JPH08111107A

JPH08111107A - 光源装置及び投写型表示装置

Info

Publication number: JPH08111107A
Application number: JP6243138A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Fukuhara; 元彦福原; Takeshi Goto; 猛後藤; Shinpei Nagatani; 真平永谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は光源装置に関し、光源の発光量の利
用効率を向上させ、投写型表示装置の表示面における輝
度分布の均一化を図ることを目的とする。【構成】発光する光源２０を備える光源装置におい
て、複数の焦点３２、３３を有する閉じた反射面３１内
の第１焦点３２に光源２０を配置した楕円面鏡３０と、
楕円面鏡３０の第２焦点３３に入射端面４２ａを設け、
出射端面４３ａを外部に設け、楕円面鏡３０の反射面３
１で反射した光を入射端面４２ａから集め、出射端面４
３ａから出射する光線Ｘの出射角４０ｃを入射角４０ｂ
より低減させる棒状透明体４０と、を備える構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に、楕円面鏡を用い
た光源装置、およびこの光源装置を用いた投写型表示装
置に関するものである。近年、官公庁、美術館または博
物館などの公共施設、ホテル、イベントホールまたはア
ミューズメントパークなどの私的施設など、屋内外にお
いて、多人数の観覧者に映像を提供する公衆用途を目的
とした大画面映像装置の要求が高まっている。

【０００２】この大画面の映像は、ＣＲＴ等を用いる直
視型装置による映像では現状において不可能なものであ
る。液晶プロジェクタ等の投写型表示装置は、小さな表
示画像を投写レンズでスクリーン上に拡大投写して映像
表示を行う。このため、投写型表示装置は上記大画面の
映像の用途に適している。

【０００３】一般的に、投写型表示装置には、ＣＲＴ等
の自発光表示器を用いる方式と、光源と投写レンズとの
間に液晶パネル等のライトバルブ（光学的シャッター）
を設けて表示を行う方式とがあり、後者をライトバルブ
方式と呼んでいる。

【０００４】

【従来の技術】例えば、従来の投写型表示装置の構成を
図１０に示す。図１０に示す投写型表示装置は、光源１
ａ，放物面鏡１ｂを有する光源装置２と集光レンズ３と
カラー液晶パネルを有するライトバルブ４と投写レンズ
５とを備える。

【０００５】光源１ａを放物面鏡１ｂの焦点上に配置す
ることにより、光源１ａから放射される光線を平行化す
る。この平行光線は、集光レンズ３に照射される。この
集光レンズ３は、ライトバルブ４を透過する光線を投写
レンズ５に照射するように集光作用を有する。投写レン
ズ５はライトバルブ４の倒立拡大像をスクリーン６上に
結像させる作用を有する。

【０００６】通常、液晶パネルをライトバルブ４として
用いた投写型表示装置は、ライトバルブ４として、矩形
状の画面を２〜５型程度の大きさ（画面の対角線の長さ
を２〜５インチ程度）としたものを用いる。また、カラ
ー表示の場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３画面を同一スクリーン
６上で数十〜百数十型の画面に拡大して重ね合わせて表
示する。

【０００７】ＣＲＴ等の自発光表示器を用いる方式で数
十〜百数十型の画面を表示することが非常に困難である
のに比べ、ライトバルブ方式では比較的容易に大画面化
が可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
の投写型表示装置に用いられる光源１ａは、メタルハラ
イドランプ等であるが、直径数ｍｍ〜十ｍｍの球状であ
り、理想的な点光源と異なる。このため、光源１ａの中
心を放物面鏡１ｂの焦点に配置しても、反射光線の大部
分が光軸Ｘと平行とならず、傾き、かなりの光束が集光
レンズ３に入射すること無く、迷光となる。

【０００９】また、スクリーン６上で、収差などの無い
高品質の投写画像を得る必要性から投写レンズ５の絞り
の径がかなり小さいため、たとえ集光レンズ３に入射し
ても、投写レンズ５の絞りを通ってスクリーン６に到達
する光量は僅かとなる。現状では、最終的に表示に寄与
する光源装置２の効率は光源１ａの発光量の２０〜３０
％に過ぎず、利用効率を非常に悪化させている。

