(57)【要約】    【課題】  発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置を提供する。    【解決手段】  発光管２０とリフレクタ３０Ａとを備える照明装置であって、リフレクタ３０Ａは、放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面のデータを準備するステップと、発光管２０の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮して発光管２０の発光中心から管球の内面及び外面で屈折して射出された光を放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面の中心軸と平行となるように反射する、リフレクタ３０Ａの底部側の領域では放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面の外側に位置する第１凹面ＣＰＡ１の座標と、リフレクタ３０Ａの開口側の領域では放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面の内側に位置する第２凹面ＣＰＡ２との座標とを決定していくステップとによって得られる反射面を備えることを特徴とする照明装置。【選択図】  図３
2005100963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管と、
前記発光管からの光を被照明領域側に反射するリフレクタとを備える照明装置であって、
前記リフレクタは、前記発光管における管球の内面及び外面についての座標データ並びに前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮せず前記発光管の発光中心から一直線に射出された光を平行光として射出する回転放物面のデータを準備するステップと、前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮し前記発光管の発光中心から前記管球の内面及び外面で屈折して射出された光を前記回転放物面の中心軸と平行となるように反射する、前記リフレクタの底部側の領域では前記回転放物面の外側に位置する第１凹面の座標と、前記リフレクタの開口側の領域では前記回転放物面の内側に位置する第２凹面との座標とを決定していくステップとによって得られる反射面を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第１凹面と前記回転放物面との間の距離は、前記第１凹面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部に近づくにつれて大きくなり、かつ、
前記第２凹面と前記回転放物面との間の距離は、前記第２凹面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の照明装置において、
前記第１凹面と前記第２凹面とは、前記発光管の発光中心を通り前記リフレクタの光軸と直交する平面と、前記リフレクタの反射面との交線近傍において区分されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
発光管と、
前記発光管からの光を被照明領域側に反射するリフレクタとを備える照明装置であって、
前記リフレクタは、前記発光管における管球の内面及び外面についての座標データ並びに前記発光管の発光中心に一方の焦点を有し前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮せず前記発光管の発光中心から一直線に射出された光を他方の焦点に集光する集光光として射出する回転楕円面のデータを準備するステップと、前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮し前記発光管の発光中心から前記管球の内面及び外面で屈折して射出された光を前記回転楕円面の前記他方の焦点に集光するように反射する、前記リフレクタの底部側の領域では前記回転楕円面の外側に位置する第１凹面の座標と、前記リフレクタの開口側の領域では前記回転楕円面の内側に位置する第２凹面との座標とを決定していくステップとによって得られる反射面を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、
前記第１凹面と前記回転楕円面との間の距離は、前記第１凹面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部に近づくにつれて大きくなり、かつ、
前記第２凹面と前記回転楕円面との間の距離は、前記第２凹面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の照明装置において、
前記第１凹面と前記第２凹面とは、前記発光管の発光中心を通り前記リフレクタの光軸と直交する平面と、前記リフレクタの反射面との交線近傍において区分されていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の照明装置において、
前記リフレクタで反射された光を略平行な光束に変換する平行化レンズをさらに備えることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置において、
前記リフレクタは、プレス成形法によって製造されたリフレクタであることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置において、
前記リフレクタは、気圧成形法によって製造されたリフレクタであることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
発光部を有する発光管と、
前記発光部からの光を被照明領域側に反射するリフレクタと、
前記発光部から被照明領域側に放射される光を前記発光部に向けて反射する補助ミラーとを備える照明装置であって、
前記補助ミラーは、前記発光管における管球の内面及び外面についての座標データ並びに前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮せず前記発光管の発光中心から一直線に射出された光を前記発光管の発光中心に向かって反射する球面のデータを準備するステップと、前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮し前記発光管の発光中心から前記管球の内面及び外面で屈折して射出された光を前記発光管の発光中心に戻るように反射する、前記補助ミラーの開口端部では一致し他の部分は前記球面の外側に位置する凹面の座標を決定していくステップとによって得られる反射面を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置において、
前記補助ミラーの反射面と前記球面との間の距離は、前記補助ミラーの反射面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の照明装置において、
前記補助ミラーは、プレス成形法によって製造された補助ミラーであることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載の照明装置において、
前記補助ミラーは、気圧成形法によって製造された補助ミラーであることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
内部に発光部を有する管球と前記発光部から前記管球の外部に射出しようとする光の一部を前記発光部に向けて反射する反射膜とを有する発光管と、前記発光部からの光を被照明領域側に反射するリフレクタとを備える照明装置において、
前記反射膜は前記発光管の管球の外面の一部に形成され、
前記管球は、前記発光管における管球の内面についての座標データ並びに前記発光管の管球の内面を通過する際の屈折を考慮せず前記発光管の発光中心から一直線に射出された光を前記発光中心に向かって反射する球面のデータを準備するステップと、前記発光管の管球の内面を通過する際の屈折を考慮し前記発光管の発光中心から前記管球の内面で屈折して前記外面に到達した光を前記発光管の発光中心に戻るように反射する、前記管球の光軸に垂直な最長外周円上では一致し他の部分では前記球面の外側に位置する凸面の座標を決定していくステップとによって得られる外面を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の照明装置において、
前記管球の外面と前記球面との間の距離は、前記管球の外面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の照明装置において、
前記発光管は、気圧成形法によって製造され、
前記反射膜は、前記管球の外面の一部に形成された誘電体多層膜であることを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれかに記載の照明装置において、前記リフレクタは放物面リフレクタであることを特徴とする照明装置。
【請求項１８】
請求項１０〜１６のいずれかに記載の照明装置において、前記リフレクタは楕円面リフレクタであることを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載の照明装置を含む照明光学系と、前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置で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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタでは、照明光学系から射出された照明光を液晶装置などの電気光学変調装置を用いて画像情報に応じて変調し、変調された光をスクリーンなどの投写面上に投写することにより画像表示を実現している。
【０００３】
照明光学系は、通常、ショートアーク放電灯である発光管と、発光管から射出された光を所定の方向に反射するための反射凹面を有するリフレクタとを含む照明装置を備えている。照明装置においては、発光管から射出された光をできるだけ有効に利用できることが好ましい。
【０００４】
このため、リフレクタとしては、従来から、回転放物面によって構成される反射凹面を有する放物面リフレクタが利用されている（例えば、特許文献１参照。）。図２０は、放物面リフレクタを用いたプロジェクタの光学系の一例を示す図である。従来のプロジェクタ９００Ａは、図２０に示すように、回転放物面によって構成される反射凹面を有する放物面リフレクタ９３０Ａを用いているため、放物面リフレクタ９３０Ａの焦点位置に発光管９２０Ａの発光中心を配置することにより、発光管９２０Ａから射出された光をほぼ平行な光とすることができる。このため、発光管から射出された光を有効に利用することができる。
【０００５】
また、リフレクタとしては、回転楕円面によって構成される反射凹面を有する楕円面リフレクタも利用されている（例えば、特許文献２又は３参照。）。図２１は、楕円面リフレクタを用いたプロジェクタの光学系の一例を示す図である。従来のプロジェクタ９００Ｂは、図２１に示すように、回転楕円面によって構成される反射凹面を有する楕円面リフレクタ９３０Ｂを用いているため、楕円面リフレクタ９３０Ｂの一方の焦点（第１焦点）位置に発光管９２０Ｂの発光中心を配置することにより、発光管９２０Ｂからの光を楕円面リフレクタ９３０Ｂの他方の焦点（第２焦点）位置に効率よく集光することができる。このため、発光管から射出された光を有効に利用することができる。
【０００６】
図２２は、楕円面リフレクタを用いたプロジェクタの光学系の他の一例を示す図である。従来のプロジェクタ９００Ｃは、図２２に示すように、回転楕円面によって構成される反射凹面を有する楕円面リフレクタ９３０Ｃを用いているため、楕円面リフレクタ９３０Ｃの一方の焦点（第１焦点）位置に発光管９２０Ｃの発光中心を配置するとともに、楕円面リフレクタ９３０Ｃで反射された光を略平行化するための平行化レンズ９４０を配置することにより、発光管９２０Ｃから射出された光をほぼ平行な光とすることができる。このため、発光管から射出された光を有効に利用することができる。
【特許文献１】特開２０００−２９８２１３号公報（図１９、図２０）
【特許文献２】特開２００２−９０８８３号公報（図１、図３）
