JP3791103B2 - 光源装置および投写型表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写型表示装置に用いるのに適した複数の光源ランプを備えた光源装置に関するものである。また、本発明は、この光源装置が組み込まれた投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
投写型表示装置の光源として用いられる光源装置は、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等のランプ本体、およびこのランプ本体からの発散光を反射して前面開口から光束として出射可能なランプリフレクタを備えた光源ランプと、この光源ランプが組付けられるランプハウジングを備えた構成となっており、一般にユニット形式の形態で用いられている。しかし、このような光源装置を備えた投写型表示装置においては、ランプ本体が寿命などによって点灯しなくなると、光源装置から照明光を得ることができず、スクリーン上には何も表示されなくなってしまう。これにより、光源装置を交換するために投影を一時中断しなければならなかったり、ユーザに不快感を与える等の弊害が生じる。
【０００３】
本出願人は、上記弊害を回避するため、ランプ本体とランプリフレクタからなる光源ランプを複数備えた構成の光源装置を特開平６−２６５８８７号公報で提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７には、特開平６−２６５８８７号公報に開示されている光源装置の概略構成を示してある。なお、図には、光源装置から得られる照明光の被照射部として均一照明素子であるインテグレータレンズも示してある。この図に示す光源装置２００は、２つの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂを備え、これらの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂがランプハウジング２３に収納された構成となっている。２つの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂは、先に説明したように、ランプ本体２１Ａ、２１Ｂと、このランプ本体２１Ａ、２１Ｂからの発散光を反射して前面開口から光束として出射するランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂとから基本的に構成されている。このような光源装置２００では、一方の光源ランプが寿命などによって点灯しなくなっても、他方の光源ランプから照明光を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの厚みやランプハウジング２３の大きさなどを考慮せずに、２つの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂを単に並べるのみでは、２つの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの間に無駄なスペースが発生する。このようなスペースがあると、図７（Ｂ）から判るように、それぞれの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂから出射された光束Ｗ１、Ｗ２が分離した状態で照射されるので、被照射領域の幅Ｗｔが大きくなる。
【０００６】
このような光源装置２００を投写型表示装置の光源として用いた場合には、被照射領域の幅Ｗｔが大きいので、図８（Ａ）に破線で示すように、同図中実線で示す被照射領域の幅Ｗｔが小さい場合と比較して、光に角度がついてしまう。このため、より入射瞳の径の大きな大口径の投写レンズ７１が必要となる。また、図８（Ｂ）に示すように、投写レンズ７１では発散していく光を反転させて投写面１１に投写するので、同じ投写レンズ７１を用いると、発散角が大きいほど投写距離が長くなる。投写距離が長くなると光のロスも増えるので、この光ロスを少なくするためには焦点距離の短い投写レンズ７１が必要となる。よって、被照射領域の幅Ｗｔが大きい場合には、光の利用効率の低下を防いで明るい投写画像を得るためには、Ｆナンバーが小さく、かつ大口径の投写レンズを使用する必要がある。しかし、このような投写レンズは高価であるので、投写型表示装置のコストが上昇してしまう。
【０００７】
また、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの間に無駄なスペースがあり被照射領域の幅Ｗｔが大きいと、均一照明光学系３００を介してライトバルブ５に照明される光には、大きな集光角を伴って入射する光が発生する。従って、液晶ライトバルブのように視野角依存性のあるライトバルブを用いた場合には、視野角特性の影響を大きく受け、投写画像に表示ムラ等が生じ、表示品位の低下を招いてしまう。
【０００８】
本発明の課題は、上記の点に鑑みて、複数の光源ランプを備えた光源装置において、光源装置から出射される照明光の被照射領域の幅を狭くして、Ｆナンバーの小さな大口径の投写レンズを用いることなく、また、ライトバルブの視野角特性の影響を受けずに高品位の画像を投写可能な投写型表示装置の光源等として用いるのに適した光源装置を提供することにある。また、この光源装置を光源として用いた投写型表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、複数の光源ランプを備えた光源装置において、それぞれの光源ランプからの光束を導光手段によって相互に繋ぐことにより照明光の被照射領域の幅を狭くするようにしている。すなわち、本発明は、第１の光束を出射する第１の光源ランプと、第２の光束を出射する第２の光源とを有し、これら第１および第２の光源ランプは、それぞれ、ランプ本体と、当該ランプ本体からの発散光を反射して前面開口から前記第１あるいは第２の光束として出射する反射鏡とを備えた構成の光源装置において、相互に離れた位置にある各光源ランプの前記前面開口から分離した状態で出射された前記第１および第２の光束を受け取り、これらの光束を相互に繋がった光束の状態で同一方向に出射する導光手段を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の光源装置では、第１および第２の光源ランプの間にスペースがあっても、各光源ランプから出射された光束を相互に繋いでから出射しているので、被照射領域の幅を狭くできる。従って、本発明の光源装置を投写型表示装置に用いれば、光の利用効率を上げて明るい投写画像を得るためにＦナンバーの小さな大口径の投写レンズを使用しなくても良いので、投写型表示装置を小型で廉価に構成することができる。また、被照射領域の幅が狭いので、ライトバルブに入射する光の集光角を小さく抑えることができる。従って、液晶ライトバルブのように視野角依存性のあるライトバルブを用いた場合でも、ライトバルブの視野角特性の影響を少なくでき、表示ムラ等のない高品位の画像を投写面上に投写することができる。
