WO2004109389A1 - 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ - Google Patents

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WO2004109389A1
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lighting device
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arc tube
light
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Shohei Fujisawa
Takeshi Takezawa
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems

Definitions

  • the present invention, c relates to a lighting apparatus and a projector having the same
  • Figure 5 shows a conventional reflector consisting of an ellipsoidal mirror (hereinafter referred to as “ellipsoidal reflector”).
  • this lighting device includes an arc tube 1 OB that emits illumination light and a light source from the light tube 10 B.
  • a light source lamp 10 having an elliptical reflector 10 OA for reflecting illumination light, and a collimating lens 16 for collimating illumination light from the elliptical reflector 1 OA of the light source lamp 10 are provided.
  • reference numerals 20 and 30 denote lens arrays
  • reference numeral 40 denotes a polarization conversion element.
  • the illumination light emitted from the arc tube 1 OB is reflected by the elliptical reflector 1 OA, and further converted by the collimating lens 16 into substantially parallel light.
  • the outer diameter of the light beam emitted from the collimating lens 16 can be made smaller than the outer diameter of the elliptical reflector, and the optical system in the subsequent stage can be made smaller accordingly. It can meet the recent demand for miniaturization of projectors. And, in view of the fact that it is becoming difficult to further reduce the size of the light source lamp due to the difficulty in downsizing the arc tube, this value is of great value.
  • each optical element reduced in size by condensing a light beam by the elliptical reflector is arranged around the optical axis of the reflector. Therefore, the space obtained by miniaturizing each optical element exists so as to surround the periphery of each optical element, and it is not possible to obtain a sufficiently large space in any area.
  • the thickness of the housing is reduced in order to make the projector thinner, relatively large components such as a circuit board and a power supply can be stored only in the space around each optical element described above. Because of the difficulty, it was not easy to make the projector thinner.
  • an object of the present invention is to provide a lighting device which facilitates thinning of a projector and a projector provided with the lighting device.
  • a lighting device includes: a light emitting tube that emits illumination light; a light source lamp having an elliptical reflector that reflects illumination light from the light emitting tube and emits the light in a certain direction; A illuminating device provided on an illumination area side for illuminating the illuminating light emitted from the reflector, wherein the reflector comprises: a first focal point disposed in a reflection surface of the reflector; A second focal point disposed outside a reflecting surface of the reflector, and a reflector central axis at which the first focal point and the second focal point are disposed; and the arc tube is configured such that the first focal point is the projecting light.
  • the parallel illumination lens is disposed at a position deviated from the first focal point in a virtual plane orthogonal to the reflector central axis, the light emitting center being included in the tube, and the parallel lens is a lens parallel to the reflector central axis.
  • the emission center of the arc tube is deflected with respect to the central axis of the reflector, and the lens optical axis of the parallel lens and the central axis of the reflector are deflected. Since the reference axis of each optical element is deviated from the central axis of the reflector, the reference axis of the optical element is located in a region opposite to the direction of deviation of each optical element downstream of the optical path from the parallel lens with respect to the central axis of the reflector. A large space can be obtained.
  • a ratio a / of a deviation amount a of a lens optical axis of the parallel lens with respect to the central axis of the reflector and a deviation amount b of a light emission center of the arc tube with respect to the central axis of the reflector is defined as a / b is the ratio of the optical distance from the point where the ellipsoidal surface of the reflector intersects the central axis of the reflector to the first focal point ⁇ 1 and the optical distance from the point to the second focal point f 2 ⁇ 2 / f 1 It is preferable that the ratio is set to be equal to
  • the ratio a Z b of the deviation amount b of the light emission center of the arc tube with respect to the reflector central axis and the deviation amount a of the lens optical axis of the parallel lens with respect to the reflector central axis is represented by an ellipse of the reflector. Since these parameters are set according to the ratio f2Zf1 of the optical distance f1 from the point where the surface intersects the central axis of the reflector to the first focal point and the optical distance f2 to the second focal point, these parameters can be easily set. And the design of the apparatus can be simplified.
  • an end of the reflector and an end of the parallelizing lens in a direction opposite to a direction in which a light emission center of the arc tube deviates from the first focal point of the reflector are the reflector. It is preferable that they are arranged on the same virtual line parallel to the central axis.
  • a light emission center of the arc tube and a lens optical axis of the collimating lens are arranged at positions deviated in a vertical direction perpendicular to the reflector central axis.
  • the area in the direction opposite to the direction of deviation of each optical element in the subsequent stage of the optical path is wider than that of the parallelizing lens with respect to the central axis of the reflector. It is possible to arrange relatively large components more efficiently, and it is possible to further reduce the thickness of the projector.
  • the luminous center of the arc tube and the lens optical axis of the collimating lens are arranged at positions deviated in the horizontal direction parallel to the central axis of the reflector. Is preferred.
  • a sufficiently large space can be obtained in a single area in any one of the left and right directions parallel to the optical axis of the reflector. This makes it possible to optimally and efficiently dispose relatively large components such as a projector, thereby making it possible to further reduce the size and size of a single-layer projector.
  • the projector according to the present asperity is a projector that modulates illumination light emitted from a lighting device in accordance with image information to form an optical image, and performs enlarged projection, wherein the lighting device is any one of the above.
  • the projector of the present invention it is possible to configure a projector that enjoys the same functions and effects as described above.
  • the reference axis of each optical element downstream of the parallel optical lens from the parallel lens becomes the central axis of the reflector. Therefore, a space can be obtained in a region in the direction opposite to the direction of deviation of each optical element in the subsequent stage of the optical path from the parallelizing lens with respect to the central axis of the reflector.
  • the optical component in the latter stage of the optical path of the parallel lens is arranged at a position where the efficiency of collecting the reflected light by the reflector is maximized.
  • an optical system in which a light emission center of an arc tube and a reference axis of an optical component following the lens optical axis of a parallelizing lens are arranged at positions deviated in a direction orthogonal to the central axis of the reflector. The utilization efficiency of the illumination light is maximized.
  • FIG. 2 is a side view showing the lighting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view showing a lighting device according to Embodiment 2 of the present invention. .
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an optical component housing according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional lighting device using an elliptical reflector.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an optical system of a projector according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 1
  • FIG. 1 (b) is a side view.
  • the projector denoted by reference numeral 1 includes a lighting device 100, a color separation optical system 200, a relay optical system 300, an optical device 400, and a cross dichroic. It has a prism 500 and a projection optical system (not shown). The components of each optical system are arranged substantially horizontally around the cross dichroic prism 500.
  • the optical elements constituting the optical systems 100 to 300 are positioned and adjusted and housed in an optical component housing in which a predetermined reference axis L is set.
  • the lighting device 100 includes a light source lamp 110, a parallel lens 1116, a first lens array 120, a second lens array 130, and a polarization conversion element 140. , And a superimposing lens 150.
  • the light source lamp 110 includes a reflector 11 OA, an arc tube 110 B, and a sub-reflector 1 provided on the opposite side of the reflector 11 OA across the arc tube 110 B. 10 ° C.
  • the reflector 110A is an ellipsoidal mirror that is open toward the illuminated area and has a spheroid symmetrical to the central axis ⁇ C of the reflector.
  • a reflector 110A1 is formed in the reflector 110A.
  • the first focal point P1 of the reflector 110A is located within the reflecting surface 11OA1 of the reflector 11OA, and the second focal point P2 thereof is located outside the reflector 11OA.
  • the first focal point P1 and the second focal point P2 are defined by the rotation of the reflecting surface 11A of the reflector 11OA1A1 Indicates the focus of the ellipse on the ellipsoid.
  • the collimating lens 116 collimates the light beam emitted from the arc tube 11 OB and reflected by the reflector 11 OA and emitted as convergent light.
  • the first lens array 120 is an optical splitting element that splits a light beam emitted from the parallel beam lens 116 into a plurality of partial light beams, and a plurality of light beams that are arranged in a matrix in a plane orthogonal to the reference axis L.
  • Each of the small lenses has a contour similar to the shape of the image forming area of the liquid crystal display device 40 OR, 400 G, or 400 B constituting the optical device 400 described later. Is set to
  • the second lens array 130 is an optical element that collects a plurality of partial luminous fluxes divided by the first lens array 120 described above together with the superimposing lens 150, and is similar to the first lens array 120. It is formed by arranging small lenses in a matrix in a plane perpendicular to the reference axis L. Note that since the second lens array 130 is for focusing, it is not necessary that the contour shape of each small lens correspond to the shape of the image forming area of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B.
