JP2006208471A - 光源装置及びそれを用いたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高強度の光を出射することができる光源装置を提供する。
【解決手段】光源ランプ８とその放射光を集光方向に反射して出射するリフレクタ９とからなる第１と第２の２つの光源部７ａ，７ｂと、光学軸Ｏａに対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ光学軸Ｏａ上に集光する方向に反射する光合成用反射部材１０とを備え、この光合成用反射部材１０の第１と第２の入射方向にそれぞれ第１と第２の光源部７ａ，７ｂを配置し、これらの光源部７ａ，７ｂからの出射光を光合成用反射部材１０により１つの光に合成して出射する。
【選択図】図１

Description

この発明は、光源装置及びそれを用いたプロジェクタに関する。

画像表示素子の表示画像を投影するプロジェクタは、プロジェクタケース内に、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズと、前記画像表示素子に入射させる光を出射する光源装置と、前記光源装置からの出射光を前記画像表示素子に入射させる光源側光学系とを設けた構成となっている。

このプロジェクタは、スクリーン等の外部の投影面に高輝度の画像を投影するために、前記画像表示素子に高強度の光を入射させてその表示輝度を高くすることが望まれる。

そのため、前記プロジェクタの光源装置として、光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して出射するリフレクタとからなる第１と第２の２つの光源部を互いに向き合わせて配置し、前記２つの光源部からの出射光をプリズムにより１つの光に合成して出射するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００―１７１９０１号公報

しかし、第１と第２の２つの光源部からの出射光をプリズムにより１つの光に合成して出射する従来の光源装置は、その出射光、つまり前記プリズムによる合成光の強度が充分に高いとは言えず、そのために、前記画像表示素子の表示輝度を高くするには、前記光源装置からの出射光を集光レンズにより集光し、光強度を高くして前記画像表示素子に入射させなければならなかった。

この発明は、高強度の光を出射することができる光源装置を提供するとともに、前記光源装置を備えた、画像表示素子の表示輝度を高くして高輝度の画像を投影することができるプロジェクタを提供することを目的としたものである。

この発明の光源装置は、
光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して出射するリフレクタとからなる第１と第２の２つの光源部と、
光学軸に対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸に対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸上に集光する方向に反射する光合成用反射部材とを備え、
前記光合成用反射部材の第１と第２の入射方向にそれぞれ前記第１と第２の光源部を配置し、これらの光源部からの出射光を前記光合成用反射部材により１つの光に合成して出射することを特徴とする。

この光源装置において、前記光合成用反射部材は、一端と他端に光の入射部と出射部を有し、内周面が光学軸方向に沿って湾曲した反射面に形成された筒状反射体が好ましく、その場合は、前記２つの光源部を、前記筒状反射体の前記入射部に対向する領域の一側と他側の外方に、第１の光源部からの出射光を前記筒状反射体に前記第１の入射方向から入射させ、第２の光源部からの出射光を前記筒状反射体に前記第２の入射方向から入射させるように配置すればよい。

前記光合成用反射部材は、凹面反射板でもよく、その場合は、前記２つの光源部を、前記凹面反射板の反射面に対向する領域の一側と他側の外方に、第１の光源部からの出射光を前記凹面反射板に前記第１の入射方向から入射させ、第２の光源部からの出射光を前記凹面反射板に前記第２の入射方向から入射させるように配置すればよい。

この光源装置においては、前記光合成用反射部材の反射面を、２つの焦点を有する楕円面とし、前記２つの光源部をそれぞれ、前記光源部から前記光合成用反射部材に向かう出射光の光軸が前記光合成用反射部材の一方の焦点を通り、前記光合成用反射部材により反射された反射光の光軸が前記光合成用反射部材の他方の焦点を通るように配置するのが好ましい。

その場合、前記２つの光源部は、これらの光源部からの出射光の集光点を前記光合成用反射部材の一方の焦点に一致させて配置するのが望ましい。

さらに、この光源装置においては、前記光合成用反射部材の出射側に、この光合成用反射部材からの出射光を一端から入射させ、その光の強度分布を均一化して他端から出射する導光ロッドを配置するのが望ましい。

また、この発明のプロジェクタは、
プロジェクタケース内に、
入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズと、
光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して出射するリフレクタとからなる第１と第２の２つの光源部と、光学軸に対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸に対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸上に集光する方向に反射する光合成用反射部材とを備え、前記光合成用反射部材の第１と第２の入射方向にそれぞれ前記第１と第２の光源部を配置し、これらの光源部からの出射光を前記光合成用反射部材により１つの光に合成して出射する光源装置と、
前記光源装置からの出射光を前記画像表示素子に入射させる光源側光学系とを設けたことを特徴とする。

このプロジェクタは、前記画像表示素子を、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子とし、この反射型表示素子から出射して投影レンズに入射する画像光の光路の側方に、前記光源装置を、その２つの光源部をプロジェクタケースの前後方向に位置させた状態で、この光源装置の出射方向を前記画像光の光路に向けて配置するとともに、前記光源装置と前記反射型表示素子との間に、前記画像光の光路を挟んで前記光源装置の配置側とは反対側に配置されたミラーを備え、前記光源装置からの出射光を前記ミラーにより反射して前記反射型表示素子にその表示面から入射させる光源側光学系を設けた構成とするのが望ましい。

