JP2007220435A - 光源装置、およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光源ランプに副反射鏡を取り付けた構成において、光源ランプの温度分布の偏りを低減し、光源ランプの照度の低下や破損を回避して長寿命化が図れる光源装置、およびプロジェクタを提供する。
【解決手段】光源装置は、光源ランプ１１と、主反射鏡１２と、副反射鏡１３とを備える。光源ランプ１１を構成する発光管１１１は、内部に放電空間を有する発光部１１１１と、発光部１１１１の両側に設けられる封止部１１１２，１１１３とを有する。副反射鏡１３は、発光管１１１の発光部１１１１を覆う椀状に形成され、発光管１１１の一方の封止部１１１３を挿通可能とし副反射鏡１３を発光管１１１に取り付けるための挿通孔１３１Ａを有する。発光管１１１の発光部１１１１および他方の封止部１１１２のうち少なくとも一部には、保温部材１５が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置、およびプロジェクタに関する。

従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し光学像を拡大投射する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の光源装置としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等の放電型の光源ランプと、光源ランプから射出された光束を反射するリフレクタと、光源ランプから前方側に放射される光束をリフレクタ側に反射する副反射鏡とを備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１４８２９３号公報

ところで、特許文献１に記載の光源装置のように、光源ランプに副反射鏡を取り付けた場合には、照射される光束により副反射鏡に生じる熱による影響や、光源ランプに生じた熱の放熱状態が副反射鏡により制限されることにより、例えば副反射鏡を設けない構成と比較して、光源ランプの温度が高くなりやすい。より具体的には、光源ランプにおいて、副反射鏡が取り付けられる側の温度は、副反射鏡が取り付けられる側と反対側の温度に対して高いものとなり、光源ランプの温度分布に偏りが生じる。ここで、光源ランプの温度を低減させるために、強制空冷等により冷却を強化した場合には、副反射鏡が取り付けられる側と反対側の温度が必要以上に低くなり、蒸発した電極材料が光源ランプ（発光管）の内壁に付着するいわゆる黒化現象が生じる恐れがある。このような黒化現象は、光源ランプの照度の低下や破損を引き起こす要因となる。
したがって、光源ランプに副反射鏡を取り付けた構成において、光源ランプの温度分布の偏りを低減し、光源ランプの照度の低下や破損を回避して光源装置の長寿命化が図れる技術が要望されている。

本発明の目的は、光源ランプに副反射鏡を取り付けた構成において、光源ランプの温度分布の偏りを低減し、光源ランプの照度の低下や破損を回避して長寿命化が図れる光源装置、およびプロジェクタを提供することにある。

本発明の光源装置は、放電空間を有する発光管、および前記発光管の放電空間に配置される一対の電極を有する光源ランプと、断面略凹状に拡がり前記光源ランプから放射された光束を反射するリフレクタと、反射面が前記リフレクタの反射面と対向配置され前記光源ランプから放射された光束の一部を前記放電空間に向けて反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、前記発光管は、内部に前記放電空間を有する発光部と、前記発光部の両側に設けられる封止部とを有し、前記副反射鏡は、前記発光管の発光部を覆う椀状に形成され、前記発光管の一方の封止部を挿通可能とし前記副反射鏡を前記発光管に取り付けるための開口部を有し、前記発光管の前記発光部および他方の封止部のうち少なくとも一部には、保温部材が設けられていることを特徴とする。
ここで、リフレクタとしては、パラボラリフレクタおよび楕円面リフレクタのいずれを採用してもよい。
また、保温部材としては、発光管に対して機械的に接続する構成としてもよいし、発光管の外壁面に塗布等により膜状に形成する構成としてもよい。
本発明によれば、発光管の発光部と、一対の封止部のうち副反射鏡が取り付けられる封止部とは反対側の封止部とのうち少なくとも一部に保温部材が設けられているので、発光管において、副反射鏡が取り付けられる側と反対側を保温部材により保温することができる。このため、光源ランプの温度を低減させるために、強制空冷等により冷却を強化した場合であっても、副反射鏡が取り付けられる側と反対側の温度が必要以上に低くなることを防止し、光源ランプの温度分布の偏りを低減できる。したがって、光源ランプに黒化現象が生じることを回避して、光源装置の長寿命化が図れる。

