JPH11143378A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光効率の良いアークランプを使用した照明
装置において、明るく平行度の高い出射光の取得し、こ
れと同時に装置の小型化を図ること。 【解決手段】 照明装置１は、アークランプ２と、放物
面反射鏡３と、補助ミラー４とを有している。アークラ
ンプ２は、放物面反射鏡３の焦点位置が一致している第
１の発光点ＬＡと、これに対向している第２の発光点Ｌ
Ｂを備えている。補助ミラー４は、アークランプ２の発
光部１２の一部を覆う半楕円反射面２３を備えている。
第２の発光部ＬＢからの光は、半楕円反射面２３によっ
て、第１の発光点ＬＡと第２の発光点ＬＢの間の中心位
置に対して当該第１の発光点ＬＡの側に片寄った位置に
集光される。このため、アークランプ２を実質的に点光
源ランプとして取り扱うことが可能となる。よって、大
型の放物面反射鏡を用いなくても、装置の明るく、平行
度の高い出射光を得ることができる。また、大型の放物
面反射鏡を用いないので、装置の小型化も同時に達成で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の偏光成分の
みを用いるように構成されている液晶プロジェクタ等の
投写形表示装置に組み込むのに適した照明装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶表示装置を用いた大型表示装
置が注目されている。この種の装置に用いられる照明装
置は、一般的に、ランプと、このランプからの光を平行
光として出射可能な放物面反射鏡とを有する構成となっ
ており、より明るい光を出射でき、また、装置自体を小
さくすることが求められている。

【０００３】より明るい出射光を得るために、ランプか
ら出射された光を漏れなく放物面反射鏡に導けるよう
に、補助ミラーが装着された構成の照明装置が特開平４
−１４０３２号公報および特開平４−５３９２６号公報
に開示されている。

【０００４】これらの公報に開示されている照明装置で
は、放物面反射鏡における射出開口の縁部分の近傍に補
助ミラーが配置されており、ランプから放射された光の
うち、放物面反射鏡に至らずに直接外部に漏れ出た光を
補助ミラーによって放物面反射鏡に戻すことができるよ
うになっている。また、ランプの発光部全体を一つの発
光点として取り扱い、この発光部に放物面反射鏡の焦点
位置を一致させ、出射光の平行度を高めている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
照明装置では、ランプから放射された光を確実に利用す
るには、放物面反射鏡および補助ミラーの双方を大きく
する必要がある。このため、照明装置自体が大型化する
という問題点がある。

【０００６】補助ミラーを使わずに、より明るい出射光
を得るための対策としては、液晶プロジェクタに組み込
まれている照明装置に見られるように、発光効率の高い
高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等のアークラン
プを採用することが挙げられる。

【０００７】しかしながら、アークランプは、アーク長
を長くして、大きなワット数値の電力を供給することに
より発光効率のアップが図られる。これは出射光の明る
さ（総発光量）を増加するには有効であるが、液晶プロ
ジェクタのように、小さなデバイス（液晶ライトバル
ブ）を照明するには不利である。

【０００８】すなわち、発光効率が高められたアークラ
ンプを用いる場合には、光路の倍率計算などから長い焦
点距離を有する大型の放物面反射鏡が必要となる。この
結果、放物面反射鏡の射出開口が大きくなるので、得ら
れる出射光の径も大きくなる。このような径の大きな出
射光を効率良くデバイス（液晶ライトバルブ）に導くた
めには、デバイスに対する出射光の入射角を大きくする
必要がある。入射角を大きくすると、デバイスからの光
束をスクリーン等に効率良く投写するためには、Ｆナン
バーの大きな明るい投写レンズを採用しなければならな
い。このような投写レンズは大型で、しかも、高価であ
るので、装置（液晶プロジェクタ）の大型化と共にコス
トアップの要因となる。また、大型の放物面反射鏡を用
いると照明装置自体が大型化するので、この点からも照
明装置が組み込まれた装置の大型化を招いてしまう。

【０００９】本発明の課題は、上記の点に鑑みて、発光
効率の良いアークランプを用いた照明装置において、小
型化および明るく平行度の高い出射光の取得が可能な照
明装置を提案することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の照明装置では、アークランプと、このアー
クランプが取り付けられている放物面反射鏡と、前記ア
ークランプから放射された光の一部を前記放物面反射鏡
に導く補助ミラーとを有する照明装置において、前記ア
ークランプは、放物面反射鏡の焦点位置に一致している
第１の発光点と、当該アークランプのランプ光軸の方向
において一定の間隔を開けて前記第１の発光点と対向し
ている第２の発光点を備えており、前記補助ミラーは、
前記アークランプの発光部の一部を覆う反射面を備えて
おり、当該反射面は、前記第２の発光点からの光を、前
記第１の発光点と前記第２の発光点の間の中心位置に対
して当該第１の発光点の側に片寄った位置に集光させる
ように構成されていることを特徴としている。

