[发明专利]光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如在投影装置用光源等中使用的光学装置。

背景技术

例如，作为液晶投影仪等投射型显示装置中使用的光源，下述构成的光学装置为人所知：组合放电灯和例如椭圆面反射镜，将放电灯放射的光用椭圆面反射镜反射，例如入射到光积分棒、积分透镜(复眼透镜)等适当的光学系统，并照射到照射面。近年来，越来越要求液晶投影仪的投射画面进一步增加亮度。

如图7所示，椭圆面反射镜40具有使第1焦点F1发出的光聚光到第2焦点F2的功能。但是，在使用了该椭圆面反射镜40的光学装置中，从位于椭圆面反射镜40的第1焦点F1的放电灯以等密度放射的光线聚光到第2焦点F2时，光线密度随着远离椭圆面反射镜40的光轴X而有变小的倾向，并且存在因放电灯的光晕而使光线无法抵达的区域(中空区域)存在于光轴X附近的问题。

对这一问题，如图8所示，提出了以下技术方案：在反射器40A的光射出方向前方配置非球面透镜45，对应非球面透镜45的光入射面46或光射出面47的形状，调整反射器40A的反射面41的形状，从而调整非球面透镜45的光射出面47的射出光分布，使光线密度为等密度，这样一来，减小因放电灯的光晕而产生的中空区域(参照专利文献1)。

具体而言，使反射器40A的反射面41为使反射器40A相对于非球面透镜45的光轴X侧的入射光线的光线密度较小的形状，进一步，对从非球面透镜45射出的光线的角度通过非球面透镜45进行调整，使非球面透镜45中的光射出面47中的光线密度平均化、即非球面透镜45的光射出面47中的角度间隔一样。

专利文献1：日本特开2002-298625号公报

发明内容

但是，在非球面透镜45的光射出面47中，为获得光线密度等密度的射出光分布而设计反射器40A的反射面41的形状时，未考虑到反射器40A的反射面41上的从反射点看到的放电灯的电弧大小，因此聚光位置Q上的电弧像的大小不恒定，光的利用率下降，存在无法获得足够强的照度的问题。即，如图9所示，从各电极的前端42a、42b放射的光线入射到反射面41上的任意的反射位置R₅时，在该反射位置R₅反射的光线在维持入射到该反射位置R₅时的光线间的角度α的状态下，入射到非球面透镜45，之后在聚光位置Q中以大小A成像。另一方面，从各电极的前端42a、42b放射的光线入射到反射面41上的任意的反射位置R₆时，在该反射位置R₆反射的光线在维持入射到该反射位置R₆时的光线间的角度β(＞α)的状态下，入射到非球面透镜45，之后在聚光位置Q中成像，但非球面透镜45的光射出面47中的光线密度为等密度时，在聚光位置Q中以不同的大小B(＞A)成像。其结果是，来自反射位置R₆的光线的一部分会不入射到光圈50，产生无法利用的光线。

本发明根据以上情况而出现，其目的在于提供一种可获得较高的光的利用效率、并可获得较高的照度的光学装置。

本发明的光学装置，具有：高压放电灯；凹面聚光镜，在光轴沿着该高压放电灯的电弧的方向延伸的状态下，包围该高压放电灯地配置；以及非球面透镜，配置在该凹面聚光镜的光射出方向前方，相对上述凹面聚光镜的光轴旋转对称，其特征在于，

上述凹面聚光镜的反射面具有如下形状：以使上述非球面透镜的光射出面能够获得在位于上述高压放电灯的电弧中心的垂直于上述凹面聚光镜的光轴的方向上的反射位置反射的光线从上述非球面透镜的光射出面射出的位置的光线密度变得最小的射出光分布的方式，在与上述非球面透镜的光入射面及光射出面的形状之间的关系中设定的形状。

在本发明的光学装置中优选，上述非球面透镜的光射出面中的射出光分布如下所述：在从上述高压放电灯的电弧中心朝向上述凹面聚光镜的反射面中的任意的反射位置的光线的方向与上述凹面聚光镜的光轴所成的角度为θ时，以使得随着从光线密度最小的位置朝向上述非球面透镜的周边缘一侧及上述非球面透镜的中心轴一侧而光线密度变大的方式，光线密度随着sinθ变化。

并且，在本发明的光学装置中优选，上述凹面聚光镜的反射面由相对上述凹面聚光镜的光轴分别以设定的角度连续配置的多个微小反射面要素构成。

在该构成的光学装置中优选，构成上述凹面聚光镜的反射面的微小反射面要素是1000个以上。