(57)【要約】【課題】  第一の反射面に続いて球面状の第二の反射面が形成された反射鏡において、高輝度の点光源を集光する反射鏡の反射膜として使用する場合であっても、各反射面において高い反射特性及び反射効率が得られる反射鏡を提供すること。【解決手段】  基体が実質的に一体で構成され、光放射口を前端に有する第一の反射面と、この第一の反射面に連設され、入射光を焦点に戻す反射面よりなる第二の反射面とを有してなる反射鏡であり、第一の反射面は、前記基体の表面に、物理蒸着により膜厚が変位するよう誘電体多層膜が形成されて反射面が構成され、前記第二の反射面は、一面に反射面がされた反射部材が前記基体に嵌め込まれることにより当該第二の反射面が構成されていることを特徴とする。【選択図】      図１
2008040014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体が実質的に一体で構成され、光軸を中心とした回転面により構成された反射面を２以上有する反射鏡であって、
光放射口を前端に有する第一の反射面と、
この第一の反射面に連設され、入射光を焦点に戻す反射面よりなる第二の反射面とを有してなり、
前記第一の反射面は、前記基体の表面に、物理蒸着により膜厚が変位するよう誘電体多層膜が形成されて反射面が構成され、
前記第二の反射面は、一面に反射面がされた反射部材が前記基体に嵌め込まれることにより当該第二の反射面が構成されていることを特徴とする反射鏡。
【請求項２】
前記反射部材は基体が金属よりなり、反射面が研磨によって鏡面処理されて形成されてなることを特徴とする請求項１記載の反射鏡。
【請求項３】
前記反射部材は基体がガラス、セラミックス等の絶縁性を有する耐熱性材料よりなり、反射面が誘電体多層膜により形成されることを特徴とする請求項１記載の反射鏡。
【請求項４】
前記反射部材は基体がガラス、セラミックス、金属等の耐熱性材料よりなり、反射面が金属の膜により形成され、当該金属膜の上に耐酸化性の保護膜が積層形成されていることを特徴とする請求項１記載の反射鏡。
【請求項５】
基体が実質的に一体で構成され、光軸を中心とした回転面により構成された反射面を２以上有する反射鏡であって、
前端に光放射口を有する第一の反射面と、この第一の反射面に連設された第二の反射面とを有してなり、
前記第一の反射面は、基体の表面に物理蒸着により膜厚が変位するよう誘電体多層膜が形成されて構成され、
前記第二の反射面は、入射光を当該反射面の焦点に戻す反射面よりなり、ゾル−ゲル法若しくは化学蒸着により形成されてなることを特徴とする反射鏡。
【請求項６】
請求項５記載の反射鏡の製造方法であって、
前記第一の反射面を、物理蒸着により基体の表面に誘電体多層膜を形成する工程と、
前記第一の反射面の形成前もしくは形成前において、基体における第一の反射面に該当する部分に対してマスキングした後、前記第二の反射面をゾル−ゲル法若しくはプラズマ化学気相成長法により基体表面に形成する工程と
を有することを特徴とする反射鏡の製造方法。
【請求項７】
発光管部の内部に一対の電極と０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、
請求項１又は請求項５に記載の反射鏡とを具備し、
前記反射鏡の反射面の第一焦点の位置に前記光源ランプのアークが一致するよう配置されてなることを特徴とするプロジェクター装置用光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる２以上の反射面を有する反射鏡に関し、特に、液晶ディスプレイ装置、ＤＭＤ（登録商標）（デジタルミラーデバイス）を用いたＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッサ）等の投射型プロジェクター装置のバックライトに好適に使用される光源装置用の反射鏡、その製造方法及び光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野に係る投射型のプロジェクター装置においては、矩形状のスクリーンに対し、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求される。このような要求に対応するため、装置に内臓される光源としては、点灯時の水銀蒸気圧が１５０気圧以上となるショートアーク型の超高圧水銀ランプが使用され、光を効率よく前方に出射するために凹面状の反射鏡が組合わされて使用されている。
【０００３】
近年、このようなプロジェクター装置においては、ユーザーから会議室等に常設するだけでなく手軽に持ち運んで様々な場所で使用したい、という要請もあり、従来にも増してプロジェクター装置が小型化してきている。そして、プロジェクター装置の小型化が進むにつれて、光源装置のうち特に反射鏡も小型化してきている。
【０００４】
しかしながら単に凹面反射鏡を小型化したのでは、凹面反射鏡の有効反射面積が減少し、光源装置より出射される光束が減少する。しかも、近年、先に述べたよう光源装置の小型化に加え、プロジェクター装置のスクリーン照度は従来より高い水準が要求されていることから、反射鏡を単に小型化するのだけではこのような要求に応じることができない。
【０００５】
そこで、反射鏡で集光された光束の利用効率を損なうことなく反射鏡自体をコンパクトにできる技術として、実開昭６３−１６２３２０号公報や特許第３５５７９８８号公報に、光放射口を形成する第一の反射面と、第一の反射面の後方に位置され、当該第一の反射面とは異なる反射面を有する第二の反射面とを備えた凹面反射鏡を備えた光源装置が示されている。以下、上記公報に示された光源装置について図７を用いて説明する。
