JPH1196803A - 光源装置 - Google Patents
光源装置Info
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- JPH1196803A JPH1196803A JP9254561A JP25456197A JPH1196803A JP H1196803 A JPH1196803 A JP H1196803A JP 9254561 A JP9254561 A JP 9254561A JP 25456197 A JP25456197 A JP 25456197A JP H1196803 A JPH1196803 A JP H1196803A
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Abstract
ー等の高輝度の光源として利用可能な小型、コンパクト
で廉価に製造可能な光源装置を提案すること。 【解決手段】 光源装置1では、第1および第2の光源
ランプ2、3のそれぞれの射出開口2c、3cに遮蔽用
反射板2d、3dを取り付け、光源光軸2e、3eを中
心とする矩形射出開口2f、3fが形成されている。こ
れらの矩形射出開口2f、3fから出射した矩形断面形
状の出射光束I(2)、I(3)は、合成光学系4を介
して合成されて、矩形断面形状の単一の合成光束I(o
ut)とされる。各光源ランプの出射光束を小断面にで
きるので、出射側に配置されている光学素子を小さくで
き、装置全体の小型化、低価格化を達成できる。また、
照明対象の液晶ライトバルブの照明領域に対応する矩形
形状の合成光束を形成できるので、光の利用効率を高め
ることができる。
Description
ー等の光源装置として使用される光源装置に関するもの
である。さらに詳しくは、2個の光源ランプを備えた高
輝度の光源装置に関するものである。
おいては、メタルハライドランプ等のアークランプやハ
ロゲンランプからなる光源ランプからの出射光を液晶パ
ネルからなるライトバルブに照射し、当該ライトバブル
において表示画像に対応する変調を施した後に投写光学
系を介して投写面上に投写画像を形成するようになって
いる。ここで、画像情報に対応した変調を光に施すため
の液晶ライトバルブは特定の偏光成分のみを使用してお
り、光源ランプからの出射光をそのまま液晶ライトバル
ブに照射しても偏光方向が異なる半分の光成分は利用さ
れない。従って、投写画像を明るくするためには、ワッ
ト数の高い光源ランプを使用して光源の輝度を高める必
要がある。
は上限があるので、2個の光源ランプを用いて明るさの
高い光源装置を実現することが考えられる。例えば、特
開平6−265887号公報には、2個の光源ランプか
らの出射光束を多焦点レンズを介して合成することによ
り光量の増加を図った光学系が提案されている。
個の光源ランプを並列配置しただけの光源装置では、各
光源ランプから出射される2個の円形の出射光束を包含
する大きさの多焦点レンズ、コンデンサーレンズ等を配
置して、2個の出射光束を単一の合成光束となるように
合成する必要がある。この結果、単一の光源ランプを使
用する場合に比べて、使用する光学素子を大きな寸法に
する必要があり、その分、光学系の設置スペースが増大
して、光源装置が大型化してしまう。また当然にコスト
高にも繋がってしまう。
ると、次のような課題もある。すなわち、液晶プロジェ
クターにおいてはその液晶ライトバルブの縦横比は3:
4の横長の長方形をしている。従って、ここを照明する
光源装置の出射光束、すなわち、光源装置の出射光束の
射出開口の形状も、この照明対象の形状に近似している
ことが望ましい。しかしながら、従来の光源装置の射出
開口の形状はほぼ円形であるのが一般であり、このよう
な円形の出射光束により長方形の照明対象を包含する状
態で照明した場合には、円形の出射光束のうちの約30
%程度の光が照明光として利用されない。このために、
光の利用効率が悪い。
プと、これらからの出射光束を合成して単一の合成光束
として射出する合成光学系とを備えた光源装置を小型、
コンパクトで廉価に構成できるようにすることにある。
光源ランプを備えた光源装置における光利用効率を改善
することにある。
よる偏光光源装置の構成を説明する。
る光源装置の光学系を示してある。この図を参照して説
明すると、光源装置1は、第1および第2の光源ランプ
2、3と、これら第1および第2の光源ランプ2、3か
らそれぞれ出射される第1および第2の出射光束I
(2)、I(3)を合成して単一の合成光束I(ou
t)として出射する合成光学系4を有している。図にお
いては、第1および第2の出射光束I(2)、I
(3)、および合成光束I(out)の断面形状をそれ
ぞれ斜線で表示してある。第1および第2の光源ランプ
2、3は発光管2a、3aと反射鏡2b、3bとを備え
た構成とすることができる。
射出する第1の射出開口2cと、第1の遮蔽用反射板2
