(57)【要約】【課題】必要な光量を維持したままで小型化、薄型化することができる光源装置及びそれを用いたプロジェクタとする。【解決手段】光源装置１０において、光線を放射する光源ランプ２０と、光源ランプが２つの焦点Ａ、Ｂを結ぶ焦点軸Ｃ上の一方の焦点Ａ近傍に配置され、光源ランプから放射された光線を焦点軸上の他方の焦点Ｂ近傍に集光させる軸対称な反射面３１を有し、焦点軸に対し垂直でない所定の角度で交わる平面Ｅにより反射面が切り取られた形状のリフレクタ３０と、リフレクタを切り取った平面上に配置され、リフレクタにより集光しつつある光線及び光源ランプから放射された光線を反射させて２つの焦点とは異なる位置Ｄに集光させる平面ミラー４０とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を放射する光源ランプと、
前記光源ランプが２つの焦点を結ぶ焦点軸上の一方の焦点近傍に配置され、前記光源ランプから放射された光線を前記焦点軸上の他方の焦点近傍に集光させる軸対称な反射面を有し、前記焦点軸に対し垂直でない所定の角度で交わる平面により前記反射面が切り取られた形状のリフレクタと、
前記リフレクタを切り取った平面上に配置され、前記リフレクタにより集光しつつある光線及び前記光源ランプから放射された光線を反射させて前記２つの焦点とは異なる位置に集光させる平面ミラーと、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置と、
前記光源装置から発せられた一様な光束を映像に変換する表示体と、
前記表示体で変換された映像を投影面に投影する投影レンズと、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びそれを用いたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー表示素子（Digital Micromirror Device）や液晶表示素子等のような光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体を備えたプロジェクタは、光源装置からの光を、光源側レンズを介して前記表示体に入射させ、前記表示体からの出射光を、投影側レンズを介してスクリーン等の投影面に投影する構成となっている。
【０００３】
また、前記したようなプロジェクタに用いられる光源装置は、光線を放射するランプと、内部に収容された前記ランプからの放射光を反射して一定の方向に出射する楕円面形状のリフレクタとを備えているものが多い（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−５１４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、プロジェクタの小型、薄型化が望まれるようになっている。これに対して、様々なアプローチでプロジェクタの小型、薄型化の実現が試みられているが、その中で光源装置の薄型化の課題が挙げられる。
光源装置は、前記したように光源ランプから放射された光線を楕円面形状のリフレクタで反射して集光させるように構成されているが、必要な光量を確保するためにリフレクタの大きさを小さくすることが難しく、そのために光源装置を薄型化することができないという問題が生じていた。
【０００５】
例えば、図５に示すような、光源ランプ１２０と楕円面形状の反射面１３１を有するリフレクタ１３０とを備える光源装置１００の場合について説明する。ここで、光源装置１００を薄型化するために、リフレクタ１３０の形状を、楕円面形状の反射面１３１の２つの焦点Ｆ，Ｇを結ぶ焦点軸Ｈに平行な面Ｉ，Ｊで、反射面１３１の図５における上下部分をそれぞれ均等に切り取るような形状にすることが考えられる。なお、集光された光線は導光ロッド１５０に入射するように構成されているのが一般的である。
【０００６】
しかし、リフレクタ１３０をこのような形状にすると、光源ランプ１２０からの放射光を反射する面積が狭くなり、その結果、図５における光線Ｋの部分が反射されなくなってしまい、集光させる光の光量が大幅に減少してしまうこととなる。このような理由により、光源装置を薄型化することは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、必要な光量を維持したままで小型化、薄型化することができる光源装置及びそれを用いた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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、光源装置において、
光線を放射する光源ランプと、
前記光源ランプが２つの焦点を結ぶ焦点軸上の一方の焦点近傍に配置され、前記光源ランプから放射された光線を前記焦点軸上の他方の焦点近傍に集光させる軸対称な反射面を有し、前記焦点軸に対し垂直でない所定の角度で交わる平面により前記反射面が切り取られた形状のリフレクタと、
前記リフレクタを切り取った平面上に配置され、前記リフレクタにより集光しつつある光線及び前記光源ランプから放射された光線を反射させて前記２つの焦点とは異なる位置に集光させる平面ミラーと、
を備えることを特徴としている。
【０００９】
