JP2001359025A

JP2001359025A - 光源装置

Info

Publication number: JP2001359025A
Application number: JP2000175204A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ono; 正啓大野; Iwao Adachi; 巌安達
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】複数の光源ランプを使用する照明光学系におい
て、点灯する光源ランプの数に合わせて光源光の利用効
率が最高となるように、使用状態を切り替える事ができ
る光源装置を提供する。【解決手段】複数の光源１１，１２と、その複数の光源
からの各々の光を照明光学系に導く光学部材４１とを有
し、少なくとも一つの前記光源からの光が照明光学系に
入射するその光軸Ｘが、その照明光学系の光軸Ｙに対し
て相対的に移動するように、光学部材を駆動する駆動手
段８１を設けた事を特徴とする。例えば２灯使用のとき
は図（ａ）のようにリフレクタ２１，２２の長軸Ｙとプ
リズムの反射面４１ａ，４１ｂの交点の距離を２ｄ_１だ
け離間し、かつ平行となるようにする。図（ｂ）のよう
に例えば光源１２のみ使用する時はプリズム保持部材６
１を駆動し、２灯点灯時のＸ軸よりｄ_１だけ非点灯光源
側へ移動させる。光源１１のみ使用の時は上記と左右対
称位置に駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データプロジェク
タや比較的大画面のテレビ等の投射型画像表示装置に用
いられる光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばデータプロジェクタ用
として、光源ランプを２つ使用する投射型画像表示装置
が商品化されている。光源ランプを２つ使用する目的
は、主として高輝度の画像を実現する事であるが、副次
的なメリットとして、光源ランプを１灯ずつ点灯させる
事により、光源の長寿命化が図れるという事がある。

【０００３】一方、将来家庭用としての需要が見込まれ
るいわゆるデジタルテレビ等においては、画像の高輝度
化はそれほど求められず、メンテナンス性を考えてむし
ろ長寿命化に重点が置かれるので、上述したような光源
の長寿命化が図れる事は、大きなメリットとなる。具体
的には、光源ランプを１灯ずつ点灯させて使用する事に
より、言うまでもなく光源ランプ交換の期間が２倍にな
り、また必要に応じて光源ランプを２灯点灯させる事に
より、高輝度な画像を簡単に、即ち例えばスイッチ一つ
で実現する事ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光源ラ
ンプを２つ（さらには複数）使用する投射型画像表示装
置において、同時にしかも光源光の損失なく、各光源を
光学的に同じ位置に配置する事は、原理的に不可能であ
る。つまり、光源ランプを２つ同時に使用するために
は、各光源の組み合わせの外形サイズを極力小さくする
ために、１灯毎の光源部の光軸を照明光学系の光軸に対
して少なくとも微小にずらした構成とせざるを得ず、元
々光源ランプ１つのみを使用する構成と比較して、光源
光の利用効率は若干劣る。具体的には、光源ランプを２
つ使用する構成では、１つのみを使用する構成と比較し
て、光束が２倍とはならず、約１．７倍程度にとどま
る。

【０００５】ここで、上述したデジタルテレビ等におい
ては、その使用期間の大半において、光源ランプを１灯
ずつ点灯させて使用するので、光源ランプを２つ持つ光
源部で単に１灯ずつ点灯させていたのでは、わざわざ利
用効率の悪い使用状態で殆どの使用期間を費やしてしま
う事となる。

【０００６】また、長寿命化を図るための別法として、
予備の光源ランプを複数個内蔵する方法がある。これ
は、光源ランプをターレット式に配置しておき、使用中
の光源ランプの寿命が来れば、このターレットを回転さ
せて未使用の光源ランプに切り替えるものである。しか
し、この方法は、上記のように複数の光源ランプを点灯
させて高輝度とする構成でも、未使用の光源ランプが別
途内蔵されている状態となり、小型化やコストダウンを
図る上で不利となる。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑み、複数
の光源ランプを使用する投射型画像表示装置において、
点灯する光源ランプの数に合わせて光源光の利用効率が
最高となるように、使用状態を切り替える事ができる光
源装置を提供する事を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、複数の光源と、その複数の光源からの
光各々を照明光学系に導く光学部材とを有し、少なくと
も一つの前記光源からの光が前記照明光学系に入射する
その光軸が、その照明光学系の光軸に対して相対的に移
動するように、前記光学部材を駆動する駆動手段を設け
た事を特徴とする。

