JP3932834B2

JP3932834B2 - Concave reflector and light source unit

Info

Publication number: JP3932834B2
Application number: JP2001189225A
Authority: JP
Inventors: 尚伊藤; 晃彦杉谷
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP2003007101A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹面反射鏡、並びに当該凹面反射鏡を備えた光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶プロジェクター装置の照明光源としては、例えば超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどの放電ランプよりなる光源ランプと、当該光源ランプから放射される光を高い効率で前方に投射する、前面に光投射口を有する凹面反射鏡とよりなる光源ユニットが用いられている。
【０００３】
ある種の光源ユニットの凹面反射鏡は、例えば凹面状の集光部と、この集光部の一端に続いて光軸方向前方に伸びる筒状部と、この筒状部の前端において光投射口を形成する前方外縁部と、当該集光部の他端に続いて光軸方向後方に伸びる筒状頸部とよりなる、例えば硼珪酸ガラス製の凹面反射鏡本体と、当該凹面反射鏡本体の集光部および筒状部における内表面に形成された光反射膜とにより構成されている。
【０００４】
このような構成の凹面反射鏡を備えた光源ユニットにおいては、光源ランプから放射された大部分の光は光投射口を介して前方に投射されるが、一部の光が光反射膜を透過し、更に凹面反射鏡本体を透過することにより、後方への光漏れが生じてしまう。
実際に、この光源ユニットを、例えば液晶プロジェクター装置の照明光源として用いる場合には、光源ユニットからの漏光が強烈であり、人間の肉眼に対して単に眩しいばかりでなく、長時間目視すると炎症を生じるおそれがある。このため、例えば凹面反射鏡本体の光投射口以外の部分を覆うように不透光性の遮光用部材を設けることなどの方法により、光源ユニットからの光漏れを防止している。
【０００５】
然るに、近年、液晶プロジェクター装置においては、より一層の小型化が切望されており、照明光源として用いられる光源ユニットにも、その収容スペースを狭小化すべく小型化が要請されているが、光源ユニットの小型化を試みたところ、実際上、遮光用部材を配置するためのスペースを十分に確保することが困難となり、結局、当該光源ユニットからの後方への光漏れを十分に防止することができない、という問題がある。
【０００６】
また、光源ユニットからの後方への光漏れを防止する他の方法として、凹面反射鏡本体の外表面全体に不透光性の塗料によって遮光膜を形成する方法などもあるが、このような遮光膜を形成した光源ユニットにおいては、光源ユニットを小型化することに伴って凹面反射鏡に係る光投射空間を小さくすると、光源ランプの点灯時において当該凹面反射鏡が一層高温となるため、遮光膜の剥離が生じたり、遮光膜に係る塗料の成分が蒸発して一時的に異臭を発生する、という弊害が生じてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、後方に光が透過することを抑制することのできる凹面反射鏡を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、簡単な構成を有し、小型であっても後方への光漏れを抑制することができる光源ユニットを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の凹面反射鏡は、光源からの放射光を反射してその反射光を光投射口を介して投射する、凹面反射鏡本体の内表面に光反射膜が形成されてなる凹面反射鏡であって、
前記凹面反射鏡本体が、シリカガラスの粉末と、耐熱性金属の粉末との焼結体よりなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の凹面反射鏡においては、耐熱性金属が、１０００℃以上の融点を有するものであることが好ましい。
【００１０】
本発明の凹面反射鏡においては、凹面反射鏡本体を形成する焼結体において、耐熱性金属の粉末に由来する成分濃度が１体積％以上であることが好ましく、更に、当該成分濃度が２０体積％以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の光源ユニットは、光源ランプと、当該光源ランプからの放射光を反射する上記の凹面反射鏡とよりなることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の凹面反射鏡によれば、凹面反射鏡本体を形成する焼結体においては、当該焼結体それ自体の内部に進入した光が、シリカガラス成分中に分散した状態で存在する耐熱性金属の粒子体によって反射および吸収されるため、光反射膜を透過した光が当該凹面反射鏡の後方に透過することを抑制することができる。
【００１３】
本発明の光源ユニットによれば、凹面反射鏡自体が光の透過を抑制するものであることから、その構造が簡単となり、小型であっても後方への光漏れを抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光源ユニットの構成の一例を示す説明用断面図である。
