JP2011040183A - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】小型化と高輝度化とを両立する光源装置を提供する。
【解決手段】同方向に光を射出する第１光源部２と第２光源部３とを備え、第１光源部２と第２光源部３との各々は、発光管４と、発光管４の光軸Ｌ１，Ｌ２を中心とする全周のうちの一部を囲むように配置され、発光管４から射出された光を照明対象に向けて反射させる反射部５，６Ａ，６Ｂと、を有し、第１光源部２と第２光源部３とは、発光管４の光軸Ｌ１，Ｌ２を中心とする全周のうち反射部５，６Ａ，６Ｂに囲まれていない部分同士を対向させて配置され、対向して配置される両発光管４の間に、一方の発光管から射出された光の一部を他方の発光管のバルブ部７に集光させる集光部材が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関するものである。

大画面映像を表示可能な装置の一つとして、映像情報に応じて光学像を形成する小型の光変調素子を光源装置からの光で照明し、その光学像を投写レンズによりスクリーン等へ拡大表示するプロジェクターが実用化されている。

近年では、不特定の場所で拡大画像を利用するために、小型化し持ち運びが容易なプロジェクターの開発が進んでいる。一方で、プロジェクターでは、画像の見やすさや画質を担保するため、投写画像の大画面化や高輝度化が強く望まれている。そこで、これらの品質要求に対応するために、プロジェクターの光源として用いる小型で且つ高輝度の光源装置が開発されている。

例えば、特許文献１においては、リフレクター（凹面反射鏡）の大きさを半分とすることで装置を小型化しつつ、射出する光量を維持した光源装置の構成が提案されている。また、特許文献２においては、高輝度化を目的として、離間した２つの光源と２つの光源から射出された光を重畳するインテグレーターとを有する多灯式の照明装置の構成が提案されている。

特許３３５０００３号明細書 特開２００９−２０５３７号公報

しかしながら、小型化と高輝度化との両立を目的として、上記文献で示されている構成の光源装置よりも、より高輝度で小型化された光源装置が求められている。すなわち、特許文献１の構成では、市場要求に対して輝度が不足し、特許文献２の構成では、多灯式とすることで輝度は高めることができるものの、２つの光源を用いることにより装置が大型化するため、市場要求に対して大型である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、小型化と高輝度化とを両立する光源装置を提供することを目的とする。また、このような光源装置を備えたプロジェクターを実現することを合わせて目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、同方向に光を射出する第１光源部と第２光源部とを備え、前記第１光源部と前記第２光源部との各々は、発光管と、前記発光管の光軸を中心とする全周のうちの一部を囲むように配置され、前記発光管から射出された光を照明対象に向けて反射させる反射部と、を有し、前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記発光管の光軸を中心とする全周のうち前記反射部に囲まれていない部分同士を対向させて配置され、対向して配置される両発光管の間に、一方の発光管から射出された光の一部を他方の発光管のバルブ部に集光させる集光部材が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、発光管と反射部とから構成された第１光源部、第２光源部の２つの光源部を備えているので、発光管を１個しか持たない光源装置に比べて高輝度の照明光が得られる。

ここで、「発光管の光軸」とは、発光管内の発光部を通り、当該発光管の発光分布における略対称軸のことである。本発明の構成では、反射部は、発光管の光軸を中心とする全周のうち一部しか囲んでいないため、発光管から射出された光は、一部が反射部に入射して装置前方に反射され、残りは反射部に囲まれていない領域から、隣接する集光部材に入射する。

すると、一方の発光管（例えば、第１光源部の発光管）から射出された光のうち反射部に入射しない光は、両発光管の間に配置された集光部材によって他方の発光管（例えば、第２光源部の発光管）に集光される。そして、当該一方の発光管から射出された光が、あたかも他方の発光管から射出された光であるかのように振る舞い、第２光源部から射出される。そのため、一方の発光管に対応した反射部に入射しない光も、他方の発光管に集光されることで他方の発光管に対応した反射部に入射して装置前方に反射され、光の利用効率を高めることができる。

また、反射部が発光管の光軸を中心とする全周の全てを囲んでいないため、第１光源部と第２光源部との反射部同士が干渉することなく、２つの発光管同士を近接させて配置できる。その結果、２つの発光管から射出される光を光源光軸の近傍に位置させることができるため、空間分布や角度分布の広がりが狭い光が得られるとともに、光源装置の小型化を図ることができる。

