(57)【要約】【課題】エタンデュを小さくすることによって、集光効率の高い光源装置と、小型、軽量化を実現することができる画像表示装置を提供する。【解決手段】光源装置は、マイクロ波を共振させる導波管１１と、発光面の一部が発光部１４ａとして導波管の表面部に突出するように導波管の開口空洞１３に装入された無電極ランプ１４と、マイクロ波を発生するように導波管に結合されているプローブ１２と、ドーム状に形成され、半球面をなして湾曲する反射面の中央頂部に開口が形成され、反射面の焦点が無電極ランプの前記発光部に位置するように、導波管の表面部に設置された球面反射鏡１５とを備える。画像表示装置はこの光源装置を用いて３原色光に色分解し、３原色光を画像信号に応じて変調し、変調光を光学的に合成して画像光として出射する。【選択図】図１
2007329102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
ドーム状に形成され、内側にほぼ半球面状の反射面を有し、前記反射面の中央頂部に開口が形成され、前記反射面の焦点が前記無電極ランプの前記発光部に位置するように、前記導波管の表面部に設置された球面反射鏡とを備え、
前記無電極ランプの発生光を前記球面反射鏡の前記開口から放射させる光源装置。
【請求項２】
前記球面反射鏡の前記開口に被装された凸レンズを、更に備えた請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
前記導波管の表面部に設置され、前記無電極ランプの前記発光部から放射される光束の放射領域をほぼ二分する仮想平面を境とし、一方の前記放射領域の光束を前記発光部に反射させるように焦点を前記無電極ランプの突出部に位置させた球面反射部と、他方の前記放射領域の光束を反射させて前記導波管の外部に収束光を放射する楕円面反射部又は平行光を放射する放物面反射部とを有する反射鏡とを、
備えた光源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の光源装置と、
前記光源装置からの放射光をＲ、Ｇ、Ｂの３原色光に色分解する色分解手段と、
前記色分解手段で色分解された前記３原色光をそれぞれ画像信号に応じて変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された変調光を光学的に合成して画像光として出射するダイクロイックプリズムとを、
備えた画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブを介して高周波電力を供給することにより導波管にマイクロ波を発生させ、この導波管の開口空洞に装入された無電極ランプを発光させる光源装置及びこの光源装置を用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、例えば下記の特許文献１に記載された、この種の従来の光源装置の概略構成を示す斜視図であり、図１２はこの光源装置を、その配光分布と併せて示した側面図である。これら各図において、光源装置１は導波管１１と、プローブ１２と、無電極ランプ１４とを備えている。このうち、導波管１１は円板状の外形々状を有する誘電部材の外表面が金属材料でコーティングされたもので、一端部（図面の上端部）のほぼ中心位置における表面部に開口を有する開口空洞１３が形成されている。開口空洞１３は導波管１１の一端から他端に向かう途中が底になって縦長に形成されている。無電極ランプ１４はマイクロ波を印加することによって発光するもので、細長く形成された一端部が開口空洞１３の底方向に向けられ、その他端部が導波管１１の表面部に突出する状態で開口空洞１３に装入されている。プローブ１２はその一端が図示省略の高周波電源に接続され、その他端が導波管１１の他方の端部（図面の下端部）の中心位置から径方向外方に偏った位置に結合されている。
【０００３】
ここで、高周波電源から、プローブ１２を介して、高周波電力が供給されると導波管１１にマイクロ波が発生し、このマイクロ波は誘電部材を媒質として共振する。誘電部材は比誘電率の大きいセラミックスなどが用いられ、プローブ１２は無電極ランプ１４が装入された導波管１１の中心部、すなわち開口空洞１３の電界が最大になる位置に配置されている。そして、開口空洞１３に発生したマイクロ波によって無電極ランプ１４にプラズマが生じて、導波管１１の表面部に突出した部位を発光部として光を放射する。
【０００４】
無電極ランプ１４の内壁は拡散反射面（乱反射面）であるため、放射光の配光分布Ａｄは、図１２に図示したように、完全拡散面、すなわちランバーシャン（Lambertian）拡散面に近いものとなる。このような光源装置１を、例えば、画像表示装置としてのプロジェクタの光源に使用する場合、図１３に示すように、コリメータレンズ又はコンデンサレンズなどの凸レンズ系を用いた集光装置２によって、光源装置１の放射光を集光させていた。
【特許文献１】米国特許第６，７３７，８０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の光源装置１では、無電極ランプ１４から放射される光束の射出角が広すぎるため、凸レンズ系による集光装置２を用いたとしても、図１３に示すように、光軸に近い比較的狭い角度範囲の光束Ｒｉは利用されるが、その外側の光束Ｒｏは利用されないため、集光効率が低くなってしまうという問題があった。
