(57)【要約】【課題】光源から外部へ漏洩する電磁波の量を所定の規制値以下になるように維持しつつ、光源から照射された光の利用効率を向上させることが可能な光源装置およびこれを備えた投射型表示装置を提供する。【解決手段】光源装置１は、無電極放電ランプ２と、光源シールド部６と、インテグレータシールド部７とを備えている。無電極放電ランプ２は、高周波によって放電発光する。光源シールド部６は、導電性の部材であって無電極放電ランプ２の光出射方向に取付部６ａを有しており、無電極放電ランプ２を内包して無電極放電ランプ２から放出される電磁波を遮蔽する。インテグレータシールド部７は、導電性の部材であって取付部６ａに取り付けられている。そして、インテグレータシールド部７における内径Ｄと、光出射方向における長さＬとは、０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしている。【選択図】図７
2008262833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波によって放電発光する無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプの光出射方向に開口部を有しており、前記無電極放電ランプを内包して前記無電極放電ランプから放出される電磁波を遮蔽する導電性の筐体部と、
前記開口部に取り付けられている導電性の筒状部と、
を備えており、
前記筒状部における内径あるいは内空長辺である内面長さＤと、光出射方向における長さＬとは、０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしている光源装置。
【請求項２】
前記筒状部の前記光出射方向における長さＬは、２０ｍｍ以上である、
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記筒状部の前記光出射方向における長さＬは、４００ｍｍ以下である、
請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記筒状部の前記光出射方向における長さＬは、１４０ｍｍ以下である、
請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記筒状部の内面長さＤは、２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記無電極放電ランプは、２１６ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数で出力する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記筒状部の内空断面形状は、略円形である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記筒状部の内空断面形状は、矩形である、
請求項１から７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記無電極放電ランプから出射される光を効率的に集光あるいは偏光する光学部材をさらに備えており、
前記光学部材は、前記筒状部の内周面に取り付けられている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記筐体部と前記筒状部とは、一体成形されている、
請求項１から９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置を備えている、投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電ランプを用いた光源装置およびこれを備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間光変調素子を用いた投射表示装置は、空間光変調素子を照明する光に映像信号に応じた光変調を与え、変調された変調光を拡大投影するものである。投射表示装置として高輝度が望まれるため、光源にメタルハライド、キセノンランプ等の高輝度な放電ランプが適用されている。
また、上記メタルハライド、キセノンランプ等の有電極放電ランプは、放電によって電極が消耗しランプの寿命が短いことから、近年、電極を有さない無電極放電ランプを用いた光源装置が提供されている。ところが、無電極放電ランプは、高周波電力で放電点灯することにより強い電磁波が発生する。このため、周辺電子機器への影響（いわゆる、不要輻射）等を防止するために、電磁波を遮蔽するための電磁波遮蔽手段が必要となる。
【０００３】
なお、このような不要輻射を防止するための漏洩した電磁波の量を規定した規格として、IEC（The  International  Electrotechnical  Commission）や、ＦＣＣ（Federal  Communications  Commission）、ＥＭＣ（Electromagnetic  Compatibility）等がある。よって、光源装置を製品化していくためには、光源装置からの電磁波の漏洩量を、このような規格において定められた所定値以下にすることが重要である。
例えば、特許文献１は、所定の規制値を維持できる程度の開口部を設けた電磁波遮蔽手段によって無電極放電ランプを覆っている。そして、インテグレータを構成する上流側のレンズの焦点部近傍、すなわち、光源から出射される光が集束する位置近傍に上記開口部を設け、開口部をできるだけ小さくすることによって漏洩する電磁波の量を極力少なくする光源装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３４３１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の照明装置では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、電磁波遮蔽手段に形成された開口部は、電磁波の遮蔽効果を得ることができる程度の大きさとする必要があるため、光源から照射される光についてその一部を遮断してしまい、光利用効率を低下させてしまうおそれがある。一方、光利用効率を上げるために開口部を大きくすると、電磁波遮蔽手段による電磁波の遮蔽効果が小さくなってしまうおそれがある。よって、上記公報に開示された構成では、このようなトレードオフの関係により、漏洩する電磁波を所定の規制値以下になるように維持したまま、光の利用率を一定以上確保することは困難であった。
