JPH03210548A - 投光器 - Google Patents
投光器Info
- Publication number
- JPH03210548A JPH03210548A JP2004462A JP446290A JPH03210548A JP H03210548 A JPH03210548 A JP H03210548A JP 2004462 A JP2004462 A JP 2004462A JP 446290 A JP446290 A JP 446290A JP H03210548 A JPH03210548 A JP H03210548A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical axis
- point
- mirror
- projector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4298—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、投光器に関し、例えば液晶プロジェクタ−テ
レビのバックライトとして好適に用いられる投光器に関
する。
レビのバックライトとして好適に用いられる投光器に関
する。
〔技術の背景］
液晶プロジェクタ−テレビにおいては、通常、液晶画面
と、この液晶画面に光を照射するためのバックライトと
、液晶画面からの透過光を拡大してスクリーンに投影す
るための投影レンズ系とを備えてなる。
と、この液晶画面に光を照射するためのバックライトと
、液晶画面からの透過光を拡大してスクリーンに投影す
るための投影レンズ系とを備えてなる。
しかして、良好な画像をスクリーン上に形成するために
は、バックライトからの光が液晶画面の全面において垂
直に入射される必要があり、これを達成するためには、
バックライトから投射される光が高い平行度を有するも
のであることが必要である。
は、バックライトからの光が液晶画面の全面において垂
直に入射される必要があり、これを達成するためには、
バックライトから投射される光が高い平行度を有するも
のであることが必要である。
従来、平行度の高い光を投射する投光器としては、例え
ば第６図に示すように、パラボラミラー８０の焦点ｆに
その発光部が位贋するよう、例えばショートアーク型メ
タルハライドランプなどの発光寸法が微小な光源１０を
配置してなるものが知られている。この投光器によれば
、パラボラミラー８０からその光軸りに沿って高い平行
度を有する光が投射される。５０は液晶画面である。
ば第６図に示すように、パラボラミラー８０の焦点ｆに
その発光部が位贋するよう、例えばショートアーク型メ
タルハライドランプなどの発光寸法が微小な光源１０を
配置してなるものが知られている。この投光器によれば
、パラボラミラー８０からその光軸りに沿って高い平行
度を有する光が投射される。５０は液晶画面である。
しかし、上記の投光器は光の利用率が小さい欠点がある
。例えば光源１０がメタルハライドランプの場合の光の
利用率は１０％程度であり、発光寸法が更に小さいキセ
ノンランプでも光の利用率は２５％程度に留まる。
。例えば光源１０がメタルハライドランプの場合の光の
利用率は１０％程度であり、発光寸法が更に小さいキセ
ノンランプでも光の利用率は２５％程度に留まる。
この投光器において光の利用率が低い理由は次のとおり
である。
である。
（１）光源１０は厳密には点光源ではなくて一定以上の
発光寸法を有するものであるため、パラボラミラー８０
によって反射された光は所定の液晶画面５０の外方にま
で拡がってしまい、周辺の光ｌは液晶画面５０に照射さ
れないこととなる。パラボラミラー８０と液晶画面５０
との距離を短くすれば、液晶画面５０への投射率が高く
なって光の利用率が高くなるが、パラボラミラー８０と
液晶画面５０との間には、通常、赤外線カットフィルタ
ーや変向ミラーなどが挿入されるため、両者間をあまり
接近させることはできない。
発光寸法を有するものであるため、パラボラミラー８０
によって反射された光は所定の液晶画面５０の外方にま
で拡がってしまい、周辺の光ｌは液晶画面５０に照射さ
れないこととなる。パラボラミラー８０と液晶画面５０
との距離を短くすれば、液晶画面５０への投射率が高く
なって光の利用率が高くなるが、パラボラミラー８０と
液晶画面５０との間には、通常、赤外線カットフィルタ
ーや変向ミラーなどが挿入されるため、両者間をあまり
接近させることはできない。
（２）パラボラミラー８０の口径は、液晶画面５０の寸
法と同程度の大きさとされる。これは、パラボラミラー
８０の口径が大きい場合においては、パラボラミラー８
０の周縁からの反射光は、光軸りに平行に投射されるに
もかかわらず液晶画面５０上に照射されないこととなり
、一方、口径が小さい場合においては、パラボラミラー
それ自体が受ける光源１０よりの光の量が少なくなるか
らである。そしてこのことは、最近需要が高まっている