【００１０】また、ライトバルブ４の中心部を通過する
光量がライトバルブ４の周辺部を通過する光量より多い
ため、スクリーン６に表示される表示画面に輝度分布の
不均一を生じさせるものであった。そこで、本発明は上
記課題に鑑みなされたもので、光源の発光量の利用効率
を向上させ、表示画面における輝度分布の均一化を図る
ことができる光源装置及びこの光源装置を使用した投写
型表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の発明
の構成で解決される。請求項１の発明は、発光する光源
を備える光源装置において、複数の焦点を有する閉じた
反射面内の一焦点に上記光源を配置した鏡と、上記鏡の
他の焦点にその入射端面を設け、その出射端面を外部に
設け、該鏡の反射面で反射した光をその入射端面から集
め、その出射端面から出射する光の出射角を入射角より
低減させる棒状導光体と、を備える構成としたことを特
徴とするものである。

【００１２】また、請求項２の発明は、上記棒状導光体
が、その入射端面の面積を上記光源の断面積より大とす
る構成とされたことを特徴とする光源装置である。ま
た、請求項３の発明は、上記棒状導光体が、熱伝導性の
良好な物質で構成された筒状の中空体と、この中空体の
内部空間に充填された透明な液体とで構成されたことを
特徴とする光源装置である。

【００１３】また、請求項４の発明は、上記棒状導光体
が、複数の短い棒状導光体をプリズムで接続する構成と
されたことを特徴とする光源装置である。また、請求項
５の発明は、上記棒状導光体が、その出射端面を凸曲面
とする構成とされたことを特徴とする光源装置である。

【００１４】また、請求項６の発明は、請求項１〜５い
ずれか１項記載の光源装置と、この光源装置から照射さ
れる光線を集光する集光レンズと、この集光レンズから
集光された光線を絞り内で授受する投写レンズと、を備
える構成としたことを特徴とする投写型表示装置であ
る。

【００１５】

【作用】上述のように、請求項１の発明に係る光源装置
は、複数の焦点を有する閉じた反射面内の一焦点に上記
光源を配置した鏡と、鏡の他の焦点にその入射端面を設
け、その出射端面を外部に設け、該鏡の反射面で反射し
た光をその入射端面から集め、その出射端面から出射す
る光の出射角を入射角より低減させる棒状導光体と、を
備える構成としたので、光源の発光を鏡の反射面で反射
し、この反射光を効率よく棒状導光体の出射端面から出
射させ、光源の発光量の利用効率を向上させることがで
きる。

【００１６】また、鏡の反射面で反射した光を、その入
射端面から集め、その出射端面から出射させるので、出
射端面の周辺部から出射する光の光量と出射端面の中心
部から出射する光の光量との分布の均一化を図ることが
できる。また、請求項２の発明に係る光源装置では、棒
状導光体が、その入射端面の面積を上記光源の断面積よ
り大とする構成とされたので、鏡の反射面で反射した光
をその入射端面から集め易くすることができる。

【００１７】また、請求項３の発明に係る光源装置で
は、棒状導光体が、熱伝導性の良好な物質で構成された
筒状の中空体と、この中空体の内部空間に充填された透
明な液体とで構成されたので、鏡の反射面で反射した光
をその入射端面から集めるとき、棒状導光体の温度の上
昇を小さくするとともに、棒状導光体の破損を防止し、
鏡の閉じた反射面内の温度の上昇も低く抑えることがで
きる。

【００１８】また、請求項４の発明に係る光源装置で
は、棒状導光体が、複数の短い棒状導光体をプリズムで
接続する構成とされたので、棒状導光体を折り曲げたよ
うな構成にすることができ、装置のコンパクト化を図る
ことができる。また、請求項５の発明に係る光源装置で
は、棒状導光体が、その出射端面を凸曲面とする構成と
されたので、投写型表示装置の集光レンズと兼ね、装置
のコンパクト化を図ることができる。

【００１９】また、請求項６の発明に係る投写型表示装
置は、請求項１〜５いずれか１項記載の光源装置と、こ
の光源装置から照射される光線を集光する集光レンズ
と、この集光レンズから集光された光線を絞り内で授受
する投写レンズと、を備える構成としたので、結像面に
おける輝度を全域で向上させることができ、スクリーン
に表示される表示面の輝度分布を均一化することができ
る。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面と共に説
明する。図１は、本発明の第１実施例に係る光源装置の
構成を示す断面図、図２は、図１の光源装置における光
源および楕円面鏡を示す断面図、図３（Ａ）は図１の光
源装置における棒状透明体を示す斜視図、図３（Ｂ）は
その断面図である。

