JPH0432814A - 集光リフレクタ - 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〕 本発明は光源の光を反射して所定の照射面に集光投射す
る集光リフレクタに関し、特に集光効率を向上させる集
光リフレクタに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の集光リフレクタとして第５図及び第６図
に示すものがあった。この第５図及び第６図に従来の集
光リフレクタの概略構成図を各々示す。

第５図において従来の集光リフレクタは、回転放物面鏡
の反射部２で形成され、該回転放物面鏡の焦点Ｆに光源
１を配設し、該光源１からの光を回転放物面鏡の反射部
２で平行光として反射するものである。

また、第６図において従来の集光リフレクタは、回転楕
円面鏡の反射部３で形成され、該回転楕円面鏡の第１の
焦点Ｆ１に光源１を配設し、該光源１からの光を回転楕
円面鏡の反射部３で第２の焦点Ｆ　に集光反射し、該第
２の焦点Ｆ２を焦点とするコンデンサレンズ４２で平行
光として射出するものである。

次に、第７図に上記各従来集光りフレフタにおける光源
１としてのメタルハライドランプ１０から反射部２（３
）へ入射される光線の入射状態説明図を示す。

同図において、メタルハライドランプ１０から射出され
た光は反射部２（又は３）までほぼ直進し、上記反射部
２（又は３）に入射される。この入射された光は反射部
２（又は３）の曲面形状に対応した方向の照射面４１側
へ反射される。

上記照射面４１側への反射方向は、メタルハライドラン
プ１０におけるバルブ１１に遮断されず、且つ反射部２
（又は３）の端部の入射点Ｐ２により反射される光線の
範囲内に限られる。従って、この範囲内の光線であるた
めには、メタルハライドランプ１０における−の電極０
１から反射部２（又は３）に対して立体角θ１の角度で
光を入射する必要がある。ここで立体角θ１は上記範囲
内へ光を反射する反射部２（又は３）の曲面が光源１０
の〜の電極０１に対して張る角をいう。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の集光リフレクタは以上のように構成されていたこ
とから、光源１０から反射部２（又は３）に対して所定
の立体角θ１の範囲の投射される光のみが照射面４１側
へ反射されることから、照射面４１へ有効に投射される
光の集光効率が悪化するといる課題を有していた。この
集光効率を向上させるために反射部２（又は３）におけ
る放物面鏡、回転楕円面鏡等の鏡面形状を改良検討する
のには集光効率の向上に限界がある。

また、高効率で集光させることのみを考慮した場合には
、反射部２（又は３）から反射される光束密度を調整す
ることが困難であり、照射面４１°における光強度分布
を調整する自由度が制限されるという課題を有していた
。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、光
源に対する反射鏡の立体角を大きくすることにより集光
効率を向上することができる集光リフレクタを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図を示す。

同図において、本発明に係る集光リフレクタは、光を拡
散放射する光源１と、上記光源１の近傍に設けられ、光
源１からの光を所定方向に反射する反射部２と、上記光
源１と反射部２との間に、光源１側媒質の屈折率ｎ１よ
り大きな屈折率ｎ２を有する媒質を介在させて形成され
る光入射部３とを備えるものである。

〔作用〕

本発明においては、光源と反射鏡との間に高屈折率媒質
を介在させることにより、光源から拡散放射される光を
大きな立体角でより多く取り込むことができることとな
り、反射鏡で反射される光の集光効率を向上させる。

〔実施例〕

（１）本発明の第１実施例 以下、本発明の第１の実施例を第２図及び第３図に基づ
いて説明する。この第２図は本実施例集光りフレフタを
液晶表示装置に用いた場合の全体構成図、第３図は本実
施例集光りフレフタの要部構成図を示す。

上記各図において本実施例に係る集光リフレクタは、二
つの電極０１０２間の放電により光を放射するメタルハ
ライドランプ１０と、回転楕円曲面の反射鏡で形成され
、上記メタルハライドランプ１０から放射される光を液
晶表示装置側へ反射する楕円反射部２と、上記メタルハ
ライドランプ１０及び楕円反射部２の間にメタル／Ｓラ
イドランプ１０側媒質の屈折率ｎ１より大きな屈折率ｎ
　２　　（ｎ　２　＞　ｎ　１）の媒質を装填して形成
され、メタルハライドランプ１０から放射される光を大
きな立体角で楕円反射部２へ入射する光入射部３とを備
える構成である。