dとを備えている。この第1の遮蔽用反射板2dは、第
1の射出開口2cの外周部分を遮蔽して、光源光軸2e
を中心とする第1の矩形射出開口2fを形成している。
また、この第1の遮蔽用反射板2dは、そこに照射する
出射光を反射する。すなわち、その反射面が光源光軸2
eに垂直であり、発光管2aに面する側に形成されてい
る。
る。すなわち、第2の光源ランプ3は、第2の出射光束
が射出する第2の射出開口3cと、第2の遮蔽用反射板
3dとを備えている。この第2の遮蔽用反射板3dは、
第2の射出開口3cの外周部分を遮蔽して、光源光軸3
eを中心とする第2の矩形射出開口3fを形成してい
る。また、この第2の遮蔽用反射板3dは、そこに照射
する出射光を反射する。すなわち、その反射面が光源光
軸3eに垂直であり、発光管3aに面する側に形成され
ている。
よび第2の矩形射出開口2f、3fは同一形状をした縦
長の長方形をしている。例えば、縦横比が1:0.5と
されている。
反射板5、6と、コンデンサーレンズ7とを備えてい
る。
る。まず、第1および第2の光源ランプ2、3はそれぞ
れの光源光軸2e、3eが平行となるように相互に向か
い合わせの状態で配置されている。図示の例では、双方
の光源光軸が一致するように配置されている。
の間において、第1の光源ランプ2の光源光軸2e上に
は、第1の反射板5が45度傾斜した状態で第1の光源
ランプ2の側に反射面が向いた状態に配置されている。
これに対して、第2の光源ランプ3の光源光軸3e上に
は、第2の反射板6が逆方向に45度傾斜した状態で当
該第2の光源ランプの側に反射面が向いた状態に配置さ
れている。
射方向、すなわち、光源光軸2e,3eとは直交する側
には、コンデンサーレンズ7が配置されている。
の発光管2a、3aはメタルハライドランプ等のアーク
ランプやハロゲンランプである。また、反射鏡2b、3
bとしては、その反射面が楕円面のもの、放物面のもの
を使用できる。
する。第1の発光ランプ2において、その発光管2aか
らの発散光のうち、その発光点P0から反射鏡2bの反
射面に向けて描いた光源光軸2eに直交する線分の反射
面との交点P1より内側にある光束は全て光源光軸2e
を中心としている第1の矩形開口2fを通過して矩形断
面の出射光束I(2)として出射する。
軸線に直交する平面で見た場合に、中心部分に高い集光
を示す分布となる。よって、光源光軸を中心として第1
の矩形開口2fを形成することにより、高い光束密度の
出射光部分を取り出すことができ、光の利用効率が高
い。
る発光管2aの発光点P0から、光源光軸2eに直交す
る方向に測った場合における反射鏡2bの反射面までの
距離(点P0から点P1までの距離)を基準として、第
1の矩形射出開口2fの短辺方向の長さをその2倍に設
定することが望ましい。このようにすれば、反射点P1
よりも外周側に放射された発光管2aからの光(a)は
第1の遮蔽反射板2dの反射面で反射された後に、再び
反射鏡2bの反射面で1回あるいは複数回反射され、全
て矩形射出開口2fから出射される。換言すると、反射
鏡2bと第1の遮蔽反射板2dの反射面の間で繰り返し
反射して出射光として利用されない光成分を実質的に零
にすることができる。この結果、光の利用効率を一層高
めることができる。
その第2の矩形射出開口3fを介して矩形断面の出射光
I(3)が射出される。
(2)は第1の反射板5によって進行方向が直角に変更
されて、図において下方側に配置されているコンデンサ
ーレンズ7に向けて進行する。同様に、第2の光源ラン
プ3からの第2の出射光I(3)は第2の反射板6によ
って進行方向が直角に折り曲げられた後にコンデンサー
レンズ7に向かう。これら第1および第2の出射光I
(2)、I(3)はコンデンサーレンズ7を介して、矩
形断面形状をした単一の合成光束I(out)として出
射される。
液晶プロジェクターの光源として用いる場合には、照明
対象の液晶ライトバルブの照明領域の縦横比が3:4の
横長の長方形であることに鑑みて、当該光源装置1の第
1および第2の矩形射出開口2f、3fの形状を次のよ
うにすることが望ましい。すなわち、第1および第2の
射出矩形開口2f、3fにおける縦横比を1:0.5か
ら1:0.7の範囲内の値とすることが望ましい。この
ようにすれば、合成光学系4を介して得られる合成光束
I(out)の断面形状は、縦横比が1:1から1:
1.4の範囲内の横長の長方形となり、ほぼ、照明対象
の液晶ライトバルブの照明領域の形状に一致する。この
結果、出射される合成光束I(out)の利用効率を高
めることができる。
置1の変形例をそれぞれ示してある。図2に示す光源装
置20は、出射光の中心光量と周辺光量の均一化を図る
ために、多焦点レンズを配置した点が光源装置1とは異
なっている。すなわち、第1の矩形射出開口2fと第1
の反射板5の間に第1の多焦点レンズ(フライアイレン
ズ)8aを配置し、第2の矩形射出開口3fと第2の反
