光源装置
【課題】超高圧水銀ランプの始動性の改善を図るとともに、（ａ）乃至（ｃ）に示した従来技術の問題を解決した光源装置を提供すること。
【解決手段】発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプ１と、超高圧水銀ランプ１を取囲み超高圧水銀ランプ１から放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡２とからなり、超高圧水銀ランプ１に高電圧を供給する高電圧給電線４を反射鏡２に形成された貫通孔１１に挿通して高電圧給電端子９に接続するとともに、固定手段によって高電圧給電端子９を反射鏡２に固定する光源装置において、前記固定手段によって始動補助光源６を反射鏡２に固定したことを特徴とする光源装置である。
【解決手段】発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプ１と、超高圧水銀ランプ１を取囲み超高圧水銀ランプ１から放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡２とからなり、超高圧水銀ランプ１に高電圧を供給する高電圧給電線４を反射鏡２に形成された貫通孔１１に挿通して高電圧給電端子９に接続するとともに、固定手段によって高電圧給電端子９を反射鏡２に固定する光源装置において、前記固定手段によって始動補助光源６を反射鏡２に固定したことを特徴とする光源装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に係わり、特に、プロジェクタ用の光源に使用される、高圧水銀放電ランプ等の高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）の始動性を改善した光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタ等の光学装置に使用される光源装置は、光源となる高圧水銀放電ランプ等の高輝度放電ランプと、この高輝度放電ランプから放射される光を集光して、前方の開口に向けて反射する反射鏡とが一体に組合わされて構成されている。
このような放電ランプを点灯するためには、一般に、始動時に、高輝度放電ランプの主放電電極間、または主放電電極と放電容器外面との間にパルス状の高電圧を印加して、放電容器内の放電媒質に絶縁破壊を生じせしめ、このときに生成されるプラズマの電子を種としてグロー放電やアーク放電を誘起している。
このような放電ランプの始動時の絶縁破壊に必要な電圧は、放電ランプが室温程度の温度状態にある場合は、一般に数ｋＶ程度である。しかし、再始動時の絶縁破壊に必要な電圧は、点灯を終えて消灯した後の経過時間と共に変化する放電空間の温度に依存して変化する。このような変化が生じるのは、消灯して放電空間の温度が低下するに従って水銀やハロゲン等の気化していた放電媒質の一部が凝結を開始した結果、放電空間の気体成分の組成の変化に起因して絶縁破壊に必要な電圧が変化するためと考えられる。
例えば、水銀と臭素等のハロゲンおよびアルゴン等の希ガスを放電媒質とし、放電空間の容積１ｍｍ３あたり０．１５ｍｇ以上の水銀を含む放電ランプの場合、絶縁破壊に必要な電圧は、放電ランプの消灯直後は残留プラズマが存在するために非常に低いが、その後は急速に上昇し、やがて低下し始める（放電ランプを強制空冷しない自然冷却下では約２分を要する）。しかし、その時点から最終的に放電空間の温度が約１００℃以下に下がるまでの間（消灯から約５分間）における再点灯は、絶縁破壊電圧が安定せず、通常の高電圧を印加しただけでは絶縁破壊しないことがある。
消灯後、できるだけ早い時期から再始動（ホットリスタート）させ、点灯の確率を高めるためには、単純には、印加する電圧の絶対値を高めればよい。しかし、このような場合、高電圧を印加することによって意図しない現象が生じてしまう。すなわち、絶縁ケーブル被覆の絶縁破壊、コネクタや接続端子における沿面放電等の危険現象の発生、高電圧印加時のノイズに起因するプロジェクタ装置本体の電子回路の誤動作等、種々の不都合な現象を生じる可能性がある。また、このような不都合な現象を回避するために、絶縁性を高めるために空間距離を稼いだり、ノイズを防止するためにケーブルの径を大きくしたりすると、プロジェクタ装置に組み込む際に所要のスペースが必要となり、好ましくない。
【０００３】
このような問題を解決するために、特許第３５２８８３６号公報によれば、主放電容器と非一体的に構成された補助放電容器を、主放電容器の電極封着部の少なくとも一方の側面に近接して設け、この補助放電容器を放電させることにより、始動特性の改善を図っている。しかし、この公報に記載されている技術には、以下に示すような問題点がある。
すなわち、近年、液晶プロジェクタ装置の小型・軽量化が強く要求され、これに伴い光源装置のさらなる小型化が望まれており、補助放電容器のような部品もさらに小さくすることが要求される。しかし、補助放電容器をさらに小型化することは製作上困難であり、品質の低下やコストアップの原因となる。
さらに、補助放電容器が主放電容器と密接して配置されている場合、補助放電容器が主放電容器からの熱を受けやすいため、補助放電容器内のガス圧が上昇してしまう。そのため、補助放電容器の絶縁破壊電圧が上昇し、補助放電容器内における放電の開始が困難となり、放電ランプの始動性が悪化するという問題がある。
【０００４】
上記公報に開示された技術の問題点を解決するため、本件出願人は特開２００４−１３９９５５号公報、特開２００５−１９０４０号公報に示されるような光源装置を提案した。これらの公報に記載された技術によれば、始動補助光源を放電ランプと非一体的に構成するとともに、始動補助光源を反射鏡または反射鏡に隣接する部材に保持させたり、または反射鏡自体に始動補助光源の放電空間となる気泡部分を形成して、上記の問題点を解決している。
【特許文献１】特許第３５２８８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−１３９９５５号公報
【特許文献３】特開２００５−１９０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記両公報に開示された技術によれば、（ａ）始動補助光源を反射鏡に取付ける際、始動補助光源の電極にリード線が接続されるためリード線の取回しが煩雑であり、その一方で、始動補助光源を反射鏡に取付けた後からリード線を接続しようとすると、始動補助光源が非常に小さいことから、リード線の接続作業が大変困難となる。また、（ｂ）光源装置を輸送する際に、光源装置に振動や衝撃が加わった場合、始動補助光源が反射鏡または反射鏡に隣接する部材から外れて落下する問題を生じる。さらに、（ｃ）反射鏡に始動補助光源を設置する空間を作製したり、反射鏡自体に始動補助光源の放電空間となる気泡部分を形成することは、製造上困難を伴うとともに、反射鏡の破裂耐圧に対する信頼性を欠くものとなってしまう問題を生じる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、超高圧水銀ランプの始動性の改善を図るとともに、上記（ａ）乃至（ｃ）に示した従来技術の問題を解決した光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、該超高圧水銀ランプを取囲み超高圧水銀ランプから放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡とからなり、前記超高圧水銀ランプに高電圧を供給する高電圧給電線を前記反射鏡に形成された貫通孔に挿通して高電圧給電端子に接続するとともに、固定手段によって前記高電圧給電端子を前記反射鏡に固定する光源装置において、前記固定手段によって始動補助光源を前記反射鏡に固定したことを特徴とする光源装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記固定手段は、前記始動補助光源を保持する導電性保持具を前記反射鏡に固定するものであることを特徴とする光源装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記超高圧水銀ランプは、その外表面に沿って長手方向に張り渡され、前記高電圧給電線と同電位となるトリガーワイヤを備えることを特徴とする光源装置である。
第４の手段は、発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入され、発光管の外表面に沿って長手方向に張り渡されたトリガーワイヤを有する超高圧水銀ランプと、該超高圧水銀ランプを取囲み超高圧水銀ランプから放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡とからなり、前記トリガーワイヤに高電圧を供給する高電圧給電線を前記反射鏡に形成された貫通孔に挿通して高電圧給電端子に接続するとともに、固定手段によって前記高電圧給電端子を前記反射鏡に固定する光源装置において、前記固定手段によって始動補助光源を保持する導電性保持具を前記反射鏡に固定したことを特徴とする光源装置である。
