JP2004134297A

JP2004134297A - 光源装置および光投射装置

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Publication number: JP2004134297A
Application number: JP2002299279A
Authority: JP
Inventors: Takeo Matsushima; 松島　竹夫
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】光源から放射される光を高い効率で利用することができて、光源の長い使用寿命を達成できると共に、小型化を達成することが可能な新規の光源装置および光投射装置を提供すること。
【解決手段】光源装置は、光源と、光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備え、反射ミラーが複数のミラー素子により構成されており、各ミラー素子は、それによる反射光が少なくとも他の一つのミラー素子を介して光投射口より投射されると共に、少なくとも一つのミラー素子による反射光が光源位置を通過することなく他のミラー素子に入射して反射され、ミラー素子を介して光源位置を通過し、光投射口から投射されるように配置されてなることを特徴とし、光投射投射装置は、前記光源装置を備えてなることを特徴とする。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置および光投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光変調素子を備えてなるデジタルプロジェクター装置などの光投影装置の或る種のものとしては、光投射源から投射された光がレンズや偏光素子（ＰＢＳ）などを介して、光変調素子に入射され、この光が当該光変調素子を透過することによって光像となってスクリーンなどの被投影面に投影される構成を有するものが知られている。
【０００３】
このような光投影装置においては、光投射源として、例えば放電ランプの電極間に生じるアークを光源とし、この光源と、当該光源から放射される光を、上記光変調素子の入射口に向けて投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置および、例えばフライアイなどの集光用光学系を有する光投射装置が用いられている。
【０００４】
近年、光投影装置においては、被投影面に対する照度を大きくすると共に、装置自体の小型化の要請がある。
而して、装置自体の小型化を達成するために、光投影装置を構成する光変調素子が小型化されてきているが、光変調素子が小型化されることに伴って光投射装置から投射された光を光変調素子に入射するための入射口の面積が小さくなるため、光投影装置の光投射源として、光変調素子が小型化される以前に用いられていた光投射装置をそのまま用いたのでは、入射口に係る入射角が同じである場合、入射口に対する光源のアーク長の大きさが過大となって当該入射口に対する集光効率が低くなり、その結果、光投射装置から投射された光を高い効率で利用することができない、という問題がある。
また、光投射装置が光源から放射される光を、例えば楕円面鏡や放物面鏡などの反射ミラーによって直接入射口に入射させる構成を有するものである場合は、当該反射ミラーによって捕捉された光のみが、例えば光変調素子などの光学系に入射することとなるので、かかる反射ミラーで反射した反射光が光源から直接光投射口の方向に放射される光によっては補強されることがないことから、入射口に対する集光効率が大変低いものとなる。
【０００５】
また、光投射装置において、入射口に対する集光効率を大きくするために、光源であるアークのアーク長を、当該入射口の面積に対応するよう小さくすべく、より一層電極間距離の小さい放電ランプを用いることが検討されているが、所望の光量を得るためには、当該入射口の面積が小さくなる分だけ、当該アークの輝度を上昇させる必要があり、短い電極間に大きな発光エネルギーを入力することが必要となることから、光源を構成する放電ランプに長い使用寿命が得られない、という問題がある。
【０００６】
このような問題を解決する手法として、例えば放電ランプの背後において、当該放電ランプを覆うよう光投射口に対向して配置された球面鏡を反射ミラーとして備えた光投射装置、また、各々、その内向面が放電ランプを臨み、当該放電ランプを囲むよう配置された放物面鏡および球面鏡を組み合わせて構成された組み合わせ反射ミラーを備えた光投射装置などを採用することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
このような球面鏡を備えてなる構成の光投射装置においては、当該球面鏡による反射光が光源位置を通過することとなるため、この反射光により、光源から直接光投射口の方向に放射される光を補強することができることから、このような光投射装置を光投射源とする光投影装置によれば、光変調素子に導く光を補強されたものとすることができて被投影面に対する照度を大きくすることも可能であると考えられる。
然るに、特許文献１に係る光投射装置をはじめ従来技術に係る光投射装置においては、光を補強する程度が２倍にとどまっており、近時の光投射装置に対する要請を十分に満足させるものではない。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第６２３１１９９号明細書
【特許文献２】
米国特許第３０７８７６０号明細書
【特許文献３】
米国特許第４１５１５８４号明細書
【特許文献４】
米国特許第４３０５０９９号明細書
【特許文献５】
特開平１１−２０３９３２１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、従来の光投射装置に係る光源装置に比較して、光源から放射される光を高い効率で利用することができて、光源の長い使用寿命を達成できると共に、小型化を達成することが可能な新規の光源装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、光源から放射される光を高い効率で利用することができて、光源の長い使用寿命を達成できると共に、小型化を達成することが可能な光投射装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光源装置は、光源と、当該光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置であって、
前記反射ミラーが複数のミラー素子により構成されており、各々のミラー素子は、それによる反射光が少なくとも他の一つのミラー素子を介して光投射口より投射されると共に、少なくとも一つのミラー素子による反射光が光源位置を通過することなく他のミラー素子に入射して反射され、ミラー素子を介して光源位置を通過し、光投射口から投射されるように配置されてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光源装置は、光源と、当該光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置であって、
前記反射ミラーが前記光源を包囲するよう配置された第１の曲面状ミラー素子、第２の曲面状ミラー素子および球面状ミラー素子により構成されており、各々のミラー素子は、それによる反射光が下記（１）〜（３）の経路に従って光投射口から投射されるように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
