JP5084616B2 - 照明装置及び映像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の光源からの光を切換えて照明する技術、特に、映像表示装置に適用される技術に関する。

映像表示装置として、照明装置からの光を、液晶又はＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）等のライトバルブに透過又は反射させて光学像を形成し、これを投射するようにしたものがある。

このような映像表示装置に適用される照明装置として、特許文献１及び特許文献２に開示のものがある。

特許文献１は、２つの光源ユニットと、光路切り替えミラーとを備えた構成を開示している。光路切り替えミラーは、使用中の光源ユニットが故障した場合に予備の光源ユニットを使用するように、光路を切り替え可能に構成されている。光路切り替えミラーとしては、照明光路の光軸に対して略直交する中心軸周りに回転して光路を切り替える構成（第１及び第２実施例）と、異なる角度で配設された２つのミラーを、照明光路の光軸に対して略直交する方向に移動させて光路を切り替える構成（第３実施例）とが開示されている。

特許文献２は、２つのレンズを有する周りに２つの光源を対向配置すると共に、投射レンズ内に小型ミラーを配設した構成を開示している。小型ミラーは、レンズの焦点付近であって光学系光軸からずらした位置に配設されている。そして、一方の光源が発光しなくなると、投射レンズを小型ミラーと共に１８０度回転させることで、予備光源に切換えている。

特開平２−２５７１９２号公報 特開平６−８２９０９号公報

しかしながら、特許文献１の第１及び第２実施例に開示された技術では、光路切り替えミラーを回転させる際に、光路切り替えミラーと光源とが衝突しないようにするため、対向する２つの光源間距離を大きくする必要がある。より具体的には、２つの光源間に、光路切り替えミラーの回転軸に対して略直交する平面における光路切り替えミラーの長さ寸法よりも大きくな隙間を確保する必要がある。このため、光源の光路軸方向において、映像表示装置のサイズが大型化してしまう。

また、特許文献１の第３実施例に開示された技術では、異なる角度で配設された２つのミラーを移動させる方向の両側で、一方のミラーを退避させるための空間を確保する必要がある。このため、光路切り替えミラーの移動方向、つまり、照明光路の光軸に対して略直交する方向で、映像表示装置のサイズが大型化してしまう。

また、特許文献２に開示の技術でも、２つの光源間に、投射レンズの直径以上の隙間を確保する必要がある。このため、光源の光路軸方向において、映像表示装置のサイズが大型化してしまう。

そこで、本発明は、なるべく小さな構成で光源の切換えを行えるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、この照明装置は、所定の軸回りに配設され、前記所定の軸に向けて光を照射する複数の光源部と、前記所定の軸上に配設された反射面を有し、前記所定の軸に対する前記反射面の傾斜角度が前記複数の光源部からの光を選択的に前記所定の軸に沿った方向に反射可能な角度に設定された反射部材と、前記反射面が前記複数の光源部からの光を選択的に前記所定の軸に沿った方向に反射するように、前記反射部材を前記所定の軸と略一致する回転軸周りに回転可能に支持する回転支持機構部と、を備えたものである。また、この照明装置は、前記所定の軸と前記光源との間の距離が、前記所定の軸を中心とする前記反射面の回転軌跡の最大径と略一致するように設定され、かつ、前記複数の光源部は、前記所定の軸を挟んで対向する２つの前記光源部を含み、前記所定の軸上に配設され、前記反射面からの光を受入れる略矩形状の入射面を有すると共に、前記反射面からの光の明るさの分布を均一化する光インテグレータをさらに備え、前記２つの光源部の光軸と前記所定の軸とを含む平面は、前記略矩形状の入射面の各辺に対して傾斜するように設定されている。

この照明装置によると、反射部材を前記所定の軸と略一致する回転軸周りに回転させることで、反射面が複数の光源部からの光を選択的に前記所定の軸に沿った方向に反射する。このため、複数の光源部間の距離を、反射部材を前記所定の軸と略一致する回転軸周りに回転可能な程度に小さくすることができる。従って、なるべく小さな構成で光源の切換えを行えるようにすることができる。

以下、実施の形態に係る照明装置及びその照明装置を備えた映像表示装置について説明する。

図１は映像表示装置の要部を示す平面図、図２は映像表示装置の要部を示す側面図である。

この映像表示装置は、照明装置１０と、ライトバルブ６０と、投射光学系７０とを備えている。

照明装置１０は、複数（ここでは２つ）の光源部１２Ａ，１２Ｂと、反射面２６を有する反射部材２０と、回転支持機構部３０と、光インテグレータとしてのロッドインテグレータ３６とを備えている。

光源部１２Ａ，１２Ｂは、所定の軸１１を挟んで対向配置され、反射部材２０は当該２つの光源部１２Ａ，１２Ｂ間に配設されている。なお、以下では、２つの光源部１２Ａ，１２Ｂのうち一方を第１の光源部１２Ａといい、他方を第２の光源部１２Ｂという場合がある。そして、回転支持機構部３０による支持状態下、反射部材２０を所定の軸１１と略一致する回転軸周りに回転させることで、反射部材２０が２つの光源部１２Ａ，１２Ｂからの光を選択的に所定の軸１１に沿うように反射するように構成されている。この所定の軸１１は、反射面２６で反射された明るさが最大となる光路中心を示す光軸をも意味している。なお、以下では、明るさの指標として輝度を用いて説明することがある。

