CN101849138B - 照明系统,高压放电灯和图像投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明系统(100)，一种高压放电灯(90)和一种图像投影系统。该照明系统包含一个高压放电灯和一个用于将高压放电灯发出的光反射到出光窗(50)的背反射器(30)。该背反射器包含一个光轴(55)。高压放电灯包含一个放电管(90)，该放电管包含两个电极(98，99)，工作时两个电极间产生放电弧。放电管包含一个至少部分地位于放电弧和背反射器之间的第一部件(10)，和一个至少部分地位于放电弧和出光窗之间的第二部件(20)。与第一部件相比，第二部件具有不同的形状，从而在第二部件中形成一个折射元件，以降低从放电弧发出的并被第二部件折射的光在出光窗处的角分布。按照本发明的方法具有这样的效果：由于降低了在出光窗处的角分布，第二部件的特定折射特性提高了该照明系统的效率。

Description

照明系统,高压放电灯和图像投影系统

技术领域

本发明涉及一种照明系统，该照明系统包含至少部分地被背反射器环绕的高压放电灯，其中背反射器能够将高压放电灯发出的光反射到照明系统的出光窗，

-该背反射器包含一光轴，

-该高压放电灯包含一放电管，该放电管封闭一放电空间并包含两个电极，工作时两个电极间产生放电弧，该放电弧基本上被定位在光轴上背反射器的焦点处，

-该放电管包含至少部分地位于放电弧和背反射器之间的第一部件，和至少部分地位于放电弧和出光窗之间的第二部件，与第一部件相比，第二部件具有不同的形状，从而在第二部件中形成一折射元件，以用于降低从放电弧发出的并被第二部件折射的光在出光窗处的角分布。

本发明又涉及一种用于前述照明系统的高压放电灯，和一种包含前述照明系统的图像投影系统。

背景技术

包含高强度放电灯的照明系统本身是公知的。它们和其它部件被用于图像投影系统，例如投影仪(beamers)和投影电视。在这种图像投影系统中，照明系统产生的光照射到图像生成单元，例如液晶显示器(以下简称LCD)或者例如数字光处理单元(以下简称DLP)或者例如硅基液晶(以下简称LCoS)，之后图像被投射到屏幕或墙上。图像投影系统也可以用于原型速成系统(3D打印机)和光刻系统。这种图像投影系统的质量经常由该系统能生成的图像的亮度表示。图像投影系统的亮度与照明系统的亮度直接相关。

这种照明系统在液晶光阀投影仪中的使用是公知的，例如，从国际专利申请文献WO 86/00685中可知。此文献描述了一种照明系统，该系统包含一种与椭圆形反射器共同使用的放电灯。位于主焦点和次焦点之间的椭圆形反射器的轴相对于灯轴倾斜一定的角度。而且，前述椭圆形反射器的轴相对于灯轴移位一个预先确定的量。椭圆形反射器轴的倾斜与移位的组合，提高了孔径处的照明均匀性和效率。

公知的照明系统的缺点是其亮度还不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高了亮度的照明系统。

按照本发明的第一方面，该目的通过一种如本申请开篇段落所述类型的照明系统实现，该照明系统的特征在于所述背反射器是具有所述焦点和另一个焦点的椭圆形背反射器，其中椭圆形背反射器包含球面像差，用于将由第二部件和/或第一部件传输的光线重定向到所述另一个焦点。