その場合、前記光源装置は、その出射方向を、前記反射型表示素子から出射して前記投影レンズに入射する画像光の光路と直交する方向に対して前記投影レンズ側に傾いた方向に向けて配置するのが好ましい。

この発明の光源装置は、光学軸に対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸に対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸上に集光する方向に反射する光合成用反射部材の第１と第２の入射方向にそれぞれ第１と第２の光源部を配置し、これらの光源部からの出射光を前記光合成用反射部材により１つの光に合成して出射するものであるため、高強度の光を出射することができる。

この光源装置において、前記光合成用反射部材は、一端と他端に光の入射部と出射部を有し、内周面が光学軸方向に沿って湾曲した反射面に形成された筒状反射体が好ましく、その場合は、前記２つの光源部を、前記筒状反射体の前記入射部に対向する領域の一側と他側の外方に、第１の光源部からの出射光を前記筒状反射体に前記第１の入射方向から入射させ、第２の光源部からの出射光を前記筒状反射体に前記第２の入射方向から入射させるように配置することにより、前記２つの光源部からの出射光を前記筒状反射体により１つの光に合成し、高強度の光を出射することができる。

前記光合成用反射部材は、凹面反射板でもよく、その場合は、前記２つの光源部を、前記凹面反射板の反射面に対向する領域の一側と他側の外方に、第１の光源部からの出射光を前記凹面反射板に前記第１の入射方向から入射させ、第２の光源部からの出射光を前記凹面反射板に前記第２の入射方向から入射させるように配置することにより、前記２つの光源部からの出射光を前記凹面反射板により１つの光に合成し、高強度の光を出射することができる。

この光源装置においては、前記光合成用反射部材の反射面を、２つの焦点を有する楕円面とし、前記２つの光源部をそれぞれ、前記光源部から前記光合成用反射部材に向かう出射光の光軸が前記光合成用反射部材の一方の焦点を通り、前記光合成用反射部材により反射された反射光の光軸が前記光合成用反射部材の他方の焦点を通るように配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記２つの光源部からの出射光を、前記光合成用反射部材により、両方の光の中心を一致させた１つの光に合成し、より高強度の光を出射することができる。

その場合、前記２つの光源部は、これらの光源部からの出射光の集光点を前記光合成用反射部材の一方の焦点に一致させて配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記２つの光源部からの出射光を、その両方の光の断面が略完全に重なり合った１つの光に合成し、さらに高強度の光を出射することができる。

さらに、この光源装置においては、前記光合成用反射部材の出射側に、この光合成用反射部材からの出射光を一端から入射させ、その光の強度分布を均一化して他端から出射する導光ロッドを配置するのが望ましく、この導光ロッドを備えることにより、高強度で、しかも強度分布の均一な光を出射することができる。

また、この発明のプロジェクタは、プロジェクタケース内に、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズと、第１と第２の２つの光源部からの出射光を光合成用反射部材により１つの光に合成して出射する光源装置と、前記光源装置からの出射光を前記画像表示素子に入射させる光源側光学系とを設けたものであり、このプロジェクタによれば、前記光源装置から高強度の光を出射させ、前記画像表示素子の表示輝度を高くして高輝度の画像を投影することができる。

このプロジェクタは、前記画像表示素子を、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子とし、この反射型表示素子から出射して投影レンズに入射する画像光の光路の側方に、前記光源装置を、その２つの光源部をプロジェクタケースの前後方向に位置させた状態で、この光源装置の出射方向を前記画像光の光路に向けて配置するとともに、前記光源装置と前記反射型表示素子との間に、前記画像光の光路を挟んで前記光源装置の配置側とは反対側に配置されたミラーを備え、前記光源装置からの出射光を前記ミラーにより反射して前記反射型表示素子にその表示面から入射させる光源側光学系を設けた構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、プロジェクタを小型化することができる。

その場合、前記光源装置は、その出射方向を、前記反射型表示素子から出射して前記投影レンズに入射する画像光の光路と直交する方向に対して前記投影レンズ側に傾いた方向に向けて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記プロジェクタケースの奥行き寸法を小さくし、プロジェクタをさらに小型化することができる。

（第１の実施例）
図１及び図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は光源装置の構成図、図２は前記光源装置を備えたプロジェクタの構成図である。

まず、図１に示した光源装置について説明すると、この光源装置６は、同一規格の第１と第２の２つの光源部７ａ，７ｂと、これらの光源部７ａ，７ｂからの光を合成するための光合成用反射部材１０とを備えたものであり、前記２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を前記光合成用反射部材１０により１つの光に合成して出射する。

前記第１と第２の２つの光源部７ａ，７ｂはそれぞれ、超高圧水銀ランプ等の光源ランプ８と前記光源ランプ８からの放射光を集光方向に反射して出射するリフレクタ９とからなっている。

なお、前記２つの光源部７ａ，７ｂのリフレクタ９はそれぞれ、その反射面（内周面）を、２つの焦点を有する楕円面とした楕円面リフレクタであり、中空の楕円球をその短軸付近において楕円長軸に対して垂直に切断した形状を有している。

