(57)【要約】【課題】  光源ランプからの放射光をより効率よく利用することができる光源ユニット及びこの光源ユニットを備えたプロジェクタを提供する。【解決手段】  光源ユニット１１は、光源ランプ１１ａと、光源ランプ１１ａの光源を焦点位置に配置し、光源からの放射光を反射する第１反射鏡１１ｂと、第１反射鏡１１ｂに光源を介して対向し、第１反射鏡１１ｂの光反射方向に光源から直接放射される光を第１反射鏡１１ｂに反射する第２反射鏡１１ｃとを有する。第２反射鏡１１ｃは、矢印Ｂの方向へ進行する光を第１反射鏡１１ｂへ反射し、この反射光は第１反射鏡１１ｂによりフライアイレンズ１２に向かって反射することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ランプと、
焦点を持ち、前記光源ランプの光源を前記焦点の位置に配置し、前記光源から放射される光を反射する第１の反射鏡と、
前記第１の反射鏡に前記光源を介して対向し、前記第１の反射鏡の光反射方向に前記光源から直接放射される光を前記第１の反射鏡に反射する第２の反射鏡と、
を備えたことを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記第２の反射鏡は、前記光源ランプの封止管の表面に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記第２の反射鏡は、前記光源ランプの封止管の内部に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記光源ランプの光源は一対の放電電極を備え、前記第２の反射鏡は前記一対の放電電極の一方の放電面により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項５】
一対の放電電極を有する光源ランプと、
第１の焦点を持ち、前記一対の放電電極の一方の発光スポットを前記第１の焦点の位置に配置する第１の反射面、第２の焦点を持ち、前記一対の放電電極の他方の発光スポットを前記第２の焦点の位置に配置する第２の反射面、及び、第３の焦点を持ち、前記一対の放電電極の一方と他方との間の発光スポットを前記第３の焦点の位置に配置する第３の反射面を有する反射鏡と、
を備えたことを特徴とする光源ユニット。
【請求項６】
前記反射鏡の前記第１の反射面、前記第２の反射面、前記第３の反射面のそれぞれの間は段差がなく滑らかに結合されていることを特徴とする請求項５に記載の光源ユニット。
【請求項７】
前記請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光源ユニットと、
前記光源ユニットから放射される光を透過するインテグレータと、
前記インテグレータを透過する光を変調する光変調器と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
光源ランプと、
複数のレンズを二次元アレイ状に配列したフライアイレンズと、
焦点を持ち、前記光源ランプの光源を前記焦点の位置に配置し、前記光源から放射される光を前記フライアイレンズの複数のレンズのそれぞれに集光する複数の反射面を有する反射鏡と、
を備えたことを特徴とする光源ユニット。
【請求項９】
光源ランプと、
複数のレンズを二次元アレイ状に配列したフライアイレンズと、
焦点を持ち、前記光源ランプの光源を前記焦点の位置に配置し、前記光源から放射される光を前記フライアイレンズの複数のレンズのそれぞれに集光する複数の反射面を有する反射鏡と、
前記フライアイレンズを透過する光を変調する光変調器と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１０】
光源ランプと、
焦点を持ち、前記光源ランプの光源を前記焦点の位置に配置し、前記光源から放射される光を、対向配置されるフライアイレンズに反射する反射鏡と、を備え、
前記フライアイレンズは第１の方向に配列されるレンズ数に対してそれと交差する第２の方向に配列されるレンズ数が多い長方形を有するフライアイレンズであり、このフライアイレンズの長辺に一致する開口縁を前記反射鏡が有することを特徴とする光源ユニット。
【請求項１１】
光源ランプと、
第１の方向に配列されるレンズ数に対してそれと交差する第２の方向に配列されるレンズ数が多い長方形のフライアイレンズと、
前記フライアイレンズの長辺に一致する開口縁を有し、焦点を持ち、前記光源ランプの光源を前記焦点の位置に配置し、前記光源から放射される光を前記フライアイレンズに反射する反射鏡と、
前記第１の方向に配列される画素数に対して前記第２の方向に配列される画素数が多く、前記フライアイレンズを透過する光を光変調する光変調器と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源ユニット及びプロジェクタに関し、特に放電電極を有する光源ユニット及びこの光源ユニットを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
