(57)【要約】      （修正有）【課題】プロジェクターに用いられる一対の電極と水銀などの気体をガラス管内に封止した光源ランプから発した光はガラス管を経て放射されるため、ガラス管の内壁及び外壁の境界面で反射を起こしてしまう。このガラス管の表面反射ロスをなくした光利用効率の高い光源装置を提供する。【解決手段】一対の電極２およびこの電極と放電空間を内部に封止したガラス管３を有した光源ランプ１であって、前記ガラス管の少なくとも１つの表面に、平均ピッチが仕様波長以下の微細凹凸構造４からなる反射防止構造体を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極およびこの電極と放電空間を内部に封止したガラス管を有した光源ランプであって、前記ガラス管の少なくとも１つの表面に、平均ピッチが仕様波長以下の微細凹凸構造からなる反射防止構造体を形成したことを特徴とする光源ランプ。
【請求項２】
前記反射防止構造体がアルミニウム乃至は酸化アルミニウムを主成分とする材料からなり
該構造体の高さが２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光源ランプ。
【請求項３】
前記反射防止構造体が前記アルミニウム乃至は酸化アルミニウムを主成分とする材料からなる板状結晶層とガラス管との間に中間層を有しており、中間層を形成する材料屈折率が、下式を満足する
１．４＜中間層材料屈折率＜ガラス管屈折率
請求項１又は請求項２に記載の光源ランプ。
【請求項４】
前記ガラス管の外側の表面にのみ前記反射防止構造体を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光源ランプ。
【請求項５】
前記ガラス管の内側と外側の両表面に前記反射防止構造体を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光源ランプ。
【請求項６】
前記反射防止構造体がゾルゲル法により生成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光源ランプ。
【請求項７】
前記反射防止構造体がランプ管の球状部分にのみ施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の光源ランプ。
【請求項８】
前記反射防止構造体を生成する際にランプ管の前記球状部分以外にはマスキングがなされていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の光源ランプ。
【請求項９】
前記反射防止構造体はランプ管に気体を封入する前段階で生成を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の光源ランプ。
【請求項１０】
コーティングを行う際にランプ管を回転させながら球状部分のみにコーティングする方法を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の光源ランプ。
【請求項１１】
ランプ管を回転させるときに二つの電極を結ぶ軸について回転を行い、その軸が水平になっていることを特徴とする請求項１０に記載の光源ランプ。
【請求項１２】
前記コーティングの方法がディップコートであることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の光源ランプ。
【請求項１３】
前記コーティングの方法がスピンコートであることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の光源ランプ。
【請求項１４】
前記反射防止構造体が射出成形の金型上の微細構造を転写して生成されることを特徴とする請求項１、請求項３、請求項５の何れか一項に記載の光源ランプ。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の光源ランプから発した光を、前記光源ランプとは異なる方向に反射するリフレクタと、前記光源ランプから発した光を前記光源ランプを介して前記リフレクタに導く反射面とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項１６】
前記光源ランプの電極線が前記リフレクタと反射面の境界方向に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の光源装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の光源ランプを光源として用いたことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関する。特にプロジェクターなどに用いられる光源装置およびそれを用いた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から発した光を照明光学系によって液晶ライトバルブなどに集光し、画像情報に対応して変調、投射レンズによってスクリーンなどに拡大投射するプロジェクターが使用されている。このようなプロジェクターは主に会議などのプレゼンテーションに用いられてきたが、最近では家庭における映画鑑賞などの用途に用いられることも多くなり、より幅広いニーズに対応したプロジェクターが求められている。
