| 【発明の名称】 |
カラー像投影装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】平本 立躬
【氏名】東 忠利
【氏名】藤名 恭典
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| 【要約】 |
【課題】高い色の均整度のカラー像を、高い照度で投影することができるカラー像投影装置を提供すること。
【解決手段】非自己発光型空間変調素子で形成する情報の投影用光源と、当該光源より放射する光の赤、緑、青の各色光成分の分離手段とを持つカラー像投影装置において、当該投影用光源は放電ランプよりなる主光源ランプと、当該主光源ランプから放射する光の赤色光成分を補強する副光源ランプとからなることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 非自己発光型空間変調素子で形成する情報の投影用光源と、当該光源より放射する光の赤、緑、青の各色光成分の分離手段とを持つカラー像投影装置において、当該投影用光源は放電ランプよりなる主光源ランプと、当該主光源ランプから放射する光の赤色光成分を補強する副光源ランプとからなることを特徴とするカラー像投影装置。
【請求項２】 副光源ランプから放射される赤色光成分が非自己発光型空間変調素子への入射前に主光源ランプからの光と合成されることを特徴とする請求項１に記載のカラー像投影装置。
【請求項３】 副光源ランプから放射される赤色光成分が非自己発光型空間変調素子への入射後に主光源ランプからの光と合成されることを特徴とする請求項１に記載のカラー像投影装置。
【請求項４】 主光源ランプおよび副光源ランプの少なくとも一方の電気入力条件を変えることによってその放射光強度が制御され、これにより投射される光の相関色温度が調整されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のカラー像投影装置。
【請求項５】 副光源ランプを構成する放電ランプが、発光物質として少なくともリチウムを封入したものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のカラー像投影装置。
【請求項６】 副光源ランプを構成する放電ランプが、発光物質としてネオンを封入したものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のカラー像投影装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー像投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネルや微小ミラー集合素子などの非自己発光型空間変調素子を用いることにより、カラー像を例えばスクリーン上に投影するカラー像投影装置が広く普及している。図１６は、従来のカラー像投影装置の構成を示す説明図である。この図において、１３１は光源ランプ、１３２はリフレクタ、１３３はインテグレータ光学系、１３４、１３５は色光成分の分離手段である干渉フィルタ、１３６、１３７、１３８はミラー、１３９、１４１、１４２、１４３はレンズ、１４５、１４６、１４７は例えば透過型液晶パネルよりなる非自己発光型空間変調素子（以下、単に「変調素子」という。）、１４８は合成プリズム、１４９は投射レンズ、１５０はスクリーンである。
【０００３】このカラー像投影装置において、光源ランプ１３１より放射されてリフレクタ１３２により集光された光は、インテグレータ光学系１３３によって均質化および均一化された後、干渉フィルタ１３４により、赤色光成分と、他の色光成分である緑色光成分および青色光成分とに分離され、当該干渉フィルタ１３４を透過した赤色光Ｒは、ミラー１３６により反射され、レンズ１４１を介して変調素子１４５を透過することによって赤色光像となって合成プリズム１４８に入射する。一方、干渉フィルタ１３４により反射された他の色光成分である光は、干渉フィルタ１３５によりさらに緑色光成分と青色光成分とに分離され、当該干渉フィルタ１３５で反射された緑色光Ｇは、レンズ１４２を介して変調素子１４６を透過することによって緑色光像となって合成プリズム１４８に入射する。また、干渉フィルタ１３５を透過した青色光Ｂは、ミラー１３７と、レンズ１３９を介してミラー１３８とにより反射された後、レンズ１４３を介して変調素子１４７を透過することにより青色光像となって合成プリズム１４８に入射する。そして、合成プリズム１４８により、赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂが合成され、投射レンズ１４９を介してスクリーン１５０上に、カラー像が投影される。