（１）第１の曲面状ミラー素子による反射光は、光源位置を通過することなく第２の曲面状ミラー素子に入射して反射され、光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
（２）球面状ミラー素子による反射光は、光源位置を通過した後に第１の曲面状ミラー素子に入射して反射され、上記（１）の経路に従って第２の曲面状ミラー素子を介して光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
（３）第２の曲面状ミラー素子の反射光は、光源位置を通過することなく第１の曲面状ミラー素子に入射して反射され、光源位置を通過して球面状ミラー素子に入射して反射された後、上記（２）の経路に従って第１の曲面状ミラー素子および第２の曲面状ミラー素子をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
【００１２】
本発明の光源装置は、光源と、当該光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置であって、
前記反射ミラーが前記光源を包囲するよう配置された４個の曲面状ミラー素子により構成されており、各々の曲面状ミラー素子は、それによる反射光が少なくとも他の一つの曲面状ミラー素子を介して光投射口より投射されると共に、少なくとも一つの曲面状ミラー素子による反射光が光源位置を通過することなく他の曲面状ミラー素子に入射して反射され、曲面状ミラー素子を介して光源位置を通過し、光投射口から投射されるように配置されてなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光源装置は、光源と、当該光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置であって、
前記反射ミラーが前記光源を包囲するよう配置された第１の平面状ミラー素子、第２の平面状ミラー素子、球面状ミラー素子およびレンズにより構成されており、各々のミラー素子は、それによる反射光が下記（１）〜（３）の経路に従って光投射口から投射されるように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
（１）第１の平面状ミラー素子による反射光は、レンズを介して光源位置を通過することなく第２の平面状ミラー素子に入射して反射され、光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
（２）球面状ミラー素子による反射光は、光源位置を通過した後に第１の平面状ミラー素子に入射して反射され、上記（１）の経路に従ってレンズおよび第２の平面状ミラー素子をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
（３）第２の平面状ミラー素子による反射光は、レンズを介して光源位置を通過することなく第１の平面状ミラー素子に入射して反射され、光源位置を通過した後に球面状ミラー素子に入射して反射され、上記（２）の経路に従って第１の平面状ミラー素子、レンズおよび第２の平面状ミラー素子をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
【００１５】
本発明の光源装置においては、ミラー素子を介して光投射口から投射される光が、光源から光投射口の方向に放射された光に重畳する。
【００１６】
本発明の光投射装置は、上記の光源装置と、当該光源装置から投射される光の経路上に設けられた集光用光学系とを備えてなることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
本発明の光源装置によれば、複数のミラー素子により構成されてなる反射ミラーを備え、この反射ミラーを構成する各々のミラー素子による反射光のすべてが最終的に光源位置を通過して光投射口から投射されることから、ミラー素子を介して光投射口から投射される光により、光源から直接投射される光が補強されるため、光源から放射される光を高い効率で利用することができ、その結果、光源の設計の自由度が大きくなって装置自体の小型化を図ることができ、しかも長い使用寿命を得ることができる。
従って、本発明の光源装置によれば、光源から放射される光を高い効率で利用することができ、しかも、長い使用寿命が得られると共に、装置自体の小型化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の光源装置の一例の概要を示す説明用斜視図である。
この光源射装置においては、光源１１を形成する放電ランプ（以下、「光源ランプ」ともいう。）１０と、この光源１１から放射される光を投射するための光投射口２５と、光源１１からの放射光のうち光投射口２５から外れる方向に向かって放射される光を当該光投射口２５を介して投射する反射ミラー２０とが設けられている。
【００２０】
この光源装置において、光源ランプ１０は、ショートアーク型放電ランプであって、陽極１８および陰極１９が対向配置されてなる発光空間を囲繞する発光管部１２Ａと、当該発光管部１２Ａの両端に連結し、各々、その先端に陽極１８および陰極１９が形成された電極棒１４、１５が伸び、端部に口金１６、１７が装着されている封止管部１２Ｂ、１２Ｃとを有する放電容器１２を備え、当該放電容器１２が気密封止されてその内部に、例えばキセノンガスが封入されてなるものであり、光源１１は、光源ランプ１０における陽極１８と陰極１９との間に生じるアークにより形成される。
ここに、陽極１８と陰極１９との間に生じるアークのアーク軸は、光源ランプ１０の管軸と平行なものとなる。
【００２１】
反射ミラー２０は、光源ランプ１０に係る発光管部１２Ａの外周を間隙を介して覆うよう設けられており、当該光源ランプ１０の電極（陽極１８および陰極１９）間に生じるアークよりなる光源１１の輝点１１Ａを含み光源ランプ１０の管軸に対して垂直な仮想平面（以下、「第１対称面」ともいう。）に関して対称（図１において上下対称）な構造を有している。
この図の例において、反射ミラー２０には、光源ランプ１０の管軸の伸びる方向（図１において上下方向）に、光投射口２５と連通し、光源ランプ１０の封止管部１２Ｂ、１２Ｃの外径より大きな内径を有する冷却風流通口２６、２６が形成されており、この冷却風流通口２６、２６の各々から光源ランプ１０の封止管部１２Ｂ、１２Ｃが突出している。このような構成により、反射ミラー２０を大型化させずに当該反射ミラー２０により囲まれた空間に冷却風を流通させることができるため、動作中の光源装置における光源ランプ１０および反射ミラー２０などの冷却を行うことができる。
【００２２】
そして、反射ミラー２０は、第１の曲面状ミラー素子２２と、当該第１の曲面状ミラー素子２２に連接する第２の曲面状ミラー素子２３と、当該第２の曲面状ミラー素子２３に隣接する球面状ミラー素子２４とにより構成され、これらのミラー素子が光源ランプ１０における発光管部１２Ａに形成される光源１１を包囲するよう設けられてなるものであり、第１の曲面状ミラー素子２２の外側端２２Ａと、球面状ミラー素子２４の外側端２４Ａとによって光投射口２５が形成されている。
【００２３】
反射ミラー２０を構成する第１の曲面状ミラー素子２２、第２の曲面状ミラー素子２３および球面状ミラー素子２４の反射面の形態および具体的な光学的位置関係を図２を用いて説明する。
【００２４】
図２は、図１の光源装置における光源の輝点を含み光源ランプの管軸に対して垂直な面における反射ミラーの断面を、座標軸上に示す説明図である。