光源ランプからの放射光を光学系を通して画像が表示される光変調器に照射し、その画像をスクリーンに投影するプロジェクタが知られている。プロジェクタを用いれば、テレビ、ビデオ、パーソナルコンピュータなどの画像機器が出力する画像をスクリーンに投影し、複数の者がその画像を視聴することができる。しかも、近年、投影される画像の照度が向上したことに伴い、プロジェクタは、オフィスでのプレゼンテーションや家庭でのテレビの視聴などに広く利用されるようになってきた。プロジェクタの基本構造や明るく高精細な画像を実現する種々の改良については、例えば、下記非特許文献１及び非特許文献２に詳説されている。
【非特許文献１】永田信一著、「図解  レンズがわかる本」、日本実業出版社、２００２年１１月、ｐ．１１６−１１７、１７２−１７５
【非特許文献２】近岡裕著、「松下電器、プロジェクタの輝度を９０００ルーメンに」、日経メカニカル、日経ＢＰ社、１９９８年８月号、Ｎｏ．５３９、ｐ．５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プロジェクタの照度は、高輝度光源ランプの開発や光学系の改良を通して改善されてきたが、それでも尚、照度の更なる向上についての要請は高い。本発明者等は、主に家庭用のプロジェクタについて、照度を更に向上すべく鋭意検討した結果、光源ランプから放射される光のうち、反射鏡により反射される大半の光は光変調器に効率良く到達するものの、光源ランプから光学変調器に向かって直接放射される一部の光は、反射鏡により集光されていないので、光学変調器に到達せずに発散してしまう。すなわち、光源ランプから放射される光には光変調器まで到達しない無駄な一部が存在する。
【０００４】
また、家庭用のプロジェクタには、業務用プロジェクタとは異なり、本体を小型化しなければならないという要請がある。したがって、照度向上のためにプロジェクタが大型化することがあってはならず、部品数の削減を通した小型化と高照度化が両立することが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明は、光源ランプからの放射光をより効率良く利用することができる光源ユニット及びこの光源ユニットを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、部品数を削減することができ、小型化を図ることができるプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る光源ユニットは、光源ランプと、焦点を持ち、光源ランプの光源を焦点の位置に配置し、光源から放射される光を反射する第１の反射鏡と、第１の反射鏡に光源を介して対向し、第１の反射鏡の光反射方向に光源から直接放射される光を第１の反射鏡に反射する第２の反射鏡と、を備える。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る光源ユニットは、一対の放電電極を有する光源ランプと、第１の焦点を持ち、一対の放電電極の一方の発光スポットを第１の焦点の位置に配置する第１の反射面、第２の焦点を持ち、一対の放電電極の他方の発光スポットを第２の焦点の位置に配置する第２の反射面、及び、第３の焦点を持ち、一対の放電電極の一方と他方との間の発光スポットを第３の焦点の位置に配置する第３の反射面を有する反射鏡と、を備える。
【０００９】
本発明の第３の態様に係るプロジェクタは、第１又は第２の態様に係る光源ユニットと、光源ユニットから放射される光を透過するインテグレータと、インテグレータを透過する光を変調する光変調器と、を備える。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る光源ユニットは、光源ランプと、複数のレンズを二次元アレイ状に配列したフライアイレンズと、焦点を持ち、光源ランプの光源を焦点の位置に配置し、光源から放射される光をフライアイレンズの複数のレンズのそれぞれに集光する複数の反射面を有する反射鏡と、を備える。
【００１１】
本発明の第５の態様に係るプロジェクタは、光源ランプと、複数のレンズを二次元アレイ状に配列したフライアイレンズと、焦点を持ち、光源ランプの光源を焦点の位置に配置し、光源から放射される光をフライアイレンズの複数のレンズのそれぞれに集光する複数の反射面を有する反射鏡と、フライアイレンズを透過する光を変調する光変調器と、を備える。
【００１２】
本発明の第６の態様に係る光源ユニットは、光源ランプと、焦点を持ち、光源ランプの光源を焦点の位置に配置し、光源から放射される光を、対向配置されるフライアイレンズに反射する反射鏡と、を備え、フライアイレンズは第１の方向に配列されるレンズ数に対してそれと交差する第２の方向に配列されるレンズ数が多い長方形を有するフライアイレンズであり、このフライアイレンズの長辺に一致する開口縁を反射鏡が有する。
【００１３】
