JP2004184983A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源ランプの供給電力を増大させることなく、色バランスが良好な照明光が得られるとともに、光源ランプの長寿命化を図り、しかも紫外線除去効果を有する光源装置を提供する。
【解決手段】 集光光学系として第１集光レンズ５、カラーホイール６および第２集光レンズ７を備え、可視光及び紫外線を含む光源からの出射光を変調させて表示デバイス（図示省略）に照射するようにしたプロジェクタ用光源装置１において、光源としての超高圧水銀ランプ２からの出射光の中の紫外線を可視光に変換する光学素子として蛍光ガラス４を設けるものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源装置に係り、特に、プロジェクタ等の投射型画像表示装置に有効な、色バランスの性能の向上を図った光源装置に関するものである。

一般にプロジェクタ等の投射型画像表示装置は、光源からの出射光を集光光学系により変調させて表示デバイスに照射する光源装置を備え、その表示デバイスに表示された画像を投写手段により投写表示するものである。

従来、プロジェクタの光源装置としては、光源からの出射光を放物曲面や楕円曲面などの形状を呈したリフレクタで平行光として反射して表示デバイスに照射させる方式のものや、リフレクタで収束させた上に、その発散光を平行光に変換して表示デバイスに照射させる方式のものなどがある。

また、プロジェクタの投写方式としては、光源装置からの変調光を透過型の液晶パネル等を用いて透過光として出射する透過式と、変調光を反射型の液晶パネルやＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）（ＴＩ社の登録商標）などを用いた反射式がある。
なお、変調光とは光を変調させたものであり、すなわち、光を変化させたものであって、光の全部または一部を反射させたり、屈折させたり、透過させたものを含むものとする。

ここで、従来技術として、ＤＭＤ等の反射型表示デバイスを用いたプロジェクタの光源装置について図面を参照して説明する。

従来の光源装置１００は、例えば、図１９に示すように、超高圧水銀ランプ１０２を楕円曲面形状のリフレクタ１０３内に配設し、該リフレクタ１０３の開口側前方にカラーホイール１０６、グラスロッド１０４および集光光学系として第１集光レンズ１０５と第２集光レンズ１０７とを順に配設したものである。

前記超高圧水銀ランプ１０２は、リフレクタ１０３の第１焦点Ｆ１に配設されている。前記超高圧水銀ランプ１０２からの出射光は、リフレクタ１０３によりカラーホイール１０６面（リフレクタの第２焦点Ｆ２）に集光され、グラスロッド１０４を経て、第１集光レンズ１０５と第２集光レンズ１０７とにより平行光に変換されてＤＭＤ表示パネル（図示省略）に照射される。

前記光源装置においては、グラスロッド１０４を配設することで、ＤＭＤ表示パネルへの照射時の輝度ムラの低減を図っている。

また、液晶パネル（ＬＣＤパネル）、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の光駆動素子に光を投射し、前記ＬＣＤパネル、ＤＭＤの透過光、或いは反射光を、スクリーンに投影することで画像を表示する投射型画像表示装置では、画像の投射面積が大きくなる為、輝度の高い光源が必要であった。この為、通常プロジェクタ等の投射型画像表示装置では、輝度の高い超高圧水銀ランプが光源として使用されていた。

しかしながら、超高圧水銀ランプには、図２１に示す様に発光スペクトルに偏りが存在し、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に較べ赤（Ｒ）成分が極端に少なく、画像表示装置用の光源としては色バランスが悪く、画像の色再現が難しいと言う短所が存在した。

そこで、光源で発生する紫外光を可視光に変換する光学素子を使って、不足している可視光（Ｒ成分の光）に変換することで、光源としての色バランスを調整すると共に、利用できる可視光の量を増やすことで、光源で発生する光の利用効率を向上させた光源システムが提案されている（特許文献１を参照）。

前記光学素子による作用について図面を参照して説明する。
ここでは、光学素子とグラスロッドのサイズ、両部品の位置関係を一定とし、光源を備えたリフレクタの位置のみ可変するものとする。

図２２に示すように、光源の光をグラスロッド３６の入射面３６ａ上のリフレクタ１０３の第２焦点Ｆ２に集光した場合、光源としての超高圧水銀ランプ１０２、光源で発生する可視光と紫外光を反射するリフレクタ１０３、紫外光を可視光に変換する光学素子３１、および反射面３５を備えたグラスロッド３６を有して成る光源装置１１０において、超高圧水銀ランプ１０２で発生した可視光は、光学素子３１を透過し、グラスロッド３６の入射面３６ａ上の第２焦点Ｆ２に集光し、反射面３５で反射を繰り返してグラスロッド３６の出射面から出力される。

光源で発生した紫外光は、光学素子３１に入射するとその入射面３１ａ上で可視光に変換され、変換可視光３２、３３で挟まれる拡散角θ１の面光源が形成される。この角度θ１の範囲の光のみがグラスロッド３６に入射し、反射面３５で繰り返し反射してグラスロッド３６の出射面から出力される。

一方、図２３に示すように、光源の光を光学素子３１の入射面３１ａ上のＦ２に集光した場合、光源で発生した可視光は、光学素子３１の入射面３１ａの集光点Ｆ２に集光し、グラスロッド３６の反射面３５で反射を繰り返して、グラスロッド３６の出射面から出力される。

光源で発生した紫外光は、光学素子３１の入射面３１ａ上の集光点Ｆ２に集光すると集光点Ｆ２において可視光に変換され、変換可視光３２、３３で挟まれる拡散角θ２の点光源が生成される。この拡散角θ２内の変換可視光のみがグラスロッド３６に入射し、反射面３５で繰り返し反射し、グラスロッド３６の出射面から出力される。

従って、光源の色バランス改善手段は、図２２、図２３のいずれの場合に示すように、それぞれ（３６０°−θ１）、（３６０°−θ２）の範囲の変換可視光はグラスロッド３６に入射せず損失となるため、目的とする光源の色バランスの改善が不十分となり、実用的ではないことが分かる。また、図２２、図２３より拡散角θ１とθ２の関係はθ１＜θ２である。

このようにして、光源からの紫外線を可視光に変換して利用することで、色バランスを調整すると共に可視光の量を増やし、光源で発生する光の利用効率の向上を図っている。
特開２００２−９０８８３号公報（第２−７頁、図１）

しかしながら、上述したような従来の光源装置の構成においては、光源に不足している色成分を十分補填できないため、目的とする光源の色バランスの改善が不十分で、実用的ではないと言う課題があった。特に、超高圧水銀ランプの分光特性は、図２に示すように、Ｒ成分が極端に少なく、プロジェクタ用の光源としてランプ自体でのＲ色発光改善の必要があった。

そこで、ランプ自体の改善として、ランプをより高温稼動させてＲ色の発光を増大させることが考えられるが、ランプを高温稼動させると飽和蒸気圧が上昇し、消費電力が増加するという問題がある。また、可視光成分の基底値が増加するので、Ｒ成分が増加すると共にＧ、Ｂ成分の帯域幅も増加するため、結果として、図５に示すように、色バランス改善の効果は少ない。