図２においては、原点Ｏを光源１１の輝点１１Ａとし、Ｘ軸上に第１の曲面状ミラー素子２２に係る光投射口２５の縁部を形成する外側端２２Ａ上の点ａおよび球面状ミラー素子２４の内側端上の点ｂが存在し、Ｙ軸上に第１の曲面状ミラー素子２２と第２の曲面状ミラー素子２３との連接部上の点ｃおよび球面状ミラー素子２４に係る光投射口２５の縁部を形成する外側端２４Ａ上の点ｄが存在する。
【００２５】
この反射ミラー２０においては、球面状ミラー素子２４は、その内側端における第１対称面と交わる部分において第２の曲面状ミラー素子２３と連接されている。
【００２６】
球面状ミラー素子２４は、光源１１の輝点１１Ａを中心とする半径ｒの球の１／４球面体であって、第１対称面上においては、当該球面状ミラー素子２４の反射面は原点Ｏを中心とした１／４円を形成しており、輝点１１Ａから放射される光のπ／２（ラジアン）分を捕捉して反射する。
ここに、第１対称面においては、輝点１１Ａから球面状ミラー素子２４までの距離ｒ、また、輝点１１Ａから第１の曲面状ミラー素子および第２の曲面状ミラー素子の最短距離は、光源ランプ１０に係る発光管部１２Ａの外径の１／２倍以上の大きさとされる。
【００２７】
第１の曲面状ミラー素子２２は、光源１１の輝点１１Ａに焦点を有する放物面鏡であって、下記式（１）で表される放物線が、図２におけるＸ軸を回転軸として±９０°回転することによって形成される軌跡を曲面として有する曲面体である。
なお、式（１）において、ａは正の実数を示す。
【００２８】
【数１】

【００２９】
第２の曲面状ミラー素子２３は、光源ランプ１０の管軸および図２におけるＹ軸を含み第１対称面に対して垂直な仮想平面に関して、第１の曲面状ミラー素子２２に対称（図２において左右対称）な構造を有している。
【００３０】
そして、第１の曲面状ミラー素子２２および第２の曲面状ミラー素子２３は、前記第１対称面上においては、輝点１１Ａから放射される光のπ／２（ラジアン）分を捕捉して、それぞれＹ軸に関して対称な、第２の曲面状ミラー素子２３または第１の曲面状ミラー素子２２に向けて反射する。
【００３１】
この第１の実施の形態において、輝点１１Ａから球面状ミラー素子２４までの距離（ｒ）、および、輝点１１Ａから第１の曲面状ミラー素子２２および第２の曲面状ミラー素子２３までの最短距離は、光源ランプ１０に係る発光管部１２Ａの外径の１／２倍以上の大きさとされる。
【００３２】
以上のような反射ミラー２０を構成する第１の曲面状ミラー素子２２、第２の曲面状ミラー素子２３および球面状ミラー素子２４の各々は、それによる反射光のすべてが他のミラー素子を介して光投射口２５より投射されると共に、光源１１から第１の曲面状ミラー素子２２および第２の曲面状ミラー素子２３の各々に向かって放射された光による反射光が光源位置（図２において原点Ｏ）を通過することなく他のミラー素子に向かって導かれるが、ミラー素子を介して光投射口２５から投射される光（以下、「投射反射光」ともいう。）が光源位置を通過するよう配置された構成となっている。
【００３３】
光源ランプ１０における光源１１から放射され、反射ミラー２０を介して光投射口２５から投射される光の経路を、下記（１）〜（３）に示す。
ここに、反射ミラー２０の光投射口２５においては、アーク軸の伸びる方向に垂直な面における投射角の大きさが９０°とされている。
本発明において「投射角」とは、光投射口から投射される光における光源からの広がりをいう。
【００３４】
（１）光源１１から第１の曲面状ミラー素子２２の方向に放射された光は、当該第１の曲面状ミラー素子２２によって反射され、光源位置を通過することなく第２の曲面状ミラー素子２３に入射して反射され、これにより、光源位置を通過した後に光投射口２５から投射される。
【００３５】
（２）光源１１から球面状ミラー素子２４の方向に放射された光は、当該球面状ミラー素子２４によって反射され、光源位置を通過した後に第１の曲面状ミラー素子２２に入射して反射される。そして、第１曲面状ミラー素子２２による反射光は、上記（１）の経路に従って第２の曲面状ミラー素子２３を介して光源位置を通過した後に光投射口２５から投射される。
【００３６】
（３）光源１１から第２の曲面状ミラー素子２３の方向に放射された光は、当該第２の曲面状ミラー素子２３によって反射され、光源位置を通過することなく第１の曲面状ミラー素子２２に入射して反射され、その反射光は、光源位置を通過した後に球面状ミラー素子２４に入射して反射される。そして、球面状ミラー素子２４による反射光は、上記（２）の経路に従って第１の曲面状ミラー素子２２および第２の曲面状ミラー素子２３をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口２５から投射される。
【００３７】
以上の構成の光源装置によれば、光源１１から放射された光は、その一部が光投射口２５から直接投射され、他の一部が反射ミラー２０を介して投射されるが、反射ミラー２０を構成する第１の曲面状ミラー素子２２、第２の曲面状ミラー素子２３および球面状ミラー素子２４の各々に向かって放射された光による反射光のすべてが他のミラー素子を介し、最終的に第２の曲面状ミラー素子２３を介して光源位置を通過して光投射口２５より投射されるため、反射ミラー２０に映し出された見かけ上３個の光源の各々からは、光源１１から放射される光の強度と同程度の大きさを有する光が放射されることとなり、光投射口２５から投射される投射反射光が、光源１１から直接投射される光と重畳し、これにより、光源１１から光投射口２５を介して直接投射される光を補強するため、光源１１から放射される光を高い効率で利用することができる。
【００３８】
また、光源１１から放射される光を高い効率で利用することができることから、光源１１の設計の自由度が大きくなり、極めて大きい発光エネルギーを入力せずとも所望の投射光を得ることができるため、装置自体の小型化を図ることができ、しかも長い使用寿命を得ることができる。
従って、第１の実施の形態に係る光源装置によれば、光源１１から放射される光を高い効率で利用することができ、しかも、長い使用寿命が得られると共に、装置自体の小型化を図ることができる。
【００３９】
以上、第１の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、各部の具体的構成については種々の変更を加えることができる。
例えば、反射ミラーとしては、球面状ミラー素子が、その内側端の第１対称面と交わる部分において第２の曲面状ミラー素子に連接されてなる構成のものに限定されず、輝点からの距離（ｒ）が第１の曲面状ミラー素子および第２の曲面状ミラー素子との関係から制限されるものではない。
【００４０】
また、光源ランプとしては、キセノンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等のショートアーク型放電ランプ、エキシマランプ等のロングアーク型放電ランプなどを用いることもでき、また、放電ランプに限定されず、白熱ランプを用いることもできる。更に、光源は、ランプに限定されず、固体発光の発光ダイオードよりなるものであってもよい。
【００４１】
〔第２の実施の形態〕
図３は、本発明の光源装置の他の例の概要を示す説明用斜視図であり、図４は、図３における線分Ａ−Ｂの矢視断面図であって、光源装置の反射ミラーの構成を示す説明図である。
この光源装置においては、光源３１を形成する放電ランプ（以下、「光源ランプ」ともいう。）３０と、この光源３１から放射される光を投射するための光投射口４５と、光源３１からの放射光のうち光投射口４５から外れる方向に向かって放射される光を当該光投射口４５を介して投射する反射ミラー４０とが設けられている。
