特許 6753140 放電ランプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6753140

(24)【登録日】2020年8月24日

(45)【発行日】2020年9月9日

(54)【発明の名称】放電ランプ装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/30 20060101AFI20200831BHJP

   H01J 61/86 20060101ALI20200831BHJP

【ＦＩ】

   H01J61/30 Z

   H01J61/86

【請求項の数】3

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-102195(P2016-102195)

(22)【出願日】2016年5月23日

(65)【公開番号】特開2017-212028(P2017-212028A)

(43)【公開日】2017年11月30日

【審査請求日】2019年3月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100153497

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 信男

(74)【代理人】

【識別番号】100110515

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 益男

(74)【代理人】

【識別番号】100189083

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 圭介

(74)【代理人】

【識別番号】100078754

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 正彦

(72)【発明者】

【氏名】岩林 弘久

(72)【発明者】

【氏名】加藤 篤

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２５９８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６４３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０７０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ６１／３０

Ｈ０１Ｊ ６１／３６

Ｈ０１Ｊ ６１／８６

Ｆ２１Ｖ ３／００

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｖ １３／００

Ｆ２１Ｖ １４／００

Ｆ２１Ｖ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前面に放電空間を形成する凹所を有し、当該凹所の内表面に反射面が形成された柱状の胴体と、前記放電空間において互いに対向して配置された陰極および陽極と、前記胴体における凹所の開口に設けられた窓部材とを備えてなるショートアーク型放電ランプ、
前記窓部材の前方に配置された光学部材、並びに
内部に前記光学部材を保持する筒体よりなるホルダー
を備えてなり、
前記ショートアーク型放電ランプは、前記窓部材を支持する窓支持部材を有し、
前記窓支持部材は、窓部材の外周面に固定された筒状の内部リング部と、この内部リング部を取り囲む、当該内部リング部よりも大径の筒状の外部リング部と、前記内部リング部および前記外部リング部とを連結する連結部とよりなる断面Ｕ字状の二重リング構造を有し、
前記ホルダーは、その一端に前記ショートアーク型放電ランプに装着される装着部を有し、当該装着部は、前記内部リング部の外径に適合する内径を有すると共に、前記外部リング部の内径より小さい外径を有し、
前記ホルダーは、前記装着部が前記内部リング部と前記外部リング部との間の筒状空間に摺合せにより挿入されて前記ショートアーク型放電ランプに装着されていることを特徴とする放電ランプ装置。

【請求項2】

前記胴体の反射面は回転放物面であり、前記光学部材は、円錐状若しくは円錐台状の凸面よりなる光入射面と、円錐状若しくは円錐台状の凹面よりなる光出射面を有するコーン状レンズよりなることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置。

【請求項3】

前記胴体の反射面は回転放物面であり、前記光学部材は、集光レンズよりなることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放電ランプ装置に関し、更に詳しくは、前面に凹所を有し、当該凹所の内表面に反射面が形成された胴体を備えた反射鏡一体型のショートアーク型放電ランプを備えた放電ランプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ショートアーク型放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」ともいう。）の一形態として、ランプ本体（胴体）が、例えばセラミックなどの不透明の絶縁部材によって形成され、光取り出し部（窓部材）のみが光透過性材料によって形成された反射鏡一体型のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このような反射鏡一体型の放電ランプは、全体の外観形状が柱状であって、取り扱いが容易であり、安全であるなどのことから、医療用のファイバー照明用光源、ソーラーシミュレータや半導体の検査装置の光源などとして広い分野で利用されている。

【0003】

図８は、従来の反射鏡一体型のショートアーク型放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図である。
この放電ランプ４０は、前面に凹所を有し、当該凹所の内表面に反射面５０ａが形成された胴体５０と、当該胴体５０における凹所の開口よりなる前面開口５０ｂを塞ぐための窓部材６０とを有し、胴体５０の反射面５０ａに囲まれて形成される放電空間Ｓには、キセノンガスなどの希ガスよりなる発光ガスが封入されると共に、陰極５２および陽極５３が互いに対向して配置されている。

