JP4645554B2 - 光源ランプ、光源装置およびプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、内部に一対の電極、および、当該一対の電極間に封入されたガスを有する放電空間が形成された発光部と、当該発光部を挟む一対の封止部とを備えた光源ランプ、当該光源ランプを備えた光源装置およびプロジェクタに関する。

従来、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、当該光学像を拡大投射するプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタとして、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の放電発光型の光源ランプを光源に採用したプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の光源ランプには、略中央に位置する発光部と、当該発光部を挟む一対の封止部が形成されている。そして、発光部内部には、一対の電極が配置され、当該一対の電極間には、アルゴンやキセノン等の希ガスおよびハロゲンを含む発光物質が封入された放電空間が形成されている。そして、これら各電極には、モリブデン箔を介してリード線が接続され、当該リード線は、封止部外に延出している。このような光源ランプでは、各リード線を介して電極に所定の電圧を印加すると、放電空間内に放電が生じ、発光物質が反応して発光する。

特開２００４−３０１９４５号公報

ここで、光源ランプの製造時には、発光部内に前述の発光物質を封入した状態で、封止部の端部を封止する必要があるが、この際、発光物質が外部に流出しないように、光源ランプの一方の端部側、具体的には、発光部の略半分と一方の封止部とを水や液体窒素等の冷却溶媒で冷却しつつ封止する必要がある。このため、発光部における大気と冷却溶媒との界面近傍に、シリカ（二酸化ケイ素）等が付着して凹凸が生じてしまう場合がある。このような凹凸は、放電空間内の発光点から射出された光が発光部外に射出される際に、当該光を屈折させ、当該光を散乱させてしまう。このため、このような光源ランプをプロジェクタに採用した場合、当該光源ランプの発光部から射出された光は、発光部外の予期せぬ方向に射出され、画像形成に利用されない場合がある。このような場合、光源ランプから射出された光束のうち、画像形成に利用される光の利用効率が低下し、形成画像の輝度の低下を招くという問題がある。

本発明の目的は、光の散乱を抑制することができる光源ランプ、光源装置およびプロジェクタを提供することである。

前記した目的を達成するために、本発明の光源ランプは、内部に一対の電極を有する放電空間が形成された発光部と、当該発光部を挟む一対の封止部とを備えた光源ランプであって、前記発光部の外表面には、当該発光部と略同じ屈折率を有し、当該発光部の外表面の凹凸を緩斜化する光透過性の緩斜部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、発光部の外表面には、当該発光部と同じ屈折率を有し、発光部の外表面の凹凸を緩斜化する緩斜部が設けられている。これによれば、発光部の内部に形成された放電空間のある発光点から射出され、かつ、当該発光部における凹凸が形成された領域から発光部外に射出される光が、緩斜部に入射することにより、当該光が予期せぬ方向に屈折することを防ぐことができる。従って、放電空間内の発光点から射出された光の屈折を抑制することができ、光源ランプからの射出光の散乱を防ぐことができる。

また、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、当該光学像を投射するプロジェクタの光源に、前述の光源ランプを採用した場合、プロジェクタ内への光の散乱を防ぐことができるので、当該光源ランプから射出された光を光変調装置に有効に入射させることができる。従って、光変調装置による画像形成における光利用効率を向上することができる。
さらに、この光利用効率の向上により、本発明の光源ランプでは、前述の緩斜部が形成されていない光源ランプに比べて、同じ輝度の光を射出しても消費電力を低減することができる。従って、省エネルギー化を促進することができる。

本発明では、前記発光部は、石英ガラスにより形成され、前記緩斜部は、酸化ケイ素およびフッ素化合物の少なくともいずれかを含んで形成されていることが好ましい。
本発明によれば、フッ素化合物は、融点および沸点が高く、かつ、光源ランプの発光部の材質である石英ガラスと屈折率が類似する。このため、発光部の外表面における凹凸部分に入射した光が、当該発光部と屈折率が類似する緩斜部を透過して射出される際に、当該凹凸部分と緩斜部との界面で、当該光が大きく屈折することを一層抑制することができる。従って、発光部内の放電空間から射出された光が、光源ランプから外部に射出される際に、予期せぬ方向に射出されることを一層抑制することができ、光源ランプにおける射出光の散乱を一層防止することができる。

