(57)【要約】【課題】平行化凹レンズの熱歪による破損を防止でき、大型化を防止することができる光源装置、照明光学装置及びこの照明光学装置を備えたプロジェクタを提供すること。【解決手段】平行化凹レンズ７４は、楕円リフレクタ７２の第二焦点付近に配置されている。平行化凹レンズ７４は、熱膨張係数が４０×１０-7／℃以下、耐熱温度が３００℃以上となっており、平行化凹レンズ７４の材料としては、例えば、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラス、珪酸含有量が９６％以上の高珪酸ガラス、石英ガラス、結晶化ガラス等があげられる。【選択図】 図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管と、この発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する楕円リフレクタと、前記楕円リフレクタで反射された光束を平行化する平行化凹レンズとを備えた光源装置であって、
前記平行化凹レンズは、前記楕円リフレクタの第二焦点付近に配置され、
前記平行化凹レンズは、熱膨張係数が４０×１０-7／℃以下、耐熱温度が３００℃以上であることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記平行化凹レンズは、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラスからなることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置において、
前記平行化凹レンズは、珪酸含有量が９６％以上の高珪酸ガラスからなることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光源装置において、
前記平行化凹レンズは、石英ガラスからなることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光源装置において、
前記平行化凹レンズは、結晶化ガラスから構成されることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光源装置において、
前記平行化凹レンズは、その光束透過方向に沿った厚さ寸法が２ｍｍ以上であることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
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する光変調装置を照明するための照明光学装置であって、
請求項１から６の何れかに記載の光源装置と、
照明光軸に直交する面内に複数の小レンズをマトリクス状に配列して構成され、前記光源装置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、
この光束分割光学素子により分割された各部分光束を前記光変調装置の画像形成領域上に重畳させる集光レンズとを備えることを特徴とする照明光学装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明光学装置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、光源装置、照明光学装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光源ランプから射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、この光変調装置で変調された光束を拡大投写する投写光学系とを備えたプロジェクタが利用されている。
このようなプロジェクタでは、光変調装置の画像形成領域をムラ無く均一に照明するために、複数の光学素子から構成される照明光学装置が設けられている。
この照明光学装置は、光源装置と、光源装置からの光束を複数の部分光束に分割し、光変調装置の画像形成領域上に重畳させる機能を有する均一照明光学系とを有する。
光源装置は、放射光源としての発光管（光源ランプ）と、楕円リフレクタと、平行化凹レンズとを有しており、光源ランプから射出された放射状の光線をリフレクタで反射して射出し、平行化凹レンズで平行化させている。
平行化凹レンズには、楕円リフレクタから射出された収束光が入射されるため、熱歪が発生しやすい。特に楕円リフレクタの第二焦点付近は光源ランプからの光の輝度が最も高くなっているので、第二焦点付近に平行化凹レンズを配置すると平行化凹レンズに熱歪が発生し、破損する虞がある。
