JP2002025305A - 高圧放電ランプを用いた投光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧放電ランプが爆発したときの危険性を極
力小さくすることができるとともに照射光の輝度分布の
ムラを小さくすることができ、ファンの騒音を小さくし
つつ高圧放電ランプ及びその周辺部材の冷却効果を高め
ることができ、高圧放電ランプが発する光の集光角度を
小さくして装置全体をコンパクトに構成することがで
き、更にランプ及びその周辺部材に塵や埃が付着しない
ようにする。 【解決手段】 キセノンランプ等の高圧放電ランプと、
高圧放電ランプが発する光を集光する楕円鏡と、楕円鏡
により集光された光が入射され平行もしくは平行に近い
光を出射する光学系と、楕円鏡の反射面と対向する位置
に設けられた凹球面鏡とを備えてなり、楕円鏡の第１焦
点上に高圧放電ランプの発光部が位置するとともに、第
１焦点上に凹球面鏡の球心が一致しており、凹球面鏡の
中央部には楕円鏡で反射された光を通過させる光通過孔
が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電ランプを
用いた投光装置に関し、より詳しくは、高圧放電ランプ
が爆発したときの危険性を極力小さくすることができる
とともに、同ランプが発する強力な光が外部に漏れ出さ
ないようにすることができ、また照射光の輝度分布のム
ラを小さくすることができ、ファンの騒音を小さくしつ
つ高圧放電ランプ及びその周辺部材の冷却効果を高める
ことができ、高圧放電ランプが発する光の集光角度を小
さくして装置全体をコンパクトに構成することができ、
更に、高圧放電ランプ及びその周辺部材へ冷却風を確実
に当てて同ランプ及びその周辺部材に塵や埃が付着しな
い高圧放電ランプを用いた投光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、キセノン等の気体を高圧封入
した高圧放電ランプを利用した投光装置が存在してい
る。その投光装置の一例を図１３に示す。図１３に示す
投光装置は、キセノンランプ等の高圧放電ランプ（５
０）と、この高圧放電ランプ（５０）の放射光を集光す
る楕円鏡（５１）と、楕円鏡（５１）により集光された
光が入射され平行もしくは平行に近い光を出射する光学
系（５２）と、高圧放電ランプ（５０）の強制冷却を行
う冷却装置（５３）とから構成されている。この投光装
置のランプハウス（５４）は、高圧放電ランプ（５０）
を収容保持する内ケース（５５）と、この内ケース（５
５）を収容保持する外ケース（５６）とから構成されて
いる。冷却装置（５３）は、内ケース（５５）の下部に
設けられた吸気ファン（５７）と、外ケース（５６）の
上部に設けられた排気ファン（５８）とから構成されて
いる。

【０００３】この投光装置の動作について説明する。高
圧放電ランプ（５０）の負極及び正極には、それぞれ負
極口金（５９）及び正極口金（６０）が接続されてい
る。高圧放電ランプ（５０）が発光すると、その光は楕
円鏡（５１）により集光された後、光学系（５２）によ
り実質上平行な光とされて外部に照射される。このと
き、高圧放電ランプ（５０）は高温になり、また高圧放
電ランプ（５０）が発する光によって周囲の部材も高温
になる。しかしながら、吸気ファン（５７）及び排気フ
ァン（５８）が回転することにより、後側の吸気ファン
（５７）、正極口金（６０）、高圧放電ランプ（５０）
を通すために楕円鏡（５１）の中央部に形成されたラン
プ挿通孔（６１）、楕円鏡（５１）の前端開口部、及び
排気ファン（４１）を通る空気流が形成される。また、
前側の吸気ファン（５７）、負極口金（５９）、及び排
気ファン（４１）を通る空気流が形成される。これらの
空気流により、高圧放電ランプ（５０）及びその周囲の
部材は強制冷却される。このように高圧放電ランプ（５
０）及びその周囲の部材が冷却されることで、高圧放電
ランプ（５０）及びその周囲の部材の寿命をある程度は
伸ばすことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の投光装置には、以下のような課題が存在した。
すなわち、この投光装置は、高圧気体を内部に封入した
高圧放電ランプ（５０）を使用しているので、冷却具合
が悪かったり、また使用期間が長くてランプに傷みが生
じていると、使用中に高圧放電ランプ（５０）が突然爆
発することがある。ところが、高圧放電ランプ（５０）
の近傍を覆っているのは、正極口金（６０）の側に設け
られた楕円鏡（５１）のみである。従って、爆風が負極
口金（５９）の方へ向かう。このため、光学系（５２）
が破損したり、場合によっては、その爆風が排気ファン
（４１）等を通じて外部まで及ぶので、破壊される部品
点数が多くなるとともに、この装置を扱う者にとって非
常に危険なものとなる。

【０００５】また、キセノンランプ等の高圧放電ランプ
（５０）は、紫外線を含む強力な光線を発するものであ
る。しかしながら、高圧放電ランプ（５０）の近傍を覆
っているのは、正極口金（６０）の側に設けられた楕円
鏡（５１）のみである。従って、その強力な光線の一部
が外ケース（５６）を通じて外部に漏れ出す可能性が高
い。これは、該装置を利用する人にとって好ましくな
い。

