JP3847927B2 - 発光管及びそれを用いた光源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光管及びそれを用いた光源装置に関し、発光部からの光束の有効利用を図った、例えば液晶プロジェクターやオーバーヘッドプロジェクター等の照明装置や投影装置等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より液晶プロジェクター等の光源装置はメタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の発光管が用いられている。
【０００３】
図１６は従来の液晶プロジェクターに用いられている発光管の要部概略図である。同図において２１０は発光管である。２０２はアーク棒であり、２つのアーク棒２０２の間隔の中心が発光中心２０２ａとなっている。２１０ａは球体部であり、２１０ｃは球体部２１０ａ外壁２１０ｄのの球心である。球心２１０ｃに発光中心２０２ａが位置するようにしている。２１０ｂは球体部２１０ａの内壁である。
【０００４】
同図において発光中心２０２ａから放射した光束は内壁２１０ｂを介し、球体部２１０ａより射出している。このとき発光管２１０から射出する光束の配光角度は図１５に示すように広く、かつ発光管２１０の矢印２０３に示す長手方向に対して垂直な方向に約５０度の対称な配光分布を持っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１６に示すように対称な配光特性を有する発光管２１０を、図１７に示すように集光反射鏡として、例えば楕円鏡２１１と組み合わせて使用する場合、発光管２１０から発せられる光をなるべく多く用いるようとすると、楕円鏡２１１の形状は同図に示すように、楕円２１１の第１焦点Ｆ１の小さいものを組み合わせなければならない。その結果、結像倍率の大きい楕円鏡となってしまい、照明光の入射開口が小さく、小さな光源像を必要とする場合には照明効率を向上させるのが難しいという問題点があった。
【０００６】
特に、発光管２１０の長手方向に対して垂直な方向に対して５０度以上の光は、発光管２１０の内壁で全反射を繰り返し発光管の端面から射出されてしまう。つまり、発光管の長手方向に対して垂直な方向に５０度以上の光は、楕円鏡２１１の反射面に射出されないので無駄な光となってしまう。
【０００７】
又、図１６に示すように対称な配光特性を有する発光管２１０を図１８に示すように集光反射鏡として、例えば、放物面鏡２１２と組み合わせて使用する場合、発光管から発せられる光を、なるべく多く用いるようとすると、放物面鏡の形状は同図に示すように、放物面鏡２１２の焦点Ｆの短いものを組み合わせなければならない。その結果として放物面鏡２１２から反射される光の平行度が悪くなるという問題があった。
【０００８】
特に、放物面鏡２１２の光軸Ａの近くの反射面では、発光中心２０２ａを見込む角度が大きくなり、射出される光束の平行度が悪化するという問題点があった。特に図１６の楕円鏡の場合と同様に、発光管２１０の長手方向に対して垂直な方向に対して５０度以上の光は、発光管２１０の内壁で全反射を繰り返し発光管の端面から射出されてしまう。つまり、発光管の長手方向に対して垂直な方向に５０度以上の光は、放物面鏡２１２の反射面に射出されないので無駄な光となってしまう。
【０００９】
本発明は、発光管を構成する球体部の形状や球体部と発光中心との位置関係等を適切に設定することにより発光管から放射される光束の利用効率を高めた各種のプロジェクターに好適な発光管及びそれを用いた光源装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の発光管は、透明な材質より成る球体部の外壁の中心又はその近傍を含み、該球体部の内壁で囲まれた空間内に発光部の発光中心が位置し、該発光部からの光束を該球体部を介して所定方向に放射する発光管において、該外壁の中心と該内壁の中心、そして発光中心のうちの少なくとも２つの中心は互いにずれて構成されており、該球体部の外壁の曲率半径に比べて内壁の曲率半径の方が大きいことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記球体部は前記発光部からの光束を偏向させる偏向作用を有していることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明の発光管は、透明な材質より成る球体部の外壁の中心又はその近傍を含み、該球体部の内壁で囲まれた空間内に発光部の発光中心が位置し、該発光部からの光束を該球体部を介して所定方向に放射する発光管において、該球体部の外壁と内壁の曲率半径を各々Ｒａ，Ｒｂ、該発光中心から内壁までの距離をＤ２、該発光管を保持する棒状部の半径をＤ３としたとき
Ｄ２＜Ｒｂ
１．５×Ｄ３＜Ｒａ
なる条件を満足し、該球体部の外壁の中心と該球体部の内壁の中心、そして発光中心のうちの少なくとも２つの中心は互いにずれて構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明の光源装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する反射鏡を有していることを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明の光源装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する回転対称な反射面から成る回転反射鏡を有していることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明の光源装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する断面が円錐曲線で表せられる回転反射鏡を有していることを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項５又は６の発明において、前記回転対称な反射鏡の第１焦点と該発光管の発光中心の虚像を一致させるよう該回転反射鏡を配置したことを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項５、６又７の発明において、前記円錐曲線の第２焦点は回転反射鏡の回転軸上に位置することを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明の照明装置は、請求項４から８のいずれか１項記載の光源装置からの光束で被照射面を照明していることを特徴としている。
