JP4400352B2 - Light source device and projector - Google Patents
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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、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調し光学像を拡大投射するプロジェクタが使用されている。このようなプロジェクタは、パーソナルコンピュータとともに、会議等でのプレゼンテーションに利用されている。また、近年、家庭において大画面で映画等を見たいというニーズに応え、このようなプロジェクタは、ホームシアター用途にも利用されている。
プロジェクタの光源装置としては、図6に示すような光源装置100が例示できる。この光源装置100は、一対の電極111Bを有する発光管(光源ランプ)101と、この発光管101からの光束を反射するリフレクタ102と、副反射鏡103とを備えている。発光管101は、その一対の電極111B間の中心(アーク像Aの中心A1)が、リフレクタ102の第一焦点F1と一致するように設置されている(例えば、特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projector that modulates a light beam emitted from a light source in accordance with image information and projects an enlarged optical image is used. Such projectors are used for presentations in meetings and the like together with personal computers. In recent years, in response to the need to watch movies on a large screen at home, such projectors are also used for home theater applications.
As a light source device of the projector, a
このような光源装置100におけるリフレクタ102及び副反射鏡103の配置としては、リフレクタ102の反射面の外周縁及び副反射鏡103の反射面の外周縁が、一対の電極111B間の中心(アーク像Aの中心A1)を通る面Nと一致するように、配置する方法が提案できる。
しかしながら、このように配置した場合には、リフレクタ102と、副反射鏡103との間から光束が抜けてしまうという問題がある。
すなわち、発光管101のアーク像Aは、点光源ではなく、一対の電極111Bの端部近傍に形成される2つの輝点を有したものである。発光管101の一対の電極111Bの中心(アーク像Aの中心A1)と、リフレクタ102の第一焦点F1とを一致させ、さらに、リフレクタ102の反射面の外周縁及び副反射鏡103の反射面の外周縁が、一対の電極111B間の中心(アーク像Aの中心A1)を通る面Nと一致するように、配置した場合には、リフレクタ102側の電極111Bの端部(輝点近傍)から発光された光束Pが、リフレクタ102と、副反射鏡103との隙間から抜けてしまうのである。
この光束Pの漏れを防止するためには、リフレクタ102の反射面と、副反射鏡103の反射面とを重ねあわせるように配置しなければならず、リフレクタ102或いは副反射鏡103が大型化してしまうという問題がある。
In such a
However, when arranged in this way, there is a problem that the light flux is lost from between the
That is, the arc image A of the
In order to prevent the leakage of the light flux P, the reflecting surface of the
本発明の目的は、光束の漏れを防ぐことができ、かつ、リフレクタ又は副反射鏡の大型化を防止できる光源装置及びプロジェクタを提供することである。 The objective of this invention is providing the light source device and projector which can prevent the leakage of a light beam and can prevent the enlargement of a reflector or a subreflector.
本発明の光源装置は、放電発光を行うための一対の電極及びこの電極を覆い放電空間を形成する発光部本体を有する発光部並びに前記発光部の両端に設けられた封止部を有する発光管と、前記発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する反射面を有するリフレクタと、前記リフレクタの前記反射面と対向配置された反射面を有し前記発光管から放射された光束を前記リフレクタに反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、前記一対の電極のうち、前記リフレクタ側に配置される一方の電極の端部と、前記リフレクタの第一焦点とが略一致し、前記一方の電極の端部を通り、前記リフレクタから射出される光束の中心軸に直交する面上に、前記リフレクタの反射面の外周縁及び前記副反射鏡の反射面の外周縁が位置し、前記リフレクタの反射面は、前記発光部内部の電極間の放電により発光した光束が、前記発光管の発光部本体を1回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面であり、前記副反射鏡の反射面は、前記発光部内部の電極間の放電により発光した光束が、前記発光管の発光部本体を2回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面であり、前記発光部の発光部本体の中心と、前記一方の電極の端部の位置とが略一致しており、前記発光部本体の放電空間を形成する内面は、一対の電極に沿った方向を長軸とする楕円面であり、前記発光部本体の外面は、略球面であることを特徴とする。
ここで、リフレクタの反射面は、反射した光束が第二焦点で像を形成するような非球面であってもよく、また、反射した光束が平行光となるような非球面であってもよい。
A light source device of the present invention, the light emitting unit having a light emitting body that forms a pair of electrodes and the discharge space covers the electrodes for performing discharge light emission and the light emitting tube having a sealing portion provided at both ends of the light emitting portion And a reflector having a reflecting surface that emits the luminous flux emitted from the arc tube in a fixed direction, and a luminous flux emitted from the arc tube having a reflective surface arranged to face the reflective surface of the reflector. A light source device including a sub-reflecting mirror that reflects on the reflector, wherein an end portion of one of the pair of electrodes disposed on the reflector side and a first focal point of the reflector are approximately one. The outer peripheral edge of the reflecting surface of the reflector and the outer peripheral edge of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror are located on a surface that passes through the end of the one electrode and is orthogonal to the central axis of the light beam emitted from the reflector. And the above The reflecting surface of the reflector is an aspherical surface that cancels out the lens effect that occurs when the light beam emitted by the discharge between the electrodes inside the light emitting portion passes through the light emitting portion main body of the arc tube once. reflective surface, the light beam emitted by the discharge between the light emitting portion inside the electrode, Ri aspheric der to offset the lens effect occurring when through twice light emitting body of the light emitting tube, the light emitting portion of the light emitting portion The center of the main body substantially coincides with the position of the end of the one electrode, and the inner surface forming the discharge space of the light emitting unit main body is an ellipsoid whose major axis is the direction along the pair of electrodes. There, the outer surface of the light emitting body is characterized substantially spherical der Rukoto.