【０００６】
図７は、特許文献１に記載の光源装置の一例を示す断面図である。
図７において、光源装置７００は、放電ランプ７０と反射鏡８０とから構成されている。放電ランプ７０は、発光管部７１の内部に、一対の電極７２，７３が対向するよう配置され、内部に水銀が封入された超高圧水銀ランプである。反射鏡８０は、その光軸Ｌが放電ランプ７０のアークの方向（電極７２，７３が対向する方向）と一致するよう、放電ランプ７０を取囲むよう配置されている。
【０００７】
反射鏡８０は、全体が凹面状であって、反射面が、前方に形成された光放射口８１に続いて形成された第一の反射面８２と、この第一の反射面８２の後端に連続する第二の反射面８３とを少なくとも備えて構成されている。
具体的には、第一の反射面８２は回転楕円面からなり、第二の反射面８３はほぼ球面からなる。そして、第一の反射面８２の第１焦点の位置と第二の反射面８３の略球面の中心位置とは一致し、かつ、反射鏡８０に装着される放電ランプ７０のアークのほぼ中央に一致するよう構成される。
【０００８】
この光源装置においては、一対の電極７２，７３間に形成されるアークから放射される光のうち、第一の反射面８２に入射される光はそのまま反射されて当該第一の反射面８２の前縁の光投射口８１から前方に投射されて第２焦点Ｆの位置で集光し、更に例えばスクリーンＳに投射されることにより、照明スポットが形成される。
一方、アークから放射される光のうち、第一の反射面８２より後方に進んだ光は、第二の反射面８３から反射されて再びアークに戻り、その後、第一の反射面８２を介して前方に投射されることとなる。
【０００９】
なお、ここでは第一、第二の反射面（８２，８３）を有する反射鏡を挙げて説明したが、特許文献２記載のもののように、球面を構成する第二の反射面（８３）の後方位に、第一、第二焦点位置が第一の反射面（８２）のものと一致する回転楕円面からなる第三の反射面を具備していてもよい。その場合は、楕円面反射面よりなる第一の反射面（８２）および略球面である第二の反射面（８３）に入射された光に加え、従来は有効に利用できなかったアークより後方に向かう光の一部をも直接的に前方に集光させるこができるため、光の利用効率が一層高いものとなる。
【特許文献１】実開昭６３−１６２３２０号公報
【特許文献２】特許第３５５７９８８号公報
【特許文献３】特許第３５８８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の光源装置においては以下のような問題があることが判明した。
上述のような複数の反射面を有する反射鏡は、例えば耐熱性の高いガラス等を基体として用い、熱間プレス等の手段で所定の反射面を成形した後、可視光反射性の膜を形成して完成する。かかる膜は、反射鏡よりも前方に熱線となる赤外線を反射しない可視光を反射する特性の誘電体多層膜が選択されるが、その成膜法として、一般的な真空蒸着やスパッタリング法のような物理蒸着（ＰＶＤ）を採用した場合、第二の反射面（８３）に膜が形成されないという事態が発生することがわかった。
【００１１】
この理由は、第二の反射面８３はほぼ球面よりなるため、その開口側（第一の反射面側）部分においては、曲面が反射鏡の光軸線Ｌに対してほぼ平行に形成されることになり、真空蒸着やスパッタリング法で膜を形成させる際に蒸着源若しくはスパッタ源からの成膜物質が第一の反射面によって遮蔽されて第二の反射面８３に到達することができず堆積が不均一になって、反射に十分な厚みの膜を形成することができないからである。
この結果、第一の反射面８２及び第二の反射面８３とは膜厚分布が著しく相違してしまい、第二の反射面８３において所望の反射率を得ることができない。
【００１２】
ところで、上述の物理蒸着（ＰＶＤ）による反射膜形成が困難とされる複雑形状の反射鏡においても膜を形成できる成膜法として、特許第３５８８３３９号公報等に開示されるようなＰＩＣＶＤ（Plasma Impulse Chemical Vapour Deposition）がある。これは化学蒸着方法（ＣＶＤ）の一つであり、基板である反射鏡反射面近傍で成膜物質が活性化され、膜層として形成されるものであって、上述の物理蒸着（ＰＶＤ）のように蒸着源から距離のある物理蒸着とは異なり、蒸着源からの距離に左右されることがないため、膜厚を一定にかつ均質の膜を形成できるとして上記反射鏡の成膜手段として検討可能と考えられる。
【００１３】
しかしながら、高輝度の点光源を集光する反射鏡の反射膜として使用する場合、上記技術によった膜を用いても所期の反射特性が得られず、十分な効率を得ることができないと判明した。
これは、反射膜の膜厚を全域に亘って均一にした場合には、光が反射面に入射する角度によって、反射膜における光路長が変わるからである。すなわち、反射鏡の反射面に入射する光は、反射面に対して垂直となる部位は少なく、大半が反射面に対して斜めに入射する形となるが、反射膜の厚みが一定である場合には、光の入射角が大きくなるに従って光路が長くなるため、反射される光の波長は、所望とする波長よりも長波長側に移動してしまうからである。このため、所期の分光分布が得られず、結局、高い反射率を実現することができない。
【００１４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、第一の反射面に続いて球面状の第二の反射面が形成された反射鏡において、高輝度の点光源を集光する反射鏡の反射膜として使用する場合であっても、各反射面において高い反射特性及び反射効率が得られる反射鏡、及びその製造方法を提供することにある。
