JPH11204085A - 光源装置とこの装置を使用した照明装置および投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明装置や投写型表示装置に使用される光源
装置において、位置調整の精度を改善できることを目的
とする。 【解決手段】 放物面鏡１４の開口部側に位置する、メ
タルハライドランプ１の発光管２の一方の主電極４ａを
形成するモリブデンワイヤ６ａを、引き出し用リード線
１１と接続するとともに、引き出し用リード線１１をモ
リブデンワイヤ６ａの周りに回転可能な構成とした接続
金具１０を備える。この構成により、引き出し用リード
線１１をモリブデンワイヤ６ａの周りに自由に回転する
ことができ、ランプ１と放物面鏡１４との位置調整をす
る際、中心軸１６の回転方向の調整が可能となる。これ
により、放物面鏡１４に対するランプ１の位置調整精度
を大幅に向上でき、ランプ１の放射する光を所望の位置
に効率良く集光することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ランプの放射する
光を効率良く集光する光源装置、およびこの光源装置を
使用した、空間光変調素子を照明するための照明装置な
らびに投写型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大画面映像を表示する方法の１つ
として、空間光変調素子を用いた投写型表示装置が知ら
れており、近年では、液晶パネルを用いた投写型表示装
置が実用化されている。

【０００３】このような投写型表示装置の基本的な構成
を図１６に基づいて説明する。光源装置７１から放射さ
れる光は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ７２により赤外線
と紫外線が取り除かれ、フィールドレンズ７３を介して
液晶パネル７４に照射される。フィールドレンズ７３は
光源装置７１の放射する光を効率良く投写レンズ７５に
入射させるために使用する。液晶パネル７４を通過した
光は投写レンズ７５に入射する。液晶パネル７４上には
透過率の変化として光学像が形成され、投写レンズ７５
によりスクリーン（図示せず）上に拡大投影される。

【０００４】光源装置７１の具体的な構成の一例を図１
７に基づいて説明する。光源装置７１は、ランプ７６と
反射鏡７７から構成されている。ランプ７６には発光効
率に優れた高圧水銀ランプやメタルハライドランプなど
のショートアーク放電ランプが主として用いられる。ラ
ンプ７６はメタルハライドランプである。

【０００５】ランプ７６の発光管８１の内部には、タン
グステンからなる一対の電極８２ａ，８２ｂが設けら
れ、また発光管８１の内部には所定量の水銀、沃化ディ
スプロシウム、沃化ネオジウム、沃化セシウムとともに
始動用ガスとしてアルゴンガスが封入されており、電極
８２ａ，８２ｂ間に極めて高輝度な発光体が形成され
る。また反射鏡７７の開口部側に位置する発光管８１の
外表面には、発光管８１内の蒸気圧を高めるための保温
膜８３が形成されている。

【０００６】また反射鏡７７の開口部側に位置する電極
８２ａには、引き出し用リード線８４がスポット溶接な
どにより固定されている。一般に、このようなショート
アーク放電ランプは、小型化されているため、始動時に
かなりのエネルギーを必要とする。そのため、さらに電
極８２ａには、発光管８１の外表面に沿わせて配置した
始動用リード線８５が接続されている。

【０００７】一方、他方の電極８２ｂには口金８６が設
けられている。この口金８６を反射鏡７７の筒部に挿入
し、セメント８７で反射鏡７７に固定している。また反
射鏡７７は放物面または楕円面であり、その内面すなわ
ち反射面には赤外線を透過し、可視光を反射する多層膜
８８が蒸着されている。さらに反射面には引き出し用リ
ード線８４を反射鏡７７の外部に取り出すための取り出
し孔８９が設けられており、引き出し用リード線８４は
この穴８９を通して接続端子９０に接続されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ランプ
７６の放射する光を反射鏡７７により集光する従来の光
源装置７１においては、いかに効率良く光を集光するか
が重要となるが、それにはいくつかの課題がある。

【０００９】第１にランプ７６と反射鏡７７との位置調
整時における問題である。ランプ７６の放射する光を反
射鏡７７により諸望の領域に効率良く集光するために
は、ランプ７６と反射鏡７７との微妙な位置調整が必要
となる。図１８により、位置調整の方法を説明する。

【００１０】まず、反射鏡７７を固定冶具９１に固定
し、ランプ７６を上下、左右、および光軸９２方向に移
動できるランプ位置調整冶具９３に固定する。ランプ７
６の放射光はフィールドレンズ７３を介して被照明領域
近傍に配置されたダミー開口部９４を照明し、ダミー開
口部９４上の照明光は、投写レンズ７５によりスクリー
ン（図示せず）上に拡大投影される。この投影像の重心
付近の照度が最大となるように、ランプ位置をランプ位
置調整冶具９３で調整した後、反射鏡７７とランプ７６
をセメント８７で固定する。

【００１１】一般に、ランプの電極８２ａ，８２ｂ間に
形成される発光体の輝度分布は、光軸９２に対して必ず
しも回転対称ではなく、非対称性を有する。それ故、光
源の集光効率を向上するためには、より厳密な位置調整
をする必要があり、ランプ７６を光軸９２の周りに回転
させる調整機構が必要となる。