Here, the reflecting surface of the reflector may be an aspheric surface in which the reflected light beam forms an image at the second focal point, or may be an aspheric surface in which the reflected light beam becomes parallel light. .
本発明では、発光管のリフレクタ側に配置される一方の電極の端部(輝点近傍)と、リフレクタの第一焦点とを略一致させ、この一方の電極の端部を通り、前記リフレクタから射出される光束の中心軸と直交する面上に、リフレクタの反射面の外周縁及び副反射鏡の反射面の外周縁を位置させている。従って、リフレクタの外周縁よりも後方側(リフレクタから射出される光束の射出方向と反対方向側)に電極の端部(輝点近傍)がなく、リフレクタの外周縁よりも後方側で光が発生することがないため、リフレクタの反射面の外周縁及び副反射鏡の反射面の外周縁を略一致させても、光束がリフレクタ及び副反射鏡の隙間から抜けてしまうことがない。
そのため、リフレクタの反射面及び副反射鏡の反射面を重ねあわせる必要がなく、リフレクタ又は副反射鏡の大型化を防止できる。
In the present invention, the end of one electrode (in the vicinity of the bright spot) disposed on the reflector side of the arc tube and the first focal point of the reflector are substantially coincided with each other, passed through the end of this one electrode, and from the reflector. The outer peripheral edge of the reflecting surface of the reflector and the outer peripheral edge of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror are positioned on a surface orthogonal to the central axis of the emitted light beam. Therefore, there is no end of the electrode (near the bright spot) behind the outer peripheral edge of the reflector (opposite to the direction of emission of the light beam emitted from the reflector), and light is generated behind the outer peripheral edge of the reflector. Therefore, even if the outer peripheral edge of the reflecting surface of the reflector and the outer peripheral edge of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror are substantially matched, the light beam does not escape from the gap between the reflector and the sub-reflecting mirror.
Therefore, it is not necessary to overlap the reflecting surface of the reflector and the reflecting surface of the sub-reflecting mirror, and the reflector or the sub-reflecting mirror can be prevented from being enlarged.
また、放電により生じた光束は、発光部本体を介してリフレクタの反射面に到達するので、リフレクタに到達する光束には、発光部本体によるレンズ効果(屈折)が生じる。本発明では、リフレクタの反射面を、光束が、発光管の発光部本体を1回通る際に生じるレンズ効果(屈折)を相殺する非球面としている。そのため、リフレクタからは、レンズ効果の影響を受けていない光束を射出することができる。
例えば、反射面が略楕円面であるリフレクタの場合には、発光管で発光した光束はリフレクタの反射面で反射されてリフレクタの第二焦点に集光することとなるが、発光部本体を通る際のレンズ効果により、第二焦点において形成される像が膨張したり、歪んだりする可能性がある。
本発明では、リフレクタの反射面を、前述した非球面とすることで、リフレクタの第二焦点に形成される像が、発光部本体がないと想定した場合(電極間の放電により発光した光束が直接リフレクタで反射された場合)に形成される第二焦点の像と略一致することとなる。これにより、発光部本体のレンズ効果による第二焦点における像の膨張や、歪み等を防止することができる。
Further, since the light beam generated by the discharge reaches the reflecting surface of the reflector through the light emitting unit main body, the lens effect (refraction) by the light emitting unit main body is generated in the light beam reaching the reflector. In the present invention, the reflecting surface of the reflector is an aspherical surface that cancels out the lens effect (refraction) that occurs when the light beam passes through the light emitting portion main body of the arc tube once. Therefore, a light beam that is not affected by the lens effect can be emitted from the reflector.
