JP2007329103A - 光源装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集光効率の高い光源装置と、小型、軽量化を実現することができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】光源装置は、マイクロ波を共振させる導波管１１と、発光面の一部が発光部として導波管の表面部に突出するように導波管の開口空洞１３に装入された無電極ランプ１４と、マイクロ波を発生するように導波管に結合されているプローブ１２と、無電極ランプの発光部１４ａから放射される光束を収束させるように設置された複合放物面集光ミラー１５とを備える。複合放物面集光ミラーの代わりに反射部材とライトパイプとを重ねたもの、楕円面反射鏡などを用いる。画像表示装置はこれらの光源装置を用いて３原色光に色分解し、３原色光を画像信号に応じて変調し、変調光を光学的に合成して画像光として出射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブを介して高周波電力を供給することにより導波管にマイクロ波を発生させ、この導波管の開口空洞に装入された無電極ランプを発光させる光源装置及びこの光源装置を用いた画像表示装置に関する。

図１１は、例えば下記の特許文献１に記載された、この種の従来の光源装置の概略構成を示す斜視図であり、図１２はこの光源装置を、その配光分布と併せて示した側面図である。これら各図において、光源装置１は導波管１１と、プローブ１２と、無電極ランプ１４とを備えている。このうち、導波管１１は円板状の外形々状を有する誘電部材の外表面が金属材料でコーティングされたもので、一端部（図面の上端部）のほぼ中心位置における表面部に開口を有する開口空洞１３が形成されている。開口空洞１３は導波管１１の一端から他端に向かう途中が底になって縦長に形成されている。無電極ランプ１４はマイクロ波を印加することによって発光するもので、細長く形成された一端部が開口空洞１３の底方向に向けられ、その他端部が導波管１１の表面部に突出する状態で開口空洞１３に装入されている。プローブ１２はその一端が図示省略の高周波電源に接続され、その他端が導波管１１の他方の端部（図面の下端部）の中心位置から径方向外方に偏った位置に結合されている。

ここで、高周波電源から、プローブ１２を介して、高周波電力が供給されると導波管１１にマイクロ波が発生し、このマイクロ波は誘電部材を媒質として共振する。誘電部材は比誘電率の大きいセラミックスなどが用いられ、プローブ１２は無電極ランプ１４が装入された導波管１１の中心部、すなわち開口空洞１３の電界が最大になる位置に配置されている。そして、開口空洞１３に発生したマイクロ波によって無電極ランプ１４にプラズマが生じて、導波管１１の表面部に突出した部位を発光部として光を放射する。

無電極ランプ１４の内壁は拡散反射面（乱反射面）であるため、放射光の配光分布Ａｄは、図１２に図示したように、完全拡散面、すなわちランバーシャン（Lambertian）拡散面に近いものとなる。このような光源装置１を、例えば、画像表示装置としてのプロジェクタの光源に使用する場合、図１３に示すように、コリメータレンズ又はコンデンサレンズなどの凸レンズ系を用いた集光装置２によって、光源装置１の放射光を集光させていた。
米国特許第６，７３７，８０９号明細書

しかしながら、上述した従来の光源装置１では、無電極ランプ１４から放射される光線の射出角が広すぎるため、凸レンズ系による集光装置２を用いたとしても、図１３に示すように、光軸に近い比較的狭い角度範囲の光Ｒｉは利用されるが、その外側の光Ｒｏは利用されないため、集光効率が低くなってしまうという問題があった。
また、上述した従来の光源装置１では、無電極ランプ１４から放射される光線の射出角が広すぎるため、例えば、プロジェクタに用いる場合、集光装置２が大型化するという問題もあった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は集光効率の高い光源装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、集光光学系を小型化することにより、小型、軽量化を実現することができる画像表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
前記無電極ランプの前記発光部から放射される光束を収束させるように、前記導波管の表面部に設置された複合放物面集光ミラーとを、
備えた光源装置が提供される。

また、本発明の一態様では、前記複合放物面集光ミラーとして、
筒状に形成され、軸方向の一端部を光源側開口、他端部を光放射側開口として前記光源側開口が、その中心部に前記無電極ランプの前記発光部を位置させて前記導波管の表面部に固定され、
前記発光部を頂点とし、前記軸を中心とする円錐面で立体角を表現するものとし、前記軸と前記円錐面との角度がほぼ０度〜４５度になる範囲の光束が前記光放射側開口から放射され、前記軸と前記円錐面との角度がほぼ４５度〜９０度になる範囲の光束が反射されるように、直径と軸方向長さとを定めたものを用いる。

