(57)【要約】  【課題】ランプの前方へ拡散されて光量ロスとなる光を捕集し、光の利用効率を高める。  【解決手段】反射鏡１７の第１焦点には放電管１６の発光部１６ａの中心が配設されており、又反射鏡１７の前面開口部を覆う前面カバー１８の内面１９は、第１焦点を曲率中心とする略球体状に形成されていると共に反射膜が形成されている。前面カバー１８の内面１９が第１焦点を曲率中心とする略球体状に形成されているので、発光部１６ａから放射されて前面カバー１８の内面に入射された光は入射時の光路と同じ光路を辿り、第１焦点を通過して反射鏡１７にて反射され、反射鏡１７の光軸中心に開孔されている出射窓１８ａ方向へ収斂される。【選択図】図２
2005195692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部を有する放電管と、
上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、
上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと
を有し、
上記前面カバーに、
上記前面カバーの光軸中心に開孔する出射窓と、
上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面と
を備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
発光部を有する放電管と、
上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、
上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと
を有し、
上記前面カバーに、
上記前面カバーの光軸中心に設けた補正レンズと、
上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面と
を備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
発光部を有する放電管と、
上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、
上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと
を有し、
上記前面カバーに、
上記前面カバーの光軸中心に設けると共に入射した光を表示素子へ導く光伝送体と、
上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面と
を備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
上記前面カバーが光軸を中心として２部品に分割されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光源装置。
【請求項５】
上記前面カバーの開口端縁に冷却風導入用開口部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光源装置。
【請求項６】
発光部を有する放電管と、
上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、
上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと、
上記放電管から発せられると共に上記反射鏡で反射された収斂光束が照射される表示素子を有する光学装置と
を有し、
上記前面カバーに、
上記前面カバーの光軸中心に設けると共に入射した光を上記表示素子へ導く光伝送体と、
上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面と
を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項７】
発光部を有する放電管と、
上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、
上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと、
上記放電管から発せられると共に上記反射鏡で反射された収斂光束が照射される表示素子を有する光学装置と
を有し、
上記前面カバーに、
上記前面カバーの光軸中心に設けた補正レンズと上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面と
を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項８】
発光部を有する放電管と、
上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、
上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと、
