KR100678807B1 - 반사경의 제조 방법, 반사경, 조명 장치 및 프로젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사면을 정밀도 양호하게 형성할 수 있고 광 이용 효율이 높은 반사경을 제조하는 것이 가능한 반사경의 제조 방법, 그 방법으로 제조된 반사경, 그 반사경을 구비한 조명 장치 및 그 조명 장치를 구비한 프로젝터를 제공한다. 석영 유리관(6)의 중앙부(6a)를 가열하고, 석영 유리관(6)의 양 단부를 가압하고 중앙부를 압축하여 중앙부(6a)의 벽 두께를 두껍게 하는 확대 공정과, 확대 공정후의 석영 유리관(6)을, 부 반사경(30)에 형성하는 반사면 형상으로 형성된 내면(81a, 82a)을 갖는 성형 몰드(80)로 수용하고, 석영 유리관(6)의 양 단부로부터 가스를 주입함으로써, 벽 두께가 두껍게 된 중앙부(6a)를 팽출시켜서 팽출부(6b)를 형성하는 팽출 공정과, 석영 유리관(6)을 적어도 팽출부(6b)의 중심부로 절단하는 절단 공정과, 팽출부(6b)의 외면에 반사막을 증착하여 반사면(32)을 형성하는 증착 공정에 의해 부 반사경(30)을 제조한다.

Description

반사경의 제조 방법, 반사경, 조명 장치 및 프로젝터{METHOD FOR MANUFACTURE OF REFLECTING MIRROR, REFLECTING MIRROR, ILLUMINATION DEVICE, AND PROJECTOR}

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 부 반사경을 구비한 조명 장치의 구성도,

도 2는 부 반사경의 제조 방법을 설명하는 공정 흐름도,

도 3은 부 반사경의 제조 공정을 설명하는 모식도,

도 4는 내면 반사와 외면 반사의 광로 비교도,

도 5는 내면 반사와 외면 반사의 경우의 비교 결과를 나타내는 도면,

도 6은 상기 실시 형태에 따른 조명 장치를 구비한 프로젝터의 구성도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

6 : 석영 유리관 6a : 석영 유리관의 중앙부

6b : 석영 유리관의 팽출부 6c : 석영 유리관의 양단의 원통부

10 : 발광관 20 : 주 반사경

30 : 부 반사경 31 : 오목면부

32 : 반사면 33 : 외면

34 : 내면 34a : 이상적인 내면

35 : 설치 지지부 80 : 성형 몰드

81a, 82a : 성형 몰드의 내면 100 : 조명 장치

600 : 투사 렌즈(투사 광학계)

본 발명은 조명 장치에 구비되는 부 반사경의 제조 방법, 그 제조 방법으로 제조된 부 반사경, 그 부 반사경을 구비한 조명 장치 및 그 조명 장치를 구비한 프로젝터에 관한 것이다.

종래부터 발광관과, 발광관으로부터 방사된 광을 소정의 방향을 향하게 하는 주 반사경을 구비한 조명 장치에 있어서, 발광관을 사이에 두고 주 반사경과 대향하는 위치에, 석영 등으로 구성된 부 반사경을 설치하고, 발광관으로부터 방출되어도 미광으로 되어 사용에 제공되지 않던 광을 효과적으로 이용할 수 있도록 한 기술이 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제 1996-31382 호 공보 참조).

이러한 종류의 조명 장치에 있어서, 부 반사경은 광의 유효 효율 향상을 목적으로 설치되어 있기 때문에, 그 반사면에는 높은 정밀도가 요구되고 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 성립된 것으로, 반사면을 정밀도 양호하게 형성할 수 있어 광 이용 효율이 높은 반사경을 제조하는 것이 가능한 반사경의 제조 방법, 그 방법으로 제조된 반사경, 그 반사경을 구비한 조명 장치 및 그 조명 장치를 구비한 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 요약

본 발명에 따른 반사경의 제조 방법은, 발광관과, 상기 발광관으로부터의 광을 반사하는 반사경을 구비한 조명 장치의 상기 반사경의 제조 방법에 있어서，석영 유리관의 중앙부를 가열하고, 석영 유리관의 양 단부를 가압하고 중앙부를 압축하여 중앙부의 벽 두께를 두껍게 하는 확대 공정(a bulging step)과, 확대 공정후의 석영 유리관을, 반사경에 형성하는 반사면 형상으로 형성된 내면을 갖는 성형 몰드에 수용하고, 석영 유리관의 양 단부로부터 가스를 주입함으로써, 벽 두께가 두껍게 된 중앙부를 팽출시켜서 팽출부를 형성하는 팽출 공정과, 석영 유리관을 적어도 팽출부의 중심부로 절단하는 절단 공정과, 팽출부의 외면에 반사막을 증착하여 반사면을 형성하는 증착 공정을 구비한 것이다.

