JPH04179046A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えばオーバーへラドプロジェクタ又は液晶
プロジェクタ等に使用される高輝度光源に適用して好適
な光源装置に関する。

［発明の概要］ 本発明は、例えばオーバーへラドプロジェクタ又は液晶
プロジェクタ等に使用される高輝度光源に適用して好適
な光源装置に関し、可視域から赤外域までの光を放出す
る光源と、その赤外域の光をその光源に集束するように
戻すと共にその可視域の光を通過させる光学系とを有す
ることにより、低消費電力で強い可視域の光を放出でき
るようにしたものである。

また、本発明は、夫々可視域から赤外域までの光を放出
する第１及び第２の光源と、その第１の光源の赤外域の
光をその第２の光源に集束する光学系とを有することに
より、低消費電力で強い可視域の光を放出できるように
したものである。

［従来の技術］ オーバーヘッドプロジェクタ又は液晶プロジェクタ等に
おいては高輝度の可視光の照明光が必要である。しかし
ながら、従来その可視光の光源として使用されている白
熱ランプ、キセノンランプ。

ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等は赤外線をも
相当量放出すると共に、赤外線は例えば液晶セル等に悪
影響を与えるので、そのような光源を使用するときには
赤外線吸収フィルタ等をも使用する必要がある。この場
合、赤外線とは波長が７００ｎｍ程度以上の光をいい、
可視光とは波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の光をい
う。

第７図は従来の照明系を示し、この第７図において、（
１）はハロゲンランプ等のランプ、（２）は球面鏡、（
３）は可視域の光のみを反射するコールドミラーであり
、そのランプ（１）から放出される可視域から赤外域ま
でを含む出力光ＴＲはその球面鏡（２）で反射されてコ
ールドミラー（３）側に照射される。その出力光ＴＲの
内で赤外線ＲＲはそのコールドミラー（３）を透過する
かそのコールドミラー（３）で吸収され、そのコールド
ミラー（３）で反射された可視光ＶＲが可視光線のみを
通過させるコールドフィルタ（４）及びコンデンサレン
ズ（５）を介して絞り（６）の中央部に集束される。こ
の絞り（６）から出力される可視光ＶＲを例えばコリメ
ータレンズを用いて平行光線に変換することにより、可
視域の照明光が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ランプ（１）から放出される赤外線ＲＲ
の量は可視光ＶＲに比べて大きいと共に、その放出され
た赤外線ＲＲはそのまま捨てられていたので、従来のラ
ンプ（１）は消費電力の内の可視光に対する変換効率が
きわめて低かった。そのため、所望の明るさの可視光の
照明光を得るにはそのランプ（１）への供給電力を相当
に大きくする必要があると共に、赤外線による発熱量が
大きい不都合があった。

本発明は斯かる点に鑑み、比較的低い消費電力で強い可
視域の照明光を得ることができる光源装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明による光源装置は、例えば第１図に示す如く、可
視域から赤外域までの光を放出する光源（１）と、その
赤外域の光をその光源（１）に集束するように戻すと共
にその可視域の光を通過させる光学系（７，９）とを有
するものである。

また、本発明による他の光源装置は、例えば第３図に示
す如く、夫々可視域から赤外域までの光を放出する第１
及び第２の光源（１）　、　（１２）と、その第１の光
源（１）の赤外域の光をその第２の光源（１２）に集束
する光学系（７，１１）とを有するものである。

［作用］ 斯かる本発明によれば、その光源（１）の出力光の内で
赤外線はその光学系（７，９）により再びその光源（１
）に戻される。その赤外線によりその光源（１）は更に
加熱されるので、その光源（１）は少ない消費電力で強
い可視光を放出することができる。

また、他の光源装置によれば、その第１の光源（１）の
出力光の内の赤外線がその第２の光＃（１２）に集束さ
れる。従って、その第２の光源（１２）はその赤外線に
より加熱されると共に、その第１の光源（１）より放出
される可視光をその第２の光源（１２）の出力光に加算
することができるので、少ない消費電力で強い可視光を
放出することができる。