【0004】

窓部材６０は、窓支持部材６５によって固定支持されており、これにより、窓部材６０および窓支持部材６５よりなる窓組立体６６が構成されている。具体的に説明すると、窓支持部材６５は、筒状の内部リング部６５ａと、当該内部リング部６５ａの外径よりも大きい内径を有する筒状の外部リング部６５ｂと、内部リング部６５ａおよび外部リング部６５ｂを連結する連結部６５ｃとよりなる断面Ｕ字状の二重リング構造を有する。そして、窓部材６０は、窓支持部材６５の内部リング部６５ａの内周面と窓部材６０の外周面とが接着によって気密に接着されることにより、当該窓支持部材６５によって支持されている。
このような窓組立体６６は、窓支持部材６５における連結部６５ｃが、胴体５０における前面開口５０ｂの周辺部、すなわち胴体５０における円環状の前面に、セラミックスペーサリング５６および陰極給電用の金属リング５５を介して重ねられた状態で配置されている。また、胴体５０の前端部の外周面には、当該胴体５０の外径に適合する内径を有する円筒状の金属筒体５８が、当該胴体５０の前端から突出するよう配置されている。この金属筒体５８の前端部の内周面に、窓支持部材６５における外部リング部６５ｂの外周面が気密に固定されている。
図８において、５７は、陰極５２を所定の位置に配置するための導電性支持部材、５９は、胴体５０を金属ブロック５１に固定するための金属筒体である。

【0005】

この放電ランプ４０は、点灯中に発生する熱を放熱するために、図９に示すように、放熱フィン４３，４４が取り付けられた絶縁物よりなるケーシング（図示省略）内に配置されて用いられる。具体的には、ケーシングには、放電ランプ４０が配置されるべきランプ配置領域４０ａの周囲に、放電ランプ４０の金属筒体５８および金属ブロック５１にそれぞれ接触する状態に放熱フィン４３，４４が取り付けられると共に、放電ランプ４０の窓部材６０と対向する位置に光取り出し窓４２が設けられている。
図９において、４５は、フィルタであり、４６は、当該フィルタ４５を押えると共に光取り出し窓４２の周側面に接触して固定する枠部材である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８−３１２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このような放電ランプ４０においては、陰極５２と陽極５３との間の輝点から放射された光は、反射面５０ａによって反射され、平行光として窓部材６０から出射される。
然るに、上記の放電ランプ４０においては、反射面５０ａの光軸に沿って、陰極５２および陽極５３が配置されており、また、反射面５０ａの中央部には、陽極５３を挿通する筒孔５０ｈが形成されているため、窓部材６０から出射される光には、中心位置における光の強度が低い、いわゆる中抜けの現象が生じる、という問題がある。

【0008】

このような問題を解決するためには、窓部材６０の前方位置に、レンズなどの光学部材を配置して放電ランプ装置を構成することが考えられる。
しかしながら、光学部材を有する放電ランプ装置を構成する場合には、以下のような問題がある。
上記の放電ランプ装置を簡単な構造で作製する場合には、光学部材を放熱器の内部若しくは外部に保持させる構造が採られている。しかし、このような構造の放電ランプ装置を作製するときには、放電ランプの光軸と放熱器の軸とを一致させる調整を行うことが必要であり、組立作業が煩雑となる、という問題がある。

【0009】

本発明の目的は、反射鏡一体型のショートアーク型放電ランプと、光学部材とを有する放電ランプ装置において、光軸調整が不要で、簡単に光学部材を取り付けることができる放電ランプ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の目的に加えて更に、強度分布が均一な光を出射することができる放電ランプ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の放電ランプ装置は、前面に放電空間を形成する凹所を有し、当該凹所の内表面に反射面が形成された胴体と、前記放電空間において互いに対向して配置された陰極および陽極と、前記胴体における凹所の開口に設けられた窓部材とを備えてなるショートアーク型放電ランプ、
前記窓部材の前方に配置された光学部材、並びに
内部に前記光学部材を保持する筒体よりなるホルダー
を備えてなり、
前記ショートアーク型放電ランプは、前記窓部材を支持する窓支持部材を有し、
前記窓支持部材は、窓部材の外周面に固定された筒状の内部リング部と、この内部リング部を取り囲む、当該内部リング部よりも大径の筒状の外部リング部と、前記内部リング部および前記外部リング部とを連結する連結部とよりなる断面Ｕ字状の二重リング構造を有し、
前記ホルダーは、その一端に前記ショートアーク型放電ランプに装着される装着部を有し、当該装着部は、前記内部リング部の外径に適合する内径を有すると共に、前記外部リング部の内径より小さい外径を有し、
前記ホルダーは、前記装着部が前記内部リング部と前記外部リング部との間の筒状空間に摺合せにより挿入されて前記ショートアーク型放電ランプに装着されていることを特徴とする。

