JP4100430B2 - 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びこれを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の、楕円面鏡からなるリフレクタ（以下「楕円面リフレクタ」という。）を用いた照明装置を示す説明図である。この照明装置は、例えば特開２０００−３４７２９３号公報（図１）に示されるように、照明光を放出する発光管１０Ｂ及びこの発光管１０Ｂからの照明光を反射する楕円面リフレクタ１０Ａを有する光源ランプ１０と、この光源ランプ１０の楕円面リフレクタ１０Ａからの照明光を平行化する平行化レンズ１６とを備えている。図中符号２０及び３０はレンズアレイを、符号４０は偏光変換素子をそれぞれ示す。
【０００３】
この照明装置においては、発光管１０Ｂから射出された照明光が楕円面リフレクタ１０Ａによって反射され、さらに平行化レンズ１６によって略平行な光に変換される。そして、この照明装置においては、平行化レンズ１６から射出される光束の外径を楕円面リフレクタの外径よりも細くすることができ、これに応じて後段の光学系を小さいものにすることができるため、特に近年におけるプロジェクタの小型化の要求に応えるものとなっている。そして、このことは、発光管の小型化が困難であるため光源ランプをさらに小型化することが困難となってきている現状に鑑みれば、その価値を大なるものにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３４７２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年プロジェクタにおいては、小型化のみならず薄型化の要求も高くなってきている。
【０００６】
しかしながら、上記した照明装置の場合には、楕円面リフレクタによって光束が集光されることにより小型化された各光学要素がリフクレタの光軸を中心軸として配置されることになるため、各光学要素が小型化されたことにより得られる空間は各光学要素の周囲を取り囲むように存在し、いずれの領域にも十分にまとまった広い空間を得ることはできない。そして、プロジェクタの薄型化を図るために筐体の厚さを薄くした場合には、回路基板、電源などの比較的大きな部品は、上記した各光学要素の周囲の空間のみに収納することが困難であるため、プロジェクタの薄型化を図ることは容易ではないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、プロジェクタの薄型化を図ることを容易とする照明装置及びこれを備えたプロジェ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】
【０００８】
本発明に係る照明装置は、照明光を放出する発光管と、前記発光管からの照明光を反射し一定方向に揃えて射出する楕円面リフレクタを有する光源ランプと、前記光源ランプの被照明領域側に配設され前記リフレクタから射出された照明光を平行化する平行化レンズとを備えた照明装置において、前記リフレクタは、前記リフレクタの反射面内に配置される第１焦点と、前記リフレクタの反射面外に配置される第２焦点と、前記第１焦点と前記第２焦点が配置されるリフレクタ中心軸とを有し、前記発光管は、前記第１焦点を前記発光管内に含み、かつ前記発光管の発光中心が前記リフレクタ中心軸に直交する仮想平面内で前記第１焦点から偏倚する位置に配置され、前記平行化レンズは、前記リフレクタ中心軸と平行なレンズ光軸を有し、前記レンズ光軸が前記リフレクタ中心軸に対して前記発光管の発光中心が前記リフレクタの第１焦点に対して偏倚している方向と反対側方向に偏倚する位置に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の照明装置によれば、リフレクタ中心軸に対して発光管の発光中心を偏倚させて平行化レンズのレンズ光軸とリフレクタ中心軸とを偏倚させることにより平行化レンズより光路後段の各光学要素の基準軸がリフクレタ中心軸に対して偏倚して配置されることになるため、リフレクタ中心軸に対する平行化レンズより光路後段の各光学要素の偏倚方向とは反対方向の領域に広い空間を得ることができる。
【００１０】
このため、この空間に回路基板、電源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置することができるようになり、プロジェクタの薄型化を図ることが容易になる。
【００１１】
