(57)【要約】【構成】第１反射素子の第１光軸上に第１アークランプを設けて構成した照明装置である。アークランプからの光線が入射するように非球面補正板を設ける。反射体素子から反射する光線の反射角範囲の関数としてアークの実質的に一定の倍率を与える形に非球面補正板を構成する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光軸を有する第１反射素子、
第１光軸上に設けられた第１アークであって、第１光軸と、第１アークから第１反射素子の第１光線の入射点への第１直線との間で測定される第１入射角範囲で第１反射素子に入射する第１光線を発生する第１アーク、
第１光線が入射する第１非球面補正板であって、少なくとも第１反射角範囲の一部において第１アーク画像に関してほぼ一定の倍率を設定するような形で構成した第１非球面補正板、および
第２光軸にそって第２光線を発生し、第１光線と結合して出力光線を出力する第２光源を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
さらに、第１光線と第２光線とを結合して出力光線を出力するミラーを有する請求項１記載の装置。
【請求項３】
第１反射素子が、自由形状反射体、複楕円形反射体、および放物面反射体からなる群から選択されたものである請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１の装置において、
第１反射素子が発散反射体を有し、そして第２光源が、
収束反射体、
第２光軸上に設けられた第２アークであって、第２光軸と、第２アークから上記収束反射体の第２光線の入射点への第２直線との間で測定される第２入射角範囲で上記収束反射体に入射する第２光線を発生する第２アーク、および
第２光線が入射する第２非球面補正板であって、少なくとも第２反射角範囲の一部において第２アーク画像に関してほぼ一定の倍率を設定するような形で構成した第２非球面補正板を有する請求項１記載の装置。
【請求項５】
さらに、第１レンズレットアレーおよび第２レンズレットアレーを有する光集積器を有し、第１レンズレットが、出力光線を受け取るとともに、第２レンズレットアレーの各レンズレットに第１アークおよび第２アークのほぼ一定の面積のアーク画像を投写する請求項４記載の装置。
【請求項６】
第１非球面補正板を射出した第１光線が、第１反射角範囲がゼロ度に近づくに従って強度が小さくなり、そして第２非球面補正板を射出した第２光線が、第２記載反射角範囲がゼロ度に近づくに従って強度が強くなる請求項４の装置。
【請求項７】
第２反射素子が、ストロベルか、あるいは複放物面反射体からなる請求項１記載の装置。
【請求項８】
さらに、第２光線を第１光線に向かわせるように設定したレンズを有する請求項１記載の装置。
【請求項９】
第２光源が、第２光線を発生する発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する請求項１記載の装置。
【請求項１０】
再２光線が赤色光線を有する請求項９記載の装置。
【請求項１１】
第１アークから第１光線を発生し、
第１光軸をもち、第１アークが第１光軸上にあり、かつ第１光軸と、第１アークから第１反射素子の第１光線の入射点への第１直線との間で測定される第１入射角範囲において光線が第１反射素子に入射するように設けられた第１反射素子で第１光線を反射し、
第１非球面補正板を用いて、少なくとも第１反射角範囲の一部において第１アーク画像に関してほぼ一定の倍率を設定し、
第２光源から第２光線を発生し、そして
第１光線と第２光線とを結合し、出力光線を出力することからなることを特徴とする照明方法。
【請求項１２】
第１反射素子で第１光線を反射するさいに、自由形状反射体、複楕円形反射体、および放物面反射体からなる群から選択されたいずれかの反射体で第１光線を反射する請求項１１記載の照明方法。
【請求項１３】
第２光線を発生するさいに、
第２アークから第２光線を発生し、
