JP2007227206A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
【課題】管球部からの光の利用効率を向上することが可能な光源装置を提供する。
【解決手段】一対の電極42,52を内蔵する管球部30及び管球部30の両側に延びる一対の封止部40,50を有し、管球部30と一対の封止部40,50とが滑らかに接続された形状を有する発光管20と、封止部40側に配設され、管球部30からの光を被照明領域側に向けて反射するリフレクタ10と、封止部50側に配設され、管球部30からの光を管球部30に向けて反射する副鏡60とを備える光源装置110。副鏡60の内面の形状は、楕円面の形状である。そして、発光管20の外面における管球部30及び封止部50の間に存在する変曲点Qと一対の電極42,52の中間点Pとを通る直線Aと、照明光軸100axとのなす角度をθとし、楕円面の円錐定数をKとしたとき、θ≧50度の場合には、0<K<0.5であり、θ<50度の場合には、−0.5<K<0である。
【選択図】図3A light source device capable of improving the utilization efficiency of light from a tube portion is provided.
A tube bulb 30 containing a pair of electrodes 42, 52 and a pair of sealing portions 40, 50 extending on both sides of the tube bulb 30 are provided, and the tube bulb 30 and the pair of sealing portions 40, 50, the arc tube 20 having a smoothly connected shape, the reflector 10 disposed on the sealing portion 40 side and reflecting the light from the bulb portion 30 toward the illuminated region, and the sealing portion A light source device 110 including a secondary mirror 60 that is disposed on the side of 50 and reflects light from the tube portion 30 toward the tube portion 30. The shape of the inner surface of the secondary mirror 60 is an elliptical shape. The straight line A passing through the inflection point Q existing between the bulb portion 30 and the sealing portion 50 on the outer surface of the arc tube 20 and the intermediate point P between the pair of electrodes 42 and 52, and the illumination optical axis 100ax Assuming that the angle formed is θ and the conic constant of the ellipsoid is K, if θ ≧ 50 degrees, 0 <K <0.5, and if θ <50 degrees, −0.5 < K <0.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、光源装置及びプロジェクタに関する。 The present invention relates to a light source device and a projector.
従来、プロジェクタに用いる光源装置として、副鏡を備える光源装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。従来の光源装置によれば、発光管(管球部)から被照明領域側に放射される光が反射手段としての副鏡によってリフレクタに向けて反射されるため、発光管から被照明領域側に放射され本来有効に利用されていなかった光をも有効に利用することが可能となる。このため、プロジェクタのさらなる高輝度化を図ることが可能となる。また、発光管の被照明領域側端部まで覆うような大きさにリフレクタの大きさを設定することを必要とせず、リフレクタの小型化を図ることができ、プロジェクタの小型化を図ることができる。
ところで、近年、プロジェクタの高輝度化に伴い、高圧水銀ランプなどからなる発光管における管球部の内部はかなりの高圧力(例えば、200気圧以上)となってきている。このため、発光管においては、この気圧に耐えられるように、管球部の肉厚を厚くするとともに、シュリンクシールと呼ばれるシール方式を採用することが行われている。その結果、発光管の高出力化を図ることが可能である。 By the way, in recent years, with the increase in brightness of projectors, the inside of the bulb portion of the arc tube composed of a high-pressure mercury lamp or the like has become a considerably high pressure (for example, 200 atmospheres or more). For this reason, in the arc tube, in order to withstand this atmospheric pressure, the thickness of the tube portion is increased and a seal method called a shrink seal is employed. As a result, it is possible to increase the output of the arc tube.
しかしながら、従来の光源装置においては、管球部からの光の利用効率が低下するという問題があった。 However, the conventional light source device has a problem that the utilization efficiency of light from the bulb portion is reduced.
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、管球部からの光の利用効率を向上することが可能な光源装置を提供することを目的とする。また、そのような光源装置を備える高輝度なプロジェクタを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a light source device capable of improving the utilization efficiency of light from a tube portion. It is another object of the present invention to provide a projector with high brightness provided with such a light source device.
