JP4678441B2 - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光源装置、および光源装置を備えるプロジェクターに関する。

従来、光源装置には、特許文献１に開示されているように、発光管から射出される光束の利用効率を高めることを目的として、発光管に副鏡が設置されているものがある。この副鏡は、接着剤を用いて発光管に固定する構造となっている。

特開２００８−２２６５７０号公報

しかし、副鏡が発光管に固定される光源装置の場合、発光管（特に管球部）と副鏡との間に、管球部を冷却するための風（冷却風）が入り難くなってしまう。それにより、冷却用のファンを用いて冷却（送風）した場合、送風による管球部の適正な温度制御が行い難くなってしまう。また、管球部の上部（特に上側の頂点部分）の温度と下部（特に下側の頂点部分）の温度との温度差が大きくなってしまうという課題がある。

管球部の上部と下部との温度差が大きくなることにより、管球部の上部を適正な温度とするように送風した場合、管球部の下部の温度が必要以上に冷却され、黒化が生じる場合がある。また、逆に、管球部の下部を適正な温度となるように送風した場合、管球部の上部の温度が必要以上に高くなり、白化が生じる場合がある。このような現象が生じた場合、現象が生じた管球部の領域が失透し、いずれも発光管の光量が低下する要因となる。

なお、白化とは、管球部を構成する基材が高温による再結晶化の際に白濁する現象のことである。また、黒化とは、電極を構成する基材（例えばタングステン）が、低温によりハロゲンサイクルが正常に行われない場合、蒸発したタングステン原子が電極に戻れずに管球部の内壁に付着する現象のことである。なお、白化や黒化が進行した場合、白化や黒化した領域において熱が吸収されて管球部の破損につながる場合がある。
従って、副鏡を設置しても効率的に冷却が可能であり、さらに管球部の上部の温度と下部の温度との温度差を小さくできる光源装置およびプロジェクターが要望されていた。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

（適用例１）本適用例に係る光源装置は、照明光軸に沿って配置された一対の電極を内蔵する管球部と、管球部の両側に伸びる一対の封止部とを有する発光管と、発光管の一方の封止部側に設置され、発光管から射出された光束を被照明領域側に向けて反射するリフレクターと、管球部の被照明領域側の外面を覆うように他方の封止部側に設置され、反射面の形状が異なる複数の反射部材から構成され、隣り合う反射部材は、照明光軸から反射部材の外形までの距離が異なっており、発光管からの光束を発光管に向けて反射する副鏡と、を備えることを特徴とする。

このような光源装置によれば、副鏡は、反射面の形状が異なる複数の反射部材から構成されていることにより、従来のように、１つの反射面形状で構成されて一体である副鏡に比べて、反射部材の配置を異ならせて副鏡を構成することにより、隣り合う反射部材間に隙間を設けることが可能となり、副鏡の通気性を向上させることができる。これにより、この隙間から冷却用の冷却風を流入させることができ、効率的に発光管を冷却することができる。そして、例えば反射部材の配置を異ならせて副鏡を構成することにより、発光管の管球部の上部の温度と下部の温度との温度差を小さくするように冷却することが可能となる。

（適用例２）上記適用例に係る光源装置において、副鏡を構成する複数の反射部材のうち、管球部の上部に対向して配置される反射部材は、照明光軸から当該反射部材の反射面までの距離が、管球部の下部に対向して配置される反射部材の照明光軸から当該反射部材の反射面までの距離に比較して大きくなる反射部材を配置していることが好ましい。

このような光源装置によれば、管球部の上部に対向して配置される反射部材の照明光軸からの距離の方が、管球部の下部に対向して配置される反射部材の照明光軸からの距離より大きく配置されるため、冷却風は管球部の上部に流入し易く、管球部の下部に流入し難くさせることができる。従って、発光管の管球部の上部の温度と下部の温度との温度差を更に小さくするように冷却することが可能となる。なお、発光管や管球部に関して上下とは、これらの設置が予定される環境において、重力を基準とした方向を意味する。

（適用例３）上記適用例に係る光源装置において、副鏡は、照明光軸から反射部材の反射面までの距離が最大となる反射部材が管球部の上部に対向して配置され、管球部の下部に向かって距離が順次小さくなる反射部材が順次配置され、距離が最小となる反射部材が管球部の下部に対向して配置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、管球部の上部に配置される反射部材の照明光軸から反射部材の反射面までの距離が最大となり、管球部の下部に行くに従って、徐々に距離が小さくなり、管球部の下部において、距離が最小となる配置となる。これにより、管球部の上部の温度と下部の温度との温度差を更に小さくするように冷却することが可能となり、加えて、管球部の上部から下部にかけての温度変化も適正に抑制することが可能となる。

（適用例４）本適用例に係るプロジェクターは、上述したいずれかの光源装置と、光源装置から射出された光束を画像信号に基づき変調して光学像を形成する光学変調装置と、を備えることを特徴とする。

このようなプロジェクターによれば、上述した光源装置を備えているため、管球部の上部の温度と下部の温度との温度差を小さくすることができることにより、光源装置の長寿命化を図れるプロジェクターを実現できる。