この光源ユニット１０は、凹状であって集光空間を形成する集光部２１と、この集光部２１の前端（図１において左端）２１Ａに続いて光軸方向前方に伸び、反射空間を形成する筒状部２２と、この筒状部２２の前端（図１において左端）において光投射口を形成する前方外縁部２３と、当該集光部２１の後端（図１において右端）２１Ｂに続いて光軸方向後方に伸びる筒状頸部２５とよりなる凹面反射鏡本体２０Ａの内表面に、後述する光反射膜が形成された凹面反射鏡２０を備えてなり、この凹面反射鏡２０における筒状頸部２５の後端部には、当該筒状頸部２５の外径と適合した内径を有する筒状のホルダ４０が接着剤４２などによって固着されている。
【００１５】
そして、このホルダ４０の外端（図１において右端）には、外周縁に沿って複数個の通気用開口４１Ａが形成されると共に、中央に口金挿入用開口４１Ｂが形成された円板４１が接着剤などによって固着されている。そして、光源ランプ３０が、凹面反射鏡２０の集光空間と反射空間とよりなる光投射空間内に、当該凹面反射鏡２０の光軸と当該光源ランプ３０の管軸とが一致するように略水平に配置され、当該光源ランプ３０の後端（図１において右端）において、端子３８Ａを有する口金３８が円板４１の口金挿入用開口４１Ｂに挿通されて接着剤などによって固着されている。
図において、５０は、透光性を有する耐熱ガラス製の前面板であって、凹面反射鏡本体２０Ａにおける前方外縁部２３に、接着剤などにより固定されており、そのほぼ中央部には通気用の開口５１が形成されている。
【００１６】
この例における光源ランプ３０は、高圧水銀ランプであって、この高圧水銀ランプは、発光空間３２Ａを形成する略楕円状の発光管部３２と、その両端に続いて管軸方向外方、すなわち、光軸方向前方および後方に伸びるロッド状の封止管部３３Ａ、３３Ｂとよりなる、例えばシリカガラス製の放電容器３１を有してなり、発光空間３２Ａ内には、互いに対向するよう陰極３４と陽極３５とが配置されている。
陰極３４を先端に有する電極棒３６Ａは、前方（図１において左方）に伸びる封止管部３３Ａに配置された金属箔を介して前方に突出する外部リード棒３７Ａと電気的に接続されており、この外部リード棒３７Ａが、適宜のリード線に接続される。
一方、陽極３５を先端に有する電極棒３６Ｂも、後方（図１において右方）に伸びる封止管部３３Ｂにおいて、電極棒３６Ａと同様に、金属箔と、外部リード棒とを介してリード線と接続されており、このリード線が口金３８の端子３８Ａに接続される。
そして、発光空間３２Ａ内には、発光物質として、例えば０．０８〜０．３ｍｇ／ｍｍ³となる量の水銀が封入されている。
【００１７】
上記の光源ユニット１０において、凹面反射鏡２０における凹面反射鏡本体２０Ａは、シリカガラス（ＳｉＯ₂）の粉末と、耐熱性金属の粉末との焼結体よりなるものとされる。
【００１８】
この焼結体よりなる凹面反射鏡本体２０Ａは、シリカガラスの粉末に由来する成分（以下、「シリカ成分」ともいう。）と、耐熱性金属の粉末に由来する成分（以下、「金属成分」ともいう。）とにより構成されており、金属成分に係る耐熱性金属粒子体は、シリカ成分によって形成されるマトリックス中において、均一に分散した状態で存在している。
【００１９】
凹面反射鏡本体２０Ａを形成する焼結体においては、金属成分の濃度が１体積％以上であることが好ましく、また、２０体積％以下であることが好ましい。
凹面反射鏡本体２０Ａにおいては、当該凹面反射鏡本体２０Ａに係る焼結体の内部に進入した光が耐熱性金属粒子体に反射および吸収されることから、光の透過を抑制することができるが、金属成分の濃度が１体積％以上であることにより、凹面反射鏡２０は有効に光の透過を抑制することができるものとなる。
また、金属成分の濃度が２０体積％以下であることにより、実用上必要とされる絶縁性が確保される。
【００２０】
金属成分を形成するための耐熱性金属としては、融点が、例えば１０００℃以上であり、シリカガラスとの共存下で加熱した際にシリカガラスと化学反応しないもの、すなわち、シリカガラスと化学反応を生じるようなアルカリ金属、アルカリ土類金属およびアルミニウム以外のものが用いられる。
実際上、好適に用いられる耐熱性金属としては、モリブデン、銅、タングステン、鉄、コバルト、ニッケルなどの遷移金属が挙げられる。
【００２１】
凹面反射鏡本体２０Ａは、最小肉厚部において例えば２ｍｍ以上の厚みを有するものであることが好ましく、特に２〜５ｍｍの厚みを有するものであることが好ましく、これにより十分な強度が得られる。
【００２２】
凹面反射鏡本体２０Ａの集光部２１および筒状部２２における内表面に形成される光反射膜は、例えば厚さ０．０５〜０．１５μｍのシリカ（ＳｉＯ₂）層およびチタニア（ＴｉＯ₂）層が交互に積層されてなる、例えば厚さ２０〜２５μｍの多層膜であって、主として赤外線領域および紫外線領域の光を透過し、かつ可視光を反射する機能を有するものである。
【００２３】
凹面反射鏡２０は、例えば、シリカガラスの粉末と、耐熱性金属の粉末とを、例えばステアリン酸などの適宜の有機バインダーと共に混合することによって耐熱性金属の粉末を適宜の割合で含有する混合粉末を得、この混合粉末を凹面反射鏡本体形成用金型などを用いて加圧成形することによって成形体を形成し、この成形体を焼結処理することによって得られた焼結体を、例えば切削、研磨することによって所望の形状に加工処理し、更に内表面を研磨することによって鏡面仕上げした凹面反射鏡本体２０Ａを得、当該凹面反射鏡本体２０Ａの所定の内表面に蒸着法などにより、例えばシリカ層と、チタニア層とを交互に積層して光反射膜を形成することによって製造することができる。
【００２４】
