JP3589856B2 - 光インテグレータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光インテグレータに関し、特にプロジェクタ装置等における投影画面の明るさ分布を均一化するロッド型の光インテグレータに属する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ装置において、投影画面の明るさ分布（中心部，周辺部等の間の明るさ）が均一でないと、その画質が劣化するため、明るさ分布を均一化するための光インテグレータが使用される。
この光インテグレータの従来の代表的な一例（第１の例）を図４に示す。この光インテグレータは、予め定められた長さ（例えば７０ｍｍ程度）を有し一方の端面から狭角集光ランプ１００からの光（可視光）入射して他方の端面から均一化された光を放出する角柱状のインテグラルロッド１ｘと、このインテグラルロッド１ｘの両端面の間の側面全体を密着して覆い遮光すると同時にインテグラルロッド１ｘを保護する鏡筒２ｘと、両端面を四辺形状の窓にして光を通し他の部分は遮光する遮光カバー３ｘ，３ｙとを備えた構成となっている。
【０００３】
インテグラルロッド１ｘは、一方の端面から入射した光をその内側面で多数回反射させて他方の端面に導いて放射させる。この多数回の反射を繰り返すことにより積分効果が生じ、他方の端面に対し均一に分布した光となってこの端面から放出される。鏡筒２ｘは、その内側面がつや消し黒色の金属製となっており、プロジェクタ装置としては不要であるが光（可視光）と共に入射されてインテグラルロッド１ｘの側面を透過した赤外線（熱線）等を吸収する。
【０００４】
図５は従来の光インテグレータの第２の例を示す断面図である（例えば、特開平８−２５５５７２号公報参照）。
この光インテグレータのインテグラルロッド１ｙは、断面及び光の入射面及び放出面が四辺形状をしており、第１の例のような遮光カバー３ｘ，３ｙは不要となっている。そして、インテグラルロッド１ｙと鏡筒２ｙとの間は、その両端部分で接着剤５により固定されている。鏡筒２ｙの内壁面には多数の微小な凹凸があって、つや消し黒色となっており、この内壁面とインテグラルロッド１ｙの表面とがこれら凹凸により点接触して互いに保持し合うようになっている。
このように、インテグラルロッド１ｙと鏡筒２ｙとの間を点接触とし、かつ両端のみ接着剤５で固定することにより、接着剤５で反射率が低下する部分を必要最小限に抑え、光の伝達効率が低下するのを抑えている。
【０００５】
大画面（２００〜３００インチ）のプロジェクタ装置に使用される光インテグレータでは、投影画面に必要な光はインテグラルロッドの端面から放出し、不要な赤外線等はインテグラルロッドの側壁を透過させて鏡筒で吸収する。大画面の明るさを保つためには光源（狭角集光ランプ）の出力パワーを上げる必要があり、出力パワーを上げると赤外線の量も増して鏡筒が熱せられ、この鏡筒からの輻射熱により、その内部に保持固定されているインテグラルロッド自身の温度も上昇する。
従って、このようなインテグラルロッドには耐熱性が高く（例えば２００℃）、かつ赤外線の透過率が高い石英が使用されるが、光源としては２ｋｗのＸｅランプが限界である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の光インテグレータでは、インテグラルロッド１ｘ，１ｙと鏡筒２ｘ，２ｙとを、第１の例では密着させて保持固定し、第２の例では鏡筒２ｙの内壁面の凹凸で点接触させて保持し、かつ両端部分で接着剤５にて固定されており、第１，第２の例とも、インテグラルロッド１ｘ，１ｙと鏡筒２ｘ，２ｙとの間の距離がなく、かつ鏡筒２ｘ，２ｙの内部にインテグラルロッド１ｘ，１ｙが封じ込められた構造となっているので、光源の狭角集光ランプ１００から光と共に入射された赤外線（熱線）がインテグラルロッド１ｘ，１ｙを透過し、鏡筒２ｘ，２ｙの温度を上昇させ、その輻射熱によってインテグラルロッド１ｘ，１ｙの温度が上昇するため、大画面のプロジェクタ装置では、インテグラルロッド１ｘ，１ｙに、赤外線の透過性が高くかつ耐熱性に優れた石英を使用する必要があり、高価になるという問題点があり、また石英を使用したとしてもその耐熱性には限界があって、投影画面の大きさ及び明るさに限界がある、という問題点があり、更にインテグラルロッド１ｘ，１ｙの温度上昇を抑えるべく、外部から冷却したとしても、これらインテグラルロッドを直接冷却することができないために冷却効率が悪く、温度上昇を十分抑えることができず、結局、投影画面の大きさや明るさに限界がある、という問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、インテグラルロッドを効率よく冷却してその温度上昇を低く抑えることができ、従って高価な石英を使用しなくて済み、かつ光源の出力パワーを上げて投影画面をより大きく、より明るくすることができる光インテグレータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光インテグレータは、上記の目的を達成するために次の各構成を有することを特徴とする。