【００２１】光源装置１０は、光源２０と楕円面鏡３０
と棒状導光体となる棒状透明体４０と光源ボックス５０
と冷却ファン６０とで構成される。光源２０は楕円面鏡
３０内に配置され、メタルハライドランプ管またはハロ
ゲンランプ管などからなる一定の体積を有する球状の白
色光源で構成される。例えば、光源２０の断面の直径を
６ｍｍ程度とした。光源２０の電源用コード２１は楕円
面鏡３０を介して光源ボックス５０の外へ延出する。

【００２２】楕円面鏡３０は光源ボックス５０内に配置
され、棒状透明体４０を装着するための開口部３４を有
し、反射面３１として回転楕円面を使用した反射鏡であ
り、第１焦点３２および第２焦点３３を有する。楕円面
鏡３０の長軸方向の長さを１００ｍｍ程度とし、その短
軸方向の長さを５０ｍｍ程度とし、第１焦点３２および
第２焦点３３の焦点間距離を８６．６ｍｍとした。

【００２３】この第１焦点３２に光源２０の発光中心を
一致させるように、光源２０は楕円面鏡３０内に配置さ
れる。この結果、第１焦点３２は物点となり、第２焦点
は像点となる。図２に示すように、光源２０から放射し
た光は、楕円面鏡３１の反射面３１で反射し、第２焦点
３３を中心に光源２０に対応したほぼ同形状の像３５を
形成する。

【００２４】楕円面鏡３０は、例えば、石英を成形して
基体としたもので、反射面３１が鏡面処理される。鏡面
処理は、例えば、基体の内側面に二酸化珪素または酸化
チタン等を蒸着して積層した誘電体多層膜を形成する。
この場合、反射面３１は、波長４３０〜６５０ｎｍの可
視光成分を反射するとともに、液晶パネルまたは偏光フ
ィルムに有害な赤外線および紫外線を透過する分光特性
とされる。

【００２５】棒状透明体４０は、図１に示すように、高
い熱伝導性を有する中空体となる金属製の円筒４１と、
この円筒４１の両端を封止するとともに、耐熱性を有す
る透明ガラスの入射側円板４２および出射側円板４３
と、円筒４１の外面４１ａの軸方向に沿って配設された
例えば、１０枚の円板状の放熱フィン４４と、で構成さ
れる。

【００２６】棒状透明体４０は、光源ボックス５０およ
び楕円面鏡３０の開口部３４を介して楕円面鏡３０の閉
じた反射面３１内に隙間無く一端側を設け、光源ボック
ス５０の外に他端側を設けれ、例えば、棒状透明体４０
の長さを８００ｍｍ程度とした。入射側円板４２の端面
は入射端面４２ａとなり、出射側円板４３の端面は出射
端面４３ａとなる。

【００２７】入射端面４２ａは光を取り込むためのもの
である。入射端面４２ａの中心は、楕円面鏡３０の第２
焦点３３と同じ位置とする。入射端面４２ａの直径より
出射端面４３ａの直径を大とする。入射端面４２ａの直
径は、図２の像３５の直径より大きくし、例えば、７ｍ
ｍ程度とした。出射端面４３ａの直径は、後述する集光
レンズの直径および液晶パネルの画面対角線と同じ長さ
とし、例えば、８０ｍｍ程度とした。

【００２８】なお、入射側円板４２の屈折率および出射
側円板４３の屈折率は、図３（Ｂ）を参照して後述する
光線Ｘの入射角４０ｂよりその出射角４０ｃの方を小さ
くするときに、妨げとならない最適なものである。円筒
４１の内面４１ｂは、全反射を可能とするように鏡面化
され、入射端面４２ａから出射端面４３ａの方に沿って
中心軸４０ａに対し一定の角度で傾斜する。

【００２９】放熱フィン１４は棒状透明体４０の冷却効
果を向上させるものである。棒状透明体４０の内部に
は、透明な液体となる室温の水４５が充填される。冷却
ファン６０は、放熱フィン４０の近傍に設けられ、放熱
フィン４０を送風し、放熱フィン４０による棒状透明体
４０の冷却効果をさらに向上させる。。

