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WO2005026792A1 - リフレクタ、補助ミラー、光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

リフレクタ、補助ミラー、光源装置及びプロジェクタ Download PDF

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Publication number
WO2005026792A1
WO2005026792A1 PCT/JP2004/013405 JP2004013405W WO2005026792A1 WO 2005026792 A1 WO2005026792 A1 WO 2005026792A1 JP 2004013405 W JP2004013405 W JP 2004013405W WO 2005026792 A1 WO2005026792 A1 WO 2005026792A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reflector
film
light source
source device
refractive index
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/013405
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Toshiaki Hashizume
Original Assignee
Seiko Epson Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corporation filed Critical Seiko Epson Corporation
Priority to JP2005513945A priority Critical patent/JP4349366B2/ja
Publication of WO2005026792A1 publication Critical patent/WO2005026792A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/281—Interference filters designed for the infrared light
    • G02B5/282—Interference filters designed for the infrared light reflecting for infrared and transparent for visible light, e.g. heat reflectors, laser protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
    • F21V7/24—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
    • F21V7/28—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/181—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation

Definitions

  • the present invention relates to a reflector, an auxiliary mirror, a light source device, and a projector.
  • the illumination light emitted from the illumination optical system is modulated according to surface image information (image signal) using a liquid crystal panel or the like, and the modulated light is projected on a screen to display an image.
  • image signal image signal
  • the illumination optical system usually includes a light source device including a light emitting tube and a reflector having a concave surface for reflecting light emitted from the light emitting tube toward a region to be illuminated.
  • a light source device including a light emitting tube and a reflector having a concave surface for reflecting light emitted from the light emitting tube toward a region to be illuminated.
  • High pressure mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, etc. are used as arc tubes.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and uses a high-output arc tube.
  • An object of the present invention is to provide a reflector that does not cause a decrease in reflectance over a long period of use.
  • the inventor of the present invention has made intensive efforts to achieve the above-described object, and as a result, has determined the linear expansion coefficient of the reflector base material and the average linear expansion coefficient of the reflective film formed on the concave surface of the reflector base material. Specifically, the difference between the linear expansion coefficient of the reflector base material and the linear expansion coefficient of the material forming the high refractive index film of the dielectric multilayer film in the reflective film is set to a predetermined value by reducing the difference It has been found that the following objects can be achieved by the following, and the present invention has been completed.
  • the reflector of the present invention includes a reflector base material having a heat resistance temperature of 400 ° C. or more, and a reflective film formed of a dielectric multilayer film formed on a concave surface of the reflector base material.
  • a reflector used to reflect light toward an illuminated area side comprising: a linear expansion coefficient of the reflector base; and a linear expansion coefficient of a dielectric material constituting a high refractive index film of the dielectric multilayer film.
  • the difference from the tension coefficient is not more than 50 X 10 17 / K.
  • the linear expansion coefficient of the reflector base and the dielectric multilayer Since the difference between the coefficient of linear expansion of the material constituting the high refractive index film of the film is equal to or less than a predetermined value, the linear expansion coefficient of the reflector base material and the average of the reflection film formed on the concave surface of the reflector base material are reduced. The difference from the linear expansion coefficient is also small.
  • the dielectric material forming the low refractive index film of the dielectric multilayer film can be preferably used S i 0 2 normally used.
  • the Riburekuta substrate is made of alumina
  • the dielectric multilayer film is stacked film of the T i 0 2 or Ding 2 0 5 as a high refractive index film and sio 2 as a low refractive index film It preferably comprises
  • the coefficient of linear expansion of alumina as a reflector base material (80 ⁇ 10 7 ⁇ ) and the T as a dielectric material constituting a high-refractive-index film of a dielectric multilayer film are considered.
  • the difference between the linear expansion coefficient of the io linear expansion coefficient of 2 (90 X 1 0- 7 / K) or T a 2 0 5 (50 X 10 "7 / ⁇ ) is 50 X 1 0 one 7 / kappa or less.
  • the reflector base is made of sapphire, the dielectrics multilayer film T a 2 0 5 or T i 0 2 as S i 0 2 and the high refractive index film as the low refractive index film Preferably, it is composed of a laminated film of and.
  • the linear expansion coefficient of sapphire as a reflector substrate and (50 X 10 one 7 / K), T a 2 0 as a dielectric material constituting the high refractive index film of the dielectric multilayer film the difference between the linear expansion coefficient of 5 (50 X 1 0- 7 / K) or T i 0 2 of the linear expansion coefficient (90 X 1 0 ⁇ 7 / K) is 50 X 1 0 one 7 below.
  • Reflector of the present invention in the reflector substrate is made of quartz glass, lamination of the dielectrics multilayer film and T a 2 0 5 as S i 0 2 and the high refractive index film as the low refractive index film It is preferably made of a film.
  • the linear expansion coefficient (5 ⁇ 10 ” 7 / K) of quartz glass as a reflector base material and T a as a dielectric material constituting a high refractive index film of a dielectric multilayer film are obtained.
  • the difference between the linear expansion coefficient of the 2 O 5 (50 X 1 0- 7 ZK) is 50 X 1 0 one 7 below.
  • the reflector base is made of crystallized glass, It is preferable that the dielectric multilayer film is composed of a laminated film of SiO 2 as a low refractive index film and Ta 2 O 5 as a high refractive index film.
  • the coefficient of linear expansion of the crystallized glass as the reflector base material (1 to 15 ⁇ 10 17 / K) and the dielectric material constituting the high refractive index film of the dielectric multilayer film the difference between the linear expansion coefficients of T a 2 0 5 (5 0 X 1 0 one 7 ZK) as becomes less 5 0 X 1 0- 7, K .
  • the stress between the reflector base material and the dielectric multilayer film becomes equal to or less than a predetermined value, and the reflection film may be cracked and the reflectance may be reduced. It can be effectively prevented.
  • the inventor sets the difference between the linear expansion coefficient of the reflector base material and the linear expansion coefficient of the material forming the high refractive index film of the dielectric multilayer film in the reflective film to a predetermined value or less. As a result, it has been found that it is possible to provide a reflector whose reflectivity does not decrease over a long period of use even when a high-output arc tube is used. It has been found that the same can be said for an auxiliary mirror having a temperature of 600 to 100 ° C. ⁇
  • the assisting mirror of the present invention includes an assisting mirror base material having a heat resistance temperature of 600 ° C. or more, and a reflective film formed of a dielectric multilayer film formed on a concave surface of the assisting mirror base material.
  • the difference between the film and the linear expansion coefficient of the dielectric material constituting the high refractive index film is 50 ⁇ 10 17 / K or less. For this reason, according to the assisting mirror of the present invention, even when the assisting mirror base material having a heat-resistant temperature of 600 ° C.
  • the linear expansion coefficient of the auxiliary mirror base material and the auxiliary mirror base The difference from the average coefficient of linear expansion of the reflective film formed on the concave surface of the material also becomes small. Therefore, even if the temperature of the auxiliary mirror substrate and the dielectric multilayer film is increased by using a high-output arc tube, the stress between the auxiliary mirror substrate and the dielectric multilayer film becomes a predetermined value. As described below, it is possible to effectively prevent the reflection film of the trapping mirror from being cracked and the reflectance from being lowered.
  • Sio 2 can be preferably used as a dielectric material constituting the low refractive index film of the dielectric multilayer film.
  • the difference between the linear expansion coefficient of the auxiliary mirror base material and the average linear expansion coefficient of the reflective film formed on the concave surface of the auxiliary mirror base material can be reduced.
  • the stress between the auxiliary mirror base material and the dielectric multilayer film becomes equal to or less than a predetermined value, and the reflective film of the auxiliary mirror is cracked and the reflectance is reduced. This can be effectively prevented from lowering.
  • the auxiliary mirror base is made of alumina, the dielectric multilayer film T i 0 2 or T a 2 as S i 0 2 and the high refractive index film as the low refractive index film it is preferably made of a laminated film of a 0 5.
  • the auxiliary mirror substrate is sapphire, T a 2 0 5 or T of the dielectrics multilayer film as S i 0 2 and the high refractive index film as the low refractive index film it is preferably made of a laminated film of i 0 2.
  • the linear expansion coefficient (50 X 10-K) of sapphire as the auxiliary mirror base material and T a 2 as the dielectric material constituting the high refractive index film of the dielectric multilayer film 0 the difference between the linear expansion coefficient of 5 (50 X 10- 7 / K ) or T i 0 2 of the linear expansion coefficient (90 X 1 0 ⁇ 7 / K) is 50 X 1 0 one 7 / kappa or less.
  • the stress between the auxiliary mirror base material and the dielectric multilayer film becomes a predetermined value or less, and the reflective film of the auxiliary mirror is cracked and reflected. It is possible to effectively prevent the rate from decreasing.
  • the capturing auxiliary mirror substrate is made of quartz glass, T a 2 0 5 of the dielectrics multilayer film as S i 0 2 and the high refractive index film as the low refractive index film It is preferred to be formed of a laminated film of With this configuration, the coefficient of linear expansion (5 ⁇ 10 ⁇ K) of the quartz glass as the auxiliary mirror substrate and the Ta 2 as the dielectric material constituting the high refractive index film of the dielectric multilayer film are obtained. 0 the difference between the linear expansion coefficient of 5 (5 0 X 1 0 one 7 / K) is equal to or less than 5 0 X 1 0 one 7 ZK.
  • the stress between the auxiliary mirror base material and the dielectric multilayer film becomes equal to or less than a predetermined value, and the reflective film of the auxiliary mirror is cracked and the reflectance is increased. Can be effectively prevented from decreasing.
  • a light source device includes an arc tube and the reflector according to any one of the above. Further, a light source device according to the present invention includes: the auxiliary mirror according to any one of the above.
  • the light source device of the present invention has a reflector in which the reflectance does not decrease even when a high-output arc tube is used, and a reflectance that decreases even when a high-output arc tube is used.
  • the light source device is suitable for increasing the brightness of the projector because it has the auxiliary mirror and the auxiliary mirror.
  • the reflection film of the auxiliary mirror has a wider band than the reflection film of the reflector.
  • the temperature at the concave surface of the reflector will be about 400 to 500 ° C, while the temperature at the concave surface of the capture mirror will be as high as 600 to 100 ° C. Become .
  • the reflection band of the reflection film of the capture mirror shifts to a shorter wavelength than the reflection film of the reflector. Therefore, by setting the band of the auxiliary mirror wider than the band of the reflector in advance, the bands of these reflective films when the projector is used become close to each other, and the light use efficiency is increased.
  • the inventor sets the difference between the linear expansion coefficient of the reflector base material and the linear expansion coefficient of the material forming the high refractive index film of the dielectric multilayer film in the reflective film to a predetermined value or less.
  • the present inventor has found that it is possible to provide a reflector whose reflectance does not decrease over a long period of use even when a high-output arc tube is used.
  • the light source device according to the present invention is disposed on a convex surface side of the reflector, and is thermally connected to the reflector. It is preferable to further include a connected heat radiation member.
  • the heat from the reflector can be radiated to the outside of the system by the radiating member, so that the temperature around the arc tube can be reduced.
  • the temperature rise between the reflector substrate and the dielectric multilayer film is suppressed, and as a result, the stress between the reflector substrate and the dielectric multilayer film becomes less than a predetermined value, It is possible to more effectively prevent the reflection film from being cracked and the reflectance from being lowered.
  • the heat-dissipating member has a heat-dissipating vine.
  • Another light source device of the present invention includes an elliptical reflector base material having a heat resistance temperature of 400 ° C. or more, and a reflective film formed of a dielectric multilayer film formed on a concave surface of the elliptical reflector base material.
  • a light source device comprising: a surface reflector; an arc tube having a light emission center near a first focal point of the ellipsoidal reflector; and a collimating lens for substantially collimating light from the ellipsoidal reflector, It further comprises a heat-dissipating frame arranged on the concave-side outer periphery of the elliptical reflector and thermally connected to the elliptical reflector, and the parallelizing lens is attached to the heat-dissipating frame.
  • the heat of the elliptical reflector can be radiated out of the system by the radiating frame, so that the temperature around the arc tube can be reduced.
  • the temperature rise of the elliptical reflector base material and the dielectric multilayer film is suppressed, and as a result, the stress between the elliptical reflector base material and the dielectric multilayer film is reduced to a predetermined value.
  • the value is not more than the value, it is possible to more effectively prevent the reflective film from being cracked and the reflectivity from being lowered.
  • the parallelizing lens can be easily integrated with the elliptical reflector.
  • the heat dissipation frame has a heat dissipation vine.
  • an infrared absorbing layer is formed on the inner surface of the heat radiating frame.
  • the infrared absorbing layer absorbs infrared light that is originally unnecessary for image display, and the absorbed heat can be radiated to the outside of the system from the radiating frame.
  • the light source device further includes the auxiliary mirror described in any one of the above.
  • the auxiliary mirror is an auxiliary mirror whose reflectance does not decrease over a long period of use even when a high-power arc tube is used. It becomes a suitable light source device.
