(57)【要約】【課題】長時間の使用による発光管の変形または破裂を防止し、かつ、演色性の良い光束を射出できる高圧水銀ランプ、光源装置、およびプロジェクタを提供する。【解決手段】高圧水銀ランプ１１は、放電空間１１１Ａ１を有する発光管１１１と、この発光管１１１の放電空間１１１Ａ１に配置される一対の電極１１２と、発光管１１１の放電空間１１１Ａ１に封入される水銀および希ガスの封入物とを備え、電極１１２間で放電発光が行われ、発光管１１１から射出される光束の一部は、副反射鏡１３により発光管１１１内に戻るように構成されている。封入物である水銀は、０．１５ｍｇ／ｍｍ３〜０．３２ｍｇ／ｍｍ３の封入量であり、１５０ｂａｒ〜１９０ｂａｒの蒸気圧で放電空間１１１Ａ１に封入されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を有する発光管と、この発光管の放電空間に配置される一対の電極と、前記発光管の放電空間に封入される水銀および希ガスの封入物とを備え、前記電極間で放電発光が行われ、前記発光管から射出される光束の一部が前記発光管内に戻る戻り光を有する高圧水銀ランプであって、
前記水銀は、０．１５ｍｇ／ｍｍ３〜０．３２ｍｇ／ｍｍ３の封入量であり、１５０ｂａｒ〜１９０ｂａｒの蒸気圧で前記放電空間に封入されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧水銀ランプにおいて、
前記発光管から射出される光束の一部を前記発光管内に戻す副反射鏡を備え、
前記副反射鏡は、前記発光管の放電空間の光束射出方向前側略半分以下、１／３以上を覆うように取り付けられていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高圧水銀ランプにおいて、
前記放電空間には、水銀および希ガスの他、塩素、臭素、および沃素のうちのいずれかのハロゲン化化合物が封入されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の高圧水銀ランプと、この高圧水銀放電ランプから射出される光束を一定方向に揃えて射出するリフレクタとを備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置と、この光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、変調された光束を拡大投写する投写光学装置とを備え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、放電空間を有する発光管と、この発光管の放電空間に対向配置される一対の電極と、前記発光管の放電空間に封入される水銀および希ガスの封入物とを備え、前記電極間で放電発光が行われ、前記発光管から射出される光束の一部が前記発光管内に戻る戻り光を有する高圧水銀ランプ、光源装置、およびプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調し光学像を拡大投写するプロジェクタが利用されており、このようなプロジェクタは、パーソナルコンピュータとともに、会議等でのプレゼンテーションに利用される。また、近年、家庭において大画面で映画等を見たいというニーズに応えて、ホームシアター用途にこのようなプロジェクタが利用される。
プロジェクタに用いられる光源としては、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の放電型発光管が用いられている。
このような放電型発光管としては、以下に示すように、演色性の良い光束を射出するランプが提案されている。
例えば、上記ランプとして、タングステンからなる一対の電極を有する発光管に、希ガス、水銀、およびハロゲン化化合物の封入物を封入し、極めて高い水銀蒸気圧（例えば２００ｂａｒ以上）を有する高圧水銀ランプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、水銀の封入量は、０．２ｍｇ／ｍｍ３以上であり、水銀蒸気圧を高めて可視光領域、特に赤色領域の連続スペクトルを増加させ演色性を改善している。また、発光管の管壁負荷は、１Ｗ／ｍｍ２以上であり、これは、水銀の圧力を高くするために最冷部の温度を高くする必要があるからである。さらに、ハロゲン化化合物を封入する理由については、発光管の管壁の黒化防止である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１４８５６１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の高圧水銀ランプは、２００ｂａｒ以上の水銀蒸気圧を有しているので、発光管の内部気圧は高いものとなる。また、この高圧水銀ランプは、点灯時において、発光管の温度が１０００℃を超える高温となる。