(57)【要約】【課題】小型化と高い照明効率とを両立する光源装置を提供する。【解決手段】発光管１０と、発光管１０から射出された光を照明対象に向けて反射させる主リフレクター１２と、発光管１０から射出された光を主リフレクター１２に向けて反射させる副リフレクター１３と、を備え、副リフレクター１３は、発光管１０内の発光領域を通り且つ光軸に平行な第１平面によって分割される２つの空間のうち、一方の空間に配置されており、ランプ軸１０Ａに垂直で且つ発光領域を含む第２平面よりも、照明対象とは反対側の主リフレクター１２の一部は、発光領域を通り且つ光軸に平行で第１平面と交差する第３平面による断面形状が、楕円の一部または放物線を含み、主リフレクター１２の一部における第２平面と平行な第４平面と第１平面での断面形状との交点における曲率よりも、第４平面と第３平面での断面形状との交点における曲率のほうが大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管と、
前記発光管の光軸を中心とする全周のうちの一部を囲むように配置され、前記発光管から射出された光を照明対象に向けて反射させる第１反射鏡と、
前記発光管の光軸を挟んで前記第１反射鏡と対向するように配置され、前記発光管から射出された光を前記第１反射鏡に向けて反射させる第２反射鏡と、を備え、
前記第２反射鏡は、前記発光管内の発光領域を通り且つ前記光軸に平行な第１平面によって分割される２つの空間のうち、一方の空間に配置されており、
前記光軸に垂直で且つ前記発光領域を含む第２平面よりも、前記照明対象とは反対側の前記第１反射鏡の一部は、前記発光領域を通り且つ前記光軸に平行で前記第１平面と交差する第３平面による断面形状が、楕円の一部または放物線を含み、
前記第１反射鏡の一部における、前記第２平面と平行な第４平面と、前記第１平面での断面形状と、の交点における曲率よりも、前記第４平面と、前記第３平面での断面形状と、の交点における曲率のほうが大きいことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１反射鏡は、前記第２平面で切った断面が楕円の一部となるように、回転楕円体の一部または回転放物体の一部を扁平させた形状を有しており、前記第２平面で切った断面における楕円の一部の長軸が前記第１平面と平行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】
前記第１反射鏡の前記第１平面での断面形状と、前記第１反射鏡の前記第３平面での断面形状と、がいずれも楕円の一部であり、
前記発光領域は、前記第１平面および前記第３平面での断面形状である前記楕円におけるそれぞれの前記発光管側の焦点と一致していることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１反射鏡および前記第２反射鏡によって、前記発光管の光軸を中心とする略全周が囲まれていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
前記光源装置と前記光変調素子との間の光路上に、前記第１反射鏡の反射面が有する収差を解消する光学部材が配置されていることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記光学部材が、前記収差を打ち消すような収差が設けられた平行化レンズであることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクター。
【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ーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大画面画像を表示可能な装置の１つとしてプロジェクターが知られている。プロジェクターは、例えば照明系、画像形成装置、投写レンズを備えている。照明系から射出された照明光は、画像形成装置により像に形成される。この像が投写レンズにより拡大投写され、直視型の画像表示装置よりも容易に大画面画像を得ることができる。
【０００３】
近年では、例えば不特定の場所で拡大画像を利用するために、プロジェクターの小型化に対する要望が高まっている。このような小型化を実現するために、プロジェクターに用いられる部材を小型化する開発が進んでおり、その一環として、射出光量の大幅な低下を招くことなく小型化が可能な照明装置が検討されている。このような技術として、例えば特許文献１に提案されている技術が挙げられる。