第５の手段は、第１の手段乃至第４の手段のいずれか１つの手段において、前記始動補助光源が、前記超高圧水銀ランプから前記貫通孔への光の仮想反射光線内に配置されていることを特徴とする光源装置である。
第６の手段は、第１の手段乃至第４の手段のいずれか１つの手段において、前記反射鏡が楕円反射鏡であって、前記始動補助光源が、前記反射鏡により集光された光線外の領域に配置されることを特徴とする光源装置である。
第７の手段は、第１の手段乃至第６の手段のいずれか１つの手段において、前記導電性保持具が、前記始動補助光源から放射される紫外光を反射する手段を備えることを特徴とする光源装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、固定手段によって始動補助光源を楕円反射鏡に容易に取付けることができるため、始動補助光源に高電圧を供給するための給電線が全く不要となり、従来の光源装置の如く、始動補助光源に給電線が接続されていることに伴って始動補助光源を取付ける作業が困難になるという問題が生じることがなくなり、作業性が飛躍的に向上する。また、始動補助光源が反射鏡に固定されるため、光源装置を輸送する際に、光源装置に対して振動・衝撃が加わった場合でも、始動補助光源が落下する心配がない。また、従来技術のように、反射鏡に始動補助光源を設置する空間を作製することや反射鏡自体に気泡を形成し紫外線を放出する補助放電空間を設ける必要もないため、反射鏡の破裂耐性が低下することもない。さらに、始動補助光源の反射鏡への固定は、もともと高電圧給電線を接続するための高電圧給電端子を楕円反射鏡に固定するために使用していた固定手段の使用で済むため、始動補助光源を固定するための別個の部材を設ける必要がない。
請求項２に記載の発明によれば、固定手段によって始動補助光源を保持する導電性保持具を反射鏡に取付けるという極めて単純な作業で始動補助光源を容易に反射鏡に取付けることができる。
請求項３に記載の発明によれば、始動補助光源による作用およびトリガーワイヤによる作用の相乗効果によって、超高圧水銀ランプの電極間の絶縁破壊電圧を低下させることができ、主放電を容易に生じさせることができ、超高圧水銀ランプの始動性を向上させることができる。
請求項４に記載の発明によれば、固定手段によって始動補助光源を保持する導電性保持具を楕円反射鏡に容易に取付けることができるため、始動補助光源は高電圧を供給するための給電線が全く不要となり、従来の光源装置の如く、始動補助光源に給電線が接続されていることに伴って始動補助光源を取付ける作業が困難になるという問題が生じることがなくなり、作業性が飛躍的に向上する。また、始動補助光源が反射鏡に固定されるため、光源装置を輸送する際に、光源装置に対して振動・衝撃が加わった場合でも、始動補助光源が落下する心配がない。また、従来技術のように、反射鏡に始動補助光源を設置する空間を作製することや反射鏡自体に気泡を形成し紫外線を放出する補助放電空間を設ける必要もないため、反射鏡の破裂耐性が低下することもない。また、始動補助光源の反射鏡への固定は、もともと高電圧給電線を接続するための高電圧給電端子を楕円反射鏡に固定するために使用していた固定手段の使用で済むため、始動補助光源を固定するための別個の部材を設ける必要がない。さらに、始動補助光源による作用およびトリガーワイヤによる作用の相乗効果によって、超高圧水銀ランプの電極間の絶縁破壊電圧を低下させることができ、主放電を容易に生じさせることができ、超高圧水銀ランプの始動性を向上させることができる。
請求項５に記載の発明によれば、始動補助光源は、超高圧水銀ランプから放射される光が反射鏡の貫通孔に相当する部分で反射される仮想反射光線内に配置されており、固定手段を設けた箇所は、超高圧水銀ランプからの光が反射されない箇所となることから、反射光の損失を最小限に抑えることができる。
請求項６に記載の発明によれば、始動補助光源が、反射鏡により集光された光線外の領域に配置されるので、反射光の損失を回避することができる。
請求項７に記載の発明によれば、始動補助光源に始動補助光源から放射される紫外光を反射する手段を設けることにより、始動補助光源から超高圧水銀ランプの発光空間へ向けて放射される紫外光の光量が増加することができるので、超高圧水銀ランプの始動性をさらに改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の実施形態を図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図、図２は図１に示す超高圧水銀ランプの拡大断面図、図３は図１に示す始動補助光源の拡大断面図、図４（ａ），（ｂ）は図１に示す楕円反射鏡の貫通穴に始動補助光源と高電圧給電端子を固定する固定手段を示す拡大断面図である。
これらの図において、１は超高圧水銀ランプ、１０１，１０２はそれぞれ超高圧水銀ランプ１の陽極および陰極、１０３は陰極１０２に巻回されたコイル、１０４は封止部、１０５は金属箔、１０６は外部リード、１０７は放電空間、１０８は発光部、２は楕円反射鏡、３はベース部材、４は一端は超高電圧水銀ランプ１の陰極１０２側の外部リード１０６と接続され、他端は高電圧給電端子９において高電圧給電線５と接続される高電圧給電線、５は不図示の給電装置に接続されて高電圧を供給する高電圧給電線、６は超高圧水銀ランプ１の放電空間に向けて紫外線を放射する始動補助光源、６１，６２はそれぞれ始動補助光源６に設けられた外部電極、６３は始動補助光源６の補助放電容器、７は始動補助光源６を保持し、固定手段によって超高圧水銀ランプ１の貫通孔１１に固定される導電性保持具、８はハトメ部材、９は高電圧給電線４と高電圧給電線５とを筒状部に挿入してカシメることによって電気的に接続するとともに、固定手段によって楕円反射鏡２の貫通孔１１に固定される高電圧給電端子、１０は内歯座金、１１は楕円反射鏡２に設けられた貫通孔である。
【００１０】
図１に示すように、光源装置は、超高圧水銀ランプ１と、超高圧水銀ランプ１を取囲む楕円反射鏡２と、楕円反射鏡２の首部に固定されたベース部材３と、固定手段によって楕円反射鏡２の貫通孔１１に固定された導電性保持具７と、導電性保持具７によって保持された始動補助光源６とを備えている。また、始動補助光源６は、超高圧水銀ランプ１から放射される光が楕円反射鏡２の貫通孔１１に相当する部分で反射される仮想反射光線内に配置されている。固定手段を設けた箇所は、超高圧水銀ランプ１からの光が反射されない箇所であることから、始動補助光源６を前記のように配置することにより、反射光の損失を最小限に抑えることができる。
【００１１】
また、図２に示すように、超高圧水銀ランプ１は、発光部１０８と発光部１０８の両端に伸びる封止部１０４とを有する。発光部１０８内には、タングステンからなる一対の電極１０１，１０２（直流点灯方式の場合、陽極および陰極）が配置されるとともに、発光物質としての水銀が、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上であって、例えば０．２ｍｇ／ｍｍ３封入される他、ハロゲンサイクルにより電極の構成材料であるタングステンが発光管の内壁に付着することを防止するため、臭素などのハロゲンガスが、２．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３〜７．０×１０−３μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲であって、例えば、３．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３封入され、さらにアルゴンガスが約１３ｋＰａ封入されている。封止部１０４には、モリフデンからなる金属箔１０５が封止されている。金属箔１０５の一端には、発光空間１０７に向けて伸びる電極１０１，１０２の基端部が電気的に接続され、金属箔１０５の他端には、封止部１０４から封止部外方に突出する外部リード１０６の基端部が電気的に接続されている。
このような超高圧水銀ランプ１は、発光部１０８の最大外径が１１．３ｍｍ、電極間距離が１．２ｍｍ、発光部１０８の内容積が１１６ｍｍ３、管壁負荷が１．５Ｗ／ｍｍ３、定格電圧が８０Ｖ、定格電力が２００Ｗである。
楕円反射鏡２は、超高圧水銀ランプ１から放射される光のうち、前方に向けて可視光線を反射するための誘電体多層膜が設けられた楕円反射面を有し、その第１焦点が超高圧水銀ランプ１の輝点が形成されるべき箇所に一致して超高圧水銀ランプ１が固定されている。詳細には、ベース部材３内部に超高圧水銀ランプ１の一方の封止部１０４が挿入され、セラミックス接着剤によってベ−ス部材３と封止部１０４とが接着固定されている。楕円反射鏡２に設けられた貫通穴１１には、始動補助光源６を保持する導電性保持具７が後述する固定手段によって固定されている。
【００１２】
また、図３に示すように、始動補助光源６は、石英ガラスからなる補助放電容器６３と、この補助放電容器６３の両端の外表面に配設された外部電極６１，６２とから構成され、補助放電容器６３の内部には、放電用ガスとして、アルゴン、キセノン、ネオンなどの希ガスに加え、窒素またはヘリウム等の気体が１種類以上封入されている。さらに、ぺニング効果を得るために微量の水銀を封入しても良い。