そして、前記光源ランプ８は、その中心軸を前記リフレクタ９の中心軸に一致させるとともに、光源ランプ８の発光部の中心を前記リフレクタ９の楕円反射面の２つの焦点のうち、リフレクタ内の焦点に一致させて前記リフレクタ９内に設けられており、前記リフレクタ９は、前記光源ランプ８の発光部からの放射光を、図１に矢線で示したように、リフレクタ外焦点に集光する方向に反射して出射する。

なお、図には前記光源ランプ８の発光部の中心からの放射を矢線で示しているが、前記光源ランプ８の発光部はある程度の長さを有しており、前記発光部の中心以外の部分からの放射光は、前記リフレクタ９により前記リフレクタ外焦点の付近に向けて反射される。

また、前記光合成用反射部材１０は、その光学軸Ｏａに対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸Ｏａに対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸Ｏａ上に集光する方向に反射する光学部材であり、この実施例では、一端と他端に光の入射部１１ａと出射部１１ｂを有し、内周面が光学軸Ｏａ方向に沿って湾曲した反射面に形成された筒状反射体を用いている。以下、この光合成用反射部材１０を筒状反射体という。

この筒状反射体１０は、その内周面の反射面を、２つの焦点を有する楕円面としたものであり、中空の楕円球をその短軸付近と前記楕円球の一端側との２箇所において楕円長軸と垂直に切断した形状を有しており、その小径側（楕円球の一端側）の端部が入射部１１ａとされ、大径側（楕円球の短軸付近）の端部が出射部１１ｂとされている。

この筒状反射体１０は、その光学軸（筒状反射体１０の中心軸）Ｏａ上の入射部１１ａ付近と、出射部１１ｂの外方とにそれぞれ焦点Ｆ１ａ，Ｆ２ａを有しており、前記第１と第２の光源部７ａ，７ｂは、前記筒状反射体１０の前記第１と第２の入射方向にそれぞれ、第１の光源部７ａからの出射光を前記筒状反射体１０の入射部１１ａに前記第１の入射方向から入射させ、第２の光源部７ｂからの出射光を前記筒状反射体１０の入射部１１ａに前記第２の入射方向から入射させるように配置されている。

この実施例では、前記２つの光源部７ａ，７ｂを、前記筒状反射体１０の入射部１１ａに対向する領域の一側と他側の外方に、それぞれの光源部７ａ，７ｂから前記筒状反射体１０の入射部１１ａに向かう出射光の光軸Ｏが筒状反射体１０の入射側の焦点Ｆ１ａを通り、前記筒状反射体１０により反射された反射光の光軸Ｏ´が前記筒状反射体１０の出射側焦点Ｆ２ａを通るように配置している。

さらに、この実施例では、前記２つの光源部７ａ，７ｂを、これらの光源部７ａ，７ｂからの出射光の集光点（リフレクタ外の焦点）を前記筒状反射体１０の入射側焦点Ｆ１ａに一致させて配置している。

そのため、前記第１と第２の光源部７ａ，７ｂからの出射光は、図１に矢線で示したように、前記筒状反射体１０の出射側焦点Ｆ２ａに集光する方向に反射され、両方の光源部７ａ，７ｂからの出射光が重なった１つの光に合成されて前記筒状反射体１０の出射部１１ｂから出射する。

なお、上述したように、前記光源部７ａ，７ｂの光源ランプ８の発光部の中心以外の部分からの放射光は、前記リフレクタ９によりリフレクタ外焦点の付近に向けて反射されるため、これらの光源部７ａ，７ｂから出射し、筒状反射体１０により反射された反射光は、前記筒状反射体１０の出射側焦点Ｆ２ａからずれた方向に向かう光を含んでいるが、その光のずれは極く僅かであり、したがって、実質的には、前記第１と第２の光源部７ａ，７ｂからの出射光のほとんどが筒状反射体１０によりその出射側焦点Ｆ２ａに集光する方向に反射され、１つの光に合成されると見なしてよい。

さらに、前記光源部７ａ，７ｂからの出射光は、前記光源ランプ８からリフレクタ９の出射側に直接出射した光も含んでおり、この直接出射光のほとんどは筒状反射体１０に入射せずにロス光となるが、そのロス光量は極く僅かである。

また、この光源装置６は、前記筒状反射体１０の出射側に、この筒状反射体１０からの出射光（２つの光源部７ａ，７ｂから出射し、筒状反射体１０によりその光学軸Ｏａ上に集光する方向に反射された光）を一端から入射させ、その光の強度分布を均一化して他端から出射する導光ロッド１３を備えている。

この導光ロッド１３は、前記マイクロミラー表示素子２の表示エリアに対応する断面形状を有する角棒体または角筒体からなっており、その一端から入射した光をロッド外周面と外気（空気）との界面またはロッド外周面に形成された反射膜により反射して屈折させながら導き、強度分布を均一化した光を他端から出射する。

そして、前記導光ロッド１３は、そのロッド中心軸を前記筒状反射体１０の光学軸Ｏａに一致させるとともに、その入射側の端面を筒状反射体１０の出射側焦点Ｆ２ａ、つまり前記筒状反射体１０により反射されてその出射部１１ｂから出射した光の集光点に略一致させて配置されている。

この光源装置６は、光学軸Ｏａに対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸Ｏａに対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸Ｏａ上に集光する方向に反射する筒状反射体１０の第１と第２の入射方向にそれぞれ前記第１と第２の光源部７ａ，７ｂを配置することにより、これらの光源部７ａ，７ｂからの出射光を前記筒状反射体１０により１つの光に合成して出射するものであるため、高強度の光を出射することができる。

