(57)【要約】【課題】本発明は、発光管の失透を効果的に且つ長期的に抑制し、透過光の低下、発光管強度の低下を防いで、ランプ寿命を大幅に改善することのできる放電ランプ及びその製造方法、光源装置、プロジェクターを提供する。【解決手段】本発明の放電ランプ３は、石英ガラスからなる発光管１０の内面１０ａに、ホウ素（ゲルマニウム）が拡散されてなる改質層１８が形成されている、【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスからなる発光管の内面に、ホウ素またはゲルマニウムが拡散されてなる改質層が形成されていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記改質層が、（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）層あるいは（Ｓｉ−Ｇｅ−Ｏ）層からなることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記改質層が前記発光管の発光空間に露出していることを特徴とする請求項１または２記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記改質層は、前記発光管の前記内面の最表層から内部に向かって前記ホウ素あるいは前記ゲルマニウムの濃度が漸次小さくなるような分布を有して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記改質層は、前記内面の最表層から内部に向かって前記ホウ素あるいは前記ゲルマニウムの濃度が指数関数的に減少する濃度傾斜を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項６】
前記改質層の厚さが、それぞれ０．０１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項７】
前記改質層の厚さが、０．０２μｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の放電ランプ。
【請求項８】
石英ガラスからなる発光管の内面にホウ素を含む液体材料を塗布し、加熱処理を行うことによって前記ホウ素を前記発光管の内面に拡散させる工程を有することを特徴とする放電ランプの製造方法。
【請求項９】
前記液体材料として、三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）を用いることを特徴とする請求項８記載の放電ランプの製造方法。
【請求項１０】
前記液体材料として、三フッ化ホウ素エチルエーテルを用いることを特徴とする請求項８記載の放電ランプの製造方法。
【請求項１１】
前記発光管の内面にホウ素を含む液体材料を塗布し、加熱処理を行うことによって形成されるＢ２Ｏ３膜を除去することで改質層を露出させる工程と、
前記発光管内にタングステンからなる電極を設置する工程と、を有することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の放電ランプの製造方法。
【請求項１２】
石英ガラスからなる発光管内にホウ素含有ガスを流入しながら前記発光管内において前記ホウ素含有ガスを熱分解させることにより、前記発光管の内面にホウ素を拡散させる工程を有することを特徴とする放電ランプの製造方法。
【請求項１３】
前記ホウ素含有ガスが、三塩化ホウ素ガス、三フッ化ホウ素ガス、三臭化ホウ素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１２記載の放電ランプの製造方法。
【請求項１４】
石英ガラスからなる発光管内にゲルマニウム含有ガスを流入しながら前記発光管内において前記ゲルマニウム含有ガスを熱分解させることにより、前記発光管の内面にゲルマニウムを拡散させる工程を有することを特徴とする放電ランプの製造方法。
【請求項１５】
前記ゲルマニウム含有ガスが、モノゲルマン（ＧｅＨ４）ガス、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガス、トリゲルマン（Ｇｅ３Ｈ８）ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１４記載の放電ランプの製造方法。
【請求項１６】
請求項１から８のいずれかに記載の放電ランプを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項１７】
請求項１７に記載の光源装置を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプ及びその製造方法、光源装置、プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターは、映像投写装置として会議でのプレゼンテーション用や家庭におけるホームシアター用など各方面に利用されている。このようなプロジェクターに使用される光源装置としては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、及び高圧水銀ランプなどの電極を有する放電式ランプが主に用いられている。
【０００３】
しかしながら、このような放電式ランプは、点灯中に高温になるために、発光管の材質として用いられている石英ガラスの結晶化による失透現象により、透過光を低下させたり、発光管自体の強度を低下させてしまうなどの問題があった。これらの問題を解決するために、発光管内部に保護膜として立方晶系窒化硼素（ｃ−ＢＮ）薄膜を用いたもの（特許文献１）、窒化珪素硼素（ＳｉＢＮ）薄膜を用いたもの（特許文献２）、酸化イットリウム等の保護膜を用いたものがある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３３３５３５号公報
【特許文献２】特許３４６７９３９号
