專(zhuān)利名稱(chēng)：投影裝置用光源和利用該光源的投影式圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在液晶投影裝置或頂置投影器等的投影裝置用的光源中使用的反射鏡(以下，叫做反射器)的改良。
背景技術(shù)：
液晶投影裝置或頂置投影器等的投影裝置，向?qū)ο笪?在液晶投影裝置的情況下，相當(dāng)于液晶面板等的圖像顯示裝置)照射來(lái)自光源的光，用光學(xué)裝置使被該對(duì)象物調(diào)制后的光投影到屏幕等上進(jìn)行圖像顯示。該光源的構(gòu)成是把發(fā)生光的燈泡和用來(lái)在照射該燈泡的光后聚集到特定的方向上的反射器組合起來(lái)。作為該光源的燈泡，過(guò)去使用的是把金屬鹵化物封入到覆蓋管內(nèi)，電極間的距離短的短弧式的金屬鹵化物燈泡。此外，作為光源的反射器，過(guò)去使用的是向耐熱性玻璃的內(nèi)壁面上涂敷上氧化鈦或二氧化硅的多層膜的反射器。然后，不再使用金屬鹵化物燈泡，易于高輝度化的超高壓水銀燈泡或艷色性高的氙燈泡被廣為使用。其中，該超高壓水銀燈泡，采用把亮燈中的水銀的蒸氣壓提高到200atm以上的辦法，改善覆蓋效率，實(shí)現(xiàn)了高輝度化。此外，還采用除去水銀之外混合進(jìn)添加物的辦法，改善光分布特性，實(shí)現(xiàn)了高的艷色性。
但是，該高壓水銀燈泡的使用溫度的制約很?chē)?yán)。此外，當(dāng)偏離設(shè)計(jì)最佳范圍使用時(shí)，則存在著覆蓋效率的降低或燈泡管球的壽命縮短的問(wèn)題。
在該投影裝置用光源中使用的反射器，先對(duì)熱膨脹系數(shù)小的耐熱玻璃進(jìn)行沖壓成型，然后，向反射器內(nèi)壁上被覆反射率約90％左右的鋁的蒸鍍膜，再對(duì)該表面進(jìn)行防氧化處理后使用。近些年來(lái)，歸因于進(jìn)一步高輝度化的市場(chǎng)要求，設(shè)置由可以得到更高的反射率的TiO2和SiO2構(gòu)成的光學(xué)多層膜地形成反射面。從該反射器射出的光束一般是變成為平行或收斂光束。為此，反射器反射面的形狀的主流是拋物面或橢圓面。
從光源放射出來(lái)的光，借助于照明光學(xué)系統(tǒng)空間上的分布被均一化。均一化后的光照射到液晶面板或DMD(Digital Micro MirrorDevice，數(shù)字微反射鏡裝置)等的把像素配置成矩陣狀的圖像顯示裝置上。圖像顯示裝置，根據(jù)所供給的電視信號(hào)或視頻信號(hào)，由計(jì)算機(jī)形成圖像，并以像素單位對(duì)上述均一化后的光進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制光借助于投影透鏡被放大，投影到屏幕等上邊。在這樣地構(gòu)成的顯示裝置中，不具有屏幕的，被稱(chēng)之為前投影式圖像投影器裝置(前投式投影器)，具有屏幕的，則被稱(chēng)之為背投影式圖像顯示裝置。這些投影式顯示裝置，作為適合于提供大畫(huà)面的顯示裝置，在市場(chǎng)上已廣為普及。


圖1是以超高壓水銀燈泡為光源的普通投影裝置用光源的剖面圖。在功耗100W級(jí)的發(fā)光管中，石英玻璃制發(fā)光管1的內(nèi)容積為55μl，兩端封入焊接電極，其間的的圓弧長(zhǎng)被設(shè)定為1～1.4mm左右。在發(fā)光管1的內(nèi)部，作為發(fā)光物質(zhì)含有水銀，作為啟動(dòng)輔助氣體，與氬氣一起對(duì)于氬氣以規(guī)定的比率含有溴化氫。把鉬箔4焊接到電極芯棒3上，形成電極密封部分5。把燈頭6安裝到反射器底部開(kāi)口部分一側(cè)的電極密封部分5上。該燈頭6，用膠合劑通過(guò)8粘接固定到作成為使得在內(nèi)面上形成多層反射膜，反射可見(jiàn)光，并使紅外線通過(guò)的反射器7的底部上。這時(shí)，要使得發(fā)光管1的圓弧軸位于反射器的大體上的焦點(diǎn)位置上那樣地進(jìn)行固定。然后，利用該反射器7的前面開(kāi)口部分的凸緣部分，嵌入與反射器具有大體上相同的熱膨脹系數(shù)的前面板玻璃9。該前面板玻璃9的目的是防止發(fā)光管破裂時(shí)的發(fā)光管的飛散，對(duì)其兩面已施行了反射防止涂敷。
