JPH04362624A

JPH04362624A - 照明光学装置とそれを用いた投写型表示装置

Info

Publication number: JPH04362624A
Application number: JP3139115A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Masumoto; 吉弘枡本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-06-11
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1992-12-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流アーク放電を利用
するランプと集光用光学系を備えた照明光学装置、なら
びに当該照明光学装置によりライトバルブを照明すると
共に投写レンズを用いてライトバルブ上の光学像をスク
リーン上に拡大投影する投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大画面映像を表示する方法としてライト
バルブを用いた投写型表示装置がある。最近では、ライ
トバルブとして液晶を用いた液晶投写型表示装置が注目
されている（例えば特開平２−２３０２８８号公報）。これらの液晶投写型表示装置には液晶パネルを強力な光
で照明するための照明光学装置が必要であり、例えば比
較的アーク長の短いメタルハライドランプと凹面鏡を組
み合わせた照明光学装置が知られている（例えば特開平
３−６２４４４号公報）。

【０００３】メタルハライドランプはハロゲンランプや
キセノンランプに比較して効率が高く、多様な演色性が
実現できる利点がある。ランプから出る光を集光する方
式には凹面鏡を用いる方式の他に集光レンズを用いる方
式などがある。凹面鏡方式は均一性はやや劣るが集光効
率が高いため明るい照明光が得られ、集光レンズ方式は
明るさはやや劣るが均一性の高い照明光が得られる。

【０００４】（図９）に凹面鏡を用いた照明光学装置の
従来の構成の一例を示す。２０１はメタルハライドラン
プ、２０２は点灯回路、２０３は凹面鏡である。

【０００５】点灯回路２０２はメタルハライドランプ２
０１に交流駆動電圧を供給してアーク２０４を形成する
。凹面鏡２０３は放物面鏡であり、その焦点付近にアー
ク２０４を配置している。従って、光軸２０５と平行に
近い照明光２０６が得られる。

【０００６】一般に、凹面鏡２０３とアーク２０４の位
置関係は受光面の明るさ分布が所定の特性となるように
調整される。この位置関係のわずかなずれは受光面の明
るさ分布を大きく変化させるため、実用上はメタルハラ
イドランプ２０１と凹面鏡２０３を固着して用いること
が多い。

【０００７】次に、液晶投写型表示装置の従来の構成の
一例を（図１０）に示す。照明光学装置２２１は（図９
）に示したものと同一で照明光２２２を射出する。照明
光２２２はＵＶ−ＩＲカットフィルタ２２３により不要
な紫外光及び赤外光が除かれ、フィールドレンズ２２４
を経て液晶パネル２２５を照明する。液晶パネル２２５
を透過した照明光２２２は、表示回路２２７が作る光学
像２２６により空間的に変調されて投写レンズ２２８に
入射する。投写レンズ２２８は光学像２２６をスクリー
ン２２９上に拡大投影し、大画面映像が表示される。ただし、フィールドレンズ２２４は照明光２２２を投写
レンズ２２８に効率良く導くために用いられる。

【０００８】最近では三原色に対応した３枚の液晶パネ
ルを用い、照明光を三原色に分解してそれぞれの液晶パ
ネルを照明し、再び三原色の照明光を合成してフルカラ
ーで高精細な投写画像を表示する投写型表示装置も知ら
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】例えば（図１０）に示
した投写型表示装置の投写画像は、明るく色再現性に優
れていると共に明るさと色の均一性が高いことが要求さ
れる。しかし、一般に明るさの均一性を向上させれば相
反して明るさが低下するので、明るさを優先させる場合
には、あまり暗く感じない程度の周辺光量比を確保した
上で回転対称性の高い明るさ分布であることが好ましい
。これは、画面中心部が最も明るく、上下、左右、対角
方向に対称性が高い明るさ分布であれば観察者は明るさ
むらを感じにくいためである。

【００１０】従って、このような投写型表示装置に用い
る照明光学装置の照明光は明るさと色再現性と共に、回
転対称性の高い明るさ分布が要求される。そのため、例
えば（図９）に示した構成はアーク２０４の長軸方向と
光軸２０５を一致させて光軸２０５を軸とした回転対称
性の高い配光特性を得やすくしている。

