JP2007127682A

JP2007127682A - 光源装置及びプロジェクタ

Info

Publication number: JP2007127682A
Application number: JP2005318031A
Authority: JP
Inventors: Koichi Akiyama; 光一秋山; 豊 ▲高▼田; Yutaka Takada; Satoru Fujii; 知藤井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-05-24

Abstract

【課題】マイクロ波を用いて、長寿命化を図った光源装置及び当該光源装置を備えたプロ
ジェクタを提供することである。
【解決手段】マイクロ波１７を放射するマイクロ波発生部１１と、マイクロ波発生部１１
から放射されたマイクロ波１７を反射する反射器１３のマイクロ波反射面１３ａと、マイ
クロ波反射面１３ａから反射されたマイクロ波１７によって発光する発光管１２と、発光
管１２から発光された光束１８を略一定方向に揃えて射出する光束反射面１４ａを有する
リフレクタ１４とを備え、反射器１３は、リフレクタ１４の背面に配置され、反射するマ
イクロ波１７を発光管１２の中心部の領域１９に集束する。
【選択図】図２

Description

本発明は、マイクロ波を用いた光源装置及び当該光源装置を備えたプロジェクタに関す
る。

従来から、プロジェクタは、会議でのプレゼンテーション用や、家庭におけるホームシ
アター用などとして利用されている。このようなプロジェクタに使用される光源装置には
、下記の特許文献１及び特許文献２に記載されているように、ハロゲンランプ、メタルハ
ライドランプ、及び高圧水銀ランプなどの電極を有する放電式ランプなどが用いられてい
る。

特開２００１−２７２７２６号公報特開２００１−３５６４１２号公報

しかしながら、上記した従来の放電式ランプのような電極を用いた光源装置では、連続
使用に伴う経年変化により、電極先端部の磨耗や変形が進むことになる。その結果、放電
のアークスポットが移動して不安定になるためにアークジャンプが生じ易くなり、このア
ークジャンプがスクリーン上での照度変動（ちらつき）の原因となっている。また、電極
物質の蒸発によって電極物質が発光管の内壁に付着して黒化したり、発光管の部分的な温
度上昇によって発光管の管壁の一部が白濁して失透する現象が発生する。電極を用いた光
源装置は、これらの現象によりランプ寿命が低下してしまう課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、マイクロ波を用いて、長寿命化を図
った光源装置及び当該光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の光源装置は、マイクロ波を放射するマイクロ
波発生部と、前記マイクロ波発生部から放射された前記マイクロ波を反射するマイクロ波
反射面を有する反射器と、前記マイクロ波反射面から反射された前記マイクロ波によって
発光する発光物質が封入された発光管と、前記発光管から発光された光束を略一定方向に
揃えて射出する光束反射面を有するリフレクタとを備え、前記反射器は前記リフレクタの
背面に配置され、前記マイクロ波反射面は前記反射するマイクロ波を前記発光管の中心部
の領域に集束することを特徴とする。

このような光源装置によれば、マイクロ波発生部から放射したマイクロ波をリフレクタ
の背面に配置した反射器のマイクロ波反射面によって反射して発光管の中心部の領域に集
束させる。そして、この集束させたマイクロ波によって発光管に封入された発光物質が励
起発光し、発光した光束をリフレクタの光束反射面で反射して光源として射出する。この
ため、電極を用いずに発光管を発光させることから、放電式ランプのような電極を用いた
光源装置で発生していた電極の磨耗や変形、及びランプの黒化や白濁化がなくなり、放電
式ランプを用いた光源装置と比して、光源装置の長寿命化が可能となる。

上記光源装置において、前記反射器の前記マイクロ波反射面は、放物面の形状を有する
曲面鏡であることが好ましい。

このような光源装置によれば、マイクロ波発生部から放射したマイクロ波を発散させる
ことなく発光管の中心部の領域に集束させて放射することができ、発光管を均一に且つ効
率的に励起発光することができる。

上記光源装置において、前記発光管は、内径が１ｍｍ乃至２ｍｍの範囲からなる球形状
を有することが好ましい。

このような光源装置によれば、発光管の発光部分が点光源に近づくため、発光効率が高
く配光性に優れた光束を発光することができる。

上記光源装置において、前記発光管は石英と透明サファイアと透光性セラミックとのい
ずれかで形成されることが好ましい。

このような光源装置によれば、光透過率が高く、且つ耐熱性に優れた、石英、透明サフ
ァイア及び透光性セラミックを発光管の材料として用いることができる。

上記光源装置において、前記リフレクタの前記光束反射面は、前記マイクロ波を透過し
、前記光束を反射する誘電体多層膜により形成されていることが好ましい。

このような光源装置によれば、マイクロ波発生部から放射したマイクロ波及び反射器の
マイクロ波反射面で反射したマイクロ波を、リフレクタの光束反射面を透過させることに
より、マイクロ波の出力レベルを低下させずに、発光管を発光させることができる。また
、光束反射面は、発光管から発光した光束を反射して略一定方向に射出することができる
。