圖2示出了把圖1所示的投影裝置用光源用做實(shí)際的液晶投影器裝置或頂置投影器等的光學(xué)設(shè)備的光源的情況下的使用形態(tài)。在圖2中，對(duì)于那些與圖1相同的部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略說(shuō)明。借助于在投影裝置用光源的側(cè)面或后面上，設(shè)置冷卻用風(fēng)扇10，向反射器7吹風(fēng)，來(lái)得到所希望的冷卻效果。作為其它的方法，采用吸出歸因于使之亮燈而變暖的光源周邊的空氣的辦法形成空氣流以進(jìn)行冷卻。
在上邊所說(shuō)的現(xiàn)有技術(shù)的投影裝置用光源中使用的反射器，通過(guò)沖壓成型耐熱性玻璃的辦法得到了所希望的形狀。該耐熱性玻璃與樹(shù)脂比流動(dòng)性不好，而且，在沖壓成型耐熱玻璃的情況下，材料的溫度管理或重量管理是困難的。此外，在模具的溫度調(diào)節(jié)中，由于不能使用用溫水或油，故與一般的熱可塑性或熱硬化性塑料材料比，形狀穩(wěn)定性不好。
圖12的2分割反射器的構(gòu)成圖，示出了用膠合劑使反射面的剖面形狀為橢圓的反射器7a和反射器的剖面形狀為圓的反射器7b(直徑116mm(反射面半徑54mm)、厚度100mm)進(jìn)行接合，使反射器7a和作為發(fā)光源的發(fā)光管1的燈頭6進(jìn)行接合后的狀態(tài)。在圖12中，對(duì)于那些與圖1相同的部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略說(shuō)明。
為了確認(rèn)要在投影裝置用光源中使用的反射器的形狀精度，我們對(duì)耐熱玻璃進(jìn)行沖壓成型，試制了圖12所示的反射器7b。其結(jié)果是成型精度超過(guò)700微米，而且，在反射器開(kāi)口部分處，盡管是拔模斜度為3度的模具，歸因于成型品的收縮而變成為大體上的垂直面，脫模性變壞。結(jié)果是成型品馬鞍狀地1300微米變形，不能得到滿意的性能。
如上所述，在對(duì)現(xiàn)有的耐熱玻璃進(jìn)行沖壓成型的反射器中，在成型性(模具的復(fù)制性或再現(xiàn)性)方面存在著問(wèn)題，不得不使內(nèi)面的形狀作成為單調(diào)的橢圓或拋物面。因此，在用現(xiàn)有技術(shù)制作的耐熱玻璃制反射器中，存在著不可能穩(wěn)定地得到接近設(shè)計(jì)形狀的高精度的反射面形狀這樣的第1問(wèn)題。
此外，用耐熱玻璃形成的現(xiàn)有技術(shù)的反射器，由于可以借助于沖壓成型來(lái)成型，在從模具中取出產(chǎn)品時(shí)的拔出方向就被限定于上下2個(gè)方向。為此，還存在著在反射器的外壁面上不可能設(shè)置凹凸形狀等形狀不可能形成的復(fù)雜的第2問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題而發(fā)明的。因此，本發(fā)明的目的在于提供具備高精度且成型性、加工性優(yōu)良的反射器的投影裝置用光源和具備該光源的投影裝置。
具體地說(shuō)，本發(fā)明，如第1方面所述，其特征在于用已混入了高熱傳導(dǎo)物質(zhì)的耐熱性有機(jī)材料成型反射器。此外，如第9和第10方面所述，在反射鏡外面設(shè)置有散熱風(fēng)扇等的突起物。這樣的話，由于可以通過(guò)已被混入到反射器內(nèi)部的高熱傳導(dǎo)物質(zhì)把放電燈泡亮燈時(shí)所產(chǎn)生的熱傳達(dá)給散熱風(fēng)扇，故熱得以以良好的效率向外部傳達(dá)。因此，可以提高光源的冷卻效率。
如果把該散熱風(fēng)扇安裝到與歸因于冷卻用風(fēng)扇而發(fā)生的風(fēng)流(概略地說(shuō)，反射鏡的光軸方向)平行的方向上，則可以以極其之好的效率進(jìn)行散熱。
具體的、可以在反射器中使用的材料，在第11方面中進(jìn)行了講述。就是說(shuō)，作為耐熱性有機(jī)材料例如可以使用已向低收縮不飽和聚酯樹(shù)脂中混合進(jìn)熱可塑性聚合物、硬化劑、填充劑、玻璃纖維、無(wú)機(jī)填充物的材料。同時(shí)作為可以混入到該耐熱性有機(jī)材料中的、用來(lái)提高熱傳導(dǎo)性的高熱傳導(dǎo)物質(zhì)，例如還可以使用氫氧化氧化鋁。采用使已向耐熱性有機(jī)材料中混入高熱傳導(dǎo)物質(zhì)的熱硬化性樹(shù)脂(以下，叫做BMC(Bulk Molding Compounds，整體模鑄混合物)成型的辦法得到的成型品，可以高精度地實(shí)現(xiàn)重量管理或模具和材料的溫度管理。因此，不僅可以得到高的形狀精度，成型穩(wěn)定性也很出色。
