光源装置および投射型表示装置
【課題】発光体を配置する姿勢や位置等が限定されず、マイクロ波の外部漏洩を抑制することも可能な光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置１は、マイクロ波を生成するマイクロ波電源２と、マイクロ波を放射する中心導体３と、マイクロ波により発光する発光体である放電ランプ５と、を備え、中心導体３と放電ランプ５とが離間して配置されていて、放電ランプ５を自在な姿勢で配置することが可能であることを特徴とする。
【解決手段】光源装置１は、マイクロ波を生成するマイクロ波電源２と、マイクロ波を放射する中心導体３と、マイクロ波により発光する発光体である放電ランプ５と、を備え、中心導体３と放電ランプ５とが離間して配置されていて、放電ランプ５を自在な姿勢で配置することが可能であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波の照射により発光する発光体を有する光源装置およびこの光源装置を備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源装置は、例えば特許文献１に示すように、マイクロ波を生成するマイクロ波発生部と、マイクロ波発生部に設けられマイクロ波を放射する中心導体（特許文献１におけるアンテナ）と、中心導体に接続されマイクロ波による給電により発光する発光体（放電ランプ）と、発光体の発する光束を所定方向へ反射させるリフレクターと、リフレクターと一体に設けられマイクロ波を反射するチャンバーと、マイクロ波の外部漏洩を遮断する光源ケースと、を備えている。このような構成の光源装置では、放射されたマイクロ波が、チャンバーで反射されて発光体に収束することにより、発光体を効率的に発光させている。そして、この光源装置を投射型表示装置であるプロジェクターに備えれば、光利用効率の高い高輝度のものを提供することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９２３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、発光体が中心導体と接続されている構成であるため、発光体を配置する姿勢や位置等がほぼ限定されてしまい調整等が困難である、という課題があった。また、マイクロ波の外部漏洩を遮断するために、発光体やリフレクターを覆う光源ケースが必要であり、部品点数が多くなる、という課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る光源装置は、マイクロ波を生成するマイクロ波電源と、前記マイクロ波を放射する中心導体と、前記マイクロ波により発光する発光体と、を備え、前記中心導体と前記発光体とが離間して配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この光源装置によれば、発光体は、マイクロ波電源で生成され中心導体から放射されるマイクロ波による給電によって、発光することが可能な構成になっている。さらに、発光体は、その端部等が、中心導体に対し直接または他部材を介して間接的に接続されている状態ではなく、中心導体から離間している状態で配置されている。このように中心導体から離間していることにより、発光体は、中心導体に対して、平行な方向、直交方向または斜め方向等のさまざまな方向を向く設定にも容易に対応することができ、柔軟な配置が可能である。つまり、光源装置において、発光体がマイクロ波を効率良く受信して、十分な給電効果を得られるように、発光体を自在な姿勢に配置することが容易に行える。これにより、発光体は、十分な給電を得て、効率的な発光をすることが可能である。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る光源装置において、前記発光体は、前記マイクロ波により発光する発光部材を封入した封止部と、少なくとも１本の導体と、を有していることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、導体は、中心導体から放射されたマイクロ波を集中させて、効率よい給電を行うために設けられていて、これにより、導体の端部には、局所的な強電界が生じることになる。発光体は、封止部の発光部材が導体に生じた強電界に励起されて発光することによって、より強力な発光が行える。即ち、導体を有する発光体は、マイクロ波が集中して、効率の良い発光をすることが可能である。発光体は、少なくとも１本の導体を有していれば良いが、封止部に対して、バランス良く複数の導体を有していれば、より好ましい。また、例えば、マイクロ波の振幅方向と同方向に導体が延在するように、発光体を配置すれば、発光体がマイクロ波をより効率良く受信して発光することが可能である。このような形態および姿勢で発光体を配置すること等を含め、中心導体と発光体とが離間していることによって、発光体を容易に配置することが可能である。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る光源装置において、前記発光体は、前記導体が前記封止部の外部側に設けられていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、発光体の有する導体は、封止部の外部側に設けられていて、封止部の内部には挿入されていない。従って、導体は、発光部材等との反応等が回避され、さらに劣化が抑制されることにより、長期の使用に耐えることが可能となる。即ち、発光体の長寿命化が図れる。これに伴い、発光体を備える光源装置は、発光体の交換までの期間が延び、交換の煩わしさの軽減、および経済的負担の軽減を図ることが可能である。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る光源装置は、前記発光体を内設し、一方の端に開口を有して少なくとも一部が導電性材で形成され、前記発光体から射出される光束を前記開口へ向けて反射するリフレクターを備え、前記導体の少なくとも１本が前記リフレクターと電気的に導通していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、光源装置は、リフレクターによって発光体の発する光束を反射して、光束の利用効率を高めて、開口から射出する構成である。このリフレクターは、光束の反射に加え、マイクロ波を遮断および反射することが可能な導電性材で形成されているため、マイクロ波の外部漏洩を防ぎ発光体への給電効果を高める役目も果たしている。従って、マイクロ波の外部漏洩を防ぐために、光源ケース等の他の遮断部材が不必要である。また、光源装置は、導体とリフレクターとが電気的に導通している構成により、マイクロ波によって発光体が発光する際に生じる、電磁波をグランドへ導くことができ、外部への電磁波漏洩をより効果的に防止することが可能である。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る光源装置は、前記発光体から射出される光束の光軸上に光を集光または偏向する光学部材をさらに備え、前記光学部材が前記開口に設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、光学部材として、例えば、各種の光学レンズ等を用いることにより、光束を平行光にしたり集光または偏向することや、発光体から光学部材までの導光距離を短くするなどして、光束の利用効率を向上させることが可能である。光源装置は、光学部材を備えることにより、射出する光束を制御でき、光学設計における自由度を増すことが可能である。
【００１６】
［適用例６］本適用例に係る投射型表示装置は、マイクロ波を生成するマイクロ波電源と、前記マイクロ波を放射する中心導体と、前記マイクロ波により発光する発光体と、を有し、前記中心導体と前記発光体とが離間して配置されている構成の光源装置を備えていることを特徴とする。
【００１７】
この投射型表示装置によれば、搭載している光源装置の発光体は、マイクロ波電源で生成され中心導体から放射されるマイクロ波による給電によって、発光することが可能な構成のものである。さらに、発光体は、その端部等が中心導体に対し、直接または他部材を介して間接的に、接続されている状態ではなく、中心導体から離間している状態で配置されている。このように中心導体から離間していることにより、発光体は、中心導体に対して、平行な方向、直交方向または斜め方向等のさまざまな方向を向く設定に対応することができ、柔軟な配置が可能である。つまり、光源装置において、発光体がマイクロ波を効率良く受信して、十分な給電効果を得られるように、発光体を自在に配置することが容易に行える。これにより、発光体は、十分な給電を得て、効率的な発光をすることが可能であり、この発光体を有する光源装置を備えた投射型表示装置は、発光体が効率的に発光して、高輝度な映像を投射することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１における光源装置の構成を示す断面図。