【００４２】
この光源装置において、光源ランプ３０は、反射ミラー付ショートアーク型放電ランプであって、対向配置されてなる陽極３８と陰極３９との間に生じるアークにより形成される光源３１を覆うよう設けられている反射ミラー４０を囲繞し、光透過性を有する部材よりなる窓部３４が形成されてなるセラミック製の円筒体３２Ａを有する放電容器３２を備え、当該放電容器３２における円筒体３２Ａの開口が口金３６、３７によって塞がれることによって気密封止されたその内部に、例えばキセノンガスが封入されており、各々、その先端に陽極３８および陰極３９が形成された電極棒（図示せず）が支持部材（図示せず）によって支持されてなるものである。
この図の例においては、放電容器３２内において、当該放電容器３２における窓部３４と、光投射口４５と間に、支持部材（図示せず）によって固定されている窓材３３が設けられており、この窓材３３は、光透過性を有する部材よりなり、窓部３４によって形成されている開口の大きさに適合すると共に、光投射口４５から投射される光の全部が通過するような大きさを有する板状体によって構成されている。
【００４３】
反射ミラー４０は、電極（陽極３８および陰極３９）間に生じるアークよりなる光源３１の輝点３１Ａを含みアーク軸に対して垂直な仮想平面（以下、「第２対称面」ともいう。）に関して対称な構造を有している。
【００４４】
そして、反射ミラー４０は、第１の曲面状ミラー素子４１と、当該第１の曲面状ミラー素子４１に連接する第２の曲面状ミラー素子４２と、当該第２の曲面状ミラー素子４２に連接する第３の曲面状ミラー素子４３と、当該第３の曲面状ミラー素子４３に連接する第４の曲面状ミラー素子４４との合計４個の曲面状ミラー素子により構成され、これらの曲面状ミラー素子が光源３１を包囲するよう配置されてなるものであり、第１の曲面状ミラー素子４１の外側端４１Ａと、第４の曲面状ミラー素子４４の外側端４４Ａとによって光投射口４５が形成されている。
【００４５】
反射ミラー４０を構成する第１の曲面状ミラー素子４１、第２の曲面状ミラー素子４２、第３の曲面状ミラー素子４３および第４の曲面状ミラー素子４４の反射面の形態および具体的な光学的位置関係を図５を用いて説明する。
【００４６】
図５は、図３の光源装置における光源の輝点を含みアーク軸に対して垂直な面における反射ミラーの断面を、座標軸上に示す説明図である。
図５においては、原点Ｏを光源３１の輝点３１Ａとし、Ｘ軸上に第２の曲面状ミラー素子４２と第３の曲面状ミラー素子４３との連接部上の点ｅが存在する。
【００４７】
この反射ミラー４０は、第１の曲面状ミラー素子４１および第２の曲面状ミラー素子４２よりなるアーク軸に対して垂直な面における断面が凹状の第１の断面凹状ミラー体４０Ａと、当該第１の断面凹状ミラー体４０Ａに対向する第３の曲面状ミラー素子４３および第４の曲面状ミラー素子４４よりなり、アーク軸に対して垂直な面における断面が凹状の第２の断面凹状ミラー体４０Ｂとが組み合わされてなる構成を有している。
【００４８】
第１の曲面状ミラー素子４１は、光源３１の輝点３１Ａに焦点を有する放物線面鏡であって、図５における直線Ｌ１（Ｘ軸からの傾きが１８°の直線）上に焦点と頂点とを有する放物線が、直線Ｌ１を回転軸として±９０°回転することによって形成される軌跡を曲面として有する曲面体である。
【００４９】
第２の曲面状ミラー素子４２は、アーク軸および第２対称面における第１の曲面状ミラー素子４１と第２の曲面状ミラー素子４２との連接部上の点（図５において点ｆ）を含み第２対称面に対して垂直な仮想平面に関して、第１の曲面状ミラー素子４１に対称（図５において直線Ｍ１対称）な構造を有している。
【００５０】
第３の曲面状ミラー素子４３および第４の曲面状ミラー素子４４よりなる第２の断面凹状ミラー体４０Ｂは、アーク軸および図５におけるＸ軸を含む仮想平面（以下、「特定仮想平面」ともいう。）に関して、第１の断面凹状ミラー体４０Ａに対称（図５において上下対称）な構造を有している。
具体的には、第３の曲面状ミラー素子４３は、特定仮想平面に関して、第２の曲面状ミラー素子４２に対称（図５において上下対称）な構造を有しており、また、第４の曲面状ミラー素子４４は、特定仮想平面に関して、第１の曲面状ミラー素子４１に対称（図５において上下対称）な構造を有している。
【００５１】
以上のような反射ミラー４０を構成する第１の曲面状ミラー素子４１、第２の曲面状ミラー素子４２、第３の曲面状ミラー素子４３および第４の曲面状ミラー素子４４の各々は、それによる反射光のすべてが他のミラー素子を介して光投射口４５より投射されると共に、光源３１から各曲面状ミラー素子に向かって放射された光による反射光が光源位置（図５において原点Ｏ）を通過することなく他のミラー素子に向かって導かれるが、曲面状ミラー素子を介して光投射口４５から投射される投射反射光が光源位置を通過するよう配置された構成となっている。
【００５２】
光源ランプ３０における光源３１から放射され、反射ミラー４０を介して光投射口４５から投射される光の経路を、下記（１）〜（４）に示す。
ここに、光投射口４５においては、アーク軸の伸びる方向に垂直な面における投射角の大きさが７２°とされている。
【００５３】
（１）光源３１から第１の曲面状ミラー素子４１における光投射口４５側の領域の方向に放射された光は、当該第１の曲面状ミラー素子４１によって反射され、光源位置を通過することなく第２の曲面状ミラー素子４２に入射して反射され、これにより、光源位置を通過した後に光投射口４５から投射される。
【００５４】
（２）光源３１から第１の曲面状ミラー素子４１における第２の曲面状ミラー素子４２側の領域の方向に放射された光は、当該第１の曲面状ミラー素子４１によって反射され、光源位置を通過することなく第２の曲面状ミラー素子４２に入射して反射され、その反射光は、光源位置を通過した後に第４の曲面状ミラー素子４４に入射して反射される。そして、第４の曲面状ミラー素子４４による反射光は、光源位置を通過することなく第３の曲面状ミラー素子４３に入射して反射され、これにより、光源位置を通過した後に光投射口４５から投射される。
【００５５】
（３）光源３１から第２の曲面状ミラー素子４２における第１の曲面状ミラー素子４１側の領域の方向に放射された光は、当該第２の曲面状ミラー素子４２によって反射され、光源位置を通過することなく第１の曲面状ミラー素子４１に入射して反射され、その反射光は、光源位置を通過した後に第４の曲面状ミラー素子４４に入射して反射される。そして、第４の曲面状ミラー素子４４による反射光は、光源位置を通過することなく第３の曲面状ミラー素子４３に入射して反射され、これにより、光源位置を通過した後に光投射口４５から投射される。
【００５６】
（４）光源３１から第２の曲面状ミラー素子４２における第３の曲面状ミラー素子４３側の領域の方向に放射された光は、当該第２の曲面状ミラー素子４２によって反射され、光源位置を通過することなく第１の曲面状ミラー素子４１に入射して反射され、その反射光は、光源位置を通過した後に第３の曲面状ミラー素子４３に入射して反射される。そして、第３の曲面状ミラー素子４３による反射光は、光源位置を通過することなく第４の曲面状ミラー素子４４に入射して反射され、その反射光は、光源位置を通過した後に第１の曲面状ミラー素子４１における第２の曲面状ミラー素子４２側の領域に入射して反射される。この第１の曲面状ミラー素子４１による反射光は、上記（２）の経路に従って第２の曲面状ミラー素子４２、第４の曲面状ミラー素子４４および第３の曲面状ミラー素子４３をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口４５から投射される。