これらによって、２つの光源装置と同等の光量を小型の装置構成により得ることが可能となるとともに、効率的に高輝度化を実現することが可能な光源装置とすることができる。

本発明においては、前記反射部および前記集光部材によって、前記発光管の光軸を中心とする略全周が囲まれていることが望ましい。
この構成によれば、発光管から略全周に向けて放射された光のうち、反射部にも集光部材にも入射せずに損失する光（光源光軸に沿った略一方向に射出されない光）を低減でき、発光管から射出された光のうちの大部分を、照明対象を照明する光として有効利用できる。

本発明においては、前記発光管の光軸を中心とした前記反射部の受光可能角度範囲が１８０度より大きいことが望ましい。
この構成によれば、相対的に集光部材が受光すべき光の受光角度を低減させることができ、集光部材を小型化することができる。そのため、小型化した光源装置を容易に実現することができる。

本発明においては、前記反射部は、前記発光管の光軸を中心とする全周のうちの一部を囲むように配置されて前記発光管から射出された光を前記照明対象に向けて反射させる主反射部と、前記発光管の光軸を挟んで前記主反射部と対向するように配置されて前記発光管から射出された光を前記主反射部に向けて反射させる副反射部と、を有し、前記副反射部は、前記バルブ部と離間して配置された反射ミラーを有して構成されているとともに、前記集光部材の光軸方向から見て該集光部材と重なる領域に、開口部を有することが望ましい。

この構成によれば、一方の発光管（例えば第１光源部の発光管）から主反射部と反対側に向けて射出された光は、集光部材と副反射部とが協働して受光し、主反射部に導かれて照明対象に向けて反射される。詳しくは、一方の発光管から主反射部と反対側に向けて射出された光の一部は、副反射部で主反射部に向けて反射され、主反射部によって照明対象に向けて反射される。また、主反射部と反対側に向けて射出された光のうち残る光は、副反射部に設けられた開口部を介して集光部材に入射し、他方の発光管に集光、他方の主反射部（例えば第２光源部の主反射部）によって照明対象に向けて反射される。このため、発光管からの放射光を無駄なく装置前方に射出することができるとともに、副反射部で受光する分だけ集光部材を小型化することができる。

また、近接した位置に複数の発光管が存在すると、発光管からの発熱に起因して、発光管の表面が失透し輝度が低下するという不具合が顕著になってくる。特に、副反射部として反射ミラーを採用し、発光管を包むような構成の場合、副反射部と発光管との間に熱がこもりやすく、発光管の表面が失透して輝度低下を引き起こしやすい。しかし、本発明では、副反射部に開口部が形成されているため、開口部を介して発光管と副反射部との間の空気の入れ替えが起こりやすく、発光管の冷却が容易となる。

これらのことから、高輝度化を図るとともに長寿命化を図ることが可能な光源装置とすることができる。

本発明においては、各々の前記発光管の間に、前記開口部を介して前記バルブ部と前記副反射部との間隙を通る気流を形成する通風孔を有するダクトが設けられていることが望ましい。
この構成によれば、発光管と副反射部との間で熱せられた空気が、ダクトを介して効率的に装置外部に排出されるため、熱による輝度低下を効率的に抑制することが可能となる。

本発明においては、前記集光部材が前記ダクトに収容されるとともに、前記ダクトは、前記集光部材の光軸方向から見て該集光部材と重なる領域に、接続孔を有することが望ましい。
この構成によれば、ダクトを集光部材の治具としても用いることができ、構成を簡略化することができる。また、ダクトに接続孔を設けていることによって、集光部材に入射する光を遮蔽することがなく、光の利用効率低下を抑制することができる。

本発明においては、前記通風孔を通る気流を形成する送風手段を有することが望ましい。
この構成によれば、発光管と副反射部との間で熱せられた空気の入れ替えが容易となるため、熱による輝度低下を効率的に抑制することができる光源装置を提供することができる。

