JP2011222217A

JP2011222217A - Optical apparatus

Info

Publication number: JP2011222217A
Application number: JP2010088636A
Authority: JP
Inventors: Mikio Shimizu; 幹雄清水; Hirohisa Iwabayashi; 弘久岩林
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-11-04
Also published as: CN202003132U

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical apparatus in which a short-arc mercury lamp can be actuated with no problem even when the optical apparatus is constituted so that the radiation light of the short-arc mercury lamp can be utilized with high efficiency.SOLUTION: At least one of a main reflector (20), a sub-reflector (30) or a translucent cover (40) has a UV light reflection function. The main reflector (20) consists of an ellipsoidal surface while the sub-reflector (30) consists of a spherical surface and they are arranged to face each other at the identical first focus position and surround a short arc mercury lamp (10) at the identical first focus position. An ultraviolet supplementary light source (70) is provided on a non-reflective surface in the light source device.

Description

この発明は光学装置に関する。特に、プロジェクター装置に使われる光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device. In particular, the present invention relates to an optical device used in a projector device.

プロジェクター装置は、一般に、液晶（ＬＣＤ）パネルを使う方式とＤＬＰを使う方式が存在する。
ＬＣＤパネルを使う方式は、１枚式と３枚式があるが、いずれの方式であっても、光源からの放射光を３色（ＲＧＢ）に分離して、ＬＣＤパネルにおいて画像情報に対応させた光を透過調整して、その後、パネルを透過した３色を合成させてスクリーン上に投射させる方式である。
一方、ＤＬＰ（登録商標）を使う方式は、光源からの放射光をＲＧＢの領域が分割形成された回転フィルターを介して、空間変調素子（光変調デバイスともいい、具体的にはＤＭＤ素子などをいう）などを時分割で照射し、このＤＭＤ素子で特定の光を反射させてスクリーンに照射するものである。ＤＭＤ素子とは、１画素ごとに対応する小さな鏡を約百万個程度敷き詰めたものであって、一つ一つの小さな鏡の向きを制御することで光の投射が制御される。
ＤＬＰ方式は、ＬＣＤ方式に比較して、光学系が簡易であるとともに３枚ものＬＣＤパネルを使う必要がないことから装置全体が小型簡易化するメリットがある。 Generally, there are a projector apparatus using a liquid crystal (LCD) panel and a DLP system.
There are 1 and 3 types of LCD panel systems. However, in either system, the radiated light from the light source is separated into three colors (RGB), and the LCD panel supports image information. In this method, the transmitted light is adjusted for transmission, and then the three colors transmitted through the panel are combined and projected onto the screen.
On the other hand, the method using DLP (registered trademark) is a spatial modulation element (also called a light modulation device, specifically a DMD element, etc.) through a rotary filter in which the RGB region is divided and formed from the light emitted from the light source. Etc.) in a time-sharing manner, and the DMD element reflects specific light to irradiate the screen. The DMD element has about 1 million small mirrors corresponding to each pixel, and the projection of light is controlled by controlling the direction of each small mirror.
Compared with the LCD system, the DLP system has a merit that the entire apparatus is small and simple because the optical system is simple and there is no need to use three LCD panels.

一方、プロジェクター装置の光源は、高い蒸気圧を有するショートアーク水銀ランプが使用される。水銀蒸気圧を高くすることで、可視波長域の光を高い出力で得られるからである。
また、このショートアーク水銀ランプ（以下、単に「ランプ」ともいう）は、スクリーンに投射される画像を明るくするために、回転楕円面形状の凹面反射鏡（略お椀型）の中に組み込まれる。凹面反射鏡を使うことで、ランプからの四方八方に放射される光を集束させて、限られた面積のスクリーンに効率よく照射できるからである。 On the other hand, a short arc mercury lamp having a high vapor pressure is used as the light source of the projector apparatus. This is because by increasing the mercury vapor pressure, light in the visible wavelength range can be obtained with high output.
In addition, this short arc mercury lamp (hereinafter also simply referred to as “lamp”) is incorporated in a concave ellipsoidal reflecting mirror (substantially bowl-shaped) in order to brighten the image projected on the screen. This is because by using the concave reflecting mirror, the light emitted from the lamp in all directions can be focused and efficiently radiated on the screen of a limited area.

近年、プレゼンテーション用途に使われるプロジェクター装置などでは、出先で使う場合が多く、容易に持ち運びできるという意味で、装置の小型・軽量化が強く求められている。
プロジェクター装置に対して小型化が要求されると、当然に、プロジェクター装置の中に組み込まれる光学装置（放電ランプや凹面反射鏡）も小型化が要求される。
その一方で、当然ではあるが、このような寸法、形状の制約を受けたとしても、ショートアーク水銀ランプの放射光の利用効率を低下させることはできない。 In recent years, projector devices and the like used for presentations are often used on the go, and there is a strong demand for smaller and lighter devices in the sense that they can be easily carried.
When the projector device is required to be miniaturized, naturally, the optical device (discharge lamp and concave reflecting mirror) incorporated in the projector device is also required to be miniaturized.
On the other hand, as a matter of course, the utilization efficiency of the radiated light of the short arc mercury lamp cannot be lowered even if the size and shape are restricted.

図１１は、従来から提案されている光学装置の概略構造を示す。これは、特開平１１−６４７９５号公報で開示されており、主凹面反射鏡２０とは、別に、副反射鏡３０（補助反射鏡）を設け、ショートアーク水銀ランプから凹面反射鏡に直射する光５５と、前方に向けて放射される光５６を発光部１１の電極間の空間を通り抜け、凹面反射鏡に再び戻される光とを合わせ、出射光５７として利用するものである。
さらに、反射鏡より出射された光の光路修正機能を有する透光性カバー４０により構成される技術が示されている。 FIG. 11 shows a schematic structure of a conventionally proposed optical device. This is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-64795. In addition to the main concave reflecting mirror 20, a sub-reflecting mirror 30 (auxiliary reflecting mirror) is provided, and light is directly incident on the concave reflecting mirror from the short arc mercury lamp. 55 and the light 56 radiated forward are combined with the light passing through the space between the electrodes of the light emitting unit 11 and returned to the concave reflecting mirror, and used as the outgoing light 57.
Furthermore, there is shown a technique constituted by a translucent cover 40 having a function of correcting an optical path of light emitted from a reflecting mirror.

プロジェクターの筐体が小型化されるに従いプロジェクター装置内の集積密度が高くなり冷却の効率が悪化する。このため、プロジェクターに提供されるショートアーク水銀ランプは冷却効率改善の目的でプロジェクターの筐体壁近傍に設けられることが主となっている。そして、光学装置より漏れ出る迷光も問題となるため、遮光機構により光学装置が囲まれることになりプロジェクター装置外からの光はショートアーク水銀ランプ１０に到達することができ難くなり、結果として、ショートアーク水銀ランプ始動性が問題となっている。 As the projector housing is miniaturized, the integration density in the projector device increases and the cooling efficiency deteriorates. For this reason, the short arc mercury lamp provided to the projector is mainly provided near the casing wall of the projector for the purpose of improving the cooling efficiency. Further, stray light leaking from the optical device also becomes a problem, so that the optical device is surrounded by the light shielding mechanism, and it becomes difficult for light from the outside of the projector device to reach the short arc mercury lamp 10, resulting in a short circuit. Arc mercury lamp startability is a problem.

始動性を改善する技術として、特開２００２−１００３２３号公報に紫外光始動補助光源の記載がある。しかし、開示された技術においては、端面より紫外光を導くため補助光源より発せられた光の極一部のみが発光部に達することになり、十分な効果が確認できなかった。特には、プロジェクター装置を使用に供さない時間が長い場合、始動性難という問題が発生している。また、主反射鏡２０、副反射鏡３０及び透光性カバー４０によって囲まれた空間であって、発光部１１に直接紫外光が到達する位置に設ける場合は、主反射鏡２０及び副反射鏡３０で反射された光線の光路を妨げてしまう問題もあった。 As a technique for improving startability, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-100433 discloses an ultraviolet light start auxiliary light source. However, in the disclosed technique, since ultraviolet light is guided from the end face, only a very small part of the light emitted from the auxiliary light source reaches the light emitting part, and a sufficient effect cannot be confirmed. In particular, when the projector apparatus is not used for a long time, there is a problem that startability is difficult. Further, when the space is surrounded by the main reflecting mirror 20, the sub-reflecting mirror 30, and the translucent cover 40 and is provided at a position where the ultraviolet light directly reaches the light emitting unit 11, the main reflecting mirror 20 and the sub-reflecting mirror are provided. There was also a problem of obstructing the optical path of the light beam reflected by 30.

