(57)【要約】【課題】ショートアーク型であっても、高出力で、かつ寿命が長い高圧放電ランプを提供する。【解決手段】発光部２の断面の外側の輪郭のほぼ中央部には幅ｗ１であって管軸（ｘ軸）とほぼ平行な平坦部２２が形成されると共に、内側の断面形状は、中央のｙ軸を挟んで直線部２３１、直線部２３２が、一定の角をなして相互に向かい合ってほぼ「ハ」の字型となるように形成され、上下の内壁の断面形状がほぼ菱形形状になる。【選択図】　　図２
2004063222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の放電空間に一対の電極が対向配置された発光部と、この発光部に連なり、前記一対の電極の電極軸の一部をそれぞれ封止する一対の封止部と、を有する高圧放電ランプであって、
前記発光部の管壁は、前記一対の電極を、ランプの管軸にほぼ直交する方向から当該発光部の管壁を介して見たときの見かけの電極間距離が、実際の電極間距離以下に見えるような光学的特性を有する形状に形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の外側の輪郭形状が、当該外側の輪郭のうち当該外側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部分を含む所定の範囲において、ほぼ平坦な平坦部を有するように形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
内部の放電空間に一対の電極が対向配置された発光部と、この発光部に連なり、前記一対の電極の電極軸の一部をそれぞれ封止する一対の封止部と、を有する高圧放電ランプであって、
前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の外側の輪郭形状が、当該外側の輪郭のうち当該外側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部分を含む所定の範囲において、ほぼ平坦な平坦部を有するように形成されてなることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の内側の輪郭形状が、当該内側の輪郭のうち当該内側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部位から当該発光部の両端に至る第１と第２の部分が、ほぼ直線状であってかつ所定の角度をもって向かい合うように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の内側の輪郭形状が、当該内側の輪郭のうち当該内側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部位から当該発光部の両端に至る第１と第２の部分が、発光部内側方向に膨出する弧状であって、かつ所定の角度をもって向かい合うように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記平坦部のランプの管軸方向における幅は、少なくとも実際の電極間距離以上であることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
内部の放電空間に一対の電極が対向配置された発光部と、この発光部に連なり、前記一対の電極の電極軸の一部をそれぞれ封止する一対の封止部と、を有する高圧放電ランプであって、
前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の内側の輪郭形状が、当該内側の輪郭のうち当該内側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部位から当該発光部の両端に至る第１と第２の部分が、発光部内側方向に膨出する弧状であって、かつ所定の角度をもって向かい合うように形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項８】
水銀の封入密度が、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上０．４ｍｇ／ｍｍ３以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項９】
前記実際の電極間距離は、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
