(57)【要約】【課題】薄型にでき、かつ被照射面へ効率良く光を進行させるためのリフレクター、そのリフレクターを用いる光源装置及びプロジェクターを提供すること。【解決手段】光を射出する発光部１３と組み合わせて用いられ、発光部１３が配置される中心軸ＡＸの周囲に設けられたリフレクター１２であって、中心軸ＡＸを中心とする回転曲面の一部と略同じ形状をなし、発光部１３からの光を反射する曲面反射部１６と、回転曲面のうち曲面反射部１６が設けられた部分以外の部分に対して中心軸ＡＸ側に位置する平面に形成され、発光部１３からの光の一部を発光部１３に、他の光を被照射面に偏向させる平面偏向部である第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５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】
光を射出する発光部と組み合わせて用いられ、前記発光部が配置される中心軸の周囲に設けられたリフレクターであって、
前記中心軸を中心とする回転曲面の一部と略同じ形状をなし、前記発光部からの前記光を反射する曲面反射部と、
前記回転曲面のうち前記曲面反射部が設けられた領域以外の領域に対して前記中心軸側に位置する平面に形成され、前記発光部からの前記光を偏向させる平面偏向部と、を有し、
前記平面偏向部は、前記発光部から前記平面偏向部に入射する前記光のうち、一部を前記発光部に向かうように偏向し、他を被照射面に向かうように偏向することを特徴とするリフレクター。
【請求項２】
前記平面偏向部は、第１平面偏向部と、前記中心軸を介して前記第１平面偏向部に対向する位置に設けられた第２平面偏向部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のリフレクター。
【請求項３】
前記平面偏向部は、前記発光部からの前記光を回折により偏向させる回折格子を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のリフレクター。
【請求項４】
前記平面偏向部は、前記発光部からの前記光を反射により偏向させる反射面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のリフレクター。
【請求項５】
前記平面偏向部は、前記反射面が、鋸歯形状の断面を備えるブレーズ構造体に形成され、前記鋸歯形状に、前記発光部を中心とした円形状の反射面と被照射面に反射させる斜め形状の反射面を有することを特徴とする請求項４に記載のリフレクター。
【請求項６】
前記反射面は、前記断面において曲線をなす曲面を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載のリフレクター。
【請求項７】
前記反射面は、フレネルレンズの断面と略同じ形状の断面を備えるフレネル構造体に形成され、フレネル構造体の後向面に、前記発光部を中心とした円形状の反射面を有することを特徴とする請求項４に記載のリフレクター。
【請求項８】
前記平面偏向部を構成する構造体は、前記平面内において湾曲する形状をなすことを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のリフレクター。
【請求項９】
前記回転曲面は、前記中心軸を中心に楕円の一部を回転させることにより得られる回転楕円面であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のリフレクター。
【請求項１０】
第１焦点及び第２焦点を基準として前記楕円が定義され、前記発光部を前記第１焦点、又は前記第１焦点の近傍に配置する場合に、前記構造体は、前記平面内において、前記第２焦点に相当する位置、又は前記第２焦点に相当する位置の近傍を中心として略同心円状に配置されることを特徴とする請求項９に記載のリフレクター。
【請求項１１】
前記回転曲面は、前記中心軸を中心に放物線を回転させることにより得られる回転放物面であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のリフレクター。
【請求項１２】
光を射出する発光部と、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のリフレクターと、を有することを特徴とする光源装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光源装置と、前記光源装置から射出した光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフレクター、光源装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターは、携帯性及び設置性の向上のために、装置全体の薄型化が求められている。従来、プロジェクターの光源として使用されるランプ、例えば超高圧水銀ランプ等の放電ランプには、発光部から射出された光を反射するリフレクターが用いられている。被照射面へ効率良く光を進行させるために、リフレクターの多くは、回転曲面、例えば、回転楕円面や回転放物面をなす形状が採用されている。リフレクターは、被照射面へ効率良く光を進行させるためには、十分な大きさを確保する必要がある。このため、プロジェクターの照明光学系の中で、特にリフレクターは、プロジェクターの薄型化の障害となる場合が多い。リフレクターを備える光源装置は、被照射面へ効率良く光を進行させることが可能であって、かつ薄型であることが求められる。従来、リフレクターを備える光源装置の薄型化を可能とするための技術は、例えば、特許文献１に提案されている。特許文献１に提案される技術は、円筒形状のリフレクターを用いることで、光源装置の薄型化を図ることとされている。