JP4892938B2 - 光源ユニット及びプロジェクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は光源ユニットとこの光源ユニットを備えるプロジェクタ装置に係り、特に光源からの光の利用効率を低下させずに小型化した光源ユニット及びこの光源ユニットを備えるプロジェクタ装置に関する。

プロジェクタ装置は、光源ユニットから出射された光をカラーホイールに通した後、ミラートンネルに入射させて均一な強度分布の光とし、マイクロミラー素子や液晶表示素子などで画素ごとに光量を切り換えて映写することにより、スクリーン上に画像を表示するようになっている。

従来の光源ユニットとしては、例えば、図１３に示すように光源ユニット６０は、光を照射する光源６１と、光源６１から放射された光を集光するための光軸Ｋ上に配置された凸レンズ６２と、凸レンズ６２から出射された光が入射されるミラートンネル６３とから構成されている（特許文献１参照）。

光源６１は、リフレクタ６４とリフレクタ６４内に挿入されたランプ６５とにより構成されている。ランプ６５はバルブ６６と電極導入部６９，６９とから構成され、バルブ６６がリフレクタ６４内に位置するように挿入されている。なお、図１３ではカラーホイールの図示を省略している。

ここで、バルブ６６から発せられてリフレクタ６４の内壁により反射された光の一部は電極導入部６９にあたって光量が減衰していた。また、凸レンズ６２ではリフレクタ６４により反射された光を十分にミラートンネル６３の入射面６３aに照射することができなかった。

そのため、光源ユニット６０は一定の光量を確保するために一定以上の大きさが必要となり、それを内蔵するプロジェクタ装置も大型化する傾向にあり、プロジェクタ装置の持ち運びや設置が必ずしも容易ではなかった。

全体を小型化する観点から、光源ユニットは小さい方が好ましいが、光源ユニットのランプは、光量確保の観点から一定以上の大きさが必要とされていた。
特開平６−５１４０１号公報

本発明の課題は、光の利用効率を挙げて一定の光量を確保するとともに従来のものと比較して小型化を実現した光源ユニット及びプロジェクタ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の光源ユニットは、
光を放射するバルブと前記バルブに電極を案内する電極導入部とが備えられた光源と、
前記バルブから放射された光を反射するリフレクタと、
前記バルブから放射されて前記リフレクタの内壁により反射された放射光を集光する第１のレンズと、
を備え、
前記バルブから放射されて前記リフレクタの内壁により反射された放射光は、その焦点が前記電極導入部上に位置しないように円を形成するように集光されていて、
前記第１のレンズは、
一方のレンズ面は、前記一方のレンズ面の周縁部に形成された平面部よりも中心部側に形成された膨出部、及び前記膨出部に連続して前記一方のレンズ面の中心部側に形成されていると共に中心部が窪むように形成された凹面部から形成され、
他方のレンズ面は、前記他方のレンズ面の中心部側に向かって膨出するように形成されていると共に、前記中心部が窪むように形成されている膨出部から形成されている
ことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記バルブから放射されて前記リフレクタの内壁により反射された放射光の焦点位置が前記電極導入部の先端部よりも反射光の進行方向側に形成されるように集光されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光源ユニットにおいて、前記バルブから放射されて前記リフレクタの内壁により反射された放射光の焦点位置が前記電極導入部と前記第１のレンズとの間に位置し、前記焦点に集光後に広がる放射光が、前記第１のレンズに入射されていることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源ユニットにおいて、前記リフレクタの内面が鏡面加工されていて、前記光源は、前記リフレクタの収納用開口から前記リフレクタ内に挿入されていることを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源ユニットにおいて、前記第１のレンズから放射された光を集光する第２のレンズをさらに備えることを特徴とする。

また、請求項６に記載の光源ユニットは、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源ユニットにおいて、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に、前記第１のレンズから放射された光が前記第２のレンズに照射されるよう反射する反射用ミラーを備えることを特徴とする。

請求項７に記載のプロジェクタ装置は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源ユニットと、前記光源ユニットから出射された光を所定の色の光に変換するカラーホイールと、前記光源ユニットから出射された光を案内するミラートンネルと、前記ミラートンネルから出射された光を集光する集光用レンズと、前記集光用レンズから出射された光を受けて画像を映写するマイクロミラー素子と、前記マイクロミラー素子から映写された画像を拡大する投影レンズと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光の利用効率をあげることができると共に、リフレクタの小型化ができる。

