專利名稱：光源燈以及投影機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源燈以及投影機。
背景技術(shù)：
通常，投影機的光源燈具有發(fā)光管和將來自該發(fā)光管的光反射并作為照明光向被照明區(qū)域側(cè)射出的反射器。另外，在這種光源燈中，具有配置在發(fā)光管的被照明區(qū)域側(cè)將來自發(fā)光管的光向反射器反射的輔助反射鏡(例如，參見專利文獻1)。
采用這樣的光源燈可以有效地利用來自發(fā)光管的光之中成為眩光而沒有被使用的光。另外，可以不必將反射器的大小設(shè)定為將發(fā)光管的被照明區(qū)域側(cè)端部覆蓋而可以實現(xiàn)反射器的小型化，從而可以實現(xiàn)投影機的小型化。
專利文獻1特開平8-31382號公報(圖1)然而，近年來隨著投影機的高輝度化，由高壓水銀燈等構(gòu)成的發(fā)光管的內(nèi)部具有相當(dāng)高的壓力(例如200大氣壓以上)。因此，在發(fā)光管中，為了能抵抗這種氣壓，將構(gòu)成發(fā)光管的管球采用厚壁的石英玻璃并且采用稱為壓縮密封的密封方式。其結(jié)果，雖然可以實現(xiàn)發(fā)光管的高輸出化，但存在光利用效率降低的問題。
圖6是用于說明這樣的高輝度的光源燈的圖。圖6(a)是表示光源燈的剖面結(jié)構(gòu)的部分放大圖，圖6(b)是在圖6(a)的基礎(chǔ)上表示出了光線的圖。在圖6(a)和圖6(b)中省略了反射器。
如圖6(a)所示，該光源燈使用的發(fā)光管912的管球的距離電極905、906的安裝位置遠的部分的壁厚比接近電極安裝位置的部分的壁厚要大。因此，如圖6(b)所示，來自發(fā)光管912的發(fā)射光之中的由輔助反射鏡916的反射凹面916is反射的光由于所謂的發(fā)光管的管球的透鏡效應(yīng)而沒有指向反射凹面916is的曲率中心Q、即發(fā)光部的中心P(連結(jié)一對電極905、906的線段的中點)，而是向反射器側(cè)(與輔助反射鏡916的被照明區(qū)域側(cè)相反的一側(cè))偏離。
因此，由于這樣的光沒有通過焦點附近(橢圓面反射器時是橢圓面反射器的第1焦點附近，拋物面反射器時是拋物面反射器的焦點附近)，所以照明光的質(zhì)量降低(橢圓面反射器時聚光性降低，拋物面反射器時平行度降低。)而在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量減少，從而降低了光利用效率。另外，這樣的光有時也會照射到反射器側(cè)的電極905上。當(dāng)然，這時在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量也減少，從而降低了光利用效率。因此，在以往存在這樣的問題。
發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供可以抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的減少而可以提高光利用效率的光源燈和投影機。
本發(fā)明的光源燈具備具有內(nèi)置沿照明光軸配置的一對電極的發(fā)光部的發(fā)光管；將來自上述發(fā)光部的光反射并作為照明光向被照明區(qū)域側(cè)射出的反射器；以及配置在上述發(fā)光部的被照明區(qū)域側(cè)的、具有大致半球面狀的反射凹面并且將來自上述發(fā)光部的光向上述反射器反射的輔助反射鏡；本發(fā)明的光源燈的特征在于上述輔助反射鏡的曲率中心配置在從上述發(fā)光部的發(fā)光中心沿上述照明光軸向被照明區(qū)域側(cè)偏離的位置上。
