(57)【要約】【課題】  光源ランプとカラーホイールとを備えた光源装置において、ランプの電極の過熱が抑制されランプの長寿命化を図ることができる光源装置を提供すること。他の目的はランプの使用寿命が長いプロジェクタ装置を提供すること。【解決手段】  光源ランプと円盤状の透光性基板上に複数のカラーフィルタ層が形成されたカラーホイールを備え、光源ランプとカラーホイールの間にカラーホイールと同期して回転駆動可能する円盤状の波長吸収フィルタを備え、この波長吸収フィルタはカラーホイールにおける特定のカラーフィルタ層が形成されたセグメント領域に対応した領域に、そのカラーフィルタ層を透過する特定波長域の光を透過しそれ以外の可視光領域の波長域の光を吸収する特性を有していることを特徴とする。またプロジェクタ装置においては、光源ランプと前記カラーホイールとの間に前記波長吸収フィルタとを備えていることを特徴とする。【選択図】  図２
2010164889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ランプと、
当該光源ランプから放射された光のうち可視光領域の光を特定波長域の光に変換するカラーホイールと
を備えた光源装置であり、
前記カラーホイールは、円盤状の透光性基板上に、互いに異なる色の光を透過させる複数の色セグメントからなるカラーフィルタ層が形成されてなり、
前記光源ランプと前記カラーホイールの間に、前記カラーホイールと同期して回転駆動可能であり、前記カラーホイールのセグメント領域に対応して分割されたセグメントを有する、円盤状の波長吸収フィルタを備え、
前記波長吸収フィルタは、特定のカラーフィルタ層が形成されたセグメント領域に対応した領域に当該カラーフィルタ層を透過する特定波長域の光を透過し、かつ、３００〜８００ｎｍの波長域において当該特定波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有している
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記特定のカラーフィルタ層が６００〜７４０ｎｍの波長域の光を透過するものであって、
前記透光性基板における当該特定のカラーフィルタ層が形成されたセグメント領域に対応する、波長吸収フィルタのセグメント領域において吸収される光が、３００〜５００ｎｍの波長域の光である
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記波長吸収フィルタの各セグメント領域は、その各々が対応するカラーフィルタ層が透過する特定波長域の光を透過し、当該特定波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光源装置と、
当該光源装置から出射された、前記カラーホイールにより変換された特定波長域の光を変調する表示デバイスとを具備する
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ；テキサスインスツルメンツ社の登録商標）などの表示デバイスを備えてなるプロジェクタ装置に利用される光源装置に関し、特に光源用のランプとカラーホイールを備えてなる光源装置に関する。また更には、この光源装置と前記表示デバイスとを備えたプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ装置やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ；テキサスインスツルメンツ社の登録商標）を使ったデジタルライトプロセッサ（ＤＬＰ；テキサスインスツルメンツ社の登録商標）などのプロジェクタ装置は普及が進み、近時、ビジネスユースに加えてホームシアターユースなどに利用分野が広がっている。また、画像処理においても高精細化が進み、従来のような単なる明るさ重視から、高い色再現性を求める、いわゆる色味を重視したものが求められている。
このような流れに対応するために、プロジェクタ装置においては、光源用のランプからの光を単に表示デバイスに放射することはせずに、カラーホイールを介して放射し、可視光のうち特定の色みを際立たせるような処理を行うようにしている。なおここでいう表示デバイスとは外部から入力された映像信号に応じて可視光を変調またはスイッチングして映像光とするものであり透過型または反射型の液晶表示パネルや上述したマイクロミラーが配置されたＤＭＤなどである。
【０００３】
ここに、カラーホイールは、例えば特許文献１，２に開示されるように、プロジェクタ装置において投影される画像の発色手段として従来から広く活用されている技術であって、特に、単板式表示パネルのＤＬＰや、ＬＣＤタイプのプロジェクタ装置において有用な技術である。
