(57)【要約】【課題】熱に起因する変形等が生じ難い反射ミラーおよびリアプロジェクタを提供する。【解決手段】リアプロジェクタ１は、投射レンズ部２０からの光を順に反射してスクリーン３へ導くための第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０を反射部として備えている。第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０は、反射膜がコーティングされた大理石で形成されており、第２ミラー４０は、大理石で形成されていることに加え、円錐面４２を有していて、円錐面４２に入射した光を広角化して出射する。【選択図】図６
2008145729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射するための反射ミラーであって、
非球面部が形成された耐熱変形性を有するミラー基体と、
少なくとも前記非球面部へコーティングされ光を反射するための反射膜と、を有することを特徴とする反射ミラー。
【請求項２】
請求項１に記載の反射ミラーにおいて、
前記ミラー基体は、大理石であることを特徴とする反射ミラー。
【請求項３】
請求項１または２に記載の反射ミラーにおいて、
前記非球面部は、円錐面であることを特徴とする反射ミラー。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の反射ミラーにおいて、
前記反射膜は、アルミニウム合金のコーティングであることを特徴とする反射ミラー。
【請求項５】
光を反射するための反射ミラーであって、
反射部を有するように大理石で形成されたミラー基体と、
少なくとも前記反射部へコーティングされ光を反射するための反射膜と、を有することを特徴とする反射ミラー。
【請求項６】
光源から射出された光束を画像信号に応じて変調し複数の反射ミラーを介してスクリーンへ拡大投射するリアプロジェクタであって、
前記複数の反射ミラーの少なくとも１つは、請求項１から５のいずれか一項に記載の反射ミラーであることを特徴とするリアプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を反射する反射ミラーおよびこの反射ミラーを備えたリアプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リアプロジェクタは、投射レンズからスクリーンの背面側に設けたガラス製の反射ミラーへ光を出射し、反射ミラーで一回反射させてからスクリーンへ投射していた。そのため、スクリーン背面、投射レンズおよび反射ミラーの間に広い空間が必要で、リアプロジェクタのスクリーン背面側の奥行きを長く設定して対処していた。さらに、スクリーンを大きくするほど、リアプロジェクタの奥行きも長くしなければならなかった。そこで、リアプロジェクタのスクリーン背面側の奥行きを短くして、より薄型化を図ることが求められていた。この求めに対し、例えば、特許文献１には、投射レンズとスクリーンとの間に複数の反射ミラーを配置して、投射レンズから出射された光を折り返すように順に反射させることにより、スクリーン背面、投射レンズおよび反射ミラーの間の空間を狭く設定することができ、リアプロジェクタのスクリーン背面側の奥行きを短くする方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、反射ミラーを繊維強化プラスチックなどのプラスチック基材を用いて製造することにより、ガラス製の反射ミラーと比較して、軽量、且つ、安価な反射ミラーを提供する方法が開示されている。これによれば、プラスチック基材の反射ミラーであれば、複数の反射ミラーを使用しても、反射ミラーの重量増加が抑制でき、反射ミラーを取り付けたリアプロジェクタの外装への負担も軽減される。そして、特許文献３には、ピッチ系炭素繊維強化プラスチックを用いた反射ミラーの製造方法が開示されており、軽量で強度のあるプラスチック反射ミラーを得ることが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０７１９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３３３１号公報