本発明の発明者は、上記目的を達成するため、従来の光源装置において、管球部からの光の利用効率が低下する原因を究明すべく鋭意努力を重ねた結果、この原因は、管球部の中心位置(一対の電極の中間点)から被照明領域側に向けて射出され副鏡の内面で反射されて再び管球部内に入射した光が、管球部の中心位置に向かわず例えばリフレクタ側にずれてしまうことにあるという知見を得た。 In order to achieve the above object, the inventor of the present invention has made extensive efforts to find out the cause of the decrease in the light use efficiency from the tube portion in the conventional light source device. The light that is emitted from the center position (intermediate point of the pair of electrodes) toward the illuminated area, reflected by the inner surface of the secondary mirror, and re-entered the tube section does not go to the center position of the tube section. I got the knowledge that there is a shift to the reflector side.
図5は、従来の光源装置における問題点を説明するために示す図である。図5(a)は従来の光源装置900を説明するために示す図であり、図5(b)は管球部930から被照明領域側に向けて射出される光Lの軌跡を模式的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a problem in the conventional light source device. FIG. 5A is a view for explaining a conventional
従来の光源装置900は、図5(a)に示すように、照明光軸900axに沿って配置された一対の電極942,952を内蔵する管球部930及び管球部930の両側に延びる一対の封止部940,950を有する発光管920と、一方の封止部940側に配設され、管球部930からの光を被照明領域側に向けて反射するリフレクタ910と、他方の封止部950側に配設され、管球部930からの光を管球部930に向けて反射する副鏡960とを備える光源装置である。
As shown in FIG. 5A, a conventional
管球部930は、電極942,952の取付部位から遠い部分の肉厚が近い部分の肉厚よりも大きくなるように構成されている。また、管球部930の中心位置(一対の電極942,952の中間点P)とリフレクタ910の焦点位置(リフレクタ910が楕円面リフレクタである場合には楕円面リフレクタの第1焦点位置、放物面リフレクタである場合には放物面リフレクタの焦点位置)とが略一致するように、リフレクタ910及び発光管920が配置されている。また、副鏡960は、その内面が球面となるように構成されている。
The
従来の光源装置900においては、管球部930の中心位置から被照明領域側(他方の封止部950側)に向けて射出された光Lは、副鏡960の内面で反射されて再び管球部930内に入射する際、いわゆる管球部930のレンズ効果や球面収差などに起因して、図5(b)に示すように、管球部930の中心位置に向かわず一方の封止部940側にずれてしまう。このため、上記した光Lがリフレクタ910の焦点近傍(リフレクタ910が楕円面リフレクタである場合には楕円面リフレクタの第1焦点近傍、放物面リフレクタである場合には放物面リフレクタの焦点近傍)を通らなくなるため、リフレクタ910から射出される光の品質が低下してしまう(リフレクタ910が楕円面リフレクタである場合には集光性が低下し、放物面リフレクタである場合には平行度が低下する。)。その結果、被照明領域側で利用可能な照明光量が減少し、管球部930からの光の利用効率が低下してしまうのである。
In the conventional
ところで、発光管における管球部の外面形状は多様であるため、副鏡の内面で反射されて再び管球部内に入射する光の辿る道筋も様々であり、副鏡の内面の形状をどのようにすれば、副鏡の内面で反射されて再び管球部内に入射する光が管球部の中心位置に向かうようになるかを決定するのは容易ではないと考えられる。 By the way, since the outer surface shape of the bulb portion in the arc tube is various, there are various paths along which the light reflected by the inner surface of the secondary mirror and incident again into the bulb portion can be changed. In this case, it is considered that it is not easy to determine whether the light reflected by the inner surface of the secondary mirror and incident again into the tube portion is directed to the center position of the tube portion.
しかしながら、本発明者の調査によれば、副鏡の内面の形状を楕円面の形状とするとともに、管球部の外面に存在する変曲点及び一対の電極の中間点(すなわち、管球部の中心位置)を通る直線と照明光軸とのなす角度θが50度以上の場合と、当該角度θが50度未満の場合とで、当該楕円面の円錐係数を各々適切な範囲に設定することにより、副鏡の内面で反射されて再び管球部内に入射する光が管球部の中心位置に向かうようになることを見出した。 However, according to the present inventors' investigation, the shape of the inner surface of the secondary mirror is an elliptical shape, and the inflection point existing on the outer surface of the bulb portion and the intermediate point between the pair of electrodes (that is, the bulb portion) The cone coefficient of the ellipsoid is set to an appropriate range when the angle θ formed by the straight line passing through the center position of the light source and the illumination optical axis is 50 degrees or more and when the angle θ is less than 50 degrees. As a result, it has been found that the light reflected by the inner surface of the secondary mirror and incident again into the tube portion is directed toward the center position of the tube portion.
