JP2005122955A - Light source device, light source, and projector provided with these light source device or light source - Google Patents
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Abstract
【課題】光源から放射された光束を反射する部材の防汚を図ることにより、光源光の利用率を向上させることができる光源装置の提供。
【解決手段】光源装置において、副反射鏡の反射面131の表層近傍に誘電体多層膜60の一部として酸化チタン膜63が形成されていることにより、光源ランプから放射される紫外線を含む光束によって光触媒反応が誘起されるので、副反射鏡の反射面131に付着した有機物等の塵埃が分解され、除去される。また、副反射鏡の反射面131に結露しても光触媒反応によって親水化されるので、水滴との接触跡が残りにくく、この点でも反射面131の防汚が図られる。したがって、光源ランプから放射される光束が副反射鏡で確実に反射され、反射面131の曇りによる反射率の低下を防止して光源光の利用率を大幅に向上させることができる。
【選択図】図5Provided is a light source device capable of improving the utilization rate of light source light by antifouling a member that reflects a light beam emitted from a light source.
In a light source device, a titanium oxide film 63 is formed as a part of a dielectric multilayer film 60 in the vicinity of a surface layer of a reflecting surface 131 of a sub-reflecting mirror, so that a light beam including ultraviolet rays emitted from a light source lamp is formed. Since the photocatalytic reaction is induced by the above, dust such as organic matter adhering to the reflecting surface 131 of the sub-reflecting mirror is decomposed and removed. In addition, even if dew condensation occurs on the reflecting surface 131 of the sub-reflecting mirror, it is hydrophilized by the photocatalytic reaction, so that traces of contact with water droplets hardly remain, and in this respect as well, the reflecting surface 131 is prevented from being stained. Therefore, the luminous flux emitted from the light source lamp is reliably reflected by the sub-reflecting mirror, so that the reflectance can be prevented from decreasing due to fogging of the reflecting surface 131, and the light source light utilization rate can be greatly improved.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、電極間で放電発光が行われる発光部、およびこの発光部の両端に設けられる封止部を有する発光管と、この発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出するリフレクタと、反射面がこのリフレクタの反射面と対向配置され、前記発光管の光束射出方向前側を覆い、前記発光管から放射された光束を前記リフレクタに反射する副反射鏡とを備えた光源装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting portion that emits light between electrodes, a light-emitting tube having sealing portions provided at both ends of the light-emitting portion, and a reflector that emits light emitted from the light-emitting tube in a certain direction. And a sub-reflecting mirror having a reflecting surface disposed opposite to the reflecting surface of the reflector, covering a front side of the light emitting direction of the arc tube, and reflecting the light beam emitted from the arc tube to the reflector. .
従来より、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し光学像を拡大投写するプロジェクタが知られており、パーソナルコンピュータとともに会議等でのプレゼンテーションに利用されている。また、近年、家庭において大画面で映画等を見たいというニーズに応えて、ホームシアター用途にも利用されている。
このようなプロジェクタでは、より鮮明な光学像を投写するために、光源としてメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等、高輝度で発光する放電型発光管が採用されている。これらの放電型発光管は、一対の電極間で放電発光が行われる球状の発光部、およびこの発光部の両端に設けられ、電極への電圧印加のための金属箔が封入された封止部とを備え、希ガス、及び少量のハロゲンが封入されて構成されており、強力な紫外光を含む光束を放射する(例えば、特許文献1参照)。
そして、放射された光束は、絶縁体であるガラス製等の基材に増反射膜が形成されたリフレクタなどの反射部材によって反射され、所定の方向に揃えられて照明などに利用される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projector that modulates a light beam emitted from a light source according to image information and enlarges and projects an optical image is known and used for presentations in meetings and the like together with a personal computer. In recent years, it has also been used for home theater applications in response to the need to watch movies on a large screen at home.
In such a projector, in order to project a clearer optical image, a discharge arc tube that emits light with high brightness, such as a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp, is employed as a light source. These discharge-type arc tubes have a spherical light emitting portion where discharge light is emitted between a pair of electrodes, and a sealing portion provided at both ends of the light emitting portion and encapsulating metal foil for applying voltage to the electrodes And a rare gas and a small amount of halogen are enclosed, and radiates a light beam including powerful ultraviolet light (see, for example, Patent Document 1).
Then, the emitted light beam is reflected by a reflecting member such as a reflector having an increased reflection film formed on a base material made of glass or the like as an insulator, and is aligned in a predetermined direction and used for illumination or the like.
しかしながら、ガラス製等の反射部材は比較的帯電しやすく、外気に漂う塵埃等が静電気によって付着し易い。この塵埃等が付着すると化学変化が誘起され、リフレクタの表面が変質しかねない。さらに、反射部材の表面で結露が生じることがあり、その水滴に含まれる有機物質が輪染み状に残るおそれもある。
これら塵埃、結露等により反射部材の反射面が曇ると反射率が損なわれる。つまり、前述したような発光管から高輝度の光が放射されても、この光源光の利用が制限されてしまうという問題があった。
ここで、ファンにより送風して塵埃を強制的に除去することが考えられるが、送風により発光管が冷却されてハロゲンサイクルが損われたり、発光管が高温となって失透したりするおそれがあるので送風制御が難しく、しかも発光管およびリフレクタ等の反射部材は互いに近接しているため、十分な防汚効果を得ることが困難であった。
However, a reflective member made of glass or the like is relatively easily charged, and dust or the like floating in the outside air is easily attached by static electricity. When this dust or the like adheres, a chemical change is induced and the surface of the reflector may be altered. Furthermore, dew condensation may occur on the surface of the reflecting member, and the organic substance contained in the water droplets may remain in the form of a ring stain.
When the reflecting surface of the reflecting member is clouded by dust, condensation, etc., the reflectance is impaired. That is, there is a problem that even when high-luminance light is emitted from the arc tube as described above, the use of the light source light is limited.
Here, it is conceivable that the dust is forcibly removed by blowing with a fan, but there is a possibility that the arc tube is cooled by blowing and the halogen cycle is damaged, or the arc tube becomes hot and devitrified. Therefore, it is difficult to control the air flow, and since the reflecting members such as the arc tube and the reflector are close to each other, it is difficult to obtain a sufficient antifouling effect.
本発明の目的は、光源から放射された光束を反射する部材の防汚を図ることにより、光源光の利用率を向上させることができる光源装置、光源、およびこれらの光源装置または光源を備えたプロジェクタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light source device, a light source, and a light source device or a light source that can improve the utilization factor of light source light by antifouling a member that reflects a light beam emitted from the light source. It is to provide a projector.
本発明の光源装置は、電極間で放電発光が行われる発光部、およびこの発光部の両端に設けられる封止部を有する発光管と、この発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出するリフレクタと、反射面がこのリフレクタの反射面と対向配置されるとともに、前記発光管の光束射出方向前側を覆って前記発光管から放射された光束を前記リフレクタに反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、前記副反射鏡の反射面は、屈折率の異なる複数の膜が積層された誘電体多層膜として構成され、この反射面の表層近傍には、光触媒機能を有する層が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の光源装置では、前記リフレクタの反射面は、屈折率の異なる複数の膜が積層された誘電体多層膜として構成され、この反射面の表層近傍には、光触媒機能を有する層が形成されていることが好ましい。
さらに、本発明の光源は、電極間で放電発光が行われる発光部、およびこの発光部の両端に設けられる封止部を有する発光管と、この発光管の発光部の光束射出方向前側を覆う副反射鏡とを備えた光源であって、前記副反射鏡の反射面は、屈折率の異なる複数の膜が積層された誘電体多層膜として構成され、この反射面の表層近傍には、光触媒機能を有する層が形成されていることを特徴とする。この光源の利用に際して、発光管をリフレクタにセットしてもよいが、別の手段によって光源光を回収しても良い。
A light source device according to the present invention includes a light emitting portion that performs discharge light emission between electrodes, a light emitting tube having sealing portions provided at both ends of the light emitting portion, and a light beam emitted from the light emitting tube aligned in a certain direction. A reflector that emits light, and a sub-reflector that has a reflecting surface disposed opposite to the reflecting surface of the reflector and that covers the front side of the light emitting direction of the arc tube and reflects the light beam emitted from the arc tube to the reflector. The reflective surface of the sub-reflecting mirror is configured as a dielectric multilayer film in which a plurality of films having different refractive indexes are laminated, and a layer having a photocatalytic function is provided in the vicinity of the surface layer of the reflective surface. Is formed.
