(57)【要約】【課題】リクレクタの性能を犠牲にすることなく薄型化又は小型化した光源装置及びこれを組み込んだプロジェクタを提供すること。【解決手段】光源光を発生する発光管１と、発光管１から射出された光源光を反射する第１及び第２リフレクタ部分４、５を有するリフレクタ２とを備え、第１及び第２リフレクタ部分４、５は、それぞれ回転楕円面であり、第１及び第２リフレクタ部分４、５の第１焦点６は、発光管１の発光中心にそれぞれ配置され、第１及び第２リフレクタ部分４、５の第２焦点９ａ、９ｂは、発光中心を通るシステム光軸ＯＡを挟んで各リフレクタ部分４、５の反対側にそれぞれ配置される。この場合、第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光源光束群の光路がシステム光軸ＯＡと交差することになり、リフレクタ２のサイズを小さくすることができ、光源装置１００を薄型化及び軽量化することができる。【選択図】図１
2008242158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を発生する発光管と、
前記発光管から射出された光源光を反射する複数の凹曲面を有する反射鏡と、
を備え、
前記複数の凹曲面は、それぞれ回転楕円面であり、
前記複数の凹曲面を構成する各回転楕円面の第１焦点は、前記発光管の発光中心にそれぞれ配置され、
前記複数の凹曲面を構成する各回転楕円面の第２焦点は、前記発光中心を通るシステム光軸を挟んで前記各回転楕円面の反対側にそれぞれ配置される、
光源装置。
【請求項２】
前記反射鏡において、前記各凹曲面の境界は、前記システム光軸を含む平面上に配置される、請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記発光管から射出された光源光を前記反射鏡側に反射する副鏡をさらに備える請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の光源装置。
【請求項４】
前記各凹曲面の境界と前記システム光軸とを含む特定面上に、前記発光管から延びるリード線及びトリガー線のうち少なくとも一方を有する請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光源装置。
【請求項５】
前記反射鏡の前記各凹曲面で反射された光をそれぞれ平行化する複数のレンズ部を有する平行化レンズと、
前記複数のレンズ部によって平行化された光を前記システム光軸に対してそれぞれ平行に調整する複数のプリズム部を有するプリズムと、
をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか一項記載の光源装置。
【請求項６】
前記平行化レンズ及び前記プリズムは、前記複数の凹曲面からの光が互いに交差する範囲外の位置にそれぞれ配置される、請求項５記載の光源装置。
【請求項７】
前記平行化レンズ及び前記プリズムは、前記複数の凹曲面から射出された光が互いに交差する前の位置にそれぞれ配置され、
前記複数のプリズム部は、それぞれに対応する凹曲面の回転軸がシステム光軸との交点よりも出射側で前記システム光軸から離れていく方向に向かって狭まるくさび角を有する、請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記平行化レンズ及び前記プリズムは、前記複数の凹曲面から射出された光が互いに交差し再び分離した後の位置にそれぞれ配置され、
前記複数のプリズム部は、それぞれに対応する凹曲面の回転軸がシステム光軸との交点よりも出射側で前記システム光軸から離れていく方向に向かって狭まるくさび角を有する、請求項６記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項記載の光源装置と、
前記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置を経た像光を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光源である発光管と発光管からの光を集める反射鏡とを有する光源装置及びこれを用いたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ等の照明用光学系に用いられる集光リクレクタとして、例えば回転楕円面を用いた多面式リフレクタ等がある。このような多面式リフレクタを用いた場合、多数の光源像が被照射域に結像して現われ、照度及び色むらの原因となる。そのため、照射の中心方向を軸心とする略回転２次曲面体状をなす反射面部を有し、反射面部を構成する分割反射面が軸心に対して調整された傾きを有する集光リフレクタが考えられている（例えば、特許文献１、２、３）。
【特許文献１】特開平９−２２２５８０号公報
【特許文献２】特開平１０−５０１２０号公報
【特許文献３】特開２００１−２４２５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記集光リフレクタによって、集光率が高く、被照射面へ照度及び色むらの少ない照射が可能である。しかし、反射面が正面から見て円形にされていたり、外に広がる光軸を有する多面で構成されたりしているため、薄型化や小型化に限界があった。また、上記集光リフレクタは、製造が困難であり、精度の確保も容易でなく、光のロスも多かった。
【０００４】
