(57)【要約】      （修正有）【課題】光の損失が少ない光積分器を提供する。【解決手段】光を積分するボディ１８１０を有し、ボディは長さＬおよび出光端部１８１５を有し、第１のランプ１８４０ａからの光を受光する第１の入光装置１８２０を有し、第１の入光面１９１０ａと、且つ、出光端部１８１５から遠位の位置に設けられており、第２のランプ１８４０ｂからの光を受光する第２の入光装置１８３０を有し、第２の入光面１９１０ｂと、且つ、第１の入光面１９１０ａに対して垂直の方向において、第１の入光装置１８２０から横方向にずらされており、第１のランプ１８４０ａおよび第２のランプ１８４０ｂからの光はそれぞれ別個に積分器７２５に入射し、出光端部１８１５から射出され、ボディ１８１０に沿って第１の入光装置１８２０から出光端部１８１５に向かってずらされており、ボディ１８１０に沿って相互にずらされている。【選択図】図１８
2010045032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光積分器において、
光を積分するボディを有し、該ボディは長さおよび出光端部を有し、
第１のランプから前記ボディへの光を受光する第１の入光装置を有し、該第１の入光装置は第１の入光面を有し、且つ、前記出光端部から遠位の位置に設けられており、
第２のランプからの光を受光する第２の入光装置を有し、該第２の入光装置は第２の入光面を有し、且つ、前記第１の入光面に対して一般的に垂直の方向において、前記第１の入光装置から横方向にずらされており、前記第１のランプからの光および前記第２のランプからの光は前記第１の入光装置および前記第２の入光装置を介してそれぞれ別個に積分器に入射し、前記出光端部から射出され、前記第２の入光装置はさらに、前記ボディに沿って前記第１の入光装置から前記出光端部に向かってずらされており、前記第１のランプおよび前記第２のランプは前記ボディに沿って相互にずらされていることを特徴とする、光積分器。
【請求項２】
前記第１の入光面および前記第２の入光面は同じ方向に向けられている、請求項１記載の光積分器。
【請求項３】
前記第１の入光面および前記第２の入光面は反対の方向に向けられており、前記第１のランプおよび前記第２のランプは光積分器の対向する側に配置されている、請求項１記載の光積分器。
【請求項４】
前記第１の入光装置および前記第２の入光装置はそれぞれプリズムを有し、前記ボディは前記出光端部を該出光端部の奥にある焦点面に伸ばすための積分器ロッドおよび平坦な内部反射壁表面を備えた中空トンネルの内の少なくとも１つを有する、請求項３記載の光積分器。
【請求項５】
前記ボディは前記第１の入光装置から前記出光端部へと延びる第１のセクションと、前記第２の入光装置から前記出光端部へと延びる第２のセクションとを有し、前記第１のセクションは前記第２のセクションよりも長い、請求項１記載の光積分器。
【請求項６】
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは前記長さに沿って相互に光学的に結合されている、請求項５記載の光積分器。
【請求項７】
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは機械的な留め具を介して相互に固定されている、請求項１記載の光積分器。
【請求項８】
前記第１の入光装置および前記第２の入光装置の内の少なくとも１つはプリズムを有し、該プリズムは前記ボディに沿って延びる入射面を有し、該入射面は前記第１の入光面および前記第２の入光面の内の少なくとも１つと一致し、傾斜面が前記入射面と対向し、光が前記入光面に入射し、前記傾斜面によって前記出光端部へと反射される、請求項１記載の光積分器。
【請求項９】
前記入射面に垂直な入光経路を有する角度、すなわち少なくとも総内部反射角度を成す傾斜平面と、前記出光端面に向かって光を反射させるリフレクタの内の少なくとも１つを有する、請求項８記載の光積分器。
【請求項１０】
前記プリズムは前記ボディに統合されている、請求項８記載の光積分器。
【請求項１１】
前記第１の入光装置および前記第２の入光装置の内の少なくとも１つは、光を前記ボディの入光端部に反射させ、出光端部に向かって案内するよう角度が付けられているミラーを有し、該ミラーは前記第１の入光面および前記第２の入光面とそれぞれ一致する、請求項１記載の光積分器。
【請求項１２】
前記出光端部によって、該出光端部の奥にある焦点面に伸ばすための平坦な内部反射壁表面を備えた中空トンネルの入光領域に出光端部が接合される、または挿入される、請求項１記載の光積分器。
【請求項１３】
少なくとも１つの第３のランプからの光を受光するための少なくとも１つの第３の入光装置をさらに有し、該第３の入光装置は第３の入光面を有し、前記第３の入光装置は前記第２の入光面に対して一般的に垂直な方向において前記第２の入光装置から横方向にずらされており、前記第１のランプ、前記第２のランプおよび前記第３のランプからの光は前記第１の入光装置、前記第２の入光装置および前記第３の入光装置それぞれを介して別個に前記積分器に入射して前記出光端部から射出され、前記第３の入光装置はさらに、前記ボディに沿って前記出光端部に向かって前記第１の入光装置からずらされており、前記第１のランプ、前記第２のランプおよび前記第３のランプはそれぞれボディに沿って相互にずらされている、請求項１記載の光積分器。
【請求項１４】
第３のランプから前記ボディへの光を受光するための少なくとも１つの第３の入光装置を有し、前記第１の入光装置は前記第１の入光面が向けられている方向とは反対の方向に向けられている第３の入光面を有し、前記第３の入光装置は前記出光端部から遠位の位置に配置されており、前記第１の入光装置に入射する前記第１のランプからの光の方向において、前記第１の入光装置からずらされており、前記第１のランプおよび前記第３のランプは前記ボディの対向する側に配置されている、請求項１記載の光積分器。
【請求項１５】
光積分システムにおいて、
第１の光積分器を有し、該第１の光積分器は、
光を積分するボディを有し、該ボディは長さおよび出光端部を有し、
第１のランプから前記ボディへの光を受光する第１の入光装置を有し、該第１の入光装置は第１の入光面を有し、且つ、前記出光端部から遠位の位置に設けられており、
第２のランプからの光を受光する第２の入光装置を有し、該第２の入光装置は第２の入光面を有し、且つ、前記第１の入光面に対して一般的に垂直の方向において、前記第１の入光装置から横方向にずらされており、前記第１のランプからの光および前記第２のランプからの光は前記第１の入光装置および前記第２の入光装置を介してそれぞれ別個に積分器に入射し、前記出光端部から射出され、前記第２の入光装置はさらに、前記ボディに沿って前記第１の入光装置から前記出光端部に向かってずらされており、前記第１のランプおよび前記第２のランプはそれぞれ前記ボディに沿って相互にずらされており、
前記出光端部からの光を受光するよう配置されている第２の光積分器を有し、該第２の光積分器は、
前記第１の光積分器の前記出光端面を、前記第１の光積分器の前記出光端面の奥にある焦点面に延ばす平坦な内部反射壁表面を備えた中空トンネルを有することを特徴とする、光積分システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光積分器および光積分システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ、例えばディジタルプロジェクタにおいては２つの主光学経路、すなわち照明経路および投影経路が存在する。照明経路は一般的に、楕円ランプ（例えば楕円Ｈｇランプ）と、光源からのより均一な光ビームを生成するための積分器ないしインテグレータ（積分器ロッドないしインテグレータロッド）と、積分器からの光を（例えばディジタルマルチミラーデバイス（ＤＭＤ）のような像生成光変調器を有する）投影経路に伝達させるための照明リレー光学系とを有する。楕円ランプは一般的に、バーナアークのような光源と楕円状のリフレクタとから構成されている。
【０００３】
しかしながら一般的に、楕円ランプと照明リレー光学系と光変調装置のＦ数が一致しないという問題が存在する。例えば、市販の楕円ランプのＦ数は一般的に０．８〜１．０であり、市販の光変調器のＦ数は一般的に約２．５である（例えば３チッププロジェクタ）。Ｆ数は照明リレー光学系について選択されているにもかかわらず、光は楕円ランプから積分器へ、また照明リレー光学系を介して光変調器へと伝播するにつれ失われる。これは、光が高いＦ数の光変調器に入射するために、低いＦ数の楕円ランプからの大きいコーンアングルの光が失われることに起因する。
【０００４】
この問題を解決するための１つのアプローチでは、照明リレー光学系の入力Ｆ数を楕円ランプに適合させ、出力Ｆ数が光変調器のＦ数に適合するように、照明リレー光学系の倍率係数が２．５／０．８＝３．１２５にされる。しかしながら、大きい倍率係数は積分器の断面を非常に小さくすることを要求し、したがって積分器における楕円ランプからの大きい焦点のオーバフィリングに起因してシステムの集光効率が低くなる。比較的大きい照明ロッドを使用できるように照明リレー光学系の入力Ｆ数を大きくすればこの問題を部分的に解決できるかもしれない。例えば、入力Ｆ数が１．３であり、出力Ｆ数が２．５である場合には、照明リレー光学系の倍率係数は上記のような３．１２５ではなく、僅か１．９２３になる。しかしながら、楕円ランプのＦ数は小さいままであるので、大きい入射角を有する光は積分器の入光面におけるＦ数の不一致に起因して失われ、システムの総集光効率はさらに低下する。
【０００５】
さらに、電子プロジェクタのための照明システムにおいて使用される構成要素として光学的な積分器がよく知られている。光学的な積分器は中空または中実の反射性の「光導体」であり、この光導体は、照明の円形のパターンまたは不規則なパターンを均質にし、均一な矩形のパターンに変換するために、焦点合わせされた光源の多重反射を利用する。このパターンの像はリレーレンズシステムによってＬＣＤ（液晶ディスプレイ）またはＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）のようなパネル上に造られ、スクリーンに投影される。したがって、光学的な積分ロッドは均一性を改善するために使用され、照明光源とパネルの縦横比を適合させる。
【０００６】
反射性の積分器には２つの基本的なタイプ、すなわち４つのミラーから構成されている中空パイプと、中実のガラス積分器または「中実ロッド積分器」とが存在する。後者のタイプはガラスロッドの全反射を利用した損失のない多重反射に基づき動作するので、前者のタイプよりも効率的である。他方では、中空パイプには、ミラーの不完全な反射性に起因する光損失による被害を処理できる滑らかな射出面を設けることができる。本出願人は既にUS6205271においてそれら２つの特徴を組み合わせている。
【０００７】
