JPH05232399A - 投写用光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光源をハイパワ−化することなく光量を増
やすことができ、しかも光の利用率の低下を招かない投
写用光源装置を提供すること。 【構成】 発光源１０、１０からの光をリフレクタ１
２、１２で平行光にして出力する第１、第２光源５０、
６０を光軸５４、６４が直交するように配置し、この光
軸５４、６４の交差部に光軸５４、６４とほぼ４５度の
角度で交差するハ−フミラ−７０を配置し、第１、第２
光源５０、６０のうちの一方５０のリフレクタ１２の対
面に、反射面がその光軸５４に垂直な全反射ミラ−８０
を配置し、他方６０のリフレクタ１２の対面側（出力
側）に重畳した平行光を出射するように構成する。この
ため、第１、第２光源５０、６０から出力した平行光５
２、６２をビ−ム径を拡げずに光軸を重ね合わせて出射
することができ、発光源をハイパワ−化することなく出
力光量を倍にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投写装置（例えば液晶
プロジェクタ）に用いられる光源装置の改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の投写用光源装置は図５に
示すように構成されていた。すなわち、発光源（例えば
メタルハライドランプ）１０からの光をリフレクタ１２
で平行光（投写光）１４にして出力する光源１６を形成
し、この光源１６から出力した平行光１４を、コ−ルド
ミラ−１８およびコ−ルドフィルタ２０を介してダイク
ロイックミラ−２２、２４に導いてＲ、Ｇ、Ｂの３原色
光に分解し、ついでＲ、Ｇ、Ｂ用の液晶ライトバルブ２
６、２８、３０で光強度を変調し、ダイクロイックミラ
−３２、３４によって色合成し、投写レンズ３６によっ
てスクリ−ン上に投写する。３８、４０は光を所定方向
に案内するミラ−である。

【０００３】一般に液晶プロジェクタは光の利用率が低
い（５０％以下）のでスクリ−ン上の表示輝度が小さ
い。このため、輝度を向上させるには光量を増やすか光
の利用率を高くする必要がある。光量を増やす方法に
は、発光源１０をより明るいものに替えること、または
発光源１０を複数並べることが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光源
１０をより明るいものに替えてハイパワ−化する方法
は、光源１６そのものを新たに作る必要があるため、開
発コストがかさむという問題点や、製造技術上の難しさ
による制約を受けるという問題点があった。また、発光
源１０を複数（例えば２個）並べて光量を増やす方法
は、発光源１０の発光面積を被照射面の複数分の１（例
えば２分の１）にしないと投写レンズ３６の径が大きく
なり、投写レンズ３６の径を大きくすると光の利用率が
低くなり、発光源１０を増やした割りには光量が増えな
いという問題点があった。

【０００５】本発明は上述の問題点に鑑みなされたもの
で、発光源をハイパワ−化することなく光量を増やすこ
とができ、しかも光の利用率の低下を招かない投写用光
源装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による投写用光源
装置は、発光源からの光をリフレクタで平行光にして出
力する第１、第２光源を光軸が直交するように配置し、
前記第１、第２光源の光軸の交差部に前記第１および第
２光源の光軸とほぼ４５度の角度で交差するハ−フミラ
−を配置し、前記第１、第２光源のうちの一方の光源の
リフレクタの対面に、反射面が前記一方の光源の光軸に
垂直な全反射ミラ−を配置し、前記第１、第２光源のう
ちの他方の光源のリフレクタの対面側に重畳した平行光
を出射するようにしたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】第１、第２光源のうちの一方の光源（例えば第
１光源）から出力した平行光は、その一部分（例えば全
光量の１／２）がハ−フミラ−で反射して出射し、残り
の部分（例えば全光量の１／２）はハ−フミラ−を透過
して全反射ミラ−に入射する。この全反射ミラ−に入射
した平行光は、反射後その一部分（例えば全光量の１／
４）がハ−フミラ−で反射して他方の光源のリフレクタ
に入射し、残りの部分（例えば全光量の１／４）はハ−
フミラ−を透過して一方の光源のリフレクタに入射す
る。

