【手続補正書】
【提出日】平成21年3月4日(2009.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、光を集光する第１の光源と、
前記第１の光源により光が集光される集光点に光を集光する第２の光源とを備えた光源装置であって、
前記第１の光源及び前記第２の光源は、それぞれ、
光発生手段と、
前記光発生手段から放射される一部の光を集光する第１の凹面鏡と、
前記光発生手段から放射される、前記第１の凹面鏡に集光されない他の一部の光を集光し、前記第１の凹面鏡へ反射する第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の光源及び前記第２の光源における前記第１の凹面鏡の反射面および前記第２の凹面鏡の反射面は、前記光発生手段の発光源から前記集光点に向かう線に沿った基準軸に対して、それぞれ非回転対称な形状を有し、
前記第１の光源及び前記第２の光源における前記第２の凹面鏡の反射面と前記発光源との距離は、前記発光源と前記集光点との距離より短く、
前記第１の光源及び前記第２の光源における前記第１の凹面鏡の反射面の一部は、前記基準軸の周囲に形成されており、
前記第１の光源及び前記第２の光源における前記第１の凹面鏡の集光角度を、前記第１の光源の光発生手段の発光源と前記第２の光源の光発生手段の発光源と前記集光点とを含む平面で分割した場合、前記分割された集光角度のうちの小さい方の側に前記第２の凹面鏡が位置し、
前記第１の光源及び前記第２の光源における前記第２の凹面鏡は、前記光発生手段の光が前記第１の凹面鏡に反射されることにより形成される光束より実質上外側に配置され、  前記第１の光源及び前記第２の光源における前記第１の凹面鏡の前記集光角度の小さい方の反射面で反射されることにより形成される光束が、前記第１の光源で集光される光束と前記第２の光源で集光される光束とを合成した光束の中心寄りになるように、前記第１の光源及び前記第２の光源が配置されている、光源装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、第７の本発明は、前記光発生手段は、
前記発光源を収納する管体を有するランプであって、
前記管体は、前記発光源からの放射光を透過する管球部と、前記管球部から突出した一対の端部とを有し、
前記一対の端部は、前記基準軸の周囲に設けられている、第１の本発明の光源装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、第８の本発明は、前記管球部は、前記第１の凹面鏡の反射面と対向する第１の対向面と、前記第１の凹面鏡の反射面および前記第２の凹面鏡の反射面と対向する第２の対向面とを有し、
前記第１の凹面鏡の反射面の前記一部は、少なくとも前記第２の対向面と対向するものである、第７の本発明の光源装置である。  
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、第９の本発明は、第１の本発明の光源装置と、
前記光源装置の前記第１の凹面鏡により集光される光の焦点と光学的に結合する位置に配置され、前記光源装置から出射される光を実質上平行光に変換するレンズ手段とを備えた、照明装置である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、第１０の本発明は、前記レンズ手段はロッドインテグレータである、第９の本発明の照明装置である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、第１１の本発明は、前記レンズ手段はレンズアレイである、第９の本発明の照明装置である。  
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、第１２の本発明は、前記光源装置は複数であって、それぞれの前記基準軸が同一平面内で一致するよう配置されており、
前記複数の光源装置から射出された光を前記レンズ手段へ導く導光手段をさらに備えた、第９の本発明の照明装置である。
また、第１３の本発明は、前記第１の凹面鏡における、前記導光手段が干渉を生ずるために利用されない反射面の一部を切り取った部分には、前記第２の凹面鏡が位置するように配置されている、第１２の本発明の照明装置である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、第１４の本発明は、前記複数の光源装置は、それぞれの前記基準軸が空間内の一点で交差するように配置されており、
前記レンズ手段は、前記一点に対応する位置に設けられている、第１２の本発明の照明装置である。  
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、第１５の本発明は、前記複数の光源装置は、前記第２の凹面鏡同士が対向するように配置されている、第１４の本発明の照明装置である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、第１６の本発明は、前記複数の光源装置は、前記第１の凹面鏡同士が対向するように配置されている、第１５の本発明の照明装置である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、第１７の本発明は、第９の本発明の照明装置と、
前記照明装置と光学的に結合する位置に配置され、光を変調して光学像を形成する光変調素子と、
前記光学像を投写する投写レンズとを備えた、投写型表示装置である。  
また、第１８の本発明は、前記第１の光源の光束を反射して前記集光点に集光させるための第１の反射面と、前記第２の光源の光束を反射して前記集光点に集光させるための第２の反射面とを有し、前記第１の反射面と前記第２の反射面との交線が前記平面と直交するミラーを備え、