シリカガラスの粉末としては、平均粒子径２〜７μｍ、特に３〜５μｍのものが好適に用いられる。
また、耐熱性金属の粉末としては、平均粒子径１〜３μｍのものが好適に用いられる。これにより、所望の平均粒子径の耐熱性金属粒子体を含有する焼結体が得られる。
【００２５】
焼結処理としては、例えば水素雰囲気中において、最高加熱温度を１１００〜１２００℃として、２０〜３０分間加熱することによって仮焼結処理を行った後に、例えば真空中において、最高加熱温度を１７００〜１７５０℃として、５〜１０分間加熱することによって本焼結処理を行うことが好ましい。
【００２６】
以上のような光源ユニット１０によれば、光源ランプ３０から放射された光の大部分が光投射口を介して投射されて、例えば液晶プロジェクター装置による液晶パネルの照明用として利用される。そして、一部の光は凹面反射鏡２０における光反射膜を透過して凹面反射鏡本体２０Ａ中に入射するが、その入射光の大部分は凹面反射鏡本体２０Ａを構成する耐熱性金属粒子体に反射および吸収されるため、凹面反射鏡２０自体によって光の透過が抑制されることとなる。従って、この光源ユニット１０においては、例えば遮光用部材や遮光膜などの光を遮蔽するための専用の部材を用いることが不要となり、結局、簡単な構造によって十分に後方への光漏れを抑制することができ、その結果、このような構成の光源ユニット１０によれば、弊害を伴わずに容易に小型化を図ることができる。
【００２７】
そして、凹面反射鏡本体２０Ａに係る金属成分の濃度が１体積％以上である場合には、凹面反射鏡２０が有効に光の透過を抑制することができるものとなり、その結果、光源ユニット１０が、十分確実に後方への光漏れを抑制することができるものとなる。
また、特に金属成分の濃度が２０体積％以下である場合には、実用上必要とされる絶縁性が確保されることから、例えばリード線などの電気導入線が凹面反射鏡２０の光投射空間内に配置される場合にも、電気的な安全性を確保しながら光源ユニット１０の設計の自由度を大きくすることができる。
【００２８】
凹面反射鏡２０における凹面反射鏡本体２０Ａは、焼結体であって優れた耐熱性を有するものであるため、光源ランプ３０の点灯によって当該凹面反射鏡本体２０Ａ自体が、例えば７００℃程度の高温になっても、例えば変形が生じることがない。従って、実際上、光源ランプ３０として、動作時に、例えば５００℃以上の高温となる超高圧水銀ランプなどを好適に使用することができる。
【００２９】
以上において、凹面反射鏡本体を形成するための絶縁性無機物質の粉末としてソーダライムガラスなどのアルカリ成分を含有するガラスの粉末を用いると、焼結処理時に気泡が生じて得られる焼結体が多孔質のものとなるため、実質的に凹面反射鏡として用いることができず、また、例えば硼珪酸ガラスの粉末を用いると、得られる凹面反射鏡は耐熱性の低いものとなるおそれがある。
【００３０】
一方、凹面反射鏡本体を形成するための耐熱性金属の粉末として、例えばアルミニウムの粉末を用いると、焼結処理時に気泡が生じて得られる焼結体が多孔質のものとなるため、実質的に凹面反射鏡として用いることができず、また、例えばアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の粉末を用いると、これらの金属がシリカガラスと反応することによって耐熱性に優れた複合材料を得ることができず、その結果、得られた凹面反射鏡は耐熱性の低いものとなるおそれがある。
【００３１】
従って、耐熱性金属としてシリカガラスとの共存下で加熱した際に化学反応を生じることのない、融点が１０００℃以上の特定のものを用いることにより、焼結処理中に弊害が生じることなく、シリカ成分によって形成されるマトリックス中に、金属成分が耐熱性金属粒子体として存在した状態の焼結体を確実に形成することができることから、凹面反射鏡本体２０を容易に製造することができる。
【００３２】
以上のような光源ユニット１０は、液晶プロジェクター装置において、液晶パネルを照明する照明光源などとして好適に用いることができる。
そして、光源ユニット１０においては、その用途に応じて、光源ランプ３０は、直流型、交流型のいずれのものであってもよい。また、光源ランプ３０は、高圧水銀ランプに限定されるものではなく、メタルハライドランプなどの放電ランプ、白熱ランプなどを用いることができる。
更に、光源ユニットにおいて、光源ランプを、その管軸が凹面反射鏡の光軸と一致するように装着するという配置方法に特に限定されるものではなく、適宜に設計することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。
【００３４】
本発明の作用効果を確認するため、次の実験を行った。
【００３５】
〔実験例１〕
図１に示されている凹面反射鏡２０の構成に従い、下記のようにして凹面反射鏡のサンプルを作製した。
＜サンプル作製例１＞
平均粒子径４μｍのシリカガラスの粉末と、耐熱性金属として平均粒子径２μｍのモリブデンの粉末とを、耐熱性金属の粉末を適宜の割合で含有するよう調製したものに、ステアリン酸を有機バインダーとして混合した混合粉末を、凹面反射鏡本体形成用金型内に充填し、２ＭＰａの圧力で加圧成形して得られた成形体を、水素雰囲気中において、最高加熱温度を１２００℃として３０分間加熱することによって仮焼結体を得、更にこの仮焼結体を真空中において、最高加熱温度を１７３０℃として１０分間加熱する焼結処理を行うことによって表１に示す金属成分の濃度を有する焼結体を得た。そして、この焼結体を最小肉厚部の厚みが２ｍｍとなるよう加工処理し、更に内表面を研磨することによって鏡仕上げして凹面反射鏡本体とした後、光投射空間に係る内表面に蒸着法により、シリカ（ＳｉＯ₂）層と、チタニア（ＴｉＯ₂）層とを交互に積層した、合計２６層の光反射膜を形成することによって凹面反射鏡のサンプルを作製した。
