(57)【要約】【課題】    発光部から放射された光束の光利用効率の向上が図れる光源装置、およびプロジェクタを提供する。【解決手段】光源装置１０は、主反射鏡１２の反射部１２２の利用光反射領域の首状部１２１側端を示す略円の直径をＨｄ、主反射鏡１２の反射部１２２の利用光反射領域の首状部１２１側端と発光部１１１１の発光中心Ｏとの当該光源装置１０から射出される光束の中心軸方向の距離をｆ１、首状部１２１の延出方向基端側の開口径をＨ、封止部１１１２，１１１３の径をＴ１、発光部１１１１と封止部１１１２との間の変曲点ＩＰ１と発光部１１１１の発光中心とを結ぶ直線と、当該光源装置１０から射出される光束の中心軸とがなす角度をθ１とした場合に、θ１≦Tan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））でありかつ、Ｔ１＜Ｈ≦Ｈｄの関係に設定されている。【選択図】  図８
2006113539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を有する発光管、および前記発光管の放電空間に配置される一対の電極を有する光源ランプと、前記光源ランプから放射された光束を反射するリフレクタとを備えた光源装置であって、
前記発光管は、内部に前記放電空間を有する発光部と、前記発光部の両側に設けられる封止部とを有し、
前記リフレクタは、前記発光管の前記封止部のうち一方の封止部に沿って延出する筒状体から構成される首状部と、前記首状部の延出方向基端側から断面略凹状に拡がり前記光源ランプから放射された光束を一定方向に揃えて反射する反射部とで構成され、
前記光源ランプは、前記発光部の発光中心が前記リフレクタの反射部の焦点位置に位置するように配置され、
前記発光部の外形形状と前記封止部の外形形状とは変曲点を有する接続部で接続され、
前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端を示す略円の直径をＨｄ、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端と前記発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦ、前記首状部の延出方向基端側の開口径をＨ、前記封止部の径をＴ１、前記発光部と前記一方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、当該光源装置から射出される光束の中心軸とがなす角度をθ１とした場合に、
θ１≦Tan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））
でありかつ、
Ｔ１＜Ｈ≦Ｈｄ
の関係に設定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記発光部と前記一方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端とが、交差するように前記変曲点の位置が設定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光源装置において、
前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端は、前記リフレクタの反射部のうち当該光源装置の照明光として射出される光を反射する領域と前記発光管によって遮光される光を反射する領域との境界端であることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
放電空間を有する発光管、および前記発光管の放電空間に配置される一対の電極を有する光源ランプと、前記光源ランプから放射された光束を反射するリフレクタと、反射面が前記リフレクタの反射面と対向配置され前記光源ランプから放射された光束の一部を前記放電空間に向けて反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、
前記発光管は、内部に前記放電空間を有する発光部と、前記発光部の両側に設けられる封止部とを有し、
前記リフレクタは、前記発光管の前記封止部のうち一方の封止部に沿って延出する筒状体から構成される首状部と、前記首状部の延出方向基端側から断面略凹状に拡がり前記光源ランプから放射された光束を一定方向に揃えて反射する反射部とで構成され、
前記光源ランプは、前記発光部の発光中心が前記リフレクタの反射部の焦点位置に位置するように配置され、
前記副反射鏡は、前記発光管の発光部を覆う椀状に形成され、前記発光管の他方の封止部を挿通可能とし前記副反射鏡を前記発光管に取り付けるための開口部を有し、
前記発光部の外形形状と前記封止部の外形形状とは変曲点を有する接続部で接続され、
前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端を示す略円の直径をＨｄ、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端と前記発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦ、前記首状部の延出方向基端側の開口径をＨ、前記封止部の径をＴ１、前記発光部と前記一方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、当該光源装置から射出される光束の中心軸とがなす角度をθ１とした場合に、
θ１≦Tan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））
でありかつ、
Ｔ１＜Ｈ≦Ｈｄ
の関係に設定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置において、
前記発光部と前記一方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端とが交差するように前記変曲点の位置が設定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光源装置において、
前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端は、前記リフレクタの反射部のうち当該光源装置の照明光として射出される光を反射する領域と前記発光管によって遮光される光を反射する領域との境界端であることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項４または５に記載の光源装置において、
前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端は、前記リフレクタの反射部のうち当該光源装置の照明光として射出される光を反射する領域と前記副反射鏡によって遮光される光を反射する領域との境界端であることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれかに記載の光源装置において、
前記発光部の径をＴ２、前記副反射鏡の前記開口部の径をＳ２、前記副反射鏡の開口部と前記発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＣ、前記発光部と前記他方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、当該光源装置から射出される光束の中心軸とがなす角度をθ２とした場合に、
θ２≦Tan-1（Ｓ２／（２Ｃ））
でありかつ、
Ｔ１＜Ｓ２≦Ｔ２
の関係に設定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置において、
前記発光部と前記他方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、前記副反射鏡の前記開口部とが交差するように前記変曲点の位置が設定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の光源装置において、
前記θ１と前記θ２とは等しい角度であることを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の光源装置において、
前記発光管は、前記発光部の外形に研削加工および／または研磨加工を施すことで前記関係を満たす位置に前記変曲点の位置を変更したものであることを特徴とする光源装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の光源装置において、
前記発光管は、前記関係を満たす位置に前記変曲点を形成可能とする成形型を用いてブロー成形された成形品であることを特徴とする光源装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の光源装置において、
前記発光中心は、前記封止部の延出方向に沿った前記発光管の中心軸と前記中心軸に直交する平面に沿った前記発光部の最大径部の断面との交点であることを特徴とする光源装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えている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、光源装置、およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し光学像を拡大投射するプロジェクタが利用されている。
このようなプロジェクタの光源装置としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等の放電型の光源装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
この光源装置は、電極間で放電発光が行われる発光部、および発光部の両端に設けられる封止部を有する放電型発光管と、この放電型発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する反射面を有する主反射鏡とで構成される。
主反射鏡は、放電型発光管の一方の封止部を挿通可能とし、該一方の封止部に沿って延出する首状部を有している。
そして、主反射鏡の首状部に放電型発光管の一方の封止部を挿通した状態で、放電型発光管の発光部の発光中心を主反射鏡の焦点位置に位置付け、首状部の内周面と一方の封止部の外周面との間に接着剤を充填させることで主反射鏡に対して放電型発光管を固着している。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した放電型発光管は、以下に示すブロー加工にて一般的に形成される。
先ず、未加工のガラス管の発光部となる所定位置を加熱軟化する。次に、ガラス管の外周部分から前記所定位置に発光部の外形形状を規定する金型をあて、ガラス管内にエアーを吹き込みながら前記所定位置を膨らます。そして、膨らんだガラス管の外周が金型の内周面にあたるまでガラス管内にエアーを吹き込む。
そして、このような放電型発光管では、発光部が上述したように膨出した形状を有しているため、封止部と発光部との境目近傍において発光部の外形形状から封止部の外形形状へと接続する曲面が存在する。この発光部の外形形状から封止部の外形形状へと接続される曲面において、変曲点が存在する。この変曲点は、発光部の発光中心から射出された光がガラス管を通り発光部の外周面から射出される際に屈折する屈折方向が変化する位置である。
具体的に、発光部の発光中心から放射された光束のうち、変曲点よりも発光部側の外周面から射出される光束（以下、第１光束と呼称する）は、光源装置から射出される光束の照明光軸と直交する方向側に屈折しやすい。一方、発光部の発光中心から放射された光束のうち、変曲点よりも封止部側の外周面から射出される光束（以下、第２光束と呼称する）は、照明光軸に近接する方向側に屈折しやすい。
【０００５】
ところで、上述した主反射鏡には、発光部から放射された光束を照明対象に対して照射可能な利用光として反射する利用光反射領域と、発光部から放射された光束を照明対象に対して利用光として反射することができない以下に示す２つの非利用光反射領域が存在する。
例えば、第１の非利用光反射領域は、首状部の開口内である。すなわち、発光部から放射された光束のうち、首状部の開口に向う光束は、主反射鏡の反射面にて反射されることがなく照明対象に対して照射されない。
また、第２の非利用光反射領域は、主反射鏡の反射面のうち一方の封止部に近接する側、つまり首状部の開口付近の領域である。具体的に、第２の非利用光反射領域は、発光部から放射された光束を主反射鏡にて反射した場合でも、発光管により遮光され照明対象に対して照射することができない非利用光を反射する領域である。
【０００６】
そして、発光部と封止部との接続部における変曲点の位置が発光部により近くなると、発光部から光が放射される外周面のうち、上記第２光束を放射する変曲点より封止部側の範囲が大きくなる。第２光束は照明光軸に近接する方向に屈折しやすいため、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光部の発光中心から放射され主反射鏡の利用光反射領域に向う光束のうち、主反射鏡の上記非利用反射光領域に向う光束の量が多くなる虞がある。このような状態では、発光部から放射された光束の光利用効率が低減してしまう。したがって、変曲点の位置を規定し、発光部から放射された光束の光利用効率の向上が図れる光源装置が要望されている。
【０００７】
本発明の目的は、発光部から放射された光束の光利用効率の向上が図れる光源装置、および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】
【０００８】
本発明の光源装置は、放電空間を有する発光管、および前記発光管の放電空間に配置される一対の電極を有する光源ランプと、前記光源ランプから放射された光束を反射するリフレクタとを備えた光源装置であって、前記発光管は、内部に前記放電空間を有する発光部と、前記発光部の両側に設けられる封止部とを有し、前記リフレクタは、前記発光管の前記封止部のうち一方の封止部に沿って延出する筒状体から構成される首状部と、前記首状部の延出方向基端側から断面略凹状に拡がり前記光源ランプから放射された光束を一定方向に揃えて反射する反射部とで構成され、前記光源ランプは、前記発光部の発光中心が前記リフレクタの反射部の焦点位置に位置するように配置され、前記発光部の外形形状と前記封止部の外形形状とは変曲点を有する接続部で接続され、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端を示す略円の直径をＨｄ、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端と前記発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦ、前記首状部の延出方向基端側の開口径をＨ、前記封止部の径をＴ１、前記発光部と前記一方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、当該光源装置から射出される光束の中心軸とがなす角度をθ１とした場合に、以下の数１および数２の関係に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