上記放電管から発せられると共に上記反射鏡で反射された収斂光束が照射される表示素子を有する光学装置と
を有し、
上記前面カバーに、
上記前面カバーの光軸中心に設けると共に入射した光を上記表示素子へ導く光伝送体と、
上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面と
を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーの内面に反射処理が施されていると共に、この内面を反射鏡の焦点を曲率中心とする略球体状に形成した光源装置、及びプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、画像を光学的に投射し表示させるプロジェクタはますますスクリーン照度の明るいものが要求される傾向にある。一般に、プロジェクタの光源としては、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等のランプユニットが用いられ、又、ライトバルブとしては、透過型或いは反射型のＬＣＤ(Liquid Crystal Display)方式、１画素１反射鏡で構成されるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子を用いたＤＬＰ(Digital Light Processing)方式等が多く採用されている。
【０００３】
透過型ＬＣＤ方式を採用するプロジェクタは、光学系をより小さく、且つスクリーン照度の効率を上げるために、ランプユニットの放射光を焦点距離の比較的長い楕円鏡によって集光し、ランプユニットの前方に配設されている凹レンズ等に入射させるようにしている。
【０００４】
又、ＤＭＤ方式を採用するプロジェクタは、光学系をより小さくし、且つスクリーン照度の効率を上げるために、ランプユニットの出射光を焦点距離の比較的短い楕円鏡によって集光し、ランプユニットの前方に配置されたレンズや管状のライトトンネル等に入射させるようにしている。
【０００５】
しかし、何れの方式を採用するプロジェクタにおいても、ランプユニットに形成した放電管からの直接放射光のうち、反射鏡開口側に放射される光は楕円鏡に反射されることがないため、ランプ前方に配設されているレンズやライトトンネルへ入射しない光量ロス分となり、スクリーン照度を上げる際の障害となっている。
【０００６】
これに対処するに、例えば特開２００１−２０１７１９号公報には、ランプユニットの反射鏡開口部に、キュービックタイプの微少反射板を縦横に配列し、放電管から前方へ放射された光のうち、凹凸状反射面に照射した光を入射方向へ反射させることで、光量ロスを低減するようにした技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２０１７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した公報に開示されている技術は、反射鏡にキュービックタイプの微少反射板を形成する工程が必要となり、加工工数が嵩み、製品コストが高くなる問題がある。
【０００８】
更に、反射鏡開口部の端縁から前方へ放射された光は、微少反射板にて反射されずに前方へ拡散されるため、光量ロスをより低減させるには限界がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構成で製品コストの高騰を抑制し、ランプ前方へ拡散される光量ロスを、より低減することで、光の利用効率をより高くすることのできる光源装置、及びプロジェクタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明による第１の光源装置は、発光部を有する放電管と、上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーとを有し、上記前面カバーに、上記前面カバーの光軸中心に開孔する出射窓と、上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
第２の光源装置は、発光部を有する放電管と、上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーとを有し、上記前面カバーに、上記前面カバーの光軸中心に設けた補正レンズと、上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