（適用例５）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源装置を冷却する冷却ファンを有し、冷却ファンからの冷却風は、照明光軸に対して略垂直で、副鏡の略水平方向から吐出されていることが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、冷却ファンからの冷却風を、照明光軸に対して略垂直で、副鏡の略水平方向から送風することで、冷却風が隙間から副鏡内部に流入し易くなり、管球部の上部の温度と下部の温度との温度差を更に効率的に小さくするように冷却することが可能となり、光源装置の長寿命化を更に図れるプロジェクターを実現できる。

第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す図。 光源装置の断面図。 副鏡を構成する反射部材を示す斜視図であり、（ａ）は副鏡を構成する第１反射部材を示す斜視図であり、（ｂ）は副鏡を構成する第２反射部材を示す斜視図。 反射部材を合わせて副鏡を構成した斜視図。 管球部の中心から照明光軸に垂直な平面で切断した状態の管球部と副鏡との概略断面図。 第２実施形態に係る光源装置の管球部の中心から照明光軸に垂直な平面で切断した状態の管球部と副鏡との概略断面図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）

図１は、第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す図である。図２は、光源装置の断面図である。
図１、図２を参照して、プロジェクター１の光学系の構成および動作を説明する。

なお、本実施形態を説明する図面（図１、図２、および以降で説明する図３〜図５）において、光源装置１１０から被照明領域側に向けて射出される光束の照明光軸Ｌの方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交して図１における紙面に平行な方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向に直交して図１における紙面に垂直な方向をＺ軸方向、としたＸＹＺ直交座標系で示す。また、光束の進む方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向からみて左方向を＋Ｙ方向、＋Ｘ方向からみて上方向を＋Ｚ方向とする。

本実施形態に係るプロジェクター１は、光学系を有して構成されている。光学系は、光源装置１１０から射出された光束を画像信号に基づき変調して光学像を形成し、投写光学系６００を介してスクリーンＳなどの投写対象面に投写画像を形成するものである。

プロジェクター１の光学系は、図１に示すように、インテグレーター照明光学系１００と、色分離導光光学系２００と、光学変調装置と、色合成光学系と、投写光学系６００と、を有して構成されている。インテグレーター照明光学系１００は、光源装置１１０から射出された光束を照明光軸Ｌに直交する面内における照度を均一にするための光学系である。色分離導光光学系２００は、インテグレーター照明光学系１００からの照明光束を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の３つの色光に分離して被照明領域に導光する光学系である。

光学変調装置は、色分離導光光学系２００で分離された３つの色光のそれぞれを、画像信号に基づき変調する光学系であり、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の３つの色光に対応させて３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いている。色合成光学系は、光学変調装置（３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ）によって変調された光学像を合成する光学系であり、クロスダイクロイックプリズム５００を用いている。投写光学系６００は、色合成光学系（クロスダイクロイックプリズム５００）によって合成された光学像をスクリーンＳなどの投写対象面に投写する光学系である。

インテグレーター照明光学系１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ１１９と、凹レンズ１１９から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、を有する。また、インテグレーター照明光学系１００は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を偏光方向の揃った略１種類の直線偏光に変換して射出する偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０と、を有する。

光源装置１１０は、図１、図２に示すように、リフレクター１０と、リフレクター１０の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管２０と、管球部３０で射出した光束を反射する複数の反射部材（本実施形態では、第１反射部材７０、第２反射部材８０）で構成される副鏡６０とを有する。そして、光源装置１１０は、照明光軸Ｌを中心軸とする光束を射出する。
なお、光源装置１１０の構成および動作の詳細な説明は、プロジェクター１の光学系を説明した後に行う。

凹レンズ１１９は、図１に示すように、リフレクター１０の被照明領域に配置されている。そして、リフレクター１０からの光を第１レンズアレイ１２０に向けて射出するように構成されている。

第１レンズアレイ１２０は、凹レンズ１１９からの光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、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸Ｌと直交する面内に複数行、複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に対して相似形となる。

第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０と共に、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０と略同様の構成を有し、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸Ｌと直交する面内に複数行、複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光として射出する偏光素子である。偏光変換素子１４０は、光源装置１１０から射出された光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分を透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸Ｌに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸Ｌに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。

重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、および偏光変換素子１４０を通過した複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０は、重畳レンズ１５０の光軸とインテグレーター照明光学系１００の照明光軸Ｌとが略一致するように配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０と、リレーレンズ２７０とを有する。色分離導光光学系２００は、重畳レンズ１５０から射出される照明光束を、赤色光、緑色光、青色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有する。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、画像信号に基づき照明光束を変調するものであり、インテグレーター照明光学系１００の照明対象となる。液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基材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、入力された画像信号に従い、後述する入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光路前段には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。なお、図示省略しているが、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これらの入射側偏光板、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ、および射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。

クロスダイクロイックプリズム５００は、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装置である。このクロスダイクロイックプリズム５００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字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光、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５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、投写対象面としてのスクリーンＳに投写画像を形成する。