また、本発明によれば、所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
前記発光部から放射される光束のうち、前記導波管の表面部に近い光束を前記導波管の表面部とほぼ垂直方向に反射させる反射部材と、
前記発光部から直接放射される光束及び前記反射部材で反射された光束を入射させるように配置されたライトパイプとを、
備えた光源装置が提供される。

また、本発明によれば、所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
前記導波管の表面部に設置され、前記無電極ランプの前記発光部から放射される光束を反射させて前記導波管の外部に収束光を放射する楕円面反射鏡又は平行光を放射する放物面反射鏡とを、
備えた光源装置が提供される。

また、本発明は、上述したうちのいずれか１つの光源装置と、
前記光源装置からの放射光をＲ、Ｇ、Ｂの３原色光に色分解する色分解手段と、
前記色分解手段で色分解された前記３原色光をそれぞれ画像信号に応じて変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された変調光を光学的に合成して画像光として出射するダイクロイックプリズムとを、備えた画像表示装置である。

本発明に係る光源装置は、放射角の大きい無電極ランプの光束を、複合放物面集光ミラー、反射部材及びライトパイプ、楕円面反射部又は放物面反射部を有する反射鏡のいずれかによって、放射角の小さい角度範囲に集光させるように構成したので、従来装置と比較して集光効率を格段に高めることができる。

また、本発明に係る画像表示装置は、上述した集光効率の高い光源装置を用いているため、集光光学系を小型化することができ、これによって小型、軽量化を実現することができる。

以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図１において、光源装置１Ａは導波管１１と、プローブ１２と、無電極ランプ１４と、複合放物面集光ミラー１５とを備えている。このうち、導波管１１は円板状の外形々状を有する誘電部材の外表面が金属材料でコーティングされたもので、一端部（図面の上端部）のほぼ中心位置には、その表面に開口を有する開口空洞１３が形成されている。開口空洞１３は導波管１１の他端に向かう途中が底になって縦長に形成されている。無電極ランプ１４はマイクロ波を印加することによって発光するもので、細長く形成された一端部が開口空洞１３の底方向に向けられ、その他端部が導波管１１の表面部に突出する状態で開口空洞１３に装入されている。プローブ１２はその一端が図示省略の高周波電源に接続され、その他端が導波管１１の他端部（図面の下端部）の中心位置から径方向外方に偏った位置に結合されている。

複合放物面集光ミラー１５は筒状に形成され、軸方向の一端部を光源側開口１７、他端部を光放射側開口１８として光源側開口１７が、その中心部に無電極ランプ１４の発光部１４ａを位置させて導波管１１の表面部に固定されている。この複合放物面集光ミラー１５は無電極ランプ１４の発光部１４ａから放射される光束のうち、光軸に近い比較的狭い角度範囲の光束は光放射側開口１８からそのまま放射されるが、その外側の光束は複合放物面集光ミラー１５の反射面１６で反射されてから放射される。

光放射側開口１８から直接放射される光束と、反射面１６で反射されてから放射される光束とは複合放物面集光ミラー１５の形状によって変化し、また、エタンデュ及び集光効率も変化する。詳細は後述するが、本実施の形態では以下のようにして直径と軸方向長さを決定している。まず、発光部１４ａのほぼ中心位置を頂点として、複合放物面集光ミラー１５の軸Ｐを中心とする円錐面で立体角を表現するものとし、軸Ｐと円錐面との角度がほぼ０度〜４５度になる範囲の光束が光放射側開口１８から放射され、軸Ｐと円錐面との角度がほぼ４５度〜９０度になる範囲の光束が反射面１６で反射されるように、直径と軸方向長さとを決定する。

ここで、エタンデュについて説明する。エタンデュという用語は、光学系を通る光束の断面積と光束の空間的な広がりを、面積Ｓと立体角θの積として関係づけられる幾何学的広がりを表す不変量であり、その値ξ（ｓｒ・ｍ²）は次式で表すことができる。
ξ＝πＳ・sinθ・sinθ …（１）
そして、例えば、プロジェクタ用の光源（ランプ）についてエタンデュを改善するということは、エタンデュを小さくすることである。したがって、発光面積を小さくするか、射出角を小さくするかのいずれか一方または両方でエタンデュを改善することができる。