【０００９】また、前記光学部材は、前記複数の光源か
らの光を合成して前記照明光学系に導く事を特徴とす
る。

【００１０】また、前記複数の光源各々は、その光源か
らの光を集光する集光光学系を有し、少なくとも一つの
前記光源からの光が集光する集光点とその光源との間の
光学的距離を変化させる手段を設けた事を特徴とする。

【００１１】そして、前記光学的距離を変化させる手段
は、前記光源と前記集光点との間に挿入される光路補正
部材である事を特徴とする。或いは、前記光学的距離を
変化させる手段は、前記光源を第１焦点位置に配設した
前記集光光学系の、第２焦点位置を変化させる集光光学
系保持部材である事を特徴とする。

【００１２】また、前記複数の光源各々は、その光源か
らの光を集光する集光光学系を有し、少なくとも一つの
前記光源とその光源が有する集光光学系とが、前記照明
光学系に対して相対的に移動するように駆動する駆動手
段を設けた事を特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第
１の実施形態の光源装置の構成を模式的に示す断面図で
ある。同図（ａ）は２灯点灯時を示しており、同図
（ｂ）は１灯点灯時を示している。各図において、光源
装置の上方には、照明光学系が配置されている（不図
示）。同図に示すように、本実施形態の光源装置は、主
として光源ランプ１１，１２、リフレクタ２１，２２、
及び２灯合成プリズム４１より成る。また、後述するよ
うに、１灯点灯時に使用する光路補正部材を有してい
る。

【００１４】同図（ａ）に示すように、本実施形態の光
源装置は、２灯点灯時に光源ランプ１１，１２がそれぞ
れ発する光Ｌ₁，Ｌ₂を、リフレクタ２１，２２及び２灯
合成プリズム４１を介して、光軸Ｘに沿って照明光学系
へと導く。光源ランプ１１，１２は、メタルハライドラ
ンプ等のアーク放電ランプである。リフレクタ２１，２
２は、楕円をその長軸の周りに回転させた２次曲面を、
長軸に対して垂直方向に切断した端部の形状をしてお
り、それぞれ内面が反射面２１ａ，２２ａとなってい
る。

【００１５】リフレクタ２１，２２の各前部にある光の
射出口には、それぞれ円板状の防爆ガラス３１，３２が
接着等の手段で固定されている。また、光源ランプ１
１，１２は同性能であり、リフレクタ２１，２２も同性
能である。光源ランプ１１，１２は、それぞれ発光部
（アーク）がリフレクタ２１，２２の第１焦点に位置す
るように配置されており、リフレクタ２１，２２は、長
軸が一致し且つ第２焦点が近接するように対向して配置
されている。この長軸をＹとする。

【００１６】第１焦点にある光源ランプ１１，１２が発
する光Ｌ₁，Ｌ₂はリフレクタ２１，２２によって反射さ
れ、楕円面の特性により、それぞれリフレクタ２１，２
２の第２焦点に該当する集光点Ｓ₁，Ｓ₂に集束する。但
し、光源ランプ１１，１２の発光部は或程度の大きさを
持つので、リフレクタ２１，２２からの光は集光位置に
おいても厳密に点にはならず、集光位置における光束の
断面は小径の円となる。

【００１７】２灯合成プリズム４１は、断面が直角二等
辺三角形である三角柱の、直交する面４１ａ，４１ｂを
反射面としたものであり、リフレクタ２１，２２の集光
点Ｓ ₁，Ｓ₂がそれぞれ反射面４１ａ，４１ｂ上又はごく
近傍に位置し、断面の斜辺がリフレクタ２１，２２の長
軸Ｙと平行になるように配置されている。リフレクタ２
１，２２によって反射され集束した光源ランプ１１，１
２からの光は、それぞれ反射面４１ａ，４１ｂによって
反射され、同一方向に進む円錐状の発散光束となる。

【００１８】このとき、発散光束の光軸（光束の中心
軸）は、リフレクタ２１，２２と２灯合成プリズム４１
の位置関係により、リフレクタ２１，２２の長軸Ｙと反
射面４１ａ，４１ｂとの交点の距離２ｄ₁だけ離間し、
且つ平行となる。照明光学系は、２灯合成プリズム４１
からの２つの発散光束の光軸の中央にその光軸Ｘが位置
している。光軸Ｘと長軸Ｙは互いに直交する。なお、２
灯合成プリズム４１については、プリズムに限定される
訳ではなく、例えば金属等により反射面を形成したもの
でも良い。