【００３６】
＜サンプル作製例２＞
モリブデンの粉末に代えて銅の粉末を用いた他は、サンプル作製例１と同様の方法により、表１に示す金属成分の濃度を有する焼結体よりなる凹面反射鏡を備えた凹面反射鏡のサンプルを作製した。
【００３７】
＜点灯テスト＞
作製した各々のサンプルについて、図１に示されている構成に従い、定格電圧８２Ｖ、定格電流２．４Ａ、定格電力２００Ｗの直流点灯用の超高圧水銀ランプを装着し、これを管軸方向が水平となる状態で定格点灯し、サンプル後方への光漏れを目視により確認すると共に、サンプルの後方に配置した照度計により測定される、超高圧水銀ランプの消灯時における測定値を基準とした、当該ランプの点灯時における測定値に係る差（以下、「比較照度」という。）を調べることにより、光透過の抑制効果の評価を行った。結果を表１に示す。
この光透過の抑制効果の評価においては、実質上、目視によって後方への光漏れが確認されず、しかも比較照度が１０ｌｘ（ルクス）以下である場合を「Ａ」とし、目視によって後方への光漏れが確認されると共に、比較照度が１０ｌｘ（ルクス）を超えて１００ｌｘ（ルクス）以内の範囲である場合を「Ｂ」とし、目視によって後方への光漏れが確認されると共に、比較照度が１００ｌｘ（ルクス）を超える場合を「Ｃ」とした。
【００３８】
【表１】

【００３９】
以上の実験からは、凹面反射鏡は、凹面反射鏡本体がシリカガラスの粉末と、耐熱性金属の粉末との焼結体よりなるものであることにより、後方に光が透過することを抑制することができ、特に、焼結体における金属成分の濃度が１体積％以上である場合には、凹面反射鏡が有効に後方への光の透過を抑制することができるものとなることが理解される。
また、凹面反射鏡は、シリカガラスの粉末と、耐熱性金属の粉末とによって焼結処理において化学反応を生じることがなく、所期の状態の焼結体が得られることから、容易に製造することができることが確認された。
更に、金属成分の濃度が２０体積％以下である場合には、絶縁破壊電圧が１０ｋＶ／ｍｍ以上であり、実用上必要とされる絶縁性が確保されることが確認された。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明がこれによって制限されるものではない。
【００４１】
＜実施例１＞
図１に示されている構成に従い、凹面反射鏡と、光源ランプとして超高圧水銀ランプとを備えた光源ユニットを作製した。
この凹面反射鏡は、平均粒子径４μｍのシリカガラスの粉末と、耐熱性金属として平均粒子径２μｍのモリブデンの粉末とを、耐熱性金属の粉末の含有割合が２体積％となるよう調製したものに、ステアリン酸を有機バインダーとして混合した混合粉末を、凹面反射鏡本体形成用金型内に充填し、２ＭＰａの圧力で加圧成形して成形体を得た。その後、成形体を水素雰囲気中において、最高加熱温度を１２００℃として３０分間加熱することによって仮焼結体を得、更にこの仮焼結体を真空中において、最高加熱温度を１７３０℃として１０分間加熱する焼結処理を行うことによって金属成分の濃度が２体積％の焼結体を得、この焼結体を最小肉厚部の厚みが２ｍｍとなるよう加工処理し、更に内表面を研磨することによって鏡仕上げして凹面反射鏡本体とした後、光投射空間に係る内表面に蒸着法により、シリカ（ＳｉＯ₂）層と、チタニア（ＴｉＯ₂）層とを交互に積層した、合計２６層の光反射膜を形成したものである。
また、超高圧水銀ランプは、発光空間内に、発光物質として０．２５ｍｇ／ｍｍ³の水銀が封入されており、定格電圧８２Ｖ、定格電流２．４Ａ、定格電力２００Ｗの直流点灯用のランプである。
【００４２】
以上の光源ユニットにおいて、超高圧水銀ランプを管軸方向が水平となる状態で定格点灯し、点灯中における光漏れを目視にて観察したところ、実質上、漏れ光がないことが確認された。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の凹面反射鏡によれば、凹面反射鏡本体を形成する焼結体においては、当該焼結体それ自体の内部に進入した光が、シリカガラス成分中に分散した状態で存在する耐熱性金属の粒子体によって反射および吸収されるため、光反射膜を透過した光が当該凹面反射鏡の後方に透過することを抑制することができる。
【００４４】
本発明の光源ユニットによれば、凹面反射鏡自体が光の透過を抑制するものであることから、その構造が簡単となり、小型であっても後方への光漏れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源ユニットの構成の一例を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０光源ユニット
２０凹面反射鏡
２０Ａ凹面反射鏡本体
２１集光部
２１Ａ前端
２１Ｂ後端
２２筒状部
２３前方外縁部
２５筒状頸部
３０光源ランプ
３１放電容器
３２発光管部
３２Ａ発光空間
３３Ａ、３３Ｂ封止管部
３４陰極
３５陽極
３６Ａ、３６Ｂ電極棒
３７Ｂ外部リード棒
３８口金
３８Ａ端子
４０ホルダ
４１円板
４１Ａ通気用開口
４１Ｂ口金挿入用開口
４２接着剤
５０前面板
５１開口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a concave reflecting mirror and a light source unit including the concave reflecting mirror.
