(57)【要約】【課題】  小型で安定した点灯可能なプロジェクタに用いる光源装置を提供する。【解決手段】  本発明の光源装置10は、内面を反射面とされ一端に前面開口部を有すると共に他端には後面開口部15を有する略半楕円形状のリフレクタ12と、放電ランプ11とを有し、放電ランプ11は、球形状の発光部21と、発光部21の中心を通る同軸上に配置された２つの封止部22,23とを有し、発光部21の半面には反射体24を備え、発光部21はリフレクタ12の反射面後端よりも外側に反射体24が来るように配置されていることを特徴とするものである。【選択図】      図１
2007179892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面が反射面とされて一端に前面開口部を有すると共に、他端には後面開口部を有する略半楕円形状のリフレクタと、放電ランプとを有し、
前記放電ランプは、球形状の発光部と、発光部の中心を通る同軸上に配置された２つの封止部とを有し、
前記発光部には、前記封止部の一方を中心とする半面に反射体を備え、
前記発光部は、前記リフレクタの反射面後端よりも後方に前記反射体を突出させるように配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記２つの封止部は第一封止部と第二封止部とされ、前記第一封止部は前記後面開口部から突出しており、前記第一封止部と第二封止部と反射体の中心とがリフレクタの中心軸上に位置するように配置されてい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】
前記反射体の前端部は、前記後面開口部の端部と同心円上に位置していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記発光部の中心が前記リフレクタの一方の楕円焦点に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
光源装置と、光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、冷却ファンと、カラーホイールと、更に、ランプ電源回路やプロジェクタ制御手段とを備え、
前記光源装置は、内面が反射面とされて一端に前面開口部を有すると共に他端には後面開口部を有する略半楕円形状のリフレクタと、放電ランプとを有し、
前記放電ランプは、球形状の発光部と、発光部の中心を通る同軸上に配置された２つの封止部とを有し、
前記発光部には、前記封止部の一方を中心とする半面に反射体を備え、
前記発光部は、前記リフレクタの反射面後端よりも後方に前記反射体を突出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。
【請求項６】
前記２つの封止部は第一封止部と第二封止部とされ、前記第一封止部は前記後面開口部から突出しており、前記第一封止部と第二封止部と反射体の中心とがリフレクタの中心軸上に位置するように配置されている請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記反射体の前端部は、前記後面開口部の端部と同心円上に位置していることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記発光部の中心が前記リフレクタの一方の楕円焦点に位置していることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタの光源に適した光源装置及び当該光源装置を用いたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、液晶やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いた小型のプロジェクタが多用されるようになってきた。このようなプロジェクタは、高輝度のランプが用いられ、メタルハイランドランプや高圧水銀ランプなどの小型高輝度の放電ランプにリフレクタとしての凹面反射鏡を取り付けた光源装置をプロジェクタに組み込むことが多い。
【０００３】
そして、その光源となる光源装置は、回転放物線形状や回転楕円面形状のリフレクタを用いたものが多く用いられている。例えば図４に示す光源装置40では、光源となる放電ランプ41とこの放電ランプ41からの光を集光させるリフレクタ42として、断面が半楕円形状にして内面に反射面を形成したリフレクタ42を有するものである。
【０００４】
この放電ランプ41は、略球形状の発光部44と、発光部44の外面の対称の位置で発光部44の中心を通る同軸上に取り付けられた第一封止部45と、第二封止部46とからなる。又、リフレクタ42は前面開口部と、放電ランプ41を取り付ける後面開口部43を有している。
【０００５】
そして、この放電ランプ41の発光点は、リフレクタ42を形成する楕円の焦点となる２つの焦点47a,47bの内、リフレクタ42の内側に位置する側の焦点47aに位置するように配置されているため、放電ランプ41の発光点からの光は、リフレクタ42の反射面48で反射し、リフレクタ42の他の焦点47bに集光される。