特に、特開平１１−６４７９５号公報の構成においては、全周を光学部品である反射鏡及び透光性カバーに覆われることになり、プロジェクター装置外からの光、とりわけ紫外光の到達が著しく減少する傾向にある。
特開平１１−６４７９５号特開２００２−１００３２３号 In particular, in the configuration of Japanese Patent Laid-Open No. 11-64795, the entire circumference is covered with a reflecting mirror and a translucent cover, which are optical components, and the arrival of light from outside the projector device, particularly ultraviolet light, is significantly reduced. Tend to.
JP-A-11-64795 JP 2002-100433

この発明が解決しようとする課題は、ショートアーク水銀ランプの放射光を高効率に利用できる光学装置として構成した場合においても、ショートアーク水銀ランプの始動が問題なくできる光学装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an optical device that can start the short arc mercury lamp without any problem even when it is configured as an optical device that can use the radiation light of the short arc mercury lamp with high efficiency. .

上記課題を解決するために、本発明は、一対の電極を有する発光部とこの発光部の両端に設けられた封止部よりなるショートアーク水銀ランプ(１０)と、該ショートアーク水銀ランプ(１０)のアーク方向と光軸が一致するとともに、第一焦点が概ね前記電極間に形成された状態で該ショートアーク水銀ランプ(１０)を取り囲むよう配置された回転楕円面からなる主反射鏡(２０)と、該主反射鏡(２０)の開口部を取り囲むように配置されるとともに、該ショートアーク水銀ランプ(１０)から該主反射鏡の開口側へ直接放射された光を該主反射鏡(２０)に向けて再び反射させるための球面鏡からなる副反射鏡(３０)と、前記副反射鏡（３０）に主反射鏡（２０）から反射した光を通過するために設けられた開口部と、前記開口部に設けられた透光性カバー（４０）と、前記主反射鏡(２０)、前記副反射鏡(３０)及び前記透光性カバー（４０）のうち少なくともいずれかの一つに設けられる紫外光反射機能と、よりなる光学装置において、前記主反射鏡(２０)、前記副反射鏡(３０)、前記透光性カバー（４０）、及び、非反射面により囲まれた空間内に、紫外光補助光源（７０、７１）が配置されることを特徴とする。
尚、本発明における非反射面とは、該光源装置の反射面と反射面を繋ぐ部分であって、光の反射に寄与しない部分、具体的には該副反射鏡（３０）と該透光性カバー（４０）の干渉膜が設けられている側の面を繋ぐ部分や、該主反射鏡（２０）に該ショートアーク水銀ランプ(１０)を保持するネック部、更には、該主反射鏡（２０）と該副反射鏡（３０）を繋ぐ部分であって、干渉膜が途切れている部分等のことである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a short arc mercury lamp (10) comprising a light emitting portion having a pair of electrodes and sealing portions provided at both ends of the light emitting portion, and the short arc mercury lamp (10 ) Arc direction and optical axis coincide with each other, and a main reflector (20) composed of a spheroidal surface arranged so as to surround the short arc mercury lamp (10) in a state where the first focal point is formed between the electrodes. ) And surrounding the opening of the main reflector (20), and the light directly radiated from the short arc mercury lamp (10) to the opening side of the main reflector (10) 20) a sub-reflecting mirror (30) composed of a spherical mirror for reflection again toward the head 20), and an opening provided in the sub-reflecting mirror (30) for passing light reflected from the main reflecting mirror (20); The translucent cover provided in the opening And (40), an optical system comprising an ultraviolet light reflecting function provided in at least one of the main reflecting mirror (20), the sub-reflecting mirror (30), and the translucent cover (40). In the apparatus, an ultraviolet light auxiliary light source (70, 71) is placed in a space surrounded by the main reflecting mirror (20), the sub-reflecting mirror (30), the translucent cover (40), and the non-reflecting surface. Is arranged.
In the present invention, the non-reflecting surface is a portion that connects the reflecting surface and the reflecting surface of the light source device, and does not contribute to the reflection of light, specifically, the sub-reflecting mirror (30) and the translucent surface. A portion connecting the surface of the protective cover (40) where the interference film is provided, a neck portion for holding the short arc mercury lamp (10) in the main reflector (20), and the main reflector This is a part connecting (20) and the sub-reflecting mirror (30), where the interference film is interrupted.

さらに、前記紫外光補助光源は、該非反射面の表面に配置されたことを特徴とする。 Furthermore, the ultraviolet light auxiliary light source is arranged on the surface of the non-reflecting surface.

さらに、前記副反射鏡（３０）の該主反射鏡（２０）側開口径は、前記主反射鏡（２０）の開口径より大きく、又は、ほぼ同等であり、該主反射鏡（２０）の最大外径より該副反射鏡（３０）の最大外径の方が小さいことを特徴とする。 Further, the opening diameter of the sub-reflecting mirror (30) on the side of the main reflecting mirror (20) is larger than or substantially equal to the opening diameter of the main reflecting mirror (20). It is characterized in that the maximum outer diameter of the sub-reflecting mirror (30) is smaller than the maximum outer diameter.

さらに、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光学装置を備えたプロジェクター装置とすることを特徴とする。 Furthermore, a projector device including the optical device according to any one of claims 1 to 3 is provided.

本発明によれば、本発明はショートアーク水銀ランプの放射光を光効率に利用できる光学装置であっても、主反射鏡、副反射鏡、透光性カバーに紫外光反射機能を持たせた面と、反射面の形成されていない非反射面で囲まれる空間内で紫外光補助光源を動作させることで、光学装置を小型化しても、始動性の改善を確実に行うことができる。
また、非反射面の表面に紫外光補助光源を設けることで、光路の妨げとならないで始動性の改善をおこなうことができる。
さらには、主反射鏡の開口径よりも副反射鏡の径を小さくすることで、紫外光補助光源の取り付け場所が確保でき、光学装置を大きくすることなく始動性の改善を行うことができる。 According to the present invention, even if the present invention is an optical device that can use the light emitted from the short arc mercury lamp for light efficiency, the main reflecting mirror, the sub-reflecting mirror, and the translucent cover have an ultraviolet light reflecting function. By operating the ultraviolet light auxiliary light source in a space surrounded by the surface and the non-reflecting surface where the reflecting surface is not formed, the startability can be improved reliably even if the optical device is downsized.
Further, by providing the ultraviolet light auxiliary light source on the surface of the non-reflecting surface, the startability can be improved without obstructing the optical path.
Furthermore, by making the diameter of the sub-reflecting mirror smaller than the opening diameter of the main reflecting mirror, it is possible to secure a place for attaching the ultraviolet light auxiliary light source, and to improve startability without increasing the size of the optical device.

本発明に係る光学装置の全体構造を示す概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing the overall structure of an optical device according to the present invention. 本発明に係る光学装置において光の進行状況を示す説明用概略断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the progress of light in an optical device according to the present invention. 本発明に係る光学装置の紫外光補助光源からの紫外光の進行状況を示す概略図。Schematic which shows the advancing condition of the ultraviolet light from the ultraviolet auxiliary light source of the optical apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光学装置において、紫外光補助光源の取り付け構造を示す概略図。Schematic which shows the attachment structure of the ultraviolet light auxiliary light source in the optical apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光学装置の透光性カバーのその他の実施形態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows other embodiment of the translucent cover of the optical apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光学装置の投光性カバーを配置したその他の実施形態。Other embodiment which has arrange | positioned the light emitting cover of the optical apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光学装置の実施例を示す概略断面図。1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an optical device according to the present invention. 本発明に係る光学装置の透光性カバーの実施形態を示す概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a translucent cover of an optical device according to the present invention. 本発明に係る光学装置のショートアーク水銀ランプ発光部の概念構造図。The conceptual structure figure of the short arc mercury lamp light emission part of the optical apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光学装置のショートアーク水銀ランプの電極の模式図。The schematic diagram of the electrode of the short arc mercury lamp of the optical apparatus which concerns on this invention. 従来の光学装置を示す概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a conventional optical device.

