WO2004104689A1 - 光源装置、照明光学装置、プロジェクタ、および光源装置の製造方法 - Google Patents

光源装置、照明光学装置、プロジェクタ、および光源装置の製造方法 Download PDF

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WO2004104689A1
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light source
reflecting mirror
reflector
center
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Shohei Fujisawa
Takeshi Takezawa
Hiroyuki Kobayashi
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Seiko Epson Corporation
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Definitions

  • Light source device illumination optical device, projector, and method of manufacturing light source device
  • the present invention provides, for example, a light emitting tube having a light emitting portion in which discharge light emission is performed between electrodes, a first reflecting mirror for emitting a light beam emitted from the light emitting tube in a fixed direction, and interposing the light emitting portion therebetween.
  • the present invention relates to a light source device, an illumination optical device, a projector, and a method of manufacturing a light source device, the light source device including a second reflecting mirror provided on a side opposite to the first reflecting mirror.
  • an arc tube having a light emitting section, a first reflection for aligning and emitting a light beam emitted from the light emitting section in a certain direction
  • a second reflector is provided at a position opposite to the first reflector with the arc tube interposed therebetween, so that light that is emitted from the arc tube and is not used as stray light can be used.
  • the relative positions of the arc tube, the first reflecting mirror and the second reflecting mirror must be adjusted in order to set the luminance of the light beam emitted from the illuminating device and the position of the focal point to desired values. High precision is required for position adjustment.
  • An object of the present invention is to provide a light source device, an illumination optical device, a projector, and a method of manufacturing a light source device in which the illuminance of an emitted light beam does not decrease.
  • a light source device includes: a light emitting tube having a light emitting portion in which discharge light emission is performed between electrodes; a first reflecting mirror that aligns and emits a light beam emitted from the light emitting tube in a certain direction;
  • a light source device comprising a second reflecting mirror provided on the opposite side of the first reflecting mirror, wherein the first reflecting mirror has an elliptical curved reflecting surface, and the reflecting surface of the first reflecting mirror ' Has a first focus and a second focus, the center of discharge light emission between the electrodes, The first focal point of the first reflecting mirror does not coincide with the first reflecting mirror, and a light beam emitted from the center of discharge light emission between the electrodes and reflected by the second reflecting mirror forms a light source of the reflecting light source of the second reflecting mirror.
  • the center does not coincide with the center of the discharge light emission between the electrodes and the first focal point of the first reflecting mirror, and the center does not coincide with the center of the discharge light emission between the electrodes, the first focal point of the first reflecting mirror and the above.
  • the center of the reflection light source of the second reflector is arranged on a straight line perpendicular to a straight line connecting the first focus and the second focus of the first reflector.
  • the first focal point of the first reflecting mirror is formed on a straight line perpendicular to a straight line connecting the first focal point and the second focal point of the first reflecting mirror. It is preferably arranged between the center and the center of the reflection light source of the second reflector.
  • the first focal point of the first reflecting mirror, the center of the discharge light emission between the electrodes, and the second reflecting point are on a straight line perpendicular to the straight line connecting the first focal point and the second focal point of the first reflecting mirror. Since the center of the reflecting light source of the mirror is arranged, and the first focal point of the first reflecting mirror is arranged between the center of the discharge light emission between the electrodes and the center of the reflecting light source of the second reflecting mirror, The light beam can be converged near the second focal point of the reflecting mirror, and the illuminance of the light beam emitted from the light source device can be improved.
  • a first focal point of the first reflecting mirror is arranged at a position closer to a center of discharge light emission between the electrodes than to a center of a reflection light source of the second reflected light. Because the first focal point of the first reflector, which is located between the center of the reflected light source of the second mirror and the center of discharge light emission between the electrodes, is located closer to the center of discharge light emission than the center of the reflected light source Since the first arc image formed by the luminous flux emitted from the center of the discharge light emission having a larger amount of light than the center of the reflected light source can be formed closer to the second focal point of the first reflecting mirror, the amount of light is large. A light beam mainly composed of the first arc image can be emitted to the illumination symmetry of the light source device. '
  • the second reflecting mirror is formed by depositing a reflective material on the front surface of the light emitting unit. According to the present invention, since the second reflecting mirror can be easily formed, the light source device can be easily manufactured. '
  • An illumination optical device includes: a light emitting tube having a light emitting portion in which discharge light emission is performed between electrodes; a first reflecting mirror that aligns and emits a light beam emitted from the light emitting tube in a certain direction; and An optical device including a second reflecting mirror provided on the opposite side of the first reflecting mirror with the portion interposed therebetween, and a polarization conversion optical system for aligning the light beam emitted from the light source device into one type of linearly polarized light beam and emitting the light beam
  • An illumination optical device comprising: a polarization conversion optical system, wherein the polarization conversion optical system separates an incident light beam into two types of linearly polarized light beams and has a plurality of polarization separation films having a shape having a longitudinal direction, and between the polarization separation films.
  • the light source device according to any one of the above-described light source devices, further comprising a plurality of reflective films interposed and disposed, wherein a shift direction between a center of the discharge light emission between the electrodes and a center of the reflection light source of the second reflected light.
  • a shift direction between a center of the discharge light emission between the electrodes and a center of the reflection light source of the second reflected light.
  • the shift direction between the center of the discharge light emission between the electrodes of the light source device and the center of the reflected light source of the second reflecting mirror is parallel to the longitudinal direction of the polarization separation film of the polarization conversion optical system. Therefore, even if the first arc image and the second arc image of the light beam emitted from the light source device are misaligned, the polarization conversion optics is compared with the case where the first arc image and the second arc image do not shift. There is no change in the amount of light flux incident on the polarization splitting film of the system.
  • a projector includes the light source device described above or the illumination optical device described above.
  • the same effects as those of the light source device or the illumination optical device described above can be obtained.
  • the method for manufacturing a light source device includes: a light emitting tube having a light emitting portion in which discharge light emission is performed between electrodes; a first reflecting mirror that aligns and emits a light beam emitted from the light emitting tube in a certain direction; A method of manufacturing a light source device comprising: a second reflector provided on the opposite side of the first reflector with a portion interposed therebetween, wherein a reflection image of the electrode reflected by the electrode and the second reflector is provided. The position of the second reflecting mirror with respect to the arc tube so that Adjusting the position of the second reflecting mirror adjusted with respect to the arc tube to the arc tube, and parallelizing the luminous flux radiated from the arc tube disposed on a reference.
  • the first focal point and the second focal point of the first reflecting mirror are on the reference axis on the light beam incident side of the parallelizing lens of the optical system provided with a projection screen on which an image is formed by projection.
  • the first reflector Arrange the first reflector so that it is arranged Disposing a light-emitting tube provided with the second reflecting mirror to emit light, and a first arc image formed by a light beam emitted from the light-emitting portion and directly reflected by the first reflecting mirror; Projecting, on the projection screen, a second arc image formed by a light beam emitted from a light emitting unit, reflected by the first reflecting mirror via the second reflecting mirror, and projected on the projection screen
  • the light emitting device in which the second reflecting mirror is fixed in a direction parallel to the reference axis and in a direction perpendicular to the reference axis so that the obtained first arc image and the second arc image become the brightest.
  • Parallel to the first mirror Rotating the arc tube to adjust the position of the arc tube to which the second reflector is fixed with respect to the first reflector; and adjusting the position with respect to the first reflector. Fixing the arc tube to the first reflecting mirror.
  • the first reflector while observing the first arc image and the second arc image projected on the projection screen, the first reflector is adjusted so that the first arc image and the second arc image are brightest.
  • the position of the arc tube with respect to is adjusted in the direction parallel to the reference axis and the direction perpendicular to the reference axis, and the direction of deviation between the center of the first arc image and the center of the second arc image is the polarization separation of the polarization conversion optical system. Since the position of the arc tube with respect to the first reflecting mirror is adjusted to be in a direction parallel to the longitudinal direction of the film, a light source device that emits illumination light with high illuminance can be manufactured accurately.
  • a second reflector was attached to the arc tube, and the arc tube was rotated to adjust the relative position between the first and second reflectors, so the light source lamp 11 was rotated during adjustment. It is not necessary to change the attitude of the first reflector simply by performing the above operation, so that a light source device that emits illumination light with high illuminance can be easily manufactured.
  • it is not necessary to change the posture of the elliptical reflector 12 at the time of adjustment it is possible to make the shape of the elliptical reflector 12 difficult to rotate, for example, a rectangular cross section near the opening. The range expands.
  • Another manufacturing method of a light source device includes: a light emitting tube having a light emitting portion in which discharge light emission is performed between electrodes; and a first reflecting mirror that aligns and emits a light beam emitted from the light emitting tube in a certain direction. And a second reflector provided on the opposite side of the first reflector with the light-emitting portion interposed therebetween, comprising: a light source device, wherein the electrode and the electrode reflected by the second reflector are provided. Adjusting the position of the second reflecting mirror with respect to the arc tube so as to deviate from the reflected image; and fixing the second reflecting mirror adjusted with respect to the arc tube to the light emitting tube.
  • a collimating lens disposed on a reference axis for collimating a light beam emitted from the arc tube, and a light beam splitting optical element for splitting the light beam emitted from the parallelizing lens into a plurality of partial light beams.
  • the light beam split by the light beam splitting optical element is A polarization conversion optics comprising: an imaging element that forms an image at a position; and a polarization separation film having a longitudinal direction in which the polarization directions of the partial light beams split by the light beam splitting optical element are aligned in one direction.
  • a superimposing lens for superimposing a light beam emitted from the polarization conversion optical system on an illumination area to be illuminated by the light source device; a frame member having an opening in a shape of the illumination area; A first focus and a second focus of the first reflecting mirror, on a light flux incident side of the collimating lens of an optical system including an illuminometer for measuring the illuminance of the light flux emitted from the opening of the frame member; Arranging the first reflecting mirror so that the light is arranged on the reference axis, applying a voltage to the arc tube to emit light, and adjusting the illuminance of the light beam emitted from the opening of the frame member.
  • the frame member While measuring with an illuminometer, the frame member The position of the arc tube where the second reflecting mirror is fixed in a direction parallel to the reference axis and in a direction perpendicular to the reference axis is set so that the illuminance of the light beam emitted from the opening becomes higher. -Fixing to adjust the first reflector, and measuring the illuminance of the light beam emitted from the opening of the frame member with the illuminometer, Rotating the arc tube with respect to the first reflector so that the illuminance of the light beam emitted from the opening of the member is higher, the position of the arc tube to which the second reflector is fixed. Adjusting the position of the arc tube with respect to the first reflecting mirror, and fixing the arc tube to which the second reflecting mirror adjusted in position with respect to the first reflecting mirror is fixed to the first reflecting mirror. And a process.
  • the second reflecting mirror is configured such that the illuminance of the light beam emitted from the opening of the frame member having the same shape as the shape of the illumination area to be illuminated by the light beam emitted from the light source device is higher. Since the position of the fixed arc tube is adjusted with respect to the first reflecting mirror, it is possible to easily manufacture a light source device that emits illumination light with higher illuminance to an illumination area to be illuminated by the light source device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a projector 1 to which a light source device and an illumination optical device according to an embodiment of the present invention are applied.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the light source device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of an arc tube according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the polarization conversion optical system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partially enlarged plan sectional view of the polarization conversion optical system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view of the second lens array according to the embodiment of the present invention when viewed from a direction along the optical axis.
  • FIG. 7 is a view showing an arc image by the light source device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 ′ is a view showing an arc image by the light source device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view of a second lens array according to a comparative example of the embodiment of the present invention as viewed from a direction along an optical axis.
  • FIG. 10 is a diagram showing an arc image by the light source device according to the comparative example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing an arc image by the light source device according to the comparative example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic view for explaining a method of manufacturing the light source device or the illumination optical device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view for explaining a method of manufacturing the light source device or the illumination optical device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic view for explaining the method for manufacturing the light source device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a projector 1 to which an illumination optical device according to a first embodiment of the present invention has been applied.
  • the projector 1 is an optical device that modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image, and enlarges and projects the image on a screen.
  • the light source lamp unit 1,0 as a light source device , Uniform illumination optical system 20, color separation optical system 30, relay optical system 35, optical device 40, and projection lens 50, comprising: optical system 20-35
  • the optical element is positioned and adjusted and housed in the optical component housing 2 in which a predetermined reference axis A is set.
  • the light source lamp unit 10 and the uniform illumination optical system 20 constitute the illumination optical device 3.
  • the light source lamp unit 10 illuminates the optical device 40 by aligning and emitting light beams emitted from the light source lamp 11 in a certain direction, and illuminates the optical device 40.
  • the light source lamp 11 and the elliptical reflector 1 will be described in detail later. 2. It has a sub-reflector 13 and a parallelizing concave lens 14.
  • the sub-reflector 13 By using the sub-reflector 13 in this way, the light beam emitted from the light source lamp 11 to the opposite side (front side) to the elliptical reflector 12 is forwarded by the sub-reflector 13. Since the light is reflected to the rear, even if the elliptical curved surface on the front side of the elliptical reflector 12 is small, almost all of the light emitted from the light source lamp 11 is incident on the elliptical reflector 12. Can be emitted in a fixed direction, and the optical axis of the elliptical reflector 1 and 2 Directional dimensions can be reduced.
  • the length of the elliptical reflector 1 2 in the optical axis direction is smaller than the length of the light source lamp 1 1.
  • the light source lamp 1 1 When the light source lamp 1 1 is mounted on the elliptical reflector 1 2, the light source lamp 1 1 The portion protrudes from the light exit opening of the elliptical reflector 12.
  • the light beam emitted as convergent light with the emission directions aligned to the front of the device by the elliptical reflector 12 is collimated by the collimating concave lens 14 and enters the uniform illumination optical system 20. .
  • the light source lamp unit 10 is detachable from the optical component casing 2 so that it can be replaced when the light source lamp 11 is ruptured or its brightness is reduced due to its life.
  • the uniform illumination optical system 20 is an optical system that divides the light beam emitted from the light source lamp unit 10 into a plurality of partial light beams and equalizes the in-plane illuminance of the illumination area, and includes a first lens array 21 and a first lens array 21. It has a two-lens array 4 13, a polarization conversion optical system 23, and a superimposing lens 24.
  • the first lens array 21 has a function as a light beam splitting optical element that splits the light beam emitted from the light source lamp unit 10 into a plurality of partial light beams, and has a matrix shape in a plane orthogonal to the reference axis A. It is configured with a plurality of small lenses arranged, and the contour shape of each small lens is the shape of the image forming area of the liquid crystal panels 42 R, 42 G, and 42 B constituting the optical device 40 described later. It is set to be almost similar to.
  • the second lens array 4 13 is an optical element that collects a plurality of partial luminous fluxes divided by the first lens array 21 together with the superimposing lens 24, and has a reference axis similar to the first lens array 21.
  • This is a configuration including a plurality of small lenses 221 arranged in a matrix in a plane orthogonal to A.
  • it is configured to include a 4 ⁇ 6 small lens 221 in a plane orthogonal to the reference axis A.
  • the contour shape of each small lens corresponds to the shape of the image forming area of the liquid crystal panels 42 R, -42 G, and 42 B. You don't need to be.
  • the polarization conversion optical system 23 adjusts the polarization direction of each partial light beam split and divided by the first lens array 21 to one-way linearly polarized light, which will be described in detail later. Plate 62. Using such a polarization conversion optical system 23 Thereby, the utilization rate of the light source light used in the optical device 40 can be improved.
  • the superimposing lens 24 condenses a plurality of partial luminous fluxes that have passed through the first lens array 21, the second lens array 4 13, and the polarization conversion optical system 23, and the liquid crystal panels 42 R, 42 G, and 4 An optical element to be superimposed on an illumination area, which is an image forming area of 2B.
  • the superimposing lens 24 is a spherical lens in this example, but an aspherical lens can also be used.
  • the color separation optical system 30 includes two dichroic mirrors 31 and 32 and reflection mirrors 33 and 34, and emits from the uniform illumination optical system 20 from the dichroic mirrors 31 and 32. It has a function of separating the plurality of divided light beams into three color lights of red (R), green (G), and blue (B).
  • the light beam emitted from the superimposing lens 24 is bent by the reflection mirror 34 and is emitted to the dike opening mirrors 31 and 32.
  • the dichroic mirrors 31 and 32 are optical elements formed on a substrate with a wavelength selection film that reflects light beams in a predetermined wavelength range and transmits light beams of other wavelengths.
  • the sink mirror 31 is a mirror that transmits red light and reflects other color lights.
  • the dichroic mirror 32 disposed downstream of the optical path is a mirror that reflects green light and transmits blue light.
