[发明专利]光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学装置。特别涉及用于投影装置的光学装置。

背景技术

投影装置一般有采用液晶(LCD)面板的方式和采用DLP的方式。

采用LCD面板的方式有单片式和三片式，但不论何种方式，均将来自光源的放射光分离为3种颜色(RGB)，在LCD面板上对与图像信息对应的光进行透过调整，之后使透过面板的3种颜色合成并投射到屏幕上。

另一方面，采用DLP(注册商标)的方式将来自光源的放射光经由分割形成RGB的区域的旋转滤光器(Rotating Filter)，分时照射到空间调制元件(也称为光调制装置，具体地说是指DMD元件等)等，通过该DMD元件使特定的光反射并照射到屏幕上。DMD元件是按照每个象素分别铺设数百万个微镜的元件，通过控制各个微镜的朝向来控制光的投射。

DLP方式与LCD方式相比，光学系统简单并且不需要使用三片LCD面板，因此具有容易实现装置整体小型化的优点。

另一方面，投影装置的光源采用高水银蒸气压的高压放电灯。这是因为，通过提高水银蒸气压，能够以高输出功率获得可见波长区域的光。

此外，为使投射到屏幕上的图像明亮，将该放电灯(下面，简称为“灯”)组装在旋转椭圆面形状的凹面反射镜(大致呈碗形)中。通过使用凹面反射镜，能够将来自灯的放射光有效地集中在面积有限的屏幕上。

近些年来，特别是在用于演示的投影装置等中，很多情况下需要外出使用，因此从容易携带的意义出发，非常需要装置小巧、轻便。

并且，若要求投影装置小型化，则当然也要求安装于投影装置中的光学装置(放电灯及凹面反射镜)小型化。

并且，虽然受到这种尺寸上、形状上的制约，但是当然必须提高灯的放射光的利用效率。

图10表示为了提高光的利用效率而研制的反射镜的结构。

反射镜200采用了椭圆面反射镜部分210与球面反射镜部分220在放射方向上前后放置的结构。具体地说，在反射镜200的前方开口侧形成有椭圆面反射镜部分210，在后方开口侧、即顶部侧形成有球面反射镜220。

在该结构中，可以使从灯100向反射镜顶部侧放射的光L1在球面反射镜部分220反射，暂时向电弧方向(光L2)返回，之后穿过放电电弧由椭圆面反射镜部分210(光L3)朝前方开口反射(光L4)。

该结构与使用仅有椭圆面的反射镜时相比，能够切实地利用向反射镜的顶部附近放射或在顶部附近反射的光，因此能够提高光的利用效率。

但是，在电极的体积大的情况等，仍然存在放电电弧放射的光(L1)被电极本身遮挡，或者在反射镜200反射的光(L2)被电极或其它灯构成部分遮挡的问题。

图10所示的结构例如记载在日本特开平3-266824号或日本实开昭63-162320号中。

专利文献1：日本特开平3-266824

专利文献2：日本实开昭63-162320

专利文献3：日本特开2002-298625

发明内容

本发明要解决的课题在于提供一种能够有效利用灯的放射光并且适合小型化要求的光学装置。

为了解决上述课题，本发明的一种光学装置由一对电极相对设置在放电容器内的短弧型放电灯；以及被配置成在光轴与该放电灯的电弧方向一致的状态下包围该放电灯的凹面反射镜构成。

(甲)并且，凹面反射镜由前方椭圆面反射镜部分、中央球面反射镜部分、及后方椭圆面反射镜部分构成。前方椭圆面反射镜部分与后方椭圆面反射镜部分均构成为，至少第一焦点在电极间一致，并且具有相对于该凹面反射镜的光放射方向彼此处于前后的位置关系。此外，中央球面反射镜部分以第一焦点为中心位置，位于前方椭圆面反射镜部分与后方椭圆面反射镜部分之间。

(乙)进而，虚拟切线VTL与光轴Z形成的角度α和虚拟直线VSL与光轴Z形成的角度β的关系为β＞α。在此，虚拟切线VTL为从电极间的中心位置A1向位于凹面反射镜的顶部侧的电极E1的外表面形成的直线，虚拟直线VSL为由中央球面反射镜部分与后方椭圆面反射镜部分的边界位置与中心位置A1形成的直线。

(丙)进而，位于凹面反射镜的光放射方向的相反侧的电极E1的体积V(mm³)与稳定点亮时的灯功率(P)之间的关系满足0.07×EXP(0.014×P)＜V。

在本发明中，凹面反射镜由前方椭圆面反射镜部分、中央球面反射镜部分、及后方椭圆面反射镜部分构成，因此在后方椭圆面反射镜部分反射的光并不返回放电电弧，而是使其向前方开口反射。