本発明の第７の態様に係るプロジェクタは、光源ランプと、第１の方向に配列されるレンズ数に対してそれと交差する第２の方向に配列されるレンズ数が多い長方形のフライアイレンズと、フライアイレンズの長辺に一致する開口縁を有し、焦点を持ち、光源ランプの光源を焦点の位置に配置し、光源から放射される光をフライアイレンズに反射する反射鏡と、第１の方向に配列される画素数に対して第２の方向に配列される画素数が多く、フライアイレンズを透過する光を光変調する光変調器と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光源ランプからの放射光をより効率よく利用することができる光源ユニット及びこの光源ユニットを備えたプロジェクタを提供することができる。また、本発明によれば、部品点数を削減することができ、サイズを低減することができるプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１に示す通り、プロジェクタ１０は、光源ユニット１１と、光源ユニット１１から放射される光を透過するインテグレータ１２と、インテグレータ１２を透過する光を変調する光変調器１５Ｂ、１５Ｇ及び１５Ｒとを備える。さらに、プロジェクタ１０は、インテグレータ１２を透過する光を透過するとともにこの光を直線偏光変換する偏光変換器１３と、偏光変換器１３を透過した光を色分割するダイクロイックミラー１４ａ及び１４ｂと、光変調器１５Ｂ、１５Ｇ及び１５Ｒのそれぞれを透過した光を合成するダイクロイックプリズム１６とを備えている。なお、偏光変換器１３は、後に例示するように光変調器１５Ｂ、１５Ｇ及び１５Ｒとして液晶ライトバルブが使用される場合にのみ必要である。
【００１７】
光源ユニット１１は、図２に示す通り、光源ランプ１１ａと、光源ランプ１１ａの光源を焦点位置に配置し、光源からの放射光を反射する第１反射鏡１１ｂと、第１反射鏡１１ｂに光源を介して対向し、第１反射鏡１１ｂの光反射方向に光源から直接放射される光を第１反射鏡１１ｂの理想的には焦点位置に向かって反射する第２反射鏡１１ｃとを有する。
【００１８】
光源ランプ１１ａとしては、例えば、高圧水銀ランプやメタルハライドランプといった放電管ランプを使用することができる。第１の実施の形態の放電管ランプにおいては、この放電管ランプの封止管内に設けられた対向する一対の放電電極Ｅ１とＥ２との間の放電スポットが光源である。そして、この光源が第１反射鏡１１ｂの焦点位置になるように、光源ランプ１１ａとしての放電管ランプが配設される。
【００１９】
第１反射鏡１１ｂは第１の実施の形態において放物面状の反射面を有する。このため、反射鏡１１ｂの焦点位置に配置された光源から放射される光は、反射面により反射されて平行光となって、インテグレータ１２（図１）に向かい到達することができる。
【００２０】
第２反射鏡１１ｃは、その反射面が第１反射鏡１１ｂに光源ランプ１１ａの光源を介して対向する位置に配設されている。このように配設されるため、第２反射鏡１１ｃは、光源ランプ１１ａの光源から第１反射鏡１１ｂの光反射方向に直接に放射される光を、逆に第１反射鏡１１ｂの焦点位置に向けて反射することができる。そして、第２反射鏡１１ｃから第１反射鏡１１ｂの焦点位置へ反射された光は、第１反射鏡１１ｂにより更に反射されて、インテグレータ１２に到達することができる。第２反射鏡１１ｃは、光源から直接インテグレータ１２側に放射されかつ発散してしまう無駄な光を再度第１反射鏡１１ｂに反射して有効利用するものである。第２反射鏡１１ｃは無駄な光をできる限り第１反射鏡１１ｂの焦点位置に反射し、この焦点位置を通過した反射光は第１反射鏡１１ｂによりインテグレータ１２に向かう有効な光として反射することができる。第２反射鏡１１ｃは、第１反射鏡１１ｂの開口の中央部分にこの第１反射鏡１１ｂのサイズよりも小さいサイズにおいて構成されている。
【００２１】
再び図１を参照すると、光源ユニット１１から放射される光Ｌは、インテグレータ１２に入射する。インテグレータ１２は、インテグレータ１２を透過する光の強度分布を光伝搬方向に垂直な平面内において均一にする機能を有する。第１の実施の形態においては、インテグレータ１２は、対向する２つの第１フライアイレンズ１２ａ及び第２フライアイレンズ１２ｂより構成されている。第１フライアイレンズ１２ａは光源ユニット１１側に配設され、第２フライアイレンズ１２ｂは偏光変換器１３側に配設される。
【００２２】
第１フライアイレンズ１２ａ、第２フライアイレンズ１２ｂは、いずれも２次元アレイ状に配列される複数の矩形レンズを有する。第１フライアイレンズ１２ａ及び１２ｂ自体が対向配置されると、複数の矩形レンズもまたそれぞれ対向配置される。また、各矩形レンズは光変調器１５の光入射面と相似形である。
【００２３】