このカラーホイールを用いた光源装置の機構について、図２を参照して説明する。光源用のランプは高圧水銀ランプであり、具体的には超高圧水銀ランプである。カラーホイール３０は、円盤状の透光性基板３１における、円周方向に複数、例えば４つの略扇状のセグメント領域に分割された各々に、所望の色の光を透過する波長選択性のカラーフィルタ層３２ａ〜３２ｄが形成されてなるものである。この例においては、各カラーフィルタ層３２ａ〜３２ｄは、それぞれ、白色光（Ｗ光）を透過するもの、および、光の３原色である赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色（Ｂ光）を透過するものである。このような色光は、フィルタの透過波長域を変えることで各色を際立たせるものであり、その波長領域は例えば、赤色光（Ｒ光）においては５９０〜７８０ｎｍ、緑色光（Ｇ光）においては４９０〜５９０ｎｍ、青色（Ｂ光）においては３８０〜４９０ｎｍである。以下、本明細書においては、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色（Ｂ光）の主要波長域をこのような範囲として説明する。
【０００４】
なお、カラーホイールにおいては、更にセグメントを区分し、Ｗ光，Ｒ光，Ｇ光およびＢ光に加えて例えば補色のシアン色の光（Ｃ光）、マゼンダ色の光（Ｍ光）、黄色光（Ｙ光）などについて、カラーフィルタ層を有する構成としてもよい。また、カラーホイールにおける各セグメント領域の占有角度範囲もまた、各々の色の光について求められる強度や明るさに従って、適宜設定されるのがよい。
このようなカラーホイール３０を高速で回転させ、固定された照射スポット領域Ｓに光を照射することによって、光を時分割的に分光することができ、超高圧水銀ランプから放射された光がカラーホイールの構成に従って色みが強調ないしは補正され、光源装置からは映像に適した光を放射することができる。
【０００５】
特許文献３には、特に、光源ランプの照射スポット領域に巡ってきたカラーフィルタ層の色種に応じてランプ電力の制御をすることで、色バランスの調整をいっそう良好にできる、プロジェクタ装置について開示されている。
なお、このような技術を用いる際は、具体的には、通常の時分割による投射画像は、一般に観察者に赤味が少なく感知されるため、Ｒ光に係るランプ電力を大きくする制御を行うことが有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２６６３２４号公報
【特許文献２】特開２００６−０７２０１５号公報
【特許文献３】特開２００７−１２１９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようなカラーホイールを用いたプロジェクタ装置においては、以下のような問題が生じることが判明した。
すなわち、カラーホイールにおいて各カラーフィルタ層を透過する特定波長域の光以外の波長域の光は、反射光となって光源ランプに戻される。この戻り光が光源ランプの電極に照射されることにより、当該電極の温度が想定以上に上昇してしまい、その結果、光源ランプの照度低下や短寿命などの不具合が生じる。
そしてこの現象は、特にＲ光に係るランプ電力を大きくする制御を行った場合に顕著にあらわれる。
【０００８】
本発明者らがこの現象について検討した結果、下記理由によることが判明した。
カラーホイールにおいてＲ光を放射する領域においては、６００〜７４０ｎｍの波長域の光を透過するよう設計される。それ以外比較的短い波長の光、たとえば３００〜５００ｎｍの波長域の光は、カラーホイール表面に形成された反射層により反射され、反射鏡で再び反射され、最終的に光源中心部に戻る。
光源ランプとしては、高圧水銀ランプが好適に使用されているが、カラーホイール表面で反射された光のうち、紫外域に近い光は、空気、発光管を構成する石英ガラス、放電ガスを通過し、容易に電極まで到達する。更には、電極を構成するタングステンは紫外領域の光に対して高い吸収性特性を有する物質であるため、このような戻り光によって過熱され、電極の早期損耗および蒸発したタングステンによる発光管の黒化によって、ランプの短寿命化にいたる。
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、光源ランプとカラーホイールとを備えた光源装置において、ランプの電極における過度の昇温が抑制され、ランプの長寿命化を図ることができる光源装置を提供することにある。
また、他の目的は、色みを重視した映像再現性を実現できると共に、光源であるランプの寿命が長くて、スクリーンの明るさを長期間維持することができる、プロジェクタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる光源装置は、下記構成を備えることを特徴とする。
（１）光源ランプと、当該光源ランプから放射された光のうち可視光領域の光を、特定波長域の光に変換するカラーホイールとを備えた光源装置であり、前記カラーホイールは、円盤状の透光性基板上に、互いに異なる色の光を透過させる複数の色セグメントからなるカラーフィルタ層が形成されてなり、前記光源ランプと前記カラーホイールの間に、前記カラーホイールと同期して回転駆動可能であり、前記カラーホイールのセグメント領域に対応して分割されたセグメントを有する、円盤状の波長吸収フィルタを備え、
