CN101046607A - 照明装置及投影机 - Google Patents

Abstract

提供一种能以小面积的滤光器高效率地对红外线和紫外线进行截止的照明装置。在光源灯单元(20)中，在凹透镜(23)的平坦面(23b)上设置反射紫外线等的滤光器(28)。凹面(23a)配置成比平坦面(23b)更靠主反射镜(22)一侧。平坦面(23b)的法线H相对于灯装置(20A)的光轴(OA)倾斜微小角度(α)。通过该结构，不会导致照明装置大型化，并可以高效地以小面积的滤光器(28)对紫外线等进行截止。

Description

照明装置及投影机

技术领域

本发明涉及使用了灯的照明装置，以及具有由该照明装置照明的液晶面板等的光调制装置的投影机。

背景技术

作为投影机用的光学系统，存在这样一种系统，其具有将来自投射光源的白色光分成红、蓝、绿的一对分色镜，在被分离的红色一侧的光路上设置有作为红外线除去滤光器起作用的光路曲折用反射镜、并在被分离的蓝色一侧的光路上设置有作为紫外线除去滤光器起作用的光路曲折用反射镜。

在投影机用的光学系统中，存在这样一种光学系统，其中在光源灯的正面配置一对用于使光均匀化的蝇眼透镜，将前级的蝇眼透镜的入射侧作为凸透镜面，在该凸透镜面上设置用于反射红外线的滤光器。

专利文献1：特开平2-253291号公报

专利文献2：特开平10-161241号公报

但是，在前一种光学系统中，在被分色的光路上配置的倾斜反射镜上形成滤光器。这时，一般地是倾斜反射镜的倾斜角度相对于光轴设为45度。于是，与将滤光器相对于光轴设为垂直的情况下相比，需要将滤光器的面积设置为2^1/2倍。即，需要使滤光器的面积增大与反射镜的倾斜量相应的面积，从而增加制造成本。

此外，在后一种光学系统中，在蝇眼透镜的凸透镜面上形成滤光器。在这种情况下，光以各种角度入射到该滤光器上，所以，对于一部分的光线，存在滤光器不能发挥本来的作用的情况。即，滤光器的效率降低，使得透过该滤光器的红外线和紫外线的量增加。

发明内容

于是，本发明的目的在于提供一种能以小面积的滤光器(filter)高效率地对红外线和紫外线进行截止(カツト)的照明装置。

而且，本发明的目的在于提供一种具有上述的照明装置的投影机。

为了解决上述课题，本发明所涉及的照明装置，包括：(a)具有作为发光源的灯本体及反射从灯本体射出的光的凹面镜的灯装置；和(b)在一方具有平面的光学面并在另一方具有与平面的光学面相对向的非平面的光学面、配置于灯装置的光射出侧的透镜部件。而且，该透镜部件(c)配置成平面的光学面的法线相对于灯装置的光轴倾斜规定的微小角度；并且，(d)配置成与灯装置的光轴大致平行的光束入射平面的光学面。而且，(e)在该平面的光学面上，设置有对紫外线及红外线中的至少一方进行反射的滤光器。

在上述照明装置中，由于反射紫外线及红外线中的至少一方的滤光器，设置于透镜部件的平面的光学面(以下也称为平坦面)上，所以可以除去来自灯装置的光束中的紫外线及红外线中的至少一方。而且，与灯装置的光轴大致平行的光束入射至在设置有滤光器的平坦面上，所以滤光器的效率不会降低。由此，可以防止由照明装置造成的被照明对象及照明光路上的光学元件等因紫外线及红外线而发生的化学变化等的损害，可以抑制被照明对象及照明光路上的光学元件的不良问题的发生。

此时，通过使得设置滤光器的平坦面的法线相对于灯装置的光轴(以下也称为灯轴)倾斜微小角度，由滤光器反射的紫外线及红外线向灯装置逆行(即所谓的“返回光”)，由此可以防止向灯本体的发光部的再入射。因此，可以降低由返回光造成的灯本体的加热、可以防止灯本体的劣化加速而灯装置的寿命变短。特别地，在由该滤光器而反射作为热线的红外线的情况下，降低灯加热的效果大。而且，由于将透镜部件的平坦面兼用作滤光器的支承体，不会由设置滤光器而造成投影机大型化。而且，设置有滤光器的平坦面的法线相对于灯轴倾斜是微小的程度，所以不会使滤光器的面积过大就可以覆盖光束。因此，根据本发明的照明装置，不会造成照明装置的大型化，可以由小面积的滤光器高效地截止紫外线和红外线。