  • the polarization conversion element 140 has a function of aligning the polarization directions of the respective partial light beams split by the first lens array 120 with the polarization directions usable in the liquid crystal display devices 40OR, 40OG, and 400B. .
  • the superimposing lens 150 condenses a plurality of partial luminous fluxes that have passed through the first lens array 120, the second lens array 130, and the light conversion element 140 to form a liquid crystal display device 40OR, 400G, or 400B. This is an optical element that is superimposed on an illumination area that is a plane image formation area.
  • the color separation optical system 200 includes a first dichroic mirror 210, a second dichroic mirror 220, and a reflection mirror 230, and converts illumination light emitted from the illumination device 100 into three colors of different wavelength ranges. It has the function of separating into illumination light.
  • the first dike mouth mirror 210 reflects substantially blue light (hereinafter, referred to as “B light”), substantially green light (hereinafter, referred to as “G light”), and substantially red light (hereinafter, “R light”). It is called “light.”
  • B light reflected by the first dichroic mirror 210 is further reflected by the reflection mirror 230, passes through the field lens 240B, and illuminates the B light liquid crystal display device 400B.
  • the field lens 24 OB is provided to convert a plurality of partial light beams from the illumination device 100 into a light beam parallel to the reference axis L, and is arranged in front of the other liquid crystal display devices 40 OG and 400 R.
  • the installed field lenses 240G and 350 have the same configuration as the field lens 240B.
  • the G light of the G light and the R light transmitted through the first dichroic mirror 210 is reflected by the second dichroic mirror 220, passes through the field lens 240G, and illuminates the G light liquid crystal display device 400G. I do.
  • the R light transmits through the second dichroic mirror 220, passes through the relay optical system 300, and illuminates the R light liquid crystal display device 400R.
  • the relay optical system 300 includes an entrance-side lens 310, an entrance-side reflection mirror 320, a relay lens 330, and an exit-side reflection mirror 340.
  • the R light emitted from the color separation optical system 200 is condensed by the entrance lens 310 and the relay lens 330, is bent by the entrance reflection mirror 320 and the exit reflection mirror 340, and is incident on the field lens 350. I do.
  • the reason why such a relay optical system 300 is provided on the optical path of the R light is that the optical path length of the R light is longer than the optical path lengths of the other color lights, so that the light use efficiency is reduced due to divergence of the light.
  • the luminous flux incident on the field lens 350 is set to be substantially equal to the luminous flux incident on the incident side lens 310.
  • the relay optical system 300 is configured to transmit the R light of the three color lights, it may be configured to transmit the other color light such as the B light.
  • the optical device 400 includes a liquid crystal display device 40 OR, 400G, and 400B for each color, and modulates the color light incident on each light incident surface according to the corresponding image information, and modulates the light.
  • the emitted light is emitted as transmitted light.
  • incident-side polarizing plates 918R, 918G, and 918B are arranged, respectively.
  • Exit-side polarizing plates 920R, 920G, and 920B are disposed on the exit side of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B, respectively.
  • LCD display 40 OR, 40 OG, 400B A transmission type liquid crystal display device is used.
  • the liquid crystal display device 40 OR, 40 OG, 400 B is a device in which a liquid crystal, which is an electro-optical material, is hermetically sealed in a pair of transparent glass substrates.For example, a given image is obtained by using a polysilicon TFT as a switching element.
  • the polarization direction of the polarized light flux emitted from the incident side polarizing plate 918R, 918G, 918B is modulated.
  • the cross dichroic prism 500 has a function as a color synthesizing optical system that synthesizes the modulated light of each color emitted from the optical device 400.
  • the cross dichroic prism 500 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded, and a dielectric multilayer film is formed in a substantially X-shape at an interface where the right-angle prisms are bonded.
  • One of the substantially X-shaped interfaces is an R light reflecting dichroic surface 51 OR that reflects R light, and a dielectric multilayer film that reflects R light is formed, and the other substantially X-shaped interface reflects B light.
  • B light reflecting dichroic surface 510B on which a dielectric multilayer film reflecting B light is formed.
  • the modulated light of three colors is synthesized by the two reflecting dichroic surfaces 51 OR and 51 OB to generate synthesized light for displaying a color image.
  • the combined light generated in the cross dichroic prism 500 is emitted toward a projection optical system (not shown).
  • the projection optical system has a plurality of lenses, and is configured to enlarge and project the combined light emitted from the cross dichroic prism 500 on a screen (not shown) as a display image.
  • FIG. 2 is a side view showing a lighting device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the lighting device 100 includes a light source lamp 110, a collimating lens 116, a first lens array 120, a second lens array 130, and a polarized light. It has a conversion element 140 and a superimposing lens 150.
  • the light source lamp 110 includes an arc tube 110B, a reflector 110A that reflects a light beam emitted from the arc tube 110B and emits the light in a certain direction, and a reflector 1 sandwiching the arc tube 110B. It is roughly configured with a sub-reflector 110C provided on the opposite side of 1 OA.
  • the arc tube 110B it is possible to adopt various arc tubes for high brightness having a glass tube 110B1 made of quartz glass that emits illumination light, such as a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, and the like.
  • a methanol halide lamp or the like can be used.
  • the reflector 110A includes a reflecting surface 101A1 having an opening on the side of the illuminated area and having a reflector central axis OC parallel to the reference axis L and having a spheroidal shape.
  • the first and second focal points P1 and P1 of the spheroidal surface are provided.
  • P2 is located on the central axis OC of the reflector.
  • the reflecting surface 101A1 is formed as a cold mirror that reflects visible light and transmits infrared light and ultraviolet light by vapor deposition of a metal thin film.
  • the emission center Q of the arc tube 110B is disposed at a position that deviates upward from a first focal point P1 of the reflector 110 in a virtual plane perpendicular to the reflector center axis OC.
  • the amount of deviation of the emission center 0 of the arc tube 1108 in the vertical direction with respect to the reflector center axis OC is set to the amount of deviation b (shown in FIG. 2).
  • the sub-reflector 110C is a reflecting member that is disposed on the opposite side of the reflector 110A with the arc tube 110B interposed therebetween and covers substantially half of the front side of the arc tube 110B.
  • the sub-reflector 11 OC is made of a low thermal expansion material and / or an inorganic material such as quartz, alumina ceramics or the like, which has a high thermal conductivity. It is a cold mirror like 11 OA.
  • the luminous flux directly directed to the reflector 110A is reflected by the reflecting surface 110A1 of the reflector 110A and converges to the spot S. It becomes light.
  • the luminous flux reflected by the sub-reflector 11 OC is directed to the reflector 11 OA and the reflecting surface 11 of the reflector 11 OA.
  • the light is reflected again by OA1 and becomes convergent light converging to the spot S.
  • the spot S where the luminous flux emitted from the light source lamp 110 converges has a direction opposite to the direction in which the emission center Q of the arc tube 11 OB is deviated from the first focal point P 2 of the reflector 11 OA.
  • the reflector 11 1 OA is shifted with respect to the second focal point P 2.
  • the collimating lens 116 is a concave lens having an optical axis on the reference axis L, is arranged on the illuminated area side of the light source lamp 110, and is configured to collimate the illumination light from the reflector 110A. ing.
  • the reference axis L is the light emitting tube 11 OB with respect to the reflector center axis OC. It is arranged at a position that is deviated in the direction opposite to the direction of deviation of the center Q (downward in an imaginary plane perpendicular to the reflector central axis OC).
  • the deviation of the reference axis L with respect to the reflector center axis OC is set so that the light flux emitted from the reflector 11 OA and converged on the spot S enters the collimating lens 116 (see FIG. 2). ) Is set to.
  • the optical distance from the point O where the ellipsoidal surface of the reflector 110 A 1 1 0 A 1 intersects the central axis OC of the reflector to the first focal point P 1 is defined as the first focal length f 1, and the point O
  • the optical distance from to the second focal point P 2 is the second focal length f 2
  • the ratio a Z b to the quantity b is set to a ratio equal to the ratio f 2/11.