[0002]
[Prior art]
For example, as an illumination light source of a liquid crystal projector device, for example, a light source lamp composed of a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp or a metal halide lamp, and light emitted from the light source lamp are projected forward with high efficiency. A light source unit composed of a concave reflecting mirror having a light source is used.
[0003]
A concave reflecting mirror of a certain light source unit includes, for example, a concave condensing part, a cylindrical part extending forward in the optical axis direction following one end of the condensing part, and a light projection opening at the front end of the cylindrical part. A concave outer reflector body made of, for example, borosilicate glass, and a concave neck portion made of a borosilicate glass, for example, and a cylindrical neck portion extending rearward in the optical axis direction following the other end of the light collecting portion. It is comprised by the light reflection film formed in the inner surface in a condensing part and a cylindrical part.
[0004]
In the light source unit including the concave reflecting mirror having such a configuration, most of the light emitted from the light source lamp is projected forward through the light projection port, but part of the light is transmitted through the light reflecting film. Further, light is transmitted backward through the concave reflecting mirror main body.
Actually, when this light source unit is used as, for example, an illumination light source of a liquid crystal projector device, light leakage from the light source unit is intense, and it is not only dazzling to the human eye but also causes inflammation when viewed for a long time. There is a fear. For this reason, light leakage from the light source unit is prevented by, for example, a method of providing a non-transparent light shielding member so as to cover a portion other than the light projection port of the concave reflecting mirror body.
[0005]
However, in recent years, liquid crystal projector devices have been desired to be further downsized, and light source units used as illumination light sources are also required to be downsized in order to reduce the storage space. When trying to reduce the size, in practice, it is difficult to ensure a sufficient space for arranging the light shielding member, and eventually it is not possible to sufficiently prevent light leakage from the light source unit to the rear. There is a problem.
[0006]
In addition, as another method for preventing light leakage from the light source unit to the rear, there is a method of forming a light shielding film on the entire outer surface of the concave reflecting mirror body with a light-impermeable paint. In the light source unit formed with a film, if the light projection space related to the concave reflecting mirror is reduced along with the miniaturization of the light source unit, the concave reflecting mirror becomes higher temperature when the light source lamp is turned on. Peeling off, or the components of the paint relating to the light-shielding film evaporate and temporarily produce a bad odor.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed based on the above situations, Comprising: The objective is to provide the concave reflecting mirror which can suppress that light permeate | transmits back.
Another object of the present invention is to provide a light source unit having a simple configuration and capable of suppressing backward light leakage even if it is small.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The concave reflecting mirror of the present invention is a concave reflecting mirror in which a light reflecting film is formed on the inner surface of the concave reflecting mirror body, which reflects the radiated light from the light source and projects the reflected light through the light projection port. There,
The concave reflecting mirror body is made of a sintered body of silica glass powder and heat-resistant metal powder.
[0009]
In the concave reflecting mirror of the present invention, the refractory metal preferably has a melting point of 1000 ° C. or higher.
[0010]
In the concave reflecting mirror of the present invention, in the sintered body forming the concave reflecting mirror body, the component concentration derived from the heat-resistant metal powder is preferably 1% by volume or more, and further, the component concentration is 20 volume. % Or less is preferable.
[0011]
The light source unit of the present invention comprises a light source lamp and the concave reflecting mirror that reflects the emitted light from the light source lamp.
[0012]
[Action]
According to the concave reflecting mirror of the present invention, in the sintered body forming the concave reflecting mirror body, the light having entered the inside of the sintered body itself exists in a dispersed state in the silica glass component. Since it is reflected and absorbed by the metal particles, it is possible to prevent the light transmitted through the light reflecting film from being transmitted behind the concave reflecting mirror.
[0013]
According to the light source unit of the present invention, since the concave reflecting mirror itself suppresses the transmission of light, the structure becomes simple, and light leakage to the rear can be suppressed even if it is small.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of the configuration of the light source unit of the present invention.
The light source unit 10 is concave and forms a condensing space, and extends forward in the optical axis direction following the front end (left end in FIG. 1) 21A of the condensing portion 21 to form a reflective space. A cylindrical portion 22 to be formed, a front outer edge portion 23 forming a light projection port at a front end (left end in FIG. 1) of the cylindrical portion 22, and a rear end (right end in FIG. 1) 21B. A concave reflecting mirror 20 having a light reflecting film described later is formed on the inner surface of a concave reflecting mirror body 20A including a cylindrical neck portion 25 extending rearward in the optical axis direction. A cylindrical holder 40 having an inner diameter that matches the outer diameter of the cylindrical neck portion 25 is fixed to the rear end portion of the cylindrical neck portion 25 with an adhesive 42 or the like.
[0015]
At the outer end (right end in FIG. 1) of the holder 40, there is formed a disc 41 having a plurality of ventilation openings 41A formed along the outer peripheral edge and a base insertion opening 41B formed at the center. It is fixed with an adhesive. Then, in the light source lamp 30, the optical axis of the concave reflecting mirror 20 and the tube axis of the light source lamp 30 are substantially matched in the light projection space formed by the condensing space and the reflecting space of the concave reflecting mirror 20. At the rear end (right end in FIG. 1) of the light source lamp 30, the base 38 having the terminal 38A is inserted into the base insertion opening 41B of the disc 41 and fixed by an adhesive or the like.