【００１２】しかしながら、図１７に示した従来の光源
装置７１では、反射鏡７７の開口部側に位置する電極８
２ａと引き出し用リード線８４との接続が固定されてい
るため、位置調整時にランプ７６を光軸９２の周りに回
転させることができなかった。それ故、位置調整時の自
由度が少なく、位置調整の精度が低いという問題があっ
た。

【００１３】第２に、保温膜８３における遮光によって
生じる光損失である。発光管８１の表面には、発光管内
部の温度を高めるための保温膜８３が設けられている。
電極８２ａ，８２ｂ間に形成された発光体から放射され
る光のうち、保温膜８３に入射する光は、反射鏡７７で
集光されず光損失となる。また、仮に、保温膜８３が無
かったとしても、反射鏡７７に入射せずに直接、反射鏡
７７の開口部に向かう光は発散光として光損失になる。
それ故、ランプ７６の放射する光を全て有効に利用する
ことができなかった。

【００１４】本発明は、このような光源装置において、
位置調整の精度を改善でき、さらに光損失を減少できる
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光源装置におい
ては、発光管と、前記発光管の両端に形成された封止部
と、前記封止部に封着されるとともに前記発光管の内部
において所定の間隔で対向配置された一対の主電極と、
前記封止部に封着されるとともにその内部において前記
主電極と接続される金属箔と、前記封止部の内部におい
て前記金属箔と接続され封止部から外部に導出するため
の外部導線と、前記発光管から放射される光を略同一方
向に反射する反射鏡と、外部接続端子に接続された補助
導線と、前記補助導線を前記反射鏡の開口部側に位置す
る前記外部導線と接続するとともに、前記補助導線を前
記外部導線の周りに回転可能な構成とした接続手段とを
備えたことを特徴としたものである。

【００１６】この本発明によれば、発光管（ランプ）の
位置調整の精度を改善できる光源装置が得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、発光管と、前記発光管の両端に形成された封止部
と、前記封止部に封着されるとともに前記発光管の内部
において所定の間隔で対向配置された一対の主電極と、
前記封止部に封着されるとともにその内部において前記
主電極と接続される金属箔と、前記封止部の内部におい
て前記金属箔と接続され封止部から外部に導出するため
の外部導線と、前記発光管から放射される光を略同一方
向に反射する反射鏡と、外部接続端子に接続された補助
導線と、前記補助導線を前記反射鏡の開口部側に位置す
る前記外部導線と接続するとともに、前記補助導線を前
記外部導線の周りに回転可能な構成とした接続手段とを
備えたことを特徴としたものであり、補助導線を前記外
部導線の周りに回転可能としたことにより、位置調整時
に発光管を光軸の周りに自在に回転でき、光源装置の集
光効率を向上できるという作用を有する。

【００１８】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、主電極間を結ぶ軸心が反射鏡の中
心軸とほぼ一致し、かつ主電極間の重心が反射鏡の底部
側の焦点位置とほぼ一致することとしたものであり、反
射鏡の中心軸と平行な光束を得ることができるという作
用を有する。

【００１９】請求項３に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、接続手段を、外部導線の周りに配
置される複数の球状導体と、前記複数の球状導体の周り
に配置されるリング状導体金具とにより構成したことと
したものであり、接続手段は補助導線を外部導線の周り
に回転可能にできるという作用を有する。

【００２０】請求項４に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、発光管は、その外表面に排気管チ
ップオフ部が形成されていることとしたものである。請
求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明にお
いて、反射鏡は、その反射面に補助導線の取り出し穴が
形成されていることとしたものであり、補助導線は反射
面の取り出し穴を介して外部接続端子と外部導線を接続
するという作用を有する。

【００２１】請求項６に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、主電極は、その主電極間隔が３ｍ
ｍ以下であることを特徴としたものであり、非常に高輝
度な発光体が形成されるという作用を有する。

【００２２】請求項７に記載の発明は、発光管と、前記
発光管の両端に形成された封止部と、前記封止部に封着
されるとともに前記発光管の内部において所定の間隔で
対向配置された一対の主電極と、前記封止部に封着され
るとともにその内部において前記主電極と接続される金
属箔と、前記封止部の内部において前記金属箔と接続さ
れ封止部から外部に導出するための外部導線と、前記発
光部から放射される光を略同一方向に反射する反射鏡
と、前記発光管の外表面の一部に形成された保温膜とを
備えた光源装置であって、前記反射鏡の開口部側に位置
する前記主電極の先端と前記保温膜の前記発光管の外表
面における境界部とが前記反射鏡の中心軸となす角をθ
１とし、前記反射鏡の開口部側に位置する前記主電極の
先端と前記反射鏡の開口部の内径とが前記反射鏡の中心
軸となす角をθ２としたとき、θ１≦θ２を満足するよ
うに、前記保温膜を形成したことを特徴としたものであ
り、本来、反射鏡で反射されるべき光のうち保温膜で遮
光されていた光も反射鏡で有効に反射されることにな
り、集光効率の極めて高い光源装置を実現できるという
作用を有する。