【０００４】
特許文献１においては、半割状の主反射鏡と副反射鏡とを備えた照明装置が提案されている。すなわち、通常の反射面が発光管を囲んでいる全周型の反射鏡を、光軸に平行な平面で分割した半割のものを用いることで反射鏡を小型化し、光源装置の小型化を図っている。一方で、発光管から半割状の反射鏡（主反射鏡）に直接入射しない光を、主反射鏡に向けて反射する小型の副反射鏡を設けることで、装置を小型化しつつ、射出する光量を維持した光源装置としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、光を発する発光管と、発光管の周りを囲んで配置され発光管から射出される光を反射する反射鏡、とを備える通常のランプ（光源装置）では、発光管が有する物理的な形状により、反射鏡で反射する光の一部を発光管が遮ってしまい、照明効率が低下することが知られている。ここで照明効率とは、（ランプから射出される光量）／（発光管から射出される全光量）と定義することができる。
【０００７】
この照明効率は、反射鏡と発光管との相対的な大きさが影響することが知られている。すなわち、反射鏡（反射鏡の開口径）に対して発光管が大きくなるに従い、発光管が反射光の影となりやすいため照明効率が低下する傾向にある。また、反射鏡に対して発光管が小さくに従って、照明効率が増加する傾向にある。
【０００８】
ここで、この照明効率増加の傾向は、一定の照明効率まで増加したのちは、頭打ちとなることが分かっているため、通常、反射鏡の大きさは、反射鏡の大きさと発光管の大きさとの関係によって、概ね照明効率が最大となる大きさに設計している。
【０００９】
ところが、このような思想に従って設けられた反射鏡形状を基に、上述の半割状の主反射鏡を作成すると、想定した照明効率が得られないことが分かった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、小型化と高い照明効率とを両立する光源装置を提供することを目的とする。また、このような光源装置を備えたプロジェクターを実現することを合わせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者の検討の結果、光源装置に設けられた副反射鏡が、反射光の影となり照明効率が低下していることが分かった。すなわち、通常の設計思想では、主反射鏡での反射光が発光管に照射されないように、発光管に対する主反射鏡の大きさを設定するが、発光管を覆って設けられる副反射鏡を配置した場合には、主反射鏡での反射光が副反射鏡に照射されないように、副反射鏡に対する主反射鏡の大きさを設定する必要が生じることが分かった。
【００１２】
そこで、上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、発光管と、前記発光管の光軸を中心とする全周のうちの一部を囲むように配置され、前記発光管から射出された光を照明対象に向けて反射させる第１反射鏡と、前記発光管の光軸を挟んで前記第１反射鏡と対向するように配置され、前記発光管から射出された光を前記第１反射鏡に向けて反射させる第２反射鏡と、を備え、前記第２反射鏡は、前記発光管内の発光領域を通り且つ前記光軸に平行な第１平面によって分割される２つの空間のうち、一方の空間に配置されており、前記光軸に垂直で且つ前記発光領域を含む第２平面よりも、前記照明対象とは反対側の前記第１反射鏡の一部は、前記発光領域を通り且つ前記光軸に平行で前記第１平面と交差する第３平面による断面形状が、楕円の一部または放物線を含み、前記第１反射鏡の一部における、前記第２平面と平行な第４平面と、前記第１平面での断面形状と、の交点における曲率よりも、前記第４平面と、前記第３平面での断面形状と、の交点における曲率のほうが大きいことを特徴とする。
【００１３】
ここで、「発光管の光軸」とは、発光管内の発光領域を通り、当該発光管の発光分布における略対称軸のことである。発光管から放射された光の一部は第１反射鏡で反射して射出される一方、残りは第２反射鏡で反射した後、発光管を透過し、第１反射鏡で反射されて、発光管から第１反射鏡に直接入射した光とともに第１反射鏡から射出される。ここで、発光管から第２反射鏡に向けて放射された光が第２反射鏡で反射し、高い効率で第１反射鏡に戻るように設計すれば、射出光量の大幅な低下が生じることがない。また、これら第１反射鏡と第２反射鏡は従来の凹面反射鏡の一部の形状であるため、従来に比べて装置を大幅に小型化できる。