上記光源装置において、前記マイクロ波発生部は高周波信号を出力する固体高周波発振
部と、前記固体高周波発振部から出力された前記高周波信号を前記マイクロ波として放射
する導波部とを備え、前記固体高周波発振部は、前記高周波信号を発生する弾性表面波発
振器と、当該弾性表面波発振器により発生した前記高周波信号を増幅する増幅器とを備え
ることが好ましい。

このような光源装置によれば、固体高周波発振部において、弾性表面波発振器から高周
波信号を発生させて増幅器によってこの高周波信号を増幅する。そして、導波部において
、増幅された高周波信号をマイクロ波として放射する。これにより、マイクロ波によって
発光管を発光させることが可能となる。

上記光源装置において、前記弾性表面波発振器は弾性表面波共振子を有し、当該弾性表
面波共振子は、ダイヤモンド単結晶層または多結晶ダイヤモンドに近い弾性定数を持つ硬
質炭素膜の上に積層された薄膜圧電体層と、当該薄膜圧電体層の上に形成されたＩＤＴ電
極と、当該ＩＤＴ電極の上に積層された酸化珪素膜とを備えることが好ましい。

このような光源装置によれば、弾性表面波共振子を用いてマイクロ波を発生させること
が可能になる。また、弾性表面波共振子は、ダイヤモンドを用いた基盤を使用しているの
で、弾性表面波の伝達速度を高速化することができ、より高い周波数まで発振させること
が可能になる。また、他の基板材料と比較して弾性表面波共振子の電極幅を広くすること
ができるため、耐電力特性を向上させることができる。また、上記積層構造により、温度
変動に対する周波数変動を小さくすることができるため、周波数温度特性が向上し、温度
変動に起因する弾性表面波発振器の周波数変動を抑制することができ、マイクロ波出力を
安定化させることができる。これにより、光源装置は、発光管内で安定して発光物質を発
光させることが可能となり、安定した輝度を維持して光束を射出することが可能となる。

上記光源装置において、光源装置は、前記マイクロ波の漏洩を防止する遮蔽部を備え、
前記遮蔽部は、前記マイクロ波発生部と前記反射器と前記発光管と前記リフレクタとを収
容していることが好ましい。

このような光源装置によれば、遮断部が、マイクロ波発生部から放射したマイクロ波及
び反射器等により反射したマイクロ波が、光源装置から外部へ漏洩するのを抑制する。こ
れにより、人体、及び周辺電子機器等に対する悪影響を防止することができ、安全な光源
装置を提供できる。

上述した目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、上述したいずれかの光源装
置と、前記光源装置からの光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調部と
、前記光変調部により形成された前記光学像を投写する光学投写部とを備えたことを特徴
とする。

このようなプロジェクタによれば、上述したいずれかの光源装置を備えているので、前
記光源装置と同様の効果を奏することができる。そして、放電式ランプを用いた光源装置
を備えたプロジェクタと比して、放電式ランプのような電極を用いた光源装置で発生して
いた電極の磨耗や変形、及びランプの黒化や白濁化がなくなることから、プロジェクタの
長寿命化が可能となる。

以下、本発明の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及び動作＞
図１は、本発明に係る光源装置を搭載したプロジェクタの光学系を示す模式図である。
図１を用いて、プロジェクタ１の光学系の構成及び動作を説明する。

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光学像を形成
し、スクリーン上に拡大投写する光学機器である。
図１に示すように、プロジェクタ１は、光源装置１０と、均一照明光学系２０、色分離
光学系３０、リレー光学系３５及び光学装置４０を有する光学変換部３と、光学投写部６
０とを備えて構成され、これらの光学系２０，３０，３５を構成する光学素子及び光学装
置４０は、所定の照明光軸Ｂが設定された光学部品用筐体２内に位置決め調整されて収納
されている。

光源装置１０は、マイクロ波によって発光する発光管から放射された光束を略一定方向
に揃えて均一照明光学系２０に射出し、光学装置４０を照明するものである。光源装置１
０の詳細については、後述する。

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、重畳レンズ２４、及び反射ミラ
ー２５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Ｂ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Ｂ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、照明光軸Ｂに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射膜（
いずれも図示省略）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偏光光束及び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Ｂ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、発光
管１２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、及び偏光変換素子
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。この重畳レンズ２４から射出された光束は、反射
ミラー２５で曲折されて色分離光学系３０に射出される。