【００１１】
第１および第２の光束を相互に繋ぐためには、前記導光手段によって、前記第１および第２の光束のそれぞれの一部を、これらの光束から分離して、これら第１および第２の光束の間を繋ぐ光束として出射させれば良い。このような光源装置は、例えば、以下のように構成できる。
【００１２】
まず、前記第１および第２の光源ランプを、それぞれの光軸が平行で、且つ、それぞれの前面開口が光軸に直交する同一平面上に位置するように配列する。前記導光手段には、前記第１および第２の光源ランプの前記前面開口の一部を覆う状態に配置した第１および第２の反射板と、前記第１および第２の光源ランプの前記前面開口の間を覆う状態に配置した第３および第４の反射板を設ける。これらの反射板のうち、前記第１および第２の反射板を、前記第１および第２の光源ランプの前記前面開口における配列方向の両端から、反射面がランプ本体に向いた状態で光軸に対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置し、前記第３および第４の反射板を、前記前面開口における反対側の端から、反射面がランプ本体とは反対側に向いた状態で光軸に対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置する。このように構成すれば、前記第１および第２の光束の一部の光束は、第１および第２の反射板で反射されて前記第３および第４の反射板に導かれ、これら第３および第４の反射板によって、前記第１および第２の光束の間を相互に繋ぐ光束として光軸方向に出射される。従って、第１および第２の光源ランプの間にスペースがあっても、被照射領域の幅を狭くできる。
【００１３】
また、第１および第２の光束を相互に繋ぐためには、前記導光手段によって、前記第１の光束の一部を当該光束から分離して、この分離された光束成分を第１および第２の光束を繋ぐ光束として出射させれば良い。このようにすれば、導光手段を少ない材料によって構成できるので、光源装置のコストをより低減できる。
【００１４】
このような光源装置は、例えば、以下のように構成できる。まず、前記第１および第２の光源ランプを、それぞれの光軸が平行となるように配置する。そして、前記導光手段に、前記第１の光束の一部を当該第１の光束の出射方向とは異なる方向に反射分離する第１の反射板と、当該第１の反射板で分離された光束成分が導かれ、当該光束成分を前記第１および第２の平行光の間を繋ぐ光束として光軸方向に出射する第２の反射板を設ければ良い。このような構成を採用すれば、２枚の反射板によって導光手段を構成でき、光源装置のコストダウンを図れる。
【００１５】
さらに、第１および第２の光束を相互に繋ぐためには、前記導光手段によって、前記第１の光束を第１および第２の光束成分に分離し、これら第１および第２の光束成分を前記第２の光束に対し左右対称の位置で繋がった光束して出射させれば良い。このような光源装置によれば、一方の光源ランプが点灯しなくなっても、被照射部の中心部分に対して左右対称の出射光を得ることができる。従って、この光源装置を均一照明光学系を備えた投写型表示装置の光源として用いた場合には、一方の光源ランプが点灯しなくなっても、ライトバルブを照明する光にムラが生じ難くなり、よって、投写画像にもムラが生じ難くなるという利点がある。
【００１６】
この構成の光源装置は、例えば、以下のように導光手段を構成することによって実現できる。すなわち、前記第１の光束の一部をその出射方向とは異なる方向に反射分離する第１の反射板と、当該第１の反射板で分離された光束成分が導かれ、当該光束成分を前記第２の光束の一方の端に繋がった光束として前記第２の光束の出射方向に反射する第２の反射板と、前記第１の光束の残りの光束成分をその出射方向とは異なる方向に反射分離する第３の反射板と、当該第３の反射板で反射された光束成分が導かれ、当該光束平分を前記第２の光束の他方の端に繋がった光束として前記第２の光束の出射方向に反射する第４の反射板とを、導光手段に設ければ良い。
【００１９】
本発明の光源装置として、前記第１および第２の光源ランプをそれぞれの光軸が交差する状態に配列し、前記導光手段に、前記第１の光束をその出射方向とは異なる方向に反射して、前記第２の光束に繋がった状態で当該第１の光束を出射する反射板を設けた構成の光源装置を採用することもできる。
【００２０】
本発明においては、前記第１および第２の光源ランプの前記前面開口にそれぞれ第１、第２の均一照明光学素子を配置しておくことが望ましい。このような光源装置を投写型表示装置の光源として使用すれば、均一照明光学系を別途設ける必要がないので、投写型表示装置の小型化およびコストダウンを図れるという有利な点がある。
【００２１】
本発明の光源装置は、例えば、光源装置から出射される光束に対して画像情報に対応した変調を施す変調手段と、当該変調手段によって変調された後の変調光束を投写面上に拡大投写する投写手段とを有し、前記光源装置と前記変調手段の間の光路上に均一照明光学系が配置されている投写型表示装置の前記光源装置として用いることができる。このように本発明の光源装置を備えた投写型表示装置によれば、Ｆナンバーの小さな大口径の投写レンズは不要なので、装置の低廉化を図ることができる。また、変調手段として視野角依存性のある液晶ライトバルブを使用した場合でも、視野角特性の影響をほとんど受けないので、投写面上に表示ムラ等のない高品位の画像を投写できる。
【００２２】
また、光源装置から出射される光束に対して画像情報に対応した変調を施す変調手段と、当該変調手段によって変調された後の変調光束を投写面上に拡大投写する投写手段とを有し、前記光源装置と前記変調手段の間の光路上に第３の均一光学素子が配置されている投写型表示装置に前記光源装置として、第１および第２の光源ランプの前面開口に第１、第２の均一照明光学素子が配置された構成の光源装置を使用すれば、上述の効果に加え、投写型表示装置の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
（光源装置）
