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JP5238402B2 - Reflector, lamp unit, and projection-type image display device - Google Patents

Reflector, lamp unit, and projection-type image display device Download PDF

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JP5238402B2 JP2008204025A JP2008204025A JP5238402B2 JP 5238402 B2 JP5238402 B2 JP 5238402B2 JP 2008204025 A JP2008204025 A JP 2008204025A JP 2008204025 A JP2008204025 A JP 2008204025A JP 5238402 B2 JP5238402 B2 JP 5238402B2
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
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Description

本発明は、反射鏡、当該反射鏡と高圧放電ランプとをその構成要素とするランプユニット、当該ランプユニットを備えた投射型画像表示装置に関し、特に、反射鏡における反射面形状の改良技術に関する。   The present invention relates to a reflecting mirror, a lamp unit including the reflecting mirror and a high-pressure discharge lamp as components, and a projection type image display apparatus including the lamp unit, and more particularly to a technique for improving a reflecting surface shape in the reflecting mirror.

投射型画像表示装置の一つである液晶プロジェクタの光源として用いられるランプユニットは、高圧放電ランプから放射状に発せられる光の利用率を上げるため、反射鏡を有している。反射鏡における反射面の形状の一つに回転楕円面がある。ここで、本明細書において、単に「回転楕円面」という場合には、数学的に完全な回転楕円面(以下、「真正回転楕円面」と言う。)のみならず、真正回転楕円面から若干ずれた回転楕円面も含むものとする。また、反射面が回転楕円面に形成された反射鏡を回転楕円面鏡と言う。   A lamp unit used as a light source of a liquid crystal projector which is one of projection type image display apparatuses has a reflecting mirror in order to increase the utilization factor of light emitted radially from a high-pressure discharge lamp. One of the shapes of the reflecting surface in the reflecting mirror is a spheroid. Here, in the present specification, the simple term “spheroid” means not only a mathematically perfect spheroid (hereinafter referred to as “true spheroid”) but also a little from the true spheroid. It also includes the displaced spheroid. A reflecting mirror having a reflecting surface formed on a spheroid is called a spheroid.

回転楕円面鏡内に配される高圧放電ランプは、外面形状が例えば略球形状をなした本管部を有するバルブを備える。前記本管部内(放電室)には、一対の電極の先端同士が略対向して配置されており、当該電極間でアーク放電が起こって発光する。
高圧放電ランプは、通常、設計的に回転楕円鏡内の第1焦点に前記電極間の中心(以下、「電極間中心」と言う。)が位置するように配される。第1焦点から回転楕円面鏡に向かって放出された光は、本管部を屈折せずに通過し直進して反射面で反射されるなら、その反射光は第2焦点に集光される。
The high-pressure discharge lamp arranged in the spheroid mirror includes a bulb having a main pipe portion whose outer surface shape is, for example, a substantially spherical shape. In the main pipe part (discharge chamber), the tips of a pair of electrodes are arranged substantially opposite to each other, and arc discharge occurs between the electrodes to emit light.
The high-pressure discharge lamp is usually arranged so that the center between the electrodes (hereinafter referred to as “interelectrode center”) is located at the first focal point in the spheroid mirror by design. If the light emitted from the first focal point toward the spheroid mirror passes through the main pipe portion without being refracted and travels straight and is reflected by the reflecting surface, the reflected light is collected at the second focal point. .

しかしながら、前記本管部は、通常、外面形状と内面形状との関係により、電極間中心から前記一対の電極の対向方向(すなわち、バルブの中心軸方向)に遠ざかるほど厚みが異なる。このため、第1焦点から放出された光は、本管部を通過する際に屈折し進行方向が変化する。その結果、反射面に対し、第1焦点とは異なる方向から光が入射することとなる関係上、反射光は、第2焦点からずれた方向に進むこととなる。このようなずれは、液晶プロジェクタ全体の光学系における集光効率を低下させる原因となる。   However, the thickness of the main pipe portion usually varies with distance from the center between the electrodes in the facing direction of the pair of electrodes (that is, the central axis direction of the bulb) due to the relationship between the outer surface shape and the inner surface shape. For this reason, the light emitted from the first focal point is refracted and changes the traveling direction when passing through the main pipe portion. As a result, the reflected light travels in a direction shifted from the second focal point because light enters the reflective surface from a direction different from the first focal point. Such a shift causes a reduction in light collection efficiency in the optical system of the entire liquid crystal projector.

この問題に対処するため、特許文献1には、電極間中心からの放出光が本管部で屈折することによりその進行方向が変化することを考慮し、真正回転楕円面を補正して反射面を設定することにより、第1焦点から放出され、本管部を通過し、反射鏡で反射される反射光を第2焦点により正確に集光させる技術が開示されている。
具体的には、第1焦点から放出され本管部を通過し反射鏡の任意の反射点に入射する光の進行方向と、第1焦点と前記反射点を結ぶ直線とのなす角度をδとしたときに、当該反射点における反射面の傾きを、真正回転楕円面である場合の傾きに対し(δ/2)分補正した傾きに設定することで所望とする反射面を得るようにしている。
In order to cope with this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 considers that the traveling direction changes due to the light emitted from the center between the electrodes being refracted by the main pipe portion, and corrects the true rotation ellipsoid to reflect the reflection surface. Is set to accurately collect the reflected light, which is emitted from the first focal point, passes through the main pipe portion, and is reflected by the reflecting mirror, by the second focal point.
Specifically, δ represents an angle formed by a traveling direction of light emitted from the first focal point and passing through the main pipe part and incident on an arbitrary reflection point of the reflecting mirror and a straight line connecting the first focal point and the reflection point. Then, the inclination of the reflection surface at the reflection point is set to an inclination corrected by (δ / 2) with respect to the inclination in the case of a true spheroid, thereby obtaining a desired reflection surface. .

これによれば、第1焦点から放出され本管部を通過し反射面のある反射点で反射された反射光の進行方向が、本管部が存在せず反射面が真正回転楕円面であると仮定した場合に第1焦点から放出され同一の反射点で反射された仮想反射光の進行方向と一致することとなるので、実際のランプユニットにおいては、反射光がより正確に第2焦点に集光されることとなる。
特開2004−265702号公報
According to this, the traveling direction of the reflected light emitted from the first focal point and passing through the main pipe part and reflected by the reflection point having the reflection surface is such that the main pipe part does not exist and the reflection surface is a true spheroidal surface. In this case, in the actual lamp unit, the reflected light is more accurately transmitted to the second focal point because it coincides with the traveling direction of the virtual reflected light emitted from the first focal point and reflected by the same reflection point. It will be condensed.
JP 2004-265702 A

ところで、液晶プロジェクタの一般家庭への普及に伴って、スクリーン上の輝度は維持したまま、一層の小型化が要求されている。そのためには、反射鏡に求められる集光効率の一層の改善が望まれる。
本発明は、上記した課題に鑑み、より一層高い集光効率を実現し得る反射鏡を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような反射鏡を有するランプユニット、および当該ランプユニットを備えた投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
By the way, with the spread of liquid crystal projectors to general households, further downsizing is required while maintaining the brightness on the screen. For this purpose, further improvement in the light collection efficiency required for the reflecting mirror is desired.
An object of this invention is to provide the reflective mirror which can implement | achieve much higher condensing efficiency in view of an above-described subject. It is another object of the present invention to provide a lamp unit having such a reflecting mirror and a projection type image display apparatus including the lamp unit.