此外，所谓与灯装置的光轴(灯轴)大致平行，包括与灯轴“完全平行的情况”以及“稍微不平行的情况”。所谓“完全平行的情况”，是指该光在理论上完全平行于灯轴的情况。此外，所谓“稍微不平行的情况”，是指若使透镜部件的平坦面的法线与灯轴一致则在理论上应该成为相对于灯轴完全平行的光，通过相对于灯轴使透镜部件的平坦面的法线倾斜微小角度，从而相对于灯轴不是完全平行的情况。

此外，根据本发明具体的方式或观点，在上述照明装置中，凹面镜是对从灯本体射出的光进行反射作为会聚光射出的椭圆面镜；透镜部件是用于将由椭圆面镜反射的光平行化的透镜；透镜部件的非平面的光学面是凹面；该凹面配置在比平面的光学面更靠椭圆面镜一侧。即，透镜部件为凹平透镜，凹面的一方配置于具有椭圆面镜的灯装置的一侧。从灯本体射出的光由椭圆面镜而成为会聚光，由透镜部件的凹面而成为大致平行于灯轴的光束(凹面为球面，在其轴相对于灯装置的光轴倾斜的情况下，理论上不是完全平行于灯轴的光束)之后，入射至设置有滤光器的平坦面。因此，在该情况下，可由椭圆面镜对来自灯本体的光束进行会集，由平行化用的凹平透镜获得照明所需要的平行光束，不仅如此，还可通过将该凹平透镜的凹面配置于椭圆面镜一侧，以小面积的滤光器高效地对紫外线及红外线进行截止。

此外，在本发明的另一方式中，凹面镜是对从灯本体射出的光进行反射作为平行光射出的抛物面镜；透镜部件是用于使从该抛物面镜射出的平行光变化为会聚光的透镜；透镜部件的非平面的光学面是凸面；平面的光学面配置在比凸面的光学面更靠抛物面镜一侧。即，透镜部件是平凸透镜，平坦面的一方配置于具有抛物面镜的灯装置的一侧。从灯装置射出的平行光，直接入射至设置有滤光器的平坦面。在该情况下，可以由抛物面镜对来自灯本体的光束直接平行化，由平凸透镜获得所希望的照明光束，不仅如此，通过将该平凸透镜的平坦面配置于抛物面镜一侧，能以小面积的滤光器高效地对紫外线及红外线进行截止。

此外，在本发明的另一方式中，凹面镜是对从灯本体射出的光进行反射作为平行光射出的抛物面镜；在凹面镜的光射出侧设置有使从抛物面镜射出的平行光变化为会聚光的平凸透镜；透镜部件是用于使从该平凸透镜射出的会聚光变化为平行光的透镜；该非平面的光学面是凹面；该凹面配置在比平面的光学面更靠平凸透镜一侧。即，透镜部件是凹平透镜，凹面的一方配置于使从灯装置射出的平行光变化为会聚光的平凸透镜一侧。从灯装置射出的平行光，通过平凸透镜成为会聚光，通过透镜部件的凹面成为与灯装置的光轴大致平行的光束(凹面为球面，在其轴相对于灯轴倾斜的情况下，理论上不是完全平行于灯轴的光束)之后，入射至设置有滤光器的平坦面。在该情况下，可由平凸透镜和凹平透镜使得从具有抛物面镜的灯装置射出的平行光束的面积缩小，不仅如此，还可通过在平凸透镜一侧配置凹平透镜的凹面，以小面积的滤光器高效地对紫外线及红外线进行截止。

而且，在本发明中，优选地所述微小角度为大于等于1°小于等于13°。为了可靠地使由返回光造成的灯本体的升温(加热)减小，需要至少大于等于1°的角度。此外，即使是使角度大于13°，也仅是使滤光器的面积增大，返回光造成的灯本体的过热减小效果与13°时基本没有变化。而且，若使所述微小角度为小于等于13°，可以将透部件的倾斜量抑制为不影响光学性能的程度。

此外，在本发明的另一方式中还包括：保持灯装置及透镜部件、并且从外部遮蔽由灯装置和透镜部件所夹着的空间的罩。在该情况下，可以由罩保护灯装置及透镜部件，并可以容易地管理由灯装置带来的发热。

根据本发明的投影机，包括：(A)上述的照明装置；(b)对从照明装置射出的照明光进行调制而形成图像光的光调制装置；和(c)投射由光调制装置形成的图像光的投射光学系统。

