| 【発明の名称】 |
光源用反射鏡及びこれを用いた映像表示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】大内 敏
【氏名】今長谷 太郎
|
| 【要約】 |
【課題】金属で形成され、光の利用効率を改善した光源用反射鏡を提供する。
【解決手段】光源用反射面鏡の厚さを薄くする。また、反射面鏡の放物面、楕円面等の非球面を有する反射鏡に配置されるランプ管球の焦点位置を小さくすることができるように、この反射鏡の仮想頂点近傍の反射面を変形させ、焦点距離が短くなるように管球の位置をずらす。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該反射鏡の肉厚を０．２ｍｍ以上〜１．８ｍｍ以下とすることを特徴とする光源用反射鏡。
【請求項２】ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該光源用反射鏡の開口部近傍を平らにした平面部を設け、該平面部に放熱用の穴を設けることを特徴とする光源用反射鏡。
【請求項３】ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該光源用反射鏡のネックに放熱用フィンを設けることを特徴とする光源用反射鏡。
【請求項４】ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成すると共に、該光源用反射鏡の曲面の仮想頂点近傍に凹部を設け、該管球を該仮想頂点方向に移動させて配置することを特徴とする光源用反射鏡。
【請求項５】請求項４記載の光源用反射鏡において、該凹部は該反射鏡における該ランプの配光分布の外側の径以下の部分に設けられることを特徴とする光源用反射鏡。
【請求項６】ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該光源用反射鏡の開口部近傍を平らにした平面部を設け、該平面部で該光源用反射鏡を保持することを特徴とする光源用反射鏡。
【請求項７】ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成すると共に、該光源用反射鏡を、焦点位置を形成する第１の反射鏡部分と、仮想頂点近傍の第２の反射鏡部分から構成し、該第１の反射鏡部分の曲面を放物面又は楕円面とすることを特徴とる光源用反射面鏡。
【請求項８】ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該光源用反射鏡の開口部近傍を平らにした平面部を設け、開口部を多角形とすることを特徴とする光源用反射鏡。
【請求項９】請求項１乃至８項のいずれかに記載の光源用反射面鏡を備え、光源からの光を該光源用反射面鏡で反射させて光を出射させ、該出射された光を用いて映像表示素子で映像を形成し、投射レンズで投射することを特徴とする映像表示装置。
【請求項１０】請求項１乃至８項のいずれかに記載の光源用反射面鏡を備え、光源からの光を該光源用反射面鏡で反射させて光を出射させ、該出射された光を色分離素子で複数の色光に分離した後、映像表示素子に照射して映像を形成し、該映像を投射レンズで投射することを特徴とする映像表示装置。
【請求項１１】請求項１乃至８項のいずれかに記載の光源用反射面鏡を備え、光源からの光を該光源用反射面鏡で反射させて光を出射させ、該出射された光を複数の色光に分離して、それぞれ異なる映像表示素子に入射して、複数の色光の映像を形成し、該複数の色光の映像を合成して投射レンズから投射することを特徴とする映像表示装置。