【００１４】
ここで、第２反射鏡が、第１平面によって分割される２つの空間のうち一方の空間に配置されているため、発光領域が第２反射鏡内に埋没することがない。そのため、発光領域から射出される光のうち、第２反射鏡が配置された一方の空間側に射出される光のなかには、第２反射鏡に入射することなく第１反射鏡に入射し反射することがある。このような場合、発光管を覆う第２反射鏡は、第１反射鏡からの反射光に対しては障害物となり、照明効率を低下させるおそれがある。しかし、この本発明の構成によれば、第１平面における第１反射鏡の断面形状の曲率が、他の部分の曲率よりも小さくなっている（曲率半径が大きくなっている）ため、反射光の反射角が広がり第２反射鏡に照射されにくくなる。したがって、照明効率の低下を防ぐことができる。
【００１５】
これらのことから、小型化と高い照明効率とを両立する光源装置を提供することができる。
【００１６】
本発明においては、前記第１反射鏡は、前記第２平面で切った断面が楕円の一部となるように、回転楕円体の一部または回転放物体の一部を扁平させた形状を有しており、前記第２平面で切った断面における楕円の一部の長軸が前記第１平面と平行であることが望ましい。
この構成によれば、第１反射鏡の反射面が規則的に変化する連続面となるため、設計が容易となり、小型化と高い照明効率とを両立する光源装置を容易に実現することができる。
【００１７】
本発明においては、前記第１反射鏡の前記第１平面での断面形状と、前記第１反射鏡の前記第３平面での断面形状と、がいずれも楕円の一部であり、前記発光領域は、前記第１平面および前記第３平面での断面形状である前記楕円におけるそれぞれの前記発光管側の焦点と一致していることが望ましい。
この構成によれば、第１反射鏡を介して射出させる光を、拡散させることなくそれぞれの楕円の焦点に集光させることができるために、光の利用効率を高めることができる。また第１反射鏡は、第１平面および第３平面での断面形状が、互いに異なる楕円の一部であるが、本構成のように同じ焦点位置から射出される場合には、光源装置から射出される光を制御しやすく、後段の光学系の設計が容易となる。
【００１８】
本発明においては、前記第１反射鏡および前記第２反射鏡によって、前記発光管の光軸を中心とする略全周が囲まれていることが望ましい。
この構成によれば、発光管から略全周に向けて放射された光のうち、第１反射鏡にも第２反射鏡にも入射せずに損失する光（光源光軸に沿った略一方向に射出されない光）を低減でき、発光管から射出された光のうちの大部分を、照明対象を照明する光として有効利用できる。
【００１９】
また、本発明のプロジェクターは、上述の光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、上述の光源装置を備えたことにより、装置の小型化と高い照明効率による画像の輝度の維持とを両立可能なプロジェクターを提供することができる。
【００２０】
本発明においては、前記光源装置と前記光変調素子との間の光路上に、前記第１反射鏡の反射面が有する収差を解消する光学部材が配置されていることが望ましい。
光源装置の第１反射鏡は、曲率の異なる断面形状を有するため、反射光の集光位置が異なり軸状収差を有することとなる。そのため、光路上に配置された光学部材によって収差を解消することにより、形成される画像のにじみやぼやけを抑制し、高品質な画像表示が可能なプロジェクターとすることができる。
【００２１】
本発明においては、前記光学部材が、前記収差を打ち消すような収差が設けられた平行化レンズであることが望ましい。
この構成によれば、プロジェクターが通常備える光学部材である平行化レンズに収差を設け、第１反射鏡による収差を打ち消すこととしたため、部材を増やすことなく高品質な画像表示が可能なプロジェクターとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る光源装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光源装置の概略断面図である。
【図３】光源装置の発光管から射出される光の挙動を模式的に示す概念図である。
