CN102043346B - 光源装置 - Google Patents

Abstract

提供光源装置，在发光管内能以大立体角聚光光束，防止能量密度高的光束碰到发光管的壁。发光管(1)是凸型弯月形构造，作为聚光单元(31)起作用。从激光振荡部(2)放射的激光束通过聚光单元(31)在发光管(1)的内部以增大立体角的方式被聚光。由此形成高温等离子体状态，使得发光管发光。将发光管(1)的壁自身作为聚光单元，因而可增大聚光时的立体角，并且所聚光的光束不照射发光管(1)的壁，可防止发光管的加热或破损。作为聚光单元，只要是凸透镜、棒形透镜等可将光聚光的形状即可，也可使用其他，也可以设置多个聚光单元。并且，将聚光单元安装于发光管的内表面也可得到同样的效果。

Description

光源装置

技术领域

本发明关于一种适用于通过从激光装置所放射的激光束进行点灯的曝光装置等的光源装置。

背景技术

公知有将来自激光装置的激光束照射在封入有发光气体的发光管，激励气体使其发光的光源装置(参照专利文献1)。

专利文献1中公开的是将来自振荡连续或脉冲状的激光的激光振荡器的光束，以透镜等聚光用光学系统部件进行聚光并照射于封入有发光气体(发光元素)的发光管，激励发光管内的发光气体并使其发光。

专利文献1：日本特开昭61-193358号公报

如专利文献1所示，在封入有发光元素的发光管照射激光束，在发光管内部产生高温等离子体状态，从而可使发光管发光。

产生于发光管内部的高温等离子体状态是由于光束的能量密度为电离发光元素的阈值以上，且被电离的发光元素处于高密度而产生的。

因此，需要通过聚光用光学系统部件对光束进行聚光，来提高光束的能量密度，达到电离发光元素的阈值以上。

因此，可以认为，如图13所示地使用聚光用光学系统部件(聚光单元)3，在发光管1内使激光束聚光等，能够增大光束的能量密度。

此时，若光束的立体角小，则能量密度为阈值以上的区域会扩展至光束的光路方向，使得被电离的区域变细长而会降低亮度。亮度低意味着能量密度低，使得发光元素达不到高密度，而不容易产生高温等离子体状态。

如果要增大光束的立体角，则如图13所示地，可以考虑将聚光用光学系统部件制作成比发光管的外径大，并配置于发光管附近，但若增大聚光用光学系统部件，并以增大立体角的方式进行聚光，则能量密度高的光束碰到存在于聚光的光路上的发光管的壁，使得壁被加热，而存在产生白浊或破裂等破损的问题。

并且，在发光管附近配置有聚光镜等光学部件等的情形较多，而难以在发光管附近配置直径大的聚光用光学部件的情形较多。

发明内容

本发明是鉴于上述情形而创作，本发明的目的是提供一种向封入有发光元素的发光管照射激光束而使其发光的光源装置，不必将直径大的聚光单元配置于发光管周边，能够以大立体角来聚光光束，有效地将发光管点灯，并且能够防止能量密度高的光束碰到发光管的壁而导致发光管产生白浊或破损。

想要增大聚光的激光束的立体角，优选尽可能将聚光单元配置于聚光点附近。并且，只要使得聚光的能量密度高的光束不碰到发光管的管壁，则可防止发光管白浊或破损等。

因此，在本发明中，将发光管的管壁的一部分作为聚光单元起作用，或在发光管的内侧从发光管的内表面分离地设置聚光单元。

由此，与在发光管的外部设置聚光单元的情形相比较，能够在聚光点附近配置聚光单元，可增大聚光点的立体角。并且，所聚光的能量密度大的光束不会碰到发光管的管壁，可防止发光管的白浊、破损等。

基于上述内容，在本发明中，如下述地来解决上述课题。

(1)一种光源装置，具备：封入有发光元素的发光管；以及朝着该发光管放射激光束的激光振荡部，通过激光束使发光管内部产生高温等离子体状态，从而使发光管发光，该发光管的管壁的一部分作为聚光单元起作用，或在发光管的内侧从内表面分离地设置聚光单元。

