JP2007213869A - Light source equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device using a metal reflecting mirror capable of exerting a heat-radiating property by reflecting visible light and efficiently absorbing infrared rays. <P>SOLUTION: The light source device is provided with a light source 3 and a reflecting mirror 2 reflecting irradiation light from the light source 3. The reflecting mirror 2 (21) is made of a metallic material, and a chromium layer or a chromium compound layer is formed on a reflecting face of the irradiation light as a primary coat 22, on which, a wavelength selective transmissive dielectric multilayer film 23, transmitting infrared-ray and reflecting visible light, is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、反射鏡を用いて光源からの照射光を片側方向に照射する光源装置に関する。   The present invention relates to a light source device that irradiates light emitted from a light source in one direction using a reflecting mirror.

光源から発生する光を、反射鏡を用いて片側方向に集中して照射するための光源装置は、照明用として広く使用されている。近年ではプロジェクタ装置の光源装置などとしても用いられている。
反射鏡付きの光源装置は、一般に、光源に高圧水銀ランプなどの光源ランプを用いており、窓（開口）部分を除いて反射鏡の反射面が光源ランプを覆うようにしてある。反射鏡に設けられた取付位置に光源ランプを固定することにより、光源ランプから照射された光の大部分は反射面で反射した上で窓から照射される。 2. Description of the Related Art A light source device for irradiating light generated from a light source in a concentrated manner in one direction using a reflector is widely used for illumination. In recent years, it is also used as a light source device of a projector device.
Generally, a light source device with a reflecting mirror uses a light source lamp such as a high-pressure mercury lamp as a light source, and the reflecting surface of the reflecting mirror covers the light source lamp except for a window (opening) portion. By fixing the light source lamp at the mounting position provided on the reflecting mirror, most of the light emitted from the light source lamp is reflected from the reflecting surface and then emitted from the window.

反射鏡の基材としては、通常はガラスが用いられているが、ガラスは衝撃を受けると破損するおそれがあるので、堅牢性を確保するためにガラスの厚さを十分に大きくする必要があるためどうしてもサイズや重量が大きくなる。
また、光源装置の使用用途によっては、光源ランプの保護や光源装置を防爆構造にすることを目的として、光の出射口である窓部分をガラスなどの光透過性部材で封止した密閉型の光源装置にすることもなされている。 Glass is usually used as the base material for the reflector, but glass may be damaged when subjected to an impact. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the glass sufficiently to ensure robustness. absolutely size and weight is increased for.
In addition, depending on the usage of the light source device, a sealed type in which a window portion that is a light exit port is sealed with a light transmissive member such as glass for the purpose of protecting the light source lamp or making the light source device an explosion-proof structure. It is also made into a light source device.

例えば、反射鏡（本体）の基材に、アルミニウム、鉄、銅などの金属、あるいはアルミニウム酸化物などのセラミックを用いて耐熱性、放熱性が得られるようにし、さらに、反射鏡の反射面の酸化を防止し、かつ、光源ランプや反射鏡の過熱を抑制するために、熱吸収剤（クロム、バナジウム、マンガン、ニオブ、タンタルなどの金属粒子）を含有させたガラス層を下地層として形成し、その下地層上に赤外線領域および紫外線領域の光を透過する誘電体多層膜を形成し、光反射膜とした構造が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００４−３３５３６３号公報 For example, the base material of the reflector (main body) is made of a metal such as aluminum, iron, copper, or a ceramic such as aluminum oxide so that heat resistance and heat dissipation can be obtained. A glass layer containing a heat absorber (metal particles such as chromium, vanadium, manganese, niobium, and tantalum) is formed as an underlayer to prevent oxidation and suppress overheating of the light source lamp and reflector. A structure in which a dielectric multilayer film that transmits light in an infrared region and an ultraviolet region is formed on the base layer to form a light reflection film is disclosed (see Patent Document 1).
JP 2004-335363 A

