JP2017041396A - 放電灯、光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】電極の根本部分に金属突起が形成されることを抑制できる、放電灯、光源装置及びプロジェクターを提供する。
【解決手段】放電灯１３は、内部に放電空間を形成する発光管１６と、放電空間に互いに対向して配置された一対の電極１７と、を備え、一対の電極のうち少なくとも一方の電極１７Ａの外形と発光管の内壁との間に形成される空間Ｓの、発光管の光軸ＡＸに垂直な面内における断面積Ｓ１の光軸に沿う方向における０．２５ｍｍ毎の変化率を、２００％以下とする。光源装置及びプロジェクターはこの放電灯を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、放電灯、光源装置及びプロジェクターに関するものである。

従来、プロジェクター用の放電灯として高圧放電ランプが用いられている（例えば、下記特許文献１参照）。

特許第４４０００９５号

ところで、上記放電ランプにおいては、アーク放電によって生じる対流によって、蒸発した電極を構成する金属が発光管内を循環する。対流が電極の根本部分、例えばコイル部等に衝突すると、対流によって発光管内を循環する金属が電極の根本部分に析出する。そのため、電極の根本部分の同じ箇所に金属が順次析出することで、電極の根本部分に金属の突起が形成される場合がある。

電極の根本部分に金属の突起が形成されると、突起の先端と発光管の内壁との間に放電が生じ、発光管の内壁が劣化する虞がある。これにより、発光管の内壁における劣化した部分に、発光管内を循環する物質が析出しやすくなり、黒化や失透が生じる問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電極の根本部分に金属突起が形成されることを抑制できる、放電灯、光源装置及びプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

本発明者は、鋭意研究の結果、発光管内の対流の速度を低下させることで金属突起を形成され難くすることができるとの知見を得た。そして、この知見に基づき、本発明を完成させた。

本発明の第１態様に従えば、内部に放電空間を形成する発光管と、前記放電空間に互いに対向して配置された一対の電極と、を備え、前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の外形と前記発光管の内壁との間に形成される空間の、前記発光管の光軸に垂直な面内における断面積の前記光軸に沿う方向における０．２５ｍｍ毎の変化率は、２００％以下である放電灯が提供される。

第１態様に係る放電灯によれば、電極と放電管との間に形成される空間の断面積が光軸方向において急激に変化しない構成となる。これにより、電極の後端部と発光管との間の空間において圧力損失や剥離循環流の発生が抑制される。そのため、電極の後端部において対流の速度が抑制されるので、電極の根本部分に金属突起を形成され難くすることができる。よって、黒化や失透の発生が抑制されて、放電灯の長寿命化を図ることができる。

上記放電灯においては、前記一対の電極のそれぞれの電極の外形と前記内壁との空間の前記断面積の前記変化率は、２００％以下であるのが好ましい。
この構成によれば、両方の電極の後端部における対流速度を抑制することで電極の根本部分に金属突起を形成され難くすることができる。

上記放電灯においては、前記空間の断面積は、他方の電極に対向する先端側と反対の後端側の電極の外形と前記発光管の内壁との間に形成される空間の断面積であるのが好ましい。
この構成によれば、上述のように、電極の後端部と発光管との間に形成される空間を大きくすることができる。

本発明の第２態様に従えば、上記第１態様に係る放電灯と、前記放電灯に駆動電流を供給して前記放電灯を点灯させる放電灯点灯装置と、を備えた光源装置と、を備えた光源装置が提供される。

第２態様に係る光源装置によれば、上記放電管を備えるので、明るい光を長期に亘って得ることができる。

本発明の第３態様に従えば、上記第２態様に係る光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクターが提供される。

第３態様に係るプロジェクターによれば、上記光源装置を備えるので、長期にわたり明るい画像光を投射することができる。

上記プロジェクターにおいては、外装を構成する外装筐体を備え、前記外装筐体は、設置面に対向する底板部と、前記底板部の鉛直方向上側に配置される天板部と、を有し、前記空間の断面積は、前記設置面に平行であり前記発光管の光軸を通る面に対し前記天板部側に位置する空間の断面積であるのが好ましい。
この構成によれば、電極の後端部と発光管との間に形成される鉛直方向上側の空間を大きくすることができる。よって、天板側から電極の根本部分に向かう対流速度を抑制できる。