【００１１】ところが、メタルハライドランプ２０１の
ようにアーク放電を利用したランプを重力場で点灯した
場合、発光管内の対流の影響により鉛直上向きの力が働
いてアーク形状が変化することが知られている。例えば
、アーク長軸方向が水平方向となるように点灯した場合
はアーク中央部が鉛直上向きに湾曲する。このように湾
曲したアークを用いた照明光学装置では受光面の明るさ
分布の回転対称性が著しく低下するため大きな問題があ
る。この照明光学装置を投写型表示装置に応用した場合
、観察者は明るさ分布の対称性の低下をむらとして認知
するため大きな問題となる。

【００１２】また、アークと凹面鏡の位置関係を調整し
た照明光学装置を、調節時の点灯方向と異なる状態で使
用した場合、アーク形状の変化により照明光に明るさむ
らが発生する。これは照明光学装置とこれを応用した装
置の実用時の使用形態を限定するため問題がある。

【００１３】一方、ランプを凹面鏡に固着して用いる照
明光学装置では重力の影響とは別に次の問題がある。ラ
ンプと凹面鏡の位置調整は受光面の明るさ分布を測定し
ながら行うことが好ましく、点灯状態のランプと凹面鏡
は共に高温状態である。しかし、両者を接着材料を用い
て固着する作業はランプ消灯後に低温状態で行う必要が
ある。従って、ランプの形成材料と凹面鏡の形成材料と
接着材料のそれぞれの熱膨張率の違いから、固着後に再
点灯した時のアークと凹面鏡の位置関係は調整時の位置
関係からずれる場合が多い。その結果、受光面には新た
に明るさむらが発生してしまう。

【００１４】上記のいずれの場合も、受光面の明るさむ
らは照明光学装置の性能を著しく低下させると共に、投
写型表示装置に応用した場合に投写画像に明るさむらを
発生させるため大きな問題がある。

【００１５】一般的に明るさむらを低減させるには、ラ
ンプ発光管表面のフロスト加工や明るさ分布補正フィル
タが有効であるが、いずれの方式も光利用効率を低下さ
せて受光面や投写画像の明るさを大きく低下させるため
問題がある。

【００１６】本発明は上記問題点を解決するもので、ア
ークの形状や光学的な位置を補正する手段を用いて光利
用効率をあまり低下させずに明るさむらの少ない照明光
学装置を提供する。更に、その照明光学装置を用いて明
るさむらが少なくて明るい投写画像が得られる投写型表
示装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の照明光学装置は、交流アーク放電を利用す
るランプと、アークからの放射光を集光して所定の領域
を照明する光を射出する集光手段と、ランプ電流に同期
する交流磁界を発生させる磁界発生手段とを備え、前記
磁界発生手段は有効光束を遮蔽しない空間に配置される
と共にアーク長軸方向に略直交する少なくとも１つの方
向に前記交流磁界を発生させ、前記交流磁界の大きさを
調整することにより前記アークの少なくとも一部を移動
させるようにしたものである。

【００１８】また、本発明の投写型表示装置は、交流ア
ーク放電を利用するランプと、アークからの放射光を集
光する集光手段と、ランプ電流に同期する交流磁界を発
生させる磁界発生手段と、前記集光手段から出射する光
を空間的に変調するライトバルブと、前記ライトバルブ
上の光学像を拡大投影する投写レンズとを備えて構成し
たものである。

【００１９】

【作用】本発明の照明光学装置は、ランプ電流に同期し
て向きが反転する交流磁界をアーク近傍に発生させる手
段を備え、ランプ電流と交流磁界のいずれの方向とも直
交する方向の力をアークに対して加えることができる。この作用を利用することで湾曲したアーク形状を補正す
ることができ、更にアークの光学的な位置を容易に微調
整することが可能となる。その結果、明るさむらの少な
い照明光学装置を構成でき、その照明光学装置を用いて
投写型表示装置を構成すれば、明るさむらの少ない投写
画像が得られる表示装置を実現できる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体例に
ついて詳細に述べる。

【００２１】（図１）は本発明の照明光学装置の第一の
実施例を示す構成図である。１はメタルハライドランプ
、２は点灯回路、３と４は電極、５はアーク、６は凹面
鏡、７は磁界を発生するコイル、８は電流供給回路であ
る。

【００２２】一般に凹面鏡と組み合わせて用いるメタル
ハライドランプの電極間隔は５〜１０ｍｍ程度の長さで
、アークはこの電極間のアーク放電路に沿った比較的細
長い形状となる。ここで、アーク放電路の両端部を結ぶ
方向をアーク長軸方向とする。アーク長軸方向が水平方
向となる姿勢でメタルハライドランプを点灯させた場合
を水平点灯、アーク長軸方向が鉛直方向となる姿勢で点
灯させた場合を垂直点灯と呼んでいる。

