(57)【要約】【課題】回転方物面鏡等のリフレクタ65を備えた光源装置61は、その大きさ、厚みがプロジェクタなどの光源装置を組み込む機器の薄型化の障害となっていた。【解決手段】筒状体とされるリフレクタ65の内部に光源63を備え、筒状体の軸方向に射出光を集光させるリング状の反射面69を設けたリフレクタ65を有する光源装置61とする。    【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状体であるリフレクタの内部に光源を有し、筒状体の軸方向に射出光を集光させるリング状の反射面を筒状体に備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光源は、リフレクタの中心に位置していることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記リフレクタは、前方の直径が後方の直径よりも僅かに大きい筒状体であることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
前記リフレクタは、前方と後方の直径が等しい筒状体であることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
【請求項５】
リフレクタの内周面にリング状とされる反射面の多数が波型に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光源装置。
【請求項６】
リフレクタの外周面にリング状とされる反射面の多数が波型に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記反射面は、フレネル形状に形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記リフレクタは、耐熱ガラスで形成されることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光源装置。
【請求項９】
前記光源は、高輝度放電ランプとされることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の光源装置。
【請求項１０】
前記リフレクタは、光の射出方向の前方に防爆ガラスを有することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の光源装置。
【請求項１１】
光源装置、光源側光学系、表示素子、投影系レンズ、更に、電源回路やプロジェクタ制御回路を備えたプロジェクタであって、前記光源装置は、円筒形状とされるリフレクタの中心に高輝度放電ランプを備え、円筒形状の軸方向に光を集光させるリング状の反射面を前記リフレクタの外周面に多数有し、この反射面は光源とした高輝度放電ランプからの射出光をリフレクタの軸方向前方に集光させるように配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のリング状反射面を用いた光源装置に関し、また、この光源装置を登載した、ビデオ信号などに基づいて画像を投影するデータプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、リフレクタを有するランプなどの光源装置は、懐中電灯や車のヘッドランプ、液晶プロジェクタの光源、内視鏡の先端に取り付ける内視鏡ランプなどの様々な用途に用いられている。
どの用途に用いる場合であっても、光源装置が大きいことは、これを登載する製品の設計製造を困難なものとするため、光源装置は小さいものである必要がある。例えば、車のデザインの設計自由度を向上させるには小さい光源装置が必要であり、また内視鏡は人体に入り込める大きさでなければならないことから小さい光源装置が必要である。
したがって様々な用途や分野にて光源装置の小型化が強く要望されており、これを受けて光源装置の小型化が進んでいる。
【０００３】
上記の用途のなかでも特に小型化や薄型化が要求される製品としては例えばデータプロジェクタがあり、これに登載される光源装置においては小型化及び薄型化の要望が特に強い。
このデータプロジェクタは、今日、パーソナルコンピュータの画面に表示される画像やビデオ信号の画像、更にはメモリカードなどに記憶されている画像データによる画像などをスクリーンに投影するために多用されている。
【０００４】
このデータプロジェクタの構造は、多くの場合、メタルハイランドランプや超高圧水銀ランプなどの小型高輝度の放電ランプを組み込んだ光源装置を用い、光源装置から射出された光をカラーフィルタにより３原色の光として光源側光学系により液晶やＤＭＤ（デジタル・マイクロ・デバイス）と呼ばれる表示素子に照射し、表示素子の透過光又は反射光をズーム機能を備えた投影側光学系とされるレンズ群を介してスクリーンに投影する構造とされている。