前記第１の光源及び前記第２の光源における前記第１の凹面鏡の前記集光角度の小さい方の反射面で反射されることにより形成される光束が、前記ミラーの前記第１の反射面及び前記第２の反射面の前記交線寄りで反射されるように、前記第１の光源及び前記第２の光源が配置されている、第１の本発明の光源装置である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
楕円面鏡１２の有する反射面の二つの焦点のうち、一方はランプ発光部１１１の発光源と一致するように配置されており、したがって光透過面１１１ｂから放射され楕円面鏡１２により集光された光は楕円面鏡１２の出射開口側へ集光され、他方の焦点に光のスポットを形成する。ここでランプ発光部１１１の発光源と一致する焦点の位置を焦点位置Ｆ１，光のスポットが形成される焦点の位置を焦点位置Ｆ２とすると、楕円面鏡１２は、その光軸１４、すなわち焦点位置Ｆ１とＦ２とを結ぶ基準軸に対して非回転対称な形状を有している。さらに楕円面鏡１２の反射面の一部は、図１に示す光軸１４の周囲にわたって存在し、さらにその一部は、ランプ１１１の後方までまわりこんで、光透過面１１１ａと対向するように形成されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
このように、本実施の形態の光源装置においては、楕円面鏡１２を、光軸１４に対して非回転対称な構成とし、ランプ１１から直接放射される光を反射して、非回転対称な光束を形成するようにするとともに、ランプ１１から放射され、楕円面鏡１２で反射されない光を、球面鏡１３により楕円面鏡１２へ再度反射させるようにしており、非回転対称な光束においても、回転対称の光束に近い光束量を確保している。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
さらに、楕円面鏡１２を、光軸１４に対して非回転対称に形成するとともに、反射面をランプ発光部１１１の背後まで回り込むように形成して、球面鏡１３が反射する光が放射されるのと同一の透過面からの光をも直接集光するようにしたことにより、図１５の第２の従来例の光源装置のように、球面鏡１３が、光透過面１１１ａからの全ての放射光を反射する必要がないため、集光されず外部へ放射される反射光が生ずることを防ぎ、楕円面鏡１２の実質的な大きさを変更することなく、光束量を十分得られることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
そのため、本実施の形態では、上記のように、球面鏡１３の曲率半径Ｒを、楕円面鏡１２の焦点間距離Ｌより短くすることにより、集光効率の向上と装置の小型化とを両立させることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図６，図７に、球面鏡１３がランプ発光部１１１からの放射光を取り込む角度が最大となる垂直面での断面図を示す。つまり、この断面図は、球面鏡１３をランプ発光部１１１から望む角度が最大となる断面である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
光軸１４を含み、図２のＡ−Ａ′直線と直交する平面にて二分した楕円面鏡１２の集光角度のうち、大きい方を角度α、小さい方を角度βとし、ランプ１１から放射される光の最大角度をγ、球面鏡１３の集光角度の範囲をθとするとき、図６に示すように、球面鏡１３が楕円面鏡１２で反射される光線をほぼ遮光しない範囲で、楕円面鏡１２の反射光線の外側にある場合、すなわち楕円面鏡１２の反射面は、球面鏡１３の反射面よりランプ発光部１１１よりに配置されている場合、
（数１）
α＞β＞０        （１）
（数２）
α＋β≧１８０゜  （２）
（数３）
０＜θ≦γ―β    （３）
なお、角度αにより定義される反射面は光透過面１１１ｂからの放射光を反射し、角度
βにより定義される反射面は光透過面１１１ａからの光を反射する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図７に示すように、球面鏡１３が楕円面鏡１２で反射される光線をほぼ遮光しない範囲で、ランプ発光部１１１の管球部の表面に、または、その近傍に形成されている場合、すなわち球面鏡１３の反射面が、楕円面鏡１２の反射面よりランプ発光部１１１よりに配置されている場合、
（数１）
α＞β＞０ （１）
（数２）
α＋β≧１８０゜  （４）
（数４）
０＜θ≦１８０゜  （５）
を満たすことが望ましい。なお、上記図６の条件において、球面鏡１３の曲率半径Ｒ＜楕円面鏡１２の焦点距離Ｌである。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
ここで重要な点はβが正であることである。これが、楕円面鏡１２の反射面がこの断面図６，７において、光軸１４の上下両側にまたがっている構成を与える。さらに、ランプ１１の端部１１１ｃをまたいで、反射面が光透過面１１１ｂのみならず光透過面１１１ａとも対向する構成を与える。このように楕円面鏡１２が光軸１４の上下両側にまたがり、反射面が光透過面１１１ｂのみならず光透過面１１１ａとも対向することによって、楕円面鏡１２が大きな角度でランプ発光部１１１からの光を直接集光することが可能となる。球面鏡１３は、光透過面１１１ａからの光のうち、楕円面鏡１２がカバーしきれない、すこし残っている光を集めればよいだけとなるので、小さなサイズで済む。よって、ランプ発光部１１１から放射され、損失することなく楕円面鏡１２へ向かい第２焦点Ｆ２に集光される光が最大となる状態であり、直接球面鏡１３へ向かい、反射され、ランプ発光部１１１近傍を通過して、楕円面鏡１２へ向かい、第２焦点に集光される楕円面鏡１２で反射されるまでに多くの損失が発生する光量が比較的少なくて済むことになる。よって、実質的に楕円面鏡１２の大きさを変更することなく、光源装置全体から出射される光の集光効率が従来例に比べて向上することになる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