小型液晶プロジェクタ−にふいては、液晶画面５ｏの寸
法も小さいので、重要な問題である。
法と同程度の大きさとされる。これは、パラボラミラー
８０の口径が大きい場合においては、パラボラミラー８
０の周縁からの反射光は、光軸りに平行に投射されるに
もかかわらず液晶画面５０上に照射されないこととなり
、一方、口径が小さい場合においては、パラボラミラー
それ自体が受ける光源１０よりの光の量が少なくなるか
らである。そしてこのことは、最近需要が高まっている
小型液晶プロジェクタ−にふいては、液晶画面５ｏの寸
法も小さいので、重要な問題である。
更に従来の投光器にふいては、液晶画面５０などの被照
射面において、均一な照度分布が得られないという問題
がある。これは、光源１０およびパラボラミラー８０か
らは、周辺部より光＄１！ＩＬの付近において多量の光
が投射されるからであり、照度分布は第７図に示すよう
に光軸りの付近において高く、周辺部において低い不均
一な状態のものとなる。
射面において、均一な照度分布が得られないという問題
がある。これは、光源１０およびパラボラミラー８０か
らは、周辺部より光＄１！ＩＬの付近において多量の光
が投射されるからであり、照度分布は第７図に示すよう
に光軸りの付近において高く、周辺部において低い不均
一な状態のものとなる。
本発明は、以上の如き事情に基づいてなされたものであ
って、その目的は、平行度の高い光を投射することがで
きてしかも光の利用率が高く、更に被照射面に均一な照
度分布を得ることのできる投光器を提供することにある
。
って、その目的は、平行度の高い光を投射することがで
きてしかも光の利用率が高く、更に被照射面に均一な照
度分布を得ることのできる投光器を提供することにある
。
本発明の投光器は、発光寸法が微小な光源と、該光源よ
りの光を光軸上の一点に集光させる、ミラーを含む集光
光学系と、該一点に集光された光を光軸の方向に導く、
当該光軸に沿って進むに従って直線状に拡開する導光パ
イプとよりなることを特徴とする。
りの光を光軸上の一点に集光させる、ミラーを含む集光
光学系と、該一点に集光された光を光軸の方向に導く、
当該光軸に沿って進むに従って直線状に拡開する導光パ
イプとよりなることを特徴とする。
発光寸法が微小な光源より放射された光は、ミラー等の
集光光学系により一点に集光され、この集光された光は
、光軸に沿って直線状に拡開する導光パイプにより反射
を繰り返されるうちに、平行に近い光束となる。
集光光学系により一点に集光され、この集光された光は
、光軸に沿って直線状に拡開する導光パイプにより反射
を繰り返されるうちに、平行に近い光束となる。
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
第１図は本発明の投光器の一実施例を示す説明用断面図
であり、この投光器は、それ自体が集光光学系としての
機能を有する楕円ミラー２０の第１焦点ｆ１の位置に、
その発光部が位置するようキセノンランプなどよりなる
発光寸法が微小な光源１０が配置され、楕円ミラー２０
の光軸りに沿って進むに従って直線状に拡開する導光パ
イプ３０が当該光軸りに沿って配置されて構成されてい
る。
であり、この投光器は、それ自体が集光光学系としての
機能を有する楕円ミラー２０の第１焦点ｆ１の位置に、
その発光部が位置するようキセノンランプなどよりなる
発光寸法が微小な光源１０が配置され、楕円ミラー２０
の光軸りに沿って進むに従って直線状に拡開する導光パ
イプ３０が当該光軸りに沿って配置されて構成されてい
る。
前記導光パイプ３０は、全体が筒状であって両端に光入
口３１および光出口３２を有し、その周壁は光入口３１
から光出口３２に向かうに従って光軸りに対して比較的
小さい角度θで傾斜する直線に沿って拡開しており、光
出口３２０面積は光入口３１の面積よりも大きく、かつ
内面はその全面が高い反射率を有する鏡面とされている
。
口３１および光出口３２を有し、その周壁は光入口３１
から光出口３２に向かうに従って光軸りに対して比較的
小さい角度θで傾斜する直線に沿って拡開しており、光
出口３２０面積は光入口３１の面積よりも大きく、かつ
内面はその全面が高い反射率を有する鏡面とされている
。
この導光パイプ３０は、前記楕円ミラー２０の第２焦点
ｆ２が光入口３１より僅かに内方に位置することとなる
ように配置されている。
ｆ２が光入口３１より僅かに内方に位置することとなる
ように配置されている。
以上のような構成によれば、光源１０よりの光の一部は
直接光軸りに沿って進んで導光パイプ３０を通過するが
、多くの光は楕円ミラー２０に向かってこれによって反
射され、当該楕円ミラー２０の第２焦点ｆ２の位置にお
いて一点に集光される。この集光された光は、導光パイ
プ３０の内面によって反射されて光出口３２の方向に導
かれ、導光パイプ３０の光出口３２に配置された例えば
液晶画面５０に投射される。
直接光軸りに沿って進んで導光パイプ３０を通過するが