【特許文献３】特開２００８−２７００７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２のいずれの成膜法においても化学気相析出（ＣＶＤ法）を用いており、発光管内面に均一に成膜を行うことが困難であるという問題があった。また、酸化イットリウム保護膜を用いた場合、点灯中に失透して透過光が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、発光管の失透を効果的に且つ長期的に抑制し、透過光の低下、発光管強度の低下を防いで、ランプ寿命を大幅に改善することのできる放電ランプ及びその製造方法、光源装置、プロジェクターを提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の放電ランプは、上記課題を解決するために、石英ガラスからなる発光管の内面に、ホウ素またはゲルマニウムが拡散されてなる改質層が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、石英ガラスからなる発光管の内面に、ホウ素またはゲルマニウムが拡散されてなる改質層が形成されていることとしたので、ランプ点灯時の熱による失透（結晶化）を抑制し、透過光の低下、発光管強度の低下を防ぐことができ、ランプ寿命を大幅に改善することができる。
【０００８】
また、前記改質層が、（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）層あるいは（Ｓｉ−Ｇｅ−Ｏ）層からなることが好ましい。
本発明において（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）層あるいは（Ｓｉ−Ｇｅ−Ｏ）層からなる改質層は、透光性が高いだけでなく、化学的な安定性及び耐熱性に非常に優れていることから、ランプ使用時に高温に晒されたとしても変質しにくい。
【０００９】
また、前記改質層が前記発光管の発光空間に露出していることが好ましい。
本発明によれば、改質層が発光管の発光空間に露出していることとしたので、発光管の内面にホウ素を含む膜を成膜した場合と異なり、発光管との密着不良等などによる剥離等を防止することができ、失透抑制効果が確実且つ長期的に得られる。
【００１０】
また、前記改質層は、前記発光管の前記内面の最表層から内部に向かって前記ホウ素あるいは前記ゲルマニウムの濃度が漸次小さくなるような分布を有して形成されていることが好ましい。
本発明によれば、改質層は、発光管の内面の最表層から内部に向かってホウ素あるいはゲルマニウムの濃度が漸次小さくなるような分布を有して形成されていることとしたので、発光管の内面の極表面付近にのみ存在する改質層によって失透を抑制することができる。
【００１１】
また、前記改質層は、前記内面の最表層から内部に向かって前記ホウ素あるいは前記ゲルマニウムの濃度が指数関数的に減少する濃度傾斜を有していることが好ましい。
本発明によれば、改質層は、内面の最表層から内部に向かってホウ素あるいはゲルマニウムの濃度が指数関数的に減少する濃度傾斜を有していることとしたので、さらに失透を抑制することができる。
【００１２】
また、前記改質層の厚さが、それぞれ０．０１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。
本発明によれば、改質層の厚さが０．０１μｍ未満の場合には失透抑制効果があまり期待できない。一方、その厚さが１μｍを超える場合には製造に時間がかかる。
【００１３】
また、前記改質層の厚さが、０．０２μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。
本発明によれば、高い失透抑制効果が期待できるので、高い発光光率を長時間維持することが可能となる。
【００１４】
本発明の放電ランプの製造方法は、上記課題を解決するために、石英ガラスからなる発光管の内面にホウ素を含む液体材料を塗布し、加熱処理を行うことによって前記ホウ素を前記発光管の内面に拡散させる工程を有することを特徴とする。
本発明では、石英ガラスからなる発光管の内面にホウ素を含む液体材料を塗布し、加熱処理を行うことによってホウ素を発光管の内面に拡散させることとした。これにより、発光管の内面にホウ素が拡散されてなる改質層が形成されて、この改質層によってランプ点灯時の熱による失透（結晶化）が抑制され、透過光の低下、発光管の強度の低下を防ぐことができ、ランプ寿命に大幅に改善することができる。
【００１５】
また、前記液体材料として、三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）を用いることが好ましい。
本発明によれば、ホウ素を含む液体材料が、三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）であることから、発光管の内面に（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）の改質層が形成されることとなる。この（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）改質層は透光性が高いだけでなく、化学的な安定性および耐熱性に非常に優れていることから、ランプ使用時に高温に晒されたとしても変質しにくい。
【００１６】
また、前記液体材料として、三フッ化ホウ素エチルエーテルを用いることが好ましい。
本発明によれば、液体材料として三フッ化ホウ素エチルエーテル((Ｃ２Ｈ５)２Ｏ・ＢＦ３)を用いることとしたので、発光管の内面に化学的に安定した（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）からなる改質層を形成することができる。また、発光管の管壁中に改質層を形成しているので、発光管の内面上に失透を抑制する膜を成膜する場合と比べて発光管との密着性不良による剥離等を防止することができる。
【００１７】
