JPH05333433A

JPH05333433A - 投光光源装置およびこれを用いた液晶プロジェクタ装置

Info

Publication number: JPH05333433A
Application number: JP4240740A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Kawashima; 弘道川島; Kazuo Honda; 和雄本田; Makoto Yonenaga; 信米長
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】レフレクタにより反射された光が液晶表示画面
からはみ出すのを低減し、照射効率の向上および液晶表
示画面の熱劣化を防止することができる投光光源装置お
よびこれを用いた液晶プロジェクタ装置を提供する。【構成】一対の電極１３ａ、１３ｂを有して放電発光す
るランプ１０と、このランプを収容し、このランプから
放射された光を前面に向けて反射させるレフレクタ２０
とを具備し、このレフレクタは、この反射面２１から反
射された光の配光パターンが非円形となる形状に形成し
たことを特徴とする。【作用】レフレクタの反射面で反射された光の配光パタ
ーンが非円形となるから、前方に配置した矩形の液晶モ
ジュールの表示画面を有効に照射し、はみ出す光量が少
なくなるので枠部材を加熱する割合を軽減し、液晶モジ
ュールの熱劣化を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
などを光源とした液晶プロジェクタ装置、およびこれに
適用して有効な投光光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタ装置は、図５に示す通
り、光源１と、この光源１を収容し、この光源１から放
射された光を反射して集光させるレフレクタ２と、この
レフレクタ２で集光された光をスクリ−ン３などの投影
面に投影する光学系レンズ４からなる投影表示装置を備
えており、光学系レンズ４の手前に液晶モジュール５
（ＬＣＤ）を設け、この液晶モジュール５に表示された
文字や表または図形等の画像を上記スクリ−ン３に拡大
して投影するようになっている。

【０００３】このような液晶プロジェクタにおいては、
所定の光出力が必要であるため従来、光源としてハロゲ
ン電球が使用されていた。しかしながら、ハロゲン電球
はフィラメントの白熱により発光するものであるため光
量が少なく、発光効率も低く、寿命特性も劣るなどの不
具合がある。この種のハロゲン電球において光量を増加
しようとすると、フィラメントを大形化する必要があ
り、この場合はランプが大形するので液晶プロジェクタ
装置全体が大形化する不具合がある。

【０００４】このため、最近では光源としてショートア
ーク形メタルハライドランプを使用する場合が多くなっ
てきた。メタルハライドランプは、ハロゲン電球に比べ
て発光効率が高く、長寿命であり、しかも演色性に優れ
るため、光源の小形化に大きく寄与する利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の液晶
プロジェクタ装置においては、従来、スクリ−ンの面上
での照度分布が均等になることに注意が払われており、
このため光源１から出た光を反射して集光させるレフレ
クタ２は、その反射光の配光パターンＰが図６に示すよ
うに、略円形に近く、つまり中心から等距離にある位置
での明るさが等しくなるように配慮されていた。したが
って、レフレクタ２は前面から見た形状が略真円となっ
ている。

【０００６】しかしながら、レフレクタ２の前方に液晶
モジュール５を設け、この液晶モジュール５に光を当て
て液晶モジュール５に表示された画像をスクリ−ン３に
投影するようにした液晶プロジェクタ装置においては、
一般に液晶モジュール５の液晶パネル（液晶画面）は方
形をなしていることが多く、このため円形の配光パター
ンＰとした従来の場合は、液晶モジュール５からはみ出
す光量が多くなる。

【０００７】このため、液晶モジュール５からはみ出し
た光が液晶表示画面の枠部材６などに当たり、反射光の
有効利用ができずに照射効率が低下したり、このはみ出
し光により枠部材６が加熱され、この結果液晶モジュー
ル５が熱劣化するなどの不具合がある。液晶モジュール
５の熱劣化は、液晶の寿命を短くし、長期に亘り良好な
画像表示が不可能になる欠点を生じる。