【０００５】
本発明の課題は、光源から外部へ漏洩する電磁波の量を所定の規制値以下になるように維持しつつ、光源から照射された光の利用効率を向上させることが可能な光源装置およびこれを備えた投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る光源装置は、無電極放電ランプと、筐体部と、筒状部と、を備えている。無電極放電ランプは、高周波によって放電発光する。筐体部は、導電性の部材であって無電極放電ランプの光出射方向に開口部を有しており、無電極放電ランプを内包して無電極放電ランプから放出される電磁波を遮蔽する。筒状部は、導電性の部材であって開口部に取り付けられている。そして、筒状部における内径あるいは内空長辺である内面長さＤと、光出射方向における長さＬとは、０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしている。
ここでは、無電極放電ランプを収容する筐体部の開口部に取り付けられる筒状部において、筒状部の内空断面が略円形形状の場合、筒状部の内径Ｄと光出射方向における長さＬ（以下、筒長さＬと示す）とが、０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしている。また、筒状部の内空断面が矩形形状の場合、筒状部の内空長辺Ｄと筒長さＬとが、０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしている。
【０００７】
なお、ここでいう内空長辺とは、筒状部の内空断面形状が矩形である場合に最大となる辺の長さをいう。また、筒状部の内空断面が光出射方向において変化する場合においては、内径あるいは内空長辺のうち最小のものを内面長さＤとする。
ここで、電極が消耗することからランプの寿命が短い、例えば、メタルハライド、キセノンランプ等の高輝度ランプに代わって、電極を有さない無電極放電ランプを用いた光源装置が、近年提供されている。ところが、無電極放電ランプは、高周波電力で放電点灯することによって強い電磁波（５５〜９０ｄＢ）を発生する。そして、この電磁波は、不要輻射という問題を発生することから、これらの問題を防止するために電磁波の漏洩量については様々な規定が存在する。例えば、２１６ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲の周波数で出力される電磁波においては、不要輻射のレベルを４６ｄＢ以下にすることがＦＣＣ（Federal  Communications  Commission）で定められている。つまり、５５〜９０ｄＢの電磁波を放射する無電極放電ランプにおいては、１０ｄＢの低減を図る効果がなければＦＣＣ規格を遵守することができない。
【０００８】
本発明の光源装置においては、電磁波が、導電性の材質であって適当な「長さ」と「断面積」とを有する筒状部材を通過しにくいという一般的に知られている性質を利用し、導電性の筒状部材を無電極放電ランプの光出射部である開口部に配置して、外部に漏れる電磁波を低減している。つまり、筒状部の内面長さＤが小さければ小さいほど、また、筒状部の長さＬが長ければ長いほど、電磁波の低減効果を高めることができるという性質を利用して、外部に漏れる電磁波を低減している。具体的には、電磁波の低減効果は筒長さＬと内面長さＤとの比（Ｄ／Ｌ）に反比例するという性質を利用して、所定の低減効果が得られるＤ／Ｌの範囲を特定している。そして、筒状部材の形状（Ｄ／Ｌ）が下記に示す関係式（１）を満たす範囲であれば、１０ｄＢ以上の低減効果を発揮することができ、ＦＣＣ規格を満たすことが可能となる。
０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５・・・式（１）
これにより、無電極放電ランプを収容する筐体部の開口部に筒状部を配置することによって、その開口部を小さくすることなく電磁波を低減することができる。この結果、光利用効率を一定の割合で維持したまま、法規制に定められた不要輻射のレベルを維持することが可能となる。
【０００９】
第２の発明に係る光源装置は、第１の発明に係る光源装置であって、筒状部の光出射方向における長さＬは、２０ｍｍ以上である。
ここでは、筒状部の筒長さＬを２０ｍｍ以上としている。
【００１０】
ここで、無電極放電ランプを収容する筐体部の開口部に筒状部を配置した場合、筒長さＬを短くすればするほど低減効果は小さくなる。このため、ＦＣＣ規格を遵守するためには、無電極放電ランプが放射する電磁波と内面長さＤに応じて最低限必要な筒長さＬを決定する必要がある。
これにより、例えば、無電極放電ランプが放射する電磁波を８０ｄＢ、内面長さＤが４３ｍｍの場合であっても、上記法規制を遵守することが可能となる。
【００１１】
第３の発明に係る光源装置は、第１または第２の発明に係る光源装置であって、筒状部の光出射方向における長さＬは、４００ｍｍ以下である。
ここでは、筒状部の筒長さＬの上限値を４００ｍｍ以下としている。
ここで、開口部に配置される筒状部は、一般的に長ければ長いほど電磁波の低減効果を高めることができるが、筒長さに比例して光利用効率が低下してしまう。しかし、光源装置としての性質上、光利用効率を維持することも要求されている。そこで、一般的に使用されている３ｍｍの光源サイズを有する無電極放電ランプを使用した場合の光利用効率に着目し、筒長さＬに上限値を設けている。
これにより、筒状部の筒長さＬの上限値を４００ｍｍに設定することで、５０％の光利用効率を維持することが可能となる。
【００１２】
第４の発明に係る光源装置は、第１または第２の発明に係る光源装置であって、筒状部の光出射方向における長さＬは、１４０ｍｍ以下である。
ここでは、筒状部の筒長さＬの上限値を１４０ｍｍ以下としている。
上述したように、筒状部を開口部に配置するにあたっては、電磁波の低減効果と光利用効率とを考慮する必要がある。
これにより、筒状部の筒長さＬの上限値を１４０ｍｍに設定することで、９０％の光利用効率を維持することが可能となる。
【００１３】