（第１の実施形態）
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１は本発明の実施の形態に係るプロジェクタ装置の内部を表す上面図である。図２は本実施の形態のプロジェクタ装置にかかる光学系の概略構成図である。図３は光源ユニットの概略断面図である。

図１に示すように、プロジェクタ装置１のケース２の内部の中央部付近には、上面から吸気を行う冷却ファン３が配置されている。そして、ケース２の一対の対向する側面には、吸気口４，４が形成されている。それぞれの側面の吸気口は複数の孔より形成されている。また、ケース２の吸気口が設けられていない一方の側面には、複数の孔より形成された排気口５が形成されている。また、ケース２の内部には図示しない電源が取り付けられたプロジェクタ装置１全体を制御する電源基板７が配置されている。

また、ケース２の内部の排気口５が設けられた側の側面付近には、電源基板７により制御される光源ユニット６が配置されている。光源ユニット６は光源９、異形レンズ１０（回転非球面レンズ）、第１反射用ミラー１１及び球面レンズ１２により構成されている。図３に示すように、光源９はリフレクタ１３とリフレクタ１３内に収納されたランプ１４により構成されている。

リフレクタ１３は、多項式面形状に形成されている。リフレクタ１３の多項式面形状は下記の式（１）の各パラメータに表１に示す値を代入した式で表される形状である。

ここで、z は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、c は曲率半径、k はコーニック定数、r [ｍｍ] は後述する光照射用開口１５の縁部から光軸Ｋまで垂線を引いた場合のその垂線の長さである。

また、リフレクタ１３には、図３に示すように、光を出射するための光照射用開口１５が設けられている。また、さらにリフレクタ１３の基部にもランプ収納用開口１６が設けられており、ランプ収納用開口１６からランプ１４が収納されるようになっている。

図４（a）に示すように、ランプ１４は、光を出射するバルブ１９とバルブ１９の長軸方向の両端に設けられたバルブ１９内に電極を導入する電極導入部２０，２０とから構成されている。またバルブ１９内には放電を行うアーク２１が備えられている。バルブ１９はリフレクタ１３内のランプ収納用開口１６付近であって、バルブ１９から放射され、リフレクタ１３の内壁により反射された放射光の焦点位置が電極導入部２０よりも放射光の進行方向側に形成されるように配置されている。

本発明に用いられるバルブ１９の具体的な形状としては、例えば以下に示すものが挙げられる。

まず、図４（b）に示すように、コーニック係数が−０．９１５０８で曲率半径が４．１７５９６４ｍｍであって、長半径が４９．１７２３９ｍｍで短半径が１４．３２９７６ｍｍの楕円Ａを、その長軸Ｌと光軸Ｋが直交するように位置させるようになっている。この際、光軸Ｋが楕円Ａの長軸Ｌ上の一端の点Ｑから他方の一端の点Ｒ側に５．２５mmの位置で楕円Ａの長軸Ｌと直交させるように配置する（以下において、楕円Ａの長軸Ｌと光軸Ｋが直交する点を「点Ｓ」という）。

次に長軸Ｌ上であって、点Ｑ側に楕円Ａの中心点Ｔから２４．７７４０９ｍｍの位置に、その中心点Ｕが位置すると共に、楕円Ｂの短軸Ｎが楕円Ａの短軸Ｍと平行になるように楕円Ｂを配置する。楕円Ｂはコーニック係数が−０．８５７２１で曲率半径が３．１１００４７ｍｍであって、長半径が２１．７８１１ｍｍで短半径が８．２３０４４５ｍｍである。

次に、光軸Ｋを中心に楕円Ａと楕円Ｂを回転させる。すると、光軸Ｋを中心に回転する
光軸Ｋより点Ｑ側に位置する楕円Ａの孤Ｏによって図４（c）に示すような立体の紡錘Ｃが形成される。

この立体の紡錘Ｃの外延部が本実施の形態において用いられるバルブの外周部に相当する。また、光軸Ｋより点Ｑ側の楕円Ｂの孤Ｐが光軸Ｋを中心に回転することによって形成する紡錘Ｄの内側の空間がバルブにおいてアーク２１が収納される空間に相当する。