【００２３】（図１）に示す構成は鉛直上方向からメタ
ルハライドランプ１、凹面鏡６、コイル７を見た場合の
位置関係を示し、メタルハライドランプ１は水平点灯で
ある。メタルハライドランプ１はアーク５の長軸方向が
凹面鏡６の光軸１０と一致するように配置している。コ
イル７はその軸１１が光軸１０を含む同一水平平面内で
かつ光軸１０に対して直交するように配置している。

【００２４】点灯回路２は電極３と４の間に交流駆動電
圧を供給しアーク５を形成する。凹面鏡６は放物面鏡を
用いており、アーク５は凹面鏡６の焦点付近に配置され
ている。従って、凹面鏡６で集光された照明光９は光軸
１０に平行に近い光となって受光面を照明する。

【００２５】コイル７は円柱形の強磁性体材料１２に導
線１３を巻いたもので、電流供給回路８により交流電流
ＩＨ　を流して交流磁界Ｈを形成する。磁界Ｈの大きさ
は導線１３の巻数と流れる電流ＩＨ　の積に比例した強
さで、その方向は軸１１の延長方向であり、向きはよく
知られているアンペアの右ネジの法則に従う。すなわち
、導線１３が（図１）に示すようにアーク５とは反対側
から眺めて時計回りに巻いてあれば、電流ＩＨ　が矢印
２１の向きに流れている期間は磁界Ｈは矢印２２の向き
であり、電流ＩＨ　が矢印２３の向きに流れている期間
は矢印２４の向きである。ここで、コイル７が作る磁界
Ｈの方向が水平方向であって、かつアーク長軸と直交す
る方向であることは以下に示す理由から重要である。

【００２６】（図１）に示す構成はメタルハライドラン
プ１が水平点灯なのでアーク５は発光管内の対流の影響
により鉛直上向きに湾曲した形状となる。ところが、コ
イル７によりアーク５の近傍に磁界Ｈを形成し、電流供
給回路８により磁界Ｈの大きさと向きを適当に制御する
ことで鉛直下向きの力Ｆを常にアーク５に加えることが
できる。これは、鉛直上向きに曲がったアーク５の形状
を補正する力として働き、水平点灯のアークであっても
湾曲が少ない形状とすることができる。その結果、アー
ク５の配光特性は光軸１０を軸として回転対称性が向上
し、照明光９が受光面に作る明るさ分布のむらを低減す
ることができる。

【００２７】次に、（図２）を用いて磁界Ｈにより湾曲
したアーク形状が補正される原理を説明する。（図２）
は（図１）の電極３と４の部分を拡大した斜視図である
。（図２）のｘ軸３１とｙ軸３２は共に水平方向を示し
、ｚ軸３３は鉛直方向を示す。ところで、電極３と４の
間のアーク放電は金属陽イオンや電子といった荷電粒子
の流れに依るため、アーク５を電極３と４の間を流れる
ランプ電流ＩＬ　に置き換えて考えることができる。こ
のランプ電流ＩＬ　の方向は近似的にアーク長軸方向と
一致するとみなせ、これをｘ軸３１の方向とする。更に
、磁界Ｈの方向はｙ軸３２の方向とする。

【００２８】ところで、磁界中におかれた電流に力が働
くことはフレミングの左手の法則として知られている。従って、ランプ電流ＩＬ　が３４の向きに流れている期
間は磁界Ｈを３５の向きに加えれば鉛直下向き３６の力
Ｆがアーク５に加わる。同様に、ランプ電流ＩＬ　が３
７の向きに流れている期間は磁界Ｈを３８の向きに加え
れば同じく鉛直下向き３９の力Ｆがアーク５に加わる。すなわち、ランプ電流ＩＬに同期して常に（図２）の関
係を満たす交流磁界Ｈを加えることで、アーク５に対し
て常に鉛直下向きに働く力Ｆを発生させることができる
。これにより鉛直上向きに湾曲したアーク形状を補正で
きる。