本発明の光源装置では、前記保温部材は、前記保温部材における当該光源装置から射出される光束の中心軸からの離間寸法が最大でかつ、前記光源ランプの発光中心に最も近接した保温臨界点、および前記発光中心を結ぶ直線と前記中心軸の光射出後方側とのなす角度をθ１とし、前記リフレクタの利用光反射領域における前記中心軸に最も近接した反射臨界点、および前記発光中心を結ぶ直線と前記中心軸の光射出後方側とのなす角度をθ２とした場合に、θ１≦θ２の関係を満たすように前記発光管の前記発光部および他方の封止部のうち少なくとも一部に設けられていることが好ましい。

ここで、利用光反射領域とは、副反射鏡や発光管の外形寸法、およびリフレクタの焦点距離等により設定される領域である。より具体的に、利用光反射領域は、発光部から放射された光束を照明対象に対して照射可能な利用光として反射する領域であり、すなわち、発光部から放射された光束をリフレクタにて反射した場合でも、発光管や副反射鏡により遮光されずに照明対象に対して照射可能な利用光として反射する領域である。
ところで、上述したθ１≦θ２の関係を満たさないθ１＞θ２の関係を満たすように保温部材を発光管に設けた場合には、発光部から放射された光束のうち利用光が保温部材にて遮光されることとなり、光源装置から射出される光の利用効率の向上を阻害する恐れがある。
本発明によれば、保温部材は、θ１≦θ２の関係を満たすように発光管に設けられているので、発光部から放射された光束のうち利用光が保温部材にて遮光されることがなく、光源装置から射出される光の利用効率の向上が阻害されることがない。

本発明の光源装置では、前記保温部材は、少なくとも前記発光部に設けられていることが好ましい。
本発明では、保温部材は、発光管において、最も温度が高くなる発光部に設けられている。このため、発光管において、副反射鏡が取付けられる側と反対側を保温部材により効果的に保温でき、強制空冷等により冷却を強化した場合であっても、副反射鏡が取付けられる側と反対側の温度の低減を効果的に抑制できる。

本発明の光源装置では、前記保温部材は、入射光束および輻射熱を吸収することが好ましい。
本発明によれば、保温部材が入射光束および輻射熱を吸収するので、発光部から放射された光束が照射されるとともに輻射熱が放射される位置（例えば、発光部の表面）に保温部材を設けることで、保温部材により照射される光束および輻射熱が吸収されて保温部材の温度が高くなり、発光管から保温部材への伝熱量を減少させることができる。このため、発光管において、副反射鏡が取付けられる側と反対側の温度の低減をより一層効果的に抑制できる。

本発明の光源装置では、前記保温部材は、前記発光管の熱伝導率よりも小さい熱伝導率であることが好ましい。
本発明によれば、保温部材が発光管の熱伝導率よりも小さい熱伝導率であるので、発光管表面のうち保温部材が設けられた部位の温度をより効果的に高く維持することができる。このため、発光管において、強制空冷等により冷却を強化した場合であっても、副反射鏡が取付けられる側と反対側の温度の低減を効果的に抑制できる。

本発明のプロジェクタは、光源装置と、前記光源装置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、前記光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、前記光源装置は、上述した光源装置であることを特徴とする。
本発明によれば、プロジェクタは、上述した光源装置を備えているので、上述した光源装置と同様の作用・効果を享受できる。

以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、本実施形態におけるプロジェクタ１の概略構成を示す平面図である。
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画像光を形成し、該画像光をスクリーン等の投射面上に拡大投射する光学機器である。このプロジェクタ１は、図１に示すように、略直方体状の外装筺体２と、この外装筺体２内部に収納配置される光学ユニット３とで大略構成される。
なお、具体的な図示は省略するが、外装筺体２内部には、光学ユニット３の他、プロジェクタ１の構成部材に外部からの電力を供給する電源ユニット、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ユニット、プロジェクタ１全体を制御する制御装置等が配置されるものとする。

