(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子に光を照射するための投影装置用光源であって、
光を発する発光管と、
前記発光管を保持する保持部を含み、かつ前記発光管からの光を反射してその開口から出射するための凹面状の反射面を有する凹面反射鏡とを備え
前記凹面反射鏡は、該凹面反射鏡の光軸と直交する面で分割された、前記保持部を含む第１リフレクタ及び前記開口を含む第２リフレクタを有し、
前記第１リフレクタは第１の材質として耐熱ガラスを用いて形成され、前記第２リフレクタは、該第１の材質よりも熱変形温度が低い第２の材質として前記耐熱ガラスよりも熱変形温度が低い耐熱性有機材料を用いて形成され、
前記第１リフレクタと前記第２リフレクタを固定するための取付金具を備え、該第２リフレクタは、該取付固定金具と結合可能な固定用ボスを有し、
該取付金具は、前記第１リフレクタと接触して前記第２リフレクタに押さえつけるための弾性部材と、前記凹面反射鏡の光束出射方向と逆方向に傾斜した板状部材とを備え、
前記取付金具を前記固定用ボスと結合した場合、前記弾性部材の持つ弾性で前記第１リフレクタを前記第２リフレクタに押し付けて固定するとともに、前記投影装置用光源を冷却するための冷却ファンにより発生した風が、前記凹面反射鏡の開口側から前記保持部方向へ、該凹面反射鏡の外面に沿って流れるように前記板状部材で導くようになしたことを特徴とする投影装置用光源。
【請求項２】
表示素子に光を照射するための投影装置用光源であって、
光を発する発光管と、
前記発光管を保持する保持部を含み、かつ前記発光管からの光を反射してその開口から出射するための凹面状の反射面を有する凹面反射鏡とを備え
前記凹面反射鏡は、該凹面反射鏡の光軸と直交する面で分割された、前記保持部を含む第１リフレクタ及び前記開口を含む第２リフレクタを有し、
前記第１リフレクタは第１の材質として耐熱ガラスを用いて形成され、前記第２リフレクタは、該第１の材質よりも熱変形温度が低い第２の材質として前記耐熱ガラスよりも熱変形温度が低い耐熱性有機材料を用いて形成され、
前記第１及び第２リフレクタのいずれか一方に、複数の凸状の突起物を、他方に該突起物と対をなす凹状穴を設け、該一対の突起物と凹状穴とを互いに嵌め合わせて前記第１リフレクタと第２リフレクタとの位置合わせをし、
前記突起物を介して前記第１リフレクタと第２リフレクタとの間に間隙を形成するように、両者を結合するようにしたことを特徴とする投影装置用光源。
【請求項３】
前記第１リフレクタと前記第２リフレクタとの隙間が、前記突起物と前記凹状穴とを嵌め合わせた状態で、０．０５ｍｍから２ｍｍの間であることを特徴とする請求項２に記載の投影装置用光源。
【請求項４】
前記突起物と前記凹状穴の対の数が、少なくとも３個であることを特徴とする請求項３に記載の投影装置用光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクタ等の投影装置用の光源に適用される反射鏡（リフレクタ）の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶プロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクタ等の投影装置用の光源として、発光管とその発光管からの光を反射して放出するリフレクタとを組み合わせたものが用いられている。発光管としては、金属ハロゲン化物を発光管内に封入し、その金属特有の発光を利用した、電極間距離が短いショートアークタイプのメタルハライドランプが用いられている。また、リフレクタとしては、耐熱性ガラスの内壁面に酸化チタンや二酸化シリコンの多層膜をコートしたリフレクタが用いられている。その後、メタルハライドランプに変わって、高輝度化が容易な超高圧水銀ランプや艶色性が高いキセノンランプが広く用いられるようになって。中でも、超高圧水銀ランプは、点灯中の水銀の蒸気圧を１２０ａｔｍ以上に高めることで発光効率を改善して高輝度化を実現している。更に、水銀の他に添加物を混入することで分光分布特性を改善し、高い艶色性を実現している。
【０００３】
しかしながら、この超高圧水銀ランプは最適使用温度範囲が狭く、設計最適範囲から外れて使用すると発光効率の低下やランプ管球の寿命が短くなるという問題点がある。
【０００４】
この投影装置用光源に用いられるリフレクタは、熱膨張率が小さい耐熱ガラスをプレス成形し、その後、リフレクタ内壁に反射率が９０％程度のアルミの蒸着膜をコートし、さらに、前記アルミ蒸着膜の表面に酸化防止処理を施すことで得られていた。
【０００５】
近年、更なる高輝度化の市場要求により、リフレクタ内面の反射膜としては、アルミ蒸着膜に比べてより高い反射率が得られるTiO２とSiO２から成る光学多層膜を使用している。このリフレクタから出射する光束は、平行あるいは収束光束とするのが一般的である。これに合わせて、リフレクタ反射面の形状は放物面あるいは楕円面が主流となっている。
【０００６】
図１は超高圧水銀ランプを発光源とした一般的な投影装置用光源としての断面図である。消費電力１００Ｗクラスの発光管においては、石英ガラス製発光管１の内容積は５５μｌで、両端に電極２が封着され、その間のアーク長は１〜１．４ｍｍ程度に設定されている。そして、発光管１の内部には、発光物質として水銀が、始動補助ガスとしてアルゴンとともに臭化水素がアルゴンに対して規定量の割合で含まれている。電極心棒３にはモリブデン箔４が溶接されて、電極封止部５が形成されている。リフレクタ開口部側の電極封止部５にはモリブデン箔４に電極心棒１７が取り付けられ、リ−ド線１８により一方の電源印可端子であるリ−ド線金具１９に接続されている。また、リフレクタ底部開口部側の電極封止部５には他方の電源印可端子となる口金６が取り付けられている。この口金６は、内面に多層反射膜を形成し可視光を反射し赤外光線を通過させるようにしたリフレクタ７の底部にセメント８を介して接着固定される。この際、リフレクタの略焦点位置には発光管１のアーク軸が位置するように固定される。そして、このリフレクタ７の前面開口部のフランジ部分を利用し、リフレクタ７とほぼ同じ熱膨張率を有する前面板ガラス９が嵌合されている。この前面板ガラス９は発光管が破裂した際の発光管の飛散防止を目的としており、その両面には反射防止コーティングが施されている。
【０００７】
図２は、図１に示すような投影装置用光源が、実際の液晶プロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクタ等の光学機器の光源として用いられる場合の使用形態を示したものである。投影装置用光源の側面もしくは後面に冷却用ファン１０を設置する。そして、この冷却用ファン１０からの風を、リフレクタ７に吹き付けることで所望の冷却効果を得る。他の方法としては、点灯することで暖められた光源周辺の空気を吸出すことで空気の流れを作り、リフレクタ７を冷却する。
【０００８】