前記波長吸収フィルタは、特定のカラーフィルタ層が形成されたセグメント領域に対応した領域に、当該カラーフィルタ層を透過する特定波長域の光を透過し、かつ、３００〜８００ｎｍの波長域において、当該特定波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有していることを特徴とする。
（２）また、前記特定のカラーフィルタ層が６００〜７４０ｎｍの波長域の光を透過するものであって、前記透光性基板における当該特定のカラーフィルタ層が形成されたセグメント領域に対応する、波長吸収フィルタのセグメント領域において吸収される光が、３００〜５００ｎｍの波長域の光であるのがよい。
（３）また、前記波長吸収フィルタの各セグメント領域は、その各々が対応するカラーフィルタ層が透過する特定波長域の光を透過し、当該特定波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有しているのがよい。
そして、本発明に係るプロジェクタ装置においては、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の光源装置と、当該光源装置から出射された、前記カラーホイールにより変換された特定波長域の光を変調する表示デバイスとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光源装置によれば、光源ランプに対し、カラ―ホイールからの戻り光の量を低減することができ、当該ランプの電極における過度の昇温が抑制され、光源ランプの照度低下が抑止されると共に長寿命化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の光源装置を用いたプロジェクタ装置によれば、カラーホイールを使用することにより、色みを重視した映像表現が可能であるという効果を基本的に備えつつ、光源ランプの電極損耗や黒化を回避でき、映像の明るさを維持できると共に、ランプの使用寿命が長くてメンテナンスが容易な、プロジェクタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る光源装置を説明する図である。
【図２】カラーホイールの例を説明する（ａ）正面図、および（ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線部分断面図である。
【図３】本発明に係る波長吸収フィルタの構成を説明する正面図である。
【図４】本発明に係る波長吸収フィルタの光吸収特性および光透過特性を、光のスペクトル例と共に示した図である。
【図５】本発明に係るプロジェクタ装置の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について具体的に説明する。
図１は本発明の実施形態を説明する光源ユニットの構成示す説明図である。
この図において、符号１０は、光源ランプ１１、リフレクタ１２および前面ガラス１３を備えた光源ユニット、符号２０は、光源ユニット１０から出射した光が通過する波長吸収フィルタ、符号３０はカラーホイールである。なお符号４１は、プロジェクタ装置に係る構成であって、本発明の光源装置から出射した光（具体的にはカラーホイール３０を透過した光）が入射するロッドレンズである。
【００１５】
以下、これらの構成について詳細に説明する。
〔光源ランプ〕
図１において光源ランプ１１（以下、簡単に「ランプ１１」とも言う。）は、例えば、超高圧水銀ランプであり、発光管部１１１の内部には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入され、放電空間が形成されている。水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍという放射光を得るためのものであり、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時１５０気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２００気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクタ装置に適した光源を実現することができる。
【００１６】
希ガスは、静圧で約１０〜２６ｋＰａ封入される。具体的にはアルゴンガスであり、このように希ガスを封入するのは、点灯始動性を改善するためである。
また、ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物の形態で封入され、ハロゲンの封入量は、１×１０−６〜１×１０−１μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択される。その機能はハロゲンサイクルを利用した長寿命化も存在するが、本発明の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するものは、このようなハロゲンを封入することで発光管１０の黒化防止効果である。このような技術については、特許２９８０８８２号公報に記載されている。