図２は本発明の第１の実施の形態の複合放物面集光ミラー１５の軸Ｐからの半径を決定する方法を説明するための説明図である。図２において、複合放物面集光ミラー１５の光源側開口１７の半径をａ（直径＝２ａ）、光放射側開口１８までの長さをＬ、発光部１４ａから放射される光束が光放射側開口１８から直接放射される角度範囲を円錐にたとえて、その円錐の半角をθとしたとき、これらの間に次式の関係が成立する。
Ｌ＝ａ（１＋sinθ）／tanθ・sinθ …（２）
例えば、光放射側開口１８の半径ａ＝２．５ｍｍとして、光放射側開口１８から直接放射される円錐の半角θを４５度とすると、複合放物面集光ミラー１５の長さＬは、おおよそ６ｍｍとなる。

また、導波管１１の表面部に配置される光源側開口１７を基準（Ｚ＝０）とし、複合放物面集光ミラー１５の軸方向の位置Ｚの関数として、光放射側開口１８までの複合放物面集光ミラー１５の半径ｒを表現すると、半径ｒは次式で表される。
ｒ＝｛−（sinθ・cosθ・Ｚ＋ａ（１＋sinθ）²）
＋√（（（sinθ・cosθ・Ｚ＋ａ（１＋sinθ）²）²
−cos²θ（Ｚ²sin²θ−２ａＺ・cosθ・（２＋sinθ）
−ａ²（１＋sinθ）（３＋sinθ）））｝／cos²θ …（３）

上記の（２）式及び（３）式にそれぞれθ＝４５度を代入して長さＬと、半径ｒを決定することによって、無電極ランプ１４から放射される光束のうち、円錐の半角が０度〜４５度の範囲の光束を光放射側開口１８から直接放射させ、円錐の半角が４５度〜９０度の範囲の光束を複合放物面集光ミラー１５の反射面１６で反射させて、光放射側開口１８から放射させることができる。

図３は図１３を用いて説明した従来の集光光学系及び本発明の集光光学系について、それぞれエタンデュ（Etendue）と集光効率（Coupling Efficiency）との関係を示した線図であり、同一のエタンデュに対して集光効率がほぼ２倍程度に高められていることが分かる。

このように、第１の実施の形態に係る光源装置によれば、従来装置と比較して集光効率を格段に高めることができる。

＜第２の実施の形態＞
図４は本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図４中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図４に示した光源装置１Ｂは、図１に示した光源装置１Ａにヒートシンク２１が付加されている。この種の光源装置は無電極ランプ１４を発光させたときに熱が発生するため、導波管１１を冷却する必要性がある。ヒートシンク２１は導波管１１を冷却するためにその表面部に固着されるが、本実施の形態はヒートシンク２１自体に孔を穿いて複合放物面集光ミラー１５を形成したもので、その反射面は金属で形成されている。これによって、導波管１１の熱を効率的に放射させるとともに、複合放物面集光ミラー１５を冷却することができ、さらに、複合放物面集光ミラー１５に対する冷却及びその保持機構が不要化されて構成を簡易化することができる。

このように、第２の実施の形態に係る光源装置によれば、従来装置と比較して集光効率を格段に高めることができる他、構成の簡易化が実現できるという効果が得られる。

＜第３の実施の形態＞
図５は本発明の第３の実施の形態に係る光源装置の構成を、その配光分布と併せて一部を断面で示した側面図である。図５中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図５に示した光源装置１Ｃは、図１に示した光源装置１Ａの複合放物面集光ミラー１５を除去し、その代わりに、無電極ランプ１４の発光部１４ａから放射される光束のうち、光軸からの角度が広がっている光束を導波管１１の表面部とほぼ垂直方向に反射させる反射部材３１と、光軸からの角度が狭い範囲の光束及び反射部材３１で反射された光束を入射させるように配置されたライトパイプ３２とを重ねて装着したものである。このように構成することによって、図１２に示した従来の光源装置と比較して、光軸方向に細長の配光分布Ａｄを持たせることができ、図示省略の集光レンズ系に入射させる場合の集光効率が高められる。