【図２】（ａ）実施形態１における放電ランプの構成を示す断面図、（ｂ）光源装置の筒状部の設定を示す断面図。
【図３】実施形態２における光源装置の構成を示す断面図。
【図４】実施形態２における放電ランプの構成を示す断面図。
【図５】光源装置を搭載したプロジェクターの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の光源装置および投射型表示装置の実施形態について説明する。実施形態では、マイクロ波による給電で発光する発光体である放電ランプを有する光源装置と、この光源装置を搭載した投射型表示装置であるプロジェクターを一例にして説明する。
（実施形態１）
【００２０】
図１は、実施形態１における光源装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、光源装置１は、マイクロ波を生成するマイクロ波電源２と、マイクロ波電源２内から延出しマイクロ波電源２で生成したマイクロ波を放射するための中心導体３と、中心導体３を内導体として内装する同軸管４と、中心導体３に対してマイクロ波電源２と反対側に位置し中心導体３から放射されるマイクロ波によって給電されることにより発光する放電ランプ（発光体）５と、一方の端に開口部（開口）６２ａを有し内設した放電ランプ５の発光により射出された光束を開口部６２ａの方向へ反射するリフレクター６と、放電ランプ５をリフレクター６に保持するための保持部材７と、を備えている。これらマイクロ波電源２、中心導体３および放電ランプ５は、光束が外部へ導出される方向である光軸８に沿って順に配置されている。
【００２１】
同軸管４および同軸管４に内装された中心導体３は、この場合、共に銅（Ｃｕ）で形成されていて、両者が短絡しないように、且つ、同軸管４が中心導体３から等距離となるように、フッ素系樹脂の絶縁部材が両者の間に設けられている。中心導体３は、円柱状に形成されていて、マイクロ波電源２内から光軸８の方向に沿って延出している。延出した中心導体３の先端部は、放電ランプ５と対向していて、マイクロ波電源２で生成したマイクロ波を放射する。
【００２２】
ここで、光源装置１におけるマイクロ波は、いわゆるＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ）モードの高周波であって、波の伝搬方向に電界の成分と磁界の成分がゼロであるため、中心導体３から放電ランプ５へ放射する際の損失が少なく、効率的な放射が可能なものである。そして、この場合、マイクロ波は、周波数が２．４５ＧＨｚのものを用いていて、その波長λが１２．２ｃｍである。
【００２３】
続いて、中心導体３と対向して位置する放電ランプ５について説明する。図２（ａ）は、放電ランプの構成を示す断面図である。図２（ａ）に示すように、放電ランプ５は、マイクロ波により発光する発光物質５３を内部に封入するための封止部５１ａと、封止部５１ａの両側へそれぞれ延びた中空軸部５１ｂと、を有し、封止部５１ａおよび中空軸部５１ｂが石英ガラスで形成された透明の発光管５１と、中空軸部５１ｂの中空部にそれぞれ配置され、封止部５１ａ内に挿入された端部である先端電極５２ａが対向して配置されている導体５２と、を有している。この放電ランプ５は、発光管５１が長手方向を形成していて、封止部５１ａを中央にして封止部５１ａの両側に中空軸部５１ｂが一直線状をなしている。また、発光物質５３が封入されている封止部５１ａの内部と、中空軸部５１ｂの中空部と、は封止されていて、封止部５１ａの内部には、発光物質５３として、この場合水銀および希ガスのアルゴンが封入状態になっている。
【００２４】
そして、導体５２は、熱膨張係数が小さく高融点材料であるタングステン（Ｗ）で形成されている。導体５２は、中心導体３から放射されたマイクロ波の電界成分を集中させるために設けてあるものであり、マイクロ波の電界成分を先端電極５２ａに集中すれば、封止部５１ａにおける発光物質５３である水銀およびアルゴンの発光効率を高めることができる。このような放電ランプ５は、封止部５１ａをいわゆる点光源として発光する。
【００２５】
また、放電ランプ５は、保持部材７（図１）によってリフレクター６（図１）とは絶縁された状態で保持されている。保持されている放電ランプ５の姿勢は、放電ランプ５の長手方向が中心導体３の延出方向に対して直交する方向、つまり光軸８と直交するように配置されている。このような姿勢で保持された放電ランプ５は、導体５２がマイクロ波の振幅方向と同じ向きになっていて、導体５２によってマイクロ波をより効率良く受信し、効率的に給電されることになる。さらに、放電ランプ５の封止部５１ａは、中心導体３と直接接続した状態ではなく、保持部材７および中空軸部５１ｂによって、中心導体３から離間している状態となっていて、光軸８と直交する位置において、中心導体３と対向するように配置されている。放電ランプ５が中心導体３と離間している構成であれば、放電ランプ５において、封止部５１ａおよび導体５２を自在な配置にすることが容易にできるため、マイクロ波をより効率良く受信することが可能となる。
【００２６】
図１に戻って、光源装置１は、放電ランプ５の周りを囲むように、リフレクター６を備えている。リフレクター６は、同軸管４を挿入する孔部６１ａが設けられ略半球形状をなしている曲面状部６１と、曲面状部６１における略半球の開口側から円筒状に延出している筒状部６２と、を有している。このリフレクター６は、曲面状部６１の孔部６１ａを介して同軸管４へ固定されており、筒状部６２の曲面状部６１と反対側に、放電ランプ５からの光束を外部へ射出するための開口部６２ａを有している。
【００２７】
リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）で形成されていて、曲面状部６１は、光学的に光束が平行光となる形状または焦点を結ぶ形状である放物面をなしていて、この放物面の焦点の位置に放電ランプ５の封止部５１ａを配置すれば、封止部５１ａから射出された光束を放物面で反射して、平行光として開口部６２ａの方向へ導出することができる。また、曲面状部６１の放電ランプ５に面する側は、光束の反射率を向上させるように鏡面仕上げされていて、反射時の光学ロスを低減して放電ランプ５からの光束を効率良く反射することができるようになっている。
【００２８】
そして、リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）で形成されているため、放電ランプ５の発光により高温状態になっても、変形や反射率の低下等が発生しにくく、光束の反射を安定して維持することができる。さらに、リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）の高熱伝導性により、放電ランプ５の発する熱を効率良く放散させる機能も有している。また、リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）により、マイクロ波を反射または遮断することができ、マイクロ波が光源装置１の開口部６２ａ以外から外部へ漏洩することを防止すると共に、マイクロ波を反射して、そのエネルギーを、放電ランプ５の発光のために、より効果的に供給することができる。
【００２９】
ここで、リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）の材料そのものの導電特性によるマイクロ波遮断機能に加え、マイクロ波が筒状の形状を通過しにくいという特性を利用して、開口部６２ａからのマイクロ波漏洩を抑制する機能も有している。図２（ｂ）は、光源装置の筒状部の設定を示す断面図である。図２（ｂ）に示すように、筒状部６２は、円筒状の内径Ｄと、放電ランプ５の光軸８方向の端から開口部６２ａまでの距離Ｌと、によって規定される形状である。
【００３０】
このような筒状部６２において、内径Ｄとマイクロ波の波長λとの関係は、理論上、Ｄ＝λ／２のときには、マイクロ波は、リフレクター６の開口部６２ａにて波の節になって共振し、大部分が反射してリフレクター６内にとどまることになる。また、Ｄ＜λ／２のときは、マイクロ波は、リフレクター６の開口部６２ａでは共振部分がなく、大部分が外部に出て行くことができない状態となる。従って、Ｄ≦λ／２とすることで、光源装置１からのマイクロ波の漏洩を抑制することが可能である、という知見が得られた。