【図４】光源装置の発光管から射出される光の挙動を模式的に示す概念図である。
【図５】本発明のプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図６】プロジェクターが有する照明系の概略構成を示す断面模式図である。
【図７】プロジェクターが有する偏光変換素子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１〜図４を参照しながら、本発明の実施形態に係る光源装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る光源装置の概略構成を示す斜視図である。図に示すように光源装置１は、アーク放電型発光管（以下、単に「発光管」と称することもある）１０と、リフレクター１１と、を有している。リフレクター１１は、主リフレクター（第１反射鏡）１２と、副リフレクター（第２反射鏡）１３と、を有している。主リフレクター１２、副リフレクター１３は、それぞれが凹面状の反射面を含んでおり、互いの反射面が向かい合うように配置されている。
【００２５】
発光管１０は、主リフレクター１２と副リフレクター１３とに囲まれる領域に配置されている。発光管１０は、概ね光源軸（発光管の光軸。以下、ランプ軸と称する）１０Ａの軸方向に延在しており、ランプ軸１０Ａ周りで略軸対称な形状になっている。光源装置１の光軸は、ランプ軸１０Ａと略平行になっている。
【００２６】
以下、図に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定し、これに基づいて各部材の位置関係を説明する。このＸＹＺ直交座標系においては、光源装置１の光軸と平行な方向、すなわちランプ軸１０Ａと平行な方向をＺ方向とし、光軸に直交する面内で互いに直交する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とする。また、副リフレクター１３は、発光管１０内の発光領域を通り且つランプ軸１０Ａに平行な「第１平面」によって分割される２つの空間のうち、一方の空間に配置されており、この第１平面の面内方向をＸ方向、法線方向をＹ方向としている。すなわち、副リフレクター１３の反射面は、主リフレクター１２の反射面とＹ方向において向かい合っている。
【００２７】
また、本発明において「第２平面」とは、ランプ軸１０Ａに垂直で且つ発光管内の不図示の発光領域を含む平面である。また、「第３平面」とは、発光領域を通り且つランプ軸１０Ａに平行で第１平面と交差する平面である。同様に、「第４平面」とは、発光領域よりは光源装置１の光射出方向と反対側における、第２平面と平行な平面である。
【００２８】
発光管１０は、バルブ部１１１と、封止部１１２と、給電端子１１３と、リード線１１４とを含んで構成されている。バルブ部１１１は内部空間を有する中空の略球状の管体であり、バルブ部１１１の両端には、棒状の封止部１１２がバルブ部１１１と一体に形成されている。バルブ部１１１および封止部１１２は、例えば石英ガラス、サファイア等の耐熱性が高い透明材料で構成されている。
【００２９】
両側の封止部１１２の内部には、棒状の給電端子１１３が内部を貫通するようにそれぞれ埋設され、給電端子の端部は、バルブ部１１１の内部空間において対向する一対の電極として配置されている。また、バルブ部１１１の内部空間には、発光物質と気体とが封入されている。発光物質としては例えば水銀、金属ハロゲン化物等が用いられ、気体としては例えば希ガス、ハロゲンガス等が用いられる。本実施形態では、発光管１０は、給電端子１１３が延在する方向がランプ軸１０Ａと一致する姿勢で主リフレクター１２に固定されている。
【００３０】
また、給電端子１１３には直接または不図示の口金を介してリード線１１４が接続されており、リード線１１４を介して給電端子１１３に電力を供給する構成となっている。
【００３１】
このようなアーク放電型発光管１０としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が該当する。  
【００３２】
リフレクター１１は、例えばガラスや結晶化ガラス等の耐熱性が高く、機械的強度が大きい基材と、基材の内面（発光管が配置された側の面）の全領域に形成された、例えば誘電体多層膜や金属膜からなる反射ミラーと、から構成されている。
【００３３】