【００５７】
光源３１から第２の断面凹状ミラー体４０Ｂを構成する第３の曲面状ミラー素子４３および第４の曲面状ミラー素子４４の方向に放射された各々の光は、前記特定仮想平面（すなわち、アーク軸および図５におけるＸ軸を含む仮想平面）に関して、第１の断面凹状ミラー体４０Ａに係る反射光の経路に対称（図５において上下対称）な経路に従って光源位置を通過した後に光投射口４５から投射される。
【００５８】
以上の構成の光源装置によれば、光源３１から放射された光は、その一部が光投射口４５から直接投射され、他の一部が反射ミラー４０を介して投射されるが、反射ミラー４０を構成する第１の曲面状ミラー素子４１、第２の曲面状ミラー素子４２、第３の曲面状ミラー素子４３および第４の曲面状ミラー素子４４の各々に向かって放射された光による反射光のすべてが他のミラー素子を介し、最終的に第２の曲面状ミラー素子４２または第３の曲面状ミラー素子４３を介して光源位置を通過して光投射口４５より投射されるため、反射ミラー４０に映し出された見かけ上４個の光源の各々からは、光源３１から放射される光の強度と同程度の大きさを有する光が放射されることとなり、この光投射口４５から投射される投射反射光が、光源３１から直接投射される光と重畳し、これにより、光源３１から光投射口４５を介して直接投射される光を補強するため、光源３１から放射される光を高い効率で利用することができる。
【００５９】
また、光源３１から放射される光を高い効率で利用することができることから、光源３１の設計の自由度が大きくなり、極めて大きい発光エネルギーを入力せずとも所望の投射光を得ることができるため、装置自体の小型化を図ることができ、しかも長い使用寿命を得ることができる。
従って、第２の実施の形態にかかる光源装置によれば、第１の実施の形態と同様に、光源３１から放射される光を高い効率で利用することができ、しかも、長い使用寿命が得られると共に、装置自体の小型化を図ることができる。
【００６０】
また、反射ミラー４０が、光源ランプ３０の放電容器３２内に設けられており、光源３１から放射された光が直接反射ミラー４０に反射されて光投射口４５から投射されることから、反射ミラーが、例えばガラス製の放電容器内に電極が配置されてなる放電ランプを包囲する設けられている場合のように、光源から放射された光が放電容器に反射および吸収されることがないため、光源３１から放射される光を一層高い効率で利用することができる。
【００６１】
以上、第２の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、各部の具体的構成については種々の変更を加えることができる。
例えば、光源装置は、一層高い効率で光源から放射された光を利用することができることから、反射ミラーが放電容器内に設けられており、光源から放射された光が直接反射ミラーに反射される構成を有するものであること好ましいが、反射ミラーが、例えばガラス製の放電容器を備えた、例えばショートアーク型放電ランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプなどの放電ランプを包囲するよう設けられてなるものであってもよい。
【００６２】
更に、光源装置は、棒状の光源ランプを構成する電極間に発生するアークにより形成される光源と、当該光源ランプの管軸に沿って伸びる曲面を有する４個の曲面状ミラー素子よりなる反射ミラーとを備えてなるものであってもよい。
この反射ミラーは、当該反射ミラーを構成する曲面状ミラー素子の各々が、それによる反射光のすべてが他の曲面状ミラー素子を介して光投射口より投射されると共に、光源から少なくとも１つの曲面状ミラー素子に向かって放射された光による反射光が光源位置を通過することなく他のミラー素子に向かって導かれるが、曲面状ミラー素子を介して光投射口から投射される投射反射光が光源位置を通過するよう配置された構成となっていることが必要とされる。
【００６３】
また、反射ミラーは、アーク軸の伸びる方向に垂直な面における光投射口に係る投射角の大きさが７２°である構成のものに限定されず、例えば図６に示すように、アーク軸の伸びる方向に垂直な面における光投射口５７に係る投射角の大きさが１２０°である構成を有するものであってもよい。
この図の例の反射ミラー５２は、図５に係る反射ミラーにおいて、第１の曲面状ミラー素子５３および第２の曲面状ミラー素子５４に係る対称面（図６における直線Ｍ２を含む面）と、第３の曲面状ミラー素子５５および第４の曲面状ミラー素子５６の対称面（図６における直線Ｍ３を含む面）とのなす角、および、第１の曲面状ミラー素子５３の外側端５３Ａと第４の曲面状ミラー素子５６の外側端５６Ａとによって形成されている光投射口５７に係る投射角が異なること以外は当該図５に係る反射ミラーと同様の構成を有するものである。図６において、Ｃ１は、第１の曲面状ミラー素子５３および第２の曲面状ミラー素子５４よりなる第１の断面凹状ミラー体５２Ａと、第３の曲面状ミラー素子５５および第４の曲面状ミラー素子５６よりなる第２の断面凹状ミラー体５２Ｂとの対称面を含む直線である。
【００６４】
このような構成を有する反射ミラー５２を備えた光源装置においては、当該反射ミラー５２における曲面状ミラー素子５３、５４、５５、５６の各々による反射光が、図６に示すような経路に従って最終的に光源位置を通過した後に、光源から直接投射される光に重畳した状態で光投射口５７から放射されるため、反射ミラー５２に見かけ上の光源が２個映し出され、これらの見かけ上の光源からの光が、光源から光投射口５７を介して直接投射される光を補強することとなる。
【００６５】
また、反射ミラーは、曲面状ミラー素子のみを組み合わせてなるものに限定されず、例えば図７に示すように、曲面状ミラー素子と、球面状ミラー素子を組み合わせてなる構成を有するものであってもよい。
この図の例の反射ミラー５９は、図６に係る反射ミラーにおいて、第１の曲面状ミラー素子５３の外側端５３Ａに隣接する外方位置に球面状ミラー素子５８が備えられており、当該球面状ミラー素子５８の外側端５８Ａと、第４の曲面状ミラー素子５６の外側端５６Ａとによって形成されている光投射口５９Ａに係る投射角が異なること以外は当該図６に係る反射ミラーと同様の構成を有するものである。
球面状ミラー素子５８は、当該球面状ミラー素子５８に向かって光源から放射された光を捕捉すると、その光を光源位置を通過させる経路によって第３の曲面状ミラー素子５５に向けて反射する。
ここに、球面状ミラー素子５８にて反射されて第３の曲面状ミラー素子５５に入射した光は、光源から直接放射されて第３の曲面状ミラー素子５５に入射する光に重畳した状態で、第４の曲面状ミラー素子５６に向けて反射され、その後、第１の曲面状ミラー素子５３および第２の曲面状ミラー素子５４をこの順に経由し、光源位置を通過した後に光投射口５９Ａから投射される。
【００６６】
このような構成を有する反射ミラー５９を備えた光源装置においては、当該反射ミラー５９における曲面状ミラー素子５３、５４、５５、５６および球面状ミラー素子５８の各々による反射光が、図７に示すような経路に従って最終的に光源位置を通過した後に、光源から直接投射される光に重畳した状態で光投射口５９Ａから放射されるため、反射ミラー５９に見かけ上の光源が５個映し出され、これらの見かけ上の光源からの光が、光源から光投射口５９Ａを介して直接投射される光を補強することとなる。
ここに、この反射ミラー５９を備えてなる光源装置においては、紙面に対して垂直な方向に伸びるアーク軸の伸びる方向に垂直な面における光投射口５９Ａに係る投射角の大きさが６０°とされている。
【００６７】
