光源装置及びプロジェクタ
【課題】光源ランプをリフレクタから分離して交換することができる光源装置及びこれを組み込んだプロジェクタを提供すること。
【解決手段】支持部材としてのブラケット５６が光源ランプ１をリフレクタ組立体Ｕ２に対して着脱可能に支持するので、光源ランプ１を主たる要素とするランプ組立体Ｕ１をリフレクタ２から分離して交換することができ、劣化前のリフレクタ２やハウジング５５については、これを光源ランプ１の交換後も継続して使用できる。よって、リフレクタ２やハウジング５５等の無駄な廃棄を抑えて有効を活用を図ることができる。また、本実施形態では、リフレクタ２を金属製の基板２ａで形成しており、リフレクタ２を軽量で割れにくく安価なものとできる。
【解決手段】支持部材としてのブラケット５６が光源ランプ１をリフレクタ組立体Ｕ２に対して着脱可能に支持するので、光源ランプ１を主たる要素とするランプ組立体Ｕ１をリフレクタ２から分離して交換することができ、劣化前のリフレクタ２やハウジング５５については、これを光源ランプ１の交換後も継続して使用できる。よって、リフレクタ２やハウジング５５等の無駄な廃棄を抑えて有効を活用を図ることができる。また、本実施形態では、リフレクタ２を金属製の基板２ａで形成しており、リフレクタ２を軽量で割れにくく安価なものとできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源ランプを備える光源装置、及び、かかる光源装置を組み込んだプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタに組み込まれるランプユニットとして、ハロゲンランプ等である光源ランプと、光源ランプからの光束を反射する肉厚のリフレクタと、光源ランプやリフレクタを固定するためのハウジングとを備えるものが存在する（特許文献１参照）。このランプユニットでは、一体型のハウジングを構成するリフレクタ保持部にクリップによってリフレクタを固定し、光源ランプ保持部に接着剤によって光源ランプを固定している。
【特許文献１】特開２００２−２５８４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のランプユニットでは、接着剤によって光源ランプをハウジングに固定しているので、ランプを交換するときには、ハウジングごと交換する必要がある。
【０００４】
そこで、本発明は、光源ランプをハウジングから分離して交換することができ、交換に際して、リフレクタと光源ランプとを簡易にアライメントして固定することができる光源装置及びこれを組み込んだプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る光源装置は、（ａ）発光する光源ランプと、（ｂ）金属製の基板で形成されるリフレクタと、（ｃ）リフレクタを固定するハウジングと、（ｄ）ハウジングと光源ランプとの間に介在して、光源ランプを着脱可能に支持する支持部材とを備える。
【０００６】
上記光源装置では、支持部材が光源ランプを着脱可能に支持するので、光源ランプをリフレクタやハウジングから分離して交換することができ、劣化前のリフレクタやハウジングについては、これを光源ランプの交換後も継続して使用できる。よって、リフレクタやハウジング等の無駄な廃棄を抑えて部品の有効活用を図ることができる。なお、リフレクタを金属製の基板からプレス加工等で形成することにより、リフレクタを軽量で割れにくく安価なものとできるが、筒状部分の形成が困難なことに起因して、リフレクタに対して光源ランプを直接固定することが容易でなくなる。上記のようにハウジングに光源ランプを支持させることで、筒状部分の形成の必要がなくなり、プレス加工等を利用した金属製のリフレクタの作製が容易になる。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様又は観点では、上記光源装置において、支持部材が、光源ランプの本体部分から延びる軸部分を支持する第１部分と、支持部材自体をハウジングに取り付けるための第２部分とを有する。この場合、第２部分を着脱可能な構造にすることで、光源ランプと支持部材とを一体化して交換することができる。
【０００８】
本発明の別の態様では、リフレクタが、底部に本体部分を通すための挿通口を有する凹面鏡であり、ハウジングが、固定された状態のリフレクタの挿通口に対向する位置に支持部材を取り付けるための取付孔を有する。この場合、支持部材をハウジングの取付孔に装着する際に、光源ランプの本体部分を凹面鏡の背後から挿通口を介して表側に配置することができる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様では、支持部材が、取付孔に取り付けられた状態で光源ランプの本体部分をリフレクタの凹面側に支持する。
【００１０】
本発明のさらに別の態様では、支持部材が、光源ランプを固定する際に光源ランプのアライメントを可能にする。この場合、光源ランプを固定した支持部材をハウジングに取り付けるだけで、光源ランプをハウジングやリフレクタに対してアライメントすることが可能になる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、光源ランプの本体部分を挟んでリフレクタに対向して配置され、本体部分からの光束を本体部分に戻すように反射する副反射鏡をさらに備える。この場合、光源ランプからリフレクタの反対側に射出された光束を回収することができ、光源光の効率的な利用を図ることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、リフレクタが、基板のプレス加工により形成された凹面形状の反射部を有し、反射部は、基板の凹面上に形成された反射コートを有する。この場合、反射コートによってリフレクタを高い反射率とすることができ、光源光の効率的な利用を図ることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、ハウジングが、開放された開口を介してリフレクタの反射部を収納する容器状の枠体であり、開口の周囲にリフレクタの環状の縁部分を支持する環状の座部を有する。この場合、リフレクタの縁部分を安定して支持することができ、リフレクタの光学的精度を高く維持することができる。
【００１４】
本発明のプロジェクタは、（ａ）上述の光源装置と、（ｂ）光源装置からの光束によって照明される光変調装置と、（ｃ）光変調装置によって形成された像を投射する投射光学系とを備える。
【００１５】
上記プロジェクタは、光源ランプのみの交換を可能にするとともにリフレクタの破損や無駄を回避できる光源装置を組み込んでおり、維持費を抑えた高性能のプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光源装置等について説明する。図１は、本実施形態の光源装置の構造を概念的に説明する断面図である。また、図２（Ａ）は、図１の光源装置１０のうち光源ランプ側を説明する断面図であり、図２（Ｂ）は、光源装置１０のうちリフレクタ側を説明する断面図である。
【００１７】
図示のように、光源装置１０は、放電発光型の光源ランプ１と、楕円型の主反射鏡であるリフレクタ２と、球面型の副反射鏡である副鏡３と、光源ランプ１等を固定するための固定装置４とを備える。ここで、図２（Ａ）に示すように、光源ランプ１と、固定装置４の一部を構成するブラケット５６とは、予め組み合わされて、光源装置１０の一方の部品として取り扱われるランプ組立体Ｕ１を構成する。また、図２（Ｂ）に示すように、リフレクタ２と、固定装置４の一部を構成するハウジング５５とは、予め組み合わされて、光源装置１０の他方の部品として取り扱われるリフレクタ組立体Ｕ２を構成する。
【００１８】
光源装置１０において、光源ランプ１は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス管で構成され、照明用の光を放射する封体である本体部分１１と、この本体部分１１の両端を通る軸線に沿って延びる第１及び第２封止部１３，１４とを備える。これら封止部１３，１４のうち一方の第２封止部１４は、光源ランプ１を固定装置４によって支持する際に根元側の支持部として利用される軸部分である。
【００１９】