第５の発明に係る光源装置は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る光源装置であって、筒状部の内面長さＤは、２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。
ここでは、筒状部の内面長さＤは、２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。例えば、内空断面が略円形形状である場合には、直径が２５ｍｍ（φ２５）以上１００ｍｍ（φ１００）以下としている。
ここで、筒状部の内面長さＤは、上述したように、小さければ小さいほど電磁波を低減することができるが、筒状部内部に配置される光学部材によってその大きさが制限される。例えば、光学部材の一つである光インテグレータは、画面照射光束を均一にする目的で面内をレンズ形状に分割されているが、レンズを小さくしすぎるとレンズ間の合わせ目が相対的に増えてしまう。そして、この合わせ目はレンズ形状を維持できない部分であるため光利用においてはロスになる。また、小さな面積に多くの光を通すと単位面積当たりの熱負荷が上昇することから光学部材の熱劣化を引き起こすおそれがある。このような事情により、ある程度の大きさの筒状部の内面長さＤを確保する必要がある。
これにより、このような光学部材における製作工程、変換効率等の面において発生する不具合を抑えることが可能となる。
【００１４】
第６の発明に係る光源装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る光源装置であって、無電極放電ランプは、２１６ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数で出力する。
ここでは、２１６ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数で出力する無電極放電ランプを対象としている。
ここで、電磁波の出力レベルを規定するＦＣＣ規格においては、周波数帯域によってその制限値がそれぞれ定められている。
これにより、２１６ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数帯域で出力する無電極放電ランプにおいてＦＣＣ規格を遵守することが可能となる。
【００１５】
第７の発明に係る光源装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る光源装置であって、筒状部の内空断面形状は、略円形である。
これにより、筒状部の内空断面形状を容易に形成することができる。
【００１６】
第８の発明に係る光源装置は、第１から第７の発明のいずれか１つに係る光源装置であって、筒状部の内空断面形状は、矩形である。
これにより、筒状部の内空断面形状を容易に形成することができる。
【００１７】
第９の発明に係る光源装置は、第１から第８の発明のいずれか１つに係る光源装置であって、無電極放電ランプから出射される光を効率的に集光あるいは偏光する光学部材をさらに備えており、光学部材は、筒状部の内周面に取り付けられている。
ここで、光学部材には、光の照度を均一化するための光インテグレータを構成するレンズアレイや、透過する光を偏光変換するＰＳコンバータ、光を空間光変調素子に導くコンデンサレンズ等が含まれる。
これにより、例えば、液晶ライトバルブ等の表示デバイスに対して入射させる光を、無電極放電ランプから直線偏光光に効率よく変換するための、光インテグレータ、偏光変換部等の光学部品群、すなわち、偏光変換光学系を１つのユニットとして形成することが可能となる。
【００１８】
第１０の発明に係る光源装置は、第１から第９の発明のいずれか１つに係る光源装置であって、筐体部と筒状部とは、一体成形されている。
これにより、無電極放電ランプを内包する筐体部の一部として筒状部を形成することができる。
【００１９】
第１１の発明に係る投射型表示装置は、第１から第１０の発明のいずれか１つに係る光源装置を備えている投射型表示装置。
ここでは、例えば、空間光変調素子、投影レンズ等を備えたプロジェクタ等の投射型表示装置が、上述の光源装置を備えている。なお、空間変調素子には、例えば、透過型液晶表示素子や反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）等がある。
これにより、ランプの寿命が長く、光源装置から外部へ漏洩する電磁波の量を所定の規制値以下になるように維持しつつ、無電極放電ランプから照射された光の利用効率を向上させた投射型表示装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光源装置によれば、無電極放電ランプから外部へ漏洩する電磁波の量を所定の規制値以下になるように維持しつつ、無電極放電ランプから照射された光の利用効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る光源装置１について、図１〜図１０を用いて説明すれば以下の通りである。
なお、光出射方向とは、バルブ２ａで発光した光が反射鏡２ｃやレンズ２ｄ，２ｅ等によって調整された平行光の進行方向をいい、本実施形態においては、バルブ２ａから開口部７ｂに向かう方向（図１：一点鎖線矢印方向）を示すものとして、以下の説明を行う。
［光源装置１の構成］
本発明の一実施形態に係る光源装置１は、無電極放電ランプ２と、光インテグレータ（光学部材）３と、金属マスク（光学部材）４、筐体部５と、ＰＳコンバータ（光学部材）８と、コンデンサレンズ（光学部材）９と、を備えている。
無電極放電ランプ２は、図１に示すように、２１６ＭＨｚ〜９６０ＧＨｚの高周波電力によって放電発光するバルブ２ａと、バルブ２ａの内部に電磁界を発生させる誘導コイル（図示せず）に高周波電力を供給する高周波電源回路２ｂと、このバルブ２ａを覆って配設した反射鏡２ｃと、バルブ２ａから照射された光を平行光に調整するレンズ２ｄ，２ｅとを有している。
光インテグレータ３は、無電極放電ランプ２から照射される光の照度を均一化するための光学系であって、第１レンズアレイ２１と、第２レンズアレイ２２と、を有している。
第１レンズアレイ２１は、無電極放電ランプ２の光出射側に配設されており、図２に示すように、複数の矩形状の微小レンズ２１ａが、アレイ状に配列されている。
【００２２】
