JP4270205B2 - 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光管及び該発光管からの出射光を反射する反射鏡を有する照明装置、並びにその照明装置を備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置として、発光管と発光管から放射された光を所定の方向に向ける反射鏡とからなる照明装置が広く用いられている。そのような照明装置において、発光管から放出されても迷光となって使用に供されていなかった光を有効に利用するために、特開平８−３１３８２号公報（第２ページ、第１図）に記載されているように、発光管を挟んで上記反射鏡と対向する位置に補助的な第２の反射鏡を備えることが行われている。
【特許文献１】
特開平０８−３１３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
しかしながら、補助的な第２の反射鏡を、発光管の発光部周辺を取り囲むように発光管に取付けるような場合には、第２の反射鏡が発光管の放熱量を減少させるように作用する。そのため、電極を含む発光管の温度が不均一な温度分布となって部分的に温度が大きく上昇し、それが電極の消耗、発光管の白濁や膨張を招へいし、発光管の寿命を短くするという問題があった。
【０００３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、発光管と、主反射鏡である第１反射鏡と、補助反射鏡である第２反射鏡とを備えた照明装置において、第２反射鏡が発光管の発光部周辺を取り囲むように発光管に取付けられるような場合にも、第２反射鏡に起因する寿命及び信頼性の低下を防止できる発光管を備えた照明装置を提供することを目的とする。また、その照明装置を備えたプロジェクタを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の照明装置は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の電極軸を備え、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極を支持する電極軸を後側の電極を支持する電極軸より太くおよび／または長くすることによって、前側の電極軸の熱容量を後側の電極軸の熱容量より大きくすると共に、前記第二反射鏡が取り付けられた前記前側に位置する封止部を前記後側に位置する封止部よりも太くして、前記前側の電極から該電極を支持する前記電極軸を介して伝えられた熱が前記前側の封止部によって吸収されやすくなると共に該封止部からも放熱されやすいようにしたことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の照明装置は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するようにして前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の電極軸を備え、前記一対の電極軸は、前記一対の電極と接続されている側の端部に更に、それぞれ熱伝導部を備え、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部の熱容量を後側の前記熱伝導部の熱容量より大きくすると共に、前記第二反射鏡が取り付けられた前記前側に位置する封止部を前記後側に位置する封止部よりも太くして、前記前側の電極から該電極を支持する前記電極軸を介して伝えられた熱が前記前側の封止部によって吸収されやすくなると共に該封止部からも放熱されやすいようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また、前記熱伝導部は、同一のタングステン線を巻いて形成したコイルであって、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部を形成するコイルの巻数を後側の前記熱伝導部の熱容量より大きくしたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
また、前記熱伝導部は、タングステン線を同一回数巻いて形成したコイルであって、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部を形成するタングステン線の太さを後側の前記熱伝導部を形成するタングステン線の太さよりも太くしたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【０００７】
本発明のプロジェクタは、照明装置と、該照明装置からの光が入射され与えられた映像情報に応じて該入射光を変調する光変調装置を備えたプロジェクタにおいて、前記照明装置として請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された照明装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極の熱容量を後側の電極の熱容量より大きくしたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の電極の熱容量が後側の電極の熱容量より大きくなっているため、前側の電極の熱負荷が軽減されかつ温度上昇率も低下して、第二反射鏡による熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１０】
また、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極を支持する電極軸を後側の電極を支持する電極軸より太くおよび／または長くしたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の電極軸が後側の電極軸より太くおよび／または長くなっているから、その分前側の電極軸の熱が封止部に伝わり易くなり、放熱が早まるため、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１２】
また、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記第二反射鏡が取付けられた前記前側に位置する封止部を前記後側に位置する封止部より太くしたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の封止部が太くなっているから、その分前側に位置する封止部の温度は上昇し難くなるとともに放熱面積が増大するため、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１４】
また、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記前側に位置する封止部に該封止部の素材より熱伝導性が良い放熱材を被膜したことを特徴とする。
【００１５】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の封止部からは放熱材を介して熱が放出され易くなっているため、その分前側に位置する封止部の温度は上昇し難くなって、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１６】
また、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極の端部を前記発光管の内面に接触させたことを特徴とする。
【００１７】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の電極の端部を前記発光管の内面に接触させたため、その分前側の電極温度は上昇し難くなって、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１８】
さらに、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記発光管の前側の発光部肉厚は後側の発光部肉厚より大きいことを特徴とする。
【００１９】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の発光管の発光部肉厚が後側の発光部肉厚より厚くなっているため、その分前側の発光管の温度は上昇し難くなり、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００２０】
なお、上記照明装置において、前記一対の電極のうち少なくとも一方の前記電極の端部を前記発光管の内面に接触させることが好ましい。
これによれば、さらに一対の電極のうち少なくとも一方の電極の熱負荷を軽減させることができる。
【００２１】
さらに、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するようにして前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の電極軸を備え、前記一対の電極軸は、前記一対の電極と接続されている側の端部にそれぞれ熱伝導部を備え、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部の熱容量を後側の前記熱伝導部の熱容量より大きくしたことを特徴とする。
【００２２】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の熱伝導部が後側の熱伝導部よりも熱容量が大きいので、第二反射鏡が配置された前側の電極の熱が放熱されやすくなり、前側の電極の熱負荷が軽減され温度上昇率も低下して、後側の電極との温度差も減少される。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００２３】
本発明のプロジェクタは、照明装置と、該照明装置からの光が入射され与えられた映像情報に応じて該入射光を変調する光変調装置を備えたプロジェクタにおいて、前記照明装置として上記いずれかに記載された照明装置を備えたことを特徴とする。これにより、高輝度で長寿命のプロジェクタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図を参照しながら説明する。なお、各図において、同一符号は同一物又は相当物を示すものとする。
【００２５】
第１実施形態
図１は本発明の実施形態に係る照明装置１００の構成図である。図２は図１の装置１００の作用説明図である。
この照明装置１００は、発光管１０と、照明装置１００の主反射鏡である第一反射鏡２０と、照明装置１００の補助反射鏡である第二反射鏡３０とを備える。
【００２６】
なお、本実施形態の説明において前側とは照明装置１００の照明光射出側を示している。