【０００６】また、吸気ファン（５７）及び排気ファン
（５８）によってある程度の冷却効果は期待できるもの
の、楕円鏡（５１）は外側へ向かって開口しているた
め、高圧放電ランプ（５０）に沿って形成される空気流
が少ない。このため、高圧放電ランプ（５０）を十分に
冷却できなかった。また、高圧放電ランプ（５０）に比
較的近い位置にある部材のうち、冷却のための空気流が
接触するのは、楕円鏡（５１）のみである。従って、放
熱を行う面積が少ないので、高圧放電ランプ（５０）の
近傍では熱がこもる。これは、高圧放電ランプ（５０）
の寿命を短くする原因になるとともに、その熱が他の部
材へ伝導または放射によって伝えられ、結局、投光装置
全体の熱を効率良く放熱することができない。このよう
な投光装置において、冷却効率を高めようとすれば、吸
気ファン（５７）及び排気ファン（５８）の回転数を上
げるしかない。この場合、ファンの風切り音とその駆動
用モータの駆動音が大きくなり、騒音が激しくなるとい
う問題がある。

【０００７】また、高圧放電ランプ（５０）の沿って形
成される空気流が少ないため、高圧放電ランプ（５０）
に塵や埃が付着しやすい。また、付着した塵や埃は、同
ランプの表面に焼き付く恐れがある。

【０００８】また、集光手段として楕円鏡（５１）のみ
を用いたこの投光装置は、高圧放電ランプ（５０）から
発した光の集光角度（θ）が大きい。このため、集光さ
れた光を平行光にするための光学系（５２）を多数のレ
ンズで構成し、互いのレンズ間隔を大きくする必要があ
る。従って、光学系（５２）の光路方向長さが長くな
り、その結果、投光装置全体が大きくなってしまうとい
う問題があった。また、集光手段として楕円鏡（５１）
のみを用いたこの投光装置は、発光部及び集光点付近に
おける輝度分布にムラがあるため（図１０参照）、照射
光の輝度分布にもムラが出来てしまうという問題があっ
た。

【０００９】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、高圧放電ランプが爆発したときの危険性を極
力小さくすることができるとともに、同ランプが発する
強力な光が外部に漏れ出さないようにすることができ、
またこの装置による照射光の輝度分布のムラを小さくす
ることができ、更に、ファンの騒音を小さくしつつ高圧
放電ランプ及びその周辺部材の冷却効果を高めることが
でき、高圧放電ランプが発する光の集光角度を小さくし
て装置全体をコンパクトに構成することができ、高圧放
電ランプ及びその周辺部材へ冷却風を確実に当てて同ラ
ンプ及びその周辺部材に塵や埃が付着しない投光装置の
提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
キセノンランプ等の高圧放電ランプと、この高圧放電ラ
ンプが発する光を集光する楕円鏡と、この楕円鏡により
集光された光が入射され平行もしくは平行に近い光を出
射する光学系と、前記楕円鏡の反射面と対向する位置に
設けられた凹球面鏡とを備えてなり、前記楕円鏡の第１
焦点上に前記高圧放電ランプの発光部が位置するととも
に、その第１焦点上に前記凹球面鏡の球心が一致してお
り、この凹球面鏡の中央部には前記楕円鏡で反射された
光を通過させる光通過孔が形成されていることを特徴と
する高圧放電ランプを用いた投光装置である。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記高圧放電ラン
プの少なくとも一部を収容保持する内ケースと、この内
ケース及び高圧放電ランプ全体を収容保持する外ケース
と、前記内ケース内に外気を導入する吸気ファンと、前
記外ケース内の空気を外部へ排出する排気ファンとを備
えてなり、前記内ケースの内部は、前記高圧放電ランプ
を挿通するために前記楕円鏡の中央部に形成されたラン
プ挿通孔及び前記凹球面鏡の中央部に形成された光通過
孔を通じて前記排気ファンと連通していることを特徴と
する請求項１に記載の高圧放電ランプを用いた投光装置
である。

【００１２】請求項３記載の発明は、前記内ケースの内
部は、前記楕円鏡の周縁部と前記凹球面鏡の反射面の間
に形成された通気孔及び前記凹球面鏡の中央部に形成さ
れた光通過孔を通じて前記排気ファンと連通しているこ
とを特徴とする請求項２に記載の高圧放電ランプを用い
た投光装置である。

【００１３】請求項４記載の発明は、前記楕円鏡及び凹
球面鏡の反射面には、赤外線吸収素材がコーティングさ
れていることを特徴とする請求項２に記載の高圧放電ラ
ンプを用いた投光装置である。これらの発明を提供する
ことにより、上記課題を悉く解決する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態について、
図面を参照しつつ説明する。図１は、第１実施形態に係
る高圧放電ランプを用いた投光装置を示す部分断面図で
ある。図２は、図１に示す投光装置の部分拡大図であ
る。第１実施形態に係る投光装置は、高圧放電ランプ
（１）と、楕円鏡（２）と、光学系（３）と、凹球面鏡
（４）とを備えてなるものである。以下、これら構成要
素について、順次、詳説する。