本体部分１１内に形成される放電空間１２には、タングステン製の第１電極１５の先端部分と、同様にタングステン製の第２電極１６の先端部分とが所定距離で離間配置されており、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。この本体部分１１の両端に延びる各封止部１３，１４は、その内部に本体部分１１に設けた第１及び第２電極１５，１６の根元部分に対し電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１７ａ，１７ｂを封入しており、ガラス材料等によって外部に対して気密な封止を形成している。これらの金属箔１７ａ，１７ｂに接続されたリード線１８ａ，１８ｂに不図示の光源駆動装置により適当な波形で電力を供給すると、一対の電極１５，１６間でアーク放電が生じ、本体部分１１が高輝度で発光する。
【００２０】
リフレクタ２は、集光用の凹面鏡であり、光源ランプ１の本体部分１１のうち、第２電極１６がある光束射出後方側の略半分に主に対向して配置されている。このリフレクタ２は、ＳＵＳ、アルミニウム等の材料で形成された薄板状の金属板をプレス加工することによって得た立体形状の基板２ａからなり、楕円曲面状の主反射部２ｂと、主反射部２ｂの外周に設けられた環状の縁部分２ｃと、主反射部２ｂの底部すなわち回転対称軸の周辺に形成される円形の挿通口２ｄとを有する。ここで、主反射部２ｂは、基板２ａの内側の凹面上に多層膜である反射コート２ｆを被覆することによって形成される楕円反射面２ｒを有する。主反射部２ｂの周囲の縁部分２ｃは、プレス加工によってフランジ状に形成されており、プレス加工に際して複数のネジ止め用の貫通孔５１も形成されている。各貫通孔５１は、リフレクタ２の固定のため精密に加工されている。例えば固着型のネジ５２を、縁部分２ｃの貫通孔５１を介して固定装置４の後述する座部５５ｄに設けたネジ孔４ｒにねじ込んで締め付けることにより、リフレクタ２をハウジング５５に対して安定した状態で精密に固定することができる。主反射部２ｂの底部に形成された挿通口２ｄは、光源ランプ１を固定する際にその本体部分１１と封止部１３，１４とを裏面側から通す部分である。なお、光源ランプ１の固定後は、挿通口２ｄの位置に光束射出後方側の第２封止部１４が配置される。
【００２１】
副鏡３は、光源ランプ１の本体部分１１のうち、第１電極１５がある光束射出前方側の略半分を近接して覆っている。この副鏡３は、石英ガラス製の一体成形品であり、光源ランプ１の本体部分１１から前方に放射された光束を本体部分１１に戻す副反射部３ａと、この副反射部３ａの根元部を支持した状態で第１封止部１３の周囲に固定される支持部３ｂとを備える。副反射部３ａは、その内面に球面反射面として機能する多層膜の反射コートが形成されたものである。支持部３ｂは、第１封止部１３を挿通させるとともに、副反射部３ａを本体部分１１に対してアライメントした状態で保持している。すなわち、光源ランプ１の第１封止部１３に支持部３ｂを挿通させた状態で、これらの間に無機接着剤Ｃを注入及び充填して固化することにより、副鏡３が第１封止部１３すなわち光源ランプ１に固定される。
【００２２】
固定装置４は、光源ランプ１とリフレクタ２とをアライメントした状態で一体的に保持するための部分であり、リフレクタ２を固定するハウジング５５と、光源ランプ１をハウジング５５に対して着脱可能に支持するブラケット５６とを備える。
【００２３】
このうち、ハウジング５５は、開放された開口ＡＰを有する容器状の枠体であり、筒状の側壁５５ａと、中央に円形の取付孔５５ｂを設けた底部壁５５ｃとを備える。このハウジング５５にリフレクタ２を固定した場合、主反射部２ｂがハウジング５５の容器内に収納された状態となる。なお、ハウジング５５は、開口ＡＰの周囲にリフレクタ２の環状の縁部分２ｃを支持する環状の座部５５ｄを有し、取付孔５５ｂの周囲にブラケット５６の環状のフランジ部分５６ｂを支持する縁部分５５ｅを有する。座部５５ｄには、リフレクタ２の固定のため上記複数のネジ孔４ｒが形成されており、縁部分５５ｅにも、ブラケット５６の固定のため複数のネジ孔５５ｊが形成されている。
【００２４】
ブラケット５６は、支持部材として機能するものであり、光源ランプ１の第２封止部１４を支持する筒状部分５６ａと、筒状部分５６ａの軸方向の一端側に形成された環状のフランジ部分５６ｂとを備える。筒状部分５６ａは、支持用の第１部分として、光源ランプ１の第２封止部１４を支持するための円柱状の内部空間を形成する支持孔を有している。この筒状部分５６ａは、第２封止部１４を挿通させるとともに、本体部分１１をブラケット５６に対してアライメントした状態で保持している。具体的には、筒状部分５６ａに第２封止部１４を挿入した状態で、これらの間に無機接着剤Ｃを注入及び充填して固化することにより、光源ランプ１が筒状部分５６ａすなわちブラケット５６に固定される。フランジ部分５６ｂは、取付用の第２部分として、ネジを切っていない貫通孔５６ｆを有しており、この貫通孔５６ｆを介してビス５６ｈをハウジング５５の縁部分５５ｅに設けた複数のネジ孔５５ｊにねじ込んで締め付けることにより、ブラケット５６とハウジング５５とがアライメントして固定され、さらに、光源ランプ１とハウジング５５とが安定した状態で精密にアライメントされて固定される。
【００２５】
ハウジング５５やブラケット５６は、加工精度や耐熱性の観点で、ガラス等の無機材料からなるフィラを各種樹脂に混合したエンジニアリングプラスチック等の耐熱性材料で形成することが望ましい。これにより、光源ランプ１とハウジング５５とのアライメントを高精度にでき、光源ランプ１の影響でハウジング５５やブラケット５６が加熱されても、これらが急速に劣化すること等を防止できる。
【００２６】
以上のような光源装置１０において、光源ランプ１は、主反射部２ｂの回転対称軸又は光軸に対応するシステム光軸ＯＡに沿って配置されるとともに、本体部分１１内の第１及び第２電極１５，１６間の発光中心Ｏが主反射部２ｂの楕円曲面の第１焦点Ｆ１と略一致するように配置される。光源ランプ１を点灯した場合、本体部分１１の発光中心Ｏ周辺のアークから放射された光束は、主反射部２ｂで反射され、或いは副反射部３ａでの反射を経て主反射部２ｂでさらに反射され、楕円曲面の第２焦点に収束する光束となる。つまり、リフレクタ２及び副鏡３は、システム光軸ＯＡに対して略軸対称な反射曲面を有し、一対の電極１５，１６は、その軸心である電極軸をシステム光軸ＯＡと略一致させるように配置されている。
【００２７】
以下、図１に示す光源装置１０の作製について説明する。光源装置１０の作製に際しては、まず、光源ランプ１を備えたランプ組立体Ｕ１（図２（Ａ）参照）と、リフレクタ２を備えたリフレクタ組立体Ｕ２（図２（Ａ）参照）とを準備する。そして、リフレクタ組立体Ｕ２に後側からランプ組立体Ｕ１を挿入して固定することで、光源装置１０の光学系部分の作製を完了する。結果的に、光源ランプ１とリフレクタ２とは、固定装置４によって相互にアライメントされて固定された状態となる。
【００２８】
図３は、図２（Ａ）に示すランプ組立体Ｕ１の組立時の最終調整を説明する図である。ここで、楕円リフレクタ部材ＥＲは、図２（Ｂ）に示すリフレクタ組立体Ｕ２に対応するもので、リフレクタ２の楕円反射面２ｒに対応する楕円反射面ＥＲｒを有している。検査用の楕円リフレクタ部材ＥＲの背面には、ランプ組立体Ｕ１のブラケット５６が固定されている。この際、フランジ部分５６ｂに設けた貫通孔５６ｆが利用される。すなわち、ビス５６ｈを貫通孔５６ｆを介して楕円リフレクタ部材ＥＲのネジ孔にねじ込んで締め付けることにより、ブラケット５６と楕円リフレクタ部材ＥＲとがアライメントして固定される。光源ランプ１は、この段階でまだブラケット５６に固定されておらず、ホルダ６１に着脱自在に固定されている。これにより、光源ランプ１を楕円リフレクタ部材ＥＲに対して３次元的に移動させることができるとともに光源ランプ１の傾斜状態を調整できるようになっている。なお、ホルダ６１は、光源ランプ１の位置調整が可能なだけでなく、楕円リフレクタ部材ＥＲを着脱自在に固定しており、また、楕円リフレクタ部材ＥＲの開口側に光量計測装置６２を支持している。
【００２９】