【００１９】ここで、２灯点灯から１灯点灯に切り替え
る場合は、２灯合成プリズムを移動させ、また光路補正
部材を光路中に挿入する。具体的には、例えば光源ラン
プ１２のみを点灯させる場合、切替信号入力ブロック９
１からの信号に従って、光軸切替制御ブロック８１によ
り、板状のプリズム保持部材６１を駆動制御する。プリ
ズム保持部材６１は２灯合成プリズム４１の斜辺を含む
面を保持しており、この駆動制御に従って、２灯合成プ
リズム４１をリフレクタ２２の長軸Ｙに沿って同図の右
方向（光源ランプ１２から離れる方向）に距離ｄ₁だけ
移動させる。

【００２０】また、同じく光軸切替制御ブロック８１に
より、ガラス保持部材７２を駆動制御する。ガラス保持
部材７２は光路補正部材である平板状の光路補正ガラス
５２の一端或いは周囲を保持しており、この駆動制御に
従って、リフレクタ２２と２灯合成プリズム４１との間
の光路中に、光路補正ガラス５２をリフレクタ２２の長
軸Ｙに対して垂直に挿入する。同図（ｂ）は切り替え後
の状態を示している。

【００２１】ここでは距離ｄ₁の光路ズレを補正するた
めに、光路補正ガラス５２の屈折率ｎ₁，厚さｄ₂とする
と、ｄ₂＝ｄ₁／（ｎ₁−１）の関係となるようにしてい
る。このとき、光源ランプ１２からリフレクタ２２の集
光点Ｓ₂までの光学的距離が補正され、集光点Ｓ₂が照明
光学系の光軸Ｘ上に位置し、１灯点灯時の利用効率が最
高となる。光軸Ｘは１灯点灯時最適光軸ともなってい
る。

【００２２】なお、光源ランプ１１のみを点灯させる場
合は、上記とは光軸Ｘに関して左右対称の駆動制御を行
えば良い（不図示）。即ち、切替信号入力ブロック９１
からの信号に従って、光軸切替制御ブロック８１によ
り、プリズム保持部材６１を駆動制御する。この駆動制
御に従って、プリズム保持部材６１は２灯合成プリズム
４１をリフレクタ２１の長軸Ｙに沿って同図の左方向
（光源ランプ１１から離れる方向）に距離ｄ₁だけ移動
させる。

【００２３】また、同じく光軸切替制御ブロック８１に
より、ガラス保持部材７１を駆動制御する。ガラス保持
部材７１は光路補正部材である平板状の光路補正ガラス
５１の端部或いは周囲を保持しており（これらは同図で
は不図示。後述する図４で図示。）、この駆動制御に従
って、リフレクタ２１と２灯合成プリズム４１との間の
光路中に、光路補正ガラス５１をリフレクタ２１の長軸
Ｙに対して垂直に挿入する。このとき、光路補正ガラス
５１を上式と同様の条件にすると、リフレクタ２１の集
光点Ｓ₁が照明光学系の光軸Ｘ上に位置し、１灯点灯時
の利用効率が最高となる。

【００２４】図２は、本発明の第２の実施形態の光源装
置の構成を模式的に示す断面図である。同図（ａ）は２
灯点灯時を示しており、同図（ｂ）は１灯点灯時を示し
ている。各図において、光源装置の上方には、照明光学
系が配置されている（不図示）。同図に示すように、本
実施形態の光源装置は、第１の実施形態と同様にして、
主として光源ランプ１１，１２、リフレクタ２１，２
２、及び２灯合成プリズム４１より成る。

【００２５】同図（ａ）に示すように、本実施形態の光
源装置の基本的な構成は、図１（ａ）に示した第１の実
施形態と同様である。本実施形態において、２灯点灯か
ら１灯点灯に切り替える場合は、２灯合成プリズム及び
光源ランプを移動させる。具体的には、例えば光源ラン
プ１２のみを点灯させる場合、切替信号入力ブロック９
１からの信号に従って、光軸切替制御ブロック８１によ
り、板状のプリズム保持部材６１を駆動制御する。プリ
ズム保持部材６１は２灯合成プリズム４１の斜辺を含む
面を保持しており、この駆動制御に従って、２灯合成プ
リズム４１をリフレクタ２２の長軸Ｙに沿って同図の右
方向に距離ｄ₁だけ移動させる。