輝度を高め、またランプの１つが焼損した場合の冗長性を加えるために、プロジェクタ内に２つまたはそれ以上のランプを設けることは一般的に有利である。しかしながら、各ランプを別個にリフレクタに結合させることが必要になる。これは殊に困難な問題である。何故ならば、各ランプを積分器の入射面に焦点合わせすることはできるが、それらのランプを局所的に位置決めしなければならず、また熱管理も問題になるからである。さらにこれは、ランプ間の難しい物理的な配置を要求し、これにより、例えばランプに焼損が生じた際にはそのランプへの接近が困難になる。この問題はSacreらによるＵＳ特許明細書2007/0058372において既に議論されているが、そこに記載されている積分器は非常に融通の利かない設計となっている。さらに、従来技術によるデュアルランプ積分器の伝播は単一ランプ積分器の１．４０倍であるが、これは２つのランプからの光の０．６倍の光が失われたことを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】US2007/0058372
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、従来技術による欠点を解消する、光の損失が少ない光積分器および光積分システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
光積分器に関する課題は、光積分器が、光を積分するボディを有し、該ボディは長さおよび出光端部を有し、第１のランプからボディへの光を受光する第１の入光装置を有し、該第１の入光装置は第１の入光面を有し、且つ、出光端部から遠位の位置に設けられており、第２のランプからの光を受光する第２の入光装置を有し、該第２の入光装置は第２の入光面を有し、且つ、第１の入光面に対して一般的に垂直の方向において、１の入光装置から横方向にずらされており、第１のランプからの光および第２のランプからの光は第１の入光装置および第２の入光装置を介してそれぞれ別個に積分器に入射し、出光端部から射出され、第２の入光装置はさらに、ボディに沿って第１の入光装置から出光端部に向かってずらされており、第１のランプおよび第２のランプはボディに沿って相互にずらされていることによって解決される。
【００１１】
光積分システムに関する課題は、光積分システムが、第１の光積分器を有し、該第１の光積分器は、光を積分するボディを有し、該ボディは長さおよび出光端部を有し、第１のランプからボディへの光を受光する第１の入光装置を有し、該第１の入光装置は第１の入光面を有し、且つ、出光端部から遠位の位置に設けられており、第２のランプからの光を受光する第２の入光装置を有し、該第２の入光装置は第２の入光面を有し、且つ、第１の入光面に対して一般的に垂直の方向において、第１の入光装置から横方向にずらされており、第１のランプからの光および第２のランプからの光は第１の入光装置および第２の入光装置を介してそれぞれ別個に積分器に入射し、出光端部から射出され、第２の入光装置はさらに、ボディに沿って第１の入光装置から出光端部に向かってずらされており、第１のランプおよび第２のランプはそれぞれボディに沿って相互にずらされており、出光端部からの光を受光するよう配置されている第２の光積分器を有し、該第２の光積分器は、第１の光積分器の出光端面を、第１の光積分器の出光端面の奥にある焦点面に延ばす平坦な内部反射壁表面を備えた中空トンネルを有することによって解決される。
【００１２】
本発明の１つの態様によれば、光積分器は光を積分するためのボディを有し、ボディは長さと出光端部を有する。光積分器はさらに第１のランプからボディへの光を受光するための第１の入光装置を有し、第１の入光装置は第１の入光面を有し、第１の入光装置は出光端部から遠位の位置に設けられている。光積分器はさらに第２のランプからの光を受光するための第２の入光装置を有し、また第２の入光装置は第２の入光面を有し、第２の入光装置は第１の入光面に対して一般的に垂直な方向において第１の入光装置から横方向にずらされているので、第１のランプからの光および第２のランプからの光は第１の入光装置および第２の入光装置それぞれを介して別個に積分器に入射して出光端部から射出される。さらに、第２の入光装置はボディに沿って出光端部に向かって第１の入光装置からずらされており、第１のランプおよび第２のランプをそれぞれボディに沿って相互にずらすことができる。
【００１３】
第１の入光面および第２の入光面を同じ方向に向けることができる。
【００１４】
第１の入光面および第２の入光面を反対の方向に向け、第１のランプおよび第２のランプを光積分器の対向する側にそれぞれ配置することができる。
【００１５】
第１の入光装置および第２の入光装置はプリズムを有し、ボディは出光端部をこの出光端部の奥にある焦点面に伸ばすための積分器ロッドおよび平坦な内部反射壁表面を備えた中空トンネルの内の少なくとも１つを有する。
【００１６】
ボディは第１の入光装置から出光端部へと延びる第１のセクションと、第２の入光装置から出光端部へと延びる第２のセクションとを有する。第１のセクションは第２のセクションよりも長い。
【００１７】
第１のセクションおよび第２のセクションを長さに沿って相互に光学的に結合することができる。第１のセクションおよび第２のセクションを、光学的なエポキシを介して長さに沿って相互に光学的に結合することができる。
【００１８】
第１のセクションおよび第２のセクションを機械的な留め具を介して相互に固定することができる。
【００１９】
第１の入光装置および第２の入光装置の内の少なくとも１つはプリズムを有することができる。このプリズムはボディに沿って延びる入射面を有し、この入射面は第１の入光面および第２の入光面の内の少なくとも１つと一致する。また、光を入射面に入射させ、傾斜面によって出光端部へと反射されることができるように、傾斜面は出口面と対向している。傾斜面は、入射面に垂直な入射経路を有する角度、すなわち少なくとも１つの総内部反射角度を成すことができる。傾斜面が４５°の平坦面を有する角度を成すことができる。
【００２０】
傾斜面は光を出光端部へと反射させるためのリフレクタを有することができる。リフレクタは金属コーティング部、誘電性コーティング部、ミラーおよびコールドミラーのうちの少なくとも１つを有することができる。
【００２１】
プリズムをボディに組み込むことができる。
【００２２】
第１の入光装置および第２の入光装置の内の少なくとも１つは、光をボディの入光端部に反射させ、出光端部に案内するよう角度が付けられているミラーを有することができる。ミラーは第１の入光面および第２の入光面とそれぞれ一致する。
【００２３】
出光端部によって、この出光端部の奥にある焦点面に伸ばすための平坦な内部反射壁表面を備えた中空トンネルの入光領域に出光端部を接合させることができるか、挿入させることができる。
【００２４】
光積分器はさらに第３のランプからの光を受光するための少なくとも１つの第３の入光装置を有し、また第３の入光装置は第３の入光面を有し、第３の入光装置は第２の入光面に対して一般的に垂直な方向において第２の入光装置から横方向にずらされているので、第１のランプ、第２のランプおよび第３のランプからの光は第１の入光装置、第２の入光装置および第３の入光装置それぞれを介して別個に積分器に入射して出光端部から射出される。さらに、第３の入光装置はボディに沿って出光端部に向かって第１の入光装置からずらされており、第１のランプ、第２のランプおよび第３のランプをそれぞれボディに沿って相互にずらすことができる。
【００２５】
さらに光積分器は、第３のランプからボディへの光を受光するための少なくとも１つの第３の入光装置を有し、第１の入光装置は第１の入光面が向けられている方向とは反対の方向に向けられている第３の入光面を有し、第３の入光装置は出光端部から遠位の位置に配置されており、第１の入光装置に入射する第１のランプからの光の方向において第１の入光装置からずらされており、第１のランプおよび第３のランプをそれぞれボディの対向する側に配置することができる。
【００２６】
本発明の別の態様によれば、光積分システムは第１の光積分器を有する。第１の光積分器は光を積分するためのボディを有し、ボディは長さと出光端部を有する。さらに第１の積分器は、第１のランプからボディへの光を受光するための第１の入光装置を有する。第１の入光装置は第１の入光面を有し、第１の入光装置は出光端部から遠位の位置に設けられている。さらに第１の積分器は、第２のランプからの光を受光するための第２の入光装置を有する。第２の入光装置は第２の入光面を有し、第２の入光装置は第１の入光面に対して一般的に垂直な方向において第１の入光装置から横方向にずらされており、第１のランプおよび第２のランプからの光はそれぞれ第１の入光装置および第２の入光装置を介して別個に積分器に入射して出光端部から射出される。さらに、第２の入光装置はボディに沿って出光端部に向かって第１の入光装置からずらされており、第１のランプおよび第２のランプをそれぞれボディに沿って相互にずらすことができる。さらに光積分システムは、出光端部からの光を受光するために第２の光積分器を有する。第２の光積分器は、第１の光積分器の出光端部をこの第１の光積分器の出光端部の奥にある焦点面へと伸ばすための平坦な内部反射壁表面を備えた中空トンネルを有する。
【００２７】
以下では、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術による、楕円ランプからの光を積分器の入射部に集束させるための光学システムを示す。
【図２】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている反射性の絞りの斜視図を示す。
【図３】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている反射性の絞りの側面図を示す。
【図４】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている反射性の絞りの断面図を示す。
【図５】非制限的な実施形態による、矩形のアパーチャに位置合わせされている楕円ランプから放出された光のトレース図を示す。
【図６】非制限的な実施形態による、楕円ランプおよび矩形のアパーチャに位置合わせされている反射性の絞りから放出された光のトレース図を示す。
【図７】非制限的な実施形態による積分器の入射面に従来技術により配置されている少なくとも１つのランプを有するプロジェクタを示す。
【図８】非制限的な実施形態によるプロジェクタを示す。
【図９】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている可変の光学アパーチャを有する反射性の絞りの断面図を示す。
【図１０】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている、楕円ランプのＦ数を効果的に調整するためのレンズの断面図を示す。
【図１１】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている、楕円ランプのＦ数を効果的に調整するためのレンズの斜視図を示す。
【図１２】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている、楕円ランプのＦ数を効果的に調整するためのレンズの側面図を示す。
【図１３】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている、楕円ランプのＦ数を効果的に調整するためのレンズから放出された光のトレース図を示す。
