(57)【要約】　　　（修正有）【課題】映写イメージのルーメンスを上げる目的を達成する複数のランプで構成した照明システムを提供する。【解決手段】本発明の複数のランプで構成した照明システムにおいて、少なくとも２個の光トンネル２３とランプ２２を有した光誘導手段２０が、ランプから発せられた光をビームスプリッタ１０に誘導することによって、異なったランプから発せられる光ビームが、一個の光ビームとして集束され、したがって光力を上昇させる。【選択図】　　図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム反射面と光出力面とを配置したビームスプリッタと、夫々が前記ビームスプリッタの前記ビーム反射面の隣接面と光出力面の隣接面とに配置した二つの光誘導手段とを有し、
夫々の光誘導手段が、ランプと、このランプの一方側に隣接した端部反射面と、他端部が前記ビームスプリッタに接続され、前記反射面が投射孔を持った光トンネルとを有し、
夫々のランプから発せられる光は、対応する光トンネルの端部反射面に集束され、投射孔を通過して、対応する光トンネルに侵入し、その後、対応する光トンネルの他方側に位置するビームスプリッタに出力されて、最終的にビームスプリッタの光出力面を通過して出力されることを特徴とする、
複数のランプで構成した照明システム。
【請求項２】
請求項１に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記ランプは、ランプから生成した光を、対応する光トンネルに集束する、シェードを有することを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項３】
請求項２に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記シェードは、ランプが楕円面の第一焦点に位置し、光トンネルの端部反射面の投射孔が第二焦点に位置するように、楕円面中に設けたことを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項４】
請求項１に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルに導かれる光の投射角度が、光トンネル中の最大反射臨界角よりも小さいことを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項５】
請求項１に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルが、光学的ガラス素材で形成された非中空の光トンネルであることを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項６】
請求項１に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルが、空気を送信媒体とする中空構造であることを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項７】
請求項１に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルが、反射性フィルムで被覆されたことを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項８】
請求項１に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルと前記ビームスプリッタが、光学的接着方法で接着されることを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項９】
請求項１に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルと前記ビームスプリッタが、エアギャップで接着されることを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１０】
一面が光出力面であるビームスプリッタと、夫々が前記ビームスプリッタの残りの面に位置する３個の光誘導手段とを有し、
夫々の光誘導手段が、ランプと、このランプの一方側に隣接した端部反射面と、他端部が前記ビームスプリッタに接続され、前記反射面が投射孔を持った光トンネルとを有し、
夫々のランプから発せられる光は、対応する光トンネルの端部反射面に集束され、投射孔を通過して、対応する光トンネルに侵入し、その後、対応する光トンネルの他方側に位置するビームスプリッタに出力されて、最終的にビームスプリッタの光出力面を通過して出力されることを特徴とする、
