(57)【要約】【課題】プロジェクタ等の機器に使用される反射鏡について、光学的な位置決めを精度良く行えるようにすることにより、性能劣化を防止する。【解決手段】光軸方向あるいは光軸方向に直交する方向における位置決め用に設けられる基準面と、反射鏡の反射面（回転楕円面等）とを、同一の成形型２Ｂで形成する。成形型２Ｂ（矢型）に形成した段差１１で基準面を形成し、段差よりも先端側の部分で反射面を形成することにより、反射面が形成されている凹部内面に基準面を形成する。これにより、反射面及び位置決め用の基準面の位置関係について誤差やバラツキを低減する。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を反射する反射面と、光軸方向又は光軸方向に直交する方向における位置決め用の基準面とを有する反射鏡の製造方法において、
同一の成形型を用いて、上記反射面と上記基準面を形成した
ことを特徴とする反射鏡の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の反射鏡の製造方法において、
上記反射面を楕円面状に形成した
ことを特徴とする反射鏡の製造方法。
【請求項３】
光源からの光を反射する反射面と、光軸方向又は光軸方向に直交する方向における位置決め用の基準面とを有する反射鏡において、
上記反射面が形成されている凹部の内面に、上記基準面が形成されている
ことを特徴とする反射鏡。
【請求項４】
請求項３に記載の反射鏡において、
反射面が楕円面状に形成されている
ことを特徴とする反射鏡。
【請求項５】
光源と反射鏡を備えた光源装置において、
上記反射鏡には、その光軸方向又は光軸方向に直交する方向における位置決め用の基準面が形成されるとともに、該基準面が、上記反射鏡のうち反射面が形成されている凹部の内面に形成されている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光源装置において、
上記反射鏡からの反射光を集光し又は発散させるための光学素子を備えた光学手段を設けるとともに、
上記光学手段を構成する部品には、上記反射鏡の基準面に当接されることで該光学手段に対する反射鏡の位置決めを行うための位置決め部を形成した
ことを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載した光源装置において、
上記位置決め部が上記反射鏡の基準面に当接された状態で、該反射鏡が上記光学手段に取り付けられるとともに、該反射鏡が、その光軸方向又は光軸方向に直交する面内の方向において位置決めされる
ことを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項５に記載した光源装置において、
上記反射鏡の反射面が楕円面状に形成されている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項６に記載した光源装置において、
上記反射鏡の反射面が楕円面状に形成されている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項７に記載した光源装置において、
上記反射鏡の反射面が楕円面状に形成されている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
光源及び反射鏡と、該反射鏡からの光を用いて表示を行うための表示素子を備えた表示装置において、
上記反射鏡には、その光軸方向又は光軸方向に直交する方向における位置決め用の基準面が形成されるとともに、該基準面が、上記反射鏡のうち反射面が形成されている凹部の内面に形成されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載した表示装置において、
上記反射鏡からの反射光を集光し又は発散させるための光学素子を備えた光学手段を設けるとともに、
上記光学手段を構成する部品には、上記反射鏡の基準面に当接されることで該光学手段に対する反射鏡の位置決めを行うための位置決め部を形成した
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載した表示装置において、