プロジェクターの概略構成図である。 光源装置の構成を示す断面図である。 放電灯の要部を示した拡大断面図である。 （ａ）から（ｃ）は第１電極の製造プロセスを示した図である。 （ａ）、（ｂ）は電極と発光管の内壁との間に形成される空間を示す図である。 比較例の放電灯の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

本実施形態では、光変調素子として透過型の液晶ライトバルブを３組使用した、いわゆる３板式の液晶プロジェクターを例示する。

図１は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、光源装置２と、平行化レンズ３と、照明光学系４と、色分離光学系５と、液晶ライトバルブ６Ｒ、液晶ライトバルブ６Ｇ、および液晶ライトバルブ６Ｂと、クロスダイクロイックプリズム７と、投射光学系８と、外装筐体９と、を備える。
本実施形態の液晶ライトバルブ６Ｒ、液晶ライトバルブ６Ｇ、および液晶ライトバルブ６Ｂは、特許請求の範囲の光変調装置に対応する。

また、図１において、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｘ軸方向は、光源装置２から光が射出される方向と平行な方向、すなわち、図１における左右方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向と直交し、かつ、光射出方向および鉛直方向を含む面と平行な方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交する方向である。

光源装置２から射出された光は、平行化レンズ３を通過して照明光学系４に入射する。平行化レンズ３は、光源装置２から射出された光を平行化する。
照明光学系４は、光源装置２から射出される光の照度を、液晶ライトバルブ６Ｒ、液晶ライトバルブ６Ｇ、および液晶ライトバルブ６Ｂ上において均一化するように調整する。照明光学系４は、光源装置２から射出される光の偏光方向を一方向に揃える。その理由は、光源装置２から射出される光を液晶ライトバルブ６Ｒ、液晶ライトバルブ６Ｇ、および液晶ライトバルブ６Ｂにおいて有効利用するためである。

照明光学系４から射出された光は、色分離光学系５に入射する。色分離光学系５は、入射光を赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の３つの色光に分離する。３つの色光は、各色光に対応付けられた液晶ライトバルブ６Ｒ、液晶ライトバルブ６Ｇ、および液晶ライトバルブ６Ｂにより映像信号に応じてそれぞれ変調される。液晶ライトバルブ６Ｒ、液晶ライトバルブ６Ｇ、および液晶ライトバルブ６Ｂのそれぞれは、液晶パネルと偏光板とを備える。偏光板は、液晶パネルのそれぞれの光入射側および光射出側に配置される。

液晶ライトバルブ６Ｒ、液晶ライトバルブ６Ｇ、および液晶ライトバルブ６Ｂのそれぞれにより変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム７により合成される。合成光は投射光学系８に入射する。投射光学系８は、入射光をスクリーン（図示略）に投射する。これにより、スクリーン上に映像が表示される。平行化レンズ３、照明光学系４、色分離光学系５、クロスダイクロイックプリズム７、および投射光学系８のそれぞれには、周知の構成を採用することができる。

図２は、光源装置２の構成を示す断面図である。図２には、光源ユニット１０の断面図が示されている。図２においても、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。

本実施形態においてＺ軸方向は、例えば、鉛直方向と平行である。そのため、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を鉛直方向上側、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を鉛直方向下側とする。これは、後述する図３，５，６についても同様である。

図２に示すように、光源装置２は、光源ユニット１０と、放電灯点灯装置１１と、を備える。光源ユニット１０は、主反射鏡１２と、放電灯１３と、副反射鏡１４と、を備える。

放電灯１３は、プロジェクター１の外装を構成する外装筐体９内に収容されている。外装筐体９は、プロジェクター１が設置される設置面Ｍに対向する底板部９ａと、底板部９ａと反対側、すなわち底板部９ａに対して鉛直方向上側に配置された天板部９ｂと、底板部９ａと天板部９ｂとを接続する側板部９ｃと、を有する。