  • the relay optical system 35 includes an entrance-side lens 36, a relay lens 38, and reflection mirrors 37 and 39, and the blue color transmitted through the dichroic mirror 32 forming the color separation optical system 30. It has a function of guiding light to the optical device 40. It is to be noted that such a relay optical system 35 is provided in the optical path of blue light because the optical path length of blue light is longer than the optical path lengths of other color lights, and thus the light utilization efficiency due to light divergence and the like. This is to prevent a decrease in In addition, the relay optical system 35 may be configured to transmit blue light among the three color lights, and may be configured to transmit other color light such as red light.
  • the red light separated by the dichroic mirror 31 described above is reflected by the reflecting mirror 3
  • the optical device 40 After being bent by 3, it is supplied to the optical device 40 via the field lens 41.
  • the green light separated by the dichroic mirror 32 is supplied to the optical device 40 via the field lens 41 as it is. Further, the blue light is condensed by the lenses 36 and 38 and the reflecting mirrors 37 and 39 that constitute the optical system 35.
  • the light is bent and supplied to the optical device 40 via the field lens 41.
  • the field lens 41 provided before the optical path of each color light of the optical device 40 converts each partial light beam emitted from the second lens array 4 13 into a light beam parallel to the reference axis A. It is provided in order to.
  • the optical device 40 modulates an incident light beam according to image information to form a color image, and includes a liquid crystal panel 42 as a light modulation device to be illuminated by the illumination optical device 3 and a color combining device. It comprises a cross dichroic prism 43 as an optical system. An incident side polarizing plate 44 is interposed between the field lens 41 and each liquid crystal panel 42R, 42G, 42B. Although not shown, each liquid crystal panel 42R , 42 G, 42 B and the cross dichroic prism 43, an exit-side polarizing plate is interposed, and the incident-side polarizing plate 44, the liquid crystal panel 42 R, 42 G, 42 B, and The light of each color light that is incident is modulated by the emission-side polarizing plate.
  • the liquid crystal panels 42R, 42G, and 42B are made of a pair of transparent glass substrates in which liquid crystal, which is an electro-optical material, is hermetically sealed.
  • liquid crystal which is an electro-optical material
  • a polysilicon TFT is provided as a switching element.
  • the polarization direction of the polarized light beam emitted from the incident side polarizing plate 44 is modulated in accordance with the image signal.
  • the image forming area for modulating the liquid crystal panels 42 R, 42 G, and 42 B is rectangular, and has a diagonal dimension of, for example, 0.7 inch.
  • the cross dichroic prism 43 is an optical element that forms a color image by synthesizing an optical image modulated for each color light emitted from the exit-side polarizing plate.
  • the cross dichroic brilliance 43 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is formed in an approximately X-shape at the interface where the right-angle prisms are bonded together. ing.
  • One of the substantially X-shaped dielectric multilayer films reflects red light, and the other dielectric multilayer film reflects blue light. The blue light is bent and aligned with the traveling direction of the green light, so that the three color lights are combined.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the light source lamp unit 10.
  • the light source lamp unit 10 includes a light source lamp 11 as a light emitting tube having a light emitting portion 11 1, and a first reflecting mirror attached to the light source lamp 11 to align light beams in a certain direction and project forward.
  • a sub-reflector 13 as a second reflector provided on the opposite side of the elliptical reflector 12 with respect to the light-emitting portion 11 of the light source lamp 11.
  • the light source lamp 11 is composed of a quartz glass tube whose central portion bulges into a sphere, the central portion is a light emitting portion 11 1, and the portions extending on both sides of the light emitting portion 11 1 are sealing portions 1 1 2 1, 1 1 2 2
  • the light source lamp 11 various arc tubes that emit light with high luminance can be used, and for example, a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, and the like can be used.
  • a pair of tungsten electrodes 1141, 1142 arranged at a predetermined distance and mercury, a rare gas, and a small amount of halogen are sealed.
  • the metal foils 1 1 5 1 and 1 1 5 2 are further connected with lead wires 1 1 3 1 and 1 1 3 2 as electrode lead wires, and these lead wires 1 1 3 1 and 1 1 3 2
  • the light source lamp 11 extends to the outside.
  • the light-emitting part .111 emits light to emit a light beam radially.
  • a dichrome wire or the like is wrapped around the sealing part '1 122' on the front side of the light source lamps 1 and 1, and when the projector 1 is started up, a current flows through the nichrome wire.
  • the light-emitting unit 111 may be preheated. If such a preheating device is provided, the halogen cycle in the light-emitting unit 111 occurs early, so that the light source lamp 11 can be quickly heated. Can be lit.
  • a tantalum oxide film, a hafnium oxide film, a titanium If an anti-reflection coating of a multilayer film including an oxide film is applied, light loss due to reflection of light passing therethrough can be reduced. ;
  • the elliptical reflector 12 has a neck-shaped portion 1 2 1 through which the sealing portion 1 1 2 1 behind the light source lamp 11 passes, and an elliptical curved-shaped reflecting portion 1 extending from the neck-shaped portion 1 2 1. It is an integral molded product made of glass with 22.
  • An insertion hole 123 is formed in the center of the Xiao-like part 121.
  • a reflective surface 124 as a cold mirror that reflects visible light and transmits red light and ultraviolet light is formed on the inner surface of the reflective portion 122 by vapor deposition of a metal thin film.
  • the first focal point F1 and the second focal point F2 of the elliptical curved surface shape of the reflecting surface 124 are arranged on the reference axis A.
  • the light emission center C 2 which is the center between the electrodes 1 1 1 4 1 and 1 1 4 2, of the light source disposed inside the reflection section 1 2 2 is located at the center of the reflection surface 1 2 4 of the elliptical rib reflector 1 2.
  • One focus F 1 is shifted in the direction perpendicular to reference axis A.
  • the sub-reflector 13 is a reflecting member that covers substantially the front half of the light-emitting part 11 of the light source lamp 11. Further, the sub-reflection mirror 13 has the sealing portion 112 inserted therein, and is fixed to the sealing portion 112 with an adhesive.
  • the sub-reflector 13 is made of a low thermal expansion material and / or a high heat conductive material, for example, an inorganic material such as quartz or alumina ceramics, and its reflection surface is formed into a concave curved surface. Like the elliptical reflectors 1 and 2, it is a field mirror.
  • the luminous flux A 1 emitted from the emission center C 2 and reflected by the sub-reflector 13 does not return to the emission center C 2, but returns to the center C 1 of the reflected light source of the sub-reflector 13. Heading.
  • the center C 1 of the reflected light source of the sub-reflector 13 is arranged on a straight line passing through the emission center C 2 and perpendicular to the reference axis A.
  • the first focal point F 1 of the elliptical reflector 1 2, the emission center C 2, and the center C 1 of the reflected light source of the sub-reflecting mirrors 1 and 3 are arranged on a straight line perpendicular to the reference axis A.
  • the first focal point F1 is arranged between the center C1 and the emission center C2.
  • the amount of deviation between the center C 2 and the center C 1 of the reflected light source is a range in which the light flux emitted from the elliptical reflector 12 can be effectively incident on the collimating concave lens 14. Further, it is preferable that the first focal point F 1 is closer to the emission center C 2 than the center C 1 of the light source.
  • the center of light emission C 2 and the center of the reflection light source C 1 are misaligned, so the light beam reflected by the sub-reflector 13 was generated between the electrodes 1 1 4 1 and 1 1 4 2
  • the light can be directed to the elliptical reflector 12 with almost no plasma absorption by the arc light source, and is emitted from the light source lamp unit 10.
  • the light source lamp unit 10 when a voltage is applied to the lead wires 1131, 1132, a discharge is generated between the electrodes 1141, 1142, and the light-emitting portion 111 emits light. Then, a light beam is emitted radially from the light emission center C2 of the light emitting portion 111. As shown in FIG. 2, of the light beams emitted from the light emission center C 2, the light beam directly directed to the elliptical reflector 12 is reflected by the reflection surface 1 2 4 of the elliptical reflector 12, and the first arc image 7 It becomes convergent light that converges to 1.
  • the center C 3 of the first arc image 7 1 is positioned opposite to the second focal point F 2 of the elliptical reflector 12 in a direction opposite to the direction in which the emission center C 2 shifts with respect to the first focal point F 1 of the elliptical reflector 12. It is out of alignment.
  • the luminous flux emitted from the luminescent center C 2 is reflected by the sub-reflector 13 to move the center C 1 of the reflected light source.
  • the light passes through to the elliptical reflector 12, is reflected again by the reflecting surface 124 of the elliptical reflector 12, and becomes convergent light that converges to the second arc image 72.
  • the center C 4 of the second arc image 7 2 is aligned with the elliptical reflector 1 2 in the direction opposite to the direction of deviation of the center C 1 of the reflection light source of the sub-reflector 13 from the first focal point F 1 of the elliptical reflector 1 2 Is shifted with respect to the second focal point F 2 of.
  • FIG. 4 shows an exploded perspective view of the polarization conversion optical system 23.
  • FIG. 5 shows a partially enlarged cross-sectional view of the polarization conversion optical system 23.
  • the polarization conversion optical system 23 is an incident light beam emitted from the light source lamp unit 10 and divided into a plurality of partial light beams by the first lens array, and condensed by the small lenses 2 21 of the second lens array 4 13. And a light-shielding plate 62 provided on the light-incident side of the polarization conversion element 61.
  • the polarization conversion element 61 is composed of a plate-like polarization separation element array 63 and a phase difference plate 64 attached to the light exit side of the polarization separation element array '63. .
  • the polarization separation element array 6 3 includes a plurality of polarization separation films 6 3 1.
  • the polarization splitting film 631 is arranged to be inclined with respect to the incident light beam, and separates the incident light beam into two types of linearly polarized light beams.
  • the reflection film 632 reflects one of the linearly polarized light beams separated by the polarization separation film 631.
  • the polarized light separating films 631 and the reflecting films 63'2 are inclined at approximately 45 ° in a plan view with respect to the light incident direction and the light emitting direction, and are alternately arranged at the same arrangement pitch. .
  • the polarization separation film 631 is formed to be long in the direction orthogonal to the reference axis A, and the long direction is the light emission center C2 of the light source lamp 11 and the center C1 of the reflected light source of the sub-reflector 13. Is parallel to the direction of shift.
  • the polarized light separating film 631 is composed of a dielectric multilayer film or the like having a pre-Star angle of about 45 ° and separates a random polarized light beam into two types of polarized light beams.
  • a light beam (S-polarized light beam) having a parallel polarization direction is reflected on the incident surface of the polarization separation film 631, and a light beam (P-polarized light beam) having a polarization direction orthogonal to the S-polarized light beam is transmitted. Is what you do.
  • the reflection film 632 is made of, for example, a single metal material such as A 1, A u, Ag, Cu, Cr or the like having high reflectivity, or an alloy containing a plurality of these metals. It reflects the S-polarized light beam reflected by the separation film 631.
  • the glass member 633 is a member through which a light beam passes, and is usually formed by processing white plate glass or the like.
  • the phase difference plate 64 is provided on the light exit side of the glass member 63 3 constituting the polarization separation element array 63.
  • One of the two types of light beams emitted from the polarization separation element array 63 is The polarization direction of the polarized light beam is rotated by 90 ° to make it the same as the polarization direction of the other linearly polarized light beam.
  • the phase difference plate 64 is a polarization separation element array.
  • the polarization direction of the P-polarized light beam that passes through the polarization separation film 631, which is attached to a portion of the light beam exit end face of the light beam 63 where the light beam transmitted through the polarization separation film 631, is emitted, is 90. Rotate.
  • the light shielding plate 62 is made of stainless steel or an A1 alloy, and is provided on the light beam incident side of the polarization separation element array 63.
  • the light-shielding plate 62 includes a plate member 621, provided corresponding to the reflection film 632, and an opening 62, formed corresponding to the polarization separation film 631. Thereby, the light shielding plate 62 blocks unnecessary light incident on the reflection film 632, and allows only the light flux incident on the polarization splitting film 631 from the second lens array 413.
  • the light beam corresponding to the invalid area is shielded by the plate member 6 21 of the light shielding plate 62.
  • the second lens array 4 13 condenses the light beam so that the light beam enters only the polarization separation film 6 31, the amount of light shielded by the light shielding plate 62 is extremely small.
  • the polarization conversion element 61 Since this incident light beam is a light beam having a random polarization direction, it is separated into a P-polarized light beam and an S-polarized light beam by the polarization separation film 631. That is, the P-polarized light beam passes through the polarization separation film 631, and the S-polarization light beam is reflected by the polarization separation film 631, so that the optical path is changed by approximately 90 °.
  • the S-polarized light beam reflected by the polarization separation film 631 is reflected by the reflection film 632, and the optical path is again converted by approximately 90 °, and travels in substantially the same direction as the light incident on the polarization conversion element 61.
  • the P-polarized light transmitted through the polarization separation film 631 enters the phase plate 64, and is emitted as an S-polarized light by rotating the polarization direction by 90 °.
  • FIG. 6 is a view formed in each small lens 2 21 of the second lens array 4 13 and the second lens array 4 13 viewed from the rear side of the optical path along the reference axis A in FIG. Aro An arc image 70 is shown.
  • the arc image 70 is a first arc image 71 (shown by a solid line in FIG. 6) due to the light beam directly reflected by the elliptical reflector 12, and is reflected by the elliptical reflector 12 via the sub-reflector 13.
  • the second arc image 7 2 (shown by a two-dot chain line in FIG. 6) is formed by the light flux.
  • the position in the plane of the second lens array 4 13 in the direction perpendicular to the reference axis A of the light emission center C 2 of the light source lamp unit 10 with respect to the reference axis A is indicated by a point C 2 ′.
  • the position of 1 in the vertical direction with respect to the reference axis A is indicated by a point C 1 ′.
  • the center R 1, the point C 2 ′, and the point C 4 ′ of the second lens array 4 13 are aligned on a reference line 1 perpendicular to the reference axis A.
  • the reference line L2 is a straight line passing through the center R1 of the second lens array 413 and perpendicular to the reference axis A and the reference line L1. It is considered that the first arc image 71 and the second arc image 72 are formed in each small lens 22 1 as described below.
  • the center of the first arc image 71 formed in each of the small lenses 22 1 is directed to the lens light of each of the small lenses 22 1 in the direction opposite to the direction in which the emission center C 2 is shifted from the first focal point F 1. Off-axis.
  • the center of the second arc image 72 formed in each small lens 22 1 is oriented in the direction opposite to the direction of displacement of the center C 1 of the reflected light source with respect to the first focal point F 1. Are shifted with respect to the optical axis of the lens.
  • the optical axis of each small lens 221, the center of the first arc image 71 and the center of the second arc image 72 are arranged on a straight line parallel to the reference line L1.
  • the first arc image 7 1 and the second arc image 7 2 in each small lens 2 2 1 have an elliptical shape whose substantially longitudinal direction is a straight line connecting the center R 1 and the optical axis center of each small lens 2 ⁇ 1. is there. Further, in each small lens 2 21, the longitudinal direction of the first arc image 71 is parallel to the longitudinal direction of the second arc image 72.
  • the longitudinal direction of the first arc 3 ⁇ 4 71 and the second arc image 72 is such that the small lens 2 21 near the reference line L 1 and far from the reference line L 2 is substantially parallel to the reference line L 1.
  • the direction is almost orthogonal to the reference line L1. That is, in the second lens array 4 13, the first arc images 70 are scattered substantially radially about the center R 1.
  • an arc image 70 of the light beam that has passed through the second lens array 4 13 in the polarization conversion optical system 23 will be described.
  • FIG. 7 and FIG. 8 show an arc image 70 that would be formed at the opening 62 2 of the light shielding plate 62 of the polarization conversion optical system 23.
  • the inclination of the first arc image 71 and the second arc image 72 with respect to the reference line L1 in the longitudinal direction depends on the position of the small lens 2 21 in the second lens array 4 13. Therefore, the amount of light loss of the partial light beam when passing through the aperture 622 of the polarization conversion optical system 23 differs depending on the position of the small lens 2 21 through which the partial light beam has passed.
  • the longitudinal direction of the arc image 72 is a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the opening 62.
  • the direction in which the center of the second arc image 72 is shifted from the center of the first arc image 71 is a direction parallel to the longitudinal direction of the opening 62. Therefore, most of the arc image 70 passes through the opening 62.
  • an arc image 70 of a light beam that has passed through the small lens 2 21 farther from the reference line L1 and closer to the reference line L2 will be described. Since the longitudinal direction of the first arc image 71 and the second arc image 72 is a direction that is substantially orthogonal to the longitudinal direction of the opening 62, the first arc image 71 and the second arc image 72 are different from each other. Both ends in the longitudinal direction are blocked by the plate member 621. Therefore, only the central part of the arc image 70 passes through the opening 62.