また、Ｒ色不足対策について、液晶プロジェクタやＤＭＤプロジェクタなどの商品の仕様に応じて対策が講じられているが、以下に示すような問題が生じている。

例えば、液晶プロジェクタにおいては、明るさを重視するシステムの場合、色調を重視するために光源ランプの出射光の中の従来カットしている水銀固有のスペクトラム５８０ｎｍ付近（橙色）も取り込まざるを得ないため、色バランスが犠牲になるという不具合があった。

また、色バランスを重視するシステムの場合、Ｒ成分を基準に置き、光源ランプの出射光の中のＧ、Ｂ成分をバランス良くカットせざるを得ないため、輝度が犠牲になる不具合があった。

色調整の具体例として、偏光系システムではダイクロイックフィルター及び偏光板の透過率で色調整が行われる。特に、偏光板によりＧ、Ｂ成分の透過率を低減させることは、即ち、偏光板がＧ、Ｂ成分を吸収することになるため、部品の信頼性を損ねる可能性も考えられる。

一方、ＤＭＤプロジェクタにおいては、カラーホイール透過光は、Ｒ成分に対してＧ、Ｂ成分の透過量を低減する必要があるため、一般的には、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のダイクロイックフィルターの透過率を一定にして信号処理で各色をコントロールする方法と、ホイール上のＲ、Ｇ、Ｂ各色の占有角度をそれぞれ設定する方法等がある。しかしながら、上述した何れの方法であっても、図２０に示すように、カラーホイールの色分割法によると、Ｒ成分を増大させるとＧ、Ｂ成分が犠牲になるので光利用効率が低下するという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、光源ランプの供給電力を増大させることなく、色バランスが良好な照明光が得られるとともに、光源ランプの長寿命化を図り、しかも紫外線除去効果を有する光源装置を提供することを目的とする。

本発明は、光源装置に係り、可視光及び紫外線を含む光源からの出射光を反射させるリフレクタと、光源からの出射光の中の紫外線を可視光に変換する光学素子と、集光光学系とを備え、光源からの出射光を変調させて表示デバイスに照射するようにした光源装置であって、光源からの出射光を前記光学素子内に集光させることを特徴とするものである。

このように構成することで、光学素子として例えば蛍光ガラスを用いて紫外線を集光させて、蛍光ガラス中のイオンを励起することでＲ色光を発光させてＲ成分を増大させることができる。さらに、光源となるランプを高温稼動させることなくＲ成分を増大させることができるので、ランプの消費電力を増加することなく、ランプの長寿命化を図るとともに、色バランスが良好な照明光を得ることができる。

また、本発明は、前記光学素子内に入射された光の集光点は、前記リフレクタの第２焦点と一致することが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子の構成として、柱状を呈することが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子の構成として、球面形状または非球面形状を有することが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子の構成として、一端側に光源からの出射光が一部から入射可能な開口部が設けられた入射面を形成し、他端側に入射した光が出射可能に開口された出射面を形成することが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子の入射面を放物曲面状又は楕円曲面状で構成することが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子の入射面の裏面に反射部を設けることが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子の入射面の一部および出射面を除く裏面に反射部を設けることが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子の入射面の開口部および反射部を除く部位に紫外線を遮断する被覆処理を施すことが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子で生成された可視光を集光させる集光手段を備えることが好ましい。

また、本発明は、前記集光手段の構成として、球面状レンズまたは非球面状レンズとすることが好ましい。

また、本発明は、前記集光手段の構成を、半球状に形成されるとともに、その球面側を入射面として、該入射面の裏面に反射部を設けるようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子を球状に形成することが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子内の無収差結像点と前記集光手段の集光点とを一致させることが好ましい。

また、本発明は、前記光学素子の屈折率と集光手段の屈折率を等しくすることが好ましい。

また、本発明は、光源から出射された可視光と光学素子で変換された可視光とを同時に合成、整形する集光手段を備えることが好ましい。

また、本発明は、プロジェクタ用の光源装置として用いることが好ましい。

以上、本発明によれば、光源として例えば超高圧水銀ランプからの出射光のＲＧＢ色成分による色バランスを、超高圧水銀ランプにおけるメイン発光であるＢ、Ｇ成分にＲ成分を重畳することにより向上させることができる。

すなわち、光源のランプからの光スペクトラムの中の、可視光以外に従来使用していない領域中の紫外線（３００〜４００ｎｍ）を有効に活用することができる。

以上、説明したように、本発明の光源装置によれば、光源として例えば超高圧水銀ランプから出射される光のＲＧＢ色成分による色バランスを、超高圧水銀ランプにおけるメイン発光であるＢ、Ｇ成分にＲ成分を重畳することにより向上させることができる。すなわち、光源のランプからの光スペクトラムの中の、可視光以外に従来使用していない領域中の紫外線（３００〜４００ｎｍ）を有効に活用することができる。

従って、本発明によれば、光源ランプの供給電力を増大させることなく、色バランスが良好な照明光が得られるとともに、光源ランプの長寿命化を実現できるという優れた効果を奏し得る。しかも紫外線除去効果を有する。

詳しくは、本発明によれば、可視光及び紫外線を含む光源からの出射光を反射させるリフレクタと、光源からの出射光の中の紫外線を可視光に変換する光学素子と、集光光学系とを備え、光源からの出射光を変調させて表示デバイスに照射するようにした光源装置であって、光源からの出射光を前記光学素子内に集光させることで、光学素子として例えば蛍光ガラスを用いて紫外線を集光させて、蛍光ガラス中のイオンを励起することでＲ色光を発光させてＲ成分を増大させることができる。これにともない、紫外線を減衰させることができる。従って、蛍光ガラスはグラスロッド機能の他に紫外線除去フィルターも兼ねる事が出来る。さらに、光源となるランプを高温稼動させることなく、すなわち、水銀飽和蒸気圧を増加することなくＲ成分を増大させることができるので、ランプの消費電力を増加することなく、色バランスが良好な照明光を得ることができるとともに、ランプの長寿命化を図ることができる。

尚、光源から入射した紫外線は、蛍光ガラス内の移動量に比例して減衰する。例えば、蛍光ガラスにおける紫外線透過率は、厚さ５ｍｍで約６０％である。蛍光ガラス長５０ｍｍの場合、紫外線強度は約１／２００になる。

また、本発明によれば、前記光学素子内に入射された光の集光点を、前記リフレクタの第２焦点と一致させることで、入射光が光学素子内に集光されるので光利用率の向上を図ることができる。

また、本発明によれば、前記光学素子の構成を、柱状を呈するものとすることで、光学素子により高効率で紫外線を可視光に変換することができる。

また、本発明によれば、前記光学素子の構成として、球面形状または非球面形状を有するものとすることで、光学素子を省スペースで配置できるので光源装置の小型化を図ることができる。