そこで、本発明の発明者は、以上の知見に基づき、副鏡の内面の形状を楕円面の形状とするとともに、管球部の外面に存在する変曲点及び一対の電極の中間点を通る直線と照明光軸とのなす角度θが50度以上の場合と、当該角度θが50度未満の場合とで、当該楕円面の円錐定数を各々適切な範囲に設定するようにすれば、副鏡の内面で反射されて再び管球部内に入射した光が、管球部の中心位置に向かうようになり、結果として、管球部からの光の利用効率を向上することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。 Therefore, the inventor of the present invention makes the shape of the inner surface of the secondary mirror an elliptical shape based on the above knowledge, and passes through the inflection point existing on the outer surface of the tube portion and the intermediate point of the pair of electrodes. When the angle θ between the straight line and the illumination optical axis is 50 degrees or more and when the angle θ is less than 50 degrees, the conic constant of the ellipsoid is set to an appropriate range, respectively. The light reflected from the inner surface of the mirror and incident on the tube part again comes to the center of the tube part, and as a result, the light use efficiency from the tube part can be improved. The present invention has been completed.
本発明の光源装置は、照明光軸に沿って配置された一対の電極を内蔵する管球部及び前記管球部の両側に延びる一対の封止部を有し、前記管球部と前記一対の封止部とが滑らかに接続された形状を有する発光管と、前記発光管における一方の封止部側に配設され、前記管球部からの光を被照明領域側に向けて反射するリフレクタと、前記発光管における他方の封止部側に配設され、前記管球部からの光を前記管球部に向けて反射する副鏡とを備える光源装置において、前記副鏡の内面の形状は、楕円面の形状であり、前記発光管の外面における前記管球部及び前記他方の封止部の間に存在する変曲点と前記一対の電極の中間点とを通る直線と、前記照明光軸とのなす角度をθとし、前記楕円面の円錐定数をKとしたとき、θ≧50度の場合には、0<K<0.5であり、θ<50度の場合には、−0.5<K<0であることを特徴とする。 The light source device according to the present invention includes a tube bulb portion including a pair of electrodes arranged along an illumination optical axis, and a pair of sealing portions extending on both sides of the tube bulb portion. An arc tube having a shape in which the sealing portion of the arc tube is smoothly connected to one of the sealing portions of the arc tube, and reflects light from the bulb portion toward the illuminated area. In a light source device comprising a reflector and a secondary mirror disposed on the other sealing portion side of the arc tube and reflecting light from the bulb portion toward the bulb portion, an inner surface of the secondary mirror is provided. The shape is an elliptical shape, a straight line passing through an inflection point existing between the bulb portion and the other sealing portion on the outer surface of the arc tube, and an intermediate point between the pair of electrodes, When θ is the angle between the illumination optical axis and K is the conic constant of the ellipsoid, , 0 <K <0.5, and when θ <50 degrees, −0.5 <K <0.
このため、本発明の光源装置によれば、副鏡の内面の形状を楕円面の形状とするとともに、管球部の外面に存在する変曲点及び一対の電極の中間点を通る直線と照明光軸とのなす角度θが50度以上の場合と、当該角度が50度未満の場合とで、当該楕円面の円錐係数を各々上記範囲に設定するようにすることにより、副鏡の内面で反射されて再び管球部内に入射した光が、管球部の中心位置に向かうようになる。その結果、リフレクタから射出される光の品質が低下するのを抑制することが可能となり、被照明領域側で利用可能な照明光量が減少するのを抑制することが可能となる。
したがって、本発明の光源装置は、管球部からの光の利用効率を向上することが可能な光源装置となる。
For this reason, according to the light source device of the present invention, the shape of the inner surface of the secondary mirror is an ellipsoidal shape, and an inflection point existing on the outer surface of the bulb portion and a straight line passing through the intermediate point of the pair of electrodes and illumination By setting the cone coefficient of the ellipsoid to be in the above range when the angle θ formed with the optical axis is 50 degrees or more and when the angle is less than 50 degrees, The light that has been reflected and entered the tube portion again travels toward the center of the tube portion. As a result, it is possible to suppress a decrease in the quality of light emitted from the reflector, and it is possible to suppress a decrease in the amount of illumination light that can be used on the illuminated area side.