【００２９】更に、（図３）を用いて電流供給回路８の
動作を説明する。（図３（ａ）（ｂ）（ｃ））はそれぞ
れメタルハライドランプ１の電極３と４の両端部で観測
されるランプ電圧ＶＬ　とランプ電流ＩＬ　の定常点灯
時の波形と、電流供給回路８がコイル７に供給する電流
ＩＨ　の波形を示す。本実施例では定常点灯時のランプ
電圧ＶＬ　は周期Ｔの矩形波交流電圧４１であり、この
時のランプ電流ＩＬ　はほぼ同位相で同一周期Ｔの矩形
波交流電流４２となる。そこで、電流供給回路８は点灯
回路２からランプ電流ＩＬ　のモニタ信号を受けて、ラ
ンプ電流ＩＬ　に同期した同一周期Ｔの矩形波交流電流
４３をコイル７に供給する。ただし、ランプ電流ＩＬ　
との極性の相対関係はコイル７の巻き方向やコイル７と
メタルハライドランプ１の位置関係に依存するため、（
図２）に示した関係を満足するように決める必要がある
。このように、電流供給回路８がランプ電流ＩＬの極性
に合わせてコイル７を流れる電流ＩＨ　の極性を反転さ
せるため、常に（図２）の関係を満たす交流磁界をアー
ク５の近傍に作ることができる。

【００３０】ところで、ランプ電流ＩＬ　が矩形波以外
の交流波形の場合には電流の大きさが時間と共に変化す
る。この場合には、電流供給回路８はランプ電流ＩＬ　
の大きさをモニタして適当な波形の電流ＩＨ　をコイル
７に供給すれば良い。これにより、常に適当な強さの力
をアーク５に与えて良好にその形状を補正することがで
きる。

【００３１】次に、（図４）を用いて本発明の投写型表
示装置の第１の実施例について説明する。１０１は（図
１）に示したものと同一の照明光学装置、１０２はＵＶ
−ＩＲカットフィルタ、１０３はフィールドレンズ、１
０４は液晶パネル、１０５は表示回路、１０６は投写レ
ンズ、１０７はスクリーンをそれぞれ示す。（図４）は
（図１）と同様に鉛直上方向からみた位置関係を示して
おり、照明光学装置１０１のメタルハライドランプ１１
１は水平点灯である。

【００３２】照明光学装置１０１は液晶パネル１０４の
有効表示領域１０８を照明光１０９によって照明する。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１０２は液晶パネル１０４に
とって有害な紫外光や赤外光を照明光１０９から取り除
くために用い、フィールドレンズ１０３は照明光１０９
を有効に投写レンズ１０６に到達させるために用いる。表示回路１０５は外部から供給される映像信号に応じて
液晶パネル１０４を駆動する。駆動信号をうけた液晶パ
ネル１０４の有効表示領域１０８には映像信号に応じた
光学像が形成され、照明光１０９を変調する。液晶パネ
ル１０４上の光学像は投写レンズ１０６によってスクリ
ーン１０７上に拡大投影され、大画面映像を表示するこ
とができる。

【００３３】水平点灯のメタルハライドランプを用いた
従来の照明光学装置の照明光は、湾曲したアークの影響
により鉛直方向に明るさむらがあった。これを投写型表
示装置に応用した場合、投写画像の上下方向の明るさむ
らが発生して画像の品位を低下させていた。ところが、
照明光学装置の第一の実施例で述べた効果によりアーク
１１２は湾曲の少ない形状に補正されており、照明光１
０９は光軸１１０を中心として回転対称性の高い明るさ
分布となっている。その結果、スクリーン１０７上には
明るさむらの少ない投写画像を得ることができる。

【００３４】以下、具体的な数値と実験結果を示して本
発明の照明光学装置と投写型表示装置の効果の一例を述
べる。

【００３５】まず、（図１）に示す構成の照明光学装置
を用いてアークの曲がりが良好に補正されることを確認
した。メタルハライドランプ１は２５０Ｗで電極３と４
の間隔が７ｍｍであり、放物面鏡６の焦点距離は１３ｍ
ｍである。点灯回路２は（図３）で示した矩形波交流電
圧を供給してアーク５を形成する。

【００３６】コイル７は直径２５ｍｍで長さ４０ｍｍの
フェライト製円柱にエナメル線を４００ターン巻いて形
成し、コイル７の巻方向とアーク５との位置関係は（図
１）に示したものと同一である。電極３と４の中心軸と
コイル７の近い方の端面までの距離は５０ｍｍとした。