そして、紡錘Ｃと紡錘Ｄの間の空間の形状がアーク２１を収納するためのガラス部材の形状に相当し、点Ｓはバルブ内に収納されるアーク２１の位置に相当する。このような形状のバルブ１９の長手方向の両端には、図４（a）に示すようにアーク２１に電力を供給する電極導入部２０，２０が取り付けられて、本発明に用いられるランプ１４が形成されることとなる。

リフレクタ１３の光照射用開口１５から出射された光の進行方向には異形レンズ１０が配置されている。異形レンズ１０は光照射用開口１５から出射された光を十分に集光して光の進行方向に出射できるものであれば、その形状に限定はない。異形レンズ１０として用いることのできるレンズの一例を以下に示す。

図５は異形レンズ１０の一例の概略斜視図であり、図６は図５に示す異形レンズ１０のVI−VI断面図である。

図５及び図６に示すように、リフレクタ１３の光照射用開口１５から出射された光が照射される側のレンズ面２２は、周縁部に形成された平面部、平面部に連続してレンズ面２２の中心部側に形成された膨出部、及び膨出部に連続して２２レンズ面の中心部側に形成されていると共に中心部が窪むように形成された凹面部から形成されている。

また、異形レンズ１０の光が出射される側のレンズ面２３は、周縁部に形成された平面部、及び平面部に連続してレンズ面２３の中心部側に向かって膨出するように形成されていると共に、レンズ面２３の中心部が窪むように形成されている膨出部から形成されている。

異形レンズ１０は、レンズ面２２が光源９のリフレクタ１３の光照射用開口１５に対向するように配置されている。また、異形レンズ１０は、レンズ面２２の中心及びレンズ面２３の中心が光軸Ｋ上に位置するように配置されている。

異形レンズ１０の光源９側のレンズ面２２の形状及び第１反射用ミラー１１側のレンズ面２３の形状は下記の式（２）の各パラメータに表２に示す値を代入した式で表される。

ここで、z は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、c は曲率半径、k はコーニック定数である。またr [ｍｍ] は図６に示すように異形レンズ１０の縁部の一点である点Ｖから光軸Ｋまで垂線Ｚを引いた場合における、点Ｖからその垂線と光軸Ｋの交わる点Ｗまでの長さである。

異形レンズ１０の光源９側のレンズ面２２は照射された光を集光して第１反射用ミラー１１側のレンズ面２３に導く範囲（以下「有効範囲２４」という）とそれ以外の範囲に分けることができる。有効範囲２４は、例えば、半径が１２．５ｍｍの異形レンズの場合には、図７に示すように、光軸Ｋから半径０．５mmの範囲の外側であって、光軸Ｋから半径１１ｍｍの内側の範囲となっている。そして、中心点Ｘから光軸Ｋとレンズ面２３が交わる点Ｙまでの距離は４ｍｍである。

図１乃至図３に示すように、異形レンズ１０の光の出射方向には、異形レンズ１０から出射された光を反射させる第１反射用ミラー１１が配置されている。第１反射用ミラー１１は異形レンズ１０から照射された光を球面レンズ１２に反射するようになっている。

図８（ａ）は球面レンズの光が照射される側の正面図であり、図８（ｂ）は球面レンズのｂ−ｂ断面図である。球面レンズ１２は、光が照射される側のレンズ面２６が球面状に形成されていると共に、光が出射される側のレンズ面２９は平面状に形成されている。図８（ｂ）に示すように、球面レンズ１２は、レンズ面２６の中心点α及びレンズ面２９の中心点βが光軸Ｋ上に位置するように配置されている。

球面レンズ１２は、例えば半径７．５mmであり、図８（ａ）に示すようにレンズ面２６においては、光軸Kから半径７mmの内側の範囲がレンズ面２６に照射された光をレンズ面２９に導く範囲である。

また、レンズ面２６は、図８（b）に示すように、レンズ面２６の中心点αとレンズ面２９の中心点βを結んだ線の延長上、即ちレンズ面２９側の光軸K上に位置する仮想点γを中心点とする半径１４mmの円σの円周上にレンズ面２６の中心点αが位置すると共に、レンズ面２６は円σの円周に沿うような球面に形成されている。また、レンズ面２９は平板状に形成されている。レンズ面２６の中心点αからとレンズ面２９中心点βまでの寸法は４mmとなっている。