【００１１】本発明の照明装置では、補助ミラーの反射
面によって第２の発光点からの光が第１の発光点に近い
部分に集光されるので、アークランプを、実質的に点光
源ランプとして取り扱うことが可能となる。従って、放
物面反射鏡を大型化することなく、明るく平行度の高い
出射光を得ることができる。また、大型の放物面反射鏡
を用いる必要がないので、照明装置自体のサイズを小型
化できる。

【００１２】前記補助ミラーの反射面としては、アーク
ランプの発光部の半分を覆う半楕円反射面とすることが
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明を適
用した照明装置を説明する。図１には本発明を適用した
照明装置の概略断面構成図を示してある。また、図２に
はアークランプの発光部を拡大して示してある。これら
の図に示すように、照明装置１は、アークランプ２と、
このアークランプ２が取り付けられている放物面反射鏡
３と、アークランプ２から放射された光の一部を放物面
反射鏡３に導く補助ミラー４とを有している。

【００１４】アークランプ２は、例えば、メタルハライ
ドランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ等である。
アークランプ２の発光管１１は、その中央に球状の発光
部１２が形成されている。発光部１２の両側からは外側
に細長い封止部１３、１４が延びている。それぞれの封
止部１３、１４には電極芯棒１５、１６が封入されてい
る。それぞれの電極芯棒１５、１６の一方の端は発光部
１２の内部に突出し、他方の端は封止部１３、１４から
外部に突出している。発光部１２の内部に突出している
電極芯棒１５、１６の端部分には、タングステン線等を
巻き付けることにより電極１７、１８が構成されてい
る。これらの電極１７、１８は、発光管１１の長手方向
（ランプ光軸の方向）Ｌにおいて一定の間隔を開けて対
向した状態となっている。外側に突出している電極芯棒
１５、１６の端部分はそれぞれ不図示の口金に電気的に
接続される。このようなアークランプ２では、発光部１
２の内部においてそれぞれの電極１７、１８の近傍で発
光が生じる。すなわち、電極１７、１８の近傍に第１お
よび第２の発光点ＬＡ、ＬＢを有している。

【００１５】放物面反射鏡３は、円形の射出開口２２を
有している。また、底部中央にはアークランプ２の一方
の端を挿入可能な取付け孔２１が形成されている。この
取付け孔２１にアークランプ２の一方の端が挿入され、
発光管１１の長手方向Ｌと放物面反射鏡３のから出射さ
れる平行光の光軸が一致するように、アークランプ２が
固定されている。この放物面反射鏡３の焦点位置は第１
の発光点ＬＡに一致している。

【００１６】補助ミラー４は、アークランプ２の発光部
１２の一部を覆う半楕円反射面２３を備えている。半楕
円反射面２３は、アークランプ２の球状発光部１２にお
ける光出射側の半分を覆う状態にある。半楕円反射面２
３の縁部分は、第１の発光部ＬＡと放物面反射鏡３の射
出開口２２の縁部分とを結ぶ線上にある。このため、第
１の発光点ＬＡから放射された光は直接放物面反射鏡３
に導かれ、第２の発光点ＬＢから放射された光は半楕円
反射面２３に導かれる。また、半楕円反射面２３は、第
２の発光点ＬＢと第１の発光点ＬＡの近傍Ｐとの間に共
役関係が成立している。このため、第２の発光点ＬＢか
ら放射された光は半楕円反射面２３で反射されて共役点
（第１の発光点ＬＡの近傍）Ｐに集光される。

【００１７】ここで、照明装置１においては、第１の発
光点ＬＡと第２の発光点ＬＢとの距離をＳとしたとき
に、第２の発光点ＬＢから共役点Ｐまでの距離ＸがＳ／
２＜Ｘ＜Ｓが範囲内となるように設定されている。すな
わち、第２の発光点ＬＢからの光を、第１の発光点ＬＡ
と第２の発光点ＬＢの間の中心位置に対して当該第１の
発光点ＬＡの側に片寄った位置に集光させるようにして
いる。