また、本発明によれば、前記光学素子の構成として、一端側に光源からの出射光が一部から入射可能な開口部が設けられた入射面を形成し、他端側に入射した光が出射可能に開口された出射面を形成することで、出射面において光源からの出射光のうちのＧ、Ｂ成分にＲ成分が重畳できるので、光源装置のみで所定の色バランスを設定でき、良好な色バランスを実現できる。

また、本発明によれば、前記光学素子の入射面を放物曲面状又は楕円曲面状で構成することで、光源からの出射光を光学素子内に集光することができる。

また、本発明によれば、前記光学素子の入射面の裏面に反射部を設けることで、光学素子内で発光したＲ色の光を反射させて該光学素子内を透過させることができる。

また、本発明によれば、前記光学素子の入射面の一部および出射面を除く裏面に反射部を設けることで、光学素子に紫外線除去効果を持たせることができる。

また、本発明によれば、前記光学素子の入射面の開口部および反射部を除く部位に紫外線を遮断する被覆処理、例えば、紫外線カットコート等を施すことで、光学素子の必要個所から入射される紫外線以外の外来紫外線を遮断することができる。これにより、紫外線による影響を低減できるので、偏光板の信頼性の向上を図ることができる。

従って、本発明の光源装置を３板式液晶プロジェクタ用に使用した場合、色バランス調整時Ｒ色に対し偏光板、ダイクロイックフィルターでのＧ、Ｂ色の低減が不要となり、即ち可視光による熱吸収がなくなるという効果を有する。

また、本発明によれば、前記光学素子で生成された可視光を集光させる集光手段を備えることで、拡散する変換可視光を集光して光利用率の向上を図ることができる。

また、本発明によれば、前記集光手段の構成として、球面状レンズまたは非球面状レンズとすることで、集光手段を省スペースで構成できるので光源装置の小型化を図ることができる。

また、本発明によれば、前記集光手段の構成を、半球状に形成されるとともに、その球面側を入射面として、該入射面の裏面に反射部を設けることで、光学素子で変換されて拡散した変換可視光を集光できるので光利用率の向上を図ることができる。

また、本発明によれば、前記光学素子を球状に形成することで、光学素子を省スペースで配置できるので光源装置の小型化を図ることができる。

また、本発明によれば、前記光学素子内の無収差結像点と前記集光手段の集光点とを一致させることで、集光点を２つの点光源としての機能を持たせて、光利用率の向上を図るとともに、理論的に最適条件で光学処理を行うことができる。

また、本発明によれば、前記光学素子の屈折率と集光手段の屈折率を等しくすることで、拡散した変換可視光を確実に集光することができる。

また、本発明によれば、光源から出射された可視光と光学素子で変換された可視光とを同時に合成、整形する集光手段を備えることで、装置構成を簡略化できるので光源装置の小型化を図ることができる。

また、本発明によれば、プロジェクタ用の光源装置として用いることで、色バランスが良好な光源を備えて投射性に優れたプロジェクタを実現できる。

さらに、本発明によれば、ＲＧＢ各色のダイクロイックフィルターの透過率をコントロールしたり、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のホイール上の占有角度をそれぞれ設定する必要がなくなるため、Ｇ、Ｂを犠牲する事なく光利用効率が向上する。従って、ＤＭＤシステムに採用した場合には光効率の向上を図ることができる、という著しい効果を奏し得る。

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図３は発明を実施する形態の一例であって、図１は本発明に係る実施形態１の光源装置の構成を示す説明図、図２は前記光源装置における光源ランプの発光スペクトラムを示す説明図、図３は前記光源装置における蛍光ガラス出射面のスペクトラムを示す説明図である。

実施形態１は、図１に示すように、プロジェクタに用いられる光源装置１であって、光源とされる超高圧水銀ランプ２と、該超高圧水銀ランプ２からの出射光を反射するためのリフレクタ３と、紫外線を可視光に変換するための光学素子である蛍光ガラス４と、集光光学系として第１集光レンズ５、カラーホイール６および第２集光レンズ７とを備え、これらの構成要素を順次直列に配設して超高圧水銀ランプ２からの出射光をＤＭＤ表示パネル（図示省略）に照射するようにしたものである。

前記超高圧水銀ランプ２は、リフレクタ３内の第１焦点Ｆ１の位置に配設されている。前記リフレクタ３は、楕円曲面形状を呈し、その開口側に蛍光ガラス４が配設されている。

前記蛍光ガラス４は、略円柱状を呈し、前記リフレクタ３に対向する入射面４ａが放物曲面状に形成され、出射面４ｂが軸線に対し垂直な平面で形成されている。前記入射面４ａは、放物曲面部の先端の一部を除きミラーコート４ｃが施されている。前記入射面４ａにミラーコート４ｃを施したことにより、該入射面４ａの裏面には、焦点がリフレクタ３の第２焦点Ｆ２と一致する放物曲面ミラー４ｅが形成されている。

ミラーコート４ｃが施されない一部を入射面開口部４ｄとして、前記超高圧水銀ランプ２からの出射光を蛍光ガラス４内に入射するようにされている。

次に、本実施形態に係る光源装置１の作用について説明する。
図１に示すように、超高圧水銀ランプ２からの光は、直接またはリフレクタ３内側で反射して出射されて、入射面開口部４ｄから蛍光ガラス４内部に入射される。前記蛍光ガラス４に入射された光は、リフレクタ３の第２焦点Ｆ２に一致する位置に集光される。

前記蛍光ガラス４内部のリフレクタ３の第２焦点Ｆ２と一致する集光点は、蛍光ガラス４内部の他の部位と比較して最も紫外線強度が高いため、点光源と見なすことができる。

前記蛍光ガラス４内部に入射された紫外線は、蛍光ガラス４内のイオンを励起してＲ色光を発光する。発光したＲ色光は、放物曲面状の入射面４ａにミラーコート４ｃが施されているため、入射面４ａに形成された放物曲面ミラー４ｅ（焦点はリフレクタ３の第２焦点Ｆ２と一致する）で反射され、蛍光ガラス４内を透過し、第１集光レンズ５を経由し、カラーホイール６を透過し、第２集光レンズ７を経由して表示パネルに照射される。

一方、可視光は、前記放物曲面ミラー４ｅで反射せずに、蛍光ガラス４内を全反射透過して、第１集光レンズ５を経由し、カラーホイール６を透過して、第２集光レンズ７を経て表示パネルへ照射される。

前記蛍光ガラス４は、従来のグラスロッド機能による輝度ムラ低減と紫外線減衰作用があるため、ランプが元来発光している可視光（Ｇ、Ｂ発光色がメイン）と蛍光ガラスで発生したＲ色光が輝度ムラなく重畳された照明光が表示パネル面に照射される。

ここで、スペクトラム特性比較すると、超高圧水銀ランプ２からの光は、図２に示すようなスペクトラム特性を有している。これに対して、蛍光ガラス４の出射面４ｂでは、図３に示すようなスペクトラム特性を示している。これによると、超高圧水銀ランプ２からの光は、蛍光ガラス４を透過することによりＲ成分が増大していることが分かる。

