JP2005352268A - リフレクタ、これを用いた光源装置、この光源装置を備えた投射型表示装置及びリフレクタの反射膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光反射面の全域にわたって反射膜の厚みを均一に形成することができ、これにより、その光反射面の各部位における輝度ムラや色ムラが少なく、全体の出射効率を高めることができるようにする。
【解決手段】本発明は、光源ａから出射された光を反射する光反射面２１ｄを有するリフレクタ２０において、熱伝導率１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上でなおかつ、耐熱温度が３００（℃）以上を有するリフレクタ基材により形成し、上記光反射面２１ｄの一部を含むようにして、上記リフレクタ２０を複数に分割していることを特徴としている。これにより、光反射面の全域にわたって反射膜の厚みを均一に形成することができ、これにより、その光反射面の各部位における輝度ムラや色ムラが少なく、全体の出射効率を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から放射される光を反射して集光し、所望の方向へ出射させるリフレクタ、これを用いた光源装置、この光源装置を備えた投射型表示装置及び反射膜の形成方法に関する。

近年、投射型表示装置は更なる画面の大型化と画像の高輝度化が要求されるようになり、これに用いられる光源装置に求められる性能も高まってきている。
光源装置に求められる性能としては、高輝度化と、光源の全発光量に対して当該光源装置から出射する光量の割合を示す利用効率の向上があり、そのうち、高輝度化の要求に対しては、高圧水銀ランプ等の高輝度発光管を採用することにより対応している。

一方、高輝度発光管の全発光量に対し、光源装置から出射する光量の割合を示す利用効率の向上については、リフレクタ（反射鏡）の形状に工夫を加えることにより、高輝度発光管から出射される光線を反射して集光し、前方へと出射させることが提案されている。

通常、単なる反射集光手段としての機能だけをリフレクタに求める場合には、高輝度発光管により発した全波長領域の光に対して高い反射率を持つ、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属反射膜をリフレクタの反射面に形成することが一般的である。

しかしながら、前記投射型表示装置に用いられる光源装置では、光束は光源装置から出射した後に画像表示デバイスに入射し、その後画面に投影されるが、その画像表示デバイスやその周辺の部品が熱に弱いため、高輝度発光管から発せられる熱線によって加熱されることがないように、リフレクタには次のような反射特性を持たせている。
・投射型表示装置が必要とする可視光を、効率的に反射して前方へと出射させる。
・投射型表示装置にとって不必要（有害）である赤外光や紫外光を、吸収若しくは透過させる。

このような反射特性を満足させるために、リフレクタはその反射面に光学的な屈折率の異なる薄膜を積層形成して、可視光のみを反射する多層膜（可視光反射多層膜）を形成している。なお、この可視光反射多層膜は、真空蒸着をはじめとする物理的薄膜作成方法によって形成するのが一般的である。

リフレクタによる反射効率は、光源装置の利用効率の中で大きなウェイトを占めており、この効率を向上させることが光源装置の高性能化に直結する。リフレクタの反射効率は、そのリフレクタ内面に形成されている可視光反射多層膜をいかに均一な膜厚で蒸着するか、ムラのない蒸着を行うことができるかに拠るところが大きい。

つまり、均一な膜厚で蒸着することにより、光源として求められる設計値どおりの波長範囲の光線を出射することができ、必要な可視光域の光量を達成することが可能となる。
逆に、膜厚が不均一になった場合、例えば膜厚が所定の設計値より薄くなった場合、反射光の波長範囲はそれに応じて短波長側へシフトしてしまうため、その周辺の反射面では青味がかった色となり、光源装置の可視光全光束も減少してしまう。

従来の真空蒸着方法について、図１７〜２０を参照して説明する。図１７は、蒸着源と被蒸着物の配置関係を示す説明図、図１８は、従来型のリフレクタの正面図、図１９は、その従来型のリフレクタの斜視図、図２０は、図１８に示すＩ−Ｉ線に沿う断面図である。

真空蒸着を行う場合、図１７に示すように、蒸発物質（膜材料）は蒸着源１の表面から上方へ向かって飛散するが、このとき蒸発物質が飛散する量は均等ではなく、蒸着源１表面の法線に対して角度φだけ傾いた方向については、法線方向（φ＝０）に飛散する量に対してｃｏｓφの割合で減少する（いわゆるｃｏｓｉｎｅ ｌａｗ）。これに伴い、生成される膜厚は法線方向を向いた面に対して、角度φ＞０の面ではｃｏｓφを乗じた膜厚となる。

さらに、被蒸着物２の蒸着面２ａが蒸着源１表面の法線方向に対して角度θだけ傾いている場合、θ＝０の場合と比べ、ｃｏｓ（θ−φ）だけ膜厚が減少する。
また、蒸発物質の飛散する量は、蒸着源１からの距離によっても変化する。蒸着物質は蒸着源１から球面状に広がっていくが、例えば、蒸発物質の密度は蒸着源１からの距離ｘに対して、その半径の球の表面積にほぼ反比例するが、球の表面積は４πｒ²である。このため、上記の蒸着源１からの距離がｒ２である点の密度は、ｒ１である点における密度に対して、（ｒ１／ｒ２）²の比率となり、距離の２乗に反比例する。

つまり、蒸着しようとする可視光反射多層膜の膜厚を被蒸着面２ａの全域にわたって均一なものとするためには、蒸着源１の表面の法線から傾く角度を小さくし、被蒸着面２ａ内における、蒸着源１からの距離の差を少なくすることが必要となる。
また、これらの条件を満たさない場合、蒸着膜厚が均一にならないだけでなく、蒸着条件が不安定になることにより、設計どおりの膜厚を得ることが困難となり、製品の歩留まり率を落とすこととなる。

ここで、従来の一例に係るリフレクタ１０の構成について簡単に説明すると、次のとおりである。
図１８〜２０に示すように、一例に係るリフレクタ１０は、図示しない高輝度発光管を配置するバルブホール１０ａを形成した円筒形のネック部１０ｂと、このネック部１０ｂから前方に向けて次第に内外径が大きくなる御椀形に形成された反射部１０ｃとを一体に形成してなるものである。

