(57)【要約】【課題】初期点灯時の放電容器の破損を抑制でき、放電容器の失透を長期的に抑制でき、ランプ寿命を大幅に改善することのできる放電ランプ等を提供すること。【解決手段】光源装置１は、発光管（放電容器）１０が外側保護層１８で被覆された放電ランプ３を備えており、発光管１０の強度を高めることができ、点灯時における急激な温度変化による発光管１０の破損を防ぐことができるので、初期点灯時等における破損を抑制しつつ放電容器の失透を長期的に抑制でき、ランプ寿命を大幅に改善できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電用の一対の電極と、
石英ガラスで形成され、放電媒体を封入するための内部空間を有するとともに前記内部空間に前記一対の電極を離間配置する放電容器と、を備え、
前記放電容器は、該放電容器の外表面にホウ素を含有する外側保護層を有する、
放電ランプ。
【請求項２】
前記外側保護層は、前記石英ガラスに前記ホウ素を拡散させた拡散層を有する、請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記拡散層は、前記外表面上に１μｍ以下の厚さで形成されている、請求項２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記外側保護層は、前記外表面上に三酸化二ホウ素を塗布し加熱することで形成される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記放電容器は、前記内部空間を囲む膨出部と、前記膨出部の両端から延び前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の封止部とを有し、
前記外側保護層は、前記膨出部から前記一対の封止部にかけての前記外表面に形成されている、
請求項１から４までのいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項６】
前記放電容器は、内表面にホウ素を含有する内側保護層を有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項７】
前記内側保護層は、石英ガラスにホウ素を拡散させた拡散層を有し、
前記内側保護層の前記拡散層は、０．５μｍ以下の厚さで形成されている請求項６に記載の放電ランプ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放電ランプと、
前記放電ランプから射出された光束を反射するリフレクターと、
を備える光源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置と、
前記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置で変調された光を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ガラス製の放電容器を有する放電ランプ及びこれを用いた光源装置、プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターに使用される光源装置としては、例えば超高圧水銀ランプ等の放電ランプが主に用いられている。放電ランプを構成する放電容器として、高純度の石英ガラスが多く用いられている。高純度の石英ガラスは、粘度が高く、硬く変形し難い性質を有している。さらに、高純度の石英ガラスは、高温時においても結晶化し難く、放電容器として長期間にわたって十分な透光性を確保することができる。
【０００３】
しかしながら、石英ガラスを用いた場合、初期点灯時に放電容器の破損や破裂が高い確率で発生する問題点があった。これについては、放電容器の外表面の傷や内部に残る歪等が原因として挙げられる。
【０００４】
この問題を解決するために、放電容器の外表面領域においてアルカリ金属を含む層を形成することが試みられている（特許文献１）。しかしながら、このような方法では、ランプ点灯時の温度による放電容器の深部方向へのアルカリ金属の拡散を抑制することができず、長期間使用にあたって、アルカリ金属が起因となり石英ガラスの結晶化（失透）を引き起こし、破裂に至る可能性がある。
【０００５】