【0011】

本発明の放電ランプ装置においては、前記胴体の反射面は回転放物面であり、前記光学部材は、円錐状若しくは円錐台状の凸面よりなる光入射面と、円錐状若しくは円錐台状の凹面よりなる光出射面を有するコーン状レンズよりなることが好ましい。
また、前記胴体の反射面は回転放物面であり、前記光学部材は、集光レンズよりなる構成であってもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明の放電ランプ装置においては、ホルダーの装着部は、窓支持部材における内部リング部の外径に適合する内径を有するため、ホルダーの装着部を、窓支持部材における内部リング部と外部リング部との間の筒状空間に摺合せにより挿入するだけで、ショートアーク型放電ランプに対して光学部材を固定位置に配置することができる。
従って、本発明の放電ランプ装置によれば、ヒートコンパウンドによる光学部材への汚染が無く、光軸調整が不要で、光学部材を簡単に取り付けることができる。
また、胴体の反射面は回転放物面であり、光学部材として、円錐状若しくは円錐台状の凸面よりなる光入射面と、円錐状若しくは円錐台状の凹面よりなる光出射面を有するコーン状レンズが設けられた構成によれば、強度分布が均一な光を出射することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の放電ランプ装置の一例における概略の構成を示す説明図である。

【図2】ショートアーク型放電ランプの構成を示す説明用断面図である。

【図3】図２に示すショートアーク型放電ランプにおける窓組立体を部分的に拡大して示す説明用断面図である。

【図4】図３に示す窓組立体の接着層を部分的に拡大して示す説明用断面図である。

【図5】ホルダーの装着部を部分的に拡大して示す説明用断面図である。

【図6】図１に示す放電ランプ装置から光が出射された状態を示す説明図である。

【図7】本発明の放電ランプ装置の他の例における概略の構成を示す説明図である。

【図8】従来のショートアーク型放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図である。

【図9】図８のショートアーク型放電ランプが組み込まれる光源装置の構成の一例を示す説明用断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の放電ランプ装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の放電ランプ装置の一例における概略の構成を示す説明用断面図である。この放電ランプ装置は、反射鏡一体型のショートアーク型放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」ともいう。）１０と、この放電ランプ１０から出射された光を補正する光学部材７０と、内部に光学部材７０を保持する筒体よりなるホルダー７５と、放電ランプ１０およびホルダー７５の各々の外周面に設けられた、それぞれ放電ランプ１０およびホルダー７５を冷却するヒートシンク８０，８１とを有する。

【0015】

図２は、図１に示す放電ランプ装置におけるショートアーク型放電ランプの構成を示す説明用断面図であり、図３は、図２に示すショートアーク型放電ランプにおける窓組立体を部分的に拡大して示す説明用断面図である。
この放電ランプ１０は、外観形状が円柱状であって、前面（図１における上面）に凹所を有する胴体２０と、この胴体２０を支持する柱状の金属ブロック１５とを有する。胴体２０の凹所は、前面開口２０ｂが円形であり、当該凹所の内表面には反射面２０ａが形成されている。

【0016】

胴体２０は、多結晶アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）等のセラミックなどの絶縁材料よりなり、凹状に湾曲した反射面２０ａを内部に有する反射部２１と、反射部２１の光出射方向後方側に連続して反射面２０ａの光軸方向に伸びるよう形成された、筒孔２４を有する後方円筒部２２と、反射部２１の光出射方向前方側に連続して反射面２０ａの光軸方向に伸びるよう形成された前方円筒部２３とを有する。そして、前方円筒部２３における光出射方向前方の内端縁により、胴体２０の前面開口２０ｂが形成されている。

【0017】

反射面２０ａは、凹状に湾曲した形状を有するものである。図示の例では、反射面２０ａは回転放物面とされているが、本発明の放電ランプ装置においては、用途や要求される機能などに応じて、回転楕円面、非球面とされていてもよい。
また、反射面２０ａは、銀による金属蒸着膜によって形成されている。
また、胴体２０の外周面には、後述する金属筒体２８および金属筒体２９とロー剤によって接着される領域に、メタライズ加工が施されている。

【0018】

胴体２０の光出射方向前方（図２における上方）には、窓組立体３６が後述するセラミックスペーサリング２６および金属リング２５を介して胴体２０の凹所の前面開口２０ｂを塞ぐよう設けられている。これにより、窓組立体３６と、胴体２０の反射面２０ａとに囲まれた放電空間Ｓが形成されている。
窓組立体３６は、例えばサファイアなどよりなる透光性の円板状の窓部材３０と、この窓部材３０をその周側面において支持する、例えば常温付近での熱膨張率が低いコバールなどの合金よりなる窓支持部材３５とにより構成されている。