、多くの光は楕円ミラー２０に向かってこれによって反
射され、当該楕円ミラー２０の第２焦点ｆ２の位置にお
いて一点に集光される。この集光された光は、導光パイ
プ３０の内面によって反射されて光出口３２の方向に導
かれ、導光パイプ３０の光出口３２に配置された例えば
液晶画面５０に投射される。
そして、第１ｒＩ！Ｊに示すように、集光点（ｆ２）か
ら光軸りに対して大きな角度を有する光は導光パイプ３
０の内面によって反射されるが、当該導光パイプ３０は
光軸りに沿って進むに従って直線状に拡開しているため
、この導光パイプ３ｏの内面による１回の反射において
、その反射後の光の光軸りに対する角度βは、反射前の
光の光軸りに対する角度αより小さくなり、従って光５
ｌＩＬに対する平行度がより高いものとなる。ここに、
βの大きさは反射位置における導光パイプ３０の内面の
光軸りに対する角度がθであるから、 β＝α−２θ となる。従って、導光パイプ３ｏによって反射される回
数が増加するほど、その光は光軸りに沿って平行度がよ
り高いものとなり、この光が光出口３２から投射される
。
ら光軸りに対して大きな角度を有する光は導光パイプ３
０の内面によって反射されるが、当該導光パイプ３０は
光軸りに沿って進むに従って直線状に拡開しているため
、この導光パイプ３ｏの内面による１回の反射において
、その反射後の光の光軸りに対する角度βは、反射前の
光の光軸りに対する角度αより小さくなり、従って光５
ｌＩＬに対する平行度がより高いものとなる。ここに、
βの大きさは反射位置における導光パイプ３０の内面の
光軸りに対する角度がθであるから、 β＝α−２θ となる。従って、導光パイプ３ｏによって反射される回
数が増加するほど、その光は光軸りに沿って平行度がよ
り高いものとなり、この光が光出口３２から投射される
。
また、導光パイプ３０が存在しなければ外方に放射され
てしまう光が、上述のように導光パイプ３０によって光
軸りに沿っていわば集光されて光出口３２に導かれるた
め、高い光の利用率が達成され、しかも同時に、光出口
３２に接近するほど光が混合されることとなるので、光
出口３２に配置された液晶画面５０における照度分布が
十分に均一化された状態となる。
てしまう光が、上述のように導光パイプ３０によって光
軸りに沿っていわば集光されて光出口３２に導かれるた
め、高い光の利用率が達成され、しかも同時に、光出口
３２に接近するほど光が混合されることとなるので、光
出口３２に配置された液晶画面５０における照度分布が
十分に均一化された状態となる。
前記導光パイプ３０は、一点に集光されたいわば点光源
よりの光を導くものであるので、その光入口３１の径は
十分小さいものとすることができ、従って光出口３２の
形状が比較的小さいものであっても十分に対応すること
ができるので、小型の液晶画面にも好適に適用すること
ができる。
よりの光を導くものであるので、その光入口３１の径は
十分小さいものとすることができ、従って光出口３２の
形状が比較的小さいものであっても十分に対応すること
ができるので、小型の液晶画面にも好適に適用すること
ができる。
以上において、光源１０より放射される光のうち導光パ
イプ３０内に進入せず、従って利用されないものは、楕
円ミラー２０と導光パイプ３０との間から外方に向かう
光であるが、前記楕円ミラー２ｏは導光パイプ３０によ
ってその口径が制約を受けることがないので、口径の大
きな楕円ミラー２０を用いることにより、この利用され
ない光を大幅に減少させることができ、この観点からも
光の利用率を高くすることができる。
イプ３０内に進入せず、従って利用されないものは、楕
円ミラー２０と導光パイプ３０との間から外方に向かう
光であるが、前記楕円ミラー２ｏは導光パイプ３０によ
ってその口径が制約を受けることがないので、口径の大
きな楕円ミラー２０を用いることにより、この利用され
ない光を大幅に減少させることができ、この観点からも
光の利用率を高くすることができる。
実際に第１図に示す構成に従い、光源ｌＯとじて発光寸
法が２＋ｎ＋ｒ＋、定格消費電力が１５０Ｗのキセノン
ランプを用い、これに焦点距離が１２齢、焦点間距離が
１２０１１１ｆｆ＋、口径が８０ｍｍの楕円ミラー２０
と、長さが２００ＩＴｌｌ′１１１光入口３１の寸法が
２０ｍｍ ｘ １５ｍｍ、光出口３２の寸法が４０ｍｍ
ｘ３Ｑｍｍ、内面に反射率９５％のグイクロイックミ
ラーを有する導光パイプ３０とを組合せて製作した投光
器においては、光の利用率が５０％と非常に高く、しか
も光出口３２に配置された液晶面５０に対する入射角が
光軸りに対して１０度以内という高い平行度が連成され
、更に第２図に示すように十分に均一な状態の照度分布
が得られた。
法が２＋ｎ＋ｒ＋、定格消費電力が１５０Ｗのキセノン
ランプを用い、これに焦点距離が１２齢、焦点間距離が
１２０１１１ｆｆ＋、口径が８０ｍｍの楕円ミラー２０
と、長さが２００ＩＴｌｌ′１１１光入口３１の寸法が
２０ｍｍ ｘ １５ｍｍ、光出口３２の寸法が４０ｍｍ
