JP2003109404A

JP2003109404A - 反射鏡付き高圧水銀ランプおよび画像投影装置

Info

Publication number: JP2003109404A
Application number: JP2001303036A
Authority: JP
Inventors: Makoto Horiuchi; 誠堀内; Makoto Kai; 誠甲斐; Takeshi Ichibagase; 剛一番ヶ瀬; Satoyuki Seki; 智行関
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】画面への投射光を増加させることができ、寿
命の長い反射鏡付き高圧水銀ランプを提供する。【解決手段】発光部１００の両端から延在した第１お
よび第２の封止部（１０１ａ、１１０１ｂ）とを有する
ダブルエンド型の高圧水銀ランプ１１５０と、反射鏡３
００とから構成された反射鏡付き高圧水銀ランプ１００
０である。反射鏡３００は、出射方向側に設けられた広
開口部と、高圧水銀ランプ１５０を固定するための狭開
口部とを備えており、高圧水銀ランプの第１の封止部１
０１ａは、反射鏡３００の狭開口部付近にて固定され、
高圧水銀ランプの第２の封止部１１０１ｂは、反射鏡３
００の広開口部側に配置されている。第２の封止部１１
０１ｂは、発光部１００側の外径よりも端部側の外径の
方が小さい形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射鏡付き高圧水
銀ランプおよび画像投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】文字、図形などの画像を拡大投影し表示
する手段として、液晶プロジェクタ装置などが知られて
いる。このような画像投影装置は、所定の光出力が必要
であるため、光源としては輝度の高い高圧水銀ランプ
が、一般に、広く使用されている。この種のランプは、
反射鏡と組み合わされて使用されるのが一般的である。

【０００３】図１０は、従来の高圧水銀ランプ１５０の
断面構成を模式的に示している。図１０に示した高圧水
銀ランプ１５０は、石英ガラスからなる略球状の発光部
１００と、発光部１００から延在する封止部１０１ａお
よび１０１ｂである。封止部１０１ａ、１０１ｂは、お
およそ円状の断面を有し、その外径は、いずれの封止部
（１０１ａ、１０１ｂ）とも、それら封止部全域におい
て、おおよそ同じ外径を有する。

【０００４】発光部１００内には、放電空間があり、そ
こにタングステン製の電極１０２が対向して配置されて
いる。電極１０２は、モリブデン箔１０３の一端に溶接
により接続されており、そして、モリブデン箔１０３の
他端には、モリブデン製の外部導入リード線１０４が溶
接により接続されている。その一端が発光部１００内に
突出する電極１０２と、モリブデン箔１０３と、外部導
入リード線１０４とは、電極組立体１０５を構成してお
り、封止部１０１ａおよび１０１ｂに気密に封着されて
いる。電極１０２は、タングステン製の電極棒と、発光
部１００内に突出する端部付近に、電極棒に巻かれたタ
ングステン製のコイル（不図示）とから構成されてい
る。また、発光部１００内には、図には示していない
が、水銀と、少量の希ガス、および、場合によって少量
のハロゲンが封入される。

【０００５】図１０に示した従来の高圧水銀ランプ１５
０の主要な部分の寸法を例示すると次のようである。例
えば、発光部１００の最大外径は約９ｍｍ、発光部１０
０の最大内径は約５ｍｍ、発光部１００の内容積はおお
よそ０．０５ｃｃ、封止部１０１ａおよび１０１ｂの長
さは（図１０中の記号Ｌで示す）約２５ｍｍ、封止部１
０１の外径Ｄは、加工前のガラス管の外径約６ｍｍより
も、やや小さい約５．８ｍｍである。電極１０２の間の
間隔（電極間距離）ｄはおおよそ１ｍｍ以下である。こ
の寸法を有するような従来の高圧水銀ランプ１５０は、
ランプ電力８０Ｗから１５０Ｗで、かつ、動作中の水銀
蒸気圧がおおよそ１８０気圧から２００気圧以上となる
ような水銀の量を発光部１００内に封入して、点灯され
（管負荷は１００Ｗ／ｃｍ²以上に相当する）、１Ｗあ
たり６０ｌｍから６５ｌｍの光を発する。

【０００６】図１１は、図１０に示した従来の高圧水銀
ランプ１５０を使用した、従来の反射鏡付き高圧水銀ラ
ンプ２０００の断面構成を模式的に示している。

【０００７】反射鏡付き高圧水銀ランプ２０００は、高
圧水銀ランプ１５０と、反射鏡２００とから構成されて
いる。反射鏡２００は、内面の一部が放物面体で構成さ
れた耐熱性ガラスからなり、反射鏡２００の一部には、
金属線２０４を通すための小さな穴２０３が設けられて
おり、反射鏡２００の外面には、ステンレス製の金具２
０２が取り付けられている。この金具２０２には、反射
鏡に２００を貫通する小さな穴２０３を通って、一端が
ランプ１５０の外部リード線に電気的に接続された導電
性の金属線２０４が電気的に接続されている。

【０００８】ランプ１５０は、図１１に示すように、反
射鏡２００に固定されている。すなわち、ランプ１５０
が発する光のうちできるだけその多くが、反射鏡２００
の仮想の回転軸（光軸とも呼ぶ）３００に平行な光とな
って開口部から出射されるように、ランプ１５０は、反
射鏡２００に固定されており、より具体的に述べると、
反射鏡２００のネック部２０６に、ランプ１５０の第１
の封止部１０１ａを挿入し、耐熱性のセメント２０５に
よって、ネック部２０６に封止部１０１ａを固定する形
で、ランプ１５０は反射鏡２００に固定されている。反
射鏡２００の具体的寸法を例示すると、開口部の径Ｄｍ
は、例えば、約４５ｍｍである。