【００１５】高圧放電ランプ（１）は、キセノンランプ
に代表される高圧気体封入型の放電ランプである。この
高圧放電ランプ（１）の種類は、キセノンランプに限定
されるものではなく、他の気体を高圧封入した高圧放電
ランプ（１）とすることも可能である。この高圧放電ラ
ンプ（１）は、負極（５）及び正極（６）を有してお
り、その間でアークを発生させて輝度の高い発光を行
う。負極（５）には、負極口金（７）が接続されてお
り、正極（６）には正極口金（８）が接続されている。

【００１６】楕円鏡（２）は、高圧放電ランプ（１）が
発する光を集光するものである。この楕円鏡（２）は、
その中央部に高圧放電ランプ（１）を挿通するためのラ
ンプ挿通孔（９）を有している。また、楕円鏡（２）の
焦点には、第１焦点（１０）と第２焦点（１１）とが存
在するが、楕円鏡（２）に近い側に位置する第１焦点
（１０）上に、高圧放電ランプ（１）の発光部（１２）
が位置している。ここで言う発光部（１２）とは、上記
した負極（５）と正極（６）の間のアーク発生部分のこ
とである。これにより、発光部（１２）から発した光
は、楕円鏡（２）の内側にある反射面で反射し、第２焦
点（１１）で集光される。また、この第１焦点（１０）
上には、凹球面鏡（４）の球心（１３）が一致してい
る。これにより、発光部（１２）から発して凹球面鏡
（４）で反射された光は、第１焦点（１０）を通過した
後に楕円鏡（２）によって反射され、第２焦点（１１）
で集光される。

【００１７】この楕円鏡（２）の反射面には、紫外線を
効率良く反射する紫外線反射素材がコーティングされて
いることが好ましい。このような素材をコーティングす
ることにより、高圧放電ランプ（１）が発する光のうち
紫外線を効率よく反射して、最終的に、強力な紫外線を
外部に照射することができる。また、この楕円鏡（２）
の裏面側すなわち外側には、該楕円鏡（２）を内側へ向
けて付勢する板バネ（１４）が設けられていることが好
ましい。このような板バネ（１４）を設けることによ
り、高圧放電ランプ（１）が爆発した場合に、その爆風
の力を板バネ（１４）で受け止めることができる。従っ
て、楕円鏡（２）の破壊を防ぐことが可能となる。

【００１８】光学系（３）は、楕円鏡（２）により集光
された光が入射され、平行もしくは平行に近い光を出射
するものである。この光学系（３）は、そのような動作
を行うことができるならば、特にその構成は問わない
が、例えば、第２焦点（１１）にて集光された後に拡散
しつつある光を平行もしくは平行に近い状態で出射する
複数のレンズ（１６）から構成することができる。な
お、この光学系（３）と高圧放電ランプ（１）の間に
は、他の構成要素を配置することも可能である。例え
ば、図１に示すように、楕円鏡（２）により反射された
光を必要に応じて遮るシャッター（１５）や、楕円鏡
（２）により反射された光のうち赤外線を反射する熱線
反射フィルタ（１７）を設けてもよい。熱線反射フィル
タ（１７）を設けた場合、赤外線が殆ど含まれない照射
光を得ることができる。また、この熱線反射フィルタ
（１７）は、赤外線を所定の向きに反射するものである
が、その反射方向の先に熱線吸収板（１８）を設けてお
くとともに、この熱線吸収板（１８）の近傍に排気ファ
ン（４１）が位置するようにしておくことが好ましい。
この場合、赤外線を熱線吸収板（１８）に吸収させ、こ
の熱線吸収板（１８）の熱を排気ファン（４１）を通じ
て外部へ放出することができる。

【００１９】凹球面鏡（４）は、図３に示すように、楕
円鏡（２）の反射面（４４）と対向する位置に設けられ
るものである。この凹球面鏡（４）の球心（１３）は、
楕円鏡（２）の第１焦点（１０）と一致した位置にあ
る。また、凹球面鏡（４）の中央部には、楕円鏡（２）
で反射された光を通過させる光通過孔（１９）が形成さ
れている。この構成によれば、高圧放電ランプ（１）を
発して凹球面鏡（４）で反射された光は、第１焦点（１
０）を通過した後に楕円鏡（２）で反射され、第２焦点
（１１）で集光される。従って、高圧放電ランプ（１）
を発した光のうち、負極口金（７）側へ放たれる光と正
極口金（８）側へ放たれる光の双方を広い範囲で集光す
ることができる。また、広い範囲で集光が可能となるこ
とで、楕円鏡（２）を小さく構成することができるの
で、集光角度（θ）を小さく設定することができる。こ
の場合、集光された光を平行あるいは平行に近い光にす
る光学系（３）の光軸方向長さを短く設定することがで
きる。従って、投光装置全体をコンパクトに構成するこ
とが可能となる。

