JP2008041365A - Manufacturing method of concave reflection mirror, mold for concave reflection mirror manufacture, and concave reflection mirror and light source device - Google Patents
Manufacturing method of concave reflection mirror, mold for concave reflection mirror manufacture, and concave reflection mirror and light source device Download PDFInfo
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Abstract
Description
液晶ディスプレイ装置、DMD(登録商標)(デジタルミラーデバイス)を用いたDLP(登録商標)(デジタルライトプロセッサ)等の投射型プロジェクター装置のバックライトに使用する光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device used for a backlight of a projection type projector device such as a liquid crystal display device, DLP (registered trademark) (digital light processor) using DMD (registered trademark) (digital mirror device).
上記技術分野に係る投射型のプロジェクター装置においては、矩形状のスクリーンに対し、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求される。このような要求に対応するため、装置に内蔵される光源としては、点灯時の水銀蒸気圧が150気圧以上となるショートアーク型の超高圧水銀ランプが使用され、光を効率よく前方に出射するために凹面状の反射鏡が組合わされて使用されている。 In the projection type projector apparatus according to the above technical field, it is required to illuminate an image with a uniform and sufficient color rendering on a rectangular screen. In order to meet such demands, a short arc type ultra-high pressure mercury lamp with a mercury vapor pressure of 150 atm or higher is used as a light source built in the apparatus, and emits light forward efficiently. Therefore, concave reflecting mirrors are used in combination.
近年、このようなプロジェクター装置においては、ユーザーから会議室等に常設するだけでなく手軽に持ち運んで様々な場所で使用したいという要請があり、従来にも増してプロジェクター装置が小型化してきている。そして、プロジェクター装置の小型化が進むにつれて、光源装置のうち特に反射鏡も小型化してきている。 In recent years, in such a projector apparatus, there is a request from a user not only to be permanently installed in a conference room or the like but also to be easily carried and used in various places, and the projector apparatus has become smaller than before. As the projector apparatus is further reduced in size, the reflecting mirror in the light source apparatus is also particularly reduced in size.
しかしながら単に凹面反射鏡を小型化したのでは、凹面反射鏡の有効反射面積が減少し、光源装置より出射される光束が減少する。しかも、近年、先に述べたよう光源装置の小型化に加え、プロジェクター装置のスクリーン照度は従来よりも高い水準が要求されていることから、反射鏡を小型化するのだけではこのような要求に応じることができない。 However, if the concave reflecting mirror is simply reduced in size, the effective reflection area of the concave reflecting mirror is reduced, and the luminous flux emitted from the light source device is reduced. Moreover, in recent years, in addition to miniaturization of the light source device as described above, the screen illuminance of the projector device has been required to be higher than before. I can't respond.
そこで、反射鏡で集光された光束の利用効率を損なうことなく反射鏡自体をコンパクトにできる技術として例えば特許文献1、特許文献2に記載の技術が知られている。 Thus, for example, techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known as techniques that can make the reflecting mirror compact without impairing the utilization efficiency of the light beam collected by the reflecting mirror.
特許文献1(特許第3557988号公報)には、光放射口を形成する楕円面又は放物面を有する第一の反射面と、第一の反射面の後方に位置された略球面を有している第二の反射面と、第二の反射面の後方に位置された楕円面又は放物面を有する第三の反射面とからなる凹面反射鏡を備えた光源装置が開示されている(従来技術1)。 Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3557988) has a first reflecting surface having an elliptical surface or a parabolic surface that forms a light emission port, and a substantially spherical surface located behind the first reflecting surface. A light source device including a concave reflecting mirror including a second reflecting surface and a third reflecting surface having an elliptical surface or a parabolic surface located behind the second reflecting surface is disclosed ( Prior art 1).
特許文献2(特開2002−237202号公報)には、リフレクタが、光軸方向に前後に配置された2つの反射鏡により構成されており、前方に配置された反射鏡が楕円面又は放物面を有し、後方に配置された反射鏡が球面を有しているリフレクタ付ランプが開示されている(従来技術2)。 In Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-237202), a reflector is composed of two reflecting mirrors arranged in front and back in the optical axis direction, and the reflecting mirror arranged in front is an ellipsoid or a parabola. There has been disclosed a reflector-equipped lamp having a surface and a reflector disposed behind has a spherical surface (prior art 2).
これら従来技術1,2とも、後方位に配置された球面を有する反射鏡は光源ランプのアーク中心からの光を入射すると、もとのアーク中心に向けて反射する構成となっており、アーク中心に光を戻してからその前方に配置された楕円又は放物面よりなる反射面に入射させ、所定の集光光を得るものである。このような構成を具備することにより、光源ランプから放射された光の利用効率を上げることができ、結果、凹面反射鏡及び凹面反射鏡とランプとが組み合わされた光源装置の小型化を実現することが可能となる。
しかしながら上記従来技術においては製造上困難で、汎用性に乏しいという問題がある。
先ず、従来技術1について図5を参照して説明する。この技術は、第一の反射面71、第二の反射面及72及び第三の反射面73が、この順に光軸Lの前方(光投射口側)から連続するように凹面反射鏡基体70Aの内面に形成されたものである。そして、第一の反射面71及び第三の反射面73は回転楕円面(若しくは回転放物面)からなり、第二の反射面72はほぼ球面からなる。そして、第一及び第三の反射面71,73の第1焦点の位置と、第二の反射面72の略球面の中心位置とが一致し、かつ、これが反射鏡70に装着される放電ランプ60のアークのほぼ中央に一致するように構成される。
第一及び第三の反射面71,73が楕円面よりなる場合、アークの中心にある第一焦点F1から第一の反射面71に入射した光は光路(ア)を通り第二焦点F2に、第一焦点F1から第二の反射面72に入射した光は、当該第一焦点F1に戻った後、光軸Lを中心に対称位置に反射されて第一の反射面71に入射し、光路(イ)を通って第二焦点F2に向かって反射される。また、第一焦点F1から第三の反射面73に入射した光は光路(ウ)を通って第二焦点F2に向かって反射される。
However, the above prior art has a problem that it is difficult to manufacture and lacks versatility.