【特許文献３】特開２０００−３４７２９３号公報（図２、図７、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年、プロジェクタの高輝度化に伴い、高圧水銀ランプなどからなる発光管の内部はかなりの高圧力（例えば、２００気圧以上）となってきている。このため、発光管においては、このような高い圧力に耐えられるように、発光管の管球を構成する石英ガラスを肉厚にするとともに、シュリンクシールと呼ばれるシール方式を採用することが行われている。その結果、発光管の高出力化は図られることになったが、リフレクタから射出される光の品質の低下を招くこととなった。すなわち、リフレクタとして放物面リフレクタを用いた場合には、放物面リフレクタから射出される光の平行度は低いものとなり、リフレクタとして楕円面リフレクタを用いた場合には、楕円面リフレクタから射出される光の集光性は低いものになる。その結果、いずれのリフレクタを用いた場合にも、後段のインテグレータ光学系などにおいて光を有効に利用することが困難になってきているという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置及び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】
【０００９】
本発明の発明者は、上記目的を達成するため、発光管から射出される光を有効に利用することが困難となった原因を徹底的に調査した。図１は、発光管における問題点を説明するために示す図である。図１（ａ）は発光管の断面図であり、図１（ｂ）は発光管から射出される光の光路を示す図である。図２は、リフレクタにおける問題点を説明するために示す図である。図２（ａ）は放物面リフレクタにおける問題点を示す図であり、図２（ｂ）は楕円面リフレクタにおける問題点を示す図である。
【００１０】
発光管の発光中心から射出される光が発光管の管球の内面及び外面でどのように屈折するのかを調査した結果、発光管から射出される光を有効に利用することが困難となった原因は、図１（ａ）に示すように、発光管の形状が単純な同心球形状から大きく変形したためであることが判明した。すなわち、発光管２０は、ほぼ球又は楕円である外面２２ｏｓを有するとともに、上下方向及び水平方向に変曲点をもち外面とは平行な関係にない内面２２ｉｓを有する、やや扁平な形状をしているのである。
【００１１】
このため、図１（ｂ）に示すように、発光中心Ｐからの射出光のうちリフレクタの底部側（図２参照。）に向かって放射される光Ｌａは、管球２２の内面２２ｉｓを通過する際に上向きに屈折し、管球２２の外面２２ｏｓを通過する際にさらに上向きに屈折することとなる。また、発光中心Ｐからの射出光のうちリフレクタの開口側（図２参照。）に向かって放射される光Ｌｂも、管球２２の内面２２ｉｓを通過する際に上向きに屈折し、管球の外面２２ｏｓを通過する際にさらに上向きに屈折することとなる。
【００１２】
このような発光管２０に従来の放物面リフレクタ９３０Ａを用いた場合、図２（ａ）に示すように、発光中心Ｐからの射出光のうち放物面リフレクタ９３０Ａの底部側に向かって放射される光Ｌａは、放物面リフレクタ９３０Ａの反射面で反射される際に、光軸に対して平行よりも若干外側に開いた方向へ反射されることとなる。また、発光中心Ｐからの射出光のうち放物面リフレクタ９３０Ａの開口側に向かって放射される光Ｌｂは、放物面リフレクタ９３０Ａの反射面で反射される際に、光軸に対して平行よりも若干内側に閉じた方向へ反射されることとなる。
【００１３】
一方、発光管２０に従来の楕円面リフレクタ９３０Ｂを用いた場合、図２（ｂ）に示すように、発光中心Ｐからの射出光のうち楕円面リフレクタ９３０Ｂの底部側に向かって放射される光Ｌａは、楕円面リフレクタ９３０Ｂの反射面で反射される際に、楕円面リフレクタ９３０Ｂの他方の焦点（第２焦点）Ｆ２よりも先に向かって若干浅い角度で反射されることとなる。また、発光中心Ｐからの射出光のうち楕円面リフレクタ９３０Ｂの開口側に向かって放射される光Ｌｂは、楕円面リフレクタ９３０Ｂの反射面で反射される際に、他方の焦点（第２焦点）Ｆ２よりも手前に向かって若干深い角度で反射されることとなる。
【００１４】
この場合、発光管２０の発光部は、発光中心Ｐの周りに有限の広さを持ってほぼ対称に輝度が分布しているため、放物面リフレクタ９３０Ａ又は楕円面リフレクタ９３０Ｂで反射される光は、発光中心Ｐからの光を中心としてある範囲の角度分布をもって広がることになる。従って、発光中心Ｐからの光に生じる問題を解決することで発光部からの光束全体に生じる問題の主たる部分を解決することができると考えられる。
【００１５】
本発明者は、以上の知見に基づいて、上記した発光管２０の発光中心から射出される光Ｌａ及びＬｂが、管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折する方向やその程度に応じて、放物面リフレクタ又は楕円面リフレクタの形状を補正することにより、上記した問題を解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１６】
本発明の照明装置は、発光管と、前記発光管からの光を被照明領域側に反射するリフレクタとを備える照明装置であって、前記リフレクタは、前記発光管における管球の内面及び外面についての座標データ並びに前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮せず前記発光管の発光中心から一直線に射出された光を平行光として射出する回転放物面のデータを準備するステップと、前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮し前記発光管の発光中心から前記管球の内面及び外面で屈折して射出された光を前記回転放物面の中心軸と平行となるように反射する、前記リフレクタの底部側の領域では前記回転放物面の外側に位置する第１凹面の座標と、前記リフレクタの開口側の領域では前記回転放物面の内側に位置する第２凹面との座標とを決定していくステップによって得られる反射面を備えることを特徴とする。
【００１７】
このため、本発明の照明装置によれば、リフレクタにおける反射面の形状を決定するために、発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮して、発光管の発光中心から管球の内面及び外面で屈折して射出された光を回転放物面の中心軸と平行となるように反射するように、リフレクタにおける第１凹面の座標と第２凹面の座標とを決定するため、発光管から射出されリフレクタで反射される光をリフレクタの光軸に平行な光にすることができるようになる。このため、本発明の照明装置は、発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００１８】
なお、本発明の照明装置におけるリフレクタは、第１凹面の座標及び第２凹面の座標を決定していくステップの後に、第１凹面の各座標及び第２凹面の各座標を滑らかに接続してリフレクタの反射面を決定するステップをさらに実施することによって得られるリフレクタであることが好ましい。
【００１９】
本発明の照明装置においては、発光管の発光中心から管球の内面及び外面で屈折して射出された光を回転放物面から射出される光と平行となるようにリフレクタで反射させるためには、前記第１凹面と前記回転放物面との間の距離は、前記第１凹面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部に近づくにつれて大きくなり、かつ、前記第２凹面と前記回転放物面との間の距離は、前記第２凹面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の照明装置においては、前記第１凹面と前記第２凹面とは、前記発光管の発光中心を通り前記リフレクタの光軸と直交する平面と、前記リフレクタの反射面との交線近傍において区分されていることが好ましい。
【００２１】
発光管の発光中心から上記交線に向かう光は、発光管における管球の内面及び外面を通過する際に屈折することがないか又は屈折があったとしても極めて小さい。このため、第１凹面と第２凹面とをこの交線で区分することにより第１凹面と第２凹面とを滑らかにつなぐことが可能になる。
【００２２】
本発明の照明装置は、発光管と、前記発光管からの光を被照明領域側に反射するリフレクタとを備える照明装置であって、前記リフレクタは、前記発光管における管球の内面及び外面についての座標データ並びに前記発光管の発光中心に一方の焦点を有し前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮せず前記発光管の発光中心から一直線に射出された光を他方の焦点に集光する集光光として射出する回転楕円面のデータを準備するステップと、前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮し前記発光管の発光中心から前記管球の内面及び外面で屈折して射出された光を前記回転楕円面の前記他方の焦点に集光するように反射する、前記リフレクタの底部側の領域では前記回転楕円面の外側に位置する第１凹面の座標と、前記リフレクタの開口側の領域では前記回転楕円面の内側に位置する第２凹面との座標とを決定していくステップとによって得られる反射面を備えることを特徴とする。
【００２３】
このため、本発明の照明装置によれば、リフレクタにおける反射面の形状を決定するために、発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮して、発光管の発光中心から管球の内面及び外面で屈折して射出された光を回転楕円面の他方の焦点に集光するように反射するように、リフレクタにおける第１凹面の座標と第２凹面の座標とを決定するため、発光管から射出されリフレクタで反射される光をリフレクタの他方の焦点に集光することができるようになる。このため、本発明の照明装置は、発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００２４】
なお、本発明の照明装置におけるリフレクタは、第１凹面の座標及び第２凹面の座標を決定していくステップの後に、第１凹面の各座標及び第２凹面の各座標を滑らかに接続してリフレクタの反射面を決定するステップをさらに実施することによって得られるリフレクタであることが好ましい。
【００２５】
本発明の照明装置においては、発光管の発光中心から管球の内面及び外面で屈折して射出された光を回転楕円面の他方の焦点に集光するようにリフレクタで反射させるためには、前記第１凹面と前記回転放物面との間の距離は、前記第１凹面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部に近づくにつれて大きくなり、かつ、前記第２凹面と前記回転放物面との間の距離は、前記第２凹面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の照明装置においては、前記第１凹面と前記第２凹面とは、前記発光管の発光中心を通り前記リフレクタの光軸と直交する平面と、前記リフレクタの反射面との交線近傍において区分されていることが好ましい。
【００２７】
発光管の発光中心から上記交線に向かう光は、発光管における管球の内面及び外面を通過する際に屈折することがないか又は屈折があったとしても極めて小さい。このため、第１凹面と第２凹面とをこの交線で区分することにより第１凹面と第２凹面とを滑らかにつなぐことが可能になる。
【００２８】
また、本発明の照明装置においては、前記リフレクタで反射された光を略平行な光束に変換する平行化レンズをさらに備えることとしてもよい。
【００２９】
このように構成することにより、楕円面リフレクタから射出された集束光を平行化レンズの作用によりほぼ平行な光とすることができるようになる。その結果、本発明の照明装置は、このような場合にも、発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００３０】
本発明の照明装置においては、前記リフレクタは、プレス成形法によって製造されたリフレクタであることが好ましい。
【００３１】
このように構成することにより、上記したように発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置に用いるリフレクタを、比較的容易に製造することができる。また、高精度の上成形型を用いることによって、高精度の凹面を有する高品質のリフレクタを製造することができる。
【００３２】
また、本発明の照明装置においては、前記リフレクタは、気圧成形法によって製造されたリフレクタであることがも好ましい。
【００３３】
このように構成することにより、上記したように発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置に用いるリフレクタを、比較的容易に製造することができる。また、表面粗さの小さい凹面を有する高品質のリフレクタを製造することができる。
【００３４】