発光管１０は、石英ガラス等からなり、内部にタングステンの一対の電極１２ａ，１２ｂと、水銀、希ガス及び少量のハロゲンが封入された中央の発光部１１と、発光部１１を挟んで前側に位置する封止部１３ａと後側に位置する１３ｂからなる。各封止部１３ａ，１３ｂには、各電極１２ａ，１２ｂと接続されたモリブデンからなる金属箔１４ａ，１４ｂが密封され、各金属箔１４ａ，１４ｂには外部につなげられる各リード線１５ａ，１５ｂと、各電極１２ａ、１２ｂを支持する導電性の電極軸１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられている。
【００２７】
なお、リード線１５ａ，１５ｂの接続先は従来の構成と同じでよく、例えば、図示していない照明装置固定具等に設けられた外部との接続端子に接続される。
なお、発光部１１の外周面には、タンタル酸化膜、ハフニウム酸化膜、チタン酸化膜等を含む多層膜の反射防止コートを施しておくと、そこを通過する光の反射による光損出を低減することができる。
【００２８】
第一反射鏡２０の反射面は回転曲線形状であり、Ｆ１，Ｆ２は第一反射鏡２０の反射面の回転曲線の第１焦点と第２焦点を示し、ｆ１，ｆ２は第一反射鏡２０の反射面の回転曲線の頂点から第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２までの距離を表している。なお、第一反射鏡２０の反射面は回転楕円面形状または回転放物面形状などを採用できる。第一反射鏡２０は、発光管１０を含むこの照明装置１００において、発光部１１の後側に配置されている反射素子で、その中心部に、発光管１０を固定するための貫通穴２１を備えている。
【００２９】
発光管１０は、この第一反射鏡２０の貫通穴２１に、発光管１０の軸と第一反射鏡２０の軸とを一致させて、セメントなどの無機系接着剤２２により固着されている。発光管１０の軸とは発光管１０の長手方向の中心軸であり、電極１２ａと電極１２ｂとを結ぶ線とほぼ一致している。また、第一反射鏡２０の軸とは第一反射鏡２０の反射面を構成する回転曲線の回転軸であり、ほぼ照明装置１００から射出される光束の中心軸と一致している。
【００３０】
なお、発光管１０の発光部１１中心（電極１２ａと１２ｂとの間の中心）は、第一反射鏡２０の反射面が回転楕円面形状の場合、その第一焦点（Ｆ１）に一致又はその近傍に位置させ、第一反射鏡２０の反射面が回転放物面の場合には、その焦点Ｆに一致又はその近傍に位置させている。すなわち、発光部１１の中心が、第一反射鏡２０の焦点Ｆ１又はＦ付近に、或いは焦点Ｆ１又はＦの位置にほぼ一致して、配置されている。
【００３１】
第二反射鏡３０は、発光管１０を含むこの照明装置１００において、発光部１１の前側に配置されている反射素子で、その反射面３２が発光部１１の前側ほぼ半分を包囲し、かつ、発光部１１の中心から出射されてこの第二反射鏡３０の反射面３２に入る入射光と該第二反射鏡３０の反射面３２における法線とが一致するように配置されているものである。ここで、第二反射鏡３０は、接着剤３１により封止部１３ａに固定されている。発光部１１の構造（電極１２ａと電極１２ｂとの間の位置、発光部１１の各部の形状など）は、製造バラツキなどにより発光管１０毎にそれぞれ異なるため、第二反射鏡３０の反射面３２の形状は、発光部１１との関係に応じて、発光管１０毎にそれぞれ定めるのが好ましい。
【００３２】
さらに、第二反射鏡３０は、約９００〜１０００℃度の高温に晒されることになるため、耐熱性に優れた材料で製造されることが必要となる。例えば、第二反射鏡３０を、低熱膨張材である石英又はネオセラムや、あるいは高熱伝導材である透光性アルミナ、サファイア、水晶、蛍石、ＹＡＧ等を利用して製造すると、熱による変形や変質等を防止できる。透光性アルミナとしては、例えば、商品「スミコランダム」（スミコランダムは住友化学工業の登録商標）が利用できる。
【００３３】
第二反射鏡３０の反射面３２が、照明に用いられる可視光のみを反射させ、照明に不要な紫外線及び赤外線を通過させることができれば、第二反射鏡３０に生じる発熱を少なくできる。そのため、ここでは可視光のみを反射させ、紫外線及び赤外線を通過させる誘電体多層膜を、第二反射鏡３０の反射面３２に積層している。この誘電体多層膜も耐熱性が必要とされ、例えば、タンタル化合物とＳｉＯ２の交互積層、又はハフニウム化合物とＳｉＯ２の交互積層等から構成できる。以上の各要素を加味すると、低熱膨張性を有し、あるいは熱伝導性に優れ、しかも紫外線及び赤外線を透過しやすい材料として、石英、透光性アルミナ、水晶、サファイア、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、蛍石等が挙げられ、それらのいずれかから第二反射鏡３０を製作するのが好ましい。
【００３４】
なお、第二反射鏡３０の外側面は、その反射面３２で反射されずに入射した光（赤外線、紫外線、反射面３２側から漏れてきた可視光など）を透過させるように、あるいは、その反射面３２で反射されずに入射した光を拡散反射させるような反射膜や形状を備えるように成形して、第二反射鏡３０ができるだけ光を吸収しないようにするのが好ましい。
【００３５】
さらに、図１に示すように、発光部１１からこの第一反射鏡２０側すなわち照明装置１００の後側に出射する利用可能限界光Ｌ１，Ｌ２によって示される円錐の第一反射鏡２０の反射面での直径Ｄ１が、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１よりも大きくなるように、かつ、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１が、利用可能限界光Ｌ１，Ｌ２の第一反射鏡２０により反射された光によって形成される円錐の内側に入る大きさとなるように、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１が設定される。こうすることで、発光部１１から照明装置１００の後側に出射される光のうち、利用可能範囲内にある光については、第一反射鏡２０で反射された後、第二反射鏡３０によって遮断されることなく進行することができる。
【００３６】
なお、利用可能限界光Ｌ１，Ｌ２とは、発光部１１からこの照明装置１００の後側に出射される光のうち、照明光として実際に利用できる範囲の内側境界に対応する光をいい、発光管１０の構造によって定まる場合と、第一反射鏡２０の構造によって定まる場合とがある。発光管１０の構造によって定まる利用可能限界光とは、発光部１１から第一反射鏡２０ａ側すなわち後側に出射し封止部１３ｂ等の影響により遮断されず有効光として出射される光のうち、封止部１３ｂ等の影響により光が遮断される光との境界の有効光である。
【００３７】
また、第一反射鏡２０の構造によって定まる利用可能限界光とは、発光部１１から第一反射鏡２０側すなわち照明装置１００の後側に出射し封止部１３ｂ等の影響により遮断されずに有効光として出射された光のうち、第一反射鏡２０の貫通穴２１の存在等による第一反射鏡２０に起因して第一反射鏡２０の反射面で反射することができず照明光として利用し得なくなる光との境界の有効光である。なお、上記利用可能限界光を、発光管１０の構造によって定まる限界光とした場合、本実施形態によれば、発光部１１から照明装置１００の後側に出射される光のほぼ全てを利用できることになる。
【００３８】
また、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１が大きくなると、第一反射鏡２０により反射された後に、前方に進行する光の遮断が多くなるため光の利用率が低下する。従って、光の利用率低下を回避するために、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１はできるだけ小さくするべきである。
【００３９】
前述のようにこのような第二反射鏡３０を用いることにより、発光部１１から第一反射鏡２０とは反対側（前方側）に放射される光束を第二反射鏡３０にて第一反射鏡２０の反射面に入射するよう後方側に反射させることができるので、第一反射鏡２０の反射面が小さくても、発光部１１から射出された光束をほとんどすべて一定位置に収束させて射出でき、第一反射鏡２０の光軸方向寸法および開口径を小さくすることができる。すなわち、照明装置１００やプロジェクタ１０００を小型化でき、照明装置１００をプロジェクタ１０００内に組込むレイアウトも容易になる。
【００４０】
また、第二反射鏡３０を設けることにより、第２焦点Ｆ２での集光スポット径を小さくするために第一反射鏡２０の第１焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２を近づけたとしても、発光部１１から放射された光のほとんど全てが第一反射鏡２０および第二反射鏡３０により第２焦点に集光されて利用可能となり、光の利用効率を大幅に向上させることができる。従って、照明装置１００からの出射光が引き続く光学系に入射し易くなり、光利用率をより向上できる。
【００４１】
以上の構成による本実施形態の照明装置１００は次のように作用する。すなわち、図２に示すように、発光管１０の発光部１１から後側へと出射する光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５，Ｌ６は、第一反射鏡２０により反射されて照明装置１００の前方に向かう。また、発光部１１から前側へと出射する光Ｌ３、Ｌ４は、第二反射鏡３０の反射面３２により反射されて第一反射鏡２０に戻った後、第一反射鏡２０により反射されて照明装置１００の前方に向かう。これにより、発光部１１からの出射光のほとんどが利用可能となっている。
【００４２】
上述のような照明装置１００において、図１に示すように、発光管１０は下記のように構成されている。
（ａ）第二反射鏡３０により包囲された前側の電極１２ａを後側の電極１２ｂより大きくした。これは、第二反射鏡３０により包囲された前側の電極１２ａの熱容量が後側の電極１２ｂの熱容量より大きいということである。電極１２ａの熱容量が大きくされた分、電極１２ａの熱負荷が軽減されかつ温度上昇率も低下して、電極１２ｂとの温度差も減少されるから、発光管１０の寿命や信頼性に関してより長期の維持が可能となる。
【００４３】
（ｂ）第二反射鏡３０により包囲された前側の電極１２ａを支持する電極軸１６ａを後側の電極１２ｂを支持する電極軸１６ｂより太くかつ長くした。なお、場合によっては、太さあるいは長さのいずれか一方だけの対応だけでもよい。電極軸１６ａが太くかつ長くされた分、電極１２ａからの熱が電極軸１６ａによって封止部に伝わり易くなり、電極１２ａの放熱が早まるため、第二反射鏡３０を設置しても電極１２ａ側と電極１２ｂ側との温度差が減少されるから、発光管１０の寿命や関しより長期の位置が可能となる。
【００４４】
（ｃ）第二反射鏡３０が取付けられた前側の封止部１３ａを後側の封止部１３ｂより太くした。封止部１３ａが太くされた分、封止部１３ａの熱容量が増えるので、電極１２ａから電極軸１６ａを介して伝えられた熱が封止部１３ａによって吸収されやすくなり、電極１２ａ側の温度が上昇し難くなるとともに、封止部１３ａの放熱面積が増大するため、封止部１３ａからも放熱されやすい。従って、第二反射鏡３０を設置しても電極１２ａ側と電極１２ｂ側との温度差が減少できる。