射板6の間に第2の多焦点レンズ8bを配置し、さら
に、コンデンサーレンズ7の手前に第3の多焦点レンズ
9を配置した構成を採用している。これ以外の構成は、
光源装置1と同一である。
置20に、更に、偏光変換光学系を追加した構成となっ
ている。偏光変換光学系10を配置することにより、出
射光束I(out)を偏光方向の揃った偏光光束として
出射することができるので、液晶プロジェクター等の光
源として利用した場合には、光の利用効率を高めること
ができる。
明による光源装置の光学系を示してある。この図を参照
して説明すると、光源装置40は、第1および第2の光
源ランプ22、23と、これら第1および第2の光源ラ
ンプ22、23からそれぞれ出射される第1および第2
の出射光束I(22)、I(23)を合成して単一の合
成光束I(out)として出射する合成光学系24を有
している。図においては、第1および第2の出射光束I
(22)、I(23)、および合成光束I(out)の
断面形状をそれぞれ斜線で表示してある。第1および第
2の光源ランプ22、23は発光管22a、23aと、
楕円面あるいは放物面等の湾曲面形状をした反射鏡22
b、23bとを備えた構成とすることができる。
2)の射出開口22cと第1の遮蔽用反射板22dとを
備え、この第1の遮蔽用反射板22dは、射出開口22
cを当該開口形状の一つの対称軸を中心として片側半分
を遮蔽し、当該片側部分から出射しようとする出射光を
反射するものである。図示の例では、射出開口22dは
円形であり、この場合には射出開口22dの片側の半円
形の部分が遮蔽され、反対側の半円形射出開口22fの
みから半円形断面の出射光束I(22)が射出される。
22と同様な構成となっており、出射光束I(23)の
射出開口23cと第2の遮蔽用反射板23dとを備え、
この第2の遮蔽用反射板23dは、射出開口23cを当
該開口形状の一つの対称軸を中心として片側半分を遮蔽
し、当該片側部分から出射しようとする出射光を反射す
るものである。図示の例では、射出開口23dは円形で
あり、従って、片側の半円形射出開口23fのみから半
円形断面の出射光束I(23)が射出されることにな
る。
ランプ22、23のそれぞれの射出開口22c、23c
は同一形状であり、従って、第1および第2の遮蔽用反
射板22d、23dによって規定されている半円形射出
開口22f、23fも同一形状である。さらには、これ
らの半円形射出開口22f、23fは同一の側となるよ
うに設定されている。
第2の反射板26と、コンデンサーレンズ27とを備え
ている。
する。まず、第1および第2の光源ランプ22、23は
それぞれの光源光軸22e、23eが平行となるように
相互に向かい合わせの状態で配置されている。図示の例
では、相互の光源光軸が一致するように対峙している。
23の間において、第1の光源ランプ22の光源光軸2
2e上には、第1の反射板25が45度傾斜した状態で
第1の光源ランプ22の側に反射面が向いた状態に配置
されている。これに対して、第2の光源ランプ23の光
源光軸23e上には、第2の反射板26が逆方向に45
度傾斜した状態で当該第2の光源ランプの側に反射面が
向いた状態に配置されている。
の反射方向、即ち、光源光軸22e、23eとは直交す
る側には、コンデンサーレンズ27が配置されている。
用効果を説明する。まず、第1の光源ランプ22の発光
管22aからの発散光の一部は直接に反射鏡22bに照
射し、ここで反射されて半円形射出開口22fから射出
される。発散光の残りの部分は射出開口22dの半分を
遮蔽している遮蔽用反射板22dによって発散光路を逆
行して反射鏡22bに到り、ここで反射されて半円形射
出開口22fから射出される。このようにして、発光管
22aからの発散光の殆ど全ては、半円形断面の出射光
束I(22)として射出される。
赤外線を透過する、いわゆるコールドミラーとすること
のが望ましい。このようにすれば、反射鏡22aからの
反射光は可視光帯域となり、光源装置の発熱を抑制する
ことができる。
形断面の出射光束I(22)は、第1の反射板25によ
って直交する方向に反射されてコンデンサーレンズ27
に向かう。
して半円形断面の出射光束I(23)が出射され、第2
に反射板26によって直交する方向に反射されてコンデ
ンサーレンズ27に向かう。
(23)は軸対称であるので、コンデンサーレンズ27
を介して合成された後は、単一の円形断面をした合成光
束I(out)として出射される。この合成光束の形状
は各光源ランプの円形射出開口22c、23cに対応す
る形状である。
示してあり、多焦点レンズ28a、28bおよび29を
配置することにより、出射光束の中心光量と周辺光量と
の均一化を図ったものである。
明による光源装置を示してある。この光源装置60の基
本的な構成要素は図4の光源装置40と同様である。異
なる点は、第1および第2の光源ランプ22、23を、
それらの光源光軸22e、23eが直交するように配置