そこで、本発明は、リクレクタの性能を犠牲にすることなく薄型化又は小型化した光源装置及びこれを組み込んだプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、（ａ）光源光を発生する発光管と、（ｂ）発光管から射出された光源光を反射する複数の凹曲面を有する反射鏡とを備え、（ｃ）複数の凹曲面は、それぞれ回転楕円面であり、（ｄ）複数の凹曲面を構成する各回転楕円面の第１焦点は、発光管の発光中心にそれぞれ配置され、（ｅ）複数の凹曲面を構成する各回転楕円面の第２焦点は、発光中心を通るシステム光軸を挟んで各回転楕円面の反対側にそれぞれ配置される。
【０００６】
上記光源装置では、リフレクタとしての反射鏡を複数の凹曲面に分割し、各回転楕円面の第１焦点が、発光管の発光中心にそれぞれ配置され、各回転楕円面の第２焦点が、システム光軸を基準として各回転楕円面の反対側にそれぞれ配置されるので、各回転楕円面で反射された光源光束群の光路がシステム光軸と交差することになり、例えば上下一対の回転楕円面の回転軸とシステム光軸とを含む縦対称面内におけるリフレクタのサイズを小さくすることができる。これにより、リフレクタ、ひいては光源装置を薄型化することができる。
【０００７】
本発明の具体的な態様又は側面によれば、反射鏡において、これにより、各凹曲面の境界は、システム光軸を含む平面上に配置される。この場合、各凹曲面の境界とシステム光軸とが同一面上に配置されることになり、各凹曲面で反射された光の焦点をシステム光軸に対して互いに対称な位置に配置することができる。各凹曲面境界とシステム光軸とを含む特定面又は境界面をはさんで光学系の対称性を確保することができ、光束の不均衡を低減することができる。
【０００８】
本発明の別の態様では、発光管から射出された光源光を反射鏡側に反射する副鏡をさらに備える。この場合、発光管から射出された光のうち、反射鏡で回収できない光を副鏡によって反射鏡へ導くことができる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様では、各凹曲面の境界とシステム光軸とを含む特定面上に発光管から延びるリード線及びトリガー線の少なくとも一方を有する。この場合、リード線やトリガー線を特定面に沿って設置することにより、配線による減光を低減することができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様では、光源装置は、反射鏡の各凹曲面で反射された光をそれぞれ平行化する複数のレンズ部を有する平行化レンズと、複数のレンズ部によって平行化された光をシステム光軸に対してそれぞれ平行に調整する複数のプリズム部を有するプリズムとをさらに備える。この場合、反射鏡から反射された光を全体としてシステム光軸に対して平行にすることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、平行化レンズ及びプリズムは、複数の凹曲面からの光が互いに交差する範囲外の位置にそれぞれ配置される。この場合、各凹曲面からの光束を個別に平行化でき、各凹曲面からの反射光を重畳させることなく、システム光軸に対して平行にすることができ、光束を均一化することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、平行化レンズ及びプリズムは、複数の凹曲面から射出された光が互いに交差する前の位置にそれぞれ配置され、複数のプリズム部は、それぞれに対応する凹曲面の回転軸がシステム光軸から離れていく方向に向かって狭まるくさび角を有する。この場合、交差前の複数の光束をシステム光軸に平行にすることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、平行化レンズ及びプリズムは、複数の凹曲面から射出された光が互いに交差し再び分離した後の位置にそれぞれ配置され、複数のプリズム部は、それぞれに対応する凹曲面の回転軸がシステム光軸との交点よりも射出側でシステム光軸から離れていく方向に向かって狭まるくさび角を有する。この場合、交差後の複数の光束をシステム光軸に平行にすることができる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）上述の光源装置と、（ｂ）光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、（ｃ）光変調装置を経た像光を投射する投射光学系とを備える。この場合、光源装置を小さくすることにより、プロジェクタを小型化及び軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
（１）光源装置
図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す側面断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の正面図である。また、図２（Ａ）は光束射出方向の後方から見た光源装置を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、光束射出方向の前方から見た光源装置を示す斜視図である。本実施形態の光源装置１００は、光源ユニット１０と、電源装置７０とを備える。光源ユニット１０は、放電発光型の発光管１と、楕円型の反射鏡であるリフレクタ２と、球面状の副鏡である副反射鏡８と、コリメート用の凹レンズ３と、凹レンズ３から射出した光束を同一方向にそろえるプリズム７とを備える。電源装置７０は、光源ユニット１０に交流電流を供給して所望の状態に発光させるための電気回路である。
【００１６】
