(57)【要約】【課題】ショートアーク型放電ランプと、第一焦点が前記放電ランプの電極間に位置するように当該放電ランプを取り囲んで配置され、該放電ランプの放射光のうち紫外光と可視光は反射する反射鏡と、よりなる光学装置において、前記反射鏡の第二焦点位置の近傍に配置されて、紫外光を反射して前記放電ランプに戻すレンズが、入射光により熱膨張して変形し、反射紫外光の光路が変化してしまうことのないようにした構造を提供せんとすることである。【解決手段】前記レンズを反射鏡側に凸状とし、該凸状の入射側面に可視光を透過し、紫外光を反射する紫外光反射膜を形成するとともに、該レンズに圧縮歪みを持たせたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有するショートアーク型放電ランプと、  第一焦点が前記放電ランプの電極間に位置するように当該放電ランプを取り囲んで配置され、該放電ランプの放射光のうち紫外光と可視光は反射する反射鏡と、  よりなる光学装置において、  前記反射鏡の第二焦点近傍であって当該反射鏡側の位置には、紫外光反射膜が光入射面側に形成され、反射紫外光が前記反射鏡を経て放電ランプに戻されるようなレンズが配置されるとともに、
該レンズは圧縮歪みを有することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター装置、特に、ＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクター装置に用いられる光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＬＰ方式のプロジェクター装置に利用されている光学装置は、ショートアーク型放電ランプと、その放電ランプを囲むように配置された反射鏡とを備えた光学装置が知られており、このような光学装置では、楕円鏡である反射鏡の第一焦点に放電ランプの電極間を位置させ、第二焦点近傍にカラーホイールを配置した構造である。
このような光学装置においては、放電ランプからの放射光のうち不要光として捨てていた紫外光を再び放電ランプに戻して、当該ランプの加熱に有効利用しようとした技術が提案されている。例えば、特開２０１０−６０８５５号公報（特許文献１）がそれである。
この従来技術は、ショートアーク型放電ランプを取り囲む凹面反射鏡の前方に、可視光は透過させるが紫外光は反射させるレンズを配置する構成であって、当該紫外光を入射光路と同じ光路を使って、再び放電ランプに戻すというものである。従って、当該レンズは入射面において曲面形状を有している。
【０００３】
しかしながら、ここに使用されるレンズは光の入射によって高温化しやすく、特に、ＤＬＰ方式のプロジェクター装置に使う光学装置においては、素子小型化の観点から、カラーホイールの手前側、即ち反射鏡側にレンズを配置することが多く、高温化の問題は深刻である。
そして、レンズは、高温化すると熱膨張により変形してしまうので、結果として、レンズで反射させた紫外光の光路が変化してランプの所定位置に戻すことができなくなり、ランプの加熱に有効利用できないという問題を生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６０８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、放電ランプと反射鏡とを備えてなる光学装置において、放電ランプから前方に放射される放射光のうち紫外光をレンズによって後方に向けて反射し、該放電ランプに再び戻して有効利用する際に、該レンズが高温化しも変形することなく、紫外光をランプに良好に戻すことができ、紫外光の有効利用を図れる構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明に係る光学装置は、楕円反射鏡の第二焦点近傍であって当該反射鏡側の位置に、紫外光反射膜が光入射面側に形成されて、その反射紫外光が前記反射鏡を経て放電ランプに戻されるようなレンズが配置されるとともに、該レンズは圧縮歪みを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の光学装置によれば、反射鏡からの反射光のうち、紫外光は紫外光反射膜が形成されたレンズによって反射されて、前記反射鏡を経て放電ランプに戻される。
この際に、レンズが入射光によって高温化しても、もともとレンズには圧縮歪みが与えられているので、温度上昇によって体積膨張しようとしても、その表面は前記圧縮歪みが打ち消されるだけであって形状の変化が抑制される。したがって、レンズからの反射紫外光の光路に変化が生じることがなく、安定して正確にランプに戻されて、その紫外光の有効利用が図られるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の光学装置の全体外観図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１において、光学装置は、一対の電極有するショートアーク型放電ランプ１０（以下、単に「放電ランプ」もしくは「ランプ」ともいう）と、楕円反射鏡２０により構成されている。
該楕円反射鏡２０は、その第一焦点が前記放電ランプ１の電極間に位置するように、該ランプ１０を取り囲んで配置されており、その光軸Ｚはランプ１０の軸方向、すなわち、電極の先端同士を結ぶ方向と一致している。
また、前記反射鏡２０の前方にはカラーホイール３０および導光部材４０が配置される。このとき、前記カラーホイール３０は反射鏡２０の第二焦点に位置している。
【００１０】