因此，按照本發(fā)明的光源燈，即使從發(fā)光管的發(fā)光部的發(fā)光中心向輔助反射鏡發(fā)射的光束在發(fā)光部的管球的內(nèi)面和外面發(fā)生折射而從發(fā)光部射出，并由輔助反射鏡反射而再次在發(fā)光部的外面和內(nèi)面發(fā)生折射，也可以使其返回到發(fā)光部的發(fā)光中心附近。即，由于來自發(fā)光管的發(fā)射光之中由輔助反射鏡的反射凹面反射的光不會照射到反射器側(cè)的電極上而通過反射器的焦點附近(橢圓面反射器時是橢圓面反射器的第1焦點附近、拋物面反射器時是拋物面反射器的焦點附近)朝向反射器射出，所以由輔助反射鏡反射的光束也可以與從發(fā)光部的發(fā)光中心直接地向反射器入射的光一樣地入射到反射器上。因此，由于可以防止從發(fā)光管發(fā)射的光的損失而可以盡可能地抑制照明光的質(zhì)量降低，所以可以抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的減少，從而可以使光利用效率得以提高。
優(yōu)選地在本發(fā)明的光源燈中，當(dāng)設(shè)上述反射凹面的曲率半徑為D時，上述發(fā)光部的中心與上述輔助反射鏡的曲率中心之間的尺寸d被設(shè)定為滿足0.0081×D≤d≤0.048×D的不等式的尺寸。
通過采用這樣結(jié)構(gòu)，如后面所述的實施例，可以有效地抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的減少，從而可以使光利用效率得以提高。
優(yōu)選地在本發(fā)明的光源燈中，上述反射器是使從第1焦點位置射出的光束作為向第2焦點位置聚焦的光束射出的橢圓面反射器，上述橢圓面反射器的第1焦點與上述發(fā)光部的發(fā)光中心大致一致。
或者，優(yōu)選地在本發(fā)明的光源燈中，上述反射器是使從焦點位置射出的光束作為與上述照明光軸平行的平行光射出的拋物面反射器，上述拋物面反射器的焦點位置與上述發(fā)光部的發(fā)光中心大致一致。
按照本發(fā)明的光源燈，其中任意一種類型的反射器都可以使光利用效率得以提高。
本發(fā)明的投影機具備具有將照明光向被照明區(qū)域側(cè)射出的光源燈的照明裝置；根據(jù)圖像信息對從上述照明裝置射出的照明光進行調(diào)制的電光調(diào)制裝置；以及投影由上述電光調(diào)制裝置調(diào)制的調(diào)制光的投影透鏡；上述投影機的特征在于上述光源燈是上述的任意一種光源燈。
因此，由于本發(fā)明的投影機具有如上述的可以使光利用效率有效地提高的優(yōu)異的光源燈，從而可以成為比現(xiàn)有的投影機輝度更高的投影機。
圖1是表示實施例1的投影機的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖2是表示實施例1的光源燈的剖面圖。
圖3是用于說明實施例1的光源燈的效果的圖。
圖4是用于說明實施例1的光源燈的效果的圖。
圖5是表示實施例2的投影機的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖6是用于說明現(xiàn)有的光源燈的問題點的圖。
標(biāo)號說明1000A、1000B-投影機，2-發(fā)光部，2is-發(fā)光部的內(nèi)面，2os-發(fā)光部的外面，3、4-封裝部，5、6-電極，7、8-無機粘接劑，100A、100B-照明裝置，110A、110B-光源燈，110Aax、110Bax-照明光軸，112-發(fā)光管，114A-橢圓面反射器，114B-拋物面反射器，116-輔助反射鏡，116is-反射凹面，118-紅外線反射鏡，120-積分器棒，140-中繼光學(xué)系統(tǒng)，150-第1透鏡陣列，160-第2透鏡陣列，170-偏振變換元件，180-重疊透鏡，200-色分離光學(xué)系統(tǒng)，300-中繼光學(xué)系統(tǒng)，400-液晶顯示裝置，400R-紅色光用的液晶顯示裝置，400G-綠色光用的液晶顯示裝置，400B-藍色光用的液晶顯示裝置，500-十字分色棱鏡，600-投影光學(xué)系統(tǒng)，D-反射凹面116is的曲率半徑，d-發(fā)光部2的中心P與反射凹面116is的曲率中心Q之間的尺寸，P-發(fā)光部2的中心，Q-輔助反射鏡116的曲率中心。
具體實施例方式
下面，根據(jù)圖示的實施例說明應(yīng)用本發(fā)明的光源燈和投影機。
實施例1.