  • the superimposing lens 150 is disposed with reference to the reference axis L.
  • the reference axis L which is the center axis of the light beam behind the light path of the light source lamp 110, is deviated with respect to the reflector center axis OC
  • the reference axis L extends from the opening end of the reflector 11OA.
  • the area A on the opposite side to the direction in which the reference axis L is deviated with respect to the reflector center axis OC is the direction in which the area A is deviated from the reflector center axis OC of the reference axis L. It is wider than the area B on the side.
  • the reference axis that is the center axis of the light beam behind the light path of the light source lamp 110 with respect to the reflector central axis OC Due to the bias of L, each optical element (parallel mirror) located downstream of the optical path from the collimating lens 1 16 in the virtual cylinder extending parallel to the reference axis L from the open end of the reflector 11 OA.
  • Lens 1 16 lens array 120, 130, polarization conversion element 140, superposition lens 150, color separation optical system 200, relay optical system 300, optical device 400,
  • the cross dichroic prism 500, etc. is offset and arranged in a region on the side of the reference axis L that is offset with respect to the central axis ⁇ C of the reflector, so that the reflector center axis of the reference axis L Obtain a wide space in the area A opposite to the direction deviating from OC Door can be. For this reason, relatively large components such as circuit boards and power supplies can be optimally and efficiently arranged by utilizing the wide space in the area A, and it is easy to reduce the overall thickness of the projector. Become. Further, in the lighting device 100 according to the first embodiment and the projector 1 including the same,
  • the amount of deviation of the reference axis L with respect to the reflector center axis OC and the emission center of the arc tube 11 OB with respect to the reflector center axis OC are taken into consideration. It is necessary to determine the deviation b of Q, but the ratio a of the deviation b of the emission center Q of the arc tube 1 10B with respect to the reflector central axis OC and the deviation a of the reference axis L with respect to the reflector central axis OC ab Is set in accordance with the second focal length ⁇ 2 and the first focal length f1, so that these parameters can be easily determined and the design of the apparatus can be simplified.
  • the two lens arrays 120, 130 and the polarization conversion element 140 are arranged at positions where the efficiency of collecting light reflected by the reflector is maximized. Thereby, in the lighting device 100 in which the arc tube 11 OB and the parallelizing lens 116 are arranged at positions deviated in the direction perpendicular to the reflector central axis OC, the utilization efficiency of the illumination light is maximized.
  • FIG. 3 is a side view showing a lighting device 410 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same members as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
  • the illumination device 410 includes a lower end which is an end of the reflector 11 OA in a direction opposite to a direction in which the light emission center Q is deviated with respect to the reflector center axis OC 1 and an end of the parallel lens 1 116 in the same direction. It is characterized in that the lower end, which is a part, is arranged on the same virtual line M parallel to the reflector central axis OC1.
  • the arc tube 110B is housed in the reflector 11OA as in the first embodiment, includes the first focal point P1 in the glass tube 11OB1, and emits light from the arc tube 110B.
  • the center Q is arranged at a position deviated upward from a first focal point P 1 of the reflector 110 in an imaginary plane perpendicular to the reflector center axis OC 1.
  • the amount of deviation of the emission center Q of the arc tube 11 OB in the vertical direction with respect to the reflector center axis OC 1 is set to the amount of deviation b 1 (b l> b) as shown in FIG.
  • the parallel lens 1116 is a concave lens having an optical axis on the reference axis L, and is disposed on the illuminated area side of the light source lamp 110 so as to collimate the illumination light from the reflector 110A. It is configured.
  • the reference axis L is disposed at a position deviating in a direction opposite to the direction of deviation of the light emission center Q of the arc tube 11 OB with respect to the reflector center axis OC 1 (downward in an imaginary plane perpendicular to the reflector center axis OC 1). .
  • the deviation of the reference axis L with respect to the reflector center axis OC 1 is determined as shown in FIG.
  • the optical distance from the point O at which the ellipsoidal surface of the reflector 110A OA reflecting surface 1 10A1 intersects the central axis OC1 of the reflector to the first focal point P1 is the first focal length f1
  • the point o is Assuming that the second focal length ⁇ 2 is the optical distance to the two focal points P 2, the deviation amount a 1 of the reference axis L with respect to the reflector central axis OC 1 and the light emitting center of the arc tube 11 OB with respect to the reflector central axis OC 1
  • the ratio a 1 / b 1 of Q to the amount of deviation b 1 is set to a ratio equal to the ratio ⁇ 2 / f 1.
  • the ratio al / b 1 between the deviation b 1 of the emission center Q of the arc tube 11 1 OB with respect to the reflector central axis OC 1 and the deviation a 1 of the reference axis L with respect to the reflector central axis OC 1 is a predetermined ratio f It is set according to 2 / f1.
  • the reflector central axis OC is set such that the lower end of the reflector 11 OA and the lower end of the parallel lens 1116 are arranged on the same virtual line M parallel to the reflector central axis OC1.
  • the deviation 1 of the emission center Q of the arc tube 11 OB with respect to the reflector center axis OC1 is determined, and the device design can be simplified as in the first embodiment.
  • the projector 1 has a configuration in which the lower end of the reflector 11 OA and the lower end of the parallelizing lens 116 are on the same virtual line M parallel to the reflector center axis OC 1 in the present embodiment.
  • the area B on the side of the reference axis L that is deviated from the reflector center axis OC 1 By making 1 smaller, the area A 1 on the side opposite to the direction in which the reference axis L is deviated from the reflector center axis OC 1 becomes wider, and a relatively large part is made using this wide area A 1.
  • Circuit board, power supply, cooling fan, etc. Can be arranged. Thereby, the thickness of the projector can be further reduced.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing an optical component casing according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 4A is a partial cross-sectional view of the optical component housing of the projector 1 according to the third embodiment as viewed from the side
  • FIG. 4B is a diagram illustrating the optical component housing of the projector 1A according to the comparative example.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the housing as viewed from the side.
  • the optical system arranged in the optical component housing of the projector 1 according to the third embodiment includes an arc tube 110 B, similar to the first or second embodiment.
  • the first focal point P 1 on the reflector reflecting surface side of the two first focal points P 1 and the second focal point P 2 located inside and outside the elliptical reflector 11 1 OA is included in the glass tube 11 1 OB 1 and is inside the reflector.
  • the collimating lens 1 16 is disposed at a position deviated upward in an imaginary plane perpendicular to the central axis OC. That is, it is arranged at a position where the optical axis coincides with the reference axis L which is deflected downward and parallel to the reflector central axis OC.
  • each optical element subsequent to the collimating lens 1 16 of the projector 1 according to the third embodiment is located inside the optical component housing, with respect to the center axis OC of the reflector 110 of the lighting device 100 and the arc tube 110 B with respect to the central axis OC.
  • the light-emitting center Q is arranged so as to be deviated in a region on the opposite side to the deviation direction.
  • the bottom surface of the optical component housing can be flattened, as is clear from the comparison with the comparative example in FIG. 4 (b).
  • other relatively large parts circuit board, power supply, cooling fan, etc.
  • the projector is also excellent in appearance.
  • the reference axis L on which the light emission center Q of the arc tube 11 OB and the respective optical systems downstream of the parallelizing lens 1 16 are arranged based on the center axis OC or OC 1 The present invention is not limited to this.
  • the light emitting center Q and the reference axis L are connected to the reflector central axis OC or Can also be placed in a position that is offset horizontally from OC 1 in the horizontal direction.
  • the emission center Q of the arc tube 110B is arranged at a position deviated leftward horizontally with respect to the reflector center axis OC or OC1, the right center parallel to the reflector center axis OC or OC1 is required.
  • a reference axis L coinciding with the optical axis of the collimating lens 1 16 is disposed at a position deviated in the direction.
  • the deflection center Q is deviated to the left horizontally with respect to the reflector center axis OC or OC 1.
  • a reference axis L coinciding with the optical axis of the collimating lens 1 16 is disposed at a position where the reference axis L coincides.
  • the emission center Q of the arc tube 110B is disposed at a position deviated from the first focal point P1 in a virtual plane orthogonal to the reflector central axis OC or OC1, and the lens light of the collimating lens 116 is disposed.