【請求項１２】請求項１乃至８項のいずれかに記載の光源用反射面鏡を備え、光源からの光を該光源用反射面鏡で反射させて光を出射させ、該出射された光をカラーホイールによって、複数の色光を順次出射し、該出射された光をマイクロミラーデバイスに入射させて映像を形成し、該映像を投射レンズで投射することを特徴とする映像表示装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示装置に使用される光源用反射鏡に係り、特にこの反射鏡を金属で構成した金属反射鏡及びそれを用いた映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、映像表示装置の光源として使用される光源用反射鏡はガラスで作られていた。ガラスの反射鏡はガラスモールドによって容易に形成することができ、反射膜を蒸着することによって、容易に製造することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】所が、ガラスで作られた反射鏡は加工時に生じるひけによって、その表面に小さなうねりが生じる。また、その表面になし地状の凹みが生じ、このような面で光を反射させると、反射光が散乱して反射効率が下がり、光の利用効率が下がる。このため、光の利用効率を上げるには表面を研磨する必要があるが、研磨すると、反射鏡が高価になる。
【０００４】特に、近年、映像表示装置の小型化が求められており、光源用反射鏡も小型化する必要に迫られているが、ガラスの反射鏡はある程度の厚さが必要であり、また、加工も困難なため、小型化向かない。
【０００５】本発明の目的は上記従来の欠点を解決し、金属の反射鏡及びこの金属の反射鏡を用いた映像表示装置を提供することを目的とする。本発明の他の目的は反射鏡の内、ランプの管球が配置される近傍の形状を変化させて、光の反射効率を向上させることができる金属反射鏡及びこれを用いた映像表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成するために、第１の発明では、光源用反射鏡は、ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該反射鏡の肉厚は０．２ｍｍ以上〜１．８ｍｍ以下である。
【０００７】第２の発明では、光源用反射鏡は、ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該光源用反射鏡の開口部近傍を平らにした平面部を設け、該平面部に放熱用の穴を設ける。
【０００８】第３の発明では、光源用反射鏡は、ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該光源用反射鏡のネックに放熱用フィンを設ける。
【０００９】第４の発明では、光源用反射鏡は、ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成すると共に、該光源用反射鏡の曲面の仮想頂点近傍に凹部を設け、該管球を該仮想頂点方向に移動させて配置する。
【００１０】第５の発明では、第４の発明において、該凹部は該反射鏡における該ランプの配光分布の外側の径以下の部分に設けられる。
【００１１】第６の発明では、光源用反射鏡は、ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該光源用反射鏡の開口部近傍を平らにした平面部を設け、該平面部で該光源用反射鏡を保持する。
【００１２】第７の発明では、光源用反射鏡は、ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成すると共に、該光源用反射鏡を、焦点位置を形成する第１の反射鏡部分と、仮想頂点近傍の第２の反射鏡部分から構成し、該第１の反射鏡部分の曲面を放物面又は楕円面とする。
【００１３】第８の発明では、光源用反射鏡は、ランプの管球からの光を平行光又は集光光として反射する光源用反射鏡を金属で形成し、該光源用反射鏡の開口部近傍を平らにした平面部を設け、開口部を多角形とすることを特徴とする光源用反射鏡。