【図１４】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている、楕円ランプのＦ数を効果的に調整するためのレンズを用いる場合と用いない場合での、矩形アパーチャを介して楕円ランプから放出される光と角度との関係を示す。
【図１５】非制限的な実施形態による、楕円ランプに位置合わせされている、楕円ランプのＦ数を効果的に調整するためのレンズを用いる場合と用いない場合での、矩形アパーチャを介して楕円ランプから放出される光の累積的なスループットと角度との関係を示す。
【図１６】非制限的な実施形態による積分器の入射面に従来技術により配置されている少なくとも１つのランプを有するプロジェクタを示す。
【図１７】非制限的な実施形態によるプロジェクタを示す。
【図１８】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図１９】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２０】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２１】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２２】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２３】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２４】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２５】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２６】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２７】非制限的な実施形態による、デュアルランプ積分器に入射する２つのランプから放出された光のトレース図を示す。
【図２８ａ】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２８ｂ】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２９ａ】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図２９ｂ】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図３０】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【図３１】非制限的な実施形態による積分器を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下において説明する本発明を理解するために、先ず図１を考察することが有用である。この図１は、楕円ランプ１１０からの光を積分器１２５の入射部１２６に焦点合わせするための従来技術によるシステムを示す。楕円ランプ１１０および積分器１２５は楕円ランプ１１０の長手方向軸１１５に沿って軸方向に位置合わせないし整列されている。楕円ランプ１１０は断面図で示されており、また一般的に長手方向軸１１５について対称的である。積分器１２５は概略的に示されている。当業者には公知であるように、プロジェクタにおいては、積分器１２５が入射部１２６に入射する光を収集し、その収集した光を別の光学的な構成要素、例えば照明リレー光学系（図示せず）、また最終的には光変調器（図示せず）へと案内するが、それと同時により均一な光ビームを生成するために光を内部において散乱させる。
【００３０】
楕円ランプ１１０は、直径Ｄのアパーチャを有する楕円リフレクタ１１２と光源１１４とを含む。光源１１４は一般的に、長手方向軸１１５上で楕円リフレクタ１１４の第１の焦点Ｆ１に配置されている。幾つかの実施形態においては、楕円ランプ１１０は楕円Ｈｇランプを含み、したがって光源１１４はバーナアークを含むことができる。しかしながら、他のタイプの楕円ランプも本願発明の実施形態の範囲である。当業者には公知であるように、光源１１４から放射され、楕円リフレクタ１１２によって反射された光線、例えば光線１５０ａおよび１５０ｂ（集合的な光線１５０および総称的な光線１５０）は楕円リフレクタ１１２の第２の焦点Ｆ２に集束される。したがって、積分器１２５の入射部１２６は一般的に第２の焦点Ｆ２に配置されており、また光源１１４は図２において点光源として設計されている。後続の図では、光源１１４は一般的に面光源であり、したがって入射部１２６における大きい焦点のオーバフィリングが生じる（すなわち面光源の像が入射部１２６において生じる）。
【００３１】
当業者であれば、光源１１４は一般的にあらゆる方向に光を放射していることが分かる（ただし、光源１１４の一部を遮断する、光源１１４の電気的な接続部などを含む光源の部分は除く）。さらに当業者であれば、光線１５０ａは大きいコーンアングルで楕円ランプ１１０から放出され、また光線１５０ａは一般的に、長手方向軸１１５について対称的に楕円ランプ１１０から放出される大きいコーンアングルを規定する（図５および図６を参照されたい。）また同様に、当業者であれば、光線１５０ｂは小さいコーンアングルで楕円ランプ１１０から放出されることが分かる。
【００３２】
楕円ランプ１１０のＦ数は焦点距離Ｆ２とアパーチャの直径Ｄとの比またはＦ２／２によって決定され、また一般的に、楕円ランプ１１０から放出される最大コーンアングルのコーンアングル、この実施例では光線１５０ａによって規定されるコーンアングルを規定する。この大きいコーンアングルの光を積分器１２５および／または照明リレー光学系および／または光変調器によって捕捉することは殊に困難である。実際には、大きいコーンアングルの光は照明リレー光学系および／または光変調器の受光系の外側に散乱する傾向があり、殊に楕円ランプ１１０のＦ数と照明リレー光学系（および／または光変調器）のＦ数との間にずれがある場合（照明リレー光学系のＦ数は一般的に楕円ランプ１１０のＦ数よりも大きい）にはシステムの総集光効率が低下する。さらには、入射部１２６における大きい焦点のオーバフィリングはシステムの集光効率を低下させる。
【００３３】
ここで図２を参照すると、図２には楕円ランプのＦ数を調整するための光学装置が示されている。詳細には、図２は非制限的な実施形態による楕円ランプ、例えば楕円ランプ１１０のＦ数を効果的に調整するための反射性の絞り２１０の斜視図を示す。図２において、楕円ランプ１１０は部分的に断面図で示されている。反射性の絞り２１０は一般的に球形の凸状ミラー部２１１を有し、この球形の凸状ミラー部２１１は、長手方向軸１１５に沿って楕円ランプ１１０に軸方向において位置合わせされており、且つ、その中心ＦＳが一般的に焦点Ｆ２に位置合わせされている場合には、集束された光線の大きいコーンアングルの部分を楕円ランプ１１０に向かって逆反射させる。続いて、大きいコーンアングルの部分は反射後に比較的小さいコーンアングルで楕円ランプから放出される。これは図４に示されており、下記において詳述する。さらに反射性の絞り２１０は、前述の一般的に球形の凸状ミラー部２１１を貫通する光学開口部２１３を有し、この光学開口部２１３は一般的に球形の凸状ミラー部２１１の長手方向軸の周囲に配置されており、楕円ランプの効果的なコーンアングルが所定のコーンアングルよりも小さくなるように、集束された光線の小さいコーンアングルの部分および逆反射された大きいコーンアングルの部分を通過させる。
【００３４】
さらに反射性の絞り２１０は、一般的に球形の凸状ミラー部２１１の反対側にある内側面２１２を有する。一般的に球形の凸状ミラー部２１１は一般的に反射性であり、また一般的に球形であるのに対し、内側面２１２の特性は、この内側面２１２が楕円ランプ１１０へと戻る集束された光線の反射と干渉せず、且つ、集束された光線の比較的小さいコーンアングルおよび逆反射された大きいコーンアングルの部分の光学開口部２１３を介する伝播と干渉しない限りにおいて一般的に非制限的である。実際には、図２において反射性の絞り２１０は一般的に球形の部分のシェルとして表されているが、後続の図面における他の実施形態では、反射性の絞り２１０は、集束された光線の小さいコーンアングルの部分および逆反射された大きいコーンアングルの部分の通過に適した形状の光学開口部２１３を有する中実の球形の部分であってもよい。
【００３５】
光学開口部２１３は円形のものとして示されているが、光学開口部２１３の形状は特に制限されていない。むしろ光学開口部２１３の形状を用途に依存させることができる。例えば、楕円ランプ１１０および反射性の絞り２１０が矩形の積分器を備えたプロジェクタに使用されるべき場合には、光学開口部２１３は矩形でよく、また積分器および／または光変調器と同じ縦横比のものでよい。
【００３６】
さらには、反射性の絞り２１０は一般的に円形のものとして示されているが、反射性の絞り２１０の形状は一般的に楕円ランプ１１０の形状によってのみ制限される。例えば、楕円リフレクタ１１２が一般的に環状ではないが、一体化されたボディを形成する角度において交差する一般的に楕円の領域を提供するように設計されている場合には、一般的に球形の凸状ミラー部２１１は結果として得られる楕円ランプの形状を現すことができ、これは一体化された一般的に球形の反射性表面を形成する角度において交差する一般的に凸状のミラーセクションを含むものである。
【００３７】
図３は、非制限的な実施形態による、一般的に位置合わせされている楕円ランプ１１０および反射性の絞り２１０の側面図を示し、ここで楕円ランプ１１０は断面図で表されている。
【００３８】
図４は、非制限的な実施形態による、一般的に位置合わせされている反射性の絞り２１０および楕円ランプ１１０の概略図を示し、ここで楕円ランプ１１０は断面図で表されおり、また図１における構成要素と同じものには同じ参照番号を付している。一般的に球形の凸状ミラー部２１１は概略的に示されており、光学開口部２１３は断面図で示されている。さらに光学開口部２１３の直径がＤｏで表されており、この直径Ｄｏは楕円リフレクタ１１２のアパーチャの直径Ｄよりも小さい。さらに図４には、反射性の絞り２１１および楕円ランプ１１０の両方と軸方向において位置合わせされている積分器１２５が示されている。
【００３９】
また図４には、一般的に球形の凸状ミラー部２１１に入射する光線１５０ａが示されている。一般的に球形の凸状ミラー部２１１が球形であるという性質に基づき、また楕円リフレクタ１１２および反射性の絞り２１０が一般的に軸方向において位置合わせされていることに基づき、光線１５０ａは一般的に球形の凸状ミラー部２１１に一般的に垂直に（すなわち、一般的に直角に）入射する。したがって光線４６０は、光線１５０ａと同じ経路に沿って逆方向に伝播し、一般的に光源１１４を通過して楕円リフレクタ１１２によって再び反射される。しかしながら、光線４６０は光線１５０ａに対して１８０°の角度で伝播しているので、光線４６０が楕円リフレクタ１１２によって再び反射されると、光線４６０は光線１５０ｂよりも小さいコーンアングルで楕円ランプ１１０から放出される。したがって、光線４６０は光学開口部２１３を通過し、より小さいコーンアングルで積分器１２５に入射する。
【００４０】