放電灯点灯装置１１は、放電灯１３に駆動電流を供給して放電灯１３を点灯させる。
主反射鏡１２は、放電灯１３から射出された光を照射方向Ｄに向けて反射する。照射方向Ｄは、放電灯１３の光軸ＡＸと平行であって、主反射鏡１２が開口した方向である。放電灯１３の光軸ＡＸは、後述する発光管の端部が延びる方向である。

放電灯１３は、発光管１６と、一対の電極１７と、一対の端子１８と、導電性部材１９と、を備える。発光管１６は、概ね照射方向Ｄに沿って延びる棒状の形状を有する。以下の説明では、発光管１６の両方の端部のうち、主反射鏡１２に固定された側の端部を第１端部１６Ａと称し、第１端部１６Ａと反対側の端部を第２端部１６Ｂと称する。発光管１６は、例えば石英ガラス等の透光性材料により構成されている。発光管１６の第１端部１６Ａと第２端部１６Ｂとの間には、球状に膨らんだ膨出部１６Ｃが設けられている。膨出部１６Ｃの内部は、一対の電極１７間で放電を生じさせる空間、いわゆる放電空間２０である。放電空間２０には、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。

一対の電極１７は、発光管１６の内部に互いに対向して設けられている。以下の説明では、一対の電極１７のうち、発光管１６の第１端部１６Ａの側に位置する電極を第１電極１７Ａと称し、発光管１６の第２端部１６Ｂの側に位置する電極を第２電極１７Ｂと称する。第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂの後端は、発光管１６の第１端部１６Ａおよび第２端部１６Ｂに埋め込まれている。第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂの先端は、放電空間２０に位置している。第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂの形状は、光軸ＡＸに沿って延びる棒状であり、先端側の径が後端側の径より大きくなっている。放電空間２０において、第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂの先端は、所定距離だけ離れて対向している。第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂの材料は、例えばタングステン等の金属である。

第１端子１８Ａは、発光管１６の第１端部１６Ａに設けられている。第１端子１８Ａと第１電極１７Ａとは、発光管１６の内部を貫通する導電性部材１９を介して電気的に接続されている。同様に、第２端子１８Ｂは、発光管１６の第２端部１６Ｂに設けられている。第２端子１８Ｂと第２電極１７Ｂとは、発光管１６の内部を貫通する導電性部材１９を介して電気的に接続されている。第１端子１８Ａおよび第２端子１８Ｂの材料は、例えばタングステン等の金属である。導電性部材１９としては、例えばモリブデン箔が用いられる。

第１端子１８Ａおよび第２端子１８Ｂは、放電灯点灯装置１１に接続されている。放電灯点灯装置１１は、放電灯１３を駆動するための駆動電流を第１端子１８Ａおよび第２端子１８Ｂに供給する。これにより、第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂの間でアーク放電が発生する。アーク放電により発生した光は、破線の矢印Ｅで示すように、放電位置から全方向に向かって放射される。

主反射鏡１２は、固定部材２１によって発光管１６の第１端部１６Ａに固定されている。主反射鏡１２は、膨出部１６Ｃで発生した光を照射方向Ｄに向けて反射する。主反射鏡１２の反射面１２ａ（放電灯１３が配置される側の面）の形状は、光を照射方向Ｄに向かって反射できるものであれば、特に限定されない。主反射鏡１２の反射面１２ａの形状は、例えば回転楕円形状であってもよいし、回転放物線形状であってもよい。例えば主反射鏡１２の反射面１２ａを回転放物線形状とした場合、主反射鏡１２は、光源ユニット１０からの射出光を光軸ＡＸに略平行な光に変換することができる。これにより、平行化レンズ３を省略することができる。

副反射鏡１４は、固定部材２１によって発光管１６の第２端部１６Ｂに固定されている。副反射鏡１４の反射面１４ａの形状は、膨出部１６Ｃの略半分を覆う半球面形状である。副反射鏡１４は、膨出部１６Ｃで発生した光の一部を主反射鏡１２に向けて反射する。これにより、放電空間２０から放射される光の利用効率を高めることができる。

