KR100832207B1 - 광원 장치 및 프로젝터 - Google Patents

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KR100832207B1
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가즈히로 니시다
다케시 다케자와
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 부 반사경으로부터의 복귀 광에 의해 발광관의 수명 저하가 생기는 것을 방지하는 광원 장치를 제공한다. 부 반사경(13)의 근원부(82)는 부 반사부(81)의 제 2 밀봉부(74)측에 형성된 부 반사부(81)에 대하여 단차 형상으로 형성된 환상 부분이며, 부 반사부(81)와는 반사각 특성이 상이하다. 근원부(82)에 입사한 발광부(71)로부터의 광속은 발광부(71)에 복귀시키지 않고, 예를 들면 지지부(83)측에 전파해서 외부에 사출된다. 이 결과, 발광부(71)의 온도가 상승하는 것을 방지하고, 전극(75, 76)의 전압이 상승하는 것을 방지할 수 있으므로, 광원 램프(11)의 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

Description

광원 장치 및 프로젝터{LIGHT SOURCE DEVICE AND PROJECTOR}
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 프로젝터의 광학계를 설명하는 도면,
도 2는 도 1에 도시하는 프로젝터중의 광원 램프 유닛의 사시도,
도 3은 광원 램프 유닛의 광학적 구조를 설명하는 개념도,
도 4는 광원 램프 유닛의 부 반사경의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 5는 제 2 실시 형태에 있어서의 광원 램프 유닛을 설명하는 도면,
도 6은 제 3 실시 형태에 있어서의 광원 램프 유닛을 설명하는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 프로젝터 10, 210, 310 : 광원 램프 유닛
11 : 광원 램프 12 : 주 반사경
13, 213, 313 : 부 반사경 14 : 평행화 오목 렌즈
15 : 램프 하우징 16 : 유지 부재
20 : 균일조명 광학계 21, 22 : 렌즈 어레이
23 : PBS 어레이 30 : 색 분리 광학계
31, 32 : 다이클로익 미러 35 : 릴레이 광학계
40 : 광학 장치 42, 42R, 42G, 42B : 액정 패널
43 : 크로스 다이크로익 프리즘 50 : 투사 광학계
71 : 발광부 73 : 제 1 밀봉부
74 : 제 2 밀봉부 75, 76 : 전극
81 : 부 반사부 82, 282, 382 : 근원부
83 : 지지부 85 : 반사면
122 : 주 반사부 124 : 반사면
본 발명은 조명광을 발생하는 광원 장치, 및 이것을 조립한 프로젝터에 관한 것이다.
종래에, 광원으로부터 사출된 광속을 화상 정보에 따라 변조해 광학상을 확대 투사하는 프로젝터가 존재하고, 이러한 프로젝터는 프리젠테이션(presentation)이나 홈시어터(home theater) 용도에 사용된다. 프로젝터용의 광원 장치로서, 고압 수은 램프의 발광관과, 이 발광관으로부터의 광속을 일정 방향으로 늘어세우는 리플렉터와, 발광관으로부터의 광속을 발광관내에 복귀시키는 부 반사경을 구비하는 것이 공지되어 있다(특허문헌 1 참조). 또한, 이상과 같은 광원 장치로는 부 반사경의 존재에 의해, 광속의 효율적 이용을 도모할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 2005-5183 호 공보
그러나, 상기와 같은 광원 장치에 있어서, 발광부에서 사출되는 광속중 발광부와 밀봉부의 경계 부분을 투과하는 광속은 그 경계 부분의 관재의 형상에 의해 굴절하기 때문에, 부 반사경의 특히 근원측에서 반사된 광속을 정확하게 제어해서 전극간의 발광부로 복귀시키는 것이 용이하지 않다. 이것 때문에, 부 반사경에서 반사된 광속의 일부가 전극 또는 그 주변에 입사하고, 발광관의 온도를 필요 이상으로 상승시키거나, 전극에 손상을 주거나 해서, 발광관의 수명 저하를 초래할 경우가 있다.
여기서, 본 발명의 목적은 부 반사경으로부터의 복귀 광에 의해 발광관의 수명 저하가 생기는 것을 방지한 광원 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 광원 장치를 조립한 고성능의 프로젝터를 제공 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 제 1 광원 장치는, 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과, 발광관의 제 1 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 소정 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과, 발광관의 제 2 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 발광관으로부터 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 부 반사부에 대하여 단 차 형상으로 형성된 근원부(base portion)를 갖는 부 반사경을 구비한다.
상기 광원 장치에서는, 발광부에서의 광속을 원래 상태로 복귀시키기 위한 부 반사경이 근원부를 갖고, 이 근원부를 부 반사부에 대하여 단차 형상으로 형성함으로써, 발광관으로부터의 광속이 발광부 및 상기 발광부 근방으로 역행하는 것을 저지한다. 근원부는, 부 반사부의 제 2 밀봉부측에 설치되는 것에 기인해서, 광속을 전극간의 발광부에 복귀시키는 것이 용이하지 않다고 하는 사정이 있지만, 근원부에 의한 광속의 역행을 적극적으로 저지함으로써, 광속이 전극 또는 그 주변에 입사하는 것을 방지할 수 있으므로, 발광관의 온도 상승이나 전극의 손상을 억제하고, 발광관의 수명의 장기화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제 2 광원 장치는, 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과, 발광관의 제 1 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 소정 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과, 발광관의 제 2 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 발광관으로부터 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 제 2 밀봉부측에 설치되고, 부 반사부와 다른 곡률의 곡면이 형성된 근원부를 갖는 부 반사경을 구비한다. 이 경우, 근원부가 발광관으로부터의 광속을 발광부 및 상기 발광부 근방으로부터 빗나가도록 반사하게 되므로, 근원부에 입사한 광속을 부 반사경의 전방 등으로 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제 3 광원 장치는, 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과, 발광관의 제 1 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 소정 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과, 발광관의 제 2 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 발광관으로부터 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 제 2 밀봉부측에 설치되고, 부 반사부와 중심이 다른 곡면이 형성된 근원부를 갖는 부 반사경을 구비한다. 이 경우, 근원부가 발광관으로부터의 광속을 발광부 및 상기 발광부 근방으로부터 빗나가도록 반사하게 되므로, 근원부에 입사한 광속을 부 반사경의 전방 등으로 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제 4 광원 장치는, 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과, 발광관의 제 1 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 소정 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과, 발광관의 제 2 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 발광관으로부터 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 제 2 밀봉부측에 설치되고, 광이 투과되는 근원부를 갖는 부 반사경을 구비한다. 이 경우, 근원부에 입사한 광속을 부 반사경의 후방으로 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제 5 광원 장치는, 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광 관과, 발광관의 제 1 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 소정 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과, 발광관의 제 2 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 발광관으로부터 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 제 2 밀봉부측에 설치되고, 광이 산란되는 근원부를 갖는 부 반사경을 구비한다. 이 경우, 근원부에 입사한 광속을 랜덤하게 발산시킬 수 있고, 광원 장치로부터 사출되는 광속에 불균일이나 기울기가 생기기 어렵다.