In the figure, reference numeral 50 denotes a front plate made of heat-resistant glass having translucency, which is fixed to the front outer edge portion 23 of the concave reflecting mirror main body 20A by an adhesive or the like, and has an air vent at almost the central portion thereof. The opening 51 is formed.
[0016]
The light source lamp 30 in this example is a high-pressure mercury lamp, and this high-pressure mercury lamp has a substantially elliptical arc tube portion 32 that forms a light emission space 32A, and the tube axially outer side following both ends, that is, It has a discharge vessel 31 made of, for example, silica glass composed of rod-shaped sealing tube portions 33A and 33B extending forward and rearward in the optical axis direction, and a cathode 34 and a cathode 34 so as to face each other in the light emitting space 32A. An anode 35 is disposed.
The electrode rod 36A having the cathode 34 at the tip is electrically connected to an external lead rod 37A protruding forward via a metal foil disposed on the sealing tube portion 33A extending forward (leftward in FIG. 1). The external lead rod 37A is connected to an appropriate lead wire.
On the other hand, the electrode rod 36B having the anode 35 at the tip is also connected to the lead wire via the metal foil and the external lead rod in the sealing tube portion 33B extending rearward (rightward in FIG. 1), like the electrode rod 36A. The lead wire is connected to the terminal 38A of the base 38.
In the light emitting space 32A, mercury as an amount of 0.08 to 0.3 mg / mm ³ , for example, is enclosed as a light emitting substance.
[0017]
In the light source unit 10 described above, the concave reflecting mirror body 20A of the concave reflecting mirror 20 is made of a sintered body of silica glass (SiO ₂ ) powder and heat resistant metal powder.
[0018]
The concave reflecting mirror body 20A made of this sintered body includes a component derived from silica glass powder (hereinafter also referred to as “silica component”) and a component derived from heat-resistant metal powder (hereinafter referred to as “metal component”). The heat-resistant metal particle body related to the metal component is present in a uniformly dispersed state in the matrix formed of the silica component.
[0019]
In the sintered body forming the concave reflecting mirror body 20A, the concentration of the metal component is preferably 1% by volume or more, and preferably 20% by volume or less.
In the concave reflecting mirror main body 20A, light entering the inside of the sintered body related to the concave reflecting mirror main body 20A is reflected and absorbed by the heat-resistant metal particle body, so that transmission of light can be suppressed. When the concentration of the metal component is 1% by volume or more, the concave reflecting mirror 20 can effectively suppress the transmission of light.
Moreover, when the concentration of the metal component is 20% by volume or less, the insulation necessary for practical use is ensured.
[0020]
The heat-resistant metal for forming the metal component has a melting point of, for example, 1000 ° C. or more and does not chemically react with silica glass when heated in the presence of silica glass, that is, chemically reacts with silica glass. Those other than the resulting alkali metals, alkaline earth metals and aluminum are used.
In practice, examples of heat-resistant metals that can be suitably used include transition metals such as molybdenum, copper, tungsten, iron, cobalt, and nickel.
[0021]
The concave reflecting mirror main body 20A preferably has a thickness of, for example, 2 mm or more in the minimum thickness portion, and particularly preferably has a thickness of 2 to 5 mm, thereby obtaining sufficient strength.
[0022]
The light reflecting film formed on the inner surface of the condensing part 21 and the cylindrical part 22 of the concave reflecting mirror main body 20A is, for example, a silica (SiO ₂ ) layer having a thickness of 0.05 to 0.15 μm and titania (TiO ₂ ). The multilayer film is formed by alternately laminating layers, for example, having a thickness of 20 to 25 μm, and has a function of mainly transmitting light in the infrared region and ultraviolet region and reflecting visible light.
[0023]
Concave reflector 20 is, for example, a mixed powder containing heat-resistant metal powder in an appropriate ratio by mixing silica glass powder and heat-resistant metal powder together with an appropriate organic binder such as stearic acid, for example. To obtain a sintered body obtained by pressure-molding the mixed powder using a concave reflector body forming mold or the like, and sintering the molded body. Cutting and polishing into a desired shape, and further polishing the inner surface to obtain a mirror-finished concave reflecting mirror body 20A, and by vapor deposition on a predetermined inner surface of the concave reflecting mirror body 20A, For example, it can be manufactured by alternately laminating silica layers and titania layers to form a light reflecting film.
[0024]
As the silica glass powder, those having an average particle diameter of 2 to 7 μm, particularly 3 to 5 μm are preferably used.
As the heat-resistant metal powder, those having an average particle diameter of 1 to 3 μm are preferably used. Thereby, the sintered compact containing the heat-resistant metal particle body of a desired average particle diameter is obtained.
[0025]
As the sintering treatment, for example, in a hydrogen atmosphere, the maximum heating temperature is set to 1100 to 1200 ° C., and after the preliminary sintering treatment is performed by heating for 20 to 30 minutes, the maximum heating temperature is set to 1700 to 1700, for example, in vacuum It is preferable to perform the main sintering process by heating at 1750 ° C. for 5 to 10 minutes.
