CN1324399C

CN1324399C - 照明装置

Info

Publication number: CN1324399C
Application number: CNB031208894A
Authority: CN
Inventors: 山崎哲朗; 上岛俊司; 内川大介
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP3661688B2; US20030198050A1; DE60302269T2; EP1351090B1; CN1448778A; KR20030077464A; EP1351090A1; JP2004004516A; US7025475B2; KR100593121B1; CN2679720Y; DE60302269D1

Abstract

本发明照明装置的目的是在彩色重俘获方式的照明装置中，进一步提高光的利用效率。在彩色重俘获方式的照明装置10中，积分仪20的出口20b的开口23上配置有具备分色膜41R～41B的彩色轮40，在连接积分仪20的入射侧的开口22，和灯13的光轴80上，设置把光反射到积分仪20的开口20一侧的中心反射镜30。在未透过彩色轮40而返回到积分仪20的光中，从入射一侧的开口22泄露的光73由中心反射镜30反射，可以再次入射到积分仪20，所以可以进一步提高光的利用效率。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及使用积分仪的照明装置，特别涉及彩色重俘获(リキヤプチヤ)方式的照明装置。

背景技术

在特开平6-88953号中，在用于向前方聚集来自灯光源的光的旋转抛物面型反射镜的前边缘部上设置有前边缘反射镜用于反射来自灯光源的光中的一部分，并具备把在该前边缘反射镜上反射的反射光变为平行光后反射到前方的中心反射镜。

专利文献特开平6-88953号，提出了在从光源发出的光中，只把入射到积分仪中的光线作为照明光中继到前面的光学系统的照明光学装置。例如，当在调制单一光的光学系统的，所谓的单板式的投影机等的图像显示装置中显示彩色图像时，以以下的方法进行：在旋转式的彩色滤光器中，具备有选择地使白色光透过或者吸收进行分时分离3原色的彩色轮(彩色滤光器)，和使光的强度均匀的积分仪，在用微反射镜器件等光阀对各颜色光束继续进行颜色调制后，投影在屏幕上合成彩色图像。在该系统(光学系统)的投影机中，在彩色滤光器的后方配置积分仪，在用滤光器对白色光进行颜色分离时，未通过滤光器的光被反射后废弃。这是光的利用效率较低的主要原因。

与此相反，提出了彩色重俘获方式，该彩色重俘获方式中，在彩色滤光器的入射一侧，即，在光源和彩色滤光器之间，配置有积分仪，彩色滤光器使用将分色膜(滤光器)组合成螺旋状等适当形状的彩色轮，该分色膜(滤光器)具有使特定的颜色透过而使其他颜色的光反射的半透过性。在该彩色重俘获方式的照明装置中，在用各颜色的分色膜进行颜色分离的同时，未透过分色膜的光反射到积分仪一侧。因此，虽然1次通过积分仪内射出到彩色轮中某些颜色的分色膜的光是几分之一的量，但未透过彩色轮而被反射的光，未被废弃的返回到积分仪。因而，未通过彩色轮的光，在积分仪内传播，再次入射到彩色轮，这时如果是不同颜色的分色膜则能透过并输出。因此，来自光源的光可以没有光量损失地利用，光是损耗减少，与以往的彩色显示方法相比，因为可以提高光的利用效率，所以可以实现明亮的彩色显示。

但是，即使是彩色重俘获方式的照明装置，光的利用效率也不是100％。例如，虽然是从入射一侧向射出一侧传递光的积分仪，但从光源提供给入射一侧的光并没有100％地传递到射出一侧。另外，虽然希望未通过彩色轮的分色膜的光返回积分仪，在积分仪上被反射再次向着彩色轮射出，但在积分仪上的全部反射光，未必有效地再次向彩色轮射出。另外，来自光源的光也未必有效地入射到积分仪。

发明内容

因此，在本发明中，其目的在于提供一种使来自光源的光的利用效率进一步提高的照明装置。特别是在本发明中，在使用彩色重俘获方式的照明装置中，其目的在于提供一种能够显示出光的利用效率更高的明亮的、高画质的彩色图像的照明装置。

无论积分仪通过全反射传递光，还是内周面有反射性，从光源达到入射侧的光，总有一部分没有入射到积分仪而被反射。另外，在彩色重俘获方式的照明装置中，在从彩色滤光器返回到积分仪的光中，从积分仪的入射一侧的开口向外界泄露的光也成为光的损耗。

如果把入射一侧全部设置成反射面，则没有从入射一侧泄露的光，可以有效地利用返回的光，但新的光不能入射到积分仪中。从而，在采用积分仪的照明装置中，本申请的发明人发现有从积分仪返回到光源一侧的光。但是，在具备反射器和灯的光源中，中心的输出强度小，相反，从积分仪一侧返回的光有可能被灯的电极等吸收。因此，在本发明中，通过用向着积分仪入射一侧的中心反射镜覆盖灯的部分，使得从光源对积分仪提供的光亮不减少，并使从积分仪一侧返回到光源一侧的光再次返回积分仪，使光的利用效率进一步提高。