  • the plate member of the arc image 70 changes according to the length of the arc image in the longitudinal direction regardless of the amount of shift between the first arc image 71 and the second arc image 72. .
  • the illumination optical device 3 is arranged such that the emission center C 2 and the center of the reflected light
  • the emission center C 2 and the sub-reflector 1 Since the direction of deviation from C 1 is parallel to the longitudinal direction of the opening 62 2 of the polarization conversion optical system 23, that is, the longitudinal direction of the polarization separation film 63 1, the light is emitted from the light source lamp unit 10. Even if the first arc image 71 and the second arc image 72 of the light beam are shifted, the polarization conversion optics is compared with the case where the first arc image 71 and the second arc image 72 are not shifted. system There is no change in the amount of light flux incident on 23. Therefore, the emission center C 2 and the sub-reflector 1
  • the direction of displacement between the emission center C2 and the center C1 of the reflected light source of the sub-reflector 13 was parallel to the reference ⁇ L1, but Fig. 9, Fig. 10 and Fig.
  • the direction of displacement between the emission center C 2 and the center C 1 of the reflected light source of the sub-reflector 13 is a direction orthogonal to the reference line L 1.
  • the direction of deviation between the emission center C 2 and the center C 1 of the reflected light source of the sub-reflector 13 is the longitudinal direction of the opening 6 22 of the polarization conversion optical system 23, that is, the longitudinal direction of the polarization separation film 6 3 1 This is a direction orthogonal to the direction.
  • the difference between the illumination optical device 3 and the illumination optical device 4 is that the shift direction between the light emission center C2 and the center C1 of the reflection light source of the sub-reflector 13 differs by 90 degrees.
  • Other configurations of the illumination optical system 4 are the same as those of the illumination optical device 3, and the same components are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 9 shows an arc image 80 to be formed in each of the small lenses 2 21 of the second lens array 4 13 and the second lens array 4 13 viewed from the rear side of the optical path along the reference axis A.
  • the arc image 80 is composed of the first arc image 81 (shown by the solid line in FIG. 9) due to the light beam directly reflected by the elliptical reflector 12 and the elliptical reflector 12 through the sub-reflector 13.
  • the second arc image 82 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 9) formed by the reflected light flux.
  • the position of the light emission center C 2 of the light source lamp unit 10 in the direction perpendicular to the reference axis A of the light source lamp unit 10 is indicated by a point C 2 ′, and the reference of the center C 1 of the reflection light source of the sub-reflector 13.
  • the first arc image 81 and the second arc image 82 whose position in the vertical direction with respect to the axis A is indicated by a point C 1 ′ are considered to be formed in each small lens 22 1 as described below.
  • the center R of the second lens array 4 13 differs from the illumination optical device 3 of FIG.
  • each small lens 221, the center of the first arc image 81, and the center of the second arc image 82 are arranged on a straight line orthogonal to the reference line L1.
  • the light passing through the second lens array 4 13 is filtered by the polarization conversion optical system 23.
  • the image 80 will be described.
  • FIG. 10 and FIG. 11 show an arc image 80 that will be formed at the opening 62 2 of the light shielding plate 62 of the polarization conversion optical system 23.
  • the inclination of the first arc image 81 and the second arc image 82 with respect to the reference line L1 in the longitudinal direction is determined by the small lenses in the second lens array 41.
  • the amount of light loss of the partial luminous flux when passing through the aperture 6 22 of the polarization conversion optical system 23 varies depending on the position of the small lens 2 21 through which the partial luminous flux passes, because it varies depending on the position of 2 2 1 .
  • an arc image 80 of a light beam that has passed through the small lens 221, which is closer to the reference line L1 and farther to the reference line L2, will be described.
  • the longitudinal direction of the first arc image 81 and the second arc image 82 is substantially parallel to the longitudinal direction of the opening 62
  • the second arc image 81 with respect to the center of the first arc image 81 is formed. Since the shift direction of the center of 2 is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the opening 62, one side of the direction orthogonal to the longitudinal direction of the first arc image 81 and the second arc image 82 Is blocked by the plate member 6 21. Therefore, only the one side end of the arc image 80 can pass through the opening 622.
  • the amount of the portion of the arc image 80 blocked by the plate member 61 changes depending on the amount of displacement between the first arc image 81 and the second arc image 82. As the amount of deviation from the arc image 82 increases, the amount of light blocked by the plate member 62 increases accordingly.
  • an arc image 80 of a light beam that has passed through the small lens 2 21 farther from the reference line L1 and closer to the reference line L2 will be described.
  • the longitudinal direction of the first arc image 81 and the second arc image 82 is a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the opening 62, and the first arc image 81 and the second arc image 82 are The longitudinal side end of is cut off by the plate member 6 21.
  • the direction of displacement of the center of the second arc image 82 with respect to the center of the first arc image 81 is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the opening 62, so that the plate member 6 of the arc image 80
  • the amount of the part blocked by 21 changes depending on the amount of deviation between the first arc image 81 and the second arc image 82, and the amount of deviation between the first arc image 81 and the second arc image 82 is large. If possible, the amount of light blocked by the plate member 6 2 1 increases accordingly.
  • the illumination optical device 4 the shift direction between the center C 1 of the reflection light source of the sub-reflection mirror 13 and the emission center C 2 of the emission lamp 11 1 Since it is a long direction, that is, a direction orthogonal to the longitudinal direction of the polarization separation film 631, the light enters the polarization conversion optical system 23 according to the amount of deviation between the center C1 of the reflected light source and the emission center C2. The amount of the emitted light flux is reduced. Therefore, when the center C 1 of the reflected light source and the emission center C 2 are displaced in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the polarization separation ⁇ 631, the amount of illumination light emitted from the illumination optical device 4 depends on the amount of the deviation. Light is lost.
  • the emission center C 2 is shifted by 20 ⁇ m with respect to the center C 1 of the reflection light source of the sub-reflector 13
  • the shift amount between the center of the first arc image 71 and the center of the second arc image 72 is 4 It is about 0 ⁇ m.
  • the illuminance of the optical image emitted from the illumination optical device 4 formed on the screen 65 is The illuminance of the optical image emitted from the illumination optical device 3 is reduced by about 1.3%.
  • the illumination optics device 3 is arranged so that the emission center C2 of the light source lamp unit 10 and the center C1 of the reflection light source of the sub-reflection mirror 13 Is shifted in the direction perpendicular to the reference axis A so that the shift direction between the emission center C 2 and the center C 1 of the reflected light source of the sub-reflector 13 is parallel to the longitudinal direction of the polarization separation film 6 31.
  • a light source lamp unit 10 and a polarization conversion element 234 are arranged to prevent loss of the amount of light emitted from the illumination optical device 3.
  • the light source lamp unit 10 includes a field lens 41, a first lens array 21 and a second lens array 41 of the uniform illumination optical system 20, and a polarization conversion optical system 23. , A superimposing lens 24, and an optical system 100 having a projection screen 65 on which an image formed by the second lens array 4 13 is projected.
  • the parallelizing concave lens 14, the first lens array 21, and the second lens array 41 of the light source lamp unit 10 described above, which are arranged on the reference axis A, are shown.
  • the first and second focal points of the elliptical reflector 12 are arranged on the reference axis A in an optical system 100 having a projection screen 65 on which the image formed by the lens array 4 13 is projected.
  • the elliptical reflector 12 is arranged on the light incident side of the collimating concave lens 14 so that
  • the sub-reflector 13 is sealed to one of the sealing portions 1 1 2 2 so that the light-emitting portion 1 1 1 of the light source lamp 11 of the light source lamp unit 10 faces the reflection surface of the sub-reflector 13. Temporarily.
  • the reflected image of 142 is preset in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the sealed part 1 1 2 1, 1 1 2 2 of the light source lamp 1 1 with respect to the real electrodes 1 1 4 1 and 1 1 4 2
  • the sub-reflector 13 is fixed to one of the sealing portions 112 of the light source lamp 11 with an adhesive at a position shifted by the set dimension, for example, about 20 xm.
  • (2-E) Apply voltage to the light source lamp 11 to emit light, and project the optical image of the arc image 70 by the light source lamp unit 10 on the projection screen 65.
  • the light source lamp 11 with the sub-reflector 13 fixed is removed.
  • the elliptical reflector 12 with the fixed 1 1 is removed from the optical system 100, and the light beam emitted from the elliptical reflector 12 is changed to the elliptical reflector.
  • the collimating concave lens 14 is arranged so that the light flux becomes parallel to the straight line where the first and second focal points of 12 are arranged, and the relative position of the elliptical reflector 12 and the parallelizing concave lens 14 is adjusted.
  • the elliptical reflector 12 and the parallelizing concave lens 14 are fixed so as to be held.
  • the illumination optical device 3 of the first embodiment described above can be manufactured.
  • the direction of deviation between the center of the first arc image 71 and the center of the second arc image 72 is the same as that of the polarization separation film 631 of the polarization conversion optical system 23.
  • the uniform illumination optical system 20 included in the illumination optical device 3 is disposed with respect to the light source lamp unit 10 so as to be in a direction parallel to the longitudinal direction, and the relative position between the light source lamp unit 10 and the uniform illumination optical system 20 is set. The light source lamp unit 10 and the uniform illumination optical system 20 are fixed so that the position is maintained.
  • the illumination optical device 3 is configured such that the direction of deviation between the emission center C 2 of the light source lamp unit 10 and the center C 1 of the reflection light source of the sub-reflector 13 is changed by the polarization separation film of the polarization conversion optical system 23. Since the direction is parallel to the longitudinal direction of 6 3 1, it is possible to prevent the loss of the amount of illumination light caused by the difference between the emission center C 2 and the center C 1 of the reflection light source, and emit illumination light with higher illuminance. It can be done.
  • the first focal point F 1 of the elliptical reflector 12 arranged between the center C 1 of the reflection light source of the sub-reflector 13 and the light emission center C 2 of the light source lamp 11 is set to the center of the reflection light source.
  • the sub-reflector 13 is attached to the light source lamp 11 so that the image deviates by a predetermined dimension, so the light source lamp 11 emits light and is emitted from the center C 2 and reflected to the sub-reflector 13
  • the luminous flux does not pass through the re-emission center C 2, and the luminous flux absorbed by the plasma absorption phenomenon occurring at the luminescence center C 2 can be reduced.
  • the light source lamp unit 10 capable of suppressing a decrease in the illuminance of the formed second arc image 72 can be easily manufactured.
  • the uniform illumination optical system 2 included in the illumination optical device 3 was similar to the optical system 100.
  • the illumination optical device 3 that emits light can be easily manufactured.
  • the light source lamp unit 10 is manufactured using the optical system 100, but in the present embodiment, the light source lamp unit 1.0 is manufactured using the optical system 200.
  • the field lens 41, the first lens array 21 of the uniform illumination optical system 20, and the second lens array 4 1 are similar to those of the above-described first embodiment.
  • 3.It has a polarization conversion optical system 23 and a superimposing lens 24, and is arranged on the light beam exit side of the field lens, and has the shape of the range of the illumination area to be illuminated by the light beam emitted from the light source lamp unit 10.
  • Frame member with blue-shaped opening
  • the position of the light source lamp 11 with respect to the elliptical reflector 12 was adjusted while observing the arc image 70 formed on the projection screen 65 of the optical system 100.
  • the ellipse of the light source lamp 11 is measured while measuring the illuminance of the light beam emitted from the opening of the frame member 421 of the optical system 200 by using an illuminometer with the integrating sphere 65a. Adjust the position of reflectors 1 and 2.
  • a projection lens 50 may be arranged between the frame member 42 1 and the integrating sphere 65 a.
  • a method for manufacturing the light source device and the illumination optical device according to the present embodiment will be described in Byeon.
  • (3-A) Parallelizing concave lens 14, first lens array 21, second lens array 4 13, polarization conversion optical system 23, superimposing lens 24, field lens arranged on reference axis A 4 1, the frame member 4 2 1 and the optical system 200 with an integrating sphere that measures the illuminance of the light beam emitted from the frame member 4 2 1 have the first and second focal points of the elliptical reflector 12
  • the elliptical reflector 12 is arranged on the light flux incident side of the parallelizing concave lens 14 so as to be arranged on the reference axis A.
  • the luminous flux emitted from the elliptical reflector 12 is divided into the first focus and the second focus of the circular reflector 12.
  • the elliptical reflector 12 and the parallelizing concave lens 1 are arranged such that the relative position between the elliptical reflector 12 and the parallelizing four lens 14 arranged so as to become a light beam parallel to the straight line where 4 and are fixed.
  • the above-described illumination optical device 3 of the first embodiment can be manufactured.
  • the uniform illumination optical system 20 included in the illumination optical device 3 is disposed with respect to the light source lamp unit 10 and the light source lamp cut 10 and the uniform illumination optical system.
  • the light source lamp unit 10 and the uniform illumination optical system 20 are fixed so that the relative position with respect to 20 is maintained.
  • the light source lamp unit 10 Since there is no need to change the-, it is possible to easily manufacture the light source lamp unit 10 that emits illumination light with high illuminance. In addition, since it is not necessary to change the posture of the elliptical reflector 12 at the time of adjustment, it is possible to make the shape of the elliptical reflector 12 difficult to rotate, for example, a rectangular cross section near the opening. Spreads.
  • the shift direction between the center of the first arc image 71 and the second arc image, the polarization conversion optical system By rotating the light source lamp 11 on which the sub-reflector 13 is fixed with respect to the elliptical reflector 12 so that the longitudinal direction of the polarization separation film 6 3 1 becomes parallel to the sub-reflector, although the position of the light source lamp 11 to which 13 is fixed is adjusted with respect to the elliptical reflector 12, in the present embodiment, the elliptical reflector is also mounted together with the light source lamp 11 to which the sub-reflector 13 is fixed.
  • the sub-reflector is rotated so that the shift direction between the center of the first arc image 71 and the second arc image is parallel to the longitudinal direction of the polarization separation film 631 of the polarization conversion optical system 23. ⁇ Adjust the position of the light source lamp 1 1 where 3 is fixed with respect to the elliptical reflector 1 2
  • the optical system 1 Place the elliptical reflector 12 at 0 0 or 2000, adjust the position of the sub-reflector 13 with respect to the light source lamp 11 and fix it, and fix the sub-reflector 13 to the light source lamp 1 1 Adjust the position by moving the position in the direction parallel to the reference axis ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the elliptical reflector 1 and 2 in the direction perpendicular to the reference axis A.
  • (4-B) Inject the heat-resistant inorganic adhesive AD into the insertion hole 1 23 of the elliptical reflector 12 and hold the light source lamp 11 with a jig or the like to cure the adhesive AD. Thereby, the light source lamp 11 to which the sub-reflector 13 is fixed is attached to the elliptical reflector 12.
  • the elliptical reflector 1 2 is observed while observing the first arc image 71 and the second arc image 72 formed on the projection screen 65. Based on By rotating about the axis A (that is, a straight line passing through the first focal point F1 and the second focal point F2) as a central axis, a deviation between the center of the first arc image 71 and the center of the second arc image 72 is obtained.
  • the position of the light source lamp 11 to which the sub-reflector 13 is fixed is elliptical so that the direction is parallel to the longitudinal direction of the polarization separation film 63 1 of the polarization conversion optical system 23. Adjust to 2. '
  • the illuminance of the light beam emitted from the opening of the frame member 42 1 is measured with the integrating sphere 65a, and the ellipsoidal reflector 12 is used as a reference as described above. Rotate around axis A and adjust so that the illuminance value measured with the integrating sphere 6.5a becomes higher.
  • the luminous flux emitted from the elliptical reflector 12 changes the first focal point and the second focal point of the elliptical reflector 12.
  • the elliptical reflector 12 and the parallelizing concave lens 14 are arranged so that the relative position between the elliptical reflector 12 and the parallelizing concave lens 14 arranged to be a light beam parallel to the arranged straight line is maintained. Fix it.
  • the illumination optics of the first embodiment described above is achieved.
  • Device 3 can be manufactured.
  • the sub-reflection mirror 13 is attached to the light source lamp 11, but the present invention is not limited to this, and a sub-reflection mirror may be formed by depositing a reflective material on the front surface of the light source lamp.
  • the sub-reflector can be easily formed, so that the light source lamp unit 10 can be easily manufactured.
  • the present invention provides a projector using only one liquid crystal panel, The present invention is applicable to a projector using one liquid crystal panel or a projector using four or more liquid crystal panels.
  • a transmissive liquid crystal panel having a different light incident surface and a light exit surface is used.
  • a reflective liquid crystal panel having the same light incident surface and light exit surface may be used.
  • a liquid crystal panel is used as the light modulation device.
  • a light modulation device other than liquid crystal such as a device using a micro mirror, may be used.
  • the polarizing plates on the light-incident side and the light-exit side can be omitted.