【００２６】また、同じく光軸切替制御ブロック８１に
より、ランプ保持部材７４を駆動制御する。ランプ保持
部材７４は略輪状をしていて、リフレクタ２２の後部を
例えば嵌合により保持しており、この駆動制御に従っ
て、リフレクタ２２をその長軸Ｙに沿って同図の右方向
に距離ｄ₃だけ移動させる。同図（ｂ）は切り替え後の
状態を示している。ここでは距離ｄ₁の光路ズレを補正
するためにリフレクタ２２（ひいては光源ランプ１２）
を距離ｄ₃だけ移動させるので、結局ｄ₁＝ｄ₃となる。
このとき、リフレクタ２２の集光点Ｓ₂が照明光学系の
光軸Ｘ上に位置し、１灯点灯時の利用効率が最高とな
る。光軸Ｘは１灯点灯時最適光軸ともなっている。

【００２７】なお、光源ランプ１１のみを点灯させる場
合は、上記とは光軸Ｘに関して左右対称の駆動制御を行
えば良い（不図示）。即ち、切替信号入力ブロック９１
からの信号に従って、光軸切替制御ブロック８１によ
り、プリズム保持部材６１を駆動制御する。この駆動制
御に従って、プリズム保持部材６１は２灯合成プリズム
４１をリフレクタ２１の長軸Ｙに沿って同図の左方向に
距離ｄ₁だけ移動させる。

【００２８】また、同じく光軸切替制御ブロック８１に
より、ランプ保持部材７３を駆動制御する。ランプ保持
部材７３は略輪状をしていて、リフレクタ２１の後部を
例えば嵌合により保持しており、この駆動制御に従っ
て、リフレクタ２１をその長軸Ｙに沿って同図の左方向
に距離ｄ₃だけ移動させる。ここでは距離ｄ₁の光路ズレ
を補正するためにリフレクタ２１（ひいては光源ランプ
１１）を距離ｄ₃だけ移動させるので、結局ｄ₁＝ｄ₃と
なる。このとき、リフレクタ２１の集光点Ｓ₁が照明光
学系の光軸Ｘ上に位置し、１灯点灯時の利用効率が最高
となる。

【００２９】ところで本実施形態では、１灯点灯時には
２灯合成プリズム４１の移動に合わせて、リフレクタ２
１或いは２２が同方向に同距離だけ移動するのであるか
ら、それぞれを別々に駆動制御する必要はない。即ち、
プリズム保持部材６１及びランプ保持部材７３，７４を
連結して一体化するか、或いは２灯合成プリズム４１及
びリフレクタ２１，２２を別途同一部材で保持して、光
源装置全体を駆動制御しても良い。このようにすれば制
御が簡単となる。

【００３０】図３は、本発明の第３の実施形態の光源装
置の構成を模式的に示す断面図である。同図（ａ）は２
灯点灯時を示しており、同図（ｂ）は１灯点灯時を示し
ている。各図において、光源装置の上方には、照明光学
系が配置されている（不図示）。同図に示すように、本
実施形態の光源装置は、第１，第２の実施形態と同様に
して、主として光源ランプ１１，１２、リフレクタ２
１，２２、及び２灯合成プリズム４１より成る。

【００３１】同図（ａ）に示すように、本実施形態の光
源装置の基本的な構成は、図１（ａ），図２（ａ）にそ
れぞれ示した第１，第２の実施形態と同様である。但
し、本実施形態では、一例としてリフレクタを耐熱樹脂
より成る弾性部材とし、反射面の曲率を変化させて、第
２焦点の位置を変化させる構成としている。本実施形態
において、２灯点灯から１灯点灯に切り替える場合は、
２灯合成プリズムを移動させ、またリフレクタの反射面
の曲率を変化させる。

【００３２】具体的には、例えば光源ランプ１２のみを
点灯させる場合、切替信号入力ブロック９１からの信号
に従って、光軸切替制御ブロック８１により、板状のプ
リズム保持部材６１を駆動制御する。プリズム保持部材
６１は２灯合成プリズム４１の斜辺を含む面を保持して
おり、この駆動制御に従って、２灯合成プリズム４１を
リフレクタ２２の長軸Ｙに沿って同図の右方向（光源ラ
ンプ１２から離れる方向）に距離ｄ₁だけ移動させる。