【００１７】
同図において、ランプ１１の発光管１１０は石英ガラスからなり、発光管部１１１とその両端にロッド状の封止管部１１２ａ，１１２ｂを備えている。発光管部１１１の内部にはタングステンからなる略円柱状の電極１１３が対向配置され、電極１１３の後方にはそれぞれ軸部が連設されている。この軸部が各々封止管部１１２ａ，１１２ｂの内部に埋設されることによって電極１１３が支持されている。
【００１８】
電極１１３は、いずれもタングステン円柱体よりなる電極胴部を備え、その先端からやや後退した位置にタングステン製のコイルが巻きつけられて溶融して胴部部分と一体化して構成されている。この実施形態にかかるランプ１１は交流点灯方式のものであり、交流で点灯する場合には、カラーホイール３０回転に合わせて電力を可変する場合、すなわち光の出力を変える場合には、良好な応答性を備えることができる。
【００１９】
〔リフレクタ〕
高圧水銀ランプ１１の背後には、その一方の封止部１１２ａを頸部１２１に収容し、発光管部１１１を取り囲むように、反射面が形成されたリフレクタ１２が配置されている。このリフレクタ１２は主に波長３８０〜７８０ｎｍを含可視領域の光を反射する構成を備えたものである。リフレクタ１２の反射面は、回転二次曲面によって構成されており、例えば回転楕円面よりなる。反射面は、誘電体多層膜により形成されており、赤外領域の光に対しては透過性を有する、いわゆるコールドミラーと呼ばれるものである。
【００２０】
〔前面ガラス〕
リフレクタ１２の前方開口側には、例えば波長約３００〜８００ｎｍの光に対して透過性を備えた前面ガラス１３が配置されている。この前面ガラス１３は、ランプ１１から放射された光とリフレクタ１２からの反射光のうち、比較的短い波長域の紫外線、例えば３００ｎｍ未満の紫外領域の光を吸収及び反射によりカットすると共に、波長約８００ｎｍを超える赤外領域の光を反射によりカットする特性を有するものである。なお、この図の例においては、リフレクタ１２の開口縁部１２Ａに固定部材１２２により固定された形態で配置されているが、このような形態に限定されることなく、別体にして構成しても良い。また、１枚の前面ガラス１３の構成によって、紫外領域の光に対するカットフィルタおよび赤外領域の光に対するカットフィルタを構成したが、これらを別々のフィルタとして、分けて構成してもよい。
【００２１】
続いてカラーホイール３０の構成について詳細に説明する。
〔カラーホイール〕
カラーホイール３０は波長吸収フィルタ２０（以下においては「フィルタ２０」ともいう）の（光線の経路上）後方位置に配置されており、すなわち、本発明の光源装置においては、光源ユニット１０より放射された光が、フィルタ２０を通過した後に、カラーホイール３０に入射する構成になっている。フィルタ２０は、カラーホイールのカラーフィルタ層（３３ａ〜３３ｄ）に対応し、吸収する波長域が設定されたものであり、その構成については後段で詳細に説明する。
【００２２】
図２は、（ａ）カラーホイールの構成の一例を模式的に示す説明用正面図、（ｂ）（ａ）においてカラーホイールにおけるＸ−Ｘ線部分断面図である。
カラーホイール３０は、円盤状の透光性基板３１が円周方向に複数、例えば４つに分割された各セグメント領域において、例えば光出射側の表面に、それぞれ互いに異なる波長域の光を透過するカラーフィルタ層（３３ａ〜３３ｄ）が形成されたセグメント３２ａ〜３２ｄを有するものである。カラーフィルタ層は（３３ａ〜３３ｄ）、例えば誘電体多層膜により形成されたものとすることができる。
この例のカラーホイール３０においては、透光性基板３１の４つのセグメント領域に対して、それぞれ、白色光（Ｗ光）、ならびに光の３原色である赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）および青色（Ｂ光）を透過するカラーフィルタ層３３ａ〜３３ｄが形成されている。
【００２３】
このようなカラーホイール３０は、高速で回転させ、固定されている照射スポット領域Ｓに光を照射することによって、光を時分割的に分光することができるものである。
無論、カラーホイー３０は、上記構成に限定されず、例えば黄色光（Ｙ光）、マゼンダ色光（Ｍ光）、シアン色光（Ｃ光）などを透過するセグメントを更に有する構成とされていてもよい。また、分割された領域の面積においても、このような略均等のようなものに限定されず、要求される色みや明るさによって選択および設定が可能である。
【００２４】
このカラーホイール３０の前方には、先に示したようにフィルタ２０が配置されている。フィルタ２０とカラーホイール３０とは間隔を隔てた状態で軸部材３４によって連結されることで一体的に形成されており、当該軸部材３４が回転することで、波長吸収フィルタ２０とカラーホイール３０とが同期して回転するような構成を備えている。
ここで、波長吸収フィルタ２０の構成について以下に詳細に説明する。
【００２５】
〔波長吸収フィルタ（１）〕
図３は、第１の実施形態にかかる波長吸収フィルタの正面図である。