外装筺体２は、射出成型等による合成樹脂製品であり、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面をそれぞれ構成するアッパーケース、およびプロジェクタ１の底面、前面、背面、および側面をそれぞれ構成するロアーケース等で構成される。そして、各ケースは、互いにねじ等で固定されている。
なお、外装筺体２は、合成樹脂製に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。

光学ユニット３は、外装筺体２内部に配置され、画像光を形成して拡大投射する。この光学ユニット３は、図１に示すように、光源装置１０、均一照明光学系２０、色分離光学系３０、リレー光学系３５、光学装置４０、および投射光学装置としての投射光学系５０を備えて構成され、これらの光学系２０〜３５を構成する光学素子および光学装置４０は、所定の照明光軸Ａが設定された光学部品用筐体６０内に位置決め調整されて収納されている。

光源装置１０は、光源ランプ１１から放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置４０を照明するものである。この光源装置１０は、詳しくは後述するが、図１に示すように、光源ランプ１１、リフレクタとしての主反射鏡１２、副反射鏡１３、および平行化凹レンズ１４を備えて構成されている。この光源装置１０は、光学部品用筐体６０に接続するランプハウジング１０Ｂに収納配置される。光源装置１０は、ランプハウジング１０Ｂに収納配置されることで、光学部品用筐体６０に対する所定位置（光源装置１０から射出される光束の中心軸と光学部品用筐体６０内に設定された照明光軸Ａとが一致する位置）に位置決めされる。
そして、光源ランプ１１から放射された光束は、主反射鏡１２により光源装置１０の前方側に射出方向を揃えて集束光として射出され、平行化凹レンズ１４によって平行化され、均一照明光学系２０に射出される。
なお、図１では主反射鏡１２が楕円面リフレクタとして構成されている場合を示しており、主反射鏡１２がパラボラリフレクタとして構成されている場合には平行化凹レンズ１４を省略する。

均一照明光学系２０は、光源装置１０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。この均一照明光学系２０は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、偏光変換素子２３、および重畳レンズ２４を備えている。
第１レンズアレイ２１は、光源装置１０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、照明光軸Ａ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。
第２レンズアレイ２２は、上述した第１レンズアレイ２１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２１と同様に照明光軸Ａ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た構成を有している。

偏光変換素子２３は、第１レンズアレイ２１により分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
この偏光変換素子２３は、図示を略したが、照明光軸Ａに対して傾斜配置される偏光分離膜およ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偏光光束および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、すなわち照明光軸Ａ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２３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２３を用いることにより、光源ランプ１１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４０で利用する光源光の利用率を向上することができる。

重畳レンズ２４は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、および偏光変換素子２３を経た複数の部分光束を集光して光学装置４０の後述する３つの液晶パネルの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。

色分離光学系３０は、２枚のダイクロイックミラー３１，３２と、反射ミラー３３とを備え、ダイクロイックミラー３１，３２により均一照明光学系２０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。
ダイクロイックミラー３１，３２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３１は、青色光を反射し、その他の色光を透過するミラーである。また、光路後段に配置されるダイクロイックミラー３２は、緑色光を反射し、赤色光を透過するミラーである。

リレー光学系３５は、入射側レンズ３６と、リレーレンズ３８と、反射ミラー３７，３９とを備え、色分離光学系３０を構成するダイクロイックミラー３１，３２を透過した赤色光を光学装置４０まで導く機能を有している。なお、赤色光の光路にこのようなリレー光学系３５が設けられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の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。本実施形態においては赤色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、青色光の光路の長さを長くしてリレー光学系３５を青色光の光路に用いる構成も考えられる。

上述したダイクロイックミラー３１により分離された青色光は、反射ミラー３３により曲折された後、フィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。また、ダイクロイックミラー３２により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。さらに、赤色光は、リレー光学系３５を構成するレンズ３６，３８および反射ミラー３７，３９により集光、曲折されてフィールドレンズ４１を介して光学装置４０に供給される。なお、光学装置４０の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ４１は、第２レンズアレイ２２から射出された各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換するために設けられている。