そこで、平行化凹レンズを楕円リフレクタの第一焦点と第二焦点との中間位置に設置し、平行化凹レンズを輝度の低い部分に配置して熱歪の発生を防止することが提案されている（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４７２９３号公報（第５頁、図３）
【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、このような方法では、平行化凹レンズを楕円リフレクタの第二焦点よりも楕円リフレクタ側に配置しなければならず、楕円リフレクタからの光束が充分に収束する前に平行化凹レンズに光束が入射するため、平行化凹レンズの光束入射領域を大きく取る必要がある。そのため、光源装置、さらには照明光学装置が大型化するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、平行化凹レンズの熱歪による破損を防止でき、大型化を防止することができる光源装置、照明光学装置及びプロジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光源装置は、発光管と、この発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する楕円リフレクタと、前記楕円リフレクタで反射された光束を平行化する平行化凹レンズとを備えた光源装置であって、前記平行化凹レンズは、前記楕円リフレクタの第二焦点付近に配置され、前記平行化凹レンズは、熱膨張係数が４０×１０-7／℃以下、耐熱温度が３００℃以上であることを特徴とする。
ここで、楕円リフレクタの第二焦点付近とは、発光管の影が消え始める位置のことを言う。例えば、楕円リフレクタの第一焦点距離が１２ｍｍ、第二焦点距離が８４ｍｍ（輝点から７２ｍｍ）の場合、５５ｍｍの位置、すなわち、第二焦点位置から１７ｍｍ手前（楕円リフレクタ側）の位置に平行化凹レンズを設置する。また、楕円リフレクタの第一焦点距離が１２ｍｍ、第二焦点距離が６０ｍｍ（輝点から４８ｍｍ）の場合、第二焦点位置から１３ｍｍ手前（楕円リフレクタ側）の位置に平行化凹レンズを設置する。
このような本発明によれば、平行化凹レンズは熱膨張係数が４０×１０-7／℃以下であり、熱膨張係数が低いため、発光管からの光の輝度が最も高い位置である楕円リフレクタの第二焦点付近に平行化凹レンズを配置した場合であっても、熱歪が発生しにくい。これにより、平行化凹レンズの熱歪による破損を防止できる。
また、平行化凹レンズの耐熱温度が３００℃以上であるため、熱による変質等を防止することができる。
さらに、平行化凹レンズは、楕円リフレクタの第二焦点付近に配置されているので、平行化凹レンズには充分に収束された光束が入射されることとなる。従って、平行化凹レンズの光束入射領域を大きく確保する必要がなく、これにより光源装置の大型化を防止できる。
【０００７】
ここで、平行化凹レンズの材料としては、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラス、珪酸含有量が９６％以上の高珪酸ガラス、石英ガラス、結晶化ガラスが例示できる。なかでも、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラスが安価であるため、好ましい。ここで、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラスとしては、例えば、コーニング・ガラス社製のパイレックス（登録商標）、ショット社製のテンパックス（商品名）等が使用できる。
【０００８】
さらに、本発明では、前記平行化凹レンズは、その光束透過方向に沿った厚さ寸法が２ｍｍ以上であることが好ましい。
このような本発明によれば、平行化凹レンズの光束透過方向に沿った厚さ寸法を２ｍｍ以上とすることで、平行化凹レンズを防爆ガラスとして使用することが可能となる。すなわち、楕円リフレクタの開口を覆うように平行化凹レンズを取り付けることで、発光管が破裂した際の破片の飛散を防止することができる。なお、平行化凹レンズの厚さ寸法が２ｍｍ未満の場合には、発光管の破裂に伴って平行化凹レンズも破損してしまうため、防爆ガラスとして使用することは困難である。
【０００９】