首先，使用圖1說明本發(fā)明的實施例1的投影機。
圖1是表示本發(fā)明的實施例1的投影機的光學(xué)系統(tǒng)的圖。另外，在以下的說明中，設(shè)相互正交的3個方向分別為z方向(圖1中的照明光軸110Aax方向)、x方向(圖1中的與圖面平行且與z軸正交的方向)和y方向(圖1中的與圖面垂直且與z軸正交的方向)。
如圖1所示，本發(fā)明的實施例1的投影機1000A具有照明裝置100A、作為電光調(diào)制裝置的液晶顯示裝置400和投影透鏡600。
照明裝置100A具有光源燈110A、積分器棒120和中繼光學(xué)系統(tǒng)140。在光源燈110A與積分器棒120之間配置了紅外線反射鏡118。
圖2是表示實施例1的光源燈的剖面圖。
如圖1和圖2所示，光源燈110A具有發(fā)光管112、橢圓面反射器114A和輔助反射鏡116發(fā)光管112具有內(nèi)置沿照明光軸110Aax配置的例如鎢制的一對電極5、6的發(fā)光部2和與發(fā)光部2的前后部(在圖2中為兩側(cè)部)連接的封裝部3、4，整體由石英玻璃等構(gòu)成的管部件形成。發(fā)光部2由中空的大致球面體構(gòu)成，內(nèi)部封入水銀、稀有氣體和鹵素等。
作為發(fā)光管112，可以采用高輝度發(fā)光的各種發(fā)光管，例如，可以采用金屬鹵化物燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈等。
另外，發(fā)光部2配置在橢圓面反射器114A的2個焦點(第1焦點和第2焦點)中的橢圓面反射器側(cè)的第1焦點的位置附近。橢圓面反射器114A將從第1焦點位置射出的光束聚焦到第2焦點位置。分別與電極5、6連接的金屬箔密封在封裝部3、4中。外部連接用的引線分別與金屬箔連接。
并且，當(dāng)在引線上施加電壓時，通過金屬箔在電極5、6之間產(chǎn)生電位差而發(fā)生放電，生成電弧像而發(fā)光部2發(fā)光。
另外，當(dāng)預(yù)先在發(fā)光部2的外周面形成包含鉭氧化膜、鉿氧化膜、鈦氧化膜等的多層膜的防反射涂層時，可以降低通過該處的光由于反射而引起光損失。
如圖2所示，橢圓面反射器114A具有位于照明光軸110Aax上的2個焦點(第1焦點和第2焦點)，并具有將來自發(fā)光部2的光反射并作為照明光向被照明區(qū)域側(cè)射出的旋轉(zhuǎn)橢圓面狀的反射部和設(shè)置了用于穿入固定發(fā)光管112的封裝部3的貫通孔的筒狀的頸狀部。頸狀部的貫通孔沿橢圓面反射器114A的反射部的旋轉(zhuǎn)橢圓面的中心軸(照明光軸110Aax)配置。發(fā)光管112的封裝部3通過膠結(jié)劑等的無機類粘接劑7固定在頸狀部的貫通孔內(nèi)。
橢圓面反射器114A的反射部具有在旋轉(zhuǎn)橢圓面狀的玻璃面上蒸鍍形成金屬薄膜而構(gòu)成的反射面，該反射面作為反射可見光而透過紅外線的冷反射鏡使用。
當(dāng)點亮發(fā)光管112時，這樣的橢圓面反射器114A以反射面反射從發(fā)光部2發(fā)射的光束并射出向旋轉(zhuǎn)橢圓面的第2焦點位置會聚的會聚光。
輔助反射鏡116相對于橢圓面反射器114A夾著發(fā)光部2相對地配置在發(fā)光部2的被照明區(qū)域側(cè)，使來自發(fā)光部2的光朝向發(fā)光部2反射而入射到橢圓面反射器114A上。輔助反射鏡116具有穿入固定發(fā)光管112的封裝部4的沿照明光軸110Aax方向貫通的輔助反射鏡安裝用的貫通孔、以及用于覆蓋發(fā)光部2的被照明區(qū)域側(cè)面的具有大致半球面狀的反射凹面116is的凹面鏡。例如，將反射凹面116is的曲率半徑D設(shè)定為D＝6.2mm的尺寸。輔助反射鏡116通過膠結(jié)劑等的無機類粘接劑8固定在封裝部4上。
作為輔助反射鏡116的材料，通過例如由石英玻璃、透光性氧化鋁、藍寶石或紅寶石構(gòu)成的無機材料形成。在輔助反射鏡116的反射凹面116is上通過蒸鍍金屬而形成反射層，該反射層與橢圓面反射器114A的反射面一樣，成為反射可見光而透過紅外線和紫外線的冷反射鏡。由此，在使用投影機時紅外線透過輔助反射鏡116而可以抑制輔助反射鏡116的溫度上升，并且可以有效地利用來自發(fā)光管112的發(fā)射光。
作為反射凹面116is的反射層，由將例如Ta2O5膜和SiO2膜交替地層積而形成的電介質(zhì)多層膜形成。由此，在使用投影機時紅外線透過輔助反射鏡116而可以抑制輔助反射鏡116的溫度上升，并且可以有效地利用輔助反射鏡116的反射光。
另外，通過將輔助反射鏡116裝配到發(fā)光管112上，從發(fā)光部2發(fā)射的光束中的向配置橢圓面反射器114A的一側(cè)的相反側(cè)(被照明區(qū)域側(cè))發(fā)射的光束由該輔助反射鏡116的反射凹面116is向橢圓面反射器114A側(cè)反射，進而由橢圓面反射器114A的反射面反射而從橢圓面反射器114A的反射部射出并朝向第2焦點位置會聚。