ランプ組立体Ｕ１の具体的な組立工程について説明すると、まず光源ランプ１の第２封止部１４を楕円リフレクタ部材ＥＲの開口ＥＲａ側からブラケット５６の筒状部分５６ａ内に挿入し、光源ランプ１の第２封止部１４をホルダ６１に固定する。この後、光源ランプ１を点灯するとともに光量計測装置６２を動作させる。そして、ホルダ６１を操作して光量計測装置６２によって検出される光源ランプ１からの光束ＳＬの光量が最大となるように光源ランプ１を移動させる。これにより、光源ランプ１が楕円リフレクタ部材ＥＲに対してアライメントされ、本体部分１１中の発光中心Ｏが楕円リフレクタ部材ＥＲの第１焦点位置に精密に配置される。この状態で、光源ランプ１を消灯し、筒状部分５６ａと第２封止部１４との間に無機接着剤Ｃを充填して固化する。これにより、光源ランプ１が筒状部分５６ａすなわちブラケット５６に固定される。次に、ブラケット５６を楕円リフレクタ部材ＥＲから取り外してランプ組立体Ｕ１の組立を完成する。その後は、ランプ組立体Ｕ１を別に用意したリフレクタ組立体Ｕ２に固定する。具体的には、リフレクタ組立体Ｕ２にその後側からランプ組立体Ｕ１を挿入し、ブラケット５６の貫通孔５６ｆを介してビス５６ｈをハウジング５５のネジ孔５５ｊにねじ込んで締め付ける。これにより、ブラケット５６や光源ランプ１を含むランプ組立体Ｕ１と、ハウジング５５やリフレクタ２を含むリフレクタ組立体Ｕ２とが固定され、光源装置１０の組立が完了する。この際、予め楕円リフレクタ部材ＥＲを利用して光源ランプ１がブラケット５６にアライメントして固定されているので、光源ランプ１とリフレクタ２とが精密にアライメントされた状態で固定装置４に固定された状態となる。
【００３０】
以上の光源装置１０によれば、支持部材としてのブラケット５６が光源ランプ１をリフレクタ組立体Ｕ２に対して着脱可能に支持するので、光源ランプ１を主たる要素とするランプ組立体Ｕ１をリフレクタ２やハウジング５５から分離して単独で交換することができ、劣化前のリフレクタ２やハウジング５５については、これを光源ランプ１の交換後も継続して使用できる。よって、リフレクタ２やハウジング５５等の無駄な廃棄を抑えてその有効活用を図ることができる。また、本実施形態では、リフレクタ２を金属製の基板２ａで形成しており、リフレクタ２を軽量で割れにくく安価なものとできる。さらに、リフレクタ２をハウジング５５で支持する構造としているので、リフレクタ２によって光源ランプ１を直接支持する場合に比較して、プレス加工等を利用したリフレクタ２の作製が容易になる。
【００３１】
図４は、図１の光源装置１０を組み込んだプロジェクタの構造を説明するための概念図である。このプロジェクタ１００は、図１等に示す光源装置１０と、均一化光学系２１と、均一化光学系２１からの光源光を赤緑青の３色に分離する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備える。
【００３２】
以上のプロジェクタ１００において、均一化光学系２１は、凹レンズ２１ｂと、一対のフライアイレンズ２１ｄ，２１ｅと、偏光変換部材２１ｇと、重畳レンズ２１ｉとを備える。このうち、凹レンズ２１ｂは、光源装置１０からの光源光を平行化する役割を有する。一対のフライアイレンズ２１ｄ，２１ｅは、マトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ２１ｂを経た光源装置１０からの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１ｇは、フライアイレンズ２１ｅから射出した光源光を例えば図４の紙面に垂直なＳ偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２１ｉは、偏光変換部材２１ｇを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部２５に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイレンズ２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ２１ｉとを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系２３を経て、光変調部２５に設けられた各色の液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃを均一に重畳照明する。
【００３３】
色分離光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、補正光学系である３つのフィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｊ，２３ｍ，２３ｎ，２３ｏとを備え、光源装置１０及び均一化光学系２１とともに照明装置を構成する。ここで、第１ダイクロイックミラー２３ａは、赤緑青の３色のうち例えば赤光及び緑光を反射し青光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂは、入射した赤及び緑の２色のうち例えば緑光を反射し赤光を透過させる。この色分離光学系２３において、光源装置１０からの略白色の光源光は、反射ミラー２３ｊで光路を折り曲げられて第１ダイクロイックミラー２３ａに入射する。第１ダイクロイックミラー２３ａを通過した青光は、例えばＳ偏光のまま、反射ミラー２３ｍを経てフィールドレンズ２３ｆに入射する。また、第１ダイクロイックミラー２３ａで反射されて第２ダイクロイックミラー２３ｂでさらに反射された緑光は、例えばＳ偏光のままフィールドレンズ２３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー２３ｂを通過した赤光は、例えばＳ偏光のまま、レンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー２３ｎ，２３ｏを経て、入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｈに入射する。レンズＬＬ１，ＬＬ２及びフィールドレンズ２３ｈは、リレー光学系を構成している。このリレー光学系は、第１レンズＬＬ１の像を、第２レンズＬＬ２を介してほぼそのままフィールドレンズ２３ｈに伝達する機能を備えている。
【００３４】
光変調部２５は、３つの液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、各液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃを挟むように配置される３組の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇとを備える。ここで、第１光路ＯＰ１に配置された青光用の液晶パネル２５ａと、これを挟む一対の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｅとは、輝度変調後の像光のうち青光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための青色用の液晶ライトバルブを構成する。同様に、第２光路ＯＰ２に配置された緑光用の液晶パネル２５ｂと、対応する偏光フィルタ２５ｆ，２５ｆも、緑色用の液晶ライトバルブを構成し、第３光路ＯＰ３に配置された赤光用の液晶パネル２５ｃと、偏光フィルタ２５ｇ，２５ｇも、赤色用の液晶ライトバルブを構成する。
【００３５】
青光用の第１液晶パネル２５ａには、色分離光学系２３の第１ダイクロイックミラー２３ａを透過することによって分岐された青光が、フィールドレンズ２３ｆを介して入射する。緑光用の第２液晶パネル２５ｂには、色分離光学系２３の第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射されることによって分岐された緑光が、フィールドレンズ２３ｇを介して入射する。赤光用の第３液晶パネル２５ｃは、第２ダイクロイックミラー２３ｂを透過することによって分岐された赤光が、フィールドレンズ２３ｈを介して入射する。各液晶パネル２５ａ〜２５ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。その際、偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇによって、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の成分光が像光として取り出される。
【００３６】
クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成部材であり、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、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜２７ａ，２７ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜２７ａは青色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜２７ｂは赤色光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム２７は、液晶パネル２５ａからの青光を第１誘電体多層膜２７ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル２５ｂからの緑光を第１及び第２誘電体多層膜２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶パネル２５ｃからの赤光を第２誘電体多層膜２７ｂで反射して進行方向左側に射出させる。