本発明に係る照明装置においては、前記リフレクタ中心軸に対する前記平行化レンズのレンズ光軸の偏倚量ａと、前記リフレクタ中心軸に対する前記発光管の発光中心の偏倚量ｂとの比率ａ／ｂは、前記リフレクタの楕円面と前記リフレクタ中心軸とが交わる点から前記第１焦点までの光学距離ｆ１と前記点から前記第２焦点までの光学距離ｆ２との比率ｆ２／ｆ１に等しくなる比率に設定されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の照明装置によれば、リフレクタ中心軸に対する発光管の発光中心の偏倚量ｂとリフレクタ中心軸に対する平行化レンズのレンズ光軸の偏倚量ａとの比率ａ／ｂが、リフレクタの楕円面とリフレクタ中心軸とが交わる点から第１焦点までの光学距離ｆ１と第２焦点までの光学距離ｆ２との比率ｆ２／ｆ１に応じて設定されるため、これらのパラメータを容易に決定できるようになり装置設計の簡素化を図ることができる。
【００１３】
本発明に係る照明装置においては、前記リフレクタの前記第１焦点に対する前記発光管の発光中心の偏倚する方向と反対側方向の前記リフレクタの端部及び前記平行化レンズの端部が、前記リフレクタ中心軸と平行な同一の仮想線上に配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、リフレクタ中心軸に直交する方向のうちいずれかの方向にある単一の領域に十分に広い空間を得ることができるようになるため、この空間に回路基板、電源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置することができるようになり、プロジェクタの薄型化を図ることができるようになる。
【００１５】
本発明の照明装置においては、前記発光管の発光中心及び前記平行化レンズのレンズ光軸が、前記リフレクタ中心軸と垂直な上下方向に偏倚する位置に配置されていることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、垂直方向において、リフレクタ中心軸に対する平行化レンズより光路後段の各光学要素の偏倚方向とは反対方向の領域がより広くなり、この広い領域に回路基板、電源などの比較的大きい部品をより効率的に配置することができるようになり、より一層のプロジェクタの薄型化を図ることができるようになる。
【００１７】
本発明の照明装置においては、前記発光管の発光中心及び前記平行化レンズのレンズ光軸が、前記リフレクタ中心軸と水平な左右方向に偏倚する位置に配置されていることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、リフレクタ光軸に水平な左右方向のうちいずれかの方向にある単一の領域に十分に広い空間を得ることができるようになるため、この空間に回路基板、電源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置することができるようになり、より一層のプロジェクタの薄型化と伴に小型化を図ることができるようになる。
【００１９】
本発明に係るプロジェクタは、照明装置から射出された照明光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、拡大投写するプロジェクタであって、前記照明装置は、上記いずれかに記載の照明装置であることを特徴とする。
【００２０】
本発明のプロジェクタによれば、前述と同様の作用・効果を享受するプロジェクタを構成できる。リフレクタ中心軸に対して発光管の発光中心を偏倚させて平行化レンズのレンズ光軸とリフレクタ中心軸とを偏倚させることにより平行化レンズより光路後段の各光学要素の基準軸がリフクレタ中心軸に対して偏倚して配置されることになるため、リフレクタ中心軸に対する平行化レンズより光路後段の各光学要素の偏倚方向とは反対方向の領域に広い空間を得ることができる。
【００２１】
このため、この空間に回路基板、電源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置することができるようになり、装置全体の薄型化を図ることが容易なプロジェクタとなる。
【００２２】
本発明のプロジェクタにおいては、前記平行化レンズの光路後段の光学部品が、前記リフレクタによる反射光の採光効率を最も高くするような位置に配置されていることが好ましい。
【００２３】
本発明のプロジェクタによれば、リフレクタ中心軸と直交する方向に偏倚する位置に発光管の発光中心及び平行化レンズのレンズ光軸にならう光学部品の基準軸が配置されている光学系において、照明光の利用効率が最大に高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
先ず、本発明の実施形態１について、図１及び図２を用いて説明する。
【実施形態１】
【００２６】
図１は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタの光学系を示す説明図である。図１（ａ）はその平面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。
【００２７】
