(57)【要約】【課題】発光効率の良いアークランプを用いて、小型で、明るく平行度の高い出射光を取得可能な照明装置を有する液晶プロジェクタを提案すること。【解決手段】液晶プロジェクタの照明装置１は、アークランプ２の２つの発光点のうち、一方の発光点ＬＢから放射された光を補助ミラー４によって他方の発光点ＬＡの近傍位置Ｐに集光させることにより、アークランプ２を実質的に点光源ランプとして取り扱えるようにしている。大型の放物面反射鏡を用いなくても、明るく、平行度の高い出射光を得ることができ、装置自体の小型化を図ることができる。また、偏光変換装置を有している場合には偏光変換効率の低下を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行光を出射する照明装置を有している液晶プロジェクタにおいて、
前記照明装置は、アークランプと、当該アークランプが取り付けられている放物面反射鏡と、前記アークランプから放射された光の一部を前記放物面反射鏡に導く補助ミラーとを備えており、
前記アークランプは、放物面反射鏡の焦点位置に一致している第１の発光点と、当該アークランプのランプ光軸の方向において一定の間隔を開けて前記第１の発光点と対向している第２の発光点を備えており、
前記補助ミラーは、前記アークランプの発光部の一部を覆う反射面を備えており、
当該反射面は、前記第２の発光点からの光を、前記第１の発光点と前記第２の発光点の間の中心位置に対して当該第１の発光点の側に片寄った位置に集光させるように構成されていることを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項２】
請求項１において、
前記補助ミラーの反射面は、前記アークランプの発光部の一部を覆う半楕円反射面であることを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記照明装置から出射された平行光を２種類の偏光光束に分離し、一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の方向に揃えて１種類の偏光光束とする偏光変換装置を有していることを特徴とする液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶プロジェクタに関し、特に、特定の偏光成分のみを用いるように構成されている液晶プロジェクタに組み込むのに適した照明装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶表示装置を用いた大型表示装置が注目されている。この種の装置に用いられる照明装置は、一般的に、ランプと、このランプからの光を平行光として出射可能な放物面反射鏡とを有する構成となっており、より明るい光を出射でき、また、装置自体を小さくすることが求められている。
【０００３】
より明るい出射光を得るために、ランプから出射された光を漏れなく放物面反射鏡に導けるように、補助ミラーが装着された構成の照明装置が特許文献１（特開平４−１４０３２号公報）および特許文献２（特開平４−５３９２６号公報）に開示されている。
【０００４】
これらの特許文献に開示されている照明装置では、放物面反射鏡における射出開口の縁部分の近傍に補助ミラーが配置されており、ランプから放射された光のうち、放物面反射鏡に至らずに直接外部に漏れ出た光を補助ミラーによって放物面反射鏡に戻すことができるようになっている。また、ランプの発光部全体を一つの発光点として取り扱い、この発光部に放物面反射鏡の焦点位置を一致させ、出射光の平行度を高めている。
【特許文献１】特開平４−１４０３２号公報
【特許文献２】特開平４−５３９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の照明装置では、ランプから放射された光を確実に利用するには、放物面反射鏡および補助ミラーの双方を大きくする必要がある。このため、照明装置自体が大型化するという問題点がある。
【０００６】
補助ミラーを使わずに、より明るい出射光を得るための対策としては、液晶プロジェクタに組み込まれている照明装置に見られるように、発光効率の高い高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等のアークランプを採用することが挙げられる。
【０００７】
しかしながら、アークランプは、アーク長を長くして、大きなワット数値の電力を供給することにより発光効率のアップが図られる。これは出射光の明るさ（総発光量）を増加するには有効であるが、液晶プロジェクタのように、小さなデバイス（液晶ライトバルブ）を照明するには不利である。
【０００８】