以下に図面を参照して、本発明を提供した光源装置を説明する。図１（Ａ）に本発明を適用した光源装置の概略構成を示してある。また、図１（Ｂ）には光源装置を照明光の出射側から見た時の平面図を示してあり、図１（Ｃ）には光源装置から得られる照明光の断面形状を示してある。なお、図１（Ａ）には、光源装置から得られる照明光の被照射部として均一照明光学素子であるインテグレータレンズを備えた均一照明光学系も同時に示してある。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、光源装置２は、３原色の色成分を含む光束を出射可能な第１の光源ランプ２０Ａおよび第２の光源ランプ２０Ｂと、これらの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂが収納されるランプハウジング２３と、各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂから出射される第１の光束Ｗ１と第２の光束Ｗ２を相互に繋がった光束の状態で同一方向に出射する導光部２４を備えている。この光源装置２の出射側には均一照明光学系３が位置している。
【００２５】
ランプハウジング２３には、前方が開口になった２つのランプ組み付け室２３１Ａ、２３１Ｂが区画形成されており、ここに各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂが配置されている。これら２つの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂは互いの光軸１ａ、１ｂが平行となるように離れて配列されている。
【００２６】
各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂは、ランプ本体２１Ａ、２１Ｂと、ランプ本体２１Ａ、２１Ｂが取り付けられているランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂを備えている。ランプ本体２１Ａ、２１Ｂは、発光効率に優れ、長寿命であり、演色性にも優れているメタルハライドランプを使用することが好ましいが、キセノンランプやハロゲンランプ等を使用しても良いのは勿論である。
【００２７】
各ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂは、前方が円形の開口２２２Ａ、２２２Ｂになっており、この開口２２２Ａ、２２２Ｂから後方に断面が放物線形状の反射面２２１Ａ、２２１Ｂが延びている。その反射面２２１Ａ、２２１Ｂの底部中央にランプ本体２１Ａ、２１Ｂが耐熱性の接着剤等によって固定されている。ランプ本体２１Ａ、２１Ｂは、管軸が反射面２２１Ａ、２２１Ｂの中心軸線と一致するようにランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂに取り付けられている。
【００２８】
導光部２４は、相互に離れた位置に配列された各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂのランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの前面開口２２２Ａ、２２２Ｂから分離した状態で出射された第１および第２の光束Ｗ１、Ｗ２を受け取り、これらの光束Ｗ１、Ｗ２を相互に繋がった光束Ｗの状態で同一方向に出射できるように形成されている。本例の光源装置２では、同じ形状の４枚の反射板２４１、２４２、２４３、２４４を所定の位置に配置することによって導光部２４が構成されている。
【００２９】
図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、導光部２４は、各ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの前面開口２２２Ａ、２２Ｂの一部を覆う状態に配置された第１および第２の反射板２４１、２４２と、各ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの間を覆う状態に配置された第３および第４の反射板２４３、２４４を備えている。
【００３０】
第１および第２の反射板２４１、２４２は、各ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの前面開口２２２Ａ、２２２Ｂにおける配列方向の両端から、反射面がランプ本体２１Ａ、２１Ｂに向いた状態で光軸１ａ（１ｂ）に対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置されている。
【００３１】
第３および第４の反射板２４３、２４４は、各ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの前面開口２２２Ａ、２２２Ｂにおける第１および第２の反射板２４１、２４２が配置された端とは反対側の端から、反射面がランプ本体２１Ａ、２１Ｂとは反対側に向いた状態で光軸１ａ（１ｂ）に対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置されている。
【００３２】
このように構成された光源装置２では、各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂから３原色の色成分を含む第１の光束Ｗ１、および第２の光束Ｗ２が分離した状態で出射される。これらの光束Ｗ１、Ｗ２のうち、第１の光束Ｗ１の一部Ｗ１ａは、第１の反射板２４１によって内側に向かって直角に反射され、しかる後に、第３の反射板２４３によって再び直角に反射されて均一照明光学系３の側に出射される。第１の光束Ｗ１の残りの部分光束Ｗ１ｂは、導光部２４の影響を受けずにそのまま均一照明光学系３の側に出射される。一方、第２の光束Ｗ２は、その一部Ｗ２ａが第２の反射板２４２によって内側に向かって直角に反射され、しかる後に、第４の反射板２４４によって再び直角に反射されて均一照明光学系３の側に出射される。
【００３３】
ここで、第３および第４の反射板２４３、２４４によって各ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの間が覆われているので、これらの反射板２４３、２４４によって反射された光束成分Ｗ１ａ、Ｗ２ａは、第１および第２の光束Ｗ１、Ｗ２の間を相互に繋ぐ光束として均一照明光学系３に向かって出射されることになる。この結果、均一照明光学系３には、図１（Ｃ）に示すような相互に繋がった照明光Ｗが照射される。
【００３４】