  • the reference axis L coinciding with the axis may be offset with respect to the reflector center axis OC or OC 1 in a direction opposite to the direction in which the emission center Q is offset with respect to the first focal point P 1.
  • a sufficiently large space can be obtained not only in the vertical direction perpendicular to the reflector central axis OC or OC 1 but also in a single area in either horizontal horizontal direction. Therefore, relatively large components such as a circuit board and a power supply can be optimally and efficiently arranged in this space, and there is an effect that the size of the projector can be further reduced. .
  • the horizontal direction indicates the planar direction of the projector 1
  • the vertical direction indicates the thickness direction of the projector 1.
  • the present invention is applied to the illumination device in which the sub-reflector 110 C is provided in the light source lamp 110, but the present invention is not limited to this, and the light source lamp without the sub-reflector
  • the present invention may be applied to a lighting device including
  • the present invention uses only one liquid crystal display device.
  • the present invention is also applicable to a projector, a projector using two liquid crystal display devices, or a projector using four or more liquid crystal display devices.
  • the transmission type liquid crystal display device in which the light incident surface and the light emission surface are different is used, but a reflection type liquid crystal display device in which the light incidence surface and the light emission surface are the same may be used.
  • the lighting device of the present invention is used in the projector 1 including the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B.
  • the present invention is not limited to this.
  • the light source device of the present invention may be adopted for a projector having a light modulation device. In this case, the polarizing plates on the light-incident side and the light-exit side can be omitted.
  • the lighting device of the present invention is employed in the projector.
  • the present invention is not limited to this, and the lighting device of the present invention may be applied to other optical devices.

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Abstract

発光管１１０Ｂ及び楕円面リフレクタ１１０Ａを有する光源ランプ１１０と、リフレクタ１１０Ａからの照明光を平行化する光学レンズ１１６とを備えた照明装置において　発光管１１０Ｂは、リフレクタ１１０Ａの内外に位置する２つの焦点Ｐ１，Ｐ２のうちリフレクタ反射面側の焦点Ｐ１を発光管１１０Ｂ内に含み、かつ発光管１１０Ｂの発光中心Ｑがリフレクタ中心軸ＯＣに直交する仮想平面内で偏倚する位置に配置され、　平行化レンズ１１６は、リフレクタ中心軸ＯＣに平行な基準軸Ｌ上にレンズ光軸を有し、平行化レンズ１１６のレンズ光軸がリフレクタ中心軸ＯＣに対して発光管１１０Ｂの発光中心Ｑが偏倚する方向と反対側方向に偏倚する位置に配置されている特徴とする照明装置。

Description

明糸田書 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ 技術分野
本発明は、 照明装置及びこれを備えたプロジェクタに関する c
背景技術
図 5は、 従来の、 楕円面鏡からなるリフレクタ （以下 「楕円面リフレクタ」 という。
) を用いた照明装置を示す説明図である。 この照明装置は、 例えば特開 2 0 0 0— 3 4 7 2 9 3号公報 （図 1 ) に示されるように、 照明光を放出する発光管 1 O B及びこの発 光管 1 0 Bからの照明光を反射する楕円面リフレクタ 1 O Aを有する光源ランプ 1 0と 、 この光源ランプ 1 0の楕円面リフレクタ 1 O Aからの照明光を平行化する平行化レン ズ 1 6とを備えている。 図中符号 2 0及ぴ 3 0はレンズアレイを、 符号 4 0は偏光変換 素子をそれぞれ示す。
この照明装置においては、 発光管 1 O Bから射出された照明光が楕円面リフレクタ 1 O Aによって反射され、 さらに平行化レンズ 1 6によって略平行な光に変換される。 そ して、 この照明装置においては、 平行化レンズ 1 6から射出される光束の外径を楕円面 リブレクタの外径よりも細くすることができ、 これに応じて後段の光学系を小さいもの にすることができるため、 特に近年におけるプロジェクタの小型化の要求に応えるもの となっている。 そして、 このことは、 発光管の小型化が困難であるため光源ランプをさ らに小型化することが困難となってきている現状に鑑みれば、 その価値を大なるものに している。
ところで、 近年プロジェクタにおいては、 小型化のみならず薄型化の要求も高くなつ てきている。
しかしながら、 上記した照明装置の場合には、 楕円面リフレクタによって光束が集光 されることにより小型化された各光学要素がリフクレタの光軸を中心軸として配置され ることになるため、 各光学要素が小型化されたことにより得られる空間は各光学要素の 周囲を取り囲むように存在し、 いずれの領域にも十分にまとまった広い空間を得ること はできない。 そして、 プロジェクタの薄型ィ匕を図るために筐体の厚さを薄くした場合に は、 回路基板、 電源などの比較的大きな部品は、 上記した各光学要素の周囲の空間のみ に収納することが困難であるため、 プロジェクタの薄型ィ匕を図ることは容易ではないと いう問題があった。
発明の開示