すなわち、［発明が解決しようとする課題］の項で説明したように、２つの光源部からの出射光をプリズムにより１つの光に合成して出射する従来の光源装置は、その出射光（プリズムによる合成光）の強度が充分に高いとは言えないが、この実施例の光源装置６は、第１と第２の光源部７ａ，７ｂからそれぞれリフレクタ９により集光されて出射した光が前記筒状反射体１０によりさらに集光されて１つの合成光となって出射するため、その出射光は、前記従来の光源装置からの出射光に比べて高強度の光である。

そして、この実施例の光源装置６は、２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を合成する光合成用反射部材として、一端と他端に光の入射部１１ａと出射部１１ｂを有し、内周面が光学軸Ｏａ方向に沿って湾曲した反射面に形成された筒状反射体１０を備え、前記２つの光源部７ａ，７ｂを、前記筒状反射体１０の入射側部１１ａに対向する領域の一側と他側の外方に、第１の光源部７ａからの出射光を前記筒状反射体１０に前記第１の入射方向から入射させ、第２の光源部７ｂからの出射光を前記筒状反射体１０に前記第２の入射方向から入射させるように配置しているため、前記２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を前記筒状反射体１０により１つの光に合成し、高強度の光を出射することができる。

しかも、この光源装置６は、前記筒状反射体１０の反射面を、２つの焦点Ｆ１ａ，Ｆ２ａを有する楕円面とし、前記２つの光源部７ａ，７ｂをそれぞれ、前記光源部７ａ，７ｂから筒状反射体１０に向かう出射光の光軸Ｏが前記筒状反射体１０の入射側焦点Ｆ１ａを通り、前記筒状反射体１０により反射された反射光の光軸Ｏ´が筒状反射体１０の出射側焦点Ｆ２ａを通るように配置しているため、前記２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を、前記筒状反射体１０により、両方の光の中心を一致させた１つの光に合成し、より高強度の光を出射することができる。

さらに、この光源装置６は、前記２つの光源部７ａ，７ｂを、これらの光源部７ａ，７ｂからの出射光の集光点を前記筒状反射体１０の入射側焦点Ｆ１ａに一致させて配置しているため、前記２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を、その両方の光の断面が略完全に重なり合った１つの光に合成し、さらに高強度の光を出射することができる。

また、この光源装置６は、前記筒状反射体１０の出射側に、この筒状反射体１０からの出射光を一端から入射させ、その光の強度分布を均一化して他端から出射する導光ロッド１３を配置しているため、高強度で、しかも強度分布の均一な光を出射することができる。

次に、図２に示したプロジェクタについて説明すると、この実施例のプロジェクタは、携帯型プロジェクタであり、プロジェクタケース１内に、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子２と、前記画像表示素子２の表示画像を図示しないスクリーン等の外部の投影面に投影する投影レンズ３と、上述した光源装置６と、前記光源装置６からの出射光を前記画像表示素子２に入射させる光源側光学系１４とを設けた構成となっている。

なお、図２では省略しているが、前記ケース１には、電源、光源点灯、画像表示等の各種キー及びインジケータや、パソコン、デジタルカメラ、画像再生装置等の外部機器接続端子等が設けられ、ケース１内には、電源回路、表示素子駆動回路、光源駆動回路、スピーカ及びその駆動回路等が設けられている。さらに、前記ケース１には、吸気部及び排気部が設けられ、ケース１内には、空冷用ファンが配置されている。

前記画像表示素子２は、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子であり、この実施例では、複数のマイクロミラーが行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光の反射方向を、前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより制御して画像を表示するマイクロミラー表示素子を用いている。以下、この画像表示素子２をマイクロミラー表示素子という。

このマイクロミラー表示素子２は、前記ケース１内の一端側の後部に、表示面をケース前面方向に向けて垂直に立てた状態で配置されている。

また、前記投影レンズ３は、鏡胴４内に複数枚のレンズ素子５を配置したズーミングレンズであり、前記ケース１内の一端側に、その入射端を前記マイクロミラー表示素子２に対向させ、出射端をケース前面から外部に突出させるとともに、その光学軸（レンズ中心軸）をケース側面と略平行にして水平に配置されている。

そして、前記光源装置６は、前記ケース１内のマイクロミラー表示素子２及び投影レンズ３の配置側とは反対側、つまり前記マイクロミラー表示素子２から出射して前記投影レンズ３に入射する画像光の光路Ａの側方に、２つの光源部７ａ，７ｂを前記ケース１の前後方向に位置させた状態、つまり２つの光源部７ａ，７ｂの並び方向を水平にした寝かせ状態で、この光源装置６の出射方向（導光ロッド１３により強度分布を均一化された光の出射方向）を前記画像光の光路Ａに向けて配置されている。

さらに、前記光源装置６は、その出射方向を前記画像光の光路Ａと直交する方向に対して投影レンズ３側に傾いた方向に向けて配置されている。

そして、前記光源装置６と前記マイクロミラー表示素子２との間には、前記画像光の光路Ａを挟んで前記光源装置６の配置側とは反対側に配置されたミラー１８を備え、前記光源装置６からの出射光を前記ミラー１８により反射してマイクロミラー表示素子２にその表示面から入射させる光源側光学系１４が設けられている。