First, the prior art 1 will be described with reference to FIG. In this technique, the first reflecting
When the first and third reflecting
このような複数の反射面(71,72,73)を有する凹面反射鏡70は、例えば耐熱性の高いガラス等を基体70Aとして用い、成形用金型を用いて熱間プレス等の手法で所定の反射面を成形した後、可視光反射性の膜を形成して完成する。なおこの反射膜は、赤外及び紫外域の波長の光に対して透過性を備え、可視光に対して高い反射率を有する誘電体多層膜が好適に選択される。
The concave reflecting mirror 70 having such a plurality of reflecting surfaces (71, 72, 73) is, for example, made of glass having high heat resistance as the
しかしながら反射膜の成膜法として、真空蒸着やスパッタリング法のような物理蒸着(PVD)を採用した場合、第二の反射面(72)に膜が形成されないという事態が発生することがわかった。 However, it has been found that when physical vapor deposition (PVD) such as vacuum vapor deposition or sputtering is employed as a method for forming the reflective film, a film is not formed on the second reflective surface (72).
この理由は、第二の反射面72がほぼ球面よりなるため、その開口側(第一の反射面71側)部分においては、曲面が反射鏡70の光軸線Lに対してほぼ平行に形成されるようになり、真空蒸着やスパッタリング法で膜を形成させる場合、蒸着源若しくはスパッタ源からの成膜物質が第一の反射面によって遮蔽されてしまうため第二の反射面に到達することが困難となり、膜が不均一になり、反射に十分な厚みの膜を形成することができないからである。
この結果、第一の反射面71及び第二の反射面72とは膜厚分布が著しく相違し、第二の反射面72において所望の反射率を得ることができない。
This is because the second reflecting
As a result, the film thickness distribution is significantly different from the first reflecting
他方、従来技術2においては、楕円面又は放物面を有する反射鏡と、球面を有する反射鏡とが別体よりなるため、個々に真空蒸着やスパッタリング法で膜を形成することができ、所定の反射膜を形成することができて、この点においては従来技術1より優位と考えられる。 On the other hand, in the prior art 2, since the reflecting mirror having an elliptical surface or a paraboloid and the reflecting mirror having a spherical surface are formed separately, films can be individually formed by vacuum deposition or sputtering. In this respect, it is considered superior to the prior art 1.
しかしながら従来技術2においては、個々の反射鏡を作製した後の組立工程において、各反射鏡の焦点位置をランプのアーク中心に一致させることが非常に難しく、目的とする利用効率改善効果を得ることが困難である。また、1つの光源装置に対して反射鏡を2つ形成することから生産性が乏しく、コスト高となる問題もある。 However, in the prior art 2, it is very difficult to make the focal point of each reflector coincide with the arc center of the lamp in the assembling process after the individual reflectors are manufactured, and the intended utilization efficiency improvement effect is obtained. Is difficult. Further, since two reflecting mirrors are formed for one light source device, there is a problem that productivity is poor and cost is increased.
そこで本発明が解決しようとする課題は、第一の反射面に続いて球面状の第二の反射面が形成された反射鏡において、反射膜を所期の通り確実に形成できると共に、異なる反射面であっても焦点位置の調整が極めて簡単に行えて、高い光の利用効率を実現することができ、しかも生産性が良好で低コストで製造できる、凹面反射鏡の製造方法を提供することにある。
また、凹面反射鏡の製造が容易な凹面反射鏡用金型を提供することにある。
また、第一の反射面に続いて球面状の第二の反射面が形成された凹面反射鏡において、反射膜を所期の通り確実に形成できると共に、異なる反射面であっても焦点位置の調整が極めて簡単に行えて、高い光の利用効率を実現することができる凹面反射鏡を提供すること、更には、この凹面反射鏡を用いた光源装置を提供することにある。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that in the reflecting mirror in which the spherical second reflecting surface is formed after the first reflecting surface, the reflecting film can be reliably formed as expected, and different reflecting surfaces can be formed. To provide a method for manufacturing a concave reflector that can adjust the focal position even on a surface very easily, achieve high light utilization efficiency, and can be manufactured at low cost with good productivity. It is in.
It is another object of the present invention to provide a concave reflecting mirror mold in which a concave reflecting mirror can be easily manufactured.
