WO2005043234A1

WO2005043234A1 - リフレクタ、光源装置、及び投射型表示装置

Info

Publication number: WO2005043234A1
Application number: PCT/JP2004/015487
Authority: WO
Inventors: Sakae Saito; Itsuro Kikkawa; Akinobu Takeda
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2005-05-12
Also published as: TWI274126B; JP4236608B2; EP1688786A1; KR20060061401A; KR100765658B1; EP1688786A4; TW200519319A; US20070041197A1; JP2005157251A

Abstract

　リフレクタを構成する凹面鏡基材１は、熱伝導率の大きいアルミニウム等の基材で構成する。赤外線熱変換層２は、前記アルミニウム等の基材を陽極酸化することで成膜形成して、可視光反射層４を透過する波長領域の光を吸収させ、これを熱に変換させる。光沢緩衝層３は、赤外線熱変換層２の内側（光源側の面）に、Ｓｉ系樹脂もしくはポリイミド系樹脂を高温で焼成することで成膜形成して、赤外線熱変換層２と可視光反射層４とが直接接しないように両者を緩衝させると共に、赤外線熱変換層２に生じた凹凸の影響を軽減させ、可視光反射層４の光源側の表面を平滑面にさせる。　こうして、光を熱に変換して効率よく放散すると同時に、各部の熱膨張係数の差に起因する応力歪みを緩和して性能劣化を抑えることができ、さらにはコストを低減、小型・軽量化を可能とする。

Description

明細書

リフレクタ、光源装置、及び投射型表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、光源から放射される光を所望の方向へ反射させるリフレクタと、前記リフレクタを備えた光源装置、及び前記リフレクタを含む光源装置を備えた投射型表示装置に関する。

背景技術

[0002] 従来の投射型表示装置では、輝度の高!、光源として、メタルノヽライドランプ、高圧水銀ランプ等を使用しており、また、光源から放射される光を所望の方向へ反射させるリフレクタを使用していた。このリフレクタは、主として凹面鏡力も成り、光源から放射される光を所望の方向へ反射させる機能を備えている。

[0003] 前記メタルノ、ライドランプや、高圧水銀ランプは、発熱量が大き!/、ので、そのままでは、使用時にランプ自体が高温に達するため、強制冷却しなければならない。即ち、使用時にランプ自体が高温に達すると、ランプ本体、及びランプ力の光を所望の方向へ反射させる前述の凹面鏡の温度を過度に上昇させることになり、ランプ自体の寿命を縮めたり、凹面鏡の反射層に劣化を生じさせる等の様々なトラブルを生じる。このため、前述の高輝度光源装置では、上記光源とリフレクタを備えた光源装置の周辺に冷却ファンを配置して、光源装置全体を強制冷却する冷却機構の付加が不可欠となっていた。

[0004] 従来、このような高輝度光源装置を使用する投射型表示装置は、据え置き型の比較的大きなものが主流であった力最近は、持ち運びが容易な小型軽量のものが求められている。このため、光源装置としても、小型の投射型表示装置向けの小型高輝度光源装置が要求されて!ヽる。

[0005] このような光源装置の小型化のためには、ランプ自体の小型化だけではなぐリフレクタの主たる構成要素である凹面鏡も小さくすることが求められる。しかし、凹面鏡を小さくすると、凹面鏡 (リフレクタ）は光源の放熱器としての役割も担っているため、光源自体の放熱能力が低下するという問題点が生じる。 [0006] このような問題点の対策として、発光管側より冷却風を吹き込むための吹き付け冷却ファンを設ける手段と、吹込んだ冷却風が発光管や封止管部を冷却し、発光管挿入筒部を抜けて一方の封止管部を冷却する手段と、さらに熱を投射型表示装置外部に排気させる手段が提案されている (例えば、特許文献 1参照)。

[0007] 図 6は、従来のリフレクタ、光源装置、及び投射型表示装置の全体構成を示す構成図である。

同図において、従来の投射型表示装置は、主要な構成要素として、リフレクタを含む光源装置 100と、回転するカラーホイール 101と、ロッドレンズ 102と、コンデンサレンズ 103と、 TIRプリズム 104と、反射ミラー 105と、光変調部 106と、投影レンズ 107 (拡大投影用光学系）と、強制冷却機構 110とを備える。