  • a projector includes an illumination optical system including the light source device described above, an electro-optic modulation device that modulates light from the illumination optical system in accordance with image information, and an electro-optic modulation device. And a projection optical system for projecting the modulated light.
  • the projector of the present invention is a light source device in which the reflectance does not decrease over a long period of use even if a high-output arc tube is used. Become a projector.
  • FIG. 1 is a sectional view of a light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating transmission characteristics of a parabolic reflector in the light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing the parabolic reflector in the light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the light source device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating transmission characteristics of an elliptical reflector and a capture mirror in the light source device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing a heat-dissipating member and a heat-dissipating frame in the light source device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the light source device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the material of the base material and the material of the high refractive index film of the dielectric multilayer film constituting the reflection film for the reflector and the auxiliary mirror.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a projector according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a sectional view of a light source device 110A according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the light source device 110 A includes a 20 OW high-pressure mercury lamp 10 as an arc tube, and a light source for reflecting light from the high-pressure mercury lamp 10 toward an illuminated area (not shown). It has a parabolic reflector 2 OA to be used, and a translucent front glass 30 attached to the opening of the parabolic reflector 2 OA.
  • the high-pressure mercury lamp 10 is composed of a quartz glass tube whose central portion bulges in a spherical shape, and has a light-emitting portion at the central portion and a pair of seals ⁇ extending on both sides of the light-emitting portion. Is provided.
  • a pair of tungsten electrodes arranged at a predetermined distance, mercury, a rare gas, and a small amount of halogen are sealed.
  • Molybdenum metal foils which are electrically connected to the electrodes of the light emitting unit, are fed into the inside of a pair of sealing units extending on both sides of the light emitting unit, and are sealed with a glass material or the like.
  • Each metal foil is further connected with a lead wire as an electrode lead wire, and this lead wire extends to the outside of the light source device 11 OA.
  • a voltage is applied to the lead wire, a potential difference is generated between the electrodes via the metal foil to generate a discharge, an arc image is generated, and the light emitting section emits light.
  • the anti-reflection coating of a multilayer film including a tantalum oxide film, a hafnium oxide film, a titanium oxide film, etc. is applied to the outer peripheral surface of the light emitting portion, light loss due to reflection of light passing therethrough is reduced. be able to.
  • the parabolic reflector 2OA has a parabolic reflector base material 22A and a reflective film 24A formed of a dielectric multilayer film formed on the concave surface of the parabolic reflector base material 22A.
  • the high-pressure mercury lamp 10 arranged inside the parabolic reflector 2 OA is arranged such that the emission center between the electrodes in the light emitting section is near the focal point of the parabolic reflector 2 OA.
  • the light from the high-pressure mercury lamp 10 is reflected by the reflection film 24 A in the parabolic reflector 2 OA, and is converted into parallel light substantially parallel to the illumination optical axis 1 l OAax.
  • the light is emitted to the illuminated area (+ z direction) through the glass 30.
  • the temperature near the high-pressure mercury lamp 10 of the parabolic reflector 2 OA is about 400-500 ° C.
  • the illumination optical axis 110 Ax is the central axis of the illumination light beam emitted from the light source device 11 OA.
  • the parabolic reflector base material 22 A is made of quartz glass.
  • the reflection film 24 A is made of a dielectric multilayer film composed of a laminated film of a T a 2 0 5 as S i 0 2 and the high refractive index film as the low refractive index film (40 layers). Therefore, the linear expansion coefficient (5 ⁇ 10 17 / K) of quartz glass as the parabolic reflector base material 22 A and the dielectric material constituting the high refractive index film of the dielectric multilayer film as the reflection film 24 A the difference between T a 2 0 linear expansion coefficient of 5 (50 10_ 7 Bruno ⁇ of the material is 45 X 10-?.
  • Figure 2 shows the transmission characteristics of the reflective film 24A of the parabolic reflector 2OA in the light source device 11OA. It is a figure which shows a characteristic (reflectance). As shown in FIG. 2, it can be seen that the reflection film 24 A of the parabolic reflector 2 OA reflects light in the visible light band required for image display of the projector. Further, since quartz glass transmits well in the ultraviolet band, heat generation due to ultraviolet absorption is small, and peeling of the reflective film 24A due to cracks can be prevented.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing the parabolic reflector base material 22A in the light source device 11OA.
  • FIG. 3 (a) is a diagram for explaining one manufacturing method (press forming method) of the parabolic reflector substrate
  • FIG. 3 (b) is another manufacturing method (air-forming method) of the parabolic reflector substrate.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a pressure forming method.
  • one manufacturing method (press molding method) of a parabolic reflector base material is a method using a quartz glass W, which is a material family of a parabolic reflector base material, in a lower mold ML and an upper mold. Press molding is performed in a state inserted between the MU.
  • the parabolic reflector base material can be manufactured relatively easily by transferring the upper mold MU.
  • a high-precision upper mold MU a high-quality parabolic reflector base material 22A having a high-precision concave surface can be manufactured.
  • Fig. 3 (b-1) another method for manufacturing a parabolic reflector substrate (pressure molding method) involves heating a part of a tube T of quartz glass that is the material of the parabolic reflector substrate. I do.
  • Fig. 3 (b-2) after the mold is put into the mold M, the center of the tube is expanded while applying internal pressure with an inert gas to form the inner surface into a desired shape. And cutting the molded tube at the center and both ends.
  • the inner surface serving as the reflecting surface has a starting shape starting from the inner surface of the quartz glass tube which is normally well controlled by the mold at the time of drawing, a good reflecting surface is obtained and the reflectance is always high. Can be maintained.
  • the reflecting surface can be formed without contacting the mold, it is possible to manufacture a high-reflectance, high-quality parabolic reflector base material 22A having a concave surface with a small surface roughness. it can.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a light source device 110B according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the light source device 110B includes a high-pressure mercury lamp 10 of 20 OW as an arc tube and a light source for reflecting light from the high-pressure mercury lamp 10 toward an illuminated area (not shown).
  • An ellipsoidal rib collector 20 B used; an auxiliary mirror 4 OB used to reflect light emitted from the high-pressure mercury lamp 10 toward the illuminated area toward the high-pressure mercury lamp 10;
  • a parallel lens 50 for making the light from the surface reflector 20B substantially parallel.
  • the elliptical reflector 2 OB has an elliptical reflector base 22 B and a reflective film 24 B made of a dielectric multilayer film formed on the concave surface of the elliptical reflector base 22 B.
  • the high-pressure mercury lamp 10 arranged inside the elliptical reflector 20 B is arranged such that the emission center between the electrodes in the light emitting section is near the first focal position of the spheroid of the elliptical reflector 2 OB. You.
  • the light from the high-pressure mercury lamp 10 is reflected by the reflection film 24 B of the elliptical reflector 20 B, and the second light of the spheroid of the elliptical reflector 2 OB is formed.
  • the light is converged at the focal position, passes through the collimating lens 50, becomes parallel light substantially parallel to the illumination optical axis 11OBax, and is emitted toward the illuminated area (+ z direction).
  • the temperature near the high-pressure mercury lamp 10 of the elliptical reflector 20 B is about 300 to 400. C.
  • the illumination light axis 110BX is the central axis of the illumination light flux emitted from the light source device 110B.
  • the auxiliary mirror 40B has an auxiliary mirror substrate 42B and a reflective film 44B formed of a dielectric multilayer film formed on the concave surface of the auxiliary mirror substrate 42B.
  • the auxiliary mirror 40B is arranged such that the focal point of the capture mirror 4OB is near the light emission center between the electrodes in the light emitting portion of the high pressure mercury lamp 10.
  • the light emitted from the high-pressure mercury lamp 10 toward the illuminated area is directed toward the high-pressure mercury lamp 10 by the reflection film 44 B of the auxiliary mirror 40 B.
  • the light is reflected and the light use efficiency is improved.
  • the temperature of the trapping mirror 40B is about 600 °: L0000 ° C.
  • the capture mirror 4 OB is an elliptical reflector 20 across the light-emitting part of the high-pressure mercury lamp 10.
  • Auxiliary mirror 40 B As shown in FIG. 4, by providing the light section on the side of the illuminated area, the luminous flux emitted from the light emitting section of the high-pressure mercury lamp 10 is opposite to the elliptical reflector 20 B (the illuminated area side).
  • the luminous flux emitted by the auxiliary mirror 40B is reflected toward the high-pressure mercury lamp 10 by the auxiliary mirror 40B, passes through the high-pressure mercury lamp 10 and is incident on the elliptical reflector 20B, and the high-pressure mercury Similarly to the light beam directly incident on the elliptical reflector 20 B from the lamp 10, the light is reflected by the elliptical reflector 2 OB to be focused toward the second focal position, and passes through the collimating lens 50. As a result, parallel light substantially parallel to the illumination optical axis 11 OB a X is emitted to the illuminated area (+ z direction).
  • the luminous flux radiated from the high-pressure mercury lamp 10 to the opposite side (non-illumination area side) from the elliptical reflector 20 B is converted to a high-pressure mercury lamp. From 10, the light can be incident on the elliptical reflector 2 OB in the same manner as the light beam directly incident on the elliptical reflector 2 OB.
  • the luminous flux emitted from the high-pressure mercury lamp 10 must be focused at the second focal position only by the ellipsoidal reflector, and the reflection area of the ellipsoidal reflector is reduced. I had to spread it.
  • the auxiliary mirror 4 OB by providing the auxiliary mirror 4 OB, the luminous flux emitted from the high-pressure mercury lamp 10 to the opposite side (non-illumination area side) from the elliptical reflector 20 B can be reflected by the auxiliary mirror 40 B. Since the light can be reflected backward so as to be incident on B, even if the reflection area of the elliptical reflector 20 B is small, the high-pressure mercury lamp 10 Force ⁇ Focuses almost all of the emitted light flux at a certain position Thus, the illumination optical axis 110B of the ellipsoidal reflector 20B can be reduced in the dimension in the Ax direction and the opening diameter can be reduced. That is, the light source device 1 1 OB can be downsized, and the light source device 1 1 0
  • the layout for incorporating B into another optical device is also facilitated.
  • the auxiliary mirror 4OB by providing the auxiliary mirror 4OB, the first focal point and the second focal point of the elliptical reflector 20B were brought closer to each other in order to reduce the condensing spot diameter at the second focal point of the elliptical reflector 20B.
  • almost all of the light emitted from the high-pressure mercury lamp 10 is focused at the second focal point by the elliptical reflector 20B and the auxiliary mirror 40B. It becomes usable after being illuminated, and the use efficiency of light can be greatly improved. For this reason, a relatively low-output high-pressure mercury lamp 10 can be used, and the temperature of the light source device 110B can be reduced.
  • the elliptical reflector base 22B is made of translucent alumina. Moreover, since this consisting of S i 0 2 to consist of T i 0 2 and the laminated film (40 layers) of a high refractive index film dielectric multilayer film as a reflective film 24B forces the low refractive index film, the ellipsoidal reflector group
  • the linear expansion coefficient (80 ⁇ 10 17 / K) of translucent alumina as the material 22B and Tio 2 as the dielectric material constituting the high refractive index film of the dielectric multilayer film as the reflection film 24B the difference between the linear expansion coefficient (90 X 1 0 one 7 ⁇ ) becomes 1 0 X 1 0- 7 / ⁇ .
  • the difference between the linear expansion coefficient of the ellipsoidal reflector substrate 22 mm and the average linear expansion coefficient of the reflection film 24 mm becomes smaller, and using such a high-output high-pressure mercury lamp 10
  • the stress generated between the elliptical reflector base material 22 mm and the reflective film 24 mm becomes less than a predetermined value, effectively preventing cracks from entering the reflective film 24 mm and lowering the reflectance. become able to.
  • the auxiliary mirror base material 42 is made of translucent alumina.
  • the reflective film 44 beta consists of S i 0 2 and the laminated film (40 layers) and T i 0 2 as a high refractive film force ⁇ becomes the dielectric multilayer film as a low refractive index film.
  • the difference between the linear expansion coefficient of the auxiliary mirror base material 42 mm and the average linear expansion coefficient of the reflective film 44 mm becomes small, and even if such a high-output high-pressure mercury lamp 10 is used,
  • the stress generated between the auxiliary mirror substrate 42 ⁇ and the reflective film 44 ⁇ ⁇ ⁇ becomes less than a predetermined value, and the reflective film 44 ⁇ of the auxiliary mirror 40 ⁇ may be cracked and the reflectivity may be reduced. Effective prevention can be achieved.
  • FIG. 5 is a diagram showing the transmission characteristics (reflectance) of the reflecting film 24 ⁇ (solid line) of the elliptical reflector 20 ⁇ ⁇ and the reflecting film 44 ⁇ (dashed line) of the auxiliary mirror 4 ⁇ in the light source device 110 ⁇ . is there.
  • the reflection film 44B of the auxiliary mirror 40B has a wider band than the reflection film 24B of the elliptical reflector 20B. I have.