(2)在上述(1)中，为了使上述发光管的管壁的一部分作为聚光单元起作用，采用上述发光管的外表面的曲率半径减小、且其内表面的曲率半径增大的弯月形构造。

(3)在上述(1)中，为了使上述发光管的管壁的一部分作为聚光单元起作用，采用将上述发光管的外表面形成为曲面，且将其内表面形成为平面的平凸构造。

(4)在上述(1)中，设于上述发光管的内表面的聚光单元离开发光管的内表面而设置。

(5)在上述(1)、(2)、(3)、(4)中，设置有多个聚光单元。

发明效果

在本发明中，可得到以下的效果。

(1)将该发光管的管壁的一部分作为聚光单元起作用，或在发光管的内侧从内表面离开地设置聚光单元，因而在发光管的周边不必设置直径大的聚光单元，能够以大立体角将光束聚光，可减小能量密度为阈值以上的区域，而有效地形成高温等离子体状态。因此能够有效地使发光管点灯。

特别是，在发光管的内侧从内表面分离地设置聚光单元，从而可以使聚光点与聚光单元的距离比发光管的半径短，可进一步增大聚光点的立体角。

并且，利用聚光单元所聚光的能量密度高的光束不会碰到发光管的壁，因而可防止发光管变白浊或发光管被加热而破损的情形。

(2)通过采用减小发光管的外表面的曲率半径、且增大其内表面的曲率半径的弯月形构造，或采用使发光管的外表面为曲面，且使其内表面为平面的平凸构造，可将发光管的管壁的一部分作为聚光单元起作用。因此可防止被聚光的光被照射至发光管的管壁，可防止管被加热而破损的情形。

(3)通过设置多个聚光单元，可使多个光束入射到发光管并使其聚光。因此例如将脉冲状激光束入射于发光管，形成高温等离子体状态，并将连续波的激光束入射于发光管而维持高温等离子体状态等，使多个的激光束入射并稳定地维持点灯等，能够有效地将发光管点灯。

并且，以一方的聚光单元使入射于发光管的光束聚光，而以另一方的聚光单元使穿透发光管而出射的激光束聚光，因而例如以光束衰减器(beam damper)处理穿透发光管的光等，使得穿透光易于处理。

附图说明

图1是表示将本发明的光源装置适用于曝光装置时的构成例的图。

图2是表示本发明的光源装置的第1实施例的图。

图3是说明聚光单元的位置与立体角的关系的图。

图4是表示本发明的光源装置的第2实施例的图。

图5是表示在第2实施例中，作为聚光单元使用棒形透镜的情形的图。

图6是表示本发明的光源装置的第3实施例的图。

图7是表示本发明的光源装置的第4实施例的图。

图8是表示本发明的光源装置的第5实施例的图。

图9是表示将脉冲状光束与连续波光束经由聚光单元入射于发光管来使发光管点灯的情形的构成例的图。

图10是表示本发明的光源装置的第6实施例的图。

图11是表示在第6实施例中，作为聚光单元使用棒形透镜的情形的图。

图12是表示本发明的光源装置的第7实施例的图。

图13是说明在发光管内使激光束聚光而增大光束的能量密度的情形的图。

具体实施方式

图1是表示将本发明的光源装置，适用于其用途的一个例子即曝光装置时的构成例的图，图2是表示本发明的光源装置的第1实施例的图。

首先，利用图1针对于具备本发明的光源装置的曝光装置加以说明。

曝光装置具备出射光的光源装置10。该光源装置10利用图2加以详述，因而在此简单地加以说明。

光源装置10具备：激光振荡部2以及入射有来自该激光振荡部2的光束的发光管1。

在从激光振荡部2到发光管1为止的光束的光路上设有机械遮光器7与反射镜8，通过开闭遮光器7来控制光束的出射或不出射。

发光管1被具有旋转椭圆的反射面的反射镜11a大致包围。在反射镜11a具有：入射来自激光振荡部2的光的一方的贯通孔111，以及出射通过发光管1的光的另一方的贯通孔112，反射镜11a与发光管1被收纳于灯壳11。