即，本发明的照明装置具有把来自入射一侧的光传递到射出一侧的积分仪、和具备反射器及位于其中心的灯的、向积分仪入射一侧的开口提供光的光源、和设在积分仪入射一侧的开口与灯的联结线上、从积分仪一侧向积分仪一侧反射光、且比反射器的开口还小的中心反射镜。本发明的照明装置，在从光源向积分仪提供的光中，因为可以再利用未入射到积分仪中的光，所以对于具有积分仪的所有的照明装置有效。进而，在彩色重俘获方式的照明装置中，因为从彩色滤光器返回到积分仪，并从积分仪的入射一侧泄露的光也可以用中心反射镜再利用，所以效果更好。即，本发明的照明装置，把彩色滤光器设置在积分仪的射出一侧，该彩色滤光器有多数个使某一波长范围的光透过，而使该波长范围以外的光反射的半透过部分，具备透过的波长范围相互不同的多个半透过部分，在各个波长范围的半透过部分如分割积分仪的射出一侧开口那样移动(彩色轮)的彩色重俘获方式的照明装置中特别有效。

在卤素灯和氙灯等的灯光源中，从位置中心的灯经由覆盖其周围的反射器向积分仪提供入射光。另外，因为在灯的中心部分上设有电极，所以从灯直接输出到积分仪的光亮几乎没有。因此，输入到积分仪的光的几乎全部是由反射器反射的光，对于联结灯和积分仪中心轴的光轴，具有在某一倾斜角度(例如角度θ)上存在峰值的强度分布。另一方面，如上所述，从积分仪的入射一侧开口泄露的光，达到位于光轴上的光源的中心的灯一侧，由于被灯的电极等吸收/散射而被浪费。因而，在光轴上的，积分仪入射一侧的开口和光源灯之间，由于把比反射器的开口还小的中心反射镜配置成反射面向着积分仪一侧，因而中心反射镜没有遮挡来自光源的入射光的光亮多的部分(把角度θ作为中心的成分)，进而，从积分仪的入射一侧开口泄露的光，也可以用中心反射镜反射返回到积分仪内。

因此，如果是本发明的照明装置，则在彩色轮上反射后返回到积分仪的光，还包含中心反射镜在积分仪内高效率地多重反射，向彩色轮再次射出。因而，是正好适合彩色重俘获方式的结构，可以提供光的利用效率高，适宜显示明亮并且高画质的彩色图像的照明装置。因此，通过设置本发明的照明装置、基于从该装置输出的各颜色的光束形成图像数据的光阀、投影来自该光阀的光的透镜系统，可以提供明亮、没有不均匀的高品质的显示彩色图像的投影机。光阀可以是透过型的液晶等，但光的吸收少、可以高速驱动的反射型的开关器件，例如，微反射镜器件和利用隐失(エバネセント)波的器件也适用。

在本发明中可以使用的积分仪，并不限于直线形的长方体，反射性的端面，在入射一侧开口和射出一侧开口之间，是2段或者多段构造的积分仪也可以。多段构造的积分仪，因为由彩色轮反射的光可以在射出侧，即位于靠近彩色轮位置上的反射性端面上反射，所以可以削减在积分仪内的反射次数而提高光的利用效率。

本发明的中心反射镜，也可以独立地配置在光源和积分仪之间的适当的位置上，但当具有盖住反射器开口的防爆玻璃的情况下，可以把中心反射镜制作到该防爆玻璃中，可以把中心反射镜一体地形成在光源一侧。该构成，因为不需要把中心反射镜作为单独的零件准备，所以无论是在成本方面，还是在组装照明装置的时间以及精度方面都有利。

中心反射镜，也可以是平坦的镜面(平面镜)，在成本方面优异。中心反射镜，如果是凹面镜，即，是向光源一侧突出弯曲的镜面，则能够使从积分仪入射一侧开口泄露的光不扩散地返回到入射侧的开口。因此，凹面镜的中心反射镜，希望采用其焦点位于积分仪入射一侧开口附近的中心反射镜。