In the light source device of the present invention, the reflecting surface of the reflector is configured as a dielectric multilayer film in which a plurality of films having different refractive indexes are laminated, and a layer having a photocatalytic function is provided near the surface layer of the reflecting surface. Preferably it is formed.
Furthermore, the light source of the present invention covers a light emitting portion where discharge light emission is performed between electrodes, a light emitting tube having sealing portions provided at both ends of the light emitting portion, and a front side of the light emitting portion of the light emitting portion in the light emission direction. A light source including a sub-reflecting mirror, wherein the reflecting surface of the sub-reflecting mirror is configured as a dielectric multilayer film in which a plurality of films having different refractive indexes are laminated, and a photocatalyst is provided near the surface layer of the reflecting surface. A layer having a function is formed. When using this light source, the arc tube may be set on the reflector, but the light source light may be collected by another means.
ここで、リフレクタとして、内面の反射面が楕円面状の楕円リフレクタ等を採用できる。また、発光部の略半分を覆うように副反射鏡を装着して、発光管からリフレクタとは反対側に放射された光束をこの副反射鏡でリフレクタに反射させることができる。これにより、光源光の多くを利用でき、しかもリフレクタから封止部を突出させることができるので、光源装置の小型化も図られる。
なお、発光管のクーリングを図るため、副反射鏡は発光管との間に隙間を空けて装着されることが好ましい。リフレクタおよび副反射鏡の材質は、熱膨張係数の小さい石英等を採用できる。
そして、誘電体多層膜は、例えば、高屈折率の五酸化タンタル(Ta2O5)による膜と、低屈折率の二酸化珪素(SiO2)による膜とを積層して形成できる。これらTa2O5やSiO2等の無機系材質は光によって劣化しにくい。また、これら高屈折率層と低屈折率層とを交互に、例えば数十層積層すれば、増反射効果をより高めることができる。
ここで、光触媒機能を有する膜も誘電体多層膜の層を構成している。半導体光触媒のひとつとして、n型半導体である酸化チタン(チタニア・TiO2)が知られているが、例えば、交互に積層されたTa2O5、SiO2を含んで誘電体多層膜が形成される場合は、反射面の表層近傍でTa2O5が積層される位置に、高屈折率のTiO2を配置することができる。このTiO2は、光触媒として機能するほか、誘電体多層膜の一部を構成して増反射にも寄与できる。
なお、高屈折率層として、Ta2O5のほかに、TiO2、タンタルの酸化物(Ta2O3)、酸化ジルコニウム(ジルコニア・ZrO2)等も採用可能である。また、低屈折率層としては、SiO2のほかに、弗化マグネシウム(MgF2)、酸化アルミニウム(アルミナ・Al2O3)等も採用可能である。
Here, as the reflector, an elliptical reflector having an ellipsoidal reflection surface can be employed. In addition, a sub-reflecting mirror can be mounted so as to cover approximately half of the light-emitting portion, and the light beam emitted from the arc tube to the side opposite to the reflector can be reflected to the reflector by the sub-reflecting mirror. Thereby, most of the light source light can be used, and the sealing portion can be protruded from the reflector, so that the light source device can be downsized.
In order to cool the arc tube, the sub-reflecting mirror is preferably mounted with a gap between the arc tube and the arc tube. As a material of the reflector and the sub-reflecting mirror, quartz or the like having a small thermal expansion coefficient can be adopted.
The dielectric multilayer film can be formed, for example, by laminating a film made of high refractive index tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) and a film made of low refractive index silicon dioxide (SiO 2 ). These inorganic materials such as Ta 2 O 5 and SiO 2 are not easily deteriorated by light. Further, if the high refractive index layer and the low refractive index layer are alternately laminated, for example, several tens of layers, the reflection enhancement effect can be further enhanced.
Here, the film having the photocatalytic function also constitutes a layer of the dielectric multilayer film. As one of the semiconductor photocatalysts, titanium oxide (titania TiO 2 ), which is an n-type semiconductor, is known. For example, a dielectric multilayer film including Ta 2 O 5 and SiO 2 stacked alternately is formed. In this case, TiO 2 having a high refractive index can be arranged at a position where Ta 2 O 5 is laminated in the vicinity of the surface layer of the reflecting surface. In addition to functioning as a photocatalyst, this TiO 2 constitutes a part of the dielectric multilayer film and can contribute to increased reflection.
In addition to Ta 2 O 5 , TiO 2 , tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), zirconium oxide (zirconia · ZrO 2 ), or the like can be used as the high refractive index layer. In addition to SiO 2 , magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum oxide (alumina / Al 2 O 3 ), etc. can be used as the low refractive index layer.
上記の発明によれば、発光管から放射される光成分に応じて光触媒反応が誘起されるので、副反射鏡の反射面に付着した有機物、ガス等が分解され、除去される。また、副反射鏡の反射面に結露が生じた場合も、やはり光触媒反応によって水滴との接触跡となる物質が分解される。また、結露した状態で光が照射されれば、光触媒の親水化作用によって、水滴表面に水滴内部の有機物が集まり反射面に固着するのを防止できる。これにより、空気中に浮遊する塵埃の反射面への付着を防止できる。
したがって、このような防汚作用によって光源光が副反射鏡で確実に反射され、ファン送風によらなくても反射面の曇りによる反射率の低下を防止して光源光の利用率を向上させることができる。
同様に、光触媒機能を有する膜をリフレクタにも成膜する場合には、リフレクタの反射率の低下も防止でき、光源光の利用率をさらに向上させることができる。
ここで、発光管が強力な紫外線を含んで発光するメタルハライドランプや超高圧水銀ランプ等であって、紫外線によって光触媒反応が活性化されるTiO2を光触媒として採用する場合には、光成分が光触媒の性質に適合するから、防汚効果を一層高めることができる。
According to the above invention, a photocatalytic reaction is induced according to the light component emitted from the arc tube, so that organic substances, gases, etc. adhering to the reflecting surface of the sub-reflecting mirror are decomposed and removed. In addition, even when condensation occurs on the reflecting surface of the sub-reflecting mirror, the substance that becomes a contact mark with water droplets is also decomposed by the photocatalytic reaction. Moreover, if light is irradiated in the dewed state, it is possible to prevent organic substances inside the water droplets from collecting on the surface of the water droplets and sticking to the reflecting surface due to the hydrophilizing action of the photocatalyst. Thereby, the adhesion of dust floating in the air to the reflection surface can be prevented.
Therefore, the light source light is reliably reflected by the sub-reflecting mirror by such an antifouling action, and the reduction in reflectance due to fogging of the reflection surface is prevented and the utilization rate of the light source light is improved without using fan blowing. Can do.
Similarly, when a film having a photocatalytic function is also formed on the reflector, the reflectance of the reflector can be prevented from being lowered, and the utilization factor of the light source can be further improved.
Here, when the arc tube is a metal halide lamp or an ultra-high pressure mercury lamp that emits light containing strong ultraviolet rays and TiO 2 whose photocatalytic reaction is activated by ultraviolet rays is adopted as a photocatalyst, the photo component is a photocatalyst. Therefore, the antifouling effect can be further enhanced.