또한, 본 발명에 따른 제 6 광원 장치는, 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과, 발광관의 제 1 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 소정 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과, 발광관의 제 2 밀봉부측에 대략 대향해서 설치되고, 발광관으로부터 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 제 2 밀봉부측에 설치되고, 발광관으로부터의 광속이 발광부 및 상기 발광부 근방으로 역행하는 것을 방지하는 근원부를 갖는 부 반사경을 구비한다. 이 경우, 근원부에 입사한 광속이 발광부 및 상기 발광부 근방으로 역행하는 것이 방지되므로, 발광관의 온도상승이나 전극의 손상을 억제하고, 발광관의 수명의 장기화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구체적 실시 형태에 의하면, 부 반사경이 제 2 밀봉부의 주위에 고정되는 지지부를 더 구비하고, 근원부가 부 반사부와 지지부의 사이에 형성된 환상의 부분이다. 이 경우, 제 2 밀봉부를 축으로서 제 2 밀봉부에 부 반사경 전체를 간단하게 지지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 프로젝터는, 상술의 광원 장치중 어느 하나의 광원 장치와, 광원 장치로부터 사출된 광속을 입력된 화상 정보에 따라 변조해서 변조 광을 형성하는 광변조 장치와, 광변조 장치로부터의 변조 광을 상광(像光)으로서 투사하는 투사 광학계를 구비한다.
상기 프로젝터에서는, 광변조 장치에 의해 형성된 변조 광을 상광으로서 스크린 등에 투사할 수 있다. 이 때, 광원 장치로서, 밝고 열화의 진행이 적은 장수명의 광원 장치를 이용하므로, 밝고 선명한 화상을 장기간에 걸쳐 투사할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구체적 실시 형태 또는 관점에 의하면, 상기 프로젝터에 있어서, 광변조 장치가 각 색광을 각각 변조하는 각 색용의 광변조부를 갖고, 광원 장치로부터 사출된 광속을 각 색광으로 분리해서 각 색용의 광변조부로 인도하는 색 분리 광학계와, 각 색용의 광변조부에 의해 변조된 각 색의 변조 광을 합성하는 색 합성 광학계를 더 구비하고, 투사 광학계가 상기 색 합성 광학계에 의해 합성된 상광을 투사한다. 이 경우, 복수의 광변조부에 의해 형성된 각 색의 변조 광을 합성함으로써 얻은 칼라 화상을 투사할 수 있다.
[제 1 실시 형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 프로젝터를 도면에 근거해서 설명한 다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 프로젝터(1)의 광학계를 나타내는 모식도이다. 이 프로젝터(1)는 광원으로부터 사출된 광속을 화상 정보에 따라 변조해서 광학상을 형성하고, 스크린위로 투사하는 광학 기기이며, 광원 장치로서의 광원 램프 유닛(10), 균일 조명 광학계(20), 색 분리 광학계(30), 릴레이 광학계(35), 광학 장치(40) 및 투사 광학계(50)를 구비해서 구성되고, 광학계(20, 30, 35)를 구성하는 각 광학 소자는 소정의 조명 광축(IX)이 설정된 광학 부품용 하우징(2)내에 위치 결정 조정되어서 수납되어 있다.
또한, 프로젝터(1)는 복수의 팬(도면에 도시하지 않음)을 구비하고, 이들 팬에 의해 광원 램프 유닛(10) 및 광학계(20 내지 35)를 대상으로 하는 냉각 기구가 구성되어 있다.
광원 램프 유닛(10)은 광원 램프(11)로부터 주위에 방사된 광속을 모아서 사출하고, 광학계(20 내지 35)를 통해 광학 장치(40)를 조명하기 위한 것이고, 상세하게는 후술하지만, 발광관인 광원 램프(11)와, 타원 리플렉터인 주 반사경(12)과, 구면 형상 리플렉터인 부 반사경(13)과, 평행화 오목 렌즈(14)를 구비하고 있다.
그리고, 광원 램프(11)로부터 방사된 광속은 주 반사경(12)에 의해 장치 전방측, 즉 광속 사출 전방측에 수렴되는 수렴광으로서 사출되고, 평행화 오목 렌즈(14)에 의해 평행화되어, 균일 조명 광학계(20)에 사출된다.
균일 조명 광학계(20)는 광원 램프 유닛(10)으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하고, 대상으로 하는 조명 영역의 면내 조도를 균일화하는 광학 계이며, 제 1 렌즈 어레이(21), 제 2 렌즈 어레이(22), PBS 어레이(23), 콘덴서 렌즈(24) 및 반사 미러(25)를 구비하고 있다.
제 1 렌즈 어레이(21)는 광원 램프(11)로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 광속 분할 광학 소자로서의 기능을 갖고, 조명 광축(IX)과 직교하는 면내에 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 소형 렌즈를 구비해서 구성되고, 각 소형 렌즈의 윤곽 형상은 후술하는 광학 장치(40)를 구성하는 액정 패널(42R, 42G, 42B)의 화상 형성 영역의 형상과 거의 상사형을 이루도록 설치되어 있다.
제 2 렌즈 어레이(22)는 전술한 제 1 렌즈 어레이(21)에 의해 분할된 복수의 부분 광속을 집광하는 광학 소자이며, 제 1 렌즈 어레이(21)와 마찬가지로 조명 광축(IX)에 직교하는 면내에 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 소형 렌즈를 구비한 구성이지만, 집광을 목적으로 하고 있기 때문에, 각 소형 렌즈의 윤곽 형상이 액정 패널(42R, 42G, 42B)의 화상 형성 영역의 형상과 대응하고 있을 필요는 없다.
PBS 어레이(23)는 제 1 렌즈 어레이(21)에 의해 분할된 각 부분 광속의 편광 방향을 한 방향의 직선 편광으로 집중시키는 편광 변환 소자이다.
이 PBS 어레이(23)는 도시하지 않았지만 조명 광축(IX)에 대하여 경사 배치되는 편광 분리막 및 반사 미러를 교대로 배열한 구성을 구비한다. 편광 분리막은 각 부분 광속에 포함되는 Ｐ 편광 광속 및 S 편광 광속중, 한쪽의 편광 광속을 투과하고, 다른쪽의 편광 광속을 반사한다. 반사된 다른쪽의 편광 광속은 반사 미러에 의해 절곡되고, 한쪽의 편광 광속의 사출 방향, 즉 조명 광축(IX)에 따른 방향에 사출된다. 사출된 편광 광속중 어느 하나는 PBS 어레이(23)의 광속 사출면에 설치되는 위상차판에 의해 편광 변환되어, 모든 편광 광속의 편광 방향을 집중시키게 할 수 있다. 이러한 PBS 어레이(23)를 채용하는 것에 의해, 광원 램프(11)로부터 사출되는 광속을 한 방향의 편광 광속에 집중시키게 할 수 있기 때문에, 광학 장치(40)로 이용하는 광원광의 이용률을 향상시킬 수 있다.