在本发明的照明装置中，因为中心反射镜的面积越大，越可以用中心反射镜反射从积分仪一侧泄露的光，所以泄露的光的利用效率提高。但另一方面，从光源或者反射器提供的入射光的光路的面积就变得窄，有可能消减入射光的量。根据本发明者的实验结果，中心反射镜的外径，如果在反射器的开口外径的25％以内，则作为从光源入射到积分仪的光亮，可以确保在没有中心反射镜时的一半以上。因而，如果考虑作为中心反射镜有必要是反射器的5％左右，则希望中心反射镜的外径在反射器开口外径的5～25％的范围中。进而，如果中心反射镜的外径在反射器的外径的20％以内，则可以确保在没有中心反射镜的情况下的3/4左右的光量。另外，如果中心反射镜的外径在反射器的外径的10％左右，则可以确保和没有中心反射镜的情况相同的光量。因而，进一步希望中心反射镜的外径，在反射器的开口外径的10～20％范围中。进而，如果中心反射镜的外径是反射器的外径的15％左右，则光量的减少是几％，另一方面，中心反射镜能够反射的从积分仪一侧的露光量增大。因而，进一步希望中心反射镜的外径是反射器的开口的外径的15％。并且，反射器的开口以及中心反射镜的外径，它们不必须是圆形，当是多角形等的情况下，可以用平均的外径或者外接圆的外径指定。

进而，不管中心反射镜的有无，从光源输出的光的全部并不被输入到积分仪，一部分未被入射到积分仪的入射一侧的开口中而被浪费。这是因为光源灯不是理想的点光源，所以由反射器聚光到积分仪的入射一侧的开口上困难，不能避免某种程度的扩散的缘故。因而，20～30％左右不能入射到积分仪。因而，希望除了中心反射镜，还通过在积分仪入射一侧开口的外周上设置反射到光源一侧的外反射镜，用该外反射镜反射开口周围的入射光，使其返回到光源一侧，再次提供给积分仪的开口。这时，由于有中心反射镜，因而可以防止在外反射镜上反射的光被光源灯和电极等吸收/散射。

作为外反射镜，即使是平面镜也有效，制造容易成本低并可以提高光的利用效率。另一方面，把外反射镜设置成在光源一侧凸出的截锥状，把其外表面设置成反射镜等形状的凸面镜，即，在光源一侧是凸面，则用外反射镜反射到光源一侧的光因为向着反射器以及中心反射镜，所以可以防止被灯吸收。外反射镜的中心一侧是平坦的镜面，周边侧也可以形成为凸面或者形成在光源一侧上凸出的截锥状。

另一方面，也可以把外反射镜设置成在积分仪的射出侧凸出的截锥状，把其内面设置成反射镜等形状的凹面镜，即，积分仪的射出侧设置成凸面。即使是这样的外反射镜，被反射到光源侧的光，因为向着反射器以及中心反射镜，所以防止被灯吸收，用反射器以及中心反射镜高效率反射，被导入积分仪的入射侧的开口。另外，外反射镜也可以是中心一侧平坦的镜面，周边侧在凹面或者积分仪的射出侧上凸出的截锥状。

用反射器反射而提供的入射光由外反射镜反射被导入光轴上的中心反射镜，导入到积分仪的入射一侧开口上的光学系统可以提高光的利用效率。因此，希望外反射镜在凸面镜上与中心反射镜的曲率半径相比，外反射镜的曲率半径大，曲率小。

附图说明

图1是展示使用本发明的彩色重俘获方式的照明装置的投影机的概要的图。

图2是放大图1所示的照明装置一部分的图。

图3是展示光源的反射器的开口直径和中心反射镜的外径关系的曲线图。

图4是说明图3所示的反射器的开口直径和中心反射器外径的图。

图5是展示另一照明装置的概要的图。

图6是展示在图5所示的照明装置中的中心反射镜的安装方法的图。

图7是展示在图5所示的照明装置中进行中心反射镜的角度调整方法的图。

图8是展示在图5所示的照明装置中进行中心反射镜的角度调整的，另一方法的图。

图9是适用于图5所示的照明装置的中心反射镜的图，图9(a)是斜视图，图9(b)是平面图。

图10是适用图5所示的照明装置的另一的中心反射镜的图，图10(a)是斜视图，图10(b)是平面图。

图11是适用图5所示的照明装置的，又一中心反射镜的图，图11(a)是斜视图，图11(b)是平面图。

图12是展示在本发明的照明装置中，使用具备外反射镜的积分仪的投影机的概要的图。

图13是放大图12所示的照明装置一部分的图。

图14是展示由组合中心反射镜和外反射镜而引起的光量变化的图。

图15是模式化展示图14所示的外反射镜的曲率和凹凸关系的图。

图16是展示中心反射镜和外反射镜组合一例的图。

图17是展示和上述不同的中心反射镜和外反射镜组合的图。

图18是展示和上述不同的再一中心反射镜和外反射镜组合的图。

图19是展示使用具备本发明的中心反射镜和外反射镜的，不同照明装置投影机的图。

图20是展示图19所示的照明装置的中心反射镜的曲率和光量的变化关系的图。

符号说明

1、1a 投影机

10、11、11a 照明装置

12 光源部， 13 灯， 14 反射器

16 防爆反射镜

20、21 积分仪

20a 入射侧的面

20b 射出侧的面

22 入射侧的开口

23 出口侧的开口

24 内周面

29 端面

30 中心反射镜， 31 反射面

40 彩色轮

41R、41G、41B 各色的分色膜

50 光阀(微反射镜器件)