上記の目的を達成するため、本発明に係る反射鏡は、真正回転楕円面が補正された補正回転楕円面を反射面に有し、気密封止されたバルブ内に一対の電極が対向配置されてなる高圧放電ランプが組み込まれる反射鏡であって、前記反射鏡内に前記高圧放電ランプを、前記両電極間の中心点を前記反射面内の第1焦点に位置するように組み込んだ仮想状態の中で、前記反射鏡の光軸を含む任意の平面において、前記光軸をZ軸、第2焦点においてZ軸と直交する軸をY軸とし、前記両電極間の一点から放出され、反射面における一の反射点で反射された反射光のY軸との交差位置をY座標で、当該交差位置における照度をZ座標で表したZ−Y直交座標系を採り、両電極間の対向方向、第1番〜第n番の当該序数の順で並ぶn個の点(nは、3以上の整数)から放出され、任意の同一反射点で反射されたn本の反射光の内第i番目(iは1からnまでの任意の整数)の点から放出された光の、前記照度と前記交差位置とを前記Z−Y直交座標上の点Pi(Zi,Yi)とし、前記n本の反射光の内第1番目及び第n番目の点から放出された光の、前記Y軸との交差位置をそれぞれ点Py 1 (0,Y1)および点Pyn(0,Yn)とした場合に、前記補正回転楕円面が、点P1(Z1,Y1)、…、点Pi(Zi,Yi)、…、点Pn(Zn,Yn)、点Pyn(0,Yn)、点Py 1 (0,Y1)、点P1(Z1,Y1)を順次、線分で結んで囲まれる領域の、前記Z軸から等距離にあって当該Z軸と平行な2本の基準線間に存する部分の面積が、前記n個の点からの放出光が真正回転楕円面で反射されたと仮定した場合よりも広くなるような角度に、各々の反射点における反射面の角度の補正がされてなるものであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a reflecting mirror according to the present invention has a corrected spheroid on which the true spheroid is corrected on the reflecting surface, and a pair of electrodes are arranged oppositely in a hermetically sealed bulb. The high-voltage discharge lamp is incorporated into the reflector, and the high-pressure discharge lamp is incorporated in the reflector so that the center point between the electrodes is located at the first focal point in the reflecting surface. In an arbitrary plane including the optical axis of the reflecting mirror, the optical axis is the Z-axis, and the second focal point is an axis perpendicular to the Z-axis, and the light is emitted from one point between the electrodes and reflected. Adopting a ZY orthogonal coordinate system in which the intersection position of the reflected light reflected at one reflection point on the surface with the Y axis is represented by the Y coordinate and the illuminance at the intersection position is represented by the Z coordinate, the opposing direction between the two electrodes , N points (n is 3 The illuminance of the light emitted from the i-th point (i is an arbitrary integer from 1 to n) of the n reflected lights emitted from any one of the same reflection points. And the intersecting position as a point Pi (Zi, Yi) on the ZY orthogonal coordinates, and the Y axis of light emitted from the first and nth points of the n reflected lights Are the points Py 1 (0, Y1) and Pyn (0, Yn), respectively, the corrected spheroids are points P1 (Z1, Y1),..., Pi (Zi, Yi). ), ..., the point Pn (Zn, Yn), the point Pyn (0, Yn), the point Py 1 (0, Y1), the point P1 (Z1, Y1) sequentially, the region surrounded by connecting by a line segment, the The area of the portion existing between two reference lines that are equidistant from the Z-axis and parallel to the Z-axis is such that the emitted light from the n points is a true rotation ellipse. It is characterized in that the angle of the reflecting surface at each reflecting point is corrected to an angle that is wider than that assumed when the light is reflected by a circular surface.

また、前記n個が3個である場合に、第2の点は、前記両電極間の中心に位置する点であり、第1および第3の点は、それぞれ、前記高圧放電ランプを前記反射鏡に組み込んで点灯させた際の両電極間に発生するアーク放電において、第2の点の両側部分での輝度の最高の位置に相当する点であることを特徴とする。
さらに、前記線分で囲まれる前記領域の前記基準線間に存する部分が最大となるような角度に各々の反射点における反射面の角度の補正がされていることを特徴とする。
Further, when the n is three, the second point is a point located on the center of the between the two electrodes, the first and third points, respectively, the said high-pressure discharge lamp in the arc discharge generated between the electrodes when is lit by incorporating in the reflector, characterized in that a point corresponding to the highest position of the luminance at both side portions of the second point.
Further characterized in that portion present between the reference line of the region surrounded by the line segment is the corrected angle of the reflecting surface at the reflection point of each angle whose maximum.

上記の目的を達成するため、本発明に係るランプユニットは、上記した反射鏡と、当該反射鏡に組み込まれた高圧放電ランプと、を有することを特徴とする。
上記の目的を達成するため本発明に係る投射型画像表示装置は、光源として、前記ランプユニットを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a lamp unit according to the present invention includes the above-described reflecting mirror and a high-pressure discharge lamp incorporated in the reflecting mirror.
In order to achieve the above object, a projection type image display apparatus according to the present invention includes the lamp unit as a light source.

上記構成からなる反射鏡によれば、点P1(Z1,Y1)、…、点Pi(Zi,Yi)、…、点Pn(Zn,Yn)、点Pyn(0,Yn)、点Py 1 (0,Y1)、点P1(Z1,Y1)を順次、線分で結んで囲まれる領域、すなわち第2焦点位置における照度分布に相当する領域の、Z軸(光軸)から等距離にあって当該Z軸と平行な2本の基準線間に存する部分の面積が、n個の点(nは、3以上の整数)からの放出光が真正回転楕円面で反射されたと仮定した場合よりも広くなるような角度に、各々の反射点における反射面の角度の補正がされて反射面が形成されている。すなわち、従来、1点からの放出光しか考慮して反射面の角度の補正がなされていないのに対し、本発明では、少なくとも3点からの放出光を考慮し、第2焦点での照度分布に基づいて反射面の角度の補正がされる関係上、照度分布の第2焦点位置での非対称性が考慮されて反射面の角度の補正ができることとなるので、従来よりも集光性を向上し得るものである。 According to the reflection mirror having the above structure, the point P1 (Z1, Y1), ... , the point Pi (Zi, Yi), ... , the point Pn (Zn, Yn), the point Pyn (0, Yn), the point Py 1 ( 0, Y1) and point P1 (Z1, Y1) are connected at the same distance from the Z axis (optical axis) of the area surrounded by the line segment, that is, the area corresponding to the illuminance distribution at the second focal position. The area of the portion existing between two reference lines parallel to the Z-axis is larger than the case where it is assumed that emitted light from n points (n is an integer of 3 or more) is reflected by a true spheroid. The reflection surface is formed by correcting the angle of the reflection surface at each reflection point so that the angle becomes wider. That is, conventionally, the angle of the reflecting surface is corrected only in consideration of the emitted light from one point, whereas in the present invention, the illuminance distribution at the second focal point is considered in consideration of the emitted light from at least three points. Since the angle of the reflecting surface is corrected based on the above, the angle of the reflecting surface can be corrected considering the asymmetry at the second focal position of the illuminance distribution. It is possible.

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、投射型画像表示装置の一例として示す、フロントタイプの液晶プロジェクタ10の概略構成を示す概念図である。なお、本図を含めた全ての図において、各構成部材間の縮尺は統一していない。
液晶プロジェクタ10は、ランプユニット12、凹レンズ14、インテグレータレンズ16,18、コンデンサーレンズ20,22、液晶パネル24、RGB合成プリズム26、投射レンズ28、および入力される画像信号に基づき液晶パネル24を駆動して液晶パネル24上に画像を表示する液晶パネル駆動部30などから構成されている。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of a front type liquid crystal projector 10 shown as an example of a projection type image display apparatus. In all the figures including this figure, the scales between the constituent members are not unified.
The liquid crystal projector 10 drives the liquid crystal panel 24 based on the lamp unit 12, the concave lens 14, the integrator lenses 16 and 18, the condenser lenses 20 and 22, the liquid crystal panel 24, the RGB combining prism 26, the projection lens 28, and the input image signal. The liquid crystal panel driving unit 30 displays an image on the liquid crystal panel 24.