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、本実施形態においては、赤色光を透過し、その他
の色光を反射するミラーである。また、光路後段に配置されるダイクロイックミラー３２
は、本実施形態においては、緑色光を反射し、青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３７，３
９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３２を透過した青色光を
光学装置４０まで導く機能を有している。ここで、青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、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、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、青色光
の光路長が長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路長を長くしてリレー光
学系３５を赤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により分離された赤色光は、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、青色光は、リレー光学系３５を構成するレンズ３６
，３８及び反射ミラー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。ここで、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、照明光軸Ｂに
対して並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４
２Ｂ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。ここで、フ
ィールドレンズ４１及び各液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂの間には、入射側偏光板４
４が介在配置され、各液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ及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（図示省略）が介在配置され、入射側偏光板４４、液晶
パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ、及び前記射出側偏光板で光変調部４５を構成し、光変調
部４５によって入射する各色光の光変調が行われる。

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、前記射出側偏光板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略Ｘ字状の界面には、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及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。
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、光学投写部６０によ
って拡大投写され、スクリーン上（図示省略）で大画面画像を形成する。

＜光源装置の構成及び動作＞
図２は、光源装置においてのマイクロ波及び光束の流れを示す模式図である。図２を用
いて、光源装置１０の構成ならびにマイクロ波及び光束の流れを説明する。

図２に示すように、光源装置１０は、マイクロ波発生部１１、発光管１２、反射器１３
、リフレクタ１４、支持部１６及びこれらを収容する遮蔽部としての光源ケース１５を備
えて構成される。

マイクロ波発生部１１は、マイクロ波１７を生成して反射器１３へ向けて放射する（マ
イクロ波進行方向を破線矢印で示す）。なお、マイクロ波発生部１１の詳細については後
述する。
反射器１３は、リフレクタ１４の背面に配置され、反射器１３のマイクロ波反射面１３
ａは、マイクロ波１７を反射する放物面の形状の曲面鏡で構成される。そして、マイクロ
波反射面１３ａは、反射したマイクロ波１７を発光管１２の中心部の領域１９に集束させ
る。

発光管１２は、内径が１ｍｍ乃至２ｍｍの範囲の球形状の管で形成され、管内部に電極
を有しない無電極構造である。また、発光管１２は、光透過率が高く、且つ耐熱性に優れ
た石英ガラスで形成される。発光管１２の端部は、支持部１６の一方の端部と一体に構成
され、支持部１６の他方の端部は、リフレクタ１４に固着される。これにより、発光管１
２は、リフレクタ１４の内面側に突出した形態で設置される。そして、発光管１２は、マ
イクロ波反射面１３ａから領域１９に集束されたマイクロ波１７により、発光管１２内部
に封入された発光物質が励起されることにより発光する。
なお、本実施形態においては、発光管１２の材料として石英ガラスを用いているが、光
透過率が高く耐熱性に優れている、例えば透明サファイアや透光性セラミック等の材料を
用いても良い。また、発光管１２に封入される発光物質として、本実施形態においては、
水銀、希ガス及び少量のハロゲンを封入しているが、例えばネオン、アルゴン、クリプト
ン、キセノン、ハロゲン等の希ガスや、これらのガスと共に水銀やナトリウム等の金属や
金属化合物等を封入しても良い。

リフレクタ１４は、石英ガラスで形成され、光束反射面１４ａが放物面形状をなしてお
り、この放物面形状は、リフレクタ１４の内面側に設置された発光管１２の先端側が略焦
点となるように形成されている。また、マイクロ波１７には、直接反射器１３のマイクロ
波反射面１３ａに到達するものと、リフレクタ１４を透過してマイクロ波反射面１３ａに
到達するものとある。このため、リフレクタ１４の光束反射面１４ａには、マイクロ波１
７を透過可能にし、光束１８を反射させる誘電体多層膜がコートされている。
発光管１２で発光した光束１８は、放射状に広がり、リフレクタ１４の光束反射面１４
ａで反射し、略平行光束となり均一照明光学系２０に射出する（光束進行方向を実線矢印
で示す）。
なお、リフレクタ１４の光束反射面１４ａの形状は楕円面形状でも良く、その場合には
、楕円面で反射した光束を略平行光束とするための平行化凹レンズを配置した構成とする
ことでも良い。

光源ケース１５は、マイクロ波１７が外部へ漏洩することにより、人体及び周辺電子機
器等に悪影響が起きるのを防止するために配設されている。このため、光源ケース１５は
、マイクロ波１７を遮蔽する導電性材料である金属メッシュ部材を用いている。また、光
源ケース１５において、均一照明光学系２０に光束１８が射出される部分は、光透過性が
高く、且つマイクロ波１７を遮蔽する構成であることが好ましい。
なお、金属メッシュ部材に限定されず、マイクロ波を遮蔽することが可能であれば、他
の部材を用いても良い。