52 投影透镜

58 屏幕

60 外反射镜

71 从光源照射的白色光的光束(入射光)

72 各色的光束(射出光)

73 漏出的光束

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。图1展示使用本发明的照明装置10的投影机1概略构成。进而，图2放大展示照明装置10。投影机1，具备照明装置10、传递从该照明装置10颜色分离输出的各颜色的光束72R～72B的中继透镜49、根据图像数据调制来自该透镜49的光束72R～72B的微反射镜器件50、把从该反射镜器件50输出的显示光74投影在屏幕58上形成彩色图像的投影透镜52。

照明装置10，具备从光源部12一侧向射出方向顺次并列配置的，光源部12、中空具备反射形的内周面24的角柱状的积分仪20、把白色光束71分时的彩色轮40。光源部12，具备反射器14和位于其中心14c的氙灯等的弧光灯13，以输出白色光束71。另外，反射器14的开口14a用防爆玻璃16遮盖。

积分仪20，是内周面24为反射面的中空状的、断面是方形角柱状的棒。在积分仪20的入射一侧面20a中设置圆形的开口22，射出侧20b为方形的开口23，且射出侧的开口23面向彩色轮40配置。彩色轮40，是把使特定颜色的光透过、使其他颜色的光反射的半透过性的分色膜(滤光器)41R～41B组合成螺旋状等的适宜的形状的轮。因此，在用各颜色的分色膜41R～41B进行颜色分离的同时，未透过分色膜41R～41B的光73，被反射到积分仪20一侧。

因而，未通过分色膜41R～41B的光73未被废弃，而返回积分仪20，由积分仪20反射，再次被射出到彩色轮40，如果此时照在不同颜色的分色膜41R～41B上，则可以使其透过输出。因此，本例子的照明装置10，从光源部12照射出的白色光束71在积分仪20上以合成被分离的形状，强度分布被均匀化，与此同时，在时间以及空间上以颜色被分离后的状态下从彩色轮40输出，进而，未透过彩色轮40的光，在积分仪20中被再利用。因而，本例子的照明装置10，是彩色重俘获方式的照明装置。

因此，从照明装置10中，透过伴随彩色轮40的转动而上下移动的分色膜41R～41B的各颜色的光束72R～72B，理想的情况是在彩色轮40上没有损耗的、以在空间以及时间上分离的状态下射出。因而，由于随着彩色轮40的转动，与光束72R～72B移动一致地控制光阀50一侧，则可以把明亮的多彩色的图像投影在屏幕58上。

如图2所示，在本例子的照明装置10中，在位于联结积分仪20的入射一侧20a的开口22和灯13的联结线(光轴)80上的防爆玻璃16的中心上形成把光反射到积分仪20一侧的中心反射镜30。本例子的中心反射镜30，是比反射器14的开口14a还小的镜面，把防爆玻璃16的靠近光源12一侧的面16a的中心局部加工成向光源12一侧突出、而向该积分仪20一侧成凹状的反射面31。该凹面镜31的焦点被光学地配置在积分仪20的入射一侧的开口22的附近。

在该照明装置10中，从氙灯13输出的光71，在反射器14上被反射，向积分仪20输出，成为从积分仪20的入射一侧开口22导入到内部的入射光71。氙灯13，由于在其中心13c上有电极灯构造等主要原因，通过光轴直接提供给积分仪20的光几乎没有，经由覆盖灯13周围的反射器14输出的光成为主入射光71。因此，积分仪20的入射光71，具有相对光轴80只倾斜角度θ的光为主光的强度分布。

入射到积分仪20中的光71，被导入彩色轮40，透过彩色轮的光为射出光72，在彩色轮40上反射的光返回积分仪20。返回光的大部分，由周面24以及/或者位于入射侧的开口22的周围上的反射性的端面29反射到彩色轮40一侧，而返回光的一部分从积分仪20的入射一侧的开口22泄露。在本例子的照明装置10中，泄露的光73，由中心反射镜30反射，被再次入射到积分仪20内。而后，返回后的光73也在积分仪20内被多次反射，向射出侧20b的开口23，用彩色轮40的分色膜41R～41B选择输出。

当没有中心反射镜30的情况下，从积分仪20的入射一侧的开口22泄露的光73，因为向光源部12输出，所以如果在反射器14上被反射则有可能返回积分仪20。但是，在开口22的延长线上，即光轴80上配置有灯13，泄露的光73如果到达灯13则被灯13的电极等吸收、散射，返回积分仪20一侧的可能性降低。与此相对，在本例子的照明装置10中，因为中心反射镜30被配置在光轴80的灯13的积分仪20一侧上，所以从入射一侧的开口22泄露的光73不会被灯13等吸收，散射，而返回到积分仪20的入射一侧。因而，由彩色轮40返回到积分仪20上的光，能进一步有效地通过积分仪20而被再利用，可以进一步提高在彩色重俘获方式的照明装置中的光的利用效率。因此，在本例子的照明装置10中，可以进一步增加照明装置10的从积分仪20输出的光量，可以提供显示出明亮、高画质的彩色图像的投影机1。