【０００４】従来、以上のような構成のカラー像投影装置においては、光源ランプとしてメタルハライドランプやショートアーク型水銀ランプなどが用いられているが、このメタルハライドランプやショートアーク型水銀ランプにおいては、放射光における赤色光成分の視感度上の強度が、緑色光成分および青色光成分に比して小さいため、当該放射光をそのまま、例えばスクリーン上に投射した場合には、当該スクリーン上に投影されるカラー像は、赤色の程度が弱くて色のバランスが低いものとなる。
【０００５】しかし、赤色光成分の強度を基準として、例えばフィルターなどを用いて青色光成分および緑色光成分の強度を制御する方法では、カラー像投影装置における光の利用率が大幅に低下し、投影されたカラー像は、色のバランスが図られたものとなっても、必然的にスクリーン上における照度が低いものとなる、という問題がある。一方、十分に大きな照度を得ることのできる出力の大きい放電ランプは、そのコストが非常に高く、かつ大型のものとなるため現実的ではなく、市場からの小型化というニーズにも合わないものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、高い色の均整度のカラー像を、高い照度で投影することができるカラー像投影装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のカラー像投影装置は、非自己発光型空間変調素子で形成する情報の投影用光源と、当該光源より放射する光の赤、緑、青の各色光成分の分離手段とを持つカラー像投影装置において、当該投影用光源は放電ランプよりなる主光源ランプと、当該主光源ランプから放射する光の赤色光成分を補強する副光源ランプとからなることを特徴とする。
【０００８】本発明のカラー像投影装置は、副光源ランプから放射される赤色光成分を非自己発光型空間変調素子への入射前に主光源ランプからの光と合成することができる。また、副光源ランプから放射される赤色光成分を非自己発光型空間変調素子への入射後に主光源ランプからの光と合成してもよい。
【０００９】本発明のカラー像投影装置は、主光源ランプおよび副光源ランプの少なくとも一方の電気入力条件を変えることによってその放射光強度が制御され、これにより投射される光の相関色温度が調整されることを特徴とする。
【００１０】本発明のカラー像投影装置においては、副光源ランプを構成する放電ランプが、発光物質として少なくともリチウムを封入したものとされ、また、発光物質としてネオンを封入したものであってもよい。
【００１１】
【作用】本発明のカラー像投影装置は、非自己発光型空間変調素子である液晶パネルや微小ミラー集合素子などに伝達される映像などの電気信号によって当該変調素子の液晶パネルのｏｎ−ｏｆｆまたは微小ミラーの反射角度の変更などの動作により形成される情報を投影する場合に利用する光源において、当該投影用光源が主光源ランプと副光源ランプからなっている。前記装置によれば、主光源ランプよりの放射光における赤色光成分を補強する副光源ランプよりの放射光が混合されるため、投影される光の赤色光成分の相対強度が、主光源ランプからの光における赤色光成分の相対強度よりも高いものとなる結果、視感的に、赤色光成分と、緑色光成分および青色光成分との色のバランスが良好となり、主光源ランプよりの放射光における青色光成分および緑色光成分が大きく犠牲にされることがなく、その結果、高い色の均整度のカラー像を、高い照度で投影することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞図１は、本発明の第１の実施の形態におけるカラー像投影装置の構成を示す説明図であり、図２は、図１の光源装置の構成を示す説明図である。図１におけるカラー像投影装置においては、光源装置１０から放射される光は、干渉フィルタ２１により、赤色光成分と、他の色光成分である緑色光成分および青色光成分とに分離され、当該干渉フィルタ２１を透過する赤色光Ｒは、ミラー２５によって反射され、その後レンズ３１を介して変調素子３４を透過することにより赤色光像となって、各々４つの棒状三角プリズムが組合わせられて構成された合成プリズム３７に入射する。
【００１３】また、干渉フィルタ２１により反射された光は、干渉フィルタ２２によりさらに緑色光成分と青色光成分とに分離され、当該干渉フィルタ２２で反射された緑色光Ｇは、レンズ３２を介して変調素子３５を透過し、緑色光像となって合成プリズム３７に入射する。そして、干渉フィルタ２２を透過した青色光Ｂは、ミラー２６と、レンズ２８を介してミラー２７とで反射された後、レンズ３３を介して変調素子３６を透過することによって青色光像となって、合成プリズム３７に入射する。このようにして、各色光成分に分解されて合成プリズム３７に入射した赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂは合成された後、投射レンズ３８によってスクリーン３９上に投射される。
