JP2008102400A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率が高く、かつ、電極が早期に劣化することを低減した光源装置及び
これを用いることで光源の寿命が長いプロジェクタを提供すること。
【解決手段】電流駆動装置７０によって電力制御を行うことで、第２の電極１６がアーク
放電そのものによって受けるダメージを第１の電極１５が受けるダメージよりも低減する
。これにより、両電極１５、１６のダメージによる劣化の進み具合を均一化し、両電極１
５、１６のうち一方の電極のみについて早期に劣化が進んでしまうことを防ぎ、光源装置
１００全体としての寿命を延ばすことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の電極と射出反射鏡とを有する光源装置及びこれを用いたプロジェクタ
に関する。

例えば、プロジェクタに用いる光源ランプとして、第二反射鏡のような副鏡を設けたも
のにおいて、発光管の寿命を維持するために、第二反射鏡側の電極の熱容量を大きくする
ものが知られている（特許文献１参照）。第二反射鏡のような副鏡を用いた結果、発光管
からの光を有効に利用することができる反面、発光管における一対の電極のうち第二反射
鏡側の電極の温度が高くなりやすくなり、これにより、発光管の寿命が短くなる可能性が
ある。このため、第二反射鏡側の電極の熱容量を大きくするべく、具体的には、例えば、
第二反射鏡側の電極軸を太く又は長くして発光部の温度分布を均一化するものが知られて
いる（特許文献１）。
ＷＯ２００４／０８６４５３号公報

しかしながら、発光管での放電によって発光する光源装置において、一対の電極におけ
る電極の大きさが異なると、相対的に小さなサイズとなる電極は、熱容量が小さく、必要
以上に温度が上がりやすく、消耗を加速してしまうという問題点がある。これにより、光
源装置全体の寿命が短くなってしまう可能性もある。

尚、このような問題は、第二反射鏡を設けないで第一反射鏡のみで光を集めるタイプの
光源装置において、第一反射鏡に取り込む光を多くするために第反射鏡の電極を相対的に
小さくした場合に特に顕著になる。

そこで、本願発明は、光の利用効率が高く、かつ、電極が早期に劣化することを低減し
た光源装置及びこれを用いることで光源の寿命が長いプロジェクタを提供することを目的
とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、（ａ）第１の電極と、（ｂ）第
１の電極よりも小さい第２の電極と、（ｃ）第１及び第２の電極を内部に離間配置するた
めの放電空間を有する本体部分と、本体部分の両端に設けられた封止部とを有する発光管
と、（ｄ）第２の電極側に配置され、第１及び第２の電極間の放電により発生した光源光
を反射して被照明領域に射出する射出反射鏡と、（ｅ）第１及び第２の電極間での放電を
行わせるための交流電流を発生するとともに、交流電流を制御して第２の電極の陽極期間
の供給エネルギーが陰極期間の供給エネルギーより小さいものとなるよう電力制御を行う
電流駆動装置とを備える。

上記光源装置では、射出反射鏡側に位置する第２の電極のサイズが小さい。また、電流
駆動装置における交流電流の制御により、互いの大きさが異なる第２の電極と第１の電極
とのうち、サイズの小さい第２の電極について、第２の電極の陽極期間の供給エネルギー
が陰極期間の供給エネルギーより小さいものとなるよう電力制御が行われる。従って、発
光点から放射された光が射出反射鏡に入射する際に遮られにくくなり、光の利用効率が高
く、かつ、電極が早期に劣化することを低減した光源装置を提供することができる。

また、本発明の具体的な態様として、第２の電極の電極端の軸まわりの直径が第１の電
極の電極端の軸まわりの直径より小さい。これにより、射出反射鏡側に向かう光の利用効
率を高くすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、第２の電極について、第１及び第２の電極間での
発光点から見たときに電極端により光が遮られる領域に対応する立体角が、第１の電極に
ついての当該立体角より小さくなるような形状を有する。これにより、電極端により光が
遮られる領域について第２の電極側が第１の電極側より小さくなり、光の利用効率が高く
なる。

また、本発明の具体的な態様として、電流駆動装置が、第２の電極の陽極期間と陰極期
間との時間比を調整することにより電力制御を行う。これにより、例えば、陽極期間と陰
極期間とにおける電流の絶対値に差がなくても、第２の電極の陽極期間における供給エネ
ルギーと陰極期間における供給エネルギーとに所定の差を設けることができる。