按照本发明的方法具有这样的效果：高压放电灯的放电管的第二部件的形状形成一折射元件，或透镜。由于第二部件的折射特性，被第二部件透射的光被重新定向。第二部件的形状被这样选定：使得第二部件的折射特性能够降低照射到出光窗的光的角分布。在公知的照明系统中，高压放电灯由两个基本上相同的部件组成。这两个部件通常是圆锥形并且用相同的生产模具制造，所以在所采用生产工艺参数的精度范围内，它们是相同的。在圆锥形状的窄端，电极穿透放电管部件的管壁。公知的高压放电灯是通过连接放电管的两个锥形部件的宽端制造的。公知的高压放电灯发出的并且照射到离光轴一定距离的背反射器上的光，典型地以与出光窗垂直轴相对较大的夹角射向出光窗，于是将以明显较大的夹角照射到出光窗上。这将造成照射到出光窗上的光线在这个出光窗垂直轴周围的角分布相对较大。由于前述入射光线的夹角相对较大，部分光线也许不能穿过这个典型地只能接收有限范围入射角的光学系统的余下部分。这将降低公知照明系统的效率。按照本发明的照明系统，第一和第二部件具有不同的形状。第二部件形状的选定是为了形成一个折射元件，该元件重新定向放电弧发出的光使之射向背反射器，所以被重新定向的光能够以比较靠近前述背反射器垂直轴的一角度照射到背反射器上。随后，反射光将射向出光窗并以比较靠近此出光窗垂直轴的一角度照射到出光窗上，因此降低了照射到出光窗上的光的角分布。由于出光窗上入射光的角分布降低，减少了反射光的损失，这就提高了本发明的照明系统的亮度。

第二部件的最佳形状可以通过例如使用光学建模软件确定，例如

等。

在本照明系统的一个实施例中，放电管的第一部件形成了又一个折射元件用于缩小放电弧图像的尺寸，该图像通过被第一部件折射和从背反射器反射的光产生。高压放电灯从放电弧发出前述光。放电弧不是一个点光源而是具有特定的尺寸。可能地，结合其他光学元件后，背反射器会生成放电弧的图像。在公知的照明系统中，放电弧发出的光经过放电管第一部件后产生的图像可能相对较大并可能大于使用该照明系统的光的光学系统的光阑(diaphragm)。由于这个相对较大的图像，第一部件传输的部分光可能丢失，因此降低了公知照明系统的效率和亮度。在按照本发明的照明系统中，放电管第一部件的形状适于生成又一个折射元件。在第一部件的该又一个折射元件的形状被这样选定：使得缩小放电弧图像的尺寸。通过降低被第一部件折射的光所生成图像的放大率，照明系统的效率得到提高。放电管第一部件可以具有这样的形状：基本上所有被第一部件折射并从背反射器反射的光都能通过光学系统的光阑，于是基本上避免了光线损失。椭圆形背反射器通常有两个焦点。通常，光源位于其中一个焦点处，并且光学系统其余部分的光阑位于另一个焦点处。由于第二部件和/或第一部件是折射元件，所以使用椭圆形背反射器可能不会将高压放电灯发出的光从焦点全部反射到位于另一个焦点处的光阑。由于放电管的折射特性，因而一个基本上标准的椭圆形背反射器不再是最优的。通过将球面相差加入到椭圆形背反射器，可以使其适于将经由第一和第二部件发出的所有光基本上反射到所述另一个焦点。所添加的球面像差可以是这样的：结合放电管第一和/或第二部件的折射特性，放电弧发出的全部光基本上都通过位于所述另一个焦点的光阑传输。

同样，放电管第一部件的最佳形状可以通过例如使用光学建模软件确定，例如

等。

发明者已发现公知照明系统的效率主要受两种不同效应的限制。第一种效应是在出光窗处相对较大的角分布，这主要是由放电管第二部件传输的光造成的。第二种效应是在出光窗处放电弧图像的相对较大的放大率，这可能导致光损失。第二种效应主要是由放电管第一部件传输的光造成的。通过选择本发明照明系统的高压放电灯内的放电管的第一和第二部件的特定外形，出光窗处的角分布和放电弧图像放大率均可降低。从而，提高了本发明照明系统的效率。

在本照明系统的一个实施例中，球面像差包含一级像差和/或二级像差和/或三级像差。为了进一步提高本发明照明系统的效率，所需的球面像差可以是一级、二级和三级像差的任何组合。为了获得本照明系统的背反射器的最佳形状而选择的球面像差可以通过使用光学建模软件确定，例如