このため、特許文献１に記載の高圧水銀ランプでは、長時間の点灯において発光管の変形または破裂が生じてしまう、という問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、長時間の使用による発光管の変形または破裂を防止し、かつ、演色性の良い光束を射出できる高圧水銀ランプ、光源装置、およびプロジェクタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の高圧水銀ランプは、放電空間を有する発光管と、この発光管の放電空間に対向配置される一対の電極と、前記発光管の放電空間に封入される水銀および希ガスの封入物とを備え、前記電極間で放電発光が行われる高圧水銀ランプであって、前記発光管から射出される光束の一部が前記発光管内に戻るように構成され、前記水銀は、０．１５ｍｇ／ｍｍ３〜０．３２ｍｇ／ｍｍ３の封入量であり、１５０ｂａｒ〜１９０ｂａｒの蒸気圧で前記放電空間に封入されていることを特徴とする。
ここで、発光管から射出される光束の一部が発光管内に戻るような構成とは、例えば、高圧水銀ランプが用いられる光学装置に発光管から射出される光束の一部を発光管内に戻るように反射する副反射鏡を設ける構成を採用してもよい。また、光学装置に副反射鏡を設ける構成に限らず、高圧水銀ランプが用いられる光学装置を搭載する光学機器に設ける構成を採用してもよく、発光管自体に取り付ける構成を採用してもよい。
【０００７】
本発明の高圧水銀ランプは、発光管から射出される光束の一部が発光管内に戻るように構成されたものである。このような構成では、発光管内の封入物（水銀および希ガス）が戻り光のエネルギを吸収し、発光効率が向上し、演色性が改善される。しかしながら、このような高圧水銀ランプでは、エネルギの吸収により、発光管内の温度が高くなりやすく、従来の高圧水銀ランプと同様に、長時間の点灯において発光管の変形または破裂が生じやすい。
本発明では、封入物である水銀の封入量が０．１５ｍｇ／ｍｍ３〜０．３２ｍｇ／ｍｍ３であり、１５０ｂａｒ〜１９０ｂａｒの蒸気圧で発光管の放電空間に封入されているので、発光管内の内部気圧を抑えることができ、発光管内の温度が高くなったとしても、長時間の使用による発光管の変形または破裂を回避でき、高圧水銀ランプの長寿命化を図れる。
したがって、演色性の改善を図りつつ、長寿命化を図れるので、本発明の目的を達成できる。
ここで、封入物である水銀の封入量が０．１５ｍｇ／ｍｍ３よりも少なく、水銀蒸気圧が１５０ｂａｒよりも低い場合には、可視光領域の連続スペクトルが減少してしまうため、戻り光による演色性の改善を相殺し、演色性の改善を良好に実施できない。一方、封入物である水銀の封入量が０．３２ｍｇ／ｍｍ３よりも多く、水銀蒸気圧が１９０ｂａｒよりも高い場合には、発光管内の内部気圧を抑えることができず、高圧水銀ランプの点灯および戻り光により発光管内の温度が高くなった場合に、発光管の変形または破裂を回避できない。
【０００８】
本発明の高圧水銀ランプでは、前記発光管から射出される光束の一部を前記発光管内に戻す副反射鏡を備え、前記副反射鏡は、前記発光管の放電空間の光束射出方向前側略半分以下、１／３以上を覆うように取り付けられていることが好ましい。
本発明によれば、副反射鏡は、高圧水銀ランプ自体に取り付けられているので、高圧水銀ランプが用いられる光源装置またはこの光源装置を搭載する光学機器等に副反射鏡を設ける構成と比較して、光束を捕らえる面積を小さくでき、簡単な構成で効率的に戻り光を発光管内に戻すことができる。
また、副反射鏡は、発光管の放電空間の光束射出方向前側略半分以下、１／３以上を覆うように取り付けられているので、発光管から射出される光束のうち、副反射鏡による戻り光を必要以上に多くすることなく、かつ、副反射鏡による戻り光を必要最低限とし、有効な戻り光を生成できる。
ここで、副反射鏡が発光管の放電空間の光束射出方向前側略半分を超えて該発光管を覆うように取り付けられている場合には、副反射鏡による戻り光が必要以上に多くなり、高圧水銀ランプから適切な光束を射出させることが困難となる。
また、副反射鏡が発光管の放電空間の光束射出方向前側１／３未満で該発光管を覆うように取り付けられている場合には、副反射鏡による戻り光が少なく、発光管内の封入物による戻り光のエネルギ吸収も小さくなり、演色性の改善を適切に図れない。
【０００９】
本発明の光源装置では、前記放電空間には、水銀および希ガスの他、塩素、臭素、および沃素のうちのいずれかのハロゲン化化合物が封入されていることが好ましい。
本発明によれば、放電空間には、水銀および希ガスの他、ハロゲン化化合物が封入されているので、ハロゲンサイクルを利用して電極の構成物質が、発光管の放電空間内面に付着することを防止できる。したがって、放電空間内面に付着した構成物質に光束のエネルギが吸収されることがなく、発光管の温度上昇を回避でき、高圧水銀ランプのさらなる長寿命化を図れる。