【００１９】
請求項１０の発明の撮影装置は、請求項４から８のいずれか１項記載の光源装置からの光束で照明した投影物体を所定面上に投影していることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の発光管の実施形態１の要部断面図である。同図において１は発光管である。２はアーク棒であり、２つのアーク棒２で挟まれる間隔（発光部）の中心が発光中心２ａとなっている。発光管１の球体部１ａの外壁の中心１ｃに対して発光中心２ａが発光管１の矢印ＡＳで示す中心軸となる長手方向（アーク棒２方向で照明装置に用いるときは光学系の光軸方向）にずれるように構成している。球体部１ａの外壁１ｄの中心１ｃと内壁１ｂの中心は略一致している。
【００２３】
本実施形態では以上のような構成により発光管１から放射される光束の配光分布を偏らせている。同図では基準軸ＡＸに対して、一方が３２°、他方が６９°の配光分布となっている。
【００２４】
尚、本実施形態では球体部１ａの外壁１ｄの中心１ｃと内壁１ｂの中心、そして発光中心２ａのうち、少なくとも２つの中心が互いにずれていれば良く、その組み合わせは任意である。
【００２５】
図２は本発明の発光管の実施形態２の要部概略図である。本実施形態の発光管３は２つアーク棒２の間隔の中心（発光中心）２ａおよび発光管３の内壁３ｂが、発光管３の球体部３ａの外壁３ｄの中心３ｃに対し発光管３の矢印ＡＳで示す長手方向にずれて配置されている。発光中心２ａは内壁３ｂの略中心に位置している。
【００２６】
発光中心２ａおよび発光管３の内壁３ｂを球体部３ａの外壁３ｄの中心３ｃよりずらして配置することにより、発光管３より放射される光束の配光分布をさらに偏らせている。
【００２７】
図３は本発明の発光管の実施形態３の要部概略図である。本実施形態の発光管４は２つのアーク棒２の間隔の中心（発光中心）２ａが、発光管４の球体部４ａの外壁４ｄの中心４ｃに対し、発光管４の矢印ＡＳで示す長手方向にずれて配置している。
【００２８】
また、断面図における内壁４ｂの曲率半径を図１の内壁１ｂに比べて大きくし、球体部４ａの外壁４ｄの曲率半径より大きくすることにより、内壁４ｂと球体部４ａの外壁４ｄとで形成される部材（球体部４ａ）が集光効果をもつようにしている。つまり、球体部４ａの内壁４ｂの内側はラグビーボウル状の空間を形成している。このように発光中心２ａを球体部４ａの外壁の中心４ｃからずらし、かつ球体部４ａに集光効果をもたせることにより、発光部２ａから放射した光束の集光性をより高め、配光分布を適切に偏らせている。
【００２９】
尚、球体部４ａの外壁の中心４ｃと内壁４ｂの中心は略一致している。本実施形態では基準軸ＡＸに対して、一方が２２°，他方が５６°の配光分布となっている。
【００３０】
図４は本発明の発光管の実施形態４の要部概略図である。本実施形態の発光管５は２つのアーク棒２の間隔の中心（発光中心）２ａが、発光管５の球体部５ａの外壁の中心５ｃに対し、発光管５の矢印ＡＳで示す長手方向にずれて配置されている。また、断面図における内壁５ｂの曲率半径を図１の内壁１ｂに比べて大きくし、球体部５ａの外壁５ｄの曲率半径より大きくすることにより、図３の実施形態３と同様に球体部５ａに集光効果をもたせるとともに、内壁５ｂを球体部５ａの外壁の中心５ｃに対してずらして形成している。
【００３１】
つまり、球体部５ａの内壁５ｂの内側は、ラグビーボウル状の空間が球体部の外壁５ｄの中心５ｃにたいしてずれて形成している。このように発光中心２ａを球体部５ａの外壁５ｄの中心５ｃからずらし、かつ球体部５ａに集光効果をもたせることにより、発光中心２ａから放射した光束の集光性を高め、さらに配光分布を偏らせている。
【００３２】
尚、内壁５ｂの中心と発光中心２ａとは略一致している。本実施形態では基準軸ＡＸに対し、一方が１３°，他方が６９°の配光分布となっている。
【００３３】
図５は本発明の発光管の実施形態５の要部概略図である。本実施形態の発光管６は２つのアーク棒２の間隔の中心（発光中心）２ａを発光管６の球体部６ａの外壁６ｄの中心６ｃと一致させている。そして発光管６の内壁６ｂを発光管６の球体部６ａの外壁６ｄの中心６ｃに対し発光管６の矢印ＡＳで示す長手方向にずれて配置している。
【００３４】
このように発光管６の内壁６ｂをずらすだけで、発光管６から放射される光束の配光分布を偏らせている。本実施形態では基準軸ＡＸに対し、一方が４０°，他方が６６°の配光分布となっている。
【００３５】
図６は本発明の発光管を用いた光源装置の実施形態１の要部概略図である。本実施形態は図２に示す発光管３を従来公知の楕円鏡８の一部に適用した場合を示している。楕円鏡８の第１焦点Ｆ１又はその近傍発光管３の発光中心２ａが位置するようにしている。又、発光管３の中心軸は光源装置の光軸と一致している。８ｆ，８ｃは楕円鏡８の最外反射部と最内反射部である。発光管３の発光中心２ａから放射した光束は、楕円鏡８の反射面で反射し、第２焦点Ｆ２に集光している。
【００３６】
第２焦点Ｆ２に集光した光束は、その後拡がり、例えば照明装置を構成する光学系に入射して、被照射面を照明する光束として使用されている。楕円鏡８の反射面の最大径を８０ｍｍ程度としたとき、第１焦点Ｆ１は端面８ａより２１ｍｍ、第２焦点Ｆ２は端面８ａより１０９ｍｍである。
【００３７】
本実施形態では図１７に示した従来の楕円鏡を用いた光源装置に対し、第１焦点Ｆ１の長い楕円鏡を用いることができるので集光効率を向上することができる。
【００３８】
又、図１７に示した従来の楕円鏡の第１焦点Ｆ１；１４ｍｍ、第２焦点Ｆ２；１０９ｍｍに対し、楕円鏡の近軸倍率を３分の２に小さくすることができ、結果として第２焦点位置Ｆ２における２次光源像の大きさを小さくすることができる。この結果、光束の利用効率を高めることができる等の特徴がある。
【００３９】
図７は本発明の発光管を用いた光源装置の実施形態２の要部概略図である。本実施形態は図２に示す発光管３を従来公知の放物面鏡９の一部に適用した場合を示している。
【００４０】
本実施形態では焦点距離の長い放物面鏡９を用いることによって、放物面鏡９で反射し射出する光束の平行度を良くしている。９ｆ，９ｃは放物面鏡９の最外反射部と最内反射部である。放物面鏡９の反射面の最大径は８０ｍｍ程度としたとき、焦点距離Ｆは端部９ａより１５ｍｍである。
【００４１】