すなわち、発光効率が高められたアークランプを用いる場合には、光路の倍率計算などから長い焦点距離を有する大型の放物面反射鏡が必要となる。この結果、放物面反射鏡の射出開口が大きくなるので、得られる出射光の径も大きくなる。このような径の大きな出射光を効率良くデバイス（液晶ライトバルブ）に導くためには、デバイスに対する出射光の入射角を大きくする必要がある。入射角を大きくすると、デバイスからの光束をスクリーン等に効率良く投写するためには、Ｆナンバーの大きな明るい投写レンズを採用しなければならない。このような投写レンズは大型で、しかも、高価であるので、装置（液晶プロジェクタ）の大型化と共にコストアップの要因となる。また、大型の放物面反射鏡を用いると照明装置自体が大型化するので、この点からも照明装置が組み込まれた装置の大型化を招いてしまう。
【０００９】
本発明の課題は、上記の点に鑑みて、発光効率の良いアークランプを用いた照明装置を備え、当該照明装置の小型化、および、明るく平行度の高い出射光の取得を可能とした液晶プロジェクタを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、平行光を出射する照明装置を有している液晶プロジェクタにおいて、
前記照明装置は、アークランプと、当該アークランプが取り付けられている放物面反射鏡と、前記アークランプから放射された光の一部を前記放物面反射鏡に導く補助ミラーとを備えており、
前記アークランプは、放物面反射鏡の焦点位置に一致している第１の発光点と、当該アークランプのランプ光軸の方向において一定の間隔を開けて前記第１の発光点と対向している第２の発光点を備えており、
前記補助ミラーは、前記アークランプの発光部の一部を覆う反射面を備えており、
当該反射面は、前記第２の発光点からの光を、前記第１の発光点と前記第２の発光点の間の中心位置に対して当該第１の発光点の側に片寄った位置に集光させるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
前記補助ミラーの反射面としては、前記アークランプの発光部の一部を覆う半楕円反射面とすることができる。
【００１２】
また、前記照明装置から出射された平行光を２種類の偏光光束に分離し、一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の方向に揃えて１種類の偏光光束とする偏光変換装置を有していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、アークランプの２つの発光点のうち、一方の発光点から放射された光を、補助ミラーによって他方の発光点の近傍に集光させることにより、アークランプを実質的に点光源ランプとして取り扱えるようにしている。従って、大型の放物面反射鏡を用いなくても、明るく、平行度の高い出射光を得ることができる。また、大型の放物面反射鏡を用いる必要がないので、照明装置自体の小型化を図ることができる。
【００１４】
次に、液晶プロジェクタでは、照明装置から出射された平行光を２種類の偏光光束に分離し、しかる後に一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向に揃えて１種類の偏光光束とする偏光変換装置を使用するのが一般的になりつつある。偏光変換装置は入射角依存性を持つので、偏光変換装置に平行度の高い光束を入射させなければ、偏光変換効率が低下してしまう。偏光変換装置を用いた液晶プロジェクタに本発明を適用した照明装置を組み込めば、偏光変換効率の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して本発明を適用した液晶プロジェクタの照明装置を説明する。図１には本発明を適用した照明装置の概略断面構成図を示してある。また、図２にはアークランプの発光部を拡大して示してある。これらの図に示すように、照明装置１は、アークランプ２と、このアークランプ２が取り付けられている放物面反射鏡３と、アークランプ２から放射された光の一部を放物面反射鏡３に導く補助ミラー４とを有している。
【００１６】
アークランプ２は、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ等である。アークランプ２の発光管１１は、その中央に球状の発光部１２が形成されている。発光部１２の両側からは外側に細長い封止部１３、１４が延びている。それぞれの封止部１３、１４には電極芯棒１５、１６が封入されている。それぞれの電極芯棒１５、１６の一方の端は発光部１２の内部に突出し、他方の端は封止部１３、１４から外部に突出している。発光部１２の内部に突出している電極芯棒１５、１６の端部分には、タングステン線等を巻き付けることにより電極１７、１８が構成されている。これらの電極１７、１８は、発光管１１の長手方向（ランプ光軸の方向）Ｌにおいて一定の間隔を開けて対向した状態となっている。外側に突出している電極芯棒１５、１６の端部分はそれぞれ不図示の口金に電気的に接続される。このようなアークランプ２では、発光部１２の内部においてそれぞれの電極１７、１８の近傍で発光が生じる。すなわち、電極１７、１８の近傍に第１および第２の発光点ＬＡ、ＬＢを有している。