在本实施例中，发光管1的管壁的一部分构成为作为聚光单元起作用，从反射镜11a的一方的贯通孔111入射于发光管1的光束通过该聚光单元3被聚光，在发光管1的大致中心附近形成能量密度高的区域。

在灯壳11设有将从聚光镜11a的另一方的贯通孔112出射的光进行聚光的聚光单元11b，在灯壳11的外部配置有光束衰减器12a，其入射有来自聚光单元11b的光，使入射光衰减，使其不会回到灯壳内。

在发光管1入射来自激光振荡部2的光束，从而使得发光管内部的发光气体被激励，产生激励光。该激励光通过反射镜11a被聚光，在图1中，朝着纸面下方出射，达到分色镜13。分色镜13反射曝光所必需的波长的光，使除此以外的光透过。在分色镜13的背面配置有光束衰减器12b，穿透分色镜13的光在此被聚光而结束。

被分色镜13反射的光通过在聚光镜11a的聚光来聚焦，通过配置于该焦点位置的滤光器14的光圈部14a。此时，光被成形成光圈部14a的形状。

通过光圈部14a的光，在扩展的同时被配置于前进中途的聚光单元15a聚光，成为大致平行的光。

该光被入射至集成透镜(Integrator lens)16，通过配置于出射侧的聚光单元15b被聚光。从集成透镜16的各组件透镜所出射的光，通过聚光单元15b被聚光，以短距离被重叠，实现照度的均匀化。

从聚光单元15b所出射的光在重叠的同时被反射镜17反射而入射于准直透镜18。从准直透镜18出射的光，成为平行光，经过掩模面19，照射硅晶片等的被照射物W。如此地，来自光源装置的光，对被照射物W进行照射、处理。

以下，使用图2，针对于本发明的第1实施例的光源装置加以说明。

图2的光源装置具备：支撑于支撑体1a的发光管1；以及朝着该发光管1出射光束的激光振荡部2。

发光管1由来自激光振荡部2的光束能够穿透，且发光气体的激励光能够穿透的部件(例如石英玻璃)构成。

发光管1的外表面形状为椭圆形状，其内表面形状例如为球状。

由此，发光管1的壁成为发光管1的外表面曲率半径小，而其内表面的曲率半径变大的凸型的弯月形构造，其作为聚光单元31起作用。

朝着该凸型的弯月形构造(聚光单元31)，输出来自激光振荡部2的光束，该光束通过凸型的弯月形构造而被聚光。

如图3所示，在发光管1的壁外有与发光管1的外径同等程度的聚光单元3时，则随着该聚光单元3越接近发光管1的壁，在发光管内部的立体角越大。

在本实施例中，将发光管1的壁自身作为聚光单元，从而使发光管1的内部的立体角比在发光管1的外部有聚光单元3时还要大。

另外，在发光管1的外部设置外径比发光管1还要大的聚光单元，与将发光管1的壁自身作为聚光单元时相比，可增大立体角。但是，如上所述，在发光管附近配置有聚光镜等光学部件等的情形较多，而在发光管附近难以配置大直径的聚光单元的情形较多。

在本实施例中，将发光管的壁自身形成为凸型的弯月形构造，使得该凸型的弯月形构造作为聚光单元31起作用，可增大发光管的内部的立体角。

在图2中，从激光振荡部2放射的激光束在发光管1内部的中心部附近，以立体角变大的方式被聚光，由此提高其能量密度。

在光束的能量密度成为阈值以上的区域，封入于发光管1内部的发光元素被电离。由此，在发光管的内部产生高温等离子体状态，使发光管进行发光。

在本实施例中，与位于发光管1外部的聚光单元的立体角相比以相对较大的立体角进行聚光，可减小能够电离发光元素的阈值以上的能量密度的光束区域。所以，可将被电离的发光元素形成为高密度，形成高温等离子体的状态，开始点灯。