（イ） 予め定められた長さを有し一方の端面に光源からの光を入射して他方の端面から放出するインテグラルロッド
（ロ） 前記インテグラルロッドの一方の端面と他方の端面との間の側面を、この側面に対して一定の間隔を隔てて覆い遮光する鏡筒
（ハ） 前記インテグラルロッドと前記鏡筒の一方の端の部分及び他方の端の部分を、遮光部材で気密構造に固定する遮光カバー
（ニ） 前記鏡筒の一方の端近傍から前記インテグラルロッド及び鏡筒の間の隙間に冷却用の気体を流入して前記鏡筒の他方の端近傍から排出する冷却手段
【０００９】
また、前記鏡筒の内壁面に、予め定められた高さでひれ状に突出する複数の放熱用フィンを設けて構成され、更にまた、前記冷却手段が、前記鏡筒の一方の端近傍に形成された送風孔と、前記鏡筒の他方の端近傍に形成された排気孔と、前記送風孔を通して前記インテグラルロッド及び鏡筒の間の隙間に前記冷却用の気体を流入するブロアとを含んで構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、予め定められた長さを有し一方の端面に光源からの光を入射して他方の端面から放出するインテグラルロッドと、このインテグラルロッドの一方及び他方の端面の間の側面をこの側面に対して一定の間隔を隔てて覆い遮光する鏡筒と、この鏡筒と上記インテグラルロッドの一方の端の部分及び他方の端の部分を、遮光部材で気体の出入りを遮断するよう（気密構造）に固定する遮光カバーと、上記鏡筒の一方の端近傍から上記インテグラルロッド及び鏡筒の間の隙間に冷却用の気体を流入して上記鏡筒の他方の端近傍から排出する冷却手段とを備えて構成される。
【００１１】
このような構成，構造とすることにより、インテグラルロッドの側面と鏡筒の内壁面との間の隙間に冷却用の気体を流してインテグラルロッド及び鏡筒を直接かつ効率よく冷却することができるので、この冷却により、赤外線等によるインテグラルロッド及び鏡筒の温度上昇を低く抑えることができ、この結果、鏡筒からの輻射熱が弱くなる上、鏡筒・インテグラルロッド間の距離も広がるので、鏡筒からの輻射熱によるインテグラルロッドの温度上昇も低くなる。
【００１２】
従って、インテグラルロッドに高価な石英を使用する必要がなく、安価な光学ガラスで代替えすることができる。また、インテグラルロッド及び鏡筒を直接かつ効率よく冷却することができてこれらの温度上昇を低く抑えることができるので、光源の出力パワーを上げることができ、投影画面の大きさをより大きく、かつ明るさをより明るくすることができる。
また、鏡筒の内壁面にひれ状の複数の放熱フィンを設けることにより、冷却効果を更に高めることができる。
【００１３】
【実施例】
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施例を示す上面図、光放出面側から見た側面図、そのＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
この実施例は、予め定められた長さ（例えば７０ｍｍ程度）を有し一方の端面を光入射面１１、他方の端面を光放出面１２として光入射面１１に光源の狭角集光ランプ１００からの光を入射し、光放出面１２から、この光放出面１２に均一に分布する光（可視光）を放出するインテグラルロッド１と、このインテグラルロッド１の光入射面１１及び光放出面１２の間の側面を、この側面に対し一定の間隔を隔てて覆いかつ遮光し、一方の端近傍に送風孔２１、他方の端近傍に排気孔２２が設けられた鏡筒２と、インテグラルロッド１と鏡筒２の一方の端の部分及び他方の端の部分を、遮光部材で気密構造に固定する遮光カバー３ａ，３ｂと、鏡筒２の送風孔２１からインテグラルロッド１及び鏡筒２の間の隙間に冷風を流し込んで鏡筒２の排気孔２２から排出するブロア４とを備えた構成，構造となっている。なお、ブロア４、鏡筒２の送風孔２１及び排気孔２２等により冷却手段が形成される。
【００１４】
この実施例において、鏡筒２の送風孔２１を通して、ブロア４から、インテグラルロッド１と鏡筒２との間の隙間に冷風を送り込む。この冷風はインテグラルロッド１及び鏡筒２を直接冷却し、排気孔２２から排出される。
従って、インテグラルロッド１及び鏡筒２を効率よく冷却することができ、この冷却により、赤外線等によるインテグラルロッド１及び鏡筒２の温度上昇を低く抑えることができる。また、温度上昇が低く抑えられることにより、鏡筒２からの輻射熱も弱くなる上、インテグラルロッド１・鏡筒２間の距離も広がるので、鏡筒２からの輻射熱によるインテグラルロッド１の温度上昇も低くなる。すなわち、冷却効果だけでなく、輻射熱の低減、隙間の効果等が重なり合い、インテグラルロッド１の温度上昇を低く抑えることができる。