本発明の光学装置は、主反射鏡２０と、該主反射鏡２０の開口側に配置された副反射鏡３０と、該副反射鏡３０側の光軸上に配置された透光性カバー４０を具備しており、副反射鏡と透光性カバーに囲まれた空間に紫外光補助光源５０が設けられ、副反射鏡及び透光性カバーのいずれか一つに紫外光反射機能が設けられ、紫外光補助光源５０からの紫外光が直接ショートアーク水銀ランプ１０の発光部１１に到達しない位置に紫外光補助光源５０を設置した場合でも、反射鏡若しくは透光性カバーによる反射によって紫外光が発光部１１に到達できるようにしたものである。
即ち、紫外光補助光源５０の紫外光がショートアーク水銀ランプ発光部１１に直接到達できない位置にあっても、反射鏡若しくは透光性カバーに設けられた紫外光反射機能によって、1回若しくは複数回反射して、ショートアーク水銀ランプ発光部１１に到達されることを特徴とする光学装置である。以下に、具体的構成を、図面を用いて説明する。 The optical device of the present invention includes a main reflecting mirror 20, a sub reflecting mirror 30 disposed on the opening side of the main reflecting mirror 20, and a translucent cover 40 disposed on the optical axis on the sub reflecting mirror 30 side. The auxiliary light source 50 is provided in a space surrounded by the sub-reflecting mirror and the translucent cover, and either one of the sub-reflecting mirror or the translucent cover is provided with an ultraviolet light reflecting function. Even when the ultraviolet light auxiliary light source 50 is installed at a position where the ultraviolet light from the ultraviolet light auxiliary light source 50 does not directly reach the light emitting part 11 of the short arc mercury lamp 10, the ultraviolet light is reflected by the reflection by the reflecting mirror or the translucent cover. The light emitting unit 11 can be reached.
That is, even if the ultraviolet light from the ultraviolet light auxiliary light source 50 cannot reach the short arc mercury lamp light emitting unit 11 directly, it can be used once or a plurality of times by the ultraviolet light reflecting function provided in the reflecting mirror or the translucent cover. The optical device is reflected and reaches the light emitting unit 11 of the short arc mercury lamp. A specific configuration will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明に係る光学装置の全体外観図を表す。
光学装置は、ショートアーク水銀ランプ１０、主反射鏡２０、及び副反射鏡３０、より構成される。主反射鏡２０は、ショートアーク水銀ランプ１０を取り囲むように配置しており、ショートアーク水銀ランプ１０のアーク方向、すなわち、電極の先端同士を結ぶ方向と、主反射鏡２０の光軸は一致している。また、主反射鏡２０は、電極間のほぼ中央を、第一焦点位置とする回転楕円構造であり、副反射鏡３０は主反射鏡２０と同一の第一焦点位置とする球面鏡で構成される。 FIG. 1 shows an overall external view of an optical apparatus according to the present invention.
The optical device includes a short arc mercury lamp 10, a main reflecting mirror 20, and a sub-reflecting mirror 30. The main reflector 20 is arranged so as to surround the short arc mercury lamp 10, and the arc direction of the short arc mercury lamp 10, that is, the direction connecting the tips of the electrodes coincides with the optical axis of the main reflector 20. ing. The main reflecting mirror 20 has a spheroid structure having a first focal position in the approximate center between the electrodes, and the sub-reflecting mirror 30 is configured by a spherical mirror having the same first focal position as the main reflecting mirror 20. .

ショートアーク水銀ランプ１０は、ほぼ球体の発光部１１とその両端に封止部１２（１２ａ，１２ｂ）を有し、一方の封止部１２ａが主反射鏡２０の首部（頂部）２４に取り付けられる。ショートアーク水銀ランプ１０と主反射鏡２０の固定は耐熱接着剤２５などを使用し、図示のように両者を直接取り付けてもよいし、別部材として口金（レフベース：不図示）などを用い、ショートアーク水銀ランプ１０をレフベースに取り付けて、そのレフベースを主反射鏡２０に固定させてもよい。
そのレフベースに冷却風の通過する孔を設けることもできる。 The short arc mercury lamp 10 has a substantially spherical light emitting portion 11 and sealing portions 12 (12a, 12b) at both ends thereof, and one sealing portion 12a is attached to the neck (top) 24 of the main reflecting mirror 20. . The short arc mercury lamp 10 and the main reflecting mirror 20 are fixed using a heat-resistant adhesive 25 or the like, and both may be directly attached as shown, or a base (ref base: not shown) or the like is used as a separate member for short-circuiting. The arc mercury lamp 10 may be attached to the reflex base, and the reflex base may be fixed to the main reflecting mirror 20.
It is also possible to provide a hole through which cooling air passes in the reflex base.

主反射鏡２０の反射部２２は回転楕円面であり、全体として凹面形状（略お椀型）をなしている。主反射鏡２０は耐熱ガラスである硼珪酸硝子を基材として、その内面に可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射するとともに、赤外光（ＩＲ）を透過する干渉膜が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、第一層としてチタニア（ＴｉＯ_２）とシリカ（ＳｉＯ_２）を交互に積層した膜が形成され、その上に、第二層として酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）を交互に積層した膜が形成されている。これにより、第一層において、例えば、波長４００〜波長７００ｎｍの紫外光を反射し、第二層において、例えば、波長２００〜波長４００ｎｍの可視光を反射することができる。 The reflecting portion 22 of the main reflecting mirror 20 is a spheroidal surface, and has a concave shape (substantially bowl-shaped) as a whole. The main reflector 20 is made of borosilicate glass, which is a heat-resistant glass, and an interference film that reflects visible light (VIS) and ultraviolet light (UV) and transmits infrared light (IR) is formed on its inner surface. The Specifically, the interference film is formed by forming a film in which titania (TiO ₂ ) and silica (SiO ₂ ) are alternately laminated as a first layer with respect to a base material, and a hafnium oxide as a second layer thereon. A film in which (HfO ₂ ) and magnesium fluoride (MgF ₂ ) are alternately stacked is formed. Thereby, in the first layer, for example, ultraviolet light having a wavelength of 400 to 700 nm can be reflected, and in the second layer, for example, visible light having a wavelength of 200 to 400 nm can be reflected.

副反射鏡３０は、主反射鏡２０の開口部を覆い隠すように取り付けられている。耐熱性のシリコーン接着剤、ステンレス材や、耐熱性樹脂等の専用取り付け具により主反射鏡２０に接合される。副反射鏡３０は、主反射鏡２０と同一の第一焦点位置として、ショートアーク水銀ランプの発光部１１に倣ってほぼ球面体になっているため、反射鏡に入射した光線を同じ方向に反射させる。副反射鏡３０は、ショートアーク水銀ランプの発光部より離れた位置に取り付けられてあるので、ショートアーク水銀ランプからの熱を避けやすいため硝子の他、樹脂、金属等も基材として使用でき、その内面には可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射するとともに、赤外光（ＩＲ）を透過する干渉膜が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、第一層としてタンタラ（Ｔａ_２Ｏ_５）とシリカ（ＳｉＯ_２）を交互に積層した膜が形成され、その上に、第二層として酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）を交互に積層した膜が形成されている。これにより、第一層において、例えば、波長３００〜波長４００ｎｍの紫外光を反射し、第二層において、例えば、波長４００〜波長７００ｎｍの可視光を反射することができる。勿論、干渉膜はこれに限定される物では無く、他の組合せを選択することも可能である。
また、副反射鏡３０に金属のアルミニウムを用いた場合は、反射機能も有しているので、干渉膜を形成させないで使用することも可能である。勿論、アルミニウムは全波長域を反射することができるので、赤外光をも反射することになるが副反射鏡３０に入射した光は主反射鏡２０で再び反射される際に該赤外光は透過されるので、結果として赤外光を含まない光を出射させることになる。 The sub-reflecting mirror 30 is attached so as to cover the opening of the main reflecting mirror 20. The main reflector 20 is joined by a dedicated fixture such as a heat-resistant silicone adhesive, stainless steel, or heat-resistant resin. The sub-reflecting mirror 30 has a substantially spherical body following the light emitting part 11 of the short arc mercury lamp as the same first focal position as the main reflecting mirror 20, and therefore reflects the light incident on the reflecting mirror in the same direction. Let Since the sub-reflecting mirror 30 is mounted at a position away from the light emitting part of the short arc mercury lamp, it is easy to avoid heat from the short arc mercury lamp, so that glass, resin, metal, etc. can be used as a base material. On the inner surface, an interference film that reflects visible light (VIS) and ultraviolet light (UV) and transmits infrared light (IR) is formed. Specifically, the interference film is a film in which tantala (Ta ₂ O ₅ ) and silica (SiO ₂ ) are alternately laminated as a first layer on a base material, and a second layer is formed thereon. A film in which hafnium oxide (HfO ₂ ) and magnesium fluoride (MgF ₂ ) are alternately stacked is formed. Thereby, in the first layer, for example, ultraviolet light having a wavelength of 300 to 400 nm can be reflected, and in the second layer, for example, visible light having a wavelength of 400 to 700 nm can be reflected. Of course, the interference film is not limited to this, and other combinations can be selected.
Further, when metallic aluminum is used for the sub-reflecting mirror 30, it also has a reflecting function and can be used without forming an interference film. Of course, since aluminum can reflect the entire wavelength range, it also reflects infrared light. However, when the light incident on the sub-reflecting mirror 30 is reflected again by the main reflecting mirror 20, the infrared light is reflected. As a result, light that does not contain infrared light is emitted.