反射部１０ｃの内周面１０ｄが楕円面や放物面をなすように形成されており、その内周面１０ｄに可視光反射多層膜（図示しない）を形成することにより反射面としている。以下、内壁面を光反射面という。

ところが、リフレクタ１０は、高輝度発光管から出射された光線を前方へ集光するという機能上、蒸着による可視光反射多層膜の形成を要する光反射面１０ｄが楕円面や放物面等の凹面形状になっており、下記の（１）〜（３）に示す点で、蒸着を行なうには難しい形状となっている。

（１）リフレクタ１０の光反射面１０ｄは、楕円面（放物面）に形成されているため、開口部１０ｅ近傍においては蒸着源１表面の法線に対する角度θが非常に大きくなる（開口部１０ｅにて７０〜８０°）。
（２）逆に、ネック部１０ｂ周辺においては、角度θが「０」に近いものとなる。
（３）光源装置として、高輝度発光管の全発光量に対する出射効率を上げるためには、焦点位置から開口部１０ｅまでの距離をなるべく大きくして、高輝度発光管の出射光を漏れなく反射して前方に出射する形状とすることが望まれるが、これは前記の角度θが大きくなることを意味し、また、開口部１０ｅの任意の部位における蒸着源１との距離と、ネック部１０ｂの任意の部位における蒸着源１との距離（奥行き量）についても大きくなることを意味している。

これらにより、ネック部１０ｂ近傍の膜厚が厚く、開口部１０ｅ近傍の膜厚が薄くなる傾向となり、反射面における多層膜の膜厚を部位によらず均一にすることは難しく、特に開口部１０ｅ近傍の角度θが大きい部分については、蒸着物質の飛来方向に対して面が立ちすぎているため、蒸着自体が困難である。

上記従来の課題を緩和するため、特開平６−１７９９７２号公報には、リフレクタの反射面凹面形状の軸を蒸着源表面の法線方向と角度αだけ傾けて回転させることによって、開口部近傍が蒸着物質の飛来方向となす角度を小さくし、蒸着膜が均一になるような構造を採用したものが記載されている。
特開平６−１７９９７２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明を実施したとしても、蒸発物質の飛来方向が被蒸着物に対して平行であるとすると、図２０に示すように、回転軸と蒸着物質の飛来方向とがなす角度α１は開口部１０ｅからネック部１０ｂまで蒸着でき、なおかつ、光反射面１０ｄの開口部１０ｅでの法線が蒸着物質の飛来方向となす角度が最小になるようにするのが最適な回転軸角度となるが、そのときの角度β１、及び蒸着面の奥行き量Ｌ１のいずれも大きいものとなっており、光反射面１０ｄへの均一な多層膜の形成を難しくしている。これは光反射面１０ｄの形状が図２０に示すような深い奥行きを持つ凹面形状である限り避けることが困難である。

また、被蒸着物の一部をマスク部材（図示しない）により覆うことで各部の厚みムラを解消する方法が提案されているが、マスク部材を用いることで、蒸着装置の構造が複雑になり、１つの蒸着室に入れることのできるリフレクタの個数が減ることや、マスク部材を被蒸着物の個数分だけ作成する必要があり、さらに膜厚を調整するために蒸着物質の飛来経路を遮蔽していることにより、蒸着時間が多く必要となり、蒸着効率が落ちる等の問題がある。

そこで本発明は、光反射面の全域にわたって反射膜の厚みを均一に形成することができ、これにより、その光反射面の各部位における輝度ムラや色ムラが少なく、全体の出射効率を高めることができるリフレクタ、これを用いた光源装置、この光源装置を備えた投射型表示装置及び反射膜の形成方法の提供を目的としている。

上述した課題を解決するための本発明に係るリフレクタ、これを用いた光源装置、この光源装置を備えた投射型表示装置及び反射膜の形成方法は、次のとおりである。
本発明に係るリフレクタは、光源から出射された光を反射する光反射面を有するものであり、熱伝導率１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上でなおかつ、耐熱温度が３００（℃）以上を有するリフレクタ基材により形成し、光反射面の一部を含むようにして、上記リフレクタを複数に分割した構造にしていることにより、反射面を形成する反射膜の部位による膜厚変化を１５％以下としたことを特徴としている。

上記リフレクタを、光源から出射された光の光軸を含む面を境として分割した構造にすることができる。また、リフレクタに放熱フィンを形成してもよい。
さらに、リフレクタに、これの分割部分から光が漏れることを防止するための光漏れ防止部を形成するとよい。

リフレクタとしては、内壁面に光を反射する反射膜を形成してなる光反射面を形成するとともに、光源からの光を外部に出射するための開口を形成した光反射部が設けられており、その開口の内径を、光反射面の最大内径よりも小さく形成した構造にすることができる。

リフレクタに、光源から発せられる光を拡散整形する光拡散整形手段を形成してもよい。この場合、光拡散整形手段を、断面方形の光路を貫通形成した筒体であり、この筒体を、光路の頂角部分で分割した構成にすることができる。

リフレクタ基材と同等の線膨張率からなる結合部材により、リフレクタを分割してなる分割体どうしを結合した構成にすることができる。

本発明に係る光源装置は、上記したいずれかのリフレクタと、光源とを備えていることを特徴としたものである。

本発明に係る投射型表示装置は、上記の光源装置を備えていることを特徴としている。

本発明に係るリフレクタの反射膜形成方法は、光源を配置する基部から、その光源から発せられた光を外方に出射するための開口にいたる内壁面の一部を含むようにして複数に分割した構造からなるリフレクタに関するものであり、複数に分割した構造の各分割体を、これの開口での蒸着物質の飛来方向との法線角度と、基部における法線角度との差を最小とし、かつその絶対値が小さくなるように傾けて、内壁面に反射膜を形成することを内容としている。

この場合、分割体を、これの光軸を中心として回転させながら光反射面に反射膜を形成することができ、さらには、分割体を、光軸を中心として揺振しながら反射面に反射膜を形成するとよい。