また、前記発光管の内面にホウ素を含む液体材料を塗布し、加熱処理を行うことによって形成されるＢ２Ｏ３膜を除去することで改質層を露出させる工程と、前記発光管内にタングステンからなる電極を設置する工程と、を有することが好ましい。
本発明によれば、発光管の内面にホウ素を含む液体材料を塗布し、加熱処理を行うことによって形成されるＢ２Ｏ３膜を除去することで改質層を露出させることとしたので、ランプ点灯時の高温に晒されることによってＢ２Ｏ３膜からホウ素が蒸発するのをなくすことができる。ホウ素は、発光管内に設置されたタングステン製の電極を劣化させるおそれがあることから、このような要因を予め取り除いておくことによって、電極の長寿命化が可能となる。
【００１８】
本発明の放電ランプの製造方法は、上記課題を解決するために、石英ガラスからなる発光管内にホウ素含有ガスを流入しながら前記発光管内において前記ホウ素含有ガスを熱分解させることにより、前記発光管の内面にホウ素を拡散させる工程を有することを特徴とする。
本発明によれば、石英ガラスからなる発光管内にホウ素含有ガスを流入しながら発光管内においてホウ素含有ガスを熱分解させることにより、発光管の内面にホウ素を拡散させることとしたので、熱分解により発生したホウ素が発光管の内面と反応して管壁に拡散し、発光管の内面に改質層が形成される。発光管内に流入させるホウ素含有ガスの流入量をコントロールし易いため、発光管の内面に拡散するホウ素の拡散度合を調整することができ、所望の厚さの改質層を発光管の内面に形成することができる。
【００１９】
また、前記ホウ素含有ガスが、三塩化ホウ素ガス、三フッ化ホウ素ガス、三臭化ホウ素ガスのいずれかであることが好ましい。
本発明では、ホウ素含有ガスとして、三塩化ホウ素ガス、三フッ化ホウ素ガス、三臭化ホウ素ガスのいずれかを用いることとしたので、発光管の内面の最表層にホウ素が改質してなる改質層を確実に形成し得る。また、発光管の内面に改質層のみを形成することができる。
【００２０】
本発明の放電ランプの製造方法は、上記課題を解決するために、石英ガラスからなる発光管内にゲルマニウム含有ガスを流入しながら前記発光管内において前記ゲルマニウム含有ガスを熱分解させることにより、前記発光管の内面にゲルマニウムを拡散させる工程を有することを特徴とする。
本発明によれば、石英ガラスからなる発光管内にゲルマニウム含有ガスを流入しながら発光管内においてゲルマニウム含有ガスを熱分解させることにより、発光管の内面にゲルマニウムを拡散させることとしたので、熱分解により発生したゲルマニウムが発光管の内面と反応して管壁に拡散し、発光管の内面に改質層が形成される。発光管内に流入させるゲルマニウム含有ガスの流入量をコントロールし易いため、発光管の内面に拡散するゲルマニウムの拡散度合を調整することができ、所望の厚さの改質層を発光管の内面に形成することができる。
【００２１】
また、前記ゲルマニウム含有ガスが、モノゲルマン（ＧｅＨ４）ガス、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガス、トリゲルマン（Ｇｅ３Ｈ８）ガスのいずれかであることが好ましい。
本発明によれば、発光管の内面に（Ｓｉ−Ｇｅ−Ｏ）の改質層が形成されることとなる。この（Ｓｉ−Ｇｅ−Ｏ）改質層は透光性が高いだけでなく、化学的な安定性および耐熱性に非常に優れていることから、ランプ使用時に高温に晒されたとしても変質しにくい。
【００２２】
本発明の光源装置は、本発明の放電ランプを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、備えられた放電ランプの失透が長期的に抑制されるものであるため高輝度な照明光を長期に亘って照射することが可能である。
【００２３】
本発明のプロジェクターは、本発明の光源装置を備えたことを特徴とする。
本発明の電子機器は、本発明の高輝度な照明光を長期に亘って照射することが可能な光源装置を備えていることから、表示品位が高く信頼性の高い投写像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態である光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態である放電ランプの概略構成を示す断面図である。
【図３】発光管１０の断面を拡大して示すである。
【図４】ホウ素の拡散状態を示すグラフである。
【図５】第１実施形態における放電ランプの製造工程を示すフローチャートを示す。
【図６】第１実施形態における放電ランプの製造工程を示す発光管の部分断面拡大図を示す。
【図７】ホウ素の拡散状態（濃度傾斜）の一例を示す。
【図８】変形例１の放電ランプの各製造工程における発光管の要部拡大断面図である。
【図９】（ａ）に変形例２の放電ランプの各製造工程を示すフローチャートを示し、（ｂ）に変形例２の放電ランプの各製造工程における発光管の要部拡大断面図である。
【図１０】（ａ）は、第２実施形態の放電ランプの概略構成を示す断面図であって、（ｂ）は放電ランプの要部を拡大して示す断面図である。
【図１１】第２実施形態の放電ランプの製造方法を示すフローチャートを示す。
【図１２】各製造工程における発光管１０の要部拡大断面図を示す。
【図１３】（ａ）はランプ点灯前の電極１１ａの初期状態を示し、（ｂ）はランプ点灯時間５００Ｈ経過後の電極の劣化状態を示す。
【図１４】第３実施形態の放電ランプの概略構成を示す断面図である。
【図１５】（ａ）に第３実施形態の放電ランプの製造方法を示すフローチャートを示し、（ｂ）に各製造工程における発光管１０の要部拡大断面図を示す。
【図１６】プロジェクターの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態である光源装置の概略構成を示す断面図、図２は、放電ランプの概略構成を示す断面図、図３は、発光管１０の断面を拡大して示す図、図４はホウ素の拡散状態を示すグラフである。
本実施形態の光源装置１は、後述するプロジェクターに好適に採用されるもので、図１に示すように、リフレクター１２と、リフレクター１２の内部に配置される放電ランプ３と、を有している。放電ランプ３は、石英ガラス（ＳｉＯ２）から構成される発光管１０と、発光管１０内に配置された一対の電極１１ａ，１１ａとを有し、発光管１０内には発光物質が封入されている。