本発明の照明装置は、発光部を有する発光管と、前記発光部からの光を被照明領域側に反射するリフレクタと、前記発光部から被照明領域側に放射される光を前記発光部に向けて反射する補助ミラーとを備える照明装置であって、前記補助ミラーは、前記発光管における管球の内面及び外面についての座標データ並びに前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮せず前記発光管の発光中心から一直線に射出された光を前記発光管の発光中心に向かって反射する球面のデータを準備するステップと、前記発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮し前記発光管の発光中心から前記管球の内面及び外面で屈折して射出された光を前記発光管の発光中心に戻るように反射する、前記補助ミラーの開口端部では一致し他の部分は前記球面の外側に位置する凹面の座標を決定していくステップとによって得られる反射面を備えることを特徴とする。
【００３５】
このため、本発明の照明装置によれば、補助ミラーの反射面の形状を決定するために、発光管の管球の内面及び外面を通過する際の屈折を考慮して、発光管の発光中心から管球の内面及び外面で屈折して射出された光を発光管の発光中心に戻るように反射するように、補助ミラーにおける凹面の座標を決定するため、発光管から射出され補助ミラーで反射される光を発光管の発光中心に戻すことができるようになる。このため、本発明の照明装置は、発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００３６】
なお、本発明の照明装置における補助ミラーは、凹面の座標を決定していくステップの後に、凹面の各座標を滑らかに接続して補助ミラーの反射面を決定するステップをさらに実施することによって得られる補助ミラーであることが好ましい。
【００３７】
本発明の照明装置においては、発光管の発光中心から管球の内面及び外面で屈折して射出された光を発光管の発光中心に戻すように補助ミラーで反射させるためには、前記補助ミラーの反射面と前記球面との間の距離は、前記補助ミラーの反射面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなることが好ましい。
【００３８】
また、本発明の照明装置においては、前記補助ミラーは、プレス成形法によって製造された補助ミラーであることが好ましい。
【００３９】
このように構成することにより、上記したように発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置に用いる補助ミラーを、比較的容易に製造することができる。また、高精度の上成形型を用いることによって、高精度の凹面を有する高品質の補助ミラーを製造することができる。
【００４０】
また、本発明の照明装置においては、前記補助ミラーは、気圧成形法によって製造された補助ミラーであることも好ましい。
【００４１】
このように構成することにより、上記したように発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置に用いる補助ミラーを、比較的容易に製造することができる。また、表面粗さの小さい凹面を有する高品質の補助ミラーを製造することができる。
【００４２】
本発明の照明装置は、内部に発光部を有する管球と前記発光部から前記管球の外部に射出しようとする光の一部を前記発光部に向けて反射する反射膜とを有する発光管と、前記発光部からの光を被照明領域側に反射するリフレクタとを備える照明装置において、前記反射膜は前記発光管の管球の外面の一部に形成され、前記管球は、前記発光管における管球の内面についての座標データ並びに前記発光管の管球の内面を通過する際の屈折を考慮せず前記発光管の発光中心から一直線に射出された光を前記発光管の発光中心に向かって反射する球面のデータを準備するステップと、前記発光管の管球の内面を通過する際の屈折を考慮し前記発光管の発光中心から前記管球の内面で屈折して前記管球の外面に到達した光を前記発光管の発光中心に戻るように反射する、前記管球の光軸に垂直な最長外周円状では一致し他の部分では前記球面の外側に位置する凸面の座標を決定していくステップと、前記凸面の座標を滑らかに接続して前記管球の外面を決定するステップとによって得られた外面を備えることを特徴とする。
【００４３】
このため、本発明の照明装置によれば、発光管の外面の形状を決定するために、発光管の管球の内面を通過する際の屈折を考慮して、発光管の発光中心から管球の内面で屈折して管球の外面に到達した光を発光管の発光中心に戻るように反射するように、発光管における凸面の座標を決定するため、発光管の発光中心から放射されて管球の外面に到達した光を発光管の発光中心に戻すことができるようになる。このため、本発明の照明装置は、発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００４４】
なお、本発明の照明装置における発光管は、凸面の座標を決定していくステップの後に、凸面の各座標を滑らかに接続して発光管の外面を決定するステップをさらに実施することによって得られる発光管であることが好ましい。
【００４５】
本発明の照明装置においては、発光管の発光中心から管球の内面で屈折して管球の外面に到達した光を発光管の発光中心に戻すように反射膜で反射させるためには、前記管球の外面と前記球面との間の距離は、前記管球の外面における前記リフレクタの光軸方向に沿った位置が前記リフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなることが好ましい。
【００４６】
また、本発明の照明装置においては、前記発光管は、気圧成形法によって製造され、前記反射膜は、前記管球の外面の一部に形成された誘電体多層膜であることが好ましい。
【００４７】
このように構成することにより、上記したように発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置に用いる発光管を、比較的容易に製造することができる。また、高精度の成形型を用いることによって、高精度の外面を有する高品質の発光管を製造することができる。また、発光管の内面は成形型に接していないので、表面粗さが極めて小さく滑らかで光利用効率が高い発光管を製造することができる。
【００４８】
また、本発明の照明装置においては、前記リフレクタは回転放物面によって構成される凹面を有する放物面リフレクタとすることができる。
【００４９】
また、本発明の照明装置においては、前記リフレクタは回転楕円面によって構成される凹面を有する楕円面リフレクタとすることもできる。
【００５０】
このように、リフレクタを回転放物面あるいは回転楕円面によって構成される凹面を有するリフレクタとすれば、発光管の発光中心から放射される光をそれぞれ最適な方向に反射することができるので、照明装置における光の利用効率を向上させることが容易となる。
【００５１】
本発明のプロジェクタは、上記した本発明の照明装置を含む照明光学系と、前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置で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。
【００５２】
このため、本発明のプロジェクタによれば、上記したように発光管から射出される光を有効に利用することができる優れた照明装置を備えているため、投写画像の明るさを向上させることができ、高輝度なプロジェクタとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明の照明装置及びプロジェクタを、以下に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００５４】
（実施形態１）
図３は、実施形態１に係る照明装置を説明するために示す図である。図４は、実施形態１に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図である。図４（ａ）は実施形態１におけるリフレクタを用いた場合の図であり、図４（ｂ）は実施形態１の比較例における放物面リフレクタを用いた場合の図である。図５は、実施形態１に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図である。図５（ａ）は実施形態１におけるリフレクタを用いた場合の図であり、図５（ｂ）は実施形態１の比較例における放物面リフレクタを用いた場合の図である。
【００５５】
実施形態１に係る照明装置１０Ａは、図３〜図５に示すように、発光管２０と、発光管２０からの光を被照明領域側に反射するリフレクタ３０Ａとを備えている。
【００５６】
発光管２０は、図１に示すように、管球２２と、この管球２２の両側に延びる封止部２３Ａ，２３Ｂとを備えている。管球２２は、球状に形成された石英ガラス製であって、この管球２２内に配置された一対の電極２６Ａ，２６Ｂと、管球２２内に封入された水銀、希ガス及び少量のハロゲンとを有する。
【００５７】
管球２２は、外面２２ｏｓがほぼ球面又は楕円面で構成され、内面２２ｉｓが上下方向及び水平方向に変曲点をもち外面とは平行な関係にない面で構成された放電空間が形成されている。この管球２２の内面２２ｉｓは、一対の電極２６Ａ，２６Ｂに沿った方向が長軸方向となっている。
【００５８】
一対の電極２６Ａ，２６Ｂはアーク像を形成するためのものである。一対の電極２６Ａ，２６Ｂに電圧を印加すると、一対の電極２６Ａ，２６Ｂ間に電位差が発生して放電が生じ、アーク像が生成される。
この一対の電極２６Ａ，２６Ｂ間で生成されるアーク像の中心である発光中心Ｐの位置は、リフレクタ３０Ａの焦点位置Ｆと略一致している。
【００５９】
封止部２３Ａ，２３Ｂは、管球２２の両側から延びた石英ガラス製である。封止部２３Ａ，２３Ｂ内部にはモリブデン製の金属箔２４Ａ，２４Ｂがそれぞれ封入されている。封止部２３Ａ，２３Ｂは、管球２２と一体的に成形されている。
【００６０】
上述した一対の電極２６Ａ，２６Ｂは、それぞれの端部（各電極２６Ａ，２６Ｂの対向した端部と反対側の端部）が各封止部２３Ａ，２３Ｂ内部に挿入されており、金属箔２４Ａ，２４Ｂの一端が各電極２６Ａ，２６Ｂに接続されている。また、金属箔２４Ａ，２４Ｂの他端は、リード線２５Ａ，２５Ｂにそれぞれ接続されている。リード線２５Ａ，２５Ｂは、照明装置１０Ａの外部まで延出している。
【００６１】
ここで、発光管２０としては、高輝度発光する種々の発光管を採用でき、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。
【００６２】
リフレクタ３０Ａは、発光管２０から放射された光を一定方向に揃えて射出する、リフレクタの底部側の領域における第１凹面ＣＰＡ１と、開口側の領域における第２凹面ＣＰＡ２とを含む凹面を有している。このリフレクタ３０Ａの凹面は、可視光を反射して赤外線を透過するコールドミラーとなっている。第１凹面ＣＰＡ１と第２凹面ＣＰＡ２とは、図３に示すように、発光管２０の発光中心を通り光軸３０ａｘと直交する平面と、リフレクタ３０Ａの反射面との交線Ｘ近傍において区分されている。なお、光軸３０ａｘは、照明装置１０Ａから射出される光束の中心軸である。発光管２０の発光中心から交線Ｘに向かう光は、近年の発光管における管球の内面及び外面においても屈折することがないか極めて小さい。このため、第１凹面ＣＰＡ１と第２凹面ＣＰＡ２とを交線Ｘで区分することにより第１凹面ＣＰＡ１と第２凹面ＣＰＡ２とを滑らかにつなぐことが可能になる。放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面９３０Ａと放物面リフレクタ３０Ａの凹面とは、交線Ｘ近傍において一致している。
【００６３】
第１凹面ＣＰＡ１は、第１凹面ＣＰＡ１と放物面リフレクタ９３０Ａとの間の距離が、第１凹面ＣＰＡ１におけるリフレクタ３０Ａの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ａの底部に近づくにつれて大きくなるような形状を有する凹面である。
第１凹面ＣＰＡ１は、発光管２０の発光中心から放射され発光管２０の管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折して射出される射出光Ｌａを光軸３０ａｘに略平行に反射するように、放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面を補正した凹面である。
【００６４】
第２凹面ＣＰＡ２は、第２凹面ＣＰＡ２と放物面リフレクタ９３０Ａとの間の距離が、第２凹面ＣＰＡ１におけるリフレクタ３０Ａの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ａの底部から遠ざかるにつれて大きくなるような形状を有する凹面である。