これらの投影装置用光源を用いた照明光学系により、均一な分布となった照明光の強度を変調する手段としては、液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micro Mirror Device）などの、画素をマトリックス状に配置した画像表示素子が用いられている。この画像表示素子にテレビジョン信号やコンピュータから画像信号を入力し、その表示面に画像を表示する。投影装置用光源からの光は、前記画像表示素子上の表示画像により変調される、この変調された光は、投写レンズにより拡大投影される。この拡大された光を別置のスクリーンに投影するものは、投写型画像プロジェクター装置と呼ばれ、またスクリーンを備え、拡大投された光をスクリーン背面から投影して画像を写し出すものは、所謂リアタイプの投写型画像ディスプレイ装置と呼ばれており、市場に広く普及している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来技術による投影装置用光源に使用されているリフレクタは、耐熱性ガラスをプレス成形することで所望の形状を得ていた。この耐熱性ガラスは樹脂に比べて流動性に乏しく、かつ、耐熱ガラスをプレス成形する場合には素材の温度管理や重量管理が困難で、かつ、金型の温度調節に比熱の大きな温水やオイルが使用出来ないことから、形状安定性が一般の熱可塑性や熱硬化性プラスチック材料に比べて乏しい。
【００１０】
図１２は、反射面の断面形状が楕円のリフレクタ７ｊと反射面の断面形状が円のリフレクタ７ｋ（直径１１６ｍｍ（反射面半径５４ｍｍ）奥行き１００ｍｍ）を接合し、リフレクタ７ｊと発光源である発光管１の口金６をセメントにより接合した状態を示す２分割リフレクタの構造図である。図１２において、図１に同一な部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１１】
投影装置用光源に使用するリフレクタの形状精度を確認するために、耐熱ガラスをプレス成形して図１２に示すリフレクタ７ｋを試作したところ、成形精度（設計形状からの誤差）は７００μｍを超え、かつ、リフレクタ開口部においては、抜き勾配３度の金型でありながら成形品の収縮によりほぼ垂直面となり、離形性が悪くなった。この結果、成形品が鞍型に１３００μｍ変形し満足する性能を得ることが出来なかった。
【００１２】
このように、従来の耐熱ガラスをプレス成形した直径が９０ｍｍを超える比較的大口径なリフレクタにおいては、成形性（金型の転写性や再現性）に問題があり、内面の形状を単調な楕円または放物面とせざるを得ず、従来技術による耐熱ガラス製リフレクタにおいては、設計形状に近い高精度な反射面形状を安定的に得られないと言う第１の問題点があった。
【００１３】
さらに、耐熱ガラスによる従来技術のリフレクタはプレスにより成形されるので、金型からの製品を取り出す場合の抜き方向が上下２方向に限定される。このため、リフレクタの外壁面に凹凸形状を設けることができないなど、形状を複雑にできないという第２の問題もある。
【００１４】
本発明は、上記の従来技術における課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、高精度でかつ成形性、加工性に優れかつ、耐熱特性、反射特性も優れたリフレクタを備えた投影装置用光源、及びそれを備えた投影装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、リフレクタを、該リフレクタの光軸と直交する面で分割された、発光管を保持する保持部を含む第１リフレクタと、光が出射される開口を含む第２リフレクタとで構成し、前記第１リフレクタを第１の材質として耐熱ガラスを用いて形成し、前記第２リフレクタを、該第１の材質よりも熱変形温度が低い第２の材質として前記耐熱ガラスよりも熱変形温度が低い耐熱性有機材料を用いて形成した。そして、その上で、請求項１に記載したような構成とした。また、請求項２に記載したような構成とした。つまり、第１及び第２リフレクタのいずれか一方に突起物を設け、他方にこの突起物と対をなす穴を設け、この一対の突起物と穴を互いに嵌め合わせて位置合わせをし、該突起物を介して第１リフレクタと第２リフレクタとの間で間隙を形成するように両者を固定する。このようにすれば、第１リフレクタと第２リフレクタとの接触面積が小さくなり、発光管を保持する第１リフレクタから該第２の部材への熱伝導を低減できる。従って、第２リフレクタに用いられる材料を、例えば耐熱性有機材料の許容温度に対するマ−ジンを大きくすることができる。この時、請求項３と４に記載するように、前記第１リフレクタと前記第２リフレクタとの間の隙間を、突起物と穴とを嵌め合わせた状態で、０．０５ｍｍから２ｍｍとし、かつ突起物と穴の対の数を、少なくとも３個とするのが望ましい。このように構成することにより、隙間の空気層で第１リフレクタから第２リフレクタへの熱伝導を低減するとともに、光源内部の対流熱をこの間隙から放出できる。また、３点接触支持により、安定な接触支持面を確保できる。
【００２３】
また、ＢＭＣ用の金型はサイドコアや上下スライドコアなど複数方向から金型をスライドさせることが可能で、複雑な外観形状でも良好な成形性が得られる。
【００２４】
以上述べた構成の投影装置用光源を、投写型画像プロジェクター装置やリアタイプの投写型画像ディスプレイ装置に使用すれば、ランプの集光効率が向上し、明るく良好な画像を得ることが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を用いて説明する。本発明者等は、「先に説明した本発明の課題を解決するために、既に、特願２００１−１１４７６３を出願している。この発明は、リフレクタの基材として、耐熱ガラスに替えて、耐熱性有機材料を用い、耐熱性能を確保しながら設計形状に対する成形精度を極めて高くすることができるものである。
【００２６】
以下、まず、その内容について、具体例で述べる。投影装置用光源に使用するリフレクタの形状精度を確認するため、前述した図１２の７ｋに示した形状の球面リフレクタ（直径１１６ｍｍ（反射面半径５４ｍｍ）奥行き１００ｍｍ）を耐熱性有機材料である昭和高分子（株）リゴラックＢＭＣ（ＲＮＣ−４２８）で試作した。この結果、設計形状からのずれ量は最大約１０μｍで、金型の高精度温度調節と重量管理精度を０．５％以下とすることによりロット間のばらつきを３μｍ以下にすることできた。さらに、ＢＭＣは成形面がほぼ垂直な面でも離型性に優れているので、抜き勾配（金型から成形品を抜き取る際に必要な最小勾配）がほとんど不要となるなど優れた転写性を有しており、設計形状に近い高精度なリフレクタの反射面形状を安定的に得ることができた。なお、上記ＢＭＣはBulk
Molding Compoundsを省略したものである。
【００２７】
ＢＭＣ用の金型はサイドコアや上下スライドコアなど複数方向から金型をスライドさせることが可能で、複雑な外観形状でも良好な成形性が得られることから、リフレクタの外壁に放熱用のフィンを設け、この放熱フィンで耐熱性を向上させることができる利点がある。