【００３７】電流供給回路８は点灯回路２からランプ電
流ＩＬ　の同期信号を取り出し、コイル７に所定の矩形
波交流電流ＩＨ　を流した。ここで、電極３が＋極で電
極４が−極の期間は磁界Ｈが２２の向きとなるように２
１の向きに電流ＩＨ　を流した。逆に電極３が−極で電
極４が＋極の期間は、磁界Ｈが２４の向きとなるように
２３の向きに電流ＩＨ　を流した。

【００３８】（図５）はアーク５の観察結果を示す模式
図である。（図５（ａ）（ｂ））はいずれも電極３と４
の部分を拡大して示している。磁界Ｈを加えない時は（
図５（ａ））に示す鉛直上向きに湾曲したアーク５ａが
観察された。ところが、コイル７に電流を供給して磁界
Ｈを発生させた場合に、電流の増加に伴ってアーク５の
中央部が徐々に鉛直下向きに押し下げられた。実験では
コイル７に±１Ａの交流電流を供給した状態で（図５（
ｂ））に示す湾曲の少ないアーク５ｂが観察された。この結果、アーク５の湾曲した形状が良好に補正できる
ことが確認できた。

【００３９】次に、上記照明光学装置を用いて（図４）
に示す構成の投写型表示装置を構成し、明るさむらが改
善できることを確認した。液晶パネル１０４は対角３イ
ンチでアスペクト比４：３の有効表示領域のものを用い
、フィールドレンズ１０３は焦点距離２００ｍｍの平凸
レンズを、投写レンズ１０６は焦点距離１５０ｍｍのも
のを用いた。表示回路１０５により液晶パネル１０４を
全白色表示とし、対角４０インチのスクリーン１０７上
の投写画像の照度分布を測定した。

【００４０】（図６）は照度分布測定結果の一例を等照
度線を用いて示したものである。各等照度線近傍の数字
は最大照度値に対する割合を示し、１２１と１２２はそ
れぞれ画像領域１２３の対称軸を示す。（図６（ａ））
は（図５（ａ））の湾曲したアークの状態に、（図６（
ｂ））は（図５（ｂ））の湾曲が補正されたアークの状
態にそれぞれ対応する。

【００４１】結果として、従来のアークが湾曲した状態
では（図６（ａ））に示すように明るさ分布の上下方向
の対称性が低下して明るさむらが発生している。ところ
が、磁界によりアーク形状を補正した（図６（ｂ））で
は極めて回転対称性の高い照度分布が実現できている。従って、本発明により投写画像の明るさむらを大幅に改
善できることが確認できた。

【００４２】以下、本発明の照明光学装置の他の実施例
について述べる。（図７）は本発明の照明光学装置の第
２の実施例を示す構成図である。メタルハライドランプ
５１、点灯回路５２、電流供給回路５３、コイル５４は
（図１）の第１の実施例で用いたものと同一である。本
実施例はアーク５５から放出される光を集光レンズ５６
を用いて集光するもので、球面鏡５７は放出される光を
アーク５５に戻して集光レンズ５６の集光効率を高める
ために用いる。

【００４３】（図７）は（図１）と同様に鉛直上方向か
らメタルハライドランプ５１、コイル５４、集光レンズ
５６を見た場合の位置関係を示している。メタルハライ
ドランプ５１は水平点灯でアーク５５の長軸方向が集光
レンズ５６の光軸５９と直交するように配置し、コイル
５４はその軸６０が光軸５９と一致するように配置して
いる。アーク５５は集光レンズ５６の後側焦点近傍に配
置されており、照明光５８は光軸５９に平行に近い光と
なって受光面を照明する。

【００４４】電流供給回路５３は（図１）に示した第１
の実施例と同様にコイル５４に交流電流ＩＨ’を供給し
てアーク５５の近傍に交流磁界Ｈ’　を形成する。磁界
Ｈ’　の方向と向きはアーク５５に対して（図２）に示
した関係を満たすようにしてあり、既に述べた原理に従
って鉛直下向きの力Ｆ’　をアーク５５に加えてその形
状を補正することができる。従って、本実施例の照明光
学装置も第一の実施例の照明光学装置と同様に明るさむ
らを低減できる。

【００４５】次に、（図８）を用いて本発明の照明光学
装置の第３の実施例について説明する。

【００４６】（図８）において、７１はメタルハライド
ランプ、７２は凹面鏡、７３と７４と７５と７６はコイ
ル、７７と７８は電流供給回路、７９は点灯回路を示す
。（図８（ａ））はメタルハライドランプ７１と凹面鏡
７２とコイル７３，７４，７５，７６を正面から見た構
成を示し、（図８（ｂ））はそれらを側面から見た構成
を示す。分かりやすくするために、凹面鏡７２は破線で
示し、電流供給回路７７，７８と点灯回路７９は側面図
には記入していない。