光源ユニット１１から放射されて第１フライアイレンズ１２ａを透過する光は第１フライアイレンズ１２ａの各矩形レンズにより、第２フライアイレンズ１２ｂのそれぞれ対向する矩形レンズに集光する。集光した光は、第２フライアイレンズ１２ｂの矩形レンズを透過すると発散光となって偏光変換器１３に照射される。ここで、第２フライアイレンズ１２ｂの各矩形レンズからの光が偏光変換器１３の入射面上に重ねあわされるため、この入射面内における光強度が均一化される。これにより、プロジェクタ１０によってスクリーン上に投影される画像においても光強度が均一化される。
【００２４】
偏光変換器１３の入射面に照射された光は、偏光変換器１３を透過する際に、偏波面が一方向にそろった直線偏光に変換される。この偏光変換器１３は、光変調器１５Ｒ、１５Ｇ及び１５Ｂが液晶ライトバルブの場合にのみ必要である。直線偏光に変換された光は、その後、コンデンサレンズ１７を透過し、ダイクロイックミラー１４ａにより青色光とその他の色の光に分離される。すなわち、ダイクロイックミラー１４ａに到達した光（白色光）のうち青色光のみが、ダイクロイックミラー１４ａを透過することができ、透過後、別のミラーＭ１に反射されて、青色を表示する光変調器１５Ｇに到達する。一方、ダイクロイックミラー１４ａにより反射された光は、次のダイクロイックミラー１４ｂにより緑色光と赤色光に分離される。すなわち、緑色光は、ダイクロイックミラー１４ｂにより反射されて緑色を表示する光変調器１５Ｇに導かれ、赤色光は、ダイクロイックミラー１４ｂを透過し、ミラーＭ２及びＭ３により、赤色を表示する光変調器１５Ｒに導かれる。このとき、赤色光の光路は青色光及び緑色光の光路に比べて長いため、リレーレンズ１８を用いて赤色光の光路長が補正される。
【００２５】
光変調器１５Ｂ、１５Ｇ及び１５Ｒには、いずれも例えば、液晶ライトバルブを用いることができる。これらを透過する光、すなわち光変調器１５Ｂを透過する光は青色光画像に変調され、光変調器１５Ｇを透過する光は緑色光画像に変調され、そして光変調器１５Ｒを透過する光は赤色光画像に変調される。その後、変調されたそれぞれの光は、クロスプリズム１６により合成され、投射レンズ１９よりピント調整がなされてスクリーン（図示せず）に投写される。このようにして、各光変調器１５Ｂ、１５Ｇ及び１５Ｒのそれぞれにより形成される青色光画像、緑色光画像、及び赤色光画像がスクリーン上に重ね合わされ、カラー画像が映し出される。
【００２６】
以下、第１の実施の形態に係る光源ユニット１１及びそれを備えたプロジェクタ１０においては、以下の効果を奏することができる。図２中の矢印Ａ、Ｂに示すように、仮に第２反射鏡１１ｃがないとすれば、光源ランプ１１ａの光源からインテグレータ１２に向かって放射される光の一部は、第１反射鏡１１ｂによって反射されることなく、インテグレータ１２に到達することなく、光源ユニット１１から無駄に発散してしまう。特に、矢印Ｂに示す、光源ランプ１１ａの光源から第１反射鏡１１ｂの開口縁方向に向かって放射される光は、そのまま直進し、インテグレータ１２に到達することができない。すなわち、このように放射される光は、プロジェクタ１０による画像の投影に有効に利用されずに無駄となってしまう。
【００２７】
第１の実施の形態に係る光源ユニット１１及びそれを備えたプロジェクタ１０においては、光源ユニット１１の第２反射鏡１１ｃの開口縁、第１反射鏡１１ｂの開口縁のそれぞれが光源から見て一致するようになっているので、矢印Ｂ方向に発散する無駄な光は、第２反射鏡１１ｃにより第１反射鏡１１ｂにその焦点位置を通して反射され（図２中の矢印Ｃ方向に反射され）、次いで、第１反射鏡１１ｂにより再度反射されて、インテグレータ１２へと到達することができる。すなわち、光源から放射される光を無駄なく利用することができ、光源からの放射光を有効に利用することができる。したがって、第１の実施の形態に係る光源ユニット１１及びそれを備えたプロジェクタ１０においては、投影される画像の照度を向上することができる。
【００２８】
さらに、第１の実施の形態に係る光源ユニット１１及びプロジェクタ１０においては、無駄な光を有効に利用することができ、画像の照度を向上することにより、性能を高めているので、小型化を図ることができる。
【００２９】
第１の実施の形態に係る光源ユニット１１及びプロジェクタ１０はこの第１の実施の形態に限定されるものではなく、以下の変形例１〜変形例４において説明するように種々変更することができる。なお、変形例の説明においてプロジェクタ１０の構成は同一であるので、ここでのプロジェクタ１０の説明は重複するので省略する。
【００３０】
（変形例１）
図３(Ａ)に示す光源ユニット１１０においては、第２反射鏡１１０ｃが光源ランプ１１ａの封止管Ｔの外表面に配設される。詳細には、第２反射鏡１１０ｃは、第１反射鏡１１ｂに光源ランプ１１ａの光源を介して対向する位置であって、かつ、封止管Ｔの外表面に設けられている。この第２反射鏡１１０ｃは、例えば、光源ランプ１１ａの外表面に光反射率の高い金属を蒸着することにより形成することができる。第２反射鏡１１０ｃを備えたことにより、第２反射鏡１１０ｃがない場合には図３(Ａ)中の矢印Ｂ方向に進行し発散してしまう光を第１反射鏡１１ｂの焦点位置である矢印Ｃ方向に反射することができ、有効利用することができる。第１反射鏡１１ｂの焦点位置へ反射された光は、その後、第１反射鏡１１ｂにより反射されてインテグレータ１２のフライアイレンズ１２ａ（図１）に到達することができる。すなわち、光源ユニット１１０は上述の光源ユニット１１と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