また、上述した従来の光源装置１では、無電極ランプ１４から放射される光束の射出角が広すぎるため、例えば、プロジェクタに用いる場合、集光装置２が大型化するという問題もあった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的はエタンデュ（Etendue）を小さくすることによって、集光効率の高い光源装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、集光光学系を小型化することにより、小型、軽量化を実現することができる画像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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
ドーム状に形成され、内側にほぼ半球面状の反射面を有し、前記反射面の中央頂部に開口が形成され、前記反射面の焦点が前記無電極ランプの前記発光部に位置するように、前記導波管の表面部に設置された球面反射鏡とを備え、
前記無電極ランプの発生光を前記球面反射鏡の前記開口から放射させる光源装置が提供される。
【０００８】
また、本発明は、前記球面反射鏡の前記開口に被装された凸レンズを、更に備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明によれば、所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
前記導波管の表面部に設置され、前記無電極ランプの前記発光部から放射される光束の放射領域をほぼ二分する仮想平面を境とし、一方の前記放射領域の光束を前記発光部に反射させるように焦点を前記無電極ランプの突出部に位置させた球面反射部と、他方の前記放射領域の光束を反射させて前記導波管の外部に収束光を放射する楕円面反射部又は平行光を放射する放物面反射部とを有する反射鏡とを、
備えた光源装置が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、上述したうちのいずれか１つに記載の光源装置と、
前記光源装置からの放射光をＲ、Ｇ、Ｂの３原色光に色分解する色分解手段と、
前記色分解手段で色分解された前記３原色光をそれぞれ画像信号に応じて変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された変調光を光学的に合成して画像光として出射するダイクロイックプリズムとを、備えた画像表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ほぼ半球面をなして湾曲する反射面の頂部に開口が形成された球面反射鏡が、その焦点を無電極ランプの発光部に位置させて導波管の表面部に設置されているので、反射面で反射した光束は無電極ランプの発光部に戻されて無電極ランプ自体の輝度が高められ、より多くの光束が立体角の小さい頂部の開口から射出されるためエタンデュが小さくなり、これによって集光効率の高い光源装置が提供される。
【００１２】
また、本発明は、エタンデュの小さい光源装置を用いているため、集光光学系を小型化することができ、これによって小型、軽量化を実現した画像表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の構成を、その配光分布と併せて一部を断面で示した側面図である。図１において、光源装置１Ａは導波管１１と、プローブ１２と、無電極ランプ１４と、球面反射鏡１５とを備えている。このうち、導波管１１は円板状の外形々状を有する誘電部材の外表面が金属材料でコーティングされたもので、一端部（図面の上端部）のほぼ中心位置には、その表面に開口を有する開口空洞１３が形成されている。開口空洞１３は導波管１１の他端に向かう途中が底になって縦長に形成されている。無電極ランプ１４はマイクロ波を印加することによって発光するもので、細長く形成された一端部が開口空洞１３の底方向に向けられ、その他端部が発光部１４ａとして導波管１１の表面部に突出する状態で開口空洞１３に装入されている。プローブ１２はその一端が図示省略の高周波電源に接続され、その他端が導波管１１の他端部（図面の下端部）の中心位置から径方向外方に偏った位置に結合されている。球面反射鏡１５はドーム状に形成されてその内側がほぼ半球面状の反射面１６になっており、この反射面１６の中央頂部に開口１７が形成され、反射面１６の焦点が導波管１１の表面部に突出している無電極ランプ１４の発光部１４ａに位置するように、導波管１１の表面部に設置されている。
【００１４】
ここで、図示省略の高周波電源から、プローブ１２を介して、高周波電力が供給されると導波管１１にマイクロ波が発生し、このマイクロ波は誘電部材を媒質として共振する。誘電部材は比誘電率の大きいセラミックスなどが用いられ、プローブ１２は無電極ランプ１４が装入された導波管１１の中心位置、すなわち開口空洞１３の電界が最大になる位置に配置されている。そして、開口空洞１３に発生したマイクロ波によって無電極ランプ１４にプラズマが生じて、導波管１１の表面部に突出した発光部１４ａから光束を放射する。