図１乃至図３に示すように、球面レンズ１２の光の出射方向には、球面レンズ１２から出射された光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に変換するカラーホイール３０が配置されている。カラーホイール３０を透過した光の進行方向にはミラートンネル３１が配置されている。なお、カラーホイール３０はミラートンネル３１の光の出射方向側に配置することとしてもよい。

カラーホイール３０は、円形の回転板であり、周方向に並べられた赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタが備えられている。カラーホイール３０は回転の中心軸を光軸Ｋの側方にずらして配置されている。

ミラートンネル３１は、透明な角柱であり、光軸Ｋに沿って配設されている。このミラートンネル３１は、入射光が入射する入射面３１ａは長方形面であり、内径の短辺が４．９６ｍｍ、長辺が６．１８ｍｍである。入射面３１ａからの入射光をミラートンネル３１の側面と外気層との界面で全反射させながら光軸方向に導き、均一な強度分布の光束として出射面３１ｂから出射するようになっている。なお、このようなミラートンネル３１としては、内周面全体に反射膜が設けられた外径の短辺が４．９６ｍｍ、長辺が６．１８ｍｍである角筒を用いることとしてもよい。

図１及び図２に示すように、ミラートンネル３１から光が出射される方向には映像ユニット３２が配置されている。図２に示すように、映像ユニット３２は、例えば、ミラートンネル３１から出射された光が照射される第１集光用レンズ３３、第１集光用レンズ３３から投射された光を反射する第２反射用ミラー３４、第２反射用ミラー３４により反射された光を集光する第２集光用レンズ３５、第２集光用レンズ３５から投射された光を反射する第３反射用ミラー３６、第３反射用ミラー３６により反射された光が投射されるメニスカスレンズ３９、メニスカスレンズ３９から出射された光が照射されるマイクロミラー素子４０、マイクロミラー素子４０により反射された光が投影される投影レンズ４１により構成される。

第１集光用レンズ３３は、ミラートンネル３１から出射された光を第２反射用ミラー３４に投射するものである。図２では第１集光用レンズ３３を単レンズとして図示しているが、複数枚のレンズからなることとしてもよい。

第２反射用ミラー３４は、第１集光用レンズ３３から投射された光を反射させて第２集光用レンズ３５に投射するものである。

第２集光用レンズ３５は、第２反射用ミラー３４により反射された光を集光して第３反射用ミラー３６に投射するものである。図２では、第２集光用レンズ３５を単レンズとして図示しているが、複数枚のレンズからなることとしてもよい。

第３反射用ミラー３６は、第２集光用レンズ３５から投射された光を反射させてメニスカスレンズ３９に投射するように配置されている。

メニスカスレンズ３９は、第３反射用ミラーから投射された光が凹面に投射されるように配置されている。メニスカスレンズ３９は、マイクロミラー素子４０により反射された光を集光して投影レンズ４１に照射する位置に配置されている。メニスカスレンズ３９は、その凸面をマイクロミラー素子４０に対向させ、凹面を投影レンズ４１に対向させて配置されている。

マイクロミラー素子４０は、複数のマイクロミラーによって表示画像の１つ１つの画素を形成し、これらマイクロミラーの傾き方向を切り換えることで画素の明暗を切り換えて画像を映写するものである。マイクロミラーは、アルミニウム片などの極薄金属片で形成されており、縦横の幅が１０μｍ〜２０μｍとなっている。これらのマイクロミラーは、行方向及び列方向にマトリックス状に配列形成されたＣＭＯＳ等の複数のミラー駆動素子（図示せず）の上にそれぞれ設けられている。

また、マイクロミラー素子４０から反射された光は、メニスカスレンズ３９を透過した後に、投影レンズ４１に投射されるようになっている。

投影レンズ４１は、マイクロミラー素子４０からの反射光を拡大してスクリーン（図示せず）に投射するものである。なお、図２では投影レンズ４１を単レンズとして図示しているが、複数枚のレンズからなることとしてもよい。