本発明の照明光学装置は、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する光変調装置を照明するための照明光学装置であって、上述した何れかの光源装置と、照明光軸に直交する面内に複数の小レンズをマトリクス状に配列して構成され、前記光源装置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、この光束分割光学素子により分割された各部分光束を前記光変調装置の画像形成領域上に重畳させる集光レンズとを備えることを特徴とする。
また、本発明のプロジェクタは、このような照明光学装置を備えることを特徴とする。
このような本発明の照明光学装置、プロジェクタは、上述した光源装置を備えているので光源装置と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１の光学系の構造を表す模式図が示されている。このプロジェクタ１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、スクリーン上に拡大投写する光学機器であり、インテグレータ照明光学系（照明光学装置）１０、色分離光学系２０、リレー光学系３０、光学装置４０、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５０、および投写光学系である投写レンズ６０を備えている。光学系１０〜５０を構成する光学素子は、図示しないが、所定の照明光軸が設定されたライトガイドと呼ばれる光学部品用筐体内に位置決め調整されて収納されている。
前記照明光学装置１０は、光源装置７０および均一照明光学系８０を備え、光源装置７０は、光源ランプ７１（発光管）と、光源ランプ７１から射出された光束を反射する楕円リフレクタ７２と、副反射鏡７３と、平行化凹レンズ７４とを備えている。
均一照明光学系８０は、光源装置７０から射出された光束を複数の部分光束に分割するとともに、各部分光束の偏光方向を、Ｐ偏光光束あるいはＳ偏光光束に揃えるものであり、光束分割素子である第１レンズアレイ８１、集光レンズである第２レンズアレイ８２、偏光変換素子８３、および集光レンズであるコンデンサレンズ８４を含んで構成されている。
なお、光源装置７０についての詳細は、後述する。
【００１１】
色分離光学系２０は、２枚のダイクロイックミラー２１，２２と、反射ミラー２３とを備え、ダイクロイックミラー２１、２２により照明光学装置１０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有している。
【００１２】
リレー光学系３０は、入射側レンズ３１と、リレーレンズ３３と、反射ミラー３２、３４とを備え、色分離光学系２０で分離された色光である赤色光を液晶パネル４１Ｒまで導く機能を有している。
【００１３】
この際、色分離光学系２０のダイクロイックミラー２１では、照明光学装置１０から射出された光束のうち、赤色光と緑色光を透過し、青色光を反射する。ダイクロイックミラー２１によって反射した青色光は、反射ミラー２３で反射し、フィールドレンズ４４を通って、青色用の液晶パネル４１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４４は、第２レンズアレイ８２から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４１Ｇ、４１Ｒの光束入射側に設けられたフィールドレンズ４４も同様である。
【００１４】
また、ダイクロイックミラー２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー２２によって反射し、フィールドレンズ４４を通って、緑色用の液晶パネル４１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー２２を透過してリレー光学系３０を通り、さらにフィールドレンズ４４を通って、赤色光用の液晶パネル４１Ｒに到達する。
なお、赤色光にリレー光学系３０が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、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。すなわち、入射側レンズ３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４４に伝えるためである。なお、リレー光学系３０には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
【００１５】