在上述照明装置中，可以防止由照明装置造成的被照明对象及照明光路上的光学元件等因紫外线及红外线而发生的化学变化等的损害，可以抑制被照明对象及照明光路上的光学元件的不良问题的发生。即，可以高效地从照明光除去有害的紫外线及红外线，所以可以延长投影机的耐久性及延长寿命。而且，在上述照明装置中，可以防止灯装置的寿命变短。因此，可以降低灯装置的更换频率。而且，在上述照明装置中，通过设置滤光器，不会使照明装置大型化，也不必过大增大滤光器的面积。因此，通过设置滤光器，可以防止投影机大型化，防止投影机的制造成本显著增加。

附图说明

图1是说明第1实施例所涉及的投影机的光学系统的图；

图2(A)是组装于图1的投影机的光源灯单元的剖面图；图2(B)是示出了凹透镜23的平坦面23b的法线H相对于灯轴OA倾斜了微小角α时的样子的图；

图3是组装于图1的投影机的光源灯单元的透视图；

图4是说明微小角α与灯本体21的发光部81的温度降低的关系的曲线图；

图5是说明第2实施例所涉及的投影机的光学系统主要部分的图；

图6是说明第3实施例所涉及的投影机的光学系统主要部分的图。

标号说明：

10...投影机  17...灯保持件  18...保持部件  20...光源灯单元20A...灯装置  21...灯本体  22...主反射镜  23...凹透镜23a...凹面  23b...平坦面  26...副反射镜  28...滤光器  30...照明光学系统  31...第1透镜阵列  32...第2透镜阵列  34...偏振光变换部件  35...聚焦透镜  40...色分离装置  41a...第1分色镜41b...第2分色镜  42a，42b，42c...反射镜  43b，43g，43r...场透镜  50...光调制部  51b，51g，51r...液晶面板  52b，52g，52r...偏光滤光器  60...交叉分色棱镜  70...投射光学系统  81...发光部  85，86...电极  181...筒部  182...保持部  LB，LG，LR...各色光  OA...光轴  SA...系统光轴

具体实施方式

第1实施例

图1是说明本发明的第1实施例所涉及的投影机的光学系统的构成的示意图。

该投影机10是根据图像信息调制从光源射出的光束以形成光学像，并将该光学像放大投射在屏幕上的光学设备，构成为包括：光源灯单元20、照明光学系统30、色分离装置40、光调制部50、交叉分色棱镜60以及投射光学系统70。其中，光源灯单元20和照明光学系统30，构成射出用于对光调制部50进行照明的照明光的照明装置。

光源灯单元20，将由灯本体21向周围放射的光束聚集并射出，通过照明光学系统30及色分离装置40对光调制部50进行照明。光源灯单元20包括：灯装置20A，该灯装置20A具有作为放电发光型的发光管的灯本体21，和作为反射从灯本体21射出的光源光的椭圆凹面镜的主反射镜22；以及配置于该灯装置20A的光射出侧的凹透镜23。在该光源灯单元20中，从灯本体21射出的光源光，经由主反射镜22和凹透镜23平行化，向前方侧即照明光学系统30一侧射出。而且，如将在后面详细说明的，凹透镜23形成为其法线H相对于光源灯的光轴(灯轴)OA倾斜了微小角的状态(参照图2(B))。

照明光学系统30，是将从光源灯单元20射出的光束分割为多个部分光束，将这些多个部分光束互相重叠在被照明区域上，由此使该被照明区域的面内照度均匀化的均匀化光学系统。在本实施例的情况下，作为被照明区域的是后面所述的液晶面板51b、51g、51r的图像形成区域。照明光学系统30，具有第1透镜阵列31、第2透镜阵列32、偏振光变换部件34及聚焦透镜35。

第1透镜阵列31，是将从光源灯单元20射出的光束分割为多个部分光束的光学元件，构成为包括在与系统光轴SA垂直的面内排列成矩阵状的多个小透镜31a。各个小透镜31a的轮廓形状设定为与液晶面板51b、51g、51r的图像形成区域的形状为大致相似形。第2透镜阵列32是用于对由上述第1透镜阵列31分割的多个部分光束聚光的光学元件，与上述第1透镜阵列31同样地构成为包括在与系统光轴SA垂直的面内排列成矩阵状的多个小透镜32a，但是由于以聚光为目的，不必使各小透镜32a的轮廓形状与液晶面板51b、51g、51r的图像形成区域的形状相对应。