第２凹面ＣＰＡ２は、発光管２０の発光中心から放射され発光管２０の管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折して射出される射出光Ｌｂを光軸３０ａｘに略平行に反射するように、放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面を補正した凹面である。
【００６５】
このため、実施形態１に係る照明装置１０Ａによれば、発光管２０の発光中心からの光が発光管２０の管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折するのに応じて、リフレクタ３０Ａの形状が補正されてなるため、図４（ａ）に示すように、発光管２０の発光中心から放射された光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを、光軸３０ａｘに略平行な平行光にすることができるようになる。その結果、図５（ａ）に示すように、実施形態１に係る照明装置１０Ａは、後段のインテグレータ光学系６０において、第１レンズアレイ９５０で分割され偏光変換素子９７０の光入射面から偏光分離膜へと入射され、その光入射面に配設された遮光マスク９７２で遮られることがない。このため、発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００６６】
一方、従来の放物面リフレクタ９３０Ａにおいては、図４（ｂ）に示すように、発光管２０の発光中心から放射された光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは、光軸９３０ａｘに対して平行な平行光にならない。そのため、図５（ｂ）に示すように、照明装置９１０Ａから射出された光軸９３０ａｘに平行でない光は、後段のインテグレータ光学系６０において、第１レンズアレイ９５０で分割され偏光変換素子９７０の光入射面から偏光分離膜へと入射されず、遮光マスク９７２で遮られてしまう。
【００６７】
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る照明装置を説明するために示す図である。図７は、実施形態２に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図である。図７（ａ）は実施形態２におけるリフレクタを用いた場合の図であり、図７（ｂ）は実施形態２の比較例における楕円面リフレクタを用いた場合の図である。図８は、実施形態２に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図である。図８（ａ）は実施形態２におけるリフレクタを用いた場合の図であり、図８（ｂ）は実施形態２の比較例における楕円面リフレクタを用いた場合の図である。以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００６８】
実施形態２に係る照明装置１０Ｂは、図６に示すように、リフレクタの形状が、実施形態１に係る照明装置１０Ａとは異なっている。実施形態２に係る照明装置１０Ｂは、発光管２０と、発光管２０からの光を被照明領域側に反射するリフレクタ３０Ｂとを備えている。
【００６９】
リフレクタ３０Ｂは、発光管２０から放射された光を一定方向に揃えて射出する、リフレクタの底部側の領域における第１凹面ＣＰＢ１と、開口側の領域における第２凹面ＣＰＢ２とを含む凹面を有している。リフレクタ３０Ｂの凹面は、可視光を反射して赤外線を透過するコールドミラーとなっている。第１凹面ＣＰＢ１と第２凹面ＣＰＢ２とは、発光管２０の発光中心を通り光軸３０ａｘと直交する平面と、リフレクタ３０Ｂの反射面との交線Ｘ近傍において区分されている。発光管２０の発光中心から交線Ｘに向かう光は、近年の発光管における管球の内面及び外面においても屈折することがないか極めて小さい。このため、第１凹面ＣＰＢ１と第２凹面ＣＰＢ２とを交線Ｘで区分することにより第１凹面ＣＰＢ１と第２凹面ＣＰＢ２とを滑らかにつなぐことが可能になる。楕円面リフレクタ９３０Ｂの回転楕円面と、リフレクタ３０Ｂの凹面とは、交線Ｘ近傍において一致している。なお、光軸３０ａｘは、照明装置１０Ｂから射出される光束の中心軸である。
【００７０】
第１凹面ＣＰＢ１は、第１凹面ＣＰＢ１と楕円面リフレクタ９３０Ｂとの間の距離が、第１凹面ＣＰＢ１におけるリフレクタ３０Ｂの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ｂの底部に近づくにつれて大きくなるような形状を有する凹面である。
第１凹面ＣＰＢ１は、発光管２０の発光中心から放射され発光管２０の管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折して射出される射出光Ｌａを、楕円面リフレクタ９３０Ｂの第２焦点位置Ｆ２への集束光として反射するように、楕円面リフレクタ９３０Ｂの回転楕円面を補正した凹面である。
【００７１】
第２凹面ＣＰＢ２は、第１凹面ＣＰＢ１と楕円面リフレクタ９３０Ｂとの間の距離が、第１凹面ＣＰＢ１におけるリフレクタ３０Ｂの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ｂの底部から遠ざかるにつれて大きくなるような形状を有する凹面である。
第２凹面ＣＰＢ２は、発光管２０の発光中心から放射され発光管２０の管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折して射出される射出光Ｌｂを、楕円面リフレクタ９３０Ｂの第２焦点位置Ｆ２への集束光として反射するように、楕円面リフレクタ９３０Ｂの回転楕円面を補正した凹面である。
【００７２】
このため、実施形態２に係る照明装置１０Ｂによれば、発光管２０の発光中心からの光が発光管２０の管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折するのに応じて、リフレクタ３０Ｂの形状が補正されてなるため、図７（ａ）に示すように、発光管２０の発光中心からの放射光Ｌａ，Ｌｂ及びＬｃの、リフレクタ３０Ｂでの反射光を第２焦点位置Ｆ２への集光性のよい集束光にすることができるようになる。その結果、図８（ａ）に示すように、実施形態２に係る照明装置１０Ｂは、後段のインテグレータロッド７０において、集束光を開口部７２に効率よく入射させることができ、その結果、発光管から射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００７３】
一方、従来の楕円面リフレクタ９３０Ｂにおいては、図７（ｂ）に示すように、発光管２０の発光中心からの放射光の、楕円面リフレクタ９３０Ｂでの反射光は集束性のよい集束光にならない。そのため、図８（ｂ）に示すように、照明装置９１０Ｂは、後段のインテグレータロッド７０において、集束光を開口部７２に効率よく入射させることができない。
【００７４】
（実施形態３）
図９は、実施形態３に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図である。図９（ａ）は実施形態３におけるリフレクタを用いた場合の図であり、図９（ｂ）は実施形態３の比較例における楕円面リフレクタを用いた場合の図である。以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
実施形態３に係る照明装置１０Ｃは、実施形態２に係る照明装置１０Ｂの構成に加え、リフレクタ３０Ｂからの集束光を略平行な光束に変換するための平行化レンズ５０をさらに備えている。
【００７６】
上記の実施形態２において説明したように、リフレクタ３０Ｂは、発光管２０の発光中心（第１焦点Ｆ１）から射出された光を、第２焦点Ｆ２へと集光するように反射する反射面を備えている。このため、実施形態３に係る照明装置１０Ｃは、図９（ａ）に示すように、発光管２０から放射されリフレクタ３０Ｂで反射された光を平行化レンズ５０の作用により光軸３０ａｘにほぼ平行な光として射出することができる。そして、リフレクタ３０Ｂはもともと集束性のよい集束光を射出し平行化レンズ５０にほとんど入射させることができるリフレクタであるため、実施形態３に係る照明装置１０Ｃは、発光管２０から射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００７７】
一方、実施形態３の比較例における楕円面リフレクタ９３０Ｂにおいては、図９（ｂ）に示すように、発光管２０から放射され楕円面リフレクタ９３０Ｂで反射された光は、集束性のよい集束光にならない。そのため、照明装置９１０Ｃは、平行化レンズ５０を用いても光軸９３０ａｘに平行な光として射出することができない。
【００７８】
（実施形態４）
図１０は、実施形態４に係る照明装置を説明するために示す図である。図１０（ａ）は実施形態４に係る照明装置の構成を示す図であり、図１０（ｂ）は発光管部分の部分拡大図である。以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
なお、実施形態４に係る照明装置１０Ｄにおいては、光軸３０ａｘは、照明装置１０Ｄから射出される光束の中心軸である。
【００７９】
実施形態４に係る照明装置１０Ｄは、照明装置の構成が、実施形態２に係る照明装置１０Ｂとは異なっている。すなわち、実施形態４に係る照明装置１０Ｄは、図１０（ａ）に示すように、発光部（中心は発光中心Ｐ）を有する発光管２０と、発光管２０の発光部からの光を被照明領域側に反射するリフレクタ３０Ｄと、発光管２０の発光部から被照明領域側に放射される光を発光部に向けて反射する補助ミラー４０とを備えている。
【００８０】
リフレクタ３０Ｄは、上述した実施形態２に係る照明装置におけるリフレクタ３０Ｂと同様に、発光管２０の発光中心（第１焦点Ｆ１）から射出された光を、第２焦点Ｆ２へと集光するように反射する反射面を備えている。
【００８１】
補助ミラー４０は、発光管２０の管球２２の前側略半分を覆う反射部材であり、内面側が光を反射する凹面とされている。この凹面は、リフレクタ３０Ｄの反射面と同様、コールドミラーとなっている。
【００８２】
補助ミラー４０の凹面は、凹面と球面との間の距離が、補助ミラーの凹面におけるリフレクタ３０Ｄの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ｄの底部から遠ざかるにつれて大きくなるようにな形状を有する。
補助ミラー４０の凹面は、発光管２０の発光中心Ｐから放射され発光管２０の管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折して射出される射出光Ｌｂ（図１（ｂ）参照。）を、再び管球２２の外面２２ｏｓ及び内面２２ｉｓを通過する際に屈折しても発光中心Ｐに戻る光束として反射するように、球面補助ミラー９４０の凹面を補正した凹面である。
【００８３】
このため、実施形態４に係る照明装置１０Ｄによれば、発光管２０の発光中心Ｐからの放射光が発光管２０の管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過する際に屈折するのに応じて、補助ミラー４０の形状が補正されてなるため、発光管２０の発光中心Ｐから被照明領域側に放射され、補助ミラー４０で反射された光を正しく発光管２０の発光中心Ｐに戻すことができるようになる。その結果、実施形態４に係る照明装置１０Ｄは、発光管２０から射出される光を有効に利用することができる。
【００８４】
なお、実施形態４に係る照明装置１０Ｄによれば、発光管２０には、発光管２０の被照明領域側に配置され、発光部から被照明領域側に放射される光をリフレクタ３０Ｄに向けて反射する補助ミラー４０が設けられているため、発光管２０から被照明領域側に放射される光がリフレクタ３０Ｄに反射される。このため、発光管２０の被照明領域側端部まで覆うような大きさにリフレクタの大きさを設定することを必要とせず、リフレクタの小型化を図ることができ、結果として照明装置の小型化を図ることができるという効果もある。
【００８５】
（実施形態５）
図１１は、実施形態５に係る照明装置を説明するために示す図である。図１１（ａ）は実施形態５に係る照明装置の構成を示す図であり、図１１（ｂ）は発光管部分の部分拡大図である。以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
なお、実施形態５に係る照明装置においては、光軸３０ａｘは、照明装置１０Ｅから射出される光束の中心軸である。
【００８６】
実施形態５に係る照明装置１０Ｅは、発光管の構成が、実施形態２に係る照明装置１０Ｂとは異なっている。すなわち、実施形態５に係る照明装置１０Ｅにおいては、発光管２０Ｂは、図１１（ｂ）に示すように、内部に発光部（中心は発光中心Ｐ）を有する管球２２Ｂと、発光部から管球２２Ｂの外部に射出しようとする光の一部を発光部に向けて反射する反射膜２８とを有している。また、実施形態５に係る照明装置１０Ｅは、図１１（ａ）に示すように、発光部（中心は発光中心Ｐ）を有する発光管２０Ｂと、発光管２０Ｂの発光部からの光を被照明領域側に反射するリフレクタ３０Ｅとを備えている。