本発明の光源装置では、前記光触媒機能を有する層は、アナタース型TiO2からなることが好ましい。
この発明によれば、アナタース型TiO2はルチル型よりも触媒活性が高いとともに、バンドギャップが大きく、紫外線だけでなく可視光によっても半導体光触媒反応が活性化されるため、防汚効果をより一層向上させることができる。
In the light source device of the present invention, the layer having a photocatalytic function is preferably made of anatase TiO 2 .
According to this invention, the anatase type TiO 2 has higher catalytic activity than the rutile type, has a large band gap, and the semiconductor photocatalytic reaction is activated not only by ultraviolet rays but also by visible light, so that the antifouling effect is further enhanced. Can be improved.
さらに、本発明の光源装置、および本発明の光源では、前記発光部には、その外周面に光触媒機能を有する層が形成されていることが好ましい。
ここで、発光館に付着した塵埃を送風によって除去しようとすると、特に副反射鏡と発光管との間が狭い場合は困難であり、除去が可能でも、発光管が冷却されてハロゲンサイクルに影響が出やすい。
それに対し、これらの発明によれば、発光管に付着した有機物等が光触媒反応により分解されるので、発光管内部から放射された光束が塵埃等に阻害されることなく外部に射出されて、送風しなくても光源光をロスなく利用できる。
なお、発光管に成膜される光触媒物質として、前述のようなTiO2を採用できる。
Furthermore, in the light source device of the present invention and the light source of the present invention, it is preferable that a layer having a photocatalytic function is formed on the outer peripheral surface of the light emitting portion.
Here, it is difficult to remove dust adhering to the luminous hall by air blowing, especially when the space between the sub-reflecting mirror and the arc tube is narrow. Even if removal is possible, the arc tube is cooled and the halogen cycle is affected. It is easy to come out.
On the other hand, according to these inventions, the organic matter or the like attached to the arc tube is decomposed by the photocatalytic reaction, so that the luminous flux emitted from the inside of the arc tube is emitted outside without being disturbed by dust or the like. Even if not, the light source light can be used without loss.
Note that TiO 2 as described above can be adopted as a photocatalytic substance formed on the arc tube.
本発明の光源装置では、前記副反射鏡は、熱伝導率が10W/(m・K)以上の材質からなることが好ましい。
ここで、熱伝導率が10W/(m・K)以上の材質としては、サファイア、YAG(Y3Al5O12)等を採用できる。
この発明によれば、熱伝導率が高いことにより副反射鏡が比較的低温となって熱膨張量が低減するので、誘電体多層膜の剥離を防止できるとともに、膜の材質・厚み等の設計や、成膜条件の自由度を向上させることができる。
In the light source device of the present invention, it is preferable that the sub-reflecting mirror is made of a material having a thermal conductivity of 10 W / (m · K) or more.
Here, as a material having a thermal conductivity of 10 W / (m · K) or more, sapphire, YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) or the like can be employed.
According to the present invention, since the subreflector becomes relatively low temperature due to high thermal conductivity and the amount of thermal expansion is reduced, peeling of the dielectric multilayer film can be prevented, and the material and thickness of the film can be designed. In addition, the degree of freedom of film forming conditions can be improved.
本発明の光源装置は、電極間で放電発光が行われる発光部、およびこの発光部の両端に設けられる封止部を有する発光管と、この発光管から放射された光束を一定方向に揃えて射出するリフレクタと、反射面がこのリフレクタの反射面と対向配置されるとともに、前記発光管の光束射出方向前側を覆って前記発光管から放射された光束を前記リフレクタに反射する副反射鏡とを備えた光源装置であって、前記副反射鏡は透光性材料からなるとともに、この副反射鏡の内周面には透光性を有し、かつ光触媒機能を有する膜が成膜され、前記反射面は、この副反射鏡の外周面に成膜された前記誘電体多層膜として構成されることを特徴とする。
ここで、透光性材料としては石英や、YAG(Y3Al5O12)、サファイア等を採用でき、透光性および光触媒機能を有する膜は、TiO2等により形成できる。
また、副反射鏡の内周面側には、反射防止膜(ARコート・Anti Reflection Coating)を形成することが好ましい。この反射防止膜は単層膜としてもよいが、誘電体多層膜のように、屈折率の異なる膜を積層して形成することもできる。これら反射防止膜および誘電体多層膜は、熱膨張に伴う剥離も考慮の上、対応する光波長に応じた各層の膜材質、膜厚、積層順序、層数等が適宜設計される。
A light source device according to the present invention includes a light emitting portion that performs discharge light emission between electrodes, a light emitting tube having sealing portions provided at both ends of the light emitting portion, and a light beam emitted from the light emitting tube aligned in a certain direction. A reflector that emits light, and a sub-reflector that has a reflecting surface disposed opposite to the reflecting surface of the reflector and that covers the front side of the light emitting direction of the arc tube and reflects the light beam emitted from the arc tube to the reflector. The sub-reflecting mirror is made of a translucent material, and a film having translucency and having a photocatalytic function is formed on the inner peripheral surface of the sub-reflecting mirror, The reflecting surface is configured as the dielectric multilayer film formed on the outer peripheral surface of the sub-reflecting mirror.
Here, quartz, YAG (Y 3 Al 5 O 12 ), sapphire, or the like can be employed as the translucent material, and a film having translucency and a photocatalytic function can be formed of TiO 2 or the like.
Further, it is preferable to form an antireflection film (AR coating / Anti Reflection Coating) on the inner peripheral surface side of the sub-reflecting mirror. The antireflection film may be a single layer film, but may be formed by laminating films having different refractive indexes, such as a dielectric multilayer film. The antireflection film and the dielectric multilayer film are appropriately designed in terms of the film material, film thickness, stacking order, number of layers, etc. of each layer according to the corresponding light wavelength in consideration of peeling due to thermal expansion.
この発明によれば、光源光は、副反射鏡の内周面に成膜された透光性および光触媒機能を有する膜を透過して副反射鏡の外周面側に形成された誘電体多層膜によって反射される。そして、副反射鏡の内周面に付着した有機物やガス、水滴等は、光触媒反応によりそれぞれ分解、親水化されるので、副反射鏡の内周面から外周面にかけての透光性が維持され、反射率の低下を防止できる。
ここで、前述したような副反射鏡では、反射面が発光管に近接する内周面側に形成されていたため、耐熱性の高い材質で誘電体多層膜を形成する必要があった。これに対し、この副反射鏡では反射面が外周面側に形成されるため、反射面の温度を低温化できる。したがって、反射面を構成する誘電体多層膜の材質選択の自由度を向上させることができる。
According to this invention, the light source light passes through the film having translucency and photocatalytic function formed on the inner peripheral surface of the sub-reflecting mirror, and is formed on the outer peripheral surface side of the sub-reflecting mirror. Is reflected by. The organic matter, gas, water droplets, etc. adhering to the inner peripheral surface of the sub-reflecting mirror are decomposed and hydrophilized by the photocatalytic reaction, so that the translucency from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the sub-reflecting mirror is maintained. It is possible to prevent a decrease in reflectance.
Here, in the sub-reflecting mirror as described above, since the reflecting surface is formed on the inner peripheral surface side close to the arc tube, it is necessary to form the dielectric multilayer film with a material having high heat resistance. On the other hand, since the reflecting surface is formed on the outer peripheral surface side in this sub-reflecting mirror, the temperature of the reflecting surface can be lowered. Therefore, it is possible to improve the degree of freedom in selecting the material of the dielectric multilayer film constituting the reflecting surface.
本発明のプロジェクタは、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、拡大投射するプロジェクタであって、前述した光源装置または光源を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、光源装置が前述のような作用及び効果を具備するため、同様の作用及び効果を享受でき、光源光の利用率が向上されたプロジェクタを提供できる。
A projector according to the present invention is a projector that modulates a light beam emitted from a light source in accordance with image information to form an optical image and projects the enlarged image, and includes the light source device or the light source described above. To do.