【００４７】メタルハライドランプ７１、凹面鏡７２、
点灯回路７９は第１の実施例で示したものと同一である
。メタルハライドランプ７１はアーク８０の長軸方向と
凹面鏡７２の光軸８１が一致するように配置し、アーク
８０は凹面鏡７２の焦点近傍に位置している。従って、
照明光８２は光軸８１に平行に近い光となって受光面を
照明する。

【００４８】電流供給回路７７とコイル７３，７４もそ
れぞれ第１の実施例で示したものと同一であるが、電流
供給回路７７は直列に接続したコイル７３と７４に交流
電流ＩＨ１を供給して交流磁界Ｈ１　をアーク８０の近
傍に形成する。コイル７３，７４の軸８３，８４は同一
直線上にありアーク８０の長軸方向と直交している。対
向する２つのコイル７３と７４を用いることでより均一
な磁界Ｈ１　が得られる。

【００４９】コイル７５と７６はコイル７３と７４を光
軸８１を中心として９０度回転させて配置したもので、
電流供給回路７８により交流電流ＩＨ２を供給して交流
磁界Ｈ２　をアーク８０の近傍に形成する。

【００５０】（図２）で示した原理を（図８）の構成に
適用すれば、磁界Ｈ１　はアーク８０に対して力Ｆ１　
を発生させる。力Ｆ１　の方向８５はアーク８０の長軸
と直交する方向であり、磁界Ｈ２　の方向８６と一致す
る。同様に、磁界Ｈ２　はアーク８０に対して力Ｆ２　
を発生させるが、その方向８７はアーク８０の長軸と直
交する方向であり、磁界Ｈ１　の方向８８と一致する。従って、力Ｆ１　とＦ２　は互いに直交する方向にアー
ク８０を移動させる力として働く。そこで、電流供給回
路７７と７８が供給する電流ＩＨ１とＩＨ２の極性と大
きさを適当に制御することで、以下の効果が得られる。

【００５１】まず、メタルハライドランプ７１が水平点
灯であれば、その湾曲したアークを補正する効果は第１
と第２の実施例と同様である。

【００５２】更に、メタルハライドランプ７１の点灯方
向に依らず以下に示す優れた効果が得られる。アーク８
０の特に中央部の光学的な位置を任意の方向に微動させ
ることで照明光８２の明るさ分布を容易に微調整するこ
とが可能となる。これは、メタルハライドランプ７１を
凹面鏡８１に固着して用いる場合に特に有効である。例
えば、固着時の位置ずれで照明光８２に明るさむらが発
生した場合にその明るさ分布を補正できる。また、使用
状態に応じてメタルハライドランプ７１の点灯方向が変
化し、アーク８０の形状が変化して明るさむらが発生し
た場合にこれを補正することができる。

【００５３】いずれの場合でも、力Ｆ１　とＦ２　の向
きと大きさを適当に制御することでアーク形状の補正や
その光学的な位置の微調整を行うことが可能となるため
、受光面の明るさ分布を微調整することが可能となり極
めて大きな効果を得ることができる。

【００５４】上述の第２と第３の実施例の照明光学装置
を（図４）に示した第１の実施例の投写型表示装置の照
明光学装置として用いた場合に、それぞれ上述の効果に
より明るさむらの少ない照明光が実現できるため第１の
実施例と同様に明るさむらを低減させた投写型表示装置
を構成できる。

【００５５】特に、（図８）に示した第３の実施例の照
明光学装置を用いて投写型表示装置を構成した場合に、
以下の構成にすればより大きな効果が得られる。まず、
照明光の明るさ分布を検出するセンサを有効光束を遮蔽
しない状態で配置する。この明るさセンサの検出値に応
じて各コイルに供給する電流の向きと大きさを適当に制
御すれば照明光の明るさむらを自動補正することができ
る。従って、明るさ分布の経時変化を補正したり、メタ
ルハライドランプの点灯方向が変化した場合の明るさむ
らを補正したりすることができるため、より優れた投写
型表示装置を実現できる。