複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記ランプは、ランプから生成した光を、対応する光トンネルに集束する、シェードを有することを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記シェードは、ランプが楕円面の第一焦点に位置し、光トンネルの端部反射面の投射孔が第二焦点に位置するように、楕円面中に設けたことを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルに導かれる光の投射角度が、光トンネル中の最大反射臨界角よりも小さいことを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１４】
請求項１０に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルが、光学的ガラス素材で形成された非中空の光トンネルであることを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１５】
請求項１０に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルが、空気を送信媒体とする中空構造であることを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１６】
請求項１０に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルが、反射性フィルムで被覆されたことを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１７】
請求項１０に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルと前記ビームスプリッタが、光学的接着方法で接着されることを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【請求項１８】
請求項１０に記載の複数のランプで構成した照明システムにおいて、前記光トンネルと前記ビームスプリッタが、エアギャップで接着されることを特徴とする、複数のランプで構成した照明システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のランプで構成した照明システムに関するものであり、より具体的には、複数のランプから放たれる光を焦点に合わせる働きをする、複数のランプで構成した照明システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
今日、周知の映写技術は、主に以下の二つのグループに分けられる。つまり、液晶表示（ＬＣＤ）映写とデジタル光プロセッシング（ＤＬＰ）映写の二グループである。
ＤＬＰ映写は、米国のテキサスインストゥルメントによって開発されたものである。
それは、非常に小さな鏡をマイクロチップに取り付けた、デジタルマイクロ鏡装置（ＤＭＤ）と呼ばれるものを有し、光を反射させ、非常に鮮明でシャープな映写イメージを生成するものである。しかしながら、ＬＣＤまたはＤＬＰを採用した映写装置は、一般的に１個のランプを光源として利用し、イメージの映写を実行するものである。より高いルーメンスを得るためには、映写装置が、より強力なランプをもつ必要がある。
【０００３】
強力なランプは、寿命が短いし、電気を多く消費することとなる。
しかしながら、強力なランプを利用することは、予備部品に要する費用を高くすることにもなる。したがって、強力なランプを利用することは、効果的な技術解決策であるとはいえない。
【０００４】
よって、比較的低いパワーのランプを２個以上利用することによって、光学的集束処理を用いて、強力なランプと同等のルーメンス出力量を提供し、より強力なランプに起こりがちな、大きな電力消費や低い照明効率性といった問題を改善するといった課題に対する開発の必要性が存在する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した従来技術の欠点を参考にし、本発明は、イメージ映写を目的にして、ルーメンスを増加させるために、２個以上の集束ランプを用いた、複数のランプで構成した照明システムを提供することに主たる目的を定めた。
【０００６】
本発明の複数のランプで構成した照明システムは、任意の角度で接合された二つのコラムタイプ光トンネルとビームスプリッタを利用している。
本発明は、反射鏡を利用して、異なったランプから発射される光ビームを反射させ、前記光ビームを集束してすることによって、より大きな光力を出力して、映写を実行するものである。
【０００７】
前述の目的を達成するために、本発明の複数のランプで構成した照明システムは、第一面にビーム反射面を設けたビームスプリッタと、ビーム反射面を設けていないビームスプリッタの第二面に配置した、セットの光誘導手段とより構成する。
前記光誘導手段は、焦点に集束光を放つランプと光トンネルとより構成する。前記光トンネルは、ランプの焦点に近い端部に反射面を有し、他端部をビームスプリッタに接続する。
光トンネル端部反射面は、ランプの焦点上に投射孔を有し、焦点に集束された光が、前記投射孔を通過可能になり、光トンネルへ侵入し、光チャンネルを通過してビームスプリッタに出力されることとなる。
