JP4682604B2

JP4682604B2 - 光源装置及びそれを備えたプロジェクタ

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Publication number: JP4682604B2
Application number: JP2004350147A
Authority: JP
Inventors: 浩荻野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2011-05-11
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Description

この発明は、光源装置及びそれを備えたプロジェクタに関する。

画像表示素子の表示画像を投影するプロジェクタは、プロジェクタケース内に、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズと、光源装置と、前記光源装置からの投射光を前記画像表示素子に入射させる光源側光学系とを設けた構成となっている。

このプロジェクタは、スクリーン等の外部の投影面に充分な明るさの画像を投影するために、前記光源装置から高強度の光を出射させ、前記画像表示素子の表示輝度を高くすることが望まれる。

高強度の光を出射する光源装置としては、従来、光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタとからなる複数の光源部を備え、これらの光源部からの出射光を、プリズム等の光合成部材により、各光源部からの出射光の光束の断面が互いに重なった１つの光に合成して投射するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００―１７１９０１号公報

しかし、複数の光源部からの出射光をプリズム等の光合成手段により１つの光に合成して投射する従来の光源装置は、前記複数の光源部からリフレクタにより集光されて出射した高強度の光がそれぞれ前記光合成手段に入射するため、その光による前記光合成手段の異常過熱を発生するという問題をもっている。

この発明は、複数の光源部からの出射光を、光合成手段に異常過熱を生じさせること無く合成して投射することができる光源装置を提供するとともに、前記光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的としたものである。

請求項１に記載の発明に係る光源装置は、光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタとからなる複数の光源部を備え、前記複数の光源部のうち、１つの光源部は、その出射方向を所定の方向に向けた状態で配置され、他の光源部は、その出射方向を前記１つの光源部からの出射光の光路に対して交差する方向に向けた状態で配置され、前記１つの光源部からの出射光の光路の外側に、前記他の光源部からの出射光をその光束の断面が前記１つの光源部からの出射光の断面に重なる方向に向けて反射するミラーが配置されており、前記ミラーは、その反射面を常に一定の方向に向けた状態で回転し、前記他の光源部は、その出射光を前記ミラーの回転中心からずれた部分に入射させ、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光とが重なった合成光を投射することを特徴とするものである。

請求項２の発明に係る光源装置は、請求項１に記載の発明であって、前記合成光が投射される側に、一端と他端に入射端面と出射端面を有し、前記入射端面から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面から出射する導光ロッドが配置されており、前記１つの光源部は、その出射方向を前記導光ロッドの入射端面に向けて配置され、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光を前記導光ロッドの入射端面に入射させるように配置されていることを特徴とするものである。

請求項３の発明に係る光源装置は、請求項２に記載の発明であって、前記１つの光源部と、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光をそれぞれ、前記導光ロッドの入射端面の中心部に入射させるように配置されていることを特徴とするものである。

請求項４の発明に係る光源装置は、請求項３に記載の発明であって、前記１つの光源部と、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記１つの光源部からの出射光の光軸と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光の光軸とをそれぞれ、前記導光ロッドの軸線に対して同じ角度で交差させて配置されていることを特徴とするものである。

請求項５の発明に係る光源装置は、請求項２に記載の発明であって、前記１つの光源部と、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光をそれぞれ、前記導光ロッドの入射端面の互いに異なる部分に入射させるように配置されていることを特徴とするものである。

請求項６の発明に係る光源装置は、請求項５に記載の発明であって、前記１つの光源部と、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記１つの光源部からの出射光の光軸と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光の光軸とをそれぞれ、前記導光ロッドの軸線と平行にして配置されていることを特徴とするものである。

請求項７の発明に係るプロジェクタは、プロジェクタケース内に、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズと、光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタとからなる複数の光源部を備え、前記複数の光源部のうち、１つの光源部は、その出射方向を所定の方向に向けた状態で配置され、他の光源部は、その出射方向を前記１つの光源部からの出射光の光路に対して交差する方向に向けた状態で配置され、前記１つの光源部からの出射光の光路の外側に、前記他の光源部からの出射光をその光束の断面が前記１つの光源部からの出射光の断面に重なる方向に向けて反射するミラーが配置されており、前記ミラーは、その反射面を常に一定の方向に向けた状態で回転し、前記他の光源部は、その出射光を前記ミラーの回転中心からずれた部分に入射させ、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光とが重なった合成光を投射する光源装置と、前記光源装置からの投射光を前記画像表示素子に入射させる光源側光学系と、を設けたことを特徴とするものである。

