(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光をリフレクタにより反射し映像表示用の光として表示素子側に出射する投射型映像表示装置用の光源ユニットの製造方法であって、
光源からの光を反射する反射面に同心状にレンズまたは前面ガラスを突き当てるためのレンズ位置決め面が形成されるリフレクタを、該レンズ位置決め面を形成するための段差面部と該反射面を形成するための曲面部とを有する矢型と、該矢型の周囲にあって該矢型との間に空間を形成する受け型と、下面部が上記リフレクタの先端面を形成し上下移動可能なリング型とを用い、上記空間に融解したガラス材を流し込むことにより成形する第１のステップと、
上記成形したリフレクタの上記レンズ位置決め面にレンズまたは前面ガラスを突き当て、該リフレクタの開口部を塞ぐ第２のステップと、
を経て、光源ユニットを製造することを特徴とする光源ユニットの製造方法。
【請求項２】
光源からの光をリフレクタにより反射し映像表示用の光として表示素子側に出射する投射型映像表示装置用の光源ユニットの製造方法であって、
内面部に光源からの光を反射するための反射面が形成された第１の部分と、該第１の部分に連続して同心状に形成され該第１の部分の開口径よりも大きい径の開口を有し該開口の底部にレンズ位置決め面が形成された第２の部分とを備えるリフレクタを、該レンズ位置決め面を形成するための段差面部を有し該第１、第２の部分の内側の曲面形状に対応した外形面を有する矢型と、該矢型の周囲にあって該矢型との間に空間を形成する受け型と、下面部が上記第２の部分の先端面を形成し上下移動可能なリング型とを用い、上記空間に融解したガラス材を流し込むことにより成形する第１のステップと、
上記成形したリフレクタに光源を組合わせる第２のステップと、
レンズまたは前面ガラスを、上記リフレクタの上記第２の部分の上記レンズ位置決め面に突き当てて位置決めし、上記第１の部分の開口部を塞ぐように固定する第３のステップと、
を経て、光源ユニットを製造することを特徴とする光源ユニットの製造方法。
【請求項３】
上記レンズは、凹レンズである請求項１または請求項２に記載の光源ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は投射型映像表示装置の光源ユニットのリフレクタの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネル等の映像表示素子に、光源側からの光を照射して、液晶パネル上の画像を拡大投射する液晶プロジェクタ等の投射型映像表示装置が知られている。近年、透過型あるいは反射型の映像表示素子は、素子自体の小型化が進むとともに、解像度等の性能も向上している。これに伴い、ビデオ映像の表示やコンピュータ映像の表示等の幅広い使用形態の投射型映像表示装置が製品化されている。このような投射型映像表示装置には特に、小型であることと高輝度であることが求められる。例えば、特開２００１−９２０１０号公報には、光源の影による光利用率の低下を改善することを目的に、光源ユニットとして、光源からの光を反射する反射面が非放物面状とされたリフレクタの前面部（開口先端部）に、反射光を平行光に補正して出射するレンズを固定した構成が記載されている。一般に、投射型映像表示装置の光源ユニットのリフレクタはガラス材の成形により製作される。図７に、成形に用いる従来の成形用型の構造例を示す。受け型７と矢型１０５との間に形成される空間８に、融解した成形材料としてのガラス材を流し込み、矢型１０５を図の下方向に所定位置まで下降させて所定厚さのリフレクタを成形する。リング型１０６は、ガラス材の量によって上下に移動できるようになっている。該移動とともに、面２'と面１０３'の位置が上下に移動する。面１０３'の位置は、成形されるリフレクタにおいて上記補正用のレンズを突き当てて位置決めする面の位置に相当する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開２００１−９２０１０号公報記載のように補正用のレンズをリフレクタの前面部に設ける構成においては、リフレクタの反射面位置と該レンズとの間隔が所定値からはずれると、光の利用効率が低下し、表示における高輝度性が得られない。このため、リフレクタの反射面に対する該レンズの位置決めを精度良く行う必要がある。一方、上記従来のリフレクタの製造方法では、成形時に型に流し込むガラス材料の量によってリング型１０６が上下に移動するため、成形後のリフレクタにおいて、リフレクタ反射面からリフレクタ前面部のレンズ位置決め面までの間隔もばらつき易く、このために映像表示の輝度性能が劣化し易い。図６は、上記図７の成形用型により製作したリフレクタを備える従来の光源ユニットの断面形状を示す。