ランプユニット12は、光源となる高圧放電ランプの一例として示す高圧水銀ランプ32、高圧水銀ランプ32からの射出光を反射して集光する回転楕円面鏡34を有する。
図2に、ランプユニット12を回転楕円面鏡34の光軸Zを含む平面で切断した断面図を示す。
高圧水銀ランプ32は、石英ガラス製のバルブ36を有している。バルブ36は、外形形状が例えば全体的に略球状に膨出し、気密封止された放電室(発光空間)38を有する本管部40と、本管部40から略同軸上反対向きに延出された第1および第2の側管部42、44からなる。本管部40の形状については後述する。
The lamp unit 12 includes a high-pressure mercury lamp 32 shown as an example of a high-pressure discharge lamp serving as a light source, and a spheroid mirror 34 that reflects and collects light emitted from the high-pressure mercury lamp 32.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the lamp unit 12 cut along a plane including the optical axis Z of the spheroid mirror 34.
The high-pressure mercury lamp 32 has a quartz glass bulb 36. The bulb 36 has a main body 40 having a discharge chamber (light-emitting space) 38 that is hermetically sealed, for example, and has an outer shape that bulges out in a generally spherical shape. The first and second side pipe portions 42 and 44 are formed. The shape of the main pipe part 40 will be described later.

また、高圧水銀ランプ32は、放電室38内でその先端部を互いに対向させて配置した一対の電極46,48を有している。第1の電極46は電極軸50にコイル52が巻回されてなるものであり、同じく、第2の電極48は電極軸54にコイル56が巻回されてなるものである。電極軸50,54およびコイル52,56は、共にタングステンからなる。   Further, the high-pressure mercury lamp 32 has a pair of electrodes 46 and 48 that are disposed in the discharge chamber 38 with their tip portions facing each other. The first electrode 46 is formed by winding a coil 52 around an electrode shaft 50, and similarly, the second electrode 48 is formed by winding a coil 56 around an electrode shaft 54. The electrode shafts 50 and 54 and the coils 52 and 56 are both made of tungsten.

電極軸50,54の基端はバルブ36に支持されており、各電極軸50,50は、ほぼ同軸上に、放電室38へと延出されていて、その先端部分に各コイル52,56が巻回されている。各コイル52,56は、適度な放熱機能を発揮して、高圧水銀ランプ32の点灯中における電極の過熱を防止するために設けられている。
また、第1の電極46と第2の電極48の対向する先端部分の一部は、略半球状に加工されて頭部58,60が形成されている。このように略半球状に加工するのは、点灯中の放電を可能な限り当該頭部の先端に集中させて、アークが無秩序に変位するいわゆるアークジャンプ現象を防止するためである。両頭部58,60先端の、バルブ36の管軸方向の間隔、すなわち、電極間距離は0.5[mm]〜2.0[mm]、例えば1.0[mm]としている。
The base ends of the electrode shafts 50 and 54 are supported by the bulb 36, and the electrode shafts 50 and 50 are substantially coaxially extended to the discharge chamber 38, and the respective coils 52 and 56 are provided at the tip portions thereof. Is wound. Each of the coils 52 and 56 is provided to exhibit an appropriate heat dissipation function and prevent overheating of the electrode while the high-pressure mercury lamp 32 is lit.
Moreover, a part of the front-end | tip part which the 1st electrode 46 and the 2nd electrode 48 oppose is processed into the substantially hemispherical shape, and the heads 58 and 60 are formed. The reason for processing into a substantially hemispherical shape is to prevent the so-called arc jump phenomenon in which the arc is displaced randomly by concentrating the discharge during lighting as much as possible at the tip of the head. The distance between the tips of both heads 58 and 60 in the tube axis direction of the bulb 36, that is, the distance between the electrodes is set to 0.5 [mm] to 2.0 [mm], for example, 1.0 [mm].

各電極軸50,54の、頭部58,60とは反対側の端部は、短冊状をした金属箔62,64の一方の端部と接合されている。一対の金属箔62,64の各々は、モリブデン箔からなる。
第1の金属箔62のもう一方の端部には、第1の外部リード線66の一端部が接合されており、第2の金属箔64のもう一方の端部には、第2の外部リード線68が接合されている。なお、第1および第2のリード線66,68は、共に、モリブデン線からなる。第1および第2の外部リード線66,68の、金属箔62,64とは反対側の端部部分は、バルブ36から露出していて、当該端部部分には、それぞれ、給電線70,72が接続されている。給電線70,72から給電することによって、高圧水銀ランプ32を点灯させることができる。このとき、両電極46,48間(両頭部58,60先端間)の真ん中に位置する点Cがアーク中心(発光中心)となる。
The end portions of the electrode shafts 50 and 54 opposite to the head portions 58 and 60 are joined to one end portions of strip-shaped metal foils 62 and 64. Each of the pair of metal foils 62 and 64 is made of molybdenum foil.
One end of a first external lead wire 66 is joined to the other end of the first metal foil 62, and a second external part is joined to the other end of the second metal foil 64. Lead wire 68 is joined. The first and second lead wires 66 and 68 are both made of molybdenum wire. The end portions of the first and second external lead wires 66 and 68 opposite to the metal foils 62 and 64 are exposed from the bulb 36, and the end portions are respectively connected to the feeder lines 70 and 70, respectively. 72 is connected. By supplying power from the power supply lines 70 and 72, the high-pressure mercury lamp 32 can be turned on. At this time, a point C located in the middle between the electrodes 46 and 48 (between the tips of both heads 58 and 60) is the arc center (light emission center).

放電室38は、バルブ36の、主に金属箔62,64に対応する部分が封着されて形成されている。放電室38には、発光物質である水銀及び始動補助用としてのアルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスと、併せて沃素、臭素などのハロゲン物質(いずれも不図示)が封入されている。なお、前記ハロゲン物質は、いわゆるハロゲンサイクルにより、電極46,48から蒸発したタングステンを、石英製のバルブ36(本管部40)内面に付着させることなく電極46,48に戻して発光管の黒化を抑制するという機能を果たすために封入されるものである。   The discharge chamber 38 is formed by sealing portions corresponding to the metal foils 62 and 64 of the bulb 36. In the discharge chamber 38, mercury, which is a luminescent material, and a rare gas such as argon, krypton, and xenon as a starting aid, and a halogen material such as iodine and bromine (all not shown) are enclosed. The halogen substance is returned to the electrodes 46 and 48 by the so-called halogen cycle without causing tungsten evaporated from the electrodes 46 and 48 to adhere to the inner surface of the quartz bulb 36 (main tube portion 40). It is enclosed in order to fulfill the function of suppressing the formation.

上記の構成からなる高圧水銀ランプ32は、第2の側管部44部分においてセメント74により、回転楕円面鏡34に固着されている。
回転楕円面鏡34は、漏斗状をした硬質ガラス製基体76を有する。基体76において回転楕円面に形成された凹面部分76Aには、反射膜として多層干渉膜78が蒸着されて、反射面80が形成されている。
The high-pressure mercury lamp 32 having the above configuration is fixed to the spheroidal mirror 34 with cement 74 at the second side tube portion 44.
The spheroidal mirror 34 has a hard glass base 76 having a funnel shape. A multilayer interference film 78 is deposited as a reflective film on the concave surface portion 76A formed on the spheroidal surface of the base 76, thereby forming a reflective surface 80.

高圧水銀ランプ32は、基体76のネック部76Bに開設された取付孔76Cに第2の側管部44を挿入して、回転楕円面鏡34の光軸Z方向の所定位置に位置決めがなされた後、セメント74で固着される。所定位置とは、例えば回転楕円面鏡34の第1焦点f1とアーク中心Cが略一致する位置である。具体的には、高圧水銀ランプ32を試験点灯させ、図2の紙面に向かって左右・上下・前後方向にスライドさせた際に、回転楕円面鏡34前方の照度が最大となる位置に、高圧水銀ランプ32が位置決めされる。上記「略一致する」の趣旨は、上記の位置決め手法から分かるように、高圧水銀ランプ32の回転楕円面鏡34への組み込みが完了した状態でも、アーク中心C(電極間の中心点)と第1焦点f1とが完全に一致しているとは限らないことを意味するものである。これに対し、回転楕円面鏡34の回転楕円面の形状を決定するためにする真正回転楕円面の後述する補正は、設計上行われることであるので、アーク中心C(電極間の中心点)と第1焦点f1とが一致するとする仮想状態の下でなされる。   The high-pressure mercury lamp 32 is positioned at a predetermined position in the optical axis Z direction of the spheroid mirror 34 by inserting the second side tube portion 44 into the mounting hole 76C provided in the neck portion 76B of the base 76. Then, it is fixed with cement 74. The predetermined position is, for example, a position where the first focal point f1 of the spheroid mirror 34 and the arc center C substantially coincide. Specifically, when the high-pressure mercury lamp 32 is lit in a test and slid in the left, right, up, down, and front and rear directions toward the paper surface of FIG. A mercury lamp 32 is positioned. The meaning of the “substantially coincide” is that the arc center C (the center point between the electrodes) and the second electrode are in the state where the high-pressure mercury lamp 32 has been incorporated into the spheroid mirror 34 as can be seen from the positioning method. This means that the focal point f1 does not always coincide completely. On the other hand, since correction to be described later of the true spheroid for determining the shape of the spheroid of the spheroid mirror 34 is performed by design, the arc center C (center point between the electrodes) and It is made under a virtual state where the first focus f1 coincides.