光源装置 100は、凹面鏡基材 lcと、可視光反射層 4と、光源 10と、固着部材 11と、透明の防爆ガラス 12とを備える。

[0008] 以下、まず、従来の光源装置の構造と機能について説明する。

図 5において、従来の光源装置 100の凹面鏡基材 lcは、アルミニウム等の基材で構成されている。この凹面鏡基材 lcの内側（光源側の面）には、コールドミラー層から成る可視光反射層 4が形成されている。この可視光反射層 4は、光源 10から放射される赤外線を透過し、かつ可視光を選択的に反射する機能を有する。なお、光源 10 は、二酸化チタンと二酸化シリコンとを交互に蒸着した多重干渉膜で構成され、凹面鏡基材 1に固着部材 11によって固着されて、る。

[0009] 次に、図 6に示す従来の投射型表示装置の機能を説明する。

光源 10から出力した光は、凹面反射鏡をなす可視光反射層 4で反射し、さらに回転するカラーホイール 101により、時分割で R、 G、 Bの光を順次透過させる。カラーホイール 101を透過した光は、ロッドレンズ 102により拡散整形され、コンデンサレンズ 103、 TIRプリズム 104、反射ミラー 105を経て、光変調部 106に投射される。光変調部 106は、投射された光の色と画像情報とに応じて、光変調を行う。そして光変調された光を、拡大投影用光学系 107を経てスクリーン（図示せず）に投射することにより、フルカラー画像の表示を行うことができる。

[0010] この強制冷却機構 110を強化する手段としては、強制冷却機構自体を大きくすることであるため、システムの小型化という本来の目的との間に矛盾を生じてしまう。また、冷却ファンによる騒音の問題も生じてしまう。

[0011] そこで、リフレクタ自体の放熱能力を向上させることにより、冷却能力を向上させる手段が開示されている。すなわち、可視光反射手段 (可視光反射層 4)にてランプから放射された赤外線を吸収し、これを熱として効率良く前記凹面鏡基材 1 (金属またはセラミックスより成る基材）に伝える手段として、該可視光反射層 4と該凹面鏡基材 1 間に、ケィ素、チタンおよびクロム力もなる群力も選ばれた元素の黒色酸ィ匕物の薄膜を蒸着にて成膜させ、リフレクタ自体の放熱能力を向上させる手段が提案されている (例えば、特許文献 2参照)。

[0012] 放熱能力強化型のリフレクタは、一般には、特定の波長領域の光を反射する特定波長領域反射手段 (可視光反射層）と、前記反射手段を透過する波長領域の光を吸収して熱に変換する光熱変換手段 (黒色酸化物等を含む光熱変換層）と、前記光熱変換手段で光力変換された熱を放散する熱放散手段 (アルミニウム、銅、鉄等の金属、シリコンカーバイト等を含むセラミックスの熱放散層）とを備え、前記光熱変換手段を熱放散手段と特定波長領域反射手段の間に配置すると共に、前記光熱変換手段と特定波長領域反射手段とが直接接する形で積層されている。

特許文献 1：特開平 11 39934号公報

特許文献 2：特開昭 64— 90401号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] しかしながら、上記背景技術で述べた従来のリフレクタ、光源装置、及び投射型表示装置にあっては、例えば、前述の放熱能力強化型のリフレクタの場合、光熱変換手段で発生した熱が、熱放散手段だけでなぐ特定波長領域反射手段側にも伝わるため、熱ストレスにより、特定波長領域反射手段の特性を劣化させるという問題点がめつに。

[0014] また、光熱変換手段と特定波長領域反射手段が直接接合して!/ヽる場合、その接合境界面に、膨張係数の差に起因する応力歪みが生じ、特定波長領域反射手段の剥離、欠損が生じるという問題点があった。 [0015] さらに、光熱変換手段の光吸収効率を向上させるためには、前記光熱変換手段の光源側表面に凹凸を付けるなどの方法で、前記表面を非平滑面とすることが望ましいが、その場合、前記光熱変換手段の上に積層して形成される特定波長領域反射手段の表面も平滑でなくなってしまうので、特定波長領域反射手段側の性能を低下させてしまうという問題点があった。