これとは異なり、光線１５０ｂは楕円リフレクタ１１２によって反射された後に光学開口部２１３を通過する。図示されているように、光線１５０ｂは、一般的に球形の凸状ミラー部２１１によって反射されない、楕円ランプ１１０から放出された最大角度の光線を含む。楕円ランプ１１０から放出される、光線１５０ｂのコーンアングルよりも大きいコーンアングルを有する光線は、一般的に球形の凸状ミラー部２１１によって楕円リフレクタ１１２に向かって逆反射される。包括的な結果として、反射性の絞り２１０が一般的に軸方向において楕円ランプ１１０に位置合わせされており、且つ、反射性の絞り２１０の中心ＦＳが一般的に第２の焦点Ｆ２に位置合わせされている場合には、楕円ランプ１１０のＦ数は効果的にＦ２／ＤからＦＳ／Ｄｏに調整され、固有のＦ数は反射性の絞り２１０の直径Ｄｏおよび中心ＦＳによって規定される。
【００４１】
したがって、反射性の絞り２１０は楕円ランプ１１０のＦ数を種々のＦ数に効果的に調整し、プロジェクタシステムの積分器１２５および／または照明リレー光学系および／または光変調器により良好に適合させることができ、また反射性の絞り２１０の適切な直径Ｄｏおよび適切な中心ＦＳを選択することによってシステムの総集光効率を高めることができる。
【００４２】
反射性の絞り２１０は一般的に、上述のような反射を実現する適切な材料またはそれらの材料の組み合わせから構成されており、また一般的に、反射性の絞り２１０が楕円ランプ１１０に位置合わせされており、反射性の絞り２１０が楕円ランプ１１０（例えば楕円Ｈｇランプ）の近傍に位置し、動作時に加熱される可能性がある場合には熱耐性がある。したがって、反射性の絞り２１０は、楕円ランプ１１０の熱に耐えうる材料またはそれらの材料の組み合わせから構成されており、またさらには、一般的に球形の凸状ミラー部２１１は楕円ランプ１１０から放出された光を反射させるための一般的に反射性の適切な材料またはそれらの材料の組み合わせから構成されている。
【００４３】
幾つかの非制限的な実施形態においては、一般的に球形の凸状ミラー２１１が楕円ランプ１１０から放出された光に対して一般的に反射性であれば、反射性の絞り２１０を適切な形状の適切な金属を有することができる。例えば、一般的に球形の凸状ミラー部２１１が楕円ランプ１１０から放出された光を反射させるために研磨および／または処理および／またはコーティングされていれば、反射性の絞り２１０をアルミニウムを有することができる。それらの実施形態では、光学開口部２１３は金属内に開口部を有することができる。
【００４４】
別の非制限的な実施形態においては、反射性の絞り２１０を適切な形状の適切な材料から構成することができ、一般的に球形の凸状ミラー部２１１は適切な材料上にコーティング部を有することができる。非制限的な実施例においては、適切な材料には適切な形状の適切な透明な材料、例えば高温ガラス（例えばＶｙｃｏｒTM、ＰｙｒｅｘTM、Ｎ−ＢＫ７、石英ガラスなど）が含まれ、また一般的に球形の凸状ミラー部２１１はガラス上に一般的に反射性の適切なコーティング部、例えば薄いフィルム金属または誘電性コーティング部を有することができる。さらに幾つかの実施形態においては、ガラス自体が一般的に球形であれば、コーティングをガラスの外面上またはガラスの内面上（すなわち内側面２１２を被覆するように）に施すことができる。それらの幾つかの実施形態においては、光学開口部２１３は適切な材料内に開口部を有することができる。反射性の絞り２１０が適切な透明な材料から成り、且つ一般的に球形の凸状ミラー部２１１が一般的に反射性の適切なコーティング部を有する実施形態においては、光学開口部２１３は一般的に反射性のコーティング部に開口部（すなわち一般的に反射性のコーティング部によって覆われていない反射性の絞り２１０の領域）を有することができる。それらの実施形態においては、適切な透明な材料がさらに不要な光、例えばＵＶ光および／または赤外光をフィルタリングするための光学フィルタを有することができる。光学フィルタはあらゆる適切な面または領域において適切な透明な材料上に光学的なコーティング部を有することができる。択一的に、適切な透明な材料は本来の光フィルタリング特性を有する（例えば、ガラスはＵＶ光を吸収する）。
【００４５】
反射性の絞り２１０の外方寸法は一般的に、反射性の絞り２１０が楕円ランプ１１０から放出された最大コーンアングルを有する光線、例えば光線１５０ａを逆反射させるように設定されている。さらに、反射性の絞り２１０の外方寸法は一般的に、光学開口部２１３を通過する光の積分器１２５への入射と干渉しないように設定されている。
【００４６】
反射性の絞り２１０は、システムの総集光効率を高めるために、プロジェクタの積分器１２５および／または照明リレー光学系および／または光変調器により良好に適合させるために、楕円ランプ１１０のＦ数を特定のＦ数に効果的に調整できることを再度言及しておく。さらには、各用途に対して光学開口部２１３の適切な直径Ｄｏおよび適切な中心ＦＳを選択することによって、楕円ランプ１１０のＦ数を効果的且つ自由に調整することができる。また、位置合わせされている反射性の絞り２１０を用いることによって（すなわち図１とは異なり図４）、積分器１２５に入射する集束された光線のコーンアングルはより小さくなるので（すなわち比較的大きいＦ数に起因する）、反射性の絞り２１０を使用するプロジェクタのコントラスト比は、光変調器（例えばディジタルマイクロミラーデバイスまたはＤＭＤ）からのオン状態の光路における光とオフ状態の光路における光の重畳が低減されていることに基づき改善される。
【００４７】
非制限的な実施例においては、楕円ランプ１１０のＦ数を照明リレー光学系の入力Ｆ数と適合するように調整することができる。特定の非制限的な実施形態においては、入力Ｆ数は１．３であり、楕円ランプ１１０のＦ数は０．８である。したがって、適切なＤｏおよび適切な中心ＦＳを選択することによって、楕円ランプ１１０のＦ数が１．３に効果的に調整されるよう反射性の絞り２１０を設定することができる。これによって、光スループットが増大し、結果としてプロジェクタの輝度が一層高くなる。同様に、積分器１２５における集光効率が高まるので、反射性の絞り２１０の使用は楕円ランプ１１０と光変調器の中間にある照明リレー光学系に関する入力Ｆ数の使用を改善する。
【００４８】
反射性の絞り２１０の性能を実証するために、２つの非制限的なモデルが作成された。図５は、積分器１２５の入射部１２６を表す矩形のアパーチャ５１０に位置合わせされている楕円ランプ１１０を有するが、反射性の絞り２１０は有していない、図１に示したシステムのモデルの光線を図示したものである。図６は、図５に類似するが反射性の絞り２１０を有している、図４に示したシステムのモデルの光線を図示したものである。各図において、図１および図４の光源１１４は点光源としてではなく面光源として設計されている。
【００４９】
各モデルにおいて、楕円ランプ１１０のＦ数は０．８であり、矩形のアパーチャ５１０は集光Ｆ数が１．３である６．８×５．８５ｍｍの寸法を有し、また楕円ランプ１１０の第２の焦点Ｆ２に配置されている。図６において、光学開口部２１３の直径Ｄｏは２４ｍｍである。
【００５０】
さらに図５には、楕円ランプ１１０から放出された光５２０の集束されたコーンが示されており、また光５２０の集束されたコーンは矩形のアパーチャ５１０に入射するので、矩形のアパーチャ５１０から放出される光５３０のコーンも示されている。これとは異なり、図６にはやはり楕円ランプ１１０から放出された光５２０の集束されたコーンが示されているが、さらにこの図６においては、位置合わせされている反射性の絞り２１０によって、光５２０の集束されたコーンの大きいコーンアングルの部分が楕円ランプ１１０へと逆反射されて、反射性の絞り２１０を通過することが示されている。この結果、（楕円ランプ１１０と組み合わされて）反射性の絞り２１０から放出された光６２０の集束されたコーンは、楕円ランプ１１０から放出された光５２０の集束されたコーンの角度よりも小さいコーンアングルを有する。光６２０の集束されたコーンは矩形のアパーチャ５１０に入射するので、この矩形のアパーチャ５１０から放出された光６３０のコーンは図５のシステムにおける矩形のアパーチャ５１０から放出された光５３０のコーンの角度よりも小さいコーンアングルを有する。
【００５１】
表１には、Lambda Research Corporation, 25 Porter Rd, Littleton, MA 01460-1434, USAのTraceProのようなレイトレーシング照明ソフトウェアを用いて記録された図６に示されたシステムの集光効率および図５に示されたシステムの集光効率の利得が示されている。楕円ランプ１１０から放出される光は２１９２８ルーメンに設定された。位置合わせされた反射性の絞り２１０を用いずに矩形のアパーチャ５１０を介して放出された光（図５を参照されたい）については１２９３７ルーメンが測定され、これに対し位置合わせされた反射性の絞り２１０を用いて矩形のアパーチャ５１０を介して放出された光（図６を参照されたい）については１３９５７ルーメンが測定された。換言すれば、図６に示されているような位置合わせされた反射性の絞り２１０を用いることにより、８％の集光効率の改善が達成された。
【表１】
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【００５２】
図７は、積分器７２５の２つの入射部に焦点合わせされている、楕円ランプ１１０に類似する２つの楕円ランプ７１０を有するプロジェクタの集光システムの概略図を示す。積分器７２５のボディは積分器ロッド１２５と実質的に同じやり方で実質的に同じ機能を実施する。積分器７２５は楕円ランプ７１０からの光を、各楕円ランプ７１０の光出力経路に対して垂直に照明リレー光学系７５０へと案内し、続いてこの照明リレー光学系７５０は光を拡大し、光変調器７５５へと光を案内する。積分器７２５については下記において図１８〜２１，２３および２４を参照しながらさらに詳細に説明する。各楕円ランプ７１０と積分器７２５の対応する各入射部の配置構成は一般的に従来技術にしたがう。これとは異なり図８は、プロジェクタの集光効率を改善するために、反射性の絞り２１０に類似する反射性の絞り８１０を各楕円ランプ７１０と積分器７２５の対応する各入射部との間において図７のシステムにどのように組み込むことができるかを示す。
【００５３】
ここで図９を参照すると、この図９は図４に実質的に類似しているので、同一の構成要素には同一の参照番号を付しているが、ここでは明瞭にするために光線１５０は省略した。図９は反射性の絞り２１０の非制限的な別の実施形態を示し、この実施形態において反射性の絞り２１０は光学開口部２１３の直径を変更するための装置８２０をさらに有する。したがって、この実施形態において光学開口部２１３は可変の直径Ｄｏ’を有する。幾つかの実施形態においては、装置８２０が（図示されているように）光学開口部２１３内に設けられている。別の実施形態においては装置８２０を反射性の絞り２１０のランプ側に設けることができ、さらに別の実施形態においては装置８２０を反射性の絞り２１０の積分器側に設けることができる。またさらに別の実施形態においては、装置８２０が反射性の絞り２１０とは別個の構成素子であってもよく、そのような装置８２０を反射性の絞り２１０と積分器１２５との間に設けることができるか、反射性の絞り２１０と楕円ランプ１１０との間に設けることができる。