【００３３】また、同じく光軸切替制御ブロック８１に
より、リフレクタ保持部材７６を駆動制御する。リフレ
クタ保持部材７６は輪帯状をしていて、円周方向に所定
の箇所で分割されている。或いは、円周方向に伸び縮み
可能な構造としても良い。リフレクタ保持部材７６は、
その内周部でリフレクタ２２の外周を保持しており、こ
の駆動制御に従って、リフレクタ２２を外側に広げ、反
射面２２ａの曲率半径を大きくする。同図（ｂ）は切り
替え後の状態を示している。

【００３４】これにより、リフレクタ２２の第２焦点に
該当する集光点Ｓ₂が、長軸Ｙに沿って同図の右方向
（光源ランプ１２から離れる方向）に距離Δｆ₂だけ移
動する。ここでは距離ｄ₁の光路ズレを補正するため
に、Δｆ₂＝ｄ₁とする。このとき、リフレクタ２２の集
光点Ｓ₂が照明光学系の光軸Ｘ上に位置し、１灯点灯時
の利用効率が最高となる。光軸Ｘは１灯点灯時最適光軸
ともなっている。なお、光源ランプ１２及び防爆ガラス
３２は、リフレクタ保持部材７６とは別の部材（不図
示）により支持固定されている。そして、第１焦点にあ
る光源ランプ１２の位置は変化しない。

【００３５】なお、光源ランプ１１のみを点灯させる場
合は、上記とは光軸Ｘに関して左右対称の駆動制御を行
えば良い（不図示）。即ち、切替信号入力ブロック９１
からの信号に従って、光軸切替制御ブロック８１によ
り、プリズム保持部材６１を駆動制御する。この駆動制
御に従って、プリズム保持部材６１は２灯合成プリズム
４１をリフレクタ２１の長軸Ｙに沿って同図の左方向
（光源ランプ１１から離れる方向）に距離ｄ₁だけ移動
させる。

【００３６】また、同じく光軸切替制御ブロック８１に
より、リフレクタ保持部材７５を駆動制御する。リフレ
クタ保持部材７５は輪帯状をしていて、円周方向に所定
の箇所で分割されている。或いは、円周方向に伸び縮み
可能な構造としても良い。リフレクタ保持部材７５は、
その内周部でリフレクタ２１の外周を保持しており、こ
の駆動制御に従って、リフレクタ２１を外側に広げ、反
射面２１ａの曲率半径を大きくする。

【００３７】これにより、リフレクタ２１の第２焦点に
該当する集光点Ｓ₁が、長軸Ｙに沿って同図の左方向
（光源ランプ１１から離れる方向）に距離Δｆ₂だけ移
動する。ここでは距離ｄ₁の光路ズレを補正するため
に、Δｆ₂＝ｄ₁とする。このとき、リフレクタ２１の集
光点Ｓ₁が照明光学系の光軸Ｘ上に位置し、１灯点灯時
の利用効率が最高となる。なお、光源ランプ１１及び防
爆ガラス３１は、リフレクタ保持部材７５とは別の部材
（不図示）により支持固定されている。そして、第１焦
点にある光源ランプ１１の位置は変化しない。

【００３８】図４は、本発明の光源装置を使用した投射
型画像表示装置の光学系の構成例を示す図である。ここ
では上記第１の実施形態の光源装置を使用した例を挙げ
ている。同図に示すように、この投射型画像表示装置
は、光源ランプ１１，１２、リフレクタ２１，２２、２
灯合成プリズム４１、コリメータレンズ１０１、インテ
グレータ光学系、偏光変換素子１３１、３つの液晶パネ
ル３０１，２９１，３１１、及び投射レンズ３６１を有
する。ここではコリメータレンズ１０１から各液晶パネ
ル直前までを照明光学系とし、各液晶パネルから投射レ
ンズ３６１までを投影光学系とする。

【００３９】この投射型画像表示装置は、光源ランプ１
１，１２からの光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３
色の光に分解して、それぞれ液晶パネル３０１，２９
１，３１１に導き、３色の光をＲ，Ｇ，Ｂの画像信号に
応じて個別に変調し、変調後の光を合成して投射する事
により、スクリーン上にカラー画像を表示するものであ
る。

【００４０】ここでは光を色分解して各液晶パネル３０
１，２９１，３１１に導くために、２つのダイクロイッ
クミラー１７１，１８１、３つの反射ミラー１９１，２
０１，２０２、及び２つのリレーレンズ２３１，２４１
を備え、変調後の光を合成して投射レンズ３６１に導く
ために、クロスダイクロイックプリズム３５１を備えて
いる。また、液晶パネル３０１，２９１，３１１のそれ
ぞれに対して、コンデンサーレンズ２２１，２１１，２
５１、及び偏光板２７１，２６１，２８１が設けられて
いる。