【００２８】
上記した形状精度の確認に加え、さらに、内面にＡＬ（アルミ）を蒸着して反射面とし、２００Ｗの超高圧水銀ランプを焦点距離３０ｍｍのリフレクタに固着し点灯させた場合の反射面とリフレクタ外壁面の温度を測定した。その結果、室温２０℃で無風状態において、反射面の温度は１３２℃、リフレクタ外壁面の温度は８３℃であり、材料の熱変形温度２００℃に対して７０℃近いマージンをとり得るなど良好な試作結果を得た。
【００２９】
しかしながら、発光管の管球とリフレクタ内壁面までの距離を考慮すれば、焦点距離４ｍｍ以下では耐熱温度に対するマージンが無くなり、また、入力電力が２５０Ｗを超えても耐熱温度に対するマージンが無くなるので耐熱性が問題となることを、指摘しておいた。
【００３０】
これを解決するための、本発明の第１の実施形態について図３及び図４を用いて説明する。図３は本発明の第１の実施形態を示すリフレクタで、少なくとも２種類の熱変形温度が異なる材料から形成された、少なくとも２つのパーツ(第１及び第２リフレクタ)で構成される。この実施形態のリフレクタは、リフレクタの光軸と直交する面で分割されており、この分割面を境にして材質を変えていることを特徴とするものである。図４は図３に示した本願発明第１の実施形態におけるリフレクタのＡＡ‘断面図である。尚、図３及び図４において、図１に同一な部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
熱源である発光管１の管球近傍(発光管１を保持する保持部及びその周囲)は高温となるので、熱変形温度が高い耐熱ガラス（熱変形温度 約５００〜６００℃）を用いた小口径の第１リフレクタ７ａとする。周知のように、耐熱ガラス製リフレクタでも直径６０ｍｍ以下であれば５０μｍ程度の形状精度を実現できる。この際、用いる耐熱ガラスの線膨張率は、熱膨張による破壊を考慮して、５０×１０−５（１／Ｋ−１）以下とするのが望ましい。
【００３２】
また、発光管の管球から光放射方向に離れた部分の第２リフレクタ７ｂは温度が低いので、耐熱性有機材料である低収縮不飽和ポリエステル樹脂に低収縮剤としての熱可塑性ポリマー、硬化剤、充填剤、ガラス繊維、無機フィラー等を混合し耐熱性を向上（熱変形温度約２００〜２５０℃）した、例えば、昭和高分子（株）リゴラックＢＭＣ（ＲＮＣ−４２８）などを用いて成形することが望ましい。こうすることで高い成形精度のリフレクタを得ることができる。ＲＮＣ−４２８は充填材として炭酸カルシウムを用いており、その熱伝導率は０．５Ｗ／ｍ・ｋ°と良好な特性が得られる。より一層の熱伝導率向上を狙った材料として水酸化アルミナを充填材として混入した同社製ＲＮＣ−８４１は熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・ｋ°でありＲＮＣ−４２８の約１．６倍である。
【００３３】
以上のように、リフレクタを少なくとも２種類の熱変形温度の異なる材料で構成し、発光管を保持する部分もしくはそれに近い部分(第１リフレクタ７ａ)には耐熱温度の高い材料を、光を放出する開口を含む部分(第２リフレクタ７ｂ)には成形精度の高い材料を使用している。これにより、上記した問題点を解決することができる。なお、第１リフレクタ７ａと第２リフレクタ７ｂとは図示しない固定方法で固定されている。詳細な固定の構造や方法については後述する。
【００３４】
図３において、耐熱性有機材料を用いた第２リフレクタ７ｂの外壁面の上部と下部に、放熱用のフィン１１及び１２を設けてある。耐熱性有機材料は、前述したように、複雑な外観形状でも良好な成形性が得られるので、放熱用のフィンを配設して、より優れた放熱性能を得ることができる。
【００３５】
図５、図６、図７は本発明の第２の実施形態について示したものである。リフレクタは反射面の光軸を含む平面で２分割された構造（図５においては７ｄ、７ｃ、図６においては７ｅ、７ｆ、図７においては７ｇ、７ｈ）としている。反射面の光軸を含む平面で２分割された各部分は、図３と図４で述べたように、耐熱ガラスを用いたリフレクタの部分と、耐熱性有機材料を用いたリフレクタ部分とで構成されていることが望ましい。ただし、実使用において、熱変形温度に対し、十分なマ−ジンが得られならば、反射面の光軸を含む平面で２分割された各部分は、１種類の材料、例えば、耐熱性有機材料を用いてもよい。
【００３６】
図５において、リフレクタを上下対称な形状とすることで金型の共有化が図られ、量産時のコスト低減に効果がある。さらに、リフレクタ７ｄの外壁面の上部に設けた放熱用のフィン１１の他に下部にもリフレクタ７ｃにも同様の放熱用のフィン１２を追加することで一層放熱効率をあげることができる。
【００３７】
図６はリフレクタ７ｅの外壁面の上部に設けた放熱用のフィン１４の他に下部にもリフレクタ７ｆにも同様の放熱用のフィン１５を追加している。図５に示す実施の形態との違いはフィンの設けてある方向がリフレクタの光軸に対して垂直となっている点である。リフレクタを冷却する風の方向（ファンの取り付け位置）によっては一層放熱効率をあげることができる。
【００３８】
さらに図７では、ランプ管球の軸を対称軸として、リフレクタ７ｇの外壁面の上部に放熱用のフィン１４を、リフレクタ７ｈの外壁面の下部にも放熱用のフィン１５を、外壁面の左右にも放熱フィン１６（右側外壁面の放熱フィンは図示せず）を設けることで、より一層優れた放熱性能を得ることができる。尚、図５、図６、図７で前出図に同一な部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
なお、図５、図６、図７では、リフレクタを反射面の光軸を含む平面で２分割するとしたが、これに限定されるものではない。本発明の本質は、分割することにより、金型の共有化を図り、量産時のコストを低減することにあり、回転対称なリフレクタを反射面の光軸を含む平面で２分割以上、例えば、４分割しても良いことは明らかである。
【００４０】
リフレクタの材料として、例えば、耐熱性有機材料１種類のみを用いる場合は、先に述べたように、焦点距離４ｍｍ以下では耐熱温度に対するマージンが無くなり、また、入力電力が２５０Ｗを超えても耐熱温度に対するマージンが無くなるという問題があるので、入力電力を２５０Ｗ以下とした超高圧水銀ランプと焦点距離を４ｍｍ以上としたリフレクタとを組合わせて使用するのが望ましい。超高圧水銀ランプの発光管の電極間距離は、後述するように１．８ｍｍ以下とする。１．８ｍｍを超える場合は、発光効率が低下する。
【００４１】
図８は図７に示した本発明のリフレクタを実際の液晶プロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクタ等の光学機器の光源として用いる場合の使用形態を示したものである。投写用光源装置の下面に冷却用ファン１０を設置し、放熱用のフィンを設けたリフレクタ７ｇ、７ｈに風を吹き付けることでさらに冷却効率を高めることができる。また、他の方法としては、点灯することで暖められた光源周辺の空気を吸出すことで空気の流れを作り冷却しても良い。