このフィルタ２０は、カラーホイール３０とほぼ同寸法の円盤状の透光性基板、例えば硼珪酸ガラスからなり、図２で示したカラーホイール３０におけるＲ光に係るセグメント（領域３２ｂ）に対応する、そのセグメント領域２２ｂが、Ｒ光の波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有するものとされている。このセグメント領域２２ｂにおいて吸収される波長域の光（以下、「Ｒセグメント吸収光」ともいう。）は、少なくともＲ光の波長域以外の波長域の光の一部であればよく、全部であってもよい。
【００２６】
具体的には、例えば、Ｒ光に係るセグメント３２ｂのカラーフィルタ層３３ｂを６００〜７４０ｎｍの波長域の光を透過するものである場合には、対応するフィルタ２０のセグメント領域２２ｂにおけるＲセグメント吸収光を、例えば３００〜５００ｎｍの波長域の光とすることが好ましい。
このような波長吸収フィルタの特性、すなわち光吸収特性および光透過特性を、超高圧水銀ランプから放射されて前面ガラスを通過した光の分光強度の一例と共に、図４に示す。なお図４において、曲線（ア）は波長吸収フィルタの光吸収特性、曲線（イ）は波長吸収フィルタの光透過特性、曲線（ウ）は光の分光強度の一例である。なお縦軸は、光吸収率、光透過率ならびに光強度を示すものでありいずれも相対値である。
Ｒセグメント吸収光をこのような波長域の光とすることにより、この超高圧水銀ランプにおけるＢ光を構成する波長域の光の２／３以上が上記波長域内に含まれているために、Ｂ光が戻り光となることが確実に抑制される。
【００２７】
Ｒ光に係るセグメント領域２２ｂにおけるＲセグメント吸収光の吸収率は、例えば７５〜９０％とされる。
【００２８】
このようなフィルタ２０のセグメント領域２２ｂを形成する材料としては、赤色やオレンジ色などに着色されたガラス（以下「色ガラス」ともいう。）などを用いることができる。
色ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えば赤色のものはガラス中に添加物として金、銅、セレンなどを含有させることにより、また、オレンジ色のものは添加物として銀、ニッケル、炭素などを含有させることにより、製造することができる。
【００２９】
カラーホイール３０におけるＲ光に係るセグメント３２ｂ以外のセグメント領域、すなわちセグメント３２ａ，３２ｃ，３２ｄに対応するフィルタ２０のセグメント２２ａ，２２ｃ，２２ｄにおいては、光を吸収せずに透過させるものとされている。このようなセグメント２２ａ，２２ｃ，２２ｄに係る各セグメント領域を形成する材料としては、例えば白板ガラスが挙げられる。白板ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えばガラス中に添加物としてカルシウム、錫、フッ素などを含有させることにより、得ることができる。
【００３０】
以上の光源装置における、光の経路について、具体例にそって説明する。
光源ランプ１１から放射された光はリフレクタ１２で反射され、前面ガラス１３を透過して光源ユニット１０の前方に出射される。このとき出射される光は、例えば波長３００ｎｍ未満の紫外光がカットされ、リフレクタの反射光からは波長７４０ｎｍを超えるような波長の光がカットされたものである。このような、概ね３００〜７４０ｎｍ波長域の可視光領域の光がフィルタ２０に入射すると、まずセグメント領域２２ｂにおいて、Ｒセグメント吸収光（吸収波長域：３００〜５００ｎｍ）が吸収されながらこれを通過してカラーホイール３０のセグメント３２ｂを照射する。セグメント３２ｂにおいては、透過性基板を透過して光出射側表面に形成されたカラーフィルタ層３３ｂに入射し、フィルタ２０の吸収のみではカットできなかった波長域３００〜６００ｎｍの光がこれにより反射され、当該カラーホイール３０の出射面から、Ｒ光の成分である６００〜７４０ｎｍの波長域の光が放射される。カラーフィルタ層３３ｂで反射された波長域３００〜６００ｎｍの光は、フィルタ２０のセグメント領域２２ｂに入射し、ここで再びＲセグメント吸収光（吸収波長域：３００〜５００ｎｍ）が吸収されながらこれを通過して、前面ガラス１３、リフレクタ１２および光源ランプ１１の順に進むことになる。
【００３１】
この結果、光源ランプ１１に入射する、カラーフィルタ層３３ｂからの戻り光は、これに入射する前後の段階でフィルタ２０を通過することによって、Ｒセグメント吸収光（吸収波長域：３００〜５００ｎｍ）が十分吸収された状態となる。この結果、光源ランプ１１に入射した光が電極１１３を照射しても、電極が過熱状態に至ることが低減され、電極材料であるタングステン蒸発が抑制されて、発光管の汚染および電極の損耗に伴う、照度低下やランプの不点灯などが回避されるようになる。
【００３２】
光源ユニット１０より、フィルタ２０におけるセグメント領域２２ａ，２２ｃ，２２ｄに入射した光は、この部分においては３００〜７４０ｎｍの可視域の光に対して吸収特性を備えていないので、フィルタ２０を透過し、それぞれカラーホイール３０におけるＷ光、Ｇ光およびＢ光の各セグメント３２ａ，３２ｃ，３２ｄを照射する。