第２光軸をもち、かつ第２アークが第２光軸上にあり、かつ第２光軸と、第２アークから第２反射素子の第２光線の入射点への第２直線との間で測定される第２入射角範囲において光線が第２反射素子に入射するように設けられた第２反射素子で第２光線を反射し、そして
第２非球面補正板を用いて、少なくとも第２反射角範囲の一部において第２アーク画像に関してほぼ一定の倍率を設定することからなる請求項１１記載の照明方法。
【請求項１４】
第１非球面補正板を射出した第１光線が、第１反射角範囲がゼロ度に近づくに従って強度が小さくなり、そして第２非球面補正板を射出した第２光線が、第２反射角範囲がゼロ度に近づくに従って強度が強くなる請求項１３記載の照明方法。
【請求項１５】
第２光線を発生するさいに、
第２アークから第２光線を発生し、そして
第２反射素子を用いて、第２光線を第１光線に向けて反射することからなる請求項１２記載の照明方法。
【請求項１６】
さらに、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレーから第２光線を発生し、そして
第２光線が第１光線と交わるようにＬＥＤアレーを設けた請求項１２記載の照明方法。
【請求項１７】
上記ＬＥＤアレーが赤色光線を発生する請求項１６記載の照明方法。
【請求項１８】
少なくとも、第１光軸を有する第１反射素子と、
第１光軸上に設けられた第１アークであって、第１光軸と、第１アークから第１反射  素子の第１光線の入射点への第１直線との間で測定される第１入射角範囲で第１反射  素子に入射する第１光線を発生する第１アークと、
第１光線が入射する第１非球面補正板であって、少なくとも第１反射角範囲の一部に  おいて第１アーク画像に関してほぼ一定の倍率を設定するような形で構成した第１非球  面補正板と、
を有する第１光源と、
第２光軸にそって第２光線を発生する第２光源と
を有する照明系、
この照明系に光学的に結合した反射ライトバルブ光学的構成体、および
この反射ライトバルブ光学的反射体に光学的に結合した投写レンズ
を有することを特徴とする投写装置。
【請求項１９】
上記照明系がさらに、第１光線と第２光線とを結合し、出力光線を出力するミラーを有する請求項１８記載の投写装置。
【請求項２０】
上記反射ライトバルブ光学的構成体が、シリコン担持液晶（ＬＣＯＳ）ライトバルブからなる請求項１８記載の投写装置。
【請求項２１】
上記照明系がさらに、第１非球面補正板に光学的に結合した光集積器からなる請求項１８記載の投写装置。
【請求項２２】
上記照明系がさらに、
発散反射体を有する第１反射素子、
第２光軸を有する収束反射体を有する第２反射素子、
第２光軸上に設けられたアークをもつ第２アークランプであって、第２光軸と、第２アークから上記収束反射体の第２光線の入射点への第２直線との間で測定される第２入射角範囲で上記収束反射体に入射する第２光線を発生する第２アークランプ、および
第２光線が入射する第２非球面補正板であって、少なくとも第２反射角範囲の一部において第２アーク画像に関してほぼ一定の倍率を設定するような形で構成した第２非球面補正板を有する請求項１８記載の投写装置。
【請求項２３】
上記照明系、上記反射ライトバルブ光学的構成体および上記投写レンズが投写素子を有し、さらに
出力ビデオ信号をもつビデオユニットを有し、このビデオユニットに結合した投写素子に、ビデオ信号を入力し、ビデオを投写する請求項１８記載の投写装置。
【請求項２４】
上記ビデオユニットが、ＤＶＤ、ビデオカメラおよびセットトップボックスから選択されたものである請求項２３記載の投写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体としてはカラービデオ投写装置、具体的にはｅｔｅｎｄｕｅ（エテンデュー）を小さく抑えたこのような装置に好適な光源照明均等性補正装置に関する。
[関連出願]
本出願は、反射液晶表示素子を利用した単光路カラービデオ投影装置に関する特許出願第１０/１５０，５２７号の一部継続出願である。
[連邦政府財政支援研究開発]