本発明では、前記フッ素化合物は、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化ストロンチウムのいずれかであることが好ましい。
ここで、発光部の外表面の凹凸を緩斜化する緩斜部は、当該発光部の屈折率と同じであることが好ましいが、発光部の材質とは異なる材質により緩斜部を形成する場合には、当該緩斜部を発光部と同じ屈折率とすることは難しい。このため、緩斜部は、発光部の材質より低い屈折率を有する材質により形成することが好ましいとされる。これは、発光部の材質の屈折率は空気よりも高いため、空気と緩斜部との屈折率の差が大きいと、これらの界面で反射する光が発生する。一方、発光部の材質より屈折率の小さい材質により前述の緩斜部を形成することにより、空気と緩斜部との屈折率の差が、空気と発光部との屈折率の差よりも小さくなり、空気との界面における反射率低減効果を得ることができるためである。このような、発光部の材質より屈折率が小さいフッ素化合物として、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化ストロンチウムが挙げられ、これらにより前述の緩斜部を形成することにより、発光部内の発光点からの光をほぼ屈折させずに発光部から射出することができる。従って、光源ランプの射出光の散乱をより一層抑制することができる。

本発明では、前記緩斜部は、当該緩斜部と前記発光部とを合わせた寸法が、全体で略均一となるように形成されていることが好ましい。
本発明によれば、発光部と略同じ屈折率を有し、かつ、当該発光部の外表面に形成された凹凸を緩斜化する緩斜部が、当該緩斜部と発光部との寸法が全体で略均一となるように形成されているので、光源ランプにおいて発光部が形成された領域は、緩斜部と合わせて、厚さ寸法が均一な１つの発光部のようになる。このため、発光部内の放電空間から射出された光が、発光部と空気との界面に略直交するように入射した場合、当該光は、発光部および緩斜部でほぼ屈折せずに直進して当該緩斜部から射出される。また、当該光が、発光部と空気との界面に傾斜するように入射した場合、当該光は、発光部および緩斜部で屈折するものの、当該界面に入射する際の方向に沿って緩斜部から射出される。従って、発光部内の放電空間から射出された光の直進性を一層向上することができる。

また、本発明の光源装置は、前述の光源ランプと、当該光源ランプから射出された光束を一方向に射出するリフレクタとを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、前述の光源ランプと同様の効果を奏することができる。
すなわち、光源ランプの発光部の外表面の凹凸を緩斜化する緩斜部が形成されていることにより、当該発光部内に形成された放電空間内の発光点から射出された光が、発光部の外表面の凹凸部分に入射した際に、当該凹凸により光が大きく屈折して射出されることを抑制することができる。従って、光源ランプからの射出光の散乱を抑制することができる。
また、光源装置には、前述の光源ランプから射出された光を一方向に射出するリフレクタが設けられていることにより、当該光源ランプから射出された光の利用効率をより高めることができる。

また、本発明のプロジェクタは、前述の光源装置と、当該光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、変調された光学像としての光束を投射する投射光学装置とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、前述の光源装置と同様の効果を奏することができるほか、当該光源装置から射出された光を光変調装置に適切に入射させることができるので、当該光変調装置による画像形成における光利用効率を向上することができる。従って、形成画像の輝度を高めることができる。
また、これにより、同じ輝度の画像を形成する際においても、緩斜部が形成されていない光源ランプを光源として用いた場合に比べ、当該光源ランプの消費電力を低減することができる。従って、プロジェクタの省エネルギ化を促進することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）プロジェクタ１の全体構成
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１の概略構成を示す模式図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン（図示省略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装筺体２と、投射レンズ３と、光学ユニット４等を備えている。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内における投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１全体を制御する制御ユニット等が配置されるものとする。

外装筺体２は、合成樹脂等から構成され、図１に示すように、投射レンズ３および光学ユニット４等を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装筺体２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および左右両側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。なお、外装筺体２は、合成樹脂等に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する投射光学装置である。この投射レンズ３は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。