固定部材２１の材料は、放電灯１３からの発熱に耐え得る耐熱材料であれば、特に限定されない。固定部材２１の材料は、例えば無機接着剤である。主反射鏡１２と放電灯１３、もしくは副反射鏡１４と放電灯１３とを固定する方法としては、必ずしも上記の方法に限らず、任意の方法を採用できる。例えば放電灯１３と主反射鏡１２とを、独立にプロジェクター１の筐体（図示略）に固定してもよい。副反射鏡１４についても同様である。

図３は、放電灯１３の要部を示した拡大断面図である。なお、第１電極１７Ａと第２電極１７Ｂとは、同様の構成であるため、以下の説明においては、代表して第１電極１７Ａについてのみ説明する。また、第１電極１７Ａの先端の突起３１ｐと第２電極１７Ｂの先端の突起４１ｐとは、同様の構成であるため、以下の説明においては、代表して突起３１ｐについてのみ説明する。

図３に示すように、第１電極１７Ａは、芯材３３と、コイル部３２と、先端部３１と、突起３１ｐと、後端部３４とを有する。

芯材３３は、例えばタングステンからなる金属から構成され、一方向に延びる円筒形状の棒状部材である。コイル部３２は、タングステン製の導線（金属線）２７が芯材３３に巻回された構成を有する。コイル部３２は、放電灯１３を点灯させる時に放電の起点となり、また、放電灯１３の点灯後に一対の電極１７で生じる熱を放出する。先端部３１は、第２電極１７Ｂに対向する側の芯材３３の先端に設けられている。先端部３１は、タングステン等の導体で構成されている。なお、先端部３１は、後述の製造プロセスで形成されることから、コイル部３２と一体となっている。先端部３１の先端は、点灯時にアーク放電ＡＲの起点となり、丸まった形状の突起３１ｐが形成されている。

後端部３４は、コイル部３２に対して先端部４１と反対側に設けられている。後端部３４は、タングステン等の導体で構成されている。
なお、後端部３４は、後述の製造プロセスで形成されることから、コイル部３２と一体となっている。

ここで、放電灯１３の製造プロセスの一例について説明する。
本実施形態の放電灯１３の製造プロセスは、一対の電極１７を製造する工程と、一対の電極１７を発光管１６の内部に封入する工程と、を備える。
例えば、第１電極１７Ａを製造する工程は、芯材３３に導線２７を巻回すことによりコイル部３２を形成する工程と、導線２７が巻回された芯材３３の先端側を溶融し一体化して先端部３１を形成する工程と、芯材３３の後端側において隣り合う導線２７同士を溶融一体化して後端部３４を形成する工程と、を備える。なお、第２電極１７Ｂも同様の工程により製造される。
また、一対の電極１７を発光管１６の内部に封入する工程については公知の方法を用いることができ、説明を省略する。

以下、放電灯１３の製造プロセスのうち、第１電極１７Ａの製造プロセスについて説明する。図４は、第１電極１７Ａの製造プロセスを示した図である。なお、図４では、芯材３３の右側を先端側（放電灯１３を構成した際に第２電極１７Ｂと対向する先端側）とし、芯材３３の左側を後端側とする。

最初に、図４（ａ）に示すように、タングステン製の芯材３３にタングステン製の導線２７を巻き付ける。本実施形態では、矢印Ａで示すように、芯材３３の先端側から後端側に向けて導線２７を巻いていく。すなわち、コイル部３２の形成において、第２電極１７Ｂに対向する芯材３３の先端側から後端側に向かって導線２７の巻回しが始まる。
これにより、芯材３３上に所定の長さの第１コイル部３２Ａが形成される。このとき、少なくとも隣り合う導線２７同士が互いに接触するように、導線２７を密に巻くことが好ましい。なお、第１コイル部３２Ａは、芯材３３上に巻回された１層目の導線２７である。