For example, in the case of a reflector having a substantially elliptical reflecting surface, the light beam emitted from the arc tube is reflected by the reflecting surface of the reflector and is collected at the second focal point of the reflector, but passes through the light emitting unit body. Due to the lens effect, the image formed at the second focal point may be expanded or distorted.
In the present invention, when the reflecting surface of the reflector is the above-mentioned aspherical surface, the image formed at the second focal point of the reflector is assumed to have no light-emitting unit body (the luminous flux emitted by the discharge between the electrodes is When the light is directly reflected by the reflector, it substantially coincides with the image of the second focal point formed. Thereby, the expansion | swelling, distortion, etc. of the image in the 2nd focus by the lens effect of the light emission part main body can be prevented.
さらに、放電により生じた光束の一部は、発光部本体を通り、副反射鏡で反射され、再度、発光部本体内に導入される。従って、この光束は、発光部本体を2回通る際に生じるレンズ効果の影響を受けることとなる。これに対し、本発明では、副反射鏡の反射面を、光束が発光部本体を2回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面としているので、副反射鏡で反射され、発光部本体内に導入された光束は、レンズ効果の影響を受けていない光束となる。
なお、ここで、「前記発光部内部の電極間の放電により発光した光束が、発光管の発光部本体を2回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面である」とは、一方の電極の端部(輝点近傍)から発光した光束が副反射鏡の反射面で反射され、他方の電極の端部(輝点近傍)に向かって戻るような面であることをいう。
Furthermore, a part of the light beam generated by the discharge passes through the light emitting unit main body, is reflected by the sub-reflecting mirror, and is again introduced into the light emitting unit main body. Therefore, this light beam is affected by the lens effect that occurs when it passes through the light emitting unit main body twice. In contrast, in the present invention, the reflecting surface of the sub-reflecting mirror is an aspherical surface that cancels out the lens effect that occurs when the light beam passes through the light-emitting unit body twice. The light beam introduced into is a light beam not affected by the lens effect.
Here, “the light beam emitted by the discharge between the electrodes inside the light emitting part is an aspherical surface that cancels out the lens effect that occurs when the light emitting part main body of the arc tube passes twice” means that one electrode The light beam emitted from the end (near the bright spot) is reflected by the reflecting surface of the sub-reflecting mirror and returns toward the end (near the bright spot) of the other electrode.
ここで、リフレクタから射出される光束の中心軸である光源装置の光軸と、発光部本体の中心を通り前記光源装置の光軸に直交する線とで形成される領域を第一象限、第二象限、第三象限、第四象限とする。これらの領域のうち、第一象限及び第三象限に跨るように、副反射鏡は配置される(例えば、図3で示すQ1が第一象限、Q2が第二象限、Q3が第三象限、Q4が第四象限であり、符号13が副反射鏡である)。
第二象限内で生じた光束及び第一象限内で生じた光束が、第一象限内の副反射鏡の反射面で反射される場合には、振る舞いが異なる光束が副反射鏡で反射されることとなる。そのため、副反射鏡の反射面の非球面形状が複雑化する可能性がある。
これに対し、本発明では、発光部の発光部本体の中心と、リフレクタ側の電極の端部とを略一致させることで、例えば、第一象限内で生じた光束のみが、第一象限内の副反射鏡の反射面で反射されることとなる。従って、副反射鏡の反射面の非球面形状の複雑化を防止することができる。
In here, the optical axis of the light source device is the center axis of the light beam emitted from the reflector, the light emitting portion first quadrant the area formed by the line perpendicular to the optical axis of the street light source device the center of the body, The second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant. Among these regions, the sub-reflecting mirrors are arranged so as to straddle the first quadrant and the third quadrant (for example, Q1 shown in FIG. 3 is the first quadrant, Q2 is the second quadrant, Q3 is the third quadrant, Q4 is the fourth quadrant, and
When the light beam generated in the second quadrant and the light beam generated in the first quadrant are reflected by the reflecting surface of the sub-reflector in the first quadrant, the light beams having different behaviors are reflected by the sub-reflector. It will be. Therefore, there is a possibility that the aspheric shape of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror becomes complicated.
On the other hand, in the present invention, the center of the light emitting unit main body of the light emitting unit and the end of the electrode on the reflector side are substantially matched, so that, for example, only the light beam generated in the first quadrant is within the first quadrant. It is reflected by the reflecting surface of the sub-reflecting mirror. Accordingly, it is possible to prevent complication of the aspheric shape of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror.
本発明のプロジェクタは、上述した何れかの光源装置と、前記光源装置からの光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、前記光変調装置により形成された光学像を拡大投射する投射光学系とを備えたことを特徴とする。
このような本発明のプロジェクタは、上述した何れかの光源装置を備えているので、前記光源装置と同様の効果を奏することができる。すなわち、光束の漏れを防ぐことができ、かつ、リフレクタ又は副反射鏡の大型化を防止できる。
The projector according to the present invention includes any one of the light source devices described above, a light modulation device that modulates a light beam from the light source device according to image information to form an optical image, and an optical image formed by the light modulation device. And a projection optical system for enlarging and projecting.