前記ビームスプリッタには４面あり、それらは、一つの反射面と、二つの光トンネル接続面と、一つの光出力面である。
【０００８】
ランプを例にとってみると、ビームスプリッタに出力する光の一部は、ビームスプリッタ面上で反射し、光出力面を通じて出力されることとなる。
ビームスプリッタ面を通過する光のその他の部分は、ビーム反射面に反射し、他の光誘導手段の光トンネルに入り込むことによって、光が光トンネルに反射可能となり、ビームスプリッタに再び入り込まれることになり、そして、ビーム反射面に反射し、ビームスプリッタの光出力面を通じて出力されることとなる。
したがって、光は、ビームスプリッタに繰り返し反射することによって、光の大部分がビームスプリッタの光出力面を通じて出力可能となるようにする。これまで説明した原理は、他のランプに適用することもまた可能である。
【０００９】
前記の複数のランプで構成した照明システムの構成要素としては、２セットのランプがある。それと同じ原理で３セットのランプを利用することもまた可能である。構成要素にはまた、ビームスプリッタと３個の光誘導手段とがある。
前記光誘導手段は、夫々がビームスプリッタの二つの近接側部に位置し、夫々が光と光トンネルとを集束する焦点を持ったランプを有している。
光トンネルは、ランプの焦点に近い反射面として機能する一端と、ビームスプリッタに接続されている他端を有している。
光トンネルの端部反射面は、ランプの焦点に位置する投射孔を有し、前記焦点上に集まる光が前記投射孔を通過して光トンネルへと侵入することによって、光が、ビームスプリッタに導かれて出力される。
前記ビームスプリッタは、４つの面を有し、そこには、反射面と、３つの光トンネル接続面と、光出力面が含まれる。
【００１０】
１個のランプの場合を例にとってみると、ビームスプリッタへ出力された光の一部部分は、ビーム反射面上に反射されて、光出力面を通じて出力されることとなる。
光の他の部分は、ビームスプリッタ面を通過して、他の光誘導手段の光トンネルへと侵入することによって、光トンネル端部反射面上に反射し、再びビームスプリッタに進入することとなる。
したがって、光は、繰り返しビームスプリッタに反射し、光の大部分をビームスプリッタの光出力面を通過するこが可能となる。
これまでに説明した原理は、他の２個のランプに利用することが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１Ａを参照しながら、本発明の第一実施例に関する、複数のランプで構成した照明システムのシステム構成を説明する。
本発明の照明システムは、２個のランプ２２と、ビームスプリッタ１０と、２つの光誘導手段２０とを含むものである。
ビームスプリッタ１０には、４面あり、それらは、１個のビーム反射面１１と、２個の光トンネル接続面１２と、１個の光出力面１３を含む。
夫々の光誘導手段２０は、反射面が無い側の、ビームスプリッタ１０の２側面（すなわち図に示されるように光トンネル接続面１２）に配置する。
【００１２】
説明を簡単にする目的で、図におけるランプは、楕円のランプを用いているが、実際は如何なるランプであっても、光の集中が可能なものであれば利用可能である。
【００１３】
光誘導手段２０は、主に楕円鏡２１と、ランプ２２と、光トンネル２３とより構成される。
楕円鏡２１は、第一焦点と第二焦点とを有している。
ランプ２２は、楕円鏡２１の第一焦点に位置することによって、ランプ２２から発せられた光は、楕円鏡２１上に反射され、第二焦点に集束される。
光トンネル２３には、楕円鏡２１に近接形成した端部反射面２３１を一方側に有し、他方側には、ビームスプリッタ１０の光トンネル接続面１２に接続した端部がある。
ここで云う接続とは、光接着か、小さなエアギャップのことを意味する。反射面２３１に近い光トンネルの端部は、投射孔２３２を有している。
光トンネル２３は、その一方側が楕円鏡２１に接近し、楕円鏡２１の第二焦点上に位置することによって、第二焦点上に集束された光は、投射孔２３２を通過可能であり、光トンネル２３へと進入することとなる。
その後、光は、光トンネル２３を通過し、光トンネルの他方側に位置するビームスプリッタ１０へと出力される。
光トンネル２３は、中空または非中空に形成可能である。中空の光トンネルに関しては、トンネルの内部が、全体に反射フィルムで覆われており、投射孔２３２を通過する光を反射することとなる。
【００１４】
ビームスプリッタ１０は、光トンネル２３から送られる光を反射させ、通過させることが可能である。
ビームスプリッタ１０の強さは、光が、ビームスプリット面１４全体を反射させない程度のものである。
光の一部は、ビームスプリット面１４を通過し、他の光トンネルに侵入し、そして光トンネル端部反射面２３１上に反射して、再びビームスプリッタ１０に侵入し、最後にビームスプリッタ１０の光出力面１３を通過して出力されることとなる。
【００１５】
したがって、ビームスプリッタ１０に入り込んだ光は、ビームスプリッタ１０に反射し、ビームスプリッタ１０の光出力面１３を通じて出力される。