【００１４】光源装置１０においては、図２に示すように、リフレクタ１３が設けられたショートアーク型放電ランプよりなる主光源ランプ１１と、リフレクタ１４が設けられたショートアーク型放電ランプよりなる副光源ランプ１２とが対向するよう配置されており、当該主光源ランプ１１と副光源ランプ１２との間に配置されたミラー１５により、当該主光源ランプ１１よりの放射光および副光源ランプ１２よりの放射光がロッドインテグレータ１７の入射端１７Ａに入射される構成とされている。そして、主光源ランプ１１より放射されてリフレクタ１３により集光された光と、副光源ランプ１２より放射されてリフレクタ１４により集光された光とは、ロッドインテグレータ１７によって混合されて均質化および均一化されて当該ロッドインテグレータ１７の出射端１７Ｂより出射され、当該出射端１７Ｂの外方に設けられたレンズ１８を介して放射される。
【００１５】主光源ランプ１１として用いられる放電ランプとしては、特に限定されるものではなく、例えばメタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどが挙げられる。
【００１６】一方、副光源ランプ１２としては、主光源ランプ１１よりの放射光における赤色光成分を補強すべく、赤色光成分を高めた放電ランプ、すなわち放射される光における赤色光成分の相対強度が、主光源ランプ１１から放射される光における赤色光成分の相対強度に比して高いものが用いられる。副光源ランプ１２の具体的な例については、後述する。ここに、「赤色光成分の相対強度」とは、全放射光に対する赤色光成分の強度をいう。
【００１７】リフレクタ１３、１４としては、ともに回転楕円面鏡が用いられており、主光源ランプ１１および副光源ランプ１２の各第１焦点はショートアーク型放電ランプの放電容器内に位置し、各第２焦点はロッドインテグレータ１７の入射端１７Ａに位置されている。
【００１８】ロッドインテグレータ１７は、主光源ランプ１１よりの放射光と副光源ランプ１２よりの放射光とを混合する光混合用光学機構であって、矩形柱状のガラス棒よりなり、出射端１７Ｂの輪郭形状が、スクリーン３９の形状に相似であることが好ましい。また、実質上、ロッドインテグレータ１７の入射端１７Ａの形状は、出射端１７Ｂの形状と同一とされる。レンズ１８は、ロッドインテグレータ１７の出射端１７Ｂから出射された混合光を確実に各変調素子３４、３５、３６上に照射するために用いられるレンズである。
【００１９】以上において、干渉フィルタ２１、２２は、光の各色光成分の分離手段であって、具体的には、ダイクロイックミラーなどを用いることができる。また、変調素子３４、３５、３６は、それぞれ赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂに対応するものであって、例えば透過型液晶パネルなどが用いられる。また、反射型液晶パネル、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などの反射型変調素子を用いる場合には、それに応じた構成とすることができる。変調素子３４、３５、３６は、投影するカラー像に同期して制御される。
【００２０】変調素子として反射型液晶パネルやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などの反射型変調素子を用いた場合の当該投影装置の構成を図１４に示す。光源装置１０から放射される光は干渉フィルタ２１によって赤色光成分と、他の色光成分である緑色光成分および青色光成分とに分離され当該干渉フィルタ２１を透過する赤色光Ｒはレンズ２８で集光されＤＭＤなどの反射型変調素子３０に入射し、当該変調素子３０から反射された赤色光Ｒは合成プリズム３７に入射する。干渉フィルタ２１を反射した緑色光成分と青色光成分とは干渉フィルタ２２で分離され、緑色光成分はレンズ２８で集光されＤＭＤなどの反射型変調素子３０に入射し、合成プリズム３７へミラー２６を介して入射する。青色光成分はミラー２７を介して赤色光Ｒと同じ様に合成プリズム３７へ入射する。各色光成分は合成プリズム３７で合成され投射レンズ３８を介してスクリーン３９上に投影される。
【００２１】前記したＤＭＤなどの反射型変調素子３０を１つだけ用いた投影装置を図１５に示す。光源装置１０から放射される光はレンズ２８を介して回転によって色光成分分割を行うフィルタ４１で時間的に色分割され、各色光成分が反射型変調素子３０で反射されミラー２６を介して投射レンズ３８からスクリーン３９上へ投射される。前記フィルタ４１の回転は非常に高速であるため、視感的には遜色のないカラー像が得られる。
