JP5236871B2 - 光源装置 - Google Patents
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また、上記の発明において、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、又は、キセノンランプであるようにしてもよい。
本発明の光源装置によれば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、又は、キセノンランプから出射する無偏光光を用いるため、高輝度な無偏光光を効率よく利用することができる。
本発明の光源装置によれば、反射層で紫外領域の光を吸収するとともに、可視光領域の光を反射することができる。また、吸収層で赤外領域の光を吸収することができ、かつ、吸収層で発生した熱を基体に伝導させることにより、放熱することができる。よって、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、又は、キセノンランプから出射する無偏光光は、赤外領域の光や紫外領域の光を含むが、楕円面反射鏡が反射層と吸収層と基体とを有するため、反射型偏光素子へのダメージ等の問題を防止することができる。
本発明の光源装置によれば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、又は、キセノンランプから出射する無偏光光は、紫外領域の光を含むが、反射型偏光素子の反射面は球面であるため、ダメージ等が大きくなる第二焦点に反射型偏光素子を配置する必要がないので、反射型偏光素子へのダメージ等の問題を防止することができる。
本発明の光源装置によれば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、又は、キセノンランプから出射する無偏光光は、紫外領域の光を含むが、球面を有する光学レンズを備えるため、ダメージ等が大きくなる第二焦点に反射型偏光素子を配置する必要がないので、反射型偏光素子へのダメージ等の問題を防止することができる。
図1は、本発明の一実施形態である第1の実施の形態の光源装置の構成を示す断面図である。図2は、図1に示す光源装置のAの部分拡大断面図である。光源装置10は、高圧水銀ランプ1と、楕円面反射鏡2と、1/4波長板4と、反射型偏光素子5と、球面反射鏡6とを備える。
上記基体の材料としては、放熱効果がよく、かつ、反射効率のよい鏡面を加工することが容易な金属等、例えばアルミニウム、銅等が挙げられる。
上記吸収層は、クロム層又は酸化クロム層であり、その厚さは、0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。
上記反射層は、酸化ケイ素層と酸化チタン層とが交互に積層されたものであり、例えば、各々の層の厚さを、0.1μmとし、全体の層の厚さを、2μmとすることが好ましい。
上記球面反射鏡の材料としては、放熱効果がよく、かつ、反射効率のよい鏡面を加工することが容易な金属等、例えばアルミニウムアルミニウム、銅等が挙げられる。
上記反射型偏光素子としては、例えば、ガラス基板上に、幅が約65nm、高さが100〜200nm、そしてピッチが140nm程度であるAlの微細なグリッドが形成されたものや、ポリエステル系の多層構造の樹脂フィルムをアクリル系の粘着剤を介してガラス基板等に貼り合わせたもの等が挙げられる。
上記1/4波長板としては、例えば、カルサイト(calcite)や水晶等の結晶材料や、延伸した透明なPVA膜をTAC膜等で挟んだフィルムタイプのもの等が挙げられる。
まず、高圧水銀ランプ1から無偏光光Rが出射される。高圧水銀ランプ1から出射された無偏光光Rは、楕円面反射鏡2で反射して、第二焦点X2に集束する集束光となる。一方、球面反射鏡6で反射した無偏光光Rも、高圧水銀ランプ1を通過することにより、楕円面反射鏡2で反射して、第二焦点X2に集束する集束光となる。このとき、反射層2cで紫外領域の光を吸収するとともに、可視光領域の光を反射する。また、吸収層2bで赤外領域の光を吸収し、かつ、吸収層2bで発生した熱を基体2aに伝導させることにより、放熱する。
次に、楕円面反射鏡2に達した円偏光光Cは、楕円面反射鏡2で反射することにより、第一焦点X1に配置された高圧水銀ランプ1に集束する集束光となる。その後、円偏光光Cは、高圧水銀ランプ1を通過して、球面反射鏡6で反射することにより、第三焦点X3に配置された高圧水銀ランプ1に戻る。
次に、反射型偏光素子5に達したp偏光光P2は、反射型偏光素子5を今度は透過する。
図3は、本発明の一実施形態である第2の実施の形態の光源装置の構成を示す断面図である。なお、第1の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を用いるとともに、説明することを省略する。光源装置20は、高圧水銀ランプ1と、楕円面反射鏡22と、1/4波長板4と、反射型偏光素子25と、球面反射鏡6とを備える。つまり、第2の実施の形態は、第1の実施の形態と、楕円面反射鏡及び反射型偏光素子を異ならせる。
まず、高圧水銀ランプ1から無偏光光Rが出射される。高圧水銀ランプ1から出射された無偏光光Rは、楕円面反射鏡22で反射して、第二焦点に集束する集束光となる。一方、球面反射鏡6で反射した無偏光光Rも、高圧水銀ランプ1を通過することにより、楕円面反射鏡22で反射して、第二焦点に集束する集束光となる。