光学装置４０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４０は、照明対象となる光変調装置としての液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ（赤色光側の液晶パネルを４２Ｒ、緑色光側の液晶パネルを４２Ｇ、青色光側の液晶パネルを４２Ｂとする）と、クロスダイクロイックプリズム４３とを備えて構成される。なお、フィールドレンズ４１および各液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂの間には、入射側偏光板４４が介在配置され、各液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム４３の間には、射出側偏光板４５が介在配置され、入射側偏光板４４、液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ、および射出側偏光板４５によって入射する各色光の光変調が行なわれる。

液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ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(Thin Film Transistor)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４４から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
クロスダイクロイックプリズム４３は、射出側偏光板４５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４３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およ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。
そして、クロスダイクロイックプリズム４３から射出されたカラー画像は、投射光学系５０によって拡大投射され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。

〔光源装置の構成〕
図２は、光源装置本体１０Ａの概略構成を示す断面図である。
光源装置１０は、上述したように、光源ランプ１１と、主反射鏡１２と、副反射鏡１３と、平行化凹レンズ１４と、保温部材１５とを備える。そして、これら各部材のうち、光源ランプ１１、主反射鏡１２、副反射鏡１３、および保温部材１５が一体化されて光源装置本体１０Ａを構成する。また、光源装置本体１０Ａおよび平行化凹レンズ１４は、ランプハウジング１０Ｂにより一体化されて光学部品用筐体６０に対する所定位置に配置される。

光源ランプ１１は、図２に示すように、石英ガラス管から構成される発光管１１１と、この発光管１１１内に配置される一対の電極１１２および図示しない封入物とを備える。
ここで、光源ランプ１１としては、高輝度発光する種々の光源ランプを採用でき、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。

発光管１１１は、中央部分に位置し略球状に膨出する発光部１１１１と、この発光部１１１１の両側に延びる一対の封止部１１１２，１１１３とで構成される。
発光部１１１１には、略球状の放電空間が形成され、この放電空間内に、一対の電極１１２と、水銀、希ガス、および少量のハロゲンが封入される。
一対の封止部１１１２，１１１３の内部には、一対の電極１１２と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１１２Ａが挿入され、ガラス材料等で封止されている。各金属箔１１２Ａには、さらに電極引出線としてのリード線１１３が接続され、このリード線１１３は、光源ランプ１１の外部まで延出している。
そして、リード線１１３に電圧を印加すると、図２に示すように、金属箔１１２Ａを介して電極１１２間に電位差が生じて放電が生じ、アーク像Ｄが生成して発光部１１１１内部が発光する。なお、以下では、発光中心を電極１１２間に生成されるアーク像Ｄの中心位置Ｏとして説明する。また、アーク像Ｄの中心位置Ｏは、一対の電極１１２間の略中央に位置する。さらに、アーク像Ｄの中心位置Ｏは、封止部１１１２，１１１３の延出方向に沿った発光管１１１の中心軸（図２では照明光軸Ａと一致）と、発光部１１１１が最も膨出している部位の照明光軸Ａに直交する平面に沿った断面との交点（発光管１１１の中心）に略一致するものとする。

主反射鏡１２は、図２に示すように、光源ランプ１１の基端側の一方の封止部１１１２が挿通される筒状の首状部１２１、およびこの首状部１２１から拡がる凹曲面状の反射部１２２を備えた透光性を有するガラス製の一体成形品である。
首状部１２１には、図２に示すように、略円筒状となるように中央に挿入孔１２３が成形加工により形成されており、この挿入孔１２３の中心に封止部１１１２が配置される。
反射部１２２は、回転曲線形状のガラス面に金属薄膜を蒸着形成して構成された反射面１２２Ａを備える。そして、この反射面１２２Ａは、可視光を反射して赤外線および紫外線を透過するコールドミラーとなっている。