中心反射镜30，因为高效率地反射从积分仪20的入射侧开口22泄露的光73提高光的利用效率，所以面积大的一方好。相反，中心反射镜30，因为位于光源部12和积分仪20的开口22之间，所以如果中心反射镜30增大，则从光源部12的反射器14提供的入射光71的光路面积就变窄。因而，从这一点看希望中心反射镜30的面积小。图3中用相对灯13的输出IO的比(光量比(I/O))来展示从光源部12入射到积分仪20的入射光71的光量I随着中心反射镜30的外径变化的状态。另外，中心反射镜30的外径D2，也如图4所示，用相对反射器14的开口14a的直径(外径)D1的比例(％)表示。

从图3可知，中心反射镜30的外径D2，如果在反射器14的开口14a的外径D1的25％以内，则光量比为0.4以上，作为从光源部12入射到积分仪20的光量，可以确保在没有中心反射镜30的情况下的光量比0.74的一半以上。另一方面，作为中心反射镜30的外径D2，有必要是反射器14的开口14a的外径D1的5％左右，从图3可知，如果是此程度则对入射到积分仪20上的光量没有影响。因而，希望中心反射镜30的外径D2在反射器14开口14a的外径D1的5～25％范围内。

进而，如果中心反射镜30的外径D2在反射器14开口14a的外径D1的20％以内，则光量比是0.55左右，可以确保在没有中心反射镜30情况下的3/4以上的光量。因而，因为成为源的入射光71的光量增加，所以有可能比上述再进一步提高光的利用效率。

另外，如果中心反射镜30的外径D2是反射器14开口14a的外径D1的10％左右，则可以确保和没有中心反射镜30时同样的光量比。因而，如果是该程度，则并没有因扩大中心反射镜30的面积而引起的入射光量的减少，可以得到只是用中心反射镜30回收泄露光73的效果。因此，进一步希望中心反射镜30的外径D2，在反射器14的开口14a的外径D1的10～20％的范围内。

进而，如果中心反射镜30的外径D2是反射器14的开口14a的外径D1的15％，则光量比的减少是百分之几，另一方面从中心反射镜30能够反射的积分仪20的漏光量增大。因而，可以最小限度地抑制中心反射镜30对入射光71的光量的消减，可以得到用中心反射镜30回收漏光73的更高的效率，可以认为作为这是照明光学装置10的总的光利用效率最有效率的区域。因而，进一步希望中心反射镜30的外径D2是反射器14开口14a的外径D1的15％。

并且，如图4所示，反射器14的开口14a不一定是圆形，而作为上述的开口14a的外径D1，在多角形的情况下可以用平均外径或者外接圆的外径特定。在中心反射镜30中也一样。另外，由于把中心反射镜30的背面，即，面对灯13一侧的面32设置成能够反射到反射器14一侧的镜面，可以消减被灯13吸收的光量，这种情况下，能够进一步增大中心反射镜30的外径D2。

另外，中心反射镜30，在上述中展示了与防爆玻璃16一体成形的例子，但并不限于此，也可以作为单独的光学元件配置在光源部12和积分仪20之间的中心线80上。但是，因为零件数量增加，所以成本以及组装的时间增加。因而，希望像本实施例那样制作在防爆玻璃16的灯一侧面16a中，或者制作在积分仪20一侧的面16b中。

另外，在本例子中中心反射镜30是凹面镜，对于把从积分仪20泄露的光束73可靠地聚光在积分仪20的开口22上这方面来说，是理想的形状，但考虑到经济性，也可以用容易制造的平坦的镜面形成中心反射镜。即使是平面镜，因为泄露的光73未达到灯13而可以回到积分仪20一侧，所以也可以提高照明装置10的光利用效率。

从反射器14发射的光，几乎不通过在灯的电极的积分仪一侧的前端部分。这是因为电极遮挡来自反射器14的路径的缘故，因此，在电极的前端部分上产生影子。因而，如果中心反射镜30被配置在该影子的部分上，则从反射器14反射的光线不会被中心反射镜30遮挡。作为这样的中心反射镜30的配置方法，可采用如以下所述的，用耐热粘接剂把另外准备的反射镜安装在灯前端的方法。

图5展示不同的照明装置10。如上所述，为了把来自积分仪20的光高效率地反射到积分仪20一侧，中心反射镜30的直径大一些较理想。为了增大中心反射镜30的直径而不会因中心反射镜妨碍来自灯13的光，希望中心反射镜30尽可能接近灯13。因此，在本例子的照明装置10中，在沿着灯13的中心轴向前方突出的阴极密封部101的前端102安装中心反射镜30。该位置，对使中心反射镜30接近灯13安装是最适宜的，不过因为不能保证出现高温现象、电极线露出现象、进而阴极密封部101的前端102是平整的，所以有中心反射镜30的安装角度的控制困难等的问题。

