JPH0333732A - プロジェクター用光源装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （２） （３ン 「産業上の利用分野」 本発明は、スライドプロジェクタ−や液晶を用いた投影
プロジェクタ−等に用いるプロジェクタ−用光源に係わ
り、特に、光源がらの光束を効率よくターゲットのスラ
イド等に照射することのできるプロジェクタ−用光源に
関するものである。

「従来の技術」 従来の投影プロジェクタ−には、例えば第５図に示す様
に、ハロゲンランプ等からなる光源ランプ１００と、回
転楕円面や放物面から構成された曲面ミラー２００と、
スライドフィルムや液晶素子等が該当するターゲット３
００と、投影レンズ群４００とから構成されているもの
が存在していた。この投影プロジェクタ−は、光源ラン
プ１゜Ｏからの光束を曲面ミラー２００″ｃ′集光し、
ターグツｌ−３００面に向かって照射させるものである
。

このターゲット３００を透過した光束は、投影レンズ群
４００によりスクリーン等に結像される様になっていた
。（第１の方式） 更に集光効率を高めたり、放射光束の発散角に厳密な特
性を要求される場合には、第６図に示す様な照明光源装
置が採用されていた。この照明光源装置は、光源ランプ
１００と、曲面ミラー２００と、グラスファイバー束か
らなるフライアイレンズ５００と、コンデンサーレンズ
６００とから構成されていた。この照明光源装置は、光
源ランプ１００からの光束を曲面ミラー２００で集光し
、グラスファイバー束からなるフライアイレンズ５００
に照射させるものである。そして、ファイバー光路を通
過した光束をコンデンサーレンズ６００に照射させ、こ
のコンデンサーレンズ６００により平行光束を得ること
ができる。（第２の方式）「発明が解決しようとする課
題」 しかしながら上記従来の第１の方式は、光束の利用率を
３０〜５０％程度にすることができるが、投影プロジェ
クタ−の光源としては満足できるものではなかった。な
ぜならば、光源ランプ１００からの放射光景の内、曲面
ミラー２００に囲まれている部分の光束は有効利用する
ことができるが、囲まれていない部分の光束は空間に放
射されてしまい有効に使用することができないからであ
る。

この点を詳述すると、第２図に示す様な光源分布（各放
射角毎に放射強度を線の長さで表現したもの）の光源を
採用すると、第３図に示す有効光束の部分は曲面ミラー
２００で反射され、タ−ゲツト−３００に有効に放射さ
れるが、無効光束の部分はターゲット３００に放射され
ない。即ち小型のハロゲンランプを使用すると、投影画
像が照度不足となり、特に、スクリーンに投影する画像
の拡大率を大きくした場合には極めて像が暗くなるとい
う深刻な問題があった。そして投影画像の照度を上げる
ためには、大口径レンズを採用したり、光源ランプの出
力を大きくする方法が考えられるが、重量が増加するだ
けでなく極めてコスト高となる問題点があった。更に大
光量の光源ランプを使用すると、敢然が困難となり、特
に、ターゲットが液晶素子の場合には、動作不良を起こ
す心配があった。

次に光ファイバーを使用した第２の方式は、集光効率を
高めることは可能となるが、安価なミラ一部材の他にフ
ァイバ一部材を必要とし、コスト高となる問題点があっ
た。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、光源からの
光束を一回反射させてターゲットへ導くための第１曲面
反射部材と、前記光源からの光束を受けて前記光源の前
方に集光させるための第２曲面反射部材と、前記第２反
射曲面反射部材による集光位置近傍に配置され、第２曲
面反射部材からの反射光束をターゲット方向に向かわせ
るための第３曲面反射部材とから構成されている。

そして本発明の第２曲面反射部材を、回転楕円面を有す
る凹面から構成し、第３曲面反射部材を、球面を有する
凸面から構成することも可能である。

更に本発明の光源を、前方よりその側方への配光量が多
い配光特性のものにすることもできる。

「作用」 以上の様にｆｉｔｊ、された本発明は、第１曲面反射部
材が、光源からの光束を一回反射させてターゲットに導
き、第２曲面反射部材が、光源からの光束を前記光源の
前方に集光し、前記第２曲頭反射部材の集光位置近傍に
配置された第３曲面反射部材が、前記第２曲面反射部材
からの反射光束をターゲットに向かわせることにより、
光源からの光束の利用率を高めることができる。