（２）光学ユニット４の構成
光学ユニット４は、前述の制御ユニットによる制御の下、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応した光学像（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筺体２の背面に沿って延出するとともに、外装筺体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。
この光学ユニット４は、照明光学装置４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、電気光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を内部に収納配置するとともに、投射レンズ３を所定位置で支持固定する光学部品用筐体４５とを備えている。

照明光学装置４１は、電気光学装置４４を構成する後述する液晶パネル４４１の画像形成領域をほぼ均一に照明するための均一照明光学系である。この照明光学装置４１は、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備えて構成されている。
このうち、光源装置４１１は、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、当該光源ランプ４１６から射出された放射光を反射して、所定位置に収束させるリフレクタ４１７と、当該リフレクタ４１７にて収束される光束を照明光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズ４１８とを備えている。なお、光源ランプ４１６の構成については、後に詳述する。

リフレクタ４１７は、光源ランプ４１６の一方の封止部４１６２（光束射出方向の基端側に位置する封止部４１６２。図２参照）に装着され、凹曲面状の反射部４１７１（図２参照）を備えた透光性を有するガラス製の成形品である。この反射部４１７１における光源ランプ４１６に対向する側には、回転楕円面形状のガラス面に、金属薄膜が蒸着された反射面４１７２が形成されている。なお、本実施形態では、リフレクタ４１７は、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されているが、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成してもよい。この場合には、平行化凹レンズ４１８を省略した構成とする。さらに、リフレクタ４１７は、自由曲面リフレクタで構成してもよい。

第１レンズアレイ４１２は、照明光軸Ａに略直交する面内に複数の小レンズが、マトリクス状に配列された構成を有している。これら小レンズは、照明光軸Ａ方向から見て略矩形状の輪郭を有している。そして、これら各小レンズは、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割する。

第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と同様の構成を有しており、第１レンズアレイ４１２の小レンズに対応する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を、電気光学装置４４の後述する液晶パネル４４１の画像形成領域に結像させる機能を有している。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の直線偏光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の直線偏光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に後述する液晶パネル４４１の画像形成領域にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の直線偏光に変換し、電気光学装置４４での光の利用効率を高めている。

色分離光学装置４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２により照明光学装置４１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。
リレー光学装置４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学装置４２で分離された赤色光を赤色光用の液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。

この際、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー４２１では、照明光学装置４１から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１９を通って青色光用の液晶パネル４４１Ｂに達する。このフィールドレンズ４１９は、第２レンズアレイ４１３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。他の緑色光および赤色光用の液晶パネル４４１Ｇ，４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１９も同様である。

ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうち、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１９を通って緑色光用の液晶パネル４４１Ｇに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学装置４３を通り、さらにフィールドレンズ４１９を通って赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに達する。なお、赤色光にリレー光学装置４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡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４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１９に伝えるためである。なお、リレー光学装置４３には、３つの色光のうち赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。

電気光学装置４４は、色分離光学装置４２から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成して光学像（カラー画像）を形成する。
この電気光学装置４４は、図１に示すように、光変調装置としての液晶パネル４４１（赤色光用の液晶パネルを４４１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４４１Ｇ、および青色光用の液晶パネルを４４１Ｂとする）と、これら各液晶パネル４４１の光束入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４４２と、各液晶パネル４４１の光束射出側にそれぞれ配置される３つの視野角補償板４４３と、３つの視野角補償板４４３の光束射出側にそれぞれ配置される３つの射出側偏光板４４４と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４５とを備えて構成されている。

入射側偏光板４４２には、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射し、当該入射側偏光板４４２は、入射した光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光方向と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板４４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光層が貼付された構成を有している。
光変調装置としての液晶パネル４４１は、詳しい図示を省略するが、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶素子が密閉封入した構成を有し、前述の制御ユニットからの駆動信号に応じて、液晶素子の配向状態が制御され、入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。

視野角補償板４４３は、フィルム状に形成され、液晶パネル４４１に光束が斜方入射した場合（パネル面の法線方向に対して傾斜して入射した場合）の当該液晶パネル４４１で生じる複屈折による常光と異常光との間に生じる位相差を補償する。この視野角補償板４４３は、負の一軸性を有する光学異方体であり、その光学軸がフィルム面内の所定方向に向きかつ、該フィルム面から面外方向に所定角度傾斜するように配向している。
この視野角補償板４４３としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の透明支持体上に配向層を介してディスコティック（円盤状）化合物層を形成したもので構成でき、ＷＶフィルム（富士写真フィルム社製）を採用できる。

