(57)【要約】【課題】小型で適性ＮＡの照明光束を射出することができる光源装置を提供すること。【解決手段】ライトバルブと、該ライトバルブを楕円回転体の一方の楕円中心に配置し、二つの楕円中心間のほぼ中心で切断した楕円反射鏡と、該楕円反射鏡の開口部に配置した開口平面鏡と、前記開口部と他方の楕円中心を結ぶ円錐領域に配置されレンズ楕円中心を結ぶ光軸に対し４５°傾斜させたフイルタ反射板と、該フィルタ反射板の反射光軸上で他方の楕円中心と共役な位置に入射面を配置した光密度均一化手段とを有することを特徴とする光源装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトバルブと、該ライトバルブを楕円回転体の一方の楕円中心に配置し、二つの楕円中心間のほぼ中心で切断した楕円反射鏡と、該楕円反射鏡の開口部に配置した開口平面鏡と、前記開口部と他方の楕円中心を結ぶ円錐領域に配置されレンズ楕円中心を結ぶ光軸に対し４５°傾斜させたフイルタ反射板と、該フィルタ反射板の反射光軸上で他方の楕円中心と共役な位置に入射面を配置した光密度均一化手段とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記フィルタ反射板が、ＵＶ吸収カット作用を有する基板からなることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記フィルタ反射板が、ＩＲ吸収カット作用を有する基板からなることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記フィルタ反射板が、ＵＶ・ＩＲ吸収カットフィルタをサンドイッチしたものであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記フィルタ反射板が、その背面に熱伝導性を高める塗料を塗布したすことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記フィルタ反射板が、その背面に冷却エアを当てる構成であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光密度均一化手段が、ライトトンネル又はガラスロッドであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスプロジェクタ等に使用される光源装置、さらに詳しくは光量損失が少なく小型で長時間連続使用に耐える光源装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
現在の電子デバイスプロジェクタの光源装置において、ライトバルブからの光束を照明系の任意方向に反射するために、球面、放物面、楕円面等の反射鏡が用いられている。しかし、現在、電子デバイスプロジェクタ自体の大光量化、高コントラスト、小型化が非常に重要な設計ファクターとなっており、特に小型化するために、照明系のインテグレータ部にライトトンネルやガラスロッドを用いる場合が多い。ライトトンネルやガラスロッドを用いる場合、ライトバルブの反射鏡は、楕円鏡が最も簡単な構造であり望ましい。
【０００３】
一方、楕円鏡を用いた場合にさらに照明光学系の高効率化を実現するために、楕円鏡の開口部に内面側を反射面とした開口平面反射鏡を配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１６０６１３号全体
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子デバイスプロジェクタを小型化する上で重要なことは、ライトバルブとライトトンネル又はガラスロッドを平行に配置して、照明系自体の全長が長くしないことである。
さらに、大光量照明を得るために、ライトバルブからの直接光束及び前記楕円反射鏡の反射光束を高ＮＡ（開口度）、例えばＮＡ≧０．３でライトトンネルに入射されることが必要である。
【０００６】
また、高ＮＡ光束を４５°入射の可視域反射ミラーに入射させると、前記可視域反射ミラーが誘電体多層膜（１０層以上）構成であるから、高い反射効率を得ることができない問題がある。
しかも、表示デバイスが液晶デバイスである場合は、偏光が問題となることから、電子デバイスプロジェクタ本体の照明光学系内で偏光変換系等でのＮＡ値の制限を考慮しなければならない。
さらに、表示デバイスがＤＨＤの場合、反射鏡による高ＮＡの構成をとると、ＤＨＤの傾き角に制限があるから、逆に無駄な迷光光束が多くなり、設計上好ましくないことになる。