ロッドインテグレータ３６は、上記所定の軸１１上に配設され、前記反射面２６からの光束を略矩形に形成すると共に、光の輝度分布を均一化するように構成されている。

上記照明装置１０からの光は、回転色フィルタ部４０、リレーレンズ４４，４６，４８、反射ミラー５０，５２及びプリズム５４を通じてライトバルブ６０に導かれる。

回転色フィルタ部４０は、反射部材２０からライトバルブ６０に向う光路の途中、ここでは、ロッドインテグレータ３６の出射面に対向する位置及び姿勢で、モータ４２の回転軸部に回転駆動可能に支持されている。

回転色フィルタ部４０は、モータ４２の回転駆動により回転することで、ロッドインテグレータ３６からの光を色時分割可能に構成されている。

ここでは、回転色フィルタ部４０は、各色成分（例えば、赤、青、緑）に応じた色フィルタ部４１ａと、全色透過フィルタ部４１ｂとを有している（図７参照）。全色透過フィルタ部４１ｂは、可視光を透過可能でかつ不可視光の少なくとも一部（ここでは、赤外線）を反射可能に構成されている。この全色透過フィルタ部４１ｂは、無色透明な白板ガラスに、赤外線を反射する意図的な構成を施す（例えば、赤外線反射コートを施す等）で形成される。

このような全色透過フィルタ部４１ｂは、基本的には、赤、青、緑を含む可視光を透過させることで、表示装置の明るさを向上させる役割を有する。このような全色透過フィルタ部４１ｂは、例えば、回転色フィルタ部４０において、回転軸周りの３６０゜中の３０゜の角度分程度組入れられる（図７参照）。通常、全色透過フィルタ部４１ｂが占める角度が大きい程、表示装置が投影する映像は明るくなる一方、ライトバルブ６０が受光する赤外線の量も増えるため、ライトバルブ６０の温度が上昇し、その寿命が短くなる。そこで、全色透過フィルタ部４１ｂとして、可視光を透過可能でかつ赤外線を反射可能なものを用いることで、ライトバルブ６０の温度上昇を抑えて長寿命化を図りながら表示装置が投影する映像を明るくできる。

リレーレンズ４４，４６，４８は、ロッドインテグレータ３６と反射ミラー５０との間に配設されており、ロッドインテグレータ３６からの光を反射ミラー５０に向けて導くように構成されている。

反射ミラー５０は、上記所定の軸１１上に配設され、反射ミラー５２は反射ミラー５０の側方に設けられている。これらの反射ミラー５０，５２は、リレーレンズ４８からの光を反射して、所定の軸１１の側方にあるプリズム５４に導く位置及び姿勢で配設されている。

プリズム５４は、所定の軸１１の側方であって、ライトバルブ６０の前面である光学像変換面と反射ミラー５２とに対向する位置に配設されている。プリズム５４は、光の入射角度に応じて光を屈折或は透過させるプリズムであり、反射ミラー５２からの光をライトバルブ６０の光学変換面に導くと共に、光学像変換面で反射された光をその前方に導くように構成されている。

ライトバルブ６０は、照明装置１０からの光束を光学像に変換するものであり、ここでは、反射型のものを用いている。反射型のライトバルブ６０としては、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）又は反射型液晶素子を用いることができる。ＤＭＤは、各画素に対応して平面上に配列された複数のマイクロミラーを有し、図示を省略した映像信号処理回路からの映像信号によって各映像表示画素に対応したマイクロミラーの姿勢角度を変化させて、入射光の反射方向を変化させることで映像（光学像）を形成する。

勿論、光路及び投影方向を適宜変更することで、ライトバルブ６０として、透過型のもの、例えば、透過型液晶素子を用いることも可能である。

投射光学系７０は、上記ライトバルブ６０の光学変換面の前方に配設されている。投射光学系７０は、複数の投射レンズを有しており、ライトバルブ６０からの映像を拡大して図示省略のスクリーンに投射可能に構成されている。

なお、上記各部材は、図示省略の筐体或は基台等に固定されている。

この映像表示装置では、光源部１２Ａ，１２Ｂからの光は、反射部材２０の回転姿勢に応じて選択的に所定の軸１１に沿うように反射される。そして、その反射された光束は、ロッドインテグレータ３６によって均一な輝度分布を持つ略矩形に形成された後、回転色フィルタ部４０によって色時分割され、その後、ライトバルブ６０に入射する。ライトバルブ６０に入射した光は、映像信号に応じた映像に変換される。変換された映像は、投射光学系７０を介してスクリーンに投射される。このようにして、映像信号に応じた映像が表示されるようになっている。

照明装置１０についてより詳細に説明する。図３は照明装置１０を示す斜視図であり、図４は第１の光源部１２Ａが点灯状態にある場合における照明装置１０を示す要部断面平面図であり、図５は第２の光源部１２Ｂが点灯状態にある場合における照明装置１０を示す要部断面平面図であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、図７は照明装置１０の要部背面透視図である。