콘덴서 렌즈(24)는 제 1 렌즈 어레이(21), 제 2 렌즈 어레이(22) 및 PBS 어레이(23)를 거친 복수의 부분 광속을 집광해서 액정 패널(42R, 42G, 42B)의 화상 형성 영역위로 중첩시키는 광학 소자이다. 이 콘덴서 렌즈(24)는 본 예에서는 광속 투과 영역의 입사측 단면이 평면에서 사출측 단면이 구면의 구면 렌즈이지만, 사출측 단면이 쌍곡면 형상의 비구면 렌즈를 이용하는 것도 가능하다.
이 콘덴서 렌즈(24)로부터 사출된 광속은 반사 미러(25)로 절곡되어서 색 분리 광학계(30)에 사출된다.
색 분리 광학계(30)는 2매의 다이크로익 미러(31, 32)와, 반사 미러(33)를 구비하고, 다이크로익 미러(31, 32)에 의해 균일 조명 광학계(20)로부터 사출된 복수의 부분 광속을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 색광으로 분리하는 기능을 구비한다.
각 다이크로익 미러(31, 32)는 기판위로 소정의 파장 영역의 광속을 반사하고, 다른 파장의 광속을 투과하는 파장 선택막이 형성된 광학 소자이다. 양 각 다이크로익 미러(31, 32)중 광로 전단에 배치되는 다이크로익 미러(31)는 적색광을 투과하고, 그 밖의 색광을 반사하는 미러이다. 또한, 광로 후단에 배치되는 다이크로익 미러(32)는 녹색광을 반사하고, 청색광을 투과하는 미러이다.
릴레이 광학계(35)는 입사측 렌즈(36)와, 릴레이 렌즈(38)와, 반사 미러(37, 39)를 구비하고, 색 분리 광학계(30)를 구성하는 다이크로익 미러(32)를 투과한 청색광을 광학 장치(40)까지 유도하는 기능을 갖고 있다. 또한, 청색광의 광로에 이러한 릴레이 광학계(35)가 설치되는 것은, 청색광의 광로가 다른 색광의 광로보다도 긴 것을 고려한 것으로, 광의 발산 등에 의한 광의 이용 효율의 저하를 방지하기 위해서이다. 본 예에 있어서는 청색광의 광로가 길기 때문에, 이러한 구성으로 되어 있지만 적색광이나 녹색광의 광로를 길게 하는 구성도 고려된다.
전술한 다이크로익 미러(31)에 의해 분리된 적색광은 반사 미러(33)에 의해 절곡된 후, 필드 렌즈(41)를 통해 광학 장치(40)에 공급된다. 또한, 다이크로익 미러(32)에 의해 분리된 녹색광은 그대로 필드 렌즈(41)를 통해 광학 장치(40)에 공급된다. 또한, 청색광은 릴레이 광학계(35)를 구성하는 렌즈(36, 38) 및 반사 미러(37, 39)에 의해 적절하게 집광, 발산, 절곡되어서 필드 렌즈(41)를 통해 광학 장치(40)에 공급된다. 또한, 광학 장치(40)의 각 색광의 광로 전단에 설치되는 필드 렌즈(41)는 제 2 렌즈 어레이(22)로부터 사출된 각 부분 광속을 조명 광축(IX)에 대하여 평행한 광속으로 변환하기 위해서 설치된다.
광학 장치(40)는 입사한 광속을 화상 정보에 따라 변조해서 칼라 화상을 형성하는 것이며, 조명 대상이 되는 광변조 장치로서의 액정 패널(42(42R, 42G, 42B))과, 색 합성 광학계로서의 크로스 다이크로익 프리즘(43)을 구비해서 구성된다. 또한, 도시를 생략했지만, 필드 렌즈(41) 및 각 액정 패널(42R, 42G, 42B)의 사이에는 입사측 편광판이 개재 배치되고, 각 액정 패널(42R, 42G, 42B) 및 크로스 다이크로익 프리즘(43)의 사이에는, 사출측 편광판이 개재 배치되어 있고, 입사측 편광판, 액정 패널(42R, 42G, 42B) 및 사출측 편광판으로 구성되는 액정 라이트 밸브(광변조부)에 의해 이것들에 입사하는 각 색광의 광변조가 행하여진다.
각 액정 패널(42R, 42G, 42B)은 한쌍의 투명한 유리 기판에 전기 광학 물질인 액정을 밀폐 봉입한 것이며, 예컨대 폴리 실리콘 TFT를 스위칭 소자로 해서, 주어진 화상 신호에 따라서, 각각 입사한 편광 광속의 편광 방향을 변조한다. 이 액정 패널(42R, 42G, 42B)의 변조를 실행하는 화상 형성 영역은 구형 형상이며, 그 대각 치수는 예를 들면 0.7인치이다.
크로스 다이크로익 프리즘(43)은 사출측 편광판으로 사출된 각 색광마다 변조된 광학상을 합성해서 칼라 화상을 형성하는 광학 소자이다. 이 크로스 다이크로익 프리즘(43)은 4개의 직각 프리즘을 서로 접합해서 평면에서 보아 대략 정방형상을 이루고, 직각 프리즘을 서로 접합한 계면에는 대략 X자 형상으로 교차하는 한쌍의 유전체 다층막이 형성되어 있다. 한쪽의 유전체 다층막은 적색광을 반사하는 것이며, 다른쪽의 유전체 다층막은 청색광을 반사하는 것이며, 이것들의 유전체 다층막에 의해 적색광 및 청색광은 절곡되고, 녹색광의 진행 방향과 집중시키게 할 수 있는 것에 의해 3개의 색광이 합성된다.
크로스 다이크로익 프리즘(43)으로부터 사출된 칼라 화상은 투사 광학계(50)에 의해 확대 투사되어, 도시하지 않은 스크린상에서 대화면 화상을 형성한다.
도 2는 도 1의 프로젝터(1)에 조립한 광원 램프 유닛(10)의 사시도이다.
광원 램프 유닛(10)은 전술한 광원 램프(11), 주 반사경(12), 부 반사경(13) 및 평행화 오목 렌즈(14) 이외에, 평행화 오목 렌즈(14)를 유지하는 유지 부재(16)와, 주 반사경(12)을 유지하는 램프 하우징(15)을 구비해서 구성되어 있다.
발광관으로서의 광원 램프(11)는 중앙부가 구형상으로 팽출한 석영 유리관으로 구성되고, 중앙 부분이 발광부(71), 이 발광부(71)의 양측에 연장되는 부분이 제 1 및 제 2 밀봉부(73, 74)로 되어 있다.
이 광원 램프(11)에는 메탈 할라이드 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프중 어느 하나가 채용되고 있고, 상기 램프는 고휘도인 동시에 강한 자외선을 포함해서 발광한다.
발광부(71)의 내부에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 내부에 소정 거리에서 이격 배치되는 한쌍의 텅스텐제의 전극(75, 76)과, 수은, 희가스 및 소량의 할로겐이 봉입되어 있다.
각 밀봉부(73, 74)의 내부에는, 발광부(71)에 설치한 전극(75, 76)과 전기적으로 접속되는 몰리브덴제의 금속박(77a, 77b)이 삽입되고, 양 밀봉부(73, 74)의 선단부는 유리 재료 등으로 밀봉되어 있다. 그리고, 이 금속박(77a, 77b)에 접속된 리드선(78a, 78b)에 전압을 인가하면, 한쌍의 전극(75, 76) 사이로 아크 방전이 발생하고, 발광부(71)가 발광한다.