一方、放電容器内面にホウ素酸化物膜を形成することによって、シリカガラスの結晶化を抑制することが試みられている（特許文献２）。しかしながら、このような方法では、石英ガラスの結晶化を防止できても、初期点灯時における放電容器の破損を必ずしも低減することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３５５８７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９８９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、初期点灯時等における放電容器の破損を抑制でき、放電容器の失透を長期的に抑制でき、ランプ寿命を大幅に改善することのできる放電ランプ、並びにこれを用いた光源装置及びプロジェクターを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る放電ランプは、放電用の一対の電極と、石英ガラス（又はシリカガラス）で形成され、放電媒体を封入するための内部空間を有するとともに内部空間に一対の電極を離間配置する放電容器とを備え、放電容器は、外表面にホウ素を含有する外側保護層を有する。
【０００９】
上記放電ランプでは、放電容器が外表面にホウ素を含有する外側保護層を有するので、下地の石英ガラスが直接ダメージを受けることを防止でき、或いは放電容器の外表面に形成された傷等が埋められて、放電容器の強度を高めることができる。また、ホウ素を含有する外側保護層によって放電容器の外表面で粘性を低下させることができ、ランプ点灯時の歪みの緩和によって、点灯時における急激な温度変化による放電容器の破損を防ぐことができる。なお、放電容器は、基本的に石英ガラスで形成されており十分な強度を有するとともに、アルカリ金属を拡散させた場合のような失透増加のおそれがない。このように、本発明に係る放電ランプは、初期点灯時等における破損を抑制しつつ放電容器の失透を長期的に抑制でき、ランプ寿命を大幅に改善することができる。
【００１０】
本発明の具体的な側面によれば、上記放電ランプにおいて、外側保護層が石英ガラスにホウ素を拡散させた拡散層を有する。この拡散層は、Ｓｉ−Ｂ−Ｏ系のガラスで形成され、十分な歪み抑制機能を有するだけでなく、高い透光性を有する。さらに、この拡散層は、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ても変質しにくい。
【００１１】
本発明の別の側面によれば、拡散層は、外表面上に１μｍ以下の厚さで形成されている。この場合、拡散層の形成を迅速なものとでき、拡散層の形成に時間がかかることを防止できる。）
【００１２】
本発明のさらに別の側面によれば、外側保護層は、外表面上に三酸化二ホウ素を塗布し加熱することで形成される。この場合、外側保護層を簡易に作製することができ、三酸化二ホウ素の加熱によって石英ガラスにホウ素を確実に拡散させて拡散層を形成することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面によれば、放電容器は、内部空間を囲む膨出部と、膨出部の両端から延び一対の電極をそれぞれ支持する一対の封止部とを有し、外側保護層は、膨出部から一対の封止部にかけての外表面に形成されている。ランプ点灯時の歪みは、膨出部だけでなく、膨出部と一対の封止部との境界にも形成される場合があるので、一対の封止部にかけて延びる外側保護層によって放電ランプの破損を確実に抑制できる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面によれば、放電容器は、内表面にホウ素を含有する内側保護層を有する。放電容器の内表面に設けた内側保護層は、放電容器の化学的な安定性や耐熱性を高める機能を有し、放電容器の内側からもランプ点灯時の熱による失透を抑制でき、透過光の低下、放電容器の強度低下を防ぐことができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面によれば、内側保護層は、石英ガラスにホウ素を拡散させた拡散層を有し、内側保護層の拡散層は、０．５μｍ以下の厚さで形成されている。この場合、化学的に安定性及び耐熱性に優れる拡散層によってランプ寿命を大幅に向上させることができる。また、拡散層を０．５μｍ以下とすることで、拡散層の形成に時間がかかることを防止できる。
【００１６】
本発明に係る光源装置は、上述の放電ランプと、放電ランプから射出された光束を反射するリフレクターと、を備える。本発明の光源装置は光束を長期に亘って照射することが可能な光源ランプを備えており、信頼性を有するものとなる。
【００１７】
本発明に係るプロジェクターは、上述の放電ランプと、放電ランプからの照明光によって照明される光変調装置と、光変調装置で変調された光を投射する投射光学系とを備える。本発明のプロジェクターは、高輝度な照明光を長期に亘って照射することが可能な放電ランプ光源装置を備えており、高い表示品位や信頼性を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の放電ランプを組み込んだ光源装置の構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の放電ランプの構成を示す断面図である。
【図３】放電ランプを構成する発光管の外側の断面を拡大して示す図である。