ビームスプリッタ１０を通過した光は、他の光誘導手段に入り込み、他の光誘導手段の光トンネルを通過してビームスプリッタ１０に反射し、ビームスプリッタ１０の光出力面１３を通じて出力される。
ビームスプリッタ１０のビームスプリット面１４を通じて、ビームスプリット面１４から反射するかビームスプリット面１４を通過した光は、ビームスプリッタ１０の光出力面１３を通して出力される。
したがって、光送信の効率性を増加させることが可能であり、そして光エネルギーの消費を減らすことも可能である。よって、複数のランプを集束する効率性が上がり、ビームスプリッタ１０の光出力面１３上には、より大きな光の出力を得ることが可能となる。
【００１６】
したがって、２セットある光誘導手段の何れか一方の光は、光トンネル２３の光トンネル端部反射面またはビームスプリッタ１０に反射が可能であるか、光トンネル端部反射面またはビームスプリッタ１０を通過することが可能であり、最終的にはビームスプリッタ１０の光出力面１３を通じて出力されることとなる。その結果として、二つの異なったランプからの光エネルギーは、反射後に蓄積可能であり、したがってより大きな光となるのである。
更に、複数のランプは、同じ光パワーを持つ必要がない。異なったパワーをもったランプは、その仕様に合わせて利用可能である。
【００１７】
本発明のランプは、従来技術に適用されていたような平行光ビームよりもむしろ集束光ビームを適用している。
これは、複数ランプシステムに関する現在存在する技術の殆どが、光を反射させて並行光の出力を生成するために、放物面の焦点上に位置したランプと放物鏡を採用しているためである。
出力された光は、反射プリズムによって反射され、最終の平行出力光を生成する。
光は、一般的に出力される前に放物面上に幾度も反射される。放物面鏡が、球面ではないので、製造がより複雑になる。
放物面鏡とプリズムは、製造工程においてエラーが出やすいので、最終的に平行な光ビームを形成するのが難しくなる。
【００１８】
集束光ビームを採用すると、一度光ビームが光トンネルに入り込んだら、ランプに影響されることがないのである。
光は、光トンネルとビームスプリッタとの間で相互に反射し合う。光トンネルとビームスプリッタ用の光学的平面の製造技術は、１００年よりも前に確立されたものである。
その製造技術と製造方法とは、比較的単純なものであり、エラーを広い範囲で修正することが可能であり、より安定した出力の提供を実現できるものである。
【００１９】
光誘導手段２０は、図１Ａに示されるようにビームスプリッタ１０の二つの近接側部に位置されるのに加え、図１Ｂに示されるようにビームスプリッタ１０の二つの対向する接続面１２にも位置させることが可能である。
【００２０】
図２を参照しながら、光トンネル内の光の移動状況について説明する。ランプ２２は、楕円鏡２１の第一焦点上に位置する。ランプ２２から発せられる光ビームは、第二焦点に集束され、光学通路は、コニカル領域に集束される。
楕円鏡２１に近接した光トンネル２３は、端部反射面２３１を有し、前記端部反射面２３１は、投射孔２３２を有し、投射光ビームを受取り、光トンネル２３へと進入する。
投射孔２３２の寸法は、第二焦点上に集束された全光ビームが通過するにちょうど良い大きさであるべきである。
投射孔２３２の寸法が小さければ小さいほど、光が光トンネル２３の投射孔２３２を通して散乱する可能性が少なくなる。
光トンネル２３は、光学ガラスからなる非中空構造であることも可能であるし、空気がその中間に位置する中空構造であることも可能である。
【００２１】
非中空構造を例にとってみれば、光ビームが、投射孔２３２を通じて光トンネル２３へと入り込むものである。
スネルの法則によれば、投射角を最大反射臨界角θｃより小さく抑えてさえいれば、光トンネルに入り込んだ光ビームが、トンネル壁を通過することなく最大限にトンネル内部に反射されることとなる。
例えば、光２２Ａは、楕円鏡２１に反射され、投射孔２３２を通じて光トンネル２３へと進入する。
トンネル内部に最大限反射した後、光２２Ａは、ビームスプリッタ１０へと進入する。
光の一部は、ビームスプリット面１４上に反射して、光出力面１３を通じて出力される。
同様に、光２２Ｂは、楕円鏡上に反射して、投射孔２３２を通じて、光トンネル２３に進入する。
トンネル内部に最大限に反射し、ビームスプリッタ１０内に進入した後、光の一部は、ビームスプリット面１４上に反射し、ビームスプリッタ１０の光出力面１３を通じて出力されることとなる。
光ビーム２２Ａと２２Ｂは、ビームスプリッタ１０に入り込んだ後に、最大限に反射するわけではない。
光の一部は、ビームスプリット面１４を通過して、ビームスプリッタ反射面１１上で、他の光誘導手段へ反射する。
何度も反射した後、光は、光出力面１３を通じて出力される。
【００２２】
ビームスプリッタ１０と光トンネル２３は、光学的接着方法（例えば、光学的付着）によって接続可能であり、または光ビームが接着面を通過する際に、エアギャップを通じて光の吸収を減らすことが可能であり、光の通過の効率性を向上させることができる。
反射や透過による光の通過角度の変化の有無に係わらず、ビームスプリッタ１０は、光トンネル２３内で、臨界角θｃよりも小さい、光通過角度を維持する。