ここで、ハロゲン化化合物の封入量としては、特に限定されず、発光管の管壁の黒化を良好に防止できる範囲で封入すればよい。
【００１０】
本発明の光源装置は、上述した高圧水銀ランプと、この高圧水銀ランプから射出される光束を一定方向に揃えて射出するリフレクタとを備えていることを特徴とする。
ここで、リフレクタとしては、パラボラリフレクタ、楕円リフレクタ等を採用することができ、リフレクタの反射面は、可視光線を反射し、赤外線を透過するいわゆるコールドミラーであるのが好ましい。
本発明によれば、光源装置は、上述した高圧水銀ランプおよびリフレクタを備えているので、上述した高圧水銀ランプと同様の作用・効果を享受できる。
また、光源装置は、長寿命化を図れる高圧水銀ランプを備えているので、高圧水銀ランプの破裂によるランプの飛散を回避するための防爆構造を工夫して設計しなくてもよい。
【００１１】
本発明のプロジェクタは、上述した光源装置と、この光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、変調された光束を拡大投写する投写光学装置とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、プロジェクタは、上述した光源装置を備えているので、上述した光源装置と同様の作用・効果を享受できる。
また、プロジェクタは、長寿命化かつ演色性の向上を図れる光源装置を備えているので、常に安定でありかつ、鮮明な画像を長期間投写できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクタの光学系を示す模式図である。
プロジェクタ１は、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投写する光学機器であり、光源装置１０、均一照明光学系２０、色分離光学系３０、リレー光学系３５、光学装置４０、および投写光学装置５０を備えて構成され、光学系２０〜３５を構成する光学素子は、所定の照明光軸Ａが設定されたライトガイド２内に位置決め調整されて収納されている。
【００１３】
光源装置１０は、高圧水銀ランプ１１から放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置４０を照明するものであり、詳しくは後述するが、高圧水銀ランプ１１、楕円リフレクタ１２、副反射鏡１３、および平行化凹レンズ１４を備えている。
そして、高圧水銀ランプ１１から放射された光束は、楕円リフレクタ１２により装置前方側に射出方向を揃えて収束光として射出され、平行化凹レンズ１４によって平行化され、均一照明光学系２０に射出される。
【００１４】
均一照明光学系２０は、光源装置１０から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の面内照度を均一化する光学系であり、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、偏光変換素子２３、重畳レンズ２４、および反射ミラー２５を備えている。
第１レンズアレイ２１は、高圧水銀ランプ１１から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸Ａと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。
第２レンズアレイ２２は、前述した第１レンズアレイ２１により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ２１と同様に照明光軸Ａに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成である。
【００１５】
偏光変換素子２３は、第１レンズアレイ２１により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
この偏光変換素子２３は、図示を略したが、照明光軸Ａに対して傾斜配置される偏光分離膜および反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束およびＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Ａに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子２３の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子２３を用いることにより、高圧水銀ランプ１１から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置４０で利用する光源光の利用率を向上することができる。
【００１６】