〔数１〕
θ１≦Tan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））
【００１０】
〔数２〕
Ｔ１＜Ｈ≦Ｈｄ
【００１１】
また、本発明の光源装置では、前記発光部と前記一方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端とが、交差するように前記変曲点の位置が設定されていることが好ましい。
さらに、本発明の光源装置では、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端は、前記リフレクタの反射部のうち当該光源装置の照明光として射出される光を反射する領域と前記発光管によって遮光される光を反射する領域との境界端であることが好ましい。
さらにまた、本発明の光源装置では、前記発光中心は、前記封止部の延出方向に沿った前記発光管の中心軸と前記中心軸に直交する平面に沿った前記発光部の最大径部の断面との交点であることが好ましい。
【００１２】
ここで、リフレクタとしては、パラボラリフレクタおよび楕円面リフレクタのいずれを採用してもよい。
パラボラリフレクタは、回転放物面で構成される反射面を有し、焦点位置に配置された光源から放射される光束を回転放物面で反射することで照明光軸に平行な光束として射出する。このため、パラボラリフレクタにおける反射した場合でも発光管により遮光されてしまう第２の非利用光反射領域は、光源ランプを構成する発光管の発光部の頂部を通りかつ、照明光軸に平行な直線で囲まれる円柱形状の内部に位置する領域となる。すなわち、パラボラリフレクタの利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄは発光部の頂部の外径Ｔ２と等しい。
従って、パラボラリフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径をＨｄ、パラボラリフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端と発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦとし、光源ランプを発光部の発光中心がパラボラリフレクタの焦点位置に位置するように配置した場合には、発光中心を通り、照明光軸に対して以下の数３で規定される角度θを有する光束は利用光反射領域に入射する光束のうち最小角度で入射する光束となる。
【００１３】
〔数３〕
θ＝Tan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））
【００１４】
また、楕円面リフレクタは、回転楕円面で構成される反射面を有し、回転楕円面の第１焦点位置に配置された光源から放射される光束を反射することで回転楕円面の第２焦点位置に収束する。このため、楕円面リフレクタにおいて反射した場合でも発光管により遮光されてしまう第２の非利用光反射領域は、光源ランプを構成する発光管の発光部の頂部または楕円面リフレクタから離間する側の封止部の端部と、第２焦点位置とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となる。
光源ランプを構成する発光管の発光部の頂部と、第２焦点位置とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状とは、発光部の頂部での外径をＴ２、光源装置から射出される光束の中心軸方向での楕円面リフレクタの第２焦点から発光部の頂部までの距離をＦａとした場合に、光源ランプを構成する発光管の発光部の頂部と第２焦点位置とを結ぶ直線が光源装置から射出される光束の中心軸に対して以下の数４で規定される角度θａを有する円錐形状である。
【００１５】
〔数４〕
θａ＝Tan-1（Ｔ２／（２Ｆａ））
【００１６】
一方、楕円面リフレクタから離間する側の封止部の端部と、第２焦点位置とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状とは、楕円面リフレクタから離間する側の封止部の外径をＴ１、光源装置から射出される光束の中心軸方向での楕円面リフレクタの第２焦点から他方の封止部の端部までの距離をＦｂとした場合に、他方の封止部の端部と、第２焦点位置とを結ぶ直線が光源装置から射出される光束の中心軸に対して以下の数５で規定される角度θｂを有する円錐形状である。
【００１７】
〔数５〕
θｂ＝Tan-1（Ｔ１／（２Ｆｂ））
【００１８】
したがって、楕円面リフレクタの第２の非利用光反射領域は、上記の数４で規定される角度θａと数５で示される角度θｂとのうち大きい方の角度を有する直線で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となり、楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄは、上記の数４で規定される角度θａと数５で規定される角度θｂとのうち大きい方の角度を有する直線で囲まれる円錐と反射部との交差位置を示す略円の直径である。
すなわち、楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端と第２焦点との光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦｃとし、角度θａ＞角度θｂである場合の楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄは、以下の数６で規定される長さとなる。
【００１９】
〔数６〕
Ｈｄ＝（Ｆｃ・Tanθａ）・２
【００２０】
一方、楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端と第２焦点との光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦｃとし、角度θａ＜角度θｂである場合の楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄは、以下の数７で規定される長さとなる。
【００２１】
〔数７〕
Ｈｄ＝（Ｆｃ・Tanθｂ）・２
【００２２】
従って、楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径をＨｄ、楕円リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端と発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦとし、光源ランプを発光部の発光中心が楕円面リフレクタの第１焦点位置に位置するように配置した場合には、発光中心を通り、光源装置から射出される光束の中心軸に対して以下の数８で規定される角度θを有する光束は利用光反射領域に入射する光束のうち最小角度で入射する光束となる。
【００２３】
〔数８〕
θ＝Tan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））
【００２４】
本発明では、首状部の延出方向基端側の開口径Ｈを、上記数２のように、リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄ以下に設定しているので、首状部の開口、すなわち、第１の非利用光反射領域を、上記数３および上記数８で規定される第２の非利用光反射領域内部に確実に配置でき、リフレクタの非利用光反射領域を第２の非利用光反射領域のみで規定可能となる。
さらに、首状部の延出方向基端側の開口径Ｈを、上記数２のように、封止部の径Ｔ１より大きく設定することで、首状部に封止部を挿通し首状部にて良好に光源ランプを支持させることができる。
したがって、首状部の延出方向基端側の開口径Ｈを上記数２のように設定することで、非利用光反射領域を不要に拡大することがなく、発光中心から放射された光束を有効に利用できる。
【００２５】
また、光源ランプは、発光部の発光中心がリフレクタの焦点位置に位置するように配置され、発光部と一方の封止部との接続部の変曲点と発光部の発光中心とを結ぶ直線と、当該光源装置の照明光束の中心軸とがなす角度を上記数１のようにθ１と設定することで、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射されリフレクタにおける利用光反射領域に向う光束のうち照明光束の中心軸となす角度が最小角度の光束を第１光束として発光部から射出できるように、発光部と一方の封止部との接続部の変曲点の位置を設定できる。
【００２６】
ところで、θ１を上記数１の範囲外に設定した場合、例えば、θ１がTan-1（Ｈｄ／（２Ｆ）よりも大きい場合には、リフレクタとしてパラボラリフレクタを採用すると、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点と発光中心とを結ぶ直線が上記数３で規定されるパラボラリフレクタにおける第２の非利用光反射領域外、すなわち、利用光反射領域内に位置するように、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点の位置が設定される。また、リフレクタとして楕円面リフレクタを採用した場合でも同様に、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点と発光中心とを結ぶ直線が上記数８で規定される楕円面リフレクタにおける第２の非利用光反射領域外、すなわち、利用光反射領域内に位置するように、リフレクタ側の変曲点の位置が設定される。このような位置にリフレクタ側の変曲点を位置付けると、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射されリフレクタにおける利用光反射領域に向う光束の一部は、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第２光束となり、リフレクタにおける第２の非利用光反射領域に向ってしまう。したがって、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して発光部から放射される光束のうち、リフレクタの利用光反射領域に向う光束の量が少なくなり、すなわち、発光部から放射された光束の光利用効率が低減する。
【００２７】
本発明では、上記数１のように、θ１をTan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））以下に設定すること
で、上記数３および上記数８で規定される利用光反射領域に入射する光束のうち最小角度で入射する光束を、利用光反射領域の首状部側端部に入射させるように、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点の位置を設定している。このため、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射されリフレクタにおける利用光反射領域に向う光束全てが、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第１光束となり、リフレクタにおける第２の非利用光反射領域に向うことなく、リフレクタにおける利用光反射領域に確実に向う。また、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射されリフレクタにおける非利用光反射領域に向う光束も、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第１光束となる一部がリフレクタにおける利用光反射領域に向うように設定できる。したがって、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して発光部から放射される光束のうちリフレクタの利用光反射領域に向う光束の量が多くなるように設定でき、すなわち、発光部から放射された光束の光利用効率の向上が図れる。
【００２８】
本発明の他の光源装置は、放電空間を有する発光管、および前記発光管の放電空間に配置される一対の電極を有する光源ランプと、前記光源ランプから放射された光束を反射するリフレクタと、反射面が前記リフレクタの反射面と対向配置され前記光源ランプから放射された光束の一部を前記放電空間に向けて反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、前記発光管は、内部に前記放電空間を有する発光部と、前記発光部の両側に設けられる封止部とを有し、前記リフレクタは、前記発光管の前記封止部のうち一方の封止部に沿って延出する筒状体から構成される首状部と、前記首状部の延出方向基端側から断面略凹状に拡がり前記光源ランプから放射された光束を一定方向に揃えて反射する反射部とで構成され、前記光源ランプは、前記発光部の発光中心が前記リフレクタの反射部の焦点位置に位置するように配置され、前記副反射鏡は、前記発光管の発光部を覆う椀状に形成され、前記発光管の他方の封止部を挿通可能とし前記副反射鏡を前記発光管に取り付けるための開口部を有し、前記発光部の外形形状と前記封止部の外形形状とは変曲点を有する接続部で接続され、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端を示す略円の直径をＨｄ、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端と前記発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦ、前記首状部の延出方向基端側の開口径をＨ、前記封止部の径をＴ１、前記発光部と前記一方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、当該光源装置から射出される光束の中心軸とがなす角度をθ１とした場合に、以下の数９および数１０の関係に設定されていることを特徴とする。
【００２９】
〔数９〕
θ１≦Tan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））
【００３０】
〔数１０〕
Ｔ１＜Ｈ≦Ｈｄ
【００３１】
また、本発明の他の光源装置では、前記発光部と前記一方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の前記首状部側端とが交差するように前記変曲点の位置が設定されていることが好ましい。
さらに、本発明の他の光源装置では、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端は、前記リフレクタの反射部のうち当該光源装置の照明光として射出される光を反射する領域と前記発光管によって遮光される光を反射する領域との境界端であることが好ましい。