【００４５】
（ｄ）第二反射鏡３０が取付けられた側の封止部１３ａに該封止部１３ａの素材より熱伝導性が良い放熱材１７を被膜した。放熱材１７が被膜されたことで封止部１３ａから熱が放出され易くなっているため、その分封止部１３ａの温度は上昇し難くなるので、電極１２ａから電極軸１６ａを介して伝えられた熱がより封止部１３ａへと伝わりやすい。従って、第二反射鏡３０を設置しても電極１２ａ側と電極１２ｂ側との温度差が減少できる。
【００４６】
次に、照明装置１００の製造手順について説明する。まず始めに、発光管１０毎に、発光管１０及び第一反射鏡２０の構造に関するデータを収集する。このデータには、発光部１１内の電極１２ａ，１２ｂ間距離、発光管１０の各部形状及び寸法、第一反射鏡２０の形状及び寸法、第一反射鏡２０の焦点（第一反射鏡２０が回転楕円形状の場合には、第１焦点及び第２焦点）を含める。
【００４７】
続いて、これらのデータを基に、各発光管１０の発光部１１からの光の出射状態を、コンピュータなどを利用してシミュレーションする。次に、発光部１１からの光の出射状態シミュレーションを基に、各発光管１０に対応した第二反射鏡３０の設計を行う。この設計もまた、コンピュータシミュレーションなどを利用して行うことができ、そのようなシミュレーションを通して、既に説明した第二反射鏡３０としての作用を果たすことが可能な形状（外径、内径、及び反射面３２の形状など）が決定される。
【００４８】
そして、その設計に基づいて、各発光管１０に対応した第二反射鏡３０を製作する。その後、その製作された第二反射鏡３０を、その反射面３２が発光部１１の前側ほぼ半分を包囲し、かつ、発光部１１の中心から出射されて第二反射鏡３０に入る入射光と第二反射鏡３０の反射面３２の法線とが一致するように調整しながら、第二反射鏡３０を発光管１０の封止部１３ａに取付ける。
【００４９】
なお、第二反射鏡３０は、その構造上、発光管１０の封止部１３ａの外径より大きな内径を有する中空の管材から製作することができる。この場合において、誘電体多層膜が成膜される反射面３２は、肉厚部の研磨により形成することができる。第二反射鏡３０を製作する際の研磨は、反射面３２が中空となっているので、通常の球面研磨のような複雑な研磨制御が不要となるという利点を有している。また、第二反射鏡３０は、上記管材のプレス成形によっても製作可能である。プレス成形は極めて単純であり、製造コストを大きく低減できる。
【００５０】
また、第二反射鏡３０の発光管１０への取付けは、以下のような方法で実行できる。
（１）ＣＣＤカメラ等で電極１２ａ，１２ｂ間を観察しつつ、発光部１１の前側半分と第二反射鏡３０の反射面３２が対向するようにして、第二反射鏡３０を発光管１０の封止部１３ａに仮固定する。次に、（２）複数の異なる方向からＣＣＤカメラで第二反射鏡３０の反射面３２を観察しながら、その反射面３２に写る電極１２ａ，１２ｂ間の像が、本来の電極間（物点）に入り込むように、第二反射鏡３０の位置を調整する。（３）調整終了後、第二反射鏡３０を発光管１０の封止部１３ａに固定する。
【００５１】
なお、上記（２）に対応する第二反射鏡３０の仮固定後の調整は、次のようにしても可能である。すなわち、極細のレーザービームを複数の異なる方向から電極１２ａ，１２ｂ間を通して第二反射鏡３０の反射面３２に照射し、第二反射鏡３０からの反射ビーム光の位置とその広がり具合が一致するように、第二反射鏡３０の位置を調整しても、ＣＣＤカメラを用いたのと同じ結果が得られる。これらにより、第二反射鏡３０による反射光を正確に電極１２ａ，１２ｂ間に戻し、さらに第一反射鏡２０に戻すことが可能となる。
【００５２】
次に、上記のようにして第二反射鏡３０ａが固定された発光管１０の電極間中心に第一反射鏡２０ａの第一焦点をほぼ一致させて第一反射鏡２０ａと発光管１０とを配置し、所定位置における明るさが最大となるように第一反射鏡２０ａに対する発光管１０の位置を調整して、適正な位置で発光管１０と第一反射鏡２０ａとを固定する。
【００５３】
なお、第二反射鏡３０の発光管１０への取付けは、第二反射鏡３０を発光管１０の封止部１３ａへ固着することで行う。その固着は、例えば、従来から知られているセメントを用いた接着に加え、前述したような高温度に耐えうる熱伝導性の良好なシリカ・アルミナ混合物あるいは窒化アルミを主成分とする無機系接着剤が利用できる。これには、商品名スミセラム（朝日化学工業（株）製造、スミセラムは住友化学工業（株）の登録商標）が一例として挙げられる。その他、封止部１３ａ、第二反射鏡３０のいずれか又は両方に融着部を設けておき、それらをレーザーあるいはガスバーナーを用いて融着させることにより、封止部１３ａに第二反射鏡３０を固着することもできる。レーザー使用の場合にはレーザー照射部分が黒化する場合もあるが、固着場所が封止部１３ａなのでそれは問題ない。
【００５４】
第二実施形態
図３は、本発明の第二実施形態に係る照明装置１００Ａの構成図及び作用図である。この照明装置１００Ａの構成は基本的に図１および図２に示される第一実施形態の照明装置１００と同じであり、第一実施形態の照明装置１００との相違点は、下記の点である。
【００５５】
（ｅ）一対の電極１２ａ，１２ｂの端部をそれぞれ発光管１０の内面に接触させた。
なお、場合によっては、第二反射鏡３０により包囲された前側の電極１２ａのみを、発光管１０の内面に接触させてもよい。
このような第二実施形態の構成により、上述した第一実施形態の効果に加えて、電極１２ａおよび／または電極１２ｂの端部を発光管１０の内面に接触させたことで電極１２ａおよび／または１２ｂの熱は発光管１０へと伝導し、電極１２ａおよび／または１２ｂの
温度は上昇し難くなって、発光管１０の寿命や信頼性に関しより長期の維持が可能となる。
【００５６】
第三実施形態
さらに、図４は、本発明の第三実施形態に係る照明装置１００Ｂの構成図および作用図である。この照明装置１００Ｂの構成は基本的に図３に示される第二実施形態の照明装置１００Ａと同じであり、第二実施形態の照明装置１００Ａとの相違点は、下記の点である。
【００５７】
（ｆ）第二反射鏡３０により包囲された前側の発光管１０ｂの発光部１１ｂの前側の発光部肉厚１１１ａを発光部１１ｂの後側の発光部肉厚１１１ｂより大きくした。この場合、発光管１０ｂの発熱状況に対応させて発光部１１ｂの前側の発光部肉厚１１１ａと後側の発光部肉厚１１１ｂとを徐々に変化させることが特に好ましい。発光管１０ｂの発光部１１ｂ部分において、第二反射鏡３０により包囲された側である前側の発光部肉厚１１１ａが後側の発光部肉厚１１１ｂより厚くなっている。
【００５８】
なお、発光部１１ｂの前側の発光部肉厚１１１ａが後側の発光部肉厚１１１ｂより厚くなっているため、発光部１１ｂの外形の中心と電極１２ｃと電極１２ｄとの間の中心とは照明装置１００Ｂの光軸方向にずれている。従って、第三実施形態の第一反射鏡２０Ｂは、発光部１１ｂからの光Ｌ７，Ｌ８を反射できるように、第一実施形態の第一反射鏡２０よりも反射面の開口径が大きい。
【００５９】
このような第三実施形態の構成により、上述した第一実施形態および第二実施形態の効果に加えて、発光管１０ｂの発光部１１ｂ部分において、発光部１１ｂの前側の発光部肉厚１１１ａが後側の発光部肉厚１１１ｂよりも厚くなっているから、第二反射鏡３０により包囲された側である前側の熱容量が大きくなるため、発光部１１ｂの前側の温度は上昇し難くなる。従って、第二反射鏡３０を設置しても発光部１１ｂの前側と後側とでの温度差が減少されるから、発光管１０ｂの寿命や信頼性に関しより長期の維持が可能となる。
【００６０】
第四実施形態
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第四実施形態に係る照明装置１００Ｃの構成図である。この照明装置１００Ｃは基本的に図１および図２に示される第一実施形態の照明装置１００と同じであり、第一実施形態の照明装置１００とは、一対の電極１２ｃ、１２ｄの構成が第一実施形態の電極１２ａ，１２ｂとは相違する。詳細は下記のとおりである。
【００６１】
（ｇ）図５（ａ）に示すように、電極１２ｃおよび１２ｄは同一形状であり、電極軸１６ｃ、１６ｄもまた同一形状である。電極軸１６ｃは、電極１２ｃと接続されている側の端部に熱伝導部１８を備えている。熱伝導部１８は、タングステン線１８ｂを巻いて形成したコイル１８ａで構成されている。電極軸１６ｄは、電極１２ｄと接続されている側の端部に熱伝導部１９を備えている。熱伝導部１９は、タングステン線１９ｂを巻いた形成したコイル１９ａで構成されている。コイル１８ａとコイル１９ａとはほぼ同じ巻き数で形成されているが、タングステン１８ｂの線径はタングステン１９ｂの線径よりも大きい。
【００６２】
なお、コイル１８ａとコイル１９ａとに同一のタングステンを用いて、コイル１８ａのタングステンの巻数をコイル１９ａのタングステンの巻数よりも多くする構成としてもよい。要するに、熱伝導部１８の熱容量を熱伝導部１９の熱容量よりも大きくなるようにそれぞれコイル１８ａとコイル１９ａとを形成させればよい。例えば、熱伝導部１８の熱容量を熱伝導部１９の熱容量よりも１２％程大きくするように、タングステン線１８ｂと１９ｂの線径、または、タングステン線１８ｂと１９ｂの巻き数を調節する。また、タングステン線１８およびタングステン線１９ｂの巻き方については、図５（ｂ）に示すように、コイル１８ａまたはコイル１９ａの厚み方向に幾重にも巻きつける方法のほか、電極軸１６ｃまたは電極軸１６ｂに沿って一重に巻きつける方法でもよい。
【００６３】
このような第四実施形態の構成により、電極軸１６ｃ，１６ｄおよび電極１２ｃ，１２ｄは同一のものを使用しながらも熱伝導部１８が熱伝導部１９よりも熱容量が大きいので、第二反射鏡３０が配置された電極１２ｃの熱が放熱されやすいため電極１２ｃの熱負荷が軽減され温度上昇率も低下して、電極１２ｄとの温度差も減少される。従って、発光管１０の寿命や信頼性に関してより長期の維持が可能となる。
【００６４】
なお、第一実施形態では上記（ａ）〜（ｄ）の組み合わせの一例を示し、第二実施形態ないし第四実施形態は第一実施形態へ上記（ｅ）〜（ｇ）をさらに組み合わせた例を示したが、（ａ）〜（ｇ）をそれぞれ個別に採用してもよく、また、それらを任意に組み合わせて採用してもよい。
さらに、上記（ａ）〜（ｇ）の採用は、上記実施形態に限られず、第二反射鏡の反射面が発光部のほぼ半分を包囲するようにして取付けられた他の発光管または照明装置にも適用できる。そして、これらの構造の採用によって、照明装置１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、寿命の低下を回避しながら、その照明効率を向上させることができる。
【００６５】