更に、所望の反射特性が得られるプロジェクター装置用の光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで本発明に係る反射鏡は、基体が実質的に一体で構成され、光軸を中心とした回転面により構成された反射面を２以上有する反射鏡であって、
光放射口を前端に有する第一の反射面と、
この第一の反射面に連設され、入射光を焦点に戻す反射面よりなる第二の反射面とを有してなり、
前記第一の反射面は、前記基体の表面に、物理蒸着により膜厚が変位するよう誘電体多層膜が形成されて反射面が構成され、
前記第二の反射面は、一面に反射面がされた反射部材が前記基体に嵌め込まれることにより当該第二の反射面が構成されていることを特徴とする。
また、前記反射部材は基体が金属よりなり、反射面が研磨によって鏡面処理されて形成されてなることを特徴とする。
また、前記反射部材は基体がガラス、セラミックス等の絶縁性を有する耐熱性材料よりなり、反射面が誘電体多層膜により形成されることを特徴とする。
また、前記反射部材は基体がガラス、セラミックス、金属等の耐熱性材料よりなり、反射面が金属の膜により形成され、当該金属膜の上に耐酸化性の保護膜が積層形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る反射鏡は、基体が実質的に一体で構成され、光軸を中心とした回転面により構成された反射面を２以上有する反射鏡であって、
前端に光放射口を有する第一の反射面と、この第一の反射面に連設された第二の反射面とを有してなり、
前記第一の反射面は、基体の表面に物理蒸着により膜厚が変位するよう誘電体多層膜が形成されて構成され、
前記第二の反射面は、入射光を当該反射面の焦点に戻す反射面よりなり、ゾル−ゲル法若しくは化学蒸着により形成されてなることを特徴とする
【００１７】
また、本発明の反射鏡の製造方法は、
前記第一の反射面を、物理蒸着により基体の表面に誘電体多層膜を形成する工程と、
前記第一の反射面の形成前もしくは形成前において、基体における第一の反射面に該当する部分に対してマスキングした後、前記第二の反射面をゾル−ゲル法若しくはプラズマ化学気相成長法（ＰＣＶＤ）により基体表面に形成する工程と
を有することを特徴とする反射鏡の製造方法。
【００１８】
また、本発明に係るプロジェクター装置用光源装置は、発光管部の内部に一対の電極と０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、
請求項１又は請求項５に記載の反射鏡とを具備し、
前記反射鏡の反射面の第一焦点の位置に前記光源ランプのアークが一致するよう配置されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
（１）本発明によれば、構成される反射面の反射膜に最適の反射特性を持たせることが可能となり、光源からの光を所望の反射光分光分布にすることができ、プロジェクター装置の光源装置として、光源からの放射光を有効に利用できる反射鏡を提供できる。
（２）本発明によれば、構成される反射面の反射膜に最適の反射特性を持たせることが可能となり、光源からの光を所望の反射光分光分布にすることができ、プロジェクター装置の光源装置として、光源からの放射光を有効に利用できる反射鏡の製造方法を提供できる。
（３）本発明によれば、構成される反射面の反射膜に最適の反射特性を持たせることが可能となり、光源からの光を所望の反射光分光分布にすることができ、光源からの放射光を有効に利用できるプロジェクター装置の光源装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の第一の実施形態に係る反射鏡及び光源装置を、図１〜図３を参照して説明する。
＜第一の実施形態＞
図１は（ａ）本発明の光源装置を説明する光軸（Ｌ）を含む平面で切断した断面図、（ｂ）第二の反射面部分を拡大して示す説明図である。
反射鏡２０の基体２０Ａは例えばホウ珪酸ガラス等のガラス製であり、熱間プレスにより成形されてなる。光軸Ｌの前方（紙面において右側）には光放射口２１が形成されており、この光放射光２１に続いて、第一の反射面２２が形成された第一の基体部２２Ａが形成されている。そして、第一の基体部２２Ａの後端に第二の基体部２３Ａが連設され、この第二の基体部２３Ａの後端に第三の基体部２４Ａが連設されている。第三の基体部２４Ａの後方にはホール部２５が形成されており、その内部に光源ランプ１０の封止管部１２ａが挿入されて接着剤２６によって固着されている。
【００２１】
光源ランプ１０は、超高圧水銀ランプなどのショートアーク型放電ランプが好適する。点灯方式としては直流、交流いずれのランプでも可能であるが、ここでは交流点灯方式の超高圧水銀ランプの例で説明する。
光源ランプ１０の発光管は、略球状の発光管部１１と、この発光管部１１の両端に連続する円柱状の封止部１２とを備えた石英ガラスなどの光透過性材料より構成されており、この発光管部１１の内部空間にタングステンからなる一対の電極１３，１４が対向するように配置されている。電極１３，１４の基端部には、シールに使用される金属箔１５の一端部が接合され、封止部１２を構成するガラスにより気密に埋設されてシールされている。金属箔１５の他端部には、外部リード１６の一端部が接合されており、他端部が外方に伸びて封止部１２の外部に突出している。