【００２０】凹球面鏡（４）は、上記した動作を行うこ
とができるならば、特にその構成は問わないが、その例
として、例えば、金属板からなる鏡と、金属板の上にガ
ラス板を接着してなる鏡を挙げることができる。金属板
からなる鏡の例としては、例えば、アルミニウムや銅か
らなる基板部上に、ニッケル系或いはクロム系の電解め
っきを施したものを挙げることができる。一方、金属板
の上にガラス板を接着してなる鏡の例としては、例え
ば、ガラスからなる第１基板部の表面側に銀膜を形成
し、この第１基板部の裏面側にアルミニウムや銅からな
る第２基板部を接着したものを挙げることができる。こ
れら双方の鏡は共に、基板部として金属板を有している
ので、高圧放電ランプ（１）が爆発した場合でも、その
爆風に耐えることができる。また、高圧放電ランプ
（１）が放つ強力な光を完全に遮断することができる。

【００２１】なお、楕円鏡（２）及び凹球面鏡（４）の
反射面上にはそれぞれ、赤外線吸収素材がコーティング
されていることが好ましい。このような素材をコーティ
ングすることにより、赤外線が殆ど含まれない光を光学
系（３）へ向けて出射し、赤外線が殆ど含まれない光を
照射光として得ることができる。従って、光学系（３）
の熱による傷みを防止することができる。また、楕円鏡
（２）及び凹球面鏡（４）で確実に吸熱することができ
るので、楕円鏡（２）及び凹球面鏡（４）を効率よく冷
却すれば、高圧放電ランプ（１）付近の冷却を効率よく
行うことが可能となる。

【００２２】以上、第１実施形態に係る投光装置の主た
る構成要素について説明したきたが、この投光装置の他
の構成要素について、以下に詳述する。この投光装置
は、図１に示す如く、内ケース（２０）と、外ケース
（２１）と、吸気ファン（３２）と、排気ファン（４
１）とを備えている。

【００２３】内ケース（２０）は、高圧放電ランプ
（１）の少なくとも一部を収容保持するものである。こ
の内ケース（２０）は、例えば図２に示すように、高圧
放電ランプ（１）の正極口金（８）を収容した状態で、
該高圧放電ランプ（１）を保持する。正極口金（８）
は、ランプ固定用チャック（２２）に接続保持されてお
り、このランプ固定用チャック（２２）は、内ケース
（２０）に位置調節可能な状態で支持されている。高圧
放電ランプ（１）の発光部（１２）の位置は、上下方向
調整ノブ（２３）（図４参照）、左右方向調整ノブ（２
４）、前後方向調整ノブ（２５）によって調節可能とな
っており、調節後の位置をランプ固定ノブ（２６）によ
って固定できるようになっている。

【００２４】図６は、図１に示す楕円鏡の取り付け状態
を後方から見た図である。図７は、図１に示す楕円鏡の
取り付け状態を前方から見た図である。内ケース（２
０）は、その前側に楕円鏡（２）及び凹球面鏡（４）を
支持する鏡支持板（２７）を備えている。この鏡支持板
（２７）には、楕円鏡（２）の大径側端部近傍を嵌入支
持する楕円鏡支持孔（２８）が形成されている。図示例
では、４本の光軸調整ネジ（２９）により楕円鏡（２）
が光軸調整可能に鏡支持板（２７）に取り付けられてい
る。また、図示例では、鏡支持板（２７）の内面（後
面）において、楕円鏡支持孔（２８）の周縁部近傍に、
楕円鏡（２）を外側へ向けて付勢する板バネ（１４）が
取り付けられている。

【００２５】また、図５に示す如く、鏡支持板（２７）
の外面（前面）において、楕円鏡支持孔（２８）（図６
参照）の周縁部近傍に、凹球面鏡（４）の大径側端部周
縁が固定されている。また、図２に示す例においては、
楕円鏡支持孔（２８）から楕円鏡（２）の大径側端部が
若干突出している。凹球面鏡（４）は、この突出部分の
外側を覆うように鏡支持板（２７）に固定されている。
凹球面鏡（４）の大径側端部の径は、楕円鏡（２）の大
径側端部の径より大きくなっており、鏡支持板（２７）
においてこれら大径側端部同士の隙間に対応する位置
に、図６及び図７に示す如く通気孔（３０）が形成され
ている。この通気孔（３０）は、吸気ファン（３２）か
ら導入された外気が通過する孔である。内ケース（２
０）の内部は、この通気孔（３０）と、凹球面鏡（４）
に形成された光通過孔（１９）とを通じて、外ケース
（２１）に設けられた排気ファン（４１）に連通してい
る。また、内ケース（２０）の内部は、高圧放電ランプ
（１）を挿通するために楕円鏡（２）の中央部に形成さ
れたランプ挿通孔（９）と、凹球面鏡（４）に形成され
た光通過孔（１９）とを通じて、外ケース（２１）に設
けられた排気ファン（４１）に連通している。

【００２６】外ケース（２１）は、内ケース（２０）及
び高圧放電ランプ（１）全体を収容保持するものであ
る。図１に示す例では、内ケース（２０）と、この内ケ
ース（２０）から負極口金側が突出された高圧放電ラン
プ（１）と、楕円鏡（２）と、凹球面鏡（４）と、熱線
反射フィルタ（１７）とが収容されている。