이와 같이 함으로써, 반사면을 정밀도 양호하게 형성할 수 있고, 광 이용 효율이 높은 부 반사경을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 반사경의 제조 방법은, 절단 공정에서는, 석영 유리관의 팽출부의 중심부 부근에 부가하여 팽출부의 양단으로부터 외측으로 연장되는 원통부의 양 단부를 절단하고, 발광관과의 고정에 제공되는 통형의 설치 지지부를 형성하는 것이다.

이와 같이 설치 지지부가 형성되기 때문에, 발광관과의 설치성이 양호한 부 반사경을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 반사경은, 상기 반사경의 제조 방법에 의해 제조된 것이다.

이와 같이 하여 제조된 반사경은, 광 이용 효율이 높고, 또한 발광관과의 설치성이 양호한 것으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조명 장치는, 발광관과, 발광관으로부터의 광을 피조명 영역측으로 반사하는 반사경을 구비하고, 반사경이 상기 반사경의 제조 방법에 의해 제조된 것이다.

상기 제조 방법으로 제조된 반사경을 구비하고 있기 때문에, 광 이용 효율이 높은 조명 장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조명 장치는, 발광관과, 발광관으로부터의 광을 피조명 영역측으로 반사하는 주 반사경과, 발광관으로부터의 광을 주 반사경을 향해서 반사하는 부 반사경을 구비하고, 부 반사경이 상기 반사경의 제조 방법에 의해 제조된 것이다.

상기 제조 방법으로 제조된 부 반사경을 구비하고 있기 때문에, 광 이용 효율이 높은 조명 장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 프로젝터는, 상기 조명 장치와, 화상 정보에 따라 조명 장치로부터 사출된 광속을 변조하는 광변조 장치와, 광변조 장치에 의해 변조된 광속을 투사하는 투사 광학계를 구비한 것이다.

상기 조명 장치를 구비하고 있기 때문에, 고휘도화가 달성된 프로젝터를 얻을 수 있다.

우선, 본 발명의 실시 형태에 따른 반사경의 제조 방법을 설명하기에 앞서, 이 제조 방법에 의해 제조된 부 반사경을 구비한 조명 장치에 대하여 설명한다.

도 1a는 본 발명의 반사경의 제조 방법에 의해 제조된 부 반사경을 구비한 조명 장치를 나타내는 도면이다.

이 조명 장치(100)는 발광관(10)과, 발광관(10)으로부터의 광을 피조명 영역측으로 반사하는 주 반사경(20)과, 발광관(10)으로부터의 광을 주 반사경(20)을 향해서 반사하는 부 반사경(30)을 구비한다. 발광관(10)은 석영 유리 등으로 이루어지고, 내부에 텅스텐의 전극(12, 12)과, 수은, 희가스 및 소량의 할로겐이 봉입된 중앙의 발광부(11)와, 발광부(11)의 양측의 밀봉부(13, 13)로 이루어진다. 각 밀봉부(13)에는 전극(12)과 접속된 몰리브덴으로 이루어지는 금속 포일(14)이 밀봉되고, 각 금속 포일(14, 14)에는 외부로 연결되는 리드선(15, 15)이 각각 구비되어 있다. 또한, 발광관(10)은 수은 램프에 한정되는 것이 아니고, 메탈할라이드 램프나 크세논 램프 등이어도 무방하다.

주 반사경(20)은 발광부(11)의 후방측에 배치되어 있는 반사 소자로서, 회전 타원면 형상으로 형성된 오목면 형상 반사면을 갖는 반사부와, 그 중심부에 발광관(10)을 고정하기 위한 관통 구멍(21)을 구비하고 있다. 발광관(10)은 이 주 반사경(20)의 관통 구멍(21)에 발광관(10)의 축과 주 반사경(20)의 축을 일치시키고, 또한 한쌍의 전극(12) 사이에서 발생하는 아크 상(像)과 주 반사경(20)의 제 1 초점을 일치시켜서, 시멘트 등의 무기계 접착제(22)에 의해 고착되어 있다.