符号１で示すプロジェクタは、図１に示されるように、照明装置１００と、色分離光学系２００と、リレー光学系３００と、光学装置４００と、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系（図示せず）とを備えている。各光学系の構成要素は、クロスダイクロイックプリズム５００を中心に略水平方向に配置されている。光学系１００〜３００を構成する光学素子は、所定の基準軸Ｌが設定された光学部品用筐体内に位置決め調整されて収納されている。
【００２８】
照明装置１００は、光源ランプ１１０と、平行化レンズ１１６と、第１のレンズアレイ１２０と、第２のレンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有している。
【００２９】
光源ランプ１１０は、詳しくは後述するが、リフレクタ１１０Ａと、発光管１１０Ｂと、発光管１１０Ｂを挟んでリフレクタ１１０Ａの反対側に設けられる副反射鏡１１０Ｃとを備えている。
【００３０】
リフレクタ１１０Ａは、被照明領域側に開口し、リフレクタ中心軸ＯＣに対称な回転楕円面からなる楕円面鏡である。リフレクタ１１０Ａ内には反射面１１０Ａ１が形成されている。リフレクタ１１０Ａの第１焦点Ｐ１はリフレクタ１１０Ａの反射面１１０Ａ１内に配置され、その第２焦点Ｐ２はリフレクタ１１０Ａ外に配置されている。これら第１焦点Ｐ１および第２焦点Ｐ２とは、リフレクタ１１０Ａの反射面１１０Ａ１の回転楕円面の楕円の焦点を示す。
【００３１】
平行化レンズ１１６は、発光管１１０Ｂから放射されリフレクタ１１０Ａによって反射されて収束光として射出された光束を平行化する。
【００３２】
第１のレンズアレイ１２０は、平行化レンズ１１６から射出された光束を複数の部分光束に分割する光学分割素子であり、基準軸Ｌに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成され、各小レンズの輪郭形状は、後述する光学装置４００を構成する液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
【００３３】
第２のレンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０と共に前述した第１のレンズアレイ１２０により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１のレンズアレイ１２０と同様に、小レンズを基準軸Ｌに直交する面内にマトリクス状に配列して形成されている。なお、第２のレンズアレイ１３０は、集光を目的としているため、各小レンズの輪郭形状が液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の形状と対応している必要はない。
【００３４】
偏光変換素子１４０は、第１のレンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂで利用可能な偏光方向に揃える機能を有している。
【００３５】
重畳レンズ１５０は、第１のレンズアレイ１２０、第２のレンズアレイ１３０、及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域である照明領域上に重畳させる光学素子である。
【００３６】
色分離光学系２００は、第１のダイクロイックミラー２１０と第２のダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２３０とを備え、照明装置１００から射出される照明光を、それぞれ異なる波長域の３色の照明光に分離する機能を有している。第１のダイクロイックミラー２１０は、略青色の光（以下「Ｂ光」という。）を反射するとともに、略緑色の光（以下「Ｇ光」という。）及び略赤色の光（以下「Ｒ光」という。）を透過させる。第１のダイクロイックミラー２１０で反射されたＢ光は、反射ミラー２３０でさらに反射され、フィールドレンズ２４０Ｂを透過してＢ光用の液晶表示装置４００Ｂを照明する。
【００３７】
フィールドレンズ２４０Ｂは、照明装置１００からの複数の部分光束を基準軸Ｌに対して平行な光束に変換するために設けられており、他の液晶表示装置４００Ｇ，４００Ｒの前に配設されたフィールドレンズ２４０Ｇ，３５０も、フィールドレンズ２４０Ｂと同様に構成されている。
【００３８】
第１のダイクロイックミラー２１０を透過したＧ光とＲ光のうちＧ光は、第２のダイクロイックミラー２２０によって反射され、フィールドレンズ２４０Ｇを透過してＧ光用の液晶表示装置４００Ｇを照明する。一方、Ｒ光は、第２のダイクロイックミラー２２０を透過し、リレー光学系３００を通過してＲ光用の液晶表示装置４００Ｒを照明する。
【００３９】