光源ユニット１０において、発光管１は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス管から構成され、照明用の光を放射する本体部分１１と、この本体部分１１の両端側に延びる第１及び第２封止部１３、１４とを備える。発光管１には、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発光型のランプ等が用いられる。
【００１７】
発光管１において、本体部分１１内に形成される放電空間１２には、タングステン製の第１電極１５の先端部と、同様にタングステン製の第２電極１６の先端部とが所定距離で離間配置されており、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。この本体部分１１の両端に延びる各封止部１３、１４の内部には、第１及び第２電極１５、１６の根元部分に電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１７ａ、１７ｂが挿入され、気密に封止されている。これらの金属箔１７ａ、１７ｂに接続されたリード線１８ａ、１８ｂに対して電源装置７０により交流電圧を印加すると、一対の電極１５、１６間でアーク放電が生じ、本体部分１１が高輝度で発光する。ここで、リード線１８ｂとこれに付随するトリガー線１８ｃは、図１（Ｂ）に示すように、発光管１の第２封止部１４から延び、第１及び第２リフレクタ部分４、５の境界とシステム光軸ＯＡとを含むＸＺ平面上すなわち特定面上に配置される。リード線１８ｂやトリガー線１８ｃを第１及び第２リフレクタ部分４、５の境界に沿って設置することにより、配線を簡易化することができるとともに、光束への影響を最小限にすることができる。
【００１８】
リフレクタ２は、全体として半球状の外観を形成する第１及び第２リフレクタ部分４、５と、中央に設けられ発光管１の第１封止部１３が挿通される首状部２ａとを備えた石英ガラス製の一体成形品である。首状部２ａは、第１封止部１３を挿通させるとともに、リフレクタ２を発光管１に対してアライメントした状態で固定可能にしている。また、リフレクタ２の内側ガラス面は、各リフレクタ部分４、５ごとに楕円曲面状に加工され、それらの表面上に反射面が形成されている。
【００１９】
図３は、光源ユニット１０のうち、主にリフレクタ２によって形成される光束を示す側面断面図である。リフレクタ２は、発光管１から射出された光源光を反射して集光する上下２つの分割領域を有する反射鏡である。リフレクタ２は、回転楕円体１９の一部から構成されており、楕円面の反射面を有する。すなわち、図３に示すようにリフレクタ２は上下方向に２分割された部分からなる構成となっており、回転楕円体１９の上下２つの分割領域をそれぞれ反射面とする、第１リフレクタ部分４と第２リフレクタ部分５とが組み合わされた形状となっている。ここで、第１及び第２リフレクタ部分４、５は、仮想的な回転楕円体１９をこの回転楕円体１９の長径方向の回転軸、すなわち発光管１の軸線であるシステム光軸ＯＡを含むＸＺ平面によって２分割して得た楕円面を、回転楕円体１９の第１焦点６を中心にしてそれぞれ正負が異なる同一角度だけシステム光軸ＯＡに対して傾けたときの回転楕円面を凹曲面の反射面として有する。すなわち、第１リフレクタ部分４の第１焦点６は、発光管１の発光点（発光中心）１ａに一致しており、第１リフレクタ部分４の回転楕円面の回転軸４ａは、発光管１の軸線たるシステム光軸ＯＡの位置から発光点１ａを中心としてＸ軸の周りに時計回りに回転させるように傾斜して配置されている。また、第２リフレクタ部分５の第１焦点６は、発光管１の発光点（発光中心）１ａに一致しており、第２リフレクタ部分５の回転楕円面の回転軸５ａは、発光管１の軸線たるシステム光軸ＯＡの位置から発光点１ａを中心としてＸ軸の周りに反時計回りに回転させるように傾斜して配置されている。よって、第１リフレクタ部分４は、第１焦点６を中心に保持し、第１リフレクタ部分４の第２焦点９ａ位置がシステム光軸ＯＡより第２リフレクタ部分５側に距離ａだけ−Ｙ方向にシフトするように配置されている。言い換えると、第１リフレクタ部分４の回転楕円面の回転軸４ａは、リフレクタ２の出射側でシステム光軸ＯＡと第１焦点６の位置で交差し、第１焦点６より出射側（光路後段側）でシステム光軸ＯＡに対して−Ｙ方向にずれて離れていく。同様に第２リフレクタ部分５は、第１焦点６を中心に保持し、第２リフレクタ部分５の第２焦点９ｂ位置がシステム光軸ＯＡより第１リフレクタ部分４側に距離ａだけ＋Ｙ方向にシフトするように配置されている。言い換えると、第２リフレクタ部分５の回転楕円面の回転軸５ａは、システム光軸ＯＡと第１焦点６の位置で交差し、第１焦点６より出射側（光路後段側）でシステム光軸ＯＡに対して＋Ｙ方向にずれて離れていく。ここで、第１及び第２リフレクタ部分４、５の回転軸４ａ、５ａとシステム光軸ＯＡとは、ＹＺ面を含む同一鉛直平面内に配置されている。
【００２０】
図１に戻って、副反射鏡８は、リフレクタ２に対向して発光管１の光束射出前方側に配置される。発光管１の光束射出前方側の略半分は、副反射鏡８によって覆われている。この副反射鏡８は、発光点１ａから射出された光源光を発光点１ａに戻すように設計されている。すなわち、発光点１ａ付近から射出された光源光は、副反射鏡８の反射面によって発光点１ａ付近に一旦集光された後、発光管１内から副反射鏡８によって遮られないように外部に射出される。副反射鏡８により、発光管１から射出された光のうち、リフレクタ２に届かない光をリフレクタ２へ導くことができ、光源光を効率よく集光し、有効に利用することができる。
【００２１】
発光管１を点灯した場合、発光管１から放射された光束は第１及び第２リフレクタ部分４、５の反射面で反射され、或いは副反射鏡８の反射面を経て第１及び第２リフレクタ部分４、５の反射面でさらに反射され、楕円曲面の第２焦点９ａ、９ｂ位置に収束する光束となる。つまり、リフレクタ２及び副反射鏡８は、システム光軸ＯＡに対して略軸対称な反射曲面を有する。