Further, in the concave reflecting mirror in which the spherical second reflecting surface is formed subsequent to the first reflecting surface, the reflecting film can be reliably formed as expected, and even if the reflecting surface is different, the focal position can be changed. An object of the present invention is to provide a concave reflecting mirror that can be adjusted very easily and realize high light utilization efficiency, and to provide a light source device using the concave reflecting mirror.
上記課題を解決するため、本発明に係る凹面反射鏡の製造方法は、光軸を中心とした回転面により構成された第一の反射面及び第二の反射面とを少なくとも有し、かつ第一、第二の反射面がこの順に光軸方向に配置されてなるガラス製凹面反射鏡の製造方法であって、
前記凹面反射鏡の基体を、第一の反射面部と第二の反射面部との間に分割代が形成されるように熱間プレスにより一体的に成形する工程と、
前記基体を分割代で切断して、基体を光軸の前後方向に分割する工程と、
前記第一の反射面部及び前記第二の反射面部の各々に光反射膜を形成し、第一の反射面及び第二の反射面を構成する工程と、
第一の反射面及び第二の反射面が連続するように、基体を再び組み合わせて一体化する工程と
を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method of manufacturing a concave reflecting mirror according to the present invention includes at least a first reflecting surface and a second reflecting surface configured by a rotating surface centered on an optical axis, and a first reflecting surface. The first and second reflecting surfaces are arranged in this order in the direction of the optical axis, and the manufacturing method of the glass concave reflecting mirror,
A step of integrally forming the base of the concave reflecting mirror by hot pressing so that a split margin is formed between the first reflecting surface portion and the second reflecting surface portion;
Cutting the base at a split margin to divide the base in the longitudinal direction of the optical axis;
Forming a light reflection film on each of the first reflection surface portion and the second reflection surface portion, and configuring the first reflection surface and the second reflection surface;
And combining the substrates again so that the first reflecting surface and the second reflecting surface are continuous.
また、本発明に係る金型は、光軸を中心とした回転面により構成された第一の反射面及び第二の反射面とを少なくとも有し、かつ第一、第二の反射面がこの順に光軸方向前方より配置されてなるガラス製凹面反射鏡を製造するガラス整形用の金型であり、
凹面反射鏡の外表面形状がその内面に成形されたボトムモールドと、このボトムモールドの開口縁に沿って配置されるリングモールドと、その外表面に所定の反射面形状が形成されたプランジャーを具備して構成され
前記プランジャーは、第一の反射面形成部と第二の反射面形成部との間に略円柱状若しくは略円錐状部分を備えていることを特徴とする。
また、上記ガラス製凹面反射鏡用金型であって、前記ボトムモールドには、前記分割代に対応する凹面反射鏡の外周部を、部分的に略円柱状若しくは略円錐状に形成する手段を備えていることを特徴とする。
Further, the mold according to the present invention has at least a first reflecting surface and a second reflecting surface constituted by a rotating surface with the optical axis as the center, and the first and second reflecting surfaces are this. It is a mold for glass shaping that manufactures a concave reflector made of glass that is sequentially arranged from the front in the optical axis direction,
A bottom mold in which the outer surface shape of the concave reflecting mirror is formed on the inner surface thereof, a ring mold disposed along the opening edge of the bottom mold, and a plunger having a predetermined reflecting surface shape formed on the outer surface thereof The plunger is configured to have a substantially cylindrical or substantially conical portion between the first reflecting surface forming portion and the second reflecting surface forming portion.
Also, in the glass mold for concave reflecting mirror, the bottom mold includes means for partially forming the outer peripheral portion of the concave reflecting mirror corresponding to the division allowance into a substantially cylindrical shape or a substantially conical shape. It is characterized by having.
また本発明に係る凹面反射鏡は、光軸を中心とした回転面により構成された互いに異なる曲面からなる第一と第二の反射面を有し、当該第一、第二の反射面がこの順に光軸方向に配置された全体が凹面状をなす凹面反射鏡であって、
前記凹面反射鏡の基体はガラスよりなり、当該基体には第一の反射面と第二の反射面との間に分割部を有していることを特徴とする。
また本発明に係る光源装置は、放電容器内に一対の放電電極が対向するよう設けられたショートアーク型放電ランプと、この放電ランプのアークの方向と光軸が一致する状態で当該放電ランプを取り囲むよう配設され、前方に光投射口を有する凹面反射鏡とよりなり、
凹面反射鏡は、光軸を中心とした回転面により構成された互いに異なる曲面からなる第一と第二の反射面を有し、当該第一、第二の反射面がこの順に光軸方向に配置された全体が凹面状をなす凹面反射鏡であって、
前記凹面反射鏡の基体はガラスよりなり、当該基体には第一の反射面と第二の反射面との間に分割部を有していることを特徴とする。
The concave reflecting mirror according to the present invention has first and second reflecting surfaces composed of different curved surfaces constituted by a rotating surface with the optical axis as the center, and the first and second reflecting surfaces are the same. A concave reflector that is disposed in the optical axis direction in order to form a concave surface as a whole,
The substrate of the concave reflecting mirror is made of glass, and the substrate has a dividing portion between the first reflecting surface and the second reflecting surface.