このような主反射鏡１２の反射部１２２内部に配置される光源ランプ１１は、アーク像Ｄの中心位置Ｏが反射部１２２の反射面１２２Ａの回転曲線形状の第１焦点位置Ｆ１の近傍となるように配置される。
そして、光源ランプ１１を点灯すると、図２に示すように、発光部１１１１から放射された光束のうち主反射鏡１２に向った光束Ｒ１は、主反射鏡１２の反射部１２２の反射面１２２Ａで反射して、回転曲線形状の第２焦点位置Ｆ２に集束する集束光となる。
また、反射部１２２における光射出前方側端部は、図２に示すように、発光管１１１の中心軸（図２では照明光軸Ａに一致）に略直交して外側に延出し、平面視矩形枠形状を有する。そして、反射部１２２における光射出前方側端部は、ランプハウジング１０Ｂに対する所定位置に位置決めする位置決め面として機能する。

副反射鏡１３は、図２に示すように、光源ランプ１１の発光管１１１を構成する他方の封止部１１１３が挿通される略筒状の首状部１３１、およびこの首状部１３１から拡がる略球面状の反射部１３２を備え、これら首状部１３１および反射部１３２が一体的に形成されたものである。
首状部１３１は、光源ランプ１１に対して副反射鏡１３を固着する部分であり、筒状の開口部としての挿通孔１３１Ａに光源ランプ１１の封止部１１１３を挿通することで、図２に示すように、光源ランプ１１に対して副反射鏡１３が設置される。そして、この挿通孔１３１Ａの内周面は、封止部１１１３との固定用接着剤が充填される接着面とされる。このように、副反射鏡１３に首状部１３１を設けることで、首状部１３１を設けない構成と比較して、光源ランプ１１に対する副反射鏡１３の固着領域を大きくとることができ、光源ランプ１１に対する副反射鏡１３の固着状態を良好に維持できる。

反射部１３２は、図２に示すように、光源ランプ１１に対して副反射鏡１３を設置した状態で、光源ランプ１１の発光部１１１１の前側略半分を覆う反射部材であり、椀形状に構成されている。
この反射部１３２は、その内面が光源ランプ１１の発光部１１１１の球面に倣う球面状に形成された反射面１３２Ａとなる。なお、この反射面１３２Ａは、主反射鏡１２の反射面１２２Ａと同様に、可視光を反射して赤外線および紫外線を透過するコールドミラーとなっている。
上述した副反射鏡１３は、低熱膨張材および／または高熱伝導材である、例えば石英、アルミナセラミックス等の無機系材料から構成される。

そして、上述した副反射鏡１３を発光管１１１に装着することにより、図２に示すように、発光部１１１１から放射された光束のうち主反射鏡１２とは反対側（前方側）に放射される光束Ｒ２は、光源ランプ１１から主反射鏡１２の反射面１２２Ａに直接入射した光束Ｒ１と同様に、第２焦点位置Ｆ２に集束する。

以上のように、副反射鏡１３を設けることで、光源ランプ１１から主反射鏡１２とは反対側に放射される光束を副反射鏡１３にて主反射鏡１２の反射面１２２Ａに入射するよう後方側に反射させることができる。このため、主反射鏡１２の光軸方向寸法および開口径を例えば副反射鏡１３を設けない場合と比較して小さくすることができる。すなわち、光源装置１０やプロジェクタ１を光の利用効率を低減させずに小型化でき、光源装置１０をプロジェクタ１に組み込むレイアウトも容易になる。