【０００８】上述の他方の光源のリフレクタに入射した
平行光は、反射後その一部分（例えば全光量の１／８）
がハ−フミラ−を透過して出射し、残りの部分（例えば
全光量の１／８）はハ−フミラ−で反射して全反射ミラ
−で入射する。また、上述の一方の光源のリフレクタに
入射した平行光は、反射後その一部分（例えば全光量の
１／８）がハ−フミラ−で反射して出射し、残りの部分
（例えば全光量の１／８）はハ−フミラ−を透過して全
反射ミラ−に入射する。以下同様の作用を繰り返して一
方の光源から出力した平行光の全てが他方の光源のリフ
レクタの対面側から重畳して（例えば１／２＋１／８＋
１／８＋…と重畳して）出射する。

【０００９】第１、第２光源のうちの他方の光源（例え
ば第２光源）から出力した平行光は、その一部分（例え
ば全光量の１／２）がハ−フミラ−を透過して出射し、
残りの部分（例えば全光量の１／２）はハ−フミラ−で
反射して全反射ミラ−に入射する。この全反射ミラ−に
入射した平行光は、反射後その一部分（例えば全光量の
１／４）がハ−フミラ−で反射して他方の光源のリフレ
クタに入射し、残りの部分（例えば全光量の１／４）は
ハ−フミラ−を透過して一方の光源のリフレクタに入射
する。

【００１０】上述の一方の光源のリフレクタに入射した
平行光は、反射後その一部分（例えば全光量の１／８）
がハ−フミラ−で反射して出射し、残りの部分（例えば
全光量の１／８）はハ−フミラ−を透過して全反射ミラ
−に入射する。上述の他方の光源のリフレクタに入射し
た平行光は、反射後その一部分（例えば全光量の１／
８）がハ−フミラ−を透過して出射し、残りの部分（例
えば全光量の１／８）はハ−フミラ−で反射して全反射
ミラ−に入射する。以下同様の作用を繰り返して他方の
光源から出力した平行光の全てが他方の光源のリフレク
タの対面側から重畳して（例えば１／２＋１／８＋１／
８＋…と重畳して）出射する。

【００１１】上述のように第１、第２光源のそれぞれか
ら出力した平行光の全てが同一の出力側から重畳して出
射するので、第１、第２光源の発光源をハイパワ−化す
ることなく光量を増やすことができる。しかも、第１、
第２光源から出力した平行光のビ−ム径を拡げずに重畳
して出射することができるので、光の利用率の低下を招
かない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明による投写用光源装置の一実施
例を図１、図２および図３を用いて説明する。図１にお
いて、図５と同一部分は同一符号とする。図１において
５０、６０は第１、第２光源で、この第１、第２光源５
０、６０は、図５の光源１６と同様に、発光源（例えば
メタルハライドランプ）１０、１０と反射面が放物面状
のリフレクタ１２、１２とからなり、それぞれ対応する
発光源１０、１０からの光をリフレクタ１２、１２で平
行光５２、６２として出力するように構成されている。

【００１３】前記第１、第２光源５０、６０は、その出
力する平行光５２、６２の光軸５４、６４が直交するよ
うに配置され、この光軸５４、６４の交差部には前記第
１、第２光源５０、６０の光軸５４、６４とほぼ４５度
の角度で交差するハ−フミラ−７０が配置されている。
前記第１光源５０のリフレクタ１２の反射面に対向する
対面には、反射面が前記第１光源５０の光軸５４に垂直
な全反射ミラ−８０が配置されている。

【００１４】前記第２光源６０のリフレクタ１２の反射
面に対向する対面には、反射面が前記第２光源６０の光
軸６４と４５度の角度をなすコ−ルドミラ−１８が配置
され、このコ−ルドミラ−１８は前記第２光源６０のリ
フレクタ１２の対面側から出力する光から赤外線成分を
除去し、所定方向へ案内するように構成されている。前
記コ−ルドミラ−１８で反射して投写レンズ３６に至る
までの構成は図５に示した従来例の構成と同様なので説
明を省略する。