図３、図５と図６、図７、図８とでは、放熱フィンの方向が異なるが、投写型画像ディスプレイ装置に投影装置用光源として実装される場合、冷却用ファンにより発生する風の流れに平行となるように放熱フィンを設けることは当然のことであり、この結果、極めて効率良く放熱を行うことができる。
【００４２】
次に、リフレクタを３分割した第３の実施形態を図２３から図２８までを用いて説明する。なお、図２３から図２８までの図において、前出図に同一な部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４３】
図２３はリフレクタを３分割した分解図である。図２３において、リフレクタは、熱源である発光管に近接するリフレクタ底面側の耐熱ガラス（熱変形温度 約５００〜６００℃）を用いた小口径の第１リフレクタ７ｐと、発光管の管球から光放射方向に離れた基材として耐熱性有機材料を用いた第２リフレクタ７ｑと７ｓとからなる。第２リフレクタ７ｑと７ｓは、リフレクタの開口側を反射面の光軸を含む平面で２分割したもので、対称に構成されており、反射面にはアルミ，銀または銀合金等の金属薄膜が施されている。第１リフレクタ７ｐの反射面には前述したTiO2とSiO2から成る光学多層膜が施されている。
【００４４】
第２リフレクタ７ｑは、その分割面近傍にツメ５６が設けられており、また第２リフレクタ７ｓは分割面近傍のツメ５６に対応した位置に突起５７が設けられている。そして、ツメ５６と突起５７の嵌合により第２リフレクタ７ｐと７ｑは組立てられる。第２リフレクタ７ｑと７ｓの図示されてない他方の分割面近傍には、これとは逆に第２リフレクタ７ｑに突起５７が、第２リフレクタ７ｓにツメ５６が設けられおり、対称となるように構成されている。
【００４５】
さらに、第２リフレクタ７ｑと７ｓは第１リフレクタ７ｐを組合せるための固定用ボス５４を各２個備えている。第１リフレクタ７ｐを第２リフレクタ７ｑと７ｓに取付けるためには、取付金具Ａ５３を用いる。取付金具Ａ５３は、中央に穴部５３ｃが形成されている。また、周辺のリング部には、リフレクタ開口側中央方向に傾斜した弾性部材である板状の４個のスプリング部５３ａと、このスプリング部５３ａとは逆方向に傾斜した板状部材である４枚の導風板５３ｂとが設けられている。４個のスプリング部５３ａと４枚の導風板５３ｂは、それぞれリング部の円周方向に沿って交互に取り付けられている。そして、第１リフレクタ７ｐの底部を取付金具Ａ５３の中央の穴部５３ｃに挿入し、取付金具Ａ５３の４個所のスプリング部５３ａが持つバネ性で、リフレクタ７ｐを押さえ付ける。更に、固定用ボス５４にネジ５５で固定し、第１リフレクタ７ｐを第２リフレクタ７ｑと７ｓに押圧固定し、一つのリフレクタに組立てることができる。スプリング部５３ａについては、図２７（ａ）で後述する。また、第２リフレクタ７ｑと７ｓは溝６０を有し、この溝６０に前面板ガラス９を挟み込み保持することができる。
【００４６】
第２リフレクタ７ｑと７ｓは、その分割面に、半円筒形状の凹みが形成されている。これは、発光管１(ランプ)に電力を供給するためのリード線（図示せず）とそれを絶縁する糸巻き形状の絶縁スリーブ５１からなる電力線を挟み込むためのものである、図２４の絶縁スリーブの断面図で示すように、絶縁スリーブ５１の凹部円筒部に第２リフレクタ７ｑと７ｓの分割面が挟み込まれ、絶縁スリーブ５１を固定することができる。第２リフレクタ７ｑと７ｓは反射面に金属薄膜を施しているためランプのリード線（図示せず）を絶縁する必要があり、絶縁スリーブ５１の穴にランプのリード線（図示せず）を通して絶縁する。もし、第２リフレクタ７ｑ，７ｓに反射膜として金属反射薄膜ではなく光学多層膜が施されている場合には、絶縁スリ−ブ５１が不要となることは当然のことである。なお、図２３において、５８はリフレクタにランプベースを固定するランプベース取付用ボスであり、５９はリード線固定用ボスである。
【００４７】
以上のように、第２リフレクタ７ｑと７ｓの基材に前述した耐熱性有機材料を用いることにより、複雑な外観形状でも良好な成形性が得られるので、発光管に近接するリフレクタ底面側の第１リフレクタ７ｐに耐熱ガラスを用いて耐熱性を達成しながら、組立てが非常に簡単なリフレクタを構成することができる。また、第２リフレクタ７ｑと７ｓを対称な形状とすることにより、金型の共通化が図られ、量産時のコスト低減に効果がある。
【００４８】
図２５は図２３で示した３分割リフレクタを用いて組立てられた光源である。図２５に示すように、ランプの口金６とは反対側に接続された電力供給用のリ−ド線５２は絶縁スリ−ブ５１の穴から引き出される。リ−ド線５２の先端には穴のある金属端子５２ａが溶接あるいは圧接されている。また、光源に電力を供給する電源コネクタ６１は、片側は図示しない電源にハウジング６１ａで接続されており、他方は先端に穴のある金属端子６１ｂが溶接あるいは圧接された２本のリード線で、リード線の一方は口金６に金属端子６１ｂでナット６２により固定され接続されている。また他方のリード線は金属端子６１ｂでリード線５２の金属端子５２ａとともにリード線固定用ボス５９にネジ６３で固定され、ランプのもう一方に接続されている。このように構成することにより、図２６で示すように、リード線５２を絶縁スリ−ブ５１に通し、リード線５２の片方に金属端子５２ａを溶接あるいは圧接し、他方をランプに溶接あるいは圧接する準備作業がランプ単体でできる。このため、従来のように中継のためのリ−ド線金具１９を設ける必要がない。更に組立て工程の中でリ−ド線を溶接あるいは圧接する必要もなく、組立てが簡単となる。
【００４９】
さらに、もし、ランプの破損や第１リフレクタ７ｐになんらかの原因により反射膜の剥れが生じた場合、第２リフレクタ７ｑと７ｓはそのまま継続して使用可能なので、耐熱ガラス製のリフレクタ７ｐと図２６に示すようなランプのみを交換することができる。よって、サ−ビス性にすぐれているという効果も有している。これは、取付金具Ａ５３で第１リフレクタ７ｐと第２リフレクタ７ｑ，７ｓとの組立・分解が自在であり、また、発光管（ランプ）に溶接されたリ−ド線５２とリ−ド線５２を通した絶縁スリ−ブ５１もツメ５６と突起５７との嵌合で取付け・取外しが自在であるからである。なお、ランプは第１リフレクタ７ｐにセメント８で固着されているので、ランプと第１リフレクタ７ｐは同時に交換する必要がある。
【００５０】
