(57)【要約】【課題】長時間の使用による発光管の失透及び黒化をより一層抑制し、従来に比べて寿命の長い放電ランプ、光源装置、投射型表示装置を提供する。【解決手段】石英ガラスからなる発光管１１１と、発光管１１１内に対向配置される一対のタングステン電極１１２と、発光管１１１の内面１１１ａの少なくとも一部を被覆し、発光管１１１の融点よりも低く且つ通常使用時における発光管１１１の内面１１１ａの温度よりも高い融点を有する金属酸化膜１１６と、を有する。【選択図】図１
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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と、
前記発光管内に対向配置される一対の電極と、
前記発光管の内面の少なくとも一部を被覆し、前記発光管の融点よりも低く且つ通常使用時における前記発光管の内面の温度よりも高い融点を有する金属酸化膜と、を有することを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記金属酸化膜の融点が、１５００℃以下であ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】
前記金属酸化膜の融点が、１２００℃以上であ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】
前記金属酸化膜が、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、及びセリウム（Ｃｅ）の群から選ばれた少なくとも１つの元素を含む単層膜あるいは多層膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記金属酸化膜が、アーク発生部の鉛直上方の一部を被覆して設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項６】
前記金属酸化膜が、１０μｍ以下の膜厚を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の放電ランプ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の放電ランプと、
前記放電ランプの照度維持率をモニターするモニター装置と、
前記モニター装置の計測結果に基づいてアーク電圧を調整する制御装置と、を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記発光管の照度維持率が規定値を下回ると、前記アーク電圧を上昇させることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の光源装置を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至６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の射出光を偏光分離する偏光分離手段と、
偏光分離された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投射手段と、
前記放電ランプの照度維持率をモニターするモニター装置と、
前記モニター装置の計測結果に基づいて前記放電ランプのアーク電圧を調整するとともに前記光変調装置を制御する制御装置と、を備える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、放電ランプ、光源装置、投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電ランプを長時間点灯させると、アーク熱により発光管の管壁が高温となり、マイクロクラックが生じてしまう。このようなマイクロクラックは、失透の要因となり、発光管の照度低下を招くだけでなく発光管の破損の原因にもなりうる。
【０００３】
また、点光源に近い高輝度発光を得るために電極間距離を狭めてアーク長を短くすると、始動時のランプ電圧（アーク電圧）が低下してランプ電流が増大し、それにより電極間の温度が過度に上昇してしまう。すると、電極を構成するタングステン（Ｗ）や該タングステンに含まれる不純物の蒸発作用が促進されて、電極が短期のうちに消耗あるいは変形したり発光部の早期黒化を引き起こしていた。また、放電ランプの製造時に加わる熱によって、電極に接続される金属箔やリード線を構成するモリブデン（Ｍｏ）が蒸発して発光管内の臭素（Ｂｒ）や酸素（Ｏ２）などと結びつき、このＭｏ化合物が発光管内面に付着することによって失透や黒化を引き起こしていた。
【０００４】
そこで、発光管の黒化や失透を抑制するために、電極の基部に形成した空隙部分に金属酸化物の多孔質材を配し、常に（消燈時を含む）封体の放電部近傍よりも低く温度を保つことで、黒化や失透を誘発する物質を多孔質材に取り込む方法（特許文献１）や、製造時に発光管内に不純物として取り込まれるＭｏ化合物の量を規定する方法（特許文献２）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１５１５０２号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、金属酸化物は比較的安定であるため、多孔質材に黒化や失透を誘発する物質を全て取り込むことは難しい。また、特許文献２では、製造過程でＭｏ化合物の生成を抑えることは可能であるが、点灯時に生成されるタングステン化合物による発光管の失透及び黒化を抑えることは難しい。発光管の失透は、管壁に付着したタングステン化合物を核として発生するマイクロクラックに起因する。そのため、マイクロクラックの発生をできる限り長期的に抑制することが望まれている。さらに現状では、生じてしまったマイクロクラックに対する効果的な対策は見当たらない。