光学装置４０は、入射され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り、色分離光学系２０で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板（図示略）と、入射側偏光板の入射側に配置されるフィールドレンズ４４と、各入射側偏光板の後段に配置される光変調装置としての液晶パネル４１（４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ）と、各液晶パネル４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの後段に配置される射出側偏光板（図示略）と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５０とを備える。
【００１６】
液晶パネル４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂは、一対の透明なガラス基板間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従って、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。この液晶パネル４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの画像形成領域は長方形状である。
入射側偏光板は、色分離光学系２０で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光束のみ透過させ、その他の光束を吸収する光学変換素子である。また、射出側偏光板も、液晶パネル４１から射出された光束のうち、所定方向の偏光光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
フィールドレンズ４４は、照明光学装置１０のコンデンサレンズ８４で絞り込まれた射出光束を照明光軸に対して平行にするための光学素子である。
【００１７】
クロスダイクロイックプリズム５０は、射出側偏光板から射出され、各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ものである。
クロスダイクロイックプリズム５０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。
そして、このクロスダイクロイックプリズム５０から射出されたカラー画像は、投写レンズ６０によって拡大投写され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。
【００１８】
図２及び図３を参照して光源装置７０について説明する。
光源装置７０は、前述した光源ランプ７１、楕円リフレクタ７２、副反射鏡７３及び平行化凹レンズ７４の他に、ランプハウジング７５及びカバー部材７６を備えて構成される。
発光管としての光源ランプ７１は、中央部が球状に膨出した石英ガラス管から構成され、中央部分が発光部７１１、この発光部７１１の両側に延びる部分が封止部７１２とされる。
【００１９】
発光部７１１の内部には、図３では図示を略したが、内部に所定距離離間配置される一対のタングステン製の電極と、水銀、希ガス、及び少量のハロゲンが封入されている。
封止部７１２の内部には、発光部７１１の電極と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔が挿入され、ガラス材料等で封止されている。この金属箔には、さらに電極引出線としてのリード線７１３が接続され、このリード線７１３は、光源ランプ７１の外部まで延出している。
そして、リード線７１３に電圧を印加すると、電極間で放電が生じ、発光部７１１が発光する。
【００２０】
楕円リフレクタ７２は、光源ランプ７１の封止部７１２が挿通される首状部７２１及びこの首状部７２１から拡がる楕円曲面状の反射部７２２を備えたガラス製の一体成形品である。
首状部７２１には、中央に挿入孔７２３が形成されており、この挿入孔７２３の中心に封止部７１２が配置される。
反射部７２２は、楕円曲面状のガラス面に金属薄膜を蒸着形成して構成され、この反射部７２２の反射面は、可視光を反射して赤外線を透過するコールドミラーとされる。
前記光源ランプ７１は、この反射部７２２の内部に配置され、発光部７１１の内の電極間の発光中心が反射部７２２の楕円曲面の第１焦点位置となるように配置される。