주 반사경(12)은 광원 램프(11)의 제 1 밀봉부(73)가 삽입통과되는 네크부(121)와, 이 네크부(121)로부터 연장되는 타원 곡면형상의 주 반사부(122)를 구비한 석영 유리제의 일체 성형품이다.
네크부(121)에는 중앙에 삽입 구멍(123)이 형성되어 있고, 이 삽입 구멍 (123)에 제 1 밀봉부(73)가 배치된다.
주 반사부(122)의 타원 곡면형상의 내측 유리면에는 금속 박막 증착에 의해 증반사막인 유전체 다층막이 성막된 반사면(124)이 구성되어 있다. 또한, 내열성의 점에서, 이 반사면(124)은, 예컨대 탄탈 화합물과 SiO2의 교대 적층, 또는 하프늄 화합물과 SiO2의 교대 적층 등으로 구성되는 바람직하다.
또한, 이 반사면(124)은 가시 광을 반사해서 적외선 및 자외선을 투과하는 콜드 미러(cold mirror)가 형성된 사양으로 되어 있다.
광원 램프(11)는 주 반사부(122)의 광축(SX)에 따라 배치되는 동시에, 발광부(71)내의 전극(75, 76) 사이의 발광 중심(O)이 반사면(124)의 타원곡면의 제 1 초점(F1) 위치가 되도록 배치된다. 광원 램프(11)를 점등했을 경우, 발광부(71)로부터 방사된 광속은 반사면(124)으로 반사되어, 타원곡면의 제 2 초점(F2) 위치에 수렴하는 수렴광이 된다.
이 주 반사경(12)에 광원 램프(11)를 고정하는 경우에는, 광원 램프(11)의 제 1 밀봉부(73)를 주 반사경(12)의 삽입 구멍(123)에 삽입하고, 발광부(71)내의 전극(75, 76) 사이의 발광 중심(O)이 반사면(124)의 타원곡면의 제 1 초점(F1)과 일치하도록 배치하고, 삽입 구멍(123) 내부에 실리카·알루미나를 주성분으로 하는 무기계 접착제(MB)를 충전한다. 여기에서, 주 반사부(122)의 광축 방향 치수는 광원 램프(11)의 길이 치수보다도 짧게 되어 있어서, 광원 램프(11)를 주 반사경(12)에 고정했을 경우, 광원 램프(11)의 광속 사출 전방측의 제 2 밀봉부(74)가 주 반 사경(12)의 광속 사출 개구로부터 돌출한다.
부 반사경(13)은 광원 램프(11)의 발광부(71)중 광속 사출 전방측의 대략 반분을 커버하는 반사 부재이며, 예를 들면 저 열팽창재인 석영 또는 네오세람이나, 고 열전도재인 투광성 알루미나, 사파이어, 수정, 형석, YAG 등을 이용해서 제작된다. 이 부 반사경(13)은 광원 램프(11)의 발광부(71)로부터 전방에 방사된 광속을 발광부(71)로 복귀시키는 부 반사부(81)와, 발광부(71)로부터의 광속이 발광부(71)의 내부 및 그 근방으로 역행하는 것을 저지 또는 방지하는 근원부(82)와, 근원부(82)를 지지한 상태에서 제 2 밀봉부(74)의 주위에 고정되는 지지부(83)를 구비한다.
부 반사부(81)의 내측 유리면은 발광부(71)의 표면상에 형성되는 대략 구면의 오목 곡면형상으로 가공되고, 그 표면상에 반사면(85)이 형성되어 있다. 이 반사면(85)은 주 반사경(12)의 반사면(124)과 마찬가지로, 증가 반사막인 유전체 다층막을 성막함으로써 제조할 수 있다. 이 반사면(85)도 가시광만을 반사시키고, 적외선 및 자외선을 투과시키는 콜드 미러로 되어 있다.
부 반사경(13)의 근원부(82)는 부 반사부(81)의 제 2 밀봉부(74)측에 형성된 부 반사부(81)에 대하여 단차 형상으로 형성된 환상 부분이며, 부 반사부(81)와는 반사 특성이 상이하다. 즉, 이 근원부(82)의 내면에도 부 반사부(81)와 일괄해서 유전체 다층막이 성막되어 있지만, 부 반사부(81)의 반사면(85)에 대하여 단차가 되는 형상의 내면을 갖고 있다. 구체적으로 설명하면, 이 근원부(82)의 내면은 원추면, 구면 등으로 가공된 띠형의 반사면이지만, 부 반사부(81)의 반사면(85)의 오 목 곡면형상의 연장면상에서 벗어난 위치에서 반사면(85)의 곡률과는 다른 곡률을 갖는다. 선택적으로, 근원부(82)의 내면은 부 반사부(81)의 반사면(85)의 오목 곡면형상의 연장면과 동일한 곡률을 갖지만 반사면(85) 또는 연장면의 곡률 중심과는 다른 위치에 곡률 중심을 갖는다. 이에 의해, 근원부(82)는 이 근원부(82)에 입사한 광속을 발광부(71)의 내부 및 그 근방으로부터 빗나가도록 반사한다. 즉, 근원부(82)에 입사한 발광부(71)로부터의 광속은 발광부(71)의 내부에 복귀되지 않고, 예를 들면 지지부(83)측에 전파해서 외부에 사출된다. 또는, 발광부(71)로부터의 광속이 근원부(82)에 의해 발광부(71)의 내부에 복귀되었을 경우이여도, 이러한 광속의 대부분은 발광부(71)의 내부를 통해 통과하므로, 전극(75, 76)에 입사하는 복귀광은 거의 존재하지 않는다. 이 결과, 발광부(71)의 온도가 상승하는 것을 방지하고, 전극(75, 76)에의 손상을 방지할 수 있으므로, 광원 램프(11)의 수명의 장기화를 도모할 수 있다.
또한, 부 반사경(13)에 상기와 같은 근원부(82)를 설치하지 않고, 부 반사부(81)를 연장한 구면 반사경을 형성했을 경우, 이 구면 반사경에서 반사된 발광부(71)로부터의 광속이 발광부(71)내의 전극(75, 76)을 조명할 가능성이 있다. 발광부(71)로부터 광속 사출 전방측에 사출된 광속중 광축(SX)에 대하여 40° 이하의 각도 방향으로 진행하는 광속은 발광부(71)의 일단, 즉 제 2 밀봉부(74)에 인접하는 단 부분을 거쳐서 외부로 사출되지만, 이러한 단 부분에서는 발광부(71)의 표면이 구면으로부터 상당히 멀고, 발광부(71)의 두께도 서서히 두껍게 되는 등, 반사광을 발광부(71)의 중심으로 복귀시키는 광선의 제어가 용이하지 않게 되는 경향이 있다. 또한, 전술의 발광부(71)의 단 부분으로부터 발광부(71)의 중심까지의 범위에서, 양쪽 전극(75, 76)의 간격이 극히 좁아지므로, 발광부(71)의 중심으로 복귀되는 광선 제어의 허용 오차가 극히 엄격하게 된다. 여기에서, 본 실시 형태에서는, 발광부(71)로부터 사출된 광속중 광축(SX)에 대하여 40° 이하의 각도 방향으로 진행하는 광속을 발광부(71)측으로 적극적으로 복귀시키는 것으로 간주되지 않는다. 그리고, 이렇게 광축(SX)에 대하여 비교적 작은 각도 20° 내지 40°의 각도 방향)에서 사출하는 광속에 대해서는, 부 반사경(13)에 설치한 근원부(82)를 이용하고, 발광부(71)내로 거의 복귀시키지 않도록 한다. 이에 의해, 발광부(71)의 온도가 상승하는 것 및 전극에의 손상이 방지되어, 광원 램프(11)의 수명의 장기화를 도모할 수 있다.