（変形例２）
図３(Ｂ)に示す光源ユニット１１１においては、第２反射鏡１１１ｃが光源ランプ１１ａの封止管Ｔの内表面に配設される。詳細には、第２反射鏡１１１ｃは、第１反射鏡１１ｂに光源ランプ１１ａの光源を介して対向する位置であって、かつ、封止管Ｔの内表面に設けられている。この第２反射鏡１１１ｃは、光源ランプ１１ａの作製に際して、例えば、光源ランプ１１ａの封止管の内表面の上述の部位に光反射率の高い金属を蒸着することにより形成される。第２反射鏡１１０ｃを備えたことにより、第２反射鏡１１１ｃのない場合においては図３(Ｂ)中の矢印Ｂ方向に進行してしまう光を第１反射鏡１１ｂの焦点位置である矢印Ｃ方向に反射することができ、有効利用することができる。第１反射鏡１１ｂの焦点位置へ反射された光は、その後、第１反射鏡１１ｂにより反射されてフライアイレンズ１２ａ（図１）に到達することができる。すなわち、光源ユニット１１１は上述の光源ユニット１１と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
（変形例３）
図４(Ａ)に示す光源ユニット１１２においては、第２反射鏡１１２ｃは光源ランプ１１ａの封止管Ｔの内部に配設されている。詳細には、第２反射鏡１１２ｃは、光源ランプ１１ａの封止管Ｔの内部であって、かつ、第１反射鏡１１ｂに光源ランプ１１ａの光源を介して対向する位置に設けられている。第２反射鏡１１２ｃを備えたことにより、第２反射鏡１１２ｃのない場合においては図４(Ａ)中の矢印Ｂ方向に進行し発散してしまう光を第１反射鏡１１ｂの焦点位置である矢印Ｃ方向に反射することができ、有効利用することができる。第１反射鏡１１ｂの焦点位置へ反射された光は、その後、第１反射鏡１１ｂにより反射されてフライアイレンズ１２ａ（図１）に到達することができる。すなわち、光源ユニット１１２もまた、上述の光源ユニット１１と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
（変形例４）
図４(Ｂ)に示す光源ユニット１１３においては、光源ランプ１１ａは一対の放電電極Ｅ１及びＥ２を備え、第２反射鏡１１３ｃは一対の放電電極の一方（Ｅ２）の放電面ＥＳにより構成されている。このような構成は、例えば、電極の放電面を研磨して鏡面とすることにより実現することができる。このようにしても、第２反射鏡１１３ｃのない場合においては図４(Ｂ)中の矢印Ｂ方向に進行し発散してしまう光を第１反射鏡１１ｂの矢印Ｃ方向に反射することができ、有効利用することができる。変形例４においては、第２反射鏡１１３ｃは、放電電極の一方（Ｅ２）により構成され、しかも第１反射鏡１１ｂの焦点位置にかなり近接しているので、第２反射鏡１１３ｃにより反射される光は直接第１反射鏡１１ｂに反射しても平行光としてフライアイレンズ１２ａに到達することができる。したがって、光源ユニット１１３は、上述の光源ユニット１１と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
なお、先の図２に示し説明した第２反射鏡１１ｃは、光源ランプ１１ａの封止管の直管部分に挿入して固定すると、容易に取り付けることができるため、加工上や製作上において容易に実現することができる。なお、第２反射鏡１１ｃの取付方法は、第１の実施の形態に必ずしも限定されるものではない。
【００３５】
このように構成される第１の実施の形態の変形例１〜変形例４に係る光源ユニット１１０、１１１、１１２、１１３のそれぞれ及びプロジェクタ１０においては、光源ユニット１１０、１１１、１１２又は１１３の電源ランプ１１ａの封止管Ｔに第２反射鏡１１０ｃ、１１１ｃ、１１２ｃ又は１１３ｃを備えたことにより、第２反射鏡１１０ｃ、１１１ｃ、１１２ｃ又は１１３ｃのサイズを小型化することができるので、サイズに制約がある家庭用に最適である。さらに、光源ユニット１１０、１１１、１１２、１１３のそれぞれの製作過程において、封止管Ｔの製作精度に近い高精度の加工技術及び組立技術により、第２反射鏡１１０ｃ、１１１ｃ、１１２ｃ又は１１３ｃを製造することができるので、光学的精度を容易に確保することができる。
【００３６】