前記放電ランプ１０は、ほぼ球状の発光部１１とその両端の封止部１２、１２を有していて、前記発光部１１内には一対の電極１３、１３が対向配置されている。そして、該ランプ１０の一方の封止部１２が楕円反射鏡２０の首部（頂部）に取り付けられる。
ランプ１０と楕円反射鏡２０の固定は接着剤などによりなされるが、図示のように両者を直接取り付けてもよいし、別部材として口金（レフベース）などを用い、ランプ１０をレフベースに取り付けて、そのレフベースを楕円反射鏡２０に固定させるようにしてもよい。
【００１１】
反射鏡２０は回転楕円面を有していて、全体として凹面形状（略おわん型）をなしている。素材は低膨張ガラスである硼珪酸硝子を基材として、その内面に可視光（ＶＩＳ）と紫外光（ＵＶ）を反射するとともに、赤外光（ＩＲ）を透過する干渉膜が形成される。
干渉膜は、具体的には、基材に対して、第一層としてチタニア（ＴｉＯ２）とシリカ（ＳｉＯ２）を交互に積層した膜が形成され、その上に、第二層として酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ）を交互に積層した膜が形成されている。これにより、第一層において、例えば、波長３００〜波長３８０ｎｍの紫外光を反射し、第二層において、例えば、波長３８０〜波長８３０ｎｍの可視光を反射することができる。
【００１２】
前記反射鏡２０の前方であって、該反射鏡２０の第二焦点位置よりも反射鏡２０に近い位置（つまり、カラーホイール３０の手前側）にはレンズ５０が配置される。このレンズ５０は反射鏡側の側面が凸状（反射鏡２０に向かって突出した形状）であり、反射鏡２０から出射された光線がその表面に垂直に入るような曲面形状、即ち、該反射鏡２０の第二焦点を中心とした球面形状をなしている。また、このレンズ５０は、不図示のレンズ保持部材に装着されている。
前記レンズ５０は、反射鏡２０からの光をすべて受光できる大きさ（外径）を有しており、また、反射鏡２０からの光をすべて受光できる位置に配置される。レンズ５０は石英ガラスを基材として、反射鏡２０側の表面には可視光（ＶＩＳ）を透過するとともに、紫外光（ＵＶ）を反射する干渉膜（紫外光反射膜）５１が形成される。
この干渉膜５１は、具体的には、基材に対して、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ）を交互に積層した膜が形成されている。これにより、例えば、波長３００〜波長３８０ｎｍの紫外光を反射し、波長３８０〜波長８３０ｎｍの可視光を透過することができる。
また、該レンズ５０の反射鏡２０と反対側の表面には反射防止膜（ＡＲコート）が施され、レンズ５０を透過した可視光が反射されてしまうことを防止している。
【００１３】
そして、前記レンズ５０は、例えば石英ガラスからなり、圧縮歪みを有している。
ここで、レンズ５０に圧縮歪みを形成する方法の一例を説明する。
まず、硼珪酸ガラスであるＢＫ７を硝材として成形されたレンズを、例えば７００℃以上になるまで加熱し、その後、冷却風をレンズ表面に吹き付けて、当該レンズの表面を急冷させる。急冷は、１０秒以内にレンズが７００℃から３００℃まで低下するレベルで行なう。この急冷により、レンズ表面は急速に固まり、一方、レンズ内部は流動性を残したままゆっくりと固まる。この結果、レンズ表面の収縮よりもレンズ内部の収縮の方が大きくなり、レンズ内部がレンズ表面を引っ張ることになって、レンズ表面に圧縮歪み（応力）を残留できる。
なお、レンズの材料としては、硼珪酸ガラスに限ることなく、アルミノシリケート・ガラス、ソーダガラス等を使用してもかまわない。
また、上記では、冷却風で急冷する方法で説明したが、レンズ中に含まれるアルカリ金属原子を、原子半径の大きな金属と化学的に入れ替えることでも圧縮歪みを形成できる。例えば、レンズ中のナトリウム原子をカリウム原子に置き換えることである。
【００１４】
ここで、レンズ５０に圧縮歪みが存在するか否かを検証するための圧縮歪みの測定は、市販されている応力計、例えば、バビネ型表面応力計を使うことができる。レンズ表面とレンズ内部の屈折率の差を検出して、圧縮歪みを測定するものである。具体的には、株式会社ルケオ製のＬＳＭ−９０２や、有限会社折原製作所のＢＴＰ−Ｈ等を使うことができる。
【００１５】
上記構成において、楕円反射鏡２０から反射された可視光と紫外光は第二焦点位置にあるカラーホイール３０に向かうが、その前方に位置するレンズ５０によって、紫外光は反射され、可視光は透過してカラーホイール３０を経て導光部材４０に向かう。
レンズ５０によって反射された紫外光は前記反射鏡２０に向かい、ここから放電ランプ２０に戻される。
前記レンズ５０は入射光により温度上昇するが、もともと圧縮歪みが付与されているので、該温度上昇によって体積膨張しようとしても、その表面は前記圧縮歪みが打ち消されるだけであって形状の変化が抑制されるものである。
【００１６】
以上のように、本発明においては、楕円反射鏡からの反射紫外光を反射するレンズに圧縮歪みが与えられているので、該レンズが入射光によって温度上昇しても変形することがなく、反射される紫外光の光路が変化することがなく、紫外光が正確に楕円反射鏡を経て放電ランプに戻されてその有効利用を図ることができるものである。
【符号の説明】
【００１７】
１０          放電ランプ
１１          発光部
１２          封止部
１３          電極
２０          楕円反射鏡
３０          カラーホイール
４０          導光部材
５０          レンズ
５１          紫外光反射膜
【図１】
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