【００４１】コリメータレンズ１０１は、２灯合成プリ
ズム４１からの２つの発散光束の中央にその光軸Ｘが位
置し、且つ光源ランプ１１，１２からの光の集光位置即
ちリフレクタ２１，２２の第２焦点を焦点面に含むよう
に配置されている。従って、２灯合成プリズム４１によ
って反射され、発散光束となった光源ランプ１１，１２
からの光は、いずれも平行光束とされる。２灯合成プリ
ズムによって反射された光源ランプ１１，１２からの光
の光軸は近接しており、平行光束とされた光源ランプ１
１，１２からの光の殆どの部分は互いに重なり合う。

【００４２】インテグレータ光学系は、第１，第２イン
テグレータ１１１，１２１及び、反射ミラー１５１を間
に配した重ね合わせレンズ１４１，１６１を有してい
る。第１インテグレータ１１１は、液晶パネル３０１，
２９１，３１１と略相似な矩形のレンズセル１１１ａを
２次元のアレイ状に配列して成る。レンズセル１１１ａ
の長辺は、リフレクタ２１，２２の長軸Ｙに平行であ
り、従って、２灯合成プリズム４１によって反射された
光の光軸の離間方向に一致している。また、第２インテ
グレータ１２１は、第１インテグレータ１１１のレンズ
セル１１１ａと同じ大きさ、数、及び配列方向で、矩形
のレンズセル１２１ａを２次元のアレイ状に配列して成
る。

【００４３】第１，第２インテグレータ１１１，１２１
は、それぞれコリメータレンズ１０１の光軸Ｘに対して
垂直に、且つ中心を光軸Ｘが通るように配置されてい
る。また、第１，第２インテグレータ１１１，１２１
は、第１インテグレータ１１１のレンズセル１１１ａの
焦点距離だけ離れた位置に配置されている。第１インテ
グレータ１１１のレンズセル１１１ａと第２インテグレ
ータ１２１のレンズセル１２１ａは１対１に対応してお
り、対応するレンズセル１１１ａとレンズセル１２１ａ
の光軸は一致する。

【００４４】第１インテグレータ１１１の各レンズセル
１１１ａに入射する平行光束は、それぞれ第２インテグ
レータ１２１ａの対応するレンズセル１２１ａ上に結像
して、光源ランプ１１，１２の像を形成する。このと
き、２灯合成プリズム４１によって反射された光源ラン
プ１１，１２からの光の光軸は、近接していながらもレ
ンズセル１１１ａの長辺方向に離間しているため、第２
インテグレータ１２１の各レンズセル１２１ａ上の光源
ランプ１１の像と光源ランプ１２の像は、レンズセル１
１１ａの長辺方向に分離して形成される。これらの像の
集合は、画像投射用の面状の２次光源となり、その光は
偏光変換素子１３１を経て重ね合わせレンズ１４１，１
６１を通過し、上述した色分解の後、各液晶パネル３０
１，２９１，３１１に導かれる。

【００４５】偏光変換素子１３１は、第２インテグレー
タ１２１と重ね合わせレンズ１４１の間に配置されてお
り、第２インテグレータ１２１を透過した振動方向が無
秩序な光を、所定の振動方向の直線偏光とこれに対して
垂直な振動方向の直線偏光とに分離して、一方の振動方
向を変換して他方の振動方向に一致させる事により、各
液晶パネル３０１，２９１，３１１に与えられる光を一
方向の直線偏光（ここではＰ偏光）とする。

【００４６】第２インテグレータ１２１を透過した光
は、重ね合わせレンズ１４１，反射ミラー１５１，及び
重ね合わせレンズ１６１を経て、第２インテグレータ１
２１のあらゆる部位から液晶パネル３０１，２９１，３
１１それぞれの全面に導かれる。従って、液晶パネル３
０１，２９１，３１１上のあらゆる部位には、レンズセ
ル１２１ａのうち中央に配置されているものを透過した
光と周辺に配置されているものを透過した光が与えら
れ、また、光源ランプ１１，１２それぞれからの光が与
えられる。