【０００５】
このような放電ランプ等の光源を備える光源装置は、光源からの射出光をリフレクタにより反射して光源装置の前方に集光するものである。このリフレクタの形状は回転放物面もしくは回転楕円面が多く採用されている。
これらの形状は、その形成が容易であることを特徴とするが、一方で、光源からの射出光の多くを集光させようとするには、リフレクタを大きくする必要があった。
【０００６】
そして前述のように、データプロジェクタは、装置の小型化や薄型化の要望が特に強い。この要望を受けて、近年プロジェクタ本体の小型化及び薄型化が進んでいるも、その結果、特許文献１記載のプロジェクタのように、現在のプロジェクタ本体の厚みは光源装置の厚みと略等しい位にまで薄型化が進んでいる状況にある。
【特許文献１】特開２００５−１７３０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、光源装置の大きさ、厚みがプロジェクタ本体の薄型化の障害となっている。このため、データプロジェクタを従来にも増して小型化又は薄型化するには、光源装置の小型化又は薄型化が必須である。
【０００８】
そこで本発明は、その形状が筒状体であるリフレクタを備える小型又は薄型の光源装置を提供し、また、この光源装置を登載する小型又は薄型のデータプロジェクタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、筒状体とされるリフレクタの内部に光源を備え、筒状体の軸方向に射出光を集光させるリング状の反射面を筒状体に形成した光源装置とするものである。
【００１０】
また、この光源は、リフレクタの中心に位置させることが好ましく、前記リフレクタは、前方の直径が後方の直径よりも僅かに大きい筒状体や、前方と後方の直径が等しい筒状体としてもよい。
【００１１】
そして、リフレクタの内周面もしくは外周面にリング状の反射面を多数形成し、この反射面が光源からの射出光をリフレクタの軸方向前方に集光させる波型形状に形成するものである。
なお、反射面の波型形状は、フレネル形状とすることが好ましい。
【００１２】
また、このリフレクタの材質を、耐熱ガラスとしてもよく、前記光源として、高輝度放電ランプを用いることもある。
そして、前記リフレクタの射光方向の開口部に、集光方向の前方に防爆ガラスを設置してもよい。
【００１３】
更に、上記の光源装置を、光源側光学系、表示素子、投影系レンズ、更に、電源回路やプロジェクタ制御回路を備えたプロジェクタに組み込むこともある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、円筒形状のリフレクタにリング状の反射面を多数形成することにより、回転放物面や回転楕円面のリフレクタよりも径の小さい光源装置とすることができる。そしてプロジェクタをより薄く設計することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
円筒形状とされるリフレクタの中心に高輝度放電ランプの光源を備え、前記リフレクタの外周面にリング状の反射面を多数備え、光源からの射出光をリング状の反射面によりリフレクタの軸方向前方に集光させるようにした光源装置とするものである。
【００１６】
そして、この光源装置と光源側光学系、表示素子、投影系レンズ、更に、電源回路やプロジェクタ制御回路を備えたプロジェクタとすることもある。
なお、光源装置の光源は、発光ダイオードや豆電球、その他の発光体として種々の装置や機器の光源装置とすることもある。
【実施例】
【００１７】
本発明に係る光源装置は、図１に示すように、リフレクタ65の中心軸位置に放電ランプ又は発光ダイオード等の光源63を有するものであり、このリフレクタ65は、前方と後方の直径が等しい円筒形状の筒状体としているものである。
そしてリフレクタ65の内周面には、図２に示すように、リング状の反射面69を多数形成するものである。
【００１８】
この反射面の形状は、リフレクタ65の前方に面を向けた湾曲面であるリング状の反射面69と、リフレクタ65の後方に面を向けた平面であるリング状の後向面70とを交互に連続して形成するものである。
そして、光源63からの射出光を反射面69で反射することにより、リフレクタ65の軸方向前方の所要位置に集光することができるように各反射面69を僅かに湾曲させた曲面によるリング状としている。
【００１９】
そして、リフレクタ65の前方に面を向けた湾曲面であるリング状の反射面69と、リフレクタ65の後方に面を向けた平面であるリング状の後向面70とが交互に連続した波型形状に形成しているものである。
【００２０】