【００１４】第９の発明では、映像表示装置は、第１乃至第８の発明のいずれかに記載の光源用反射面鏡を備え、光源からの光を該光源用反射面鏡で反射させて光を出射させ、該出射された光を用いて映像表示素子で映像を形成し、投射レンズで投射する第１０の発明では、映像表示装置は、第１乃至第８の発明のいずれかに記載の光源用反射面鏡を備え、光源からの光を該光源用反射面鏡で反射させて光を出射させ、該出射された光を色分離素子で複数の色光に分離した後、映像表示素子に照射して映像を形成し、該映像を投射レンズで投射する。
【００１５】第１１の発明では、映像表示装置は、第１乃至第８の発明のいずれかに記載の光源用反射面鏡を備え、光源からの光を該光源用反射面鏡で反射させて光を出射させ、該出射された光を複数の色光に分離して、それぞれ異なる映像表示素子に入射して、複数の色光の映像を形成し、該複数の色光の映像を合成して投射レンズから投射する。
【００１６】第１２の発明では、映像表示装置は、第１乃至第８の発明のいずれかに記載の光源用反射面鏡を備え、光源からの光を該光源用反射面鏡で反射させて光を出射させ、該出射された光をカラーホイールによって、複数の色光を順次出射し、該出射された光をマイクロミラーデバイスに入射させて映像を形成し、該映像を投射レンズで投射する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。図１は本発明による金属反射鏡の第１の実施例を示す一部断面側面図である。図において、３１は金属で形成された反射鏡、３２はランプの管球、３３はランプの第１の電極、３４はランプの支持部、３５は固定ねじ、３６はランプの第２の電極、ｆａは焦点距離である。反射鏡３１の断面形状は放物線又は楕円になるように形成される。反射鏡３１を金属で形成した場合、ガラスの反射鏡に比べてその厚さを薄くすることができる。図において、θ１はランプから発光される光の配光分布の範囲であり、反射光の内、管球径によりけられる光が最小となるように配光分布θ１と焦点距離ｆａを調整すれば光の利用効率がよくなる。 次に、本発明による金属反射鏡と従来のガラス反射鏡について、図２を用いて比較する。図２は反射鏡の正面図及び断面図であり、図２（ａ）はガラス反射鏡の正面図、図２（ｂ）はガラス反射鏡の断面図、図２（ｃ）は金属反射鏡の正面図、図２（ｄ）は金属反射鏡の断面図である。金属反射鏡３１は、金属を削り出し、内側にアルミ又はダイクロを蒸着することによって製造しても良い。また、型となる電極に電気分解によってニッケル等の金属イオンを電着させて金属反射鏡３１を形成し、更にその内側にアルミあるいはダイクロイックミラー等をコートして、紫外線や赤外線など可視光に関係のない光を吸収させると共に反射率を向上させるようにしてもよい。このようにして製造された金属反射鏡３１はガラスの反射鏡に比べて反射鏡の壁面を薄くすることができる。
【００１８】図２において、ガラスの反射鏡４１、金属反射鏡３１は図２（ａ）、（ｃ）の正面図から明らかなように、小型化のために反射鏡の壁面が略４角形になるように加工されている。ガラス反射鏡４１の開口部の径Ｈ１と金属反射鏡３１の開口部の径Ｈ２とが同じであっても、金属反射鏡３１の場合には壁の厚さをガラス反射鏡４１に比べて薄くすることができる。このため、ガラス反射鏡４１の内壁の径ｈ１に比べて金属反射鏡３１の内壁の径ｈ２を大きくすることができる。ガラス反射鏡４１及び金属反射鏡４１の断面の曲線を同じ放物線又は楕円とし、管球の焦点位置を同じにした場合、光を有効に反射するに必要な反射鏡の面積は、内径が大きいほど大きくなるため、ガラス反射鏡４１と金属反射鏡３１の長さを同じ値にした場合、ガラス反射鏡４１のストレート部４７の長さＬ１は金属反射鏡３１のストレート部３７の長さＬ２より長くなる。また、この場合、ガラス反射鏡４１と金属反射鏡３１の外径、即ち、Ｘ１とＸ２が同じであり、Ｙ１とＹ２が同じであっても、金属反射鏡３１の内径ｄ２はガラス反射鏡４１の内径ｄ１はより大きく構成することができる。従って、金属反射鏡３１の方がガラス反射鏡４１に比べて、反射鏡で反射される光の量を多くすることができるため、光の利用効率を向上させることができる。