【特許文献３】特開２００３−３４４６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の技術では、プラスチック基材の反射ミラーを用いることによって、ガラス製の反射ミラーを用いる場合より軽量化が図れたが、リアプロジェクタのランプの高輝度化などによる発熱の増大に伴う高温化に十分対応できないという課題が顕著になっていた。具体的に述べると、繊維強化プラスチック基材は、膨張係数がガラスに比べて小さく、熱による膨張がガラスより少ない傾向であるが、熱伝導率を比べるとガラスより小さく、熱を放散し難く蓄熱する傾向を有している。従って、高輝度のリアプロジェクタの使用時において、繊維強化プラスチック基材の反射ミラーは、ガラス製の反射ミラーより高温状態となっており、膨張係数がガラスに比べて小さくても、熱による変形の程度がガラスとほぼ同等になってしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、熱に起因する変形等が生じ難い反射ミラーおよびリアプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の反射ミラーは、光を反射するためのものであって、非球面部が形成された耐熱変形性を有するミラー基体と、少なくとも非球面部へコーティングされ光を反射するための反射膜と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この反射ミラーによれば、耐熱変形性のミラー基体で形成され、光を反射する面には反射膜がコーティングされているため、反射ミラーの温度が変化しても変形が微小であり、反射ミラーへ入射した光を、常に、ほぼ一定方向へ効率良く反射することが可能である。さらに、光を反射する面が非球面の形状を有しており、反射ミラーへ入射した平行光であっても、入射位置によって異なる方向へ反射させることが可能である。つまり、平面形状の反射ミラーと比べて、反射光を広い範囲へ拡大するように出射させることができ、近い距離の位置へも広範に光を供給することが可能である。また、非球面の設定により、反射光を拡大させずに狭い範囲へ絞り込んで出射させることや、拡大および絞り込みを混在させて出射させることなどが自在に行える。この反射ミラーによれば、非球面の設定を変えれば、反射光の出射方向の拡大等をコントロールでき、所定位置の所定範囲へ反射光を出射することが可能である。即ち、この反射ミラーをリアプロジェクタ等に用いれば、入射光によって反射ミラーの温度が上昇した場合においても、熱変形が微小であるため、近距離のスクリーンへ大きな画像を歪みなく投射することが可能である。
【０００９】
この場合、ミラー基体は、大理石であることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、反射ミラーは、光が入射すると、光のエネルギーによって反射ミラーに熱が蓄積され、反射ミラーの温度が上昇する傾向にある。反射ミラーに大理石を用いれば、大理石の熱伝導率は、従来使用されていたガラスや繊維強化プラスチック基材の熱伝導率より大きいため、大理石から熱の放散がされやすく、反射ミラーの温度上昇が少なくなる。さらに、大理石の線膨張係数は、ガラスより小さいため、熱による大理石の膨張も少ない。一方、繊維強化プラスチック基材と比べて大理石の線膨張係数は、ほぼ同等または大きい値であるが、熱伝導率が大きい分だけ熱が放散されて温度上昇が少ないため、その結果として、大理石の膨張は、少ない傾向となる。従って、大理石は、強い光の入射に対しても、温度上昇が少なく、且つ、膨張による変形も少ないため、非球面の歪み等による反射光の出射方向のバラツキを抑制することが可能である。このように、大理石は、熱による変形が起き難いため、温度が変化する状態で使用される反射ミラーに用いれば、より効果的である。そして、大理石は、緻密な等粒状をなしており、鏡面研磨に適した硬さと粘りを有し、さまざまな非球面加工も可能である。
【００１１】