請求項１〜１３に記載した発明によれば、光反射面の全域にわたって反射膜の厚みを均一に形成することができ、これにより、その光反射面の各部位における輝度ムラや色ムラが少なく、全体の出射効率を高めることができる。
また、リフレクタの可視光反射多層膜の蒸着において、従来困難であった開口近傍の蒸着面法線が蒸着物質の飛来方向となす角度が大きい部位においての蒸着を容易にし、全反射面にわたって膜厚を均一にすることができる。
さらに、光反射面の各部位における輝度ムラや色ムラが少なく、全体の出射効率を高めることができる。

請求項１〜１３に記載した発明で得られる上記共通の効果に加え、各請求項に記載した発明によれば次の各効果を得ることができる。
請求項２に記載の発明によれば、リフレクタを、光源から出射された光の光軸を含む面を境にして分割しているので、その製造が容易である。

請求項３に記載の発明によれば、リフレクタに放熱フィンを形成しているので、放熱効率を高めることができる。

請求項４に記載の発明によれば、リフレクタに、これの分割部分から光が漏れることを防止するための光漏れ防止部を形成しているので、分割部分から光が漏出することを防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、内壁面に光を反射する反射膜を形成してなる光反射面を形成するとともに、光源からの光を外部に出射するための開口を形成した光反射部が設けられており、その開口の内径を、光反射面の最大内径よりも小さく形成したリフレクタであっても、均一な膜厚の反射面を容易に形成することができる。

請求項６に記載の発明によれば、リフレクタに、光源から発せられる光を拡散整形する光拡散整形手段を形成しているので、光源から出射される光の照度を均一化することができる。

請求項７に記載の発明によれば、光拡散整形手段が、断面方形の光路を貫通形成した筒体であり、この筒体を、光路の頂角部分で分割しているので、光束をロスすることなくリフレクタに一体にして形成することができる。

請求項８に記載の発明によれば、リフレクタ基材と同等の線膨張率からなる結合部材により、リフレクタを分割してなる分割体どうしを結合しているので、高温で熱膨張が生じている際にも、リフレクタの破損や分割体どうしの位置ずれ等が起きることを防止できる。

請求項１１に記載の発明によれば、複数に分割した構造の各分割体を、これの開口での蒸着物質の飛来方向との法線角度と、基部における法線角度との差を最小とし、かつその絶対値が小さくなるように傾けて、内壁面に反射膜を形成しているので、従来困難であった開口近傍の蒸着面法線が蒸着物の飛来方向となす角度が大きい部位においての蒸着を容易にし、全反射面にわたって膜厚を均一にすることができる。
また、光反射面の各部位における輝度ムラや色ムラが少なく、全体の出射効率を高めることができる。

請求項１２に記載の発明によれば、分割体を、これの光軸を中心として回転させながら光反射面に反射膜を形成しているので、光軸を中心として回転させない場合に比較して、全反射面にわたって膜厚をより均一にすることができる。

請求項１３に記載の発明によれば、分割体を、光軸を中心として揺振しながら反射面に反射膜を形成しているので、全反射面にわたって膜厚を均一にすることができる。

以下、本発明に係るリフレクタ，光源装置，投射型表示装置，及び反射膜の形成方法について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るリフレクタを用いた一実施形態に係る光源装置の斜視図、図２は、そのリフレクタを分割して示す正面図である。

一実施形態に係る光源装置２０は、図１に示すように、光源ａと、第１の実施形態に係るリフレクタ２１とを有する構成になっている。
光源ａは、直流点灯型で高圧タイプの水銀ランプであり、一対のアノード電極，カソード電極をガラス管内に封入したものである。なお、上記水銀ランプに限らず、例えばメタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を採用することができる。

リフレクタ２１は、光源ａを配置する基部（ネック部）２１ｂから、その光源ａから発せられた光を外方に出射するための開口２１ｅにいたる内壁面の一部を含むようにして２つに分割した構造で、光軸Ｏを含む鉛直面（以下「分割面」という。）２２ａ，２３ａを境にして２分割された分割体２２，２３からなり、これらを図示しないボルト等の結合部材により結合している。
すなわち、リフレクタ２１は、光源ａを配置するバルブホール２１ａを形成した円筒形の基部（ネック部）２１ｂと、この基部２１ｂから正面視円形の開口２１ｅに向けて次第に内外径が大きくなる御椀形の反射部２１ｃとを形成されてなるものである。

本実施形態においては、反射部２１ｃの内壁面が楕円面をなすように形成されており、その内壁面に反射膜である可視光反射多層膜（図示しない）を形成することにより、光源ａから出射された光を反射する光反射面２１ｄとしている。すなわち、可視光のみを反射する上記した可視光反射多層膜を形成した内壁面が光反射面であり、このことは、以下に説明する第２〜第６の実施形態に係るリフレクタにおいても同様である。

分割体２２，２３には、光反射面２１ｄの一部をなす分割反射面２２ｂ，２３ｂが形成されている。すなわち、光反射面２１ｄは、分割反射面２２ｂ，２３ｂを合わせることにより形成されている。