図3(a)に、本管部40の拡大断面図を示すが、本管部40の外面形状は例えば略球形状や略楕円形状があり、またその内面形状もその外面形状の相似形である必要は無く、種々の設計がなされる。したがって、それらの外面形状と内面形状との関係により、通常、
本管部40の厚みは一定にはならない。図3(a)に示す例の場合では、本管部40の厚みが、管軸方向(光軸Z方向)中央部で最大T1となり両端部に近づくにつれて減少する(T1>T2)ものを示す。もっとも、上記のとおり外面形状と内面形状との関係により、本管部40の肉厚も種々変化するが、後述する「補正」はその変化に応じて適正な補正がなされる。
FIG. 3A shows an enlarged cross-sectional view of the main pipe portion 40. The outer surface shape of the main pipe portion 40 is, for example, a substantially spherical shape or a substantially oval shape, and the inner surface shape is similar to the outer surface shape. There is no need, and various designs are made. Therefore, due to the relationship between the outer surface shape and the inner surface shape,
The thickness of the main pipe portion 40 is not constant. In the case of the example shown in FIG. 3A, the thickness of the main pipe portion 40 is maximum T1 in the central portion in the tube axis direction (optical axis Z direction) and decreases as it approaches both ends (T1> T2). . However, as described above, the thickness of the main pipe section 40 also varies depending on the relationship between the outer surface shape and the inner surface shape, but “correction” described later is appropriately corrected according to the change.

したがって、両電極46,48間の中心点(アーク中心C)から放射された光であっても、最大肉厚部(T1)を通過する放射光以外は、本管部40の内表面(放電室(発光空間)38と石英ガラスとの境界)および本管部40の外表面で、スネルの法則に従い屈折する。
図4に、高圧水銀ランプ32の点灯中において両電極46,48間(両頭部58,60間)で発生するアーク放電中の輝度分布を示す。
Therefore, even the light emitted from the center point (arc center C) between the electrodes 46 and 48 is the inner surface (discharge) of the main pipe portion 40 except for the radiated light passing through the maximum thickness portion (T1). The light is refracted according to Snell's law at the chamber (light emitting space 38 and the boundary between the quartz glass) and the outer surface of the main pipe 40.
FIG. 4 shows a luminance distribution during arc discharge generated between the electrodes 46 and 48 (between both heads 58 and 60) when the high-pressure mercury lamp 32 is lit.

図4(a)は、輝度分布を等高線で表した図であり、図4(b)は、図4(a)の等高線図を中央で切断した断面図である。なお、図4(b)では、最高輝度を「1」とした相対輝度で、輝度分布を表現している。
図4に示すように、アーク放電の輝度は、アーク中心Cで最も輝度が高い訳ではなく、両電極46,48の先端部近傍で最も高くなる。図4(b)に示すように、輝度分布曲線BKは、アーク中心Cを境として双峰性を示す。
4A is a diagram showing the luminance distribution by contour lines, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the contour map of FIG. 4A cut at the center. In FIG. 4B, the luminance distribution is expressed by the relative luminance with the highest luminance being “1”.
As shown in FIG. 4, the arc discharge luminance is not highest at the arc center C, but is highest near the tips of the electrodes 46 and 48. As shown in FIG. 4B, the luminance distribution curve BK exhibits bimodality with the arc center C as a boundary.

ここで、アーク中心Cに相当する点を点S2とし、点S2と電極48との間で最も輝度の高い点を点S1とし、点S2と電極46との間で最も輝度の高い点を点S3とすることとする。すなわち、両電極48,46間の対向方向、点S1、点S2,点S3のこの順で並ぶ3点を上記のように定義することとする。なお、本例においては、点S2に対し、点S1と点S3は等距離にあるものとする。   Here, a point corresponding to the arc center C is a point S2, a point having the highest luminance between the point S2 and the electrode 48 is a point S1, and a point having the highest luminance between the point S2 and the electrode 46 is a point. S3 is assumed. That is, the opposing direction between the electrodes 48 and 46, the three points arranged in this order of the point S1, the point S2, and the point S3 are defined as described above. In this example, it is assumed that the points S1 and S3 are equidistant from the point S2.

図3に戻り、点S1、点S2、点S3から放射された放射光について説明する。
仮に、本管部40が存在せず屈折がないとし、反射面が真正回転楕円面であるとした場合、反射面の反射点Raに、点S1、点S2、点S3から到達する放射光L1、L2、L3は、直線コースを採る。また、L2とL1の成す角度α1とL2とL3の成す角度α2とは等角度となる。そして、反射点Raで反射されて、L2は第2焦点f2へ向かい、L1とL3とは、それぞれL2に対し角度α1、α2を成して第2焦点F2方向へ向かう。
Returning to FIG. 3, the emitted light emitted from the points S1, S2, and S3 will be described.
If the main pipe portion 40 is not present and there is no refraction, and the reflecting surface is a true spheroidal surface, the radiated light L1 reaching the reflecting point Ra of the reflecting surface from the points S1, S2, and S3. , L2 and L3 take a straight course. The angle α1 formed by L2 and L1 is equal to the angle α2 formed by L2 and L3. Then, the light is reflected at the reflection point Ra, L2 goes to the second focal point f2, and L1 and L3 form angles α1 and α2 with respect to L2, respectively, toward the second focal point F2.

ここで、第2焦点f2において光軸Zと直交する仮想受光面のおける照度に関し、以下のように定義する。
図3(b)に示すように、第2焦点f2において、光軸Zと直交する軸をY軸とし、第2焦点f2を原点としたZ−Y直交座標系を採用する。そして、両電極46,48間の一点から放出され、反射面の一の反射点で反射された反射光のY軸との交差位置をY座標で表し、Z座標で、当該交差位置における前記仮想受光面での照度を表すこととする。
Here, the illuminance at the virtual light receiving surface orthogonal to the optical axis Z at the second focal point f2 is defined as follows.
As shown in FIG. 3B, the second focal point f2 employs a ZY orthogonal coordinate system with the axis perpendicular to the optical axis Z as the Y axis and the second focal point f2 as the origin. And the intersection position with the Y-axis of the reflected light emitted from one point between both electrodes 46 and 48 and reflected by one reflection point of the reflecting surface is represented by the Y coordinate, and the virtual position at the intersection position is represented by the Z coordinate. It represents the illuminance on the light receiving surface.

そして、点S1、点S2、点S3から放出され、任意の反射点Raで反射された反射光L1、L2、L3のY軸との交差位置と当該交差位置における照度とをZ−Y直交座標上の点P1(Z1,Y1)、点P2(Z2,Y2)、点P3(Z3,Y3)で表すこととする。
なお、L1のY軸との交差位置は点Py1(0,Y1)で、L3のY軸との交差位置は点Py3(0,Y3)で表されることとなる。
Then, the intersection of the reflected light L1, L2, and L3 emitted from the points S1, S2, and S3 and reflected by the arbitrary reflection point Ra with the Y axis and the illuminance at the intersection are expressed as Z-Y orthogonal coordinates. The upper point P1 (Z1, Y1), the point P2 (Z2, Y2), and the point P3 (Z3, Y3) are represented.
The intersection position of L1 with the Y axis is represented by a point Py 1 (0, Y1), and the intersection position of L3 with the Y axis is represented by a point Py 3 (0, Y3).