【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、長時間の使用による発光管の失透及び黒化をより一層抑制し、従来に比べて寿命の長い放電ランプ、光源装置、投射型表示装置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】
【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と、発光管内に対向配置される一対の電極と、発光管の内面の少なくとも一部を被覆し、発光管の融点よりも低く、通常使用時における発光管の内面温度よりも高い融点を有する金属酸化膜と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、発光管の内面に所定の融点を有する金属酸化膜が形成されており、放電ランプの出力（アーク電圧）を上げて通常使用時よりも管内温度を上昇させることで、金属酸化膜を溶融状態とすることができる。そして、溶融させた金属酸化膜を管壁に生じたマイクロクラック内に浸透させて該クラックを補修し、発光管の失透を回復する。
これにより、マイクロクラックの進展及び増加を抑制することができるので、発光管の白濁を防止して放電ランプの輝度が低下してしまうのを防止することができる。これにより、従来に比べてより一層失透抑制（失透面積の減少）が可能であり、また、マイクロクラックなどに起因する放電ランプの破損も防止することが可能である。したがって、より寿命の長い放電ランプを得ることができる。
さらに、金属酸化膜により、点灯時に生成されるタングステン化合物が発光管の内面に付着することが阻止されるため、発光管の黒化やマイクロクラックの発生を抑制することができる。
【０００９】
また、金属酸化膜の融点が、１５００℃以下であることが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜が、発光管を構成する石英ガラスの融点（１５００℃）よりも低い融点を有していることから、通常使用時よりもアーク電圧を上げて管内温度を上昇させた時に、石英ガラスが変質することなく、金属酸化膜のみを溶融させることができる。これによって、発光管の修復を安定的に行うことができる。
【００１０】
また、金属酸化膜の融点が、１２００℃以上であることが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜が、通常点灯時の発光管の内面温度（１２００℃）よりも高い融点を有していることから、点灯時の金属酸化膜の溶融によって発光管の修復を安定的に行うことができる、金属酸化膜は、発光管の内面において通常使用時では溶融せず、アーク電圧を故意に上昇させた場合に溶融し、溶融時にはその膜形状を維持する。
【００１１】
また、金属酸化膜が、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、及びセリウム（Ｃｅ）の群から選ばれた少なくとも１つの元素を含む単層膜あるいは多層膜であることが好ましい。
本発明によれば、石英ガラスより融点の低い金属からなる金属酸化膜を設けることにより、点灯（アーク熱）による発光管内の温度上昇によって石英ガラスを変質させることなく上記金属酸化膜を確実に溶融させることができるとともに、マイクロクラック内に素早く浸透して隙間を埋めることができる。このように、発光管の修復機能を付与することによって、放電ランプの長寿命化が可能となっている。
【００１２】
また、金属酸化膜が、アーク発生部の鉛直上方の一部を被覆して設けられていることが好ましい。
本発明によれば、放電ランプの取り付け状態に関わらず、発光管の失透を防止することができる。
【００１３】
また、金属酸化膜が、１０μｍ以下の膜厚を有することが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜によって発光管の透明度を損なうことなく、マイクロクラックに起因する失透を抑制することができる。
【００１４】
本発明の光源装置は、上記課題を解決するために、上記した放電ランプと、放電ランプの照度維持率を計測するモニター装置と、モニター装置の計測結果に基づいてアーク電圧を調整する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、モニター装置によって放電ランプの照度を経時的にモニターすることによって照度維持率を計測し、その計測結果に基づいて、制御装置が放電ランプへのアーク電圧を上昇させる。すると、放電ランプ内の金属酸化膜が溶融し、溶融した金属酸化物がマイクロクラック内に浸透して失透面積が減少する。これにより、放電ランプの失透が抑えられ、所望の輝度を長期的に確保することができる。
【００１５】
制御装置は、発光管の照度維持率が規定値を下回ると、アーク電圧を上昇させることが好ましい。