リフレクタ２１、換言すると分割体２２，２３は、熱伝導率１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上でなおかつ、３００（℃）以上の耐熱温度を持つリフレクタ基材（以下「高熱伝導率リフレクタ基材」という。）で構成されている。
高熱伝導率リフレクタ基材としては、アルミニウム，銅，鉄等の金属の他、グラファイト系やシリコン系のセラミックス等を採用することができる。
このようなリフレクタの問題として、リフレクタの基部（ネック部）の近傍がランプの発光点と非常に近い為に、４００（℃）〜５００（℃）という高温になってしまうことから、リフレクタの基材としては５００（℃）〜６００（℃）の熱変形温度を持つ耐熱ガラスを用いられることが通常である。
しかしながら、ガラス基材の熱伝導率は１（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であるため
（１）局部的な熱集中を起こしてしまい、クラックを生じやすい。
（２）そのため、リフレクタの平均肉厚を厚くする必要があり、重量増加につながる。
（３）放熱フィンのような複雑な形状は成形できない。
（４）基部と開口部で温度差があり、放熱性能が非常に悪い。
といった問題がある。
また、基材として耐熱ガラスに変えて、高耐熱樹脂（例えばＢＭＣ）などを用いることにより、放熱フィンを一体で形成する例もあるが、同様に熱伝導率が１（Ｗ／ｍ・Ｋ）前後であるため、基部における熱集中がおこり、高耐熱樹脂の熱変形温度２００（℃）前後を大きく越えてしまう。また、リフレクタ内面と放熱フィン先端との温度差が２００〜３００℃生じることになり、放熱フィンの効果は非常に限定されたものとなる。
これに対し、本実施形態におけるリフレクタ基材として、アルミニウムを例にすれば、熱伝導率は約２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）前後であり、基部における熱集中が起こらずリフレクタ全面に渡ってほぼ均一な温度となり、最高温度は例えばランプによる発熱が１２０Ｗあった場合でも３００（℃）以内に収まり、基材の耐熱温度内となる。またリフレクタ内面と放熱フィン先端との温度差は１０〜２０（℃）であるため、放熱フィンにより拡大した表面積が効率良く冷却に利用できることとなる。

次に、リフレクタの内壁面に可視光反射多層膜を形成する方法について、図３を参照して説明する。図３は、図２に示すＩＩ‐ＩＩ線に沿う断面図である。
分割体２２（２３）の内壁面に対して、蒸着源（図示しない）から飛来する蒸着物質との関係を考慮し、図３に示すような傾斜姿勢にした分割体２２（２３）を、光軸Ｏを中心として回転させながらの蒸着処理を行う。

すなわち、開口２１ｅにおける法線が蒸着物質の飛来方向となす角度β２と、基部（ネック部）２１ｂにおける同法線の角度の差が最小になるように分割体２２（２３）を角度α２だけ傾けて設置する。
これは、図２０に示すように、従来のリフレクタであれば、開口１０ｅの法線角度β１を小さくするために、回転軸の角度α１を大きくしようとしても、開口１０ｅの部分が蒸着物質の進行を妨げてしまうため、これ以上大きくすることができない。

つまり、開口１０ｅの法線角度β１はリフレクタの焦点距離や焦点から開口縁端面までの深さ等によっておのずと決まってしまう。しかし、本発明のリフレクタ２１によれば、図３に示すように、蒸着物質の進行を妨げる部分がないため、回転中心となる光軸Ｏの角度α２を自由に設定できるので、開口２１ｅでの法線角度β２と基部２１ｂにおける法線角度との差が最小になり、かつその絶対値を小さくすることができる。

一例として、光反射面を、ｆ１＝７、ｆ２＝５７からなる楕円面とした２分割したリフレクタの場合と、従来の分割していないリフレクタの場合について比較した例を図４に示す。図４は、２分割した構造のリフレクタと、非分割構造のリフレクタとの比較図である。

図４に示すように、各蒸着部位における蒸着物質の飛来方向との傾き角は、従来例では開口において最高４７（°）の傾きとなっているが、本実施形態に係るリフレクタ２１では最高３０（°）までに抑えられている。なお、図４において「センター部」とは、基部２１ｂと開口２１ｅの中間部分である。

また、本実施形態に係るリフレクタ２１においては、開口２１ｅからの蒸着深さは６．５（ｍｍ）と従来例の約半分に抑えられている。これらから求まる各部位の基部２１ｂに対する膜厚変化割合は、従来例では開口で２８（％）であるが、本実施形態に係るリフレクタ２１ではセンター部での１４（％）が最大となり、膜厚変化は従来の約半分に抑えることができる。

さらに、図４においては、回転軸を１軸とした場合であるが、これに加え、この回転軸を、図３に示すように、揺動点Ｐを中心として±３０（°）で光軸Ｏを揺動させながらの蒸着処理を行なうことで、各部位による上記傾き角の差がなくなるため、各部位による膜厚変化をほとんど「０」にすることができる。
「揺動」は、膜厚変化が少なくなるような動作であればよく、例えば一定の角加速度での揺動動作等が考えられる。

従来例のリフレクタでは前記したように、回転中心となる光軸の傾きを変えることは無理であるので、膜厚変化を抑えることはできない。また、このときに膜厚変化がリフレクタから出射される光束に与える影響を考えると、図４に示すように、基部に対して開口の膜厚が薄くなった場合、光源から出射される光束を反射した際に、本来可視光域（約３８０（ｎｍ）〜６８０（ｎｍ））にわたって反射を行う多層膜設計だったものが、短波長側へバンドシフトすることになる。これによる可視光領域での光束ロスは約３０（％）と大きい。

一方、本実施形態に係るリフレクタ２１では、前述したように、膜厚は光反射面２１ｄの部位によらずほぼ均一なものとすることができるため、波長シフトも起こることがなく、光束ロスも生じない。
ただし、本実施形態に係る２分割構造のリフレクタの場合、各分割体の組み合わせ部分において若干のロスが生じることが考えられる。これについて図５を参照検証する。図５は、非分割構造のリフレクタに対して、リフレクタの分割数とアパーチャー取込み光束の効率の関係を示す関係図である。

分割体どうしの合わせ面（分割面）に０．１（ｍｍ）の隙間、及び各分割体のエッジにおいてコーナーＲが０．１（ｍｍ）となった場合、図５に示すように、光源装置から出射後のアパーチャーでの取込み効率を比較したところ、非分割構造のリフレクタに対し、本実施形態に係る分割構造のリフレクタ２１においては０．３（％）の効率低下（ロス）、また、リフレクタを４つに分割した場合でも１（％）の低下に留まることがわかった。
これは、前記の膜厚変化による光束ロスの約３０（％）と比較すると非常に小さいものであり、分割の数が問題にはならないことがわかる。

次に、第２の実施形態に係るリフレクタについて、図６，７を参照して説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るリフレクタの斜視図、図７は、そのリフレクタを分解して示す正面図である。