According to the present invention, since the light source device has the operations and effects as described above, it is possible to provide a projector that can enjoy the same operations and effects and improve the utilization rate of the light source light.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔1〕第1実施形態
(プロジェクタの構成)
図1には、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタ1の光学系を表す模式図が示され、このプロジェクタ1は、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投写する光学機器であり、光源装置10、均一照明光学系20、色分離光学系30、リレー光学系35、光学装置40、及び投写光学系50を備えて構成され、これらの光学系20〜35を構成する光学素子は、所定の照明光軸Aが設定されたライトガイド2内に位置決め調整されて収納されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] First embodiment (configuration of projector)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a projector 1 according to the first embodiment of the present invention. The projector 1 modulates a light beam emitted from a light source according to image information to produce an optical image. , And enlarged and projected on a screen, and includes a
光源装置10は、光源ランプ11から放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置40を照明するものであり、詳しくは後述するが、光源ランプ11、楕円リフレクタ12、副反射鏡13、防爆ガラス14、及び図示を略したが、これらを保持するランプハウジングを備えて構成され、楕円リフレクタ12の光束射出方向後段には、平行化凹レンズ15が設けられている。尚、この平行化凹レンズ15は、光源装置10と一体化してもよいし、別体としてもよい。
そして、光源ランプ11から放射された光束は、楕円リフレクタ12により装置前方側に射出方向を揃えて収束光として射出され、平行化凹レンズ15によって平行化され、均一照明光学系20に射出される。
The
The light beam emitted from the
均一照明光学系20は、光源装置10から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の面内照度を均一化する光学系であり、第1レンズアレイ21、第2レンズアレイ22、偏光変換素子23、及び重畳レンズ24、及び反射ミラー25を備えている。
第1レンズアレイ21は、光源ランプ11から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸Aと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成され、各小レンズの輪郭形状は、後述する光学装置40を構成する液晶パネル42R、42G、42Bの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
第2レンズアレイ22は、前述した第1レンズアレイ21により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第1レンズアレイ21と同様に照明光軸Aに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成であるが、集光を目的としているため、各小レンズの輪郭形状が液晶パネル42R、42G、42Bの画像形成領域の形状と対応している必要はない。
The uniform illumination
The
The
偏光変換素子23は、第1レンズアレイ21により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
この偏光変換素子23は、図示を略したが、照明光軸Aに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるP偏光光束及びS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Aに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子23の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子23を用いることにより、光源ランプ11から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置40で利用する光源光の利用率を向上することができる。
The
Although not shown, the
重畳レンズ24は、第1レンズアレイ21、第2レンズアレイ22、及び偏光変換素子23を経た複数の部分光束を集光して液晶パネル42R、42G、42Bの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。この重畳レンズ24は、本例では光束透過領域の入射側端面が平面で射出側端面が球面の球面レンズであるが、射出側端面が双曲面状の非球面レンズを用いることも可能である。
この重畳レンズ24から射出された光束は、反射ミラー25で曲折されて色分離光学系30に射出される。
The superimposing
The light beam emitted from the superimposing
色分離光学系30は、2枚のダイクロイックミラー31、32と、反射ミラー33とを備え、ダイクロイックミラー31、32より均一照明光学系20から射出された複数の部分光束を、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー31、32は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子であり、光路前段に配置されるダイクロイックミラー31は、赤色光を透過し、その他の色光を反射するミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー32は、緑色光を反射し、青色光を透過するミラーである。
The color separation
The dichroic mirrors 31 and 32 are optical elements in which a wavelength selection film that reflects a light beam in a predetermined wavelength region and transmits a light beam of another wavelength is formed on the substrate. The
リレー光学系35は、入射側レンズ36と、リレーレンズ38と、反射ミラー37、39とを備え、色分離光学系30を構成するダイクロイックミラー32を透過した青色光を光学装置40まで導く機能を有している。尚、青色光の光路にこのようなリレー光学系35が設けられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本例においては青色光の光路長が長いのでこのような構成とされているが赤色光の光路長を長くする構成も考えられる。
The relay
前述したダイクロイックミラー31により分離された赤色光は、反射ミラー33により曲折された後、フィールドレンズ41を介して光学装置40に供給される。また、ダイクロイックミラー32により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ41を介して光学装置40に供給される。さらに、青色光は、リレー光学系35を構成するレンズ36、38及び反射ミラー37、39により集光、曲折されてフィールドレンズ41を介して光学装置40に供給される。尚、光学装置40の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ41は、第2レンズアレイ22から射出された各部分光束を、照明光軸に対して並行な光束に変換するために設けられている。
The red light separated by the
光学装置40は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明対象となる光変調装置としての液晶パネル42R、42G、42Bと、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム43とを備えて構成される。尚、フィールドレンズ41及び各液晶パネル42R、42G、42Bの間には、入射側偏光板44が介在配置され、図示を略したが、各液晶パネル42R、42G、42B及びクロスダイクロイックプリズム43の間には、射出側偏光板が介在配置され、入射側偏光板44、液晶パネル42R、42G、42B、及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
The
液晶パネル42R、42G、42Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板44から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶パネル42R、42G、42Bの変調を行う画像形成領域は、矩形状であり、その対角寸法は、例えば0.7インチである。
The
クロスダイクロイックプリズム43は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム43は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
そして、クロスダイクロイックプリズム43から射出されたカラー画像は、投写光学系50によって拡大投写され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。