ランプの定格ランプ電力Ｐ（Ｗ）と実際の電極間距離Ｄｅ（ｍｍ）とすると、
Ｐ／Ｄｅの値が、１１５．４を超えていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項１１】
前記発光部は、石英ガラス管によって形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の高圧放電ランプと、当該高圧放電ランプから射出された光を一定の方向に進行させる反射ミラーとを備えることを特徴とする光源ユニット。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光源ユニットが、光源として使用されていることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプ、光源ユニット及び当該光源ユニットを備えたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶プロジェクタ等の投射型画像表示装置（以下、単に「プロジェクタ」という。）の開発・展開が活発に図られている。かかるプロジェクタの光源として、通常高圧放電ランプに凹面鏡を取着した光源ユニットが使用される。そして、スクリーン面上に投影された映像の輝度をより向上させるために、高圧放電ランプの電極間距離を２．５ｍｍ以下へ短縮して点光源に近付け、凹面鏡と組み合わせたときの光利用効率を高めるようにしている。
【０００３】
ところが、こうした電極間距離の短縮化は、ランプ電圧の低下を来たし、その結果、大きなランプ出力を得ようとすると、ランプ電流が非常に大きくなってしまう。このようなランプ電流の増大は、電極材料の蒸発を促進して電極の早期劣化を引き起こし、ひいてはランプの短寿命化を招く。
また、高圧放電ランプを点灯させる回路として通常、定電力回路が用いられるが、ランプ電圧が低い状態で高い電力を供給する場合には、供給する電流が大きくなり過ぎて、回路の負担が増大する。そのために大電流の定電力回路を作成しようとすればコストが非常に嵩み、現実的ではないという事情もある。
【０００４】
上述の不都合を解消するため、ランプ動作時における水銀蒸気圧（以下、単に「動作圧」という。）を増大させてランプ電圧を上げ、これによりランプ電流の上昇を抑えるようにするのが一般的である。
しかしながら、ショートアーク型の高圧放電ランプにおいて適切なランプ電圧を得るためには、十分に動作圧を高める必要があり、そのような高い動作圧に耐え得るためランプの発光部の管壁の厚みを大きくせざるを得ない。
【０００５】
通常、発光部は回転楕円体もしくは球状をしているため、もともと凸レンズの作用を有しており、発光部の管壁の厚みが大きくなれば、その部分における凸レンズによる拡大効果が増大することになり、当該管壁を介して外部から見たときの見かけの電極間距離（以下、「見かけのアーク長」という。）が、実際の電極間距離（以下、「実アーク長」という。）よりもさらに大きくなる。
【０００６】
図１２は、高圧放電ランプ１００の発光部１０１における拡大図であり、実アーク長と見かけのアーク長との関係を示している。
同図においてｘ軸はランプの管軸を示しており、電極間距離の中点をＯとして、このＯ点を通ってｘ軸に直交する線をｙ軸としている（このｘ軸、ｙ軸の定義は、以下の同様な図面において同じ）。ここで、実アーク長を２Ｌ０、見かけのアーク長を２Ｌ１とすると、図１２の光路図からも明らかなようにＬ０＞Ｌ１となるため、従来の高圧放電ランプでは、どうしても見かけのアーク長が実アーク長よりも大きくなる。
【０００７】
ところで、高圧放電ランプが点光源に近いかどうかは、光学的に言えば、見かけのアーク長が所定値より小さいか否かで評価される。特に、高圧放電ランプは、電極間の管軸に直交する方向（図１２における±ｙ方向）へ射出する光束が一番強く、実アーク長２Ｌ０もこの方向から見たときがの距離が一番大きいので、点光源を得るためには、上記直交する方向における見かけのアーク長２Ｌ１を所定値以下にすることが必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の高圧放電ランプにおいては、見かけのアーク長を点光源に近付けるために実アーク長をさらに短く設定しなければならない。
しかしながら、実アーク長を短くするにも技術的に限界があり、また、仮に実アーク長を十分短くできたとしても、ランプ電流が増大することになるので、これによる短寿命化を阻止するため、動作圧をさらに高くしなければならない。
