JP2001109068A - プロジェクタ用光源装置 - Google Patents
プロジェクタ用光源装置Info
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Abstract
ートは、光の入射角度によって反射する波長特性が異な
り、同一画面内に、例えば赤色成分とオレンジ色成分が
混在して、色の均一性を悪化させる原因となっている。 【解決手段】反射型カラーホイールに入射する光束の入
射角度の大きい成分をなくすために、ランプの発光部を
中心とする球面形状のリフレクタ3を設け、下側に出力
する光束を全て、光源部に戻し、反対側の楕円形状リフ
レクタ2に出力させることにより、反射型カラーホイー
ル6への光束の入射角度幅が狭くなり、色ムラが軽減さ
れる。
Description
る投射型装置用の光源に関し、主にカラーホイールを有
し、色時分割方式によってカラー画像を投射する超小型
投射装置、もしくはダイクロイックミラーを有するプロ
ジェクタ装置の光源に関する。
透過型のライトバルブに、また、ディジタルマイクロミ
ラー(DMD)を反射型のライトバルブに用い、このラ
イトバルブに光源からの投射光を透過又は反射させ、ラ
イトバルブによって空間的に変調された光を投射レンズ
系によってスクリーンに拡大投影して画像を表示する装
置である。
パネルをライトバルブに使った投射装置に比べ、偏光を
利用せず高光利用率であるため小型で高輝度であり、ま
た動きの早い動画像の表示に適している。単板のDMD
をライトバルブに使用してカラー画像を投射する装置で
は、通常ライトバルブに照射する光をカラーホイールに
よって色時分割して照射する方式が採られている。この
カラーホイールには透過型と反射型とがあるが、反射型
カラーホイールは、透過型のそれと違いモータの外形に
影響されずに有効エリアを得ることが出来るという特長
をもつ。
ラーホイールに反射型のものを用いた従来の投射装置光
学系の構成を示す。DMD33に照射する光は、ランプ
21の発する光が軸対称な楕円形状のリフレクタ22に
よって反射型カラーホイール26上に集光される。ホイ
ールを回転するモータ部27は、反射型カラーホイール
26上に円周上に配列されたRGB3色の反射波長特性
の異なるミラーを回転走査し、DMD33への光の色時
分割照射を行っている。カラーホイール26で反射した
照射光は、ロッドレンズ28を透過して光束断面内の強
度が均一化され、さらに、望遠鏡を構成しているリレー
レンズ29及びリレーレンズ30によって光束の面積が
拡大され、DMD33に照射される。DMD33によっ
て空間変調された光は、投射レンズ35によって拡大投
影される。
する反射の波長特性の異なるミラーは、誘電体多層膜の
反射分光特性を利用している。このダイクロイックコー
トは、光の入射角度によって反射する波長特性が異な
り、とくに長波長側の赤色成分にその入射角度依存特性
が顕著である。入射角度が浅くなると短波長側に反射分
光特性のピークがシフトするので、本来赤色のみを反射
させたいミラーに角度が大きく光が入射すると(反射面
に立てた法線に対する角度を入射角と規定する)、朱色
からオレンジの波長域の成分が反射されてしまい、同一
画面内に、赤色成分とオレンジ色成分が混在して、色の
均一性を悪化させる原因となっている。この問題点を改
善するためには、カラーホイールへの照射光の入射角度
を狭め、反射光色の鮮やかさと色の画面内での均一性を
高めることが必要である。
る発明のプロジェクタ用光源装置は、光源と、前記光源
の発光部を第一の焦点とする回転楕円体の、前記第一の
焦点と前記回転楕円体の第二の焦点とを結ぶ軸に沿って
半分に切断した形状を有する第一のリフレクタと、球体
を半分に切断した凹球面の形状を有する第二のリフレク
タを備え、前記第一のリフレクタと前記第二のリフレク
タを前記光源を中に包んで、それぞれの凹面を向かい合
わせて構成したことを特徴とする。本発明の請求項2に
