(57)【要約】      （修正有）【課題】光源としてのランプを２灯使用する投写型表示装置の光源装置において、テーパー面を持つロッドと組み合わすことにより、簡易な構成で安定的に高輝度が維持できる光源装置の提供を目的とする。【解決手段】ランプ１、１１の光軸５、１５が互いに平行で且つ一致させず、さらにロッド６の入射面７に平行に配置し、合成ミラー４、１４をその交角を直角に、その交線をロッド６の入射面７と出射面８の中心を通る線を含む対称面の延長面と一致させるよう配置し、ランプ１と１１、合成ミラー４と１４がロッド６の入、出射面の中心を通る中心線に対し回転対称に配置することで、簡易な構成で安定した投写型表示装置の光源装置を提供する。【選択図】図１
2006078949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの信号に応じ、画素ごとに変調可能な平面状のライトバルブと、光軸に対し垂直な入射、出射開口面を持ち入射開口面から出射開口面に渡る４面の反射面を有するロッドを備えた投写型表示装置であって、
楕円面鏡を備え所定位置に光束を集光させることができる第一及び第二の光源と、
第一の光源からの光束を折り返し前記ロッドの入射開口面に所定角度で入射するよう導き、且つ、第一の光源の集光位置に前記ロッドの入射開口面が一致するよう配置された第一反射鏡と、
第二の光源からの光束を折り返し前記ロッドの入射開口面に所定角度で入射するよう導き、且つ、第二の光源の集光位置に前記ロッドの入射開口面が一致するよう配置された第二反射鏡と、
を備え、
第一及び第二の光源と、第一及び第二反射鏡がそれぞれ前記ロッドの入射開口面の中心と出射開口面の中心を結ぶ対象軸に対し回転対称に配置されたことを特徴とする投写型表示装置の光源装置。
【請求項２】
前記第一及び第二の光源の光軸は互いに平行で且つ一致せず、前記ロッドの入射開口面に平行であることを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置の光源装置。
【請求項３】
前記第一及び第二反射鏡の反射面の交角が直角で且つその交線は前記ロッドの入射開口面に平行で、前記ガラスロッドの入射開口面の中心と出射開口面の中心を結ぶ対象軸を含む少なくとも一つの対称面の延長面に一致することを特徴とする請求項１乃至２記載の投写型表示装置の光源装置。
【請求項４】
前記ロッドの入射開口面、出射開口面がそれぞれ長方形形状で、前記入射開口面から出射開口面に渡る４面のうち一組の対向する面が入射側から出射側に向け対称に且つテーパー状に広がり、その他の対向する面が平行面で、前記第一及び第二反射鏡の交線がこの平行面と平行であることを特徴とする請求項１乃至３記載の投写型表示装置の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてのランプを２灯用いた投写型表示装置の光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコンや、ビデオなどの映像信号を拡大投影するプロジェクタは明るい部屋でも利用できるよう、より高輝度なタイプが商品化されており、その一方式として光源としてのランプを複数使用するものが商品化されている。
【０００３】
以下に従来のプロジェクタに使用した投写型表示装置の光源装置について説明する。
【０００４】
従来、プロジェクタに使用した２灯合成を用いた投写型表示装置の光源装置としては特開２００１−３５９０２５号公報に記載されたものが知られている。その投写型表示装置の光源装置を図５に示す。図５は従来のプロジェクタに使用した光源装置の平面図である。図５において、光源装置の上方には、照明光学系（図示せず）が配置されていおり、主として光源ランプ１１１，１１２、リフレクタ１２１，１２２、及び２灯合成プリズム１４１より成る。光源ランプ１１１，１１２がそれぞれ発する光Ｌ１，Ｌ２を、楕円面鏡であるリフレクタ１２１，１２２及び２灯合成プリズム１４１を介して、光軸Ｘに沿って照明光学系へと導く。光源ランプ１１１，１１２は、それぞれ発光部（アーク）がリフレクタ１２１，１２２の第１焦点に位置するように配置されており、リフレクタ１２１，１２２は、長軸が一致し且つ第２焦点が近接するように対向して配置されている。この長軸をＹとする。第１焦点にある光源ランプ１１１，１１２が発する光Ｌ１，Ｌ２はリフレクタ１２１，１２２の反射面１２１ａ，１２２ａによって反射され、楕円面の特性により、それぞれリフレクタ１２１，１２２の第２焦点に該当する集光点Ｓ１，Ｓ２に集束する。但し、光源ランプ１１１，１１２の発光部は或程度の大きさを持つので、リフレクタ１２１，１２２からの光は集光位置においても厳密に点にはならず、集光位置における光束の断面は小径の円となる。