以上のように構成したので、実施形態１の光源装置１によれば、光学素子としてＲ用の蛍光ガラス４を設けたことで、光源からの出射光のうちの紫外線を可視光に変換して、Ｒ成分を増大することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について図面を参照して説明する。
図４は本発明に係る実施形態２の光源装置の構成を示す説明図である。図中において、上述した従来技術およびその他の実施形態と同様な構成要素は、同一の符号を付することで説明を省略する。

実施形態２は、図４に示すように、プロジェクタに用いられる光源装置１０であって、光源とされる超高圧水銀ランプ２と、該超高圧水銀ランプ２からの出射光を反射するためのリフレクタ１３と、集光光学系として第１集光レンズ１５と、紫外線を可視光に変換するための光学素子である蛍光ガラス１４と、集光光学系として第２集光レンズ１７、カラーホイール６および第３集光レンズ１８とを備え、これらの構成要素を順次直列に配設して超高圧水銀ランプ２からの出射光をＤＭＤ表示パネル（図示省略）に照射するようにしたものである。

前記超高圧水銀ランプ２は、リフレクタ１３内の第１焦点Ｆ１の位置に配設されている。前記リフレクタ１３は、楕円曲面形状を呈し、その開口側に第１集光レンズ１５を介在させて蛍光ガラス１４が配設されている。

前記蛍光ガラス１４は、略円柱状を呈し、前記第１集光レンズ１５に対向する入射面１４ａが放物曲面状に形成され、出射面１４ｂが軸線に対し垂直な平面で形成されている。

前記入射面１４ａは、放物曲面部の先端の一部を除きミラーコート１４ｃが施されている。前記入射面１４ａにミラーコート１４ｃを施したことにより、該入射面１４ａの裏面には、焦点がリフレクタ３の第２第２焦点Ｆ２と一致する放物曲面ミラー１４ｅが形成されている。

ミラーコート１４ｃが施されない一部を入射面開口部１４ｄとして、前記超高圧水銀ランプ２から出射されて第１集光レンズ１５を透過した光を蛍光ガラス１４内に入射するようにされている。

次に、実施形態２に係る光源装置１０の作用について説明する。
図４に示すように、超高圧水銀ランプ２からの光は、直接またはリフレクタ１３内側で反射して出射されて、第１集光レンズ１５を透過した後に入射面開口部１４ｄから蛍光ガラス１４内部に入射される。

前記蛍光ガラス１４に入射された光は、リフレクタ１３の第２焦点Ｆ２に一致する位置に集光される。

前記蛍光ガラス１４内部の集光点（リフレクタ１３の第２焦点Ｆ２に一致）は、蛍光ガラス１４内部の他の部位と比較して最も紫外線強度が高いため、点光源と見なすことができる。

前記蛍光ガラス１４内部に入射された紫外線は、蛍光ガラス１４内のイオンを励起してＲ色光を発光する。発光したＲ色光は、放物曲面状の入射面１４ａにミラーコート１４ｃが施されているため、入射面１４ａに形成された放物曲面ミラー１４ｅ（焦点はリフレクタ１３の第２焦点Ｆ２と一致する）で反射され、蛍光ガラス１４内を透過し、第２集光レンズ１７を経由し、カラーホイール６を透過し、第３集光レンズ１８を経由して表示パネルに照射される。

一方、可視光は、前記放物曲面ミラー１４ｅで反射せずに、第１集光レンズ１５を経由し、蛍光ガラス１４内を全反射透過して、第２集光レンズ１７を経由し、カラーホイール６を透過して、第３集光レンズ１８を経て表示パネルへ照射される。

前記蛍光ガラス１４は、従来のグラスロッド機能による輝度ムラ低減と紫外線低減作用があるため、ランプが元来発光している可視光（Ｇ、Ｂ発光色がメイン）と蛍光ガラスで発生したＲ色光が輝度ムラなく重畳された照明光が表示パネル面に照射される。

ここで、スペクトラム特性比較すると、超高圧水銀ランプ２からの光は、図２に示すようなスペクトラム特性を有している。これに対して、蛍光ガラス１４の出射面１４ｂでは、図５に示すようなスペクトラム特性を示している。これによると、超高圧水銀ランプ２からの光は、蛍光ガラス１４を透過することにより、実施形態１と同様に、Ｒ成分が増大していることが分かる。

以上のように構成したので、実施形態２の光源装置１０によれば、光学素子としてＲ用の蛍光ガラス１４を第１集光レンズ１５の出射方向下流側に設けた場合であっても、実施形態１と同様に、光源からの出射光のうちの紫外線を可視光に変換して、Ｒ成分を増大することができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について図面を参照して説明する。
図６は本発明に係る実施形態３の光源装置の構成を示す説明図である。図中において、上述した従来技術およびその他の実施形態と同様な構成要素は、同一の符号を付することで説明を省略する。

実施形態３は、図６に示すように、プロジェクタに用いられる光源装置２０であって、光源とされる超高圧水銀ランプ２と、該超高圧水銀ランプ２からの出射光を反射するためのリフレクタ２３と、紫外線を可視光に変換するための光学素子である蛍光ガラス２４と、集光光学系として第１集光レンズ２５、カラーホイール６および第２集光レンズ２７とを備え、これらの構成要素を順次直列に配設して超高圧水銀ランプ２からの出射光をＤＭＤ表示パネル（図示省略）に照射するようにしたものである。

前記超高圧水銀ランプ２は、リフレクタ２３内の第１焦点Ｆ１の位置に配設されている。前記リフレクタ２３は、楕円曲面形状を呈し、その開口側に蛍光ガラス２４が配設されている。

前記蛍光ガラス２４は、略円柱状を呈し、前記リフレクタ２３に対向する入射面２４ａが楕円曲面状に形成され、出射面２４ｂが軸線に対し垂直な平面で形成されている。前記入射面２４ａは、楕円曲面部の先端の一部を除きミラーコート２４ｃが施されている。

前記入射面２４ａにミラーコート２４ｃを施したことにより、該入射面２４ａの裏面には、焦点がリフレクタ２３の第２焦点Ｆ２と一致するとともに、第１焦点Ｆ２は第１集光レンズ２５の集光点と一致する楕円曲面ミラー２４ｅが形成されている。

ミラーコートされない一部を入射面開口部２４ｄとして、前記超高圧水銀ランプ２からの出射光を蛍光ガラス２４内に入射するようにされている。そして、前記蛍光ガラス２４の楕円曲面ミラー２４ｅで反射されとともに、該蛍光ガラス２４内で蛍光ガラス２４の楕円曲面ミラーの第１焦点Ｆ２に可視光も一緒に集光される。

次に、実施形態３に係る光源装置２０の作用について説明する。
図６に示すように、超高圧水銀ランプ２からの光は、直接またはリフレクタ２３内側で反射して出射されて、入射面開口部２４ｄから蛍光ガラス２４内部に入射される。前記蛍光ガラス２４に入射された光は、リフレクタ２３の第２焦点Ｆ２に一致する位置に集光される。