ここで、主反射鏡２０の開口縁と、副反射鏡３０の開口縁は、ほぼ一致することが望ましい。主反射鏡２０、副反射鏡３０の開口縁がほぼ一致する状態が光学装置としての径が最小となる場合だからである。また、副反射鏡３０で反射した光は再びショートアーク水銀ランプ１０に戻され、主反射鏡２０を介して出射されることから、ショートアーク水銀ランプ１０の見かけ上の電極間距離をほぼ半分とすることが可能となり、結果としてより明るい光源を提供できるといった利点がある。 Here, it is desirable that the opening edge of the main reflecting mirror 20 and the opening edge of the sub-reflecting mirror 30 substantially coincide. This is because the state in which the opening edges of the main reflecting mirror 20 and the sub-reflecting mirror 30 substantially coincide with each other is the case where the diameter of the optical device is minimum. Further, since the light reflected by the sub-reflecting mirror 30 is returned again to the short arc mercury lamp 10 and emitted through the main reflecting mirror 20, the apparent distance between the electrodes of the short arc mercury lamp 10 is reduced to almost half. As a result, there is an advantage that a brighter light source can be provided.

主反射鏡２０の前方には透光性カバー４０が配置される。透光性カバー４０は、ショートアーク水銀ランプ１０が万一破損した場合、破損した破片が飛散するのを防止するために設けるものである。
透光性カバーには、両面が平面である、いわゆる平板で構成されることが多いが、後に示す図５（ｂ）及び（ｃ）に例として示したレンズを用いることもできる。このようなレンズを用いる事で発光部１１に使用される発光容器肉厚の差によるレンズ効果を補正することが可能となる。さらには、楕円鏡により収束する光を主にＬＣＤプロジェクター装置で使用される平行光に変換することもできる。
即ち、レンズの形状は、プロジェクター装置の目的によって適宜選択されるものである。 A translucent cover 40 is disposed in front of the main reflecting mirror 20. The translucent cover 40 is provided to prevent the broken pieces from scattering when the short arc mercury lamp 10 is broken.
The translucent cover is often formed of a so-called flat plate whose both surfaces are flat, but a lens shown as an example in FIGS. 5B and 5C described later can also be used. By using such a lens, it is possible to correct the lens effect due to the difference in the thickness of the light emitting container used in the light emitting unit 11. Furthermore, the light converged by the elliptical mirror can be converted into parallel light mainly used in the LCD projector apparatus.
That is, the shape of the lens is appropriately selected according to the purpose of the projector apparatus.

透光性カバー４０は、図示略ではあるが、透光性カバー保持部材に装着されており、この透光性カバー保持部材が同じく図示略の光学ユニットに取り付けられる。透光性カバー４０は、主反射鏡２０からの光をすべて受光できる大きさ（外径）を有しており、また、主反射鏡２０からの光をすべて受光できる位置に配置される。透光性カバーの基材４１は硬質ガラスである硼珪酸硝子（ＴＥＭＰＡＸ；商標）からなり、主反射鏡２０側の表面には可視光（ＶＩＳ）を透過するとともに、紫外光（ＵＶ）を反射する干渉膜４３が形成される。干渉膜は、具体的には、基材に対して、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）を交互に積層した膜が形成されている。これにより、例えば、波長２００〜波長４００ｎｍの紫外光を反射し、波長４００〜波長７００ｎｍの可視光を透過することができる。透光性カバー４０の主反射鏡２０と反対側の表面には不図示の反射防止膜（ＡＲコート）が施される。透光性カバー４０を透過した可視光が再び反射することを防止するためである。
勿論、干渉膜の組合せはこれに限る物でなく、また、主反射鏡２０及び副反射鏡３０に紫外光反射機能を有する場合は省略することもできる。つまり、該干渉膜の配置は、紫外光補助光源５０の取り付け位置により、最適な組合せが選べるということである。
同様の理由で、主反射鏡２０及び副反射鏡３０の紫外光反射機能も紫外光始動補助光源５０の取り付け位置により省略することもできる。
なお、実際のプロジェクター等に該光源装置を組み込む場合、透光性カバー４０の前方に、液晶パネルやＤＬＰ用回転色フィルターが配置される。 Although not shown, the translucent cover 40 is attached to a translucent cover holding member, and this translucent cover holding member is also attached to an optical unit (not shown). The translucent cover 40 has a size (outer diameter) capable of receiving all the light from the main reflecting mirror 20 and is disposed at a position where all the light from the main reflecting mirror 20 can be received. The base 41 of the translucent cover is made of borosilicate glass (TEMPAX), which is a hard glass, and transmits visible light (VIS) and reflects ultraviolet light (UV) to the surface on the main reflecting mirror 20 side. Interference film 43 is formed. Specifically, the interference film is formed by alternately laminating hafnium oxide (HfO ₂ ) and magnesium fluoride (MgF ₂ ) on the base material. Thereby, for example, ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm can be reflected and visible light having a wavelength of 400 to 700 nm can be transmitted. An antireflection film (AR coating) (not shown) is applied to the surface of the translucent cover 40 opposite to the main reflecting mirror 20. This is to prevent the visible light transmitted through the translucent cover 40 from being reflected again.
Of course, the combination of the interference films is not limited to this, and may be omitted if the main reflecting mirror 20 and the sub-reflecting mirror 30 have an ultraviolet light reflecting function. That is, the arrangement of the interference film means that an optimum combination can be selected depending on the mounting position of the ultraviolet light auxiliary light source 50.
For the same reason, the ultraviolet light reflecting function of the main reflecting mirror 20 and the sub-reflecting mirror 30 can be omitted depending on the mounting position of the ultraviolet light starting auxiliary light source 50.
When the light source device is incorporated in an actual projector or the like, a liquid crystal panel or a DLP rotating color filter is disposed in front of the light-transmitting cover 40.

図２はショートアーク水銀ランプ放射光の進行状態を説明するための図を示す。
説明のため、主反射鏡２０、副反射鏡３０、及び透過光カバー４０には紫外光反射機能が備わっており、主反射鏡２０、及び副反射鏡３０には赤外光（ＩＲ）透過性の干渉膜も形成されているものとする。
ショートアーク水銀ランプ１０の放射光には、可視光（ＶＩＳ）、赤外光（ＩＲ）、紫外光（ＵＶ）が含まれている。可視光（ＶＩＳ）の波長域は概ね４００〜７００ｎｍであり、赤外光（ＩＲ）の波長域は概ね７００ｎｍ以上であり、紫外光（ＵＶ）の波長域は概ね４００ｎｍ以下とした。図では、反射鏡や透光性カバーに入射する光を実線で示し、可視光（ＶＩＳ）を一点鎖線で示し、赤外光（ＩＲ）を大きい点線で示し、紫外光（ＵＶ）を小さい点線で示している。
ショートアーク水銀ランプからの放射光のうち、副反射鏡３０に達した光５３は、副反射鏡３０において、可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射して、赤外光（ＩＲ）を透過させる。
次に、主反射鏡２０に達した光５５は、主反射鏡２０において、可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射して、赤外光（ＩＲ）を透過させる。光５５は、ショートアーク水銀ランプ１０から直射する光もあるが、副反射鏡３０で反射した光も含んでいる。
さらに、透光性カバー４０に達した光は、透光性カバー４０において、可視光（ＶＩＳ）５１のみを透過して、紫外光（ＵＶ）５２を反射する。 FIG. 2 is a diagram for explaining the state of travel of short arc mercury lamp radiation.
For the sake of explanation, the main reflecting mirror 20, the sub-reflecting mirror 30, and the transmitted light cover 40 are provided with an ultraviolet light reflecting function, and the main reflecting mirror 20 and the sub-reflecting mirror 30 have infrared light (IR) transmittance. This interference film is also formed.
The emitted light of the short arc mercury lamp 10 includes visible light (VIS), infrared light (IR), and ultraviolet light (UV). The wavelength range of visible light (VIS) is approximately 400 to 700 nm, the wavelength range of infrared light (IR) is approximately 700 nm or more, and the wavelength range of ultraviolet light (UV) is approximately 400 nm or less. In the figure, the light incident on the reflecting mirror or translucent cover is indicated by a solid line, visible light (VIS) is indicated by a one-dot chain line, infrared light (IR) is indicated by a large dotted line, and ultraviolet light (UV) is indicated by a small dotted line. Is shown.
Of the radiated light from the short arc mercury lamp, the light 53 that has reached the sub-reflecting mirror 30 reflects visible light (VIS) and ultraviolet light (UV) at the sub-reflecting mirror 30 to produce infrared light (IR). Permeate.
Next, the light 55 that has reached the main reflecting mirror 20 reflects visible light (VIS) and ultraviolet light (UV) and transmits infrared light (IR) in the main reflecting mirror 20. The light 55 includes direct light from the short arc mercury lamp 10, but also includes light reflected by the sub-reflecting mirror 30.
Further, the light reaching the translucent cover 40 transmits only the visible light (VIS) 51 and reflects the ultraviolet light (UV) 52 in the translucent cover 40.