［実施例］ 以下、本発明による光源装置の一実施例につき第１図を
参照して説明しよう。

第１図はその光源装置を示し、この第１図において、（
１）はタングステンランプ、ハロゲンランプ又はキセノ
ンランプ等のランプ、（７）は赤外線及び可視光を反射
する放物面鏡であり、このランプ（１）を支柱（８）を
介してその放物面鏡（７）の焦点に固定する。その放物
面鏡（７）は金属を放物面に加工することにより又はガ
ラスの放物面にアルミニウム等を蒸着することにより形
成することができる。（９）は赤外線を反射して可視光
を透過させるコールドフィルタを示し、このコールドフ
ィルタ（９）をその放物面鏡（７）の対称軸に垂直にし
た状態で、このコールドフィルタ（９）でその放物面鏡
（７）の開放部を覆うようにする。

一般に放物面鏡の焦点に光源を置いたときには、その放
物面鏡から開放部側に反射される光は平行光線になって
いる。従って、本例によれば、そのランプ（１）から放
出される出力光ＴＲＯ内の可視光ＶＲは放物面鏡（７）
及びコールドフィルタ（９）を介して外部に平行光線と
して出力され、その出力光ＴＲの内の赤外線ＲＲは放物
面鏡（７）→コールドフィルタ（９）→放物面鏡（７）
→ランプ（１）の経路を辿ってそのランプ（１）に戻さ
れる。

従って、そのランプ（１）は自己が出力した赤外線ＲＲ
により加熱され、その消費電力の可視光への変換効率が
大きくなるので、比較的低い消費電力でも強い可視光の
照明光を生成することができる利益がある。この場合、
その照明光から赤外線が除かれているので、赤外線（熱
線）による影響を最小にすることができる。また、本例
の外部に放出される可視光ＶＲは平行光線になっている
ので、例えば液晶プロジェクタ用の照明光として使用す
ることができる。

なお、第１図例で使用されている放物面鏡（７）の代わ
りに、第２図に示すように楕円体面を２分割したときの
一方の面を反射面とする楕円鏡（１０）を使用すること
もできる。第２図例においては、そのランプ（１）をそ
の楕円鏡（１０）の一方の焦点（位置ＰＬ）に置き、そ
のコールドフィルタ（９）をその楕円鏡（１０）の夫々
位置Ｐ１及びＰ２に在る２つの焦点を結ぶ線分に垂直で
且つそれら２つの焦点の中間に位置するように配する。

一般に楕円体面では一方の焦点から出力される光はその
楕円体面により反射されて他方の焦点に集束される。ま
た、第２図例では位置Ｐ１に在るランプ（１）はコール
ドフィルタ（９）に対して位１ｆＰ２に在る焦点と対称
であるため、そのランプ（１）の出力光ＴＲＯ内の赤外
線ＲＲは楕円鏡（１０）で反射されて位置Ｐ２に向かっ
た後にそのコールドフィルタ（９）で反射されて再びそ
のランプ（１）に戻る。一方、そのランプ（１）の出力
光ＴＲＯ内の可視光ＶＲは楕円鏡（１０）及びコールド
フィルタ（９）を介してその位置Ｐ２の焦点に集束され
る。

従って、第２図例でもランプ（１）から出力された赤外
線ＲＲは再びそのランプ（１）に戻されるので、その分
だけ供給電力を削減することができる。

また、その位置Ｐ２の右側にコリメータレンズを配する
ことにより、平行光線化された可視光の照明光を得るこ
とができる。

第３図を参照して本発明の他の実施例につき説明するに
、この第３図例においては、第１図例のランプ（第１の
ランプ）（１）及び放物面鏡（７）をその、まま使用す
る。また、（１１）は凸レンズを示し、この凸レンズ（
１１）をその放物面鏡（７）の対称軸に垂直な状態でそ
の放物面鏡（７）の開放部に配する。

この場合、その凸レンズ（１１）の色収差により、その
ランプ（１）の出力光ＴＲの内の可視光ＶＲ及び赤外線
ＲＲはその放物面鏡（７）の対称軸上で異なる位置に集
束する。