【０００９】
動作圧の増大による発光管の損壊を防止するためには、発光部の管壁を一段と厚くしなければならないが、そうすると、当該箇所における凸レンズ効果の方もさらに増すことになるので、せっかく実アーク長を短くしたとしても、見かけのアーク長は、以前とほとんど変らないか、場合によっては以前より長くなるという悪循環が生じ、もはや点光源化の目的が達成されなくなってしまう。
【００１０】
また、動作圧を高くし過ぎると、もはや発光管の管壁を厚くするだけでは対処しきれなくなり点灯中に発光管が破裂してしまうというおそれさえも生じる。
以上のことは、高出力のランプにおけるショートアーク化が困難であることを示しており、本願発明者の実験により、例えば、定格ランプ電力が１５０Ｗの高圧放電ランプにおいては、実アーク長が１．３ｍｍ以下になると上述の問題が顕著に生じることが判明した。さらに実験を重ねたところ、一般的に他の定格電力であっても、定格電力Ｐ（Ｗ）と実アーク長Ｄｅ（ｍｍ）との比Ｐ／Ｄｅが、１５０／１．３≒１１５．４を超えると上記問題が顕著になることが分かった。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、ショートアーク型であっても、高出力で、かつ寿命が長い高圧放電ランプを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る高圧放電ランプは、内部の放電空間に一対の電極が対向配置された発光部と、この発光部に連なり、前記一対の電極の電極軸の一部をそれぞれ封止する一対の封止部と、を有する高圧放電ランプであって、前記発光部の管壁は、前記一対の電極を、ランプの管軸にほぼ直交する方向から当該発光部の管壁を介して見たときの見かけの電極間距離が、実際の電極間距離以下に見えるような光学的特性を有する形状に形成されていることを特徴としている。
【００１３】
これにより、実際の電極間距離を必要以上に短くしなくても、光学的に点光源に近い光源を得ることができるので、ランプ電圧の低下を防止できる。その結果、高出力にしてもランプ電流が過大になることがなくなりランプ寿命を長くすることができる。
ここで、前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の外側の輪郭形状が、当該外側の輪郭のうち当該外側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部分を含む所定の範囲において、ほぼ平坦な平坦部を有するように形成されてなることを特徴する。
【００１４】
これにより、管軸にほぼ直交する方向から当該発光部の管壁を介して見たときの見かけの電極間距離が、効果的に実際の電極間距離以下に見えるようにすることができる。なお、ここで「ランプの管軸」とは、当該高圧放電ランプの容器となるガラスバルブの中心軸をいうものとする。
また、本発明に係る高圧放電ランプは、内部の放電空間に一対の電極が対向配置された発光部と、この発光部に連なり、前記一対の電極の電極軸の一部をそれぞれ封止する一対の封止部と、を有する高圧放電ランプであって、前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の外側の輪郭形状が、当該外側の輪郭のうち当該外側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部分を含む所定の範囲において、ほぼ平坦な平坦部を有するように形成されてなることを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の内側の輪郭形状が、当該内側の輪郭のうち当該内側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部位から当該発光部の両端に至る第１と第２の部分が、ほぼ直線状であってかつ所定の角度をもって向かい合うように形成されていることが望ましい。
【００１６】
このようにすることにより、管軸にほぼ直交する方向から見たときの見かけの電極間距離が、実際の電極間距離に対してさらに縮小されて見える。
また、ここで、前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の内側の輪郭形状が、当該内側の輪郭のうち当該内側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部位から当該発光部の両端に至る第１と第２の部分が、発光部内側方向に膨出する弧状であって、かつ所定の角度をもって向かい合うように形成してもよい。