上記したように照明装置１０は、複数（ここでは２つ）の光源部１２Ａ，１２Ｂと、反射部材２０と、回転支持機構部３０と、ロッドインテグレータ３６とを備えている。

２つの光源部１２Ａ，１２Ｂは、所定の軸１１を挟んで対向して配置されており、所定の軸１１に向けて光を照射可能な姿勢とされている。各光源部１２Ａ，１２Ｂからの光の軸１１（光源軸）は、同一直線上に位置すると共に、所定の軸１１に対して略直交している。

もっとも、３つ以上の光源部が設けられた構成であってもよい。要するに、複数の光源部が所定の軸１１周りに配設された構成であればよい。

光源部１２Ａ（又は１２Ｂ）は、高圧放電ランプ１３Ａ（又は１３Ｂ）（高圧放電ランプはバーナーとも呼ばれる）と、リフレクタ１４Ａ（又は１４Ｂ）と、カバーガラス１５Ａ（又は１５Ｂ）とを備えている。

高圧放電ランプ１３Ａ（又は１３Ｂ）は制御ユニット８２からの点灯制御指令に基づいて図示省略の駆動回路を通じて電圧が印加されると、内部でアーク放電して強力な光を放つ。

リフレクタ１４Ａ（又は１４Ｂ）は、上記所定の軸１１側に開口する椀状に形成されている。このリフレクタ１４Ａ（又は１４Ｂ）の開口は、上記カバーガラス１５Ａ（又は１５Ｂ）によって覆われている。

このリフレクタ１４Ａ（１４Ｂ）の内面は、光源軸１３を中心とする回転楕円面を、その長軸方向の略中央位置で切断したような回転楕円面状反射面１４Ａａ（又は１４Ｂａ）に形成されている。回転楕円面状反射面１４Ａａ（又は１４Ｂａ）の２つの焦点のうち、高圧放電ランプ１３Ａ（又は１３Ｂ）に近い方の一方の焦点は上記高圧放電ランプ１３Ａ（又は１３Ｂ）の中心（最も明るい部分）と略一致するように設定され、高圧放電ランプ１３Ａ（又は１３Ｂ）から遠い方の焦点Ｐ１（又はＰ２）は、所定の軸１１を越えて反対側に位置するように設定されている。

高圧放電ランプ１３Ａ（又は１３Ｂ）からの光束１６Ａ（図４参照）（又は１６Ｂ（図５参照））は、回転楕円面状反射面１４Ａａ（又は１４Ｂａ）によって上記焦点Ｐ２に向けて集光される。ここで、光源部１２Ａ（又は１２Ｂ）の前方であって焦点Ｐ２の手前には、後に詳述するように反射面２６が配設されている。反射面２６は、所定の軸１１に対して略４５゜傾斜しているので、光源部１２Ａ（又は１２Ｂ）からの光束１６Ａ（又は１６Ｂ）は、反射面２６で所定の軸１１に沿った方向へと反射される。ここで、所定の軸１１と光源軸１３との交点Ｂから焦点Ｐ２までの距離と、同交点Ｂからロッドインテグレータ３６の入射面３６ａまでの距離とは略等しくなるように設定されている。このため、光源部１２Ａ（又は１２Ｂ）からの光束１６Ａ（又は１６Ｂ）は、ロッドインテグレータ３６の入射面３６ａで集光するように構成されている。上記回転楕円面状反射面１４Ａａ，１４Ｂａとしては、例えば、光源軸１３から片側略３０゜の角度で集光する形状に設定される。

このように、光源部１２Ａ（又は１２Ｂ）自体のリフレクタ１４Ａ（又は１４Ｂ）によって、光源光をロッドインテグレータ３６の入射面３６ａに集光させているため、本照明装置１０、さらには、映像表示装置の全体構成の小型化に貢献する。

つまり、リフレクタとして回転放物面状の反射面を有するものを用いた場合には、その反射面で反射される平行光を集光させるため、光源と反射部材との間、或は、反射部材とロッドインテグレータとの間に、コンデンサレンズを介在させる必要がある。上記のような回転放物面状の反射面を有するリフレクタは、例えば、従来のように光源部間に十分な距離を確保する必要性がある場合に、採用され得る。

これに対して、本実施形態では、光源部１２Ａ（又は１２Ｂ）自体のリフレクタ１４Ａ（又は１４Ｂ）によって、光源光を集光させているため、別途コンデンサレンズを設けなくともよい。このため、光源部１２Ａ，１２Ｂ間距離を近接させることができ、或は、反射部材２０とロッドインテグレータ３６間の距離を近接させることができ、照明装置１０の小型化及び低コスト化に貢献することになる。もっとも、上記は所望の光学特性に応じたレンズの使用を排除する趣旨ではない。