このように請求項１に記載の発明によれば、光源装置において、光線を放射する光源ランプと、光源ランプが２つの焦点を結ぶ焦点軸上の一方の焦点近傍に配置され、光源ランプから放射された光線を焦点軸上の他方の焦点近傍に集光させる軸対称な反射面を有し、焦点軸に対し垂直でない所定の角度で交わる平面により反射面が切り取られた形状のリフレクタと、リフレクタを切り取った平面上に配置され、リフレクタにより集光しつつある光線及び光源ランプから放射された光線を反射させて２つの焦点とは異なる位置に集光させる平面ミラーとを備えるため、従来の光源装置と比較してリフレクタを斜めに配置することとなり、薄型化するために切り取るリフレクタの反射面を最小限に抑えることができる。これにより、光源ランプから放射された光線を多く反射させることができ、集光のロスを抑えることができる。また、平面ミラーによって、光源ランプから放射された光線のうちリフレクタで反射されない角度の光線も集光させることができ、さらに集光のロスを抑えることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、プロジェクタにおいて、
請求項１に記載の光源装置と、
前記光源装置から発せられた一様な光束を映像に変換する表示体と、
前記表示体で変換された映像を投影面に投影する投影レンズと、
を備えることを特徴としている。
【００１１】
このように請求項２に記載の発明によれば、プロジェクタにおいて、請求項１に記載の光源装置と、光源装置から発せられた一様な光束を映像に変換する表示体と、表示体で変換された映像を投影面に投影する投影レンズとを備えるため、請求項１に記載の光源装置を用いてプロジェクタを小型化させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、光源ランプから放射された光線を多く反射させることができ、集光のロスを抑えることができるため、結果として、必要な光量を維持したままで小型化、薄型化することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の光源装置を用いてプロジェクタを小型化させることができるため、結果として、必要な光量で映像を投影することができ、かつプロジェクタを小型化、薄型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る光源装置及びプロジェクタについて、図面を参照して説明する。ただし、以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタの全体構成を説明するための上面断面図であり、図２は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタの全体構成を説明するための側面断面図である。また、図３は、本発明の一実施形態の主要部に係るプロジェクタの概略断面図であり、図４は、本発明の一実施形態の主要部に係る光源装置の概略断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、プロジェクタ１は、ケース２を備えており、その内部に電源が取り付けられたプロジェクタ１全体を制御する電源基板３を備えている。そして、この電源基板３により制御される平面ミラー４０を含む光源装置１０をケース２内の中央部付近に備え、光源装置１０から発せられた光の進行方向にはその光をＲＧＢの各色に変換するカラーホイール４が配置されている。さらに、カラーホイール４を透過した光の進行方向には画像を投影するためのレンズユニット５が配置されている。また、プロジェクタ１には、光源装置１０を冷却するために光源装置１０内に冷却風を流し込むシロッコファン６と、シロッコファン６により光源装置１０内に流し込まれた風をプロジェクタ１内から排出するための軸流ファン７，８を備えている。
【００１７】
また、本実施形態のプロジェクタ１を機能的な面からみると、図３の側面断面図で概略図示するように、光源装置１０と、前記光源装置１０から発せられた一様な光束をＲＧＢの各色に変換するカラーホイール（図示せず）と、光束を集光させる導光ロッド５０と、映像に変換する表示素子（表示体、図示せず）と、スクリーン等に投影する投影レンズ５ａとを備えている。
【００１８】
光源装置１０からの光束は、ＲＧＢの各色に変換するカラーホイールを通り、導光ロッド５０及び光源側レンズ５ｂを介してマイクロミラー表示素子（Digital Micromirror Device）や液晶表示素子等のような光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体に入射させ、当該表示体からの出射光を取り出すことで映像に変換する構成となっている。
投影レンズ５ａは、図１及び図２のレンズユニット５の一部を構成し、表示体からの出射光をスクリーン等の投影面に投影する構成となっている。
【００１９】
また、軸流ファン７は排出ファンであり、機器全体や光源装置１０だけでなく平面ミラー４０とケース２の天板との間の空気も排出し、平面ミラー４０の冷却を行う。なお、軸流ファン８も排出ファンであり、機器全体や特に電源基板３の冷却を行う。
【００２０】
次に、本実施形態における光源装置１０について説明する。
本実施形態の光源装置１０は、図４に示すように、光源ランプ２０と、リフレクタ３０と、平面ミラー４０とを備えている。
【００２１】
本実施形態の光源ランプ２０は高圧水銀ランプからなり、そのアーク長は数ｍｍ程度の大きさとなっている。また、光源ランプ２０の発光部を封入する、ガラス製のランプバルブ２１を備えており、光源ランプ２０の発光部から出射した光線に対して、ランプバルブ２１が凸レンズの働きをして光線を放射するようになっている。さらに、光源ランプ２０は、後述するリフレクタ３０と共に所定角度だけ傾斜して設置されている。
【００２２】