【００２２】合成プリズム３７は、ダイクロイックミラーなどにより構成される各色光成分の合成手段である。
【００２３】以上の構成のカラー像投影装置によれば、ロッドインテグレータ１７により、主光源ランプ１１よりの放射光に、副光源ランプ１２より放射された光が混合されるが、副光源ランプ１２よりの放射光は、赤色光成分を高めたものであるため、投影される光の赤色光成分の相対強度が、主光源ランプ１１単独の場合の放射光における赤色光成分の相対強度よりも高くなり、視感的に、赤色光成分と、緑色光成分および青色光成分との色のバランスが良好となる。その結果、主光源ランプ１１および副光源ランプ１２よりの放射光における青色光成分および緑色光成分が大きく犠牲にされることなく、スクリーン３９上に、高い色の均整度を有するカラー像を、高い照度で投影することができる。
【００２４】＜第２の実施の形態＞図３は、本発明の第２の実施の形態におけるカラー像投影装置の光源装置の構成を示す説明図である。この図の例においては、光源装置の構成以外は、例えば図１に示す第１の実施の形態におけるカラー像投影装置と同様の構成を有する。
【００２５】この例の光源装置４０は、図３に示すように、リフレクタ１３が設けられたショートアーク型放電ランプよりなる主光源ランプ１１と、リフレクタ１４が設けられたショートアーク型放電ランプよりなる副光源ランプ１２とを有してなり、当該主光源ランプ１１よりの放射光と、副光源ランプ１２よりの放射光とは、複数のプリズムより構成されるプリズムアレイ板４５に対して例えば６０℃の角度で入射される。そして、プリズムアレイ板４５を通過した光は、複数のレンズ素子で構成され、離間して配置された２枚のレンズアレイ板４６Ａ、４６Ｂを有するインテグレータ光学系４６に導かれ、当該インテグレータ光学系４６によって均質化および均一化されて、偏光分離膜４８およびレンズ４９を介して放射される。
【００２６】主光源ランプ１１および副光源ランプ１２としては、第１の実施の形態と同様のものが用いられる。インテグレータ光学系４６は、光混合用光学機構であって、当該インテクレータ光学系４６に係る２枚のレンズアレイ板４６Ａ、４６Ｂは、一般的に相似の形状を有するものであって、各レンズ素子の焦点距離も等しいものである。また、偏光分離膜４８は、主光源ランプ１１および副光源ランプ１２よりの放射光を高い効率で利用するために設けられており、レンズ４９は、インテグレータ光学系４６から出射する光を各変調素子上に集光するために設けられている。
【００２７】光源装置４０から放射された混合光は、第１の実施の形態におけるカラー像投影装置と同様にして、干渉フィルタによって最終的には赤色光、緑色光および青色光に分解されて各色光が合成プリズムに入射する。そして、合成プリズムに入射した赤色光と緑色光と青色光が合成され、投射レンズによってスクリーン上に投射される。
【００２８】以上の構成のカラー像投影装置によれば、第１の実施の形態のカラー像投影装置と同様の作用効果が得られる。
【００２９】＜第３の実施の形態＞図４は、本発明の第３の実施の形態におけるカラー像投影装置の光源装置の構成を示す説明図である。この図の例においては、光源装置の構成以外は、例えば図１に示す第１の実施の形態におけるカラー像投影装置と同様の構成を有する。
【００３０】この例の光源装置５０は、図４に示すように、リフレクタ１３が設けられたショートアーク型放電ランプよりなる主光源ランプ１１と、その光軸が当該主光源ランプ１１の光軸にほぼ垂直な方向に配置され、リフレクタ１４が設けられたショートアーク型放電ランプよりなる副光源ランプ１２とを有してなり、主光源ランプ１１よりの放射光と、副光源ランプ１２よりの放射光は、赤色光成分を反射し、その他の色光成分である青色光成分および緑色光成分を透過する干渉フィルタ５１に導かれる。そして、主光源ランプ１１よりの放射光のうち干渉フィルタ５１を透過した青色光Ｂ１および緑色光Ｇ１と、副光源ランプ１２よりの放射光のうち干渉フィルタ５１で反射された赤色光Ｒ２とがインテグレータ光学系４６によって混合されて均質化および均一化されて放射される。
【００３１】主光源ランプ１１および副光源ランプ１２としては、第１の実施の形態と同様のものが用いられる。インテグレータ光学系４６は、例えば第２の実施の形態におけるカラー像投影装置のものと同様の構成を有する。
【００３２】光源装置５０から放射された混合光は、第１の実施の形態におけるカラー像投影装置と同様にして、干渉フィルタによって最終的には赤色光、緑色光および青色光とに分解されて各色光が合成プリズムに入射する。そして、合成プリズムに入射した赤色光と緑色光と青色光が合成され、投射レンズによってスクリーン上に投射される。