このように本例の光源装置２においては、第１および第２の光源ランプ２０Ａ、２０Ｂから出射された各光束Ｗ１、Ｗ２の外側の部分を当該光束Ｗ１、Ｗ２から分離し、この分離された光束成分Ｗ１ａ、Ｗ２ａを光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの間から出射することにより、各光束Ｗ１、Ｗ２を相互に繋いだ状態にしてから均一照明光学系（被照射領域）３に向かって出射している。従って、第１および第２の光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの間にスペースがあっても、被照射領域の幅Ｗｔを狭くできる。従って、本例の光源装置２を投写型表示装置に用いれば、光の利用効率の低下を防いで明るい投写画像を得るためにＦナンバーの小さな大口径の投写レンズを使用しなくても良いので、投写型表示装置を廉価に構成することができる。また、被照射領域の幅Ｗｔが狭いので、ライトバルブに入射する光の集光角を小さく抑えることが可能である。従って、ライトバルブとして視野角依存性のある液晶ライトバルブを使用した場合でも、その視野角特性の影響を大きく受けることがなく、表示ムラ等のない高品位の画像が得られる投写型表示装置を構成できる。
【００３５】
（投写型表示装置）
上記構成の光源装置２を備えた投写型表示装置の例を説明する。この投写型表示装置は、光源装置２からの白色光束を、赤、緑、青の３色光束に分離し、これらの各色光束を液晶パネルから構成されるライトバルブを通して画像情報に対応させて変調し、変調した後の各色の変調光束を再合成して、投写レンズを介してスクリーン上に拡大表示する形式のものである。
【００３６】
図２には、本例の投写型表示装置の光学系を示してある。この図に示すように、投写型表示装置１は、本発明を適用した光源装置２と、均一照明光学素子であるインテグレータレンズ３１、３２および集光レンズ３３から構成される均一照明光学系３とを備えている。また、均一照明光学系３から出射される白色光束Ｗを赤、緑、青の各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂに分離する色分離光学系４と、各色光束を変調するライトバルブとしての３枚の液晶ライトバルブ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂと、変調された色光束を再合成する色合成光学系としてのプリズムユニット６と、合成された光束をスクリーン１０の表面に拡大投写する投写レンズユニット７を備えている。さらに、色分離光学系４によって分離された各色光束のうち、青色光束Ｂに対応する液晶ライトバルブ５Ｂに導く導光系８を備えている。
【００３７】
均一照明光学系３は、反射ミラー３４を備えており、この光源装置２からの照明光の中心光軸を直角に折り曲げるようにしている。この反射ミラー３４を挟み、インテグレータレンズ３１、３２が直交する状態に配置されている。インテグレータレンズ３２の出射面側には集光レンズ３３が配置されている。
【００３８】
光源装置２からの照明光Ｗは、このインテグレータレンズ３１を介してインテグレータレンズ３２を構成している各レンズの入射面上にそれぞれ２次光源像として投写され、インテグレータレンズ３２からの出射光を用いて被照射対象物が照射されることになる。
【００３９】
色分離光学系４は、青緑反射ダイクロイックミラー４１と、緑反射ダイクロイックミラー４２と、反射ミラー４３から構成されている。白色光束Ｗは、まず、青緑反射ダイクロイックミラー４１において、そこに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー４２の側に向かう。
【００４０】
赤色光束Ｒは、この青緑反射ダイクロイックミラー４１を通過して、後方の反射ミラー４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの出射部４４からプリズムユニット６の側に出射される。ミラー４１において反射された青および緑色の光束Ｂ、Ｇは、緑反射ダイクロイックミラー４２において、緑色光束Ｇのみが反射されて、緑色光束Ｇの出射部４５から色合成光学系の側に出射される。このミラー４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの出射部４６から導光系８の側に出射される。本例では、均一照明光学素子の白色光束Ｗの出射部から、色分離光学系４における各色光束の出射部４４、４５、４６までの距離が全て等しくなるように設定されている。
【００４１】
色分離光学系４の赤色、緑色光束Ｒ、Ｇの出射部４４、４５の出射側には、それぞれ集光レンズ５１、５２が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、これらの集光レンズ５１、５２に入射して平行化される。
【００４２】
このように平行化された赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは液晶ライトバルブ５Ｒ、５Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらのライトバルブは、不図示の駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光束の変調が行われる。このような駆動手段は公知の手段をそのまま使用することができる。一方、青色光束Ｂは、導光系８を介して対応する液晶ライトバルブ５Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。本例のライトバルブは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いることができる。
【００４３】
導光系８は、青色光束Ｂの出射部４６の出射側に配置した集光レンズ５４と、入射側反射ミラー８１と、出射側反射ミラー８２と、これら反射ミラーの間に配置した中間レンズ８３と、液晶パネル５Ｂの手前側に配置した集光レンズ５３とから構成される。各色光束の光路長、すなわち、光源装置２から各液晶パネルまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、この光束の光量損失が最も多くなる。しかし、導光系８を介在させることにより、光量損失を抑制できる。
【００４４】
次に、各液晶パネル５Ｒ、Ｇ、Ｂを通って変調された各色光束は、色合成光学系６に入射され、ここで再合成される。本例では、ダイクロイックプリズムからなるプリズムユニット６を用いて色合成光学系を構成してある。ここで、再合成されたカラー画像は、投写レンズユニット７を介して所定の位置にあるスクリーン１０の表面に拡大投写される。
【００４５】