等。

在本照明系统的一个实施例中，放电管包含具有外表面和内表面的壁，第二部件的外表面形状与第一部件的外表面形状基本相同，并且第二部件的内表面形状与第一部件的内表面形状不同，于是在第二部件内形成了折射元件。此实施例具有相对容易制造的优点。通常，放电管由各自具有基本圆柱形内壁的两半构成。通过在高温状态下将这两半挤压在一起以获得放电管，内壁被挤出以形成弯曲的内壁。在制造过程中，通过简单地改变所述两半被挤压在一起的压力，可以由此调适并控制内壁的弯曲度。

在本照明系统的一个实施例中，离所述焦点一定距离处的第二部件的内径比焦点相对侧上离焦点同样距离处的第一部件的内径至少大10％，第一和第二部件的内径是在基本上垂直于光轴的方向上定义的。

在本照明系统的一个实施例中，离所述焦点一定距离范围内的第二部件的内径比焦点相对侧上离焦点匹配距离范围内的匹配距离处的第一部件的内径至少大10％。至少10％的不对称导致所述效率可测量的提升并且典型地超越了当代生产工艺的生产工艺窗口。

在本照明系统的一个实施例中，放电管第一部件的内壁和/或第二部件的内壁在沿着包含光轴的平面的截面视图中的形状是朝放电弧凸起，或者朝放电弧凹进，或者是直线形的。当第一部件和/或第二部件是凸起形状时，放电管壁相对远离放电弧，从而导致放电管壁相对低的温度并因此限制了在高压放电灯开启的情况和高压放电灯关闭的情况之间放电管材料中的应变。基本上直线形的第一和/或第二部件具有这样的优点：非对称的放电管可以相对容易地制造，这是因为在成型前，石英管的初始形状基本上是具有直内壁的中空圆柱形。在放电管的制造过程中，放电管的内壁不必变得足够热以生成凸形或凹形的形状。

本发明也涉及权利要求8中定义的一种高压放电灯以及权利要求9中定义的一种图像投影系统。

US6246170B1公开了一种根据权利要求1前序部分所述的照明系统。

附图说明

参照下面描述的实施例，本发明的前述和其他方面将变得清楚并将被阐明。

在附图中：

图1是按照本发明的照明系统的示意图，

图2A，2B，2C和2D显示按照本发明的带有非对称放电管的高压放电灯的不同实施例。

图3A显示在公知的照明系统中从放电弧发出的几束光线，并且图3B显示按照本发明的照明系统中从放电弧发出的几束光线。

图4显示包含按照本发明的照明系统的图像投影系统。

这些附图纯粹是概略性的并非按比例绘制。特别是为了图示清晰，有些尺寸被大幅放大。附图中的相似组件尽可能用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1是按照本发明的照明系统100的示意图。照明系统100包含高压放电灯80和背反射器30，该背反射器将高压放电灯80发出的一部分光向出光窗50反射。高压放电灯80包含放电管90，该放电管具有两个电极98、99，工作时两个电极间产生放电弧。高压放电灯80也被称作短弧高压放电灯，其典型的电极间距在1至3毫米的范围内。在图1示出的实施例中，电极98、99被布置为平行于光轴55。可替代地，电极可以被布置为基本上垂直于(未示出)光轴55。图1示出的放电管90由至少部分地位于放电弧和背反射器30之间的第一部件10和至少部分地位于放电弧和出光窗50之间的第二部件20组成。与第一部件10相比，第二部件20具有不同的形状，导致放电管90的形状不对称。

第二部件20的形状被这样选定：使得放电管90的第二部件20形成一个折射元件，其折射由第二部件20传输的并经由背反射器30反射向出光窗50的光，从而降低了照射到出光窗50的光的角分布。由于第二部件20的折射特性，经由第二部件20发出的光以比较靠近反射镜30垂直轴(未示出)的角度照射到背反射器30上。随后，反射光射向出光窗50并以比较靠近其法线(未示出)的角度照射到出光窗50上，因此降低了照射到出光窗50的光的角分布。通过降低照射到出光窗50的光的角分布，更多光将穿过位于出光窗50或在其后面的光学系统(未示出)，并因此提高了照明系统100的效率。