反射部材２０は、反射ミラー２５と、反射ミラー２５を支持する部材としての回転盤２２とを有している。

反射ミラー２５の一方面側は反射面２６に形成されている。反射面２６は、所定の軸１１上であって各光源部１２Ａ，１２Ｂからの光が入射される位置、即ち、両光源部１２Ａ，１２Ｂ間に配設されている。反射面２６は、所定の軸１１に対して傾斜しており、その傾斜角度θは、複数の光源部１２Ａ，１２Ｂからの光を選択的に所定の軸１１に沿った方向に反射可能な角度に設定されている。ここでは、光源部１２Ａ，１２Ｂの光源軸１３は、所定の軸１１に対して略直交しているので、所定の軸１１に対する反射面２６の傾斜角度θは、略４５゜に設定されている。

ところで、回転色フィルタ部４０の全色透過フィルタ部４１ｂとして、不可視光の一部である赤外線を反射可能なものを用いた場合、反射した赤外線が反射部材２０に向けて戻ることになる。

そこで、反射面２６は、所定の軸１１に沿って逆行する不可視光を透過可能に構成することが好ましい。かかる反射面２６を実現する反射ミラー２５としては、ここでは、主として赤外線を透過し主として可視光のみを反射させる多層蒸着ミラー（コールドミラーとも呼ばれる）を用いることができる。

これにより、所定の軸１１に沿って逆行し反射面２６に入射した赤外線が、発光中の光源部１２Ａ，１２Ｂに向けて反射されることを抑制でき、発光中の光源部１２Ａ、１２Ｂのさらなる加熱を抑制でき、光源部１２Ａ、１２Ｂの長寿命化に貢献する。

回転盤２２は、上記反射ミラー２５が固着される傾斜固着面２３と、反射ミラー２５の反対側に設けられた放熱部２４とを有している。放熱部２４は、放熱容易な形状、ここでは、フィン形状に形成されている。そして、本反射部材２０が、入射光によって発熱した場合に、当該熱が放熱部２４を通じて容易に外部に発散されるように構成されている。

なお、反射部材２０のうち反射面２６以外の部分である回転盤２２等の回転軌跡は、反射面２６の回転軌跡Ｇ（図７参照）の最大径よりも小さい。つまり、反射部材２０の回転軌跡の最大径は、反射面２６の回転軌跡Ｇの最大径で規定されるようになっている。

回転支持機構部３０は、複数の光源部１２Ａ，１２Ｂからの光を選択的に所定の軸１１に沿った方向に反射するように、反射部材２０を所定の軸１１と略一致する回転軸周りに回転可能に支持するように構成されている。ここでは、回転支持機構部３０は、反射部材２０を回転自在に支持するシャフト３２と、反射部材２０を回転駆動する回転駆動機構部としてのモータ３４とを有している。

シャフト３２は、上記所定の軸１１に対して略同一直線上に位置するように、一定位置に固定された基体３３ａに設けられた軸受部３３ｂに回転自在に支持されている。このシャフト３２の先端部は、上記回転盤２２の背部に形成された圧入孔に圧入されること等で、反射部材２０に取付固定されている。これにより、反射部材２０は、所定の軸１１と略一致する回転軸周りに回転自在に支持されている。

モータ３４は、シャフト３２の基端部側に配設され、制御ユニット８２による制御下、正逆両方向に回転駆動可能に構成されている。モータ３４の回転軸部３４ａにはピニオンギア３４ｇが取付けられており、このピニオンギア３４ｇは、シャフト３２の基端部に固着されたギア３２ｇに噛合している。

そして、モータ３４を回転駆動させると、その回転駆動力がピニオンギア３４ｇからギア３２ｇ、シャフト３２を介して反射部材２０に伝達され、反射部材２０が所定の軸１１周りに回転駆動されるように構成されている。

なお、モータ３４から反射部材２０へ回転駆動力を伝達する構成は上記例に限られず、種々のギアの組合わせ、或は、循環回転ベルト等を用いた種々の動力伝達構成を採用することができる。また、反射部材２０の回転は、モータ３４による場合に限られず、手動等で行われてもよい。また、モータ３４の回転制御も必ずしも自動で行われる必要はなく、別途スイッチ等を通じた指令に応じて行われてもよい。

反射部材２０で反射された光は、ロッドインテグレータ３６に入射する。ロッドインテグレータ３６は、透明性部材により断面略矩形の略角柱形状に形成されており、前記所定の軸１１上で、その中心軸を前記所定の軸１１の方向に略一致させた位置及び姿勢で配設されている。このロッドインテグレータ３６のうち前記反射部材２０に対向する側の面は、反射面２６からの光を受入れる略矩形状の入射面３６ａに形成されている。通常、入射面３６ａの矩形状は、表示装置が生成する映像画面に相似なアスペクト比を有するため、短辺と長辺とを有する矩形状に形成される。そして、反射面２６で反射された光は、入射面３６ａを通じてロッドインテグレータ３６の内部に入射する。ロッドインテグレータ３６の内部に入射した光は、ロッドインテグレータ３６の外周囲の略矩形状側面で複数回内部反射を繰返し、ロッドインテグレータ３６の他端の出射面３６ｂより出射する。ロッドインテグレータ３６から出射した光束は、所定の軸１１に対して略直交する面で略矩形状に投影される形状となり、また、その略矩形状の面内で輝度分布が略均一化される。