第２の実施形態に係るリフレクタ３０は、光源（図示しない）を配置する基部（ネック部）３０ｂから、その光源ａから発せられた光を外方に出射するための開口３０ｅにいたる内壁面の一部を含むようにして３つに分割した構造、敷衍すると、光軸Ｏを中心とした１２０（°）間隔で形成されている分割面３１ａ，３１ａ〜３３ａ，３３ａを境にして３分割された分割体３１〜３３からなり、これらを図示しないボルト等の結合部材により結合している。

すなわち、リフレクタ３０は、図示しない光源を配置するバルブホール３０ａを形成した円筒形の基部（ネック部）３０ｂと、この基部３０ｂから、光源からの光を外部に出射するための開口３０ｅに向けて次第に内外径が大きくなる御椀形に形成された反射部３０ｃとを形成してなるものである。

本実施形態においては、反射部３０ｃの内壁面が楕円面をなすように形成されており、その内壁面に可視光反射多層膜（図示しない）を形成することにより、光源から出射された光を反射する光反射面３０ｄとしている。

分割体３１〜３３には、光反射面３０ｄの一部をなす分割反射面３１ｂ〜３３ｂが形成されている。すなわち、光反射面３０ｄは、分割反射面３１ｂ〜３３ｂを合わせることにより形成されている。

リフレクタ３０、換言すると分割体３１〜３３は、上記したリフレクタ２１と同じく、熱伝導率１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であり、なおかつ耐熱温度が３００（℃）以上を有するリフレクタ基材により、上記したものと同様のリフレクタ基材で構成されている。

この構成からなるリフレクタ３０は、光軸Ｏを含むＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面においては２分割の場合と同じ断面形状になるため、光反射面３０ｄの膜厚を均一にすることが可能である。
ただし、前記したように、分割数を増やすと光束ロスが増えるが、分割数を増やした場合、蒸着効率が上がるため、蒸着時間、コストとしては２分割のものと比べて有利である。

以上詳述したように、本実施形態に係るリフレクタ３０によれば、可視光反射多層膜の蒸着膜厚を部位によらず均一にすることができ、当該リフレクタ３０を用いた光源装置から出射する光束は所定の設計どおりの波長となり、また、光束も従来に比べて増加させることができる。

第３の実施形態に係るリフレクタについて、図８，９を参照して説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係るリフレクタの斜視図、図９は、そのリフレクタを分解して示す正面図である。

第３の実施形態に係るリフレクタ４０は、光源（図示しない）を配置する基部（ネック部）４０ｂから、その光源から発せられた光を外方に出射するための開口４０ｅにいたる内壁面の一部を含むようにして４つに分割した構造、敷衍すると、光軸Ｏを中心とした９０（°）間隔で形成されている分割面４１ａ，４１ａ〜４４ａ，４４ａを境にして４分割された分割体４１〜４４からなり、これらを図示しないボルト等の結合部材により結合している。
「光軸Ｏを中心とした９０（°）間隔で形成されている分割面」は、光軸Ｏを含む水平面及び鉛直面に形成されている分割面と言い換えることができる。

すなわち、リフレクタ４０は、光源を配置するためのバルブホール４０ａを形成した円筒形の基部（ネック部）４０ｂと、この基部４０ｂから開口４０ｅに向けて次第に内外径が大きくなる御椀形に形成された反射部４０ｃとを一体に形成してなるものである。

本実施形態においては、反射部４０ｃの内壁面が楕円面をなすように形成されており、その内壁面に可視光反射多層膜（図示しない）を形成することにより、光源から出射された出射光を反射する光反射面４０ｄとなっている。
分割体４１〜４４には、光反射面４０ｄの一部をなす分割反射面４１ｂ〜４４ｂが形成されている。すなわち、光反射面４０ｄは、分割反射面４１ｂ〜４４ｂを合わせることにより形成されている。

この構成からなるリフレクタ４０は、光軸Ｏを含むＩＶ−ＩＶ線に沿う断面においては２分割の場合と同じ断面形状になるため、光反射面４０ｄの膜厚を均一にすることが可能である。
ただし、前記したように、分割数を増やすと光束ロスが増えるが、分割数を増やした場合、蒸着効率が上がるため、上記第２の実施形態に係るリフレクタと同様に、蒸着時間，コストとしては２分割と比べて有利である。

以上詳述したように、本実施形態に係るリフレクタ４０によれば、可視光反射多層膜の蒸着膜厚を部位によらず均一なものとすることができ、当該リフレクタ４０を用いた光源装置から出射する光束は所定の設計どおりの波長となり、また、光束も従来に比べて増加させることができる。

第４の実施形態に係るリフレクタについて、図１０，１１を参照して説明する。図１０は、第４の実施形態に係るリフレクタの分解斜視図、図１１は、２つの分割体のうちの一方のものの側面図である。
第４の実施形態に係るリフレクタ５０は密閉型の光源装置に用いるものであり、光源ａを配置する基部（ネック部）５０ｂから、その光源ａから発せられた光を外方に出射するための開口５０ｅにいたる内壁面の一部を含むようにして２つに分割した構造、敷衍すると、光軸Ｏを含む鉛直面（以下「分割面」という。）５１ａ，５２ａを境にして２分割された分割体５１，５２からなり、これらをボルト５４…等の結合部材により結合している。
すなわち、リフレクタ５０は、光源ａを配置するバルブホール２１ａを形成した円筒形の基部（ネック部）２１ｂと、この基部２１ｂから正面視円形の開口２１ｅに向けて次第に内外径が大きくなる御椀形の反射部２１ｃとを形成されてなるものである。

分割体５１，５２には、光反射面５０ｄの一部をなす分割反射面５１ｂ，５２ｂが形成されている。すなわち、光反射面５０ｄは、分割反射面５１ｂ，５２ｂを合わせることにより形成されている。

反射部５０ｃの内壁面は、基部５０ｂからセンター部にかけて次第に内径が大きくなるように形成されているとともに、センター部から開口５０ｅ近傍にかけて一定の内径となり、かつ、その開口５０ｅ近傍から当該開口５０ｅにかけて内径が小さくなるように形成されている。