[0016] 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、光を熱に変換して効率よく放散すると同時に、各部の膨張係数の差に起因する熱応力歪みを緩和して性能劣化を抑えることができ、さらにはコストを低減、小型 ·軽量ィ匕を可能とするリフレクタ、光源装置、及び投射型表示装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0017] 上記課題を解決するために、本発明に係るリフレクタは、凹面鏡形状の基材で構成された熱放散手段と、前記熱放散手段の光の反射面側に配設されて所定波長領域の光を吸収して熱に変換する光熱変換部材と、前記光熱変換部材上に特定の波長領域の光を反射し、前記所定波長領域の光を透過する特定波長領域反射部材と、前記光熱変換部材と前記特定波長領域反射部材との間に配設されて、前記光熱変換部材と特定波長領域反射部材とが直接接しなヽように緩衝すると共に、前記特定波長領域反射部材を透過する所定波長領域の光を透過させる緩衝部材とを備えたことを特徴とする。

[0018] 前記リフレクタは、前記光熱変換部材、前記緩衝部材、及び特定波長領域反射部材が、前記熱放散手段の反射面上にこの順に積層され、かつ各層が面で接合していることを特徴とする。

[0019] 前記リフレクタは、前記光熱変換部材と前記熱放散手段との接合部における接合境界面に、凹凸を設けたことを特徴とする。

[0020] 前記リフレクタは、前記光熱変換部材の前記緩衝部材側の表面に、凹凸を設けたことを特徴とする。

[0021] 前記リフレクタは、前記熱放散手段が、 lOWZm'K以上の熱伝導率を有する基材で構成され、前記赤外線熱変換部材としての機能を兼備えたことを特徴とする。

[0022] 前記リフレクタは、前記光熱変換部材が、アルミニウムを無水クロム酸水溶液中で陽極酸ィ匕して形成されたものであることを特徴とする。

[0023] 前記リフレクタは、前記緩衝部材が、前記光熱変換部材の光吸収面側に、 Si系榭脂もしくはポリイミド系榭脂を高温で焼成することで成膜形成されたものであることを特徴とする。

[0024] さらに前記リフレクタは、前記凹面鏡形状の基材の外面に、該基材と一体の放熱フイン形状を備え蛸とを特徴とする。

[0025] 本発明に係る光源装置は、光源に加えて、前記リフレクタを備えたことを特徴とする

[0026] 本発明に係る投射型表示装置は、前記光源装置を備えたことを特徴とする。

発明の効果

[0027] 本発明によれば、前記光熱変換手段により、前記特定波長領域反射部材を透過する波長領域の光を吸収して、これを効率良く熱に変換することが可能となり、また、前記緩衝部材の配設により、次の効果を奏する。

(1) 前記光熱変換部材と前記特定波長領域反射部材との接合境界面に生じる熱膨張率の差異に起因する熱により、応力が発生して、前記熱放散手段に歪みを生じることを阻止し、これにより、光源力ゝらの投影光が直進しなくなる現象を防止できる。 (2) 前記光熱変換部材に生じた凹凸の影響を軽減し、前記特定波長領域反射部材の光源側の表面を平滑面とし、これにより、光源からの投影光が直進しなくなる現象を防止できる。

[0028] 光熱変換部材と熱放散手段との接合部における接合境界面に、凹凸を設けたことにより、

(1) 前記光熱変換部材表面での赤外線吸収効率を向上すること、

(2) 赤外線を散乱させ、反射した赤外線が特定の部位に集中しないようにすること、

を可能にする。

[0029] また、光熱変換部材の緩衝部材側の表面に、凹凸を設けたことにより、

(1) 吸収できず反射された光を光熱変換部材に再度入射させること、

(2) 吸収できず反射された光が特定の部分に集中することを防ぐこと、を可能にするリフレクタを実現することができる。

[0030] また、熱放散手段を、 lOWZm'K以上の熱伝導率を有する基材で構成して、赤外線熱変換部材としての機能を兼備えることができるので、熱放散手段の基材として、例えば、アルミニウムを使用した場合、このリフレクタを備えた光源装置全体の放熱能力が向上し、これにより、光源の強制冷却システムの簡易化や小型化が可能となり、さらに光源装置の長寿命化を実現することが可能となる。