なお、プロジェクター１には、冷却機構（図示省略）が配設されている。冷却機構は、少なくとも光源装置１１０を冷却する冷却ファン（図示省略）と、冷却ファンからの冷却風を流動する冷却用流路（図示省略）とを有する。なお、冷却機構は、光源装置１１０のみならず、他の光学系構成要素（例えば、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂなど）を冷却する構成としてもよい。

図３は、副鏡を構成する反射部材を示す斜視図であり、図３（ａ）は、副鏡を構成する第１反射部材を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、副鏡を構成する第２反射部材を示す斜視図である。図４は、反射部材を合わせて副鏡を構成した斜視図である。また、図４は、図３に示す反射部材を副鏡として発光管に組み立てる組立図としても示している。図５は、管球部の中心から照明光軸に垂直な平面で切断した状態の管球部と副鏡との概略断面図である。
図３〜図５を参照（適宜、図１、図２を参照）して、光源装置１１０の構成および動作を説明する。

光源装置１１０は、図１、図２に示すように、リフレクター１０と、リフレクター１０の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管２０と、管球部３０で射出した光束を反射する複数の反射部材（本実施形態では、第１反射部材７０、第２反射部材８０）で構成される副鏡６０とを有する。そして、光源装置１１０は、照明光軸Ｌを中心軸とする光束を射出する。

リフレクター１０は、図２に示すように、楕円面状の凹面１１１を有するリフレクター本体１１と、後述する発光管２０の封止部（一方の封止部）４０の端部を挿入して固着するための筒部１２とを備えて一体に形成されている。また、リフレクター本体１１の凹面１１１上には、高反射率の反射層１３が形成されている。

また、筒部１２は、反射層１３およびリフレクター本体１１の中心部から反射層１３の反対側の面に延設された筒状体である。その筒部１２の内側には、後述する発光管２０の封止部４０の端部を挿通して固着するための開口部１２１が形成されている。なお、後述する発光管２０は、封止部４０の端部を開口部１２１に挿通し、開口部１２１と封止部４０との隙間にセメントなどの無機系接着剤Ｃを充填することにより、リフレクター１０の筒部１２に固着されている。

リフレクター１０（リフレクター本体１１、筒部１２）を構成する基材の材料としては、例えば結晶化ガラスやアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などを好適に用いることができる。反射層１３は、例えば酸化チタン（ＴｉＯ₂）と酸化シリコン（ＳｉＯ₂）との誘電体多層膜で形成されている。

発光管２０は、図２に示すように、照明光軸Ｌに沿って、球状の管球部３０と、管球部３０の両側に延びる一対の円柱状の封止部４０，５０と、を有する。また、発光管２０は、管球部３０に内蔵して照明光軸Ｌに沿って近接対向して配置された一対の電極４２，５２と、一対の封止部４０，５０内にそれぞれ封止された一対の金属箔４４，５４と、一対の金属箔４４，５４にそれぞれ電気的に接続された一対のリード線４６，５６と、を有する。

なお、発光管２０の構成要素の条件などを例示的に示すと、管球部３０および封止部４０，５０は、例えば石英ガラス製であり、管球部３０内には、水銀、希ガス、および少量の金属ハロゲン化物が封入されている。電極４２，５２は、例えばタングステン電極であり、金属箔４４，５４は、例えばモリブデン箔である。リード線４６，５６は、例えばモリブデンまたはタングステンから構成されている。また、発光管２０としては、高輝度発光する種々の発光管を採用でき、例えば高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどを採用できる。

副鏡６０は、図２、図４、図５に示すように、管球部３０の略半分を覆い、リフレクター１０の凹面１１１と対向して配置され、管球部３０で射出した光束を管球部３０に反射する部材である。副鏡６０は、反射面の形状が異なる複数の反射部材で構成されている。本実施形態では、副鏡６０は、図３に示すように、反射層７３，８３の形状が異なる第１反射部材７０と第２反射部材８０との２種類の反射部材で構成されている。また、副鏡６０は、図４に示すように、３つの第１反射部材７０と３つの第２反射部材８０とを有し、第１反射部材７０と第２反射部材８０との後述する筒部７２，８２の側面を交互に接触させて配置することで、１つの副鏡６０が構成されている。

図３（ａ）に示すように、第１反射部材７０は、凹面７１１を有する反射部材本体７１と、副鏡６０として発光管２０の封止部（他方の封止部）５０を挿通して固定するための固定用開口部７２１を有して形成される筒部７２とを備えて形成されている。また、反射部材本体７１の凹面７１１上には、高反射率の反射面としての反射層７３が形成されている。

図３（ｂ）に示すように、第２反射部材８０も、第１反射部材７０と同様に、凹面８１１を有する反射部材本体８１と、副鏡６０として発光管２０の封止部（他方の封止部）５０を挿通して固定するための固定用開口部８２１を有して形成される筒部８２とを備えて形成されている。また、反射部材本体８１の凹面８１１上には、第１反射部材７０と同様に、高反射率の反射面としての反射層８３が形成されている。