射出側偏光板４４４は、液晶パネル４４１から射出され視野角補償板４４３を介した光束のうち、入射側偏光板４４２における光束の透過軸と直交する偏光方向を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４５は、射出側偏光板４４４から射出された色光毎に変調された変調光を合成して光学像（カラー画像）を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４４５は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層層が形成されている。これら誘電体多層層は、投射レンズ３と対向する側（Ｇ色光側）に配置された射出側偏光板４４４を介した色光を透過し、残り２つの射出側偏光板４４４（Ｒ色光側およびＢ色光側）を介した色光を反射する。このようにして、各入射側偏光板４４２、各液晶パネル４４１、各視野角補償板４４３、および各射出側偏光板４４４にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。

（３）光源ランプ４１６の構成
図２は、光源ランプ４１６およびリフレクタ４１７を示す縦断面図である。
光源ランプ４１６は、図２に示すように、石英ガラスにより形成された発光管４１６０を備えて構成され、当該発光管４１６０には、中央部分が略球状に膨出する発光部４１６１と、当該発光部４１６１の両側から互いに離間する方向に延出する一対の封止部４１６２，４１６３（リフレクタ４１７側の封止部を４１６２、リフレクタ４１７とは反対側の封止部を４１６３とする）とが形成されている。この発光部４１６１内には、一対の電極４１６４，４１６５が配置され、当該一対の電極４１６４，４１６５間には、水銀、希ガスおよび少量のハロゲンが封入された放電空間Ｓが形成されている。
このような光源ランプ４１６としては、高輝度発光する種々の光源ランプを採用することができ、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプおよび超高圧水銀ランプ等を採用することができる。

一対の封止部４１６２，４１６３の内部には、一対の電極４１６４，４１６５の他に、当該一対の電極４１６４，４１６５と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔４１６６，４１６７がそれぞれ挿入され、当該一対の封止部４１６２，４１６３における発光部４１６１とは反対側の端部は、ガラス材料等で封止されている。これら各金属箔４１６６，４１６７には、さらに電極引出線としてのリード線４１６８，４１６９がそれぞれ接続され、当該リード線４１６８，４１６９は、光源ランプ４１６の外部まで延出している。そして、これらリード線４１６８，４１６９に対して電圧を印加すると、金属箔４１６６，４１６７を介して電極４１６４，４１６５間に電位差が生じて放電が発生し、発光領域Ｄが形成されて発光部４１６１内部が発光する。

ここで、光源ランプ４１６には、副反射鏡４１６Ａが設けられている。詳述すると、副反射鏡４１６Ａは、光源ランプ４１６の他方の封止部４１６３（リフレクタ４１７が装着される側とは反対側の封止部４１６３）に装着される。この副反射鏡４１６Ａは、略半球面状に形成され、光源ランプ４１６の発光部４１６１の前方側（光束射出方向の先端側、すなわち、封止部４１６３側）の略半分を覆うように形成されている。そして、副反射鏡４１６Ａの内面には、発光部４１６１の外形形状に倣う略半球面状の反射面が形成されている。なお、反射面と光源ランプ４１６との間には、所定のスペースが空いている。

このような副反射鏡４１６Ａを光源ランプ４１６に装着することにより、当該光源ランプ４１６の発光領域Ｄから放射された光束のうち、前方側に放射される光束が、副反射鏡４１６Ａにより発光領域Ｄに向けて反射され、光源ランプ４１６からリフレクタ４１７の反射面４１７２に直接入射する光束と同様に、リフレクタ４１７へと入射し、当該リフレクタ４１７の第２焦点位置に向かって収束する。