前記光源側光学系１４は、前記光源装置６からの出射光（導光ロッド１３からの出射光）を平行光に補正するためのコンデンサレンズ１５と前記ミラー１８とからなっており、前記光源装置６からの出射光を前記コンデンサレンズ１５により平行光に補正し、その光を前記ミラー１８により反射して前記マイクロミラー表示素子２にその表示面から入射させる。

なお、前記コンデンサレンズ１５は、鏡胴１６内に複数枚のレンズ素子１７を配置したものであり、このコンデンサレンズ１５は、光源装置６と前記画像光の光路Ａとの間に配置されている。

また、前記ミラー１８は、平面ミラーであり、このミラー１８は、前記画像光の光路Ａを挟んで前記光源装置６の配置側とは反対側に、前記コンデンサレンズ１５から出射した光を前記マイクロミラー表示素子２の表示エリアに向けて反射するように傾けて配置されている。

さらに、このプロジェクタでは、前記マイクロミラー表示素子２に赤、緑、青の３色の単位色画像を順次表示させ、その単位色画像を順次外部の投影面に投影して赤、緑、青の３色の単位色画像が重なって見えるフルカラー画像を投影面に表示するために、前記光源装置６からの光をカラーホィール１９により赤、緑、青の３色の単位色に順次着色してマイクロミラー表示素子２に入射させるとともに、図示しない表示素子駆動回路により、前記マイクロミラー表示素子２の各画素に、前記赤、緑、青の３色の単位色光の入射期間に対応させて赤、緑、青の３色の単位色画像データを順次書込むようにしている。

前記カラーホィール１９は、扇形状の赤、緑、青の３色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた円板状の回転板からなっており、モータ２０により回転駆動される。

なお、この実施例では、前記カラーホィール１９を光源装置６の導光ロッド１３の出射端に対向させて配置しているが、このカラーホィール１９は、前記導光ロッド１３の入射端に対向させて配置してもよい。

このプロジェクタは、プロジェクタケース１内に、入射光の出射を制御して画像を表示するマイクロミラー表示素子２と、前記マイクロミラー表示素子２の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズ３と、第１と第２の２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を筒状反射体１０により１つの光に合成して出射する光源装置６と、前記光源装置６からの出射光を前記マイクロミラー表示素子２に入射させる光源側光学系１４とを設けたものであるため、前記光源装置６から上述したように高強度の光を出射させ、前記マイクロミラー表示素子２の表示輝度を高くして高輝度の画像を投影することができる。

また、このプロジェクタは、前記光源装置６に、前記筒状反射体１０からの出射光の強度分布を均一化するための導光ロッド１３を備えさせているため、前記光源装置６から強度分布の均一な光を出射させ、前記マイクロミラー表示素子２に輝度むらの無い高品質の画像を表示させてその画像を投影することができる。

しかも、このプロジェクタは、画像表示素子を、表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子の一種であるマイクロミラー表示素子２とし、このマイクロミラー表示素子２から出射して投影レンズ３に入射する画像光の光路Ａの側方に、前記光源装置６を、その２つの光源部７ａ，７ｂをプロジェクタケース１の前後方向に位置させた寝かせ状態で、この光源装置６の出射方向を前記画像光の光路Ａに向けて配置するとともに、前記光源装置６と前記マイクロミラー表示素子２との間に、前記画像光の光路Ａを挟んで前記光源装置６の配置側とは反対側に配置されたミラー１８を備え、前記光源装置６からの出射光を前記ミラー１８により反射して前記マイクロミラー表示素子２にその表示面から入射させる光源側光学系１４を設けたものであるため、画像表示素子を透過型液晶表示素子とし、その背後に光源装置を配置したプロジェクタに比べてプロジェクタケース１の奥行き寸法を大幅に小さくし、プロジェクタを小型化することができる。

また、このプロジェクタは、前記光源装置６を前記寝かせ状態で配置したものであるため、プロジェクタケース１の高さを小さくし、薄型化することができる。

さらに、この実施例のプロジェクタは、前記光源装置６を、その出射方向を前記マイクロミラー表示素子２から出射して投影レンズ３に入射する画像光の光路Ａと直交する方向に対して前記投影レンズ３側に傾いた方向に向けて配置しているため、プロジェクタケース１の奥行き寸法をより小さくし、プロジェクタをさらに小型化することができる。

すなわち、前記光源装置６は、図２に仮想線（二点鎖線）で示したように、その出射方向を前記画像光の光路Ａと直交する方向に向けて配置してもよいが、その場合は、プロジェクタケース１の奥行き寸法を図２に仮想線で示したように大きくしなければならない。

それに対し、上記実施例のように、光源装置６をその出射方向を前記画像光の光路Ａと直交する方向に対して前記投影レンズ３側に傾いた方向に向けて配置すれば、光源装置６が前記マイクロミラー表示素子２よりも前方で、しかも前記画像光の光路Ａ及び投影レンズ３の側方のスペース内に収まるため、プロジェクタケース１の奥行き寸法を小さくすることができる。