更に、反射ミラーは、光源から光投射口以外の方向に放射される光の利用効率を大きくするために、当該反射ミラーを構成する複数のミラー素子が連続してなる構成を有するものであることが好ましいが、図８に示すように、反射ミラー６２を構成する曲面状ミラー素子６３、６４、６５、６６の各々が互いに離間して配置されてなる構成を有するものであってもよく、更に、曲面ミラー素子６３、６４、６５、６６の各々が互いに離間して配置されてなる複数のミラー素子構成体（例えば曲面状ミラー素子６３においては６３Ａおよび６３Ｂ）よりなるものであってもよい。図８において、６１Ａは光源の輝点である。
このような構成の反射ミラー６２を備えてなる光源装置においても、光投射口６７から投射される投射反射光によって光源から直接投射される光が補強されることにより、光源から放射される光を高い効率で利用することができる。
ここに、図８の反射ミラー６２を備えてなる光源装置においては、紙面に対して垂直な方向に伸びるアーク軸に垂直な面における光投射口６７に係る投射角の大きさが３６°とされている。
なお、図８においては、各曲面状ミラー素子６３、６４、６５、６６に係る反射光の経路が示されている。
【００６８】
また、第１の実施の形態と同様に、光源は、種々の放電ランプや白熱ランプの他、例えば固体発光の発光ダイオードなどよりなるものであってもよい。
【００６９】
〔第３の実施の形態〕
図９は、本発明の光源装置の他の一例の概要を示す説明用断面図である。
この光源射装置においては、例えば第１の実施の形態の光源装置に係る光源ランプと同様の構成を有するショートアーク型放電ランプの陽極と陰極との間に生じるアークにより形成される光源と、この光源から放射される光を投射するための光投射口８６と、光源からの放射光のうち光投射口８６から外れる方向に向かって放射される光を当該光投射口８６を介して投射する反射ミラー８０とが設けられている。図９において、７１Ａは光源の輝点である。
【００７０】
反射ミラー８０は、第１の平面状ミラー素子８２と、収束用の凸状レンズ８５と、当該収束用の凸状レンズ８５に関して第１の平面状ミラー素子８２と対称に配置された第２の平面状ミラー素子８３と、第１の平面状ミラー素子８２と光源を介して対向するよう配置された球面状ミラー素子８４とにより構成され、これらのミラー素子が光源ランプにおける発光管部に形成される光源を包囲するよう設けられてなるものであり、第１の平面状ミラー素子８２の外側端８２Ａと球面状ミラー素子８４の外側端８４Ａとの間において、反射ミラー８０に映し出された見かけ上３個の光源の各々からの光が、光源から直接投射される光と重畳して放射される光投射口８６が形成されている。
【００７１】
球面状ミラー素子８４は、光源の輝点７１Ａを中心とする球に係る球面体である。
この図の例においては、第１の平面状ミラー素子８２および第２の平面状ミラー素子８３は、同一形状を有する平面体である。
【００７２】
以上のような反射ミラー８０を構成する第１の平面状ミラー素子８２、第２の平面状ミラー素子８３および球面状ミラー素子８４の各々は、それによる反射光のすべてが他のミラー素子を介して光投射口８６より投射されると共に、光源から第１の平面状ミラー素子８２および第２の平面状ミラー素子８３に向かって放射された光による反射光が光源位置（図において輝点７１Ａ）を通過することなく他のミラー素子に向かって導かれるが、ミラー素子を介して光投射口８６から投射される投射反射光が光源位置を通過するよう配置された構成となっている。
【００７３】
光源から放射され、反射ミラー８０を介して光投射口８６から投射される光の経路を、下記（１）〜（３）に示す。
ここに、光投射口８６においては、アーク軸の伸びる方向に垂直な方向における投射角の大きさが４０°とされている。
【００７４】
（１）光源から第１の平面状ミラー素子８２の方向に放射された光は、当該第１の平面状ミラー素子８２によって反射され、光源位置を通過することなく凸状レンズ８５を介して第２の平面状ミラー素子８３に入射して反射され、これにより、光源位置を通過した後に光投射口８６から投射される。
【００７５】
（２）光源から球面状ミラー素子８４の方向に放射された光は、当該球面状ミラー素子８４によって反射され、光源位置を通過した後に第１の平面状ミラー素子８２に入射して反射される。そして、第１の平面状ミラー素子８２による反射光は、上記（１）の経路に従って凸状レンズ８５および第２の平面状ミラー素子８３をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口８６から投射される。
【００７６】
（３）光源から第２の平面状ミラー素子８３の方向に放射された光は、当該第２の平面状ミラー素子８３によって反射され、光源位置を通過することなく凸状レンズ８５を介して第１の平面状ミラー素子８２に入射して反射され、その反射光は、光源位置を通過した後に球面状ミラー素子８４に入射して反射される。そして、球面状ミラー素子８４による反射光は、上記（２）の経路に従って第１の平面状ミラー素子８２、凸状レンズ８５および第２の平面状ミラー素子８３をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口８６から投射される。
【００７７】
以上の構成の光源装置によれば、光源から放射された光は、その一部が光投射口８６から直接投射され、他の一部が反射ミラー８０を介して投射されるが、第１の平面状ミラー素子８２と第２の平面状ミラー素子８３とは、光源方向から各々の平面状ミラー素子（８２、８３）に向かって放射された光を、当該光源を通過させることなく他方の平面状ミラー素子（８３、８２）に向けて反射すると共に、球面状ミラー素子８４は、光源方向から当該球面状ミラー素子８４に向かって放射された光を光源を通過させて第１の平面状ミラー素子８２に向かって反射し、かかる反射光が、最終的に第２の平面状ミラー素子８３を介して光源位置を通過して光投射口８６より投射されるため、反射ミラー８０に映し出された見かけ上３個の光源の各々からは、光源から放射される光の強度と同程度の大きさを有する光が放射されることとなり、光投射口８６から投射される投射反射光が、光源から直接投射される光と重畳し、これにより、光源から光投射口８６を介して直接投射される光を補強するため、光源から放射される光を高い効率で利用することができる。
【００７８】
また、光源から放射される光を高い効率で利用することができることから、光源の設計の自由度が大きくなり、極めて大きい発光エネルギーを入力せずとも所望の投射光を得ることができるため、装置自体の小型化を図ることができ、しかも長い使用寿命を得ることができる。
従って、第３の実施の形態に係る光源装置によれば、第１の実施の形態と同様に、光源から放射される光を高い効率で利用することができ、しかも、長い使用寿命が得られると共に、装置自体の小型化を図ることができる。
【００７９】
以上、第３の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、各部の具体的構成については種々の変更を加えることができる。
例えば光源は、種々の放電ランプや白熱ランプの他、例えば固体発光の発光ダイオードなどよりなるものであってもよい。
【００８０】
以上のような第１の光源装置、第２の光源装置および第３の光源装置は、例えばデジタルプロジェクター装置、半導体露光装置、顕微鏡の対物レンズに導入される照明用装置などにおいて光源として好適に用いることができる。
【００８１】
以下、本発明の光源装置を備えてなる光投射装置の具体的な一例を、この光投射装置が光投射源として備えられてなる光投影装置の形態によって、図を用いて説明する。