為此，即便是使反射器內(nèi)面的形狀從現(xiàn)有的橢圓或拋物面變更為第3、12、13方面所述的那種非球式的含有高次的系數(shù)的復(fù)雜的形狀，也可以得到高精度的反射面。此外，BMC用的模具可以從側(cè)邊型心或上下型心等多個(gè)方向使模具滑動(dòng)，故即便是復(fù)雜的形狀也可以得到良好的成型性。
使用用以上所述的技術(shù)手段成型的反射器的投影裝置用光源的投影式圖像投影裝置或背投式的投影式圖像顯示裝置，由于改善了燈泡的聚光效率，故可以得到明亮而良好的特性。
本發(fā)明的其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，會(huì)從涉及附圖的以下的本發(fā)明的實(shí)施例的講述中弄得明白起來(lái)。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是以超高壓水銀燈泡為發(fā)光源的一般的投影裝置用光源的剖面圖。
圖2的配置圖示出了用做液晶投影器裝置等的光學(xué)設(shè)備用光源時(shí)的使用形態(tài)。
圖3～8是本發(fā)明的投影裝置用光源的一個(gè)實(shí)施例的外觀圖。
圖9、10示出了本發(fā)明的投影裝置用光源與冷卻風(fēng)扇之間的配置關(guān)系。
圖11、12是投影裝置用光源的剖面圖。
圖13示出了超高壓水銀燈泡的燈泡附近的擴(kuò)大剖面圖。
圖14示出了超高壓水銀燈泡亮燈時(shí)的燈泡附近的發(fā)光能量分布。
圖15示出了直流驅(qū)動(dòng)的超高壓水銀燈泡的配光特性。
圖16示出了交流驅(qū)動(dòng)的超高壓水銀燈泡的配光特性。
圖17示出了一般性的超高壓水銀燈泡亮燈時(shí)的燈泡附近的發(fā)光能量分布。
圖18是用來(lái)說(shuō)明非球面形狀的說(shuō)明圖。
圖19是使用本發(fā)明的投影裝置用光源的液晶投影器的照明光學(xué)系統(tǒng)的配置圖。
圖20是裝載上本發(fā)明的的投影光學(xué)系統(tǒng)的背投式圖像顯示裝置的垂直方向剖面圖。
發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
以下，邊參看附圖邊說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
作為本發(fā)明的反射器的材料，向本身為耐熱性有機(jī)材料的低收縮不飽和聚酯樹(shù)脂中混合進(jìn)作為低收縮劑的熱可塑性聚合物、硬化劑、填充劑、玻璃纖維、無(wú)機(jī)填充劑等以提高耐熱性的，例如昭和高分子(株)生產(chǎn)的リゴラツクBMC(RNC-428)等是理想的。RNC-428作為填充材料使用碳酸鈣，可以得到其熱傳導(dǎo)率為0.5W/m·k°這么好的特性。作為目標(biāo)瞄準(zhǔn)進(jìn)一步的熱傳導(dǎo)率的提高的材料，是以氫氧化氧化鋁為填充材料混入進(jìn)來(lái)的同上公司生產(chǎn)的RNC-841，熱傳導(dǎo)率為0.8W/m·k°，是RNC-428的大約1.6倍。
為了確認(rèn)要在本發(fā)明的投影用光源中使用的反射器的形狀精度，用昭和高分子(株)生產(chǎn)的リゴラツクBMC(RNC-428)試制了上邊所說(shuō)的圖12的7b所示的球面反射器(直徑116mm(反射面半徑54mm)、厚度100mm)。結(jié)果是偏離設(shè)計(jì)形狀的偏離量最大約10微米，模具的高精度溫度調(diào)節(jié)和重量管理精度變成為0.5％以下，批間的不均一性可以作成為3微米以下。此外，BMC還具有即便是成型面為大體上垂直的面，脫模性也非常出色，幾乎不需要拔模斜度(從模具中拔出成型品時(shí)所需要的最小斜度)等優(yōu)良的復(fù)制性。即，可以穩(wěn)定地得到接近設(shè)計(jì)形狀的高精度的反射器的反射面形狀。
其次，對(duì)把反射器7的內(nèi)壁面(反射面)作成為含有4次以上的高次系數(shù)的形狀的優(yōu)越性進(jìn)行說(shuō)明。就如在說(shuō)明透鏡形狀的定義的圖18中所看到的那樣，可以用公式1給出的Z(r)，表示把從反射器的底面朝向開(kāi)口部分的方向(發(fā)光管的燈泡管球的軸)定為Z軸，把反射器的半徑方向定為r軸時(shí)的反射器面的高度。其中，r為半徑方向的距離，RD表示曲率半徑，RD、CC、AE、AF、AG、AH、…A表示任意的常數(shù)，n表示任意的自然數(shù)。因此，如果給定CC、AE、AF、AG、AH等的各個(gè)系數(shù)，則反射器面的高度，即，反射器的形狀就可根據(jù)公式1確定。