【００１５】つぎに、前記実施例の作用を図２および図
３を併用して説明する。ハ−フミラ−７０による透過光
量と反射光量の比率は１対１に限らないが説明の便宜上
１対１として説明する。 Ａ：まず、第１光源５０から出力した平行光５２の殆ど
が第２光源６０のリフレクタ１２の対面側（出力側）に
出力する作用について図２を用いて説明する。

【００１６】（イ）第１光源５０の発光源１０から出力
した光はリフレクタ１２によって光軸５４に平行な平行
光５２となってハ−フミラ−７０の一面側に入射する。
ハ−フミラ−７０は入射した平行光５２の半分５２ａ
（すなわち全光量の１／２）を反射して出力側に出射
し、残りの半分５２ｂ（１／２）を透過する。

【００１７】（ロ）ハ−フミラ−７０を透過した平行光
５２ｂ（１／２）は全反射ミラ−８０に入、反射してか
らハ−フミラ−７０の他面側に入射する。ハ−フミラ−
７０は、この入射した平行光５２ｂ（１／２）の半分５
２ｃ（１／４）を反射して第２光源６０のリフレクタ１
２に入射し、残りの半分５２ｄ（１／４）を透過して第
１光源５０のリフレクタ１２に入射する。

【００１８】（ハ）第２光源６０のリフレクタ１２に入
射した平行光５２ｃ（１／４）は反射してハ−フミラ−
７０の他面側に入射し、その半分５２ｅ（１／８）がハ
−フミラ−７０を透過して出力側に出射し、残りの半分
５２ｆ（１／８）が反射して全反射ミラ−８０に入射す
る。また、第１光源５０のリフレクタ１２に入射した平
行光５２ｄ（１／４）はハ−フミラ−７０の一面側に入
射し、その半分５２ｇ（１／８）がハ−フミラ−７０で
反射して出力側に出射し、残りの半分５２ｈ（１／８）
が透過して全反射ミラ−８０に入射する。

【００１９】（ニ）全反射ミラ−８０に入射した平行光
５２ｆ（１／８）は反射してハ−フミラ−７０の他面側
に入射し、その半分５２ｉ（１／１６）がハ−フミラ−
７０で反射して第２光源６０のリフレクタ１２に入射
し、残りの半分５２ｊ（１／１６）はハ−フミラ−７０
を透過して第１光源５０のリフレクタ１２に入射する。

【００２０】（ホ）全反射ミラ−８０に入射した平行光
５２ｈ（１／８）は反射してハ−フミラ−７０の他面側
に入射し、その半分５２ｋ（１／１６）がハ−フミラ−
７０で反射して第２光源６０のリフレクタ１２に入射
し、残りの半分５２ｌ（１／１６）はハ−フミラ−７０
を透過して第１光源５０のリフレクタ１２に入射する。

【００２１】（ヘ）第１光源５０のリフレクタ１２に入
射した平行光５２ｊ（１／１６）は反射してハ−フミラ
−７０の一面側に入射し、その半分５２ｍ（１／３２）
がハ−フミラ−７０で反射して出力側に出射し、残りの
半分５２ｎ（１／３２）が透過して全反射ミラ−８０に
入射する。また、第２光源６０のリフレクタ１２に入射
した平行光５２ｋ（１／１６）は反射してハ−フミラ−
７０の他面側に入射し、その半分５２ｏ（１／３２）が
ハ−フミラ−７０を透過して出力側に出射し、残りの半
分５２ｐ（１／３２）が反射して全反射ミラ−８０に入
射する。

【００２２】（ト）第２光源６０のリフレクタ１２に入
射した平行光５２ｉ（１／１６）は反射してハ−フミラ
−７０の他面側に入射し、その半分５２ｑ（１／３２）
がハ−フミラ−７０を透過して出力側に出射し、残りの
半分５２ｒ（１／３２）はハ−フミラ−７０で反射して
全反射ミラ−８０に入射する。

【００２３】（チ）第１光源５０のリフレクタ１２に入
射した平行光５２ｌ（１／１６）は反射してハ−フミラ
−７０の一面側に入射し、その半分５２ｓ（１／３２）
がハ−フミラ−７０で反射して出力側に出射し、残りの
半分５２ｔ（１／３２）はハ−フミラ−７０を透過して
全反射ミラ−８０に入射する。