本実施形態では図１８に示した従来の放物面鏡の焦点Ｆ；７．５ｍｍに対し放物面鏡の焦点距離を２倍に大きくすることができ、結果として放物面鏡で反射される光の平行度を２分の１に小さくすることができる。
【００４２】
尚、図６，図７の光源装置で用いている反射鏡は球面や非球面、そして楕円鏡の放物面鏡に近似した微小平面の集合体であっても良い。
【００４３】
図８は本発明の発光管の実施形態６の要部概略図である。同図において１は発光管、２はアーク棒であり、２つのアーク棒の間隔が発光し、その中心が発光中心２ａとなっている。
【００４４】
発光管１の球体部１ａの外壁１ｄの中心１ｃと発光中心２ａとは略一致している。１ｂは球体部１ａの内壁である。球体部１ａの外側（外壁）１ｄの面と内壁１ｂの面との曲率半径を適切に設定し、双方の面で形成される光学部材（ガラス体）１ｅに発光中心２ａから放射される光束を集光する集光作用を持たせている。
【００４５】
次に本実施形態の発光管１の具体的な形状について説明する。図８では発光管１の球体部１ａの外径の面１ｄの曲率半径Ｒａを４ｍｍ、内壁１ｂの面の曲率半径Ｒｂが６ｍｍ、光学部材１ｅのガラス厚Ｄ１は２ｍｍ 、球体部１ａの内壁１ｂと球体部１ａの外壁の中心１ｃの距離Ｄ２は２ｍｍ、発光管１のガラスの材質の屈折率が１．５、２つのアーク棒２の間隔は１．４ｍｍ、棒状部２ｃの半径Ｄ３が１．２５ｍｍの場合を示している。
【００４６】
球体部１ａの外壁の中心１ｃは発光管の発光中心２ａと一致している。内壁１ｂの曲率半径Ｒｂを球体部１ａの外壁の中心１ｃと内壁１ｂの間隔Ｄ２より大きくすることにより球体部１ａのガラス体１ｅに集光効果をもたせている。球体部１ａの内壁１ｂの内側はラグビーボウル状の空間が形成されている。図８の形状では発光管１の発光中心２ａから発せられる放射角７０度の光を放射角５０度に集光している。
【００４７】
このように、本発明の発光管１では発光中心２ａから発せられる光のほとんどを５０度以内に集光している。このとき発光管１のみかけの発光中心は点２ｂに移動し、点２ｂに発光中心２ａの虚像ができている。
【００４８】
本実施形態では
発光管１の球体部１ａの外径１ｄの曲率半径をＲａ，
発光管１の球体部１ａの内壁１ｂの曲率半径をＲｂ，
発光中心２ａと発光管１の内壁の頂点までの距離をＤ２，
発光管１の棒状部２ｃの半径をＤ３
としたとき
Ｄ２＜Ｒｂ ‥‥‥（１）
１．５×Ｄ３＜Ｒａ ‥‥‥（２）
となるようにしている。
【００４９】
条件式（１）は発光管１の球体部１ａの内壁１ｂの曲率半径Ｒｂと、発光中心２ａと球体部１の内壁１ｂの間隔Ｄ２の比について限定したもので、条件式（１）の範囲外では球体部１ａの集光効果が弱く好ましくない。
【００５０】
条件式（２）は発光管１の球体部１ａの外径１ｄの曲率半径Ｒａと棒状部の半径Ｄ３の比について限定したもので、条件式（２）の範囲外では棒状部に入射される光量が多くなり照明効率が低下するので好ましくない。
【００５１】
尚、条件式（１），（２）は更に
１．５×Ｄ２＜Ｒｂ ‥‥‥（１ａ）
２×Ｄ３＜Ｒａ ‥‥‥（２ａ）
の如く設定するのが好ましい。
【００５２】
尚、本実施形態において、発光管１として先の実施形態１〜５と同様な球体部１ａの外壁の中心１ｃと、内壁１ｂの中心、そして発光中心２ａのうち少なくとも２つの中心が互いにずれている構成のものを用いても良い。これによれば発光管から放射される光束の利用効率を更に高めることができる。
【００５３】
図９は本発明の発光管を用いた光源装置の実施形態３の要部概略図である。本実施形態は図８の発光管１を断面が楕円より成る回転反射鏡に組み込んだ場合を示している。
【００５４】
図９において楕円１０ａの光軸１１ａは，回転反射鏡の回転軸Ａに対し、回転反射鏡の回転軸Ａ上に位置する楕円１０ａの第２焦点ｆ２を中心として、反時計方向に傾けて配置されている。
【００５５】
一方、楕円１０ｂの光軸１１ｂは、回転反射鏡の回転軸Ａに対し、回転反射鏡の回転軸Ａ上に位置する楕円１０ｂの第２焦点ｆ２を中心として、時計方向に傾けて配置されている。
【００５６】
このように楕円１０ａを回転反射鏡の回転軸Ａに対して傾けて配置することにより発光管１の発光中心２ａの虚像２ｂと楕円１０ａの第１焦点１０ａｆ１を一致させている。これによって効率良く楕円の第２焦点ｆ２に、発光管１から発せられた光を集光している。
【００５７】
本実施形態の回転反射鏡は，回転反射鏡の回転軸Ａに対して楕円１０ａの光軸１１ａを傾けた楕円の回転体となっている。
【００５８】
図１０は図９の楕円１０ａ，１０ｂと発光管１の配置を分かりやすく示した断面図である。楕円１０ａは、回転反射鏡の回転軸Ａ上に位置する楕円１０ａの第２焦点ｆ２を中心に、回転反射鏡の回転軸Ａに対して反時計方向に０．８４４度傾けて配置させて、発光管１の発光中心２ａの虚像位置２ｂと楕円１０ａの焦点１０ａｆ１を一致させている。楕円１０ｂは、回転反射鏡の回転軸Ａ上に位置する楕円１０ｂの第２焦点ｆ２を中心に、回転反射鏡の回転軸Ａに対して時計方向に０．８４４度傾けて配置している。
【００５９】
図１１は本発明の初交換を用いた光源装置の実施形態４の要部概略図である。本実施形態は図８に示す発光管１を断面が放物線より形成される回転反射鏡に組み込んだ断面図を示している。
【００６０】
本実施形態の回転反射鏡は回転反射鏡の回転軸Ｂに対して、放物面鏡１２ａの光軸１３ａを平行移動し、該放物面鏡１２ａを，回転反射鏡の回転軸Ｂに対して回転した形状となっている。回転反射鏡をこのような形状にすることにより発光管１の発光中心２ａの虚像２ｂを放物面鏡１２ａの焦点１２ａｆに一致させている。放物面は円錐曲線のなかで円錐曲線の第２焦点が無限大に位置する場合なので、放物面の光軸と回転反射鏡の回転軸はこの場合のみ平行となる。
【００６１】
図１２は図１１の放物線１２ａ，１２ｂと発光管１の位置関係分かりやすくを示した断面図である。放物面鏡１２ａの光軸１３ａを回転反射鏡の回転軸Ｂに対し，１．４ｍｍ紙面下側に平行移動させて、発光管の１の発光中心２ａの虚像位置２ｂと放物面鏡１２ａの焦点１２ａｆを一致させている。また、放物面鏡１２ｂの光軸１３ｂを回転反射鏡の回転軸Ｂに対し，１．４ｍｍ紙面上側に平行移動させている。
【００６２】
上記、回転反射鏡を形成する反射面は、楕円や放物線に近似した微小平面鏡の集合体であってもよい。
【００６３】
図１３は図８に示す発光管１を従来の放物面鏡に組み込んだ光源装置の断面図および光路図を示す。放物面鏡１４の焦点ｆと発光管１の発光中心２ａの虚像２ｂが一致しないため、放物面鏡１４で反射され、射出する光は平行度が悪くなっている。
【００６４】