次に、楕円面反射鏡22に達した円偏光光Cは、楕円面反射鏡22で反射することにより、第一焦点に配置された高圧水銀ランプ1に集束する集束光となる。その後、円偏光光Cは、高圧水銀ランプ1を通過して、球面反射鏡6で反射することにより、第三焦点に配置された高圧水銀ランプ1に戻る。
次に、反射型偏光素子25に達したp偏光光P2は、反射型偏光素子25を今度は透過する。
また、反射型偏光素子25は、第一焦点と第二焦点との間に、第一焦点側に球面が凸状となるように配置されているので、高圧水銀ランプ1から反射型偏光素子25までの距離を短くすることができる。
図4は、本発明の一実施形態である第3の実施の形態の光源装置の構成を示す断面図である。なお、第2の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を用いるとともに、説明することを省略する。光源装置30は、高圧水銀ランプ1と、楕円面反射鏡22と、1/4波長板4と、反射型偏光素子35と、球面反射鏡6とを備える。つまり、第3の実施の形態は、第2の実施の形態と、反射型偏光素子を異ならせる。
図5は、本発明の一実施形態である第4の実施の形態の光源装置の構成を示す断面図である。なお、第1の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を用いるとともに、説明することを省略する。光源装置40は、高圧水銀ランプ1と、楕円面反射鏡2と、1/4波長板4と、反射型偏光素子5と、球面反射鏡6と、光学レンズ7とを備える。つまり、第4の実施の形態は、第1の実施の形態と、光学レンズ7を備えることが異なる。
まず、高圧水銀ランプ1から無偏光光Rが出射される。高圧水銀ランプ1から出射された無偏光光Rは、楕円面反射鏡2で反射して、第二焦点に集束する集束光となる。一方、球面反射鏡6で反射した無偏光光Rも、高圧水銀ランプ1を通過することにより、楕円面反射鏡2で反射して、第二焦点に集束する集束光となる。
次に、楕円面反射鏡2へ進行する円偏光光Cは、光学レンズ7を透過する。このとき、光学レンズ7は、反射型偏光素子5から楕円面反射鏡2へ向かう円偏光光Cを、第二焦点から出射したかのように進行方向を変化させて透過させる。
次に、楕円面反射鏡2に達した円偏光光Cは、楕円面反射鏡2で反射することにより、第一焦点に配置された高圧水銀ランプ1に集束する集束光となる。その後、円偏光光Cは、高圧水銀ランプ1を通過して、球面反射鏡6で反射することにより、第三焦点に配置された高圧水銀ランプ1に戻る。
よって、円偏光光Cは、光学レンズ7を透過して、1/4波長板4に入射する。このとき、光学レンズ7は、楕円面反射鏡6から反射型偏光素子5へ向かう円偏光光Cを、反射型偏光素子5の反射面である平面と垂直になるように透過させる。
次に、円偏光光Cは、1/4波長板4に入射する。1/4波長板4に入射した円偏光光Cは、p偏光光P2に変換される。これにより、p偏光光P2が、反射型偏光素子5へ進行することになる。
次に、反射型偏光素子5に達したp偏光光P2は、反射型偏光素子5を今度は透過する。
また、光学レンズ7は、第一焦点と第二焦点との間に、配置されているので、高圧水銀ランプ1から反射型偏光素子5までの距離を短くすることができる。
図6は、本発明の一実施形態である第5の実施の形態の光源装置の構成を示す断面図である。なお、第4の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を用いるとともに、説明することを省略する。光源装置50は、高圧水銀ランプ1と、楕円面反射鏡2と、1/4波長板4と、反射型偏光素子35と、球面反射鏡6と、光学レンズ8とを備える。つまり、第5の実施の形態は、第4の実施の形態と、光学レンズを異ならせる。
2、22 楕円面反射鏡
4 1/4波長板
5、25、35 反射型偏光素子
6 球面反射鏡
10、20、30、40、50 光源装置
Claims (4)
- 第一焦点と、当該第一焦点に配置された光源部からの光を反射させることにより光が集束する第二焦点とが規定される楕円面反射鏡と、
光源部からの光を反射させることにより光が光源部に戻る第三焦点が規定される球面反射鏡と、
無偏光光を出射する光源部とを備え、
前記第一焦点と前記第三焦点と前記光源部とが同一の位置となるように配置される光源装置であって、
前記第二焦点に集束する光束を平行光束に変換する光学レンズを備えず、
さらに、一方向の直線偏光光を透過させるとともに、前記直線偏光光と直交する光を反射光として楕円面反射鏡の第一焦点に集まるように反射させる反射型偏光素子と、
1/4波長板とを備え、
前記楕円面反射鏡と反射型偏光素子との間に、前記1/4波長板は配置されることを特徴とする光源装置。 - 前記反射型偏光素子の反射面は、光を、入射方向と逆方向になるように反射させる球面であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
- 前記光源部は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、又は、キセノンランプであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光源装置。
- 前記楕円面反射鏡は、反射層と、吸収層と、基体とをこの順に有し、
前記反射層は、酸化ケイ素層と酸化チタン層との積層構造であるとともに、
前記吸収層は、クロム層又は酸化クロム層であり、かつ、
前記基体は、アルミニウム又は銅で形成されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光源装置。
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