【００２３】請求項８に記載の発明は、主電極間を結ぶ
軸心が反射鏡の中心軸とほぼ一致し、かつ主電極間の重
心が反射鏡の底部側の焦点位置とほぼ一致することを特
徴ととしたものであり、反射鏡の中心軸と平行な光束を
得ることができるという作用を有する。

【００２４】請求項９に記載の発明は、発光管と、前記
発光管の両端に形成された封止部と、前記封止部に封着
されるとともに前記発光管の内部において所定の間隔で
対向配置された一対の主電極と、前記封止部に封着され
るとともにその内部において前記主電極と接続される金
属箔と、前記封止部の内部において前記金属箔と接続さ
れ封止部から外部に導出するための外部導線と、前記発
光部から放射される光を略同一方向に反射する反射鏡と
を備えた光源装置であって、前記発光管の外表面の一部
に反射膜を形成したことを特徴としたものであり、従
来、保温膜で遮光され損失となっていた光を反射膜で反
射することにより、効率良く利用することができ、集光
効率の極めて高い光源装置を実現できるという作用を有
する。

【００２５】請求項１０に記載の発明は、請求項８に記
載の発明において、反射鏡の開口部側に位置する主電極
の先端と反射膜の発光管の外表面における境界部とが前
記反射鏡の中心軸となす角をθ１とし、前記反射鏡の開
口部側に位置する前記主電極の先端と前記反射鏡の開口
部の内径とが前記反射鏡の中心軸となす角をθ２とした
とき、θ１＝θ２を満足するように、前記反射膜を形成
したこととしたものであり、従来、保温膜で遮光され損
失となっていた光と反射鏡の反射面に入射せず発散光と
して損失となっていた光を、効率良く利用することがで
き、集光効率の極めて高い光源装置を実現できるという
作用を有する。

【００２６】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の発明において、主電極間を結ぶ軸心が反射鏡の中
心軸とほぼ一致し、かつ主電極間の重心が反射鏡の底部
側の焦点位置とほぼ一致することを特徴としたものであ
り、反射鏡の中心軸と平行な光束を得ることができると
いう作用を有する。

【００２７】請求項１２に記載の発明は、請求項９に記
載の発明において、反射膜は、諸望の色成分の光を反射
し、それ以外の色成分の光を透過する誘電体多層膜であ
ることとしたものであり、発光体の分光分布に応じて反
射膜の分光透過率特性を適切に設定することにより、白
色時の色温度の調整が可能になるという作用を有する。

【００２８】請求項１３に記載の発明は、請求項１〜請
求項１２のいずれかに記載の光源装置と、前記光源装置
から放射される光を入射し、被照明領域を照明する照明
光を形成するリレー光学手段とを備えたことを特徴とし
たものであり、リレー光学手段により被照明領域上に極
めて均一性の高い照明光を形成できるという作用を有す
る。

【００２９】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の発明において、リレー光学手段は、光源装置の出
射側近傍に配置され複数の第１レンズを２次元状に配列
して形成された第１レンズアレイと、前記第１レンズア
レイに対して被照明領域側に配置され前記第１レンズと
同数で対をなす第２レンズを２次元状に配列して形成さ
れた第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイと被照
明領域との間に配置された第３レンズとを備え、前記第
１レンズの各々はこれに入射する光束を収斂して対応す
る第２レンズの開口に導き、前記第２レンズの各々は対
応する前記第１レンズの主平面近傍の物体の実像を前記
被照明領域と同一平面上に形成し、前記第３レンズは前
記物体の実像の重心を各々前記被照明領域の重心近傍に
重畳形式で形成することを特徴としたものであり、第１
レンズの各々はこれに入射する光束を収斂して対応する
第２レンズの開口に導き、第２レンズの各々は対応する
前記第１レンズの主平面近傍の物体の実像を前記被照明
領域と同一平面上に形成し、前記第３レンズは前記物体
の実像の重心を各々前記被照明領域の重心近傍に重畳形
式で形成することにより、被照明領域上に極めて均一性
の高い照明光を形成できるという作用を有する。

【００３０】請求項１５に記載の発明は、請求項１３ま
たは請求項１４記載の照明装置と、前記照明装置により
形成される照明光を入射し、透過率の変化として光学像
を形成する空間光変調素子と、前記空間光変調素子上の
光学像を投影する投写手段を備えたことを特徴としたも
のであり、光利用効率の極めて高い照明装置を使用し、
空間光変調素子を照明することにより、明るさを大幅に
向上できるという作用を有する。

【００３１】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
る光源装置の概略断面図である。本発明の実施の形態１
における光源装置は、メタルハライドランプ１と放物面
鏡（反射鏡）１４から構成されている。

【００３２】メタルハライドランプ１の石英ガラス製の
発光管２の内部には、タングステンからなる一対の電極
３ａ，３ｂが配置されており、これら電極３ａ，３ｂ
は、それぞれ主電極４ａ，４ｂ、金属箔であるモリブデ
ン箔５ａ，５ｂ、外部導線であるモリブデンワイヤ６
ａ，６ｂにより構成されている。主電極４ａ，４ｂの電
極間距離は２ｍｍであり、主電極４ａ，４ｂ間には非常
に高輝度な発光体が形成される。なお、主電極４ａ，４
ｂの電極間距離は３ｍｍ以下であることが好ましい。