また、図４に示すように、ガラス柱またはミラーを張り合わせたロッドインテグレータを用いた照明装置ではなく、複数のレンズを２次元的に配置したレンズアレイを用いた照明装置であっても良い。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
さらに、図５に示すように、上記の照明装置に、フィールドレンズ１０４、光変調素子１０５、投写レンズ１０６を追加して設ければ、本実施の形態にかかる投写型表示装置を得ることができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
さらに、図３、図４、図５では、光源装置１００からの放射光を照明光に変換する光学手段としてレンズを図示したが、レンズだけでなく、ミラーやプリズムを用いたものや、または複数個のレンズを組み合わせた光学要素が含まれた光学系であっても良い。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
さらに、このように、高効率で小型な光源装置を備えることにより、同じ出力のランプを用いればより明るく、また、同じ明るさをより低出力なランプを用いて可能とするので消費電力を低く抑えることができる照明装置および投写型表示装置を提供することができる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
しかしながら、集光角を大きくしながら、焦点間距離を短くした楕円面鏡を複数個配置する場合は、楕円面鏡の一部分が物理的に干渉した状態の配置が最も効率が高いことがわかっている。このような構成として、図１６に示すように、複数の光源装置における凹面鏡１同士が物理的に干渉することを防ぐため、それぞれの光源装置について、凹面鏡１の一部分を切り取った構成がすでに知られていた。しかしながらこの場合、凹面鏡１の切り取られた一部分の集光効率が劣ってしまうという問題がある。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
この構成とした場合、凹面鏡６自体の物理的干渉は無いものの、凹面鏡６から出射された全ての光束をロッドインテグレータ２側へ反射するようにミラー２００を配置させると、ミラー２００の物理的干渉により、入射側開口２ａへ反射されない光束が発生するため、実質上凹面鏡６の利用されない領域（図中点線にて示す）が発生する。この場合、楕円面鏡は干渉部分がないため、光軸に対して回転対称な楕円面鏡を配置することはできてもミラー干渉部分に入射した光が利用されないという結果となる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
光源装置１００は、楕円面鏡１２の反射面の小さい方側の、ミラー２００の干渉を生ずるために利用されない反射面の一部を切り取った部分には、球面鏡１３が位置するように配置されている。なお、ミラー２００は本発明の導光手段に相当する。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
なお、この構成においても、ランプ１１としてメタルハライドランプや水銀灯等を用いている場合、発光物質およびランプ１１を構成している材料による光吸収、光散乱等による損失は生じるが、球面鏡１３で反射された光束の全部とはいかないが吸収・散乱されることなく発光体近傍を通過した光は楕円面鏡１２に到達することとなる。さらに、光軸１４に対して非回転対称かつ光軸１４にまたがって形成された反射面を有する楕円面鏡１２のため、光源装置としての集光効率は向上しているので、これまで利用できなかったランプ１１からの放射光が利用されることで、照明装置としての光利用効率を向上させることができる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
また、球面鏡１３を小型化すると、楕円面鏡１２の焦点距離も短くできるため、ロッドインテグレータ１０１の入射側開口端１０１ａに対し、より小さな光スポットを形成できるため、ロッドインテグレータ１０１以降の集光効率も高めることができる。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
なお、図８には、光源装置１００を、楕円面鏡１２の反射面の小さい方が、ミラー２００の干渉を生ずる部分で利用されない部分に向け、その利用されない部分には球面鏡１３が位置するように配置した例を示したが、図１７に示すように、楕円面鏡１２と球面鏡１３との位置関係が逆転するように各光源装置１００を配置するようにしてもよい。この場合、ミラー２００の干渉を防ぐため、光源装置１００とロッドインテグレータ１０１との距離をより大きく取る必要があるが、球面鏡１３の保持や、調整治具等の部材の配置が容易になるという利点がある。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
さらに、このように、高効率な照明装置を備えることにより、同じ出力のランプを用いればより明るく、また、同じ明るさをより低出力なランプを用いて可能とするので消費電力を低く抑えることができる投写型表示装置を提供することができる。