本発明によれば、発光管の照度維持率の変化を常時モニターし、マイクロクラックの発生により照度維持率が規定値を下回ると、放電電圧を上昇させて発光管内の金属酸化膜を溶融させ、失透を抑制する。これにより所望の輝度を長期的に確保可能とした光源装置を得ることができる。
【００１６】
本発明の投射型表示装置は、上記した光源装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、光源装置の持つ長寿命を生かした信頼性の高い投射型表示装置を得ることができる。また、放電ランプの失透及び黒化の発生やそれに伴う輝度低下を抑制することができるので、表示品位の高い投射型表示装置とすることができる。
【００１７】
本発明の投射型表示装置は、上記した放電ランプと、放電ランプからの射出光を偏光分離する偏光分離手段と、偏光分離された光を変調する光変調装置と、光変調装置によって変調された光を投射する投射手段と、放電ランプの照度維持率を計測するモニター装置と、モニター装置の計測結果に基づいて放電ランプのアーク電圧を調整するとともに光変調装置を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、適した時期に発光管の修復を自動的に行うことができるで、失透及び黒化を安定して抑制することが可能になる。これにより、所望の照度を常に維持することが可能になるため、高輝度の放電ランプが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
[第１の実施形態の光源装置]
図１は、本発明の第１の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は、放電ランプの概略構成を示す断面図である。
図１及び図２において、光源装置１００は、放電ランプ１０１、リフレクタ１０２（主反射鏡）、副反射鏡１０３を備えており、不図示のランプハウジング内に収納されている。そして、放電ランプ１０１から放射した光束を、リフレクタ１０２により装置前方（ｘ方向）側に射出方向を揃えて収束光として射出する。
【００２０】
放電ランプ１０１は、石英ガラス（主な組成はＳｉＯ２である）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タングステン電極１１２，１１２とを備えている。発光管１１１は、石英ガラス（主な組成はＳｉＯ２である）から構成され、中央部分が球状に膨出した発光部１１１Ａと、発光部１１１Ａの両側に延在する封止部１１１Ｂとからなり、発光部１１１Ａの内部に略球状の放電空間Ｋが形成されている。
【００２１】
本実施形態では、発光部１１１Ａの内面１１１ａに金属酸化膜１１６が形成されている。この金属酸化膜１１６は、発光管１１１の融点（石英ガラスの軟化温度）よりも低く且つ通常使用（点灯）時における発光部１１１Ａの内面１１１ａの温度よりも高い融点を有する材料から構成されており、例えば、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、及びセリウム（Ｃｅ）の群から選ばれた少なくとも１つの元素を含む単層膜あるいは多層膜からなっている。この金属酸化膜１１６は、所定の厚さを有し、発光部１１１Ａの内面１１１ａ略全体を覆うようにして形成されている。本実施形態では、１０μｍ以下の厚さとすることで発光管１１１の透明度を確保している。
【００２２】
放電空間Ｋ内には、一対のタングステン電極１１２，１１２と封入物が封入されている。封入物としては、水銀、希ガス、ハロゲン化合物などが挙げられる。希ガスは、発光を促す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、キセノンなどを用いることができる。さらに、ハロゲン化合物は、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。
【００２３】
タングステン電極１１２は、電極軸１１２ａ、放熱用コイル１１２ｂ、放電端部Ｃ１（Ｃ２）からなる。放熱用コイル１１２ｂは、導通線である芯線を電極軸１１２ａに巻回することによって作製され、放電端部Ｃ１，Ｃ２は、電極軸１１２ａの一端部をレーザーによって熱溶融することによって熱容量の大きい球状もしくはドーム形状としたものである。電極軸１１２ａと該電極軸１１２ａに巻装された放熱用コイル１１２ｂは、溶融一体化されていてもよいし、放熱用コイル１１２ｂの巻き占め力によって固定されていてもよい。このようなタングステン電極１１２，１１２は、放電空間Ｋ内において、放電端部Ｃ１、Ｃ２同士を対向させ且つ互いに所定間隔をおいて配置されている。
【００２４】
なお、タングステン電極１１２には、高純度のタングステンを用いる。これにより、点灯時に、タングステン電極１１２に含まれるカリウムや不純物が放電空間Ｋ内に放出される量を抑えることができる。
【００２５】
発光管１１１の各封止部１１１Ｂの内部には、タングステン電極１１２と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１１３が挿入され、ガラス材料等で封止されている。この金属箔１１３には、さらに電極引出線としてのニッケル製のリード線１１４が接続され、このリード線１１４は、発光管１１１の外部まで延出している。また、各封止部１１１Ｂの端部には、タングステン電極１１２，１１２の放電端部Ｃ１，Ｃ２とは反対側の端部に電気的導通をとるための口金１１８が固着されている。上記リード線１１４は、この口金１１８に取り付けられる。