The cross
The color image emitted from the cross
(光源装置の構成)
光源装置10は、図2に示すように、楕円リフレクタ12の内部に発光管としての光源ランプ11を配置した構成を具備している。
発光管としての光源ランプ11は、中央部が球状に膨出した石英ガラス管から構成され、中央部分が発光部111、この発光部111の両側に延びる部分が封止部112とされる。
(Configuration of light source device)
As shown in FIG. 2, the
The
発光部111の内部には、内部に離間配置される一対のタングステン製の電極111Aと、水銀、希ガス、及び少量のハロゲンが封入されており、超高圧水銀ランプとして構成されている。なお、光源ランプ11の種類は、後述する光触媒の種類に応じて、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等も選択できる。
発光部111の両側に延出する封止部112の内部には、発光部111の電極と電気的に接続されるモリブデン製の金属箔112Aがそれぞれ挿入され、ガラス材料等で封止されている。各金属箔112Aには、さらに電極引出線としてのリード線113が接続され、このリード線113は、光源ランプ11の外部まで延出している。
発光部111の外周面には、図3にも示されるように、光触媒機能を有する光触媒膜111Bが成膜されている。このため、発光部111を厚肉として、高耐熱とするとよい。
また、この光触媒膜111Bは、後述するような方法で蒸着形成される酸化チタン(TiO2)の薄膜とされている。
そして、リード線113に電圧を印加すると、図3に示すように、金属箔112Aを介して電極111A間に電位差が生じて放電が生じ、アーク像Dが生成されて発光部111が発光する。この光源ランプ11は超高圧水銀ランプであり、強い紫外線を含む光束を放射する。
Inside the
Inside the sealing
As shown in FIG. 3, a
The
When a voltage is applied to the
楕円リフレクタ12は、光源ランプ11の基端側の封止部112が挿通される首状部121及びこの首状部121から拡がる楕円面状の反射部122を備えた石英ガラス製の一体成形品である。なお、熱膨張係数が小さい石英ガラス以外にも、熱伝導率が大きいサファイア、YAG(Y3Al5O12)等を採用することもできる。
首状部121には、中央に挿入孔123が形成されており、この挿入孔123の中心に封止部112が配置される。
反射部122は、楕円面状の内周面122Bに、後述するように、誘電体多層膜70が全体に蒸着形成されて構成され、反射面122Aが形成されている。この反射面122Aは、可視光を反射して赤外線を透過するコールドミラーとされる。
また、反射部122の拡開側の端縁は段付き形状に形成されており、ここに防爆ガラス14が端面にて接着されて、楕円リフレクタ12の光束射出面を覆っている。
The
An
As will be described later, the
Further, the edge of the reflecting
このような楕円リフレクタ12の反射部122内部に配置される光源ランプ11は、発光部111内の電極111A間の発光中心が反射部122の反射面122Aの楕円面の第1焦点位置L1の近傍となるように配置される。
そして、光源ランプ11を点灯すると、発光部111から放射された光束は、反射部122の反射面122Aで反射され、楕円面の第2焦点位置L2に収束する収束光となる。
In the
When the
このような楕円リフレクタ12に光源ランプ11を固定する際には、光源ランプ11の封止部112を楕円リフレクタ12の挿入孔123に挿入し、発光部111内の電極111A間の発光中心が反射部122の楕円面の第1焦点位置L1となるように配置し、挿入孔123内部にシリカ/アルミナを主成分とする無機系接着剤を充填する。
また、反射部122の光軸方向寸法は、光源ランプ11の長さ寸法よりも短くなっており、このように楕円リフレクタ12に光源ランプ11を固定すると、光源ランプ11の前方側の封止部112が楕円リフレクタ12の光束射出開口から突出する。
When fixing the
Further, the dimension of the reflecting
副反射鏡13は、光源ランプ11の発光部111の光束射出方向前側略半分を覆う反射部材であり、図4に示すように、内周面130が球面状であり、外周面132が内周面130の曲率に倣うような曲面状とされた椀形状に形成されている。
そして、副反射鏡13の椀形状の底面部分には開口部133が形成され、この開口部133の内周面は、封止部112との固定用接着剤が充填される接着面134とされる。
この副反射鏡13は、石英ガラス製の厚肉円筒状部材の研磨加工によって形成されており、この円筒状部材の一方の端面を凹曲面状に研磨して内周面130が形成され、この内周面130に倣うように凸曲面状に研磨して外周面132が形成されている。なお、石英ガラス材料のほか、楕円リフレクタ12と略同様に、サファイア、YAG(Y3Al5O12)等も採用可能である。
ここで、内周面130には、次に述べるように、誘電体多層膜60が全体に蒸着形成されて反射面131が構成され、コールドミラーとされている。この誘電体多層膜60は、楕円リフレクタ12の誘電体多層膜70とほぼ同様の構成とされている。
The
An
This
Here, as will be described below, a
このような副反射鏡13を光源ランプ11に取り付ける際は、接着面134および光源ランプ11の封止部112の外周面の間に接着剤を介在させて副反射鏡13を接着固定する。接着剤の材質としては、光源ランプ11を楕円リフレクタ12に接着固定する場合と同様に、シリカ/アルミナ系の無機系接着剤を採用することができる。
この際、光源ランプ11のクーリングを図るため、副反射鏡13の反射面131と光源ランプ11との間には隙間を残しておくとよい(図3参照)。
When such a
At this time, in order to cool the
以上説明した副反射鏡13および楕円リフレクタ12はともに、図5にも示されるように、各反射面131、122Aがそれぞれ誘電体多層膜60,70として構成されている。
ここで、副反射鏡13の誘電体多層膜60は、交互に数十層積層された高屈折率のTa2O5によるタンタル膜61および低屈折率のSiO2によるシリカ膜62とを有しており、反射が強化された増反射膜とされている。なお、高屈折率層をTiO2、タンタルの酸化物(Ta2O3)、酸化ジルコニウム(ジルコニア・ZrO2)等による膜としてもよく、低屈折率層を弗化マグネシウム(MgF2)、酸化アルミニウム(アルミナ・Al2O3)等による膜としてもよい。これらの無機系材料は光によって劣化しにくい。
この誘電体多層膜60の表層近傍には、半導体光触媒であるTiO2による酸化チタン膜63が積層され、誘電体多層膜60の1つの層をなすように形成されている。ここで、TiO2は線熱膨張係数が比較的大きいことにより、剥離防止のため、この酸化チタン膜63の膜厚は薄く設定されている。また、この酸化チタン膜63に含まれるTiO2は、バンドギャップが約3eVであり、主として紫外光によって光触媒反応が誘起される。
さらに、この酸化チタン膜63の上には、耐酸化性および耐熱性に優れたシリカ膜62が積層され、副反射鏡13の反射面131の最表層を形成している。したがって、酸化チタン膜63は反射面122A,131の表面から数えて第2層とされており、光触媒機能を有する層に相当する。
最表層のシリカ膜62は、これより下層の酸化チタン膜63等を被覆しており、光源の発する高熱から酸化チタン膜63を保護するとともに、酸化還元によって光触媒機能が阻害されてしまうのを防止している。ただしTiO2は耐酸化性が比較的高いことにより、シリカ膜62によってコーティングせずに酸化チタン膜63を最表層とすることもできるが、TiO2の結晶構造を維持し、高い光触媒活性を発揮させるには、このようにシリカコーティングした方がよい。また、SiO2は比較的親水性が高いため、後述する光触媒の親水化作用にも寄与できる。
なお、楕円リフレクタ12の誘電体多層膜70についても、上記誘電体多層膜60と略同様に、タンタル膜71、シリカ膜72、酸化チタン膜73が積層されている。また、これら誘電体多層膜60,70は、光源ランプ11の放射する光の波長に応じて、各膜61,62,63,71,72,73の膜材質、膜厚、積層順序、層数等が適宜設計される。
In the
Here, the
In the vicinity of the surface layer of the
Further, a silica film 62 excellent in oxidation resistance and heat resistance is laminated on the titanium oxide film 63 to form the outermost layer of the
The outermost silica film 62 covers the lower titanium oxide film 63 and the like, thereby protecting the titanium oxide film 63 from the high heat generated by the light source and preventing the photocatalytic function from being hindered by redox. doing. However, since TiO 2 has a relatively high oxidation resistance, the titanium oxide film 63 can be used as the outermost layer without being coated with the silica film 62, but it maintains the crystal structure of TiO 2 and exhibits high photocatalytic activity. In order to achieve this, it is better to coat the silica in this way. Moreover, since SiO 2 has relatively high hydrophilicity, it can also contribute to the hydrophilization action of the photocatalyst described later.