筒状体の周方向に沿って形成された複数の反射面をリフレクターの内面に設けることにより、中心軸上の位置に光を集光させる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９３９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中心軸上の位置に光を集光させる反射面は、波形構造、例えばフレネルレンズが備えるフレネル形状をなす構造の表面に設けられる。フレネル形状をなす構造は、反射面同士の間に設けられた後向面を有する。後向面は、反射面と同様に、筒状体の周方向に沿って形成されている。発光部から射出した光のうちの一部は、発光部から直接、或いは反射面で反射した後、後向面へ入射される。後向面へ入射した光は、被照射面の方向とは異なる方向へ進行することになる。このため、従来の技術によると、被照射面へ効率良く光を進行させることが困難であるという問題を生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するように、以下の形態または適用例として実現される。
【０００６】
〔適用例１〕本適用例に係るリフレクターは、光を射出する発光部と組み合わせて用いられ、前記発光部が配置される中心軸の周囲に設けられたリフレクターであって、前記中心軸を中心とする回転曲面の一部と略同じ形状をなし、前記発光部からの前記光を反射する曲面反射部と、前記回転曲面のうち前記曲面反射部が設けられた領域以外の領域に対して前記中心軸側に位置する平面に形成され、前記発光部からの前記光を偏向させる平面偏向部と、を有し、前記平面偏向部は、前記発光部から前記平面偏向部に入射する前記光のうち、一部を前記発光部に向かうように偏向し、他を被照射面に向かうように偏向することを特徴とする。
【０００７】
中心軸を中心とする回転曲面とは、中心軸を中心として所定の曲線を回転させることにより得られる曲面であるとする。リフレクターは、平面偏向部を設けることにより、回転曲面と略同じ形状のみを用いる場合と比較して、薄型にすることができる。平面偏向部は、発光部からの光の一部を発光部に向けて反射することにより発光部に戻し、再利用するとともに、他の光を被照射面へ向けて光を反射させることにより、被照射面へ効率良く光を進行させる。曲面反射部は、回転曲面の一部と略同じ形状とすることにより、被照射面へ効率良く光を進行させる。これにより、薄型にでき、かつ被照射面へ効率良く光を進行させるためのリフレクターを得られる。
【０００８】
〔適用例２〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記平面偏向部は、第１平面偏向部と、前記中心軸を介して前記第１平面偏向部に対向する位置に設けられた第２平面偏向部と、を有することが望ましい。
第１平面偏向部及び第２平面偏向部を互いに対向させることにより、リフレクターをさらに薄型にできる。
【０００９】
〔適用例３〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記平面偏向部は、前記発光部からの前記光を回折により偏向させる回折格子を有することが望ましい。
これにより、平面偏向部へ入射した光を発光部と被照射面の方向へ効率良く進行させることができる。
【００１０】
〔適用例４〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記平面偏向部は、前記発光部からの前記光を反射により偏向させる反射面を有することが望ましい。
これにより、平面偏向部へ入射した光を発光部と被照射面の方向へ効率良く進行させることができる。
【００１１】
〔適用例５〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記平面偏向部は、前記反射面が、鋸歯形状の断面を備えるブレーズ構造体に形成され、前記鋸歯形状に、前記発光部を中心とした円形状の反射面と被照射面に反射させる斜め形状の反射面を有することが望ましい。
これにより、反射により光を偏向させることができる。
【００１２】
〔適用例６〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記反射面は、前記断面において曲線をなす曲面を備えることが望ましい。
これにより、発光部と被照射面の方向へ、さらに効率良く光を進行させることができる。
【００１３】
〔適用例７〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記反射面は、フレネルレンズの断面と略同じ形状の断面を備えるフレネル構造体に形成され、フレネル構造体の後向面に、前記発光部を中心とした円形状の反射面を有することが望ましい。
これにより、発光部と被照射面の方向へさらに効率良く光を進行させることができる。
【００１４】
〔適用例８〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記平面偏向部を構成する構造体は、前記平面内において湾曲する形状をなすことが望ましい。
これにより、中心軸の方向へ光を進行させることができる。
【００１５】
〔適用例９〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記回転曲面は、前記中心軸を中心に楕円の一部を回転させることにより得られる回転楕円面であることが望ましい。
これにより、中心軸の方向へ効率良く光を進行させることができる。
【００１６】
〔適用例１０〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、第１焦点及び第２焦点を基準として前記楕円が定義され、前記発光部を前記第１焦点、又は前記第１焦点の近傍に配置する場合に、前記構造体は、前記平面内において、前記第２焦点に相当する位置、又は前記第２焦点に相当する位置の近傍を中心として略同心円状に配置されることが望ましい。