Therefore, the light source device of the present invention is a light source device capable of improving the utilization efficiency of light from the bulb portion.
本発明の光源装置においては、θ≧50度の場合には、0.1<K<0.3であり、θ<50度の場合には、−0.3<K<−0.1であることが好ましい。 In the light source device of the present invention, when θ ≧ 50 degrees, 0.1 <K <0.3, and when θ <50 degrees, −0.3 <K <−0.1. Preferably there is.
このように構成することにより、副鏡の内面の形状を管球部の外面の形状にさらに適したものにすることが可能となるため、管球部からの光の利用効率をさらに向上することが可能となる。 By configuring in this way, it becomes possible to make the shape of the inner surface of the secondary mirror more suitable for the shape of the outer surface of the tube portion, thereby further improving the utilization efficiency of light from the tube portion. Is possible.
本発明の光源装置においては、前記リフレクタは、楕円面リフレクタ又は放物面リフレクタであることが可能である。 In the light source device of the present invention, the reflector can be an ellipsoidal reflector or a parabolic reflector.
本発明の光源装置によれば、いずれのタイプのリフレクタを用いた場合においても管球部からの光の利用効率を向上することが可能である。 According to the light source device of the present invention, it is possible to improve the utilization efficiency of the light from the tube portion even when any type of reflector is used.
本発明のプロジェクタは、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置を有する照明装置と、前記照明装置からの照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置で変調された光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクタにおいて、前記光源装置は、本発明の光源装置であることを特徴とする。 The projector of the present invention includes an illuminating device having a light source device that emits an illuminating light beam toward the illuminated region, an electro-optic modulator that modulates the illuminating light beam from the illuminating device according to image information, and the electro-optic modulator. And a projection optical system that projects the light modulated by the light source device, wherein the light source device is the light source device of the present invention.
このため、本発明のプロジェクタは、上述したように、管球部からの光の利用効率を向上することが可能な優れた光源装置を備えているため、従来より高輝度なプロジェクタとなる。 For this reason, as described above, the projector according to the present invention includes an excellent light source device capable of improving the utilization efficiency of light from the bulb portion, and thus becomes a projector with higher brightness than in the past.
以下、本発明の光源装置及びプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a light source device and a projector according to the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係るプロジェクタ1000の光学系を示す図である。図2及び図3は、実施形態1に係る光源装置110を説明するために示す図である。図3(a)は光源装置110の要部拡大図であり、図3(b)は管球部30の中心位置から被照明領域側に向けて射出される光の軌跡を模式的に示す図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical system of a
なお、以下の説明においては、互いに直交する3つの方向をそれぞれz軸方向(図1における照明光軸100ax方向)、x軸方向(図1における紙面に平行かつz軸に直交する方向)及びy軸方向(図1における紙面に垂直かつz軸に直交する方向)とする。 In the following description, three directions orthogonal to each other are defined as a z-axis direction (illumination optical axis 100ax direction in FIG. 1), an x-axis direction (a direction parallel to the paper surface in FIG. 1 and perpendicular to the z-axis), and y. An axial direction (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 and perpendicular to the z-axis).