以下は照明装置１００を備えたプロジェクタ１０００について説明しているが、照明装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃも同様にプロジェクタ１０００を構成することができる。
【００６６】
図６は、上記照明装置１００を備えたプロジェクタ１０００の構成図である。この光学系は、発光管１０、第一反射鏡２０及び第二反射鏡３０からなる照明装置１００と、照明装置１００からの出射光を所定の光に調整する手段とを備えた照明光学系３００と、ダイクロイックミラー３８２，３８６、反射ミラー３８４等を有する色光分離光学系３８０と、入射側レンズ３９２、リレーレンズ３９６、反射ミラー３９４，３９８を有するリレー光学系３９０と、各色光に対応するフィールドレンズ４００，４０２，４０４及び光変調装置としての液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂと、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４２０と、投写レンズ６００とを備えている。
【００６７】
次に、上記構成のプロジェクタ１０００の作用を説明する。
まず、発光管１０の発光部１１の中心より後側からの出射光は、第一反射鏡２０により反射されて照明装置１００の前方に向かう。また、発光部１１の中心より前側からの出射光は、第二反射鏡３０により反射されて第一反射鏡２０に戻った後、第一反射鏡２０により反射されて照明装置１００の前方に向かう。
【００６８】
照明装置１００を出た光は凹レンズ２００に入り、そこで光の進行方向が照明光学系３００の光軸１とほぼ平行に調整された後、インテグレータレンズを構成する第１レンズアレイ３２０の各小レンズ３２１に入射する。第１レンズアレイ３２０は、入射光を小レンズ３２１の数に応じた複数の部分光束に分割する。第１レンズアレイ３２０を出た各部分光束は、その各小レンズ３２１にそれぞれ対応した小レンズ３４１を有してなるインテグレータレンズを構成する第２レンズアレイ３４０に入射する。そして、第２レンズアレイ３４０からの出射光は、偏光変換素子アレイ３６０の対応する偏光分離膜（図示省略）の近傍に集光される。その際、遮光板（図示省略）により、偏光変換素子アレイ３６０への入射光のうち、偏光分離膜に対応する部分にのみ光が入射するように調整される。
【００６９】
偏光変換素子アレイ３６０では、そこに入射した光束が同じ種類の直線偏光に変換される。そして、偏光変換素子アレイ３６０で偏光方向が揃えられた複数の部分光束は重畳レンズ３７０に入り、そこで液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを照射する各部分光束が、対応するパネル面上で重さなり合うように調整される。
【００７０】
色光分離光学系３８０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３８２，３８６を備え、照明光学系から射出される光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。第１ダイクロイックミラー３８２は、重畳レンズ３７０から射出される光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第１ダイクロイックミラー３８２を透過した赤色光は、反射ミラー３８４で反射され、フィールドレンズ４００を通って赤色光用の液晶パネル４１０Ｒに達する。このフィールドレンズ４００は、重畳レンズ３７０から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４１０Ｇ，４１０Ｂの前に設けられたフィールドレンズ４０２，４０４も同様に作用する。
【００７１】
さらに、第１ダイクロイックミラー３８２で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第２ダイクロイックミラー３８６によって反射され、フィールドレンズ４０２を通って緑色光用の液晶パネル４１０Ｇに達する。一方、青色光は、第２ダイクロイックミラー３８６を透過し、リレー光学系３９０、すなわち、入射側レンズ３９２、反射ミラー３９４、リレーレンズ３９６、及び反射ミラー３９８を通り、さらにフィールドレンズ４０４を通って青色光用の液晶パネル４１０Ｂに達する。なお、青色光にリレー光学系３９０が用いられているのは、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。すなわち、入射側レンズ３９２に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４０４に伝えるためである。なお、リレー光学系３９０は、３つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、赤色光等の他の色光を通す構成としてもよい。
【００７２】
３つの液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂは、入射した各色光を、与えられた画像情報に従って変調し、各色光の画像を形成する。なお、３つの液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの光入射面側、光出射面側には、通常、偏光板が設けられている。 上記の各液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂから射出された３色の変調光は、これらの変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有するクロスダイクロイックプリズム４２０に入る。クロスダイクロイックプリズム４２０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって赤、緑、青の３色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。そして、クロスダイクロイックプリズム４２０で合成された合成光は、最後に投写レンズ６００に入り、そこからスクリーン上にカラー画像として投写表示される。
【００７３】
上記プロジェクタ１０００によれば、そこに用いられている発光管１０、第一反射鏡２０及び第二反射鏡３０からなる照明装置１００又は１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃのすでに説明した作用により、プロジェクタ１０００の高輝度化及び長寿命化が図れる。 なお、本発明のプロジェクタは、上記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、たとえば次のような変形も可能である。
【００７４】
上記実施例では、照明装置１００の光を複数の部分光束に分割する２つのレンズアレイ３２０，３４０を用いていたが、この発明は、このような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。
上記実施例では、光変調装置として液晶パネルを用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、液晶パネル以外の変調装置、例えばマイクロミラーによって画素が構成された変調装置を用いたプロジェクタにも適用することが可能である。
【００７５】
上記実施例では、光変調装置を３つ用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、光変調装置を１つ、２つ、あるいは４つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
上記実施形態では、透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタを例に説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルを用いた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、液晶パネル等の光変調装置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、それが光を反射するタイプであることを意味している。また、光変調装置は液晶パネルに限られるものではなく、例えば、マイクロミラーを用いた装置であってもよい。さらに、本発明の照明光学系は、観察する方向から投写を行う前面投写型プロジェクタにも、また、観察する方向とは反対側から投写を行う背面投写型プロジェクタにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】 本発明の第一実施形態に係る照明装置の構成図。
【図２】 図１の照明装置の作用説明図。
【図３】 本発明の第二実施形態に係る照明装置の構成図及び作用図。
【図４】 本発明の第三実施形態に係る照明装置の構成図。
【図５ａ】 本発明の第四実施形態に係る照明装置の構成図。
【図５ｂ】 本発明の第四実施形態に係る照明装置の発光部の拡大構成図。
【図６】 上記実施形態に係る照明装置を備えたプロジェクタの構成図。
【０００１】
本発明は、発光管及び該発光管からの出射光を反射する反射鏡を有する照明装置、並びにその照明装置を備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置として、発光管と発光管から放射された光を所定の方向に向ける反射鏡とからなる照明装置が広く用いられている。そのような照明装置において、発光管から放出されても迷光となって使用に供されていなかった光を有効に利用するために、特開平８−３１３８２号公報（第２ページ、第１図）に記載されているように、発光管を挟んで上記反射鏡と対向する位置に補助的な第２の反射鏡を備えることが行われている。
【特許文献１】
特開平０８−３１３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
しかしながら、補助的な第２の反射鏡を、発光管の発光部周辺を取り囲むように発光管に取付けるような場合には、第２の反射鏡が発光管の放熱量を減少させるように作用する。そのため、電極を含む発光管の温度が不均一な温度分布となって部分的に温度が大きく上昇し、それが電極の消耗、発光管の白濁や膨張を招へいし、発光管の寿命を短くするという問題があった。