【００２２】
また、第１リフレクタ部分４で反射した光の経路は、発光管１よりも第１リフレクタ部分４側にあり、発光管１に遮られないようになっている。また、同様に第２リフレクタ部分５で反射した光の経路は、発光管１よりも第２リフレクタ部分５側にあり、発光管１に遮られないようになっている。
【００２３】
凹レンズ３は、平行化レンズであり、リフレクタ２に対向して同軸に配置されている。つまり、凹レンズ３の中心光軸は、リフレクタ２全体としての回転軸と一致するシステム光軸ＯＡ上に配置されている。また、凹レンズ３は、第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差する範囲外の位置、すなわち第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差する前の位置に配置される。
【００２４】
凹レンズ３は、第１リフレクタ部分４と第２リフレクタ部分５との境界平面である特定面を基準として第１リフレクタ部分４側の第１凹レンズ部３ａと、第２リフレクタ部分５側の第２凹レンズ部３ｂとで構成される。第１及び第２凹レンズ部３ａ、３ｂの光軸がそれぞれ第１及び第２リフレクタ部分４、５の回転軸４ａ、５ａと一致するとき、第１凹レンズ部３ａは、第１リフレクタ部分４で反射された光源光を平行化して射出させるコリメータレンズとして機能し、第２凹レンズ部３ｂは、第２リフレクタ部分５で反射された光源光を平行化して射出させるコリメータレンズとして機能する。つまり、凹レンズ３により、リフレクタ２全体から反射された光を平行光束にすることができる。凹レンズ３から射出された平行光束は、次段のプリズム７に入射される。
【００２５】
プリズム７は、凹レンズ３の光射出側であって、第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差する範囲外の位置、すなわち第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が凹レンズ３を経て互いに交差する手前の位置に配置される。プリズム７は、特定面を基準として第１リフレクタ部分４側の第１プリズム部７ａと、第２リフレクタ部分５側の第２プリズム部７ｂとで構成される。各プリズム部７ａ、７ｂは、それぞれに対応する第１及び第２リフレクタ部分４、５の回転楕円面の回転軸４ａ、５ａがシステム光軸ＯＡとの交点（第１焦点６）よりも出射側（光路後段側）でシステム光軸ＯＡから離れていく方向に向かって狭まるくさび角αを有する。具体的には、第１プリズム部７ａは、第１リフレクタ部分４の回転楕円面の回転軸４ａのシステム光軸ＯＡから離れていく方向（−Ｙ方向）に向かって狭まるくさび角αを有する。第１凹レンズ部３ａから射出されたシステム光軸ＯＡに対して傾いている光は、第１プリズム部７ａの光入射端面で屈折しシステム光軸ＯＡに平行な光となり、第１プリズム部７ａの光射出面では略屈折させずにシステム光軸ＯＡに平行なまま第１プリズム部７ａから出射される。第２プリズム部７ｂは、第２リフレクタ部分５の回転楕円面の回転軸５ａのシステム光軸ＯＡから離れていく方向（＋Ｙ方向）に向かって狭まるくさび角αを有する。第２凹レンズ部３ｂから射出されたシステム光軸ＯＡに対して傾いている光は、第２プリズム部７ｂの光入射端面で屈折しシステム光軸ＯＡに平行な光となり、第２プリズム部７ｂの光射出面では略屈折させずにシステム光軸ＯＡに平行なまま第２プリズム部７ｂから出射される。つまり、プリズム７は、Ｘ方向から見て光源光の入射側が凹面となるような第１及び第２プリズム部７ａ、７ｂで構成されており、上述のように凹レンズ３から射出された平行光束をシステム光軸ＯＡに平行にすることができる。
【００２６】
以上説明した光源装置１００によれば、回転楕円体１９を第１及び第２リフレクタ部分４、５に２分割し、それぞれ第１焦点６を中心に回転軸４ａ、５ａを反対側に傾けているので、図３に示すように、リフレクタ２の短軸方向の長さＳＢは、回転楕円体１９の短軸方向の長さＳＡよりも短くなり、光源装置を薄型化することができる。さらに、各リフレクタ部分４、５の境界がシステム光軸ＯＡを含むＸＺ面上すなわち特定面上に配置されることにより、各リフレクタ部分４、５の楕円面の第２焦点９ａ、９ｂを上記特定面に関して対称な位置に設置することができ、光束の不均衡を低減することができる。
【００２７】
（２）プロジェクタ
図４は、図１に示す光源装置１００を組み込んだプロジェクタを説明するための概念図である。本実施形態におけるプロジェクタ２００は、光源装置１００と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と、光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、クロスダイクロイックプリズム５０と、投射光学系である投射レンズ６０とを備える。なお、光源装置１００は、第１実施形態のものと同一であるので説明を省略する。
【００２８】