【００８７】
リフレクタ３０Ｅは、上述した実施形態２に係る照明装置におけるリフレクタ３０Ｂと同様に、発光管２０Ｂの発光中心（第１焦点Ｆ１）から射出された光を、第２焦点Ｆ２へと集光するように反射する反射面を備えている。
【００８８】
発光管２０Ｂは、上述した発光管２０と略同様の構成を有しており、管球２２Ｂの外面の形状が発光管２０の管球２２の外面２２ｏｓの形状と異なる。
【００８９】
すなわち、発光管２０Ｂは、管球２２Ｂの内部に発光部（中心は発光中心Ｐ）を有し、管球２２Ｂのリフレクタ３０Ｅが配置される側と反対側の外面に、この発光中心Ｐから管球２２Ｂの外部に射出しようとする光を発光中心Ｐに向けて反射する機能を有する補助反射膜２８Ｂを有する発光管である。
【００９０】
管球２２Ｂは、リフレクタ３０Ｅが配置される側と反対側の外面が、管球２２Ｂの外面と管球２０の外面（球面）との間の距離が管球２２Ｂの外面におけるリフレクタ３０Ｅの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ｅの底部から遠ざかるにつれて大きくなるような形状を有している。  
管球２２におけるリフレクタ３０Ｅが配置される側と反対側の外面は、発光管２０Ｂの発光中心Ｐから放射され発光管２０Ｂの管球２２Ｂの内面を通過する際に屈折して射出される射出光を、再び管球２２Ｂの内面２２ｉｓを通過する際に屈折しても発光中心Ｐに戻る光束として反射するような補助反射膜２８が形成されるように、発光管２０の球面の外面が補正された形状を有している。
【００９１】
このため、実施形態５に係る照明装置１０Ｅによれば、発光管２０Ｂの発光中心からの放射光が発光管２０Ｂの管球２２Ｂの内面２２ｉｓを通過する際に屈折するのに応じて、管球２２Ｂの外面の形状が補正されてなるため、発光管２０Ｂの発光中心Ｐから被照明領域側に放射され、管球２２Ｂ外面における補助反射膜２８Ｂでの反射光を正しく発光管２０Ｂの発光中心Ｐに戻すことができるようになる。その結果、本発明の照明装置１０Ｅは、発光管２０Ｂから射出される光を有効に利用することができる照明装置となる。
【００９２】
（実施形態６）
実施形態６では、本発明の照明装置に用いるリフレクタの製造方法について説明する。
図１２は、実施形態６に係るリフレクタの製造方法を説明するために示す図である。図１２（ａ）は実施形態６に係るリフレクタの一の製造方法（プレス成形法）を説明するために示す図であり、図１２（ｂ）は実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法（気圧成形法）を説明するために示す図である。
【００９３】
実施形態６に係るリフレクタの一の製造方法（プレス成形法）は、実施形態１〜５に係る照明装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅに用いるリフレクタ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｅを製造するのに好適なリフレクタの製造方法である。実施形態６に係るリフレクタの一の製造方法は、図１２（ａ）に示すように、リフレクタの材料Ｗ１を、所望の形状（例えば、実施形態１〜５のいずれかにおけるリフレクタの反射面に対応する凸面）を有する上成形型ＭＵ３０と、下成形型ＭＬ３０との間に入れた状態でプレス成形を行う工程を含む。
【００９４】
リフレクタの材料Ｗ１としては、発熱源である発光管に近いことから、耐熱性が高く（すなわち歪点が高く）線膨張係数が発光管に近いことが好ましいため、硬質ガラス、石英ガラス、結晶化ガラス、セラミックスなどが適している。これらは歪点が４００℃以上であるとともに線膨張係数が５０×１０-7／Ｋ以下である。結晶化ガラスやセラミックスは、プレス成形後の加熱処理により結晶成長が起こるため反射面の研磨が必要となる。このため、反射面が変形しないように表面を研磨することが好ましい。
最後に、誘電体多層膜を蒸着又はスパッタリングして、可視光を反射するリフレクタとする。
【００９５】
このように、実施形態６に係るリフレクタの一の製造方法によれば、上成形型ＭＵ３０の転写により、上記した実施形態１〜５に係る照明装置に用いるリフレクタを、比較的容易に製造することができる。また、高精度の上成形型を用いることによって、高精度のリフレクタを比較的容易に製造することができる。
【００９６】
実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法（気圧成形法）は、実施形態１〜５に係る照明装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅに用いるリフレクタ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｅを製造するのに好適なリフレクタの製造方法である。実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法は、図１２（ｂ−１）に示すように、リフレクタの材料からなる管Ｔ１の一部を加熱後に、図１２（ｂ−２）に示すように、成形型Ｍ３０に入れ、不活性ガスにより内圧をかけながら管Ｔ１の中央部を膨張させて、膨張した内面の一部が所望の形状（例えば、実施形態１〜５のいずれかにおけるリフレクタの反射面に対応する形状）を有するように成形する第１の工程と、管Ｔ１を中央部と両端部で切断してリフレクタ部材を形成する第２の工程（図示せず。）と、リフレクタ部材の内面にＴｉＯ２やＳｉＯ２などの誘電体多層膜を蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどにより成膜して反射層を形成する第３の工程（図示せず。）とを含む。
【００９７】
このため、実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法によれば、不活性ガスにより内圧をかけながら管の中央部を膨張させてリフレクタの反射面に対応する形状を有するように管を形成するようにしたため、リフレクタの反射面を形成するための成形型が不要になる。その結果、リフレクタの連続生産数量が増えても、成形型の表面が磨耗したり、成形型の表面にリフレクタの材料が付着したりすることがなくなる。このため、リフレクタの連続生産数量が増えても、成形型の表面状態が劣化することがなくなり、製造されるリフレクタの反射面の特性が劣化して光利用効率が低下したり、製造コストが上昇したりすることがなくなる。これにより、光利用効率が高い優れたリフレクタを安価な製造コストで製造することができるようになる。
【００９８】
また、実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法によれば、不活性ガスにより内圧をかけながら管の中央部を膨張させて膨張した内面の一部が所望の形状（例えば、実施形態１〜５のいずれかに係るリフレクタの反射面に対応する形状）を有するように管を形成するようにしたため、リフレクタ部材の内面は不活性ガスのみに接することになるため、リフレクタの反射面として表面粗さが極めて小さい滑らかな反射面を得ることができる。
このため、実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法によれば、表面粗さが極めて小さく滑らかで光利用効率が高いリフレクタを安価な製造コストで製造することができるようになる。
【００９９】
また、実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法によれば、成形型に接しているのはリフレクタ部材の外面であるため、成形型の傷などの影響がリフレクタの反射面に現れることがない。従って、製造当初より成形型寿命末期まで安定した特性を有するリフレクタを製造することができるという効果もある。
【０１００】
管Ｔ１の材料としては、硬質ガラスや石英ガラスが適している。なかでも、石英ガラスが特に適している。熱膨張率が低いうえ内部歪が残らないため、アニールの必要がないからである。
実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法においては、リフレクタの内面は、通常、引き抜き時の成形型によって良好に管理されているガラス管の内面が出発形状となるため、良好な反射面が得られ常に高い反射率を維持できる。
【０１０１】
また、実施形態６に係るリフレクタの他の製造方法においては、図１２（ｂ−２）に示すように、第１の工程において、２つのリフレクタ部材が互いに向き合った形状となるように管Ｔ１を成形し、第２の工程において、２つのリフレクタ部材を形成することとしている（図示せず。）。
このため、１本の管Ｔ１から同一形状の２つのリフレクタを形成することができるようになり、リフレクタの製造コストをさらに低減することができるようになる。
【０１０２】
（実施形態７）
実施形態７では、本発明の照明装置に用いる補助ミラーの製造方法について説明する。
図１３は、実施形態７に係る補助ミラーの製造方法を説明するために示す図である。図１３（ａ）は実施形態７に係る補助ミラーの一の製造方法（プレス成形法）を説明するために示す図であり、図１３（ｂ）は実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法（気圧成形法）を説明するために示す図である。
【０１０３】
実施形態７に係る補助ミラーの一の製造方法（プレス成形法）は、実施形態４に係る照明装置１０Ｄに用いる補助ミラー４０を製造するのに好適な補助ミラーの製造方法である。実施形態７に係る補助ミラーの一の製造方法は、図１３（ａ）に示すように、補助ミラーの材料Ｗ２を、所望の形状（例えば、実施形態４における補助ミラー４０の反射面に対応する凸面）を有する上成形型ＭＵ４０と、下成形型ＭＬ４０との間に入れた状態でプレス成形を行う工程を含む。
【０１０４】
ここで、補助ミラーは、発光管の極めて近くに配置されるので、特に耐熱性（１０００℃以上）が高いことが必要条件になる。このため、補助ミラーの材料Ｗ２としては、石英ガラス、結晶化ガラス、セラミックスが適している。このうち、石英ガラスは、プレス成形のままで使用可能である。また、結晶化ガラス、セラミックスは、熱処理による結晶成長が耐熱性確保のために必要であり、結晶の大きさとしては、１μｍ以上である。このため、反射面が荒れて反射ミラーとしての機能が劣化する。この状態を、形状を変えず、サブミクロンオーダーの研磨をする方法としては、バレル、ブラストなど砥石を使用しない磨粒の研磨により１μｍ以上の凹凸を取り、使用可能な反射面を得る。このように、プレス成形法では耐熱性材料を用いた補助ミラーの製造が可能になる。
最後に、補助ミラーの内面に誘電体多層膜を蒸着又はスパッタリングして、可視光を反射する補助ミラーとする。
【０１０５】
このように、実施形態７に係る補助ミラーの一の製造方法によれば、上成形型ＭＵ４０の転写により、上記した実施形態４に係る照明装置１０Ｄに用いる補助ミラー４０を、比較的容易に製造することができる。また、高精度の上成形型を用いることによって、高精度の補助ミラーを比較的容易に製造することができる。
【０１０６】
実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法（気圧成形法）は、実施形態４に係る照明装置１０Ｄに用いる補助ミラー４０を製造するのに好適な補助ミラーの製造方法である。実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法は、図１３（ｂ−１）に示すように、補助ミラーの材料からなる管Ｔ２の一部を加熱後に、図１３（ｂ−２）に示すように、成形型Ｍ４０に入れ、不活性ガスにより内圧をかけながら管Ｔ２の中央部を膨張させて、膨張した内面の一部が所望の形状（例えば、実施形態４における補助ミラー４０の反射面に対応する形状）を有するように成形する第１の工程と、図１３（ｂ−３）に示すように、管Ｔ２を中央部と両端部で切断して補助ミラー部材を形成する第２の工程と、補助ミラー部材の内面にＴｉＯ２やＳｉＯ２などの誘電体多層膜をを蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどにより成膜して反射層を形成する第３の工程（図示せず。）とを含む。
図１３（ｂ−４）は、実施形態７に係る補助ミラーの製造方法によって製造された補助ミラーを接着剤を用いて発光管に固着した図である。接着剤としては、高温に耐えうるセラミックス系接着剤を用いている。
【０１０７】