金属製反射鏡は、ガラス製に比べて衝撃に対する耐破損性に優れており、しかも金属は熱伝導性に優れているため、上記特許文献１に記載のように放熱性に優れていると考えられている。しかしながら、アルミニウム、鉄、銅などの金属を反射鏡の基体として用いた場合に、これらの金属は赤外線（近赤外線）を反射する性質がある。そのため、上記特許文献１では、熱吸収剤を含有させたガラス層を誘電体多層膜と反射鏡との間に介在させて熱吸収膜としている。すなわち金属製反射鏡の表面に熱吸収剤を含有させたガラス層を形成して反射鏡表面を平滑化し、その上に赤外線領域および紫外線領域の光を透過する誘電体多層膜を形成することにより、誘電体多層膜層により光（可視光）を反射し、熱については熱吸収膜で吸収することとしている。   The metal reflector is superior in damage resistance against impacts compared to glass, and the metal is excellent in thermal conductivity. Therefore, it is considered that the metal reflector is excellent in heat dissipation as described in Patent Document 1 above. It has been. However, when a metal such as aluminum, iron, or copper is used as the base of the reflecting mirror, these metals have a property of reflecting infrared rays (near infrared rays). For this reason, in Patent Document 1, a glass layer containing a heat absorbing agent is interposed between the dielectric multilayer film and the reflecting mirror to form a heat absorbing film. That is, by forming a glass layer containing a heat absorbing agent on the surface of a metallic reflector to smooth the surface of the reflector, and forming a dielectric multilayer film that transmits light in the infrared region and ultraviolet region on it The dielectric multilayer film layer reflects light (visible light), and heat is absorbed by the heat absorption film.

しかしながら、反射鏡の表面に、ガラス層と誘電体多層膜層とを形成するには琺瑯加工などのガラス加工処理を実行してから、ガラス加工処理とは全く異なる蒸着やスパッタなどの薄膜形成技術による誘電多層膜形成を行う必要があり、複雑な工程を経なければならない。
さらに、熱吸収剤を含有させたガラス層を形成して熱吸収膜を形成して熱を吸収するようにしているが、ガラス自体は、本来は赤外線（近赤外線）を透過する性質であるため、たとえ熱吸収剤を含有させたとしても、ガラス層だけで十分に熱を吸収することは困難である。 However, in order to form a glass layer and a dielectric multilayer film on the surface of the reflector, glass processing such as glazing is performed, and thin film formation technology such as vapor deposition and sputtering is completely different from glass processing. It is necessary to form a dielectric multilayer film by using a complicated process.
Furthermore, a glass layer containing a heat absorbing agent is formed to form a heat absorbing film so as to absorb heat, but the glass itself originally has the property of transmitting infrared rays (near infrared rays). Even if a heat absorbing agent is contained, it is difficult to sufficiently absorb heat with only the glass layer.

そこで、本発明は可視光を効率よく反射するとともに、赤外線（近赤外線）を効率よく吸収して発生した熱を反射鏡に伝達することにより、放熱性を向上させた光源装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、簡単な製造工程で製造することができる光源装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a light source device that efficiently reflects visible light and efficiently absorbs infrared rays (near infrared rays) and transmits heat generated to the reflecting mirror to improve heat dissipation. Objective.
Moreover, an object of this invention is to provide the light source device which can be manufactured with a simple manufacturing process.

上記課題を解決するためになされた本発明の光源装置は、光源と、光源からの照射光を反射する反射鏡とを備えた光源装置であって、反射鏡は金属材料からなり、反射鏡の照射光反射面にはクロム層またはクロム化合物層が下地層として形成されるとともに、下地層の上には近赤外線を透過し可視光を反射する波長選択透過性の誘電体多層膜が形成されるようにしている。   The light source device of the present invention made to solve the above problems is a light source device including a light source and a reflecting mirror that reflects light emitted from the light source, and the reflecting mirror is made of a metal material. A chromium layer or a chromium compound layer is formed as an underlayer on the irradiation light reflecting surface, and a wavelength selective transmission dielectric multilayer film that transmits near infrared rays and reflects visible light is formed on the underlayer. I am doing so.

ここで、光源の種類は特に限定されないが、本発明の目的から可視光とともに近赤外線が照射される光源であればよい。具体的には高圧水銀ランプをはじめ、メタルハロイドランプ、キセノンランプなど種々の光源が含まれる。
反射鏡の形状についても特に限定されないが、光源に対向するように形成された反射面とともに光を出射するための窓（開口）部分とを有しており、反射面で反射した光が窓部分から出射されるようにしてあればよい。
下地層としては、クロム膜もしくは酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）膜が好ましいが、その他のクロム化合物であってもよい。
反射鏡を形成する金属材料は、熱伝導性を有するものであればよいが、好ましくは良熱伝導性の金属、例えばアルミニウムや銅が好ましい。 Here, the type of the light source is not particularly limited, but may be any light source that emits near infrared rays together with visible light for the purpose of the present invention. Specifically, various light sources such as a high-pressure mercury lamp, a metal haloid lamp, and a xenon lamp are included.
Although the shape of the reflecting mirror is not particularly limited, it has a reflection surface formed so as to face the light source and a window (opening) portion for emitting light, and the light reflected by the reflection surface is the window portion. So long as it is emitted from the light source.
As the underlayer, a chromium film or a chromium oxide (Cr 2 O 3 ) film is preferable, but other chromium compounds may be used.
The metal material forming the reflecting mirror is not particularly limited as long as it has thermal conductivity, but preferably a metal with good thermal conductivity, such as aluminum or copper.