【０００７】
従って、照明光学系の高効率化と高ＮＡ化は必ずしも一致せず、このことは特に液晶表示デバイスを対象とする電子デバイスプロジェクタにおいて大きな問題である。例えば、高コントラスト化を実現するためには、液晶パネルの特性改善や照明系内のプリズムの性能アップが必要になるから、低ＮＡで大量の光を利用する構成としなければならず、その場合、電子デバイスプロジェクタの大型化は避けられない。
このような事情から、ライトトンネル又はガラスロッドに高ＮＡの光束を入射させることにより、所望の光量は得られるが、例えば０．３以上という高ＮＡであることから、ライトトンネル又はガラスロッドにテーパー角を加えるか、それ以降の照明系を複数のレンズを用いてＮＡを０．２位まで小さくして、最適化する手段しかありえなかった。
しかし、高価なテーパ付きライトトンネル又はガラスロッドを必要とせずに高い光利用効率を実現するために、例えばＮＡをライトトンネル又はガラスロッド以前に最適化すなわち低ＮＡ化したい場合は、上記の手段は使用できない。
【０００８】
一方、ＰＢＳを用いるような液晶型プロジェクタにおいては、高コントラスト化するために、偏光変換素子等を高ＮＡ化にすることには限界がある。このようなプロジェクタでは、偏光変換プリズムに入射角依存性があることから、なるべく照明系前段階においてＮＡ値を制限しなければならない。それには、反射鏡の部分で改善するのが一番良いのであるが、現状では小型化が困難でありかつＮＡを制限するものが複雑な構造であったりして利用されていなかった。また、せっかく低ＮＡ化を行ったとしても、ライトトンネル又はガラスロッドが平行配置されていたため、基本的には全長の短縮にはつながらず、低ＮＡ化の効果のみが得られていたのが現状であった。
【０００９】
さらに、現状では反射鏡自体には熱線の入射を防止するために誘電体多層膜を施したコールドミラーを利用する場合が多いが、蒸着層数が多く製膜時間も長時間を要し、コストが大幅にアップしてしまっている。  また、リフレクター以外にも不必要な波長の入光を防止するためにプロジェクタ照明系内で、楕円鏡の直後に、ＩＲ・ＵＶカットフィルター類を設置する場合も多いが、前述したように照明系全長を長くしてしまう欠点があった。
【００１０】
【発明の目的】
本発明は、従来技術の電子デバイスプロジェクタ等の光源装置の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、小型で適性ＮＡの照明光束を射出することができる光源装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決する手段】
本発明は、ライトバルブと、該ライトバルブを楕円回転体の一方の楕円中心に配置し、二つの楕円中心間のほぼ中心で切断した楕円反射鏡と、該楕円反射鏡の開口部に配置した開口平面鏡と、前記開口部と他方の楕円中心を結ぶ円錐領域に配置されレンズ楕円中心を結ぶ光軸に対し４５°傾斜させたフイルタ反射板と、該フィルタ反射板の反射光軸上で他方の楕円中心と共役な位置に入射面を配置した光密度均一化部材とを有することを特徴とする光源装置である。
【００１２】
本発明の実施形態は，以下のとおりである。
前記フィルタ反射板が、ＵＶ吸収カット作用を有する基板からなることを特徴とする。このように構成することにより、ＵＶが映像信号を形成する電子デバイスに入射せず、電子デバイスの耐久年数を長くすることができる。
また、前記フィルタ反射板が、ＩＲ吸収カット作用を有する基板からなることを特徴とする。このように構成することにより、熱線が電子デバイス等に到達すことがなく、電子デバイスプロジェクタを一定温度以下に保つことが容易になる。
【００１３】
また、前記フィルタ反射板が、ＵＶ・ＩＲ吸収カットフィルタをサンドイッチしたものであることを特徴とする。このように構成することによって、ＵＶ・ＩＲ吸収をそのための領域をほとんど必要とせずに行うことができ、熱の問題の虞のない電子デバイスプロジェクタを小型に構成できる。
【００１４】
また、前記フィルタ反射板が、その背面に熱伝導性を高める塗料を塗布したすことを特徴とする。このように構成することによって、光源装置によって発生する熱を効率良く排除することができる。
また、前記フィルタ反射板が、その背面に冷却エアを当てる構成であることを特徴とする。このように構成することによって、光源装置によって発生する熱を効率良く排除することができる。
さらに、前記光密度均一化手段が、ライトトンネル又はガラスロッドであることを特徴とする。このように構成することによって、小型で組立ての容易な光源装置を形成することができる。