＜マイクロ波発生部の構成及び動作＞
図３は、マイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。図３を用いて、マイクロ波
発生部１１の構成及び動作を説明する。

図３に示すように、マイクロ波発生部１１は、高周波信号を出力する固体高周波発振部
１００と、固体高周波発振部１００から出力された高周波信号をマイクロ波として放射す
る導波部４００とで構成されている。

固体高周波発振部１００は、電源１１０と、弾性表面波（Surface Acoustic Wave：SAW
）発振器２００としてのダイヤモンドＳＡＷ発振器２０１と、増幅器としての第１増幅器
１２０とを有して構成されている。導波部４００は、アンテナ４１０と安全器としてのア
イソレータ４４０とを有して構成されている。

固体高周波発振部１００を詳細に説明する。電源１１０は、ダイヤモンドＳＡＷ発振器
２０１と第１増幅器１２０とに電力を供給している。本実施形態においては、弾性表面波
発振器２００としてダイヤモンドＳＡＷ発振器２０１を用いている。そして、ダイヤモン
ドＳＡＷ発振器２０１の後段は、第１増幅器１２０の前段に接続されている。そして、ダ
イヤモンドＳＡＷ発振器２０１から出力された高周波信号は、第１増幅器１２０で増幅さ
れた後に出力される。この第１増幅器１２０から出力される高周波信号が、固体高周波発
振部１００から出力される高周波信号となる。本実施形態においては、固体高周波発振部
１００から、発光管１２内に封入される後述する発光物質を励起して発光させる高周波出
力レベルに増幅された２．４５ＧＨz帯の高周波信号を出力する。
なお、本実施形態においては、弾性表面波発振器２００としてダイヤモンドＳＡＷ発振
器２０１を用いていることにより、後述する弾性表面波共振子３００としてダイヤモンド
ＳＡＷ共振子３１０を用いている。

導波部４００を詳細に説明する。導波部４００は、固体高周波発振部１００から出力さ
れた高周波信号を導波してマイクロ波として放射するものであり、基本的にはマイクロ波
を放射させるアンテナ４１０と反射波対策としてアイソレータ４４０とを備えている。

アイソレータ４４０は、固体高周波発振部１００の第１増幅器１２０の後段で、アンテ
ナ４１０との間に設置されている。そのため、アンテナ４１０からマイクロ波を放射した
結果として、対象物となる反射器１３、発光管１２及び光源ケース１５などからの反射波
が固体高周波発振部１００に戻ることを阻止し、第１増幅器１２０などの故障を防止して
いる。なお、本実施形態においては、マイクロ波を放射させるアンテナを１つだけ形成し
ているが、マイクロ波の出力レベルや放射範囲等に応じて複数のアンテナを形成すること
ができる。

＜固体高周波発振器の構成及び動作＞
図４は、固体高周波発振器の概略構成を示すブロック図である。図４を用いて弾性表面
波発振器２００の構成及び動作を説明する。

弾性表面波発振器２００としてのダイヤモンドＳＡＷ発振器２０１は、移相回路２１０
、弾性表面波共振子３００としてのダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０、第２増幅器２２０
及び電力分配器２３０でループ回路２４０を構成し、電力分配器２３０の一方の出力側に
バッファ回路２５０を接続した構成となっている。移相回路２１０は、電源１１０から制
御電圧を入力してループ回路２４０の位相を可変させるものである。これら各ブロックは
、一定の特性インピーダンス、例えば５０ohmに全て整合接続されている。なお、ダイヤ
モンドＳＡＷ共振子３１０は、第２増幅器２２０が飽和状態となる入力電圧が供給される
ように第２増幅器２２０の入力側に接続することができる。

これにより、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０を用いてＧＨz帯での高周波信号をダイ
レクト発振させることが可能となる。また、整合を保ったまま第２増幅器２２０の出力パ
ワーを電力分配器２３０からバッファ回路２５０を介して外部に出力することができる。
また、この回路構成により、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０に印加する電力を最小限と
して連続発振状態を継続することが可能となる。また、移相回路２１０により、高周波信
号に周波数変調をかけることが可能となり、反射器１３に対して、マイクロ波を断続的ま
たは連続的に放射することも可能になる。なお、本実施形態においては、ダイヤモンドＳ
ＡＷ共振子３１０は、２．４５ＧＨz帯の高周波信号を出力する。

