JPH06289487A - プロジェクタ用投光光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】反射体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て、照射効率の向上し、液晶表示画
面の劣化を防止したプロジェクタ用投光光源装置、およ
びこれを使った液晶表示装置を提供する。 【構成】反射体２０の反射面２１が回転二次曲面の集合
により形成されているとともに、照射開口形状および前
記発光管１０の発光部を通り前記反射体２０の中心軸に
直交する断面部から照射開口の間の少なくとも一部の断
面形状が非円形状をなし、被照射面の配光パタ−ンが非
円形となるようになされている。 【効果】反射面を形成する回転二次曲面の各部の第２の
焦点を被照射面の任意の位置に設計することが可能であ
り、その結果、前方に配置したたとえば矩形の液晶表示
画面に合わせた配光パタ−ンを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶プロジェクション
テレビ等に適用して有効な投光光源に関する。

【０００３】

【従来の技術】液晶プロジェクタ装置は、図７に示すと
おり、光源１と、この光源１を収容してこの光源１から
放射された光を反射して集光させる反射体２と、この反
射体２で集光された光をスクリ−ン３等の投射面に投影
する光学系レンズ４からなる投影装置を備えており、光
学系レンズ４の手前に液晶表示面５を設け、この液晶表
示面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。

【０００４】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、従来では、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では光量を
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化するので、液晶プロジ
ェクタ装置全体が大形化する不具合がある。

【０００５】このため、最近では光源としてショ−トア
−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、発光効率が高く、長
寿命であり、しかも演色性に優れるから光源の小形化に
大きく寄与する利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の液晶
プロジェクタにおいては、従来スクリ−ン３面上での照
度分布が均等になることに配慮が払われており、このた
め光源１から出た光を反射して集光させる反射体２は、
その反射光の配光パタ−ンＰは図５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設計されていた。したがって、反射
体２の前面から見た形状は略真円となっている。

【０００７】しかしながら、反射体２の前方に液晶表示
面５を設け、この液晶表示面５に反射光を当てて液晶表
示面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、一般に液晶画
面が矩形なしていることが多いため円形の配光パタ−ン
Ｐとした従来の液晶表示面からはみ出す光が多くなる。
特に、近時高画質として期待されているハイビジョンの
場合は縦・横比が大きいため、液晶表示面からはみ出す
光が多くなる。

【０００８】このように液晶表示面５からはみ出した光
は有効利用できず照射効率が低下する。また、前記はみ
出した光は液晶表示画面５の枠部材６などに当って枠部
材６を加熱し、この結果、液晶表示面５が熱劣化するこ
とがある。液晶表示面５の熱劣化は、液晶の寿命を短く
し、長期に亘る良好な画像表示が不可能になる欠点が生
じる。

【０００９】一方、このような欠点を解決するためのも
のとして、特開平2-189537号公報のものが提案されてい
る。このものは、配光パタ−ンを矩形状あるいは長円形
状にするために光源からの光束を二つの光束に分離する
ビ−ムスプリッタおよび光束反射素子を設けるものであ
る。

【００１０】しかしながら、このものは前記ビ−ムスプ
リッタおよび光束反射素子を設けるためそれだけ装置が
大形化し、装置が高価になってしまうことを免れないも
のである。

【００１１】本発明はこのような従来の課題を解決する
ためになされたもので、格別な部材を追加しないでも反
射体により反射された光が液晶表示画面からはみ出すの
を低減して、照射効率の向上および液晶表示面の劣化を
防止することができるプロジェクタ用投光光源装置、あ
るいは液晶表示装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１２】［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、発光管と、一端側に照射開口を有するとともに前記
発光管を収容し、前記照射開口から光を照射させる反射
体と、を具備したプロジェクタ用投光光源装置におい
て、上記反射体は反射面が回転二次曲面の集合により形
成されているとともに、照射開口形状および前記発光管
の発光部を通り前記反射体の中心軸に直交する面の反射
面の断面部から照射開口の間の少なくとも一部の断面形
状が非円形をなし、被照射面の配光パタ−ンが非円形と
なるようになされていることを特徴とするものである。