【００３３】このカラー像投影装置においては、主光源ランプ１１よりの放射光のうち干渉フィルタ５１によって反射された赤色光Ｒ１は利用されず、また副光源ランプ１２よりの放射光のうち干渉フィルタ５１を透過した青色光Ｂ２および緑色光Ｇ２も利用されない。
【００３４】以上の構成のカラー像投影装置によれば、第１の実施の形態のカラー像投影装置と同様の作用効果が得られる。
【００３５】また、このカラー像投影装置においては、主光源ランプ１１よりの放射光に、副光源ランプ１２よりの放射光のうち赤色光成分のみを合成することができるため、当該副光源ランプ１２よりの放射光の光強度を大きくすることによって、確実に混合光の赤色光成分の相対強度のみを増大させることができ、これにより、投影される光の相関色温度を容易に調整することができる。
【００３６】＜第４の実施の形態＞図５は、本発明の第４の実施の形態におけるカラー像投影装置の構成を示す説明図である。この例のカラー像投影装置においては、光源装置が、ショートアーク型放電ランプよりなる主光源ランプ１１およびインテグレータ光学系６１を備える第１の光源機構と、ショートアーク型放電ランプよりなる副光源ランプ１２およびインテグレータ光学系６２を備える第２の光源機構とを有するものであって、主光源ランプ１１に係る放射光と、副光源ランプ１２に係る放射光とが個別に放射される。
【００３７】具体的には、リフレクタ１３が設けられた主光源ランプ１１よりの放射光の光は、インテグレータ光学系６１によって均質化および均一化された後、干渉フィルタ６４により、青色光成分と、他の色光成分である赤色光成分および緑色光成分とに分離され、この干渉フィルタ６４によって反射された青色光Ｂ１は、ミラー６８で反射された後、レンズ３３を介して変調素子３６を透過することにより青色光像となって、各々４つの棒状三角プリズムが組み合わせられて構成された合成プリズム３７に入射する。また、干渉フィルタ６４を透過した光は、干渉フィルタ６５によりさらに緑色光成分と赤色光成分とに分離され、この干渉フィルタ６５によって反射された緑色光Ｇ１は、レンズ３２を介して変調素子３５を透過することにより緑色光像となって、合成プリズム３７に入射する。
【００３８】一方、リフレクタ１４が設けられた副光源ランプ１２よりの放射光は、インテグレータ光学系６２によって均質化および均一化された後、干渉フィルタ６６により、赤色光成分と、他の色光成分である緑色光成分および青色光成分とに分離され、この干渉フィルタ６６によって反射された赤色光Ｒ２は、レンズ３１を介して変調素子３４を透過することにより赤色光像となって、合成プリズム３７に入射する。そして、各色光成分に分解されて変調素子３４、３５、３６を透過した赤色光Ｒ２、緑色光Ｇ１および青色光Ｂ１の各々は、合成プリズム３７により合成され、この合成光が投射レンズ３８によってスクリーン３９上に投射される。
【００３９】このカラー像投影装置においては、例えば主光源ランプ１１および副光源ランプ１２、変調素子３４、３５、３６、干渉フィルタ６４、６５、６６などの構成部材は、例えば第１の実施の形態におけるカラー像投影装置と同様のものとされる。
【００４０】このカラー像投影装置においては、光源装置を構成する第１の光源機構に係る主光源ランプ１１と第２の光源機構に係る副光源ランプ１２とは、例えば同時に点灯され使用される。また、主光源ランプ１１よりの放射光のうち赤色光Ｒ１は利用されず、また副光源ランプ１２よりの放射光のうち緑色光Ｇ２および青色光Ｂ２も利用されない。
【００４１】以上の構成のカラー像投影装置によれば、合成プリズム３７により、第１の光源機構に係る主光源ランプ１１より放射されて各々変調素子３５、３６を通過した緑色光Ｇ１および青色光Ｂ１に、第２の光源機構に係る副光源ランプ１２より放射されて変調素子３４を通過した赤色光Ｒ２が合成されるが、副光源ランプ１２よりの放射光は、主光源ランプ１１から独立して制御され、赤色光成分の強度を調整できるので、視感的に、赤色光成分と、緑色光成分および青色光成分との色のバランスが良好となる。その結果、主光源ランプ１１よりの放射光における青色光成分および緑色光成分が大きく犠牲にされることなく、スクリーン３９上に、高い色の均整度を有するカラー像を、高い照度で投影することができる。
【００４２】また、このカラー像投影装置においては、主光源ランプ１１よりの放射光に、副光源ランプ１２よりの放射光のうち赤色光成分のみを合成するため、当該副光源ランプ１２よりの放射光の光強度を大きくすることによって、確実に合成光の赤色光成分の相対強度のみを増大させることができるため、合成光の相関色温度を容易に調整することができる。