本発明においては、前記第１光源部および前記第２光源部が各々有する前記発光管の発光部は、前記集光部材の光軸上に配置されていることが望ましい。
この構成によれば、一方の発光管から射出された光の一部が、集光部材を通して、他方の発光部近傍に集光されるため、一方の発光管から射出され集光した光と、他方の発光管から射出される光と、が類似した光路を経由して反射部にて反射し、装置前方に射出される。そのため、光利用効率を高め高輝度化を実現できる上に、照明ムラを形成しにくい光源装置とすることができる。

また、本発明のプロジェクターは、上述の光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって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。
この構成によれば、上述の光源装置を備えたことにより、装置の小型化と表示画像の高輝度化とを両立可能なプロジェクターを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る光源装置の構成を示す概略斜視図である。 第１光源部を副リフレクター側から観察した斜視図である。 本実施形態の光源装置が備えるダクトについての説明図である。 本実施形態の光源装置が備えるダクトについての説明図である。 発光管で発せられた光が射出される様子を示す説明図である。 ダクトを介して発光部が冷却される様子を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成を示す概略斜視図である。 本発明のプロジェクターの概略構成図である。 本発明のプロジェクターの特定位置における光強度分布を示す図である。 特定位置での光源光軸と直交する平面における光強度分布を示す図である。

［第１実施形態］
以下、図１〜図６を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る光源装置１について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

以下の説明では、光源装置全体の光軸を「光源光軸Ｌ」と称し、第１光源部、第２光源部各々の主反射部の光軸をそれぞれ「ランプ光軸Ｌ１」、「ランプ光軸Ｌ２」と称する。また後述するように、発光管内の発光部が主反射部の焦点位置に配置されていることから、「ランプ光軸」は「発光管の光軸」とも一致している。「発光管の光軸」とは、発光部を通り、当該発光管の発光分布における略対称軸のことである。本実施形態では一対の電極を有する発光管を使用しており、「発光管の光軸」は一対の電極が延在する方向と一致している。

図１は、本実施形態の光源装置１Ａの構成を示す概略斜視図であり、光源装置１Ａからの光の射出方向を前方とした場合に、図１（ａ）は光源装置１Ａの前方からの斜視図、図１（ｂ）は同じく後方からの斜視図を示す。

光源装置１Ａは、ともに同一の構造を有する第１光源部２、第２光源部３の２つの光源部を備えている。第１光源部２は、アーク放電型発光管（以下、単に「発光管」と称することもある）４Ａと、主リフレクター（主反射部）５Ａと、副リフレクター（副反射部）６Ａと、を有している。同様に、第２光源部３は、アーク放電型発光管４Ｂと、主リフレクター５Ｂと、副リフレクター６Ｂと、を有している。

また、第１光源部２，第２光源部３は、光源光軸Ｌに対して互いに対称配置されており、両光源部の間には、通風孔２１を有するダクト２０が設けられている。

発光管４は、バルブ部７と、封止部８と、リード線１１と、を備えている。バルブ部７は内部空間を有する略球状の管体であり、バルブ部７の両端には棒状の封止部８がバルブ部７と一体に形成されている。バルブ部７および封止部８は、例えば石英ガラス、サファイア等の耐熱性が高い透明材料で構成されている。

両側の封止部８の内部には、棒状の給電端子１０が内部を貫通するようにそれぞれ埋設され、給電端子の端部は、バルブ部７の内部空間において対向する一対の電極として配置されている。また、バルブ部７の内部空間には、発光物質と気体とが封入されている。発光物質としては例えば水銀、金属ハロゲン化物等が用いられ、気体としては例えば希ガス、ハロゲンガス等が用いられる。本実施形態では、発光管４は、給電端子１０が延在する方向がランプ光軸Ｌ１，Ｌ２と一致する姿勢で主リフレクター５に固定されている。

また、給電端子１０には直接または不図示の口金を介してリード線１１が接続されており、リード線１１を介して給電端子１０に電力を供給する構成となっている。第１光源部２のリード線１１と第２光源部３のリード線１１とは、互いに離間する方向に延在するように配置されている。

このようなアーク放電型発光管４としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が該当する。

主リフレクター５は、発光管４から射出された光を照明対象に向けて反射させる機能を主に担っている。副リフレクター６は、発光管４から射出された光を主リフレクター５に向けて反射させる機能を主に担っている。本実施形態の主リフレクター５では発光管の光軸Ｌ１，Ｌ２を中心として半周（１８０度）の部分が反射ミラーが存在する反射面５ａとなっており、残る半周を囲むように副リフレクター６が配置されている。