Since the projector of the present invention includes any one of the light source devices described above, the same effects as the light source device can be obtained. That is, leakage of the light beam can be prevented, and an increase in size of the reflector or the sub-reflecting mirror can be prevented.
[1.第一実施形態]
[プロジェクタの構成]
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る光源装置を搭載したプロジェクタ1の光学系を示す模式図である。
プロジェクタ1は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投射する光学機器である。
このプロジェクタ1は、図1に示すように、光源装置10、均一照明光学系20、色分離光学系30、リレー光学系35、光学装置40、および投射光学装置としての投射光学系60を備えて構成され、これらの光学系20〜35を構成する光学素子および光学装置40は、所定の照明光軸Bが設定された光学部品用筐体2内に位置決め調整されて収納されている。
[1. First embodiment]
[Projector configuration]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a
The
As shown in FIG. 1, the
光源装置10は、光源ランプ11から放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置40を照明するものである。この光源装置10は、詳しくは後述するが、光源ランプ11、リフレクタ12、副反射鏡13、および図示を略したが、これらを保持するランプハウジングを備えて構成され、リフレクタ12の光束射出方向後段には、平行化凹レンズ14が設けられている。なお、この平行化凹レンズ14は、光源装置10と一体化してもよいし、別体としてもよい。
そして、光源ランプ11から放射された光束は、リフレクタ12により光源装置10の前方側に射出方向を揃えて収束光として射出され、平行化凹レンズ14によって平行化され、均一照明光学系20に射出される。
The
The light beam emitted from the
均一照明光学系20は、光源装置10から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の面内照度を均一化する光学系である。この均一照明光学系20は、第1レンズアレイ21、第2レンズアレイ22、偏光変換素子23、重畳レンズ24、および反射ミラー25を備えている。
第1レンズアレイ21は、光源装置10から射出された光束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Bと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。
第2レンズアレイ22は、上述した第1レンズアレイ21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21と同様に照明光軸Bに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成を有している。
The uniform illumination optical system 20 is an optical system that divides the light beam emitted from the
The
The
偏光変換素子23は、第1レンズアレイ21により分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
この偏光変換素子23は、図示を略したが、照明光軸Bに対して傾斜配置される偏光分離膜および反射膜を交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるP偏光光束およびS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射膜によって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Bに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子23の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、略全ての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子23を用いることにより、光源ランプ11から射出される光束を、略一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置40で利用する光源光の利用率を向上することができる。
The
Although not shown, the
重畳レンズ24は、第1レンズアレイ21、第2レンズアレイ22、および偏光変換素子23を経た複数の部分光束を集光して光学装置40の後述する3つの液晶パネルの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。
この重畳レンズ24から射出された光束は、反射ミラー25で曲折されて色分離光学系30に射出される。
The superimposing lens 24 condenses a plurality of partial light beams that have passed through the
The light beam emitted from the superimposing lens 24 is bent by the
色分離光学系30は、2枚のダイクロイックミラー31,32と、反射ミラー33とを備え、ダイクロイックミラー31,32により均一照明光学系20から射出された複数の部分光束を、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー31,32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。そして、光路前段に配置されるダイクロイックミラー31は、赤色光を透過し、その他の色光を反射するミラーである。また、光路後段に配置されるダイクロイックミラー32は、緑色光を反射し、青色光を透過するミラーである。
The color separation
The dichroic mirrors 31 and 32 are optical elements in 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
リレー光学系35は、入射側レンズ36と、リレーレンズ38と、反射ミラー37,39とを備え、色分離光学系30を構成するダイクロイックミラー32を透過した青色光を光学装置40まで導く機能を有している。なお、青色光の光路にこのようなリレー光学系35が設けられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、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。本実施形態においては青色光の光路長が長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路長を長くしてリレー光学系35を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
