JP2011028879A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ショートアーク型放電灯を用いた投写型表示装置において、ランプの電極が移動しスクリーン上の輝度が低下することを防止する。
【解決手段】ランプ１の電極が変形しアークが移動した場合でも、輝度分布、又は温度分布からアークの移動方向を検知し、投影画面上の輝度が低下しないように光学部品２０１を６軸で調整できるようにし、電極移動により変化した光軸に合わせ光学部品２０１を移動することにより、電極の移動による輝度の低下を低減する。
【選択図】図３

Description

本発明は、投写型画像表示装置等に用いられる照明装置に関するものである。

投写型画像表示装置は、光源として電球に比較して光出力を高くでき、発光効率および演色性に優れたショートアーク放電灯が使用されている。この場合、光源から放射された光を反射するリフレクタ、およびこの反射光を制御するレンズなどの光学系により、集光や投影などの光制御を行い、この光学系で制御された光を受けてライトバルブ上の画像をスクリーンに投影するようになっている。

図５に、上述したような反射型ライトバルブを用いた従来の投写型表示装置における光学系の構成例を示す。反射型ライトバルブ６は、画素ごとにミラー素子がマトリックス状に形成されており、映像信号に応じて光の進行方向を制御することによって、反射光の変化に応じて光学像が形成されるものである。同図５において、光源としてのランプ１から放射される光を反射型ライトバルブ６上に集光及び照明する照明光学系は、リフレクタ２、断面が反射型ライトバルブ６の有効表示面と略同じアスペクト比を有する四角柱状のロッドインテグレータ３、赤、青、緑の３原色を透過させるダイクロイックフィルターからなりかつ回転することにより白色光を時分割で色分解するカラーホイール９と、フィールドレンズ４によって構成されている。まず、リフレクタ２は反射面の断面形状が楕円形をなしており、第１焦点と第２焦点を有している。そして、ランプ１の電極の中心がリフレクタ２の第１焦点付近に位置するように配置されており、ロッドインテグレータ３の光入射面がリフレクタ２の第２焦点付近に位置するように配置されている。また上記照明光学系では、ロッドインテグレータを配置したが、ロッドインテグレータの代わりに、対となるレンズアレイを配置した照明光学系を配置することもある。なお、リフレクタ２は、ガラス製機材の内面に、赤外光を透過させ、可視光を反射させる性質を有する光学多層膜を形成したものである。ランプ１から放射された光は、リフレクタ２によって反射及び集光され、リフレクタ２の第２焦点においてランプ１の発光体像を形成する。

以上に示した従来の投写型画像表示装置の構成においては、明るさを向上させるために、ランプの消費電力を上げたり、点光源に近いランプ、例えば超高圧水銀灯を用いて集光効率を向上させて明るさを向上させる方法が取られている。

図１に初期状態でのランプの電極１０１を示す。電極はタングステンによって形成され、ランプ１内で電極１０１は互いに近接した状態で対となり、その電極間で放電を行い発光している。

しかしながら、放電を行う過程で起こるハロゲンサイクルでは、蒸発したタングステンが元の位置に戻るとは限らないため、電極１０１の形は変化する。電極１０１の形状が変化することにともない、放電によってできるアークの形状が変化し、射出する光線方向も変化する。その結果、集光効率が悪くなりスクリーン上の輝度が劣るものとなる。図２に変化した電極１０１の図を示す。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、未公開自社出願の特願２００８−１９７３２１号が知られている。

特開２００５−１１５０９４号公報

本発明は、前記問題点に鑑み、放電によってできるアークの形状が変化しても、集光効率の悪化を防止し、スクリーン上の輝度劣化を防ぐことのできる照明装置を提供することを課題とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明は輝度分布又は温度分布からアーク移動の検出を行い、アーク移動による光線の移動に対し、光学部品の保持機構に位置調整手段を有し、光線の射出する方向を補正することにより照度低下への影響を低減する。

本発明によれば、電極の形状が変化し、アークの中心がリフレクタの第１焦点から移動してしまっても、輝度劣化を防ぐことができる。

ランプ初期状態での電極構成図 劣化したランプにおける電極構成図 本発明の実施例１における投写型投影装置の概略構成図 本発明の実施例２における投写型投影装置の概略構成図 従来の投写型投影装置の概略構成図