ここで、当然のことながら、点P1(Z1,Y1)、点P2(Z2,Y2)、点P3(Z3,Y3)は、反射点Raで反射された反射光の仮想受光面における照度分布曲線BS上に存する。
上記仮想条件(すなわち、本管部40が存在せず屈折がないとし、反射面が真正回転楕円面であるとした場合)の下では、点P2はZ軸上に存し、照度分布曲線BSは、Z軸を対称軸とした対称形となりかつ、前記輝度分布曲線BK(図4)と相似形になる。
Here, as a matter of course, the point P1 (Z1, Y1), the point P2 (Z2, Y2), and the point P3 (Z3, Y3) are illuminance distribution curves on the virtual light receiving surface of the reflected light reflected at the reflection point Ra. Exists on the BS.
Under the above virtual conditions (that is, when the main pipe portion 40 is not present and there is no refraction, and the reflecting surface is a true spheroidal surface), the point P2 is on the Z axis, and the illuminance distribution curve BS Has a symmetric shape with the Z axis as the symmetric axis, and is similar to the luminance distribution curve BK (FIG. 4).

しかし、現実には、本管部40で屈折するため、点P2は、Z軸(第2焦点f2)から外れ、照度分布曲線BSは、非対称なものとなる。
このことについて、図5を参照しながら説明する。なお、以降の説明においては、照度分布曲線BSについては、点P1(Z1,Y1)、点P2(Z2,Y2)、点P3(Z3,Y3)の3点を代表点とし、当該3点を結んだ線分で簡略的に表したもので説明することとする。
However, in actuality, since the light is refracted by the main pipe section 40, the point P2 deviates from the Z axis (second focal point f2), and the illuminance distribution curve BS becomes asymmetric.
This will be described with reference to FIG. In the following description, regarding the illuminance distribution curve BS, the three points of the point P1 (Z1, Y1), the point P2 (Z2, Y2), and the point P3 (Z3, Y3) are represented as representative points. It will be explained with a simple representation of the connected line segments.

反射面の反射点Raに、点S1、点S2、点S3から到達する放射光L1、L2、L3は、それぞれ、本管部40において屈折する。このため、点S2(第1焦点f1)から放射された放射光は、第1焦点f1と反射点Raとを結ぶ直線からずれた方向から反射点Raに入射することとなり、その結果、反射光は、第2焦点f2からずれることとなる。
また、L2とL1の成す角度α1とL2とL3の成す角度α2とは、異なった角度となる(本例では、α1<α2)。その結果、第2焦点位置での仮想受光面における照度分布が非対称となるのである。
The radiated lights L1, L2, and L3 that reach the reflection point Ra on the reflection surface from the points S1, S2, and S3 are refracted in the main pipe section 40, respectively. For this reason, the radiated light radiated from the point S2 (first focal point f1) is incident on the reflective point Ra from a direction deviating from the straight line connecting the first focal point f1 and the reflective point Ra, and as a result, the reflected light is reflected. Will deviate from the second focus f2.
Further, the angle α1 formed by L2 and L1 and the angle α2 formed by L2 and L3 are different from each other (in this example, α1 <α2). As a result, the illuminance distribution on the virtual light receiving surface at the second focal position becomes asymmetric.

図3に戻り、液晶プロジェクタ等の光学系の設計において、第2焦点f2位置における仮想受光面での集光性を向上させることが、光学系のコンパクト化、ひいては、装置全体の小型化につながることとなる。
ここで、前記光学系において、前記仮想受光面上、回転楕円面鏡からの反射光を利用する領域を利用領域Qとする。利用領域Qは、正方形や長方形に設定される。また、図3(a)に示すように、Z−Y平面において、利用領域Qの境界を示す線QL1,QL2を基準線と称することとする。基準線QL1,QL2は、Z軸から等距離にあってZ軸と平行な2本の線となる。なお、利用領域Qが長方形をしている場合、基準線QL1,QL2は、当該長方形における長辺の端部を通る直線とする。
Returning to FIG. 3, in the design of an optical system such as a liquid crystal projector, improving the light condensing property on the virtual light receiving surface at the second focal point f2 position leads to compactness of the optical system and consequently miniaturization of the entire apparatus. It will be.
Here, in the optical system, a region that uses reflected light from the spheroid mirror on the virtual light receiving surface is defined as a use region Q. The use area Q is set to a square or a rectangle. Further, as shown in FIG. 3A, lines QL1 and QL2 indicating the boundaries of the usage region Q in the ZY plane are referred to as reference lines. The reference lines QL1 and QL2 are two lines that are equidistant from the Z axis and are parallel to the Z axis. When the use area Q is a rectangle, the reference lines QL1 and QL2 are straight lines passing through the ends of the long sides of the rectangle.

利用領域Qの面積が一定であるとしたならば、当該利用領域Qに入る光束が多ければ多いほど集光性が高い(光の利用率が高い)と言える。換言すると、点P1(Z1,Y1)、点P2(Z2,Y2)、点P3(Z3,Y3)、点y3(0,Y3)、点Py1(0,Y1)、点P1(Z1,Y1)を順次、線分で結んで囲まれる領域(以下、「基本領域」と言う。)の、基準線QL1,QL2間に存する部分(以下、「有効利用領域」と言う。)が、広ければ広いほど集光性が高い(光の利用効率が高い)と言える。 If the area of the use region Q is constant, it can be said that the more light flux enters the use region Q, the higher the light collecting property (the light utilization rate is high). In other words, the point P1 (Z1, Y1), the point P2 (Z2, Y2), the point P3 (Z3, Y3), the point y 3 (0, Y3), the point Py 1 (0, Y1), the point P1 (Z1, A portion (hereinafter referred to as “effective use region”) existing between the reference lines QL1 and QL2 in a region (hereinafter referred to as “basic region”) that is sequentially connected with line segments by Y1) is widened. The wider it is, the higher the light condensing property (the higher the light utilization efficiency).

しかしながら、反射面が真正回転楕円面であると、図5を用いて説明したように、電極間の点S2からの光は、第2焦点f2からずれ、照度分布は非対称となる結果、有効利用領域が狭くなり、光の利用効率が低下してしまう。このことを、図6(a)を用いて、さらに説明する。
図6(a)は、図5における第2焦点f2およびその周辺の部分の図に、基準線QL1,QL2を書き込んだ図である。
However, if the reflecting surface is a true spheroidal surface, as described with reference to FIG. 5, the light from the point S2 between the electrodes is deviated from the second focal point f2, and the illuminance distribution is asymmetric. The area becomes narrow, and the light utilization efficiency decreases. This will be further described with reference to FIG.
FIG. 6A is a diagram in which the reference lines QL1 and QL2 are written in the second focal point f2 in FIG. 5 and its peripheral portion.

図6(a)において、右下がりのハッチングを施した基本領域に対し、左下がりのハッチングを施した有効利用領域は、狭いものとなっており、光の有効利用効率が低いことが分かる。以下、他の図面においても、図6(a)と同様、基本領域には右下がりのハッチングを施し、有効利用領域には左下がりのハッチングを施して、両者を区別しやすくすることとする。   In FIG. 6 (a), it can be seen that the effective use area subjected to the lower left hatching is narrower than the basic area subjected to the lower right hatching, and the effective use efficiency of light is low. Hereinafter, in the other drawings as well, as in FIG. 6A, the basic area is hatched downward and the effective use area is hatched downward to make it easy to distinguish the two.