如上所述，通過使用這樣的輔助反射鏡116，從發(fā)光部2向橢圓面反射器114A的相反側(cè)(前方側(cè))發(fā)射的光束與從發(fā)光部2直接地向橢圓面反射器114A的反射面入射的光束一樣，可以向橢圓面反射器114A的第焦點位置會聚。
由于現(xiàn)有的不設(shè)置輔助反射鏡116的光源燈只能由橢圓面反射器將從發(fā)光管射出的光束會聚到第2焦點位置，所以只有加大橢圓面反射器的反射部。
但是，由于通過設(shè)置輔助反射鏡116可以由輔助反射鏡116將從發(fā)光部2向橢圓面反射器114A的相反側(cè)(被照明區(qū)域側(cè))發(fā)射的光束向橢圓面反射器114A側(cè)反射而使之入射到橢圓面反射器114A的反射面上，所以即使橢圓面反射器114A的反射部小，也可以使從發(fā)光部2射出的光束幾乎全部會聚到一定位置地射出，從而可以減小橢圓面反射器114A的照明光軸110Aax方向的尺寸和開口直徑。即，可以使光源燈110A和投影機1000A實現(xiàn)小型化，從而將光源燈110A組裝到投影機1000A內(nèi)的布置也變得容易。
另外，通過設(shè)置輔助反射鏡116，即使為了減小第2焦點的聚光點直徑而使橢圓面反射器114A的第1焦點和第2焦點接近，從發(fā)光部2發(fā)射的光的幾乎全部也可以由橢圓面反射器114A和輔助反射鏡116聚焦到第2焦點而被利用，從而可以使光的利用效率大幅度地提高。因此，可以采用比較低的輸出的發(fā)光管，從而也可以實現(xiàn)發(fā)光管112和光源燈110A的低溫化。
圖3是用于說明實施例1的光源燈110A的圖。圖3(a)是表示光源燈的主要部分的部分剖面圖，圖3(b)是在圖3(a)的基礎(chǔ)上表示出光線的圖。
如圖3(a)所示，輔助反射鏡116具有大致半球面狀的反射凹面116is。輔助反射鏡116的曲率中心Q配置在被照明區(qū)域側(cè)沿照明光軸110Aax距離發(fā)光部2的中心P(連結(jié)一對電極5、6的線段的中點)指定間隔的位置上。
從發(fā)光部2的發(fā)光中心P向輔助反射鏡116發(fā)射的光束，即使在發(fā)光部2的內(nèi)面和外面發(fā)生折射(透鏡效應(yīng))從發(fā)光部2射出，并且由輔助反射鏡116的反射凹面116is反射而再次在發(fā)光部2的外面和內(nèi)面發(fā)生折射，也可以成為通過發(fā)光部2的發(fā)光中心P從發(fā)光部2向橢圓面反射器114A射出的光束。
因此，按照實施例1的光源燈110A，由于可以使來自發(fā)光管112的發(fā)射光中由輔助反射鏡116的反射凹面116is反射的光不會象以往那樣照射到橢圓面反射器114A側(cè)的電極5上而與通過焦點附近(橢圓面反射器時是橢圓面反射器的第1焦點附近，拋物面反射器時是拋物面反射器的焦點附近)從發(fā)光部2直接地向橢圓面反射器114A發(fā)射的光一樣入射到橢圓面反射器114A上，所以不會使從發(fā)光部2射出的光損失而可以盡可能地抑制照明光質(zhì)量的降低。因此，本實施例1的光源燈110A可以抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的減少而可以使光的利用效率得以提高。
在實施例1的光源燈110A中，例如當(dāng)設(shè)反射凹面116is的曲率半徑為D時，則作為輔助反射鏡116的曲率中心Q與發(fā)光部2的中心P之間的尺寸d被設(shè)定為滿足0.0081×D≤d≤0.048×D的不等式的尺寸。這時，由于輔助反射鏡116的曲率半徑D是例如6.2mm，所以該曲率中心Q配置在被照明區(qū)域側(cè)沿照明光軸110Aax距離發(fā)光部2的中心P約為0.05mm～0.3mm(0.05mm≤d≤0.3mm)的位置上。由此，具有抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的減少，從而可以有效地使光利用效率得以提高。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，實施例1的光源燈110A與現(xiàn)有的光源燈一樣，從發(fā)光管112向橢圓面反射器114A側(cè)射出的光由橢圓面反射器114A反射而朝向被照明區(qū)域側(cè)。另外，發(fā)光管112向被照明區(qū)域側(cè)射出的光由輔助反射鏡116向發(fā)光部2反射，該反射光入射到橢圓面反射器114A上。這時，由于即使從發(fā)光部2向輔助反射鏡116射出并由輔助反射鏡116向發(fā)光部2反射的光在發(fā)光部2的內(nèi)面和外面發(fā)生折射(透鏡效應(yīng))，也可以通過發(fā)光部2的發(fā)光中心P即橢圓面反射器114A的焦點附近(橢圓面反射器時是橢圓面反射器的第1焦點附近，拋物面反射器時是拋物面反射器的焦點附近)，所以不會使從發(fā)光部2射出的光損失而可以盡可能地抑制照明光質(zhì)量的降低。因此，本實施例的光源燈110A可以抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的減少，從而可以使光利用效率得以提高。這種效果可以通過以下所示的實驗予以驗證。
實驗.