The relay
上述したダイクロイックミラー31により分離された赤色光は、反射ミラー33により曲折された後、フィールドレンズ41を介して光学装置40に供給される。また、ダイクロイックミラー32により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ41を介して光学装置40に供給される。さらに、青色光は、リレー光学系35を構成するレンズ36,38および反射ミラー37,39により集光、曲折されてフィールドレンズ41を介して光学装置40に供給される。なお、光学装置40の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ41は、第2レンズアレイ22から射出された各部分光束を、照明光軸Bに対して並行な光束に変換するために設けられている。
The red light separated by the
光学装置40は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。この光学装置40は、照明対象となる光変調装置としての液晶パネル42R,42G,42B(赤色光側の液晶パネルを42R、緑色光側の液晶パネルを42G、青色光側の液晶パネルを42Bとする)と、クロスダイクロイックプリズム43とを備えて構成される。なお、フィールドレンズ41および各液晶パネル42R,42G,42Bの間には、入射側偏光板44が介在配置され、図示を略したが、各液晶パネル42R,42G,42Bおよびクロスダイクロイックプリズム43の間には、射出側偏光板が介在配置され、入射側偏光板44、液晶パネル42R,42G,42B、および前記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。
The
液晶パネル42R,42G,42B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したがって、入射側偏光板44から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
クロスダイクロイックプリズム43は、前記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43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字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光およ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。
そして、クロスダイクロイックプリズム43から射出されたカラー画像は、投射光学系60によって拡大投射され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。
The
The cross
The color image emitted from the cross
〔光源装置の構成〕
光源装置10は、発光管としての光源ランプ11と、リフレクタ12と、副反射鏡13とを有している。
ここで、光源ランプ11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、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。
光源ランプ11は、図2に示すように、発光部111と、この発光部111の両側に延びる封止部112とを備える。発光部111は、球状に形成された石英ガラス製の発光部本体111Aと、この発光部本体111A内に配置された一対の電極111Bと、発光部本体111A内に封入された水銀、希ガス、および少量のハロゲンとを有する。
[Configuration of light source device]
The
Here, as the
As shown in FIG. 2, the
発光部本体111Aは、外面が球面で構成され、内面が楕円面で構成されており、内部に楕円体状の放電空間が形成されている。この発光部本体111Aの内面は、一対の電極111Bに沿った方向が長軸方向となっている。
一対の電極111Bはアーク像Aを形成するためのものである。一対の電極111Bに電圧を印加すると、電極111B間に電位差が発生し、放電が生じ、アーク像Aが生成される。
この一対の電極111Bのうち、リフレクタ12側に配置される一方の電極111B1の端部111B11(他方の電極111B2と対向する端部)の先端の位置は、発光部本体111Aの中心111A1と一致している。すなわち、一対の電極111B間の中心(アーク像Aの中心A1)は、発光部本体111Aの中心111A1よりも副反射鏡13側にずれて配置されていることとなる。
また、この一方の電極111B1の端部111B11の先端の位置は、リフレクタ12の第一焦点F1と略一致している。
The light emitting unit
The pair of
Of the pair of
Further, the position of the tip of the end 111B11 of the one electrode 111B1 substantially coincides with the first focal point F1 of the
封止部112は、前記発光部本体111Aの両側から延びた石英ガラス製の封止部本体112Aと、この封止部本体112A内部に封入されたモリブデン製の金属箔(図示略)とを有する。封止部本体112Aは、前記発光部本体111Aと一体的に成形されている。
前述した電極111Bは、それぞれの端部(各電極111Bの対向した端部と反対側の端部)が各封止部本体112A内部に挿入されており、金属箔の一端が前記電極111Bに接続されている。また、金属箔の他端は、リード線に接続されている。リード線は、光源ランプ11の外部まで延出している。
The sealing
Each of the above-described
リフレクタ12は、光源ランプ11から放射された光束を一定方向に揃えて射出するためのものであり、非球面形状の反射面121を有する。このリフレクタ12は、第一焦点F1及び第二焦点(図示略)を有し、第一焦点F1に設置された光源ランプ11からの光束は第二焦点に集光する。
このリフレクタ12の反射面121は、可視光を反射して赤外線を透過するコールドミラーとなっている。また、反射面121は、光源ランプ11の電極111B間の放電により発光した光束が、光源ランプ11の発光部本体111Aを1回通る際に生じるレンズ効果(屈折)を相殺する非球面である。
なお、リフレクタ12の第一焦点F1及び第二焦点の位置は、リフレクタ12の近軸領域の形状によって決まる。従って、発光部本体111Aの形状に応じて、近軸領域以外の面の形状を設計変更し、発光部本体111Aを1回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面とする。例えば、近軸領域以外の面の形状を長軸と短軸との比率が異なる複数の楕円面を連接したような形状とする。
反射面121を以上のような非球面形状とすることにより、リフレクタ12の第二焦点に形成される像が、発光部本体111Aがないと想定した場合(電極111B間の放電により発光した光束が直接リフレクタ12で反射された場合)に形成される第二焦点の像と略一致することとなる。これにより、発光部本体111Aのレンズ効果による第二焦点における像の膨張や、歪み等を防止することができる。
すなわち、電極111B間の放電により発光した光束は、発光部本体111Aを透過する際に、発光部本体111Aのレンズ効果(屈折)の影響を受け、発光部本体111Aからの射出角度が傾くこととなる。この傾きを反射面121で相殺し、発光部本体111Aのレンズ効果による第二焦点における像の膨張や、歪み等を防止するのである。