前記説明では、本発明のショートアーク水銀ランプ１０からの放射光を有効に利用する光学装置の手段を説明したが、紫外光補助光源における始動性改善の方法を説明する。
図３は、紫外光補助光源による作用を説明するための図である。
反射鏡２０、３０、及び透過性カバー４０による構成は、該各部材の反射機能の違いを除けば同じであるので説明は省略する。
設定される各反射鏡及び透光性カバーの反射機能を示す。主反射鏡２０は、赤外光（ＩＲ）を透過し紫外光（ＵＶ）と可視光（ＶＩＳ）を反射する構成であり、副反射鏡３０は、紫外光（ＵＶ）及び赤外光（ＩＲ）を透過し可視光を反射する構成であり、透光性カバー４０は、紫外光（ＵＶ）と赤外光（ＩＲ）を反射し、可視光（ＶＩＳ）を透過するように構成される。
ショートアーク水銀ランプ１０の点灯装置（不図示）の電源を入にすると、先ずは、紫外光補助光源７０が発光し、紫外光補助光源７０からの紫外光は四方八方に放射される。そのうちの一つである直接光６１がランプ発光部１１に到達する。透光性カバー４０の基材４１にコーティングされた干渉膜４２により反射された紫外光６３もランプ発光部１１に到達し、さらに、主反射鏡２０の基板２１にコーティングされた干渉膜２２により反射された６２もランプ発光部１１に到達する。
直接光６１だけが到達する場合に比べ多方向からの反射光が加わり、より強度のある紫外光が到達することになり、点灯性の改善となる。
また、紫外光補助光源７０は、主反射鏡２０、副反射鏡３０等の可視光を反射する反射鏡が配置されていない非反射面に設けられているので、ショートアーク水銀ランプから放射される可視光を効率よく利用することができる。
尚、本発明における非反射面とは、該光源装置の反射面と反射面を繋ぐ部分であって、光の反射に寄与しない部分、本実施例では該副反射鏡（３０）と該透光性カバー（４０）の干渉膜が設けられている側の面を繋ぐ部分であって、干渉膜が途切れている部分のことである。なお、該非反射面としては、上記以外に、該主反射鏡（２０）に該ショートアーク水銀ランプ(１０)を保持するネック部、更には、該主反射鏡（２０）と該副反射鏡（３０）を繋ぐ部分であって、干渉膜が途切れている部分等のことを表している。 In the above description, the means of the optical device that effectively uses the emitted light from the short arc mercury lamp 10 of the present invention has been described, but a method for improving startability in the ultraviolet light auxiliary light source will be described.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the ultraviolet light auxiliary light source.
Since the configuration of the reflecting mirrors 20 and 30 and the transmissive cover 40 is the same except for the difference in the reflecting function of each member, description thereof will be omitted.
The reflecting function of each reflecting mirror and translucent cover to be set is shown. The main reflecting mirror 20 is configured to transmit infrared light (IR) and reflect ultraviolet light (UV) and visible light (VIS), and the sub-reflecting mirror 30 includes ultraviolet light (UV) and infrared light (IR). ) And reflects visible light, and the translucent cover 40 is configured to reflect ultraviolet light (UV) and infrared light (IR) and transmit visible light (VIS).
When the lighting device (not shown) of the short arc mercury lamp 10 is turned on, first, the ultraviolet light auxiliary light source 70 emits light, and the ultraviolet light from the ultraviolet light auxiliary light source 70 is emitted in all directions. Direct light 61, which is one of them, reaches the lamp light emitting unit 11. The ultraviolet light 63 reflected by the interference film 42 coated on the base material 41 of the translucent cover 40 also reaches the lamp light emitting part 11 and is further reflected by the interference film 22 coated on the substrate 21 of the main reflecting mirror 20. 62 also reaches the lamp light emitting unit 11.
Compared with the case where only the direct light 61 arrives, reflected light from multiple directions is added, and more intense ultraviolet light arrives, which improves the lighting performance.
Further, since the ultraviolet light auxiliary light source 70 is provided on a non-reflecting surface on which no reflecting mirror that reflects visible light such as the main reflecting mirror 20 and the sub-reflecting mirror 30 is disposed, it is emitted from a short arc mercury lamp. Visible light can be used efficiently.
The non-reflective surface in the present invention is a portion that connects the reflective surface and the reflective surface of the light source device, and does not contribute to the reflection of light. In this embodiment, the sub-reflecting mirror (30) and the translucent surface. It is the part which connects the surface of the side where the interference film is provided of the conductive cover (40), and is the part where the interference film is interrupted. In addition to the above, the non-reflecting surface includes a neck portion for holding the short arc mercury lamp (10) in the main reflecting mirror (20), the main reflecting mirror (20), and the sub-reflecting mirror ( 30), which is a portion where the interference film is interrupted.

紫外光補助光源７０の構造は、図４に記載した形状の紫外光補助光源７１を用いて説明を行う。
紫外光を透光する石英ガラス管を発光容器７００とし、該表面の両端に一対の外部電極７０１を配置し、発光容器の中には、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ネオン（Ｎｅ）などの希ガスに加え、窒素（Ｎ２）若しくはヘリウム（Ｈｅ）が一種以上封入されている。また、水銀（Ｈｇ）も一緒に封入すれば、ペニンング効果を利用により、点灯電圧を降下させることができる。
また、電極を適当な位置に設けて高電圧を掛けることで起こる大気放電を利用すること、紫外光を発光する発光ダイオードやレーザー等の他の紫外光発光光源を利用してもかまわない。 The structure of the ultraviolet light auxiliary light source 70 will be described using the ultraviolet light auxiliary light source 71 having the shape shown in FIG.
A quartz glass tube that transmits ultraviolet light is used as a light emitting container 700, and a pair of external electrodes 701 are disposed on both ends of the surface. Argon (Ar), xenon (Xe), and neon (Ne) are disposed in the light emitting container. In addition to a rare gas such as nitrogen, nitrogen (N 2) or helium (He) is sealed. If mercury (Hg) is also enclosed, the lighting voltage can be lowered by utilizing the penning effect.
Further, it is possible to use atmospheric discharge generated by applying a high voltage with electrodes provided at appropriate positions, or other ultraviolet light emitting light sources such as light emitting diodes and lasers that emit ultraviolet light.

図５は本発明に係る透光性カバー４０の実施形態（ａ）〜（ｃ）を示す。いずれも透光性カバーの左側が光の入射面、右側が光の出射面をそれぞれ示し、紫外光補助光源からの紫外光を反射する干渉膜４２が形成されている場合を示している。（ａ）は平板硝子の場合を示し、破損時の飛散防止効果を持つ、（ｂ）は非球面の場合であって、ショートアーク水銀ランプの発光容器によるレンズ効果を補正し、光の分布を均一にする場合を示す。（ｃ）は入射面に２つの曲面を組み合わせた形状とした場合であって、ショートアーク水銀ランプの発光容器によるレンズ効果を補正し、光の分布を均一にする場合を示す。 FIG. 5 shows embodiments (a) to (c) of the translucent cover 40 according to the present invention. In either case, the left side of the translucent cover indicates the light incident surface, and the right side indicates the light output surface, and the interference film 42 that reflects the ultraviolet light from the ultraviolet light auxiliary light source is formed. (A) shows the case of flat glass, which has the effect of preventing scattering at the time of breakage, and (b) shows the case of an aspherical surface, which corrects the lens effect caused by the light emitting container of the short arc mercury lamp and reduces the light distribution. The case of making it uniform is shown. (C) shows a case where the incident surface has a shape obtained by combining two curved surfaces, in which the lens effect by the light emitting container of the short arc mercury lamp is corrected to make the light distribution uniform.

