(57)【要約】【課題】  プロジェクタ内に設けられる表示素子を照明するための照明光の分光特性を改善する一方で、構造の簡略化、小型化、軽量化を図る。【解決手段】  主光源１０１と、主光源から出射される主の照明光を集光状態で反射する反射鏡１０２と、反射鏡１０２の周囲に配置された複数の副光源１０４と、副光源１０４からそれぞれ出射される副の照明光をそれぞれ反射して主の照明光と同じ位置に集光させる第１の副反射鏡１０５とを備える。主光源１０１からの光と副光源１０４からの光を集光して合成するので、主の照明光の分光特性を副の照明光によって改善し、良好な色再現性での画像投写を実現し、かつ構成を簡略化して小型化、軽量化を実現する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主光源と、前記主光源から出射される主の照明光を集光状態で反射する反射鏡と、前記反射鏡の周囲に配置された複数の副光源と、前記副光源からそれぞれ出射される副の照明光をそれぞれ反射して前記主の照明光と同じ位置に集光させる第１の副反射鏡とを備えることを特徴とするプロジェクタの光源装置。
【請求項２】
前記主光源は高圧水銀灯であり、前記副光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタの光源装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードは赤色光を発光する赤色発光ダイオードであることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタの光源装置。
【請求項４】
前記第１の副反射鏡は、第１焦点が前記副光源の位置に設定され、第２焦点が前記主の照明光の集光位置に設定された楕円反射面として形成され、複数の楕円反射面が前記複数の副光源に対向して前記反射鏡の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプロジェクタの光源装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードは所定の指向特性を有して光を発散させるディスクリート構成のダイオードであることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタの光源装置。
【請求項６】
前記副光源は、副光源から出射された光を前記第１の副反射鏡に向けて集光状態に反射する第２の副反射鏡を備えており、前記第１の副反射鏡の第１焦点は前記第２の副反射鏡の集光位置に設定されていることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタの光源装置。
【請求項７】
前記発光ダイオードはチップ型のダイオードであることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタの光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリーンに画像を投写するプロジェクタに関し、特にその光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラープロジェクタは、図１に概略構成を示すように、光源装置１では光源１０１から出射した光を反射鏡１０２で反射し、インテグレータロッド２の入射側端面に集光させる。インテグレータロッド２内を進んだ光は、その出射側端面から出てカラーホイール３へ入射する。このカラーホイール３へ入射され、高速回転するカラーホイール３によって時分割された赤、緑、青の各色光は集光レンズ４で平行光束として液晶パネル或いはＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）パネル等の画像表示素子５に照射される。そして、照射された光は画像表示素子５において表示されるパターンに対応して透過、あるいは反射され、いわゆる光変調が行われた上で投写レンズ６によりスクリーン７に結像され、スクリーン７への投写が行われる。
【０００３】
このようなカラープロジェクタでは一般に光源として高圧水銀灯が用いられている。高圧水銀灯は、少ない電力で強力な光を得ることができる効率の良いランプであるが、その発光スペクトルが強力な青、緑に対して赤が弱いという分光特性をもつため、高圧水銀灯を使用するカラープロジェクタは一般的なテレビと比較し色再現性で劣っていた。そこで、特許文献１，特許文献２では白色光源に加えて特定の色光、特に赤色光を発光するレーザダイオードや発光ダイオード等からなる補助光源を設けることで、分光特性を改善する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２９６６８０号公報