本発明の光源装置によれば、光源が発光することにより、可視光とともに赤外線（近赤外線）が発生する。波長選択透過性を有する誘電多層膜は、可視光を選択的に反射し、熱の発生原因となる近赤外線（波長０．６μｍ〜３μｍの範囲の赤外線、特に０．８μｍ〜２．５μｍの範囲の赤外線）を透過する。誘電体多層膜を透過した近赤外線は下地層であるクロム層またはクロム化合物層に到達するが、クロム層やクロム化合物層は近赤外線を吸収する性質を有しており、この層で吸収されることにより熱が発生する。発生した熱は、金属材料で形成された反射鏡に熱伝導されて放熱される。これにより光源装置の反射鏡に至った近赤外線は反射鏡によって吸収されることになり、可視光のみが反射して外部に照射される。したがって、光源装置から外部に照射される近赤外線は、反射鏡で反射することなく反射鏡の窓部分から直接出射した近赤外線のみになり、光源装置から照射される近赤外線は大幅に低減される。
なお、近赤外線を吸収するための下地層金属として、クロム層やクロム化合物以外の近赤外線を吸収する金属層、金属化合物層を形成した場合は、その上に形成する誘電体多層膜と金属反射鏡（本体）との密着性が問題となり、剥離したり割れが生じたりしやすい。 According to the light source device of the present invention, infrared rays (near infrared rays) are generated together with visible light when the light source emits light. The dielectric multi-layer film having wavelength selective transparency selectively reflects visible light and causes heat generation near infrared rays (infrared rays having a wavelength in the range of 0.6 μm to 3 μm, particularly in the range of 0.8 μm to 2.5 μm). Of infrared). Near-infrared rays that have passed through the dielectric multilayer film reach the underlying chromium layer or chromium compound layer, but the chromium layer or chromium compound layer has the property of absorbing near infrared rays and is absorbed by this layer. Heat is generated. The generated heat is thermally conducted by a reflecting mirror made of a metal material to be radiated. As a result, the near infrared light that reaches the reflecting mirror of the light source device is absorbed by the reflecting mirror, and only visible light is reflected and irradiated to the outside. Therefore, the near infrared ray irradiated from the light source device to the outside is only the near infrared ray directly emitted from the window portion of the reflecting mirror without being reflected by the reflecting mirror, and the near infrared ray irradiated from the light source device is greatly reduced. .
If a metal layer or metal compound layer that absorbs near infrared rays other than chromium layer or chromium compound is formed as the base layer metal for absorbing near infrared rays, the dielectric multilayer film and metal reflection formed on the metal layer and metal compound layer are formed. Adhesion with the mirror (main body) becomes a problem, and it is easy to peel off or crack.

本発明によれば、反射鏡の基体として厚いガラスを用いる必要がないので、堅牢かつ小型・軽量の光源装置を実現できる。また、反射鏡の窓部分から出射される近赤外線量を低減することができる。さらに、クロム層、クロム化合物層の上に誘電体多層膜を形成することにより、反射鏡と誘電体多層膜との間の密着性を改善することができる。   According to the present invention, since it is not necessary to use a thick glass as the base of the reflecting mirror, a robust, small, and light source device can be realized. Moreover, the amount of near infrared rays emitted from the window portion of the reflecting mirror can be reduced. Furthermore, the adhesion between the reflecting mirror and the dielectric multilayer film can be improved by forming the dielectric multilayer film on the chromium layer and the chromium compound layer.

（その他の課題を解決するための手段および効果）
上記発明において、クロム層またはクロム化合物層の厚さは、０．０１μｍ以上、１００μｍ以下であるようにするのが好ましい。
クロム層またはクロム化合物層の厚さをこの範囲にすることにより、金属反射鏡（本体）と誘電体多層膜とを、強い付着力で接合することができる。これにより剥離や割れが生じることがほとんど皆無となる。 (Means and effects for solving other problems)
In the above invention, the thickness of the chromium layer or the chromium compound layer is preferably 0.01 μm or more and 100 μm or less.
By setting the thickness of the chromium layer or the chromium compound layer within this range, the metal reflector (main body) and the dielectric multilayer film can be bonded with a strong adhesive force. As a result, almost no peeling or cracking occurs.