また、このプロジェクタは、前記光源装置６を前記寝かせ状態で配置したものであるため、前記光源装置６の２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光の合成光と同等の明るさの光を出射する１つの大型光源部を備えた光源装置を用いる場合に比べて、プロジェクタケース１の高さを小さくし、プロジェクタを薄型化することができる。

（第２の実施例）
図３及び図４はこの発明の第２の実施例を示しており、図３は光源装置の構成図、図４は前記光源装置を備えたプロジェクタの構成図である。

まず、図３に示した光源装置について説明すると、この実施例の光源装置６ａは、第１と第２の２つの光源部７ａ，７ｂからの光を合成するための光合成用反射部材を、光学軸Ｏｂに対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸に対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸上に集光する方向に反射する凹面反射板１２を用い、前記２つの光源部７ａ，７ｂを、前記凹面反射板１２の反射面に対向する領域の一側と他側の外方に、第１の光源部７ａからの出射光を前記凹面反射板１２に前記第１の入射方向から入射させ、第２の光源部７ｂからの出射光を前記凹面反射板１２に前記第２の入射方向から入射させるように配置するとともに、前記２つの光源部７ａ，７ｂから出射して前記凹面反射板１２により反射された光の出射側に、その光の強度分布を均一化するための導光ロッド１３を配置したものである。

なお、この実施例の光源装置６ａは、前記光合成用反射部材が凹面反射板１２であり、また２つの光源部７ａ，７ｂの配置位置が異なるが、前記２つの光源部７ａ，７ｂと導光ロッド１３は上述した第１の実施例の光源装置６と同じものであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。

前記凹面反射板１２は、その反射面を、２つの焦点を有する楕円面としたものであり、中空の楕円球の長軸方向の一端側の部分と同じ形状を有している。

この凹面反射板１２は、その光学軸（筒状反射体１０の中心軸）Ｏｂ上の反射面近くと、その前方とにそれぞれ焦点Ｆ１ｂ，Ｆ２ｂを有しており、前記第１と第２の光源部７ａ，７ｂは、前記凹面反射板１２の前記第１と第２の入射方向にそれぞれ、第１の光源部７ａからの出射光を前記凹面反射板１２の反射面に前記第１の入射方向から入射させ、第２の光源部７ｂからの出射光を前記凹面反射板１２の反射面に前記第２の入射方向から入射させるように配置されている。

この実施例では、前記２つの光源部７ａ，７ｂを、前記凹面反射板１２の入射面に対向する領域の一側と他側の外方に、それぞれの光源部７ａ，７ｂから前記凹面反射板１２の反射面に向かう出射光の光軸Ｏが凹面反射板１２の反射面近くの入射側焦点Ｆ１ｂを通り、前記凹面反射板１２により反射された反射光の光軸Ｏ´が前記凹面反射板１２の前方の出射側焦点Ｆ２ｂを通るように配置している。

さらに、この実施例では、前記２つの光源部７ａ，７ｂを、これらの光源部７ａ，７ｂからの出射光の集光点（リフレクタ外の焦点）を前記凹面反射板１２の入射側焦点Ｆ１ｂに一致させて配置している。

そのため、前記第１と第２の光源部７ａ，７ｂからの出射光は、図３に矢線で示したように、凹面反射板１２の出射側焦点Ｆ２ｂに集光する方向に反射され、両方の光源部７ａ，７ｂからの出射光が重なった１つの光に合成されて出射する。

なお、前記光源部７ａ，７ｂの光源ランプ８の発光部の中心以外の部分からの放射光は、リフレクタ９によりリフレクタ外焦点の付近に向けて反射されるため、これらの光源部７ａ，７ｂから出射し、凹面反射板１２により反射された反射光は、前記凹面反射板１２の出射側焦点Ｆ２ｂからずれた方向に向かう光を含んでいるが、その光のずれは極く僅かであり、したがって、実質的には、前記第１と第２の光源部７ａ，７ｂからの出射光のほとんどが凹面反射板１２によりその出射側焦点Ｆ２ｂに集光する方向に反射され、１つの光に合成されると見なしてよい。

さらに、前記光源部７ａ，７ｂからの出射光は、前記光源ランプ８からリフレクタ９の出射側に直接出射した光も含んでおり、この直接出射光のほとんどは凹面反射板１２に入射せずにロス光となるが、そのロス光量は極く僅かである。

また、前記導光ロッド１３は、そのロッド中心軸を前記凹面反射板１２の光学軸Ｏｂに一致させるとともに、その入射側の端面を凹面反射板１２の出射側焦点Ｆ２ｂ、つまり前記凹面反射板１２により反射された光の集光点に略一致させて配置されている。

この光源装置６ａは、その光学軸Ｏｂに対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸Ｏｂに対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸Ｏｂ上に集光する方向に反射する凹面反射板１２の第１と第２の入射方向にそれぞれ第１と第２の光源部７ａ，７ｂを配置することにより、これらの光源部７ａ，７ｂからの出射光を前記凹面反射板１２により１つの光に合成して出射するものであるため、高強度の光を出射することができる。

しかも、この光源装置６ａは、前記凹面反射板１２の反射面を、２つの焦点Ｆ１ｂ，Ｆ２ｂを有する楕円面とし、前記２つの光源部７ａ，７ｂをそれぞれ、前記光源部７ａ，７ｂから凹面反射板１２に向かう出射光の光軸Ｏが前記凹面反射板１２の反射面近くの入射側焦点Ｆ１ｂを通り、前記凹面反射板１２により反射された反射光の光軸Ｏ´が凹面反射板１２の前方の出射側焦点Ｆ２ｂを通るように配置しているため、前記２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を、前記筒状反射体１０により、両方の光の中心を一致させた１つの光に合成し、より高強度の光を出射することができる。