【００３７】
投射レンズ２９は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン（不図示）上に投射する。つまり、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投射される。
【００３８】
以上のプロジェクタ１００には、図１の光源装置１０を組み込んでいるので、光源装置１０においてランプ組立体Ｕ１のみを単独で交換することができ、プロジェクタ１００の光源部分を高性能でありながら維持費を抑えたものとできる。
【００３９】
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４０】
すなわち、上記実施形態の光源装置１０に用いる光源ランプ１としては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。
【００４１】
また、図１等に示す固定装置４を構成するハウジング５５やブラケット５６の形状や構造は、単なる例示であり、それぞれの機能を損なわない範囲で様々な形状とできる。例えば、ハウジング５５の側壁５５ａ等に放熱用のスリットや開口を設けることができる。さらに、ブラケット５６は、ハウジング５５に機械的に着脱可能に取り付けることができればよく、固定方法は、ビス５６ｈ等のネジ止めに限らない。
【００４２】
また、リフレクタ２は、楕円反射面２ｒを有するものに限らず、放物面、球面等の反射面を有するものに置き換えることができる。
【００４３】
また、光源ランプ１に固定した副鏡３は省略することができるが、副鏡３を設けることによって光の利用効率を高めることができる。
【００４４】
また、上記実施形態のプロジェクタ１００では、光源装置１０からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のフライアイレンズ２１ｄ，２１ｅを用いていたが、この発明は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイレンズ２１ｄ，２１ｅをロッドインテグレータに置き換えることもできる。
【００４５】
また、上記プロジェクタ１００において、光源装置１０からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材２１ｇを用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材２１ｇを用いないプロジェクタにも適用可能である。
【００４６】
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。
【００４７】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図４に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【００４８】
また、上記実施形態では、３つの液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃを用いたプロジェクタ１００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、或いは、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。
【００４９】
また、上記実施形態では、色分離光学系２３や液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば光源装置１０及び均一化光学系２１によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイスとを組み合わせたものを用いることによって、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態の光源装置について説明する断面図である。
【図２】（Ａ）は、光源装置のうち光源ランプ側を説明する断面図であり、（Ｂ）は、光源装置のうちリフレクタ側を説明する断面図である。
【図３】ランプ組立体の組立時の最終調整等を説明する図である。
【図４】図１の光源装置を組み込んだプロジェクタを説明する図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…光源ランプ、 ２…リフレクタ、 ２ａ…基板、 ２ｂ…主反射部、 ２ｃ…縁部分、 ２ｄ…挿通口、 ２ｆ…反射コート、 ２ｒ…楕円反射面、 ３…副鏡、 ４…固定装置、 ４ｒ…ネジ孔、 １０…光源装置、 １１…本体部分、 １３…第１封止部、 １４…第２封止部、 １５…第１電極、 １６…第２電極、 ２１…均一化光学系、 ２１ｂ…凹レンズ、 ２１ｄ，２１ｅ…フライアイレンズ、 ２１ｇ…偏光変換部材、 ２１ｉ…重畳レンズ、 ２３…色分離光学系、 ２３ａ，２３ｂ…ダイクロイックミラー、 ２５…光変調部、 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶パネル、 ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ…偏光フィルタ、 ２７…クロスダイクロイックプリズム、 ２９…投射レンズ、 ５１…貫通孔、 ５２…ネジ、 ５５…ハウジング、 ５５ａ…側壁、 ５５ｂ…取付孔、 ５５ｃ…底部壁、 ５５ｄ…座部、 ５５ｅ…縁部分、 ５５ｊ…ネジ孔、 ５６…ブラケット、 ５６ａ…筒状部分、 ５６ｂ…フランジ部分、 ５６ｆ…貫通孔、 ５６ｈ…ビス、 １００…プロジェクタ、 ＡＰ…開口、 Ｃ…無機接着剤、 Ｏ…発光中心、 ＯＡ…システム光軸、 ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…光路、 Ｕ１…ランプ組立体、 Ｕ２…リフレクタ組立体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源ランプを備える光源装置、及び、かかる光源装置を組み込んだプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタに組み込まれるランプユニットとして、ハロゲンランプ等である光源ランプと、光源ランプからの光束を反射する肉厚のリフレクタと、光源ランプやリフレクタを固定するためのハウジングとを備えるものが存在する（特許文献１参照）。このランプユニットでは、一体型のハウジングを構成するリフレクタ保持部にクリップによってリフレクタを固定し、光源ランプ保持部に接着剤によって光源ランプを固定している。
【特許文献１】特開２００２−２５８４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のランプユニットでは、接着剤によって光源ランプをハウジングに固定しているので、ランプを交換するときには、ハウジングごと交換する必要がある。
【０００４】
そこで、本発明は、光源ランプをハウジングから分離して交換することができ、交換に際して、リフレクタと光源ランプとを簡易にアライメントして固定することができる光源装置及びこれを組み込んだプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る光源装置は、（ａ）発光する光源ランプと、（ｂ）金属製の基板で形成されるリフレクタと、（ｃ）リフレクタを固定するハウジングと、（ｄ）ハウジングと光源ランプとの間に介在して、光源ランプを着脱可能に支持する支持部材とを備える。
【０００６】