財政支援は申請しない。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディア投写装置は、販売デモ、ビジネス会議、クラスルームトレーニングなどやホームシアターなどに広く利用されている。操作の代表例を説明すると、マルチメディア投写装置は、ビデオユニットからアナログビデオ信号を受け取り、これらビデオ信号をデジタル情報に変換し、一つかそれ以上のデジタル駆動式ライトバルブを制御する。使用する具体的な投写装置のコスト、明るさ、画質に応じて、ライトバルブは各種サイズおよび各種の解像度を取ることができ、方式としては透過方式、あるいは反射方式を採用することができ、また光路構成としては単光路構成あるいは多重光路構成利用することができる。なお、投写装置については、以下プロジェクタと呼ぶこともある。
【０００３】
マルチメディアプロジェクタの場合、反射ライトバルブを使用することによって特性を最適化できる。なお、よく利用されている反射ライトバルブ光学構成は、ミラーアレーを偏向配置し、反射液晶ライトバルブを配置して構成する。偏向配置したミラーアレーは、操作のために偏光器を必要としない、非常に効率の高い反射体であるが、これらは価格が高く、軸外照明を必要とし、発生する軸外光路角度を補償するために、特別設計のプリズムなどの特殊な光学素子を利用することが多い。
【０００４】
反射液晶ライトバルブの場合、例えば、シリコン基体上に製造しているため、シリコン担持液晶（ＬＣＯＳ）ライトバルブと呼ばれている。これらは、反射体装置よりも価格は非常に低いが、操作に際しては特別設計偏光器を必要とするため、光の透過損が大きい。
【０００５】
ＬＣＯＳライトバルブ系のプロジェクタを構成する場合、線形偏光感光素子を利用して、ランダム偏光光源から光をこれに入射し、ライトバルブで光を反射し、その偏光方向または偏光状態に応じて反射光を投写レンズから射出するか、あるいは光源に戻す。光の偏光状態は、ライトバルブに加えた電子画像パターンによって求める。
【０００６】
ＬＣＯＳライトバルブを利用できる、いくつかの異なる光学構成がある。一つは、三原色（赤、青、緑）光それぞれに個別の光路を与える多重光路光学構成である。異なる色の光は、一連の偏光ビームスプリッタ、フィルタおよび波長板を通り、各色の反射ＬＣＯＳライトバルブに入射する。多色光の場合は、３つの光路それぞれに対応する色の光に光学的に分割する。各光路に設けられるライトバルブをそれぞれの色データで変調する。次に、各光路を再結合し、収束投写色画像を結像する。別な光学構成は、単光路マルチメディアプロジェクタであり、例えば、色環系逐次フレーム色（ＦＳＣ）光学構成からなる。この構成の場合、光源からの多色光線は、色環の色フィルタ部分を通過する。発生したＦＳＣ光は、単一のライトバルブを色時分割する単光路にそって進む。
【０００７】
多重光路光学構成では、一般的に、画像の明るさが単光路構成よりも明るい。画像の明るさは、光源（ランプ）からの光の集光量の関数でもあり、また一般的に単光路構成よりも低い色効率の関数でもある。にもかかわらず、全体としてみた場合単光路構成のほうが好ましい。理由は、得られる装置が軽量であり、コストが低く、サイズがよりコンパクトであるからである。これらファクターはいずれも、光源（ランプ）からの光を効率よく集光し、ｅｔｅｎｄｕｅが小さくなるように最適化した光学構成成分を通過進行するようにすると、さらに改善でき、より小型化した光学構成成分を使用することが可能になる。
【０００８】
図１〜６は、これら問題の詳しい説明図である。特に、図１は、単光路構成のマルチメディア投写装置とともに使用する従来の光源１００を示す図である。光源として、アークランプ１０１を楕円反射体１０２の焦点に取り付ける。アークランプ１０１からの多色光線は、楕円反射体１０２によって集光され、光軸１０６に沿って進み、色環１０３の色フィルタ部分および光集積器１０４を通過する。色環１０３は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ、および淡紫色フィルタ部分からなる。アークランプ１０１からの光は（赤を欠いた）緑色光であるので、淡紫色（非白色）用のフィルタ部分がマルチメディアプロジェクタに対してより正確な白色点および全色領域を発生する。ある種のマルチメディアプロジェクタの場合には、色環１０３の代わりに、液晶系色切換器などの他のタイプの色変調器を使用する。ＦＳＣ光が色環１０３を通過した後、光集積器を通過してから、画像投写装置１０５の残りの構成成分に入射する。