さらにまた、本発明の他の光源装置では、前記リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端は、前記リフレクタの反射部のうち当該光源装置の照明光として射出される光を反射する領域と前記副反射鏡によって遮光される光を反射する領域との境界端であることが好ましい。
また、本発明の他の光源装置では、前記発光中心は、前記封止部の延出方向に沿った前記発光管の中心軸と前記中心軸に直交する平面に沿った前記発光部の最大径部の断面との交点であることが好ましい。
【００３２】
ここで、リフレクタとしては、上記光源装置と同様に、パラボラリフレクタおよび楕円面リフレクタのいずれを採用してもよい。
本発明では、光源装置が発光部を覆う椀形状の副反射鏡を備えているため、リフレクタの第２の非利用光反射領域としては、上記光源装置の場合と異なり、リフレクタで反射した場合でも発光管の他方の封止部または副反射鏡により遮光される領域となる。
具体的に、リフレクタとしてパラボラリフレクタを採用した場合には、パラボラリフレクタで反射した場合でも発光管および副反射鏡により遮光されてしまう第２の非利用光反射領域は、副反射鏡の頂部を通りかつ、光源装置から射出される光束の中心軸に平行な直線で囲まれる円柱形状の内部に位置する領域となる。すなわち、パラボラリフレクタの利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄは副反射鏡の頂部の外形である最大径Ｓ１と等しい。
従って、パラボラリフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径をＨｄ、パラボラリフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端と発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦとし、光源ランプを発光部の発光中心がパラボラリフレクタの焦点位置に位置するように配置した場合には、発光中心を通り、当該光源装置から射出される光束の中心軸に対して以下の数１１で規定される角度θを有する光束は利用光反射領域に入射する光束のうち最小角度で入射する光束となる。
【００３３】
〔数１１〕
θ＝Tan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））
【００３４】
また、リフレクタとして楕円面リフレクタを採用した場合には、楕円面リフレクタにおいて、発光部から放射された光を反射した場合でも発光管および副反射鏡により遮光されてしまう第２の非利用光反射領域は、副反射鏡の頂部または楕円面リフレクタから離間する側の他方の封止部の端部と、第２焦点位置とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となる。
副反射鏡の頂部と、第２焦点位置とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状とは、副反射鏡の頂部の外径すなわち副反射鏡の最大外径をＳ１、光源装置から射出される光束の中心軸方向での楕円面リフレクタの第２焦点から副反射鏡の頂部までの距離をＦｄとした場合に、副反射鏡の頂部と第２焦点位置とを結ぶ直線が光源装置から射出される光束の中心軸に対して以下の数１２で規定される角度θｄを有する円錐形状である。
【００３５】
〔数１２〕
θｄ＝Tan-1（Ｓ１／（２Ｆｄ））
【００３６】
一方、楕円面リフレクタから離間する側の他方の封止部の端部と、第２焦点位置とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状とは、楕円面リフレクタから離間する側の他方の封止部の外径をＴ１、光源装置から射出される光束の中心軸方向での楕円面リフレクタの第２焦点から楕円面リフレクタから離間する側の他方の封止部の端部までの距離をＦｅとした場合に、楕円面リフレクタから離間する側の他方の封止部の端部と、第２焦点位置とを結ぶ直線が光源装置から射出される光束の中心軸に対して以下の数１３で規定される角度θｅを有する円錐形状である。
【００３７】
〔数１３〕
θｅ＝Tan-1（Ｔ１／（２Ｆｅ））
【００３８】
したがって、楕円面リフレクタの第２の非利用光反射領域は、上記の数１２で規定される角度θｄと数１３で規定される角度θｅとのうち大きい方の角度を有する直線で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となり、楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄは、上記の数１２で規定される角度θｄと数１３で示される角度θｅとのうち大きい方の角度を有する直線で囲まれる円錐と反射部との交差位置を示す略円の直径である。
すなわち、楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端と第２焦点との光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦｆとし、角度θｄ＞角度θｅである場合の楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄは、以下の数１４で規定される長さとなる。
【００３９】
〔数１４〕
Ｈｄ＝（Ｆｆ・Tanθｄ）・２
【００４０】
一方、楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端と第２焦点との光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦｆとし、角度θｄ＜角度θｅである場合の楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部端側を示す略円の直径Ｈｄは、以下の数１５で規定される長さとなる。
【００４１】
〔数１５〕
Ｈｄ＝（Ｆｆ・Tanθｅ）・２
【００４２】
従って、楕円面リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径をＨｄ、楕円リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端と発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＦとし、光源ランプを発光部の発光中心が楕円面リフレクタの第１焦点位置に位置するように配置した場合には、発光中心を通り光源装置から射出される光束の中心軸に対して以下の数１６で規定される角度θを有する光束は利用光反射領域に入射する光束のうち最小角度で入射する光束となる。
【００４３】
〔数１６〕
θ＝Tan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））
【００４４】
本発明では、首状部の延出方向基端側の開口径Ｈを、上記数１０のように、リフレクタの反射部の利用光反射領域の首状部側端を示す略円の直径Ｈｄ以下に設定しているので、首状部の開口、すなわち、リフレクタにおける第１の非利用光反射領域を、上記数１１および上記数１６で規定される第２の非利用光反射領域内部に確実に配置でき、リフレクタの非利用光反射領域を第２の非利用光反射領域のみで規定可能となる。
さらに、首状部の延出方向基端側の開口径Ｈを、上記数１０のように、封止部の径Ｔ１より大きく設定することで、首状部に封止部を挿通し首状部にて良好に光源ランプを支持させることができる。
したがって、首状部の延出方向基端側の開口径Ｈを上記数１０のように設定することで、リフレクタの非利用光反射領域を不要に拡大することがなく、発光中心から放射された光束を有効に利用できる。
【００４５】
また、光源ランプは、発光部の発光中心がリフレクタの焦点位置に位置するように配置され、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点および発光部の発光中心を結ぶ直線と、当該光源装置から射出される光束の中心軸とがなす角度θ１を上記数９のように設定することで、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射されリフレクタにおける利用光反射領域に向う光束のうち光源装置から射出される光束の中心軸となす角度が最小角度の光束を第１光束として発光部から射出できるように、発光部におけるリフレクタ側の変曲点の位置を設定できる。
【００４６】
ところで、θ１を上記数９の範囲外に設定した場合、例えば、θ１がTan-1（Ｈｄ／（
２Ｆ））よりも大きい場合には、リフレクタとしてパラボラリフレクタを採用すると、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点と発光中心とを結ぶ直線が上記数１１で規定されるパラボラリフレクタにおける第２の非利用光反射領域外、すなわち、利用光反射領域内に位置するように、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点の位置が設定される。また、リフレクタとして楕円面リフレクタを採用した場合でも同様に、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点と発光中心とを結ぶ直線が上記数１６で規定される楕円面リフレクタにおける第２の非利用光反射領域外、すなわち、利用光反射領域内に位置するように、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点の位置が設定される。このような位置にリフレクタ側の変曲点を位置付けると、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射されリフレクタにおける利用光反射領域に向う光束の一部は、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第２光束となり、リフレクタにおける第２の非利用光反射領域に向ってしまう。したがって、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して発光部から放射される光束のうち、リフレクタの利用光反射領域に向う光束の量が少なくなり、すなわち、発光部から放射された光束の光利用効率が低減する。
【００４７】
本発明では、上記数９のように、θ１をTan-1（Ｈｄ／（２Ｆ））以下に設定することで、上記数１１および上記数１６で規定される利用光反射領域に入射する光束のうち最小角度で入射する光束を、利用光反射領域の端部に入射させるように、発光部におけるリフレクタ側の変曲点の位置を設定している。このため、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射されリフレクタにおける利用光反射領域に向う光束全てが、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第１光束となり、リフレクタにおける第２の非利用光反射領域に向うことなく、リフレクタにおける利用光反射領域に確実に向う。また、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射されリフレクタにおける非利用光反射領域に向う光束も、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第１光束となる一部が、リフレクタにおける利用光反射領域に向うように設定できる。したがって、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して発光部から放射される光束のうちリフレクタの利用光反射領域に向う光束の量が多くなるように設定でき、すなわち、発光部から放射された光束の光利用効率の向上が図れる。
【００４８】
本発明の他の光源装置では、前記発光部の径をＴ２、前記副反射鏡の前記開口部の径をＳ２、前記副反射鏡の開口部と前記発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＣ、前記発光部と前記他方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、当該光源装置から射出される光束の中心軸とがなす角度をθ２とした場合に、以下の数１７および数１８の関係に設定されていることが好ましい。
【００４９】
〔数１７〕
θ２≦Tan-1（Ｓ２／（２Ｃ））
【００５０】
〔数１８〕
Ｔ１＜Ｓ２≦Ｔ２
【００５１】
また、本発明の他の光源装置では、前記発光部と前記他方の封止部との間の変曲点と前記発光部の発光中心とを結ぶ直線と、前記副反射鏡の前記開口部とが交差するように前記変曲点の位置が設定されていることが好ましい。
【００５２】
ここで、副反射鏡の非利用光反射領域は、他方の封止部が挿通される開口部である。すなわち、発光部から放射された光束のうち、副反射鏡の開口部に向う光束は、副反射鏡の反射面にて反射されることがないから発光部に向けて反射されない。
さらに、副反射鏡の開口部の径Ｓ２を、上記数１８のように、封止部の径Ｔ１より大きく設定することで、封止部を副反射鏡の開口部に挿通し封止部に対して副反射鏡を良好に取付可能となる。従って、前記副反射鏡の前記開口部の直径をＳ２、前記副反射鏡の開口部と前記発光部の発光中心との当該光源装置から射出される光束の中心軸方向の距離をＣとした場合には、発光中心を通り、光源装置から射出される光束の中心軸に対して以下の数１９で規定される角度θを有する光束は副反射鏡の反射面（利用光反射領域）に入射する光束のうち最小角度で入射する光束となる。
【００５３】
〔数１９〕
θ＝Tan-1（Ｓ２／（２Ｃ））
【００５４】
本発明では、光源ランプを発光部の発光中心に副反射鏡の焦点位置が位置するように配置され、発光部と副反射鏡側の封止部との接続部の変曲点および発光部の発光中心を結ぶ直線と、当該光源装置から射出される光束の中心軸とがなす角度θ２を上記数１７のように設定することで、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射され副反射鏡における利用光反射領域に向う光束のうち光源装置から射出される光束の中心軸となす角度が最小角度の光束を第１光束として発光部から射出できるように、発光部と副反射鏡側の他方の封止部との接続部の変曲点の位置を設定できる。
【００５５】
ところで、θ２を上記数１７の範囲外に設定した場合、例えば、θ２がTan-1（Ｓ２／（２Ｃ））よりも大きい場合には、発光部と副反射鏡側の他方の封止部との接続部の変曲点と発光中心とを結ぶ直線が副反射鏡における開口部（非利用光反射領域）外、すなわち、反射面（利用光反射領域）内に位置するように、発光部と副反射鏡側の封止部との接続部の変曲点の位置が設定される。このような位置に発光部と副反射鏡側の他方の封止部との接続部の変曲点を位置付けると、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射され副反射鏡における反射面（利用光反射領域）に向う光束の一部は、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第２光束となり、副反射鏡における開口部（非利用光反射領域）に向ってしまう。したがって、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して発光部から放射される光束のうち、副反射鏡の反射面（利用光反射領域）に向う光束の量が少なくなり、すなわち、発光部から放射された光束の光利用効率が低減する。