図２７は、図２５の光源における耐熱ガラス製の第１リフレクタ７ｐを、基材に耐熱ガラスより耐熱性の低い耐熱性有機材料を用いた第２リフレクタ７ｑと７ｓに固定する方法について説明する図である。図２７の（ｂ）は図２５の光源を拡大して示した図で、図２７の（ａ）は（ｂ）の丸Ａで囲んだ部分を拡大して示した図である。図２７の（ａ）で示すように、第１リフレクタ７ｐは半球状の突起６４を複数個有し、第２リフレクタ７ｑと７ｓは、この突起６４に対応する位置に半球状のへこみである穴６５を有している。そして、これらの突起６４と穴６５とを嵌合させることにより位置合わせをするとともに、第１リフレクタ７ｐと第２リフレクタ７ｑ，７ｓとを点接触させている。これにより、第１リフレクタ７ｐと第２リフレクタ７ｑ，７ｓとの接触面積を小さくし、温度の高い第１リフレクタ７ｐから温度の低い第２リフレクタ７ｑ，７ｓへの熱伝導を低減する構成としている。よって、第２リフレクタ７ｑと７ｓの基材と用いられる耐熱性有機材料の許容温度のマ−ジンを大きくすることができる。なお、突起６４とこれに対応する穴６５の数は３個が望ましい。３個とすると安定な接触を確保できるからである。また、第１リフレクタ７ｐと第２リフレクタ７ｑ，７ｓとのあいだの隙間ｔは０．０５ｍｍから２ｍｍｍまでとする。第１リフレクタ７ｐと第２リフレクタ７ｑ，７ｓとのあいだに隙間を設けて、隙間の空気層で第１リフレクタ７ｐから第２リフレクタ７ｑ，７ｓへ熱伝導を低減するとともに、光源内部の対流熱をこの間隙から放出させる。隙間ｔを大きくすると熱伝導は低減できるが、光源からの光が漏れるので、隙間は２ｍｍ以下が望ましい。
【００５１】
図２７の（ａ）には、図２３，図２５で示したスプリング部５３ａがわかり易く拡大して示してある。スプリング部５３ａを形成する板状の板片の持つバネ性で第１リフレクタ７ｐを第１リフレクタ７ｑと７ｓに押圧して固定している。なお、図２７で示される固定方法は、図３，４で示される第１の実施形態にも適用できることは言うまでもない。
【００５２】
次に、取付金具Ａ５３の導風板５３ｂの持つ機能について図２８を用いて説明する。図２８は図２５の光源を斜め背面方向から電源コネクタ６１を省略して示したものである。図２８で明らかなように、導風板５３ｂは第１リフレクタ７ｐの外壁との間に隙間ができるように、口金方向に傾斜している。光源を冷却するために光源の背面方向から冷却用ファン（図示せず）で排気する場合、第１リフレクタ７ｐと導風板５３ｂの隙間を矢印で示すように空気が流れ、温度の高い第１リフレクタ７ｐを効率良く冷却することができる。
【００５３】
図２９に第４の実施形態を示す。図２９は図２５のリフレクタｑと７ｓにランプベ−スを２分割し一体化して成形したものである。図２９において、第２リフレクタ７ｔは図２５の第２リフレクタｑに、２分割したランプベ−スの一方を一体化して成形したもので、第２リフレクタ７ｕは、図２５の第２リフレクタｓに、２分割したランプベ−スの他方を一体化して成形したものである。このようにリフレクタにランプベ−スを一体化して成形することにより部品点数を低減できる。この実施の形態でも、第２リフレクタ７ｔと７ｕは対称である。なお、図２９では電源コネクタ６１を省略して示しており、また、前出図に同一な部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５４】
一般に、光源は図３０に示すように、光源４１をランプベ−ス７０に取付け、光源４１を取付けたランプベ−ス７０をランプケ−ス８３に格納し、さらにランプケ−ス８３をランプハウス８１に収納する。ランプハウス８１は背面に排気して光源を冷却する冷却用ファン１０を備え、光源の出射方向とは異なる壁面に吸気口８２を有する。このように組合せられたランプハウスが投写型画像ディスプレイ装置に組込まれており、ユ−ザまたはサ−ビスマンによる光源の交換ができるようになっている。ランプケ−ス８３は冷却用ファン１０側の背面に排気口８５を、吸気口８２に対応する位置に吸気口８６を有する。８４はランプケ−ス取手であり、ランプケ−ス８５を取出すときに使用する。
【００５５】
従来は、リフレクタは耐熱ガラスを用いて作られているため、ランプベ−スをリフレクタと一体化することができなかったが、本発明によれば、リフレクタの開口側の基材として成形が容易な耐熱性有機材料を用い、さらに、図２５の光源で述べたように、リフレクタの底面側とリフレクタの開口側とを点接触とするようにすることにより、開口側のリフレクタに取付けられるランプベ−スの温度も下がる（常温で１００℃前後）ので、２分割した開口側の第１リフレクタ７ｑ，７ｓに２分割したランプケ−スを一体化して成形することができる。この実施の形態が先に述べた図２９の実施形態である。
【００５６】
次に、第５の実施形態を図３１に示す。図３１は開口側のランプベ−ス一体化リフレクタ７ｖ，７ｗと底部側の第１リフレクタ７ｐとの組合せに取付金具Ａ５３を用いず、爪で固定する方法を説明する図である。図３１において、開口側の第２リフレクタ７ｖ，７ｗは底部側の第１リフレクタ７ｐを固定する爪６７を複数（図では各２個）持つように成形されており、この爪６７で第１リフレクタ７ｐを固定する。このようにすることにより、取付金具Ａ５３をなくすことができ、コストダウンを図ることができ、またネジ締がなくなるためネジ締め用ドライバを持つ必要もなく組立て工数も簡略化できる効果もある。なお、図３１において、前出図に同一な部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
図２３から図２８までの図と図２９と図３１で述べた実施形態では、基材に耐熱性有機材料を用いたリフレクタ部に図３、図５、図６、図７で示したような放熱用のフィンを設けてないが、これに限定されるものではなく、放熱用のフィンを設けてもよいことは当然のことである。
【００５８】
図２３から図３１までを用いて、リフレクタを３分割する(耐熱ガラス製の第１リフレクタ、及び光軸を含む面で２分割された耐熱性有機材料で形成された第２リフレクタ)実施形態について述べたが、これに限定されものではない。基材に耐熱性有機材料を用いるリフレクタ開口側を、回転対称なリフレクタ反射面の光軸を含む平面で２分割以上、例えば、４分割してもよいことは明らかであろう。このようにすることにより金型の共有化ができる。また、耐熱ガラスのリフレクタ底面側をリフレクタ反射面の光軸を含む平面で２分割以上に分割してもよいことも当然のことである。
【００５９】
耐熱性有機材料は、既に述べたように複雑な外観形状でも良好な成形性がえられるので、基材に耐熱性有機材料を用いたリフレクタ外壁に放熱用のフィンを設けて、放熱面積を大きくして放熱性能を高めることができるが、放熱面積を大きくする別の方法としては、リフレクタ外壁の表面に(微細な)凹凸を設ければよい。この方法は、耐熱性有機材料を用いた第１リフレクタ外壁のみではなく、耐熱性ガラスで形成された第２リフレクタの外壁にも適用できる利点がある。
【００６０】
放熱面積を大きくする他の方法として、耐熱性有機材料を用いたリフレクタ外壁に静電塗装で植毛する方法もある。直径が３０μｍから５０μｍで長さが０．１ｍｍから０．３ｍｍの合成繊維を、静電塗装により、耐熱性有機材料を用いたリフレクタ外壁に吹きつけることにより、表面積を大きくでき放熱性能が向上できるとともに、植毛の間で空気層ができるので外壁の植毛に手が触れてもヤケドする危険を低減することができる効果もある。
【００６１】