また、発光管部１１の内部空間には、発光物質としての水銀、ハロゲンガス及び希ガスが封入されている。水銀は点灯時の内部空間の水銀蒸気圧が１５０気圧以上（好ましくは２００気圧以上）となるよう０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上（好ましくは０．２０ｍｇ／ｍｍ３以上）封入される。ハロゲンガスは、ハロゲンサイクルにより発光管部１１の内壁に黒化が生じることを防止することを目的としており、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３封入される。希ガスは始動補助性を改善する目的で、例えばアルゴンガスが０．０１３３ＭＰａ程度封入される。
【００２２】
反射鏡２０は、第一の基体部２２Ａの内面は光軸Ｌを回転軸とした楕円回転面の一部により構成されており、赤外線に対して透過性を有し、可視光に対して反射性を有する誘電体多層膜が形成されて、第一焦点が反射鏡２０に装着される光源ランプ１０のアークの輝点位置に一致し、第二焦点がこの光源装置１００の前方に位置される光学系の中心に一致する構成を有する第一の反射面が具備されている。
【００２３】
第一の反射面２２は、蒸着、スパッタリング等の物理蒸着（ＰＶＤ）の手段によって形成されることにより、同図に示すように光放射口２１に向かうに従って膜厚が徐々に小さくなるよう構成されている。これにより、光源ランプ１０のアーク輝点から遠ざかるに従って光が第一の反射面への入射角が大きくなるが、反射膜の膜厚が小さくなっているため光路がほぼ一定になり、反射光の波長が変化することなく、所期の分光分布が得られるものとなっている。
【００２４】
なお反射膜の一例を述べると、ＴｉＯ２蒸着膜とＳｉＯ２蒸着膜を交互に形成した全体の膜厚が０．０５μｎｍ〜０．５μｍの多層膜である。膜厚を徐々に勾配させる制御は、従来より物理蒸着において慣用されている技術、例えば、蒸着又はスパッタリング段階において、蒸着源又はスパッタ源と基体との間に遮蔽物を介在させることにより、第一の基体部２２Ａ内面に付着する蒸着源又はスパッタ源の量を制御すれば容易に実現することができる。
【００２５】
第二の基体部２２Ａは、内面がアークの輝点をほぼ中心に有する球面に近い曲面状に形成されている。この第二の基体部２３Ａは、同図（ａ），（ｂ）で示すように第一の基体部２２Ａと第二の基体部２３Ａとの境界、及び第二の基体部２３Ａと第三の基体部２４Ａとの境界は同図に示すよう不連続であると共に、第三の基体部２４Ａとの段部２７を有している。
この段部２７は、後段で詳述するが反射部材３０を嵌入した際に、第一乃至第三の反射面が連接されるよう、反射部材３０の厚みを見込んで形成されたものである。なおここで言う「反射面の連接」とは、光学的な連接を意味するものであって境界に段差が存在しないことを意味するものではない。
【００２６】
以上のような反射鏡２０の基体２０Ａは、ガラスを熱間プレス段階で使用する金型に予め第一乃至第三の基体部２２Ａ〜２４Ａを形成することによって実現できる。
【００２７】
第二の基体部２３Ａの内部には、図２で示すように反射面２３が形成された幅広の環状体からなる反射部材３０が嵌め込まれる。本実施形態において反射部材３０は、アルミニウム、ステンレス等の金属よりなる中空円状の平板をプレス成形することにより基体３０Ａが構成されており、この基体３０Ａの内面が研磨により鏡面処理が施され、更にその表面に可視光透過性を有する耐酸化性保護膜３１が形成されている。このような保護膜３１は、反射部材３０表面が光源ランプ１０の近傍において３００℃以上の高温に至ることがあるため、鏡面の酸化を抑制するために施されるものであり、反射部材３０材質としてアルミニウムを用いる場合にはほぼ必須の構成とされる。
なお、保護膜３１として具体的にはＳｉＯ２のコーティング層が好適である。
【００２８】
図１に示すように、基体３０Ａ一面が鏡面処理されることにより形成された第二の反射面２３は、第二の基体部２２Ａ内面と同様、光源ランプ１０のアークの輝点に中心に有する球面か若しくは球面に近似した曲面を備えており、入射した光をその焦点（アークの輝点位置）に戻す反射面よりなる。従って、アークの中心から出て第二の反射面２３に入射した光は、元のアークの中心位置に向けて反射され、光軸を対称として光源ランプ１０の外部に放射され、結果、第一の反射面２２に入射するようになる。従って、第二の反射面に入射した光は結局、第一の反射面２２における第二焦点に向けて反射されることになる。
【００２９】
ところで、第二の反射面２３においては、アークの輝点位置からの光はほぼ同じ角度で入射することになるため、反射膜の膜厚を一定にすることで光路が同じになり、分光分布を所期の通りとすることができる。本実施形態では反射部材３０を金属で構成し、金属を鏡面処理することにより反射面２３を構成しているため、膜厚に関しての制御は検討不要であるが、反射膜を付加的に形成する場合には上記理由により膜厚を一定にすることで所期の分光分布が得られる。
【００３０】
前記第二の基体部２３Ａの後方位には第三の基体部２４Ａが連設されている。この第三の基体部２４Ａは内面が光軸Ｌを中心とした回転楕円面の一部により構成されており、誘電体多層膜が形成されることによって、その第一焦点の位置と第二焦点の位置が上述した第一の反射面２２と同じ位置にある、第三の反射面が具備されている。
この第三の反射面２４もまた、蒸着、スパッタリング等の物理蒸着（ＰＶＤ）の手段によって形成されており、同図に示すように第二の反射面２３から後方に向かうに従って膜厚が徐々に小さくなるよう構成されている。これにより、光が第二の反射面から後方位になるに従い、光源ランプ１０から第三の反射面への入射角は大きくなるが、反射膜の膜厚が小さくなっているため光路がほぼ一定になり、反射光の波長が変化することなく、所期の分光分布が得られるようになる。