請求項８の発明に係るプロジェクタは、請求項７に記載の発明であって、前記光源装置は、前記合成光が投射される側に配置され、一端と他端に入射端面と出射端面を有し、前記入射端面から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面から出射する導光ロッドを備えており、前記光源装置の前記１つの光源部は、その出射方向を前記導光ロッドの入射端面に向けて配置され、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光を前記導光ロッドの入射端面に入射させるように配置されていることを特徴とするものである。

請求項９の発明に係るプロジェクタは、請求項６又は７に記載の発明であって、前記画像表示素子は、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子であり、前記光源装置は、前記反射型表示素子から出射して前記投影レンズに入射する画像光の光路の側方に、前記合成光の投射方向を前記画像光の光路に向けて配置されるとともに、前記光源装置と前記反射型表示素子との間に、前記画像光の光路を挟んで前記光源装置の配置側とは反対側に配置された反射板を有し、前記光源装置からの投射光を前記反射板により反射して前記反射型表示素子にその表示面から入射させる光源側光学系が設けられていることを特徴とするものである。

この発明の光源装置は、光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタとからなる複数の光源部のうち、１つの光源部を、その出射方向を所定の方向に向けて配置し、他の光源部を、その出射方向を前記１つの光源部からの出射光の光路に対して交差するに向けて配置するとともに、前記１つの光源部からの出射光の光路の外側に、前記他の光源部に対応させて、その光源部からの出射光をその光束の断面が前記１つの光源部からの出射光の断面に重なる方向に向けて反射するミラーを配置し、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光とが重なった合成光を投射するようにしたものであるため、前記複数の光源部からの出射光を１つの光に合成するための光合成手段である前記ミラーの加熱は、前記複数の光源部からの出射光のうち、前記ミラーにより反射される前記他の光源部からの出射光だけであり、したがって、前記複数の光源部からの出射光を、前記ミラーに異常過熱を生じさせること無く合成して投射することができる。

そのため、この光源装置は、前記ミラーが熱により変形して光の反射方向が変化することは無く、したがって、常に安定した光合成を行ない、一定強度の合成光を投射することができる。

この光源装置においては、前記他の光源部からの出射光を反射する前記ミラーを、その反射面を常に一定の方向に向けて回転する回転ミラーとし、前記他の光源部を、その出射方向を前記ミラーの回転中心からずれた部分に向けて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記ミラーの昇温をより低くし、長時間にわたって高強度の合成光を一定強度で投射することができる。

また、この光源装置は、その合成光の投射側に、一端と他端に入射端面と出射端面を有し、前記入射端面から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面から出射する導光ロッドを配置し、前記複数の光源部のうち、１つの光源部を、その出射方向を前記導光ロッドの入射端面に向けて配置し、他の光源部及びミラーを、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光を前記導光ロッドの入射端面に入射させるように配置した構成とするのが望ましく、このようにすることにより、前記導光ロッドの出射端面から均一な強度分布の合成光を投射することができる。

その場合、前記１つの光源部と、前記他の光源部及びミラーは、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光をそれぞれ、前記導光ロッドの入射端面の中心部に入射させるように配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記導光ロッドを細くし、その配置スペースを小さくすることができる。

また、前記１つの光源部と、前記他の光源部及びミラーは、前記１つの光源部からの出射光の光軸と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光の光軸とをそれぞれ、前記導光ロッドの軸線に対して同じ角度で交差させて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記導光ロッドの出射端面から、強度分布が均一で、しかも前記導光ロッドの軸線を中心としてその周囲に均一な角度で広がる指向性の良い合成光を投射することができる。

さらに、前記合成光の投射側に前記導光ロッドを配置する場合、前記１つの光源部と、前記他の光源部及びミラーは、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光をそれぞれ、導光ロッドの入射端面の互いに異なる部分に入射させるように配置してもよく、このようにしても、前記導光ロッドの出射端面から均一な強度分布の合成光を投射することができる。

その場合は、前記１つの光源部と、前記他の光源部及びミラーを、前記１つの光源部からの出射光の光軸と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光の光軸とをそれぞれ、前記導光ロッドの軸線と平行にして配置するのが好ましく、このようにすることにより、強度分布が均一で、しかも前記導光ロッドの軸線を中心としてその周囲に均一な角度で広がる指向性の良い合成光を投射することができる。