次に、図４（ｂ）に示すように、導線２７を巻く方向を折り返し、矢印Ｂで示すように、芯材３３の後端側から先端側に向けて導線２７を巻いていく。すなわち、芯材３３の先端側から後端側に向かって巻回された導線２７は、芯材３３の途中で先端側に折り返される。本実施形態では、折り返した直後から第１コイル部３２Ａ上に重なるように導線２７を巻くのではなく、芯材３３の後端側に第１コイル部３２Ａが露出する箇所ができるように、第１コイル部３２Ａの途中から２層目の導線２７を巻いていく。これにより、第１コイル部３２Ａ上に所定の長さの第２コイル部３２Ｂが形成される。なお、第２コイル部３２Ｂとは、第１コイル部３２Ａ上に巻回された２層目の導線２７である。ここで、本実施形態においてコイル部が露出するとは、芯材２３が延びる延在方向に直交する方向において、導線２７が重ねされた下層側のコイル部の少なくとも一部の表面が露出していること、すなわち、下層側のコイル部において、上層側のコイル部と重ならない部分が残ることを意味する。

以上の工程により、第１コイル部３２Ａの後端側の一部が第２コイル部３２Ｂから露出した段差を有するコイル部３２が形成される。本実施形態では、導線２７を２重巻きすることでコイル部３２を形成しているが、導線２７を３重以上巻きすることでコイル部３２を形成しても良い。

また、本実施形態において、２層の導線２７からなるコイル部３２，４２は、芯材３３に導線２７を巻回し、芯材３３の途中で折り返し連続して巻回すことにより、１本の導線２７で形成されたが、芯材３３への導線２７の巻き方はこれに限られない。例えば、１つの方向に導線２７を巻回すごとに導線２７を切断し、２本の導線２７からなるコイル部３２，４２を形成してもよい。

次に、図４（ｃ）に示すように、レーザー光を照射する等の手段によりコイル部３２の先端側を加熱し、隣り合う導線２７同士を溶融させて一体化させる。これにより、芯材３３の先端に先端部３１が形成される。このとき、芯材３３の延在方向に隣り合う導線２７だけでなく、コイル部３２において芯材２３の延在方向に直交する深さ方向に隣り合う導線２７、すなわち、第１コイル部３２Ａの導線２７及び第２コイル部３２Ｂの導線２７も一体化するように、コイル部３２を十分に加熱することが好ましい。
コイル部３２の先端側を完全に溶融させた場合、芯材３３の先端部３１において、導線２７が表面に露出しないため、発光管１６と電極１７との間の不要な放電を効果的に抑制することができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、レーザー光を照射する等の手段によりコイル部３２の後端側の部分を加熱し、隣り合う導線２７を溶融させて一体化させる。ここで言うコイル部３２の後端側の部分は、図４（ｃ）に示したように、第１コイル部３２Ａの後端から第２コイル部３２Ｂの後端にかけてコイル部３２が段差を有する部分である。このとき、コイル部３２の深さ方向に隣り合う導線２７が全て一体化するようにコイル部３２を完全に溶融させてもよいし、コイル部３２の深さ方向にはコイル部３２を完全に溶融させずに残す構成としてもよい。以上の工程により、第１電極１７Ａが完成する。

本実施形態において、先端部３１は、導線２７の芯材３３への巻回しが開始され、且つ、導線２７の巻回しが芯材３３の途中で折り返されて最終的に巻回しが終了し導線２７が切断される側のコイル部３２の端部を溶融することにより形成される。これにより、コイル部３２の後端側に放電の起点となる突出した部分が形成されることを抑制しつつ、芯材３３への導線２７の巻回しの始端と終端とが先端部３１の形成の為に溶融されるので、第１電極１７Ａ全体において、不要な放電の発生の起点となる端部が形成されることを抑制し、発光管１６の寿命を向上させることができる。