このように構成した本例の投写型表示装置１においては、その光源として、本発明を適用した光源装置２を備えている。この光源装置２は、２つの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂを備えているので、一方の光源ランプが寿命などによって点灯しなくなっても、もう一方の光源ランプから照明光を得てスクリーン上に画像を表示することができる。このため、光源装置２を備えた投写型表示装置１によれば、ユーザに不快感を与えたり、光源装置を交換するために投影を一時中断しなければならないといった弊害を回避できる。
【００４６】
また、光源装置２は、双方の光源ランプ２０Ａ、２０Ｂが点灯している時でも、一方の光源ランプしか点灯していないときでも均一照明光学系３を介して液晶ライトバルブ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを均一な照明できる。従って、光源装置２を備えた投写型表示装置によれば、色ムラや照度ムラのない高品位な画像を拡大表示することができる。
【００４７】
さらに、光源装置２は、そこから得られる照明光Ｗの被照射領域の幅Ｗｔが狭いので、光源装置２を備えている投写型表示装置１によれば、光の利用効率の低下を防いで明るい投写画像を得るためにＦナンバーの小さな大口径の投写レンズを使用しなくても良い。このため、廉価な投写型表示装置を実現できる。また、被照射領域の幅Ｗｔが狭いので、液晶ライトバルブ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに入射する光の集光角は小さく、液晶ライトバルブ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの視野角特性の影響をほとんど受けない。このため、ライトバルブとして視野依存性のある液晶ライトバルブを使用した場合でも、スクリーン１０に投写された画像に表示ムラ等が発生するという事態を解消できる。
【００４８】
［実施の形態２］
図３には、実施の形態２に係る光源装置を示してある。この図に示す光源装置２Ａは、導光部の構成以外は実施の形態１の光源装置２と同一である。このため、対応する部分には同一の符号を付して、それらの説明は省略する。
【００４９】
図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、光源装置２Ａにおける導光部２４Ａは、第２の光束Ｗ２の一部を光束Ｗ２から分離して、第１および第２の光束Ｗ１、Ｗ２の間を繋ぐ光束として出射するように形成されている。導光部２４Ａは、同形状の２枚の反射板２４５、２４６を所定の位置に配置することによって構成されている。
【００５０】
導光部２４Ａは、第２の光束Ｗ２の一部Ｗ２ａを光束Ｗ２とは異なる方向に反射分離する反射板２４５と、この反射板２４５で分離された光束成分Ｗ２ａが導かれ、この光束成分Ｗ２ａを第１および第２の光束Ｗ１、Ｗ２の間を繋ぐ光束として光軸１ａ（１ｂ）の方向に反射する反射板２４６を備えている。
【００５１】
反射板２４５は、ランプリフレクタ２２Ｂの前面開口２２２Ｂにおける外側の端から、反射面がランプ本体２１Ｂに向いた状態で光軸１ａ（１ｂ）に対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置されている。この反射板２４５は、光源装置２を出射側から見た場合、図３（Ｂ）に示すように、ランプリフレクタ２２Ｂの前面開口２２Ｂの約半分を覆っている。
【００５２】
反射板２４６は、ランプリフレクタ２２Ｂの前面開口２２２Ｂにおける内側の端から、反射面がランプ本体２１Ｂに向いた状態で光軸１ａ（１ｂ）に対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置されている。この反射板２４６は、光源装置２を出射側から見た場合、図３（Ｂ）に示すように、ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの間を覆っている。
【００５３】
本例の光源装置２Ａでは、各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂからの第１および第２の光束Ｗ１、Ｗ２のうち、第１の光束Ｗ１は反射板２４５、２４６に何ら規制されずにそのまま均一照明光学系３の側に出射される。一方、第２の光束Ｗ２の約半分の光束成分Ｗ２ａは、反射板２４５によって直角に折り曲げられ、しかる後に、反射板２４６によって再び直角に折り曲げられてから均一照明光学系３に向けて出射される。
【００５４】
本例の光源装置２Ａにおいては、反射板２４６によってランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの間が覆われている。従って、反射板２４６によって反射された光束成分Ｗ２ａは、第１および第２の光束Ｗ１、Ｗ２の間を繋ぐ光束、すなわち、光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの間の無駄なスペースから均一照明光学系３に向かって出射されることになる。従って、図３（Ｃ）に示すように、本例の光源装置２Ａにおいても、各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの間にスペースがあっても、当該光源装置２Ａから得られる照明光Ｗの被照射領域の幅Ｗｔを狭くできる。このため、実施の形態１の光源装置２と同様な効果を得ることができる。これに加えて、本例の光源装置２Ａでは、２枚の反射板２４５、２４６から導光部２４Ａが構成されているので、光源装置のコストダウンも図ることができる。
【００５５】
［実施の形態３］
図４には、実施の形態３に係る光源装置を示してある。この図に示す光源装置２Ｂは、導光部の構成以外は実施の形態１の光源装置２と同一である。このため、対応する部分には同一の符号を付して、それらの説明は省略する。
【００５６】
図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、光源装置２Ｂにおける導光部２４Ｂは、第２の光束Ｗ２を第１および第２の光束成分Ｗ２ａ、Ｗ２ｂに分離し、これら第１および第２の光束成分Ｗ２ａ、Ｗ２ｂを、第１の光束Ｗ１に対し左右対称の位置で繋がった光束として出射させるように構成されている。
【００５７】
導光部２４Ｂは、第２の光束Ｗ２の一部を光軸１ｂの方向とは異なる方向に反射分離する反射板２４７と、この反射板２４７で分離された光束成分Ｗ２ａが導かれ、この光束成分Ｗ２ａを第１の光束Ｗ１の一方の端に繋がった光束として光軸１ａ（１ｂ）の方向に反射する反射板２４８と、第２の光束Ｗ２の残りの光束成分Ｗ２ｂが導かれ、この光束成分Ｗ２ｂを第１の光束Ｗ１の他方の端に繋がった光束として光軸１ａ（１ｂ）の方向に反射する反射板２４９を備えている。
