下的材料构成。已有的辅助反射镜使用红外线透射率为95％以上的石英玻璃，但是如果使用红外线透射率为90％以下的材料，能够使红外线吸收量增加。吸收红外线的辅助反射镜由于发生辐射热对灯进行加热，因此，放电空间内的温度上升，蒸汽压上升，能够使灯的发光效率提高。

从灯发出的红外线，主要是波长比900nm短的红外线，因此考虑辅助反射镜用能够吸收650～900nm的红外线的材料构成。但是即使是吸收超过900nm、1500nm以下的红外线的材料构成的情况下，也能够在某种程度上利用辐射热使灯的发光效率提高。

又，辅助反射镜为了提高红外线的吸收率，也可以做成黑色。例如也可以是在浆液状的石英玻璃中加入碳素混合，将混合的材料充填于模具内成型，然后进行烧成、研磨，制造成黑色石英玻璃的反射镜。又，即使是黑色以外的颜色，只要是能够与黑色材料在相同程度上吸收红外线的材料即可。

又，辅助反射镜也可以由只反射可见光的反射面和形成于反射面的下层而且吸收红外线发生辐射热的吸收面构成。

(3)关于安装

(3-1)固定剂的充填部位

下面对关于充填固定剂81的部位的变形例进行说明。还有，变形例除了固定剂的充填部位不同外，其他基本上与第1实施形态具有相同结构。从而，对相同结构的部分标以与第1实施形态相同的符号并省略其说明，只对充填固定剂的部位进行说明。

图11表示变形例2的灯和辅助反射镜的结构。

如图11所示，在变形例2中，固定剂83被充填于包围灯21的第2封装部37与辅助反射镜25的筒状部79之间的间隙中的第1电极47与第2金属箔51的整个接合部分47b的部位。

在第2电极47中，与第2金属箔51的接合部分47b是由于通过第2金属箔51传导，热量容易被夺走的部位，因此容易处于较低温度。从而，最好不是用固定剂83仅加热第2电极47的端缘47a附近，而用固定剂83加热整个接合部分47b。而且如果如图6所示，固定剂83只充填于包围第2封装部37与筒状部79间的间隙中的第2电极47与第2金属箔51的整个接合部分47b的部位，则能够减少固定剂83的使用量，而且能够有效地提高灯单元20的发光效率。

图12是说明变形例2的固定剂的充填工序用的工序图。

如图12所示，在固定剂83的充填工序中，首先，如图12(a)所示，在包围灯21的第2封装部37的第2电极47与第2金属箔51的整个接合部分47b的部位，用充填机73使固定剂85附着于其上。

接着，如图12(b)所示，将辅助反射镜25可移动地嵌入第2封装部37。这时处于在筒状部79的基端到延伸端之间存在位于第2电极47的第2封装部37内的端缘47a的状态。如图12(c)所示，借助于此，形成将固定剂85充填于包围筒状部79与第2封装部37间的间隙中的第2电极47b与第2金属箔51的整个接合部分47b的部位的状态。

(3-2)固定剂的涂布范围

图13表示变形例3的灯和辅助反射镜的结构。

如图13所示，在变形例3中，固定剂85不仅充填于辅助反射镜25的筒状部79与灯21的第2封装部37之间的间隙，而且也充填于第2封装部37中的没有被辅助反射镜25覆盖的部位。通过这样在尽可能大的范围用固定剂85覆盖第2封装部37的表面，能够进一步提高玻璃灯泡39的最冷点的温度，能够进一步提高灯单元20的发光效率。

还有，近年来，将射出的光线会聚于某一点的类型的灯单元多于射出平行光的类型的灯单元，成了灯单元的主流。出射光会聚于一点的类型的灯单元由于能够缩短投影仪内的光路长度，适于投影仪的小型化。

在出射光会聚于一点的类型的灯单元的情况下，如果固定剂充填范围过大，则固定剂遮住主反射镜的反射面反射的光线，会产生降低灯单元聚光效率的不良情况。从而，如图13所示，在变形例2的结构中将固定剂85充填于没有用筒状部79覆盖的部位的情况下，最好是将固定剂85充填于不会遮住主反射镜23的反射面65反射的光L4的部位。