これにより、中心軸の方向へさらに効率良く光を進行させることができる。
【００１７】
〔適用例１１〕また、上記適用例に記載のリフレクターであって、前記回転曲面は、前記中心軸を中心に放物線を回転させることにより得られる回転放物面であることが望ましい。
これにより、平行化された光を被照射面の方向へ効率良く進行させることができる。
【００１８】
〔適用例１２〕さらに、本適用例に係る光源装置は、光を射出する発光部と、上記適用例に記載のリフレクターと、を有することを特徴とする。
上記適用例に記載のリフレクターを用いることにより、薄型にでき、かつ被照射面へ効率良く光を進行させることができる。これにより、薄型で、かつ効率良く光を供給可能な光源装置を得られる。
【００１９】
〔適用例１３〕さらに、本適用例に係るプロジェクターは、上記適用例に記載の光源装置と、前記光源装置から射出した光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とする。
上記適用例に記載の光源装置を用いることにより、薄型にでき、かつ効率良く光を供給することができる。これにより、薄型で、かつ効率良く明るい画像を表示可能なプロジェクターを得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る光源装置１０の斜視構成を示す。光源装置１０は、発光管１１及びリフレクター１２を有する。発光管１１は、例えば、超高圧水銀ランプである。発光管１１は、光を射出する発光部１３を有する。発光部１３は、光源装置１０の中心軸ＡＸ上に配置されているとする。リフレクター１２は、中心軸ＡＸの周囲に設けられている。リフレクター１２は、発光管１１が設けられた側とは反対側を開口とする凹形状をなしている。光源装置１０から射出された光は不図示の被照射面を照射する。
【００２２】
リフレクター１２の内面は、第１平面偏向部１４、第２平面偏向部１５、及び曲面反射部１６により構成されている。第１平面偏向部１４は、リフレクター１２の内面のうち、リフレクター１２の開口側の一部分に設けられている。第２平面偏向部１５は、中心軸ＡＸを介して第１平面偏向部１４に対向する位置に設けられている。第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５は、中心軸ＡＸに略平行である。第１平面偏向部１４、第２平面偏向部１５は、略同じ大きさの平面にそれぞれ形成されている。第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５は、発光部１３からの光を偏向させる平面偏向部である。曲面反射部１６は、リフレクター１２の内面のうち、第１平面偏向部１４が設けられた部分、及び第２平面偏向部１５が設けられた部分以外の部分である。曲面反射部１６は、曲面形状をなしている。曲面反射部１６は、発光部１３からの光を反射する。
【００２３】
図２は、中心軸ＡＸを含み、第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５に対して略垂直な平面における光源装置１０の断面構成を示す。図示する断面において、曲面反射部１６は、中心軸ＡＸを長軸とする楕円の一部と同じ形状をなしている。曲面反射部１６は、中心軸ＡＸを中心として楕円の一部を回転させることにより得られる回転楕円面と略同じ形状を有する。発光部１３は、かかる楕円を定義する焦点の一つである第１焦点に設けられている。第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５は、略平行に形成されている。
【００２４】
図３は、中心軸ＡＸに直交する平面におけるリフレクター１２の正面構成を示す。ここでは、中心軸ＡＸを中心として楕円の一部を回転させることにより得られる回転楕円面Ｓ１を想定して、リフレクター１２の構成を説明する。図示する平面において、回転楕円面Ｓ１は、中心軸ＡＸを中心とする円をなしている。曲面反射部１６は、回転楕円面Ｓ１の一部と略同じ形状をなしている。第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５は、回転楕円面Ｓ１のうち曲面反射部１６が設けられた部分以外の部分に対して中心軸ＡＸ側に位置する平面に形成されている。リフレクター１２は、互いに対向する第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５を設けることにより、回転楕円面Ｓ１と略同じ形状のみを用いる場合と比較して、薄型にすることができる。また、例えばプロジェクターの光学系の光軸と中心軸ＡＸとを一致させると、第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５は、光学系の光軸に対して略平行となる。プロジェクターの筐体は、通常、光軸に略平行な上面及び下面を有する。かかる上面及び下面に対して第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５が略平行となるように光源装置１０を配置することで、プロジェクターの筐体を薄型にすることができる。
【００２５】
図４は、リフレクター１２のうち第１平面偏向部１４が設けられた部分の要部断面構成を模式的に表したものである。図示する断面は、不図示の中心軸ＡＸを含み、かつ第１平面偏向部１４が設けられた平面Ｓ２に直交する面であるとする。第１平面偏向部１４は、平面Ｓ２に設けられた回折格子１７を有する。回折格子１７は、発光部１３からの光を回折により偏向させる。回折格子１７は、例えば、微細構造を備える。微細構造は、微小な構造体を略一定の高さで形成されたものである。回折格子１７を構成する各構造体は、矩形の断面形状をなす。回折格子１７は、平面Ｓ２上に形成した略平坦な層を適宜パターニングして得られる。回折格子１７は、高反射性部材、例えば誘電体多層膜や金属膜を用いて構成されている。