ここで、特許文献1に開示された技術は、前述した通り、点S2(図5)から放射され反射面の反射点Raで反射された反射光L2が第2焦点f2を通過するように(図6(b))、反射点Raにおける反射面の角度を補正するというものである。
その結果、真正回転楕円面の場合の図6(a)に示す結果よりも、図6(b)に示すように、有効利用領域が増大し、光の利用効率の改善が見られるものの、まだ、基準線QL1,QL2間からはみ出た基本領域が少なからずあり、改善の余地が認められる。
Here, as described above, the technique disclosed in Patent Document 1 is such that the reflected light L2 emitted from the point S2 (FIG. 5) and reflected by the reflection point Ra on the reflection surface passes through the second focal point f2 ( FIG. 6 (b)) corrects the angle of the reflection surface at the reflection point Ra.
As a result, the effective use area is increased and the light use efficiency is improved as shown in FIG. 6B, compared with the result shown in FIG. There are not a few basic areas that protrude from between the reference lines QL1 and QL2, and there is room for improvement.

そこで、本実施の形態では、さらに基本領域を基準線QL1,QL2間に入れることにより、光の利用効率を一層向上させることとした。
具体的には、基本領域の基準線QL1,QL2間に存する部分(面積)が略最大となるような(図6(c))角度に、任意の反射点Raにおける反射面の角度を補正することとした。なお、図6(c)に示す例では、基本領域全部が基準線QL1,QL2間に入っているが(すなわち、基本領域が全て有効利用領域になっているが)、基本領域のY軸方向の長さは、反射点の光軸方向(Z軸座標)の位置によって伸縮するため、基本領域が基準線QL1,QL2間からはみ出る場合もある。要は、はみ出る場合であっても、基本領域の基準線QL1,QL2間に存する部分(面積)が略最大となれば(有効利用領域が略最大となれば)良いのである。
Therefore, in the present embodiment, the use efficiency of light is further improved by placing the basic region between the reference lines QL1 and QL2.
Specifically, the angle of the reflecting surface at an arbitrary reflecting point Ra is corrected to an angle such that the portion (area) existing between the reference lines QL1 and QL2 in the basic region is substantially maximized (FIG. 6C). It was decided. In the example shown in FIG. 6C, the entire basic area is between the reference lines QL1 and QL2 (that is, all the basic areas are effective use areas), but the Y direction of the basic area Is extended or contracted depending on the position of the reflection point in the optical axis direction (Z-axis coordinates), so that the basic region may protrude from between the reference lines QL1 and QL2. In short, even if it protrudes, it suffices if the portion (area) existing between the reference lines QL1 and QL2 of the basic region is substantially maximized (if the effective use region is substantially maximized).

なお、図5、図6に示した上記の例では便宜上、点P1と点P3のZ座標値(すなわち、照度)は等しくなるように描いたが、実際には、点P1と点P3の点P2からのY軸方向の距離が異なった場合、点P2から遠い方の点におけるZ座標値(照度)は、近い方の点におけるZ座標値(照度)よりも相対的に小さな値となる。
このことを、図8に示す。図8は、反射面の角度補正後における第2焦点f2位置での基本領域を示したものであり、図6(c)に対応する図である。なお、L2の、Y軸との交点を点Pyとする。
In the above examples shown in FIGS. 5 and 6, for the sake of convenience, the Z coordinate values (that is, the illuminance) of the points P1 and P3 are drawn to be equal. When the distance in the Y-axis direction from P2 is different, the Z coordinate value (illuminance) at a point far from the point P2 is a relatively smaller value than the Z coordinate value (illuminance) at a near point.
This is shown in FIG. FIG. 8 shows a basic region at the second focal point f2 position after the angle correction of the reflecting surface, and corresponds to FIG. 6C. Incidentally, the L2, and the point Py 2 the intersection with the Y axis.

上述したように、角度α1と角度α2が異なるため、Y軸方向における、点Py2から点Py1までの距離と点Py2から点Py3までの距離が異なった場合、点Py2−点Py1−点P1−点P2−点Py2を順次、線分で結んで囲まれる領域の面積と、点Py2−点Py3−点P3−点P2−点Py2を順次、線分で結んで囲まれる領域の面積とは等しくなる関係上、点P1と点P3のZ座標値(照度)は異なった値となる。図8に示す例では、Y軸方向における、点Py2から点Py1までの距離が点Py2から点Py3までの距離よりも長いため、その分、点P1のZ座標値(照度)は、点P3のZ座標値(照度)に対して、相対的に小さな値になっている。なお、図8に示すのは、基本領域が基準線QL1,QL2間からはみ出る場合の一例である。   As described above, since the angle α1 and the angle α2 are different, when the distance from the point Py2 to the point Py1 and the distance from the point Py2 to the point Py3 in the Y-axis direction are different, the point Py2-point Py1-point P1- The area of the region surrounded by connecting the point P2-point Py2 with the line segment is equal to the area of the region surrounded by connecting the point Py2-point Py3-point P3-point P2-point Py2 with the line segment sequentially. Therefore, the Z coordinate values (illuminance) of the point P1 and the point P3 are different values. In the example shown in FIG. 8, since the distance from the point Py2 to the point Py1 in the Y-axis direction is longer than the distance from the point Py2 to the point Py3, the Z coordinate value (illuminance) of the point P1 is correspondingly increased to the point P3. The Z coordinate value (illuminance) is relatively small. FIG. 8 shows an example where the basic region protrudes from between the reference lines QL1 and QL2.

図6に戻り、続いて、図6(a)に示す状態が、図6(c)に示す状態になるように、すなわち、反射光L1,L2,L3のY軸と交差する位置を、上方に移動させるための、反射点Ptにおける反射面の補正角度Δθの求め方について、図7を参照しながら説明する。
図7では、説明の便宜上、電極間における点S2からの射出光L2のみを描いている。反射光の内、二点鎖線で表示しているのが反射面の任意の反射点Ptにおける「反射面の角度」が補正される前の反射光L2bを示している。
Returning to FIG. 6, subsequently, the state shown in FIG. 6A is changed to the state shown in FIG. 6C, that is, the position where the reflected light L1, L2, L3 intersects with the Y axis is A method of obtaining the correction angle Δθ of the reflection surface at the reflection point Pt for moving to the reference point will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, for convenience of explanation, only the emitted light L2 from the point S2 between the electrodes is drawn. Of the reflected light, the two-dot chain line indicates the reflected light L2b before the “reflecting surface angle” at any reflecting point Pt on the reflecting surface is corrected.

ここで、「反射面の角度」は、光軸を含む平面で切断した反射鏡の断面において、反射点で引いた接線が光軸Zと成す角度である。反射面の形状は「回転」楕円形なので、当該断面の形状(楕円形状)が決まれば、反射面全体の形状は決定される。
また、ここでは、図7に示すように、第1焦点f1(アーク中心C、点S2)を原点にとり、光軸ZをZ軸、Z軸と原点で直交する軸をY軸とするZ−Y直交座標系を採用するものとする。
Here, the “angle of the reflecting surface” is an angle formed by the tangent line drawn at the reflection point with the optical axis Z in the cross section of the reflecting mirror cut along the plane including the optical axis. Since the shape of the reflection surface is a “rotation” ellipse, the shape of the entire reflection surface is determined once the shape of the cross section (ellipse shape) is determined.
Here, as shown in FIG. 7, the first focal point f1 (arc center C, point S2) is the origin, the optical axis Z is the Z axis, and the axis orthogonal to the Z axis is the Z-axis. The Y orthogonal coordinate system shall be adopted.

反射光L2bの、第2焦点f2においてZ軸と直交する直線QL3(前記仮想受光面上の直線)との交差点Pbの座標を(Zb,Yb)とする。交差点Pbを上方にΔY(=Ya−Yb)分移動させて、交差点をPa(Zb,Ya)に変更するための、反射点Pt(Zt,Yt)における反射面の補正角度Δθは、次式で得られる。
Δθ=tan-1{(Yt-Yb)/(Zb-Zt)}
−tan-1{(Yt-Ya)/(Zb-Zt)} …(1)
式(1)によって求まる補正角度Δθ分ずつ、任意の反射点における反射面の角度の補正を繰り返し、全体に渡って補正することにより所望の楕円形状が得られ、この楕円形を、Z軸を中心として回転することで、目的とする補正回転楕円面が得られる。
The coordinate of the intersection Pb of the reflected light L2b with the straight line QL3 (straight line on the virtual light receiving surface) orthogonal to the Z axis at the second focal point f2 is defined as (Zb, Yb). The correction angle Δθ of the reflection surface at the reflection point Pt (Zt, Yt) for moving the intersection Pb upward by ΔY (= Ya−Yb) and changing the intersection to Pa (Zb, Ya) is given by It is obtained by.
Δθ = tan −1 {(Yt−Yb) / (Zb−Zt)}
-Tan -1 {(Yt-Ya) / (Zb-Zt)} (1)
The correction of the angle of the reflecting surface at an arbitrary reflection point is repeated by the correction angle Δθ obtained by the equation (1), and a correction is made over the whole to obtain a desired elliptical shape. By rotating about the center, the target corrected spheroid is obtained.