The light source device according to the present invention includes a short arc type discharge lamp provided in a discharge vessel so that a pair of discharge electrodes face each other, and the discharge lamp in a state where the arc direction of the discharge lamp coincides with the optical axis. It is arranged so as to surround, and consists of a concave reflecting mirror having a light projection port in the front,
The concave reflecting mirror has first and second reflecting surfaces composed of different curved surfaces formed by rotating surfaces around the optical axis, and the first and second reflecting surfaces are arranged in this order in the optical axis direction. A concave reflecting mirror having a concave shape as a whole,
The substrate of the concave reflecting mirror is made of glass, and the substrate has a dividing portion between the first reflecting surface and the second reflecting surface.
(1)本発明に係る凹面反射鏡の製造方法によれば、凹面反射鏡の基体を、第一の反射面部と第二の反射面部とに分割した後、個々の基体に対して反射膜を形成するので、反射膜を所期の反射特性を具備させて形成することができる。しかも、元々一体のガラス基体よりなるので、各基体を再び組み合わせれば、第一の反射面と第二の反射面との焦点が一致することになり、後工程で組み込まれる光源ランプに対して位置合せが容易であり、高い光の利用効率を実現することができる。
特にガラス基体の熱間プレスにおいて、第一の反射面部と第二の反射面部との間に分割代が形成されているため、分割によっても焦点位置がずれることがない。
(1) According to the method for manufacturing a concave reflecting mirror according to the present invention, the base of the concave reflecting mirror is divided into a first reflecting surface and a second reflecting surface, and then a reflecting film is applied to each base. Therefore, the reflective film can be formed with the desired reflection characteristics. Moreover, since it is originally composed of an integral glass substrate, when the substrates are combined again, the focal points of the first reflecting surface and the second reflecting surface coincide with each other. Positioning is easy and high light utilization efficiency can be realized.
In particular, in the hot pressing of the glass substrate, since the split margin is formed between the first reflecting surface portion and the second reflecting surface portion, the focal position is not shifted even by the splitting.
(2)また、本発明に係るガラス製凹面反射鏡用金型によれば、凹面反射鏡の反射面を形成するプランジャーにおいては、第一の反射面形成部と第二の反射面形成部との間に、分割代を形成するための手段を備えているため、分割によっても焦点位置がずれることがない凹面反射鏡基体を確実に提供できる。
更に、凹面反射鏡の外表面を形成するボトムモールドに、分割代に対応する凹面反射鏡の外周に、該凹面反射鏡の外表面を略円柱状に形成する手段を備えていることで、ガラス基体を切断する際に外側から分割代を検知し易くなると共に、グラインダー等の刃先を安定化できて歩留まりを向上させることができる。
(2) Moreover, according to the glass concave-surface reflecting mirror mold according to the present invention, in the plunger that forms the reflecting surface of the concave reflecting mirror, the first reflecting surface forming portion and the second reflecting surface forming portion. Since a means for forming a division allowance is provided between the two, a concave reflecting mirror substrate in which the focal position is not shifted even by the division can be reliably provided.
Further, the bottom mold for forming the outer surface of the concave reflecting mirror is provided with means for forming the outer surface of the concave reflecting mirror into a substantially cylindrical shape on the outer periphery of the concave reflecting mirror corresponding to the division allowance. When the substrate is cut, it is easy to detect the division allowance from the outside, and the cutting edge of a grinder or the like can be stabilized and the yield can be improved.
(3)反射鏡基体に分割部を有している、すなわち、基体を分割した後に一体の凹面反射鏡を構成することにより、第一の反射面と第二の反射面の両方の反射面に対して確実に反射膜を形成することができて所期の反射特性を有する反射面を形成することができ、光の利用効率を上げることができると共に、製造が容易で低コストで生産できる凹面反射鏡が得られる。
更にこの凹面反射鏡に光源ランプを組み込むことにより、プロジェクター装置用として好適な光源装置を得ることができる。
(3) The reflecting mirror base has a split portion, that is, by forming an integral concave reflecting mirror after the base is split, the reflecting surfaces of both the first reflecting surface and the second reflecting surface are formed. On the other hand, it is possible to reliably form a reflective film, to form a reflective surface having the desired reflection characteristics, to improve the light utilization efficiency, and to produce a concave surface that is easy to manufacture and can be produced at low cost. A reflector is obtained.
Furthermore, by incorporating a light source lamp into the concave reflecting mirror, a light source device suitable for a projector device can be obtained.
以下、本発明に係る凹面反射鏡の製造方法を実施例に基いて説明する。
図1は本発明に係る、凹面反射鏡と光源ランプとよりなる光源装置の説明図であり、反射鏡の光軸を含む面で切断した断面図である。図2は、本発明に係る凹面反射鏡の基体を形成するための金型であり、プランジャー平面図及びボトムモールドの断面図、図3は本発明に係る金型を用いてガラスをプレスする工程を示す説明図である。また、図4は本発明に係る金型から製作された凹面反射鏡基体から凹面反射鏡の最終製品を製造する工程を説明する図である。
Hereinafter, the manufacturing method of the concave reflecting mirror according to the present invention will be described based on examples.
FIG. 1 is an explanatory view of a light source device comprising a concave reflecting mirror and a light source lamp according to the present invention, and is a sectional view cut along a plane including the optical axis of the reflecting mirror. FIG. 2 is a mold for forming a substrate of a concave reflecting mirror according to the present invention, and is a plan view of a plunger and a sectional view of a bottom mold. FIG. 3 is a view of pressing glass using the mold according to the present invention. It is explanatory drawing which shows a process. FIG. 4 is a diagram for explaining a process of manufacturing the final product of the concave reflecting mirror from the concave reflecting mirror substrate manufactured from the mold according to the present invention.