図１及び２の金属反射鏡３１において、この反射鏡３１をヤング率１０以上の金属、例えば、ニッケルやチタンで製造した場合には、反射鏡の肉厚（図２のＨ２−ｈ２）は、量産時におけるばらつきを考慮しても、約０．２ｍｍ以上あれば強度上問題ないことが実験により判明した。一方、金属はガラスに比べて比重が大きい。従って、軽量化を考慮すると、ガラスを使用した場合よりも軽量化する必要がある。反射鏡用ガラスとしては、一般にホウケイ酸ガラス、又は結晶化ガラスが用いられる。ホウケイ酸ガラスの比重は２．２３であり、結晶化ガラスの比重は２．５１である。結晶化ガラスはホウケイ酸ガラスより重いので、ここではより軽いホウケイ酸ガラスを使用した場合の重量を用いて説明する。また、ガラス反射鏡４１の場合、その肉厚は約３．５ｍｍ以上である。金属として、ニッケル、チタンを用いた場合、ニッケルの比重は８．９０、チタンの比重は４．５４である。金属反射鏡３１とガラス反射鏡４１の表面積が同じ場合、ガラス反射鏡４１と金属の反射鏡３１の重量は、肉厚に比重を掛け算した値に略比例する。ホウケイ酸ガラスの場合、（肉厚ｍｍ）×（比重）は約７．８０（単位省略）である。この値をニッケルの比重で割算すると、約０．８７ｍｍ、チタンの場合は約１.７２ｍｍとなる。従って、金属の種類にもよるが、金属反射鏡の場合、肉厚を約０．２ｍｍ以上〜約１７ｍｍに設定すると、金属反射鏡はガラス反射鏡の場合に比べて、重量で遜色なく、しかも肉厚を薄くして光の利用効率を向上させることができる。
【００１９】図１に示す、金属反射鏡３１は放物面又は楕円面等の非球面で形成されており、焦点距離をｆａ（放物面又は楕円面の仮想頂点と管球３２の中心点間の距離）とすると、焦点距離ｆａの位置に管球３２が配置される。今、金属反射鏡３１の面を所定の放物面又は楕円面等の曲面とすると、管球３２から出射した光が金属反射鏡３１によって有効に取り出される金属反射鏡３１の位置、即ち平行光又は集光光が取り出される位置をＰ１とし、管球３２の大きさによって出射されない光、即ち影となる部分の金属反射鏡３１の位置をＰ２とした場合、管球３２の中心位置Ｐ３と位置Ｐ１、Ｐ３と位置Ｐ２の角度をθ１とすると、θ１は焦点距離ｆａに依存する。即ち、管球３２の焦点距離ｆａを小さくなるように、管球３２を図１に向かって左側、即ち、曲面の仮想頂点側に移動させるとθ１が大きくなり、光の利用効率を上げることができる。所が、焦点距離ｆａを短くするように管球３２を移動させると、管球３２が金属反射鏡３１の内壁に接触するために図１に示す金属反射鏡３１では管球３２をあまり移動させることができない。また、管球３２を金属反射鏡３１の壁面に近づけると、温度が高くなるため、反射鏡を冷却するための対策が必要になってくる。
【００２０】次に、図１に示す金属反射鏡を改善した反射鏡について図３を用いて説明する。図３は本発明による金属反射鏡の第２の実施例を示す断面側面図である。図において、金属反射鏡５１は２つの曲面部分から構成される。第１の反射鏡部分５１ａは図１の金属反射鏡３１と同じ曲面を持っている。第２の反射鏡部分５１ｂは管球３２の影の部分、又は管球３２の配向部分の外側の径部分に対応する部分であり、この反射鏡部分５１ｂの曲面は管球３２を図に向かって左の方向、即ち仮想頂点方向に移動させることができるような曲面で構成されている。したがって、本実施例では、反射鏡５１の焦点距離がｆｂになるように、反射鏡５１の曲面を変え、この焦点距離ｆｂに管球３２を配置する。このようにすることにより、焦点距離ｆｂを図１の焦点距離ｆａより小さくすることができるため、θ２はθ１より大きくすることができるため、図１の実施例では取り込めなかった光を利用することができ、光の利用効率を改善することができる。