在图6(a)以及(b)中，展示把中心反射镜30安装在灯13的阴极密封管101的前端102上的一例。在该方法中，灯管13的前端102上盛满耐热性的粘接材料98。另外，中心反射镜30，预先加工成使从灯13的前端102突出的电极线13d贯通的形状。在本例子中，中心反射镜30预先在中心上设置1mmφ左右的贯通孔30a。灯13的电极线13d，因为是0.6mmφ左右，所以能够使反射面31的面积没怎么减少地开出电极线13d通过的孔30a。

粘合中心反射镜30，和附着粘接剂98的灯13的前端部102，把灯13的管轴13c和中心反射镜30的中心(反射面轴，贯通孔)30a固定在同一轴上。在耐热性的粘接剂中，可以使用例如スミセラム和アロンセラミツク等。

如上所述，灯的前端102不必须是平面。因此，由于通过盛上粘接剂98来粘接中心反射镜30，故中心反射镜30的角度可以调整，但光轴80和反射面31垂直地安装是极其困难的工作。因此，在图7(a)以及(b)中，使用具备可以在中心通过电极线13d的切口91d的圆筒或者圆柱状夹具91，使中心反射镜30的面与光轴80一致。即，阴极密封管101不能保证前端102的平面度，但阴极密封管101延伸的方向大致在光轴80的方向上。因而，在把圆柱状的夹具91的外周面配置在阴极密封管101的前端102上，使其和阴极密封管101的外周面连接，如果圆柱状的夹具91的端面91a相对圆柱被设定为垂直，则可以把该端面91a作为基准面安装中心反射镜30。

在图8所示的方法中，在Z载物台92上垂直地安装灯管13，通过把中心反射镜30固定在垂直方向上，出现与光轴80垂直的面。即，在载物台92上固定灯管13，使得灯管13的阴极密封管103设置在下面，密封管101以及103在垂直方向上。接着，使Z载物台下降，在预先设置的粘接剂98上确定水平，在解除中心反射镜30的固定后，使反射面构成水平面那样地固定的中心反射镜，安装于密封管101的前端102上。由此，即使灯管13的一端102不是平坦的面也可以高精度地得到与光轴80垂直的反射面31c。

再者，发光管的前端的温度通常也达到400℃，设置在此的中心反射镜30，要求充分的高温耐久性。因此，有必要采用形成有高温耐热性的反射物构造，即反射膜的反射镜。反射面31的反射膜，可以用蒸镀、阴极溅镀、电镀形成。另外，在反射膜的材料中，可以适用分色膜等的多层膜、Al、Ag、Pt、Au、Ti、Ta、Ni等，或者它们的合金。特别是多层膜，使用五氧化钽和二氧化硅等的耐热性高的材料，用日本电子株式会社产的内藏式等离子枪装置等的离子镀成膜等，可以形成致密的多层膜。如果是使用耐久性(高温耐热性)优异的反射部件的中心反射镜，则即使安装在灯13前端102上，也可以得到充分高可靠性的照明装置。

在图9至图11中，展示了安装在灯13的前端102上的中心反射镜20的几个例子。如上所述，中心反射镜30，希望预先加工成如灯13的电极线13d贯通那样的形状。

在图9(a)以及(b)所示的中心反射镜30中，形成有达到中心那样的U字形的切口30s。在如图10(a)以及(b)所示的中心反射镜30中，在中央形成有1mmφ左右的孔30a。该中心反射镜30，由开合部分30k分成2块，因为可以在使从灯管13延伸的电极线13d通过时分开夹住，所以安装容易。图11(a)以及(b)的中心反射镜30，是设置有中心贯通孔30a的反射镜，可以使反射面31的面积最大。

图12展示具有本发明的不同的照明装置11的投影机1。图12的投影机1和图1的投影机，除去用照明装置11置换照明装置10外，基本上相同。

另外，图13放大展示照明装置11。本例子的照明装置11，从积分仪20的入射侧20a的开口22的外周扩展为帽檐状，设置向光源部12一侧反射的外反射镜60。本例子的外反射镜60，在面对光源部12一侧61是反射镜，中心侧为平坦的镜面60a，周边侧，为光源部12一侧凸出的凸面镜60b。因而，由外反射镜60，能够反射在来自光源部12的入射光71中，不能从开口22入射到积分仪20内的光，使其返回到光源部12一侧。由外反射镜60返回光源部12一侧的光，被反射器14或者中心反射镜30再次被反射到积分仪20的方向上，有可能从积分仪20的开口22提供给积分仪20的内部，可以利用以往没有入射到积分仪20而浪费的光。因而，可以进一步提高在照明装置11中的光的利用效率。