【０００６】
又、近年ではプロジェクタの小型化が進み、そのため光源装置を小型化する開発が多々なされている。例えば図４に示す光源装置40を小型化するには、小型化したい寸法にリフレクタ42の前面開口部側を切断する方法がある。又、リフレクタ42自体を単純に小型化する方法もある。
【０００７】
更に、特表２００５−５０５９０９号公報（特許文献１）に記載の光源装置50では、図５に示すように、発光部54におけるリフレクタ52の前面開口部側の半面に反射体55を設け、放電ランプ51の光束をリフレクタ52側に収束させることとし、浅い楕円形状のリフレクタ52を用いる方法が提案されている。
【特許文献１】特表２００５−５０５９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したような従来の光源装置では、リフレクタの前面開口部側を切断する場合、放電ランプの光がリフレクタから漏れてしまうため、放電ランプの光束の利用効率が低下してしまうといった問題点があった。
又、リフレクタを単純に小型化する場合は、放電ランプとリフレクタが近接するため、リフレクタの後面開口部のリフレクタ全体に対する比率が大きくなり、放電ランプの光束の利用効率が低下してしまうといった問題点があった。
【０００９】
そして、発光部における前面開口部側に反射体を設ける光源装置では、反射面の面積を小さくしたリフレクタに放電ランプからの光束密度が約２倍となって照射されるため、反射面に設けている反射膜の劣化が激しくなることや、リフレクタの温度が高温になってしまうといった問題点があった。
【００１０】
本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、放電ランプからの光束の利用効率を上げ、安定した点灯を実現しつつ小型化が可能な光源装置及び当該光源装置を用いたプロジェクタ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】
【００１１】
本発明の光源装置(10)は、内面を反射面とされ一端に前面開口部(15)を有すると共に他端には後面開口部を有する略半楕円形状のリフレクタ(12)と、放電ランプ(11)とを有し、放電ランプ(11)は、球形状の発光部(21)と、発光部(21)の中心を通る同軸上に配置された２つの封止部(22,23)とを有し、発光部(21)には、封止部(22,23)の一方を中心とする半面に反射体(24)を備え、この発光部(21)はリフレクタの反射面後端よりも後方に反射体(24)を突出させるように配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
そして、２つの封止部は第一封止部(22)と第二封止部(23)とされ、第一封止部(22)はリフレクタ(12)の後面開口部(15)から突出しており、第一封止部(22)と第二封止部(23)と反射体(24)の中心とがリフレクタの中心軸上に位置するように配置されている。
【００１３】
又、反射体(24)の前端部は、後面開口部の端部と同心円上に位置させることがあり、発光部(21)の中心をリフレクタ(12)の一方の楕円焦点に位置させることが好ましいものである。
【００１４】
更に、本発明のプロジェクタ(100)は、光源装置(10)と、光源側光学系(220)と、表示素子(230)と、投影側光学系(250)と、冷却ファン(190)と、カラーホイール(221)と、更に、ランプ電源回路(187)やプロジェクタ制御手段(181)とを備え、光源装置(10)は、内面を反射面(24)とされ一端に前面開口部を有すると共に他端には後面開口部(15)を有する略半楕円形状のリフレクタ(12)と、放電ランプとを有し、放電ランプ(11)は、球形状の発光部(21)と、発光部(21)の中心を通る同軸上に配置された２つの封止部(22,23)とを有し、発光部(21)には、封止部(22,23)の一方を中心とする半面に反射体(24)を備え、この発光部(21)はリフレクタ(12)の反射面後端よりも後方に反射体(24)を突出させて配置されているものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放電ランプからの光束の利用効率を上げ、安定した点灯を実現しつつ小型化が可能な光源装置及び当該光源装置を用いたプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態のプロジェクタ100は、光源装置10と、光源側光学系220と、表示素子230と、投影側光学系250と、冷却ファン190と、カラーホイール221と、更に、ランプ電源回路187やプロジェクタ制御手段181とを備えるものである。
【００１７】
そして、この光源装置10は、内面を反射面とされて一端に前面開口部を有すると共に他端には後面開口部15を有する略半楕円形状のリフレクタ12と、放電ランプ11とを有し、放電ランプ11は、球形状の発光部21と、発光部21の中心を通る同軸上に配置された２つの封止部である第一封止部22と第二封止部23とを有している。
【００１８】
更に、発光部21には、第一封止部22を中心とする半面に反射体24を備えており、この発光部21はリフレクタ12の内面に形成する反射面の後端よりも後方に反射体24を突出させるようにして配置されている。