このため、実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法によれば、不活性ガスにより内圧をかけながら管の中央部を膨張させて補助ミラーの反射面に対応する形状を有するようにしたため、補助ミラーの反射面を形成するための成形型が不要になる。その結果、補助ミラーの連続生産数量が増えても、成形型の表面が磨耗したり、成形型の表面に補助ミラーの材料が付着したりすることがなくなる。このため、補助ミラーの連続生産数量が増えても、成形型の表面状態が劣化することがなくなり、製造される補助ミラーの反射面の特性が劣化して光利用効率が低下したり、製造コストが上昇したりすることがなくなる。これにより、光利用効率が高い優れた補助ミラーを安価な製造コストで製造することができるようになる。
【０１０８】
また、実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法によれば、不活性ガスにより内圧をかけながら管の中央部を膨張させて補助ミラーの反射面に対応する形状を有するように管を形成するようにしたため、補助ミラー部材の内面は不活性ガスのみに接することになるため、補助ミラーの反射面として表面粗さが極めて小さい滑らかな反射面を得ることができる。
このため、実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法によれば、表面粗さが極めて小さく滑らかで光利用効率が高い補助ミラーを安価な製造コストで製造することができるようになる。
【０１０９】
また、実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法によれば、成形型に接しているのは補助ミラー部材の外面であるため、成形型の傷などの影響が補助ミラーの反射面に現れることがない。従って、製造当初より成形型寿命末期まで安定した特性を有する補助ミラーを製造することができるという効果もある。
【０１１０】
さらにまた、実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法によれば、補助ミラーをごく薄く成形できるので、リフレクタからの反射光を遮る割合を最小限とすることができ、光利用効率をさらに高めることができるという効果もある。
【０１１１】
実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法においては、図１３（ｂ−２）及び図１３（ｂ−３）に示すように、第１の工程において、２つの補助ミラー部材が互いに向き合った形状となるように管Ｔ２を成形し、第２の工程において、２つの補助ミラー部材４２を形成することとしている。
このため、１本の管Ｔ２から同一形状の２つの補助ミラー４０を形成することができるようになり、補助ミラーの製造コストをさらに低減することができるようになる。
【０１１２】
管Ｔ２の材料としては、硬質ガラスや石英ガラスが適している。なかでも、石英ガラスが特に適している。熱膨張率が低いうえ内部歪が残らないため、アニールの必要がないからである。
実施形態７に係る補助ミラーの他の製造方法においては、補助ミラーの内面は、通常、引き抜き時の成形型によって良好に管理されているガラス管の内面が出発形状となるため、良好な反射面が得られ常に高い反射率を維持できる。
【０１１３】
（実施形態８）
実施形態８では、本発明の照明装置に用いる発光管の製造方法について説明する。
図１４は、実施形態８に係る発光管の製造方法を説明するために示す図である。
【０１１４】
実施形態８に係る発光管の製造方法（気圧成形法）は、実施形態５に係る照明装置１０Ｅに用いる発光管２０Ｂを製造するのに好適な発光管の製造方法である。実施形態８に係る発光管の製造方法は、図１４（ｂ−１）に示すように、発光管の材料からなる管Ｔ３の一部を、例えば、ＣＯ2レーザーにより加熱後に、図１４（ｂ−２）に示すように、所望の形状（例えば、実施形態５における発光管２０Ｂの管球２２Ｂの外面に対応する形状を有する内面）を有する成形型Ｍ２０に入れた後に、不活性ガスにより内圧をかけながら管Ｔ３の中央部を膨張させて管球を成形する第１の工程と、図１４（ｂ−３）に示すように、管球の中に２つの電極を配置した状態で管球を封止する第２の工程と、図１４（ｂ−４）に示すように、管球の略半分をマスキングした後、Ｔａ２Ｏ５及びＳｉＯ２、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２などの誘電体多層膜を蒸着により成膜して反射膜２８（図１１（ｂ）参照。）を形成する第３の工程とを含む。
なお、誘電体多層膜を成膜するための方法としては、スパッタリング、ＣＶＤなどの方法を用いてもよい。
【０１１５】
実施形態８に係る発光管の製造方法においては、図１４（ｂ−３）及び図１４（ｂ−４）に示す上記の第２の工程及び第３の工程に代えて、図１４（ｂ−３）’及び図１４（ｂ−４）’に示す工程を行ってもよい。すなわち、図１４（ｂ−１）及び図１４（ｂ−２）に示す第１の工程の後、図１４（ｂ−３）’に示すように、管球の略半分をマスキングした後、Ｔａ２Ｏ５及びＳｉＯ２、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２などの誘電体多層膜をスパッタリングにより成膜して反射膜を形成する工程と、図１４（ｂ−４）’に示すように、管球の中に２つの電極を配置した状態で水銀などを注入し、真空封止する工程とを行い、発光管２０Ｂを製造する。
【０１１６】
以上のように、実施形態８に係る発光管の製造方法によれば、上記した実施形態５に係る照明装置１０Ｅに用いる発光管２０Ｂを、比較的容易に製造することができる。また、高精度の成形型を用いることによって、高精度の発光管を比較的容易に製造することができる。
【０１１７】
また、実施形態８に係る発光管の製造方法においては、図１４（ｂ−３）’及び図１４（ｂ−４）’に示す工程を選択した場合、図１４（ｂ−３）’に示す工程において、性能の良否判定ができ、不良品の大幅な削減が可能となる。
【０１１８】
（実施形態９）
図１５は、実施形態９に係るリフレクタの製造方法を説明するために示す図である。図１５（ａ）は実施形態９に係るリフレクタにおける光路図であり、図１５（ｂ）はその要部拡大図である。
【０１１９】
実施形態９に係るリフレクタの製造方法は、実施形態１に係る照明装置１０Ａに用いるリフレクタ３０Ａを製造するのに好適なリフレクタの製造方法である。従って、実施形態９においては、実施形態１に係る照明装置１０Ａに用いるリフレクタ３０Ａを製造する方法を例として説明する。
【０１２０】
実施形態９に係るリフレクタの製造方法は、以下のステップを含む。
（１）発光管２０における管球２２の内面２２ｉｓを構成する凹面及び外面２２ｏｓを構成する凸面についての座標データ、及び放物面リフレクタ９３０Ａの凹面を構成する回転放物面（図１５（ｂ）では破線で表示）についての設計データ又は座標データを準備するステップ
（２）発光管２０の発光中心Ｐから光軸３０ａｘに略垂直な方向に射出する射出光が管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過した後に放物面リフレクタ９３０Ａに到達する場合における射出光Ｌｃと放物面リフレクタ９３０Ａとの交線の座標Ｘを決定するステップ
（３）交線Ｘに到達する射出光Ｌｃを出発点として、この射出光の放物面リフレクタ９３０Ａでの反射地点を単位角度毎に順次リフレクタの底部に近づけていく毎に、この射出光Ｌａのリフレクタ３０Ａにおける反射光Ｌａ２がリフレクタ３０Ａの光軸３０ａｘに平行になるようにリフレクタ３０Ａの第一の凹面ＣＰ１の座標Ｐ２を決定していくステップ
（４）交線Ｘに到達する射出光Ｌｃを出発点として、この射出光の放物面リフレクタ９３０Ａでの反射地点を単位角度毎に順次リフレクタの底部から遠ざけていく毎に、この射出光Ｌｂのリフレクタ３０Ａにおける反射光Ｌｂ２がリフレクタ３０Ａの光軸に平行になるようにリフレクタ３０Ａの第２凹面ＣＰ２の座標Ｐ２を決定していくステップ
（５）得られた各座標Ｐ２を通る滑らかな曲線を生成するステップ
【０１２１】
図１５（ｂ）においては、上記（３）のステップを示している。すなわち、放物面リフレクタ９３０Ａの場合は、射出光Ｌａを、出発点としての交線Ｘから単位角度だけリフレクタの底部に近づけると、射出光Ｌａはリフレクタ９３０Ａの反射地点である点Ｐ１において光軸３０ａｘに平行よりも少し開いた向きに反射される（Ｌａ１参照。）。これに対して、実施形態９に係るリフレクタ３０Ａの場合、リフレクタ３０Ａの光軸３０ａｘに平行に反射されるようにリフレクタ３０Ａの凹面の座標Ｐ２を決定する（Ｌａ２参照。）。単位角度としては、例えば１度が例示される。
【０１２２】
この操作を必要な回数繰り返すことにより、リフレクタ３０Ａの底部側の領域における第１凹面ＣＰＡ１は、第１凹面ＣＰＡ１と放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面との間の距離は、第１凹面ＣＰＡ１におけるリフレクタ３０Ａの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ａの底部に近づくにつれて大きくなるような形状を有する凹面となる。また、リフレクタ３０Ａの開口側の領域における第２凹面ＣＰＡ２は、第２凹面ＣＰＡ２と放物面リフレクタ９３０Ａの回転放物面との間の距離は、第２凹面ＣＰＡ２におけるリフレクタ３０Ａの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ａの底部から遠ざかるにつれて大きくなるような形状を有する凹面となる。
【０１２３】
このように、実施形態９に係るリフレクタの製造方法によれば、上記した実施形態１に係る照明装置１０Ａに用いるリフレクタ３０Ａのような優れたリフレクタを、比較的容易に製造することができる。
【０１２４】
なお、上記（３）のステップ及び上記（４）のステップは、いずれを先に行ってもかまわない。
【０１２５】
また、実施形態９に係るリフレクタの製造方法においては、上記（３）のステップや（４）のステップにおける出発点として、図１５に示すように、発光中心Ｐからの射出光が管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓで屈折しないか又は屈折が極めて少なくなるような交線Ｘの部分を採択したが、リフレクタの首状部や開口部に寸法上の制約がある場合は、交線Ｘ以外の部分を採択することもできる。
【０１２６】
（実施形態１０）
図１６は、実施形態１０に係るリフレクタの製造方法を説明するために示す図である。図１６（ａ）は実施形態１０に係るリフレクタにおける光路図であり、図１６（ｂ）はその要部拡大図である。
【０１２７】
実施形態１０に係るリフレクタの製造方法は、実施形態２に係る照明装置１０Ｂに用いるリフレクタ３０Ｂを製造するのに好適なリフレクタの製造方法である。従って、実施形態１０においては、実施形態２に係る照明装置１０Ｂに用いるリフレクタ３０Ｂを製造する方法を例として説明する。
【０１２８】
実施形態１０に係るリフレクタの製造方法は、以下のステップを含む。
（１）発光管２０における管球２２の内面２２ｉｓを構成する凹面及び外面２２ｏｓを構成する凸面についての座標データ、及び前記楕円面リフレクタ９３０Ｂの凹面を構成する回転楕円面（図１６（ｂ）では破線で表示）についての設計データ又は座標データを準備するステップ
（２）発光管２０の発光中心Ｐからの光軸３０ａｘに略垂直な方向に射出する射出光が管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過した後に楕円面リフレクタ９３０Ｂに到達する場合における射出光Ｌｃと楕円面リフレクタ９３０Ｂとの交線Ｘの座標を決定するステップ
（３）交線Ｘに到達する射出光Ｌｃを出発点として、この射出光の楕円面リフレクタ９３０Ｂでの反射地点を単位角度毎に順次リフレクタの底部に近づけていく毎に、この射出光Ｌａのリフレクタ３０Ｂにおける反射光Ｌａ２が楕円面リフレクタ９３０Ｂの他方の焦点である第２焦点位置Ｆ２に向かうようにリフレクタ３０Ｂの第１凹面ＣＰ１の座標Ｐ２を決定していくステップ
（４）交線Ｘに到達する射出光Ｌｃを出発点として、この射出光の楕円面リフレクタ９３０Ｂでの反射地点を単位角度毎に順次リフレクタの底部から遠ざけていく毎に、この射出光Ｌｂのリフレクタ３０Ｂにおける反射光Ｌｂ２が楕円面リフレクタ９３０Ｂの他方の焦点である第２焦点位置Ｆ２に向かうようにリフレクタ３０Ｂの第２凹面ＣＰ２の座標Ｐ２を決定していくステップ
（５）得られた各座標Ｐ２を通る滑らかな曲線を生成するステップ
【０１２９】
図１６（ｂ）においては、上記（３）のステップを示している。すなわち、楕円面リフレクタ９３０Ｂの場合、射出光Ｌａのリフレクタでの反射地点を、出発点としての交線Ｘから単位角度だけリフレクタの底部に近づけると、射出光Ｌａはリフレクタ９３０Ｂの点Ｐ１において楕円面リフレクタ９３０の他方の焦点である第２焦点位置Ｆ２より先に向かって浅い角度で反射される（Ｌａ１参照。）。これに対して、実施形態１０に係るリフレクタ３０Ｂの場合、他方の焦点である第２焦点位置Ｆ２に向かって反射されるようにリフレクタ３０Ｂの凹面の座標Ｐ２を決定する（Ｌａ２参照。）。単位角度としては、例えば１度が例示される。