【００１７】
これにより、管軸にほぼ直交する方向から見たときの見かけの電極間距離が、実際の電極間距離に対してなお一層縮小されて見える。
ここで、前記平坦部のランプの管軸方向における幅は、少なくとも実際の電極間距離以上であるようにすることが望ましい。
このように平坦部のランプの管軸方向における幅が、少なくとも実際の電極間距離以上であれば、確実にランプの管軸に直交する方向における見かけの電極間距離を実際の電極間距離以下にできる。
【００１８】
また、本発明に係る高圧放電ランプは、内部の放電空間に一対の電極が対向配置された発光部と、この発光部に連なり、前記一対の電極の電極軸の一部をそれぞれ封止する一対の封止部と、を有する高圧放電ランプであって、前記発光部の管壁は、当該管壁をランプの管軸を通る任意の平面で切断したときの断面の内側の輪郭形状が、当該内側の輪郭のうち当該内側の輪郭と前記一対の電極間のほぼ中間点を通ってランプの管軸に直交する直線との交わる部位から当該発光部の両端に至る第１と第２の部分が、発光部内側方向に膨出する弧状であって、かつ所定の角度をもって向かい合うように形成されていることを特徴とする。
【００１９】
ここで、水銀の封入密度が、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上０．４ｍｇ／ｍｍ３以下であるとしてもよい。
さらに、ここで、前記実際の電極間距離は、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることが望ましい。
また、さらに、本発明は、上記高圧放電ランプにおいて、ランプの定格ランプ電力Ｐ（Ｗ）と実際の電極間距離Ｄｅ（ｍｍ）とすると、Ｐ／Ｄｅの値が、１１５．４を超えていることを特徴としている。
【００２０】
このような条件のもとで、長寿命で高出力のショートアーク型の高圧放電ランプを得るという本願発明の効果を顕著に得ることができる。
ここで、前記発光部は、石英ガラス管によって形成されていることを特徴とする。
石英ガラス管は、透明度が高く耐熱性に優れているので、アーク放電により発生した光束をほとんど減衰させることなく外部に射出することができ、発光部の素材として適している。
【００２１】
また、本発明に係る光源ユニットは、上記の高圧放電ランプと、当該高圧放電ランプから射出された光を一定の方向に進行させる反射ミラーとを備えることを特徴とする。
上記構成の高圧放電ランプの発光は、点光源に近いため、反射ミラーと組み合わせたとき、光利用効率のきわめて高い光源を得ることができる。
また、本発明に係るプロジェクタは、上記の光源ユニットを、光源として使用していることを特徴する。
【００２２】
上記のような光束の利用効率の高い光源ユニットを使用することによりスクリーン上に投影された画像の輝度を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る高圧水銀ランプ１の構造を示す図であり、便宜上、電極組立体１１を除いて、ランプの管軸（発光管を形成するガラスバルブの中心軸：以下、単に「管軸」という。）を通る平面における断面図で示している。
【００２４】
同図に示すように高圧水銀ランプ１は、石英ガラスで形成されたほぼ回転楕円体形状の発光部２とその両端に延在する封止部３、３とからなる発光管１０と、電極先端部４１を発光部２内の放電空間２１内に突出させた状態で封止部３、３により気密封止される電極組立体１１、１１などからなる。
電極組立体１１は、電極４、モリブデン箔５およびモリブデン棒（外部リード線）６を順次抵抗溶接などで接続してなる。電極４は、タングステン製であって、電極軸４３の先端に径の大きな電極先端部４１およびコイル部４２が設けられてなる。電極先端部４１の径が電極軸４３よりも大きいのは、この部分の熱容量を大きくして点灯時に溶融・蒸発しにくくして電極の消耗を少なくするためであり、また、コイル部４２は放熱作用を有し、電極先端部４１が必要以上に高熱になるのを防止する役目を果たす。
【００２５】
モリブデン棒６の外側端部は、発光管１０の端部から突出し、この部分から電流が供給される。
発光部２内部の放電空間２１内には、発光物質である水銀（不図示）、及び始動補助用としてアルゴンなどの希ガスと、ハロゲンサイクルに必要な沃素、臭素などのハロゲン物質が所定の封入圧で封入されている。