前記蛍光ガラス２４内部の集光点（リフレクタ２３の第２焦点Ｆ２に一致）は、蛍光ガラス２４内部の他の部位と比較して最も紫外線強度が高いため、点光源と見なすことができる。

前記蛍光ガラス２４内部に入射された光は、蛍光ガラス２４の楕円曲面ミラー２４ｅの第１焦点Ｆ２に集光し、蛍光ガラス２４内のイオンを励起してＲ色光を発光する。発光したＲ色光は、楕円曲面状の入射面２４ａにミラーコート２４ｃが施されているため、入射面２４ａに形成された楕円曲面ミラー２４ｅで反射され、蛍光ガラス２４内で蛍光ガラス２４の楕円曲面ミラー２４ｅの第２焦点Ｆ２’に可視光も一緒に集光される。

そして、集光されたＲ色光は、蛍光ガラス２４内を透過し、第１集光レンズ２５を経由し、カラーホイール６を透過し、第２集光レンズ２７を経由して表示パネルに照射される。

一方、可視光は、前記楕円曲面ミラー２４ｅで反射させずに、蛍光ガラス２４内を全反射透過して、第１集光レンズ２５を経由し、カラーホイール６を透過して、第２集光レンズ２７を経て表示パネルへ照射される。

前記蛍光ガラス２４は、従来のグラスロッド機能による輝度ムラ低減と紫外線減衰作用があるため、ランプが元来発光している可視光（Ｇ、Ｂ発光色がメイン）と蛍光ガラスで発生したＲ色光が輝度ムラなく重畳された照明光が表示パネル面に照射される。

以上のように構成したので、実施形態３の光源装置２０によれば、蛍光ガラス２４の入射面２４ａの形状を楕円曲面に形成した場合であっても、実施形態１および実施形態２と同様に、光源からの出射光のうちの紫外線を可視光に変換して、Ｒ成分を増大することができる。

（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４について図面を参照して説明する。
図７は本発明に係る実施形態４の光源装置の光学素子の構成を示す説明図である。

実施形態４は、図７に示すように、プロジェクタに用いられる光源装置を構成する光学素子であって、略円柱状を呈し、リフレクタ（図示省略）に対向する入射面３４ａが放物曲面状に形成され、出射面３４ｂが軸線に対し垂直な平面で形成された蛍光ガラス３４である。

前記入射面３４ａは、放物曲面部の先端の一部を除きミラーコート３４ｃが施されている。前記入射面３４ａにミラーコート３４ｃを施したことにより、該入射面３４ａの裏面には、焦点がリフレクタの第２焦点Ｆ２と一致する放物曲面ミラー３４ｅが形成されている。ミラーコート３４ｃが施されない一部を入射面開口部３４ｄとして、光源ランプ（図示省略）からの出射光を蛍光ガラス３４内に入射するようにされている。

前記蛍光ガラス３４外周部のうちのミラーコート３４ｃが施されない部分、すなわち入射面３４ａを除く円柱状の外周部および出射面３４ｂには、紫外線カットコート３４ｆが施されている。

以上のように構成したので、実施形態４の蛍光ガラス３４によれば、外周部に紫外線カットコート３４ｆを施すことで、入射面開口部３４ｄから蛍光ガラス３４内に入射される紫外線以外の外部からの紫外線の入射を防止して、不要な紫外線の励起によるＲ色光の発光を防止することができる。

（実施形態５）
次に、本発明の実施形態５について図面を参照して詳細に説明する。
図８は本発明に係る実施形態５の光源装置を備えたプロジェクタの全体構成を示す概要図である。

実施形態５は、図８に示すように、本発明に係る光源装置２０１を備えたプロジェクタ２００であって、主に、前記光源装置２０１と、集光光学系としてカラーホイール２１３、第３集光レンズ２１４、フライアイレンズ２１５、フィールドレンズ２１６および全反射プリズム２１７とを備え、これらの構成要素を順次直列に配設するとともに、出射光を反射する反射型表示パネル２１８および投射レンズ２１９とを備えている。

前記光源装置２０１は、主に、光源とされる超高圧水銀ランプ２０２と、該超高圧水銀ランプ２０２からの出射光を反射するためのリフレクタ２０３と、半球レンズ２０５と、球状の紫外光を可視光に変換させる光学素子２０４と、集光レンズ２１０、２１１とを備えている。

前記超高圧水銀ランプ２０２は、リフレクタ２０３内の第１焦点Ｆ１の位置に配設されている。前記リフレクタ２０３は、楕円曲面形状を呈し、超高圧水銀ランプ２０２の紫外光と可視光を含む光２０２ａを反射集光するようにされている。前記リフレクタ２０３の開口側には、半球レンズ２０５と、光学素子２０４とを組み合わせたものが配置されている。

前記光学素子２０４は、波長３００〜４００ｎｍ紫外光を波長６００〜６３０ｎｍの赤い可視光に変換するものである。

前記半球レンズ２０５の出射側には、紫外光を可視光に変換する仕組みの出射光を処理する光学系としての集光レンズ２１０、２１１が配設されている。

次に、実施形態５に係る光源装置２０１の作用について説明する。
光源装置２０１において、超高圧水銀ランプ２０２で発生した可視光と紫外光を含む光２０２ａは、リフレクタ２０３を経て、半球レンズ２０５を経て、光学素子２０４内に設定したリフレクタ２０３の第２焦点Ｆ２にあたる集光点２０７に集光される。

次に、光源装置２０１における可視光と紫外光の動作について図面を参照して説明する。
超高圧水銀ランプ２０２で発生した可視光は、図９に示すように、半球レンズ２０５、光学素子２０４の集光点２０７を経て、集光レンズ２１０、２１１にてカラーホイール２１３の集光点２１２に集光される。

超高圧水銀ランプ２０２で発生した紫外光は、図１０に示すように、光学素子２０４内の集光点２０７に集光され、可視光（Ｒ成分の光）に変換される（以下、変換可視光と称する。）。ここで発生した変換可視光２０９は、集光点２０７を中心に全方位に拡散発光し、リフレクタ２０３側への反射光は半球レンズ２０５の反射面２０８にて反射され、集光点２０７に回帰、透過し、集光レンズ２１０、２１１にてカラーホイール２１３の集光点２１２に集光される。

ここで、光学素子２０４内の集光点２０７（リフレクタ２０３の第２焦点Ｆ２）は、光学素子２０４のアプラナティックポイントとして、カラーホイール２１３の集光点２１２に結象されるスポット径が最小になるよう設定されている。

次に、上記の半球レンズ２０５と光学素子２０４とにより紫外光を可視光に変換する作用について図面を参照して説明する。
図１１は実施形態５に係る半球レンズと光学素子とによる紫外線可視光変換の説明図である。

超高圧水銀ランプ２０２で発生した紫外光は、図１１に示すように、光学素子２０４内の集光点２０７に集光されて可視光に変換され、変換可視光２０９として集光点２０７を中心に全方位に拡散発光して、下記に示すモード光（１）〜（５）として集光レンズ２１０に入射する。