図５は、弾性表面波共振子の概略構成を示す断面図である。図５を用いて、弾性表面波
共振子３００の構造及び製造方法を説明する。

図５に示すように、本実施形態においては、弾性表面波共振子３００としてダイヤモン
ドＳＡＷ共振子３１０を用いている。そして、珪素基板３１１をベースとして、上面にダ
イヤモンド単結晶層３１２が積層される。そして、ダイヤモンド単結晶層３１２の上には
、薄膜圧電体層３１３（本実施形態においては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の薄膜）が積層され
る。そして、この薄膜圧電体層３１３の上には、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極３１４
が設けられると共に、弾性表面波を反射する反射器電極（図示省略）が設けられている。
また、ＩＤＴ電極３１４は、互いにかみ合うように配置された１組の櫛形電極で構成され
ている。ＩＤＴ電極３１４及び反射器電極の上には、酸化珪素膜３１５が積層されている
。酸化珪素膜３１５は、動作周波数の温度依存性が、薄膜圧電体層３１３、ＩＤＴ電極３
１４、ダイヤモンド単結晶層３１２と反対の特性を示すことから動作周波数の温度特性改
善のために積層している。

ダイヤモンド単結晶層３１２は、気相合成法により形成される。これ以外に、多結晶ダ
イヤモンドに近い弾性定数を持つ硬質炭素膜を用いることもできる。また、薄膜圧電体層
３１３は、ＺｎＯ以外に、ＡｌＮ、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₂等をスパッタ法や気相合成法
などにより形成することができる。

上述したように、弾性表面波共振子３００としてのダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０は
、積層構造をしており、半導体製造における微細加工技術を利用して製造されチップ化さ
れている。また、チップ化された弾性表面波共振子３００やその他素子を実装し、弾性表
面波発振器２００を有する固体高周波発振部１００が形成され製造される。従って、固体
高周波発振部１００はサイズが小型なものとなる。

図６は、ダイヤモンドＳＡＷ発振器から出力される信号の周波数と強度との関係を示す
模式図である。ここで図６の横軸は周波数を示し、縦軸は強度を示している。

上述したダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０の構成により、図６に示すように、ダイヤモ
ンドＳＡＷ発振器２０１から出力される信号は、特定周波数ｆ₁の高周波信号（ＧＨｚ帯
）のみを出力する。また、急峻なダイレクト発振ができる。本実施形態においては、特定
周波数ｆ₁は、２．４５ＧＨｚ帯の高周波信号を出力する。

＜プロジェクタの回路構成及び動作＞
図７は、プロジェクタの回路ブロック図である。図７を用いて、プロジェクタ１の回路
構成と動作を説明する。

プロジェクタ１は、制御部８００、信号変換部８１０、画像処理部８２０、液晶パネル
駆動部８３０、操作受付け部８４０、電源部８５０、記憶部８６０及びファン駆動部８７
０などを有して構成され、これらの各部は、バスラインＣにより互いに接続されている。
また、光学系として、光源装置１０、光学変換部３及び光学投写部６０が構成される。

各部の動作を説明する。信号変換部８１０は、プロジェクタ１の本体外面に設置される
画像入力端子８１５と接続されている。そして、画像入力端子８１５に接続された外部の
画像信号供給装置（図示省略）から供給される例えばアナログ画像信号を受取る。なお、
アナログ画像信号として、例えば、パーソナルコンピュータから出力されたコンピュータ
画像を表すＲＧＢ信号や、ビデオレコーダやテレビジョン受像機から出力された動画を表
すコンポジット画像信号などの画像信号が、画像入力端子８１５に供給される。そして、
信号変換部８１０は、画像入力端子８１５から入力したアナログ画像信号をＡＤ変換して
、デジタル画像信号として画像処理部８２０に出力する。

画像処理部８２０は、入力したデジタル画像信号を液晶パネル４２で表示するのに適し
た信号とするために、画像データを画像メモリ（いずれも図示省略）に書き込み、所定の
条件で読み出すなどの画像処理を施した後、再度アナログ画像信号に変換して画像信号と
して液晶パネル駆動部８３０に出力する。また、画像処理とは、画像信号で表される画像
を拡大及び縮小することにより液晶パネル４２の持つ解像度に合わせるスケーリング処理
や、画像信号の有する階調値を液晶パネル４２で表示するのに適した階調値に変換するγ
補正処理などが含まれる。なお、このような画像処理部８２０によるスケーリング処理及
びγ補正処理などの画像処理は、記憶部８６０に記憶されている画像処理手順を規定した
ファームウエアを実行することにより行われる。

液晶パネル駆動部８３０は、画像処理部８２０から出力された画像信号と、画像信号に
基づく駆動電圧などを液晶パネル４２に供給し駆動する。
制御部８００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、バスラインＣを介して
、各部と信号の送受信を行い、プロジェクタ１の動作を統括制御する。

記憶部８６０は、例えば、プロジェクタ１を起動させる場合の処理の手順と内容を指示
する起動プログラムなど、プロジェクタ１の動作を指示及び制御するための様々な制御プ
ログラムや、ファームウエア、及び付随するデータが記憶されている。