【００２７】
発光管１０は、図２に示すように中央部が球状に膨出した膨出部１０Ａと、膨出部１０Ａの両側に延在する封止部１０Ｂ、１０Ｂと、からなり、膨出部１０Ａの内部に発光物質を充填した発光領域１４（発光ガスを封入した封入空間）が形成されている。発光領域１４の内径は例えば、略１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００２８】
封止部１０Ｂ、１０Ｂには、それぞれ棒状の電極１１ａ，１１ａが互いの端部を離間させた状態で配置されている。電極１１ａ，１１ａは導電性材料であって、特に、熱膨張係数が小さく耐熱性が高い材料、具体的にはタングステンが適している。
【００２９】
封止部１０Ｂ、１０Ｂの内部には、一対の電極１１ａ，１１ａと電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１１ｂが挿入され、ガラス材料等で封止されている。この金属箔１１ｂには、さらに電極引き出し線としてのリード線３３が接続され、このリード線３３は、放電ランプ３の外部まで延出している。
【００３０】
発光領域１４内に充填される発光物質としては、水銀、希ガスおよびハロゲン化合物で構成される。ここで、水銀は、例えば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ガス、キセノンガス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。
【００３１】
図３及び図４に示すように、本実施形態の発光管１０には、膨出部１０Ａの内面１０ａに発光管１０の失透を抑制するための改質層１８が形成されている。
改質層１８は、図３に示すように発光管１０の内面１０ａにホウ素が拡散されてなるもので、本実施形態においては（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）の層からなる。この改質層１８は、内面１０ａ全体の最表層にのみ形成されており、発光管１０の内面１０ａの最表層から内部（管壁の厚さ方向）に向かってホウ素の濃度が漸次小さくなるような分布を有して形成されている（図４）。特に、ホウ素の濃度が指数関数的に減少する濃度傾斜を有していることがより好ましい。
【００３２】
改質層１８の厚さは、発光管１０内に封入される発光物質などによっても異なってくるが、例えば、０．０１μｍ以上１μｍ以下に設定する。より好ましくは、０．０２μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内が好ましい。
【００３３】
発光管１０の内面１０ａの極表面に改質層１８を形成することにより、発光管１０の結晶化を抑制して、発光管１０の失透を長期的に抑制し得る。
【００３４】
また、改質層１８上にはＢ２Ｏ３膜１９が形成されており、該Ｂ２Ｏ３膜によって改質層１８の表面全体が覆われている。Ｂ２Ｏ３膜１９の膜厚は、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下に設定する。より好ましくは、０．２μｍ以上５μｍ以下の範囲内が好ましい。
【００３５】
リフレクター１２は、放電ランプ３の封止部１０Ｂが挿通される首状部２１およびこの首状部２１から拡がる曲面状の反射部２２を備えたガラス製の一体成形品である。
首状部２１には、中央に挿入孔２３が形成されており、この挿入孔２３の中心に封止部１０Ｂが配置される。
反射部２２は、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２２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なっている。
【００３６】
放電ランプ３は、この反射部２２の内部に配置され、膨出部１０Ａの内の電極１１ａ，１１ａ間の発光中心が反射部２２の曲面の焦点位置と一致するように配置される。
【００３７】
そして、放電ランプ３を点灯すると、図１に示されるように、膨出部１０Ａから放射された光束は、反射部２２の反射面で反射して、平行光となる。
【００３８】
このようなリフレクター１２に放電ランプ３を固定する際には、放電ランプ３の封止部１０Ｂをリフレクター１２の挿入孔２３に挿入し、挿入孔２３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。
【００３９】
副反射鏡１３は、膨出部１０Ａの発光領域１４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、発光領域１４の球面（発光管１０の内面１０ａ）に倣う凹曲面状に形成され、反射面はリフレクター１２と同様にコールドミラーとなっている。ここで、副反射鏡１３は、膨出部１０Ａの発光領域１４の光束射出方向前側の略半分以上、１／３以下の範囲を覆うことが好ましい。
【００４０】
上述した放電ランプ３において、封止部１０Ｂから外側に延出するリード線３３に電圧を印加すると、電極１１ａ，１１ａ間で放電が生じて発光部１５が発光する。そして、放電ランプ３の膨出部１０Ａ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、膨出部１０Ａに再度戻る。そして、この戻り光の一部が膨出部１０Ａの発光領域１４に封入された封入物にエネルギーを吸収されるとともに、その他の戻り光がリフレクター１２側に向けて進み、リフレクター１２の反射部２２から射出される。
【００４１】
このように本実施形態の光源装置１は、石英ガラスからなる発光管１１の内面１０ａにホウ素が拡散されてなる改質層１８が形成されていることから、ランプ点灯時の熱による発光管１０の失透（結晶化）を抑制し、透過光の低下、発光管１０の強度の低下を防ぐことができランプ寿命を大幅に改善することができる。（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）からなる改質層１８は、透光性が高いだけでなく、化学的な安定性及び耐熱性に非常に優れていることから、ランプ使用時に高温に晒されたとしても変質しにくい。