図１４は図８に示す発光管１を従来の楕円鏡に組み込んだ光源装置の断面図および光路図を示す。楕円１５の第１焦点ｆ１と発光管１の発光中心２ａの虚像２ｂが一致しないため、楕円１５の第２焦点ｆ２における光源像は大きく広がってしまい集光性が悪くなっている。
【００６５】
尚、図９，図１１において発光管１として先の実施形態１〜５と同様な球体部１ａの外壁の中心１ｃと、内壁１ｂの中心、そして発光中心２ａのうち少なくとも２つの中心が互いにずれている構成のものを用いても良い。これによれば発光管から放射される光束の利用効率を更に高めることができる。
【００６６】
図１５は本発明の光源装置を用いた液晶プロジェクターの概略構成図である。同図において、１０１は前述した本発明の光源装置である。光源装置１０１からの光束（白色光）は赤外線カットフィルター１０２を介し、集光レンズ１０３によって集光されてダイクロイックミラー１０４に入射している。そしてダイクロイックミラー１０４により、第１の色光（例えばＧ）が透過、第２，第３の色光（例えばＲ，Ｂ）が反射されて色分解される。
【００６７】
該ダイクロイックミラー１０４からの第２，第３の白色は、ダイクロイックミラー１０５により、第２の色光（Ｒ）が反射、第３の色光（Ｂ）が透過され、各々コンデンサーレンズ１１５，１１６を介して各色光に対応したモノクローム画像を表示する液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｂを照明する。
【００６８】
一方、ダイクロイックミラー１０４を透過した第１の色光は、全反射ミラー１０９で反射され、コンデンサーレンズ１１４を介して液晶パネル１１１Ｇを照明している。該液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｇからの色光Ｒ，Ｇはダイクロイックミラー１０６で色合成され、更に該色光Ｒ，Ｇがダイクロイックミラー１０７で、液晶パネル１１１Ｂから全反射ミラー１０８を介して導光される色光Ｂと合成される。
【００６９】
そして、該色合成された色光Ｒ，Ｇ，Ｂは投影レンズ１１０によりスクリーン１２６面上に導光される。これにより各液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに形成された画像情報を重ね合わせてスクリーン１２６面上に拡大投影している。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、発光管を構成する球体部の形状や球体部と発光中心との位置関係等を適切に設定することにより発光管から放射される光束の利用効率を高めた各種のプロジェクターに好適な発光管及びそれを用いた光源装置を達成することができる。
【００７１】
特に本発明によれば発光中心の位置を発光管の球体部の外壁の中心に対してずらしたり、発光管の配光分布を偏向させる効果を発光管の球体部にもたせることにより、発光管の配光特性を偏向でき、その結果、倍率の小さい楕円鏡や焦点距離の長い放物面鏡とを組み合わせて光の利用効率を向上させることができる。
【００７２】
又、発光管の球体部に集光効果をもたせ、その発光管の発光中心の虚像と回転反射鏡の第１焦点を一致させるように、回転反射鏡の断面を形成する円錐曲線の光軸を、回転反射鏡の回転軸に対し回転反射鏡の回転軸上に位置する円錐曲線の第２焦点を中心として回転させることにより、発光間から発せられる光のほとんどを第２焦点に集光することができ、光の利用効率を高めることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光管の実施形態１の要部概略図
【図２】本発明の発光管の実施形態２の要部概略図
【図３】本発明の発光管の実施形態３の要部概略図
【図４】本発明の発光管の実施形態４の要部概略図
【図５】本発明の発光管の実施形態５の要部概略図
【図６】本発明の光源装置の実施形態１の要部概略図
【図７】本発明の光源装置の実施形態２の要部概略図
【図８】本発明の発光管の実施形態６の要部概略図
【図９】本発明の光源装置の実施形態３の要部概略図
【図１０】図９の詳細図
【図１１】本発明の光源装置の実施形態４の要部概略図
【図１２】図１１の詳細図
【図１３】本発明の実施形態６の発光管を従来の放物面鏡に適用したときの説明図
【図１４】本発明の実施形態６の発光管を従来の楕円鏡に適用したときの説明図
【図１５】本発明の光源装置を用いた液晶プロジェクターの要部概略図
【図１６】従来の発光管の要部概略図
【図１７】従来の発光管を用いた光源装置の要部概略図
【図１８】従来の発光管を用いた光源装置の要部概略図
【符号の説明】
１，３，４，５，６ 発光管
１ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ 球体部
１ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ 内壁
１ｃ，３ｃ，４ｃ，５ｃ，６ｃ 球心
１ｄ，３ｄ，４ｄ，５ｄ，６ｄ 外壁
２ アーク棒
２ａ 発光中心
８，１０ａ，１０ｂ，１５ 楕円鏡
９，１２ａ，１２ｂ，１４ 放物面鏡
１０１ 光源装置
１０４，１０５，１０６，１０７ ダイクロイックミラー
１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ 液晶パネル
１１０ 投影レンズ
１２６ スクリーン
【発明の属する技術分野】
本発明は発光管及びそれを用いた光源装置に関し、発光部からの光束の有効利用を図った、例えば液晶プロジェクターやオーバーヘッドプロジェクター等の照明装置や投影装置等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より液晶プロジェクター等の光源装置はメタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の発光管が用いられている。
【０００３】
図１６は従来の液晶プロジェクターに用いられている発光管の要部概略図である。同図において２１０は発光管である。２０２はアーク棒であり、２つのアーク棒２０２の間隔の中心が発光中心２０２ａとなっている。２１０ａは球体部であり、２１０ｃは球体部２１０ａ外壁２１０ｄのの球心である。球心２１０ｃに発光中心２０２ａが位置するようにしている。２１０ｂは球体部２１０ａの内壁である。
【０００４】