また、上記発明において、下地層と誘電体多層膜層とが蒸着またはスパッタにより形成された膜としてもよい。
これにより、下地層であるクロム層やクロム化合物層と、誘電体多層膜層とを、同じ薄膜形成法で形成することができるので、簡単かつ短時間のうちに反射鏡を形成することができる。 In the above invention, the base layer and the dielectric multilayer film layer may be a film formed by vapor deposition or sputtering.
As a result, the chromium layer or the chromium compound layer, which is the underlayer, and the dielectric multilayer film layer can be formed by the same thin film forming method, so that the reflecting mirror can be formed easily and in a short time. .

また、上記発明において、誘電体多層膜は酸化ケイ素膜層（ＳｉＯ２層）と金属酸化膜層との積層構造であるのが好ましい。ここで、金属酸化膜層としては、例えば酸化チタン膜層（ＴｉＯ２層）が好ましい。
これにより、誘電体多層膜による選択反射波長、選択透過波長を適宜の値に設定することができる。また、誘電体多層膜として酸化チタン膜層（ＴｉＯ２）を含むようにすることにより、この誘電体多層膜層にて紫外光についても吸収することができるので、外部に照射される紫外光を低減することができ、紫外線をカットしたい用途において利用できる。 In the above invention, the dielectric multilayer film preferably has a laminated structure of a silicon oxide film layer (SiO 2 layer) and a metal oxide film layer. Here, as the metal oxide film layer, for example, a titanium oxide film layer (TiO 2 layer) is preferable.
Thereby, the selective reflection wavelength and the selective transmission wavelength by the dielectric multilayer film can be set to appropriate values. In addition, by including a titanium oxide film layer (TiO 2 ) as the dielectric multilayer film, the dielectric multilayer film layer can also absorb ultraviolet light. It can be used in applications where it is desired to cut ultraviolet rays.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and it goes without saying that various aspects are included without departing from the spirit of the present invention.

図１は、本発明の一実施形態である光源装置の構成を示す反射鏡の断面図であり、図２は反射鏡の壁面Ａの断面拡大図である。光源装置１は、断面が放物線形状の反射鏡２と、高圧水銀ランプ３とから構成される。なお、高圧水銀ランプの給電用端子および高圧水銀ランプへの電力供給ラインについては従来方法をそのまま利用しているので説明を省略する。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a reflecting mirror showing a configuration of a light source device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a wall surface A of the reflecting mirror. The light source device 1 includes a reflecting mirror 2 having a parabolic cross section and a high-pressure mercury lamp 3. Since the conventional method is used as it is for the power supply terminal of the high-pressure mercury lamp and the power supply line to the high-pressure mercury lamp, description thereof is omitted.

反射鏡２は、放物線の中心軸方向に沿って形成されたランプ取付孔３１に、高圧水銀ランプ３を固定してある。反射鏡２の基体材料には、良熱伝導性であって軽量化が可能なアルミニウムを用いている。反射鏡２の基体、すなわち反射鏡本体２１の内側表面には、クロム層２２と誘電体多層膜２３とが積層される。クロム層２２は、厚さが０．１μｍ〜１００μｍの範囲で蒸着法により形成してある。膜厚をこの範囲内にすることにより、誘電体多層膜２３を、剥離や割れを生じることなく積層することができる。クロム層２２を形成後に、クロム層形成時と同じ方法、すなわち蒸着法により、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と酸化チタン（ＴｉＯ２）とが交互に積層された誘電体多層膜２３が形成される。誘電体多層膜２３の各層の厚さおよび全体の厚さは、反射鏡を用いて反射させる波長範囲に応じて設定するが、例えば、各層厚さを０．１μｍとし、全体厚さを２μｍ程度にする。 The reflecting mirror 2 has a high-pressure mercury lamp 3 fixed in a lamp mounting hole 31 formed along the direction of the central axis of the parabola. The base material of the reflecting mirror 2 is made of aluminum that has good thermal conductivity and can be reduced in weight. A chromium layer 22 and a dielectric multilayer film 23 are laminated on the base of the reflecting mirror 2, that is, the inner surface of the reflecting mirror body 21. The chromium layer 22 is formed by a vapor deposition method in a thickness range of 0.1 μm to 100 μm. By setting the film thickness within this range, the dielectric multilayer film 23 can be laminated without causing peeling or cracking. After the chromium layer 22 is formed, a dielectric multilayer film 23 in which silicon oxide (SiO 2 ) and titanium oxide (TiO 2 ) are alternately stacked is formed by the same method as that for forming the chromium layer, that is, the vapor deposition method. The thickness and overall thickness of each layer of the dielectric multilayer film 23 are set according to the wavelength range to be reflected using a reflecting mirror. For example, the thickness of each layer is 0.1 μm, and the overall thickness is about 2 μm. To.