また、リフレクタ12の反射面121の外周縁は、電極111B1の端部111B11先端を通り、リフレクタ12から射出される光束の中心軸である光源装置10の光軸X(照明光軸Bと一致)と直交する面M上に位置している。
The
The reflecting
Note that the positions of the first focal point F1 and the second focal point of the
By assuming that the reflecting
That is, the luminous flux emitted by the discharge between the
Further, the outer peripheral edge of the reflecting
副反射鏡13は、光源ランプ11の発光部111の光束射出方向前側略半分を覆う反射部材であり、内面側が光束を反射する反射面131とされている。この反射面131は、リフレクタ12の反射面121と同様、コールドミラーとなっている。
反射面131は、発光部内部の電極111B間の放電により発光した光束が、発光部本体111Aを2回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面である。例えば、反射面131は、長軸と短軸との比率が異なる複数の楕円面を連接したような形状となっている。
The
The reflecting
このような反射面131では、図3に示すように、発光部本体111Aの電極111Bのうち、一方の電極111B1の端部111B11先端(輝点近傍)で発生した光束を、他方の電極111B2の端部111B21先端(輝点近傍)に向かって反射する。反射面131で反射された光束は、他方の電極111B2の端部111B21先端(輝点近傍)を通り、リフレクタ12の反射面121に達することとなる。
また、他方の電極111B2の端部111B21先端(輝点近傍)で発生した光束は、反射面131で反射され、一方の電極111B1の端部111B11を通りリフレクタ12の反射面121に達することとなる。
従って、以上のような副反射鏡13では、反射面131を、光束が発光部本体111Aを2回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面としているので、副反射鏡13で反射され、発光部本体111A内に導入された光束は、レンズ効果の影響を受けていない光束となる。
また、図4には、発光部本体111Aの電極111Bのうち、他方の電極111B2の端部111B21先端で発生した光束が、反射面131で反射され、一方の電極111B1の端部111B11を通りリフレクタ12の反射面121向かって発光部本体111Aから射出される様子をシミュレーションしたものが示されている。
さらに、以上のような反射面131の外周縁は、電極111B1の端部111B11先端を通り、光源装置10の光軸Xと直交する面M上に位置している(図2参照)。
In such a
In addition, the light beam generated at the tip of the end 111B21 (near the bright spot) of the other electrode 111B2 is reflected by the reflecting
Accordingly, in the
Also, in FIG. 4, the light beam generated at the tip of the end 111B21 of the other electrode 111B2 among the
Further, the outer peripheral edge of the reflecting
ここで、図3に示すように、光源装置10の光軸Xと、発光部本体111Aの中心111A1を通り光源装置10の光軸Xに直交する線Yとで形成される領域を第一象限Q1、第二象限Q2、第三象限Q3、第四象限Q4とした場合、第一象限Q1及び第三象限Q3に跨るように、副反射鏡13が配置される。
第二象限Q2内で生じた光束及び第一象限Q1内で生じた光束が、副反射鏡の反射面のうち、第一象限Q1内に位置する反射面に到達する場合、振る舞いが異なる光束が副反射鏡13で反射されることとなる。そのため、副反射鏡13の反射面131の非球面形状が複雑化する可能性がある。
これに対し、本実施形態では、発光部本体111Aの中心111A1と、リフレクタ12側の電極111B1の端部111B11とを略一致させることで、電極111B間の放電発光は第一象限Q1及び第三象限Q3内で発生するので、例えば、第一象限Q1内で生じた光束のみが、第一象限Q1内の副反射鏡13の反射面131で反射されることとなる。言い換えれば、従来のように第二象限Q2及び第四象限Q4から発光部本体111Aを通過することによって屈折し、第一象限Q1及び第三象限Q3から発光部本体111Aを通過する光とは異なる角度で副反射鏡13に入射する光を考慮する必要がない。従って、副反射鏡13の反射面131の非球面形状の複雑化を防止することができ、反射面131の非球面の設計を容易に行うことができる。
Here, as shown in FIG. 3, a region formed by the optical axis X of the
When the light beam generated in the second quadrant Q2 and the light beam generated in the first quadrant Q1 reach the reflecting surface located in the first quadrant Q1 among the reflecting surfaces of the sub-reflecting mirror, light beams having different behaviors are generated. It is reflected by the
On the other hand, in the present embodiment, the center 111A1 of the light emitting unit
さらに、本実施形態では、光源ランプ11のリフレクタ12側に配置される電極111B1の端部111B11先端(輝点近傍)とリフレクタ12の第一焦点F1とを一致させ、この電極111B1の端部111B11先端を通り、光源装置10の光軸Xと直交する面M上に、前記リフレクタ12の反射面121の外周縁及び副反射鏡13の反射面131の外周縁を位置させている。従って、リフレクタ12の外周縁よりも後方側(リフレクタ12の光束射出方向後側)に電極111B1の端部111B11先端(輝点近傍)がなく、リフレクタ12の外周縁よりも後方側で光が発生することがないため、リフレクタ12の反射面121の外周縁及び副反射鏡13の反射面131の外周縁の光軸X方向の位置を略一致させても、光束がリフレクタ12及び副反射鏡13の隙間から抜けてしまうことがない。
そのため、リフレクタ12の反射面121及び副反射鏡13の反射面131を重ねあわせる必要がなく、リフレクタ12又は副反射鏡13の大型化を防止できる。
Further, in the present embodiment, the end 111B11 tip (near the bright spot) of the electrode 111B1 disposed on the
Therefore, it is not necessary to overlap the reflecting
[2.第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、説明する。以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