カラーホイール３０においてＷ光を放射するカラーフィルタ層３３ａは入射した光、概ね３００〜８００ｎｍの光を透過するものであり、光源ユニット１０から放射された波長域の光がほぼ同等の状態で放射される。
【００３３】
また、カラーホイール３０においてＧ光を放射するセグメント３２ｃにおいては、カラーフィルタ層３３ｃにおいて、例えば３００〜４８０ｎｍの波長域の光（Ｂ光）と共に５５０〜７４０ｎｍの波長域の光（Ｒ光）が反射されて、４８０〜５５０ｎｍの波長域の光（Ｇ光）が透過して前方に放射される。この結果、反射により例えば３００〜４８０ｎｍの波長域のＢ光と共に５５０〜７４０ｎｍの波長域のＲ光が、フィルタ２０に戻り光となって入射し、これを透過して光源ユニット１０に戻ることになるが、後者の５５０〜７４０ｎｍの波長域の光（Ｒ光）の多くは、ランプの放電空間を通過する際に放電ガスに吸収されて電極１１３に到達することができないので、上述したＲセグメント吸収光（吸収波長域：３００〜５００ｎｍ）による効果に誘引される形で、電極材料であるタングステン蒸発が抑制されて、発光管の汚染および電極の損耗に伴う、照度低下やランプの不点灯などが回避されるようになる。
【００３４】
また、カラーホイール３０においてＢ光を放射するセグメント３２ｄにおいては、カラーフィルタ層３３ｄにおいて、例えば４８０〜７４０ｎｍの波長域の光（Ｇ光およびＲ光）が反射されて、３００〜４８０ｎｍの波長域の光（Ｂ光）が透過して前方に放射される。この結果、例えば４８０〜７４０ｎｍの波長域の光（Ｇ光およびＲ光）が戻り光となってフィルタ２０に入射し、これを透過して光源ユニット１０に戻ることになるが、４８０〜７４０ｎｍの波長域の光（Ｒ光）の多くは、放電空間を通過する間に多くが放電ガスに吸収されるため、上述したＲセグメント吸収光（吸収波長域：３００〜５００ｎｍ）による効果に誘引される形で、電極材料であるタングステン蒸発が抑制されて、発光管の汚染および電極の損耗に伴う、照度低下やランプの不点灯などが回避されるようになる。
【００３５】
以上のように、フィルタ２０によって、カラーホイール３０のＲ光に対応するセグメント部分に、例えば波長域が３００〜５００ｎｍの光を吸収することで、電極に対してタングステンの過熱原因となるＢ光の戻り光を十分に押さえることができ、この結果、光源ランプ１１の電極１１３の過熱を抑制し、電極材料であるタングステン蒸発が抑制されて、発光管の汚染および電極の損耗に伴う、照度低下やランプの不点灯などが回避されるようになる。
とりわけ、このような光源装置が好適に使用される、プロジェクタ装置などの投写装置では、Ｒ光に対応して電力を上げることが行われるため、その他のＷ光，Ｇ光，Ｂ光などと比較し戻り光のエネルギーが大きくなるが、これを十分に低減することができる。
【００３６】
続いて、上記フィルタについて他の実施形態について説明する。
なお以下の説明においては、光源ユニットおよびカラーホイールの構成については、上記で説明したものと同じ構成として説明し、その詳細説明については省略する。また、図面についても前図、図４を参照して説明する。
【００３７】
〔波長吸収フィルタ（２）〕
第２の実施形態に係る波長吸収フィルタ２０は、上記第１の実施形態に係るものと、Ｗ光に係るセグメント２２ａおよびＲ光に係るセグメント２２ｂにおいて同じである。相違する点は、カラーホイール３０のＧ光およびＢ光に対応するセグメント領域２０ｃおよび２０ｄの光に吸収特性であり、以下、これについて説明する。
【００３８】
この例において、フィルタ２０は、カラーホイール３０におけるＧ光に係るセグメント（領域３２ｃ）に対応する、そのセグメント２０ｃは、Ｇ光の波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有するものとされている。ここで、そのセグメント領域２２ｃにおいて吸収される波長域の光（「Ｇセグメント吸収光」ともいう。）が、少なくともＧ光の波長域以外の波長域の光の一部であればよく、全部であってもよい。
【００３９】
具体的には、例えば、Ｇ光に係るセグメント３２ｃのカラーフィルタ層３３ｃを４８０〜５５０ｎｍの波長域の光を透過するものである場合には、対応するフィルタ２０のセグメント領域２２ｃにおけるＧセグメント吸収光を、例えば３００〜４８０ｎｍの波長域および５５０〜８００ｎｍの光とすることが好ましい。
このようなＧ光に係るセグメント１７ｃのセグメント領域を形成する材料としては、黄色の色ガラスや、緑色の色ガラスなどを用いることができる。
黄色の色ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えばガラス中に添加物として硫黄、カドミウム、セリウムなどを含有させることにより得ることができる。同様に、緑色の色ガラスは、添加物としてクロム、ニッケル、鉄などを含有させることにより得ることができる
【００４０】
なお、Ｇ光に係るセグメント領域２２ｃにおけるＧセグメント吸収光の吸収率は、例えば８０〜９５％とされる。
【００４１】