さらに、この光源装置６ａは、前記２つの光源部７ａ，７ｂを、これらの光源部７ａ，７ｂからの出射光の集光点を前記凹面反射板１２の入射側焦点Ｆ１ｂに一致させて配置しているため、前記２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を、その両方の光の断面が略完全に重なり合った１つの光に合成し、さらに高強度の光を出射することができる。

そして、この光源装置６ａにおいても、前記凹面反射板１２の出射側に、この凹面反射板１２からの出射光（２つの光源部７ａ，７ｂから出射し、凹面反射板１２により反射された光）の強度分布を均一化するための導光ロッド１３を配置しているため、高強度で、しかも強度分布の均一な光を出射することができる。

しかも、この光源装置６ａは、第１と第２の２つの光源部７ａ，７ｂからの光を合成するための光合成用反射部材を凹面反射板１２とし、この凹面反射板１２の反射面に対向する領域の一側と他側の外方に２つの光源部７ａ，７ｂを配置しているため、前記凹面反射板１２の光学軸Ｏｂに沿った方向の光源装置サイズを、上述した第１の実施例の光源装置６に比べて小さくすることができる。

次に、図４に示したプロジェクタについて説明すると、この実施例のプロジェクタは、上記図３に示した光源装置６ａを備えたものであり、前記光源装置６ａは、プロジェクタケース１内のマイクロミラー表示素子２及び投影レンズ３の配置側とは反対側、つまり前記マイクロミラー表示素子２から出射して前記投影レンズ３に入射する画像光の光路Ａの側方に、２つの光源部７ａ，７ｂを前記ケース１の前後方向に位置させた寝かせ状態で、この光源装置６ａの出射方向（導光ロッド１３により強度分布を均一化された光の出射方向）を前記画像光の光路Ａに向けて配置されている。

さらに、前記光源装置６は、その出射方向を前記画像光の光路Ａと直交する方向に対して投影レンズ３側に傾いた方向に向けて配置されている。

なお、この実施例のプロジェクタは、光源装置６ａが異なるが、他の構成は上述した第１のプロジェクタと同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。

このプロジェクタは、プロジェクタケース１内に、マイクロミラー表示素子２と、その表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズ３と、第１と第２の２つの光源部７ａ，７ｂからの出射光を凹面反射板１２により１つの光に合成して出射する光源装置６ａと、前記光源装置６ａからの出射光を前記マイクロミラー表示素子２に入射させる光源側光学系１４とを設けたものであるため、前記光源装置６ａから上述したように高強度の光を出射させ、前記マイクロミラー表示素子２の表示輝度を高くして高輝度の画像を投影することができる。

また、このプロジェクタは、前記光源装置６ａに、前記凹面反射板１２からの出射光の強度分布を均一化するための導光ロッド１３を備えさせているため、前記光源装置６ａから強度分布の均一な光を出射させ、前記マイクロミラー表示素子２に輝度むらの無い高品質の画像を表示させてその画像を投影することができる。

しかも、このプロジェクタは、画像表示素子をマイクロミラー表示素子２とし、このマイクロミラー表示素子２から出射して投影レンズ３に入射する画像光の光路Ａの側方に、前記光源装置６ａを、その２つの光源部７ａ，７ｂをプロジェクタケース１の前後方向に位置させた寝かせ状態で、この光源装置６ａの出射方向を前記画像光の光路Ａに向けて配置するとともに、前記光源装置６ａと前記マイクロミラー表示素子２との間に、前記画像光の光路Ａを挟んで前記光源装置６ａの配置側とは反対側に配置されたミラー１８を備え、前記光源装置６からの出射光を前記ミラー１８により反射して前記マイクロミラー表示素子２にその表示面から入射させる光源側光学系１４を設けたものであるため、画像表示素子を透過型液晶表示素子とし、その背後に光源装置を配置したプロジェクタに比べてプロジェクタケース１の奥行き寸法を大幅に小さくし、プロジェクタを小型化することができる。

さらに、この実施例のプロジェクタは、前記光源装置６ａを、その出射方向を前記マイクロミラー表示素子２から出射して投影レンズ３に入射する画像光の光路Ａと直交する方向に対して前記投影レンズ３側に傾いた方向に向けて配置しているため、プロジェクタケース１の奥行き寸法をより小さくし、プロジェクタをさらに小型化することができる。

しかも、この実施例のプロジェクタは、前記光源装置６ａの凹面反射板１２の光学軸Ｏｂに沿った方向のサイズが小さいため、上述した第１の実施例のプロジェクタよりも、左右方向の幅をさらに小さくすることができる。

また、このプロジェクタは、前記光源装置６ａを前記寝かせ状態で配置したものであるため、上述した第１の実施例のプロジェクタと同様に、プロジェクタケース１の高さを小さくし、薄型化することができる。