【００３０】なお、図示しないが、光源ボックス５０に
は、その内部の熱を排気する排熱用ファンが設けられて
いる。このような光源装置１０は、光源２０から白色光
を放射する。この放射光は、楕円面鏡３１の反射面３１
で反射する。反射光は、第２焦点３３を中心に棒状透明
体４０の入射端面４２ａに入射する。

【００３１】このとき、光線Ｘは、図３（Ｂ）に示すよ
うに、中心軸４０ａに対する入射角４０ｂで入射端面４
２ａに入射する。入射した光線Ｘは、出射端面４３ａの
方に向かって水４５中を進行するとともに、内面４１ｂ
で全反射し続ける。この光線Ｘは、中心軸４０ａに対し
傾斜した内面４０ａで反射するので、中心軸４０ａに対
する角度を徐々に低下させる。

【００３２】光線Ｘは、中心軸４０ａに対する出射角４
０ｃで出射端面４３ａから出射する。この出射角４０ｃ
は入射角４０ｂより小さくなる。この結果、出射端面４
３ａから出射する光線の出射角は、中心軸４０ａに対し
±５°の範囲内に揃うこととなる。すなわち、出射端面
４３ａから出射する光線を中心軸４０ａに対しほぼ平行
とすることが可能となる。

【００３３】また、内面４０ａは、光線を必ず全反射す
るので、入射端面４２ａに入射した光線は損失無く全て
出射端面４３ａから出射する。この結果、光源装置１０
の効率を光源２０の発光量の７０％まで高めることがで
き、利用効率を向上させることができる。さらに、光源
２０から均一の光量で放射される光線は、楕円面鏡３０
の反射面３１において、多数の方向から棒状透明体４０
の入射端面４２ａに集光する。

【００３４】入射端面４２ａを、光源２０よりわずかに
大きくしておくと、入射端面４２ａには、ほぼ均一に光
が入射し、出射端面４３ａからの出射光もほぼ均一とな
り、出射端面４３ａの中心部から出射する光量が出射端
面４３ａの周辺部から出射する光量と同じになる。この
結果、後述する液晶パネルユニットの中心部を通過する
光量が液晶パネルユニットの周辺部を通過する光量と同
じになり、スクリーンに表示される表示画面の輝度分布
を均一化することができる。

【００３５】また、光源１の光束が殆ど棒状透明体４０
の入射側円板４２に集中するので、耐熱性の入射側円板
４２を加熱する量が多い。しかし、この熱は、水４５で
冷却されるとともに、冷却ファンで冷却された円筒４１
および放熱フィン４４を介して棒状透明体４０の外へ放
熱される。この結果、入射側円板４２および円筒４０の
温度の上昇は小さくなるとともに、入射側円板４２は破
損しない。さらに、光源１の光束による熱を円筒４１お
よび放熱フィン４４を介して棒状透明体４０の外へ放熱
するので、楕円面鏡３０の反射面３１内の温度の上昇も
低く抑えることができる。

【００３６】なお、図１に破線で示すように、光線Ｙは
無効光であって、楕円面鏡３０の反射面３１で反射さ
れ、棒状透明体４０の入射端面４２ａに入射すること無
く、円筒４１の外面４１ａに当たる。しかし、外面４１
ａを光拡散性の反射面にしておけば、この光線Ｙは、外
面４１ａで反射され、反射面３１で反射され続け、最終
的には、入射端面４２ａに入射する。

【００３７】また、棒状透明体４０の内面４１ｂの断面
形状は円形であるが、多角形の場合でもほぼ同様の効果
を得ることができる。さらに、図４に示すように、棒状
透明体４０Ａは、出射側円板４３の代わりに、後述する
投写型表示装置の集光レンズ４６を設ける構成でもよ
い。すなわち、出射側円板４３の出射端面４３ａを適当
な曲率の凸面形状にすることで、出射側円板と集光レン
ズを兼ねることができる。

【００３８】次に、図５〜図７を参照して第２実施例の
光源装置を説明する。図５はこの光源装置７０の構成を
示す正面図であり、図６は図５の透明板を説明するため
の図であり、図７は図５のプリズムを説明するための図
である。光源装置７０は、棒状透明体４０の代わりに、
棒状透明体４０を４個に分断した第１棒状透明体７１、
第２棒状透明体７２、第３棒状透明体７３および第４棒
状透明体７４と、直角プリズムである第１プリズム８
１、第２プリズム８２、第３プリズム８３、第４プリズ
ム８４および第５プリズム８５と、第１透明板９１およ
び第２透明板とを使用し、他の構成を光源装置１０と同
様とする。