【００３１】
一方、筒状部６２の開口部６２ａからのマイクロ波漏洩については、Ｄ≦λ／２を前提にして、距離Ｌと内径Ｄとの関係から実験により求めることができ、発明者である筆者らにより実験結果が開示されている。開示によれば、Ｌ／Ｄの値を変えたときのマイクロ波は、Ｌ／Ｄの値が大きくなるに従い、マイクロ波の減衰効果が大きくなる。つまり、マイクロ波の漏洩が少なくなる。例えば、およそＬ／Ｄ＝３．６の設定で、５０ｄＢの減衰効果を得られ、Ｌ／Ｄ≧０．８の設定では、２０ｄＢ以上のマイクロ波漏洩減衰効果が得られている。光源装置１において、２０ｄＢの減衰効果があれば、漏洩したマイクロ波の量は、規定した規格を満足するため、いわゆる不要輻射を防止できることが確認されている。このことから、２０ｄＢ以上のマイクロ波漏洩減衰効果を得るには、Ｄ≦λ／２およびＬ／Ｄ≧０．８の関係を満足すれば良いことが導かれる。
【００３２】
以下、実施形態１における光源装置１の主要な効果をまとめて記載する。
【００３３】
（１）光源装置１は、放電ランプ５が保持部材７でリフレクター６に保持され中心導体３から離間している状態であって、放電ランプ５を自在な姿勢で配置することが可能である。そのため、放電ランプ５は、この場合、中心導体３の延出方向に対して直交方向に導体５２を配置することが容易に行える。これにより、光源装置１は、放電ランプ５がマイクロ波を効率良く受信し十分な給電効果を得て、効率的な発光をすることができる。
【００３４】
（２）放電ランプ５は、導体５２がマイクロ波の振幅方向と同方向に延在するように配置されており、マイクロ波をより効率良く受信できるため、強力な発光が可能である。このような姿勢で放電ランプ５を配置することも、中心導体３と放電ランプ５とが離間していることにより、容易に行うことができる。
【００３５】
（３）リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）製であるため、マイクロ波の外部漏洩を抑制することができる。また、アルミニウム（Ａｌ）は、熱伝導性が良好であるため、リフレクター６は、放電ランプ５が発する熱をすばやく放散することができ、光源装置１の過熱を防止する役割を果たすこともできる。
【００３６】
（４）光源装置１は、マイクロ波による給電により放電ランプ５を発光させているため、給電開始と共に、より迅速に、高輝度の発光を行うことができる。
（実施形態２）
【００３７】
次に、光源装置の他の形態である実施形態２について説明する。図３は、実施形態２における光源装置の構成を示す断面図である。また、図４は、実施形態２における放電ランプの構成を示す断面図である。実施形態２の光源装置１０では、図３に示す保持部材１５による放電ランプ９の保持構成と、図４に示す封止部９１ａにおける導体９２の配置形態と、が実施形態１の光源装置１と異なっているだけである。従って、光源装置１０の放電ランプ９および保持部材１５以外の構成部材は、実施形態１と同様の形態であり、図３および図４では実施形態１と同符号を付してある。また、光源装置１０において、放電ランプ９は、リフレクター６に対して、実施形態１の放電ランプ５と同姿勢で配置されている。
【００３８】
まず、光源装置１０の放電ランプ９について先に説明する。図４に示すように、放電ランプ９は、マイクロ波により発光する発光物質５３を内部に封入するための封止部９１ａと、封止部９１ａの両側へそれぞれ延びた中空軸部９１ｂと、を有し、封止部９１ａおよび中空軸部９１ｂが石英ガラスで形成された透明の発光管９１と、中空軸部９１ｂの中空部にそれぞれ配置され、封止部９１ａ側の端部が封止部９１ａの内部へは挿入されておらず、封止部９１ａの外側部に位置するように配置されている導体９２と、を有している。
【００３９】
この場合、導体９２の一方は、封止部９１ａと反対側の端部が中空軸部９１ｂから突出した接続部９２ａとなっている。この放電ランプ９は、発光管９１が長手方向を形成していて、封止部９１ａを中央にして封止部９１ａの両側に中空軸部９１ｂが一直線状をなしている。また、封止部９１ａの内部には、発光物質５３として、この場合水銀および希ガスのアルゴンが封入状態になっている。
【００４０】
そして、導体９２は、熱膨張係数が小さく高融点材料であるタングステン（Ｗ）で形成され、中心導体３から放射されたマイクロ波の電界成分を集中させるために設けてある。マイクロ波の電界成分を集中させれば、封止部９１ａの水銀およびアルゴンの発光効率をより高めることができる。導体９２は、実施形態１の導体５２の場合とは異なり、その端部が封止部９１ａに封入されている水銀およびアルゴンと直接接触しない構成となっているが、この構成であっても、マイクロ波の電界成分を集中させて、実施形態１の導体５２の場合とほぼ同等に近い発光をすることができる。なお、この放電ランプ９は、封止部９１ａをいわゆる点光源として発光するタイプに属する。
【００４１】
また、放電ランプ９は、図３に示すように、保持部材１５によってリフレクター６に保持されている。保持部材１５には、一方の導体９２が有する接続部９２ａが保持部材１５を貫通して挿入されていて、保持部材１５を貫通した接続部９２ａは、リフレクター６と電気的に導通状態となっている。導体９２の接続部９２ａとリフレクター６とが電気的に導通していることにより、マイクロ波によって封止部９１ａの水銀およびアルゴンが発光する際に生じる電磁波を補足してリフレクター６へ導き、外部への電磁波漏洩を抑制することができる。このように、放電ランプ９の封止部９１ａが、保持部材１５および中空軸部９１ｂによって保持され、中心導体３と離間している構成であれば、放電ランプ９の導体９２をリフレクター６と導通させる構成であっても、放電ランプ９を容易に配置することが可能である。
【００４２】
以下、実施形態２における光源装置１０の主要な効果をまとめて記載する。
【００４３】
（１）光源装置１０において、放電ランプ９の有する導体９２は、封止部９１ａの外部側に設けられていて、封止部９１ａの内部側へ挿入されていない。そのため、導体９２は、発光部材である水銀およびアルゴンの発光による高温および反応から回避でき、劣化も抑制されて、長期の使用に耐えられる。これにより、放電ランプ９は、より長寿命なものになる。
【００４４】
（２）光源装置１０は、一方の導体９２とリフレクター６とが、接続部９２ａによって、電気的に導通している構成である。これにより、マイクロ波によって発光する際に生じる電磁波を、いわゆるグランドとしてのリフレクター６へ導いて、外部への電磁波漏洩をより効果的に抑制することができる。
【００４５】
次に、光源装置１または光源装置１０を備えた投射型表示装置の例として、プロジェクターについて説明する。図５は、光源装置を搭載したプロジェクターの構成を示す模式図である。図５に示すように、プロジェクター２０は、この場合、光源装置１を備えたものであって、インテグレーター照明部２１と、色分離部２２と、リレー光学部２３と、３つの液晶パネル部２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂを光学変調素子として有する光学変調部２４と、を備えている。そして、光学変調部２４は、投射部２５と接続されている。なお、液晶パネル部２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂは、液晶パネルおよび偏向フィルター等を含んでいる。
【００４６】
インテグレーター照明部２１は、光源装置１から光束を射出し、光学変調部２４において、光束が、赤、緑、青の色光にそれぞれ対応して設けられている３つの液晶パネル部２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂの画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系である。そのために、光源装置１の先端部には、光学部材２１１としてのレンズ群が設けられている。この場合、光学部材２１１のレンズ群は、光源装置１の側から、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ、偏向変換素子、重畳レンズを有している。なお、光源装置１は、図１を参照して既述したように、放電ランプ５が中心導体３から離間し、光束の射出方向である光軸８に対して直交した姿勢で配置されている。
【００４７】