【0019】

窓部材３０は、図２に示すように、窓支持部材３５と共に前面開口２０ｂを挟み込めるよう、前面開口２０ｂよりも小径であって、反射面２０ａの前端縁２１ａによって構成される開口（以下、「反射面開口」ともいう。）に適合した形状を有するものであることが好ましい。
また、窓部材３０の厚みは、２．５〜５．０ｍｍであることが好ましい。
図示の例において、窓部材３０は、前面開口２０ｂの径よりも小径であって反射面開口の径と略同等の外径を有するものであり、前面開口２０ｂの光出射方向前方において、反射面開口と対向するように配置されている。

【0020】

この図の例において、窓部材３０には、面取り加工がなされることによって斜面３０ｂ，３０ｃが形成されている。
具体的には、窓部材３０には、光出射面である外表面３０ｄ（図２における上面）と周側面との間に、その全周にわたって、窓部材３０の半径方向外方に傾斜する斜面３０ｂが形成されている。また、窓部材３０における内表面３０ｅ（図１における下面）と周側面３０ａとの間には、その全周にわたって、窓部材３０の半径方向外方に傾斜する斜面３０ｃが形成されている。

【0021】

窓支持部材３５は、窓部材３０の外径に適合する内径を有する円形の内部リング部３５ａと、この内部リング部３５ａの外径よりも大きい内径を有する円形の外部リング部３５ｂと、内部リング部３５ａにおける光出射方向後方側の端部および外部リング部３５ｂにおける光出射方向後方側の端部を連結する連結部３５ｃとよりなる、断面Ｕ字状の二重リング構造を有するものである。この図の例において、窓支持部材３５における外部リング部３５ｂは、胴体２０の外径と略同等の外径を有する。また、窓支持部材３５における内部リング部３５ａには、窓部材３０よりも光出射方向前方において当該窓部材３０の半径方向内方に向かって折り曲げられた形状の前縁部分３５ｄが形成されている。前縁部分３５ｄは、窓部材３０に接触しない状態とされることが好ましい。
窓支持部材３５における内部リング部３５ａと外部リング部３５ｂとの間のギャップ、すなわち内部リング部３５ａと外部リング部３５ｂとの間の筒状空間の厚みｇは、１ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１〜３ｍｍである。
そして、窓部材３０は、窓支持部材３５の内部リング部３５ａの内周面と窓部材３０の周側面３０ａとが接着剤によって気密に接着されることにより、当該窓支持部材３５によって支持されている。

【0022】

図示の例では、窓支持部材３５における内部リング部３５ａの内周面に包囲された空間内に窓部材３０が配置されている。また、図４に示すように、内部リング部３５ａの内周面と窓部材３０の周側面３０ａとの間に接着剤が導入されて接着層３７が形成されることにより、窓部材３０が支持固定されている。接着剤としては、銀ロー剤などのロー剤を用いることができる。
接着層３７は、窓部材３０の周側面３０ａと内部リング部３５ａの内周面との間の全周にわたって、窓部材３０の厚み方向に伸びるように形成されている。また、接着層３７は、窓部材３０の周側面３０ａの全面と、斜面３０ｂ，３０ｃにおける一部の当該周側面３０ａに連続する周側面側領域とを覆うように形成され、略円環状の形状を有している。

【0023】

このような窓組立体３６は、窓支持部材３５における連結部３５ｃの光出射方向後方側の表面が、胴体２０における前面開口２０ｂの周辺部、すなわち胴体２０における円環状の前端面に、セラミックスペーサリング２６およびコバールなどよりなる陰極給電用の金属リング２５を介して重ねられた状態で配置されている。窓支持部材３５における連結部３５ｃと胴体２０の前端面との間に、金属リング２５およびセラミックスペーサリング２６が配置されることにより、放電空間Ｓ内において、後述する導電性支持部材２７を収容するための領域が形成されている。

【0024】

金属リング２５の外径は、図２に示すように、当該金属リング２５の外周面と後述する金属筒体２８の内周面との間に、その全周にわたって間隙が形成されるよう、金属筒体２８の内径よりも僅かに小径であることが好ましい。
また、金属リング２５の内径は、図２に示すように、当該金属リング２５によって光の進行が阻害されることのないよう、反射面開口の径および窓部材３０の外径と略同等であることが好ましい。
また、金属リング２５と胴体２０の前端面との間に配置されたセラミックスペーサリング２６は、金属リング２５の内径よりも僅かに大きく、かつ、前面開口２０ｂの径よりも僅かに小さい内径を有すると共に、金属筒体２８の内径に適合する外径を有するものである。