図３は、発光部４１６１の外表面の一部を拡大して示す断面図である。
また、発光部４１６１の外表面には、図２および図３に示すように、当該発光部４１６１の内表面形状に倣い、かつ、当該外表面に形成された凹凸を平坦化する平坦化膜４１６Ｂが形成されている。
詳述すると、平坦化膜４１６Ｂは、本発明の緩斜部に相当し、発光部４１６１と平坦化膜４１６Ｂとの厚さ寸法Ｍが、全体で略均一となるように形成されている。そして、この平坦化膜４１６Ｂは、光透過性を有し、かつ、発光部４１６１の材質と略同じ屈折率を有する材質で形成されている。そして、本実施形態では、発光部４１６１が石英ガラスで形成されているため、平坦化膜４１６Ｂは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成されている。このような平坦化膜４１６Ｂは、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により蒸着形成することができる。

なお、本実施形態では、光源ランプ４１６の石英ガラスにより形成される発光部４１６１に対して、二酸化ケイ素により平坦化膜４１６Ｂを形成しているが、当該平坦化膜４１６Ｂは、フッ素化合物、特に、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）およびフッ化ストロンチウム（ＳｒＦ_２）により形成することも可能である。すなわち、平坦化膜４１６Ｂの材質については、前述のように、透光性を有し、かつ、発光部４１６１の材質と略同じ屈折率を有する材質であれば、適宜設定してよい。

図４は、平坦化膜４１６Ｂが形成されていない発光部４１６１の一部を拡大して示す断面図である。
ここで、光源ランプ４１６の発光部４１６１における外表面には、当該光源ランプ４１６の製造の過程で、シリカ等が付着して当該外表面に凸部４１６Ｓが形成される場合や、発光部４１６１に生じた傷等により凹部４１６Ｔが形成されてしまう場合がある。
このような光源ランプ４１６を点灯させた場合、図４に示すように、発光部４１６１内のある発光点Ｄ１から射出された光のうち、発光部４１６１の外表面において凹凸が無い部分に入射した光Ｌ１１は、当該発光部４１６１を直進して通過し、発光部４１６１外部に射出される。

一方、発光部４１６１の外表面に凹凸がある部分に入射した光、具体的に、当該外表面に凸部４１６Ｓが形成された領域に入射した光Ｌ２１は、当該凸部４１６Ｓにおいて屈折してしまうため、当該光Ｌ２１の進行方向が変化してしまう。また、発光部４１６１の外表面に凹部４１６Ｔが形成された領域に入射した光Ｌ３１は、同様に、当該凹部４１６Ｔにおいて屈折し、当該光Ｌ３１の進行方向が変化する。このように、発光部４１６１の外表面に凹凸が生じていると、発光点Ｄ１から射出された光の一部は、発光部４１６１を直進せず、当該発光部４１６１の外表面にて屈折し、予期せぬ方向に射出されてしまう。

このような予期せぬ方向に光源ランプ４１６から射出された光は、当該光源ランプ４１６に設けられた副反射鏡４１６Ａおよびリフレクタ４１７に入射しない場合がある。また、このような光は、副反射鏡４１６Ａおよびリフレクタ４１７に入射した場合であっても、光源装置４１１内で迷光となるなど、第１レンズアレイ４１２に適切に入射しないため、液晶パネル４４１の画像形成領域に到達しない。このため、発光部４１６１の外表面に形成された凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔを透過し、予期せぬ方向に射出された光には、液晶パネル４４１での画像形成に寄与しない光も含まれるため、光源ランプ４１６から射出された光の利用効率が低下する一因となる。

これに対し、本実施形態の光源ランプ４１６では、当該光源ランプ４１６の発光部４１６１の外表面に形成された凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔを平坦化する平坦化膜４１６Ｂが形成されている。そして、この平坦化膜４１６Ｂの材質は、発光部４１６１の材質である石英ガラスと略同じ屈折率を有する二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成されている。このため、図３に示すように、発光部４１６１内の発光領域Ｄにおける所定の発光点Ｄ１から射出された光のうち、発光部４１６１の外表面における凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔが形成されていない領域を透過する光Ｌ１だけでなく、凸部４１６Ｓを透過する光Ｌ２、および、凹部４１６Ｔを透過する光Ｌ３を、略屈折させずに、光源ランプ４１６から射出することができる。