【０００３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、発光管と、主反射鏡である第１反射鏡と、補助反射鏡である第２反射鏡とを備えた照明装置において、第２反射鏡が発光管の発光部周辺を取り囲むように発光管に取付けられるような場合にも、第２反射鏡に起因する寿命及び信頼性の低下を防止できる発光管を備えた照明装置を提供することを目的とする。また、その照明装置を備えたプロジェクタを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の照明装置は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の電極軸を備え、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極を支持する電極軸を後側の電極を支持する電極軸より太くおよび／または長くすることによって、前側の電極軸の熱容量を後側の電極軸の熱容量より大きくすると共に、前記第二反射鏡が取り付けられた前記前側に位置する封止部を前記後側に位置する封止部よりも太くして、前記前側の電極から該電極を支持する前記電極軸を介して伝えられた熱が前記前側の封止部によって吸収されやすくなると共に該封止部からも放熱されやすいようにしたことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の照明装置は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するようにして前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の電極軸を備え、前記一対の電極軸は、前記一対の電極と接続されている側の端部に更に、それぞれ熱伝導部を備え、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部の熱容量を後側の前記熱伝導部の熱容量より大きくすると共に、前記第二反射鏡が取り付けられた前記前側に位置する封止部を前記後側に位置する封止部よりも太くして、前記前側の電極から該電極を支持する前記電極軸を介して伝えられた熱が前記前側の封止部によって吸収されやすくなると共に該封止部からも放熱されやすいようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また、前記熱伝導部は、同一のタングステン線を巻いて形成したコイルであって、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部を形成するコイルの巻数を後側の前記熱伝導部の熱容量より大きくしたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
また、前記熱伝導部は、タングステン線を同一回数巻いて形成したコイルであって、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部を形成するタングステン線の太さを後側の前記熱伝導部を形成するタングステン線の太さよりも太くしたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【０００７】
本発明のプロジェクタは、照明装置と、該照明装置からの光が入射され与えられた映像情報に応じて該入射光を変調する光変調装置を備えたプロジェクタにおいて、前記照明装置として請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された照明装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極の熱容量を後側の電極の熱容量より大きくしたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の電極の熱容量が後側の電極の熱容量より大きくなっているため、前側の電極の熱負荷が軽減されかつ温度上昇率も低下して、第二反射鏡による熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１０】
また、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極を支持する電極軸を後側の電極を支持する電極軸より太くおよび／または長くしたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の電極軸が後側の電極軸より太くおよび／または長くなっているから、その分前側の電極軸の熱が封止部に伝わり易くなり、放熱が早まるため、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１２】
また、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記第二反射鏡が取付けられた前記前側に位置する封止部を前記後側に位置する封止部より太くしたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の封止部が太くなっているから、その分前側に位置する封止部の温度は上昇し難くなるとともに放熱面積が増大するため、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１４】
また、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記前側に位置する封止部に該封止部の素材より熱伝導性が良い放熱材を被膜したことを特徴とする。
【００１５】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の封止部からは放熱材を介して熱が放出され易くなっているため、その分前側に位置する封止部の温度は上昇し難くなって、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１６】
また、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極の端部を前記発光管の内面に接触させたことを特徴とする。
【００１７】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の電極の端部を前記発光管の内面に接触させたため、その分前側の電極温度は上昇し難くなって、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００１８】
さらに、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記発光管の前側の発光部肉厚は後側の発光部肉厚より大きいことを特徴とする。
【００１９】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の発光管の発光部肉厚が後側の発光部肉厚より厚くなっているため、その分前側の発光管の温度は上昇し難くなり、第二反射鏡を設置してもそれによる熱的影響を低減できる。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００２０】
なお、上記照明装置において、前記一対の電極のうち少なくとも一方の前記電極の端部を前記発光管の内面に接触させることが好ましい。
これによれば、さらに一対の電極のうち少なくとも一方の電極の熱負荷を軽減させることができる。
【００２１】
さらに、他の参考例は、一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するようにして前記前側に位置する封止部に取付けられ、前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の電極軸を備え、前記一対の電極軸は、前記一対の電極と接続されている側の端部にそれぞれ熱伝導部を備え、前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部の熱容量を後側の前記熱伝導部の熱容量より大きくしたことを特徴とする。
【００２２】
これにより、通常は迷光となってしまうような発光管からの光の多くを第二反射鏡を介して第一反射鏡に戻して利用に供することが可能としながら、第二反射鏡により包囲された前側の熱伝導部が後側の熱伝導部よりも熱容量が大きいので、第二反射鏡が配置された前側の電極の熱が放熱されやすくなり、前側の電極の熱負荷が軽減され温度上昇率も低下して、後側の電極との温度差も減少される。従って、発光部の温度分布が均一となり、発光管の寿命や信頼性に関して長期の維持が可能となる。
【００２３】
本発明のプロジェクタは、照明装置と、該照明装置からの光が入射され与えられた映像情報に応じて該入射光を変調する光変調装置を備えたプロジェクタにおいて、前記照明装置として上記いずれかに記載された照明装置を備えたことを特徴とする。これにより、高輝度で長寿命のプロジェクタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図を参照しながら説明する。なお、各図において、同一符号は同一物又は相当物を示すものとする。
【００２５】
第１実施形態
図１は本発明の実施形態に係る照明装置１００の構成図である。図２は図１の装置１００の作用説明図である。
この照明装置１００は、発光管１０と、照明装置１００の主反射鏡である第一反射鏡２０と、照明装置１００の補助反射鏡である第二反射鏡３０とを備える。
【００２６】
なお、本実施形態の説明において前側とは照明装置１００の照明光射出側を示している。
発光管１０は、石英ガラス等からなり、内部にタングステンの一対の電極１２ａ，１２ｂと、水銀、希ガス及び少量のハロゲンが封入された中央の発光部１１と、発光部１１を挟んで前側に位置する封止部１３ａと後側に位置する１３ｂからなる。各封止部１３ａ，１３ｂには、各電極１２ａ，１２ｂと接続されたモリブデンからなる金属箔１４ａ，１４ｂが密封され、各金属箔１４ａ，１４ｂには外部につなげられる各リード線１５ａ，１５ｂと、各電極１２ａ、１２ｂを支持する導電性の電極軸１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられている。
【００２７】
なお、リード線１５ａ，１５ｂの接続先は従来の構成と同じでよく、例えば、図示していない照明装置固定具等に設けられた外部との接続端子に接続される。
なお、発光部１１の外周面には、タンタル酸化膜、ハフニウム酸化膜、チタン酸化膜等を含む多層膜の反射防止コートを施しておくと、そこを通過する光の反射による光損出を低減することができる。
【００２８】
第一反射鏡２０の反射面は回転曲線形状であり、Ｆ１，Ｆ２は第一反射鏡２０の反射面の回転曲線の第１焦点と第２焦点を示し、ｆ１，ｆ２は第一反射鏡２０の反射面の回転曲線の頂点から第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２までの距離を表している。なお、第一反射鏡２０の反射面は回転楕円面形状または回転放物面形状などを採用できる。第一反射鏡２０は、発光管１０を含むこの照明装置１００において、発光部１１の後側に配置されている反射素子で、その中心部に、発光管１０を固定するための貫通穴２１を備えている。
【００２９】