%(r)=(1/RD)r2/[1+1-(I|CC)r2(1/RD)2]]]>+AE·r4+AF·r6+AG·r8+AH·r10+…+A·rn在上述的公式1中，在表示現(xiàn)有的反射器的反射面形狀的剖面形狀為圓的情況下，僅僅用RD、CC＝0，拋物線則給出RD、CC＝-1，橢圓則給出RD、在CC的值為-1＜CC＜0的情況下，可以定義對(duì)于長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的橢圓，在0＜CC的情況下，則可以定義對(duì)于短軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的橢圓。
對(duì)此，本發(fā)明的反射器，如上所述，由于可以容易地得到高的形狀精度，故即便是變成為含有公式1所表示的4次以上的高次系數(shù)的復(fù)雜的形狀，也可以得到高精度的反射面。
圖11的構(gòu)成圖示出了用膠合劑把反射面的剖面形狀為拋物線的反射器7和發(fā)光管的燈頭6接合起來(lái)的狀態(tài)。此外，圖12的2分割反射器的構(gòu)成圖示出了用膠合劑把上邊所說(shuō)的反射面的剖面形狀為橢圓的反射器7a和反射面的剖面形狀為圓的反射器7b接合起來(lái)，把反射器7a和管球1的燈頭6接合起來(lái)的狀態(tài)。在圖11和圖12中，對(duì)于那些與圖1相同的部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略說(shuō)明。
以往，不論是哪一種反射面形狀都把發(fā)光源假定為點(diǎn)光源進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是，實(shí)際的光源，具有能量分布，具有有限長(zhǎng)的尺寸，并不是點(diǎn)光源。此外，還具有非對(duì)稱(chēng)的配光特性。
以下給出具體例。圖13示出了超高壓水銀燈泡的燈泡附近的擴(kuò)大剖面圖。圖14示出了超高壓水銀燈泡亮燈時(shí)的燈泡附近的發(fā)光能量分布。在圖13中，在石英玻璃制發(fā)光管1的內(nèi)部，存在一對(duì)電極2，存在有限長(zhǎng)的電極間隙(圓弧長(zhǎng))，在100W級(jí)的管球中約為1.0mm～1.4mm左右。此外，如圖14所示，燈泡亮燈時(shí)的燈泡附近的發(fā)光能量分布變成為2個(gè)電極附近(用a，b表示)最明亮而不是均等的。
圖15示出了直流驅(qū)動(dòng)超高壓水銀燈泡的配光特性，圖16示出了交流驅(qū)動(dòng)超高壓水銀燈泡的配光特性。如圖15和圖16所示，發(fā)光管1的配光特性對(duì)于與燈泡軸(從圖中的0度到180度)直交的軸(從圖中的90度到270度)變成為非對(duì)稱(chēng)。特別是圖15所示的直流驅(qū)動(dòng)的超高壓水銀燈泡的配光特性，與圖16所示的交流驅(qū)動(dòng)的超高壓水銀燈泡的配光特性比較起來(lái)非對(duì)稱(chēng)性大。
其理由在于直流驅(qū)動(dòng)的超高壓水銀燈泡，一般地說(shuō)由于陽(yáng)極的電極尺寸比陰極的電極尺寸大，故在光、陽(yáng)極一側(cè)，光的一部分被遮擋起來(lái)。
如上所述，現(xiàn)狀的超高壓水銀燈泡，光源被看成是有2個(gè)而不是點(diǎn)光源，與超高壓水銀燈泡組合起來(lái)使用的反射器，作成為焦點(diǎn)變成為多個(gè)點(diǎn)的那種形狀是理想的。為了把反射器的焦點(diǎn)作成為多點(diǎn)，在上述公式1中就必須具有4次以上的高次系數(shù)。另外，在圓弧長(zhǎng)超過(guò)了1.8mm的情況下，效率反而會(huì)降低。
以上，講述了把反射器的內(nèi)壁面(反射面)作成為含有4次以上的高次系數(shù)的形狀的優(yōu)越性。因此，若采用本發(fā)明，由于可以穩(wěn)定地得到接近設(shè)計(jì)形狀的高精度的反射器的反射面形狀，故可以把反射器的內(nèi)壁面(反射面)作成為含有4次以上的高次系數(shù)的形狀。
圖17示出了一般性的超高壓水銀燈泡亮燈時(shí)的燈泡附近的發(fā)光能量分布。由于在藍(lán)色的405nm附近存在著強(qiáng)的光譜，故UV截止濾波器的半值(50％透過(guò)率)波長(zhǎng)以定為420nm以上為好。此外，由于在800nm以上的紅外區(qū)域內(nèi)也存在著能量分布(未畫(huà)出來(lái))，故以把反射器反射膜的特性作成為使得不透過(guò)紅外區(qū)域的光，先暫時(shí)使反射器吸收，然后再向外側(cè)散熱為好。為此，采用把反射器的基材的顏色作成為黑色的辦法，就可以得到良好的吸收特性。