另外，本例子的照明装置11的积分仪20，反射来自彩色轮40的返回光的端面29，为从入射一侧20a伸向射出一侧20b的2段形状。通过设置成这样的2段或者2段以上的多段构造的积分仪，被彩色轮40反射的光，因为回到射出侧所以可以消减反射次数，可以抑制在周面24等上的吸收引起的光的损失。因而，即使在这一点上，本发明的照明装置11也可以提高光的利用效率。

图14，在本例子的照明装置11中，用相对灯13的输出IO的比(光量比(I/IO))，展示从光源部12入射到积分仪20的入射光71的光量I因外反射镜60的曲率引起变化的状态。如图15所示，所谓曲率1/R是负的，表示外反射镜60是向积分仪20的射出一侧凸出的凹面镜，所谓曲率1/R是正的，表示外反射镜60是向灯13一侧凸出的凸面镜。

从图14可知，曲率1/R在-0.05到+0.05范围内的光量比，使前面图3所示的值有所上升，由此可知通过设置外反射镜60可以进一步提高光的利用效率。进而，外反射镜60在从平面镜到其附近的曲率1/R小曲率半径R大的区域上，因为从外反射镜60反射的光聚集在中心反射镜30附近，所以在中心反射镜30上效率高，可以被引导到积分仪20入射一侧的开口22处。因而，可知光量比增加，进一步提高光的利用效率。进而，外反射镜60是凸面镜，曲率1/R在0.015附近的光量比，上升到0.9左右，从灯13输出的光可以几乎没有损失地输入到积分仪20。

在图13中，展示了镜面弯曲的外反射镜的例子，但代替凸面镜的外反射镜也可以采用光源部12一侧为凸出的截锥状的镜面(这种情况下截锥状的外周面是外反射镜)。另外，代替凹面镜的外反射镜也可以采用在积分仪20的射出一侧20b侧为凸出的截锥状的镜面(这种情况下截锥状的内周面是外反射镜)，能显示出和图12大致相同的特性。

图16至图18展示本发明的中心反射镜30和外反射镜60的几种组合。图16所示的组合，中心反射镜30是凹面镜，外反射镜60是平面镜，用外反射镜60把未入射到积分仪20的入口一侧20a的开口22上的光71a，反射到中心反射镜30的方向上，可以经由中心反射镜30引导到开口22。该组合，因为外反射镜60用平面镜构成，所以能够以比较低的成本实现。

图17所示的组合，是中心反射镜30和外反射镜60都用平面镜构成的例子。在该组合中，也是用外反射镜60把未入射到积分仪20入口侧20a的开口22上的光71a反射到中心反射镜30的方向上，可以经由中心反射镜30引导到开口22。因为中心反射镜30是平面镜，所以聚光到开口22的能力低，回收效率有可能下降一些，但因为只用平面镜构成所以能够以低成本组合。

图18所示的组合，是凹面镜的中心反射镜30，和中心一侧是平坦的镜面60a而周边一侧是凸面镜60b的外反射镜60的组合。如图7所示，当外反射镜60是凸面镜的情况下，因为可以高效率地把入射光71a导入中心反射镜30的方向上，所以光的利用效率最高。进而，因为在本例子中中心一侧为平面镜60a，所以即使用中心反射镜30反射后，仍未入射到积分仪20中的光，也进一步在外反射镜60上被反射到中心反射镜30的方向上，有可能被凹面镜的中心反射镜30引导到开口22中。因而，可以说是光的利用效率高的组合。在该组合中，为了用凹面镜的中心反射镜30高效率地把由凸面镜的外反射镜60反射的光聚光在开口22上，有必要把中心反射镜30的曲率(1/R1)设置得比外反射镜60的曲率(1/R2)还大。因而，希望使中心反射镜30的曲率半径R1比外反射镜60的曲率半径R2还小。进而，通过把中心反射镜30的凹面镜的焦点设定在积分仪20的入射一侧的开口22附近，可以更有效地把来自外反射镜60的光聚光到积分仪20的开口22中。

这样，本发明的照明装置10以及11，在适用于彩色重俘获方式时，可以用中心反射镜回收有可能从积分仪20的入射一侧开口泄露的光。进而，在通过设置外反射镜回收从光源未入射到积分仪20开口中的光时，用中心反射镜的效果，可以更有效地进入积分仪20，根据本申请的发明者们的模拟方式，在一定条件下，从光源等输出的光的90％或者以上，可以输入到积分仪20。

因而，因为本发明的照明装置10以及11光的利用效率高，所以能够提供紧凑的高输出的照明装置。因而，通过把本例子的照明装置10或者11，组装到如图1或者图11所示的投影机1中，可以提供能显示鲜明图形的投影机。