【００３３】また発光管２の外表面には、排気管チップ
オフ部７が設けられ、さらに放物面鏡１４の開口部側に
位置する発光管２の外表面には発光管内部の蒸気圧を高
めるために保温膜８が形成されている。発光管２の内部
には、所定量の水銀、沃化ディスプロシウム、沃化ネオ
ジウム、沃化セシウムとともに始動用ガスとしてアルゴ
ンガスが封入されている。

【００３４】また発光管２の両端には封止部９ａ，９ｂ
が設けられ、この部分でモリブデン箔５ａ，５ｂは封止
され、モリブデンワイヤ６ａ，６ｂは封止部９ａ，９ｂ
から外部にそれぞれ導出される。

【００３５】放物面鏡１４の開口部側に位置するモリブ
デンワイヤ６ａの先端部には、その周りに回転可能な接
続金具１０が設けられ、接続金具１０の外周部に引き出
し用リード線１１の一端がスポット溶接などで接続され
ている。また、始動性を高めるめ、発光管２の外表面に
沿わせて始動用リード線１２が配置されており、この始
動用リード線１２は、モリブデンワイヤ６ａに接続され
ている。

【００３６】また放物面鏡１４の筒部側に位置するモリ
ブデンワイヤ６ｂには金属製の口金１３が設けられてお
り、この口金１３は、放物面鏡１４の筒部に主電極４
ａ，４ｂ間を結ぶ軸心１５と放物面鏡１４の中心軸１６
とが同軸上となるように挿入され、かつ、電極間の重心
１５ａと放物面鏡１４の底部側に存在する焦点位置とが
およそ一致するように調整された後、セメント１７で固
定される。

【００３７】放物面鏡１４の内面すなわち反射面には赤
外線を透過し、可視光を反射する多層膜１８を蒸着して
いる。また、反射面には補助導線である引き出し用リー
ド線１１を放物面鏡１４の外部に取り出すための取り出
し穴１９を設け、この穴１９を通して引き出し用リード
線１１の他端が外部接続端子２０に接続されている。

【００３８】図２は、放物面鏡１４の開口部側に位置す
るモリブデンワイヤ６ａの先端部の拡大図、図３は、図
２のＡ−Ａ’断面図であり、これら図２と図３に基づい
て接続金具１０の構成を詳細に説明する。

【００３９】接続金具１０は、２つの半円状の導体金具
１０ａ，１０ｂから構成され、一方の半円状金具１０ａ
の両接続端面にはそれぞれ突起部２１が形成され、他方
の半円状金具１０ｂの両接続端面には突起部２１を挿入
するための挿入穴２２が形成されている。また、モリブ
デンワイヤ６ａの先端部には溝６ｃが形成されており、
接続金具１０の内径はこの溝部６ｃの外径とおよそ等し
くしている。

【００４０】接続金具１０は、半円状金具１０ａ，１０
ｂを、モリブデンワイヤ６ａの溝部６ｃを囲むように配
置し、突起部２１を挿入穴２２にはめ込んで形成され
る。モリブデンワイヤ６ａの溝部６ｃの外径と接続金具
１０の内径はおよそ等しいことから、モリブデンワイヤ
６ａの周りに回転できる程度の圧力で、半円状金具１０
ａ，１０ｂは圧着される。また引き出し用リード線１１
は、接続金具１０の外周部にスポット溶接などにより接
続される。

【００４１】このように、引き出し用リード線１１をモ
リブデンワイヤ６ａに直接接続するのではなく、接続金
具１０を介して接続することにより、引き出し用リード
線１１をモリブデンワイヤ６ａの周りに自由に回転する
ことができる。

【００４２】上記構成によれば、図４に示すように、放
物面鏡１４の中心軸方向をｚ軸、それと直交する２方向
をｘ軸とｙ軸、またｚ軸に対してランプ１の回転方向を
θとすると、ランプ１と放物面鏡１４との位置調整をす
る際、ｘｙｚ軸方向に加え、θ軸方向の調整が可能とな
る。これにより、放物面鏡１４に対するランプ１の位置
調整精度が大幅に向上し、ランプ１の放射する光を諸望
の位置に効率良く集光することができる。 （実施の形態２）図５は本発明の実施の形態２における
光源装置のモリブデンワイヤ６ａと引き出し用リード線
１１の接続を示す図である。

【００４３】実施の形態２においては、実施の形態１の
接続金具１０に代えて、モリブデンワイヤ６ａの先端付
近に接続金具２４を接続し、接続金具２４の外周部に引
き出し用リード線１１を接続している。なお、モリブデ
ンワイヤ６ａには上記溝６ｃは設けてなく、モリブデン
ワイヤ６ａの先端部に、接続金具２４の滑り落ちを防止
するためのストッパ６ｄを設けている。

【００４４】接続金具２４は、モリブデンワイヤ６ａの
外周に沿って配置された複数の球状導体２５と、それら
を保持するためのリング状導体金具２６により構成され
ている。