主リフレクター５は、例えばガラスや結晶化ガラス等の耐熱性が高く、機械的強度が大きい基材と、基材の内面（発光管が配置された側の面）の全領域に形成された、例えば誘電体多層膜や金属膜からなる反射ミラーと、から構成されている。また、主リフレクター５は、照明対象に向けて光を射出する前方開口部１５を有している。主リフレクター５の反射ミラーが形成された反射面５ａは放物面、楕円面、非球面などランプの設計に応じて様々な形状を採用することができる。本実施形態の主リフレクター５は、反射面５ａが放物面を呈することとしている。

主リフレクター５は、それぞれ光軸が発光管４の光軸（一対の電極の延在方向）と一致するように配置されている。詳しくは、主リフレクター５は、主リフレクター５の焦点位置が発光部１２の位置に一致するように、発光管４に対して位置合わせされている。本実施形態においては、上述したように、互いに一致する主リフレクター５の光軸および発光管４の光軸がランプ光軸Ｌ１，Ｌ２である。

副リフレクター６は、球面状に窪んだ反射面を有する反射ミラーで構成されダクト２０に支持されている。またダクト２０は、第１光源部２と第２光源部３との間に配置されており、光源装置１Ａからの光の射出方向を前方とした場合の後方に開口し、仕切り壁２２によって仕切られた２つの通風孔２１を有している。

図２は、第１光源部２を副リフレクター６側から観察した斜視図である。図に示すように、副リフレクター６は、球面状に窪んだ反射面を有する反射ミラー６ａと、反射ミラー６ａを支持する支持部６ｂと、を有している。本実施形態では、上述のように、反射ミラー６ａ部分において不図示のダクト２０に支持される構成としているが、支持部６ｂによって他の部材に取り付けられ支持される構成とすることもできる。

反射ミラー６ａは、例えば、球面状に窪んだ凹部を有する基材の凹部内面に反射膜を形成したものである。また、反射ミラー６ａは、焦点位置に発光管４内の発光部が位置するように、僅かな間隙をおいて近接して配置されている。さらに、反射ミラー６ａには、発光管４のバルブ部７を露出させる略円形の開口部６１が形成されており、バルブ部７から射出される光の一部が、開口部６１を介して射出される構成となっている。

副リフレクター６は、例えば基材を石英ガラスやサファイア等の発光管４と同じ材料を用いることが好ましく、反射膜を、例えば五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）と酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる多層膜、酸化チタン（ＴｉＯ_２）と酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる多層膜等により形成することが好ましい。あるいは、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）を含む多層膜を用いれば、発光部１２から放射された紫外線を吸収してバルブ部７を保温できるため、発光効率の向上に効果がある。

副リフレクター６の基材と発光管４とを同じ材料とすることで、両者の熱膨張率を合わせることができるため、副リフレクター６の取り付け位置精度を維持しやすく、副リフレクター６からの反射光を所望の位置に効率良く戻すことができる。また、石英ガラスやサファイアは耐熱性が高いため、破損しにくいという利点もある。

図３，４は、ダクト２０およびダクト２０内に収容された集光部材についての説明図である。図３は、図２で説明した第１光源部２にダクト２０を取り付けた様子を説明する説明図であり、図４は、光源装置１Ａについて、光源光軸と２つの発光部とを含む平面で切断したときの概略断面図である。

図３に示すように、ダクト２０は、第１光源部２および第２光源部３に面する両側面に接続孔２３が設けられている。図では、接続孔２３が第１光源部２の副リフレクター６に設けられた略円形の開口部６１に対応する位置に形成されている様子を示している。また、両側面に設けられた接続孔２３の間には、集光レンズ（集光部材）３０が配置されている。集光レンズ３０としては、屈折レンズ、回折レンズ、屈折率分布レンズのいずれも用いることができる。

前述のように、主リフレクター５は発光管の光軸を中心として半周（１８０度）の部分を反射面で囲み、残る半周を囲むように副リフレクターが配置されている。更に、副リフレクター６に設けられた開口部６１と重なって集光レンズ３０が配置されている。これらにより、結果として、発光管の光軸を中心とする略全周が、主リフレクター５、副リフレクター６、集光レンズ３０によって囲まれていることとなる。