リレー光学系３００は、入射側レンズ３１０，入射側反射ミラー３２０，リレーレンズ３３０，及び射出側反射ミラー３４０を有している。色分離光学系２００から射出されたＲ光は、入射側レンズ３１０およびリレーレンズ３３０により集光され、入射側反射ミラー３２０および射出側反射ミラー３４０によって曲折され、フィールドレンズ３５０入射する。尚、Ｒ光の光路にこのようなリレー光学系３００が設けられているのは、Ｒ光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、フィールドレンズ３５０に入射する光束は、入射側レンズ３１０に入射する光束と略等しくなるように設定されている。なお、リレー光学系３００は、３つの色光のうちＲ光を通す構成としたが、Ｂ光等の他の色光を通す構成としてもよい。
【００４０】
光学装置４００は、各色用の液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備え、それぞれの光入射面に入射した色光を、それぞれに対応する画像情報に応じて変調し、これら変調された光を透過光として射出する。フィールドレンズ２４０Ｂ，２４０Ｇおよび３５０と液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの入射側には、入射側偏光板９１８Ｒ，９１８Ｇ，９１８Ｂがそれぞれ配置されている。液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの射出側には射出側偏光板９２０Ｒ，９２０Ｇ，９２０Ｂがそれぞれ配置されている。入射側偏光板９１８Ｒ，９１８Ｇ，９１８Ｂと、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、射出側偏光板９２０Ｒ，９２０Ｇ，９２０Ｂとによって入射する各色光の光変調が行なわれる。液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとしては、透過型の液晶表示装置が用いられる。液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板９１８Ｒ，９１８Ｇ，９１８Ｂから射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
【００４１】
クロスダイクロイックプリズム５００は、光学装置４００から射出される各色の変調光を合成する色合成光学系としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、略Ｘ字状に誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面はＲ光を反射するＲ光反射ダイクロイック面５１０ＲでありＲ光を反射する誘電体多層膜が形成され、略Ｘ字状の他方の界面はＢ光を反射するＢ光反射ダイクロイック面５１０ＢでありＢ光を反射する誘電体多層膜が形成される。これら両反射ダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂによって３色の変調光が合成され、カラー画像を表示する合成光が生成される。クロスダイクロイックプリズム５００において生成された合成光は、投写光学系（図示せず）に向かって射出される。
【００４２】
投写光学系は、複数のレンズを有し、クロスダイクロイックプリズム５００から射出された合成光を表示画像としてスクリーン（図示せず）上に拡大投写表示するように構成されている。
【００４３】
図２は、本発明の実施形態１に係る照明装置１００を示す側面図である。図２に示されるように、実施形態１に係る照明装置１００は、光源ランプ１１０と、平行化レンズ１１６と、第１のレンズアレイ１２０と、第２のレンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有している。そして、光源ランプ１１０は、発光管１１０Ｂと、発光管１１０Ｂから放射される光束を反射して一定方向に揃えて射出するリフレクタ１１０Ａと、発光管１１０Ｂを挟んでリフレクタ１１０Ａの反対側に設けられる副反射鏡１１０Ｃとを備えて大略構成されている。
【００４４】
発光管１１０Ｂは、照明光を放出する石英ガラス製のガラス管１１０Ｂ１を有する高輝度発光する種々の発光管を採用でき、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプやメタルハライドランプ等を用いることができる。
【００４５】
リフレクタ１１０Ａは、被照明領域側に開口し、基準軸Ｌに平行なリフレクタ中心軸ＯＣを有する回転楕円面状からなる反射面１０１Ａ１を備え、回転楕円面の第１焦点Ｐ１および第２焦点Ｐ２がリフレクタ中心軸ＯＣ上に配置されている。反射面１０１Ａ１は、金属薄膜を蒸着形成することにより、可視光を反射して赤外線および紫外線を透過するコールドミラーとして形成されている。
【００４６】