【００３９】各棒状透明体７１〜７４は、高い熱伝導性
を有する金属製の円筒と、この円筒の両端を封止すると
ともに、耐熱性を有する透明ガラスの入射側円板および
出射側円板と、円筒の外面の軸方向に沿って配設された
複数枚の円板状の放熱フィン（図示略）と、でそれぞれ
構成される。第１棒状透明体７１は、第１実施例のとき
と同様に、光源ボックス５０および楕円面鏡３０の開口
部３４を介して楕円面鏡３０の閉じた反射面３１内に隙
間無く一端側を設け、光源ボックス５０の外に他端側を
設ける。

【００４０】第１棒状透明体７１の入射側円板の入射端
面の中心は、楕円面鏡３０の第２焦点３３と同じ位置で
ある。入射側円板の入射端面の直径より出射側円板の出
射端面の直径を大とする。入射端面の直径は、図２の像
３５の直径とほぼ同じ長さとする。出射端面の周は、第
１プリズム８１の底面の周に内接する。出射端面の直径
は、第１プリズム８１の底面の辺の長さと同じ長さであ
る。すなわち、第１プリズム８１の底面は、第１棒状透
明体７１の出射面を含む。

【００４１】第１プリズム８１の底面と第１棒状透明体
７１の出射端面の境は、第１境界面１０１を構成する。
第１プリズム８１の斜面は反射面８１ａとする。第１プ
リズム８１の側面は、直方体の第１透明板９１の側面、
第２プリズム８２の側面とそれぞれ同形状である。第１
透明板９１を介して第１プリズム８１が第２プリズム８
２と連結される。

【００４２】第２プリズム８２の斜面は反射面８２ａと
する。第２プリズム８２の底面の角は、第２棒状透明体
７２の入射側円板の入射端面の周に外接する。入射端面
の直径は、第２プリズム８２の底面の対角線と同じ長さ
である。すなわち、第２棒状透明体７２の入射端面は、
第２プリズム８２の底面を含む。第２プリズム８２の底
面と第２棒状透明体７２の入射端面の境は第２境界面１
０２を構成する。

【００４３】第２棒状透明体７２の出射側円板の出射端
面の周は、第３プリズム８３の底面の周に内接する。出
射端面の直径は、第３プリズム８３の底面の辺の長さと
同じ長さである。すなわち、第３プリズム８３の底面
は、第２棒状透明体７２の出射端面を含む。第３プリズ
ム８３の底面と第２棒状透明体７２の出射端面の境は、
第３境界面１０３を構成する。第３プリズム８３の斜面
は反射面８３ａとする。

【００４４】第３プリズム８３の側面は、直方体の第２
透明板９２の側面、第４プリズム８４の側面とそれぞれ
同形状である。第２透明板９２を介して第３プリズム８
３が第４プリズム８４と連結される。第４プリズム８４
の斜面は反射面８４ａとする。第４プリズム８４の底面
の角は、第３棒状透明体７３の入射側円板の入射端面の
周に外接する。入射端面の直径は、第４プリズムの底面
の対角線と同じ長さである。すなわち、第３棒状透明体
７３の入射端面は、第４プリズム８４の底面を含む。

【００４５】第４プリズム８４の底面と第３棒状透明体
７３の入射端面の境は第４境界面１０４を構成する。第
４プリズム８４の斜面は反射面８４ａとする。第３棒状
透明体７３の出射側円板の出射端面の周は、第５プリズ
ム８５の底面の周に内接する。出射端面の直径は、第５
プリズムの底面の辺の長さと同じ長さである。すなわ
ち、第５プリズム８５の底面は、第３棒状透明体７３の
出射端面を含む。

【００４６】第５プリズム８５の底面と第３棒状透明体
７３の出射端面の境は、第５境界面１０５を構成する。
第５プリズム８５の斜面は反射面８５ａとする。第５プ
リズム８５の側面の角は、第４棒状透明体７４の入射側
円板の入射端面の周に外接する。入射端面の直径は、第
５プリズムの側面の対角線と同じ長さである。すなわ
ち、第４棒状透明体７４の入射端面は、第５プリズム８
５の側面を含む。