【００１５】
従って、インテグラルロッド１に高価な石英を使用する必要がなく、安価な光学ガラス等に代替することができる。また光源（狭角集光ランプ１００）の出力パワーを上げることができるので、投影画面の大きさをより大きく、かつ明るさをより明るくすることができる。
【００１６】
なお、この実施例において、鏡筒２及び遮光カバー３ａ，３ｂの内壁面，インテグラルロッド１との接触面は、従来例と同様につや消し黒色としてインテグラルロッド１を透過した赤外線を吸収するようにする。この黒色化は、鏡筒２等をアルミニウム材で形成し、陽極酸化処理等を施すことにより容易にできる。
【００１７】
また、遮光カバー３ａ，３ｂのインテグラルロッド１との接触面は、黒色化しても、この部分での赤外線の透過，吸収の割合が低下するので、インテグラルロッド１と鏡筒２とを固定する際のインテグラルロッド１との接触面積を出来る限り少なくし、その両端のみで固定するようにしている。
【００１８】
図２は本発明の第２の実施例を示す分解斜視図、図３はその排気孔部分の断面図である。
この実施例は、鏡筒２ａを、その内壁面に、予め定められた高さでひれ状に突出する複数の放熱用フィン２３を設けた構造としたものであり、冷却効果を更に高めることができ、投影画面の更なる大型化を可能とし、より一層明るい画面を得ることができる。
なお、鏡筒２ａ以外の部分は、第１の実施例と同様である。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、インテグラルロッドの一方の端面（光入射面）及び他方の端面（光放出面）の間の側面をこの側面に対して一定の間隔を隔てて覆い遮光する鏡筒と、この鏡筒とインテグラルロッドの一方の端の部分及び他方の端の部分を、遮光部材で気密構造に固定する遮光カバーと、鏡筒の一方の端近傍から鏡筒・インテグラルロッド間の隙間に冷却用の気体を流入して鏡筒の他方の端近傍から排出する冷却手段とを備えた構成，構造とすることにより、インテグラルロッド及び鏡筒を直接冷却してその冷却効率を高め、この冷却によりインテグラルロッド及び鏡筒の赤外線による温度上昇を低く抑え、この結果、鏡筒からの輻射熱を弱くした上、インテグラルロッド・鏡筒間の距離を広げて、鏡筒からの輻射熱によるインテグラルロッドの温度上昇を低く抑えることができるので、インテグラルロッドに高価な石英を使用する必要がなく、安価な光学ガラス等で代替することができると同時に、光源の出力パワーを上げて投影画面をより大きく、かつより明るくすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す上面図、光放出面から見た側面図、そのＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示された実施例の排気孔部分の断面図である。
【図４】従来の光インテグレータの第１の例を示す断面図である。
【図５】従来の光インテグレータの第２の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１ｘ，１ｙ インテグラルロッド
２，２ａ，２ｘ，２ｙ 鏡筒
３ａ〜３ｄ，３ｘ，３ｙ 遮光カバー
４ ブロア
５ 接着剤
１１ 光入射面
１２ 光放出面
２１ 送風孔
２２，２２ａ 排気孔
２３ 放熱用フィン
１００ 狭角集光ランプ

Claims (3)

1. 次の各構成を有することを特徴とする光インテグレータ。
   （イ） 予め定められた長さを有し一方の端面に光源からの光を入射して他方の端面から放出するインテグラルロッド
   （ロ） 前記インテグラルロッドの一方の端面と他方の端面との間の側面を、この側面に対して一定の間隔を隔てて覆い遮光する鏡筒
   （ハ） 前記インテグラルロッドと前記鏡筒の一方の端の部分及び他方の端の部分を、遮光部材で気密構造に固定する遮光カバー
   （ニ） 前記鏡筒の一方の端近傍から前記インテグラルロッド及び鏡筒の間の隙間に冷却用の気体を流入して前記鏡筒の他方の端近傍から排出する冷却手段
2. 前記鏡筒の内壁面に、予め定められた高さでひれ状に突出する複数の放熱用フィンを設けた請求項１記載の光インテグレータ。
3. 前記冷却手段が、前記鏡筒の一方の端近傍に形成された送風孔と、前記鏡筒の他方の端近傍に形成された排気孔と、前記送風孔を通して前記インテグラルロッド及び鏡筒の間の隙間に前記冷却用の気体を流入するブロアとを含んで成る請求項１記載の光インテグレータ。

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