【００５８】
反射板２４７は、ランプリフレクタ２２Ｂの前面開口２２２Ｂにおける外側の端から前方に離れて配置されている。また、反射板２４７は、反射面がランプ本体２１Ｂの側に向いた状態で光軸１ａ（１ｂ）に対して４５度傾斜した方向に延びた状態で配置されている。この反射板２４７によってランプリフレクタ２２Ｂの前面開口２２２Ｂは約半分の部分が覆われている状態にある。
【００５９】
反射板２４８は、ランプリフレクタ２２Ｂの前面開口２２２Ｂの中央から光軸１ａ（１ｂ）に対して４５度傾斜した方向に延びた状態で配置されている。また、反射板２４８は、反射板２４７によって覆われていないランプリフレクタ２２Ｂの前面開口２２２Ｂの残りの部分と、ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの間を覆う状態で配置されている。この反射板２４８の表裏面は共に反射面が構成されている。
【００６０】
反射板２４９は、ランプリフレクタ２２Ａの前面開口２２２Ａにおける外側の端から、反射面がランプ本体２１Ａとは反対側に向いた状態で光軸１ａ（１ｂ）に対して４５度傾斜した方向に延びた状態で配置されている。
【００６１】
本例の光源装置２Ｂでは、各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂからの第１および第２の光束Ｗ１、Ｗ２のうち、第１の光束Ｗ１は、反射板２４７、２４８、２４９に何ら規制されずにそのまま均一照明光学系３に向けて出射される。一方、第２の光束Ｗ２は、反射板２４７によって約半分の光束成分Ｗ２ａが内側に向かって直角に折り曲げられ、残りの光束成分Ｗ２ｂが反射板２４８の表面（ランプ本体２１ｂに向いている面）よって内側に向かって直角に反射される。反射板２４７で反射された光束成分Ｗ２ａは、反射板２４８の裏面（ランプ本体２１ｂに向いている面とは反対側の面）によって再び直角に反射されて均一照明光学系３に向けて出射される。この場合、反射板２４８によって第１および第２の光束Ｗ１、Ｗ２の間が覆われているので、光束成分Ｗ２ａは、第１の光束Ｗ１と図面に向かって右側において繋がった状態で均一照明光学系３の側に出射されることになる。一方、反射板２４８の表面で反射された光束成分Ｗ２ｂは、第１の光束Ｗ１を横切った後に反射板２４９によって直角に折り曲げられて均一照明光学系３に向けて出射される。この場合、反射板２４９がランプリフレクタ２２Ａの開口２２２Ａの端に取り付けられているので、光束成分Ｗ２ｂは、第１の光束Ｗ１と図面に向かって左側において繋がった状態で均一照明光学系３の側に出射されることになる。従って、図４（Ｃ）に示すように、本例の光源装置２Ｂにおいても、各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの間にスペースがあっても被照射領域の幅Ｗｔを狭くできる。これにより、実施の形態１の光源装置２と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
これに加えて、本例の光源装置２Ｂでは、次のような効果を得ることができる。すなわち、本例の光源装置２Ｂでは、第２の光束Ｗ２を半分に分離し、この分離した光束成分Ｗ２ａ、Ｗ２ｂを第１の光束Ｗ１に対して左右対称の位置でそれぞれ繋いでいるので、一方の光源ランプが点灯しなくなっても、被照射部の中心部分に対して左右対称の照明光Ｗを得ることができる。従って、本例の光源装置２Ｂを均一照明光学系を備えた投写型表示装置の光源として用いた場合には、一方の光源ランプが点灯しなくなっても、液晶ライトバルブを照明する光にムラが生じ難くなり、スクリーン上の投写画像にもムラが生じ難くなるという利点がある。
【００６３】
［実施の形態４］
図５には、実施の形態４に係る光源装置を示してある。この図に示す光源装置２Ａは、実施の形態１の光源装置２とほぼ同一であるため、この対応する部分には同一符号を付して、それらの説明は省略する。
【００６４】
図５（Ａ）に示すように、光源装置２Ｃでは、第１の光源ランプ２０Ａおよび第２の光源ランプ２０Ｂは、互いの光軸１ａ、１ｂが直交するように配置されている。また、本例の光源装置２Ｃにおいて導光部２４Ｃは、第２の光束Ｗ２を、第１の光束Ｗ１を取り囲む状態で第１の光束Ｗ１に繋がった状態で出射させるように構成されている。導光部２４Ｃは、第２の光束Ｗ２をその光軸１ｂに直交する断面が円環形状をした光束Ｗ２’の状態にする導光素子２５と、この導光素子２５によって形成された円環形状の光束Ｗ２’を、第１の光束Ｗ１を囲む状態となるように第１の光束Ｗ１の光軸１ａの方向に導く反射板２６を備えている。
【００６５】
導光素子２５は、ランプリフレクタ２２Ｂの前面開口２２２Ｂの縁全体から光軸１ｂの方向に向かって伸びる筒状部２５２を備えている。この筒状部２５２は、図５（Ｂ）に示すように、光軸１ｂの方向に向かって広角になり、その角度は光軸１ｂに対してほぼ４５度傾斜した角度に設定されている。筒状部２５２の内周面は、アルミ蒸着等により反射面とされ、この筒状部２５２の内部にはアルミ蒸着などにより反射面とされた外壁を備えた円錐状の反射部２５１が設けられている。従って、第２の光源ランプ２０Ｂからの第２の光束Ｗ２は、筒状部２５２と反射部２５１によって強制的に断面が円環形状の光束Ｗ２’に整形され出射される。
【００６６】
反射板２６は、第１の光源ランプ２０Ａの前方に、反射面２６２がランプ本体２１Ａとは反対側を向いた状態で光軸１ａに対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置されている。図５（Ｃ）に詳しく示すように、反射板２６は、平板状であって、その中央部分に第１の光束Ｗ１が透過する透過部２６１が形成されている。この透過部２６１は、貫通孔やガラス等の光が透過できる透明材によって形成される。
【００６７】
このような光源装置２Ｃでは、第１の光源ランプ２０Ａからの第１の光束Ｗ１は、反射板２６の透過部２６１をそのまま透過してインテグレータレンズに照射される。一方、第２の光源ランプ２０Ａからの第２の光束Ｗ２は、導光素子２５によって断面が円環形状の光束Ｗ２’に整形され、しかる後に、反射板２６によって直角に反射されてインテグレータレンズに照射される。
【００６８】
ここで、本例では、導光素子２５から出射された円環形状の光束Ｗ２’が反射板２６の透過部２６１に対して外接するように導光素子２５および反射板２６を位置させてある。このため、図５（Ｄ）に示すように、反射板２６からは、第１の光束Ｗ１に対して第２の光束Ｗ２が同心円状に囲む状態の照明光Ｗがインテグレータレンズに向かって出射されることになる。従って、本例の光源装置２Ｃにおいても、照明光Ｗの被照射領域の幅Ｗｔを狭くできる。これにより、実施の形態１の光源装置２と同様な効果を得ることができる。