さらに、第１の実施の形態の変形例１〜変形例４に係る光源ユニット１１０、１１１、１１２、１１３のそれぞれ及びプロジェクタ１０においては、光源ユニット１１０、１１１、１１２又は１１３の電源ランプ１１ａの封止管Ｔに第２反射鏡１１０ｃ、１１１ｃ、１１２ｃ又は１１３ｃを備えたことにより、電源ランプ１１ａの交換とともに第２反射鏡１１０ｃ、１１１ｃ、１１２ｃ又は１１３ｃを交換することができるので、長期間の使用に伴い第２反射鏡１１０ｃ、１１１ｃ、１１２ｃ又は１１３ｃがたとえ熱による変形や損傷が発生しても定期的にメンテナンスを行うことができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る光源ユニット２１及びプロジェクタ１０について説明する。このプロジェクタ１０は、第１の実施の形態に係る光源ユニット１１に代えて、図５(Ａ)に示す光源ユニット２１を備えている。なお、第２の実施の形態及びこれ以降の実施の形態に係るプロジェクタ１０の構成は第１の実施の形態に係るプロジェクタ１０と同一構成であり、プロジェクタ１０の説明は重複するため省略する。
【００３８】
光源ユニット２１は、一対の放電電極Ｅ１及びＥ２を有する光源ランプ２１ａと、この一対の放電電極Ｅ１、Ｅ２のいずれか一方（Ｅ１）の発光スポットＳ１を焦点位置とする第１反射面１２１、いずれか他方（Ｅ２）の発光スポットＳ２を焦点位置とする第２反射面３２１、及び双方（Ｅ１とＥ２と）の間の発光スポットＳ３を焦点位置とする第３反射面２２１を有する反射鏡２１ｂとを備えている。
【００３９】
一対の放電電極Ｅ１及びＥ２は光源ランプ２１ａの封止管内に設けられている。放電電極Ｅ１とＥ２との間には交流電圧が印加され、光源ランプ２１ａが発光する。光源ランプ２１ａの発光時においては、一方の放電電極Ｅ１が正電位の時に、この放電電極Ｅ１の端部に近い発光スポットＳ１において強い放電発光が生じる。また、放電電極Ｅ１が負電位の時（放電電極Ｅ２が正電位の時）には、他方の放電電極Ｅ２の端部に近い発光スポットＳ２において強い放電発光が生じる。さらに、放電電極Ｅ１とＥ２との間の発光スポットＳ３においても、発光スポットＳ１及びＳ２ほどの発光強度を有してはいないものの、放電発光（放電コラム）が生じる。
【００４０】
反射鏡２１ｂの第１反射面１２１、第２反射面３２１、及び第３反射面２２１は、互いに異なる曲率を有し、反射鏡２１ｂの開口から頭頂部に向かって第１反射面１２１、第３反射面２２１、第２反射面３２１の順に配列している。これらの第１反射面１２１、第２反射面３２１、及び第３反射面２２１の曲率は以下の通り決められている。
【００４１】
図５(Ａ)に説明の便宜上示した仮想の補助曲線Ｃ１は発光スポットＳ１を焦点位置とする放物曲線であり、補助曲線Ｃ２は発光スポットＳ３を焦点位置とする放物曲線であり、補助曲線Ｃ３は発光スポットＳ２を焦点位置とする放物曲線である。ここで、第１反射面１２１は補助曲線Ｃ１に沿って形成され、第３反射面２２１は補助曲線Ｃ２に沿って形成され、第２反射面３２１は補助曲線Ｃ３に沿って形成されている。すなわち、第１反射面１２１は発光スポットＳ１からの光を反射して平行光Ｌ１を生成し、第３反射面２２１は発光スポットＳ３からの光を反射して平行光Ｌ３を生成し、第２反射面３２１は発光スポットＳ２からの光を反射して平行光Ｌ２を生成することができる。
【００４２】
光源ユニット２１は、上述の通り構成されているので、以下の効果を奏することができる。すなわち、放電管ランプ２１ａに交流電圧を印加することにより動作させる場合には、局所的には、発光スポットは１つではなく、３つの発光スポットＳ１〜Ｓ３において放電発光が発生する。単一の焦点位置を有する単一の反射面をもつ反射鏡を備える光源ランプにおいては、複数の発光スポットＳ１〜Ｓ３のいずれかのみを焦点位置にすることになり、焦点位置にならない他の発光スポットからの光を十分な平行光とすることはできない。このため、光源からの放射光を十分にフライアイレンズ１２ａへ到達させることができない。
【００４３】
これに対し、第２の実施の形態に係る光源ユニット２１は、３つの第１反射面１２１、第２反射面３２１、第３反射面２２１を有し、これらがそれぞれ３つの発光スポットＳ１、Ｓ２、Ｓ３に対応する焦点位置を有しているため、各発光スポットＳ１〜Ｓ３からの光を一層効率良く平行光とすることができる。
【００４４】
さらに、光源ユニット２１は、放電電極Ｅ２が発光スポットＳ２よりも反射鏡２１の開口側にあり、しかも、通常、放電電極Ｅ２の直径が発光スポットＳ３よりも大きいため、発光スポットＳ２の光は、主として、反射鏡２１の頭頂部側へ放射される。ここで、頭頂部側には、発光スポットＳ２を焦点位置とする第２反射面３２１が形成されているため、発光スポットＳ２からの光の殆どが第２反射面３２１に至り、フライアイレンズ１２ａ（図１）へ反射されることとなる。すなわち、発光スポットＳ２の光を効率的にフライアイレンズ１２ａに導くことができる。
【００４５】
（変形例）
続けて、第２の実施の形態に係る光源ユニット２１の変形例について説明する。図５(Ｂ)を参照すると、変形例に係る光源ユニット２１０においては、３つの第１反射面１２１０、第３反射面２２１０、第２反射面３２１０は、隣り同士、段差なく滑らかに結合されている。換言すると、図５(Ａ)に係る光源ユニット２１の第１反射面１２１、第３反射面２２１、第２反射面３２１のそれぞれの曲率が互いに隣り合う反射面の間において連続的に変化したものが、変形例に係る光源ユニット２１の反射面２１ｂである。したがって、反射鏡２１ｂは、光源ランプ２１ａの発光スポットＳ１からＳ３を介してＳ２までの範囲において、３つの焦点位置を有している。このため、発光スポットＳ１、Ｓ２、Ｓ３のそれぞれから放射された光を効率的に平行光にすることができるとともに、光源ランプ２１ａからの放射光をより一層効率的にフライアイレンズ１２ａ（図１）へと導くことができる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