同図において発光中心２０２ａから放射した光束は内壁２１０ｂを介し、球体部２１０ａより射出している。このとき発光管２１０から射出する光束の配光角度は図１５に示すように広く、かつ発光管２１０の矢印２０３に示す長手方向に対して垂直な方向に約５０度の対称な配光分布を持っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１６に示すように対称な配光特性を有する発光管２１０を、図１７に示すように集光反射鏡として、例えば楕円鏡２１１と組み合わせて使用する場合、発光管２１０から発せられる光をなるべく多く用いるようとすると、楕円鏡２１１の形状は同図に示すように、楕円２１１の第１焦点Ｆ１の小さいものを組み合わせなければならない。その結果、結像倍率の大きい楕円鏡となってしまい、照明光の入射開口が小さく、小さな光源像を必要とする場合には照明効率を向上させるのが難しいという問題点があった。
【０００６】
特に、発光管２１０の長手方向に対して垂直な方向に対して５０度以上の光は、発光管２１０の内壁で全反射を繰り返し発光管の端面から射出されてしまう。つまり、発光管の長手方向に対して垂直な方向に５０度以上の光は、楕円鏡２１１の反射面に射出されないので無駄な光となってしまう。
【０００７】
又、図１６に示すように対称な配光特性を有する発光管２１０を図１８に示すように集光反射鏡として、例えば、放物面鏡２１２と組み合わせて使用する場合、発光管から発せられる光を、なるべく多く用いるようとすると、放物面鏡の形状は同図に示すように、放物面鏡２１２の焦点Ｆの短いものを組み合わせなければならない。その結果として放物面鏡２１２から反射される光の平行度が悪くなるという問題があった。
【０００８】
特に、放物面鏡２１２の光軸Ａの近くの反射面では、発光中心２０２ａを見込む角度が大きくなり、射出される光束の平行度が悪化するという問題点があった。特に図１６の楕円鏡の場合と同様に、発光管２１０の長手方向に対して垂直な方向に対して５０度以上の光は、発光管２１０の内壁で全反射を繰り返し発光管の端面から射出されてしまう。つまり、発光管の長手方向に対して垂直な方向に５０度以上の光は、放物面鏡２１２の反射面に射出されないので無駄な光となってしまう。
【０００９】
本発明は、発光管を構成する球体部の形状や球体部と発光中心との位置関係等を適切に設定することにより発光管から放射される光束の利用効率を高めた各種のプロジェクターに好適な発光管及びそれを用いた光源装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の発光管は、透明な材質より成る球体部の外壁の中心又はその近傍を含み、該球体部の内壁で囲まれた空間内に発光部の発光中心が位置し、該発光部からの光束を該球体部を介して所定方向に放射する発光管において、該外壁の中心と該内壁の中心、そして発光中心のうちの少なくとも２つの中心は互いにずれて構成されており、該球体部の外壁の曲率半径に比べて内壁の曲率半径の方が大きいことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記球体部は前記発光部からの光束を偏向させる偏向作用を有していることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明の発光管は、透明な材質より成る球体部の外壁の中心又はその近傍を含み、該球体部の内壁で囲まれた空間内に発光部の発光中心が位置し、該発光部からの光束を該球体部を介して所定方向に放射する発光管において、該球体部の外壁と内壁の曲率半径を各々Ｒａ，Ｒｂ、該発光中心から内壁までの距離をＤ２、該発光管を保持する棒状部の半径をＤ３としたとき
Ｄ２＜Ｒｂ
１．５×Ｄ３＜Ｒａ
なる条件を満足し、該球体部の外壁の中心と該球体部の内壁の中心、そして発光中心のうちの少なくとも２つの中心は互いにずれて構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明の光源装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する反射鏡を有していることを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明の光源装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する回転対称な反射面から成る回転反射鏡を有していることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明の光源装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する断面が円錐曲線で表せられる回転反射鏡を有していることを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項５又は６の発明において、前記回転対称な反射鏡の第１焦点と該発光管の発光中心の虚像を一致させるよう該回転反射鏡を配置したことを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項５、６又７の発明において、前記円錐曲線の第２焦点は回転反射鏡の回転軸上に位置することを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明の照明装置は、請求項４から８のいずれか１項記載の光源装置からの光束で被照射面を照明していることを特徴としている。
【００１９】
請求項１０の発明の撮影装置は、請求項４から８のいずれか１項記載の光源装置からの光束で照明した投影物体を所定面上に投影していることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の発光管の実施形態１の要部断面図である。同図において１は発光管である。２はアーク棒であり、２つのアーク棒２で挟まれる間隔（発光部）の中心が発光中心２ａとなっている。発光管１の球体部１ａの外壁の中心１ｃに対して発光中心２ａが発光管１の矢印ＡＳで示す中心軸となる長手方向（アーク棒２方向で照明装置に用いるときは光学系の光軸方向）にずれるように構成している。球体部１ａの外壁１ｄの中心１ｃと内壁１ｂの中心は略一致している。
【００２３】
本実施形態では以上のような構成により発光管１から放射される光束の配光分布を偏らせている。同図では基準軸ＡＸに対して、一方が３２°、他方が６９°の配光分布となっている。
【００２４】
尚、本実施形態では球体部１ａの外壁１ｄの中心１ｃと内壁１ｂの中心、そして発光中心２ａのうち、少なくとも２つの中心が互いにずれていれば良く、その組み合わせは任意である。