【００２１】また、金属反射鏡５１の第２の反射鏡部分５１ｂは、焦点距離ｆｂを第１の焦点距離ｆａより小さくし、焦点距離ｆｂの位置に管球３２を配置することができるように、いわば管球３２の逃げに相当するので、温度上昇も図１の場合と略同じである。なお、金属反射鏡の温度対策については別途説明する。図３の実施例において、反射鏡をガラスで形成した場合には、第１の反射鏡部分、第２の反射鏡部分の曲面を有する反射鏡を製造することは困難であるが、本実施例のように、反射鏡を金属で形成すると、ニッケル等の電気分解装置における電極の形状を変えるだけで容易に曲面の変えた金属反射鏡を得ることができる。又は、図１の金属反射鏡３１をプレスで第２の反射鏡部分５１ｂを形成することができる。勿論、ガラスにおいても同様な加工が可能であれば、厚みの分で金属反射鏡より劣るが、光の取り込み効率としては向上させることが可能である。なお、図において、θ３は管球３２の中心点と、管球３２から出射された光が金属反射鏡５１に照射されるが、前方に反射されない部分とを結んだ線と、管球３２の中心と第２の反射鏡部分５１ｂの端部を結んだ線がなす角度である。
【００２２】図４は本発明による金属反射鏡の第３の実施例を示す断面側面図である。図において、図３と同じ構成要素については同一の番号を付してその説明を省略する。図において、第２の反射鏡部分５１ｃは管球３２の配光分布の略外径と等しい部分をランプの支持部３４方向に延長させて段差をもたせた構成になっている。したがって、図に向かって、左側に管球３２をずらし、その位置が焦点距離ｆｃになるように、反射鏡５１ａ曲面を変える。従って、焦点距離ｆｃを小さくすることができ、角度θ２を大きくすることができるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００２３】図５は本発明による金属反射鏡の第４の実施例を示す断面側面図である。図において、第２の反射鏡部分５１ｄは球面で構成されており、この球面の中心は管球３２の中心と同じである。また、光源は管球３２の中心にあるため、管球３２から出射された光は第２の反射鏡部分５１ｄである球面で反射されて、管球３２の中心に戻り、有効な光として第１の反射鏡５１ａの壁面で反射され、平行光として出射される。本実施例においては、管球３２を図に向かって左側に移動させることができ、その点を焦点距離ｆｄとしている。このため、焦点距離ｆｄは図１の焦点距離ｆａより小さくすることができる。よって、角度θ２は図３、４の実施例と同じ角度にすることができるため、光の利用効率を向上させることができると共に第２の反射鏡部分５１ｄである球面で光を反射し、この戻り光を有効に利用することができるので、更に、光を有効に利用することができる。図３〜図５に示す第２の反射鏡部分をプレスで成型する場合には、第２の反射面鏡部分は抜き勾配を考慮して形状が定められる。
【００２４】図６は本発明による金属反射鏡の冷却構成の実施例を示す斜視図である。図において、６１は金属反射鏡である。この反射鏡６１は小型にするために、正面から見た図、即ち、本図を図面の左側から見た図は略４角形となるように、反射鏡の一部の面は平面部６１ａ、６１ｂ（但し、平面部は４面あるが、図では２面しか見えていない。）となるように構成されている。即ち反射鏡６１の開口部近傍には平面部６１ａ、６１ｂが設けられる。前述したように、管球３２は相当の熱を発生するので、図３〜図５で説明したように、ランプの管球３２を金属反射鏡６１に近づけるためには、何らかの放熱対策を行なう必要がある。図６（ａ）では平面部６１ａ、６１ｂに四角い切欠き６２ａ、６２ｂを形成した例を示しており、もちろん、図では見えない他の平面部にも同様に切欠きが設けられる。このようにすると、切欠き６２ａ、６２ｂを通して放熱が行なわれる。特に、金属反射鏡６１に図示しないファンで冷風を供給すると金属反射鏡６１の放熱は円滑に行なわれる。