図３は、保温部材１５の設置位置、および光源装置１０内部を流通する空気の流路Ｆを説明するための図である。
保温部材１５は、比較的に小さい熱伝導率（例えば、発光管１１１の熱伝導率よりも小さい）を有し熱を吸収する材料から構成され、図３に示すように、発光管１１１に取り付けられ、発光管１１１からの放熱量を小さくするものである。
より具体的に、保温部材１５は、セラミックス塗布体等の吸収体で構成される。保温部材１５は、入射した光束を吸収して熱に変換するとともに、発光管１１１の表面から放射される輻射熱を吸収する。また、強制空冷等により保温部材１５の表面からの放熱量が大きくなっても、保温部材１５は熱伝導率が小さいため、発光管１１１の表面のうち保温部材１５が設けられた部位（発光管１１１と保温部材１５の境界部分）の温度が高く維持される。これにより、冷却を強化した場合であっても発光管１１１の保温効果が得られる。そして、保温部材１５は、図３に示すように、発光管１１１における発光部１１１１と、一対の封止部１１１２，１１１３のうち副反射鏡１３が取り付けられる封止部１１１３の反対側の封止部１１１２とを跨ぐようにかつ、照明光軸Ａを中心とした周方向全体に亘って発光部１１１１の一部の外壁面（領域Ａｒ１）および封止部１１１２の一部の外壁面（領域Ａｒ２）に塗布されている。発光部１１１１から放射される光束が保温部材１５に照射されることで保温部材１５にて吸収されて熱に変換され、また、発光管１１１の表面から放射される輻射熱が吸収され、保温部材１５の温度が高くなり、発光部１１１１および封止部１１１２から保温部材１５への伝熱量が減少される。また、冷却を強化した場合であっても、保温部材１５は熱伝導率が小さいため、発光管１１１の表面のうち保温部材１５が設けられた部位（発光管１１１と保温部材１５の境界部分）の温度が高く維持される。

なお、保温部材１５が取り付けられる領域Ａｒ１および領域Ａｒ２は、以下に示すように設定されたものである。
すなわち、図３に示すように、保温部材１５における照明光軸Ａからの離間寸法が最大でかつ、アーク像Ｄの中心位置Ｏに最も近接した保温臨界点Ｐ１、および中心位置Ｏを結ぶ直線Ｌ１と照明光軸Ａの光射出後方側とのなす角度をθ１とする。
また、図３に示すように、主反射鏡１２の利用光反射領域Ａｒにおける照明光軸Ａに最も近接した反射臨界点Ｐ２、および中心位置Ｏを結ぶ直線Ｌ２と照明光軸Ａの光射出後方側とのなす角度をθ２とする。
なお、利用光反射領域Ａｒとは、副反射鏡１３や発光管１１１の外形寸法、および主反射鏡１２の第１焦点距離、第２焦点距離等により設定される領域である。より具体的に、利用光反射領域Ａｒは、発光部１１１１から放射された光束を照明対象（液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ）に対して照射可能な利用光として反射する領域であり、すなわち、発光部１１１１から放射された光束を主反射鏡１２にて反射した場合でも、発光管１１１や副反射鏡１３により遮光されずに照明対象に対して照射可能な利用光として反射する領域である。また、図３では、利用光反射領域Ａｒとして、副反射鏡１３の外形寸法により規定される領域としているが、発光管１１１の外形寸法、例えば、封止部１１１３の外形寸法により規定される場合もある。
そして、保温部材１５は、θ１≦θ２の関係を満たすように発光部１１１１および封止部１１１２に塗布形成されている。本実施形態では、保温部材１５は、θ１＝θ２の関係となるように発光部１１１１および封止部１１１２に塗布形成されている。

また、具体的な図示は省略するが、ランプハウジング１０Ｂには、一対の開口部が形成されており、前記一対の開口部を介してランプハウジング１０Ｂ内部に空気が流通可能に構成されている。すなわち、前記冷却ユニットを構成する冷却ファンによりランプハウジング１０Ｂ内の流路Ｆを辿る空気は、図３に示すように、発光管１１１の周囲を流通し、光源ランプ１１、副反射鏡１３、および保温部材１５等を強制空冷する。

上述した本実施形態においては、以下の効果がある。
本実施形態では、発光管１１１の発光部１１１１の一部の領域Ａｒ１、および副反射鏡１３が取り付けられる封止部１１１３とは反対側の封止部１１１２の一部の領域Ａｒ２に保温部材１５が形成されている。このことにより、発光管１１１において、副反射鏡１３が取り付けられる側と反対側を保温部材１５により保温することができる。このため、光源ランプ１１の温度を低減させるために、流路Ｆを辿る空気による強制空冷により冷却を強化した場合であっても、副反射鏡１３が取り付けられる側と反対側の温度が必要以上に低くなることを防止し、光源ランプ１１の温度分布の偏りを低減できる。したがって、光源ランプ１１に黒化現象が生じることを回避して、光源装置１０の長寿命化が図れる。