  • the temperature near the high-pressure mercury lamp 10 on the HI surface of the elliptical reflector 2 OB is about 300 to 400 ° C, while the temperature of the auxiliary mirror 40 B
  • the temperature at the concave surface can be as high as 600 °-: L0000 ° C.
  • the light source device 110B has a lamp fixing body 25 made of an insulator adhered to an opening on the convex side of the elliptical rib reflector 20B.
  • the high-pressure mercury lamp 10 and a heat-dissipating member 26 B are connected and fixed to the fixed body 25.
  • a heat dissipating frame 28B is further provided on the concave outer peripheral portion of the elliptical reflector 20B.
  • FIG. 6 is a plan view showing a heat-dissipating member and a frame. Both the heat radiating member 26 B and the heat radiating frame 28 B are thermally connected to the elliptical reflector 20 B.
  • a parallel lens 50 is attached to the heat dissipation frame 28B. Since the alumina reflector of the second embodiment has high thermal conductivity, the heat of the elliptical reflector 2 OB is transmitted to the heat radiating member 26 B through the lamp fixing body 25 made of an insulator and radiated.
  • the heat dissipating member 26B and the heat dissipating frame 28B are made of copper having good heat conductivity. Further, an infrared absorption layer is formed on the inner surface of the heat dissipation frame 28B. Further, as shown in FIG. 6, the heat-dissipating member 26B and the heat-dissipating frame 28B have a large number of heat-dissipating fins 27B and 29B, so that the heat dissipation can be improved. ing. The radiation efficiency is increased by oxidizing the surface. As the heat dissipation member 26B and the heat dissipation frame 28B, other metals such as aluminum can be used instead of copper. Further, the lamp fixing body 25, the heat radiating member 26B, and the heat radiating fin 27B may be made of the same thermally conductive insulator.
  • the heat of the elliptical reflector 20B can be radiated out of the system by the radiating member 26B.
  • Lamp 1 It becomes possible to lower the temperature around zero.
  • the heat of the elliptical reflector 2 OB can be radiated to the outside of the system by the heat radiating frame 28 B.
  • the temperature rise of the elliptical reflector substrate 22 B and the reflective film 24 B is suppressed, and as a result, the elliptical rib reflector substrate 22 B
  • the stress between the reflection film 24B and the reflection film 24B becomes equal to or less than a predetermined value, and it is possible to more effectively prevent the reflection film 24B from being cracked and the reflectance from being lowered.
  • the parallel lens 50 can be attached to the elliptical reflector 20 B.
  • the light source device 110B is a sealed lamp, which is significant in terms of handling and safety, for example, when the lamp ruptures, the fragments do not scatter outside.
  • a cooling fan may be arranged so that cooling air flows through the entire outer surfaces of the radiation fins 27 B and 29 B and the elliptical reflector 20 B made of alumina. it can.
  • the heat radiation member 26 B, the heat radiation frame 28 B, and the heat radiation fins 27 B, 29 B are made of the same material as the reflector and made of the same alumina crystal to eliminate the absorption of infrared rays. It is also effective.
  • FIG. 7 is a perspective view of a light source device 11 OC according to Embodiment 3 of the present invention. This light source device
  • Parabolic reflector 20 C is a parabolic reflector substrate 22 C and a parabolic reflector substrate
  • the high-pressure mercury lamp 10 arranged inside the parabolic reflector 20 C is arranged such that the emission center between the electrodes in the light emitting section is near the focal point of the parabolic reflector 20 C. And this In the light source device 110 C, the light from the high-pressure mercury lamp 10 is reflected by the reflection film 24 B of the parabolic reflector 20 C, becomes substantially parallel light, and becomes an illuminated area (+ z direction). Fired to the side. At this time, the temperature of the parabolic reflector 2 OC near the high-pressure mercury lamp 10 is about 450 to 550 ° C.
  • the auxiliary mirror 40 C has an auxiliary mirror substrate 42 C and a reflective film 44 C formed of a dielectric multilayer film formed on the concave surface of the auxiliary mirror substrate 42 C.
  • the auxiliary mirror 42C is arranged such that the focal point of the auxiliary mirror 42C is near the emission center between the electrodes in the light emitting part of the high-pressure mercury lamp 10.
  • the temperature of the auxiliary mirror 400C is about 600-10000 ° C.
  • the catching mirror 42 C is a reflective element that is arranged to face the parabolic reflector 20 C with the light emitting part of the high-pressure mercury lamp 10 interposed therebetween.
  • the illumination optical axis 110Cx is the central axis of the illumination light flux emitted from the light source device 110C.
  • the luminous flux radiated from the high-pressure mercury lamp 10 to the side opposite to the parabolic reflector 20C is changed to a high-pressure mercury lamp.
  • the light beam can be incident on the parabolic reflector 20 C in the same manner as the light beam directly incident on the parabolic reflector 20 C from the mercury lamp 10.
  • the conventional light source device without the auxiliary mirror 42 C is emitted from the high-pressure mercury lamp 10
  • the resulting light flux had to be converted into parallel light substantially parallel to the illumination optical axis 10 OC a X using only the parabolic reflector, and the reflection area of the parabolic reflector had to be increased.
  • the auxiliary mirror ⁇ "42 C the luminous flux radiated from the high-pressure mercury lamp 10 to the opposite side (non-illumination area side) to the parabolic reflector 20 C can be converted to a parabolic reflector by the auxiliary mirror 42 C.
  • the reflection area of the parabolic reflector 2 OC is small, almost all of the luminous flux emitted from the high-pressure mercury lamp 10 can be reflected by the illumination optical axis 1 1 OC a Light can be emitted almost parallel to X, and the illumination optical axis of the parabolic reflector 20 C can be reduced to 1 C. The dimension in the X direction can be reduced. The layout of the light source device 11 OC in another optical device is also facilitated.
  • parabolic Riburekuta substrate 22C is, L i 0 2 -S i 0 2 - consisting of crystallized glass comprising Al 2 0 3 of the crystal. Since the crystallized glass absorbs ultraviolet rays, the temperature of the reflector becomes higher than those of Embodiments 1 and 2.
  • the reflection film 24C has a power S, S i 0 2 as a low refractive index film, and Ta as a high refractive index film. consisting of two 0 5 and the laminated film (40 layers) composed of a dielectric multilayer film.
  • the linear expansion coefficient of the crystallized glass (1 to 15 ⁇ 10 17 / K) as the parabolic reflector base material 22C and the high refractive index film of the dielectric multilayer film as the reflection film 24C are formed.
  • the difference between the linear expansion coefficients of T a 2 0 5 as a dielectric material (50 X 10- 7 ZK) which is equal to or less than 5 OX 10- 7 / K.
  • the assisting mirror base material 42C is made of quartz glass.
  • the reflection film 44C is formed of a dielectric multi-layer film composed of a laminated film of a T a 2 0 5 as S i 0 2 and the high refractive index film as the low refractive index film (40 layers).
  • a high refractive index film of the dielectric multilayer film as a reflective film 4 4 C the difference between the linear expansion coefficients of T a 2 0 5 as a dielectric material (5 0 X 1 0 one 7 / K) is 4 5 X 1 0 one 7 Bruno K.
  • the difference between the linear expansion coefficient of the auxiliary mirror base material 42 C and the average linear expansion coefficient of the reflection film 44 C becomes smaller, and the high-power high-pressure mercury lamp 10 having such a high output is used.
  • the stress generated between the auxiliary mirror substrate 42 C and the reflective film 44 C becomes less than a predetermined value, and the reflective film 44 C of the auxiliary mirror 40 C is cracked and reflected. It is possible to effectively prevent the rate from decreasing.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the material of the base material and the material of the high refractive index film of the dielectric multilayer film constituting the reflection film for the reflector and the auxiliary mirror.
  • the symbol ⁇ indicates that even when a high-output arc tube is used, the reflectance can be particularly preferably used without a decrease in reflectance over a long period of use. Indicates that it can be suitably used without being seen, and the symbol X indicates that the reflectivity may be reduced and that it cannot be used suitably.
  • “unsuitable for use” of the reflector base material and the auxiliary mirror base material is because the material is used in a state close to the strain point of the material.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a projector to which the present invention is applied.
  • the projector 100 includes an illumination optical system 100, a color light separating optical system 200, a relay optical system 300, an optical device, and a projection optical system 600.
  • the optical elements and optical devices constituting these optical systems 100 to 300 are positioned and adjusted and housed in an optical component housing in which a predetermined illumination optical axis Z is set.
  • the illumination optical system 100 includes the light source device 110A of the first embodiment and a uniform illumination optical system.
  • the light source device 11 OA emits a light beam emitted from the high-pressure mercury lamp 10 in a certain direction, and illuminates the optical device.
  • the light emitted from the light source device 11 OA is emitted to the uniform illumination optical system.
  • the uniform illumination optical system is an optical system that divides a light beam emitted from the light source device 11OA into a plurality of partial light beams and equalizes in-plane illuminance of an illumination area.
  • This uniform illumination optical system includes a first lens array 120, a reflection mirror 125, a second lens array 130, a polarization conversion element 140, and a superposition lens 150.
  • the first lens array 120 has a function as a light beam splitting optical element for splitting a light beam emitted from the light source device 11 OA into a plurality of partial light beams, and a matrix in a plane orthogonal to the illumination optical axis Z. It comprises a plurality of small lenses arranged in a shape.
  • the second lens array 130 is an optical element that collects a plurality of partial light beams split by the first lens array 120 described above, and is orthogonal to the illumination optical axis Z similarly to the first lens array 120. And a plurality of small lenses arranged in a matrix in the same plane.
  • the reflection mirror 125 reflects the light emitted from the first lens array 120 and makes it incident on the second lens array.
  • the polarization conversion element 140 is a polarization conversion element that adjusts the polarization direction of each partial light beam split by the first lens array 120 to linearly polarized light in substantially one direction.
  • the polarization conversion element 120 has a configuration in which a polarization separation film and a reflection film that are arranged obliquely with respect to the illumination optical axis Z are alternately arranged.
  • the polarization separating film transmits one of the P-polarized light beam and the S-polarized light beam included in each partial light beam, and reflects the other polarized light beam.
  • the other polarized light beam reflected is bent by the reflection film and emitted in the emission direction of the one polarized light beam, that is, the direction along the illumination optical axis Z.
  • Either of the emitted polarized light beams is subjected to polarization conversion by a retardation plate provided on the light beam exit surface of the polarization conversion element 140, and the polarization directions of almost all polarized light beams are aligned.
  • a polarization conversion element 140 By using such a polarization conversion element 140, the light beam emitted from the light source device 110A can be made into a polarized light beam in substantially one direction, so that the utilization efficiency of the light source light used in the optical device is improved. Can be improved.
  • the superimposing lens 150 is composed of the first lens array 120, the reflection mirror 125, and the second lens.
  • a plurality of partial luminous fluxes passing through the pixel array 130 and the polarization conversion element 140 are condensed to form an image forming area of three liquid crystal display devices 40 OR, 400 G, and 40 OB, which will be described later, of the optical device. It is an optical element to be superimposed on the area.
  • the light beam emitted from the superimposing lens 150 is emitted to the color light separation optical system 200.
  • the color light separation optical system 200 includes two dichroic mirrors 210, 220, and a plurality of dichroic mirrors 210, 220 emitted from the illumination optical system 100 by the dichroic mirrors 210, 220. It has a function to separate the partial luminous flux into three color lights of red (R), green (G) and blue (B). '
  • the dichroic mirrors 210 and 220 are optical elements formed on a substrate with a wavelength selection film that reflects a light beam in a predetermined wavelength region and transmits a light beam in another wavelength region.
  • the dichroic mirror 210 arranged at the front stage of the optical path is a mirror that transmits red light and reflects other color lights.
  • the dike opening mirror 220 arranged at the latter stage of the optical path is a mirror that reflects green light and transmits blue light.
  • the relay optical system 300 includes an entrance-side lens 310, a relay lens 330, and reflecting mirrors 320 and 340, and forms a dichroic mirror 2 that forms a color light separating optical system 200. It has a function of guiding blue light transmitted through 20 to an optical device.
  • the reason why such a relay optical system 300 is provided in the optical path of blue light is that the optical path length of blue light is longer than the optical path length of other color lights, so that the light utilization efficiency due to divergence of light, etc. This is in order to prevent the decline.
  • the optical path length of blue light is long, such a configuration is adopted.
  • a configuration in which the optical path length of red light is increased and the relay optical system 300 is used for the optical path of red light is also conceivable.
  • the red light separated by the dichroic mirror 210 described above is bent by the reflection mirror 230 and then supplied to the optical device via the field lens.
  • the green light separated by the dichroic mirror 220 is fed as it is.
  • the light is supplied to the optical device via the lens.
  • the blue light is collected and bent by the lenses 310 and 330 and the reflecting mirrors 320 and 340 constituting the relay optical system 300 and supplied to the optical device via the field lens.
  • the field lens provided before the optical path of each color light of the optical device converts each partial light beam emitted from the second lens array 130 into a light beam substantially parallel to the illumination optical axis Z. It is provided in.