なお、第１反射部材７０と第２反射部材８０は、図４、図５に示すように、副鏡６０として完成させた場合、照明光軸Ｌを中心として約６０度に等分割した円弧形状および側面形状として形成されている。

副鏡６０（第１反射部材７０、第２反射部材８０）において、反射部材本体７１，８１、および筒部７２，８２を構成する材料としては、例えば石英ガラスを用いている。反射層７３，８３は、例えば酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₃）と酸化シリコン（ＳｉＯ₂）との誘電体多層膜で形成されている。

なお、第１反射部材７０（反射部材本体７１および筒部７２）は、本実施形態では、管状の石英ガラスを用いて、ブロー成形により形成し、その後、切削などを含む二次加工を行うことで形成している。この成形方法以外に、板状ガラスに熱を加えてプレスして成形することも可能である。この場合、凹面７１１の形状が高精度に形成される。なお、第２反射部材８０も第１反射部材７０と同様に形成される。

副鏡６０の組み立ては、第１反射部材７０および第２反射部材８０の筒部７２，８２の側面を交互に接触させて接続することにより、図４に示すような副鏡６０が完成する。なお、このとき、筒部７２，８２の外周を案内するリング状の案内部材（図示省略）を用いて、この案内部材を基準にして、筒部７２，８２が交互に接続するように挿入する。そして、この状態の副鏡６０に対して、筒部７２，８２の固定用開口部７２１，８２１に発光管２０の封止部５０を挿通し、固定用開口部７２１，８２１と封止部５０との隙間にセメントなどの無機系接着剤Ｃを充填して硬化させることで、副鏡６０（筒部７２，８２）は、発光管２０（封止部５０）に固着（図２参照）される。その後、案内部材を取り去る。

第１反射部材７０と第２反射部材８０との異なる部分は、反射面としての反射層７３，８３の形状が異なる（反射層７３，８３を形成するベースとなる凹面７１１，８１１の形状が異なる）ことである。詳細には、凹面７１１，８１１の曲率などが異なっている。そして、本実施形態では、図２、図５に示すように、第１反射部材７０と第２反射部材８０とを組み立てて副鏡６０とした場合、第１反射部材７０の照明光軸Ｌから反射層７３までの距離Ａ１が、第２反射部材８０の照明光軸Ｌから反射層８３までの距離Ａ２に比べて大きくなるように構成されている。なお、第１反射部材７０と第２反射部材８０の反射部材本体７１，８１の厚さ、筒部７２，８２の厚さ、および反射層７３，８３の厚さはそれぞれ略同様の厚さとしている。

また、図２、図４、図５に示すように、管球部３０の上部に対向して第１反射部材７０が位置するように配置し、管球部３０の下部に対向して第２反射部材８０が位置するように配置している。これにより、照明光軸Ｌから第１反射部材７０の反射層７３までの距離Ａ１は、照明光軸Ｌから第２反射部材８０の反射層８３までの距離Ａ２に比べて大きくなっている。従って、管球部３０の上部と第１反射部材７０の反射層７３までの距離Ｂ１は、管球部３０の下部と第２反射部材８０の反射層８３までの距離Ｂ２に比べて大きくなっている。言い換えると、管球部３０の上部から第１反射部材７０の反射層７３にかけての空間領域が、管球部３０の下部から第２反射部材８０の反射層８３にかけての空間領域に比べて広くなっている。

また、図４、図５に示すように、隣り合う第１反射部材７０と第２反射部材８０との間には、照明光軸Ｌから第１反射部材７０の外形（反射部材本体７１の外形）、および照明光軸Ｌから第２反射部材８０の外形（反射部材本体８１の外形）までの距離を異ならせることにより隙間Ｄを有している。

プロジェクター１には、光源装置１１０を冷却する前述した冷却ファン（図示省略）が備えられており、冷却ファンからの冷却風は、図５に、矢印Ｅで示すように、副鏡６０の−Ｙ方向（略水平方向）から＋Ｙ方向に向かって吐出（送風）されている。詳細には、冷却風（矢印Ｅ）は副鏡６０の照明光軸Ｌに略垂直で、略水平な方向から吐出されている。

次に、図５を参照して、上述したように構成される副鏡６０に対して、矢印Ｅで示す冷却風が照明光軸Ｌに略垂直で、副鏡６０の−Ｙ方向（略水平方向）から＋Ｙ方向に向かって吐出（送風）された場合の、冷却風（矢印Ｅ）の流動の仕方と、冷却風（矢印Ｅ）による発光管２０（管球部３０）に対する冷却動作を説明する。

冷却風（矢印Ｅ）は、副鏡６０の隙間Ｄから副鏡６０内部に流入して管球部３０を冷却する。詳細には、冷却風（矢印Ｅ）は、管球部３０の上部に位置する第１反射部材７０の側面部の隙間Ｄ１から副鏡６０内部に、冷却風（矢印Ｅ１）として分岐されて流入する。流入した冷却風（矢印Ｅ１）は、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動することで、管球部３０の上部の熱を冷却する。そして冷却風（矢印Ｅ１）は＋Ｙ方向の隙間Ｄ３またはＤ４などから流出する。