この発明のプロジェクタは、プロジェクタケース内に、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズと、複数の光源部からの出射光の合成光を投射する前記光源装置と、前記光源装置からの投射光を前記画像表示素子に入射させる光源側光学系とを設けたものであり、前記光源装置が上述したように、複数の光源部のうちの１つの光源部からの出射光と、他の光源部から出射してミラーにより反射された光とが重なった高強度の合成光を一定強度で投射するため、前記画像表示素子に、高輝度でしかも明るさのふらつきが無い画像を表示させ、外部の投影面に高品質の画像を投影することができる。

このプロジェクタにおいて、前記光源装置の前記他の光源部からの出射光を反射するミラーは、その反射面を常に一定の方向に向けて回転する回転ミラーであり、前記他の光源部は、その出射方向を、前記ミラーの回転中心からずれた部分に向けて配置されているのが好ましく、このようにすることにより、前記ミラーの昇温をより低くし、前記光源装置から長時間にわたって高強度の合成光を一定強度で投射することができるため、プロジェクタの連続使用時間を長くすることができる。

また、このプロジェクタにおいて、前記光源装置は、その合成光の投射側に配置され、一端と他端に入射端面と出射端面を有し、前記入射端面から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面から出射する導光ロッドを備えており、前記光源装置の複数の光源部のうち、１つの光源部は、その出射方向を前記導光ロッドの入射端面に向けて配置され、他の光源部及びミラーは、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光を前記導光ロッドの入射端面に入射させるように配置されているのが望ましく、このようにすることにより、前記光源装置から均一な強度分布の合成光を投射させることができるため、前記画像表示素子に輝度むらの無い画像を表示させ、外部の投影面により高品質の画像を投影することができる。

さらに、このプロジェクタは、前記画像表示素子を、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子とし、前記光源装置を、前記反射型表示素子から出射して投影レンズに入射する画像光の光路の側方に、合成光の投射方向を前記画像光の光路に向けて配置するとともに、前記光源装置と前記反射型表示素子との間に、前記画像光の光路を挟んで前記光源装置の配置側とは反対側に配置された反射板を有し、前記光源装置からの投射光を前記反射板により反射して前記反射型表示素子にその表示面から入射させる光源側光学系を設けた構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、プロジェクタを小型化することができる。

（第１の実施形態）
図１〜図３はこの発明の第１の実施例を示しており、図１はプロジェクタのプロジェクタケースを破断した平面図、図２は前記プロジェクタの光源装置の構成図、図３は前記光源装置の回転ミラーの正面図である。

まず、図１に示したプロジェクについて説明すると、このプロジェクタは、プロジェクタケース１内に、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子９と、前記画像表示素子９の表示画像を図示しない外部の投影面に投影する投影レンズ１０と、前記画像表示素子９に入射させる光を投射する光源装置１１と、前記光源装置１１からの投射光を前記画像表示素子９に入射させる光源側光学系２１とを設けたものであり、前記投影レンズ１０は、プロジェクタケース１の前面の一端側に設けられた投影窓２に対向させて配置され、その後方に画像表示素子９が配置されている。

前記画像表示素子９は、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子であり、この実施例では、複数のマイクロミラー（図示せず）が行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光の反射方向を、前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより制御して画像を表示するマイクロミラー表示素子を用いている。以下、この反射型画像表示素子９をマイクロミラー表示素子という。

そして、前記光源装置１１は、前記マイクロミラー表示素子９から出射して前記投影レンズ１０に入射する画像光の光路の側方に、この光源装置１１からの光の投射方向を前記画像光の光路に向けて配置されており、この光源装置１１と前記マイクロミラー表示素子９との間に、前記画像光の光路を挟んで前記光源装置１１の配置側とは反対側に配置された反射板２３を有し、前記光源装置１１からの投射光を前記反射板２３により反射して前記マイクロミラー表示素子９にその表示面から入射させる光源側光学系２１が設けられている。

なお、前記光源側光学系２１は、前記光源装置１１からの投射光を平行光に補正して前記反射板２３に入射させるコンデンサレンズ２２を備えており、このコンデンサレンズ２２は、前記画像光の光路と前記光源装置１１との間に配置されている。