【００１４】本発明において、反射体の反射面が回転二
次曲面の集合により形成されているとは、反射面の全部
が回転二次曲面の集合により形成されていてもよいし、
一部が回転二次曲面の集合により形成されていてもよい
ことを意味する。

【００１５】また、本発明において、発光管は電球、放
電灯等のいずれであってもよい。

【００１６】請求項２に記載の発明は、前記反射体は被
照射面の配光パタ−ンが矩形状または長円状形となるよ
うに反射面が回転楕円面の集合により形成されているこ
といることを特徴とするものである。

【００１７】請求項３に記載の発明は、一対の電極を有
し直流点灯される放電灯と、少なくとも一部に回転楕円
面を有するとともに一端側に照射開口を有し、前記放電
灯を一対の電極が前記反射体の中心軸方向に沿うように
収容して、前記照射開口から光を照射させる反射体と、
を具備したプロジェクタ用投光光源装置において、前記
反射体の回転楕円面部の第１の焦点を前記発光管の陰極
近傍に位置させ、第２の焦点を被照射面の中心より外側
に位置させたことを特徴とするものである。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれか１に記載のプロジェクタ用投光光源装置に
て液晶表示面の表示画像をスクリ−ン上に投影すること
を特徴とするものである。

【００１９】

【作用】請求項１に記載の発明は、反射体の反射面が回
転二次曲面の集合により形成されているとともに、照射
開口形状および前記発光管の発光部を通り前記反射体の
中心軸に直交する断面部から照射開口の間の少なくとも
一部の断面形状が非円形状をなし、被照射面の配光パタ
−ンが非円形となるようになされているものである。す
なわち、前記反射面を形成する回転二次曲面の各部の第
２の焦点を被照射面の任意の位置に分散して位置するよ
うに設計することが可能であり、その結果、前方に配置
したたとえば矩形の液晶表示画面に合わせた配光パタ−
ンを得ることができるので、光を有効に利用して照射効
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が軽減され、液晶表示画面等の熱劣
化を防止することができる。

【００２０】請求項２に記載の発明は、前記反射体は被
照射面の配光パタ−ンが矩形状または長円状形となるよ
うに反射面が回転楕円面の集合により形成されているの
で、上記請求項１記載の発明と同様の作用を得ることが
できる。

【００２１】請求項３に記載の発明は、放電灯が直流点
灯される場合に好適なものである。すなわち、放電灯を
直流手灯すると放電灯の最高輝度部は一対の電極の陰極
側に発生するが、 請求項３に記載の発明は、反射体の
回転楕円体部の第１の焦点を前記発光管の陰極近傍に位
置させ、第２の焦点を被照射面の中心より外側に位置さ
せたことにより、前記最高輝度部の光を被照射面の中心
より外側に分散させることが可能である。

【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれか１に記載の投光光源装置を用いて液晶表示
画面の表示画像をスクリ−ン上に投影するものであるか
ら、光を有効利用でき、液晶表示画面等を熱劣化させる
ことのない液晶表示装置を提供できるものである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を第１図ないし
第３図を参照して説明する。プロジェクタ装置の全体構
造は図７に示されたとおりであるからこの説明は省略
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反射体の前面側から
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。

【００２４】投光光源装置の全体はメタルハライドラン
プ10と反射体20とで構成されている。前記メタルハライ
ドランプ10はたとえば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。

【００２５】電極13a、13bはそれぞれ電極軸17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４〜１０mm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ずく構成とさ
れている。

【００２６】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。

【００２７】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は反射体20に形成し
た導通孔25を介して反射体20の背部に導かれている。

【００２８】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、発光金属としての金
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。金属ハロゲン化物としては、
ナトリウムＮａやリチウムＬｉに代表されるアルカリ金
属のハロゲン化物も知られているが、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ＴｍＩ3などを封入した場合は、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
ことができる。よって、ＤｙＩ3、ＨｏＩ3、ＴｍＩ3が
総量で約３ｍｇ／ｃｃ程度封入されている。