The
副反射鏡13および楕円リフレクタ12には、例えば、次のように誘電体多層膜60、70を成膜し、各反射面131、122Aを形成する。ここでは、物理蒸着法(PVD・Physical Vapor Deposition)の一種であるイオンプレーティングにより、高真空中でイオン化したTa2O5,SiO2、TiO2の蒸気流を負の電圧が印加された楕円リフレクタ12および副反射鏡13の基材表面に衝突させ、ガスを反応させて成膜する。TiO2の原料としては、アルコキシドを中心とした有機チタン化合物等を用いることができる。
なお、発光部111の光触媒膜111Bについても、略同様にイオンプレーティングによって形成される。
このようなイオンプレーティングにより、比較的低い反応温度で硬く緻密な薄膜が得られる。さらに、成膜加工の際、副反射鏡13、楕円リフレクタ12の基材が高温にならずに済むので、反射面131、122Aの歪みを防止して形状精度を確保できる。
For example,
The
By such ion plating, a hard and dense thin film can be obtained at a relatively low reaction temperature. Furthermore, since the base material of the
具体的な成膜手順としては、まず、図5にも示されるように、副反射鏡13の基材表面にTa2O5によるタンタル膜61を約300℃で形成する。ここで、Ta2O5は、副反射鏡13の材質である石英と線膨張係数が近似するため、副反射鏡13の表面からタンタル膜61が剥離しにくい。
次に、このように成膜されたタンタル膜61の上に、SiO2によるシリカ膜62を同様にして形成する。そして、タンタル膜61、シリカ膜62の成膜を交互に繰り返して数十層積層し、シリカ膜62が表層となるようにする。
このように数十層積層された結果、表層とされたシリカ膜62の上に、さらに酸化チタン膜63を約200℃で形成する。またさらに、この酸化チタン膜63の上には、誘電体多層膜60の最表層となるシリカ膜62を形成する。
なお、楕円リフレクタ12の誘電体多層膜70についても略同様に成膜する。その結果、誘電体多層膜60,70は、最表層から順に、シリカ膜62、72、酸化チタン膜63,73、シリカ膜62,72、タンタル膜61,71、シリカ膜62,72、タンタル膜61,71・・・途中省略(シリカ膜62、72とタンタル膜61,71とを交互に)・・・シリカ膜62、72、タンタル膜61,71、副反射鏡13および楕円リフレクタ12の基材内周面130、122Bというように形成されている。
As a specific film forming procedure, first, as shown in FIG. 5, a tantalum film 61 of Ta 2 O 5 is formed at about 300 ° C. on the surface of the base material of the
Next, a silica film 62 made of SiO 2 is formed in the same manner on the tantalum film 61 thus formed. Then, the tantalum film 61 and the silica film 62 are alternately formed, and several tens of layers are laminated so that the silica film 62 becomes a surface layer.
A titanium oxide film 63 is further formed at about 200 ° C. on the silica film 62 as a surface layer as a result of the lamination of several tens of layers. Further, on this titanium oxide film 63, a silica film 62 which is the outermost layer of the
Note that the
発光部111内部から光束が放射されると、発光部111の外周面を光束が透過し、楕円リフレクタ12および副反射鏡13の表層近傍に形成された酸化チタン膜73、63に到達する。この際、発光部111外周面と楕円リフレクタ12および副反射鏡13の各反射面122A,131にてTiO2の光触媒反応が生じる。この光触媒反応により、楕円リフレクタ12および副反射鏡13の反射面122A、131に付着した有機物やガス等が分解される。この分解作用は、具体的には、酸化チタン膜のTiO2が紫外光を中心とする光を吸収して電荷分離が起こり、この状態で吸着された有機物等が酸化分解される光触媒酸化反応による。
ここで、封止部112と副反射鏡13との間は間隔が狭く、たとえこの狭い隙間にファン等で送風してもクリーニングが困難である、また、送風により光源ランプ11が冷却されてハロゲンサイクルが損われたり、光源ランプ11が高温となって失透したりするおそれがあるので送風制御が難しい。これに伴い、ファンの回転音が騒音化したり、光源ランプ11の寿命が短くなったりするおそれもある。
しかし、このような送風手段によらなくても、反射面122A,131全体に光が照射されることによって外気に浮遊する有機物質やガス等が分解され、これら反射面122A,131を汚れによる曇りから保護することができる。
また、プロジェクタ1の未使用時など、露結現象によって反射面122A,131に水滴が付着した場合も、やはり光触媒による分解作用により、この水滴の蒸発後に残された有機物質等が分解される。
また、結露した状態で光源ランプ11を点灯した場合等は、光触媒反応により水滴が吸着されて親水化され、反射面122A,131との接触角が0°に近づくので、水滴に含まれる有機物が水滴表面に集まって反射面122A、131に固着するのを防止できる。
以上のように、有機物質、ガス等の分解により、空気中の塵埃が反射面122A,131に付着するのを防止できる。したがって、光源ランプ11からの光源光は、塵埃等により阻害されることなく、第2焦点位置L2に収束する。
When the light beam is emitted from the inside of the
Here, the gap between the sealing
However, even if it does not depend on such a blowing means, the organic substance, gas, etc. which float on the outside air are decomposed | disassembled by irradiating light to the
Further, even when water droplets adhere to the reflecting
In addition, when the
As described above, it is possible to prevent dust in the air from adhering to the reflecting
(実施形態の効果)
このような第1実施形態によれば、次のような効果がある。
(1-1)光源装置10では、副反射鏡13の反射面131の表層近傍に誘電体多層膜60の第2層として酸化チタン膜63が形成されていることにより、光源ランプ11から放射される紫外線を含む光束によって光触媒反応が誘起されるので、副反射鏡13の反射面131に付着した有機物やガス等が分解・除去され、反射面131に塵埃が付着しない。また、副反射鏡13の反射面131に結露しても光触媒反応によって親水化されるので、水滴との接触跡が残りにくく、この点でも反射面131の防汚が図られる。前述のようにファン送風による防汚を図るのが難しい副反射鏡13と封止部112との隙間のクリーニングにおいて有効である。
したがって、光源ランプ11から放射される光束が副反射鏡13で確実に反射され、反射面131の曇りによる反射率の低下を防止して第2焦点位置L2へ収束される光源光の利用率を大幅に向上させることができる。
さらに、光源装置10では、発光部111で発光された光源光が外部に確実に放射され、楕円リフレクタ12および副反射鏡13で確実に反射されるので、光源装置10の所定の照明輝度を達成でき、製品の信頼性を向上させることができる。
(Effect of embodiment)
According to such 1st Embodiment, there exist the following effects.
(1-1) In the
Therefore, the luminous flux emitted from the
Furthermore, in the
(1-2)光源ランプ11として、強力な紫外線を含んで発光する超高圧水銀ランプが採用され、かつ、光触媒としてTiO2が採用されていることにより、光成分が光触媒の性質に適合し、紫外線によってTiO2の光触媒反応が活性化されるので、防汚効果を一層高めることができる。
また、このように紫外光が防汚に活用されるとともに、光源装置10から射出される紫外光を低減できることになるため、液晶パネル42R、42G、42B等の有機材料を含む部品の劣化を防止できる。
(1-3)楕円リフレクタ12の反射面122Aにも酸化チタン膜73を形成していることにより、光触媒反応によって楕円リフレクタ12の反射率の低下も防止でき、光源ランプ11から放射される光源光の利用率をさらに向上させることができる。
(1-2) As the
Moreover, since ultraviolet light is utilized for antifouling in this way and ultraviolet light emitted from the
(1-3) Since the titanium oxide film 73 is also formed on the reflecting
(1-4)発光部111の外周面に光触媒膜111Bが形成されていることにより、発光部111に付着した有機物等が光触媒反応により分解されるので、発光部111内部から放射された光束が塵埃等に阻害されることなく外部に射出されて、送風によらなくても光源光をロスなく利用できる。
(1-5)光源装置10を備えることにより、前述のように、光利用率の向上されたプロジェクタ1を提供できる。また、ファンの送風を強化して強制的にクリーニングしたり、複雑な装置等を備えたりしなくても、光触媒機能によって発光部111、楕円リフレクタ12、および副反射鏡13がセルフクリーニングされる。これにより、プロジェクタ1の省スペース設計に支障を来たさない。
(1-4) Since the
(1-5) By including the
〔2〕第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
第1実施形態では、副反射鏡13の内周面130に誘電体多層膜60が全体に蒸着形成されて反射面131が構成されるとともに、外周面132には成膜されておらず、内周面130側の反射面131で光源光を反射していた(図4)。
これに対し、第2実施形態では、副反射鏡16の外周面132に誘電体多層膜90が形成されて反射面135が構成されており、光源光をこの外周面132側の反射面135で反射する点が相違する。以下、具体的に説明する。
[2] Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the embodiment described above, and the description is omitted or simplified.