ここで、黒化現象は、発光部１１１１と封止部１１１２との境界付近で生じることが確認されている。本実施形態では、保温部材１５は、発光部１１１１および封止部１１１２を跨ぐように形成されているので、光源ランプ１１の黒化現象を効果的に抑制できる。

また、保温部材１５は、発光管１１１において、最も温度が高くなる発光部１１１１の一部の領域Ａｒ１に設けられている。このため、発光管１１１において、副反射鏡１３が取付けられる側と反対側を保温部材１５により効果的に保温でき、流路Ｆを辿る空気による強制空冷により冷却を強化した場合であっても、副反射鏡１３が取付けられる側と反対側の温度の低減を効果的に抑制できる。
さらに、保温部材１５がセラミックス塗布体等の吸収体で構成され、発光部１１１１の一部の領域Ａｒ１に形成されているので、保温部材１５に照射される光束および輻射熱が吸収されて保温部材１５の熱が高くなり、発光管１１１から保温部材１５への伝熱量を減少させることができる。また、強制空冷等により保温部材１５の表面からの放熱量が大きくなっても、保温部材１５は熱伝導率が小さいため、発光管１１１の表面のうち保温部材１５が設けられた部位（発光管１１１と保温部材１５の境界部分）の保温効果が得られる。このため、発光管１１１において、流路Ｆを辿る空気による強制空冷により冷却を強化した場合であっても、副反射鏡１３が取り付けられる側と反対側の温度の低減をより一層効果的に抑制できる。
したがって、光源ランプ１１の温度を低減させるために、冷却を強化した場合であっても、副反射鏡１３が取り付けられる側と反対側の温度が必要以上に低くなることを効果的に防止し、光源ランプ１１の温度分布の偏りを効果的に低減できる。

さらに、保温部材１５がセラミックス塗布体等で構成され、発光管１１１に塗布形成されているので、例えば、保温部材を発光管１１１に対して機械的に取り付ける構成と比較して、発光管１１１に対する保温部材の取り付け構造が煩雑化することがなく、保温部材１５の形成を容易に実施でき、光源装置１０を容易に製造できる。

ところで、上述したθ１≦θ２の関係を満たさないθ１＞θ２の関係を満たすように保温部材を発光管１１１に設けた場合には、発光部１１１１から放射された光束のうち利用光が保温部材にて遮光されることとなり、光源装置１０から射出される光の利用効率の向上を阻害する恐れがある。
本実施形態では、保温部材１５は、θ１＝θ２の関係を満たすように発光管１１１に設けられているので、発光部１１１１から放射された光束のうち利用光が保温部材１５にて遮光されることがなく、光源装置１０から射出される光の利用効率の向上が阻害されることがない。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
前記実施形態では、発光管１１１の基材の熱伝導率よりも小さい熱伝導率であって、熱を吸収する保温部材について説明したが、これに限らず、熱吸収性は悪いが、熱伝導率が小さい保温部材や、熱伝導率は発光管１１１の基材の熱伝導率よりも高いが熱吸収性がよい保温部材を採用し、その大きさや厚みを適宜設定し所望の保温効果を有する保温部材としても構わない。
前記実施形態では、主反射鏡１２が楕円面リフレクタとして構成されていたが、これに限らず、光源ランプ１１から射出された光束を略平行光として反射するパラボラリフレクタとして構成しても構わない。

前記実施形態では、保温部材１５は、セラミックス塗布体等の吸収体で構成され、膜状に形成された構成（保温膜）であったが、これに限らない。例えば、保温部材をセラミックス等の吸収体で構成し、発光管１１１に対して機械的に接続する構成としてもよい。また、保温部材としては吸収体に限らず、発光管１１１に取り付けられることで発光管１１１の熱損失を低減可能とする材料であれば、いずれの材料でも構わない。