【００２６】
上述した放電ランプ１０１において、封止部１１１Ｂから外側に延出するリード線１１４に電圧を印加すると、図２に示すようにタングステン電極１１２間で放電が生じ、発光部１１１Ａが発光する。
【００２７】
リフレクタ１０２は、放電ランプ１０１の封止部１１１Ｂが挿通される挿入部１２１およびこの挿入部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。挿入部１２１には、中央に挿入孔１２３が形成されており、この挿入孔１２３の中心に発光管の封止部１１１Ｂが配置される。反射部１２２は、楕円曲面状の反射面１２２Ａに金属薄膜を蒸着形成して構成され、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ている。そして、この反射面１２２Ａの焦点位置と一対のタングステン電極１１２の中心位置（アーク状の発光部）とが略一致するように構成されていることが好ましい。
なお、リフレクタ１０２の形状は、これに限られず、変更が可能である。
【００２８】
副反射鏡１０３は、反射面１３３Ａを発光部１１１Ａ側に向けてリフレクタ１０２と対向配置されている。この副反射鏡１０３は、放電ランプ１０１の封止部１１１Ｂが挿通される挿入部１３１と、該挿入部１３１から拡がる楕円曲面状の反射部１３２とを備えたガラス製の一体成形品であって、リフレクタ１０２よりも小型の反射部材である。挿入部１３１には、中央に挿入孔１３３が形成されており、この挿入孔１３３の中心に発光管の封止部１１１Ｂが配置される。反射部１３２は、放電空間Ｋの球面に倣う凹曲面状の反射面１３２Ａに金属薄膜を蒸着形成して構成され、リフレクタ１０２と同様にコールドミラーとされている。そして、反射面１３３Ａの２つの焦点位置と、一対のタングステン電極１１２の放電端部Ｃ１、Ｃ２の位置とがそれぞれ略一致するように構成されていることが好ましい。
【００２９】
なお、リフレクタ１０２の反射面１２２Ａ及び副反射鏡１０３の反射面１３３Ａは、楕円曲面だけでなく球面で構成することもできる。
【００３０】
そして、リフレクタ１０２及び副反射鏡１０３に放電ランプ１０１を固定する際には、挿入孔１２３及び挿入孔１３３内に無機系接着剤を充填し、リフレクタ１０２及び副反射鏡１０３に放電ランプ１０１の一対の封止部１１１Ｂが水平となるように固定する。
【００３１】
そして、光源装置１００を駆動させると、放電ランプ１０１のタングステン電極１１２間の放電により発生した光が放電空間Ｋ内の様々な方向へ放射される。発光部１１１Ａから射出された光束の一部は、発光管１１１を透過して副反射鏡１０３へ入射し、その反射面１３３Ａにて反射されて発光部１１１Ａに再度戻される。この戻り光の一部は、リフレクタ１０２側に向けて進み、リフレクタ１０２へ入射した光は、反射部１２２の反射面１２２Ａで反射して所定の方向に射出する。放電ランプ１０１を点灯すると、発光部１１１Ａから放射された光束は、リフレクタ１０２及び副反射鏡１０３により、略コリメート光として所定の方向へ射出される。
【００３２】
上記したような放電ランプ１０１を点灯させると、タングステン電極１１２間で発生するアークの熱（約３５００℃）によって、上記タングステン電極１１２を構成するタングステン（Ｗ）やタングステンに含まれる不純物が蒸発して放電空間Ｋ内に残存していた空気（Ｏ２）などと結びつき、タングステン酸化物（ＷＯ）が生成される。このタングステン酸化物が発光管１１１の内面１１１ａに付着するとマイクロクラック発生の核となってしまう虞があるが、本実施形態では、発光管１１１の発光部１１１Ａの内面１１１ａ全体に金属酸化膜１１６が形成されているため、タングステン酸化物が発光管１１１の内面１１１ａに付着することが防止されるようになっている。そのため、マイクロクラックの発生を効果的に抑えることができ、発光管１１１の白濁に伴う放電ランプ１０１の失透を防止することができる。また、タングステン酸化物が発光管１１１の内面１１１ａに付着することが防止されることで、発光管１１１の黒化も防止することができる。
【００３３】
また、金属酸化膜１１６によって、アーク熱による発光管１１１（石英ガラス）の蒸発を防止することができる。その結果、放電空間Ｋ内に発光管１１１から酸素（Ｏ２）が分離発生するのを抑えることが可能である。これにより、タングステン酸化物の生成が抑制されるので、タングステン電極１１２が短期のうちに消耗してしまうことを防止することができ、タングステン電極１１２の長寿命化が期待できる。
【００３４】
また、点灯時、アーク熱によって発光管１１１の内面１１１ａ（管壁）の温度が上昇し、その温度は１２００℃程度にまでなる。特に、内面１１１ａの、アーク発生部１１５の鉛直上方に位置する箇所は他の部分よりも高温となるためマイクロクラックが発生しやすくなる。マイクロクラックの進展及び増加は放電ランプ１０１の失透の要因となることから、長時間の点灯においてもマイクロクラックの発生面積が増加しないようにする必要がある。
【００３５】
具体的に本実施形態では、マイクロクラックの発生面積がある一定以上になった場合に、放電ランプ１０１へのアーク電圧を増加してアーク熱を一時上昇させる。すると、発光部１１１Ａの内面１１１ａの温度が一時的に上昇して金属酸化膜１１６が溶融する。