【００２９】反射体20は、最大外径が90〜130mm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、楕
円形をなした回転曲面を有するガラスにより形成されて
いる。反射体20の内面にはアルミニウム、銀などのよう
に反射性に優れた金属を蒸着、貼付等により設けて反射
面21が形成されている。この反射面21も図３に示すよう
に楕円形をなしている。しかし、第３図に示すように、
発光管11の発光部を通り反射体20の中心軸に直交する面
の反射面の断面部から照射開口までの間A-Aの少なくと
も一部が前面（照射方向）から見て非円形をなすように
してもよいものである。そして、前記反射体20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になつてお
り、第２の焦点位置は水平方向に沿う同一平面上に２か
所あるいは２か所以上存在するように設定されている。
これにより、配光パタ−ンを矩形状、長円形状等に制御
可能である。

【００３０】また、反射体20の頂部にはランプ取付け筒
部23が形成されている。上記ランプ10の一方の封止部12
aに被着した口金16、このランプ取付け筒部23に挿入さ
れ、シリカあるいはアルミナを主体とした耐熱性接着
材、たとえばスミセラム（商品名）24により反射体20に
固定されている。

【００３１】この場合、ランプ10のランプ軸が反射体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、反射体20の第
１の焦点位置と合致、または第１の焦点位置よりもま若
干反射体20の前面開口部22側に位置されるようになって
いる。

【００３２】このような構成の投光光源装置の作用を説
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。発光間11
から出た光は反射体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７に示すよ
うに、液晶表示面5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。

【００３３】そして、上記実施例の場合、反射体20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になっ
ているが、第２の焦点位置は水平方向に沿う同一平面上
に２か所あるいは２か所以上存在するように設定されて
いる。このため図１に示すように、開口部22から前方に
照射される反射光の配光は、たとえば上記第２の焦点位
置が左右に偏在していると、図２に示すパタ−ンＰのよ
うに、等光線は楕円形等のような非円形をなす。 この
ような光により液晶表示面５を照射すれば、液晶表示面
５が矩形をなしていても、液晶表示面５からはみ出す光
が少なくなる。このため、液晶表示面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。

【００３４】また、照射光が液晶表示面5の枠部材6に当
たる量が少なくなるから、光によって枠部材6を加熱す
ることが軽減され、液晶表示面5の熱劣化を防止するこ
とができる。よって、液晶表示画面の寿命を長くし、長
期に亘り良好な画像表示を得ることができる。

【００３５】第２の実施例を第４図および第５図を参照
して説明する。第４図は、たとえば前記放電灯10を直流
点灯した場合の一対の電極13a、13b間の輝度分布を概略
的に示したものである。第４図にも示されるように、放
電灯10を直流点灯した場合、陰極側の電極近傍の輝度が
最も高くなる。

【００３６】そして、本実施例においては、前記直流点
灯される放電灯10を反射体30に一対の電極13a、13bが中
心軸に沿うように収容している。前記反射体30は、少な
くとも一部に回転楕円面を有するとともに一端側に照射
開口を有し、回転楕円体部の第１の焦点を前記発光管の
陰極側電極13a近傍に位置させ、第２の焦点を被照射面
の中心より外側に位置させたものである。

【００３７】本実施例は、上記構成により放電灯10から
の光は反射体30で反射し、第２の焦点位置に集光する
が、前記第２の焦点が被照射面の中心より外側に位置し
ているので、特に、最高輝度部の陰極部近傍の光を被照
射面の中心から分散することができ、矩形状、長円形状
の配光を得ることができる。

【００３８】第６図は第３の実施例を示すものである。
本実施例は第５図のものに対し、放電灯10を陰極側の電
極13aを照射開口側にして配設したものである。この場
合、第２の焦点位置は被照射面の中心より外側であるこ
とは同じであるが、第５図のものに対し、被照射面の中
心を挟んで反対側に位置している。したがって、最高輝
度部13a近傍からの光は第６図のように被照射面の中心
から分散することができ、この結果、第５図のものと同
様な作用効果を得られる。