図４に示すように、集光レンズ３０は、ダクト２０の内部の仕切り壁２２に設けられた取り付け部２４に取り付けられている。図に示すように両発光管４Ａ，４Ｂの発光部１２は、集光レンズ３０の光軸ＯＳの上に配置されており、両発光部１２を結ぶ線分の概ね中点あたりに配置されている。また、集光レンズ３０は、光軸ＯＳが副リフレクター６Ａ，６Ｂの開口部６１、およびダクト２０に設けられた接続孔２３の概ね中央に位置するように配置されている。

図５は、上述の構成を有する光源装置１Ａにおいて、第１光源部２の発光管４Ａで発せられた光が射出される様子を示す説明図である。なお、発光管４Ａから第１光源部２の主リフレクター５側へ射出された光の挙動については、通常知られた挙動を示すため、ここでは説明を割愛する。

図に示すように、第１光源部２の発光部１２から第２光源部３側に発せられた光のうち、副リフレクター６Ａに入射する光Ｌａは、発光管４Ａ側に反射されて第１光源部２の主リフレクター５に達し、装置前方へ射出される。

一方、第１光源部２の発光部１２から第２光源部３側に発せられた光のうち、開口部６１に入射する光Ｌｂは、ダクト２０内の集光レンズ３０に入射して屈折し、副リフレクター６Ｂの開口部６１を介して、第２光源部３の発光管４Ｂが有するバルブ部７内に集光する。バルブ部７内で集光した光Ｌｂは、第２光源部３の主リフレクター５に達し、装置前方へ射出される。

ここで、図では光Ｌｂの交点（つまり、集光レンズ３０による光Ｌｂの焦点位置）と発光管４Ｂの発光部１２とが重なって図示してあるが、必ずしも発光部１２と重なる必要はない。発光部１２ではバルブ部７内に封入した物質がプラズマ状態となっており、光Ｌｂを吸収するおそれがあるため、発光部１２と重ならない位置に焦点を結ぶこととすると良い。

ここでは、第１光源部２から射出された光を例にあげて説明したが、第２光源部３から射出された光も同様に、第２光源部３側から、または第１光源部２側から、装置前方へ射出される。

このようにして、発光管４Ａ，４ｂから射出された光は、主リフレクター５、副リフレクター６および集光レンズ３０の機能により、効率的に装置前方に射出される。

図６は、上述の構成を有する光源装置１Ａにおいて、ダクト２０を介して発光管４Ａ，４Ｂが冷却される様子を示す説明図である。

図に示すように、例えばダクト２０の後方に配置された送風ファン（送風手段）４０からダクト２０内に送風することにより、通風孔２１および開口部６１を介して発光管４Ａ，４Ｂのバルブ部７に達する気流Ｗが形成される。送風ファン４０は、シロッコファンなどのファンをダクト２０に対応させて別途設けることとしても良く、アーク放電型のランプを冷却するために通常備えている冷却ファンを流用して用いることとしても良い。

また、図では送風ファン４０により、装置後方から発光管４Ａ，４Ｂの方向に流れる気流を形成することとしているが、気流の流れ方向が逆（発光管側から装置後方の向きの気流）であっても構わない。

このようにして形成される気流Ｗによって、発光管４Ａ，４Ｂのバルブ部７と副リフレクター６との間で熱せられた空気の入れ換えが行われ、発光管４Ａ，４Ｂが効率的に冷却される。そのため、発光管４Ａ，４Ｂで発せられる熱に起因した発光管表面の失透を抑制し、輝度の低下を抑えることができる。
本実施形態の光源装置１Ａは、以上のような構成となっている。

以上のような構成の光源装置１Ａによれば、発光管を２つ有することから全体としての輝度を高めると共に、２つの光源装置を用いるよりも装置構成を小型化でき、且つ、副リフレクター６および集光レンズ３０の機能によって光の利用効率を高めることができる。そのため、小型化と高輝度化を効果的に両立することが可能な光源装置を提供することができる。