在此，在本发明中发光管内的聚光位置优选为发光管的中心部附近。这是依据以下的理由。

在发光管1(石英管)的内部有等离子体进行发光时，发光的等离子体的温度会成为数千度，通过到发光管1的管壁为止的距离，使得石英被等离子体加热。当被加热的石英温度变高时，石英会熔融而产生白浊等，由于加压的气体而会破坏。

可以想到，若使从等离子体到石英为止的距离相同，则发光管的内表面同样地被加热，但若等离子体在发光管内部偏芯，则产生距离等离子体的距离近的部分，会产生白浊等而产生破坏。

并且，不会产生白浊的距离可以通过实验等决定，但若等离子体在发光管的中心附近，则发光管的内部被同样地加热，因而通过将管的内径形成为不会产生白浊的程度的大小，可防止白浊等导致的管的破坏。

本实施例的弯月形构造的发光管，可例如如下地进行制造。

(1)弯月形构造的制造方法1

最初，加热管状石英管的中心的同时从两侧挤推而将石英集中在中心，向管的内部加压的同时加热使之膨胀。此时，在管内部均匀地膨胀，因而形成有球状的内表面。

重复几次该“加热”、“将石英集中在中心”、“加压”的同时，制作中心为球状的部件，在胀成球状的外表面，挤压冲压成形用的模具，形成曲率半径比球状内表面小的外表面形状。最后，将两端予以加热使其熔融并关闭，形成球状的中空石英管，亦即形成具有弯月形构造的发光管。

(2)弯月形构造的制造方法2

将棒状石英的内部与外部削取成半球状，使其具备外表面的曲率半径比内表面小的弯月形构造，并制作出两个相同的结构，将球状的部分贴合，加热熔融使其形成一体。

如上所述，在本实施例中，将发光管1的壁自身作为聚光单元起作用，在发光管1的内部将光束聚光，因而被聚光于发光管1的壁的光束不会被照射，而可防止加热或破损。

并且，在发光管1的内部将光束聚光，且增大其光束立体角，光束在发光管的内部成为可电离发光元素的阈值以上，且可减小该阈值以上的区域。由此，在发光管的内部形成高温等离子体状态，可良好地开始点灯。

如上所述地，本实施例的光源装置可防止发光管的破损，且可良好地开始点灯，因而在具备该发光管的装置(例如，表示于图1的曝光装置)中，能够连续地良好地开始点灯，因而可以快速地照射被照射物。

并且，本实施例的发光管是凸型的弯月形构造，在纸面的左右两侧形成聚光单元。所以，能够代替上述图1的聚光单元11b，使用形成于发光管1的聚光单元，将从发光管1出射的光朝着光束衰减器12a予以聚光(对于这一点在下文叙述)。

并且，本实施例的光源装置可作为图1所表示的曝光装置的光源的用途来使用，若变更发光管内的发光元素，则可将来自发光管的出射光变更成各种波长的光，也可作为例如可视光光源的放映机(投影机)用的光源来使用。现有的在发光管的内部相对配置有一对电极的被称为所谓灯的光源，可以用作各种用途，但本发明的光源装置可以作为该灯的代替手段来使用，可用于与灯同样的用途。