発光管１０は、この第一反射鏡２０の貫通穴２１に、発光管１０の軸と第一反射鏡２０の軸とを一致させて、セメントなどの無機系接着剤２２により固着されている。発光管１０の軸とは発光管１０の長手方向の中心軸であり、電極１２ａと電極１２ｂとを結ぶ線とほぼ一致している。また、第一反射鏡２０の軸とは第一反射鏡２０の反射面を構成する回転曲線の回転軸であり、ほぼ照明装置１００から射出される光束の中心軸と一致している。
【００３０】
なお、発光管１０の発光部１１中心（電極１２ａと１２ｂとの間の中心）は、第一反射鏡２０の反射面が回転楕円面形状の場合、その第一焦点（Ｆ１）に一致又はその近傍に位置させ、第一反射鏡２０の反射面が回転放物面の場合には、その焦点Ｆに一致又はその近傍に位置させている。すなわち、発光部１１の中心が、第一反射鏡２０の焦点Ｆ１又はＦ付近に、或いは焦点Ｆ１又はＦの位置にほぼ一致して、配置されている。
【００３１】
第二反射鏡３０は、発光管１０を含むこの照明装置１００において、発光部１１の前側に配置されている反射素子で、その反射面３２が発光部１１の前側ほぼ半分を包囲し、かつ、発光部１１の中心から出射されてこの第二反射鏡３０の反射面３２に入る入射光と該第二反射鏡３０の反射面３２における法線とが一致するように配置されているものである。ここで、第二反射鏡３０は、接着剤３１により封止部１３ａに固定されている。発光部１１の構造（電極１２ａと電極１２ｂとの間の位置、発光部１１の各部の形状など）は、製造バラツキなどにより発光管１０毎にそれぞれ異なるため、第二反射鏡３０の反射面３２の形状は、発光部１１との関係に応じて、発光管１０毎にそれぞれ定めるのが好ましい。
【００３２】
さらに、第二反射鏡３０は、約９００〜１０００℃度の高温に晒されることになるため、耐熱性に優れた材料で製造されることが必要となる。例えば、第二反射鏡３０を、低熱膨張材である石英又はネオセラムや、あるいは高熱伝導材である透光性アルミナ、サファイア、水晶、蛍石、ＹＡＧ等を利用して製造すると、熱による変形や変質等を防止できる。透光性アルミナとしては、例えば、商品「スミコランダム」（スミコランダムは住友化学工業の登録商標）が利用できる。
【００３３】
第二反射鏡３０の反射面３２が、照明に用いられる可視光のみを反射させ、照明に不要な紫外線及び赤外線を通過させることができれば、第二反射鏡３０に生じる発熱を少なくできる。そのため、ここでは可視光のみを反射させ、紫外線及び赤外線を通過させる誘電体多層膜を、第二反射鏡３０の反射面３２に積層している。この誘電体多層膜も耐熱性が必要とされ、例えば、タンタル化合物とＳｉＯ２の交互積層、又はハフニウム化合物とＳｉＯ２の交互積層等から構成できる。以上の各要素を加味すると、低熱膨張性を有し、あるいは熱伝導性に優れ、しかも紫外線及び赤外線を透過しやすい材料として、石英、透光性アルミナ、水晶、サファイア、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、蛍石等が挙げられ、それらのいずれかから第二反射鏡３０を製作するのが好ましい。
【００３４】
なお、第二反射鏡３０の外側面は、その反射面３２で反射されずに入射した光（赤外線、紫外線、反射面３２側から漏れてきた可視光など）を透過させるように、あるいは、その反射面３２で反射されずに入射した光を拡散反射させるような反射膜や形状を備えるように成形して、第二反射鏡３０ができるだけ光を吸収しないようにするのが好ましい。
【００３５】
さらに、図１に示すように、発光部１１からこの第一反射鏡２０側すなわち照明装置１００の後側に出射する利用可能限界光Ｌ１，Ｌ２によって示される円錐の第一反射鏡２０の反射面での直径Ｄ１が、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１よりも大きくなるように、かつ、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１が、利用可能限界光Ｌ１，Ｌ２の第一反射鏡２０により反射された光によって形成される円錐の内側に入る大きさとなるように、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１が設定される。こうすることで、発光部１１から照明装置１００の後側に出射される光のうち、利用可能範囲内にある光については、第一反射鏡２０で反射された後、第二反射鏡３０によって遮断されることなく進行することができる。
【００３６】
なお、利用可能限界光Ｌ１，Ｌ２とは、発光部１１からこの照明装置１００の後側に出射される光のうち、照明光として実際に利用できる範囲の内側境界に対応する光をいい、発光管１０の構造によって定まる場合と、第一反射鏡２０の構造によって定まる場合とがある。発光管１０の構造によって定まる利用可能限界光とは、発光部１１から第一反射鏡２０ａ側すなわち後側に出射し封止部１３ｂ等の影響により遮断されず有効光として出射される光のうち、封止部１３ｂ等の影響により光が遮断される光との境界の有効光である。
【００３７】
また、第一反射鏡２０の構造によって定まる利用可能限界光とは、発光部１１から第一反射鏡２０側すなわち照明装置１００の後側に出射し封止部１３ｂ等の影響により遮断されずに有効光として出射された光のうち、第一反射鏡２０の貫通穴２１の存在等による第一反射鏡２０に起因して第一反射鏡２０の反射面で反射することができず照明光として利用し得なくなる光との境界の有効光である。なお、上記利用可能限界光を、発光管１０の構造によって定まる限界光とした場合、本実施形態によれば、発光部１１から照明装置１００の後側に出射される光のほぼ全てを利用できることになる。
【００３８】
また、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１が大きくなると、第一反射鏡２０により反射された後に、前方に進行する光の遮断が多くなるため光の利用率が低下する。従って、光の利用率低下を回避するために、第二反射鏡３０の外側面の直径ｄ１はできるだけ小さくするべきである。
【００３９】
前述のようにこのような第二反射鏡３０を用いることにより、発光部１１から第一反射鏡２０とは反対側（前方側）に放射される光束を第二反射鏡３０にて第一反射鏡２０の反射面に入射するよう後方側に反射させることができるので、第一反射鏡２０の反射面が小さくても、発光部１１から射出された光束をほとんどすべて一定位置に収束させて射出でき、第一反射鏡２０の光軸方向寸法および開口径を小さくすることができる。すなわち、照明装置１００やプロジェクタ１０００を小型化でき、照明装置１００をプロジェクタ１０００内に組込むレイアウトも容易になる。
【００４０】
また、第二反射鏡３０を設けることにより、第２焦点Ｆ２での集光スポット径を小さくするために第一反射鏡２０の第１焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２を近づけたとしても、発光部１１から放射された光のほとんど全てが第一反射鏡２０および第二反射鏡３０により第２焦点に集光されて利用可能となり、光の利用効率を大幅に向上させることができる。従って、照明装置１００からの出射光が引き続く光学系に入射し易くなり、光利用率をより向上できる。
【００４１】
以上の構成による本実施形態の照明装置１００は次のように作用する。すなわち、図２に示すように、発光管１０の発光部１１から後側へと出射する光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５，Ｌ６は、第一反射鏡２０により反射されて照明装置１００の前方に向かう。また、発光部１１から前側へと出射する光Ｌ３、Ｌ４は、第二反射鏡３０の反射面３２により反射されて第一反射鏡２０に戻った後、第一反射鏡２０により反射されて照明装置１００の前方に向かう。これにより、発光部１１からの出射光のほとんどが利用可能となっている。
【００４２】
上述のような照明装置１００において、図１に示すように、発光管１０は下記のように構成されている。
（ａ）第二反射鏡３０により包囲された前側の電極１２ａを後側の電極１２ｂより大きくした。これは、第二反射鏡３０により包囲された前側の電極１２ａの熱容量が後側の電極１２ｂの熱容量より大きいということである。電極１２ａの熱容量が大きくされた分、電極１２ａの熱負荷が軽減されかつ温度上昇率も低下して、電極１２ｂとの温度差も減少されるから、発光管１０の寿命や信頼性に関してより長期の維持が可能となる。
【００４３】
（ｂ）第二反射鏡３０により包囲された前側の電極１２ａを支持する電極軸１６ａを後側の電極１２ｂを支持する電極軸１６ｂより太くかつ長くした。なお、場合によっては、太さあるいは長さのいずれか一方だけの対応だけでもよい。電極軸１６ａが太くかつ長くされた分、電極１２ａからの熱が電極軸１６ａによって封止部に伝わり易くなり、電極１２ａの放熱が早まるため、第二反射鏡３０を設置しても電極１２ａ側と電極１２ｂ側との温度差が減少されるから、発光管１０の寿命や関しより長期の位置が可能となる。
【００４４】
（ｃ）第二反射鏡３０が取付けられた前側の封止部１３ａを後側の封止部１３ｂより太くした。封止部１３ａが太くされた分、封止部１３ａの熱容量が増えるので、電極１２ａから電極軸１６ａを介して伝えられた熱が封止部１３ａによって吸収されやすくなり、電極１２ａ側の温度が上昇し難くなるとともに、封止部１３ａの放熱面積が増大するため、封止部１３ａからも放熱されやすい。従って、第二反射鏡３０を設置しても電極１２ａ側と電極１２ｂ側との温度差が減少できる。
【００４５】
（ｄ）第二反射鏡３０が取付けられた側の封止部１３ａに該封止部１３ａの素材より熱伝導性が良い放熱材１７を被膜した。放熱材１７が被膜されたことで封止部１３ａから熱が放出され易くなっているため、その分封止部１３ａの温度は上昇し難くなるので、電極１２ａから電極軸１６ａを介して伝えられた熱がより封止部１３ａへと伝わりやすい。従って、第二反射鏡３０を設置しても電極１２ａ側と電極１２ｂ側との温度差が減少できる。
【００４６】
次に、照明装置１００の製造手順について説明する。まず始めに、発光管１０毎に、発光管１０及び第一反射鏡２０の構造に関するデータを収集する。このデータには、発光部１１内の電極１２ａ，１２ｂ間距離、発光管１０の各部形状及び寸法、第一反射鏡２０の形状及び寸法、第一反射鏡２０の焦点（第一反射鏡２０が回転楕円形状の場合には、第１焦点及び第２焦点）を含める。
【００４７】
続いて、これらのデータを基に、各発光管１０の発光部１１からの光の出射状態を、コンピュータなどを利用してシミュレーションする。次に、発光部１１からの光の出射状態シミュレーションを基に、各発光管１０に対応した第二反射鏡３０の設計を行う。この設計もまた、コンピュータシミュレーションなどを利用して行うことができ、そのようなシミュレーションを通して、既に説明した第二反射鏡３０としての作用を果たすことが可能な形状（外径、内径、及び反射面３２の形状など）が決定される。
【００４８】