換言すると、開口５０ｅの内径が内壁面の最大内径よりも小さくなっている。また、内壁面に可視光反射多層膜（図示しない）を形成することにより、光源から出射された出射光を反射する光反射面５０ｄとなっていることは、上記した各実施形態と同様である。

リフレクタ５０、換言すると分割体５１，５２は、本実施形態においてはアルミニウム（約２００（Ｗ／ｍ・Ｋ））を採用している。
分割体５１，５２の外周面には、複数枚の放熱フィン５３…が縦方向（軸線Ｏと直交する方向）に互い所要の間隔で形成されている。

このような光反射面５０ｄを形成したリフレクタ５０は、従来のものにおいては、開口の内径が小さいために蒸着物質がリフレクタの内部に進入しにくいことや、被蒸着面が蒸発源に対し陰になっていることから、可視光反射多層膜を蒸着することは不可能であった。

これに対し、本実施形態に係るリフレクタ５０では、これを２分割することによって、第１の実施形態における反射膜形成方法と同等の方法によって蒸着を行うことができ、これにより、従来では陰になっていた部分に対しても蒸着することが可能である。

光源（図示しない）は、約１０００（℃）程度で発熱しているため、その熱を放散する手段としては、従来のガラスでは熱伝導率が低いため、極度に熱が集中して蒸着面に剥離を生じたり、リフレクタが割れる等の問題がある。

本実施形態に係るリフレクタ５０のようにアルミニウム（約２００（Ｗ／ｍ・Ｋ））を採用した場合、高熱伝導率によって、当該リフレクタ５０全体に均一に熱が伝わるため、放熱性能が非常によくなる。さらに放熱特性をあげるために放熱フィン５３…を一体成形しているので、従来よりも高出力の光源を使用することができる。また、ダイキャスト等の成形技術によって複雑な反射面形状や外形に形成することができる。

第５の実施形態に係るリフレクタについて、図１２を参照して説明する。図１２（ａ）は、第５の実施形態に係るリフレクタの正面図、（ｂ）は、そのリフレクタに設けた光漏れ防止部の変形例を示す説明図である。
第５の実施形態に係るリフレクタ６０は、前記した光源を配置するバルブホール６０ａを形成した円筒形の基部（ネック部）６０ｂと、この基部６０ｂから開口６０ｅに向けて次第に内外径が大きくなる御椀形に形成された反射部６０ｃとを一体に形成してなるものである。
本実施形態においては、反射部６０ｃの内壁面が楕円面をなすように形成されており、その内壁面に反射膜である可視光反射多層膜（図示しない）を形成することにより、光源から出射された光を反射する光反射面６０ｄとしている。

本実施形態においては、反射部６０ｃの内壁面が楕円面をなすように形成されており、その内壁面に反射膜である可視光反射多層膜（図示しない）を形成することにより、光源から出射された光を反射する光反射面６０ｄとしている。すなわち、可視光のみを反射する上記した可視光反射多層膜を形成した内壁面が反射面である。

リフレクタ６０は、上記光反射面６０ｄをなす分割反射面６１ｂ，６２ｂを形成した２つの分割体６１，６２を結合してなるものである。
分割体６１，６２は、光軸Ｏを含む鉛直面（以下「分割面」という。）６１ａ，６２ａを境にして２分割できるようになっており、それらを、結合部材であるボルト６７により結合している。

分割体６１，６２は、光軸Ｏを含む鉛直面（以下「分割面」という。）を境にして２分割できるようになっており、これらの分割面６１ａ，６２ａの上縁部と下縁部に光漏れ防止部６３，６４が形成されている。
分割体６１，６２には、光反射面６０ｄの一部をなす分割反射面６１ｂ，６２ｂが形成されている。すなわち、光反射面６０ｄは、分割反射面６１ｂ，６２ｂを合わせることにより形成されている。

光漏れ防止部６３は、分割体６１の上壁６１ｃの上半部を凸形状にし、分割体６２の上壁６２ｃの上半部を凹形状にし、これらを嵌合させたものである。
光漏れ防止部６４は、分割体６１の下壁６１ｄの下半部を凸形状にし、分割体６２の下壁６２ｄの下半部を凹形状にし、これらを嵌合させたものである。

すなわち、２つの分割体６１，６２をたんに結合した場合、それら２つの分割体６１，６２の分割面には微小な隙間ができる。このため、リフレクタ６０内部で大光量の光源を点灯させた時、それらの分割面からは若干の光漏れが生じてしまう。光漏れはリフレクタ６０内部では迷光として、また、外部ではコントラストを落としたりする原因となるので抑える必要がある。
そこで、図１２に示すように、光漏れ防止部６３，６４を形成することによって、光源（図示しない）から出た光線が分割面から漏れることをほとんどなくすることができる。

分割体６１，６２の上下面には、直方体形の被結合部６５，６６が突出して形成されており、それらには、結合部材であるボルト６７を螺合するためのねじ孔６５ａと、遊挿孔６６ａが形成されている。これらにボルト６７を螺入することにより、それら分割体６１，６２を結合している。
なお被結合部としては、同図（ａ）に示す構成に限らず、（ｂ）に示す構成にしてもよい。
図１２（ｂ）に示す被結合部６８，６９は、一定幅の溝６８ａ，６９ａを各下縁部に形成した略直方体形のものであり、板ばね７０により結合されるようになっている。
板ばね７０は、コ字形に形成されているとともに、両開放端部に溝６８ａ，６９ａに挿入して係止するための係止片７０ｂ，７０ｂを折曲形成している。

リフレクタ６０内に配置した光源を点灯しているときの温度は約２００〜３００（℃）の高温になっているが、このとき、熱膨張による影響は無視できないものとなる。そこで、分割体６１，６２の結合に用いるボルト６７や板ばね７０は、リフレクタ基材と同じ材質又は同等の線膨張率を持った材料を用いるとよい。これにより、高温で熱膨張が生じている際にも、被結合部の破損や分割体どうしの位置ずれ等が起きることを防止できる。