そこで、本例ではその赤外線ＲＲが集束する位置に第２
のランプ（１２）を固定すると共に、その第２のランプ
（１２）の位置を焦点位置とするように第２の凸レンズ
（１３）を固定する。また、図示省略するもその第２の
凸レンズ（１３）の右側には、赤外線を反射又は吸収し
て可視光を透過するコールドフィルタを固定する。

本例によればその第２のランプ（１２）には第１のラン
プ（１）の出力光ＴＲＯ内の赤外線ＲＲが集束されるの
で、その第２のランプ（１２）は少ない消費電力で多量
の可視光を放出する。また、その第１のランプ（１）か
ら出力される可視光ＶＲはその第２のランプ（１２）か
ら出力される可視光に加算されて図示省略されたコール
ドフィルタを介して取り出されるので、本例によれば全
体として少ない消費電力でほぼ平行光線化された強い可
視光を得ることができる利益がある。

また、第３図例では第１のランプ（１）として赤外線の
割合が大きいキセノンランプを用い、第２のランプ（１
２）として可視光の割合が比較的大きいハロゲンランプ
を用いることにより、その第２のランプ（１２）を効率
的に加熱することができ、低い消費電力でより強い可視
光の照明光を生成することができる。ただし、例えば第
１のランプ（１）としてハロゲンランプを使用して、第
２のランプ（１２）としてキセノンランプを使用するよ
うにしてもよい。

第４図を参照して本発明の更に他の例につき説明するに
、この第４図においては第２図のランプ（第１のランプ
）（１）及び楕円鏡（１０）をそのまま使用する。（１
４）は半楕円体面の楕円ホットリフレクタ、（１５）は
第２のランプであり、その楕円ホットリフレクタ（１４
）は赤外線を反射して可視光のみを透過させる特性を有
する。また、本例では第１のランプ（１）としてハロゲ
ンランプを使用し、第２のランプ（１５）としてキセノ
ンランプを使用する。

そして、その楕円鏡（１０）とその楕円ホットリフレク
タ（１４）とを接合することにより、１個の完全な楕円
体面を形成する。

本例では第１のランプ（１）はその楕円鏡（１０）の左
側の焦点の位置に設定し、第２のランプ（１５）はその
楕円ホットリフレクタ（１４）の右側の焦点の位置に設
定する。従って、その第１のランプ（１）の出力光の内
の可視光ＶＲ及び赤外線ＲＲは共に反射して第２のラン
プ（１５）に集束するが、その可視光ＶＲ及びその第２
のランプ（１５）から出力された可視光はそのまま楕円
ホットリフレクタ（１４）を透過して外部に取り出され
る。一方、その赤外線ＲＲの所定部分はその第２のラン
プ（１５）に吸収されると共に、吸収されなかった部分
及びその第２のランプ（１５）から出力された赤外線は
楕円ホントリフレクタ（１４）又は楕円鏡（１０）によ
り反射されてその第１のランプ（１）に戻される。

即ち、本例によれば第１のランプ（１）と第２のランプ
（１５）とは互いに赤外線で相手側を加熱しているが、
それらランプ（１）及びランプ（１５）から夫々出力さ
れる可視光は加算されてその楕円ホットリフレクタ（１
４）を透過して外部に取り出される。

この取り出された可視光は例えばコリメータレンズを用
いて平行光線に変換することができる。従って、本例に
よれば少ない消費電力で強い可視光を得ることができる
と共に、外部には赤外線は放出されない。また、本例で
は点光源に近いランプを２個使用しているので、光の利
用効率が更に向上している。　　゛ なお、第４図例の楕円ホットリフレクタ（１４）は全面
がホットリフレクタとされているが、その代わりに可視
光ＶＲが取り出される窓部（１６）だけをホットリフレ
クタにして他の部分は完全なミラーにしでもよい。

また、点光源を２個使用する光源装置としては第５図例
のような構成も考えられる。この第５図において、第１
の放物面鏡（７）の焦点の位置に第１のランプ（１）を
固定し、第２の放物面鏡（１８）の焦点の位置に第２の
ランプ（１７）を固定する。そして、放物面鏡（７）の
対称軸と放物面鏡（１８）の対称軸とが直角に交わるよ
うにして、それら対称軸の交点に接するように且つそれ
ら対称軸に夫々４５゜で交わるように、赤外線を反射し
て可視光を透過させるホットミラー（１９）を配する。