【０００９】最近のプロジェクタに対しては、手軽に持
ち運びができるようという要望が強くなってきており、
そのために、ノート型のパーソナルコンピュータのよう
に、サイズがＡ５サイズやＢ５サイズに近い小型で、か
つ薄いプロジェクタの開発・商品化が望まれている。そ
のような状況の中、反射鏡付き高圧水銀ランプに対して
は、開口部の径が４５ｍｍよりも小さい、より小型の反
射鏡を使用するようになってきた。それに加えて、反射
鏡のタイプも、平行光を出射する放物面鏡タイプから、
出射光がある一点（焦点）に収束する短焦点距離を有す
る楕円面鏡タイプのものが使用されるようになってきて
いる。これは、プロジェクタ内の光路長が短くなって結
果的にプロジェクタの小型化に、より寄与できるという
理由によるものである。

【００１０】図１２は、楕円面鏡タイプの反射鏡３００
と従来の高圧水銀ランプ１５０とを組み合わせた反射鏡
付き高圧水銀ランプ３０００の断面構成を模式的に示し
ている。反射鏡３００は、内面の一部が楕円面体で構成
された耐熱性ガラスからなる反射鏡である。図１１に示
した構成と同様に、反射鏡３００の外面には、ステンレ
ス製の金具３０２が取り付けられている。そして、この
金具３０２には、一端がランプ１５０の外部リード線に
電気的に接続された導電性の金属線２０４が電気的に接
続されている。また、ランプ１５０が発する光のうちで
きるだけその多くが反射鏡３００の焦点に集まるよう
に、ランプ１５０は、図１２に示すように、反射鏡３０
０に固定されている。すなわち、反射鏡３００のネック
部３０６に、ランプ１５０の第１の封止部１０１ａを挿
入し、耐熱性のセメント２０５によって、ネック部３０
６に封止部１０１ａを固定する形で、ランプ１５０は反
射鏡３００に固定されている。反射鏡３００の主要な寸
法を示すと、開口部の径Ｄｍ’は約３５ｍｍであり、焦
点距離は約２４ｍｍである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反射鏡付き高圧放電ランプ３０００には次のような問題
が発生し得る。図１２を参照しながらさらに説明を続け
る。短焦点距離で、かつ開口部径が４０ｍｍよりも小さ
な楕円面タイプの反射鏡３００に、従来の高圧放電ラン
プ１５０を組み合わせた反射鏡付き高圧放電ランプ３０
００においては、図１２中の矢印の線３０で示すよう
に、反射鏡３００で反射されて焦点Ｆ２に向かうランプ
１５０からの光の一部が、第２の封止部１０１ｂの先端
部付近の一部で反射されて焦点Ｆ２に収束せず、結果的
に、プロジェクタが映し出す拡大画面の明るさが低下す
るという問題が発生する。

【００１２】さらに、第２の封止部１０１ｂの先端部付
近に光があたることで、その部位の温度が上昇するとい
う問題も生じる。第２の封止部１０１ｂの先端部付近に
光があたると、その付近に位置するのモリブデン箔１０
３と外部リード線１０４の溶接部の温度が上昇し、酸化
の進行を速め、結果としてランプ１５０の寿命が短くな
ってしまうことになる。

【００１３】また、封止部１０１ｂの先端部付近の一部
で光が反射されるのを防ぐために、封止部１０１ｂの長
さを短くすると、モリブデン箔１０３と外部リード線１
０４の溶接部が、結果として、熱源である発光部１００
に近くなる。すると、モリブデン箔１０３と外部リード
線１０４の溶接部の温度はますます上昇し、寿命が極端
に短くなるという新たな問題も発生する。

【００１４】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、画面への投射光を増加させる
ことができ、寿命の長い反射鏡付き高圧水銀ランプを提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による反射鏡付き
高圧水銀ランプは、内部に発光物質が封入される発光部
と、前記発光部の両端から延在した第１および第２の封
止部とを有するダブルエンド型の高圧水銀ランプと、前
記高圧水銀ランプから発せられる光を反射する反射鏡と
から構成された反射鏡付き高圧水銀ランプであって、前
記反射鏡は、出射方向側に設けられた広開口部と、前記
高圧水銀ランプを固定するための狭開口部とを備えてお
り、前記高圧水銀ランプの第１の封止部は、前記反射鏡
の前記狭開口部付近にて固定され、前記高圧水銀ランプ
の第２の封止部は、前記反射鏡の前記広開口部側に配置
され、前記第２の封止部は、前記発光部側の外径よりも
端部側の外径の方が小さい形状を有することを特徴とす
る。

【００１６】ある実施形態において、前記高圧水銀ラン
プは、前記発光部となる発光管部と、それぞれが略同一
の外径で前記発光管部から延在し、前記第１および第２
の封止部となる第１および第２の側管部とを含むガラス
管から製造された、ダブルエンド型の放電ランプであ
り、前記第２の封止部の外径は、前記第１および第２の
側管部の外径より小さい。