以上のような本実施形態のプロジェクタ１によれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、光源ランプ４１６の発光部４１６１の外表面に、当該外表面に形成された凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔを平坦化する平坦化膜４１６Ｂが形成されている。具体的に、平坦化膜４１６Ｂは、発光部４１６１と平坦化膜４１６Ｂとの厚さ寸法Ｍが、全体で均一となるように形成されており、当該平坦化膜４１６Ｂは、光透過性を有し、石英ガラスで形成された発光部４１６１の屈折率と同じ屈折率を有する二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成されている。

これによれば、発光部４１６１内の発光領域Ｄから射出された光のうち、当該発光部４１６１の外表面において凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔが存在する以外の領域に入射した光Ｌ１をほぼ屈折させずに、光源ランプ４１６から射出させることができる。一方、凸部４１６Ｓに入射した光Ｌ２、および、凹部４１６Ｔに入射した光Ｌ３においても、凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔから発光部４１６１外部に射出される際の屈折を、平坦化膜４１６Ｂが抑制するので、当該光Ｌ２，Ｌ３を光源ランプ４１６からほぼ屈折させずに射出することができる。従って、光源ランプ４１６から射出された光Ｌ１〜Ｌ３が予期せぬ方向に射出されることがなくなるので、当該光Ｌ１〜Ｌ３を含む光源ランプ４１６から射出された光の散乱を抑制することができ、当該光を確実に副反射鏡４１６Ａおよびリフレクタ４１７に入射させることができる。従って、発光部４１６１内の発光領域Ｄから射出された光の直進性を向上することができ、当該光の利用効率を向上することができる。

さらに、光源ランプ４１６の発光部４１６１から射出された光のうち、前方側（封止部４１６３側）に射出された光が副反射鏡４１６Ａでリフレクタ４１７側に反射され、また、当該光と、後方側（封止部４１６２側）に射出された光とがリフレクタ４１７で前方側に反射される。これによれば、光源装置４１１は、光源ランプ４１６から射出された光の略全てを有効な光束として射出することができ、液晶パネル４４１における画像形成に利用することができる。従って、形成画像の輝度を高めることができる。
また、前述のように、光源ランプ４１６から射出された光の利用効率を向上することができるので、光源装置４１１が所定の光線強度の光束を射出する際に、平坦化膜４１６Ｂが形成されていない光源ランプに比べて消費電力を低減することができる。従って、省エネルギ化を促進することができる。

加えて、発光部４１６１および封止部４１６２，４１６３を有する発光管４１６０は石英ガラスで形成され、当該発光部４１６１の外表面に形成される平坦化膜４１６Ｂは、石英ガラスの一成分であり、略同じ屈折率を有する二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成されている。これによれば、発光部４１６１と平坦化膜４１６Ｂとの界面で生じる屈折を抑制することができる。従って、発光部４１６１内のある発光点Ｄ１から射出された光の直進性を高めることができ、光源ランプ４１６から射出される光の屈折を一層抑制することができるので、当該光源ランプ４１６から射出された光の利用効率をより一層高めることができる。

（４）実施形態の変形
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

前記実施形態では、光源ランプ４１６の発光部４１６１の外表面に、当該外表面に形成された凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔを平坦化する光透過性の平坦化膜４１６Ｂを形成するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、発光部４１６１が有する屈折率と略同じ屈折率を有し、かつ、少なくとも凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔの傾斜を緩斜化する光透過性の膜や部材が設けられていればよい。このような膜や部材によっても、発光部４１６１の外表面の凸部４１６Ｓおよび凹部４１６Ｔに入射した光の屈折を小さくすることができ、発光部４１６１から射出される光の散乱を抑制することができる。なお、平坦化膜４１６Ｂの屈折率と、発光部４１６１の屈折率とが異なる場合には、平坦化膜４１６Ｂと空気との界面での反射率低減のため、当該平坦化膜４１６Ｂの屈折率は、発光部４１６１の屈折率と、空気の屈折率との間の値であることが好ましい。