  • the light source lamp unit or the illumination optical device of the present invention is employed in the projector, but the present invention is not limited to this, and the light source lamp unit or the illumination optical device of the present invention is applied to other optical devices. May be.

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Abstract

【課題】 射出光束の照度が低下することのない光源装置を提供すること。【解決手段】光源ランプユニット１０は、電極１１４間で放電発光が行われる発光部１１１を有する光源ランプ１１と、この光源ランプ１１から放射された光束を一定方向に揃えて射出する楕円リフレクタ１２と、光源ランプ１１を挟んで楕円リフレクタ１２の反対側に設けられる副反射鏡１３とを備え、電極１１４間の発光中心Ｃ２と楕円リフレクタ１２の第一焦点Ｆ１とは一致しておらず、副反射鏡１３の反射光源の中心Ｃ１と楕円リフレクタ１２の第一焦点Ｆ１は一致しておらず、発光中心Ｃ２と第一焦点Ｆ１と反射光源の中心Ｃ１とは、楕円リフレクタ１２の第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２とをつなぐ直線に対して垂直な直線上に配置される。

Description

明 細 書 光源装置、 照明光学装置、 プロジェクタ、 および光源装置の製造方法 ， 技術分野
本発明は、 例えば、 電極間で放電発光が行われる発光部を有する発光管と、 この発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射鏡と、 前記 発光部を挟んで前記第 1反射鏡の反対側に設けられる第 2反射鏡とを備えた光源 装置、 照明光学装置、 プロジェクタおよび光源装置の製造方法に関する。
.
背景技術
従来より、 例えば、 特開平 8 - 3 1 3 8 2号公報に記載されているように、 発 光部を有する発光管、 発光部から放射された光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射鏡を備えた照明装置において、 発光管を挟んで第 1反射鏡と対向する位置 に設けられた第 2反射鏡を備え、 発光管から放射きれても迷光となって使用され ていなかった光を有効に利用できるようにした技術がある。
このよ うな照明装置において、 照明装置から射出される光束の輝度および集光 点の位置を所望の値にするために、' 発光管、 第 1反射鏡および第 2反射鏡のそれ ぞれの相対位置の調整には高い精度が要求されている。
発明の開示
本発明の目的は、 射出光束の照度が低下することのない光源装置、 照明光学装 置、 プロジェクタ及び光源装置の製造方法を提供することにある。
本発明の光源装置は、 電極間で放電発光が行われる発光部を有する発光管と、 前記発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射鏡と、 前記 発光部を挟んで前記第 1反射鏡の反対側に設けられる第 2反射鏡とを備えた光源 装置であって、 前記第 1反射鏡は楕円曲面形状の反射面を備え、 前記第 1反射鏡 ' の反射面は第 1焦点と第 2焦点とを有し、 前記電極間の放電発光の中心と、 前記 第 1反射鏡の第 1焦点とは一致しておらず、 前記電極間の放電発光の中心から射 出され前記第 2反射鏡で反射された光束が形成する前記第 2反射鏡の反射光源の 中心は、 前記電極間の放電発光の中心および前記第 1反射鏡の第 1焦点とは一致 しておらず、 前記電極間の放電発光の中心、 前記第 1反射鏡の第 1焦点および前 記第 2反射鏡の反射光源の中心は、 前記第 1反射鏡の第 1焦点と第 2焦点とをつ なぐ直線に対して垂直な直線上に配置されることを特徴とする。
この発明によれば、 電極間の放電発光の中心と第 2反射鏡の反射光源の中心が 一致していないから、 第 2反射鏡によって反射された光束は、 電極間のアーク光 源にほとんどプラズマ吸収されずに第 1反射鏡に向かうことができ、 第 2反射鏡 を経て第 1反射鏡で反射されて形成されるアーク像の照度をより向上できる。 ■ 本発明では、 前記第 1反射鏡の第 1焦点は、 前記第 1反射鏡の第 1焦点と第 2 焦点とをつなぐ直線に対して垂直な直線上において、 前記電極間の放電発光の中 心と前記第 2反射鏡の反射光源の中心との間に配置されることが好ましい。
これによれば、 第 1反射鏡の第 1焦点および第 2焦点をつなぐ直線に対して垂 直な直線上に、 第 1反射鏡の第 1焦点、 電極間の放電発光の中心及び第 2反射鏡 の反射光源の中心を配置し、 且つ、 第 1反射鏡の第 1焦点が電極間の放電発光の 中心と第 2反射鏡の反射光源の中心との間に配置されているから、 第 1反射鏡の 第 2焦点付近に光束を収束させることができ、 光源装置から射出される光束の照 度を向上させることができる。
本発明では、 前記第 1反射鏡の第 1焦点は、 前記第 2反射光の反射光源の中心 よりも前記電極間の放電発光の中心に近い位置に配置されることが好ましい。 第 2反射鏡の反射光源の中心と電極間の放電発光の中心との間に配置された第 1反射鏡の第 1焦点を、 反射光源の中心よりも放電発光の中心の近くに配置させ たから、 反射光源の中心より光量の多い放電発光の中心から射出される光束によ つて形成される第 1アーク像をより第 1反射鏡の第 2焦点付近に形成させること ができるから、 光量の多い第 1アーク像を主と した光束を光源装置の照明対称へ 射出させることができる。 '
本発明では、 前記第 2反射鏡は、 前記発光部前面に反射材料を蒸着形成して構 成されることが好ましい。 . この発明によれば、 第 2反射鏡を容易に形成できるから、 光源装置を簡単に製 造できる。 '
本発明の照明光学装置は、 電極間で放電発光が行われる発光部を有する発光管 、 前記発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射鏡、 およ び、 前記発光部を挟んで前記第 1反射鏡の反対側に設けられる第 2反射鏡を備え た光 装置と、 前記光源装置から射出された光束を 1種類の直線偏光光束に揃え て射出する偏光変換光学系とを備えた照明光学装置であって、 前記偏光変換光学 系は、 入射光束を 2種類の直線偏光光束に分離し長手方向を有する形状の複数の 偏光分離膜、 および前記偏光分離膜の間に介在配置される複数の反射膜を備え、 前記光源装置は、 上述したいずれかの光源装置であって、 前記電極間の放電発光 の中心と前記第 2反射光の反射光源の中心とのずれ方向は、 前記偏光分離膜の長 手方向に対して平行であることを特徴とする。
, この発明によれば、 光源装置の電極間の放電発光の中心と第 2反射鏡の反射光 源の中心とのずれ方向が、 偏光変換光学系の偏光分離膜の長手方向に対して平行 であるから、 光源装置から射出される光束の第 1アーク像と第 2アーク像とがず れていても、 第 1アーク像と第 2アーク像とがずれなかった場合と比較して偏光 変換光学系の偏光分離膜に入射される光束の光量に変化は無い。 従って、 電極間 の放電発光の中心と第 2反射鏡の反射光源の中心とがずれたことによる、 照明光 学装置が射出する照明光の光量の損失を防止でき、 より照度の高い照明光を射出 させることができる。
本発明のプロジェクタは、 上述した光源装置、 もしくは、 上述した照明光学装 置を備えていることを特徴とする。
この発明の：°ロジェクタによれば、 上述した光源装置または照明光学装置の効 果と同様の効果を奏することができる。
本発明の光源装置の製造方法は、 電極間で放電発光が行われる発光部を有する 発光管と、 前記発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射 鏡と、 前記発光部を挟んで前記第 1反射鏡の反対側に設けられる第 2反射鏡とを 備えた光源装置の製造方法であって、 前記電極と前記第 2反射鏡で反射された前 記電極の反射像とがずれるように前記発光管に対して前記第 2反射鏡の位置を調 整する工程と、 前記発光管に対して位置調整された前記第 2反射鏡を前記発光管 に固定する工程と、 基準 上に配置された、 前記発光管から放射された光束を平 行化する平行化レンズと、 前記平行化レンズから射出された光束を複数の部分光 束に分割する光束分割光学素子と、 前記光束分割光学素子によって分割された光 束を所定の位置で結像させる結像素子と、 前記光束分割光学素子により分割され た各部分光束の偏光方向を一方向の偏光方向に揃え、 長手方向を有する形状の偏 光分離膜を備えた偏光変換光学系と、 前記結像素子により結像され像が投写され る投写スクリーンとが備えられた光学系の前記平行化レンズの光束入射側に、 前 記第 1反射鏡の第 1焦点と第 2焦点とが前記基準軸上に配置されるように前記第 1反射鏡を配置する工程と、 前記第 2反射鏡が設けられた発光管を発光させると ともに、 前記発光部から放射され直接前記第 1反射鏡で反射された光束によって 形成された第 1アーク像と、 前記発光部から放射され前記第 2反射鏡を経て前記 第 1反射鏡で反射された光束によって形成された第 2アーク像とを、 前記投写ス クリーン上に投写させる工程と、 前記投写スクリーン上に投写された前記第 1ァ ーク像と前記第 2アーク像とが最も明るくなるように、 前記基準軸に平行な方向 及び前記基準軸に垂直な方向に前記第 2反射鏡が固定された前記発光管の位置を 前記第 1反射鏡に対して調整する固定と、 前記第 1アーク像の中心と前記第 2ァ ーク像の中心とのずれ方向が前記偏光分離膜の前記長手方向に対して平行になる ように、 前記第 1反射鏡に対して前記発光管を回転させて、 前記第 2反射鏡が固 定された前記発光管の位置を前記第 1反射鏡に対して調整する工程と、 前記第 1 反射鏡に対して位置調整された前記発光管を、 前記第 1反射鏡に対して固定する 工程とを備えていることを特徴とする。
, この発明によれば、 投写スク リーンに投写された第 1アーク像と第 2アーク像 とを観察しながら、 第 1アーク像と第 2アーク像とが最も明るくなるように、 第 1反射鏡に対する発光管の位置を基準軸に平行な方向および基準軸に垂直な方向 に調整し、 且つ、 第 1アーク像の中心と第 2アーク像の中心とのずれ方向が偏光 変換光学系の偏光分離膜の長手方向と平行な方向になるように、 第 1反射鏡に対 する発光管の位置調整したので、 照度の高い照明光を射出する光源装置を精密に 製造できる。 また、 発光管に第 2反射鏡を取り付け、 発光管を回転させて第 1反射鏡と第 2 反射鏡が固定された発光管との相対位置を調整したので、 調整時に光源ランプ 1 1を回転させるだけで第 1反射鏡の姿勢を変化させる必要がないから、 照度の高 い照明光を射出する光源装置を簡単に製造できる。 また、 調整時に楕円リ フレク タ 1 2の姿勢を変化させる必要がないから、 楕円リ フレクタ 1 2の形状を回転さ せにくい形状、 たとえば開口部付近が断面矩形の形状とすることもでき、 汎用範 囲が広がる。
本発明の他の光源装置の製造方法は、 電極間で放電発光が行われる発光部を有 する発光管と、 前記発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する第 1 反射鏡と、 前記発光部を挟んで前記第 1反射鏡の反対側に設けられる第 2反射鏡 とを備えた光源装置の製造方法であって、 前記電極と前記第 2反射鏡で反射され た前記電極の反射像とがずれるように前記発光管に対して前記第 2反射鏡の位置 を調整する工程と、 前記発光管に対して位置調整された前記第 2反射鏡を前記発 光管に固定する工程と、 基準軸上に配置された、 前記発光管から放射された光束 を平行化する平行化レンズと、 前記平行化レンズから射出された光束を複数の部 分光束に分割する光束分割光学素子と、： 前記光束分割光学素子によって分割され た光束を所定の位置で結像させる結像素子と、 前記光束分割光学素子により分割 された各部分光束の偏光方向を一方向の偏光方向に揃え、 長手方向を有する形状 の偏光分離膜を備えた偏光変換光学系と、 前記偏光変換光学系から射出された光 束を光源装置の照明対象である照明領域上に重畳させる重畳レンズと、 前記照明 領域の範囲の.形状の開口部を有する枠部材と、 前記枠部材の前記開口部から射出 された光束の照度を測定する照度計とが備えられた光学系の前記平行化レンズの 光束入射側に、 前記第 1反射鏡の第 1焦点と第 2焦点とが前記基準軸上に配置さ れるように前記第 1反射鏡を配置する工程と、 前記発光管に電圧を印加して発光 させ、 前記枠部材の前記開口部から射出された光束の照度を前記照度計で測定し ながら、 前記枠部材の前記開口部から射出された光束の照度がより高くなるよう に、 前記基準軸に平行な方向及び前記基準軸に垂直な方向に前記第 2反射鏡が固 定された前記発光管の位置を前記-第 1反射鏡に対して調整する固定と、 前記枠部 材の前記開口部から射出された光束の照度を前記照度計で測定しながら、 前記枠 部材の前記開口部から射出された光束の照度がより高くなるように、 前記第 1反 射鏡に対して前記発光管を回転させて、 前記第 2反射鏡が固定された前記発光管 の位置を前記第 1反射鏡に対して調整する工程と、 前記第 1反射鏡に対して位置 調整された前記第 2反射鏡が固定された前記発光管を、 前記第 1反射鏡に対して 固定する工程とを備えていることを特徴とする。
この発明によれば、 光源装置から射出される光束の照明対象である照明領域の 形状と同一形状の枠部材の開口部から射出された光束の照度がより高くなるよう に、 第 2反射鏡が固定された発光管の位置が第 1反射鏡に対して調整されている ので、 光源装置の照明対象である照明領域に照度がより高い照明光を射出する光 源装置を容易に製造できる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態に係る光源装置および照明光学装置が適用されたプ ロジェクタ 1の光学系を表す模式図。
図 2は、 本発明の実施形態に係る光源装置の拡大断面図。
図 3は、 本発明の実施形態に係る発光管の拡大断面図。
図 4は、 本発明の実施形態に係る偏光変換光学系の分解斜視図。
図 5は、 本発明の実施形態に係る偏光変換光学系を部分拡大した平断面図。 図 6は、 本発明の実施形態に係る第 2 レンズアレイを光軸に沿った方向から見 た図。
図 7は、 本発明の実施形態に係る光源装置によるアーク像を示す図。
図 8 'は、 本発明の実施形態に係る光源装置によるアーク像を示す図。
図 9は、 本発明の実施形態の比較例に係る第 2レンズァレイを光軸に沿った方 向から見た図。
図 1 0は、 本発明の実施形態の比較例に係る光源装置によるアーク像を示す図 図 1 1は、 本発明の実施形態の比較例に係る光源装置によるアーク像を示す図 図 1 2は、 本発明の第 1実施形態に係る光源装置または照明光学装置の製造方 法を説明するための模式図。
図 1 3は、 本発明の第 2実施形態に係る光源装置または照明光学装置の製造方 法を説明するための模式図。
図 1 4は、 本発明の第 3実施形態に係る光源装置の製造方法を説明するための 模式図。 , 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第 1実施形態〕
図 1には、 本発明の第 1実施形態に係る照明光学装置が適用きれたプロジヱク タ 1の光学系.を表す模式図が示されている。
このプロジェクタ 1は、 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、 スク リーン上に拡大投写する光学機器であり、 光源装置とし ての光源ランプュニッ ト 1 ,0、 均一照明光学系 2 0、 色分離光学系 3 0、 リ レー 光学系 3 5、 光学装置 4 0、 及ぴ投写レンズ 5 0を備えて構成され、： 光学系 2 0 - 3 5を構成する光学素子は、 所定の基準軸 Aが設定された光学部品用筐体 2内 に位置決め調整されて収納されている。
このうち、 光源ランプユニッ ト 1 0および均一照明光学系 2 0は、 照明光学装 置 3を構成している。
光源ランプュニット 1 0は、 光源ランプ 1 1から放射された光束を一定方向に 揃えて射出し、 光学装置 4 0を照明するものであり、 詳しくは後述するが、 光源 ランプ 1 1、 楕円リ フレクタ 1 2、 副反射鏡 1 3、 及び平行化凹レンズ 1 4を備 えている。
このよ うに副反射鏡 1 3を用いることにより、 光源ランプ 1 1から楕円リ ブレ クタ 1 2とは反対側 （前方側） に放射される光束が副反射鏡 1 3によって楕円リ フレクタ 1 2側 （後方側） に反射される め、 楕円リ フレクタ 1 2の前方側の楕 円曲面が少なくても、 光源ランプ 1 1から射出された光束を殆どすベて楕円リフ レクタ 1 2 へ入射させて一定方向に揃えて射出でき、 楕円リ ブレクタ 1 2の光軸 方向寸法を小さくすることができる。
また、 楕円リフレクタ 1 2の光軸方向長さ寸法は、 光源ランプ 1 1の長さ寸法 よりも小さくなつていて、 光源ランプ 1 1を楕円リ フレクタ 1 2に装着すると、 光源ランプ 1 1の一部が楕円リ フレクタ 1 2の光束射出開口部から突出する。 楕円リフレクタ 1 2により装置前方側に射出方向を揃えて収束光として射出さ れた光束は、 平行化凹レンズ 1 4によって平行化され、 均一照明光学系 2 0に入 射する。 .