一方、冷却風（矢印Ｅ）は、副鏡６０の−Ｚ側に位置する第１反射部材７０の側面部の隙間Ｄ２から副鏡６０内部に、冷却風（矢印Ｅ２）として分岐されて流入する。流入した冷却風（矢印Ｅ２）は、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動することで、管球部３０の下部の熱を冷却する。そして冷却風（矢印Ｅ２）は＋Ｙ方向の隙間Ｄ４などから流出する。なお、分岐された冷却風（矢印Ｅ２）は、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部に至る前に隙間Ｄ５から流出する場合もある。

このように、冷却風（矢印Ｅ１）は、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動する場合、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動する冷却風（矢印Ｅ２）に比べて、距離Ｂ１（距離Ａ１）が距離Ｂ２（距離Ａ２）より大きい（空間領域が広い）ことにより、流動し易くなっている。従って、管球部３０の上部の温度が、下部の温度に比べて、冷却され易くなる。これにより、管球部３０の上部の温度と、下部の温度との温度差を小さくすることができる。

また、冷却風（矢印Ｅ）は、副鏡６０の先端側（−Ｘ側（リフレクター１０側））を流動して、管球部３０を冷却する。詳細には、冷却風（矢印Ｅ）は、矢印Ｅ３で示すように分岐され、分岐された冷却風（矢印Ｅ３）は、副鏡６０の先端側（−Ｘ側（リフレクター１０側））を流動し、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動することで、管球部３０の上部の熱を冷却する。一方、冷却風（矢印Ｅ）は、矢印Ｅ４で示すように分岐され、分岐された冷却風（矢印Ｅ４）は、副鏡６０の先端側（−Ｘ側（リフレクター１０側））を流動し、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動することで、管球部３０の下部の熱を冷却する。

このように、冷却風（矢印Ｅ３）は、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動する場合、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動する冷却風（矢印Ｅ４）に比べて、距離Ｂ１が距離Ｂ２より大きいことにより、流動し易くなっている。従って、管球部３０の上部の温度が、下部の温度に比べて、冷却され易くなる。これにより、管球部３０の上部の温度と、下部の温度との温度差を小さくすることができる。

上述した実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の光源装置１１０によれば、副鏡６０は、反射面形状（反射層７３，８３の形状）の異なる第１反射部材７０と第２反射部材８０とから構成され、隣り合う第１反射部材７０と第２反射部材８０との間に、照明光軸Ｌから反射部材（第１反射部材７０、第２反射部材８０）の外形（反射部材本体７１，８１の外形）までの距離を異ならせることにより隙間Ｄを有している。このため、副鏡６０の通気性を向上させることができる。そして、この隙間Ｄから冷却用の冷却風（矢印Ｅ）を流入させることで、効率的に発光管２０（管球部３０）を冷却することができる。

（２）本実施形態の光源装置１１０によれば、管球部３０の上部に対向して配置される第１反射部材７０の照明光軸Ｌからの距離（照明光軸Ｌから反射層７３までの距離Ａ１）の方が、管球部３０の下部に対向して配置される第２反射部材８０の照明光軸Ｌからの距離（照明光軸Ｌから反射層８３までの距離Ａ２）より大きく配置される。このため、冷却風（矢印Ｅ１，Ｅ３）は管球部３０の上部に流入し易く、管球部３０の下部に流入し難くさせることができる。従って、管球部３０の上部の温度と下部の温度との温度差を小さくするように冷却することが可能となる。

（３）本実施形態の光源装置１１０によれば、発光管２０の管球部３０の上部の温度と下部の温度との温度差を小さくするように冷却することが可能となる。そのため、管球部３０の上部の温度を所定温度まで冷却した場合でも、管球部３０の下部の温度が必要以上に冷却されてしまうことを抑制することが可能となる。その結果、黒化による発光管２０の光量低下や、黒化の進行による発光管２０の破損の発生を抑制することが可能となる。また、管球部３０の上部の温度を適正に抑制できるため、白化による発光管２０の光量低下や、白化の進行や局所的な膨れによる発光管２０の破損の発生を抑制することが可能となる。これにより、光源装置１１０の長寿命化を図ることができる。

（４）本実施形態のプロジェクター１によれば、上述した副鏡６０を有する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出された光束を画像信号に基づき変調して光学像を形成する光学変調装置（液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ）と、を備えている。これにより、発光管２０の管球部３０の上部の温度と下部の温度との温度差を小さくすることができることにより、光源装置１１０の長寿命化を図れるプロジェクター１を実現できる。

（５）本実施形態のプロジェクター１によれば、光源装置１１０を冷却する冷却ファンを有し、冷却ファンからの冷却風（矢印Ｅ）は、副鏡６０の照明光軸Ｌに略垂直で、略水平な方向から吐出されている。このように、冷却ファンからの冷却風（矢印Ｅ）を副鏡６０の略水平方向から送風することで、隙間Ｄ（Ｄ１，Ｄ２）から冷却風（矢印Ｅ１，Ｅ２）が副鏡６０内部に流入し易くなり、発光管２０の管球部３０の上部の温度と下部の温度との温度差を更に効率的に小さくするように冷却することが可能となり、光源装置１１０の長寿命化を更に図れるプロジェクター１を実現できる。