【0025】

胴体２０における前方円筒部２３の前端部の外周面には、当該胴体２０の外径に適合する内径を有する円筒状の金属筒体２８が、当該胴体２０の前端から突出するよう配置されている。この金属筒体２８は、例えばコバールなどよりなり、ロー剤によって胴体２０の前端部の外周面に気密に接着されている。
この金属筒体２８の前端部の内周面には、窓支持部材３５における外部リング部３５ｂの外周面が例えば溶接により気密に固定されている。
以上のように、窓支持部材３５における内部リング部３５ａと窓部材３０とが気密に接着され、金属筒体２８と窓支持部材３５における外部リング部３５ｂが例えば溶接により気密に固定され、更に金属筒体２８が胴体２０における前方円筒部２３の前端部の外周面に気密に接着されていることにより、放電空間Ｓの気密状態が保たれている。

【0026】

窓部材３０の周側面３０ａは、当該窓部材３０がサファイアなどよりなるものであり、窓支持部材２５がコバールなどの金属よりなるものであることから、窓部材３０と窓支持部材３５との接着性を向上させるために、例えばモリブデンおよびマンガンの混合物からなる金属によって被覆されることによって、メタライズ加工が施されている。
具体的に説明すると、図４に示すように、窓部材３０の周側面３０ａの全領域および斜面３０ｂ，３０ｃにおける周側面側領域にメタライズ加工が施されることにより、これらの領域がメタライズ層３８に被覆され、これにより、窓部材３０と接着層３７との間にメタライズ層３８が介在されることとなる。

【0027】

窓部材３０と窓支持部材３５との接着方法、すなわち窓組立体３６の製造方法としては、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ法を用いる手法が挙げられる。
具体的に、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ法を用いて窓組立体３６を製造する手法においては、例えば、先ず、窓部材３０の周側面３０ａおよび斜面３０ｂ，３０ｃにおける窓支持部材３５と接着すべき領域に、モリブデンとモリブデン酸化物およびマンガンとマンガン酸化物を混合したスラリーを塗布し、その塗膜を湿潤水素雰囲気において温度１５００℃の条件で焼成することにより、メタライズ層３８を形成する。次いで、窓部材３０におけるメタライズ層３８が形成された領域と窓支持部材３５とを銀ロー剤によってロー付けする。以って、窓組立体３６が製造される。

【0028】

放電空間Ｓには、それぞれ反射面２０ａの光軸に沿って伸びるロッド状の陰極１２およびロッド状の陽極１３が、互いに離間して対向し、かつ、陰極１２と陽極１３との間に、反射面２０ａの焦点が位置するよう配置されている。

【0029】

陰極１２は、易電子放出物質を含むタングステン等の高融点金属よりなり、先端に向かって小径となるテーパー状の先端部を有する棒状のものである。陰極１２の基端部は、放電空間Ｓにおいて、胴体２０の凹所の周方向に等間隔で配設された、当該凹所の半径方向に伸びる３つの導電性支持部材２７によって支持されている。具体的には、導電性支持部材２７の先端部が陰極１２の基端部にロー付け等によって溶接されている。また、導電性支持部材２７の基端部はロー付け等によって金属リング２５の内周面に電気的に接続された状態で固定されている。
導電性支持部材２７を構成する材料としては、耐熱性および溶接性の観点から、モリブデンなどを用いることが好ましい。
また、金属リング２５は、光出射方向前方側の表面において窓支持部材３５を介して金属筒体２８に電気的に接続されている。このようにして、陰極１２は、導電性支持部材２７、金属リング２５、窓支持部材３５および金属筒体２８を介して外部給電部材（図示省略）に電気的に接続されている。
このようにして、陰極１２が、導電性支持部材２７によって支持固定され、この導電性支持部材２７、金属リング２５および金属筒体２８により、放電空間Ｓの気密性を保った状態で外部給電部材に電気的に接続されている。

【0030】

陽極１３は、先端に向かって小径となるテーパー状の先端部を有する略柱状のものであり、易電子放出物質を含むタングステン等の高融点金属によって構成されている。
この陽極１３の基端部は、後方円筒部２２の筒孔２４に挿通され、更に、金属ブロック１５にその中心軸に沿って形成された貫通孔１５ａに嵌挿されて気密に固定され、金属ブロック１５を介して外部給電部材（図示省略）に電気的に接続されている。