【００２７】吸気ファン（３２）は、内ケース（２０）
内に外気を導入するものである。この吸気ファン（３
２）は、図１に示す例では、内ケース（２０）の下板部
の外側に配置されている。この吸気ファン（３２）を回
転させることにより、内ケース（２０）内に外気を導入
し、高圧放電ランプ（１）の正極口金（８）に直接外気
を当てるようになっている。なお、内ケース（２０）
は、吸気ファン（３２）から外気を導入する外気導入孔
（３３）、凹球面鏡（４）に形成された光通過孔（１
９）、及び鏡支持板（２７）に形成された通気孔（３
０）、及びランプ挿通孔（９）のみを通じて外部と連通
しているので、これらの孔のみを通じて外気が流通する
ことになる。

【００２８】排気ファン（４１）は、外ケース（２１）
内の空気を外部へ排出するものである。この排気ファン
（４１）は、図示例では、外ケース（２１）の上面板の
外側に配置されている。この排気ファン（４１）を回転
させることにより、吸気ファン（３２）によって内ケー
ス（２０）内及び外ケース（２１）内に導入された外気
を外部へ排出することができる。排気ファン（４１）に
よって排出される空気は、高圧放電ランプ（１）が発光
したことによる熱を吸収して高温となっている。従っ
て、吸気ファン（３２）及び排気ファン（４１）を回転
させることにより、高圧放電ランプ（１）をはじめとす
る外ケース（２１）内の各部材を効率よく冷却すること
ができる。この吸気ファン（３２）は、主として、高圧
放電ランプ（１）の正極口金（８）、及び高圧放電ラン
プ（１）の光放出部であるランプ本体（３６）を冷却す
るものなので、この吸気ファン（３２）のことを、以下
の説明では正極側吸気ファン（３２）と称することにす
る。

【００２９】第１実施形態においては、正極側吸気ファ
ン（３２）に加えて、負極側吸気ファン（３１）を設け
ておくのが好ましい。負極側吸気ファン（３１）は、主
として、高圧放電ランプ（１）の負極口金（７）を冷却
するものである。この負極側吸気ファン（３１）は、図
示例では外ケース（２１）の下面板の外側に配置されて
いる。また、この負極側吸気ファン（３１）は、図示例
では、凹球面鏡（４）の下方に配置されている。この負
極側吸気ファン（３１）を回転させることにより、外ケ
ース（２１）の下面板に形成された外気導入孔（３４）
を通じて外ケース（２１）内に外気が導入される。そし
て、その導入された外気は、凹球面鏡（４）の外面に当
たった後、その外面に沿って流れて負極口金（７）に当
たり、排気ファン（４１）を通じて外部へ排出される。
従って、負極側吸気ファン（３１）及び排気ファン（４
１）を回転させることにより、凹球面鏡（４）及び負極
口金（７）を効率よく冷却することができる。

【００３０】なお、負極側吸気ファン（３１）と凹球面
鏡（４）の間には、導風板（３５）が設けられているこ
とが望ましい。この導風板（３５）は、負極側吸気ファ
ン（３１）によって導入された外気を凹球面鏡（４）の
外面へ確実に導くためのものである。図示例では、導風
板（３５）は、板材を断面コ字形に屈曲させたものとな
っており、その中央板部が内ケース（２０）の鏡支持板
（２７）とは反対側に位置するように設けられている。

【００３１】次に、第１実施形態に係る投光装置の動作
を説明する。まず、高圧放電ランプ（１）に電力を供給
してこれを発光させるとともに、負極側吸気ファン（３
１）、正極側吸気ファン（３２）、及び排気ファン（４
１）を回転させる。すると、高圧放電ランプ（１）の発
光部（１２）で発した光の一部は、楕円鏡（２）で反射
され、楕円鏡（２）の第２焦点（１１）で集光される。
ここで、楕円鏡（２）の反射面に赤外線吸収素材がコー
ティングされているならば、赤外線が入射したことで発
生する熱を吸収することができる。また、楕円鏡（２）
と第２焦点（１１）の間に熱線反射フィルタ（１７）が
設けられているならば、この熱線反射フィルタ（１７）
によって赤外線を所定の向きに反射する。従って、より
確実に、紫外線、可視光線等の他の光のみを集光するこ
とが可能となる。

【００３２】また、高圧放電ランプ（１）の発光部（１
２）で発した光の他の一部は、凹球面鏡（４）で反射さ
れた後、楕円鏡（２）で反射され、楕円鏡（２）の第２
焦点（１１）で集光される。ここで、凹球面鏡（４）の
反射面に赤外線吸収素材がコーティングされているなら
ば、赤外線を吸収することができる。従って、より確実
に、紫外線、可視光線等の他の光のみを集光することが
可能となる。

【００３３】高圧放電ランプ（１）の発光部（１２）で
光を放つことにより、高圧放電ランプ（１）の負極口金
（７）、ランプ本体（３６）、及び正極口金（８）のそ
れぞれが熱を吸収して温度が上昇する。また、楕円鏡
（２）及び凹球面鏡（４）も熱を吸収して温度が上昇す
る。しかしながら、負極側吸気ファン（３１）、正極側
吸気ファン（３２）、及び排気ファン（４１）をそれぞ
れ回転させることにより、これらの部材を効率よく冷却
し、これらの部材が高温になるのを防ぐことができる。