第２電極１７Ｂは、芯材４３と、コイル部４２と、先端部４１と、突起４１ｐと、後端部４４とを有する。第２電極１７Ｂは、第１電極１７Ａと同様にして形成される。
そして、一対の電極１７（第１電極１７Ａ及び第２電極１７Ｂ）を発光管１６の内部に封入することで本実施形態の放電灯１３が完成する。

ここで図３に戻り、放電灯１３を点灯すると、放電空間２０内に封入されたガスは、アーク放電ＡＲの発生により加熱され、放電空間２０内において対流する。詳細には、アーク放電ＡＲおよびその付近の領域は極めて高温となるため、放電空間２０内において、アーク放電ＡＲから概ね鉛直方向上側（＋Ｚ側）に流れる対流ＡＣ（一点鎖線の矢印で示す）が発生する。対流ＡＣは、発光管１６の内壁１６ｃに当たって発光管１６の内壁１６ｃに沿って移動し、第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂの芯材３３，４３等を通過する過程で冷却されつつ降下する。

降下した対流ＡＣは、発光管１６の内壁１６ｃに沿って更に降下するが、アーク放電ＡＲの鉛直方向下側で互いに衝突して上方のアーク放電ＡＲに戻されるように上昇する。

ところで、放電灯１３の放電空間２０内において、アーク放電ＡＲによって生じる対流ＡＣによって、蒸発した第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂを構成する金属が循環している。

本実施形態において、第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂを構成する金属は、上述のようにタングステンである。したがって、対流ＡＣが第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂに衝突すると、対流ＡＣによって循環する金属が、第１電極１７Ａおよび第２電極１７Ｂに析出するおそれがある。

具体的に、対流ＡＣは、第１電極１７Ａの根本部分、すなわち、コイル部３２のアーク放電ＡＲとは逆側の端部に衝突しやすい。そのため、金属がコイル部３２上に局所的に析出し、金属突起が形成される可能性がある。同様に、第２電極１７Ｂのコイル部４２上にも金属突起が形成される可能性がある。

コイル部３２及びコイル部４２に金属突起が形成されると、金属突起と発光管１６の内壁１６ｃとの間に放電が生じる場合がある。これにより、発光管１６の内壁１６ｃに、例えば茶輪が生じ、発光管１６の内壁１６ｃが劣化するおそれがある。茶輪とは、放電によって発光管１６の内壁１６ｃのガラスが変質し、輪状に茶色くなる現象である。

茶輪が生じた部分は、光の透過率が低下するため、温度が上昇しやすい。これにより、茶輪が生じた部分には、失透が生じやすい。また、茶輪が生じた部分には、対流ＡＣによって循環する金属が付着しやすく、黒化が生じやすい。これらにより、放電灯１３の照度が低下し、放電灯１３の寿命が低下する問題が生じるおそれがあった。

本発明者は、対流ＡＣの速度が大きくなると、上記金属突起が形成され易くなることを発見した。また、上記対流ＡＣの速度は電極１７の根元部分と発光管１６の内壁１６ｃとの間に形成される空間の大きさに依存することを発見した。したがって、上記空間をできるだけ大きくすることで対流ＡＣの速度を抑え、結果的に、金属突起の形成を抑制することができるとの知見を得た。そして、この知見に基づき、本実施形態の放電灯１３の構成を見出した。

ここで、本実施形態の電極１７と発光管１６の内壁１６ｃとの間に形成される空間について説明する。なお、以下では、第１電極１７Ａと発光管１６の内壁１６ｃとの間に形成される空間を例に説明するが、第２電極１７Ｂと発光管１６の内壁１６ｃとの間に形成される空間についても同様の関係が成立しており、その詳細については省略する。
図５は、電極１７と発光管１６の内壁１６ｃとの間に形成される空間を示した概念図である。具体的に、図５（ａ）は、電極１７及び発光管１６を含む放電灯１３の光軸ＡＸを含みＸＺ平面と平行な面の断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線矢視による断面図である。また、図５（ａ）、（ｂ）においては、コイル部３２の導線２７の隙間を考慮せず、コイル部３２の最外面を結んだ線により電極１７の外形線を示している。