そして、最終的には、光トンネルの端部反射面を通過して、殆どの投射光は、ビームスプリッタ１０の光出力面１３を通じて出力され、したがって集束の効率性を達成することが可能である。
【００２３】
上述の実施例は、２セットのランプを有した照明システムに関するものである。
図３は、３個のランプを有した、本発明の第三実施例を説明する図である。前記照明システムは、ビームスプリッタ１０と３個の光誘導手段２０を含むものである。
光誘導手段２０は、ビームスプリッタ１０の異なった接続面にそれぞれ接続される。即ち図示される光トンネルの二つの接続面１２に接続される。
上述の第一実施例で説明したように、光誘導手段２０は、楕円鏡２１と、ランプ２２と、光トンネル２３とより構成する。
楕円鏡２１は、第一焦点と第二焦点とを有している。ランプ２２は、楕円鏡２１の第一焦点に位置することによって、ランプ２２より発せられた光が、楕円鏡２１上で反射して、第二焦点上に集束されることとなる。
光トンネル２３は、一方側が楕円鏡２１に近接し、他方側がビームスプリッタ１０に接続された、端部反射面２３１を有している。
光トンネル端部反射面２３１は、投射孔２３２を有している。光トンネル２３は、一方側が楕円鏡２１の第二焦点に近接して設置されている。
投射孔２３２は、第二焦点に位置している。したがって、第二焦点上に集束された光は、投射孔２３２を通過して、光トンネル２３に入り、光トンネル２３を通過して、光トンネル２３の他方側のビームスプリッタ１０へと出力される。
光トンネル２３は、中空か非中空構造が可能である。中空の光トンネルを採用した場合、トンネル内部は、反射フィルムで最大限覆われることによって、投射孔２３２を通じて入ってくる光を反射する。
【００２４】
ビームスプリッタ１０は、光トンネル２３からの光を反射させ通過させることが可能である。
ビームスプリッタ１０の特質のため、光は最大限反射することができない。
ビームスプリット面１４を通過した光の一部は、他の光トンネルに入り込む。反射した後、光はビームスプリッタ１０の光出力面１３を通じて出力される。
【００２５】
したがって、何れの３個の光誘導手段からの光も反射し、光トンネル端部反射面とビームスプリッタ１０とに進入し、最終的に光学的出力面を通じて出力される。
よって、これらの異なったランプからの光エネルギーは反射・蓄積されてより大きな力を得ることが可能である。
【００２６】
本発明の複数のランプで構成する照明システムは、低パワーのランプを採用し、光学的反射原理を適用することによって、異なったランプのパワーを蓄積して、より大きな出力を得ることが可能であるため、映写機器がより大きなルーメンスを実現することが可能となる。
実際には、１個のランプのみを一度に作動させることが可能である。パワー検波回路や切り替え回路が、各ランプ用に設計され設置されることも可能である。ランプの一つの寿命が終わりに近づいた場合、他のランプが自動的に切り替わり作動する。
ユーザによっては、違った目的のランプで、手動切り替え方法を採用することも可能である。２個のランプは、また異なった出力ルーメンスを持ち、異なった仕様に適用させなければならない。ランプを切り替えることによって、全体の寿命はより長いものとなる。
【００２７】
要約すると、本発明で採用した複数のランプで構成する照明システムは、より低い光吸収率を示し、接続部の小さなエアギャップを持った光トンネルを採用することによって、最大光反射指数を獲得することが可能である。
ほんの少量の光が、反射後の投射孔から漏れることとなる。投射孔が反射面全体の３０％の場合、理論的には、１個のランプが出力された光全体の８０％を得ることが可能である。
したがって、本発明のデュアルランプ構造の１０００ルーメンスのランプを採用した場合、出力が１６００ルーメンスを獲得することが可能である。その結果、低いルーメンスのランプを利用しても、高いルーメンスの高い照明力を効率よく得ることができる。
【００２８】
本発明の実施例は、開示を目的として説明されたものである一方、本発明が開示した実施例や他の実施例の変形・変更は当業者にとっては可能であるかもしれない。
したがって、特許請求の範囲に開示した請求項は、本発明の精神と領域から逸脱することなく、全実施例を含むものであるように設計されている。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明の第一実施例に関する、複数のランプで構成した照明システムのシステム構成を説明する概略図。
【図１Ｂ】本発明の第二実施例に関する、複数のランプで構成した照明システムのシステム構成を説明する概略図。
【図２】光がどのようにランプから発せられ、集束され、光トンネルに映写されるかを説明する、本発明の概略図。
【図３】本発明の第一実施例に関する、複数のランプで構成した照明システムのシステム構成を説明する概略図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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