【００２５】
図２は本発明の発光管の実施形態２の要部概略図である。本実施形態の発光管３は２つアーク棒２の間隔の中心（発光中心）２ａおよび発光管３の内壁３ｂが、発光管３の球体部３ａの外壁３ｄの中心３ｃに対し発光管３の矢印ＡＳで示す長手方向にずれて配置されている。発光中心２ａは内壁３ｂの略中心に位置している。
【００２６】
発光中心２ａおよび発光管３の内壁３ｂを球体部３ａの外壁３ｄの中心３ｃよりずらして配置することにより、発光管３より放射される光束の配光分布をさらに偏らせている。
【００２７】
図３は本発明の発光管の実施形態３の要部概略図である。本実施形態の発光管４は２つのアーク棒２の間隔の中心（発光中心）２ａが、発光管４の球体部４ａの外壁４ｄの中心４ｃに対し、発光管４の矢印ＡＳで示す長手方向にずれて配置している。
【００２８】
また、断面図における内壁４ｂの曲率半径を図１の内壁１ｂに比べて大きくし、球体部４ａの外壁４ｄの曲率半径より大きくすることにより、内壁４ｂと球体部４ａの外壁４ｄとで形成される部材（球体部４ａ）が集光効果をもつようにしている。つまり、球体部４ａの内壁４ｂの内側はラグビーボウル状の空間を形成している。このように発光中心２ａを球体部４ａの外壁の中心４ｃからずらし、かつ球体部４ａに集光効果をもたせることにより、発光部２ａから放射した光束の集光性をより高め、配光分布を適切に偏らせている。
【００２９】
尚、球体部４ａの外壁の中心４ｃと内壁４ｂの中心は略一致している。本実施形態では基準軸ＡＸに対して、一方が２２°，他方が５６°の配光分布となっている。
【００３０】
図４は本発明の発光管の実施形態４の要部概略図である。本実施形態の発光管５は２つのアーク棒２の間隔の中心（発光中心）２ａが、発光管５の球体部５ａの外壁の中心５ｃに対し、発光管５の矢印ＡＳで示す長手方向にずれて配置されている。また、断面図における内壁５ｂの曲率半径を図１の内壁１ｂに比べて大きくし、球体部５ａの外壁５ｄの曲率半径より大きくすることにより、図３の実施形態３と同様に球体部５ａに集光効果をもたせるとともに、内壁５ｂを球体部５ａの外壁の中心５ｃに対してずらして形成している。
【００３１】
つまり、球体部５ａの内壁５ｂの内側は、ラグビーボウル状の空間が球体部の外壁５ｄの中心５ｃにたいしてずれて形成している。このように発光中心２ａを球体部５ａの外壁５ｄの中心５ｃからずらし、かつ球体部５ａに集光効果をもたせることにより、発光中心２ａから放射した光束の集光性を高め、さらに配光分布を偏らせている。
【００３２】
尚、内壁５ｂの中心と発光中心２ａとは略一致している。本実施形態では基準軸ＡＸに対し、一方が１３°，他方が６９°の配光分布となっている。
【００３３】
図５は本発明の発光管の実施形態５の要部概略図である。本実施形態の発光管６は２つのアーク棒２の間隔の中心（発光中心）２ａを発光管６の球体部６ａの外壁６ｄの中心６ｃと一致させている。そして発光管６の内壁６ｂを発光管６の球体部６ａの外壁６ｄの中心６ｃに対し発光管６の矢印ＡＳで示す長手方向にずれて配置している。
【００３４】
このように発光管６の内壁６ｂをずらすだけで、発光管６から放射される光束の配光分布を偏らせている。本実施形態では基準軸ＡＸに対し、一方が４０°，他方が６６°の配光分布となっている。
【００３５】
図６は本発明の発光管を用いた光源装置の実施形態１の要部概略図である。本実施形態は図２に示す発光管３を従来公知の楕円鏡８の一部に適用した場合を示している。楕円鏡８の第１焦点Ｆ１又はその近傍発光管３の発光中心２ａが位置するようにしている。又、発光管３の中心軸は光源装置の光軸と一致している。８ｆ，８ｃは楕円鏡８の最外反射部と最内反射部である。発光管３の発光中心２ａから放射した光束は、楕円鏡８の反射面で反射し、第２焦点Ｆ２に集光している。
【００３６】
第２焦点Ｆ２に集光した光束は、その後拡がり、例えば照明装置を構成する光学系に入射して、被照射面を照明する光束として使用されている。楕円鏡８の反射面の最大径を８０ｍｍ程度としたとき、第１焦点Ｆ１は端面８ａより２１ｍｍ、第２焦点Ｆ２は端面８ａより１０９ｍｍである。
【００３７】
本実施形態では図１７に示した従来の楕円鏡を用いた光源装置に対し、第１焦点Ｆ１の長い楕円鏡を用いることができるので集光効率を向上することができる。
【００３８】
又、図１７に示した従来の楕円鏡の第１焦点Ｆ１；１４ｍｍ、第２焦点Ｆ２；１０９ｍｍに対し、楕円鏡の近軸倍率を３分の２に小さくすることができ、結果として第２焦点位置Ｆ２における２次光源像の大きさを小さくすることができる。この結果、光束の利用効率を高めることができる等の特徴がある。
【００３９】
図７は本発明の発光管を用いた光源装置の実施形態２の要部概略図である。本実施形態は図２に示す発光管３を従来公知の放物面鏡９の一部に適用した場合を示している。
【００４０】
本実施形態では焦点距離の長い放物面鏡９を用いることによって、放物面鏡９で反射し射出する光束の平行度を良くしている。９ｆ，９ｃは放物面鏡９の最外反射部と最内反射部である。放物面鏡９の反射面の最大径は８０ｍｍ程度としたとき、焦点距離Ｆは端部９ａより１５ｍｍである。
【００４１】
本実施形態では図１８に示した従来の放物面鏡の焦点Ｆ；７．５ｍｍに対し放物面鏡の焦点距離を２倍に大きくすることができ、結果として放物面鏡で反射される光の平行度を２分の１に小さくすることができる。
【００４２】
尚、図６，図７の光源装置で用いている反射鏡は球面や非球面、そして楕円鏡の放物面鏡に近似した微小平面の集合体であっても良い。
【００４３】
図８は本発明の発光管の実施形態６の要部概略図である。同図において１は発光管、２はアーク棒であり、２つのアーク棒の間隔が発光し、その中心が発光中心２ａとなっている。
【００４４】
発光管１の球体部１ａの外壁１ｄの中心１ｃと発光中心２ａとは略一致している。１ｂは球体部１ａの内壁である。球体部１ａの外側（外壁）１ｄの面と内壁１ｂの面との曲率半径を適切に設定し、双方の面で形成される光学部材（ガラス体）１ｅに発光中心２ａから放射される光束を集光する集光作用を持たせている。
【００４５】
次に本実施形態の発光管１の具体的な形状について説明する。図８では発光管１の球体部１ａの外径の面１ｄの曲率半径Ｒａを４ｍｍ、内壁１ｂの面の曲率半径Ｒｂが６ｍｍ、光学部材１ｅのガラス厚Ｄ１は２ｍｍ 、球体部１ａの内壁１ｂと球体部１ａの外壁の中心１ｃの距離Ｄ２は２ｍｍ、発光管１のガラスの材質の屈折率が１．５、２つのアーク棒２の間隔は１．４ｍｍ、棒状部２ｃの半径Ｄ３が１．２５ｍｍの場合を示している。