[0026]
According to the light source unit 10 as described above, most of the light emitted from the light source lamp 30 is projected through the light projection port, and is used, for example, for illumination of a liquid crystal panel by a liquid crystal projector device. A part of the light passes through the light reflecting film in the concave reflecting mirror 20 and enters the concave reflecting mirror main body 20A. Most of the incident light is a heat-resistant metal particle body constituting the concave reflecting mirror main body 20A. Therefore, the concave reflecting mirror 20 itself suppresses light transmission. Therefore, in the light source unit 10, it is not necessary to use a dedicated member for shielding light such as a light shielding member or a light shielding film, and the light leakage to the rear is sufficiently suppressed with a simple structure. As a result, according to the light source unit 10 having such a configuration, it is possible to easily reduce the size without causing any harmful effects.
[0027]
And when the density | concentration of the metal component which concerns on 20 A of concave-surface reflective mirror bodies is 1 volume% or more, the concave-surface reflective mirror 20 can suppress light transmission effectively, As a result, the light source unit 10 becomes Thus, light leakage to the rear can be suppressed sufficiently reliably.
In particular, when the concentration of the metal component is 20% by volume or less, the insulation necessary for practical use is ensured. For example, an electrical lead-in wire such as a lead wire is used as the light projection space of the concave reflecting mirror 20. Even in the case of being disposed inside, the degree of freedom in designing the light source unit 10 can be increased while ensuring electrical safety.
[0028]
Since the concave reflecting mirror body 20A in the concave reflecting mirror 20 is a sintered body and has excellent heat resistance, when the light source lamp 30 is turned on, the concave reflecting mirror body 20A itself has a high temperature of about 700 ° C., for example. Even if it becomes, a deformation | transformation does not arise, for example. Therefore, in practice, as the light source lamp 30, an ultra-high pressure mercury lamp that becomes a high temperature of, for example, 500 ° C. or higher during operation can be suitably used.
[0029]
In the above, when a glass powder containing an alkali component such as soda lime glass is used as the insulating inorganic substance powder for forming the concave reflector body, a sintered body obtained by generating bubbles during the sintering process is obtained. Since it becomes porous, it cannot be used substantially as a concave reflecting mirror, and when a powder of borosilicate glass, for example, is used, the resulting concave reflecting mirror may have low heat resistance.
[0030]
On the other hand, as the heat-resistant metal powder for forming the concave reflecting mirror body, for example, when aluminum powder is used, the sintered body obtained by generating bubbles during the sintering process becomes porous. In addition, when a powder of an alkali metal or alkaline earth metal is used, for example, a composite material having excellent heat resistance can be obtained by reacting these metals with silica glass. As a result, the obtained concave reflecting mirror may have low heat resistance.
[0031]
Therefore, by using a specific material having a melting point of 1000 ° C. or higher that does not cause a chemical reaction when heated in the presence of silica glass as a heat-resistant metal, no adverse effects occur during the sintering process. Since the sintered body in which the metal component is present as the heat-resistant metal particle body can be reliably formed in the matrix formed by the silica component, the concave reflecting mirror body 20 can be easily manufactured.
[0032]
The light source unit 10 as described above can be suitably used as an illumination light source for illuminating a liquid crystal panel in a liquid crystal projector device.
In the light source unit 10, the light source lamp 30 may be either a direct current type or an alternating current type depending on the application. The light source lamp 30 is not limited to a high-pressure mercury lamp, and a discharge lamp such as a metal halide lamp, an incandescent lamp, or the like can be used.
Furthermore, in the light source unit, the light source lamp is not particularly limited to an arrangement method in which the tube axis is mounted so that the tube axis thereof coincides with the optical axis of the concave reflecting mirror, and can be appropriately designed.
[0033]
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above examples, and various modifications can be made.
[0034]
In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted.
[0035]
[Experimental Example 1]
According to the configuration of the concave reflecting mirror 20 shown in FIG. 1, a concave reflecting mirror sample was produced as follows.
<Sample preparation example 1>
To a silica glass powder having an average particle diameter of 4 μm, a molybdenum powder having an average particle diameter of 2 μm as a refractory metal and containing a refractory metal powder in an appropriate ratio, stearic acid as an organic binder Filling the mixed powder into the concave reflector body forming mold and press-molding it with a pressure of 2 MPa, and heating the molded body in a hydrogen atmosphere at a maximum heating temperature of 1200 ° C. for 30 minutes By carrying out a sintering treatment in which the presintered body is further heated in vacuum for 10 minutes at a maximum heating temperature of 1730 ° C., the presintered body having the metal component concentrations shown in Table 1 is obtained. A ligature was obtained. And after processing this sintered compact so that the thickness of the minimum thickness part will be 2 mm, and also mirror-finishing by grind | polishing an inner surface, it is set as the concave-reflection-mirror main body, Then, on the inner surface which concerns on light projection space A concave reflector sample was prepared by forming a total of 26 light reflecting films in which a silica (SiO ₂ ) layer and a titania (TiO ₂ ) layer were alternately laminated by vapor deposition.
[0036]
<Sample preparation example 2>
A concave reflecting mirror provided with a concave reflecting mirror made of a sintered body having a metal component concentration shown in Table 1 was prepared in the same manner as in Sample Preparation Example 1, except that copper powder was used instead of molybdenum powder. A sample was made.