また、上記ロッドインテグレータ３６と反射面２６との間には、反射面からの光に含まれる不可視光の少なくとも一部を反射する不可視光反射面３８ａ（図６参照）を有する光学反射フィルタとして、ＵＶ反射フィルタ３８が設けられている。ここでは、ＵＶ反射フィルタ３８は、光源部１２Ａ，１２Ｂからの光源光のうち紫外線の一部を反射する意図的な構成を有している。このＵＶ反射フィルタ３８は、ライトバルブ６０に対して入射する紫外線を抑制し、もって、紫外線の影響によってライトバルブ６０の反射率が低下するのを防ぐ役割を有している。

この不可視光反射面３８ａは、上記２つの光源部１２Ａ，１２Ｂの光源軸１３に対しては略平行で、かつ、前記所定の軸１１に対しては角度αで傾斜している（図６参照）。所定の軸１１に対する不可視光反射面３８ａの傾斜角度αは、好ましくは略１０゜である。不可視光反射面３８ａを上記姿勢とする理由は次の通りである。

すなわち、まず、不可視光反射面３８ａを所定の軸１１に対して傾斜させることにより、不可視光反射面３８ａで反射した紫外光が、発光中の光源部１２Ａ又は光源部１２Ｂに戻ることを抑制でき、発光中の光源部１２Ａ又は光源部１２Ｂのさらなる加熱を抑制できる。ここで、例えば、不可視光反射面３８ａを、第１の光源部１２Ａからの円錐状の光束１６Ａの外周囲に対して平行に近づくような角度で傾斜させた場合を想定する。この場合、第１の光源部１２Ａを所定の軸１１に近づけても、円錐状の光束１６ＡはＵＶ反射フィルタ３８に干渉しない。ところが、第２の光源部１２Ｂを同様に所定の軸１１に近づけようとすると、第２の光源部１２Ｂによる円錐状の光束１６Ｂは、ＵＶ反射フィルタ３８に干渉してしまい、第２の光源部１２Ｂに切換えた場合の輝度は低下してしまう。

そこで、不可視光反射面３８ａを、上記２つの光源部１２Ａ，１２Ｂの光源軸１３に対しては略平行で、かつ、前記所定の軸１１に対しては角度αで傾斜させることで、両光源部１２Ａ，１２Ｂからの円錐状の光束１６Ａ，１６ＢとＵＶ反射フィルタ３８との干渉を抑制して明るさを確保しつつ、両方の光源部１２Ａ，光源部１２Ｂを所定の軸１１に近づけて小型化を図ることができる（図４及び図５参照）。

そして、一方の光源部１２Ａ，１２Ｂからの光源光は、反射部材２０で反射され、ロッドインテグレータ３６を通って、回転色フィルタ部４０を透過する。回転色フィルタ部４０では、光源光は、時分割的に各色成分波長帯域に変調される。回転色フィルタ部４０を透過した光源光は、リレーレンズ４４，４６，４８を透過し、反射ミラー５０，５２によってプリズム５４に向けて反射され、プリズム５４を経由してライトバルブ６０に照射される。ライトバルブ６０は、図示省略の映像信号処理回路によって、回転色フィルタ部４０と同期をとって制御されてカラー画像を生成する。このカラー画像は、投射光学系７０を通じて図示省略のスクリーンへ投影される。

また、この照明装置１０は、光源部１２Ａ，１２Ｂの輝度低下又は寿命等による不点灯時に、光源部１２Ａ，１２Ｂを自動的に切換えるべく、次の構成を備えている。

すなわち、光源部１２Ａ，１２Ｂによる光源光の輝度を検出可能な位置に、明るさ検出部として、輝度センサ８０が設けられている。ここでは、輝度センサ８０は、ロッドインテグレータ３６を通過した光の輝度を検出可能な位置に設けられている。このような位置としては、ロッドインテグレータ３６を通過した後の光路途中や、ライトバルブ６０によって投影に用いない不要光として反射された光の照射先（図２参照）等が挙げられる。

この輝度センサ８０による検出信号は、制御ユニット８２（図２参照）に与えられ、制御ユニット８２は、輝度センサ８０からの検出信号に応じて、モータ３４の駆動制御等を行う。

制御ユニット８２は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備える一般的なマイクロコンピュータによって構成されており、予め格納されたソフトウェアプログラムによって次の動作を実行する。

すなわち、制御ユニット８２は、一方の光源部１２Ａの点灯動作中において、輝度センサ８０からの検出信号に基づく輝度と、予め設定されてＲＯＭ等に格納された所定の輝度とを比較する。そして、制御ユニット８２は、輝度センサ８０からの検出信号に基づく輝度が所定の輝度を下回ったと判断した場合に、駆動回路を通じてモータ３４を回転駆動させる。このモータ３４の回転により反射部材２０が所定の軸１１周りに回転し、１８０゜回転すると、モータ３４及び反射部材２０の回転は停止する。モータ３４及び反射部材２０の回転停止は、例えば、シャフト３２の基端部に固着されたギア３２ｇに当接部３２ｇａを形成しておき（図３参照）、シャフト３２が１８０゜回転した状態で、当接部３２ｇａが図示省略のスイッチを押込んだタイミングで、行わせるようにするとよい。勿論、当該例に限られず、モータ３４としてステッピングモータ等を用い、１８０゜回転させて停止させるように駆動制御してもよい。