【００１８】この構成の照明装置１では、アークランプ
２の第１の発光部ＬＡから放射された光は、放物面反射
鏡２により光路変更を受けほぼ平行な光束として射出開
口２２から出射される。図１および図２において斜線で
表すように、第２の発光点ＬＢから放射された光は、半
楕円反射面２３により反射されて共役点Ｐに集光する。
この結果、第２の発光点ＬＢが共役点Ｐに移動したこと
になる。このため、第１の発光点ＬＡと第２の発光点Ｌ
Ｂの反射像点は極めて近接した２個の発光点に置き換え
ることができるので、実質的に発光効率の高いアークラ
ンプでありながら点発光ランプとして取り扱うことが可
能となる。従って、第１の発光点ＬＡに焦点位置を一致
してある放物面反射鏡３によって高い精度の平行光を形
成できる。

【００１９】このように照明装置１においては、大型の
放物面反射鏡を用いなくても平行度の高い出射光束を得
ることができるので、照明装置の小型化を図ることがで
きる。また、照明装置１においては、第１の発光点ＬＡ
から放射された光は直接放物面反射鏡３に導かれ、第２
の発光部ＬＢから放射された光は、補助ミラー４によっ
て一旦共役点Ｐに導かれた後に放物面反射鏡３に導かれ
る。従って、アークランプ２の発光部１２から放射され
た光の全てを有効に利用できるので、明るい出射光を得
ることができる。

【００２０】また、照明装置１は、大型の放物面反射鏡
を用いる必要がないので、径の小さな出射光を得ること
ができる。従って、照明装置１を液晶プロジェクタに組
み込めば、デバイス（液晶ライトバルブ）に対する出射
光の入射角を小さくできるので、Ｆナンバーが小さく、
小型で安価な投写レンズを使用できる。よって、液晶プ
ロジェクタの小型化と共にコストダウンを図ることがで
きる。

【００２１】ここで、液晶プロジェクタでは、照明装置
から出射された平行光を２種類の偏光光束に分離し、し
かる後に一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の
偏光方向に揃えて１種類の偏光光束とする偏光変換装置
を使用するのが一般的になりつつある。偏光変換装置は
入射角依存性を持つので、偏光変換装置に平行度の高い
光束を入射させなければ、偏光変換効率が低下してしま
う。このような偏光変換装置を用いた液晶プロジェクタ
に本発明を適用した照明装置１を組み込めば、偏光変換
効率が低下することを防ぐことができる。

【００２２】本発明を適用した照明装置１は、例えば、
フロント用液晶プロジェクタやリア用液晶プロジェクタ
の光源として用いることができる。また、特定の偏光成
分を必要とする光学系の光源として利用することができ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明装置
では、アークランプの２つの発光点のうち、一方の発光
点から放射された光を、補助ミラーによって他方の発光
点の近傍に集光させることにより、アークランプを実質
的に点光源ランプとして取り扱えるようにしている。従
って、大型の放物面反射鏡を用いなくても、明るく、平
行度の高い出射光を得ることができる。また、大型の放
物面反射鏡を用いる必要がないので、照明装置の小型化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した照明装置の概略断面構成図で
ある。

【図２】図１に示す照明装置の発光部を拡大して示す図
である。

【符号の説明】

１ 照明装置 ２ アークランプ ３ 放物面反射鏡 ４ 補助ミラー １１ 発光管 １２ 発光部 １３、１４ 封止部 ２２ 射出開口 ２３ 楕円反射面 ＬＡ 第１の発光点 ＬＢ 第２の発光点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｖ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アークランプと、このアークランプが取
   り付けられている放物面反射鏡と、前記アークランプか
   ら放射された光の一部を前記放物面反射鏡に導く補助ミ
   ラーとを有する照明装置において、 前記アークランプは、放物面反射鏡の焦点位置に一致し
   ている第１の発光点と、当該アークランプのランプ光軸
   の方向において一定の間隔を開けて前記第１の発光点と
   対向している第２の発光点を備えており、前記補助ミラ
   ーは、前記アークランプの発光部の一部を覆う反射面を
   備えており、 当該反射面は、前記第２の発光点からの光を、前記第１
   の発光点と前記第２の発光点の間の中心位置に対して当
   該第１の発光点の側に片寄った位置に集光させるように
   構成されていることを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記補助ミラーの反
   射面は、前記アークランプの発光部の半分を覆う半楕円
   反射面であることを特徴とする照明装置。