實驗方法.
(1)在配置輔助反射鏡116(反射凹面116is的曲率半徑D為6.2mm)使曲率中心Q位于發(fā)光部2的中心P后，點亮發(fā)光管112，使用測量器(圖中未示出)測量到達液晶顯示裝置400的光入射面的照明光束的傳遞效率(％)和光量(％)。
(2)在配置輔助反射鏡116(反射凹面116is的曲率半徑D為6.2mm)使曲率中心Q位于被照明區(qū)域側(cè)沿照明光軸110Aax距離發(fā)光部2的中心P尺寸d(輔助反射鏡116的曲率中心Q與發(fā)光部2的中心P之間的尺寸d＝0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.20、0.22、0.24、0.26、0.28、0.30、0.35、0.40mm的13個值)的位置上后，點亮發(fā)光管112，使用測量器(圖中未示出)測量到達液晶顯示裝置400的光入射面的各自的照明光束的傳遞效率(％)和光量(％)。
上述實驗(1)和(2)的結(jié)果示于圖4。另外，在圖4中，(2)的測量光量(％)用將(1)的測量光量設(shè)為1(等于100％)時的相對光量表示。
由圖4可知，當(dāng)配置輔助反射鏡116使曲率中心Q位于被照明區(qū)域側(cè)沿照明光軸110Aax距離發(fā)光部2的中心P尺寸d(d＝0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.20、0.22、0.24、0.26、0.28、0.30、0.35)的位置上時，從發(fā)光管112發(fā)射的光到達被照明區(qū)域側(cè)的到達量增加(測量光量超過100％)。
在此，當(dāng)考慮測量器的測量誤差(最大為測量光量的1％左右)時，如果將可以確實地獲得所期望的效果的相對光量102％作為閾值，可以看出當(dāng)上述尺寸d滿足0.05mm≤d≤0.30mm的不等式時，則從發(fā)光管112發(fā)射的光到達被照明區(qū)域側(cè)的到達量增加。
接著，將反射凹面116is的曲率半徑D從6.2mm改變?yōu)?.0mm和6.4mm，進行了依據(jù)上述的實驗方法的測量。其結(jié)果，當(dāng)與上述的測量的情況一樣地考慮測量器的測量誤差時，根據(jù)這些測量結(jié)果可以確定能夠獲得所期望的效果(從發(fā)光管112發(fā)射的光到達被照明區(qū)域側(cè)的到達量確實地增加)的尺寸d為0.049mm≤d≤0.29mm(D＝6.0mm)和0.05mm≤d≤0.31mm(D＝6.4mm)。
因此，在實施例1的光源燈110A中，當(dāng)設(shè)輔助反射鏡116的反射凹面116is的曲率半徑為D時，可以使從發(fā)光管112發(fā)射的光到達被照明區(qū)域側(cè)的到達量確實地增加的尺寸(輔助反射鏡116的曲率中心Q與發(fā)光部2的中心P之間的尺寸)d被設(shè)定為滿足0.0081×D≤d≤0.048×D的不等式的尺寸。即，當(dāng)滿足該條件時，可以抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的大幅度減少，從而可以提高光利用效率。
實施例2.