操作受付け部８４０は、プロジェクタ１の本体外面に設置される操作部８４１またはリ
モコン８４２に対し、使用者が操作を行うと、その操作入力を受付け、各種動作のトリガ
となる操作信号を制御部８００に出力する。

ファン駆動部８７０は、制御部８００からのファン駆動コマンドに従い、駆動回路（図
示省略）によりファン８７５を駆動（回転）させる。また、ファン８７５は、プロジェク
タ１の内部に複数設置され、回転することにより、プロジェクタ１の外部から外気を吸気
して、空気の流れを起し、光源装置１０、光学変換部３及び電源部８５０などで発生する
熱を放熱させて、プロジェクタ１の外部に放熱させた熱を排気することにより冷却してい
る。

電源部８５０は、外部電源８８０からの交流電力をプラグから導き、内蔵するＡＣ／Ｄ
Ｃ変換部（いずれも図示省略）で変圧、整流及び平滑などの処理を行い、安定化させた直
流電圧をプロジェクタ１の各部に供給する。

光源装置１０のマイクロ波発生部１１に備えられた固体高周波発振部１００は、制御部
８００からの制御コマンドに従い、発光管１２を発光（点灯）及び非発光（消灯）を行う
。

上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。

（１）本実施形態のプロジェクタ１によれば、マイクロ波発生部１１からマイクロ波１
７を反射器１３に投写し、反射器１３のマイクロ波反射面１３ａによって反射したマイク
ロ波１７を発光管１２の領域１９に集束することにより、発光管１２を励起発光させる。
このため、発光管１２は、無電極構造になることから、放電式ランプのような電極を用い
た光源装置で発生していた電極の磨耗や変形、及びこれにともなうスクリーン上でのちら
つきの原因となるアークジャンプがなくなる。また、光源装置を短寿命化するランプの黒
化や白濁化もなくなる。これらにより、放電式ランプを用いた光源装置を備えたプロジェ
クタと比して、プロジェクタ１の長寿命化が可能となる。

（２）本実施形態のプロジェクタ１によれば、反射器１３は、リフレクタ１４の背面に
配置され、反射器１３のマイクロ波反射面１３ａは、放物面の形状の曲面鏡で構成され、
マイクロ波１７を発光管１２の領域１９に集束させる。これにより、マイクロ波１７を発
散することなく発光管１２に集束させて放射することができ、発光管１２を均一に且つ効
率的に励起発光することができる。

（３）本実施形態のプロジェクタ１によれば、発光管１２は、内径が１ｍｍ乃至２ｍｍ
の範囲の球形状の管で形成されているため、発光管１２を点光源として利用でき、発光管
１２からの光束１８をリフレクタ１４の光束反射面１４ａから効率的に反射させることが
できる。

（４）従来の高圧水銀ランプは、点灯時に発光管の内部気圧が１５０〜２００気圧に達
するため、ランプの寿命末期において発光管が破裂してしまうことがある。そのため、破
裂した場合に、そのガラス破片や封入されている水銀が飛散しないよう、防爆ガラスを設
ける等の防爆構造を必要としていた。
本実施形態のプロジェクタ１によれば、発光管１２の内部気圧は、高圧水銀ランプのよ
うな高気圧を必要としないため、ガラス破片等の飛散を回避するための防爆構造を工夫し
て設計しなくても良い。

（５）本実施形態のプロジェクタ１によれば、光源ケース１５は、マイクロ波発生部１
１から発生したマイクロ波１７及び反射器１３のマイクロ波反射面１３ａ等により反射し
たマイクロ波１７を、光源装置１０の外部へ漏洩するのを抑制する。これにより、ＩＳＭ
帯で使用されているBluetooth（登録商標）、Zigbee（登録商標）、Home RF、WLAN等の無
線通信機器や医療機器などに対する悪影響を抑制することができるプロジェクタ１を提供
できる。

（６）本実施形態のプロジェクタ１によれば、弾性表面波共振子３００は、ダイヤモン
ド単結晶層３１２（または、多結晶ダイヤモンドに近い弾性定数を持つ硬質炭素膜の上に
積層された薄膜圧電体層）、薄膜圧電体層３１３、ＩＤＴ電極３１４及び酸化珪素膜３１
５の積層構造となっている。これにより、弾性表面波の伝達速度を高速化することができ
、より高い周波数まで発振させることが可能となる。そして、他の基板材料と比較して弾
性表面波共振子３００の電極幅を広くすることができるため、耐電力特性を向上させるこ
とができる。

また、弾性表面波共振子３００の積層構造により、温度変動に対する周波数変動を小さ
くすることができるため、周波数温度特性が向上する。そして、温度変動に起因する弾性
表面波発振器２００の周波数変動を抑制することができ、マイクロ波出力を安定化させる
ことができる。これにより、発光管１２内で安定して発光物質を発光させることが可能と
なる。従って、プロジェクタ１は、安定した輝度を維持して投写することが可能となる。