偏振变换元件34，由PBS阵列与相位差板形成，具有将由第1透镜阵列31分割的各个部分光束的偏振光方向一致化为一个方向的线性偏振光的功能。该偏振变换元件34的PBS阵列，虽然省略了详细的图示，具有使相对于系统光轴SA倾斜配置45度的偏振光分离膜及反射镜交替排列的结构。偏振光分离膜，对于包含于各部分光束中的P偏振光束及S偏振光束，使其中一方的偏振光束透过，而对另一方的偏振光束进行反射。被反射的另一方的偏振光束，由反射镜曲折，沿着一方的偏振光束的射出方向，即系统光轴SA的方向射出。从这些偏振光分离膜及反射镜射出的偏振光束中的任一者，由条纹状地设置在偏振变换元件34的光束射出面上的相位差板进行偏光变换，使得所有的偏振光束的偏光方向一致。通过使用这种偏振变换元件34，可以使得从灯本体21射出的光束一致为一个方向的偏振光束，所以可以提高由光调制部50利用的光源光的利用率。

聚焦透镜35，是使经过第1透镜阵列31、第2透镜阵列32及偏振变换元件34的多个部分光束聚光重叠于液晶面板51b、51g、51r的图像形成区域上而入射的重叠光学元件。从该聚焦透镜35射出的光束，在被均匀化的同时射出到下一级的色分离装置40。即，经过两个透镜阵列31、32及聚焦透镜35的照明光，经过将在下所详述的色分离装置40，对光调制部50即液晶面板51b、51g、51r的图像形成区域均匀地重叠照明。

色分离装置40，包括：第1及第2分色镜41a、41b、反射镜42a、42b、42c、场透镜43b、43g、43r、以及中继光学系统45、46。其中，构成为包括第1及第2分色镜41a、41b的色分离光学系统，将照明光分离成蓝(B)色光、绿(G)色光、及红(R)色光这3个光束。各分色镜41a、41b，是通过在透明基板上形成具有反射规定波长区域的光束而使其它的波长区域的光束透过的光束选择作用的电介质多层膜而得到的光学元件，以相对于系统光轴SA倾斜45°的状态配置。第1分色镜41a反射红、蓝、绿(R·G·B)这3色光中的蓝色光LB，并使绿色光LG及红色光LR透射。此外，第2分色镜41b对入射的绿色光LG及红色光LR中的射绿色光LG进行反射，而使红色光LR透射。

在该色分离装置40中，从光源灯单元20经照明光学系统30射入的照明光，首先入射到第1分色镜41a。由第1分色镜41a反射的蓝色光LB被导入到第1光路OP1，经由反射镜42a入射至最终一级的场透镜43b。而且，透过第1分色镜41a而由第2分色镜41b反射的绿色光LG，被引导到第2光路OP2而入射至最终一级的场透镜43g。而且，通过第2分色镜41b的红色光LR被引导到第3光路OP3，经由反射镜42b、42c及中继光学系统45、46而入射至最终一级的场透镜43r。而且，中继光学系统45、46，将形成于入射侧的第1透镜45的跟前的像，通过下一级的第2透镜46，基本直接传递至射出侧的场透镜43r，由此防止由光的扩散等造成光的利用效率的降低。

光调制部50包括：3色照明光LB、LG、LR所分别入射的3个液晶面板51b、51g、51r、以及夹持各液晶面板51b、51g、51r地配置的3组偏光滤光器52b，52g，52r。在此，例如蓝色光LB用的液晶面板51b和夹持它的一对偏光滤光器52b、52b，构成用于对照明光进行二维亮度(辉度)调制的液晶光阀。同样地，绿色光LG用的液晶面板51g和对应的偏光滤光器52g、52g也构成液晶光阀，红色光LR用的液晶面板51r和偏光滤光器52r、52r也构成液晶光阀。各液晶面板51b、51g、51r是在一对透明玻璃基板间密闭封入了作为电光物质的液晶的元件，例如，将聚硅TFT作为开关元件，根据所给予的图像信号，分别调制所入射的偏振光束的偏振光方向。

在该光调制部50中，被引导至第1光路OP1的蓝色光LB经由场透镜43b而入射到液晶面板51b的图像形成区域。被引导至第2光路OP2的绿色光LG经由场透镜43g而入射到液晶面板51g的图像形成区域。被引导至第3光路OP3的红色光LR经由中继光学系统45、46以及场透镜43r而入射到液晶面板51r的图像形成区域。各液晶面板51b、51g、51r是用于使入射的照明光的偏振光方向的空间分布变化的非发光的透过型光调制装置。分别入射至各液晶面板51b、51g、51r的各色光LB、LG、LR，根据对应于图像信息而作为电信号输入至各液晶面板51b、51g、51r的驱动信号或控制信号，以像素单位调整偏振光状态。此时，由偏光滤光器52b、52g、52r调整入射至各液晶面板51b、51g、51r的照明光的偏振光方向，并且从由各液晶面板51b、51g、51r射出的光取出规定的偏振光方向的调制光。