反射部材３１として、内側が円錐面である末広がり円錐形状のものを用いることができ、ライトパイプ３２として、図６（ａ）に示すように断面形状が円形のライトパイプ３２ａ、図６（ｂ）に示すように断面形状が矩形のライトパイプ３２ｂ、図６（ｃ）に示すように、断面形状が矩形をなし、対辺寸法が長さ方向（図面の左側から右側）に次第に短くなったライトパイプ３２ｃを適宜に選択して使用する。図５に示した光源装置１ｃを、例えば、画像表示装置としてのプロジェクタの電源とする場合、空間光変調素子のアスペクト比に相当する矩形の断面形状を有するライトパイプ３２ｂ又は３２ｃを用いる。

このように、第３の実施の形態に係る光源装置によれば、従来装置と比較して集光効率を格段に高めることができる。

＜第４の実施の形態＞
図７は本発明の第４の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。図７中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示した光源装置１Ｄは、図１に示した光源装置１Ａの複合放物面集光ミラー１５を除去し、その代わりに、無電極ランプ１４の発光部１４ａから放射される光束を反射させて外部に収束光を放射する楕円面反射鏡４１が被装されている。楕円面反射鏡４１は、光軸を通る仮想平面で二分された１つに対応しており、その焦点位置が無電極ランプ１４の発光部１４ａに一致するように導波管１１の表面部に装着されている。なお、楕円面反射鏡４１の代わりに放物面で反射する放物面反射鏡を用いることによって、コリメート光を外部に放射することができる。

このように、第４の実施の形態によれば、無電極ランプ１４の発光部１４ａが放射されるすべての光束を、楕円面反射鏡４１又は放物面反射鏡を用いて収束光又はコリメート光を外部に放射させることができるので、従来装置と比較して集光効率を格段に高めることができる。

このように構成したことにより、従来装置と比較してエタンデュをほぼ１／２に低減することができ、集光効率の高い、小径のライトパイプなどの光学系に好適な光源装置が提供される。

なお、上述した第１〜第４の実施の形態では、プローブ１２を導波管１１の中心位置から径方向外方に偏った位置に結合したが、無電極ランプ１４が装入される導波管１１の開口空洞１３の電界がほぼ最大になる位置であれば、導波管１１のほぼ中心部に結合してもよい。また、開口空洞１３は導波管１１のほぼ中心位置に限らず、中心から外れた位置であっても、プローブ１２によってほぼ最大の電界を発生させることができる位置であればよい。また、導波管１１の外形々状は上述した円板状に限らず、直方体など、他の形状であってもよい。

＜第５の実施の形態＞
図８は本発明の第５の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。この画像表示装置はプロジェクタと呼ばれ、第１の実施の形態として図１に示した光源装置１Ａを含み、その出射光路に集光装置２と、インテグレータ３と、第１のフィールドレンズ４とが設けられている。これらのレンズ系の後方には、光を３原色に分解する色分解手段としてのダイクロイックミラー５Ｂ、５Ｙ、５Ｇ、ミラー６Ｂ、６Ｙを備え、さらに、分解された各色の光束を収束させる第２のフィールドレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと、収束された各色の光束を映像信号によって変調する、反射型液晶表示パネルで構成された空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとを備えている。また、第２のフィールドレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとの間にはそれぞれ偏光ビームスプリッタ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂが設けられ、空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂで変調された各色の光束をクロスダイクロイックプリズム１０に導いている。クロスダイクロイックプリズム１０は各色の変調光を合成するもので、合成された光の出射経路に投射レンズ２０が設けられている。

次に、図８に示した画像表示装置の動作について説明する。光源装置１Ａから出射された光は集光装置２によって平行光束に変換される。インテグレータ３は、均一な照明光を得るために、変換された平行光束を複数のセグメントに分離し、セグメントごとに表示素子を照明する結像関係を作る。第１のフィールドレンズ４はインテグレータ３の口径を映し、ダイクロイックミラー５Ｂ、５Ｙの口径に合わせて光束を入射させる。ダイクロイックミラー５ＹはＲ（赤）とＧ（緑）の各光束を反射させ、ダイクロイックミラー５ＢはＢ（青）の光束を反射させる。ダイクロイックミラー５Ｙで反射したＲ（赤）とＧ（緑）の各光束はミラー６Ｙで折り曲げられてダイクロイックミラー５Ｇに入射される。ダイクロイックミラー５ＧはＧ（緑）の光束を反射させ、Ｒ（赤）の光束を透過させる。