[0031] また、凹面鏡状の基材の外面に放熱フィン形状を一体に構成することにより、光源装置周囲の空気中への放熱効率をより向上させることができる。

[0032] また、リフレクタの熱放散手段を強制冷却するための強制冷却機構を省略することができるので、製造コストを削減すると共に、小型'軽量化を達成できる投射型表示装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係るリフレクタを含む光源装置の全体構成を示す構成図である。

[図 2]本発明に係るリフレクタを含む光源装置と、従来のリフレクタを含む光源装置との投入電カリフレクタ内面温度の関係を示すグラフである。

[図 3]本発明の第 2の実施形態に係るリフレクタの構造を示す構造図である。

[図 4]本発明の第 4の実施形態に係るリフレクタを含む光源装置の全体構成を示す構成図である。

[図 5]本発明の第 5の実施形態に係る投射型表示装置の全体構成を示す構成図である。

[図 6]従来のリフレクタ、光源装置、及び投射型表示装置の全体構成を示す構成図である。

符号の説明

[0034] 1 凹面鏡基材 (熱放散手段）

2 赤外線熱変換層 (光熱変換部材）

3 光沢緩衝層（緩衝部材）

4 可視光反射層 (特定波長領域反射部材） 10 光源

20 リフレクタ

30 光源装置

11 固着部材

12 防爆ガラス

101 カラーホイール

102 ロッドレンズ

103 コンデンサレンズ

104 TIRプリズム

105 反射ミラー

106 光変調部

107 投影レンズ

発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、本発明のリフレクタ、光源装置、及び投射型表示装置の最良の実施形態について、第 1の実施形態一第 5の実施形態の順に図面を参照して詳細に説明する。

[0036] 〔第 1の実施形態〕

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係るリフレクタを含む光源装置の全体構成を示す構成図である。なお、図 6に示す従来のリフレクタと同じ構成要素については同じ符合で示す。

[0037] 同図において、本発明の第 1の実施形態に係る光源装置 30aは、リフレクタ 20aにカロえて、光源 10と、透明の防爆ガラス 12を備える。リフレクタ 20aは、凹面鏡基材 (熱放散手段） 1と、凹面鏡基材 1の鏡面側 (光源側の面）に積層されて成る赤外線熱変換層（光熱変換部材) 2、光沢緩衝層 (緩衝部材) 3、及び可視光反射層（特定波長領域反射部材) 4とを備える。

[0038] 以下、本実施形態に係るリフレクタ及び光源装置の詳細構造と機能を説明する。

図 1において、本実施形態に係るリフレクタ 20aは、凹面鏡基材 1、赤外線熱変換層 2、光沢緩衝層 3、及び可視光反射層 4が、この順で積層されて成る。また、各層は、互いに面で接合されている。 [0039] 凹面鏡基材 1は、熱伝導率の大き!/、アルミニウム等の基材で構成されて、る。赤外線熱変換層 2は、前記アルミニウム等の基材を陽極酸ィ匕することで凹面の鏡面側に成膜形成される。光沢緩衝層 3は、赤外線熱変換層 2上 (光の吸収面側）に、 Si系榭脂あるいはポリイミド系榭脂を高温で焼成することで成膜形成される。赤外線熱変換層 2は、可視光反射層 4を透過する波長領域の光を吸収して、これを効率良く熱に変換する。

可視光反射層 4は、光沢緩衝層 3上に形成され、赤外線を透過し、可視光を選択的に反射するコールドミラー層から成る。

[0040] 光源 10は、二酸化チタンと二酸化シリコンとを交互に蒸着した多重干渉膜で構成され、凹面鏡基材 1に固着部材 11によって固着されている。光源 10は、 1実施例として

、 200W相当の高圧水銀ランプで構成することができる。

[0041] なお、光沢緩衝層 3は、赤外線熱変換層 2と可視光反射層 4とが直接接しないように両者を緩衝すると共に、可視光反射層 4を透過する波長領域の光 (赤外線)を透過させる機能を有する。また、赤外線熱変換層 2に生じた凹凸の影響を軽減し、可視光反射層 4の光源側の表面を平滑面とする機能を有する。