通常，背反射器30是一个椭圆形的背反射器30(见图3)，该背反射器包含焦点40和另一个焦点45(见图3)，高压放电灯80的放电弧定位在焦点40处，而例如另一个光学系统112(见图4)的光阑47(见图3)位于另一个焦点45处。

为了进一步提高照明系统100的效率，放电管90的第一部件10可以被成型以形成另一个折射元件。此另一个折射元件可以被这样成型：使得使放电弧图像的尺寸缩小。高压放电灯90从放电弧发出光。放电弧不是一个点光源而是具有一定的尺寸。可能地结合其他光学元件，背反射器30在另一个焦点45处生成放电弧图像。这个放电弧图像与光阑47(如图3A所示，光线1、1’)比较可能太大。这可能是例如在公知的照明系统中的情况。因为这个相对较大的图像，由第一部件10传输的部分光线可能损失，这降低了公知照明系统的效率和亮度。在按照本发明的照明系统100中，放电管90的第一部件10的形状被调适以便获得一个折射元件。位于第一部件处的折射元件的形状被这样选定：使放电弧图像的尺寸缩小。当背反射器30是椭圆形时，它将在另一个焦点45处生成放电弧图像。理想状态下，另一个焦点45处的放电弧影像等于或小于光阑47的尺寸。因此，由第一部件10折射的光所产生的图像的放大率的降低进一步提高了照明系统100的效率。

发明者发现，当椭圆形背反射器30包含球面像差时，按照本发明的照明系统100的效率获得进一步提高。球面像差可以这样选定：使得被第二部件20折射的光和/或被第一部件10折射的光可以被重新定向到另一个焦点45上。当高压放电灯90被视为一个点光源时，标准的椭圆形背反射器基本上会将该点光源(典型地位于椭圆形背反射器的焦点40处)发出的所有光反射到它的另一个焦点45上。但是，由于放电管90不对称的形状，第一部件10和第二部件20相当于将第一部件10和第二部件20传输的光重新定向的透镜元件。因此，对于将经由第一部件10和/或第二部件20发出的基本上全部光反射到另一个焦点45上，标准的椭圆形背反射器并不是理想的。发明者发现，给椭圆形背反射器增加球面像差可以进一步提高按照本发明的照明系统100的效率。

当应用特别成型的第二部件20、特别成型的第一部件10和背反射器30的球面像差时，按照本发明的照明系统100的效率可以提高10％以上。

放电管90的第一部件10和第二部件20的最佳形状可以使用光学建模软件确定。而且能够提供最佳效率的球面像差也可以借助光学建模软件确定。为了寻找实现每个特定目标的最佳组合，可能需要做一些实验。

通常，公知的高压放电灯由两个基本上相同的圆锥形半块构成。公知的高压放电灯是通过连接放电管的两个圆锥形半块的宽端制造的。第二部件20可以通过例如将两个半块之一改变形状而获得，从而使出光窗50处的角分布降低。第一部件10可以通过例如将两个半块中的另一个改变形状而获得，从而缩小放电弧图像的尺寸。连接第一部件10和第二部件20制成了按照本发明的高压放电灯80的放电管90。这在图1被示出，其中与焦点40相交的点划线代表第一部件10和第二部件20被连接以形成放电管90的连接处。可替代如图1所示的其中两个电极98，99被布置为基本上平行于光轴55的布置，高压放电灯80可以旋转90°，从而使两个电极98，99被布置为基本上垂直于光轴。在这样一个实施例中(未示出)，第二部件20可以通过例如将两个半块中的每一个的至少部分地位于放电弧和出光窗50之间的一部分改变形状而获得。第一部件10可以通过例如将两个半块中的每一个的至少部分地位于放电弧和背反射器30之间的另一部分改变形状而获得。