図５（ａ）、及び、図５（ｃ）より出射される光線の説明に図６を用いて説明する。図６の下側半分が図５（ａ）の透光性カバーの状態を、図６の上側半分が図５（ｃ）の透光性カバーの状態を示す。また、図５（ａ）の光線軌跡を波線で、図５（ｃ）の光線軌跡を実線で示す。
透光性カバー４１ａ、及び、４１ｃに同じ角度から入射した場合、透光性カバー４１ａは入射と出射の角度に変化は無い、一方透光性カバー４１ｃは透光性カバーの厚みに応じて屈折され入射と出射の角度がかえられ、それぞれＰ１とＰ２に集光される。この時の光線の密度を６７と６８の囲みで示している。透光性カバー４１ａの出射光の密度に偏りがあるが、透光性カバー４１ｃでは密度６８が均一になることを示している。すなわち、集光点Ｐ１においては、不均一な分布であったのが、集光点Ｐ２では均一になることを示している。つまり、透光性カバー４１ｃの方が光学装置から均一な分布を持った光を出力することができることを意味している。このような透光性カバーを用いることで、光学装置自身を大きくすることなく、より均質な光をプロジェクター装置側に取り込めるという利点がある。 The description of the light rays emitted from FIGS. 5A and 5C will be made with reference to FIG. The lower half of FIG. 6 shows the state of the translucent cover of FIG. 5A, and the upper half of FIG. 6 shows the state of the translucent cover of FIG. 5C. Further, the ray trajectory in FIG. 5A is indicated by a wavy line, and the ray trajectory in FIG. 5C is indicated by a solid line.
When the light-transmitting covers 41a and 41c are incident from the same angle, the light-transmitting cover 41a has no change in incident and outgoing angles, while the light-transmitting cover 41c is refracted according to the thickness of the light-transmitting cover. Then, the angles of incidence and emission are changed, and the light is condensed on P1 and P2, respectively. The density of the light at this time is shown by the boxes 67 and 68. Although the density of the emitted light from the translucent cover 41a is biased, the density 68 is shown to be uniform in the translucent cover 41c. That is, the non-uniform distribution at the condensing point P1 indicates that the light is uniform at the condensing point P2. That is, the translucent cover 41c means that light having a uniform distribution can be output from the optical device. By using such a translucent cover, there is an advantage that more uniform light can be taken into the projector apparatus side without enlarging the optical apparatus itself.

図７は、本願発明の光学装置に用いられる副反射鏡３０の材質と形状を変えた場合の実施例である。前記図１で示した実施例では、副反射鏡３０には硼珪酸硝子を基材とした例を示したが、図７ではアルミニウムを基材とした実施例を示す。
反射鏡２０，３０、及び、透過性カバー４０による構成は、副反射鏡３０を変えた以外は図１と同じであるので説明は省略する。
副反射鏡３０は、アルミへら絞り、プレス加工、切削加工などによって製作され、図１と同形状の回転反射面を構成している。硼珪酸硝子を基材として使用した場合は、反射部材である干渉膜の加工を行う必要があるが、アルミニウムで製作される本実施例では、干渉膜を設けることなくアルミニウムの面をそのまま使用することができ、ショートアーク水銀ランプ１０から放射される全波長の光を反射するとともに、紫外光補助光源７１から放射される紫外光も反射することができる。
また、反射面に何も加工せずに使用することも可能であるが、反射面保護のためアルマイト処理もしくは、シリカ（ＳｉＯ_２）膜の加工を施して使用することもできる。ここで説明した加工部分とは、図７の３２で示した部分である。この場合においても、ショートアーク水銀ランプ１０から発せられる全波長の光を反射することが可能となる。
更には、硼珪酸硝子を基材として使用した場合と同じく、干渉膜による反射膜を形成することも問題なく行える。 FIG. 7 shows an embodiment in which the material and shape of the sub-reflecting mirror 30 used in the optical apparatus of the present invention are changed. In the embodiment shown in FIG. 1, an example in which the sub-reflecting mirror 30 uses a borosilicate glass as a base material is shown, but FIG. 7 shows an embodiment in which an aluminum base material is used.
Since the configuration of the reflecting mirrors 20 and 30 and the transmissive cover 40 is the same as that of FIG. 1 except that the sub-reflecting mirror 30 is changed, the description thereof is omitted.
The sub-reflecting mirror 30 is manufactured by aluminum spatula drawing, pressing, cutting, or the like, and constitutes a rotary reflecting surface having the same shape as that in FIG. When borosilicate glass is used as the base material, it is necessary to process the interference film, which is a reflection member, but in this embodiment, which is made of aluminum, the aluminum surface is used as it is without providing an interference film. In addition to reflecting light of all wavelengths emitted from the short arc mercury lamp 10, ultraviolet light emitted from the ultraviolet auxiliary light source 71 can also be reflected.
Moreover, although it is possible to use it without processing anything on the reflecting surface, it can also be used after alumite treatment or processing of a silica (SiO ₂ ) film for protecting the reflecting surface. The processed portion described here is the portion indicated by 32 in FIG. Even in this case, light of all wavelengths emitted from the short arc mercury lamp 10 can be reflected.
Furthermore, as in the case where borosilicate glass is used as a base material, it is possible to form a reflection film using an interference film without any problem.

また、前記副反射鏡３０をアルミニウムにすることで、薄肉化できる。硼珪酸硝子の基材の厚みが４ｍｍ程度必要であるのに対しアルミニウムのそれは１ｍｍ程度と非常に薄くすることができるので、軽量化が可能となり、肉厚が薄くなっても機械的強度の問題なく利用できる。肉厚を薄くしたことで同じ外径であったとしても、出射光の光を妨げない副反射鏡の開口側寸法を大きくすることができ、捕捉できる光束を多くすることができる。
さらには、前記主反射鏡２０の開口径よりも該副反射鏡３０の内径の方が大きくなり、両者の合わせ面に両者の重なりのない中空円状の部分２６ができる。この中空円状の部分２６の一部に凹みを設け、その凹み２７に紫外光補助光源７１を設置することができる。この中空円状の部分２６やその凹み２７は、本発明における非反射面になっている。Ａ−Ａ断面における、設置状態を示した図が図４になる。紫外光補助光源７１の形状は、設置状態にともなって、本図で示したように三日月状にすることもできる。
本実施例で示した設置状態にすることで、前記ショートアーク水銀ランプ１０、及び、該反射鏡両者の光路を妨げることなく、該紫外光補助光源７１からの紫外光をショートアーク水銀ランプ１０の発光部１１内へ到達させることができ、ランプ始動性の改善を行うことが可能となる。
このように、図７に示した実施例は、該主反射鏡２０と該副反射鏡３０の部材の違いを利用し、光学装置の外径を変えることなく利用する例を示したが、該副反射鏡３０の内径だけでなく、外径も主反射鏡２０のそれよりも大きくすれば、図７と同様に、主反射鏡２０の開口側端面に凹み２７を形成し、該紫外光補助光源７１を設置できることは言うまでもないことである。 Further, the auxiliary reflecting mirror 30 can be made thin by making it aluminum. The thickness of the borosilicate glass substrate needs to be about 4 mm, whereas that of aluminum can be made very thin, about 1 mm, so that it is possible to reduce the weight, and the mechanical strength is a problem even if the wall thickness is reduced. It is available without. Even if the outer diameter is the same by reducing the wall thickness, the size of the opening side of the sub-reflecting mirror that does not hinder the emitted light can be increased, and the amount of light flux that can be captured can be increased.
Furthermore, the inner diameter of the sub-reflecting mirror 30 is larger than the opening diameter of the main reflecting mirror 20, and a hollow circular portion 26 without overlapping of both is formed on the mating surface of both. A recess is provided in a part of the hollow circular portion 26, and the ultraviolet light auxiliary light source 71 can be installed in the recess 27. The hollow circular portion 26 and its recess 27 are non-reflective surfaces in the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an installation state in the section AA. The shape of the ultraviolet light auxiliary light source 71 can be made into a crescent shape as shown in FIG.
By setting the installation state shown in the present embodiment, the ultraviolet light from the ultraviolet light auxiliary light source 71 is transmitted to the short arc mercury lamp 10 without interfering with the optical paths of both the short arc mercury lamp 10 and the reflecting mirror. It is possible to reach the inside of the light emitting unit 11 and to improve the lamp startability.
Thus, the embodiment shown in FIG. 7 shows an example in which the difference between the members of the main reflecting mirror 20 and the sub-reflecting mirror 30 is used without changing the outer diameter of the optical device. If not only the inner diameter of the sub-reflecting mirror 30 but also the outer diameter thereof is larger than that of the main reflecting mirror 20, a recess 27 is formed on the opening side end face of the main reflecting mirror 20 as in FIG. It goes without saying that the light source 71 can be installed.