ちなみに、この光沢緩衝層 3が無ければ、赤外線熱変換層 2と可視光反射層 4との接合境界面に生じる熱膨張率の差異に起因する熱により、応力が発生して、凹面鏡基材 1に歪みを生じ、光源 10からの投影光が直進しなヽこと〖こなる。

[0042] 以下、本実施形態に係るリフレクタ 20aの実施例について詳しく説明する。

凹面鏡基材 1は、 lOWZm'K以上の大きい熱伝導率を有する基材 (以下、「高熱伝導率リフレクタ基材」と呼称する）を用いて構成することができる。これにより、赤外線熱変換手段としての機能を兼備えることができる。一般に、アルミニウムの熱伝達率は約 200WZm'Kと、従来の光源に使用されていたホウ珪酸ガラスや多結晶化ガラスの約 lWZm'Kに比較して約 200倍となっている。

[0043] さらに、赤外線を効率良く熱に変換するための成膜 (赤外線熱変換層 2)を形成する手法として、アルマイトを生成する手法が知られている力本発明ではアルミニウムを無水クロム酸水溶液中で陽極酸ィ匕することで得られるクロム酸アルマイトで成膜している。この結果、高圧水源ランプの点灯による 300°C以上の高耐熱、急激な温度変化、繰り返し疲労にも耐えるクラックフリー皮膜を得ることができた。

[0044] また、前記クロム酸アルマイトの場合、基材を純アルミとした場合通常不透明な灰白色一灰色となる力今回の発明では、基材をダイキャストに適した材料 (ADC 12等）に含まれる Ni、 Mg等の合金と反応し、黒色系に発色させることが可能となった。結果的に、赤外線を熱に変換する度合を示す放射率を黒体 (放射率が 1. 0)に極めて近い 0. 9以上（300°Cにおいて）に確保することができた。

[0045] さらに、光源 10から放射される赤外線を透過、可視光を選択的に反射するコールドミラー層から成る可視光反射層 4を、蒸着等で成膜する場合、前記光源からの可視光を如何に有効に反射させて (即ち、散乱光を低減させ)、所定の位置に集光させる力が重要な課題となってくる。従って、凹面鏡基材 1の凹面鏡表面は波長オーダーの光沢面が要求される。

[0046] ところが、本発明のように赤外線熱変換層 2としてクロム酸アルマイトのような酸ィ匕皮膜を選択した場合、可視光反射層 4との間に光沢度を鏡面レベルまで向上させるための成膜が必要となる。従来例では、光源から放射した光を凹面鏡で反射させた場合、散乱光が多く所定の位置に反射することが難しい。

[0047] さらには、従来提案のあった光源では赤外線熱変換層 2に直接可視光反射層 4を蒸着等で成膜するものであるが、二酸ィ匕チタンと二酸ィ匕シリコンとを交互に蒸着した多重干渉膜の場合、線膨張率は 3— 5 X 10— ⁶Z°Cであり、アルミニウムの 25 X 10— ⁶ Z°Cに対し、約 1桁の差が生じてしまう。もしも、この光沢緩衝層 3が無くて、両層が直接接合した場合、接合境界面の膨張係数の差に起因する応力歪みによる可視光反射層 4のクラック、剥離、欠損が発生する。

[0048] 本発明に係るリフレクタでは、 S係榭脂あるいはポリイミド系榭脂を高温で焼成することで成膜される光沢緩衝層 3を赤外線熱変換層 2と可視光反射層 4との緩衝材として使用して、応力歪みによる性能低下を抑えている。