【図４】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５】（Ａ）、（Ｂ）は、放電ランプの製造工程の途中における発光管の部分拡大断面図を示す。
【図６】（Ａ）は酸化ホウ素の塗布乾燥工程直後を示し、（Ｂ）は焼成工程後を示す。
【図７】（Ａ）は実施例の処理を行う前の放電ランプの応力状態を説明する図であり、（Ｂ）は実施例の放電ランプの応力状態を説明する図である。
【図８】プロジェクターの概略構成図である。
【図９】第２実施形態の放電ランプの構成を示す断面図である。
【図１０】放電ランプを構成する発光管の内側の断面を拡大して示す図である。
【図１１】第２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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
１）放電ランプを組み込んだ光源装置
以下、図１等を参照して、第１実施形態の放電ランプを組み込んだ光源装置について説明する。
【００２０】
図１に示す光源装置１は、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とを備える。放電ランプ３は、基本的に石英ガラスで形成される発光管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内には放電媒体が封入されている。
【００２１】
図２に示すように、発光管１０は、石英ガラスすなわちシリカ（ＳｉＯ２）ガラスで形成され光透過性を有するチューブ状の放電容器である。発光管１０は、中央部において球状に膨出する膨出部１０Ａと、膨出部１０Ａの両側に延在する一対の封止部１０Ｂ，１０Ｂとを有し、両封止部１０Ｂ，１０Ｂに挟まれた膨出部１０Ａの内部に放電媒体を充填した内部空間１４が形成されている。内部空間１４の内径は、例えば略１ｍｍ〜数ｍｍ程度である。
【００２２】
封止部１０Ｂ，１０Ｂには、棒状に延び先端が塊状に膨らんだ外形を有する電極１１ａ，１１ａがそれぞれ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の材料には、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。
【００２３】
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おり、不図示の電源に接続可能になっている。
【００２４】
内部空間１４内に充填される放電媒体としては、水銀のような発光物質のほか、希ガス、ハロゲン化合物等を含めることができる。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、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、ハロゲンは、ハロゲンサイクルによって電球内面の黒化を防ぐためのものであり、塩素、臭素、及び沃素のうちのいずれか一つ以上を用いることができ、特に臭素を用いることが好ましい。
【００２５】
図２、３に示すように、放電容器である発光管１０の中央の膨出部１０Ａから封止部１０Ｂ，１０Ｂにかけての外表面１０ａには、発光管１０の強度向上のため外側保護層１８が形成されている。外側保護層１８は、ホウ素を含有する表皮層であり、石英ガラスで形成した本体部１０ｂにホウ素を拡散させた拡散層１８ａと、拡散層１８ａを覆う酸化ホウ素で構成される被覆層１８ｂとを有する。なお、外側保護層１８は、膨出部１０Ａにおいて外表面全体に形成されているが、封止部１０Ｂ，１０Ｂのうち膨出部１０Ａに隣接する部分的な外表面領域にのみ形成されている。
【００２６】
拡散層１８ａは、発光管１０の外表面１０ａにホウ素を拡散させることで形成されたものであり、ＳｉＯ２にＢ２Ｏ３等を添加したＳｉ−Ｂ−Ｏ系のガラス状層となっている。この拡散層１８ａは、最上層から内部（発光管１０の管壁の深部）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おり、発光管１０の本体部１０ｂを被覆する表面改質層となっている。拡散層１８ａの厚さは、発光管１０の使用温度等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。
【００２７】
被覆層１８ｂは、実質的にＢ２Ｏ３で形成された膜であり、このＢ２Ｏ３膜によって拡散層１８ａの表面全体が覆われている。被覆層１８ｂの膜厚は、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下となっている。この被覆層１８ｂについては、省略することもできる。
【００２８】