第３の光源装置は、発光部を有する放電管と、上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーとを有し、上記前面カバーに、上記前面カバーの光軸中心に設けると共に入射した光を表示素子へ導く光伝送体と、上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第１のプロジェクタ装置は、発光部を有する放電管と、上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと、上記放電管から発せられると共に上記反射鏡で反射された収斂光束が照射される表示素子を有する光学装置とを有し、上記前面カバーに、上記前面カバーの光軸中心に設けると共に入射した光を上記表示素子へ導く光伝送体と、上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第２のプロジェクタ装置は、発光部を有する放電管と、上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと、上記放電管から発せられると共に上記反射鏡で反射された収斂光束が照射される表示素子を有する光学装置とを有し、上記前面カバーに、上記前面カバーの光軸中心に設けた補正レンズと上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面とを備えることを特徴とする。
【００１５】
第３のプロジェクタ装置は、発光部を有する放電管と、上記放電管の背後及び該放電管の周囲を囲むと共に上記発光部の設置位置に焦点を有する反射鏡と、上記反射鏡の前面開口部を覆う前面カバーと、上記放電管から発せられると共に上記反射鏡で反射された収斂光束が照射される表示素子を有する光学装置とを有し、上記前面カバーに、上記前面カバーの光軸中心に設けると共に入射した光を上記表示素子へ導く光伝送体と、上記前面カバーを上記反射鏡の上記前面開口部に装着したときの該反射鏡の上記焦点を曲率中心とする略球体状に形成されると共に反射処理が施された内面とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡単な構成で製品コストの高騰を抑制し、ランプ前方へ拡散される光量ロスを、より低減することで光の利用効率をより高くすることができる等、優れた効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１〜図３に本発明の第１形態を示す。図１はプロジェクタ装置の概略構成図、図２はランプユニットの側面断面図、図３は前面カバーの斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、プロジェクタ装置の筐体１の内部にＬＣＤ方式の光学装置２が内蔵され、更に、この光学装置２の入射面にキセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等からなる、光源としてのランプユニット３Ａが結合されている。
【００１９】
次に、光学装置２内の構成について簡単に説明する。
【００２０】
光学装置２の入射面側には、ランプユニット３Ａから放射される光を略平行光束となる方向へ屈曲させる補正レンズとしての平凹レンズ４が配設されている。更に、平凹レンズ４の出射方向に、平凹レンズ４から放射された光を複数の収斂光束に分割して、後述する液晶ライトバルブ６のほぼ全体に照射するフライアイレンズ５が配設されている。
【００２１】
更に、フライアイレンズ５の出射方向に、表示素子としての液晶ライトバルブ６が配設されている。又、フライアイレンズ５の放射方向には、色フィルタ（図示せず）等が所定に配設されている。尚、符号７はランプユニット３Ａに電力を供給するランプ電源である。
【００２２】
又、光学装置２の外部であって筐体１内には液晶ライトバルブ６を駆動するバルブ駆動回路９が内装されていると共に、液晶ライトバルブ６を冷却する第１ファン１０と、筐体１内部を冷却する第２ファン１１とからなる送風装置１２が設けられている。尚、図１に詳細には記載されていないが、各ファン１０，１１は送風管や送風ガイド等によって、冷却対象物に対して外気を効率よく供給できるようになっている。
【００２３】
一方、液晶ライトバルブ６の放射側に位置する光学装置２の一端に、レンズ筒１３が固設されている。レンズ筒１３の内部には、投射レンズ１４が設けられており、この投射レンズ１４から放射された映像が、筐体１の前方に対設されている投射スクリーン１５に投射される。
【００２４】
図２に示すように、ランプユニット３Ａは、放電管１６と、この放電管１６が取り付けられる反射鏡１７と、反射鏡１７の前面開口部１７ａを覆う前面カバー１８とを備えている。反射鏡１７の反射面である内面は回転楕円状に形成されており、その内面で囲まれた位置に第１焦点を有し、更に、前面開口部１７ａよりも前方に第２焦点を有している。
【００２５】
尚、反射鏡１７及び前面カバー１８は、耐熱温度の高いホウケイ酸ガラスやアルミノシリケートガラス等のガラス材で形成されており、その内面に、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2等の蒸着物質を用いて反射膜が蒸着されている。
【００２６】
又、放電管１６は、球体状に形成された中央の発光部１６ａと両端の封止部１６ｂとで構成された水平点灯方式であり、放電管１６が高圧水銀ランプの場合は、発光部１６ａに水銀と希ガスとが封入されている。放電管１６は反射鏡１７に対し、その発光部１６ａの中心が反射鏡１７の第１焦点に配設されている。