図６において、１３０はリフレクタ、１７は光源としてのランプ、１７１はリフレクタ底部開口部側に設けられた電極を引き出す口金、１０１はリフレクタ１３０の反射面、２は、リフレクタ１３０の先端面であって、照明光学系に対するリフレクタ１３０の位置決め面、９は補正用のレンズ、１０３はレンズ位置決め面、１０４は成形時のガラス量に応じ光軸方向の長さ変化に対応するための内径が略一定の部分である。かかる構成においては、照明光学系に対するリフレクタ１３０の位置決め面２やレンズ位置決め面１０３と、リフレクタ反射面１０１との間の距離は、成形時のガラス量によってばらつき、安定した高輝度化が阻害される。
図８は、リフレクタ反射面とレンズとの距離が変化した場合のレンズの入出射光に与える影響の説明図である。図８（ａ）は、リフレクタの反射面とレンズとの位置関係が正常な状態にあるときの光の状態を示し、図８（ｂ）はレンズがリフレクタの反射面から正常位置より遠ざかる方向にずれたときの光の状態を示す。図８において、図６と共通な部分には同一の符号を付してある。図８（ａ）においては、レンズ９から出射される光は略平行になっている。このため、後段側の照明光学系（図示なし）における光の利用率の低下はなく、高輝度の表示が可能となる。これに対し、図８（ｂ）では、レンズ９から出射される光が平行とならない。このため、照明光学系（図示なし）において光の利用率の低下が生じ、光の利用効率が低下し、表示映像の輝度を低下させる。このため、高輝度化が阻害される。なお、レンズ９が凹レンズである場合もほぼ同様である。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、光源ユニットにおいて、前面部に設けるレンズから、高輝度の映像表示が可能な光を出射できるように、リフレクタの反射面に対する該レンズの位置決め精度を高められるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、光学ユニットの構成として、（１）リフレクタの開口部にレンズ等の光透過性部材を配する構成とし、該開口部における該光透過性部材の位置決め用の端面を、リフレクタの反射面から一定距離離れた位置に形成する。（２）リフレクタの開口部にレンズ等の光透過性部材を配する構成とし、該開口部における該光透過性部材の位置決め用の端面を、リフレクタの反射面から一定距離離れた位置に形成し、該端面位置における開口部の開口径を、該端面位置よりも反射面側の範囲で最大となるようにする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１は本発明の光源ユニットの第１の実施例構成を示す図である。
図１において、１３はリフレクタ、２は、リフレクタ１３の先端面であって、照明光学系に対するリフレクタ１３の位置決め面、１はリフレクタ１３の反射面、３はレンズを突き当ててリフレクタ１３に位置決めするレンズ位置決め面、９は補正用のレンズ、１７は光源としてのランプ、１７１はリフレクタ底部開口部側に設けられた電極を引き出す口金、４は成形時のガラス量に応じ光軸方向の長さ変化に対応するための内径が略一定の部分（以下、内径一定部という）、ａは反射面の形成された第１の部分、ｂは補正用のレンズ９を挿入する第２の部分である。内径一定部４は、ガラスによる成形時に流し込むガラス量によってリフレクタ１３の先端面２の位置が変化するため、これに伴って長さが変化する。つまり、成形時に流し込むガラス量が多い場合は上記先端面２の位置が反射光が出射して行く方向に移動するため、該内径一定部４の軸方向長さは長くなり、逆に、流し込むガラス量が少ない場合は、上記先端面２の位置がランプ１７の方向に移動するため、該内径一定部４の軸方向長さは短くなる。しかしながら、レンズ位置決め面３の位置は、成形時の流し込むガラス量によっては変化せず、反射面１の位置に対し一定距離離れた位置に保たれる。本実施例構成においては、上記第１の部分においては、上記レンズ位置決め面３の位置で開口部の開口径が最大となるようにされている。
【０００６】