【００１７】前記第２の封止部は、前記発光部側から前
記端部側に向かって、略階段状に変化して、その外径が
小さくなる形状を有していることが好ましい。

【００１８】前記第２の封止部は、前記発光部側から前
記端部側に向かって、略テーパー状に変化して、その外
径が小さくなる形状を有していてもよい。

【００１９】前記反射鏡の反射面の最大径は、４０ｍｍ
未満であることが好ましい。

【００２０】前記発光部側の外径よりも前記端部側の外
径の方が小さくなっている部分の封止部の長さは、２０
ｍｍ未満であることが好ましい。

【００２１】前記封止部の前記端部の外径は、５ｍｍ以
下であることが好ましい。

【００２２】前記反射鏡の前記反射面は、略楕円体面で
あることが好ましい。

【００２３】焦点距離は、３０ｍｍ以下であることが好
ましい。

【００２４】本発明による画像投影装置は、上記の反射
鏡付き高圧水銀ランプと、前記反射鏡付き高圧水銀ラン
プを光源とする光学系とを備えている。

【００２５】前記光源は、出射光が焦点に収束するタイ
プの光源であることが好ましい。

【００２６】ある実施形態における反射鏡付き高圧水銀
ランプの製造方法は、内部に発光物質が封入される発光
部と、前記発光部の両端から延在した第１および第２の
封止部とを有するダブルエンド型の高圧水銀ランプを用
意する工程（ａ）と、出射方向側に設けられた広開口部
と、前記高圧水銀ランプを固定するための狭開口部とを
備え、前記高圧水銀ランプから発せられる光を反射する
反射鏡を用意する工程（ｂ）と、前記反射鏡の前記広開
口部側に配置されることになる前記第２の封止部が、前
記発光部側の外径よりも端部側の外径の方が小さい形状
を有するように加工する工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）
の後、前記第１の封止部を前記反射鏡の前記狭開口部付
近にて固定する工程（ｄ）とを包含する。

【００２７】ある実施形態において、前記工程（ｃ）
は、レーザを用いて実行される。

【００２８】ある実施形態において、前記工程（ｃ）に
おいて、前記第２の封止部が、前記発光部側から前記端
部側に向かって、略階段状または略テーパー状に変化し
て、その外径が小さくなる形状となるように加工され
る。

【００２９】前記工程（ｂ）において、前記反射鏡の反
射面の最大径が４０ｍｍ未満であり、前記反射鏡の前記
反射面が略楕円体面である、反射鏡が用意されることが
好ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明による実施の形態を説明する。以下の図面において
は、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する
構成要素を同一の参照符号で示す。また、理解の容易さ
のために、便宜上、図１０から図１２中で使用した参照
符号も用いることとする。なお、本発明は以下の実施形
態に限定されない。

【００３１】図１は、本発明の実施形態にかかる反射鏡
付き高圧水銀ランプ１０００の断面構成を模式的に示し
ている。

【００３２】図１に示した反射鏡付き高圧水銀ランプ１
０００は、高圧水銀ランプ１１５０と、反射鏡３００と
から構成されている。高圧水銀ランプ１１５０は、内部
に発光物質が封入される発光部１００と、発光部１００
の両端から延在した封止部（１０１ａ、１１０１ｂ）と
を有している。反射鏡３００は、出射方向側に設けられ
た広開口部と、高圧水銀ランプ１１５０を固定するため
の狭開口部とを有している。ここで、高圧水銀ランプ１
１５０の封止部１０１ａは、反射鏡３００の狭開口部
（または、ネック部２０６）付近にて固定され、一方、
封止部１１０１ｂは、反射鏡３００の広開口部側に配置
されている。

【００３３】封止部１１０１ｂは、図１に示すように、
発光部１００側の外径よりも端部側の外径の方が小さい
形状を有している。この点が、図１２等で示した従来の
構成と大きく異なるところである。図１に示した構成に
おいては、封止部１１０１ｂは、発光部１０側から端部
側に向かって、略階段状に変化して、その外径が小さく
なる形状を有している。言い換えると、封止部１１０１
ｂの形状は、端部に向かって、階段状に径が細くなって
いるものである。他の点は、基本的に、図１２に示した
構成と同じであるので、同一の参照符号を付してその説
明を省略する。

【００３４】封止部１１０１ｂの径が細くなっている部
位（径小部または切り欠き部）１０の具体的寸法を示す
と、図２の要部拡大図に示すごとく、端部から約５ｍｍ
の範囲に、径小部１０は存在し、そして、その直径φは
約４ｍｍである。その他の部位の封止部１１０１ｂの直
径（外径）は、図１２に示した封止部１０１ｂ同様に、
約５．８ｍｍである。この径小部と、他の部位との直径
の差によって、封止部１１０１ｂは、階段状の形状を有
している。なお、封止部１１０１ｂにする前（加工前）
の状態のガラス管（側管部）の外径は、約６ｍｍであ
る。

【００３５】本実施形態の反射鏡付き高圧水銀ランプ１
０００では、封止部１１０１ｂの端部を約５ｍｍの範囲
にわたって、径を約４ｍｍにしぼめているので、焦点Ｆ
２に向かうランプ１１５０から発せられる光が、封止部
１１０１ｂの端部付近で封止部１１０１ｂに反射される
ことなく収束する。このため、同じ投射光学系を用い
て、図１２に示した従来の反射鏡付き高圧水銀ランプ３
０００の場合と比較した場合において、約５％の画面へ
の投射光が増加した。つまり、投射画面の明るさが約５
％増した。