（６）本実施形態の光源装置１１０は、第１反射部材７０と第２反射部材８０との隙間Ｄ（Ｄ１，Ｄ２）に効率的に冷却風（矢印Ｅ１，Ｅ２）を流入できることや、管球部３０の上部の空間が下部の空間より広くする（距離Ｂ１が距離Ｂ２より大きい）ことにより、管球部３０の上部の温度を効率的に冷却できる。その結果、管球部３０の上部の温度と下部の温度との温度差を更に効率的に小さくするように冷却することが可能となる。これにより、従来の冷却ファンに比べて、冷却ファンの回転数を低くすることもできるため、プロジェクター１の低騒音化を図ることができる。また、駆動における冷却ファンの低消費電力化も図ることができる。
（第２実施形態）

図６は、第２実施形態に係る光源装置の管球部の中心から照明光軸に垂直な平面で切断した状態の管球部と副鏡との概略断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。なお、図６に付記しているＸＹＺ直交座標系は、第１実施形態で使用した図１〜図５におけるＸＹＺ直交座標系と同様としている。
図６を参照して、本実施形態の光源装置１１５の構成および動作を説明する。

本実施形態の光源装置１１５は、第１実施形態と同様に構成されるリフレクター１０（図６では省略）と発光管２０とを備えている。本実施形態では、副鏡６５を構成する反射部材の構成が、第１実施形態に係る副鏡６０と異なっている。

本実施形態では、副鏡６５は、第１実施形態での副鏡６０を構成する第１反射部材７０、第２反射部材８０を各１つ用いており、その他に、第３反射部材９０を２つ用いて構成されている。なお、本実施形態で用いる第１反射部材７０、第２反射部材８０は、第１実施形態で用いたものに比べて、円弧形状を延長した形状としている。詳細には、図６に示すように、本実施形態の第１反射部材７０、第２反射部材８０、および第３反射部材９０は、副鏡６５に完成させた場合、照明光軸Ｌを中心として約９０度に等分割した円弧形状および側面形状として形成されている。

従って、本実施形態の第１反射部材７０、第２反射部材８０は、上記形状が異なるのみであり、構成は第１実施形態と同様である。また、第３反射部材９０も、詳細形状は図示を省略しているが、第１反射部材７０、第２反射部材８０の形状と略同様に構成されている。第３反射部材９０は、凹面９１１を有する反射部材本体９１、固定用開口部（図示省略）を有する筒部（図示省略）、凹面９１１上に形成される反射面としての反射層９３を有して構成される。

なお、第３反射部材９０は、凹面９１１の曲率などが、第１反射部材７０、第２反射部材８０の凹面７１１，８１１と異なっている。その他、第３反射部材９０の反射部材本体９１および筒部の構成材料や、反射層９３の構成材料は、第１反射部材７０、第２反射部材８０と同様の構成材料を用いている。

副鏡６５は、第１実施形態とほぼ同様に組み立てられる。本実施形態では、副鏡６５は、第１反射部材７０の筒部７２の両側面に、２つの第３反射部材９０の筒部の側面を接触させて接続する。その後、２つの第３反射部材９０の筒部の側面に１つの第２反射部材８０の筒部８２の両側面を接触させて固定することで完成する。なお、この副鏡６５に発光管２０の封止部５０を挿通させ、隙間に無機系接着剤Ｃを充填して硬化させることで、副鏡６５が封止部５０に固着されることは、第１実施形態と同様である。

副鏡６５は、図６に示すように、照明光軸Ｌから反射部材の反射面までの距離が最大となる反射部材としての第１反射部材７０が発光管２０（管球部３０）の上部に対向して配置される。そして、発光管２０の下部に向かって、順に距離が小さくなる反射部材としての第３反射部材９０が配置され、距離が最小となる反射部材としての第２反射部材８０が発光管２０（管球部３０）の下部に対向して配置されている。

詳細には、管球部３０の上部に対向して第１反射部材７０が位置するように配置している。その下側に、管球部３０の側部（上部と下部の間）に対向して第３反射部材９０が位置するように配置している。そして、管球部３０の下部に対向して第２反射部材８０が位置するように配置している。なお、照明光軸Ｌから第１反射部材７０の反射層７３までの距離を距離Ａ１とし、照明光軸Ｌから第３反射部材９０の反射層９３までの距離を距離Ａ３とし、照明光軸Ｌから第２反射部材８０の反射層８３までの距離を距離Ａ２とした場合、距離の大きさは、距離Ａ１＞距離Ａ３＞距離Ａ２となる。

従って、管球部３０の上部と第１反射部材７０の反射層７３までの距離を距離Ｂ１とし、管球部３０の側部と第３反射部材９０の反射層９３までの距離を距離Ｂ３とし、管球部３０の下部と第２反射部材８０の反射層８３までの距離を距離Ｂ２とした場合、距離の大きさは、距離Ｂ１＞距離Ｂ３＞距離Ｂ２となる。言い換えると、管球部３０の上部から第１反射部材７０の反射層７３にかけての空間領域が一番広く、管球部３０の上部と下部との間と第３反射部材９０の反射層９３にかけての空間領域が次に広く、管球部３０の下部から第２反射部材８０の反射層８３にかけての空間領域が一番狭くなっている。