【０００９】
照明装置の機能上の目的の一つは、大量の光エネルギーを出力することであるが、放出された光エネルギーは、光源の物理的寸法の拘束条件だけでなく、下流側にある光学構成成分によって許容される光量によって制限を受ける。ある一つの光学構成成分にとって許容可能な光量は、その面積と光束スループット、即ちｅｔｅｎｄｕｅの関数である。幾何学的構成要素即ちｅｔｅｎｄｕｅＥは、光ビームの横断面積とこのビームの発散角度との積として定義される。このｅｔｅｎｄｕｅは幾何学的範囲とも呼ばれている。
【００１０】
図２について説明すると、ｅｔｅｎｄｕｅＥは、数学的には以下の式１によって表される幾何学的構成要素である。
2007507755.tif 000003
ただし、Ωは、横断面Ａにおける光２０１の円錐であり、そしてｆ/＃は、レンズの相対開口の一つの尺度であり、これを二乗すると、集光能力のある面積になる。
【００１１】
ｅｔｅｎｄｕｅは、重要である。理由は、光学系において、対応して光束を小さくしない限り、小さくできないからである。また、光源１００などの光源からの光束を効率よく集光するさいにもきわめて重要である。これは、全光学系のｅｔｅｎｄｕｅの下限を設定するさいに有効である。
【００１２】
図３に、光源から射出する光源の強度の主要な構成成分である（図１に示すものと同様な）放物面反射体または楕円反射体などの代表的な反射体２２０を示す。光射出反射体２２０の開口数ＮＡは、光線が光軸２２２に対して反射体２２０から射出する角度θに依存するものである。下記の式２、３、４に示すように、理論的な最大開口数は、θ＝６０°付近で生じる。
【００１３】
2007507755.tif 000004
なお、ｆは反射体の焦点距離、ａはアークランプのアーク長さ、およびδはアーク長さａから生じる光線発散角度である。
【００１４】
また、ｅｔｅｎｄｕｅは、例えば光源から射出する光線の均等性を改善するために利用されている光トンネルやレンズレットアレーなどの光集積成分の影響も受ける。図４に、第１集積器板２３２および第２集積器板２３４をもつ代表的なレンズレットアレー光集積器２３０を示す。この集積器２３０の制限ｅｔｅｎｄｕｅＥは、以下の式５によって表すことができる。
2007507755.tif 000005
なお、Ａは開口面積、Ωは透過ビームの立体角、Ａｌｅｎｓ１は第１集積器板２３２の面積、Ａｉｎｔ２は第２集積器板の面積、そしてｄは両板間の距離である。
【００１５】
ここで、例えば、アーク長さがａの代表的な光源および図３の反射体２２０を図４の光集積器２３０と組み合わせて使用することを考える。図５は、第１集積器板２３２を介して反射体２２０からアーク画像２４０のアレーを光集積器２３０の第２集積器板２３４のレンズレットに投写した状態を示す。なお、アーク画像２４０の大きさは、反射体２２０の反射位置の関数として面積が変化する。第２集積器板２３４の中心近くにあるアーク画像２４０は比較的小さく、この中心から半径方向に向かって面積が急激に大きくなり、第２集積器板２３４の周辺付近で大きさが小さくなる。従って、図５から理解できるように、装置のｅｔｅｎｄｕｅは、光で効率よく（幾何学的に）埋められていないことになる。
【００１６】
図６は、光強度を楕円反射体の反射角θの関数として示すグラフである。即ち、アーク画像２４０の大きさ（面積）が変化する理由を説明するグラフである。特に、アークランプは影をつくるため、反射角０度と３度との間でほとんど光が反射しない結果、この種のアークランプ/反射体構成の場合、“中心ホール”効果が現れる。光強度は、５度と１２度との間でピークが２度発生し、徐々に小さくなり３０度でゼロになる。この効果は、プロジェクタのｅｔｅｎｄｕｅが小さくなるに従って、より強くなる。