次に本発明の実施の形態の作用について説明する。

プロジェクタ装置１を駆動させると光源９のバルブ１９から光が放射され、放射された光の大部分はリフレクタ１３の鏡面加工が施された内壁に照射される。

このとき、図３に示すように光源９のバルブ１９はリフレクタ１３内のランプ収納用開口１６付近であって、バルブ１９から放射されリフレクタ１３の内壁により反射された放射光の焦点位置が異形レンズ１０側の電極導入部２０の先端部よりも反射光の進行方向側に形成されるように配置されているため、反射光の大部分は異形レンズ１０のレンズ面２２の中央部以外の部分に照射される。異形レンズ１０のレンズ面２２に照射された光のうち有効範囲２４に照射された光は集光された後に、レンズ面２３から第１反射用ミラー１１照射される。

第１反射用ミラー１１に照射された光は、反射して球面レンズ１２に照射される。球面レンズ１２に照射された光は、集光された後にカラーホイール３０に照射される。カラーホイール３０に照射された光は、カラーホイール３０に備えられた赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色のフィルタにより赤、緑、青の三色に変換された後にミラートンネル３１の入射面３１ａに照射される。ミラートンネル３１内に入射された光は、図３に示すようにミラートンネル３１内の側面と外気層との界面で全反射されながら光軸方向に導かれ、出射面３１ｂから出射された後に、図２に示すように第１集光用レンズ３３に照射される。

第１集光用レンズ３３に照射された光は第１集光用レンズ３３によりその光束が拡大された後に、第２反射用ミラー３４に照射される。第２反射用ミラーに照射された光は第２集光用レンズ３５に照射されて集光された後に、更に第３反射用ミラー３６に照射される。

第３反射用ミラー３６に照射された光は、メニスカスレンズ３９に投射された後にマイクロミラー素子４０に照射される。そして、マイクロミラー素子４０により反射された光は投影レンズ４１によりにより拡大されて図示しないスクリーンに投射される。

以上のように本発明によれば、バルブ１９から放射されリフレクタ１３により反射された放射光の焦点位置は電極導入部２０にはないため、放射光の大部分はランプの電極導入部２０にあたることはないため減衰することはなく、異形レンズ１０に照射され放射光の損失を少なくすることができるため、光源９から放射された放射光の利用効率を高めることが可能となるためリフレクタ１３を小型化することが可能となり、光源ユニット６全体を従来の光源ユニットと比較して小型化することができる。

また、光源ユニット６を小型化したためそれを搭載するプロジェクタ装置１自体を小型化することができる。また、異形レンズ１０とミラートンネル３１の間に球面レンズ１２を配置することで、異形レンズ１０から出射される光の焦点位置を調整することができ、光源ユニット６及びプロジェクタ装置１の設計の自由度を向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、第一の実施形態と共通する部分についての説明は省略し、第一の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図９は本発明の実施の形態に係るプロジェクタ装置の内部を表す上面図である。図１０は本実施の形態のプロジェクタ装置にかかる光学系の概略構成図である。図１１は光源ユニットの概略断面図である。

図９に示すように、プロジェクタ装置５０のケース５１の内部には、図示しない電源が取り付けられたプロジェクタ装置５０全体を制御する電源基板５２が配置されている。ケース５１内の中央部付近には、電源基板５２により制御される光源ユニット５３が配置されている。

図９及び図１０に示すように光源ユニット５３は光源９、異形レンズ１０及び球面レンズ１２により構成されている。図１０に示すように、光源９はリフレクタ１３とリフレクタ１３内に収納されたランプ１４により構成されている。

リフレクタ１３の光照射用開口１５から出射された光の進行方向には異形レンズ１０が配置されている。異形レンズ１０は光照射用開口１５から出射された光を十分に集光して光の進行方向に出射できるものであれば、その形状に限定はない。

また、リフレクタ１３には、光を出射するための光照射用開口１５が設けられている。また、さらにリフレクタ１３の基部にもランプ収納用開口１６が設けられており、ランプ収納用開口１６からランプ１４が収納されている。

図９及び図１０に示すように、異形レンズ１０の光の出射方向には、球面レンズ１２が配置されている。球面レンズ１２の出射方向には、球面レンズ１２から出射された光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に変換するカラーホイール３０が配置されている。カラーホイール３０を透過した光の進行方向にはミラートンネル３１が配置されており、ミラートンネル３１の光の出射方向には画像をスクリーンに投影するための映像ユニット５４が配置されている。なお、カラーホイール３０はミラートンネル３１の光の出射方向側に配置することとしてもよい。