なお、上述の実施形態においては、主リフレクターの反射面形状として放物面を想定したが、これに限定されるものではなく、楕円面や非球面であっても良い。楕円面の場合には、光源装置から射出される光が平行光ではなく、楕円面の他の焦点に集束する集束光となるため、射出光を小径化することができる。

また、上述の実施形態においては、アーク放電型の発光管を用いたが、放電型以外の発光管を用いても良く、例えばタングステンハロゲンランプのように一対の電極がフィラメント等で物理的に繋がっており、通電することでフィラメントが発光するタイプの発光管を用いても良い。更に、発光管の点灯方式は限定されるものではなく、直流点灯型、交流点灯型のいずれの発光管も本発明への適用が可能である。

また、上述の実施形態においては、発光管を２本備えることとしたが、これに限らず更に多くの発光管を備える光源装置とすることもできる。その場合、上述の実施形態で示した光源装置１Ａと同様に、隣り合う発光管の間には集光部材、および開口部を有する副リフレクターを配置するとともに、各発光管と装置外部とを接続する通風孔を有するダクトを設けることとすると良い。

また、本発明の光源装置において、発光管の点灯姿勢は特に限定されるものではない。すなわち、発光管の一対の電極および封止部の延在方向を水平方向、鉛直方向、それ以外の方向のいずれに設定しても良い。特に、鉛直方向に設定する場合には主リフレクターの前面開口部が鉛直方向の上方を向く配置にできる。これにより、発光管で発生した熱をスムーズに空気中に放散できるため、冷却が比較的容易になり、熱による劣化を防止しやすい。

［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係る光源装置１Ｂの説明図である。本実施形態の光源装置１Ｂは、第１実施形態の光源装置１Ａと一部共通している。異なるのは、光源装置１Ａにおいては、光源部として第１光源部２、第２光源部３の２つの部材を有し、両光源部の間にダクト２０を有する構成であることとしたが、光源装置１Ｂでは、反射部として２つの発光管４Ａ，４Ｂに共通する１つのリフレクター５１を有し、ダクト２０を備えないことである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

リフレクター５１は、発光管４Ａの光軸Ｌ１を中心とする全周の一部を覆う反射面５１ａと、発光管４Ｂの光軸Ｌ２を中心とする全周の一部を覆う反射面５１ｂと、を有している。また、反射面５１ａ，５１ｂは、発光管４に面するリフレクター５１の内面で互いに接続して形成されている。集光レンズ３０は、リフレクター５１の内面において不図示の取り付け部において支持され、発光管４Ａ，４Ｂが有するバルブ部７の間に配置されている。

本実施形態においては、発光管４Ａとリフレクター５の反射面５１ａ側の構成をもって、本発明の「第１光源部」を構成し、発光管４Ｂとリフレクター５の反射面５１ｂ側の構成をもって、本発明の「第２光源部」を構成している。

また、反射面の縁５２の形状が示すように、本実施形態の反射面５１ａ，５１ｂは、発光管の光軸Ｌ１，Ｌ２を中心として半周（１８０度）より大きく、発光管４Ａ，４Ｂの周囲を囲む構成となっている。そのため、発光管（例えば発光管４Ａ）から対応する反射面（例えば反射面５１ａ）に入射せず、集光レンズ３０で受光すべき光の受光角度を低減させることができ、集光レンズ３０を小型化することができる。そのため、小型化した光源装置１Ｂとすることができる。

このような構成の光源装置１Ｂであっても、一方の発光管（例えば発光管４Ａ）から射出された光は、一部が隣り合う反射面（例えば反射面５１ａ）で反射され、一部が集光レンズ３０を介して他方の発光管（例えば発光管４Ｂ）に集光されるため、光の利用効率を高めることができ、小型化と高輝度化とを実現することが可能な光源装置とすることができる。

［プロジェクター］
次に、図８から１０を用いて、本発明のプロジェクターの実施形態について説明する。図８（ａ）は、上述の第１実施形態の光源装置を備えたプロジェクターの概略構成図であり、図８（ｂ）は、光路変更光学素子を図８（ａ）と異なる方向から見た図である。図９は、図８（ａ）に示すプロジェクターの特定の位置における照明光の光強度分布を示す図である。図１０は、特定の位置における光源光軸と直交する平面における照明光の光強度分布を示す図である。