【００２６】
本実施の形態においては、水銀の封入密度は、０．１５ｍｇ／ｍｍ３〜０．４ｍｇ／ｍｍ３の範囲内に設定される。
そして、実際の電極間距離Ｄｅ（実アーク長：電極先端部４１、４１の対向する面同士の最短距離）は、１．０ｍｍ〜１．６ｍｍに設定される。本実施の形態における定格ランプ電力は２７０Ｗとなるよう設計されている。
【００２７】
なお、電極軸４３は発光管１０における管軸とほぼ一致すると共に、一対の電極先端部４１、４１間の中点が、発光部２の管軸方向のほぼ中央に位置するように配置されている。
図２は、高圧水銀ランプ１の発光部２の拡大図であり、管軸を通る平面での断面図で示されている。なお、本図では、便宜上電極組立体１１を封止する前のガラスバルブの状態で示してある。
【００２８】
同図に示すように発光部２の断面の外側の輪郭におけるほぼ中央部には、幅ｗ１であって管軸（ｘ軸）とほぼ平行な平坦部２２が形成されると共に、内壁２３の断面形状は、中央のｙ軸を挟んで直線部２３１、直線部２３２が、一定の角度をなして相互に向かい合ってほぼ「ハ」の字型となるように形成され、上下の内壁の断面形状がほぼ菱形状になるようになっている。ここで、発光部２の最大径Ｄ１は、１３ｍｍに設定されている。
【００２９】
図３は、発光部２の一部拡大図であって、上記の発光部２の管壁の形状により、見かけのアーク長が、実アーク長より短くなることを説明するための図である。
なお、同図においては本発明の効果が明確に分かるようにやや誇張して書かれている。また、光路と紛らわしくなるので、断面を示す斜線はここでは省略している（以下、同様）。
【００３０】
今、ｙ軸方向から見た見かけのアーク長が２Ｌ１、実アーク長が２Ｌ２であるとする。ｙ軸に対して距離Ｌ１離れて管壁上の点Ｃにほぼ垂直に入射した光は、そのまま発光部２の管壁内を進行し、直線部２３２の点Ｂから放電空間内に出る際に、角β１＞角α１（ｎ＝ｓｉｎβ１／ｓｉｎα１：ｎは、石英ガラスの屈折率）となるように大きくｙ軸方向から遠ざかる方向に屈折して、電極先端部４１の頂点Ａに至る。その結果としてｙ軸方向から電極先端部４１を眺めたときに、実アーク長２Ｌ２より大きく縮小された見かけのアーク長２Ｌ１を得ることができる。
【００３１】
ＢＣ間の光路がｙ軸に平行なため、この関係は、平坦部２２における管壁の厚さＤ２が大きくなっても変らない。したがって、ランプ電力を大きくして発光部２の管壁を厚くしても、その断面形状が、図２で示すような形状になるようにさえしておけば、必ず見かけのアーク長を実アーク長より短くすることができ、点光源を得るため従来のように実アーク長をさらに短くする必要はなくなる。
【００３２】
なお、図３から容易に類推できるように直線部２３１、２３２と管軸のなす角が大きくなるほど、言い換えれば直線部２３１、２３２とのなす角γが小さくなるほど、発光部２におけるアーク長縮小の効果を大きくすることができる。このγの値は設計段階で適当な値が設定されるが、当該直線部２３２の傾きが、図１２における内壁１０２の円弧状の輪郭の、図３のＢ点に相当する位置における接線の傾きよりも小さくなるようにするのが望ましい。
【００３３】
本実施の形態によれば、ランプ電力を上げて発光部の管壁を厚くしても実アーク長を小さくする必要はなく、従来のようにランプ電流が極端に増大してランプ寿命が短くなるようなこともなくなるので、ショートアーク型でありながら高出力で長寿命の高圧水銀ランプを得ることができる。
なお、本実施の形態では、発光部２管壁の平坦部２２を除く部分では、内壁に直線部２３１，２３２の存在により、その肉厚が図１２で示した従来例の場合よよりも厚くなり、この部分での凸レンズ効果が増し、斜め方向から電極を眺めたときの見かけのアーク長は、従来のランプにおいて同方向から見たときの見かけのアーク長さより大きくなる。
【００３４】
しかし、もともとｙ軸以外の斜めの方向から見たときにはアーク長は短く見えるので（例えば図３でＧ方向から見たときのアーク長Ｌ５は、ｙ軸方向から見たときの実アーク長２Ｌ２よりかなり小さい。）、これが多少拡大されたとしても、所望の見かけのアーク長２Ｌ１より長くなることはあまりなく、しかも、前述のようにｙ軸方向の光束が一番大きいと考えられるので、ｙ軸方向以外から見たときの見かけのアーク長の増大はあまり問題にしなくてもよい。
【００３５】