モード光（１）は、集光点２０７を含む図面上の上下垂直方向より集光レンズ２１０側に放射されて直接集光レンズ２１０に入射する総ての変換可視光２０９であって、集光点２０７で生成された変換可視光２０９のうち、それぞれ垂直方向に放射した変換可視光は、半球レンズ２０５との組み合わせた点にて屈折し、一方、垂直方向以外に放射する変換可視光２０９は、光学素子２０４の球面で屈折し集光レンズ２１０に入射する。

モード光（２）は、集光点２０７で発光する変換可視光２０９のうち半球レンズ２０５の反射面２０８に反射する光である。

モード光（３）は、モード光（２）が半球レンズ２０５の反射面２０８から反射す総ての変換可視光２０９であって、集光点２０７に回帰後、光学素子２０４の球面で屈折し集光レンズ２１０に入射する。

モード光（４）は、モード光（３）が半球レンズ２０５を透過し、リフレクタ２０３へ反射する光である。

モード光（５）は、モード光（４）がリフレクタ２０３の反射面からの反射した光であって、集光点２０７に回帰後、光学素子２０４の球面で屈折し集光レンズ２１０に入射する。

光源装置２０１から投射レンズ２１９においては、上述したように紫外光を可視光に変換する仕組みを備えた光源装置２０１により色バランスの改善を施された光が、集光レンズ２１０、２１１を経て出力され、カラーホイール２１３の集光点２１２に集光され、集光レンズ２１４を経て、フライアイレンズ２１５でムラが平滑化され、更に、フィールドレンズ２１６、全反射プリズム２１７を経て反射型表示パネル２１８に照射され、投射レンズ２１９を経て画像として投射される。

以上により、集光点２１７は、図９、図１０に示すように、変換可視光２０９の点光源であり、光源で発生した可視光の集光点でもあることから、光源で発生した可視光の仮想点光源と見なすことができる。

すなわち、これら２つの点光源は、以降の光学処理を容易に理論的最適条件で行うことができるため、図２２、図２３に示す従来例におけるグラスロッドへの入射光束の説明図と比較すると、本発明では、図１１に示すように、従来例で損失となっていたグラスロッドへの入射光以外の変換可視光２０９をも含めて入射光を再利用できる構成を備えており、可視光（Ｒ成分の光）変換量が従来より増加していることは明らかである。

従って、図１１に示すように、可視光（１）〜（５）は損失なく集光レンズ２１０に入射されるため、従来例に較べＲ成分の光が増加し、光源スペクトラムの足りなかったＲ成分を十分補填できる。

詳しくは、図１５に示すように、ＮＴＳＣ方式における白色を再現するために、リフレクタ２０３のからの紫外光の光束を調整することにより、Ｒ成分の必要量（Ｇ成分に較べ約１/２）が調整可能で、色バランスが改善された実用的な光源装置が実現できる。

ここで、光学素子の構成について詳しく説明する。
本実施形態５における光学素子２０４は、紫外光を可視光に変化する為のデバイスで、下記分子式で示す赤色発光用蛍光体を含むガラス体で構成されている。
一般に、蛍光体の分子式は、（母体材料の分子式：蛍光材料の分子式）で表記される。

例えば、赤色発光用蛍光体として、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ，Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ，
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｅｕ，Ｚｎ３（Ｐ０４）２：Ｍｎ，ＹＢ０３：Ｅｕ，
（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ，ＧｄＢＯ３：Ｅｕ，ＳｃＢＯ３：Ｅｕ，ＬｕＢＯ３：Ｅｕ，等がある。

本発明では赤色について説明したが、以下に緑色用、青色用の蛍光体を示す。
緑色発光用としては、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ，ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ，
ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｍｎ，ＳｒＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ，ＺｎＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ，
ＣａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ，ＹＢＯ₃：Ｔｂ，ＬｕＢＯ₃：Ｔｂ，ＧｄＢＯ₃：Ｔｂ，
ＳｃＢＯ₃：Ｔｂ，Ｓｒ₄Ｓｉ₃Ｏ₈Ｃｌ₄：Ｅｕ，等がある。

また、青色発光用としては、ＣａＷＯ₄：Ｐｂ，Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ，
ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ，等がある。

（実施形態６）
次に、本発明の実施形態６について図面を参照して詳細に説明する。
図１２は本発明に係る実施形態６の光源装置を備えたプロジェクタの全体構成を示す概要図である。

実施形態６は、図１２に示すように、本発明に係る光源装置３０１を備えたプロジェクタ３００であって、主に、前記光源装置３０１と、集光光学系としてカラーホイール３１３、第３集光レンズ３１４、フィールドレンズ３１６および全反射プリズム３１７とを備え、これらの構成要素を順次直列に配設するとともに、出射光を反射する反射型表示パネル３１８および投射レンズ３１９とを備えている。

前記光源装置３０１は、主に、光源とされる超高圧水銀ランプ３０２と、該超高圧水銀ランプ３０２からの出射光を反射するためのリフレクタ３０３と、円柱状の紫外光を可視光に変換する光学素子３０４と、集光レンズ３２７とを備えている。

前記超高圧水銀ランプ３０２は、リフレクタ３０３内の第１焦点Ｆ１の位置に配設されている。前記リフレクタ３０３は、楕円曲面形状を呈し、超高圧水銀ランプ３０２の紫外光と可視光を含む光３０２ａを反射集光するようにされている。前記リフレクタ３０３の開口側には、光学素子３０４が配置されている。

前記光学素子３０４は、略円柱状を呈し、その入射面３０４ａが放物曲面状に形成され、その先端部に開口部３２２を備え、出射面３０４ｂが軸線に対し垂直な平面で形成されている。

また光学素子３０４は、前記開口部３２２と出射面３０４ｂを除き反射面３２６が設けられ、その集光点３２３をリフレクタ３０３の第２焦点と一致させている。また、前記光学素子３０４の出射面３０４ｂ側には集光レンズ３２７が配設されている。

次に、実施形態６に係る光源装置３０１の動作を説明する。
光源装置３０１において、超高圧水銀ランプ３０２で発生した可視光と紫外光を含む光３０２ａは、リフレクタ３０３を経て、光学素子３０４内に設定したリフレクタ３０３の第２焦点Ｆ２にあたる集光点３２３に集光される。

次に、光源装置３０１における可視光と紫外光の動作について図面を参照して説明する。

超高圧水銀ランプ３０２で発生した可視光は、図１３に示すように、光学素子３０４内の集光点３２３に集光し、反射面３２６に反射して光学素子３０４から出力される。

超高圧水銀ランプ３０２で発生した紫外光は、図１４に示すように、円柱状の光学素子３０４内の集光点３２３に集光されて可視光（Ｒ成分の光）に変換される（以下、変換可視光と称する。）。ここで発生した変換可視光３０９は、集光点３２３を中心に全方位に拡散発光して、下記に示すモード光（６）〜（８）として集光レンズ３２７に入射する。