外部電極６１，６２は、耐熱性・耐熱衝撃性に優れたステンレス、カンタル（鉄クロム合金）からなる線材を補助放電容器６３の長手方向に巻回することによって形成されている。なお、外部電極６１，６２として、あらかじめコイル状に形成された線材を補助放電容器６３に取付けるようにしても良い。
補助放電容器６３は、例えば、全長が約１５ｍｍ、外径が約３ｍｍ、肉厚が約０．８ｍｍである。外部電極６１，６２は、例えば、φ０．３ｍｍの線材によって、全長（補助放電容器６３の長手方向）が約４ｍｍ、外径が約３ｍｍのコイル状に形成され、外部電極間距離が約６ｍｍである。補助放電容器６３内には、例えば、アルゴンガスが１０２〜５×１０５ｐａ程度、水銀が５×１０−３ｍｇ／ｍｍ３封入されている。
また、始動補助光源６は、補助放電容器６３の一方の外部電極６１が設けられている側の端部の周囲を覆うように、導電性保持具７に設けられた筒状部に嵌め込まれている。導電性保持具７（外部電極６１）は、始動補助光源６の外部電極としての機能を兼ねており、始動補助光源６の他方の外部電極６２は電気的に浮遊した状態となっている。
【００１３】
また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、導電性保持具７と高電圧給電端子９は固定手段によって楕円反射鏡２の貫通孔１１に取付けられている。すなわち、固定手段は、筒状のハトメ部材８および内歯座金１０から構成され、筒状のハトメ部材８が、導電性保持具７、楕円反射鏡２の貫通孔１１、高電圧給電端子９および内歯座金１０に挿通された後、その突出した先端が拡がるよう折り曲げ加工されることにより、これらの部材が一体的に固定される。また、陰極１０２側の外部リード１０６に接続された高電圧給電線４と不図示の給電装置に接続されている高電圧給電線５とが高電圧給電端子９の筒状部においてカシメられることにより、電気的に接続されている。
【００１４】
このような超高圧水銀ランプ１の始動時は、超高圧水銀ランプ１の陰極１０２および始動補助光源６を保持している導電性保持具７に高電圧（−１４ｋＶ）が印加されると、陽極１０１が接地電位（０Ｖ）にあるので、陰極１０２と陽極１０１の間に高電圧が印加されるとともに、始動補助光源６の補助放電容器６３内の放電空間において誘電体バリア放電が生成され、始動補助光源６から紫外線を含む光が放射される。始動補助光源６から放射された紫外光が超高圧水銀ランプ１の放電空間に到達すると、発光物質である水銀等の気体分子が光電離することによって、発光部１０８の内部に初期電子が多数存在することになるため、絶縁破壊電圧が低下し、超高圧水銀ランプ１を確実に点灯させることができる。
【００１５】
本実施形態の発明によれば、始動補助光源６は高電圧を供給するための給電線が全く不要であり、固定手段によって楕円反射鏡２に固定された導電性保持具７に設けられた筒状部に補助放電容器６３の一端を挿入するという、極めて単純な作業のみで始動補助光源６を容易に楕円反射鏡２に取付けることができる。そのため、従来の光源装置の如く、始動補助光源に給電線が接続されていることに伴って始動補助光源を取付ける作業が困難になるという問題が生じることがなくなり、作業性が飛躍的に向上する。また、始動補助光源６が導電性保持具７の筒状部に嵌め込まれることによって強固に固定されるため、光源装置を輸送する際に、光源装置に対して振動・衝撃が加わった場合でも、始動補助光源６が落下する心配がない。また、従来技術のように、反射鏡に始動補助光源を設置する空間を作製することや反射鏡自体に気泡を形成し紫外線を放出する補助放電空間を設ける必要もないため、反射鏡の破裂耐性が低下することもない。
【００１６】
さらに、本実施形態の発明によれば、導電性保持具７の楕円反射鏡２の貫通孔１１への固定は、もともと高電圧給電線４と高電圧給電線５とを接続する高電圧給電端子９を楕円反射鏡２の貫通孔１１に固定するために使用していた固定手段の使用で済むため、導電性保持具７を固定するための別個の部材を設ける必要がなく、コスト面で有利である。
ここで、補助放電容器６３の導電性保持具７が固定されていない側の外表面に設けられた外部電極６２が電気的に浮遊した状態にあるにも係らず、始動補助光源６において誘電体バリア放電が発生する理由は、以下のとおりである。すなわち、他方の外部電極６２が電気的に浮遊した状態にあるため、高圧からみると擬似的に接地電位にあり、また印加される高電圧が高周波のパルス波であることにより、一方の外部電極６１と他方の外部電極６２との間にも始動補助光源６の補助放電容器６３の石英ガラスを介して内部の放電空間に容量結合的に高電圧が誘起されることによる。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施形態を図２乃至図４および図５を用いて説明する。
図５は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、１２は始動性を改善するために超高圧水銀ランプ１の外表面に沿って長手方向に張り渡され、高電圧給電線４と同電位となるトリガーワイヤである。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の光源装置において、トリガーワイヤ１２は、例えば、鉄クロム線からなり、超高圧水銀ランプ１の発光部１０８と陽極１０１側の封止部１０４との境界部近傍に巻回部が形成され、発光部１０８の外表面および陰極１０２側の封止部１０４に沿って張り渡され、陰極１０２側の外部リード１０６に巻回されて陰極１０２と同電位になっている。
【００１８】
本実施形態の光源装置の始動時は、超高圧水銀ランプ１の陽極１０１および始動補助光源６の補助放電容器６３に設けられた外部電極６２が接地電位であり、トリガーワイヤ１２と陽極１０１との間に高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が印加されるとともに、導電性保持具７（外部電極６１）と外部電極６２との間にも、補助放電容器６３の石英ガラスを介して内部の放電空間に容量結合的に高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が誘起される。その結果、補助放電容器６３の放電空間において誘電体バリア放電が発生し、始動補助光源６から超高圧水銀ランプ１の発光部１０８内の放電空間に向けて、紫外光が放射されることにより、発光部１０８内の放電空間に存在する水銀がイオン化することにより、絶縁破壊電圧が低下する。さらに、トリガーワイヤ１２と陽極１０１との間に高電圧が印加されることにより誘電体バリア放電が発生し、発光部１０８内の水銀のイオン化が促進され、一層、絶縁破壊電圧を低下させることができる。
すなわち、本実施形態の発明によれば、始動補助光源６による作用およびトリガーワイヤ１２による作用の相乗効果によって、超高圧水銀ランプ１の陽極１０１と陰極１０２間の絶縁破壊電圧を低下させることができ、陽極１０１と陰極１０２間での主放電を容易に生じさせることができ、超高圧水銀ランプの始動性を向上させることができる。
【００１９】
次に、本発明の第３の実施形態を図２乃至図４および図６を用いて説明する。
図６は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、１３は、楕円反射鏡２に設けられ、導電性保持具７と高電圧給電端子１４とが固定手段によって固定される第１の貫通孔、１４はトリガーワイヤ１５と高電圧給電線１６とが電気的に接続される高電圧給電端子、１５は超高圧水銀ランプ１の外表面に沿って長手方向に張り渡されたトリガーワイヤ、１６は不図示の給電装置に接続されて高電圧を供給する高電圧給電線、１７は、楕円反射鏡２に設けられ、給電線１８と給電線１９を電気的に接続するための不図示の給電端子が固定手段によって固定される第２の貫通孔、１８は超高圧水銀ランプ１の陰極１０２側の外部リード１０６に給電するための給電線、１９は不図示の給電装置に接続されて電圧を給電する給電線である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
同図に示すように、第１の貫通孔１３においては、固定手段によって、導電性保持具７が固定されるとともに、トリガーワイヤ１５と高電圧給電線１６とが電気的に接続された高電圧給電端子１４が固定されている。第２の貫通孔１７においても、図４に示した固定手段と同様の固定手段が設けられており、給電線１８と給電線１９とが電気的に接続された不図示の給電端子が固定されている。トリガーワイヤ１５は、例えば、鉄クロム線からなり、その一端が、超高圧水銀ランプ１の発光部１０８と陽極１０１側の封止部１０４との境界部近傍に巻回され、陽極側巻回部を形成することによって固定され、それに続いて発光部１０８に沿って張り渡され、陰極１０２側の封止部１０４に多数巻回されることによって陰極側巻回部が形成され、他端は高電圧給電端子１４において高電圧給電線１６と電気的に接続されている。
【００２０】