  • the optical device modulates an incident light beam according to image information to form a color image.
  • This optical device is composed of a liquid crystal display device 40 OR, 400 G, 40 OB as a light modulation device to be illuminated (a red light side liquid crystal display device is 400 R, a green light side liquid crystal display device). , And the blue light side liquid crystal display device is 400 B), and a cross dichroic prism 500.
  • An incident side polarizing plate is interposed between each of the liquid crystal display devices 400 R, 400 G, and 400 B, and each liquid crystal display device 40 OR, 40
  • An emission side polarizing plate is interposed between 0 G, 400 OB and the cross dichroic prism 500, and an incidence side polarizing plate, a liquid crystal display device 400 R, 400 OG, 400 B,
  • the light of each of the incident color lights is modulated by the exit-side polarizing plate.
  • the liquid crystal display device 400 OR, 400 G, 400 B is a pair of transparent glass substrates in which liquid crystal, which is an electro-optical material, is hermetically sealed.
  • liquid crystal which is an electro-optical material
  • a polysilicon TFT is provided as a switching element.
  • the polarization direction of the polarized light beam emitted from the incident-side polarizing plate 44 is modulated according to the image signal obtained.
  • the cross dichroic prism 500 is an optical element that forms a color image by synthesizing an optical image modulated for each color light emitted from the emission-side polarizing plate.
  • the cross dichroic prism 500 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is formed on an interface where the right-angle prisms are bonded together.
  • One of the substantially X-shaped dielectric multilayer films reflects red light, and the other dielectric multilayer film reflects blue light. The red light and the blue light are bent by the multilayer film and are aligned with the traveling direction of the green light, so that three color lights are synthesized.
  • the color image emitted from the cross dichroic prism 500 is enlarged and projected by the projection optical system 600 to form a large screen image on the screen SC.
  • the configuration and function of each part of the projector as shown in FIG. 9 are described in detail, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-325954, which was disclosed by the present applicant.
  • the light source device 11OA shown in FIG. 1 is used as the light source device of the illumination optical system 100.
  • this light source device 11 OA has a predetermined stress generated between the parabolic reflector substrate 22 A and the reflection film 24 A even when the high-output high-pressure mercury lamp 10 is used.
  • a parabolic reflector 2 OA that can effectively prevent the reflection film 24 A from cracking and reducing the reflectance. Therefore, the projector 100 equipped with the light source device 11 OA has a high reflectivity even if the high-output high-pressure mercury lamp 10 is used, without a decrease in reflectance over a long period of use.
  • the projector is suitable for increasing the brightness.
  • the heat dissipation member 26B described in the second embodiment may be used for the light source device 110A or the light source device 110C of the first embodiment.
  • the light source device 110B of the second embodiment may not have the auxiliary mirror 40B.
  • the light source device 11 OA is used as the light source device of the illumination optical system 100.
  • the light source device is not limited to this, and the projector 100 A device 11 OB or a light source device 110 C may be provided.
  • a transmissive liquid crystal panel having a different light incident surface and a light exit surface is used.
  • a reflective liquid crystal panel having the same light incident surface and light exit surface may be used.
  • the present invention can also be applied to a reflection type projector.
  • the “transmission type” means that the electro-optical device as the light modulation means transmits light, such as a transmission type liquid crystal panel
  • the “reflection type J” means the reflection type.
  • the electro-optical device as light modulating means such as a liquid crystal panel, is of a type that reflects light. Similar effects can be obtained.
  • the projector 100 uses a liquid crystal panel as the electro-optical device, but is not limited to this.
  • any electro-optical device may be used as long as it modulates incident light according to image information, and a micro-mirror light modulator may be used.
  • a micro-mirror light modulator for example, DMD ( A digital micromirror device (trademark of TI) can be used.

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Description

明糸田書 リブレクタ、 補助ミラー、 光源装置及びプロジェクタ 技術分野
本発明は、 リフレクタ、 捕助ミラー、 光源装置及びプロジェクタに関する。 背景技術
プロジェクタでは、 照明光学系から射出された照明光を、 液晶パネルなどを用いて面 像情報 （画像信号） に応じて変調し、 変調された光をスクリーン上に投写することによ り画像表示を実現している。
照明光学系は、 通常、 発光管と、 この発光管から射出された光を被照明領域に向けて 反射するための凹面を有するリフレクタとを含む光源装置を備えている。 なお、 発光管 としては、 高圧水銀ランプ、 メタルハライドランプ、 キセノンランプなどが利用されて いる。
ところで、 上記のような光源装置においては、 プロジェクタの高輝度化が進んで発光 管の周囲の温度が上昇することにより、 リフレクタが割れやすくなる等の種々の問題が 生じてきた。 このため、 例えば特公平 7 _ 9 2 5 2 7号公報に記載された光源装置にお いては、 リブレクタの材料として比較的耐熱性の高い結晶化ガラスを用いることにより 、 熱膨張を低下させることを可能にして、 上記した問題を解決している。 発明の開示
しかしながら、 近年、 プロジェクタのさらなる高輝度化が進み、 2 0 0 W以上の出力 をもった発光管が用いられるようになってきている。 このため、 リブレクタにおける発 光管に近接する部分の温度が従来よりも上昇し （約 4 0 0 °C以上） 、 その結果、 長時間 使用によってその部分の反射膜にクラックが入り反射率が低下するという問題が生じて きた。
本発明は、 このような問題を解決するためになされたもので、 高出力の発光管を用い ても長時間の使用で反射率が低下することのないリフレクタを提供することを目的とす る。
本 明者は、 上記した目的を達成すベく鋭意努力を重ねた結果、 リフレクタ基材の線 膨張係数と、 このリフレクタ基材の凹面に形成される反射膜における平均的な線膨張係 数との差を小さくすることにより、 具体的には、 リフレクタ基材の線膨張係数と、 上記 反射膜における誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する材料の線膨張係数との差を所定の 値以下にすることにより、 上記した目的が達成できることを見出し、 本発明を完成させ るに至った。
本努明のリフレクタは、 4 0 0 °C以上の耐熱温度を有するリフレクタ基材と、 このリ フレタタ基材の凹面に形成された誘電体多層膜からなる反射膜とを含み、 発光管からの 光を被照明領域側に向けて反射するために用いられるリフレクタであって、 前記リフレ クタ基材の線膨張係数と、 前記誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料の線膨 張係数との差が 5 0 X 1 0一7/ K以下であることを特徴とする。
このため、 本発明のリフレクタによれば、 リフレクタ基材として 4 0 0 °C以上の耐熱 温度を有するリフレクタ基材を用いた場合であっても、 リフレクタ基材の線膨張係数と 、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する材料の線膨張係数との差は所定の値以下になる ため、 リフレクタ基材の線膨張係数と、 このリフレクタ基材の凹面に形成される反射膜 における平均的な線膨張係数との差も小さくなる。 このため、 高出力の発光管を用いて リフレクタ基材ゃ誘電体多層膜の温度が上昇しても、 これらリフレクタ基材と誘電体多 層膜との間の応力が所定の値以下となり、 反射膜にクラックが入って反射率が低下して しまうことが効果的に防止できるようになる。
なお、 誘電体多層膜の低屈折率膜を構成する誘電体材料としては、 通常用いられる S i 0 2を好ましく用いることができる。
このように構成することにより、 リフレクタ基材の線膨張係数と、 このリフレクタ基 材の凹面に形成される反射膜における平均的な線膨? 数との差を小さくすることがで きるようになる。 このため、 高出力の発光管を用いても、 これらリフレクタ基材と誘電 体多層膜との間の応力が所定の値以下となり、 反射膜にクラックが入って反射率が低下 してしまうことが効果的に防止できるようになる。 本発明のリフレクタにおいては、 前記リブレクタ基材がアルミナからなり、 前記誘電 体多層膜が低屈折率膜としての s i o2と高屈折率膜としての T i 02又は丁 205との 積層膜からなることが好ましい。