第２レンズアレイ２２は、図１に示すように、第１レンズアレイ２１の焦点位置近傍に配置されており、図３に示すように、微小レンズ２１ａに対応して複数の微小レンズ２２ａが、アレイ状に配列されている。
金属マスク４は、図１，図４に示すように、光インテグレータ３を構成する第２レンズアレイ２２とＰＳコンバータ８との間に、光出射方向と略直交する方向に沿って配置されている。そして、金属マスク４は、第２レンズアレイ２２側からＰＳコンバータ８における無効領域に光が入射することを防止して、ＰＳコンバータ８に入射する光のクオリティを高めている。
【００２３】
筐体部５は、無電極放電ランプ２から放射される電磁波を遮蔽するための電磁シールド手段であって、光源シールド部（筐体部）６と、光出射方向に突出したインテグレータシールド部（筒状部）７と、を有している。具体的には、筐体部５をグランドに接地することによって、筐体部５で遮蔽した電磁波を電気的にグランドに導通させている。
光源シールド部６は、図１に示すように、無電極放電ランプ２を形成するバルブ２ａ、高周波電源回路２ｂ、反射鏡２ｃおよびレンズ２ｄ，２ｅを覆うように配置されている。そして、光源シールド部６は、無電極放電ランプ２の光出射方向側にインテグレータシールド部７を取り付けるために開口された取付部（開口部）６ａを有している。無電極放電ランプ２から照射された光は、この取付部６ａを介してインテグレータシールド部７に出射することが可能である。なお、本実施形態の光源装置１においては、無電極放電ランプ２と、光源シールド部６とで、光源ユニット１８を構成している。
【００２４】
インテグレータシールド部７は、図１に示すように、両端部（取付部７ａ，開口部７ｂ）が開放された略円筒状の部材であって、光インテグレータ３を形成する第１レンズアレイ２１および第２レンズアレイ２２と、金属マスク４と、ＰＳコンバータ８と、コンデンサレンズ９と、を内周面側において支持している。また、インテグレータシールド部７は、一方の端部である取付部７ａが光源シールド部６の取付部６ａに接合されている。これにより、光源シールド部６に内包されている無電極放電ランプ２から照射された光は、取付部６ａ，７ａを通過し、光インテグレータ３等が配置されたインテグレータシールド部７内を通過して、もう一方の端部である開口部７ｂから出射する。そして、本実施形態の光源装置１では、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、金属マスク４、ＰＳコンバータ８およびコンデンサレンズ９が、この順番で取付部７ａ側から配置され、インテグレータシールド部７の内面側に取り付けられてインテグレータユニット１９を構成している。そして、このインテグレータユニット１９は、光源ユニット１８に対して着脱可能に構成されている。なお、インテグレータシールド部７の形状については、後段にて詳述する。
【００２５】
光源シールド部６およびインテグレータシールド部７は、導電性の良好な銅、アルミニウム等から形成されており、無電極放電ランプ２から放射される電磁波を遮蔽することが可能である。具体的には、光源シールド部６およびインテグレータシールド部７の少なくとも一方がグランドに接地されており、遮蔽した電磁波を電気的にグランドに導通させている。
ＰＳコンバータ８は、図１に示すように、光出射方向において金属マスク４の下流側に隣接して配置されており、入射する光を、一方向の直線偏光成分、例えば、Ｐ偏光成分に変換する。そして、ＰＳコンバータ８は、図５，図６に示すように、微小な偏光ビームスプリッタ８ａ，８ｂの集合体である。各偏光ビームスプリッタ（以下プリズムと示す）は、プリズム８ａと８ｂとの間は、偏光分離膜を備えることで偏光分離面８ｄが設けられている。また、プリズム８ｂとプリズム８ａとの間には、偏光分離膜を備えることで偏光分離面８ｄが設けられている。なお、プリズム８ｂとプリズム８ａとの間は、反射ミラー処理が施された反射ミラー面であってもよい。また、偏光分離面（反射ミラー面）８ｄに反射した光がＰＳコンバータ８から出射する表面には、半波長板８ｅが配置されている。
【００２６】
コンデンサレンズ９は、ＰＳコンバータ８によって偏光面が統一された直線偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）を液晶表示バルブ等の空間光変調素子に導くレンズであって、ＰＳコンバータ８の光出射方向下流側に配置されている。そして、第１レンズアレイ２１に形成されている微小レンズ２１ａの矩形状の像を照明対象である、例えば、液晶表示バルブ１０に重畳して結像させる。
上記に示したように、本実施形態の光源装置１は、偏光変換光学系を備えた光源装置であって、例えば、液晶表示バルブ１０を光シャッターとして用いて画像を投影する装置に、均一化、高輝度化された光を供給する。
【００２７】
［光源装置１における偏光変換の詳細］
ここで、インテグレータシールド部７内における偏光変換について説明する。
高周波電力によってバルブ２ａで放電発光した光は、第１レンズアレイ２１に入射する。この場合、第１レンズアレイ２１に入射する入射光は、反射鏡２ｃと、無電極放電ランプ２の光出射方向側に配置されたレンズ２ｄ，２ｅによって平行光に調整されている。
第１レンズアレイ２１の微小レンズ２１ａを透過した光は、第２レンズアレイ２２の対応する微小レンズ２２ａに向かって集束する。この際、微小レンズ２２ａを透過した集束光は、第２レンズアレイ２２の光出射側に設置されている金属マスク４のスリット４ａを通過する。このとき、金属マスク４のスリット４ａを通過する光のみが、ＰＳコンバータ８に入射することができる。すなわち、金属マスク４のスリット４ａを、光出射方向において、ＰＳコンバータ８の有効領域に入射することができる領域に形成することによって、ＰＳコンバータ８の無効領域に入射する光線を遮断している。これにより、ＰＳコンバータ８に入射する光のクオリティを高めることが可能となる。
【００２８】