【００１５】
無電極ランプ１４の発光部１４ａから放射された光束は球面反射鏡１５の半球面状の反射面１６で反射して無電極ランプ１４の発光部１４ａに戻され、無電極ランプ１４の内壁の乱反射面で反射して発光部１４ａからの射出光に重畳されるため、無電極ランプ１４の輝度が高められる。これによって多くの光束が球面反射鏡１５の開口１７から射出されるることになり、配光分布Ａｄは図示したように、光軸方向に縦長となり、ランバーシャン（Lambertian）拡散面に近い従来装置の配光分布（図１２参照）と比較して大きく改善されていることが分かる。
【００１６】
このように、球面反射鏡１５を設置して立体角の小さい開口１７からより多くの光束を射出するように構成したことによって、従来装置と比較してエタンデュが小さくなり、集光効率の高い光源装置が提供される。また、開口１７の口径を変えることによってエタンデュの低減量を自在に調節することができる。
【００１７】
ここで、エタンデュについて説明する。エタンデュという用語は、光学系を通る光束の断面積と光束の空間的な広がりを、面積Ｓと立体角θの積として関係づけられる幾何学的広がりを表す不変量であり、その値ξ（ｓｒ・ｍ2）は次式で表すことができる。
ξ＝πＳ・sinθ・sinθ      …（１）
そして、例えば、プロジェクタ用の光源（ランプ）についてエタンデュを改善するということは、エタンデュを小さくすることである。したがって、発光面積を小さくするか、射出角を小さくするかのいずれか一方または両方でエタンデュを改善することができる。
【００１８】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図２中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図２に示した光源装置１Ｂは、図１に示した光源装置１Ａに凸レンズ２１が付加されており、この凸レンズ２１は球面反射鏡１５の開口１７に被せるように取り付けられている。したがって、球面反射鏡１５の開口１７から射出された光束は凸レンズ２１によってコリメートされ、開口１７の面積に集光されたコリメート光が射出される。
【００１９】
このように構成したことによって、従来装置と比較してエタンデュが小さく、集光効率の高い、小径のライトパイプなどの光学系に好適な光源装置が提供される。また、開口１７の口径を変えることによってエタンデュの低減量を自在に調節することができる。
【００２０】
＜第３の実施の形態＞
図３は本発明の第３の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図３中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図３に示した光源装置１Ｃは、図１に示した光源装置１Ａに凸レンズ２２、２３が付加されている。凸レンズ２２は球面反射鏡１５の開口１７に被せるように取り付けられ、凸レンズ２３は凸レンズ２２から所定の寸法だけ離隔配置されている。これにより、球面反射鏡１５の開口１７から射出された光束は凸レンズ２２によって射出角が狭められ、さらに、凸レンズ２３によってコリメートされ、開口１７よりも集光面積の大きいコリメート光が射出される。
【００２１】
このように構成したことによって、従来装置と比較してエタンデュが小さく、集光効率の高い、中径のライトパイプなどの光学系に好適な光源装置が提供される。また、開口１７の口径を変えることによってエタンデュの低減量を自在に調節することができる。
【００２２】
＜第４の実施の形態＞
図４は本発明の第４の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図４中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図４に示した光源装置１Ｄは、図１に示した光源装置１Ａに凸レンズ２４が付加されている。凸レンズ２４は球面反射鏡１５の開口１７に被せるように取り付けられている。この場合、凸レンズ２４は、図２を用いて説明した凸レンズ２１よりも焦点距離が短く形成されており、これによって、球面反射鏡１５の開口１７から射出された光束が収束されて収束光が射出される。
【００２３】
このように構成したことによって、従来装置と比較してエタンデュが小さく、集光効率の高い、小径のライトパイプなどの光学系に好適な光源装置が提供される。また、開口１７の口径を変えることによってエタンデュの低減量を自在に調節することができる。
【００２４】
＜第５の実施の形態＞
図５は本発明の第５の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図５中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図５に示した光源装置１Ｅは、図１に示した光源装置１Ａに凹レンズ２５及び凸レンズ２６が付加されている。凹レンズ２５は球面反射鏡１５の開口１７に被せるように取り付けられ、凸レンズ２６は凹レンズ２５から所定の寸法だけ離隔配置されている。これにより、球面反射鏡１５の開口１７から射出された光束は凹レンズ２５によって射出角が拡げられ、さらに、凸レンズ２６によってコリメートされ、開口１７よりも集光面積が格段に大きいコリメート光が射出される。