特に光源を、前方よりその側方への配光量が多い配光特
性の光源を採用すれば、更に、光源からの光束を有効に
使用することができる。

「実施例」 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図は本
実施例のプロジェクタ−用光源装置１の構成を説明する
図である。本実施例のプロジェクタ−用光源装置１は、
光源ランプ２と、一対の第１のミラー３と、一対の第２
のミラー４と、第３のミラー５と、ターゲット６と、投
影レンズ群７とから構成されている。光源ランプ２は光
源に該当するもので、ハロゲンランプ等の適宜の発光手
段を採用することができる。第１のミラー３は第１曲面
反射部材に該当するもので、光源ランプ２からの光束を
一回反射させてター・ゲット６に導くものである。本実
７ｉ！ｆＭにおける第１のミラー３は、回転楕円面から
構成されている。第２のミラー４は第２曲面反射部材に
該当するもので、光源ランプ２からの光束を、光源ラン
プ２の前方に集光させるものである。本実施例における
第２のミラー４は、回転楕円面から構成されている。第
３のミラー５は第３曲面反射部材に該当するもので、第
２のミラー４による集光位置近傍に配置され、第２のミ
ラー４からの反射光束をターゲット６方向に導くもので
ある０本実施例における第３のミラー５は、球面からｔ
ｉ戒されている。ターゲット６はスライドフィルムや液
晶素子等から構成されており、例えばこのターゲット６
に所望の画像が記録されたポジフィルムを載置すれば、
スクリーン等に画像を投影することができる。投影レン
ズ群７は、ターゲット６を透過した光束により、スクリ
ーン等に像を結像させるためのレンズである。

次に本実施例の作用を説明する。まず第１のミラー３が
、光源ランプ２からの光束を反射させ、ターゲット６に
光束を照射させる。なお、光源ランプ２から第１のミラ
ー３に入射される光束は、第３図に示す有効光束である
。そして光源ランプ２からの光束のうち、第３図に示す
無効光束に相当する光束は第２のミラー４に入射され、
第２のミラー４で反射された光束は、光源ランプ２の前
方の中心軸上の特定位置に集光される。そして第３のミ
ラー５が、第２のミラー４で反射された光束を再び反射
してターゲット６に照射する様になっている。

ここで、第２のミラー４及び第３のミラー５の載置位置
は重要なので、詳述することとする。第２のミラー４は
回転楕円面の一部で形成され、光源中心から発せられた
光を、これと異なる点に集光させている。即ち第２のミ
ラー４は、この第１焦点を光源中心に一致させ、この光
源中心から発せられた光を光軸上にある第２焦点に集光
させる様に配置されている。第２のミラー４で反Ｑ４さ
れた光束の集光位置（第２のミラー４の第２焦点）が、
第３のミラー５の焦点距ｇｉ（Ｒ／２、ここでＲは第３
のミラーうである球面の曲率半径）に−致する様に、第
３のミラー５を配置した場合には、第３のミラー５での
反射光束は平行光線となる。

そして、第２のミラー４で反射された光束の集光位置が
、第３のミラー５の焦点位置Ｆより光源に近い場合には
１発敗光となる。従って本実縄目では、第３のミラー５
による反射光がターゲット全面を照射する完敗光とする
ために、第２のミラー４．４による反射光を、第３のミ
ラー５の焦点位置Ｆより若干光源ランプ２よりの位置に
集光させる様に構成している９ なお第２のミラー４及び第３のミラー５は、第１のミラ
ー３による光束光路を妨げない位置に載置する必要があ
る。このために第２のミラー４は、第１のミラー３の外
側に配置し、第３のミラー５は、光源ランプ２の光量分
布が最低となる頂点上に配置している。

以上の様に構成された本実施例は、酊便な構成要素であ
るミラ一部材を使用するのみで、光源光量の光束利用率
を６０％以上に高めることができる。

また、第１のミラー３、第２のミラー４、第３のミラー
５の形状は軸対象回転面とすることが普通であるが、ス
ライドプロジェクタ−や液晶投影プロジェクタ−の様に
３＝４或は４：５等の矩形ターゲットを使用する場合に
は、反射ミラー系を、そのターゲット形状に合わせて回
転非対称形状にすることもできる。