부 반사경(30)은 발광부(11)의 전방측에 배치되어 있는 반사 소자로서, 예컨대 저열팽창재인 석영 또는 네오세람이나, 고 열전도재인 투광성 알루미나, 사파이어, 수정, 형석, YAG 등을 이용하여 제작된다. 부 반사경(30)은 발광부(11)의 전방측 거의 절반을 둘러싸고, 반사면(32)을 갖는 오목면부(31)와, 오목면부(31)의 중앙부로부터 외측으로 연장되며, 발광관(10)과의 고정에 이바지하는 설치 지지부(35)를 갖고 있다. 오목면부(31)의 외면(33)은 이하에 상술하지만, 그 제조 공정상, 내면(34)에 비하여 소정의 면 형상으로 정밀도 양호하게 성형되어 있기 때문에, 그 외면(33)에 반사면(32)이 형성되어 있다. 이러한 구성의 부 반사경(30)은, 설치 지지부(35)내에 발광관(10)의 밀봉부(13)의 축이 부 반사경(30)의 축과 일치하도록 삽입되고, 반사면(32)의 초점과 한쌍의 전극(12) 사이에서 발생하는 아크 상을 일치시켜서, 설치 지지부(35)의 내주와 밀봉부의 외주 사이의 간극에 시멘트 등의 무기계 접착제(40)가 주입되어서 발광관(10)에 고정되어 있다.

여기서, 도 1b를 참조하여, 조명 장치(100)로부터 방사되는 광속에 대하여 상세히 설명한다. 발광부(11)의 한쌍의 전극(12) 사이에서 발생한 아크 상으로부터 방사된 광속 중, 주 반사경(20)을 직접 향한 광속(B1)은 주 반사경(20)의 반사면에 의해 반사되어, 제 2 초점(F2) 위치를 향해 사출된다.

또한, 발광부(11)의 한쌍의 전극(12) 사이에서 발생한 아크 상으로부터 주 반사경(20)과는 반대측으로 방사되는 광속(B2)은 부 반사경(30)의 반사면(32)에 의해 주 반사경(20)측으로 반사되고, 또한 주 반사경(20)의 반사면에 의해 반사되어서 주 반사경(20)으로부터 제 2 초점(F2) 위치를 향해 수렴되도록 사출된다.

종래의 부 반사경(30)을 구비하지 않은 조명 장치는, 발광부(11)로부터 사출된 광속을 주 반사경만으로 제 2 초점(F2) 위치로 수렴시키지 않으면 안되고, 주 반사경의 반사면의 개구 직경을 확장시켜야 했다.

그러나, 부 반사경(30)을 설치함으로써, 발광부(11)로부터 주 반사경(20)과는 반대측(전방측)으로 방사되는 광속을 부 반사경(30)에 의해 주 반사경(20)의 반사면에 입사하도록 반사시킬 수 있기 때문에, 주 반사경(20)의 반사면의 개구 직경이 작아도, 발광부(11)로부터 사출된 광속을 거의 전부 일정 위치에 수렴시켜서 사출할 수 있고, 주 반사경(20)의 광축 방향 치수 및 개구 직경을 작게 할 수 있다. 즉, 조명 장치(100)를 소형화할 수 있고, 조명 장치(100)를 내장하는 전자 기기, 예컨대 프로젝터내의 배치도 용이해진다.

또한, 부 반사경(30)을 설치함으로써, 제 2 초점(F2)에서의 집광 스폿 직경을 작게 하기 위해서 주 반사경(20)의 제 1 초점(F1)과 제 2 초점(F2)을 근접시켰다고 해도, 발광부(11)로부터 방사된 광의 거의 전부가 주 반사경(20) 및 부 반사경(30)에 의해 제 2 초점으로 집광되어서 이용 가능해지고, 광의 이용 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 부 반사경(30)을 이용함으로써, 발광부(11)로부터 주 반사경(20)과는 반대측(전방측)으로 방사되는 광속을, 발광부(11)로부터 주 반사경(20)의 반사면에 직접 입사한 광속과 마찬가지로 주 반사경(20)의 제 2 초점(F2) 위치에 수렴시킴으로써 조명 장치(100)의 광의 이용 효율이 향상되고 있다. 따라서, 성형 정밀도가 보다 양호한 반사면(32)을 갖는 부 반사경(30)은, 부 반사경(30)을 장착한 효과를 한층 더 발휘할 수 있는 조명 장치(100)를 구성할 수 있다.