【００４５】本構成においても、引き出し用リード線１
１をモリブデンワイヤ６ａの周りに自由に回転すること
ができ、これにより放物面鏡１４に対するランプ１の位
置調整精度が大幅に向上し、ランプ１の放射する光を諸
望の位置に効率良く集光することが可能となる。

【００４６】なお、接続金具は、実施の形態１，２の構
成に限定するものではない。引き出し用リード線１１を
モリブデンワイヤ６ａの周りに自由に回転する構成であ
れば、本発明の接続金具として使用することができる。 （実施の形態３）図６は本発明の実施の形態３における
光源装置の概略断面図である。なお、実施の形態１の図
１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００４７】実施の形態３のメタルハライドランプ３１
は、実施の形態１の保温膜８に代えて、下記の条件を満
たす保温膜３２を設けている。すなわち、放物面鏡１４
の開口部側に位置する主電極４ａの先端部と発光管上の
保温膜３２の境界部とが放物面鏡１４の中心軸１６とな
す角をθ１、放物面鏡１４の開口部側に位置する主電極
４ａの先端と放物面鏡１４の開口部の内径とが放物面鏡
１４の中心軸１６となす角をθ２とすると、 θ１≦θ２ となるように、保温膜３２を形成している。

【００４８】上記構成により、従来構成において、本
来、放物面鏡１４で反射されるべき光のうち保温膜３２
で遮光されていた光も放物面鏡１４で有効に反射される
ことになり、集光効率の極めて高い光源装置を実現でき
る。

【００４９】なお、実施の形態における接続金具１０に
代えて、実施の形態２の接続金具２４を使用してもよ
い。 （実施の形態４）図７は本発明の実施の形態４における
光源装置の概略断面図である。なお、実施の形態１の図
１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００５０】実施の形態４のメタルハライドランプ３５
は、実施の形態１の保温膜８に代えて、下記の条件を満
たす反射膜３６を設けている。すなわち、放物面鏡１４
の開口部側に位置する主電極４ａの先端部と発光管上の
反射膜３６の境界部とが放物面鏡１４の中心軸１６とな
す角をθ１、放物面鏡１４の開口部側に位置する主電極
４ａの先端と放物面鏡１４の開口部の内径とが放物面鏡
１４の中心軸１６となす角をθ２とすると、 θ１＝θ２ となるように、反射膜３６を形成している。

【００５１】反射膜３６は、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2
で構成され、発光管２内の蒸気圧を高める保温膜と同様
の作用を有するとともに、光利用効率を向上する効果が
ある。

【００５２】具体的な作用を図８に基づいて説明する。
主電極４ａ，４ｂ間に形成される発光体３８から放射さ
れる光のうち、反射膜３６で反射される光は、放物面鏡
１４の反射面（多層膜）１８の反射光３９として開口部
より出射する。従来は、反射膜３６の代わりに薄いセメ
ント層による保温膜８が形成されていたが、セメント層
は反射作用を有しないので、この部分に入射した光は、
吸収もしくは散乱され損失していた。また、反射膜３６
を形成しない場合、発光管２を透過する光は放物面鏡１
４の反射面１８に入射せず、発散光４０として損失して
いた。

【００５３】さらに、反射膜３６を発光管２の外表面に
形成した場合であっても、図７において θ１＜θ２ の条件下では、放物面鏡１４の反射面１８、発光管２の
外表面に形成された反射膜３６のいずれにも入射しない
発散光が存在するため、このような発散光は光損失とな
る。また、 θ１＞θ２ の条件下では、本来、放物面鏡１４の周辺部に入射する
光が反射膜３６で反射される。このような光は、反射膜
３６で反射された後、再び放物面鏡１４の反射面１８で
反射されるが、２度の反射により反射光の強度が低減す
る。

【００５４】それ故、本実施の形態では、 θ１＝θ２ となるように、反射膜３６を形成している。

【００５５】このように、従来、放物面鏡１４の反射面
１８に入射せず発散光として損失となっていた光も、効
率良く利用することができ、集光効率の極めて高い光源
装置を実現できる。

【００５６】なお、反射膜３６は、発光管２の外表面に
銀を蒸着したものであってもよい。この場合、銀の酸化
を防止するため、その表面にＳｉＯ2 などを蒸着する
とよい。

【００５７】また、反射膜３６は、ＴｉＯ2 、ＳｉＯ2
などを積層してなる誘電体多層膜であってもよい。こ
の誘電体多層膜が、たとえば緑色成分の光のみを反射す
る誘電体多層膜であれば、青色、赤色成分の光は反射膜
３６を透過し発散光となるので集光されない。この場
合、光源装置で集光した光の分光分布は、ランプ３５の
分光分布と比較して、緑色成分が多くなる。

【００５８】液晶プロジェクタのような投写型表示装置
では、白色時の色温度が非常に重要となる。それ故、発
光体３８の分光分布に応じて反射膜３６の分光透過率特
性を適切に設定することにより、白色時の色温度の調整
が可能になる。

【００５９】なお、実施の形態における接続金具１０に
代えて、実施の形態２の接続金具３２を使用してもよ
い。 （実施の形態５）図９は本発明の実施の形態５における
照明装置の構成図である。