【００３４】すなわち、正極側吸気ファン（３２）によ
って内ケース（２０）内に導入された外気は、図８に矢
印で示すような経路を経て排気ファン（４１）まで導か
れ、外部に排出される。これを詳述すれば、正極側吸気
ファン（３２）によって導入された外気は、正極口金
（８）に当たって該口金の熱を奪った後、楕円鏡（２）
のランプ挿通孔（９）を通じてランプ本体（３６）側へ
流れる。そして、楕円鏡（２）の内面に沿って流れて楕
円鏡（２）の熱を奪い、更に凹球面鏡（４）の内面に沿
って流れて凹球面鏡（４）の熱を奪い、凹球面鏡（４）
の光通過孔（１９）を通った後、排気ファン（４１）に
よって吸引されて外部へ排出される。また、正極側吸気
ファン（３２）によって導入された外気は、正極口金
（８）に当たって該口金の熱を奪った後、楕円鏡（２）
のランプ挿通孔（９）を通じてランプ本体（３６）側へ
流れ、ランプ本体（３６）及び負極口金（７）に沿って
流れてこれらの熱を奪い、排気ファン（４１）によって
吸引されて外部へ排出される。この第１実施形態では、
下流側に向けて次第に径が小さくなる凹球面鏡（４）を
設けているので、ランプ挿通孔（９）から入った外気が
ランプ本体（３６）の周りで拡散することがない。従っ
て、ランプ本体（３６）に沿った空気流を確実に形成す
ることができる。

【００３５】また、正極側吸気ファン（３２）によって
内ケース（２０）内に導入された外気は、楕円鏡（２）
の外面に沿って流れて楕円鏡（２）の熱を奪った後、楕
円鏡（２）と凹球面鏡（４）の間に形成された通気孔
（３０）を通って凹球面鏡（４）側へ流れ、凹球面鏡
（４）の内面に沿って流れて凹球面鏡（４）の熱を奪
い、凹球面鏡（４）の光通過孔（１９）を通った後、排
気ファン（４１）によって吸引されて外部へ排出され
る。

【００３６】このように、第１実施形態においては、高
圧放電ランプ（１）、楕円鏡（２）、及び凹球面鏡
（４）のそれぞれが、確実に外気に触れて強制冷却され
る。従って、高圧放電ランプ（１）及びその周辺部材の
冷却を効率よく行うことができるので、各吸気ファン
（３１），（３２）及び排気ファン（４１）の回転数を
低くしても確実に冷却を行い、高圧放電ランプ（１）及
びその周辺部材の寿命を伸ばすことが可能となる。ま
た、高圧放電ランプ（１）、楕円鏡（２）、及び凹球面
鏡（４）のそれぞれの表面に確実に空気流を当てること
ができるので、これら高圧放電ランプ（１）、楕円鏡
（２）、及び凹球面鏡（４）の表面に塵や埃がくっつく
ことがない。従って、これらの部材上に塵や埃が焼き付
くことがなく、発光効率及び反射効率を常に高く維持す
ることが可能となる。

【００３７】また、負極側吸気ファン（３１）を設けて
いる図示例においては、更なる冷却効果を発揮すること
ができる。つまり、負極側吸気ファン（３１）によって
外ケース（２１）内に導入された外気は、凹球面鏡
（４）の外面に当たって凹球面鏡（４）の熱を奪った
後、負極口金（７）に当たって負極口金（７）の熱を奪
い、排気ファン（４１）によって吸引されて外部へ排出
される。また、導風板（３５）を設けている場合には、
確実に外気を凹球面鏡（４）へ導いてその冷却を行うこ
とができる。

【００３８】第１実施形態においては、凹球面鏡（４）
を設けているので、小さい楕円鏡（２）を用いた場合で
も、高圧放電ランプ（１）が放った光の大部分を集光す
ることができる。小さい楕円鏡（２）を用いれば、集光
角度（θ）を小さくすることができるので、集光された
光を平行あるいは平行に近い光にする光学系（３）の光
路方向長さを短く設定することができ、もって投光装置
全体をコンパクトに構成することが可能となる。また、
楕円鏡（２）の他に凹球面鏡（４）を設けることによ
り、高圧放電ランプ（１）が爆発しても、その爆風をこ
れらの鏡で受け止めることができる。従って、爆風の影
響が外部へ及ぶのを確実に防止することができ、この装
置を使用する者の安全性を高めることができる。また、
楕円鏡（２）及び凹球面鏡（４）の双方を金属で構成す
ることにより、高圧放電ランプ（１）が発する強力な光
を遮蔽して、この光が外部に漏れ出すのを防止すること
ができる。