【００４７】第５プリズム８５の側面と第４棒状透明体
７４の入射端面の境は、第６境界面１０６を構成する。
第４棒状透明体７４の出射側円板の出射端面７４ａの直
径は、入射端面より大きく、後述する集光レンズの直径
と同じである。このような光源装置７０にあっては、楕
円面鏡３１の反射面３１で反射する反射光は、第２焦点
３３を中心に第１棒状透明体７１の入射端面に入射す
る。

【００４８】このとき、光線は、中心軸に対する入射角
で入射端面に入射する。入射した光線は、出射端面の方
に向かって水中を進行するとともに、内面で全反射し続
ける。この光線は、中心軸に対し傾斜した内面で反射す
るので、中心軸に対する角度を徐々に低下させる。

【００４９】光線は、中心軸に対する出射角で第１境界
面１０１から第１プリズム８１内に出射する。この出射
角は入射角より小さくなる。第１プリズム８１内の光線
は、反射面８１ａで全反射され、進行方向を変え、第１
透明板９１を介して、第２プリズム８２内に進み、反射
面８２ａで全反射され、第２境界面１０２から第２棒状
透明体７２内に進む。

【００５０】このとき、図６に示すように、光線の進行
方向をＵターンさせる場合、第１棒状透明体７２の出射
端面より第２棒状透明体７２の入射端面が大きいが、第
１透明板９１は、第１プリズム８１と第２プリズム８２
との間のギャップとなるので、光線Ｚ１は、破線で示す
Ｚａ方向に進むこと無く、実線で示すＺｂ方向に進む。

【００５１】この後、光線は、第２棒状透明体７２の内
面で全反射しながら中心軸に対する角度を徐々に低下さ
せ第３境界面１０３から第３プリズム８３内に出射す
る。第３プリズム８３内の光線は、反射面８３ａで全反
射され、第２透明板９２を介して、第４プリズム８４内
に進み、反射面８４ａで全反射され、第４境界面１０４
から第３棒状透明体７３内に進む。

【００５２】このとき、第２透明板９２は、第３プリズ
ム８３と第４プリズム８４との間のギャップとなる。こ
の後、光線は、第３棒状透明体７３の内面で全反射しな
がら中心軸に対する角度を徐々に低下させ第５境界面１
０５から第５プリズム８５内に出射する。図７（Ｂ）に
示すように、第５プリズム８３内に入射した光線Ｚ２
は、反射面８５ａで全反射され、破線で示す逆行するＺ
ａ方向に進むこと無く、実線で示すＺｂ方向に第５境界
面１０５で全反射し、第６境界面１０６から第４棒状透
明体７４内に進む。

【００５３】光線Ｚ３は、破線で示す出射角度を広げる
Ｚａ方向に進むこと無く、実線で示すＺｂ方向に第６境
界面１０６で全反射し、反射面８５ａで全反射し、第６
境界面１０６から第４棒状透明体７４内に進む。図７
（Ｂ）に示すように、第５プリズム８３内に入射した光
線Ｚ２は、反射面８５ａで全反射され、破線で示す逆行
するＺａ方向に進むこと無く、実線で示すＺｂ方向に第
５境界面１０５で全反射し、第６境界面１０６から第４
棒状透明体７４内に進む。

【００５４】この後、光線は、第４棒状透明体７４の内
面で全反射しながら中心軸に対する角度を徐々に低下さ
せ、出射端面７４ａから出射する光線の出射角は、ある
範囲内に揃うこととなる。したがって、光源装置７０は
棒状透明体を折り曲げた構造とすることにより、、装置
の奥行きを光源装置１０より長くすること無く、装置を
コンパクトな構造とすることができる。

【００５５】次に、図１の光源装置を用いた投写型表示
装置を図８を参照して説明する。この投写型表示装置２
００は、光源装置１０と集光レンズ２１０とカラー液晶
パネルを有する液晶パネルユニット２２０と投写レンズ
２３０とを備える。集光レンズ２１０は、光源装置１０
の出射端面４３ａと密着して配置され、出射端面４３ａ
から出射する全ての光を採光し、液晶パネルユニット２
２０を照射し、投写レンズ２３０の絞り内に集光する構
成である。

【００５６】例えば、集光レンズ２１０の直径は、カラ
ー液晶パネルの画面対角線と同じ８０ｍｍ程度とし、集
光レンズ２１０への光線入射角度±５°と、集光レンズ
２１０の最外縁から投写レンズ２３０の絞りに入射する
角度±１０°とから、集光レンズ２１０の焦点距離を１
５０ｍｍ程度とした。液晶パネルユニット２２０は集光
レンズ２１０と密着して配置され、偏光子と、カラー液
晶パネルと、検光子などでそれぞれ構成され、カラー液
晶パネルの画面対角線は、８０ｍｍ程度とした。