【特許文献２】特開２００２−１７４８５４号公報
【０００４】
すなわち、特許文献１では、主の照明光を発光する白色ランプの光軸と等価な光軸位置に副の照明光を発光するレーザ光源や発光ダイオードを配置することで、白色ランプによる主の照明光を、レーザ光源や発光ダイオードによる副の照明光によって部分的に置き換え、表示装置を照明する分光特性を改善している。また、特許文献２では、白色光源の周囲に複数の補助光源を配列し、白色光源の直前に配置されたマルチレンズアレイによって補助光源の光を白色光源の光に合成することで分光特性を改善している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、主の照明光と等価的に同軸位置にレーザ光源や発光ダイオード（以下、補助光源と称する）を配置する構成であるため、一つの補助光源では十分な光強度を得ることが難しく、分光特性を改善することが困難である。この場合、複数の補助光源を配設することが考えられるが、これら複数の補助光源を主の照明光と同軸位置に配置するためには複数個の光合成手段が必要になり、光源装置の構造が複雑化、大型化するという問題が生じる。また、特許文献２の技術では、マルチレンズアレイによって補助光源の光を合成することが可能であるが、複数の補助光源からの各光を分割する第１のマルチレンズアレイと、分割された光を画像表示素子に重畳照射するための第２のマルチレンズアレイが必要であり、構造が複雑化、高重量化するという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は照明光の分光特性を改善する一方で、構造の簡略化、小型化、軽量化を図ったプロジェクタの光源装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は主光源と、主光源から出射される主の照明光を集光状態で反射する反射鏡と、反射鏡の周囲に配置された複数の副光源と、副光源からそれぞれ出射される副の照明光をそれぞれ反射して主の照明光と同じ位置に集光させる第１の副反射鏡とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、主光源からの光を反射鏡で集光すると同時に副光源からの光を副反射鏡によって集光するので、主の照明光の分光特性を副の照明光によって改善し、良好な色再現性での画像投写が実現できる。また、反射鏡の周囲に沿って複数の副光源と副反射鏡を配設するのみでよいため、構成が簡略化できるとともに、小型化、軽量化を実現する。さらに、副光源からの光を反射により集光することで、レンズで集光する場合に比較して主光源の光に合成する際の光効率を高めることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の形態は、第１の副反射鏡は、第１焦点が副光源の位置に設定され、第２焦点が主の照明光の集光位置に設定された楕円反射面として形成され、複数の楕円反射面が複数の副光源に対向して反射鏡の周囲に配置されている。この形態においては、発光ダイオードは所定の指向特性を有して光を発散させるディスクリート構成のダイオードで構成する。
【００１０】
本発明の第２の形態は、副光源は、副光源から出射された光を第１の副反射鏡に向けて集光状態に反射する第２の副反射鏡を備えており、第１の副反射鏡の第１焦点は第２の副反射鏡の集光位置に設定されている。この形態においては、発光ダイオードはチップ型のダイオードで構成する。
【実施例１】
【００１１】
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。背景技術で説明した図１を参照すると、光源装置１、すなわち、主光源としての高圧水銀灯１０１から出射した光を反射鏡１０２で反射し、インテグレータロッド２の入射側端面に集光し、このインテグレータロッド２を透過されて均一化された光は、赤、緑、青の光を選択的に通過させるカラーフィルタが組み合わされたカラーホイール３の一点に入射される。カラーホイール３はモータ３０１を駆動源として高速で回転されており、カラーホイール３に入射された光は赤、緑、青の色光として時分割的に透過される。この透過光を集光レンズ４で平行光束とした上で液晶パネル或いはＤＭＤパネル等の画像表示素子５に照射する。そして、照射された光は画像表示素子５において表示されるパターンに対応して透過、あるいは反射され、いわゆる光変調が行われた上で投写レンズ６によりスクリーン７に結像され、スクリーン７上での投写が行われる。