【００５６】ところで、一般に点灯直後のメタルハライ
ドランプはアークの状態が安定するまでに数分間を必要
とし、その間の電気特性は過度特性を示す。このような
過度状態のアークに磁界を加えた場合、不点灯や立ち消
えを起こすという問題がある。従って、以上述べた各実
施例の照明光学装置と投写型表示装置は点灯直後は磁界
を発生させず、アークが定常状態に到達した後に磁界を
発生させるようにすれば上記問題を解決できるためより
大きな効果がある。

【００５７】また、磁界を発生させる手段とその極性と
大きさを制御する手段は特にコイルと電流供給回路の組
み合わせである必要はない。例えば、点灯回路とメタル
ハライドランプの間にコイルを直列に挿入して点灯させ
れば、ランプ電流に同期した交流磁界を容易に得ること
ができる。いずれの場合にも（図２）に示した原理に基
づいて所定の方向と向きにランプ電流と同期した適当な
大きさの交流磁界を発生させれば、上述と同様の効果を
得ることができる。

【００５８】また、放出される光を集光する凹面鏡は特
に放物面鏡である必要はなく、球面鏡や楕円面鏡であっ
ても構わない。また、集光方式は凹面鏡または集光レン
ズを必ずしも用いたものである必要はなく、別の方式で
あっても構わない。本発明はアーク形状の補正と光学的
な位置の微調整を行うものなので、明るさ分布を微調整
してそのむらを補正する効果はいずれの集光方式であっ
ても得ることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の構成の
照明光学装置は、アークに対して適当な力を加えてアー
ク形状の補正や光学的な位置の微調整を行うことができ
る。従って、例えば水平点灯のメタルハライドランプを
用いた場合には，鉛直上向きに湾曲したアークの形状を
補正して受光面の明るさむらを改善することができる。また、集光用光学系の光軸とアークの光学的な位置関係
を容易に調節することが可能となるため、受光面の明る
さ分布を調節してむらを補正することができる。

【００６０】更には、本発明の照明光学装置、ライトバ
ルブ、投写レンズおよびスクリーンを用いて投写型表示
装置を構成すれば、明るさむらの少ない投写画像を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明光学装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】磁界とランプ電流とアークに働く力の関係を示
す模式図である。