発光管１１０Ｂは、リフレクタ１１０Ａの第１焦点Ｐ１をガラス管１１０Ｂ１内に含むように、リフレクタ１１０Ａの反射面１０１Ａ１内に収容されている。発光管１１０Ｂの発光中心Ｑは、リフレクタ１１０の第１焦点Ｐ１からリフレクタ中心軸ＯＣに垂直な仮想平面内で上方に偏倚する位置に配置されている。発光管１１０Ｂの発光中心Ｑのリフレクタ中心軸ＯＣに対する垂直方向の偏倚量は偏倚量ｂ（図２に図示）に設定されている。
【００４７】
副反射鏡１１０Ｃは、発光管１１０Ｂを挟んでリフレクタ１１０Ａの反対側に配置され、発光管１１０Ｂの前方側略半分を覆う反射部材である。副反射鏡１１０Ｃは、低熱膨張材および／または高熱伝導材である、例えば石英、アルミナセラミックス等の無機系材料から構成されており、その反射面は、凹曲面状に形成され、リフレクタ１１０Ａと同様にコールドミラーとされている。
【００４８】
発光管１１０Ｂの発光中心Ｑから放射された光束のうち、リフレクタ１１０Ａに直接向かった光束は、リフレクタ１１０Ａの反射面１１０Ａ１によって反射されて、スポットＳへと収束する収束光となる。
【００４９】
一方、発光管１１０Ｂの発光中心Ｑから放射された光束のうち、副反射鏡１１０Ｃによって反射される光束は、リフレクタ１１０Ａに向かい、リフレクタ１１０Ａの反射面１１０Ａ１によって再び反射されて、スポットＳへと収束する収束光となる。
【００５０】
光源ランプ１１０から射出された光束が収束されるスポットＳは、発光管１１０Ｂの発光中心Ｑがリフレクタ１１０Ａの第１焦点Ｐ２に対して偏倚している方向とは反対方向に、リフレクタ１１０Ａの第２焦点Ｐ２に対して偏倚している。
【００５１】
平行化レンズ１１６は、基準軸Ｌ上に光軸を有する凹レンズからなり、光源ランプ１１０の被照明領域側に配設され、リフレクタ１１０Ａからの照明光を平行化するように構成されている。基準軸Ｌは、リフレクタ中心軸ＯＣに対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚方向と反対方向側（リフレクタ中心軸ＯＣに垂直な仮想平面内で下方）に偏倚する位置に配置されている。リフレクタ中心軸ＯＣに対する基準軸Ｌの偏倚量は、リフレクタ１１０Ａから射出されスポットＳに収束される光束が平行化レンズ１１６に入射されるように偏倚量ａ（図２に図示）に設定されている。
【００５２】
ここで、リフレクタ１１０Ａの反射面１１０Ａ１の楕円面とリフレクタ中心軸ＯＣとが交わる点Ｏから第１焦点Ｐ１までの光学距離を第１焦点距離ｆ１とし，点Ｏから第２焦点Ｐ２までの光学距離を第２焦点距離ｆ２とすると、リフレクタ中心軸ＯＣに対する基準軸Ｌの偏倚量ａと、リフレクタ中心軸ＯＣに対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚量ｂとの比率ａ／ｂは比率ｆ２／ｆ１に等しくなる比率に設定されている。
【００５３】
第１のレンズアレイ１２０と、第２のレンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とは、基準軸Ｌを基準に配置されている。
【００５４】
このように、リフレクタ中心軸ＯＣに対して光源ランプ１１０の光路後段の光束の中心軸である基準軸Ｌが偏倚されていることにより、リフレクタ１１０Ａの開口端から基準軸Ｌに平行に延出する仮想円柱内において、基準軸Ｌのリフレクタ中心軸ＯＣに対して偏倚している方向と反対側の領域Ａが基準軸Ｌのリフレクタ中心軸ＯＣに対して偏倚している方向側の領域Ｂに比べて広くなる。
【００５５】
以上の構成により、実施形態１に係る照明装置１００及びこれを備えたプロジェクタ１においては、リフレクタ中心軸ＯＣに対して光源ランプ１１０の光路後段の光束の中心軸である基準軸Ｌが偏倚されていることにより、リフレクタ１１０Ａの開口端から基準軸Ｌに平行に延出する仮想円柱内において、平行化レンズ１１６より光路後段の各光学要素（平行化レンズ１１６、レンズアレイ１２０，１３０、偏光変換素子１４０、重畳レンズ１５０、色分離光学系２００、リレー光学系３００、光学装置４００、クロスダイクロイックプリズム５００など）が基準軸Ｌのリフクレタ中心軸ＯＣに対して偏倚している方向側の領域に偏倚して配置されることになるため、基準軸Ｌのリフレクタ中心軸ＯＣに対して偏倚している方向と反対側の領域Ａに広い空間を得ることができる。
【００５６】
このため、この領域Ａの広い空間を利用して回路基板、電源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置することができるようになり、プロジェクタの全体の薄型化を図ることが容易になる。
【００５７】
また、実施形態１に係る照明装置１００及びこれを備えたプロジェクタ１においては、回路基板、電源などの比較的大きい部品やその他の部品の収納効率を考慮して、リフレクタ中心軸ＯＣに対する基準軸Ｌの偏倚量ａ及びリフレクタ中心軸ＯＣに対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚量ｂを決定することが必要となるが、リフレクタ中心軸ＯＣに対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚量ｂとリフレクタ中心軸ＯＣに対する基準軸Ｌの偏倚量ａとの比率ａ／ｂは、第２焦点距離ｆ２／第１焦点距離ｆ１に応じて設定されるため、これらのパラメータを容易に決定できるようになり装置設計の簡素化を図ることができる。