【００４７】これにより、各液晶パネルには強度が均一
な光が入射する事になり、投射レンズ３６１によって投
射される画像の明るさが均一になる。また、光源ランプ
１１，１２からの光の周辺部も各液晶パネルに入射し
て、画像投射への光の利用効率が向上する。しかも、各
液晶パネルに入射する光は、その各液晶パネルに適合す
る偏光に変換されているため、光の利用効率は一層高く
なる。

【００４８】反射ミラー１５１、ダイクロイックミラー
１７１，１８１、及び反射ミラー１９１，２０１，２０
２は、いずれも入射する光の光軸に対して４５゜傾けて
配置されており、リレーレンズ２３１，２４１、コンデ
ンサーレンズ２２１，２１１，２５１、偏光板２７１，
２６１，２８１、及び液晶パネル３０１，２９１，３１
１は入射する光の光軸に対して垂直に配置されている。
ダイクロイックミラー１７１はＲ光を透過させ、他の色
の光を反射する。ダイクロイックミラー１８１はＢ光を
透過させ、他の色の光を反射する。

【００４９】ダイクロイックミラー１７１，１８１、及
び反射ミラー１９１，２０１，２０２の隣合うもの同士
間の距離は全て等しく設定されており、ダイクロイック
ミラー１７１からコンデンサーレンズ２２１及び２１１
に至る光路長は等しい。リレーレンズ２３１，２４１
は、ダイクロイックミラー１７１からコンデンサーレン
ズ２５１に至る光路長と、ダイクロイックミラー１７１
からコンデンサーレンズ２２１，２１１に至る光路長の
差を補正するために備えられている。

【００５０】コンデンサーレンズ２２１，２１１，２５
１は、重ね合わせレンズ１６１からの光を、それぞれ液
晶パネル３０１，２９１，３１１に対して略垂直な光と
する。各液晶パネルはＰ偏光を変調するものであり、こ
のため各液晶パネルに対応する偏光板２７１，２６１，
２８１は、それぞれＰ偏光を透過させるように設定され
ている。液晶パネル３０１，２９１，３１１はそれぞ
れ、画像のＲ成分を表すＲ信号、Ｇ成分を表すＧ信号、
Ｂ成分を表すＢ信号が与えられる。

【００５１】クロスダイクロイックプリズム３５１は４
つの直角プリズムを接合して成り、接合面にはＲ光を反
射し他の色の光を透過させる反射膜３５１Ｒと、Ｂ光を
反射し他の色の光を透過させる反射膜３５１Ｂが設けら
れている。反射膜３５１Ｒ，３５１Ｂは互いに直交して
おり、また液晶パネル３０１，２９１，３１１に対して
４５゜傾けて配置されている。

【００５２】第２インテグレータ１２１の光源像の光
は、重ね合わせレンズ１４１を透過し、反射ミラー１５
１で反射されて、更に重ね合わせレンズ１６１透過し
て、ダイクロイックミラー１７１に入射する。ダイクロ
イックミラー１７１に入射した光のうち、Ｒ光はこのミ
ラーを透過し、反射ミラー１９１によって反射されて、
コンデンサーレンズ２２１及び偏光板２７１を経て、液
晶パネル３０１に入射する。ダイクロイックミラー１７
１に入射した光のうち、Ｇ光及びＢ光は、このミラーに
よって反射されて、ダイクロイックミラー１８１に入射
する。

【００５３】ダイクロイックミラー１８１に入射した光
のうちＧ光は、このミラーによって反射されて、コンデ
ンサーレンズ２１１及び偏光板２６１を経て、液晶パネ
ル２９１に入射する。ダイクロイックミラー１８１に入
射した光のうちＢ光は、このミラーを透過し、リレーレ
ンズ２３１を経て反射ミラー２０１によって反射され、
更にリレーレンズ２４１を経て反射ミラー２０２によっ
て反射され、コンデンサーレンズ２５１及び偏光板２８
１を経て、液晶パネル３１１に入射する。

【００５４】液晶パネル３０１，２９１，３１１に入射
したＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、それぞれ対応する画像信号に
応じて変調され、液晶パネル３０１，２９１，３１１を
透過して、それぞれ偏光板３３１，３２１，３４１によ
って偏光方向を整えられた後、クロスダイクロイックプ
リズム３５１に入射する。クロスダイクロイックプリズ
ム３５１に入射したＲ光及びＢ光は、それぞれ反射膜３
５１Ｒ及び３５１Ｂによって投射レンズ３６１に向けて
反射される。クロスダイクロイックプリズム３５１に入
射したＧ光は、そのまま投射レンズ３６１に入射する。