【００２６】
図５は、第１平面偏向部１４の要部平面構成を模式的に表したものである。図示する平面は、第１平面偏向部１４が設けられた平面Ｓ２に平行な面であるとする。回折格子１７は、不図示の中心軸ＡＸに略垂直に形成された各構造体を、中心軸ＡＸに沿う方向へ並列させて構成されている。回折格子１７は、各構造体へ入射した光の位相を変化させる。回折格子１７は、光の位相を空間的に変化させることにより、回折光を生じさせる。回折格子１７を構成する構造体の間隔及び高さを含む表面条件を最適化することにより、発光部１３から第１平面偏向部１４へ入射した光を所望の方向へ進行させることができる。回折格子１７は、発光部１３から射出し、回折格子１７へ入射した光の一部が発光部１３に戻るように偏向し、他の光が不図示の被照射面に向けて偏向するように構成されている。第２平面偏向部１５は、第１平面偏向部１４と同様の構成を有する。
【００２７】
図６は、発光部１３から射出した光の進行状態を説明するものである。ここでは、光源装置１０から射出した光を凹レンズ１８へ入射させるものとして説明する。凹レンズ１８の光軸は、光源装置１０の中心軸ＡＸと略一致している。発光部１３から射出した光は、リフレクター１２の内面の全体へ向けて放射する。楕円の第１焦点に設けられた発光部１３から射出し、曲面反射部１６で反射した光は、中心軸ＡＸ上の楕円の第２焦点へ向けて進行する。第１焦点に発光部１３を設けることにより、曲面反射部１６から中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ効率良く光を進行させることができる。
【００２８】
発光部１３から射出し、第１平面偏向部１４へ入射した光は、第１平面偏向部１４での偏向により、一部の光は発光部１３に戻り、発光部１３に入射した光は、発光部１３を素通りするか、または、発光部１３に吸収され、再発光することにより、再利用され、曲面反射部１６及び、第１平面偏向部１４または第２平面偏向部１５により、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ光を進行させる。また、発光部１３に戻らない光は、直接、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ光を進行させる。発光部１３から射出し、第２平面偏向部１５へ入射した光も、第２平面偏向部１５での偏向により、一部の光は発光部１３に戻り、発光部１３に入射した光は、発光部１３を素通りするか、または、発光部１３に吸収され、再発光することにより、再利用され、曲面反射部１６及び、第１平面偏向部１４または第２平面偏向部１５により、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ光を進行させる。また、発光部１３に戻らない光は、直接、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ光を進行させる。仮に、第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５に代えて、単なる平面形状の反射面を用いる場合、図中破線矢印で示すように、多くの光が凹レンズ１８に取り込まれず損失することとなる。本実施例の光源装置１０は、第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５を用いることにより、所望の方向へ光を偏向させることが可能である。
【００２９】
凹レンズ１８は、光源装置１０から第２焦点へ向かう方向へ進行した光を平行化させる。リフレクター１２は、曲面反射部１６、第１平面偏向部１４、第２平面偏向部１５により第２焦点へ向かう方向へ効率良く光を進行させることにより、凹レンズ１８から不図示の被照射面へ効率良く光を進行させることができる。これにより、リフレクター１２を薄型にでき、かつ被照射面へ効率良く光を進行させることができるという効果を奏する。
【００３０】
曲面反射部１６は、所望の形状に成形された基材の表面に高反射性部材、例えば誘電体多層膜や金属部材を蒸着させることにより得られる。リフレクター１２のうち第１平面偏向部１４及び第２平面偏向部１５は、平板状の基材の表面に回折格子１７を形成することにより得られる。曲面反射部１６、第１平面偏向部１４、第２平面偏向部１５を形成する基材としては、例えば、耐熱性ガラスを用いることができる。リフレクター１２は、曲面反射部１６が形成された基材、第１平面偏向部１４が形成された基材、及び第２平面偏向部１５が形成された基材を組み合わせることにより製造できる。
【実施例２】
【００３１】
図７は、本発明の実施例２に係るリフレクターのうち第１平面偏向部２０が設けられた部分の要部断面構成を示す。図示する断面は、不図示の中心軸ＡＸを含み、かつ第１平面偏向部２０が設けられた平面Ｓ２に直交する。不図示の第２平面偏向部は、第１平面偏向部２０と同様の構成を有する。本実施例のリフレクターは、第１平面偏向部２０、第２平面偏向部以外の部分は、上記実施例１のリフレクター１２と同様の構成を有する。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３２】
第１平面偏向部２０は、平面Ｓ２に設けられたブレーズ構造体２１を有する。ブレーズ構造体２１は、発光部１３を中心とした円形状の断面と鋸歯形状の断面を備える。ブレーズ構造体２１は、微小な構造体を並列させて構成されている。ブレーズ構造体２１を構成する微小な構造体は、第１面２２及び第２面２３を備える。上記実施例１における回折格子１７（図５参照）と同様に、ブレーズ構造体２１は、不図示の中心軸ＡＸに略垂直に形成された各構造体を、中心軸ＡＸに沿う方向へ並列させて構成されている。ブレーズ構造体２１は、平面Ｓ２上に形成した略平坦な層を適宜パターニングして得られる。