【０００８】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、レフレクタにより
反射された光が液晶モジュールからはみ出すのを少なく
し、照射効率の向上および液晶モジュールの熱劣化を防
止することができる投光光源装置およびこれを用いた液
晶プロジェクタ装置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ランプから放
射された光を前面に向けて反射させるレフレクタは、反
射面から反射された光の配光パターンを非円形にするよ
うな形状をなしていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、レフレクタの反射面で反射さ
れた光の配光パターンが非円形となるから、前方に配置
した方形の液晶モジュールの画面を有効に照射するよう
になり、照射効率が向上し、しかもはみ出す光量が少な
くなるので枠部材を加熱する割合を軽減し、液晶モジュ
ールの熱劣化を防止することができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明について、図１ないし図３に示す
実施例にもとづき説明する。

【００１２】プロジェクタ装置の１例の全体構造は図５
に示された通りであってよいからこれについての説明は
省略し、本実施例に採用されている投光光源装置につい
て説明する。図１は、投光光源装置全体をレフレクタの
前面側から見た図、図２は配光パタ−ンを示す図、図３
は投光光源装置全体の断面図である。投光装置の全体は
図３に示すように、メタルハライドランプ１０とレフレ
クタ２０とで構成されている。

【００１３】メタルハライドランプ１０は２５０Ｗタイ
プであり、石英ガラスからなる発光管１１の軸方向両端
に封止部１２ａ、１２ｂを形成してあり、これら封止部
１２ａ、１２ｂに電極１３ａ、１３ｂを封装して構成さ
れている。

【００１４】電極１３ａ、１３ｂはそれぞれ、電極軸１
７と、電極コイル部１８とで構成されており、本実施例
の電極軸１７は線径０．７mmのタングステンＷによって
形成されるとともに、電極コイル部１８は線径０．５mm
のタングステンＷにて形成され、この電極コイル部１８
は上記電極軸１７の先端部に３〜４回巻回されている。
これら電極１３ａ、１３ｂは、先端間の距離が４〜１０
mm程度になっており、したがってこのランプは極めて小
形であり、点光源に近い構成とされている。

【００１５】上記封止部１２ａ、１２ｂにはそれぞれモ
リブデンなどからなる金属箔導体１４ａ、１４ｂが封着
されており、上記電極１３ａ、１３ｂの電極軸１７はそ
れぞれこれら金属箔導体１４ａ、１４ｂに接続されてい
る。金属箔導体１４ａ、１４ｂには外部リ−ド線１５、
１５（他方のみを示す）が接続されている。

【００１６】一方の封止部１２ａには口金１６が被着さ
れており、一方の外部リ−ド線１５はこの口金１６に接
続されている。また、他方の外部リ−ド線１５はレフレ
クタ２０に形成した導通孔２５を介してレフレクタ２０
の背部に導かれている。

【００１７】このような発光管１１には、緩衝金属とし
ての水銀が封入されているとともに、発光金属として金
属ハロゲン化物が封入されており、かつアルゴン等の希
ガスが封入されている。

【００１８】金属ハロゲン化物としては、ナトリウムＮ
ａやリチウムＬｉに代表されるアルカリ金属のハロゲン
化物であってもよいが、よう化ジスプロシウムＤｙＩ₃
や、よう化ホルミウムＨｏＩ₃、よう化ツリウムＴｍＩ
₃、よう化ネオジウムＮｄＩ₃などを封入した場合には
発光効率が一層向上し、色温度が高くなり、相関色温度
を５０００Ｋ以上にすることもできる。よって、ＤｙＩ
₃、ＨｏＩ₃、ＴｍＩ₃、ＮｄＩ₃が総量で約１mg／cc
程度封入されている。なお、色特性改善のために、上記
以外に臭化物、つまりＩｎＢｒ、ＴｌＢｒ、ＳｎＢ
ｒ₂、ＣｓＢｒ等が封入されている。上記のようなメタ
ルハライドランプ１０は、口金１６を被着した端部がレ
フレクタ２０の頂部に支持されてこのレフレクタ２０に
固定されている。

【００１９】レフレクタ２０は、最大外径が９０〜１３
０mm程度に規制され、しかも前面開口部２２が図１に示
すように、略楕円形をなした曲面を有するガラスにより
形成されている。レフレクタ２０の内面にはＴｉＯ₂−
ＳｉＯ₂等の多層金属酸化物からなる光干渉膜等のよう
な反射面２１が形成されており、この反射面２１も図１
に示すように、楕円形をなしている。このレフレクタ２
０の反射面２１の形状および開口部２２の形状は、第１
の焦点位置から出射した光が第２の焦点位置に集光する
ような形状になっており、第２の焦点位置は水平方向に
沿う同一平面上に２か所存在するように設定されてい
る。