【００５８】
なお、両レンズアレイ１２０，１３０及び偏光変換素子１４０は、リフレクタによる反射光の採光効率を最も高くするような位置に配置されている。これにより、リフレクタ中心軸ＯＣと垂直な方向に偏倚する位置に発光管１１０Ｂ及び平行化レンズ１１６が配置されている照明装置１００において、照明光の利用効率が最大に高められる。
【００５９】
次に、本発明の実施形態２について、図３を用いて説明する。
【実施形態２】
【００６０】
図３は、本発明の実施形態２に係る照明装置４１０を示す側面図である。図３において、図２と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６１】
実施形態２に示す照明装置４１０は、リフレクタ中心軸ＯＣ１に対する発光中心Ｑの偏倚する方向と反対側方向のリフレクタ１１０Ａの端部である下端及び同方向の平行化レンズ１１６の端部である下端が、リフレクタ中心軸ＯＣ１と平行な同一の仮想線Ｍ上に配置されている点に特徴がある。
【００６２】
発光管１１０Ｂは、実施形態１の場合と同様に、リフレクタ１１０Ａ内に収容されており、第１焦点Ｐ１をガラス管１１０Ｂ１内に含み、かつ発光管１１０Ｂの発光中心Ｑはリフレクタ１１０の第１焦点Ｐ１からリフレクタ中心軸ＯＣ１に垂直な仮想平面内で上方に偏倚する位置に配置されている。発光管１１０Ｂの発光中心部Ｑのリフレクタ中心軸ＯＣ１に対する垂直方向の偏倚量は、図３に示すように偏倚量ｂ１（ｂ１＞ｂ）に設定されている。
【００６３】
平行化レンズ１１６は、基準軸Ｌ上に光軸を有する凹レンズからなり、光源ランプ１１０の被照明領域側に配設され、リフレクタ１１０Ａからの照明光を平行化するように構成されている。基準軸Ｌは、リフレクタ中心軸ＯＣ１に対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚方向と反対方向側（リフレクタ中心軸ＯＣ１に垂直な仮想平面内で下方）に偏倚する位置に配置されている。リフレクタ中心軸ＯＣ１に対する基準軸Ｌの偏倚量は、リフレクタ１１０Ａから射出されスポットＳに収束される光束が平行化レンズ１１６に入射されるように図３に示すように偏倚量ａ１（ａ１＞ａ）に設定されている。これにより、リフレクタ１１０Ａの開口端から基準軸Ｌに平行に延出する仮想円柱内において、基準軸Ｌのリフレクタ中心軸ＯＣ１に対して偏倚している方向と反対側の領域Ａ１が実施形態１における領域Ａに比べて広くなる。
【００６４】
ここで、リフレクタ１１０Ａの反射面１１０Ａ１の楕円面とリフレクタ中心軸ＯＣ１とが交わる点Ｏから第１焦点Ｐ１までの光学距離を第１焦点距離ｆ１とし，点Ｏから第２焦点Ｐ２までの光学距離を第２焦点距離ｆ２とすると、リフレクタ中心軸ＯＣ１に対する基準軸Ｌの偏倚量ａ１とリフレクタ中心軸ＯＣ１に対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚量ｂ１との比率ａ１／ｂ１は比率ｆ２／ｆ１に等しくなる比率に設定されている。
【００６５】
これにより、リフレクタ中心軸ＯＣ１に対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚量ｂ１とリフレクタ中心軸ＯＣ１に対する基準軸Ｌの偏倚量ａ１との比率ａ１／ｂ１が所定の比率ｆ２／ｆ１に応じて設定される。このため、本実施形態では、リフレクタ１１０Ａの下端及び平行化レンズ１１６の下端が、リフレクタ中心軸ＯＣ１と平行な同一の仮想線Ｍ上に配置されるように、リフレクタ中心軸ＯＣ１に対する基準軸Ｌの偏倚量ａ１の決定に伴いリフレクタ中心軸ＯＣ１に対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚量ｂ１が決定され、実施形態１と同様に装置設計の簡素化が図れる。
【００６６】
以上の構成により、実施形態２に係るプロジェクタ１は、本実施形態では、リフレクタ１１０Ａの下端及び平行化レンズ１１６の下端が、リフレクタ中心軸ＯＣ１と平行な同一の仮想線Ｍ上に配置されているので、リフレクタ１１０Ａの開口端から基準軸Ｌに平行に延出する仮想円柱内において、基準軸Ｌのリフレクタ中心軸ＯＣ１に対して偏倚している方向側の領域Ｂ１をより少なくしたことにより、基準軸Ｌのリフレクタ中心軸ＯＣ１に対して偏倚している方向と反対側の領域Ａ１がより広くなり、この広い領域Ａ１を利用して比較的大きい部品（回路基板、電源、冷却ファンなど）を最適に効率良く配置することができる。これにより、より一層プロジェクタの薄型化を図ることができる。
【００６７】
次に、本発明の実施形態３について、図４を用いて説明する。