【００５４】
幾つかの実施形態においては、装置８２０が（図示されているように）一般的に球形の部分であり、反射性の絞り２１０の半径および中心ＦＳにそれぞれ一般的に類似する半径および中心を有する。それらの幾つかの実施形態においては、楕円ランプ側の表面８２５は一般的に反射性であり、また一般的に球形の凸状ミラー部２１１に類似するやり方で光を楕円ランプ１１０に向かって光を逆反射させる。
【００５５】
別の実施形態においては、装置８２０が一般的に平面でよい。
【００５６】
幾つかの実施形態においては、可変の直径Ｄｏ’を調整するために、装置８２０が一般的に図８のシステムのユーザ用のデバイスを有することもできる。幾つかの実施形態においては、装置８２０のランプに面する表面が反射性である。幾つかの非制限的な実施形態においては、装置８２０がアイリス絞りを有する。それらの幾つかの実施形態においては、アイリス絞りが一般的に球形な部分である。
【００５７】
光学開口部２１３の可変の直径Ｄｏ’を変更することによって、図８のシステムのＦ数をＦ＝Ｆ２／Ｄｏ’に応じて変更することができる。したがって、比較的小さい直径Ｄｏ’のアパーチャでもって比較的大きいＦ数が得られる。これは入射部１２６に入射する光のコーンアングルを狭める効果を有し、これにより積分器１２５から光が案内される光変調器のような光学的な構成要素（例えばＤＭＤ）に関するコントラスト比が改善される。
【００５８】
非制限的な実施例においては、図２，３，４，６および９のシステムが光学プロジェクタのための発光システムを有する。それらの実施形態のうちの幾つかにおいては光学プロジェクタがアナログ光学プロジェクタを有し、別の実施形態においては光学プロジェクタがディジタル光学プロジェクタ、例えばChristie Digital Systems Canada, Inc., 809 Wellington St. N., Kitchener, Ontario, Canada N2G 4Y7によって製造されたディジタル光学プロジェクタを有する。
【００５９】
幾つかの実施形態においては、反射性の絞り２１０を楕円ランプ１１０と積分器１２５との間に設けるために適合させることができる。別の実施形態においては、例えば反射性の絞り２１０を楕円ランプ１１０のアパーチャに接着することによって、反射性の絞り２１０を楕円ランプ１１０に設けるために適合させることができる。それらの幾つかの実施形態においては、楕円ランプ１１０の熱から反射性の絞り２１０を保護し、且つ光線１５０の適切な光路を保証するために、適切なスペーサを設けることができる。
【００６０】
ここで図１０を参照すると、図１０には楕円ランプのＦ数を調整するための光学装置の別の実施形態が示されている。図１０においては、図１の楕円ランプ１１０および積分器１２５が概略的に光線１５０に沿って示されており、また同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。図１０においてはさらに、楕円ランプ１１０から放出され収束された光線の大きいコーンアングル部分の損失を回復するＦ数レンズ（以下ではＦＮＬと記す）１０１０が示されている。重要なことは、楕円ランプ側の表面１０１１が楕円ランプ１１０と対向するように、ＦＮＬ１０１０が軸方向において楕円ランプ１０１０に位置合わせされている場合には、ＦＮＬ１０１０は楕円ランプ１１０から放出され収束された光線を積分器１２５の入射部１２６へと反射、発散および収束させる。したがって、プロジェクタにおける照明リレー光学系の入力Ｆ数と整合させるために、楕円ランプ１１０のＦ数を効果的に調整することができる（例えば、上記のように０．８から１．３に調整することができる）。これによって、集光効率が増大し、結果としてプロジェクタの輝度が一層高くなる。
【００６１】
ＦＮＬ１０１０は一般的に、曲率Ｒ１の半径のランプ側の表面１０１１および曲率Ｒ２の半径の積分器側の表面１０１２を有する凹凸レンズまたは凹レンズを含む。図示されている実施形態において、Ｒ２はＲ１よりも小さく、したがってＦＮＬ１０１０はさらに、ランプ側の表面１０１１と積分器側の表面１０１２とを接続するコーナー部１０１３を有する。しかしながら、この実施形態はコーナー部１０１３によって殊に制限されるものではなく、ランプ側の表面１０１１および積分器側の表面１０１２を別の構造体によって接続することもできる。さらにＦＮＬ１０１０は厚さＴＬを有する。
【００６２】
さらに、ＦＮＬ１０１０における基準点は、楕円ランプ１１０のアパーチャに相対的な位置ＤＬに配置されている。幾つかの実施形態においては、ＦＮＬ１０１０における基準点は（図示されているように）ＦＮＬ１０１０の中心に配置されている。しかしながら、基準点をＦＮＬ１０１０のあらゆる適切な点、例えばランプ側の表面１０１１または積分器側の表面１０１２に配置することもできる。
【００６３】
ＦＮＬ１０１０はあらゆる適切な光学的な材料またはそれらの材料の組み合わせを有することができる。一般的に、ＦＮＬ１０１０は楕円ランプ１１０から生じる熱に耐えることができるべきである。適切な光学的な材料の非制限的な例として石英ガラス、Ｎ−ＢＫ７，ＶｙｃｏｒTMおよびＰｙｒｅｘTMが挙げられるが、材料はそれらに制限されるものではない。幾つかの実施形態においては、楕円ランプ１１０から生じる熱に耐えるためにシステムデザインがＮ−ＢＫ７を許容する限りにおいて、より高い光伝送のためにＮ−ＢＫ７を使用することができる。幾つかの実施形態においては、ＦＮＬ１０１０を通過するＵＶ光の伝送を阻止するために、レンズ側の表面１０１１にＵＶコーティングを施すことができる。これによりシステム内に別個のＵＶフィルタを設ける必要はなくなる。幾つかの実施形態においては、ＦＮＬ１０１０を介する光の伝送を増加させるために、積分器側の表面１０１２および／またはランプ側の表面１０１１に多層の反射防止コーティングを施すことができる。
【００６４】
実際には、楕円ランプ１１０のＦ数および楕円ランプの所望の有効Ｆ数が設定されていれば、図１０のシステムの作用とＤＬ，ＴＬ，Ｒ１，Ｒ２のようなパラメータとの関係を、例えば（ZEMAX Development Corporation, 3001 112th Avenue NE, Suite 202, Bellevue, WA 98004-8017 USAによる）ZEMAX(R) 、 (Optical Research Associates, 3280 East Foothill Boulevard, Suite 300 Pasadena, CA 91107-3103による) CODE V(R)、（Lambda Research Corporation, 25 Porter Rd, Littleton, MA 01460-1434 USAによる）OSLO(R) などの光学設計ソフトウェアを使用して求めることができる。そのような光学設計ソフトウェアを用いることにより、ＦＮＬ１０１０が楕円ランプ１１０に位置合わせされている状態で、楕円ランプ１１０のＦ数および楕円ランプ１１０の所望の有効Ｆ数を入力として使用して、ＦＮＬ１０１０のＤＬ，Ｒ１およびＲ２，ＴＬならびに入光１２６と楕円ランプ１１０の距離を決定することができる。さらには、幾つかのパラメータまたは全てのパラメータに制限を課すことができる。例えば、熱による損傷を防止するためにＦＮＬ１０１０が楕円ランプ１１０から離れるべき最小距離に関してＤＬを制限することができる。さらに、ＤＬ，ＴＬ，Ｒ１およびＲ２をシステム内で考慮される反射空間について制限することができる。例えば、入射部１２６とＦＮＬ１０１０との間の有利な最大距離および／または入射部１２６と楕円ランプ１１０との間の有利な最大距離を設定しても良い。そのような入力によって、光学設計ソフトウェアは図１０に示されているシステムを自由に設計することができる。ＦＮＬ１０１０を要求通りに製造することができる。
【００６５】
幾つかの実施形態においては、ランプ側の表面１０１１のＲ１は一般的に、楕円ランプ１１０から放出され集束された光線が（図示されているように）垂直またはほぼ垂直にランプ側の表面１０１１に入射し、集束された光線の屈折が積分器側の表面１０１２において生じるように選定されている。
【００６６】
図１０をさらに考察すると、図示されているこの実施形態においては、入射部１２６が楕円ランプ１１０の第２の焦点Ｆ２に配置されていないことが分かる。むしろ入射部１２６は、楕円ランプ１１０から距離ＦＬ離れた位置に示されているＦＮＬ１０１０の焦点に配置されている。入射部１２６の観点からすると、距離ＦＬは楕円ランプ１１０の有効焦点距離である。図１０において、第２の焦点距離Ｆ２は長手方向軸１１５に沿った楕円ランプ１１０からの距離Ｆ２として表されていることを言及しておく。
【００６７】
さらに、図１０においては図１による光線１５０ａおよび光線１５０ｂが示されている。図１と同様に、光線１５０ｂは小さいコーンアングルの光線を表し、光線１５０ａは楕円ランプ１１０から放出される最大のコーンアングルの光線を表す。しかしながらこの実施形態においては、光線がＦＮＬ１０１０によって屈折、発散および集束される。図１０においては、各光線１５０について２つの経路、すなわちＦＮＬ１０１０が設けられていない場合の光線１５０の経路（破線）と、ＦＮＬ１０１０が設けられている場合の光線１５０ａの経路（実線）とが図示されている。例えば、ＦＮＬ１０１０が設けられていない場合には、各光線１５０は（図示されているように破線の交点における）第２の焦点Ｆ２に集束される。ＦＮＬ１０１０が設けられている場合には、各光線１５０の屈折された部分は、楕円ランプ１１０から距離ＦＬ離れて位置する入射部１２６に集束される。光線１５０ａは屈折された部分１５０’ａを含み、また光線１５０ｂは屈折された部分１５０’ｂを含む。
【００６８】
光線１５０ａがＦＮＬ１０１０のランプ側の表面１０１１に入射する最大コーンアングルの光線を表すので、屈折された部分１５０’ａはＦＮＬ１０１０から放出される最大コーンアングルの光線を表す。さらに、屈折された部分１５０’ａは一般的にＦＮＬ１０１０から放出され、また一般的に長手方向軸１１５について対称的である大きいコーンアングルを規定する（図１３を参照されたい）。しかしながら、屈折された部分１５０’ａの経路１０５０が真っ直ぐ楕円ランプ１１０に向かって逆方向に追跡される場合には、経路１０５０と楕円ランプ１１０のアパーチャの交点は長手方向軸１１５からの距離Ｄ’／２を規定する。ここで再び入射部１２６の観点からすると、屈折された部分１５０’ａによって規定されるコーンは効果的に楕円ランプ１１０から放出されるように現れるが、楕円ランプ１１０のアパーチャは効果的に直径Ｄではなく直径Ｄ’を有するように現れる。したがって、楕円ランプ１１０の有効Ｆ数／ＦＮＬ１０１０システムはＦＬ／Ｄ’である。
【００６９】