そして、光源ランプ７１を点灯すると、発光部７１１から放射された光束は、反射部７２２の反射面で反射して、楕円曲面の第２焦点位置に収束する収束光となる。
【００２１】
このような楕円リフレクタ７２に光源ランプ７１を固定する際には、光源ランプ７１の封止部７１２を楕円リフレクタ７２の挿入孔７２３に挿入し、発光部７１１内の電極間の発光中心が反射部７２２の楕円曲面の第１焦点となるように配置し、挿入孔７２３内部にシリカ・アルミナを主成分とする無機系接着剤を充填する。尚、本例では前側の封止部７１２から出たリード線７１３も挿入孔７２３を通して外部に露出している。
また、反射部７２２の光軸方向寸法は、光源ランプ７１の長さ寸法よりも短くなっていて、このように楕円リフレクタ７２に光源ランプ７１を固定すると、光源ランプ７１の前方側の封止部７１２が楕円リフレクタ７２の光束射出開口から突出する。
【００２２】
副反射鏡７３は、光源ランプ７１の発光部７１１の光束射出方向前側略半分を覆う反射部材であり、図示を略したが、その反射面は、発光部７１１の球面に倣う凹曲面状に形成され、反射面は楕円リフレクタ７２と同様にコールドミラーとされている。
この副反射鏡７３を発光部７１１に装着することにより、発光部７１１の前方側に放射される光束は、この副反射鏡７３によって楕円リフレクタ７２側に反射し、楕円リフレクタ７２の反射部７２２から射出される。
このように副反射鏡７３を用いることにより、発光部７１１の前方側に放射される光束が後方側に反射されるため、反射部７２２の楕円曲面が少なくても、発光部７１１から射出された光束をすべて一定方向に揃えて射出でき、楕円リフレクタ７２の光軸方向寸法を小さくすることができる。
【００２３】
平行化凹レンズ７４は、光源ランプ７１から放射された光束を平行化するためのものであり、楕円リフレクタ７２の第二焦点付近に配置されている。ここで、楕円リフレクタ７２の第二焦点付近とは、光源ランプ７１の影が消え始める位置のことを言う。例えば、図４に示すように、楕円リフレクタ７２の第一焦点距離ｆ１が１２ｍｍ、第二焦点距離ｆ２が８４ｍｍ（輝点から７２ｍｍ）の場合、５５ｍｍの位置、すなわち、第二焦点位置から１７ｍｍ手前（楕円リフレクタ側）の位置に平行化凹レンズ７４を設置する。また、楕円リフレクタ７２の第一焦点距離ｆ1が１２ｍｍ、第二焦点距離ｆ2が６０ｍｍ（輝点から４８ｍｍ）の場合、第二焦点位置から１３ｍｍ手前（楕円リフレクタ側）の位置に平行化凹レンズ７４を設置する。
この平行化凹レンズ７４は、図３に示すように、光束入射面７４１が非球面、例えば双曲面の凹面となっており、光束射出面７４２が平面となっている。この平行化凹レンズ７４の光束透過方向に沿った厚さ寸法のうち、最も薄い部分、すなわち、凹面の最も光束射出面７４２側に窪んだ部分と、光束射出面７４２との間の寸法Ｔ１は、２ｍｍ以上、例えば３ｍｍとなっている。また、この平行化凹レンズ７４の径は例えば２０ｍｍ程度である。
このような平行化凹レンズ７４の光束入射面７４１には、反射防止膜（ＡＲ膜）７４１Ａが施されている。このようにすることで、光の利用効率を向上させることができる。さらに、平行化凹レンズ７４の光束射出面７４２には、紫外線カット膜７４２Ａが形成されている。この紫外線カット膜７４２Ａは、紫外線を反射させることにより、紫外線の透過を防止するものであり、これにより、光源装置７０から紫外線が射出されるのを防止することができる。なお、この紫外線カット膜７４２Ａは入射される光束が平行光であることを前提とした一般的な紫外線カット膜である。
【００２４】
以上のような平行化凹レンズ７４は、熱膨張係数が４０×１０-7／℃以下、耐熱温度が３００℃以上となっており、平行化凹レンズ７４の材料としては、例えば、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラス、珪酸含有量が９６％以上の高珪酸ガラス、石英ガラス、結晶化ガラス等があげられる。
熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラスとしては、例えば、コーニング・ガラス社製のパイレックス（登録商標）（熱膨張係数３３×１０-7／℃、耐熱温度５００℃）、ショット社製のテンパックス（商品名）（熱膨張係数３３×１０-7／℃、耐熱温度５００℃）があげられる。
珪酸含有量が９６％以上の高珪酸ガラスとしては、硼珪酸ガラス（Na2O-B2O3-SiO2）を600℃に加熱して分相をおこさせ、Na2O-B2O3とSiO2の2相が分離した上でからみあった状態をつくり出し、その中のNa2O-B2O3を濃塩酸で溶かし出して96％程度の純度のSiO2からなるガラスをつくり、これを加熱して得たガラスがあげられ、例えば、コーニング・ガラス社製のバイコール（商品名）（熱膨張係数７．５×１０-7／℃、耐熱温度１２００℃）があげられる。