【００１７】
従って、小さなｅｔｅｎｄｕｅで適度な集光効率を実現できる照明装置が依然として望まれている。より具体的にいうと、アーク画像の面積が、反射角θの関数としてほぼ一定の反射体系照明装置が望まれている。このような照明装置は、明るくおよび／または高品質の投写映像を好ましくは比較的低いコストで実現でき、かつコンパクト化、軽量化および／または薄型化を実現できるマルチメディア投写装置を設計するさいに有利なものと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、制限するものではないが、ｅｔｅｎｄｕｅを小さく抑えた状態でマルチメディア投写装置に適用した場合に好適な集光効率を実現できる照明装置を提供するものである。本発明の設計構成および作用効果は、以下の各種実施態様の詳しい説明から明らかになるはずである。なお、詳細な説明および具体的な実施例は、説明のみを目的とし、限定を意図するものではない。各種実施態様の詳細な説明から、当業者にとっては、本発明の範囲に含まれる各種変更例などは自明のものと考えられる。
【発明の効果】
【００１９】
以下に説明する実施態様の設計構成および作用効果は、各種の反射または透過ライトバルブタイプのうち任意のものを使用する単光路光学構成および多重光路光学構成だけでなく、プリズム系や非プリズム系の光路構成にも応用可能である。特に、ｅｔｅｎｄｕｅを小さく抑えたカラービデオ投写装置において作用効果が高い。
【００２０】
図１の従来例である反射体について、光強度を反射角の関数として測定し、評価した。なお、反射体性能をモデル化する別な方法では、アーク画像の倍率を利用する。従来の反射体は、例えば、角度依存歪（コマ）量はかなりの量であるが、必要なものは、角度に依存しない倍率をもち、この結果コマ量が少ない反射体である。
【００２１】
図７について説明すると、反射体２５０の倍率ｍは式６によって表すことができる。
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【００２２】
反射体２５０の位置ｙ１およびｙ２から射出した二本の光線（角度θおよび（θ＋ｄθ））は、収束角Φおよび（Φ＋ｄΦ）で焦点２５２に向かう。角度ｄΦは、式７で示すように表すことができる。
2007507755.tif 000007
なお、Ｌは反射体の長さである。
【００２３】
長さＬが長い楕円反射体の場合、（ほぼ放物面の）Ｌが長くなり、ａｒｃｔａｎ（ψ）がほぼψになる。
【００２４】
これらの条件下では、ｄΦはｄΦ＝Ｃ１（ｙ２−ｙ１）になり、Ｃ１が一定ならば、式（８）によって表される反射体の倍率になる。
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【００２５】
なお、既に述べたように、アーク画像の面積が、反射角θの関数としてほぼ一定の反射体系照明装置が望まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図８に、本発明の一実施態様に従って構成した、アーク画像の面積が、反射角θの関数としてほぼ一定の反射体２５０の二次元モデルを示す。このモデルを機能させるためには、ｍ（θ）が投写アークサイズａ（θ）に対して反比例していなければならない。この関係は、式９によって表される。
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【００２７】
これら二つの倍率に関する式をあわせると、ｙ（θ）に関して解を得る一つの方法である式１０になる。
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ただし、Ｃ３＝１／Ｃ１Ｃ２であり、従ってｙ（θｍａｘ）＝ｙｍａｘである。
なお、θｍｉｎは、集光できる最小角度であり、光をｙ（θｍｉｎ）＝０に向けて再配向することによって“中心ホール”を光で埋めるさいに有用である。