本実施形態の光源装置の始動時は、超高圧水銀ランプ１の陽極１０１と陰極１０２との間に、例えば、３００Ｖ程度の無負荷開放電圧が印加された状態において、トリガーワイヤ１５と陽極１０１との間およびトリガーワイヤ１５と陰極１０２との間に高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が印加されると同時に、導電性保持具７（外部電極６１）と補助放電容器６３に設けられた外部電極６２との間にも、補助放電容器６３の石英ガラスを介して内部の放電空間に容量結合的に高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が誘起される。その結果、補助放電容器６３の放電空間において誘電体バリア放電が発生し、始動補助光源６から超高圧水銀ランプ１の発光部１０８内の放電空間に向けて、紫外光が放射され、発光部１０８内の放電空間に存在する水銀がイオン化することにより、絶縁破壊電圧が低下する。さらに、トリガーワイヤ１５と陽極１０１との間およびトリガワイヤ１５と陰極１０２との間に高電圧が印加されることにより、誘電体バリア放電が発生されるため、発光部１０８内の水銀のイオン化が促進され、一層、絶縁破壊電圧を低下させることができる。
【００２１】
本実施形態に係る光源装置は、さらに以下の利点を有する。すなわち、超高圧水銀ランプの発光部１０８および封止部１０４は、その構成材料である石英ガラスを超高圧水銀ランプ１に適合した形状となるよう加工する段階において、不可避的に、例えば、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンが含有されており、封止部１０４と金属箔１０５との間にアルカリ金属イオンが存在した場合、箔浮き現象を生ずることによって封止部１０４が破損する問題を生ずる。しかし、陰極側巻回部に負の高電圧が印加されることから、このようなアルカリ金属イオンが陰極側巻回部に誘引されて発光部１０８および封止部１０４の外方に引出されるため、箔浮き現象に起因して封止部１０４が破損する問題を回避することができる。
【００２２】
次に、本発明の第４の実施形態を図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
なお、同図に示す構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
同図に示すように、始動補助光源６を、楕円反射鏡２により集光される光線外の領域に配置する。始動補助光源６をこのように配置することにより、反射光の損失を完全に無くすことができる。
【００２３】
次に、本発明の第５の実施形態を図８を用いて説明する。
図８は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、２０は放物反射面を有する放物反射鏡である。なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
同図に示すように、反射鏡として放物反射鏡２０を用いる場合は、始動補助光源６は、その長手軸が超高圧水銀ランプ１の長手軸に平行となるよう配置することにより、反射光の損失を最小限にすることができる。
【００２４】
次に、本発明の第６の実施形態を図９を用いて説明する。
図９は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、２１は始動補助光源６の背面側（超高圧水銀ランプ１に対して反対側の面）に、始動補助光源６の長手方向に沿って設けられた樋状の補助反射鏡である。なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
同図に示すように、始動補助光源６に補助反射鏡２１を設けることにより、始動補助光源６から超高圧水銀ランプ１の発光部１０８内の放電空間へ向けて放射される紫外光の光量を増加することができるので、超高圧水銀ランプ１の始動性をさらに改善することができる。
【００２５】
次に、本発明の第７の実施形態を図２乃至図４および図１０を用いて説明する。
図１０は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、２２は始動補助光源６の補助放電容器６３に設けた外部電極６２（図３参照）と超高圧水銀ランプ１の陽極側１０１の外部リード１０６間に接続された給電線、２３は貫通孔である。なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応する。
同図に示すように、始動補助光源６の外部電極６１には導電性保持具７を介して高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が給電され、始動補助光源６の外部電極６２には給電線２２が接続され接地電位となっている。
すなわち、楕円反射鏡２には、給電用の貫通穴が２つ形成されており、一方の貫通穴１１には、固定手段によって始動補助光源６を保持する導電性保持具７が固定されているとともに、高電圧給電線４と高電圧給電線５とを電気的に接続する高電圧給電端子９が固定されている。他方の貫通穴２３には、始動補助光源６の外部電極６２に接続される給電線２２が貫通孔２３を通って超高電圧水銀ランプ１の陽極１０１側の接地電位に接続されている。
【００２６】
なお、上記の各実施形態の光源装置においては、直流点灯方式を採用した場合について説明したが、これに限らず、交流点灯方式を採用した場合も同様の機能を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す超高圧水銀ランプの拡大断面図である。
【図３】図１に示す始動補助光源の拡大断面図である。
【図４】図１に示す楕円反射鏡の貫通穴に始動補助光源と高電圧給電端子とを固定する固定手段の拡大断面図である。
【図５】第２の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図７】第４の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図８】第５の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図９】第６の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図１０】第７の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 超高圧水銀ランプ
１０１，１０２ 陽極および陰極
１０３ コイル
１０４ 封止部
１０５ 金属箔
１０６ 外部リード
１０７ 放電空間
１０８ 発光部
２ 楕円反射鏡
３ ベース部材
４ 高電圧給電線
５ 高電圧給電線
６ 始動補助光源
６１，６２ 外部電極
６３ 補助放電容器
７ 導電性保持具
８ ハトメ部材
９ 高電圧給電端子
１０ 内歯座金
１１ 貫通孔
１２ トリガーワイヤ
１３ 第１の貫通孔
１４ 高電圧給電端子
１５ トリガーワイヤ
１６ 高電圧給電線
１７ 第２の貫通孔
１８ 給電線
１９ 給電線
２０ 放物反射鏡
２１ 補助反射鏡
２２ 給電線
２３ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に係わり、特に、プロジェクタ用の光源に使用される、高圧水銀放電ランプ等の高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）の始動性を改善した光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタ等の光学装置に使用される光源装置は、光源となる高圧水銀放電ランプ等の高輝度放電ランプと、この高輝度放電ランプから放射される光を集光して、前方の開口に向けて反射する反射鏡とが一体に組合わされて構成されている。
このような放電ランプを点灯するためには、一般に、始動時に、高輝度放電ランプの主放電電極間、または主放電電極と放電容器外面との間にパルス状の高電圧を印加して、放電容器内の放電媒質に絶縁破壊を生じせしめ、このときに生成されるプラズマの電子を種としてグロー放電やアーク放電を誘起している。
このような放電ランプの始動時の絶縁破壊に必要な電圧は、放電ランプが室温程度の温度状態にある場合は、一般に数ｋＶ程度である。しかし、再始動時の絶縁破壊に必要な電圧は、点灯を終えて消灯した後の経過時間と共に変化する放電空間の温度に依存して変化する。このような変化が生じるのは、消灯して放電空間の温度が低下するに従って水銀やハロゲン等の気化していた放電媒質の一部が凝結を開始した結果、放電空間の気体成分の組成の変化に起因して絶縁破壊に必要な電圧が変化するためと考えられる。
例えば、水銀と臭素等のハロゲンおよびアルゴン等の希ガスを放電媒質とし、放電空間の容積１ｍｍ３あたり０．１５ｍｇ以上の水銀を含む放電ランプの場合、絶縁破壊に必要な電圧は、放電ランプの消灯直後は残留プラズマが存在するために非常に低いが、その後は急速に上昇し、やがて低下し始める（放電ランプを強制空冷しない自然冷却下では約２分を要する）。しかし、その時点から最終的に放電空間の温度が約１００℃以下に下がるまでの間（消灯から約５分間）における再点灯は、絶縁破壊電圧が安定せず、通常の高電圧を印加しただけでは絶縁破壊しないことがある。