また、本発明の具体的な態様として、電流駆動装置が、第２の電極の陽極期間と陰極期
間とにおける電流比を調整することにより電力制御を行う。これによっても、第２の電極
の陽極期間と陰極期間とにおける供給エネルギーに所定の差を設けることができる。

また、本発明の具体的な態様として、射出反射鏡が、光軸に対して略軸対称な反射曲面
を有し、第１及び第２の電極の電極軸が、光軸と略一致するように配置されている。これ
により、放電において、第１及び第２の電極間の発光中心を所望の位置とし、射出反射鏡
により光源光が有効に利用されるとともに適切な被照明領域に射出される。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）上記いずれか
の光源装置と、（ｂ）光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、（ｃ）光
変調装置を経た像光を投射する投射光学系とを備える。本発明に係るプロジェクタは、上
記いずれかの光源装置を用いるので、光源の寿命が長いものとなる。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第２実施形態に係る光源装置について説明するための断面図である。
本実施形態における光源装置１００は、光源ユニット１０と、電流駆動装置７０とを備え
る。光源ユニット１０は、放電発光型の発光管１と、楕円型の射出反射鏡であるリフレク
タ２とを備える。電流駆動装置７０は、光源ユニット１０に交流電流を供給して所望の状
態に発光させるための電気回路である。

光源ユニット１０において、発光管１は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス
管から構成され、照明用の光を放射する本体部分１１と、この本体部分１１の両端側に延
びる第１及び第２封止部１３、１４とを備える。

本体部分１１により形成される放電空間１２の内部には、所定距離で離間配置されたタ
ングステン製の第１及び第２の電極１５、１６の先端部と、希ガス、金属ハロゲン化合物
等を含む放電媒体であるガスとが封入されている。一方、各封止部１３、１４の内部には
、本体部分１１に設けた第１及び第２の電極１５、１６の根元部分と、それぞれに電気的
に接続されるモリブデン製の金属箔１７ａ、１７ｂが挿入され、両封止部１３、１４の先
端部は、ガラス材料等で封止されている。そして、この金属箔１７ａ、１７ｂに接続され
たリード線１８ａ、１８ｂに電流駆動装置７０により交流電圧を印加すると（詳しくは図
４により後述）、一対の電極１５、１６間でアーク放電が生じ、本体部分１１が高輝度で
発光する。ここで、図１から明らかなように、リフレクタ２は、第２の電極１６側に配置
される。また、ここで、第２の電極１６の先端周辺部は、第１の電極１５の先端周辺部よ
りも小さなサイズとなっている（詳しくは図２等で後述）。

リフレクタ２は、発光管１の第２封止部１４が挿通される首状部２ａと、この首状部２
ａから拡がる楕円曲面状の主反射部２ｂとを備えた石英ガラス製の一体成形品である。首
状部２ａは、第２封止部１４を挿通させるとともに、主反射部２ｂを本体部分１１に対し
てアライメントしている。

発光管１は、主反射部２ｂの光軸に対応するシステム光軸ＯＡに沿って配置されるとと
もに、本体部分１１内の第１及び第２の電極１５、１６間の発光中心Ｏが主反射部２ｂの
楕円曲面の第２焦点Ｆ１位置と一致するように配置される。発光管１を点灯した場合、本
体部分１１から放射された光束は主反射部２ｂで反射され、楕円曲面の第１焦点Ｆ２位置
に収束する光束となる。つまり、リフレクタ２は、システム光軸ＯＡに対して略軸対称な
反射曲面を有し、一対の電極１５、１６は、その軸心である電極軸をシステム光軸ＯＡと
略一致させるように配置されている。

図２は、第１及び第２の電極１５、１６の先端周辺部についての拡大図である。第１及
び第２の電極１５、１６は、先端部１５ａ、１６ａと、溶接大径部１５ｂ、１６ｂと、コ
イル部１５ｃ、１６ｃと、軸部１５ｄ、１６ｄとを備える。第１及び第２の電極１５、１
６の先端周辺部は、軸部１５ｄ、１６ｄにタングステンを巻き付け、これを溶融すること
により形成される。つまり、当該溶融により、溶接大径部１５ｂ、１６ｂが形成され、さ
らに、その先端に先端部１５ａ、１６ａが形成される。この際、巻き付けられたタングス
テンのうち溶融されなかった残りの部分がコイル部１５ｃ、１６ｃとなる。第１及び第２
の電極１５、１６は、塊状の溶接大径部１５ｂ、１６ｂを有することで、熱容量を大きく
することができる。