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、図1に示すように、照明装置100と、照明装置100からの照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系200と、色分離導光光学系200で分離された3つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての3つの液晶装置400R,400G,400Bと、これら3つの液晶装置400R,400G,400Bによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム500と、クロスダイクロイックプリズム500によって合成された光をスクリーンSCR等の投写面に投写する投写光学系600とを備えたプロジェクタである。
As shown in FIG. 1, the
照明装置100は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置110と、光源装置110からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ90と、凹レンズ90から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ122を有する第1レンズアレイ120と、第1レンズアレイ120の複数の第1小レンズ122に対応する複数の第2小レンズ132を有する第2レンズアレイ130と、第2レンズアレイ130からの各部分光束を偏光方向の揃った略1種類の直線偏光光に変換して射出する偏光変換素子140と、偏光変換素子140から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ150とを有している。
The illuminating
実施形態1に係る光源装置110は、図1及び図2に示すように、リフレクタとしての楕円面リフレクタ10と、楕円面リフレクタ10の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管20と、反射手段としての副鏡60とを有している。光源装置110は、照明光軸100axを中心軸とする光束を射出する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
発光管20は、図2に示すように、照明光軸100axに沿って配置された一対の電極42,52を内蔵する管球部30と、管球部30の両側に延びる一対の封止部40,50と、一対の封止部40,50内にそれぞれ封止された一対の金属箔44,54と、一対の金属箔44,54にそれぞれ電気的に接続された一対のリード線46,56とを有している。そして、管球部30の外面と一対の封止部40,50の外面とは、滑らかに接続されている。
As shown in FIG. 2, the
管球部30の外面と一対の封止部40,50の外面とは、滑らかに接続されている。そして、図3(a)に示すように、発光管20の外面における管球部30と封止部50との間には、変曲点Qが存在する。この変曲点Qと一対の電極42,52の中間点Pとを通る直線Aと、照明光軸100axとのなす角度をθとしたとき、実施形態1に係る光源装置110に用いる発光管20においては、θ=55度である。
The outer surface of the
なお、発光管20の構成要素の条件等を例示的に示すと、管球部30及び封止部40,50は、例えば石英ガラス製であり、管球部30内には、水銀、希ガス及び少量のハロゲンが封入されている。電極42,52は、例えばタングステン電極であり、金属箔44,54は、例えばモリブデン箔である。リード線46,56は、例えばモリブデン又はタングステンから構成されている。
また、発光管20としては、高輝度発光する種々の発光管を採用でき、例えば高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を採用できる。
In addition, if the conditions of the components of the
Further, as the
楕円面リフレクタ10は、図2に示すように、発光管20の封止部(一方の封止部)40を挿通・固定するための開口部12と、発光管20から放射された光を第2焦点位置に向けて反射する反射凹面14とを有している。楕円面リフレクタ10は、楕円面リフレクタ10の開口部12に充填されたセメントなどの無機系接着剤Cによって発光管20の封止部40に固着されている。
As shown in FIG. 2, the
反射凹面14を構成する基材の材料としては、例えば、結晶化ガラスやアルミナ(Al2O3)などを好適に用いることができる。反射凹面14の内面には、例えば、酸化チタン(TiO2)と酸化シリコン(SiO2)との誘電体多層膜からなる可視光反射層が形成されている。
For example, crystallized glass, alumina (Al 2 O 3 ), or the like can be suitably used as the material for the base material constituting the reflective
副鏡60は、図2及び図3に示すように、発光管20の封止部(他方の封止部)50に挿通・固定するための開口部62と、発光管20から被照明領域側に向けて放射された光を発光管20に向けて反射する反射凹面64とを有している。副鏡60によって反射された光は、発光管20を透過して楕円面リフレクタ10に入射する。副鏡60は、副鏡60の開口部62に充填されたセメントなどの無機系接着剤Cによって発光管20の封止部50に固着されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
反射凹面64を構成する材料としては、例えば、透光性のアルミナを用いている。これにより、副鏡60における放熱性を高めることができる。なお、アルミナ以外でも、石英ガラス、サファイア、ルビーなどの材料を用いてもよい。
反射凹面64の内面には、例えば、酸化タンタル(Ta2O5)と酸化シリコン(SiO2)との誘電体多層膜からなる反射層が形成されている。
As a material constituting the reflective
On the inner surface of the reflective
副鏡60の内面の形状は、楕円面の形状である。楕円面の円錐定数をKとしたとき、実施形態1に係る光源装置110に用いる副鏡60においては、K=0.2に設定されている。
The shape of the inner surface of the
凹レンズ90は、図1に示すように、楕円面リフレクタ10の被照明領域側に配置されている。そして、楕円面リフレクタ10からの光を第1レンズアレイ120に向けて射出するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
第1レンズアレイ120は、凹レンズ90からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸100axと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第1小レンズ122を備えた構成を有している。図示による説明は省略するが、第1小レンズ122の外形形状は、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。
The