そして、色分離部２２は、２枚のダイクロイックミラー２２１，２２２と、反射ミラー２２３とを備え、ダイクロイックミラー２２１，２２２によりインテグレーター照明部２１から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。この時、色分離部２２のダイクロイックミラー２２１では、インテグレーター照明部２１から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過し、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー２２１によって反射した青色光は、反射ミラー２２３で反射し、青色用の液晶パネル部２４２Ｂに到達する。ダイクロイックミラー２２１を透過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２２によって反射し、緑色用の液晶パネル部２４２Ｇに到達する。一方、ダイクロイックミラー２２１，２２２を透過した赤色光は、リレー光学部２３へ進む。
【００４８】
リレー光学部２３は、入射側レンズ２３１と、反射ミラー２３２と、リレーレンズ２３３と、反射ミラー２３４とを順に備え、色分離部２２で分離された色光の内、液晶パネル部２４２Ｒまでの経路の長い色光を導く機能を有する光学系であり、ここでは、赤色光を導いている。
【００４９】
次の光学変調部２４は、３つの液晶パネル部２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂによって、それぞれの色光を画像情報に応じて変調することにより光学像を形成し、さらに、クロスダイクロイックプリズム２４１によって、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ための光学系である。このようにして形成されたカラー画像は、投射部２５の投射レンズによって拡大して投射され、スクリーン等に映像として映し出される。
【００５０】
このような光源装置１を備えたプロジェクター２０は、以下のような効果を有する。
【００５１】
（１）プロジェクター２０において、光源装置１は、放電ランプ５を自在な姿勢で配置することが可能であって、導体５２を中心導体３から離間して、中心導体３に対して直交方向に配置することが容易に行える。これにより、プロジェクター２０は、光源装置１の放電ランプ５がマイクロ波を効率良く受信して十分な給電効果を得て、効率的な発光をするため、高輝度のより明るい映像を投射することができる。
【００５２】
（２）プロジェクター２０は、光源装置１における放電ランプ５の発光をより迅速に開始できるため、映像投射までの待ち時間を短縮することができる。
【００５３】
また、光源装置１，１０および投射型表示装置であるプロジェクター２０は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。
【００５４】
（変形例１）光源装置１において、放電ランプ５の導体５２は、それぞれの端部が封止部５１ａに挿入され、且つ、リフレクター６と絶縁状態である。しかし、この構成に限定されるものではなく、放電ランプ５の導体５２は、その一方または両方がリフレクター６と導通状態であっても良い。また、放電ランプ５の導体５２は、封止部５１ａの両側にそれぞれ配置された構成に限定されず、いずれか一方にのみ配置され、リフレクター６と絶縁状態である構成であっても良い。さらに、いずれか一方にのみ配置された導体５２がリフレクター６と導通状態であっても良い。これにより、光源装置１は、マイクロ波の種類、リフレクター６の形状、放電ランプ５の発光物質５３等に応じて、選択肢を広げられ、最適な構成とすることが可能である。
【００５５】
（変形例２）同様に、光源装置１０において、放電ランプ９の導体９２は、それぞれの端部が封止部９１ａの外部側に設けられ、且つ、一方の導体９２がリフレクター６と導通状態であるが、この構成に限定されるものではなく、変形例１における光源装置１に準じて、構成の選択肢を広げても良い。
【００５６】
（変形例３）光源装置１，１０において、放電ランプ５，９の導体５２，９２をなくし、放電ランプ５，９を完全な無電極のランプとしても良い。導体５２，９２がなくても、封止部５１ａ，９１ａの発光物質５３は、低輝度となるがマイクロ波により発光することが可能である。
【００５７】
（変形例４）放電ランプ５，９の導体５２，９２は、高融点材であれば、タングステン（Ｗ）以外のモリブデン（Ｍｏ）、ステンレス合金等を用いても良い。
【００５８】
（変形例５）光源装置１，１０のマイクロ波電源２で生成されるマイクロ波は、周波数が２．４５ＧＨｚ、波長λが１２．２ｃｍのＴＥＭモードの高周波であるが、これ以外の周波数および波長のマイクロ波であっても良い。
【００５９】
（変形例６）放電ランプ５，９において、封止部５１ａ，９１ａ内に封止する発光物質５３は、水銀およびアルゴンを用いているが、これ以外のナトリウム等の金属ハロゲン化合物やネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスを用いても良い。
【００６０】
（変形例７）リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）で形成され、曲面状部６１の放電ランプ５に面する側を鏡面仕上げして光束の反射率を高めているが、曲面状部６１の放電ランプ５に面の表面に酸化チタンや酸化ケイ素等の誘電体多層膜を形成し、光束をより高率で反射させるようにした構成であっても良い。
【００６１】
（変形例８）プロジェクター２０は、光源装置１を備えているが、光源装置１０を備えれば、放電ランプ９の有する導体９２がより長寿命となるため、放電ランプ９の交換までの期間を長くすることができ、交換の煩わしさを軽減できる。これにより、プロジェクター２０の経済的効果を向上させることが可能である。
【００６２】
（変形例９）プロジェクター２０は、光学変調素子として液晶パネルを用いているが、液晶パネル以外のマイクロミラーアレイデバイス等を用いた方式のものであっても良い。これにより、種々の光学変調素子を有するプロジェクターに光源装置１，１０を搭載することができ、いずれの場合においても、プロジェクターの高輝度化、マイクロ波の漏洩抑制等に貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の光源装置１，１０は、マイクロ波で発光する放電ランプ５，９を、効率的な給電ができるように、中心導体３から離間させて自在に配置が可能な構成であるため、高輝度な発光を得られる。また、マイクロ波の外部漏洩を抑制することもできる。これにより、プロジェクター２０への適用のほか、露光用や洗浄用の光源、大型広告板や案内板の照明光源、自動車のヘッドライト等に広く応用することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１…光源装置、２…マイクロ波電源、３…中心導体、５…発光体としての放電ランプ、６…リフレクター、７…保持部材、９…発光体としての放電ランプ、１０…光源装置、２０…投射型表示装置としてのプロジェクター、５１…発光管、５２…導体、５３…発光物質、６１…曲面状部、６２…筒状部、６２ａ…開口としての開口部、９１…発光管、９２…導体、９２ａ…接続部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波の照射により発光する発光体を有する光源装置およびこの光源装置を備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源装置は、例えば特許文献１に示すように、マイクロ波を生成するマイクロ波発生部と、マイクロ波発生部に設けられマイクロ波を放射する中心導体（特許文献１におけるアンテナ）と、中心導体に接続されマイクロ波による給電により発光する発光体（放電ランプ）と、発光体の発する光束を所定方向へ反射させるリフレクターと、リフレクターと一体に設けられマイクロ波を反射するチャンバーと、マイクロ波の外部漏洩を遮断する光源ケースと、を備えている。このような構成の光源装置では、放射されたマイクロ波が、チャンバーで反射されて発光体に収束することにより、発光体を効率的に発光させている。そして、この光源装置を投射型表示装置であるプロジェクターに備えれば、光利用効率の高い高輝度のものを提供することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９２３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、発光体が中心導体と接続されている構成であるため、発光体を配置する姿勢や位置等がほぼ限定されてしまい調整等が困難である、という課題があった。