上記位置決め部が上記反射鏡の基準面に当接された状態で、該反射鏡が上記光学手段に取り付けられるとともに、該反射鏡が、その光軸方向又は光軸方向に直交する面内の方向において位置決めされる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載した表示装置において、
上記反射鏡の反射面が楕円面状に形成されている
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光学系を構成する反射鏡と光学部品との位置決め精度を高めるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像表示装置、例えば、液晶式プロジェクタ装置等では、光源及び反射鏡を含む光源部を用いた構成形態が知られている。
【０００３】
図１２は、反射鏡ａの構成例を示したものである。
【０００４】
反射部ｂはガラス材料等を用いて型成形され、その凹部内面に反射面ｃが形成されている。該反射面ｃについては、例えば、回転楕円面とされており、その第一焦点位置に光源の発光部が位置される。
【０００５】
反射鏡ａの出射側の端部（周縁部）には開口部ｄ（本例では、ほぼ矩形状に開口された周壁部分）が、反射部ｂと一体に形成されている。
【０００６】
尚、図中に矢印で示すＺ方向は、反射鏡ａの光軸に平行な方向を示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ランプを構成する部品には、反射鏡に限らず、他の部品（例えば、レンズ等の光学素子）が含まれ、当該部品に対する反射鏡の位置決めを高い精度で行うことが要求される場合がある。つまり、反射鏡の光軸方向における位置、あるいは当該方向に対して直交する方向における位置について、正確な位置決めや調整等が行われない場合には、設定や配置等に光学的な不都合が生じて性能劣化等の原因となってしまう虞れがある。
【０００８】
例えば、上記開口部ｄの端面Ｓ（図１２において、光軸方向を向いた周面）や、開口部ｄの側面を、他の部品への取付基準面として用いる場合には、反射鏡ａの型成形工程において、開口部ｄの光軸方向の長さについて精度が要求される。つまり、この長さのバラツキが大きい場合には、反射鏡と他の部品との位置関係が不正確なものになってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、反射鏡の光学的な位置決めを精度良く行えるようにすることにより、性能劣化を防止することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る反射鏡の製造方法は、上記した課題を解決するために、光軸方向又は光軸方向に直交する方向における位置決め用に設けられる基準面と、反射鏡の反射面とを、同一の成形型を用いて形成したものである。
【００１１】
そして、本発明に係る反射鏡については、反射面が形成される凹部の内面に、位置決め用の基準面が形成されたものである。
【００１２】
従って、本発明によれば、同一の成形型を用いて、反射面及び位置決め用の基準面を形成することにより、両者の位置関係について誤差やバラツキを低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、反射鏡及びその製造方法、そして、反射鏡を用いた光源装置（例えば、ランプ装置）、表示装置（プロジェクタ装置等）に関するものであり、光学系における反射鏡の位置決め精度の向上を目的とする。
【００１４】
図１は、本発明に係る反射鏡の製造方法について説明するために、成形装置１の要部を示した概略図である。
【００１５】
本例では、３つの成形型（成形金型）を用いて反射鏡を製造する場合の構成を示している。
【００１６】
図中に示す第一の成形型２Ａは胴型であり、反射鏡の外形形状に対応した形状の凹部３を有する。
【００１７】
また、第二の成形型２Ｂは矢型であり、その先端側の部分（先細りの部分）４が、反射鏡の内面形状に対応する形状に加工されている。
【００１８】
第三の成形型２Ｃは平板状をした目金型であり、成形型２Ａの開口縁の部分を覆うとともに、成形型２Ｂに対する挿通孔５が形成されている。
【００１９】
反射鏡６の使用材料（ガラスや合成樹脂等）については、３つの成形型の間に形成される間隙（あるいは空隙）内に供給されて、その後に型成形が行われることで、反射鏡６が形成される。