第６の実施形態に係るリフレクタについて、図１３，１４を参照して説明する。図１３は、第６の実施形態に係るリフレクタの斜視図、図１４（ａ）は、その第６の実施形態に係るリフレクタの正面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＶ‐Ｖ線に沿う拡大正面図である。

第６の実施形態に係るリフレクタ７１は、光源を配置する基部（ネック部）７１ｂから、その光源ａから発せられた光を外方に出射するための開口７１ｅにいたる内壁面の一部を含むようにして２つに分割した構造、敷衍すると、光軸Ｏを含む鉛直面（以下「分割面」という。）７２ａ，７３ａを境にして２分割された分割体７２，７３からなり、これらを図示しないボルト等の結合部材により結合している。
すなわち、リフレクタ７１は、光源（図示しない）を配置するバルブホール７１ａを形成した基部７１ｂと、反射部７１ｃとを一体に形成してなるものである。

反射部７１ｃの内壁面は、基部７１ｂからセンター部にかけて次第に内径が大きくなるように形成されているとともに、センター部から開口７１ｅ近傍にかけて一定の内径となり、かつ、その開口７１ｅ近傍から当該開口７１ｅにかけて内径が小さくなるように形成されている。
換言すると、開口７１ｅの内径が内周面の最大内径よりも小さくなっている。また、内壁面に可視光反射多層膜（図示しない）を形成することにより、光源から出射された出射光を反射する光反射面７１ｄとなっていることは、上記した各実施形態と同様である。

分割体７２，７３は、光反射面７１ｄの一部をなす分割反射面７２ｂ，７３ｂが形成されている。すなわち、光反射面７１ｄは、分割反射面７２ｂ，７３ｂを合わせることにより形成されている。
本実施形態においてはアルミニウム（約２００（Ｗ／ｍ・Ｋ））を採用している。
分割体７２，７３の外周面には、複数枚の放熱フィン７４…が互い所要の間隔で横向き（軸線Ｏと平行）に形成されている。なお、放熱フィン７４…の枚数や面積，形状を適宜変更することによって放熱性能をコントロールでき、適用機器に応じた設計を行うことができる。

開口７１ｅには、反射部７１ｃからの光を拡散整形する光拡散整形手段７５がリフレクタ７１と一体にして形成されている。換言すると、光拡散整形手段７５は、光源から出射される光の照度を均一化する機能を有しているものである。

光拡散整形手段７５は、図１４（ｂ）にも示すように、断面長方形の光路７４ａを貫通形成された筒体であり、その光路７５ａの内壁面には、リフレクタ７１の反射面に蒸着したものと同様の可視光反射多層膜を蒸着している。これにより、可視光以外の不要な波長成分はリフレクタ７１側に吸収されるようになっている。

光拡散整形手段７５は、後述の光変調手段８６に対する光学系の条件から、光路７５ａが光軸Ｏを中心にして十数度だけ傾けて形成されている。
すなわち、光拡散整形手段７５は、例えば前記したようにリフレクタを単純に光軸を含む平面で２分割してしまうと、これの拡散反射面を途中で分割してしまうことになるため、光束をロスすることになる。

光拡散整形手段７５は、筒体を、光路７５ａの頂角部分で分割している。すなわち、光反射面の分割面とは違う、光拡散整形手段７５の光軸Ｏに垂直な面における長方形の対角方向にとって、各分割体７２，７３の分割面が長方形のエッジ部分になるように分割している。これにより、光束をロスすることなく光拡散整形手段７５を、光反射面と一体にしてリフレクタ７１に形成することができる。
なお、光反射面の回転軸（光軸）を含む平面で行うだけでなく、光反射面の曲面における変曲点において、回転軸と垂直な平面で分割してもよい。

光拡散整形手段７５は、開口（出射口）７５ｂの内径が光反射面７１ｄ内の最大内径より非常に小さいため、これを一つの部品として作成することは、リフレクタ基材の成形面からも、これの内部への可視光反射多層膜の蒸着の面からも不可能であるが、本実施形態に示すような分割構造を採用することにより、光路７５ａ内に可視光反射多層膜の蒸着を行なうことができる。

本実施形態に係るリフレクタ７１によれば、楕円面にした反射面の焦点から出射した光線は、当該楕円面で反射し、前部にある光拡散整形手段７５に集光する。集光した光線は、その光拡散整形手段７５内で複数回反射した後、同手段の開口部より、リフレクタ７１の外部へと出射される。

ところで、従来の投射型表示装置では、図１６に示すように、光源装置によって集光された光束をロッドレンズ９２に入射させて、そのロッドレンズ９２内にて複数回の全反射をさせることによって、光束の面内ムラを減少させていた。

これに対し、本発明ではロッドレンズ９２の代わりとして、そのロッドレンズと同様の働きを成す光拡散整形手段７５をリフレクタ７１の出射部分に設けることにより、コンパクトに構成することができるとともに、光源装置とロッドレンズの位置調整を行なう必要がない。

次に、カラーシーケンシャル方式の投射型表示装置について、図１５を参照して説明する。図１５は、カラーシーケンシャル方式の本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図、図１６は、従来の投射型表示装置の概略構成図である。なお、図１５に示す投射型表示装置においては、図１３，１４において説明したリフレクタ７１を用いた光源装置を設けた構成について示しているが、その光源装置に替えて、第１〜第５の実施形態に係るリフレクタを採用できることは勿論である。

一実施形態に係る投射型表示装置８０は、光源装置８１、カラーホイール８２、コンデンサ−レンズ８３、プリズム８４、反射ミラー８５、光変調手段８６及び投影レンズ（拡大投影用光学系）８７を有して構成されている。

光源装置８１は、光源ａを、リフレクタ７０に配設した構成のものである。なお、リフレクタ７０の詳細について図１３，１４において説明したとおりである。
カラーホイール８２は、光源装置８１から出射されたＲ，Ｇ，Ｂの光を順次時分割で透過させるものである。
光変調手段８６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機能を有している。