このように構成することにより、 リフレクタ基材'としてのアルミナの線膨張係数 （8 0 X 1 ο-7/κ) と、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料としての T i o 2の線膨張係数 （90 X 1 0— 7/K) 又は T a 205の線膨張係数 （50 X 10"7/Κ) との差が 50 X 1 0一7/ Κ以下となる。 その結果、 高出力の発光管を用いても、 これら リフレクタ基材と誘電体多層膜との間の応力が所定の値以下となり、 反射膜にクラック が入って反射率が低下してしまうことが効果的に防止できるようになる。
本発明のリフレクタにおいては、 前記リフレクタ基材がサファイアからなり、 前記誘 電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての T a 205又は T i 02と の積層膜からなることが好ましレ、。
このように構成することにより、 リフレクタ基材としてのサファイアの線膨張係数 （ 50 X 10一7/ K) と、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料としての T a 205の線膨張係数 （50 X 1 0-7/K) 又は T i 02の線膨張係数 （90 X 1 0~7/K ) との差が 50 X 1 0一7 以下となる。 その結果、 高出力の発光管を用いても、 これ らリフレクタ基材と誘電体多層膜との間の応力が所定の値以下となり、 反射膜にクラッ クが入って反射率が低下してしまうことが効果的に防止できるようになる。
本発明のリフレクタ,においては、 前記リフレクタ基材が石英ガラスからなり、 前記誘 電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての T a 205との積層膜か らなることが好ましい。
このように構成することにより、 リフレクタ基材としての石英ガラスの線膨張係数 （ 5 X 1 0"7/K) と、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料としての T a 2 O 5の線膨張係数 （50 X 1 0— 7ZK) との差が 50 X 1 0一7 以下となる。 その結 果、 高出力の発光管を用いても、 これらリフレクタ基材と誘電体多層膜との間の応力が 所定の値以下となり、 反射膜にクラックが入つて反射率が低下してしまうことが効果的 に防止できるようになる。
本宪明のリフレクタにおいては、 前記リフレクタ基材が結晶化ガラスからなり、 前記 誘電体多層膜が低屈折率膜としての S i O 2と高屈折率膜としての T a 2 O 5との積層膜 からなることが好ましい。
このように構成することにより、 リフレクタ基材としての結晶化ガラスの線膨張係数 ( 1〜1 5 X 1 0一7/ K) と、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料として の T a 20 5の線膨張係数 （5 0 X 1 0一7 ZK) との差が 5 0 X 1 0— 7,K以下となる 。 その結果、 高出力の発光管を用いても、 これらリフレクタ基材と誘電体多層膜との間 の応力が所定の値以下となり、 反射膜にクラックが入つて反射率が低下してしまうこと が効果的に防止できるようになる。
本発明者は、 上記したように、 リフレクタ基材の線膨張係数と、 上記反射膜における 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する材料の線膨張係数との差を所定の値以下にするこ とにより、 高出力の発光管を用いても長時間の使用で反射率が低下することのないリフ レクタを提供することができることを見出したが、 本発明者は、 プロジェクタの使用時 において凹面の温度が 6 0 0〜1 0 0 0 °Cにもなる捕助ミラーでもこれと同じことが言 えることを見出した。 ■
本発明の捕助ミラーは、 6 0 0 °C以上の耐熱温度を有する捕助ミラー基材と、 この捕 助ミラ一基材の凹面に形成された誘電体多層膜からなる反射膜とを含み、 発光管から被 照明領域側に射出された光を前記癸光管に向けて反射するために用いられる捕助ミラー であって、 前記捕助ミラー基材の線膨張係数と、 前記誘電体多層膜の高屈折率膜を構成 する誘電体材料の線膨張係数との差が 5 0 X 1 0一7/ K以下であることを特徴とする。 このため、 本発明の捕助ミラーによれば、 捕助ミラー基材として 6 0 0 °C以上の耐熱 温度を有する捕助ミラー基材を用いた場合であっても、 捕助ミラー基材の線膨張係数と 、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する材料の線膨張係数との差は所定の値以下になる ため、 捕助ミラー基材の線膨張係数と、 この捕助ミラー基材の凹面に形成される反射膜 における平均的な線膨張係数との差も小さくなる。 このため、 高出力の発光管を用いて 捕助ミラー基材ゃ誘電体多層膜の温度が上昇しても、 これら捕助ミラー基材と誘電体多 層膜との間の応力が所定の値以下となり、 捕助ミラ一の反射膜にクラックが入って反射 率が低下してしまうことが効果的に防止できるようになる。
なお、 前記誘電体多層膜の低屈折率膜を構成する誘電体材料としては、 通常用いられ る S i o2を好ましく用いることができる。
このように構成することにより、 捕助ミラー基材の線膨張係数と、 この捕助ミラー基 材の凹面に形成される反射膜における平均的な線膨張係数との差を小さくすることがで きるようになる。 このため、 高出力の発光管を用いても、 これら捕助ミラー基材と誘電 体多層膜との間の応力が所定の値以下となり、 捕助ミラーの反射膜にクラックが入って 反射率が低下してしまうことが効果的に防止できるようになる。
本発明の捕助ミラーにおいては、 前記補助ミラー基材がアルミナからなり、 前記誘電 体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての T i 02又は T a 205との 積層膜からなることが好ましい。
このように構成することにより、 捕助ミラー基材としてのアルミナの線膨張係数 （8
0 X 1 0 -7/ K) と、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料としての T i O 2の線膨張係数 （90 X 1 0— 7/K) 又は T a 205の線膨張係数 （50 X 10—？ ） との差が 50 X 10一7 ZK以下となる。 その結果、 高出力の発光管を用いても、 これら 捕助ミラ一基材と誘電体多層膜との間の応力が所定の値以下となり、 補助ミラーの反射 膜にクラックが入って反射率が低下してしまうことが効果的に防止できるようになる。 本発明の捕助ミラーにおいては、 前記補助ミラー基材がサファイアからなり、 前記誘 電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての T a 205又は T i 02と の積層膜からなることが好ましい。
このように構成することにより、 捕助ミラー基材としてのサファイアの線膨張係数 （ 50 X 1 0- K) と、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料としての T a 205の線膨張係数 （50 X 10- 7/K) 又は T i 02の線膨張係数 （90 X 1 0~7/K ) との差が 50 X 1 0一7/ Κ以下となる。 その結果、 高出力の発光管を用いても、 これ ら捕助ミラー基材と誘電体多層膜との間の応力が所定の値以下となり、 捕助ミラーの反 射膜にクラックが入つて反射率が低下してしまうことが効果的に防止できるようになる 。
本発明の捕助ミラーにおいては、 前記捕助ミラー基材が石英ガラスからなり、 前記誘 電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての T a 205との積層膜か らなることが好ましい。 このように構成することにより、 補助ミラ 基材としての石英ガラスの線膨張係数 （ 5 X 1 0 - K) と、 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料としての T a 2 0 5の線膨張係数 （5 0 X 1 0一7/ K) との差が 5 0 X 1 0一7 ZK以下となる。 その結 果、 高出力の発光管を用いても、 これら捕助ミラー基材と誘電体多層膜との間の応力が 所定の値以下となり、 捕助ミラーの反射膜にクラックが入って反射率が低下してしまう ことが効果的に防止できるようになる。
本 明の光源装置は、 発光管と、 上記いずれかに記載のリフレクタを備えたことを特 徴とする。 またさらに、 本宪明の光源装置は、 上記いずれかに記載の補助ミラーと、 を 備えたことを特徴とする。
このため、 本発明の光源装置は、 上記のように、 高出力の発光管を用いても反射率が 低下してしまうことがないリフレクタと、 高出力の発光管を用いても反射率が低下して しまうことがなレ、捕助ミラーとを備えているため、 プロジェクタの高輝度化に好適な光 源装置となる。
本突明の光源装置においては、 前記捕助ミラーの反射膜は、 前記リフレクタの反射膜 より広い帯域を有することが好ましい。
プロジェクタの使用中においては、 リフレクタの凹面における温度は約 4 0 0 ~ 5 0 0 °Cになるのに対して、 捕助ミラーの凹面における温度は 6 0 0〜 1 0 0 0 °Cにもなる 。 このため、 捕助ミラーの反射膜は、 その反射帯域がリブレクタの反射膜よりも、 より 短波長にシフトする。 従って、 捕助ミラーの帯域を予めリフレクタの帯域よりも広く設 定しておくことにより、 プロジェクタの使用時におけるこれら反射膜の帯域が近似する ようになり、 光利用効率が高まることになる。
本発明者は、 上記したように、 リフレクタ基材の線膨張係数と、 上記反射膜における 誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する材料の線膨張係数との差を所定の値以下にするこ とにより、 高出力の発光管を用いても長時間の使用で反射率が低下することのないリフ レクタを提供することができることを見出したが、 本突明者は、 このような光源装置に おいて、 以下のような放熱構造をさらに設けることにより、 発光管の周囲の温度を低下 させることを可能にして、 上記した目的がさらに容易に達成できることを見出した。 本発明の光源装置は、 前記リフレクタの凸面側に配置され、 前記リフレクタに熱的に 接続された放熱用の部材をさらに備えることが好ましい。
このため、 本発明の光源装置によれば、 放熱用の部材によってリフレクタからの熱を 系外に放熱することができるため、 発光管の周囲の温度を低下させることが可能になる 。 これにより、 高出力の発光管を用いてもリフレクタ基材ゃ誘電体多層膜の温度上昇が 抑制され、 その結果これらリブレクタ基材と誘電体多層膜との間の応力が所定の値以下 となり、 反射膜にクラックが入って反射率が低下してしまうことがさらに効果的に防止 できる。
本発明の光源装置においては、 前記放熱用の部材は放熱用のブインを有することが好 ましい。
このように構成することにより、 リブレクタの熱をさらに効果的に放熱することがで きるようになる。
本発明の他の光源装置は、 4 0 0 °C以上の耐熱温度を有する楕円面リフレクタ基材と 、 この楕円面リフレクタ基材の凹面に形成された誘電体多層膜からなる反射膜とを含み 、 前記楕円面リフレタタ基材の線膨張係数と、 前記誘電体多層膜の高屈折率膜を構成す る誘電体材料の線膨張係数との差が 5 0 X 1 0一7 ZK以下である楕円面リフレクタと、 この楕円面リフレクタの第 1焦点の近傍にその発光中心を有する発光管と、 前記楕円面 リフレクタからの光を略平行化する平行化レンズと、 を備えた光源装置であって、 前記 楕円面リブレクタの凹面側外周部に配置され、 前記楕円面リフレクタに熱的に接続され た放熱用の枠をさらに備え、 この放熱用の枠に前記平行化レンズが取り付けられている ことを特徴とする。
このため、 本発明の光源装置によれば、 放熱用の枠によって楕円面リブレクタの熱を 系外に放熱することができるため、 発光管の周囲の温度を低下させることが可能になる 。 これにより、 高出力の発光管を用いても楕円面リフレクタ基材ゃ誘電体多層膜の温度 上昇が抑制され、 その結果これら楕円面リフレクタ基材と誘電体多層膜との間の応力が 所定の値以下となり、 反射膜にクラックが入って反射率が低下してしまうことがさらに 効果的に防止できる。
また、 この放熱用の枠に平行化レンズを取り付けることで、 平行ィ匕レンズを楕円面リ フレクタに対して容易に一体化できるようになる。 本発明の他の光源装置においては、 前記放熱用の枠は放熱用のブインを有することが 好ましい。
このように構成することにより、 楕円面リフレクタの熱をさらに効果的に放熱するこ とができるようになる。
本発明の他の光源装置においては、 前記放熱用の枠の内面には、 赤外線吸収層が形成 されてなることが好ましい。
このように構成することにより、 画像表示にとっては本来不要な赤外線をこの赤外線 吸収層が吸収して、 この吸収熱を放熱用の枠から系外に放熱することができるようにな る。
本発明の他の光源装置においては、 上記いずれかに記載の捕助ミラーをさらに備えた ことが好ましい。
このように構成することにより、 捕助ミラーが、 高出力の発光管を用いても長時間の 使用で反射率が低下してしまうことがない捕助ミラーであるため、 プロジェクタの高輝 度化に好適な光源装置となる。
本発明のプロジェクタは、 上記いずれかに記載の光源装置を含む照明光学系と、 この 照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、 この電気光学変 調装置からの変調光を投写する投写光学系と、 を備えたことを特徴とする。
このため、 本発明のプロジェクタは、 光源装置が、 高出力の発光管を用いても長時間 の使用で反射率が低下してしまうことがない光源装置であるため、 高輝度化の容易なプ ロジェクタとなる。
図面の簡単な説明
図 1は、 実施形態 1に係る光源装置の断面図。
図 2は、 実施形態 1に係る光源装置における放物面リフレクタの透過特性を示す図。 図 3は、 実施形態 1に係る光源装置における放物面リフレクタの製造方法を説明する ための図。
図 4は、 実施形態 2に係る光源装置の断面図。 図 5は、 実施形態 2に係る光源装置における楕円面リフレクタ及び捕助ミラーの透過 特性を示す図。
図 6は、 実施形態 2に係る光源装置における放熱用の部材及び放熱用の枠を示す平面 図。
図 7は、 実施形態 3に係る光源装置の断面図。