この光源ランプユニッ ト 1 0は、 光学部品用筐体 2に対して着脱可能となって いて、 光源ランプ 1 1が破裂したり、 寿命により輝度が低下した場合に交換でき るようになっている。 . ,
均一照明光学系 2 0は、 光源ランプュニッ ト 1 0から射出された光束を複数の 部分光束に分割し、 照明領域の面内照度を均一化する光学系であり、 第 1 レンズ アレイ 2 1、 第 2 レンズァレイ 4 1 3、 偏光変換光学系 2 3、 及び重畳レンズ 2 4を備えている。
第 1 レンズアレイ 2 1は、 光源ランプュニッ ト 1 0から射出ざれた光束を複数 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、 基準軸 Aと直交す る面内にマトリク 状に配列される複数の小レンズを備えて構成され、 各小レン ズの輪郭形状は、 後述する光学装置 4 0を構成する液晶パネル 4 2 R、 4 2 G、 4 2 Bの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
第 2 レンズアレイ 4 1 3は、 重畳レンズ 2 4と共に前述した第 1 レンズアレイ 2 1により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、 第 1 レンズァ レイ 2 1 と同様に基準軸 Aに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小 レンズ 2 2 1を備えた構成である。 例えば、 基準軸 Aに直交する面内に、 4行 6 列の小レンズ 2 2 1を備えて構成されている。 また、 第 2 レンズアレイ 4 1 3は 、 集光を目的としているため、 各小レンズの輪郭形状が液晶パネル 4 2 R、 - 4 2 G、 4 2 Bの画像形成領域の形状と対応している必要はない。
偏光変換光学系 2 3は、 第 1 レンズァレイ 2 1により分割ざれた各部分光束の 偏光方向を一方向の直線偏光に揃えるものであり、 詳しくは後述するが、 偏光変 換素子 6 1と、 遮光板 6 2とを備える。 このような偏光変換光学系 2 3を用いる ことにより、 光学装置 4 0で利用する光源光の利用率を向上することができる。 重畳レンズ 2 4は、 第 1 レンズアレイ 2 1、 第 2 レンズァレイ 4 1 3、 及び偏 光変換光学系 2 3を経た複数の部分光束を集光して液晶パネル 4 2 R、 4 2 G、 4 2 Bの画像形成領域である照明領域上に重畳させる光学素子である。 この重畳 レンズ 2 4は、 本例では球面レンズであるが、 非球面レンズを用いることも可能 である。
色分離光学系 3 0は、 2枚のダイグロイツクミラー 3 1、 3 2と、 反射ミラー 3 3、 3 4とを備え、 ダイクロイツクミラー 3 1、 3 2より均一照明光学系 2 0 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 に分離する機能を具備する。
重畳レンズ 2 4 ら射出された光束は、 反射ミラー 3 4で曲折されてダイク口 イツクミラー 3 1、 3 2に射出される。
ダイクロイツクミラー 3 1、 3 2は、 基板上に所定の波長領域の光束を反射し 、 他の波長の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子であり、 光路前段 に配置されるダイクロイツクミラー 3 1は、 赤色光を透過し、 その他の色光を反 射するミラーである。 光路後段に配置されるダイクロイツクミラー 3 2は、 緑色 光を反射し、 青色光を透過するミラーである。
リ レー光学系 3 5は、 入射側レンズ 3 6と、 リ レーレンズ 3 8と、 反射ミラー 3 7、 3 9とを備え、 色分離光学系 3 0を構成するダイクロイツクミラー 3 2を 透過した青色光を光学装置 4 0まで導く機能を有している。 尚、 青色光の光路に このようなリ レー光学系 3 5が設けられているのは、 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。 なお、 リ レー光学系 3 5は、 3つの色光のうち青色光を通す構成とした 力 赤色光等の他の色光を通す構成としてもよい。
前述したダイクロイツクミラー 3 1により.分離された赤色光は、 反射ミラー 3
3により曲折された後、 フィールドレンズ 4 1を介して光学装置 4 0に供給され る。 また、 ダイクロイツクミラー 3 2により分離された緑色光は、 そのままフィ 一ルドレンズ 4 1を介して光学装置 4 0に供給される。 さらに、 青色光は、 リ レ 一光学系 3 5を構成するレンズ 3 6、 3 8及び反射ミラー 3 7、 3 9により集光 、 曲折されてフィールドレンズ 4 1を介して光学装置 4 0に供給される。 尚、 光 学装置 4 0の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ 4 1は、 第 2レン ズアレイ 4 1 3から射出された各部分光束を、 基準軸 Aに対して並行な光束に変 換するために設けられている。
光学装置 4 0は、 入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成 するものであり、 照明光学装置 3の照明対象となる光変調装置としての液晶パネ ル 4 2と、 色合成光学系としてのクロスダイクロ ックプリズム 4 3 とを備えて 構成される。 尚、 フィールドレンズ 4 1及ぴ各液晶パネル 4 2 R、 4 2 G、 4 2 Bの間には、 入射側偏光板 4 4が介在配置され、 図示を略したが、 各液晶パネル 4 2 R、 4 2 G、 4 2 B及びクロスダイクロイックプリズム 4 3の間には、 射出 側偏光板が介在配置され、 入射側偏光板 4 4、 液晶パネル 4 2 R、 4 2 G、 4 2 B、 及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。
液晶パネル 4 2 R、 4 2 G、 4 2 Bは、 一対の透明なガラス基板に電気光学物 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 T F Tをスイツ チング素子として、 与えられた画像信号に従って、 入射側偏光板 4 4から射出さ れた偏光光束の偏光方向を変調する。 この液晶パネル 4 2 R、 4 2 G、 4 2 Bの 変調を行う画像形成領域は、 矩形状であり、 その対角寸法は、 例えば 0 . 7イン チである。 , . クロスダイクロイツクプリズム 4 3は、 射出側偏光板から射'出された各色光毎 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素子である。 このクロ スダイクロイツクブリズム 4 3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界面には、 略 X字状に誘電体 多層膜が形成されている。 略 X字状の一方の誘電体多層膜は、 赤色光を反射する ものであり、 他方の誘電体多層膜は、 青色光を反射するものであり、 これらの誘 電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、 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。
そして、 クロスダイクロイツクプリズム 4 3から射出されたカラー画像は、 投 写レンズ 5 0によって拡犬投写され、 図示を略したスクリーン上で大画面画像を 形成する。 ' . 〔 1. 光源ランプユニットの詳細な構造〕
図 2には、 光源ランプユニット 1 0の拡大断面図が示されている。
光源ランプュニッ ト 1 0は、 発光部 1 1 1を有する発光管としての光源ランプ 1 1 と、 この光源ランプ 1 1に取り付けられて光束を一定方向に揃えて前方へ射 出する第 1反射鏡としての楕円リフレクタ 1 2と、 光源ランプ 1 1の発光部 1 1 1を挟んで楕円リフレクタ 1 2の反対側に設けられた第 2反射鏡としての副反射 鏡 1 3とを備えている。
光源ランプ 1 1は、 中央部が球状に膨出した石英ガラス管から構成され、 中央 部分が発光部 1 1 1、 この発光部 1 1 1の両側に延びる部分が封止部 1 1 2 1 , 1 1 2 2とされる。
ここで、 光源ランプ 1 1 どしては、 高輝度発光する種々の発光管を採用でき、 例えば、 メタルハライ ドランプ、 高圧水銀ランプ、 超高圧水銀ランプ等を採用で きる。
発光部 1 1 1の内部には、 所定距離離間配置される一対のタングステン製の電 極 1 14 1， 1 1 4 2と、 水銀、 希ガス、 及び少量のハロゲンが封入されている 封止部 1 1 2 1 , 1 1 2 2の内部には、 発光部 1 1 1の電極 1 14 1 , 1 1 4 2と電気的に接続されるモリプデン製の金属箔 1 1 5 1 , 1 1 5 2が挿入され、 ガラス材料等で封止されている。 この金属箔 1 1 5 1， 1 1 5 2には、 さらに電 極引出線としてのリード線 1 1 3 1， 1 1 3 2が接続され、 このリード線 1 1 3 1 , 1 1 3 2は、 光源ランプ 1 1の外部まで延出している。
そして、 リード線 1 1 3 1 , 1 1 3 2に電圧を印加すると、 電極 1 14 1， 1 142間で放電が生じ、 発光部.1 1 1が発光して、 放射状に光束を射出する。 尚、 図 2では図示を略したが、 光源ランプ 1,1の前方側の封止部' 1 1 2 2に二 クロム線等を巻き付けておき、 プロジェクタ 1の起動時このニクロム線に電流を 流し、' 発光部 1 1 1の予熱を行うようにしてもよく、， このような予熱装置を設け ておけば、 発光部 1 1 1内のハロゲンサイクルが早期に生じるため、 光源ランプ 1 1を早く点灯させることができる。
また、 発光部 1 1 1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。 ；
楕円リ フレクタ 1 2は、 光源ランプ 1 1の後方側の封止部 1 1 2 1が揷通され る首状部 1 2 1及びこの首状部 1 2 1から拡がる楕円曲面状の反射部 1 2 2を備 えたガラス製の一体成形品である。
霄状部 1 2 1には、 中央に挿入孔 1 2 3が形成されている。 この挿入孔 1 2 3 に、 光源ランプ 1 1の封止部 1 1 2 1を挿入し、 無機系接着剤 A ,Dを充填させる ことより、 光源ランプ' 1 1は、 楕円リ フレクタ 1 2に固定されている。
反射部 1 2 2の内側の面には、 金属薄膜を蒸着形成することにより、 可視光を 反射して赤^線および紫外線を透過するコールドミラーとしての反射面 1 2 4が 形成されている。 ，
図 2に示すように、 反射面 1 2 4の楕円曲面形状の第 1焦点 F 1および第 2焦 点 F 2は、 基準軸 A上に配置されている。 反射部 1 2 2の内部に配置された光源 ランプ 1 1の電極 1 1 4 1， 1 1 4 2間の中央である発光中心 C 2は、 楕円リブ レクタ 1 2の反射面 1 2 4の第 1焦点 F 1に対して基準軸 Aに垂直な方向にずれ ている。
副反射鏡 1 3は、 光源ランプ 1 1の発光部 1 1 1の前方側略半分を覆う反射部 材である。 また、 副反射鏡 1 3は、 封止部 1 1 2 2が挿通されており、 接着剤に より封止部 1 1 2 2に固定されている。 副反射鏡 1 3は、 低熱膨張材および/ま たは高熱伝導材である、 例えば石英、 アルミナセラミ ックス等の無機系材料から 構成されており、 その反射面は、 凹曲面状に形成され、 楕円リ フレクタ 1 2と同 様に ールドミラーとされている。
図 3に示すように、 発光中心 C 2から放射され副反射鏡 1 3で反射された光束 A 1は、 発光中心 C 2には戻らず、 副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1に向かう 。 副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1は、 発光中心 C 2を通り基準軸 Aに垂直な 直線上に配置されている。
これら楕円リ フレクタ 1 2の第 1焦点 F 1、 発光中心 C 2および副反射鏡 1· 3 の反射光源の中心 C 1は、 基準軸 Aに垂直な直線上に配置され、 かつ、 反射光源 の中心 C 1と発光中心 C 2の間に第 1焦点 F 1が配置されている。 なお、 光源中 心 C 2と反射光源の中心 C 1 とのずれ量は、 楕円リ フレクタ 1 2から射出された 光束が平行化凹レンズ 1 4に有効に入射できる光束となる範囲である。 さらに、 第 1焦点 F 1が反射.光源の中心 C 1よりも発光中心 C 2に近いほうが好ましい。 上述のように発光中心 C 2と反射光源の中心 C 1 とがずれているため、 副反射 鏡. 1 3によって反射された光束は、 電極 1 1 4 1 , 1 1 4 2の間で発生したァー グ光源にほとんどプラズマ吸収されずに楕円リ フレクタ 1 2に向かうことができ 、 光源ランプユニット 1 0から射出される。
以上の光源ランプユニッ ト 1 0では、 リード線 1 1 3 1， 1 1 3 2に電圧を印 加すると、 電極 1 1 4 1 , 1 1 4 2間で放電が生じ、 発光部 1 1 1が発光して、 発光部 1 1 1の発光中心 C 2から放射状に光束が射出される。 図 2に示すように 、 発光中心 C 2から放射された光束のうち、 楕円リ フレクタ 1 2に直接向かった 光束は、 楕円リフレクタ 1 2の反射面 1 2 4によって反射されて、 第 1アーク像 7 1へと収束する収束光となる。 第 1アーク像 7 1 の中心 C 3は、 楕円リフレタ タ 1 2の第 1焦点 F 1に対する発光 心 C 2のずれ方向とは反対方向に、 楕円リ フレクタ 1 2の第 2焦点 F 2に対してずれている。
一方、 発光中心 C 2から放射された光束のうち、 楕円リ フレクタ 1 2とは反対 側 （前方側） に射出される光束は、 副反射鏡 1 3によって反射されて反射光源の 中心 C 1を通過して楕円リ フレクタ 1 2に向かい、 楕円リ フレクタ 1 2の反射面 1 2 4によって再び反射されて、 第 2アーク像 7 2へと収束する収束光となる。 第 2アーク像 7 2の中心 C 4は、 楕円リ フレクタ 1 2の第 1焦点 F 1に対する副 反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1のずれ方向とは反対方向に、 楕円リ フレクタ 1 2の第 2焦点 F 2に対してずれている。
〔2 . 偏光変換光学系の詳細な構造〕
図 4には、 偏光変換光学系 2 3の分解斜視図が示されている。 図 5には、 偏光 変換光学系 2 3を部分拡大した断面図が示されている。
偏光変換光学系 2 3は、 光源ランプュニッ ト 1 0から射出されて第 1 レンズァ レイで複数の部分光束に分割され、 第 2 レンズァレイ 4 1 3の各小レンズ 2 2 1 により集光された入射光束を、 1種類の直線偏光光束に揃えて射出する偏光変換 素子 6 1 と、 偏光変換素子 6 1の光束入射側に設けられた遮光板 6 2とを備える ここで、 偏光変換素子 6 1は、 板状の偏光分離素子ァレイ 6 3と、 この偏光分 離素子アレイ' 6 3の光束射出側に貼り付けられた位相差板 6 4 とで構成されてい る。
偏光分離素子アレイ 6 3は、 複数の偏光分離膜 6 3 1.と、 これら偏光分離膜 6
3 1の間に介在配置された複数の'偏光分離膜 6 3 1 と、 これら偏光分離膜 6 3 1 および反射膜 6 3 2が形成されるガラス部材 6 3 3とを備えている。 偏光分離膜 6 3 1は、 入射光束に対して傾斜して配置され、 該入射光束を 2種類の直線偏光 光束に分離する。 反射膜 6 3 2は、 偏光分離膜 6 3 1によって分離され.た直線偏 光光束のうち一方を反射する。
偏光分離膜 6 3 1および反射膜 6 3 '2は、 光束入射方向おょぴ光束射出方向に 対して平面視で略 4 5 ° に傾斜し、 かつ、 等しい配列ピッチで交互に配置されて いる。
偏光分離膜 6 3 1は、 基準軸 Aに直交する方向に長く形成されており、 その長 手方向は光源ランプ 1 1の発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1 と のずれ方向と平行である。 また、 偏光分離膜 6 3 1は、 プリユースター角が略 4 5 ° に設定された誘電体多層膜等で構成され、 ランダムな偏光光束を 2種類の偏 光光束に分離するものであり、 該偏光分離膜 6 3 1の入射面に対して、 平行な偏 光方向を有する光束 （S偏光光束） を反射し、 該 S偏光光束と直交する偏光方向 を有する光束 （P偏光光束） を透過するものである。
反射膜 6 3 2は、 例えば、 高反射性を有する A 1 , A u , A g , C u , C r等 の単一金属材料、 これら複数種類の金属を含む合金等で構成され、 上記偏光分離 膜 6 3 1で反射される S偏光光束を反射するものである。
ガラス部材 6 3 3は'、 光束が内部を通過するものであり、 通常、 白板ガラス等 を加工して形成される。
位相差板 6 4は、 偏光分離素子ァレイ 6 3を構成するガラス部材 6 3 3の光束 射出側に設けられ、 偏光分離素子ァレイ 6 3から射出された 2種類の光束のうち 、 '一方の直線偏光光束の偏光方向を 9 0 ° 回転させて他方の直線偏光光束の偏光 方向と同一にするものである。. 具体的には、 位相差板 6 4は、 偏光分離素子ァレ ィ 6 3の光束射出端面のうち偏光分離膜 6 3 1を透過した光束が射出される部分 に貼り付げられて、 偏光分離膜 6 3 1を透過する P偏光光束の偏光方向を 9 0。 回転させる。
遮光板 6 2は、 ステンレスまたは A 1合金で形成され、 偏光分離素子アレイ 6 3の光束入射側に設けられる。 この遮光板 6 2は、 反射膜 6 3 2に対応して設け られた板部材 6 2 1と、 偏光分離膜 6 3 1に対応して形成された開口部 6 2 2と を備える。 これにより、 遮光板 6 2は、 反射膜 6 3 2に入射する不要光を遮断し 、 第 2 レンズアレイ 4 1 3から偏光分離膜 6 3 1に入射する光束のみを通すよう になっている。