图19展示具有本发明的不同的照明装置11a的投影机1a。本例子的照明装置11a，不是彩色重俘获方式，而是用彩色滤光器45把各颜色光分时照射在光阀50上显示彩色图形。

图19的投影机1a和图12的投影机1，除去照明装置11被置换为照明装置11a外，基本上相同。并且，图19的照明装置11a和图12照明装置1，除去积分仪20被转换为积分仪21外，基本上相同。积分仪21，具有从该积分仪20(图12)中去掉端面29的构造。因而，在积分仪21的内部的再循环几乎没有。但是，通过设置反射来自积分仪21的光的中心反射镜，进而在积分仪21的入射一侧上设置帽檐状的外反射镜60，未被输入积分仪的光在积分仪21和光源部12之间再循环，因而可以提高光的利用效率。

图20展示用相对中心反射镜30是平面时(曲率＝0)的光量IO的比(光量比(I/IO))表示从光源部12入射到积分仪21中，并从积分仪21输出的光量I因中心反射镜30的曲率(曲率半径的倒数)变化的状态。如图20所示可知，曲率半径R是负的，即表示中心反射镜30是向积分仪21一侧凸出的凸面镜，曲率半径R是正的，即表示中心反射镜30是向灯13一侧凸出的凹面镜。由此可知曲率R在-30以及+70中出现峰值，中心反射镜30的曲率对从积分仪20输出的光量有影响。因而，安装中心反射镜30，即使在不是彩色重俘获方式的照明装置11a中也有效，可以提高光的利用效率。

进而，上述说明的照明装置是具备中空的棒状积分仪的例子，但也可以是内部被填充的，例如玻璃棒透镜式的积分仪。

另外，作为投影机的光阀并不限于驱动微反射镜的反射镜驱动设备，作为反射型的器件，可以使用靠波长水平的变化利用隐失光开关的图形显示设备的隐失设备，因为这些反射型的光阀可以高速驱动而具有高对比度，所以适宜于以紧凑的显示鲜明图形的投影机。另外，作为透过型的设备也可以使用可靠性高的LCD等。本发明的照明装置，并不限于投影机，也可以适用于要求具有颜色分离的光的直视型的显示装置，和打印机等中。

如上所述，本发明的照明装置，通过在积分仪的入射一侧设置中心反射镜，能够在具备适宜彩色重俘获方式的照明装置的积分仪的照明装置中，提高的光的利用效率。因而，通过采用本发明的照明装置，能够提供可以显示更明亮、鲜明的彩色图形的投影机。

Claims

1.一种照明装置，具有：

将光从入射一侧传递到射出一侧的积分仪；

具备反射器和位于其中心的灯，向上述积分仪的入射一侧供给光的光源；以及

在联结上述积分仪的入射一侧和上述灯的线上，从上述积分仪一侧将光反射到该积分仪一侧的中心反射镜，并且该中心反射镜比上述反射器的开口还小。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，进一步具有被配置在上述积分仪的射出一侧的彩色滤光器；

该彩色滤光器，是透过某一波长范围的光，反射其他的该波长以外的光的多个半透过部分，具备透过的波长范围相互不同的多个半透过部分，各个波长范围的上述半透过部分进行移动从而分割来自上述积分仪的射出一侧的开口的光线。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述积分仪具备反射性的内周面。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述积分仪是多段式。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，具有盖住上述反射器的开口的防爆玻璃，上述中心反射镜被制作入该防爆玻璃。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述中心反射镜是平坦的镜面。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述中心反射镜是凹面镜。

8.根据权利要求7所述的照明装置，其特征在于，上述中心反射镜的焦点位于上述积分仪的入射一侧的开口附近。

9.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述中心反射镜的外径，在上述反射器的开口外径的5～25％的范围中。

10.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述中心反射镜的外径，在上述反射器的开口外径的10～20％的范围中。

11.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述中心反射镜的外径，是上述反射器的开口外径的15％的程度。

12.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，具有在上述积分仪的入射一侧的开口的外周，反射到上述光源一侧的外反射镜。

13.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，上述外反射镜是平坦的镜面。

14.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，上述外反射镜是向上述光源一侧凸出的截锥状。

15.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，上述外反射镜是凸面镜。

16.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，上述外反射镜的中心一侧是平坦的镜面，周边一侧是凸面或者向上述光源一侧突出的截锥状。

17.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，上述外反射镜是向上述射出一侧凸出的截锥状。

18.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，上述外反射镜是凹面镜。

19.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，上述外反射镜中心一侧是平坦的镜面，周边一侧是凹面或者向上述射出一侧突出的截锥状。

20.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，上述中心反射镜是凹面镜，上述外反射镜是凸面镜，与上述中心反射镜的曲率半径相比，上述外反射镜的曲率半径大。

21.一种投影机，具有：

根据权利要求1所述的照明装置；

根据从该照明装置输出的各色的光束，形成图像数据的光阀；以及投影来自该光阀的光的透镜系统。