ｘ３Ｑｍｍ、内面に反射率９５％のグイクロイックミ
ラーを有する導光パイプ３０とを組合せて製作した投光
器においては、光の利用率が５０％と非常に高く、しか
も光出口３２に配置された液晶面５０に対する入射角が
光軸りに対して１０度以内という高い平行度が連成され
、更に第２図に示すように十分に均一な状態の照度分布
が得られた。
以上において、光源１０の発光寸法は具体的には２〜１
０ｍｍの範囲内であることが好ましい。光源１０の発光
寸法が過大であると、集光点の寸法が大きくなるので好
ましくない。従って、光ｆｉｌＯとしては、上記のキセ
ノンランプ以外に、例えばメタルハライドランプ等のシ
ョートアーク放電灯を用いるのが好ましい。
０ｍｍの範囲内であることが好ましい。光源１０の発光
寸法が過大であると、集光点の寸法が大きくなるので好
ましくない。従って、光ｆｉｌＯとしては、上記のキセ
ノンランプ以外に、例えばメタルハライドランプ等のシ
ョートアーク放電灯を用いるのが好ましい。
楕円ミラー２０の代わりに、光源１０よりの光を一点に
集光する機能を有する他の集光光学系を用いることもで
き、例えば第３図に示すように、光源ｌＯの発光部が焦
点ｆに位置されるよう組合されたパラボラミラー６０と
、このパラボラミラー６ｏよりの光軸りに平行な光を一
点に集光するレンズ６１とにより、集光光学系を構成す
ることもできる。更にパラボラミラーを用い、光源ｌＯ
をその発光部がパラボラミラーの焦点位習より若干後方
に変位した位置となるよう配置する構成によっても、同
様の機能を得ることができる。
集光する機能を有する他の集光光学系を用いることもで
き、例えば第３図に示すように、光源ｌＯの発光部が焦
点ｆに位置されるよう組合されたパラボラミラー６０と
、このパラボラミラー６ｏよりの光軸りに平行な光を一
点に集光するレンズ６１とにより、集光光学系を構成す
ることもできる。更にパラボラミラーを用い、光源ｌＯ
をその発光部がパラボラミラーの焦点位習より若干後方
に変位した位置となるよう配置する構成によっても、同
様の機能を得ることができる。
導光パイプ３０において、その周壁の光軸りに対する角
度θの大きさは、通常３度〜３０度の範囲内であること
が好ましい。そして、この角度が全周壁において等しい
角度であることは不要であり、また光入口３１および光
出口３２の形状も特に限定されるものではない。
度θの大きさは、通常３度〜３０度の範囲内であること
が好ましい。そして、この角度が全周壁において等しい
角度であることは不要であり、また光入口３１および光
出口３２の形状も特に限定されるものではない。
第４図は、本発明の他の実施例を示し、この例において
は、導光パイプ３０の光入口３１に続いて光源１０に接
近するに従って拡開する、内面が反射面とされた漏光防
止用筒体４０が設けられている。このような構成によれ
ば、光源１０より放射される光のうち、集光光学系を構
成するミラーと導光パイプ３０との間に向かう光が漏光
防止用筒体４０によって導光バイブ３０内に導かれ、そ
の結果−層高い光の利用率を得ることができる。
は、導光パイプ３０の光入口３１に続いて光源１０に接
近するに従って拡開する、内面が反射面とされた漏光防
止用筒体４０が設けられている。このような構成によれ
ば、光源１０より放射される光のうち、集光光学系を構
成するミラーと導光パイプ３０との間に向かう光が漏光
防止用筒体４０によって導光バイブ３０内に導かれ、そ
の結果−層高い光の利用率を得ることができる。
第５図は、本発明の更に他の実施例を示し、この例にお
いては、平面反射鏡による変向ミラー７０によって光軸
りが屈曲されている。また導光バイブ３０の途中に赤外
線カットフィルター７１が設けられている。このように
、導光パイプ３０を利用してこれに補助光学系を設ける
ことができる。
いては、平面反射鏡による変向ミラー７０によって光軸
りが屈曲されている。また導光バイブ３０の途中に赤外
線カットフィルター７１が設けられている。このように
、導光パイプ３０を利用してこれに補助光学系を設ける
ことができる。
以上のように、本発明によれば、発光寸法が微小な光源
と、該光源よりの光を光軸上の一点に集光させる、ミラ
ーを含む集光光学系と、該一点に集光された光を光軸の
方向に導く、当該光軸に沿って進むに従って直線状に拡
開する導光パイプとにより構成したので、平行度の高い
光を投射することができてしかも光の利用率が高く、更
に被照射面に均一な照度分布を得ることのできる投光器
を提供することができる。
と、該光源よりの光を光軸上の一点に集光させる、ミラ
ーを含む集光光学系と、該一点に集光された光を光軸の
方向に導く、当該光軸に沿って進むに従って直線状に拡
開する導光パイプとにより構成したので、平行度の高い
光を投射することができてしかも光の利用率が高く、更
に被照射面に均一な照度分布を得ることのできる投光器
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の構成を示す説明用断面図、