还有，辅助反射镜25的筒状部79向被照射侧过度延伸的情况下有时候也会遮住主反射镜23的反射面65反射的光L4。例如，由于辅助反射镜25的安装位置的关系，有时候也会发生筒状部79的靠被照射侧的端缘79a遮住上述光L4，降低灯单元20的聚光效率的不良情况。从而，辅助反射镜25最好是安装于筒状部79不会遮住上述光L4的位置。

2.投影仪

作为第2实施形态的投影仪，上面对前面投射式投影仪140进行了说明，但是本发明的投射式图像显示装置(投影仪)也可以是前面投射式以外的类型，例如也可以是背面投射式图像显示装置。

图14是变形例4的投影仪的总体立体图。

如图14所示，投影仪150是所谓背面投射式投影仪，在厨柜151的前壁具备显示图像等的屏幕153，又在厨柜151的内部具备本发明一实施形态的灯单元20。

工业应用性

本发明可以使用于抑制高压放电灯射出的光线被反射面向电极反射的情况。

Claims (8)

1.一种反射镜，被安装于在灯泡内一对电极相对配置于共同的轴心线上形成的高压放电灯，具有将所述高压放电灯射出的光线的一部分向所述一对电极侧反射的反射面，其特征在于，

将所述共同的轴心线记为Z轴，与所述Z轴正交的轴记为Y轴，从所述共同的轴心线上的一点射出后在所述反射面中的一个反射点反射的反射光与所述Z轴交叉的交叉位置用Z坐标表示，该位置上的照度用Y坐标表示，

在所述电极间，且从所述共同的轴心线上的第1到第n的n个点的各个点上射出的n束光线在任意同一反射点反射时，其第i束反射光的各自在Z轴上的交叉位置与该位置上的照度作为Z-Y正交坐标系上的点Pi(Zi、Yi)表示，第n束和第1束反射光在所述Z轴上的交叉位置记为点Pp(Zn、0)、点Pq(Z1、0)的情况下，其中n为3以上的自然数，所述n个点按照数的顺序排列，1≤i≤n，

对各反射点上的反射面的角度从球面出发进行修正，以使在依序连结从第1束反射光的点P1(Z1、Y1)到第n束反射光的点Pn(Zn、Yn)的各点、点Pp(Zn、0)、点Pq(Z1、0)、点P1(Z1、Y1)的线段所包围的区域中，对应于所述一对电极间的区域部分的面积，比反射面为球面的情况下从所述n个点射出在球面上反射并且在Z-Y正交坐标上描画的区域中的与一对电极间对应的区域部分的面积大。

2.根据权利要求1所述的反射镜，其特征在于，

在所述n个点的各点中包含位于上述一对电极间的中点的点、以及在上述一对电极间且位于上述一对电极间的中点的点的两侧显示出辉度波峰的位置的点。

3.根据权利要求1所述的反射镜，其特征在于，

上述n的数目为3，

第2点是位于上述一对电极间的中点的点，第1和第3点是在上述一对电极间且在上述第2点的两侧显示出辉度波峰的位置上的点。

4.根据权利要求1所述的反射镜，其特征在于，

进行上述各反射点的修正以使上述区域中的与上述一对电极间对应的区域部分的面积大致为最大。

5.一种灯单元，具备高压放电灯、以及具有将该高压放电灯射出的光线的一部分向上述电极侧反射的反射面的反射镜，其特征在于，

上述反射镜是权利要求1所述的反射镜。

6.根据权利要求5所述的灯单元，其特征在于，

所述反射镜安装于上述高压放电灯，使作为修正基准的球面的中心与上述一对电极间的中点一致。

7.根据权利要求5所述的灯单元，其特征在于，

所述灯单元除了上述反射镜以外，还具有第2反射镜，其中上述第2反射镜将从上述高压放电灯射出且射向上述反射镜的光以外的光、以及被上述反射镜反射的光向规定方向反射。

8.一种投射式图像显示装置，具备作为光源的灯单元，其特征在于，

该灯单元是权利要求7所述的灯单元。

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