JP4736958B2 - ランプ付き反射鏡および反射鏡の成形型 - Google Patents
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Description
同一製造ロットの複数の反射鏡について、光束を測定したところ、内面に3つの異なる曲面を備えた反射鏡を使用しても、従来から使用している回転楕円面等1つの曲面からなる反射面を備えた反射鏡を使用した場合の光束との対比で優位性がでないものが多くあることがわかった。
プロジェクター装置の光源用のガラス製反射鏡は、成形型を用いたプレス成形により製造されている。
図4(a)〜(d)は、一連の製造工程を説明するための図である。
成形型200は、成形されるガラス製凹面反射鏡の内面形状を形成する矢型210と、反射鏡の外側形状を形成する胴型220と、矢型210と胴型220の上方端部の隙間を埋め、ガラス製反射鏡の前面開口部の形状を形成するリング型230を備える。
なお、本発明において、回転楕円面反射鏡の回転楕円面には、放電ランプの発光部のガラスの肉厚があることにより生じる屈折による光線軌跡の補正分を考慮した非楕円面まで含むものであり、回転楕円面は回転放物面もその概念に含むものとする。同じく、球面反射鏡の球面は、放電ランプの発光部のガラス肉厚により生じる屈折による光線軌跡の補正分を考慮した非球面まで含むものとする。
図7(a)においては、反射鏡の断面の一部を概念的に示している。反射鏡の異なる2つの曲面の交差する部位の曲率半径R(mm)は、この図7(a)に示すようなタッチプローブ30を具えた3次元計測器を使用して、反射鏡10面の位置座標をマイコンに取り込む。3次元計測器のタッチプローブ30を反射鏡10面上において微小間隔で移動させていく。その際に各計測の間隔は、例えば0.01mmである。図7(a)で四角に囲った部分の拡大図が図7(b)である。タッチプローブ30による位置座標の測定結果から曲面の交差する部位Kの中央点を見出し、その中央点の両側の複数の測定点のデータをもとに、図7(b)に示すように仮想円でフィッティングするように半径(mm)を算出し、その半径を曲率半径R(mm)と規定する。
図6(a)〜(e)は、一連の工程を説明するための図である。
成形型100は、成形されるガラス製凹面反射鏡の内面形状を形成する矢型110と、反射鏡の外側形状を形成する胴型120と、矢型110と胴型120の上方端部の隙間を埋め、ガラス製反射鏡の前面開口部の形状を形成するリング型130を備える。成形型の材質には例えばSKD61が使用される。
図5に矢型110の組み合わせを説明するための模式図を示す。矢型110は、反射鏡の前方反射鏡部を形成するための外側型111、中央反射鏡部および後方反射鏡部を形成するための内側型112、胴型の首部用台状部121と協働で反射鏡の首部に貫通穴を形成するための中心型113からなる。図5(b)に示したように、外側型111と内側型112は、それぞれ筒状になっていてひとつの矢型110を形成する。この外側型111と内側型112の2つの部材の接合部は、本発明の反射鏡の前方反射鏡部分と中央反射鏡部分の曲面の交差する部位が形成される部分にあり、この接合部が矢型の摺動する方向(図中の両方向矢印の方向)にある。この接合部には0.1〜2.0mmの隙間が存在する。
実験に使用した放電ランプは、図において反射鏡10に組み込まれた放電ランプ1と同様形状にて、外径10mm、内径4.4mmの発光管部を有する管軸方向長さが50mmの放電容器を具え、その発光管部内に、直径1.2mmの対向する電極4、4´を電極間距離1mmで配設し、封入物として水銀0.25mg/mm3、希ガスとしてアルゴンを0.0133MPa、ハロゲンとして臭素を1×10−6〜1×10−2μmol/mm3を封入してなる定格消費電力200Wのショートアーク型超高圧水銀ランプである。
反射鏡の材質は低膨張の硼珪酸ガラスが使用される。その肉厚は平均で5mmである。この厚みは機械的強度の観点からプロジェクター装置用の反射鏡用途としては一般的である。反射鏡の前面開口部の最大有効反射開口径は50mmである。