本發(fā)明人等，如上所述，用昭和高分子(株)生產(chǎn)的リゴラツクBMC(RNC-428)，試制了圖12所示的2分割反射器的7b所示的球面反射器(半徑54mm)，確認(rèn)了形狀精度。此外，還測(cè)定了往內(nèi)面上蒸鍍上鋁作成為反射面，把200W的超高壓水銀燈泡固定焊接到焦距30mm的反射器上使之亮燈的情況下的反射面和反射器外壁面的溫度。其結(jié)果是，在室溫20℃且無(wú)風(fēng)的狀態(tài)下，反射面的溫度為132℃，反射器外壁面的溫度為83℃，得到了對(duì)于材料的熱變形溫度200℃來(lái)說(shuō)可以得到接近70℃的安全余量等的良好的試制結(jié)果。但是，如果考慮管球與到反射器內(nèi)壁面為止的距離，則在焦距小于4mm時(shí)，對(duì)于耐熱溫度的安全余量將不復(fù)存在。此外，在輸入功率超過(guò)了250W時(shí)，由于對(duì)于耐熱溫度的安全余量也不復(fù)存在，故耐熱性理所當(dāng)然地將會(huì)成為問(wèn)題。
BMC用的模具，由于可以從側(cè)邊型心或上下型心等多個(gè)方向使模具滑動(dòng)，故即便是復(fù)雜的形狀也可以得到良好的成型性。利用這一點(diǎn)，在本發(fā)明的情況下，作成為在反射器的外壁面上設(shè)置有散熱用的風(fēng)扇的復(fù)雜的形狀，以便用該散熱風(fēng)扇提高耐熱性。
圖3示出了在反射器的外壁面上設(shè)置有散熱用的風(fēng)扇的實(shí)施例。如圖3所示，采用在反射器7的外壁面的上部設(shè)置散熱用的風(fēng)扇11的辦法，就可以得到更為優(yōu)良的散熱性能。另外，在圖3中，對(duì)于那些與圖1相同的部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略說(shuō)明。
此外，如圖4所示，除去在反射器7的外壁面的上部設(shè)置的散熱用的風(fēng)扇11之外，采用在下部也追加上散熱用的風(fēng)扇12的辦法，可以進(jìn)一步提高散熱效率。
再有，如圖5所示，采用以發(fā)光管的燈泡管球的軸為對(duì)稱(chēng)軸，在反射器7的外壁面的上下部分設(shè)置散熱用的風(fēng)扇11、12，在外壁面的左右也設(shè)置散熱用風(fēng)扇13(右側(cè)外壁面的散熱風(fēng)扇未畫(huà)出來(lái))的辦法，就可以得到更為優(yōu)良的散熱性能。另外，在圖4、圖5中，對(duì)于那些在前邊出現(xiàn)的圖相同的部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略說(shuō)明。
圖9示出了把圖5所示的本發(fā)明的反射器用做實(shí)際的液晶顯示器裝置或頂置投影器等的光學(xué)設(shè)備的光源的情況下的使用形態(tài)。采用在投影裝置用光源的后面上設(shè)置冷卻用風(fēng)扇10，向反射器7吹風(fēng)的辦法就可以進(jìn)一步提高冷卻效率。在圖9中，對(duì)于那些在前邊出現(xiàn)的圖相同的部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略說(shuō)明。
此外，作為其它的方法，也可以采用吸出歸因于使之亮燈而變暖的光源周邊的空氣的辦法形成空氣流以進(jìn)行冷卻。
圖6～圖8示出了本發(fā)明的反射器的另外的實(shí)施例。在圖6～圖8中，14～16是散熱用風(fēng)扇，對(duì)于那些在前邊出現(xiàn)的圖相同的部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略說(shuō)明。
如圖6所示，在反射器7的外壁面的上部與發(fā)光管的燈泡管球的軸直交地設(shè)置反射器散熱用的風(fēng)扇14。此外，如圖7所示，除去在反射器7的外壁面的上部設(shè)置的散熱用的風(fēng)扇14之外，采用在下部也追加上散熱用的風(fēng)扇15的辦法，可以進(jìn)一步提高散熱效率。此外，圖8采用以發(fā)光管的燈泡管球的軸為對(duì)稱(chēng)軸，在反射器7的外壁面的上下部分設(shè)置散熱用的風(fēng)扇14、15，在外壁面的左右也設(shè)置散熱用風(fēng)扇16(右側(cè)外壁面的散熱風(fēng)扇未畫(huà)出來(lái))的辦法，就可以得到更為優(yōu)良的散熱性能。