【００４２】
また、改質層１８は発光管１０の内面１０ａの極表面部分にのみ形成されていることから、発光管１０の強度を確保した上で失透を抑制することのできる構成となっている。この改質層１８の厚みを発光管１０の内面１０ａの表面においてＳｉが検出されない厚さにしておくことにより、発光管の失透をより長期的に抑制し得る。
【００４３】
次に、先に記載した放電ランプの製造方法について説明する。以下の説明では、本願発明の特徴部分である放電ランプ３の発光管１０の内面１０ａに改質層１８を形成する工程について詳しく説明し、他の工程については説明を省略する。
【００４４】
［第１実施形態の放電ランプの製造方法］
図５に本実施形態の放電ランプの製造工程を示すフローチャートを示し、図６に放電ランプの製造工程を示す発光管の部分断面拡大図を示す。
図５に示すように、本実施形態の放電ランプの製造方法は、塗布工程Ｓ１、熱処理工程Ｓ２および電極設置および発光物質封入工程Ｓ３を有している。
【００４５】
まず、図６（ａ）に示すように、発光管１０の内面１０ａに三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）を含む液体材料２０ａを塗布する（Ｓ１）。
【００４６】
次に、塗布した液体材料（塗布膜）を乾燥させた後、発光管１０を所定の温度（１０００℃以上）で加熱・焼成することによって固化微粒子を溶融させ、図６（ｂ）に示すように、発光管１０の内面１０ａの管壁中にホウ素を拡散させる（Ｓ２）。発光管（ＳｉＯ２）１０中にホウ素が拡散することで内面１０ａ（管壁の最表層）が改質し、本実施形態の改質層１８が形成される。加熱することによって、液体材料が接している内面１０ａの最表層から内部に向かってホウ素が漸次拡散していく。このため、ホウ素の濃度としては、最表面側が最も大きく、管壁の厚さ方向に向かうに従って漸次小さくなるような分布となる。このようにして、内面１０ａの最表層から管壁の厚さ方向に向かってホウ素の濃度が漸次小さくなるような濃度傾斜を有した改質層１８が形成される。
また、改質層１８が形成されるのと同時に発光管１０の内面１０ａ上、すなわち改質層１８上にＢ２Ｏ３膜１９が形成される。Ｂ２Ｏ３膜１９は、改質層１８の表面全体を覆って形成される。
【００４７】
その後、改質層１８が形成された発光管１０の内部に電極１１ａ、１１ａを設置し、水銀及びハロゲンガスを封入することで（Ｓ３）、本実施形態の放電ランプ３を得る。
【００４８】
以上の製造方法により、発光管１０の内面１０ａ全体に、Ｂ２Ｏ３の微粒子を媒体に分散させてなる液体材料を塗布して加熱・焼成することによって、内面１０ａの最表層にホウ素が拡散してなる改質層１８を容易に形成することができる。本実施形態においては、発光管１０の内面１０ａにおける極表面部分にのみ拡散させることとし、発光管１０に対するホウ素の拡散状態は、加熱温度や加熱時間等によって調整することが可能である。ここで、改質層１８が、発光管の内面の最表層から管壁の厚さ方向に向かってホウ素の濃度が漸次小さくなるような分布を有するように形成することによって、発光管の強度が低下するのを防止した上で失透を効果的に抑制し得る。
【００４９】
図７に、ホウ素（Ｂ）の発光管（ＳｉＯ２）１０内への拡散状態（濃度傾斜）の一例を示す。縦軸に濃度を示し、横軸に深さ（ｎｍ）を示す。
図７に示すように、発光管１０の内面１０ａ上には膜厚が６００ｎｍ程度のＢ２Ｏ３膜１９が形成されている。また、内面１０ａの極表面には厚さ２００ｎｍ程度の改質層１８が形成されている。図７によれば、Ｂ２Ｏ３膜１９中のホウ素濃度が略一定であるのに対して、Ｂ２Ｏ３膜１９が接している内面１０ａの極表面に形成された改質層１８中のホウ素濃度は、内面１０ａの最表層から管壁の厚さ方向に向かって漸次小さくなるような分布となっている。すなわち、内面１０ａの最表層から管壁の厚さ方向に向かってホウ素の濃度が指数関数的に減少している。
【００５０】
図中には、測定に起因するホウ素のバックグラウンドが示されているが、石英ガラス（ＳｉＯ２）の再表面から２００ｎｍを越えた深さでは上記バックグラウンド上においてホウ素濃度が略一定となっている。
このように、発光管１０の再表面にのみ故意にホウ素を拡散させることによって、発光管１０の軟化点の低下を防いで、発光管１０の強度が低下するのを防止することができる。
【００５１】
また、発光管１０の内面１０ａに改質層１８を形成することで、ランプ使用時に、発光管１０内に封入されている封入物質（金属ハロゲン物質）やタングステン製の電極１１ａ、１１ａと発光管１０との反応を防いで、発光管１０の変質、変色、失透現象などを防止することができる。
【００５２】
以下に、本発明の放電ランプの製造方法の変形例について説明する。
【００５３】
（変形例１）
次に、本発明の放電ランプの製造方法の変形例１について図８を用いて説明する。図８は、本例の放電ランプの各製造工程における発光管１０の要部拡大断面図である。
先に記載した第１実施形態の放電ランプの製造方法においては、発光管１０の内面１０ａに三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）を塗布した後、加熱処理することによって管壁にホウ素を拡散させて改質層１８を形成することとしていたが、本例の放電ランプ３の製造方法では、まず、塗布工程Ｓ１において、図８（ａ）に示すように液体材料として三フッ化ホウ素エチルエーテル３０ａを発光管１０の内面１０ａに塗布することとした。
【００５４】
なお、三フッ化ホウ素エチルエーテル３０ａの塗布方法としては、浸漬法（ディッピング法）あるいは滴下法のいずれかから選択する。
【００５５】
次に、三フッ化ホウ素エチルエーテル３０ａを発光管１０の内面１０ａ全体に塗布した後、電気炉において加熱処理を施す。加熱することによって三フッ化ホウ素エチルエーテル３０ａが接している発光管１０の内面１０ａから管壁（ＳｉＯ２）中にホウ素が拡散し、図８（ｂ）に示すような改質層１８が形成される。