【実施形態３】
【００６８】
図４は、本発明の実施形態３に係る光学部品用筐体を示す説明図である。図４（ａ）は実施形態３に係るプロジェクタ１の光学部品用筐体を側方から見た部分断面図であり、図４（ｂ）は比較例に係るプロジェクタ１Ａの光学部品用筐体を側方から見た部分断面図である。
【００６９】
図４（ａ）に示されるように、実施形態３に係るプロジェクタ１の光学部品筐体内に配置される光学系は、実施形態１または実施形態２と同様に、発光管１１０Ｂは、楕円面リフレクタ１１０Ａの内外に位置する２つの第１焦点Ｐ１および第２焦点Ｐ２のうちリフレクタ反射面側の第１焦点Ｐ１をガラス管１１０Ｂ１内に含み、かつリフレクタ中心軸ＯＣに垂直な仮想平面内で上方に偏倚する位置に配置され、平行化レンズ１１６は、リフレクタ中心軸ＯＣに対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚する方向と反対側方向（すなわち下方）に偏倚しリフレクタ中心軸ＯＣと平行な基準軸Ｌと光軸が一致する位置に配置されている。従って、実施形態３に係るプロジェクタ１の平行化レンズ１１６より後段の各光学要素は、光学部品用筐体内において、照明装置１００のリフレクタ中心軸ＯＣに対する発光管１１０Ｂの発光中心Ｑの偏倚方向とは反対側の領域に偏倚して配置されることになる。
【００７０】
このため、プロジェクタ１の光学部品用筐体を極限まで薄くした場合、図４（ｂ）の比較例との対比からも明らかなように、光学部品用筐体の底面を平らにすることができ、設置安定性に優れるとともにプロジェクタ１の外装筐体内において他の比較的大きい部品（回路基板、電源、冷却ファンなど）を最適に効率良く配置できるから、外装筐体を薄型化できると伴に、外観的にも優れたプロジェクタとなる。
【００７１】
なお、各実施形態においては、発光管１１０Ｂの発光中心Ｑ及び平行化レンズ１１６より光路後段の各光学系がそれに基づいて配置される基準軸Ｌが、リフレクタ中心軸ＯＣ又はＯＣ１と垂直な上下方向に偏倚する位置に配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、発光中心Ｑ及び基準軸Ｌをリフレクタ中心軸ＯＣまたはＯＣ１に対して水平な左右方向に偏倚する位置に配置することもできる。この場合、リフレクタ中心軸ＯＣまたはＯＣ１に対して水平な左方に偏倚する位置に発光管１１０Ｂの発光中心Ｑを配置する場合には、リフレクタ中心軸ＯＣまたはＯＣ１と水平な右方に偏倚する位置に平行化レンズ１１６の光軸と一致する基準軸Ｌが配置される。また、リフレクタ中心軸ＯＣまたはＯＣ１と水平な右方に偏倚する位置に発光管１１０Ｂの発光中心Ｑを配置する場合には、リフレクタ中心軸ＯＣまたはＯＣ１と水平な左方に偏倚する位置に平行化レンズ１１６の光軸と一致する基準軸Ｌが配置される。
【００７２】
すなわち、発光管１１０Ｂの発光中心Ｑはリフレクタ中心軸ＯＣまたはＯＣ１に直交する仮想平面内で第１焦点Ｐ１から偏倚する位置に配置され、平行化レンズ１１６のレンズ光軸（光軸）と一致する基準軸Ｌは発光中心Ｑが第１焦点Ｐ１に対して偏倚している方向とは反対方向にリフレクタ中心軸ＯＣまたはＯＣ１に対して偏倚していればよい。
【００７３】
この場合には、リフレクタ中心軸ＯＣまたはＯＣ１に垂直な上下方向のみならず、水平な左右方向のうちいずれかの方向にある単一の領域に十分に広い空間を得ることができるようになるため、この空間に回路基板、電源などの比較的大きい部品を最適に効率良く配置することができるようになり、より一層のプロジェクタの小型化を図ることができるようになるという効果がある。
【００７４】
なお、本実施形態における水平な方向とは、プロジェクタ１の平面的な方向を示し、垂直方向とはプロジェクタ１の厚み方向を示す。
【００７５】
また、例えば、前記実施形態では、光源ランプ１１０に副反射鏡１１０Ｃが設けられた照明装置に本発明を採用していたが、これに限られず、副反射鏡のない光源ランプを備えた照明装置に本発明を採用してもよい。
【００７６】
前記実施形態では、３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いたプロジェクタ１の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶表示装置のみを用いたプロジェクタ、２つの液晶表示装置を用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶表示装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
【００７７】
前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶表示装置を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶表示装置を用いてもよい。