以上の偏光変換光学系 2 3の動作について説明する。
第 2レンズァレイ 4 1 3から射出された光束のうち無効領域に準む光束は、 遮 光板 6 2の板部材 6 2 1によって遮光される。 しかし、 第 2 レンズアレイ 4 1 3 は、 偏光分離膜 6 3 1のみに光束が入射するように光束を集光させているので、 遮光板 6 2によって遮光される光量は極わずかである。
従って、 第 2レンズアレイ 4 1 3から射出された光束の殆どは、 遮光板 6 2の 開口部 6 2 2を通過して、 偏光変換素子 6 1に入射する。 この入射光束は、 ラン ダムな偏光方向を有する光束であるため、 偏光分離膜 6 3 1により、 P偏光光束 および S偏光光束に分離される。 すなわち、 P偏光光束は、 該偏光分離膜 6 3 1 を透過し、 S偏光光束は該偏光分離膜 6 3 1で反射し、 光路が略 9 0 ° 変換され る。 偏光分離膜 6 3 1で反射した S偏光光束は、 反射膜 6 3 2で反射され、 再度 、 光路が略 9 0 ° 変換され、 偏光変換素子 6 1に入射した光と略同一方向に進む また、 偏光分離膜 6 3 1を透過した P偏光光束は、 位相 板 6 4に入射し、 偏' 光方向を 9 0 ° 回転されることにより、 S偏光光束として射出される。
これにより、 偏光変換素子 6 1からは、 略 1種類の S偏光光束が射出され、 重 畳レンズ 2 4によって液晶パネル 4 2上で結像される。
〔3 . 照明光学装置の詳細な構造〕
図 6は、 図 1において、 基準軸 Aに沿って光路の後段側から見た第 2 レンズァ レイ 4 1 3と第 2レンズアレイ 4 1 3の各小レンズ 2 2 1内に开成されるであろ うアーク像 7 0を示している。 アーク像 7 0は、 楕円リ フレクタ 1 2で直接反射 された光束による第 1アーク像 7 1 (図 6中実線で示す） と、 副反射鏡 1 3を経 て楕円リブレクタ 1 2で反射された光束による第 2アーク像 7 2 (図 6中 2点鎖 線で示す） とで構成されている。
第 2レンズアレイ 4 1 3の面内における、 光源ランプユニット 1 0の発光中心 C 2の基準軸 Aに対する垂直方向の位置を点 C 2 ' で示し、 副反射鏡 1 3の反射 光源の中心 C 1の基準軸 Aに対する垂直方向の位置を点 C 1 ' で示す。 第 2 レン ズアレイ 4 1 3の中心 R 1、 点 C 2 ' および点 C 4 ' は、 基準軸 Aに垂直な基準 線し 1上に並んでいる。 また、 基準線 L 2は、 第 2レンズアレイ 4 1 3の中心 R 1を通り ¾準軸 Aおよび基準線 L 1に垂直な直線である。 第 1アーク像 7 1及び第 2アーク像 7 2は、 下記のように各小レンズ 2 2 1内 に形成されると考えられる。
各小レンズ 2 2 1内に形成された第 1アーク像 7 1の中心は、 第 1焦点 F 1に 対する発光中心 C 2のずれ方向と反対の方向に、 各小レンズ 2 2 1のレンズ光軸 に対してずれている。 また、 各小レンズ 2 2 1内に形成された第 2アーク像 7 2 の中心は、 第 1焦点 F 1に対する反射光源の中心 C 1のずれ方向と反対の方向に 、 各小レンズ 2 2 1のレンズ光軸に対してずれている。 各小レンズ 2 2 1の光軸 、 第 1アーク像 7 1 の中心および第 2アーク像 7 2の中心は、 基準線 L 1に平行 な直線上に配置されている。
各小レンズ 2 2 1内の第 1アーク像 7 1および第 2アーク像 7 2は、 中心 R 1 と各小レンズ 2 ≥ 1 の光軸中心とをつなぐ直線を略長手方向とする楕円形状であ る。 また、 各小レンズ 2 2 1内において、 第 1アーク像 7 1 の長手方向は、 第 2 アーク像 7 2の長手方向に対して平行である。
このよ うな第 1アーク ¾ 7 1および第 2アーク像 7 2の長手方向は、 基準線 L 1に近く基準線 L 2に遠い小レンズ 2 2 1においては基準線 L 1にほぼ平行な方 向であり、 基準線 L 1に遠く基準線 L 2に近い小レンズにおいては基準線 L 1に ほぼ直交する方向である。 つまり、 第 2レンズアレイ 4 1 3内において、 第 1ァ ーク像 7 0は中心 R 1を中心として略放射状に点在する。 次に、 第 2 レンズァレイ 4 1 3を通過した光束の偏光変換光学系 2 3でのァー ク像 7 0について説明する。 '
図 7及び図 8は、 偏光変換光学系 2 3の遮光板 6 2の開口部 6 2 2で形成され るであろうアーク像 7 0を示す。
上述したように、 第 1アーク像 7 1およぴ第 2アーク像 7 2の長手方向の基準 線 L 1に対する傾きは、 第 2 レンズアレイ 4 1 3内の小レンズ 2 2 1の位置によ つて異なるから、 偏光変換光学系 2 3の開口部 6 2 2を通過する時の部分光束の 光量損失量が、 その部分光束が通過した小レンズ 2 2 1の位置によって異なる。 最初に、 図 7に示されるように、 基準線 L 1により近く基準線 L 2により遠い 小レンズ 2 2 1を通過した光束のアーク像 7 0について説明する 9 第 1 アーク像 7 1 と第 2アーク像 7 2との長手方向は、 開口部 6 2 2の長手方向とほぼ平行な 方向である。 また、 第 1アーク像 7 1の中心に対する第 2アーク像 7 2の中心の ずれ方向は、 開口部 6 2 2の長手方向に対して平行な方向である。 従って、 ァー ク像 7 0の殆どは開口部 6 2 2を通過する。
次に、 図 8に示されるように、 基準線 L 1により遠く基準線 L 2により近い小 レンズ 2 2 1を通過した光束のアーク像 7 0について説明する。 第 1アーク像 7 1 と第 2アーク像 7 2との長手方向は、 開口部 6 2 2の長手方向とほぼ直交する 方向であるから、 第 1アーク像 7 1および第 2アーク像 7 2の長手方向の両端部 分は板部材 6 2 1によって遮られる。 従って、 アーク像 7 0の中央部だけが開口 部 6 2 2を通過する。 しかし、 第 1アーク像 7 1 の中心に対する第 2アーク像 7 2の中心のずれ方向は開口部 6 2 ' 2の長手方向とほぼ平行な方向であるから、 ァ ーク像 7 0の板部材 6 2 1によって遮られてしまう部分の量は、 第 1アーク像 7 1 と第 2アーク像 7 2とのずれ量とは関係なく、 アーク像の長手方向の長さに応' じて変化する。
すなわち、 照明光学装置 3は、 発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光源の中心
C 1 とのずれ方向と、 偏光変換光学系 2 3の開口部 6 2 2の長手方向すなわち偏 光分離膜 6 3 1の長手方向とが平行であるから、 光源ランプュニッ ト 1 0から射 出される光束の第 1アーク像 7 1と第 2アーク像 7 2とがずれていても、 第 1ァ ーク像 7 1と第 2アーク像 7 2とがずれなかった場合と比較して偏光変換光学系 2 3に入射される光束の光量に変化は無い。 従って、 発光中心 C 2と副反射鏡 1
3の反射光源の中心 C 1とがずれたことによる、 照明光学装置 3が射出する照明 光の光量の損失はない。 '
これについて、 さらに図 9、 図 1 0および図 1 1を参照して説明する。
図 6では発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1のずれ方向が基準 癱 L 1に対して平行な方向であったが、.図 9、 図 1 0およぴ図 1 1に示す照明光 学系 4では、 発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1のずれ方向が基 準線 L 1に直交する方向である。 つまり、 発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光 源の中心 C 1のずれ方向が偏光変換光学系 2 3の開口部 6 2 2の長手方向すなわ ち偏光分離膜 6 3 1の長手方向と直交する方向である。 従って、 照明光学装置 3 と照明光学装置 4とでは、 発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1 と のずれ方向が 9 0度異なる点が相違する。 照明光学系 4のその他の構成について は照明光学装置 3と同様であり、 同じ部品は同じ符号にて示す。
図 9は、 基準軸 Aに沿って光路の後段側から見た第 2レンズァレイ 4 1 3と第 2 レンズアレイ 4 1 3の各小レンズ 2 2 1内に形成されるであろうアーク像 8 0 とを示している。 アーク像 8 0は、 楕円リ フレクタ 1 2で直接反射された光束に よる第 1アーク像 8 1 (図 9中実線で示す） と、 副反射鏡 1 3を経て楕円,リ フレ クタ 1 2で反射された光束による第 2アーク像 8 2 (図 9中 2点鎖線で示す） と で構成されている。 第 2レンズアレイ 4 1 3における、 光源ランプュニッ ト 1 0 の発光中心 C 2の基準軸 Aに対する垂直方向の位置を点 C 2 ' で示し、 副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1の基準軸 Aに対する垂直方向の位置を点 C 1 ' で示す 第 1アーク像 8 1及び第 2アーク像 8 2は、 下記のように各小レンズ 2 2 1内 に形成されると考えられる。
図 9では、 図 6の照明光学 ¾置 3と異なり、 第 2 レンズァレイ 4 1 3の中心 R
1、 点 C 2 ' および点 C 1 ' は、 基準線 L 2上に並んでいる。 また、 各小レンズ 2 2 1の光軸、 第 1アーク像 8 1の中心および第 2アーク像 8 2の中心は、 基準 線 L 1に直交する直線上に配置されている。
次に、 第 2 レンズアレイ 4 1 3を通過した光束の偏光変換光学系 2 3でのァー ク像 8 0について説明する。
図 1 0及ぴ図 1 1は、 偏光変換光学系 2 3の遮光板 6 2の開口部 6 2 2で形成 されるであろうアーク像 8 0を示す。
照明光学装置 3と同様に照明光学装置 4においても、 第 1アーク像 8 1および 第 2アーク像 8 2の長手方向の基準線 L 1に対する傾きは、 第 2 レンズアレイ 4 1 3内の小レンズ 2 2 1の位置によって異なるから、 偏光変換光学系 2 3の開口 部 6 2 2を通過する時の部分光束の光量損失量は、 その部分光束が通過した小レ ンズ 2 2 1の位置によって異なる。
最初に、 図 1 0に示されるように、 基準線 L 1により近く基準線 L 2により遠 い小レンズ 2 2 1を通過した光束のアーク像 8 0について説明する。 第 1アーク 像 8 1と第 2アーク像 8 2との長手方向は、 開口部 6 2 2の長手方向とほぼ平行 な方向ではあるが、 第 1アーク像 8 1の中心に対する第 2アーク像 8 2の中心の ずれ方向は開口部 6 2 2の長手方向に対して直交する方向であるため、 第 1ァー ク像 8 1 と第 2アーク像 8 2との長手方向に直行する方向の片側の側端部が板部 材 6 2 1によって遮られてしまう。 従って、 アーク像 8 0の片側の側端部以外だ けが開口部 6 2 2を通過できる。 なお、 アーク像 8 0の板部材 6 2 1によって遮 られる部分の量は、 第 1アーク像 8 1と第 2アーク像 8 2とのずれ量により変化 し、 第 1アーク像 8 1 と第 2アーク像 8 2とのずれ量が多くなればそれに伴い板 部材 6 2 1によって遮られる光量は増加する。
次に、 図 1 1に示されるように、 基準線 L 1により遠く基準線 L 2により近い 小レンズ 2 2 1を通過した光束のアーク像 8 0について説明する。 第 1アーク像 8 1 と第 2アーク像 8 2 との長手方向は、 開口部 6 2 2の長手方向とほぼ直交す る方向であり、 第 1アーク像 8 1 と第 2アーク像 8 2との長手方向の側端部が板 部材 6 2 1によつて遮られてレまう。 さちに、 第 1アーク像 8 1の中心に対する 第 2アーク像 8 2の中心のずれ方向は開口部 6 2 2の長手方向に対して直交する 方向であるため、 アーク像 8 0の板部材 6 2 1によって遮られる部分の量は、 第 1アーク像 8 1 と第 2アーク像 8 2 とのずれ量により変化し、 第 1アーク像 8 1 と第 2アーク像 8 2とのずれ量が多くなればそれに伴い板部材 6 2 1によって遮 られる光量は増加する。 すなわち、 照明光学装置 4は、 副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1 と発光ラン プ 1 1の発光中心 C 2とのずれ方向が、 偏光変換光学系 2 3の開口部 6 2 2の長 手方向、 すなわち偏光分離膜 6 3 1の長手方向に対して直交する方向であるから 、 反射光源の中心 C 1 と発光中心 C 2とのずれ量に応じて偏光変換光学系 2 3に 入射される光束の光量が減少する。 従って、 反射光源の中心 C 1 と発光中心 C 2 とが偏光分離胰 6 3 1の長手方向と直交する方向にずれている場合は、 そのずれ 量により照明光学装置 4から射出される照明光の光量は損失する。
具体的な例を以下に説明する。 発光中心 C 2が副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1に対して 2 0 μ mずれると、 第 1アーク像 7 1の中心と第 2アーク像 7 2の 中心とのずれ量は 4 0 μ m程度となる。 このような発光中心 C 2と副反射鏡 1 3 の反射光源の中心 C 1 との相対位置において、 スク リーン 6 5上に形成される照 明光学装置 4から射出された光学像の照度は、 照明光学装置 3から射出された光 学像の照度よりも、 1 . 3 %程度低下する。
従って、 投写スクリーン 6 5上の光学像の照度をより高くするために、 照明光 学装置 3は、 光源ランプユニッ ト 1 0の発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光源 の中心 C 1とを基準軸 Aに垂直な方向にずらし、 発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の 反射光源の中心 C 1 とのずれ方向と、 偏光分離膜 6 3 1の長手方向とが平行にな るように、 光源ランプュ二ッ ト 1 0と偏光変換素子 2 3 4とを配置させ、 照明光 学装置 3が射出する光量の損失を防止している。
〔4 . 光源装置および照明光学装置の製造方法〕
前述した光源ランプュニッ ト 1 0の製造方法を以下に説明する。
なお、 光源ランプュニッ ト 1 0は、 図 1 2に示されるように、 ブイールドレン ズ 4 1 と、 均一照明光学系 2 0の第 1 レンズァレイ 2 1、 第 2 レンズァレイ 4 1 3、 偏光変換光学系 2 3， 重畳レンズ 2 4とを備え、 さらに第 2 レンズアレイ 4 1 3.によって結像された像が投写される投写スクリーン 6 5を備えた光学系 1 0 0を用いて製造する。
(2 - A)図 1 2に示すように、 基準軸 A上に配置された、 上述された光源ランプュニ ッ ト 1 0の平行化凹レンズ 1 4、 第 1 レンズァレイ 2 1、 第 2 レンズアレイ 4 1 3、 偏光変換光学系 2 3 , 重畳レンズ 2 4、 フィールドレンズ 4 1、 および第 2 レンズアレイ 4 1 3によって結像された像が投写される投写スクリーン 6 5を備 えた光学系 1 0 0に、 楕円リ フレクタ 1 2の第 1焦点と第 2焦点が基準軸 A上に 配置されるように楕円リフレクタ 1 2を平行化凹レンズ 1 4の光束入射側に配置 する。
(2 - B)光源ランプュニット 1 0の光源ランプ 1 1の発光部 1 1 1 と副反射鏡 1 3の 反射面とが対向するように副反射鏡 1 3を一方の封止部 1 1 2 2に仮固定する。 (2- C)複数の異なる方向から C C Dカメラ等で、 副反射鏡 1 3の反射面によって反 射された電極 1 1 4 1 , 1 1 4 2の反射像と、 実物の電極 1 1 4 1 , 1 1 4 2と を観察しながら、 副反射鏡 1 3と光源ランプ 1 1との相対位置を調整して、 副反 射鏡 1 3の反射面によって反射された電極 1 1 4 1 , 1 1 4 2の反射像が、 実物 の電極 1 1 4 1， 1 1 4 2に対して光源ランプ 1 1の封止部 1 1 2 1 , 1 1 2 2 の長手方向に垂直な方向に予め設定された寸法分、 例えば 2 0 x m程度、 ずれる 位置で、 光源ランプ 1 1の一方の封止部 1 1 2 2に副反射鏡 1 3を接着剤で固定 する。
(2 - D)光源ランプ 1 1の長手方向が基準軸 Aに平行になるよう、 光源ランプ 1 1の 他方の封止部 1 1 2 1を楕円リ フレクタ 1 2の挿入孔 1 2 3に挿入して、 楕円リ フレクタ 1 2の反射部 1 2 2内に発光部 1 1 1を配置し、 光源ランプ 1 1を治具 等で保持する。
(2-E)光源ランプ 1 1に電圧を印加して発光させ、 投写スクリーン 6 5に光源ラン プユニット 1 0によるアーク像 70の光学像を投写する。
(2 - F)投写スクリーン 6 5に形成された第 1アーク像 7 1と第 2アーク像 7 2とを 観察しながら、 光源ランプ 1 1を基準軸 Aに平行な方向おょぴ基準軸 Aに垂直な 方向に移動させて、 アーク像 7 0が最も明るくなるように、 副反射鏡 1 3が固定 された光源ランプ 1 1を楕円リ フレクタ 1 2に対して位置調整する。
(2 - G)投写スクリーン 6 5に形成された第 1アーク像 7 1と第 2アーク像 7 2とを 観察しながら、 副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1を基準軸 Aを中心軸と して回転させて、 第 1アーク像 7 1の中心と第 2アーク像 7 2の中心とのずれ方 向が偏光変換光学系 2 3の偏光分離膜 6 3 1の長手方向と平行な方向になるよう に、 副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1の位置を楕円リ フレクタ 1 2に対 して調整する。