このとき、金属酸化膜１１６の融点は石英ガラスの軟化温度（１５００℃）よりも低いことから、発光管１１１自体が変質することはない。また、金属酸化膜１１６は、発光部１１１Ａの内面１１１ａにおいて膜形状を維持した状態で溶融するため、発光管１１１の内面１１１ａが露出することもない。
【００３６】
溶融した金属酸化膜１１６は、毛細管現象により、発光管１１１にできたマイクロクラック内に浸透し、その後の温度低下によって硬化する。温度低下は、放電ランプ１０１のアーク電圧を元に戻すことで可能となる。また、硬化後の金属酸化膜１１６も透光性を有するため、発光管１１１の透明度は確保される。そして、点灯中における電圧の一時的な上昇は上記した条件の下で繰り返し行われ、その度に、金属酸化膜１１６の溶融によって発光管１１１が修復されて所期の目的が達成される。
【００３７】
以上により、マイクロクラックの進展及び増加（失透面積）が抑制され、発光管１１１の白濁による放電ランプ１０１の輝度低下を長期的に防止することができる。また、マイクロクラックに起因する発光管１１１の破損やタングステン電極１１２の消耗も防止することが可能であるため、放電ランプ１０１の寿命を長期化することが可能である。
【００３８】
なお、金属酸化膜１１６は、発光部１１１Ａの内面１１１ａにおいて、少なくともアーク発生部１１５の鉛直上方の一部を被覆して帯状に形成されていてもよい。このような構成にすることにより、放電ランプ１０１の使用状態に関わらず、発光管１１１の失透（マイクロクラック）及び黒化を防止することができる。
【００３９】
[第２の実施形態の光源装置]
図３は、第２の実施形態の光源装置の内部構成を説明するためのブロック図であって、図４は、光源装置の作用を説明するためのフローチャート図である。
図３において、光源装置１５０は、放電ランプ１０１と、その照度維持率を計測するモニター装置１５２と、モニター装置１５２に接続されるとともにモニター装置１５２の計測結果に基づいてアーク電圧を調整する光出力制御装置１５４と、光出力制御装置１５４に接続する放電ランプ１０１の電源１５６とを備えている。
【００４０】
モニター装置１５２は、照度計１５７、比較器１５８及びメモリ１５９からなる照度処理回路１６０から構成されている。照度計１５７は、放電ランプ１０１の照度を計測するものである。メモリには規定値（放電ランプ１０１の初期照度または所望とする照度）が記憶されており、これに接続する比較器１５８が、点灯中に照度計１５７から得られる計測値とメモリ１５９に予め格納された上記規定値との比較を経時的に行い、放電ランプ１０１の照度維持率を計測する。光出力制御装置１５４は、放電ランプ１０１の電源１５６に接続されており、照度処理回路１６０による計測結果に基づいて放電ランプ１０１のアーク電圧を調整する。
【００４１】
具体的には、図３及び図４に示すように、点灯中の放電ランプ１０１の照度を照度計１５７で計測し（ステップＳ１）、比較器１５８においてメモリ１５９に格納されている規定値（例えば、放電ランプ１０１の初期照度を１００％とする）との比較を行うことで照度維持率を算出する（ステップＳ２）。モニター装置１５２により、放電ランプ１０１の照度維持率が規定値の７０％以下になったことが判明すると（ステップＳ３）、光出力制御装置１５４によって放電ランプ１０１のアーク電圧を一時的あるいは一定期間上昇させる（ステップＳ４）。これに伴い、発光管１１１の内面１１１ａの温度が急激に上昇して金属酸化膜１１６が溶融し、溶融した金属酸化物がマイクロクラック内に浸透する。このようにしてマイクロクラックが埋められて発光管１１１の白濁が抑制される。
【００４２】
図５は、本発明品Ａ，Ｂと比較品とにおけるライフ試験の結果を示すグラフであって、縦軸が失透面積（ｍｍ２）、横軸が点灯時間（Ｈ）を表している。本発明品Ａ，Ｂとして、発光管の内面に、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）からなる金属酸化膜を有する放電ランプ（光源装置）を用い、比較品として、発光部の内面が金属酸化膜で覆われていない発光管を備えた放電ランプ（光源装置）を用いた。本発明品Ａ，Ｂ及び比較品ともにアーク電圧２００Ｗで１０本ずつライフ試験を行い、その平均値をグラフ化した。本試験においては、本発明品Ａは通常の点灯を長時間続け、本発明品Ｂは、照度維持率が規定値を下回った場合に一時的にアーク電圧を上昇させた。
【００４３】
図５に示すように、比較品は点灯時間が１０００時間に達する前に発光管の失透が始まり、時間が経つにつれて失透面積が急速に増加していくことが分かる。一方、本発明品Ａ，Ｂは、点灯時間が２０００時間を越えてからも暫く失透は発生せず、点灯時間が３０００時間に達する直前にようやく失透が発生した。比較品と比べると、失透面積の増加率は極めて小さく抑えられていることが分かる。放電ランプの初期照度を１００％として、その照度の維持率が７０％を下回ったときに、本発明品Ｂに対するアーク電圧を２３０Ｗまで上昇させて数時間点灯させた。すると、失透面積が急激に低下した。また、その後１０００時間ほどは失透面積の増加率も極めて小さく抑えられていることが分かる。結果として、本発明品Ｂでは５０００時間もの長期耐久性が確認できた。
また、放電ランプ１０１を分解して発光管内部のＳＥＭ観察を実施したところ、マイクロクラック内に金属酸化膜１１６を構成する酸化ニオブが浸透していることが確認できた。
【００４４】