【００２５】
このように構成したことによって、従来装置と比較してエタンデュが小さく、集光効率の高い、大径のライトパイプなどの光学系に好適な光源装置が提供される。また、開口１７の口径を変えることによってエタンデュの低減量を自在に調節することができる。
【００２６】
＜第６の実施の形態＞
図６は本発明の第６の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図６中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図６に示した光源装置１Ｆは、図１に示した光源装置１Ａに凸レンズ２１と、１／４波長板２７及び反射型偏光板２８によって構成された偏光変換装置２ａが付加されている。凸レンズ２１は球面反射鏡１５の開口１７に被せるように取り付けられ、この凸レンズ２１の外側に１／４波長板２７及び反射型偏光板２８が離隔配置されている。これにより、球面反射鏡１５の開口１７から射出された光束は凸レンズ２１によってコリメートされ、そのコリメート光は１／４波長板２７と反射型偏光板２８で構成される偏光変換装置２ａにより、反射型偏光板２８を通過しない偏光面を有する光束を、１／４波長板２７及び凸レンズ２１を介して、無電極ランプ１４の発光部１４ａに戻して再利用することができる。この場合、１／４波長板２７が無くとも、反射型偏光板２８を通過しない光束を無電極ランプ１４の発光部１４ａに戻すことができる。
【００２７】
このように構成したことによって、従来装置と比較してエタンデュが小さく、集光効率の高い、小径のライトパイプなどの光学系に好適な光源装置が提供される。また、開口１７の口径を変えることによってエタンデュの低減量を自在に調節することができる。また、図２に示したように、球面反射鏡１５の開口１７に凸レンズ２１を被装するだけのものに比較して、集光効率をより高めることが期待される。
【００２８】
＜第７の実施の形態＞
図７は本発明の第７の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図７中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示した光源装置１Ｇは、図１に示した光源装置１Ａに反射鏡３０が付加されている。反射鏡３０は、無電極ランプ１４が突出する導波管１１の表面部に設置され、無電極ランプ１４の発光部１４ａから放射される光束の放射領域をほぼ二分する仮想平面Ｐを境とし、一方の放射領域の光束を発光部１４ａに反射させるように焦点を無電極ランプ１４の突出部に位置させた球面反射部３１と、他方の放射領域の光束を反射させて導波管１１の外部に収束光を放射する楕円面反射部３２とを備えている。これにより、無電極ランプ１４の発光部１４ａから放射される光束のほぼ半分が球面反射部３１で反射されて発光部１４ａに戻され、無電極ランプ１４の発光部１４ａから放射される光束の残りの半分が楕円面反射部３２で反射されて収束光として外部に放射される。なお、楕円面反射部３２の代わりに放物面で反射する放物面反射部を備えた反射鏡を用いることによって、コリメート光を外部に放射することができる。
【００２９】
このように構成したことにより、従来装置と比較してエタンデュをほぼ１／４に低減することができ、集光効率の高い、小径のライトパイプなどの光学系に好適な光源装置が提供される。
【００３０】
なお、上述した第１〜第７の実施の形態では、プローブ１２を導波管１１の中心位置から径方向外方に偏った位置に結合したが、無電極ランプ１４が装入される導波管１１の開口空洞１３の電界がほぼ最大になる位置であれば、導波管１１のほぼ中心部に結合してもよい。また、開口空洞１３は導波管１１のほぼ中心位置に限らず、中心から外れた位置であっても、プローブ１２によってほぼ最大の電界を発生させることができる位置であればよい。また、導波管１１の外形々状は上述した円板状に限らず、直方体など、他の形状であってもよい。
【００３１】
＜第８の実施の形態＞
図８は本発明の第８の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。この画像表示装置はプロジェクタと呼ばれ、第１の実施の形態として図１に示した光源装置１Ａを含み、その出射光路に集光装置２と、インテグレータ３と、第１のフィールドレンズ４とが設けられている。これらのレンズ系の後方には、光を３原色に分解する色分解手段としてのダイクロイックミラー５Ｂ、５Ｙ、５Ｇ、ミラー６Ｂ、６Ｙを備え、さらに、分解された各色の光束を収束させる第２のフィールドレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと、収束された各色の光束を映像信号によって変調する、反射型液晶表示パネルで構成された空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとを備えている。また、第２のフィールドレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとの間にはそれぞれ偏光ビームスプリッタ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂが設けられ、空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂで変調された各色の光束をクロスダイクロイックプリズム１０に導いている。クロスダイクロイックプリズム１０は各色の変調光を合成するもので、合成された光の出射経路に投射レンズ２０が設けられている。