なお、光源部１２Ａ，１２Ｂのオンオフ制御は、上記モータ３４及び反射部材２０の回転に機械的に連動して又はソフトウエア的に連動して、適宜行わせるとよい。

上記映像表示装置及び照明装置１０の光源切換え動作について説明する。

第１の光源部１２Ａによる点灯及び投影動作中において、第１の光源部１２Ａによる輝度が低下すると、スクリーンに投影される映像も暗くなる。また、第１の光源部１２Ａが寿命等によって点灯しなくなると、スクリーンには何も映らなくなる。これらの現象が発生した場合、制御ユニット８２は、輝度センサ８０からの検知信号に基づいて光源光が所定の輝度を下回ったことを検知し、モータ３４を回転駆動する。モータ３４が回転すると、ピニオンギア３４ｇ及びギア３２ｇを介してシャフト３２及び反射部材２０が所定の軸１１周りに回転し、１８０゜回転すると停止する。これにより、反射面２６は、光源部１２Ａからの光源光を所定の軸１１に沿う方向反射する姿勢から（図４参照）、光源部１２Ｂからの光源光を所定の軸１１に沿う方向に反射する姿勢に姿勢変更する（図５参照）。

ここで、所定の軸１１と光源軸１３との交点Ｂと反射面２６の周縁部であって交点Ｂから最も離れた部分との距離（以下、最長距離という）をＬ（図３参照）、所定の軸１１に対する反射面２６の傾斜角度をθとする。そして、前記距離Ｌに対応する部分を、所定の軸１１に対して略直交する平面に投影すると、当該部分の距離Ｌ１（図７参照）はＬ×ｃｏｓθとなる。このため、第１の光源部１２Ａと所定の軸１１間の距離、及び、第２の光源部１２Ｂと所定の軸１１間の距離として、略（Ｌ×ｃｏｓθ）分のクリアランスを設けておけば、反射部材２０の回転中において反射面２６が第１の光源部１２Ａ及び第２の光源部１２Ｂに干渉することを抑制できる。これは、所定の軸１１を挟んで、光源部１２Ａ，１２Ｂが略対称に配設されていることに着目すれば、光源部１２Ａ，１２Ｂ間に、略（２×Ｌ×ｃｏｓθ）分の距離に対応するクリアランスを設けておけばよいことになる。

ここで、従来のように、上記反射面２６を、所定の軸１１に対して略直交する軸周りに回転させる場合を想定すると、光源部１２Ａ，１２Ｂ間には、略（２×Ｌ）分の距離を設けておく必要がある。よって、本実施形態では、（２×Ｌ）−（２×Ｌ×ｃｏｓθ）＝２×Ｌ（１−ｃｏｓθ）分、小型化を実現できることになる。

なお、上記（Ｌ×ｃｏｓθ）は、所定の軸１１と光源部１２Ａ，１２Ｂとの間の各距離が、所定の軸１１を中心とする反射面２６の回転軌跡Ｇ（図７参照）の最大径であるともいえる。

このため、所定の軸１１と光源部１２Ａ，１２Ｂとの間の各距離が、略（Ｌ×ｃｏｓθ）に（つまり、所定の軸１１を中心とする反射面２６の回転軌跡Ｇの最大径と略一致するように）設定されていれば、反射面２６と光源部１２Ａ，１２Ｂとの干渉を避けつつ、照明装置１０の小型化を図り得ることになる。なお、所定の軸１１と光源部１２Ａ，１２Ｂとの間の各距離が、略（Ｌ×ｃｏｓθ）に（つまり、所定の軸１１を中心とする反射面２６の回転軌跡Ｇの最大径と略一致するように）設定された場合には、当該値に大型化にほとんど影響しない程度の僅かな余長を付加した程度の距離をも含む。

なお、上記光源部１２Ａ，１２Ｂと所定の軸１１間の距離、或は、光源部１２Ａ，１２Ｂ間の距離は、光源部１２Ａ，１２Ｂのうち最前にある部分、例えば、カバーガラス１５Ａ，１５Ｂ部分が基準となる。

第２の光源部１２Ｂによる点灯及び投影動作中において、第１の光源部１２Ａに切換える際には、上記と逆にして同様に切換えられる。

このように、本実施形態に係る照明装置１０及び映像表示装置では、反射部材２０を、所定の軸１１と略一致する回転軸周りに回転させることで、反射面２６が、複数の光源部１２Ａ，１２Ｂからの光を選択的に所定の軸１１に沿った方向に反射する。このため、複数の光源部１２Ａ，１２Ｂ間の距離を、反射部材２０を所定の軸１１と略一致する回転軸周りに回転可能な程度に小さくすることができる。より具体的には、所定の軸１１と光源部１２Ａ，１２Ｂとの間の距離が、所定の軸１１を中心とする反射面２６の回転軌跡Ｇの最大径と略一致するように設定することができる。従って、なるべく小さな構成で光源部１２Ａ，１２Ｂの切換えを行うことができ、照明装置１０の小型化及び減量化、ひいては、映像表示装置の小型化及び減量化に貢献する。