ＰＳコンバータ８に入射した光は、偏光分離面８ｃによって透過光（例えば、Ｐ偏光成分、図６においては実線で示す）と反射光（例えば、Ｓ偏光成分、図６においては破線で示す）とに分離される。透過光は、偏光分離面８ｃを透過してＰＳコンバータ８から出射される。このとき、光は半波長板８ｅが形成されていない領域を通過するので、ここでは特に作用を受けることなくＰ偏光成分として出射される。一方、反射光は、偏光分離面８ｃに平行に配置された偏光分離面８ｄで再度反射される。そして、反射光は、ＰＳコンバータ８の光出射側の表面上に短冊状に配置され、入射光の偏光方向を９０度変換するように設定された半波長板８ｅに入射する。ここで、偏光方向を９０度変換されて、ＰＳコンバータ８からＰ偏光成分として出射される。これにより、ＰＳコンバータ８は、無電極放電ランプ２から出射される光を直線偏光光に効率良く変換することが可能であって、その変換にあたっては、高輝度化を図ることができる。
そして、第２レンズアレイ２２を形成する微小レンズ２２ａを出射した光は、ＰＳコンバータ８を介して、コンデンサレンズ９によって照明対象である、例えば、液晶表示バルブ１０上に微小レンズ２２ａに対応する微小レンズ２１ａの矩形状の像を結像する（図１を参照）。
【００２９】
［インテグレータシールド部７の形状］
次に、本実施形態における電磁波遮蔽効果について、図７を用いて説明する。
インテグレータシールド部７は、光出射方向における長さ（筒長さ）Ｌが９２．５ｍｍの筒状部材であって、内空断面の内径（内面長さ）Ｄが６５ｍｍ（φ６５）の円形形状を有している。
【００３０】
このとき、インテグレータシールド部７の長さＬと内径Ｄとの比（Ｄ／Ｌ＝６５／９２．５＝０．７）は、以下の関係式（１）を満たしている。
０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５・・・式（１）
このとき、無電極放電ランプ２が単体で放射する電磁波とインテグレータシールド部７の開口部７ｂにおける電磁波とを測定すると、それぞれ、８０ｄＢ、４５ｄＢとなっている。これにより、その低減効果はおよそ３５ｄＢとなって、漏洩する電磁波を４６ｄＢ以下と定めているＦＣＣ規格を遵守することが可能となる。
この結果、無電極放電ランプ２から出射される平行光の光路大きさを極端に小さくすることなく、図７に示すような所定の形状を有するインテグレータシールド部７を配置することで、ＦＣＣ規格を満たす減衰効果を発揮することが可能となる。
本実施形態によれば、無電極放電ランプ２は、導電性の良好な金属製の筐体部５に納められ、かつ、光出射方向側に電磁波の遮蔽効果を有する所定形状のインテグレータシールド部７を配置したことにより、無電極放電ランプ２を放電発光させる高周波電力によって発生する電磁波の漏洩を防止することができ、電磁波によって発生する不要輻射等の問題を解消することが可能としている。
【００３１】
［実施例１］
無電極放電ランプ２を収容する光源シールド部６の開口された取付部６ａに取り付けられるインテグレータシールド部７の形状と電磁波の低減効果との関係について確認を行った。具体的には、インテグレータシールド部７の長さＬと内径Ｄとの比（Ｄ／Ｌ）と減衰効果との関係を図８に示すようなグラフに表した。図８によれば、Ｄ／Ｌの数値が小さいほど減衰効果が高く、Ｄ／Ｌの数値が大きいほど減衰効果が低いことが分かる。
ここで、無電極放電ランプ２が放射する電磁波が一般的に５５ｄＢ〜８０ｄＢであることを考慮すると、１０ｄＢ程度の低減効果を有していれば、放射する電磁波のレベルを４６ｄＢ以下に抑えなければならないとするＦＣＣ規格を遵守することが可能となる。図８に示されるグラフによれば、Ｄ／Ｌが２．５以下の数値を有していることにより、１０ｄＢ以上の低減効果を発揮することが確認できる。
【００３２】
［実施例２］
無電極放電ランプ２を収容する光源シールド部６の取付部６ａに取り付けられるインテグレータシールド部７は、その長さＬが長くなればなるほど電磁波の低減効果を高くすることが可能となるが、その反面、光の利用効率が悪くなる。これは、平行光として出射された光線が平行線上から外れることに起因している。
【００３３】
図９は、無電極放電ランプ２から出射された光線が平行光となった位置（取付部６ａ，取付部７ａ）からの距離と明るさ低下率との関係を示したグラフである。これによれば、取付部６ａ（取付部７ａ）との距離が１４０ｍｍのとき、明るさの低下率が１０％程度であり、また、取付部６ａ（取付部７ａ）との距離が４００ｍｍのとき、明るさの低下率が５０％以下となることが確認された。そこで、本願発明においては、一般的な光利用効率の限界である、明るさの低下率が５０％以下となる距離をインテグレータシールド部７の最大長さＬとして設定している。また、明るさの低下率が１０％以下となる距離を、実用的な光利用効率の観点からみたインテグレータシールド部７の長さＬとして設定している。
【００３４】
［実施例３］
実施形態として使用する光インテグレータ３を形成する部材（第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、金属マスク４、ＰＳコンバータ８、コンデンサレンズ９等）を考慮した内空断面の内径Ｄが４３ｍｍ（φ４３）のインテグレータシールド部７に対してＦＣＣ規格を遵守可能な長さＬを求めるための実験を行った（図１０（ａ））。
なお、ここで使用する無電極放電ランプ２は、単体で８０ｄＢの電磁波を放射していることから、ＦＣＣ規格を遵守するために必要な低減効果は３４ｄＢとなる。
図１０（ｂ）は、無電極放電ランプ２を収容する光源シールド部６の取付部６ａ（取付部７ａ）に取り付けられるインテグレータシールド部７の形状と電磁波の低減効果との関係を示したグラフである。これによれば、インテグレータシールド部７の筒長さＬが２０ｍｍのとき、３７．６ｄＢの低減効果を有していることが確認できた。よって、インテグレータシールド部７の内空断面の内径Ｄが４３ｍｍ（φ４３）のとき、ＦＣＣ規格を遵守するための最短の長さＬは２０ｍｍであることが確認された。
なお、Ｌ＝２０ｍｍ、Ｄ＝４３ｍｍの場合も、下記の関係式（１）を見たしている。
０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５・・・式（１）
【００３５】
［光源装置１の特徴］
（１）
本実施形態の光源装置１は、無電極放電ランプ２を収容する光源シールド部６の取付部６ａに取り付けられるインテグレータシールド部７において、インテグレータシールド部７の内径Ｄと光出射方向における長さＬとが、０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしている。
【００３６】
これにより、インテグレータシールド部７の開口部７ｂから漏洩する電磁波をＦＣＣ規格に規定する４６ｄＢ以下とすることが可能となる。