【００５６】
本発明では、上記数１７のように、θ２をTan-1（Ｓ２／（２Ｃ））以下に設定することで、上記数１９で規定される利用光反射領域に入射する光束のうち最小角度で入射する光束を、利用光反射領域の端部に入射させるように、発光部と副反射鏡側の封止部との接続部の変曲点の位置を設定することが可能となる。このように設定することで、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射され副反射鏡における反射面（利用光反射領域）に向う光束全てが、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第１光束となり、副反射鏡における開口部（非利用光反射領域）に向うことなく、副反射鏡における反射面（利用光反射領域）に確実に向う。また、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合に発光中心から放射され副反射鏡における開口部（非利用光反射領域）に向う光束も、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して第１光束となる一部が、副反射鏡における反射面（利用光反射領域）に向うように設定できる。したがって、発光管を介し発光部の外周面にて屈折して発光部から放射される光束のうち副反射鏡の反射面（利用光反射領域）に向う光束の量が多くなるように設定でき、すなわち、発光部から放射された光束の光利用効率の向上がさらに図れる。
【００５７】
また、本発明の他の光源装置は、前記θ１と前記θ２とは等しい角度であることが好ましい。
本発明によれば、発光部とリフレクタ側の一方の封止部との接続部の変曲点の位置とを発光部において対称の位置に設定することで発光管の外形形状を形成しやすい。
【００５８】
本発明の光源装置では、前記発光管は、前記発光部の外形に研削加工および／または研磨加工を施すことで前記関係を満たす位置に前記変曲点の位置を変更したものであることが好ましい。
本発明によれば、発光部の外形に研削加工および／または研磨加工の機械加工を施すことで発光部における変曲点の位置を変更でき、発光部から放射された光束の光利用効率の向上を容易に実現できる。
【００５９】
本発明の光源装置では、前記発光管は、前記関係を満たす位置に前記変曲点を形成可能とする成形型を用いてブロー成形された成形品であることが好ましい。
本発明によれば、予め変曲点の位置が設定された成形型を用いてブロー成形することで発光部に所望の変曲点を形成でき、発光部から放射された光束の光利用効率の向上を容易に実現できる。また、機械加工等の後処理加工を施す必要がないので、光利用効率の向上が図れる光源装置の製造を容易に実施できる。
【００６０】
本発明のプロジェクタは、上述した光源装置と、前記光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、プロジェクタは、上述した光源装置、光変調装置、および投射光学装置を備えているので、上述した光源装置と同様の作用・効果を享受できる。
また、プロジェクタは、光利用効率の向上が図れる光源装置を備えているので、明るさの良好な投影画像を形成できる。また、明るさを変更しない構成とする場合には、光源装置の輝度を下げることが可能となり、低消費電力化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、第１実施形態におけるプロジェクタ１の光学系を示す模式図である。
プロジェクタ１は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投射する光学機器である。
このプロジェクタ１は、図１に示すように、光源装置１０、均一照明光学系２０、色分離光学系３０、リレー光学系３５、光学装置４０、および投射光学装置としての投射光学系５０を備えて構成され、これらの光学系２０〜３５を構成する光学素子および光学装置４０は、所定の照明光軸Ａが設定された光学部品用筐体２内に位置決め調整されて収納されている。
【００６２】
光源装置１０は、光源ランプ１１から放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置４０を照明するものである。この光源装置１０は、詳しくは後述するが、光源ランプ１１、主反射鏡１２、および図示を略したが、これらを保持するランプハウジングを備えて構成され、主反射鏡１２の光束射出方向後段には、平行化凹レンズ１４が設けられている。なお、この平行化凹レンズ１４は、光源装置１０と一体化してもよいし、別体としてもよい。
そして、光源ランプ１１から放射された光束は、主反射鏡１２により光源装置１０の前方側に射出方向を揃えて収束光として射出され、平行化凹レンズ１４によって平行化され、均一照明光学系２０に射出される。
なお、光源装置１０から射出される光束の中心軸は照明光軸Ａに一致している。
また、図１では主反射鏡１２が楕円面リフレクタとして構成されている場合を示しており、主反射鏡１２がパラボラリフレクタとして構成されている場合には平行化凹レンズ１４を省略する。
【００６３】
均一照明光学系２０は、光源装置１０から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の面内照度を均一化する光学系である。この均一照明光学系２０は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、偏光変換素子２３、重畳レンズ２４、および反射ミラー２５を備えている。
第１レンズアレイ２１は、光源装置１０から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸Ａと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。
第２レンズアレイ２２は、上述した第１レンズアレイ２１により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ２１と同様に照明光軸Ａに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成を有している。
【００６４】
偏光変換素子２３は、第１レンズアレイ２１により分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
この偏光変換素子２３は、図示を略したが、照明光軸Ａに対して傾斜配置される偏光分離膜および反射膜を交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束およびＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射膜によって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Ａに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子２３の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、略全ての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子２３を用いることにより、光源ランプ１１から射出される光束を、略一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置４０で利用する光源光の利用率を向上することができる。
【００６５】
重畳レンズ２４は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、および偏光変換素子２３を経た複数の部分光束を集光して光学装置４０の後述する３つの液晶パネルの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。
この重畳レンズ２４から射出された光束は、反射ミラー２５で曲折されて色分離光学系３０に射出される。
【００６６】
色分離光学系３０は、２枚のダイクロイックミラー３１，３２と、反射ミラー３３とを備え、ダイクロイックミラー３１，３２により均一照明光学系２０から射出された複数の部分光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー３１，３２は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。そして、光路前段に配置されるダイクロイックミラー３１は、赤色光を透過し、その他の色光を反射するミラーである。また、光路後段に配置されるダイクロイックミラー３２は、緑色光を反射し、青色光を透過するミラーである。
【００６７】
リレー光学系３５は、入射側レンズ３６と、リレーレンズ３８と、反射ミラー３７，３９とを備え、色分離光学系３０を構成するダイクロイックミラー３２を透過した青色光を光学装置４０まで導く機能を有している。なお、青色光の光路にこのようなリレー光学系３５が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本実施形態においては青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くしてリレー光学系３５を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
【００６８】
上述したダイクロイックミラー３１により分離された赤色光は、反射ミラー３３により曲折された後、フィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。また、ダイクロイックミラー３２により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。さらに、青色光は、リレー光学系３５を構成するレンズ３６，３８および反射ミラー３７，３９により集光、曲折されてフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。なお、光学装置４０の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ４１は、第２レンズアレイ２２から射出された各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換するために設けられている。
【００６９】
光学装置４０は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。この光学装置４０は、照明対象となる光変調装置としての液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ（赤色光側の液晶パネルを４２Ｒ、緑色光側の液晶パネルを４２Ｇ、青色光側の液晶パネルを４２Ｂとする）と、クロスダイクロイックプリズム４３とを備えて構成される。なお、フィールドレンズ４１および各液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂの間には、入射側偏光板４４が介在配置され、図示を略したが、各液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム４３の間には、射出側偏光板が介在配置され、入射側偏光板４４、液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ、および前記射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
【００７０】
液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号にしたがって、入射側偏光板４４から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
クロスダイクロイックプリズム４３は、前記射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４３は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光および青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
そして、クロスダイクロイックプリズム４３から射出されたカラー画像は、投射光学系５０によって拡大投射され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。
【００７１】
〔光源装置の構成〕
図２および図３は、光源装置１０の概略構成を示す断面図である。具体的に、図２は、主反射鏡１２がパラボラリフレクタとして構成されている場合を示す図である。図３は、主反射鏡１２が楕円面リフレクタとして構成されている場合を示す図である。
光源装置１０は、図２または図３に示すように、光源ランプ１１がリフレクタとしての主反射鏡１２の内部に配置される構成を具備している。
〔光源ランプの構成〕
光源ランプ１１は、図２または図３に示すように、石英ガラス管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電極１１２および図示しない封入物とを備える。
ここで、光源ランプ１１としては、高輝度発光する種々の光源ランプを採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。
【００７２】
発光管１１１は、中央部分に位置し略球状に膨出する発光部１１１１と、この発光部１１１１の両側に延びる一対の封止部１１１２，１１１３とで構成される。
発光部１１１１には、略球状の放電空間が形成され、この放電空間内に、一対の電極１１２と、水銀、希ガス、および少量のハロゲンが封入される。
一対の封止部１１１２，１１１３の内部には、一対の電極１１２と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１１２Ａが挿入され、ガラス材料等で封止されている。各金属箔１１２Ａには、さらに電極引出線としてのリード線１１３が接続され、このリード線１１３は、光源ランプ１１の外部まで延出している。
そして、リード線１１３に電圧を印加すると、図２または図３に示すように、金属箔１１２Ａを介して電極１１２間に電位差が生じて放電が生じ、アーク像Ｄが生成して発光部１１１１内部が発光する。なお、以下では、発光中心を電極１１２間に生成されるアーク像Ｄの中心位置Ｏとして説明する。また、アーク像Ｄの中心位置Ｏは、一対の電極１１２間の略中央に位置する。さらに、アーク像Ｄの中心位置Ｏは、封止部１１１２，１１１３の延出方向に沿った発光管１１１の中心軸（図２および図３では照明光軸Ａと一致）と、発光部１１１１が最も膨出している部位の照明光軸Ａに直交する平面に沿った断面との交点（発光管１１１の中心）に略一致するものとする。