これにより、発光管１１１の内面を金属酸化膜１１６で覆う構成とすることで、発光管１１１の失透を長期的に抑制する効果が充分得られることが判明した。さらに、アーク電圧を一時的に上昇させて金属酸化膜１１６を溶融させることにより、失透面積を迅速に減少できることが明確となった。このようにして、発光管１１１の欠陥修復機能を確認することができた。
【００４５】
[プロジェクタ]
図６は、本発明に係る投射型表示装置の一例であるプロジェクタ５００の概略構成を示し、図７は、プロジェクタ５００の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態のプロジェクタ５００は、放電ランプからなる照明装置３００、モニター装置１７２、光出力制御装置１７４を備えており、これらは上記実施形態で説明したものと同一であるため重複する説明は省略する。
【００４６】
照明装置３００は、上記実施形態の放電ランプから構成されるもので、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。
インテグレータ５０４は、照明装置３００からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子５０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばＳ偏光光に変換される。Ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系（偏光分離手段）を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒに入射する。
【００４７】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー５０７に入射する。反射ミラー５０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、Ｒ光を画像信号に応じて変調する光変調装置５１０Ｒに入射する。光変調装置５１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブである。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、光変調装置５１０Ｒに入射するＲ光は、Ｓ偏光光のままの状態である。
【００４８】
光変調装置５１０Ｒは、λ/２位相差板５２３Ｒ、ガラス板５２４Ｒ、第１偏光板５２１Ｒ、液晶パネル５２０Ｒ、及び第２偏光板５２２Ｒを有する。λ/２位相差板５２３Ｒ及び第１偏光板５２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板５２４Ｒに接する状態で配置される。ガラス板５２４Ｒに接することにより、第１偏光板５２１Ｒ及びλ/２位相差板５２３Ｒが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。
なお、図６において、第２偏光板５２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル５２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム５１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００４９】
光変調装置５１０Ｒに入射したＳ偏光光は、λ/２位相差板５２３ＲによりＰ偏光光に変換される。Ｐ偏光光に変換されたＲ光は、ガラス板５２４Ｒ及び第１偏光板５２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル５２０Ｒに入射する。液晶パネル５２０Ｒに入射したＰ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がＳ偏光光に変換される。液晶パネル５２０Ｒの変調により、Ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板５２２Ｒから射出される。このようにして、光変調装置５１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５１２に入射する。
【００５０】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒで反射されたＧ光とＢ光とは、光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇで反射されたＧ光は、Ｇ光を画像信号に応じて変調する光変調装置５１０Ｇに入射する。光変調装置５１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブである。光変調装置５１０Ｇは、液晶パネル５２０Ｇ、第１偏光板５２１Ｇ及び第２偏光板５２２Ｇを有する。
【００５１】
光変調装置５１０Ｇに入射するＧ光は、Ｓ偏光光に変換されている。光変調装置５１０Ｇに入射したＳ偏光光は、第１偏光板５２１Ｇをそのまま透過し、液晶パネル５２０Ｇに入射する。液晶パネル５２０Ｇに入射したＳ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がＰ偏光光に変換される。液晶パネル５２０Ｇの変調により、Ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板５２２Ｇから射出される。このようにして、光変調装置５１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５１２に入射する。