【００１２】
図２は前記光源装置１の概略構成を示す斜視図、図３はその詳細断面図である。反射鏡１０２は回転楕円面を有する容器状に形成されており、その第１焦点位置に前記高圧水銀灯１０１が支持されている。また、前記反射鏡１０２の第２焦点は前記インテグレータロッド２の入射側端面に位置されている。前記反射鏡１０２の前面開口には赤外線・紫外線除去フィルタ１０３が配設されている。そのため、高圧水銀灯１０１から出射された白色光は反射鏡１０２の内面で反射された後、赤外線・紫外線除去フィルタ１０３によって可視光のみが透過され、その透過光はインテグレータロッド２の入射側端面に集光され、当該インテグレータロッド２内に進入されることになる。
【００１３】
前記反射鏡１０２の前面開口の周囲には、開口縁に沿って副光源として複数個（ここでは８個）の発光ダイオード１０４と、この発光ダイオード１０４から出射した光を反射する第１の副反射鏡としてのリング反射鏡１０５とが配置されている。複数個の発光ダイオード１０４はここでは赤色光を発光可能なディスクリート型の赤色発光ダイオードで構成されており、これらの発光ダイオード１０４は前記リング反射鏡１０５とほぼ等しい径寸法をした円環状のリング支持部材１０６の内面において円周方向に沿って配列され、ほぼ中心方向に向けて赤色光を出射するように支持されている。また、前記リング反射鏡１０５はここでは成型した樹脂の表面にアルミニウム等を蒸着して反射面を形成した構成としており、前記各発光ダイオード１０４のそれぞれを第１焦点とし、前記インテグレータロッド２の入射側端面を第２焦点とする楕円形状を断面とする複数の反射面１０５ａを円周方向に配置した構成とされている。なお、前記複数の反射面１０５ａを円周方向に連続して配置した構成としてもよい。
【００１４】
このように構成した光源装置１では、高圧水銀灯１０１から出射された白色光は前述のように反射鏡１０２によって反射され、赤外線・紫外線除去フィルタ１０３を透過した上でインテグレータロッド２の入力端面に集光される。また、複数の発光ダイオード１０４からそれぞれ出射された赤色光は、リング反射鏡１０５の径方向に対向される反射面１０５ａにおいて反射され、その第２焦点であるインテグレータロッド２の入射側端面に集光される。そのため、高圧水銀灯１０１からの白色光と発光ダイオード１０４からの赤色光とが合成された状態でインテグレータロッド２の入力端面から内部に進入されることになる。これにより、インテグレータロッド２から出射される白色光は赤色光が合成されることで青色領域から赤色領域まで所要の分光特性の光としてカラーホイール３に入射されることになり、画像表示素子５は理想的な赤、緑、青の各色光で照明が行われ、スクリーン７には一般的なテレビと同等の色再現性での画像投写が実現されることになる。
【００１５】
この実施例１の光源装置１では、反射鏡１０２の前面開口の周囲に沿って複数の発光ダイオード１０４と１つのリング反射鏡１０５を配設するのみでよいため、特許文献１，２に比較して構成が簡略化できるとともに、配設スペースも少なくてすみ、小型化、軽量化を実現することが可能になる。また、リング反射鏡１０５も前述のように断面が楕円形状をした複数の反射面１０５ａを円周方向に配設する構成でよいためその製造も容易である。また、特許文献２のようにレンズで集光を行う場合におけるレンズでの光の透過率に比較して発光ダイオード１０４からの光をリング反射鏡１０５によって反射させて集光させる構成とすることで、一般に反射鏡による反射率を透過率よりも高くできるため、発光ダイオード１０４の光をインテグレータロッド２へ集光しかつ白色光に合成する際の光効率を高めることも可能である。
【実施例２】
【００１６】
図４は本発明の実施例２の光源装置１Ａの詳細断面図である。光源として高圧水銀灯１０１を用い、回転楕円形状の反射鏡１０２を用いて高圧水銀灯１０１から出射された白色光を赤外線・紫外線除去フィルタ１０３を透過させてインテグレータロッド２の入力端面に集光させる構成は実施例１と同じであある。また、前記反射鏡１０２の前面開口の周囲に複数個の発光ダイオード１０４Ａを配置し、これら発光ダイオード１０４Ａで発光された赤色光を前記インテグレータロッド２の入射側端面に集光し、前記白色光に合成して分光特性を改善する構成についても実施例１と同様であり、等価な箇所には同一符号を付してる。