第2レンズアレイ130は、上述した第1レンズアレイ120により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第1レンズアレイ120と同様に照明光軸100axに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第2小レンズ132を備えた構成を有している。
The
偏光変換素子140は、第1レンズアレイ120により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子140は、光源装置110からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸100axに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸100axに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。
The
The
重畳レンズ150は、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び偏光変換素子140を経た複数の部分光束を集光して液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。なお、図1に示す重畳レンズ150は1枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
The superimposing
色分離導光光学系200は、図1に示すように、ダイクロイックミラー210,220と、反射ミラー230,240,250と、リレーレンズ260,270とを有している。色分離導光光学系200は、照明装置100から射出される照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる液晶装置400R,400G,400Bに導く機能を有している。
As shown in FIG. 1, the color separation light guide
ダイクロイックミラー210,220は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。光路前段に配置されるダイクロイックミラー210は、赤色光成分を反射し、その他の色光成分を透過するミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー220は、緑色光成分を反射し、青色光成分を透過するミラーである。
The dichroic mirrors 210 and 220 are optical elements on which a wavelength selection film that reflects a light beam in a predetermined wavelength region and transmits a light beam in another wavelength region is formed on a substrate. The
ダイクロイックミラー210で反射された赤色光成分は、反射ミラー230により曲折され、集光レンズ300Rを介して赤色光用の液晶装置400Rの画像形成領域に入射する。
The red light component reflected by the
集光レンズ300Rは、重畳レンズ150からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。他の液晶装置400G,400Bの光路前段に配設される集光レンズ300G,300Bも、集光レンズ300Rと同様に構成されている。
The
ダイクロイックミラー210を通過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー220によって反射され、集光レンズ300Gを通過して緑色光用の液晶装置400Gの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分は、ダイクロイックミラー220を透過し、入射側レンズ260、入射側の反射ミラー240、リレーレンズ270、射出側の反射ミラー250及び集光レンズ300Bを通過して青色光用の液晶装置400Bの画像形成領域に入射する。入射側レンズ260、リレーレンズ270及び反射ミラー240,250は、ダイクロイックミラー220を透過した青色光成分を液晶装置400Bまで導く機能を有している。
Of the green light component and the blue light component that have passed through the
なお、青色光の光路にこのような入射側レンズ260、リレーレンズ270及び反射ミラー240,250が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、入射側レンズ260、リレーレンズ270及び反射ミラー240,250を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
The reason that the
液晶装置400R,400G,400Bは、入射した照明光束を画像情報に応じて変調するものであり、照明装置100の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ300R,300G,300Bと各液晶装置400R,400G,400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、各液晶装置400R,400G,400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置400R,400G,400B及び射出側偏光板によって、入射する各色光の光変調が行われる。
液晶装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
The liquid crystal devices 400 </ b> R, 400 </ b> G, and 400 </ b> B modulate the incident illumination light beam according to image information, and are the illumination target of the
The
クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
The cross
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
The color image emitted from the cross
このように、実施形態1に係る光源装置110は、上記したように、管球部30及び一対の封止部40,50を有し、管球部30と一対の封止部40,50とが滑らかに接続された形状を有する発光管20と、発光管20における一方の封止部40側に配設され、管球部30からの光を被照明領域側に向けて反射する楕円面リフレクタ10と、発光管20における他方の封止部50側に配設され、管球部30からの光を管球部30に向けて反射する副鏡60とを備える光源装置である。そして、副鏡60の内面の形状は、楕円面の形状である。また、図3(a)に示す直線Aと照明光軸100axとのなす角度θは、θ=55度であり、副鏡60の内面を決定するための楕円面の円錐定数Kは、K=0.2に設定されている。
As described above, the