交叉分色棱镜60，是对按照从射出侧偏振片射出的各色光进行调整了的光学像进行合成而形成彩色图像的光合成光学系统。该交叉分色棱镜60，呈将4个直角棱镜贴合而成的平面看大体正方形形状，在将直角棱镜相互贴合的界面上，形成有X状交叉的一对电介质多层膜61、62。其中一方的第1电介质多层膜61反射蓝色光，另一方的第2电介质多层膜62反射红色光。该交叉分色棱镜60，由第1电介质多层膜61对来自液晶面板51b的蓝色光LB进行反射，射出到前进方向右侧，由第2电介质多层膜62对来自液晶面板51r的红色光LR进行反射，射出到前进方向左侧，通过两个电介质多层膜61、62使来自液晶面板51g的绿色光LG向前行进、射出。

由该交叉分色棱镜60合成的图像光，经过作为放大投影透镜的投射光学系统70，以适当的放大率作为彩色图像而投射到屏幕(未示出)上。

图2(A)是组装于图1的投影机10的光源灯单元20的侧剖图，图3是光源灯单元20的透视图。

光源灯单元20构成为，除了具有上述的灯本体21和主反射镜22的灯装置20A以及凹透镜23以外，还包括由灯本体21支承的副反射镜26、保持主反射镜22的灯保持件17、以及保持凹透镜23的保持部件18。其中，保持部件18及灯保持件17，成为从外部对由主反射镜22和凹透镜23所夹持的空间进行遮蔽的罩。

灯本体21，由在中央部鼓出成球状的石英玻璃管形成，中央部分成为发光部81，从该发光部81的两侧延伸的部分成为第1及第2封装部83、84。该灯本体21采用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯等的放电发光型灯。

在发光部81内部，封入有以规定距离间隔配置的一对电极85、86，以及放电用的气体。另一方面，在各封装部83、84的内部，插入有设置于发光部81的电极85、86、以及与其电连接的金属箔87a、87b，并在两封装部83、84的前端部进行封装。因此，当对连接于该金属箔87a、87b的引线88a、88b施加电压时，则在一对电极85、86之间电弧放电，从而，发光部81以高亮度发光。

灯本体21的发光部81的光束射出前方侧的大致一半，由副反射镜26覆盖。该副反射镜26包括：使从灯本体21的发光部81向前方放射的光束向发光部81返回的副反射部26a、和以支承该副反射部26a的根基部的状态固定于第二封装部84的周围的支承部26b。在此，副反射部26a的内侧玻璃面，被加工成模仿发光部81的表面的大致球面的凹曲面状。在其表面上由电介质多层膜等形成有反射面26c。而且，在支承部26b中，插入有灯本体21的第二封装部84。副反射镜26，通过在支承部26b与灯本体21的第二封装部84之间的间隙充填无机类粘接剂，被固定于灯本体21。此时，副反射部26a相对于发光部81以对准的状态固定。

主反射镜22，是具有灯本体21的第一封装部83所插入的颈状部22a、以及从该颈状部22a扩展的椭圆曲面状的主反射部22b的石英玻璃制的一体成形件。在颈状部22a中插入有灯本体21的第一封装部83。灯本体21，通过在第一封装部83与主反射镜22的颈状部22a之间的间隙充填无机类粘接剂，被固定于主反射镜22。此时，主反射部22b相对于发光部81以对准的状态固定。而且，主反射部22b的内侧玻璃面被加工成椭圆曲面状，在其表面上，由使红外线透过的电介质多层膜形成有反射面22c。由此，从灯本体21向主反射镜22射出的红外线，穿过主反射镜22的基材，向光源灯单元20的外部射出。结果，热量向主反射镜22的背侧散发，可保护灯本体21不受红外线的影响。而且，穿过主反射镜22的红外线，由覆盖着光源灯单元20的光学部件用箱体(未示出)所遮蔽，而不会漏出至其外部。

灯本体21，沿主反射部22b的灯轴OA配置，并且，发光部81内的电极85、86之间的发光中心O配置成与主反射部22b的椭圆曲面的第一焦点F1的位置大致一致。在灯本体21点亮时，从发光部81放射的光束由主反射部22b反射、或者经副反射部26a由主反射部22b反射、成为朝向椭圆曲面的第二焦点F2的位置会聚的光束。但是，在主反射镜22与第二焦点F2之间，配置有凹透镜23，由主反射镜22反射而作为会聚光射出的光，由凹透镜23平行化。即，从光源灯单元20射出的光束成为平行光束。