(2- H)副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1の楕円リ フレクタ 1 2に対する位 置調整が終了したら、 挿入孔 1 2 3内に耐熱無機系接着剤 A Dを注入し、 治具等 で光源ランプ 1 1を保持して、 接着剤 A Dを硬化させる。 これにより、 副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1を楕円リ フレクタ 1 2に固定する。
(2-1)副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1が固定された楕円リ フレクタ 1 2 を光学系 1 0 0から取り外し、 楕円リ フレクタ 1 2から射出された光束が楕円リ フレクタ 1 2の第 1焦点と第 2焦点とが配置された直線に平行な光束となるよう に、 平行化凹レンズ 1 4を配置し、 楕円リ フレクタ 1 2と平行化凹レンズ 1 4と の相対位置が保持されるように、 楕円リ フレクタ 1 2と平行化凹レンズ 1 4とを 固定する。
なお、 （2-1)の工程に続き、 下記の（2- J)の工程を実施することにより、 前述し た第 1実施形態の照明光学装置 3を製造することできる。
(2 - J)光学系 1 0 0と同様に、 第 1アーク像 7 1の中心と第 2アーク像 7 2の中心 とのずれ方向が偏光変換光学系 2 3の偏光分離膜 6 3 1の長手方向と平行な方向 になるように、 照明光学装置 3が備える均一照明光学系 2 0を光源ランプュニッ ト 1 0に対して配置し、 光源ランプュニッ ト 1 0と均一照明光学系 2 0との相対 位置が保持されるように、 光源ランプュニッ ト 1 0と均一照明光学系 2 0とを固 定する。
前述のような第 1実旃形態によれば、 次のような効果がある。
(1-1)楕円リ ブレクタ 1 2の第 1焦点 F 1および第 2焦点 F 2を通る基準軸 Aに垂 直な直線上において、 光源ランプ 1 1の発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光源 の中心 C 1とが、 平行化凹レンズ 1 4に有効に入射できる光束となる範囲内でず れているから、 副反射鏡 1 3によって反射された光束は、 電極 1 1 4 1 , 1 1 4 2の間で発生したアーク光源にほとんどプラズマ吸収されずに楕円リ フレクタ 1 2に向かうことができ、 副反射鏡 1 3を経て楕円リ フレクタ 1 2で反射されて形 成される第 2アーク像 7 2の照度のより向上できる。
(1-2)楕円リフレクタ 1 2の第 1焦点 F 1およぴ第 2焦点 F 2を通る基準軸 Aに垂 直な直線上に、 楕円リ フレクタ 1 2の第 1焦点 F 1、 発光中心 C 2及び副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1を配置し、 且つ、 楕円リ フレク 1 2の第 1焦点 F 1 が発光中心 C 2と副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1との間になるように配置さ れてい.るから、 楕円リ フレクタ 1 2の第 2焦点付近に光束を収束させることがで き、 光源ランプュニッ ト 1 0から射出される光束の照度を向上させることができ る。
( 1-3)照明光学装置 3は、 光源ランプュニッ ト 1 0の発光中心 C 2と副反射鏡 1 3 の反射光源の中心 C 1 とのずれ方向が、 偏光変換光学系 2 3の偏光分離膜 6 3 1 の長手方向と平行な方向であるから、 発光中心 C 2と反射光源の中心 C 1 とのず れに起因する照明光の光量の損失を防止でき、 より照度の高い照明光を射出させ ることができる。
(1-4)副反射鏡 1 3の反射光源の中心 C 1 と光源ランプ 1 1の発光中心 C 2との間 に配置された楕円リフレクタ 1 2の第 1焦点 F 1を、 反射光源の中心 C 1よりも 発光中心 C 2の近くに配置させたから、 反射光源の中心 C .1より光量の多い発光 中心 C 2からの光によって形成される第 1アーク像 7 1をより基準軸 A上に配置 された楕円リ フレクタ 1 2の第 2焦点 F 2付近に形成させて、 光量の多い第 1ァ ーク像 7 1をより多く偏光変換装置 2 3の偏光分離膜 6 3 1へと入射させること ができるから、 照明光学装置 3から射出される照明光の照度をより向上できる。 (2-1)光源ランプ 1 1の電極 1 1 4 1 , 1 1 4 2と、 副反射鏡 1 3の反射面によつ て反射され'た電極 1 1 4 1 , 1 1 4 2の反射像とを、 予め設定された寸法分ずれ るように、 副反射鏡 1 3を光源ランプ 1 1に取り付けるから、 光源ランプ 1 1の 発光,中心 C 2から射出されて副反射鏡 1 3に反射した光束は、 再ぴ発光中心 C 2 を通過せず、 発光中心 C 2で発生するプラズマ吸収現象に吸収される光束を低減 できるから、 副反射鏡 1 3を経て楕円リフレク 1 2で反射されて形成される第 2アーク像 7 2の照度の低下を抑制できる光源ランプュニッ ト 1 0を容易に製造 できる。
(2-2)投写スクリーン 6 5に投写された第 1アーク像 7 1と第 2アーク像 7 2とを 観察しながら、 第 1アーク像 7 1と第 2アーク像 7 2とが最も明るくなるように 、 楕円リフレクタ 1 2に対する光源ランプ 1 1の位置を基準軸 Aに平行な方向お よび基準軸 Aに垂直な方向に調整し、 且つ、 第 1アーク像 7 1の中心と第 2ァー ク像 7 2の中心とのずれ方向が偏光変換光学系 2 3の偏光分離膜 6 3 1の長手方 向と平行な方向になるように、 楕円リブレグタ 1 2に対する光源ランプ 1 1の位 置調整したので、 照度の高い照明光を射出する光源ランプュニッ ト 1 0を精密に 製造できる。
(2- 3)均一照明光学系 2 0を備えた光学系 1 0 0を用いて光源ランプュニット 1 0 を製造したから、 光学系 1 0 0と同様に照明光学装置 3が備える均一照明光学系 2 0を光源ランプュニット 1 0に対して配置するだけで、 第 1アーク像 7 1の中 心と第 2アーク像とのずれに起因する照明光の光量の損失を防止でき、 より照度 の高い照明光を射出させる照明光学装置 3を容易に製造することができる。
(2- 4)光源ランプ 1 1に副反射鏡 1 3を取り付け、 光源ランプ 1 1を回転させて、 第 1アーク像 7 1の中心と第 2アーク像 7 2の中心とのずれ方向が偏光変換光学 系 2 3の偏光分離膜 6 3 1の長手方向と平行な方向になるように、 楕円リフレタ タ 1 2と副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1 との相対位置を調整したので 、 調整時に光源ランプ 1 1を回転させる'だけで楕円リ フレクタ 1 2の姿勢を変化 させる必要がないから、 照度の高い照明光を射出する光源ランプユニット 1 0を 簡単に製造できる。 また、 調整時に楕円リ フレクタ 1 2の姿勢を変化させる必要 がないから、 楕円リ フレクタ 1 2の形状を回転させにくい形状、 たとえば開口部 付近が断面矩形の形状とすることもでき、 汎用範囲が広がる。 - 〔第 2実施形態〕
前述した第 1実施形態では、 光学系 1 0 0を用いて光源ランプユニッ ト 1 0を 製造したが、 本実施形態では、 光学系 2 0 0を用いて光源ランプュニット 1 .0を 製造する。
本実施形態では、 図 1 3に示されるように、 前述された第 1実施形態と同様の 、 フィールドレンズ 4 1 と、 均一照明光学系 2 0の第 1 レンズァレイ 2 1、 第 2 レンズアレイ 4 1 3、 偏光変換光学系 2 3 , 重畳レンズ 2 4とを備え、 さらにフ ィールドレンズの光束射出側に配置され光源ランプュニッ ト 1 0から射出された 光束の照明対象である照明領域の範囲の形状と阛ー形状の開口部を有する枠部材
4 2 1'と、 枠部材 4 2 1の開口部から射出される光束の照度を測定する積分球 6
5 aを有する照度計とを備えた光学系 2 0 0を用いて、 ，前述した第 1実施形態の 光源ランプユニット 1 0を製造する。 '
前述した第 1実施形態では、 光学系 1 0 0の投写スク リーン 6 5に形成された アーク像 7 0を観察しながら、 光源ランプ 1 1 の楕円リ フレクタ 1 2に対する位 置調整を行ったが、 本実施形態では、 光学系 2 0 0の枠部材 4 2 1の開口部から 射出される光束の照度を照度計を用いて積分球 6 5 aで測定しながら、 光源ラン プ 1 1 の楕円リ フレクタ 1 2に対する位置調整を行う。
なお、 本実施形態では、 枠部材 4 2 1と積分球 6 5 a との間に投写レンズ 5 0 を配置してもよい。 ， 以卞に、 本実施形態の光源装置および照明光学装置の製造方法を説明する。 (3- A)基準軸 A上に配置された、 平行化凹レンズ 1 4、 第 1 レンズアレイ 2 1、 第 2 レンズアレイ 4 1 3、 偏光変換光学系 2 3 , 重畳レンズ 2 4、 フィールドレン ズ 4 1、 枠部材 4 2 1および枠部材 4 2 1から射出される光束の照度を測定する 積分球を備えた光学系 2 0 0に、 楕円リ フレクタ 1 2の第 1焦点と第 2焦点が基 準軸 A上に配置されるように楕円リ フレクタ 1 2を平行化凹レンズ 1 4の光束入 射側に配置する。
(3-B)上述した第 1実施形態の（2- B) ~ (2- D)の工程と同様にして、 光源ランプ 1 1 に対して位置調整された副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1を、 楕円リ ブ レクタ 1 2の反射部 1 1 2内に発光部 1 1 1が配置されるように保持する。
(3 - C)枠部材 4 2 1の開口部から射出された光束の照度を積分球 6 5 aで測定しな がら、 光源ランプ 1 1を基準軸 Aに平行な方向及ぴ基準軸 Aに垂直な面内方向に 移動させて、 積分球 6 5 aで測定された照度の値がより高くなるように、 副反射 鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1 の楕円リ フレクタ 1 2に対する位置を調整す る。 · ''
(3-D)枠部材 4 2 1の開口部から射出された光束の照度を積分球 6 5 aで測定しな がら、 光源ランプ 1 1を基準軸 Aを中心軸として回転させて、 積分球 6 5 aで測 定された照度の値がより高くなるように、 副反射鏡 1 , 3が固定された光源ランプ 1 1の位置を楕円リ フレクタ 1 2に対して調整する。 ' (3 - E)副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1の楕円リ フレ 'クタ 1 2に対する位 置調整が終了したら、 揷入孔 1 2 3内に耐熱無機系接着剤 A Dを注入し、 接着剤 A Dを硬化させる。 これにより、 副反射鏡 1' 3が固定された光源ランプ 1 1を楕 円リ ブレクタ 1 2に固定する。
(3-F)前述した第 1実施形態の（2-1)の工程と同様にして、 楕円リ フレクタ 1 2か ら射出された'光束が 円リ フレクタ 1 2の第 1焦点と第 2焦点とが配置された直 線に平行な光束となる用に配置された楕円リフレクタ 1 2と平行化四レンズ 1 4 との相対位置が保持されるように、 楕円リ フレクタ 1 2と平行化凹レンズ 1 4と を固定する。
なお、 （3- F)の工程に続き、 下記の（3- G)の工程を実施することにより、 前述し た第 1実施形態の照明 ¾学装置 3を製造することできる。
(3 - G)光学系 2 0 0と同様に照明光学装置 3が備える均一照明光学系 2 0を光源ラ ンプュニット 1 0.に対して配置し、 光源ランプュ-ッ ト 1 0と均一照明光学系 2 0との相対位置が保持されるように、 光源ランプュニッ ト 1 0と均一照明光学系 2 0とを固定する。 '
前述のような第.2実施形態によれば、 第 2実施形態で述べた（2-1)と同様の効果 のほか、 次のような効果がある。 '
(3-1)光源ランプュニット 1 0から射出される光束の照明対象である照明領域の形 状と同一形状の枠部材 4 2 1の開口部から射出された光束の照度がより高くなる ように、 副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1の位置が楕円リ フレクタ 1 2 に対して調整されているので、 光源ランプュニット 1 0の照明対象である照明領 域に照度がより高い照明光を射出する光源ランプュニッ ト 1 0を簡単に製造でき る。
(3 - 2)均一照明光学系 2 0を備えた光学系 2 0 0を用いて光源ランプュニット 1 0 を製造したから、 光学系 2 0 0と同様に照明光学装置, 3が備える均 照明光学系 2 0を光源ランプュニッ ト 1 0に対して配置するだけで、 第 1アーク像 7 1の中 心と第 2アーク像とのずれに起因する照明光の光量の損失を防止でき、 より照度 の高い照明光を射出させる照明光学装置 3を容易に製造することができる。 ， (3-3)光源ランプ 1 1に畐反射鏡 1 3を取り付け、 光源ランプ 1 1を回転させて、 枠部材 4 2 1の開口部から射出された光束の照度がより高くなるように、 楕円リ フレクタ 1 2に対する副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1の位置が調整す るので、 調整時に光源ランプ 1 1を回転させるだけで楕円リフレクタ 1 2の姿勢
-- を変化させる必要がないから、 照度の高い照明光を射出する光源ランプュニッ ト 1 0を簡単に製造できる。 また、 調整時に楕円リ フレクタ 1 2の姿勢を変化させ る必要がないから、 楕円リ フレクタ 1 2の形状を回転させにくい形状、 たとえば 開口部付近が断面矩形の形状とすることもでき、 汎用範囲が広がる。
〔第 3実施形態〕
前述した第 1実施形態および第 2実施形態の光源ランプュニッ ト 1 0および照 明光学装置 3の製造方法では、 第 1アーク像 7 1の中心と第 2アーク像とのずれ 方向と偏光変換光学系 2 3の偏光分離膜 6 3 1の長手方向とが平行になるように 、 副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1を楕円リ フレクタ 1 2に対して回転 させることによって、 副反射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1の位置を楕円リ フレクタ 1 2に対して調整していたが、 本実施形態では、 副反射鏡 1 3が固定さ れた光源ランプ 1 1 とともに楕円リフレクタも回転させて、 第 1アーク像 7 1の 中心と第 2アーク像とのずれ方向と偏光変換光学系 2 3の偏光分離膜 6 3 1の長 手方向とが平行になるように、 副反射鏡 ί 3が固定された光源ランプ 1 1の位置 を楕円リ フレクタ 1 2に対して調整する。
以下に、 前述した第 1実施形態の光学系 1 0 0または第 2実施形態の光学系 2 0 0を用いた、 第 1実施形態の光源ランプュニッ ト 1 0および照明光学装置 3の 製造方法を説明する。
(4-Α)上述した第 1実施形態の（2- Α)〜（2- F)'の工程または第 2実施形態の（3- Α)〜（ 3-C)と同様に、 光学系 1 0 0または 2 0 0に楕円リフレタタ 1 2を配置し、 光源 ランプ 1 1に対して副反射鏡 1 3の位置を調整して固定し、 副反射鏡 1 3が固定 された光源ランプ 1 1の位置を楕円リ フレクタ 1 2に対して基準軸 Αに平行な方 向おょぴ基準軸 Aに垂直な方向に移動させて調整する。
(4-B)楕円リ フレクタ 1 2の挿入孔 1 2 3内に耐熱無機系接着剤 A Dを注入し、 治 具等で光源ランプ 1 1を保持して、 接着剤 A Dを硬化させる。 これにより、 副反 射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1を楕円リフレクタ 1 2に取り付ける。
(4-C)光学系 1 0 0を用いて製造する場合は、 投写スクリーン 6 5に形成された第 1アーク像 7 1と第 2アーク像 7 2とを観察しながら、 楕円リ フレクタ 1 2を基準 軸 A (すなわち、 第 1焦点 F 1と第 2焦点 F 2を通,る直線） を中心軸として回転 させて、 第 1アーク像 7 1の中心と第 2アーク像 7 2の中心とのずれ方向が偏光 変-換光学系 2 3の偏光分離膜 6 3 1の長手方向と平行な方向になるように、 副反 射鏡 1 3が固定された光源ランプ 1 1の位置を楕円,リフレクタ 1 2に対して調整 する。 '
光学系 2 0 0を用いて製造する場合は、 枠部材 4 2 1の開口部から射出された 光束の照度を積分球 6 5 aで測定しながら、 上述と同様に楕円リ フレクタ 1 2を 基準軸 Aを中心軸として回転させて、，積分球 6. 5 aで測定された照度の値がより 高くなるように調整する。
(4-D)上述した第 1実施形態の（2-1)の工程と同様にして、 楕円リフレクタ 1 2か ら射出された光束が楕円リ フレクタ 1 2の第 1焦点と第 2焦点とが配置された直 線に平行な光束となる用に配置された楕円リ フレクタ 1 2と平行化凹レンズ 1 4 との相対位置が保持されるように、 楕円リフレクタ 1 2と平行化凹レンズ 1 4と を固定する。
なお、 （4-D)の工程に続き、 第 1実施形態の（2- J)または第 2実施形態の（3-G)の 工程を実施することにより、 前述した第 1実施形態の照明光学装置 3を製造する ことできる。 "
以上のような第 3実施形態によれば、 第 1実施形態および第 2実施形態で述べ た（2-1)〜（2- 3)、 （3-1)、 （3 - 3)と同様の効果がある。
なお、 本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、 本発明の目的を達成 できる範囲での変形、 改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、 前記各実施形態では、 副反射鏡 1 3を光源ランプ 1 1に取り付けた が、 これに限らず、 光源ランプ前面に反射材料を蒸着形成して副反射鏡を構成し てもよい。 このよ うにすれば、 副反射鏡を容易に形成できるから、 光源ランプュ ニット 1 0を簡単に製造できる。