主リフレクター１２は、発光管１０から射出された光を照明対象に向けて反射させ概ね光軸１Ａの軸方向に進行させるものである。主リフレクター１２の発光管１０に対向する内面は、反射ミラーが存在する反射面１２ａとなっている。また、照明対照側は光を射出する開口部１２ｂとなっている。さらに、主リフレクター１２は、回転楕円面の一部を扁平させ、開口部１２ｂがＸ軸方向に広がった扁平形状となっている。すなわち、主リフレクター１２は、Ｙ軸方向の大きさを基準として、Ｘ軸方向において＋Ｘ方向および−Ｘ方向に広がった形状となっている。
【００３４】
なお、「楕円」という形状について、第１反射鏡の表面に微細加工がされている場合には、包絡線が描く形状が楕円であり放物線であれば本発明の適応が可能である。また、以下の説明において、反射鏡の形状として「放物線」という形状について述べる場合も同様である。
【００３５】
副リフレクター１３は、発光管１０から射出された光を主リフレクター１２に向けて反射させる機能を主に担っており、球面状に窪んだ反射面を有する反射ミラーで構成されている。これら主リフレクター１２および副リフレクター１３によって、発光管１０のランプ軸１０Ａを中心とする略全周が囲まれている。
【００３６】
図２は、光源装置１の概略断面図である。図２（ａ）は、ランプ軸１０Ａを含みＹＺ面に平行な平面（第１平面）における光源装置１の断面構成についての模式図であり、図２（ｂ）は、光源装置１をＸＺ平面に平行な平面（第３平面）における光源装置１の模式図である。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、発光管１０が有する一対の給電端子１１３は、例えばタングステン等からなっている。給電端子１１３は、ランプ軸１０Ａと平行な方向（Ｚ方向）に延在しており、Ｚ方向において所定の間隔だけ互いに離れて配置されている。給電端子１１３は、図示略の配線を介して電源と電気的に接続される。
【００３８】
給電端子１１３間に電圧を印加すると、給電端子１１３間にアーク放電が生じる。発光管１４内の放電ガスは、アーク放電に起因する電子と衝突してエネルギーを受け取る。これにより、放電ガスの一部が励起され、あるいはイオン化される。励起状態となった放電ガスは、基底状態又は準安定状態に戻るときに、励起状態とのエネルギー差に応じた光を放射する。イオン化された放電ガス（プラズマ）は、電子と再結合して結合エネルギーに応じた光を放射する。このように給電端子１１３間には、略放射状に広がる光が発生し、給電端子１１３の間にある程度の広がりを備えた発光スポット（発光領域）Ｓ１が形成される。発光管１０は、発光スポットＳ１の輝度の重心位置に発光点１４を有する点光源とみなすこともできる。
【００３９】
主リフレクター１２と副リフレクター１３とは、間に発光点１４を挟んで配置されている。主リフレクター１２は、ランプ軸１０Ａを含むＹＺ平面に平行な第３平面における断面形状、およびＸＺ平面に平行な第１平面における断面形状、が楕円の一部を成しており、発光点１４は、これらの楕円の焦点と一致する位置に配置されている。
【００４０】
副リフレクター１３の反射面１３ａは、球面の一部を含んでおり、この球面の中心となる焦点位置は、発光点１４と略一致している。副リフレクター１３は、反射面１３ａが主リフレクター１２の反射面１２ａに向かって凹となるように配置されている。
【００４１】
図２（ｂ）に示すように、主リフレクター１２は、ＸＺ平面に平行な第１平面においても断面形状が楕円の一部を成している。図中二点鎖線で示す楕円の一部は、上述のＹＺ平面における断面と同じ楕円の一部である。図２（ｂ）においては、このＸＺ平面に平行な第１平面における断面形状と、図２（ａ）で示したＹＺ平面に平行な第３平面における断面形状と、を比較するが、説明を容易にするため、実線で示す第１平面における断面形状である楕円と、図中の二点鎖線で示す楕円との比較を行う。
【００４２】
主リフレクター１２は、開口部１２ｂがＸ軸方向において＋Ｘ方向および−Ｘ方向に広がった形状となっている。したがって、発光スポットＳ１よりも発光管１０の付け根側（符号Ｐ１側）における主リフレクター１２の一部においては、ランプ軸１０Ａと直交する平面（第４平面）と、第１平面での断面形状である楕円の一部と、の交点（符号Ｐ２）と、第４平面と第３平面での断面形状である楕円の一部との交点（符号Ｐ３）と、で曲率を比較すると、符号Ｐ３での曲率の方が大きくなっている。
【００４３】