反射鏡内面に被覆されている反射膜はTiO2とSiO2の交互積層膜である。
この反射鏡を比較例とするのは、従来のプロジェクター装置用反射鏡として広く利用されているからであり、本発明の反射鏡との性能比較に適するからである。
具体的には反射鏡の光放射口14から46mmの距離においた平凸レンズ41、第一のインテグレータレンズ42、第二のインテグレータレンズ43、フィールドレンズ44からなる光学レンズ群40と該光学系から175mm離れたコンデンサレンズ45を介して液晶面60に照射するが、この液晶面60に受光器(不図示)を配置して光束量を測定した。
亀裂が生じることによって反射鏡の強度が著しく落ちてしまい、万が一水銀灯が破裂した場合には、その破裂片が反射鏡を破壊してしまい、その破裂片がプロジェクター装置外部に出て行き非常に危険である。
上記実施例で使用したのと同じ材質、同じ肉厚であって、曲面の交差する部位の曲率半径Rを0.05mm〜5.00mmと変えた反射鏡10種類を準備し、上記実施例と同じ超高圧水銀ランプを反射鏡に装着し、繰り返し点灯試験を行った。10分点灯、10分消灯のサイクルを500回繰り返したところ、曲率半径Rが0.05mmの反射鏡で曲面の交差する部位にクラックが発生したことが目視で確認された。
以上のことから、反射鏡の内面が、少なくとも2つ以上の曲面で形成されたガラス製凹面形状の反射鏡において、それぞれの曲面が交差する部位の曲率半径Rが0.1mm≦R≦2.5mmであることにより、光利用効率の優れ、機械的強度の大きい反射鏡とすることができる。
また、交流タイプの放電ランプであっても直流タイプの放電ランプであっても本発明の反射鏡は適用可能である。
2、2´ 封止部
3 発光部
4、4´ 電極
5、5´ Mo金属箔
6、6´ 内部リード
7、7´ 外部リード
8 接着剤
10 反射鏡
10a 反射鏡基体
10N ガラス
11 前方反射鏡部分
12 中央反射鏡部分
13 後方反射鏡部分
14 光放射口
15 反射鏡首部
30 タッチプローブ
40 光学レンズ群
41 平凸レンズ
42 第1インテグレータレンズ
43 第2インテグレータレンズ
44 コンデンサレンズ
45 フィールドレンズ
50 ランプ付き反射鏡
60 液晶面
70 回転楕円面反射鏡
100 成形型
110 矢型
120 胴型
130 リング型
121 首部用台状部
111 外側型
112 内側型
112a 第一内側型
112b 第二内側型
113 中心型
115 凹部
200 成形型
210 矢型
220 胴型
230 リング型
221 首部用台状部
215 凹部
K 曲面の交差する部位
K1 第一の交差部
K2 第二の交差部
C キャビティ
S 隙間
Claims (3)
- ランプから放射された光を反射する反射面と、ランプを配置するための首部と、前方側及び後方側に形成された開口部とからなるガラス製凹面形状の反射鏡を備え、
前記反射鏡の首部に超高圧水銀ランプを配置したランプ付き反射鏡であって、
前記反射鏡は、内面に、当該反射鏡の前後方向に並んで形成された2つ以上の曲面を備えるものであり、それぞれの曲面が交差する部位の曲率半径Rが0.1mm≦R≦2.5mmであることを特徴とするランプ付き反射鏡。 - 前記2つ以上の曲面は、前方側反射鏡部と中央反射鏡部と後方反射鏡部とからなり、該前方反射鏡部と該後方反射鏡部は回転楕円面反射鏡であり、該中央反射鏡部は球面反射鏡からなることを特徴とする請求項1に記載のランプ付き反射鏡。
- 請求項1または請求項2に記載のランプ付き反射鏡における反射鏡基体の成形に使用する反射鏡の成形型であって、
軟化したガラス材料が供給される胴型と、凹面形状の反射面を形成するために該胴型の内側に向けて摺動する矢型とを有する反射鏡の成形型であり、
前記矢型は、少なくとも2つ以上の部材が組み合わせて構成されるとともに、全体として2つ以上の曲面が外表面に形成されており、異なる曲面の境界に、前記2つ以上の部材の接合部が構成されて、この接合部が矢型の摺動する方向に形成されたことを特徴とする反射鏡の成形型。
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