圖5是表示本發(fā)明的實施例2的投影機1000B的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
如圖5所示，實施例2的投影機1000B是使用3個液晶顯示裝置400R、400G、400B的三板式的投影機。
如圖5所示，該投影機1000B具有照明裝置100B、色分離光學(xué)系統(tǒng)200、中繼光學(xué)系統(tǒng)300、光學(xué)裝置和投影光學(xué)系統(tǒng)600，構(gòu)成這些光學(xué)系統(tǒng)100B～300的光學(xué)元件和光學(xué)裝置被調(diào)整定位后收納在設(shè)定了指定的照明光軸110Bax的光學(xué)部件用框體內(nèi)。
照明裝置100B是使從發(fā)光管112的發(fā)光部2發(fā)射的光束指向一定方向射出而照明光學(xué)裝置40的裝置。照明裝置100B具有光源燈110B、第1透鏡陣列150、第2透鏡陣列160和具有偏振變換元件170和重疊透鏡180的透鏡積分器光學(xué)系統(tǒng)。另外，實施例2的投影機1000B使用拋物面反射器114B作為光源燈110B。
光源燈110B具有發(fā)光管112、拋物面反射器114B、輔助反射鏡116和圖中未示出的用于保持它們的燈外殼，在拋物面反射器114B的光束射出方向后級設(shè)置了積分器光學(xué)系統(tǒng)。
拋物面反射器114B安裝在發(fā)光管112上以使其焦點位置與發(fā)光部2的發(fā)光中心P大致一致。并且，從發(fā)光部2的發(fā)光中心P發(fā)射的光束由拋物面反射器114B變換成射出方向指向光源燈110B的被照明區(qū)域側(cè)而作為與照明光軸110Bax平行的平行光向積分器光學(xué)系統(tǒng)射出。
積分器光學(xué)系統(tǒng)是將從光源燈110B射出的光束分割為多個部分光束而使照明區(qū)域的面內(nèi)照度均勻的光學(xué)系統(tǒng)。該積分器光學(xué)系統(tǒng)具有第1透鏡陣列150、第2透鏡陣列160、偏振變換元件170和重疊透鏡180。
第1透鏡陣列150具有作為將從光源燈110B射出的光束分割為多個部分光束的光束分割光學(xué)元件的功能，其結(jié)構(gòu)為在與照明光軸110Bax正交的面內(nèi)具有排列成矩陣狀的多個小透鏡。
第2透鏡陣列160是將由上述第1透鏡陣列150分割的多個部分光束聚焦的光學(xué)元件，與第1透鏡陣列150一樣，其結(jié)構(gòu)為在與照明光軸110Bax正交的面內(nèi)具有排列成矩陣狀的多個小透鏡。
偏振變換元件170是將由第1透鏡陣列150分割的各部分光束的偏振方向調(diào)制成大致1個方向而使其成為線偏振光的偏振變換元件。
雖然圖中未示出，該偏振變換元件170具有將相對于照明光軸100Bax傾斜配置的偏振分離膜和反射膜交替地排列的結(jié)構(gòu)。偏振分離膜使各部分光束中包含的P偏振光束和S偏振光束中的一方的偏振光束透過而反射另一方的偏振光束。被反射的另一方的偏振光束通過反射膜而轉(zhuǎn)向而向一方的偏振光束的射出方向即沿照明光軸100Bax的方向射出。射出的偏振光束任意一種光束由設(shè)置在偏振變換元件170的光束射出面上的相位差片進行偏振變換，使大致所有的偏振光束的偏振方向一致。由于通過使用這樣的偏振變換元件170，可以使從發(fā)光管112射出的光束變換為大致1個方向的偏振光束，所以可以提高光學(xué)裝置利用的光源光的利用率。
重疊透鏡180是將經(jīng)過第1透鏡陣列150、第2透鏡陣列160和偏振變換元件170的多個部分光束聚焦而在光學(xué)裝置的后面所述的3個液晶顯示裝置的圖像形成區(qū)域上重疊的光學(xué)元件。
從該重疊透鏡180射出的光束向色分離光學(xué)系統(tǒng)200射出。
色分離光學(xué)系統(tǒng)200具有2個分色鏡210、220和反射鏡230，分色鏡210、220具有將從照明裝置100B射出的多個部分光束分離為紅(R)、綠(G)、藍(B)的3色的色光的功能。
分色鏡210、220是在基板上形成反射指定的波長區(qū)域的光束而透過其它波長區(qū)域的光束的波長選擇膜的光學(xué)元件。并且，配置在光路前級的分色鏡210是反射藍色光而透過其它的色光的反射鏡。另外，配置在光路后級的分色鏡220是反射綠色光而透過紅色光的反射鏡。
中繼光學(xué)系統(tǒng)300具有入射側(cè)透鏡310、中繼透鏡330和反射鏡320、340，其具有將透過構(gòu)成色分離光學(xué)系統(tǒng)200的分色鏡220的紅色光向光學(xué)裝置引導(dǎo)的功能。另外，在紅色光的光路中設(shè)置這樣的中繼光學(xué)系統(tǒng)300是由于紅色光的光路比其它色光的光路長而為了防止由于光的發(fā)散等引起的光的利用效率的降低。在本實施例中，雖然由于紅色光的光路長，所以采用這樣的結(jié)構(gòu)，但也可以考慮將藍色光的光路增長而將中繼光學(xué)系統(tǒng)300用于藍色光的光路的結(jié)構(gòu)。