다음에 부 반사경(30)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 부 반사경의 제조 방법을 설명하는 공정 흐름도 및 공정 모식도이고, 이에 따라서 설명한다.

우선, 원료인 예컨대 석영 유리관(6)의 중앙부를 소정의 고온으로 가열하여, 변형을 용이하게 한다(도 2, 도 3의 S1, 이하 가열 공정이라 칭함).

다음에 석영 유리관(6)의 양 단부를 중심 방향으로 가압 수축하여 중앙부(6a)를 두껍게 확대시킨다(도 2, 도 3의 S2, 이하 확대 공정이라 칭함).

확대 공정은 석영 유리관(6)의 양 단부를 양측으로부터 가압하여 중앙부(6a)의 부분을 압축해서 중앙부(6a)의 관 두께를 두껍게 하는 공정이다.

그리고, 확대된 석영 유리관(6)을 성형 몰드(80)내에 수용하고, 그 상태에서 석영 유리관(6)의 양 단부로부터 가스(불활성 가스 또는 공기)를 압입하여 블로우 성형하고, 확대된 중앙부(6a)를 팽출시켜서 팽출부(6b)를 형성한다(도 2, 도 3의 S3, 이하 팽출 공정이라 칭함). 이로써, 중공의 팽출부(6b)와, 그 양측으로부터 외측으로 연장되는 원통부(6c)로 이루어지는 일체물이 형성된다. 여기서, 성형 몰드(80)의 상형(81) 및 하형(82)은 부 반사경(30)에 형성하는 반사면(32)의 형상으로서 이상적인 형상으로 형성된 내면(81a, 82a)을 갖고 있고, 그 성형 몰드(80)내 에 수용된 상태로 중앙부(6a)가 팽출되기 때문에, 그 팽출부(6b)의 외면(33)은 이상적인 반사면 형상이 전사된 것으로 된다. 한편, 팽출부(6b)의 내면(34)은, 팽출 공정에서 가스가 분출되기 때문에, 원하는 반사면 형상으로 형성하기 어려워진다.

계속해서, 석영 유리관(6)을 그 팽출부(6b)의 중심 부근에서 이것을 2개로 절단하는 동시에, 팽출부(6b)의 양단으로부터 외측으로 연장되는 원통부(6c)의 양 단부를 절단한다(도 2, 도 3의 S4, 이하 절단 공정이라 칭함). 이로써, 대략 반구 형상의 오목면을 갖는 오목면부(31)와, 오목면부(31)의 중앙부로부터 외측으로 연장되는 설치 지지부(35)로 이루어지는 부 반사경 본체가 형성된다.

그리고, 상술한 바와 같이, 반사면을 형성하는 면으로서의 정밀도가 나오는 오목면부(31)의 외면(33)에, 스퍼터링 등에 의해 반사막을 증착하여 반사면(32)을 형성한다(도 2, 도 3의 S5, 이하 증착 공정이라 칭함). 이로써, 반사면(32)은 발광관(10)으로부터의 광을 주 반사경(20)을 향해서 효율적으로 반사할 수 있는 반사면으로 된다.

이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 성형 몰드(80)에 설치한 이상적인 반사면 형상이 전사된 오목면부(31)의 외면(33)측에 반사면(32)을 형성하도록 했기 때문에, 반사면(32)을 정밀도 양호하게 형성할 수 있고, 발광관(10)으로부터의 광을 주 반사경(20)을 향해서 효율적으로 반사할 수 있는 광 이용 효율이 높은 부 반사경(30)을 얻을 수 있다. 따라서, 광 이용 효율이 높은 조명 장치(100)를 얻을 수 있다.

또한, 부 반사경(30)은 설치 지지부(35)를 갖고 있기 때문에, 가령 설치 지 지부(35)를 설치하지 않고 오목면부(31)만의 구성으로 한 경우와 비교하여 발광관(10)으로의 설치가 용이해진다. 또한, 이 설치 지지부(35)는 설치성의 면에서 유효하지만, 본 발명은 반드시 설치 지지부(35)를 구비한 구성으로 하지 않아도 무방하다.

또한, 본 발명의 조명 장치(100)는, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 태양에 있어서 실시하는 것이 가능하며, 예컨대 다음과 같은 변형도 가능하다.