【図３】ランプ電圧とランプ電流とコイルを流れる電流
の波形を示す模式図である。

【図４】本発明の投写型表示装置の第１の実施例を示す
概略構成図である。

【図５】アーク観察結果の一例を示す模式図である。

【図６】投写画像の照度分布測定結果の一例を示す等照
度線図である。

【図７】本発明の照明光学装置の第２の実施例を示す概
略構成図である。

【図８】本発明の照明光学装置の第３の実施例を示す概
略構成図である。

【図９】従来の照明光学装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図１０】従来の投写型表示装置の一例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１　　メタルハライドランプ２　　点灯回路３，４　　電極５　　アーク６　　凹面鏡７　　コイル８　　電流供給回路９　　照明光１０　　光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　交流アーク放電を利用するランプと、
アークからの放射光を集光して所定の領域を照明する光
を射出する集光手段と、ランプ電流に同期する交流磁界
を発生させる磁界発生手段とを備え、前記ランプはアー
ク長軸方向が略水平方向となるように配置され、前記磁
界発生手段は有効光束を遮蔽しない空間に配置されると
共に略水平方向かつ前記アーク長軸方向に略直交する方
向に前記交流磁界を発生させ、前記交流磁界の大きさを
調整することにより重力場の影響により湾曲しようとす
る前記アークを直線状に矯正するようにした照明光学装
置。
【請求項２】　　磁界発生手段はコイルと、ランプ電流
に同期した交流電流を前記コイルに供給する電流供給手
段とを備え、前記電流供給手段は前記ランプ電流の大き
さに応じて大きさが変化する交流電流を供給するように
した請求項１記載の照明光学装置。
【請求項３】　　磁界発生手段はコイルを備え、少なく
ともランプ電流の一部が前記コイルを流れるようにした
請求項１記載の照明光学装置。
【請求項４】　　磁界発生手段はランプ点灯後所定時間
が経過した後に所定の交流磁界を発生させる請求項１記
載の照明光学装置。
【請求項５】　　交流アーク放電を利用するランプと、
アークからの放射光を集光して所定の領域を照明する光
を射出する集光手段と、ランプ電流に同期する交流磁界
を発生させる磁界発生手段とを備え、前記磁界発生手段
は有効光束を遮蔽しない空間に配置されると共にアーク
長軸方向に略直交する少なくとも１つの方向に前記交流
磁界を発生させ、前記交流磁界の大きさを調整すること
により前記アークの少なくとも一部を移動させて前記集
光手段の配光特性を変化させるようにした照明光学装置
。
【請求項６】　　ランプはアーク長軸方向が集光手段の
光軸と略一致するように配置される請求項５記載の照明
光学装置。
【請求項７】　　磁界発生手段はコイルと、ランプ電流
に同期した交流電流を前記コイルに供給する電流供給手
段とを備え、前記電流供給手段は前記ランプ電流の大き
さに応じて大きさが変化する交流電流を供給するように
した請求項５記載の照明光学装置。
【請求項８】　　磁界発生手段はコイルを備え、少なく
ともランプ電流の一部が前記コイルを流れるようにした
請求項５記載の照明光学装置。
【請求項９】　　磁界発生手段はランプ点灯後所定時間
が経過した後に所定の交流磁界を発生させる請求項５記
載の照明光学装置。
【請求項１０】　　交流アーク放電を利用するランプと
、アークからの放射光を集光する集光手段と、ランプ電
流に同期する交流磁界を発生させる磁界発生手段と、前
記集光手段から出射する光を空間的に変調するライトバ
ルブと、前記ライトバルブ上の光学像を拡大投影する投
写レンズとを備え、前記ランプはアーク長軸方向が略水
平方向となるように配置され、前記磁界発生手段は有効
光束を遮蔽しない空間に配置されると共に略水平方向か
つ前記アーク長軸方向に略直交する方向に前記交流磁界
を発生させ、前記交流磁界の大きさを調整することによ
り重力場の影響により湾曲しようとする前記アークを直
線状に矯正するようにした投写型表示装置。
【請求項１１】　　磁界発生手段はコイルと、ランプ電
流に同期した交流電流を前記コイルに供給する電流供給
手段とを備え、前記電流供給手段は前記ランプ電流の大
きさに応じて大きさが変化する交流電流を供給するよう
にした請求項１０記載の投写型表示装置。
【請求項１２】　　磁界発生手段はコイルを備え、少な
くともランプ電流の一部が前記コイルを流れるようにし
た請求項１０記載の投写型表示装置。
【請求項１３】　　磁界発生手段はランプ点灯後所定時
間が経過した後に所定の交流磁界を発生させる請求項１
０記載の投写型表示装置。
【請求項１４】　　集光手段から出射する光の明るさを
検出する少なくとも１つの受光センサを備え、前記受光
センサは有効光束を遮蔽しない空間に配置され、磁界発
生手段は前記受光センサの出力信号に応じて大きさが変
化する交流磁界を発生させる請求項１０記載の投写型表
示装置。
【請求項１５】　　交流アーク放電を利用するランプと
、アークからの放射光を集光する集光手段と、ランプ電
流に同期する交流磁界を発生させる磁界発生手段と、前
記集光手段から出射する光を空間的に変調するライトバ
ルブと、前記ライトバルブ上の光学像を拡大投影する投
写レンズとを備え、前記磁界発生手段は有効光束を遮蔽
しない空間に配置されると共にアーク長軸方向に略直交
する少なくとも１つの方向に前記交流磁界を発生させ、
前記交流磁界の大きさを調整することにより前記アーク
の少なくとも一部を移動させて投写画像の明るさ分布を
変化させるようにした投写型表示装置。
【請求項１６】　　ランプはアーク長軸方向が集光手段
の光軸と略一致するように配置される請求項１５記載の
投写型表示装置。
【請求項１７】　　磁界発生手段はコイルと、ランプ電
流に同期した交流電流を前記コイルに供給する電流供給
手段とを備え、前記電流供給手段は前記ランプ電流の大
きさに応じて大きさが変化する交流電流を供給するよう
にした請求項１５記載の投写型表示装置。
【請求項１８】　　磁界発生手段はコイルを備え、少な
くともランプ電流の一部が前記コイルを流れるようにし
た請求項１５記載の投写型表示装置。
【請求項１９】　　磁界発生手段はランプ点灯後所定時
間が経過した後に所定の交流磁界を発生させる請求項１
５記載の投写型表示装置。
【請求項２０】　　集光手段から出射する光の明るさを
検出する少なくとも１つの受光センサを備え、前記受光
センサは有効光束を遮蔽しない空間に配置され、磁界発
生手段は前記受光センサの出力信号に応じて大きさが変
化する交流磁界を発生させる請求項１５記載の投写型表
示装置。