【０１３０】
この操作を必要な回数繰り返すことにより、リフレクタ３０Ｂの底部側の領域における第１凹面ＣＰＢ１は、第１凹面ＣＰＢ１と楕円面リフレクタ９３０Ｂの回転楕円面との間の距離は、第１凹面ＣＰＢ１におけるリフレクタ３０Ｂの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ｂの底部に近づくにつれて大きくなるような形状を有する凹面となる。また、リフレクタ３０Ｂの開口側の領域における第２凹面ＣＰＢ２は、第２凹面ＣＰＢ２と楕円面リフレクタ９３０Ａの回転楕円面との間の距離は、第２凹面ＣＰＢ２におけるリフレクタ３０Ｂの光軸方向に沿った位置がリフレクタ３０Ｂの底部から遠ざかるにつれて大きくなるような形状を有する凹面となる。
【０１３１】
このように、実施形態１０に係るリフレクタの製造方法によれば、上記した実施形態２に係る照明装置１０Ｂに用いるリフレクタ３０Ｂのような優れたリフレクタを、比較的容易に製造することができる。
【０１３２】
なお、上記（３）のステップ及び上記（４）のステップは、いずれを先に行ってもかまわない。
【０１３３】
また、実施形態１０に係るリフレクタの製造方法においては、上記（３）のステップや（４）のステップにおける出発点として、図１６に示すように、発光中心Ｐからの射出光が管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓで屈折しないか又は屈折が極めて少なくなるような交線Ｘの部分を採択したが、リフレクタの首状部や開口部に寸法上の制約がある場合は、交線Ｘ以外の部分を採択することもできる。
【０１３４】
（実施形態１１）
図１７は、実施形態１１に係る補助ミラーの製造方法を説明するために示す図である。図１７（ａ）は実施形態１１に係る補助ミラーにおける光路図であり、図１７（ｂ）はその要部拡大図である。
【０１３５】
実施形態１１に係る補助ミラーの製造方法は、実施形態４に係る補助ミラー４０を製造するのに好適な補助ミラーの製造方法である。従って、実施形態１１においては、実施形態４に係る照明装置１０Ｄに用いる補助ミラー４０を製造する方法を例として説明する。
【０１３６】
実施形態１１に係る補助ミラーの製造方法は、以下のステップを含む。
（１）発光管２０における管球２２の内面２２ｉｓを構成する凹面及び外面２２ｏｓを構成する凸面についての座標データ、及び球面の補助ミラー９４０の凹面を構成する球面についての設計データ又は座標データを準備するステップ
（２）発光管２０の発光中心Ｐからの光軸３０ａｘに略垂直な方向に射出する射出光が管球２２の内面２２ｉｓ及び外面２２ｏｓを通過した後に補助ミラー９４０の凹面を構成する球面又はその球面を含む仮想球面に到達する場合における射出光Ｌｃと球面又は仮想球面との交線Ｘの座標を決定するステップ
（３）交線Ｘに到達する射出光Ｌｃを出発点として、この射出光の補助ミラー９４０での反射地点を単位角度毎に順次補助ミラーの底部に近づけていく毎に、この射出光Ｌｂの補助ミラー４０における反射光Ｌｂ２が発光管２０の発光中心Ｐに向かうように補助ミラー４０の凹面の座標Ｐ２を決定していくステップ
（４）得られた各座標Ｐ２を通る滑らかな曲線を生成するステップ
【０１３７】
図１７（ｂ）においては、上記（３）のステップを示している。すなわち、従来の球面補助ミラー９４０の場合、射出光Ｌｂを、出発点としての交線Ｘから単位角度だけ補助ミラー９４０の底部に近づけると、射出光Ｌｂは補助ミラー９４０の点Ｐ１において補助ミラー９４０の開口側に向かって反射され発光中心Ｐには戻らない（Ｌｂ１参照。）。これに対して、実施形態１１に係る補助ミラー４０の場合、発光中心Ｐに向かって反射されるように補助ミラー４０の凹面の座標Ｐ２を決定する（Ｌｂ２参照。）。単位角度としては、例えば１度が例示される。
【０１３８】
この操作を必要な回数繰り返すことにより、補助ミラー４０の凹面は、補助ミラー４０の反射面と補助ミラー９４０の反射面（球面）との間の距離が、補助ミラー４０の反射面におけるリフレクタの光軸方向に沿った位置がリフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなるような形状を有する凹面となる。
【０１３９】
このため、実施形態１１に係る補助ミラーの製造方法によれば、上記した実施形態４に係る照明装置１０Ｄに用いる補助ミラー４０のような優れた補助ミラーを、比較的容易に製造することができる。
【０１４０】
また、実施形態１１に係る補助ミラーの製造方法においては、上記（３）のステップにおける出発点として、図１７に示すように、発光中心Ｐからの射出光が管球の内面及び外面で屈折しないか又は屈折が極めて少なくなるような部分Ｘを採択したが、寸法上の制約がある場合は、その部分Ｘの代わりにそれ以外の部分を採択することもできる。
【０１４１】
（実施形態１２）
図１８は、実施形態１２に係る発光管の製造方法を説明するために示す図である。図１８（ａ）は実施形態１２に係る発光管における光路図であり、図１８（ｂ）はその要部拡大図である。
【０１４２】
実施形態１２に係る発光管の製造方法は、実施形態５に係る発光管２０Ｂを製造するのに好適な発光管の製造方法である。従って、実施形態１２においては、実施形態５に係る照明装置１０Ｅに用いる発光管２０Ｂを製造する方法を例として説明する。
【０１４３】
実施形態１２に係る発光管の製造方法は、以下のステップを含む。
（１）球面の発光管２０における管球２２の内面を構成する凹面２２ｉｓ及び外面を構成する凸面２２ｏｓについての設計データ又は座標データを準備するステップ
（２）球面の発光管２０の発光中心Ｐからの光軸３０ａｘに略垂直な方向に射出する射出光が管球の内面を通過した後に発光管２０の外面を構成する凸面に到達する場合における射出光Ｌｃと前記凸面との交線Ｘの座標を決定するステップ
（３）交線Ｘに到達する射出光Ｌｃを出発点として、この射出光の管球２２の外面での反射地点を単位角度毎に順次補助反射膜２８Ｂの底部側に近づけていく（リフレクタ３０Ｅが配置される側とは反対側の管球２２の外面での反射地点を、リフレクタ３０Ｅが配置される側と反対側の封止部２３Ｂ側に近づけていく）毎に、この射出光Ｌｂの補助反射面２８Ｂにおける反射光が発光管の発光中心Ｐに向かうように発光管２２Ｂの外面を構成する凸面の座標Ｐ２を決定していくステップ
（４）得られた各座標Ｐ２を通る滑らかな曲線を生成するステップ
【０１４４】
図１８（ｂ）においては、上記（３）のステップを示している。すなわち、従来の発光管２０の場合、射出光Ｌｂの補助反射膜での反射地点を、出発点としての交線Ｘから単位角度だけリフレクタ３０Ｅの底部から遠ざけると（補助反射膜の底部に近づけると）、射出光Ｌｂ１は発光管２０Ｂの管球２２Ｂの外面２２Ｂｏｓにおける点Ｐ１において発光管の発光中心よりもリフレクタの底部側に反射され発光中心Ｐに戻らない（Ｌｂ１参照。）。実施形態１２に係る発光管２０Ｂの場合、発光中心Ｐに向かって反射されるように発光管２０Ｂの管球２２Ｂの外面２２Ｂｏｓの座標Ｐ２を決定する（Ｌｂ２参照。）。単位角度としては、例えば１度が例示される。
【０１４５】
この操作を必要な回数繰り返すことにより、管球２２Ｂのリフレクタ３０Ｅが配置される側と反対側において、発光管２０Ｂの管球２２Ｂの外面２２Ｂｏｓは、管球２２Ｂの外面と管球２２の外面（球面）との間の距離は、管球２２Ｂの外面におけるリフレクタの光軸方向に沿った位置がリフレクタの底部から遠ざかるにつれて大きくなるような形状を有するようになる。
【０１４６】
このため、実施形態１２に係る発光管の製造方法によれば、上記した実施形態５に係る照明装置１０Ｅに用いる発光管２０Ｂのように優れた発光管を、比較的容易に製造することができる。
【０１４７】
（実施形態１３）
実施形態１３では、本発明の照明装置をプロジェクタに用いた場合の効果を説明するために、実施形態１に係る照明装置１０Ａをプロジェクタに用いた場合を例示して説明する。
図１９は、実施形態１３に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
実施形態１３に係るプロジェクタ１００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ＳＣＲ上に拡大投写する光学機器である。
【０１４８】
実施形態１３に係るプロジェクタ１００は、図２０に示した従来のプロジェクタ９００Ａの光学系と基本的には同じ光学系を有している。すなわち、実施形態１３に係るプロジェクタ１００は、図１９に示すように、照明光学系１０１と、色光分離光学系２００と、リレー光学系２４０と、光学装置２５０と、投写光学系４２０とを備えている。
【０１４９】
照明光学系１０１は、実施形態１に係る照明装置１０Ａと、インテグレータ光学系６０とを備えている。
なお、照明光学系１０１の照明装置としては、照明装置１０Ａに代えて、上述の照明装置１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅを用いてもよい。
【０１５０】
インテグレータ光学系６０は、照明装置１０Ａ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。このインテグレータ光学系６０は、第１レンズアレイ９５０、第２レンズアレイ９６０、偏光変換素子９７０、重畳レンズ９８０及び反射ミラー９５５を備えている。また、照明装置１０Ａと第１レンズアレイ９５０との間の光路上には、赤外線反射フィルタ８０が配置されている。
【０１５１】
第１レンズアレイ９５０は、照明装置１０Ａ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、照明装置１０Ａから射出された光束の中心軸である光軸３０ａｘ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。
【０１５２】
第２レンズアレイ９６０は、上述した第１レンズアレイ９５０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９５０と同様に光軸３０ａｘ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る構成を有している。
【０１５３】
偏光変換素子９７０は、第１レンズアレイ９５０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
【０１５４】
この偏光変換素子９７０は、図示を略したが、光軸３０ａｘに対して傾斜配置される偏光分離膜及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偏光光束及び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、すなわち光軸３０ａｘ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９７０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９７０を用いることにより、照明装置１０Ａ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２５０で利用する光源光の利用率を向上することができる。
【０１５５】
重畳レンズ９８０は、第１レンズアレイ９５０、第２レンズアレイ９６０及び偏光変換素子９７０を経た複数の部分光束を集光して光学装置２５０の後述する３つの液晶装置の画像形成領域上に重畳させる光学素子である。
【０１５６】
照明光学系１０１から射出された光は、色分離光学系２００に射出され、色光分離光学系２００において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。
【０１５７】
色分離光学系２００は、２枚のダイクロイックミラー２１０，２１２と、反射ミラー２２０とを備え、ダイクロイックミラー２１０，２１２によりインテグレータ光学系６０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。
【０１５８】
ダイクロイックミラー２１０，２１２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２１０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２１２は、緑色光を反射し、青色光を透過するミラーである。
【０１５９】