結晶化ガラスとしては、日本電気硝子社製のネオセラム（商品名）（熱膨張係数−７×１０-7／℃）が例示できる。
なかでも、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラスとして例示されるパイレックス（登録商標）、テンパックス（商品名）は安価であるため、これらを使用することが好ましい。
【００２５】
ランプハウジング７５は、図３に示すように、断面Ｌ字状の合成樹脂製の一体成形品であり、水平部７５１及び垂直部７５２を備えている。
水平部７５１は、ライトガイドの壁部と係合し、光源装置７０をライトガイド内に隠蔽して光漏れが出ないようにする部分である。また、図示を略したが、この水平部７５１には、光源ランプ７１を外部電源と電気的に接続するための端子台が設けられており、この端子台には、光源ランプ７１のリード線７１３が接続される。
【００２６】
垂直部７５２は、楕円リフレクタ７２の光軸方向の位置決めを行う部分であり、本例では、この垂直部７５２に対して楕円リフレクタ７２の光束射出開口側先端部分が接着剤等で固定される。この垂直部７５２には、楕円リフレクタ７２の射出光束を透過させる開口部７５３が形成されている。
また、このような水平部７５１及び垂直部７５２には、突起７５４が形成されている。この突起７５４は、前述したライトガイド内に形成された凹部と係合し、係合すると光源ランプ７１の発光中心がライトガイドの照明光軸上に配置される。
【００２７】
カバー部材７６は、楕円リフレクタ７２の光束射出開口を覆うように取り付けられており、ランプハウジング７５の垂直部７５２の開口部７５３に装着される略円錘状の筒体からなる熱吸収部７６１と、この熱吸収部７６１の外側に突設される複数の放熱フィン７６２と、熱吸収部７６１の先端に形成されるレンズ装着部７６３とを備え、金属製の一体成形品として構成される。
熱吸収部７６１は、光源ランプ７１から放射された輻射熱や、楕円リフレクタ７２及びカバー部材７６内の密封空間で対流する空気の熱を吸収する部分であり、その内面は、黒アルマイト処理が施されている。この熱吸収部７６１の略円錐状の傾斜面は、楕円リフレクタ７２による収束光の傾きと平行となるようになっていて、楕円リフレクタ７２から射出された光束が熱吸収部７６１の内面になるべく当たらないようになっている。
【００２８】
複数の放熱フィン７６２は、光源装置７０の光軸に直交する方向に延びる板状体として構成され、各放熱フィン７６２の間は、冷却空気を充分に通すことのできる隙間が形成されている。
レンズ装着部７６３は、熱吸収部７６１の先端に突設される円筒状体から構成され、この円筒状部分には、楕円リフレクタ７２の収束光を平行化する平行化凹レンズ７４が装着される。尚、レンズ装着部７６３への平行化凹レンズ７４の固定は、図示を略したが、接着剤等で行われる。そして、レンズ装着部７６３に平行化凹レンズ７４を装着すると、光源装置７０内部の空間は完全に密封され、光源ランプ７１が破裂しても、破片が外部に飛散することがない。
このような光源装置７０は、前記のプロジェクタ１のライトガイドに収納される。尚、図１では図示を略したが、プロジェクタ１は、光源装置７０に隣接配置される冷却ファンを備え、この冷却ファンは、カバー部材７６の放熱フィン７６２の延出方向に沿って冷却風を吹き付けるようになっている。また、逆に冷却風の方向に従って放熱フィンを光軸と斜めに配置してもよい。
このようにカバー部材７６に放熱フィン７６２を設けることで、熱吸収部７６１で吸収した熱を効率よく放熱させることができる。
【００２９】
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（1-1）平行化凹レンズ７４は熱膨張係数が４０×１０-7／℃以下であり、熱膨張係数が低いため、光源ランプ７１からの光の輝度が最も高い位置となる楕円リフレクタ７２の第二焦点付近に平行化凹レンズ７４を配置しても、平行化凹レンズ７４に熱歪が発生しにくい。これにより、平行化凹レンズ７４の熱歪による破損を防止できる。
これに加え、平行化凹レンズ７４に熱歪が発生しにくいため、平行化凹レンズ７４の厚みを確保することができ、これにより平行化凹レンズ７４の強度を確保することもできる。
また、平行化凹レンズ７４の耐熱温度が３００℃以上であるため、熱による変質等を防止することができる。
【００３０】