そして、その設計に基づいて、各発光管１０に対応した第二反射鏡３０を製作する。その後、その製作された第二反射鏡３０を、その反射面３２が発光部１１の前側ほぼ半分を包囲し、かつ、発光部１１の中心から出射されて第二反射鏡３０に入る入射光と第二反射鏡３０の反射面３２の法線とが一致するように調整しながら、第二反射鏡３０を発光管１０の封止部１３ａに取付ける。
【００４９】
なお、第二反射鏡３０は、その構造上、発光管１０の封止部１３ａの外径より大きな内径を有する中空の管材から製作することができる。この場合において、誘電体多層膜が成膜される反射面３２は、肉厚部の研磨により形成することができる。第二反射鏡３０を製作する際の研磨は、反射面３２が中空となっているので、通常の球面研磨のような複雑な研磨制御が不要となるという利点を有している。また、第二反射鏡３０は、上記管材のプレス成形によっても製作可能である。プレス成形は極めて単純であり、製造コストを大きく低減できる。
【００５０】
また、第二反射鏡３０の発光管１０への取付けは、以下のような方法で実行できる。
（１）ＣＣＤカメラ等で電極１２ａ，１２ｂ間を観察しつつ、発光部１１の前側半分と第二反射鏡３０の反射面３２が対向するようにして、第二反射鏡３０を発光管１０の封止部１３ａに仮固定する。次に、（２）複数の異なる方向からＣＣＤカメラで第二反射鏡３０の反射面３２を観察しながら、その反射面３２に写る電極１２ａ，１２ｂ間の像が、本来の電極間（物点）に入り込むように、第二反射鏡３０の位置を調整する。（３）調整終了後、第二反射鏡３０を発光管１０の封止部１３ａに固定する。
【００５１】
なお、上記（２）に対応する第二反射鏡３０の仮固定後の調整は、次のようにしても可能である。すなわち、極細のレーザービームを複数の異なる方向から電極１２ａ，１２ｂ間を通して第二反射鏡３０の反射面３２に照射し、第二反射鏡３０からの反射ビーム光の位置とその広がり具合が一致するように、第二反射鏡３０の位置を調整しても、ＣＣＤカメラを用いたのと同じ結果が得られる。これらにより、第二反射鏡３０による反射光を正確に電極１２ａ，１２ｂ間に戻し、さらに第一反射鏡２０に戻すことが可能となる。
【００５２】
次に、上記のようにして第二反射鏡３０ａが固定された発光管１０の電極間中心に第一反射鏡２０ａの第一焦点をほぼ一致させて第一反射鏡２０ａと発光管１０とを配置し、所定位置における明るさが最大となるように第一反射鏡２０ａに対する発光管１０の位置を調整して、適正な位置で発光管１０と第一反射鏡２０ａとを固定する。
【００５３】
なお、第二反射鏡３０の発光管１０への取付けは、第二反射鏡３０を発光管１０の封止部１３ａへ固着することで行う。その固着は、例えば、従来から知られているセメントを用いた接着に加え、前述したような高温度に耐えうる熱伝導性の良好なシリカ・アルミナ混合物あるいは窒化アルミを主成分とする無機系接着剤が利用できる。これには、商品名スミセラム（朝日化学工業（株）製造、スミセラムは住友化学工業（株）の登録商標）が一例として挙げられる。その他、封止部１３ａ、第二反射鏡３０のいずれか又は両方に融着部を設けておき、それらをレーザーあるいはガスバーナーを用いて融着させることにより、封止部１３ａに第二反射鏡３０を固着することもできる。レーザー使用の場合にはレーザー照射部分が黒化する場合もあるが、固着場所が封止部１３ａなのでそれは問題ない。
【００５４】
第二実施形態
図３は、本発明の第二実施形態に係る照明装置１００Ａの構成図及び作用図である。この照明装置１００Ａの構成は基本的に図１および図２に示される第一実施形態の照明装置１００と同じであり、第一実施形態の照明装置１００との相違点は、下記の点である。
【００５５】
（ｅ）一対の電極１２ａ，１２ｂの端部をそれぞれ発光管１０の内面に接触させた。
なお、場合によっては、第二反射鏡３０により包囲された前側の電極１２ａのみを、発光管１０の内面に接触させてもよい。
このような第二実施形態の構成により、上述した第一実施形態の効果に加えて、電極１２ａおよび／または電極１２ｂの端部を発光管１０の内面に接触させたことで電極１２ａおよび／または１２ｂの熱は発光管１０へと伝導し、電極１２ａおよび／または１２ｂの
温度は上昇し難くなって、発光管１０の寿命や信頼性に関しより長期の維持が可能となる。
【００５６】
第三実施形態
さらに、図４は、本発明の第三実施形態に係る照明装置１００Ｂの構成図および作用図である。この照明装置１００Ｂの構成は基本的に図３に示される第二実施形態の照明装置１００Ａと同じであり、第二実施形態の照明装置１００Ａとの相違点は、下記の点である。
【００５７】
（ｆ）第二反射鏡３０により包囲された前側の発光管１０ｂの発光部１１ｂの前側の発光部肉厚１１１ａを発光部１１ｂの後側の発光部肉厚１１１ｂより大きくした。この場合、発光管１０ｂの発熱状況に対応させて発光部１１ｂの前側の発光部肉厚１１１ａと後側の発光部肉厚１１１ｂとを徐々に変化させることが特に好ましい。発光管１０ｂの発光部１１ｂ部分において、第二反射鏡３０により包囲された側である前側の発光部肉厚１１１ａが後側の発光部肉厚１１１ｂより厚くなっている。
【００５８】
なお、発光部１１ｂの前側の発光部肉厚１１１ａが後側の発光部肉厚１１１ｂより厚くなっているため、発光部１１ｂの外形の中心と電極１２ｃと電極１２ｄとの間の中心とは照明装置１００Ｂの光軸方向にずれている。従って、第三実施形態の第一反射鏡２０Ｂは、発光部１１ｂからの光Ｌ７，Ｌ８を反射できるように、第一実施形態の第一反射鏡２０よりも反射面の開口径が大きい。
【００５９】
このような第三実施形態の構成により、上述した第一実施形態および第二実施形態の効果に加えて、発光管１０ｂの発光部１１ｂ部分において、発光部１１ｂの前側の発光部肉厚１１１ａが後側の発光部肉厚１１１ｂよりも厚くなっているから、第二反射鏡３０により包囲された側である前側の熱容量が大きくなるため、発光部１１ｂの前側の温度は上昇し難くなる。従って、第二反射鏡３０を設置しても発光部１１ｂの前側と後側とでの温度差が減少されるから、発光管１０ｂの寿命や信頼性に関しより長期の維持が可能となる。
【００６０】
第四実施形態
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第四実施形態に係る照明装置１００Ｃの構成図である。この照明装置１００Ｃは基本的に図１および図２に示される第一実施形態の照明装置１００と同じであり、第一実施形態の照明装置１００とは、一対の電極１２ｃ、１２ｄの構成が第一実施形態の電極１２ａ，１２ｂとは相違する。詳細は下記のとおりである。
【００６１】
（ｇ）図５（ａ）に示すように、電極１２ｃおよび１２ｄは同一形状であり、電極軸１６ｃ、１６ｄもまた同一形状である。電極軸１６ｃは、電極１２ｃと接続されている側の端部に熱伝導部１８を備えている。熱伝導部１８は、タングステン線１８ｂを巻いて形成したコイル１８ａで構成されている。電極軸１６ｄは、電極１２ｄと接続されている側の端部に熱伝導部１９を備えている。熱伝導部１９は、タングステン線１９ｂを巻いた形成したコイル１９ａで構成されている。コイル１８ａとコイル１９ａとはほぼ同じ巻き数で形成されているが、タングステン１８ｂの線径はタングステン１９ｂの線径よりも大きい。
【００６２】
なお、コイル１８ａとコイル１９ａとに同一のタングステンを用いて、コイル１８ａのタングステンの巻数をコイル１９ａのタングステンの巻数よりも多くする構成としてもよい。要するに、熱伝導部１８の熱容量を熱伝導部１９の熱容量よりも大きくなるようにそれぞれコイル１８ａとコイル１９ａとを形成させればよい。例えば、熱伝導部１８の熱容量を熱伝導部１９の熱容量よりも１２％程大きくするように、タングステン線１８ｂと１９ｂの線径、または、タングステン線１８ｂと１９ｂの巻き数を調節する。また、タングステン線１８およびタングステン線１９ｂの巻き方については、図５（ｂ）に示すように、コイル１８ａまたはコイル１９ａの厚み方向に幾重にも巻きつける方法のほか、電極軸１６ｃまたは電極軸１６ｂに沿って一重に巻きつける方法でもよい。
【００６３】
このような第四実施形態の構成により、電極軸１６ｃ，１６ｄおよび電極１２ｃ，１２ｄは同一のものを使用しながらも熱伝導部１８が熱伝導部１９よりも熱容量が大きいので、第二反射鏡３０が配置された電極１２ｃの熱が放熱されやすいため電極１２ｃの熱負荷が軽減され温度上昇率も低下して、電極１２ｄとの温度差も減少される。従って、発光管１０の寿命や信頼性に関してより長期の維持が可能となる。
【００６４】
なお、第一実施形態では上記（ａ）〜（ｄ）の組み合わせの一例を示し、第二実施形態ないし第四実施形態は第一実施形態へ上記（ｅ）〜（ｇ）をさらに組み合わせた例を示したが、（ａ）〜（ｇ）をそれぞれ個別に採用してもよく、また、それらを任意に組み合わせて採用してもよい。
さらに、上記（ａ）〜（ｇ）の採用は、上記実施形態に限られず、第二反射鏡の反射面が発光部のほぼ半分を包囲するようにして取付けられた他の発光管または照明装置にも適用できる。そして、これらの構造の採用によって、照明装置１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、寿命の低下を回避しながら、その照明効率を向上させることができる。
【００６５】
以下は照明装置１００を備えたプロジェクタ１０００について説明しているが、照明装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃも同様にプロジェクタ１０００を構成することができる。
【００６６】
図６は、上記照明装置１００を備えたプロジェクタ１０００の構成図である。この光学系は、発光管１０、第一反射鏡２０及び第二反射鏡３０からなる照明装置１００と、照明装置１００からの出射光を所定の光に調整する手段とを備えた照明光学系３００と、ダイクロイックミラー３８２，３８６、反射ミラー３８４等を有する色光分離光学系３８０と、入射側レンズ３９２、リレーレンズ３９６、反射ミラー３９４，３９８を有するリレー光学系３９０と、各色光に対応するフィールドレンズ４００，４０２，４０４及び光変調装置としての液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂと、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４２０と、投写レンズ６００とを備えている。
【００６７】
次に、上記構成のプロジェクタ１０００の作用を説明する。
まず、発光管１０の発光部１１の中心より後側からの出射光は、第一反射鏡２０により反射されて照明装置１００の前方に向かう。また、発光部１１の中心より前側からの出射光は、第二反射鏡３０により反射されて第一反射鏡２０に戻った後、第一反射鏡２０により反射されて照明装置１００の前方に向かう。
【００６８】