并且，发光管的内表面形状是球状，但在发光管的外表面形成凸型的弯月形构造即可，因而其内表面形状也可以为椭圆体。

以下，表示上述第1实施例的数值例及部件例。

发光管的构件：石英玻璃

发光管的外径：20mm

发光管的内径：16mm

封入于发光管内的发光元素：Xe、水银

氙气体的封入压或封入量：10气压、1mg

激光振荡部的激光结晶：YAG结晶

光束的波长：1064nm

针对第2实施例，使用图4加以说明。

图4的光源装置具备发光管1和朝着该发光管1出射光束的激光振荡部2。

本实施例的发光管1替换凸型的弯月形构造的壁，使用平凸透镜。发光管1由来自激光振荡部2的光束能够穿透，发光气体的激励光能够穿透的部件(例如石英玻璃)构成。

图4(a)是表示将作为聚光单元起作用的平凸透镜32通过加热或熔敷接合到切掉了一部分的球状部件的情形。

图4(b)是表示形成圆筒状的发光管，切掉其端部，将作为聚光单元的平凸透镜通过加热或熔敷接合到该被切掉的部分的情形。

(a)、(b)中被接合的平凸透镜都是其平面部分作为发光管1的内表面，而其凸面作为发光管的外表面。

图4(a)、(b)所示的平凸透镜32上被照射有来自激光振荡部2的光束，该光束在发光管1的内部，以立体角变大的方式被聚光，由此可提高其能量密度。

在光束的能量密度成为阈值以上的区域，被封入于发光管1的内部的发光元素被电离，形成高温等离子体状态，而开始进行点灯。

在本实施例中，也如上所述，将发光管1的壁自身作为聚光单元起作用，在发光管1的内部使光束聚光，因而被聚光的光束不会照射到发光管1的壁，可防止其加热或破损。

并且，在发光管1的内部对光束进行聚光，且增大该光束的立体角，因而在发光管的内部形成高温等离子体状态，能够良好地进行开始点灯。

在上述实施例中，形成于发光管的壁的聚光单元不限定于平凸透镜，例如图5(a)及图5(b)所示，也可使用棒形透镜33。

光束入射于聚光单元时，一部分(例如光束能量的数％)会被反射至聚光单元。如图5(a)所示，在棒形透镜33的平面位于发光管1的外方侧时，可以在由发光管1内的高温等离子体状态所放射的热不容易传热的位置，配置棒形透镜33的平面。由此，在棒形透镜33，即使在平面设置AR涂层(所谓Anti-Reflection Coat)，也可防止AR涂层由于高温等离子体状态的热而蒸发，通过该AR涂层，可抑制入射于平面的光束被反射。

针对于第3实施例，使用图6加以说明。

具备由支撑体1a支撑的发光管1以及朝着该发光管1出射激光的激光振荡部2。

本实施例的发光管1的外表面和内表面都是大致球状。在其内表面设有通过棒状固定部6固定的聚光单元34。该聚光单元34可用作具有朝着发光管1的中心聚光的功能的聚光单元，例如如该图所示可使用凸透镜。

在图6中，在设有聚光单元34的发光管1的壁的外表面，入射有来自激光振荡部2的光束，穿透发光管1的壁的光束入射于聚光单元34。

该光束通过聚光单元34以立体角变大的方式被聚光，提高能量密度。

在光束的能量密度成为阈值以上的区域，被封入于发光管1的内部的发光元素被电离，形成高温等离子体状态，而开始进行点灯。

在本实施例中，将聚光单元设于发光管1的内部，在发光管的内部使光束进行聚光，因而被聚光的光束不会照射发光管1的壁，可防止加热或破损。

并且，在发光管1的内部使光束进行聚光，且增大该光束的立体角，因而可在发光管内部形成高温等离子体状态，可良好地进行开始点灯。尤其是，将聚光单元34设于发光管1的内部，因而与上述实施例1、2那样使发光管1的壁作为聚光单元起作用的情况相比，可进一步增大立体角。

在上述内表面具有聚光单元的发光管，例如可通过如下方法制作：准备两个将棒状的石英的内部与外部削成半球状的部件，在一方的内部使聚光透镜加热、熔敷，并将该两个半球状部件贴合而制成球状，并加热熔融。

在以上说明的实施例中，针对设置一个聚光单元的情形加以说明，通过设置多个聚光单元，能够以更大的立体角进行聚光。具体来说，除了在发光管设聚光单元以外，在发光管的外部或内部设置聚光透镜。

图7是表示如上述地设置多个聚光单元的本发明的第4实施例的图。

图7(a)是表示除了如图4(a)所示地在发光管1设置聚光单元32以外，还在发光管的外方设置聚光透镜37时的构成例。图7(b)是表示除了如图4(a)所示地在发光管1设置聚光单元32以外，还在发光管1的内部如上述图6所示地设置聚光透镜38时的构成例。

图7(a)的情形中具备聚光透镜37，该聚光透镜37朝着设于发光管1的聚光单元32进行聚光，并且设于发光管1外方，该聚光透镜37具备聚光位置与聚光单元32相比位于纸面右侧的位置(与聚光单元32相比位于发光管1的内部侧)的焦点距离。