（７）本実施形態のプロジェクタ１によれば、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０は、積
層構造をしており、半導体製造における微細加工技術を利用して製造されているため、共
振子毎の共振周波数のバラツキが無くなる。また、ダイヤモンドＳＡＷ共振子３１０は、
移相回路２１０から信号を入力すると直ちに基板に弾性表面波を励起して、この弾性表面
波の周波数に応じた高周波信号（本実施形態では２．４５ＧＨｚ帯）を出力する。よって
、弾性表面波共振子３００を備えた固体高周波発振部１００から、電源投入すると直ちに
高周波信号を出力することができるため、直ちに導波部４００のアンテナ４１０からマイ
クロ波を放射でき、直ちに発光管１２を発光させることができる。従って、プロジェクタ
１は、電源投入すると、発光管１２が直ちに発光し、光学変換部３で形成された光学像を
直ちに拡大投写することができる。従来の高圧水銀ランプなどの放電ランプを用いた場合
には、プロジェクタの電源を投入しても、放電ランプの特性上、徐々に発光して輝度が上
がるため、所定の輝度に達するまでには、数分かかっていた。しかし、本発明のマイクロ
波を用いたプロジェクタ１においては、プロジェクタ１の電源を投入すると、直ちに所定
の輝度となる発光を行うことができるため、待つことなくプロジェクタ１を使用でき、プ
ロジェクタ１の利便性が向上する。

（８）従来の高圧水銀ランプなどの放電ランプを用いるプロジェクタの場合、放電ラン
プを発光させるために、電源となるバラスト等が必要であった。例えば３００Ｗ程度の電
力を供給するには、プロジェクタ１の電源部８５０と略同等の大きさ（体積）が必要なた
め、プロジェクタの小型化のネックとなっていた。これに対し、本発明のプロジェクタ１
によれば、固体高周波発振部１００ではバラストが不要となるため、プロジェクタ１の小
型化が図れる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、種々の変更や改良等加えることが可
能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）前記実施形態での反射器１３は、マイクロ波反射面１３ａの形状が放物面
の形状で、リフレクタ１４の背面に配置されているが、マイクロ波１７を領域１９に集束
可能であるならば、マイクロ波反射面１３ａの形状は、楕円面及び球面等の他の形状の曲
面鏡で構成されても良い。

（変形例２）前記実施形態でのリフレクタ１４の光束反射面１４ａの形状は、放物面形
状を用いており、発光管１２からの光束を反射させて略平行光束にしているが、これは、
光学変換部３の構成がレンズアレイインテグレータの方式を用いているからである。これ
に対し、ロッドインテグレータの方式を用いる場合には、反射した光束が集光してロッド
に入射するように、光束反射面１４ａの形状を適宜形成することで対応できる。

（変形例３）前記実施形態でのプロジェクタ１は、光変調部４５の構成として液晶パネ
ル４２を用いている。しかし、これに限らず、一般に、入射光を画像情報に応じて変調す
るものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを使用してもよい。なお、マイク
ロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）（登録
商標）を用いることができる。

（変形例４）前記実施形態での光源装置１０は、透過型液晶方式のプロジェクタ１に用
いられている。しかし、これに限らず、反射型液晶方式であるＬＣＯＳ（Liquid Crystal
On Silicon）方式などを採用したプロジェクタに用いられても同様の効果を奏すること
が可能である。

（変形例５）前記実施形態での光変調部４５は、液晶パネル４２を３枚使用する３板方
式を用いている。しかし、これに限らず、液晶パネルを１枚使用する単板方式を用いても
良い。なお、単板方式を用いた場合には、色分離光学系３０やクロスダイクロイックプリ
ズム４３などは不要とすることができる。

（変形例６）前記実施形態でのプロジェクタ１に電圧調整部を設け、固体高周波発振部
１００の第１増幅器１２０の増幅度を可変とすることでも良い。このような構成にするこ
とで、マイクロ波の出力レベルを可変できるため、発光管１２の発光する光束の輝度を可
変できる。従って、投写する映像のシーン（例えば、明るいシーンや暗いシーン）に合わ
せて、増幅度を調整することにより、プロジェクタ１から投写される映像光の輝度を映像
のシーンに合わせて調整を行うことができる。

（変形例７）前記実施形態での導波部４００は、アイソレータ４４０を有しているが、
反射波の影響がない場合には、アイソレータ４４０を用いなくても良い。また、その他の
ノイズなどによる固体高周波発振部１００への影響がある場合には、適宜アイソレータ４
４０の構成内容を変更または追加しても良い。