【００３３】
反射面２４は、ブレーズ構造体２１のうち第１面２２及び第２面２３に形成されている。第１面２２は、平面Ｓ２に対して傾けられている。第２面２３は、第１面２２同士の間に形成されており、発光部１３に対向している。以後、必要に応じ、第１面２２を前向面、第２面２３を後向面と呼ぶ。本明細書における「前側」とは、発光部から見て被照射面がある側であるとする。また、「光を前側へ偏向させる」とは、被照射面がある側の向きに光を偏向させることである、または、リフレクターを有する光源装置における光の射出方向のことである、とする。一方、本明細書における「後側」とは、被照射面から見て発光部がある側であるとする。第１面２２は、略平坦に形成された面である。第２面２３は、発光部１３の位置を焦点とする曲面で形成された面である。ここで、第２面２３は、発光部１３を中心とした円形状に形成されている。第２面２３は、略平坦に形成された面であってもよい。反射面２４は、発光部１３（図２参照）からの光を反射により偏向させる。反射面２４は、ブレーズ構造体２１の第１面２２及び第２面２３に高反射性部材、例えば誘電体多層膜や金属膜を蒸着させることにより形成できる。発光部１３から射出し、第１平面偏向部２０へ入射した光は、第１平面偏向部２０での偏向により、発光部１３及び中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ進行する。具体的には、第２面２３に形成された反射面２４に入射した光は発光部１３に戻る方向に進行し、第１面２２に形成された反射面２４に入射した光は中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ進行する。このとき、発光部１３に戻った光は、再利用され、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ進行する。この、光の再利用の作用については、実施例１に記されていることと同様である。本実施例の場合も、リフレクターを薄型にでき、かつ被照射面へ効率良く光を進行させることができる。
【００３４】
（変形例１）
図８は、本実施例の変形例１に係るリフレクターのうち第１平面偏向部２５が設けられた部分の要部断面構成を示す。第１平面偏向部２５を構成するブレーズ構造体２６は、発光部１３を中心とした円形状の第２面２３と凹形状の第１面２７を備える。反射面２８は、ブレーズ構造体２６の第１面２７及び第２面２３に形成されている。反射面２８は、図示する断面において曲線をなす曲面である。図示する断面は、不図示の中心軸ＡＸを含み、かつ第１平面偏向部２５が設けられた平面Ｓ２に直交する面である。第１面２７の形状は、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ光を効率良く進行させるように適宜決定することができる。
【００３５】
（変形例２）
図９は、本実施例の変形例２に係るリフレクターのうち第１平面偏向部３０が設けられた部分の要部断面構成を示す。第１平面偏向部３０を構成するブレーズ構造体３１は、凸形状の第１面３２を備える。反射面３３は、ブレーズ構造体３１の第１面３２と第２面２３に形成されている。反射面３３は、図示する断面において曲線をなす曲面である。図示する断面は、不図示の中心軸ＡＸを含み、かつ第１平面偏向部３０が設けられた平面Ｓ２に直交する面である。第１面３２の形状は、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ光を効率良く進行させるように適宜決定することができる。なお、変形例１における第１面２７、変形例２における第１面３２は、曲面のみにより構成される場合に限られず、例えば、複数の平面を備える構成や、曲面及び平面を備える構成であっても良い。
【００３６】
（変形例３）
図１０は、本実施例の変形例３に係るリフレクターのうち第１平面偏向部３５が設けられた部分の要部断面構成を示す。図示する断面は、不図示の中心軸ＡＸを含み、かつ第１平面偏向部３５が設けられた平面Ｓ２に直交する。第１平面偏向部３５は、平面Ｓ２に設けられたフレネル構造体３６を有する。フレネル構造体３６は、発光部１３を中心とした円形状の断面と楕円形状を輪状に切り出した切片の断面と略同じ形状の断面を備える微小な構造体を並列させて構成されている。フレネル構造体３６は、フレネルレンズの断面と略同じ形状の断面を備える構造体である。
【００３７】
フレネル構造体３６を構成する微小な構造体は、第１面３７及び第２面３８を備える。第２面３８は後向面であり、発光部１３の位置を焦点とする曲面で形成された面である。ここで、第２面３８は、発光部１３を中心とした円形状に形成されている。反射面３９は、フレネル構造体３６の第１面３７と第２面３８に形成されている。反射面３９は、図示する断面において曲線をなす曲面である。反射面３９は、フレネル構造体３６の第１面３７と第２面３８に高反射性部材、例えば誘電体多層膜や金属膜を蒸着させることにより形成できる。発光部１３（図２参照）から射出し、第１平面偏向部３５へ入射した光は、第１平面偏向部３５での偏向により、発光部１３および中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ進行する。このとき、発光部１３に戻った光は、再利用され、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ進行する。この、光の再利用の作用については、実施例１に記入されていることと同様であるため省略する。本変形例の場合も、リフレクターを薄型にでき、かつ被照射面へ効率良く光を進行させることができる。
【００３８】
（変形例４）