そこで、 本 明は、 プロジェクタの薄型ィ匕を図ることを容易とする照明装置及びこれ を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明に係る照明装置は、 照明光を放出する発光管と、 前記発光管からの照明光を反 射し一定方向に揃えて射出する楕円面リフレクタを有する光源ランプと、 前記光源ラン プの被照明領域側に配設され前記リフレクタから射出された照明光を平行ィ匕する平行ィ匕 レンズとを備えた照明装置において、 前記リブレクタは、 前記リフレクタの反射面内に 配置される第 1焦点と、 前記リフレクタの反射面外に配置される第 2焦点と、 前記第 1 焦点と前記第 2焦点が配置されるリフレクタ中心軸とを有し、 前記発光管は、 前記第 1 焦点を前記突光管内に含み、 かつ前記発光管の発光中心が前記リフレクタ中心軸に直交 する仮想平面内で前記第 1焦点から偏倚する位置に配置され、 前記平行ィヒレンズは、 前 記リフレクタ中心軸と平行なレンズ光軸を有し、 前記レンズ光軸が前記リフレクタ中心 軸に対して前記発光管の発光中心が前記リフレクタの第 1焦点に対して偏倚している方 向と反対側方向に偏倚する位置に配置されていることを特徴とする。
本楽明の照明装置によれば、 リフレクタ中心軸に対して発光管の発光中心を偏倚させ て平行ィ匕レンズのレンズ光軸とリフレクタ中心軸とを偏倚させることにより平行化レン ズより光路後段の各光学要素の基準軸がリフクレタ中心軸に対して偏倚して配置される ことになるため、 リブレクタ中心軸に対する平行ィ匕レンズより光路後段の各光学要素の 偏倚方向とは反対方向の領域に広い空間を得ることができる。
このため、 この空間に回路基板、 電源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置 することができるようになり、 プロジェクタの薄型化を図ることが容易になる。
本発明に係る照明装置においては、 前記リブレクタ中心軸に対する前記平行ィ匕レンズ のレンズ光軸の偏倚量 aと、 前記リブレクタ中心軸に対する前記発光管の発光中心の偏 倚量 bとの比率 a / bは、 前記リフレクタの楕円面と前記リフレクタ中心軸とが交わる 点から前記第 1焦点までの光学距離 ί 1と前記点から前記第 2焦点までの光学距離 f 2 との比率 ί 2 / f 1に等しくなる比率に設定されていることが好ましい。
本発明の照明装置によれば、 リフレクタ中心軸に対する発光管の発光中心の偏倚量 b とリフレクタ中心軸に対する平行ィ匕レンズのレンズ光軸の偏倚量 aとの比率 a Z bが、 リブレクタの楕円面とリフレクタ中心軸とが交わる点から第 1焦点までの光学距離 f 1 と第 2焦点までの光学距離 f 2との比率 f 2 Z f 1に応じて設定されるため、 これらの パラメータを容易に決定できるようになり装置設計の簡素化を図ることができる。
本発明に係る照明装置においては、 前記リフレクタの前記第 1焦点に対する前記発光 管の発光中心の偏倚する方向と反対側方向の前記リブレクタの端部及び前記平行化レン ズの端部が、 前記リフレクタ中心軸と平行な同一の仮想線上に配置されていることが好 ましい。
本発明によれば、 リフレクタ中心軸に直交する方向のうちいずれかの方向にある単一 の領域に十分に広い空間を得ることができるようになるため、 この空間に回路基板、 電 源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置することができるようになり、 プロジ ェクタの薄型ィ匕を図ることができるようになる。
本発明の照明装置においては、 前記発光管の発光中心及び前記平行化レンズのレンズ 光軸が、 前記リフレクタ中心軸と垂直な上下方向に偏倚する位置に配置されていること が好ましい。
本発明によれば、 垂直方向において、 リフレクタ中心軸に対する平行化レンズより光 路後段の各光学要素の偏倚方向とは反対方向の領域がより広くなり、 この広い領域に回 路基板、 電源などの比較的大きい部品をより効率的に配置することができるようになり 、 より一層のプロジェクタの薄型^ ί匕を図ることができるようになる。
本発明の照明装置においては、 前記発光管の発光中心及ぴ前記平行化レンズのレンズ 光軸が、 前記リフレクタ中心軸と水平な左右方向に偏倚する位置に配置されていること が好ましい。
本宪明によれば、 リフレクタ光軸に水平な左右方向のうちいずれかの方向にある単一 の領域に十分に広い空間を得ることができるようになるため、 この空間に回路基板、 電 源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置することができるようになり、 より一 層のプロジェクタの薄型化と伴に小型化を図ることができるようになる。
本突明に係るプロジェクタは、 照明装置から射出された照明光を画像情報に応じて変 調して光学像を形成し、 拡大投写するプロジェクタであって、 前記照明装置は、 上記い ずれかに記載の照明装置であることを特徴とする。
本発明のプロジェクタによれば、 前述と同様の作用 '効果を享受するプロジェクタを 構成できる。 リフレクタ中心軸に対して発光管の発光中心を偏倚させて平行ィヒレンズの レンズ光軸とリブレクタ中心軸とを偏倚させることにより平行ィ匕レンズより光路後段の 各光学要素の基準軸がリフクレタ中心軸に対して偏倚して配置されることになるため、 リフレクタ中心軸に対する平行化レンズより光路後段の各光学要素の偏倚方向とは反対 方向の領域に広!/、空間を得ることができる。
このため、 この空間に回路基板、 電源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置 することができるようになり、 装置全体の薄型化を図ることが容易なプロジェクタとな る。
本宪明のプロジェクタにおいては、 前記平行^^レンズの光路後段の光学部品が、 前記 リフレクタによる反射光の採光効率を最も高くするような位置に配置されていることが 好ましい。
本発明のプロジェクタによれば、 リフレクタ中心軸と直交する方向に偏倚する位置に 発光管の発光中心及び平行化レンズのレンズ光軸にならう光学部品の基準軸が配置され ている光学系において、 照明光の利用効率が最大に高められる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態 1に係るプロジェクタの光学系を示す説明図。
図 2は、 本発明の実施形態 1に係る照明装置を示す側面図。 図 3は、 本発明の実施形態 2に係る照明装置を示す側面図。.
図 4は、 本発明の実施形態 3に係る光学部品筐体を示す説明図。
図 5は、 従来の、 楕円面リフレクタを用いた照明装置を示す説明図。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
先ず、 本発明の実施形態 1について、 図 1及び図 2を用いて説明する。
[実施形態 1 ]
図 1は、 本突明の実施开態 1に係るプロジェクタの光学系を示す説明図である。 図 1
( a ) はその平面図であり、 図 1 ( b ) はその側面図である。
符号 1で示すプロジェクタは、 図 1に示されるように、 照明装置 1 0 0と、 色分離光 学系 2 0 0と、 リレー光学系 3 0 0と、 光学装置 4 0 0と、 クロスダイクロイツクプリ ズム 5 0 0と、 投写光学系 （図示せず） とを備えている。 各光学系の構成要素は、 クロ スダイクロイツクプリズム 5 0 0を中心に略水平方向に配置されている。 光学系 1 0 0 〜 3 0 0を構成する光学素子は、 所定の基準軸 Lが設定された光学部品用筐体内に位置 決め調整されて収納されている。
照明装置 1 0 0は、 光源ランプ 1 1 0と、 平行ィ匕レンズ 1 1 6と、 第 1のレンズァレ ィ 1 2 0と、 第 2のレンズアレイ 1 3 0と、 偏光変換素子 1 4 0と、 重畳レンズ 1 5 0 とを有している。
光源ランプ 1 1 0は、 詳しくは後述するが、 リフレクタ 1 1 O Aと、 発光管 1 1 0 B と、 発光管 1 1 0 Bを挟んでリフレクタ 1 1 O Aの反対側に設けられる副反射鏡 1 1 0 Cとを備えている。
リフレクタ 1 1 0 Aは、 被照明領域側に開口し、 リフレタタ中心軸◦ Cに対称な回転 楕円面からなる楕円面鏡である。 リフレクタ 1 1 0 A内には反射面 1 1 0 A 1が形成さ れている。 リブレクタ 1 1 0 Aの第 1焦点 P 1はリフレクタ 1 1 O Aの反射面 1 1 O A 1内に配置され、 その第 2焦点 P 2はリフレクタ 1 1 O A外に配置されている。 これら 第 1焦点 P 1および第 2焦点 P 2とは、 リフレクタ 1 1 O Aの反射面 1 1 0 A 1の回転 楕円面の楕円の焦点を示す。
平行ィ匕レンズ 1 16は、 発光管 1 1 OBから放射されリフレクタ 1 1 OAによって反 射されて収束光として射出された光束を平行化する。
第 1のレンズアレイ 1 20は、 平行ィヒレンズ 1 1 6から射出された光束を複数の部分 光束に分割する光学分割素子であり、 基準軸 Lに直交する面内にマトリクス状に配列さ れる複数の小レンズを備えて構成され、 各小レンズの輪郭形状は、 後述する光学装置 4 00を構成する液晶表示装置 40 OR, 400 G, 400 Bの画像形成領域の形状とほ ぼ相似形をなすように設定されている。