図5には、本実施形態の光源装置50が示されている。この光源装置50は、発光管としての光源ランプ51と、リフレクタ52と、副反射鏡53とを有している。
光源ランプ51は、前記実施形態の光源ランプ11と同様の発光部111と、この発光部111の両側に延びる封止部112とを備える。
この光源ランプ51は、一対の電極111Bにより形成されるアーク像Aの中心A1が発光部本体111Aの中心111A1と略一致するように配置されている点が前記実施形態の光源ランプ11と異なっている。本実施形態の光源ランプ51は、電極111B間の中心と、発光部本体111Aの中心111A1とが、一致した一般的な光源ランプ51である。
一方の電極111B1の端部111B11先端は、発光部111の発光部本体111Aの中心111A1よりも、リフレクタ52側に位置している。
なお、一対の電極111Bのうち、リフレクタ52側の一方の電極111B1の端部111B11先端の位置は、リフレクタ52の第一焦点F1と一致している。
[2. Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same reference numerals are given to the same parts as those already described, and the description thereof is omitted.
FIG. 5 shows the
The
The
The tip of the end portion 111B11 of one electrode 111B1 is located closer to the
Of the pair of
リフレクタ52は、その反射面521の外周縁が、電極111B1の端部111B11の先端を通り、光源装置50の光軸Xと直交する面M上に位置している。
反射面521は、前記実施形態のリフレクタ12の反射面121と同じく非球面形状である。この反射面521は、発光部本体111Aを1回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面となっている。
このようにすることで、第一実施形態と同様、発光部本体111Aのレンズ効果の影響による第二焦点における像の膨張や、歪み等を防止することができる。
In the
The
By doing so, as in the first embodiment, it is possible to prevent image expansion, distortion, and the like at the second focal point due to the influence of the lens effect of the light emitting unit
副反射鏡53は、その反射面531が、外周縁が、電極111B1の端部111B11の先端を通り、光源装置50の光軸Xと直交する面M上に位置している。
前述したように、前記実施形態では、電極111B1の端部111B11が発光部本体111Aの中心111A1と略一致していたが、本実施形態では、電極111B1の端部111B11が、発光部111の発光部本体111Aの中心111A1よりも、リフレクタ52側に位置しているので、本実施形態の副反射鏡53の反射面531は、前記実施形態の副反射鏡13よりも反射面131よりも大きくなっている。
他の点は、副反射鏡13と同様であり、本実施形態の反射面531も発光部111内部の電極111B間の放電により発光した光束が、発光部本体を2回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面である。これにより、副反射鏡53で反射され、発光部本体111A内に導入された光束は、レンズ効果の影響を受けていない光束となる。
The
As described above, in the embodiment, the end 111B11 of the electrode 111B1 substantially coincides with the center 111A1 of the light emitting unit
The other points are the same as those of the
さらに、以上のような第二実施形態では、リフレクタ52側に配置される電極111B1の端部111B11先端(輝点近傍)とリフレクタ52の第一焦点F1とを一致させ、この電極111B1の端部111B11先端を通り、光源装置50の光軸Xと直交する面M上に、リフレクタ52の反射面521の外周縁及び副反射鏡53の反射面531の外周縁を位置させている。従って、リフレクタ52の外周縁よりも後方側(リフレクタ52の光束射出方向後側)から光が発生することがないので、リフレクタ52の反射面521の外周縁及び副反射鏡53の反射面531の外周縁を略一致させても、光束がリフレクタ52及び副反射鏡53の隙間から抜けてしまうことがない。そのため、リフレクタ52の反射面521及び副反射鏡53の反射面531を重ねあわせる必要がなく、リフレクタ52又は副反射鏡53の大型化を防止できる。
また、本実施形態では、電極111B間の中心の位置と、発光部本体111Aの中心111A1とが、一致した一般的な光源ランプ51を使用することができるので、光源ランプ51にかかるコストを低減することができる。
Furthermore, in the second embodiment as described above, the end 111B11 tip (in the vicinity of the bright spot) of the electrode 111B1 disposed on the
Further, in the present embodiment, since the general
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、リフレクタ12,52を第一焦点F1及び第二焦点を有するものとしたが、これに限らず、放物面鏡のように、焦点が一つであってもよい。
さらに、前記各実施形態では、本発明の光源装置10,50をプロジェクタに搭載していたが、これに限らず、本発明の光源装置を他の光学機器に搭載してもよい。
前記各実施形態では、3つの液晶パネル42R,42G,42Bを用いたプロジェクタ1の例のみを挙げたが、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
さらに、前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタ1の例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対
側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in each of the embodiments described above, the
Further, in each of the above embodiments, the
In each of the above embodiments, only the example of the
Furthermore, in each of the above embodiments, only the example of the
本発明は、プロジェクタの光源装置に利用することができるほか、その他の光学機器の光源装置としても利用することができる。 The present invention can be used as a light source device for a projector, and also as a light source device for other optical devices.