圖10示出了把圖8所示的本發(fā)明的反射器用做實(shí)際的液晶顯示器裝置或頂置投影器等的光學(xué)設(shè)備的光源的情況下的使用形態(tài)。具體地說(shuō)，示出了本發(fā)明的反射器和冷卻風(fēng)扇之間的位置關(guān)系。采用在投影裝置用光源的下面設(shè)置冷卻用風(fēng)扇10，向反射器7吹風(fēng)的辦法就可以進(jìn)一步提高冷卻效率。另外，在圖10中，對(duì)于那些在前邊出現(xiàn)的圖相同的部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略說(shuō)明。此外，作為其它的方法，也可以采用用冷卻用風(fēng)扇10吸出歸因于使之亮燈而變暖的光源周邊的空氣的辦法形成空氣流以進(jìn)行冷卻。
在圖3～圖5和圖6～圖8中，散熱風(fēng)扇的方向雖然不同，但是，在作為投影裝置用光源裝配到投影式圖像顯示裝置上的情況下，把散熱風(fēng)扇設(shè)置成使得變成為與用冷卻用風(fēng)扇發(fā)生的風(fēng)流平行，是理所當(dāng)然的。此外，借助于此，就可以以極其之好的效率進(jìn)行加熱。
另一方面，在本發(fā)明的投影裝置用光源中，作為防止超高壓水銀燈泡的破裂的對(duì)策，使反射器的平均壁厚作成為從前面開(kāi)口部分向著底部開(kāi)口部分(保持發(fā)光管的部分)逐漸變厚。借助于此，就可以遏制因發(fā)光管的破裂而產(chǎn)生的管球玻璃的飛散。之所以這么做，是因?yàn)樵诎l(fā)光管的管球玻璃破裂了的情況下會(huì)給接近發(fā)光管的反射器的底部開(kāi)口一側(cè)加上強(qiáng)烈的沖擊的緣故。反射器的最低壁厚必須在2mm以上，如果重視成型性，理想地說(shuō)作成為3mm以上的理想的。此外，接近管球的底部的開(kāi)口部分，理想地說(shuō)以作成為5mm的平均壁厚為好。在使用狀態(tài)下發(fā)光管的燈泡管球破裂了的情況下，如果上邊所說(shuō)的BMC制的反射器的壁厚在5mm以上，則碎片不會(huì)飛散到外部去。
此外，在前面開(kāi)口部分上，還設(shè)置材質(zhì)與反射器7不同的飛散防止用的前面板玻璃9，防止因燈泡玻璃破裂產(chǎn)生的管球玻璃向照明光學(xué)系統(tǒng)的飛散。采用向該前面板玻璃9的兩面進(jìn)行反射防止涂敷的辦法，就可以減輕反射損失。另外，雖然在前面板玻璃9的兩面上已蒸鍍上了反射防止膜，但是，當(dāng)前面板玻璃的內(nèi)部吸收率超過(guò)5％時(shí)，歸因于前面板玻璃的熱膨脹，在長(zhǎng)期使用時(shí)，有時(shí)候會(huì)在反射防止膜上發(fā)生微小的裂紋。因此，前面板玻璃的材質(zhì)以內(nèi)部吸收率極小的材質(zhì)為好。
以上，雖然是以使用超高壓水銀燈泡的情況為例對(duì)本發(fā)明的具體的實(shí)施例進(jìn)行的說(shuō)明，但是，對(duì)于使用艷色性優(yōu)良的氙燈泡的情況，當(dāng)然也可以得到同樣的效果。
圖19示出了使用本發(fā)明的投影裝置用光源的液晶投影器的照明光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)例子。在圖19中，集成光學(xué)系統(tǒng)20(以下，叫做多透鏡陣列)，具備第1多透鏡陣列20a、偏振光光束分裂器、和第2多透鏡陣列20b。第1多透鏡陣列20a借助于排列成矩陣狀的多個(gè)矩形形狀的透鏡元件把入射光束分割成多個(gè)光束。偏光光束分裂器，分別與上述多個(gè)透鏡元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，分別擴(kuò)大用第1多透鏡陣列20a分割開(kāi)來(lái)的多個(gè)光束后重疊照射到液晶面板上邊。第2多透鏡陣列20b，具有借助于1/2λ相位差板射出所希望的偏振光波的偏振光變換功能。用該投影裝置用光源40和多透鏡陣列20構(gòu)成射出所希望的偏振光波成分的偏振光照明裝置。在這里，投影裝置用光源40，是上邊所說(shuō)的圖3到圖8所示的本發(fā)明的實(shí)施例的光源，故與燈泡軸直交地設(shè)置有散熱風(fēng)扇14。在該投影裝置用光源40的側(cè)面配置有已配置上的冷卻風(fēng)扇10，在與散熱風(fēng)扇14的安裝方向平行的方向上供給冷卻風(fēng)。借助于此，就可以對(duì)投影裝置用光源40進(jìn)行溫度控制使得變成為所希望的溫度。