なお、光源ランプ２の発光分布を第２図の様な軸対称放
射分布とし、前方よりその側方への配光量が多い配光特
性のものにすれば、第１のミラー３及び第２のミラー４
に入射する光束が増加し、光源からの光束の利用率を高
めることができるという効果がある。更に第１のミラー
３及び第２のミラー４を球面・非球面形状に、また、第
３のミラー５を双曲面、楕円面等の形状にｔｌＩｊｉｔ
して組み合わせることにより、むらのない照明条件を実
現することができるという効果がある。即ち本実施例で
は、光源ランプ２からターゲット６に至る光路には、第
１のミラー３を一回反射してターゲット６に至る光路と
、第２のミラ−３４から第３のミクー５を介してターゲ
ット６に至る２つの光路が存在し、照明条件の自由度が
増加するという効果ある。従って、それぞれの光路が有
する配光特性を互いに補償する様に組み合わせれば、タ
ーゲット６上で極めて均一な照明を行うことができると
いう効果がある９ また、本実施例の第１のミラー３、第２のミラー４、第
３のミラー５は、球面、回転楕円面、双曲線面、放物面
の一部で形成されたものであってもよい。

そして本実施例を、第４図に示す様に角槃アロジェクシ
ョンランプ光源光学システム７００に適用すれば、従来
、円形に放射されていた光束のうち、無効光束として利
用不可能であった部分光束も利用することができ、極め
て光源の利用効率の高い光源光束システムを提供するこ
とができるという卓越した効果がある。

「効果」 以上の様に構成された本発明は、光源からの光束を一回
反射させてターゲラ１−へ導くための第１曲面反射部材
と、前記光源からの光束を受けて前記光源の前方に集光
させるための第２曲面反射部材と、前記第２反射曲面反
射部材による集光位置近傍に配置され、第２曲面反射部
材からの反射光束をターゲット方向に向かわせるための
第３曲面反射部材とから構成されているので、第１の曲
面反射部材で反射することのできない無効光束を、第２
の曲面反射部材で反射させ、第３の曲面反射部材を介し
てターゲットに向けて照射させることができる。従って
、光源からの光束の利用効率を大幅に改善することがで
きるという効果がある。

更に本発明の構成要素は、簡便な曲面反射部材のみであ
り、構成を複雑化させずに光束の利用率を高めることが
できるという効果がある。

そして本発明の第２曲面反射部材を、回転楕円面を有す
る凹面から構成し、第３曲面反射部材を、双曲線面を有
する凸面から構成すれば、第２曲面反射部材で反射され
た光束の集光位置を、第３曲面反射部材の焦点位置に合
致させることができ、この場合には第３曲面反射部材の
反射光束を平行光線にすることができる。更に第２曲面
反射部材で反射された光束の集光位置が、第３の曲面反
射部材の焦点位置より光源側の場合には、第３曲面反射
部材の反射光束を発散光にすることができるという卓越
した効果がある。

更に本発明の光源を、前方よりその側方への配光量が多
い配光特性のものにすれば、第１曲面反射部材及び＄２
曲所反射部材に入射する光束が増加し、光源からの光束
の利用率を高めることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本実施例
のプロジェクタ−用光源装置の構成を示す図であり、第
２図は光源ランプの放射光分布を示す図、第３図は光源
からの有効・無効光束を示す図、第４図は角型プロジェ
クション光源光学システムを示す図、第５図は従来の技
術（第１の方式）を示す図であり、第６図は従来の技術
（第２の方式）を示す図である。 ・プロジェクタ−用光源装置 ・光源ランプ ・第１のミラー ・第２のミラー ・第３のミラー ・ターゲット ・投影レンズ群

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光束を一回反射させてターゲットへ導
   くための第１曲面反射部材と、前記光源からの光束を受
   けて前記光源の前方に集光させるための第２曲面反射部
   材と、前記第２反射曲面反射部材による集光位置近傍に
   配置され、第２曲面反射部材からの反射光束をターゲッ
   ト方向に向かわせるための第３曲面反射部材とからなる
   ことを特徴とするプロジェクター用光源装置。
2. （２）第２曲面反射部材が、回転楕円面を有する凹面か
   ら構成されており、第３曲面反射部材が、球面を有する
   凸面から構成されている請求項１記載のプロジェクター
   用光源装置。
3. （３）光源が、前方よりその側方への配光量が多い配光
   特性を有している請求項１記載のプロジェクター用光源
   装置。