【００３１】
上記構成に係る反射鏡による光路を図３を参照して説明する。
矢印（ア）は光源ランプ１０から第一の反射面２２に入射した光の経路を示している。同図に示すように第一焦点Ｆ１位置（アークの輝点）から第一の反射面２２に入射した光は直接第二焦点Ｆ２に向けて反射される。なお、光源ランプ１０からは可視光のほかに赤外域の光が放射されているが、第一の反射面２２においては可視光のみを反射して赤外域の光を透過するため、光源装置１００前方に赤外域の光が放射されることがなく、前方に配置される光学系に対して悪影響を及ぼすことがない。
【００３２】
矢印（イ）は光源ランプ１０から第二の反射面２３に入射した光の経路を示している。第一焦点Ｆ１から第二の反射面２３に入射した光は、第二の反射面２３が入射光を焦点に戻す反射面より構成されているため元の第一焦点Ｆ１に戻り、第一焦点Ｆ１を通過して第一の反射面２２に入射する。そして、第一の反射面２２において、他の第一焦点Ｆ１から第一の反射面２２に入射した光と同様に、第二焦点Ｆ２に向けて反射される。
なお、本実施形態においては第二の反射面２３が金属表面を研磨した鏡面より構成されているため、第二の反射面２２は赤外域の光をも反射することになるが、その後、第一の反射面２２に入射した際に当該反射面２２において赤外域の光が透過し、上述と同様、光源装置１００前方に赤外域の光が放射されることがなく、前方に配置される光学系に対して悪影響を及ぼすことがなくなる。
【００３３】
矢印（ウ）は光源ランプ１０から第三の反射面２４に入射した光の経路を示している。第一焦点Ｆ１位置（アークの輝点）から第三の反射面２４に入射した光は直接第二焦点Ｆ２に向けて反射される。なおこの第三の反射面２４も上記第一の反射面２２と同様、可視光のみを反射して赤外域の光を透過するため、光源装置１００前方に赤外域の光が放射されることがなく、前方に配置される光学系に対して悪影響を及ぼすことがない。
【００３４】
以上の第一の実施形態に係る反射鏡の仕様の一例を次に示す。
反射鏡（２０）における第一の反射面（２２）は、長軸が３４．０５ｍｍ、短軸が１９．２９ｍｍの楕円面を有し、光放射口（２１）の開口径が３７．２ｍｍである。また光軸方向の全長は１８．４ｍｍである。
第二の反射面（２３）は、半径１１．４ｍｍの球面を有する。光軸方向の全長は４．１６ｍｍである。
第三の反射面（２４）は、長軸が３５．０５ｍｍ、短軸が２２．２９ｍｍの楕円面を有し、後端の開口径がφ１０ｍｍである。また光軸方向の全長は、３．３６ｍｍである。
【００３５】
以上のような本実施形態にかかる反射鏡によれば、光軸を中心とした回転面により構成された反射面を複数有する反射鏡の基体が実質的に一体で構成され、光放射口を前端に有する第一の反射面と、この第一の反射面に連設され、入射光を第二の反射面の焦点に戻す反射面より構成された第二の反射面と、この第二の反射面に連設された第三の反射面とを有し、第一及び第三の反射面においては誘電体多層膜により形成し、第二の反射面においては内側の面に研磨によって鏡面処理された反射部材を反射鏡の基体に嵌め込んで構成しているため、各反射面において反射鏡の焦点位置からの光に対し、反射光分光分布が一定になるよう反射膜特性を具備することが可能となり、所期の反射効率を得ることができるようになる。
【００３６】
従って、本発明によれば、従来技術のように反射面を蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着（ＰＶＤ）のみの手段によって反射膜を形成した場合に生じる第二の反射面に均一に膜を形成することができないといった不具合と、ＰＩＣＶＤ法などの化学蒸着のみの手段によって反射膜を形成した場合に生じる反射光分光分布が長波長側に移動するといった不具合とを同時に解決することができ、所定の光学系の焦点位置に所期の分光分布の光を高い効率で反射する反射鏡が得られ、プロジェクター装置に組み込まれる光源装置の用途として好適な反射鏡を提供することができる。
なお、本明細書において「化学蒸着」及び「物理蒸着」とはそれぞれ、次の事項を簡潔に表現したものである。化学蒸着（化学気相成長ともいう、ＣＶＤ）は、基板表面（本発明においては基体の反射面）上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積させて薄膜を形成する方法であって、膜厚分布が均一になる成膜方法である。物理蒸着（物理気相成長ともいう、ＰＶＤ）は、基板表面（本発明においては基体の反射面）から離れた場所で反応した反応物若しくは薄膜の成分そのものを物理的手法により堆積させて薄膜を形成する方法であり、膜厚に分布を持たせることが可能な成膜方法である。
【００３７】
なお上記実施形態において、材質や反射面など構成については上記に限定されず、適宜変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、第一、第二の反射面に続いて第三の反射面を具備した反射鏡構成として説明したが、この第三の反射面については必須構成ではなく、反射効率の改善の程度と生産性とを勘案し、適宜設ければよい。また、反射鏡の基体においては、ガラスの例で説明したがその他にもセラミックスや金属等でも構成できる。また、第二の反射面を形成するために用いた反射部材は、高温条件下でも変質しない材質で構成されれば金属にこだわるものではない。
【００３８】
＜第二の実施形態＞
続いて図４を参照して本発明に係る第二の実施形態を説明する。なお先に図１〜図３で説明した構成と同じ構成については同符号で示し、詳細説明を省略する。