図２において、両電極１５、１６のサイズは、各電極１５、１６の軸部１５ｄ、１６ｄ
のｘ軸まわりの最大部を基準とする。従って、この場合、例えば、電極端である溶接大径
部１６ｂの直径の最大となる部分をもって第２の電極１６のサイズの基準とする。第１の
電極１５のサイズについても同様である。このような基準の下、本実施形態では、第２の
電極１６の溶接大径部１６ｂの直径の最大となる部分が、第１の電極１５の溶接大径部１
５ｂの直径の最大となる部分より小さいものとなっている。このため、第２の電極１６即
ちリフレクタ２側において、発生した光の妨げとなる部分が小さくなり、光の利用効率を
上げることができる。

図３（ａ）、（ｂ）は、図２等に示す各電極１５、１６を先端周辺部について比較する
ための図である。図３（ａ）は、第２の電極１６の先端部１６ａ及びその周辺部であり、
図３（ｂ）は、第２の電極１６の先端部１５ａ及びその周辺部である。図３（ａ）、（ｂ
）は、比較のために、同一の縮尺で並べている。各図における３つの点ＯＳ、Ｏ１ａ、Ｏ
２ａ、Ｏ１ｂ、Ｏ２ｂは、発光点を例示したものであり、真ん中の発光点ＯＳが基準とな
る発光中心である（即ち発光点ＯＳは図１の発光中心Ｏに相当する）。各発光点ＯＳ、Ｏ
１ａ、Ｏ２ａ、Ｏ１ｂ、Ｏ２ｂから延びる破線は、各発光点から発生した光について、各
電極１５、１６により当該光が遮られる領域を示している。例えば、発光点ＯＳについて
の破線ＢＬ１、ＢＬ２により示した領域Ｄ１、Ｄ２を比較すると分かるように、第２の電
極１６の電極サイズが第１の電極１５の電極サイズより小さいことにより、破線ＢＬ１、
ＢＬ２により示した領域Ｄ１は領域Ｄ２より小さくなる。つまり、逆に言えば、小さなサ
イズの電極を用いることにより図１に示すリフレクタ２側に有効に利用される光の量を多
くすることができる。

ここで、電極のサイズの基準については、上述した溶接大径部１５ｂ、１６ｂの直径の
他にも、例えば、図３（ａ）、（ｂ）で例示した３つの発光点から見た当該光を遮る部分
に対応する立体角により定めることもできる。上述のように、各電極１５、１６の先端周
辺部において、第１及び第２の電極間での発光点から見て影を形成する部分（各破線で挟
まれる領域）の大きさの大小が光の利用効率の指標となる。従って、この各破線が示す空
間の拡がり具合に対応する発光点についての立体角をもって光の利用効率の指標としても
よい。即ち、この場合、立体角の値が小さいほど光の利用効率は大きなものとなる。

以上をまとめると、本実施形態の場合、図１からも明らかなように、第２の電極１６は
、リフレクタ２側にあるため、先端周辺部のサイズを小さくすることにより、リフレクタ
２に向かう光の遮断量を低減できる。即ち、本来有効な光が電極の先端周辺部によって遮
断されロスしてしまうことを抑制できる。

しかしながら、電極サイズが小さくなることにより、第２の電極１６の熱容量も小さく
なるので、温度上昇が第１の電極１５よりも生じやすく、第２の電極１６側は、アーク放
電によるダメージに対する耐性が弱くなる場合がある。

ここで、図２に戻って、先端部１５ａ、１６ａは、発光管１での放電の電極間距離を定
めるものとなり、当該放電の際に主として電子を受ける部分となる。この際、第１及び第
２の電極１５、１６は、いずれも、先端部１５ａ、１６ａでのアーク放電時の電流によっ
てダメージを受ける。この場合、特に電子を受ける側となる陽極側へのダメージが大きく
なるが、交流電流を用いる場合、第２の電極１６及び第１の電極１５の極性が周期的に切
り替わって、双方が陽極側にも陰極側にもなりうる。