1…プロジェクタ、10…光源装置、11…光源ランプ(発光管)、12…リフレクタ、13…副反射鏡、50…光源装置、51…光源ランプ、52…リフレクタ、53…副反射鏡、111…発光部、111A1…中心、111A…発光部本体、111B…電極、111B1…電極、111B11…端部、111B2…電極、111B21…端部、112…封止部、121…反射面、131…反射面、521…反射面、531…反射面、F1…第一焦点、M…面
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出する反射面を有するリフレクタと、
前記リフレクタの前記反射面と対向配置された反射面を有し前記発光管から放射された光束を前記リフレクタに反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、
前記一対の電極のうち、前記リフレクタ側に配置される一方の電極の端部と、前記リフレクタの第一焦点とが略一致し、
前記一方の電極の端部を通り、前記リフレクタから射出される光束の中心軸に直交する面上に、前記リフレクタの反射面の外周縁及び前記副反射鏡の反射面の外周縁が位置し、
前記リフレクタの反射面は、前記発光部内部の電極間の放電により発光した光束が、前記発光管の発光部本体を1回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面であり、
前記副反射鏡の反射面は、前記発光部内部の電極間の放電により発光した光束が、前記発光管の発光部本体を2回通る際に生じるレンズ効果を相殺する非球面であり、
前記発光部の発光部本体の中心と、前記一方の電極の端部の位置とが略一致しており、
前記発光部本体の放電空間を形成する内面は、一対の電極に沿った方向を長軸とする楕円面であり、
前記発光部本体の外面は、略球面であることを特徴とする光源装置。 An arc tube having a sealing portion provided in the pair of electrodes and both ends of the light emitting portion and said light emitting portion has a light emitting body that forms a discharge space covers the electrodes for performing discharge light emission,
A reflector having a reflecting surface that emits the light emitted from the arc tube in a uniform direction; and
A light source device comprising a sub-reflecting mirror that has a reflecting surface disposed opposite to the reflecting surface of the reflector and reflects a light beam emitted from the arc tube to the reflector;
Of the pair of electrodes, the end of one of the electrodes arranged on the reflector side and the first focal point of the reflector substantially coincide with each other,
The outer peripheral edge of the reflecting surface of the reflector and the outer peripheral edge of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror are located on a surface that passes through the end of the one electrode and is orthogonal to the central axis of the light beam emitted from the reflector,
The reflecting surface of the reflector is an aspherical surface that cancels out the lens effect that occurs when the light beam emitted by the discharge between the electrodes inside the light emitting portion passes through the light emitting portion main body of the arc tube once.
The reflecting surface of the sub-reflecting mirror, the light beam emitted by the discharge between the light emitting portion inside the electrode, Ri aspheric der to offset the lens effect occurring when through twice light emitting body of the light emitting tube,
The center of the light emitting unit body of the light emitting unit and the position of the end of the one electrode are substantially coincident,
The inner surface forming the discharge space of the light emitting unit main body is an ellipsoid whose major axis is the direction along the pair of electrodes,
Outer surface of the light emitting body includes a light source and wherein a substantially spherical der Rukoto.
前記光源装置からの光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、
前記光変調装置により形成された光学像を拡大投射する投射光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。 A light source device according to claim 1 ;
A light modulation device that modulates a light beam from the light source device according to image information to form an optical image;
A projector comprising: a projection optical system that enlarges and projects an optical image formed by the light modulation device.
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