モード光（６）は、集光点３２３からの変換可視光３０９が反射面３２４で反射して、光学素子３０４の入射面３０４ａの放物曲面部の光軸に平行な光として出射し、集光レンズ３２７に入射する光である。

モード光（７）は、集光点３２３からの変換可視光３０９が反射面３２６で反射して、光学素子３０４から出射して、集光レンズ３２７に入射する光である。

モード光（８）は、集光点３２３から光学素子３０４を透過して、集光レンズ３２７に入射する光である。

光源装置３０１から投射レンズ３１９においては、上述したように紫外光を可視光に変換する仕組みを備えた光源装置３０１により、色バランスの改善を施され、ムラが平滑化された光が集光レンズ３２７を経て出力され、カラーホイール３１３の集光点３１２に集光され、集光レンズ３１４を経て、更に、フィールドレンズ３１６、全反射プリズム３１７を経て反射型表示パネル３１８に照射され、投射レンズ３１９を経て画像として投射される。

以上により、集光点３２３は、図１２に示すように、変換可視光３０９の点光源であり、超高圧水銀ランプ３０２で発生した可視光の集光点でもあることから、超高圧水銀ランプ３０２で発生した可視光の仮想点光源と見なすことができる。

すなわち、これら２つの点光源は、以降の光学処理を容易に理論的最適条件で行うことができる。
また、図１２、図１４に示すように、変換可視光３０９（光モード（６）〜（８））は損失なく集光レンズ３２７に入射されるため、図１５の実験結果が示すように従来例に較べＲ成分の光が増加し、超高圧水銀ランプ３０２のスペクトラムの足りなかったＲ成分が十分補填できる。

例えば、ＮＴＳＣ方式における白色を再現するために、リフレクタ３０３のからの紫外光の光束を調整することにより、Ｒ成分の必要量（Ｇ成分に較べ約１/２）が調整可能で、色バランスが改善された実用的な光源装置が実現できる。

次に、本発明に係る光源装置を構成する光学素子のその他の実施例について図面を参照して説明する。
(実施例１)
図１６の（ａ）、（ｂ）は本発明に係る光源装置の光学素子の実施例１の構成を示す説明図である。
実施例１は、図１６の（ａ）に示すように、本発明に係る光源装置の光学素子４０４を球状に形成したものである。なお、光源装置を構成するその他の構成要素は、前述した実施形態６の構成と同様な構成を有するものとして説明を省略する。

前記光学素子４０４は、入射側に反射面４０８が形成されている。この反射面４０８は、前述した実施形態５の半球レンズ２０５の反射面２０８の機能を代替したものである。

超高圧水銀ランプ（図示省略）からの可視光と紫外光を含む光４０２ａは、光学素子４０４の集光点４０７に集光する。この集光点４０７は、前述した実施形態６の場合と同様に光学素子４０４の無収差結像点とする。

次に、実施例１における可視光と紫外光の動作について説明する。
超高圧水銀ランプで発生した可視光４０３は、図１６の（ａ）に示すように、光学素子４０４の入射面４０４ａから入射して集光点４０７に集光し、出射面４０４ｂから出射されて集光レンズ（図示省略）に入射する。

一方、超高圧水銀ランプで発生した紫外光は、図１６の（ｂ）に示すように、集光点４０７で可視光（Ｒ成分の光）に変換される。以降の動作は実施形態６と同様であるため説明を省略する。図中の符号４０９は変換可視光である。

（実施例２）
次に、実施例２について図面を参照して説明する。
図１７の（ａ）、（ｂ）は本発明に係る光源装置の光学素子の実施例２の構成を示す説明図である。
実施例２は、図１７の（ａ）に示すように、本発明に係る光源装置の光学素子５０４を楕円球状に形成したものである。なお、光源装置を構成するその他の構成要素は、前述した実施形態６と同様な構成を有するものとして説明を省略する。

前記光学素子５０４は、入射面５０４ａおよび出射面５０４ｂを除く楕円球の周囲に反射面５０８が形成されている。前記反射面５０８は、光学素子５０４で生成した可視光を光源で発生した可視光と同様の方向に出射させるものである。

超高圧水銀ランプ（図示省略）からの可視光と紫外光を含む光５０２ａは、光学素子５０４の集光点５０７に集光する。この集光点５０７は、楕円球状の光学素子５０４の第１焦点且つリフレクタ（図示省略）の第２焦点Ｆ２と一致している。

次に、実施例２における可視光と紫外光の動作について説明する。
超高圧水銀ランプで発生した可視光は、図１７の（ａ）に示すように、光学素子５０４の入射面５０４ａより入射して集光点５０７に集光し、該光学素子５０４の第２焦点Ｆ３を経由して出射面５０４ｂから出射されて集光レンズ（図示省略）に入射する。

一方、超高圧水銀ランプで発生した紫外光は、図１７の（ｂ）に示すように、集光点５０７に集光するとともに可視光（Ｒ成分の光）に変換され、その変換可視光５０９は、可視光と同様の光路を経由し、光学素子５０４の出射面５０４ｂから出射されて集光レンズに入射する。

（実施例３）
次に、実施例３について図面を参照して説明する。
図１８の（ａ）、（ｂ）は本発明に係る光源装置の光学素子の実施例３の構成を示す説明図である。
実施例３は、図１８の（ａ）に示すように、本発明に係る光源装置の光学素子として、楕円球状ガラス６０５内に球状の光学素子６０４を内蔵したものである。
前記楕円球状ガラス６０５は、光学素子６０４と同じ屈折率で形成されている。なお、光源装置を構成するその他の構成要素は、前述した実施形態６の構成と同様な構成を有するものとして説明を省略する。

前記楕円球状ガラス６０５は、入射面６０５ａおよび出射面６０５ｂを除く楕円球の周囲に反射面６０８が形成されている。前記反射面６０８は、光学素子６０４で生成した可視光を光源で発生した可視光と同様の方向に出射させるものである。

次に、実施例３における可視光と紫外光の動作について説明する。
超高圧水銀ランプ（図示省略）からの可視光と紫外光を含む光６０２ａは、楕円球状ガラス６０５と球状の光学素子６０４の屈折率を等しくした場合、前述した実施例２と同様の動作となる。

楕円球状ガラス６０５と光学素子６０４の屈折率が等しくない場合は、楕円球状ガラス６０５の第２焦点Ｆ３に光学素子６０４と同じ屈折率の球状のガラスを備えることで、超高圧水銀ランプで発生した可視光は、図１８の（ｂ）に示すように、集光点６０７に集光し、反射面６０８で反射して、楕円球状ガラス６０５の第２焦点Ｆ３を経由し楕円球状ガラス６０５の出射面６０５ｂから出射されてレンズ（図示省略）に入射する。

一方、超高圧水銀ランプで発生した紫外光は、図１８の（ｂ）に示すように、集光点６０７（Ｆ２）に集光するとともに可視光（Ｒ成分の光）に変換され、その変換可視光６０９は、可視光と同様の光路を経由し、楕円球状ガラス６０５の出射面６０５ｂから出射されて集光レンズに入射する。