特に、回転楕円面状反射面１４Ａａ，１４Ｂａを有するリフレクタ１４Ａ，１４Ｂによって反射される光束１６Ａ，１６Ｂの形状は円錐状であり、その円錐の光束１６Ａ，１６Ｂの光軸に対して反射面２６は傾斜姿勢（ここでは略４５゜の傾斜姿勢）となっている。このため、その円錐状の光束１６Ａ，１６Ｂは、反射面２６において、光源軸１３及び所定の軸１１を含む面に沿った方向に長軸を持つ楕円に近い形状１６ａで入射して反射される（光束１６Ｂによる入射形状につき図７参照）。このため、反射面２６の形状としても、上記楕円に近い形状１６ａ部分以外を切除した形状にすることができる。ここでは、反射面２６の形状として、略矩形状の４つの角部分を、楕円に近い形状１６ａ部分で残すように、切除した形状に形成している。これにより、上記最長距離Ｌをより小さくすることができ、従って、Ｌ×ｃｏｓθ、つまり、所定の軸１１を中心とする反射面２６の回転軌跡Ｇの最大径をより小さくすることができる。

このように、反射面２６を所定の軸１１周りに回転させる構成に相俟って、反射面２６の形状を、光源部１２Ａ，１２Ｂからの反射に不要な部分を切除したような形状にすることで、照明装置１０及び映像表示装置をより小型化できることになる。

また、この映像表示装置では、光源部１２Ａ，１２Ｂによる集光点と投射光学系７０とは別箇所にあるため、乱反射等に起因する光学的相互影響及び熱的相互影響がある程度分離され、コントラスト向上、フォーカスの向上等を期待できる。

また、光源部１２Ａ，１２Ｂを切換える際、回転させる対象は、主として反射部材２０だけであるため、その対象は比較的軽量かつ小型である。このため、小型のモータを用いて装置全体としても小型化を図ることができると共に、反射部材２０を比較的高速に回転させて迅速に光源部１２Ａ，１２Ｂの切換え動作を行うようにもできる。

図８はロッドインテグレータ３６の入射面３６ａに対する入射スポットを示す説明図である。図８において、光源軸１３と所定の軸１１とを含む平面Ｅは、略矩形状の入射面３６ａの４つの辺に対して傾斜するように設定されている。この図８において、所定の軸１１に略一致する箇所への入射スポットＦ１を実線で、そこからずれた入射スポットＦ２〜Ｆ５を破線で示している。

すなわち、光源部１２Ａ，１２Ｂからの光源光は、反射面２６からＵＶ反射フィルタ３８を経てロッドインテグレータ３６の入射面３６ａに入射する。ここで、シャフト３２と回転盤２２の製造誤差等によって、所定の軸１１に対する反射面２６の傾斜角度に製造誤差が生じると、光源光の反射光は、角度誤差の２倍の角度分だけ所定の軸１１から外れる。このとき、幾何学的な関係から、光源光が外れていく方向は、光源軸１３と所定の軸１１とを含む平面Ｅに略平行な方向である。そこで、光源軸１３と所定の軸１１とを含む平面Ｅを、略矩形状の入射面３６ａの４つの辺に対して傾斜するように設定するとよく、好ましくは、入射面３６ａの４つの辺に対する平面Ｅの最小傾斜角度よりも、入射面３６ａの一つの対角線に対する平面Ｅの傾斜角度を小さく設定するとよく、より好ましくは、平面Ｅと入射面３６ａの一つの対角線とを略平行な位置に設定するとよい。

これにより、反射面２６の傾斜角度誤差によって光源光の入射スポットがずれる方向、即ち、平面Ｅにおいて、入射面３６ａの広がりを大きくすることができ、入射スポットＦ１が本来の位置から平面Ｅにおいてずれたとしても（入射スポットＦ２，Ｆ３参照）、なるべく入射面３６ａ内に収るようにすることができる。これにより、反射面２６の角度ばらつきによる、輝度低下の度合を緩和することができる。

なお、当接部３２ｇａと図示省略のスイッチとの位相ばらつきや各構成部分の取付位置のばらつき等が原因で、集光スポットが平面Ｅに対して略垂直な方向にばらついた場合（集光スポットＦ４，Ｆ５参照）、次のように補正するとよい。すなわち、上記輝度センサ８０からの検出信号に基づき、ロッドインテグレータ３６を通過した輝度を測定し、その輝度が最大となるように、モータ３４を微小角度回転させるとよい。つまり、集光スポットＦ４，Ｆ５が集光スポットＦ３の位置になるように、モータ３４を回転させるとよい。これにより、平面Ｅに対して略垂直な方向で集光スポットがばらついた場合でも、輝度低下を抑制できる。

ところで、光源部１２Ａ，１２Ｂとして、上記高圧放電ランプ１３Ａ，１３Ｂを用いた場合、その温度が低いと所定の電圧を印加しても発光不良（着火不良）を起すことがある。そこで、上記反射部材２０は、光源部１２Ａからの光に含まれる不可視光の少なくとも一部を透過可能に構成されることが好ましい。