具体的には、先ず、本管部40による屈折の影響を受けないY軸上(Z=0)における反射点Psの座標(Zs,Ys)と点Psにおける反射面の角度θを定め、これを基準とする。点Ps(Zs,Ys)と角度θは、真正回転楕円面の場合と一致する。
そして、点Psにおける反射面の接線方向(すなわち、角度θ方向)に微小量、点Psを変位させた点P(S+1)(ZS+1,YS+1)を定め、点P(S+1)で反射させた場合における補正角度Δθを求め、角度θに補正角度Δθを加えた角度を、点P(S+1)における反射面の角度θ1[=(θ+Δθ)]に設定する。次に、点P(S+1)における反射面の接線方向(すなわち、角度θ1方向)に微小量、点P(S+1)を変位させた点P(S+2)を定め、上記と同様にして、点P(S+2)における補正後の反射面の角度θ2を設定する。このような手順を繰り返すことによって、補正回転楕円面の形状(Z>0の範囲における形状)を設定していく。
Specifically, first, the coordinates (Zs, Ys) of the reflection point Ps on the Y axis (Z = 0) not affected by refraction by the main pipe section 40 and the angle θ S of the reflection surface at the point Ps are determined. Based on this. The point Ps (Zs, Ys) and the angle θ S coincide with those of the true spheroidal surface.
Then, a point P (S + 1) (Z S + 1 , Y S + 1 ) obtained by displacing the point Ps by a minute amount in the tangential direction (that is, the angle θ S direction) of the reflecting surface at the point Ps is determined, and the point P (S + obtain a correction angle [Delta] [theta] in the case where is reflected in 1), set the angle obtained by adding the correction angle [Delta] [theta] in the angle theta S, the angle θ1 [= (θ S + Δθ )] of the reflecting surface at the point P (S + 1) To do. Next, a point P (S + 2) obtained by displacing the point P (S + 1) by a minute amount in the tangential direction of the reflecting surface at the point P (S + 1) (that is, the direction of the angle θ1 ) is determined, and the same as described above. Then, the angle θ2 of the reflecting surface after correction at the point P (S + 2) is set. By repeating such a procedure, the shape of the corrected spheroid (the shape in the range of Z> 0) is set.

一方、Z<0の範囲における補正回転楕円面の形状についても、同様にして、接線方向に微小量ずつずらしながら設定していく。
このようにして、真正回転楕円面を補正して得られた、実施の形態に係る補正回転楕円面によれば、特許文献1による場合よりも光の利用効率が約5%向上することが、コンピュータを用いたシミュレーションによって確認されている。ここでの光の利用効率とは、全光束に対する前記利用領域Q(図3)を通過する光束の比を言う。
On the other hand, the shape of the corrected spheroid in the range of Z <0 is similarly set while being shifted by a minute amount in the tangential direction.
Thus, according to the corrected spheroid according to the embodiment obtained by correcting the true spheroid, the light utilization efficiency is improved by about 5% compared to the case of Patent Document 1. This has been confirmed by computer simulation. Here, the light use efficiency refers to the ratio of the light flux passing through the use region Q (FIG. 3) to the total light flux.

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることもできる。
(1)上記実施の形態では、反射面の補正角度は、電極間の3点から光を放出させた場合における、上記仮想受光面でのモデル化した照度分布に基づいて求めた。しかし、補正角度を求めるに際し、電極間から放出させる光の起点は3点に限らず、4点以上の任意の個数の点を設定し、モデル化した照度分布を得ることとしても構わない。
As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on embodiment, this invention is not restricted to an above-described form, Of course, it can also be set as the following forms, for example.
(1) In the above embodiment, the correction angle of the reflecting surface is obtained based on the modeled illuminance distribution on the virtual light receiving surface when light is emitted from three points between the electrodes. However, when obtaining the correction angle, the starting point of the light emitted from between the electrodes is not limited to three, and an arbitrary number of four or more points may be set to obtain a modeled illuminance distribution.

すなわち、両電極間の対向方向、第1番〜第n番の当該序数の順で並ぶn個の点(nは、3以上の整数)を設定し、モデル化した照度分布を得ることとしても構わない。このとき、当該n個の点から放出され、任意の同一反射点Raで反射されたn本の反射光の内、第i番目の点(iは、1からnまでの任意の整数)から放出され反射点Raで反射された反射光の、前記Z−Y直交座標上の点を点Pi(Zi,Yi)とした場合に、基本領域は、点P1(Z1,Y1)、…、点Pi(Zi,Yi)、…、点Pn(Zn,Yn)、点P(0,Yn)、点P(0,Y1)、点P1(Z1,Y1)を順次、線分で結んで囲まれる領域となる。   That is, it is also possible to set n points (n is an integer of 3 or more) arranged in the facing direction between the electrodes and in the order of the ordinal numbers from 1 to n to obtain a modeled illuminance distribution. I do not care. At this time, it is emitted from the i-th point (i is an arbitrary integer from 1 to n) out of the n reflected lights that are emitted from the n points and reflected at any same reflection point Ra. When the point on the ZY orthogonal coordinates of the reflected light reflected at the reflection point Ra is a point Pi (Zi, Yi), the basic region is the point P1 (Z1, Y1),. (Zi, Yi),..., A point Pn (Zn, Yn), a point P (0, Yn), a point P (0, Y1), a point P1 (Z1, Y1) are sequentially surrounded by line segments. It becomes.

なお、n個を5個以上とする場合には、第2の電極48(頭部60)の先端位置を第1の点に、第1の電極46(頭部58)の先端位置を第nの点に設定して、当該n個の点は等間隔に設定することが好ましい。この場合に、nを奇数に設定する、すなわち、真中の点が第1焦点位置と一致するように設定することが好ましい。また、いずれの場合にも、両電極間に発生するアーク放電において、輝度が略最高となる位置に相当する点を含むように設定することが好ましい。   When the number n is 5 or more, the tip position of the second electrode 48 (head 60) is the first point, and the tip position of the first electrode 46 (head 58) is the nth. It is preferable to set the n points at equal intervals. In this case, it is preferable to set n to an odd number, that is, to set the middle point to coincide with the first focal position. In any case, it is preferable that the arc discharge generated between the two electrodes is set so as to include a point corresponding to a position where the luminance is substantially maximum.

あるいは、モデル化した照度分布ではなく、照度分布曲線BS(図3(b))そのもので表される照度分布を用いることとしてもよい。照度分布曲線BSは、電極間における光の放出起点を無数に設定した場合に得られるものと考えられる。
なお、モデル化した照度分布や照度分布曲線BSで表される照度分布は、コンピュータを用いたシミュレーションにより得られる。
(2)上記実施の形態では、高圧放電ランプとして高圧水銀ランプに用いた例を示したが、これに限らず、例えば、メタルハライドランプを用いることも可能である。
Alternatively, an illuminance distribution represented by the illuminance distribution curve BS (FIG. 3B) itself may be used instead of the modeled illuminance distribution. The illuminance distribution curve BS is considered to be obtained when an infinite number of light emission starting points between the electrodes is set.
Note that the illuminance distribution represented by the modeled illuminance distribution or illuminance distribution curve BS is obtained by simulation using a computer.
(2) In the above embodiment, an example in which a high-pressure mercury lamp is used as a high-pressure discharge lamp is shown. However, the present invention is not limited to this, and for example, a metal halide lamp can be used.