従って、熱容量の小さい第２の電極１６側が陽極となるときは、特に大きなダメージと
なる可能性があり、図１の光源装置１００全体の劣化を早める場合がある。

そこで、本実施形態では、このような劣化現象による一対の電極１５、１６全体として
の早期の劣化を抑えるため、電流駆動装置７０により第１及び第２の電極１５、１６に供
給するエネルギーに差を与え、第２の電極１６へのダメージを低減することで各電極１５
、１６が受けるダメージのバランスを図る。これにより、光源装置１００から取り出す光
量を確保しつつ、光源装置１００の寿命を長くすることができる。

図４は、電流駆動装置７０の構成を模式的に示すブロック図である。電流駆動装置７０
は、図１等の一対の電極１５、１６間での放電を行うための交流電流を発生させるととも
に、交流電流を制御する。電流駆動装置７０は、点灯装置７０ａと、制御装置７０ｂと、
ＤＣ／ＤＣコンバータ７０ｃとを備える。尚、ここでは、一例として、電流駆動装置７０
が、外部電源を使用する場合について説明する。つまり、電流駆動装置７０は、ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ８０に接続されており、ＡＣ／ＤＣコンバータ８０は、商用電源９０に接続
されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ８０は、商用電源９０から供給される交流電流を直流
に変換する。

点灯装置７０ａは、図１の光源ユニット１０を点灯駆動させる部分であり、図４に示す
ように、ダウンチョッパ７１と、インバータ７２と、イグナイタ７３とを備える。

ダウンチョッパ７１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ８０からの直流電圧の供給を受けて、入
力電圧を適切な直流電圧に降圧させてインバータ７２に供給する。このダウンチョッパ７
１は、制御装置７０ｂによる制御の下、内蔵するスイッチング素子のデューティ比（単位
時間あたりのＯＮ時間と単位時間あたりのＯＦＦ時間との比率）を調整する。これによっ
て、このダウンチョッパ７１からの出力電圧を調整する。

インバータ７２は、ダウンチョッパ７１から供給される直流電流を所定の周波数の交流
電流に変換して図１の光源ユニット１０に供給する部分である。このインバータ７２は、
制御装置７０ｂによる制御の下、２個ずつのスイッチング素子を交互にＯＮ／ＯＦＦする
タイミングが調整される。これによって、このインバータ７２からの出力波形のデューテ
ィ比や正負の電圧比を調整することができる。

イグナイタ７３は、図示しない昇圧回路を備えており、制御装置７０ｂによる制御の下
、光源ユニット１０の始動時に、図１の一対の電極１５、１６間に高電圧のパルス電圧を
印加して絶縁破壊を発生させ、放電経路を作る部分である。

制御装置７０ｂは、例えば、マイクロプロセッサ等から構成され、点灯装置７０ａを駆
動制御する。そして、制御装置７０ｂは、図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０
ｃにて生成された適切な駆動電圧により駆動される。

この制御装置７０ｂは、種々の制御を行うための機構を有するが、その一つとして、こ
こでは特に、図４に示すように、電力変動制御部７４を備える。電力変動制御部７４は、
所定の制御プログラムにしたがって、ダウンチョッパ７１やインバータ７２等の動作を調
整し、点灯装置７０ａから図１の光源ユニット１０のリード線１８ａ、１８ｂに供給され
る駆動電力を制御する。例えば、ダウンチョッパ７１を制御して出力電圧を調整すること
によって電流の振幅が調整され、また、例えば、インバータ７２を制御して出力波形のデ
ューティ比や正負の電圧比を調整することによって陽極・陰極の期間や、陽極時・陰極時
における電流の絶対値の最大値の調整をすることができる。これにより、図１の光源ユニ
ット１０に供給される交流電流の種々の調整を行うことができる。

図１に戻って、発光管１において、電流駆動装置７０により交流電圧が印加されると、
第１及び第２の電極１５、１６間に、既述のように、絶縁破壊が生じ放電路が形成され、
アーク放電が発生する。この放電によって、放電空間１２内の温度が上昇し、放電媒体で
あるガスが加熱・気化され、発光中心Ｏ及びその周辺において発光現象が生じる。ここで
、電流駆動装置７０は、図４によって説明した構成を有することにより、第１及び第２の
電極１５、１６間での放電を行うにあたって、発生させるべき交流電流が所望のものとな
るように制御する（詳しくは図５等において後述する）ことができる。