부 반사경(13)의 지지부(83)는 제 2 밀봉부(74)의 외경보다도 큰 내경을 갖는 통형상의 부재이며, 부 반사경(13)을 광원 램프(11)에 고정할 때는, 광원 램프(11)의 제 2 밀봉부(74)를 지지부(83)내에 삽입하고, 발광부(71)내의 전극(75, 76) 사이의 발광 중심(O)이 반사면(85)의 구면이 초점이 되도록 배치하고, 지지부(83) 내부에 실리카·알루미나를 주성분으로 하는 무기계 접착제(MB)를 충전한다.
여기에서, 광원 램프(11)로부터 방사되는 광속에 대해서 자세하게 살펴보면, 발광부(71)의 발광 중심(O)으로부터 방사된 광속중 주 반사경(12)을 향한 광속(L1)은 주 반사경(12)의 반사면(124)에 의해 반사되어, 제 2 초점(F2) 위치를 향해서 사출된다.
또한, 발광부(71)의 발광 중심(O)으로부터 주 반사경(12)과는 반대측으로 방사되는 광속(L2)은 부 반사경(13)의 반사면(85)에 의해 반사되어, 발광부(71)의 발광 중심(O)을 통해서 주 반사경(12)측을 향하고, 또한 주 반사경(12)의 반사면(124)으로 반사되어서 주 반사경(12)으로부터 제 2 초점(F2) 위치를 향해서 수렴하도록 사출된다. 즉, 부 반사경(13)이 설치되는 것에 따라, 발광부(71)로부터 주 반사경(12)과는 반대측(광속 사출 전방측)에 방사된 광속을, 광원 램프(11)로부터 주 반사경(12)의 반사면(124)에 직접 입사한 광속과 마찬가지로, 주 반사경(12)의 제 2 초점(F2) 위치에 수렴시킬 수 있다.
이 때, 부 반사경(13)에 있어서, 근원부(82)에 입사한 광속이 발광부(71)의 내부 및 그 근방으로부터 빗나가도록 반사되어, 전극(75, 76)에 입사하는 것은 거의 없으므로, 발광부(71)의 온도가 상승하는 것을 방지하고, 전극(75, 76)에의 손상을 방지할 수 있으므로, 이미 설명한 바와 같이, 광원 램프(11)의 수명의 장기화를 도모할 수 있다.
또한, 이상과 같은 부 반사경(13)을 설치하는 것에 따라, 주 반사경(12)에 설치한 주 반사부(122)의 사이즈에 관계되지 않고 발광부(71)로부터 사출된 광속의 대부분을 제 2 초점(F2)에 수렴하도록 사출할 수 있으므로, 주 반사경(12)의 광축 방향 치수 및 개구 직경을 작게 할 수 있다. 따라서, 광원 램프 유닛(10)이나 프로젝터(1)를 소형화할 수 있고, 광원 램프 유닛(10)을 프로젝터(1)내에 조립하는 레이아웃도 용이하게 된다.
또한, 부 반사경(13)을 설치하는 것에 의해, 제 2 초점(F2)에서의 집광 스폿 직경을 작게 하기 때문에 주 반사경(12)의 제 1 초점(F1)과 제 2 초점(F2)을 근접 시켜도, 발광부(71)로부터 방사된 광의 대부분 모두가 주 반사경(12) 및 부 반사경(13)에 의해 제 2 초점(F2)에 집광되어서 이용 가능해지고, 광의 이용 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
이 때문에, 비교적 저출력의 광원 램프(11)가 채용 가능해지고, 광원 램프(11) 및 광원 램프 유닛(10)의 저온화를 도모하는 것도 가능하다.
평행화 오목 렌즈(14)는 광원 램프(11)로부터 방사되어서 주 반사경(12)에 의해 수렴되는 광속을 평행화하기 위한 것이고, 광속 입사면(141)이 비구면, 예를 들면 쌍곡면의 요면으로 되어 있고, 광속 사출면(142)이 평면으로 되어 있다.
이러한 평행화 오목 렌즈(14)의 광속 입사면(141)에는 반사 방지막(AR 코팅 : Anti Reflection Coating)이 실시되어 있다. 이렇게 함으로써, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 평행화 오목 렌즈(14)의 광속 사출면(142)에는 자외선 보호막이 형성되어 있다. 이 자외선 보호막은 자외선을 반사시킴으로써, 자외선의 투과를 방지하는 것이며, 이에 의해 광원 램프 유닛(10)으로부터 자외선이 사출되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 광원 램프 유닛(10)에 이용되는 부 반사경(13)을 제조하는데 바람직한 방법을 설명하는 도면이다.
부 반사경(13)은 기압 성형법에 의해 제조되고, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 부 반사경(13)의 재료로 이루어지는 관(T80)의 일부를 가열하는 제 1 공정과, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 제 1 공정으로 가열된 관(T80)을 성형 툴(M80)에 넣고, 불활성 가스에 의해 내압을 가하면서 관(T80)의 중앙부를 팽창시켜서, 팽창한 내면의 일부가 원하는 형상(구체적으로는, 부 반사경(13)의 근원부(82), 부 반사부(81) 등의 반사면(85)에 대응하는 형상)을 갖도록 성형하는 제 2 공정과, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 관(T80)을 중앙부와 양 단부로 절단해서 2개의 부 반사경 부재(P80)를 형성하는 제 3 공정과, 각 부 반사경 부재(P80)의 내면에 TiO2나 SiO2 등의 유전체 다층막을 증착, 스퍼터링, CVD 등에 의해 성막해서 반사층을 형성함으로써 부 반사경(13)을 완성하는 제 4 공정(도면에 도시하지 않음)을 포함한다. 또한, 본 제조 방법에 있어서, 관(T80)의 재료로서는 경질 유리나 석영 유리가 적합하다. 그 중에서도 석영 유리가 특히 적합하다. 열팽창율이 낮은 동시에 내부 휨이 잔류되지 않기 때문에, 어닐링 공정은 필요가 없다.
이상의 공정에 의해 제작된 부 반사경(13)은 부 반사부(81)와 지지부(83) 사이에 환상의 근원부(82)를 갖고 있고, 부 반사부(81)와 근원부(82)가 다른 반사각 특성을 갖는다. 이 근원부(82)는 상술한 바와 같이 광원 램프(11)의 발광부(71)로부터의 광속을 발광부(71) 및 그 근방으로부터 빗나가도록 반사한다.