図８（ａ）に示すように、本実施形態のプロジェクター１１０は、例えば上述の第１実施形態の光源装置１Ａと、光路変更光学素子１１１（光路変更手段）と、２枚のレンズアレイ１１２，１１３からなるレンズアレイインテグレーター１１４（照度均一化光学系）と、偏光変換素子１１５と、重畳レンズ１１６と、ダイクロイックミラー（色光分離光学系）１１７，１１８と、反射ミラー１１９と、リレー光学系１２０と、平行化レンズ１２１と、液晶ライトバルブユニット１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ（光変調素子）と、ダイクロイックプリズム１２３と、投写レンズ１２４（投写光学系）と、を備えている。

また、液晶ライトバルブユニット１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂの各々は、入射側偏光板１２５、透過型液晶ライトバルブ１２６、射出側偏光板１２７を備えている。光源装置１の後段には光路変更光学素子１１１が備えられているが、この光路変更光学素子１１１は、光源装置１Ａからの照明光の２つの光軸を互いに光源光軸Ｌに近付ける機能を有している。

光源装置１Ａから射出された光は、光路変更光学素子１１１を透過した後、レンズアレイインテグレーター１１４および偏光変換素子１１５により照度が均一化されるとともに、特定の直線偏光に変換されて射出される。偏光変換素子１１５から射出された光は、重畳レンズ１１６を経て、ダイクロイックミラー１１７，１１８で波長域が異なる３種類の色光（Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光）に分離され、平行化レンズ１２１を経て、各色光に対応する液晶ライトバルブユニット１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂにそれぞれ入射する。

なお、Ｂ光については、他の２つの色光と光学的な照明光路の長さを一致させるために、平行化レンズ１２８、リレーレンズ１２９、反射ミラー１３０，１３１等を含むリレー光学系１２０を介して液晶ライトバルブユニット１２２Ｂに入射する。

各色光に対応する液晶ライトバルブユニット１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂでは画像信号に応じて入射光の変調が行われ、画像情報を内包した各色光が射出される。液晶ライトバルブユニット１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂから射出された各色光は、クロスダイクロイックプリズム１２３で一つに合成された後、その合成光が投写レンズ１２４によって投写面上に投写され、カラー画像を形成する。

光路変更光学素子１１１は、ガラスや樹脂で形成された入射端面と射出端面とが互いに平行な平板状の透光性の光学素子であり、光源光軸Ｌを中心として光源光軸Ｌから遠い側の端部をレンズアレイインテグレーター１１４側に折り曲げた形状をしている。すなわち、光路変更光学素子１１１は、ｘｚ平面における断面形状として見たときの平行四辺形を、光源光軸Ｌを中心として対称に配置した形状（図８（ａ）における外形）であり、ｙｚ平面における断面形状（図８（ｂ）における外形）は矩形形状である。

光路変更光学素子１１１の入射端面１１１ａに入射した光は、ｘｚ平面においては屈折して光源光軸Ｌ方向に偏向された後、射出端面１１１ｂで再度屈折し、入射時の角度に戻されて射出される。一方、ｙｚ平面においては屈折することなく、光路変更光学素子１１１を直線的に通過して射出される。

すなわち、光路変更光学素子１１１は、光束の角度分布をほぼ維持したまま、ｘｚ平面における光束の位置を光源光軸Ｌ寄りに移動（平行シフト）させる。したがって、この光路変更光学素子１１１では、光束の位置は一方向にのみ移動（平行シフト）される。そして、この光束位置を移動させる方向は、光源装置１において２つの光源部２，３が並置される方向と対応している。

なお、光束の光源光軸Ｌ方向への移動量（平行シフト量）は光路変更光学素子１１１を形成する材料の屈折率と厚さ（ｚ軸方向の寸法）とで調整できる。

図９は、光源装置１と光路変更光学素子１１１との間の位置（図８（ａ）の破線Ａの位置）、および光路変更光学素子１１１とレンズアレイインテグレーター１１４との間の位置（図８（ａ）の破線Ｂの位置）における照明光の強度分布を示している。

図９に示すように、本発明の光源装置では主リフレクターで反射された光のみが照明光として射出されるため、光源光軸Ｌを含んで２つの発光管の間の領域とその近傍からは光が射出されない。したがって、Ａ位置での光強度分布が示すように、光源装置１Ａから射出される照明光はいわゆる中抜けの分布形状となる。