【００１７】
実施例２では、図４に要部を拡大図示するように、前記発光ダイオード１０４Ａとして、チップ型の発光ダイオードを用いており、この発光ダイオード１０４Ａを第２の副反射鏡としてのダイオード反射鏡１０７に一体に組み立てている。ダイオード反射鏡１０７は各発光ダイオード１０４Ａをマウントしている円周方向の各領域にそれぞれほぼ円錐型をした凹面鏡部１０７ａが形成されており、この凹面鏡部１０７ａを覆うように透明樹脂１０７ｂが充填され、この透明樹脂１０７ｂの表面に前記したようにチップ型の発光ダイオード１０４Ａがマウントされている。また、発光ダイオード１０４Ａと隣接する位置には実施例１と同様に第１の副反射鏡としてのリング反射鏡１０５が配設されているが、このリング反射鏡１０５の各反射面１０５ａの第１焦点は前記凹面鏡部１０７ａの光軸上に位置されている。
【００１８】
実施例２によれば発光ダイオード１０４Ａで発光された赤色光はダイオード反射鏡１０７において中心方向に向けて反射され、反射鏡１０２の光軸上に集光され、さらにリング反射鏡１０５に投射される。この光軸上の位置はリング反射鏡１０５の第１焦点とされているため、リング反射鏡１０５で反射された赤色光はインテグレータロッド２の入射側端面に集光されることになる。このように複数の発光ダイオード１０４Ａからの光をそれぞれ集光するためのダイオード反射鏡１０７を設けることで、発光ダイオード１０４Ａから出射される光の集光性を高め、リング反射鏡１０５によるインテグレータロッド２の入射側端面での白色光に対する赤色光の合成効率を高めることが可能になる。
【００１９】
実施例２では、実施例１と同様にインテグレータロッド２から出射される白色光は赤色光が合成されることで、青色領域から赤色領域まで所要の分光特性の光としてカラーホイール３に入射されることになり、色再現性の良好な画像投写が実現される。また、実施例２の光源装置１では、反射鏡の前面開口の周囲に沿って複数の発光ダイオードとリング反射鏡を配設するのみでよいため、構成が簡略化でき、小型化、軽量化が実現できる。さらに、リング反射鏡も前述のように断面が楕円形状をした複数の反射鏡を円周方向に配設する構成でよいためその製造も容易である。
【実施例３】
【００２０】
なお、実施例２においてダイオード反射鏡１０７の焦点距離、すなわち発光ダイオード１０４Ａからの光がダイオード反射鏡１０７で反射して集光させる光軸方向の距離を長くする設計が可能な場合には、図５に示す実施例３のようにリング反射鏡１０５Ａは平面鏡を円周方向に配設した構成とし、ダイオード反射鏡１０７で集光された光をリング反射鏡１０５Ａで単純に反射してインテグレータロッド２の入射側端面に集光させるようにしてもよい。
【００２１】
前記各実施例では主光源として高圧水銀灯を用い、副光源として発光ダイオードを用いた構成例を説明したが、これらの光源に限られるものではない。特に、副光源としてはレーザダイオードを用いることも可能であり、また副光源も前記実施例の赤色発光ダイオードに限定されるものではなく、主光源の照明光の分光特性を改善するためのものであれば一つの色光を出射するものに限られず、複数の異なる色光を発光させるように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光源装置が適用されるカラープロジェクタの概略構成図である。
【図２】実施例１の光源装置の概略斜視図である。
【図３】実施例１の光源装置の断面図である。
【図４】実施例２の光源装置の断面図である。
【図５】実施例３の光源装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１，１Ａ  光源装置
２  インテグレータロッド
３  カラーホイール
５  画像表示素子（液晶パネル，ＤＭＤ）
７  スクリーン
１０１  高圧水銀灯
１０２  反射鏡
１０３  赤外線・紫外線除去フィルタ
１０４，１０４Ａ  発光ダイオード
１０５，１０５Ａ  リング反射鏡（第１の副反射鏡）
１０７  ダイオード反射鏡（第２の副反射鏡）
【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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