【００５６】
本例の製造方法によれば、液体材料として三フッ化ホウ素エチルエーテル((Ｃ２Ｈ５)２Ｏ・ＢＦ３)を用いることとしたので、発光管１０の内面１０ａに化学的に安定した（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）からなる改質層１８を形成することができる。また、発光管１０の管壁中に改質層１８を形成しているので、発光管１０の内面１０ａ上に失透を抑制する膜を成膜する場合と比べて発光管１０との密着性不良による剥離等を防止することができる。
【００５７】
（変形例２）
次に、本発明の放電ランプの製造方法の変形例２について図９を用いて説明する。図９（ａ）に本例の放電ランプの各製造工程を示すフローチャートを示し、図９（ｂ）に本例の放電ランプの各製造工程における発光管１０の要部拡大断面図を示す。
本例における放電ランプ３の製造方法は、図９（ａ）に示すように、改質層形成工程Ｓ１と、電極設置及び発光物質封入工程Ｓ２とを有している。
【００５８】
まず、図９（ｂ）に示すように、封止部１０Ｂ，１０Ｂの両端側が開放された状態の発光管１０を用意し、一方の封止部１０Ｂ側から他方の封止部１０Ｂ側へ向けて三臭化ホウ素ガス（ＢＢｒ３）を流入させる。このとき、外部に設置しておいた加熱装置などにより発光管１０を加熱しながら行う。加熱された発光管１０の内部を三臭化ホウ素ガスが通過することでホウ素（Ｂ）と臭素（Ｂｒ）に熱分解される。そのうち、ホウ素は発光管１０のＳｉと反応して内面１０ａに拡散し、臭素は発光管１０のＳｉとは反応せず発光管１０の他方の封止部１０Ｂ側から排出される。
【００５９】
このように、熱分解された三臭素ホウ素ガスのホウ素が発光管１０の内面１０ａに付着して管壁中へ拡散することによって改質層１８が形成される（Ｓ１）。改質層１８の厚さは、三臭化ホウ素ガスの流入量や加熱温度等に応じて調整する。
【００６０】
その後、改質層１８が形成された発光管１０の内部に電極１１ａ，１１ａを設置し、水銀及びハロゲンガスを封入することで放電ランプ３を得る（Ｓ２）。
【００６１】
本実施形態の製造方法によれば、石英ガラスからなる発光管１０を加熱しながら該発光管１０内に三臭化ホウ素ガスを流入させて、発光管１０内において三臭化ホウ素ガスを熱分解させることにより発光管１０の内面１０ａにホウ素を拡散させることとした。このように、熱分解により発生したホウ素が発光管１０の内面１０ａと反応して内部に拡散し、発光管１０の内面１０ａ全体に改質層１８が形成される。
【００６２】
また、上記製造方法によれば、発光管１０内に流入させるホウ素含有ガスの流入量がコントロールし易いため、発光管１０の内面１０ａに拡散するホウ素の拡散度合を調整することができ、所望の厚さの改質層１８を発光管１０の内面１０ａに形成することができる。
【００６３】
本実施形態の場合、発光管１０全体を加熱しながら三臭化ホウ素ガスを流入させることにより、発光管１０の膨出部１０Ａの内面１０ａだけでなく封止部１０Ｂ，１０Ｂの内面にも改質層１８が形成される。点灯時における発光管１０の透過光の低下を抑制するには少なくとも膨出部１０Ａの内面に形成されていればよいが、封止部１０Ｂ，１０Ｂの内面にも改質層１８が形成されていても構わない。
【００６４】
なお、先の実施形態においては、ホウ素含有ガスとして三臭化ホウ素ガスを流入させるとしたが、これに限定されることなく、例えば三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガスや三フッ化ホウ素（ＢＦ３）ガスを用いてもかまわない。
【００６５】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
以下に示す各実施形態の光源装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、放電ランプの構造において異なる。よって、以下の説明では、放電ランプ構造について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図７と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００６６】
（第２実施形態）
まず、本発明の第２実施形態の放電ランプについて図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、第２実施形態の放電ランプの概略構成を示す断面図であって、図１０（ｂ）は放電ランプの要部を拡大して示す断面図である。
先に記載した第１実施形態の放電ランプ２０３においては、改質層１８上にＢ２Ｏ３膜１９が形成された構成となっていたが、本実施形態の放電ランプ２０３は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、発光管１０の内面１０ａに形成された改質層１８の表面全体が発光空間Ｋに露出した構成となっている。改質層１８については上記実施形態と同様である。
【００６７】
図１１に第２実施形態の放電ランプの製造方法を示すフローチャートを示し、図１２に各製造工程における発光管１０の要部拡大断面図を示す。
本実施形態の放電ランプ２０３の製造方法は、図１１に示すように、塗布工程Ｓ１、熱処理工程Ｓ２、エッチング工程Ｓ３、および電極設置および発光物質封入工程Ｓ４を有している。
【００６８】
まず、図１２（ａ）に示すように発光管１０の内面１０ａに、三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）を含む液体材料２０ａを塗布し（Ｓ１）、塗布した液体材料（塗布膜）２０ａを乾燥させた後、図１２（ｂ）に示すように発光管１０を所定の温度（１０００℃以上）で加熱・焼成することによって発光管１０の内面１０ａ中にホウ素を拡散させる（Ｓ２）。発光管（ＳｉＯ２）１０中にホウ素が拡散することで内面１０ａの最表層が改質して改質層１８が形成されるとともに、発光管１０の内面１０ａ上（改質層１８上）にＢ２Ｏ３膜１９が形成される。Ｂ２Ｏ３膜１９は、改質層１８の表面全体を覆うようにして形成される。