【０００３】
このようなプロジェクターに用いられる光源装置には一対の電極と水銀などの気体をガラス管内に封止した光源ランプが用いられている。このような光源ランプは電極間に高電圧をかけると放電現象を起こし、電極間にアークを形成、ここを基点として光を放射、発光する。このときアークから発した光はガラス管を経て放射されるため、ガラス管の内壁及び外壁の境界面で反射を起こしてしまう。この反射損失を改善する目的で特許文献１にランプ管にコーティングを行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2007-264337号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらこのような光源ランプのガラス管は筒状の形状をしているために通常の蒸着による反射防止コーティングを行うことが困難である。発光時にはガラス管は１０００℃近い高温に達するため、通常の誘電体多層膜ではクラックや膜はがれを生じ、かえって光を損失してしまう。内壁に関しては蒸着することは不可能である。また、一般的な光学部品と異なりランプ管には導線や電極部などが取り付けられており、このような部位にコーティングを行うことは好ましくない。特許文献１には、これらの課題に対する解決策は何ら開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決の為に、本発明では、以下の構成を特徴とする。
一対の電極およびこの電極と放電空間を内部に封止したガラス管を有した光源ランプであって前記ガラス管の少なくとも１つの表面に微細凹凸構造を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ガラス管の表面反射ロスをなくした光利用効率の高い光源装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施例である光源ランプの構成図
【図２】本発明の第２実施例である照明光学系の説明図
【図３】本発明の第３実施例である光源装置の構成図
【図４】本発明の第３実施例である光源装置を用いた投射型表示装置の構成図
【図５】本発明の第１実施例である光源ランプにコートを施す際のマスキング部分を示した図
【図６】本発明の第１実施例である光源ランプにディップコートを行う方法を示した図
【図７】本発明の第１実施例である光源ランプにスピンコートを行う範囲を示した図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
［実施例１］
本発明の第１の実施形態である光源装置について図１を用いて説明する。光源ランプ１は一対の電極２と封入された気体およびガラス管３を有している。光源ランプ１はまずはじめにガラス管３が作成される。ガラス管３の素材としては耐熱性の高い石英などが用いられる。この段階では電極２や気体は封入されていない。従来はこの次の工程で電極および気体を封止するが、本実施例ではその前にこのガラス管に反射防止コーティングを行う。
【００１１】
上記反射防止膜は、薄膜層０１と板状結晶層０２からなる。板状結晶層０２は、アルミニウムの水和酸化物であるベーマイトを利用した薄膜である。ベーマイトを得るには、まず真空成膜法や液相法（ゾルゲル法など）に代表される手法により、アルミニウム（乃至は酸化アルミニウム）の薄膜を形成する。その薄膜を、５０度以上の温水に浸漬する／水蒸気にさらすことにより、その表面を部分的に溶解または析出させる。そのようにすることで、上記アルミニウム（乃至は酸化アルミニウム）の表層は光の波長以下の構造を持つベーマイトが形成される。すなわちガラス管を洗浄した後、アルミニウムアルコキシドに浸した後アニールを行う。その後温水処理を行うことで、ガラス管表面にはアルミナの板状結晶層が作成される。ディップコートの段階ではガラス管はまだ封止されていないためガラス管の内壁、外壁両側に板状結晶層が形成されることになる。
【００１２】
これらの構成は、ガラス管の材質によって最適化される。ガラス管の材質が例えば石英であった場合、板状結晶層０２は290nm厚さとし、薄膜層０１は必ずしも必要とならない。一方屈折率１．８０程度のガラスであった場合、薄膜層０１は屈折率１．５６、膜厚６８nmとし、板状結晶層の厚さは２２０ｎｍとするとき最も反射防止の効果が得られる。
【００１３】
この結果、両壁面における表面反射を防止することになり、光源装置として７〜８％の光束量向上を実現できることになる。なお本実施例では封止前の工程でディップコートを行ったが、封止後に行うことも可能である。このときは外壁のみコートされるため反射ロスの改善は４％程度にとどまるが、生産工程が容易になる利点がある。