図１１は、本実施例の変形例４に係るリフレクターのうち第１平面偏向部４０の要部平面構成を模式的に表したものである。図示する平面は、第１平面偏向部４０が設けられた平面Ｓ２に平行な面であるとする。不図示の第２平面偏向部は、第１平面偏向部４０と同様の構成を有する。第１平面偏向部４０を構成するブレーズ構造体４１は、図示する平面内において湾曲する形状をなす。ブレーズ構造体４１は、第２焦点に相当する所定の位置Ｆを中心として同心円状に配置されている。位置Ｆは、リフレクターのうち曲面反射部１６（図２参照）がなす楕円の第２焦点を平面Ｓ２に投影した位置であるとする。
【００３９】
第１平面偏向部４０は、平面Ｓ２に直交する面内のみならず、平面Ｓ２に平行な面内においても、中心軸ＡＸ上の第２焦点へ向かう方向へ光を進行させることができる。これにより、さらに効率良く被照射面へ光を進行させることができる。ブレーズ構造体４１を用いる場合のみならず、上記のフレネル構造体３６（図１０参照）も、位置Ｆを中心として同心円状に配置することとしても良い。
【実施例３】
【００４０】
図１２は、本発明の実施例３に係る光源装置５０の断面構成を示す。図示する断面は、中心軸ＡＸを含み、第１平面偏向部５２及び第２平面偏向部５３に対して略垂直な平面である。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。光源装置５０は、発光管１１及びリフレクター５１を有する。リフレクター５１は、中心軸ＡＸの周囲に設けられている。リフレクター５１は、発光管１１が設けられた側とは反対側を開口とする凹形状をなしている。
【００４１】
リフレクター５１の内面は、第１平面偏向部５２、第２平面偏向部５３、及び曲面反射部５４により構成されている。第１平面偏向部５２は、リフレクター５１の内面のうち、リフレクター５１の開口側の一部分に設けられている。第２平面偏向部５３は、中心軸ＡＸを介して第１平面偏向部５２に対向する位置に設けられている。第１平面偏向部５２及び第２平面偏向部５３は、中心軸ＡＸに略平行である。第１平面偏向部５２及び第２平面偏向部５３は、発光部１３からの光を偏向させる平面偏向部である。第１平面偏向部５２及び第２平面偏向部５３は、発光部１３からの光を回折により偏向させる不図示の回折格子を有する。第１平面偏向部５２及び第２平面偏向部５３は、上記実施例１および実施例２における第１平面偏向部１４と同様に構成できる。
【００４２】
曲面反射部５４は、リフレクター５１の内面のうち、第１平面偏向部５２が設けられた部分、及び第２平面偏向部５３が設けられた部分以外の部分である。曲面反射部５４は、曲面形状をなしている。曲面反射部５４は、発光部１３からの光を反射させる。図示する断面において、曲面反射部５４は、中心軸ＡＸを対称軸とする放物線と略同じ形状をなしている。曲面反射部５４は、中心軸ＡＸを中心として放物線を回転させることにより得られる回転放物面と略同じ形状を有する。発光部１３は、かかる放物線を定義する焦点に設けられている。
【００４３】
ここで、中心軸ＡＸを中心として放物線を回転させることにより得られる回転放物面を想定して、リフレクター５１の構成を説明する。中心軸ＡＸに直交する平面において、回転放物面は、図３に示す回転楕円面Ｓ１と同様に、中心軸ＡＸを中心とする円をなしている。曲面反射部５４は、回転放物面の一部と略同じ形状をなしている。第１平面偏向部５２及び第２平面偏向部５３は、回転放物面のうち曲面反射部５４が設けられた部分以外の部分に対して中心軸ＡＸ側に位置する平面に形成されている。リフレクター５１は、互いに対向する第１平面偏向部５２及び第２平面偏向部５３を設けることにより、回転放物面と略同じ形状のみを用いる場合と比較して、薄型にすることができる。
【００４４】
図１３は、発光部１３から射出した光の進行状態を説明するものである。放物線の焦点から射出し、曲面反射部５４で反射した光は、発光部１３および中心軸ＡＸに略平行に進行する。焦点に発光部１３を設けることにより、曲面反射部５４から不図示の被照射面へ向かう方向へ効率良く光を進行させることができる。発光部１３から射出し、第１平面偏向部５２へ入射した光は、第１平面偏向部５２での偏向により、発光部１３に戻るように、および中心軸ＡＸに略平行に進行する。発光部１３から射出し、第２平面偏向部５３へ入射した光は、第２平面偏向部５３での偏向により、発光部１３および中心軸ＡＸに略平行に進行する。このとき、発光部１３に戻った光は、再利用され、中心軸ＡＸに略平行に進行する。この光の再利用の作用については、実施例１に記されていることと同様である。
【００４５】
リフレクター５１は、曲面反射部５４、第１平面偏向部５２、第２平面偏向部５３により被照射面へ効率良く光を進行させることができる。これにより、本実施例の場合も、リフレクター５１を薄型にでき、かつ被照射面へ効率良く光を進行させることができる。本実施例の光源装置５０は、凹レンズを用いなくても、中心軸ＡＸに略平行な光を射出することが可能である。よって、上記実施例１に係る光源装置１０と比較して、少ない部品点数にできる利点がある。回転楕円面を有する上記実施例１のリフレクター１２は、回転放物面を有する本実施例のリフレクター５１と比較して、さらに容易に薄型にできる利点がある。本実施例の場合も、第１平面偏向部５２及び第２平面偏向部５３は、回折格子を有するものに限られず、ブレーズ構造体又はフレネル構造体に設けられた反射面を有するものであっても良い。
【００４６】
上記各実施例で説明するリフレクターは、第１平面偏向部及び第２平面偏向部を有するものとしているが、これに限られない。リフレクターは、少なくとも一つの平面偏向部を有するものであれば良い。少なくとも一つの平面偏向部を用いることにより、回転楕円面又は回転放物面と略同じ形状のみを用いる場合と比較してリフレクターを薄型にする効果を得られる。曲面反射部は、回転楕円面の一部、又は回転放物面の一部と略同じ形状である場合に限られず、中心軸ＡＸを中心として所定の曲線を回転させることにより得られる他の回転曲面の一部と略同じ形状であっても良い。さらに、曲面反射部は、回転曲面に変形を施すことにより得られる自由曲面を有するものであっても良い。