図９及び図１０に示すように、ミラートンネル３１から光が出射される方向には映像ユニット５４が配置されている。図１０に示すように、映像ユニット５４は、例えば、ミラートンネル３１から出射された光が照射される第１集光用レンズ３３、第１集光用レンズ３３から出射された光が照射される第３反射用ミラー３６、第３反射用ミラー３６により反射された光が投射されるメニスカスレンズ３９、メニスカスレンズ３９から出射された光が照射されるマイクロミラー素子４０、マイクロミラー素子４０により反射される光が投影される投影レンズ４１により構成される。

図９に示すように、ケース５１とミラートンネル３１の間には光源９を冷却するために光源９内に冷却風を流し込むシロッコファン５５が配置されている。また、リフレクタ１３のランプ収納用開口１６された方向には光源９内に流し込まれた風をケース５１内から排出するための軸流ファン５６が配置されている。

ここで、本実施の形態において用いる光源ユニット５３の位置関係の一例について図１２を用いて説明する。なお、ここにおけるリフレクタ、ランプ及び異形レンズの寸法は、上記において例示したものを用いるものである。

アーク２１は光軸Ｋ上にあると共に、光軸Ｋ上であって、リフレクタ１３の基部側に位置するリフレクタ１３の反射面原点と光軸Ｋの交点Ｅまでの距離が５．５mmとなっている。異形レンズ１０は、光源９側のレンズ面２２の光軸Ｋ上に位置する中心点Ｘが交点Ｅから３９．５mmの距離に位置するように配置されている。

また、球面レンズ１２は、異形レンズ１０側のレンズ面２６の光軸Ｋ上に位置する中心点αが、異形レンズ１０のレンズ面２２の中心点Ｘから２５．５mmの距離に位置するように配置されている。そして、ミラートンネル３１は、球面レンズ１２の異形レンズ１０側のレンズ面２６の中心点αから入射面３１aと光軸Ｋ上が直行する点Ｈまでの距離が１０．７４ｍｍとなるように配置されている。

次に本発明の実施の形態の作用について説明する。

プロジェクタ装置５０を駆動させると光源９のバルブ１９から光が放射され、放射された光の大部分はリフレクタ１３の鏡面加工が施された内壁に照射される。

このとき、図１１に示すように光源９のバルブ１９はリフレクタ１３内のランプ収納用開口１６付近であって、バルブ１９から放射されリフレクタ１３の内壁により反射された放射光の焦点位置が異形レンズ１０側の電極導入部２０の先端部よりも反射光の進行方向側に形成されるように配置されているため、反射光の大部分は異形レンズ１０のレンズ面２２の中央部以外の部分に照射される。異形レンズ１０のレンズ面２２に照射された光のうち有効範囲２４に照射された光は集光された後に、レンズ面２３から球面レンズ１２に照射される。

球面レンズ１２に照射された光は、集光された後に、カラーホイール３０に照射される。

カラーホイール３０に照射された光は、カラーホイール３０に備えられた赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色のフィルタにより赤、緑、青の三色に変換された後にミラートンネル３１の入射面３１ａに照射される。ミラートンネル３１内に入射された光は、図１１に示すようにミラートンネル３１内の側面と外気層との界面で全反射されながら光軸方向に導かれ、出射面３１ｂから出射された後に、図１０に示すように第１集光用レンズ３３に照射される。

第１集光用レンズ３３に照射された光は第１集光用レンズ３３によりその光束が拡大された後に、第３反射用ミラー３６に照射される。第３反射用ミラー３６に照射された光は、メニスカスレンズ３９に投射された後にマイクロミラー素子４０に照射される。そして、マイクロミラー素子４０により反射された光は投影レンズ４１により拡大されて図示しないスクリーンに投射される。

以上のように本発明によれば、バルブ１９から放射されリフレクタ１３により反射された放射光の焦点位置は電極導入部２０にはないため、放射光の大部分はランプの電極導入部２０にあたることはないため減衰することはなく、レンズに照射され放射光の損失を少なくすることができるため、光源９から放射された放射光の利用効率を高めることが可能となるためリフレクタ１３を小型化することが可能となり、光源ユニット５３全体を従来の光源ユニットと比較して小型化することができる。