【００６９】
次に、図１２（ｃ）に示すようにＢ２Ｏ３膜１９をエッチングによって除去し、発光空間Ｋ内に改質層１８を露出させる（Ｓ３）。
【００７０】
その後、改質層１８が露出した発光管１０の内部に電極１１ａ、１１ａを設置し、水銀及びハロゲンガスを封入することで（Ｓ４）、本実施形態の放電ランプ３を得る。
【００７１】
本実施形態の製造方法によれば、改質層１８の形成と同時に形成されるＢ２Ｏ３膜１９をエッチングによって除去することにより、改質層１８の表面を露出させることとした。
発光管１０の内面１０ａ上にＢ２Ｏ３膜１９が存在する場合、このＢ２Ｏ３膜１９がランプ使用時の高温に晒されることによってホウ素が蒸発し、発光管１０の内部に設置されるタングステン製の電極１１ａ，１１ａを劣化させてしまうおそれがある。
【００７２】
図１３に発光管の内面にＢ２Ｏ３膜が存在する場合の電極１１ａの状態について示す。図１３（ａ）はランプ点灯前の電極１１ａの初期状態を示し、（ｂ）はランプ点灯時間５００Ｈ経過後の電極１１ａの劣化状態を示す。
図１３（ａ），（ｂ）に示すように、発光管の内面にＢ２Ｏ３膜が存在する場合、ランプ点灯前後において電極１１ａの形状が変化していることがはっきり確認できる。ランプ点灯前、電極１１ａの先端部分はきれいな曲面を有していたのに対し、点灯して所定時間経過した後においては曲面が崩れて原形がわからないほど変形している。また、軸部分については極端に細く変形していることが分かる。
このような現象は、ランプ点灯時の高温に晒されることによってＢ２Ｏ３膜から蒸発したホウ素がタングステン製の電極１１ａに対して影響を及ぼすことが原因と考えられる。
【００７３】
したがって、本実施形態では、タングステン製の電極１１ａ，１１ａの劣化を加速させる要因となるＢ２Ｏ３膜をエッチングすることによって発光管１０の内面１０ａ上から除去することとした。
このように、電極１１ａ,１１ａの劣化の要因となるＢ２Ｏ３膜を予め除去しておけば、ランプ点灯時の高温に晒されることによってＢ２Ｏ３膜からホウ素が蒸発するのをなくすことができ、電極１１ａ，１１ａの長寿命化が可能となる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の放電ランプについて図１４を用いて説明する。図１４は、第３実施形態の放電ランプの概略構成を示す断面図である。
先に記載した第１及び第２実施形態の放電ランプ３０３においては、発光管１０の内面１０ａにホウ素が拡散されてなる（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ）の改質層が形成された構成となっていたが、本実施形態の放電ランプ３０３は、図１４に示すように、発光管１０の内面１０ａに、ゲルマニウムが拡散されてなる（Ｓｉ−Ｇｅ−Ｏ）の改質層３８が形成された構成となっている。
【００７５】
改質層３８は、発光管１０の内面１０ａ全体の最表層にのみ形成されており、発光管１０の内面１０ａの最表層から管壁の厚さ方向に向かってゲルマニウムの濃度が漸次小さくなるような分布を有して形成されている。特に、ゲルマニウムの濃度が指数関数的に減少する濃度傾斜を有していることが好ましい（図４参照）。
【００７６】
改質層３８の厚さは、発光管１０内に封入される発光物質などによっても異なってくるが、例えば、０．０１μｍ以上１μｍ以下に設定する。より好ましくは、０．０２μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内が好ましい。
【００７７】
発光管１０の内面１０ａの極表面に改質層３８を形成することにより、発光管１０の結晶化を抑制して、発光管１０の失透を長期的に抑制し得る。
【００７８】
また、改質層３８上にはＧｅＯ２膜３９が形成されており、該ＧｅＯ２膜３９によって改質層３８の表面全体が覆われている。ＧｅＯ２膜３９の膜厚は、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下に設定する。より好ましくは、０．２μｍ以上５μｍ以下の範囲内が好ましい。
【００７９】
次に、本実施形態の放電ランプ３０３の製造方法について述べる。図１５（ａ）に第３実施形態の放電ランプの製造方法を示すフローチャートを示し、図１５（ｂ）に各製造工程における発光管１０の要部拡大断面図を示す。
本実施形態の放電ランプ３０３の製造方法は、図１５（ａ）に示すように改質層形成工程Ｓ１、電極設置及び発光物質封入工程Ｓ２を有している。
【００８０】
まず、図１５（ｂ）に示すように、封止部１０Ｂ，１０Ｂの両端側が開放された状態の発光管１０を用意し、一方の封止部１０Ｂ側から他方の封止部１０Ｂ側へ向けてモノゲルマンガス（ＧｅＨ４）を流入させる。このとき、外部に設置しておいた加熱装置などにより発光管１０を加熱しながら行う。加熱された発光管１０の内部をモノゲルマンガス（ＧｅＨ４）が通過することでゲルマニウム（Ｇｅ）と水素（Ｈ）に熱分解される。そのうち、ゲルマニウムは発光管１０のＳｉと反応して内面に拡散し、水素は発光管１０のＳｉとは反応せず発光管１０の他方の封止部１０Ｂ側から排出される。
【００８１】
このように、モノゲルマンガスが熱分解されて生じたゲルマニウムが発光管１０の内面１０ａに付着して管壁中へ拡散することによって改質層３８が形成される（Ｓ１）。改質層３８の厚さは、モノゲルマンガスの流入量や加熱温度等に応じて調整する。
【００８２】
その後、改質層３８が形成された発光管１０の内部に電極１１ａ，１１ａを設置し、水銀及びハロゲンガスを封入することで放電ランプ３０３を得る（Ｓ２）。
【００８３】