したがって、プロジェクタシステムにおける積分器１２５および／または照明リレー光学系および／または光変調器により良好に適合させるために、ＦＮＬは楕円ランプ１１０のＦ数をＦ２／ＤからＦＬ／Ｄ’に効果的に調整することができ、システムの総集光効率は高まる。さらには、各用途に応じて、ＦＮＬ１０１０に類似する適切なＦＮＬを選択することによって、楕円ランプ１１０のＦ数を効果的且つ自由に調整することができる。また、ＦＮＬ１０１０と位置合わせされていれば（すなわち図１とは異なり図４）、積分器１２５に入射する集束された光線のコーンアングルはより小さくなるので（すなわち比較的大きいＦ数に起因する）、ＦＮＬ１０１０を使用するプロジェクタのコントラスト比は、光変調器（例えばディジタルマイクロミラーデバイスまたはＤＭＤ）からのオン状態の光路における光とオフ状態の光路における光の重畳が低減されていることに基づき改善される。
【００７０】
非制限的な実施例においては、照明リレー光学系のＦ数と整合させるために楕円ランプ１１０のＦ数を調整することができる。特定の非制限的な実施形態においては、入力Ｆ数は１．３であり、楕円ランプ１１０のＦ数は０．８である。したがって、適切なＲ１，Ｒ２および適切なＦＬを選択することによって楕円ランプ１１０のＦ数が１．３に効果的に調整されるようＦＮＬ１０１０を構成することができる。これによって、光スループットが増大し、結果としてプロジェクタの輝度が一層高くなる。同様に、積分器１２５における集光効率が高まるので、ＦＮＬ１０１０の使用は楕円ランプ１１０および光変調器の中間にある照明リレー光学系に関する入力Ｆ値の使用を改善する。
【００７１】
ここで図１１を参照すると、図１１には非制限的な実施形態による、ＦＮＬ１０１０および楕円ランプの斜視図が示されている。図１１において、楕円ランプ１１０は部分的に断面図で示されている。
【００７２】
図１２は、非制限的な実施形態による、一般的に位置合わせされている楕円ランプ１１０およびＦＮＬ１０１０の側面図を示し、ここで楕円ランプ１１０は断面図で示されている。
【００７３】
ＦＮＬ１０１０の性能を実証するために、２つの非制限的なモデルが作成された。第１のモデルは図５に示したモデルに類似するものであり、積分器１２５の入射部１２６を表す矩形のアパーチャ５１０に位置合わせされている楕円ランプ１１０を有するが、ＦＮＬ１０１０は有していない。しかしながらこのモデルにおいては、楕円ランプ１１０からのＵＶ光を排除するために、ＵＶフィルタが楕円ランプ１１０の前方に配置されている。図１３は、ＦＮＬ１０１０に位置合わせされている楕円ランプの光線を図示したものである。第２のモデルは図１３に類似し、矩形のアパーチャ５１０が焦点に設けられている。第１のモデルと比較すると、各モデルにおけるＵＶフィルタはＦＮＬ１０１０に置換され、光源は（例えば図１および図１０に示されているように）点光源としてではなく、面光源として設計されている。
【００７４】
各モデルにおいて、楕円ランプ１１０のＦ数は０．８であり、矩形のアパーチャ５１０は集光Ｆ数が１．３である６．８×５．８５ｍｍの寸法を有する。各モデルにおいて、矩形のアパーチャ５１０は適切な焦点位置にあり、積分器１２５の入射部１２６を表す。
【００７５】
さらに図１３には、楕円ランプ１１０から放出された光５２０の集束されたコーンが示されており、また（楕円ランプ１１０と組み合わされて）ＦＮＬ１０１０から放出された光１３２０の集束されたコーンも示されている。光１３２０の集束されたコーンは楕円ランプ１１０から放出された光５２０の集束されたコーンの角度よりも小さいコーンアングルを有する。
【００７６】
１つの非制限的な実施例においては、図１０〜１３のシステムは光学プロジェクタのための発光システムを有する。それらの幾つかの実施形態においては光学プロジェクタがアナログ光学プロジェクタを有し、別の実施形態においては光学プロジェクタがディジタル光学プロジェクタ、例えばChristie Digital Systems Canada, Inc., 809 Wellington St. N., Kitchener, Ontario, Canada N2G 4Y7によって製造されたディジタル光学プロジェクタを有する。
【００７７】
図１４は、２つのモデルに関する、矩形のアパーチャ５１０を介する光分布と角度との関係を示す。楕円ランプ１１０に位置合わせされているＦＮＬ１０１０により、光分布は楕円ランプ１１０単独の場合に比べてより小さい角度にシフトする。したがって、平均してより多くの光が１．３の入力Ｆ数を有する照明リレー光学系において収集される。図１５は、２つのモデルの累積的なスループット（すなわち図１４の曲線の積分）と角度との関係を示す。楕円ランプ１１０に位置合わせされているＦＮＬ１０１０によって、楕円ランプ１１０の効果的な半角が、ＦＮＬ１０１０を用いない場合の３０°よりも大きい半角から約２１°に調整される。したがって、楕円ランプ１１０のＦ数が比較的低いＦ数（０．８）から比較的大きいＦ数（１．３）に調整されれば、楕円ランプ１１０から放出される光のコーンアングルは比較的大きいコーンアングル（＞３０°）から比較的小さいコーンアングル（〜２１°）に調整される。
【００７８】
表２には、Lambda Research Corporation, 25 Porter Rd, Littleton, MA 01460-1434, USAのTraceProのようなレイトレーシング照明ソフトウェアを用いて記録された２つのモデル（すなわち、楕円ランプ１１０に位置合わせされているＦＮＬ１０１０を用いないモデルおよび楕円ランプ１１０に位置合わせされているＦＮＬ１０１０を用いるモデル）の集光効率の利得が示されている。楕円ランプ１１０から放出される光は２１２５１ルーメンに設定された。位置合わせされたＦＮＬ１０１０を用いずに矩形のアパーチャ５１０を介して放出された光については１２４６０ルーメンが測定され、これに対し位置合わせされたＦＮＬ１０１０を用いて矩形のアパーチャ５１０を介して放出された光については１５１４０ルーメンが測定された。換言すれば、図１０〜１３に示されているような位置合わせされたＦＮＬ１０１０を用いることにより、２１．５％の集光効率の増加が達成された。
【表２】
2010045032.tif 000004
【００７９】
さらに、集光効率をより高くするために、プロジェクタのコントラスト比を高めることができる。さらに図１４には、ＦＮＬ１０１０が位置合わせされている場合には、楕円ランプ１１０から放出される光のピークは１５°から１３°にシフトすることが示されている。したがって、より多くの光のコーンアングルが小さくなり、プロジェクタ内でのオン状態の光とオフ状態の光が重畳する量は最小にされる。
【００８０】
図１６は、積分器７２５に類似する積分器１６２５の２つの入射部に焦点合わせされている、楕円ランプ１１０に類似する２つの楕円ランプ１６１０を有するプロジェクタの集光システムの概略図を示す。積分器１６２５は各楕円ランプ１６１０からの光を各楕円ランプ１６１０の光出力経路に対して垂直に照明リレー光学系１６５０へと案内し、続いてこの照明リレー光学系１６５０は光を拡大し、光変調器１６５５へと光を案内する。各楕円ランプ１６１０と積分器１６２５の対応する各入射部の配置構成は一般的に従来技術にしたがう。これとは異なり図１７は、プロジェクタの集光効率を改善するために、ＦＮＬ１０１０に類似するＦＮＬ１７１０を図１６のシステムにどのように組み込むことができるかを示す。各システムの設計において、図１６のデュアルランププロジェクタでは７７３９ルーメンしか達成できないことが分かった。これとは異なり、図１７に示されているように、ＦＮＬ１７１０が楕円ランプ１６１０のＦ数を１．３に効果的に調整するために使用される場合には、総スクリーンスループットが９４８２ルーメンになり、前述のものよりも２２．５％明るくなる。
【００８１】
１つの非制限的な実施例においては、図１０〜１３のシステムは光学プロジェクタのための発光システムを有する。それらの幾つかの実施形態においては光学プロジェクタがアナログ光学プロジェクタを有し、別の実施形態においては光学プロジェクタがディジタル光学プロジェクタ、例えばChristie Digital Systems Canada, Inc., 809 Wellington St. N., Kitchener, Ontario, Canada N2G 4Y7によって製造されたディジタル光学プロジェクタを有する。
【００８２】
幾つかの実施形態においては、ＦＮＬ１０１０を楕円ランプ１１０と積分器１２５との間に設けるために適合させることができる。別の実施形態においては、例えばＦＮＬ１０１０を楕円ランプ１１０のアパーチャに接着することによって、ＦＮＬ１０１０を楕円ランプ１１０に設けるために適合させることができる。それらの実施形態の内の幾つかの実施形態においては、楕円ランプ１１０の熱からＦＮＬ１０１０を保護し、また光線１５０の適切な光路を保証するために、適切なスペーサを設けることができる。
【００８３】
ここで図１８を参照すると、この図１８には非制限的な実施形態による積分器７２５が示されている。積分器７２５は光を積分ないし統合するためのボディ１８１０を有し、このボディ１８１０は長さＬを有する。幾つかの実施形態において、長さＬはボディ１８１０に入射する光の積分に適している。積分器はまた出光端部１８１５を有する。さらに積分器７２５は、第１のランプ１８４０ａからボディ１８１０への光を受光するための第１の入光装置１８２０を含む。第１の入光装置１８２０は第１の入光面１９１０ａを有する（さらなる詳細に関しては図１９を参照されたい）。第１の入光装置１８２０は出光端部１８１５から遠位の位置に設けられている。さらに積分器７２５は、第２のランプ１８４０ａからボディ１８１０への光を受光するための第２の入光装置１８３０を有する。第２の入光装置１８３０は第２の入光面１９１０ｂを有する。第２の入光装置１８３０は、第１の入光面１９１０ａに対して一般的に垂直の方向において第１の入光装置１８２０から横方向にずらされているので、ランプ１８４０ａからの光およびランプ１８４０ｂからの光は入光装置１８２０および１８３０を介して別個に入射し、出光端部１８１５から射出される。したがって、各入光装置１８２０および１８３０はそれぞれ、積分器７２５の約半分の断面領域しか占有しない。
【００８４】
幾つかの実施形態においては、図２３および図２４を参照しながら以下において説明するように、出光端部１８１５は中空トンネル１８６０の入口領域に接合されているか、内部に進入している。中空トンネル１８６０の実施例は本出願人のUS Patent 6,205,271に開示されているので、この参照により本願に取り入れられるものとする。一般的に中空トンネル１８６０は、積分器７２５の出光端部１８１５の奥にある焦点面へと出光端部１８１５を伸ばすための平坦な内部反射壁表面を有し、したがって長さＬを短縮することができる。
【００８５】
図１９は、非制限的な実施形態による積分器７２５の斜視図を示し、図１８と同一の構成要素には同一の参照番号を付している。図１９からは、幾つかの実施形態においては第１の入光面１９１０ａおよび第２の入光面１９１０ｂが同一の方向に向けられており、第２の入光装置１８３０がさらにボディ１８１０に沿って出光端面１８１５の方向にずらされており、各ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂ（図１８を参照されたい）をボディ１８１０に沿って相互にずらして、積分器７２５の同一の側に配置できることが分かる。実際には、ボディ１８１０に沿って相互にずらされている第１の入光装置１８２０および第２の入光装置１８３０は一般的に、第１の入光面１９１０ａおよび／または第２の入光面１９１０ｂに対して垂直な方向において、相互に横方向にずらされている第１の入光装置１８２０および第２の入光装置１８３０によって実現される。したがって、積分器７２５およびランプ１８４０ａおよび１８４０ｂが（例えば図７に類似する）プロジェクションシステムに組み込まれる場合には、ランプ１８４０ａおよびランプ１８４０ｂをそれらのランプの結合熱出力が非局在化される距離だけ離すことができる。さらには、積分器７２５の同一の側における各ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂは一般的に適切に物理的に配置されており、これによりランプの一方または両方に焼損が生じた際のランプ１８４０ａおよび１８４０ｂへの接近が容易になる。これによりプロジェクタの設計がさらに簡略化される。