このため、実施形態1に係る光源装置110によれば、副鏡60の内面の形状を楕円面の形状とするとともに、管球部30の外面に存在する変曲点Q及び一対の電極42,52の中間点Pを通る直線Aと照明光軸100axとのなす角度θが50度以上の場合で、当該楕円面の円錐係数Kを0<K<0.5に設定しているため、図3(b)に示すように、副鏡60の内面で反射されて再び管球部30内に入射した光Lが、管球部30の中心位置に向かうようになる。これにより、光Lが楕円面リフレクタ10の第1焦点近傍を通過するようになるため、楕円面リフレクタ10から射出される光の集光性が低下するのを抑制することが可能となる。その結果、被照明領域側で利用可能な照明光量が減少するのを抑制することが可能となる。なお、上述の角度θが50度以上の場合で、当該楕円面の円錐定数Kを0.1<K<0.3に設定すると、副鏡の内面の形状を管球部30の外面の形状にさらに適したものにすることが可能となるため、管球部30からの光の利用効率をさらに向上することが可能となる。
したがって、実施形態1に係る光源装置110は、管球部30からの光の利用効率を向上することが可能な光源装置となる。
For this reason, according to the
Therefore, the
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、上述したように、管球部30からの光の利用効率を向上することが可能な優れた光源装置110を備えているため、従来より高輝度なプロジェクタとなる。
As described above, the
[実施形態2]
図4は、実施形態2に係る光源装置110Aを説明するために示す図である。図4(a)は光源装置110Aの要部拡大図であり、図4(b)は管球部30Aの中心位置から被照明領域側に向けて射出される光の軌跡を模式的に示す図である。なお、図4において、図3と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a diagram for explaining the
実施形態2に係る光源装置110Aは、基本的には実施形態1に係る光源装置110とよく似た構成を有しているが、図4に示すように、管球部の外面の形状及び副鏡の内面の形状が異なる点で、実施形態1に係る光源装置110とは異なっている。
The
すなわち、実施形態2に係る光源装置110Aにおいては、管球部30Aの外面の形状は、変曲点Qと一対の電極42A,52Aの中間点Pとを通る直線Aと、照明光軸100axとのなす角度をθとしたとき、θ=45度となるような外面形状である。そして、副鏡60Aの内面の形状は楕円面の形状であり、楕円面の円錐定数Kは、K=−0.2に設定されている。
That is, in the
このように、実施形態2に係る光源装置110Aは、実施形態1に係る光源装置110とは、管球部の外面の形状及び副鏡の内面の形状が異なるが、実施形態1に係る光源装置110の場合と同様に、管球部30A及び一対の封止部40A,50Aを有し、管球部30Aと一対の封止部40A,50Aとが滑らかに接続された形状を有する発光管20Aと、封止部40A側に配設され、管球部30Aからの光を被照明領域側に向けて反射する楕円面リフレクタ10A(図示せず。)と、封止部50A側に配設され、管球部30Aからの光を管球部30Aに向けて反射する副鏡60Aとを備える光源装置である。そして、実施形態2に係る光源装置110Aにおいては、図4(a)に示す直線Aと照明光軸100axとのなす角度θは、θ=45度であり、副鏡60Aの内面を決定するための楕円面の円錐定数Kは、K=−0.2に設定されている。
As described above, the
このため、実施形態2に係る光源装置110Aによれば、副鏡60Aの内面の形状を楕円面の形状とするとともに、管球部30Aの外面に存在する変曲点Q及び一対の電極42A,52Aの中間点Pを通る直線Aと照明光軸100axとのなす角度θが50度未満の場合で、当該楕円面の円錐係数Kを−0.5<K<0に設定しているため、図4(b)に示すように、副鏡60Aの内面で反射されて再び管球部30A内に入射した光Lが、管球部30Aの中心位置に向かうようになる。これにより、光Lが楕円面リフレクタ10Aの第1焦点近傍を通過するようになるため、楕円面リフレクタ10Aから射出される光の集光性が低下するのを抑制することが可能となる。その結果、被照明領域側で利用可能な照明光量が減少するのを抑制することが可能となる。なお、上述の角度θが50度未満の場合で、当該楕円面の円錐定数Kを−0.3<K<−0.1に設定すると、副鏡の内面の形状を管球部30Aの外面の形状にさらに適したものにすることが可能となるため、管球部30Aからの光の利用効率をさらに向上することが可能となる。
したがって、実施形態2に係る光源装置110Aは、実施形態1に係る光源装置110の場合と同様に、管球部30Aからの光の利用効率を向上することが可能な光源装置となる。
Therefore, according to the
Accordingly, the
以上、本発明の光源装置及びプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 Although the light source device and the projector of the present invention have been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.
(1)上記各実施形態の光源装置110,110Aは、リフレクタとして、楕円面リフレクタを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放物面リフレクタも好ましく用いることができる。
(1) Although the
(2)上記実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、光均一化光学系として、第1レンズアレイ120及び第2レンズアレイ130からなるレンズインテグレータ光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光ロッドからなるロッドインテグレータ光学系をも好ましく用いることができる。
(2) In the
(3)上記実施形態1に係るプロジェクタ1000は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。
(3) The
(4)上記実施形態において、3つの液晶装置400R,400G,400Bを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つ、2つ又は4つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
(4) In the above embodiment, the projector using the three
(5)上記実施形態1に係るプロジェクタ1000は、電気光学変調装置として液晶装置を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。電気光学変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。
(5) Although the
(6)本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。 (6) The present invention can be applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image, and also to a rear projection type projector that projects from the side opposite to the side that observes the projected image. Is also possible.