図 8は、 リブレクタと捕助ミラーについて、 その基材の材料と反射膜を構成する誘電 体多層膜の高屈折率膜の材料との関係を示す図。
図 9は、 実施形態 4に係るプロジェクタの一例を示す概略構成図。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明が適用されたリフレクタ、 捕助ミラー、 光源装置及びこれらを備えたプ ロジェクタについて、 図に示す実施の形態に基づいて説明する。
〔実施形態 1〕
図 1は、 本発明の実施形態 1に係る光源装置 1 1 0 Aの断面図である。 この光源装置 1 1 0 Aは、 発光管としての 2 0 O Wの高圧水銀ランプ 1 0と、 この高圧水銀ランプ 1 0からの光を被照明領域 （図示せず） 側に向けて反射するために用いられる放物面リフ レクタ 2 O Aと、 この放物面リフレクタ 2 O Aの開口部に取り付けられている透光性の 前面ガラス 3 0とを備えている。
高圧水銀ランプ 1 0は、 図 1に示すように、 中央部が球状に膨出した石英ガラ ス管から構成され、 中央部分の発光部と、 この発光部の両側に延びる一対の封止 咅 とを備える。
発光部の内部には、 所定距離離間配置される一対のタングステン製の電極と、 水銀、 希ガス、 およひ '少量のハロゲンが封入されている。
発光部の両側に延出する一対の封止部の内部には、 発光部の電極と電気的に接 続されるモリブデン製の金属箔がそれぞれ送入され、 ガラス材料等で封止されて いる。 各金属箔には、 さらに電極引出線としてのリード線が接続され、 このリー ド線は、 光源装置 1 1 O Aの外部まで延出している。 そして、 リード線に電圧を印加すると、 金属箔を介して電極間に電位差が生じ て放電が生じ、 アーク像が生成して発光部が発光する。
なお、 発光部の外周面には、 タンタル酸化膜、 ハフニウム酸化膜、 チタン酸化 膜等を含む多層膜の反射防止コートを施しておくと、 そこを通過する光の反射に よる光損失を低減することができる。
放物面リフレクタ 2 OAは、 放物面リフレクタ基材 22 Aと、 放物面リフレクタ基材 22 Aの凹面に形成された誘電体多層膜からなる反射膜 24 Aとを有している。 放物面 リフレクタ 2 OAの内部に配置される高圧水銀ランプ 10は、 発光部内の電極間の発光 中心が放物面リフレクタ 2 OAの焦点近傍となるように配置されている。
そして、 この光源装置 1 1 OAにおいては、 高圧水銀ランプ 10からの光は、 放物面 リフレクタ 2 OAにおける反射膜 24 Aで反射され、 照明光軸 1 l OAa xに略平行な 平行光として前面ガラス 30を通過して被照明領域 (+ z方向） 側に射出される。 この ときの放物面リフレクタ 2 OAの高圧水銀ランプ 10近傍部分の温度は約 400-50 0°Cとなっている。
なお、 照明光軸 1 1 0 Axとは、 光源装置 1 1 OAから射出される照明光束の中心軸 である。
光源装置 1 1 OAにおける放物面リフレクタ 2 OAにおいては、 放物面リフレクタ基 材 22 Aが石英ガラスからなる。 また、 反射膜 24 Aが、 低屈折率膜としての S i 02 と高屈折率膜としての T a 205との積層膜 （40層） からなる誘電体多層膜からなる。 このため、 放物面リフレクタ基材 22 Aとしての石英ガラスの線膨張係数 （5 X 10 一7/ K) と、 反射膜 24 Aとしての誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料と しての T a 205の線膨張係数 （50 10_7ノ∑ との差が 45 X 10—？ となる 。 その結果、 これら放物面リフレクタ基材 22 Aの線膨張係数と反射膜 24 Aにおける 平均的な線膨張係数との差が小さくなり、 このような高出力の高圧水銀ランプ 10を用 いても、 放物面リフレクタ基材 22 Aと反射膜 24 Aとの間に発生する応力が所定の値 以下となり、 反射膜 24 Aにクラックが入って反射率が低下してしまうことが効果的に 防止できるようになる。
図 2は、 光源装置 1 1 OAにおける放物面リフレクタ 2 OAの反射膜 24 Aの透過特 性 （反射率） を示す図である。 図 2に示すように、 放物面リフレクタ 2 O Aの反射膜 2 4 Aは、 プロジェクタの画像表示に必要な可視光帯域の光を反射しているのがわかる。 さらに、 石英ガラスは紫外線帯域を良く透過するので、 紫外線吸収による発熱が少な く、 反射膜 2 4 Aのクラックによる剥離が防止できる。
図 3は、 光源装置 1 1 O Aにおける放物面リフレクタ基材 2 2 Aの製造方法を説明す るための図である。 図 3 ( a ) は放物面リブレクタ基材の一の製造方法 （プレス成形法 ) を説明するための図であり、 図 3 ( b ) は放物面リブレクタ基材の他の製造方法 （気 圧成形法） を説明するための図である。
放物面リフレクタ基材の一の製造方法 （プレス成形法） は、 図 3 ( a ) に示すように 、 放物面リフレクタ基材の材科である石英ガラス Wを、 下型 M Lと上型 MUとの間に入 れた状態でプレス成形を行う。 この製造方法によれば、 上型 MUの転写により、 放物面 リフレクタ基材を比較的容易に製造することができる。 また、 高精度の上型 MUを用い ることによって、 高精度の凹面を有する高品質の放物面リフレクタ基材 2 2 Aを製造す ることができる。
放物面リブレクタ基材の他の製造方法 （気圧成形法） は、 図 3 ( b - 1 ) に示すよう に、 放物面リフレクタ基材の材料である石英ガラスの管 Tの一部を加熱する。 次に、 図 3 ( b - 2 ) に示すように、 型 Mに入れた後に、 不活性ガスにより内圧をかけながら管 の中心部を膨張させて、 内面が所望の形状を有するように成形する工程と、 この成形さ れた管を中央部と両端部で切断する工程と、 を含む。 この製造方法によれば、 反射面と なる内側は、 通常引き抜き時の型によって良好に管理されている石英ガラスの管の内面 を出発形状とするため、 良好な反射面が得られ常に高い反射率を維持できる。 また、一 度に 2個の成形が可能になるため低コスト化も可能である。 この製造方法によれば、 反 射面が金型と接触しないで成形できるため、 表面粗さの小さい凹面を有する高反射率、 高品質の放物面リフレクタ基材 2 2 Aを製造することができる。
〔実施形態 2〕
次に、 本発明の実施形態 2を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、 前記実施形態 1と同様の構造および同一部材には同一符号を 付して、 その詳細な説明は省略または簡略化する。 図 4は、 本発明の実施形態 2に係る光源装置 1 1 0 Bの断面図である。 この光源装置 1 1 0 Bは、 発光管としての 2 0 O Wの高圧水銀ランプ 1 0と、 この高圧水銀ランプ 1 0からの光を被照明領域 （図示せず） 側に向けて反射するために用いられる楕円面リブ レクタ 2 0 Bと、 高圧水銀ランプ 1 0から被照明領域側に射出される光を高圧水銀ラン プ 1 0に向けて反射するために用いられる捕助ミラー 4 O Bと、 楕円面リブレクタ 2 0 Bからの光を略平行化する平行ィ匕レンズ 5 0と、 を備えている。
楕円面リフレクタ 2 O Bは、 楕円面リフレクタ基材 2 2 Bと、 楕円面リフレクタ基材 2 2 Bの凹面に形成された誘電体多層膜からなる反射膜 2 4 Bとを有している。 楕円面 リフレクタ 2 0 Bの内部に配置される高圧水銀ランプ 1 0は、 発光部内の電極間 の発光中心が楕円面リフレクタ 2 O Bの回転楕円面の第 1焦点位置の近傍となる ように配置される。
そして、 この光源装置 1 1 O Bにおいては、 高圧水銀ランプ 1 0からの光は、 楕円面 リフレクタ 2 0 Bにおける反射膜 2 4 Bで反射されて楕円面リフレクタ 2 O Bの回転楕 円面の第 2焦点位置に集束する集束光となり、 平行化レンズ 5 0を通過して照明光軸 1 1 O B a Xに略平行な平行光となって被照明領域 （+ z方向） 側に射出される。 このと きの楕円面リフレクタ 2 0 Bの高圧水銀ランプ 1 0近傍部分温度は約 3 0 0〜4 0 0。C となっている。
なお、 照明光軸 1 1 0 B Xとは、 光源装置 1 1 0 Bから射出される照明光束の中心軸 である。
捕助ミラー 4 0 Bは、 捕助ミラー基材 4 2 Bと、 捕助ミラー基材 4 2 Bの凹面に形成 された誘電体多層膜からなる反射膜 4 4 Bとを有している。 補助ミラー 4 0 Bは、 捕助 ミラー 4 O Bの焦点が高圧水銀ランプ 1 0の発光部内の電極間の発光中心近傍となるよ うに配置されている。 そして、 この光源装置 1 1 O Bにおいては、 高圧水銀ランプ 1 0 から被照明領域側に射出された光は、 捕助ミラー 4 0 Bにおける反射膜 4 4 Bで高圧水 銀ランプ 1 0に向けて反射され、 光利用効率の向上が図られている。 このときの捕助ミ ラー 4 0 Bの温度は約 6 0 0〜： L 0 0 0 °Cとなっている。
捕助ミラー 4 O Bは、 高圧水銀ランプ 1 0の発光部をはさんで楕円面リフレクタ 2 0
Bと対向配置される反射素子である。 補助ミラー 4 0 Bを高圧水銀ランプ 1 0の発 光部の被照明領域側に設けることにより、 図 4に示すように、 高圧水銀ランプ 1 0の発光部から放射された光束のうち楕円面リフレクタ 2 0 Bとは反対側 （被照 明領域側） に放射される光束は、 この補助ミラー 4 0 Bによって高圧水銀ランプ 1 0に向かって反射され、 さらに高圧水銀ランプ 1 0を透過して楕円面リフレタ タ 2 0 Bに入射して、 高圧水銀ランプ 1 0から直接楕円面リフレクタ 2 0 Bに入 射した光束と同様に、 楕円面リフレクタ 2 O Bで反射されて第 2焦点位置に向か つて集束する集束となり、 平行化レンズ 5 0を通過して照明光軸 1 1 O B a Xに略平 行な平行光となって被照明領域 （+ z方向） 側に射出される。
前述のようにこのような補助ミラー 4 O Bを用いることにより、 高圧水銀ラン プ 1 0から楕円面リフレクタ 2 0 Bとは反対側 （非照明領域側） に放射される光 束が、 高圧水銀ランプ 1 0から楕円面リフレクタ 2 O Bに直接入射した光束と同 様に、 楕円面リフレクタ 2 O Bに入射させることができる。
従来の補助ミラー 4 0 Bを設けない光源装置は、 高圧水銀ランプ 1 0から射出 された光束を楕円面リフレクタのみで第 2焦点位置に集束しなければならず、 楕 円面リフレクタの反射面積を広げなければならなかった。
しかし補助ミラー 4 O Bを設けることにより、 高圧水銀ランプ 1 0から楕円面 リフレクタ 2 0 Bとは反対側 （非照明領域側） に放射される光束を補助ミラー 4 0 Bにて楕円面リフレクタ 2 0 Bに入射するよう後方側に反射させることができ るため、 楕円面リフレクタ 2 0 Bの反射面積が小さくても、 高圧水銀ランプ 1 0 力 ^射出された光束のほとんどすべてを一定位置に集束させるように射出でき、 楕円面リフレクタ 2 0 Bの照明光軸 1 1 0 B a x方向寸法おょぴ開口径を小さく することができる。 すなわち、 光源装置 1 1 O Bを小型化でき、 光源装置 1 1 0
Bを他の光学装置内に組込むレイアウトも容易になる。
また、 補助ミラー 4 O Bを設けることにより、 楕円面リフレクタ 2 0 Bの第 2 焦点での集光スポット径を小さくするために楕円面リフレクタ 2 0 Bの第 1焦点 と第 2焦点とを近づけたとしても、 高圧水銀ランプ 1 0から放射された光のほと んど全てが楕円面リフレクタ 2 0 Bおよび補助ミラー 4 0 Bにより第 2焦点に集 光されて利用可能となり、 光の利用効率を大幅に向上させることができる。 この こと力 ら、 比較的低出力の高圧水銀ランプ 1 0が採用可能となり、 光源装置 1 1 0 Bの低温化を図ることも可能である。
光源装置 1 1 0 Bにおける楕円面リフレクタ 20 Bにおいては、 楕円面リフレクタ基 材 2 2Bが透光性アルミナからなる。 また、 反射膜 24B力 低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての T i 02との積層膜 （40層） からなる誘電体多層膜からなる このため、 楕円面リフレクタ基材 22Bとしての透光性アルミナの線膨張係数 （80 X 1 0一7/ K) と、 反射膜 24 Bとしての誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体 材料としての T i o2の線膨張係数 （90 X 1 0一7 Ζκ) との差が 1 0 X 1 0— 7/Κと なる。 その結果、 これら楕円面リブレクタ基材 22 Βの線膨張係数と反射膜 24 Βにお ける平均的な線膨張係数との差が小さくなり、 このような高出力の高圧水銀ランプ 1 0 を用いても、 楕円面リフレクタ基材 22 Βと反射膜 24 Βとの間に発生する応力が所定 の値以下となり、 反射膜 24 Βにクラックが入って反射率が低下してしまうことが効果 的に防止できるようになる。
光源装置 1 1 Ο Βにおける捕助ミラー 4 Ο Βにおいては、 補助ミラー基材 42Βが透 光性アルミナからなる。 また、 反射膜 44 Βが、 低屈折率膜としての S i 02と高屈折 率膜としての T i 02との積層膜 （40層） 力^なる誘電体多層膜からなる。
このため、 捕助ミラー基材 42 Βとしての透光性アルミナの線膨張係数 （80 X 10 一7 ΖΚ) と、 反射膜 44Βとしての誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料と しての T i O 2の線膨張係数 （90 X 1 0~7/K) との差が 1 0 X 1 ο-7/κとなる。 その結果、 これら捕助ミラー基材 42 Βの線膨張係数と反射膜 44 Βにおける平均的な 線膨張係数との差が小さくなり、 このような高出力の高圧水銀ランプ 1 0を用いても、 捕助ミラー基材 42 Βと反射膜 44 Βとの間に発生する応力が所定の値以下となり、 捕 助ミラー 40 Βの反射膜 44 Βにクラックが入って反射率が低下してしまうことが効果 的に防止できるようになる。
図 5は、 光源装置 1 1 0 Βにおける楕円面リフレクタ 20 Βの反射膜 24 Β (実線） 及び捕助ミラー 4 Ο Βの反射膜 44 Β (破線） の透過特性 （反射率） を示す図である。 図 5に示すように、 この光源装置 1 1 0 Bにおいては、 捕助ミラー 4 0 Bの反射膜 4 4 Bは、 楕円面リフレクタ 2 0 Bの反射膜 2 4 Bより広い帯域を有している。