【００２５】図６（ｂ）は金属反射鏡の他の冷却構成を示す例であり、金属反射鏡６１の平面部６１ａ、６１ｂに丸穴６３ａ、６３ｂが設けられ、また、ネック部６６にも丸穴６５が設けられており、これら穴６３ａ、６３ｂ、６５により、金属反射鏡６１内の熱を外部に放熱している。また、冷却空気をファンより穴６３ａ、６３ｂより供給し、穴６５から流出するような流れを作ると円滑にランプの冷却を行える。このときのランプの反射鏡の固定は直接ネック部６６で行うのではなく、他の部材を介して反射鏡を固定してもよい。
【００２６】図６（ｃ）は金属反射鏡の更に他の冷却構成を示す例であり、金属反射鏡６１の平面部６１ａ、６１ｂにはスリット６６ａ、６６ｂが設けられ、ネック部６４には放熱フィン６７が設けられている。スリット６６ａ、６６ｂによって金属反射鏡６１内の熱を外部に放出すると共に、放熱フィン６７に伝達された金属反射鏡６１内の熱を放出している。
【００２７】図６（ｄ）は金属反射鏡の更に他の冷却構成を示す例であり、金属反射鏡６１のネック部６６には放熱フィン６７が設けられている。６８はカバーガラス（図示せず）を保持するための保持部である。当然なことであるが、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）はこれに限定することはない。また、切欠き６２ａ、６２ｂ、穴６３ａ、６３ｂ、６５、スリット６６ａ、６６ｂ、放熱フィン６７はそれぞれ単独でも、組み合わせてもよく、またその形状もこれらとは異なった形状としてもよく、金属として熱伝導率の面から高い冷却効率と成形性の良さから、さらに、上記組み合わせにより、より高い冷却効率を得ることができる。これにより、冷却ファンが小型になり、消費電力も小さく、かつ重量も軽くなるので、小型、低消費電力、低騒音、軽量化を達成したプロジェクタを提供できる。
【００２８】以下、本発明による金属反射鏡を備えた映像表示装置の実施例について、説明する。図７は本発明による映像表示装置の第１の実施例を示す構成図であり、反射型の液晶表示素子一枚を用いた例を示す。図において、１９はランプであり、ランプ１９の第２の電極３６は金属反射鏡３１の絶縁体（例えば、セラミック、シリコン）３０の穴を通して、外部に取り出される。また、金属反射鏡３１はねじ２１によって映像表示装置に固定されている。勿論ねじ２１は映像表示装置側と絶縁されている。７１はカバーガラスであり、金属反射鏡３１の前面に設けられている。２は第１のレンズアレイ、３は第２のレンズアレイ、４はＰＢＳ、４ａはλ／２位相差板、７は色分離素子、５はコリメータレンズ、６は第１のコンデンサレンズ、１６は反射ミラー、８は第２のコンデンサレンズ、９ａは偏光板である。１０は直方体型ＰＢＳであり、偏光ビームスプリッタ膜１０ａを持っている。１１はλ／４位相差板、１２ａは映像信号に応じた光学像を形成する反射型の液晶パネル、９ｂは偏光板、１３は投射レンズである。
【００２９】この実施例の投射型映像表示装置では、ランプ１９から放射される光は楕円面または放物面等の非球面の反射鏡３１にて集光され、この反射面鏡反射鏡３１の出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズセルにより構成され、反射鏡３１から出射した光を集光して、複数の２次光源像を形成するための第１のレンズアレイ２に入射される。さらに複数の集光レンズセルにより構成され、前述の複数の２次光源像が形成される近傍に配置され、かつ液晶パネル１２ａに第１のレンズアレイ２の個々のレンズ像を結像させる第２のレンズアレイ３を通過する。
【００３０】第２のレンズアレイ３を出射した光は、第２のアレイレンズ３の各々のレンズ光軸の横方向のピッチに適合するように配置された各々のレンズ幅の略１／２サイズの菱形プリズムの列により構成された偏光ビームスプリッタ４に入射される。このプリズム面には偏光ビームスプリッタ膜の膜付けが施されており、入射光は、この偏光ビームスプリッタ膜にてＰ偏光光とＳ偏光光に分離される。Ｐ偏光光は、そのまま偏光ビームスプリッタ膜を直行し、このプリズムの出射面に設けられたλ／２位相差板４ａにより、偏光方向が９０°回転され、Ｓ偏光光に変換され出射される。一方、Ｓ偏光光は、偏光ビームスプリッタ膜により反射され、隣接する菱形プリズム内で本来の光軸方向にもう一度反射してからＳ偏光光として出射される。