【００４３】＜第５の実施の形態＞図６は、本発明の第５の実施の形態におけるカラー像投影装置の構成を示す説明図である。この例のカラー像投影装置においては、光源装置が、ショートアーク型放電ランプよりなる主光源ランプ１１およびインテグレータ光学系７１を備える第１の光源機構と、ショートアーク型放電ランプよりなる副光源ランプ１２およびインテグレータ光学系７２を備える第２の光源機構とを有するものであって、主光源ランプ１１に係る放射光と、副光源ランプ１２に係る放射光とが個別に放射されると共に、各色光成分に分解された主光源ランプ１１および副光源ランプ１２よりの放射光が、合成された状態でスクリーン３９上に投射される。
【００４４】具体的には、リフレクタ１３が設けられた主光源ランプ１１より放射される光は、インテグレータ光学系７１によって均質化および均一化された後、干渉フィルタ７４により、赤色光成分と、他の色光成分である青色光成分および緑色光成分とに分離され、当該干渉フィルタ７４を透過した青色光Ｂ１が、レンズ８１を介して変調素子８５を透過することにより青色光像となって、投射レンズ９１により投射される。また、干渉フィルタ７４によって反射された光は、干渉フィルタ７５によりさらに緑色光成分と赤色光成分とに分離され、当該干渉フィルタ７５で反射された緑色光Ｇ１は、レンズ８２を介して変調素子８６を透過することにより緑色光像となって、投射レンズ９２により投射される。そして、干渉フィルタ７５を透過した赤色光Ｒ１は、ミラー７８によって反射した後、レンズ８３を介して変調素子８７を透過することにより赤色光像となって、投射レンズ９３により投射される。
【００４５】一方、リフレクタ１４が設けられた副光源ランプ１２よりの放射光は、インテグレータ光学系７２によって均質化および均一化された後、干渉フィルタ７６により、赤色光成分と、他の色光成分である緑色光成分および青色光成分とに分離され、当該干渉フィルタ７６を透過した赤色光Ｒ２が、レンズ８４を介して変調素子８８を透過することにより赤色光像となって、投射レンズ９４により投射される。そして、投射レンズ９１、９２、９３、９４によって投射された各々青色光Ｂ１、緑色光Ｇ１、赤色光Ｒ１および赤色光Ｒ２よりなる各色の光像は、合成された状態でスクリーン３９上に投射される。
【００４６】このカラー像投影装置においては、例えば主光源ランプ１１、変調素子８５、８６、８７、８８、干渉フィルタ７４、７５、７６などの構成部材は、例えば第４の実施の形態におけるカラー像投影装置と同様のものとされる。また、副光源ランプ１２としては、特に限定されるものではなく、例えば第１の実施の形態と同様のものを用いるうこともできる。
【００４７】このカラー像投影装置においては、第１の光源機構に係る主光源ランプ１１と第２の光源機構に係る副光源ランプ１２とは、例えば同時に点灯され使用される。また、副光源ランプ１２よりの放射光より得られる緑色光Ｇ２および青色光Ｂ２は、利用されない。
【００４８】以上の構成のカラー像投影装置によれば、第４の実施の形態のカラー像投影装置と同様に、主光源ランプ１１より放射されて各々変調素子８５、８６、８７を通過した各色光に、副光源ランプ１２より放射されて変調素子８８を通過した赤色光Ｒ２が合成されうるが、得られる光の赤色光成分が主光源ランプ１１の放射光に係る赤色光成分および副光源ランプ１２の放射光に係る赤色光成分とよりなるため、投射される光においては、赤色光成分の相対強度が、主光源ランプ１１単独の場合よりも高くなり、視感的に、赤色光成分と、緑色光成分および青色光成分との色が良好となる。その結果、主光源ランプ１１よりの放射光における青色光成分および緑色光成分が大きく犠牲にされることなく、スクリーン３９上に、高い色の均整度を有するカラー像を、高い照度で投影することができる。
【００４９】また、このカラー像投影装置においては、主光源ランプ１１よりの放射光に、副光源ランプ１２よりの放射光のうち赤色光成分のみを合成することができるため、当該副光源ランプ１２よりの放射光の光強度を大きくすることによって、確実に得られる光の赤色光成分の相対強度のみを増大させることができ、これにより、投射される光の相関色温度を容易に調整することができる。