次いで、本発明の第３の実施の形態に係る光源ユニット３１及びプロジェクタ１０について説明する。このプロジェクタ１０は、第１の実施の形態に係る光源ユニット１１に代えて、図６に示す光源ユニット３１を備えている。
【００４７】
光源ユニット３１は、光源ランプ３１ａと、複数のレンズＮを二次元アレイ状に配列したフライアイレンズ３１ｄと、光源ランプ３１ａの光源から放射される光をフライアイレンズ３１ｄの複数のレンズＮのそれぞれに集光する複数の反射面Ｒを有する反射鏡３１ｂとを備えている。すなわち、光源ユニット３１は、光源ランプ３１ａ及び反射鏡３１ｂに加えて、本来プロジェクタ１０に設けられるフライアイレンズ３１ｄを備え、ユニット化している。なお、図示しないが、プロジェクタ１０にはフライアイレンズは備えていない。
【００４８】
このような構成により、光源ユニット３１は以下の効果を奏することができる。光源ランプ３１ａの光源からの放射光は、反射鏡３１ｂの複数の反射面Ｒにより、フライアイレンズ３１ｄの複数のレンズＮにそれぞれ集光する。集光した光は、各レンズＮを透過すると発散光となり偏光変換器１３（図１）に照射される。
【００４９】
光源ランプ３１ａからの放射光は、反射鏡３１ｂの複数の反射面Ｒにより反射され、フライアイレンズ３１ｄの複数のレンズＮに直接に集光される。したがって、第３の実施の形態に係るプロジェクタ１０の光源ユニット３１は、第１の実施の形態に係るプロジェクタ１０の平行光を集光するフライアイレンズ１２ａを必要とせず、フライアイレンズ１２ｂに相当する１つのフライアイレンズ３１ｄのみを有する。
【００５０】
１つのフライアイレンズ３１ｄで足りるため、第３の実施の形態に係るプロジェクタ１０においては、部品点数を削減でき、小型化を実現することができる。例えば、第１の実施の形態に係るプロジェクタ１０においては、フライアイレンズ１２ａと１２ｂとの間隔として、フライアイレンズ１２ａの焦点距離だけの長さが必要である。これに対して、第３の実施の形態に係るプロジェクタ１０は、フライアイレンズ１２ａとこの焦点距離に必要な間隔を必要としないので、小型化を実現することができる。また、部品点数の低減に伴い、プロジェクタ１０の製作コストを削減することができる。
【００５１】
なお、第３の実施の形態に係る光源ユニット３１は、光源ランプ３１ａ、フライアイレンズ３１ｄ、及び反射鏡３１ｂを備え、フライアイレンズ３１ｄと反射鏡３１ｂとの間の位置精度をユニットとして確保しているが、本発明は、光源ランプ３１ａ及び反射鏡３１ｂを備えて光源ユニットを構成し、フライアイレンズ３１ｄをプロジェクタ１０に備えてもよい。
【００５２】
（第４の実施の形態）
次いで、本発明の第４の実施の形態に係る光源ユニット４１及びプロジェクタ１０について説明する。このプロジェクタ１０は、図７に示すように、光源ユニット４１、フライアイレンズ４２ａ及び４２ｂ、及び光変調器４３の形状が異なる点を除き、第１の実施の形態に係るプロジェクタ１０と同一の構成を有する。
【００５３】
このプロジェクタ１０は、光源ランプ４１ａと、第１の方向（ここでは縦方向）に配列されるレンズ数に対してそれと交差する第２の方向（ここでは横方向）に配列されるレンズ数が多い長方形のフライアイレンズ４２ａ及び４２ｂと、フライアイレンズ４２ａ、４２ｂのそれぞれの長辺に一致する開口縁を有し、光源ランプ４１ａの光源を焦点位置に配置し、光源から放射される光をフライアイレンズ４２ａ、４２ｂのそれぞれに反射する反射鏡４１ｂと、第１の方向に配列される画素数に対して第２の方向に配列される画素数が多く、フライアイレンズ４２ａ、４２ｂのそれぞれを透過する光を光変調する光変調器４３とを備えている。なお、説明の便宜上、図７において、プロジェクタ１０を構成する偏光変換器、ダイクロイックミラー、リレーレンズ及びダイクロイックプリズムなどの図示は省略する。また、同図中、光変調器については便宜的に１つのみを図示している。
【００５４】
光変調器４３は、透過型の液晶ライトバルブであり、長方形である。この形状を反映して、液晶ライトバルブの画素は、長方形の短辺方向よりも長辺方向に多く配列されている。
【００５５】
また、フライアイレンズ４２ａ、４２ｂのそれぞれもまた、液晶ライトバルブ（光変調器１５）の光入射面と同形状の光入射面及び光出射面を有する。また、フライアイレンズ４２ａ、４２ｂのそれぞれは、詳細に示していないが、それらの光入射面と相似形であり、２次元アレイ状に配列される複数の長方形レンズを有している。このような構成により、フライアイレンズ４２ａ、４２ｂのそれぞれの長辺方向の長方形レンズ数を増加することができ、フライアイレンズ４２ａ及び４２ｂにより光強度を均一化することができる。