また、前記プロジェクタケース１には、前記光源装置１１の配置側の側面に、ケース１を空冷するための吸気部３と排気部４が設けられており、前記プロジェクタケース１に、前記吸気部３と排気部４にそれぞれ対応させて吸気ファン５と排気ファン６が配置されている。

さらに、前記プロジェクタケース１には、電源ユニット７と、前記マイクロミラー表示素子９の表示駆動回路及び前記光源装置１１の駆動回路等を備えた制御回路基板８が配置されている。

次に、前記プロジェクタの光源装置１１について説明すると、この光源装置１１は、図２に示したように、超高圧水銀ランプ等の光源ランプ１３と前記光源ランプ１３からの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタ１４とからなる２つの光源部１２Ａ，１２Ｂを備え、前記２つの光源部１２Ａ，１２Ｂのうち、１つの光源部（以下、第１の光源部という）１２Ａを、その出射方向を所定の方向に向けて配置し、他の光源部（以下、第２の光源部という）１２Ｂを、その出射方向を前記第１の光源部１２Ａからの出射光の光路に対して斜めに交差するに向けて配置するとともに、前記第１の光源部１２Ａからの出射光の光路の外側に、前記第２の光源部１２Ｂに対応させて、その光源部１２Ｂからの出射光をその光束の断面が前記第１の光源部１２Ａからの出射光の断面に重なる方向に向けて反射するミラー１５を配置したものであり、前記第１の光源部１２Ａからの出射光と、前記第２の光源部１２Ｂから出射して前記ミラー１５により反射された光とが重なった合成光を投射する。

なお、この実施例では、前記第２の光源部１２Ｂを、前記第１の光源部１２Ａの一側の近傍に配置し、前記ミラー１５を、前記第１の光源部１２Ａからの出射光の光路を挟んで前記第２の光源部１２Ｂの配置側とは反対側に配置している。

前記第２の光源部１２Ｂからの出射光を反射するミラー１５は、その反射面を常に一定の方向に向けて回転する円板状の回転ミラーであり、その中心を、所定位置に配置されたミラー駆動モータ１６の回転軸１７に固定され、前記モータ１６により一定速度で回転駆動される。

そして、前記第２の光源部１２Ｂは、その出射光を前記回転ミラー１５の回転中心からずれた部分、つまり図３に仮想線（二点差線）で示した部分ａに入射させるように配置されている。

また、この光源装置１１は、前記合成光の投射側に配置され、一端と他端に入射端面１９と出射端面２０を有し、前記入射端面１９から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面２０から出射する導光ロッド１８を備えている。

この導光ロッド１８は、前記マイクロミラー表示素子９の表示エリアに対応する断面形状を有する角棒体または角筒体からなっており、その一端の入射端面１９から入射した光をロッド外周面と外気（空気）との界面またはロッド外周面に形成された反射膜により反射して屈折させながら導き、強度分布を均一化した光を他端の出射端面２０から出射する。

そして、この光源装置１１では、前記２つの光源部１２Ａ，１２Ｂのうち、第１の光源部１２Ａを、その出射方向を導光ロッド１８の入射端面１９に向けて、この第１の光源部１２Ａからの出射光を直接前記導光ロッド１８の入射端面１９に入射させるように配置し、第２の光源部１２Ｂ及び回転ミラー１５を、第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラー１５により反射された光を前記導光ロッド１８の入射端面１９に入射させるように配置している。

さらに、この光源装置１１では、前記第１と第２の光源部１２Ａ，１２Ｂのリフレクタ１４の反射面の曲率を、第１の光源部１２Ａからの出射光と、第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラー１５により反射された光がそれぞれ前記導光ロッド１８の入射端面１９に集光するように設定し、前記第１の光源部１２Ａと、第２の光源部１２Ｂ及び回転ミラー１５を、第１の光源部１２Ａからの出射光と、第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラー１５により反射された光をそれぞれ、前記導光ロッド１８の入射端面１９の中心部に入射させるようにするとともに、第１の光源部１２Ａからの出射光の光軸Ｏ_１と、第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラー１５により反射された光の光軸Ｏ_２とをそれぞれ、前記導光ロッド１８の軸線Ｏに対して同じ角度で交差させて配置している。