본 실시 형태에서는, 팽출부(6b)를 중심부에서 절단한 후, 오목면부(31)의 외면에 반사막 증착하여 반사면(32)을 형성하는 예를 개시했지만, 절단 전의 팽출부(6b)의 외면에 반사막을 증착한 후, 그 중심부에서 절단하도록 할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 부 반사경(30)의 제조 방법에 대하여 설명했지만, 주 반사경(20)을 동일한 제조 방법으로 제조할 수도 있다.

그런데, 오목면부(31)의 내면(34)은, 팽출 공정에서 가스가 분출되기 때문에, 원하는 반사면 형상으로 형성하기 어려운 것은 상술한 바와 같다. 여기서, 이 내면(34)에 반사면(32)을 형성한 경우와, 본 예와 같이 외면(33)에 형성한 경우의 반사광의 광로를 비교하여, 외면(33)에 형성하도록 한 경우의 효과를 검증한다. 또한, 외면(33)에서 반사시킨 경우에는 발광관(10)의 굴절 작용을 받기 때문에, 이 굴절 작용도 가미한 광로 비교를 실행한다.

도 4는 반사막을 부 반사경의 내면에 설치한 경우와 외면에 설치한 경우의 반사광의 광로 비교 설명도이다.

도 4에 있어서, 참조부호(34a)는 부 반사경(30)의 이상적인 내면으로, 실제의 내면(34)이, 이 이상적인 내면(34a)에 대하여 각도(θ) 경사진 것으로 한다. 또한, 참조부호(50)는 발광부(11)의 중심을 점 광원으로 간주했을 때의 그 광원이며, 참조부호(50')는 이상적인 내면(34a)에서 반사시킨 경우의 반사 광원이며, 참조부호(51)는 실제의 내면(34)으로 반사시킨 경우의 반사 광원이며, 참조부호(52)는 외면(33)에서 반사시킨 경우의 반사 광원이다. 또한, 참조부호(R)는 반사 광원(50)으로부터 이상적인 내면(34a)까지의 거리이며, 참조부호(D)는 부 반사경(30)의 관 두께이다. 또한, 부 반사경(30)의 굴절률을 n으로 한다.

여기서, 광원(50)으로부터 출사된 광(53)이 이상적인 내면(34a)으로 반사된 경우, 그 반사광(53')은 광원(50)을 통과하는 광으로 된다. 즉, 이상적인 내면(34a)에서 반사된 반사광(53')에 의한 반사 광원(50')은 광원(50)과 일치하기 때문에, 광원(50)으로부터 직접 주 반사경(20)을 향해 사출하는 광과 동일한 광로를 따르게 된다. 이에 반해, 내면(34a)에 대하여 경사진 내면(34)에서 반사된 경우는, 내면(34)이 각도(θ) 경사지기 때문에, 반사각(θ1)은 2θ로 되어 반사광(54)으로 된다. 이 반사광(54)에 의한 반사 광원(51)의 반사 광원(50)으로부터의 변위량(L1)은 이하의 식 (1)로 표시된다.

변위량 L1=2(R·tan(θ1/2)) (1)

또한, 외면(33)에서 반사시킨 경우, 광원(50)으로부터 출사된 광(53)은 내면(34)의 각도(θ)의 경사와 발광관(10)의 굴절률(n)의 작용에 의해, 광선 각도가 1/n·θ 변화되어 광선(53a)으로 된다. 그리고, 외면(33)에서의 반사시에, θ2(=2·1/n·θ)만큼 각도가 어긋나 반사광(53b)으로 된다. 그리고, 그 반사광(53b)이 내면(34)을 통과할 때에, 다시 각도(1/n·θ)만큼 굴절되어, 최종적으로는 광선(53)과 평행한 광선(53c)으로 된다. 이 광선(53c)에 의한 반사 광원(52)의 반사 광원(50)으로부터의 변위량은 이하의 식 (2)로 표시된다.