プロジェクタの使用中においては、 楕円面リフレクタ 2 O Bの HI面における高圧水銀 ランプ 1 0近傍部分の温度は約 3 0 0〜4 0 0 °Cになるのに対して、 捕助ミラー 4 0 B の凹面における温度は 6 0 0〜： L 0 0 0 °Cにもなる。 このため、 捕助ミラー 4 O Bの反 射膜 4 4 Bは、 その反射帯域が楕円面リフレクタ 2 O Bの反射膜 2 4 Bよりも、 より短 波長にシフトする。 従って、 図 5に示すように、 捕助ミラー 4 O Bの反射膜 4 4 Bの帯 域を予め楕円面リフレクタ 2 O Bの反射膜 2 4 Bの帯域よりも広く設定しておくことに より、 プロジェクタの使用時におけるこれら反射膜 2 4 B , 4 4 Bの帯域が近似するよ うになり、 光利用効率が高まることになる。
実施形態 2に係る光源装置 1 1 0 Bは、 図 4及び図 6に示すように、 楕円面リブレク タ 2 0 Bの凸面側の開口部に、 碍子によるランプ固定体 2 5を接着し、 ランプ固定体 2 5に、 高圧水銀ランプ 1 0と放熱用の部材 2 6 Bが接続固定されている。 また、 楕円面 リフレクタ 2 0 Bの凹面側外周部に配置された放熱用の枠 2 8 Bをさらに備えている。 図 6は、 放熱用の部材及び枠を示す平面図である。 これら放熱用の部材 2 6 B及び放熱 用の枠 2 8 Bはいずれも楕円面リフレクタ 2 0 Bに熱的に接続されている。 また、 放熱 用の枠 2 8 Bには平行ィ匕レンズ 5 0が取り付けられている。 実施形態 2のアルミナのリ フレクタは熱伝導性が高いため、 楕円面リフレクタ 2 O Bの熱は碍子によるランプ固定 体 2 5を通して放熱用の部材 2 6 Bに伝わり放熱される。
放熱用の部材 2 6 B及び放熱用の枠 2 8 Bは、 熱伝導性のよい銅からなっている。 さ らに、 放熱用の枠 2 8 Bの内面には、 赤外線吸収層が形成されている。 また、 放熱用の 部材 2 6 B及び放熱用の枠 2 8 Bは、 図 6に示すように、 多数の放熱フィン 2 7 B , 2 9 Bを有しており、 放熱性の向上が図られている。 また、 表面を酸化処理などにより輻 射効率を高めてある。 放熱用の部材 2 6 B及び放熱用の枠 2 8 Bとしては、 銅に代えて アルミニウムなどの他の金属を用いることもできる。 また、 ランプ固定体 2 5、 放熱用 の部材 2 6 B及び放熱フィン 2 7 Bを同一の熱伝導性の碍子で構成しても良い。
このため、 実施形態 2に係る光源装置 1 1 0 Bによれば、 放熱用の部材 2 6 Bによつ て楕円面リフレクタ 2 0 Bの熱を系外に放熱することができるため、 高圧水銀ランプ 1 0の周囲の温度を低下させることが可能になる。 また、 実施形態 2に係る光源装置 1 1 O Bによれば、 放熱用の枠 2 8 Bによっても楕円面リフレクタ 2 O Bの熱を系外に放熱 することが可能になる。 これにより、 高出力の高圧水銀ランプ 1 0を用いても楕円面リ フレタタ基材 2 2 Bや反射膜 2 4 Bの温度上昇が抑制され、 その結果これら楕円面リブ レクタ基材 2 2 Bと反射膜 2 4 Bとの間の応力が所定の値以下となり、 反射膜 2 4 Bに クラックが入って反射率が低下してしまうことがさらに効果的に防止できる。
また、 実施形態 2に係る光源装置 1 1 O Bによれば、 放熱用の枠 2 8 Bに平行ィ匕レン ズ 5 0を取り付けることで、 平行ィ匕レンズ 5 0を楕円面リフレクタ 2 0 Bに対して容易 に一体ィ匕できるようになる。 このため、 光源装置 1 1 0 Bは密閉型のランプとなり、 ラ ンプが破裂した場合に破片が外部に飛散しないなど、 取扱い性、 安全性に有意である。 さらに、 実施形態 2の効果を上げるために、 冷却ファンを配置し、 放熱フィン 2 7 B , 2 9 B及びアルミナの楕円面リフレクタ 2 0 Bの外面全体を冷却風が流れるようにす ることもできる。 また、 放熱用の部材 2 6 B、 放熱用の枠 2 8 B及び放熱フィン 2 7 B ， 2 9 Bをリフレクタと同じ材料であるアルミナ結晶体で同形状に構成し、 赤外線の吸 収をなくすことも効果がある。
〔実施形態 3〕
次に、 本発明の実施形態 3を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、 前記実施形態 1及び 2と同様の構造および同一部材には同一 符号を付して、 その詳細な説明は省略または簡略化する。
図 7は、 本発明の実施形態 3に係る光源装置 1 1 O Cの斜視図である。 この光源装置
1 1 0 Cは、 発光管としての 2 0 O Wの高圧水銀ランプ 1 0と、 この高圧水銀ランプ 1 0からの光を被照明領域 （図示せず） 側に向けて反射するために用いられる放物面リフ レクタ 2 0 Cと、 高圧水銀ランプ 1 0から被照明領域側に射出される光を高圧水銀ラン プ 1 0に向けて反射するために用いられる捕助ミラー 4 O Cと、 を備えている。
放物面リフレクタ 2 0 Cは、 放物面リフレクタ基材 2 2 Cと、 放物面リフレクタ基材
2 2 Cの凹面に形成された誘電体多層膜からなる反射膜 2 4 Cとを有している。 放物面 リフレクタ 2 0 Cの内部に配置される高圧水銀ランプ 1 0は、 発光部内の電極間の発光 中心が放物面リフレクタ 2 0 Cの焦点近傍となるように配置されている。 そして、 この 光源装置 1 1 0 Cにおいては、 高圧水銀ランプ 1 0からの光は、 放物面リフレクタ 2 0 Cにおける反射膜 2 4 Bで反射されて略平行光となって被照明領域 （+ z方向） 側に射 出される。 このときの放物面リフレクタ 2 O Cの高圧水銀ランプ 1 0近傍部分の温度は 約 4 5 0〜5 5 0 °Cとなっている。
補助ミラー 4 0 Cは、 捕助ミラー基材 4 2 Cと、 捕助ミラー基材 4 2 Cの凹面に形成 された誘電体多層膜からなる反射膜 4 4 Cとを有している。 補助ミラー 4 2 Cは、 補助 ミラー 4 2 Cの焦点が高圧水銀ランプ 1 0の発光部内の電極間の発光中心近傍となるよ うに配置されている。 そして、 この光源装置 1 1 0 Cにおいては、 高圧水銀ランプ 1 0 から被照明領域側に射出された光は、 捕助ミラー 4 0 Cにおける反射膜 4 4 Cで放物面 リフレクタ 2 0 Cに向けて反射され、 光利用効率の向上が図られている。 このときの補 助ミラー 4 0 Cの温度は約 6 0 0 - 1 0 0 0 °Cとなっている。
捕助ミラー 4 2 Cは、 高圧水銀ランプ 1 0の発光部をはさんで放物面リフレクタ 2 0 Cと対向配置される反射素子である。 捕助ミラー 4 2 Cを高圧水銀ランプ 1 0の発 光部の被照明領域側に設けることにより、 図 7に示すように、 高圧水銀ランプ 1 0の発光部から放射された光束のうち放物面リフレクタ 2 0 Cとは反対側 （被照 明領域側） に放射される光束は、 この補助ミラー 4 2 Cによって高圧水銀ランプ 1 0に向かって反射され、 さらに高圧水銀ランプ 1 0を透過して放物面リフレタ タ 2 0 Cに入射して、 高圧水銀ランプ 1 0から直接放物面リフレクタ 2 0 Cに入 射した光束と同様に、 放物面リフレクタ 2 O Cで反射されて照明光軸 1 1 O C a Xに略平行な平行光となって被照明領域 （+ z方向） 側に射出される。
なお、 照明光軸 1 1 O C xとは、 光源装置 1 1 0 Cから射出される照明光束の中心軸 である。
前述のようにこのような補助ミラー 4 2 Cを用いることにより、 高圧水銀ラン プ 1 0から放物面リフレクタ 2 0 Cとは反対側 （非照明領域側） に放射される光 束が、 高圧水銀ランプ 1 0から放物面リフレクタ 2 0 Cに直接入射した光束と同 様に、 放物面リフレクタ 2 0 Cに入射させることができる。
従来の補助ミラー 4 2 Cを設けない光源装置は、 高圧水銀ランプ 1 0から射出 された光束を放物面リフレクタのみで照明光軸 10 OC a Xに略平行な平行光と しなければならず、 放物面リフレクタの反射面積を広げなければならなかった。 しかし補助ミラ^" 42 Cを設けることにより、 高圧水銀ランプ 10から放物面 リフレクタ 20 Cとは反対側 （非照明領域側） に放射される光束を補助ミラー 4 2 Cにて放物面リフレクタ 2 OCに入射するよう後方側に反射させることができ るため、 放物面リフレクタ 2 OCの反射面積が小さくても、 高圧水銀ランプ 10 から射出された光束のほとんどすべてを照明光軸 1 1 OC a Xに略平行に射出で き、 放物面リフレクタ 20 Cの照明光軸 1 10 C a X方向寸法おょぴ開口径を小 さくすることができる。 すなわち、 光源装置 1 10Cを小型化でき、 光源装置 1 1 OCを他の光学装置内に糸且込むレイアウトも容易になる。
光源装置 110 Cにおける放物面リフレクタ 20 Cにおいては、 放物面リブレクタ基 材 22Cが、 L i 02-S i 02— Al 203の結晶体を含む結晶化ガラスからなる。 結晶 化ガラスは紫外線を吸収するため、 実施形態 1, 2に比較してリフレクタは高温となる また、 反射膜 24C力 S、 低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての Ta 205と の積層膜 （40層） からなる誘電体多層膜からなる。
このため、 放物面リフレクタ基材 22Cとしての結晶化ガラスの線膨張係数 （1〜1 5 X 10一7/ K) と、 反射膜 24 Cとしての誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電 体材料としての T a 205の線膨張係数 （50 X 10-7ZK) との差が 5 OX 10— 7/ K以下となる。 その結果、 これら放物面リフレクタ基材 22 Cの線膨張係数と反射膜 2 4 Cにおける平均的な線膨張係数との差が小さくなり、 このような高出力の高圧水銀ラ ンプ 10を用いても、 放物面リフレクタ基材 22 Cと反射膜 24 Cとの間に発生する応 力が所定の値以下となり、 反射膜 24 Cにクラックが入って反射率が低下してしまうこ とが効果的に防止できるようになる。
光源装置 110Cにおける捕助ミラー 40Cにおいては、 捕助ミラー基材 42Cが石 英ガラスからなる。 また、 反射膜 44Cが、 低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜 としての T a 205との積層膜 （40層） からなる誘電体多層膜からなる。 このため、 捕助ミラー基材 4 2 Cとしての石英ガラスの線膨張係数 （5 X 1 0— 7/K ) と、 反射膜 4 4 Cとしての誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電体材料としての T a 2 0 5の線膨張係数 （5 0 X 1 0一7/ K) との差が 4 5 X 1 0一7ノ Kとなる。 その 結果、 これら捕助ミラー基材 4 2 Cの線膨張係数と反射膜 4 4 Cにおける平均的な線膨 張係数との差が小さくなり、 このような高出力の高圧水銀ランプ 1 0を用いても、 捕助 ミラー基材 4 2 Cと反射膜 4 4 Cとの間に発生する応力が所定の値以下となり、 捕助ミ ラー 4 0 Cの反射膜 4 4 Cにクラックが入って反射率が低下してしまうことが効果的に 防止できるようになる。
図 8は、 リブレクタと捕助ミラーについて、 その基材の材料と反射膜を構成する誘電 体多層膜の高屈折率膜の材料との関係を示す図である。 図 8において、 符号◎は、 高出 力の発光管を用いても長時間の使用で反射率の低下が見られずに特に好適に使用できる ことを示しており、 符号〇は反射率の低下が見られずに好適に使用できることを示して おり、 符号 Xは反射率の低下が見られる場合があり好適には使用できないことを示して いる。 また、 リフレクタ基材及び捕助ミラー基材の 「使用不適」 とは、 材料の歪点に近 い状態での使用となるためである。
〔実施形態 4〕
次に、 本発明の実施形態 4を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、 前記実施形態 1〜 3と同様の構造および同一部材には同一符 号を付して、 その詳細な説明は省略または簡略化する。
図 9は、 本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。 プロジェク タ 1 0 0 0は、 照明光学系 1 0 0と、 色光分離光学系 2 0 0と、 リレー光学系 3 0 0と 、 光学装置と、 投写光学系 6 0 0とを備えている。 これらの光学系 1 0 0〜3 0 0を 構成する光学素子おょぴ光学装置は、 所定の照明光軸 Zが設定された光学部品用 筐体内に位置決め調整されて収納されている。
照明光学系 1 0 0は、 実施形態 1の光源装置 1 1 0 Aと均一照明光学系とを備える。 光源装置 1 1 O Aは、 高圧水銀ランプ 1 0から放射された光束を一定方向に揃え て射出し、 光学装置を照明するものである。
そして、 光源装置 1 1 O Aから放射された光束は、 均一照明光学系に射出され る。
均一照明光学系は、 光源装置 1 1 O Aから射出された光束を複数の部分光束に 分割し、 照明領域の面内照度を均一化する光学系である。 この均一照明光学系は 、 第 1レンズアレイ 1 2 0、 反射ミラー 1 2 5、 第 2レンズアレイ 1 3 0、 偏光 変換素子 1 4 0、 および重畳レンズ 1 5 0を備えている。
第 1レンズアレイ 1 2 0は、 光源装置 1 1 O Aから射出された光束を複数の部 分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、 照明光軸 Zと直交する 面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。
第 2レンズアレイ 1 3 0は、 上述した第 1レンズアレイ 1 2 0により分割され た複数の部分光束を集光する光学素子であり、 第 1レンズァレイ 1 2 0と同様に 照明光軸 Zに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた 構成を有している。
反射ミラー 1 2 5は、 第 1レンズアレイ 1 2 0から射出された光を反射して第 2レンズァレイに入射させる。
偏光変換素子 1 4 0は、 第 1レンズアレイ 1 2 0により分割された各部分光束 の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
この偏光変換素子 1 2 0は、 図示を略したが、 照明光軸 Zに対して傾斜配置さ れる偏光分離膜およぴ反射膜を交互に配列した構成を具備する。 偏光分離膜は、 各部分光束に含まれる P偏光光束および S偏光光束のうち、 一方の偏光光束を透 過し、 他方の偏光光束を反射する。 反射された他方の偏光光束は、 反射膜によつ て曲折され、 一方の偏光光束の射出方向、 すなわち照明光軸 Zに沿った方向に射 出される。 射出された偏光光束のいずれかは、 偏光変換素子 1 4 0の光束射出面 に設けられる位相差板によって偏光変換され、 略全ての偏光光束の偏光方向が揃 えられる。 このような偏光変換素子 1 4 0を用いることにより、 光源装置 1 1 0 Aから射出される光束を、 略一方向の偏光光束に揃えることができるため、 光学 装置で利用する光源光の利用率を向上することができる。