また、フィルタ２０は、カラーホイール３０におけるＢ光に係るセグメント（領域３２ｄ）に対応する、そのセグメント２０ｄは、Ｂ光の波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有するものとされている。ここも、そのセグメント領域２２ｄにおいて吸収される波長域の光（「Ｂセグメント吸収光」ともいう。）が、少なくともＢ光の波長域以外の波長域の光の一部であればよく、全部であってもよい。
具体的には、例えば、Ｂ光に係るセグメント３２ｄのカラーフィルタ層３３ｄが３００〜４８０ｎｍの波長域の光を透過するものである場合には、対応するフィルタ２０のセグメント領域２２ｃにおけるＢセグメント吸収光を、例えば４８０〜８００ｎｍの光とすることが好ましい。
このようなＢ光に係るセグメント１７ｄのセグメント領域を形成する材料としては、青色の色ガラスや、紫色の色ガラスなどを用いることができる。
青色の色ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えばガラス中に添加物としてコバルト、銅などを含有させることにより得ることができる。同様に、紫色の色ガラスは、添加物としてマンガンなどを含有させることにより得ることができる。
【００４２】
なお、Ｂ光に係るセグメント領域２２ｄにおけるＢセグメント吸収光の吸収率は、例えば８０〜９５％とされる。
【００４３】
このように、フィルタ２０がセグメントに分割され、各々セグメントが、カラーホイール３０の各セグメントにおけるカラーフィルタ層に対応して、透過波長域の光を透過し、紫外域および赤外域の光を除いた概ね３００〜８００ｎｍの波長域において、前記透過波長以外の波長域の光の一部または全部を、吸収する特性を備えることで、カラーホイール３０によって反射され、光源ランプに戻ってきていた光のほとんどが、フィルタ２０によってカットされ、戻り光によって電極が過熱されることがなくなる。
【００４４】
続いて、以下に本発明の光源装置を備えたプロジェクタ装置の構成について説明する。
〔プロジェクタ装置〕
本発明のプロジェクタ装置４０は、図５に示されるように、光源ユニット１０の前方に、波長吸収フィルタ２０およびカラーホイールに３０がこの順に配置され、カラーホイールに３０より変換された特定波長域の光は、その先にあるロッドレンズ４１を透過し、インテグレータレンズ４２を通過して、光を変調する表示デバイス４３に入射する。
【００４５】
波長吸収フィルタ２０およびカラーホイール３０は、例えばその中央の軸部材３４が例えば駆動手段４５によりその中心軸を回転中心として、例えば時計方向に回転される構成とされる。駆動手段４５は、例えば６０〜１２０回転／秒で、波長吸収フィルタ２０およびカラーホイール３０を回転駆動するものであり、例えばモータを用いることができる。
【００４６】
インテグレータレンズ４２は、ロッドレンズ４１から出射された等輝度光Ｌ３を集光して表示デバイス４３の画角に応じた照射面積に光を拡大して集光光Ｌ４とするものである。
表示デバイス４３は、外部から入力された映像信号に応じてＲ光・Ｇ光・Ｂ光の集光光Ｌ４を変調またはスイッチングして映像光Ｌ５とする。表示デバイス４３としては、例えば、画像の各画素に対応し、入力映像信号に応じて高速でＯＮ／ＯＦＦ制御されて選択的に傾けることのできるマイクロミラーが配置されたＤＭＤや、透過型または反射型の液晶表示パネルなどを用いることができる。
表示デバイス４３から出射された映像光Ｌ５は投射レンズ４４によってスクリーン（不図示）に拡大投射される。
【００４７】
このプロジェクタ装置４０においては、まず、光源ランプ１１から放射された光が、リフレクタ１２によって反射され、前面ガラス１３によって濾光されてＩＲ光、ＵＶ光が除去される。そして、可視光Ｌ１が波長吸収フィルタ２０に入射され、その各セグメント毎に設定された特定波長域の光を透過してそれ以外の波長域の光の一部または全部が吸収された状態で、カラーホイール３０における所定のセグメントに入射する。
このとき、フィルタ２０およびカラーホイール３０は、セグメントが周期的に光路内に配置されるように回転駆動されている。これにより、可視光Ｌ１が各セグメント３２ａ〜３２ｄのカラーフィルタ層３３ａ〜３３ｄのいずれかによって波長選択され、Ｗ，Ｒ，ＧおよびＢのいずれかの着色光Ｌ２として透過される。
【００４８】
カラーホイール３０を透過した着色光Ｌ２はロッドレンズ４１に集光され、その側壁による反射を繰り返すことにより、断面の輝度が均一な等輝度光Ｌ３とされる。そして、インテグレータレンズ４２を介して表示デバイス４３に集光光Ｌ４として照射される。
表示デバイス４３においては、入射された集光光Ｌ４がＲ光，Ｇ光，Ｂ光およびＷ光のいずれであるかに応じて変調されることによって映像光Ｌ５が形成され、この映像光Ｌ５が投射レンズ４４を介してスクリーン（不図示）上に拡大投射される。
【００４９】
この結果、スクリーンにおいては、例えば１／１２０秒間〜１／６０秒間の極めて短い一定時間ごとにＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの各色の映像が順次表示され、画像の色合成はいわゆる残像効果により観察者の視覚系において実行され、その結果、フルカラーの映像が認識される。