照明装置１００を出た光は凹レンズ２００に入り、そこで光の進行方向が照明光学系３００の光軸１とほぼ平行に調整された後、インテグレータレンズを構成する第１レンズアレイ３２０の各小レンズ３２１に入射する。第１レンズアレイ３２０は、入射光を小レンズ３２１の数に応じた複数の部分光束に分割する。第１レンズアレイ３２０を出た各部分光束は、その各小レンズ３２１にそれぞれ対応した小レンズ３４１を有してなるインテグレータレンズを構成する第２レンズアレイ３４０に入射する。そして、第２レンズアレイ３４０からの出射光は、偏光変換素子アレイ３６０の対応する偏光分離膜（図示省略）の近傍に集光される。その際、遮光板（図示省略）により、偏光変換素子アレイ３６０への入射光のうち、偏光分離膜に対応する部分にのみ光が入射するように調整される。
【００６９】
偏光変換素子アレイ３６０では、そこに入射した光束が同じ種類の直線偏光に変換される。そして、偏光変換素子アレイ３６０で偏光方向が揃えられた複数の部分光束は重畳レンズ３７０に入り、そこで液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを照射する各部分光束が、対応するパネル面上で重さなり合うように調整される。
【００７０】
色光分離光学系３８０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３８２，３８６を備え、照明光学系から射出される光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。第１ダイクロイックミラー３８２は、重畳レンズ３７０から射出される光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第１ダイクロイックミラー３８２を透過した赤色光は、反射ミラー３８４で反射され、フィールドレンズ４００を通って赤色光用の液晶パネル４１０Ｒに達する。このフィールドレンズ４００は、重畳レンズ３７０から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４１０Ｇ，４１０Ｂの前に設けられたフィールドレンズ４０２，４０４も同様に作用する。
【００７１】
さらに、第１ダイクロイックミラー３８２で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第２ダイクロイックミラー３８６によって反射され、フィールドレンズ４０２を通って緑色光用の液晶パネル４１０Ｇに達する。一方、青色光は、第２ダイクロイックミラー３８６を透過し、リレー光学系３９０、すなわち、入射側レンズ３９２、反射ミラー３９４、リレーレンズ３９６、及び反射ミラー３９８を通り、さらにフィールドレンズ４０４を通って青色光用の液晶パネル４１０Ｂに達する。なお、青色光にリレー光学系３９０が用いられているのは、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。すなわち、入射側レンズ３９２に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４０４に伝えるためである。なお、リレー光学系３９０は、３つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、赤色光等の他の色光を通す構成としてもよい。
【００７２】
３つの液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂは、入射した各色光を、与えられた画像情報に従って変調し、各色光の画像を形成する。なお、３つの液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの光入射面側、光出射面側には、通常、偏光板が設けられている。 上記の各液晶パネル４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂから射出された３色の変調光は、これらの変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有するクロスダイクロイックプリズム４２０に入る。クロスダイクロイックプリズム４２０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって赤、緑、青の３色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。そして、クロスダイクロイックプリズム４２０で合成された合成光は、最後に投写レンズ６００に入り、そこからスクリーン上にカラー画像として投写表示される。
【００７３】
上記プロジェクタ１０００によれば、そこに用いられている発光管１０、第一反射鏡２０及び第二反射鏡３０からなる照明装置１００又は１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃのすでに説明した作用により、プロジェクタ１０００の高輝度化及び長寿命化が図れる。 なお、本発明のプロジェクタは、上記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、たとえば次のような変形も可能である。
【００７４】
上記実施例では、照明装置１００の光を複数の部分光束に分割する２つのレンズアレイ３２０，３４０を用いていたが、この発明は、このような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。
上記実施例では、光変調装置として液晶パネルを用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、液晶パネル以外の変調装置、例えばマイクロミラーによって画素が構成された変調装置を用いたプロジェクタにも適用することが可能である。
【００７５】
上記実施例では、光変調装置を３つ用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、光変調装置を１つ、２つ、あるいは４つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
上記実施形態では、透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタを例に説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルを用いた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、液晶パネル等の光変調装置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、それが光を反射するタイプであることを意味している。また、光変調装置は液晶パネルに限られるものではなく、例えば、マイクロミラーを用いた装置であってもよい。さらに、本発明の照明光学系は、観察する方向から投写を行う前面投写型プロジェクタにも、また、観察する方向とは反対側から投写を行う背面投写型プロジェクタにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】 本発明の第一実施形態に係る照明装置の構成図。
【図２】 図１の照明装置の作用説明図。
【図３】 本発明の第二実施形態に係る照明装置の構成図及び作用図。
【図４】 本発明の第三実施形態に係る照明装置の構成図。
【図５ａ】 本発明の第四実施形態に係る照明装置の構成図。
【図５ｂ】 本発明の第四実施形態に係る照明装置の発光部の拡大構成図。
【図６】 上記実施形態に係る照明装置を備えたプロジェクタの構成図。
Claims (5)
- 一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、
前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するように前記前側に位置する封止部に取付けられ、
前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の電極軸を備え、
前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記電極を支持する電極軸を後側の電極を支持する電極軸より太くおよび／または長くすることによって、前側の電極軸の熱容量を後側の電極軸の熱容量より大きくすると共に、
前記第二反射鏡が取り付けられた前記前側に位置する封止部を前記後側に位置する封止部よりも太くして、前記前側の電極から該電極を支持する前記電極軸を介して伝えられた熱が前記前側の封止部によって吸収されやすくなると共に該封止部からも放熱されやすいようにしたことを特徴とする照明装置。 - 一対の電極間で発光が行われる発光部及び該発光部を挟んで前側に位置する封止部と後側に位置する封止部とを有した発光管と、該発光管の前記発光部より後側に配置された第一反射鏡と、前記発光部より前側に配置された第二反射鏡とを備えた照明装置であって、
前記第二反射鏡はその反射面が前記発光部の前側ほぼ半分を包囲するようにして前記前側に位置する封止部に取付けられ、
前記一対の電極をそれぞれ支持する一対の電極軸を備え、
前記一対の電極軸は、前記一対の電極と接続されている側の端部に更に、それぞれ熱伝導部を備え、
前記一対の電極のうち前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部の熱容量を後側の前記熱伝導部の熱容量より大きくすると共に、
前記第二反射鏡が取り付けられた前記前側に位置する封止部を前記後側に位置する封止部よりも太くして、前記前側の電極から該電極を支持する前記電極軸を介して伝えられた熱が前記前側の封止部によって吸収されやすくなると共に該封止部からも放熱されやすいようにしたことを特徴とする照明装置。 - 前記熱伝導部は、同一のタングステン線を巻いて形成したコイルであって、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部を形成するコイルの巻数を後側の前記熱伝導部の熱容量より大きくしたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
- 前記熱伝導部は、タングステン線を同一回数巻いて形成したコイルであって、前記第二反射鏡により包囲された前側の前記熱伝導部を形成するタングステン線の太さを後側の前記熱伝導部を形成するタングステン線の太さよりも太くしたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
- 照明装置と、該照明装置からの光が入射され与えられた映像情報に応じて該入射光を変調する光変調装置を備えたプロジェクタにおいて、
前記照明装置として請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された照明装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
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