第２図は本発明の投光器の一例による照度分布を示す曲
線図、第３図は本発明における集光光学系の変形例を示
す説明用断面図、第４図および第５図はそれぞれ本発明
の他の実施例の要部を示す説明用断面図、第６図は従来
の投光器の構成を示す説明用断面図、第７図は第６図の
投光器による照度分布を示す曲線図である。 １Ｇ・・・光源 ２０・・・楕円ミラー３０
・・・導光パイプ ３１・・・光入口３２・・・光
出口 ４０・・・漏光防止用筒体５０・・・液
晶画面 ６０・・・パラボラミラー６１・・・レ
ンズ ７０・・・変向ミラー７１・・・赤外線
カットフィルター
第２図は本発明の投光器の一例による照度分布を示す曲
線図、第３図は本発明における集光光学系の変形例を示
す説明用断面図、第４図および第５図はそれぞれ本発明
の他の実施例の要部を示す説明用断面図、第６図は従来
の投光器の構成を示す説明用断面図、第７図は第６図の
投光器による照度分布を示す曲線図である。 １Ｇ・・・光源 ２０・・・楕円ミラー３０
・・・導光パイプ ３１・・・光入口３２・・・光
出口 ４０・・・漏光防止用筒体５０・・・液
晶画面 ６０・・・パラボラミラー６１・・・レ
ンズ ７０・・・変向ミラー７１・・・赤外線
カットフィルター
Claims (1)
- １）発光寸法が微小な光源と、該光源よりの光を光軸上
の一点に集光させる、ミラーを含む集光光学系と、該一
点に集光された光を光軸の方向に導く、当該光軸に沿っ
て進むに従って直線状に拡開する導光パイプとよりなる
ことを特徴とする投光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004462A JPH03210548A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 投光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004462A JPH03210548A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 投光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03210548A true JPH03210548A (ja) | 1991-09-13 |
Family
ID=11584806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004462A Pending JPH03210548A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 投光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03210548A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006091257A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Olympus Corp | 導光装置，照明装置及び画像投影装置 |
| JP2006139005A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Olympus Corp | 導光装置、照明装置及びプロジェクタ |
| EP1688779A1 (en) * | 2005-02-04 | 2006-08-09 | Samsung Electronics Co, Ltd | Light tunnel for projection apparatus |
| US7568806B2 (en) | 2004-12-14 | 2009-08-04 | Casio Computer Co., Ltd. | Light source unit having a light source in a mirror tunnel |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6449017A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-23 | Canon Kk | Projection optical system |
| JPH021818A (ja) * | 1987-12-23 | 1990-01-08 | Philips Gloeilampenfab:Nv | ライトバルブ投影装置 |
-
1990
- 1990-01-16 JP JP2004462A patent/JPH03210548A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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