第 2のレンズアレイ 1 30は、 重畳レンズ 1 50と共に前述した第 1のレンズアレイ 1 20により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、 第 1のレンズァレ ィ 1 20と同様に、 小レンズを基準軸 Lに直交する面内にマトリクス状に配列して形成 されている。 なお、 第 2のレンズアレイ 1 30は、 集光を目的としているため、 各小レ ンズの輪郭形状が液晶表示装置 400R, 400G, 400Bの画像形成領域の形状と 対応している必要はない。
偏光変換素子 140は、 第 1のレンズアレイ 120により分割された各部分光束の偏 光方向を液晶表示装置 40 OR, 40 OG, 400 Bで利用可能な偏光方向に揃える機 能を有している。
重畳レンズ 1 50は、 第 1のレンズアレイ 1 20、 第 2のレンズアレイ 1 30、 及び 傭光変換素子 140を経た複数の部分光束を集光して液晶表示装置 40 OR, 400G , 400 Bの面像形成領域である照明領域上に重畳させる光学素子である。
色分離光学系 200は、 第 1のダイクロイツクミラー 210と第 2のダイクロイツク ミラー 220と、 反射ミラー 230とを備え、 照明装置 100から射出される照明光を 、 それぞれ異なる波長域の 3色の照明光に分離する機能を有している。 第 1のダイク口 イツクミラー 210は、 略青色の光 （以下 「B光」 という。 ） を反射するとともに、 略 緑色の光 （以下 「G光」 という。 ） 及ぴ略赤色の光 （以下 「R光」 という。 ） を透過さ せる。 第 1のダイクロイツクミラー 210で反射された B光は、 反射ミラー 230でさ らに反射され、 フィールドレンズ 240Bを透過して B光用の液晶表示装置 400Bを 照明する。 フィールドレンズ 24 OBは、 照明装置 100からの複数の部分光束を基準軸 Lに対 して平行な光束に変換するために設けられており、 他の液晶表示装置 40 OG, 400 Rの前に配設されたフィールドレンズ 240G, 350も、 フィールドレンズ 240B と同様に構成されている。
第 1のダイクロイツクミラー 210を透過した G光と R光のうち G光は、 第 2のダイ クロイツクミラー 220によって反射され、 フィールドレンズ 240Gを透過して G光 用の液晶表示装置 400Gを照明する。 一方、 R光は、 第 2のダイクロイツクミラー 2 20を透過し、 リレー光学系 300を通過して R光用の液晶表示装置 400 Rを照明す る。
リレー光学系 300は、 入射側レンズ 3 10 , 入射側反射ミラー 320， リレーレン ズ 330, 及ぴ射出側反射ミラー 340を有している。 色分離光学系 200から射出さ れた R光は、 入射側レンズ 310およぴリレーレンズ 330により集光され、 入射側反 射ミラー 320および射出側反射ミラー 340によって曲折され、 フィールドレンズ 3 50入射する。 尚、 R光の光路にこのようなリレー光学系 300が設けられているのは 、 R光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、 光の発散等による光の利用効率の 低下を防止するためである。 すなわち、 フィールドレンズ 350に入射する光束は、 入 射側レンズ 310に入射する光束と略等しくなるように設定されている。 なお、 リレー 光学系 300は、 3つの色光のうち R光を通す構成としたが、 B光等の他の色光を通す 構成としてもよい。
光学装置 400は、 各色用の液晶表示装置 40 OR, 400G, 400Bを備え、 そ れぞれの光入射面に入射した色光を、 それぞれに対応する画像情報に応じて変調し、 こ れら変調された光を透過光として射出する。 フィールドレンズ 240 B, 240Gおよ ぴ 350と液晶表示装置 40 OR, 400G, 40 OBの入射側には、 入射側偏光板 9 18 R, 9 18 G, 9 18 Bがそれぞれ配置されている。 液晶表示装置 400 R, 40 0 G, 400 Bの射出側には射出側偏光板 920R, 920 G, 920 Bがそれぞれ配 置されている。 入射側偏光板 918 R, 9 18 G, 918 Bと、 液晶表示装置 400 R , 400 G, 400Bと、 射出側偏光板 9 2 OR, 920 G, 92 OBとによって入射 する各色光の光変調が行なわれる。 液晶表示装置 40 OR, 40 OG, 400Bとして は、 透過型の液晶表示装置が用いられる。 液晶表示装置 40 OR, 40 OG, 400 B は、 一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、 例 えば、 ポリシリコン T FTをスイッチング素子として、 与えられた画像信号に従って、 入射側偏光板 9 18R, 91 8 G, 918 Bから射出された偏光光束の偏光方向を変調 する。
クロスダイクロイツクプリズム 500は、 光学装置 400から射出される各色の変調 光を合成する色合成光学系としての機能を有する。 クロスダイクロイツクプリズム 50 0は、 4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、 直角プリズム同士 を貼り合わせた界面には、 略 X字状に誘電体多層膜が形成されている。 略 X字状の一方 の界面は R光を反射する R光反射ダイクロイツク面 51 ORであり R光を反射する誘電 体多層膜が形成され、 略 X字状の他方の界面は B光を反射する B光反射ダイクロイック 面 510Bであり B光を反射する誘電体多層膜が形成される。 これら両反射ダイクロイ ック面 51 OR, 51 OBによって 3色の変調光が合成され、 カラー画像を表示する合 成光が生成される。 クロスダイクロイックプリズム 500において生成された合成光は 、 投写光学系 （図示せず） に向かって射出される。
投写光学系は、 複数のレンズを有し、 クロスダイクロイツクプリズム 500から射出 された合成光を表示画像としてスクリーン （図示せず） 上に拡大投写表示するように構 成されている。
図 2は、 本発明の実施形態 1に係る照明装置 100を示す側面図である。 図 2に示さ れるように、 実施形態 1に係る照明装置 100は、 光源ランプ 1 10と、 平行化レンズ 1 16と、 第 1のレンズアレイ 1 20と、 第 2のレンズアレイ 1 30と、 偏光変換素子 140と、 重畳レンズ 150とを有している。 そして、 光源ランプ 1 10は、 発光管 1 10Bと、 発光管 1 10Bから放射される光束を反射して一定方向に揃えて射出するリ フレクタ 1 10Aと、 発光管 1 1 OBを挾んでリフレクタ 1 1 OAの反対側に設けられ る副反射鏡 1 10Cとを備えて大略構成されている。
発光管 1 10Bは、 照明光を放出する石英ガラス製のガラス管 1 10 B 1を有する高 輝度努光する種々の発光管を採用でき、 例えば、 高圧水銀ランプ、 超高圧水銀ランプ、 キセノンランプやメタノレハライドランプ等を用いることができる。 リフレクタ 1 10Aは、 被照明領域側に開口し、 基準軸 Lに平行なリフレクタ中心軸 OCを有する回転楕円面状からなる反射面 101A1を備え、 回転楕円面の第 1焦点 P 1および第 2焦点 P 2がリブレクタ中心軸 OC上に配置されている。 反射面 101 A1 は、 金属薄膜を蒸着形成することにより、 可視光を反射して赤外線および紫外線を透過 するコールドミラーとして形成されている。
発光管 1 1 OBは、 リフレクタ 1 10 の第1焦点？ 1をガラス管 1 1 OB 1内に含 むように、 リブレクタ 1 1 OAの反射面 101A1内に収容されている。 発光管 1 10 Bの発光中心 Qは、 リフレクタ 1 10の第 1焦点 P 1からリフレクタ中心軸 OCに垂直 な仮想平面内で上方に僱倚する位置に配置されている。 発光管 1 108の発光中心0の リフレクタ中心軸 OCに対する垂直方向の偏倚量は偏倚量 b (図 2に図示） に設定され ている。
副反射鏡 1 10 Cは、 発光管 1 10 Bを挟んでリフレクタ 1 10 Aの反対側に配置さ れ、 発光管 1 1 OBの前方側略半分を覆う反射部材である。 副反射鏡 1 1 OCは、 低熱 膨張材ぉよび/または高熱伝導材である、 例えば石英、 アルミナセラミックス等の無機 系材料から構成されており、 その反射面は、 凹曲面状に形成され、 リフレクタ 1 1 OA と同様にコールドミラーとされている。
発光管 1 10 Bの発光中心 Qから放射された光束のうち、 リフレクタ 1 1 OAに直接 向かった光束は、 リフレクタ 110 Aの反射面 1 10 A1によって反射されて、 スポッ ト Sへと収束する収束光となる。
一方、 発光管 1 1 OBの発光中心 Qから放射された光束のうち、 副反射鏡 1 1 OCに よって反射される光束は、 リフレクタ 1 1 OAに向カ 、、 リフレクタ 1 1 OAの反射面 11 OA1によって再び反射されて、 スポット Sへと収束する収束光となる。