【００１５】
【実施の形態】
以下に本発明の実施形態である電子デバイスプロジェクタ用の光源装置を図に基づいて説明する。光源装置１０は、図１に示すように、ライトバルブ１２と、ライトバルブ１２を囲む楕円反射鏡１４を有する。楕円反射鏡１４は、コールドミラーであることが好ましく、楕円回転体の内面反射面を有し、二つの楕円中心の一方にライトバルブ１２が配置されている。楕円反射鏡１４は、楕円回転体の半分すなわち楕円中心Ｃ１，Ｃ２を結ぶ中心線Ｏ１の中心部をとおり該中心線Ｏ１と直交する平面によって切断した一方の形態を有する。
【００１６】
楕円反射鏡１４の開口部には、図２及び図３に示すように、中央部に開口２０を設けた開口円板鏡２２が固着されている。開口円板鏡２２は、安全面から、開口２０を被うように非反射側すなわち外面に防爆ガラス板２３を張り合せることが望ましい。
【００１７】
開口２０の前方には、平面で中心部に材のフィルタ反射板２４が、中心線Ｏ１に対し４５°傾斜して配置されている。フィルタ反射板２４の反射面は、一般的なアルミニューム反射コーティングを設けてもよいが、誘電体多層膜コーティングを設けることが反射効率を高めるために特に望ましい。
【００１８】
フィルタ反射板２４の基板は、図１に示すように、ＵＶ吸収カット作用をもつ前方ガラス２４−１、例えばコーニング社Ｔの８０１５２と、ＩＲ吸収カット作用をもつ後方ガラス２４−２、例えばＤＭＧ社のＨＡ−３０との貼り合せである。前方ガラス２４−１と後方ガラス２４−２のこの配置は、逆の配置に比較して放熱高率に優れている。フィルタ反射板２４の基板は、ＵＶ・ＩＲ吸収カットフィルタをサンドイッチしたものであってもよい。フィルタ反射板２４をフィルタ反射板２４の大きさは、開口２０と楕円反射鏡１４の楕円中心Ｃ２とを結ぶ円錐領域２６を切断し、その切断面を被うように決定される。
【００１９】
フィルタ反射板２４の反射光軸Ｏ２上であって、楕円中心Ｃ２と共役な位置にライトトンネル３０の入射面３２が配置されている。ライトトンネル３０は、照明光束の光密度を均一化するためのものであって、ガラスロッドであってもよい。
【００２０】
フィルタ反射板２４の背面には、黒塗装、または鋼材、カーボングラファイト等を含む熱伝導性を高める塗料を塗布することが望ましい。さらに、フィルタ反射板２４の後方に送風機構（図示せず）を設け、フィルタ反射板２４の背面に斜め４５°の方向から冷却エア４０を当てる構成であることが望ましい。
【００２１】
上述した構成の光源装置１０のフィルタ反射板２４によって反射されライトトンネル３０の入射面３２する照明光束のＮＡは、図４を参照して、開口２０の直径をＤ、開口２０から楕円焦点Ｃ２までの光軸Ｏ１に沿った距離をＬ、円錐領域２６の屈折率をｎとすると、
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎ-1〔ｔａｎ（Ｄ／２）／Ｌ〕
によって求められる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の光源装置によれば、小型で適性ＮＡの照明光束を射出することができる光源装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光源装置の光学側面図である。
【図２】本発明の実施形態の光源装置の開口円板鏡の光学側面図である。
【図３】本発明の実施形態の光源装置の開口円板鏡の光学平面図である。
【図４】本発明の実施形態の光源装置の光学側面図である。
【符号の説明】
Ｃ１，Ｃ２      楕円中心
Ｏ１            中心線
Ｏ２            反射光軸
１０            光源装置
１２            ライトバルブ
１４            楕円反射鏡
２０            開口
２２            開口円板鏡
２３            防爆ガラス板
２４            フィルタ反射板
２４−１        前方ガラス
２４−２        後方ガラス
２６            円錐領域
３０            ライトトンネル
３２            入射面
４０            冷却エア
【図１】
2004198711.tif 000003
【図２】
2004198711.tif 000004
【図３】
2004198711.tif 000005
【図４】
2004198711.tif 000006