また、見かけのアーク長２Ｌ１は、少なくとも実アーク長２Ｌ２と等しければ、従来の高出力化とアーク長の短縮化の悪循環が生じるという問題を回避できるので、平坦部２２の断面も全くの直線でなくとも多少外側に膨らんでいても構わないであろう。必要な耐圧性を確保できるのであれば、場合によっては、上記平坦部２２が管軸方向にやや凹入するような形状であっても構わない。この場合には、見かけのアーク長がさらに縮小される。
【００３６】
本実施の形態では、平坦部２２の管軸方向の幅ｗ１（図２参照）を、かなり広くとっているが、上述のように管軸と直交する方向の見かけのアーク長が１番重要であることを考えると、当該平坦部２２の管軸方向の幅は、ｙ軸を挟んで最低Ｌ１だけあればよい。また、上述のように見かけのアーク長２Ｌ１と実アーク長２Ｌ２が同じ長さの場合でよいことを考慮すれば、ｙ軸を挟んで少なくともＬ２だけ、（すなわち、幅ｗ１が少なくとも実アーク長２Ｌ２だけ、）あれば、管軸と直交する方向における見かけのアーク長２Ｌ１が実アーク長２Ｌ２以下になることが保証される。
【００３７】
図４（ａ）（ｂ）は、発光部２が図２で示したような形状となるように発光管１０を加工する工程の一例を示すための概略図である。
まず、石英ガラス管５０の中央部をガスバーナで加熱して軟化させ（図４（ａ））、その両端の開口部から管内に圧力ガスをかけつつ、適当なタイミングで図４（ｂ）に示すような断面形状を有する金型６１、６２で、石英ガラス管５０の膨らんだ中央部を挟み込む。すると、軟化したガラスが内部圧力に押されて金型６１，６２の内面に添って膨出し、その外形が図５の斜視図に示すように帯状の平坦部２２を備えるようになる。なお、圧力ガスとしてはアルゴンや窒素などの不活性ガスが使用される。
【００３８】
この際、石英ガラス管５０の両端部に力ｆを加えて、距離ｄだけ押し込むようにすると、石英ガラス管５０の発光部２付近の軟化した部分が発光部２側に寄せられて、発光部２の管壁が厚くなり、その押し込み量ｄを調整することにより発光部２の内壁面２３を、ほぼ菱形形状とすることができる。
このような内径の形状は、主に石英ガラス管５０の外径や管厚および軟化状態の石英ガラスの粘性との関係で、上記押し込み量ｄやその押し込み力ｆ、金型で挟み込むタイミングなどを調整して容易に得ることができる。これらの具体的な値等は実験によって容易に求めることができる。
【００３９】
図５はこうして加工されたガラスバルブの外観を示す斜視図である。
なお、見かけのアーク長が、実アーク長よりも短く見えるための発光部２の管壁の断面形状は、図２に示すように外側に平坦部２２を設ける場合のみに限られず、次のように外形は従来のままで、内壁の形状のみを変えることによっても達成される。
【００４０】
図６は、この場合における発光部２の管軸を含む平面における断面の形状を示す図である。同図に示すように、外形は、最大径Ｄ３（＝１３ｍｍ）のほぼ球状をしている。また、発光部２の内壁の上記第１、第２の直線部２３１，２３２に相当する位置には、内側に膨出するような膨出部２４１、２４２が設けられる。
各膨出部２４１、２４２の断面形状は、ほぼ半径Ｒの円弧状をしており、これによりｙ軸方向から見たときの見かけのアーク長を実アーク長より大きく縮小させることができる。
【００４１】
図７は、上記膨出部２４１、２４２を設けた場合の、見かけのアーク長２Ｌ１と実アーク長２Ｌ３との関係を示すものである。
同図に示すように各膨出部２４１、２４２のｙ軸寄りの部分は、管軸に対して大きく傾いているため、ｙ軸に平行に、かつ距離Ｌ１だけ離れて発光部２の点Ｄに入射した光は、このＤ点でややｙ軸に近づく方向に屈折するものの、膨出部の点Ｅから放電空間内に突入する際に、ｓｉｎβ２＝ｎ・ｓｉｎα２の関係が成立するように大きくｙ軸方向から遠ざかる方向に屈折して電極先端部４１の頂点Ｆに至る。結果としてｙ軸方向から電極先端部４１を眺めたときに、実アーク長２Ｌ３が大きく縮小された見かけのアーク長２Ｌ１を得ることができる。
【００４２】
このような発光部２の内壁部における膨出部２４１、２４２は、図４（ｂ）で説明した押し込み力ｆ、押し込みのタイミングなどを適正に調整し、押し込み量ｄを図４（ｂ）の場合よりもやや多くすることにより形成し得る。このような押し込み量は、石英ガラス管の外径や管厚などの諸条件によって異なり、具体的な値は実験によって求めることができる。
【００４３】
なお、本例では、ｙ軸に対して斜めの方向から見たときの見かけのアーク長は、膨出部２４１，２４２の存在により肉厚が太くなり、図２の場合よりもやや拡大されることになるが、上述した通り斜め方向における拡大はあまり問題にならない。