図４は、（ａ）本発明の光源装置を説明する光軸（Ｌ）を含む平面で切断した断面図、（ｂ）第二の反射面部分を拡大して示す説明図である。第二の実施形態に係る反射鏡が前記第一の実施形態のものと相違する点は反射部材３２に係る構成のみでその他構成については同じであり、説明については省略する。
【００３９】
本実施形態においては反射部材３２の材質として光透過性を有するガラスを用いた。具体的には、反射部材３２の基体３２Ａはホウ珪酸ガラス、石英ガラスなどの耐熱性及び光透過性に富むガラスよりなり、熱間プレスなどの手段により成形されて形成される。
この反射部材３２の基体３２Ａの外側に赤外線に対して透過性を有し、可視光に対して反射性を有する誘電体多層膜３３が形成されて第二の反射面２３が構成されている。
【００４０】
この誘電体多層膜３３は膜厚がほぼ均一であって焦点位置（アークの輝点）からの光に対し、反射光分光分布が一定になるような反射膜特性を具備するものである。このような膜３３は、蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着（ＰＶＤ）によって形成することも可能であり、またプラズマＣＶＤなどの手段によっても良い。
このように、第二の反射面２３を反射鏡２０の基体２０Ａと別の部材に設けることにより、誘電体多層膜３３を所望の膜厚で簡単かつ均一に形成することができる。
【００４１】
上記構成に係る反射鏡によれば、光源ランプ１０からの放射光が反射部材３２に入射すると、基体３２Ａを透過して他面に形成された誘電体多層膜３３からなる第二の反射面２３に入射する。第二の反射面２３は入射光をこの反射面の焦点に戻す反射面であり、従って、反射光はもとの焦点位置（アークの輝点）に戻るようになる。このようにして焦点位置（アークの輝点）に戻った反射光は光軸Ｌを対称にして第一の反射面２２に入射して第一反射面２２の第二焦点に向けて反射される。
【００４２】
そして、焦点位置（アークの輝点）からの光に対し、反射光分光分布が一定になるような反射膜特性を具備することで、当該第二の反射面においても所期の分光分布の反射が得られるようになる。
【００４３】
なお、本実施形態においては基体３２Ａの外側に第二の反射面２３を形成し、基体３２Ａと反射鏡２０の基体２０Ａとの間に第二の反射面２３を設けたが、反射面の形態が、焦点位置からの光に対して反射光分光分布が一定になるような反射膜特性を具備するものであれば、このような例に限定されず、基体３２Ａの内側に誘電体多層膜を形成して反射面とすることも可能である。
なお、本例の構成においては、誘電体多層膜３３に替えて金属の蒸着膜で形成することも可能である。反射面を金属蒸着膜で構成する場合、光源ランプ１０からの熱によって酸化し、劣化する可能性があるが、反射部材３２の基体３２Ａと反射鏡２０の基体２０Ａの間に第二の反射面を形成する場合には、金属蒸着膜が基体３２Ａで気密に覆われるため、そのような不具合を防止できる。
【００４４】
なお本実施形態において、反射部材３２の基体３２Ａについてはガラスで説明したが光透過性及び耐熱性を具備するものであればセラミックスを採用することも可能である。
【００４５】
＜第三の実施形態＞
続いて図５を参照して本発明に係る第三の実施形態を説明する。なお先に図１〜図４で説明した構成と同じ構成については同符号で示し、詳細説明を省略する。
図５は、（ａ）本発明の光源装置を説明する光軸（Ｌ）を含む平面で切断した断面図、（ｂ）第二の反射面部分を拡大して示す説明図である。第三の実施形態に係る反射鏡が前記第二の実施形態のものと相違する点は反射部材３４に係る構成であり、その他構成については同じであるので説明については省略する。
【００４６】
反射部材３４の材質としてはガラス、セラミックスなど耐熱性を有するものであれば適宜のものを採用でき、これらの他に金属を用いることも可能である。
この反射部材３４の基体３４Ａの内側に金属蒸着膜３５が形成され、更に金属蒸着膜３５の表面上に可視光透過性を有する耐酸化性を有する保護膜３１が積層状態に形成されている。このような保護膜３１は前記第一の実施形態と同様、ＳｉＯ２のコーティング層が好適であり、反射部材３４表面が高温に至っても金属蒸着膜３５の酸化を抑制して、高い反射光を安定して具備することができる。
【００４７】
なお、本実施形態に係る金属蒸着膜３５においても、焦点位置からの光に対して反射光分光分布が一定になるような反射膜特性を具備しており、従って第二の反射面において所期の分光分布の反射が得られるようになる。
【００４８】
＜第四の実施形態＞
続いて、図６を参照して本発明の第四の実施形態を説明する。なお先に図１〜図５で説明した構成と同じ構成については同符号で示し、詳細説明を省略する。
図５は、（ａ）本発明の光源装置を説明する光軸（Ｌ）を含む平面で切断した断面図、（ｂ）第二の反射面部分を拡大して示す説明図である。以下、同図を参照し、この反射鏡を製造方法を詳説しながら説明する。
【００４９】
反射鏡２０の基体２０Ａは、熱間プレスにより一体成形されたガラスよりなり、第一〜第三の基体部２２Ａ〜２４Ａを有して構成される。第一の基体部２２Ａ表面に形成された第一の反射面２２及び第三の基体部２４Ａ表面に形成された第三の反射面２４はいずれも光軸Ｌを回転軸とした回転楕円の一部で構成されている。また第二の基体部２３Ａ表面は球面か或いはそれに近似した曲面の一部で構成され、３つの反射面の第一焦点は一致している。
【００５０】