【００５６】
反射鏡４１ｂは上下に対向する一対の平面部Ｐを有し、この平面部Ｐにより、反射鏡４１ｂの開口縁Ｆにはフライアイレンズ４２ａの長辺に沿って伸びる一対の直線部（長辺部）Ｌが形成されている。このため、図８(Ａ)に示す通り、反射鏡４１ｂの開口縁Ｆは、フライアイレンズ４２ａの光入射面の上辺及び下辺の輪郭に沿う形状において形成されている。
【００５７】
仮に、図８(Ｂ)に示すように、反射鏡が略正方形の開口縁Ｆ１を有する場合には、反射鏡の開口縁の形状には、フライアイレンズ４２ａとは対向していない部分Ｒが生じる。この部分Ｒから放射される光は、光源ランプからフライアイレンズに到達することができない。第４の実施の形態に係る光源ユニット４１の反射鏡４１ｂによれば、光源ランプ４１ａの光源から放射される光のほぼ全てをフライアイレンズ４２ａに照射することができる。したがって、光源ランプ４１ａからの光を効率よく利用することができる。
【００５８】
また、図８(Ｂ)に示す開口縁Ｆ１が略正方形の反射鏡においては、上下左右に２組の直線部Ｌが対向して存在するのに対し、第４の実施の形態における反射鏡４１ｂに存在する直線部Ｌは１組だけである。反射鏡４１ｂにおいては、１組の直線部Ｌの間には放物面を形成することができるため、この間に直線部Ｌを有する反射鏡に比べ、より多くの光を平行光にすることができる。したがって、より多くの光がフライアイレンズ４２ａに到達することができる。
【００５９】
以上、幾つかの実施の形態を参照しながら、本発明について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されることなく種々変形することができる。
【００６０】
例えば、第１の実施の形態において、反射鏡１１ｂの反射面が放物面である場合について説明したが、反射鏡１１ｂの反射面は放物面に限らず、楕円回転面であってもよい。ただし、反射面が楕円回転面である場合は、反射鏡１１ｂの焦点位置に配置される光源からの放射光は、この反射面により反射されて収束光となるため、補正レンズを用いて平行光とする必要がある。
【００６１】
また、上記のいずれの実施の形態においても、光源ランプ１１ａとして放電管ランプが使用される場合について説明したが、第１の実施の形態の変形例４を除き、フィラメントを光源とするランプであってもよい。
【００６２】
さらに、第１の実施の形態における光源ユニット１１の第１反射鏡１１ｂは、第２の実施の形態における光源ユニット２１の反射鏡２１ｂと同様に、第１反射面１２１、第２反射面３２１、第３反射面２２１を有することができる。
【００６３】
また、第２の実施の形態における光源ユニット２１が、第１の実施の形態における光源ユニット１１の第２反射鏡１１ｃを有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すプロジェクタが有する光源ユニットの構成を示す概略図である。
【図３】図２に示す光源ユニットの変形例１を示す概略図である。
【図４】図２に示す光源ユニットの変形例２を示す概略図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタが有する光源ユニットの構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタが有する光源ユニットの構成を示す概略図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタの要部を示す概略図である。
【図８】図７に示す反射鏡、フライアイレンズ、及び液晶ライトバルブの対向関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…プロジェクタ、１１，２１，３１，１１０〜１１３，２１０…光源ユニット、１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ…光源ランプ、１１ｂ…第１反射鏡、１１ｃ…第２反射鏡、１２…インテグレータ、１２ａ，１２ｂ…フライアイレンズ、１３…偏光変換器、１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒ…光変調器、１４ａ，１４ｂ…ダイクロイックミラー、１６…ダイクロイックプリズム、１７…コンデンサレンズ、１８…リレーレンズ、２１ｂ，３１ｂ…反射鏡、３１ｄ，４２ａ，４２ｂ…フライアイレンズ、４３…光変調器（液晶ライトバルブ）。
【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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【図８】
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