【００１７】
放物面反射鏡３は、円形の射出開口２２を有している。また、底部中央にはアークランプ２の一方の端を挿入可能な取付け孔２１が形成されている。この取付け孔２１にアークランプ２の一方の端が挿入され、発光管１１の長手方向Ｌと放物面反射鏡３から出射される平行光の光軸が一致するように、アークランプ２が固定されている。この放物面反射鏡３の焦点位置は第１の発光点ＬＡに一致している。
【００１８】
補助ミラー４は、アークランプ２の発光部１２の一部を覆う半楕円反射面２３を備えている。半楕円反射面２３は、アークランプ２の球状発光部１２における光出射側の半分を覆う状態にある。半楕円反射面２３の縁部分は、第１の発光点ＬＡと放物面反射鏡３の射出開口２２の縁部分とを結ぶ線上にある。このため、第１の発光点ＬＡから放射された光は直接放物面反射鏡３に導かれ、第２の発光点ＬＢから放射された光は半楕円反射面２３に導かれる。また、半楕円反射面２３は、第２の発光点ＬＢと第１の発光点ＬＡの近傍Ｐとの間に共役関係が成立している。このため、第２の発光点ＬＢから放射された光は半楕円反射面２３で反射されて共役点（第１の発光点ＬＡの近傍）Ｐに集光される。
【００１９】
ここで、照明装置１においては、第１の発光点ＬＡと第２の発光点ＬＢとの距離をＳとしたときに、第２の発光点ＬＢから共役点Ｐまでの距離Ｘが、Ｓ／２＜Ｘ＜Ｓが範囲内となるように設定されている。すなわち、第２の発光点ＬＢからの光を、第１の発光点ＬＡと第２の発光点ＬＢの間の中心位置に対して当該第１の発光点ＬＡの側に片寄った位置に集光させるようにしている。
【００２０】
この構成の照明装置１では、アークランプ２の第１の発光点ＬＡから放射された光は、放物面反射鏡２により光路変更を受けほぼ平行な光束として射出開口２２から出射される。図１および図２において斜線で表すように、第２の発光点ＬＢから放射された光は、半楕円反射面２３により反射されて共役点Ｐに集光する。この結果、第２の発光点ＬＢが共役点Ｐに移動したことになる。このため、第１の発光点ＬＡと第２の発光点ＬＢの反射像点は極めて近接した２個の発光点に置き換えることができるので、実質的に発光効率の高いアークランプでありながら点発光ランプとして取り扱うことが可能となる。従って、第１の発光点ＬＡに焦点位置を一致してある放物面反射鏡３によって高い精度の平行光を形成できる。
【００２１】
このように照明装置１においては、大型の放物面反射鏡を用いなくても平行度の高い出射光束を得ることができるので、照明装置の小型化を図ることができる。また、照明装置１においては、第１の発光点ＬＡから放射された光は直接放物面反射鏡３に導かれ、第２の発光点ＬＢから放射された光は、補助ミラー４によって一旦共役点Ｐに導かれた後に放物面反射鏡３に導かれる。従って、アークランプ２の発光部１２から放射された光の全てを有効に利用できるので、明るい出射光を得ることができる。
【００２２】
また、照明装置１は、大型の放物面反射鏡を用いる必要がないので、径の小さな出射光を得ることができる。従って、照明装置１を液晶プロジェクタに組み込めば、デバイス（液晶ライトバルブ）に対する出射光の入射角を小さくできるので、Ｆナンバーが小さく、小型で安価な投写レンズを使用できる。よって、液晶プロジェクタの小型化と共にコストダウンを図ることができる。
【００２３】
ここで、液晶プロジェクタでは、照明装置から出射された平行光を２種類の偏光光束に分離し、しかる後に一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向に揃えて１種類の偏光光束とする偏光変換装置を使用するのが一般的になりつつある。偏光変換装置は入射角依存性を持つので、偏光変換装置に平行度の高い光束を入射させなければ、偏光変換効率が低下してしまう。このような偏光変換装置を用いた液晶プロジェクタに本発明を適用した照明装置１を組み込めば、偏光変換効率が低下することを防ぐことができる。
【００２４】
本発明を適用した照明装置１は、例えば、フロント用液晶プロジェクタやリア用液晶プロジェクタの光源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した液晶プロジェクタの照明装置の概略断面構成図である。
【図２】図１に示す照明装置の発光部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  照明装置
２  アークランプ
３  放物面反射鏡
４  補助ミラー
１１  発光管
１２  発光部
１３、１４  封止部
２２  射出開口
２３  半楕円反射面
ＬＡ  第１の発光点
ＬＢ  第２の発光点
【図１】
2006227638.tif 000003
【図２】
2006227638.tif 000004