以上の外側保護層１８は、発光管（放電容器）１０を被覆しており、本体部１０ｂの石英ガラスが直接ダメージを受けることを防止でき、或いは、発光管１０の外表面１０ａに形成された傷等が埋められて、発光管１０の強度を高めることができる。また、外側保護層１８によって発光管（放電容器）１０の外表面１０ａが石英ガラスのみの場合に比較して粘性を低下させることができるので、放電ランプ３の点灯時の歪みを緩和することができ、点灯時における急激な温度変化による発光管１０の破損を防ぐことができる。ここで、発光管１０は、上述のように基本的に石英ガラス又はシリカガラスで形成されており十分な強度を有するとともに、アルカリ金属を拡散させた場合のような失透増加のおそれがない。
【００２９】
図１に戻って、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と、この首状部２１から拡がる曲面状の反射部２２と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の中心に放電ランプ３の一方の封止部１０Ｂが配置されて固定される。封止部１０Ｂの固定に際しては、上記一方の封止部１０Ｂをリフレクター１２の挿入孔２３に挿入し、挿入孔２３内部の隙間にシリカ、アルミナ等を主成分とする無機系接着剤を充填する。これにより、リフレクター１２に放電ランプ３が確実に固定される。リフレクター１２の反射部２２は、曲面状のガラス内面に無機材料膜、金属薄膜等を蒸着して形成され、この反射部２２の反射面は、例えば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。
【００３０】
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内に支持された電極１１ａ，１１ａ間の発光中心、すなわち内部空間１４内の発光部１５の中心が反射部２２の曲面ミラーの焦点位置と一致するように配置される。放電ランプ３を点灯すると、膨出部１０Ａから放射された光束は、反射部２２の反射面で光束射出方向ＡＢ側に反射される。
【００３１】
副反射鏡１３は、膨出部１０Ａの光束射出方向ＡＢ側を覆う反射部材であり、その反射面は、発光管１０の内表面１０ｃ（すなわち内部空間１４を画成する球状面）や発光管１０の外表面１０ａに倣う凹曲面状に形成されている。副反射鏡１３の反射面は、リフレクター１２と同様にコールドミラーとなっている。
【００３２】
上述した放電ランプ３において、一対の封止部１０Ｂから外側に延出する一対のリード線３３間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内に再度戻される。そして、この戻り光の一部が膨出部１０Ａの内部空間１４に封入された放電媒体に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で反射されて全体として光束射出方向にＡＢ射出される。
【００３３】
以上の光源装置１は、発光管（放電容器）１０が外側保護層１８で被覆された放電ランプ３を備えており、発光管１０の強度を高めることができ、点灯時における急激な温度変化による発光管１０の破損を防ぐことができるので、初期点灯時等における破損を抑制しつつ放電容器の失透を長期的に抑制でき、ランプ寿命を大幅に改善できる。
【００３４】
２）放電ランプの製造方法
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の外表面１０ａに外側保護層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し又は簡略化する。
【００３５】
図４は放電ランプ３の製造工程を示すフローチャートであり、図５（Ａ）及び５（Ｂ）は外表面１０ａの形成中における発光管１０の部分拡大断面図を示す。
【００３６】
図４に示すように、放電ランプ３の製造方法は、電極設置及び放電媒体封入工程（ステップＳ１）と、塗布工程（ステップＳ２）と、熱処理工程（ステップＳ３）とを有している。
【００３７】
まず、発光管１０の本体部１０ｂとなるべき石英ガラス管を準備する。この石英ガラス管は、膨出部１０Ａに対応する中央部で内径が大きく、封止部１０Ｂ，１０Ｂに対応する両端部で断面積が小さいものとする。石英ガラス管の内部に電極１１ａ、１１ａを設置するとともに水銀及びハロゲンガスを封入する（ステップＳ１）。これにより、発光管１０の基本的な部分が完成する。
【００３８】
その後、図５（Ａ）に示すように、発光管１０の外表面１０ａに三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）を溶媒で溶かした液体材料を塗布する（ステップＳ２）。
【００３９】