上記光源装置では、支持部材が光源ランプを着脱可能に支持するので、光源ランプをリフレクタやハウジングから分離して交換することができ、劣化前のリフレクタやハウジングについては、これを光源ランプの交換後も継続して使用できる。よって、リフレクタやハウジング等の無駄な廃棄を抑えて部品の有効活用を図ることができる。なお、リフレクタを金属製の基板からプレス加工等で形成することにより、リフレクタを軽量で割れにくく安価なものとできるが、筒状部分の形成が困難なことに起因して、リフレクタに対して光源ランプを直接固定することが容易でなくなる。上記のようにハウジングに光源ランプを支持させることで、筒状部分の形成の必要がなくなり、プレス加工等を利用した金属製のリフレクタの作製が容易になる。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様又は観点では、上記光源装置において、支持部材が、光源ランプの本体部分から延びる軸部分を支持する第１部分と、支持部材自体をハウジングに取り付けるための第２部分とを有する。この場合、第２部分を着脱可能な構造にすることで、光源ランプと支持部材とを一体化して交換することができる。
【０００８】
本発明の別の態様では、リフレクタが、底部に本体部分を通すための挿通口を有する凹面鏡であり、ハウジングが、固定された状態のリフレクタの挿通口に対向する位置に支持部材を取り付けるための取付孔を有する。この場合、支持部材をハウジングの取付孔に装着する際に、光源ランプの本体部分を凹面鏡の背後から挿通口を介して表側に配置することができる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様では、支持部材が、取付孔に取り付けられた状態で光源ランプの本体部分をリフレクタの凹面側に支持する。
【００１０】
本発明のさらに別の態様では、支持部材が、光源ランプを固定する際に光源ランプのアライメントを可能にする。この場合、光源ランプを固定した支持部材をハウジングに取り付けるだけで、光源ランプをハウジングやリフレクタに対してアライメントすることが可能になる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、光源ランプの本体部分を挟んでリフレクタに対向して配置され、本体部分からの光束を本体部分に戻すように反射する副反射鏡をさらに備える。この場合、光源ランプからリフレクタの反対側に射出された光束を回収することができ、光源光の効率的な利用を図ることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、リフレクタが、基板のプレス加工により形成された凹面形状の反射部を有し、反射部は、基板の凹面上に形成された反射コートを有する。この場合、反射コートによってリフレクタを高い反射率とすることができ、光源光の効率的な利用を図ることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、ハウジングが、開放された開口を介してリフレクタの反射部を収納する容器状の枠体であり、開口の周囲にリフレクタの環状の縁部分を支持する環状の座部を有する。この場合、リフレクタの縁部分を安定して支持することができ、リフレクタの光学的精度を高く維持することができる。
【００１４】
本発明のプロジェクタは、（ａ）上述の光源装置と、（ｂ）光源装置からの光束によって照明される光変調装置と、（ｃ）光変調装置によって形成された像を投射する投射光学系とを備える。
【００１５】
上記プロジェクタは、光源ランプのみの交換を可能にするとともにリフレクタの破損や無駄を回避できる光源装置を組み込んでおり、維持費を抑えた高性能のプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光源装置等について説明する。図１は、本実施形態の光源装置の構造を概念的に説明する断面図である。また、図２（Ａ）は、図１の光源装置１０のうち光源ランプ側を説明する断面図であり、図２（Ｂ）は、光源装置１０のうちリフレクタ側を説明する断面図である。
【００１７】
図示のように、光源装置１０は、放電発光型の光源ランプ１と、楕円型の主反射鏡であるリフレクタ２と、球面型の副反射鏡である副鏡３と、光源ランプ１等を固定するための固定装置４とを備える。ここで、図２（Ａ）に示すように、光源ランプ１と、固定装置４の一部を構成するブラケット５６とは、予め組み合わされて、光源装置１０の一方の部品として取り扱われるランプ組立体Ｕ１を構成する。また、図２（Ｂ）に示すように、リフレクタ２と、固定装置４の一部を構成するハウジング５５とは、予め組み合わされて、光源装置１０の他方の部品として取り扱われるリフレクタ組立体Ｕ２を構成する。
【００１８】
光源装置１０において、光源ランプ１は、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス管で構成され、照明用の光を放射する封体である本体部分１１と、この本体部分１１の両端を通る軸線に沿って延びる第１及び第２封止部１３，１４とを備える。これら封止部１３，１４のうち一方の第２封止部１４は、光源ランプ１を固定装置４によって支持する際に根元側の支持部として利用される軸部分である。
【００１９】
本体部分１１内に形成される放電空間１２には、タングステン製の第１電極１５の先端部分と、同様にタングステン製の第２電極１６の先端部分とが所定距離で離間配置されており、希ガス、金属ハロゲン化合物等を含む放電媒体であるガスが封入されている。この本体部分１１の両端に延びる各封止部１３，１４は、その内部に本体部分１１に設けた第１及び第２電極１５，１６の根元部分に対し電気的に接続されるモリブデン製の金属箔１７ａ，１７ｂを封入しており、ガラス材料等によって外部に対して気密な封止を形成している。これらの金属箔１７ａ，１７ｂに接続されたリード線１８ａ，１８ｂに不図示の光源駆動装置により適当な波形で電力を供給すると、一対の電極１５，１６間でアーク放電が生じ、本体部分１１が高輝度で発光する。
【００２０】
リフレクタ２は、集光用の凹面鏡であり、光源ランプ１の本体部分１１のうち、第２電極１６がある光束射出後方側の略半分に主に対向して配置されている。このリフレクタ２は、ＳＵＳ、アルミニウム等の材料で形成された薄板状の金属板をプレス加工することによって得た立体形状の基板２ａからなり、楕円曲面状の主反射部２ｂと、主反射部２ｂの外周に設けられた環状の縁部分２ｃと、主反射部２ｂの底部すなわち回転対称軸の周辺に形成される円形の挿通口２ｄとを有する。ここで、主反射部２ｂは、基板２ａの内側の凹面上に多層膜である反射コート２ｆを被覆することによって形成される楕円反射面２ｒを有する。主反射部２ｂの周囲の縁部分２ｃは、プレス加工によってフランジ状に形成されており、プレス加工に際して複数のネジ止め用の貫通孔５１も形成されている。各貫通孔５１は、リフレクタ２の固定のため精密に加工されている。例えば固着型のネジ５２を、縁部分２ｃの貫通孔５１を介して固定装置４の後述する座部５５ｄに設けたネジ孔４ｒにねじ込んで締め付けることにより、リフレクタ２をハウジング５５に対して安定した状態で精密に固定することができる。主反射部２ｂの底部に形成された挿通口２ｄは、光源ランプ１を固定する際にその本体部分１１と封止部１３，１４とを裏面側から通す部分である。なお、光源ランプ１の固定後は、挿通口２ｄの位置に光束射出後方側の第２封止部１４が配置される。
【００２１】
副鏡３は、光源ランプ１の本体部分１１のうち、第１電極１５がある光束射出前方側の略半分を近接して覆っている。この副鏡３は、石英ガラス製の一体成形品であり、光源ランプ１の本体部分１１から前方に放射された光束を本体部分１１に戻す副反射部３ａと、この副反射部３ａの根元部を支持した状態で第１封止部１３の周囲に固定される支持部３ｂとを備える。副反射部３ａは、その内面に球面反射面として機能する多層膜の反射コートが形成されたものである。支持部３ｂは、第１封止部１３を挿通させるとともに、副反射部３ａを本体部分１１に対してアライメントした状態で保持している。すなわち、光源ランプ１の第１封止部１３に支持部３ｂを挿通させた状態で、これらの間に無機接着剤Ｃを注入及び充填して固化することにより、副鏡３が第１封止部１３すなわち光源ランプ１に固定される。
【００２２】
固定装置４は、光源ランプ１とリフレクタ２とをアライメントした状態で一体的に保持するための部分であり、リフレクタ２を固定するハウジング５５と、光源ランプ１をハウジング５５に対して着脱可能に支持するブラケット５６とを備える。
【００２３】
このうち、ハウジング５５は、開放された開口ＡＰを有する容器状の枠体であり、筒状の側壁５５ａと、中央に円形の取付孔５５ｂを設けた底部壁５５ｃとを備える。このハウジング５５にリフレクタ２を固定した場合、主反射部２ｂがハウジング５５の容器内に収納された状態となる。なお、ハウジング５５は、開口ＡＰの周囲にリフレクタ２の環状の縁部分２ｃを支持する環状の座部５５ｄを有し、取付孔５５ｂの周囲にブラケット５６の環状のフランジ部分５６ｂを支持する縁部分５５ｅを有する。座部５５ｄには、リフレクタ２の固定のため上記複数のネジ孔４ｒが形成されており、縁部分５５ｅにも、ブラケット５６の固定のため複数のネジ孔５５ｊが形成されている。