因此，来自激光振荡部2的光束通过聚光透镜37被聚光并入射于聚光单元32，但在聚焦之前入射于聚光单元32，通过聚光单元32进一步被聚光而在发光管1的内部聚焦。

如图7(c)所示，在仅以聚光单元32进行聚光时，其立体角为θ1，但如图7(d)所示，即使聚光单元32具有与图(a)所示的聚光单元相同的焦点距离，通过在入射于聚光单元32之前通过聚光透镜37进行聚光，能够以立体角比θ1大的θ2进行聚光。

亦即，因此，如图7(a)所示，在聚光单元32的外方配置聚光透镜37，与仅聚光单元32时相比较可使立体角变大。

并且，在图7(a)的例子中，通过聚光透镜37与聚光单元32进行聚光，被聚光透镜37聚光的光入射于发光管1的聚光单元，但并不是如图13所示地仅以聚光透镜聚光而入射于发光管，因而发光管1不会如图13的情况那样被加热，能够抑制发光管1由于聚光的光而破损的情形。并且，也不需要如图13所示地将直径大的聚光透镜设于发光管1的外部。

在图7(b)的情况下，具备设置有聚光单元32的发光管1；以及设于发光管1的内部、且将来自聚光单元32的光聚光的聚光透镜38。

该例子也与图7(a)的情形同样地，来自激光振荡部2的光束通过聚光单元32与聚光透镜38被聚光，因而可以使立体角变大。

并且，在图7(b)的例子中，与图7(a)不相同，并不是通过设于发光管1的外部的聚光透镜而被聚光的会聚光入射于聚光单元32，而是会聚光入射于聚光透镜38，发光管不会被直接加热，可减小破损的问题。

并且，与第3实施例同样地，将聚光透镜38设于发光管1内部，因而聚光透镜38与聚光点的距离变小，进一步增大立体角。

并且，聚光透镜38经由固定部6固定于聚光单元32，但聚光透镜38只要处于受到来自聚光单元32的会聚光的位置即可，因而该固定部6也可以设于聚光单元32以外的部分。

如上所述，根据本实施例，设置有多个聚光单元，因而与上述实施例相比，能够以更大的立体角进行聚光。并且，设置有多个聚光单元，因而根据聚光单元的聚光程度比图13所示的聚光单元小。因此，能够抑制第2个配置的聚光单元32(图7(a))或聚光透镜38(图7(b))的加热。

以下针对于第5实施例，使用图8进行说明。

图8的光源装置具备由支撑体1a支撑的发光管1、光导管5、以及朝着发光管1出射光束的激光振荡部2。

本实施例的发光管1在外表面设置光导管5，在设有该光导管5的发光管1的内表面侧配置有准直透镜4，连续于该准直透镜4在发光管的内方配置有聚光单元34(凸透镜)。

在图8中，来自激光振荡部2的光束沿着光导管5朝着发光管1的内部被导光，从发光管1的内面出射于发光管1的内部时，通过发光管1的折射率与发光管1的内部空间的折射率之差，光束会扩展。将该扩展的光束通过准直透镜4形成大致平行的光，通过聚光单元34被聚光，提高能量密度。

在光束的能量密度成为阈值以上的区域中，被封入在发光管1内部的发光元素被电离，形成高温等离子体状态，开始点灯。

在本实施例中，将聚光单元设置于发光管1的内部，在内部使光束聚光，因而与上述第3实施例同样，被聚光的光束不会照射到发光管1的壁，可防止加热或破损。

并且，在发光管1的内部将光束聚光，且将其光束立体角变大，因而可在发光管的内部形成高温等离子体状态，可良好地进行开始点灯。尤其是，将聚光单元34设于发光管1的内部，因而与上述的实施例1、2那样将发光管1的壁作为聚光单元起作用的情形相比，可进一步增大立体角。