図５（ａ）に示すように、第１電極１７Ａの後端部３４は、該第１電極１７Ａの根元側（−Ｘ側）に向かうにつれて光軸ＡＸと直交する面内の外径が小さくなる形状となっている。ここで、後端部３４の外径は根元側に向かうにつれて漸減している。なお、コイル部３２の外径は略均一となっている。また、発光管１６の内壁１６ｃは、第１電極１７Ａの根元側に向かうにつれて光軸ＡＸと直交する面内の内径が小さくなる形状となっている。

ここで、発光管１６は第１電極１７Ａを内部に封止する構造を採用している。そのため、発光管１６において、第１電極１７Ａの後端側に対応する内壁１６ｃの内径の変化率が、第１電極１７Ａの先端側や中央部分に対応する内壁１６ｃの内径の変化率よりも大きくなっている。
すなわち、第１電極１７Ａにおいて、後端側の外形と発光管１６の内壁１６ｃとの間に形成される空間の、光軸ＡＸに直交する面（ＹＺ平面と平行な面）内での断面積の光軸ＡＸ方向（Ｘ方向）における変化率が高くなってしまう。

上記断面積の変化率が大きいと、放電空間２０内において圧力損失や剥離循環流が発生し、第１電極１７Ａの根元部分に対流ＡＣが衝突することで金属突起を形成し易くなる。その結果、上述の茶輪や失透、黒化が発生し、放電灯１３の照度低下を招くおそれがある。

これに対し、本実施形態の放電灯１３においては、第１電極１７Ａの外形と発光管１６の内壁１６ｃとの間に形成される空間Ｓの、光軸ＡＸに直交する面内での断面積Ｓ１の光軸ＡＸに沿う方向における０．２５ｍｍ毎の変化率が、２００％以下としている。本実施形態においては、例えば、第１電極１７Ａの後端部３４の形状を調整することによって、変化率を２００％以下とする構成を実現している。なお、０．２５ｍｍとは、コイル部３２、４２を構成している導線２７の外径に相当する。

本実施形態において、上記空間Ｓは、図５（ａ）中の両矢印Ｃで示されるように、第２電極１７Ｂに対向する先端側と反対の第１電極１７Ａの後端側の外形と発光管１６の内壁１６ｃとの間に形成される空間である。ここで、第１電極１７Ａの後端側の外形とは、後端部３４の一部、芯材３３の一部、及び後端部３４と芯材３３との接続部を含んだ部分の外形に相当する。

また、上記空間Ｓの断面積Ｓ１は、図５（ｂ）に示すように、底板部９ａが、プロジェクター１が設置される設置面Ｍに平行であり、発光管１６の光軸ＡＸを通る面（ＸＹ平面と平行な面）Ｍ１に対し天板部９ｂ側に位置する空間の断面積に相当する。つまり、断面積Ｓ１は、第１電極１７Ａと発光管１６の内壁１６ｃとの間で形成される空間の鉛直方向上側半分の断面積に相当する。

本実施形態によれば、上記空間Ｓの断面積Ｓ１の光軸ＡＸに沿う方向における０．２５ｍｍ毎の変化率を２００％以下としたことにより、一対の電極１７の各コイル部３２，４２の後端部３４，４４と発光管１６との間に生じる空間Ｓの断面積Ｓ１が光軸ＡＸ方向において急激に変化しない構造となる。

下記の表１は、本発明の効果を検証したシミュレーション結果を示す。表１において、実施例１は本実施形態の放電灯１３に相当し、上述の変化率が２００％以下となっている。換言すると、実施例１における上述の変化率の最大値は２００％となる。また、表１において、実施例２は、電極１７の後端側の外形を調整することで変化率を１８３％以下とした場合のシミュレーションモデルに相当する。表１においては、丸印、二重丸印の順に良好な結果が得られたことを示し、バツ印は不良な結果が得られたことを示す。