【００５０】
以上のようなプロジェクタ装置４０によれば、カラーホイールを使用することにより、色みを重視した映像表現が可能であるという効果を基本的に備えつつ、カラーホイール３０を使用したことに基いて光源ランプ１１の電極損耗や黒化が早期に生じていたという不具合を確実に回避でき、その結果、映像の明るさを長時間維持できると共に、ランプの使用寿命が長くてメンテナンスが容易なプロジェクタ装置とすることができる。
【００５１】
以上、本発明に係る光源装置およびプロジェクタ装置の実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく適宜変更が可能である。
例えば、この光源ランプとしては、白色光を発するものであれば特に限定されず、例えば超高圧水銀ランプの他にも、ハロゲンランプ、キセノンアークランプおよびメタルハライドランプなどを用いることができる。
また、カラーホイールの構成においては、カラーフィルタ層を出射側に形成した例で説明したがこのような例に限定されず、カラーフィルタ層を入射側の面に形成してもよい。
また、光の入射側の面において表面反射を抑制するため反射防止膜を形成し、カラーフィルタ層を出射側に形成するような構成であってもよい。
【００５２】
また、本発明にかかるプロジェクタ装置の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができることは言うまでもない。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５４】
＜実施例１＞
カラーホイール（３０）の構成として、石英ガラスを基材として、その表面にＴｉＯ２およびＳｉＯ２を交互に積層した誘電体多層膜よりなる６００〜７４０ｎｍの波長の光を透過するカラーフィルタ層を形成することにより、Ｒ光セグメントを作製した。
また、このカラーホイールのＲ光セグメントに対応する個所に、３００〜４００ｎｍの波長域の光を吸収して、４４０ｎｍより長い波長域の光を透過する、厚み０．５ｍｍの黄色の色ガラスを基材として使用した波長吸収フィルタ（２０）を配置した。
ここで用いた色ガラスは、３００〜４４０ｎｍの波長の光を８０％の割合で吸収するものである。
このＲ光セグメントと、光源ランプとして３００Ｗの超高圧水銀ランプとを、図１に従った配置関係に配置し、光源装置〔１〕を作製した。この光源装置〔１〕について、点灯から３０分後の光源ランプの温度を放射温度計により測定する実験を行った。結果を表１に示す。
なお、表１において、「電極の降下温度」とは、後述する比較例１についての結果を０としたときの降下幅である。
【００５５】
＜実施例２〜４＞
波長吸収フィルタ（２０）を構成する色ガラスの厚みを表１に従って変更したことの他は実施例１と同様にして光源装置〔２〕〜〔４〕を作製し、実施例１と同様にして光源ランプの温度降下実験を行った。結果を表１に示す。
【００５６】
＜比較例１＞
波長吸収フィルタを配置しなかったことの他は実施例１と同様にして、カラーホイールに光源ランプからの光を照射し、実施例１と同様にして光源ランプの温度降下実験を行った。結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
2010164889.tif 000003
【００５８】
以上の実施例および比較例より、波長吸収フィルタとしての波長３００〜４４０ｎｍの青色の光を吸収する色ガラスの存在によって、光源ランプの昇温が抑制されることが確認された。また、その色ガラスの厚みが１ｍｍ以上である場合は電極の降下温度は２２０℃と優れた値を示していた。
なお、実用においては、波長吸収フィルタの厚み方向の熱的歪みが生じて波長吸収フィルタ（色ガラス）自身が破損するおそれがあるため、好ましくはそれ以下、例えば厚み０．７ｍｍの色ガラスを使用することが好ましい。
【符号の説明】
【００５９】
１０  光源ユニット
１１  高圧水銀ランプ
１１０  発光管
１１１  発光管部
１１２ａ，１１２ｂ  封止管部
１１３  電極
１２  リフレクタ
１２１  頸部
１３  前面ガラス
２０  波長吸収フィルタ
３０  カラーホイール
３１  透光性基板
３２ｂ  セグメント領域
３３ａ〜３３ｄ  カラーフィルタ層
３２ａ〜３２ｄ  セグメント
３４  軸部材
１８  駆動手段
２５  反射防止膜
４０  プロジェクタ装置
４１  ロッドレンズ
４２  インテグレータレンズ
４３  表示デバイス
４４  投射レンズ
４５  駆動手段
Ｌ１  可視光
Ｌ２  着色光
Ｌ３  等輝度光
Ｌ４  集光光
Ｌ５  映像光
Ｓ  照射スポット領域
【図１】
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【図２】
2010164889.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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