【００２０】
図２は本発明に係る反射鏡６の構成例を示したものである。尚、図中に示すＺ方向が光軸に対して平行な方向を示し、Ｘ方向及びＹ方向はＺ方向に直交する２方向をそれぞれ示している。
【００２１】
反射部７については、反射鏡６の凹部７ａの内面に、光源からの光を反射する反射面７ｂが形成されており、一端部（周縁部）には開口部（あるいは開口周縁部）８が一体に形成されている。本例では、開口部８が、ほぼ矩形枠状をした周壁部分として形成されている。また、反射部７には、平坦な側壁部７ｃ、７ｃ、…が形成されている（このような側壁部を設けない構成形態も可能である。）。
【００２２】
反射鏡６の光軸方向又は該方向に対して直交する方向、例えば、光軸方向及び光軸方向に直交する方向における位置決め用の基準面９、９、…が、凹部７ａの内面に形成されており、本例では、開口部８と反射部７との境界部の４隅にそれぞれ形成されている。尚、各基準面については、その法線方向が光軸方向に沿う方向とされた平坦面として設計されているが、これに限らず、凹曲面、突部等の形態が可能である。
【００２３】
図１に示すように、反射鏡６のうち、反射部７については、成形型２Ｂの部分４と、成形型２Ａの凹部３との間隙において形成され、また、反射鏡６の開口部（反射鏡の端部に形成された周壁部分）８については、３つの成形型が出遭う箇所（成形型２Ａの凹部３の開口縁付近）の間隙において形成される。
【００２４】
成形工程では、材料（例えば、ガラス生地）を成形型２Ａに入れた上で、図１の太線で示す矢印Ｐの向きに、成形型２Ｂをプレスすることで、反射鏡が成形されることになるが、成形型２Ｃに形成された溝部１０については、プレスされた材料が最後の逃げ場となる箇所であって、使用材料の量が厳密に一定化されていない限り、寸法的なバラツキの発生を伴う可能性のある部分である。
【００２５】
つまり、溝部１０は、反射鏡６の開口部８の端面Ｓ（図２参照）を含む部分の形状に対応した形状をもって形成されており、成形型２Ｂが成形型２Ａに近づく向きに押し付けられることによって、圧力を受ける材料の端部分が、最終的に溝部１０に逃れることになる。
【００２６】
従って、材料の使用量にバラツキが生じると、これが成形品である反射鏡６の開口部８の光軸方向における寸法に反映される結果、開口部８の端面Ｓを位置決め用の基準面として採用する訳にはいかなくなる。例えば、反射鏡６と、レンズ等の光学素子とを組み合わせることでランプ部を構成する場合において、反射鏡とレンズとの間の位置決め精度が低下してしまう（照度の低下やバラツキ等の原因となる）といった不都合を招く虞がある。
【００２７】
そこで、本発明では、反射鏡の成形工程において、寸法的なバラツキ等が問題となる箇所に基準面を形成するのではなく、反射面との関係において必要な精度を確保することができる箇所に基準面を形成する。具体的には、図２に示す反射鏡６において、その反射面７ｂが形成されている凹部内面において、基準面９を形成する。
【００２８】
本例では、図１に示す成形型２Ｂのうち、上記開口部８の形成に関与する場所に、基準面９を形成するための段差１１が形成されており、この段差よりも先の部分（反射面７ｂの形成に関与する部分）が窄まっている。段差１１によって反射鏡６に形成される基準面９は該反射鏡の光軸方向（図１の上下方向）を向いており、その形成位置については、反射鏡の使用材料の量に左右されない。
【００２９】
従って、基準面９を、光軸方向あるいは光軸方向に対して直交する方向における位置決め用の基準面として利用することにより、他の光学部品に対する反射鏡の位置合わせを精度良く行うことができる。
【００３０】
尚、基準面９の形成位置については、反射面が形成される凹部の内面であればどこでも良いが、反射面７ｂへの影響を極力低減するという観点からは、本例のように、反射鏡の開口部と反射部との境界又は該境界付近に形成することが好ましい。つまり、反射面の形成部分に基準面を形成した場合には、段差等が生じて反射光量への影響が問題となる虞があるので、光学的な影響が少ない場所や反射等の邪魔にならない場所に基準面を形成することが望ましい。
【００３１】