また、マイクロ波の外部漏洩を遮断するために、発光体やリフレクターを覆う光源ケースが必要であり、部品点数が多くなる、という課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る光源装置は、マイクロ波を生成するマイクロ波電源と、前記マイクロ波を放射する中心導体と、前記マイクロ波により発光する発光体と、を備え、前記中心導体と前記発光体とが離間して配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この光源装置によれば、発光体は、マイクロ波電源で生成され中心導体から放射されるマイクロ波による給電によって、発光することが可能な構成になっている。さらに、発光体は、その端部等が、中心導体に対し直接または他部材を介して間接的に接続されている状態ではなく、中心導体から離間している状態で配置されている。このように中心導体から離間していることにより、発光体は、中心導体に対して、平行な方向、直交方向または斜め方向等のさまざまな方向を向く設定にも容易に対応することができ、柔軟な配置が可能である。つまり、光源装置において、発光体がマイクロ波を効率良く受信して、十分な給電効果を得られるように、発光体を自在な姿勢に配置することが容易に行える。これにより、発光体は、十分な給電を得て、効率的な発光をすることが可能である。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る光源装置において、前記発光体は、前記マイクロ波により発光する発光部材を封入した封止部と、少なくとも１本の導体と、を有していることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、導体は、中心導体から放射されたマイクロ波を集中させて、効率よい給電を行うために設けられていて、これにより、導体の端部には、局所的な強電界が生じることになる。発光体は、封止部の発光部材が導体に生じた強電界に励起されて発光することによって、より強力な発光が行える。即ち、導体を有する発光体は、マイクロ波が集中して、効率の良い発光をすることが可能である。発光体は、少なくとも１本の導体を有していれば良いが、封止部に対して、バランス良く複数の導体を有していれば、より好ましい。また、例えば、マイクロ波の振幅方向と同方向に導体が延在するように、発光体を配置すれば、発光体がマイクロ波をより効率良く受信して発光することが可能である。このような形態および姿勢で発光体を配置すること等を含め、中心導体と発光体とが離間していることによって、発光体を容易に配置することが可能である。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る光源装置において、前記発光体は、前記導体が前記封止部の外部側に設けられていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、発光体の有する導体は、封止部の外部側に設けられていて、封止部の内部には挿入されていない。従って、導体は、発光部材等との反応等が回避され、さらに劣化が抑制されることにより、長期の使用に耐えることが可能となる。即ち、発光体の長寿命化が図れる。これに伴い、発光体を備える光源装置は、発光体の交換までの期間が延び、交換の煩わしさの軽減、および経済的負担の軽減を図ることが可能である。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る光源装置は、前記発光体を内設し、一方の端に開口を有して少なくとも一部が導電性材で形成され、前記発光体から射出される光束を前記開口へ向けて反射するリフレクターを備え、前記導体の少なくとも１本が前記リフレクターと電気的に導通していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、光源装置は、リフレクターによって発光体の発する光束を反射して、光束の利用効率を高めて、開口から射出する構成である。このリフレクターは、光束の反射に加え、マイクロ波を遮断および反射することが可能な導電性材で形成されているため、マイクロ波の外部漏洩を防ぎ発光体への給電効果を高める役目も果たしている。従って、マイクロ波の外部漏洩を防ぐために、光源ケース等の他の遮断部材が不必要である。また、光源装置は、導体とリフレクターとが電気的に導通している構成により、マイクロ波によって発光体が発光する際に生じる、電磁波をグランドへ導くことができ、外部への電磁波漏洩をより効果的に防止することが可能である。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る光源装置は、前記発光体から射出される光束の光軸上に光を集光または偏向する光学部材をさらに備え、前記光学部材が前記開口に設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、光学部材として、例えば、各種の光学レンズ等を用いることにより、光束を平行光にしたり集光または偏向することや、発光体から光学部材までの導光距離を短くするなどして、光束の利用効率を向上させることが可能である。光源装置は、光学部材を備えることにより、射出する光束を制御でき、光学設計における自由度を増すことが可能である。
【００１６】
［適用例６］本適用例に係る投射型表示装置は、マイクロ波を生成するマイクロ波電源と、前記マイクロ波を放射する中心導体と、前記マイクロ波により発光する発光体と、を有し、前記中心導体と前記発光体とが離間して配置されている構成の光源装置を備えていることを特徴とする。
【００１７】
この投射型表示装置によれば、搭載している光源装置の発光体は、マイクロ波電源で生成され中心導体から放射されるマイクロ波による給電によって、発光することが可能な構成のものである。さらに、発光体は、その端部等が中心導体に対し、直接または他部材を介して間接的に、接続されている状態ではなく、中心導体から離間している状態で配置されている。このように中心導体から離間していることにより、発光体は、中心導体に対して、平行な方向、直交方向または斜め方向等のさまざまな方向を向く設定に対応することができ、柔軟な配置が可能である。つまり、光源装置において、発光体がマイクロ波を効率良く受信して、十分な給電効果を得られるように、発光体を自在に配置することが容易に行える。これにより、発光体は、十分な給電を得て、効率的な発光をすることが可能であり、この発光体を有する光源装置を備えた投射型表示装置は、発光体が効率的に発光して、高輝度な映像を投射することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１における光源装置の構成を示す断面図。
【図２】（ａ）実施形態１における放電ランプの構成を示す断面図、（ｂ）光源装置の筒状部の設定を示す断面図。
【図３】実施形態２における光源装置の構成を示す断面図。
【図４】実施形態２における放電ランプの構成を示す断面図。
【図５】光源装置を搭載したプロジェクターの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の光源装置および投射型表示装置の実施形態について説明する。実施形態では、マイクロ波による給電で発光する発光体である放電ランプを有する光源装置と、この光源装置を搭載した投射型表示装置であるプロジェクターを一例にして説明する。
（実施形態１）
【００２０】
図１は、実施形態１における光源装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、光源装置１は、マイクロ波を生成するマイクロ波電源２と、マイクロ波電源２内から延出しマイクロ波電源２で生成したマイクロ波を放射するための中心導体３と、中心導体３を内導体として内装する同軸管４と、中心導体３に対してマイクロ波電源２と反対側に位置し中心導体３から放射されるマイクロ波によって給電されることにより発光する放電ランプ（発光体）５と、一方の端に開口部（開口）６２ａを有し内設した放電ランプ５の発光により射出された光束を開口部６２ａの方向へ反射するリフレクター６と、放電ランプ５をリフレクター６に保持するための保持部材７と、を備えている。これらマイクロ波電源２、中心導体３および放電ランプ５は、光束が外部へ導出される方向である光軸８に沿って順に配置されている。
【００２１】
同軸管４および同軸管４に内装された中心導体３は、この場合、共に銅（Ｃｕ）で形成されていて、両者が短絡しないように、且つ、同軸管４が中心導体３から等距離となるように、フッ素系樹脂の絶縁部材が両者の間に設けられている。中心導体３は、円柱状に形成されていて、マイクロ波電源２内から光軸８の方向に沿って延出している。延出した中心導体３の先端部は、放電ランプ５と対向していて、マイクロ波電源２で生成したマイクロ波を放射する。