このように筒状態の内周面に、リング状の反射面69と後向面70とを形成することにより、前後の直径を同一とする円筒形状のリフレクタ65であっても、光源63から前方や後方に射出された光を反射面69に所定の角度θで入射した場合、この入射光が、所定の反射角θで反射面69により反射されるに際し、１つのリング状とした反射面69で反射される光が所要の点に集光される。
【００２１】
そして、他のリング状の反射面69で反射された光も、各々同一の点に集光するように、各リング状の反射面69を曲面としており、且つ、反射面69毎に、順次、僅かにリフレクタ65の軸方向と交わる角度を変化させているものである。
従って、光源63から射出された光をこの反射面69により反射し、反射された全ての光をリフレクタ65の軸方向前方の１点に集光することができる。
【００２２】
また、リング状の多数の反射面69をリフレクタ65の軸方向に配置し、リフレクタ65を前後の直径が等しい筒状体としているため、リフレクタ65の直径を小さくし、光源装置61を小型化しても光源63からの光をリフレクタ65の軸方向前方の所要の点に集光させることができる。
【００２３】
そして、このリング状の反射面69の形状は、回転楕円面や回転放物面の内面を細分し、湾曲面を含む部分を切り出して筒状体の内周面に波型に並べるようにしたフレネル形状とすることが好ましい。
もっとも、各リング状の反射面69は、各々が順次僅かに角度の異なる平面のリング状、即ち円錐台形における周側面の形状とすることもある。
【００２４】
このように、反射面69を平面のリング状とすれば、形成が容易であり、反射面69や後向面70のピッチを小さくすれば、各反射面69で反射された光を分散させることなく、所定の焦点に効率的に集めることができる。
【００２５】
また、リング状の反射面69を形成する面は、図３に示すように、リフレクタ65の外周面とすることもある。このように外周面に反射面69を形成することにより、成形加工や切削加工により反射面69を形成することを容易とし、また、反射面69を研磨することも容易とすることができる。
【００２６】
尚、これらの反射面69は、蒸着処理などにより反射率を高くすることが好ましい。
そして、外周面に反射面69を形成するリフレクタ65は、透明な材質で形成し、光源63からの射出光がリフレクタ65透過して外周面に形成した反射面69により反射して前方に射出集光させるものである。
【００２７】
この場合、光源63からの射出光が、リフレクタ65の内部に入射するに際して屈折し、内周面への入射角θ1よりも内周面から外周面に向かう射出角θ2が小さくなり、反射面69で反射させることによりリフレクタ65の前方に向かい、リフレクタ65の形成層から出射するに際し、リフレクタ65の内周面への入射角よりも内周面からの射出角が大きくなるように屈折させることができる。
【００２８】
このため、光源63からの光をリフレクタ65で反射し、反射された光をリフレクタ65の軸方向前方所要位置に集光させるに際し、リフレクタ65の内周面への入射角θ1に対して内周面から外周面に向かう射出角θ2を小さくし、後向面70の角αを小さくして後向面70の軸方向幅が小さくても反射面69と反射面69との段差を大きくし、同一直径の円筒形状としつつ反射面69の軸方向幅を大きくすることができる。
【００２９】
従って、光源63からの光を反射面69に多く入射及び反射させることができ、反射効率をより一層高めることができる。
尚、リフレクタ65の形状は、前方と後方の直径を等しくした円筒形状のみでなく、円錐台や、前方の直径が後方の直径よりも僅かに大きく、且つ、中間を外方に湾曲させた樽型などの筒状体としてもよい。
【００３０】
このように、後方よりも前方の直径を大きくした筒状体とすることにより、リフレクタ65の軸方向単位長さにおける反射面69の割合を多くすることができ、フレクタ65の反射効率を高くすることができる。
そして、波型形状とする反射面69はフレネル面などの湾曲形状に限るものでなく、円錐台形状の平坦面によるリング状とすることもある。
【００３１】
また、この光源63は、リフレクタ65の中心に配置するものであり、これにより、リフレクタ65による反射光を容易に一点に集めることができ、集光効率をより向上させることが容易となる。
【００３２】
そして、リフレクタ65は、耐熱ガラスで形成することにより、放電ランプなどの高温となる光源を使用することも可能である。また、用いる光源63によっては、アクリル樹脂などの耐熱性のプラスチック、その他の材料を用いることができる。
【００３３】
また、光源63に超高圧水銀ランプ等の高輝度放電ランプを使用する場合は、図４に示すように、円筒形状のリフレクタ65の前方に、リフレクタ65の外部直径と略等しい直径である防爆ガラス68を配置し、リフレクタ65の後方には、リフレクタ65の外部直径よりも大きい直径とするランプ固定部62を設け、このランプ固定部62によりリフレクタ65の後方を覆うようにリフレクタ65を固定し、このランプ固定部62に光源63の一端を支持してリフレクタ65と光源63とを一体に固定するものである。