ここで述べた植毛による放熱性能の向上とヤケドの危険を低減する方法は、温度の高い他の場所にも適用できる。例えば、図３０で示す光源を格納するランプケ−ス８３（プラスチック製）の内部は温度が高いので、放熱を良くするために、内壁に植毛し、内壁の表面積を増大させて放熱性能を向上させる。また、ランプ交換の際、ランプハウス８１からランプケ−ス８３を取出すときに使用するランプケ−ス取手８４が取付けられたランプケ−ス外壁面に植毛を施し、誤って手が触れてもヤケドの危険を低減することができる。
【００６２】
次に、４次以上の高次の係数を含むリフレクタ７の内壁面（反射面）形状の優位性について説明する。数１で示されたＺ（ｒ）は、レンズ形状の定義を説明する図１８に見られる如く、リフレクタの底面から開口部に向かう方向（ランプ管球の軸）をＺ軸とし、リフレクタの半径方向をｒ軸にとったときのリフレクタ面の高さを表している。ここでｒは半径方向の距離、ＲＤは曲率半径を示し、ＲＤ，ＣＣ，ＡＥ，ＡＦ，ＡＧ，ＡＨ，…，Ａは任意の定数を、ｎは任意の自然数を表している。したがって、ＣＣ，ＡＥ，ＡＦ，ＡＧ，ＡＨ等の各係数が与えられれば、数１に従ってリフレクタ面の高さ、つまり、リフレクタの形状が定まる。
【００６３】
【数１】
0004096598.tif 000002
【００６４】
上記の数１において、従来のリフレクタの反射面形状を示す断面形状が円の場合はＲＤのみでＣＣ＝０、放物線はＲＤが与えられＣＣ＝−１、楕円はＲＤが与えられＣＣの値が−１＜ＣＣ＜０の場合が長軸に回転対称な楕円を、０＜ＣＣの場合が短軸に回転対称な楕円を定義できる。
【００６５】
これに対して、本発明のリフレクタは、高い形状精度が容易に得られることから、数１に示した４次以上の高次の係数を含む複雑な形状になっても高精度な反射面を得ることができる。
【００６６】
図４は、前述したように、反射面の断面形状が放物線の一部である耐熱ガラス製のリフレクタ部分７ａと耐熱性有機材料からなるリフレクタ部７ｂとで構成されたリフレクタ７と、発光管１の管球の口金６をセメント８により接合した状態を示す構成図である。また図１２は、前述した反射面の断面形状が楕円のリフレクタ７ｊと反射面の断面形状が円のリフレクタ７ｋを接合し、リフレクタ７ｊと発光管１の管球の口金６をセメントにより接合した状態を示す２分割リフレクタの構成図である。図４と図１２において、図１と同じ部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６７】
従来は、いずれのリフレクタ反射面形状も発光源を点光源と仮定して設計されているが、実際の光源は点光源でなく、エネルギー分布を持つ有限長の寸法を持ち、かつ、非対称な配光分布を有している。
【００６８】
以下に具体例を示す。図１３は図１で示した投影装置用光源に使用される交流駆動超高圧水銀ランプのバルブ付近の拡大図、図１４はランプ点灯時の発光エネルギ−分布図である。図１３において、石英ガラス製発光管１の内部には、一対の電極２が存在し、有限長の電極間ギャップ（アーク長）が存在し、１００Ｗクラスの管球で１．０ｍｍ〜１．４ｍｍ程度である。また、図１４に示すように、等発光エネルギ−点を連続的に結んで得られる等発光エネルギ−閉曲線は、２つの電極（ａ，ｂで示す）近傍では、各電極ａとｂを中心とした等発光エネルギ−閉曲線となり、電極ａとｂから遠ざかると、電極ａとｂを含んで取り囲む等発光エネルギ−閉曲線となっている。尚、図１４でｃとｄは発光エネルギ−の低い部分を示している。これから明らかなように、ランプ点灯時のバルブ付近の発光エネルギー分布は均等でなく、２つの電極近傍が最も明るくなっていることがわかる。即ち、２つの発光点があることがわかる。
【００６９】
図１５に直流駆動超高圧水銀ランプの配光特性を、図１６に交流駆動超高圧水銀ランプの配光特性を示す。発光管１の配光特性は、図１５及び図１６に示すように、ランプ軸（図中の０°から１８０°）と直交する軸（図中の９０°から２７０°）対して非対称となっている。特に図１５に示した直流駆動の超高圧水銀ランプの配光特性は、図１６に示した交流駆動の超高圧水銀ランプの配光特性に比べて非対称性が大きい。この理由は直流駆動の超高圧水銀ランプは一般に陽極の電極寸法が陰極の電極寸法より大きいため光、陽極側において光の一部が遮光されるためである。
【００７０】
以上述べたように、現状の超高圧水銀ランプは点光源ではなく、光源が２つあると見なされ、超高圧水銀ランプと組み合わせて使用するリフレクタは焦点が複数点となる形状とすることが望ましい。リフレクタの焦点を複数点とするためには、前記（数１）において４次以上の高次の係数を有することが必須となる。尚アーク長が１．８ｍｍを超える場合にはかえって効率が低下する。
【００７１】
以上、リフレクタの内壁面（反射面）を４次以上の高次の係数を含む形状とした場合の優位性について述べたが、本発明によれば、設計形状に近い高精度なリフレクタの反射面形状を安定に得ることができるので、リフレクタの内壁面（反射面）を４次以上の高次の係数を含む形状とすることが可能となる。
【００７２】
図９、図１０は本発明リフレクタの他の実施形態を示したものである。図９、図１０において、前出図に同一な部分には同一符号を付して説明を省略する。図９は、リフレクタ７ｉの反射面の最大径がリフレクタの出射側開口径より大きい形状となった場合を示したもので、数１に示した非球面式に対応した係数によって十分成し得る形状である。このような内面形状でも、反射面の光軸を含む平面で２分割した構造のリフレクタとすることで実現が可能となる。
【００７３】
同様に、図１０は放物面反射面に比べてリフレクタの配光を考慮して出射側開口径を小さくした反射面形状を有するリフレクタ７ｍについて示している。図９の実施の形態と同様に、数１に示した非球面式に対応した係数によって十分成し得る形状である。このような内面形状でも、反射面の光軸とほぼ平行な平面で２分割した構造のリフレクタとすることで実現が可能となる。
【００７４】
なお、図９，図１０において、反射面の光軸とほぼ平行な平面で２分割された各部分は、図３と図４で述べたように、耐熱ガラスを用いたリフレクタの部分と、耐熱性有機材料を用いたリフレクタ部分とで構成されていることが望ましい。ただし、実際の使用において、耐熱性有機材料の熱変形温度に対し、十分なマ−ジンが得られならば、反射面の光軸とほぼ平行な平面で２分割された各部分は、１種類の材料、例えば、耐熱性有機材料を用いてもよい。
【００７５】
次に、図９にリフレクタの３分割を適用した実施の形態を図３２に示す。図３２において、リフレクタは、リフレクタ底部側の耐熱ガラス製の第１リフレクタ７ａaと、リフレクタ開口側を反射面の光軸を含む平面で２分割した基材に耐熱性有機材料を用いた第２リフレクタ７ｂb，７ccとからなる。第２リフレクタ７ｂbとリフレクタ７ccは対称である。既に述べたように、第１リフレクタ７ａaは開口径が小口径なので、耐熱ガラスを用いているが精度よく成形でき、また、第２リフレクタ７ｂb，７ccは基材に耐熱性有機材料を用いているので、精度よく口径の大きい図３２で示すような自由曲面を成形できる。第２リフレクタ７ｂbと７ccは、２分割したランプベ−スと一体化して成形されており、第２リフレクタ７ｂb，７ccの開口側の、光軸に向けて狭まった領域近傍のランプベ−ス部６８には、導風用の穴６７が複数あけられている。光源の背後側から冷却用ファン１０（図示せず）で排気する場合、穴６７を通って第２リフレクタ７ｂb，７ccの外壁曲面に沿って空気が流れ、リフレクタ即ち光源を冷却することができる。もし、穴６７がなければ、第２リフレクタ７ｂb，７ccの開口側のすぼまった領域には空気の流れが生じないので、この領域での冷却効果は低い。