在图1示出的本实施例中，仅仅第二部件20的壁的内表面72与第一部件10的壁的内表面70相比形状不同。可替代地，第二部件20的外表面62与第一部件10的外表面60相比形状可以不同(未示出)。再一次可替代地，第二部件20的内表面72和外表面62分别与第一部件10的内表面70和外表面60相比，形状可以不同(未示出)。

图2A、2B、2C和2D示出了按照本发明的带有非对称放电管90、92、94、96的高压放电灯80、82、84、86的不同实施例。图2A，2B，2C和2D中的不同实施例是在沿着包含光轴55的平面的截面视图中示出的。图2A、2B、2C和2D都示出了背反射器30的一部分、两个电极98、99和光轴55。在图2A、2B、2C和2D的每一个中，第一部件10、14的外表面60与第二部件20、22、24的外表面62相比形状基本上相同。

图2A是高压放电灯82的一个实施例的截面视图，其中第一部件10的内表面70和第二部件22的内表面74的形状都是朝放电弧凸起的。第一部件10的内表面70的凸形降低了经第一部件10传输的光所生成的放电弧图像的尺寸。第二部件22的内表面74的凸形降低了出光窗50处的角分布。

如图2A所示，沿光轴55，离背反射器焦点40的距离为x的位置上第二部件22的直径d₂₀比焦点40相对侧上离焦点40同样距离-x的位置上第一部件10的直径d₁₀至少大10％。放电管92的直径是在基本上垂直于光轴55的方向上测量的并且测量的是放电管92的内径。放电管92内表面70、74的形状类似子弹的形状。

图2B是高压放电灯84的一个实施例的截面视图，其中第一部件14的内表面76和第二部件24的内表面78的形状都是朝放电弧凹进的。由于放电管94的第二部件24处的直径d₂₀、d₂₂与第一部件14处的直径d₁₀、d₁₂相比有所增加，所以当与其中第二部件基本上是第一部件的镜像的放电管比较时出光窗50处的角分布降低了，所述镜像为在与焦点40相交的由点划线标示的且基本上垂直于光轴55的平面中反映成像。这种可折射的第一部件14和可折射的第二部件24的特定组合提供在出光窗50处的特定光分布。

如图2B所示，离焦点40的距离范围为Δx的位置上第二部件24的直径d₂₀-d₂₂比焦点40相对侧上离焦点40匹配距离范围-Δx内的匹配距离位置上的第一部件14的直径d₁₀-d₁₂至少大10％。再一次，放电管94的直径是在基本上垂直于光轴55的方向上测量的并且测量的是放电管94的内径。

图2C是高压放电灯86的一个实施例的截面视图，其中第一部件10的内表面70的形状是朝放电弧凸起的，并且第二部件24的内表面78的形状是朝放电弧凹进的。第一部件10的内表面70的凸起形状缩小了经第一部件10传输的光所生成的放电弧的尺寸。第二部件24的内表面78的凹进形状降低了出光窗50处的角分布而且可能在出光窗50处形成特定的光分布。

图2D是高压放电灯80的一个实施例的截面视图，其中第一部件10的内表面70的形状是朝放电弧凸起的，并且第二部件20的内表面72在放电弧的方向上基本上是直线形。第一部件10的内表面70的凸起形状缩小了经第一部件10传输的光所生成的放电弧的尺寸。第二部件20的内表面72的直线形是这样选定的：使经第二部件20传输的光被折射，从而降低在出光窗50处的角分布。

第一部件10、14和第二部件20、22、24的每一种不同形状的内表面70、72、74、76、78在出光窗50位置上产生不同的光分布，并且可能在椭圆形背反射器上需要一套不同的球面像差，以便获得按照本发明的比公知照明系统效率高的照明系统100。