次に、ステップＳ２で塗布した液体状材料を乾燥させて塗布膜（酸化ホウ素の固化微粒子層１７）とした後、発光管１０を炉内で加熱・焼成することによって酸化ホウ素の固化微粒子層１７を溶融させ、図５（Ｂ）に示すように、発光管１０の外表面１０ａの管壁中にホウ素を拡散させる（ステップＳ３）。発光管１０を形成する石英ガラス（ＳｉＯ２）中にホウ素が拡散することで拡散層１８ａが形成され、外表面１０ａ（管壁の最表層）が改質される。ここで、固化微粒子層１７を加熱することによって、酸化ホウ素の固化微粒子層１７が接している外表面１０ａの最表層から深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、外表面１０ａの最表層から管壁の厚さ方向の深部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拡散層１８ａが、改質層として下地の本体部１０ｂ上にこの本体部１０ｂを覆うように形成される。また、拡散層１８ａが形成されるのと同時に、この拡散層１８ａ上にガラス状のＢ２Ｏ３膜で形成された被覆層１８ｂが残る。
【００４０】
最後に、発光管１０に副反射鏡１３やリフレクター１２を固定して、放電ランプ３を組み込んだ光源装置１を得る。
【００４１】
〔実施例１〕
放電ランプ３の具体的な作製例では、まず一対の電極１１ａ，１１ａを封止部１０Ｂ，１０Ｂに埋め込んだ発光管１０を準備し、発光管１０の膨出部１０Ａと膨出部１０Ａに近い封止部１０Ｂ，１０Ｂの部分との外表面１０ａに薄い外側保護層１８を形成する。
【００４２】
具体的には、封止部１０Ｂ，１０Ｂの端部にはマスキングを施して、発光管１０の外表面１０ａに三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）の液体材料を塗布し、この液体材料を乾燥させた（図６（Ａ）参照）。その後、液体材料の乾燥によって得た固化微粒子層１７を不活性ガス（例えばＮ２ガス）雰囲気下、例えば１０００℃以上で所定時間加熱することによって、固化微粒子層１７を透明化させた（図６（Ｂ）参照）。結果的に、膨出部１０Ａ等の外表面１０ａに形成された外側保護層１８は、発光管１０の外表面１０ａに深部方向又は深さ方向に組成が変化するＳｉ−Ｂ−Ｏ系のガラスで形成された拡散層１８ａを有しており、この拡散層１８ａは、Ｂ２Ｏ３膜で形成された被覆層１８ｂによって覆われている。その後、一方の封止部１０Ｂに副反射鏡１３を取り付け、他方の封止部１０Ｂにリフレクター１２を取り付けることで、放電ランプ３が完成した。
【００４３】
図７（Ａ）は、外側保護層１８を形成する前の発光管１０の歪み状態を示し、図７（Ｂ）は、Ｂ２Ｏ３の溶融によって外側保護層１８を形成した後の歪み状態を示す。図７（Ａ）に示す発光管１０では、膨出部１０Ａの外表面１０ａの近傍に比較的大きな歪み（圧縮応力等）が存在しており、図７（Ｂ）に示す発光管１０では、膨出部１０Ａの外表面１０ａの近傍に比較的小さな歪み（圧縮応力等）が残っている。図７（Ａ）や図７（Ｂ）に示す発光管１０において、膨出部１０Ａの下部Ｐ１や上部Ｐ２に暗く表現された歪みが存在するが、図７（Ｂ）の歪みの方が顕著であることが分かる。
【００４４】
３）プロジェクター
次に、上記実施形態の放電ランプを用いたプロジェクターについて説明する。
【００４５】
図８は、プロジェクターの構成例を示す平面図である。図示のプロジェクター１００の内部には、照明系として、図１に示す光源装置１を備えたランプユニット１０２が設けられている。このランプユニット１０２は、光源装置１のほかに、光束を平行化するコリメーターレンズ５１、光束を均一化するインテグレーター５２、光束の偏光方向を揃える偏光変換装置５３、光束を重ねる重畳レンズ５４等を備える。
【００４６】
ランプユニット１０２から射出された投射光は、ライトガイド１０４内に配置された４枚のミラー１０６及び２枚のダイクロイックミラー１０８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）１１０Ｒ，１１０Ｂ，１１０Ｇに入射される。
【００４７】
各液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｂ，１１０Ｇは、光変調用の能動素子である液晶素子６１を一対の偏光フィルム６２，６２の間に配置した構造を有し、不図示の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。そして、これらの液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｂ，１１０Ｇによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１２においては、Ｒ及び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１１４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１１０Ｒ，１１０Ｂ，１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
【００４８】