（1-2）平行化凹レンズ７４は、楕円リフレクタ７２の第二焦点付近に配置されているので、平行化凹レンズ７４には充分に収束された光束が入射されることとなる。従って、平行化凹レンズ７４の光束入射領域を大きく確保する必要がなく、これにより光源装置７０、さらには、照明光学装置１０の大型化を防止できる。
（1-3）さらに、光源装置７０の内部を密封し、防爆構造とするために、カバー部材７６のレンズ装着部７６３に平行化凹レンズ７４ではなく、平坦なガラス製の透明板等を装着してもよいが、この場合には平行化凹レンズ７４のほかに透明板を必要とするので、部材点数が増加してしまう。これに対し、本実施形態では、平行化凹レンズ７４をカバー部材７６のレンズ装着部７６３に取り付けているため、透明板が不要となり、これにより部材点数の削減を図ることができる。
【００３１】
（1-4）平行化凹レンズの光束透過方向に沿った厚さ寸法が２ｍｍ未満の場合には、光源ランプ７１の破裂に伴って、平行化凹レンズが破損してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、平行化凹レンズ７４の光束透過方向に沿った厚さ寸法を２ｍｍ以上としているため、光源ランプ７１の破裂に伴って、平行化凹レンズ７４が破損しにくくなり、確実に光源ランプ７１が破裂した際の破片の飛散を防止できる。
【００３２】
（1-5）平行化凹レンズ７４の材料として、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラスとして例示されるパイレックス（登録商標）、テンパックス（商品名）を使用した場合には、これらの材料は安価であるため、光源装置７０の製造コストを低減できる。
また、平行化凹レンズ７４の材料として石英を使用した場合には、石英は高い熱伝導率を有するため、熱が平行化凹レンズ７４に溜まることがなく、これにより、確実に熱歪の発生を防止することができる。
【００３３】
（1-6）本実施形態では、平行化凹レンズ７４の光束入射面７４１を非球面の凹面とし、光束射出面７４２を平面としているので、光束射出面７４２において光が屈折を受けないようにすることができ、射出される光束の平行度を高めることができる。
また、平行化凹レンズ７４の光束入射面７４１を凹面とすることで、光源ランプ７１の封止部７１２や、封止部７１２に接続されたリード線７１３と平行化凹レンズ７４との干渉を防止できる。
さらに、平行化凹レンズ７４の光束入射面７４１を凹面とすることで、光源ランプ７１が破裂した際にも、光源ランプ７１の破片が平行化凹レンズ７４にぶつかりにくくなり、平行化凹レンズ７４の破損をより確実に防止することができる。
【００３４】
（1-7）平行化凹レンズ７４の光束射出面７４２に紫外線カット膜７４２Ａが形成されているので、紫外線が光源装置７０から射出されてしまうことを防止することができる。これにより、液晶パネル４１が紫外線により劣化してしまうことを防止できる。
また、紫外線カット膜を平行化凹レンズの凹面側に施した場合には、紫外線カット膜の特性を充分に発揮できない可能性がある。これに対し、本実施形態では、紫外線カット膜７４２Ａを平行化凹レンズ７４の平面側に形成しているので、紫外線カット膜７４２Ａの特性を充分に発揮させることができる。
【００３５】
（1-8）さらに、平行化凹レンズ７４は、光束入射面７４１が非球面の凹面となっているので、光束入射面７４１側で光束を平行化し、この平行化された光束を光束射出面７４２から射出している。従って、紫外線カット膜を光束入射面７４１に形成する場合には、光束の入射角に応じた特殊な紫外線カット膜を使用しなければならない。これに対し、本実施形態では、光束射出面７４２に紫外線カット膜７４２Ａを形成しており、紫外線カット膜７４２Ａには平行化された光束が入射されるため、光束の入射角が０°の一般的な紫外線カット膜７４２Ａを使用することができる。これにより光源装置７０の製造コストを低減させることができる。
（1-9）平行化凹レンズ７４の光束射出面７４２に形成された紫外線カット膜７４２Ａは紫外線を反射させることで、紫外線の透過を防止するものである。紫外線カット膜７４２Ａで反射された紫外線は光源ランプ７１に入射するが、光源ランプ７１は入射した紫外線よりも長波長の光を射出するため、光源ランプ７１から射出される可視光の強度を向上させることができる。
【００３６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態の光源装置７０では、平行化凹レンズ７４をカバー部材７６のレンズ装着部７６３に装着することにより、光源装置７０内部を密封していたが、これに限らず、平坦なガラス製の透明板をカバー部材７６のレンズ装着部７６３に装着し、その後段に平行化凹レンズを配置して平行化するようにしてもよい。