この光源装置１１は、光源ランプ１３と前記光源ランプ１３からの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタ１４とからなる２つの光源部１２Ａ，１２Ｂのうち、第１の光源部１２Ａを、その出射方向を所定の方向に向けて配置し、第２の光源部１２Ｂを、その出射方向を前記第１の光源部１２Ａからの出射光の光路に対して交差するに向けて配置するとともに、前記第１の光源部１２Ｂからの出射光の光路の外側に、前記第２の光源部１２Ｂに対応させて、その光源部１２Ｂからの出射光をその光束の断面が前記第１の光源部１２Ａからの出射光の断面に重なる方向に向けて反射するミラー１５を配置し、前記第１の光源部１２Ａからの出射光と、前記第２の光源部１２Ｂから出射して前記ミラー１５により反射された光とが重なった合成光を投射するようにしたものであるため、前記２つの光源部１２Ａ，１２Ｂからの出射光を１つの光に合成するための光合成手段である前記ミラー１５の加熱は、前記２つの光源部１２Ａ，１２Ｂからの出射光のうち、前記ミラー１５により反射される前記第２の光源部１２Ａからの出射光だけであり、したがって、前記２つの光源部１２Ａ，１２Ｂからの出射光を、前記ミラー１５に異常過熱を生じさせること無く合成して投射することができる。

そのため、この光源装置１１は、前記ミラー１５が熱により変形して光の反射方向が変化することは無く、したがって、常に安定した光合成を行ない、一定強度の合成光を投射することができる。

しかも、この光源装置１１においては、前記ミラー１５を、その反射面を常に一定の方向に向けて回転する回転ミラーとし、前記第２の光源部１２Ｂを、その出射方向を前記ミラー１５の回転中心からずれた部分に向けて配置しているため、前記ミラー１５の昇温をより低くし、長時間にわたって高強度の合成光を一定強度で投射することができる。

すなわち、前記第２の光源部１２Ｂからの出射光は、常に同じ方向から回転ミラー１５に入射するが、その光の入射部分ａ（図３参照）が前記回転ミラー１５の回転中心からずれているため、前記第２の光源部１２Ｂからの出射光による回転ミラー１５の加熱箇所が、前記回転ミラー１５の回転にともなってミラー周方向に連続的に変化する。

そのため、前記回転ミラー１５の各部は、前記第２の光源部１２Ｂからの出射光が入射する位置を通るときに光により加熱され、前記光の入射位置を通過して再び前記入射位置にくるまでの間に放熱することになり、したがって、このミラー１５の加熱がより低く抑制される。

また、この光源装置１１は、その合成光の投射側に、一端と他端に入射端面１９と出射端面２０を有し、前記入射端面１９から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面２０から出射する導光ロッド１８を配置し、前記２つの光源部１２ａ，１２ｂのうち、第１の光源部１２Ａを、その出射方向を前記導光ロッド１８の入射端面１９に向けて配置し、第２の光源部１２Ｂ及びミラー１５を、前記第２の光源部１２Ｂから出射して前記ミラー１５により反射された光を前記導光ロッド１８の入射端面１９に入射させるように配置した構成としているため、前記導光ロッド１８の出射端面２０から均一な強度分布の合成光を投射することができる。

さらに、この光源装置１１は、前記第１の光源部１２Ａと、前記第２の光源部１２Ｂ及びミラー１５を、第１の光源部１２Ａからの出射光と、第２の光源部１２Ｂから出射して前記ミラー１５により反射された光をそれぞれ、前記導光ロッド１８の入射端面１９の中心部に入射させるように配置しているため、前記導光ロッド１８を細くし、その配置スペースを小さくすることができる。

また、この光源装置１１は、前記第１の光源部１２Ａと、前記第２の光源部１２Ｂ及びミラー１５を、第１の光源部１２Ａからの出射光の光軸Ｏ_１と、第２の光源部１２Ｂから出射して前記ミラー１５により反射された光の光軸Ｏ_２とをそれぞれ、前記導光ロッド１８の軸線Ｏに対して同じ角度で交差させて配置しているため、前記導光ロッド１８の出射端面２０から、強度分布が均一で、しかも前記導光ロッド１８の軸線Ｏを中心としてその周囲に均一な角度で広がる指向性の良い合成光を投射することができる。