【００２４】
ブラケット５６は、支持部材として機能するものであり、光源ランプ１の第２封止部１４を支持する筒状部分５６ａと、筒状部分５６ａの軸方向の一端側に形成された環状のフランジ部分５６ｂとを備える。筒状部分５６ａは、支持用の第１部分として、光源ランプ１の第２封止部１４を支持するための円柱状の内部空間を形成する支持孔を有している。この筒状部分５６ａは、第２封止部１４を挿通させるとともに、本体部分１１をブラケット５６に対してアライメントした状態で保持している。具体的には、筒状部分５６ａに第２封止部１４を挿入した状態で、これらの間に無機接着剤Ｃを注入及び充填して固化することにより、光源ランプ１が筒状部分５６ａすなわちブラケット５６に固定される。フランジ部分５６ｂは、取付用の第２部分として、ネジを切っていない貫通孔５６ｆを有しており、この貫通孔５６ｆを介してビス５６ｈをハウジング５５の縁部分５５ｅに設けた複数のネジ孔５５ｊにねじ込んで締め付けることにより、ブラケット５６とハウジング５５とがアライメントして固定され、さらに、光源ランプ１とハウジング５５とが安定した状態で精密にアライメントされて固定される。
【００２５】
ハウジング５５やブラケット５６は、加工精度や耐熱性の観点で、ガラス等の無機材料からなるフィラを各種樹脂に混合したエンジニアリングプラスチック等の耐熱性材料で形成することが望ましい。これにより、光源ランプ１とハウジング５５とのアライメントを高精度にでき、光源ランプ１の影響でハウジング５５やブラケット５６が加熱されても、これらが急速に劣化すること等を防止できる。
【００２６】
以上のような光源装置１０において、光源ランプ１は、主反射部２ｂの回転対称軸又は光軸に対応するシステム光軸ＯＡに沿って配置されるとともに、本体部分１１内の第１及び第２電極１５，１６間の発光中心Ｏが主反射部２ｂの楕円曲面の第１焦点Ｆ１と略一致するように配置される。光源ランプ１を点灯した場合、本体部分１１の発光中心Ｏ周辺のアークから放射された光束は、主反射部２ｂで反射され、或いは副反射部３ａでの反射を経て主反射部２ｂでさらに反射され、楕円曲面の第２焦点に収束する光束となる。つまり、リフレクタ２及び副鏡３は、システム光軸ＯＡに対して略軸対称な反射曲面を有し、一対の電極１５，１６は、その軸心である電極軸をシステム光軸ＯＡと略一致させるように配置されている。
【００２７】
以下、図１に示す光源装置１０の作製について説明する。光源装置１０の作製に際しては、まず、光源ランプ１を備えたランプ組立体Ｕ１（図２（Ａ）参照）と、リフレクタ２を備えたリフレクタ組立体Ｕ２（図２（Ａ）参照）とを準備する。そして、リフレクタ組立体Ｕ２に後側からランプ組立体Ｕ１を挿入して固定することで、光源装置１０の光学系部分の作製を完了する。結果的に、光源ランプ１とリフレクタ２とは、固定装置４によって相互にアライメントされて固定された状態となる。
【００２８】
図３は、図２（Ａ）に示すランプ組立体Ｕ１の組立時の最終調整を説明する図である。ここで、楕円リフレクタ部材ＥＲは、図２（Ｂ）に示すリフレクタ組立体Ｕ２に対応するもので、リフレクタ２の楕円反射面２ｒに対応する楕円反射面ＥＲｒを有している。検査用の楕円リフレクタ部材ＥＲの背面には、ランプ組立体Ｕ１のブラケット５６が固定されている。この際、フランジ部分５６ｂに設けた貫通孔５６ｆが利用される。すなわち、ビス５６ｈを貫通孔５６ｆを介して楕円リフレクタ部材ＥＲのネジ孔にねじ込んで締め付けることにより、ブラケット５６と楕円リフレクタ部材ＥＲとがアライメントして固定される。光源ランプ１は、この段階でまだブラケット５６に固定されておらず、ホルダ６１に着脱自在に固定されている。これにより、光源ランプ１を楕円リフレクタ部材ＥＲに対して３次元的に移動させることができるとともに光源ランプ１の傾斜状態を調整できるようになっている。なお、ホルダ６１は、光源ランプ１の位置調整が可能なだけでなく、楕円リフレクタ部材ＥＲを着脱自在に固定しており、また、楕円リフレクタ部材ＥＲの開口側に光量計測装置６２を支持している。
【００２９】
ランプ組立体Ｕ１の具体的な組立工程について説明すると、まず光源ランプ１の第２封止部１４を楕円リフレクタ部材ＥＲの開口ＥＲａ側からブラケット５６の筒状部分５６ａ内に挿入し、光源ランプ１の第２封止部１４をホルダ６１に固定する。この後、光源ランプ１を点灯するとともに光量計測装置６２を動作させる。そして、ホルダ６１を操作して光量計測装置６２によって検出される光源ランプ１からの光束ＳＬの光量が最大となるように光源ランプ１を移動させる。これにより、光源ランプ１が楕円リフレクタ部材ＥＲに対してアライメントされ、本体部分１１中の発光中心Ｏが楕円リフレクタ部材ＥＲの第１焦点位置に精密に配置される。この状態で、光源ランプ１を消灯し、筒状部分５６ａと第２封止部１４との間に無機接着剤Ｃを充填して固化する。これにより、光源ランプ１が筒状部分５６ａすなわちブラケット５６に固定される。次に、ブラケット５６を楕円リフレクタ部材ＥＲから取り外してランプ組立体Ｕ１の組立を完成する。その後は、ランプ組立体Ｕ１を別に用意したリフレクタ組立体Ｕ２に固定する。具体的には、リフレクタ組立体Ｕ２にその後側からランプ組立体Ｕ１を挿入し、ブラケット５６の貫通孔５６ｆを介してビス５６ｈをハウジング５５のネジ孔５５ｊにねじ込んで締め付ける。これにより、ブラケット５６や光源ランプ１を含むランプ組立体Ｕ１と、ハウジング５５やリフレクタ２を含むリフレクタ組立体Ｕ２とが固定され、光源装置１０の組立が完了する。この際、予め楕円リフレクタ部材ＥＲを利用して光源ランプ１がブラケット５６にアライメントして固定されているので、光源ランプ１とリフレクタ２とが精密にアライメントされた状態で固定装置４に固定された状態となる。
【００３０】
以上の光源装置１０によれば、支持部材としてのブラケット５６が光源ランプ１をリフレクタ組立体Ｕ２に対して着脱可能に支持するので、光源ランプ１を主たる要素とするランプ組立体Ｕ１をリフレクタ２やハウジング５５から分離して単独で交換することができ、劣化前のリフレクタ２やハウジング５５については、これを光源ランプ１の交換後も継続して使用できる。よって、リフレクタ２やハウジング５５等の無駄な廃棄を抑えてその有効活用を図ることができる。また、本実施形態では、リフレクタ２を金属製の基板２ａで形成しており、リフレクタ２を軽量で割れにくく安価なものとできる。さらに、リフレクタ２をハウジング５５で支持する構造としているので、リフレクタ２によって光源ランプ１を直接支持する場合に比較して、プレス加工等を利用したリフレクタ２の作製が容易になる。
【００３１】
図４は、図１の光源装置１０を組み込んだプロジェクタの構造を説明するための概念図である。このプロジェクタ１００は、図１等に示す光源装置１０と、均一化光学系２１と、均一化光学系２１からの光源光を赤緑青の３色に分離する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備える。
【００３２】
以上のプロジェクタ１００において、均一化光学系２１は、凹レンズ２１ｂと、一対のフライアイレンズ２１ｄ，２１ｅと、偏光変換部材２１ｇと、重畳レンズ２１ｉとを備える。このうち、凹レンズ２１ｂは、光源装置１０からの光源光を平行化する役割を有する。一対のフライアイレンズ２１ｄ，２１ｅは、マトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ２１ｂを経た光源装置１０からの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１ｇは、フライアイレンズ２１ｅから射出した光源光を例えば図４の紙面に垂直なＳ偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２１ｉは、偏光変換部材２１ｇを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部２５に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイレンズ２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ２１ｉとを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系２３を経て、光変調部２５に設けられた各色の液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃを均一に重畳照明する。