【００３４】
また、この防爆ガラス68とリフレクタ65との間には、円環状の網体である通風リング67を挟み込むように設置し、後方のランプ固定部62には通風孔64を設けており、リフレクタ65内部に冷却風を通過可能としている。
このように通風リング67を設置し、ランプ固定部62には通風孔64を設けることにより、冷却風をリフレクタ65内部に導入することができ、使用時に高熱となる超高圧水銀ランプの熱を放熱して超高圧水銀ランプの冷却を効果的に行うようにしている。
【００３５】
この高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプを光源63とする光源装置61は、データプロジェクタなどに適した光源装置61であり、図５に示すように、ブロア110と組み合わせてプロジェクタのケースに組み込むものである。
【００３６】
この光源装置61を用いたデータプロジェクタは、図６に示すように、略直方体形状であって、本体ケースである前面板12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有すると共に、この前面板12には複数の通気孔18を設けているものである。
【００３７】
また、図６には図示を省略しているも、本体ケースである上面板11にはキー／インジケータ部を設けるものであり、このキー／インジケータ部には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、光源装置のランプを点灯させるランプスイッチキー及びランプの点灯を表示するランプインジケータ、光源装置などが過熱したときに報知をする過熱インジケータなどのキーやインジケータを設けるものである。
【００３８】
更に、図示しない本体ケースの背面には、背面板13にＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子などを設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグやリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部などを設けているものである。
【００３９】
なお、図示しない本体ケースの右側板14、及び、図６に示した左側板15には、各々複数の通気孔18を設けているものである。
また、この内部には、制御部としてのマイクロコンピュータが組み込まれ、ランプスイッチキーが操作されると電源制御回路により光源装置61のランプを点灯させるものである。
【００４０】
そして、図５に示したように、電源制御回路を組み込んだランプ電源回路ブロック101を右側板14の近傍に配置し、底面板の略中央にシロッコファンタイプのブロア110を冷却ファンとして配置すると共に、冷却ファンとしたブロア110の吐出口113を、放電ランプを内蔵する光源装置61に向けて固定し、左側板15に沿って投影側光学系を配置すると共に、投影側光学系の内側に光源装置61や光源側光学系を配置しているものである。
【００４１】
また、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＣなど回路素子は、主制御基板としての制御回路基板103に取付けるものであり、電力系の電源制御回路はランプ電源回路ブロック101に組み込んでいるものである。
【００４２】
そして、このプロジェクタ10の光学系は、防爆ガラス68で前面を覆った円筒形状のリフレクタ65の内部に超高圧水銀ランプを光源63として設けた光源装置61と、この光源装置61から射出された光を表示素子51とするＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）に照射する光源側光学系と、表示素子51と、表示素子51で反射されて画像を形成する光をスクリーンに放出する投影側光学系のレンズ群で構成するものである。
【００４３】
この、光源側光学系は、光源装置61から射出された光を赤色光、緑色光、青色光とするカラーフィルタを周囲に設けてホイールモータ73により回転されるカラーホイールと、カラーホイールのフィルタを透過した光を通過させる導光ロッド75と、導光ロッド75から射出された光の向きを変更するプリズム77、このプリズム77を透過した光を表示素子51に集光させる複数枚のレンズで形成した光源側レンズ群83及び光源側レンズ群83を透過した光を表示素子51に所定の角度で照射するミラー85などで形成している。
【００４４】
さらに、投影側光学系としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群93と可動鏡筒95に内蔵する可動レンズ群97として、ズーム機能を備えた可変焦点型レンズとしているものである。