（他の実施例）
なお、上述した第１及び第２の実施例の光源装置６，６ａは、第１と第２の２つの光源部７ａ，７ｂからの光を合成するための光合成用反射部材を、筒状反射体１０または凹面反射板１２としたものであるが、前記光合成用反射部材は、光学軸に対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸に対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸上に集光する方向に反射するものであれば、他の反射部材としてもよい。

また、上述した第１及び第２の実施例のプロジェクタは、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子としてマイクロミラー表示素子２を用いたものであるが、前記画像表示素子は反射型液晶表示素子でもよく、その場合は、前記液晶表示素子にその各画素にそれぞれ対応する赤，緑，青のカラーフィルタを設け、光源装置６，６ａからの光を赤、緑、青の３色の単位色に順次着色するカラーホィール１９を省略してもよい。

さらに、前記第１及び第２の実施例のプロジェクタは、表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型液晶表示素子を備えたものであるが、前記画像表示素子は透過型液晶表示素子でもよく、その場合は、前記透過型液晶表示素子の背後に前記光源装置６，６ａを配置すればよい。

また、この発明の光源装置は、プロジェクタに限らず、他の光学機器等にも利用することができる。

なお、この発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、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。

この発明の第１の実施例を示す光源装置の構成図。 第１の実施例の光源装置を備えたプロジェクタの構成図。 この発明の第２の実施例を示す光源装置の構成図。 第２の実施例の光源装置を備えたプロジェクタの構成図。

符号の説明

１…プロジェクタケース、２…マイクロミラー表示素子（反射型表示素子）、３…投影レンズ、６，６ａ…光源装置、７ａ，７ｂ…光源部、８…光源ランプ、９…リフレクタ、１０…筒状反射体（光合成用反射部材）、Ｏａ…筒状反射体の光学軸、Ｆ１ａ，Ｆ２ａ…筒状反射体の焦点、１２…凹面反射板（光合成用反射部材）、Ｏｂ…凹面反射板の光学軸、Ｆ１ｂ，Ｆ２ｂ…凹面反射板の焦点、１３…導光ロッド。

Claims (9)

1. 光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して出射するリフレクタとからなる第１と第２の２つの光源部と、
   光学軸に対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸に対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸上に集光する方向に反射する光合成用反射部材とを備え、
   前記光合成用反射部材の第１と第２の入射方向にそれぞれ前記第１と第２の光源部を配置し、これらの光源部からの出射光を前記光合成用反射部材により１つの光に合成して出射することを特徴とする光源装置。
2. 光合成用反射部材は、一端と他端に光の入射部と出射部を有し、内周面が光学軸方向に沿って湾曲した反射面に形成された筒状反射体であり、２つの光源部は、前記筒状反射体の前記入射部に対向する領域の一側と他側の外方に、第１の光源部からの出射光を前記筒状反射体に第１の入射方向から入射させ、第２の光源部からの出射光を前記筒状反射体に第２の入射方向から入射させ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。
3. 光合成用反射部材は、凹面反射板であり、２つの光源部は、前記凹面反射板の反射面に対向する領域の一側と他側の外方に、第１の光源部からの出射光を前記凹面反射板に第１の入射方向から入射させ、第２の光源部からの出射光を前記凹面反射板に第２の入射方向から入射させ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。
4. 光合成用反射部材の反射面は、２つの焦点を有する楕円面であり、２つの光源部はそれぞれ、前記光源部から前記光合成用反射部材に向かう出射光の光軸が前記光合成用反射部材の一方の焦点を通り、前記光合成用反射部材により反射された反射光の光軸が前記光合成用反射部材の他方の焦点を通るように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置。
5. 前記２つの光源部は、これらの光源部からの出射光の集光点を光合成用反射部材の一方の焦点に一致させて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 光合成用反射部材の出射側に、この光合成用反射部材からの出射光を一端から入射させ、その光の強度分布を均一化して他端から出射する導光ロッドが配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光源装置。
7. プロジェクタケース内に、
   入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子と、
   前記画像表示素子の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズと、
   光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して出射するリフレクタとからなる第１と第２の２つの光源部と、光学軸に対して一方の方向に傾いた第１の入射方向から入射した光と前記光学軸に対して他方の方向に傾いた第２の入射方向から入射した光とをそれぞれ前記光学軸上に集光する方向に反射する光合成用反射部材とを備え、前記光合成用反射部材の第１と第２の入射方向にそれぞれ前記第１と第２の光源部を配置し、これらの光源部からの出射光を前記光合成用反射部材により１つの光に合成して出射する光源装置と、
   前記光源装置からの出射光を前記画像表示素子に入射させる光源側光学系とを設けたことを特徴とするプロジェクタ。
8. 画像表示素子は、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子であり、この反射型表示素子から出射して投影レンズに入射する画像光の光路の側方に、光源装置が２つの光源部をプロジェクタケースの前後方向に位置させた状態で、この光源装置の出射方向を前記画像光の光路に向けて配置されるとともに、前記光源装置と前記反射型表示素子との間に、前記画像光の光路を挟んで前記光源装置の配置側とは反対側に配置されたミラーを備え、前記光源装置からの出射光を前記ミラーにより反射して前記反射型表示素子にその表示面から入射させる光源側光学系が設けられていることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。
9. 光源装置は、その出射方向を、反射型表示素子から出射して投影レンズに入射する画像光の光路と直交する方向に対して前記投影レンズ側に傾いた方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。

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