<光源装置>
まず、図1を参照して本発明の実施形態である凹面反射鏡の最終形態について説明する。
(1)光源ランプ
光源ランプ10は、超高圧水銀ランプなどのショートアーク型放電ランプが好適する。点灯方式としては直流、交流いずれのランプでも可能であるが、ここでは交流点灯方式の超高圧水銀ランプの例で説明する。
光源ランプ10の発光管は、略球状の発光管部11と、この発光管部11の両端に連続する円柱状の封止部12とを備えた石英ガラスなどの光透過性材料より構成されており、この発光管部11の内部空間にタングステンからなる一対の電極13,14が対向するように配置されている。電極13,14の基端部には、シールに使用される金属箔15の一端部が接合され、封止部12を構成するガラスにより気密に埋設されてシールされている。金属箔15の他端部には、外部リード16の一端部が接合されており、他端部が外方に伸びて封止部12の外部に突出している。
また、発光管部11の内部空間には、発光物質としての水銀、ハロゲンガス及び希ガスが封入されている。水銀は点灯時の内部空間の水銀蒸気圧が150気圧以上(好ましくは200気圧以上)となるよう0.15mg/mm3以上(好ましくは0.20mg/mm3以上)封入される。ハロゲンガスは、ハロゲンサイクルにより発光管部11の内壁に黒化が生じることを防止することを目的としており、10−6μmol/mm3〜10−2μmol/mm3封入される。希ガスは始動補助性を改善する目的で、例えばアルゴンガスが0.0133MPa程度封入される。
<Light source device>
First, the final form of the concave reflecting mirror according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(1) Light source lamp The
The arc tube of the
Further, mercury, a halogen gas, and a rare gas as a luminescent material are sealed in the inner space of the
(2)凹面反射鏡
凹面反射鏡20は、光放射口21を有する第一の反射鏡基体201と、その後端に接続された第二の反射鏡基体202とにより、基体20Aが構成される。この基体20Aは、ガラスの熱間プレス成形でほぼこの形状に一体的に成形したガラス成形体を、分割部27において光軸に垂直な面で切断した後、再度接合して構成したものである。
(2) Concave Reflective Mirror The concave reflecting
上記凹面反射鏡20の内面には、第一の反射鏡基体201に相当する部分が、光軸Lを回転軸とした回転楕円面により形成されており、誘電体多層膜が形成されて第一の反射面22が構成されている。この第一の反射面22の第一焦点は光源ランプ10におけるアークの中心位置に一致し、第二焦点が光源装置100の前方に配置される光学素子(不図示)の集光部に一致する。
この第一の反射面22と光学的に連続するように第二の反射面23が形成されている。第二の反射面23は、第二の反射鏡基体202の内面に形成され、中心位置が光源ランプ10のアークの中心に一致する略球面状の反射面を形成している。なお、第二の反射面23は、発光管部11におけるレンズ効果などが勘案されるため完全な球面状とは限らないが、入射光を焦点に戻す反射面よりなるものである。
On the inner surface of the concave reflecting
A second reflecting
上記第二の反射面23と連続して第三の反射面24が形成されている。この第三の反射面24は第一の反射面と第一焦点、第二焦点がそれぞれ一致する、光軸Lを回転軸とした回転楕円面よりなり、ホール部25と第二の反射鏡の間においてわずかに漏れ出る光を前方に向けて反射するものである。
この第三の反射面24もまた第二の反射鏡基体202上に形成されている。
A third reflecting
The third reflecting
このように本発明か係る凹面反射鏡20においては、基体20Aを、ガラスの熱間プレス成形でほぼこの形状に一体的にガラス成形体を成形した後、分割部27において光軸に垂直な面で切断することにより、第一の反射鏡基体201の反射膜(22)と、第二の反射鏡基体202の反射膜(23,24)とを、別工程で反射膜を形成できるため、全ての反射膜を、理想的な反射率が得られるように成膜することができる。
しかも、第一の反射鏡基体201と第二の反射鏡基体202とは、同じ金型で一体に構成されていたものであり、分割部27で接合することで簡単に焦点位置を一致させることができ、生産性が良好で、高い集光率が得られる凹面反射鏡とすることができる。
従って、反射面を複数有する凹面反射鏡20であるにもかかわらず、光源ランプ10に対しての位置合せ作業が容易で生産性が良好であることに加えて、光の利用効率が格段に高い光源装置100となる。
As described above, in the concave reflecting
In addition, the first reflecting
Therefore, in spite of the concave reflecting
<製造方法>
続いて、図2〜図4を参照して上記凹面反射鏡を製造する工程について詳述する。
(1)ガラス製凹面反射鏡用金型
図2は、本発明に係る凹面反射鏡の基体を形成するための金型の説明図である。
同図において、ガラスを熱間プレスするための金型40は、上方に開口し凹面反射鏡の外表面形状がその内面に成形されたボトムモールド(胴型)43と、この上部開口縁に沿って配置されるリングモールド42、その外表面に所定の反射面形状が形成されたプランジャー(矢型)41より構成されている。
<Manufacturing method>
Subsequently, a process of manufacturing the concave reflecting mirror will be described in detail with reference to FIGS.