消灯後、できるだけ早い時期から再始動（ホットリスタート）させ、点灯の確率を高めるためには、単純には、印加する電圧の絶対値を高めればよい。しかし、このような場合、高電圧を印加することによって意図しない現象が生じてしまう。すなわち、絶縁ケーブル被覆の絶縁破壊、コネクタや接続端子における沿面放電等の危険現象の発生、高電圧印加時のノイズに起因するプロジェクタ装置本体の電子回路の誤動作等、種々の不都合な現象を生じる可能性がある。また、このような不都合な現象を回避するために、絶縁性を高めるために空間距離を稼いだり、ノイズを防止するためにケーブルの径を大きくしたりすると、プロジェクタ装置に組み込む際に所要のスペースが必要となり、好ましくない。
【０００３】
このような問題を解決するために、特許第３５２８８３６号公報によれば、主放電容器と非一体的に構成された補助放電容器を、主放電容器の電極封着部の少なくとも一方の側面に近接して設け、この補助放電容器を放電させることにより、始動特性の改善を図っている。しかし、この公報に記載されている技術には、以下に示すような問題点がある。
すなわち、近年、液晶プロジェクタ装置の小型・軽量化が強く要求され、これに伴い光源装置のさらなる小型化が望まれており、補助放電容器のような部品もさらに小さくすることが要求される。しかし、補助放電容器をさらに小型化することは製作上困難であり、品質の低下やコストアップの原因となる。
さらに、補助放電容器が主放電容器と密接して配置されている場合、補助放電容器が主放電容器からの熱を受けやすいため、補助放電容器内のガス圧が上昇してしまう。そのため、補助放電容器の絶縁破壊電圧が上昇し、補助放電容器内における放電の開始が困難となり、放電ランプの始動性が悪化するという問題がある。
【０００４】
上記公報に開示された技術の問題点を解決するため、本件出願人は特開２００４−１３９９５５号公報、特開２００５−１９０４０号公報に示されるような光源装置を提案した。これらの公報に記載された技術によれば、始動補助光源を放電ランプと非一体的に構成するとともに、始動補助光源を反射鏡または反射鏡に隣接する部材に保持させたり、または反射鏡自体に始動補助光源の放電空間となる気泡部分を形成して、上記の問題点を解決している。
【特許文献１】特許第３５２８８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−１３９９５５号公報
【特許文献３】特開２００５−１９０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記両公報に開示された技術によれば、（ａ）始動補助光源を反射鏡に取付ける際、始動補助光源の電極にリード線が接続されるためリード線の取回しが煩雑であり、その一方で、始動補助光源を反射鏡に取付けた後からリード線を接続しようとすると、始動補助光源が非常に小さいことから、リード線の接続作業が大変困難となる。また、（ｂ）光源装置を輸送する際に、光源装置に振動や衝撃が加わった場合、始動補助光源が反射鏡または反射鏡に隣接する部材から外れて落下する問題を生じる。さらに、（ｃ）反射鏡に始動補助光源を設置する空間を作製したり、反射鏡自体に始動補助光源の放電空間となる気泡部分を形成することは、製造上困難を伴うとともに、反射鏡の破裂耐圧に対する信頼性を欠くものとなってしまう問題を生じる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、超高圧水銀ランプの始動性の改善を図るとともに、上記（ａ）乃至（ｃ）に示した従来技術の問題を解決した光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、該超高圧水銀ランプを取囲み超高圧水銀ランプから放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡とからなり、前記超高圧水銀ランプに高電圧を供給する高電圧給電線を前記反射鏡に形成された貫通孔に挿通して高電圧給電端子に接続するとともに、固定手段によって前記高電圧給電端子を前記反射鏡に固定する光源装置において、前記固定手段によって始動補助光源を前記反射鏡に固定したことを特徴とする光源装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記固定手段は、前記始動補助光源を保持する導電性保持具を前記反射鏡に固定するものであることを特徴とする光源装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記超高圧水銀ランプは、その外表面に沿って長手方向に張り渡され、前記高電圧給電線と同電位となるトリガーワイヤを備えることを特徴とする光源装置である。
第４の手段は、発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入され、発光管の外表面に沿って長手方向に張り渡されたトリガーワイヤを有する超高圧水銀ランプと、該超高圧水銀ランプを取囲み超高圧水銀ランプから放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡とからなり、前記トリガーワイヤに高電圧を供給する高電圧給電線を前記反射鏡に形成された貫通孔に挿通して高電圧給電端子に接続するとともに、固定手段によって前記高電圧給電端子を前記反射鏡に固定する光源装置において、前記固定手段によって始動補助光源を保持する導電性保持具を前記反射鏡に固定したことを特徴とする光源装置である。
第５の手段は、第１の手段乃至第４の手段のいずれか１つの手段において、前記始動補助光源が、前記超高圧水銀ランプから前記貫通孔への光の仮想反射光線内に配置されていることを特徴とする光源装置である。
第６の手段は、第１の手段乃至第４の手段のいずれか１つの手段において、前記反射鏡が楕円反射鏡であって、前記始動補助光源が、前記反射鏡により集光された光線外の領域に配置されることを特徴とする光源装置である。
第７の手段は、第１の手段乃至第６の手段のいずれか１つの手段において、前記導電性保持具が、前記始動補助光源から放射される紫外光を反射する手段を備えることを特徴とする光源装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、固定手段によって始動補助光源を楕円反射鏡に容易に取付けることができるため、始動補助光源に高電圧を供給するための給電線が全く不要となり、従来の光源装置の如く、始動補助光源に給電線が接続されていることに伴って始動補助光源を取付ける作業が困難になるという問題が生じることがなくなり、作業性が飛躍的に向上する。また、始動補助光源が反射鏡に固定されるため、光源装置を輸送する際に、光源装置に対して振動・衝撃が加わった場合でも、始動補助光源が落下する心配がない。また、従来技術のように、反射鏡に始動補助光源を設置する空間を作製することや反射鏡自体に気泡を形成し紫外線を放出する補助放電空間を設ける必要もないため、反射鏡の破裂耐性が低下することもない。さらに、始動補助光源の反射鏡への固定は、もともと高電圧給電線を接続するための高電圧給電端子を楕円反射鏡に固定するために使用していた固定手段の使用で済むため、始動補助光源を固定するための別個の部材を設ける必要がない。
請求項２に記載の発明によれば、固定手段によって始動補助光源を保持する導電性保持具を反射鏡に取付けるという極めて単純な作業で始動補助光源を容易に反射鏡に取付けることができる。
請求項３に記載の発明によれば、始動補助光源による作用およびトリガーワイヤによる作用の相乗効果によって、超高圧水銀ランプの電極間の絶縁破壊電圧を低下させることができ、主放電を容易に生じさせることができ、超高圧水銀ランプの始動性を向上させることができる。
請求項４に記載の発明によれば、固定手段によって始動補助光源を保持する導電性保持具を楕円反射鏡に容易に取付けることができるため、始動補助光源は高電圧を供給するための給電線が全く不要となり、従来の光源装置の如く、始動補助光源に給電線が接続されていることに伴って始動補助光源を取付ける作業が困難になるという問題が生じることがなくなり、作業性が飛躍的に向上する。また、始動補助光源が反射鏡に固定されるため、光源装置を輸送する際に、光源装置に対して振動・衝撃が加わった場合でも、始動補助光源が落下する心配がない。また、従来技術のように、反射鏡に始動補助光源を設置する空間を作製することや反射鏡自体に気泡を形成し紫外線を放出する補助放電空間を設ける必要もないため、反射鏡の破裂耐性が低下することもない。また、始動補助光源の反射鏡への固定は、もともと高電圧給電線を接続するための高電圧給電端子を楕円反射鏡に固定するために使用していた固定手段の使用で済むため、始動補助光源を固定するための別個の部材を設ける必要がない。さらに、始動補助光源による作用およびトリガーワイヤによる作用の相乗効果によって、超高圧水銀ランプの電極間の絶縁破壊電圧を低下させることができ、主放電を容易に生じさせることができ、超高圧水銀ランプの始動性を向上させることができる。