【００８２】
図１０は、本発明の光投射装置を光投射源とする光投影装置の一例を示す説明用図である。
この光投影装置を構成する光投射装置は、光源装置として、図３で示される第２の実施の形態に係る光源装置９０を備えており、当該光源装置９０から投射された光が、例えば光変調素子の矩形状の入射口９１に入射する構成を有し、光源装置９０から放射された光を入射口９１に導びくための経路上には、集光用光学系として、図１１（イ）に示す構成を有する第１のフライアイ９３および図１１（ロ）に示す構成を有する第２のフライアイ９４がこの順に設けられている。
この図の例においては、第１のフライアイ９３を構成する複数の微小レンズ（以下、「第１の微小レンズ」ともいう。）９３Ａの各々を透過した光が、当該複数の第１の微小レンズ９３Ａの各々に付された符号に対応する符号の付された第２のフライアイ９４を構成する複数の微小レンズ９４Ａの各々に入射される。
【００８３】
入射口９１の大きさは、光源装置９０における光源を形成するアークの大きさ、光源装置９０に係る投射角および入射口９１における入射光の利用角の大きさなどに基づいて適宜に設定される。
【００８４】
この光投影装置においては、光投射装置における光源装置９０から投射された光は、第１のフライアイ９３および第２のフライアイ９４を、この順に透過することによってミキシング処理された後、入射口９１に入射されて光変調素子を透過することによって光像となり、例えばスクリーンなどの被投影面に投影される。
【００８５】
以上のような光投射装置は、光源から放射される光を高い効率で利用することができ、光源の設計の自由度が大きい光源装置９０を備えてなるものであることから、入射口９１の面積が光源を形成するアークのアーク長に対して小さくても、当該入射口９１において高い集光効率を得ることができるため、優れた光投射性能が得られると共に、光源の使用寿命の長期化および装置自体の小型化を図ることができる。
実際上、本発明の光投射装置を光投射源として用いた光投影装置においては、従来の光投射装置の光源装置に係るアーク長を有する光源を用い、従来の光投射装置によっては被投影面において所望の照度が得られないとされる小さな面積の入射口を有する場合であっても、極めて大きな発光エネルギーを入力せずに被投影面において、弊害を伴うことなく、被投影面に対する照度を大きくすることができ、これにより、所望の照度を得ることができる。
【００８６】
以上、本発明の光投射装置について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、各部の具体的構成については種々の変更を加えることができる。
例えば、集光用光学系としては、フライアイに代えて、レンズ、楕円球面鏡、放物面鏡などよりなる光を集光させると共に所定の入射口に光を導く光学系を用いることができる。
また、光投射装置は、例えば第２の実施の形態に係る光源装置において、当該光源装置を構成する窓材を、レンズなどの集光用光学系よりなる部材とした構成を有するものとすることができる。
【００８７】
以下、本発明の作用効果を確認するために行った実験について説明する。
【００８８】
＜実験例１＞
図１０の構成に従い、アーク軸の伸びる方向（以下、「アーク軸方向」ともいう。）の寸法が１０ｍｍ、当該アーク軸方向に垂直な方向（以下、「アーク軸垂直方向」ともいう。）の寸法が２．５ｍｍの大きさを有するアークを光源とし、アーク軸方向における投射角を１２０°、アーク軸垂直方向における投射角を７２°とする反射ミラーを備えた光源装置（図３で示される第２の実施の形態に係る光源装置）を備えた光投射装置（以下、「光投射装置（１）」ともいう。）を作製した。
【００８９】
この光投射装置（１）においては、第１のフライアイおよび第２のフライアイとして、光源装置から投射された光のアーク軸方向の広がりを１／２倍とし、アーク軸垂直方向の広がりを２倍とするミキシング処理を行うものを用い、また、入射口として、アーク軸方向における寸法が３０ｍｍ、アーク軸垂直方向における寸法が１８ｍｍであり、アーク軸方向およびアーク軸垂直方向の利用角の大きさが２０°であるものを用いた。
また、光源装置と第１のフライアイとの離間距離を２５ｍｍ、第１のフライアイと第２のフライアイとの離間距離を３３ｍｍ、第２のフライアイと入射口との離間距離を１５１ｍｍとした。
【００９０】
また、光投射装置（１）において、光源装置に代えて、アーク軸方向の寸法が１０ｍｍ、アーク軸垂直方向の寸法が２．５ｍｍの大きさを有するアークを発生させるショートアーク型放電ランプを用いたこと以外は光投射装置（１）と同様の構成を有する光投射装置（以下、「光投射装置（２）」ともいう。）を作製した。
この光投射装置（２）においては、アーク軸方向における投射角は１２０°、アーク軸垂直方向における投射角は３６０°である。
【００９１】
作製した光投射装置（１）および光投射装置（２）の各々において、同一のアーク発生条件によってアークを生じさせ、入射口における光の広がりの程度（以下、「光源像」ともいう。）の大きさを測定したところ、光投射装置（１）に係る光源像は、アーク軸方向の大きさが３０ｍｍ、アーク軸垂直方向の大きさが１８ｍｍ（面積が５４０ｍｍ^２）であり、入射角が２０°であり、入射口と適合した大きさを有するものであった。一方、光投射装置（２）に係る光源像は、アーク軸方向の大きさが３０ｍｍ、アーク軸垂直方向の大きさが９０ｍｍ（面積が２７００ｍｍ^２）であり、入射口の５倍の面積を有するものであった。
また、光投射装置（１）および光投射装置（２）の各々において、入射口における光量を測定し、この測定値を比較したところ、光投射装置（１）に係る光量の大きさは、光投射装置（２）に係る光量の大きさの５倍であった。
【００９２】
以上の結果から、光投射装置（１）に係る光源装置は、光源から放射される放射光を高い効率で利用することができることが確認された。
また、光投射装置（２）のアーク発生条件を、光投射装置（１）と同様の入射口における光量が得られる条件としたところ、当該光投射装置（２）における光源装置に大きな発光エネルギーを入力することが必要となり、その結果、光投射装置（２）における光源装置が大きなもとのなり、また、その使用寿命が、光投射装置（１）における光源装置と比して極めて短くなることが確認された。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の光源装置によれば、複数のミラー素子により構成されてなる反射ミラーを備え、この反射ミラーを構成する各々のミラー素子による反射光のすべてが最終的に光源位置を通過して光投射口から投射されることから、ミラー素子を介して光投射口から投射される光により、光源から直接投射される光が補強されるため、光源から放射される光を高い効率で利用することができ、その結果、光源の設計の自由度が大きくなって装置自体の小型化を図ることができ、しかも長い使用寿命を得ることができる。
従って、本発明の光源装置は、従来の光投射装置に係る光源装置に比較して、光源から放射される光を高い効率で利用することができ、しかも、長い使用寿命が得られると共に、装置自体の小型化を図ることができる新規な光源装置である。
【００９４】
本発明の光投射装置によれば、上記の光源装置が備えられているため、長い使用寿命が得られると共に、装置自体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源装置の一例の概要を示す説明用斜視図である。
【図２】図１の光源装置における光源の輝点を含み光源ランプの管軸に対して垂直な面における反射ミラーの断面を、座標軸上に示す説明図である。