【0031】

金属ブロック１５は、胴体２０に接する大径部１５ｂと、この大径部１５ｂよりも小径の外径の小径部１５ｃとを有する。金属ブロック１５における大径部１５ｂは胴体２０の外径と同等の外径を有する。
金属ブロック１５には、胴体２０における後面方開口２０ｃを介して後方円筒部２２の筒孔２４に連通する、軸方向に伸びる貫通孔１５ａが形成されている。この貫通孔１５ａは、陽極１３を支持固定することができるよう、陽極１３の外径に適合する内径を有するものである。
金属ブロック１５を構成する材料としては、電気伝導性および熱伝導性の観点から、コバールを用いることが好ましい。

【0032】

金属ブロック１５には、胴体２０の外径および金属ブロック１５の大径部１５ｂの外径に適合する内径を有する筒状の金属筒体２９を介して、胴体２０が固定されている。具体的には、金属ブロック１５の大径部１５ｂの外周面の全面と金属筒体２９の内周面における光出射方向後方側部分とが溶接され、胴体２０の外周面における光出射方向後方側部分と金属筒体２９の内周面における光出射方向前方側部分とが接着剤によって接着されている。
ここに、金属筒体２９を構成する材料としては、例えばコバールなどを用いることができる。また、胴体２０と金属筒体２９とを接着する接着剤としては、銀ロー剤などのロー剤を用いることができる。
このようにして、胴体２０の後面開口２０ｃが、僅かな間隙を介して、陽極１３を支持した状態の金属ブロック１５によって密閉されている。

【0033】

放電空間Ｓには、例えばキセノンガスなどの希ガスよりなる発光ガスが封入されている。発光ガスの封入圧は、静圧で例えば２ＭＰａである。

【0034】

上記の放電ランプ１０の具体的な仕様の一例を挙げると、以下の通りである。
胴体２０においては、全長が２０ｍｍ、外径が３２ｍｍである。
陰極１２においては、全長が１４ｍｍ、ロッド径が１．５ｍｍ、先端のテーパー角が５０°であり、また陽極１３においては、全長が２３ｍｍ、直径が４ｍｍである。また、陽極１３と陰極１２との電極間距離は１．４ｍｍである。
窓部材３０においては、外径が２５．４ｍｍ、厚みが３ｍｍである。また、窓部材３０の、窓支持部材３５の光出射方向先端からの距離は０．７ｍｍである。
窓支持部材３５においては、高さｈが５．６５ｍｍであり、外部リング部３５ｂの外径が３１．５ｍｍ、内部リング部３５ａの外径が２６．３ｍｍ、厚みｗが０．６５ｍｍである。また、窓部材３０の外表面（光出射面）と窓支持部材３５の前縁部分３５ｄの内面との距離ｄは０．０５ｍｍである。
また、放電ランプ１０の定格電流は２０Ａ、消費電力は３００Ｗである。

【0035】

この例の放電ランプ装置においては、光学部材７０として、円錐台状の凸面よりなる光入射面７１と、円錐状の凹面よりなる光出射面７２とを有するコーン状レンズが用いられている。
この光学部材７０において、その光軸に対する光入射面７１の角度と、光軸に対する光出射面７２の角度とは同等である。これらの角度の値は、放電ランプ１０の具体的な仕様に応じて適宜設定されるが、通常、７０〜５０°である。
光学部材７０を構成する材料としては、テンパックス（登録商標）、パイレックス（登録商標）などの耐熱ガラスを用いることが好ましい。

【0036】

ホルダー７５は、内部に光学部材７０を保持する光学部材保持部７６を有すると共に、一端に放電ランプ１０に装着される装着部７７を有する。ホルダー７５を構成する材料としては、アルミニウム、真鍮等の熱伝導率の高い金属材料を用いることが好ましい。