また、図６に示すように、隣り合う第１反射部材７０と第３反射部材９０、および第３反射部材９０と第２反射部材８０との間には、照明光軸Ｌから第１反射部材７０の外形（反射部材本体７１の外形）、照明光軸Ｌから第２反射部材８０の外形（反射部材本体８１の外形）、および照明光軸Ｌから第３反射部材９０の外形（反射部材本体９１の外形）までの距離を異ならせることにより隙間Ｆを有している。

次に、図６を参照して、上述したように構成される副鏡６５に対して、矢印Ｇで示す冷却風が照明光軸Ｌに略垂直で、副鏡６５の−Ｙ方向（略水平方向）から＋Ｙ方向に向かって吐出（送風）された場合の、冷却風（矢印Ｇ）の流動の仕方と、冷却風（矢印Ｇ）による発光管２０（管球部３０）に対する冷却動作を説明する。

冷却風（矢印Ｇ）は、副鏡６５の隙間Ｆから副鏡６５内部に流入して管球部３０を冷却する。詳細には、冷却風（矢印Ｇ）は、管球部３０の上部に位置する第１反射部材７０の側面部の隙間Ｆ１から副鏡６５内部に、冷却風（矢印Ｇ１）として分岐されて流入する。流入した冷却風（矢印Ｇ１）は、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動することで、管球部３０の上部の熱を冷却する。そして冷却風（矢印Ｇ１）は＋Ｙ方向の隙間Ｆ２などから流出する。なお、冷却風（矢印Ｇ）は、隙間Ｆから副鏡６５内部に流入して、管球部３０の下部の熱を冷却することは、積極的には行わない。

このように、冷却風（矢印Ｇ１）は、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動する場合、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動する冷却風に比べ、距離Ｂ１（距離Ａ１）が距離Ｂ２（距離Ａ２）より大きい（空間領域が広い）ことにより、流動し易くなっている。従って、管球部３０の上部の温度が、下部の温度に比べて冷却され易くなる。これにより、管球部３０の上部の温度と、下部の温度との温度差を小さくすることができる。

また、冷却風（矢印Ｇ）は、副鏡６５の先端側（−Ｘ側（リフレクター１０側））を流動して、管球部３０を冷却する。詳細には、冷却風（矢印Ｇ）は、矢印Ｇ２で示すように分岐され、分岐された冷却風（矢印Ｇ２）は、副鏡６５の先端側（−Ｘ側（リフレクター１０側））を流動して、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動することで、管球部３０の上部の熱を冷却する。一方、冷却風（矢印Ｇ）は、矢印Ｇ３で示すように分岐され、分岐された冷却風（矢印Ｇ３）は、副鏡６５の先端側（−Ｘ側（リフレクター１０側））を流動して、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動することで、管球部３０の下部の熱を冷却する。

また、冷却風（矢印Ｇ）は、矢印Ｇ４で示すように分岐され、分岐された冷却風（矢印Ｇ４）は、副鏡６５の先端側（−Ｘ側（リフレクター１０側））を流動して、一方は距離Ｂ３（−Ｙ側に位置する第３反射部材９０の反射層９３と管球部３０との距離）を有する管球部３０の側部を流動して、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動する。また、他方は距離Ｂ３（−Ｙ側に位置する第３反射部材９０の反射層９３と管球部３０との距離）を有する管球部３０の側部を流動して、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動する。この場合、距離Ｂ３より大きい距離Ｂ１となる、管球部３０の上部を流動する冷却風（矢印Ｇ４）の量が、距離Ｂ３より小さい距離Ｂ２となる、管球部３０の下部を流動する冷却風（矢印Ｇ４）の量よりも多く流動し易くなる。

このように、冷却風（矢印Ｇ２）は、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動する場合、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動する冷却風（矢印Ｇ３）に比べて、距離Ｂ１が距離Ｂ２より大きいことにより、流動し易くなっている。また、冷却風（矢印Ｇ４）は、距離Ｂ１を有する管球部３０の上部を流動する方が、距離Ｂ２を有する管球部３０の下部を流動するよりも流動し易くなっている。従って、管球部３０の上部の温度が、下部の温度に比べて冷却され易くなる。これにより、管球部３０の上部の温度と、下部の温度との温度差を小さくすることができる。

第２実施形態に係る光源装置１１５は、副鏡６５の構成が異なる点以外の点では、第１実施形態に係る光源装置１１０と同様の構成を有するため、第１実施形態に係る光源装置１１０が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。