【００５２】
Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ５０８と、２枚の反射ミラー５０７とを経由して、Ｂ光を画像信号に応じて変調する光変調装置５１０Ｂに入射する。光変調装置５１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブである。
【００５３】
なお、Ｂ光にリレーレンズ５０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ５０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま光変調装置５１０Ｂに導くことができる。光変調装置５１０Ｂは、λ/２位相差板５２３Ｂ、ガラス板５２４Ｂ、第１偏光板５２１Ｂ、液晶パネル５２０Ｂ、及び第２偏光板５２２Ｂを有する。なお、光変調装置５１０Ｂの構成は、上述した光変調装置５１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００５４】
光変調装置５１０Ｂに入射するＢ光は、Ｓ偏光光に変換されている。光変調装置５１０Ｂに入射したＳ偏光光は、λ/２位相差板５２３ＢによりＰ偏光光に変換される。Ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板５２４Ｂ及び第１偏光板５２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル５２０Ｂに入射する。液晶パネル５２０Ｂに入射したＰ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がＳ偏光光に変換される。液晶パネル５２０Ｂの変調により、Ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板５２２Ｂから射出される。光変調装置５１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー５０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇとは、照明装置３００から供給される光を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に分離する。
【００５５】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５１２は、２つのダイクロイック膜５１２ａ、５１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜５１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｒ光、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜５１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｂ光、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム５１２は、光変調装置５１０Ｒ、光変調装置５１０Ｇ、及び光変調装置５１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ５１４は、クロスダイクロイックプリズム５１２で合成された光をスクリーン５１６に投写する。これにより、スクリーン５１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【００５６】
なお、上述のように、光変調装置５１０Ｒ及び光変調装置５１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム５１２に入射される光は、Ｓ偏光光となるように設定される。また、光変調装置５１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム５１２に入射される光は、Ｐ偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム５１２に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム５１２において各色光用光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜５１２ａ、５１２ｂは、通常、Ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜５１２ａ、５１２ｂで反射されるＲ光及びＢ光をＳ偏光光とし、ダイクロイック膜５１２ａ、５１２ｂを透過するＧ光をＰ偏光光としている。
【００５７】
上記光変調装置５１０Ｒ，５１０Ｇ，５１０Ｂには、これらを制御する光変調装置制御部１８１が接続されており、当該光変調装置制御部１８１において各光変調装置５１０Ｒ，５１０Ｇ，５１０Ｂの駆動制御を統括している。
【００５８】