また、反射面７ｂが楕円面、例えば、回転楕円面である場合には、特に光軸方向における位置決めを正確に行う必要があるので、基準面の形成位置については高い精度が要求される。つまり、回転楕円面では、その第一焦点に係る位置設定のずれが、そのまま第二焦点に係る位置設定のずれに直結するので、位置決めの精度が不充分な場合には、他の光学部品との関係において、光学的な位置ずれが発生する虞がある。
【００３２】
尚、反射面が回転放物面である場合には、その焦点位置に設定された光源から発した光が反射面で反射されて、平行光線が得られるので、光軸方向における位置決めについて、それ程高い精度を要求されることは少ないが、光軸方向に対して直交するＸ方向やＹ方向における位置決めは必要であるので、各基準面の形成位置について充分な精度を確保すべきである。
【００３３】
また、反射鏡からの反射光を集光し又は発散させるための光学素子を備えた光学手段とともに、光源装置を構成する場合（例えば、後述するランプ装置を参照。）においては、該光学手段を構成する部品について、反射鏡の基準面に当接される位置決め部（あるいは位置合わせ部）を形成することが好ましい。つまり、光学手段に対する反射鏡の位置決めを行うための位置決め部を形成して、該位置決め部が反射鏡の基準面に当接された状態で、反射鏡が光学手段に取り付けられるとともに、反射鏡がその光軸方向及び光軸方向に直交する面内の方向において位置決めされるように構成すれば良い。
【００３４】
【実施例】
図３乃至図１０は、本発明に係る表示装置の構成について実施の一例を示しており、投射型表示装置（本例では、液晶式プロジェクタ装置）への適用例を示したものである。
【００３５】
図３は全体の構成例を示す概略図であり、表示装置１２の外筐１３内には、光源装置１４や、表示素子、各種の光学部品が配置されている。
【００３６】
光源装置（本例ではランプ部）１４については、放電ランプ等を用いた光源１５と、反射鏡６、そして、反射鏡６からの反射光に対する光学素子１６を含む光学手段１７が設けられている。
【００３７】
光源装置１４から出射された後の光に対して、ダイクロイックミラー１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂが配置されており、ダイクロイックミラー１８Ｒでの反射後に、ミラー１９で反射された光が、フィールドレンズ２０Ｒ、入射側偏光板２１Ｒ、表示素子２２Ｒ（液晶表示パネル）、出射側偏光板２３Ｒを透過して、クロスプリズム２４に到達する。
【００３８】
また、ダイクロイックミラー１８Ｒを透過した後、ダイクロイックミラー１８Ｇで反射された光が、フィールドレンズ２０Ｇ、入射側偏光板２１Ｇ、表示素子２２Ｇ（液晶表示パネル）、出射側偏光板２３Ｇを透過して、クロスプリズム２４に到達する。
【００３９】
ダイクロイックミラー１８Ｒ、１８Ｇの透過後に、リレーレンズ２５を透過してダイクロイックミラー１８Ｂで反射された光が、リレーレンズ２６、紫外線吸収フィルター２７を透過してミラー２８で反射される。そして、その反射光は、フィールドレンズ２０Ｂ、入射側偏光板２１Ｂ、表示素子２２Ｂ（液晶表示パネル）、出射側偏光板２３Ｂを透過して、クロスプリズム２４に到達する。
【００４０】
クロスプリズム２４に対しては、該クロスプリズム２４によって色合成される光をスクリーンに投射するための投射レンズ系２９が配置されている。
【００４１】
この他、外筐１３内には、冷却ファン等の放熱手段３０が設けられている。
【００４２】
尚、本例では、３原色（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）のカラー表示装置への適用例について示しているが、これに限らず、単色系の表示装置等への適用が可能であることは勿論である。
【００４３】
図４は、光源装置の構成例を示したものである。
【００４４】
光源装置１４については、反射鏡６と、その出射側に設けられる光学手段１７を備えており、光学手段１７を構成する保持部材（レンズホルダー等）３１に対して反射鏡６の開口部８が取り付けられることにより、両者が一体化される。
【００４５】
保持部材３１は、レンズ等の光学素子１６を固定して保持するための保持部を有するものであり、合成樹脂材料や金属材料等を用いて形成される。
【００４６】