本実施形態の製造方法では、石英ガラスからなる発光管１０を加熱しながら該発光管１０内にモノゲルマンガスを流入させることで、発光管１０内においてモノゲルマンガスを熱分解させている。熱分解により生じたゲルマニウム（Ｇｅ）は発光管１０の内面１０ａ（Ｓｉ）と反応して管壁内部に拡散し、その結果、内面１０ａ全体に改質層１８が形成される。このように、熱分解により発生したゲルマニウムのみが発光管１０の内面１０ａと反応し、発光管１０と反応しない水素は発光管１０の外へ排出されるため、水素が発光管内に残存して封入されることはない。したがって、点灯時に発光空間内に水分等が発生することが防止され、失透抑制効果が向上する。
【００８４】
本実施形態の場合、発光管１０全体を加熱しながらモノゲルマンガスを流入させていることから、発光管１０の膨出部１０Ａの内面１０ａだけでなく封止部１０Ｂ，１０Ｂの内面にも改質層３８が形成される。点灯時における発光管１０の失透（透過光の低下）を抑制するには少なくとも膨出部１０Ａの内面に形成されていればよいが、封止部１０Ｂ，１０Ｂの内面にも改質層３８が形成されていても構わない。
【００８５】
また、ゲルマニウム含有ガスとしてモノゲルマンガスを流入させることとしたので、熱分解により発生したゲルマニウム（Ｇｅ）のみが発光管１０の内面１０ａ（Ｓｉ）と反応し、発光管１０と反応しない水素（Ｈ）は発光管１０の外へ排出される。また、発光管１０内に流入させるモノゲルマンガスの流入量がコントロールし易いため、発光管１０の内面１０ａに拡散するゲルマニウムの拡散度合を調整することができ、所望の厚さの改質層３８を発光管１０の内面１０ａに形成することができる。
【００８６】
なお、先の実施形態においては、ゲルマニウム含有ガスとしてモノゲルマンガスを流入させるとしたが、これに限定されることなく、例えばジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガスやトリゲルマン（Ｇｅ３Ｈ８）ガスを用いてもかまわない。
【００８７】
（プロジェクター）
次に、上記実施形態の光源装置を用いたプロジェクターについて説明する。
図１６は、プロジェクターの構成例を示す平面図である。この図に示されるように、プロジェクター１１００内部には、上記した本発明の光源装置１を備えたランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル（光変調部）１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇに入射される。
【００８８】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、ＲおよびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４（投射部）を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
【００８９】
プロジェクター１１００は、上述した実施形態の光源装置１を備えている。光源装置１は失透が長期的に抑制されるものであるため高輝度な照明光を長期に亘って照射することが可能である。このため、プロジェクター１１００は、長寿命化され、表示品位が高く信頼性の高い投写像を得ることができる。また、小型な光源装置１を備えたことにより、全体が小型化されかつ軽量なプロジェクターを得ることができる。
【００９０】
また、上記実施形態でのプロジェクター１１００は、光変調部として液晶パネルを用いている。しかし、これに限らず、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを使用しても良い。なお、マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）（登録商標）を用いることができる。なお、マイクロミラー型光変調装置を用いた場合には、入射偏光板や射出偏光板などは不要とすることができ、偏光変換素子も不要とすることができる。
【００９１】
上記実施形態での光源装置１は、透過型液晶方式のプロジェクター１１００に用いられている。しかし、これに限らず、反射型液晶方式であるＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）方式などを採用したプロジェクターに用いられても同様の効果を奏することが可能である。
【００９２】
先の実施形態での光変調部は、液晶パネルを３枚使用する３板方式であっても、液晶パネルを１枚使用する単板方式を用いても良い。なお、単板方式を用いた場合には、照明光学系の色分離光学系や色合成光学系などは不要とすることができる。
【００９３】
また、光源装置１は、外部に設置される投射面に光学像の投射を行うフロントタイプのプロジェクターに適用している。しかし、これに限らず、プロジェクターの内部にスクリーンを有して、そのスクリーンに光学像を投射するリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。
【００９４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９５】
先の実施形態での光源装置１は、プロジェクターの光源として適用している。しかし、これに限らず、小型軽量の光源装置は、他の光学機器に適用しても良い。また、航空、船舶、車輌などの照明機器や、屋内照明機器などへも好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１…光源装置、３,２０３，３０３…放電ランプ、１０…発光管、１０ａ…内面、１８，３８…改質層、Ｋ…発光空間、１９…Ｂ２Ｏ３膜、２０a…ホウ素を含む液体材料、１１a…電極、１１００…プロジェクター
【図１】
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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１１】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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