【００３９】なお、本発明は上記実施例に限られるもの
ではない。たとえば、請求項３に記載の発明において、
放電灯としては、メタルハライドランプの他のものでも
よく、また、放電灯の構造は両端封止部形でなく、片側
封止形のものであってもよい。

【００４０】さらに、反射面を形成する回転二次曲面あ
るいは回転楕円面の数に応じて第２の焦点を被照射面に
分散してもよい。この場合、所望の配光パタ−ンをより
精度に得られる。また、反射面の照射開口の形状あるい
は断面部の形状は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。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明は、前記反射面を形成する回転二次曲面の各部の第２
の焦点を被照射面の任意の位置に設計することが可能で
あり、その結果、前方に配置したたとえば矩形の液晶表
示画面に合わせた配光パタ−ンを得ることができるの
で、光を有効に利用して照射効率が向上し、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が軽
減され、液晶表示画面等の熱劣化を防止することができ
る。

【００４２】請求項２に記載の発明は、前記反射体は被
照射面の配光パタ−ンが矩形状または長円状形となるよ
うに反射面が回転楕円面の集合により形成されているの
で、上記請求項１記載の発明と同様の作用を得ることが
できる。

【００４３】請求項３に記載の発明は、放電灯が直流点
灯される場合に、最高輝度部の光を被照射面の中心より
外側に分散させることが可能である。

【００４４】請求項４に記載の発明は、光を有効利用で
き、液晶表示画面等を熱劣化させることのない液晶表示
装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る反射体の形状を示す前
面から見た図

【図２】同実施例の反射光の配光パタ−ンを示す図

【図３】同実施例の反射体とメタルハライドランプとを
示す断面図

【図４】放電灯を直流点灯した場合の電極間の輝度分布
を概略的に示す図

【図５】本発明の第２の実施例を示す回路図

【図６】本発明の第３の実施例を示す回路図

【図７】プロジェクタ装置の原理図 本発明の第５の実
施例を示す回路図

【図８】従来の反射光の配光パタ−ンを示図 10…放電灯（メタルハライト゛ランフ゜）、20、30…反射体、3…ス
クリ−ン、4…レンズ、5…液晶表示面、11…発光管、13
a、13b…電極、21…反射面、22…前面開口部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光管と；一端側に照射開口を有するとと
   もに前記発光管を収容し、前記照射開口から光を照射さ
   せる反射体と；を具備したプロジェクタ用投光光源装置
   において、 上記反射体は反射面が回転二次曲面の集合により形成さ
   れているとともに、照射開口形状および前記発光管の発
   光部を通り前記反射体の中心軸に直交する面の反射面の
   断面部から照射開口の間の少なくとも一部の断面形状が
   非円形状をなし、被照射面の配光パタ−ンが非円形とな
   るようになされていることを特徴とするプロジェクタ用
   投光光源装置。
2. 【請求項２】前記反射体は被照射面の配光パタ−ンが矩
   形状または長円状形となるように反射面が回転楕円面の
   集合により形成されていることいることを特徴とする請
   求項１記載のプロジェクタ用投光光源装置。
3. 【請求項３】一対の電極を有し直流点灯される放電灯
   と；少なくとも一部に回転楕円面を有するとともに一端
   側に照射開口を有し、前記放電灯を一対の電極が前記反
   射体の中心軸方向に沿うように収容して、前記照射開口
   から光を照射させる反射体と；を具備したプロジェクタ
   用投光光源装置において、 前記反射体の回転楕円面部の第１の焦点を前記発光管の
   陰極近傍に位置させ、第２の焦点を被照射面の中心より
   外側に位置させたことを特徴とするプロジェクタ用投光
   光源装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１に記載のプ
   ロジェクタ用投光光源装置にて液晶表示面の表示画像を
   スクリ−ン上に投影するものであることを特徴とする液
   晶表示装置。