このように、クロム層と誘電体多層膜とを同一成膜方法である蒸着法（あるいはスパッタ法でもよい）により形成することにより、同じ蒸着装置にて、連続してクロム層および誘電体多層膜層を形成することができるようになる。   Thus, by forming the chromium layer and the dielectric multilayer film by the same vapor deposition method (or sputtering method), the chromium layer and the dielectric multilayer film can be continuously used in the same vapor deposition apparatus. A layer can be formed.

なお、上記実施形態ではクロム層を蒸着法により形成するために、クロム材を蒸着源として用いたが、蒸着源を、例えばクロム酸化物に変更することにより、クロム層に代えて、酸化クロム層を形成することができる。また、蒸着源を変更して、その他のクロム化合物層を形成することもできる。
また、上記実施形態では、反射鏡２の片側（図１では左側）は開放され、光が出射される窓部分となっているが、この部分にガラス等の光透過物質からなる封止部材を取り付けて密閉型の光源装置としてもよい。 In the above embodiment, a chromium material is used as a vapor deposition source in order to form a chromium layer by a vapor deposition method. However, a chromium oxide layer can be used instead of the chromium layer by changing the vapor deposition source to, for example, a chromium oxide. Can be formed. In addition, other chromium compound layers can be formed by changing the evaporation source.
Further, in the above embodiment, one side (left side in FIG. 1) of the reflecting mirror 2 is opened to form a window portion from which light is emitted. A sealing member made of a light transmitting material such as glass is provided on this portion. A sealed light source device may be attached.

本発明は、反射鏡を備えた光源装置に利用することができる。   The present invention can be used for a light source device including a reflecting mirror.

本発明の一実施形態である光源装置の反射鏡の断面図。Sectional drawing of the reflective mirror of the light source device which is one Embodiment of this invention. 反射鏡の壁面拡大断面図。The wall surface expanded sectional view of a reflective mirror.

符号の説明Explanation of symbols

１：光源装置
２：反射鏡
３：光源ランプ
２１：反射鏡本体
２２：クロム層
２３：誘電体多層膜 1: Light source device 2: Reflecting mirror 3: Light source lamp 21: Reflecting mirror body 22: Chrome layer 23: Dielectric multilayer film

Claims (5)

光源と、光源からの照射光を反射する反射鏡とを備えた光源装置であって、反射鏡は金属材料からなり、反射鏡の照射光反射面にはクロム層またはクロム化合物層が下地層として形成されるとともに、下地層の上には近赤外線を透過し可視光を反射する波長選択透過性の誘電体多層膜が形成されることを特徴とする光源装置。 A light source device including a light source and a reflecting mirror that reflects light emitted from the light source, the reflecting mirror made of a metal material, and a chromium layer or a chromium compound layer as an underlayer on the irradiation light reflecting surface of the reflecting mirror A light source device characterized in that a wavelength selective transmission dielectric multilayer film that transmits near-infrared light and reflects visible light is formed on the underlayer. クロム層またはクロム化合物層の厚さは、０．０１μｍ以上、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置 2. The light source device according to claim 1, wherein a thickness of the chromium layer or the chromium compound layer is 0.01 μm or more and 100 μm or less. 下地層と誘電体多層膜層とが、ともに蒸着またはスパッタにより形成された膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。 3. The light source device according to claim 1, wherein both the base layer and the dielectric multilayer film layer are films formed by vapor deposition or sputtering. 誘電体多層膜は酸化ケイ素膜層と金属酸化膜層との積層構造であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光源装置。 4. The light source device according to claim 1, wherein the dielectric multilayer film has a laminated structure of a silicon oxide film layer and a metal oxide film layer. 誘電体多層膜は酸化チタン膜層を含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 4, wherein the dielectric multilayer film includes a titanium oxide film layer.
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