【００３２】
次に、図８に示した画像表示装置の動作について説明する。光源装置１Ａから出射された光は集光装置２によって平行光束に変換される。インテグレータ３は、均一な照明光を得るために、変換された平行光束を複数のセグメントに分離し、セグメントごとに表示素子を照明する結像関係を作る。第１のフィールドレンズ４はインテグレータ３の口径を映し、ダイクロイックミラー５Ｂ、５Ｙの口径に合わせて光束を入射させる。ダイクロイックミラー５ＹはＲ（赤）とＧ（緑）の各光束を反射させ、ダイクロイックミラー５ＢはＢ（青）の光束を反射させる。ダイクロイックミラー５Ｙで反射したＲ（赤）とＧ（緑）の各光束はミラー６Ｙで折り曲げられてダイクロイックミラー５Ｇに入射される。ダイクロイックミラー５ＧはＧ（緑）の光束を反射させ、Ｒ（赤）の光束を透過させる。
【００３３】
ダイクロイックミラー５Ｇで反射したＧ（緑）の光束は第２のフィールドレンズ７Ｇ及び偏光ビームスプリッタ９Ｇを経て空間光変調素子８Ｇに入射される。空間光変調素子８Ｇに入射されたＧ（緑）の光束は画像信号によって変調され、その変調光が偏光ビームスプリッタ９Ｇで反射してクロスダイクロイックプリズム１０に入射される。ダイクロイックミラー５Ｇを透過したＲ（赤）の光束は第２のフィールドレンズ７Ｒ及び偏光ビームスプリッタ９Ｒを経て空間光変調素子８Ｒに入射される。空間光変調素子８Ｒに入射されたＲ（赤）の光束は画像信号によって変調され、その変調光が偏光ビームスプリッタ９Ｒで反射してクロスダイクロイックプリズム１０に入射される。
【００３４】
一方、ダイクロイックミラー５Ｂで反射したＢ（青）の光束はミラー６Ｂで折り曲げられ、第２のフィールドレンズ７Ｂ及び偏光ビームスプリッタ９Ｂを経て空間光変調素子８Ｂに入射される。空間光変調素子８Ｂに入射されたＢ（青）の光束は画像信号によって変調され、その変調光が偏光ビームスプリッタ９Ｒで反射してクロスダイクロイックプリズム１０に入射される。
【００３５】
クロスダイクロイックプリズム１０はそれぞれ画像信号で変調されたＧ（緑）、Ｒ（赤）、Ｂ（青）の各光束を合成して投射レンズ２０にフルカラー画像光を入射させる。投射レンズ２０は入射されたフルカラー画像光を拡大して図示省略のスクリーン上に投射する。
【００３６】
このようにして、第８の実施の形態によれば、第１の実施の形態として示したエタンデュの小さい光源装置１Ａを用いているため、集光光学系を小型化することができ、これによって小型、軽量化を実現した画像表示装置が提供される。また、空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとして反射型液晶表示パネルを用いているため、偏光変換による低エタンデュ光学系に対して好適な照明系を提供することができ、高輝度、高コントラスト及び長寿命という性能を併せ持つ画像表示装置が提供される。
【００３７】
＜第９の実施の形態＞
図９は本発明の第９の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。この画像表示装置はプロジェクタと呼ばれ、図２に示した光源装置１Ｂを含み、その出射光路に１／４波長板２７及び反射型偏光板２８で構成された偏光変換装置２ａが設けられている。図９中、図８に示した画像表示装置と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この画像光表示装置は、図８に示した画像表示装置を構成する光源装置１Ａの代わりに球面反射鏡の開口に凸レンズが被装された光源装置１Ｂを用いた点、集光装置２の代わり偏光変換装置２ａを用いた点が異なっており、これ以外は図８に示した画像表示装置と同一に構成されている。
【００３８】
次に、図９に示した画像表示装置の動作について、特に、図８に示した画像表示装置と構成を異にする部分について説明する。光源装置１Ｂは、第２の実施の形態として図２を用いて説明したように、球面反射鏡の開口に凸レンズが被装されているため、コリメート光が射出される。このコリメート光は１／４波長板２７と反射型偏光板２８で構成される偏光変換装置２ａにより、反射型偏光板２ａを通過しない偏光面を有する光束を、ｌ／４波長板２７及び凸レンズ２１を介して、無電極ランプの発光部１４ａに戻して再利用している。これによって、図８に示した画像表示装置よりも、集光効率の高い装置が期待される。なお、本実施の形態の光源装置１Ｂ及び反射型偏光板２ａを一体化した、図６に示す光源装置１Ｆをそのまま用いてもよい。
【００３９】
このようにして、第９の実施の形態によれば、第２の実施の形態として示したエタンデュの小さい光源装置１Ｂを用いているため、集光光学系を小型化することができ、これによって小型、軽量化を実現した画像表示装置が提供される。また、空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとして反射型液晶表示パネルを用いているため、偏光変換による低エタンデュ光学系に対して好適な照明系を提供することができ、高輝度、高コントラスト及び長寿命という性能を併せ持つ画像表示装置が提供される。