し、それに伴って第2の反射板26が不要となって点で
ある。
の光源ランプ23からの半円形断面の出射光束I(2
3)は、そのまま直接にコンデンサーレンズ27に向か
い、コンデンサーレンズ27を介して、第1および第2
の出射光束I(22)、I(23)により形成された円
形断面の合成光束I(out)が得られる。
り、この光源装置70は多焦点レンズ28a、28bお
よび29を配置することにより、出射光束の中心光量と
周辺光量との均一化を図ったものである。
いし4に係る発明によれば、第1および第2の光源ラン
プの射出開口をそれぞれ遮蔽用反射板によって部分的に
遮蔽することにより、光源光軸を中心とする矩形射出開
口を形成し、これらから出射される矩形断面の出射光束
を合成光学系を介して合成して矩形断面形状をした単一
の合成光束としている。
らの出射光束ga断面形状となっているので、その出射
側に配置されている各光学素子を小さくすることがで
き、全体として装置の小型化、低価格化を達成できる。
るので、液晶プロジェクターの光源として用いた場合に
は、照明対象の液晶ライトバルブの照明領域に一致した
合成光束を形成できるので、光の利用効率を高めること
ができる。
源光軸を中心としているので、光束密度の高い出射光部
分を利用でき、この点からも光の利用効率を高めること
ができる。
されている矩形射出開口の寸法を適切に設定することに
より、各光源ランプの発光管からの発散光を実質的に全
て利用することができるので、光の利用効率を一層高め
ることができる。
によれば、第1および第2の光源ランプの射出開口の半
分をそれぞれ遮蔽用反射板によって遮蔽し、遮蔽されて
いない側から出射される出射光束を合成光学系を介して
合成して再び各ランプの射出開口に対応する断面形状の
合成光束としている。
出射側に配置される光学素子は従来のものに比べて半分
の大きさで良いので、全体として装置の小型化、低価格
化を達成できる。また、各光源ランプにおいては遮蔽用
反射板によって発光管からの発散光を実質的に全て出射
光束として利用できるので、光の利用効率も高めること
ができる。
ば、各光源ランプの反射鏡によって発熱源となる赤外線
成分が出射光束から除去されるので、光源装置の発明を
効果的に抑制できるという効果が得られる。
構成図である。
る。
である。
概略構成図である。
る。
示す概略構成図である。
る。
束 I(out) 合成光束
Claims (8)
- 【請求項1】 第1および第2の光源ランプと、前記第
1の光源ランプからの第1の出射光束および前記第2の
光源ランプからの第2の出射光束を合成して合成光束と
して射出する合成光学系とを有する光源装置において、 前記第1の光源ランプは、前記第1の出射光束が射出す
る第1の射出開口と、第1の遮蔽用反射板とを備え、こ
の第1の遮蔽用反射板は、前記第1の射出開口の外周部
分を遮蔽して、光源光軸を中心とする第1の矩形射出開
口を形成しており、 前記第2の光源ランプは、前記第2の出射光束が射出す
る第2の射出開口と、第2の遮蔽用反射板とを備え、こ
の第2の遮蔽用反射板は、前記第2の射出開口の外周部
分を遮蔽して、光源光軸を中心とする第2の矩形射出開
口を形成しており、 前記第1および第2の矩形射出開口は同一形状であり、 前記合成光学系は、第1および第2の反射板と、コンデ
ンサーレンズとを備えており、 前記第1および第2の光源ランプはそれぞれの光源光軸
が平行となるように相互に向かい合わせの状態で配置さ
れており、 これら第1および第2の光源ランプの間において、前記
第1の光源ランプの光源光軸上には、前記第1の反射板
が45度傾斜した状態で対向配置され、前記第2の光源
ランプの光源光軸上には、前記第2の反射板が逆方向に
45度傾斜した状態で対向配置されており、 前記第1および第2の反射板で反射された第1および第
2の出射光が前記コンデンサーレンズを介して単一の矩
形断面の合成光束として出射されるようになっているこ
とを特徴とする光源装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記第1および第2
の矩形開口における縦横比は1:0.5から1:0.7
の範囲内の値であることを特徴とする光源装置。 - 【請求項3】 請求項1または2において、前記第1お
よび第2の光源ランプのそれぞれにおける発光管の発光
点から、光源光軸に直交する方向に測った場合における
反射鏡の反射面までの距離を基準として、前記第1およ
び第2の矩形射出開口の短辺方向の長さが2倍に設定さ
れていることを特徴とする光源装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のうちの何れかの項に
おいて、前記第1および第2の光源ランプはそれぞれの
光源光軸が一致するように配置されていることを特徴と
する偏光光源装置。 - 【請求項5】 第1および第2の光源ランプと、当該第