図５に概略的に示すように、保持部材３１には、反射鏡６の各基準面９に当接されることで光学素子１６に対する反射鏡６の位置決めを行うための位置決め部３２、３２、…が光軸に平行な方向に突出して形成されている。つまり、各位置決め部３２が反射鏡６の各基準面９にそれぞれ突き当てられることで、光学手段１７と反射鏡６との位置関係が正確に規定される。
【００４７】
例えば、反射鏡６の反射面７ｂが、回転楕円面状をなす場合においては、その第一焦点位置に、光源１５（放電ランプ、白熱ランプ等の発光部）が位置され、その第二焦点位置を基準として光学素子１６（図には凹平レンズで示す。）の位置が規定されることになるが、反射鏡６の基準面９と光学手段１７の位置決め部３２との当接関係において高い位置決め精度が保証される結果、光学的な位置ズレの発生を防止することができる。
【００４８】
図６及び図７は、保持部材３１の構成例を示したものであり、図６は光軸方向から見た場合における、反射鏡側の面を示し、図７は断面形状を示している。尚、これらの図において、Ｚ方向が光軸に平行な方向を示し、Ｘ方向及びＹ方向はＺ方向に直交する２方向をそれぞれに示す。
【００４９】
合成樹脂で形成された保持部材３１の枠体３１ａには、図６に示すように、角のとれた矩形状の孔３３が形成されており、反射鏡からの光が孔３３を通して光学素子（本例では、楕円反射面の第二焦点に収束される光を、平行光線化するためのレンズ素子）に照射される。
【００５０】
枠体３１ａのうち、反射鏡側の周縁部分には、光軸方向を向いた取付凹部３４が形成されており、反射鏡６の開口部８が、この取付凹部３４に受け入れられた状態で反射鏡６が枠体３１ａに取り付けられて固定される。
【００５１】
取付凹部３４を構成する内壁部３４ａにおいて、その４隅の位置には、光軸回りにほぼ９０゜の角度間隔をおいて、反射鏡側に突出した爪部（突出部）３２ａ、３２ａ、…が一体に形成されており、上記した位置決め部３２を構成している。つまり、各爪部３２ａについては、反射鏡６に形成された４箇所の基準面９、９、…にそれぞれ対応する位置に形成されており、光軸方向のみならず、該方向に直交する方向（Ｘ方向、Ｙ方向）における位置決めに用いられる（他の光学部品との光軸合わせを要するため。）。
【００５２】
尚、枠体３１ａには、上記光学素子１６を受け入れた状態で固定するための凹部３５が形成されている（図７参照）。
【００５３】
図８乃至図１０は、反射鏡６の構成例を示したものである。図８は光軸方向から見た正面図、図９は図８のＡ−Ａ線で示す対角線に沿って切断した場合の断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ線に沿って切断した場合の断面図をそれぞれ示す。
【００５４】
ガラス製の反射鏡６は、その反射面７ｂが回転楕円面状に形成され、光軸と反射部７との交点位置には、光源（放電ランプ）の配置用孔７ｄが形成されている。
【００５５】
矩形枠状をした開口部８において、その内面の４隅には、上記爪部３２ａ、３２ａ、…の端面が当接される基準面９、９、…が平坦面としてそれぞれ形成されており、該基準面９と反射面７ｂは同一の型（矢型）を用いて成形されている。尚、図９に示すように、開口部８と反射部７とが連続する部分の内面に段差が形成されるとともに、窪んだ部分において形成された各基準面９の法線が光軸に沿う方向を向いている（図９の大円枠内に要部を拡大して示す。）。このように、各基準面９を、反射部７の凹部開口の４隅に形成することで、反射光への影響を低減することができる。
【００５６】
尚、保持部材３１と反射鏡６との結合については、例えば、図示しない締結部材を用いる方法や、そのような部材を用いることなく、接着や溶着等で行う方法、あるいは、爪部３２ａを基準面９の形成部分に対して挿合又は嵌合させて両部材を結合させる等、各種の形態が挙げられる。
【００５７】
上記の例では、光学素子を保持部材に固定して、該保持部材に対して反射鏡を取り付ける構成形態を示したが、これに限らず、反射鏡に対して光学素子を接着等で直接固定する形態でも構わない。この場合、光学素子の一部が反射鏡の基準面に当接されて両者の位置関係が規定され、保持部材という介在物が存在しないので、位置決め精度をさらに高めることができる。
【００５８】