この場合、非球面部は、円錐面であることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、反射ミラーの非球面部が円錐面であることにより、円錐形状の小さい円弧側である一端では、反射光が広く拡大されるように出射され、大きい円弧側である他端の方向へ移るにつれて、反射光の拡大の度合いが減少するように出射される。従って、反射ミラーの円弧の一端と他端との方向と斜めに位置する所定範囲に対して、所定範囲の正面から光を出射した場合と同じ範囲へ、光を出射することが可能である。この反射ミラーを用いれば、所定範囲の正面以外の斜め方向からでも、反射光を所定範囲に収まるように出射することが可能である。
【００１３】
この場合、反射膜は、アルミニウム合金のコーティングであることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、反射ミラーの反射膜としてコーティングされたアルミニウム合金は、最大約９５％の反射率を有している。従って、この反射膜によれば、入射光をほとんど減衰させずに効率良く反射することができ、反射ミラーで光の方向を変えても、入射光とほぼ同等の明るさを維持した反射光を提供することが可能である。
【００１５】
本発明の反射ミラーは、光を反射するためのものであって、反射部を有するように大理石で形成されたミラー基体と、少なくとも反射部へコーティングされ光を反射するための反射膜と、を有することを特徴とする。
【００１６】
この反射ミラーによれば、光を反射する反射面に反射膜がコーティングされているため、反射ミラーへ入射した光を効率良く反射することが可能である。また、反射ミラーへ光が入射すると、光のエネルギーによって反射ミラーに熱が蓄積され、反射ミラーの温度が上昇する傾向にある。反射ミラーに大理石を用いれば、大理石の熱伝導率は、従来使用されていたガラスや繊維強化プラスチック基材の熱伝導率より大きいため、大理石から熱の放散がされやすく、反射ミラーの温度上昇が少なくなる。さらに、大理石の線膨張係数は、ガラスより小さいため、熱による大理石の膨張も少ない。一方、繊維強化プラスチック基材と比べて大理石の線膨張係数は、同等または大きい値であるが、熱伝導率が大きい分だけ熱が放散されて温度上昇が少ないため、その結果として、大理石の膨張が少ない。従って、大理石は、強い光の入反射に対しても、温度上昇が少なく、且つ、膨張による変形も少ないため、反射面の歪み等による反射光の出射方向のバラツキを抑制することが可能である。そして、大理石は、緻密な等粒状をなしており、鏡面研磨に適した硬さと粘りを有し、平面加工のみならず曲面加工なども可能である。例えば、この反射ミラーをリアプロジェクタ等に用いれば、入射光等によって反射ミラーの温度が上昇した場合においても、スクリーンに対して画像を歪みなく投射することが可能である。
【００１７】
本発明のリアプロジェクタは、光源から出射された光束を画像信号に応じて変調し複数の反射ミラーを介してスクリーンへ拡大投射する形式であって、複数の反射ミラーの少なくとも１つは、上記に記載の反射ミラーのいずれかであることを特徴とする。
【００１８】
このリアプロジェクタによれば、複数の反射ミラーを介して光を反射させることにより、スクリーンまでの光の経路が長くても、狭い空間内で光の経路を確保することが可能な装置である。リアプロジェクタでは、反射ミラーへ光が入反射すると、光のエネルギーによって反射ミラーに熱が蓄積され、反射ミラーの温度が上昇する傾向にある。そのため、反射ミラーに大理石を用いれば、大理石の熱伝導率が大きいため熱の放散がされやすく、大理石の温度上昇が少なくなる。さらに、大理石は、線膨張係数が小さいため、熱による膨張・変形が少なく、反射ミラーの変形等による反射光の出射方向のバラツキを抑制することが可能である。また、反射ミラーが円錐面などの非球面部を有すれば、平面形状の反射ミラーと比べて、反射光を広い範囲へ拡大するように出射させるようなことができ、近い距離の位置へも広範に光を供給することが可能である。このような反射ミラーを用いたリアプロジェクタは、近距離のスクリーンへ大きな画像を歪みなく投射することが可能である。