２灯合成プリズム１４１は、断面が直角二等辺三角形である三角柱の、直交する面１４１ａ，１４１ｂを反射面としたものであり、リフレクタ１２１，１２２の集光点Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ反射面１４１ａ，１４１ｂ上又はごく近傍に位置し、断面の斜辺がリフレクタ１２１，１２２の長軸Ｙと平行になるように配置されている。リフレクタ１２１，１２２によって反射され集束した光源ランプ１１１，１１２からの光は、それぞれ反射面１４１ａ，１４１ｂによって反射され、同一方向に進む円錐状の発散光束となる。このとき、発散光束の光軸（光束の中心軸）は、リフレクタ１２１，１２２と２灯合成プリズム１４１の位置関係により、リフレクタ１２１，１２２の長軸Ｙと反射面１４１ａ，１４１ｂとの交点の距離２ｄ１だけ離間し、且つ平行となる。照明光学系は、２灯合成プリズム１４１からの２つの発散光束の光軸の中央にその光軸Ｘが位置している。光軸Ｘと長軸Ｙは互いに直交する。この２灯合成プリズム４１で反射した光はコリメータレンズ、２枚のインテグレータ、さらにその後の複数の光学素子を通り、ライトバルブを照明し、投写レンズによりそのライトバルブの像が拡大投影される。
【特許文献１】特開２００１−３５９０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の構成では、光源としてのランプはの集光点（焦点）近傍で折り返すためプリズム及びその反射面が大変高温になる、また、小さな面積に集光された位置で折り返すため高い精度が要求される、その為、高価な部品の使用によるコストアップや、関係する部品精度の向上や、組み立て時に調整が必要になるという問題点を有していた。また、関係する部品の精度確保ができない場合は輝度の低下や輝度のバラツキが発生するという問題点も有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は外部からの信号に応じ、画素ごとに変調可能な平面状のライトバルブと、光軸に対し垂直な入射開口面、出射開口面を持ち入射開口面から出射開口面に渡り４面の反射面を有するロッドを備えた投写型表示装置であって、楕円面鏡を備え所定位置に光束を集光させることができる第一及び第二の光源と、第一の光源からの光束を折り返し前記ロッドの入射開口面に所定角度で入射するよう導き、且つ、第一の光源の集光位置に前記ロッドの入射開口面が一致するよう配置された第一反射鏡と、第二の光源からの光束を折り返し前記ロッドの入射開口面に所定角度で入射するよう導き、且つ、第二の光源の集光位置に前記ロッドの入射開口面が一致するよう配置された第二反射鏡とを備え、第一及び第二の光源と、第一及び第二反射鏡がそれぞれ前記ロッドの入射開口面の中心と出射開口面の中心を結ぶ対象軸に対し回転対称に配置されたことを特徴とする投写型表示装置の光源装置としたもので、さらに、前記第一及び第二の光源の光軸は互いに平行で且つ一致せず、前記ロッドの入射開口面に平行であり、前記第一及び第二反射鏡の反射面の交角が直角で且つその交線は前記ロッドの入射開口面に平行で、前記ロッドの入射開口面の中心と出射開口面の中心を結ぶ対象軸を含む少なくとも一つの対称面の延長面に一致し、前記ロッドの入射開口面、出射開口面がそれぞれ長方形形状で、前記入射開口面から出射開口面に渡る４面のうち一組の対向する面が入射側から出射側に向け対称に且つテーパー状に広がり、その他の対向する面が平行面で、前記第一及び第二反射鏡の交線がこの平行面と平行であることを特徴とする投写型表示装置の光源装置としたものであり、ガラスロッドに光源からの光を高効率で入射させることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように本発明は平面ミラーだけで構成され、プリズムのような高価な部品を使用せずに２灯合成を実現でき、且つ、光源の集光位置から離れた位置で光束を折り返すため、光学部品の温度が低く抑えることができる、また、関係する部品についても高精度を要求せず、組み立て時の調整等も不要になると言う優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明を構成する光学要素部品の配置を示す図で（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示す。図２は、図１矢印Ａから見たＡ矢視図を示し、図３（ａ）は図１のＢＢ断面図を、（ｂ）はＣＣ断面図を示す。また、図４は本発明の投写型表示装置の光源装置を用いた投写型表示装置全体の構成を示す斜視図を示す。
【００１０】