リレー光学系２４０は、入射側レンズ２６２と、リレーレンズ２６４と、反射ミラー２５２，２５４とを備え、色分離光学系２００を構成するダイクロイックミラー２１２を透過した青色光を光学装置２５０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２４０が設けられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、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。実施形態１３に係るプロジェクタ１００においては、青色光の光路長が長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路長を長くしてリレー光学系２４０を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
【０１６０】
上述したダイクロイックミラー２１０により分離された赤色光は、反射ミラー２２０により曲折された後、フィールドレンズを介して光学装置２５０に供給される。また、ダイクロイックミラー２１２により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズを介して光学装置２５０に供給される。さらに、青色光は、リレー光学系２４０を構成するレンズ２６２，２６４及び反射ミラー２５２，２５４により集光、曲折されてフィールドレンズを介して光学装置２５０に供給される。なお、光学装置２５０の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズは、照明光学系１０１から射出された各部分光束を、光軸３０ａｘに対して平行な光束に変換するために設けられている。
【０１６１】
分離された各色光は、液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画像情報に対応して変調される。
【０１６２】
光学装置２５０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２５０は、液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ（赤色光側の液晶装置を３００Ｒ、緑色光側の液晶装置を３００Ｇ、青色光側の液晶装置を３００Ｂとする。）と、クロスダイクロイックプリズム４００とを備えて構成される。ここで、液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂは、本発明における電気光学変調装置に相当する液晶パネルと、その光入射面側及び光射出面側に配置された偏光板とによって構成されている。入射側偏光板、液晶パネル及び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。
【０１６３】
液晶パネルは、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、入射側偏光板から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
【０１６４】
液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズム４００で合成される。
【０１６５】
クロスダイクロイックプリズム４００は、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４００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略Ｘ字状の界面には、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及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。
【０１６６】
クロスダイクロイックプリズム４００で合成されたカラー画像は、投写光学系４２０によってスクリーンＳＣＲ上に拡大投写される。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が表示されることとなる。
【０１６７】
実施形態１３に係るプロジェクタ１００は、上記したように、実施形態１に係る照明装置１０Ａを含む照明光学系１０１と、照明光学系１０１からの光を画像情報に応じて変調する液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂで変調された光を投写する投写光学系４２０とを備えている。
【０１６８】
このため、実施形態１３に係るプロジェクタ１００によれば、発光管から射出される光を有効に利用することができる優れた照明装置１０Ａを備えているため、高輝度なプロジェクタとなる。
【０１６９】
以上、本発明の照明装置及びプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１７０】
上記実施形態４に係る照明装置１０Ｄにおいては、リフレクタ３０Ｄを備える構成を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、リフレクタ３０Ｄに代えて、上記実施形態１に係る照明装置１０Ａに用いるリフレクタ３０Ａ又は上記実施形態２に係る照明装置１０Ｂに用いるリフレクタ３０Ｂを採用することもできる。
【０１７１】
上記実施形態５に係る照明装置１０Ｅにおいては、リフレクタ３０Ｅを備える構成を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、リフレクタ３０Ｅに代えて、上記実施形態１に係る照明装置１０Ａに用いるリフレクタ３０Ａ又は上記実施形態２に係る照明装置１０Ｂに用いるリフレクタ３０Ｂを採用することもできる。
【０１７２】
上記各実施形態では、本発明の照明装置１０Ａ〜１０Ｅをプロジェクタに搭載していたが、本発明はこれに限られるものではなく、本発明の照明装置を他の光学機器に搭載してもよい。
【０１７３】
上記実施形態１３に係るプロジェクタにおいては、リフレクタ３０Ａを有する照明装置１０Ａを備えることとしているが、本発明はこれに限られるものではなく、リフレクタ３０Ａを有する照明装置１０Ａに代えてリフレクタ３０Ｂを有する照明装置１０Ｂを用いてもよい。
【０１７４】
上記実施形態１３に係るプロジェクタにおいては、補助ミラーを有しない照明装置１０Ａを備えることとしているが、本発明はこれに限られるものではなく、補助ミラーを有しない照明装置１０Ａに代えて補助ミラー２２Ｂを有する照明装置１０Ｄを用いてもよい。
【０１７５】
上記実施形態１３に係るプロジェクタにおいては、発光管２０を有する照明装置１０Ａを備えることとしているが、本発明はこれに限られるものではなく、発光管２０に代えて発光管２０Ｂを有する照明装置１０Ｅを用いてもよい。
【０１７６】
上記実施形態１３に係るプロジェクタにおいては、投写画像を観察する側から投写するフロントタイプのプロジェクタに実施形態１に係る照明装置１０Ａを適用した場合を例示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、投写画像を観察する側とは反対側から投写するリアタイプのプロジェクタに適用することも可能である。
【０１７７】
上記実施形態１３に係るプロジェクタにおいては、３つの液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを用いたプロジェクタを例として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタに適用することも可能である。
【０１７８】
上記実施形態１３に係るプロジェクタにおいては、透過型のプロジェクタに本発明の照明装置を適用した場合を例示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、反射型のプロジェクタに本発明の照明装置を適用するも可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置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、反射型の液晶装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタとほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１７９】
上記実施形態１３に係るプロジェクタにおいては、電気光学変調装置として液晶装置を用いているが、本発明はこれに限られない。電気光学変調装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（米国テキサスインスツルメンツ社の商標）を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】発光管における問題点を説明するために示す図。
【図２】リフレクタにおける問題点を説明するために示す図。
【図３】実施形態１に係る照明装置を説明するために示す図。
【図４】実施形態１に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図。
【図５】実施形態１に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図。
【図６】実施形態２に係る照明装置を説明するために示す図。
【図７】実施形態２に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図。
【図８】実施形態２に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図。
【図９】実施形態３に係る照明装置の作用効果を説明するために示す図。
【図１０】実施形態４に係る照明装置を説明するために示す図。
【図１１】実施形態５に係る照明装置を説明するために示す図。
【図１２】実施形態６に係るリフレクタの製造方法を説明するために示す図。
【図１３】実施形態７に係る補助ミラーの製造方法を説明するために示す図。
【図１４】実施形態８に係る発光管の製造方法を説明するために示す図。
【図１５】実施形態９に係るリフレクタの製造方法を説明するために示す図。
【図１６】実施形態１０に係るリフレクタの製造方法を説明するために示す図。
【図１７】実施形態１１に係る補助ミラーの製造方法を説明するために示す図。
【図１８】実施形態１２に係る発光管の製造方法を説明するために示す図。
【図１９】実施形態１３に係るプロジェクタの光学系を示す図。
【図２０】放物面リフレクタを用いたプロジェクタの光学系の一例を示す図。
【図２１】楕円面リフレクタを用いたプロジェクタの光学系の一例を示す図。
【図２２】楕円面リフレクタを用いたプロジェクタの光学系の他の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１８１】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，９１０Ａ，９１０Ｂ，９１０Ｃ…照明装置、２０，２０Ｂ，９２０Ａ，９２０Ｂ，９２０Ｃ…発光管、２２，２２Ｂ…管球、２２ｉｓ…内面、２２ｏｓ，２２Ｂｏｓ…外面、２３Ａ，２３Ｂ…封止部、２４Ａ，２４Ｂ…金属箔、２５Ａ，２５Ｂ…リード線、２６Ａ，２６Ｂ…電極、２８…反射膜、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｅ…リフレクタ、３０ａｘ，９３０ａｘ…光軸、４０…補助ミラー、４０…補助ミラー部材、５０，９４５…平行化レンズ、６０…インテグレータ光学系、７０，９９０…インテグレータロッド、７２…開口部、８０…赤外線反射フィルタ、１００，９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃ…プロジェクタ、１０１，９１０Ａ，９０１Ｂ，９０１Ｃ…照明光学系、２００…色光分離光学系、２２０…リレー光学系、３００，３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶装置、４００…クロスダイクロイックプリズム、４２０…投写光学系、９５０…第１レンズアレイ、９６０…第２レンズアレイ、９７０…偏光変換素子、９７２…遮光マスク、９８０…重畳レンズ、９５５…反射ミラー、ＣＰＡ１，ＣＰＢ１…第１凹面、ＣＰＡ２，ＣＰＢ２…第２凹面、Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ…光、Ｆ…焦点位置、Ｆ１…一方の焦点（第１焦点）、Ｆ２…他方の焦点（第２焦点）、ＭＬ３０，ＭＬ４０，ＭＬ２０…下成形型、ＭＵ３０，ＭＵ４０，ＭＵ２０…上成形型、Ｍ３０，Ｍ４０，Ｍ２０…成形型、Ｐ…発光中心、ＳＣＲ…スクリーン、Ｗ…リフレクタの材料、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…管、Ｘ…交線
【図１】
2005100963.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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