【００７３】
図４は、光源ランプ１１のアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射される光束の軌跡を示す図である。なお、図４では、説明の便宜上、照明光軸ＡをＸ軸とし、アーク像Ｄの中心位置Ｏを通り前記Ｘ軸に直交する軸をＹ軸とする。また、Ｘ軸において、図４中左方向を＋Ｘ方向とし、図４中右方向を−Ｘ方向とする。さらに、＋Ｘ方向のＸ軸からの角度をθとする。また、図４では、角度θを９０°〜１８０°の範囲のみの光線を示しているが、角度θが０°〜９０°の範囲、１８０°〜２７０°の範囲、および２７０°〜３６０°の範囲の場合も角度θが９０°〜１８０°の範囲の場合と略同様である。
図５は、図４における角度θを変更しつつ角度θから発光部１１１１を見た場合に、発光管１１１の屈折作用によりアーク像Ｄの中心位置Ｏが図４のＸ軸上で見かけ上移動する様子の一例を示す図である。具体的に、図５は、図４に示す角度θを５°毎に変更し、各角度θでのアーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置をプロットした図である。なお、図５において、横軸は図４における角度θを示し、縦軸はアーク像Ｄの中心位置Ｏの図４のＸ軸上での見かけ上の位置を示している。
発光管１１１は、上述したように膨出した形状を有する発光部１１１１を有しているため、封止部１１１２，１１１３と発光部１１１１との境界位置近傍において、発光部１１１１の外形形状から封止部１１１２，１１１３の外形形状へと接続する曲面が存在する。この発光部１１１１の外形形状から封止部１１１２，１１１３の外形形状へと接続される曲面において、アーク像Ｄの中心位置Ｏから射出され発光管１１１を通り発光部１１１１の外周面から射出される際に屈折する屈折方向が変化する位置が存在する。なお、以下では、前記位置を変曲点と呼称する。
【００７４】
具体的に、図４中、角度θが９０°の場合には、発光管１１１にて屈折作用が生じないため、図５に示すように、見かけ上のアーク像Ｄの中心位置Ｏが実際のアーク像Ｄの中心位置Ｏから移動しない。
そして、図４中、角度θを９０°よりも大きくしていった場合には、以下に示すように、実際のアーク像Ｄの中心位置Ｏに対して見かけ上の位置が移動する。
すなわち、角度θを９０°よりも大きくしていった場合には、発光管１１１にて屈折作用が生じるようになり、図５に示すように、アーク像Ｄの中心位置Ｏが見かけ上、図４中の−Ｘ方向に略一定の割合で移動していく。
ここで、角度θが１２０°近傍よりも大きくなった場合には、図５に示すように、アーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置が上記と逆方向、すなわち、図４中の＋Ｘ方向に向かうように移動していく。
【００７５】
また、図４中、角度θを９０°よりも小さくしていった場合には、上記の場合と略同様に、以下に示すように、アーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置が移動する。
すなわち、角度θを９０°よりも小さくしていった場合には、発光管１１１にて屈折作用が生じるようになり、図５に示すように、アーク像Ｄの中心位置Ｏが見かけ上、図４中の＋Ｘ方向に略一定の割合で移動していく。
ここで、角度θが６０°近傍よりも小さくなった場合には、図５に示すように、アーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置が上記と逆方向、すなわち、図４中の−Ｘ方向に向かうようになる。
【００７６】
上記２つの場合において、角度θが１２０°近傍、６０°近傍でアーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置の移動方向が変化する現象は、以下のように解釈できる。
角度θが９０°〜１２０°近傍の範囲では、アーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置が−Ｘ方向に移動していくので、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射された光束は、発光管１１１を通り発光部１１１１の外周面にてＸ軸と直交する方向側に屈折している。
また同様に、角度θが６０°近傍〜９０°の範囲でも、アーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置が＋Ｘ方向に移動していくので、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射された光束は、発光管１１１を通り発光部１１１１の外周面にてＸ軸と直交する方向側に屈折している。
以下、説明の便宜上、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され発光管１１１を通り発光部１１１１の外周面にてＸ軸と直交する方向側に屈折する光束を第１光束と呼称する。
すなわち、図５に示す例では、角度θが６０°近傍〜１２０°近傍の範囲において、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射された光束は、発光部１１１１の外周面にて第１光束として射出される。
【００７７】
これに対して、角度θが１２０°近傍より大きい範囲では、アーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置が＋Ｘ方向に移動していくので、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射された光束は、発光管１１１を通り発光部１１１１の外周面にてＸ軸に近寄る方向側に屈折している。
また同様に、角度θが６０°近傍より小さい範囲でも、アーク像Ｄの中心位置Ｏの見かけ上の位置が−Ｘ方向に移動していくので、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射された光束は、発光管１１１を通り発光部１１１１の外周面にてＸ軸に近寄る方向側に屈折している。
以下、説明の便宜上、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され発光管１１１を通り発光部１１１１の外周面にてＸ軸に近寄る方向側に屈折する光束を第２光束と呼称する。
すなわち、図５に示す例では、角度θが１２０°近傍より大きい範囲、および６０°近傍より小さい範囲において、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射された光束は、発光部１１１１の外周面にて第２光束として射出される。
【００７８】
以上のことにより、図５に示す例では、角度θが６０°近傍、および１２０°近傍において、発光部１１１１の外周面にて射出される光束（第１光束、第２光束）の屈折方向が異なる境界位置となり、この位置が上述した変曲点に相当する。すなわち、発光部１１１１の外周面において、変曲点を境に、発光部１１１１側から射出される光束が第１光束となり、封止部１１１２，１１１３側から射出される光束が第２光束となる。
【００７９】
本実施形態における発光管１１１は、変曲点が後述する関係を満たすように、以下に示す製造方法により製造される。
図６は、発光管１１１の製造方法を説明するための図である。
先ず、未加工の石英ガラス管の発光部となる所定位置を加熱軟化する。次に、石英ガラス管の外周部分から前記所定位置に発光部の外形形状を規定する図示しない金型をあて、石英ガラス管内にエアーを吹き込みながら前記所定位置を膨らます。そして、膨らんだ石英ガラス管の外周が前記金型の内周面にあたるまで石英ガラス管内にエアーを吹き込む。この後、前記所定位置を冷却させることで前記所定位置を硬化させる。以上のような工程、所謂ブロー成形により、図６（Ａ）に示すように、発光管１１１の素管１１１’を形成する。
そして、素管１１１’の発光部１１１１および封止部１１１２，１１１３の境界位置近傍に研磨加工、あるいは研削加工を施すことで、素管１１１’の状態での発光部１１１１における変曲点ＩＰ’（図６（Ａ））の位置を封止部１１１２，１１１３に近接する方向に移動し、変曲点ＩＰ（図６（Ｂ））を形成する。以上のような機械加工を素管１１１’に対して施すことで、発光管１１１が製造される。
また、発光管１１１を製造する際に、発光部１１１１を通過する光の反射による光損失を低減させることを目的として、発光部１１１１の外周面にタンタル酸化膜、ハフニウム酸化膜、チタン酸化膜等を含む多層膜の反射防止コートを施してもよい。
【００８０】
なお、上述した図５では、変曲点ＩＰ’を有する素管１１１’を用いた場合でのアーク像Ｄの中心位置Ｏが見かけ上移動した結果を実線で示し、素管１１１’に上記機械加工を施すことで変曲点ＩＰが形成された発光管１１１を用いた場合でのアーク像Ｄの中心位置が見かけ上移動した結果を破線で示している。
変曲点を変曲点ＩＰ’から変曲点ＩＰに変更することで、すなわち、変曲点の位置を封止部１１１２，１１１３に近接する方向に移動させることで、図５に示すように、角度θに応じたアーク像Ｄの中心位置Ｏの移動方向の変化位置も、６０°近傍、および１２０°近傍であったアーク像Ｄの中心位置Ｏの移動方向の変化位置が、６０°近傍よりも小さい角度である４５°近傍、および１２０°近傍よりも大きい角度である１３５°近傍に変更される。
【００８１】
図７は、変曲点の位置を変更することにより、光源ランプ１１から射出される光束の光量が変化する様子の一例を示す図である。具体的に、図７は、光源ランプ１１から図４に示す角度θ方向に射出される光束の照度を照度計にて測定した後、測定した照度を光量に換算し、換算した光量を角度θに応じてプロットした図である。すなわち、図７において、横軸は図４における角度θを示し、縦軸は換算した光量を示している。なお、図７において、実線は変曲点ＩＰ’を有する素管１１１’を用いた光源ランプ１１から射出された光束の光量を角度θに応じてプロットした結果であり、破線は素管１１１’に上記機械加工を施すことで変曲点ＩＰが形成された発光管１１１を用いた光源ランプ１１から射出された光束の光量を角度θに応じてプロットした結果である。
変曲点ＩＰ’から変曲点ＩＰに変更することで、すなわち、変曲点の位置を封止部１１１２，１１１３に近接する方向に移動させることで、図７の例では、Ｘ軸（図４）に近接する方向である、角度θが２０°〜４０°程度、１４０°〜１６５°程度の低い角度に射出される光束の光量が低減する。また、角度θが４０°〜６０°程度、１２０°〜１４０°程度の前記低い角度よりも高い角度に射出される光束の光量が増加する。
【００８２】
上述したように、変曲点の位置を封止部１１１２，１１１３に近接する方向に移動させることで、低い角度で射出される光束の光量が低減し、逆に前記低い角度よりも高い角度に射出される光束の光量が増加する現象は、以下のように解釈できる。
変曲点の位置を封止部１１１２，１１１３に近接する方向に移動させることで、発光部１１１１の外周面にて屈折する屈折方向が変化する境界位置を封止部１１１２，１１１３側に移動させている。すなわち、発光部１１１１の外周面にてＸ軸（図４）に直交する方向側に屈折する第１光束の放射範囲を拡大し、発光部１１１１の外周面にてＸ軸（図４）に近接する方向側に屈折する第２光束の放射範囲を縮小している。したがって、第２光束の放射範囲が縮小した分、Ｘ軸（図４）に近接する低い角度で射出される光束の光量が低減し、逆に第１光束の放射範囲が拡大した分、前記低い角度よりも高い角度に射出される光束の光量が増加している。
【００８３】
〔主反射鏡の構成〕
主反射鏡１２は、図２または図３に示すように、光源ランプ１１の基端側の一方の封止部１１１２が挿通される筒状の首状部１２１、およびこの首状部１２１から拡がる凹曲面状の反射部１２２を備えた透光性を有するガラス製の一体成形品である。
首状部１２１には、図２または図３に示すように、略円筒状となるように中央に挿入孔１２３が成形加工により形成されており、この挿入孔１２３の中心に封止部１１１２が配置される。
反射部１２２は、回転曲線形状のガラス面に金属薄膜を蒸着形成して構成された反射面１２２Ａを備える。そして、この反射面１２２Ａは、可視光を反射して赤外線および紫外線を透過するコールドミラーとなっている。
【００８４】
主反射鏡１２がパラボラリフレクタとして構成されている場合、図２に示すＦ１が主反射鏡１２の反射面１２２Ａの回転曲線の焦点位置である。
このような主反射鏡１２の反射部１２２内部に配置される光源ランプ１１は、アーク像Ｄの中心位置Ｏが反射部１２２の反射面１２２Ａの回転曲線形状の焦点位置Ｆ１の近傍となるように配置される。
そして、光源ランプ１１を点灯すると、発光部１１１１から放射された光束のうち主反射鏡１２に向かった光束Ｒ１は、図２に示すように、主反射鏡１２の反射部１２２の反射面１２２Ａで反射して、照明光軸Ａと平行な平行光となる。
【００８５】
図８は、主反射鏡１２がパラボラリフレクタとして構成されている場合での利用光反射領域および非利用光反射領域を説明するための図である。
上述したような主反射鏡１２には、発光部１１１１から該主反射鏡１２側に放射される光束のうち、照明光として利用できる利用光反射領域、および照明光として利用できない非利用光反射領域とが存在する。
これら反射領域のうち、非利用光反射領域は、以下の２つで規定される。なお、主反射鏡１２における利用光反射領域は、反射部１２２において、以下の２つで規定される非利用光反射領域を除く領域に相当する。
先ず、第１の非利用光反射領域は、図８に示すように、主反射鏡１２における首状部１２１の挿入孔１２３である。すなわち、発光部１１１１から放射された光束のうち、首状部１２１の挿入孔１２３に向う光束は、主反射鏡１２の反射面１２２Ａにて反射されることがなく照明光として利用されない。
【００８６】
また、第２の非利用光反射領域は、主反射鏡１２における反射面１２２Ａにて反射された場合でも発光管１１１により遮光されてしまう領域である。
図８に示すように、パラボラリフレクタで構成される主反射鏡１２において、光源ランプ１１を構成する発光管１１１の発光部１１１１の頂部を通りかつ、照明光軸Ａに平行な直線ＬＰ１で囲まれる円柱形状の内部に位置する領域が第２の非利用光反射領域である。すなわち、図８に示すように、パラボラリフレクタで構成される主反射鏡１２の第２の非利用光反射領域を示す円柱と反射面１２２Ａとの交差位置が主反射鏡１２の利用光反射領域の首状部１２１側端を示す直径Ｈｄを有する略円となる。主反射鏡１２がパラボラリフレクタで構成される場合、図８に示すように、この直径Ｈｄは、発光部１１１１の頂部の外径Ｔ２と等しい。アーク像Ｄの中心位置Ｏと主反射鏡１２の利用光反射領域の首状部１２１側端との照明光軸Ａ方向の距離をｆ１とすると、アーク像Ｄの中心位置Ｏと主反射鏡１２の利用光反射領域の首状部１２１側端とを結ぶ直線ＬＰ２と、照明光軸Ａとのなす角度θは以下の数２０で規定される。
【００８７】
〔数２０〕