【００２２】
ここで、光源装置１におけるマイクロ波は、いわゆるＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ）モードの高周波であって、波の伝搬方向に電界の成分と磁界の成分がゼロであるため、中心導体３から放電ランプ５へ放射する際の損失が少なく、効率的な放射が可能なものである。そして、この場合、マイクロ波は、周波数が２．４５ＧＨｚのものを用いていて、その波長λが１２．２ｃｍである。
【００２３】
続いて、中心導体３と対向して位置する放電ランプ５について説明する。図２（ａ）は、放電ランプの構成を示す断面図である。図２（ａ）に示すように、放電ランプ５は、マイクロ波により発光する発光物質５３を内部に封入するための封止部５１ａと、封止部５１ａの両側へそれぞれ延びた中空軸部５１ｂと、を有し、封止部５１ａおよび中空軸部５１ｂが石英ガラスで形成された透明の発光管５１と、中空軸部５１ｂの中空部にそれぞれ配置され、封止部５１ａ内に挿入された端部である先端電極５２ａが対向して配置されている導体５２と、を有している。この放電ランプ５は、発光管５１が長手方向を形成していて、封止部５１ａを中央にして封止部５１ａの両側に中空軸部５１ｂが一直線状をなしている。また、発光物質５３が封入されている封止部５１ａの内部と、中空軸部５１ｂの中空部と、は封止されていて、封止部５１ａの内部には、発光物質５３として、この場合水銀および希ガスのアルゴンが封入状態になっている。
【００２４】
そして、導体５２は、熱膨張係数が小さく高融点材料であるタングステン（Ｗ）で形成されている。導体５２は、中心導体３から放射されたマイクロ波の電界成分を集中させるために設けてあるものであり、マイクロ波の電界成分を先端電極５２ａに集中すれば、封止部５１ａにおける発光物質５３である水銀およびアルゴンの発光効率を高めることができる。このような放電ランプ５は、封止部５１ａをいわゆる点光源として発光する。
【００２５】
また、放電ランプ５は、保持部材７（図１）によってリフレクター６（図１）とは絶縁された状態で保持されている。保持されている放電ランプ５の姿勢は、放電ランプ５の長手方向が中心導体３の延出方向に対して直交する方向、つまり光軸８と直交するように配置されている。このような姿勢で保持された放電ランプ５は、導体５２がマイクロ波の振幅方向と同じ向きになっていて、導体５２によってマイクロ波をより効率良く受信し、効率的に給電されることになる。さらに、放電ランプ５の封止部５１ａは、中心導体３と直接接続した状態ではなく、保持部材７および中空軸部５１ｂによって、中心導体３から離間している状態となっていて、光軸８と直交する位置において、中心導体３と対向するように配置されている。放電ランプ５が中心導体３と離間している構成であれば、放電ランプ５において、封止部５１ａおよび導体５２を自在な配置にすることが容易にできるため、マイクロ波をより効率良く受信することが可能となる。
【００２６】
図１に戻って、光源装置１は、放電ランプ５の周りを囲むように、リフレクター６を備えている。リフレクター６は、同軸管４を挿入する孔部６１ａが設けられ略半球形状をなしている曲面状部６１と、曲面状部６１における略半球の開口側から円筒状に延出している筒状部６２と、を有している。このリフレクター６は、曲面状部６１の孔部６１ａを介して同軸管４へ固定されており、筒状部６２の曲面状部６１と反対側に、放電ランプ５からの光束を外部へ射出するための開口部６２ａを有している。
【００２７】
リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）で形成されていて、曲面状部６１は、光学的に光束が平行光となる形状または焦点を結ぶ形状である放物面をなしていて、この放物面の焦点の位置に放電ランプ５の封止部５１ａを配置すれば、封止部５１ａから射出された光束を放物面で反射して、平行光として開口部６２ａの方向へ導出することができる。また、曲面状部６１の放電ランプ５に面する側は、光束の反射率を向上させるように鏡面仕上げされていて、反射時の光学ロスを低減して放電ランプ５からの光束を効率良く反射することができるようになっている。
【００２８】
そして、リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）で形成されているため、放電ランプ５の発光により高温状態になっても、変形や反射率の低下等が発生しにくく、光束の反射を安定して維持することができる。さらに、リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）の高熱伝導性により、放電ランプ５の発する熱を効率良く放散させる機能も有している。また、リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）により、マイクロ波を反射または遮断することができ、マイクロ波が光源装置１の開口部６２ａ以外から外部へ漏洩することを防止すると共に、マイクロ波を反射して、そのエネルギーを、放電ランプ５の発光のために、より効果的に供給することができる。
【００２９】
ここで、リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）の材料そのものの導電特性によるマイクロ波遮断機能に加え、マイクロ波が筒状の形状を通過しにくいという特性を利用して、開口部６２ａからのマイクロ波漏洩を抑制する機能も有している。図２（ｂ）は、光源装置の筒状部の設定を示す断面図である。図２（ｂ）に示すように、筒状部６２は、円筒状の内径Ｄと、放電ランプ５の光軸８方向の端から開口部６２ａまでの距離Ｌと、によって規定される形状である。
【００３０】
このような筒状部６２において、内径Ｄとマイクロ波の波長λとの関係は、理論上、Ｄ＝λ／２のときには、マイクロ波は、リフレクター６の開口部６２ａにて波の節になって共振し、大部分が反射してリフレクター６内にとどまることになる。また、Ｄ＜λ／２のときは、マイクロ波は、リフレクター６の開口部６２ａでは共振部分がなく、大部分が外部に出て行くことができない状態となる。従って、Ｄ≦λ／２とすることで、光源装置１からのマイクロ波の漏洩を抑制することが可能である、という知見が得られた。
【００３１】
一方、筒状部６２の開口部６２ａからのマイクロ波漏洩については、Ｄ≦λ／２を前提にして、距離Ｌと内径Ｄとの関係から実験により求めることができ、発明者である筆者らにより実験結果が開示されている。開示によれば、Ｌ／Ｄの値を変えたときのマイクロ波は、Ｌ／Ｄの値が大きくなるに従い、マイクロ波の減衰効果が大きくなる。つまり、マイクロ波の漏洩が少なくなる。例えば、およそＬ／Ｄ＝３．６の設定で、５０ｄＢの減衰効果を得られ、Ｌ／Ｄ≧０．８の設定では、２０ｄＢ以上のマイクロ波漏洩減衰効果が得られている。光源装置１において、２０ｄＢの減衰効果があれば、漏洩したマイクロ波の量は、規定した規格を満足するため、いわゆる不要輻射を防止できることが確認されている。このことから、２０ｄＢ以上のマイクロ波漏洩減衰効果を得るには、Ｄ≦λ／２およびＬ／Ｄ≧０．８の関係を満足すれば良いことが導かれる。
【００３２】
以下、実施形態１における光源装置１の主要な効果をまとめて記載する。
【００３３】
（１）光源装置１は、放電ランプ５が保持部材７でリフレクター６に保持され中心導体３から離間している状態であって、放電ランプ５を自在な姿勢で配置することが可能である。そのため、放電ランプ５は、この場合、中心導体３の延出方向に対して直交方向に導体５２を配置することが容易に行える。これにより、光源装置１は、放電ランプ５がマイクロ波を効率良く受信し十分な給電効果を得て、効率的な発光をすることができる。
【００３４】
（２）放電ランプ５は、導体５２がマイクロ波の振幅方向と同方向に延在するように配置されており、マイクロ波をより効率良く受信できるため、強力な発光が可能である。このような姿勢で放電ランプ５を配置することも、中心導体３と放電ランプ５とが離間していることにより、容易に行うことができる。
【００３５】
（３）リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）製であるため、マイクロ波の外部漏洩を抑制することができる。また、アルミニウム（Ａｌ）は、熱伝導性が良好であるため、リフレクター６は、放電ランプ５が発する熱をすばやく放散することができ、光源装置１の過熱を防止する役割を果たすこともできる。
【００３６】
（４）光源装置１は、マイクロ波による給電により放電ランプ５を発光させているため、給電開始と共に、より迅速に、高輝度の発光を行うことができる。
（実施形態２）
【００３７】