【００１４】
なお、コートを行う範囲であるが、ランプ管の棒状部分には一般的に導線が巻きつけられており、この部分にＡｌ２Ｏ３ディップコートを行うと通電してしまう可能性がある。このため、コートを行う部分は図１に示す通りランプ管棒状部分を除いた球体部分にしておく方が好ましい。ディップコートでこれを実現するためには、例えば図５に示す通り、アルミニウムアルコキシドに浸す際にマスキングなどで棒状部分にコートがつかないようにする方が良い。マスキングには例えばテフロン（登録商標）系のテープを用いるなどし、不純物がアルニウムアルコキシドに混入しないようにするのが好ましい。
【００１５】
または、図６のような構成でランプ菅の球体部分のみ浸すようにし、これを管内の二つの電極を結ぶ軸に対して回転させて360度全体につける方法も可能である。この方法はランプの外壁だけしかコーティングできないが、マスキングが不要となる。また、一般にディップコートを行う際には液体が一か所にたまってしまいコートムラを生じるが、図6のように回転しながらディップコートを行うことで液溜まりを防止する効果もある。
【００１６】
あるいは、スピンコートによって行うことも可能である。すなわち、ランプ管の球体部分に粘度を持たせた液体を塗布し、この状態で管内の二つの電極を結ぶ軸に対してスピンさせることで遠心力を用いて球体部分全体にコーティングを広げることができる。この方法であれば図７に示すように球体部分のみにコーティングを施すことが可能である。
【００１７】
また本実施例ではＡｌ２Ｏ３による微細凹凸構造を提示したが、ガラス管を射出成形などで作成し、その金型表面に微細構造を設けることで同等の効果を得ることも可能である。
【００１８】
［実施例２］
本発明の第２の実施例について図２を用いて説明する。本実施例は液晶プロジェクターの照明光学系の実施例１の光源ランプを適用したものである。
【００１９】
光源ランプ１を射出した光束は、放物リフレクタ５によって前方に反射され、第１のフライアイレンズ６および第２のフライアイレンズ７およびコンデンサーレンズ９によって被照明面である反射型液晶パネル１０を照明する。第２のフライアイレンズ７とコンデンサーレンズ９の間には偏光変換素子８が配置されており、これによってリフレクタ５射出後は非偏光であった光束が、一つの偏光状態に揃えられる。
【００２０】
本実施例の照明光学系は本発明による光源ランプを用いているため従来に比べ明るい。
【００２１】
［実施例３］
本発明の第３の実施例について図３を用いて説明する。本実施例は実施例１の光源ランプを再帰型光源装置に用いた場合である。本実施例の再帰型光源装置は図面右半分は一般的なリフレクターで構成されておりその作用も同じであるが、図面左半分に射出する光束は再帰ミラー１１によって再度ランプ管内を通過し、リフレレクター６によって光源前面に射出される。この光源装置を用いた投射型表示装置が、図４に示されている。この光源装置は同じランプからの光束をより小さい開口で射出できるため、照明光学系の光利用効率および小型化に大きく効果がある。
【００２２】
さらにこのような構成を用いるときランプ管の電極から出ている線はリフレクタ６と再帰ミラー１１の境界の方向に向けておくのが好ましい。なぜなら、電極線の部分に当たる光はロスになるためであり、もともと境界の部分に向けておくことが最もロスを抑える。
【００２３】
ところがこのような光源装置の場合、図面左側に射出する光束は合計４回ランプ管表面を通過するため、従来のランプ間では反射損失が１５％以上にもおよび光効率が大きく低下してしまうため、前記の光利用効率の向上という利点を大きく損ねてしまっていた。ところが本発明のランプ管を用いた場合、反射損失を抑えられる。
【００２４】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。これらの図には、説明を容易にするためプロジェクター光学系の基本的な構成部品のみしか描いていないが、他に光路折り曲げミラーや、熱線カットフィルタや、偏光板等を有する構成としても構わないし、液晶パネルを複数使った系についても同様である。またマイクロミラーデバイスなどその他の表示素子を用いたプロジェクターにも適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  光源ランプ、２  電極、３  ガラス管、４  微細凹凸構造、５  リフレクタ、
６  第１フライアイ、７  第２フライアイ、８  偏光変換素子、
９  コンデンサーレンズ、１０  液晶パネル、１１  リフレクタ、１２  再帰ミラー、
１３  光源装置、１４  偏光ビームスプリッター、１５  反射型液晶パネル、
１６  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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