照明光学系２０は、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する一対のフライアイレンズである第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子２４と、両フライアイレンズ２３ａ、２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５と、光の光路を折り曲げるミラー２６とを備え、これらにより均一化された照明光を形成する。照明光学系２０において、第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂは、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ３等を経た光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２３ａにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ２５は、偏光変換素子２４を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。
【００２９】
色分離光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂと、反射ミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ、３３ｂ、３３ｃとを備え、照明光学系２０により形成された照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ光を透過させＧ光及びＢ光を反射する。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。次に、この色分離光学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、反射ミラー３２ａを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂでも反射されたＧ光は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂを通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１、ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ、３３ｃを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。
【００３０】
液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、色分離光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ照明される３つの液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、各液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ、４２ｃ、４２ｃと、各液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃの射出側にそれぞれ配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃとを備える。第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、フィールドレンズ３３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａを照明する。第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂの双方で反射されたＧ光は、フィールドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、第２ダイクロイックミラー３１ｂを透過したＢ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介して液晶ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃを照明する。各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調し、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。この際、第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれに対応する各色の像光を形成する。
【００３１】
クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０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、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ、５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂは、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａからのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ、５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
【００３２】
投射レンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。
【００３３】
本実施形態のプロジェクタ２００は、図１に示す光源装置１００を用いているので、光源装置１００小さくすることにより、プロジェクタ２００を小型化及び軽量化することができる。