변위량 L2=2(D·tan(θ2/2)) (2)

여기서, 굴절률을 1.4602, 관의 두께(D)를 2㎜, 반사 광원(50)과 이상적인 내면(34a)의 거리(R)를 10㎜로 하고, 상기 식 (1) 및 (2)를 이용하여, 이상적인 내면(34a)에 대한 실제의 내면(34)의 경사 각도(θ)를 변화시켜서, 반사하는 면에서의 반사광의 반사각(θ1, θ2)과, 반사 광원(50)으로부터 각각의 반사 광원(51, 52)까지의 변위량(L1, L2)을 산출하며, 내면(34)에서 반사시킨 경우와 외면(33)에서 반사시킨 경우를 비교하는 그래프를 도 5에 도시한다. 도 5에 있어서 횡축에는 이상적인 내면(34a)에 대한 실제의 내면(34)의 경사 각도(θ)[degree], 좌측 종축에는 내면(34) 또는 외면(33)에서의 반사광의 반사각(θ1 또는 θ2)[degree], 우측 종축에는 반사 광원(50)으로부터 반사 광원(51 또는 52)까지의 변위량(L1 또는 L2)[㎜]을 취하여 나타내고 있다.

도 5의 참조부호(61)는 내면(34)에서 반사시킨 경우의 반사광의 반사각(θ1), 참조부호(62)는 외면(33)에서 반사시킨 경우의 반사광의 반사각(θ2)을 나타내고 있고, 참조부호(71)는 내면(34)에서 반사시킨 경우의 반사 광원(50)으로부터 반사 광원(51)까지의 변위량(L1), 참조부호(72)는 외면(33)에서 반사시킨 경우의 반사 광원(50)으로부터 반사 광원(52)까지의 변위량(L2)을 나타내고 있다. 또한, 여기서의 θ1, θ2, L1, L2는 도 4중의 θ1, θ2, L1, L2와 대응하고 있다.

도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 이상적인 내면(34a)에 대한 실제의 내면(34)의 경사 각도(θ)가 어떤 각도라도, 내면(34)에서의 반사와 외면(33)에서의 반사에서는, 외면(33)에서의 반사쪽이 반사광의 반사각 및 반사 광원(50)으로부터의 반사 광원까지의 변위량이 모두 작게 되어 있다. 이로써, 내면(34)이 이상적인 내면(34a)에 대하여 경사진 경우, 외면(33)에서의 반사쪽이 높은 광 이용 효율이 얻어진다는 것을 알 수 있다.

도 6은 상기 조명 장치를 구비한 프로젝터의 구성도이다.

이 프로젝터(1000)는 조명 광학계(300)와, 색광 분리 광학계(380)와, 릴레이 광학계(390)와, 액정 패널(410R, 410G, 410B)과, 크로스 다이크로익 프리즘(420)과, 투사 광학계인 투사 렌즈(600)를 구비하고 있다.

다음에 상기 구성의 프로젝터(1000)의 작용을 설명한다.

조명 광학계(300)는 액정 패널(410R, 410G, 410B)의 화상 형성 영역을 거의 균일하게 조명하기 위한 인티그레이터 조명 광학계이고, 상술한 실시 형태의 조명 장치(100)와, 제 1 렌즈 어레이(320)와, 제 2 렌즈 어레이(340)와, 편광 변환 소자 어레이(360)와, 중첩 렌즈(370)를 구비한다.

우선, 발광관(10)의 발광부(11)의 중심보다 후방측으로부터의 출사광은 주 반사경(20)에 의해 반사되어 조명 장치(100)의 전방을 향한다. 또한, 발광부(11)의 중심보다 전방측으로부터의 출사광은 부 반사경(30)에 의해 반사되어 주 반사경(20)으로 되돌아간 후, 주 반사경(20)에 의해 반사되어 조명 장치(100)의 전방을 향한다. 여기서, 이 부 반사경(30)의 반사면(32)은, 상술한 바와 같이, 정밀도 양호하게 형성되어 있기 때문에, 입사광을 효율적으로 주 반사경(20)을 향해 반사할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 조명 장치(100)로부터 나간 광은 오목 렌즈(200)로 들어가 광의 진행 방향이 조명 광학계(300)의 광축과 거의 평행하게 조정된다.

평행화된 광은 제 1 렌즈 어레이(320)의 각 소형 렌즈(321)에 입사하고, 소형 렌즈(321)의 수에 따른 다수개의 부분 광속으로 분할된다. 또한, 제 1 렌즈 어레이(320)를 나간 각 부분 광속은, 그 각 소형 렌즈(321)에 각각 대응한 소형 렌즈(341)를 구비하여 이루어진 제 2 렌즈 어레이(340)에 입사한다.