上記反射鏡２０の基体２０Ａの第一の反射面２２および第三の反射面２４に、真空蒸着やスパッタリングなどの物理成膜法（ＰＢＤ）により、誘電体多層膜が形成される。誘電体多層膜は、ＴｉＯ２蒸着膜とＳｉＯ２蒸着膜を交互に形成した全体の膜厚が０．５μｎｍ〜２μｍの多層膜などであり、第一の基体部２２Ａと第三の基体部２４Ａに同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。いずれの多層膜も膜厚が変化することにより、焦点位置からの光に対して反射光分光分布が一定になるような最適な膜分布を具備して形成される。
【００５１】
続いて、第一の反射面および第三の反射面にマスキングを施した後、第二の反射面に膜厚が均一な反射膜を形成する。ここではゾルゲル法によって成膜する方法について説明する。
【００５２】
ゾルゲル法によるＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜の形成方法の一例を示す。
先ず、脱水したエチルアルコールにエチルシリケート（テトラエトキシシラン）を溶解させる。この溶液を氷で冷やし、よく撹拌しながら０．１Ｎ塩酸（希塩酸）をゆっくり（１秒に一滴くらいのスピードで）添加する。５分程度撹拌してから、６０℃のウォーターバスにつけて更に１時間撹拌する。その後、ウォーターバスから取り出して常温程度に冷却して、塗布液を調製する。
【００５３】
反射鏡２０の基体２０Ａ表面を洗浄した後、上記塗布液を塗布する。塗布方法は、スピンコートやディップコートによる。塗布後は空気中で乾燥して溶媒のエチルアルコールを蒸発させる。
乾燥後、電気炉に入れて５００℃の温度で６０分加熱することにより、ＳｉＯ２膜を反射鏡基板上に成膜する。なお、このようにして形成されるＳｉＯ２膜の膜厚は１００〜２００ｎｍである。
【００５４】
以上のＳｉＯ２膜の成膜方法と同様の手法により、エチルシリケート（テトラエトキシシラン）に替えてチタン酸テトライソプロポキシドを使用することで、ＴｉＯ２膜が形成される。なお形成されるＴｉＯ２膜の膜厚は１００〜２００ｎｍである。
【００５５】
このようにＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とを交互に形成することで、膜厚が一定の誘電多層膜を形成することができる。なお最終的に得られる誘電体多層膜は、ＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜を合計３０層積層することにより全体の膜厚を１〜２μｍとしたものである。
【００５６】
この反射鏡２０に光源ランプ１０を取り付けることにより、プロジェクター用の光源装置として提供することができる。
【００５７】
以上の第四の実施形態においては、ゾルゲル法による成膜について説明したが、ＣＶＤ法（化学蒸着）でも同様の膜を形成することができる。
【００５８】
ＣＶＤ法のなかでもプラズマＣＶＤと呼ばれる方法が一般的に利用されている。簡単に、このプラズマＣＶＤの概要を示す。反射鏡基板を真空中に置き、膜源となるガス例えばＳｉＯ２を形成させる場合は、シランガス（ＳｉＨ４）と酸素（Ｏ２）を流しながら（不要なガスは真空系により排出）、光周波の電磁波によりガスにプラズマを発生させ、ＳｉＯ２を生成させ反射鏡基板に積層させることにより膜を形成させる。
なお、他の膜を形成させるには、形成させる膜に合わせたガス若しくは蒸気を用意すればよい。
【００５９】
また、上記製造方法においては、前記第一の反射面と第三の反射面を先に形成してから第二の反射面を形成したが、この順序に限らず、先にゾル−ゲル法若しくは化学蒸着（ＣＶＤ）により第二の反射面を形成した後、第一、第三の反射面を形成してもよい。なおその場合は第二の反射面に対してマスキングを施してから、所定の物理蒸着（ＰＶＤ）により、第一及び第三の基体部の表面に誘電体多層膜を形成する。
【００６０】
以上本発明の実施形態について種々説明したが、本発明は上記に限定されることなく適宜変更が可能であることは言うまでもない。例えば第一の反射面については楕円球面として説明したがこれに限定されず、回転放物面であっても良い。また先にも述べたが第三の反射面は必須構成ではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る（ａ）光源装置を説明する光軸を含む平面で切断した断面図、（ｂ）要部拡大図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る反射部材と反射鏡基体を分解して示す構成図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る光源装置の反射光の光路を説明する図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る（ａ）光源装置を説明する光軸を含む平面で切断した断面図、（ｂ）要部拡大図である。
【図５】本発明の第三の実施形態に係る（ａ）光源装置を説明する光軸を含む平面で切断した断面図、（ｂ）要部拡大図である。
【図６】本発明の第四の実施形態に係る光源装置を説明する光軸を含む平面で切断した断面図である。
【図７】従来技術に係る光源装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００        光源装置
１０          放電ランプ
１１          発光管部
１２          封止部
１３，１４    電極
１５          金属箔
１６          外部リード
２０          凹面反射鏡
２１          光放射口
２２          第一の反射面
２３          第二の反射面
２４          第三の反射面