さらに、高輝度の光を用いたリアプロジェクタにおいても、入射光等に起因する熱による変形が少ないため、反射ミラーの冷却を強化する必要や、熱による画像の歪み等を補正する必要が無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。実施形態では、複数の反射ミラーを備えたリアプロジェクタを例にして説明する。このリアプロジェクタは、光源部からの光を赤、青、緑の色光に分光し、分光した光をそれぞれの色用の液晶パネルへ出射する。そして、各液晶パネルで色光を変調し、さらに、変調された光学像を合成したカラー画像を投射レンズ部からスクリーンへ投射する方式のものである。ここで、反射ミラーは、投射レンズ部からスクリーンへ光を導くためのものである。
（実施形態）
【００２０】
図１は、リアプロジェクタの外観を示す斜視図である。リアプロジェクタ１は、外観を形成する外装２と、外装２の前面２ａの側に設けられカラー画像を表示するためのスクリーン３と、同じく前面２ａの側の下部に設けられたスピーカ部４と、を備えている。外装２は、前面２ａの両側をそれぞれ形成する側面２ｂと、前面２ａから最遠位置が上底である略台形形状をなす上面２ｃと、前面２ａと対向し略台形形状の上面２ｃの上底および斜辺に連続する背面２ｄと、により構成されている。また、スクリーン３は、上下方向より左右の側面２ｂの方向に長い横長の矩形形状である。
【００２１】
図２は、リアプロジェクタの概略構成を示す側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面をＢ矢視した図である。リアプロジェクタ１は、外装２の内側の底面に設けられた支持部６を有し、支持部６には、底面側から光学エンジン部１０と、第１ミラー（反射ミラー）３０と、第２ミラー（反射ミラー）４０と、が取り付けられている。さらに、外装２の上面２ｃの内側に第３ミラー（反射ミラー）５０が設けられている。第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０の光を反射する面には、アルミニウム合金がコーティングされた反射膜が形成されている。
【００２２】
このような構成において、まず、光学エンジン部１０は、画像信号に応じて変調された光を、第１ミラー３０へ向けて上面２ｃの方向へ出射する。そのため、光学エンジン部１０の出射側には、投射レンズ部２０が設けられている。第１ミラー３０は、投射レンズ部２０および第２ミラー４０の双方と対向するようにスクリーン３の側に設けられ、投射レンズ部２０からの光を反射させて第２ミラー４０の方向へ折り返す。第１ミラー３０は、平坦な平面形状を有している。
【００２３】
次に、第２ミラー４０は、第１ミラー３０に対向するように背面２ｄの側に設けられ、第１ミラー３０からの光を反射させて、第３ミラー５０の方向へ進行させる。ここで、第２ミラー４０は、非球面形状の曲面（非球面部）を有しており、第１ミラー３０からの光を、曲面によって、主にスクリーン３の横長方向へ広角化させている。このように、第２ミラー４０を曲面とすることで、光の反射と広角化とを同時に行うことが可能である。また、投射レンズ部２０による光の広角化のみならず、第２ミラー４０においても広角化することで、投射レンズ部２０のみにより光を広角化する場合に比べ、投射レンズ部２０の小型化が図れる。同時に、第１ミラー３０と第２ミラー４０との距離を短く設定することが可能である。第２ミラー４０の非球面形状については、図５を参照して後述する。
【００２４】
また、投射レンズ部２０、第１ミラー３０、第２ミラー４０から成る投射光学系は、支持部６により一体として構成されている。投射レンズ部２０、第１ミラー３０および第２ミラー４０を一体として構成することで、リアプロジェクタ１への組み付けや各部の位置等の調整を簡易に行うことが可能である。つまり、投射レンズ部２０は、一般的な投射レンズと同様に、芯出しを行いながら各レンズを鏡筒に組み込むことで形成されており、さらに、投射レンズ部２０、第１ミラー３０および第２ミラー４０のそれぞれの光軸を一致させながら、投射レンズ部２０と、第１ミラー３０と、第２ミラー４０とを支持部６に固定することにより、投射光学系を容易に形成することが可能である。