これにより、集光点６０７に集光した可視光及び集光点６０７で生成した変換可視光（Ｒ成分の光）６０９は損失なく楕円球状ガラス６０５の出射面６０５ｂから出力されるため、出射光のスペクトルは、光源のスペクトラムで不足していた可視光（Ｒ成分の光）が増加でき、色バランスが改善された光源装置が実現できる。

なお、上述した実施形態や実施例では、１種類の光学素子により色バランス調整を行うようにしているが、本発明は、これに限定されるものではなく、紫外光可視光変換特性の異なる複数種類の光学素子を使用するものであってもよい。

また、上述した実施形態や実施例では、超高圧水銀ランプの紫外光を光学素子により可視光に変換しているが、この思想に基づいて、超高圧水銀ランプ２の赤外光を赤外光可視光変換素子に照射して色バランスを調整してもよい。

本発明に係る実施形態１の光源装置の構成を示す説明図である。 前記光源装置における光源ランプの発光スペクトラムを示す説明図である。 前記光源装置における蛍光ガラス出射面のスペクトラムを示す説明図である。 本発明に係る実施形態２の光源装置の構成を示す説明図である。 前記光源装置における光源ランプの水銀飽和蒸気圧増加時の発光スペクトラムを示す説明図である。 本発明に係る実施形態３の光源装置の構成を示す説明図である。 本発明に係る実施形態４の光源装置の光学素子の構成を示す説明図である。 本発明に係る実施形態５の光源装置を備えたプロジェクタの全体構成を示す概要図である。 前記光源装置における光源からの可視光の光路を示す説明図である。 前記光源装置における光源からの紫外光が光学素子により変換された変換可視光の光路を示す説明図である。 前記光源装置における半球レンズと光学素子とによる紫外線可視光変換を詳細に示す説明図である。 本発明に係る実施形態６の光源装置を備えたプロジェクタの全体構成を示す概要図である。 前記光源装置における可視光の光路を示す説明図である。 前記光源装置における光学素子により変換された変換可視光の光路を示す説明図である。 前記光源装置においてＮＴＳＣ方式による忠実な白色再現を満足させた比視感度補正後の光源の分光特性例を示す説明図である。 本発明に係る光源装置における光学素子の実施例１の構成を示す説明図であって、（ａ）は前記光学素子における可視光の光路を示す説明図、（ｂ）は前記光学素子における変換可視光の光路を示す説明図である。 本発明に係る光源装置における光学素子の実施例２の構成を示す説明図であって、（ａ）は前記光学素子における可視光の光路を示す説明図、（ｂ）は前記光学素子における変換可視光の光路を示す説明図である。 本発明に係る光源装置における光学素子の実施例３の構成を示す説明図であって、（ａ）は前記光学素子における可視光の光路を示す説明図、（ｂ）は前記光学素子における変換可視光の光路を示す説明図である。 従来の光源装置の構成を示す説明図である。 （ａ）は従来のカラーホイールの色分割法によるＲＧＢ占有角が均等の場合の色バランスを示す説明図、（ｂ）は従来のカラーホイールの色分割法によるＲＧＢ占有角が異なる場合の色バランスを示す説明図である。 従来の比視感度補正後の光源の分光特性例を示す説明図である。 従来の光源装置におけるグラスロッドへの入射光をグラスロッドの入射面に集光した場合の入射光束の光路を示す説明図である。 従来の光源装置におけるグラスロッドへの入射光を光学素子の入射面に集光した場合の入射光束の光路を示す説明図である。

符号の説明

１、１０、２０、２０１、３０１ 光源装置
２、２０２、３０２ 超高圧水銀ランプ
３、１３、２３、２０３、３０３ リフレクタ
４、１４、２４、３４ 蛍光ガラス
４ａ、１４ａ、２４ａ、３１ａ、３４ａ、
３６ａ、３０４ａ、４０４ａ、５０４ａ、６０５ａ 入射面
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ、３０４ｂ、
４０４ｂ、５０４ｂ、６０５ｂ 出射面
４ｃ、１４ｃ、２４ｃ ミラーコート
４ｄ、１４ｄ、２４ｄ、３４ｄ 入射面開口部
４ｅ、１４ｅ、２４ｅ 楕円曲面ミラー
５、２５、７、２７、２１０、２１４、３１４、３２７ 集光レンズ
６、２１３、３１３ カラーホイール
３１、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４ 光学素子
３２ 変換可視光
３４ｃ ミラーコート
３４ｅ 放物曲面ミラー
３４ｆ 紫外線カットコート
３５、２０８、３２４、３２６、４０８、５０８、６０８ 反射面
３６ グラスロッド
２００、３００ プロジェクタ
２０５ 半球レンズ
２０７、２１２、２１７、３１２、３２３、４０７、５０７、６０７ 集光点
２０９、３０９、４０９、５０９、６０９ 変換可視光
３２２ 開口部
６０５ 楕円球状ガラス
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｆ３ 第２焦点

Claims (17)

1. 可視光及び紫外線を含む光源からの出射光を反射させるリフレクタと、光源からの出射光の中の紫外線を可視光に変換する光学素子と、集光光学系とを備え、光源からの出射光を変調させて表示デバイスに照射するようにした光源装置であって、
   光源からの出射光を前記光学素子内に集光させることを特徴とする光源装置。
2. 前記光学素子内に入射された光の集光点は、前記リフレクタの第２焦点と一致することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光学素子は、柱状を呈することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記光学素子は、球面形状または非球面形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
5. 前記光学素子は、一端側には光源からの出射光が一部から入射可能な開口部が設けられた入射面が形成され、他端側には入射した光が出射可能に開口された出射面が形成されたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の光源装置。
6. 前記光学素子は、入射面が放物曲面状又は楕円曲面状で構成されたことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記光学素子は、入射面の裏面に反射部を設けた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. 前記光学素子は、入射面の一部および出射面を除く裏面に反射部を設けたことを特徴とする請求項５乃至７のうちの何れか一項に記載の光源装置。
9. 前記光学素子は、入射面の開口部および反射部を除く部位に紫外線を遮断する被覆処理を施したことを特徴とする請求項５乃至８のうちの何れか一項に記載の光源装置。
10. 前記光学素子で生成された可視光を集光させる集光手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
11. 前記集光手段は、球面状レンズまたは非球面状レンズとすることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
12. 前記集光手段は、半球状に形成されるとともに、その球面側を入射面として、該入射面の裏面に反射部を設けたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の光源装置。
13. 前記光学素子は、球状に形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
14. 前記光学素子内の無収差結像点と前記集光手段の集光点とを一致させたことを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
15. 前記光学素子の屈折率と集光手段の屈折率を等しくしたことを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
16. 光源から出射された可視光と光学素子で変換された可視光とを同時に合成、整形する集光手段を備えたことを特徴とする請求項１０乃至１５のうちの何れか１項に記載の光源装置。
17. プロジェクタ用の光源装置として用いたことを特徴とする請求項１乃至１６のうちの何れか１項に記載の光源装置。
    
    

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