【００６９】
これに加えて、本例の光源装置２Ｃでは、第１および第２の光源ランプ２０Ａ、２０Ｂが共に点灯しているときにはほぼ円形断面の照明光Ｗを得ることができるので、本例の光源装置２Ｃを投写型表示装置の光源として用いれば、投写レンズへののみこみ効率が高くなり、より明るい画像を得ることができる。また、一方の光源ランプが点灯しなくなっても、被照射部の中心部分に対して左右対称の出射光を得ることができるので、均一照明光学系を用いた投写型表示装置の光源として用いた場合には、ライトバルブを照明する光にムラが生じ難くなり、したがって、投写画像にムラが生じ難くなるという利点も併せ持っている。
【００７０】
［実施の形態５］
図６には、実施の形態５に係る光源装置を示してある。なお、この図に示す光源装置においても実施の形態１の光源装置２と共通する部分には同一の符号を付して、それらの説明は省略する。
【００７１】
図６に示すように、本例の光源装置２Ｄは、互いの光軸１ａ、１ｂが直交するように配置された第１と光源ランプ２０Ａおよび第２の光源ランプ２０Ｂと、各ランプリフレクタ２２Ａ、２２Ｂの開口２２２Ａ、２２２Ｂに近接して配置されたインテグレータレンズ３５Ａ、３５Ｂと、ランプリフレクタ２２Ａの側に設けられたインテグレータレンズ３５Ａの光出射面の側に配置された反射板２５０を有している。また、反射板２５０を挟んでインテグレータレンズ３５Ａに直交するように配置されたインテグレータレンズ３２と、このインテグレータレンズ３６の光出射面の側に設けられた集光レンズ３３を備えており、インテグレータレンズ３２、３５Ａ、３５Ｂおよび集光レンズ３３によって均一照明光学系が構成されている。
【００７２】
本例の反射板２５０は、反射面がランプ本体２１Ａに向いた状態で第１の光源ランプ２０Ａの光軸１ａに対して４５度傾斜した方向に延びる状態で配置されている。また、反射板２５０の前端部は第２の光束Ｗ２にほぼ接する位置まで伸びている。このため、インテグレータレンズ３５Ａを通過した第１の光源ランプ２０Ａからの第１の光束Ｗ１は、第２の光源ランプ２０Ｂからの第２の光束Ｗ２に繋がった状態でインテグレータレンズ３２の側に出射されることになる。この結果、図６（Ｂ）に示すように、本例の光源装置２Ｄにおいても、各光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの間にスペースがあっても照明光Ｗの被照射領域の幅Ｗｔを狭くできる。これにより、実施の形態１の光源装置２と同様な効果が得られる。
【００７３】
また、本例の光源装置２Ｄにおいては、それぞれの光源ランプ２０Ａ、２０Ｂの直後に配置されたインテグレータレンズ３５Ａ、３５Ｂ、および出射側に配置されたインテグレータレンズ３２、集光レンズ３３が備えられている。すなわち、光源装置２Ｄに均一照明光学系３が構成されている。従って、光源装置２Ｄを投写型表示装置の光源として使用すれば、均一照明光学系を別途設ける必要がないので、投写型表示装置の小型化およびコストダウンを図れるという効果も得られる。
【００７４】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態においては、投写型表示装置の例として、投写型表示装置に図１に示した実施の形態１に係る光源装置を採用した投写型表示装置１（図２）のみを説明したが、同様に、他の実施の形態に係る光源装置を投写型表示装置に適用することも勿論可能である。
【００７５】
また、投写型表示装置１は、透過型のライトバルブを備えた投写型表示装置であるが、本発明の光源装置は、反射型のライトバルブを備えた投写型表示装置にも適用可能である。
【００７６】
さらに、投写型表示装置１は投写面を観察する側から投写を行う前面投写型表示装置であるが、本発明の光源装置は投写面を観察する側とは反対の方向から投写を行う背面投写型表示装置にも適用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光源装置およびこの光源装置を備えた投写型表示装置では、複数の光源ランプから出射された分離した状態の光束を導光手段によって相互に繋ぐことによって、第１および第２の光源ランプの間にスペースがあっても被照射領域の幅が狭くなるようにしている。このため、光の利用効率を上げて明るい投写画像を得るためにＦナンバーの小さな大口径の投写レンズを用いる必要がなく、また、ライトバルブに入射する光の集光角を小さく抑えることができる。従って、表示ムラ等がなく、明るい高品位の画像を投写可能な小型で廉価な投写型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施の形態１に係る光源装置の概略構成図、（Ｂ）は、この光源装置を出射側から見た時の平面図、（Ｃ）は、この光源装置から得られる照明光の断面形状を示す説明図である。
【図２】図１に示す光源装置を光源として備えた投写型表示装置の光学系の概略構成図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の実施の形態２に係る光源装置の概略構成図、（Ｂ）は、この光源装置を出射側から見た時の平面図、（Ｃ）は、この光源装置から得られる照明光の断面形状を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の実施の形態３に係る光源装置の概略構成図、（Ｂ）は、この光源装置を出射側から見た時の平面図、（Ｃ）は、この光源装置から得られる照明光の断面形状を示す説明図である。
【図５】（Ａ）は、本発明の実施の形態４に係る光源装置の概略構成図、（Ｂ）は、導光素子を示す斜視図、（Ｃ）は、反射板を示す斜視図、（Ｄ）は、この光源装置から得られる照明光の断面形状を示す説明図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の実施の形態５に係る光源装置の概略構成図、（Ｂ）は、この光源装置から得られる照明光の断面形状を示す説明図である。
【図７】（Ａ）は、本出願人が提案している複数の光源ランプを備えた光源装置の概略構成図、（Ｂ）は、この光源装置から得られる照明光の断面形状を示す説明図である。
【図８】（Ａ）は、投写レンズに照射される光の様子を模式的に示す説明図、（Ｂ）は、光の発散角と投写距離の関係を模式的に示す説明図である。
【図９】（Ａ）は、２つのランプの間にスペースがない場合にライトバルブに照明される光を模式的に示す説明図、（Ｂ）は、２のランプの間にスペースがある場合にライトバルブに照明される光を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 光軸