θ＝Tan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））
【００８８】
また、図３に示すように、主反射鏡１２が楕円面リフレクタとして構成されている場合、Ｆ１，Ｆ２は、主反射鏡１２の反射面１２２Ａの回転曲線の第１焦点位置と第２焦点位置を示す。
このような主反射鏡１２の反射部１２２内部に配置される光源ランプ１１は、アーク像Ｄの中心位置Ｏが反射部１２２の反射面１２２Ａの回転曲線形状の第１焦点位置Ｆ１の近傍となるように配置される。
そして、光源ランプ１１を点灯すると、図９に示すように、発光部１１１１から放射された光束のうち主反射鏡１２に向かった光束Ｒ１は、主反射鏡１２の反射部１２２の反射面１２２Ａで反射して、回転曲線形状の第２焦点位置Ｆ２に集束する集束光となる。
【００８９】
図９は、主反射鏡１２が楕円面リフレクタとして構成されている場合での利用光反射領域および非利用光反射領域を説明するための図である。
主反射鏡１２が楕円面リフレクタの場合も、主反射鏡１２には、発光部１１１１から該主反射鏡１２側に放射される光束のうち、照明光として利用できる利用光反射領域、および照明光として利用できない非利用光反射領域とが存在する。
これら反射領域のうち、非利用光反射領域は、以下の２つで規定される。
先ず、第１の非利用光反射領域は、図９に示すように、主反射鏡１２における首状部１２１の挿入孔１２３である。すなわち、発光部１１１１から放射された光束のうち、首状部１２１の挿入孔１２３に向う光束は、主反射鏡１２の反射面１２２Ａにて反射されることがなく照明光として利用されない。
ここで、楕円面リフレクタである主反射鏡１２は反射面１２２Ａにて反射した光束を第２焦点位置Ｆ２に収束するため、主反射鏡１２における第２の非利用光反射領域は、図９に示すように、発光管１１１の発光部１１１１の頂部または封止部１１１３の端部と、第２焦点位置Ｆ２とを結ぶ直線Ｌ１で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となる。すなわち、図９に示すように、直線Ｌ１は、照明光軸Ａに対して傾斜することとなる。
このため、図９に示すように、楕円面リフレクタで構成される主反射鏡１２において反射した場合でも発光管１１１により遮光されてしまう第２の非利用光反射領域は、発光管１１１の発光部１１１１の頂部または主反射鏡１２から離間する側の他方の封止部１１１３の端部と、第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となる。
図９に示すように、発光管１１１の発光部１１１１の頂部と、第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線Ｌ１で囲まれる円錐形状とは、発光部１１１１の頂部での外径をＴ２、光源装置１０から射出される光束の中心軸すなわち照明光軸Ａ方向での主反射鏡１２の第２焦点Ｆ２から発光部１１１１の頂部までの距離をＦａとした場合に、発光管１１１の発光部１１１１の頂部と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線Ｌ１が照明光軸Ａに対して以下の数２１で規定される角度θａを有する円錐形状である。
【００９０】
〔数２１〕
θａ＝Tan-1（Ｔ２／（２Ｆａ））
【００９１】
一方、図９に示すように、主反射鏡１２から離間する側の封止部１１１３の端部と、第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状とは、主反射鏡１２から離間する側の封止部１１１３の外径をＴ１、照明光軸Ａ方向での主反射鏡１２の第２焦点Ｆ２から封止部１１１３の端部までの距離をＦｂとした場合に、封止部１１１３の端部と、第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線が照明光軸Ａに対して以下の数２２で規定される角度θｂを有する円錐形状である。
【００９２】
〔数２２〕
θｂ＝Tan-1（Ｔ１／（２Ｆｂ））
【００９３】
したがって、図９に示すように、楕円面リフレクタで構成される主反射鏡１２の第２の非利用光反射領域は、上記の数２１で規定される角度θａと数２２で示される角度θｂとのうち大きい方の角度を有する直線で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となり、主反射鏡１２の反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端を示す略円の直径Ｈｄは、上記の数２１で規定される角度θａと数２２で規定される角度θｂとのうち大きい方の角度を有する直線で囲まれる円錐と反射部との交差位置を示す略円の直径である。
すなわち、主反射鏡１２の反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端と第２焦点Ｆ２との照明光軸Ａ方向の距離をＦｃとし、角度θａ＞角度θｂである場合の主反射鏡１２の反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端を示す略円の直径Ｈｄは、以下の数２３で規定される長さとなる。
【００９４】
〔数２３〕
Ｈｄ＝（Ｆｃ・Tanθａ）・２
【００９５】
一方、主反射鏡１２の反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端と第２焦点Ｆ２との照明光軸Ａ方向の距離をＦｃとし、角度θａ＜角度θｂである場合の主反射鏡１２の反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端を示す略円の直径Ｈｄは、以下の数２４で規定される長さとなる。
【００９６】
〔数２４〕
Ｈｄ＝（Ｆｃ・Tanθｂ）・２
【００９７】
図９に示す光源装置１０の場合、照明光軸Ａに対して、発光管１１１の発光部１１１１の頂部と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線がなす角度θａの方が、封止部１１１３の端部と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線がなす角度θｂよりも大きいので、主反射鏡１２の第２の非利用光反射領域を示す円錐は発光管１１１の発光部１１１１の頂部と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線によって規定される。主反射鏡１２の第２の非利用光反射領域を示す円錐と反射面１２２Ａとの交差位置が、主反射鏡１２の利用光反射領域の首状部１２１側端を示す直径Ｈｄを有する略円となる。アーク像Ｄの中心位置Ｏと主反射鏡１２の利用光反射領域の首状部１２１側端との照明光軸Ａ方向の距離をｆ１とすると、アーク像Ｄの中心位置Ｏと主反射鏡１２の利用光反射領域の首状部１２１側端とを結ぶ直線Ｌ２と、照明光軸Ａとのなす角度θは以下の数２５で規定される。
【００９８】
〔数２５〕
θ＝Tan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））
【００９９】
本実施形態では、図８または図９に示すように、発光管１１１における主反射鏡１２側の変曲点ＩＰ１およびアーク像Ｄの中心位置Ｏを結ぶ直線Ｌ３と、照明光軸Ａとがなす角度をθ１とした場合に、以下の数２６の関係を満たすように、上述した発光管１１１の製造方法により、発光管１１１が製造される。
【０１００】
〔数２６〕
θ１≦Tan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））
【０１０１】
また、本実施形態では、図８または図９に示すように、発光管１１１における他方の封止部１１１３側の変曲点ＩＰ２およびアーク像Ｄの中心位置Ｏを結ぶ直線Ｌ４と、照明光軸Ａとがなす最小角度をθ２とした場合に、θ１とθ２が同一角度となるように、上述した発光管１１１の製造方法により、発光管１１１が製造される。
さらに、本実施形態では、図８または図９に示すように、封止部１１１２，１１１３の径をＴ１、主反射鏡１２における挿入孔１２３の径をＨとした場合に、以下の数２７の関係を満たすように、上述した主反射鏡１２が製造される。
【０１０２】
〔数２７〕
Ｔ１＜Ｈ≦Ｈｄ
【０１０３】
さらにまた、本実施形態では、主反射鏡１２における反射部１２２の照明光束射出側の開口端部は、図８または図９に示すように、発光管１１１における封止部１１１３側の変曲点ＩＰ２およびアーク像Ｄの中心位置Ｏを結ぶ直線Ｌ４と交差する位置Ｐ１よりも光路前段側（前方側）に延出するように、上述した主反射鏡１２が製造される。
【０１０４】
上述した第１実施形態においては、主反射鏡１２の挿入孔１２３の径Ｈを、上記数２７のように、主反射鏡１２の利用光反射領域の首状部１２１側端を示す略円の直径Ｈｄ以下となるように設定しているので、挿入孔１２３、すなわち、第１の非利用光反射領域を、上記第２の非利用光反射領域内部に確実に配置でき、主反射鏡１２の非利用光反射領域を第２の非利用光反射領域のみで規定可能となる。したがって、挿入孔１２３を上記数２７のように設定することで、非利用光反射領域を不要に拡大することがなく、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射された光束を有効に利用できる。
さらに、挿入孔１２３の径Ｈを、上記数２７のように、封止部１１１２，１１１３の径Ｔ１より大きく設定することで、挿入孔１２３に封止部１１１２を挿通し首状部１２１にて良好に光源ランプ１１を支持させることができる。
【０１０５】
また、光源ランプ１１は、アーク像Ｄの中心位置Ｏが主反射鏡１２の第１焦点位置Ｆ１に位置するように配置され、直線Ｌ３と、照明光軸Ａとがなす角度θ１を上記数２６のように設定することで、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２の利用光反射領域に向う光束のうち照明光軸Ａとなす角度が最小角度の光束を第１光束として発光部から射出できるように、発光部１１１１と主反射鏡１２側の一方の封止部１１１２との間の変曲点ＩＰ１の位置を設定できる。
【０１０６】
ところで、θ１を上記数２６の範囲外に設定した場合、例えば、θ１がTan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））よりも大きい場合には、発光部１１１１と主反射鏡１２側の一方の封止部１１１２との間の変曲点ＩＰ１とアーク像Ｄの中心位置Ｏとを結ぶ直線Ｌ３が上記主反射鏡１２における第２の非利用光反射領域外、すなわち、利用光反射領域内に位置するように、変曲点ＩＰ１の位置が設定される。このような位置に変曲点ＩＰ１を位置付けると、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２における利用光反射領域に向う光束の一部は、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第２光束となり、主反射鏡１２における第２の非利用光反射領域に向ってしまう。したがって、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して発光部１１１１から放射され、主反射鏡１２の利用光反射領域に向う光束の量が少なくなり、すなわち、発光部１１１１から放射された光束の光利用効率が低減する。
【０１０７】
ここで、本実施形態では、上記数２６のようにθ１をTan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））以下に設定することで、発光部１１１１と主反射鏡１２側の一方の封止部１１１２との間の変曲点ＩＰ１とアーク像Ｄの中心位置Ｏとを結ぶ直線Ｌ３が、主反射鏡１２の利用光反射領域の首状部１２１側端または非利用光反射領域内に位置するように設定できる。すなわち、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２における利用光反射領域に入射する光束のうち照明光軸Ａに対して最小角度で入射する光束を、確実に利用光反射領域に入射させるように、変曲点ＩＰ１の位置を設定できる。このため、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２における利用光反射領域に向う光束全てが、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第１光束となり、主反射鏡１２における第２の非利用光反射領域に向うことなく、主反射鏡１２における利用光反射領域に確実に向う。また、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２における非利用光反射領域に向う光束も、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第１光束となる一部が、主反射鏡１２における利用光反射領域に向うように設定できる。したがって、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して発光部１１１１から放射される光束のうち主反射鏡１２の利用光反射領域に向う光束の量が多くなるように設定でき、すなわち、発光部１１１１から放射された光束の光利用効率の向上が図れる。
【０１０８】
そして、発光管１１１は、ブロー成形により素管１１１’を形成した後、発光部１１１１の外形に研削加工あるいは研磨加工等の機械加工を施すことで製造されているので、発光部１１１１における変曲点の位置を容易に変更でき、発光部１１１１から放射された光束の光利用効率の向上を容易に実現できる。
また、発光管１１１を製造する際に、素管１１１’に対して機械加工を施すことで、完成品である光源ランプ１１に対して機械加工を施す場合に比べ加工不良時などの損失を抑えることができる。さらに、素管１１１’を機械加工することによって生じた残留応力や加工変質層は、一対の電極１１２、金属箔１１２Ａ、およびリード線１１３を封止部１１１２，１１１３にシールドする際の加熱により除去される。
そしてまた、プロジェクタ１は、光利用効率の向上が図れる光源装置１０を備えているので、明るさの良好な投影画像を形成できる。また、明るさを変更しない構成とする場合には、光源装置１０の輝度を下げることが可能となり、低消費電力化を図れる。
【０１０９】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第１実施形態では、光源装置１０は、光源ランプ１１と、主反射鏡１２とで構成されている。
これに対して第２実施形態では、光源装置１０Ａは、前記第１実施形態で説明した光源ランプ１１の他、前記第１実施形態で説明した主反射鏡１２と反射部形状の異なる主反射鏡１２Ａと、副反射鏡１３とを備える。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【０１１０】
図１０および図１１は、第２実施形態における光源装置１０Ａの概略構成を示す断面図である。具体的に、図１０は、主反射鏡１２Ａがパラボラリフレクタの場合を示す図である。図１１は、主反射鏡１２Ａが楕円面リフレクタの場合を示す図である。