前記実施形態では、保温部材１５を発光管１１１の領域Ａｒ１および領域Ａｒ２に配設していたが、これに限らない。保温部材としては、副反射鏡１３が取付けられた封止部１１１３とは反対側の封止部１１１２と発光部１１１１との少なくとも一部に配設されていれば、いずれの位置に配設してもよく、例えば、保温部材を領域Ａｒ１のみに配設する構成、領域Ａｒ２のみに配設する構成、あるいは、封止部１１１２全体に配設する構成等としても構わない。また、例えば、保温部材１５は、照明光軸Ａを中心とした周方向全体に亘って領域Ａｒ１および領域Ａｒ２に配設されていたが、周方向全体でなく、一部のみに配設する構成としてもよい。さらに、保温部材１５は、θ１＝θ２の関係を満たすように設けられていたが、これに限らず、θ１≦θ２を満たすように配設すればよい。

前記実施形態では、光源装置１０は、副反射鏡１３を設けた構成を説明したが、これに限らず、副反射鏡１３を省略した構成でも構わない。

前記実施形態では、３つの液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂを用いたプロジェクタ１の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
前記実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。この場合は、光束入射側および光束射出側の偏光板は省略できる。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、プロジェクタに本発明の光源装置を採用していたが、本発明はこれに限らず、他の光学機器に本発明の光源装置を採用してもよい。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の光源装置は、光源ランプに副反射鏡を取り付けた構成において、光源ランプの温度分布の偏りを低減し、光源ランプの照度の低下や破損を回避して長寿命化が図れるため、ホームシアタやプレゼンテーションで利用されるプロジェクタの光源装置として利用できる。

本実施形態におけるプロジェクタの概略構成を示す平面図。 前記実施形態における光源装置本体の概略構成を示す断面図。 前記実施形態における保温部材の設置位置、および光源装置内部を流通する空気の流路を説明するための図。

符号の説明

１・・・プロジェクタ、１０・・・光源装置、１１・・・光源ランプ、１２・・・リフレクタ（主反射鏡）、１３・・・副反射鏡、１５・・・保温部材、４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ・・・液晶パネル（光変調装置）、５０・・・投射光学系（投射光学装置）、１１１・・・発光管、１１２・・・電極、１２２Ａ，１３２Ａ・・・反射面、１３１Ａ・・・挿通孔（開口部）、１１１１・・・発光部、１１１２，１１１３・・・封止部、Ａｒ・・・利用光反射領域、Ｌ１，Ｌ２・・・直線、Ｏ・・・中心位置（発光中心）、Ｐ１・・・保温臨界点、Ｐ２・・・反射臨界点。

Claims (6)

1. 放電空間を有する発光管、および前記発光管の放電空間に配置される一対の電極を有する光源ランプと、断面略凹状に拡がり前記光源ランプから放射された光束を反射するリフレクタと、反射面が前記リフレクタの反射面と対向配置され前記光源ランプから放射された光束の一部を前記放電空間に向けて反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、
   前記発光管は、内部に前記放電空間を有する発光部と、前記発光部の両側に設けられる封止部とを有し、
   前記副反射鏡は、前記発光管の発光部を覆う椀状に形成され、前記発光管の一方の封止部を挿通可能とし前記副反射鏡を前記発光管に取り付けるための開口部を有し、
   前記発光管の前記発光部および他方の封止部のうち少なくとも一部には、保温部材が設けられていることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記保温部材は、
   前記保温部材における当該光源装置から射出される光束の中心軸からの離間寸法が最大でかつ、前記光源ランプの発光中心に最も近接した保温臨界点、および前記発光中心を結ぶ直線と前記中心軸の光射出後方側とのなす角度をθ１とし、
   前記リフレクタの利用光反射領域における前記中心軸に最も近接した反射臨界点、および前記発光中心を結ぶ直線と前記中心軸の光射出後方側とのなす角度をθ２とした場合に、
   θ１≦θ２
   の関係を満たすように前記発光管の前記発光部および他方の封止部のうち少なくとも一部に設けられていることを特徴とする光源装置。
3. 請求項２に記載の光源装置において、
   前記保温部材は、少なくとも前記発光部に設けられていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置において、
   前記保温部材は、入射光束および輻射熱を吸収することを特徴とする光源装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の光源装置において、
   前記保温部材は、前記発光管の熱伝導率よりも小さい熱伝導率であることを特徴とする光源装置。
6. 光源装置と、前記光源装置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、前記光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、
   前記光源装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。

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