【００１９】
そして、第一封止部22はリフレクタ12の後面開口部15を貫通して後方に突出しており、発光部21は、第一封止部22と第二封止部23と反射体24の中心とが光軸33上に位置するように配置されている。又、反射体24の前端部は、後面開口部15の端部と共に光軸と垂直な平面上に同心円状として配置され、且つ、発光部21をリフレクタ12の楕円焦点位置に位置させているものである。
【００２０】
本発明の最良の形態によれば、後面開口部15近傍に発光部21を配置するためにリフレクタ12を薄型化及び小型化することができ、光源装置10からリフレクタ12の光が集光する焦点31bまでの距離も短くすることができるため、小型のプロジェクタに利用できる光源装置を提供できるものである。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。本発明の、光源装置10は、図１に示すように、内面が反射面とされて前方に前面開口部を有する断面が略半楕円形状のリフレクタ12とこのリフレクタ12に内蔵する放電ランプ11とを有するものである。
【００２２】
この放電ランプ11は、球形状の発光部21と、発光部21の外面の対称の位置には発光部21の中心を通る同軸上に取り付けられた２つの封止部である第一封止部22及び第二封止部23を備え、第一封止部22の端部には電極となるランプ口金を有しており、第二封止部23の端部には引き出し線が取り付けられ、ランプ口金及び引き出し線は各々導線でランプ電源回路に接続されている。
【００２３】
そして、この発光部21の内部には、図示しない一対の電極が対向して配置されている。
又、リフレクタ12は、断面が略半楕円形とされる回転楕円体形状であり、第一封止部22が貫通して放電ランプ11をランプ固定具等で固定する後面開口部15を有しており、更に、図示はしないが、リフレクタ12の前面開口部を塞ぐように防爆面が設置されている。そして、このリフレクタ12の内側面には反射面を形成する反射膜を備えている。
【００２４】
そして、この光源装置10は、放電ランプ11の第一封止部22がリフレクタ12の内側から外側へ向かってリフレクタ12の後面開口部15を貫通して突出しており、第一封止部22と第二封止部23がリフレクタ12の光軸33となる楕円中心線上に配置されている。
【００２５】
更に、発光部21の中心に位置する発光点31aが後面開口部15の中心に位置すると共にリフレクタ12の一方の楕円焦点に合わせるように発光部21を配置している。又、この発光部21には第一封止部22を中心とする半面に反射体24が発光部21の略半分程度を覆うように形成されている。そして、この反射体24の端部で構成される円と後面開口部15の円とを、光軸に垂直な平面上に同心円として配置するものである。
【００２６】
このような光源装置10では、発光部21から射出される光の約半分は直接にリフレクタ12に射出され、残りの約半分の光は反射体24によって反射し、発光部21における反射体24が無い方向からリフレクタ12に射出される。そして、リフレクタ12の反射面により反射して、光源装置10の前方にあるリフレクタ12の楕円の焦点となる２つの焦点の内、リフレクタ12の外部に位置する焦点31bに光を照射するものである。
【００２７】
つまり、反射体24により後面開口部15側に射出される光はなくなり、発光部21から射出される光はすべてリフレクタ12の内部で前面開口部側に向かうため、発光部21からの光を効率良く利用することができる。
【００２８】
このように、発光部21のリフレクタ12の前面開口部側に位置する半面だけから光を射出するように反射体24を設けたことにより、発光部21の反射体24を設けた側の半面の光をリフレクタ12で集光する必要が無くなるため、後面開口部15の位置を反射体24の端部の位置と光軸に対する垂直な同心円上に持ってくることが可能となり、よって、従来では発光部21の第一封止部側の光を集光する部分が必要であったが、本実施例では第一封止部側の光を集光する部分は必要なくなり、この余分な部分を削除することができる。
【００２９】
又、発光部21から射出された光がリフレクタ12の反射面に当たる照射位置32までの距離も短くなるためリフレクタ12の光軸方向の長さを短くすることができる。そして、リフレクタ12の薄型化及び小型化が実現でき、リフレクタ12の最大外径を大きくすることなく、リフレクタ12の光軸方向に所望の長さを確保し、リフレクタ12の内面への照度を分散させて反射面に光を照射することができるため、反射膜の劣化を防止することができ、且つ、光束の利用効率も上がるため、安定した点灯を実現できる。
【００３０】
次に、このような光源装置10を用いたプロジェクタについて述べる。本実施例のプロジェクタは、プロジェクタ制御手段としてのマイクロコンピュータを内蔵し、図２に示すように、略直方体とされるケースの前面パネル120にはレンズカバー121を備えた投影口123を有し、ケースの上面パネル110には電源スイッチ111としてのキーや手動画質調整キー113、自動画質調整キー114、電源ランプインジケータ112、光源ランプインジケータ115、過熱インジケータ116などのキー及びインジケータ類、スピーカを内側に配置した拡声穴118や開閉蓋119を有し、図示しない背面パネルには電源コネクタやパーソナルコンピュータと接続するＵＳＢ端子、画像信号入力用のビデオ端子やミニＤ−サブ端子などの各種信号入力端子を有するプロジェクタ100である。