【００２０】またレフレクタ２０の頂部にはランプ取付
け筒部２３が形成されており、このこのランプ取付け筒
部２３には上記ランプ１０の口金１６が挿入され、この
口金１６はシリカおよびアルミナを主体とした耐熱性接
着剤、例えばスミセラム（商品名）２４によりレフレク
タ２０に固定されている。

【００２１】この場合、ランプ１０のランプ軸がレフレ
クタ２０の光軸に一致されており、また、ランプ１０の
発光中心、つまり電極１３ａ、１３ｂの先端間の中間点
が、レフレクタ２０の第１の焦点位置と合致、または第
１の焦点位置よりも若干レフレクタ２０の前面開口部２
２側に位置されるようになっている。

【００２２】このような構成の投光光源装置について、
作用を説明する。メタルハライドランプ１０を点灯する
と、一対の電極１３ａ、１３ｂ間にア−クが発生して発
光する。発光管１１から出た光はレフレクタ２０の反射
面２１で反射され、前面開口部２２より前方に照射され
る。この反射光は図５に示すように、液晶モジュール５
の表示画面を透過し、光学系レンズ４によりスクリ−ン
３に拡大して投影される。このため液晶モジュール５の
画面に表示された文字や表または図形等の画像が上記ス
クリ−ン３に拡大して投影される。

【００２３】そして、上記実施例の場合、レフレクタ２
０の反射面２１の形状および開口部２２の形状を、第１
の焦点位置から出射した光が第２の焦点位置に集光する
ようにしてあり、しかも第２の焦点位置は水平方向に沿
う同一平面上の左右に２か所存在するように設定してあ
るため、図１に示す非円形の開口部２２から前方に照射
される反射光の配光は、上記第２の焦点位置が左右に偏
在していることから、図２に示すパターンＰのように、
等光線が楕円形等のような非円形をなす。

【００２４】このような光により液晶モジュール５の表
示画面を照射すれば、表示画面が矩形をなしていても、
表示画面からはみ出す光が少なくなる。このため、液晶
モジュール５からはみ出す光量が少なくなり、反射光の
有効利用が可能になる。よって、照射効率が向上する。

【００２５】また、照射光が液晶モジュール５の枠部材
６に当たる割合が減じられるから、光によって枠部材６
を加熱することが少なくなり、液晶モジュール５の熱劣
化を防止することができる。よって、液晶モジュール５
の寿命を長くし、長期に亘り良好な画像表示を得ること
ができる。なお、本発明は上記実施例に制約されるもの
ではない。

【００２６】すなわち、上記実施例の場合、図５に示す
液晶プロジェクタ装置について説明したが、本発明は図
４に示すような、３原色分光、合成式のカラー液晶プロ
ジェクタ装置にも実施可能である。すなわち、図４に示
すカラー液晶プロジェクタ装置は、図２に示すメタルハ
ライドランプ１０と、このメタルハライドランプ１０、
つまり光源から放射された光を反射するリフレクタ２０
と、この反射光を集光する集光レンズ４を備えている。
上記集光レンズ４から前方に照射された光は、青色光を
反射するダイクロイックミラー（波長選択性反射鏡）５
１により青色光が反射され、この青色光はミラー５２で
反射されて液晶モジュール（ＬＣＤ）５３を照射し、こ
の液晶モジュール５３のパネルに表示した画像を青色に
着色して他のダイクロイックミラー５４、５５および投
影レンズ５６を介してスクリーン５７に投影させる。ま
た、上記集光レンズ４から投光された光のうち、赤色お
よび緑色の光は前記青色光を反射するダイクロイックミ
ラー５１を透過し、そのうちの赤色光は他のダイクロイ
ックミラー５８で反射され、液晶モジュール５９を照射
し、この液晶モジュール５９の画像を赤色に着色し、こ
の赤色画像を上記ダイクロイックミラー５４で反射して
他のダイクロイックミラー５５を透過し、投影レンズ５
６を介してスクリーン５７に投影する。さらに、上記赤
色光を反射するダイクロイックミラー５８を透過した緑
色光は、さらに他の液晶モジュール６０を照射し、この
液晶モジュール６０の画像を緑色に着色し、この緑色画
像をミラー６１および上記ダイクロイックミラー５５で
反射して投影レンズ５６を介してスクリーン５７に投影
するようになっている。