그리고, 제 2 렌즈 어레이(340)로부터의 출사광은, 광의 편향 방향을 동일한 종류의 직선 편광광에 맞추는 편광 변환 소자 어레이(360)에 입사한다. 그리고, 편광 변환 소자 어레이(360)에 의해 편광 방향이 맞춰진 다수개의 부분 광속은 중첩 렌즈(370)로 들어가며, 거기서 액정 패널(410R, 410G, 410B)에 입사하는 각 부분 광속이 대응하는 패널면상에서 중첩되도록 조정된다.

중첩 렌즈(370)를 나간 광은 반사 미러(372)로 반사된 후, 색광 분리 광학계(380)에 입사한다. 색광 분리 광학계(380)는 조명 광학계(300)로부터 사출된 광을 적색, 녹색, 청색의 3색 색광으로 분리하는 광학계이며, 다이크로익 미러(382, 386)와 반사 미러(384)를 구비한다.

제 1 다이크로익 미러(382)는 중첩 렌즈(370)로부터 사출되는 광중 적색광 성분을 투과시키는 동시에, 청색광 성분과 녹색광 성분을 반사한다. 그리고, 적색광 성분은 제 1 다이크로익 미러(382)를 투과하여 반사 미러(384)에 의해 반사되고, 필드 렌즈(400R)를 통해 적색광용 액정 패널(410R)에 도달한다. 또한, 제 1 다이크로익 미러(382)에 의해 반사된 청색광 성분 및 녹색광 성분중 녹색광 성분은 제 2 다이크로익 미러(386)에 의해 반사되어, 필드 렌즈(400G)를 통해 녹색광용의 액정 패널(410G)에 도달한다.

한편, 청색광 성분은 제 2 다이크로익 미러(386)를 투과하고, 릴레이 광학계(390)에 입사한다. 릴레이 광학계(390)는 색광 분리 광학계(380)의 다이크로익 미러(386)를 투과한 청색광을 액정 패널(410B)까지 유도하는 기능을 갖는 광학계이며, 입사측 렌즈(392)와, 릴레이 렌즈(396)와, 반사 미러(394, 398)를 구비한다.

즉, 청색광 성분은 입사측 렌즈(392), 반사 미러(394), 릴레이 렌즈(396) 및 반사 미러(398)를 통과하고, 또한 필드 렌즈(400B)를 통해 청색광용의 액정 패널(410B)에 도달한다. 또한, 청색광에 릴레이 광학계(390)가 이용되고 있는 것은, 청색광의 광로 길이가 다른 색광의 광로 길이보다도 길기 때문에, 광의 발산 등에 의한 광의 이용 효율의 저하를 방지하기 위해서이다. 즉, 입사측 렌즈(392)에 입사한 부분 광속을 그대로, 필드 렌즈(400B)에 전달하기 위해서이다. 또한, 릴레이 광학계(390)는 3개의 색광중 청색광을 통과시키는 구성으로 했지만, 적색광 등의 다른 색광을 통과시키는 구성으로 할 수도 있다.

계속해서, 3개의 액정 패널(410R, 410G, 410B)이 거기에 입사한 각 색광을 부여된 화상 정보에 따라서 변조하여, 각 색광의 화상을 형성한다. 또한, 각 액정 패널(410R, 410G, 410B)의 광 입사면측, 광 출사면측에는 통상 편광판이 구비되어 있다.

계속해서, 각 액정 패널(410R, 410G, 410B)로부터 사출된 각 색광의 변조광은, 이러한 변조광을 합성하여 컬러 화상을 형성하는 색광 합성 광학계로서의 크로스 다이크로익 프리즘(420)에 입사한다. 크로스 다이크로익 프리즘(420)에는 적색광을 반사하는 유전체 다층막과, 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 4개의 직각 프리즘의 계면에 대략 X자 형상으로 형성되며, 이러한 유전체 다층막에 의해 3개의 색광이 합성된다.

그리고, 크로스 다이크로익 프리즘(420)으로부터 사출된 컬러 화상이 투사 렌즈(600)에 의해 스크린상에 확대 투사된다.