도 4a 내지 도 4c에 예시한 부 반사경(13)의 제조 방법에 의하면, 부 반사경(13)에 반사각 특성이 다른 특수한 내면 형상의 근원부(82)를 간단하게 형성할 수 있다. 또한, 부 반사경(13)의 내측의 반사면을 형성하기 위한 성형 툴이 불필요하므로, 성형 툴(M80)의 표면 상태가 열화하기 어렵게 되어, 제조되는 부 반사경(13)의 반사면의 특성이 열화하기 어려워진다. 또한, 상기 제조 방법에 의하면, 부 반사경 부재(P80) 내면이 불활성 가스만을 접하는 것으로 되기 때문에, 부 반사경 (13)으로서 표면 거칠기가 극히 작아 매끈매끈한 반사면을 얻을 수 있다. 또한, 상기 제조 방법에 의하면, 부 반사경(13)을 극히 두께가 얇은 것으로 할 수 있고, 주 반사경(12)으로부터의 반사광을 부 반사경(13)의 외측면이 차단하는 비율을 최소로 할 수 있다.
도 2를 다시 참고하면, 광원 램프 유닛(10)에 있어서, 램프 하우징(15)은 단면 L자형상의 합성 수지제의 일체 성형품이며, 수평부(151) 및 수직부(152)를 구비하고 있다.
수평부(151)는 광학 부품용 하우징(2)(도 1 참조)의 벽부와 결합되고, 광원 램프 유닛(10)을 광학 부품용 하우징(2)내에 은폐해서 광 누출이 없도록 하는 부분이다. 또한, 도시를 생략했지만, 이 수평부(151)에는 광원 램프(11)를 외부 전원과 전기적으로 접속하기 위한 단자 블록이 설치되어 있고, 이 단자 블록에는 광원 램프(11)에 접속된 리드 선(78a, 78b)이 접속된다.
수직부(152)는 주 반사경(12)의 광축 방향의 위치 결정을 실행하는 부분이며, 이 수직부(152)에 대하여 주 반사경(12)의 광속 사출 개구측의 선단 부분이 기계적인 가압이나 접착제 등에 의해 고정된다. 이 수직부(152)에는 주 반사경(12)의 광속 사출 개구 에지에 따라 개구부(153)가 형성되어 있다.
또한, 이러한 수평부(151) 및 수직부(152)의 적소에는 돌기 및 오목부가 형성되어 있고, 이들의 돌기 및 오목부가 광학 부품용 하우징(2)내에 형성된 오목부 및 돌기와 각각 결합됨으로써, 주 반사부(122)의 광축(SX)과 광학 부품용 하우징(2)의 조명 광축(IX)이 정렬되어, 광원 램프(11)의 발광 중심(O)이 광학 부품용 하 우징(2)의 조명 광축(IX)상에 배치된다.
유지 부재(16)는 주 반사경(12)의 광속 사출 개구에 따른 원통형상이며, 주 반사경(12)과는 반대측으로부터 수직부(152)에 접착 고정되어, 평행화 오목 렌즈(14)의 외주 단부를 유지하는 것이다.
이 유지 부재(16)는 외측에 설치된 유지 부재 본체(163)와, 그 내측에 설치된 흡수 부재(164)의 이중 구조로 되어 있다.
이 외측의 유지 부재 본체(163)는 폴리에틸렌 설파이드(PPS)나 벡트라(등록상표)(Vectra : LCP) 등의 합성 수지 사출 성형품이며, 일체 성형된 통부(161) 및 유지부(162)로 구성되어 있다. 통부(161)는 내부에 광원 램프(11)를 커버하고 있다. 유지부(162)는 이 통부(161)의 광속 사출측 단면을 폐쇄하도록 설치되고, 평행화 오목 렌즈(14)가 결합되는 개구(169)를 갖고 있다.
내측의 흡수 부재(164)는 유지 부재 본체(163)에 대한 광원 램프(11)로부터의 광을 차광하고, 또한 반사율이 낮게 광흡수 가능한 각종의 부재로 구성할 수 있다. 차광 특성을 가지면서 반사율을 낮게 억제하는, 예컨대 알루미늄, 마그네슘, 티탄, 철, 동, 이것들의 합금 등의 금속판을 기판으로서, 내측의 표면에 블랙 알루마이트 처리를 실시하거나, 부식 가공, 에칭 등에 의해 표면을 거칠게 하거나 할 수 있다.
또한, 알루미늄의 순수 기판의 반사율은 약 80%이지만, 이 블랙 알루마이트 처리에 의해 반사율이 약 20% 이하로 억제될 수 있어, 흡수 부재(164)에 입사한 광속이 확실하게 흡수 및 차광한다.
이러한 흡수 부재(164)의 블랙 알루마이트 처리에 기인하는 내식성 및 광흡수 작용에 의해, 유지 부재 본체(163)가 보호되고, 열열화나, 실로산(siloxane) 등의 유해한 가스의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 흡수 부재(164)에 의해 유지 부재(16) 전체로서의 내열성을 확보할 수 있으므로, 유지 부재 본체(163)의 재료의 선택도가 넓어지고, 경량화나 저비용화, 성형의 용이화가 야기될 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 주 반사경(12) 및 부 반사경(13)에 반사되고, 제 2 초점(F2) 위치에 수렴하는 것은, 광원 램프(11)의 광원광중 가시 광선에 대해서이며, 광원광에 포함되는 적외선 및 자외선에 대해서는 가시 광선의 경우와 상이하다.
즉, 광원 램프(11)로부터 주 반사경(12)에 사출된 적외선 및 자외선은 주 반사경(12)의 기재를 통과하고, 광원 램프 유닛(10)의 외부로 사출된다. 이에 의해, 주 반사경(12)의 배면측으로 열이 빠져나가고, 광원 램프(11)를 열선인 적외선 및 자외선으로부터 보호할 수 있다. 또한, 주 반사경(12)을 통과한 적외선 및 자외선은 광원 램프 유닛을 커버하고 있는 광학 부품용 하우징(2)에 의해 차광되어 외부로 누출되지 않는다.
한편, 광원 램프(11)로부터 부 반사경(13)측으로 사출된 적외선은 부 반사경(13)을 통과하지만, 그 사출 방향은 유지 부재(16)에 의해 커버되어 있고, 광원 램프 유닛(10)의 외부에는 누출되지 않는다. 이와 같이, 유지 부재(16)에 의해 차광된 적외선은 유지 부재(16) 내측에 설치되는 흡수 부재(164)에 의해 대부분이 흡수 되어, 광원 램프(11)에의 반사를 충분히 저감할 수 있으므로, 광원 램프(11)의 과열을 막고, 저온화의 효과가 높다. 또한, 광원 램프(11)로부터 부 반사경(13)측으로 사출된 자외선도 상술한 적외선과 마찬가지로 흡수 부재(164)에 의해 흡수된다.