０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５・・・式（１）
この結果、無電極放電ランプ２を収容する光源シールド部の取付部６ａに筒状の光源シールド部６を配置することによって、取付部６ａの開口サイズ、すなわち、平行光の光路サイズを小さくすることなく電磁波を低減することができる。この結果、光利用効率を一定の割合で維持したまま、法規制に定められた不要輻射のレベルを維持することが可能としている。
【００３７】
（２）
本実施形態の光源装置１では、インテグレータシールド部７の光出射方向における長さＬが２０ｍｍ以上である。
これにより、無電極放電ランプ２が放射する電磁波が８０ｄＢ、インテグレータシールド部７の内径Ｄが４３ｍｍ（φ４３）の場合であっても、ＦＣＣ規制を遵守することを可能としている。
【００３８】
（３）
本実施形態の光源装置１では、インテグレータシールド部７の光出射方向における長さＬが１４０ｍｍ以下である。
これにより、光出射方向におけるインテグレータシールド部７の下流部において、無電極放電ランプ２から出射される光量の９０％を維持することを可能としている。
【００３９】
（４）
本実施形態の光源装置１では、インテグレータシールド部７の内径が２５ｍｍ（φ２５）以上１００ｍｍ（φ１００）以下である。
これにより、インテグレータシールド部７内に配置される第１レンズアレイ２１・第２レンズアレイ２２を形成する各レンズを小さくしすぎることなく配置することができるので、熱負荷等による熱劣化を防止することができる。
【００４０】
（５）
本実施形態の光源装置１では、光インテグレータ３、ＰＳコンバータ８、金属マスクおよびコンデンサレンズ９が、筐体部５を形成するインテグレータシールド部７側に配置され、インテグレータシールド部７が、着脱可能に構成されている。
これにより、例えば、液晶ライトバルブ等の空間光変調素子に対して入射させる光を、無電極放電ランプ２から直線偏光光に効率よく変換するための、光インテグレータ３、ＰＳコンバータ８、金属マスク４、コンデンサレンズ９の光学部品群、すなわち、偏光変換光学系を１つのインテグレータユニット１９として形成することを可能としている。
【００４１】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態の光源装置１では、図７に示すように、インテグレータシールド部７の光出射方向における長さＬが９２．５ｍｍ、内空断面の内径Ｄが６５ｍｍ（φ６５）の形状を有している例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、インテグレータシールド部の長さは、例えば、４３ｍｍであってもよく、内空断面の内径は３５ｍｍ（φ３５）等であってもよい。インテグレータシールド部の内面長さ（内径あるいは内空長辺）Ｄと光出射方向における長さＬとが、０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしていれば、上記実施形態に係る光源装置１と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（Ｂ）
上記実施形態の光源装置１では、インテグレータシールド部７の断面形状が略円形である円筒形状の例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、インテグレータシールド部を形成する断面形状は、矩形であってもよい。
また、図１１に示すように、内空断面が、例えば、内径Ｄ１が６５ｍｍ（φ６５）の円形部と長辺Ｄ２が５０ｍｍの矩形部とを有していてもよい。この場合も、インテグレータシールド部の長さＬと内面長さ（内径あるいは長辺）Ｄとの比が以下の関係式（１）を満たしていればよい。
０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５・・・式（１）
このとき、インテグレータシールド部の光出射方向における長さＬを、例えば、９２．５ｍｍとすると、円形部におけるインテグレータシールド部の長さＬと内径Ｄ１との比（Ｄ１／Ｌ）と、円形部におけるインテグレータシールド部の長さＬと長辺Ｄ２との比（Ｄ２／Ｌ）とはそれぞれ、０．７０，０．５４であって、上記関係式（１）を満たしている。
【００４３】
（Ｃ）
上記実施形態の光源装置１では、金属マスク４とＰＳコンバータ８とが、光インテグレータ３を形成する第１レンズアレイ２１と第２レンズアレイ２２との間に配置されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、金属マスクとＰＳコンバータとは、第２レンズアレイの光出射側（光出射方向下流側）に配置されていてもよい。
【００４４】
（Ｄ）
上記実施形態の光源装置１では、２１６ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数で出力する無電極放電ランプ２を適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、９６０ＭＨｚ〜１６９４ＭＨｚの周波数帯で出力する無電極放電ランプを適用してもよい。この場合も、２１６ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚの周波数帯域で定められているＦＣＣ規格の制限値よりも緩い５４ｄＢを満たせばよいので、０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしていれば、上記実施形態に係る光源装置１と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（Ｅ）
上記実施形態の光源装置１では、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、金属マスク４、ＰＳコンバータ８およびコンデンサレンズ９が、この順番で取付部７ａ側から配置され、インテグレータシールド部７の内面側に取り付けられてインテグレータユニット１９として構成された例を挙げて説明した。また、インテグレータユニット１９が、光源ユニット１８に対して着脱可能に構成されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、無電極放電ランプを収容する光源シールド部とインテグレータシールド部とは一体的に形成されていてもよい。この場合も、光路部における長さＬと内空断面の内面長さＤとが０．２５≦Ｄ／Ｌ≦２．５の関係を満たしていれば、上記実施形態に係る光源装置１と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