【００３１】
そして、上面の開閉蓋119の内部には、画質や画像の微調整及びプロジェクタ100の各種動作設定を行うサブキーを有し、ケースの左側面パネルには吸気口が、右側面パネル140には排気口145が設けられ、内部に冷却ファンを有するものである。
【００３２】
又、底面パネルの前方には突出量を調整可能とした前足部材170を有し、底面パネルの後方左右には固定式の後足部材175を有し、前足部材170の突出量を調整してプロジェクタ100の前方高さを変化させ、スクリーンの高さにあわせた画像の投影を可能としているものである。
【００３３】
そして、このプロジェクタ100の内部には、図３に示すように、前述した光源装置10、及び、光源側光学系220としてカラーホイール221や導光ロッド224、照明側光学系として複数枚の光源側レンズ群226と１枚のミラー228を有するものである。
【００３４】
更に、ランプ電源回路187やプロジェクタ制御手段181を取り付けた回路基板180、光源装置10からの射出光を表示素子230に照射する光源側光学系220、及び、複数の画素を行方向及び列方向にマトリクス状に配列して入射した光の反射を制御することにより画像を表示する表示素子230、更に、表示素子230からの射出光をスクリーン等の投影面に投影する投影側光学系250である固定レンズ群253や可動レンズ群255を組み込んだプロジェクタ100である。
【００３５】
この回路基板180には、マイクロコンピュータによるプロジェクタ制御手段181が設けられ、この制御手段181により、プロジェクタ内の各回路の動作制御を行い、電源スイッチ111がオン状態とされると光源装置10の放電ランプ11を点灯させると共に、冷却ファン190を放電ランプ11の出力や冷却ファン190のファン形状及び配置などに合わせた定格速度で駆動させ、左側面パネル150の吸気口155から外気を取り入れ、右側面パネル140の排気口145から内部の空気を排出しつつプロジェクタ100をスタンバイ状態とするものである。
【００３６】
そして、放電ランプ11の温度が所定温度に上昇して発光が安定すると、画像信号の入力による画像の投影を可能とするものである。
又、電源スイッチ111がオフ状態とされると放電ランプ11を消灯すると共に、タイマーにより数分間程度の所定時間だけ冷却ファン190の駆動を持続させてプロジェクタ100の内部を冷却した後に全ての動作を停止させる等の制御も行なうものである。
【００３７】
そして、表示素子230は、カラーフィルターのような入射光を着色する手段を備えない表示素子230であり、この実施例では、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー表示素子230（Digital Micromirror Device）を用いている。
【００３８】
このマイクロミラー表示素子230は、その正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から入射した光を、前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向のオン状態光線と斜め方向のオフ状態光線とに分けて反射することにより画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射するオン状態光線とし、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射してオフ状態光線とすると共に、このオフ状態光線を吸光板で吸収し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を表示するものである。
【００３９】
そして、光源装置10からの射出光をマイクロミラー表示素子230に入射させる光源側光学系220は、カラーホイール221や導光ロッド224、複数枚のレンズである光源側レンズ群226、及び、ミラー228で構成している。
このカラーホイール221は薄肉円盤状であり、光源装置10からの射出光を赤色、緑色、青色の３色に順次着色するためのカラーフィルターを平面上に有し、導光ロッド224は、光源装置10からの射出光の強度分布を均一にするためのものである。
【００４０】
そして、カラーホイール221は、円盤形状で円の中心を軸にして回転し、扇状の赤色フィルタ221Rと、扇状の緑色フィルタと、扇状の青色フィルタが周方向に並べて設けられた回転板であり、その中心が光源装置10からの射出光の光路の側方に配置されたホイールモータ222のモータ軸に固定され、カラーホイール221の周方向の一部を光源装置10からの射出光の光路に介在させるように配置するものである。
【００４１】
又、導光ロッド224は、カラーホイール221の射出側に入射面を対向させる位置として配置し、入射面から入射した光をロッド内周面の反射膜により反射しながら導いて射出面から均一な強度分布の光として射出するものである。