In the first embodiment, the
On the other hand, in the second embodiment, the
図6には、本実施形態の副反射鏡16が示されている。また、図7にはこの副反射鏡16の内周面130側が拡大されて示されており、図8は、外周面132側の拡大図である。
この副反射鏡16は、YAG(Y3Al5O12)、サファイア等の透光性材料から形成されており、前記実施形態の副反射鏡13と略同様に、内周面130および外周面132が椀形状に研磨されて光源ランプ11に取り付けられる。ここで、サファイアおよびYAGは共に熱伝導率が高い。
内周面130には反射防止膜80が全体に蒸着形成されて構成されている。また、外周面132には誘電体多層膜90が全体に蒸着形成されており、この誘電体多層膜90により、副反射鏡16の反射面135が構成されている。
FIG. 6 shows the
The
An
ここで、反射防止膜80は、図7にも示されるように、光源光の反射を防止するための薄膜であり、光触媒機能を有する層を含んで形成される。
副反射鏡16の内周面130基材の上に、まず、高屈折率のTa2O5によるタンタル膜81が成膜されており、このタンタル膜81の上には、低屈折率のSiO2によるシリカ膜82が積層されている。さらに、このシリカ膜82の上には、高屈折率のTiO2による酸化チタン膜83が積層されており、この酸化チタン膜83は、光触媒機能を有する層に相当する。さらに、この酸化チタン膜83の上には、シリカ膜82が積層され、副反射鏡13の内面側の最表層を形成している。このように、反射防止膜80は例えば、2層〜6層程度の積層数によって構成される。
ここで、酸化チタン膜83に含まれるTiO2は、アナタース型TiO2とされている。アナタース型TiO2は、ルチル型TiO2よりも結晶が大きく、触媒活性が高いとともに、バンドギャップが約3.2eVであり、約388nm以下の光によって活性化されるなど可視光応答性も有している。なお、ルチル型TiO2のバンドギャップは約3.0eVであり、約413nm以下の光によって活性化される。
また、誘電体多層膜90は、図8にも示されるように、前記実施形態の内周面130に成膜された誘電体多層膜60と略同様に、高屈折率のTa2O5によるタンタル膜91と低屈折率のSiO2によるシリカ膜92が交互に積層され、増反射膜として形成されている。ただし、この誘電体多層膜90では、酸化チタン膜は積層されていない。
Here, as shown in FIG. 7, the
First, a
Here, the TiO 2 contained in the
Further, as shown in FIG. 8, the
これら反射防止膜80および誘電体多層膜90は、いずれもTa2O5によるタンタル膜81、91と、SiO2によるシリカ膜82、92とが積層されているが、利用する光の波長に応じて、空気、膜、および基材同士の互いの界面で、屈折率の差によって入射光と反射光との位相が反転される膜厚に適宜設定すれば、反射防止膜80を構成できる。これとは反対に、界面で入射光と反射光との位相が揃うような膜厚に設定すれば、増反射膜としての誘電体多層膜90を構成できる。
ここで、高屈折率層をTiO2、Ta2O3、ZrO2等による膜としてもよく、低屈折率層をMgF2、Al2O3等による膜としてもよい。光源ランプ11の放射する光の波長に応じて、各膜81,82、83、91、92の材質、膜厚、積層順序、層数等は適宜設計される。
The
Here, the high refractive index layer may be a film made of TiO 2 , Ta 2 O 3 , ZrO 2 or the like, and the low refractive index layer may be a film made of MgF 2 , Al 2 O 3 or the like. Depending on the wavelength of light emitted from the
これら反射防止膜80および誘電体多層膜90は、例えば、次のような方法で蒸着形成される。
まず、反射防止膜80から形成する。これには、真空蒸着、スパッタリング、前述のイオンプレーティング等のPVD法などを実施し、内周面130基材表面にタンタル膜81、シリカ膜82を蒸着形成する。比較的高温となる液相法/気相法等の化学気相成長(CVD)法なども採用できる。
そして、酸化チタン膜83の成膜は、アナタース型TiO2結晶を得るために、例えば、次のようなゾルゲル法を実施する。酸化チタン膜83の原材料は、アルコキシドを中心とした有機チタン化合物を原材料とし、アルコール媒体中で加水分解して得られるコロイド状の酸化物前駆体粒子を含む溶液(ゾル)を密閉容器内で加熱結晶化して、膜を固定する。この際の加熱温度をプロジェクタ1の実使用温度に近い500℃〜800℃とすれば、アナタース型のTiO2結晶が多く含まれる酸化チタン膜83が形成される。ここでいうプロジェクタ1実使用時の温度とは、光源ランプ11発光時の内周面130近傍の温度を指している。このようにして形成された酸化チタン膜83は、粒子サイズが小さく、粒子の大きさも揃っていて、硬く緻密な膜となる。また、プロジェクタ1の使用時に高温となっても、結晶構造等の組成が変態せず、光触媒機能が損なわれない。
次に、誘電体多層膜90を成膜する。これは例えば、前述したイオンプレーティング法により、約300℃の加熱温度下で実施し、誘電体多層膜90の反射面135としての形状精度を担保することが好ましい。
The
First, the
The
Next, a
発光部111内部から光束が放射されると、この光束は副反射鏡16の内周面130に成膜された反射防止膜80表層近傍に形成された酸化チタン膜83に到達し、副反射鏡16の基材を透過して外周面132側の反射面135に入射し、この反射面135で楕円リフレクタ12に反射される。
この際の副反射鏡16の温度は、例えば、外周面132の方が内周面130よりも約100℃低温となり、高熱による誘電体多層膜90への負荷は比較的軽減されている。また、副反射鏡16の材質が上述のように熱伝導率が高いことにより、放熱されて熱膨張量が抑制され、反射防止膜80、誘電体多層膜90の剥離が防止される。
ここで、酸化チタン膜83には、アナタース型TiO2以外に触媒活性が低い非晶質が含まれることがあるが、内周面130側では光は透過するので高温化が緩和され、このような非晶質部分を変態させずに済む。また、ルチル型の結晶が形成された場合も、ルチル型の結晶は高温下でも変態しにくいため触媒活性を維持することができ、幅広い波長領域の光に反応して光触媒機能を発揮させることが可能となる。
When a light beam is emitted from the inside of the
The temperature of the
Here, the
そして、酸化チタン膜83に入射することによって、光触媒反応が誘起され、副反射鏡13と発光部111との隙間の有機物等が吸着されて分解される。これにより、反射面135に塵埃が付着しないため、発光部111からの光束は塵埃に遮られることなく反射面135に射出される。
さらに、露結現象が生じても、親水化作用、および有機物質の分解作用により、副反射鏡16の光の反射に支障を来たさない。
Then, by entering the
Furthermore, even if the dew condensation phenomenon occurs, the reflection of light from the
このような第2実施形態によれば、第1実施形態の(1-1)〜(1-5)で述べた効果に加えて、次のような効果がある。
(2-1)酸化チタン膜83にアナタース型TiO2が含まれていることにより、高い触媒活性を得られるともに、バンドギャップが大きく、紫外線だけでなく可視光によっても半導体光触媒反応が活性化されるから、防汚効果をより一層向上させることができる。
(2-2)副反射鏡16に熱伝導率が高い材質が使用されているため、放熱により副反射鏡が比較的低温となって熱膨張量が低減するので、誘電体多層膜の剥離を防止できるとともに、膜の材質・厚み等の設計や、成膜条件の自由度を向上させることができる。
According to the second embodiment, in addition to the effects described in (1-1) to (1-5) of the first embodiment, there are the following effects.