次に、光源装置の他の形態である実施形態２について説明する。図３は、実施形態２における光源装置の構成を示す断面図である。また、図４は、実施形態２における放電ランプの構成を示す断面図である。実施形態２の光源装置１０では、図３に示す保持部材１５による放電ランプ９の保持構成と、図４に示す封止部９１ａにおける導体９２の配置形態と、が実施形態１の光源装置１と異なっているだけである。従って、光源装置１０の放電ランプ９および保持部材１５以外の構成部材は、実施形態１と同様の形態であり、図３および図４では実施形態１と同符号を付してある。また、光源装置１０において、放電ランプ９は、リフレクター６に対して、実施形態１の放電ランプ５と同姿勢で配置されている。
【００３８】
まず、光源装置１０の放電ランプ９について先に説明する。図４に示すように、放電ランプ９は、マイクロ波により発光する発光物質５３を内部に封入するための封止部９１ａと、封止部９１ａの両側へそれぞれ延びた中空軸部９１ｂと、を有し、封止部９１ａおよび中空軸部９１ｂが石英ガラスで形成された透明の発光管９１と、中空軸部９１ｂの中空部にそれぞれ配置され、封止部９１ａ側の端部が封止部９１ａの内部へは挿入されておらず、封止部９１ａの外側部に位置するように配置されている導体９２と、を有している。
【００３９】
この場合、導体９２の一方は、封止部９１ａと反対側の端部が中空軸部９１ｂから突出した接続部９２ａとなっている。この放電ランプ９は、発光管９１が長手方向を形成していて、封止部９１ａを中央にして封止部９１ａの両側に中空軸部９１ｂが一直線状をなしている。また、封止部９１ａの内部には、発光物質５３として、この場合水銀および希ガスのアルゴンが封入状態になっている。
【００４０】
そして、導体９２は、熱膨張係数が小さく高融点材料であるタングステン（Ｗ）で形成され、中心導体３から放射されたマイクロ波の電界成分を集中させるために設けてある。マイクロ波の電界成分を集中させれば、封止部９１ａの水銀およびアルゴンの発光効率をより高めることができる。導体９２は、実施形態１の導体５２の場合とは異なり、その端部が封止部９１ａに封入されている水銀およびアルゴンと直接接触しない構成となっているが、この構成であっても、マイクロ波の電界成分を集中させて、実施形態１の導体５２の場合とほぼ同等に近い発光をすることができる。なお、この放電ランプ９は、封止部９１ａをいわゆる点光源として発光するタイプに属する。
【００４１】
また、放電ランプ９は、図３に示すように、保持部材１５によってリフレクター６に保持されている。保持部材１５には、一方の導体９２が有する接続部９２ａが保持部材１５を貫通して挿入されていて、保持部材１５を貫通した接続部９２ａは、リフレクター６と電気的に導通状態となっている。導体９２の接続部９２ａとリフレクター６とが電気的に導通していることにより、マイクロ波によって封止部９１ａの水銀およびアルゴンが発光する際に生じる電磁波を補足してリフレクター６へ導き、外部への電磁波漏洩を抑制することができる。このように、放電ランプ９の封止部９１ａが、保持部材１５および中空軸部９１ｂによって保持され、中心導体３と離間している構成であれば、放電ランプ９の導体９２をリフレクター６と導通させる構成であっても、放電ランプ９を容易に配置することが可能である。
【００４２】
以下、実施形態２における光源装置１０の主要な効果をまとめて記載する。
【００４３】
（１）光源装置１０において、放電ランプ９の有する導体９２は、封止部９１ａの外部側に設けられていて、封止部９１ａの内部側へ挿入されていない。そのため、導体９２は、発光部材である水銀およびアルゴンの発光による高温および反応から回避でき、劣化も抑制されて、長期の使用に耐えられる。これにより、放電ランプ９は、より長寿命なものになる。
【００４４】
（２）光源装置１０は、一方の導体９２とリフレクター６とが、接続部９２ａによって、電気的に導通している構成である。これにより、マイクロ波によって発光する際に生じる電磁波を、いわゆるグランドとしてのリフレクター６へ導いて、外部への電磁波漏洩をより効果的に抑制することができる。
【００４５】
次に、光源装置１または光源装置１０を備えた投射型表示装置の例として、プロジェクターについて説明する。図５は、光源装置を搭載したプロジェクターの構成を示す模式図である。図５に示すように、プロジェクター２０は、この場合、光源装置１を備えたものであって、インテグレーター照明部２１と、色分離部２２と、リレー光学部２３と、３つの液晶パネル部２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂを光学変調素子として有する光学変調部２４と、を備えている。そして、光学変調部２４は、投射部２５と接続されている。なお、液晶パネル部２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂは、液晶パネルおよび偏向フィルター等を含んでいる。
【００４６】
インテグレーター照明部２１は、光源装置１から光束を射出し、光学変調部２４において、光束が、赤、緑、青の色光にそれぞれ対応して設けられている３つの液晶パネル部２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂの画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系である。そのために、光源装置１の先端部には、光学部材２１１としてのレンズ群が設けられている。この場合、光学部材２１１のレンズ群は、光源装置１の側から、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ、偏向変換素子、重畳レンズを有している。なお、光源装置１は、図１を参照して既述したように、放電ランプ５が中心導体３から離間し、光束の射出方向である光軸８に対して直交した姿勢で配置されている。
【００４７】
そして、色分離部２２は、２枚のダイクロイックミラー２２１，２２２と、反射ミラー２２３とを備え、ダイクロイックミラー２２１，２２２によりインテグレーター照明部２１から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。この時、色分離部２２のダイクロイックミラー２２１では、インテグレーター照明部２１から射出された光束の赤色光成分と緑色光成分とが透過し、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー２２１によって反射した青色光は、反射ミラー２２３で反射し、青色用の液晶パネル部２４２Ｂに到達する。ダイクロイックミラー２２１を透過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２２によって反射し、緑色用の液晶パネル部２４２Ｇに到達する。一方、ダイクロイックミラー２２１，２２２を透過した赤色光は、リレー光学部２３へ進む。
【００４８】
リレー光学部２３は、入射側レンズ２３１と、反射ミラー２３２と、リレーレンズ２３３と、反射ミラー２３４とを順に備え、色分離部２２で分離された色光の内、液晶パネル部２４２Ｒまでの経路の長い色光を導く機能を有する光学系であり、ここでは、赤色光を導いている。
【００４９】
次の光学変調部２４は、３つの液晶パネル部２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂによって、それぞれの色光を画像情報に応じて変調することにより光学像を形成し、さらに、クロスダイクロイックプリズム２４１によって、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ための光学系である。このようにして形成されたカラー画像は、投射部２５の投射レンズによって拡大して投射され、スクリーン等に映像として映し出される。
【００５０】
このような光源装置１を備えたプロジェクター２０は、以下のような効果を有する。
【００５１】
（１）プロジェクター２０において、光源装置１は、放電ランプ５を自在な姿勢で配置することが可能であって、導体５２を中心導体３から離間して、中心導体３に対して直交方向に配置することが容易に行える。これにより、プロジェクター２０は、光源装置１の放電ランプ５がマイクロ波を効率良く受信して十分な給電効果を得て、効率的な発光をするため、高輝度のより明るい映像を投射することができる。
【００５２】
（２）プロジェクター２０は、光源装置１における放電ランプ５の発光をより迅速に開始できるため、映像投射までの待ち時間を短縮することができる。
【００５３】
また、光源装置１，１０および投射型表示装置であるプロジェクター２０は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。