凹透镜23配置于主反射镜22的光射出侧，即灯装置20A的光射出侧。凹透镜23是用于使由主反射镜22反射的光平行化的凹平透镜，具有作为平面的光学面的平坦面23b以及与其相对的作为非平面的光学面的凹面23a。凹面23a配置于比平坦面23b偏靠主反射镜22一侧。在平坦面23b上，形成有除去紫外线的滤光器28。该滤光器28由电介质多层膜形成，反射紫外线并且使其以外的光线作为光源光透过。在本实施例中，在该凹透镜23的配置方面具有特征，关于其详细内容将在后面说明。

在图3中，灯保持件17为剖面呈L字状的部件，具有水平部171以及垂直部172。水平部171，可以固定于投影机10的光学部件用箱体(未示出)的壁部，可以将光源灯单元20配置于该光学部件用箱体内的适当位置。而且，垂直部172是用于定位安装主反射镜22的部分。即，主反射镜22的射出开口的边缘部分通过机械性地施压或由粘接剂等而固定于该垂直部172的开口部173上。

保持部件18，为与主反射镜22的光束射出开口相应的圆筒形状，从与主反射镜22相反一侧被粘接固定在垂直部172上，是用于保持凹透镜23的外周端部的部件。该保持部件18，形成为设置在外侧的保持部件本体183，以及设置在内侧的吸收部件184的二重结构。其中外侧的保持部件本体183由一体成形的筒部181以及保持部182构成。前者的筒部181在内部收置灯本体21而将其覆盖。而且，在保持部件本体183上，在筒部181的一个侧面上将进气口191形成矩形状的切口，在另一侧面上将排气口195形成矩形状的切口。由此，可以确保通过保持部件18以及主反射镜22内的空间的冷却流路。另一方面，后者的保持部182，设置成堵塞该筒部181的射出侧端面，具有以倾斜的状态将凹透镜23嵌入的开口189。

内侧的吸收部件184，将从灯本体21相对保持部件本体183的光进行遮蔽，并且，由反射率低的可吸收光的各种部件构成。

在本实施例中，首先，具有如下特征：凹透镜23的光轴(与平坦面23b的法线H一致)，相对于灯轴OA稍微倾斜地配置。即，如图2(B)所示，凹透镜23配置成平坦面23b的法线H相对于灯轴OA以微小角α倾斜。如此，通过使平坦面23b相对于灯轴OA以微小角α倾斜，可以防止由滤光器28所反射的紫外线朝灯装置20A逆行，而再入射至灯本体21的发光部81。这样是为了使由设置在平坦面23b上的滤光器28所反射的紫外线，朝与入射滤光器28时不同的方向反射，以与入射光不同的路径朝灯本体21的方向返回。这样，以与入射光不同的路径朝灯本体21的方向返回的光(返回光)，朝向发光部81再入射的概率，与使平坦面23b的法线和灯轴OA一致的情况相比，可靠地降低。如此，通过防止返回光朝向灯本体21的发光部81再入射，可以降低灯本体21的加热，可以防止灯本体21的过早劣化而使得灯装置20A的寿命变短。因而，可以降低光源灯单元20的更换频率。

其次，如图2(A)所示，凹透镜23的凹面23a，相对于平坦面23b配置于主反射镜22一侧。结果，与灯轴OA大致平行(稍微不平行)的光束入射至平坦面23b。由此，不会降低滤光器的效率。在本实施例中，凹面23a为球面，其轴(与凹透镜23的光轴一致，即与平坦面23b的法线H一致)相对于灯轴OA倾斜，所以，在理论上，入射至平坦面23b的光束不是完全与灯轴OA平行的光束。但是，该光束，本来若在使平坦面23b的法线H与灯轴OA一致时，理论上应该成为相对于灯轴OA完全平行，但是，通过使平坦面23b的法线H相对于灯轴OA以规定的微小角倾斜，也不过是变得相对于灯轴稍微不平行。从而，该不平行度，为不影响滤光器28的性能的程度的微小量。由此，可以防止作为被照明对象的液晶面板51b、51g、51r、及照明光路上的光学元件(例如偏光滤光器52b、52g、52r)等因紫外线而受到化学变化等的损害，可以防止这些被照明对象及光学元件等产生不良问题。因此，可能延长投影机的耐久性或寿命。

而且，由于将凹透镜23的平坦面23b兼用作滤光器28的支承体，所以不会由于设置滤光器28而使得灯装置20A本身、以及通过将其与照明光学系统30的组装而构成的照明装置大型化。从而，设置有滤光器28的平坦面23b的法线H相对于灯轴OA的倾斜是微小的程度，所以不会使滤光器28的面积过大就可以覆盖光束。因此，通过设置滤光器28，可以防止投影机大型化、防止投影机的制造成本显著增加。