以上において、既述のように、当該アーク放電に際して、各電極１５、１６のうち、陽
極側である電極のダメージが大きくなるが、電流駆動装置７０からの電流は交流電流であ
り、陽極と陰極とは周期的に変化する。従って、電極１５、１６双方とも陽極となる可能
性があるが、この際、既述のように、温度が上昇しやすい第２の電極１６が陽極となると
き特にダメージが大きくなる。本実施形態では、以上を踏まえて電流駆動装置７０による
電力制御を行う。

図５は、本実施形態に係る電流駆動装置７０による交流電流の制御動作における動作波
形の一例を示すグラフであり、このグラフは、第２の電極１６についての電流の値を示し
ているものである。つまり、電流の値が正である期間が、第２の電極１６の陽極期間Ｔａ
（第１の電極１５の陰極期間）であり、負である期間が、第２の電極１６の陰極期間Ｔｂ
（第１の電極１５の陽極期間）である。図５から明らかなように、電流駆動装置７０は、
第２の電極１６の陽極期間Ｔａと陰極期間Ｔｂとの時間比を制御することにより電力制御
を行っている。ここでは特に、第２の電極１６が陽極である時間を、陰極である時間より
も短くしている。即ち、本交流電流の一周期において、第２の電極１６の陽極期間Ｔａが
、陰極期間Ｔｂよりも短い（Ｔａ＜Ｔｂ）。これによって、陽極期間の供給エネルギーを
陰極期間の供給エネルギーより小さいものとなるようにしている。ここで、「供給エネル
ギー」とは、一定時間内の消費電力の累積値である。つまり、第２の電極１６について「
陽極期間の供給エネルギー」とは、第２の電極１６が陽極として働く時間内での消費電力
の累積値を言う。同様に第２の電極１６について「陰極期間の供給エネルギー」とは、第
２の電極１６が陰極として働く時間内での消費電力の累積値を言う。例えば、図５のよう
なパルス型の矩形波形状のグラフの場合、各供給エネルギーは、電流の値が正のときと負
のときとでそれぞれが形成する長方形の面積Ｓａ、Ｓｂが当該累積値の一つに相当する。
つまり、この場合、Ｓａ＜Ｓｂとなるように制御される。尚、両電極１５、１６には同一
の電流が流れるので、第１の電極１５では、逆に、陽極期間の供給エネルギーが陰極期間
の供給エネルギーより大きいものとなる。

以上のように、電流駆動装置７０によってこのような電力制御を行うことで、第２の電
極１６がアーク放電そのものによって受けるダメージを第１の電極１５が受けるダメージ
よりも低減する。これにより、両電極１５、１６のダメージによる劣化の進み具合を均一
化することができる。つまり、両電極１５、１６のうち一方の電極のみについて早期に劣
化が進んでしまうことを防ぎ、光源装置１００全体としての寿命を延ばすことが可能とな
る。

尚、当該時間比の決定は、例えば、図２等において上述した第１の電極１５と第２の電
極１６とのサイズの差に由来する劣化の進度を統計上計測し、これに基づいて行うものと
してもよい。電流駆動装置７０は、以上のような構成をとることにより、一対の電極１５
、１６での放電において、所望の割合で、第２の電極１６の陽極期間の供給エネルギーが
陰極期間の供給エネルギーより小さいものとなるよう電力制御を行うことができる。

また、この他にも、例えば、図６のように、第２の電極１６の陽極期間Ｔａと陰極期間
Ｔｂとにおける電流比を制御することにより電力制御を行うことも可能である。より具体
的には、図６のような場合、陽極期間及び陰極期間のそれぞれの電流の最大の絶対値であ
るピーク電流値Ｉ_ｍａｘａ、Ｉ_ｍａｘｂについて、陽極期間のピーク電流値Ｉ_ｍａｘａを
陰極期間のピーク電流値Ｉ_ｍａｘｂよりも小さくする（Ｉ_ｍａｘａ＜Ｉ_ｍａｘｂ）。この
場合、例えば、陽極期間Ｔａと、陰極期間Ｔｂとを等しくしても（Ｔａ＝Ｔｂ）、供給エ
ネルギーを示す面積Ｓａ、Ｓｂを、Ｓａ＜Ｓｂとすることができる。尚、期間Ｔａ、Ｔｂ
及びピーク電流値Ｉ_ｍａｘａ、Ｉ_ｍａｘｂの双方について調整を行うものであってもよい
。いずれにおいても、所望の割合で第２の電極１６の陽極期間の供給エネルギーが陰極期
間の供給エネルギーより小さいものとなるよう電力制御を行うことができる。