【００５５】こうして変調後の３色の光が合成され、投
射レンズ３６１によってスクリーンに投射される。これ
により、カラー画像がスクリーン上に表示される。投射
レンズ３６１は焦点調節機構とズーム機構を備えてお
り、投射距離や投射倍率は可変である。なお、コンデン
サーレンズ２２１，２１１，２５１が重ね合わせレンズ
１６１からの光をそれぞれ液晶パネル３０１，２９１，
３１１に対して略垂直とする事により、各液晶パネル及
びクロスダイクロイックプリズム３５１の角度依存性に
よる光の損失が避けられ、ほぼ全ての光が投射レンズ３
６１に導かれる。

【００５６】なお、以上の構成で、光源ランプを２灯点
灯から１灯点灯に切り替える場合は、２灯合成プリズム
４１を長軸Ｙ方向に沿って移動させ、また光路補正ガラ
ス５１或いは５２を、リフレクタ２１と２灯合成プリズ
ム４１との間の光路中、或いはリフレクタ２２と２灯合
成プリズム４１との間の光路中に挿入する。これは、切
替信号入力ブロック９１からの信号に従って、光軸切替
制御ブロック８１により、プリズム保持部材６１及びガ
ラス保持部材７１或いは７２を駆動制御する事により行
う。この事は、上記図１で示した第１の実施形態の構成
と同じである。

【００５７】また、特許請求の範囲で言う集光光学系
は、実施形態におけるリフレクタに対応している。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の光源ランプを使用する照明光学系において、点灯
する光源ランプの数に合わせて光源光の利用効率が最高
となるように、使用状態を切り替える事ができる光源装
置を提供する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の光源装置の構成を模
式的に示す断面図。

【図２】本発明の第２の実施形態の光源装置の構成を模
式的に示す断面図。

【図３】本発明の第３の実施形態の光源装置の構成を模
式的に示す断面図。

【図４】本発明の光源装置を使用した投射型画像表示装
置の光学系の構成例を示す図。

【符号の説明】

１１，１２光源ランプ２１，２２リフレクタ３１，３２防爆ガラス４１２灯合成プリズム５１，５２光路補正ガラス６１プリズム保持部材７１，７２ガラス保持部材７３，７４ランプ保持部材７５，７６リフレクタ保持部材８１光軸切替制御ブロック９１切替信号入力ブロック１０１コリメータレンズ１１１第１インテグレータ１２１第２インテグレータ１３１偏光変換素子１４１，１６１重ね合わせレンズ１５１反射ミラー１７１，１８１ダイクロイックミラー１９１，２０１，２０２反射ミラー２１１，２２１，２５１コンデンサーレンズ２３１，２４１リレーレンズ２６１，２７１，２８１偏光板２９１，３０１，３１１液晶パネル３２１，３３１，３４１偏光板３５１クロスダイクロイックプリズム３６１投射レンズ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA14 EA15 HA24 HA28 MA06 MA20 2H091 FA05X FA05Z FA14Z FA26Z FA41Z FD01 FD12 LA03 LA16 LA17 5C058 EA51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光源と、該複数の光源からの光各
々を照明光学系に導く光学部材とを有し、少なくとも一
つの前記光源からの光が前記照明光学系に入射するその
光軸が、該照明光学系の光軸に対して相対的に移動する
ように、前記光学部材を駆動する駆動手段を設けた事を
特徴とする光源装置。
【請求項２】前記光学部材は、前記複数の光源からの
光を合成して前記照明光学系に導く事を特徴とする請求
項１に記載の光源装置。
【請求項３】前記複数の光源各々は、該光源からの光
を集光する集光光学系を有し、少なくとも一つの前記光
源からの光が集光する集光点と該光源との間の光学的距
離を変化させる手段を設けた事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】前記光学的距離を変化させる手段は、前
記光源と前記集光点との間に挿入される光路補正部材で
ある事を特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】前記光学的距離を変化させる手段は、前
記光源を第１焦点位置に配設した前記集光光学系の、第
２焦点位置を変化させる集光光学系保持部材である事を
特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項６】前記複数の光源各々は、該光源からの光
を集光する集光光学系を有し、少なくとも一つの前記光
源と該光源が有する集光光学系とが、前記照明光学系に
対して相対的に移動するように駆動する駆動手段を設け
た事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装
置。