前記実施形態では、 3つの液晶パネル 4 2 R， 4 2 G , 4 2 Bを用いたプロジ ェクタ 1の例のみを挙げたが、 本発明は、 1つの液晶パネルのみを用いたプロジ ェクタ、 2つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、 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適用可能である。 前記実施形態では、 光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用い 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を用いていたが、 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てもよい。 この場合は 、 光束入射側および光束射出側の偏光板は省略できる。
前記実施形態では、 クリーンを観察する方向から投写を行うフロントタイプ のプロジェクタの例のみを挙げたが、 本発明は、 スクリーンを観察する方向とは 反対側から投写を行うリァタイプのプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、 プロジェグタに本発明の光源ランプュニッ トまたは照明光 学装置を採用していたが、 本発明はこれに限らず、 他の光学機器に本発明の光源 ランプュニッ トまたは照明光学装置を適用してもよい。
その他、 本.発明の実施における具体的な構造及び形状等は、 本発明の目的を達 成できる範囲で他の構造等としてもよい。

Claims

求 の 範
1 . 電極間で放電発光が行われる発光部を有する発光管と、 前記発光'管から放射 された光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射鏡と、 前記発光部を挟んで前記 第 1反射鏡の反対側に設けられる第 2反射鏡と^備えた光源装置であって、 ■ 前記第 1反射鏡は楕円曲面形状の反射面を備え、
前記第 1反射鏡の反射面は第 1·焦点と第 2焦点とを有し、
前記電極間の放電発光の中心と、 前記第 1反射鏡の第 1焦点とは一致しておら ず、
前記電極間の放電発光の中心から射出され前記第 2反射鏡で反射された光束が 形成する前記第 2反射鏡の反射光源の中心は、 前記電極間の放電発光の中心およ び前記第 1反射鏡の第 1焦点とは一致しておらず、
前記電極間の放電発光の中心、 前記第 1反射鏡の第 1焦点および前記第 2反射 鏡の反射光源の中心は、 前記第 1反射鏡の第 1焦点と第 2焦点とをつなぐ直線に 対して垂直な直線上に配置され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、
前記第 1反射鏡の第 1焦点は、 前記第 1反射鏡の第 1焦点と第 2焦点とをつな ぐ直線に対して垂直な直線上において、 前記電極間の放電発光の中心と前記第 2 反射光の反射光源の中心との間に配置されることを特徴とする光源装置。
3 . 請求項 1または 2に記載の光源装置において、
前記第 1反射鏡の第 1焦点は、 前記第 2反射光の反射光源の中心よりも前記電 極間の放電発光の中心に近い位置に配置されることを特徴とする光源装置。
4 . 請求項 1ないし 3のいずれかに記載の光源装置において、
前記第 2反射鏡は、 前記発光部前面に反射材料を蒸着形成して構成されること を特徴とする光源装置。
5 . 電極間で放電発光が行われる発光部を有する発光管、 前記発光管から放射さ れた光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射鏡、 および、 .前記発光部を挟んで 前記第 1反射鏡の反対側に設けられる第 2反射鏡を備えた光源装置と、 前記光源 装置から射出された光束を 1種類の直線偏光光束に揃えて射出する偏光変換光学 系とを備えた照明光学装置であって、
前記偏光変換'光学系は、 入射光束を 2種類の直線偏光光束に分離し長手方向を 有する形状の複数の偏光分離膜、 および前記偏光分離膜の間に介在配置される複 数の反射膜を備え、
前記光源装置は、 請求項 1ないし 4のいずれかに記載の光源装置であって、 前記電極間の放電発光の中心と前記第 2反射光の反射光源の中心とのずれ方向 は、 前記偏光分離膜の長手方向に対して平行であることを特徴とする照明光学装 置。
6 . 請求項 1ないし 4のいずれかに記載の光源装置を備えていることを特徴とす るプロジェクタ。 ―
7 . 請求項 5に記載の照明光学装置を備えていることを特徴とするプロジェグタ
8 . 電極間で放電発光が行われる発光部を有する発光管と、 前記発光管から放射 された光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射鏡と、 前記発光部を挟んで前記 第 1反射鏡の反対側に設けられる第 2反射鏡とを備えた光源装置の製造方法であ つて、 +
前記電極と前記第 2反射鏡で反射された前記電極の反射像とがずれるように前 記発光管に対して前記第 2反射鏡の位置を調整する工程と、
前記発光管に対して位置調整された前記第 2反射鏡を前記発光管に固定するェ 程と、
基準執上に配置された、 前記発光管から放射された光束を平行化する平行化レ ンズと、 前記平行化レンズから射出された光束を複数の部分光束に分割する光束 分割光学素子と、 前記光束分割光学素子によつて分割された光束を所定の位置で 結像させる結像素子と、 前記光束分割光学素子により分割された各部分光束の偏 光方向を一方向の偏光方向に揃え、 長手方向を有する形状の偏光分離膜を備えた 偏光変換光学系と、 前記結像素子により結像され像が投写される投'写スクリーン とが備えられた光学系の前記平行化レンズの光束入射側に、 前記第 1反射鏡の第 1焦点と第 2焦点とが前記基準軸上に配置されるように前記第 1反射鏡を配置す る工程と、 前記第 2反射鏡が設けられた発光管を発光させるとともに、 前記発光部から放 射され直接前記第 1反射鏡で反射された光束によって形成された第 1アーク像と 、 前記発光部から放射され前記第 2反射鏡を経て前記第 1反射鏡で反射された光 束によって形成された第 2アーク像とを、 前記投写スク リーン上に投写させるェ 程と、 . ' 前記投写スクリーン上に投写された前記第 1アーク像と前記第 2アーク像とが 最も明るくなるように、 前記基準軸に平行な方向及ぴ前記基準軸に垂直な方向に 前記第 2反射鏡が固定された前記発光管の位置を前記第 1反射鏡に対して調整す る固定と、
前記第 1アーク像の中心と前記第 2アーク像の中心とのずれ方向が前記偏光分 離膜の前記長手方向に対して平行になるように、 前記第 1反射鏡に対して前記発 光管を回転させて、 前記第 2反射鏡が固定された前記発光管の位置を前記第 1反 射鏡に対して調整する工程と、 前記第 1反射鏡に対して位置調整された前記発光 管を、 前記第 1反射鏡に対して固定する工程とを備えていることを特徴とする光 源装置の製造方法。
9 . 電極間で放電発光が行われる発光部を有する発光管と、 前記発光管から放射 された光束を一定方向に揃えて射出する第 1反射鏡と、 前記発光部を挟んで前記 第 1反射鏡の反対側に設けられる.第 2反射鏡とを備えた光源装置の製造方法であ つて、
前記電極と前記第 2反射鏡で反射された前記電極の反射像とがずれるように前 記発光管に対して前記第 2反射鏡の位置を調整する工程と、
前記発光管に対して位置調整された前記第 2反射鏡を前記発光管に固定するェ 程と、
基準軸上に配置された、 前記発光管から放射された光束を平行化する平行化レ ンズと、 前記平行化レンズから射出された光束を複数の部分光束に分割する光束 分割光学素子と、 前記光束分割光学素子によつて分割された光束を所定の位置で 結像させる結像素子と、 前記光束分割光学素子により分割された各部分光束の僱 光方向を一方向の偏光方向に揃え、 長手方向を有する形状の偏光分離膜を備えた 偏光変換光学系と、 前記偏光変換光学系から射出された光束を光源装置の照明対 象である照明領域上 重畳させる重畳レンズと、 前記照明領域に相当する位置に 配置され前記照明領域の範囲の形状の開口部を有する枠部材と、 前記枠部材の前 記開口部から射出された光束の照度を測定する照度計とが備えられた光学系の前 記平行化レンズの光束入射側に、 前記第 1反射鏡の第 1焦点と第 2焦点とが前記 基準軸上に配置されるように前記第 1反射鏡を配置する工程と、
前記発光管に電圧を印加して発光させ、 前記枠部材の前記開口部から射出され た光束の照度を前記照度計で測定しながら、 前記枠部材の前記開口部から射出さ れた光束の照度がより高くなるように、 前記基準軸に平行な方向及び前記基準軸 に垂¾な方向に前記第 2反射鏡が固定された前記発光管の位置を前記第 1反射鏡 に対して調整する固定と、
前記枠'部材の前記開口部から射出された光束の照度を前記照度計で測定しなが ら、 前記枠部材の前記開口部から射出された光束の照度がより高くなるように、 前記第 1反射鏡に対して前記発光管を回転させて、 前記第 2反射鏡が固定された 前記発光管の位置を前記第 1反射鏡に対して調整する工程と、
前記第 1反射鏡に対して位置調整された前記第 2反射鏡が固定された前記発光 管を、 前記第 1反射鏡に対して固定する工程とを備えていることを特徴とする光 源装置の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007309963A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Hitachi Ltd 投射型表示装置
US7628494B2 (en) 2004-12-07 2009-12-08 Seiko Epson Corporation Illuminating apparatus and projector
US7830098B2 (en) 2007-02-06 2010-11-09 Seiko Epson Corporation Projector and light source device thereof
JP2010281893A (ja) * 2009-06-02 2010-12-16 Seiko Epson Corp 光源装置、照明系、プロジェクター
WO2014167406A1 (ja) * 2013-04-09 2014-10-16 株式会社オーク製作所 光源装置および光源装置を備えた露光装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7040768B2 (en) * 2003-05-22 2006-05-09 Seiko Epson Corporation Light source unit, illumination optical device, projector, and method of manufacturing light source unit
US7159990B2 (en) * 2003-08-18 2007-01-09 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing reflective mirror, illumination device, and projector
TWI285247B (en) * 2005-02-21 2007-08-11 Seiko Epson Corp Light source device and projector
JP4972883B2 (ja) * 2005-06-17 2012-07-11 株式会社日立製作所 光学ユニットおよび投射型映像表示装置
JP4650336B2 (ja) * 2005-08-10 2011-03-16 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ及びプロジェクタの製造方法
JP2007163726A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Seiko Epson Corp プロジェクタ及び光学部品
JP2010062019A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Seiko Epson Corp 照明装置およびプロジェクタ
CN102687234B (zh) * 2010-12-27 2015-05-20 松下电器产业株式会社 带有起动辅助构件的高压放电灯、灯单元、灯系统以及投影机
TW201245842A (en) * 2011-05-05 2012-11-16 Asia Optical Co Inc Laser projection system
CN113741043B (zh) * 2020-05-29 2022-10-14 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种椭球反射镜位置调整装置及调整方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05313117A (ja) * 1992-05-14 1993-11-26 Pioneer Electron Corp 液晶プロジェクタのランプとリフレクタとの固定方法
JPH10162627A (ja) * 1996-11-26 1998-06-19 Iwasaki Electric Co Ltd 反射鏡付きショートアークメタルハライドランプの製造方法
JPH10311962A (ja) * 1997-05-14 1998-11-24 Sony Corp 光源装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192962A (en) * 1990-05-29 1993-03-09 Pioneer Electronic Corporation Converging reflector and liquid crystal display device
JP3207022B2 (ja) * 1992-11-24 2001-09-10 株式会社日立製作所 投射型表示装置用光源、照明装置および液晶投射型表示装置
JP3184404B2 (ja) 1994-07-13 2001-07-09 松下電子工業株式会社 反射鏡付きメタルハライドランプ
JPH09120067A (ja) 1995-10-25 1997-05-06 A G Technol Kk 光源装置及びその応用装置
EP0961900B1 (en) * 1997-12-22 2006-06-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Unit of electric lamp and reflector
US7001027B2 (en) * 2003-03-25 2006-02-21 Seiko Epson Corporation Light source device and projector
US7040768B2 (en) * 2003-05-22 2006-05-09 Seiko Epson Corporation Light source unit, illumination optical device, projector, and method of manufacturing light source unit
JP2005197208A (ja) * 2003-12-10 2005-07-21 Seiko Epson Corp 光源ランプ及びプロジェクタ
JP4059251B2 (ja) * 2004-02-27 2008-03-12 セイコーエプソン株式会社 光源装置、およびプロジェクタ
JP4020094B2 (ja) * 2004-03-23 2007-12-12 セイコーエプソン株式会社 光源装置、およびプロジェクタ
JP2005283706A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Seiko Epson Corp ランプ装置及びそれを備えたプロジェクタ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05313117A (ja) * 1992-05-14 1993-11-26 Pioneer Electron Corp 液晶プロジェクタのランプとリフレクタとの固定方法
JPH10162627A (ja) * 1996-11-26 1998-06-19 Iwasaki Electric Co Ltd 反射鏡付きショートアークメタルハライドランプの製造方法
JPH10311962A (ja) * 1997-05-14 1998-11-24 Sony Corp 光源装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7628494B2 (en) 2004-12-07 2009-12-08 Seiko Epson Corporation Illuminating apparatus and projector
JP2007309963A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Hitachi Ltd 投射型表示装置
US7830098B2 (en) 2007-02-06 2010-11-09 Seiko Epson Corporation Projector and light source device thereof
JP2010281893A (ja) * 2009-06-02 2010-12-16 Seiko Epson Corp 光源装置、照明系、プロジェクター
US8506128B2 (en) 2009-06-02 2013-08-13 Seiko Epson Corporation Light source device, illumination system, and projector
WO2014167406A1 (ja) * 2013-04-09 2014-10-16 株式会社オーク製作所 光源装置および光源装置を備えた露光装置
JPWO2014167406A1 (ja) * 2013-04-09 2017-02-16 株式会社オーク製作所 光源装置および光源装置を備えた露光装置

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