本実施形態のリフレクタ３０は、２つの焦点Ａ，Ｂを結ぶ焦点軸Ｃに対して軸対称な楕円面形状に形成された反射面３１を有しており、当該反射面３１の２つの焦点Ａ，Ｂを結ぶ焦点軸Ｃ上の一方の焦点Ａ近傍に前記光源ランプ２０が配置されている。そして、前記光源ランプ２０から放射された光線を前記反射面３１で反射させて、前記焦点軸Ｃ上の他方の焦点Ｂ近傍に集光させるように構成されている。また、本実施形態のリフレクタ３０は、光源装置１０を薄型化するために、前記焦点軸Ｃに対し垂直でない所定の角度で交わる平面Ｅにより前記反射面３１の一部が切り取られた形状に構成されている。その結果、リフレクタ３０が、光源ランプ２０の配置された焦点Ａと、集光された光線が入射する導光ロッド５０の配置された集光位置Ｄとを結んだ線に対して、所定角度だけ傾斜して設置されるようになっている。
【００２３】
本実施形態の平面ミラー４０は、前記リフレクタ３０を切り取った平面Ｅ上に配置されており、前記リフレクタ３０により焦点Ｂに集光しつつある光線を反射させて、リフレクタ３０の反射面３１の２つの焦点Ａ，Ｂとは異なる集光位置Ｄに光線を集光させるようになっている。また、平面ミラー４０は、前記光源ランプ２０から放射された光線のうちリフレクタ３０の範囲に向かわない角度の光線、つまりリフレクタ３０で反射されない角度の光線の一部を反射させて集光位置Ｄに集光させるようになっている。さらにリフレクタ３０と平面ミラー４０はコールドミラーであり、即ち赤外線を透過する特性を有し、画像投影に必要のない周波数域の光は反射せずに透過するように構成されており、図には示さないが平面ミラー４０の裏面（ケース２の天板側）には、ケース内の冷却空気流に沿ってリブが付加されており、冷却空気流によって平面ミラー４０が冷却されるように構成されている。
【００２４】
なお、前記集光位置Ｄには、集光された光線を一端側から入射させ、当該光線を周面で反射させながら他端側に導いて光源側レンズ５ｂに向かって出射させる導光ロッド５０を備えている。
【００２５】
次に、本実施形態の光源装置１０及び当該光源装置１０を用いたプロジェクタ１の作用について説明する。
まず、プロジェクタ１の電源スイッチをＯＮにして、光源装置１０を作動させると、光源ランプ２０の発光部から光が放射される。この放射光のうちリフレクタ３０の範囲内の角度に放射された光線は、リフレクタ３０の反射面３１で反射して、焦点Ｂに集光する方向に向かう。そして、集光しつつある光線を平面ミラー４０により反射させて、導光ロッド５０の設置された集光位置Ｄに集光する。
また、前記光源ランプ２０から放射された光線のうちリフレクタ３０の範囲外の角度に放射された光線は、リフレクタ３０で反射されることはないが、その一部は平面ミラー４０で反射して集光位置Ｄに集光する。
【００２６】
このようにして集光位置Ｄに集光された光束は、導光ロッド５０を介して光源側レンズ５ｂに向かい、光源側レンズ５ｂを介して表示体に入射する。そして、表示体からの出射光を投影レンズ５ａを介してスクリーン等の投影面に投影するようになっている。
【００２７】
以上のように、本実施の形態における光源装置によれば、光線を放射する光源ランプと、光源ランプが２つの焦点を結ぶ焦点軸上の一方の焦点近傍に配置され、光源ランプから放射された光線を焦点軸上の他方の焦点近傍に集光させる軸対称な反射面を有し、焦点軸に対し垂直でない所定の角度で交わる平面により反射面が切り取られた形状のリフレクタと、リフレクタを切り取った平面上に配置され、リフレクタにより集光しつつある光線及び光源ランプから放射された光線を反射させて２つの焦点とは異なる位置に集光させる平面ミラーとを備えるため、従来の光源装置と比較してリフレクタを斜めに配置することとなり、薄型化するために切り取るリフレクタの反射面を最小限に抑えることができる。これにより、光源ランプから放射された光線を多く反射させることができ、集光のロスを抑えることができる。また、平面ミラーによって、光源ランプから放射された光線のうちリフレクタで反射されない角度の光線も集光させることができ、さらに集光のロスを抑えることができる。
その結果、必要な光量を維持したままで小型化、薄型化することができる。
【００２８】
また、本実施の形態におけるプロジェクタによれば、前記光源装置を備え、光源装置から発せられた一様な光束を表示素子（表示体）により映像に変換し、変換された映像を投影面に投影するため、前記光源装置を用いてプロジェクタを小型化させることができる。
その結果、必要な光量で映像を投影することができ、かつプロジェクタを小型化、薄型化することができる。
【００２９】
なお、本発明に係る光源装置及びプロジェクタとしては、前記した実施形態に限るものではなく、他の構成のものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの全体構成を説明するための上面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの全体構成を説明するための側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の主要部に係るプロジェクタの概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の主要部に係る光源装置の概略断面図である。
【図５】従来、光源装置の薄型化が困難であったことを説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      プロジェクタ
５      レンズユニット
５ａ    投影レンズ
５ｂ    光源側レンズ
１０    光源装置
２０    光源ランプ
２１    ランプバルブ
３０    リフレクタ
３１    反射面
４０    平面ミラー
５０    導光ロッド
Ａ，Ｂ  焦点
Ｃ      焦点軸
Ｄ      集光位置
Ｅ      平面
【図１】
2006092799.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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