また、上述の技術に加え、例えば、図７のように、光源ユニット１０は、さらに光を有
効利用するための副鏡３を有するものであってもよい。この場合、副鏡３は、発光管１の
本体部分１１のうち光束射出前方側の略半分を覆っている。この副鏡３は、発光管１の本
体部分１１から前方に放射された光束を本体部分１１に戻す副反射部３ａと、この副反射
部３ａの根元部を支持した状態で第１封止部１３の周囲に固定される支持部３ｂとを備え
る。支持部３ｂは、第１封止部１３を挿通させるとともに、副反射部３ａを本体部分１１
に対してアライメントしている。これにより、光の進行方向の前方側、即ち副鏡３側に拡
がる光源光は、副鏡３によって反射され、光の進行方向の後方側、即ち発光中心Ｏ側に戻
る。従って、前方側に拡がった光源光も副鏡３での反射後、リフレクタ２側に戻ることと
なり、有効に利用される。但し、この場合、例えば、副鏡３による反射光の一部が第２の
電極１６を照射しないようにする、といった設計がなされており、上記以外の新たな要因
が第２の電極１６の劣化に大きな影響を与えることがないものとする。以上により、副鏡
３を有しない場合に比べ、光の利用効率をさらに高めることができる。

尚、以上説明した光源装置において、光源ユニット１０に用いるランプとしては、高圧
水銀ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。

また、本実施形態では、電流駆動装置７０によって印加される電圧・電流は、いずれも
方形状の波形であるが、当該波形は、これに限らず、例えば、三角波のようなもの等であ
ってもよい。

〔第２実施形態〕
第１実施形態では、本発明の光源装置について説明したが、第２実施形態では、本発明
の光源装置を組み込んだプロジェクタについて説明する。

図８は、第２実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。本実施形態
におけるプロジェクタ２００は、光源装置である光源装置１００と、照明光学系２０と、
色分離光学系３０と、光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、ク
ロスダイクロイックプリズム５０と、投射光学系である投射レンズ６０とを備える。尚、
光源装置１００は、第１実施形態のものと同一であるので説明を省略する。

照明光学系２０は、光源光の光束方向を平行化する光平行化手段である平行化レンズ２
２と、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する一対のフライアイレ
ンズである第１、第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変
換素子２４と、両フライアイレンズ２３ａ、２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５
と、光の光路を折り曲げるミラー２６とを備え、これらにより均一化された照明光を形成
する。照明光学系２０において、平行化レンズ２２は、光源光の光束方向を略平行に変換
する。第１、第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂは、それぞれマトリックス状に配置さ
れた複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって平行化レンズ２２を経た光
を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳアレイで形成されてお
り、第１フライアイレンズ２３ａにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線
偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ２５は、偏光変換素子２４を経た照明光を全体と
して適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、
４０ｃに対する重畳照明を可能にする。

色分離光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂと、反射ミラ
ー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ、３３ｂ、３３ｃとを備え
、照明光学系２０により形成された照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に分
離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。より
詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ光
を透過させＧ光及びＢ光を反射する。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、ＧＢの
２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。次に、この色分離光学系３０において、第１
ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、反射ミラー３２ａを経て入射角度を調節
するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３１ａ
で反射され、さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂでも反射されたＧ光は、入射角度
を調節するためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラ
ー３１ｂを通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１、ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ、３３ｃ
を経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。

液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調
する非発光型の光変調装置であり、色分離光学系３０から射出された各色光に対応してそ
れぞれ照明される３つの液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、各液晶パネル４１ａ〜４
１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃと、各液晶パ
ネル４１ａ〜４１ｃの射出側にそれぞれ配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ〜４３
ｃとを備える。第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、フィールドレンズ３
３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル
４１ａを照明する。第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂの双方で反射され
たＧ光は、フィールドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶ラ
イトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第１ダイクロイックミラー３１ａで反
射され、第２ダイクロイックミラー３１ｂを透過したＢ光は、フィールドレンズ３３ｃ等
を介して液晶ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃ
を照明する。各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調し
、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ〜４
１ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。この際
、第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照
明光の偏光方向が調整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃによって、各液
晶パネル４１ａ〜４１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出され
る。以上により、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれに対応する各
色の像光を形成する。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０
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、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ、５１ｂが形成されて
いる。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂ
は、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａか
らのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４
０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ、５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カ
ラー画像による画像光である合成光が形成される。