重畳レンズ２４は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、および偏光変換素子２３を経た複数の部分光束を集光して液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。この重畳レンズ２４は、本例では光束透過領域の入射側端面が平面で射出側端面が球面の球面レンズであるが、非球面レンズを用いることも可能である。
この重畳レンズ２４から射出された光束は、反射ミラー２５で曲折されて色分離光学系３０に射出される。
【００１７】
色分離光学系３０は、２枚のダイクロイックミラー３１、３２と、反射ミラー３３とを備え、ダイクロイックミラー３１、３２より均一照明光学系２０から射出された複数の部分光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー３１、３２は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子であり、光路前段に配置されるダイクロイックミラー３１は、赤色光を透過し、その他の色光を反射するミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー３２は、緑色光を反射し、青色光を透過するミラーである。
【００１８】
リレー光学系３５は、入射側レンズ３６と、リレーレンズ３８と、反射ミラー３７、３９とを備え、色分離光学系３０を構成するダイクロイックミラー３２を透過した青色光を光学装置４０まで導く機能を有している。尚、青色光の光路にこのようなリレー光学系３５が設けられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本例においては青色光の光路長が長いのでこのような構成とされているが赤色光の光路長を長くする構成も考えられる。
【００１９】
前述したダイクロイックミラー３１により分離された赤色光は、反射ミラー３３により曲折された後、フィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。また、ダイクロイックミラー３２により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。さらに、青色光は、リレー光学系３５を構成するレンズ３６、３８および反射ミラー３７、３９により集光、曲折されてフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。尚、光学装置４０の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ４１は、第２レンズアレイ２２から射出された各部分光束を、照明光軸に対して並行な光束に変換するために設けられている。
【００２０】
光学装置４０は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明対象となる光変調装置としての液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂと、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４３とを備えて構成される。尚、フィールドレンズ４１および各液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの間には、入射側偏光板４４が介在配置され、図示を略したが、各液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム４３の間には、射出側偏光板が介在配置され、入射側偏光板４４、液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ、および射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
【００２１】
液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板４４から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの変調を行う画像形成領域は、矩形状であり、その対角寸法は、例えば０．７インチである。
【００２２】
クロスダイクロイックプリズム４３は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４３は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光および青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