上記光入射部３は高屈折率の物質、例えばガラス、プラ
スチック、油、水等の透明物質等を装着又は装填して構
成される。

次に、上記構成に基つく本実施例集光リフレク夕の動作
について説明する。

まず、メタルハライドランプ１０の電極０１から放射さ
れる光は、楕円反射部２の全面に光入射部３を介して入
射される。この楕円反射部２へ入射された光の内、入射
点Ｐ　　ＳＰ　　に入射される光のみが照射面４１に有
効に投射される光となる。

即ち、楕円反射部２の入射点Ｐ１からＰ３までの間に入
射した光はメタルハライドランプ１０のバルブ１１に遮
断されて照射面４１へは投射されず、また楕円反射部２
の入射点Ｐ２から外れた部分に入射する光は、もはや楕
円反射部２から外れることから反射されず照射面４１へ
は投射されない。

よって、上記楕円反射部２０入射点Ｐ１からＰ２までの
回転楕円曲面部分が有効部分となる。

この有効曲面部分（入射点Ｐ　からＰ２の間）■ がメタルハライドランプ１０の電極０１に対して張る立
体角は、高屈折媒質ｎ２の光入射部３により従来の立体
角θ　より大きな角度θ２となる。

この大きな立体角θ２とすることにより、メタルハライ
ドランプ１０から放射される光（光束）はこの楕円反射
部２の有効曲面部分（入射点Ｐ１からＰ２の間）へより
多く入射されることとなる。

この楕円反射部２からの反射光が投射される照射面４１
は単位面積当りの光束が増加して面上の照度を増加させ
ることができることとなる。

上記メタルハライドランプ１０の電極０１について説明
したが、電極ｏ２についても同様に大きな立体角θ３で
楕円反射部２へ光を入射し、照射面４１の面上の照度を
増加させる。このようにメタルハライドランプ１０から
の光より多く照射面へ投射することにより、より集光効
率を向上させることができる。

さらに第２図は、上記集光系の液晶プロジェクションＴ
Ｖへの応用例を示す。

同図において白色光源の光を２枚のダイクロイックミラ
ー５０．５１でＲ，Ｇ、Ｂの３色に分離し、ＲＧＢ各色
それぞれの画像信号に応じて光透過率が変化する液晶セ
ル６０Ｒ，６０Ｇ、６０Ｂによって画像をそれぞれ形成
する。このそれぞれ形成された画像は、２枚のダイクロ
イ・ツクミラー７０．７１で再び合成され、１本の投影
レンズ８０によりスクリーン（図示を省略）に投影され
る。

ここで、それぞれの液晶セル６０Ｒ，６０Ｇ。

６０Ｂ面が上記照射面４１となるように配置すれば効率
よく集光できることとなる。

またさらに、それぞれの液晶セル６０Ｒ１６０Ｇ、６０
Ｂの光源側の投影レンズ８０の入射瞳位置を焦点とする
レンズを配置すれば、さらに光利用効率は向上する。

上記光源からＲ，ＧＳＢの各液晶セル６０Ｒ１６０Ｇ、
６０Ｂ面までの光学的距離が互いに等しくなるように構
成する。

（２）本発明の第２の実施例 本発明の第２の実施例を第４図に基づき、前記第２図を
参照して説明する。第４図は本実施例集光りフレフタの
要部構成図を示す。

同図において本実施例に係る集光リフレクタは、上記第
１の実施例と同様にメタルハライドランプ１０、楕円反
射部２及び光入射部３を備えて構成されるが、上記光入
射部３の入射側端面３１を凸状に形成する点を第１の実
施例（第３図記載）と異にする。

上記メタルハライドランプ１０の電極Ｏ１から放射され
た光は、光入射部３の凸状の入射側端面３１で大きく屈
折し、楕円反射部２の入射点Ｐ２、Ｐ４に各々に入射し
て照射面４１側へ反射される。

本実施例においては、上記第１の実施例における光の射
出方向（鎖線で示す）の立体角θ２よりも大きな立体角
θ４でメタルハライドランプ１０の電極０１から楕円反
射部２の有効曲面部分（入射点Ｐ　からＰ４の間）に光
を入射できる。