유지 부재(16)에는 유지 부재(16)의 통부(161)의 한쪽의 측면에 흡기구(91)가, 다른쪽의 측면에 배기구(95)가 각각 직사각형 형상으로 절결되어 형성되어 있다. 이에 의해, 유지 부재(16) 및 주 반사경(12) 내의 공간을 통과하는 냉각 유로를 확보할 수 있다. 이들 흡기구(91) 및 배기구(95)에는 광원 램프(11)의 파열시에 램프의 파편이 비산하지 않도록 메시(mesh)(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
[제 2 실시 형태]
도 5는 제 2 실시 형태에 따른 광원 램프 유닛(210)을 설명하는 도면이다. 이 광원 램프 유닛(210)은 도 1에 도시하는 제 1 실시 형태에 따른 프로젝터(1)에 있어서 광원 램프 유닛(10) 대신에 조립된 것이며, 특히 설명하지 않는 부분에 대해서는 제 1 실시 형태의 광원 램프 유닛(10)과 동일한 구조를 갖고, 또한 공통되는 부분에 대해서는 동일 참조부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 광원 램프 유닛(210)에서는, 부 반사경(213)이 광 투과성의 재료로 형성된 근원부(282)를 구비한다. 이 근원부(282)의 내면은 부 반사부(81)를 연장한 구면으로 되어 있지만, 반사면(85)이 형성되어 있는 것은 부 반사부(81)의 내면만이다. 즉, 발광부(71)로부터 사출되어 부 반사부(81)에 입사한 광속은 복귀 광으로서 발광부(71)의 발광 중심(O) 및 그 근방에 입사하지만, 발광부(71)로부터 사출되어 근원부(282)에 입사한 광속은 근원부(282)를 통과해서 유지 부재(16) 내면의 흡수 부재(164)(제 1 실시 형태의 도 2 참조)에 입사한다. 즉, 제 2 밀봉부(74)에 가까운 근원부(282)에 입사한 발광부(71)로부터의 광속은 이 근원부(282)를 통과하여, 복귀되는 일이 없기 때문에, 발광부(71) 내의 전극(75, 76)으로 복귀되어 광이 입사하는 것을 피할 수 있다. 이에 의해, 발광부(71)의 온도가 상승하는 것을 방지하고, 전극(75, 76)에의 손상을 방지할 수 있으므로, 광원 램프(11)의 수명을 장기화할 수 있다.
또한, 근원부(282)는 유전체 다층막을 형성하지 않고 입사광속을 투과시키므로, 근원부(282)의 내면을 구면으로 형성할 필요는 없다. 근원부(282)의 내면은, 예컨대 원추면, 기타 회전 대상인 곡면 등으로 할 수 있고, 제 1 실시 형태의 경우와 같이 단차 형상으로 할 수도 있다. 또한, 근원부(282)의 재료는 광 투과성의 재료이면, 제 1 실시 형태로 같은 재료(예를 들면 석영 유리 등)를 사용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 근원부(282)는, 부 반사경(213)의 기재가 투광성의 재료이며 근원부(282)의 내면에 유전체 다층막을 형성하지 않는 구성에서도, 광 투과성의 재료로 형성된 근원부(282)의 부분을 부 반사부(81)와 지지부(83) 사이에 접속시키는 구성에서도 가능하다.
이하, 본 예의 부 반사경(213)의 제조 방법의 일 예에 대해서 설명한다. 본부 반사경(213)의 제조 공정은, 제 1 실시 형태의 설명에 있어서 도 4에 도시한 부 반사경(13)의 제조 방법과 유사한 것으로 된다. 즉, 본 예의 부 반사경(213)도 기압 성형법에 의해 바람직하게 제조되지만, 도 4c의 공정에서 사용하는 성형 툴(M80)의 툴 면이 매끈매끈해서, 근원부(282)에 대응하는 요철을 갖지 않는다. 또 한, 부 반사경 부재(P80)의 내면에 유전체 다층막을 성막하는 때에는, 근원부(282)에 대응하는 부분에 마스크를 설치해서 근원부(282) 내면에 반사면이 형성되는 것을 방지한다.
[제 3 실시 형태]
도 6은 제 3 실시 형태에 따른 광원 램프 유닛(210)을 설명하는 도면이다. 이 광원 램프 유닛(210)은, 도 1에 도시하는 제 1 실시 형태에 따른 프로젝터(1)에 있어서 광원 램프 유닛(10) 대신에 조립된 것이며, 특히 설명하지 않는 부분에 대해서는 제 1 실시 형태의 광원 램프 유닛(10)과 동일한 구조를 갖는다.
본 실시 형태의 광원 램프 유닛(310)에서는 부 반사경(313)이 광산란성의 재료로 형성된 근원부(382)를 구비한다. 이 근원부(382)의 내면은 부 반사부(81)를 연장한 구면으로 되어 있지만, 반사면이 아니라 프로스트(frost) 처리된 산란면으로 되어 있다. 즉, 발광부(71)로부터 사출되어 부 반사부(81)에 입사한 광속은 복귀 광으로서 발광부(71)의 발광 중심(O) 및 그 근방에 입사하지만, 발광부(71)로부터 사출되어 근원부(382)에 입사한 광속은 근원부(382)로 산란된다. 즉, 일부는 랜덤하게 발산하면서 근원부(382)를 투과하고, 일부는 근원부(382)로 랜덤하게 반사되어서 발산한다. 따라서, 제 2 밀봉부(74)에 가까운 근원부(382)에 입사한 발광부(71)로부터의 광속이 복귀 광으로 되고, 이러한 복귀 광이 발광부(71) 내의 전극(75, 76)에 직접적으로 입사하는 것을 회피할 수 있다. 이에 의해, 발광부(71)의 온도가 상승하는 것을 방지하고, 전극(75, 76)에의 손상을 방지할 수 있으므로, 광원 램프(11)의 수명을 장기화할 수 있다.
또한, 근원부(382)에는 유전체 다층막을 형성하지 않고 입사광속을 산란시키므로, 근원부(382)의 내면을 구면으로 형성할 필요는 없다. 근원부(382)의 내면은, 예컨대 원추면, 기타 회전 대상인 곡면 등으로 할 수 있고, 제 1 실시 형태의 경우와 같이 단차 형상으로 할 수도 있다.
또한, 근원부(382)의 내면이 아니라 외면을 산란면으로 할 수 있다. 즉, 근원부(382)는 발광부(71)로부터의 입사광을 산란하는 표면 또는 내부 영역을 포함하는 재료로 형성할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 근원부(382)는 부 반사경(313)의 기재가 광을 산란시키는 재료이며 근원부(382)의 내면에 반사면(유전체 다층막)을 형성하지 않는 구성, 광을 산란시키는 재료로 형성된 근원부(382)의 부분을 부 반사부(81)와 지지부(83) 사이에 접속시키는 구성, 또는 부 반사경(313)의 기재가 어떠한 기재이라도 근원부(382)의 내면 및 외면의 적어도 한쪽에 광을 산란시키는 가공이 실시되어 있는 구성에서도 가능하다.