(1) Mold for Glass Concave Reflector FIG. 2 is an explanatory diagram of a mold for forming a substrate of a concave reflector according to the present invention.
In the figure, a
プランジャー41の外表面には、凹面反射鏡の内面に形成される第一の反射面、第二の反射面及び第三の反射面を成形するための第一の曲面部411、第二の曲面部412及び第三の曲面部413が具備されている。そして第一の曲面部411と第二の曲面部412との間には、凹面反射鏡(20)の分割部(27)に対応して、プランジャー41の径がほぼ一定となるよう略円柱状に形成された分割代形成部41Aが軸方向に所定長さ、例えば0.1mm〜7mmの範囲で形成されている。この分割代形成部41Aにおいては、円柱形状とするのがもっとも好ましいが、円錐台形状でも可能であり、その場合は円錐角が7度以下であるのが好ましい。
On the outer surface of the
一方、ボトムモールド43には、プランジャー41の分割代形成部41Aの外周に対応する箇所に、内径が略一定に形成された胴部形成部43Aが、前記分割代形成部41Aの全長よりも長い範囲に亘って設けられている。このように内径が一定に形成されることにより、プレス成形により得られるガラス成形体には、分割代に対応した部分に外径が一定に形成される略円柱状部分が形成され、切断の際にグラインダー等の刃が入り込み容易な胴部が形成されるようになる。なおこの胴部は、円柱形状や円錐台形状でも可能であり、円錐台状に形成する場合には円錐角が7度以下であるのが好ましい。
なおこの胴部形成部43Aの長さは、プランジャー41の分割代形成部41Aよりも長いものとされ、例えば2.1mm〜9mmである。
On the other hand, the
Note that the length of the trunk
(2)ガラスの熱間プレス
上述した本発明に係る金型40を用い、図3(a)〜(c)に示すようにガラスをプレス成形する。
まず、図3(a)で示すようにボトムモールド43の内部に、ゴブ45と呼ばれる加熱され柔らかくなったガラスの塊を定量落下させて導入する。このボトムモールド43の上部にリングモールド42を被せてプランジャー41を挿入する
続いて、図3(b)に示すようにプランジャー41、リングモールド42及びボトムモールド43と、ゴブ45との間に空隙が無くなるまでプランジャー41を加圧挿入する。
ゴブ45が冷えて流動性がなくなると金型をはずして徐冷して完全に冷ました後、図2(c)に示すように凹面反射鏡用のガラス成形体50が完成する。
(2) Hot pressing of glass Using the above-described
First, as shown in FIG. 3A, a heated and soft glass lump called a
When the
ガラス成形体50には、反射面を形成する内面に分割代501が形成され、外面に胴部502が形成される。分割代501はこのガラス成形体50を切断する際、グラインダーの刃などが入る厚みを考慮したものであり、分割代501を形成していない場合には最終的に得られる凹面反射鏡の第一の反射面と第二の反射面との間が著しく不連続になるため反射効率を低下させる可能性が生じる。
また胴部502は、切断する際にグラインダーの刃などを光軸に対して垂直方向に正しく入れるために設けられる。なお分割代501の幅よりも大きく形成されることで、ガラス成形体の外側からであっても内側に形成された分割代501が視認し易くなり、正規の位置において切断することができる。
なおこれらの金型は、ガラスのひけによる収縮の程度を予め見込んで成形され、固まった後に所定の反射面が形成されることは言うまでもない。また、分割代501の形成を見込んで、各反射面の焦点位置が設計されることも当然である。
In the glass molded
The
Needless to say, these molds are formed in advance with a degree of shrinkage due to the sink of glass, and a predetermined reflecting surface is formed after the mold is solidified. It is also natural that the focal position of each reflecting surface is designed in consideration of the formation of the
(3)分割、反射膜の形成及び組立工程
本発明に係る凹面反射鏡の製造工程について図4を参照しながら説明する。
図4(a)は上記ガラスの熱間プレス工程により得たガラス成形体50である。前述したように内面に分割代501が、外面に胴部502が形成されている。このガラス成形体50を分割代501において紙面において上下方向に切断する。
この後、必須工程ではないが、分割代501の断面を研磨してきれいにしてもよい。また、研磨により内側の分割代501の残痕を除去若しくは小さくすることもできる。なお、基体の外表面においては、胴部502の幅を内面の分割代501の幅よりも大きく形成しているため、胴部502の痕跡が確実に形成される。
図4(b)は切断後のガラス成形体であり、これにより第一の反射鏡基体201と第二の反射鏡基体202とが構成される。なお、符号27a,27bは分割部である。
(3) Division, Formation of Reflecting Film and Assembly Process The manufacturing process of the concave reflecting mirror according to the present invention will be described with reference to FIG.