請求項５に記載の発明によれば、始動補助光源は、超高圧水銀ランプから放射される光が反射鏡の貫通孔に相当する部分で反射される仮想反射光線内に配置されており、固定手段を設けた箇所は、超高圧水銀ランプからの光が反射されない箇所となることから、反射光の損失を最小限に抑えることができる。
請求項６に記載の発明によれば、始動補助光源が、反射鏡により集光された光線外の領域に配置されるので、反射光の損失を回避することができる。
請求項７に記載の発明によれば、始動補助光源に始動補助光源から放射される紫外光を反射する手段を設けることにより、始動補助光源から超高圧水銀ランプの発光空間へ向けて放射される紫外光の光量が増加することができるので、超高圧水銀ランプの始動性をさらに改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の実施形態を図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図、図２は図１に示す超高圧水銀ランプの拡大断面図、図３は図１に示す始動補助光源の拡大断面図、図４（ａ），（ｂ）は図１に示す楕円反射鏡の貫通穴に始動補助光源と高電圧給電端子を固定する固定手段を示す拡大断面図である。
これらの図において、１は超高圧水銀ランプ、１０１，１０２はそれぞれ超高圧水銀ランプ１の陽極および陰極、１０３は陰極１０２に巻回されたコイル、１０４は封止部、１０５は金属箔、１０６は外部リード、１０７は放電空間、１０８は発光部、２は楕円反射鏡、３はベース部材、４は一端は超高電圧水銀ランプ１の陰極１０２側の外部リード１０６と接続され、他端は高電圧給電端子９において高電圧給電線５と接続される高電圧給電線、５は不図示の給電装置に接続されて高電圧を供給する高電圧給電線、６は超高圧水銀ランプ１の放電空間に向けて紫外線を放射する始動補助光源、６１，６２はそれぞれ始動補助光源６に設けられた外部電極、６３は始動補助光源６の補助放電容器、７は始動補助光源６を保持し、固定手段によって超高圧水銀ランプ１の貫通孔１１に固定される導電性保持具、８はハトメ部材、９は高電圧給電線４と高電圧給電線５とを筒状部に挿入してカシメることによって電気的に接続するとともに、固定手段によって楕円反射鏡２の貫通孔１１に固定される高電圧給電端子、１０は内歯座金、１１は楕円反射鏡２に設けられた貫通孔である。
【００１０】
図１に示すように、光源装置は、超高圧水銀ランプ１と、超高圧水銀ランプ１を取囲む楕円反射鏡２と、楕円反射鏡２の首部に固定されたベース部材３と、固定手段によって楕円反射鏡２の貫通孔１１に固定された導電性保持具７と、導電性保持具７によって保持された始動補助光源６とを備えている。また、始動補助光源６は、超高圧水銀ランプ１から放射される光が楕円反射鏡２の貫通孔１１に相当する部分で反射される仮想反射光線内に配置されている。固定手段を設けた箇所は、超高圧水銀ランプ１からの光が反射されない箇所であることから、始動補助光源６を前記のように配置することにより、反射光の損失を最小限に抑えることができる。
【００１１】
また、図２に示すように、超高圧水銀ランプ１は、発光部１０８と発光部１０８の両端に伸びる封止部１０４とを有する。発光部１０８内には、タングステンからなる一対の電極１０１，１０２（直流点灯方式の場合、陽極および陰極）が配置されるとともに、発光物質としての水銀が、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上であって、例えば０．２ｍｇ／ｍｍ３封入される他、ハロゲンサイクルにより電極の構成材料であるタングステンが発光管の内壁に付着することを防止するため、臭素などのハロゲンガスが、２．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３〜７．０×１０−３μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲であって、例えば、３．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３封入され、さらにアルゴンガスが約１３ｋＰａ封入されている。封止部１０４には、モリフデンからなる金属箔１０５が封止されている。金属箔１０５の一端には、発光空間１０７に向けて伸びる電極１０１，１０２の基端部が電気的に接続され、金属箔１０５の他端には、封止部１０４から封止部外方に突出する外部リード１０６の基端部が電気的に接続されている。
このような超高圧水銀ランプ１は、発光部１０８の最大外径が１１．３ｍｍ、電極間距離が１．２ｍｍ、発光部１０８の内容積が１１６ｍｍ３、管壁負荷が１．５Ｗ／ｍｍ３、定格電圧が８０Ｖ、定格電力が２００Ｗである。
楕円反射鏡２は、超高圧水銀ランプ１から放射される光のうち、前方に向けて可視光線を反射するための誘電体多層膜が設けられた楕円反射面を有し、その第１焦点が超高圧水銀ランプ１の輝点が形成されるべき箇所に一致して超高圧水銀ランプ１が固定されている。詳細には、ベース部材３内部に超高圧水銀ランプ１の一方の封止部１０４が挿入され、セラミックス接着剤によってベ−ス部材３と封止部１０４とが接着固定されている。楕円反射鏡２に設けられた貫通穴１１には、始動補助光源６を保持する導電性保持具７が後述する固定手段によって固定されている。
【００１２】
また、図３に示すように、始動補助光源６は、石英ガラスからなる補助放電容器６３と、この補助放電容器６３の両端の外表面に配設された外部電極６１，６２とから構成され、補助放電容器６３の内部には、放電用ガスとして、アルゴン、キセノン、ネオンなどの希ガスに加え、窒素またはヘリウム等の気体が１種類以上封入されている。さらに、ぺニング効果を得るために微量の水銀を封入しても良い。
外部電極６１，６２は、耐熱性・耐熱衝撃性に優れたステンレス、カンタル（鉄クロム合金）からなる線材を補助放電容器６３の長手方向に巻回することによって形成されている。なお、外部電極６１，６２として、あらかじめコイル状に形成された線材を補助放電容器６３に取付けるようにしても良い。
補助放電容器６３は、例えば、全長が約１５ｍｍ、外径が約３ｍｍ、肉厚が約０．８ｍｍである。外部電極６１，６２は、例えば、φ０．３ｍｍの線材によって、全長（補助放電容器６３の長手方向）が約４ｍｍ、外径が約３ｍｍのコイル状に形成され、外部電極間距離が約６ｍｍである。補助放電容器６３内には、例えば、アルゴンガスが１０２〜５×１０５ｐａ程度、水銀が５×１０−３ｍｇ／ｍｍ３封入されている。
また、始動補助光源６は、補助放電容器６３の一方の外部電極６１が設けられている側の端部の周囲を覆うように、導電性保持具７に設けられた筒状部に嵌め込まれている。導電性保持具７（外部電極６１）は、始動補助光源６の外部電極としての機能を兼ねており、始動補助光源６の他方の外部電極６２は電気的に浮遊した状態となっている。
【００１３】
また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、導電性保持具７と高電圧給電端子９は固定手段によって楕円反射鏡２の貫通孔１１に取付けられている。すなわち、固定手段は、筒状のハトメ部材８および内歯座金１０から構成され、筒状のハトメ部材８が、導電性保持具７、楕円反射鏡２の貫通孔１１、高電圧給電端子９および内歯座金１０に挿通された後、その突出した先端が拡がるよう折り曲げ加工されることにより、これらの部材が一体的に固定される。また、陰極１０２側の外部リード１０６に接続された高電圧給電線４と不図示の給電装置に接続されている高電圧給電線５とが高電圧給電端子９の筒状部においてカシメられることにより、電気的に接続されている。
【００１４】
このような超高圧水銀ランプ１の始動時は、超高圧水銀ランプ１の陰極１０２および始動補助光源６を保持している導電性保持具７に高電圧（−１４ｋＶ）が印加されると、陽極１０１が接地電位（０Ｖ）にあるので、陰極１０２と陽極１０１の間に高電圧が印加されるとともに、始動補助光源６の補助放電容器６３内の放電空間において誘電体バリア放電が生成され、始動補助光源６から紫外線を含む光が放射される。始動補助光源６から放射された紫外光が超高圧水銀ランプ１の放電空間に到達すると、発光物質である水銀等の気体分子が光電離することによって、発光部１０８の内部に初期電子が多数存在することになるため、絶縁破壊電圧が低下し、超高圧水銀ランプ１を確実に点灯させることができる。
【００１５】
本実施形態の発明によれば、始動補助光源６は高電圧を供給するための給電線が全く不要であり、固定手段によって楕円反射鏡２に固定された導電性保持具７に設けられた筒状部に補助放電容器６３の一端を挿入するという、極めて単純な作業のみで始動補助光源６を容易に楕円反射鏡２に取付けることができる。そのため、従来の光源装置の如く、始動補助光源に給電線が接続されていることに伴って始動補助光源を取付ける作業が困難になるという問題が生じることがなくなり、作業性が飛躍的に向上する。また、始動補助光源６が導電性保持具７の筒状部に嵌め込まれることによって強固に固定されるため、光源装置を輸送する際に、光源装置に対して振動・衝撃が加わった場合でも、始動補助光源６が落下する心配がない。また、従来技術のように、反射鏡に始動補助光源を設置する空間を作製することや反射鏡自体に気泡を形成し紫外線を放出する補助放電空間を設ける必要もないため、反射鏡の破裂耐性が低下することもない。