図８は前記副反射鏡３０にアルミニウム材を使用し、前記主反射鏡２０の開口径よりも該副反射鏡３０の内径を大きくした実施例の際の紫外光の進行状況を示す図である。
主反射鏡２０、副反射鏡３０、及び、透過性カバー４０による構成は、副反射鏡３０を変えた以外は図１と同じであるので説明は省略する。
設定される各反射鏡、及び、透光性カバーの反射機能を示す。主反射鏡１０は、紫外光（ＵＶ）及び赤外光（ＩＲ）を透過し可視光（ＶＩＳ）を反射する構成であり、副反射鏡３０は、アルミニウム材を使用しアルマイト処理３２を施すことで構成されるため可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）と赤外光（ＩＲ）を反射し、透光性カバー４０は、紫外光（ＵＶ）と赤外光（ＩＲ）を反射し、可視光（ＶＩＳ）を透過するように構成される。
ショートアーク水銀ランプ１０の点灯装置（不図示）の電源を入にすると、最初に、紫外光補助光源７１が発光し、紫外光補助光源７１からの紫外光は四方八方に放射される。紫外光補助光源７１が凹み２７に設置されているため、紫外光補助光源７１から放射される直接光をランプ発光部１１に到達させることはできない。しかし、透光性カバー４０の基材４１にコーティングされた干渉膜４２により反射された紫外光６５はランプ発光部１１に到達し、さらに、副反射鏡３０の基板３１により反射された紫外光６６もランプ発光部１１に到達する。
直接光がランプ発光部１１に到達しなくても、反射鏡、若しくは、透光性カバーから反射された紫外光により、ショートアーク水銀ランプ１０の放射光を高効率に利用できる光学装置として構成した場合（外部からの光励起が無い状態）においても、ショートアーク水銀ランプ１０の始動が問題なくできる。 FIG. 8 is a diagram showing the progress of ultraviolet light in an embodiment in which an aluminum material is used for the sub-reflecting mirror 30 and the inner diameter of the sub-reflecting mirror 30 is larger than the opening diameter of the main reflecting mirror 20. .
Since the configuration of the main reflecting mirror 20, the sub reflecting mirror 30, and the transmissive cover 40 is the same as that of FIG. 1 except that the sub reflecting mirror 30 is changed, the description thereof is omitted.
Each reflecting mirror to be set and the reflecting function of the translucent cover are shown. The main reflecting mirror 10 is configured to transmit ultraviolet light (UV) and infrared light (IR) and reflect visible light (VIS), and the sub-reflecting mirror 30 uses an aluminum material and performs anodizing 32. The visible light (VIS), ultraviolet light (UV), and infrared light (IR) are reflected, and the translucent cover 40 reflects ultraviolet light (UV) and infrared light (IR). It is configured to transmit visible light (VIS).
When the lighting device (not shown) of the short arc mercury lamp 10 is turned on, first, the ultraviolet light auxiliary light source 71 emits light, and the ultraviolet light from the ultraviolet light auxiliary light source 71 is emitted in all directions. Since the ultraviolet light auxiliary light source 71 is installed in the recess 27, direct light emitted from the ultraviolet light auxiliary light source 71 cannot reach the lamp light emitting unit 11. However, the ultraviolet light 65 reflected by the interference film 42 coated on the base material 41 of the translucent cover 40 reaches the lamp light emitting unit 11, and further, the ultraviolet light 66 reflected by the substrate 31 of the sub-reflecting mirror 30. Also reaches the lamp light emitting unit 11.
Even if the direct light does not reach the lamp light-emitting unit 11, it is configured as an optical device that can use the emitted light of the short arc mercury lamp 10 with high efficiency by the ultraviolet light reflected from the reflecting mirror or the translucent cover. Even in the case (the state where there is no external light excitation), the short arc mercury lamp 10 can be started without any problem.

図９はショートアーク水銀ランプ１０の全体構造を示す。ショートアーク水銀ランプ１０は、いわゆるショートアーク型の放電ランプであって、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部１１を有する。この発光部１１の中には発光空間が形成されており、空間内において同一形状の電極１３ｂが０．５ｍｍ〜２ｍｍの間隔で対向配置されている。発光部１１の両端部には封止部１２（１２ａ、１２ｂ）が形成され、この封止部１２には、モリブデンよりなる導電用金属箔１５（１５ａ、１５ｂ）が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔１５（１５ａ、１５ｂ）の一端には電極１３（１３ａ、１３ｂ）の軸部が接合しており、また、金属箔１５の他端には外部リード１４（１４ａ、１４ｂ）が接合して外部の給電装置から給電可能となっている。発光部１１には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。水銀は、必要な紫外光波長、例えば、波長３００〜３６０ｎｍの放射光を得るためのもので、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上、具体的には０．１５〜０．２５ｍｇ／ｍｍ^３封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時８ＭＰａ以上の高い蒸気圧となる。 FIG. 9 shows the overall structure of the short arc mercury lamp 10. The short arc mercury lamp 10 is a so-called short arc type discharge lamp, and has a substantially spherical light emitting portion 11 formed by a discharge vessel made of quartz glass. A light emitting space is formed in the light emitting portion 11, and electrodes 13b having the same shape are arranged to face each other at an interval of 0.5 mm to 2 mm in the space. Sealing portions 12 (12a, 12b) are formed at both ends of the light emitting portion 11, and conductive metal foils 15 (15a, 15b) made of molybdenum are hermetically sealed by, for example, a shrink seal. Buried. The shaft of the electrode 13 (13a, 13b) is joined to one end of the metal foil 15 (15a, 15b), and the external lead 14 (14a, 14b) is joined to the other end of the metal foil 15. Power can be supplied from an external power supply device. The light emitting unit 11 is filled with mercury, rare gas, and halogen gas. Mercury is used to obtain a necessary ultraviolet light wavelength, for example, radiation having a wavelength of 300 to 360 nm, and is 0.15 mg / mm ³ or more, specifically 0.15 to 0.25 mg / mm ³ enclosed. Yes. Although the amount of sealing varies depending on the temperature condition, it becomes a high vapor pressure of 8 MPa or more during lighting.

希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、５×１０^−５〜７×１０^−３μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆるハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ショートアーク水銀ランプのように極めて小型できわめて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止という作用もある。ショートアーク水銀ランプの数値例を示すと、例えば、発光部１１の最大外径９．５ｍｍ、電極間距離１．５ｍｍ、発光管内容積７５ｍｍ^３、定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗであり３５０Ｈｚで交流点灯される。 As the rare gas, for example, argon gas is sealed at about 13 kPa. Its function is to improve the lighting startability. As for halogen, iodine, bromine, chlorine and the like are enclosed in the form of mercury or other metals and compounds. The encapsulated amount of halogen is selected from the range of 5 × 10 ^{−5 to} 7 × 10 ⁻³ μmol / mm ³ . The function of the halogen is to extend the life using a so-called halogen cycle. However, an extremely small and extremely high operating vapor pressure such as the discharge short arc mercury lamp of the present invention also has an effect of preventing devitrification of the discharge vessel. is there. An example of a numerical value of a short arc mercury lamp is, for example, the maximum outer diameter of the light emitting portion 11 is 9.5 mm, the distance between the electrodes is 1.5 mm, the inner volume of the arc tube is 75 mm ³ , the rated voltage is 70 V, the rated power is 200 W, and the AC lighting is performed at 350 Hz. Is done.

また、この種のショートアーク水銀ランプは、小型化するプロジェクター装置に内蔵されるものであり、全体寸法として極めて小型化が要請される一方で高い発光光量も要求される。このため、発光部内の熱的影響は極めて厳しいものとなる。ランプの管壁負荷値は０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ^２、具体的には１．５Ｗ／ｍｍ^２となる。このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することでプロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載された場合に、演色性の良い光が提供できることになる。なお、ショートアーク水銀ランプの駆動方式は、交流点灯に限定されず、直流点灯であってもかまわない。 In addition, this type of short arc mercury lamp is built in a projector apparatus that is miniaturized, and as a whole size is required to be extremely small, a high amount of emitted light is also required. For this reason, the thermal influence in the light emitting part is extremely severe. The lamp wall load value of the lamp is 0.8 to 2.0 W / mm ² , specifically 1.5 W / mm ² . By having such a high mercury vapor pressure and tube wall load value, it is possible to provide light with good color rendering when mounted on a presentation device such as a projector device or an overhead projector. The driving method of the short arc mercury lamp is not limited to AC lighting, and may be DC lighting.