【００５７】投写レンズ２３０の絞りの直径は、カラー
液晶パネルの画面対角線より短い構成である。このよう
な投写型表示装置２００において、光源装置１０から出
射する白色光は、光軸２００ａ（棒状透明体４０の中心
軸４０ａと同じ）に対し±５°以内に揃えられ、周辺部
と中心部とで均一な光量を有し、集光レンズ２１０に採
光される。

【００５８】この採光された光は、液晶パネルユニット
２１０に投写され、液晶パネルユニット２２０内で、入
力信号に応じて画像情報を含む光に変調される。このと
き、集光レンズ２１０の周辺部に採光された光は、液晶
パネルユニット２２０の周辺部に投写され、集光レンズ
２１０の中心部に採光された光は、液晶パネルユニット
２２０の中心部に投写される。

【００５９】このように周辺部および中心部に投写され
た光は、投写レンズ２３０における絞り内に集光され
る。投写レンズ２３０に入射した光は、スクリーン２４
０上に投影され、結像される。この結像された画面にお
ける輝度は、光源装置１０の効率を光源２０の発光量の
７０％まで高められ、光源装置１０から出射される光束
は、ほとんど損失すること無くスクリーン２４０に投写
されるので、画面の全域で輝度を向上させることができ
る。

【００６０】さらに、光源装置１０から均一の光量で放
射される光線は、液晶パネルユニット２３０の中心部を
通過する光量を液晶パネルユニット２３０の周辺部を通
過する光量と同じにし、スクリーン２４０に表示される
表示画面の輝度分布を均一化することができる。次に、
図５の光源装置を用いた投写型表示装置を図９を参照し
て説明する。

【００６１】この投写型表示装置３００は、光源装置７
０と集光レンズ３１０とカラー液晶パネルを有する液晶
パネルユニット３２０と投写レンズ３３０とを備える。
集光レンズ３１０は、光源装置７０の出射端面７４ａと
密着して配置され、出射端面７４ａから出射する全ての
光を採光し、液晶パネルユニット３２０を照射し、投写
レンズ３３０の絞り内に集光する構成である。

【００６２】液晶パネルユニット３２０は集光レンズ３
１０と密着して配置され、偏光子と、カラー液晶パネル
と、検光子などでそれぞれ構成された。投写レンズ３３
０の絞りの直径は、カラー液晶パネルの画面対角線より
短い構成である。このような投写型表示装置３００にお
いて、光源装置７０から出射する白色光は、光軸３００
ａ（第４棒状透明体７４の中心軸７４ａと同じ）に対し
±５°以内に揃えられ、周辺部と中心部とで均一な光量
を有し、集光レンズ３１０に採光される。

【００６３】この採光された光は、液晶パネルユニット
３１０に投写され、液晶パネルユニット３２０内で、入
力信号に応じて画像情報を含む光に変調される。この光
は、投写レンズ３３０における絞り内に集光される。投
写レンズ３３０に入射した光は、スクリーン３４０上に
投影され、結像される。この投写型表示装置３００は、
光源装置７０の奥行きの距離を短くするので、投写レン
ズ３３０から光源ボックス５０までの距離を投写型表示
装置２００より短くし、装置のコンパクト化を図ること
ができる。

【００６４】なお、本実施例の光源装置を、ミラー順次
配置方式のものや、背面投写方式のもの等に用いてもよ
い。

【００６５】

【発明の効果】以上の如く請求項１の発明によれば、複
数の焦点を有する閉じた反射面内の一焦点に上記光源を
配置した鏡と、鏡の他の焦点にその入射端面を設け、そ
の出射端面を外部に設け、該鏡の反射面で反射した光を
その入射端面から集め、その出射端面から出射する光の
出射角を入射角より低減させる棒状導光体と、を備える
構成としたので、光源の発光を鏡の反射面で反射し、こ
の反射光を効率よく棒状導光体の出射端面から出射さ
せ、光源の発光量の利用効率を向上させることができ
る。