并且，也可以替代图8的准直透镜与聚光透镜，使用兼具准直透镜的功能与聚光透镜的功能的衍射光学元件(DOE：Diffractive OpticalElement)。

以上所说明的第1-5的实施例基本上是设置于发光管的聚光单元是1个的情形，但也存在入射于发光管的光束数为多个的情况或在发光管使光束聚光并使其入射而且希望将从发光管出射的光束聚光的情况，在上述情况下，也可以想到将多个聚光单元设置于发光管。以下，针对将多个聚光单元设置于发光管的情形加以说明。

在例如以下的情况下，可在发光管设置多个的聚光单元。

(1)在多个光束入射于发光管的情况

如上述专利文献1所述，想要将发光管点灯，可以想到必须使足够用于封入气体的放电激励的充分强度的连续或脉冲状的激光入射，但使连续的激光或脉冲状的激光的仅任一方入射于发光管，有产生以下及的问题的可能性。

脉冲状的激光的情况下，通过使足够用于封入气体的放电激励的充分强度的脉冲状的激光入射来开始点灯，但断续性的激光入射于封入气体，因而高温等离子体状态被切断，可以想到在稳定点灯时，很难维持高温等离子体状态。亦即，有放电维持变得不稳定的可能性。

连续的激光的情况下，通过使足够用于封入气体的放电激励的充分强度的连续的激光入射来开始点灯，但开始放电所必需的激光的功率是数十kW至数百kW，连续输出这种大输出的激光的激光装置是大型的，且成本也高。并且，维持高温等离子体状态时也输入与开始点灯时相同的能量时，则在本发明这样在管壁设置聚光单元的情况下，也使得管球被加热，或在管球产生扭曲而有破损的可能性。

为了解决以上的问题，可以想到如图9(a)所示，设置出射脉冲状光束的脉冲激光振荡部21以及出射连续波的光束的连续波激光振荡部22，将从各激光振荡部21、22出射的激光束通过聚光单元3a、3b被聚光，以在发光管1的内部重叠的方式构成。

由此，如图9(b)所示，在发光管1内，脉冲状的光束与连续的光束重合。

被封入于发光管的内部的发光元素为了形成高温等离子体状态，需要很大的能量。脉冲状的光束虽然是断续的，但可形成高能量，因而可以推测出通过该光束将发光元素形成为高温等离子体状态。

另一方面，形成高温等离子体状态之后，为了维持该状态所必需的能量比形成高温等离子体状态时小也可以，并且必须连续地供给。连续的光束在发光管1的内部重叠于脉冲状光束所入射的位置，且相对于脉冲状光束能量较小(图9(b)的纵轴表示能量的相对值)而且是连续的，因而可维持高温等离子体状态。

并且，在发光管入射有多个光束时，并不限于上述情况，例如，也可以想到设置两台连续波激光振荡部，在开始放电时，从双方的激光振荡部将激光入射于发光管，开始点灯后，仅从一方的激光振荡部使光束入射于发光管，可维持点灯等。

(2)将光束聚光于发光管而进行入射，同时想要使从发光管出射的光束聚光的情况。

入射于发光管1的光束的能量为了使封入于发光管内部的发光元素形成高温等离子体状态而被使用一部分，但也存在剩余的光束，该剩余的光束被出射到与发光管的入射侧相反的一侧。

亦即，如上述图1所示，来自激光振荡部2的光束从发光管1的纸面右侧入射，其一部分形成高温等离子体状态。剩余的光束向着纸面左侧出射，被聚光单元11b聚光，入射于光束衰减器12a。

用以入射于该光束衰减器12a的聚光单元不一定与发光管1分体设置。因此也可以想到将向光束衰减器聚光的聚光单元设置于发光管。

亦即，此时，可以想到分别设置使入射于发光管1的光束聚光的聚光单元以及将从发光管出射的光束聚光的聚光单元。

针对在发光管设置有多个聚光单元的第6实施例，使用图10加以说明。

图10的光源装置具备由支撑体1a支撑的发光管1、朝着该发光管1出射例如脉冲状光束的激光振荡部21、以及出射例如连续波的激光束的激光振荡部22。

本实施例的发光管1的外表面与内表面都是大致球状，在其内表面设有通过棒状固定部6固定的聚光单元35a、35b。该聚光单元35a、35b如上所述可用作具有朝发光管1的中心进行聚光的功能的聚光单元，例如该图所示，可使用凸透镜。