ダイクロイックミラー５Ｇで反射したＧ（緑）の光束は第２のフィールドレンズ７Ｇ及び偏光ビームスプリッタ９Ｇを経て空間光変調素子８Ｇに入射される。空間光変調素子８Ｇに入射したＧ（緑）の光束は画像信号によって変調され、その変調光が偏光ビームスプリッタ９Ｇで反射してクロスダイクロイックプリズム１０に入射される。ダイクロイックミラー５Ｇを透過したＲ（赤）の光束は第２のフィールドレンズ７Ｒ及び偏光ビームスプリッタ９Ｒを経て空間光変調素子８Ｒに入射される。空間光変調素子８Ｒに入射したＲ（赤）の光束は画像信号によって変調され、その変調光が偏光ビームスプリッタ９Ｒで反射してクロスダイクロイックプリズム１０に入射される。

一方、ダイクロイックミラー５Ｂで反射したＢ（青）の光束はミラー６Ｂで折り曲げられ、第２のフィールドレンズ７Ｂ及び偏光ビームスプリッタ９Ｂを経て空間光変調素子８Ｂに入射される。空間光変調素子８Ｂに入射したＢ（青）の光束は画像信号によって変調され、その変調光が偏光ビームスプリッタ９Ｒで反射してクロスダイクロイックプリズム１０に入射される。

クロスダイクロイックプリズム１０はそれぞれ画像信号で変調されたＧ（緑）、Ｒ（赤）、Ｂ（青）の各光束を合成して投射レンズ２０にフルカラー画像光を入射させる。投射レンズ２０は入射されたフルカラー画像光を拡大して図示省略のスクリーン上に投射する。

このようにして、第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態として示した集光効率の高い光源装置１Ａを用いているため、集光光学系を小型化することができ、これによって小型、軽量化を実現した画像表示装置が提供される。また、空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとして反射型液晶表示パネルを用いているため、偏光変換による低エタンデュ光学系に対して好適な照明系を提供することができ、高輝度、高コントラスト及び長寿命という性能を併せ持つ画像表示装置が提供される。

＜第６の実施の形態＞
図９は本発明の第６の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。この画像表示装置はプロジェクタと呼ばれ、図５に示した光源装置１Ｃを光源としたものである。図９中、図８に示した画像表示装置と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この画像光表示装置は、図８に示した画像表示装置を構成する光源装置１Ａの代わりに、図５に示したように反射部材３１と、ライトパイプ３２とを重ねた光源装置１Ｃを装着したもので、これ以外の構成は図８に示した画像表示装置と同一であるので、その動作説明をも省略する。

このようにして、第６の実施の形態によれば、第３の実施の形態として示した集光効率の高い光源装置１Ｃを用いているため、集光光学系を小型化することができ、これによって小型、軽量化を実現した画像表示装置が提供される。また、空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとして反射型液晶表示パネルを用いているため、偏光変換による低エタンデュ光学系に対して好適な照明系を提供することができ、高輝度、高コントラスト及び長寿命という性能を併せ持つ画像表示装置が提供される。

＜第７の実施の形態＞
図１０は本発明の第７の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。この画像表示装置はプロジェクタと呼ばれ、第４の実施の形態として図７に示した光源装置１Ｄを含み、その出射光路にその出射光路に集光装置２と、インテグレータ３と、第１のフィールドレンズ４とが設けられている。図１０中、図８に示した画像表示装置と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この画像光表示装置は、図８に示した画像表示装置を構成する光源装置１Ａの代わりに、発光部から放射される光束を楕円面反射鏡４１によって収束する光源装置１Ｄを用いた点が異なっており、これ以外は図８に示した画像表示装置と同一に構成されているので、その動作説明をも省略する。

このようにして、第７の実施の形態によれば、第４の実施の形態として示した集光効率の高い光源装置１Ｄを用いているため、集光光学系を小型化することができ、これによって小型、軽量化を実現した画像表示装置が提供される。また、空間光変調素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂとして反射型液晶表示パネルを用いているため、偏光変換による低エタンデュ光学系に対して好適な照明系を提供することができ、高輝度、高コントラスト及び長寿命という性能を併せ持つ画像表示装置が提供される。