【００３３】
色分離光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、補正光学系である３つのフィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｊ，２３ｍ，２３ｎ，２３ｏとを備え、光源装置１０及び均一化光学系２１とともに照明装置を構成する。ここで、第１ダイクロイックミラー２３ａは、赤緑青の３色のうち例えば赤光及び緑光を反射し青光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂは、入射した赤及び緑の２色のうち例えば緑光を反射し赤光を透過させる。この色分離光学系２３において、光源装置１０からの略白色の光源光は、反射ミラー２３ｊで光路を折り曲げられて第１ダイクロイックミラー２３ａに入射する。第１ダイクロイックミラー２３ａを通過した青光は、例えばＳ偏光のまま、反射ミラー２３ｍを経てフィールドレンズ２３ｆに入射する。また、第１ダイクロイックミラー２３ａで反射されて第２ダイクロイックミラー２３ｂでさらに反射された緑光は、例えばＳ偏光のままフィールドレンズ２３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー２３ｂを通過した赤光は、例えばＳ偏光のまま、レンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー２３ｎ，２３ｏを経て、入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｈに入射する。レンズＬＬ１，ＬＬ２及びフィールドレンズ２３ｈは、リレー光学系を構成している。このリレー光学系は、第１レンズＬＬ１の像を、第２レンズＬＬ２を介してほぼそのままフィールドレンズ２３ｈに伝達する機能を備えている。
【００３４】
光変調部２５は、３つの液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、各液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃを挟むように配置される３組の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇとを備える。ここで、第１光路ＯＰ１に配置された青光用の液晶パネル２５ａと、これを挟む一対の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｅとは、輝度変調後の像光のうち青光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための青色用の液晶ライトバルブを構成する。同様に、第２光路ＯＰ２に配置された緑光用の液晶パネル２５ｂと、対応する偏光フィルタ２５ｆ，２５ｆも、緑色用の液晶ライトバルブを構成し、第３光路ＯＰ３に配置された赤光用の液晶パネル２５ｃと、偏光フィルタ２５ｇ，２５ｇも、赤色用の液晶ライトバルブを構成する。
【００３５】
青光用の第１液晶パネル２５ａには、色分離光学系２３の第１ダイクロイックミラー２３ａを透過することによって分岐された青光が、フィールドレンズ２３ｆを介して入射する。緑光用の第２液晶パネル２５ｂには、色分離光学系２３の第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射されることによって分岐された緑光が、フィールドレンズ２３ｇを介して入射する。赤光用の第３液晶パネル２５ｃは、第２ダイクロイックミラー２３ｂを透過することによって分岐された赤光が、フィールドレンズ２３ｈを介して入射する。各液晶パネル２５ａ〜２５ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。その際、偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇによって、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の成分光が像光として取り出される。
【００３６】
クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成部材であり、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、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜２７ａ，２７ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜２７ａは青色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜２７ｂは赤色光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム２７は、液晶パネル２５ａからの青光を第１誘電体多層膜２７ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル２５ｂからの緑光を第１及び第２誘電体多層膜２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶パネル２５ｃからの赤光を第２誘電体多層膜２７ｂで反射して進行方向左側に射出させる。
【００３７】
投射レンズ２９は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン（不図示）上に投射する。つまり、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投射される。
【００３８】
以上のプロジェクタ１００には、図１の光源装置１０を組み込んでいるので、光源装置１０においてランプ組立体Ｕ１のみを単独で交換することができ、プロジェクタ１００の光源部分を高性能でありながら維持費を抑えたものとできる。
【００３９】
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４０】
すなわち、上記実施形態の光源装置１０に用いる光源ランプ１としては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。
【００４１】
また、図１等に示す固定装置４を構成するハウジング５５やブラケット５６の形状や構造は、単なる例示であり、それぞれの機能を損なわない範囲で様々な形状とできる。例えば、ハウジング５５の側壁５５ａ等に放熱用のスリットや開口を設けることができる。さらに、ブラケット５６は、ハウジング５５に機械的に着脱可能に取り付けることができればよく、固定方法は、ビス５６ｈ等のネジ止めに限らない。
【００４２】
また、リフレクタ２は、楕円反射面２ｒを有するものに限らず、放物面、球面等の反射面を有するものに置き換えることができる。
【００４３】
また、光源ランプ１に固定した副鏡３は省略することができるが、副鏡３を設けることによって光の利用効率を高めることができる。
【００４４】
また、上記実施形態のプロジェクタ１００では、光源装置１０からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のフライアイレンズ２１ｄ，２１ｅを用いていたが、この発明は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイレンズ２１ｄ，２１ｅをロッドインテグレータに置き換えることもできる。
【００４５】
また、上記プロジェクタ１００において、光源装置１０からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材２１ｇを用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材２１ｇを用いないプロジェクタにも適用可能である。
【００４６】
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。
【００４７】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図４に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【００４８】