【００２８】
図９について説明すると、反射体を射出する光の場合、コリメーションを必要とするため、反射体は光線高さと光線方向を同時に制御することはできない。従って、一つの実施態様では、光源装置を完成するために、非球面補正レンズ２６０を利用する。
【００２９】
図１０に、マルチメディアプロジェクタ８に利用される本発明の一実施態様であって、光源１３６からの集光効率を改善する実施態様を示す。この実施態様の光源の場合、反射素子１３８の焦点にアークランプ２８を設ける。反射素子としては、自由形状反射体、楕円反射体や放物面反射体を使用することができる。アークランプ２８からの多色光を反射素子１３８によって反射し、アークランプ２８の“影”によって発生する典型的な“中心ホール”照明を小さく抑える形状に構成した非球面補正レンズ１４０によって、適宜設ける色環１５を介してフォーカシングする。反射体を射出し、補正板を通過する照明光が反射角θの関数として一定の開口数値をもつように、公知の開口数方法を利用して、反射素子および非球面補正レンズ１４０の外形を設計構成することができる。
【００３０】
一つの実施態様では、光学的なコリメートレンズ１２４を使用して、適宜設ける色環１５を出る光を再コリメートする。この光は、第１および第２のフライズアイレンズ１２０、１２２を透過する。非球面補正レンズ１４０およびコリメートレンズ１２４が共に作用して、非球面反射体１３８によって反射される光を効率よく集光し、適宜設ける色環１５を介してフォーカシングし、最小の溢光で第１フライズアイレンズ１２０に結像する。第１フライズアイレンズ１２０に入射する光が反射角θの関数として一定の開口数値をもっているため、アーク画像は、第２フライズアイレンズ１２２の横断面において実質的に一定の断面積をもつ。第１フライズアイレンズ１２０に結像するさいには、その結像アスペクト比を下流の反射ライトバルブのアスペクト比に一致させるのが好ましい。溢光を小さく抑制できるか、あるいはこれを取り除くことができるため、コリメートレンズ１２４の下流側にある光学的構成成分をより小形化でき、従って軽量化低コスト化できる。
【００３１】
この実施態様の場合、複フライズアイレンズ集積器を使用したが、本発明の別な実施態様では、ガラスロッド製集積器、あるいは集積器の射出後ほぼ均等な光分布を与えるその他の十分有効な集積素子も利用することができる。
【００３２】
フライズアイレンズ集積器を射出したほぼ均等に分布した光は、制限するわけではないが、例示すると、単光路構成または多重光路構成の偏光配置ミラーアレーおよび反射液晶ライトバルブなどの反射ライトバルブ光学的構成体１３０に入射する。この反射ライトバルブ構成体を出ると、変調された光はプロジェクタ２７に進み、出力ビデオ画像を投写する。
【００３３】
各種の実施態様において、光集積器の出力開口の横断面アスペクト比は、従来の表示標準規格に準じた投写表示方式に合うアスペクト比であればよい。表示標準規格についていくつか実例を挙げれば、ＳＶＧＡ（スーパービデオグラフィックスアレー）、ＸＧＡ（拡大グラフィックスアレー）、ＳＸＧＡ（スーパーＸＧＡ）、ＵＸＧＡ（ウルトラＸＧＡ）、ＷＵＸＧＡ（ワイドスクリーンウルトラＸＧＡ）である。これら表示標準規格は、解像度、色深度（測定単位：ビット）およびリフレッシュレート（測定単位：ヘルツ）を組み合わせて規格化したものが多い。ＳＶＧＡ、ＸＧＡおよびＵＸＧＡはいずれもアスペクト比、即ち画像の幅対高さ比が４：３である。ＳＸＧＡのアスペクト比は５：４、そしてＷＵＸＧＡのそれは１６：１０である。
【００３４】
図１０の照明装置は、有利な作用効果をもつ。というのは、小さなｅｔｅｎｄｕｅで集光効率が高くなり、より小形の、従ってコストのより低い光学的構成成分を使用した適度に明るい光学装置が可能になるからである。小形の光学的構成成分は、コンパクトで軽量な携帯式プロジェクタを製造するために特に有用である。
【００３５】