【００３６】図１２に示した従来の反射鏡付き高圧水銀
ランプ３０００で同じ明るさを達成するには、従来のラ
ンプ１５０の電力を５％増加させればよい。しかし、こ
の場合、そのランプの寿命は、電力を増加しない場合と
比較して、ばらつきはあるものの、約３／４から約半分
に低下した。つまり、従来のランプ１５０の電力を増加
させると、ランプ寿命が短くなった。

【００３７】開口部（広開口部）が約３５ｍｍで焦点距
離が約２４ｍｍという非常に小形の反射鏡を用いる場合
においては、組み合わされるランプが、８０Ｗから１５
０Ｗという比較的小さなランプ電力のものであっても、
わずかな定格電力の増加は、大きなランプ温度の増加と
なって反映される。それゆえ、極端な寿命低下をもたら
す。

【００３８】もちろん、定格電力の増加をした場合に
は、ランプの冷却手段を適切に付加、もしくは改善する
ことも可能である。しかしながら、装置の小型化のため
に反射鏡のサイズを小さくしたのに、ランプの冷却手段
を新規に設けて、装置を大型化させるのは、矛盾した行
いである。そのような矛盾が生じる従来の反射鏡付き高
圧水銀ランプ３０００とは異なり、本実施形態の反射鏡
付き高圧水銀ランプ１０００では、そのような新規の冷
却手段の必要性がない。したがって、本実施形態のよう
な反射鏡付きランプ１０００を光源として使用した場合
には、プロジェクターなどの画像拡大投影装置の小型化
により大きく貢献することができる。

【００３９】このように本実施形態では、焦点Ｆ２に向
かうランプ１１５０から発せられる光２０が、封止部１
１０１ｂの端部付近で封止部１１０１ｂに反射されるこ
となく収束させることができる。このため、同じ投射光
学系を用いて、図１２に示した従来の反射鏡付き高圧水
銀ランプ３０００と比較した場合、画面への投射光が約
５％増加した。また、この特徴以外に、封止部１１０１
ｂ端部の温度が、従来の反射鏡付き高圧水銀ランプ１０
００のものと比較して、約４０℃（割合にして約１２
％）低下させることができるという効果も得られた。

【００４０】このような温度低下の効果が得られる理由
を説明すると、次のようである。本実施形態の反射鏡付
き高圧水銀ランプ１０００では、径小部１０が形成され
ているので、ランプ１１５０から発せられて焦点Ｆ２に
向かう光２０が、封止部１１０１ｂの端部付近で衝突し
なくなる。その結果、光２０による封止部１１０１ｂの
温度上昇がなくなる。これに加えて、熱源である発光部
１００から、封止部１１０１ｂへと伝導してきた熱が、
端部で伝わり難くなり、その結果、端部における温度上
昇が抑制される。すなわち、熱伝導経路の断面積小さく
なると、熱が伝わり難くなることから理解できるよう
に、端部は階段状となっているので、径が太いところ
と、細いところとの境界で、熱が伝わりにくくなるので
ある。さらに、端部まで伝わった熱、特に、金属である
電極１０２とモリブデン箔１０３を伝わってきた熱も、
端部においては、断熱材であるガラスの断面積が小さく
なっていることに起因して、より空気相に放熱し易くな
る。図１に示すように、外部導入リード線１０４の位置
する部分に径小部１０を形成しただけでも、封止部１１
０１ｂ端部温度低下の効果を十分得ることができるが、
外部導入リード線１０４だけでなくモリブデン箔１０３
が位置する部分にも径小部１０を形成するようにすると
（図３参照）、さらに端部温度低下の効果を得ることが
できる。

【００４１】この封止部１１０１ｂ端部の温度低下は、
外部導入リード線１０４と金属線２０４との電気的接続
部の高温酸化によるエラー低減に大きく貢献し、その結
果、信頼性向上に貢献できる。

【００４２】さらに、この封止部１１０１ｂ端部の温度
低下は、封止部１１０１ｂの全長を短くすることに貢献
できるメリットを有する。すなわち、封止部１１０１ｂ
のように、その端部付近の形状を細く階段状にすること
で、図１２に示した従来の反射鏡付き高圧水銀ランプ３
０００の封止部１０１ｂの封止部全長よりも短くして
も、反射鏡付き高圧水銀ランプ３０００の封止部１０１
ｂの端部と同じ温度を維持させることができる。具体的
には、本実施形態の封止部１１０１ｂのように、端部か
ら５ｍｍの範囲にわたって径を約４ｍｍに細くした場
合、封止部１１０１ｂの全長を約５ｍｍ短縮し、全長を
約１９ｍｍにすることができる。

【００４３】このような短い封止部１１０１ｂのメリッ
トは、封止部全体が反射鏡内に収めることができる構成
にすることが可能になることである。より具体的に述べ
ると、図３に示すように、反射鏡３００内に収める程度
まで封止部１１０１ｂの全長を短くできれば、反射鏡３
００の開口部を完全に閉じるように、当該開口部に前面
ガラス４００を取り付けることができるというメリット
が得られる。このように前面ガラス４００を具備させる
ことができれば、万一、ランプ１１５０が破損した場合
であっても、破損片の飛散を最小限に抑えることができ
る。言い換えると、図１２に示したように、反射鏡３０
０のような非常に小形の反射鏡を用いる場合には、前面
ガラス４００を設けることができない場合があったので
あるが、本実施形態の構成によれば、封止部１１０１ｂ
の全長を短くして、前面ガラス４００を設けることがで
きるので、非常に小型の反射鏡（３００）を用いる場合
でも安全性を確保することができるという新たな効果が
得られる。