[0049] また、光沢緩衝層 3を本発明に係るリフレクタの構成要素とすることにより、可視光反射層 4を成膜する下地処理として鏡面レベルまで光沢度を上げる手段として、従来例では達成できな力つた 0. 9以上の超高放射率と、従来方式に対し約 30%以上の超高反射率の両立を得ることができた。ちなみに、今回開発した Si系榭脂の線膨張係数は 12 X 10— ⁶Z°Cとなっており、アルミニウムと可視光反射層の線膨張率の中間的な数字となって、る。同様にポリイミド系榭脂でも同じ効果を得ることができて、る力光沢緩衝層 3の機械的フレキシビリティーによっては、線膨張率は必ずしも中間である必要はない。今回の別な実験結果では、 40 X 10— ⁶Z°Cの線膨張率を有するポリイミド系榭脂でも、引張伸度 80%と延伸性に優れたものであれば同様に緩衝層としての機能を備えているとの結果を得ている。なお、図 2は、本実施形態に係るリフレクタを含む光源装置と、従来のリフレクタを含む光源装置との投入電カリフレクタ内面温度の関係を示すグラフである。

[0050] 〔第 2の実施形態〕

図 3は、本発明の第 2の実施形態に係るリフレクタの構造を示す構造図である。第 1の実施形態に係るリフレクタ 20aでは、凹面鏡基材 1、赤外線熱変換層 2、光沢緩衝層 3、及び可視光反射層 4の各層が互いに面で接合されているものとしたが、図 3に示すように、本実施形態に係るリフレクタ 20bでは、前記各層の接合面に凹凸を設けている。

より具体的には、まず、凹面鏡基材 lbと赤外線熱変換層 2bとの間の、凹面鏡基材 lbの表面に、凹凸を設ける。

また、前記赤外線熱変換層 2bと光沢緩衝層 3bとの間の、前記赤外線熱変換層 2b の表面に、凹凸を設ける。

[0051] 上記のように凹面鏡基材 lbの光源側の表面、ならびに赤外線熱変換層 2bの光源側に、凹凸を設けることにより、

(1) 赤外線熱変換層 2表面での赤外線吸収効率を向上することができる。

(2) この凹凸により、赤外線が散乱され、反射した赤外線が特定の部位に集中しないようにすることができる。

また、この場合も、光沢緩衝層 3bは、赤外線熱変換層 2bと可視光反射層 4とが直接接しないように両者を緩衝すると共に、赤外線熱変換層 2bに設けられた凹凸の影響を軽減し、可視光反射層 4の光源側の表面を平滑面とすることができる。

[0052] 〔第 3の実施形態〕

本発明の第 3の実施形態に係るリフレクタの構成は、本発明の第 1あるいは第 2の実施形態に係るリフレクタの構成と同じであり、赤外線熱変換層 2と光沢緩衝層 3の構成要素の形成方法と、一部の構造が相違するだけであるから、以下では、その相違点だけを説明する。

[0053] 赤外線熱変換層 2は、アルミニウムで形成された凹面鏡基材 1をセラミックコーティングし、これらを焼成することにより形成する。即ち、この焼成により、凹面鏡基材 1とセラミックコーティングとの境界面の変質により、金属酸ィ匕層が生じる。この金属酸ィ匕層は、赤外線を熱に変換する機能を有する。

光沢緩衝層 3は、セラミックコーティングにより形成する。

[0054] 以下、赤外線熱変換層 2を上記方法で形成する根拠を説明する。

一般に、アルミニウム基材にセラミックコーティングを塗布したものを焼成した場合以下に示す反応を示す。

[0055] (1) フリット（セラミックコーティング用粒)粒界を通じて雰囲気中の酸素が界面に到達してアルミニウム基材面を酸ィ匕する。

(2) フリットが溶解して、アルミニウムの酸ィ匕層を濡らして封じ込め、それ以上の酸化を防ぐことができるが、他方、アルミニウム基材に吸蔵された水素が界面に拡散して酸ィ匕アルミニウム層内に水素還元で微細なアルミニウム粒ができる。

(3) 溶融コーティングが酸ィ匕アルミニウム層を溶解し、他方でコーティング中に存在する酸ィ匕コバルトや酸ィ匕ニッケルが微細アルミニウムで還元されて、界面に A1— Co や Al-Niの樹枝状結晶（デイドライト）が析出する。これにより、界面に析出された Co や Niと、基材のアルミニウムとが局部電池を形成し、アルミニウム面が腐食されて界面の荒れが進行し、アルミニウムとガラス層とが十分に付着する。