在此，微小角α优选地为大于等于1°小于等于13°。图4是说明微小角α与灯本体21的发光部81的温度降低的关系的曲线图。曲线图的横轴表示平坦面23b即滤光器28相对于灯轴OA的倾斜角α，纵轴表示灯本体21的发光部81的最大温度(◆的实线)和最低温度(■的虚线)。由曲线图可知，灯本体21的温度随着角度α的增加而逐渐减小。但是，为了可靠地使灯本体21的升温减小，需要至少大于等于1°的角度。而且，即使是使角度α大于13°，返回光造成的灯本体21的升温减小效果与13°时基本没有变化。在使角度α大于13°时，也仅是造成滤光器28的面积增大，所以优选的是使角度α为小于等于13°。而且，若使角度α为小于等于13°，还可以获得将凹透部件23的倾斜量抑制为不影响光学性能的程度的效果。

而且，在凹透镜23的法线H相对灯轴OA倾斜时，大致平行光从凹透镜23的平坦面23b射出，但是，光轴在通过凹透镜23的前后发生偏移。即，由主反射镜22形成的灯轴OA、与由组装主反射镜22和凹透镜23形成的光轴OA2相互大致平行，但是，由于微小角α的影响而造成位置偏离。但是，这种光轴的偏移，是可以忽视的程度的微小量。而且，即使是在不能忽视这种微小量的光轴的偏移的情况下，也可以通过调节配置于光源灯单元20之后的光学元件，例如，第1透镜阵列31、第2透镜阵列32、聚焦透镜35等的位置等而容易地进行补偿。

第2实施例

图5是说明第2实施例所涉及的照明装置的光源灯单元120的侧视图。该光源灯单元120，是在图1所示的第1实施例所涉及的投影机10中取代光源灯单元20而组装的元件，对于没有特别说明的部分具有与第1实施例的光源灯单元20相同的结构，而且，共同的部分标以相同的标记而省略重复说明。

在本实施例的光源灯单元120中，主反射镜122不是椭圆面而是抛物面。主反射镜122反射从灯本体(未示出)射出的光，作为平行光而射出。因而，主反射镜122的光射出侧，即具有主反射镜122与灯本体的灯装置120A的光射出侧，按顺序配置有平凸透镜123A和凹平透镜123B。平凸透镜123A是用于将从主反射镜122射出的平行光变化为会聚光的透镜。平凸透镜123A以相对于灯轴OA不倾斜的状态配置。即，平凸透镜123A的光轴与灯轴OA一致。另一方面，凹平透镜123B是用于将从平凸透镜123A射出的会聚光变化为平行光的透镜。凹平透镜123B包括作为非平面的光学面的凹面123a和作为平面的光学面的平坦面123b。凹平透镜123B以平坦面123b的法线H相对于灯轴OA倾斜微小角α(优选大于等于1°小于等于13°)的状态配置。凹平透镜123B的凹面123a设置成相对于平坦面123b更靠平凸透镜123A一侧。并且在该平坦面123b上形成有反射紫外线并使其以外的光线作为光源光而透射的滤光器28。

若将本实施例的光源灯单元120应用于照明装置及投影机，可以获得与第1实施例相同的效果。

第3实施例

在第2实施例中，不使平凸透镜123A倾斜而是使凹平透镜123B倾斜，相反，也可以在平凸透镜123A的平坦面上形成滤光器28，使平凸透镜123A的平坦面的法线相对于灯轴OA倾斜。在本实施例中，对这种例子进行说明。图6是说明第3实施例所涉及的照明装置的光源灯单元220的侧视图。在该光源灯单元220中，对于没有特别说明的部分具有与第2实施例的光源灯单元120相同的结构。

在本实施例的光源灯单元220中，在主反射镜122的光射出侧，即具有主反射镜122与灯本体(省略图示)的灯装置120A的光射出侧，按顺序配置有平凸透镜223A和凹平透镜223B。平凸透镜223A和凹平透镜223B的功能，与第2实施例的平凸透镜123A和凹平透镜123B相同。平凸透镜223A具有作为平面的光学面的平坦面223a和作为非平面的光学面的凸面223b。平凸透镜223A以平坦面223a的法线H相对于灯轴OA倾斜微小角(优选大于等于1°小于等于13°)的状态配置。平凸透镜223A的平坦面223a配置在相对于凸面223b更靠主反射镜122一侧。而且，在平坦面223a上，形成有反射紫外线并使其以外的光线作为光源光而透射的滤光器28。另一方面，凹平透镜223B，以相对于由主反射镜122和平凸透镜223A的组合而形成的光轴OA2不倾斜的状态配置。即，凹平透镜223B的光轴与光轴OA2一致。

若将本实施例的光源灯单元220应用于照明装置及投影机，可以获得与第1实施例相同的效果。

而且，本发明不限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内可以各种方式实施，例如可以具有下述的变形。