【００１６】
さらに、本実施形態の発明によれば、導電性保持具７の楕円反射鏡２の貫通孔１１への固定は、もともと高電圧給電線４と高電圧給電線５とを接続する高電圧給電端子９を楕円反射鏡２の貫通孔１１に固定するために使用していた固定手段の使用で済むため、導電性保持具７を固定するための別個の部材を設ける必要がなく、コスト面で有利である。
ここで、補助放電容器６３の導電性保持具７が固定されていない側の外表面に設けられた外部電極６２が電気的に浮遊した状態にあるにも係らず、始動補助光源６において誘電体バリア放電が発生する理由は、以下のとおりである。すなわち、他方の外部電極６２が電気的に浮遊した状態にあるため、高圧からみると擬似的に接地電位にあり、また印加される高電圧が高周波のパルス波であることにより、一方の外部電極６１と他方の外部電極６２との間にも始動補助光源６の補助放電容器６３の石英ガラスを介して内部の放電空間に容量結合的に高電圧が誘起されることによる。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施形態を図２乃至図４および図５を用いて説明する。
図５は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、１２は始動性を改善するために超高圧水銀ランプ１の外表面に沿って長手方向に張り渡され、高電圧給電線４と同電位となるトリガーワイヤである。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
本実施形態の光源装置において、トリガーワイヤ１２は、例えば、鉄クロム線からなり、超高圧水銀ランプ１の発光部１０８と陽極１０１側の封止部１０４との境界部近傍に巻回部が形成され、発光部１０８の外表面および陰極１０２側の封止部１０４に沿って張り渡され、陰極１０２側の外部リード１０６に巻回されて陰極１０２と同電位になっている。
【００１８】
本実施形態の光源装置の始動時は、超高圧水銀ランプ１の陽極１０１および始動補助光源６の補助放電容器６３に設けられた外部電極６２が接地電位であり、トリガーワイヤ１２と陽極１０１との間に高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が印加されるとともに、導電性保持具７（外部電極６１）と外部電極６２との間にも、補助放電容器６３の石英ガラスを介して内部の放電空間に容量結合的に高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が誘起される。その結果、補助放電容器６３の放電空間において誘電体バリア放電が発生し、始動補助光源６から超高圧水銀ランプ１の発光部１０８内の放電空間に向けて、紫外光が放射されることにより、発光部１０８内の放電空間に存在する水銀がイオン化することにより、絶縁破壊電圧が低下する。さらに、トリガーワイヤ１２と陽極１０１との間に高電圧が印加されることにより誘電体バリア放電が発生し、発光部１０８内の水銀のイオン化が促進され、一層、絶縁破壊電圧を低下させることができる。
すなわち、本実施形態の発明によれば、始動補助光源６による作用およびトリガーワイヤ１２による作用の相乗効果によって、超高圧水銀ランプ１の陽極１０１と陰極１０２間の絶縁破壊電圧を低下させることができ、陽極１０１と陰極１０２間での主放電を容易に生じさせることができ、超高圧水銀ランプの始動性を向上させることができる。
【００１９】
次に、本発明の第３の実施形態を図２乃至図４および図６を用いて説明する。
図６は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、１３は、楕円反射鏡２に設けられ、導電性保持具７と高電圧給電端子１４とが固定手段によって固定される第１の貫通孔、１４はトリガーワイヤ１５と高電圧給電線１６とが電気的に接続される高電圧給電端子、１５は超高圧水銀ランプ１の外表面に沿って長手方向に張り渡されたトリガーワイヤ、１６は不図示の給電装置に接続されて高電圧を供給する高電圧給電線、１７は、楕円反射鏡２に設けられ、給電線１８と給電線１９を電気的に接続するための不図示の給電端子が固定手段によって固定される第２の貫通孔、１８は超高圧水銀ランプ１の陰極１０２側の外部リード１０６に給電するための給電線、１９は不図示の給電装置に接続されて電圧を給電する給電線である。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
同図に示すように、第１の貫通孔１３においては、固定手段によって、導電性保持具７が固定されるとともに、トリガーワイヤ１５と高電圧給電線１６とが電気的に接続された高電圧給電端子１４が固定されている。第２の貫通孔１７においても、図４に示した固定手段と同様の固定手段が設けられており、給電線１８と給電線１９とが電気的に接続された不図示の給電端子が固定されている。トリガーワイヤ１５は、例えば、鉄クロム線からなり、その一端が、超高圧水銀ランプ１の発光部１０８と陽極１０１側の封止部１０４との境界部近傍に巻回され、陽極側巻回部を形成することによって固定され、それに続いて発光部１０８に沿って張り渡され、陰極１０２側の封止部１０４に多数巻回されることによって陰極側巻回部が形成され、他端は高電圧給電端子１４において高電圧給電線１６と電気的に接続されている。
【００２０】
本実施形態の光源装置の始動時は、超高圧水銀ランプ１の陽極１０１と陰極１０２との間に、例えば、３００Ｖ程度の無負荷開放電圧が印加された状態において、トリガーワイヤ１５と陽極１０１との間およびトリガーワイヤ１５と陰極１０２との間に高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が印加されると同時に、導電性保持具７（外部電極６１）と補助放電容器６３に設けられた外部電極６２との間にも、補助放電容器６３の石英ガラスを介して内部の放電空間に容量結合的に高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が誘起される。その結果、補助放電容器６３の放電空間において誘電体バリア放電が発生し、始動補助光源６から超高圧水銀ランプ１の発光部１０８内の放電空間に向けて、紫外光が放射され、発光部１０８内の放電空間に存在する水銀がイオン化することにより、絶縁破壊電圧が低下する。さらに、トリガーワイヤ１５と陽極１０１との間およびトリガワイヤ１５と陰極１０２との間に高電圧が印加されることにより、誘電体バリア放電が発生されるため、発光部１０８内の水銀のイオン化が促進され、一層、絶縁破壊電圧を低下させることができる。
【００２１】
本実施形態に係る光源装置は、さらに以下の利点を有する。すなわち、超高圧水銀ランプの発光部１０８および封止部１０４は、その構成材料である石英ガラスを超高圧水銀ランプ１に適合した形状となるよう加工する段階において、不可避的に、例えば、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンが含有されており、封止部１０４と金属箔１０５との間にアルカリ金属イオンが存在した場合、箔浮き現象を生ずることによって封止部１０４が破損する問題を生ずる。しかし、陰極側巻回部に負の高電圧が印加されることから、このようなアルカリ金属イオンが陰極側巻回部に誘引されて発光部１０８および封止部１０４の外方に引出されるため、箔浮き現象に起因して封止部１０４が破損する問題を回避することができる。
【００２２】
次に、本発明の第４の実施形態を図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
なお、同図に示す構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
同図に示すように、始動補助光源６を、楕円反射鏡２により集光される光線外の領域に配置する。始動補助光源６をこのように配置することにより、反射光の損失を完全に無くすことができる。
【００２３】
次に、本発明の第５の実施形態を図８を用いて説明する。
図８は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、２０は放物反射面を有する放物反射鏡である。なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
同図に示すように、反射鏡として放物反射鏡２０を用いる場合は、始動補助光源６は、その長手軸が超高圧水銀ランプ１の長手軸に平行となるよう配置することにより、反射光の損失を最小限にすることができる。
【００２４】
次に、本発明の第６の実施形態を図９を用いて説明する。
図９は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、２１は始動補助光源６の背面側（超高圧水銀ランプ１に対して反対側の面）に、始動補助光源６の長手方向に沿って設けられた樋状の補助反射鏡である。なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