そして、クロスダイクロイックプリズム４３から射出されたカラー画像は、投写光学装置５０によって拡大投写され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。
【００２３】
図２は、光源装置１０の構造を示す断面図である。
前述した光源装置１０は、図示しないランプハウジング内に収納され、ライトガイド２に対して着脱可能となっていて、高圧水銀ランプ１１が破裂したり、寿命により輝度が低下した場合に交換できるようになっている。
高圧水銀ランプ１１は、図２に示すように、石英ガラス管から構成される発光管１１１と、この発光管１１１内に配置される一対の電極１１２および図示しない封入物とを備える。
【００２４】
発光管１１１は、球状に膨出する中央部分が発光部１１１Ａ、この発光部１１１Ａの両側に延びる部分が封止部１１１Ｂとされる。
発光部１１１Ａには、略球状の放電空間１１１Ａ１が形成され、この放電空間１１１Ａ１内に、一対の電極１１２と、図示しない封入物が封入される。
封止部１１１Ｂの内部には、一対の電極１１２と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１１１Ｂ１が挿入され、ガラス材料等で封止されている。この金属箔１１１Ｂ１には、さらに電極引出線としてのリード線１１３が接続され、このリード線１１３は、高圧水銀ランプ１１の外部まで延出している。
【００２５】
一対の電極１１２は、タングステン製の電極であり、放電空間１１１Ａ１内において、所定距離離間して配置されている。
封入物は、水銀、希ガス、およびハロゲン化化合物で構成される。
ここで、水銀は、０．１５ｍｇ／ｍｍ３〜０．３２ｍｇ／ｍｍ３の封入量であり、１５０ｂａｒ〜１９０ｂａｒの蒸気圧で封入されることが好ましい。
また、希ガスは、発光部１１１Ａにおける発光を補助するために用いられるものであり、特に限定されないが、常用されるアルゴン、キセノン等を用いることができる。
さらに、ハロゲン化化合物は、塩素、臭素、および沃素のうちのいずれかのハロゲンを用いることができ、特に臭素を用いることが好ましい。このハロゲン化化合物の封入量は、特に限定されないが、１０−６〜１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３で封入されることが好ましい。
上述した高圧水銀ランプ１１において、封止部１１１Ｂから外側に延出するリード線１１３に電圧を印加すると、電極１１２間で放電が生じ、発光部１１１Ａが発光する。
【００２６】
楕円リフレクタ１２は、高圧水銀ランプ１１の封止部１１１Ｂが挿通される首状部１２１およびこの首状部１２１から拡がる楕円曲面状の反射部１２２を備えたガラス製の一体成形品である。
首状部１２１には、中央に挿入孔１２３が形成されており、この挿入孔１２３の中心に封止部１１１Ｂが配置される。
反射部１２２は、楕円曲面状のガラス内面に金属薄膜を蒸着形成して構成され、この反射部１２２の反射面は、可視光を反射して赤外線を透過するコールドミラーとされる。
前記の高圧水銀ランプ１１は、この反射部１２２の内部に配置され、発光部１１１Ａの内の電極間の発光中心が反射部１２２の楕円曲面の第１焦点位置Ｌ１となるように配置される。
そして、高圧水銀ランプ１１を点灯すると、図２に示されるように、発光部１１１Ａから放射された光束は、反射部１２２の反射面で反射して、楕円曲面の第２焦点位置Ｌ２に収束する収束光となる。
【００２７】
このような楕円リフレクタ１２に高圧水銀ランプ１１を固定する際には、高圧水銀ランプ１１の封止部１１１Ｂを楕円リフレクタ１２の挿入孔１２３に挿入し、発光部１１１Ａ内の電極１１２間の発光中心が反射部１２２の楕円曲面の第１焦点位置Ｌ１となるように配置し、挿入孔１２３内部にシリカ・アルミナを主成分とする無機系接着剤を充填する。なお、本例では前側の封止部１１１Ｂから出たリード線１１３も挿入孔１２３を通して外部に露出している。
また、反射部１２２の光軸方向寸法は、高圧水銀ランプ１１の長さ寸法よりも短くなっていて、このように楕円リフレクタ１２に高圧水銀ランプ１１を固定すると、高圧水銀ランプ１１の前方側の封止部１１１Ｂが楕円リフレクタ１２の光束射出側開口から突出する。
【００２８】
副反射鏡１３は、発光部１１１Ａの放電空間１１１Ａ１の光束射出方向前側を覆う反射部材であり、その反射面は、放電空間１１１Ａ１の球面に倣う凹曲面状に形成され、反射面は楕円リフレクタ１２と同様にコールドミラーとされている。
ここで、副反射鏡１３は、発光部１１１Ａの放電空間１１１Ａ１の光束射出方向前側略半分以上、１／３以下の範囲を覆うことが好ましい。
高圧水銀ランプ１１の発光部１１１Ａから前方側に射出された光束の一部は、この副反射鏡１３の反射面にて反射され、発光部１１１Ａに再度戻る。この戻り光の一部は、発光部１１１Ａの放電空間１１１Ａ１に封入された封入物にエネルギを吸収されるとともに、その他の戻り光は、楕円リフレクタ１２側に向けて進み、楕円リフレクタ１２の反射部１２２から射出される。