【００２７】
又、前面カバー１８の反射面である内面１９が、反射鏡１７の第１焦点を曲率中心とする略球面状に形成されている。更に、前面カバー１８の光軸中心に出射窓１８ａが開孔されており、反射鏡１７で反射された光は、出射窓１８ａの方向に収斂され、この出射窓１８ａを通過して平凹レンズ４側へ導かれる。
【００２８】
次に、このような構成による本形態の作用について説明する。
【００２９】
ランプユニット３Ａに設けた放電管１６の発光部１６ａから放射され、反射鏡１７の内面で反射された光は、この反射鏡１７の前面開口部１７ａに取付けられている前面カバー１８の中央に開孔されている出射窓１８ａを通り、その出射方向に配設されている平凹レンズ４に収斂光束として入射される。
【００３０】
そして、この平凹レンズ４に入射された光束は光軸に対して略平行となる光束に変換された後、その出射方向に配設されているフライアイレンズ５にて複数の収斂光束に分割されて、液晶ライトバルブ６全体に照射される。
【００３１】
又、ランプユニット３Ａに設けた放電管１６の発光部１６ａから反射鏡１７の前面開口方向へ放射された光束は、前面カバー１８の内面１９にて、反射鏡１７の方向へ反射される。
【００３２】
その際、前面カバー１８の内面１９が、反射鏡１７の第１焦点を曲率中心とする略球面状に形成されており、又、放電管１６の発光部１６ａの中心が第１焦点に設置されているため、発光部１６ａから放射された光は、前面カバー１８の内面１９に対してほぼ直角に入射される。従って、前面カバー１８から反射された光は、入射の際の光路と同じ光路を辿り、第１焦点を通過して反射鏡１７の内面に入射され、その内面で反射されて、出射窓１８ａの方向に収斂される。そして、出射窓１８ａを通過した光束が、その出射方向に配設されている平凹レンズ４に入射される。
【００３３】
このように、本形態では、反射鏡１７の前面開口部１７ａに前面カバー１８を装着し、しかも、この前面カバー１８の内面１９を、反射鏡１７の第１焦点を曲率中心とする略球体状に形成したので、前面カバー１８の反射面から反射する光の殆どを、反射鏡１７の第１焦点を通過して、反射鏡１７の内面に導くことができる。
【００３４】
その結果、放電管１６から反射鏡１７の前面開口部１７ａ側へ放射された光を効率よく捕集して、平凹レンズ４の方向へ収斂させることができ、その分、光量ロスを大幅に減少させることができ、相対的にスクリーン照度を高くすることができる。
【００３５】
又、図４、図５に本発明の第２形態を示す。ここで、図４はランプユニットの側面断面図、図５は前面カバーの斜視図である。
【００３６】
上述した第１形態では補正レンズとしての平凹レンズ４を、ランプユニット３Ａの前方に配設したが、本形態では、平凹レンズ４を前面カバー１８の出射窓１８ａに嵌合させたものである。尚、この場合、平凹レンズ４の外周と出射窓１８ａの内周とを耐熱性接着剤等を用いて固着するようにしても良い。
【００３７】
本形態では、前面カバー１８の出射窓１８ａに平凹レンズ４を嵌合させたので、光学装置２内に平凹レンズ４を保持する部位を設ける必要が無くなり、部品点数の低減により構造の簡素化が実現できるばかりでなく、平凹レンズ４の取付が容易となる。更に、平凹レンズ４を前面カバー１８に直接取付けるようにしたので、光軸合わせが容易となる。
【００３８】
又、図６に本発明の第３形態による前面カバーの斜視図を示す。本形態では、前面カバー１８の開口端縁、すなわち、放電管１６から放射される光の反射に最も影響しない位置に、冷却風導入用開口部１８ｂを切欠き形成したものである。尚、本形態では、冷却風導入用開口部１８ｂを２箇所、光軸を挟んで対向する位置に形成したが、１箇所或いは３箇所以上形成されていても良い。
【００３９】
このような構成では、前面カバー１８に冷却風導入用開口部１８ｂを形成したので、この冷却風導入用開口部１８ｂを介して、ランプユニット３Ａ内に冷却風を導入し、放電管１６を含むランプユニット３Ａの内部を効率よく冷却することができる。
【００４０】
又、図７に本発明の第４形態によるランプユニットの側面断面図を示す。上述した第２形態では、前面カバー１８と平凹レンズ４とを別体としたが、本形態では、前面カバー１８の光軸中心に補正レンズとしての平凹レンズ部１８ｃを一体形成したものである。
【００４１】
本形態による前面カバー１８は平凹レンズ部１８ｃが一体形成されているため、可視光線の透過率の高いガラス材を用いて形成し、内面１９に反射膜を形成するに際しては、平凹レンズ部１８ｃの平面側をマスクして、反射膜が形成されないようにする。
【００４２】
このように、本形態では平凹レンズ部１８ｃを前面カバー１８と一体形成したので、組み立てが容易になるばかりでなく、光軸調整をより一層簡素化することができる。
【００４３】
又、図８、図９に本発明の第５形態を示す。ここで、図８はランプユニットの側面断面図、図９は前面カバーの斜視図である。
【００４４】