【００４６】
球体部１ａの外壁の中心１ｃは発光管の発光中心２ａと一致している。内壁１ｂの曲率半径Ｒｂを球体部１ａの外壁の中心１ｃと内壁１ｂの間隔Ｄ２より大きくすることにより球体部１ａのガラス体１ｅに集光効果をもたせている。球体部１ａの内壁１ｂの内側はラグビーボウル状の空間が形成されている。図８の形状では発光管１の発光中心２ａから発せられる放射角７０度の光を放射角５０度に集光している。
【００４７】
このように、本発明の発光管１では発光中心２ａから発せられる光のほとんどを５０度以内に集光している。このとき発光管１のみかけの発光中心は点２ｂに移動し、点２ｂに発光中心２ａの虚像ができている。
【００４８】
本実施形態では
発光管１の球体部１ａの外径１ｄの曲率半径をＲａ，
発光管１の球体部１ａの内壁１ｂの曲率半径をＲｂ，
発光中心２ａと発光管１の内壁の頂点までの距離をＤ２，
発光管１の棒状部２ｃの半径をＤ３
としたとき
Ｄ２＜Ｒｂ ‥‥‥（１）
１．５×Ｄ３＜Ｒａ ‥‥‥（２）
となるようにしている。
【００４９】
条件式（１）は発光管１の球体部１ａの内壁１ｂの曲率半径Ｒｂと、発光中心２ａと球体部１の内壁１ｂの間隔Ｄ２の比について限定したもので、条件式（１）の範囲外では球体部１ａの集光効果が弱く好ましくない。
【００５０】
条件式（２）は発光管１の球体部１ａの外径１ｄの曲率半径Ｒａと棒状部の半径Ｄ３の比について限定したもので、条件式（２）の範囲外では棒状部に入射される光量が多くなり照明効率が低下するので好ましくない。
【００５１】
尚、条件式（１），（２）は更に
１．５×Ｄ２＜Ｒｂ ‥‥‥（１ａ）
２×Ｄ３＜Ｒａ ‥‥‥（２ａ）
の如く設定するのが好ましい。
【００５２】
尚、本実施形態において、発光管１として先の実施形態１〜５と同様な球体部１ａの外壁の中心１ｃと、内壁１ｂの中心、そして発光中心２ａのうち少なくとも２つの中心が互いにずれている構成のものを用いても良い。これによれば発光管から放射される光束の利用効率を更に高めることができる。
【００５３】
図９は本発明の発光管を用いた光源装置の実施形態３の要部概略図である。本実施形態は図８の発光管１を断面が楕円より成る回転反射鏡に組み込んだ場合を示している。
【００５４】
図９において楕円１０ａの光軸１１ａは，回転反射鏡の回転軸Ａに対し、回転反射鏡の回転軸Ａ上に位置する楕円１０ａの第２焦点ｆ２を中心として、反時計方向に傾けて配置されている。
【００５５】
一方、楕円１０ｂの光軸１１ｂは、回転反射鏡の回転軸Ａに対し、回転反射鏡の回転軸Ａ上に位置する楕円１０ｂの第２焦点ｆ２を中心として、時計方向に傾けて配置されている。
【００５６】
このように楕円１０ａを回転反射鏡の回転軸Ａに対して傾けて配置することにより発光管１の発光中心２ａの虚像２ｂと楕円１０ａの第１焦点１０ａｆ１を一致させている。これによって効率良く楕円の第２焦点ｆ２に、発光管１から発せられた光を集光している。
【００５７】
本実施形態の回転反射鏡は，回転反射鏡の回転軸Ａに対して楕円１０ａの光軸１１ａを傾けた楕円の回転体となっている。
【００５８】
図１０は図９の楕円１０ａ，１０ｂと発光管１の配置を分かりやすく示した断面図である。楕円１０ａは、回転反射鏡の回転軸Ａ上に位置する楕円１０ａの第２焦点ｆ２を中心に、回転反射鏡の回転軸Ａに対して反時計方向に０．８４４度傾けて配置させて、発光管１の発光中心２ａの虚像位置２ｂと楕円１０ａの焦点１０ａｆ１を一致させている。楕円１０ｂは、回転反射鏡の回転軸Ａ上に位置する楕円１０ｂの第２焦点ｆ２を中心に、回転反射鏡の回転軸Ａに対して時計方向に０．８４４度傾けて配置している。
【００５９】
図１１は本発明の初交換を用いた光源装置の実施形態４の要部概略図である。本実施形態は図８に示す発光管１を断面が放物線より形成される回転反射鏡に組み込んだ断面図を示している。
【００６０】
本実施形態の回転反射鏡は回転反射鏡の回転軸Ｂに対して、放物面鏡１２ａの光軸１３ａを平行移動し、該放物面鏡１２ａを，回転反射鏡の回転軸Ｂに対して回転した形状となっている。回転反射鏡をこのような形状にすることにより発光管１の発光中心２ａの虚像２ｂを放物面鏡１２ａの焦点１２ａｆに一致させている。放物面は円錐曲線のなかで円錐曲線の第２焦点が無限大に位置する場合なので、放物面の光軸と回転反射鏡の回転軸はこの場合のみ平行となる。
【００６１】
図１２は図１１の放物線１２ａ，１２ｂと発光管１の位置関係分かりやすくを示した断面図である。放物面鏡１２ａの光軸１３ａを回転反射鏡の回転軸Ｂに対し，１．４ｍｍ紙面下側に平行移動させて、発光管の１の発光中心２ａの虚像位置２ｂと放物面鏡１２ａの焦点１２ａｆを一致させている。また、放物面鏡１２ｂの光軸１３ｂを回転反射鏡の回転軸Ｂに対し，１．４ｍｍ紙面上側に平行移動させている。
【００６２】
上記、回転反射鏡を形成する反射面は、楕円や放物線に近似した微小平面鏡の集合体であってもよい。
【００６３】
図１３は図８に示す発光管１を従来の放物面鏡に組み込んだ光源装置の断面図および光路図を示す。放物面鏡１４の焦点ｆと発光管１の発光中心２ａの虚像２ｂが一致しないため、放物面鏡１４で反射され、射出する光は平行度が悪くなっている。
【００６４】
図１４は図８に示す発光管１を従来の楕円鏡に組み込んだ光源装置の断面図および光路図を示す。楕円１５の第１焦点ｆ１と発光管１の発光中心２ａの虚像２ｂが一致しないため、楕円１５の第２焦点ｆ２における光源像は大きく広がってしまい集光性が悪くなっている。
【００６５】
尚、図９，図１１において発光管１として先の実施形態１〜５と同様な球体部１ａの外壁の中心１ｃと、内壁１ｂの中心、そして発光中心２ａのうち少なくとも２つの中心が互いにずれている構成のものを用いても良い。これによれば発光管から放射される光束の利用効率を更に高めることができる。
【００６６】
図１５は本発明の光源装置を用いた液晶プロジェクターの概略構成図である。同図において、１０１は前述した本発明の光源装置である。光源装置１０１からの光束（白色光）は赤外線カットフィルター１０２を介し、集光レンズ１０３によって集光されてダイクロイックミラー１０４に入射している。そしてダイクロイックミラー１０４により、第１の色光（例えばＧ）が透過、第２，第３の色光（例えばＲ，Ｂ）が反射されて色分解される。
【００６７】