【００７８】
前記実施形態では、液晶表示装置４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂを備えたプロジェクタ１に本発明の照明装置を採用していたが、これに限らず、マイクロミラーを用いた光変調装置を備えたプロジェクタについて本発明の光源装置を採用してもよい。この場合は、光束入射側および光束射出側の偏光板は省略できる。
【００７９】
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投写を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投写を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【００８０】
前記実施形態では、プロジェクタに本発明の照明装置を採用していたが、本発明はこれに限らず、他の光学機器に本発明の照明装置を適用してもよい。
【００８１】
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１に係るプロジェクタの光学系を示す説明図。
【図２】 本発明の実施形態１に係る照明装置を示す側面図。
【図３】 本発明の実施形態２に係る照明装置を示す側面図。
【図４】 本発明の実施形態３に係る光学部品筐体を示す説明図。
【図５】 従来の、楕円面リフレクタを用いた照明装置を示す説明図。
【符号の説明】
１００ 照明装置、１１０光源ランプ、１１０Ａ リフレクタ、１１０Ｂ 発光管、１１０Ｃ 副反射鏡、１１６ 平行化レンズ、１２０ 第１のレンズアレイ、１３０ 第２のレンズアレイ、１４０ 偏光変換素子、１５０ 重畳レンズ、２００ 色分離光学系、３００ リレー光学系、４００ 光学装置、５００ クロスダイクロイックプリズム

Claims (6)

1. 照明光を放出する発光管と、前記発光管からの照明光を反射し一定方向に揃えて射出する楕円面リフレクタを有する光源ランプと、前記光源ランプの被照明領域側に配設され前記リフレクタから射出された照明光を平行化する平行化レンズとを備えた照明装置において、
   前記リフレクタは、前記リフレクタの反射面内に配置される第１焦点と、前記リフレクタの反射面外に配置される第２焦点と、前記第１焦点と前記第２焦点が配置されるリフレクタ中心軸とを有し、
   前記発光管は、前記第１焦点を前記発光管内に含み、かつ前記発光管の発光中心が前記リフレクタ中心軸に直交する仮想平面内で前記第１焦点から偏倚する位置に配置され、
   前記平行化レンズは、前記リフレクタ中心軸と平行なレンズ光軸を有し、前記レンズ光軸が前記リフレクタ中心軸に対して前記発光管の発光中心が前記リフレクタの第１焦点に対して偏倚している方向と反対側方向に偏倚する位置に配置され、
   前記リフレクタ中心軸に対する前記平行化レンズのレンズ光軸の偏倚量ａと、前記リフレクタ中心軸に対する前記発光管の発光中心の偏倚量ｂとの比率ａ／ｂは、前記リフレクタの楕円面と前記リフレクタ中心軸とが交わる点から前記第１焦点までの光学距離ｆ１と前記点から前記第２焦点までの光学距離ｆ２との比率ｆ２／ｆ１に等しくなる比率に設定されていることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記リフレクタの前記第１焦点に対する前記発光管の発光中心の偏倚する方向と反対側方向の前記リフレクタの端部及び前記平行化レンズの端部が、前記リフレクタ中心軸と平行な同一の仮想線上に配置されていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明装置において、
   前記発光管の発光中心及び前記平行化レンズのレンズ光軸が、前記リフレクタ中心軸と垂直な上下方向に偏倚する位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の照明装置において、
   前記発光管の発光中心及び前記平行化レンズのレンズ光軸が、前記リフレクタ中心軸と水平な左右方向に偏倚する位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
5. 照明装置から射出された照明光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、拡大投写するプロジェクタであって、
   前記照明装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置であることを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
   前記平行化レンズの光路後段側の光学部品が、前記リフレクタによる反射光の採光効率を最も高くするような位置に配置されていることを特徴とする照明装置。

Images