２２Ａ        第一の基体部
２３Ａ        第二の基体部
２４Ａ        第三の基体部
２５          ホール部
２６          接着剤
２７          段部
３０          反射部材
３０Ａ        基体
３１          保護膜
３２          反射部材
３２Ａ        基体
３３          誘電体多層膜
３４          反射部材
３４Ａ        基体
３５          金属蒸着膜
【図１】
2008040014.tif 000003
【図２】
2008040014.tif 000004
【図３】
2008040014.tif 000005
【図４】
2008040014.tif 000006
【図５】
2008040014.tif 000007
【図６】
2008040014.tif 000008
【図７】
2008040014.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月16日(2006.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
しかしながら、高輝度の点光源を集光する反射鏡の反射膜として使用する場合、上記技術によった膜を用いても所期の反射特性が得られず、十分な効率を得ることができないと判明した。
これは、反射膜の膜厚を全域に亘って均一にした場合には、光が反射面に入射する角度によって、反射膜における光路長が変わるからである。すなわち、反射鏡の反射面に入射する光は、反射面に対して垂直となる部位は少なく、大半が反射面に対して斜めに入射する形となるが、反射膜の厚みが一定である場合には、光の入射角が大きくなるに従って光路長が短くなるため、反射される光の波長は、所望とする波長よりも短波長側に移動してしまうからである。このため、所期の分光分布が得られず、結局、高い反射率を実現することができない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
第一の反射面２２は、蒸着、スパッタリング等の物理蒸着（ＰＶＤ）の手段によって形成されることにより、同図に示すように光放射口２１に向かうに従って膜厚が徐々に厚くなるよう構成されている。これにより、光源ランプ１０のアーク輝点から遠ざかるに従って光が第一の反射面への入射角が大きくなるが、反射膜の膜厚が厚くなっているため光路長がほぼ一定になり、反射光の波長が変化することなく、所期の分光分布が得られるものとなっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
ところで、第二の反射面２３においては、アークの輝点位置からの光はほぼ同じ角度で入射することになるため、反射膜の膜厚を一定にすることで光路長が同じになり、分光分布を所期の通りとすることができる。本実施形態では反射部材３０を金属で構成し、金属を鏡面処理することにより反射面２３を構成しているため、膜厚に関しての制御は検討不要であるが、反射膜を付加的に形成する場合には上記理由により膜厚を一定にすることで所期の分光分布が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
前記第二の基体部２３Ａの後方位には第三の基体部２４Ａが連設されている。この第三の基体部２４Ａは内面が光軸Ｌを中心とした回転楕円面の一部により構成されており、誘電体多層膜が形成されることによって、その第一焦点の位置と第二焦点の位置が上述した第一の反射面２２と同じ位置にある、第三の反射面が具備されている。
この第三の反射面２４もまた、蒸着、スパッタリング等の物理蒸着（ＰＶＤ）の手段によって形成されており、同図に示すように第二の反射面２３から後方に向かうに従って膜厚が徐々に厚くなるよう構成されている。これにより、光が第二の反射面から後方位になるに従い、光源ランプ１０から第三の反射面への入射角は大きくなるが、反射膜の膜厚が厚くなっているため光路長がほぼ一定になり、反射光の波長が変化することなく、所期の分光分布が得られるようになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
従って、本発明によれば、従来技術のように反射面を蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着（ＰＶＤ）のみの手段によって反射膜を形成した場合に生じる第二の反射面に均一に膜を形成することができないといった不具合と、ＰＩＣＶＤ法などの化学蒸着のみの手段によって反射膜を形成した場合に生じる反射光分光分布が短波長側に移動するといった不具合とを同時に解決することができ、所定の光学系の焦点位置に所期の分光分布の光を高い効率で反射する反射鏡が得られ、プロジェクター装置に組み込まれる光源装置の用途として好適な反射鏡を提供することができる。
なお、本明細書において「化学蒸着」及び「物理蒸着」とはそれぞれ、次の事項を簡潔に表現したものである。化学蒸着（化学気相成長ともいう、ＣＶＤ）は、基板表面（本発明においては基体の反射面）上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積させて薄膜を形成する方法であって、膜厚分布が均一になる成膜方法である。物理蒸着（物理気相成長ともいう、ＰＶＤ）は、基板表面（本発明においては基体の反射面）から離れた場所で反応した反応物若しくは薄膜の成分そのものを物理的手法により堆積させて薄膜を形成する方法であり、膜厚に分布を持たせることが可能な成膜方法である。