图3A示出了公知照明系统中的放电弧发出的几束光线1、1’、2、2’，并且图3B示出了按照本发明的照明系统100中的放电弧发出的几束光线3、3’、4、4’。

在如图3B所示的按照本发明的照明系统100中，背反射器30是一个椭圆形的背反射器30。光轴55位于椭圆形背反射器30的焦点40和另一个焦点45之间。放电管90的第二部件20(见图1)被加工成与第一部件10(见图1)不同的形状，以便使出光窗50处的角分布降低。角分布是由出光窗50上的入射光与出光窗50的垂直轴(平行于光轴55)之间的夹角确定的。在如图3A所示的公知照明系统中，放电管的第一和第二部件被加工成基本上相同的形状。如图3A所示的光线2、2’源自放电弧并由背反射器32反射而穿过出光窗50射向另一个焦点45。照射到出光窗50上的光线的角度由第一夹角α₁和第二夹角α₂表示。由图3A可见，光线以相同的第一夹角α₁和第二夹角α₂照射到位于另一个焦点45处的光阑47上。相比之下，图3B示出的放电管90包含第二部件20(见图1)，其被这样改变形状：使得出光窗50处的角分布降低。而且图3B示出的光线4、4’源自放电弧并且被背反射器32反射。由于放电管90的第二部件20的形状改变，放电弧发出的光被第二部件20折射并且以比较靠近背反射器30的法线的夹角照射到背反射器30上。随后，反射光射向出光窗50并且以比图3A所示公知照明系统更小的夹角β₁、β₂照射到出光窗50上。这在图3B中示出，其中β₁＜α₁并且β₂＜α₂。如图3B中可见，光也以减小的夹角β₁，β₂照射到光阑47上。由于这种在出光窗50(以及在光阑47)处的角分布的降低，按照本发明的照明系统100的效率与公知的照明系统相比有所提高。

而且，图3A示出了公知照明系统中放电弧的图像放大率M₁，该图像放大是通过使用经由位于放电弧和背反射器32之间的放电管部分传输的光而产生的。当该图像放大在另一个焦点45处大于光阑47时，在公知的照明系统中存在光损失。在图3B所示的按照本发明的照明系统100中，放电管90的第一部件10(见图1)被重新成型以便降低经放电管90的第一部件10传输的并且从背反射器30反射的光所生成的放电弧的放大率M₂。在图3B中，这一减小的放大由放大率M₂表示。该放大率M₂优选地被选择为：使得经第一部件10折射并且从背反射器30反射而生成的放电弧的整体图像基本上小于或等于光阑47的尺寸。

图3B示出的背反射器30包含球面像差，从而使得被第一部件10和/或第二部件20折射的光被反射回另一个焦点45。在公知的照明系统中，背反射器32通常具有基本上标准的椭圆形。当放电弧位于背反射器32的焦点40上并且光阑47位于背反射器32的另一个焦点45上时，放电弧发出的所有光基本上都照射到光阑47上。但是，由于按照本发明的放电管90的第一部件10和/或第二部件20形状的改变，基本上标准的椭圆形公知背反射器32(在图3B中由虚线标示)不能将放电弧发出的基本上全部的光线反射到另一个焦点45。为了修正第一部件10和/或第二部件20的该折射特性，椭圆形背反射器30包含球面像差。

图4示出了包含按照本发明的照明系统100的图像投影系统110。图像投影系统110包含整形透镜112，该整形透镜将照明系统100发出的光进行整形，以便使其透过分光镜114照射数字光处理器120。从数字光处理器120反射的调制光透过投影透镜116在屏幕125上成像。可替代地，投影系统可以使用例如液晶显示模块(未示出)，其被用作传输过程中的光阀。

投影系统110可以是例如投影仪(beamer)或投影电视。可替代地，投影系统110可以是原型速成系统(3D打印机)或光刻系统。

应当注意的是，上述实施例说明了而不是限制了本发明，并且本领域的技术人员将能够在不背离所附权利要求的情况下设计出许多可替代的实施例。

在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记都不应被理解成限制该权利要求。动词“包含”及其变化的使用并不排除权利要求中未提及的元件或步骤的存在。元件之前的冠词“一”不排除多个这种元件的存在。本发明可以借助包含几个不同元件的硬件实现。在列举了几种装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可以由同一项硬件具体化。某些措施在相互不同的权利要求中被叙述的事实，并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (9)