（変形例８）前記実施形態の固体高周波発振部１００は、２．４５ＧＨｚ帯の高周波信
号を出力し、導波部４００のアンテナ４１０からマイクロ波１７として放射しているが、
これに限らず、弾性表面波共振子３００の構成を適宜変更することにより、色々な高周波
信号を出力し、マイクロ波として放射して、発光管１２を発光させることも可能となる。
また、このようにすることで、発光管１２に封入する発光物質の種類や発光具合（発光色
の具合）に合わせたマイクロ波を放射させることも可能となる。

（変形例９）前記実施形態では、光源装置１０を電子機器であるプロジェクタ１に適用
した例を説明したが、これに限らず、航空、船舶及び車輌などの照明機器として使用する
ことも可能となる。

（変形例１０）前記実施形態での光源装置１０は、外部に設置されるスクリーンに光学
像の投写を行うフロントタイプのプロジェクタ１に適用している。しかし、これに限らず
、プロジェクタの内部にスクリーンを有して、そのスクリーンに光学像を投写するリアタ
イプのプロジェクタにも適用可能である。

本発明に係る光源装置を搭載したプロジェクタの光学系を示す模式図。光源装置においてのマイクロ波及び光束の流れを示す模式図。マイクロ波発生部の構成を示すブロック図。固体高周波発振器の概略構成を示すブロック図。弾性表面波共振子の概略構成を示す断面図。ダイヤモンドＳＡＷ発振器から出力される信号の周波数と強度との関係を示す模式図。プロジェクタの回路ブロック図。

符号の説明

１…プロジェクタ、３…光学変換部、１０…光源装置、１１…マイクロ波発生部、１２
…発光管、１３…反射器、１３ａ…マイクロ波反射面、１４…リフレクタ、１４ａ…光束
反射面、１５…光源ケース、１６…支持部、１７…マイクロ波、１８…光束、１９…領域
、４５…光変調部、６０…光学投写部、１００…固体高周波発振部、１１０…電源、１２
０…第１増幅器、２００…弾性表面波発振器、２０１…ダイヤモンドＳＡＷ発振器、３０
０…弾性表面波共振子、３１０…ダイヤモンドＳＡＷ共振子、４００…導波部、４１０…
アンテナ、４４０…アイソレータ。

Claims

マイクロ波を放射するマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波発生部から放射された前記マイクロ波を反射するマイクロ波反射面を有
する反射器と、
前記マイクロ波反射面から反射された前記マイクロ波によって発光する発光物質が封入
された発光管と、
前記発光管から発光された光束を略一定方向に揃えて射出する光束反射面を有するリフ
レクタとを備え、
前記反射器は前記リフレクタの背面に配置され、前記マイクロ波反射面は前記反射する
マイクロ波を前記発光管の中心部の領域に集束することを特徴とする光源装置。
請求項１に記載の光源装置であって、
前記反射器の前記マイクロ波反射面は、放物面の形状を有する曲面鏡であることを特徴
とする光源装置。
請求項１または請求項２に記載の光源装置であって、
前記発光管は、内径が１ｍｍ乃至２ｍｍの範囲からなる球形状を有することを特徴とす
る光源装置。
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光源装置であって、
前記発光管は石英と透明サファイアと透光性セラミックとのいずれかで形成されること
を特徴とする光源装置。
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光源装置であって、
前記リフレクタの前記光束反射面は、前記マイクロ波を透過し、前記光束を反射する誘
電体多層膜により形成されていることを特徴とする光源装置。
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光源装置であって、
前記マイクロ波発生部は高周波信号を出力する固体高周波発振部と、
前記固体高周波発振部から出力された前記高周波信号を前記マイクロ波として放射する
導波部とを備え、
前記固体高周波発振部は、前記高周波信号を発生する弾性表面波発振器と、当該弾性表
面波発振器により発生した前記高周波信号を増幅する増幅器とを備えることを特徴とする
光源装置。
請求項６に記載の光源装置であって、
前記弾性表面波発振器は弾性表面波共振子を有し、当該弾性表面波共振子は、ダイヤモ
ンド単結晶層または多結晶ダイヤモンドに近い弾性定数を持つ硬質炭素膜の上に積層され
た薄膜圧電体層と、当該薄膜圧電体層の上に形成されたＩＤＴ電極と、当該ＩＤＴ電極の
上に積層された酸化珪素膜とを備えることを特徴とする光源装置。
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光源装置であって、
前記光源装置は、前記マイクロ波の漏洩を防止する遮蔽部を備え、
前記遮蔽部は、前記マイクロ波発生部と前記反射器と前記発光管と前記リフレクタとを
収容していることを特徴とする光源装置。
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調部と、
前記光変調部により形成された前記光学像を投写する光学投写部とを備えたことを特徴
とするプロジェクタ。