また、表示装置への適用においては、図３に示した構成に限らず、例えば、図１１に概略的に示す装置（例えば、ＤＬＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）３６のように、光学素子（ロッドインテグレータ等）３７と該素子の支持部材を含む光学手段３８と、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）等の表示素子（光変調素子）３９を用いた構成形態への適用が可能である。つまり、光源４０の発光部から発した光が、反射鏡６の反射面（回転楕円面）によって反射された後、光学素子３７を通ると、該素子の出射端で光量が均一化される。そして、この照明光（均一照明光）について、例えば、光学系４１で平行光線にしてから、表示素子３９に光を照射すれば良い。本例のように、光学素子３７と反射鏡６との位置関係において高い精度を要する場合に、本発明が有用である。
【００５９】
上記に説明した構成によれば、例えば、下記に示す利点が得られる。
【００６０】
・反射鏡の反射面と、機構的、光学的な位置の設定又は調整に必要な基準面とを、同一型で成形することにより、それぞれの面を別の型で成形した場合に比べて、基準面の位置精度が非常に高くなる。
【００６１】
・ランプを構成する反射鏡の反射光を利用する光学系と、該反射鏡との間の機構的な位置精度が高くなるため、実際の装置において、光学的な設計値からのズレが少なくなり、結果として光学系全体での光利用効率が高くなる。
【００６２】
・特に反射鏡の反射面が楕円面状に形成される場合において、反射鏡により集光すべき第二焦点の位置精度は、その光を利用する光学系での効率に大きく関与するので、反射鏡と光学系とを精度良く位置決めすることにより、高い光利用効率が得られる。また、楕円面で集光した光を、レンズ系により平行光線化したり、あるいは放射する光について発散角を希望する値に変えたい場合に、反射鏡とレンズ系との間の位置決めを精度良く行うことができるので、理想に近い光線分布を得ることが可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１、請求項３、請求項５、請求項１１に係る発明によれば、反射面と位置決め用の基準面との位置関係について誤差やバラツキを低減することができる。よって、著しいコストの上昇を伴わずに、光学部品に対する反射鏡の位置決めを精度良く行うことができ、光源装置や表示装置への適用においてその性能を高めることができる。
【００６４】
請求項２、請求項４、請求項８乃至１０、請求項１４に係る発明によれば、楕円面状をした反射面を有する反射鏡を用いる場合において、その光軸方向における位置決めに必要な精度を充分に保証することができる。
【００６５】
請求項６、請求項７、請求項１２、請求項１３に係る発明によれば、反射鏡の基準面に対して、位置決め部を当接させることで、反射鏡と光学手段との位置関係について正確な設定又は調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射鏡の製造方法について説明するための図である。
【図２】本発明に係る反射鏡の構成例を示す斜視図である。
【図３】表示装置の構成例を概略的に示す図である。
【図４】光源装置の構成例を示す図である。
【図５】保持部材と反射鏡との位置関係について説明するための図である。
【図６】図７とともに、保持部材の構成例を示す図であり、本図は光軸方向からみた図である。
【図７】断面図である。
【図８】図９及び図１０とともに、本発明に係る反射鏡の構成例を示す図であり、本図は、光軸方向から見た図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】表示装置の別例を概略的に示す説明図である。
【図１２】従来の反射鏡の一例を示す図である。
【符号の説明】
２Ｂ…成形型、６…反射鏡、７ａ…凹部、７ｂ…反射面、９…基準面、１２…表示装置、１４…光源装置、１５…光源、１６…光学素子、１７…光学手段、２２Ｒ、Ｇ、Ｂ…表示素子、３２…位置決め部、３７…光学素子、３８…光学手段、３９…表示素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004012971.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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