【００８６】
再び図１９を参照すると、幾つかの実施形態において、ボディ１８１０は第１の入光装置１８２０から出光端部１８１５へと延びる第１のセクション１９２０と、第２の入光装置１８３０から出光端部１８１５へと延びる第２のセクション１９３０とを有する。幾つかの実施形態においては、第１のセクション１９２０が第２のセクション１９３０よりも長い。別の実施形態においては、第１のセクション１９２０および第２のセクション１９３０は長さＬに沿って相互に光学的に結合されている。これにより各入光装置１８２０および１８３０に入射する光をボディ１８１０内で混合することができる。幾つかの実施形態においては、第１のセクション１９２０および第２のセクション１９３０を少なくとも１つの機械的な留め具（図示せず）を介して相互に固定することができる。
【００８７】
しかしながら、図２０および図２１に示されているように、別の実施形態ではボディ１８１０が単一のセクションを有する。幾つかの実施形態においては、第１のセクション１９２０および第２のセクション１９３０が適切な光学的なエポキシおよび／または適切な光学的なセメントを介して相互に接着され、第１のセクション１９２０および第２のセクション１９３０が光学的に相互に結合されることによって単一のセクションを形成することができる。別の実施形態においては、適切な材料からボディ１８１０を製造することによって、および／または、適切なモールドを使用することによって単一の部品を形成することができる。ボディ１８１０が単一のセクションを有する実施形態においては、機械的な留め具の使用は効果的に除外され、またさらに、ボディ１８１０は、各ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂからの光を中空トンネル１８６０への入射の前に予め積分するための光事前混合領域を有する。さらに幾つかの実施形態においては、図２０ｂおよび図２１ｂにおける実施例のように、出光端面１８１５の出口面２１１０をプロジェクタにおけるリレー光学系の物体平面として使用することができ、また中空トンネル１８６０を省略することができる。
【００８８】
図１８から図２１に示されている実施形態においては、各入光装置１８２０および１８３０は、第１の入光面１９１０ａおよび第２の入光面１９１０ｂとそれぞれ一致する入射面を備えたプリズムを有し、また傾斜面が入射面と対向するので、光を入光面に入射させ、傾斜面から出光端部１８１５へと反射させることができる。幾つかの実施形態においては、傾斜面が、入射面に垂直な入光経路を有する角度、すなわち少なくとも１つの総内部反射角度を成す。換言すれば、入射面に垂直の方向でプリズムに入射する光が傾斜面から出光端部１８１５へと反射される。
【００８９】
幾つかの実施形態においては、傾斜面が光を出光端部１８１５へと反射させるためのリフレクタを含む。リフレクタは金属コーティング部、誘電性コーティング部、ミラーおよびコールドミラーのうちの少なくとも１つを有することができる。所定の用途に適したコーティング部を選択することができる。例えば、ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂが低出力ランプである場合には、金属コーティング部がランプ１８４０ａおよび１８４０ｂによって生成される熱を効果的に処理することができ、また９８％より大きい光反射率を提供することができる。しかしながら、ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂが高出力ランプである場合には、ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂによる高熱を処理するために誘電性コーティング部を選択するほうが良い。幾つかの実施形態においては、ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂからボディ１８１０への赤外線光の反射を低減するために、コールドミラーコーティング部は有効な候補である。
【００９０】
幾つかの実施形態においては、傾斜面が４５°の平坦面を有する角度を成す。例えば、積分器７２５が第１のセクション１９２０および第２のセクション１９３０を有する実施形態においては、第１のセクション１９２０および第２のセクション１９３０のいずれも光路の折り畳みのために、（それぞれの入光面１９１０の近傍における）入光端部において４５°の切断面（chop）を有することができる。したがって、それらの実施形態においては、各入光装置１８２０および１８３０に関連する各プリズムがボディ１８１０に組み込まれている。その種の装置を、ボディ１８１０が単一のセクションを有する実施形態にも組み込むことができる。
【００９１】
しかしながら、他の実施形態においては、各入光装置１８２０および１８３０に関連する各プリズムがボディ１８１０とは別個の構成要素であってもよい。その種の実施例は図２５に示されており、下記において説明する。それらの幾つかの実施形態においては、各プリズムをボディ１８１０に光学的に結合させることができ、例えば適切な光学的なエポキシおよび／または適切な光学的なセメントを介して結合させることができる。
【００９２】
ここで図２２を参照すると、図２２には積分器７２５に類似する積分器２２２５の非制限的な実施形態が示されており、同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。それらの実施形態においては、積分器２２２５はボディ１８１０、第１の入光装置１８２０および第２の入光装置１８３０を有する。しかしながら、第２の入光装置１８３０は積分器２２２５の出光端部１８１５に配置されているプリズムを有し、光はプリズムの傾斜面によって反射され、出光端部１８１５から射出される。光の積分は第２の入光装置１８３０内で行われる。しかしながら、プリズム２２３０の出口面は実質的に出光端部１８１５と面一なので、プリズム２２３０の出口面を介してプリズム２２３０から射出される光はボディ１８１０によって積分されない。しかしながら、第２の入光装置１８３０がボディ１８１０と光学的に結合されている実施形態においては、ボディ１８１０に隣接する壁を介して入光装置１８３０から射出される光の積分をボディ１８１０内で行うこともできる。その種の実施形態は一般的に、２つのランプ１８４０ａおよび１８４０ｂからの光のさらなる積分を保証するための中空トンネル１８６０に関連してプロジェクタに組み込むことができる。択一的に、中空トンネル１８６０を積分ロッドに置換することができる。構成素子２２４０は、ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂによる積分器２２２５の加熱を阻止するために、プロジェクタシステムにおいて使用するための選択的な赤外線フィルタを有する。
【００９３】
中空トンネル１８６０を含む実施形態を再び参照すると、幾つかの実施形態においては、図２３に示されているように出光端部１８１５を中空トンネル１８６０に挿入するために適合させることができる。挿入領域は一般的に参照番号２３１０によって示唆されている。それらの実施形態においては、中空トンネル１８６０が積分器７２５を介する光の伝播の拡張部として機能するので、積分器７２５と中空トンネル１８６０との間における光損失のリスクが低減される。
【００９４】
図２４に示されているような別の実施形態においては、積分器７２５の出光端部１８１５を中空トンネル１８６０と面一にすることができる。それらの実施形態においては、中空トンネル１８６０および／または積分器７２５を相互に回転について適合させることができる。中空トンネル１８６０の出口面は一般的に、プロジェクタに統合されている場合には、照明リレー光学系の物体平面として機能し、この物体平面が光変調器（例えばＬＣＤまたはＤＭＤ）にマッピングされるので、中空トンネル１８６０の回転により出口面と光変調器を位置合わせすることができる。幾つかの実施形態においては、回転の程度は数ミクロンのオーダにある。
【００９５】
図２５は、積分器７２５に類似する積分器２５２５の別の非制限的な実施形態を示すが、それらの実施形態においては各入光装置１８２０および１８３０の第１の入光面１９１０ａおよび１９１０ｂはそれぞれ反対の方向に向けられているので、各ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂを積分器２５２５の対向する面に配置することができる。したがって、図１８に示されているように同一の方向に積分器２５２５を向ける代わりに、ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂは反対の方向に向けられている。これにより、ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂを相互に相対的にどこに配置することができるかについての多様性が提供される。
【００９６】
図２６は、ボディ１８１０に類似する、入射した光を積分するボディ２６１０を有する積分器２６２５の非制限的な別の実施形態を示し、ボディ２６１０は出光端部１８１５に類似する出光端部２６１５を有する。積分器２６２５はさらに第１の入光装置２６２０および第２の入光装置２６３０を有し、各入光装置２６２０および２６３０は入光装置１８２０および１８３０と同様のやり方で、相互に相対的に配置されている。しかしながら、各入光装置２６２０および２６３０はミラー２６２２を有し、ミラー２６２２の反射面は入光装置２６２０および２６３０の入光面２６５０を含む。各ミラー２６２２はボディ２６１０の対応する受光面２６２６に対して、対応するランプ２６４０ａおよび２６４０ｂからの光がミラー２６２２から対応する受光面２６２６へと反射される角度に位置決めされている。各受光面２６２６は一般的に出光端部２６１５の出口面に対して実質的に平行であるので、受光面２６２６に入射する光はボディ２６１０に沿って伝播されると共に積分され、出光端部２６１５から射出される。
【００９７】
したがって、それらの実施形態においては、経路を折り畳むために積分器７２５の傾斜面を使用する代わりに、ミラー２６２２が使用される。ミラー２６２２は上述のように、種々の用途に依存して、コーティングされた誘電性のミラーまたは金属性のミラーまたはコールドミラーでよい。それらの実施形態を、積分器７２５の傾斜面のコーティングが存在しうる過度の熱に起因して適しておらず、またより良好なＩＲ光管理が所望される高出力の用途に使用することができる。先行の実施形態と同様に、出光端部２６１５を、中空トンネル１８６０に類似する中空トンネル２６６０の入力領域と接合することができるか、入力領域に挿入することができる。さらに、幾つかの実施形態においては、第１の入光装置２６２０および第２の入光装置２６３０の内の一方がミラーを有し、他方がプリズムを有する。