そして、図１に示したプロジェクタは、プロジェクタケース１内に、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子９と、前記画像表示素子９の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズ１０と、２つの光源部１２Ａ，１２Ｂからの出射光の合成光を投射する前記光源装置１１と、前記光源装置１１からの投射光を前記画像表示素子９に入射させる光源側光学系２１とを設けたものであり、前記光源装置１１が上述したように、２つの光源部１２Ａ，１２Ｂのうちの第１の光源部１１Ａからの出射光と、第２の光源部１２Ｂから出射してミラー１５により反射された光とが重なった高強度の合成光を一定強度で投射するため、前記画像表示素子９に、高輝度でしかも明るさのふらつきが無い画像を表示させ、外部の投影面に高品質の画像を投影することができる。

このプロジェクタにおいて、前記光源装置１１の第２の光源部１２Ｂからの出射光を反射するミラー１５は、その反射面を常に一定の方向に向けて回転する回転ミラーであり、前記第２の光源部１２Ｂは、その出射方向を、前記ミラー１５の回転中心からずれた部分に向けて配置されているため、上述したように、前記ミラー１５の昇温をより低くし、前記光源装置１１から長時間にわたって高強度の合成光を一定強度で投射することができ、したがって、プロジェクタの連続使用時間を長くすることができる。

また、このプロジェクタにおいて、前記光源装置１１は、その合成光の投射側に配置され、一端と他端に入射端面１９と出射端面２０を有し、前記入射端面１９から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面２０から出射する導光ロッド１８を備えており、前記光源装置１１の２つの光源部１２Ａ，１２Ｂのうち、第１の光源部１２Ａは、その出射方向を前記導光ロッド１８の入射端面１９に向けて配置され、第２の光源部１２Ｂ及びミラー１５は、前記第２の光源部１２Ｂから出射して前記ミラー１５により反射された光を前記導光ロッド１８の入射端面１９に入射させるように配置されているため、上述したように、前記光源装置１１から均一な強度分布の合成光を投射させることができ、したがって、前記画像表示素子９に輝度むらの無い画像を表示させ、外部の投影面により高品質の画像を投影することができる。

さらに、このプロジェクタは、前記画像表示素子９を、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射するマイクロミラー表示素子とし、前記光源装置１１を、前記マイクロミラー表示素子９から出射して投影レンズ１０に入射する画像光の光路の側方に、合成光の投射方向を前記画像光の光路に向けて配置するとともに、前記光源装置１１とマイクロミラー表示素子９との間に、前記画像光の光路を挟んで前記光源装置１１の配置側とは反対側に配置された反射板２３を有し、前記光源装置１１からの投射光を前記反射板２３により反射してマイクロミラー表示素子９にその表示面から入射させる光源側光学系２１を設けた構成としているため、透過型の画像表示素子を用い、その後側（投影レンズの配置側とは反対側）に光源装置を配置したものに比べて、プロジェクタを小型化することができる。

なお、このプロジェクタでは、図１に示したように、前記光源装置１１の合成光投射側に、扇形状の赤、緑、青の３色のカラーフィルタを周方向に交互に並べて設けた円板状の回転板からなり、モータ２５により高速で回転駆動されるカラーホィール２４を備えさせ、前記光源装置１１からの投射光を前記カラーホィール２４により赤、緑、青の３色の単位色に順次着色してマイクロミラー表示素子９に入射させるとともに、前記マイクロミラー表示素子９の各画素に、前記赤、緑、青の３色の単位色光の入射期間に対応させて赤、緑、青の３色の単位色画像データを順次書込むことにより、前記マイクロミラー表示素子９に赤、緑、青の３色の単位色画像を順次表示させ、その単位色画像を順次外部の投影面に投影して赤、緑、青の３色の単位色画像が重なって見えるフルカラー画像を投影面に表示するようにしている。

なお、この実施例では、前記カラーホィール２４を光源装置１１の導光ロッド１８の入射端面１９に対向させて配置しているが、このカラーホィール２４は、前記導光ロッド１８の出射端面２０に対向させて配置してもよい。

また、前記カラーホィール２４は、光源装置１１の合成光投射側に限らず、前記光源装置１１からの投射光をマイクロミラー表示素子９に入射させる光源側光学系２１または前記マイクロミラー表示素子９から出射して投影レンズ１０に入射する画像光の光路に配置してもよい。

（第２の実施形態）
図４はこの発明の第２の実施例を示す光源装置の構成図である。なお、この実施例の光源装置１１ａにおいて、上述した第１の実施例の光源装置１１に対応するものには図に同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。