【００６０】図９において、４１は実施の形態１と同一
の光源装置であり、光源装置４１から出射する光は、Ｕ
Ｖ−ＩＲカットフィルタ４２により紫外線と赤外線が取
り除かれ、リレー光学系４３へ入射する。

【００６１】リレー光学系４３は、第１レンズアレイ４
５と第２レンズアレイ４６とビーム合成レンズ４７とに
より構成されている。リレー光学系４３は、被照明領域
４９上に極めて均一性の高い照明光を形成する。この
時、被照明領域４９の重心５０は放物面鏡１４の中心軸
である光軸５１とはおよそ一致する。

【００６２】図１０に第１レンズアレイ４５の構成の一
例を示す。第１レンズアレイ４５は、矩形の開口を有す
る第１レンズ４５ａを２次元状に配列して構成される。
第１レンズ４５ａは平凸レンズであり、全ての凸面を同
一の面上に形成している。第１レンズ４５ａの開口の中
心に相当する点４５ｂ上を光軸５１が通過するように配
置する。

【００６３】図１１に第２レンズアレイ４６の構成の一
例を示す。第２レンズアレイ４６は、第１レンズ４５ａ
と同数で対をなす第２レンズ４６ａを、同様に配列して
構成される。第２レンズアレイ４６の開口の中心に相当
する点４６ｂ上を光軸５１が通過するように配置する。

【００６４】図１２に基づいて、第１レンズアレイ４
５、第２レンズアレイ４６、ビーム合成レンズ４７の作
用を説明する。光軸５１と平行な光軸５２上にある一対
の第１レンズ４５ａと第２レンズ４６ａに着目し、これ
に関係する要素のみを記載する。１４ａは放物面鏡１４
の一部、１ａはランプ１の形成する発光体、４７ａはビ
ーム合成レンズ４７の一部である。

【００６５】発光体１ａから放射された光の一部は、放
物面鏡１４ａにより反射されて光軸５１とおよそ平行に
進行する光束となり、第１レンズ４５ａに入射する。第
１レンズ４５ａの出射側焦点は、対応する第２レンズ４
６ａの中心近傍に配置する。これにより、第１レンズ４
５ａはこれに入射する光束を対応する第２レンズ４６ａ
の中心近傍に収斂し、主平面４６ｄ上に発光体１ａの実
像を形成する。

【００６６】第２レンズ４６ａとビーム合成レンズ４７
ａは、対応する第１レンズ４５ａの主平面４５ｄ上の物
体の実像を、被照明領域４９上に形成する。倍率は、第
１レンズ４５ａに入射する光束の断面が、拡大されて被
照明領域４９の全域に到達するように定める。ビーム合
成レンズ４７ａは、光軸５２上を進行する光線を適切に
屈折させて被照明領域４９の重心５０に到達させる。

【００６７】他のレンズについても同様の作用により、
第１レンズ４５ａの主平面４５ｄ上の物体の実像が対応
する第２レンズ４６ａにより拡大され、ビーム合成レン
ズ４７により被照明領域４９、たとえば液晶パネルの有
効表示領域上に重ね合わせられる。これにより極めて均
一性の高い照明光を実現できる。

【００６８】本実施の形態においては、ランプ１と放物
面鏡１４の相対位置を調整する際、ランプ１を上下、左
右、および光軸５１方向に加えて、光軸５１の回転方向
にも移動することができる。

【００６９】図１３，図１４は、第２レンズ４６ａの主
平面４６ｄ上に形成される発光体１ａの実像の模式図で
あり、ランプ１の位置との関係を示す。第２レンズアレ
イ４６の外形、および個々の第２レンズ４６ａの境界を
破線で示す。具体的に、図１３と図１４では、光軸５１
の回転方向に対するランプ１の位置が異なる。図１３で
は、発光体１ａの実像５４上に、ランプ１の排気管チッ
プオフ部７の像５５と始動用リード線１２による像５６
が形成されており、光損失を生じている。一方、図１４
では、発光体１ａの実像５４上とは異なる位置に排気管
チップオフ部７の像５５、始動用リード線１２の像５６
が形成されているため、光損失は生じない。このよう
に、第２レンズ４６ａの主平面４６ｄ上に排気管チップ
オフ部７の像５５や始動用リード線１２の像５６が形成
されるのは、ランプ１の排気管チップオフ部７と始動用
リード線１２が、発光体１ａの近傍に存在からである。

【００７０】本実施の形態においては、ランプ１と放物
面鏡１４の相対位置を調整する際、ランプ１を上下、左
右、および光軸５１方向に加えて、光軸５１の回転方向
にも調整できるために、図１４のような光損失の無い実
像５４が得られるようにランプ１の位置を調整し、セメ
ント１７により放物面鏡１４に固定している。

【００７１】これにより、従来、問題であった排気管チ
ップオフ部７と始動用リード線１２の像による光損失を
大幅に低減でき、光利用効率の極めて高い照明装置を実
現できる。 （実施の形態６）図１５は本発明の実施の形態６におけ
る投写型表示装置の構成図である。