同図に示すように、始動補助光源６に補助反射鏡２１を設けることにより、始動補助光源６から超高圧水銀ランプ１の発光部１０８内の放電空間へ向けて放射される紫外光の光量を増加することができるので、超高圧水銀ランプ１の始動性をさらに改善することができる。
【００２５】
次に、本発明の第７の実施形態を図２乃至図４および図１０を用いて説明する。
図１０は、本実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
同図において、２２は始動補助光源６の補助放電容器６３に設けた外部電極６２（図３参照）と超高圧水銀ランプ１の陽極側１０１の外部リード１０６間に接続された給電線、２３は貫通孔である。なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応する。
同図に示すように、始動補助光源６の外部電極６１には導電性保持具７を介して高電圧（例えば、−１４ｋＶ）が給電され、始動補助光源６の外部電極６２には給電線２２が接続され接地電位となっている。
すなわち、楕円反射鏡２には、給電用の貫通穴が２つ形成されており、一方の貫通穴１１には、固定手段によって始動補助光源６を保持する導電性保持具７が固定されているとともに、高電圧給電線４と高電圧給電線５とを電気的に接続する高電圧給電端子９が固定されている。他方の貫通穴２３には、始動補助光源６の外部電極６２に接続される給電線２２が貫通孔２３を通って超高電圧水銀ランプ１の陽極１０１側の接地電位に接続されている。
【００２６】
なお、上記の各実施形態の光源装置においては、直流点灯方式を採用した場合について説明したが、これに限らず、交流点灯方式を採用した場合も同様の機能を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す超高圧水銀ランプの拡大断面図である。
【図３】図１に示す始動補助光源の拡大断面図である。
【図４】図１に示す楕円反射鏡の貫通穴に始動補助光源と高電圧給電端子とを固定する固定手段の拡大断面図である。
【図５】第２の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図７】第４の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図８】第５の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図９】第６の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【図１０】第７の実施形態の発明に係る光源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 超高圧水銀ランプ
１０１，１０２ 陽極および陰極
１０３ コイル
１０４ 封止部
１０５ 金属箔
１０６ 外部リード
１０７ 放電空間
１０８ 発光部
２ 楕円反射鏡
３ ベース部材
４ 高電圧給電線
５ 高電圧給電線
６ 始動補助光源
６１，６２ 外部電極
６３ 補助放電容器
７ 導電性保持具
８ ハトメ部材
９ 高電圧給電端子
１０ 内歯座金
１１ 貫通孔
１２ トリガーワイヤ
１３ 第１の貫通孔
１４ 高電圧給電端子
１５ トリガーワイヤ
１６ 高電圧給電線
１７ 第２の貫通孔
１８ 給電線
１９ 給電線
２０ 放物反射鏡
２１ 補助反射鏡
２２ 給電線
２３ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、該超高圧水銀ランプを取囲み超高圧水銀ランプから放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡とからなり、前記超高圧水銀ランプに高電圧を供給する高電圧給電線を前記反射鏡に形成された貫通孔に挿通して高電圧給電端子に接続するとともに、固定手段によって前記高電圧給電端子を前記反射鏡に固定する光源装置において、
前記固定手段によって始動補助光源を前記反射鏡に固定したことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記固定手段は、前記始動補助光源を保持する導電性保持具を前記反射鏡に固定するものであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記超高圧水銀ランプは、その外表面に沿って長手方向に張り渡され、前記高電圧給電線と同電位となるトリガーワイヤを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入され、発光管の外表面に沿って長手方向に張り渡されたトリガーワイヤを有する超高圧水銀ランプと、該超高圧水銀ランプを取囲み超高圧水銀ランプから放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡とからなり、前記トリガーワイヤを前記反射鏡に形成された貫通孔に挿通して高電圧給電端子に接続するとともに、固定手段によって前記高電圧給電端子を前記反射鏡に固定する光源装置において、
前記固定手段によって始動補助光源を保持する導電性保持具を前記反射鏡に固定したことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記始動補助光源が、前記超高圧水銀ランプから前記貫通孔への光の仮想反射光線内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記反射鏡が楕円反射鏡であって、前記始動補助光源が、前記反射鏡により集光された光線外の領域に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記導電性保持具が、前記始動補助光源から放射される紫外光を反射する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つの請求項に記載の光源装置。
【請求項１】
発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、該超高圧水銀ランプを取囲み超高圧水銀ランプから放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡とからなり、前記超高圧水銀ランプに高電圧を供給する高電圧給電線を前記反射鏡に形成された貫通孔に挿通して高電圧給電端子に接続するとともに、固定手段によって前記高電圧給電端子を前記反射鏡に固定する光源装置において、
前記固定手段によって始動補助光源を前記反射鏡に固定したことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記固定手段は、前記始動補助光源を保持する導電性保持具を前記反射鏡に固定するものであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記超高圧水銀ランプは、その外表面に沿って長手方向に張り渡され、前記高電圧給電線と同電位となるトリガーワイヤを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
発光管内に一対の電極が対向配置されるとともに０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入され、発光管の外表面に沿って長手方向に張り渡されたトリガーワイヤを有する超高圧水銀ランプと、該超高圧水銀ランプを取囲み超高圧水銀ランプから放射される光を被放射領域に向けて反射する反射鏡とからなり、前記トリガーワイヤを前記反射鏡に形成された貫通孔に挿通して高電圧給電端子に接続するとともに、固定手段によって前記高電圧給電端子を前記反射鏡に固定する光源装置において、
前記固定手段によって始動補助光源を保持する導電性保持具を前記反射鏡に固定したことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記始動補助光源が、前記超高圧水銀ランプから前記貫通孔への光の仮想反射光線内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記反射鏡が楕円反射鏡であって、前記始動補助光源が、前記反射鏡により集光された光線外の領域に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記導電性保持具が、前記始動補助光源から放射される紫外光を反射する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つの請求項に記載の光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−６６７４２（Ｐ２００７−６６７４２Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５２３１８（Ｐ２００５−２５２３１８）
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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