【００２４】（り）以下同様の作用を繰り返すことによ
って第２光源６０のリフレクタ１２の対面側の出力側
に、平行光５２ａ（１／２）、５２ｅ（１／８）、５２
ｇ（１／８）、５２ｍ（１／３２）、５２ｏ（１／３
２）、５２ｑ（１／３２）、５２ｓ（１／３２）、…を
重畳した平行光が出力する。しかも、第１光源５０の平
行光５２のビ−ム径を拡げずに重畳した平行光が出力す
る。

【００２５】Ｂ：つぎに、第２光源６０から出力した平
行光６２の殆どが、前述の第１光源から出力した平行光
と同じ出力側である、第２光源６０のリフレクタ１２の
対面側（出力側）に出力する作用について図３を用いて
説明する。前記Ａの場合とほぼ同様なので簡単に説明す
る。

【００２６】（イ）第２光源６０の発光源１０から出力
した光はリフレクタ１２によって光軸６４に平行な平行
光６２となってハ−フミラ−７０の他面側に入射し、そ
の半分６２ａ（すなわち全光量の１／２）を透過して出
力側に出射し、残りの半分６２ｂ（１／２）を反射す
る。この反射光６２ｂ（１／２）は全反射ミラ−８０に
入、反射してからハ−フミラ−７０の他面側に入射し、
その半分６２ｃ（１／４）を反射して第２光源６０のリ
フレクタ１２に入射し、残りの半分６２ｄ（１／４）を
透過して第１光源５０のリフレクタ１２に入射する。

【００２７】（ロ）第２光源６０のリフレクタ１２に入
射した平行光６２ｃ（１／４）は反射してハ−フミラ−
７０の他面側に入射し、その半分６２ｅ（１／８）がハ
−フミラ−７０を透過して出力側に出射し、残りの半分
６２ｆ（１／８）が反射して全反射ミラ−８０に入射す
る。また、第１光源５０のリフレクタ１２に入射した平
行光６２ｄ（１／４）はハ−フミラ−７０の一面側に入
射し、その半分６２ｇ（１／８）がハ−フミラ−７０で
反射して出力側に出射し、残りの半分６２ｈ（１／８）
が透過して全反射ミラ−８０に入射する。

【００２８】（ニ）以下同様にして平行光６２ｍ（１／
３２）、６２ｏ（１／３２）、６２ｑ（１／３２）およ
び６２ｓ（１／３２）が出力側に出射する。 （り）以下同様の作用を繰り返すことによって第２光源
６０のリフレクタ１２の対面側（出力側）に、平行光６
２ａ（１／２）、６２ｅ（１／８）、６２ｇ（１／
８）、６２ｍ（１／３２）、６２ｏ（１／３２）、６２
ｑ（１／３２）、５６ｓ（１／３２）、…を重畳した平
行光が出力する。しかも、第２光源６０の平行光６２の
ビ−ム径を拡げずに重畳した平行光が出力する。

【００２９】Ｃ：上記のＡ、Ｂで説明したように、第
１、第２光源５０、６０から出力した平行光５２、６２
の殆どが、ともに光軸を重ねてビ−ム径を拡げずに重畳
した状態で同一の出力方向へ出射し、コ−ルドミラ−１
８に入射する。そして、このコ−ルドミラ−１８で反射
した光は、従来例と同様に、コ−ルドフィルタ２０を介
してダイクロイックミラ−２２、２４に入射し、ここで
Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色光に分解し、ついでＲ、Ｇ、Ｂ用の
液晶ライトバルブ２６、２８、３０で光強度を変調し、
ダイクロイックミラ−３２、３４によって色合成し、投
写レンズ３６によってスクリ−ン上に投写される。