这样一来，在第6实施例中，通过设于发光管1的内表面的聚光单元34a、34b，使从两个激光振荡部21、22出射的光束聚光，在发光管1的中心部形成能量大的区域。

这样一来，通过脉冲状光束形成高温等离子体状态，在该高温等离子体状态形成的位置上重叠亮度比脉冲状光束小的连续的光束，从而可抑制高温等离子体状态的切断，可维持高温等离子体状态。

在本实施例中，将两个聚光单元设于发光管1的内部，在内部将光束聚光，因而与上述第3、第5实施例同样地，被聚光的光束不会照射发光管1的壁，可防止加热或破损。

并且，在发光管1的内部将光束聚光，且使其光束立体角变大，因而可在发光管的内部形成高温等离子体状态，可良好地进行开始点灯。尤其是，将聚光单元35a、35b设于发光管1的内部，因而与上述的实施例1、2那样使发光管1的壁作为聚光单元起作用的情况相比，可进一步增大立体角。

并且，如上所述，将两个光束入射于发光管1，因而能够在发光管内形成等离子体状态，稳定地维持该等离子体状态。

在上述实施例中表示了在发光管的内表面设置凸透镜的聚光单元的例子，但也可以例如如图11所示地使用两个棒形透镜36a、36b。并且，也可以如第1、第2实施例的方式将发光管1的壁作为聚光单元起作用。

针对在发光管设置多个聚光单元的第7实施例使用图12加以说明。

本实施例是如上所述设置有用以使入射于发光管的光束和从发光管出射的光束聚光的两个聚光单元的例子，在此，针对使用在上述第1实施例所示的弯月形构造的发光管的情形加以说明。

在图12中，以发光管1的纸面左侧的壁构成聚光单元31a(凸型的弯月形构造)，并且以发光管1的纸面右侧的壁构成聚光单元31b(凸型的弯月形构造)。由此，在光束的光路上，有两个聚光单元存在于发光管的两个壁。

在本实施例中，纸面左侧的聚光单元31a用于在发光管内部使从激光振荡部2出射的光束聚光，纸面右侧的聚光单元31b用于朝光束衰减器12a将从发光管1出射的光束聚光。

由此，不必如上述图1所示那样在灯壳上设置光束衰减器用的聚光单元11b，可实现装置整体的小型化。

并且，上述光束衰减器用的聚光单元也可以具备上述第2～第5实施例所示的光源装置。

但是，在上述第2、4的实施例等中，将发光管的管壁的一部分作为聚光单元起作用，但这种情况下优选以相同材料来构成上述发光管与上述聚光单元。其根据以下的理由。

发光管的聚光单元的部分必须可穿透光束，除此以外的部分是必须可穿透来自发光管内的激励光。因此，发光管的聚光单元的部分与除此以外的部分能够以不同的部件构成。

然而，发光管在灯点灯时受到发光管内的放射热等被加热，因而以不同的部件构成聚光单元与除此以外的部分的情况下，如果两者的热膨胀系数相差较大，则有产生聚光单元与除此以外的部分的边界附近破损的问题的危险。因此发光管优选以相同材料来构成聚光单元和除此以外的部分。

Claims (3)

1.一种光源装置，具备：封入有发光气体并由石英玻璃构成的大致球状的发光管；以及朝着该发光管放射激光束的激光振荡部，所述石英玻璃是来自所述发光气体的光穿透的部件并形成所述发光管全体，其特征为，

在所述激光束的光路上在所述发光管的管壁作为该发光管的管壁的一部分熔敷接合有聚光单元，所述聚光单元使所述激光束在所述发光管的内部聚焦并由石英玻璃构成，

所述发光管被反射镜包围。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

上述聚光单元采用将上述发光管的外表面形成为曲面，且将上述发光管的内表面形成为平面的平凸构造。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

设置有多个上述聚光单元。