【００４７】
上記各実施例の光源装置に用いる発光管１１は、超高圧水銀ランプである場合に限られず、他のランプ、例えば、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等であっても良い。光源装置は、ランプを有するものに限られず、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の固体光源を用いる構成としても良い。
【実施例４】
【００４８】
図１４は、本発明の実施例４に係るプロジェクター６０の概略構成を示す。プロジェクター６０は、不図示のスクリーンへ光を投写し、スクリーンで反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクターである。プロジェクター６０は、上記実施例１に係る光源装置１０を有する。光源装置１０は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を含む光を射出する。凹レンズ１８は、光源装置１０から射出した光を平行化させる。第１インテグレーターレンズ６１及び第２インテグレーターレンズ６２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第１インテグレーターレンズ６１は、凹レンズ１８からの光束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ６１の各レンズ素子は、凹レンズ１８からの光束を第２インテグレーターレンズ６２のレンズ素子近傍にて集光させる。第２インテグレーターレンズ６２のレンズ素子は、第１インテグレーターレンズ６１のレンズ素子の像を空間光変調装置上に形成する。
【００４９】
２つのインテグレーターレンズ６１，６２を経た光は、偏光変換素子６３にて特定の振動方向の直線偏光に変換される。重畳レンズ６４は、第１インテグレーターレンズ６１の各レンズ素子の像を空間光変調装置上で重畳させる。第１インテグレーターレンズ６１、第２インテグレーターレンズ６２及び重畳レンズ６４は、光源装置１０からの光の強度分布を空間光変調装置上にて均一化させる。重畳レンズ６４からの光は、第１ダイクロイックミラー６５に入射する。第１ダイクロイックミラー６５は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー６５へ入射したＲ光は、第１ダイクロイックミラー６５、反射ミラー６６でそれぞれ光路が折り曲げられ、Ｒ光用フィールドレンズ６７Ｒへ入射する。Ｒ光用フィールドレンズ６７Ｒは、反射ミラー６６からのＲ光を平行化し、Ｒ光用空間光変調装置６８Ｒへ入射させる。
【００５０】
Ｒ光用空間光変調装置６８Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置６８Ｒに設けられた不図示の液晶パネルは、２つの透明基板の間に、光を画像信号に応じて変調するための液晶層を封入している。Ｒ光用空間光変調装置６８Ｒ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６９へ入射する。
【００５１】
第１ダイクロイックミラー６５を透過したＧ光及びＢ光は、第２ダイクロイックミラー７０へ入射する。第２ダイクロイックミラー７０は、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー７０へ入射したＧ光は、第２ダイクロイックミラー７０で光路が折り曲げられ、Ｇ光用フィールドレンズ６７Ｇへ入射する。Ｇ光用フィールドレンズ６７Ｇは、第２ダイクロイックミラー７０からのＧ光を平行化し、Ｇ光用空間光変調装置６８Ｇへ入射させる。Ｇ光用空間光変調装置６８Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置６８Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム６９のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００５２】
第２ダイクロイックミラー７０を透過したＢ光は、リレーレンズ７１を透過した後、反射ミラー７２での反射により光路が折り曲げられる。反射ミラー７２からのＢ光は、さらにリレーレンズ７３を透過した後、反射ミラー７４での反射により光路が折り曲げられ、Ｂ光用フィールドレンズ６７Ｂへ入射する。Ｒ光の光路及びＧ光の光路よりもＢ光の光路が長いことから、空間光変調装置における照明倍率を他の色光と等しくするために、Ｂ光の光路には、リレーレンズ７１，７３を用いるリレー光学系が採用されている。
【００５３】
Ｂ光用フィールドレンズ６７Ｂは、反射ミラー７４からのＢ光を平行化し、Ｂ光用空間光変調装置６８Ｂへ入射させる。Ｂ光用空間光変調装置６８Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置６８Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム６９のうちＲ光が入射する面、Ｇ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
【００５４】