【００３４】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る光源装置を説明する。第２実施形態に係る光源装置は、第１実施形態に係る光源装置を変更したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態の装置と同様であるものとする。
【００３５】
図５は、第２実施形態に係る光源装置１１０を示す側面断面図である。図示の光源装置１１０を構成する凹レンズ１０３は、平行化レンズであり、リフレクタ２に対向して同軸に配置されている。つまり、凹レンズ１０３の中心光軸は、リフレクタ２の回転軸４ａ、５ａと一致するシステム光軸ＯＡ上に配置されている。また、凹レンズ１０３は、第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差する範囲外の位置、すなわち第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差し再び分離した後の位置に配置される。
【００３６】
凹レンズ１０３は、第１リフレクタ部分４と第２リフレクタ部分５との境界平面でありＸＺ面に平行な特定面を基準として第１リフレクタ部分４側の第２凹レンズ部３ｂと、第２リフレクタ部分５側の第１凹レンズ部３ａとで構成される。第１凹レンズ部３ａは第１リフレクタ部分４に対応し、第１リフレクタ部分４で反射された光を平行化して射出させるコリメータレンズである。第２凹レンズ部３ｂは第２リフレクタ部分５に対応し、第２リフレクタ部分５で反射された光を平行化して射出させるコリメータレンズである。凹レンズ１０３により、第１及び第２リフレクタ部分４、５から反射された光がいったん交差し再び分離しても、凹レンズ１０３から射出された光束をシステム光軸ＯＡから近い位置で平行光束にすることができる。凹レンズ１０３から射出された平行光束は、次段のプリズム１０７に入射される。
【００３７】
プリズム１０７は、第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差する範囲外の位置、すなわち第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差し再び分離した後であって凹レンズ１０３の光出射側の位置に配置される。プリズム１０７は、ＸＺ面に平行な特定面を基準として第１リフレクタ部分４側の第２プリズム部７ｂと、第２リフレクタ部分５側の第１プリズム部７ａとで構成される。各プリズム部７ａ、７ｂは、それぞれに対応する第１及び第２リフレクタ部分４、５の回転楕円面の回転軸４ａ、５ａがシステム光軸ＯＡとの交点（第１焦点６）よりも射出側（光路後段側）でシステム光軸ＯＡから離れていく方向に向かって狭まるくさび角βを有する。具体的には、第１プリズム部７ａは、第１リフレクタ部分４の回転楕円面の回転軸４ａのシステム光軸ＯＡから離れていく方向（−Ｙ方向）に向かって狭まるくさび角βを有する。第１凹レンズ部３ａから射出されたシステム光軸ＯＡに対して傾いている光は、第１プリズム部７ａの光入射端面で屈折しシステム光軸ＯＡに平行な光となり、第１プリズム部７ａの光射出面では略屈折させずにシステム光軸ＯＡに平行なまま第１プリズム部７ａから出射される。第２プリズム部７ｂは、第２リフレクタ部分５の回転楕円面の回転軸５ａのシステム光軸ＯＡから離れていく方向（＋Ｙ方向）に向かって狭まるくさび角βを有する。第２凹レンズ部３ｂから射出されたシステム光軸ＯＡに対して傾いている光は、第２プリズム部７ｂの光入射端面で屈折しシステム光軸ＯＡに平行な光となり、第２プリズム部７ｂの光射出面では略屈折させずにシステム光軸ＯＡに平行なまま第２プリズム部７ｂから出射される。つまり、プリズム１０７は、Ｘ方向から見て光源光の入射側が凸面、射出側が平面となるような第１及び第２プリズム部７ａ、７ｂで構成されており、上述のように凹レンズ１０３から射出された平行光束をシステム光軸ＯＡに平行にすることができる。
【００３８】
以上説明した光源装置１１０によれば、光源装置を薄型化することができる。さらに、各リフレクタ部分４、５の境界がシステム光軸ＯＡを含むＸＺ面上すなわち特定面上に配置されることにより、各リフレクタ部分４、５で反射された光源光の第２焦点９ａ、９ｂを上記特定面に関して対称な位置に設置することができ、光束の不均衡を低減することができる。
【００３９】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る光源装置を説明する。第３実施形態に係る光源装置は、第１実施形態に係る光源装置を変更したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態の装置と同様であるものとする。
【００４０】
図６は、第３実施形態に係る光源装置２１０を示す平面断面図である。図示の光源装置２１０を構成する凹レンズ２０３は、平行化レンズであり、リフレクタ２に対向して同軸に配置されている。つまり、凹レンズ２０３の中心光軸は、リフレクタ２の回転軸４ａ、５ａと一致するシステム光軸ＯＡ上に配置されている。また、凹レンズ２０３は、第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差する範囲外の位置、すなわち第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差し再び分離した後の位置に配置される。
【００４１】