【００４０】
＜第１０の実施の形態＞
図１０は本発明の第１０の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。この画像表示装置はプロジェクタと呼ばれ、第７の実施の形態として図７に示した光源装置１Ｇを含み、その出射光路にその出射光路に集光装置２と、インテグレータ３と、第１のフィールドレンズ４とが設けられている。図１０中、図８に示した画像表示装置と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この画像光表示装置は、図８に示した画像表示装置を構成する光源装置１Ａの代わりに、発光部１４ａから放射される光束のほぼ半分を発光部１４ａに戻す球面反射部３１と、発光部１４ａから放射される光束の残りのほぼ半分を外部に収束光を放射する楕円面反射部３２とを有する光源装置１Ｇを用いた点が異なっており、これ以外は図８に示した画像表示装置と同一に構成されている。
【００４１】
次に、図１０に示した画像表示装置の動作について、特に、図８に示した画像表示装置と構成を異にする部分について説明する。光源装置１Ｇは、発光部１４ａから放射される光束のほぼ半分を発光部１４ａに反射させ、残りのほぼ半分を収束光として集光装置２に入射させている。これによって、図８に示した画像表示装置とほぼ等しい集光効率のい装置が得られる。
【００４２】
このようにして、第１０の実施の形態によれば、第７の実施の形態として示したエタンデュの小さい光源装置１Ｇを用いているため、集光光学系を小型化することができ、これによって小型、軽量化を実現した画像表示装置が提供される。また、空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとして反射型液晶表示パネルを用いているため、偏光変換による低エタンデュ光学系に対して好適な照明系を提供することができ、高輝度、高コントラスト及び長寿命という性能を併せ持つ画像表示装置が提供される。
【００４３】
なお、第８及び第１０の実施の形態に係る画像装置は集光装置２からの出射光を直接インテグレータ３に入射させ、第９の実施の形態に係る画像装置は偏光変換装置２ａからの出射光を直接インテグレータ３に入射させているが、インテグレータ３の前段にそれぞれ偏光変換装置２ａを設けて直線偏光に変換してインテグレータ３に入射させることもできる。
【００４４】
また、第８、第９及び第１０の実施の形態に係る画像表示装置ではそれぞれ第１、第２及び第７の実施の形態に係る光源装置を用いたが、第３の実施形態から第６の実施の形態のいずれか１つの実施の形態の光源装置を用いても、上述したものとほぼ同等な画像表示装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の構成を、その配光分布と併せて一部を断面で示した側面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図１１】従来の光源装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示した光源装置を、その配光分布と併せて示した側面図である。
【図１３】図１１に示した光源装置を、画像表示装置に使用する場合の集光装置との組合せ例を示した側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ〜１Ｇ  光源装置
２  集光装置
２ａ  偏光変換装置
３  インテグレータ
４  第１のフィールドレンズ
５Ｂ、５Ｙ、５Ｇ  ダイクロイックミラー
６Ｂ、６Ｙ  ミラー
７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ  第２のフィールドレンズ
８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ  空間光変調素子
９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ  偏光ビームスプリッタ
１０  クロスダイクロイックプリズム
１１  導波管
１２  プローブ
１３  開口空洞
１４  無電極ランプ
１４ａ  発光部
１５  球面反射鏡
１６  反射面
１７  開口
２０  投射レンズ
２１、２２、２３、２４、２６  凸レンズ
２５  凹レンズ
２７  １／４波長板
２８  反射型偏光板
３０  反射鏡
３１  球面反射部
３２  楕円面反射部
【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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【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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