10…楕円面リフレクタ、12,912…開口部、14,914…反射凹面、20,20A,920…発光管、30,30A,930…管球部、40,40A,50,50A,940,950…封止部、42,42A,52,52A,942,952…電極、44,44A,54,54A,944,954…金属箔、46,56,946,956…リード線、60,60A,960…副鏡、62,62A,962…開口部、64,64A,964…反射凹面、90…凹レンズ、100…照明装置、100ax,900ax…照明光軸、110,110A,900…光源装置、120…第1レンズアレイ、122…第1小レンズ、130…第2レンズアレイ、132…第2小レンズ、140…偏光変換素子、150…重畳レンズ、200…色分離導光光学系、210,220…ダイクロイックミラー、230,240,250…反射ミラー、260…入射側レンズ、270…リレーレンズ、300R,300G,300B…集光レンズ、400R,400G,400B…液晶装置、500…クロスダイクロイックプリズム、600…投写光学系、910…リフレクタ、1000…プロジェクタ、A…変曲点Qと一対の電極の中間点Pとを通る直線、C…無機系接着剤、L…光、P…一対の電極の中間点、Q…変曲点、θ…直線Aと照明光軸とのなす角度、SCR…スクリーン
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記発光管における一方の封止部側に配設され、前記管球部からの光を被照明領域側に向けて反射するリフレクタと、
前記発光管における他方の封止部側に配設され、前記管球部からの光を前記管球部に向けて反射する副鏡とを備える光源装置において、
前記副鏡の内面の形状は、楕円面の形状であり、
前記発光管の外面における前記管球部及び前記他方の封止部の間に存在する変曲点と前記一対の電極の中間点とを通る直線と、前記照明光軸とのなす角度をθとし、
前記楕円面の円錐定数をKとしたとき、
θ≧50度の場合には、0<K<0.5であり、
θ<50度の場合には、−0.5<K<0であることを特徴とする光源装置。 A tube bulb portion including a pair of electrodes disposed along the illumination optical axis, and a pair of sealing portions extending on both sides of the tube bulb portion, and the tube bulb portion and the pair of seal portions are smooth An arc tube having a shape connected to,
A reflector that is disposed on one sealing portion side of the arc tube and reflects light from the bulb portion toward the illuminated region; and
In the light source device provided with a secondary mirror disposed on the other sealing portion side of the arc tube and reflecting light from the bulb portion toward the bulb portion,
The shape of the inner surface of the secondary mirror is an elliptical shape,
The angle between the illumination optical axis and a straight line passing through an inflection point existing between the bulb portion and the other sealing portion on the outer surface of the arc tube and the intermediate point of the pair of electrodes is defined as θ. ,
When the elliptical cone constant is K,
When θ ≧ 50 degrees, 0 <K <0.5,
In the case of θ <50 degrees, the light source device is characterized in that −0.5 <K <0.
θ≧50度の場合には、0.1<K<0.3であり、
θ<50度の場合には、−0.3<K<−0.1であることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
In the case of θ ≧ 50 degrees, 0.1 <K <0.3,
In the case of θ <50 degrees, the light source device is characterized in that −0.3 <K <−0.1.
前記リフレクタは、楕円面リフレクタ又は放物面リフレクタであることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1 or 2,
The light source device, wherein the reflector is an ellipsoidal reflector or a parabolic reflector.
前記照明装置からの照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
前記電気光学変調装置で変調された光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクタにおいて、
前記光源装置は、請求項1〜3のいずれかに記載の光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。 An illuminating device having a light source device that emits an illuminating light beam toward the illuminated region;
An electro-optic modulation device that modulates illumination light flux from the illumination device according to image information;
In a projector including a projection optical system that projects light modulated by the electro-optic modulation device,
The projector according to claim 1, wherein the light source device is the light source device according to claim 1.
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EP2048595A2 (en) | 2007-08-31 | 2009-04-15 | Sony Corporation | Card-type peripheral device |
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2006
- 2006-02-24 JP JP2006047890A patent/JP2007227206A/en not_active Withdrawn
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