図８は、図１の高圧水銀ランプ１を組み込んだ光源ユニット２００の構成を示す一部切欠き斜視図である。同図に示すように、光源ユニット２００は、発光管１０の片方の封止部３に口金２０１が装着されると共に、スペーサ２０２を介して反射ミラー２０３のネック部に、発光管１０の管軸が反射ミラー２０３の光軸と略一致するように調整された状態で取り付けられて構成される。
【００４４】
高圧水銀ランプ１の前方のモリブデン棒６には、反射ミラー２０３の壁面に穿設された貫通孔２０６を通過して内側に引き込まれたリード線２０５の先端が接続されると共に、反射ミラー２０３のネック部側のモリブデン棒６（不図示）は口金２０１に接続される。当該口金２０１には、端子２０４が立設されており、この端子２０４と上記リード線２０５を介して高圧水銀ランプ１に電流が供給されるようになっている。
【００４５】
図９は、上述の光源ユニット２００を使用した液晶プロジェクタ７０の構成を示す概略図である。
同図に示すようにこの液晶プロジェクタ７０は、光源ユニット２００と、電源ユニット７１と、制御ユニット７２と集光レンズ７３と、透過型のカラー液晶表示板７４と駆動モータが内蔵されたレンズユニット７５および冷却用のファン装置７６とからなる。
【００４６】
電源ユニット７１は、家庭用ＡＣ電源を所定の直流電圧に変換して、光源ユニット２００や制御ユニット７２などに供給する。制御ユニット７２は、外部から入力された画像信号に基づき、カラー液晶表示板７４を駆動してカラー画像を表示させる。また、レンズユニット７５を駆動制御してフォーカシングやズーム動作を実行させる。
【００４７】
光源ユニット２００から射出された光線は、集光レンズ７３で集光され、光路途中に配されたカラー液晶表示板７４を透過し、レンズユニット７５を介して当該液晶表示板７４に形成された画像を図外のスクリーン上に投影させる。
上述にように本実施の形態に係る高圧水銀ランプ１は、見かけのアーク長を十分短く取れ、点光源に近くすることができるので、特に反射ミラーの光軸上の焦点の位置に高圧水銀ランプ１の電極先端部４１、４１間のほぼ中心部が位置するようにすれば、当該反射ミラーにより高圧水銀ランプから発光された光の大部分を平行光として集光レンズ７３方向に進行させることができる。これにより、光利用効率が格段に向上し、スクリーン上の映像の輝度を増大させることが可能となる。
（変形例）
なお、本発明の内容は、上記実施の形態に限定されないのは言うまでもなく、以下のような変形例を考えることができる。
【００４８】
▲１▼図２に示した発光部２の管壁の形状では、内壁の断面形状において直線部２３１、２３２を有するように形成したが、この直線部２３１、２３２がなく、内壁の断面形状が従来と同様に円弧状であっても、見かけのアーク長を実アーク長よりも小さくすることは可能である。
図１０は、このことを説明するための図である。同図において破線で示される内壁２５が従来内壁の断面形状、実線で示される内壁２３が図２の例による発光間の内壁の断面形状である。中央部（ｙ軸近辺部）において、内壁２５の方が、内壁２３よりもやや曲率が大きくなるため、発光部２の管壁におけるｙ軸付近の縮小率は低下し、見かけのアーク長を２Ｌ１とするための実アーク長２Ｌ４は、図２の場合の２Ｌ２よりも短くしなければならないものの、見かけのアーク長２Ｌ１よりは長くとれる。
【００４９】
しかし、ｙ軸に対して斜めの方向からみたときの見かけのアーク長は、管壁２５が外側に湾曲してあたかも凹レンズの役目を果たすため、こちらの方が図２の場合よりも短く見えるであろう。
▲２▼また、図１１（ａ）（ｂ）に概略的に示すように発光部２の外壁の断面形状を平坦部２２の両側に直線状の斜辺部２６、２７を設けても構わない。このように外径を直線状にすることにより見かけのアーク長を小さくできることは上述の図３の場合と同様であり、本変形例により、ｙ軸方向からだけでなく、これに斜めの方向から見たときの見かけのアーク長も従来より短くできるものである。
【００５０】
なお、図１１（ａ）と（ｂ）の違いは、内壁の形状の違いに過ぎない。上記変形例▲１▼で述べた通り、ｙ軸方向からの見かけのアーク長は、図１１（ａ）の法が小さく見えるが、斜め方向から見たときのアーク長は、図１１（ｂ）の方が短かい。
▲３▼なお、上記実施の形態においては、高圧水銀ランプの実アーク長Ｄｅを１．０ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲に設定したが、本発明は、さらに実アーク長Ｄｅが０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲のものまで広めて適用することができる。