図２は、上記図１の光源ユニットのリフレクタ１３の成形に用いる成形型の構造例を示す。図２において、５は矢型、７は受け型、６は上下移動可能なリング型、８は受け型７と矢型１０５との間に形成した空間、２'はリフレクタの先端面２を形成するリング型６の下面部、３'はリフレクタのレンズ位置決め面３を形成する矢型５の段差面部である。該空間８に、融解したガラス材を流し込み、矢型５を下方向に所定位置まで下降させて所定厚さのリフレクタを成形する。リング型６は、ガラス材の量によって上下移動し、ガラス材が多いときは上方に移動し、反対に、ガラス材が少ないときは下方に移動する。該リング型６の移動とともに、その下面部２'の位置が上下に移動する。このため、成形されるリフレクタ１３において、レンズ位置決め面３の反射面１に対する位置がガラス材の量によって変化し、ガラス材の量が多い場合は上記第２の部分における内径一定部４の軸方向長さが長くなり、ガラス材の量が少ないときは該内径一定部４の軸方向長さが短くなる。一方、段差面部３'は、反射面形成用の曲面部とともに矢型５の外形面内に構成されるため、リフレクタにおけるレンズ位置決め面３と反射面１との位置関係は、ガラス材の量によっては変化せず、該両面が一定距離離れた位置となるように成形される。矢型５を、さらに、リフレクタ１３の先端面２を形成する段差面部を有する構成とした場合（図２のリング型６の下面部２'を矢型５側に取込んで段差状に形成した場合）には、該先端面２の位置も反射面１に対し、ガラス材の量によって変化しない一定距離離れた位置とすることができる。レンズ９は凸レンズであってもよいし、凹レンズであってもよい。
【０００７】
上記第１の実施例構成によれば、リフレクタ１３の反射面１と補正用のレンズ９との光学的位置関係を、リフレクタ成形時のガラス材の量等に左右されずに容易に一定に保つことができ、この結果、映像表示を高輝度化することができる。また、該レンズを、ランプ１７が破壊したときの破片の飛散防止手段にも兼用することができ、部品数を減らして小型化と低コスト化を図ることができる。
【０００８】
図３は本発明の光源ユニットの第２の実施例構成を示す図である。本第２の実施例は、リフレクタ１３の第２の部分ｂに、前面ガラスを配し、さらに該前面ガラスに照明光学系を結合させた場合の構成例で、リフレクタ１３の構成は、基本的には上記第１の実施例の場合と同様であり、製作も上記図２と同様の型による成形によってなされる。
図３において、１０は、リフレクタ前面を覆い、ランプ１７の破裂による破片の飛散防止を主目的とした前面ガラス、１１は照明光学系、１２は前面ガラス１０と照明光学系１１との間の位置決め面である。その他、図１の構成と同じ部分には図１と同じ符号を付した。レンズ位置決め面３には前面ガラス１０の一方の面を突き当て、第２の部分において固定し、該前面ガラス１０の他方の面側の位置決め面１２には照明光学系１１を突き当てて固定する。
【０００９】
本第２の実施例構成によれば、リフレクタ成形時のガラス材の量等に左右されずに、リフレクタ１３の反射面１と照明光学系１１との位置関係を、前面ガラス１０を介して容易に一定に保つことができ、この結果、映像表示を高輝度化することができる。
【００１０】
図４は本発明の光源ユニットの第３の実施例構成を示す図である。本第３の実施例は、リフレクタ１３の第２の部分ｂに、補正用のレンズとして凹レンズを設けた場合の構成例である。
図４において、９’は平坦な外周部を有する凹レンズ、１１’は照明光学系である。その他、図１、図３の構成と同じ部分には、図１、図３の場合と同じ符号を付した。レンズ位置決め面３には凹レンズ９’の一方の面の平坦な外周部を突き当て状にして第２の部分において固定し、該凹レンズ９’の他方の面側の位置決め面１２には照明光学系１１’を突き当て状にして固定する。凹レンズ９’に替えて、平坦な外周部を有する凸レンズを用いてもよいし、部分的に凹状形状部と凸状形状部とからなる非球面レンズを用いてもよい。
【００１１】
本第３の実施例によれば、リフレクタ１３の反射面１と補正用のレンズ９’との光学的位置関係を、リフレクタ成形時のガラス材の量等に左右されずに容易に一定に保つことができ、この結果、映像表示を高輝度化することができる。特に、レンズとして平坦な外周部を有するものを用いる構成のため、該レンズ９’及び照明光学系１１’の反射面１との間の位置決めをし易いし、またその精度を向上し易い、また、該レンズを、ランプ１７が破壊したときの破片の飛散防止手段として兼用することができ、部品数を減らして小型化と低コスト化を図ることができる。凹レンズ９’に替えて、平坦な外周部を有する凸レンズを用いたり、部分的に凹状形状部と凸状形状部とから成る非球面レンズを用いたりする場合も同様である。
【００１２】
上記各実施例では、上記第１の部分においては、レンズ位置決め面３の位置における開口部の開口径が最大となるようにしているが、本発明はこれに限定されず、例えば、該第１の部分において該レンズ位置決め面３位置を含む反射面側の範囲で、リフレクタの中心軸方向のある長さ範囲にわたり開口径が略一定となる部分を有するようにしてもよい。