【００６６】また、鏡の反射面で反射した光を、その入
射端面から集め、その出射端面から出射させるので、出
射端面の周辺部から出射する光の光量と出射端面の中心
部から出射する光の光量との分布の均一化を図ることが
できる。また、請求項２の発明によれば、棒状導光体
が、その入射端面の面積を上記光源の断面積より大とす
る構成とされたので、鏡の反射面で反射した光をその入
射端面から集め易くすることができる。

【００６７】また、請求項３の発明によれば、棒状導光
体が、熱伝導性の良好な物質で構成された筒状の中空体
と、この中空体の内部空間に充填された透明な液体とで
構成されたので、鏡の反射面で反射した光をその入射端
面から集めるとき、棒状導光体の温度の上昇を小さくす
るとともに、棒状導光体の破損を防止し、鏡の閉じた反
射面内の温度の上昇も低く抑えることができる。

【００６８】また、請求項４の発明によれば、棒状導光
体が、複数の短い棒状導光体をプリズムで接続する構成
とされたので、棒状導光体を折り曲げたような構成にす
ることができ、装置のコンパクト化を図ることができ
る。また、請求項５の発明によれば、棒状導光体が、そ
の出射端面を凸曲面とする構成とされたので、投写型表
示装置の集光レンズと兼ね、装置のコンパクト化を図る
ことができる。

【００６９】また、請求項６の発明によれば、請求項１
〜５いずれか１項記載の光源装置と、この光源装置から
照射される光線を集光する集光レンズと、この集光レン
ズから集光された光線を絞り内で授受する投写レンズ
と、を備える構成としたので、結像面における輝度を全
域で向上させることができ、スクリーンに表示される表
示面の輝度分布を均一化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の光源装置の構成を示す断
面図である。

【図２】図１の光源装置における光源および楕円面鏡を
示す断面図である。

【図３】図１の光源装置の棒状透明体を示す図である。

【図４】図１の棒状透明体の変形例を示す断面図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例の光源装置の構成を示す断
面図である。

【図６】図５の透明板を説明するための図である。

【図７】図５のプリズムを説明するための図である。

【図８】図１の光源装置を用いた投写型表示装置の構成
を示す図である。

【図９】図５の光源装置を用いた投写型表示装置の構成
を示す図である。

【図１０】従来の投写型表示装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０光源装置２０光源３０楕円面鏡３１反射面３２第１焦点３３第２焦点３４開口部３５像４０棒状透明体４０Ａ棒状透明体４０ａ中心軸４１円筒４１ａ外面４１ｂ内面４２入射側円板４２ａ入射端面４３出射側円板４３ａ出射端面４４放熱フィン４５水４６集光レンズ５０光源ボックス６０冷却ファン７０光源装置７１〜７４棒状透明体８１〜８５プリズム９１〜９２透明板１０１〜１０６境界面Ｘ光線Ｙ光線Ｚ１〜Ｚ３光線２００投写型表示装置２００ａ光軸２１０集光レンズ２２０液晶パネルユニット２３０投写レンズ２４０スクリーン３００投写型表示装置３００ａ光軸３１０集光レンズ３２０液晶パネルユニット３３０投写レンズ３４０スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光する光源を備える光源装置におい
て、複数の焦点を有する閉じた反射面内の一焦点に上記光源
を配置した鏡と、上記鏡の他の焦点にその入射端面を設け、その出射端面
を外部に設け、該鏡の反射面で反射した光をその入射端
面から集め、その出射端面から出射する光の出射角を入
射角より低減させる棒状導光体と、を備える構成とした
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】上記棒状導光体が、その入射端面の面積を上記光源の断面積より大とする構
成とされたことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】上記棒状導光体が、熱伝導性の良好な物質で構成された筒状の中空体と、この中空体の内部空間に充填された透明な液体とで構成
されたことを特徴とする請求項１または２記載の光源装
置。
【請求項４】上記棒状導光体が、複数の短い棒状導光体をプリズムで接続する構成とされ
たことを特徴とする請求項１、２または３記載の光源装
置。
【請求項５】上記棒状導光体が、その出射端面を凸曲面とする構成とされたことを特徴と
する請求項１〜４いずれか１項記載の光源装置。
【請求項６】請求項１〜５いずれか１項記載の光源装
置と、この光源装置から照射される光線を集光する集光レンズ
と、この集光レンズから集光された光線を絞り内で授受する
投写レンズと、を備える構成としたことを特徴とする投
写型表示装置。