1の光源ランプからの第1の出射光束および前記第2の
光源ランプからの第2の出射光束を合成して合成光束と
して射出する光源装置において、 前記第1の光源ランプは、前記第1の出射光束が射出す
る第1の射出開口と、第1の遮蔽反射板とを備え、この
第1の遮蔽反射板は、前記第1の射出開口を当該開口形
状の一つの対称軸を中心として片側半分を遮蔽してお
り、 前記第2の光源ランプは、前記第2の出射光束が射出す
る第2の射出開口と、第2の遮蔽反射板とを備え、この
第2の遮蔽反射板は、前記第2の射出開口を当該開口形
状の一つの対称軸を中心として片側半分を遮蔽してお
り、 前記第1および第2の光源ランプのそれぞれの前記射出
開口は同一形状であり、前記第1および第2の反射板に
より遮蔽されている部分は同一の側となっており、 前記合成光学系は、第1の反射板と、第2の反射板と、
コンデンサーレンズとを備えており、 前記第1および第2の光源ランプはそれぞれの光源光軸
が平行となるように相互に向かい合わせの状態で配置さ
れており、 これら第1および第2の光源ランプの間において、前記
第1の光源ランプからの出射光の光路上には、前記第1
の反射板が光源光軸に対して45度傾斜した状態で対向
配置され、前記第2の光源ランプからの出射光の光路上
には、前記第2の反射板が逆方向に45度傾斜した状態
で対向配置されており、 前記第1および第2の反射板で反射された第1および第
2の出射光が前記コンデンサーレンズを介して合成光束
として出射されるようになっていることを特徴とする光
源装置。 - 【請求項6】 請求項5において、前記第1および第2
の光源ランプはそれぞれの光源光軸が一致するように配
置されていることを特徴とする光源装置。 - 【請求項7】 第1および第2の光源ランプと、当該第
1の光源ランプからの第1の出射光束および前記第2の
光源ランプからの第2の出射光束を合成して合成光束と
して射出する光源装置において、 前記第1の光源ランプは、前記第1の出射光束が射出す
る第1の射出開口と、第1の遮蔽反射板とを備え、この
第1の遮蔽反射板は、前記第1の射出開口を当該開口形
状の一つの対称軸を中心として片側半分を遮蔽してお
り、 前記第2の光源ランプは、前記第2の出射光束が射出す
る第2の射出開口と、第2の遮蔽反射板とを備え、この
第2の遮蔽反射板は、前記第2の射出開口を当該開口形
状の一つの対称軸を中心として片側半分を遮蔽してお
り、 前記第1および第2の光源ランプのそれぞれの前記射出
開口は同一形状であり、前記第1および第2の反射板に
より遮蔽されている部分は同一の側となっており、 前記合成光学系は、反射板とコンデンサーレンズとを備
えており、 前記第1および第2の光源ランプは光源光軸が直交する
ように配置されており、 前記第1の光源ランプからの第1の出射光の光路上に
は、前記反射板が光源光軸に対して45度傾斜した状態
で対向配置されており、 前記反射板で反射された第1の出射光と前記第2の光源
ランプの前記第2の射出開口から出射された第2の出射
光が前記コンデンサーレンズを介して合成光束として出
射されるようになっていることを特徴とする光源装置。 - 【請求項8】 請求項1ないし7のうちの何れかの項に
おいて、前記第1および第2の光源ランプの反射鏡は赤
外線透過形のコールドミラーであることを特徴とする光
源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25456197A JP4090094B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25456197A JP4090094B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 光源装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1196803A true JPH1196803A (ja) | 1999-04-09 |
JP4090094B2 JP4090094B2 (ja) | 2008-05-28 |
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ID=17266768
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JP25456197A Expired - Fee Related JP4090094B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 光源装置 |
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JP (1) | JP4090094B2 (ja) |
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