図１１に、本発明の一実施態様を示す。即ち、この実施態様の場合、出力に第１補正板２７６を有する発散反射体２７４内に第１アークランプ２７２を設け、そして出力に第２補正板２８２を有する収束反射体２８０内に第２アークランプ２７８を設ける。第２補正板２８２については、非球面補正レンズ２６０（図９）と同様な形に構成し、“中心ホール”を埋める。さもないと、第１ランプ、反射体および補正板によって“中心ホール”が発生することになる。ミラー２８４が２つのランプから発生する光線を結合する。これ以外を除けば、この実施態様の機能は、図１０の実施態様と実質的に同じである。
【００３６】
図１２に、本発明の別な実施態様２９０を示す。この実施態様では、収束反射体２８０（図１１）の代わりに、Ｓｔｒｏｂｅｌ（ストロベル、図示省略）か複放物面反射体２９２を使用し、そして第２補正板２８２の代わりに、光線をミラー２８４に向かわせるレンズ２９４を利用する。この実施態様で使用する複放物面反射体２９２は軸上反射体の“中心ホール”効果をもたなくてもよいため、第２補正レンズを設ける必要はない。反射体２９２を出た光は、第１アークランプが投げかける影のために低下した強度を補償するために強度が強くなるように、適宜設けるレンズ２９４によってフォーカシングすることができる。ミラー２８４によって、複放物面反射体２９２からの光線を発散反射体２７４からの光線と結合する。この結合光線は、投写角度の全範囲にわたって実質的に均等な強度をもつことができる。
【００３７】
図１３に、本発明のさらに別な実施態様３００を示す。この実施態様では、第２アークランプ２７８および収束反射体２８０の代わりに、赤色ＬＥＤアレー３０２を使用し、そして第２補正板２８２の代わりに、光線をミラー２８４に向かわせるレンズ３０４を利用する。赤色ＬＥＤアレー３０２が発光する赤色光線は、アークランプ２７２が発光する青色主光線に対して色バランスを取るため、有利である。これ以外を除けば、この実施態様の機能は、図１２の実施態様と実質的に同じである。
【００３８】
複ランプ光源２７０、２９０、３００は、照明の“中心ホール”が埋められ、第２集積器板１２２（図１０）に結像するアークサイズ画像が全てのレンズ素子についてより均等な大きさをもち、かつ従来の単光路光源と比較した場合、最大で１．７倍の光を集光できるので有利である。
【００３９】
図１４に、本発明のさらに別な実施態様を示す。この実施態様では、ビデオユニット８０１が、画像投写光学系８０５および照明系８０２を有する投写装置８０３にビデオ信号を送信する。この照明系８０２としては、上記の本発明の実施態様のいずれも使用することができる。一つの実施態様では、画像投写光学系８０５は、反射ＬＣＯＳライトバルブ構成とすることができる。また、ビデオユニット８０１には、パーソナルコンピュータ、ラップコンピュータ、ＤＶＤ、セットトップ式ボックス（ＳＴＢ）、ビデオカメラ、ビデオレコーダや、その他のビデオ信号をプロジェクタに送信するのに適当な装置を組み込むことができる。
【００４０】
本発明のマルチメディアプロジェクタの作用効果について、制限するものではないが例示すると、他のアプローチと比較した場合、軽量であり、サイズが小さく、構成成分の数が少なくおよび／またはコストが低く、および／または実施も容易である。本発明のプロジェクタが軽量である一つの理由は、プリズムを必ずしも必要しないからである。あるいは、本発明に従って組み込んだ光源によってｅｔｅｎｄｕｅを小さく抑えることができるため、かなり小さなプリズムを利用して、同じ光伝送効率を実現できるからである。
【００４１】
さらに、性能からみた作用効果もある。本発明のプロジェクタの場合、例えば、大きなガラスプリズム内において残留ストレスまたは熱誘導ストレスによって発生する複屈折問題を反射偏光ビームスプリッタおよび小さなプリズムによって抑制できるため、画像コントラストを強くすることができる。最後に、本発明の実施態様の場合、f/＃を明るくできるため、発光効率をより高くでき、しかも画面上のルーメン（明るさ）を強くできる光学式プロジェクタを実現できる。これの一つの理由は、本発明によって、小さなｅｔｅｎｄｕｅで集光効率を高くできるからである。例えば、従来のプリズムの場合、光学コーティング設計により約f/２．５に制限されていたが、本発明のｅｔｅｎｄｕｅを小さく抑えた投写装置では約f/２．０でプリズムを使用することができる。