さらに、前記実施形態では、平行化凹レンズ７４の光束透過方向の厚さ寸法を２ｍｍ以上としたが、これに限らず、２ｍｍ未満であってもよい。特に、平行化凹レンズを防爆用に使用しない場合には、２ｍｍ未満であってもよい。
【００３７】
また、前記実施形態では、平行化凹レンズ７４の材料として、熱膨張係数が３３×１０-7／℃以下の硼珪酸ガラス、珪酸含有量が９６％以上の高珪酸ガラス、石英ガラス、結晶化ガラスを例示したが、これに限らず、熱膨張係数が４０×１０-7／℃以下、耐熱温度が３００℃以上であるものであれば任意である。
さらに、前記実施形態では、液晶パネル４１を備えたプロジェクタ１に本発明の光源装置７０を採用していたが、これに限らず、マイクロミラーを用いた光変調装置を備えたプロジェクタについて本発明の光源装置を採用してもよい。
また、前記実施形態では、光源ランプ７１に副反射鏡７３が設けられた光源装置７０に本発明を採用していたが、これに限られず、副反射鏡のない光源ランプを備えた光源装置に本発明を採用してもよい。このようにすることで、部材点数の削減を図ることができ、より光源装置を安価なものとすることができる。
さらに、前記実施形態では、カバー部材に放熱フィンが形成されたものを使用したが、このような形状のものに限定されず、例えば、放熱フィンがないものを使用してもよい。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す内容に限定されるものではない。
前記実施形態と略同様の光源装置を使用し、平行化凹レンズの耐久性についての実験を行った。光源ランプは、１６５Ｗのものを使用した。平行化凹レンズは光束透過方向に沿った厚さ寸法のうち、最も薄い部分の厚さ寸法が３ｍｍ、径が２０ｍｍのものを使用した。なお、平行化凹レンズは光源ランプの第二焦点付近に配置した。
（実施例１）
平行化凹レンズの材料をショット社製のテンパックス（商品名）（熱膨張係数３３×１０-7／℃、耐熱温度５００℃）とした。
（実施例２）
平行化凹レンズの材料をコーニング・ガラス社製のパイレックス（登録商標）（熱膨張係数３３×１０-7／℃、耐熱温度５００℃）とした。
（実施例３）
平行化凹レンズの材料をコーニング・ガラス社製のバイコール（商品名）（熱膨張係数７．５×１０-7／℃、耐熱温度１２００℃）とした。
（比較例）
平行化凹レンズの材料をショット社製のＢＫ７（商品名）（熱膨張係数７２×１０-7／℃）とした。
【００３９】
実施例１から実施例３、及び比較例の結果を表１に示す。表１において、○は平行化凹レンズが破損しなかったことを示し、×は平行化凹レンズが破損したことを示す。
【００４０】
【表１】
2005070518.tif 000003
【００４１】
実施例１から実施例３では、熱膨張係数が小さく、また、耐熱温度の高い材料で平行化凹レンズを構成したため、熱歪が発生せず、平行化凹レンズが破損しなかった。これに対し、比較例では、熱膨張係数が大きい材料で平行化凹レンズを構成したので、熱歪が発生し、平行化凹レンズが破損してしまった。
以上より、本発明の効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、プロジェクタ等の光学機器に搭載される光源装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの光学系の構造を表す模式図。
【図２】前記実施形態における照明光学装置の光源装置の構造を表す概要斜視図。
【図３】前記実施形態における照明光学装置の光源装置の構造を表す断面図。
【図４】前記実施形態における照明光学装置の光源装置の光束の射出状態を示す模式図。
【符号の説明】
【００４４】
１…プロジェクタ、１０…照明光学装置、４１（４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ）…液晶パネル（光変調装置）、６０…投写レンズ、７０…光源装置、７１…光源ランプ、７２…楕円リフレクタ、７３…副反射鏡、７４…平行化凹レンズ
【図１】
2005070518.tif 000004
【図２】
2005070518.tif 000005
【図３】
2005070518.tif 000006
【図４】
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