以下，對(duì)圖19所示的光學(xué)系統(tǒng)中的各個(gè)部分的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。來(lái)自投影裝置用光源40的白色光束，用多透鏡陣列20變成為具有所希望偏振光成分的光束后射出，用反射鏡21反射后，向電容透鏡22入射。電容透鏡22，把用多透鏡陣列20分割后的光束重疊到分別與紅、綠、藍(lán)對(duì)應(yīng)的液晶面板31a、31b、31c上邊聚光，進(jìn)行均一的照明。通過(guò)電容透鏡22后的光束，用分色鏡23、25色分離成紅、綠、藍(lán)的光，分別入射到液晶面板31a、31b、31c上。其中，用分色鏡25分離出來(lái)的光，被反射鏡27和29反射后入射到液晶面板31a上。為此，入射到液晶面板31a上的色光，由于光路比其它的色光長(zhǎng)，故該色光的光路長(zhǎng)度和光束的大小可用電磁場(chǎng)(field)透鏡進(jìn)行修正。入射到液晶面板31a、31b、31c上的色光，借助于圖像信號(hào)(未畫(huà)出來(lái))接受光調(diào)制后通過(guò)，用光合成透鏡32進(jìn)行色合成，色合成后的光，用投影用透鏡101擴(kuò)大投影到屏幕(未畫(huà)出來(lái))上邊。
其次，圖20和圖21的垂直方向剖面圖示出了已裝載上本發(fā)明的投影光學(xué)系統(tǒng)的背投式圖像顯示裝置的主要部分，其構(gòu)成為借助于投影用透鏡101通過(guò)折返反射鏡10把使在光學(xué)單元100中得到的圖像擴(kuò)大投影到屏幕102上邊。圖20示出了減小裝置高度的情況下的箱體103的構(gòu)成，圖21示出了減小裝置厚度的情況下的箱體103的構(gòu)成。
如上所述，本發(fā)明由于用已混入了高熱傳導(dǎo)物質(zhì)的耐熱性有機(jī)材料成型，故在可以得到高的成型性的同時(shí)還可以以良好的效率向外部傳達(dá)因燈泡發(fā)光而產(chǎn)生的熱。因此，倘采用本發(fā)明，則在使反射面變成為非球面的那樣的復(fù)雜的形狀以提高燈泡的聚光效果的同時(shí)，還具有可以提高光源的冷卻效果那樣的顯著的效果。
此外，在本實(shí)施例中，作為圖像顯示器件，雖然是以透過(guò)式液晶面板為例進(jìn)行的說(shuō)明的，但是不言而喻也可以使用反射式液晶面板或DMD。再有，在本實(shí)施例中所示的反射器的材質(zhì)不用說(shuō)只不過(guò)是一個(gè)例子，在權(quán)利要求中所示的范圍內(nèi)可以使用各種各樣的材質(zhì)，這是不言自明的，使用各種各樣的材質(zhì)的這些形態(tài)也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)向顯示器件照射光的投影裝置用光源，其特征在于，具備發(fā)射光的放電燈泡和具備反射從該放電燈泡發(fā)射出來(lái)的光向其光軸方向射出的凹面狀的反射面的反射鏡，該反射鏡用已向耐熱性有機(jī)材料內(nèi)混入了熱傳導(dǎo)率比該耐熱性有機(jī)材料還高的高熱傳導(dǎo)物質(zhì)的材料形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置用光源，其特征在于上述反射鏡的反射面，形成為拋物面或橢圓面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置用光源，其特征在于上述反射鏡的反射面形成為非球面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置用光源，其特征在于上述放電燈泡，是用在其內(nèi)部至少封入氙氣或水銀，在兩端設(shè)置一對(duì)電極，上述電極間距離為1.8mm以下的發(fā)光管構(gòu)成，額定功率在250W以下即可亮燈的短弧式放電燈泡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置用光源，其特征在于在上述反射鏡的光射出一側(cè)，設(shè)置前面板玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置用光源，其特征在于把上述反射鏡的上述放電燈泡附近的平均壁厚作成為比該反射鏡的光射出部分的平均壁厚大。