【００５０】＜副光源ランプ＞図７は、本発明のカラー像投影装置の副光源ランプとして用いられるショートアーク型放電ランプの第１の例を示す説明用断面図である。このショートアーク型放電ランプは、メタルハライドランプであって、円球状の発光部１０１と、その両端に続いて管軸方向外方に伸びる直管状の封止部１０２とよりなる石英ガラス製の放電容器１００を有してなり、放電容器１００内には、互いに対向するよう電極１０４が配置されている。電極１０４を先端に有するタングステン製の内部リード棒１０５の基端部は、各封止部１０２に配置された、例えばモリブデンよりなる金属箔１０６の一端部に溶接されることにより、電気的に接続されている。また、金属箔１０６の他端部には、外方に突出する外部リード棒１０８の基端部が溶接されて電気的に接続されている。この放電容器１００内には、例えば容積１ｃｍ3 当たり１μｍｏｌ〜１００μｍｏｌのハロゲン化リチウムと、蒸気圧が２ＭＰａ〜１０ＭＰａとなる量の水銀と、常温で７ｋＰａ〜６５ｋＰａの希ガスが封入されている。また、ハロゲンとしては、沃素、臭素、塩素などが用いられる。希ガスとしては、アルゴン、クリプトン、キセノンのうち少なくとも１種が用いられるが、経済的にはアルゴンが用いられることが好ましい。
【００５１】この構成のショートアーク型放電ランプにおいては、赤色発光物質であるリチウムが適宜の封入量であるため、十分な赤色光成分の相対強度が得られる。
【００５２】図８は、本発明のカラー像投影装置の副光源ランプとして用いられるショートアーク型放電ランプの第２の例を示す説明用断面図である。このショートアーク型放電ランプは、サファイア製の円筒状の発光部１１１と、この発光部１１１の内径に適合した外径を有するアルミナセラミック製のリング状部材１１２と、このリング状部材１１２の貫通孔の内径に適合した外径を有するアルミナセラミック製の封止部１１３とよりなる放電容器１１０を有してなり、放電容器１１０内には、互いに対向するよう電極１１４が配置されている。電極１１４を先端に有するタングステン製の電極棒１１６は、各封止部１１3に設けられた封着ガラス部１１５を貫通し外部より給電している。放電容器１１０内には、リチウム−水銀合金などが封入され、例えば８５ｍｏｌ％のリチウムを含有する水銀が１〜２０ｍｇと、常温で４ｋＰａ〜６５ｋＰａの希ガスが封入されいる。希ガスとしては、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンのうち少なくとも１種が封入され、赤色発光物質であるリチウムの良好な発光を得るためには好ましくはキセノン、クリプトンが用いられる。
【００５３】この構成のショートアーク型放電ランプにおいては、点灯状態における封入物の蒸気圧を４ｋＰａ以上とすることができて、赤色発光物質であるリチウムが十分に赤色発光するため、放射される光に十分な赤色光成分の強度が得られる。また、放電容器１１０の材質が、サファイアおよびアルミナセラミックであるため、点灯時の耐圧強度が高くとれる。
【００５４】図９は、本発明のカラー像投影装置の副光源ランプとして用いられるショートアーク型放電ランプの第３の例を示す説明用断面図である。このショートアーク型放電ランプは、楕円状凹面を有するアルミナセラミック製の反射鏡１２１と、その凹面の開口を塞ぐよう設けられた平板状のサファイア製の窓部１２３で囲まれた発光部１２７および前記反射鏡１２１に続いて設けられた柱状の金属部材１２２よりなる放電容器１２０を有してなる。当該放電容器１２０内には、金属部材１２２に配置され、発光部１２７の気密を保持しつつ伸びる陽極１２５の先端と、これと対向するよう支持部材１２８によって支持された状態の陰極１２６とが配置されている。また、放電容器１２０の内には、常温で０．８ＭＰａ以上のネオンが封入されている。
【００５５】この構成のショートアーク型放電ランプにおいては、３０気圧以上の点灯状態とすることにより、封入したネオンを効率よく赤色発光させることができ、これにより、十分な赤色光成分の相対強度が得られる。
【００５６】以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、各部の具体的構成については種々の変更を加えることができる。例えば、前記ランプを配置する光源装置に用いるリフレクタとしては、回転楕円面鏡の他に、回転放物鏡を用いることもできる。
【００５７】＜実験例１＞図７に示す構成に従い、内径８ｍｍ、外径１０．５ｍｍの発光部を有し、容積が０．３５ｃｍ3 である放電容器内に、沃化リチウム１ｍｇ（容積１ｃｍ3 当たり１μｍｏｌ）、水銀１４ｍｇ（蒸気圧が３．２ＭＰａ）、アルゴンガスを常温で４０ｋＰａとなるよう封入したショートアーク型放電ランプを作製した。このショートアーク型放電ランプを、４００Ｈｚの短形波交流電源を用いて入力電力１５０Ｗで点灯したところ、図１０に示す分光エネルギー分布がを得られた。この図から、波長６１０ｎｍおよび波長６６０ｎｍ〜７００ｎｍの領域にリチウムによる強力な発光が示されており、作製したショートアーク型放電ランプの光が十分な赤色光成分の相対強度を有するものであることが明らかである。