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２００ 光源装置
２０Ａ，２０Ｂ 光源ランプ
２１Ａ，２１Ｂ ランプ本体
２２Ａ，２２Ｂ ランプリフレクタ
２２１Ａ，２２１Ｂ 反射面
２２２Ａ，２２２Ｂ 開口
２３ ランプハウジング
２３１Ａ，２３１Ｂ ランプ組み付け室
２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ 導光部
２４１，２４２，２４３，２４４ 反射板
２４５，２４６ 反射板
２４７，２４８，２４９ 反射板
２５０ 反射板
２５ 導光素子
２５１ 反射部
２５２ 筒状部
２６ 反射板
２６１ 透過部
２６２ 反射部
３，３００ 均一照明光学系
３１，３２ インテグレータレンズ
３３ 集光レンズ
３４ 反射ミラー
３５Ａ，３５Ｂ インテグレータレンズ
４ 色分離光学系
４１ 青緑反射ダイクロイックミラー
４２ 緑反射ダイクロイックミラー
４３ 反射ミラー
４４，４５，４６ 出射部
５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ 液晶ライトバルブ
５１，５２，５３，５４ 集光レンズ
６ プリズムユニット
７ 投写レンズユニット
７１ 投写レンズ
８ 導光系
８１ 入射側反射ミラー
８２ 出射側反射ミラー
１０ スクリーン

Claims (4)

1. 第１の光束を出射する第１の光源ランプと、第２の光束を出射する第２の光源ランプとを有し、これら第１および第２の光源ランプは、それぞれ、ランプ本体と、当該ランプ本体からの発散光を反射して前面開口から前記第１あるいは第２の光束として出射する反射鏡とを備えた構成となっている光源装置において、
   前記第１および第２の光源ランプは、それぞれの光軸が平行となるように配列されており、
   相互に離れた位置にある各光源ランプの前記前面開口から分離した状態で出射された前記第１および第２の光束を受け取り、これらの光束を相互に繋がった光束の状態で同一方向に出射する導光手段を有し、
   前記導光手段は、前記第１および第２の光束のそれぞれの一部を、これらの光束から分離して、これら第１および第２の光束の間を繋ぐ光束として出射するものであり、
   前記第１および第２の光源ランプは、それぞれの前面開口が光軸に直交する同一平面上に位置するように配列されており、
   前記導光手段は、前記第１および第２の光源ランプの前記前面開口の一部を覆う状態に配置した第１および第２の反射板と、前記第１および第２の光源ランプの前記前面開口の間を覆う状態に配置した第３および第４の反射板とを備え、
   前記第１および第２の反射板は、前記１および第２の光源ランプの前記前面開口における配列方向の両端から、反射面がランプ本体に向いた状態で光軸に対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置されており、前記第３および第４の反射板は、前記前面開口における反対側の端から、反射面がランプ本体とは反対側に向いた状態で光軸に対して４５度傾斜した方向に延びた状態に配置されており、
   前記第１および第２の光束の一部の光束は、前記第１および第２の反射板で反射されて前記第３および第４の反射板に導かれ、これら第３および第４の反射板によって、前記第１および第２の光束の間を相互に繋ぐ光束として光軸方向に出射されることを特徴とする光源装置。
2. 第１の光束を出射する第１の光源ランプと、第２の光束を出射する第２の光源ランプとを有し、これら第１および第２の光源ランプは、それぞれ、ランプ本体と、当該ランプ本体からの発散光を反射して前面開口から前記第１あるいは第２の光束として出射する反射鏡とを備えた構成となっている光源装置において、
   前記第１および第２の光源ランプは、それぞれの光軸が平行となるように配列されており、
   相互に離れた位置にある各光源ランプの前記前面開口から分離した状態で出射された前記第１および第２の光束を受け取り、これらの光束を相互に繋がった光束の状態で同一方向に出射する導光手段を有し、
   前記導光手段は、前記第１の光束の一部を当該光束から分離して、この分離された光束を前記第１および第２の光束の間を繋ぐ光束として出射するものであり、
   前記導光手段は、前記第１の光束の一部を当該第１の光束の出射方向とは異なる方向に反射分離する第１の反射板と、当該第１の反射板で分離された光束成分が導かれ、当該光束成分を前記第１および第２の光束の間を繋ぐ光束として光軸方向に出射する第２の反射板とを備えていることを特徴とする光源装置。
3. 第１の光束を出射する第１の光源ランプと、第２の光束を出射する第２の光源ランプとを有し、これら第１および第２の光源ランプは、それぞれ、ランプ本体と、当該ランプ本体からの発散光を反射して前面開口から前記第１あるいは第２の光束として出射する反射鏡とを備えた構成となっている光源装置において、
   前記第１および第２の光源ランプは、それぞれの光軸が平行となるように配列されており、
   相互に離れた位置にある各光源ランプの前記前面開口から分離した状態で出射された前記第１および第２の光束を受け取り、これらの光束を相互に繋がった光束の状態で同一方向に出射する導光手段を有し、
   前記導光手段は、前記第１の光束を第１および第２の光束成分に分離し、これら第１および第２の光束成分を、前記第２の光束に対し左右対称の位置で繋がった光束として出射するものであり、
   前記第１の光束の一部をその出射方向とは異なる方向に反射分離する第１の反射板と、当該第１の反射板で分離された光束成分が導かれ、当該光束成分を前記第２の光束の一方の端に繋がった光束として前記第２の光束の出射方向に反射する第２の反射板と、前記第１の光束の残りの光束成分をその出射方向とは異なる方向に反射分離する第３の反射板と、当該第３の反射板で反射された光束成分が導かれ、当該光束成分を前記第２の光束の他方の端に繋がった光束として前記第２の光束の出射方向に反射する第４の反射板とを備えていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１乃至３のうちの何れかの項に記載の光源装置と、当該光源装置から出射される光束に対して画像情報に対応した変調を施す変調手段と、当該変調手段によって変調された後の変調光束を投写面上に拡大投写する投写手段とを有し、前記光源装置と前記変調手段の間の光路上には均一照明光学系が配置されていることを特徴とする投写型表示装置。

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