光源としてのランプ１は管球２とその発光点を一つの焦点とする楕円面鏡３から構成されている。この光源１から出射される光は合成ミラー４により反射、折り返されロッド６の入射面７に入射するこのとき光源１とロッド６の入射面の位置関係は楕円面鏡３のもう一つの焦点と一致している。
【００１１】
同様に光源１１は、管球１２、楕円面鏡１３から構成され、その出射光は合成ミラー１４で反射、折り返されロッド６の入射面７に入射し、その位置関係はロッド６の入射面７、出射面８それぞれの中心を結ぶ中心線に対し１８０度対称に位置する。さらに光源１の光軸５と、光源１１の光軸１５は、図２に示すよう互いに平行で且つ一致せず、また、ロッド６の入射面に平行である。
【００１２】
また、合成ミラー４，１４は交角θが直角に配置されその交線はロッド６の入射面７と出射面８の中心を結ぶ中心線を含むロッド６の対称面の延長面に一致するよう配置されている。さらにロッド６は図３に示す入射側から出射側に漸次広がるテーパー面９、１０と、互いに平行な平行面２１、２２から構成されている。
【００１３】
以上のように構成された投写型表示装置の光源装置の作用を説明する。
【００１４】
このように構成された光源装置ではランプ１、２からの光がロッド６の平行面２１、２２で反射される側では楕円面鏡３、１３の集光角度で入射し、ロッド６の内面で所定回数反射し、出射面８から楕円面鏡の集光角と同様の広がり角αで出射する、また、ロッド６のテーパー面９、１０で反射される側では楕円面鏡３、１３の集光角にランプ１、１１の合成ミラー４、１４で反射された後の光軸の開き角度βが加わった角度で光が入射し、テーパー面９、１０で所定回数反射し、平行面２１、２２と同様の広がり角度になって出射面８から出射される。
【００１５】
さらにこの光源装置を用いた投写型表示装置の構成と作用を図４を用いて説明する。以上のような構成の光源装置のから出射した光は回転する円盤状のフィルターを持つカラーホィール２３と、複数のレンズから構成されるリレーレンズ群２４、折り返しミラー２５、２６と、フィールドレンズ２７と、ＴＩＲプリズム２８を通りライトバルブであるミラーアレイ素子２９に入射する。このミラーアレイ素子２９により、映像信号に応じて空間的に変調された光が投写レンズ３０により拡大投影される。
【００１６】
以上のように本実施の形態によれば、テーパー面を有するガラスロッドを利用した投写型表示装置において高効率に光源であるランプの光を利用することが可能になる。また、光源の集光点から離れたところで光束を折り返すことで、関係する光学部品の温度上昇も押さえることができる。さらに、投写レンズを上方や下方に向けて設置する場合もランプの光軸が水平に近く設置でき、ランプの特性や寿命を悪化させることが少ない。
【００１７】
尚、以上説明ではロッド６をガラス製の中実タイプを想定したが、４枚のミラーを組み合わせたミラーロッド若しくはミラートンネルタイプのロッドを使用しても同様の効果が得られる。また、投写型表示装置としてカラーホィールで時分割で色分解し、ライトバルブを１枚使用するタイプを説明したが、カラーホィールを使用せず色分解光学系とライトバルブを３枚使用するタイプにも使用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の投写型表示装置の光源装置は、簡易な構成で、安定的に高輝度が必要なプロジェクタ等やその他の照明光学系等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の投写型表示装置の光源装置を示す図で（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図２】図１（ｂ）の矢印Ａから見たＡ矢視図
【図３】ロッドの形状を示し、（ａ）は図１（ｂ）のＢＢ断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＣＣ断面図
【図４】本発明の光源装置を使用した投写型表示装置全体の構成を示す斜視図
【図５】従来の投写型表示装置の光源装置の平面図
【符号の説明】
【００２０】
１、１１  ランプ
２、１２  管球
３、１３  楕円面鏡
４、１４  合成ミラー
５、１５  ランプ光軸
６  ロッド
７  入射面
８  出射面
９、１０  テーパー面
２１、２２  平行面
２３  カラーホィール
２４  リレーレンズ群
２５、２６  折り返しミラー
２７  フィールドレンズ
２８  ＴＩＲプリズム
２９  ミラーアレイ素子
３０  投写レンズ
【図１】
2006078949.tif 000003
【図２】
2006078949.tif 000004
【図３】
2006078949.tif 000005
【図４】
2006078949.tif 000006
【図５】
2006078949.tif 000007