【図３】本発明の光源装置の他の例の概要を示す説明用斜視図である。
【図４】図３の線分Ａ−Ｂの矢視断面図である。
【図５】図３の光源装置における光源の輝点を含みアーク軸に対して垂直な面における反射ミラーの断面を、座標軸上に示す説明図である。
【図６】本発明の光源装置における反射ミラーの他の例の構成を示す説明用断面図である。
【図７】本発明の光源装置における反射ミラーの更に他の例の構成を示す説明用断面図である。
【図８】本発明の光源装置における反射ミラーのまた更に他の例の構成を示す説明用断面図である。
【図９】本発明の光源装置における反射ミラーのまた更に他の例の構成を示す説明用断面図である。
【図１０】本発明の光投射装置を光投射源とする光投影装置の一例を示す説明用図である。
【図１１】図１０における光投射装置におけるフライアイを示す説明図である。
【符号の説明】
１０　　放電ランプ
１１　　光源
１１Ａ　　輝点
１２　　放電容器
１２Ａ　　発光管部
１２Ｂ、１２Ｃ　　封止管部
１４、１５　　電極棒
１６、１７　　口金
１８　　陽極
１９　　陰極
２０　　反射ミラー
２２　　第１の曲面状ミラー素子
２２Ａ　　外側端
２３　　第２の曲面状ミラー素子
２４　　球面状ミラー素子
２４Ａ　　外側端
２５　　光投射口
２６　　冷却風流通口
３０　　放電ランプ
３１　　光源
３１Ａ　輝点
３２　　放電容器
３２Ａ　　円筒体
３３　　窓材
３４　　窓部
３６、３７　　口金
３８　　陽極
３９　　陰極
４０　　反射ミラー
４０Ａ　　第１の断面凹状ミラー体
４０Ｂ　　第２の断面凹状ミラー体
４１　　　第１の曲面状ミラー素子
４１Ａ　　外側端
４２　　第２の曲面状ミラー素子
４３　　第３の曲面状ミラー素子
４４　　第４の曲面状ミラー素子
４４Ａ　　外側端
４５　　光投射口
５１Ａ　　輝点
５２　　反射ミラー
５２Ａ　　第１の断面凹状ミラー体
５２Ｂ　　第２の断面凹状ミラー体
５３　　第１の曲面状ミラー素子
５３Ａ　　外側端
５４　　第２の曲面状ミラー素子
５５　　第３の曲面状ミラー素子
５６　　第４の曲面状ミラー素子
５６Ａ　　外側端
５４Ａ　　側端
５７　　光投射口
５８　　球面状ミラー素子
５８Ａ　　外側端
５９　　反射ミラー
５９Ａ　　光投射口
６１Ａ　　輝点
６２　　反射ミラー
６３、６４、６５、６６　　曲面状ミラー素子
６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂ、６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ　　ミラー素子構成体
６７　　光投射口
７１Ａ　　輝点
８０　　反射ミラー
８２　　第１の平面状ミラー素子
８３　　第２の平面状ミラー素子
８２Ａ　　外側端
８４　　球面状ミラー素子
８４Ａ　　外側端
８５　　凸状レンズ
８６　　光投射口
９０　　光源装置
９１　　入射口
９３　　第１のフライアイ
９３Ａ　　微小レンズ
９４　　第２のフライアイ
９４Ａ　　微小レンズ

Claims

光源と、当該光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置において、
前記反射ミラーが複数のミラー素子により構成されており、各々のミラー素子は、それによる反射光が少なくとも他の一つのミラー素子を介して光投射口より投射されると共に、少なくとも一つのミラー素子による反射光が光源位置を通過することなく他のミラー素子に入射して反射され、ミラー素子を介して光源位置を通過し、光投射口から投射されるように配置されてなることを特徴とする光源装置。
光源と、当該光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置において、
前記反射ミラーが前記光源を包囲するよう配置された第１の曲面状ミラー素子、第２の曲面状ミラー素子および球面状ミラー素子により構成されており、各々のミラー素子は、それによる反射光が下記（１）〜（３）の経路に従って光投射口から投射されるように配置されていることを特徴とする光源装置。
（１）第１の曲面状ミラー素子による反射光は、光源位置を通過することなく第２の曲面状ミラー素子に入射して反射され、光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
（２）球面状ミラー素子による反射光は、光源位置を通過した後に第１の曲面状ミラー素子に入射して反射され、上記（１）の経路に従って第２の曲面状ミラー素子を介して光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
（３）第２の曲面状ミラー素子の反射光は、光源位置を通過することなく第１の曲面状ミラー素子に入射して反射され、光源位置を通過して球面状ミラー素子に入射して反射された後、上記（２）の経路に従って第１の曲面状ミラー素子および第２の曲面状ミラー素子をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
光源と、当該光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置において、
前記反射ミラーが前記光源を包囲するよう配置された４個の曲面状ミラー素子により構成されており、各々の曲面状ミラー素子は、それによる反射光が少なくとも他の一つの曲面状ミラー素子を介して光投射口より投射されると共に、少なくとも一つの曲面状ミラー素子による反射光が光源位置を通過することなく他の曲面状ミラー素子に入射して反射され、曲面状ミラー素子を介して光源位置を通過し、光投射口から投射されるように配置されてなることを特徴とする光源装置。
光源と、当該光源から放射される光を投射するための光投射口と、光源から光投射口以外の方向に放射される光を光投射口を介して投射する反射ミラーとを備えてなる光源装置において、
前記反射ミラーが前記光源を包囲するよう配置された第１の平面状ミラー素子、第２の平面状ミラー素子、球面状ミラー素子およびレンズにより構成されており、各々のミラー素子は、それによる反射光が下記（１）〜（３）の経路に従って光投射口から投射されるように配置されていることを特徴とする光源装置。
（１）第１の平面状ミラー素子による反射光は、レンズを介して光源位置を通過することなく第２の平面状ミラー素子に入射して反射され、光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
（２）球面状ミラー素子による反射光は、光源位置を通過した後に第１の平面状ミラー素子に入射して反射され、上記（１）の経路に従ってレンズおよび第２の平面状ミラー素子をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
（３）第２の平面状ミラー素子による反射光は、レンズを介して光源位置を通過することなく第１の平面状ミラー素子に入射して反射され、光源位置を通過した後に球面状ミラー素子に入射して反射され、上記（２）の経路に従って第１の平面状ミラー素子、レンズおよび第２の平面状ミラー素子をこの順に介して光源位置を通過した後に光投射口から投射される。
ミラー素子を介して光投射口から投射される光が、光源から光投射口の方向に放射された光に重畳することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光源装置。
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光源装置と、当該光源装置から投射される光の経路上に設けられた集光用光学系とを備えてなることを特徴とする光投射装置。