【００４２】
そして、光源側光学系220のミラー228は、光源装置10から射出され、導光ロッド224とカラーホイール221と光源側レンズ群226とを透過した光を、マイクロミラー表示素子230に向けて反射することによりマイクロミラー表示素子230にその正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から光を投射するものである。
【００４３】
又、投影側光学系250は、固定レンズ群253を内蔵する固定鏡筒と、この固定鏡筒に係合され、回転操作により軸方向に進退移動可能とされる可動レンズ群255を内蔵する可動鏡筒とを備え、これらの鏡筒内に組み込まれた複数枚のレンズの組み合わせによりズームレンズを形成する投影側光学系250としているものである。
【００４４】
このように、このプロジェクタ100は、光源装置10から光を一方向に射出させ、光源側光学系220のカラーホイール221を高速で回転駆動させることにより、光源装置10から光源側光学系220に入射した光を、カラーホイール221により赤色、緑色、青色の３色に順次着色し、さらに導光ロッド224により強度分布を均一にして、光源側光学系220としてのレンズ及びミラー228によりマイクロミラー表示素子230に向けて投射することができるものである。
【００４５】
そして、電源投入時から所定時間が経過して光源装置10からの光が安定すると、赤色、緑色、青色の光の投射周期に同期させてマイクロミラー表示素子230に赤色、緑色、青色の単色画像データを順次書込むことにより、マイクロミラー表示素子230の正面方向に反射するオン状態光線によりマイクロミラー表示素子230に赤色、緑色、青色の単色画像を順次形成させ、マイクロミラー表示素子230から順次射出する赤色、緑色、青色の単色画像光を、投影側光学系250のレンズ群253、255により拡大して投影面に投影するものであり、投影面に赤色、緑色、青色の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】
本実施例によれば、リフレクタ31を薄型化及び小型化することができるので光源装置10の小型化が可能となる。又、光源装置10から焦点31bまでの距離も短くなるため、小型プロジェクタ100とすることもできる。
尚、本発明は、以上の実施例の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例の光源装置の断面図。
【図２】本発明の実施例のプロジェクタの斜視図。
【図３】本発明の実施例のプロジェクタの上面板を取り除いた上面図。
【図４】従来の光源装置の断面図。
【図５】従来の光源装置の断面図。
【符号の説明】
【００４８】
10  光源装置                       11  放電ランプ
12  リフレクタ                     15  後面開口部
21  発光部                         22  第一封止部
23  第二封止部                     24  反射体
31a  発光点                        31b  焦点
32  照射位置                       33  光軸
100  プロジェクタ                  110  上面パネル
111  電源スイッチ                  112  電源ランプインジケータ
113  手動画質調整キー              114  自動画質調整キー
115  光源ランプインジケータ        116  加熱インジケータ
118  拡声穴                        119  開閉蓋
120  前面パネル                    121  レンズカバー
123  投影口                        130  後面パネル
140  右側面パネル                  145  排気口
150  左側面パネル                  155  吸気口
160  底面パネル                    170  前足部材
175  後足部材                      180  回路基板
181  プロジェクタ制御手段          187  ランプ電源回路
190  冷却ファン                    220  光源側光学系
221  カラーホイール                222  ホイールモータ
224  導光ロッド                    226  光源側レンズ群
228  ミラー                        230  表示素子
250  投影側光学系                  253  固定レンズ群
255  可動レンズ群
【図１】
2007179892.tif 000003
【図２】
2007179892.tif 000004
【図３】
2007179892.tif 000005
【図４】
2007179892.tif 000006
【図５】
2007179892.tif 000007