凹レンズ２０３は、第２実施形態の凹レンズ１０３と略同様の構成を有し、第１リフレクタ部分４と第２リフレクタ部分５との境界平面でありＸＺ面に平行な特定面を基準として第１リフレクタ部分４側の第２凹レンズ部３ｂと、第２リフレクタ部分５側の第１凹レンズ部３ａとで構成される。凹レンズ３により、第１及び第２リフレクタ部分４、５から反射された光がいったん交差しても、凹レンズ２０３から射出された光束をシステム光軸ＯＡから近い位置で平行光束にすることができる。凹レンズ２０３から射出された平行光束は、次段のプリズム２０７に入射される。
【００４２】
プリズム２０７は、第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差する範囲外の位置、すなわち第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射された光が互いに交差し再び分離した後であって凹レンズ２０３の光射出側の位置に配置される。プリズム２０７は、ＸＺ面に平行な特定面を基準として第１リフレクタ部分４側の第２プリズム部７ｂと、第２リフレクタ部分５側の第１プリズム部７ａとで構成される。各プリズム部７ａ、７ｂは、それぞれに対応する第１及び第２リフレクタ部分４、５の回転楕円面の回転軸４ａ、５ａがシステム光軸ＯＡとの交点（第１焦点６）よりも射出側（光路後段側）でシステム光軸ＯＡから離れていく方向に向かって狭まるくさび角γを有し、その光入射端面がシステム光軸ＯＡに垂直な面に対して傾いているとともに、その光射出端面もシステム光軸ＯＡに垂直な面に対して傾いている。具体的には、第１プリズム部７ａは、第１リフレクタ部分４の回転楕円面の回転軸４ａのシステム光軸ＯＡから離れていく方向（−Ｙ方向）に向かって狭まるくさび角γを有する。第１凹レンズ部３ａから射出されたシステム光軸ＯＡに対して傾いている光は、第１プリズム部７ａの光入射端面で屈折しシステム光軸ＯＡに近寄る光（収束光）となり、第１プリズム部７ａの光射出面でさらに屈折してシステム光軸ＯＡに平行な光となって第１プリズム部７ａから出射される。第２プリズム部７ｂは、第２リフレクタ部分５の回転楕円面の回転軸５ａのシステム光軸ＯＡから離れていく方向（＋Ｙ方向）に向かって狭まるくさび角γを有する。第２凹レンズ部３ｂから射出されたシステム光軸ＯＡに対して傾いている光は、第２プリズム部７ｂの光入射端面で屈折しシステム光軸ＯＡに近寄る光（収束光）となり、第２プリズム部７ｂの光射出面でさらに屈折してシステム光軸ＯＡに平行な光となって第２プリズム部７ｂから出射される。つまり、プリズム２０７は、Ｘ方向から見て光源光の入射側が凸面、射出側が凹面となるような第１及び第２プリズム部７ａ、７ｂで構成されており、光入射端面の屈折によって光をシステム光軸ＯＡに近寄る光にし、その光を光出射端面の屈折によってシステム光軸ＯＡに平行な光にしているので、凹レンズ２０３から射出された平行光束をシステム光軸ＯＡにより接近させた状態で平行な光束にすることができる。
【００４３】
以上説明した光源装置２１０によれば、光源装置を薄型化することができる。さらに、各リフレクタ部分４、５の境界がシステム光軸ＯＡを含むＸＺ面上すなわち特定面上に配置することにより、各リフレクタ部分４、５で反射された光源光の第２焦点９ａ、９ｂを上記特定面に関して対称な位置に設置することができ、光束の不均衡を低減することができる。さらに、プリズム２０７から射出される光束を切れ目や重複がない均一なものとできる。
【００４４】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る光源装置を説明する。第４実施形態に係る光源装置は、第１実施形態に係る光源装置を変更したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態の装置と同様であるものとする。
【００４５】
図７は、第４実施形態に係る光源装置３１０を示す概念図である。本実施形態の光源装置３１０は、リフレクタ２を上下左右方向に４分割する構成となっており、回転楕円体の一部である第１リフレクタ部分３０４と、第２リフレクタ部分３０５と、第３リフレクタ部分３０６と、第４リフレクタ部分３０７とが組み合わされた形状となっている。第１、第２、第３、及び第４リフレクタ部分３０４、３０５、３０６、３０７は、それぞれ、第１、第２、第３、及び第４凹レンズ部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと第１、第２、第３、及び第４プリズム部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとに対応する。ここで、各リフレクタ部分３０４、３０５、３０６、３０７の第２焦点は、３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄとなる。第１リフレクタ部分３０４で反射された光は、第１凹レンズ部３ａを経て第プリズム部７ａに入射され、システム光軸ＯＡに平行な光として射出される。第２、第３、及び第４リフレクタ部分３０５、３０６、３０７についても同様である。
【００４６】
トリガー線１８ｃは発光管から延び、第１及び第２リフレクタ部分３０４、３０５の境界とシステム光軸ＯＡとを含むＸＺ平面上すなわち特定面上に配置される。リード線１８ｂも同様に、発光管から延び、第３及び第４リフレクタ部分３０６、３０７の境界とシステム光軸ＯＡとを含む特定面上に配置される。トリガー線１８ｃやリード線１８ｂを第１及び第２リフレクタ部分３０４、３０５の境界及び第３及び第４リフレクタ部分３０６、３０７の境界に沿って設置することにより、配線を簡易化することができるとともに、光束への影響を最小限にすることができる。
【００４７】