このような照明光が光路変更光学素子１１１を透過することによって各光源部から射出された光は光源光軸Ｌ側に平行シフトするため、光束径はｘ軸方向に小さくなる。その結果、Ｂ位置での光強度分布が示すように、中抜け状態がかなり改善された照明光に変換される。

一般に、照明系における照明効率は、角度分布が同じであるならば、照明光の光束径が小さいほど照明効率（集光効率）は高くなる。したがって、上記の構成のように光路変更光学素子１１１を用いることによって、光源装置１Ａから射出された照明光を、後段の光学系でより利用しやすい照明光へと変換することができる。

このように、本実施形態のプロジェクター１１０によれば、上記実施形態の光源装置１Ａを備えたことにより、照明効率の向上と表示画像の高輝度化、高画質化を実現できる。

なお、上述のプロジェクターにおいては、照明対象上において均一な照度分布を形成するための照度均一化光学系として、２枚のレンズアレイ１１２，１１３を用いたレンズアレイ方式を採用したが、棒状または管状の導光体を用いたロッド方式を用いることができる。特に、光源装置の主リフレクターの反射面を楕円面とした場合には、光源装置から射出される光が集束光となるため、ロッド方式を採用した光学系との相性が良い。

また、照明対象となる光変調素子は限定されるものではない。例えば、透過型液晶素子、反射型液晶素子、多数の微小ミラーを用いたミラーアレイ素子（ＤＭＤ素子）等を照明する光源装置に本発明が適用可能である。さらに、光変調素子以外のものを照明対象としても良い。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１，１Ａ，１Ｂ…光源装置、２…第１光源部、３…第２光源部、４，４Ａ，４Ｂ…発光管、５，５Ａ，５Ｂ…主リフレクター（主反射部、反射部）、６，６Ａ，６Ｂ…副リフレクター（副反射部、反射部）、２０…ダクト、２１…通風孔、２３…接続孔、３０…集光レンズ（集光部材）、４０…送風ファン（送風手段）、６１…開口部、１１０…プロジェクター、１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ…液晶ライトバルブユニット（光変調素子）、１２４…投写レンズ（投写光学系）、Ｌ１，Ｌ２…発光管の光軸、ＯＳ…集光部材の光軸、

Claims (9)

1. 同方向に光を射出する第１光源部と第２光源部とを備え、
   前記第１光源部と前記第２光源部との各々は、発光管と、
   前記発光管の光軸を中心とする全周のうちの一部を囲むように配置され、前記発光管から射出された光を照明対象に向けて反射させる反射部と、を有し、
   前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記発光管の光軸を中心とする全周のうち前記反射部に囲まれていない部分同士を対向させて配置され、
   対向して配置される両発光管の間に、一方の発光管から射出された光の一部を他方の発光管のバルブ部に集光させる集光部材が設けられていることを特徴とする光源装置。
2. 前記反射部および前記集光部材によって、前記発光管の光軸を中心とする略全周が囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記発光管の光軸を中心とした前記反射部の受光可能角度範囲が１８０度より大きいことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記反射部は、前記発光管の光軸を中心とする全周のうちの一部を囲むように配置され、前記発光管から射出された光を前記照明対象に向けて反射させる主反射部と、
   前記発光管の光軸を挟んで前記主反射部と対向するように配置されて前記発光管から射出された光を前記主反射部に向けて反射させる副反射部と、を有し、
   前記副反射部は、前記バルブ部と離間して配置された反射ミラーを有して構成されているとともに、前記集光部材の光軸方向から見て該集光部材と重なる領域に、開口部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光源装置。
5. 各々の前記発光管の間に、前記開口部を介して前記バルブ部と前記副反射部との間隙を通る気流を形成する通風孔を有するダクトが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記集光部材が前記ダクトに収容されるとともに、
   前記ダクトは、前記集光部材の光軸方向から見て該集光部材と重なる領域に、接続孔を有することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記通風孔を通る気流を形成する送風手段を有することを特徴とする請求項５または６に記載の光源装置。
8. 前記第１光源部および前記第２光源部が各々有する前記発光管の発光部は、前記集光部材の光軸上に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光源装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって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ー。