【００４４】また、前面ガラス４００に、例えば紫外線
カットのフィルター効果を兼ね備えさせるようにするこ
とも可能である。このようにすると、この反射鏡付き高
圧水銀ランプを使用する画像拡大投影装置（プロジェク
ターなど）においては、前面ガラス４００が有する光学
的特性（分光特性）と同じ特性を有する光学部品を省略
することができる。したがって、その装置の小型化・低
価格化に貢献できるという効果が得られる。

【００４５】なお、本実施形態では、封止部１１０１ｂ
の端部（端面）から約５ｍｍの範囲で、径を約４ｍｍに
小さくした例について説明したが、この寸法は例示であ
って、例えば、径は３ｍｍであってもよいし２ｍｍであ
ってもよいし、１ｍｍであってもよい。ただし、１ｍｍ
以下になると、それよりも小さな幅を有するモリブデン
箔を使用する必要がある。このような幅の狭い箔を使用
した場合、箔自身の電気的抵抗値が大きくなるので、８
０Ｗから１５０Ｗのランプにおいては、点灯時に箔部に
流れる電流値が０．７Ａから３．５Ａになるので、箔の
自己加熱により封止部１１０１ｂ端部の温度が上昇し、
その結果、場合によっては、外部導入リード線１０４と
金属線２０４との電気的接続部の高温酸化を促進される
ことがある。したがって、想定される現象を十分に検討
した上で、各構成の設計を行うことが望ましい。

【００４６】また、径が縮径される範囲は、端部から約
５ｍｍとしたが、これは例示であって、例えば６ｍｍで
あってもよいし、１０ｍｍであってもよい。ただし、発
光部１００間際まで、封止部１１０１ｂ全域に渡って縮
径するような構成は、上述した作用・効果を奏さないわ
けではないが、実用的には、あまり好ましいとはいい難
い。それは、発光部１００間際の封止部の径が細ければ
細ほど、その部位は簡単に折れてしまい、ランプの価値
を失いやすくするからである。

【００４７】本願発明者の製造実験によれば、発光部１
００間際から少なくとも約３ｍｍの範囲にわたって縮径
しない構成にした場合、まったく封止部端部を縮径しな
い従来のランプ１５０と同様に、製造中および製造完成
後も、封止部を折ることなく人間が扱うことができ、好
ましい結果を得た。

【００４８】さらに、この点に関して付け加えれば、発
光部１００間際に位置する、電極１０２とモリブデン箔
１０３との接続部（溶接部）を含む付近の径は、縮径し
ない構成とするのが更に好ましい。それは、電極１０２
とモリブデン箔１０３との接続部を含む付近の封止部の
径を厚くした方がランプの耐圧強度を上げることができ
るからである。つまり、径を細くせずに、電極１０２と
モリブデン箔１０３との接続部付近周辺のガラスの厚み
を厚いままにしておく方が、ランプの耐圧強度を上げる
ことができ、その結果、点灯中、発光部１００内の高圧
力によって、発光部１００ないし封止部が破損・破裂す
ることを抑制することができる。

【００４９】また、本実施形態では、ランプ１１５０が
備える２つの封止部のうち、封止部１１０１ｂについて
だけ、端部からある範囲にわたって径を縮径した場合を
説明したが、もう片方の封止部１０１ａについても、端
部からある範囲にわたって径を縮径した構造としてもよ
い。

【００５０】さらに、本実施形態の構成を、例えば図４
および図５のように改変することも可能である。すなわ
ち、本実施形態においては、封止部１１０１ｂは、端部
からある範囲にわたって径を縮径した、いわゆる封止部
１１０１ｂが階段状の形状を有する場合を例に説明した
が、例えば、図４に示すように、発光部１００の方から
端部に向かって、略連続的に、径がテーパー状に細くな
る形状を有する封止部１１０１ｂにしてもよい。あるい
は、図５のように、複数の階段状に細くなる形状であっ
てもよいし、テーパー状と階段状の複合形状であっても
よい。

【００５１】また、本実施形態では、反射鏡３００は、
開口部が約３５ｍｍで焦点距離が約２４ｍｍの楕円面鏡
を例に説明したが、反射鏡のサイズはこれに限定されな
い。開口部の径は３０ｍであってもよいし、２５ｍｍで
あってもよいし、２０ｍｍであってもよし、４０ｍｍで
あってもよい。ただし、本実施形態のランプ１１５０の
ように、８０Ｗから１５０Ｗでランプが点灯される場合
は、開口部径は４０ｍｍないし３５ｍｍよりも小さく、
約２５ｍｍよりも大きい反射鏡と組み合わされるのが好
ましい。これらの反射鏡寸法範囲においては、ランプの
温度や反射鏡の温度が異常に低くなったり、高くなった
りすることがない適当なランプ電力が８０Ｗから１５０
Ｗの範囲に存在し、実用的に耐えうる以上の明るさ（５
００ｌｍＡＮＳＩ以上）と寿命時間（２０００時間から
５０００時間以上）が得られるからである。