【００７６】
以上述べた本実施の形態のうち、リフレクタの反射面の光軸を含む平面で２分割した構造に関しては、形状によっては反射面の光軸からずれた部分を分割面として２分割以上しても本発明に含まれることは言うまでもない。
【００７７】
一方、本発明の投影装置用光源において、超高圧水銀ランプの破裂対策は、リフレクタの平均肉厚を前面開口部から底部開口部に向かって徐々に厚くすることで破裂による管球ガラスの飛散を封じ込めることが可能となる。このようにするには、発光管の管球ガラスが破裂した場合、発光管に近いリフレクタの底部開口側に強い衝撃が加わるからである。リフレクタの最低肉厚は２ｍｍ以上必要で、成形性を重視すれば３ｍｍ以上とすることが望ましい。またバルブに近い底部開口部は望ましくは５ｍｍの平均肉厚とすると良い。発光管のランプ管球を使用状態において破裂させた場合に、上述のＢＭＣ製リフレクタの肉厚が５ｍｍ以上あれば破片が外部に飛散しなかった。
【００７８】
さらに、前面開口部には、リフレクタ７と材質が異なる飛散防止用の前面ガラス９を設け、照明光学系へランプ破裂による管球ガラスの飛散を防止する。この前面板ガラス９の両面には反射防止コートを行うことで反射損失を軽減できる。
【００７９】
尚、前面ガラスの両面には反射防止膜が蒸着されているが、前記前面ガラスの内部吸収率が５％を超えると、長期使用時においては、前面ガラスの熱膨張により反射防止膜にマイクロクラック等が発生する場合があるので、内部吸収の極力小さい物質が良い。また、図１１に示すように、前面ガラス９ａをレンズ作用を有する形状とすることで、照明光学系へランプ破裂による管球ガラスの飛散を防止するばかりでなく、反射面の形状と併せてランプからの出射光束をより高精度に制御することが可能となる。尚、図１１において、前出図に同一な部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】
次に、本発明の実施形態として、リフレクタの反射面に設ける反射膜の特性について、図１７と図２２とを用いて説明する。図１７は一般的な超高圧水銀ランプの分光エネルギー分布を示したもので、図２２は横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に反射膜の垂直入射した光線に対する透過率を示したものである。
【００８１】
図１７の分光エネルギー分布で示されるように、青色の４０５ｎｍ近傍に強いスペクトラムが存在する。このため、リフレクタのＵＶカットフィルターの半値（５０％透過率）波長を、この青色の４０５ｎｍ以上の波長とすると良い。できれば、４１０ｎｍ近傍が望ましい。また、８００ｎｍ以上の赤外領域にも分光エネルギーが存在（図示せず）するので、リフレクタの反射膜の特性を、赤外領域の光を通過させるようになし、一旦、リフレクタに吸収させ外側に放熱させると良い。
【００８２】
以上のことを考慮して、リフレクタ表面の反射膜特性を図２２のようにする。ほぼ青色領域である４１０ｎｍ以下の波長の短い光線を透過させる膜設計とする。この結果、リフレクタの基材の熱硬化性樹脂に紫外線（波長が３８０ｎｍ以下）が直接照射されるが、この熱硬化性樹脂に紫外線吸収剤を添加し吸収させるので、有害な紫外線がリフレクタから外部に漏れることが無くなる。このカットオフの透過率特性はより急峻なほうが優れているが、コストアップにつながるため、必要にあわせて膜数が決められる。反射膜としては、TiO２とSiO２から成る光学多層膜が一般的で、３０から５０層もの総数が必要となる。一方、長波長領域の反射膜の特性として８００ｎｍ以上の近赤外領域の光線も同時に通過させる設計とする。この結果リフレクタに熱線（近赤外から赤外光）が吸収されるので、投影装置に含まれる他の部品の温度上昇が軽減され、長寿命化が可能となる。この時、リフレクタを形成する熱硬化性樹脂の色を黒色とすると光の吸収がより高効率に行われることは言うまでもない。なお、吸収された熱線による温度上昇は、リフレクタの外壁面に設けられた放熱用のフィンによって、効果的に放熱されることは、前述した通りである。
【００８３】
可視光領域のうち、４２０ｎｍから７００ｎｍまでの光線に対する垂直透過率を１５％以下にできれば効率の高いリフレクタを得ることができる。さらに、４２０ｎｍから６８０ｎｍの範囲の透過率を４％以内にできれば、ＡＬ蒸着膜（反射率約９０％で分光反射率がほぼ平坦）にくらべてより有効に管球からの発散光束を捕捉できる。
【００８４】
以上、リフレクタ反射面に施す反射膜として、可視光以外の紫外線と赤外線を透過させる光学多層膜について言及したが、以下では金属反射薄膜について述べる。即ち、リフレクタが図４で示されるように、少なくとも、リフレクタ底面側とリフレクタ開口側に分割されて構成され、リフレクタ底面側に耐熱ガラスが用いられ、リフレクタ開口側に耐熱性有機材料が基材として用いられる場合、耐熱ガラス製の底面側のリフレクタに使用する反射膜としては、上記した光学多層膜を用い、耐熱性有機材料を用いる開口側のリフレクタの反射膜としてはアルミ，銀や銀合金等の金属薄膜を用いる。特に銀を含む金属反射膜は、４５０ｎｍから６５０ｎｍの波長に対する反射率が約９８％以上で、かつ４５０ｎｍの波長に対する反射率よりも６５０ｎｍの波長に対する反射率が高いという利点がある。この場合、耐熱性有機材料を用いる開口側のリフレクタには輻射率が０．７以下、もしくは略４００ｋで０．５以下の色で着色する。例えば、白色である。このようにすることにより、もし、何らかの要因で反射面の下地が見えた場合、ランプからの熱線を吸収しないように反射することができる。
【００８５】
以上、本発明の具体的な実施の形態について超高圧水銀ランプをもとに説明したが、艶色性に優れたキセノンランプについても同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００８６】
図１９は本発明の投影装置用光源２８を用いた液晶プロジェクターの照明光学系の配置を示した図である。図１９において、２０は周知のインテグレータ光学系（以下マルチレンズアレイと記述する）で、入射する光束をマトリックス状に配列された複数の矩形形状のレンズ素子により複数の光束に分割する第１のマルチレンズアレイ２０ａと、マトリックス状に配列された複数の矩形形状のレンズ素子により第１のマルチレンズアレイで分割された複数の光束をそれぞれ拡大して液晶パネル上に重畳照射するとともに、前記複数のレンズ素子にそれぞれ対応して設けられた複数の偏光ビームスプリッタと１／２λ位相差板により所望の偏光波を出射する偏光変換機能を備えた第２のマルチレンズアレイ２０ｂとから成り、投影装置用光源４０とマルチレンズアレイ２０とで所望の偏光波成分を出射する偏光照明装置を形成している。３１ａ、３１ｂ、３１ｃはそれぞれ赤、緑、青の３原色に対応した液晶パネルである。２３、２５は投影装置用光源からの白色光束を３原色に分光するためのダイクロイックミラーである。３０、２８、２６は光束の大きさを規定するフィールドレンズである。２２はマルチレンズアレイに入射する光束を収束光とするためのコンデンサーレンズである。４０は本発明に係る投影装置用光源で、ランプ軸に直交して放熱フィン１４が設けてある。この投影装置用光源の側面に冷却用ファン１０を配置し所望の温度になるように温度制御を行う。２１、２４、２７、２９は反射ミラーを、３２は３原色の光をそれぞれに対応した液晶パネルで変調した映像光を合成する光合成プリズムを示している。