상기 프로젝터(1000)에 의하면, 전술한 조명 장치(100)를 구비하고 있기 때문에, 높은 광 이용 효율이 얻어지고, 프로젝터(1000)의 고휘도화를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명의 프로젝터(1000)는 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 태양에 있어서 실시하는 것이 가능하고, 예컨대 다음과 같은 변형도 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 조명 장치(100)로부터의 광을 다수개의 부분 광속으로 분할하는 2개의 렌즈 어레이(320, 340)를 이용하고 있었지만, 본 발명은 이러한 렌즈 어레이를 이용하지 않는 프로젝터에도 적용 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 투과형의 액정 패널을 이용한 프로젝터를 예로 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 반사형의 액정 패널을 이용한 프로젝터에도 적용하는 것이 가능하다. 반사형의 액정 패널을 이용한 프로젝터의 경우, 액정 패널에 의해서만 구성하는 것이 가능하고, 한쌍의 편광판은 불필요하다. 또한, 반사형의 액정 패널을 이용한 프로젝터에서는, 크로스 다이크로익 프리즘은 조명광을 적색, 녹색, 청색의 3색광으로 분리하는 색광 분리 수단으로서 이용되는 동시에, 변조된 3색광을 다시 합성하여 동일한 방향으로 출사하는 색광 합성 수단으로도 이용되는 경우가 있다. 또한, 크로스다이크로익 프리즘이 아니라, 삼각 기둥이나 사각기둥 형상의 다이크로익 프리즘을 복수 조합한 다이크로익 프리즘을 이용하는 경우도 있다. 반사형의 액정 패널을 이용한 프로젝터에 본 발명을 적용한 경우에도, 투과형의 액정 패널을 이용한 프로젝터와 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 변조 장치로서 액정 패널을 3장 이용한 프로젝터를 예로 설명했지만, 액정 패널을 1장, 2장 또는 4장 이상 사용하는 구성의 프로젝터에도 본 발명은 적용할 수 있다.

또한, 입사광을 변조하여 화상을 생성하는 광변조 장치는 액정 패널에 한정되지 않고, 예컨대 마이크로 미러를 이용한 장치라도 무방하다. 또한, 본 발명의 램프 장치는 투사면을 관찰하는 방향에서 화상 투사를 실행하는 전면 투사형 프로젝터 또는 투사면을 관찰하는 방향과는 반대측으로부터 화상 투사를 실시하는 배면 투사형 프로젝터중 어느 프로젝터에도 적용 가능하다.

이상과 같이 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 부 반사경을 구비한 조명 장치는 프로젝터 또는 기타 각종 광학 장치의 광원으로서 널리 이용할 수 있다.

Claims (6)

1. 발광관과, 상기 발광관으로부터의 광을 반사하는 반사경을 구비한 조명 장치의 상기 반사경의 제조 방법에 있어서，

   석영 유리관의 중앙부를 가열하고, 석영 유리관의 양 단부를 가압하여 중앙부를 압축하여서 상기 중앙부의 벽 두께를 두껍게 하는 확대 공정(bulging step)과, 확대 공정후의 석영 유리관을, 반사경에 형성해야 할 반사면 형상으로 형성된 내면을 갖는 성형 몰드에 수용하고, 석영 유리관의 양 단부로부터 가스를 주입함으로써, 상기 벽 두께가 두껍게 된 상기 중앙부를 팽출시켜서 팽출부를 형성하는 팽출 공정과, 상기 석영 유리관을 적어도 상기 팽출부의 중심부에서 절단하는 절단 공정과, 상기 팽출부의 외면에 반사막을 증착하여 반사면을 형성하는 증착 공정을 구비한 것을 특징으로 하는

   반사경의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절단 공정에서는, 상기 석영 유리관의 상기 팽출부의 중심부 부근에 부가하여 상기 팽출부의 양단으로부터 외측으로 연장되는 원통부의 양 단부를 절단하고, 상기 발광관과의 고정에 이바지하는 통형의 설치 지지부를 형성하는 것을 특징으로 하는

   반사경의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 반사경의 제조 방법에 의해서 제조된

   반사경.
4. 발광관과, 상기 발광관으로부터의 광을 피조명 영역측으로 반사하는 반사경을 구비하고,

   상기 반사경이 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 반사경의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는

   조명 장치.
5. 발광관과, 상기 발광관으로부터의 광을 피조명 영역측으로 반사하는 주 반사경과, 상기 발광관으로부터의 광을 상기 주 반사경을 향해서 반사하는 부 반사경을 구비하고, 상기 부 반사경이 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 반사경의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는

   조명 장치.
6. 제 5 항에 기재된 조명 장치와,

   화상 정보에 따라 조명 장치로부터 출사된 광속을 변조하는 광변조 장치와,

   상기 광변조 장치에 의해 변조된 광속을 투사하는 투사 광학계를 구비한 것을 특징으로 하는

   프로젝터.

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