【００７２】本発明の投写型表示装置は、照明光学系６
１と、フィールドレンズ６２と、空間光変調素子である
ツイストネマチック液晶パネル６３と、投写手段である
投写レンズ６４により構成されている。照明光学系６１
は、図９に示した照明装置と同一の構成としている。

【００７３】照明光学系６１の被照明領域近傍に配置し
たフィールドレンズ６２は、入射光を光軸５１におよそ
平行な光に変換する。フィールドレンズ６２の出射光
は、液晶パネル６３に入射し、液晶パネル６３上には、
透過率の変化として光学像が形成される。液晶パネル６
３の出射光は、投写レンズ６４に入射し、液晶パネル６
３上の光学像をスクリーン上（図示せず）に拡大投影す
る。

【００７４】上記構成によれば、光利用効率の極めて高
い照明光学系６１で液晶パネル６３を照明することによ
り、投写型表示装置の明るさを大幅に向上できる。照明
光学系６３に用いる光源装置４１として、図７に示す光
源装置を使用し、反射膜３６の分光透過率特性を適切に
設定すれば、明るさが向上するとともに、投写型表示装
置の白色時の色温度を改善できる。

【００７５】なお、上記実施の形態１〜６において、反
射鏡として放物面鏡１４を用いた例を示したが、これに
限定するものではない。用途に応じて諸望の領域に光を
集光できるものであれば良く、たとえば楕円面鏡なども
使用することができる。

【００７６】また、ランプとしてメタルハライドランプ
１を用いた例を示したが、これに限定するものではな
い。一対の電極間にアーク放電による高輝度な発光体を
形成するショートアーク放電ランプであればよく、たと
えば超高圧水銀ランプなども使用することができる。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明の光源装置によれ
ば、補助導線を外部導線の周りに回転可能としたことに
より、位置調整時に発光管を光軸の周りに自在に回転で
き、光源装置の集光効率を向上できるという有利な効果
が得られる。さらに、このような光源装置を使用するこ
とにより、光利用効率が極めて高く、照明むらの少ない
照明光を形成することができる照明装置を提供すること
ができ、またこのような照明装置を使用することによ
り、明るく、高画質な投写型表示装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における光源装置の構成
を示す概略断面図である。

【図２】同光源装置のランプの先端部の構造を示す概略
構成図である。

【図３】同光源装置の接続金具の構造を示す概略構成図
である。

【図４】同光源装置のランプの位置調整方向を説明する
ための概略構成図である。

【図５】本発明の実施の形態２における光源装置の接続
金具の構造を示す概略構成図である。

【図６】本発明の実施の形態３における光源装置の構成
を示す概略断面図である。

【図７】本発明の実施の形態４における光源装置の構成
を示す概略断面図である。

【図８】同光源装置の反射膜の作用を説明する概略断面
図である。

【図９】本発明の実施の形態５における照明装置の概略
構成図である。

【図１０】同照明装置の第１レンズアレイの構成を示す
概略構成図である。

【図１１】同照明装置の第２レンズアレイの構成を示す
概略構成図である。

【図１２】同照明装置のリレー光学系の作用を説明する
概略構成図である。

【図１３】同照明装置の発光体の実像の一例を示す模式
図である。

【図１４】同照明装置の発光体の実像の他の例を示す模
式図である。

【図１５】本発明の実施の形態６における投写型表示装
置の概略構成図である。

【図１６】従来の投写型表示装置の構成を示す概略構成
図である。

【図１７】従来の光源装置の構成を示す概略断面図であ
る。

【図１８】従来の光源装置のランプ位置調整方法を説明
するための概略構成図である。

【符号の説明】

１，３１，３５ メタルハライドランプ ２ 発光管 ３ａ，３ｂ 電極 ４ａ，４ｂ 主電極 ５ａ，５ｂ モリブデン箔（金属箔） ６ａ，６ｂ モリブデンワイヤ（外部導線） ７ 排気管チップオフ部 ８，３２ 保温膜 ９ａ，９ｂ 封止部 １０，２４ 接続金具（接続手段） １１ 引き出し用リード線（補助導線） １２ 始動用リード線 １３ 口金 １４ 放物面鏡（反射鏡） １５ 軸心 １６，５１ 放物面鏡の中心軸 １７ セメント １８ 多層膜 １９ 取り出し用穴 ２０ 外部接続端子 ２５ 球状導体 ２６ リング状導体金具 ３６ 反射膜 ４１ 光源装置 ４３ リレー光学系 ４５ 第１レンズアレイ ４５ａ 第１レンズ ４６ 第２レンズアレイ ４６ａ 第２レンズ ４７ ビーム合成レンズ ４９ 被照明領域 ６１ 照明光学系 ６２ フィールドレンズ ６３ 液晶パネル（空調光変調素子） ６４ 投写レンズ（投写手段）