この例ではランプ（１）及び（１７）は共にハロゲンラ
ンプである。

更にそのホットミラー（１９）を透過してきた可視光を
直角に曲げるためにミラー（２０）を配し、ホットミラ
ー（１９）及びミラー（２０）の前方に第５図の紙面に
垂直な方向には集束作用が無い凸のシリンドリカルレン
ズ（２１）を固定し、このシリンドリカルレンズ（２１
）の前方に第５図の紙面に垂直な方向には集束作用が無
い凹のシリンドリカルレンズ（２２）を固定する。

本例においても、ランプ（１）から出力される赤外線Ｒ
ＲＩとランプ（１７）から出力される赤外線ＲＲ２とは
夫々ホットミラー（１９）で反射されて相手側のランプ
に集束されるので、全体として少ない消費電力で強い可
視光を得ることができる。一方、ランプ（１）から出力
される可視光ＶＲＩはホントミラー（１９）を透過して
シリンドリカルレンズ（２１）の下戻面に向い、ランプ
（１７）から出力される可視光ＶＲ２はホットミラー（
１９）及びミラー（２０）を介してシリンドリカルレン
ズ（２Ｉ）の下戻面に向かう。

そして、このシリンドリカルレンズ（２１）により第５
図の紙面に平行な方向にのみ集束された光線は次のシリ
ンドリカルレンズ（２２）により再び完全な可視光の平
行光線に変換される。

従って、それらシリンドリカルレンズ（２１）及び（２
２）の焦点距離等を調整することにより、その可視光の
平行光線の縦横比を例えばハイビジョン仕様に変換する
など、その平行光線の縦横比を任意に設定することがで
きる。

次に第６図を参照して本発明による光源装置の応用例に
つき説明する。第６図はカラー液晶プロジェクタ用の照
明系を示し、この第６図において、（２３）は全体とし
て第１図例と同じ光源である。この光源（２３）のコー
ルドフィルタ（９）からは可視光が外部に放出される。

その可視光は赤色光Ｒ１緑色光Ｇ及び青色光Ｂが混じっ
た白色光とみなすことができる。

その光源（２３）から放出される白色光の内の青色光Ｂ
をダイクロイックミラー（２４）　、　　ミラー（２５
）及び青色用液晶セルシャッター（２６）を介して色合
成プリズム（２７）に供給する。そのダイクロイックミ
ラー（２４）を透過した光の内の緑色光Ｇをダイクロイ
ックミラー（２８）及び緑色用液晶セルシャッター（２
９）を介してその色合成プリズム（２７）に供給し、そ
のダイクロイックミラー（２８）を透過した赤色光Ｒを
ミラー（３０）及び（３１）を介してその色合成プリズ
ム（２７）に供給する。そして、この色合成プリズム（
２７）から出力される白色光Ｗの光を投影レンズ（３３
）に供給する。この投影レンズ（３３）によりスクリー
ンにはカラーの映像が投影される。

なお、本発明は上述実施例に限定されず本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の構成を採り得ることは勿論であ
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、赤外域の光が自己又は他の光源に集束
するように戻されるので、比較的低い消費電力で強い可
視域の照明光を得ることができる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光源装置の一実施例を示す断面図
、第２回はその第１図例の変形例を示す断面図、第３図
は本発明の他の実施例を示す断面図、第４図は本発明の
更に他の例を示す断面図、第５図は第４図例の変形例を
示す断面図、第６図は本発明による光源装置を応用した
液晶プロジェクタを示す構成図、第７図は従来の光源装
置を示す断面図である。 （１）はランプ、（７）は放物面鏡、（９）はコールド
フィルタ、（１０）は楕円鏡、（１１）は凸レンズ、（
１２）はランプ、（１３）は凸レンズである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可視域から赤外域までの光を放出する光源と、上記
   赤外域の光を上記光源に集束するように戻すと共に上記
   可視域の光を通過させる光学系とを有する光源装置。 ２、夫々可視域から赤外域までの光を放出する第１及び
   第２の光源と、上記第１の光源の赤外域の光を上記第２
   の光源に集束する光学系とを有する光源装置。