【0037】

光学部材保持部７６は、光学部材７０の外径に適合する内径を有する。図示の例では、内部リング部３５ａの外径に適合する内径を有するホルダー基材を用い、ホルダー基材の内周面に例えば切削による段削り加工を施すことによって、光学部材保持部７６が形成されている。
この光学部材保持部７６内には、光学部材７０が保持されている。具体的には、光学部材保持部７６内において、光学部材７０の光軸がホルダー７５を構成する筒体の中心軸上に位置するよう光学部材７０が配置され、光学部材７０の周側面と光学部材保持部７６とが接着剤によって接着されている。接着剤としてはシリコーン系接着剤を用いることか好ましい。シリコーン系接着剤を用いれば、当該シリコーン系接着剤が有する弾性により、放電ランプ１０の点灯中において、光学部材７０を構成する材料とホルダー７５を構成する材料との線熱膨張率の差に起因して光学部材７０とホルダー７５との間に生ずる歪みを抑制することができる。

【0038】

装着部７７は、窓支持部材３５における内部リング部３５ａの外径に適合する内径を有すると共に、外部リング部３５ｂの内径より小さい外径を有する。図示の例では、ホルダー基材の一端部の外周面に例えば切削による段削り加工を施すことによって、装着部７７が形成されている。装着部７７は、その肉厚が窓支持部材３５における内部リング部３５ａと外部リング部３５ｂとの間の筒状空間の厚みより小さいものとされるが、装着部７７の肉厚は１ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１〜３ｍｍである。
そして、ホルダー７５は、図５にも拡大して示すように、装着部７７が窓支持部材３５における内部リング部３５ａと外部リング部３５ｂとの間の筒状空間に摺合せにより挿入されることによって、放電ランプ１０に装着されている。

【0039】

上記の放電ランプ装置においては、放電ランプ１０の放電空間Ｓにおける陰極１２と陽極１３との間に生じた光が、光反射面２０ａによって反射されることにより、平行光として窓部材３０から出射される。このとき、放電ランプ１０においては、反射面２０ａの光軸に沿って、陰極１２および陽極１３が配置されており、また、反射面２０ａの中央部には、陽極１３を挿通する筒孔２４が形成されているため、窓部材３０から出射される光には、図６に示すように、中心位置における光の強度が低い、いわゆる中抜けの現象が生じている。そして、窓部材３０から出射された光は、光学部材７０の入射面７１において収束するよう屈折し、光学部材７０の光出射面７１において平行光となるよう屈折して出射される。これにより、光学部材７０の光出射面７１から出射した光は、強度分布が均一なものとなる。

【0040】

本発明の放電ランプ装置においては、ホルダー７５の装着部７７は、窓支持部材３５における内部リング部３５ａの外径に適合する内径を有するため、ホルダー７５の装着部７７を、窓支持部材３５における内部リング部３５ａと外部リング部３５ｂとの間の筒状空間に摺合せにより挿入するだけで、放電ランプ１０に対して光学部材７０を固定位置に配置することができる。
従って、放電ランプ装置によれば、光軸調整が不要で、光学部材７０を簡単に取り付けることができる。
また、胴体２０の反射面２０ａは回転放物面であり、光学部材７０として、円錐台状の凸面よりなる光入射面７１と、円錐状の凹面よりなる光出射面７２を有するコーン状レンズが設けられているため、強度分布が均一な光を出射することができる。

【0041】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば光学部材７０は、コーン状レンズよりなるものに限定されず、放電ランプ１０の用途や要求される機能に応じて種々のものを用いることかできる。例えば図７に示すように、光学部材７０として、凸面よりなる光入射面７１および平面よりなる光出射面７２を有する集光レンズよりなるものを用いることができる。また、光学部材７０は、レンズに限定されず、光学フィルターであってもよい。

【実施例】

【0042】

以下、本発明の放電ランプ装置の具体的な実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0043】

［放電ランプ］
図２〜図４に示す構成に従って、下記の仕様の放電ランプを製造した。この放電ランプの製造において、窓組立体（３６）は、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ法により、円盤状の窓部材（３０）の周側面（３０ａ）にメタライズ層（３８）を形成し、この窓部材（３０）と窓支持部材（３５）とを銀ロー剤によってロー付けして接着層（３７）を形成することによって作製した。

【0044】

〔電極〕
陰極（１２）の材質：トリエーテッドタングステン
陰極（１２）の全長：１４ｍｍ
陰極（１２）のロッド径：１．５ｍｍ
陰極（１２）の先端のテーパー角：５０°
陽極（１３）の材質：純タングステン
陽極（１３）の全長：２３ｍｍ
陽極（１３）の直径：４ｍｍ
陰極（１２）と陽極（１３）との電極間距離：１．４ｍｍ