プロジェクター１００は、ランプユニット１０２中に図１に示す放電ランプ３を備えている。この放電ランプ３は、失透が長期的に抑制されるだけでなく、点灯時の歪み緩和によって破損を防ぐことができる。このため、プロジェクター１００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、小型な放電ランプ３延いては光源装置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。
〔第２実施形態〕
以下、図９を参照して、第２実施形態の放電ランプ１０３について説明する。第２実施形態の放電ランプ１０３は、第１実施形態の放電ランプ３を変形したものであり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００４９】
放電ランプ１０３において、発光管１０の膨出部１０Ａの内表面１０ｃには、発光管１０の化学的又は熱的な耐久性向上のため内側保護層１９が形成されている。つまり、膨出部１０Ａは、外表面１０ａにおいて外側保護層１８で保護され、内表面１０ｃにおいて内側保護層１９で保護されている。
【００５０】
図１０に示すように、内側保護層１９は、外側保護層１８と同様の構造を有する。すなわち、内側保護層１９は、ホウ素を含有する表皮層であり、石英ガラスで形成した本体部１０ｂに隣接する拡散層１９ａと、拡散層１９ａを覆う被覆層１９ｂとを有する。
【００５１】
拡散層１９ａは、発光管１０の内表面１０ｃにホウ素を拡散させることで形成されたものであり、ＳｉＯ２にＢ２Ｏ３等を添加したＳｉ−Ｂ−Ｏ系のガラス状層となっている。この拡散層１９ａは、最上層から内部（発光管１０の管壁の深部）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おり、発光管１０の本体部１０ｂを内側から被覆する表面改質層となっている。拡散層１９ａの厚さは、発光管１０の使用温度、封入される放電媒体の種類等によっても異なってくるが、例えば０．０１μｍ以上０．５μｍ以下に設定する。
【００５２】
被覆層１９ｂは、実質的にＢ２Ｏ３で形成された膜であり、このＢ２Ｏ３膜によって拡散層１９ａの表面全体が覆われている。被覆層１９ｂの膜厚は、例えば０．１μｍ以上５μｍ以下となっている。この被覆層１９ｂについては、省略することもできる。
【００５３】
以上の内側保護層１９は、発光管（放電容器）１０の内表面１０ｃを被覆しており、発光管１０の化学的な安定性や耐熱性を高めている。これにより、発光管１０の内側からもランプ点灯時の熱による失透を抑制でき、透過光の低下を防ぐことができる。ここで、発光管１０は、基本的に石英ガラス又はシリカガラスで形成されており十分な強度を有するとともに、アルカリ金属を拡散させた場合のような失透増加のおそれがない。
【００５４】
以下、図１１を参照して、放電ランプ１０３の製造工程のうち主に内側保護層１９の形成について説明し、他の工程については説明を省略し又は簡略化する。
【００５５】
図示のように、放電ランプ１０３の製造方法は、電極設置及び放電媒体封入工程（ステップＳ１）の前に、内側保護層１９を形成するための塗布工程（ステップＳ１２）と熱処理工程（ステップＳ１２）とを有している。
【００５６】
予め用意した発光管１０の内表面１０ｃに三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）を溶媒で溶かした液体材料を塗布する（ステップＳ１１）。
【００５７】
次に、図５（Ａ）の場合と同様に、ステップＳ１１で塗布した液体状材料を乾燥させて塗布膜（酸化ホウ素の固化微粒子層１７）とした後、発光管１０を炉内で加熱・焼成することによって酸化ホウ素の固化微粒子層１７を溶融させ、図５（Ｂ）の場合と同様に、発光管１０の内表面１０ｃの管壁中にホウ素を拡散させる（ステップＳ１２）。発光管１０を形成する石英ガラス（ＳｉＯ２）中にホウ素が拡散することで拡散層１９ａが形成され、内表面１０ｃ（管壁の内側の最表層）が改質される。ここで、固化微粒子層１７を加熱することによって、酸化ホウ素の固化微粒子層１７が接している内表面１０ｃの最表層から深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、内側の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、内表面１０ｃの最表層から管壁の厚さ方向の深部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拡散層１９ａが、改質層として内側からも形成される。また、拡散層１９ａが形成されるのと同時に、この拡散層１９ａ上にガラス状のＢ２Ｏ３膜で形成された被覆層１９ｂが残る。
【００５８】
内側保護層１９の形成後は、第１実施形態の放電ランプ３の場合と略同じであり、説明を省略する。
【００５９】
〔実施例２〕