図３、４は、発光管１０から射出される光の挙動を模式的に示す概念図である。図３は、主リフレクター１２Ｘが回転楕円面の一部からなる従来のリフレクター形状を有する光源装置１Ｘについて示す図であり、図４は、本実施形態の光源装置１について示す図である。また、各図（ａ）は、図２（ａ）に対応する図であり、各図（ｂ）は、図２（ｃ）に対応する図である。
【００４４】
なお、副リフレクター１３の反射面１３ａを成す球面の中心と、発光点１４とが略一致しているため、発光管１０から副リフレクター１３に向けて射出される光は、副リフレクター１３で反射された後に発光点に向けて反射される。その後の挙動については、発光管１０から主リフレクター１２に向けて直接射出された光と区別が付かなくなるため、ここでは直接間接を問わず、発光管１０から主リフレクター１２に向けて射出された光の挙動について説明することとする。
【００４５】
主リフレクター１２Ｘが、従来のリフレクター形状を有する光源装置１Ｘの場合、図３（ａ）に示すように、発光管１０から主リフレクター１２Ｘに向けて射出された光Ｌは、反射面１２ａに入射して反射し、反射面１２ｙを構成する回転楕円面の第２焦点に集光される。しかし、主リフレクター１２Ｘに向けて射出された光のうち、光源装置の光射出方向とは反対方向（−Ｚ方向）であって、副リフレクター１３には入射しないが副リフレクター１３側（−Ｙ方向）に射出された光Ｌ１は、一部が主リフレクター１２で反射し副リフレクター１３の外側に照射されてしまう。
【００４６】
同様の現象を第１平面で見ると、図３（ｂ）に示すように、−Ｙ方向かつ−Ｚ方向に射出された光のうち一部の光Ｌ２は、主リフレクター１２Ｘで反射した後に副リフレクター１３に照射される。そのため、副リフレクター１３が無ければ光源装置１Ｘから射出されたはずの光Ｌｓの分だけ照明効率が低下する。
【００４７】
通常、リフレクターと発光管とを有する光源装置においては、リフレクターで反射する光の一部は発光管に不可避的に遮られるため、照明効率が低下する。照明効率は、リフレクターと発光管との相対的な大きさが影響することが知られている。すなわち、リフレクター（リフレクターの開口径）に対して発光管（特にバルブ部）が大きくなるに従い、リフレクターでの反射光の影となりやすいため照明効率が低下する傾向にあり、リフレクターに対して発光管が小さくなると照明効率が増加する傾向にある。
【００４８】
ここで、この照明効率増加の傾向も、一定の照明効率まで増加したのちは頭打ちとなるため、リフレクターの大きさは、発光管の大きさとの関係によって概ね照明効率が最大となる大きさに設計する構成が通常となっている。
【００４９】
図３の光源装置１Ｘでは、主リフレクター１２ＸのＹ軸方向の大きさが、発光管１０（バルブ部１１１）との関係において照明効率が最大となる大きさとなっているとしても、Ｘ軸方向においては、副リフレクター１３の大きさ分だけ反射光を遮り易くなっているため、光Ｌ２が副リフレクター１３で遮られてしまう。
【００５０】
対して、図４に示す本実施形態の光源装置１では、第３平面における光の挙動は、図４（ａ）に示すように光源装置１Ｘと同じであるが、図４（ｂ）に示す第１平面における光の挙動が光源装置１Ｘと異なる。
【００５１】
すなわち、図４（ｂ）に示すように、主リフレクター１２は、図中破線で示す光源装置１Ｘの主リフレクター１２ＸよりもＸ軸方向において広がっており、光Ｌ２が入射する主リフレクター１２の反射面１２ａの曲率が小さくなっている。主リフレクター１２の曲率は、通常のリフレクターと同様の考え方を用い、副リフレクター１３と発光管の大きさとの関係によって、概ね照明効率が最大となる大きさに設計することができる。
【００５２】
このような主リフレクター１２を用いると、主リフレクター１２Ｘで反射するならば副リフレクター１３に入射した光Ｌ２も、反射面１２ａでの反射角が広がるために副リフレクター１３に入射することなく、光Ｌ３として示すように射出方向に射出され、光源装置１の外部に取り出されることとなる。そのため、図３に示す光源装置１Ｘと比べ照明効率が増加する。
本実施形態の光源装置１は、以上のような構成となっている。
【００５３】
以上のような構成の光源装置１によれば、小型化と高い照明効率とを両立する光源装置１とすることができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、主リフレクター１２は、断面形状が楕円の一部であることとしたが、放物線であっても構わない。