本発明に係る反射鏡は、例えば、液晶プロジェクタ等の投射型画像表示装置に用いられるランプユニットを構成する反射鏡として好適に利用可能である。   The reflector according to the present invention can be suitably used as a reflector constituting a lamp unit used in a projection type image display apparatus such as a liquid crystal projector.

液晶プロジェクタの概略構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows schematic structure of a liquid crystal projector. ランプユニットを回転楕円面鏡の光軸を含む平面で切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the lamp unit by the plane containing the optical axis of a rotation ellipsoidal mirror. 高圧水銀ランプの本管部と、反射鏡の反射面と、反射鏡の第2焦点との間における光路等を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical path etc. between the main pipe part of a high pressure mercury lamp, the reflective surface of a reflective mirror, and the 2nd focus of a reflective mirror. 高圧水銀ランプのアーク放電における輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the luminance distribution in the arc discharge of a high pressure mercury lamp. アーク放電部からの放射光が本管部で屈折し、反射鏡で第2焦点方向へ反射される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the radiated light from an arc discharge part is refracted | refracted in a main pipe part, and is reflected in a 2nd focus direction with a reflective mirror. 高圧水銀ランプの電極間の3点から放出された光L1,L2,L3の第2焦点におけるY軸方向の到達位置を示す図であって、(a)は反射面の補正前の到達位置を、(b)は特許文献1の技術によって反射面を補正した場合の到達位置を、(c)は実施の形態に係る技術によって反射面を補正した場合の到達位置をそれぞれ示す図である。It is a figure which shows the arrival position of the Y-axis direction in the 2nd focus of light L1, L2, L3 emitted from three points between the electrodes of a high pressure mercury lamp, (a) is the arrival position before correction | amendment of a reflective surface. (B) is a figure which shows the arrival position at the time of correct | amending a reflective surface by the technique of patent document 1, (c) is a figure which shows the arrival position at the time of correcting a reflective surface by the technique which concerns on embodiment, respectively. 反射鏡における反射面の補正角度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction angle of the reflective surface in a reflective mirror. 高圧水銀ランプの電極間の3点から放出された光L1,L2,L3の第2焦点におけるY軸方向の到達位置を示す図であって、実施の形態に係る技術によって反射面を補正した場合の到達位置の一例を示す図である。It is a figure which shows the arrival position of the Y-axis direction in the 2nd focus of light L1, L2, L3 emitted from three points between the electrodes of a high pressure mercury lamp, Comprising: When the reflective surface is correct | amended with the technique which concerns on embodiment It is a figure which shows an example of the arrival position of.

符号の説明Explanation of symbols

10 液晶プロジェクタ
12 ランプユニット
32 高圧水銀ランプ
34 回転楕円面鏡
80 反射面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid crystal projector 12 Lamp unit 32 High pressure mercury lamp 34 Spheroid mirror 80 Reflecting surface

Claims (5)

真正回転楕円面が補正された補正回転楕円面を反射面に有し、気密封止されたバルブ内に一対の電極が対向配置されてなる高圧放電ランプが組み込まれる反射鏡であって、
前記反射鏡内に前記高圧放電ランプを、前記両電極間の中心点を前記反射面内の第1焦点に位置するように組み込んだ仮想状態の中で、
前記反射鏡の光軸を含む任意の平面において、前記光軸をZ軸、第2焦点においてZ軸と直交する軸をY軸とし、前記両電極間の一点から放出され、反射面における一の反射点で反射された反射光のY軸との交差位置をY座標で、当該交差位置における照度をZ座標で表したZ−Y直交座標系を採り、
両電極間の対向方向、第1番〜第n番の当該序数の順で並ぶn個の点(nは、3以上の整数)から放出され、任意の同一反射点で反射されたn本の反射光の内第i番目(iは1からnまでの任意の整数)の点から放出された光の、前記照度と前記交差位置とを前記Z−Y直交座標上の点Pi(Zi,Yi)とし、前記n本の反射光の内第1番目及び第n番目の点から放出された光の、前記Y軸との交差位置をそれぞれ点Py 1 (0,Y1)および点Pyn(0,Yn)とした場合に、
前記補正回転楕円面が、
点P1(Z1,Y1)、…、点Pi(Zi,Yi)、…、点Pn(Zn,Yn)、点Pyn(0,Yn)、点Py 1 (0,Y1)、点P1(Z1,Y1)を順次、線分で結んで囲まれる領域の、前記Z軸から等距離にあって当該Z軸と平行な2本の基準線間に存する部分の面積が、前記n個の点からの放出光が真正回転楕円面で反射されたと仮定した場合よりも広くなるような角度に、各々の反射点における反射面の角度の補正がされてなるものであることを特徴とする反射鏡。
A reflecting mirror in which a high-pressure discharge lamp having a corrected rotating ellipsoid whose true rotating ellipsoid is corrected and having a pair of electrodes facing each other in a hermetically sealed bulb,
In a virtual state in which the high-pressure discharge lamp is incorporated in the reflecting mirror so that the center point between the two electrodes is located at the first focal point in the reflecting surface,
In an arbitrary plane including the optical axis of the reflecting mirror, the optical axis is the Z-axis, and the axis perpendicular to the Z-axis in the second focal point is the Y-axis. Adopting a Z-Y orthogonal coordinate system in which the intersection position with the Y axis of the reflected light reflected by the reflection point is represented by the Y coordinate, and the illuminance at the intersection position is represented by the Z coordinate,
N number of points emitted from n points (n is an integer of 3 or more) arranged in the opposite direction between the two electrodes in the order of the first to nth ordinal numbers and reflected at any same reflection point The illuminance and the intersection position of the light emitted from the i-th point (i is an arbitrary integer from 1 to n) of the reflected light are represented by a point Pi (Zi, Yi) on the ZY orthogonal coordinates. ), And the intersection positions of the light emitted from the first and nth points of the n reflected lights with the Y axis are point Py 1 (0, Y1) and point Pyn (0, Yn) ,
The corrected spheroid is
Point P1 (Z1, Y1), ... , a point Pi (Zi, Yi), ... , point Pn (Zn, Yn), point Pyn (0, Yn), point Py 1 (0, Y1), the point P1 (Z1, The area of the region surrounded by two reference lines that are equidistant from the Z-axis and parallel to the Z-axis in the region surrounded by connecting Y1) with the line segments sequentially from the n points A reflecting mirror characterized in that the angle of the reflecting surface at each reflecting point is corrected to an angle that is wider than when the emitted light is assumed to be reflected by a true spheroid.
前記n個が3個である場合に、
第2の点は、前記両電極間の中心に位置する点であり、
第1および第3の点は、それぞれ、
前記高圧放電ランプを前記反射鏡に組み込んで点灯させた際の両電極間に発生するアーク放電において、第2の点の両側部分での輝度の最高の位置に相当する点であることを特徴とする請求項1に記載の反射鏡。
When n is 3,
The second point is a point located on the center of the between the two electrodes,
The first and third points are respectively
Characterized in that the arc discharge for generating the high-pressure discharge lamp between the electrodes when is lit by incorporating in the reflector, a point corresponding to the highest position of the luminance at both side portions of the second point The reflecting mirror according to claim 1.
前記線分で囲まれる前記領域の前記基準線間に存する部分が最大となるような角度に各々の反射点における反射面の角度の補正がされていることを特徴とする請求項1または2に記載の反射鏡。 Claim 1 or 2, characterized in that the portion present between the reference line of the region surrounded by the line segment is the corrected angle of the reflecting surface at the reflection point of each angle whose maximum Reflector described in 1. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の反射鏡と、
前記反射鏡に組み込まれた高圧放電ランプと、
を有することを特徴とするランプユニット。
The reflecting mirror according to any one of claims 1 to 3,
A high-pressure discharge lamp incorporated in the reflector;
A lamp unit comprising:
光源として、請求項4に記載のランプユニットを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。   A projection type image display device comprising the lamp unit according to claim 4 as a light source.
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