重畳レンズ 1 5 0は、 第 1レンズアレイ 1 2 0、 反射ミラー 1 2 5， 第 2レン ズアレイ 1 3 0、 および偏光変換素子 1 4 0を経た複数の部分光束を集光して光 学装置の後述する 3つの液晶表示装置 4 0 O R, 4 0 0 G, 4 0 O Bの画像形成領 域上に重畳させる光学素子である。
この重畳レンズ 1 5 0から射出された光束は、 色光分離光学系 2 0 0に射出さ れる。
色光分離光学系 2 0 0は、 2枚のダイクロイツクミラー 2 1 0， 2 2 0とを備 え、 ダイクロイツクミラー 2 1 0 , 2 2 0により照明光学系 1 0 0から射出され た複数の部分光束を、 赤 （R) 、 緑 （G) 、 青 （B ) の 3色の色光に分離する機 能を具備する。 '
ダイクロイツクミラー 2 1 0， 2 2 0は、 基板上に所定の波長領域の光束を反 射し、 他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。 そして、 光路前段に配置されるダイクロイツクミラー 2 1 0は、 赤色光を透過し 、 その他の色光を反射するミラーである。 また、 光路後段に配置されるダイク口 イツクミラー 2 2 0は、 緑色光を反射し、 青色光を透過するミラーである。
【0 0 2 1】
リレー光学系 3 0 0は、 入射側レンズ 3 1 0と、 リレーレンズ 3 3 0と、 反射 ミラー 3 2 0 , 3 4 0とを備え、 色光分離光学系 2 0 0を構成するダイクロイツ クミラー 2 2 0を透過した青色光を光学装置まで導く機能を有している。 なお、 青色光の光路にこのようなリレー光学系 3 0 0が設けられているのは、 青色光の 光路長が他の色光の光路長よりも長いため、 光の発散等による光の利用効率の低 下を防止するためである。 本実施形態においては青色光の光路長が長いのでこの ような構成とされているが、 赤色光の光路長を長くしてリレー光学系 3 0 0を赤 色光の光路に用いる構成も考えられる。
上述したダイクロイツクミラー 2 1 0により分離された赤色光は、 反射ミラー 2 3 0により曲折された後、 フィールドレンズを介して光学装置に供給される。 また、 ダイクロイツクミラー 2 2 0により分離された緑色光は、 そのままフィー ルドレンズを介して光学装置に供給される。 さらに、 青色光は、 リレー光学系 3 0 0を構成するレンズ 3 1 0 , 3 3 0および反射ミラー 3 2 0 , 3 4 0により集 光、 曲折されてフィールドレンズを介して光学装置に供給される。 なお、 光学装 置の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズは、 第2レンズアレイ 1 3 0から射出された各部分光束を、 照明光軸 Zに対して略平行な光束に変換するた めに設けられている。
光学装置は、 入射した光束を画像情報に応じて変調してカラ一画像を形成する ものである。 この光学装置は、 照明対象となる光変調装置としての液晶表示装置 4 0 O R, 4 0 0 G, 4 0 O B (赤色光側の液晶表示装置を 4 0 0 R、 緑色光側の 液晶表示装置を 4 0 0 G、 青色光側の液晶表示装置を 4 0 0 Bとする） と、 クロ スダイクロイツクプリズム 5 0 0とを備えて構成される。 なお、 フィールドレン ズぉよぴ各液晶表示装置 4 0 0 R , 4 0 0 G , 4 0 0 Bの間には、 入射側偏光板が 介在配置され、 各液晶表示装置 4 0 O R, 4 0 0 G, 4 0 O Bおよびクロスダイク ロイックプリズム 5 0 0の間には、 射出側偏光板が介在配置され、 入射側偏光板 、 液晶表示装置 4 0 0 R, 4 0 O G, 4 0 0 B、 およぴ射出側偏光板によつて入射 する各色光の光変調が行われる。
液晶表示装置 4 0 O R, 4 0 0 G, 4 0 0 Bは、 一対の透明なガラス基板に電気 光学物質である液晶を密閉封入したものであり、 例えば、 ポリシリコン T F Tを スイッチング素子として、 与えられた画像信号にしたがって、 入射側偏光板 4 4 から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
クロスダイクロイツクプリズム 5 0 0は、 前記射出側偏光板から射出された色 光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。 この クロスダイクロイツクプリズム 5 0 0は、 4つの直角プリズムを貼り合わせた平 面視略正方形状をなし、 直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、 誘電体多層 膜が形成されている。 略 X字状の一方の誘電体多層膜は、 赤色光を反射するもの であり、 他方の誘電体多層膜は、 青色光を反射するものであり、 これらの誘電体 多層膜によって赤色光おょぴ青色光は曲折され、 緑色光の進行方向と揃えられる ことにより、 3つの色光が合成される。
そして、 クロスダイクロイツクプリズム 5 0 0から射出されたカラー画像は、 投写光学系 6 0 0によって拡大投射され、 スクリーン S C上で大画面画像を形成 する。
なお、 図 9に示すようなプロジェクタの各部の構成および機能については、 例えば、 本願出願人によって開示された特開平 1 0— 3 2 5 9 5 4号公報に詳述されている。 このプロジェクタ 1 0 0 0においては、 照明光学系 1 0 0の光源装置として、 図 1に 示す光源装置 1 1 O Aが用いられている。 この光源装置 1 1 O Aは、 前述したように、 高出力の高圧水銀ランプ 1 0を用いても、 放物面リブレクタ基材 2 2 Aと反射膜 2 4 A との間に発生する応力が所定の値以下となり、 反射膜 2 4 Aにクラックが入って反射率 が低下してしまうことが効果的に防止できる放物面リフレクタ 2 O Aを備えている。 し たがって、 この光源装置 1 1 O Aを備えたプロジェクタ 1 0 0 0は、 高出力の高圧水銀 ランプ 1 0を用いても、 長時間の使用で反射率が低下してしまうことのない、 高輝度化 に好適なプロジェクタとなる。
なお、 本発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、 その要旨を逸脱し ない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、 例えば次のような変 形も可能である。
上記実施形態 2で説明した放熱用の部材 2 6 Bを、 実施形態 1の光源装置 1 1 0 Aま たは光源装置 1 1 0 Cに用いても良い。
上記実施形態 2の光源装置 1 1 0 Bは、 補助ミラー 4 0 Bを備えない構成としてもよ い。
上記実施形態 4のプロジェクタ 1 0 0 0においては、 照明光学系 1 0 0の光源装置と して、 光源装置 1 1 O Aが用いられていたが、 これに限らず、 プロジェクタ 1 0 0 0に 光源装置 1 1 O Bまたは光源装置 1 1 0 Cを備えても良い。
上記実施形態 4のプロジェクタ 1 0 0 0においては、 3つの液晶表示装置 4 0 O R , 4 0 0 G, 4 0 O Bを用いた例のみを挙げたが、 本発明は、 1つの液晶表示装置のみを 用いたプロジェクタ、 2つの液晶表示装置を用いたプロジェクタ、 あるいは、 4つ以上 の液晶表示装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、 光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていた 力 光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用 、てもよい。
上記実施例のプロジェクタ 1 0 0 0においては、 透過型のプロジェクタに本発明の光 源装置を適用した場合を例示しているが、 本発明は反射型のプロジェクタにも適用する ことが可能である。 ここで、 「透過型」 とは、 透過型液晶パネル等のように光変調手段 としての電気光学装置が光を透過するタイプであることを意味しており、 「反射型 J と は、 反射型液晶パネルのように光変調手段としての電気光学装置が光を反射するタイプ であることを意味している。 反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、 透 過型のプロジ工クタと同様の効果を得ることができる。
上記実施例において、 プロジェクタ 1 0 0 0は、 電気光学装置として液晶パネルを用 いているが、 これに限られない。 電気光学装置としては、 一般に、 入射光を画像情報に 応じて変調するものであればよく、 マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい マイクロミラー型光変調装置としては、 例えば、 DMD (デジタルマイクロミラーデバ イス） （T I社の商標） を用いることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 400°C以上の耐熱温度を有するリフレクタ基材と、 このリフレクタ基材の凹面に 形成された誘電体多層膜からなる反射膜とを含み、 発光管からの光を被照明領域側に向 けて反射するために用いられるリフレクタであって、
前記リフレクタ基材の線膨張係数と、 前記誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電 体材料の線膨張係数との差が 50X10一7 ZK以下であることを特徴とするリフレクタ
2. 請求項 1に記載のリブレクタにおいて、 前記リフレクタ基材がアルミナからなり、 前記誘電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての T i 02又は T a
2o5との積層膜からなることを特徴とするリフレクタ。
3. 請求項 1に記載のリブレクタにおいて、 前記リフレクタ基材がサファイアからなり 、 前記誘電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての T a 205又は T i o2との積層膜からなることを特徴とするリフレクタ。
4. 請求項 1に記載のリフレクタにおいて、 前記リフレクタ基材が石英ガラスからなり 、 前記誘電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての Ta 205との 積層膜からなることを特徴とするリフレクタ。
5. 請求項 1に記載のリブレクタにおいて、 前記リフレクタ基材が結晶化ガラスからな り、 前記誘電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての Ta 205と の積層膜からなることを特徴とするリフレクタ。
6. 600°C以上の耐熱温度を有する捕助ミラー基材と、 この捕助ミラー基材の凹面に 形成された誘電体多層膜からなる反射膜とを含み、 発光管から被照明領域側に射出され た光を前記 光管に向けて反射するために用いられる捕助ミラーであって、
前記捕助ミラー基材の線膨張係数と、 前記誘電体多層膜の高屈折率膜を構成する誘電 体材料の線膨張係数との差が 50 X 10一7 以下であることを特徴とする捕助ミラー
7. 請求項 6に記載の捕助ミラーにおいて、 前記捕助ミラー基材がアルミナからなり、 前記誘電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としてので i 02又は T a 2〇5との積層膜からなることを特徴とする捕助ミラー。
8. 請求項 6に記載の捕助ミラーにおいて、 前記捕助ミラー基材がサファイアからなり 、 前記誘電体多層膜が低屈折率膜としての S i 02と高屈折率膜としての Ta 205又は T i 02との積層膜からなることを特徴とする捕助ミラー。
9. 請求項 6に記載の捕助ミラーにおいて、 前記補助ミラー基材が石英ガラスからなり 、 前記誘電体多層膜が低屈折率膜としての S i〇2と高屈折率膜としての T a 205との 積層膜からなることを特徴とする補助ミラー。
10. 発光管と、 請求項 1〜 5のいずれかに記載のリフレクタと、 請求項 6〜9のいず れかに記載の補助ミラーと、 を備えたことを特徴とする光源装置。
1 1. 請求項 10に記載の光源装置において、 前記捕助ミラーの反射膜は、 前記リブレ クタの反射膜より広い帯域を有することを特徴とする光源装置。
1 2. 発光管と、 請求項 1〜 5のいずれかに記載のリフレクタを備えたことを特徴とす る光源装置。
1 3. 請求項 10〜1 2のいずれかに記載の光源装置において、
前記リフレクタの凸面側に配置され、 前記リフレクタに熱的に接続された放熱用の部 材をさらに備えたことを特徴とする光源装置。
14. 請求項 13に記載の光源装置において、
前記放熱用の部材は放熱用のフィンを有することを特徴とする光源装置。
1 5. 400°C以上の耐熱温度を有する楕円面リフレクタ基材と、 この楕円面リフレタ タ基材の凹面に形成された誘電体多層膜からなる反射膜とを含み、
前記楕円面リフレタタ基材の線膨張係数と、 前記誘電体多層膜の高屈折率膜を構成す る誘電体材料の線膨張係数との差が 50 X 10_7/K以下である楕円面リフレクタと、 この楕円面リフレクタの第 1焦点の近傍にその発光中心を有する発光管と、 前記楕円面リフレクタからの光を略平行化する平行ィヒレンズと、 を備えた光源装置で あって、
前記楕円面リフレクタの凹面側外周部に配置され、 前記楕円面リフレクタに熱的に接 続された放熱用の枠をさらに備え、 この放熱用の枠に前記平行ィヒレンズが取り付けられ ていることを特徴とする光源装置。
1 6 . 請求項 1 5に記載の光源装置において、
前記放熱用の枠は放熱用のフィンを有することを特徴とする光源装置。
1 7 . 請求項 1 5又は 1 6に記載の光源装置において、
前記放熱用の枠の内面には、 赤外線吸収層が形成されてなることを特徴とする光源装 置。
1 8 . 請求項 1 5〜1 7のいずれかに記載の光源装置において、
請求項 6〜 9のいずれかに記載の捕助ミラーをさらに備えたことを特徴とする光源装 置。
1 9 . 請求項 1 2〜1 8のいずれかに記載の光源装置を含む照明光学系と、 この照明光 学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、 この電気光学変調装置 からの変調光を投写する投写光学系と、 を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
PCT/JP2004/013405 2003-09-09 2004-09-08 リフレクタ、補助ミラー、光源装置及びプロジェクタ WO2005026792A1 (ja)

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