【００５５】
同様に、本実施形態においては、主リフレクター１２は、回転楕円面の一部を扁平させた形状であることとしたが、回転放物面を扁平させた形状であることとしても良い。
【００５６】
また、本実施形態においては、主リフレクター１２の反射面１２ａが連続している構成としたが、これに限らず、例えば複数の部材の集合で主リフレクターを構成し、反射面が不連続であることとしても良い。
【００５７】
［プロジェクター］
図５は、本発明のプロジェクター６の概略構成を示す模式図である。図に示すようにプロジェクター６は、照明系６０、色分離光学系６１、液晶ライトバルブ（光変調素子）６２ａ〜６２ｃ、色合成素子６３、投写光学系６４を含んでいる。
【００５８】
プロジェクター６は、概略すると以下のように動作する。照明系６０から射出された光は、色分離光学系６１により複数の色光に分離される。色分離光学系６１により分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶ライトバルブ６２ａ〜６２ｃに入射して変調される。液晶ライトバルブ６２ａ〜６２ｃにより変調された複数の色光は、色合成素子６３に入射して合成される。色合成素子６３により合成された光は、投写光学系６４により壁やスクリーン等の被投写面９に拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。以下、プロジェクター６の各構成要素について説明する。
【００５９】
図６は、照明系６０の概略構成を示す断面模式図である。図に示すように、照明系６０は、本発明の光源装置１及び照明光学系２０を含んでいる。照明光学系２０の構成要素は、照明系６０の光軸６０Ａに沿って配列されている。光軸６０Ａは、光源装置１の光軸と略一致している。照明光学系２０は、光源装置１から光軸６０Ａの下流に向かって、平行化レンズ２１、レンズアレイ２２、２３、偏光変換素子２４、重畳レンズ２５がこの順に配置された構成になっている。
【００６０】
平行化レンズ２１は、凹レンズにより構成されており、光源装置１から射出された光を平行化するものである。また、本発明の光源装置１は、主リフレクター１２がＸ軸方向に扁平しているため、射出される光のＸ軸方向に広く扁平した光強度分布となっている。平行化レンズ２１は、この扁平した光強度分布を補正し、ＸＹ平面において偏りの少ない光強度分布とするため、透過光がＹ軸方向に扁平した光強度分布を有するように収差が設けられていることが好ましい。
【００６１】
レンズアレイ２２、２３は、平行化レンズ２１から射出された光の輝度分布を均一化するものである。レンズアレイ２２は、複数のレンズ部２２１を含んでおり、レンズアレイ２３は複数のレンズ部２３１を含んでいる。レンズ部２２１は、レンズ部２３１と１対１で対応している。平行化レンズ２１から射出された光は、複数のレンズ部２２１に空間的に分かれて入射する。レンズ部２２１は、入射した光を対応するレンズ部２３１に結像させる。これにより、複数のレンズ部２３１の各々に、二次光源像が形成される。
【００６２】
偏光変換素子２４は、レンズアレイ２２、２３から射出された光Ｌ２（図７参照）の偏光状態を揃えるものである。偏光変換素子２４は、複数の偏光変換セル２４１を含んでいる。偏光変換セル２４１は、レンズ部２３１と１対１で対応している。レンズ部２３１に形成された二次光源像からの光Ｌ２は、このレンズ部２３１に対応する偏光変換セル２４１の入射領域２４２に入射する。
【００６３】
偏光変換セル２４１の各々には、入射領域２４２に対応させて、偏光ビームスプリッタ膜２４３（以下、ＰＢＳ膜２４３と称する）及び位相差板２４５が設けられている。入射領域２４２に入射した光Ｌ２は、ＰＢＳ膜２４３によりＰＢＳ膜２４３に対するＰ偏光Ｌ２１とＳ偏光Ｌ２２とに分離される。Ｐ偏光Ｌ２１、Ｓ偏光Ｌ２２の一方の偏光（ここではＳ偏光Ｌ２２）は、反射部材２４４で反射した後、位相差板２４５に入射する。位相差板２４５に入射した光Ｌ２２は、位相差板２４５により偏光状態が他方の偏光（ここではＰ偏光Ｌ２１）の偏光状態に変換されてＰ偏光Ｌ２３になり、Ｐ偏光Ｌ２１とともに射出される。
【００６４】
重畳レンズ２５は、偏光変換素子２４から射出された光を被照明領域にて重畳させるものである。光源装置１から射出された光は、空間的に分割された後、重畳されることにより輝度分布が均一化されて光軸６０Ａ周りの軸対称性が高められる。