【００８７】
図１９の動作について以下述べる。投影装置用光源４０からの白色光束は、マルチレンズアレイ２０で所望の偏光成分を持つ光束として出射され、反射ミラー２１で反射されて、コンデンサレンズ２２に入射する。コンデンサレンズ２２はマルチレンズアレイ２０で分割された光束を液晶パネル３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入射する。反射ミラー２７、２９を通って液晶パネル３１ａに入射する色光は、他の色光より光路が長くなるため、フィールドレンズ２６、２８、３０で補正される。液晶パネル３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入射した色光は映像信号（図示せず）により光変調を受けて透過し、光合成プリズム３２で色合成されて、投写用レンズ１０１でスクリーン（図示せず）上に拡大投写される。
【００８８】
次に図２０及び図２１は本願発明の投写光学系を搭載した背面投写型画像ディスプレイ装置の主要部を示す垂直方向断面図で、光学ユニット１００において得られる映像を投写用レンズ１０１により折り返しミラー１０４を介してスクリーン１０２上に拡大投写する構成となっている。図２０はセット高さを低減した場合のキャビネット１０３の構成を示し、図２１はセット奥行きを低減した場合のキャビネット１０３の構成を示している。
【００８９】
以上の通り、本発明によれば、高精度でかつ成形性、加工性に優れかつ、反射特性にも優れたリフレクタを備えた投影装置用光源、及びそれを備えた投影装置を得ることができる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度でかつ成形性、加工性に優れかつ、反射特性にも優れたリフレクタを備えた投影装置用光源、及びそれを備えた投影装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超高圧水銀ランプを発光源とした一般的な投影装置用光源の断面図
【図２】液晶プロジェクター装置等の光学機器用光源として用いる場合の使用形態を示した配置図
【図３】本発明に係る投影装置用光源の一実施形態を示す外観図
【図４】本発明に係る投影装置用光源の一実施形態を示す断面図
【図５】本発明に係る投影装置用光源の一実施形態を示す外観図
【図６】本発明に係る投影装置用光源の一実施形態を示す外観図
【図７】本発明に係る投影装置用光源の一実施形態を示す外観図
【図８】液晶プロジェクター装置等の光学機器用光源として本発明の投影装置用光源を用いる場合の使用形態を示した配置図
【図９】本発明の光源ランプとリフレクタによる投影装置用光源の断面図
【図１０】本発明の光源ランプとリフレクタによる投影装置用光源の断面図
【図１１】本発明の光源ランプとリフレクタによる投影装置用光源の断面図
【図１２】本発明の光源ランプと複合リフレクタによる投影装置用光源の断面図
【図１３】超高圧水銀ランプのバルブ付近の拡大断面図
【図１４】超高圧水銀ランプ点灯時のバルブ付近の発光エネルギー分布図
【図１５】直流駆動の超高圧水銀ランプの配光特性
【図１６】交流駆動の超高圧水銀ランプの配光特性
【図１７】一般的な超高圧水銀ランプの分光エネルギー分布
【図１８】非球面形状を説明するための説明図
【図１９】本発明の投影装置用光源を用いた 液晶プロジェクターの照明光学系の配置図
【図２０】本願発明の投写光学系を搭載した背面投写型画像ディスプレイ装置の主要部を示す垂直方向断面図
【図２１】本願発明の投写光学系を搭載した背面投写型画像ディスプレイ装置の主要部を示す垂直方向断面図
【図２２】リフレクタ反射面に設ける反射膜の分光透過率を示す特性図
【図２３】リフレクタを３分割した分解図
【図２４】絶縁スリ−ブの断面図
【図２５】図２３で示した３分割リフレクタを用いて組立てられた投影装置用光源
【図２６】ランプの構成
【図２７】図２５に示された光源における第１リフレクタ７ｐを、第２リフレクタ７ｑと７ｓに固定する方法について説明する図
【図２８】図２５の光源を斜め背面方向から示した図
【図２９】第４の実施形態を示す図
【図３０】光源の投写型画像ディスプレイ装置への設置図
【図３１】第５の実施形態を示す図
【図３２】図９にリフレクタの３分割を適用した実施の形態
【符号の説明】
１…石英ガラス製発光管、２…電極、３…電極心棒、４…モリブデン箔、
５…電極封止部、６…口金、７、７ａ〜７ｍ…リフレクタ、
７ｐ，７ｑ，７ｓ，７ｔ，７ｕ，７ｖ，７ｗ…リフレクタ、
７ａａ，７ｂｂ…リフレクタ、
８…セメント、９，９ａ…前面ガラス、１０…ファン、１４〜１６…フィン、
１７…電極心棒、１８…リ−ド線、１９…リ−ド線金具、
２０…マルチレンズアレイ、
２０ａ…第１のマルチレンズアレイ、２０ｂ…第２のマルチレンズアレイ、
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…液晶パネル、２３、２５…ダイクロイックミラー、
２６…フィールドレンズ、２２…コンデンサーレンズ、２８…投影用光源装置、
２９…反射ミラー、３２…光合成プリズム、４０…光源、４１…光源、
５１…絶縁スリ−ブ、５２…リ−ド線、５２ａ…金属端子、
５３…取付金具Ａ、５３ａ…スプリング部、５３ｂ…導風板、
５３ｃ…穴部、５４…固定用ボス、５５…ネジ、５６…爪、５７…突起、
５８…ランプベ−ス取付用ボス、５９…リ−ド線固定用ボス、６０…溝、
６１…電源コネクタ、６１ａ…ハウジング、６１ｂ…金属端子、６２…ナット、
６３…ネジ、６４…突起、６５…穴、６６…ランプケ−ス取付穴、６７…穴、
６８…ランプベ−ス部、７０…ランプベ−ス８１…ランプハウス、８２…吸気口、
８３…ランプケ−ス、８４…ランプケ−ス取手、８５…排気口、８６…吸気口、
１００…光学ユニット、１０１…投写用レンズ、１０４…折り返しミラー、
１０２…スクリーン、１０３…キャビネット
【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】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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