(4) 基材界面でコーティングが基材と反応する一方で、表面では焼成によって平滑化が進む。

[0056] 以上の反応により成膜される赤外線熱変換層 2と光沢緩衝層 3との効果は第 1の実施形態と同様であり、放射率と反射率の具体的な数値も同様な結果が得られている

[0057] 〔第 4の実施形態〕

図 4は、本発明の第 4の実施形態に係るリフレクタを含む光源装置の全体構成を示す構成図である。この光源装置 30cのリフレクタ 20cは、第 1の実施形態に示すリフレクタ 20aとほぼの同じ構成である力凹面鏡基材 lcの外面に放熱フィン 50を一体に設けた点が異なる。この構成により、熱変換層 2から凹面鏡基材 lcの内面に伝わつた熱は凹面鏡基材 lcの熱伝導率に応じてフィン 50の先端まで伝導する。凹面鏡外面からの放熱量は例えば自然対流による放熱の場合は次の式で算出できる。

[0058] 放熱量 Q=熱伝達率 h[WZm²K] X凹面鏡外表面積 S [m²] X温度差 ΔΤ[Κ] h= 2. 51 X C X ( ΔΤ/D O. 25

[0059] ここで Qは放熱量 [W]、Cは凹面鏡基材の形状によって決まる係数、 ΔΤは凹面鏡外面

と周囲の空気の温度差 [K]、Lは凹面鏡の形状によって決まる係数である。

[0060] 実施形態を用 Vヽて放熱量を算出すると、

•フィン無し： 2.51 X 0.52 X ((250-25)/0.05)0.25 X 0.009 X (250- 25)=21.6 [W] •フィン有り： 2.51 X 0.45 X ((230-25)/0.05)0.25 X 0.027 X (230- 25)=50.0 [W] こうして、放熱フィン 50を設けることによって放熱効率が 2倍以上になることがわかる

[0061] なお、本実施形態のリフレクタの構造は、凹面鏡基材以外は第 1の実施形態と同一としたが、第 2、 3の実施形態の構造でも構わない。

[0062] 〔第 5の実施形態〕

図 5は、本発明の第 5の実施形態に係る投射型表示装置の全体構成を示す構成図である。なお、従来の光源装置と同じ構成要素については同じ符合で示す。

同図において、本発明の第 5の実施形態に係る投射型表示装置は、主要な構成要素として、リフレクタ 20を含む光源装置 30と、回転するカラーホイール 101と、ロッドレンズ 102と、コンデンサレンズ 103と、 TIRプリズム 104と、反射ミラー 105と、光変調部 106と、拡大投影用光学系 107とを備える。

ここで、光源装置 30は、前述の本発明の第 1一第 4のいすれかの実施形態に係るリフレクタ 20を備えるものとする。

[0063] 次に、図 5に示す本実施形態に係る投射型表示装置の機能を説明する。

光源装置 10から出力した光は、凹面反射鏡で反射し、さらに回転するカラーホイ一ル 101〖こより、時分割で R、 G、 Bの光を順次透過させる。カラーホイール 101を透過した光は、ロッドレンズ 102により拡散整形され、コンデンサレンズ 103、 TIRプリズム 104、反射ミラー 105を経て、光変調部 106に投射される。光変調部 106は、投射された光の色と画像情報とに応じて、光変調を行う。そして光変調された光を、投影レンズ 107 (拡大投影用光学系）を経てスクリーン（図示せず）に投射することにより、フルカラー画像の表示を行うことができる。

[0064] なお、図 5に示す本実施形態に係る投射型表示装置は、カラーシーケンシャル方式の投射型表示装置であり、光源装置 30の放熱能力が大きぐ凹面反射鏡での光の反射効率が高いため、図 6に示した従来の光源装置 100を用いた投射型表示装置に比べて、