このようにより大きな立体角θ４でより多くの光量（光
束）を入射して照射面４１側へ反射することから、この
照射面４１の照度を増加させ集光効率を向上させること
ができる。

なお、上記メタルハライドランプ１０の電極Ｏについて
説明したが、電極０２についても同】 様に大きな立体角で入射して集光効率の向上を図ること
かできる。

（３）本発明の他の実施例 他の実施例に係る集光リフレクタは、光入射部３の外周
辺部に冷却装置を設け、光入射部３を冷却する構成とす
ることもできる。この場合には光入射部３内の温度が一
定に保持され、光入射部３への光の入射及び光入射部３
から照射面４１側への光の射出を一定方向に維持して集
光効率を向上させることができる。

上記各実施例において光源をメタルハライドランプ１０
で構成したが、点光源と見做すことができる光源又は他
の線光源、面光源等の各種光源で構成することができる
。

上記各実施例においては反射部を回転楕円曲面鏡の楕円
反射部２で構成したが、回転放物面鏡、その他の曲面鏡
で構成することもできる。また、回転楕円、放物面等各
種曲面を有するシリンドリカル状の反射鏡で構成するこ
ともできる。

上記各実施例においては光入射部３の入射側端面３０．
３１を断面直線状又は凸状に形成する構成としたが、立
体角θを大きくするように作用するようなフレネルレン
ズ、グレーティングカプラ等で入射側端面を構成するこ
ともできる。

上記各実施例においては光入射部３の射出側端面３２は
ほぼ平面状の傾斜面として構成したが、球面、非球面等
の各種曲面で構成することもできる。この場合には射出
側端面３２から射出される光線のビーム成形を行なうこ
とができる。特に、上記入射側端面３０（又は３１）に
よる集光作用と共に、射出側端面３２の屈折ビーム成形
作用により、集光系設計における自由度をリフレクタ面
とビーム成形屈折面とに割り振ることができるので、集
光面の強度分布を加味した設計が容易となる。

上記各実施例においては光入射部３と照射面４１との間
を光入射部３の媒質ｎ２と異なる媒質で構成したが、光
入射部３から照射面４１までの間を光入射部の媒質ｎ２
と同媒質で構成することもできる。

上記光入射部３の高屈折率媒質を液体又は気体で構成し
た場合には、液体の液圧又は気体の気圧を調整する構成
とすることもできる。この場合には光源の熱による液圧
・気圧の変化に起因した屈折率の変化を調整して照射面
４１側への投射を一定に維持できることとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においては、光源と反射鏡と
の間に高屈折率媒質を介在させることにより、光源から
拡散放射される光を大きな立体角でより多く取り込むこ
とができることとなり、反射鏡で反射される光の集光効
率を向上させる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の第１の実施例を液晶表示装置に用いた
場合の全体構成図、 第３図は本発明の第１の実施例に係る集光リフレクタの
要部構成図、 第４図は本発明の第２の実施例に係る集光リフレクタの
要部構成図、 第５図及び第６図は従来の集光リフレクタの概略構成図
、 第７図は従来集光りフレフタの要部構成図を示す。 １・・・光源 ２．２０．３０・・・反射部（楕円反射部）３・・・光
入射部 １０・・・メタルハライドランプ １１・・・バルブ ３０．３１・・・入射側端面 ３２・・・射出側端面 ４１・・・照射面 ４２・・・コンデンサレンズ ０．０２・・・電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を拡散放射する光源（１）と、 上記光源（１）の近傍に設けられ、光源（１）からの光
   を所定方向に反射する反射部（２）と、上記光源（１）
   と反射部（２）との間に、光源（１）側媒質の屈折率（
   ｎ＿１）より大きな屈折率（ｎ＿２）を有する媒質を介
   在させて形成される光入射部（３）とを備えることを 特徴とする集光リフレクタ。 ２、上記光入射部（３）は光源（１）からの光を入射す
   る入射側端面（３１）を凸状に形成することを 特徴とする請求項１記載の集光リフレクタ。 ３、上記光入射部（３）は外周辺部より冷却されること
   を 特徴とする請求項１記載の集光リフレクタ。