【００６５】
色分離光学系６１は、ダイクロイックミラー６１１、６１２、ミラー６１３〜６１５、フィールドレンズ６１６ａ〜６１６ｃ、リレーレンズ６１７、６１８を含んでいる。ダイクロイックミラー６１１、６１２は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー６１１、６１２は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー６１１が緑色光と青色光とを反射させ、ダイクロイックミラー６１２が緑色光を反射させる。
【００６６】
照明系６０から射出された光Ｌは、ダイクロイックミラー６１１に入射する。光Ｌのうちの赤色光Ｌａは、ダイクロイックミラー６１１を通ってミラー６１３に入射し、ミラー６１３で反射してフィールドレンズ６１６ａに入射する。赤色光Ｌａは、フィールドレンズ６１６ａにより平行化された後に、液晶ライトバルブ６２ａに入射する。
【００６７】
光Ｌのうちの緑色光Ｌｂと青色光Ｌｃとは、ダイクロイックミラー６１１で反射して、ダイクロイックミラー６１２に入射する。緑色光Ｌｂは、ダイクロイックミラー６１２で反射してフィールドレンズ６１６ｂに入射する。緑色光Ｌｂは、フィールドレンズ６１６ｂにより平行化された後に、液晶ライトバルブ６２ｂに入射する。
【００６８】
ダイクロイックミラー６１２を通った青色光Ｌｃは、リレーレンズ６１７を通りミラー６１４で反射した後、リレーレンズ６１８を通りミラー６１５で反射してフィールドレンズ６１６ｃに入射する。青色光Ｌｃは、フィールドレンズ６１６ｃにより平行化された後に、液晶ライトバルブ６２ｃに入射する。
【００６９】
液晶ライトバルブ６２ａ〜６２ｃは、例えば透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。液晶ライトバルブ６２ａ〜６２ｃは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ６２ａ〜６２ｃは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。液晶ライトバルブ６２ａ〜６２ｃは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。液晶ライトバルブ６２ａ〜６２ｃにより変調（形成）された光（画像）は、色合成素子６３に入射する。
【００７０】
色合成素子６３は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系６４によって被投写面９に拡大投写される。
【００７１】
以上のような構成のプロジェクター６にあっては、上記実施形態の光源装置１を備えたことにより、装置の小型化と高い照明効率による画像の輝度の維持とを両立可能なプロジェクターを提供することができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、平行化レンズ２１によって光源装置１が有する主リフレクター１２の収差を解消することとしているが、収差を解消するための専用の光学部材を光路上に配置することとしても良い。また、主リフレクター１２の収差を解消しない構成としても、プロジェクターの小型化と、高い照明効率による画像の輝度の維持と、は両立可能である。
【００７３】
また、本実施形態では三板式のプロジェクター６を例示しているが、単板式のプロジェクターを構成することも可能である。また、光変調素子として、反射型の液晶ライトバルブやデジタルミラーデバイスを採用することもできる。この場合には、画像形成装置の種類に応じて、光源装置と画像形成装置との間の光路に配置される光学系や、画像形成装置と投写光学系との間の光路に配置される光学系、投写光学系等を適宜変更するとよい。
【００７４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１…光源装置、６…プロジェクター、１０…発光管、１２…主リフレクター（第１反射鏡）、１３…副リフレクター（第２反射鏡）、２１…平行化レンズ（光学部材）、６２ａ〜６２ｃ…液晶ライトバルブ（光変調素子）、６４…投写光学系、
【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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