(2-1) By including anatase TiO 2 in the
(2-2) Since a material having high thermal conductivity is used for the
(2-3)酸化チタン膜83を含み、光の反射を防止して透過させる反射防止膜80が内周面130側に形成されているとともに、外周面132には誘電体多層膜90により反射面135が構成されていることにより、発光部111からの光束は、反射防止膜80を透過して誘電体多層膜90によって反射される。そして、副反射鏡16と光源ランプ11との隙間に付着した有機物、水滴等は、光触媒反応によりそれぞれ分解、親水化されるので、内周面130から外周面132にかけての透光性が維持され、反射面135の反射率低下を防止できる。
また、反射面135が外周面132側に形成されることによって比較的低温となるため、誘電体多層膜90の材質選択の自由度を向上させることができる。
(2-3) An
Further, since the
(2-4)光触媒反応が誘起される膜を内周面130側に、反射面135を外周面132側に分けて配置したことにより、用途・目的等に応じて膜の材質等を設計できる。つまり、光源ランプ11から離間する外周面132では内周面130側よりも低温となり、この温度に応じた膜を設計すればよいから、膜材質等の選択の幅が広がる。
さらに、前述したゾルゲル法のように、TiO2が高温焼成されて酸化チタン膜83が形成されることにより、アナタース型の結晶構造を多く含んだ酸化チタン膜83を形成できる。この際、反射面135が外周面131側に配置されていることで、内周面130側に高温で酸化チタン膜83を蒸着しても反射面135の曲率等を維持でき、副反射鏡16の反射に影響が及ばない。
(2-5)プロジェクタ1の実使用条件に近い温度で酸化チタン膜83を成膜させるので、実使用時、例えば300℃以上の高温に晒されても、アナタース型結晶を多く含む酸化チタン膜83の結晶構造変態を防止でき、目論見通りの光触媒性能を実現可能となる。
(2-4) By arranging the film in which the photocatalytic reaction is induced on the inner
Further, as in the sol-gel method described above, TiO 2 is baked at a high temperature to form the
(2-5) Since the
本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
例えば、前記各実施形態では、酸化チタン膜63、73、83の上にはシリカ膜62,72,82によってコーティングされていたが、このコーティングを省略してもよい。ただし、この場合は結晶構造の安定化の面から、約500℃〜約800℃の高温で成膜するのが好ましい。
また、酸化チタン膜63,73,83の成膜方法についても、前記各実施形態に限定されない。例えば、無機系バインダ成分を加えて成膜することにより、バンドギャップの向上を図ることが考えられる。
さらに、前述のようなフロントタイプのプロジェクタ1以外に、リアタイプのプロジェクタ等にも光源装置10を使用できる。
そして、防爆ガラス14や平行化凹レンズ15等、光源装置10周辺の光学部品にも、酸化チタン膜63,73,83を形成できる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications as described below.
For example, in each of the above embodiments, the
Further, the method of forming the
In addition to the front type projector 1 as described above, the
The
本発明は、プロジェクタに利用できる他、その他の小型/高輝度照明装置にも利用することができる。 The present invention can be used not only for projectors but also for other small / high brightness illumination devices.
1…プロジェクタ、10…光源装置、11…光源ランプ(発光管)、12…楕円リフレクタ(リフレクタ)、13、15…副反射鏡、60,70,90…誘電体多層膜、63,73…酸化チタン膜(光触媒機能を有する膜)、83…酸化チタン膜(透光性を有し、かつ、光触媒機能を有する膜)、111…発光部、111A…電極、111B…光触媒膜(光触媒機能を有する膜)、112…封止部、122A…反射面、130…内周面、131、135…反射面、132…外周面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 10 ... Light source device, 11 ... Light source lamp (arc tube), 12 ... Elliptic reflector (reflector), 13, 15 ... Subreflector, 60, 70, 90 ... Dielectric multilayer, 63, 73 ... Oxidation Titanium film (film having photocatalytic function), 83... Titanium oxide film (translucent and photocatalytic function), 111... Light emitting portion, 111 A... Electrode, 111 B. Membrane), 112... Sealing part, 122 A. Reflecting surface, 130... Inner peripheral surface, 131, 135.
Claims (9)
前記副反射鏡の反射面は、屈折率の異なる複数の膜が積層された誘電体多層膜として構成され、この反射面の表層近傍には、光触媒機能を有する層が形成されていることを特徴とする光源装置。 A light-emitting portion that emits light between electrodes, a light-emitting tube having sealing portions provided at both ends of the light-emitting portion, a reflector that emits light emitted from the light-emitting tube in a certain direction, and a reflecting surface Is a light source device provided with a reflecting surface of the reflector, and a sub-reflecting mirror that covers the front side of the light emission direction of the arc tube and reflects the light beam emitted from the arc tube to the reflector. ,
The reflecting surface of the sub-reflecting mirror is configured as a dielectric multilayer film in which a plurality of films having different refractive indexes are laminated, and a layer having a photocatalytic function is formed in the vicinity of the surface layer of the reflecting surface. A light source device.
前記光触媒機能を有する層は、アナタース型TiO2からなることを特徴とする光源装置。 In the light source device according to claim 1,
The layer having a photocatalytic function is made of anatase type TiO 2 .
前記リフレクタの反射面は、屈折率の異なる複数の膜が積層された誘電体多層膜として構成され、この反射面の表層近傍には、光触媒機能を有する層が形成されていることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1 or 2,
The reflecting surface of the reflector is configured as a dielectric multilayer film in which a plurality of films having different refractive indexes are laminated, and a layer having a photocatalytic function is formed in the vicinity of the surface layer of the reflecting surface. Light source device.
前記発光部には、その外周面に光触媒機能を有する層が形成されていることを特徴とする光源装置。 In the light source device in any one of Claims 1-3,
The light emitting device is characterized in that a layer having a photocatalytic function is formed on an outer peripheral surface of the light emitting portion.
前記副反射鏡は、熱伝導率が10W/(m・K)以上の材質からなることを特徴とする光源装置。 In the light source device according to any one of claims 1 to 4,
The sub-reflecting mirror is made of a material having a thermal conductivity of 10 W / (m · K) or more.
前記副反射鏡は透光性材料からなるとともに、この副反射鏡の内周面には透光性を有し、かつ光触媒機能を有する膜が成膜され、
前記反射面は、この副反射鏡の外周面に成膜された前記誘電体多層膜として構成されることを特徴とする光源装置。 A light-emitting portion that emits light between electrodes, a light-emitting tube having sealing portions provided at both ends of the light-emitting portion, a reflector that emits light emitted from the light-emitting tube in a certain direction, and a reflecting surface Is a light source device provided with a reflecting surface of the reflector, and a sub-reflecting mirror that covers the front side of the light emission direction of the arc tube and reflects the light beam emitted from the arc tube to the reflector. ,
The sub-reflecting mirror is made of a translucent material, and a film having translucency and a photocatalytic function is formed on the inner peripheral surface of the sub-reflecting mirror,
The light source device according to claim 1, wherein the reflection surface is configured as the dielectric multilayer film formed on the outer peripheral surface of the sub-reflection mirror.
前記副反射鏡の反射面は、屈折率の異なる複数の膜が積層された誘電体多層膜として構成され、
この反射面の表層近傍には、光触媒機能を有する層が形成されていることを特徴とする光源。 A light source comprising: a light emitting portion that performs discharge light emission between electrodes; a light emitting tube having sealing portions provided at both ends of the light emitting portion; and a sub-reflecting mirror that covers the front side of the light emitting portion of the light emitting portion of the light emitting tube Because
The reflecting surface of the sub-reflecting mirror is configured as a dielectric multilayer film in which a plurality of films having different refractive indexes are laminated,
A light source characterized in that a layer having a photocatalytic function is formed in the vicinity of the surface layer of the reflecting surface.
前記発光部には、その外周面に光触媒機能を有する層が形成されていることを特徴とする光源。 The light source according to claim 7,
The light emitting part is characterized in that a layer having a photocatalytic function is formed on an outer peripheral surface thereof.
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の光源装置、または、請求項7および請求項8のいずれかに記載の光源を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
A projector that modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image, and projects an enlarged image.
A projector comprising the light source device according to any one of claims 1 to 6, or the light source according to any one of claims 7 and 8.
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