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光管と、 前記発光管の両端に形成された封止部と、 前記封止部に封着されるとともに前記発光管の内部にお
   いて所定の間隔で対向配置された一対の主電極と、 前記封止部に封着されるとともにその内部において前記
   主電極と接続される金属箔と、 前記封止部の内部において前記金属箔と接続され封止部
   から外部に導出するための外部導線と、 前記発光管から放射される光を略同一方向に反射する反
   射鏡と、 外部接続端子に接続された補助導線と、 前記補助導線を前記反射鏡の開口部側に位置する前記外
   部導線と接続するとともに、前記補助導線を前記外部導
   線の周りに回転可能な構成とした接続手段とを備えたこ
   とを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】 主電極間を結ぶ軸心が反射鏡の中心軸と
   ほぼ一致し、かつ主電極間の重心が反射鏡の底部側の焦
   点位置とほぼ一致することを特徴とする請求項１記載の
   光源装置。
3. 【請求項３】 接続手段を、外部導線の周りに配置され
   る複数の球状導体と、前記複数の球状導体の周りに配置
   されるリング状導体金具とにより構成したことを特徴と
   する請求項１記載の光源装置。
4. 【請求項４】 発光管は、その外表面に排気管チップオ
   フ部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   光源装置。
5. 【請求項５】 反射鏡は、その反射面に補助導線の取り
   出し穴が形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の光源装置。
6. 【請求項６】 主電極は、その主電極間隔が３ｍｍ以下
   であることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
7. 【請求項７】 発光管と、 前記発光管の両端に形成された封止部と、 前記封止部に封着されるとともに前記発光管の内部にお
   いて所定の間隔で対向配置された一対の主電極と、 前記封止部に封着されるとともにその内部において前記
   主電極と接続される金属箔と、 前記封止部の内部において前記金属箔と接続され封止部
   から外部に導出するための外部導線と、 前記発光部から放射される光を略同一方向に反射する反
   射鏡と、 前記発光管の外表面の一部に形成された保温膜とを備え
   た光源装置であって、 前記反射鏡の開口部側に位置する前記主電極の先端と前
   記保温膜の前記発光管の外表面における境界部とが前記
   反射鏡の中心軸となす角をθ１とし、 前記反射鏡の開口部側に位置する前記主電極の先端と前
   記反射鏡の開口部の内径とが前記反射鏡の中心軸となす
   角をθ２としたとき、 θ１≦θ２ を満足するように、前記保温膜を形成したことを特徴と
   する光源装置。
8. 【請求項８】 主電極間を結ぶ軸心が反射鏡の中心軸と
   ほぼ一致し、かつ主電極間の重心が反射鏡の底部側の焦
   点位置とほぼ一致することを特徴とする請求項７記載の
   光源装置。
9. 【請求項９】 発光管と、 前記発光管の両端に形成された封止部と、 前記封止部に封着されるとともに前記発光管の内部にお
   いて所定の間隔で対向配置された一対の主電極と、 前記封止部に封着されるとともにその内部において前記
   主電極と接続される金属箔と、 前記封止部の内部において前記金属箔と接続され封止部
   から外部に導出するための外部導線と、 前記発光部から放射される光を略同一方向に反射する反
   射鏡とを備えた光源装置であって、 前記発光管の外表面の一部に反射膜を形成したことを特
   徴とする光源装置。
10. 【請求項１０】 反射鏡の開口部側に位置する主電極の
    先端と反射膜の発光管の外表面における境界部とが前記
    反射鏡の中心軸となす角をθ１とし、 前記反射鏡の開口部側に位置する前記主電極の先端と前
    記反射鏡の開口部の内径とが前記反射鏡の中心軸となす
    角をθ２としたとき、 θ１＝θ２ を満足するように、前記反射膜を形成したことを特徴と
    する請求項８記載の光源装置。
11. 【請求項１１】 主電極間を結ぶ軸心が反射鏡の中心軸
    とほぼ一致し、かつ主電極間の重心が反射鏡の底部側の
    焦点位置とほぼ一致することを特徴とする請求項１０記
    載の光源装置。
12. 【請求項１２】 反射膜は、諸望の色成分の光を反射
    し、それ以外の色成分の光を透過する誘電体多層膜であ
    ることを特徴とする請求項９記載の光源装置。
13. 【請求項１３】 請求項１〜請求項１２のいずれかに記
    載の光源装置と、 前記光源装置から放射される光を入射し、被照明領域を
    照明する照明光を形成するリレー光学手段とを備えたこ
    とを特徴とする照明装置。
14. 【請求項１４】 リレー光学手段は、 光源装置の出射側近傍に配置され複数の第１レンズを２
    次元状に配列して形成された第１レンズアレイと、 前記第１レンズアレイに対して被照明領域側に配置され
    前記第１レンズと同数で対をなす第２レンズを２次元状
    に配列して形成された第２レンズアレイと、 前記第２レンズアレイと被照明領域との間に配置された
    第３レンズとを備え、 前記第１レンズの各々はこれに入射する光束を収斂して
    対応する第２レンズの開口に導き、前記第２レンズの各
    々は対応する前記第１レンズの主平面近傍の物体の実像
    を前記被照明領域と同一平面上に形成し、前記第３レン
    ズは前記物体の実像の重心を各々前記被照明領域の重心
    近傍に重畳形式で形成することを特徴とする請求項１３
    記載の照明装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３または請求項１４記載の照
    明装置と、 前記照明装置により形成される照明光を入射し、透過率
    の変化として光学像を形成する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子上の光学像を投影する投写手段を備
    えたことを特徴とする投写型表示装置。