投射レンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による
画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。

本実施形態のプロジェクタ２００は、第１実施形態で説明した光源装置１００を用いて
いるので、光源の早期の劣化が防がれ、寿命が長くなり、従って、光源の取替え回数を減
らすことが可能である。

尚、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能で
ある。

上記実施形態のプロジェクタ２００では、光源装置１００からの光を複数の部分光束に
分割するため、一対のフライアイレンズ２３ａ、２３ｂを用いていたが、この発明は、こ
のようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能で
ある。さらに、フライアイレンズ２３ａ、２３ｂをロッドインテグレータに置き換えるこ
ともできる。

また、上記プロジェクタ２００において、光源装置１００からの光を特定方向の偏光と
する偏光変換素子２４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子２４を用い
ないプロジェクタにも適用可能である。

また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について
説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを
意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意
味している。反射型プロジェクタの場合、液晶ライトバルブは液晶パネルのみによって構
成することが可能であり、一対の偏光フィルタは不要である。尚、光変調装置は液晶パネ
ル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。

また、プロジェクタとしては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面プロジェ
クタと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面プロジェクタとがある
が、図８に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。

また、上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジェクタ２０
０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、或いは、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。

第１実施形態に係る光源装置について説明するための断面図である。 第１実施形態に係る一対の電極の先端周辺部の一例を示す拡大図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る各電極の先端周辺部について比較するための図である。 第１実施形態に係る電流駆動装置の構成を模式的に示すブロック図である。 第１実施形態に係る電流駆動装置による交流電流の制御動作における動作波形の一例を示す図である。 第１実施形態に係る電流駆動装置による交流電流の制御動作における動作波形の他の一例を示す図である。 第１実施形態に係る副反射鏡を有する光源装置について説明するための断面図である。 第２実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。

符号の説明

１００…光源装置、 １０…光源ユニット、 ７０…電流駆動装置、 １…発光管、
２…リフレクタ、 １１…本体部分、 １３、１４…第１、第２封止部、 １２…放電空
間、 １５、１６…第１、第２の電極、 １７ａ、１７ｂ…金属箔、 １８ａ、１８ｂ…
リード線、 ７０ａ…点灯装置、 ７０ｂ…制御装置、 ７０ｃ…ＤＣ／ＤＣコンバータ
、 ２０…照明光学系、 ３０…色分離光学系、 ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…液晶ライト
バルブ、 ５０…クロスダイクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ

Claims (7)

1. 第１の電極と、
   前記第１の電極よりも小さい第２の電極と、
   前記第１及び第２の電極を内部に離間配置するための放電空間を有する本体部分と、前
   記本体部分の両端に設けられた封止部とを有する発光管と、
   前記第２の電極側に配置され、前記第１及び第２の電極間の放電により発生した光源光
   を反射して被照明領域に射出する射出反射鏡と、
   前記第１及び第２の電極間での放電を行わせるための交流電流を発生するとともに、前
   記交流電流を制御して前記第２の電極の陽極期間の供給エネルギーが陰極期間の供給エネ
   ルギーより小さいものとなるよう電力制御を行う電流駆動装置とを
   備える光源装置。
2. 前記第２の電極は、電極端の軸まわりの直径が前記第１の電極の電極端の軸まわりの直
   径より小さくなるような形状を有する請求項１記載の光源装置。
3. 前記第２の電極は、前記第１及び第２の電極間での発光点から見たときに電極端により
   光が遮られる領域に対応する立体角が、前記第１の電極についての当該立体角より小さい
   請求項１記載の光源装置。
4. 前記電流駆動装置は、前記第２の電極の陽極期間と陰極期間との時間比を調整すること
   により前記電力制御を行う請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光源装置。
5. 前記電流駆動装置は、前記第２の電極の陽極期間と陰極期間とにおける電流比を調整す
   ることにより前記電力制御を行う請求項１から請求項４のいずれか一項記載の光源装置。
6. 前記射出反射鏡は、光軸に対して略軸対称な反射曲面を有し、前記第１及び第２の電極
   の電極軸は、前記光軸と略一致するように配置されている請求項１から請求項５のいずれ
   か一項記載の光源装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項記載の光源装置と、
   前記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
   前記光変調装置を経た像光を投射する投射光学系と
   を備えるプロジェクタ。

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