【００４５】
このようにして、プロジェクタは、カラーフィルタを介した光源装置61からの光により、赤色、緑色、青色の光の投射周期に同期させて表示素子51に赤、緑、青の単色画像データを順次書込むことにより、表示素子51の正面方向に反射するオン状態光線により表示素子に赤、緑、青の単色画像を順次形成させ、表示素子から順次射出する赤、緑、青の単色画像光を、投影側光学系のレンズ群95,97により拡大して投影面に投影するものであり、投影面に、赤、緑、青の３色の単色画像が重なったフルカラー画像を表示するものである。
【００４６】
また、このプロジェクタでは、第１隔壁121と第２隔壁122、及び、光源側レンズ群83の鏡筒を貫通させる第３隔壁123、投影側光学系とを区切る第４隔壁124に囲まれるランプハウスの内部に光源装置61を収納している。
そして、冷却ファンとしたブロア110によりブロア110の周辺の空気を吸い込み、プロジェクタ10の本体ケースに設けた多数の通気孔18からプロジェクタ10の内部に外気を吸い込むものであって、吐出口113からランプハウスに吹き込むブロア110の排気流により、カラーホイールや光源装置61の周囲の空気を流し、光源装置61やカラーホイールを冷却して前面板12の通気孔18からプロジェクタ10の外部に排出する。
【００４７】
このように、本実施例における光源装置61は、筒状体のリフレクタ65を用いて直径を小さくし、この光源装置61を組み込む機器をも小型化又は薄型化することが容易に実現できるものであり、高圧水銀ランプなどの高温となる光源63であっても冷却を容易に行うことができる。
【００４８】
また、本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、前述した携帯で実行される機能は可能な限り適宜組合せて実施しても良い。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。
【００４９】
本願記載の投影装置に登載した光学変調素子は、ＤＭＤ、ＬＣＤ、ＬＣＯＳ、ＧＸＬ等何れであっても構わないこととする。
また、本願記載の投影装置に登載した光源は、水銀放電ランプもしくは発光ダイオードとしたが、他の何れであっても構わないこととする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る光源装置を模式的に示す斜視図。
【図２】本発明に係る光源装置のリフレクタと放電ランプとを模式的に示す断面図。
【図３】本発明に係る光源装置の他のリフレクタと放電ランプとを模式的に示す断面図。
【図４】本発明に係る光源装置の他の例を模式的に示す断面図。
【図５】本発明に係る光源装置を組み込んだデータプロジェクタの水平断面を示す模式図。
【図６】本発明に係る光源装置を組み込んだデータプロジェクタの例を示す外観図。
【符号の説明】
【００５１】
１０  プロジェクタ
１１  上面板                          １２  前面板
１３  背面板                          １４  右側板
１６  底面板
１８  通気孔                          １９  レンズカバー
５１  表示素子                        ５３  放熱板
５５  表示素子取付け板
６１  光源装置                        ６２  ランプ固定部
６３  光源                            ６４  通風孔
６５  リフレクタ                      ６７  通風リング
６８  防爆ガラス                      ６９  反射面
７０  後向面
７３  ホイールモータ
７５  導光ロッド                      ７７  プリズム
８３  光源側レンズ群
８５  ミラー
９３  固定レンズ群
９７  可動レンズ群
１０１  ランプ電源回路ブロック            １０３  制御回路基板
１０５  通気穴
１１０  ブロア
１１１  吸気口                        １１３  吐出口
１２１  第１隔壁                      １２２  第２隔壁
１２３  第３隔壁                      １２４  第４隔壁
１２７  整流板
【図１】
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【図２】
2007093989.tif 000004
【図３】
2007093989.tif 000005
【図４】
2007093989.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007093989.tif 000008