光源ランプ 1 10から射出された光束が収束されるスポット Sは、 発光管 1 1 OBの 発光中心 Qがリブレクタ 1 1 OAの第 1焦点 P 2に対して偏倚している方向とは反対方 向に、 リフレクタ 1 1 OAの第 2焦点 P 2に対して偏倚している。
平行化レンズ 1 16は、 基準軸 L上に光軸を有する凹レンズからなり、 光源ランプ 1 10の被照明領域側に配設され、 リブレクタ 1 10 Aからの照明光を平行化するように 構成されている。 基準軸 Lは、 リフレクタ中心軸 OCに対する発光管 1 1 OBの発光中 心 Qの偏倚方向と反対方向側 （リフレクタ中心軸 O Cに垂直な仮想平面内で下方） に偏 倚する位置に配置されている。 リフレクタ中心軸 O Cに対する基準軸 Lの偏倚量は、 リ フレクタ 1 1 O Aから射出されスポット Sに収束される光束が平行化レンズ 1 1 6に入 射されるように偏倚量 a (図 2に図示） に設定されている。
ここで、 リフレクタ 1 1 0 Aの反射面 1 1 0 A 1の楕円面とリブレクタ中心軸 O Cと が交わる点 Oから第 1焦点 P 1までの光学距離を第 1焦点距離 f 1とし， 点 Oから第 2 焦点 P 2までの光学距離を第 2焦点距離 f 2とすると、 リフレクタ中心軸 O Cに対する 基準軸 Lの偏倚量 aと、 リブレクタ中心軸 O Cに対する発光管 1 1 O Bの発光中心 Qの 偏倚量 bとの比率 a Z bは比率 f 2 / 1 1に等しくなる比率に設定されている。
第 1のレンズアレイ 1 2 0と、 第 2のレンズアレイ 1 3 0と、 偏光変換素子 1 4 0と
、 重畳レンズ 1 5 0とは、 基準軸 Lを基準に配置されている。
このように、 リフレクタ中心軸 O Cに対して光源ランプ 1 1 0の光路後段の光束の中 心軸である基準軸 Lが偏倚されていることにより、 リフレクタ 1 1 O Aの開口端から基 準軸 Lに平行に延出する仮想円柱内において、 基準軸 Lのリブレクタ中心軸 O Cに対し て偏倚している方向と反対側の領域 Aが基準軸 Lのリフレクタ中心軸 O Cに対して偏倚 している方向側の鎮域 Bに比べて広くなる。
以上の構成により、 実施形態 1に係る照明装置 1 0 0及びこれを備えたプロジェクタ 1においては、 リフレクタ中心軸 O Cに対して光源ランプ 1 1 0の光路後段の光束の中 心軸である基準軸 Lが偏倚されていることにより、 リフレクタ 1 1 O Aの開口端から基 準軸 Lに平行に延出する仮想円柱内において、 平行化レンズ 1 1 6より光路後段の各光 学要素 （平行ィ匕レンズ 1 1 6、 レンズアレイ 1 2 0， 1 3 0、 偏光変換素子 1 4 0、 重 畳レンズ 1 5 0、 色分離光学系 2 0 0、 リレー光学系 3 0 0、 光学装置 4 0 0、 クロス ダイクロイツクプリズム 5 0 0など） が基準軸 Lのリフクレタ中心軸◦ Cに対して偏倚 している方向側の領域に偏倚して配置されることになるため、 基準軸 Lのリフレクタ中 心軸 O Cに対して偏倚している方向と反対側の領域 Aに広い空間を得ることができる。 このため、 この領域 Aの広い空間を利用して回路基板、 電源などの比較的大きい部品 を最適に効率良く配置することができるようになり、 プロジェクタの全体の薄型化を図 ることが容易になる。 また、 実施形態 1に係る照明装置 100及ぴこれを備えたプロジェクタ 1においては
、 回路基板、 電源などの比較的大きい部品やその他の部品の収納効率を考慮して、 リフ レクタ中心軸 O Cに対する基準軸 Lの偏倚量 a及びリフレクタ中心軸 O Cに対する発光 管 1 1 OBの発光中心 Qの偏倚量 bを決定することが必要となるが、 リフレクタ中心軸 OCに対する発光管 1 10 Bの発光中心 Qの偏倚量 bとリフレクタ中心軸 OCに対する 基準軸 Lの偏倚量 aとの比率 a bは、 第 2焦点距離 ί 2ノ第 1焦点距離 f 1に応じて 設定されるため、 これらのパラメータを容易に決定できるようになり装置設計の簡素化 を図ることができる。
なお、 両レンズアレイ 1 20, 1 30及び偏光変換素子 140は、 リフレクタによる 反射光の採光効率を最も高くするような位置に配置されている。 これにより、 リフレタ タ中心軸 OCと垂直な方向に偏倚する位置に発光管 1 1 OB及び平行化レンズ 1 16が 配置されている照明装置 100において、 照明光の利用効率が最大に高められる。
次に、 本努明の実施形態 2について、 図 3を用いて説明する。
[実施形態 2]
図 3は、 本発明の実施形態 2に係る照明装置 410を示す側面図である。 図 3におい て、 図 2と同一の部材については同一の符号を付し、 詳細な説明は省略する。
実施形態 2に示す照明装置 410は、 リフレクタ中心軸 OC 1に対する発光中心 Qの 偏倚する方向と反対側方向のリフレクタ 1 1 OAの端部である下端及び同方向の平行ィ匕 レンズ 1 16の端部である下端が、 リフレクタ中心軸 OC 1と平行な同一の仮想線 M上 に配置されている点に特徴がある。
発光管 1 10 Bは、 実施形態 1の場合と同様に、 リフレクタ 1 1 OA内に収容されて おり、 第 1焦点 P 1をガラス管 1 1 OB 1内に含み、 かつ発光管 1 10Bの発光中心 Q はリフレクタ 1 10の第 1焦点 P 1からリフレクタ中心軸 OC 1に垂直な仮想平面内で 上方に偏倚する位置に配置されている。 発光管 1 1 OBの発光中心部 Qのリフレクタ中 心軸 OC 1に対する垂直方向の偏倚量は、 図 3に示すように偏倚量 b 1 (b l >b) に 設定されている。
平行ィ匕レンズ 1 16は、 基準軸 L上に光軸を有する凹レンズからなり、 光源ランプ 1 10の被照明領域側に配設され、 リフレクタ 1 10 Aからの照明光を平行化するように 構成されている。 基準軸 Lは、 リフレクタ中心軸 OC 1に対する発光管 11 OBの発光 中心 Qの偏倚方向と反対方向側 （リブレクタ中心軸 OC 1に垂直な仮想平面内で下方） に偏倚する位置に配置されている。 リフレクタ中心軸 OC 1に対する基準軸 Lの偏倚量 は、 リフレクタ 1 1 OAから射出されスポット Sに収束される光束が平行化レンズ 1 1 6に入射されるように図 3に示すように偏倚量 a 1 (a 1 >a) に設定されている。 こ れにより、 リブレクタ 1 1 OAの開口端から基準軸 Lに平行に延出する仮想円柱内にお いて、 基準軸 Lのリフレクタ中心軸 OC 1に対して偏倚している方向と反対側の領域 A 1が実施形態 1における領域 Aに比べて広くなる。
ここで、 リブレクタ 1 1 OAの反射面 1 10 A1の楕円面とリフレクタ中心軸 OC 1 とが交わる点 Oから第 1焦点 P 1までの光学距離を第 1焦点距離 f 1とし， 点 oから第 2焦点 P 2までの光学距離を第 2焦点距離 ί 2とすると、 リフレクタ中心軸 OC 1に対 する基準軸 Lの偏倚量 a 1とリフレクタ中心軸 OC 1に対する発光管 1 1 OBの発光中 心 Qの偏倚量 b 1との比率 a 1/b 1は比率 ί 2/f 1に等しくなる比率に設定されて いる。
これにより、 リフレクタ中心軸 OC1に対する発光管 1 1 OBの発光中心 Qの偏倚量 b 1とリフレクタ中心軸 OC 1に対する基準軸 Lの偏倚量 a 1との比率 a l/b 1が所 定の比率 f 2/f 1に応じて設定される。 このため、 本実施形態では、 リフレクタ 1 1 OAの下端及ぴ平行ィ匕レンズ 1 16の下端が、 リフレクタ中心軸 OC1と平行な同一の 仮想線 M上に配置されるように、 リブレクタ中心軸 O C 1に対する基準軸 Lの偏倚量 a 1の決定に伴いリフレクタ中心軸 OC1に対する発光管 1 1 OBの発光中心 Qの偏倚量 1が決定され、 実施形態 1と同様に装置設計の簡素化が図れる。
以上の構成により、 実施形態 2に係るプロジェクタ 1は、 本実施形態では、 リフレタ タ 1 1 OAの下端及び平行化レンズ 1 16の下端が、 リフレクタ中心軸 OC 1と平行な 同一の仮想線 M上に配置されているので、 リフレクタ 1 1 OAの開口端から基準軸しに 平行に延出する仮想円柱内において、 基準軸 Lのリフレクタ中心軸 OC 1に対して偏倚 している方向側の領域 B 1をより少なくしたことにより、 基準軸 Lのリフレクタ中心軸 OC 1に対して偏倚している方向と反対側の領域 A 1がより広くなり、 この広い領域 A 1を利用して比較的大きい部品 （回路基板、 電源、 冷却ファンなど） を最適に効率良く 配置することができる。 これにより、 より一層プロジェクタの薄型化を図ることができ る。
次に、 本発明の実施形態 3について、 図 4を用いて説明する。
I：実施形態 3 ]
図 4は、 本発明の実施形態 3に係る光学部品用筐体を示す説明図である。 図 4 ( a ) は実施形態 3に係るプロジ工クタ 1の光学部品用筐体を側方から見た部分断面図であり 、 図 4 ( b ) は比較例に係るプロジェクタ 1 Aの光学部品用筐体を側方から見た部分断 面図である。