クロスダイクロイックプリズム６９は、互いに略直交する２つのダイクロイック膜７５，７６を有する。第１ダイクロイック膜７５は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜７６は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム６９は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ７７の方向へ射出する。投写レンズ７７は、クロスダイクロイックプリズム６９で合成された光をスクリーンの方向へ投写する。
【００５５】
プロジェクター６０は、上記の光源装置１０を用いることにより、薄型にでき、かつ各色光用空間光変調装置６８Ｒ，６８Ｇ，６８Ｂの被照射面へ効率良く光を供給することができる。これにより、薄型で、かつ効率良く明るい画像を表示できるという効果を奏する。プロジェクター６０は、薄型にできることにより、携帯性及び設置性に優れたものとすることができる。プロジェクター６０は、上記実施例のいずれの光源装置を用いても良い。
【００５６】
本実施形態に係るプロジェクター６０は、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid  Crystal  On  Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital  Micro  mirror  Device）、ＧＬＶ（Grating  Light  Valve）等を用いても良い。プロジェクター６０は、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクター６０は、一の空間光変調装置により２つ又は３つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクター６０は、空間光変調装置を用いる場合に限られない。プロジェクター６０は、画像情報を持たせたスライドを用いるスライドプロジェクターであっても良い。プロジェクター６０は、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクターであっても良い。
【００５７】
なお、前述の実施例に係る光源装置は、プロジェクター６０に限らず、例えば、懐中電灯等の照明機器や、自動車のヘッドライト等に適用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係るリフレクターは、プロジェクターの光源装置に用いる場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１に係る光源装置の斜視構成を示す図。
【図２】中心軸を含む平面における光源装置の断面構成を示す図。
【図３】中心軸に直交する平面におけるリフレクターの正面構成を示す図。
【図４】第１平面偏向部の要部断面構成を模式的に表した図。
【図５】第１平面偏向部の要部平面構成を模式的に表した図。
【図６】発光部から射出した光の進行状態を説明する図。
【図７】本発明の実施例２に係るリフレクターの第１平面偏向部の要部断面構成の図。
【図８】実施例２の変形例１に係る第１平面偏向部の要部断面構成を示す図。
【図９】実施例２の変形例２に係る第１平面偏向部の要部断面構成を示す図。
【図１０】実施例２の変形例３に係る第１平面偏向部の要部断面構成を示す図。
【図１１】実施例２の変形例４に係る第１平面偏向部を模式的に表した図。
【図１２】本発明の実施例３に係る光源装置の断面構成を示す図。
【図１３】発光部から射出した光の進行状態を説明する図。
【図１４】本発明の実施例４に係るプロジェクターの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１０…光源装置、１１…発光管、１２…リフレクター、１３…発光部、１４…第１平面偏向部、１５…第２平面偏向部、１６…曲面反射部、ＡＸ…中心軸、Ｓ１…回転楕円面、１７…回折格子、Ｓ２…平面、１８…凹レンズ、２０…第１平面偏向部、２１…ブレーズ構造体、２２…第１面、２３…第２面、２４…反射面、２５…第１平面偏向部、２６…ブレーズ構造体、２７…第１面、２８…反射面、３０…第１平面偏向部、３１…ブレーズ構造体、３２…第１面、３３…反射面、３５…第１平面偏向部、３６…フレネル構造体、３７…第１面、３８…第２面、３９…反射面、４０…第１平面偏向部、４１…ブレーズ構造体、５０…光源装置、５１…リフレクター、５２…第１平面偏向部、５３…第２平面偏向部、５４…曲面反射部、６０…プロジェクター、６１…第１インテグレーターレンズ、６２…第２インテグレーターレンズ、６３…偏光変換素子、６４…重畳レンズ、６５…第１ダイクロイックミラー、６６…反射ミラー、６７Ｒ…Ｒ光用フィールドレンズ、６７Ｇ…Ｇ光用フィールドレンズ、６７Ｂ…Ｂ光用フィールドレンズ、６８Ｒ…Ｒ光用空間光変調装置、６８Ｇ…Ｇ光用空間光変調装置、６８Ｂ…Ｂ光用空間光変調装置、６９…クロスダイクロイックプリズム、７０…第２ダイクロイックミラー、７１，７３…リレーレンズ、７２，７４反射ミラー、７５…第１ダイクロイック膜、７６…第２ダイクロイック膜、７７…投写レンズ。
【図１】
2010170856.tif 000003
【図２】
2010170856.tif 000004
【図３】
2010170856.tif 000005
【図４】
2010170856.tif 000006
【図５】
2010170856.tif 000007
【図６】
2010170856.tif 000008
【図７】
2010170856.tif 000009
【図８】
2010170856.tif 000010
【図９】
2010170856.tif 000011
【図１０】
2010170856.tif 000012
【図１１】
2010170856.tif 000013
【図１２】
2010170856.tif 000014
【図１３】
2010170856.tif 000015
【図１４】
2010170856.tif 000016