【００５８】＜実験例２＞図８の構成に従い、内径が７ｍｍ、外径が８．５ｍｍ、全長が１３ｍｍの発光部を有し、容積が０．２５ｃｍ3 である放電容器内に、８５ｍｏｌ％のリチウムを含有するアマルガム（リチウムー水銀合金）３ｍｇ、キセノンを常温で１３ｋＰａとなるよう封入したショートアーク型放電ランプを作製した。このショートアーク型放電ランプを、１００Ｗの入力電力で点灯したところ、図１０に示した分光エネルギー分布と同様の分光エネルギー分布が得られた。従って、作製したショートアーク型放電ランプの光が十分な赤色光成分の相対強度を有するものであることが明らかである。
【００５９】＜実験例３＞図９の構成に従い、外径が３３ｍｍ、全長が２０ｍｍ、容積が約８ｃｍ3 である放電容器内に、ネオンを常温で２．５ＭＰａとなるよう封入したショートアーク型放電ランプを作製した。このショートアーク型放電ランプを、直流入力電力１２０Ｗで点灯したところ、図１１に示す分光エネルギー分布が得られた。この図から、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの領域にネオンによる強力な発光が示されており、作製したショートアーク型放電ランプの光が十分な赤色光成分の相対強度を有するものであることが明らかである。
【００６０】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
＜実施例１＞図１の構成に従い、主光源ランプとしては、表１に示す仕様の超高圧ショートアーク型放電ランプを用い、また副光源ランプとしては、図７の構成に従い、蒸気圧が３．２ＭＰａとなる量の水銀と、常温で４０ｋＰａのアルゴンが封入されている表１に示す仕様のショートアーク型放電ランプを用いたカラー像投影装置を作製した。また、ロッドインテグレータとしては、沃化メチレンを含有した、入射端および出射端の形状が１０ｍｍ×１０ｍｍのガラス棒を用いた。
【００６１】
【表１】
【００６２】作製したカラー像投影装置から投射される光を測定したところ、図１２に示すスペクトルが得られた。図１２においては、波長６１０ｎｍ〜６７０ｎｍの領域にリチウムによる発光のスペクトルが付加されおり、十分な赤色光成分の相対強度が得られていることが示されている。また、スクリーン上にカラー像を投影したところ、高い色の均整度のカラー像を、高い照度で投影することができた。
【００６３】＜実施例２＞副光源ランプとして、図９の構成を有し、表２に示す仕様のショートアーク型放電ランプを用いたこと以外は実施例１と同様にしてカラー像投影装置を作製した。
【００６４】
【表２】
【００６５】作製したカラー像投影装置から投射される光を測定したところ、図１３に示すスペクトルが得られた。図１３においては、波長６１０ｎｍ〜７００ｎｍの領域にネオンによる発光のスペクトルが付加されおり、十分な赤色光成分の相対強度が得られていることが示されている。また、スクリーン上にカラー像を投影したところ、高い色の均整度のカラー像を、高い照度で投影することができた。
【００６６】
【発明の効果】本発明のカラー像投影装置は、非自己発光型空間変調素子である液晶パネルや微小ミラー集合素子などに伝達される映像などの電気信号によって当該変調素子の液晶パネルのｏｎ−ｏｆｆまたは微小ミラーの反射角度の変更などの動作により形成される情報を投影する場合に利用する光源において、当該投影用光源が主光源ランプと副光源ランプからなっている。前記装置によれば、主光源ランプよりの放射光における赤色光成分を補強する副光源ランプよりの放射光が混合されるため、投影される光の赤色光成分の相対強度が、主光源ランプ単独の場合よりも高くなり、視感的に、赤色光成分と、緑色光成分および青色光成分との色のバランスが良好となり、主光源ランプよりの放射光における青色光成分および緑色光成分が大きく犠牲にされることがなく、その結果、高い色の均整度のカラー像を、高い照度で投影することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０２２１２
【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年４月２４日（２０００．４．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８７５４
【弁理士】
【氏名又は名称】大井 正彦
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３０５６５６（Ｐ２００１−３０５６５６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２２８９９（Ｐ２０００−１２２８９９） |
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