また、光源ユニット５３を小型化したためそれを搭載するプロジェクタ装置５０自体を小型化することができる。また、異形レンズ１０とミラートンネル３１の間に球面レンズ１２を配置することで、異形レンズ１０から出射される光の焦点位置を調整することができ、光源ユニット５３及びプロジェクタ装置５０の設計の自由度を向上させることができる。

第１の実施形態に係るプロジェクタ装置の内部上面図である。 第１の実施形態に係るプロジェクタ装置にかかる光学系の概略構成図である。 第１の実施形態に係る光源ユニットの概略断面図である。 本発明に用いられるランプを表す概略図である。 本発明に用いられる異形レンズの概略斜視図である。 図５に示す異形レンズのVI−VI断面図である。 図５に示す異形レンズの光源側のレンズ面の概略正面図である。 （ａ）は球面レンズの光が照射される側の正面図であり、（ｂ）は球面レンズのｂ−ｂ断面図である。 第２の実施形態に係るプロジェクタ装置の内部上面図である。 第２の実施形態に係るプロジェクタ装置にかかる光学系の概略構成図である。 第２の実施形態に係る光源ユニットの概略断面図である。 第２の実施形態に係る光源ユニットを構成する部材の位置関係を表すための概略断面図である。 従来の光源ユニットの断面図である。

符号の説明

１ プロジェクタ装置
２ ケース
３ 冷却ファン
４ 吸気口
５ 排気口
６ 光源ユニット
９ 光源
１０ 異形レンズ
１１ 第１反射用ミラー
１２ 球面レンズ
１３ リフレクタ
１４ ランプ
２１ アーク
２２ レンズ面
２３ レンズ面
２６ レンズ面
２９ レンズ面
３０ カラーホイール
３１ ミラートンネル
３３ 第１集光用レンズ
３４ 第２反射用ミラー
３５ 第２集光用レンズ
３６ 第３反射用ミラー
３９ メニスカスレンズ
４０ マイクロミラー素子
４１ 投影レンズ
５０ プロジェクタ装置
５１ ケース
５３ 光源ユニット
５４ 映像ユニット

Claims (7)

1. 光を放射するバルブと前記バルブに電極を案内する電極導入部とが備えられた光源と、
   前記バルブから放射された光を反射するリフレクタと、
   前記バルブから放射されて前記リフレクタの内壁により反射された放射光を集光する第１のレンズと、
   を備え、
   前記バルブから放射されて前記リフレクタの内壁により反射された放射光は、その焦点が前記電極導入部上に位置しないように円を形成するように集光されていて、
   前記第１のレンズは、
   一方のレンズ面は、前記一方のレンズ面の周縁部に形成された平面部よりも中心部側に形成された膨出部、及び前記膨出部に連続して前記一方のレンズ面の中心部側に形成されていると共に中心部が窪むように形成された凹面部から形成され、
   他方のレンズ面は、前記他方のレンズ面の中心部側に向かって膨出するように形成されていると共に、前記中心部が窪むように形成されている膨出部から形成されている
   ことを特徴とする光源ユニット。
2. 前記バルブから放射されて前記リフレクタの内壁により反射された放射光の焦点位置が前記電極導入部の先端部よりも反射光の進行方向側に形成されるように集光されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記バルブから放射されて前記リフレクタの内壁により反射された放射光の焦点位置が前記電極導入部と前記第１のレンズとの間に位置し、
   前記焦点に集光後に広がる放射光が、前記第１のレンズに入射されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記リフレクタの内面が鏡面加工されていて、
   前記光源は、前記リフレクタの収納用開口から前記リフレクタ内に挿入されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源ユニット。
5. 前記第１のレンズから放射された光を集光する第２のレンズをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源ユニット。
6. 前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に、前記第１のレンズから放射された光が前記第２のレンズに照射されるよう反射する反射用ミラーを備えることを特徴とする請求項５記載の光源ユニット。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源ユニットと、
   前記光源ユニットから出射された光を所定の色の光に変換するカラーホイールと、
   前記光源ユニットから出射された光を案内するミラートンネルと、
   前記ミラートンネルから出射された光を集光する集光用レンズと、
   前記集光用レンズから出射された光を受けて画像を映写するマイクロミラー素子と、
   前記マイクロミラー素子から映写された画像を拡大する投影レンズと、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。

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