この投射型表示装置８０によれば、光源ａから出力された光は、本発明のリフレクタ７０の反射面によって前方に反射され、そのリフレクタ７０内の光拡散整形手段７４で面内に均一に拡散された後、光源装置８１から出射される。そして回転するカラーホイール８２により、時分割でＲ，Ｇ，Ｂの光が順次透過される。

カラーホイール８２を透過した光は、コンデンサ−レンズ８３、プリズム８４を通り、反射ミラー８５を経て、光変調手段８６に投射される。
投写された光は、光変調手段８６により、投射された光の色と画像情報とに応じて光変調が行なわれる。光変調された光は、投影レンズ８７（拡大投影用光学系）を経てスクリーン（図示せず）に投射され、フルカラー画像の表示が行なわれる。

ところで、従来の投射型表示装置９０は、光源装置９１、ロッドレンズ９２、カラーホイール９３、コンデンサ−レンズ９４、プリズム９５、反射ミラー９６、光変調手段９７及び投影レンズ（拡大投影用光学系）９８を有して構成されている。
光源装置９１は、光源ａと、一体型の公知のリフレクタ９９とから構成されているものである。

本実施形態に係る投射型表示装置８０は、光源装置８１の高熱伝導率リフレクタ基材を使った放熱フィンにより放熱能力が大きく、また反射面と光拡散整形手段７４を一体にしてコンパクトにできること等から、図１６に示す従来の光源装置８１を用いた投射型表示装置９０に比べて、次のような利点がある。
・可視光反射多層膜の膜厚が均一にできることにより、光源装置８１から出射される光束の波長を設計どおりの値とすることができ、また、出射する光束も従来に比較して増加させることができる。
・強制冷却機構を簡素化できる。
・光源装置８１からカラーホイール８２までの系が小さくできる。

なお、本発明は前述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
前述した実施形態においては、リフレクタ基材、光源の選定、並びにリフレクタの分割数や、分割体どうしの固定については、前述した構成のものに限るものではなく、それぞれの目的，機能に合致したものを採用できることは勿論である。

本発明の第１の実施形態に係るリフレクタを用いた光源装置の斜視図である。 同上のリフレクタを分割して示す正面図である。 図２に示すＩＩ‐ＩＩ線に沿う断面図である。 ２分割した構造のリフレクタと、非分割構造のリフレクタとの比較図である。 非分割構造のリフレクタに対して、リフレクタの分割数とアパーチャー取込み光束の効率の関係を示す関係図である。 本発明の第２の実施形態に係るリフレクタの斜視図である。 同上のリフレクタを分解して示す正面図である。 本発明の第３の実施形態に係るリフレクタの斜視図である。 同上のリフレクタを分解して示す正面図である。 第４の実施形態に係るリフレクタの分解斜視図である。 ２つの分割体のうちの一方のものの側面図である。 図１２を参照して説明する。図１２（ａ）は、第５の実施形態に係るリフレクタの正面図、（ｂ）は、光漏れ防止部の変形例を示す説明図である。 第６の実施形態に係るリフレクタの斜視図である。 （ａ）は、第６の実施形態に係るリフレクタの正面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＩＶ‐ＩＶ線に沿う拡大正面図である。 カラーシーケンシャル方式の本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。 従来の投射型表示装置の概略構成図である。 蒸着源と被蒸着物の位置関係を示す説明図である。 従来型のリフレクタの正面図である。 同上の従来型のリフレクタの斜視図である。 図１８に示すＩ−Ｉ線に沿う断面図である。

符号の説明

２１ｄ，３０ｄ，４０ｄ，５０ｄ，６０ｄ 光反射面
２１，５０，６０，７０ リフレクタ
２２，２３、３１〜３３、４１〜４４ 分割体
５１，５２、６１，６２、７２，７３ 分割体
５３，７４ 放熱フィン
６７ 結合部材
７５ 光拡散整形手段
ａ 光源

Claims (13)

1. 光源から出射された光を反射する光反射面を有するリフレクタにおいて、
   熱伝導率１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上でなおかつ、耐熱温度が３００（℃）以上を有するリフレクタ基材により形成し、光反射面の一部を含むようにして、上記リフレクタを複数に分割した構造にすることにより、反射面を形成する反射膜の部位による膜厚変化を１５％以下としたことを特徴とするリフレクタ。
2. リフレクタを、光源から出射された光の光軸を含む面を境として分割していることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
3. リフレクタに放熱フィンを一体として形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載のリフレクタ。
4. リフレクタに、これの分割部分から光が漏れることを防止するための光漏れ防止部を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリフレクタ。
5. リフレクタは、内壁面に光を反射する反射膜を形成してなる光反射面を形成するとともに、光源からの光を外部に出射するための開口を形成した光反射部が設けられており、
   その開口の内径を、光反射面の最大内径よりも小さく形成していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリフレクタ。
6. リフレクタには、光源から発せられる光を拡散整形する光拡散整形手段が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のリフレクタ。
7. 光拡散整形手段は、断面方形の光路を貫通形成した筒体であり、この筒体を、光路の頂角部分で分割していることを特徴とする請求項６に記載のリフレクタ。
8. リフレクタ基材と同等の線膨張率からなる結合部材により、リフレクタを分割してなる分割体どうしを結合していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のリフレクタ。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載したリフレクタと、光源とを備えていることを特徴とする光源装置。
10. 請求項９に記載した光源装置を備えていることを特徴とする投射型表示装置。
11. 光源を配置する基部から、その光源から発せられた光を外方に出射するための開口にいたる内壁面の一部を含むようにして複数に分割した構造からなるリフレクタの反射膜形成方法であって、
    複数に分割した構造の各分割体を、これの開口での蒸着物質の飛来方向との法線角度と、基部における法線角度との差を最小としかつその絶対値が小さくなるように傾けて、内壁面に反射膜を形成することを特徴とするリフレクタの反射膜形成方法。
12. 分割体を、これの光軸を中心として回転させながら光反射面に反射膜を形成することを特徴とする請求項１１に記載のリフレクタの反射膜形成方法。
13. 分割体を、光軸を中心として揺振しながら反射面に反射膜を形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のリフレクタの反射膜形成方法。

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