【００２７】したがって、このようなカラー液晶プロジ
ェクタ装置は、３個の液晶モジュール５３、５９および
６０の画像をそれぞれコントロールすることにより、ス
クリーン５７には３色の画像を光合成、すなわち重ねて
投影し、これによりカラーの画像を映し出すことができ
る。

【００２８】このようなカラー液晶用のプロジェクタ装
置として、図１に示す形状のレフレクタ２０を用いれ
ば、前記の実施例と同様に、反射光の配光が楕円形等の
ような非円形をなし、このような配光の光が各液晶モジ
ュール５３、５９、６０の表示画面を照射するから、表
示画面が矩形をなしていても、表示画面からはみ出す光
が少なくなり、反射光の有効利用が可能になり、照射効
率が向上する。

【００２９】なお、図４の場合、それぞれの機能から、
ダイクロイックミラー５１と５８がランプ１０から出た
光を３原色に分光する役割をもち、他のダイクロイック
ミラー５４および５５が３原色を合成する役割をなす。
したがって、ダイクロイックミラー５１と５８が本発明
の分光手段であり、また他のダイクロイックミラー５４
および５５が本発明の光合成手段である。

【００３０】さらにまた、本発明は、光源として使用す
る放電灯がメタルハライドランプであることには限ら
ず、他の放電灯であってもよく、またランプの構造は両
端封止形でなく、片端封止形の発光管であってもよい。

【００３１】また、上記実施例ではレフレクタ２０の第
２の焦点を左右に位置して２個としたが、これに限らず
複数点あってもよく、また、外形も楕円形に限らず矩形
などのような偏平形であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、レ
フレクタにより反射された光が液晶モジュールの表示画
面からはみ出すのが低減され、照射効率が向上するとと
もに、液晶モジュールの熱劣化を防止することができ、
液晶液晶モジュールを長寿命に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るレフレクタを前面から
みた形状を示す正面図。

【図２】同実施例の反射光の配光パターンを示す図。

【図３】同実施例のレフレクタとメタルハライドランプ
を示す断面図。

【図４】カラー液晶プロジェクタ装置の原理を説明する
図。

【図５】他のプロジェクタ装置の原理を説明する図。

【図６】従来の反射光の配光パターンを示す図。

【符号の説明】

１０…メタルハライドランプ、２０…レフレクタ、３…
スクリ−ン、４…レンズ、５…液晶モジュール、１１…
発光管、１３ａ、１３ｂ…電極、２１…反射面、２２…
前面開口部、５１、５８…ダイクロイックミラー（分光
手段）、５３、５９、６０…液晶モジュール、５４、５
５…ダイクロイックミラー（光合成手段）、５６…投影
レンズ、５７…スクリーン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極を有して放電発光するランプ
と、このランプを収容し、このランプから放射された光を前
面に向けて反射させるレフレクタとを具備した投光光源
装置において、上記レフレクタは、この反射面から反射される光の配光
パターンが非円形となる形状に形成したことを特徴とす
る投光光源装置。
【請求項２】上記ランプは、水銀と金属ハロゲン化物
および希ガスを封入したメタルハライドランプであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の投光光源装置。
【請求項３】一対の電極を有して放電発光するランプ
と、このランプを収容し、このランプから放射された光
を前面に向けて反射させるレフレクタと、このレフレクタより照射される光を３原色に分光する複
数のダイクロイックミラーを含む分光手段と、上記分光手段で分光された３原色にそれぞれ対応して設
けられ、これら３原色の光により画像を発色制御する液
晶モジュールと、これら液晶モジュールにより発色制御された画像を合成
する複数のダイクロイックミラーを含む光合成手段と、この光合成手段で合成された画像を投影して表示する表
示手段と、を備えた液晶プロジェクタ装置において、上記レフレクタは、この反射面から反射される光の配光
パターンが非円形となる形状に形成したことを特徴とす
る液晶プロジェクタ装置。
【請求項４】上記ランプは、水銀と金属ハロゲン化物
および希ガスを封入したメタルハライドランプであるこ
とを特徴とする請求項３に記載の液晶プロジェクタ装
置。