【００４２】
当業者ならば、本発明の上記以外の各部分について、以上の好ましい実施態様で説明したのとは異なる形で実施できることを理解できるはずである。例えば、光路を本発明の範囲内で変更し、あるいは何かを付け加えることによって非点収差、色収差その他の光学的歪を補正することができる。また、波長範囲、フィルタ、波長板やその他の光学的構成成分についても、背面投写用途、より高い解像度を必要とする用途、ビデオのみを対象とする用途、娯楽を対象とする用途などに広い特性範囲、実装位置、実装間隔、実装寸法、アスペクト比で利用することができる。また、熱や放射線による損傷から構成成分を保護するために、紫外線および／又は赤外線フィルタを利用することができる。以上説明し、図示した多重光路光学構成だけでなく、単光路構成にも上記光源/照明装置を使用することができる。
【００４３】
本発明から逸脱しなくても、上記本発明実施態様の細部に変更を加えることができる。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ制限を受けるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】標準的な円錐反射体を使用した従来のマルチメディアプロジェクタ装置を示す概略平面図である。
【図２】光線束のｅｔｅｎｄｕｅを定義するパラメータを示す概略図である。
【図３】光源アークの反射体による従来結像方法を定義するパラメータを示す概略図である。
【図４】従来照明装置における光集積器の第１、第２レンズレットアレーを通過する光線束のｅｔｅｎｄｕｅを定義するパラメータを示す概略図である。
【図５】従来照明装置における図４の光集積器の第２レンズレットアレーに投写されたアークランプ画像を示す概略図である。
【図６】従来照明装置の反射体内における角度の関数として反射体の光源強度を示す概略図である。
【図７】反射体を通過する二本の光線の反射角度を定義する概略図である。
【図８】本発明の一実施態様における、光源アークの反射に関する反射体による倍率を定義するパラメータを示す概略図である。
【図９】本発明の一実施態様において用いられる光学的補正板を示す概略図である。
【図１０】本発明の一実施態様において、照明効率を改善するために光学的補正板を使用したマルチメディアプロジェクタ装置を示す概略平面図である。
【図１１】本発明の一実施態様において、照明効率を改善するために光学的補正板を使用した複ランプ光源を示す概略平面図である。
【図１２】本発明の一実施態様において、照明効率を改善するために複放物面反射体を使用した複ランプ光源を示す概略平面図である。
【図１３】本発明の一実施態様において、照明効率を改善するためにＬＥＤアレーを使用した複ランプ光源を示す概略平面図である。
【図１４】本発明の一実施態様に従って、画像投写光学系および照明系からなる投写素子に結合したビデオユニットを示す、ビデオ投写装置の概略平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
８：マルチメディアプロジェクタ、
１５：色環、
２７：プロジェクタ、
２８：アークランプ、
１２０、１２２：フライズアイレンズ、
１２４：光学的コリメートレンズ、
１３０：反射ライトバルブ光学的構成体、
１３６：光源、
１３８：反射体、
１４０：非球面補正レンズ。
【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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【国際調査報告】
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