係わる発明のプロジェクタ用光源装置は、前記第二のリ
フレクタの球面の中心を前記光源の発光部の中心に一致
させた構成としたことを特徴とする。本発明の請求項3
に係わる発明のプロジェクタ用光源装置は、前記第一の
リフレクタの前記第二の焦点位置付近に反射型カラーホ
イールの反射面を有することを特徴とする。本発明の請
求項4に係わる発明のプロジェクタ用光源装置は、前記
第一のリフレクタの前記第二の焦点位置付近にダイクロ
イックミラーの反射面を有することを特徴とする。本発
明の請求項5に係わる発明のプロジェクタ用光源装置
は、光源と前記光源の発光部を焦点とする回転放物面
の、前記焦点と放物面の原点とを結ぶ軸に沿って半分に
切断した形状を有する第一のリフレクタと、球体を半分
に切断した凹球面の形状を有する第二のリフレクタを備
え、前記第一のリフレクタと前記第二のリフレクタを前
記光源を中に包んで、それぞれの凹面を向かい合わせて
構成したことを特徴とする。本発明の請求項6に係わる
発明のプロジェクタ用光源装置は、前記請求項5記載の
プロジェクタ用光源装置において、前記第二のリフレク
タの球面の中心を前記光源の発光部の中心に一致させた
構成としたことを特徴とする。本発明の請求項7に係わ
る発明のプロジェクタ用光源装置は、前記請求項5記載
のプロジェクタ用光源装置において、前記プロジェクタ
用光源装置から出射する平行光束中、または該出射平行
光束を拡大もしくは縮小する手段を介した平行光束中に
透過型のライトバルブを有することを特徴とする。
て、図面を参照して説明する。図1に、本発明の一実施
例の投射装置の光学系の構成を示す。ランプ1と楕円形
状のリフレクタ2及び球面形状のリフレクタ3及びカバ
ーガラス4によって光源ユニットが構成されている。光
軸上には、それぞれ反射型カラーホイール6、ロッドレ
ンズ8、リレーレンズ9及びリレーレンズ10、球面ミ
ラー11及び球面ミラー12が配置されており、その先
にDMD13と、投射レンズ15が配置されている。上
記反射型カラーホイール6は、モータ部7と一体構造を
なし、カラーホイール上に赤、緑、青、それぞれの光を
分光反射するダイクロイックミラーで構成すると共に、
全反射ミラー等も構成することは公知の事実である。上
記DMD13の裏側には、冷却用のヒートシンク14が
設けられている。
の反射面上にランプユニットから発する光束を集光する
と共に、反射型カラーホイールに入射する光束の入射角
度の大きい成分をなくすために、ランプの発光部を中心
とする球面形状のリフレクタ3を下側に設け、図1に示
す下側に出力する光束を全て光源部に戻し、反対側の楕
円形状リフレクタ2に出力することを特徴としている。
楕円形状のリフレクタ2は、2つの焦点の一方はランプ
の発光部に、他方は反射型カラーホイール6の反射面と
するような回転楕円体を、2つの焦点を結ぶ軸上で切断
した半分の形状の一部を成している。
点を結ぶ軸上で切断した半分の形状の一部を主たるリフ
レクタとし、切断して切り離したもう半分の部分に、半
球状の補助リフレクタを設けた構造にすることによっ
て、図1に描いたランプ1の放射する光線軌跡から分か
るように、反射型カラーホイールへの入射光束の角度が
狭くなり、従来の軸対称な楕円形状のリフレクタ22を
用いた場合の半分になる。これによって、ダイクロイッ
クミラーの特徴である、反射分光特性の入射角度依存性
を軽減することが可能となる。このため例えば反射スペ
クトルの入射角度依存の顕著な、赤色の分光域での色ム
ラが軽減されるという効果を奏する。
対して軸対称の回転楕円体形状のリフレクタの構成で
は、ランプ1の電極の軸方向と光軸とを一致させると、
光束の中心部にランプ1の非発光部の陰による照度の弱
い部分が生じ、ライトバルブであるDMD13への照射
光束の照度分布を均一化するための手段が複雑で高価に
なるのに対し、上記の構成によれば、ランプの電極の陰
は楕円形状のリフレクタ2で反射される光束の周縁部に