【００２９】
図３は、高圧水銀ランプ１１の分光スペクトルを示す図である。具体的に、図３は、副反射鏡１３が取り付けられている高圧水銀ランプ、および副反射鏡１３が取り付けられていない高圧水銀ランプの分光スペクトルを比較する図である。
図３において、破線で示す分光スペクトルＳ１は、副反射鏡１３が取り付けられている本実施形態の高圧水銀ランプ１１の分光スペクトルであり、実線で示す分光スペクトルＳ２は、副反射鏡１３が取り付けられていない高圧水銀ランプの分光スペクトルである。
分光スペクトルＳ１は、図３に示すように、分光スペクトルＳ２に対して、特に、波長６００ｎｍ〜７８０ｎｍの赤色領域の連続放射が多くなり、発光管１１１から射出される光束の演色性が向上することが分かる。
【００３０】
前述のような実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）高圧水銀ランプ１１は、副反射鏡１３を備え、発光管１１１から射出された光束の一部を発光管１１１に再度戻す構成としているので、戻り光のエネルギが封入物に吸収され、副反射鏡１３を設けない構成と比較して、発光管１１１から射出される光束の演色性を改善できる。また、封入物である水銀の封入量を０．１５ｍｇ／ｍｍ３〜０．３２ｍｇ／ｍｍ３の範囲内、１５０ｂａｒ〜１９０ｂａｒの蒸気圧の範囲内で発光管１１１の放電空間１１１Ａ１に封入することで、発光管１１１内の内部気圧を抑えることができる。したがって、副反射鏡１３による戻り光のエネルギ吸収により発光管１１１内の温度が高くなったとしても、長時間の使用による発光管１１１の変形または破裂を回避でき、高圧水銀ランプ１１の長寿命化を図れる。
【００３１】
（２）副反射鏡１３は、発光管１１１に放電空間１１１Ａ１の光束射出方向前側略半分以上、１／３以下を覆うように取り付けられているので、発光管１１１以外の部分、例えば楕円リフレクタ１２等に副反射鏡を設ける構成と比較して、光束を捕らえる面積を小さくでき、簡単な構成で効率的に戻り光を発光管に戻すことができる。また、副反射鏡１３は、発光管１１１の放電空間１１１Ａ１の光束射出方向前側略半分以下、１／３以上を覆うように取り付けられているので、発光管１１１から射出される光束のうち、副反射鏡１３による戻り光を必要以上に多くすることなく、かつ、副反射鏡１３による戻り光を必要最低限とし、有効な戻り光を生成できる。
（３）発光管１１１の放電空間１１１Ａ１には、封入物として、ハロゲン化化合物が封入されているので、ハロゲンサイクルを利用して電極１１２の構成物質であるタングステンが、放電空間１１１Ａ１の内面に付着することを防止できる。したがって、放電空間１１１Ａ１内面に付着したタングステンに光束のエネルギが吸収されることがなく、発光管１１１の温度上昇を回避でき、高圧水銀ランプ１１のさらなる長寿命化を図れる。
【００３２】
（４）光源装置１０は、上述した高圧水銀ランプ１１を備えているので、高圧水銀ランプ１１の長期間の使用での破裂による発光管１１１の飛散を回避するための防爆構造を工夫して設計しなくてもよい。
（５）副反射鏡１３は、発光管１１１に放電空間１１１Ａ１の光束射出方向前側略半分を覆うように取り付けられているので、発光部１１１Ａの前方側に放射される光束が後方側に反射されるため、反射部１２２の楕円曲面が少なくても、発光部１１１Ａから射出された光束をすべて一定方向に揃えて射出でき、楕円リフレクタ１２の光軸方向寸法を小さくすることができる。したがって、光源装置１０の小型化を図れる。
（６）プロジェクタ１は、長寿命化かつ演色性の向上を図れる光源装置１０を備えているので、常に安定でありかつ、鮮明な画像を長期間投写できる。
【００３３】
尚、本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前記実施形態では、高圧水銀ランプ１１内の封入物として、水銀、希ガス、およびハロゲン化化合物を用いたが、これに限らず、これらのうち、ハロゲン化化合物を省略したものでも、長寿命の高圧水銀ランプ１１として利用できる。また、水銀、希ガス、およびハロゲン化化合物の他、その他の物質を封入物として高圧水銀ランプ１１内に封入しても構わない。
前記実施形態において、光源装置１０を冷却する冷却装置を設けてもよい。例えば、光源装置１０に放熱部材を設ける構成、また、この放熱部材に冷却ファン等により冷却空気を送風し、放熱特性を向上させる構成を採用してもよい。さらに、ペルチェ効果を利用した熱電変換素子を備えた冷却装置を設け、光源装置１０を冷却するように構成してもよい。このような構成では、光源装置１０の冷却効率を向上させ、高圧水銀ランプ１１の温度を低減させ、高圧水銀ランプ１１の変形または破裂をさらに回避できる。
【００３４】