この光源装置１１ａは、第１の光源部１２Ａと、第２の光源部１２Ｂ及びミラー１５を、前記第１の光源部１２Ａからの出射光と、前記第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラーにより反射された光をそれぞれ、導光ロッド１８の入射端面１９の互いに異なる部分に入射させるように配置したものであり、この実施例では、第１の光源部１２Ａを、その出射方向を導光ロッド１８の入射端面１９に向けて配置するとともに、第２の光源部１２Ｂを、その出射方向を前記第１の光源部１２Ａからの出射光の光路に対して略直角に交差するに向けて配置し、前記第１の光源部１２Ａからの出射光の光路と第２の光源部１２Ｂとの間に、前記第２の光源部１２Ｂからの出射光をその光束の断面の一部が、図４に仮想線（二点鎖線）で示したように導光ロッド１８の配置部内において前記第１の光源部１２Ａからの出射光の断面の一部に重なる方向に向けて反射する回転ミラー１５を配置している。

さらに、この実施例の光源装置１１ａでは、前記第１と第２の光源部１２Ａ，１２Ｂのリフレクタ１４の反射面の曲率を、第１の光源部１２Ａからの出射光と、第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラー１５により反射された光がそれぞれ前記導光ロッド１８の入射端面１９に集光するように設定し、前記第１の光源部１２Ａと、第２の光源部１２Ｂ及び回転ミラー１５を、第１の光源部１２Ａからの出射光と、第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラー１５により反射された光をそれぞれ、前記導光ロッド１８の入射端面１９の中心部から一方の方向とその反対方向とに略等距離ずれた部分に入射させるようにするとともに、第１の光源部１２Ａからの出射光の光軸Ｏ_１と、第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラー１５により反射された光の光軸Ｏ_２とをそれぞれ、前記導光ロッド１８の軸線Ｏと平行（完全平行に限らず、実質的に平行でもよい）にして配置している。

この光源装置１１ａは、第１の光源部１２Ａと、第２の光源部１２Ｂ及び回転ミラー１５を、前記第１の光源部１２Ａからの出射光と、前記第２の光源部１２Ｂから出射して前記回転ミラーにより反射された光をそれぞれ、前記導光ロッド１８の入射端面１９の互いに異なる部分に入射させるように配置したものであるが、このようにしても、前記導光ロッド１８の出射端面２０から均一な強度分布の合成光を投射することができる。

そして、この光源装置１１ａは、前記第１の光源部１２Ａと、前記第２の光源部１２Ｂ及び回転ミラー１５を、第１の光源部１２Ａからの出射光の光軸Ｏ_１と、第２の光源部１２Ｂから出射して回転ミラー１５により反射された光の光軸Ｏ_２とをそれぞれ、前記導光ロッド１８の軸線Ｏと平行にして配置しているため、強度分布が均一で、しかも前記導光ロッド１８の軸線Ｏを中心としてその周囲に均一な角度で広がる指向性の良い合成光を投射することができる。

（他の実施形態）
なお、上述した第１及び第２の実施例の光源装置１１，１１ａは、第１と第２の２つの光源部１２Ａ，１２Ｂを備えたものであるが、光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタとからなる３つ以上の複数の光源部を備え、前記複数の光源部のうち、１つの光源部を、その出射方向を所定の方向に向けて配置し、他の光源部を、その出射方向を前記１つの光源部からの出射光の光路に対して交差するに向けて配置するとともに、前記１つの光源部からの出射光の光路の外側に、前記他の光源部に対応させて、その光源部からの出射光をその光束の断面が前記１つの光源部からの出射光の断面に重なる方向に向けて反射するミラーを配置してもよく、その場合も、前記１つの光源部と、他の光源部及びその光源部に対応する前記ミラーとを、それぞれの出射光の光路に干渉しないように配置することにより、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光とが重なった合成光を投射することができる。

また、上述した実施例のプロジェクタは、入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子としてマイクロミラー表示素子９を用いたものであるが、前記画像表示素子は反射型液晶表示素子でもよく、その場合は、前記液晶表示素子にその各画素にそれぞれ対応する赤，緑，青のカラーフィルタを設け、光源装置１１，１１ａからの投射光を赤、緑、青の３色の単位色に順次着色するカラーホィール２４を省略してもよい。

さらに、前記第１及び第２の実施例のプロジェクタは、表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型液晶表示素子を備えたものであるが、前記画像表示素子を透過型液晶表示素子とし、その後側に前記光源装置１１，１１ａを配置してもよい。