（Ｆ）
上記実施形態の光源装置１では、ＰＳコンバータ８から出射される光が全てＰ偏光成分に変換される例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
ＰＳコンバータ８で偏光変換する光の成分は、全てＳ偏光成分であってもよい。
【００４７】
（Ｇ）
本発明の一実施形態に係る光源装置１は、各種投射型表示装置に適用することが可能である。本発明の一実施形態係る光源装置１を備えた単板式液晶プロジェクタ（投射型表示装置）４０について、図１２を用いて説明すれば以下の通りである。
単板式液晶プロジェクタ４０は、光源装置１によって照明される透過型液晶表示素子４２と、変調光を拡大投影する投射レンズ４４と、透過型液晶表示素子４２の光入射側と光出射側に配置された偏光板４１，４３とを備えている。偏光板４１と偏光板４３とは互いに、その透過軸が互いに直交する関係に配置されている。なお、光源装置１については上記実施形態と同じであるので、ここではその説明は省略する。
無電極放電ランプ２より照射され、第１レンズアレイ２１の微小レンズ２１ａを透過した光は、第２レンズアレイ２２の対応する微小レンズ２２ａに入射する。そして、第２レンズアレイ２２の各微小レンズ２２ａを透過した光は、コンデンサレンズ９によって照明対象である透過型液晶表示素子４２上に微小レンズ２２ａの矩形形状の像を結像する。この場合、一般に、微小レンズ２２ａの矩形形状は透過型液晶表示素子４２の表示領域の形状と相似形に形成される。透過型液晶表示素子４２の前後には、透過軸を直交させた偏光板４１，４３が配置されているために、照明光のうち偏光板４１の透過軸と一致した振動面を有する直線偏光のみが、偏光板４１を透過して透過型液晶表示素子４２を照明する。透過型液晶表示素子４２に入射した上記直線偏光の照明光は、この透過型液晶表示素子４２で映像信号に対応した光変調を受けて出射する。そして、直線偏光の照明光と振動面が９０°ずれた振動面を有する変調光成分のみが偏光板４３を透過して、投射レンズ４４によって図示しないスクリーン等に映像を拡大表示させる。
本発明の一実施形態に係る光源装置１を備えた単板式液晶プロジェクタ４０によれば、ランプの寿命が長く、光源装置１から外部へ漏洩する電磁波の量を所定の規制値以下になるように維持しつつ、無電極放電ランプ２から照射された光の利用効率を向上させた単板式液晶プロジェクタ４０を提供することができる。
【００４８】
（Ｈ）
本発明の一実施形態に係る光源装置１は、各種投射型表示装置に適用することが可能である。本発明の一実施形態係る光源装置１を備えた単板式液晶プロジェクタ（投射型表示装置）５０について、図１３を用いて説明すれば以下の通りである。
単板式液晶プロジェクタ５０は、光源装置１と、不定偏光を直線偏光に変換する偏光ビームスプリッタ５１と、偏光ビームスプリッタ５１の透光面５１ａに面して配置した反射型液晶表示素子５２と、偏光ビームスプリッタ５１を通過した反射型液晶表示素子５２からの変調光を拡大投影する投射レンズ５３と、を備えている。なお、光源装置１については上記実施形態と同じであるので、ここではその説明は省略する。
無電極放電ランプ２より照射された光は、反射型液晶表示素子５２上に第１レンズアレイ２１の各微小レンズ２１ａの矩形形状の像を重畳して結像するように入射する。その際、照明光は偏光ビームスプリッタ５１の偏光分離面５１ｂにおいて、この偏光分離面５１ｂの入射面に平行な振動面を有するＰ偏光成分と、垂直な振動面を有するＳ偏光成分に分離される。即ち、Ｐ偏光成分が偏光分離面５１ｂを透過し、Ｓ偏光成分が反射されることによってＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の分離がなされる。例えば、偏光分離面５１ｂで反射されるＰ偏光成分が、反射型液晶表示素子５２を照明する直線偏光の照明光として用いられている。反射型液晶表示素子５２に入射したＰ偏光成分は、この反射型液晶表示素子５２において映像信号に対応した光変調を受け出射する。この場合、反射型液晶表示素子５２を出射する変調光のうちＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ５１の偏光分離面５１ｂを透過して、投射レンズ５３によって図示しないスクリーンに映像を拡大表示させる。
本発明の一実施形態に係る光源装置１を備えた単板式液晶プロジェクタ５０によれば、ランプの寿命が長く、光源装置１から外部へ漏洩する電磁波の量を所定の規制値以下になるように維持しつつ、無電極放電ランプ２から照射された光の利用効率を向上させた単板式液晶プロジェクタ５０を提供することができる。
【００４９】
（Ｉ）
本発明の一実施形態に係る光源装置１は、各種投射型表示装置に適用することが可能である。本発明の一実施形態係る光源装置１を備えた三板式液晶プロジェクタ（投射型表示装置）６０について、図１４を用いて説明すれば以下の通りである。
無電極放電ランプ２より照射された光は、まず赤透過ダイクロイックミラー６１において赤色光が透過し、青、緑色光は反射する。
赤色光は、反射ミラー６２で反射され、第１液晶ライトバルブ６３に達する。一方、青色光および緑色光のうち緑色光は、緑反射ダイクロイックミラー６４において反射し、第２液晶ライトバルブ６５に達する。青色光は、緑反射ダイクロイックミラー６４を透過した後、入射側レンズ６６、リレーレンズ６８、出射側レンズ７０から形成されるリレーレンズ系に反射ミラー６７，６９を加えて構成された導光手段により第３液晶ライトバルブ７１に導かれる。第１，第２，第３液晶ライトバルブ６３，６５，７１はそれぞれ光を変調する。各色に対応した映像信号にあわせて変調された光は、ダイクロイックプリズム７３に入射する。ダイクロイックプリズム７３は、赤反射の誘電体多層膜と青反射の誘電体多層膜とを十字状に交差させて有しており、それぞれの変調光束を合成する。ここで合成された光は、投写レンズ７４を透過して、図示しないスクリーン上に映像を形成する。なお、ダイクロイックミラー６１とダイクロイックミラー６４、ダイクロイックプリズム７３のそれぞれの分光特性を偏光することで、赤色、青色、緑色のルートを変更することができる。