【００５１】
実アーク長を０．５ｍｍ程度まで短くすると動作圧をかなり高く設定しなければならず、そのような高圧に耐えるため発光部の管壁の厚さも増大せざるを得ないが、上述のように本発明では、見かけのアーク長が実アーク長以下になるように発光部の管壁の形状を工夫しているので、管壁を多少厚くしても従来のように実アーク長が拡大されて設計上必要な見かけのアーク長が得られなくなるというような不都合は生じない。但し、実アーク長を０．５ｍｍ未満にすることは製造上非常に困難であり、また、石英ガラス管を加工してガラスバルブを形成している関係上、発光部の管壁を厚くして耐圧性を高めるにも一定の限界があり、これらの観点から実アーク長は、０．５ｍｍ以上が望ましい。
【００５２】
一方、実アーク長が２．５ｍｍを超えると、当該実アーク長が多少縮小されたとしても、反射ミラーと組み合わせて十分な光利用率を確保することがやや難しくなるので、２．５ｍｍ以下とするのが望ましいと言える。
▲４▼上記実施の形態においては、発光管１０の素材として石英ガラスを用いたが、その他の高耐熱性のガラス質材料やセラミックなどであってもよい。
【００５３】
▲５▼また、本発明は、高圧水銀ランプのみならず、メタルハライドランプなど他の高圧放電ランプ全般に適用可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る高圧放電ランプは、その発光部の管壁が、前記一対の電極を、ランプの管軸にほぼ直交する方向から当該発光部の管壁を介して見たときの見かけの電極間距離が、実際の電極間距離以下に見えるような光学的特性を有する形状になるようにしたので、高出力化のために発光部の管壁の肉厚を厚くしたとしても、見かけの電極間距離は実際の電極間距離よりも長くならず、従来のように点光源を得るために実際の電極間距離をさらに短くする必要がなくなった。
【００５５】
これにより従来のショートアーク型の高圧放電ランプにおいて高出力化に伴って生じていたランプ電圧の低下という問題が生じなくなり、その分ランプ電流が過大になることもなくなってランプ寿命を長くすることが可能となる。
特に、従来、製造が困難であるといわれた、定格ランプ電力と実際のアーク長との比が１１５．４を超える高出力かつショートアーク型の高圧放電ランプの製造が可能となり、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高圧水銀ランプの構造を示す断面図である。
【図２】図１の高圧水銀ランプの発光部の管壁の断面形状を示す拡大図である。
【図３】図２の管壁の断面形状により実アーク長より見かけのアーク長が短くなる様子を示す光路図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、石英ガラス管を加工して上記形状の発光部を形成する工程を説明するための図である。
【図５】発光部を形成した後の石英ガラス管の外観斜視図である。
【図６】発光部の管壁の別の形状の例を示す断面図でる。
【図７】図６の発光部の管壁の形状により見かけのアーク長が実アーク長より短くなる様子を示す光路図である。
【図８】図１の高圧水銀ランプを備えた光源ユニットの構成を示す図である。
【図９】上記光源ユニットを使用した液晶プロジェクタの例を示す図である。
【図１０】発光部の断面形状の変形例を示す図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）は、それぞれ発光部の断面形状のさらに別の変形例を示す図である。
【図１２】従来の高圧放電ランプの発光部の断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１　　　高圧水銀ランプ
２　　　発光部
３　　　封止部
４　　　電極
５　　　モリブデン箔
６　　　モリブデン棒
１０　　　発光管
１１　　　電極組立体
２２　　　平坦部
２６、２７　斜辺部
４１　　　電極先端部
４２　　　コイル部
４３　　　電極軸
６１，６２　　金型
７０　　　液晶プロジェクタ
２００　　　光源ユニット
２０３　　　反射ミラー
２３１、２３２　　直線部
２４１、２４２　　膨出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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