在上述实施例中，由形成于主反射镜22、122的反射面来除去(透过)红外线，由滤光器28除去(反射)紫外线，但是并不限于此。也可以由形成于主反射镜22、122的反射面来除去(透过)紫外线，也可以同时除去(透过)紫外线和红外线这两方。而且，也可以由滤光器28除去(反射)红外线，或者除去(反射)紫外线和红外线这两方。特别地，在由滤光器28反射作为热线的红外线的情况下，降低灯加热的效果大。而且，要由形成于主反射镜22、122的反射面除去(透过)的光线、和要由滤光器28除去(反射)的光线的种类，也可以相同。即使是要由形成于主反射镜22、122的反射面来除去(透过)红外线和紫外线，也存在不能够除去其全部的可能。

而且，在上述实施例中，使用灯装置20A、120A及透镜部件23、123A、123B、223A、223B一体化作为灯单元20、120、220，但是并不必要使其单元化。在不使其单元化的情况下，在灯装置20A、120A劣化时仅更换灯装置20A、120A就可以。

此外，在上述实施例中，对于使平坦面23b的法线H倾斜的方向，并没有特别地提及，但是只要是使法线H相对于灯轴OA倾斜就可以，法线H的倾斜方向，并不限于图1的示例，也可以设置为上下左右等各种方向。

此外，在上述实施例中，在由保持部件18及灯保持件17构成的密闭型的罩中收置灯本体21，但是也可以省略该罩。

而且，在上述实施例中，对于将本发明适用于透过型的投影机的情况的实例进行了说明，但是本发明也可以适用于反射型投影机。在此，作为“透过型”，意味着包含液晶面板等的光阀是透过光的类型，所谓“反射型”，意味着光阀是反射光的类型。而且，也可以取代液晶面板而使用DMD(数字微镜器件)等。而且液晶面板等光阀的数目也不限于3个，例如在由单一的液晶面板等的光阀投射彩色图像的情况下，也可由上述光源灯单元20、照明光学系统30等进行照明。

而且，作为投影机，具有从观察投射面的方向进行图像投影的前投式的投影机，以及从与观察投射面的方向相反一侧进行图像投影的背投式的投影机，如图1所示的投影机10的结构，也可适用于其中任一种。

Claims (7)

1.一种照明装置，包括：具有作为发光源的灯本体及反射从所述灯本体射出的光的凹面镜的灯装置；和在一方具有平面的光学面并在另一方具有与所述平面的光学面相对向的非平面的光学面、配置于所述灯装置的光射出侧的透镜部件；其特征在于：

所述透镜部件被配置成所述平面的光学面的法线相对于所述灯装置的光轴倾斜规定的微小角度；并且，所述透镜部件被配置成与所述光轴大致平行的光束入射所述平面的光学面；

在所述平面的光学面上，设置有对紫外线及红外线中的至少一方进行反射的滤光器。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：

所述凹面镜是对从所述灯本体射出的光进行反射作为会聚光射出的椭圆面镜；

所述透镜部件是用于将由所述椭圆面镜反射的光平行化的透镜；

所述透镜部件的所述非平面的光学面是凹面；

所述凹面被配置在比所述平面的光学面更靠所述椭圆面镜一侧。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：

所述凹面镜是对从所述灯本体射出的光进行反射作为平行光射出的抛物面镜；

所述透镜部件是用于使从所述抛物面镜射出的平行光变化为会聚光的透镜；

所述透镜部件的所述非平面的光学面是凸面；

所述平面的光学面配置在比所述凸面更靠所述抛物面镜一侧。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：

所述凹面镜是对从所述灯本体射出的光进行反射作为平行光射出的抛物面镜；

在所述凹面镜的光射出侧设置有使从所述抛物面镜射出的平行光变化为会聚光的平凸透镜；

所述透镜部件是用于使从所述平凸透镜射出的会聚光变化为平行光的透镜，并被配置于所述平凸透镜的光射出侧；

所述透镜部件的所述非平面的光学面是凹面；

所述凹面被配置在比所述平面的光学面更靠所述平凸透镜一侧。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明装置，其特征在于：所述微小角度为大于等于1°小于等于13°。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的照明装置，其特征在于：

还包括：保持所述灯装置及所述透镜部件、并且从外部遮蔽由所述灯装置和所述透镜部件所夹着的空间的罩。

7.一种投影机，其包括：

根据权利要求1至6中的任一项所述的照明装置；

对从所述照明装置射出的照明光进行调制而形成图像光的光调制装置；和

投射由所述光调制装置形成的图像光的投射光学系统。

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