本発明の一実施形態に係る光源装置１を備えた三板式液晶プロジェクタ６０によれば、ランプの寿命が長く、光源装置１から外部へ漏洩する電磁波の量を所定の規制値以下になるように維持しつつ、無電極放電ランプ２から照射された光の利用効率を向上させた三板式液晶プロジェクタ６０を提供することができる。
【００５０】
（Ｊ）
上記他の実施形態で述べた、本発明の一実施形態に係る光源装置１を備えた各種投射型表示装置（単板式液晶プロジェクタ４０，５０、三板式液晶プロジェクタ６０）をリアプロジェクションテレビの光学エンジンとして用いることが可能である。
これにより、ランプの寿命が長く、光利用率が高いリアプロジェクションテレビを提供することができる。また、外部へ漏洩する電磁波の量が所定の規制値以下になるように維持された安全なリアプロジェクションテレビを提供することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、光源装置から外部へ漏洩する電磁波の量を所定の規制値以下になるように維持しつつ、無電極放電ランプから照射された光の利用効率を向上させることが可能となることから、液晶プロジェクタ、リアプロジェクションテレビ等に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光源装置の平面図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１の光源装置に含まれる第１レンズアレイの平面図、右側面図、下面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図１の光源装置に含まれる第２レンズアレイの平面図、右側面図、下面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図１の光源装置に含まれる金属マスクの平面図、右側面図、下面図。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、図１の光源装置に含まれるＰＳコンバータの平面図、下面図。
【図６】図１の光源装置に含まれるＰＳコンバータの偏光メカニズムを示した説明図。
【図７】図１の光源装置に含まれるインテグレータシールド部の斜視図。
【図８】インテグレータシールド部の長さＬと内面長さＤとの比（Ｄ／Ｌ）と減衰効果との関係を示したグラフ。
【図９】無電極放電ランプからの距離と明るさ低下率との関係を示したグラフ。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、インテグレータシールド部の形状と電磁波の低減効果との関係を示した実験データ、グラフ。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る光源装置に含まれるインテグレータシールド部の斜視図。
【図１２】本発明の一実施形態に係る光源装置を備えている単板式プロジェクタの平面図。
【図１３】本発明の一実施形態に係る光源装置を備えている単板式プロジェクタの平面図。
【図１４】本発明の一実施形態に係る光源装置を備えている三板式プロジェクタの平面図。
【符号の説明】
【００５３】
１        光源装置
２        無電極放電ランプ
２ａ      バルブ
２ｂ      高周波電源回路
２ｃ      反射鏡
２ｄ      レンズ
２ｅ      レンズ
３        光インテグレータ
４        金属マスク（光学部材）
４ａ      スリット
５        筐体部
６        光源シールド部（筐体部）
６ａ      取付部（開口部）
７        インテグレータシールド部（筒状部）
７ａ      取付部
７ｂ      開口部
８        ＰＳコンバータ（光学部材）
８ａ，８ｂ    偏光ビームスプリッタ（プリズム）
８ｃ      偏光分離面
８ｄ      偏光分離面（偏光反射面）
８ｅ      半波長板
９        コンデンサレンズ
１０      液晶表示バルブ
１８      光源ユニット
１９      インテグレータユニット
２１      第１レンズアレイ（光学部材）
２１ａ    微小レンズ
２２      第２レンズアレイ（光学部材）
２２ａ    微小レンズ
４０      単板式液晶プロジェクタ（投射型表示装置）
４１      偏光板
４２      透過型液晶表示素子
４３      偏光板
４４      投射レンズ
５０      単板式液晶プロジェクタ（投射型表示装置）
５１      偏光ビームスプリッタ
５１ａ    透光面
５１ｂ    偏光分離面
５２      反射型液晶表示素子
５３      投射レンズ
６０      三板式液晶プロジェクタ（投射型表示装置）
６１，６４      ダイクロイックミラー
６２，６７，６９    反射ミラー
６３      第１液晶ライトバルブ
６５      第２液晶ライトバルブ
６６      入射側レンズ
６８      リレーレンズ
７０      出射側レンズ
７１      第３液晶ライトバルブ
７３      ダイクロイックプリズム
７４      投射レンズ
【図１】
2008262833.tif 000003
【図２】
2008262833.tif 000004
【図３】
2008262833.tif 000005
【図４】
2008262833.tif 000006
【図５】
2008262833.tif 000007
【図６】
2008262833.tif 000008
【図７】
2008262833.tif 000009
【図８】
2008262833.tif 000010
【図９】
2008262833.tif 000011
【図１０】
2008262833.tif 000012
【図１１】
2008262833.tif 000013
【図１２】
2008262833.tif 000014
【図１３】
2008262833.tif 000015
【図１４】
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