図６は、比較例の放電灯１１３の構成を示す断面図である。図６に示すように、放電灯１１３の第１電極１１７Ａは、後端側におけるコイル部１３２と芯材１３３との境界部分で光軸ＡＸと直交する面内の外径が大きく変化した態様となっている。すなわち、空間Ｓ’の断面積Ｓ１’の光軸ＡＸに沿う方向における０．２５ｍｍ毎の変化率が２００％よりも大きくなっている。具体的に、図６の放電灯１１３において、例えば、上記変化率の最大値が２１７％となっている。

表１に示すように、実施例１、すなわち、本実施形態の放電灯１３によれば、上述のように変化率が２００％以下となっているので、比較例の構成（に比べて対流ＡＣの速度を抑えることができる。また、対流ＡＣの速度が抑えられたことで、金属突起の形成を抑制できる。
また、実施例２の構成によれば、上記変化率が１８３％となっているため、より対流ＡＣの速度を抑えることができる。また、対流ＡＣの速度が抑えられたことで、金属突起の形成を抑制できる。

以上により、本実施形態の放電灯１３によれば、一対の電極１７の後端部３４，４４と発光管１６との間に生じる空間における圧力損失や剥離循環流の発生を抑制することができる。これにより、電極１７の後端部３４，４４と発光管１６との間に生じる空間にて対流ＡＣの速度が抑制され、結果として、電極１７の根本部分に金属突起が形成されることを抑制することができる。
したがって、発光管１６の内壁１６ｃが茶輪や失透等によって劣化することを抑制でき、結果として放電灯１３の長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態の光源装置２によれば、上記放電灯１３を備えるので、明るい光を長期に亘って得ることができる。また、本実施形態のプロジェクター１によれば、上記光源装置２を備えるので、長期にわたり明るい画像光を投射することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、電極１７の後端部３４，４４の形状を調整することで上述の変化率を２００％と以下とする場合を例に挙げたが、発光管１６の内壁１６ｃの形状を調整するようにしても良い。あるいは、後端部３４，４４及び内壁１６ｃの形状をそれぞれ調整するようにしても良い。

また、上記実施形態では、一対の電極１７のいずれにおいても、断面積の変化率が２００％以下となる場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、第１電極１７Ａ及び第２電極１７Ｂのいずれか一方において、上記変化率が２００％以下となっていればよい。

また、上記実施形態において、透過型のプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味する。「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味する。なお、光変調装置は、液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。

また、上記実施形態において、３つの液晶パネル（液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）を用いたプロジェクターの例を挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクター、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である。

その他、プロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。

１…プロジェクター、２…光源装置、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…液晶ライトバルブ、８…投射光学系、９…外装筐体、９ａ…底板部、９ｂ…天板部、１３…放電灯、１６…発光管、１６ｃ…内壁、１７…電極、２０…放電空間、３２，４２…コイル部、２７…導線、３３，４３…芯材、Ｍ…設置面、ＡＸ…光軸。

Claims (6)

1. 内部に放電空間を形成する発光管と、
   前記放電空間に互いに対向して配置された一対の電極と、を備え、
   前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の外形と前記発光管の内壁との間に形成される空間の、前記発光管の光軸に垂直な面内における断面積の前記光軸に沿う方向における０．２５ｍｍ毎の変化率は、２００％以下である放電灯。
2. 前記一対の電極のそれぞれの電極の外形と前記内壁との空間の前記断面積の前記変化率は、２００％以下である請求項１に記載の放電灯。
3. 前記空間の断面積は、他方の電極に対向する先端側と反対の後端側の電極の外形と前記発光管の内壁との間に形成される空間の断面積である請求項１又は２に記載の放電灯。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の放電灯と、
   前記放電灯に駆動電流を供給して前記放電灯を点灯させる放電灯点灯装置と、を備えた光源装置。
5. 請求項４に記載の光源装置と、
   前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクター。
6. 外装を構成する外装筐体を備え、
   前記外装筐体は、設置面に対向する底板部と、前記底板部の鉛直方向上側に配置される天板部と、を有し、
   前記空間の断面積は、前記設置面に平行であり前記発光管の光軸を通る面に対し前記天板部側に位置する空間の断面積である請求項５に記載のプロジェクター。

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