Fig.4 (a) is the
After this, although it is not an essential step, the cross section of the
FIG. 4B shows a glass molded body after cutting, whereby a first reflecting
続いて、図4(c)に示すように第一、第二の反射鏡基体201,202の各々に反射膜R1,R2をそれぞれ形成する。この反射膜は赤外領域の光に対して透過性を有し、可視光に対して反射性を有する誘電体多層膜であり、例えば、TiO2蒸着膜とSiO2蒸着膜を交互に形成した全体の膜厚が0.05μnm〜0.5μmの多層膜である。
このように、第一、第二の反射鏡基体201,202が分割されているので、例えば真空蒸着やスパッタリングによった成膜法を用いた場合でも、蒸着源或いはスパッタ源が反射面に対して確実に付着することになり、所期の反射機能を備えた反射面を形成することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, reflection films R1 and R2 are formed on the first and second reflecting
As described above, since the first and second reflecting
しかる後、図4(d)に示すように分割部27a,27bを合せて凹面反射鏡20が完成する。
なお第一、第二の反射鏡基体201,202の結合方法としては、第一の反射鏡基体の光投射口及び第二の反射鏡基体のホール部の各縁部にそれぞれの形状に適合した取付枠を被せ、第一の反射鏡基体と第二の反射鏡基体を分割部が当接するよう配置した状態で、取付枠に引張りバネを具備した固定用アームを接続することにより第一の反射鏡基体と第二の反射鏡基体を互いの方向に弾力的に付勢して固定する方法などを採用することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (d), the divided
Note that the first and second reflecting
上述の凹面反射鏡の製造方法で作製される凹面反射鏡の仕様の一例を次に示す。
(1)第一の反射鏡基体(201)
第一の反射面(22)は長軸が34.05mm、短軸が19.29mmの楕円面を有し、光放射口(21)の開口径が37.2mmである。また、光軸方向の全長は18.4mmである。
(2)第二の反射鏡基体(202)
第二の反射面(23)は半径11.4mmの球面を有する。光軸方向の全長は4.16mmである。
第三の反射面(24)は長軸が35.05mm、短軸が22.29mmの楕円面を有し、ホール部(25)の開口径が10mmである。光軸方向の全長は3.36mmである。
An example of the specification of the concave reflecting mirror manufactured by the above-described concave reflecting mirror manufacturing method will be shown below.
(1) First reflector substrate (201)
The first reflecting surface (22) has an ellipsoidal surface having a major axis of 34.05 mm and a minor axis of 19.29 mm, and the light emitting port (21) has an opening diameter of 37.2 mm. The total length in the optical axis direction is 18.4 mm.
(2) Second reflector substrate (202)
The second reflecting surface (23) has a spherical surface with a radius of 11.4 mm. The total length in the optical axis direction is 4.16 mm.
The third reflecting surface (24) has an elliptical surface with a major axis of 35.05 mm and a minor axis of 22.29 mm, and the opening diameter of the hole portion (25) is 10 mm. The total length in the optical axis direction is 3.36 mm.
以上説明した本発明に係る凹面反射鏡の製造方法によれば、分離されるため第一の反射面を有する第一の反射鏡基体と第二の反射面を有する第二の反射鏡基体に最適の条件で真空蒸着、スパッタリング法等の物理蒸着により誘電多層膜を成膜することができ、最適の反射特性が得られる凹面反射鏡を提供することができる。しかも、第一の反射鏡基体と第二の反射鏡基体とは、熱間プレスにより一体成形したものであり、第一の反射鏡基体の第一の反射面と第二の反射鏡基体の第二の反射面境界部に分割代を設けたうえで切断しているため、再び結合した際、第一の反射鏡基体の第一の反射面と第二の反射鏡基体の第二の反射面境界を簡単に一致させることができ、これと同時に第一の反射面の焦点位置と第二の焦点位置をも一致させることができる。
また、本発明に係る凹面反射鏡の金型によれば、第一の反射面を有する第一の反射鏡基体と第二の反射面を有する第二の反射鏡基体とを分割する際の作業工程が簡便かつ確実に行える、ガラス成形体を得ることができる。
この結果、反射面における反射効率が高く、かつ製造が容易な凹面反射鏡を得ることができ、更に、この凹面反射鏡とショートアーク型放電ランプよりなる光源ランプとを組合せることにより、プロジェクター装置用に最適な光源装置を提供することをすることができる。
According to the manufacturing method of the concave reflecting mirror according to the present invention described above, it is optimal for the first reflecting mirror substrate having the first reflecting surface and the second reflecting mirror substrate having the second reflecting surface because they are separated. A dielectric multilayer film can be formed by physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition or sputtering under the above conditions, and a concave reflecting mirror that can obtain optimum reflection characteristics can be provided. In addition, the first reflecting mirror base and the second reflecting mirror base are integrally formed by hot pressing, and the first reflecting surface of the first reflecting mirror base and the second reflecting mirror base of the second reflecting mirror base are the same. Since it has been cut after providing a dividing margin at the boundary between the two reflecting surfaces, when it is joined again, the first reflecting surface of the first reflecting mirror substrate and the second reflecting surface of the second reflecting mirror substrate The boundary can be easily matched, and at the same time, the focal position of the first reflecting surface can coincide with the second focal position.
Further, according to the concave reflecting mirror mold according to the present invention, the work for dividing the first reflecting mirror base having the first reflecting surface and the second reflecting mirror base having the second reflecting surface is performed. A glass molded body can be obtained in which the process can be performed easily and reliably.