【００５２】焦点距離も封止部１１０１ｂの全長より長
ければ、２０ｍｍであってもよいし３０ｍｍであっても
よい。ただし、３ｍｍよりも短くなると、封止部１１０
１ｂの長さを３ｍｍ以下にする必要がある。この場合
は、縮径しない封止部の部位を発光部１００間際から３
ｍｍ以上確保できないので、上述したように封止部が発
光部１００間際で非常に折れやすいランプとなり、実用
的でない。

【００５３】次に、図６から図９を参照しながら、本実
施形態にかかるランプ１１５０の好適な製造方法を説明
する。

【００５４】まず、図６（ａ）に示すように、外径約６
ｍｍ、内径約２ｍｍの石英ガラス管６０を準備する。そ
して、その両端を、図には示していないが、回転および
接近離反移動可能なチャックで略水平に保持する。

【００５５】次に、図６（ｂ）に示すように、ガラス管
６０を矢印６１のように回転させながら、矢印６３で略
示するように、ガラス管６０の一部、例えば略中央部
を、加熱軟化させる。この加熱軟化は、例えば酸素水素
やプロパンなどのガスバーナーか、ＣＯ₂などのレーザ
ーにより行う。加熱部が軟化した適当な時期に、矢印６
２に示すように、ガラス管６０の両端を互いに接近、場
合によっては離反を組み合わせ、ガラス管６０に、所定
の肉厚部６４を作る。

【００５６】次に、図６（ｃ）に示すように、加熱を停
止した後、場合によっては回転も停止した後、直ちに成
形用型６６を肉厚部６４に押し当て、同時にガラス管６
０内に、高圧ガス（例えば、アルゴンや窒素、または空
気など）を導入して、肉厚部６３を成形型６６にそって
膨張させる。

【００５７】このようにして、図６（ｄ）に示すよう
に、将来、発光部１００となる部位（発光管部）が形成
された石英ガラス管６７が完成する。すなわち、略球形
の発光管部と、発光管部の両端から延在し、直管状の側
管部とを備えた石英ガラス管６７が得られる。

【００５８】次に、図７（ａ）に示すように、あらかじ
め電極１０２とモリブデン箔１０３と外部リード線１０
４を組み合わせて用意した電極組立体１０６を、石英ガ
ラス管６７の一端から内部に挿入し、電極先端が将来発
光部１００となる部位（発光管部）内の所定の位置にく
るように、配置する。

【００５９】図７（ａ）に示した状態にした後、図７
（ｂ）に示すように、まず、石英ガラス管６７内部を矢
印８０で略示するように真空排気し、次いで、矢印８１
で略示するように、大気圧以下の乾燥した不活性ガス
（例えば、アルゴンガス）を、例えば５０ｍｂｒ（約５
×１０³Ｐａ）か２００ｍｂａｒ（約２×１０⁴Ｐａ）程
度導入する。次に、図７（ｃ）に示すように、矢印６
１に示すようにガラス管６７を回転させながら、矢印８
２で略示するように、電極組立体６が位置する付近のガ
ラス管６７の部位を加熱する。この加熱は、例えば酸素
水素やプロパンなどのガスバーナーか、ＣＯ₂などのレ
ーザーで行う。なお、この工程は、ガラス管６７を略垂
直に立てた状態で行ってもよい。その場合は、電極組立
体１０６が将来発光部となる部位よりも上側に配置され
る状態で行うのが好ましい。

【００６０】モリブデン箔１０４のところで気密が十分
に保たれるまで加熱が完了すれば、図７（ｄ）に示すよ
うに、封止部１０１ａが形成された石英ガラス管８３が
完成する。なお、主に図７（ａ）に示した工程を、電極
配置工程（または、電極組立体配置工程）と呼び、そし
て、主に図７（ｃ）に示した工程を封止部形成工程と呼
ぶこととする。

【００６１】続いて、図８（ａ）に示すように、石英ガ
ラス管（第１電極封止された石英ガラス管）８３の開口
端から、発光物質である水銀７と電極組立体６とを内部
に挿入し、そして、挿入した電極組立体６の電極１０２
の一端が、将来発光部１００となる部位内で、封止部１
０１ａ側の電極１０２の先端から約１ｍｍ離れた位置に
は位置づけされるように、電極組立体６を石英ガラス管
８３内に挿入・位置づけする。

【００６２】次に、図８（ｂ）中の矢印８０で示すよう
に、石英ガラス管８３内を真空排気し、続いて、図８
（ｃ）の矢印８１で示すように、乾燥した希ガス（例え
ば、アルゴンガス）を、例えば２００ｍｂｒ（約２×１
０⁴Ｐａ）導入する。このとき少量のハロゲンガス（ま
たは、分解してハロゲンとなるハロゲン前駆体物質）を
混合させてもよい。

【００６３】その後、図８（ｄ）に示すように、図７
（ｃ）と同様に、矢印６１に示すようにガラス管８３を
回転させながら、矢印８２で略示するように、電極組立
体６が位置する付近のガラス管８３の部位を加熱する。
この加熱は、例えば酸素水素やプロパンなどのガスバー
ナーか、ＣＯ₂などのレーザーで行う。なお、図７
（ｃ）と同様に、この工程はガラス管６７を略垂直に立
てた状態で行ってもよい。その場合は、電極組立体１０
６が将来発光部となる部位よりも上側に配置される状態
で行うのが好ましい。また、水銀７の蒸発を防ぐため
に、将来発光部１００となる部位を、例えば液体窒素で
冷やしながら、この加熱工程を行ってもよい。モリブデ
ン箔１０４のところで気密が十分に保たれるまで加熱が
完了すれば、図８（ｅ）に示すように、発光部１００と
封止部１０１ｂ（そして、封止部１０１ａ）とが形成さ
れたランプ９０が完成する。