以下、この発明の実施の一形態を説明する。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１にかかる投写型表示装置について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施例１にかかる投写型表示装置の概略構成図である。同図において１はランプ、９はカラーホイール、６は反射型ライトバルブ、７は投写レンズ、８はＴＩＲプリズムを、それぞれ示している。ランプ１としては高圧水銀ランプを用いている。２０１は保持機構により６軸方向に位置可変とした位置可変レンズであり、ランプ１と光線の分割、重畳機能の間に設ける。

ここでロッドインテグレータ３の入射面の上下左右に輝度センサーを配置し、上下左右の照度を検出する。この検出結果を元に上下左右の輝度が均一となるよう、この位置可変レンズ２０１を６軸に変位させることにより、光線角度を最適な状態に操作することが可能である。これによりランプのアーク移動による光線の移動をキャンセルし、照度低下を補正することができる。また複数のランプを備えている場合、調整機構はランプそれぞれに対し独立して存在することが望ましい。

（実施例２）
図４は、実施例２に係る投写型画像表示装置の光学系概念図を示している。図３に示した実施例１に係る投写型画像表示装置と同一構成のものは、同一番号を付してその詳細な説明は省略する。同図に示した構成は、図３に示した構成と比較すると、ロッドインテグレータ３ではなく第一レンズアレイ１０、第二レンズアレイ１１が用いられ、第一レンズアレイ１０に入射する光線を平行光線にするためのコンデンサーレンズ５が配置されている点が相違する。また、位置調整可能な光学部品として位置可変反射ミラー２０２が設けられている。

第一レンズアレイ１０は反射型ライトバルブ６の有効表示面と略同じアスペクト比の四角レンズ形状を複数有し、第一レンズアレイ１０の有する四角形状の数だけ光線束を細分割する。第二レンズアレイ１１は第一レンズアレイ１０から放射された光線を反射型ライトバルブ上に重畳するために光線を変位する機能を有する。第二レンズアレイ１１に入射した光線束は重畳されて、反射型ライトバルブ６上に照明され、その照明光が投写レンズ７により、スクリーン上に投影される。位置可変反射ミラー２０２は保持機構により６軸方向に位置可変とした位置可変ミラーであり、ランプ１と第一レンズアレイ１０の間に設ける。

ここで第一レンズアレイ１０の上下左右に輝度センサーを配置し、上下左右の照度を検出する。この検出結果を元に上下左右の輝度が均一となるよう、この位置可変反射ミラーを６軸に変位させることにより、光線角度を最適な状態に操作することが可能である。これによりランプのアーク移動による光線の移動をキャンセルし、照度低下を補正することができる。また複数のランプを備えている場合、調整機構はランプそれぞれに対し独立して存在することが望ましい。

本発明によれば、電極形状の変化によるアーク形状の変化による輝度低下をキャンセルすることができる。このため、本発明は、ショートアーク放電灯を備えた照明装置や投写型画像表示装置に有用である。

１ ランプ
２ リフレクタ
３ ロッドインテグレータ
４ フィールドレンズ
５ コンデンサーレンズ
６ 反射型ライトバルブ
７ 投写レンズ
８ ＴＩＲプリズム
９ カラーホイール
１０ 第一レンズアレイ
１１ 第二レンズアレイ
１０１ 電極
２０１ 位置可変レンズ
２０２ 位置可変反射ミラー

Claims (6)

1. ランプとリフレクタとからなり前記ランプが前記リフレクタの一方の焦点に位置する光源部と、
   前記光源部から出射される光を均一な光にするインテグレータ部と、
   前記インテグレータ部の光の入射面において入射光の情報を検出するセンサーと、
   前記インテグレータ部の前段であって前記楕円リフレクタの他方の焦点近傍に位置し、前記光源から出射される光の光軸方向を前記センサーによって検出された入射光の情報に基づいて調整する位置調整手段と、を備えたことを特徴とする照明装置。
2. インテグレータ部は、第１及び第２のレンズアレイからなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. インテグレータ部は、ロッドインテグレータであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 位置調整手段が、レンズ、平行平面ガラス板、全反射プリズム、ミラーのいずれかの光学部品を備えた調整手段であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 位置調整手段は、光軸方向と光軸に対し水平、垂直方向の３軸のうち少なくとも１軸でシフト、チルト、あるいはその両方を調整することを特徴とする請求項４記載の照明装置。
6. センサーは、インテグレータ部の光の入射面近傍に位置し少なくとも２箇所の輝度センサー又は温度センサーであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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