本実施形態は、反射ミラー５０７及び光変調装置５１０Ｒの近傍に、照明装置３００の照度維持率をモニターするモニター装置１７２が設けられている。反射ミラー５０７によって光路を９０度折り曲げられたＲ光は光変調装置５１０Ｒに入射するが、その一部がガラス板５２４Ｒの表面で反射して漏れ光Ｒ１となってモニター装置１７２に入射する。
なお、本実施形態の光出力制御装置１７４は、光変調装置５１０Ｒ，５１０Ｇ，５１０Ｂを制御する光変調装置制御部１８１を有するプロジェクタ制御装置１８２とは別に設けられる制御手段である。
【００５９】
図７は、プロジェクタの内部構成を説明するためのブロック図である。
図７において、モニター装置１７２は、照度計１７５によって漏れ光Ｒ１の照度を計測し、照度処理回路１７６の比較器１７７においてメモリ１７８に格納されている初期照度との経時的な比較を行い、照度維持率を算出する。
光出力制御装置１７４は、照度処理回路１７６において算出された照度維持率に伴い、照明装置３００のアーク電圧を調整する。すなわち、この光出力制御装置１７４は、モニター装置１７２において、照明装置３００の初期照度を１００％として照明装置３００の照度維持率が７０％を下回る計測結果が出た場合に、通常点灯時のアーク電圧よりも所定値上昇させるよう設定されている。電源１７９は、光出力制御装置１７４から送られた制御信号に基づいて照明装置３００に対して電力の供給を行う。
すると、照明装置３００では、アーク電圧の上昇によって放電ランプ内の金属酸化膜が溶融し、マイクロクラックの発生箇所が修復される。このようにして、照明装置３００の照度維持率を適宜回復する。
【００６０】
プロジェクタ５００は、上述した実施形態の照明装置３００、モニター装置１７２、及び光出力制御装置１７４を備えている。この照明装置３００は、モニター装置１７２及び光出力制御装置１７４により欠陥修復機能を備えたものとなっており、高輝度な照明光を長期的に照射可能である。このため、プロジェクタ５００の高画質な明るい投写像を安定して得ることができる。なお、モニター装置１７２の配置位置は、上記した場所に限定されることなく適宜変更可能である。また、光変調装置として、反射型の液晶パネルやＤＭＤ（テキサスインスツルメント社製）を用いることもできる。また、プロジェクタの構成は３板式の構成に限られず、単板式の構成、又は本発明の主旨を逸脱しない範囲の構成であれば適宜変更が可能である。
【００６１】
また、光出力制御装置１７４は、光変調装置制御部１８１とともにプロジェクタ制御装置１８２内に設けられていてもよい。これにより、プロジェクタの動作と連動させた修復動作が可能になる。例えば、放電ランプの修復確認画面をユーザーに提示したり、プロジェクタの立ち上げ及び立ち下げ時、駆動時に修復動作を行わせることができる。
【００６２】
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、本発明は係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。
【００６３】
例えば、上記実施形態においては、放電ランプと放電ランプの照度を計測するモニター装置と制御装置とをそれぞれ備えた構成としたが、プロジェクタの照明装置として、モニター機能と光出力制御機能とが付与された放電ランプ、つまり、上記第２の実施形態の光源装置１５０を備えるようにしてもよい。この場合、インテグレータ５０４への光の入射を妨げることなく照度計へ光を分光する手段を備えることが好ましい。こうした光源装置は、放電ランプ、モニター装置、制御装置が一体となった構成のため、プロジェクタへの組み込みが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１の実施形態の光源装置の全体構成図。
【図２】第１の実施形態の放電ランプの概略構成図。
【図３】第２の実施形態の光源装置の内部構成を説明するためのブロック図。
【図４】第２の実施形態の光源装置の作用を説明するためのフローチャート図。
【図５】本発明品と比較品とにおけるライフ試験の結果を示すグラフ。
【図６】投射型表示装置の一例であるプロジェクタの概略構成図。
【図７】プロジェクタの内部構成を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
【００６５】
１００…光源装置、１０１…放電ランプ、Ｋ…放電空間、１０２…リフレクタ、１０３…副反射鏡、１１１…発光管、１１２…タングステン電極、１１２ａ…電極軸、１１２ｂ…放熱用コイル、１１３…金属箔、１１４…リード線、１１５…アーク発生部、１１１Ａ…発光部、１１１Ｂ…封止部、１１６…金属酸化膜、１２１…挿入部、１２２…反射部、１２２Ａ…反射面、１２３…挿入孔、１３１…挿入部、１３２…反射部、１３２Ａ…反射面、１３３…挿入孔、１３３Ａ…反射面、１５０…光源装置、１５２…モニター装置、１５４…光出力制御装置、１５６…電源、１５７…照度計、１５８…比較器、１５９…メモリ、１６０…照度処理回路、１７２…モニター装置、１７４…光出力制御装置、１７５…照度計、１７６…照度処理回路、１７７…比較器、１７８…メモリ、１７９…電源、１８１…光変調装置制御部、１８２…プロジェクタ制御装置、３００…照明装置、５００…プロジェクタ（投射型表示装置）、Ｒ１…漏れ光
【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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