【００６４】そして、封止部１０１ｂのうち、モリブデ
ン箔１０３と外部リード線１０４との接続部付近におけ
る所望の範囲内を、矢印８２で略示するようにランプ９
０を回転させながら再度加熱し、封止部の径が所望の径
まで縮径するまでガラスを蒸発させ、最後に、外部リー
ド線１０４が外部に露呈するように不要なガラス部を切
除すれば、図９に示すようなランプ１１５０が完成す
る。すなわち、これらの工程によって、封止部の端部か
ら或る範囲にわたって径を縮径した形状の封止部１１０
１ｂを有するランプ１１５０が完成する。そして、この
ランプ１１５０を、反射鏡３００に取り付ければ、反射
鏡付き高圧水銀ランプ１０００が得られることになる。

【００６５】図８（ｅ）で示した工程において、封止部
の径が所望の径まで縮径するまでガラスを蒸発させる加
熱源としては、ＣＯ₂などのレーザーが好ましい。レー
ザーは、短時間に高密度のエネルギーをガラスに照射で
きるので、熱伝導が悪いガラスにおいては、短時間に高
密度エネルギーを吸収した場合、その表面のみ温度が急
激に上昇して昇華し、あたかもガラスが旋盤の刃物で加
工されるように、うまく形状（径）を加工（細く）でき
るからである。もちろんレーザー加熱でなく、バーナー
で加熱してもよし、刃物などで削り加工してもよい。

【００６６】本実施形態の反射鏡付高圧水銀ランプ１０
００によれば、封止部１１０１ｂの端部を或る範囲にわ
たって、径をしぼめているので、焦点Ｆ２に向かうラン
プ１１５０から発せられる光２０が、封止部１１０１ｂ
の端部付近で反射されることなく収束する。したがっ
て、同じ投射光学系を用いて、図１２に示した従来の反
射鏡付き高圧水銀ランプ３０００と比較した場合、画面
への投射光が増加し、その結果、光利用効率の良い反射
鏡付き高圧水銀ランプを実現できる。光利用効率が良い
ということは、すなわち、電力を増加させなくとも、従
来のものと比較して、画面への投射光を増加できるの
で、小型で明るい画像投影装置の光源として適切であ
り、そして、長寿命の反射鏡付き高圧水銀ランプを実現
することができる。

【００６７】また、このような光利用効率の良い本実施
形態の反射鏡付き高圧水銀ランプ１０００と、画像素子
（ＤＭＤ（Digital Micromirro Device）パネルや液晶
パネルなど）を含む光学系とを組み合わせて、画像投影
装置を構成することができる。例えば、ＤＭＤを用いた
プロジェクタ（デジタルライトプロセッシング（ＤＬ
Ｐ）プロジェクタ）や、液晶プロジェクタ（ＬＣＯＳ
（Liquid Crystal on Silicon）構造を採用した反射型
のプロジェクタも含む。）を提供することができる。本
実施形態の反射鏡付き高圧水銀ランプ１０００は、反射
鏡３００の開口部の径が４５ｍｍよりも小さく、出射光
が焦点（Ｆ２）に収束するタイプの光源であるので、よ
り小型で、より明るい画像投影装置を実現することが可
能となる。また、本実施形態の反射鏡付き高圧水銀ラン
プ１０００では、開口部の径が４５ｍｍよりも小さく、
短焦点距離を有する楕円面鏡タイプの反射鏡３００を用
いた場合であっても、前面ガラス４００を具備させるこ
とができるため（図３参照）、安全性に優れた画像投影
装置を提供することができる。

【００６８】なお、本実施形態では、ランプは高圧水銀
ランプを例に説明したが、これは好適例であって、ラン
プは、キセノンランプであってもよいし、メタルハライ
ドランプ（無水銀メタルハライドランプを含む）であっ
ても構わない。また、上記実施形態では、交流点灯型の
ランプを示したが、それに限定されず、交流点灯型およ
び直流点灯型のいずれの点灯方式でも使用可能である。
直流点灯型の場合には、陰極よりも陽極の方が温度上昇
が大きいのでは、放熱効果の高い封止部１１０１ｂを、
陽極側の封止部とすることが好ましい。すなわち、反射
鏡３００の広開口部側に配置され、放熱効果の高い封止
部１１０１ｂに陽極を設けることが好ましい。さらに、
本実施形態の反射鏡付き高圧水銀ランプ１０００は、画
像投影装置用の光源として好適に使用することができる
だけでなく、他の用途にも使用可能である。例えば、紫
外線ステッパ用光源、または、競技スタジアム用光源
や、自動車のヘッドライト用光源、道路標識を照らす投
光器などとしても使用することが可能である。

【００６９】以上、本発明を好適な実施形態により説明
してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、種々の
改変が可能であることは勿論である。つまり、上述の反
射鏡付き高圧水銀ランプは例示であって、本発明は、特
許請求の範囲によって規定されるものである。