【００３１】出射光は、コリメータレンズ５、第１のコンデンサレンズ６を透過し、反射ミラー１６で反射され、第２のコンデンサレンズ６を通して、偏光板９ａに入射される。偏光板９ａにより特定の偏光の純度を高めて、Ｒ、Ｇ、及びＢ色分離素子群７に入射される。この色分離素子７では、光の波長帯域が周期的に切り替えられるため、色分離素子７の出射光は、例えば、ある時点でＲ光がＳ偏光光、Ｇ光とＢ光はＰ偏光光、次の時点でＢ光がＳ偏光光、Ｒ光とＧ光はＰ偏光光、その次の時点でＧ光がＳ偏光光、Ｂ光とＲ光はＰ偏光光となり、これら３つの状態は周期的に切り替えられる。その後、特定の偏光光、ここではＳ偏光光のみ反射し、Ｐ偏光光は透過する偏光ビームスプリッタ膜１０ａを膜付けした直方体型偏光ビームスプリッタ１０に入射させることにより、ある時点ではＳ偏光光であるＲ光のみ反射し、次にＢ光、次にＧ光のみ反射することになる。不要光であるＰ偏光光は偏光ビームスプリッタ膜１０ａを透過し、液晶パネル１２ａへ入射することはない。このように、時分割色分離が行われた後、光は変調素子である反射型液晶パネル１２ａに照射される。ここで、位相補償によるコントラスト向上を可能にするλ／４位相差板１１をパネル１２ａ前に配置している。
【００３２】この反射型液晶パネル１２ａには、表示する画素に対応する（例えば横１０２４画素縦７６８画素など）数の液晶表示部が設けてある。そして、外部より入力される映像信号に基づき駆動回路で駆動され、上記照射された光を該映像信号に対応して光の偏光状態を変調し、反射光として再び該偏光ビームスプリッタ１０内に出射する。光の偏光状態と偏光ビームスプリッタ膜１０ａの透過及び反射の偏光軸との関係で、投射レンズ１３側へ出射する光量と光源部１９側へ出射する光量が決まる。このようにして、外部入力映像信号に従った画像を投影する。液晶パネル１２ａを出射した光のうちのＰ偏光光は偏光ビームスプリッタ膜１０ａを透過した後、偏光度を上げてコントラストを改善する偏光板９ｂを通して投射レンズ１３に入射される。この場合、直方体型偏光ビームスプリッタ１０は、反射型液晶パネル１２ａが黒表示を行う場合には、偏光方向は入射光と同等、即ちＳ偏光光であるため、そのまま入射光路に沿って光源側に戻される。
【００３３】その後、映像である光は、例えばズームレンズである投射レンズ１３を通過し、スクリーンに到達する。投射レンズ１３により、反射型液晶パネル１２ａ形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。
【００３４】本実施例においては、図７に示すように、反射鏡３１から投射レンズ１３への光軸がＵ字状、即ち、反射鏡３１からの光の向きと投射レンズ１３からの光の向きが略並行で、かつ、逆向きになり、２回光軸を折り曲げた構成となるように各光学部品を配置する。これにより、同一の部品構成で、光学エンジンの外形サイズをより小型化でき、それに伴い、製品セットの外形サイズを、より小型化できる。
【００３５】図８は本発明による金属反射鏡を用いた映像表示装置の第２の実施例を示す構成図であり、透過形の３枚の液晶表示素子が使用されている。図において、図７と同じ構成要素に対して同一の符号を付し、その説明を省略する。図において、２９はランプボックスであり、ランプ１９はその光軸が調整された後、ナット（図示せず）によって固定ねじ３５を締め付けることによって、ランプボックス２９に固定される。勿論ランプボックス２９と固定ねじ３５の間は絶縁されており、また、ランプボックス２９自体が絶縁体であってもよい。λ／２位相差板４ａを出射した光は第１のコリメータレンズ５ａを透過し、赤外線（ＩＲ）透過ミラー１７ａで反射され、第２のコリメータレンズ５ｂを透過してダイクロイックミラー１６に入射される。なお、図において、２８は放熱板である。