由上述的分色鏡210分離的藍色光由反射鏡230轉(zhuǎn)向后通過場透鏡240B供給光學(xué)裝置。另外，由分色鏡220分離的綠色光原樣地通過場透鏡240G供給光學(xué)裝置。進而，紅色光由構(gòu)成中繼光學(xué)系統(tǒng)300的透鏡310、330和反射鏡320、340聚焦被轉(zhuǎn)向而通過場透鏡350供給光學(xué)裝置。另外，設(shè)置在光學(xué)裝置的各色光的光路前級的場透鏡240B、240G、350是為了將從第2透鏡陣列160射出的各部分光束變換為相對于照明光軸100Bax的遠心的光束而設(shè)置的。
光學(xué)裝置是根據(jù)圖像信息調(diào)制入射的光束而形成彩色圖像的裝置。該光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)為具有作為照明對象的光調(diào)制裝置的液晶顯示裝置400R、400G、400B(設(shè)紅色光側(cè)的液晶顯示裝置為400R、綠色光側(cè)的液晶顯示裝置為400G、藍色光側(cè)的液晶顯示裝置為400B)和十字分色棱鏡500。另外，在場透鏡350、240G、240B和各液晶顯示裝置400R、400G、400B之間配置有入射側(cè)偏振片918R、918G、918B，在各液晶顯示裝置400R、400G、400B和十字分色棱鏡500之間配置有射出側(cè)偏振片920R、920G、920B。由入射側(cè)偏振片918R、918G、918B、液晶顯示裝置400R、400G、400B和射出側(cè)偏振片920R、920G、920B進行入射的各色光的光調(diào)制。
液晶顯示裝置400R、400G、400B是將作為電光物質(zhì)的液晶密閉地封入一對透明的玻璃基板之間而形成的裝置，例如將多晶硅TFT作為開關(guān)元件，按照供給的圖像信號調(diào)制從入射側(cè)偏振片44射出的偏振光束的偏振方向。
十字分色棱鏡500是將對于從射出側(cè)偏振片920R、920G、920B射出的每種色光調(diào)制的光學(xué)像合成而形成彩色圖像的光學(xué)元件。該十字分色棱鏡500是將4個直角棱鏡相互粘合而成的平面看大致呈正方形，并在將直角棱鏡彼此相互粘合的界面上形成有電介質(zhì)多層膜。大致呈X形的一方的電介質(zhì)多層膜510R是反射紅色光的膜，另一方的電介質(zhì)多層膜510B是反射藍色光的膜，紅色光和藍色光通過這些電介質(zhì)多層膜轉(zhuǎn)向而與綠色光的前進方向一致，從而3個色光被合成。
并且，從十字分色棱鏡500射出的彩色圖像由投影光學(xué)系統(tǒng)600進行放大投影而在屏幕SCR上形成大畫面的圖像。
光源燈110B具有與實施例1一樣的發(fā)光管112。
這樣，雖然實施例2的投影機1000B的液晶顯示裝置的數(shù)量、積分器光學(xué)系統(tǒng)的種類、反射器的種類與實施例1的投影機1000A不同，但與實施例1的投影機1000A的情況一樣，輔助反射鏡116的曲率中心配置在被照明區(qū)域側(cè)沿照明光軸100Bax偏離發(fā)光部的中心的位置上。
因此，利用實施例2的光源燈100B，由于也可以使來自發(fā)光管112的發(fā)光部2的發(fā)光中心P的發(fā)射光中由輔助反射鏡116的反射凹面反射的光不會照射到拋物面反射器114B側(cè)的電極上而指向發(fā)光部的發(fā)光中心P的附近而通過拋物面反射器114B的焦點附近(橢圓面反射器時是橢圓面反射器的第1焦點附近、拋物面反射器時是拋物面反射器的焦點附近)，所以不會使從發(fā)光部2射出的光損失而可以盡可能地抑制照明光質(zhì)量的降低。因此，本實施例2的光源燈110B可以抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的減少，從而可以使光利用效率得以提高。
另外，本發(fā)明不限于上述的實施例，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以實施各種方式，例如可以進行以下的變形。
雖然在實施例1的投影機1000A的照明裝置100A中使用了具有橢圓面反射器114A的光源燈110A，但實施例1的照明裝置100A也可以使用實施例2的具有拋物面反射器114B的光源燈110B。但是，當(dāng)照明裝置110A使用光源燈110B時，采用在光源燈110B與積分器棒120之間具有使從光源燈110B射出的平行光向積分器棒120的入射部聚焦的聚焦透鏡的結(jié)構(gòu)。
雖然在實施例2的投影機1000B的照明裝置100B中使用了具有拋物面反射器114B的光源燈110B，但實施例2的照明裝置100B也可以使用實施例1的具有橢圓面反射器114A的光源燈110A。但是，當(dāng)照明裝置100B使用光源燈110A時，采用在光源燈110A與第1透鏡陣列之間具有使從光源燈110A射出的聚焦光平行地向第1透鏡陣列的入射面入射的平行化凹透鏡的結(jié)構(gòu)。另外，該平行化凹透鏡可以與光源燈110A一體化，也可以分體。
在上述實施例2中，僅以使用了3個液晶顯示裝置400R、400G、400B的投影機1000B為例進行了說明，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于僅使用1個液晶面板的投影機、使用2個液晶面板的投影機或使用4個以上的液晶面板的投影機。