이하, 본 예의 부 반사경(313)의 제조 방법의 일 예에 대해서 설명한다. 본부 반사경(313)의 제조 공정은 제 1 실시 형태의 설명에 있어서 도 4에 도시한 부 반사경(13)의 제조 방법과 유사한 것으로 된다. 즉, 본 예의 부 반사경(313)도 기압 성형법에 의해 바람직하게 제조되지만, 도 4c의 공정에서 사용하는 성형 툴(M80)이 매끈매끈해서, 근원부(382)에 대응하는 요철을 갖지 않는다. 또한, 부 반사경 부재(P80)의 내면에 유전체 다층막을 성막하기 전에, 근원부(282)에 대응하는 부분의 표면에 불산 처리, 샌드 블라스트(sand blast) 처리 등을 실시하는 것에 따라 표면을 불투명 유리면으로 한다. 또한, 부 반사경 부재(P80)의 내면에 유전체 다층막을 성막할 때에는, 근원부(382)에 대응하는 부분에 마스크를 설치해서 근원부(382) 내면에 반사면이 형성되는 것을 방지한다.
이상 실시 형태에 의거해서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 주 반사경(12)의 반사면(124)이나 부 반사경(13)의 반사면(85)은 각각 타원곡면이나 구면으로 한정되지 않고, 광원 램프 유닛(10, 210, 310)에 요구되는 정밀도 및 기타의 사양에 따라 다양한 곡면으로 할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 광원 램프 유닛(10) 등으로부터의 광을 복수의 부분 광속으로 분할하기 때문에, 2개의 렌즈 어레이(22, 23)를 이용하고 있지만, 본 발명은 이러한 렌즈 어레이(22, 23)를 이용하지 않는 프로젝터에도 적용 가능하다. 또한, 렌즈 어레이(22, 23)를 로드 인티그레이터로 대체할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 광원 램프 유닛(10) 등으로부터의 광을 특정 방향의 편광으로 하는 PBS 어레이(23)를 이용하고 있지만, 본 발명은 이러한 PBS 어레이(23)를 이용하지 않는 프로젝터에도 적용 가능하다.
상기 실시예에서는, 광변조 장치를 3개 이용한 프로젝터의 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 광변조 장치를 1개, 2개, 또는 4개 이상 이용한 프로젝터에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 투과형의 프로젝터에 본 발명을 적용했을 경우의 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 반사형 프로젝터에도 적용하는 것이 가능하다. 여기에서, "투과형"이란 액정 패널 등을 포함하는 라이트 밸브가 광을 투과하 는 타입인 것을 의미하고 있고, "반사형"이란 라이트 밸브가 광을 반사하는 타입인 것을 의미하고 있다. 반사형 프로젝터의 경우, 라이트 밸브는 액정 패널만으로 구성하는 것이 가능해서, 한쌍의 편광판은 불필요하다. 또한, 광변조 장치는 액정 패널 등으로 한정되지 않고, 예를 들면 마이크로 미러를 이용한 광변조 장치이라도 좋다.
또한, 프로젝터로서는 투사면을 관찰하는 방향으로부터 화상 투사를 실행하는 전면 프로젝터와, 투사면을 관찰하는 방향과는 반대측으로부터 화상 투사를 실행하는 배면 프로젝터가 있지만, 도 1의 프로젝터(1)의 구성은 어느 것에도 적용 가능하다.
본 발명의 광원 장치에 의하면, 발광부에서의 광속을 원래 상태로 복귀시키기 위한 부 반사경이 근원부를 갖고, 이 근원부를 부 반사부에 대하여 단차 형상으로 형성함으로써, 발광관으로부터의 광속이 발광부 및 상기 발광부 근방으로 역행하는 것을 저지하며, 또한 근원부는, 부 반사부의 제 2 밀봉부측에 설치되는 것에 기인해서, 광속을 전극간의 발광부에 복귀시키는 것이 용이하지 않다고 하는 사정이 있지만, 근원부에 의한 광속의 역행을 적극적으로 저지함으로써, 광속이 전극 또는 그 주변에 입사하는 것을 방지할 수 있으므로, 발광관의 온도 상승이나 전극의 손상을 억제하고, 발광관의 수명의 장기화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과,
    상기 발광관의 상기 제 1 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 사전결정된 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과,
    상기 발광관의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 상기 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 상기 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 부 반사부에 대하여 단차 형상으로 형성된 근원부를 갖는 부 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  2. 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과,
    상기 발광관의 상기 제 1 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 사전결정된 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과,
    상기 발광관의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 상기 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 상기 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 부 반사부와 다른 곡률의 곡면이 형성된 근원부를 갖는 부 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  3. 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과,
    상기 발광관의 상기 제 1 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 사전결정된 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과,
    상기 발광관의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 상기 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 상기 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 부 반사부와 중심이 다른 곡면이 형성된 근원부를 갖는 부 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  4. 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과,
    상기 발광관의 상기 제 1 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 사전결정된 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과,
    상기 발광관의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 상기 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 상기 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 제 2 밀봉부가 삽입되는 통형상의 지지부와, 상기 부 반사부와 상기 지지부의 사이에 설치되고, 반사층이 설치되어 있지 않고 광이 투과되는 근원부를 갖는 부 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  5. 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과,
    상기 발광관의 상기 제 1 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 사전결정된 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과,
    상기 발광관의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 상기 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 상기 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 광이 산란되는 근원부를 갖는 부 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  6. 한쌍의 전극에 의해 방전 발광 가능한 발광부와, 상기 발광부의 양측에 설치되는 제 1 및 제 2 밀봉부를 갖는 발광관과,
    상기 발광관의 상기 제 1 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 방사된 광속을 사전결정된 방향으로 집중시켜서 사출하는 주 반사부를 갖는 주 반사경과,
    상기 발광관의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터 상기 주 반사경의 반대측으로 방사된 광속을 상기 발광관의 발광부로 복귀시키는 부 반사부와, 상기 부 반사부의 상기 제 2 밀봉부측에 설치되고, 상기 발광관으로부터의 광속이 상기 발광부 및 상기 발광부 근방으로 역행하는 것을 방지하는 근원부를 갖는 부 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부 반사경은 상기 제 2 밀봉부의 주위에 고정되는 지지부를 더 구비하며, 상기 근원부는 상기 부 반사부와 상기 지지부의 사이에 형성된 환상의 부분인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 기재된 광원 장치와,
    상기 광원 장치로부터 사출된 광속을 입력된 화상 정보에 따라 변조해서 변 조 광을 형성하는 광변조 장치와,
    상기 광변조 장치로부터의 변조 광을 상광(像光)으로서 투사하는 투사 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는
    프로젝터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광변조 장치는 각 색광을 각각 변조하는 각 색용의 광변조부를 구비하고,
    상기 광원 장치로부터 사출된 광속을 각 색광으로 분리해서 상기 각 색용의 광변조부로 인도하는 색 분리 광학계와, 상기 각 색용의 광변조부에 의해 변조된 각 색의 변조 광을 합성하는 색 합성 광학계를 더 구비하며,
    상기 투사 광학계는 상기 색 합성 광학계에 의해 합성된 상광을 투사하는 것을 특징으로 하는
    프로젝터.
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