As a result, it is possible to obtain a concave reflecting mirror that has a high reflection efficiency on the reflecting surface and is easy to manufacture. Further, by combining the concave reflecting mirror and a light source lamp composed of a short arc type discharge lamp, a projector device is obtained. It is possible to provide an optimal light source device for use.
10 光源装置
1 放電ランプ
11 発光管部
12 封止部
13,14 電極
15 金属箔
16 外部リード
20 凹面反射鏡
20A 基体
201 第一の反射鏡基体
202 第二の反射鏡基体
21 光放射口
22 第一の反射面
23 第二の反射面
24 第三の反射
25 ホール部
26 接着剤
27 分割部
40 製造金型及び凹面反射鏡
41 プランジャー(矢型)
42 リングモールド
43 ボトムモールド(胴型)
45 ゴブ(軟化したガラス塊)
50 ガラス成形体
DESCRIPTION OF
42
45 Gob (softened glass lump)
50 Glass molded body
Claims (5)
前記凹面反射鏡の基体を、第一の反射面部と第二の反射面部との間に分割代が形成されるように熱間プレスにより一体的に成形する工程と、
前記基体を分割代で切断して、基体を光軸の前後方向に分割する工程と、
前記第一の反射面部及び前記第二の反射面部の各々に光反射膜を形成し、第一の反射面及び第二の反射面を構成する工程と、
第一の反射面及び第二の反射面が連続するように、基体を再び組み合わせて一体化する工程と
を有することを特徴とする凹面反射鏡の製造方法。 Glass having at least a first reflecting surface and a second reflecting surface constituted by a rotating surface centered on the optical axis, and the first and second reflecting surfaces arranged in this order in the optical axis direction A method of manufacturing a concave reflecting mirror,
A step of integrally forming the base of the concave reflecting mirror by hot pressing so that a split margin is formed between the first reflecting surface portion and the second reflecting surface portion;
Cutting the base at a split margin to divide the base in the longitudinal direction of the optical axis;
Forming a light reflection film on each of the first reflection surface portion and the second reflection surface portion, and configuring the first reflection surface and the second reflection surface;
And a step of recombining and integrating the substrates so that the first reflecting surface and the second reflecting surface are continuous.
凹面反射鏡の外表面形状がその内面に成形されたボトムモールドと、このボトムモールドの開口縁に沿って配置されるリングモールドと、その外表面に所定の反射面形状が形成されたプランジャーを具備して構成され
前記プランジャーは、第一の反射面形成部と第二の反射面形成部との間に略円柱状若しくは略円錐台状部分を備えていることを特徴とするガラス製凹面反射鏡用金型。 Glass having at least a first reflecting surface and a second reflecting surface constituted by a rotating surface centered on the optical axis, and the first and second reflecting surfaces arranged in this order in the optical axis direction It is a mold for glass shaping to produce a concave reflector made of metal,
A bottom mold in which the outer surface shape of the concave reflecting mirror is molded on the inner surface thereof, a ring mold disposed along the opening edge of the bottom mold, and a plunger having a predetermined reflecting surface shape formed on the outer surface thereof A glass concave surface, wherein the plunger is provided with a substantially cylindrical or substantially truncated cone portion between the first reflecting surface forming portion and the second reflecting surface forming portion. Reflector mold.
前記ボトムモールドには、前記分割代に対応する凹面反射鏡の外周部を、部分的に略円柱状若しくは略円錐台状に形成する手段を備えていることを特徴とする請求項2記載のガラス製凹面反射鏡用金型。 The glass concave reflector mold according to claim 2,
3. The glass according to claim 2, wherein the bottom mold is provided with means for partially forming the outer peripheral portion of the concave reflecting mirror corresponding to the division allowance into a substantially cylindrical shape or a substantially truncated cone shape. Mold for concave reflector made of metal.
前記凹面反射鏡の基体はガラスよりなり、当該基体には第一の反射面と第二の反射面との間に分割部を有していることを特徴とする凹面反射鏡。 The first and second reflecting surfaces are composed of different curved surfaces composed of rotating surfaces around the optical axis, and the first and second reflecting surfaces are arranged in this order in the optical axis direction. A concave reflecting mirror having a concave shape,
The concave reflecting mirror is characterized in that the base of the concave reflecting mirror is made of glass, and the base has a dividing portion between the first reflecting surface and the second reflecting surface.
凹面反射鏡は、光軸を中心とした回転面により構成された互いに異なる曲面からなる第一と第二の反射面を有し、当該第一、第二の反射面がこの順に光軸方向に配置された全体が凹面状をなす凹面反射鏡であって、
前記凹面反射鏡の基体はガラスよりなり、当該基体には第一の反射面と第二の反射面との間に分割部を有していることを特徴とする光源装置。
A short arc type discharge lamp provided with a pair of discharge electrodes facing each other in the discharge vessel, and disposed so as to surround the discharge lamp in a state where the optical axis coincides with the arc direction of the discharge lamp. It consists of a concave reflector with a projection port,
The concave reflecting mirror has first and second reflecting surfaces composed of different curved surfaces formed by rotating surfaces around the optical axis, and the first and second reflecting surfaces are arranged in this order in the optical axis direction. A concave reflecting mirror having a concave shape as a whole,
The light source device characterized in that the base of the concave reflecting mirror is made of glass, and the base has a dividing portion between the first reflecting surface and the second reflecting surface.
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