図 4 ( a ) に示されるように、 実施形態 3に係るプロジェクタ 1の光学部品筐体内に 配置される光学系は、 実施形態 1または実施形態 2と同様に、 発光管 1 1 0 Bは、 楕円 面リブレクタ 1 1 O Aの内外に位置する 2つの第 1焦点 P 1および第 2焦点 P 2のうち リフレクタ反射面側の第 1焦点 P 1をガラス管 1 1 O B 1内に含み、 かつリフレクタ中 心軸 O Cに垂直な仮想平面内で上方に偏倚する位置に配置され、 平行化レンズ 1 1 6は 、 リフレクタ中心軸 O Cに対する発光管 1 1 O Bの発光中心 Qの偏倚する方向と反対側 方向 （すなわち下方） に偏倚しリフレクタ中心軸 O Cと平行な基準軸 Lと光軸が一致す る位置に配置されている。 従って、 実施形態 3に係るプロジェクタ 1の平行化レンズ 1 1 6より後段の各光学要素は、 光学部品用筐体内において、 照明装置 1 0 0のリブレク タ中心軸 O Cに対する発光管 1 1 0 Bの発光中心 Qの偏倚方向とは反対側の領域に偏倚 して配置されることになる。
このため、 プロジェクタ 1の光学部品用筐体を極限まで薄くした場合、 図 4 ( b ) の 比較例との対比からも明らかなように、 光学部品用筐体の底面を平らにすることができ 、 設置安定性に優れるとともにプロジェクタ 1の外装筐体内において他の比較的大きい 部品 （回路基板、 電源、 冷却ファンなど） を最適に効率良く配置できるから、 外装筐体 を薄型化できると伴に、 外観的にも優れたプロジェクタとなる。
なお、 各実施形態においては、 発光管 1 1 O Bの発光中心 Q及び平行化レンズ 1 1 6 より光路後段の各光学系がそれに基づいて配置される基準軸 Lが、 リフレクタ中心軸 O C又は O C 1と垂直な上下方向に儒倚する位置に配置されている場合について説明した 力 本発明はこれに限定されず、 発光中心 Q及び基準軸 Lをリフレクタ中心軸 O Cまた は O C 1に対して水平な左右方向に偏倚する位置に配置することもできる。 この場合、 リブレクタ中心軸 O Cまたは O C 1に対して水平な左方に偏倚する位置に発光管 1 1 0 Bの発光中心 Qを配置する場合には、 リフレクタ中心軸 O Cまたは O C 1と水平な右方 に偏倚する位置に平行化レンズ 1 1 6の光軸と一致する基準軸 Lが配置される。 また、 リブレクタ中心軸 O Cまたは O C 1と水平な右方に偏倚する位置に発光管 1 1 O Bの楽 光中心 Qを配置する場合には、 リフレクタ中心軸 O Cまたは O C 1と水平な左方に偏倚 する位置に平行化レンズ 1 1 6の光軸と一致する基準軸 Lが配置される。
すなわち、 発光管 1 1 0 Bの発光中心 Qはリフレクタ中心軸 O Cまたは O C 1に直交 する仮想平面内で第 1焦点 P 1から偏倚する位置に配置され、 平行化レンズ 1 1 6のレ ンズ光軸 （光軸） と一致する基準軸 Lは発光中心 Qが第 1焦点 P 1に対して偏倚してい る方向とは反対方向にリフレクタ中心軸 O Cまたは O C 1に対して偏倚していればよい この場合には、 リフレクタ中心軸 O Cまたは O C 1に垂直な上下方向のみならず、 水 平な左右方向のうちいずれかの方向にある単一の領域に十分に広い空間を得ることがで きるようになるため、 この空間に回路基板、 電源などの比較的大きい部品を最適に効率 良く配置することができるようになり、 より一層のプロジェクタの小型化を図ることが できるようになるという効果がある。
なお、 本実施形態における水平な方向とは、 プロジェクタ 1の平面的な方向を示し、 垂直方向とはプロジェクタ 1の厚み方向を示す。
また、 例えば、 前記実施形態では、 光源ランプ 1 1 0に副反射鏡 1 1 0 Cが設けられ た照明装置に本発明を採用していたが、 これに限られず、 副反射鏡のない光源ランプを 備えた照明装置に本発明を採用してもよい。
前記実施形態では、 3つの液晶表示装置 4 0 O R , 4 0 0 G, 4 0 0 Bを用いたプロ ジェクタ 1の例のみを挙げたが、 本発明は、 1つの液晶表示装置のみを用いたプロジェ クタ、 2つの液晶表示装置を用いたプロジェクタ、 あるいは、 4つ以上の液晶表示装置 を用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、 光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶表示装置を用いてい たが、 光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶表示装置を用いてもよい。 前記実施形態では、 液晶表示装置 4 0 0 R、 4 0 0 G、 4 0 0 Bを備えたプロジェク タ 1に本発明の照明装置を採用していたが、 これに限らず、 マイクロミラーを用いた光 変調装置を備えたプロジェクタについて本発明の光源装置を採用してもよい。 この場合 は、 光束入射側および光束射出側の偏光板は省略できる。
前記実施形態では、 スクリーンを観察する方向から投写を行うフロントタイプのプロ ジェクタの例のみを挙げたが、 本発明は、 スクリーンを観察する方向とは反対側から投 写を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、 プロジェクタに本発明の照明装置を採用していたが、 本発明はこ れに限らず、 他の光学機器に本発明の照明装置を適用してもよい。
その他、 本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、 本発明の目的を達成でき る範囲で他の構造等としてもよい。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 照明光を放出する発光管と、 前記発光管からの照明光を反射し一定方向に揃えて射 出する楕円面リフレクタを有する光源ランプと、 前記光源ランプの被照明領域側に配設 され前記リフレクタから射出された照明光を平行ィヒする平行ィ匕レンズとを備えた照明装
J ^( レヽ
前記リフレクタは、 前記リフレクタの反射面内に配置される第 1焦点と、 前記リフレ クタの反射面外に配置される第 2焦点と、 前記第 1焦点と前記第 2焦点が配置されるリ フレクタ中心軸とを有し、
前記発光管は、 前記第 1焦点を前記発光管内に含み、 かつ前記発光管の発光中心が前 記リブレクタ中心軸に直交する仮想平面内で前記第 1焦点から偏倚する位置に配置され 前記平行化レンズは、 前記リブレクタ中心軸と平行なレンズ光軸を有し、 前記レンズ 光軸が前記リフレクタ中心軸に対して前記発光管の発光中心が前記リフレクタの第 1焦 点に対して偏倚している方向と反対側方向に偏倚する位置に配置されていることを特微 とする照明装置。
2 . 請求項 1に記載の照明装置において、
前記リフレクタ中心軸に対する前記平行化レンズのレンズ光軸の偏倚量 aと、 前記リ フレクタ中心軸に対する前記発光管の発光中心の偏倚量 bとの比率 a は、 前記リフ レクタの楕円面と前記リフレクタ中心軸とが交わる点から前記第 1焦点までの光学距離 f 1と前記点から前記第 2焦点までの光学距離 f 2との比率 f 2 Z f 1に等しくなる比 率に設定されていることを特徴とする照明装置。
3 . 請求項 1または請求項 2に記載の照明装置において、
前記リフレクタの前記第 1焦点に対する前記発光管の発光中心の偏倚する方向と反対 側方向の前記リフレクタの端部及び前記平行ィ匕レンズの端部が、 前記リフレクタ中心軸 と平行な同一の仮想線上に配置されていることを特徴とする照明装置。
4 . 請求項 1ないし請求項 3のいずれかに記載の照明装置において、
前記発光管の発光中心及び前記平行化レンズのレンズ光軸が、 前記リフレクタ中心軸 と垂直な上下方向に偏倚する位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
5 . 請求項 1ないし請求項 3のいずれかに記載の照明装置において、
前記発光管の発光中心及び前記平行化レンズのレンズ光軸が、 前記リブレクタ中心軸 と水平な左右方向に偏倚する位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
6 . 照明装置から射出された照明光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、 拡大 投写するプロジェクタであって、
前記照明装置は、 請求項 1ないし請求項 5のいずれかに記載の照明装置であることを 特徴とするプロジェクタ。
7 . 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、
前記平行化レンズの光路後段側の光学部品が、 前記リフレクタによる反射光の採光効 率を最も高くするような位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
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