【0045】

〔胴体（２０）〕
胴体（２０）の材質：多結晶アルミナ
胴体（２０）の全長：２０ｍｍ
胴体（２０）の外径：３５ｍｍ
胴体（２０）の反射面（２０ａ）：回転放物面
胴体（２０）の凹所の前面開口（２０ｂ）の径：２７ｍｍ

【0046】

〔窓部材（３０）〕
窓部材（３０）の材質：サファイア
窓部材（３０）の外径：２５．４ｍｍ
窓部材（３０）の厚み：３ｍｍ

【0047】

〔窓支持部材（３５）〕
窓支持部材（３５）の高さ（ｈ）：５．６５ｍｍ
内部リング部（３５ａ）の外径：２６．３ｍｍ
内部リング部（３５ａ）の内径：２５．０ｍｍ
外部リング部（３５ｂ）の外径：３１．５ｍｍ
外部リング部（３５ｂ）の内径：３０．２ｍｍ
内部リング部（３５ａ）および外部リング部（３５ｂ）の厚み（ｗ）：０．６５ｍｍ
筒状空間の厚み（ｇ）：１．９５ｍｍ

【0048】

〔その他〕
発光ガス：キセノンガス
発光ガスの封入圧：２ＭＰａ
定格電流：２０Ａ
消費電力：３００Ｗ

【0049】

［光学部材（７０）およびホルダー（７５）］
図１に示す構成に従い、下記の仕様の光学部材（７０）およびホルダー（７５）を作製し、ホルダー（７５）における光学部材保持部（７６）の内部に、光学部材（７０）をシリコーン系接着剤によって固定した。

【0050】

［光学部材（７０）］
光学部材（７０）の種類：コーン状レンズ
光学部材（７０）の材質：耐熱ガラス
光学部材（７０）の外径：２６ｍｍ
光学部材（７０）の肉厚：８ｍｍ
光入射面（７１）における頂部面（円錐台の上底面）の径：５ｍｍ
光軸（Ｃ）に対する光入射面（７１）の角度：６０°
光軸（Ｃ）に対する光出射面（７２）の角度：６０°

【0051】

［ホルダー（７５）］
ホルダー（７５）の材質：アルミニウム
光学部材保持部（７６）の外径：３３ｍｍ
光学部材保持部（７６）の内径：３２ｍｍ
装着部（７７）の外径：２８．３ｍｍ
装着部（７７）の内径：２６．３ｍｍ
装着部（７７）の肉厚（ｔ）：１ｍｍ

【0052】

そして、上記の放電ランプの窓支持部材における内部リング部と外部リング部との間の筒状空間に、光学部材が保持されたホルダーの装着部を摺合せにより挿入したところ、放電ランプの光軸と光学部材の光軸とが一致しており、光軸調整が不要であることが確認された。

【符号の説明】

【0053】

１０ ショートアーク型放電ランプ
１２ 陰極
１３ 陽極
１５ 金属ブロック
１５ａ 貫通孔
１５ｂ 大径部
１５ｃ 小径部
２０ 胴体
２０ａ 反射面
２０ｂ 前面開口
２０ｃ 後面開口
２１ 反射部
２１ａ 前端縁
２２ 後方円筒部
２３ 前方円筒部
２４ 筒孔
２５ 金属リング
２６ セラミックスペーサリング
２７ 導電性支持部材
２８ 金属筒体
２９ 金属筒体
３０ 窓部材
３０ａ 周側面
３０ｂ，３０ｃ 斜面
３０ｄ 外表面
３０ｅ 内表面
３５ 窓支持部材
３５ａ 内部リング部
３５ｂ 外部リング部
３５ｃ 連結部
３５ｄ 前縁部分
３６ 窓組立体
３７ 接着層
３８ メタライズ層
４０ 放電ランプ
４０ａ ランプ配置領域
４２ 光取り出し窓
４３，４４ 放熱フィン
４５ フィルタ
４６ 枠部材
５０ 胴体
５０ａ 反射面
５０ｂ 前面開口
５０ｈ 筒孔
５１ 金属ブロック
５２ 陰極
５３ 陽極
５５ 金属リング
５６ セラミックスペーサリング
５７ 導電性支持部材
５８ 金属筒体
５９ 金属筒体
６０ 窓部材
６５ 窓支持部材
６５ａ 内部リング部
６５ｂ 外部リング部
６５ｃ 連結部
６６ 窓組立体
７０ 光学部材
７１ 光入射面
７２ 光出射面
７５ ホルダー
７６ 光学部材保持部
７７ 装着部
８０，８１ ヒートシンク
Ｓ 放電空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】