前記実施形態では、光源ランプ４１６を構成し、かつ、発光部４１６１および封止部４１６２，４１６３を有する発光管の材質を石英ガラスとし、当該発光部４１６１の外表面に蒸着形成される平坦化膜４１６Ｂの材質を二酸化ケイ素としたが、本発明はこれに限らない。すなわち、平坦化膜４１６Ｂは、他の材質によって形成してもよく、例えば、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化ストロンチウム等のフッ素化合物で形成してもよい。また、発光部４１６１の材質は、石英ガラスでなくてもよく、当該発光部４１６１を他の材質で形成した場合には、当該他の材質と略同じ屈折率を有するように、発光部４１６１の材質に合わせて平坦化膜４１６Ｂの組成を設定すればよい。

前記実施形態では、光源ランプ４１６には、副反射鏡４１６Ａが設けられているとしたが、本発明はこれに限らず、副反射鏡４１６Ａのない光源ランプを有する構成を採用してもよい。なお、前述のような副反射鏡４１６Ａを設けることにより、光源ランプ４１６の発光部４１６１から前方側（封止部４１６３側）に傾斜して射出された光が、リフレクタ４１７側に反射され、当該反射光をリフレクタ４１７により一方向に反射することができるので、光源ランプ４１６から射出された光の利用効率を一層向上することができる。

前記実施形態では、プロジェクタ１は、３つの液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、２つ以下、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも、本発明を適用可能である。
また、前記実施形態では、光学ユニット４は平面視略Ｌ字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略Ｕ字形状を有した構成を採用してもよい。
さらに、前記実施形態では、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネル４４１を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。

前記実施形態では、光変調装置として液晶パネル４４１を備えたプロジェクタ１を例示したが、入射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装置であれば、他の構成の光変調装置を採用してもよい。例えば、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いたプロジェクタにも、本発明を適用することも可能である。このような光変調装置を用いた場合、光束入射側および光束射出側の偏光板４４２，４４４は省略することができる。

前記実施形態では、光源ランプ４１６を備えた光源装置４１１を、プロジェクタ１に採用したが、本発明はこれに限らない。すなわち、光源ランプ４１６や光源装置４１１を単体で利用することも可能である。このような光源ランプ４１６は、スタンド等の照明装置に利用することができ、また、光源装置４１１は、スポットライト等の照明装置に利用することができる。

本発明は、光源ランプに利用でき、特に、プロジェクタに採用される光源ランプに好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す模式図。 前記実施形態における光源ランプおよびリフレクタを示す縦断面図。 前記実施形態における発光部の外表面の一部を拡大して示す断面図。 前記実施形態における平坦化膜が形成されていない発光部の一部を拡大して示す断面図。

符号の説明

１…プロジェクタ、３…投射レンズ（投射光学装置）、４１１…光源装置、４１６…光源ランプ、４１７…リフレクタ、４４１…液晶パネル（光変調装置）、４１６１…発光部、４１６２，４１６３…封止部、４１６４，４１６５…電極、４１６Ｂ…平坦化膜（緩斜部）、４１６Ｓ…凸部（凹凸）、４１６Ｔ…凹部（凹凸）、Ｓ…放電空間。

Claims (6)

1. 内部に一対の電極を有する放電空間が形成された発光部と、当該発光部を挟む一対の封止部とを備えた光源ランプであって、
   前記発光部の外表面には、当該発光部と略同じ屈折率を有し、当該発光部の外表面の凹凸を緩斜化する光透過性の緩斜部が設けられていることを特徴とする光源ランプ。
2. 請求項１に記載の光源ランプにおいて、
   前記発光部は、石英ガラスにより形成され、
   前記緩斜部は、酸化ケイ素およびフッ素化合物の少なくともいずれかを含んで形成されていることを特徴とする光源ランプ。
3. 請求項２に記載の光源ランプにおいて、
   前記フッ素化合物は、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化ストロンチウムのいずれかであることを特徴とする光源ランプ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源ランプにおいて、
   前記緩斜部は、当該緩斜部と前記発光部とを合わせた寸法が、全体で略均一となるように形成されていることを特徴とする光源ランプ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の光源ランプと、当該光源ランプから射出された光束を一方向に射出するリフレクタとを備えたことを特徴とする光源装置。
6. 請求項５に記載の光源装置と、当該光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、変調された光学像としての光束を投射する投射光学装置とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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