なお、主反射鏡１２Ａは、前記第１実施形態で説明した主反射鏡１２と形状が異なるのみであり、主反射鏡１２と同様に、図１０または図１１に示すように、首状部１２１（挿入孔１２３を含む）、反射部１２２（反射面１２２Ａを含む）を備えている。
副反射鏡１３は、図１０または図１１に示すように、光源ランプ１１の発光管１１１を構成する他方の封止部１１１３が挿通される略筒状の首状部１３１、およびこの首状部１３１から拡がる略球面状の反射部１３２を備え、これら首状部１３１および反射部１３２が一体的に形成されたものである。
首状部１３１は、光源ランプ１１に対して副反射鏡１３を固着する部分であり、筒状の開口部としての挿通孔１３１Ａに光源ランプ１１の封止部１１１３を挿通することで、図１０または図１１に示すように、光源ランプ１１に対して副反射鏡１３が設置される。そして、この挿通孔１３１Ａの内周面は、封止部１１１３との固定用接着剤が充填される接着面とされる。このように、副反射鏡１３に首状部１３１を設けることで、首状部１３１を設けない構成と比較して、光源ランプ１１に対する副反射鏡１３の固着領域を大きくとることができ、光源ランプ１１に対する副反射鏡１３の固着状態を良好に維持できる。
【０１１１】
反射部１３２は、図１０または図１１に示すように、光源ランプ１１に対して副反射鏡１３を設置した状態で、光源ランプ１１の発光部１１１１の前側略半分を覆う反射部材であり、椀形状に構成されている。
この反射部１３２は、その内面が光源ランプ１１の発光部１１１１の球面に倣う球面状に形成された反射面１３２Ａとなる。なお、この反射面１３２Ａは、主反射鏡１２Ａの反射面１２２Ａと同様に、可視光を反射して赤外線および紫外線を透過するコールドミラーとなっている。
上述した副反射鏡１３は、低熱膨張材および／または高熱伝導材である、例えば石英、アルミナセラミックス等の無機系材料から構成される。
【０１１２】
そして、上述した副反射鏡１３を発光管１１１に装着することにより、主反射鏡１２Ａがパラボラリフレクタで構成される場合は、図１０に示すように、発光部１１１１から放射された光束のうち主反射鏡１２Ａとは反対側（前方側）に放射される光束Ｒ２は、照明光軸Ａと平行に射出される。また、主反射鏡１２Ａが楕円面リフレクタで構成される場合は、図１１に示すように、発光部１１１１から放射された光束のうち主反射鏡１２Ａとは反対側（前方側）に放射される光束Ｒ２は、光源ランプ１１から主反射鏡１２Ａの反射面１２２Ａに直接入射した光束Ｒ１と同様に、第２焦点位置Ｆ２に収束する。
前記第１実施形態で説明した光源装置１０は、副反射鏡１３を設けない構成であるので、光源ランプ１１から射出された光束を主反射鏡１２のみで照明光軸Ａと平行に、または、第２焦点位置Ｆ２に収束しなければならない。
これに対して、本実施形態では、副反射鏡１３を設けることにより、光源ランプ１１から主反射鏡１２Ａとは反対側（前方側）に放射される光束を副反射鏡１３にて主反射鏡１２Ａの反射面１２２Ａに入射するよう後方側に反射させることができるため、主反射鏡１２Ａの光軸方向寸法および開口径を前記第１実施形態で説明した主反射鏡１２に対して小さくすることができる。すなわち、光源装置１０Ａやプロジェクタ１を小型化でき、光源装置１０Ａをプロジェクタ１内に組み込むレイアウトも容易になる。
また、主反射鏡１２Ａが楕円面リフレクタで構成される場合、副反射鏡１３を設けることにより、第２焦点位置Ｆ２での集光スポット径を小さくするために主反射鏡１２Ａの第１焦点位置Ｆ１と第２焦点位置Ｆ２を近づけたとしても、発光部１１１１から放射された光のほとんど全てが主反射鏡１２Ａおよび副反射鏡１３により第２焦点位置Ｆ２に集光されて利用可能となり、光の利用効率を大幅に向上させることができる。このことから、比較的低出力の光源ランプ１１が採用可能となり、光源ランプ１１および光源装置１０Ａの低温化を図ることも可能である。
【０１１３】
図１２ないし図１４は、利用光反射領域および非利用光反射領域を説明するための図である。具体的に、図１２は、主反射鏡１２Ａがパラボラリフレクタとして構成されている場合での主反射鏡１２Ａの利用光反射領域および非利用光反射領域を示す図である。図１３は、主反射鏡１２Ａが楕円面リフレクタとして構成されている場合での主反射鏡１２Ａの利用光反射領域および非利用光反射領域を示す図である。図１４は、副反射鏡１３の利用光反射領域および非利用光反射領域を示す図である。
本実施形態の光源装置１０Ａでは、副反射鏡１３を備えているので、主反射鏡１２Ａの第２の非利用光反射領域としては、前記第１実施形態で説明した光源装置１０と異なり、反射面１２２Ａにて反射した場合でも発光管１１１および副反射鏡１３により遮光されてしまう領域となる。
ところで、図１２に示すように、主反射鏡１２Ａがパラボラリフレクタで構成される場合において、副反射鏡１３の頂部を通りかつ、照明光軸Ａに平行な直線ＬＰ１’で囲まれる円柱形状の内部に位置する領域が第２の非利用光反射領域である。すなわち、パラボラリフレクタで構成される主反射鏡１２Ａの第２の非利用光反射領域を示す円柱と反射面１２２Ａとの交差位置が主反射鏡１２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端を示す直径Ｈｄを有する略円となる。主反射鏡１２Ａがパラボラリフレクタで構成される場合、この直径Ｈｄは、副反射鏡１３の頂部の外径である副反射鏡１３の最大径Ｓ１と等しい。アーク像Ｄの中心位置Ｏと主反射鏡１２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端との照明光軸Ａ方向の距離をｆ１とすると、アーク像Ｄの中心位置Ｏと主反射鏡１２Ａの利用光反射鏡領域の首状部１２１側端とを結ぶ直線ＬＰ２’と、照明光軸Ａとのなす角度θは以下の数２８で規定される。
【０１１４】
〔数２８〕
θ＝Tan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））
【０１１５】
一方、主反射鏡１２Ａが楕円面リフレクタで構成される場合は、反射面１２２Ａにて反射した光束を第２焦点位置Ｆ２に収束するため、主反射鏡１２Ａにおける第２の非利用光反射領域は、図１３に示すように、副反射鏡１３の頂部または封止部１１１３の端部と、第２焦点位置Ｆ２とを結ぶ直線Ｌ１’で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となる。すなわち、図１３に示すように、直線Ｌ１’は、照明光軸Ａに対して傾斜することとなる。
副反射鏡１３の頂部と、第２焦点位置Ｆ２とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状とは、副反射鏡１３の頂部の外径すなわち副反射鏡の最大外径をＳ１、照明光軸Ａ方向での主反射鏡１２Ａの第２焦点Ｆ２から副反射鏡１３の頂部までの距離をＦｄとした場合に、副反射鏡１３の頂部と第２焦点位置Ｆ２とを結ぶ直線Ｌ１’が照明光軸Ａに対して以下の数２９で規定される角度θｄを有する円錐形状である。
【０１１６】
〔数２９〕
θｄ＝Tan-1（Ｓ１／（２Ｆｄ））
【０１１７】
一方、主反射鏡１２Ａから離間する側の他方の封止部１１１３の端部と、第２焦点位置Ｆ２とを結ぶ直線で囲まれる円錐形状とは、他方の封止部１１１３の外径をＴ１、照明光軸Ａ方向での主反射鏡１２Ａの第２焦点Ｆ２から他方の封止部１１１３の端部までの距離をＦｅとした場合に、封止部１１１３の端部と第２焦点位置Ｆ２とを結ぶ直線が照明光軸Ａに対して以下の数３０で規定される角度θｅを有する円錐形状である。
【０１１８】
〔数３０〕
θｅ＝Tan-1（Ｔ１／（２Ｆｅ））
【０１１９】
したがって、図１３に示すように、楕円面リフレクタで構成される主反射鏡１２Ａの第２の非利用光反射領域は、上記の数２９で規定される角度θｄと数３０で規定される角度θｅとのうち大きい方の角度を有する直線で囲まれる円錐形状の内部に位置する領域となる。したがって、主反射鏡１２Ａの反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端を示す略円の直径Ｈｄは、上記の数２９で規定される角度θｄと数３０で示される角度θｅとのうち大きい方の角度を有する直線で囲まれる円錐と反射面１２２Ａとの交差位置を示す略円の直径である。
すなわち、楕円面リフレクタで構成される主反射鏡１２Ａの反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端と第２焦点Ｆ２との照明光軸Ａ方向の距離をＦｆとし、角度θｄ＞角度θｅである場合の主反射鏡１２Ａの反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端を示す略円の直径Ｈｄは、以下の数３１で規定される長さとなる。
【０１２０】
〔数３１〕
Ｈｄ＝（Ｆｆ・Tanθｄ）・２
【０１２１】
一方、楕円面リフレクタで構成される主反射鏡１２Ａの反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端と第２焦点Ｆ２との照明光軸Ａ方向の距離をＦｆとし、角度θｄ＜角度θｅである場合の主反射鏡１２Ａの反射面１２２Ａの利用光反射領域の首状部１２１端側を示す略円の直径Ｈｄは、以下の数３２で規定される長さとなる。
【０１２２】
〔数３２〕
Ｈｄ＝（Ｆｆ・Tanθｅ）・２
【０１２３】
図１３に示す光源装置１０Ａの場合、照明光軸Ａに対して、副反射鏡１３の頂部と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線がなす角度θｄの方が、封止部１１１３の端部と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線がなす角度θｅよりも大きい。したがって、副反射鏡１３の頂部と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線によって規定される主反射鏡１２の第２の非利用光反射領域を示す円錐と反射面１２２Ａとの交差位置が主反射鏡１２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端を示す直径Ｈｄを有する略円となる。アーク像Ｄの中心位置Ｏと主反射鏡１２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端との照明光軸Ａ方向の距離をｆ１とすると、アーク像Ｄの中心位置Ｏと主反射鏡１２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端とを結ぶ直線Ｌ２’と、照明光軸Ａとのなす角度θは以下の数３３で規定される。
【０１２４】
〔数３３〕
θ＝Tan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））
【０１２５】
本実施形態では、図１２および図１３に示すように、発光管１１１における主反射鏡１２Ａ側の変曲点ＩＰ１およびアーク像Ｄの中心位置Ｏを結ぶ直線Ｌ３’と、照明光軸Ａとがなす角度をθ１とした場合に、以下の数３４の関係を満たすように、前記第１実施形態で説明した発光管１１１の製造方法により、発光管１１１が製造される。
【０１２６】
〔数３４〕
θ１≦Tan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））
【０１２７】
また、本実施形態では、図１２および図１３に示すように、主反射鏡１２Ａにおける挿入孔１２３の径をＨとした場合に、以下の数３５の関係を満たすように、上述した主反射鏡１２Ａが製造される。
【０１２８】
〔数３５〕
Ｔ１＜Ｈ≦Ｈｄ
【０１２９】
ここで、副反射鏡１３の非利用光反射領域は、図１４に示すように、他方の封止部１１１３が挿通される挿通孔１３１Ａの開口部である。すなわち、発光部１１１１から放射された光束のうち、副反射鏡１３の開口部に向う光束は、副反射鏡１３の反射面１３２Ａにて反射されることがなく照明光として利用されない。
従って、図１４に示すように、副反射鏡１３の開口部の直径をＳ２、副反射鏡１３の開口部と発光部１１１１のアーク像Ｄの中心位置Ｏとの照明光軸Ａ方向の距離をＣとした場合には、アーク像Ｄの中心位置Ｏを通り、照明光軸Ａに対して以下の数３６で規定される角度θを有する光束（図１４に示す直線Ｌ５）は副反射鏡１３の反射面１３２Ａ（利用光反射領域）に入射する光束のうち最小角度で入射する光束となる（発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合）。
【０１３０】
〔数３６〕
θ＝Tan-1（Ｓ２／（２Ｃ））
【０１３１】
また、本実施形態では、図１４に示すように、副反射鏡１３の挿通孔１３１Ａの開口部の直径をＳ２、副反射鏡１３の開口部とアーク像Ｄの中心位置Ｏとの照明光軸Ａ方向の距離をＣ、発光管１１１と副反射鏡１３側の他方の封止部１１１３との間の変曲点ＩＰ２とアーク像Ｄの中心位置Ｏとを結ぶ直線Ｌ４’と、照明光軸Ａとがなす角度をθ２とした場合に、以下の数３７の関係を満たすように、前記第１実施形態で説明した発光管１１１の製造方法により、発光管１１１が製造される。
【０１３２】
〔数３７〕
θ２≦Tan-1（Ｓ２／（２Ｃ））
【０１３３】
さらに、本実施形態では、以下の数３８の関係を満たすように、上述した副反射鏡１３が製造される。
【０１３４】
〔数３８〕
Ｔ１＜Ｓ２≦Ｔ２
【０１３５】
上述した第２実施形態においては、主反射鏡１２Ａの挿入孔１２３の径Ｈを、上記数３５のように、主反射鏡１２Ａの利用光反射領域の首状部１２１側端を示す略円の直径Ｈｄ以下となるように設定しているので、挿入孔１２３、すなわち、主反射鏡１２Ａにおける第１の非利用光反射領域を、上記第２の非利用光反射領域内部に確実に配置でき、主反射鏡１２Ａの非利用光反射領域を第２の非利用光反射領域のみで規定可能となる。したがって、挿入孔１２３の径Ｈを上記数３５のように設定することで、主反射鏡１２Ａの非利用光反射領域を不要に拡大することがなく、アーク像Ｄの中心位置Ｏから放射された光束を有効に利用できる。
さらに、挿入孔１２３の径Ｈを、上記数３５のように、封止部１１１２，１１１３の径Ｔ１より大きく設定することで、挿入孔１２３に封止部１１１２を挿通し首状部１２１にて良好に光源ランプ１１を支持させることができる。
さらに、副反射鏡１３の挿通孔１３１Ａの開口部の径Ｓ２を、上記数３８のように、封止部１１１３の径Ｔ１より大きく設定することで、封止部１１１３を副反射鏡１３の挿通孔１３１Ａに挿通し封止部１１１３に対して副反射鏡１３を良好に取付可能となる。また、副反射鏡１３の挿通孔１３１Ａの開口部の直径Ｓ２を、上記数３８のように、発光部１１１１の外径Ｔ２以下となるように設定している。
【０１３６】
また、光源ランプ１１は、アーク像Ｄの中心位置Ｏが主反射鏡１２Ａの第１焦点位置Ｆ１に位置するように配置され、直線Ｌ３’と照明光軸Ａとがなす角度θ１を上記数３４のように設定することで、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２Ａの利用光反射領域に向う光束のうち照明光軸Ａとなす角度が最小角度の光束を第１光束として発光部から射出できるように、発光部１１１１と主反射鏡１２Ａ側の封止部１１１２との間の変曲点ＩＰ１の位置を設定できる。