上述した各形態は、ＬＣＤ方式の光学装置２に設けられるランプユニット３Ａについて説明したが、本形態では、光学装置に表示素子としてのＤＭＤ素子を有するＤＬＰ方式のプロジェクタ装置に採用されるランプユニット３Ｂが示されている。尚、第１形態と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
本形態では、ＤＬＰ方式の光学装置において、ランプユニット３ＢからＤＭＤ素子までの距離を短くするために、反射鏡１７の第２焦点位置を前面カバー１８の出口付近に設定し、更に、前面カバー１８の光軸中心に、光伝送体としてのライトトンネル１８ｄを一体形成したものである。又、ライトトンネル１８ｄの内壁１８ｅには、可視光線を高い屈折率で反射させるための反射膜が形成されている。尚、ライトトンネル１８ｄは、一定の長さを有する断面が矩形状の光伝送媒体であり、入射された光束をＤＭＤ素子の方向へ導くものである。
【００４６】
このような構成では、反射鏡１７によって反射された収斂光は、ライトトンネル１８ｄに対し、その入り口から所定の入射角で入射し、入射した光はライトトンネル１８ｄ内の内壁１８ｅを多重反射して出口へ伝播され、ＤＭＤ素子に対し、均一な光強度分布を有する光を照射する。
【００４７】
このように、本形態では、反射鏡１７の第２焦点位置を、前面カバー１８の光軸中心付近に設定すると共に、前面カバー１８の光軸中心にライトトンネル１８ｄを一体形成したので、ランプユニット３ＢからＤＭＤ素子までの距離を短縮することができる。その結果、光学装置の小型化が実現できるばかりでなく、プロジェクタ装置全体の小型化を実現することができる。
【００４８】
尚、光伝送体はライトトンネル１８ｄに限らず、例えば透明グラスロッド状構造体であるロッドレンズであっても良い。又、ライトトンネル１８ｄ或いはロッドレンズが、前面カバー１８に対して別体であっても良い。この場合、前面カバー１８の光軸中心に、ライトトンネル１８ｄ或いはロッドレンズの端部を嵌合する装着窓を開孔し、この装着窓にライトトンネル１８ｄ或いはロッドレンズの端部を嵌合させ、耐熱性接着剤等を用いて接着固定する。
【００４９】
又、図１０に本発明の第６形態による前面カバー１８の斜視図を示す。本形態では、前面カバー１８の開口端縁、すなわち、放電管１６から放射される光の反射に最も影響しない位置に冷却風導入用開口部１８ｆを切欠き形成したものである。尚、本形態では、冷却風導入用開口部１８ｆを２箇所、光軸を挟んで対向する位置に形成したが、３箇所以上であっても良い。
【００５０】
このような構成では、前面カバー１８に冷却風導入用開口部１８ｆを形成したので、この冷却風導入用開口部１８ｆを介して、放電管１６を含むランプユニット３Ｂ内に冷却風を導入し、内部を効率よく冷却することができる。
【００５１】
又、図１１に本発明の第７形態による前面カバー１８の分解斜視図を示す。本形態では、前面カバー１８を、光軸を中心に２部品２２ａ，２２ｂに分割したものである。
【００５２】
前面カバー１８を、光軸を中心に二分割することで、各部品２２ａ，２２ｂの共通化が実現でき生産性が向上する。
【００５３】
尚、本発明は上述した各形態に限るものではなく、例えば第１形態及び第４形態で示した前面カバー１８が、光軸を中心に二分割されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１形態によるプロジェクタ装置の概略構成図
【図２】同、ランプユニットの側面断面図
【図３】同、前面カバーの斜視図
【図４】第２形態によるランプユニットの側面断面図
【図５】同、前面カバーの斜視図
【図６】第３形態による前面カバーの斜視図
【図７】第４形態によるランプユニットの側面断面図
【図８】第５形態によるランプユニットの側面断面図
【図９】同、前面カバーの斜視図
【図１０】第６形態による前面カバーの斜視図
【図１１】第７形態による前面カバーの分解斜視図
【符号の説明】
【００５５】
１  筐体
２  光学装置
３Ａ，３Ｂ  ランプユニット
４  平凹レンズ
５  フライアイレンズ
６  液晶ライトバルブ
１６  放電管
１６ａ  発光部
１７  反射鏡
１７ａ  前面開口部
１８  前面カバー
１８ａ  出射窓
１８ｂ  冷却風導入用開口部
１８ｃ  平凹レンズ部
１８ｄ  ライトトンネル
１８ｅ  内壁
１８ｆ  冷却風導入用開口部
１９  内面
代理人    弁理士    伊  藤    進
【図１】
2005195692.tif 000003
【図２】
2005195692.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005195692.tif 000006
【図５】
2005195692.tif 000007
【図６】
2005195692.tif 000008
【図７】
2005195692.tif 000009
【図８】
2005195692.tif 000010
【図９】
2005195692.tif 000011
【図１０】
2005195692.tif 000012
【図１１】
2005195692.tif 000013