また、上記実施形態では、３つの液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃを用いたプロジェクタ１００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、或いは、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。
【００４９】
また、上記実施形態では、色分離光学系２３や液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば光源装置１０及び均一化光学系２１によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイスとを組み合わせたものを用いることによって、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態の光源装置について説明する断面図である。
【図２】（Ａ）は、光源装置のうち光源ランプ側を説明する断面図であり、（Ｂ）は、光源装置のうちリフレクタ側を説明する断面図である。
【図３】ランプ組立体の組立時の最終調整等を説明する図である。
【図４】図１の光源装置を組み込んだプロジェクタを説明する図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…光源ランプ、 ２…リフレクタ、 ２ａ…基板、 ２ｂ…主反射部、 ２ｃ…縁部分、 ２ｄ…挿通口、 ２ｆ…反射コート、 ２ｒ…楕円反射面、 ３…副鏡、 ４…固定装置、 ４ｒ…ネジ孔、 １０…光源装置、 １１…本体部分、 １３…第１封止部、 １４…第２封止部、 １５…第１電極、 １６…第２電極、 ２１…均一化光学系、 ２１ｂ…凹レンズ、 ２１ｄ，２１ｅ…フライアイレンズ、 ２１ｇ…偏光変換部材、 ２１ｉ…重畳レンズ、 ２３…色分離光学系、 ２３ａ，２３ｂ…ダイクロイックミラー、 ２５…光変調部、 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶パネル、 ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ…偏光フィルタ、 ２７…クロスダイクロイックプリズム、 ２９…投射レンズ、 ５１…貫通孔、 ５２…ネジ、 ５５…ハウジング、 ５５ａ…側壁、 ５５ｂ…取付孔、 ５５ｃ…底部壁、 ５５ｄ…座部、 ５５ｅ…縁部分、 ５５ｊ…ネジ孔、 ５６…ブラケット、 ５６ａ…筒状部分、 ５６ｂ…フランジ部分、 ５６ｆ…貫通孔、 ５６ｈ…ビス、 １００…プロジェクタ、 ＡＰ…開口、 Ｃ…無機接着剤、 Ｏ…発光中心、 ＯＡ…システム光軸、 ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…光路、 Ｕ１…ランプ組立体、 Ｕ２…リフレクタ組立体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光する光源ランプと、
金属製の基板で形成されるリフレクタと、
前記リフレクタを固定するハウジングと、
前記ハウジングと前記光源ランプとの間に介在して、前記光源ランプを着脱可能に支持する支持部材と、
を備える光源装置。
【請求項２】
前記支持部材は、前記光源ランプの本体部分から延びる軸部分を支持する第１部分と、前記支持部材自体を前記ハウジングに取り付けるための第２部分とを有する、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記リフレクタは、底部に前記本体部分を通すための挿通口を有する凹面鏡であり、前記ハウジングは、固定された状態の前記リフレクタの挿通口に対向する位置に前記支持部材を取り付けるための取付孔を有する、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項４】
前記支持部材は、前記取付孔に取り付けられた状態で前記光源ランプの本体部分を前記リフレクタの凹面側に支持する、請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記支持部材は、前記光源ランプを固定する際に前記光源ランプのアライメントを可能にする、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光源ランプの本体部分を挟んで前記リフレクタに対向して配置され、前記本体部分からの光束を前記本体部分に戻すように反射する副反射鏡をさらに備える、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記リフレクタは、前記基板のプレス加工により凹面形状に形成された反射部を有し、前記反射部は、前記基板の凹面上に形成された反射コートを有する、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記ハウジングは、開放された開口を介して前記リフレクタの前記反射部を収納する容器状の枠体であり、前記開口の周囲に前記リフレクタの環状の縁部分を支持する環状の座部を有する、請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光束によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された像を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。
【請求項１】
発光する光源ランプと、
金属製の基板で形成されるリフレクタと、
前記リフレクタを固定するハウジングと、
前記ハウジングと前記光源ランプとの間に介在して、前記光源ランプを着脱可能に支持する支持部材と、
を備える光源装置。
【請求項２】
前記支持部材は、前記光源ランプの本体部分から延びる軸部分を支持する第１部分と、前記支持部材自体を前記ハウジングに取り付けるための第２部分とを有する、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記リフレクタは、底部に前記本体部分を通すための挿通口を有する凹面鏡であり、前記ハウジングは、固定された状態の前記リフレクタの挿通口に対向する位置に前記支持部材を取り付けるための取付孔を有する、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項４】
前記支持部材は、前記取付孔に取り付けられた状態で前記光源ランプの本体部分を前記リフレクタの凹面側に支持する、請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記支持部材は、前記光源ランプを固定する際に前記光源ランプのアライメントを可能にする、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光源ランプの本体部分を挟んで前記リフレクタに対向して配置され、前記本体部分からの光束を前記本体部分に戻すように反射する副反射鏡をさらに備える、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記リフレクタは、前記基板のプレス加工により凹面形状に形成された反射部を有し、前記反射部は、前記基板の凹面上に形成された反射コートを有する、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記ハウジングは、開放された開口を介して前記リフレクタの前記反射部を収納する容器状の枠体であり、前記開口の周囲に前記リフレクタの環状の縁部分を支持する環状の座部を有する、請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光束によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された像を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１９９８００（Ｐ２００９−１９９８００Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３８３８２（Ｐ２００８−３８３８２）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【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２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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