図１０は電極先端、及び、突起部を示す模式図である。電極１３の先端（他方の電極に対向する端部）は、ショートアーク水銀ランプの点灯に伴い、突起２ｂが形成される。突起２ｂが形成される現象は、必ずしも明らかではないが、以下のように推測される。すなわち、ショートアーク水銀ランプ点灯中に電極先端付近の高温部から蒸発したタングステン（電極の構成材料）は、発光管内に存在するハロゲンや残留酸素と結合して、例えばハロゲンがＢｒならＷＢｒ、ＷＢｒ_２、ＷＯ、ＷＯ_２、ＷＯ_２Ｂｒ、ＷＯ_２Ｂｒ_２などのタングステン化合物として存在する。これら化合物は電極先端付近の気相中の高温部においては分解してタングステン原子または陽イオンとなる。これらのタングステン原子等は、気相中の高温部であるアーク中から、低温部である電極先端近傍に向かうタングステン原子の拡散現象、いわゆる、温度拡散、および、アーク中でタングステン原子が電離して陽イオンになり、陰極動作しているときの電界によって陰極方向へ引き寄せられる現象、いわゆるドリフト現象によって、電極先端付近における気相中のタングステン蒸気密度が高くなり、電極先端に析出し、突起を形成すると考えられる。 FIG. 10 is a schematic diagram showing an electrode tip and a protrusion. A projection 2b is formed at the tip of the electrode 13 (the end facing the other electrode) as the short arc mercury lamp is turned on. The phenomenon in which the protrusion 2b is formed is not necessarily clear, but is estimated as follows. That is, tungsten (electrode constituent material) evaporated from a high temperature portion near the electrode tip during the operation of the short arc mercury lamp is combined with halogen and residual oxygen present in the arc tube. For example, if the halogen is Br, WBr, WBr ₂ , WO, WO ₂ , WO ₂ Br, WO ₂ Br ₂ and other tungsten compounds. These compounds are decomposed into tungsten atoms or cations at a high temperature portion in the gas phase near the electrode tip. These tungsten atoms are diffused from the arc, which is the high temperature part in the gas phase, to the vicinity of the tip of the electrode, which is the low temperature part, so-called temperature diffusion, and the tungsten atoms are ionized in the arc. Due to the phenomenon of becoming positive ions and attracted toward the cathode by the electric field when the cathode is operating, so-called drift phenomenon, the density of tungsten vapor in the gas phase near the electrode tip increases, and deposits on the electrode tip to form protrusions It is thought that.

図１０によれば、電極１３は球部２ａと軸部２ｃから構成され、球部２ａの先端に突起２ｂが形成される。この突起２ｂは、ショートアーク水銀ランプの点灯開始時に存在しない場合であっても、その後の点灯により、いわば自然発生的に形成される。ここで、突起２ｂは、いかなる放電ランプであっても生じるというわけではない。電極間距離が１ｍｍ〜２ｍｍであって、発光部に０．０８ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀と、希ガスと、５×１０^−５〜７×１０^−３μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプにおいて、発生する現象であり、ランプ点灯に伴い、突起２ｂが形成され、突起２ｂ同士の間でアークが形成される。
このように本願発明のショートアーク水銀ランプは、電極に突起が形成されているため、外部からの戻り光により異常に加熱されないために、赤外光（ＩＲ）が発光部に戻らないようにしている。 According to FIG. 10, the electrode 13 is composed of a sphere portion 2a and a shaft portion 2c, and a protrusion 2b is formed at the tip of the sphere portion 2a. Even if the projection 2b does not exist at the start of lighting of the short arc mercury lamp, it is naturally formed by the subsequent lighting. Here, the protrusion 2b does not occur in any discharge lamp. The distance between the electrodes is 1 mm to 2 mm, and 0.08 mg / mm ³ or more of mercury, rare gas, and halogen are enclosed in the range of 5 × 10 ^{−5 to} 7 × 10 ⁻³ μmol / mm ^{3 in} the light emitting part. This is a phenomenon that occurs in the short arc type discharge lamp, and as the lamp is lit, the protrusion 2b is formed, and an arc is formed between the protrusions 2b.
As described above, the short arc mercury lamp of the present invention has protrusions formed on the electrodes, so that it is not abnormally heated by the return light from the outside, so that infrared light (IR) does not return to the light emitting part. Yes.

本発明の光学装置を形成する主反射鏡２０、副反射鏡３０、透過光カバー４０は、ショートアーク水銀ランプからの放射光を反射もしくは波長によって透過することができれば、特に上記実施例に限定されるものではない。しかし、プロジェクター装置に使われるという意味では、耐熱性、耐強度性に優れた部材を使うことが好ましい。具体的には、主反射鏡２０は、硼珪酸硝子、石英硝子などを基材とするものであり、副反射鏡３０は、主反射鏡２０の部材に加え、アルミニウム等の金属材料、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂材料も用いる事ができる。特に、主反射鏡２０の耐熱性が要求される理由は、ランプ発光部１１に近接するためランプからの熱により過熱されるためであり、ランプ点灯時においては、主反射鏡２０が４００℃程度の高温となるからである。また、耐強度性が要求される理由は、点灯中に万一ショートアーク水銀ランプが破損した場合でも、反射鏡自身も破損されることなく、ショートアーク水銀ランプの破片等の飛散を確実に防止するためである。 The main reflecting mirror 20, the sub-reflecting mirror 30, and the transmitted light cover 40 forming the optical device of the present invention are particularly limited to the above-described embodiment as long as the light emitted from the short arc mercury lamp can be reflected or transmitted by the wavelength. It is not something. However, in terms of being used in a projector apparatus, it is preferable to use a member having excellent heat resistance and strength resistance. Specifically, the main reflecting mirror 20 is based on borosilicate glass, quartz glass, or the like, and the sub-reflecting mirror 30 is a metal material such as aluminum, polyimide resin in addition to the members of the main reflecting mirror 20. A heat-resistant resin material such as can also be used. In particular, the reason why the heat resistance of the main reflecting mirror 20 is required is that the main reflecting mirror 20 is overheated by heat from the lamp because it is close to the lamp light emitting unit 11, and the main reflecting mirror 20 is about 400 ° C. when the lamp is turned on. It is because it becomes high temperature. The reason why strength resistance is required is that even if the short arc mercury lamp breaks during lighting, the reflector itself is not damaged, and it is possible to reliably prevent the short arc mercury lamp from being scattered. It is to do.

また、上述の構成に加えて、透光性カバー４０は副反射鏡３０の前面開口部から離間して配置していても良い。この場合、ショートアーク水銀ランプ１０の封止部１２ｂに向けて冷却風を吹き付けることができるといった利点が生じる。更には、透光性カバーの代わりに、光学装置よりのプロジェクター装置で用いるレンズを装着することもできる。このような構成にすることで、さらなる小型化が可能となる。 In addition to the above-described configuration, the translucent cover 40 may be disposed away from the front opening of the sub-reflecting mirror 30. In this case, there is an advantage that cooling air can be blown toward the sealing portion 12b of the short arc mercury lamp 10. Furthermore, instead of the light-transmitting cover, a lens used in a projector device than an optical device can be attached. With such a configuration, further downsizing is possible.

１０ショートアーク水銀ランプ
２０主反射鏡
３０副反射鏡
４０透光性カバー
７０紫外光補助光源 10 Short Arc Mercury Lamp 20 Main Reflector 30 Sub Reflector 40 Translucent Cover 70 Ultraviolet Light Auxiliary Light Source

Claims

A short arc mercury lamp (10) comprising a light emitting part having a pair of electrodes and sealing parts provided at both ends of the light emitting part;
A spheroidal surface arranged so as to surround the short arc mercury lamp (10) in a state where the arc direction of the short arc mercury lamp (10) coincides with the optical axis and the first focal point is formed between the electrodes. A main reflector (20) comprising:
The main reflector (20) is disposed so as to surround the opening, and light emitted directly from the short arc mercury lamp (10) toward the opening of the main reflector (20) is transmitted to the main reflector ( 20) a sub-reflecting mirror (30) comprising a spherical mirror for reflection again toward
An opening provided in the sub-reflecting mirror (30) for passing light reflected from the main reflecting mirror (20);
A translucent cover (40) provided in the opening;
An ultraviolet light reflecting function provided on at least one of the main reflecting mirror (20), the sub-reflecting mirror (30), and the translucent cover (40);
An optical device comprising:
An ultraviolet auxiliary light source (70, 71) is disposed in a space surrounded by the main reflecting mirror (20), the sub-reflecting mirror (30), the translucent cover (40), and the non-reflecting surface. An optical device.

The optical apparatus according to claim 1, wherein the ultraviolet light auxiliary light source is disposed on a surface of the non-reflecting surface.

The opening diameter of the sub-reflecting mirror (30) on the side of the main reflecting mirror (20) is larger than or substantially equal to the opening diameter of the main reflecting mirror (20), and is the maximum outside of the main reflecting mirror (20). The optical device according to claim 1, wherein the maximum outer diameter of the sub-reflecting mirror (30) is smaller than the diameter.

A projector apparatus comprising the optical apparatus according to claim 1.