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影裝置用光源，其特征在于上述發(fā)光管的材質(zhì)是石英玻璃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置用光源，其特征在于在上述反射鏡的外面，設(shè)置有多個(gè)突起物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影裝置用光源，其特征在于上述突起物是散熱風(fēng)扇，該風(fēng)扇的安裝方向與上述反射鏡的光軸方向大體上是平行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影裝置用光源，其特征在于上述突起物是散熱風(fēng)扇，該風(fēng)扇的安裝方向與上述反射鏡的光軸方向正交。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置用光源，其特征在于作為構(gòu)成上述反射鏡的上述耐熱性有機(jī)材料，是使用已向低收縮不飽和聚酯樹(shù)脂中混合入熱可塑性聚合物、硬化劑、填充劑、玻璃纖維、無(wú)機(jī)填充物的材料，而且，作為混入到該耐熱性有機(jī)材料的上述高熱傳導(dǎo)物質(zhì)，使用氫氧化鋁。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影裝置用光源，其特征在于上述反射鏡的反射面的非球面形狀，可以用下式表示[公式1]%(r)=(1/RD)r2/[1+1-(I|CC)r2(1/RD)2]]]>+AE·r4+AF·r6+AG·r8-AH·r10+…+A·rn其中，Z(r)表示把含有上述反射面的焦點(diǎn)的上述放電燈泡的圓弧軸方向定為Z軸，把與上述Z軸直交的反射鏡的半徑方向定為r軸時(shí)的反射器面的高度，r表示半徑方向的距離，RD、CC、AE、AF、AG、AH、…A表示任意的常數(shù)，n表示任意的自然數(shù)。
13.一種用來(lái)向顯示器件照射光的投影裝置用光源，其特征在于，具備發(fā)射光的放電燈泡和具備安裝該放電燈泡，反射從該放電燈泡發(fā)射出來(lái)的光向其光軸方向射出的凹面狀的反射面的反射鏡，該反射鏡的、上述放電燈泡的安裝位置附近的平均壁厚，作成為比該反射鏡的光射出部分的平均壁厚大。
14.一種用來(lái)向顯示器件照射光的投影裝置用光源，其特征在于，具備發(fā)射光的放電燈泡和具備反射從該放電燈泡發(fā)射出來(lái)的光向其光軸方向射出的凹面狀的反射面的反射鏡，該反射鏡的反射面的形狀為非球面。
15.一種具有照射光的投影裝置用光源、對(duì)來(lái)自該投影裝置用光源的光進(jìn)行調(diào)制的顯示器件、擴(kuò)大投影被該顯示器件調(diào)制后的光的投影透鏡的投影式圖象顯示裝置，其特征在于上述投影裝置用光源，具備發(fā)射光的放電燈泡和具備反射從該放電燈泡發(fā)射出來(lái)的光向其光軸方向射出的凹面狀的反射面的反射鏡，該反射鏡，用已向耐熱性有機(jī)材料內(nèi)混入了熱傳導(dǎo)率比該耐熱性有機(jī)材料還高的高熱傳導(dǎo)物質(zhì)的材料形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影式圖象顯示裝置，其特征在于上述顯示器件是液晶面板。
全文摘要
本發(fā)明提供作成為使得易于進(jìn)行反射器的成型且可得到復(fù)雜的反射面,同時(shí)還提高了冷卻效率的投影裝置用光源。具體地說(shuō),其特征在于:用已向耐熱性塑料內(nèi)混入了高熱傳導(dǎo)材料的材料成型耐熱玻璃制反射器。結(jié)果是,由于與耐熱玻璃制反射器比成型精度飛躍性地提高,故采用把反射面作成為高次非球面以增加設(shè)計(jì)自由度的辦法,可以實(shí)現(xiàn)更高效率的光源。此外,由于已向反射器內(nèi)混入了高熱傳導(dǎo)材料,故熱傳導(dǎo)率變高,易于向外部散熱。
文檔編號(hào)H01J61/50GK1381766SQ02107479
公開(kāi)日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2002年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月13日
發(fā)明者平田浩二, 栗原龍二, 益岡信夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所