より具体的には、反射ミラー２５としては、主として赤外線を透過し主として可視光を反射する意図的な構成を有するもの、例えば、赤外線を透過し可視光のみを反射させる多層蒸着ミラー（コールドミラーとも呼ばれる）を用いるとよい。また、上記回転盤２２を透明部材にする、又は、回転盤２２を小型化する等で、一方の光源部１２Ａ，１２Ｂから照射されて反射ミラー２５を透過した不可視光が、他方の光源部１２Ａ，１２Ｂに照射されるようにするとよい。

これにより、例えば、第１の光源部１２Ａが点灯している状態において、第１の光源部１２Ａから照射された光束１６Ａ中、赤外線の少なくとも一部は反射部材２０を透過して第２の光源部１２Ｂに照射され、赤外光束が高圧放電ランプ１３Ｂ近傍に集光する（図４参照）。これにより、第２の光源部１２Ｂの高圧放電ランプ１３Ｂを予熱状態にすることができる。同様にして、第２の光源部１２Ｂが点灯している状態において、第１の光源部１２Ａの高圧放電ランプ１３Ａを予熱状態に保つことができる。これにより、光源部１２Ａ，１２Ｂの点灯を切換える際に、点灯を開始しようとする光源部１２Ａ，１２Ｂの発光不良（着火不良）を抑制してより確実に点灯させることができる。

なお、ここで説明した照明装置１０は、投射型の映像表示装置、特に、光源交換のために必要な非点灯時間を短くする必要性が高い連続監視用のＤＬＰ（商標）プロジェクタに好適に用いられる。

もっとも、照明装置１０自体は、投射型の映像表示装置に適用される他、各種照明用途、特に比較的強い光を連続して放つ必要性が高い照明用途に適用され得る。

実施形態に係る映像表示装置の要部を示す平面図である。 同上の映像表示装置の要部を示す側面図である。 照明装置を示す斜視図である。 第１の光源部が点灯状態にある場合における照明装置を示す要部断面平面図である。 第２の光源部が点灯状態にある場合における照明装置を示す要部断面平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 照明装置の要部背面透視図である。 ロッドインテグレータの入射面に対する入射スポットを示す説明図である。

符号の説明

１０ 照明装置、１２Ａ，１２Ｂ 光源部、１３ 光源軸、１４Ａ，１４Ｂ リフレクタ、１４Ａａ，１４Ｂａ 回転楕円面状反射面、２０ 反射部材、２６ 反射面、３０ 回転支持機構部、３６ ロッドインテグレータ、３６ａ 入射面、３８ ＵＶ反射フィルタ、３８ａ 不可視光反射面、４０ 回転色フィルタ部、４１ｂ 全色透過フィルタ部、６０ ライトバルブ、７０ 投射光学系。

Claims (3)

1. 所定の軸回りに配設され、前記所定の軸に向けて光を照射する複数の光源部と、
   前記所定の軸上に配設された反射面を有し、前記所定の軸に対する前記反射面の傾斜角度が前記複数の光源部からの光を選択的に前記所定の軸に沿った方向に反射可能な角度に設定された反射部材と、
   前記反射面が前記複数の光源部からの光を選択的に前記所定の軸に沿った方向に反射するように、前記反射部材を前記所定の軸と略一致する回転軸周りに回転可能に支持する回転支持機構部と、
   を備え、
   かつ、前記所定の軸と前記光源との間の距離が、前記所定の軸を中心とする前記反射面の回転軌跡の最大径と略一致するように設定され、かつ、
   前記複数の光源部は、前記所定の軸を挟んで対向する２つの前記光源部を含み、
   前記所定の軸上に配設され、前記反射面からの光を受入れる略矩形状の入射面を有すると共に、前記反射面からの光の明るさの分布を均一化する光インテグレータをさらに備え、
   前記２つの光源部の光軸と前記所定の軸とを含む平面は、前記略矩形状の入射面の各辺に対して傾斜するように設定された、照明装置。
2. 前記複数の光源部は、前記所定の軸を挟んで対向する２つの前記光源部を含み、
   前記所定の軸上に配設され、前記反射面からの光に含まれる不可視光の少なくとも一部を反射する不可視光反射面を有する光学反射フィルタをさらに備え、
   前記不可視光反射面は、前記２つの光源部の光軸に対して略平行で、かつ、前記所定の軸に対して傾斜した姿勢に配設され、
   前記反射面は、前記光源からの光に含まれる不可視光の少なくとも一部であって前記所定の軸に沿って逆行する光を透過可能に構成され、
   前記反射部材は、前記光源からの光に含まれる不可視光の少なくとも一部を透過可能に構成され、
   前記複数の光源部は、前記所定の軸を挟んで対向する２つの前記光源部を含み、
   前記光源部は、その光軸を中心軸とする回転楕円面状反射面を有するリフレクタを有する、請求項１記載の照明装置と、
   前記照明装置からの光束を光学像に変換するライトバルブと、
   前記ライトバルブからの光を投射する投射光学系と、
   を備えた映像表示装置。
3. 請求項２記載の映像表示装置であって、
   前記反射部材から前記ライトバルブに向う光路の途中に、全色透過フィルタを有する回転色フィルタ部をさらに備え、
   前記全色透過フィルタは、不可視光の少なくとも一部を反射可能に構成された、映像表示装置。

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