以下、第２実施形態の放電ランプ１０３の具体的な実施例について説明する。まず、発光管１０の内表面１０ｃに三酸化ニホウ素（Ｂ２Ｏ３）の液体材料を塗布し、この液体材料を乾燥させた。その後、液体材料の乾燥によって得た固化微粒子層１７を制御されたガス雰囲気下、例えば１０００℃以上で所定時間加熱することによって、固化微粒子層１７を透明化させた。結果的に、膨出部１０Ａ等の内表面１０ｃに形成された内側保護層１９は、発光管１０の内表面１０ｃに深部方向又は深さ方向に組成が変化するＳｉ−Ｂ−Ｏ系のガラスで形成された拡散層１９ａを有しており、この拡散層１９ａは、Ｂ２Ｏ３膜で形成された被覆層１９ｂによって覆われている。その後、一方の封止部１０Ｂに副反射鏡１３を取り付け、他方の封止部１０Ｂにリフレクター１２を取り付ける。次に、発光管１０の外表面１０ａに第１実施形態の実施例と同様の方法で外側保護層１８を形成した。外側保護層１８は、組成が変化するＳｉ−Ｂ−Ｏ系のガラスで形成された拡散層１８ａを有しており、この拡散層１８ａは、Ｂ２Ｏ３膜で形成された被覆層１８ｂによって覆われている。
【００６０】
以上の第２実施形態の放電ランプ１０３では、発光管（放電容器）１０が外側保護層１８と内側保護層１９とで被覆されており、初期点灯時等における破損を抑制しつつ放電容器の失透を著しく抑制でき、ランプ寿命を大幅に改善できる。
【００６１】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６２】
以上の実施形態では、放電ランプ３，１０３の内外に形成する外側保護層１８自体や内側保護層１９自体の厚さに大きな差がないことを前提としたが、外側保護層１８や内側保護層１９に厚さの分布を持たせることもできる。また、外側保護層１８を形成する領域も変更可能であり、封止部１０Ｂの表面については外側保護層１８を省略することができる。また、膨出部１０Ａの一部に外側保護層１８を形成しない領域を設けるともできる。
【００６３】
また、放電ランプ３，１０３の外側保護層１８や内側保護層１９を形成するためのＢ２Ｏ３には、本発明の効果である放電容器の破損抑制や失透抑制を損なわない限り、他の元素を含有させることも可能である。
【００６４】
また、上記実施形態でのプロジェクター１００は、光変調部として液晶パネル１１０Ｒ，１１０Ｂ，１１０Ｇを用いている。しかし、光変調部は、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 Micromirror 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。
【００６５】
上記実施形態の放電ランプ３，１０３を組み込んだ光源装置１は、一例として透過型液晶方式のプロジェクター１００に用いられている。しかし、光源装置１は、透過型液晶方式に限らず、反射型液晶方式であるＬＣＯＳ(Liquid Crysta1 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。
【００６６】
プロジェクター１００の光変調部としては、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よい。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。
【００６７】
また、上記実施形態の放電ランプ３，１０３を組み込んだ光源装置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。
【００６８】
また、上記実施形態の放電ランプ３，１０３を組み込んだ光源装置１は、プロジェクターの光源に限らず、小型軽量の光源装置として、他の光学機器に適用してもよい。また、かかる光源装置１は、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】
【００６９】
１…光源装置、  ３…放電ランプ、  １０…発光管、  １０Ａ…膨出部、  １０Ｂ…封止部、  １０ａ…外表面、  １０ｂ…本体部、  １０ｃ…内表面、  １１ａ，１１ａ…電極、  １２…リフレクター、  １３…副反射鏡、  １４…内部空間、  １５…発光部、  １７…固化微粒子層、  １８…外側保護層、  １８ａ…拡散層、  １８ｂ…被覆層、  １９…内側保護層、  １９ａ…拡散層、  １９ｂ…被覆層、  ６１…液晶素子、  ６２，６２…偏光フィルム、  １００…プロジェクター、  １０２…ランプユニット、  １０８…ダイクロイックミラー、  １１０Ｒ，１１０Ｂ，１１０Ｇ…液晶パネル、  １１２…ダイクロイックプリズム、  １１４…投射レンズ
【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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