【００９８】
さらに、図２６にはCermax Xeランプとしてのランプ２６４０ａおよび２６４０ｂが示されている。楕円ランプ（例えばランプ１８４０ａおよび１８４０ｂ）を図７，８，１６，１７，１８，２２および２５に示したが、以下において説明する積分器の実施形態とともに使用できるランプのタイプは特に制限されていない。したがって、あらゆる適切なランプを以下において説明する積分器のあらゆる実施形態に使用することができ、それらのランプには上述のようにCermax Xeランプ、楕円リフレクタを有するＵＨＰランプ、放物面反射器を有するランプ（積分器の入口面１９１０に光を集束させるための付加的な集光レンズを伴う）が含まれるが、それらに制限されるものではない。
【００９９】
積分器７２５の性能を実証するために、２つの非制限的なモデルが作成された。第１のモデルにおいては、積分器７２５に類似するが、入光装置１８２０に類似する入光装置を１つだけ有する第１の積分器が設計された。したがって、ただ１つの入光装置は入光装置１８２０の２倍の領域を有している。換言すれば、設計された第１の積分器における入光装置は第１の積分器の横断面の領域全体を占有している。第１のモデルにおいては、単一のランプ（ランプ１８４０ａに類似する）からの光が入光装置に入射する（すなわち単一のランプシステム）。第２のモデルにおいては、ランプ１８４０ａおよび１８４０ｂに類似する２つのランプからの光が各入光装置１８２０および１８３０にそれぞれ入射する積分器７２５が設計された（デュアルランプシステム）。各モデルにおいて、光はそれぞれの積分器から放射され、中空管１８６０へと入射する。図２７は、第２のモデルによる、デュアルランプ積分器（積分器７２５）に入射する２つのランプから放出される光を図示したものである。
【０１００】
表３には各モデルの結果が示されている。
【表３】
2010045032.tif 000005
【０１０１】
表３からは、各モデルにおける各ランプが２１，５７９ルーメンの光を放出したとことが分かる。したがって、２１，５７９ルーメンの光が単一のランプ積分器に入射し、中空トンネル１８６０からは１６，６２９ルーメンの光が射出されたので、結合効率は７７．０６％である。さらに、４３，１５８ルーメンの光（例えば２×２１，５７９＝４３，１５８）がデュアルランプ積分器（積分器７２５）に入射し、各入光装置１８２０および１８３０に２１，５７９ルーメンの光が入射する。このモデルにおいては、中空トンネル１８６０から２８，０２４ルーメンの光が射出されたので、結合効率は６４．９３％である。したがって、デュアルランプ積分器は単一のランプ積分器の光の１．６９倍の光を放出した。これは、（１．４倍の倍率器を基礎とする）従来のシステムの利得を２０％以上上回る利得を表す。
【０１０２】
さらにこのモデルにおいては、各入光装置の前面に光が集束されるように、２つの光源が相互に平行に設けられている。光は伝播、反射され、それぞれの積分器および中空トンネルを通過する。各積分器の出光端部はいずれも面一であり、中空トンネルに取り付けられている。デュアルランプ積分器においては、２つのランプからの光の事前積分が行われ、中空トンネルはさらに光の事前積分のために使用される。この組み合わせにより９０％のより均一な像を生成することができる。
【０１０３】
デュアルランプ積分器による事前積分に基づき、中空トンネルを短くすることができる。前述のものでは、中空トンネルが５０〜６０ｍｍの範囲にあった。このデュアルランプ積分器および中空トンネルの配置構成でもって、４０ｍｍの長さの中空トンネルはプロジェクタ内の光変調器およびスクリーンに投影される像に効果的な均一性をもたらすことができる。トンネルの長さが短いことに基づき、ミラー表面での不完全な反射に起因する光損失を低減することができる。
【０１０４】
本明細書において説明する積分器の実施形態では、積分器に２つ以上の入光装置を設けることによって、２つ以上のランプから積分用のボディへの光を受光することができると解される。例えば、所定の積分器の横断面を横方向において、光積分器が所望されるランプの数に等しい数の領域に分割することができる。各領域には入光装置１８２０および／または入光装置２６２０に類似する入光装置を設けることができる。さらに、各入光装置を積分器のボディに沿って（例えば積分器７２５のボディ１８１０に沿って）相互にずらすことができる。したがって、ここで説明する積分器の実施形態は、積分器に入光装置が少なくとも２つ組み込まれることにのみ制限される。さらには、各入光装置の幾つかの入光面をそれぞれ相互に反対方向に向けることができ、各入光装置の幾つかの入光面をそれぞれ相互に同一の方向に向けることができる。
【０１０５】
例えば、図２８ａおよび２８ｂに示されているように、積分器２７２５は入光装置２７２０ａ，２７２０ｂおよび２７２０ｃを有し、各入光装置はそれぞれ入光面２７３０ａ，２７３０ｂおよび２７３０ｃを有する。各入光装置２７２０ａ，２７２０ｂおよび２７２０ｃはボディ２７１０に沿って相互にずらされており、また入光面２７３０ａ，２７３０ｂおよび２７３０ｃに垂直の方向２７４０において相互に横方向にずらされている。図２８ａは、入光面２７３０ａ，２７３０ｂおよび２７３０ｃと向かい合う方向から見た積分器２７２５を示し、これに対し図２８ｂは、方向２７４０に垂直の方向から見た積分器２７２５を示し、入光装置２７２０ａが入光装置２７２０ｂおよび２７２０ｃの前に示されている。
【０１０６】
図２８ｂからは、各入光面２７３０ａ，２７３０ｂおよび２７３０ｃが同一の方向に向けられているので、ランプ１８４０ａ，１８４０ｂおよび１８４０ｃを積分器２７２５の同一の側に配置できることが分かる。
【０１０７】
しかしながら、各入光面２７３０ａ、２７３０ｂおよび２７３０ｃが向けられている方向は殊にこれに制限されていない。例えば、ここで図２９ａおよび２９ｂを参照すると、図２９ａおよび２９ｂには積分器２７２５に類似し、ボディ２８１０を有する積分器２８２５が示されており、同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。図２９ａおよび図２９ｂに示されているように、１つまたは複数の入光面２７３０ａ，２７３０ｂおよび２７３０ｃを反対の方向に向け、１つまたは複数のランプ１８４０ａ，１８４０ｂおよび１８４０ｃをボディ２８１０に沿って積分器２８２５の対向する側に配置することができる。図２９ａは、入光面２７３０ａおよび２７３０ｃと向かい合う方向から見た積分器２８２５を示し、これに対し図２９ｂは、方向２７４０に垂直の方向から見た積分器２８２５を示し、入光装置２７３０ｂが入光装置２７２０ａおよび２７２０ｃの前に示されている。
【０１０８】
図２９ａおよび図２９ｂからは、入光面２７３０ｂが入光面２７３０ａおよび２７３０ｂとは反対の方向に向けられていることが分かる。したがって、ランプ１８４０ｂをランプ１８４０ａおよび１８４０ｃとは反対の側に配置することができる。これによりボディ２８１０をボディ２７１０に比べて短くすることができるので、材料が節約され、したがってコストも削減される。
【０１０９】
一般的に、積分器２７２５および２８２５はさらに、任意の数のランプからの光を受光することができる。例えば、ここで図３０を参照すると、図３０は積分器２９２５の非制限的な実施形態を示し、この積分器２９２５は図２９ａおよび２９ｂの入光装置２７２０に類似する４つの入光装置２９２０ａ〜２９２０ｄを介して４つのランプ１８４０ａ〜１８４０ｄからの光を受光することができる。各入光装置２９２０ａ〜２９２０ｄはそれぞれ入光面２９３０ａ〜２９３０ｄを有する。入光装置２９２０ｃおよび２９２０ｄはボディ２９１０に沿って入光装置２９２０ａおよび２９２０ｂからずらされている。各入光装置２９３０ａおよび２９３０ｂは、図３０の平面図に示されているように、入光面２９３０に対して垂直な方向２９４０において相互に横方向にずらされている。しかしながら、入光装置２９２０ａおよび２９２０ｂの対および２９２０ｃおよび２９２０ｄの対はそれぞれボディ２９１０に沿って位置合わせされており、反対方向に向けられてはいるが、対向しているランプの対（１８４０ａ／１８４０ｂおよび１８４０ｃ／１８４０ｄ）をボディ２９１０に沿って配置することができる。
【０１１０】
図３１に示されているような別の非制限的な実施形態においては、積分器３０２５は図２９ａおよび２９ｂの入光装置２７２０に類似する４つの入光装置３０２０ａ〜３０２０ｄを介して４つのランプ１８４０ａ〜１８４０ｄからの光を受光することができる。各入光装置３０２０ａ〜３０２０ｄはそれぞれ入光面３０３０ａ〜３０３０ｄを有する。入光装置３０２０ｃおよび３０２０ｄはボディ３０１０に沿って入光装置３０２０ａおよび３０２０ｂからずらされている。入光装置３０２０ｃは、図３１の平面図に示されているように、入光面３０３０に対して垂直な方向３０４０において入光装置３０２０ａから横方向にずらされている。さらに、入光装置３０２０ｄは、図３１の平面図に示されているように、入光面３０３０に対して垂直な方向３０４０において入光装置３０２０ｂから横方向にずらされている。しかしながら、入光装置３０２０ａおよび３０２０ｂの対および３０２０ｃおよび３０２０ｄの対はそれぞれボディ３０１０に沿って位置合わせされており、さらに、入光面３０３０に垂直な方向において（および／またはランプ１８４０から入射する光に平行な方向において）相互にずらされており、反対方向に向けられてはいるが、対向しているランプの対（１８４０ａ／１８４０ｂおよび１８４０ｃ／１８４０ｄ）をボディ３０１０に沿って配置することができる。実質的に、積分器３０２５は背中合わせに配置されている２つの積分器７２５を統合したものに類似する。
【０１１１】
当業者であれば、本明細書において説明した各積分器に関連する入光装置の数は殊に制限されていないことが分かる。当業者であれば、実施形態に関してさらに別の択一形態および修正形態が可能であり、また上記の実施形態および実施例は１つまたは複数の実施形態を説明するものに過ぎないことが分かる。したがって、本願発明の範囲は特許請求の範囲に記載の事項によってのみ制限されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８ａ】
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【図２８ｂ】
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【図２９ａ】
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【図２９ｂ】
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【図３０】
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【図３１】
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