1.一种照明系统(100)，包含：至少部分地被背反射器(30)环绕的高压放电灯(80，82，84，86)，其中背反射器(30)能够将高压放电灯(80，82，84，86)发出的光反射到照明系统(100)的出光窗(50)，

-该背反射器(30)具有一光轴(55)，

-该高压放电灯(80，82，84，86)包含一放电管(90，92，94，96)，该放电管封闭一放电空间并包含两个电极(98，99)，工作时两个电极间产生放电弧，该放电弧基本上被定位在光轴(55)上背反射器(30)的一焦点(40)处，

-该放电管(90，92，94，96)包含：至少部分地位于放电弧和背反射器(30)之间的第一部件(10，14)，和至少部分地位于放电弧和出光窗(50)之间的第二部件(20，22，24)，与第一部件(10，14)相比，第二部件(20，22，24)具有不同的形状，从而在第二部件(20，22，24)中形成一个折射元件，以用于降低放电弧发出的并被第二部件(20，22，24)折射的光在出光窗(50)处的角分布，其中特征在于所述背反射器(30)是具有所述焦点(40)和另一个焦点(45)的椭圆形背反射器(30)，其中椭圆形背反射器(30)包含球面像差，用于将由第二部件(20，22，24)和/或第一部件(10，14)传输的光线重定向到所述另一个焦点(45)。

2.按照权利要求1所述的照明系统(100)，其中放电管(90，92，94，96)的第一部件(10，14)形成了又一个折射元件，用于缩小放电弧图像的尺寸，该图像通过被第一部件(10，14)折射且从背反射器(30)反射的光产生。

3.按照权利要求1所述的照明系统(100)，其中球面像差包含一级像差和/或二级像差和/或三级像差。

4.按照权利要求1、2或3所述的照明系统(100)，其中放电管(90，92，94，96)包含具有外表面(60，62)和内表面(70，72，74，76，78)的壁，第二部件(20，22，24)的外表面(62)形状与第一部件(10，14)的外表面(60)形状基本相同，并且第二部件(20，22，24)的内表面(72，74，78)形状与第一部件(10，14)的内表面(70，76)形状不同，于是在第二部件(20，22，24)内形成了折射元件。

5.按照权利要求4所述的照明系统(100)，其中离所述焦点(40)一距离(x)处的第二部件(20，22，24)的内径(d₂₀)比所述焦点(40)相对侧上离所述焦点(40)同样距离(-x)处的第一部件(10，14)的内径(d₁₀)至少大10％，第一部件(10，14)和第二部件(20，22，24)的内径(d₁₀，d₂₀)被定义在基本上垂直于光轴(55)的方向上。

6.按照权利要求5所述的照明系统(100)，其中离所述焦点(40)一距离范围(Δx)上第二部件(20，22，24)的内径(d₂₀-d₂₂)比所述焦点(40)相对侧上离所述焦点(40)处于相同距离范围(-Δx)上的第一部件(10，14)的内径(d₁₀-d₁₂)至少大10％。

7.按照权利要求1、2或3所述的照明系统(100)，其中放电管(90，92，94，96)的第一部件(10，12，14，16)的内壁(70，76)和/或第二部件(20，22，24，26)的内壁(72，74，78)在沿着包含光轴(55)的平面的截面视图中的形状是朝放电弧凸起，或者朝放电弧凹进，或者是直线形。

8.一种高压放电灯(80，82，84，86)，其包括如权利要求5或6所述的照明系统(100)中定义的高压放电灯的所有特征。

9.一种包含权利要求1至7中任一项所述的照明系统(100)的投影系统(110)。

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