（１）本実施形態の光源装置１１５によれば、副鏡６５は、発光管２０（管球部３０）の上部に配置される第１反射部材７０の照明光軸Ｌから反射層７３までの距離が最大（距離Ａ１）となり、管球部３０の下部に行くに従って、距離Ａ３、距離Ａ２と徐々に距離が小さくなり、管球部３０の下部において、距離が最小（距離Ａ２）となる配置となる。これにより、発光管２０の管球部３０の上部の温度と下部の温度との温度差を更に小さくするように冷却することが可能となり、加えて、管球部３０の上部から下部にかけての温度変化も適正に抑制することができる。そのため、管球部３０の、特に側部において、急激な温度変化または局部的な温度上昇などを抑制することができる。

なお、上述した第１、第２実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良などを加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）前記第１実施形態では、副鏡６０を構成する複数の反射部材として、２つの反射部材である第１反射部材７０と第２反射部材８０とを用いている。しかし、これに限られず、異なる形状の反射部材を更に用いてもよい。但し、照明光軸Ｌから各反射層までの距離により、管球部３０の上部に対向して配置される反射部材は、その距離が、管球部３０の下部に対向して配置される反射部材の距離より大きくなるような反射部材を配置することになる。

（変形例２）前記第２実施形態では、副鏡６５を構成する複数の反射部材として、３つの反射部材である第１反射部材７０と第２反射部材８０と第３反射部材９０とを用いている。しかし、これに限られず、異なる形状の反射部材を更に用いてもよい。但し、照明光軸Ｌから各反射層までの距離により、管球部３０の上部には距離が最大となる反射部材を配置させ、管球部３０の下部に向かって距離が順次小さくなる反射部材を順次配置させ、距離が最小となる反射部材を管球部３０の下部に対向して配置させることになる。

（変形例３）前記第１実施形態の副鏡６０を構成する反射部材（第１反射部材７０、第２反射部材８０）や、第２実施形態の副鏡６５を構成する反射部材（第１反射部材７０、第２反射部材８０、第３反射部材９０）の形状や数量などに関しては、限定されるものではなく、適宜、変更が可能である。

（変形例４）前記第１、第２実施形態のプロジェクター１は、フロントタイプのプロジェクターとして適用しているが、投写対象面としてのスクリーンを一体で有するリアタイプのプロジェクターにも適用できる。

（変形例５）前記第１、第２実施形態のプロジェクター１の光学系において、光学変調装置としての液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、透過型の液晶装置を用いているが、反射型の液晶装置など、反射型の光学変調装置を用いることも可能である。

（変形例６）前記第１、第２実施形態のプロジェクター１の光学系において、光学変調装置としての液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いている。しかし、これに限られず、一般に、入射光束を画像信号に基づいて変調するものであればよく、マイクロミラー型光学変調装置などを用いてもよい。なお、マイクロミラー型光学変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いることができる。

（変形例７）前記第１、第２実施形態のプロジェクター１の光学系において、光学変調装置は、赤色光、緑色光、および青色光に対応して３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いる、いわゆる３板方式を採用している。しかし、これに限られず、単板方式を採用してもよい。また、コントラストを向上させるための液晶装置を追加して採用してもよい。

１…プロジェクター、１０…リフレクター、１１…リフレクター本体、１２…筒部、１３…反射層、２０…発光管、３０…管球部、４０，５０…封止部、６０，６５…副鏡、７０…第１反射部材、７１…反射部材本体、７２…筒部、７３…反射層、８０…第２反射部材、８１…反射部材本体、８２…筒部、８３…反射層、９０…第３反射部材、９１…反射部材本体、９３…反射層、１１０，１１５…光源装置、Ｄ，Ｆ…隙間、Ｌ…照明光軸。

Claims (5)

1. 照明光軸に沿って配置された一対の電極を内蔵する管球部と、当該管球部の両側に伸びる一対の封止部とを有する発光管と、
   前記発光管の一方の封止部側に設置され、前記発光管から射出された光束を被照明領域側に向けて反射するリフレクターと、
   前記管球部の前記被照明領域側の外面を覆うように他方の封止部側に設置され、反射面の形状が異なる複数の反射部材から構成され、隣り合う前記反射部材は、前記照明光軸から前記反射部材の外形までの距離が異なっており、前記発光管からの前記光束を前記発光管に向けて反射する副鏡と、を備えることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記副鏡を構成する前記複数の反射部材のうち、前記管球部の上部に対向して配置される反射部材は、前記照明光軸から当該反射部材の反射面までの距離が、前記管球部の下部に対向して配置される反射部材の前記照明光軸から当該反射部材の反射面までの距離に比較して大きくなる反射部材を配置していることを特徴とする光源装置。
3. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記副鏡は、前記照明光軸から前記反射部材の反射面までの距離が最大となる反射部材が前記管球部の上部に対向して配置され、前記管球部の下部に向かって前記距離が順次小さくなる前記反射部材が順次配置され、前記距離が最小となる反射部材が前記管球部の下部に対向して配置されていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光源装置と、
   前記光源装置から射出された光束を画像信号に基づき変調して光学像を形成する光学変調装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
5. 請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
   前記光源装置を冷却する冷却ファンを有し、
   前記冷却ファンからの冷却風は、前記照明光軸に対して略垂直で、前記副鏡の略水平方向から吐出されていることを特徴とするプロジェクター。

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