【００５４】
（変形例１）光源装置１において、放電ランプ５の導体５２は、それぞれの端部が封止部５１ａに挿入され、且つ、リフレクター６と絶縁状態である。しかし、この構成に限定されるものではなく、放電ランプ５の導体５２は、その一方または両方がリフレクター６と導通状態であっても良い。また、放電ランプ５の導体５２は、封止部５１ａの両側にそれぞれ配置された構成に限定されず、いずれか一方にのみ配置され、リフレクター６と絶縁状態である構成であっても良い。さらに、いずれか一方にのみ配置された導体５２がリフレクター６と導通状態であっても良い。これにより、光源装置１は、マイクロ波の種類、リフレクター６の形状、放電ランプ５の発光物質５３等に応じて、選択肢を広げられ、最適な構成とすることが可能である。
【００５５】
（変形例２）同様に、光源装置１０において、放電ランプ９の導体９２は、それぞれの端部が封止部９１ａの外部側に設けられ、且つ、一方の導体９２がリフレクター６と導通状態であるが、この構成に限定されるものではなく、変形例１における光源装置１に準じて、構成の選択肢を広げても良い。
【００５６】
（変形例３）光源装置１，１０において、放電ランプ５，９の導体５２，９２をなくし、放電ランプ５，９を完全な無電極のランプとしても良い。導体５２，９２がなくても、封止部５１ａ，９１ａの発光物質５３は、低輝度となるがマイクロ波により発光することが可能である。
【００５７】
（変形例４）放電ランプ５，９の導体５２，９２は、高融点材であれば、タングステン（Ｗ）以外のモリブデン（Ｍｏ）、ステンレス合金等を用いても良い。
【００５８】
（変形例５）光源装置１，１０のマイクロ波電源２で生成されるマイクロ波は、周波数が２．４５ＧＨｚ、波長λが１２．２ｃｍのＴＥＭモードの高周波であるが、これ以外の周波数および波長のマイクロ波であっても良い。
【００５９】
（変形例６）放電ランプ５，９において、封止部５１ａ，９１ａ内に封止する発光物質５３は、水銀およびアルゴンを用いているが、これ以外のナトリウム等の金属ハロゲン化合物やネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスを用いても良い。
【００６０】
（変形例７）リフレクター６は、アルミニウム（Ａｌ）で形成され、曲面状部６１の放電ランプ５に面する側を鏡面仕上げして光束の反射率を高めているが、曲面状部６１の放電ランプ５に面の表面に酸化チタンや酸化ケイ素等の誘電体多層膜を形成し、光束をより高率で反射させるようにした構成であっても良い。
【００６１】
（変形例８）プロジェクター２０は、光源装置１を備えているが、光源装置１０を備えれば、放電ランプ９の有する導体９２がより長寿命となるため、放電ランプ９の交換までの期間を長くすることができ、交換の煩わしさを軽減できる。これにより、プロジェクター２０の経済的効果を向上させることが可能である。
【００６２】
（変形例９）プロジェクター２０は、光学変調素子として液晶パネルを用いているが、液晶パネル以外のマイクロミラーアレイデバイス等を用いた方式のものであっても良い。これにより、種々の光学変調素子を有するプロジェクターに光源装置１，１０を搭載することができ、いずれの場合においても、プロジェクターの高輝度化、マイクロ波の漏洩抑制等に貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の光源装置１，１０は、マイクロ波で発光する放電ランプ５，９を、効率的な給電ができるように、中心導体３から離間させて自在に配置が可能な構成であるため、高輝度な発光を得られる。また、マイクロ波の外部漏洩を抑制することもできる。これにより、プロジェクター２０への適用のほか、露光用や洗浄用の光源、大型広告板や案内板の照明光源、自動車のヘッドライト等に広く応用することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１…光源装置、２…マイクロ波電源、３…中心導体、５…発光体としての放電ランプ、６…リフレクター、７…保持部材、９…発光体としての放電ランプ、１０…光源装置、２０…投射型表示装置としてのプロジェクター、５１…発光管、５２…導体、５３…発光物質、６１…曲面状部、６２…筒状部、６２ａ…開口としての開口部、９１…発光管、９２…導体、９２ａ…接続部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を生成するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波を放射する中心導体と、
前記マイクロ波により発光する発光体と、を備え、
前記中心導体と前記発光体とが離間して配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記発光体は、前記マイクロ波により発光する発光部材を封入した封止部と、少なくとも１本の導体と、を有していることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置において、
前記発光体は、前記導体が前記封止部の外部側に設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光源装置において、
前記発光体を内設し、一方の端に開口を有して少なくとも一部が導電性材で形成され、前記発光体から射出される光束を前記開口へ向けて反射するリフレクターを備え、
前記導体の少なくとも１本が前記リフレクターと電気的に導通していることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置において、
前記発光体から射出される光束の光軸上に光を集光または偏向する光学部材をさらに備え、前記光学部材が前記開口に設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
マイクロ波を生成するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波を放射する中心導体と、
前記マイクロ波により発光する発光体と、を有し、
前記中心導体と前記発光体とが離間して配置されている構成の光源装置を備えていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１】
マイクロ波を生成するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波を放射する中心導体と、
前記マイクロ波により発光する発光体と、を備え、
前記中心導体と前記発光体とが離間して配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記発光体は、前記マイクロ波により発光する発光部材を封入した封止部と、少なくとも１本の導体と、を有していることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置において、
前記発光体は、前記導体が前記封止部の外部側に設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光源装置において、
前記発光体を内設し、一方の端に開口を有して少なくとも一部が導電性材で形成され、前記発光体から射出される光束を前記開口へ向けて反射するリフレクターを備え、
前記導体の少なくとも１本が前記リフレクターと電気的に導通していることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置において、
前記発光体から射出される光束の光軸上に光を集光または偏向する光学部材をさらに備え、前記光学部材が前記開口に設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
マイクロ波を生成するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波を放射する中心導体と、
前記マイクロ波により発光する発光体と、を有し、
前記中心導体と前記発光体とが離間して配置されている構成の光源装置を備えていることを特徴とする投射型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１７５７４８（Ｐ２０１１−１７５７４８Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６９４２（Ｐ２０１０−３６９４２）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]