前記実施形態では、戻り光を発光管１１１に戻す構成として、副反射鏡１３を発光管１１１に取り付けた構成を説明したが、これに限らない。例えば、戻り光を発光管１１１に戻す副反射鏡を光源装置１０の楕円リフレクタ１２に取り付ける構成としてもよく、光源装置１０の後段に、すなわち、プロジェクタ１のライトガイド２に取り付ける構成を採用してもよい。
前記実施形態では、光源装置１０は、リフレクタとして楕円リフレクタ１２を用いた構成としたが、これに限らず、パラボラリフレクタを採用してもよい。
前記実施形態では、液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂを備えたプロジェクタ１に本発明の光源装置となる光源装置１０を採用していたが、これに限らず、マイクロミラーを用いた光変調装置を備えたプロジェクタについて本発明の光源装置を採用してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００３５】
【実施例】
本発明の効果を確認するために以下の実験を実施した。
前記実施形態における光源装置１０を使用し、発光管１１１の長さ寸法が１１ｍｍ、発光管１１１の発光部１１１Ａ内の容積が６８ｍｍ３、発光管１１１の管壁負荷（ランプ電力／発光部内側表面積）が２．３Ｗ／ｍｍ２であり、ランプ電力を２００Ｗと固定し、封入物である水銀の封入量および蒸気圧を変化させ、５つの実施例１〜５における光源装置１０から射出される光束の演色性、および発光部１１１Ａの変形の有無を評価した。なお、封入物である希ガスおよびハロゲン化化合物は、実施例１〜５において同一の物および同一量封入している。
結果を表１および図４に示す。図４では、説明を簡略化するため、実施例１および実施例３における発光部１１１Ａの変形の有無の評価結果を示す。
【００３６】
【表１】
2005005183.tif 000003
【００３７】
ここで、光束の演色性の評価としては、実施例１〜５の光源装置１０から射出される光束の演色評価数Ｒａを測定し、この演色評価数Ｒａが所望の値よりも大きいものを良（○）、小さいものを悪（×）とする。
また、発光部１１１Ａの変形の有無の評価としては、実施例１〜５の光源装置１０を長時間点灯させ、所定時間毎に発光部１１１Ａの直径を測定し、この直径寸法の変化から発光部１１１Ａの変形の有無を測定する。
【００３８】
演色性の評価結果としては、表１に示すように、実施例１〜４は演色評価数Ｒａが所望の値よりも大きくなり演色性を改善できたが、実施例５は演色性を改善できなかった。これは、実施例５において、水銀封入量および水銀蒸気圧が低い値で放電空間１１１Ａ１内に封入したため、可視光領域の連続スペクトルが減少し、副反射鏡１３における戻り光による演色性の改善を相殺してしまったと考えられる。
また、発光部１１１Ａの変形の有無の評価結果としては、図４に示すように、実施例３は光源装置１０を長時間点灯させても発光部１１１Ａの直径に変化はなく、発光部１１１Ａの変形は見られなかった。一方、実施例１は光源装置１０を所定時間点灯させた後、徐々に発光部１１１Ａの直径が大きくなり、２０００時間後には発光部１１１Ａが破裂してしまった。なお、実施例２，４，５に関しても、表１に示すように、実施例３と同様に、発光部１１１Ａの変形は見られなかった。これは、実施例１において、水銀封入量および水銀蒸気圧が高い値で放電空間１１１Ａ１内に封入したため、発光管１１１内の内部気圧を抑えることができず、高圧水銀ランプ１１の点灯および副反射鏡１３による戻り光により発光管１１１内の温度が高くなるにしたがって、発光管１１１が変形し、最後には破裂したと考えられる。
したがって、本発明の水銀封入量が０．１５ｍｇ／ｍｍ３〜０．３２ｍｇ／ｍｍ３の範囲内、および水銀蒸気圧が１５０ｂａｒ〜１９０ｂａｒの範囲内に適合する条件において、発光管１１１から射出される光束の演色性の改善、および発光管１１１の変形の回避が実施できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るプロジェクタの光学系を示す模式図。
【図２】前記実施形態における光源装置の構造を示す断面図。
【図３】前記実施形態における高圧水銀ランプの分光スペクトルを示す図。
【図４】発光部の変形の有無の評価結果を示す図。
【符号の説明】
１・・・プロジェクタ、１０・・・光源装置、１１・・・高圧水銀ランプ、１２・・・楕円リフレクタ、１３・・・副反射鏡、４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ・・・液晶パネル（光変調装置）、５０・・・投写光学装置、１１１・・・発光管、１１１Ａ１・・・放電空間、１１１２・・・電極。
【図１】
2005005183.tif 000004
【図２】
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【図３】
2005005183.tif 000006
【図４】
2005005183.tif 000007