在上述實施例的投影機中，雖然以將本發(fā)明的照明裝置應(yīng)用于透過型的投影機的情況為例進行了說明，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于反射型的投影機。其中，所謂“透過型”是指像透過型液晶面板等那樣作為光調(diào)制裝置的電光調(diào)制裝置是透過光的類型，所謂“反射型”是指像反射型液晶面板那樣作為光調(diào)制裝置的電光調(diào)制裝置是反射光的類型。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于反射型的投影機時，也可以得到與透過型的投影機基本相同的效果。
在上述實施例的投影機中，作為電光調(diào)制裝置使用了液晶面板，但并不局限于此。作為電光調(diào)制裝置，通常只要是可以根據(jù)圖像信息調(diào)制入射光的裝置即可，也可以利用微反射鏡型的光調(diào)制裝置等。作為微反射鏡型的光調(diào)制裝置，例如可以使用DMD(數(shù)字微反射鏡器件)(美國得克薩斯儀器公司的商標(biāo))。
此外，本發(fā)明可以應(yīng)用于從觀察投影圖像一側(cè)進行投影的正投影型投影機，也可以應(yīng)用于從觀察投影圖像的相反的一側(cè)進行投影的背投影型投影機。
雖然以上說明了用于實施本發(fā)明的最佳的結(jié)構(gòu)等，但本發(fā)明不限于上述的結(jié)構(gòu)。即，雖然對于本發(fā)明主要是就特定的實施例進行了圖示和說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想和目的范圍的情況下，對上述的實施例在形狀、材質(zhì)、數(shù)量以及其它詳細的結(jié)構(gòu)方面進行各種各樣的變形。
因此，限于上述公開的形狀、材質(zhì)等的說明是為了容易理解本發(fā)明的例示，并不是對本發(fā)明加以限制，所以在這些形狀、材質(zhì)等的限定的一部分或全部的限定之外的部件的名稱都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光源燈，該光源燈具備具有內(nèi)置沿照明光軸配置的一對電極的發(fā)光部的發(fā)光管；將來自上述發(fā)光部的光反射并作為照明光向被照明區(qū)域側(cè)射出的反射器；以及配置在上述發(fā)光部的被照明區(qū)域側(cè)的、具有大致半球面狀的反射凹面并且將來自上述發(fā)光部的光向上述反射器反射的輔助反射鏡；上述光源燈的特征在于上述輔助反射鏡的曲率中心配置在從上述發(fā)光部的發(fā)光中心沿上述照明光軸向被照明區(qū)域側(cè)偏離的位置上。
2.如權(quán)利要求1所述的光源燈，其特征在于當(dāng)設(shè)上述反射凹面的曲率半徑為D時，上述發(fā)光部的中心與上述輔助反射鏡的曲率中心之間的尺寸d被設(shè)定為滿足0.0081×D≤d≤0.048×D不等式的尺寸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光源燈，其特征在于上述反射器是使從第1焦點位置射出的光束作為向第2焦點位置聚焦的光束射出的橢圓面反射器，上述橢圓面反射器的第1焦點與上述發(fā)光部的發(fā)光中心大致一致。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光源燈，其特征在于上述反射器是使從焦點位置射出的光束作為與上述照明光軸平行的平行光射出的拋物面反射器，上述拋物面反射器的焦點位置與上述發(fā)光部的發(fā)光中心大致一致。
5.一種投影機，該投影機具備具有將照明光向被照明區(qū)域側(cè)射出的光源燈的照明裝置；根據(jù)圖像信息對從上述照明裝置射出的照明光進行調(diào)制的電光調(diào)制裝置；以及投影由上述電光調(diào)制裝置調(diào)制的調(diào)制光的投影透鏡；上述投影機的特征在于上述光源燈是權(quán)利要求1～4的任意一項所述的光源燈。
全文摘要
本發(fā)明提供可以抑制在被照明區(qū)域側(cè)可利用的照明光量的減少而可以提高光利用效率的光源燈。本發(fā)明的一種光源燈(110A)具備具有內(nèi)置沿照明光軸(110Aax)配置的一對電極(5、6)的發(fā)光部(2)的發(fā)光管(112)；將來自發(fā)光部(2)的光反射并作為照明光向被照明區(qū)域側(cè)射出的橢圓面反射器(114A)；以及配置在發(fā)光部(2)的被照明區(qū)域側(cè)的、具有大致半球面狀的反射凹面(116is)并且將來自發(fā)光部(2)的光向橢圓面反射器(114A)反射的輔助反射鏡(116)；上述光源燈的特征在于輔助反射鏡(116)的曲率中心(Q)配置在從發(fā)光部(2)的中心(P)沿上述照明光軸(110Aax)向被照明區(qū)域側(cè)偏離的位置上。
文檔編號G03B21/14GK1627472SQ20041008667
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者秋山光一 申請人:精工愛普生株式會社