なお、第５〜第７の各実施の形態に係る画像装置は集光装置２からの出射光を直接インテグレータ３に入射させているが、インテグレータ３の前段にそれぞれ１／４波長板と反射型偏光板を設けて直線偏光に変換してインテグレータ３に入射させることもできる。

また、第５、第６及び第７の各実施の形態に係る画像表示装置ではそれぞれ第１、第３
及び第７の実施の形態に係る光源装置を用いたが、第２の実施の形態に係る光源装置１Ｂを用いても、上述したものとほぼ同等な画像表示装置を構成することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。 本発明の第１の実施の形態の複合放物面集光ミラーの半径を決定する方法を説明するための説明図である。 従来の集光光学系及び本発明の集光光学系について、それぞれエタンデュと集光効率との関係を示した線図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光源装置の構成を、その配光分布と併せて一部を断面で示した側面図である。 本発明の第３の実施の形態を構成するライトパイプの具体的な形状を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光源装置の構成を、その一部を断面で示した側面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。 本発明の第６の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。 本発明の第７の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成図である。 従来の光源装置の概略構成を示す斜視図である。 図１１に示した光源装置を、その配光分布と併せて示した側面図である。 図１１に示した光源装置を、画像表示装置に使用する場合の集光装置との組合せ例を示した側面図である。

符号の説明

１、１Ａ〜１Ｄ 光源装置
２ 集光装置
３ インテグレータ
４ 第１のフィールドレンズ
５Ｂ、５Ｙ、５Ｇ ダイクロイックミラー
６Ｂ、６Ｙ ミラー
７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ 第２のフィールドレンズ
８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ 空間光変調素子
９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ 偏光ビームスプリッタ
１０ クロスダイクロイックプリズム
１１ 導波管
１２ プローブ
１３ 開口空洞
１４ 無電極ランプ
１４ａ 発光部
１５ 複合放物面集光ミラー
１６ 反射面
１７ 光源側開口
１８ 光放射側開口
２０ 投射レンズ
２１ ヒートシンク
３１ 反射部材
３２ ライトパイプ
４１ 楕円面反射鏡

Claims (5)

1. 所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
   発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
   高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
   前記無電極ランプの前記発光部から放射される光束を収束させるように、前記導波管の表面部に設置された複合放物面集光ミラーとを、
   備えた光源装置。
2. 前記複合放物面集光ミラーは、
   筒状に形成され、軸方向の一端部を光源側開口、他端部を光放射側開口として前記光源側開口が、その中心部に前記無電極ランプの前記発光部を位置させて前記導波管の表面部に固定され、
   前記発光部を頂点とし、前記軸を中心とする円錐面で立体角を表現するものとし、前記軸と前記円錐面との角度がほぼ０度〜４５度になる範囲の光束が前記光放射側開口から放射され、前記軸と前記円錐面との角度がほぼ４５度〜９０度になる範囲の光束が反射されるように、直径と軸方向長さとを定めたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
   発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
   高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
   前記発光部から放射される光束のうち、前記導波管の表面部に近い光束を前記導波管の表面部とほぼ垂直方向に反射させる反射部材と、
   前記発光部から直接放射される光束及び前記反射部材で反射された光束を入射させるように配置されたライトパイプとを、
   備えた光源装置。
4. 所定の形状を有し、表面部の所定の位置に開口を有する開口空洞が形成され、誘電部材を媒質として所定のマイクロ波を共振させる導波管と、
   発光面の一部が発光部として前記導波管の表面部に突出するように前記開口空洞に装入され、前記マイクロ波を印加することによって発光する無電極ランプと、
   高周波電源と前記導波管とを結合するとともに、高周波電力を前記マイクロ波に変えて前記導波管に供給するプローブと、
   前記導波管の表面部に設置され、前記無電極ランプの前記発光部から放射される光束を反射させて前記導波管の外部に収束光を放射する楕円面反射鏡又は平行光を放射する放物面反射鏡とを、
   備えた光源装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の光源装置と、
   前記光源装置からの放射光をＲ、Ｇ、Ｂの３原色光に色分解する色分解手段と、
   前記色分解手段で色分解された前記３原色光をそれぞれ画像信号に応じて変調する空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子で変調された変調光を光学的に合成して画像光として出射するダイクロイックプリズムとを、
   備えた画像表示装置。
   

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