該ダイクロイックミラー１０４からの第２，第３の白色は、ダイクロイックミラー１０５により、第２の色光（Ｒ）が反射、第３の色光（Ｂ）が透過され、各々コンデンサーレンズ１１５，１１６を介して各色光に対応したモノクローム画像を表示する液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｂを照明する。
【００６８】
一方、ダイクロイックミラー１０４を透過した第１の色光は、全反射ミラー１０９で反射され、コンデンサーレンズ１１４を介して液晶パネル１１１Ｇを照明している。該液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｇからの色光Ｒ，Ｇはダイクロイックミラー１０６で色合成され、更に該色光Ｒ，Ｇがダイクロイックミラー１０７で、液晶パネル１１１Ｂから全反射ミラー１０８を介して導光される色光Ｂと合成される。
【００６９】
そして、該色合成された色光Ｒ，Ｇ，Ｂは投影レンズ１１０によりスクリーン１２６面上に導光される。これにより各液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに形成された画像情報を重ね合わせてスクリーン１２６面上に拡大投影している。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、発光管を構成する球体部の形状や球体部と発光中心との位置関係等を適切に設定することにより発光管から放射される光束の利用効率を高めた各種のプロジェクターに好適な発光管及びそれを用いた光源装置を達成することができる。
【００７１】
特に本発明によれば発光中心の位置を発光管の球体部の外壁の中心に対してずらしたり、発光管の配光分布を偏向させる効果を発光管の球体部にもたせることにより、発光管の配光特性を偏向でき、その結果、倍率の小さい楕円鏡や焦点距離の長い放物面鏡とを組み合わせて光の利用効率を向上させることができる。
【００７２】
又、発光管の球体部に集光効果をもたせ、その発光管の発光中心の虚像と回転反射鏡の第１焦点を一致させるように、回転反射鏡の断面を形成する円錐曲線の光軸を、回転反射鏡の回転軸に対し回転反射鏡の回転軸上に位置する円錐曲線の第２焦点を中心として回転させることにより、発光間から発せられる光のほとんどを第２焦点に集光することができ、光の利用効率を高めることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光管の実施形態１の要部概略図
【図２】本発明の発光管の実施形態２の要部概略図
【図３】本発明の発光管の実施形態３の要部概略図
【図４】本発明の発光管の実施形態４の要部概略図
【図５】本発明の発光管の実施形態５の要部概略図
【図６】本発明の光源装置の実施形態１の要部概略図
【図７】本発明の光源装置の実施形態２の要部概略図
【図８】本発明の発光管の実施形態６の要部概略図
【図９】本発明の光源装置の実施形態３の要部概略図
【図１０】図９の詳細図
【図１１】本発明の光源装置の実施形態４の要部概略図
【図１２】図１１の詳細図
【図１３】本発明の実施形態６の発光管を従来の放物面鏡に適用したときの説明図
【図１４】本発明の実施形態６の発光管を従来の楕円鏡に適用したときの説明図
【図１５】本発明の光源装置を用いた液晶プロジェクターの要部概略図
【図１６】従来の発光管の要部概略図
【図１７】従来の発光管を用いた光源装置の要部概略図
【図１８】従来の発光管を用いた光源装置の要部概略図
【符号の説明】
１，３，４，５，６ 発光管
１ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ 球体部
１ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ 内壁
１ｃ，３ｃ，４ｃ，５ｃ，６ｃ 球心
１ｄ，３ｄ，４ｄ，５ｄ，６ｄ 外壁
２ アーク棒
２ａ 発光中心
８，１０ａ，１０ｂ，１５ 楕円鏡
９，１２ａ，１２ｂ，１４ 放物面鏡
１０１ 光源装置
１０４，１０５，１０６，１０７ ダイクロイックミラー
１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ 液晶パネル
１１０ 投影レンズ
１２６ スクリーン
Claims (10)
- 透明な材質より成る球体部の外壁の中心又はその近傍を含み、該球体部の内壁で囲まれた空間内に発光部の発光中心が位置し、該発光部からの光束を該球体部を介して所定方向に放射する発光管において、該外壁の中心と該内壁の中心、そして発光中心のうちの少なくとも２つの中心は互いにずれて構成されており、該球体部の外壁の曲率半径に比べて内壁の曲率半径の方が大きいことを特徴とする発光管。
- 前記球体部は前記発光部からの光束を偏向させる偏向作用を有していることを特徴とする請求項１の発光管。
- 透明な材質より成る球体部の外壁の中心又はその近傍を含み、該球体部の内壁で囲まれた空間内に発光部の発光中心が位置し、該発光部からの光束を該球体部を介して所定方向に放射する発光管において、該球体部の外壁と内壁の曲率半径を各々Ｒａ，Ｒｂ、該発光中心から内壁までの距離をＤ２、該発光管を保持する棒状部の半径をＤ３としたとき
Ｄ２＜Ｒｂ
１．５×Ｄ３＜Ｒａ
なる条件を満足し、該球体部の外壁の中心と該球体部の内壁の中心、そして発光中心のうちの少なくとも２つの中心は互いにずれて構成されていることを特徴とする発光管。 - 請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する反射鏡を有していることを特徴とする光源装置。
- 請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する回転対称な反射面から成る回転反射鏡を有していることを特徴とする光源装置。
- 請求項１から３のいずれか１項記載の発光管から放射された光束を反射させて所定方向に導光する断面が円錐曲線で表せられる回転反射鏡を有していることを特徴とする光源装置。
- 前記回転対称な反射鏡の第１焦点と該発光管の発光中心の虚像を一致させるよう該回転反射鏡を配置したことを特徴とする請求項５又は６の光源装置。
- 前記円錐曲線の第２焦点は回転反射鏡の回転軸上に位置することを特徴とする請求項５，６又は７の光源装置。
- 請求項４から８のいずれか１項記載の光源装置からの光束で被照射面を照明していることを特徴とする照明装置。
- 請求項４から８のいずれか１項記載の光源装置からの光束で照明した投影物体を所定面上に投影していることを特徴とする投影装置。
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