[0037]
<Lighting test>
In accordance with the configuration shown in FIG. 1, an ultrahigh pressure mercury lamp for DC lighting with a rated voltage of 82 V, a rated current of 2.4 A, and a rated power of 200 W is mounted on each of the produced samples. With the rated lighting in the state, the light leakage to the back of the sample is confirmed by visual observation, and measured with an illuminometer placed at the back of the sample. The light transmission suppression effect was evaluated by examining the difference (hereinafter referred to as “comparative illuminance”) related to the measured value when the lamp was turned on. The results are shown in Table 1.
In the evaluation of the light transmission suppressing effect, the light leakage backward is not confirmed by visual observation, and the comparative illuminance is 10 lx (lux) or less as “A”. When the leakage is confirmed and the comparative illuminance is in the range of more than 10 lx (lux) and within 100 lx (lux), “B” is indicated, and light leakage backward is confirmed by visual observation, and the comparative illuminance is 100 lx. The case exceeding (lux) was designated as “C”.
[0038]
[Table 1]

[0039]
From the above experiment, the concave reflecting mirror suppresses light from being transmitted rearward because the concave reflecting mirror body is made of a sintered body of silica glass powder and heat-resistant metal powder. In particular, when the concentration of the metal component in the sintered body is 1% by volume or more, it is understood that the concave reflecting mirror can effectively suppress the transmission of light to the rear. The
In addition, the concave reflecting mirror is easily manufactured because the silica glass powder and the heat-resistant metal powder do not cause a chemical reaction in the sintering process, and a sintered body in an expected state is obtained. It was confirmed that it was possible.
Furthermore, when the concentration of the metal component was 20% by volume or less, the dielectric breakdown voltage was 10 kV / mm or more, and it was confirmed that the insulation required for practical use was ensured.
[0040]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereby.
[0041]
<Example 1>
A light source unit including a concave reflecting mirror and an ultrahigh pressure mercury lamp as a light source lamp was manufactured according to the configuration shown in FIG.
This concave reflecting mirror is prepared by preparing silica glass powder having an average particle diameter of 4 μm and molybdenum powder having an average particle diameter of 2 μm as a heat-resistant metal so that the content of the heat-resistant metal powder is 2% by volume. In addition, the mixed powder in which stearic acid was mixed as an organic binder was filled in a concave reflecting mirror main body forming mold and pressure-molded at a pressure of 2 MPa to obtain a molded body. Thereafter, the compact is heated in a hydrogen atmosphere at a maximum heating temperature of 1200 ° C. for 30 minutes to obtain a temporary sintered body, and this temporary sintered body is further vacuumed for 10 minutes at a maximum heating temperature of 1730 ° C. By performing a heating sintering process, a sintered body having a metal component concentration of 2% by volume is obtained, the sintered body is processed so that the thickness of the minimum thickness portion is 2 mm, and the inner surface is polished. After finishing the mirror to make a concave reflecting mirror body, a total of 26 layers were obtained by alternately laminating silica (SiO ₂ ) layers and titania (TiO ₂ ) layers by vapor deposition on the inner surface of the light projection space. The light reflecting film is formed.
In addition, the ultra high pressure mercury lamp is a lamp for direct current lighting in which 0.25 mg / mm ³ of mercury is sealed in the light emitting space, and has a rated voltage of 82 V, a rated current of 2.4 A, and a rated power of 200 W. is there.
[0042]
In the above light source unit, the ultra-high pressure mercury lamp was rated on in a state where the tube axis direction was horizontal, and light leakage during lighting was visually observed. As a result, it was confirmed that there was substantially no light leakage.
[0043]
【The invention's effect】
According to the concave reflecting mirror of the present invention, in the sintered body forming the concave reflecting mirror body, the light having entered the inside of the sintered body itself exists in a dispersed state in the silica glass component. Since it is reflected and absorbed by the metal particles, it is possible to prevent the light transmitted through the light reflecting film from being transmitted behind the concave reflecting mirror.
[0044]
According to the light source unit of the present invention, since the concave reflecting mirror itself suppresses the transmission of light, the structure becomes simple, and light leakage to the rear can be suppressed even if it is small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing an example of the configuration of a light source unit of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source unit 20 Concave reflector 20A Concave reflector main body 21 Condensing part 21A Front end 21B Rear end 22 Cylindrical part 23 Front outer edge part 25 Cylindrical neck part 30 Light source lamp 31 Discharge vessel 32 Light emitting tube part 32A Luminous space 33A, 33B Sealing tube portion 34 Cathode 35

Anode

36A, 36B Electrode rod 37B External lead rod 38 Base 38A Terminal 40 Holder 41 Disk 41A Vent opening 41B Base insertion opening 42 Adhesive 50 Front plate 51 Opening

Claims

A concave reflecting mirror in which a light reflecting film is formed on the inner surface of the concave reflecting mirror body that reflects the emitted light from the light source and projects the reflected light through the light projection port,
The concave reflecting mirror body is made of a sintered body of silica glass powder and heat resistant metal powder.

The concave reflecting mirror according to claim 1, wherein the refractory metal has a melting point of 1000 ° C or higher.

3. The concave reflector according to claim 1, wherein in the sintered body forming the concave reflector body, the concentration of a component derived from the heat-resistant metal powder is 1% by volume or more.

The concave reflector according to claim 3, wherein the concentration of the component derived from the heat-resistant metal powder is 20% by volume or less.

A light source unit comprising: a light source lamp; and the concave reflecting mirror according to any one of claims 1 to 4 that reflects radiation light from the light source lamp.