位置するため、均一な照度分布の光束を容易に得ること
ができる。また、ランプの光放射の指向特性に応じて、
電極軸と光軸の方向とを任意に取ることもできる。
ブとして用いる投射装置の光学系では、液晶パネルに入
射する光束は平行光が必要となるため、ランプ光を反射
するリフレクタは光源部を焦点とする放物面が用いられ
るが、本実施例のリフレクタ2を楕円面から放物面に変
えることによって、従来の軸対称の放物面のリフレクタ
を用いた場合に比べ、照度分布が均一な平行光束が得ら
れ、投射光利用率の高い、明るい液晶投射型プロジェク
タ用光源装置を実現することができる。
ズを設け、光をミキシングすることにより画面の照度均
一性を高めているが、小型のコンデンサレンズを同一平
面上にマトリクスに集積配列した、インテグレータレン
ズを2枚設けることでも同様の効果を得ることが可能で
ある。
タ用光源装置は、上記の構成により、反射型カラーホイ
ールへの入射光束の角度が狭くなり、ダイクロイックミ
ラーの特徴である、入射角度による反射分光特性の依存
性を軽減することが可能となる。これによって例えば角
度依存の顕著な、赤色の分光域での色ムラが軽減される
という効果を奏する。
フレクタで反射される光束の周縁部に位置するため、ラ
イトバルブ照明用の均一な照度分布の光束が得られる。
変えることによって、従来の軸対称の放物面のリフレク
タを用いた場合に比べ、照度分布が均一な平行光束が得
られ、投射光利用率の高い、明るい液晶投射型プロジェ
クタ用光源装置を実現することができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 光源と、前記光源の発光部を第一の焦点
とする回転楕円面の、前記第一の焦点と前記回転楕円面
の第二の焦点とを結ぶ軸に沿って半分に切断した形状を
有する第一のリフレクタと、球体を半分に切断した凹球
面の形状を有する第二のリフレクタを備え、前記第一の
リフレクタと前記第二のリフレクタを前記光源を中に包
んで、それぞれの凹面を向かい合わせて構成したことを
特徴とするプロジェクタ用光源装置。 - 【請求項2】 前記第二のリフレクタの球面の中心を前
記光源の発光部の中心に一致させた構成としたことを特
徴とする前記請求項1記載のプロジェクタ用光源装置。 - 【請求項3】 前記第一のリフレクタの前記第二の焦点
位置付近に反射型カラーホイールの反射面を有すること
を特徴とする前記請求項1記載のプロジェクタ用光源装
置。 - 【請求項4】 前記第一のリフレクタの前記第二の焦点
位置付近にダイクロイックミラーの反射面を有すること
を特徴とする前記請求項1記載のプロジェクタ用光源装
置。 - 【請求項5】 光源と、前記光源の発光部を焦点とす
る回転放物面の、前記焦点と放物面の原点とを結ぶ軸に
沿って半分に切断した形状を有する第一のリフレクタ
と、球体を半分に切断した凹球面の形状を有する第二の
リフレクタを備え、前記第一のリフレクタと前記第二の
リフレクタを前記光源を中に包んで、それぞれの凹面を
向かい合わせて構成したことを特徴とするプロジェクタ
用光源装置。 - 【請求項6】 前記第二のリフレクタの球面の中心を前
記光源の発光部の中心に一致させた構成としたことを特
徴とする前記請求項5記載のプロジェクタ用光源装置。 - 【請求項7】 前記プロジェクタ用光源装置から出射す
る平行光束中、または該出射平行光束を拡大もしくは縮
小する手段を介した平行光束中に透過型のライトバルブ
を有することを特徴とする前記請求項5乃至6記載のプ
ロジェクタ用光源装置。
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- 1999-10-01 JP JP28209899A patent/JP3350003B2/ja not_active Expired - Fee Related
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