【００１３】
図５は本発明の光源ユニットを用いて構成される投射型映像表示装置の構成例である。本映像表示装置は、光源ユニット側からの光を光学的に処理して液晶パネルに照射し、映像情報を含んだ光に変換してスクリーン上に映像表示する投射型映像表示装置の例である。
図５において、１００は光源ユニット、１７は光源としてのランプ、１３はリフレクタ、９は補正用のレンズ、２４は第１のアレイレンズ、２５はコールドミラー、２６は第２のアレイレンズ、２７は、青色・緑色反射ダイクロイックミラー、２９は増反射ミラー、３４は緑色反射ダイクロイックミラー、３２は赤色光用透過型液晶パネル、３８は緑色光用透過型液晶パネル、４６は青色光用透過型液晶パネル、３０、３６、４４はコンデンサレンズ、４０、４２はリレーレンズ、４７はプリズム、４８はプリズム４７からの出射光４９をスクリーン（図示せず）に投射する投射レンズユニットである。本構成例では、第１のアレイレンズ２４からコンデンサレンズ３０、３６、４４までの光学部品が照明光学系を形成している。ランプ１７からの白色光束２３は、リフレクタ１３、第１レンズアレイ２４、コールドミラー２５、及び第２レンズアレイ２６により、均一的な白色光束とされ、青色・緑色反射ダイクロイックミラー２７により赤色光束２８と青色・緑色光束３３に分離される。赤色光束２８は増反射ミラー２９で反射され、コンデンサレンズ３０を通って赤色光用透過型液晶パネル３２に入射される。青色・緑色光束３３は、緑色反射ダイクロイックミラー３４により緑色光束３５と青色光束３９に分離される。緑色光束３５は緑色光用透過型液晶パネル３８に入射される。青色光束３９は、リレーレンズ４０、増反射ミラー４１、リレーレンズ４２、増反射ミラー４３、コンデンサレンズ４４を通って青色光用透過型液晶パネル４６に入射される。赤色光用透過型液晶パネル３２から出射し映像情報を含んだ赤色光束、緑色光用透過型液晶パネル３８から出射し映像情報を含んだ緑色光束、及び青色光用透過型液晶パネル４６から出射し映像情報を含んだ青色光束はそれぞれ、プリズム４７に入射される。該プリズム４７では該色光束が合成され、投射レンズユニット４８に向けて出射される。投射レンズユニット４８は、映像光としての合成光を拡大してスクリーンに投射し、映像表示する。ランプ１７は光源用電源回路８０により駆動され、また、各液晶パネル３２、３８、４６は、入力端子６０から入力される映像信号に基づき駆動回路７０により駆動され、対応する上記各色光束（色光）を変調状態で透過させる。本実施例構成においては、上記光源ユニット１００から上記投射レンズユニット４８に至る光路に配された光学部品が光学ユニットを形成している。
【００１４】
上記実施例構成によれば、高輝度の映像をスクリーンに表示できる。また、装置の小型・軽量化も図れる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、安定した装置の高輝度化を実現できる。また、小型化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源ユニットの第１の実施例構成を示す図である。
【図２】図１の光源ユニットのリフレクタ成形用の成形型の構造例を示す図である。
【図３】本発明の光源ユニットの第２の実施例構成を示す図である。
【図４】本発明の光源ユニットの第３の実施例構成を示す図である。
【図５】本発明の光源ユニットを用いた投射型映像表示装置の構成例を示す図である。
【図６】従来の光源ユニットの断面構造例を示す図である。
【図７】従来の光源ユニットのリフレクタ成形用の成形型の構造例を示す図である。
【図８】リフレクタ反射面とレンズとの距離が変化した場合の説明図である。
【符号の説明】
１、１０１…リフレクタの反射面、  ２…リフレクタの先端面、  ３…レンズ位置決め面、  ４…内径一定部、  ５…矢型、  ６…リング型、  ７…受け型、８…ガラス材を流し込む空間、  ９、９'…レンズ、  １０…前面ガラス、  １１，１１’…照明光学系、  １３…リフレクタ、  １７…ランプ、  １７１…電極を引き出す口金、  ａ…リフレクタの第１の部分、  ｂ…リフレクタの第２の部分、  ４７…プリズム、  ４８…投射レンズユニット、  ７０…駆動回路、８０…光源用電源回路、  １００…光源ユニット。
【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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