【００３０】前記実施例では、ハ−フミラ−の一面側を
第１光源側に向け、ハ−フミラ−の他面側を第２光源側
に向けるように配置したが、本発明はこれに限るもので
なく、第１、第２光源の光軸の交差部であって、第１お
よび第２光源の光軸と４５度の角度で交差するようにハ
−フミラ−を配置したものであればよい。例えば、図４
に示すように、ハ−フミラ−７０ａの一面側をともに第
１、第２光源５０、６０側に向けるように配置してもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】本発明による投写用光源装置は、上記の
ように、光軸が直交するように第１、第２光源を配置
し、この第１、第２光源の光軸の交差部にハ−フミラ−
を配置し、第１、第２光源の一方の光源のリフレクタの
対面に全反射ミラ−を配置し、他方の光源のリフレクタ
の対面側に重畳した平行光をビ−ム径を拡げずに出射す
るように構成したので、つぎのような効果を有する。

【００３１】（ａ）第１、第２光源から出力した平行光
を重畳した出射光は、被重畳光の光軸を重ね合わせるこ
とができるので、発光源をハイパワ−化することなく出
力光量を倍にすることができる。

【００３２】（ｂ）このため、発光源として新たにハイ
パワ−のランプを開発せずにスクリ−ン上の輝度を倍加
させることができるとともに、投写装置の他の光学系
（ダイクロイックミラ−やミラ−など）を変更すること
なく、スクリ−ン上の輝度を倍加させることができる。

【００３３】（ｃ）第１、第２光源から出力した光をハ
−フミラ−で透過、反射させ、全面反射ミラ−で入、反
射させて同一方向へ重畳した光を出射させているので、
光束を分散してスクリ−ン上の輝度分布を平坦化させる
ことができる。

【００３４】（ｄ）発光源としてメタルハライドランプ
を用いるようにした場合には、従来１つのメタルハライ
ドランプで構成していた発光源を発光量が１／２のメタ
ルハライドランプで形成することができるので、メタル
ハライドランプのア−ク長を短くすることができ、同一
の輝度を得るためのメタルハライドランプの発光効率を
上げて消費電力を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投写用光源装置の一実施例を示す
概略構成図である。

【図２】図１の一部を拡大し、第１光源からの光が出力
側に出射するまでの作用を説明する説明図である。

【図３】図１の一部を拡大し、第２光源からの光が出力
側に出射するまでの作用を説明する説明図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す概略構成図である。

【図５】従来例の装置の構成図である。

【符号の説明】

１０…発光源、 １２…リフレクタ、 １８…コ−ルド
ミラ−、２２、２４、３２、３４…ダイクロイックミラ
−、２６、２８、３０…液晶ライトバルブ、３６…投写
レンズ、 ５０…第１光源、５２…第１光源５０から出
力する平行光、５２ａ（１／２）…平行光５２をもとに
した光量が１／２の平行光、５２ｅ（１／８）…平行光
５２をもとにした光量が１／８の平行光、５２ｍ（１／
３２）…平行光５２をもとにした光量が１／３２の平行
光、５４…第１光源５０の光軸、 ６０…第２光源、６
２…第２光源６０から出力する平行光、６２ａ（１／
２）…平行光６２をもとにした光量が１／２の平行光、
６２ｅ（１／８）…平行光６２をもとにした光量が１／
８の平行光、６２ｍ（１／３２）…平行光６２をもとに
した光量が１／３２の平行光、６４…第２光源６０の光
軸、 ７０、７０ａ…ハ−フミラ−、８０…全面反射ミ
ラ−。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｆ 13/00 Ｓ 7319−5Ｇ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ 9068−5Ｃ Ｋ 9068−5Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光源からの光をリフレクタで平行光にし
   て出力する第１、第２光源を光軸が直交するように配置
   し、前記第１、第２光源の光軸の交差部に前記第１およ
   び第２光源の光軸とほぼ４５度の角度で交差するハ−フ
   ミラ−を配置し、前記第１、第２光源のうちの一方の光
   源のリフレクタの対面に、反射面が前記一方の光源の光
   軸に垂直な全反射ミラ−を配置し、前記第１、第２光源
   のうちの他方の光源のリフレクタの対面側に重畳した平
   行光を出射するようにしたことを特徴とする投写用光源
   装置。