以上説明した光源装置３１０によれば、回転楕円体１９を第１、第２、第３、及び第４リフレクタ部分３０４、３０５、３０６、３０７に４分割し、それぞれ第１焦点を中心に回転軸を傾ける。この際、各リフレクタ部分３０４、３０５、３０６、３０７の第２焦点３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄが、システム光軸ＯＡを挟んで各リフレクタ部分３０４、３０５、３０６、３０７の反対側にそれぞれ配置されるので、各リフレクタ部分３０４、３０５、３０６、３０７で反射された光路がシステム光軸ＯＡと交差することになり、各リフレクタ部分３０４、３０５、３０６、３０７がそれらの外周側において狭まるように配置されることになるので、光源装置を薄型化することができる。
【００４８】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、光源ユニット１０にリクレクタ２と副反射鏡８とを備える多重反射式ランプを用いる例を挙げたが、副反射鏡８を除いた単反射式ランプを用いてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、第１及び第２リフレクタ部分４、５で反射した光の経路が発光管１に遮られないようになっている例を挙げたが、光の経路が発光管１に一部遮られてもよい。
【００５０】
また、上記第１及び第２実施形態では、プリズム７は光束をシステム光軸ＯＡ付近に平行に射出するよう調整できるものであればプリズム７、１０７の配置は図１及び図５で示した位置に限らず、凹レンズ３、１０３にもっと近づけてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、リフレクタ２の各リフレクタ部分の形状は回転楕円面に限らず、回転放物面等の他の回転２次曲面でもよい。リフレクタ２の各リフレクタ部分の形状が回転放物面であった場合、平行化レンズを用いなくてもよい。
また、上記実施形態では、トリガー線１８ｃとリード線１８ｂとの両方を、リフレクタ２を構成する複数のリフレクタ部分の境界とシステム光軸ＯＡとを含む特定面上に配置させる構成を説明したが、トリガー線１８ｃ及びリード線１８ｂのうち少なくとも一方を当該特定面上に配置させる構成としてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。反射型プロジェクタの場合、液晶ライトバルブは液晶パネルのみによって構成することが可能であり、一対の偏光フィルタは不要である。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。
【００５３】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図４に示すプロジェクタ２００の構成は、いずれにも適用可能である。
【００５４】
また、上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジェクタ２００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、或いは、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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態の光源装置について説明する側面断面図であり、（Ｂ）は、光源装置の正面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、図１の光源装置について説明する斜視図である。
【図３】図１の光源ユニットのうち、主にリフレクタによって形成される光束を示す側面断面図である。
【図４】図１の光源装置を備えるプロジェクタを説明する概念図である。
【図５】第２実施形態に係る光源装置について説明する側面断面図である。
【図６】第３実施形態に係る光源装置について説明する側面断面図である。
【図７】第４実施形態に係る光源装置について説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…発光管、  ２…リフレクタ、  ２ａ…首状部、  ３…凹レンズ、  ４…第１リフレクタ部分、  ５…第２リフレクタ部分、  ６…第１焦点、  ７…プリズム、  ８…副反射鏡、  ９ａ、９ｂ…第２焦点、  １０…光源ユニット、  １１…本体部分、  １２…放電空間、  １３、１４…封止部、  １５、１６…電極、  １８ａ、１８ｂ…リード線、  ２０…照明光学系、  ２３ａ、２３ｂ…フライアイレンズ、  ２４…偏光変換素子、  ２５…重畳レンズ、  ３０…色分離光学系、  ３１ａ、３１ｂ…ダイクロイックミラー、  ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…フィールドレンズ、  ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…液晶ライトバルブ、  ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…液晶パネル、  ５０…クロスダイクロイックプリズム、  ６０…投射レンズ、  ７０…電源装置、  １００、１１０、２１０、３１０…光源装置、  ２００…プロジェクタ、  ＯＡ…システム光軸
【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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