【０１３７】
ところで、θ１を上記数３４の範囲外に設定した場合、例えば、θ１がTan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））よりも大きい場合には、発光部１１１１と主反射鏡１２Ａ側の封止部１１１２との間の変曲点ＩＰ１とアーク像Ｄの中心位置Ｏとを結ぶ直線Ｌ３’が上記主反射鏡１２Ａにおける第２の非利用光反射領域外、すなわち、利用光反射領域内に位置するように、変曲点ＩＰ１の位置が設定される。このような位置に変曲点ＩＰ１を位置付けると、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２Ａにおける利用光反射領域に向う光束の一部は、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第２光束となり、主反射鏡１２における第２の非利用光反射領域に向ってしまう。したがって、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して発光部１１１１から放射され、主反射鏡１２Ａの利用光反射領域に向う光束の量が少なくなり、すなわち、発光部１１１１から放射された光束の光利用効率が低減する。
【０１３８】
ここで、本実施形態では、上記数３４のようにθ１をTan-1（Ｈｄ／（２ｆ１））以下に設定することで、発光部１１１１と主反射鏡１２Ａ側の封止部１１１２との間の変曲点ＩＰ１とアーク像Ｄの中心位置Ｏとを結ぶ直線Ｌ３’が、主反射鏡１２Ａの利用光反射領域の首状部側端または非利用光反射領域内に位置するように設定できる。すなわち、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２Ａにおける利用光反射領域に入射する光束のうち照明光軸Ａに対して最小角度で入射する光束を、確実に利用光反射領域に入射させるように、変曲点ＩＰ１の位置を設定できる。このため、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２Ａにおける利用光反射領域に向う光束全てが、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第１光束となり、主反射鏡１２Ａにおける第２の非利用光反射領域に向うことなく、主反射鏡１２Ａにおける利用光反射領域に確実に向う。また、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され主反射鏡１２Ａにおける非利用光反射領域に向う光束も、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第１光束となる一部が、主反射鏡１２における利用光反射領域に向うように設定できる。したがって、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して発光部１１１１から放射される光束のうち主反射鏡１２Ａの利用光反射領域に向う光束の量が多くなるように設定でき、すなわち、発光部１１１１から放射された光束の光利用効率の向上が図れる。
【０１３９】
また、光源ランプ１１は、アーク像Ｄの中心位置Ｏが副反射鏡１３の焦点位置に位置するように配置され、直線Ｌ４’と照明光軸Ａとがなす角度θ２を上記数上記数３７のように設定することで、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され副反射鏡１３の利用光反射領域に向う光束のうち照明光軸Ａとなす角度が最小角度の光束を第１光束として発光部１１１１から射出できるように、発光部１１１１における副反射鏡１３側の変曲点ＩＰ２の位置を、設定できる。
【０１４０】
ところで、θ２を上記数３７の範囲外に設定した場合、例えば、θ２がTan-1（Ｓ２／（２Ｃ））よりも大きい場合には、発光部１１１１と副反射鏡１３側の封止部１１１３との間の変曲点ＩＰ２とアーク像Ｄの中心位置Ｏとを結ぶ直線Ｌ４’が上記副反射鏡１３における挿通孔１３１Ａの開口部（非利用光反射領域）外、すなわち、反射面１３２Ａ（利用光反射領域）内に位置するように、変曲点ＩＰ２の位置が設定される。このような位置に変曲点ＩＰ２を位置付けると、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され副反射鏡１３における反射面１３２Ａ（利用光反射領域）に向う光束の一部は、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第２光束となり、副反射鏡１３における挿通孔１３１Ａ（非利用光反射領域）に向ってしまう。したがって、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して発光部１１１１から放射され、副反射鏡１３の反射面１３２Ａ（利用光反射領域）に向う光束の量が少なくなり、すなわち、発光部１１１１から放射された光束の光利用効率が低減する。
【０１４１】
ここで、本実施形態では、上記数３７のように、θ２をTan-1（Ｓ２／（２Ｃ））以下に設定することで、発光部１１１１と副反射鏡１３側の封止部１１１３との間の変曲点ＩＰ２とアーク像Ｄの中心位置Ｏとを結ぶ直線Ｌ４’が、副反射鏡１３の利用光反射領域の首状部側端または挿通孔１３１Ａ内に位置するように、変曲点ＩＰ２の位置を設定できる。すなわち、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され副反射鏡１３における反射面１３２Ａ（利用光反射領域）に入射する光束のうち最小角度で入射する光束を、確実に利用光反射領域に入射させるように、変曲点ＩＰ２の位置を設定することが可能となる。このため、発光部１１１１の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され副反射鏡１３における反射面１３２Ａ（利用光反射領域）に向う光束全てが、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第１光束となり、副反射鏡１３における挿通孔１３１Ａ（非利用光反射領域）に向うことなく、副反射鏡１３における反射面１３２Ａ（利用光反射領域）に確実に向う。また、発光部の外周面での屈折を考慮しない場合にアーク像Ｄの中心位置Ｏから放射され副反射鏡１３における挿通孔１３１Ａ（非利用光反射領域）に向う光束も、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して第１光束となる一部が、副反射鏡１３における反射面１３２Ａ（利用光反射領域）に向うように設定できる。したがって、発光管１１１を介し発光部１１１１の外周面にて屈折して発光部１１１１から放射される光束のうち副反射鏡１３の反射面１３２Ａ（利用光反射領域）に向う光束の量が多くなるように設定でき、すなわち、発光部１１１１から放射された光束の光利用効率の向上がさらに図れる。
【０１４２】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態および前記第２実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第１実施形態および前記第２実施形態では、ブロー成形にて素管１１１’を形成した後、素管１１１’における発光部１１１１および封止部１１１２，１１１３の境界位置近傍に機械加工を施すことにより、発光管１１１を製造している。
これに対して第３実施形態では、ブロー成形によって、前記第１実施形態で説明した数２６、または前記第２実施形態で説明した数３４、数３７の関係を満たすように、発光管１１１Ａを製造する。すなわち、本実施形態は、前記第１実施形態および前記第２実施形態と発光管の製造方法が異なるのみであり、その他の構成については、前記第１実施形態または前記第２実施形態と同様である。
【０１４３】
具体的に、図１５は、第３実施形態の製造方法により製造された発光管１１１Ａの一例を示す断面図である。
発光管１１１Ａは、前記第１実施形態および前記第２実施形態で説明した発光管１１１と同様の構成であり、発光管１１１と同様に、図１５に示すように、発光部１１１１および封止部１１１２，１１１３を備える。
この発光管１１１Ａは、以下に示す製造方法により製造される。
先ず、未加工の石英ガラス管の発光部となる所定位置を加熱軟化する。次に、石英ガラス管の外周部分から、前記所定位置に発光部の外形形状を規定する図示しない金型をあて、石英ガラス管内にエアーを吹き込みながら前記所定位置を膨らます。
ここで、前記金型は、その内周面に前記第１実施形態または前記第２実施形態で説明した数２６、数３４、数３７の関係を満たす変曲点ＩＰ１，ＩＰ２の位置が設定されたものである。
そして、膨らんだ石英ガラス管の外周が前記金型の内周面にあたるまで石英ガラス管内にエアーを吹き込む。この後、前記所定位置を冷却させることで前記所定位置を硬化させる。以上のようなブロー成形により、発光管１１１Ａが製造される。
上述した製造方法により製造された発光管１１１Ａとしては、例えば、図１５に示すように、発光部１１１１および封止部１１１２，１１１３の境界位置近傍がくびれた形状を有するものとなる。
【０１４４】
上述した第３実施形態においては、予め変曲点の位置が設定された金型を用いてブロー成形することで発光部１１１１に所望の変曲点ＩＰ１，ＩＰ２を形成でき、発光部１１１１から放射された光束の光利用効率の向上を容易に実現できる。また、機械加工等の後処理加工を施す必要がないので、光利用効率の向上が図れる光源装置１０Ａの製造を容易に実施できる。
【０１４５】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
前記各実施形態では、光源ランプ１１はアーク像Ｄの中心位置Ｏが主反射鏡１２または１２Ａの第１焦点位置Ｆ１（パラボラリフレクタで構成された場合は焦点位置）に位置するように配置していたが、光源ランプ１１はアーク像Ｄ内に主反射鏡１２または１２Ａの第１焦点位置Ｆ１（焦点位置）が位置するように配置されていてもよい。
前記第２実施形態では、光源ランプ１１はアーク像Ｄの中心位置Ｏが副反射鏡１３の焦点位置に位置するように配置していたが、光源ランプ１１はアーク像Ｄ内に副反射鏡１３の焦点位置が位置するように配置されていてもよい
【０１４６】
前記各実施形態では、主反射鏡１２，１２Ａの首状部１２１の挿入孔１２３は、略円筒形状を有していたが、これに限らない。
例えば、挿入孔１２３の形状として、反射部１２２と接続する基端部分から先端に向かうにしたがって、次第に径が大きくなるような形状を採用してもよい。
また、例えば、挿入孔１２３の形状として、上記と逆に、反射部１２２と接続する基端部分から先端に向かうにしたがって、次第に径が小さくなるような形状を採用してもよい。
さらに、例えば、挿入孔１２３の形状として、挿入孔１２３と反射面１２２Ａとの接続部分に、反射面１２２Ａよりも後方側に窪み、挿入孔１２３の円柱軸を中心として周方向に連続する段差部を有する形状としてもよい。
さらにまた、例えば、挿入孔１２３の形状として、挿入孔１２３の内周面に最も径寸法の小さい最狭部を形成してもよい。
挿入孔１２３として上記のいずれの形状を採用した場合でも、前記各実施形態で説明した数１５、数２０で規定された挿入孔１２３の径Ｈは、反射部１２２と接続する基端側の開口径に相当する。
【０１４７】
前記第２実施形態では、副反射鏡１３は、首状部１３１を有していたが、首状部１３１を省略した構成であっても構わない。また、首状部１３１の挿通孔１３１Ａの形状も、上述した首状部１２１の挿入孔１２３の形状と同様に、略円筒形状に限らず、その他の形状を採用してもよい。
【０１４８】
前記各実施形態では、３つの液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂを用いたプロジェクタ１の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
前記実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。この場合は、光束入射側および光束射出側の偏光板は省略できる。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、プロジェクタに本発明の光源装置を採用していたが、本発明はこれに限らず、他の光学機器に本発明の光源装置を適用してもよい。
【０１４９】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明の光源装置は、発光部から放射された光束の光利用効率の向上が図れるため、ホームシアターやプレゼンテーションで利用されるプロジェクタの光源装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクタの光学系を示す模式図。
【図２】前記実施形態における光源装置の概略構成を示す断面図。
【図３】前記実施形態における光源装置の概略構成を示す断面図。
【図４】前記実施形態における光源ランプのアーク像の中心位置から放射される光束の軌跡を示す図。
【図５】図４における角度θを変更しつつ角度θから発光部を見た場合に、発光管の屈折作用によりアーク像の中心位置が図４のＸ軸上で見かけ上移動する様子の一例を示す図。
【図６】前記実施形態における発光管の製造方法を説明するための図。
【図７】変曲点の位置を変更することにより、光源ランプから射出される光束の光量が変化する様子の一例を示す図。
【図８】前記実施形態における利用光反射領域および非利用光反射領域を説明するための図。
【図９】前記実施形態における利用光反射領域および非利用光反射領域を説明するための図。
【図１０】第２実施形態における光源装置の概略構成を示す断面図。
【図１１】前記実施形態における光源装置の概略構成を示す断面図。
【図１２】前記実施形態における利用光反射領域および非利用光反射領域を説明するための図。
【図１３】前記実施形態における利用光反射領域および非利用光反射領域を説明するための図。
【図１４】前記実施形態における利用光反射領域および非利用光反射領域を説明するための図。
【図１５】第３実施形態の製造方法により製造された発光管の一例を示す断面図。
【符号の説明】
【０１５２】
１・・・プロジェクタ、１０，１０Ａ・・・光源装置、１１・・・光源ランプ、１２，１２Ａ・・・主反射鏡（リフレクタ）、１３・・・副反射鏡、４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ・・・液晶パネル（光変調装置）、５０・・・投射光学系（投射光学装置）、１１１・・・発光管、１１２・・・電極、１２１・・・首状部、１２２・・・反射部、１２２Ａ・・・反射面、１３１Ａ・・・挿通孔（開口部）、１１１１・・・発光部、１１１２，１１１３・・・封止部、Ａ・・・照明光軸、ＩＰ，ＩＰ’，ＩＰ１，ＩＰ２・・・変曲点。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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