【００３９】また、第１実施形態においては、光学系
（３）を通じて外部へ照射される照射光のムラを極力小
さくすることができる。これは、楕円鏡（２）と凹球面
鏡（４）を併用したことに基づくものである。高圧放電
ランプ及び楕円鏡を用いたこの種の投光装置において
は、照射光の輝度分布は、楕円鏡の各焦点近傍の輝度分
布の状態が略そのままの形で現れる。従って、楕円鏡の
各焦点近傍の輝度分布を如何にしてムラのない状態にす
るかが問われるのであるが、この第１実施形態において
は、図９に示すように、第１焦点（１０）付近（発光部
（１２））の輝度分布（４５）が略台形状となってい
る。これは、高圧放電ランプ（１）から発した光のう
ち、凹球面鏡（４）で反射されることなく楕円鏡（２）
のみによって反射された光の輝度分布（４６）と、凹球
面鏡（４）で反射された後に楕円鏡（２）で反射された
光の輝度分布（４７）とが重なり合うことで出来たもの
である。このように第１焦点（１０）付近にて台形状の
輝度分布を持った光は、略そのままの形で第２焦点付近
における輝度分布となり、更にそのままの形で照射光の
輝度分布となるので、ムラのない良好な照射光を得るこ
とができる。

【００４０】これに対し、従来の技術の項で説明したよ
うな、反射鏡として楕円鏡のみを用いた投光装置におい
ては、第１焦点（４８）（図１０参照）付近すなわち負
極（７０）と正極（４９）の間の輝度分布（７１）が、
図１０に示すような状態となる。つまり、正極（４９）
近傍を頂点とした急峻な山形の輝度分布となる。この輝
度分布は、略そのままの形で第２焦点における輝度分布
となり、更にそのままの形で照射光の輝度分布となるの
で、ムラの大きな質の悪い照射光を得ることになる。

【００４１】次に、本発明の第２実施形態に係る高圧放
電ランプを用いた投光装置について図面を参照しつつ説
明する。図１１は、第２実施形態に係る投光装置の構造
を示す図である。この第２実施形態に係る投光装置が上
記した第１実施形態と異なる点は、内ケース（２０）の
下面板（４２）の外側に正極側吸気ファン（３２）を設
けるとともに、内ケース（２０）の右側面板（４３）及
び左側面板（図示せず）の外側にもそれぞれ正極側吸気
ファン（３２）を設けている点である。この構成によれ
ば、正極口金（８）及びランプ本体（３６）に当てる外
気の量が増えるので、より一層の冷却効果を奏すること
ができる。

【００４２】次に、本発明の第３実施形態に係る高圧放
電ランプを用いた投光装置について図面を参照しつつ説
明する。図１２は、第３実施形態に係る投光装置の構造
を示す図である。この第３実施形態に係る投光装置が上
記した第１実施形態と異なる主な点は、高圧放電ランプ
（１）として超高圧水銀ランプを用いている点と、それ
に応じて、楕円鏡（２）の後方に防熱板（３７）を設け
ている点である。

【００４３】超高圧水銀ランプは、３０（atm ）程度の
水銀蒸気を封入したランプである。これに対し、キセノ
ンランプは１０（atm ）程度のキセノンを封入したラン
プである。従って、超高圧水銀ランプは、キセノンラン
プに比べて温度変化による爆発の危険性が高いため、ガ
ラスから構成されたランプ本体（３６）を強制冷却する
のは好ましくない。第３実施形態は、この問題点を解消
するものである。

【００４４】第３実施形態においては、楕円鏡（２）の
後方に防熱板（３７）を設けている。この防熱板（３
７）は、円板状部材の中央部に高圧放電ランプ（１）の
正極口金（８）側を挿通する正極側挿通孔（３８）が形
成された防熱板本体（３９）と、その正極側挿通孔（３
８）内に一体に設けられ後側が次第に縮径し前側が次第
に拡径された筒状部（４０）とからなる。筒状部（４
０）は、その中央部が楕円鏡（２）のランプ挿通孔
（９）内に位置しており、負極口金側が楕円鏡（２）の
反射面側に位置している。また、ランプ挿通孔（９）と
筒状部（４０）の中央部の間、楕円鏡（２）の反射面と
筒状部（４０）の前側の間にはそれぞれ、外気が流通す
る隙間が形成されている。

【００４５】この構成によれば、正極側吸気ファン（３
２）から内ケース（２０）内に導入された外気は、正極
口金（８）に当たって正極口金（８）の熱を奪った後、
楕円鏡（２）と凹球面鏡（４）の間に形成された通気孔
（図示せず）を通り、凹球面鏡（４）に当たって凹球面
鏡（４）の熱を奪い、排気ファン（４１）に吸引されて
外部に排出される。

【００４６】また、正極側吸気ファン（３２）から内ケ
ース（２０）内に導入された外気は、防熱板本体（３
９）と楕円鏡（２）の間を流れて楕円鏡（２）の熱を奪
った後、筒状部（４０）と楕円鏡（２）の間を通る。そ
して、筒状部（４０）の前側が拡径されていることによ
り、楕円鏡（２）の反射面に沿った流れが形成される。
このとき、外気は楕円鏡（２）の熱を確実に奪うが、高
圧放電ランプ（１）のランプ本体（３６）には当たらな
いので、ランプ本体（３６）は直接冷却されることはな
い。楕円鏡（２）の熱を奪った外気は、凹球面鏡（４）
の反射面に当たって凹球面鏡（４）の熱を奪い、排気フ
ァン（図示せず）に吸引されて外部へ排出される。