【００７０】

【発明の効果】本発明の反射鏡付き高圧水銀ランプによ
ると、反射鏡の広開口部側に配置される第２の封止部
が、前記発光部側の外径よりも端部側の外径の方が小さ
い形状を有しているので、高圧水銀ランプから発せら
れ、反射鏡で反射された光が封止部の端部付近で反射さ
れることを抑制することが可能となる。その結果、同じ
投射光学系を用いて従来のものと比較した場合、画面へ
の投射光を増加させることができる。また、本発明と同
じ投射光を得るまで従来のものに電力を加えた場合と比
較して、従来のものよりもランプの寿命を長くすること
ができる。また、第２の封止部の端部の温度低下の効果
も得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる反射鏡付き高圧水銀
ランプの構成を示す模式的に示す断面図である。

【図２】本発明の実施形態にかかる反射鏡付き高圧水銀
ランプの封止部１１０１ｂの要部拡大図である。

【図３】本発明の実施形態にかかる反射鏡付き高圧水銀
ランプの別の構成を示す断面図である。

【図４】封止部１１０１ｂの改変例を示す要部拡大断面
図である。

【図５】封止部１１０１ｂの改変例を示す要部拡大断面
図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態にかかる
高圧水銀ランプの製造方法を説明するための工程断面図
である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態にかかる
高圧水銀ランプの製造方法を説明するための工程断面図
である。

【図８】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態にかかる
高圧水銀ランプの製造方法を説明するための工程断面図
である。

【図９】本発明の実施形態にかかる高圧水銀ランプの製
造方法により得られた高圧水銀ランプ１１５０の構成を
示す断面図である。

【図１０】従来の高圧水銀ランプ１５０の構成を模式的
に示す断面図である。

【図１１】従来の反射鏡付き高圧水銀ランプ２０００の
構成を模式的に示す断面図である。

【図１２】従来の反射鏡付き高圧水銀ランプ３０００の
構成を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１００発光部１０１ａ封止部１０１ｂ封止部１０２電極１０３モリブデン箔１０４外部導入リード線１０６電極組立体２００放物面反射鏡３００楕円面反射鏡１５０高圧水銀ランプ１１０１ｂ封止部１１５０高圧水銀ランプ１０００反射鏡付き高圧水銀ランプ２０００、３０００反射鏡付き高圧水銀ランプ

【手続補正書】

【提出日】平成１４年９月１１日（２００２．９．１
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｒ // Ｆ２１Ｙ 101:00 (72)発明者一番ヶ瀬剛大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者関智行大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3K042 AA01 AC06 BB01 BE01 5C043 AA03 AA07 AA14 BB04 CC02 CD01 DD12 EA01 EC01 5C058 BA29 EA51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に発光物質が封入される発光部と、
前記発光部の両端から延在した第１および第２の封止部
とを有するダブルエンド型の高圧水銀ランプと、前記高圧水銀ランプから発せられる光を反射する反射鏡
とから構成された反射鏡付き高圧水銀ランプであって、前記反射鏡は、出射方向側に設けられた広開口部と、前
記高圧水銀ランプを固定するための狭開口部とを備えて
おり、前記高圧水銀ランプの第１の封止部は、前記反射鏡の前
記狭開口部付近にて固定され、前記高圧水銀ランプの第２の封止部は、前記反射鏡の前
記広開口部側に配置され、前記第２の封止部は、前記発光部側の外径よりも端部側
の外径の方が小さい形状を有する、反射鏡付き高圧水銀
ランプ。
【請求項２】前記高圧水銀ランプは、前記発光部となる発光管部と、それぞれが略同一の外径
で前記発光管部から延在し、前記第１および第２の封止
部となる第１および第２の側管部とを含むガラス管から
製造された、ダブルエンド型の放電ランプであり、前記第２の封止部の外径は、前記第１および第２の側管
部の外径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の
反射鏡付き高圧水銀ランプ。
【請求項３】前記第２の封止部は、前記発光部側から
前記端部側に向かって、略階段状に変化して、その外径
が小さくなる形状を有している、請求項１または２に記
載の反射鏡付き高圧水銀ランプ。
【請求項４】前記第２の封止部は、前記発光部側から
前記端部側に向かって、略テーパー状に変化して、その
外径が小さくなる形状を有している、請求項１または２
に記載の反射鏡付き高圧水銀ランプ。
【請求項５】前記反射鏡の反射面の最大径は、４０ｍ
ｍ未満であることを特徴とする、請求項１から４の何れ
か一つに記載の反射鏡付き高圧水銀ランプ。
【請求項６】前記発光部側の外径よりも前記端部側の
外径の方が小さくなっている部分の封止部の長さは、２
０ｍｍ未満であり、前記封止部の前記端部の外径は、５ｍｍ以下である、請
求項１から５の何れか一つに記載の反射鏡付き高圧水銀
ランプ。
【請求項７】前記反射鏡の前記反射面は、略楕円体面
である、請求項１から６の何れか一つに記載の反射鏡付
き高圧水銀ランプ。
【請求項８】焦点距離が３０ｍｍ以下であることを特
徴とする、請求項７に記載の反射鏡付き高圧水銀ラン
プ。
【請求項９】請求項１から７の何れか一つに記載の反
射鏡付き高圧水銀ランプと、前記反射鏡付き高圧水銀ランプを光源とする光学系と、
を備えた画像投影装置。
【請求項１０】前記光源は、出射光が焦点に収束する
タイプの光源である、請求項９に記載の画像投影装置。