(1) 図 5に示すような強制冷却機構 110を、簡素化乃至は省略できる。

(2) 光源装置から可視光と共に出力される赤外線が少ないため光源装置と他の構成要素との間隔を小さくすることできる、

(3) 同じ投入電力でも輝度を 3割程度向上できる、

などの新たな効果がある。

[0065] なお、前述の第 1一第 4の実施形態では、リフレクタ基材（凹面鏡基材 1)にアルミ- ゥム、光源 10に高圧水銀ランプ、赤外線熱変換層 2にクロム酸アルマイト並びにシリコンコーティングによる金属酸ィ匕物、光沢緩衝膜 3に Si系榭脂もしくはポリイミド系榭脂、並びにセラミックを使用する場合を説明した。

[0066] しカゝしながら、本発明に係るリフレクタは、一般に、以下に示す材料を使用して構成することも可會である。

(1) 凹面鏡基材 1には、熱伝導率が lOWZm'K以上であれば、銅、鉄等の金属、グラフアイト系、シリコン系のセラミックス等を使用。

(2) 光源 10には、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、キセノンランプ等を使用。

(3) 赤外線熱変換層 2には、他のアルマイトや金属酸化膜層等の赤外線領域の放射率が高い材料を使用。

(4) 光沢緩衝層 3には、赤外線を透過し、赤外熱変換層の凹凸を平滑ィ匕できる Ni -Fe (ニッケル-鉄)スピネル系顔料、フッ素系コーティング、テフロン (登録商標）コーティング、 PFA (ポリ'フルォロ 'エチレン）系コーティング、及び石英ガラスコーティング等を使用。

その他、凹面鏡基材 1、光源 10、赤外線熱変換層 2、及び光沢緩衝層 3は、それぞれの目的機能に合致したものを採用すれば良ぐ前述の各実施形態で挙げた材料に限定するものではない。

また、前述の各実施形態では、リフレクタ基材（凹面鏡基材 1)と、赤外線熱変換層 2とを、それぞれ別個の構成要素として構成しているが、本発明では、一般に、リフレクタ基材 (凹面鏡基材 1)と、赤外線熱変換層 2とを、同じ材質の材料を用いて一体構造として構成しても良い。

Claims

請求の範囲

[1] 凹面鏡形状の基材で構成された熱放散手段と、

前記熱放散手段の光の反射面側に配設されて所定波長領域の光を吸収して熱に変換する光熱変換部材と、

前記光熱変換部材上に特定の波長領域の光を反射し、前記所定波長領域の光を透過する特定波長領域反射部材と、

前記光熱変換部材と前記特定波長領域反射部材との間に配設されて、前記光熱変換部材と特定波長領域反射部材とが直接接しなヽように緩衝すると共に、前記特定波長領域反射部材を透過する所定波長領域の光を透過させる緩衝部材と、を備えたことを特徴とするリフレクタ。

[2] 前記光熱変換部材、前記緩衝部材、及び特定波長領域反射部材が、前記熱放散手段の反射面上にこの順に積層され、かつ各層が面で接合していることを特徴とする請求項 1記載のリフレクタ。

[3] 前記光熱変換部材と前記熱放散手段との接合部における接合境界面に、凹凸を設けたことを特徴とする請求項 2記載のリフレクタ。

[4] 前記光熱変換部材の前記緩衝部材側の表面に、凹凸を設けたことを特徴とする請求項 2記載のリフレクタ。

[5] 前記熱放散手段は、 lOWZm'K以上の熱伝導率を有する基材で構成され、前記赤外線熱変換部材としての機能を兼備えたことを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれ力 1項に記載のリフレクタ。

[6] 前記光熱変換部材は、アルミニウムを無水クロム酸水溶液中で陽極酸ィ匕して形成されたものであることを特徴とする請求項 2乃至 5のいずれか 1項に記載のリフレクタ。

[7] 前記緩衝部材は、前記光熱変換部材の光吸収面側に、 S係榭脂もしくはポリイミド系榭脂を高温で焼成することで成膜形成されたものであることを特徴とする請求項 2 乃至 6の!、ずれ力 1項に記載のリフレクタ。

[8] 前記凹面鏡形状の基材の外面に、該基材と一体の放熱フィン形状を備えたことを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれ力 1項に記載のリフレクタ。

[9] 光源に加えて、請求項 1乃至 8のいずれか 1項に記載のリフレクタを備えたことを特徴とする光源装置。

請求項 9記載の光源装置を備えたことを特徴とする投射型表示装置。