【００４７】なお、上記各実施形態においては、高圧放
電ランプ（１）を、前側に負極（５）が位置し且つ後側
に正極（６）が位置するように配置しているが、本発明
においては、逆に、前側に正極（６）が位置し且つ後側
に負極（５）が位置するように配置してもよい。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、キセノン
ランプ等の高圧放電ランプが爆発したときの危険性を極
力小さくすることができる。また、照射光の輝度分布の
ムラを小さくすることができる。また、高圧放電ランプ
が発する光の集光角を小さくして装置全体をコンパクト
に構成することができる。また、高圧放電ランプが発す
る強力な光が外部に漏れ出さないようにすることができ
る。

【００４９】請求項２記載の発明によれば、請求項１の
効果に加えて、ファンの騒音を小さくしつつ高圧放電ラ
ンプ及びその周辺部材の冷却効果を高めることができ
る。また、高圧放電ランプ及びその周辺部材へ冷却風を
確実に当てて同ランプ及びその周辺部材に塵や埃が付着
しないようにし、ムラのない高い輝度を常に高い状態で
維持することができる。

【００５０】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明において、凹球面鏡の冷却効果を更に高めるこ
とができる。また、凹球面鏡へ外気をより確実に当てて
凹球面鏡に塵や埃が付着しないようにし、ムラのない高
い輝度をより確実に実現することができる。

【００５１】請求項４記載の発明によれば、請求項２記
載の発明において、赤外線吸収素材によって赤外線を吸
収することができるので、紫外線、可視光線等の他の光
のみをより確実に集光し、その光を照射することが可能
となる。また、光学系の熱による傷みを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る投光装置を示す部
分断面図である。

【図２】図１に示す投光装置の部分拡大図である。

【図３】図１に示す投光装置の高圧放電ランプ付近を抽
出して示す図である。

【図４】図１に示す投光装置の内ケースを後方から見た
図である。

【図５】図１に示す投光装置の内ケースを前方から見た
図である。

【図６】図１に示す楕円鏡の取り付け状態を後方から見
た図である。

【図７】図１に示す楕円鏡の取り付け状態を前方から見
た図である。

【図８】図１に示す投光装置における外気の流れを示す
図である。

【図９】本発明に係る投光装置の発光部における輝度分
布を示す図である。

【図１０】従来の投光装置の発光部における輝度分布を
示す図である。

【図１１】本発明の第２実施形態に係る投光装置を示す
部分断面図である。

【図１２】本発明の第３実施形態に係る投光装置を示す
部分断面図である。

【図１３】従来の投光装置を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・高圧放電ランプ ２・・・・・楕円鏡 ３・・・・・光学系 ４・・・・・凹球面鏡 ９・・・・・ランプ挿通孔 １０・・・・・第１焦点 １３・・・・・球心 １９・・・・・光通過孔 ２０・・・・内ケース ２１・・・・外ケース ３０・・・・通気孔 ３２・・・・吸気ファン ４１・・・・排気ファン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キセノンランプ等の高圧放電ランプと、
   この高圧放電ランプが発する光を集光する楕円鏡と、こ
   の楕円鏡により集光された光が入射され平行もしくは平
   行に近い光を出射する光学系と、前記楕円鏡の反射面と
   対向する位置に設けられた凹球面鏡とを備えてなり、前
   記楕円鏡の第１焦点上に前記高圧放電ランプの発光部が
   位置するとともに、その第１焦点上に前記凹球面鏡の球
   心が一致しており、この凹球面鏡の中央部には前記楕円
   鏡で反射された光を通過させる光通過孔が形成されてい
   ることを特徴とする高圧放電ランプを用いた投光装置。
2. 【請求項２】 前記高圧放電ランプの少なくとも一部を
   収容保持する内ケースと、この内ケース及び高圧放電ラ
   ンプ全体を収容保持する外ケースと、前記内ケース内に
   外気を導入する吸気ファンと、前記外ケース内の空気を
   外部へ排出する排気ファンとを備えてなり、前記内ケー
   スの内部は、前記高圧放電ランプを挿通するために前記
   楕円鏡の中央部に形成されたランプ挿通孔及び前記凹球
   面鏡の中央部に形成された光通過孔を通じて前記排気フ
   ァンと連通していることを特徴とする請求項１に記載の
   高圧放電ランプを用いた投光装置。
3. 【請求項３】 前記内ケースの内部は、前記楕円鏡の周
   縁部と前記凹球面鏡の反射面の間に形成された通気孔及
   び前記凹球面鏡の中央部に形成された光通過孔を通じて
   前記排気ファンと連通していることを特徴とする請求項
   ２に記載の高圧放電ランプを用いた投光装置。
4. 【請求項４】 前記楕円鏡及び凹球面鏡の反射面にはそ
   れぞれ、赤外線吸収素材がコーティングされていること
   を特徴とする請求項２に記載の高圧放電ランプを用いた
   投光装置。