また、この発明の光源装置は、プロジェクタに限らず、他の光学機器等にも利用することができる。

この発明の第１の実施例を示すプロジェクタのプロジェクタケースを破断した平面図。前記プロジェクタの光源装置の構成図。前記光源装置の回転ミラーの正面図。この発明の第２の実施例を示す光源装置の構成図。

符号の説明

１…プロジェクタケース、９…マイクロミラー表示素子（反射型表示素子）、１０…投影レンズ、１１，１１ａ…光源装置、１２Ａ，１２Ｂ…光源部、１３…光源ランプ、１４…リフレクタ、１８…回転ミラー、１８…導光ロッド。

Claims

光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタとからなる複数の光源部を備え、
前記複数の光源部のうち、１つの光源部は、その出射方向を所定の方向に向けた状態で配置され、他の光源部は、その出射方向を前記１つの光源部からの出射光の光路に対して交差する方向に向けた状態で配置され、前記１つの光源部からの出射光の光路の外側に、前記他の光源部からの出射光をその光束の断面が前記１つの光源部からの出射光の断面に重なる方向に向けて反射するミラーが配置されており、
前記ミラーは、その反射面を常に一定の方向に向けた状態で回転し、前記他の光源部は、その出射光を前記ミラーの回転中心からずれた部分に入射させ、
前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光とが重なった合成光を投射することを特徴とする光源装置。
前記合成光が投射される側に、一端と他端に入射端面と出射端面を有し、前記入射端面から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面から出射する導光ロッドが配置されており、
前記１つの光源部は、その出射方向を前記導光ロッドの入射端面に向けて配置され、
前記他の光源部及び前記ミラーは、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光を前記導光ロッドの入射端面に入射させるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記１つの光源部と、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光をそれぞれ、前記導光ロッドの入射端面の中心部に入射させるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
前記１つの光源部と、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記１つの光源部からの出射光の光軸と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光の光軸とをそれぞれ、前記導光ロッドの軸線に対して同じ角度で交差させて配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
前記１つの光源部と、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光をそれぞれ、前記導光ロッドの入射端面の互いに異なる部分に入射させるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
前記１つの光源部と、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記１つの光源部からの出射光の光軸と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光の光軸とをそれぞれ、前記導光ロッドの軸線と平行にして配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
プロジェクタケース内に、
入射光の出射を制御して画像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子の表示画像を外部の投影面に投影する投影レンズと、
光源ランプと前記光源ランプからの放射光を集光方向に反射して一方向に出射するリフレクタとからなる複数の光源部を備え、前記複数の光源部のうち、１つの光源部は、その出射方向を所定の方向に向けた状態で配置され、他の光源部は、その出射方向を前記１つの光源部からの出射光の光路に対して交差する方向に向けた状態で配置され、前記１つの光源部からの出射光の光路の外側に、前記他の光源部からの出射光をその光束の断面が前記１つの光源部からの出射光の断面に重なる方向に向けて反射するミラーが配置されており、前記ミラーは、その反射面を常に一定の方向に向けた状態で回転し、前記他の光源部は、その出射光を前記ミラーの回転中心からずれた部分に入射させ、前記１つの光源部からの出射光と、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光とが重なった合成光を投射する光源装置と、
前記光源装置からの投射光を前記画像表示素子に入射させる光源側光学系と、を設けたことを特徴とするプロジェクタ。
前記光源装置は、前記合成光が投射される側に配置され、一端と他端に入射端面と出射端面を有し、前記入射端面から入射した光の強度分布を均一化して前記出射端面から出射する導光ロッドを備えており、前記光源装置の前記１つの光源部は、その出射方向を前記導光ロッドの入射端面に向けて配置され、前記他の光源部及び前記ミラーは、前記他の光源部から出射して前記ミラーにより反射された光を前記導光ロッドの入射端面に入射させるように配置されていることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。
前記画像表示素子は、その表示面から入射した光を反射して前記表示面から出射する反射型表示素子であり、前記光源装置は、前記反射型表示素子から出射して前記投影レンズに入射する画像光の光路の側方に、前記合成光の投射方向を前記画像光の光路に向けて配置されるとともに、前記光源装置と前記反射型表示素子との間に、前記画像光の光路を挟んで前記光源装置の配置側とは反対側に配置された反射板を有し、前記光源装置からの投射光を前記反射板により反射して前記反射型表示素子にその表示面から入射させる光源側光学系が設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載のプロジェクタ。