【００３６】ダイクロイックミラー１６を透過したＲ光は反射ミラー１７で反射され、コンデンサレンズ８、入射偏光板９、映像表示素子１２、出射偏光板１１を透過してダイクロイックプリズム２７に入射される。また、ダイクロイックミラー１６で反射されたＧ、Ｂ光の内、Ｇ光はダイクロイックミラー２０で反射され、Ｒ光の場合と同様に、コンデンサレンズ８、入射偏光板９、映像表示素子１２、出射偏光板１１を透過してダイクロイックプリズム２７に入射される。ダイクロイックミラー２０を透過したＢ光はリレーレンズ２１ａを透過し、反射ミラー２２で反射され、リレーレンズ２１ｂを透過し、更に、反射ミラー２３で反射されて、Ｒ光、Ｇ光の場合と同様に、コンデンサレンズ８、入射偏光板９、映像表示素子１２、出射偏光板１１を透過してダイクロイックプリズム２７に入射される。ダイクロイックプリズム２７に入射されたＲ、Ｇ及びＢ光はここで合成され、投射レンズを通して出射される。なお、図において、２４、２５は排出口、２６は冷却ファンである。
【００３７】図９は本発明による金属反射鏡を用いた映像表示装置の第３の実施例を示す構成図であり、本実施例では、マイクロミラーデバイスが使用される。ランプ１９の光は金属反射鏡３１で反射され、カラーホイール７ａに入射される.カラーホイール７ａは回転板にＲ、Ｇ、Ｂ光フィルタ、白フィルタ等が設けられている。このカラーホイール７ａは発熱するためにその周囲には放熱用フィン１８が設けられている。カラーホイール７ａを出射した光はライトパイプ２０を透過して均一な光となり、コリメータレンズ５ａを透過し、反射ミラー１６で反射される。反射ミラー１６からの出射光は全反射プリズム１４の張合せ面７２で反射され、コンデンサレンズ６を透過してマイクロミラーデバイス１２に入射される。マイクロミラーデバイス１２を反射した光は、全反射プリズム１４の張り合わせ面７２への入射角度が異なるため、今度はこの張り合わせ面７２を透過して投射レンズ１３に入力される。マイクロミラーデバイス１２は発熱するために、放熱のためのフィン３５が設けられている。
【００３８】以上述べたように、本発明によれば、光源用反射鏡を金属で構成したので、ガラスで製造された光源用反射鏡に比べて、反射鏡の大きさが同じであっても、より多くの光を出射することができるので、光の利用効率を向上させることができる。また、本発明によれば、放物面、楕円面等の非球面を有する反射鏡に配置されるランプ管球の位置を仮想頂点側に移動させることができるように、この反射鏡の仮想頂点近傍の反射面を変形させている。この場合、この管球の位置に応じて反射鏡の焦点距離を小さくしているため、光の利用効率を向上させることができる。また、本発明によれば、反射鏡は金属でできているために、反射鏡に放熱用の穴を設けたり、放熱用フィンを設けたりすることが容易なので、反射面鏡内部の熱を外部に容易に放出することができる。
【００３９】また、本発明によれば、本発明による光源用反射鏡を用いた映像表示装置は小型、且つ光の利用効率がよい。
【００４０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光の利用効率を向上させることができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
|
| 【出願日】 |
平成１３年６月１２日（２００１．６．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８５０４
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００２−３６７４１７（Ｐ２００２−３６７４１７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月２０日（２００２．１２．２０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１７６７４１（Ｐ２００１−１７６７４１） |
|