【００２５】
次に、第３ミラー５０は、外装２の上面２ｃに設けられ、スクリーン３の近傍に位置していて、投写光学系の第２ミラー４０からの広角化された光を反射させて、スクリーン３の方向へ折り返す。第３ミラー５０は、第１ミラー３０と同様に、平坦な平面形状を有している。
【００２６】
このように、リアプロジェクタ１は、スクリーン３の中心に対して第３ミラー５０が上方側、光学エンジン部１０が下方側に配置され、光学エンジン部１０は、第３ミラー５０から見て真下の位置に設けられている。このため、投射レンズ部２０から第１ミラー３０へ入射する光と、第２ミラー４０から第３ミラー５０へ入射する光とは、上向きに進行し、第１ミラー３０から第２ミラー４０へ入射する光は、上向きの光と略直交してスクリーン３の側から背面２ｄの側へ略水平方向に進行する。これにより、外装２内において、光をスクリーン３の面に沿う上向き方向へ主に進行させるため、リアプロジェクタ１の奥行きである、前面２ａと背面２ｄとの距離を短くして、リアプロジェクタ１を薄型化することが可能である。
【００２７】
次に、光学エンジン部１０について、光の進行順に沿って詳細に説明する。図３（ａ）は、光学エンジン部の構成を示す模式図、（ｂ）は、光変調部の詳細を示す模式図である。光源部１１の超高圧水銀ランプ１１ａは、赤色光、緑色光および青色光を含む光を供給する。超高圧水銀ランプ１１ａからの光は、リフレクタ１１ｂにより反射されて、略平行光としてインテグレータ１２へ出射される。インテグレータ１２は、超高圧水銀ランプ１１ａからの光の照度分布を略均一にするためのものである。インテグレータ１２によって照度分布が均一化された光は、偏光変換素子１３にて、特定の振動方向を有する偏光光に変換される。
【００２８】
偏光光に変換された光は、反射ミラー１４で光路を９０度折り曲げられた後、赤色光透過ダイクロイックミラー１５Ｒに入射する。赤色光透過ダイクロイックミラー１５Ｒは、赤色光を透過させ、緑色光、青色光を反射する。赤色光透過ダイクロイックミラー１５Ｒを透過した赤色光は、反射ミラー１５で光路を９０度折り曲げられ、赤色光用の光変調部１７Ｒに入射する。なお、ダイクロイックミラーを透過しても光の偏光方向は変化しない。
【００２９】
ここで、赤色光用の光変調部１７Ｒは、図３（ｂ）に示すように、赤色光の入射するフィールドレンズ１７１と、入射側偏光板１７２と、液晶パネル１７３の赤色光用である液晶パネル１７３Ｒと、出射側偏光板１７４と、を有している。赤色光以外の緑色光および青色光に対応する光変調部１７Ｇ，１７Ｂの構成は、液晶パネル１７３がそれぞれの色光用の液晶パネル１７３Ｇ，１７３Ｂである点を除き同構成である。光変調部１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂは、各色光を画像信号に応じて変調する光変調素子として液晶パネル１７３Ｒ，１７３Ｇ，１７３Ｂを用いた透過型の液晶表示装置である。
【００３０】
光変調部１７Ｒに入射した赤色光の偏光光は、液晶パネル１７３Ｒによって画像信号に応じて変調され、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１８へ出射される。
【００３１】
また、赤色光透過ダイクロイックミラー１５Ｒで反射された緑色光および青色光は、光路を９０度折り曲げられた後、青色光透過ダイクロイックミラー１５Ｇに入射する。青色光透過ダイクロイックミラー１５Ｇは、緑色光を反射し、青色光を透過させる。青色光透過ダイクロイックミラー１５Ｇで反射された緑色光は、光変調部１７Ｇに入射する。光変調部１７Ｇに入射した偏光光は、液晶パネル１７３Ｇで変調され、クロスダイクロイックプリズム１８に出射される。
【００３２】
そして、青色光透過ダイクロイックミラー１５Ｇを透過した青色光は、２枚のリレーレンズ１６と、２枚の反射ミラー１５とを経由して、光変調部１７Ｂに入射する。なお、青色光にリレーレンズ１６を経由させるのは、青色光の光路が赤色光および緑色光の光路よりも長いためである。リレーレンズ１６を用いることにより、青色光透過ダイクロイックミラー１５Ｇを透過した青色光を、減衰させず、ほぼそのまま光変調部１７Ｂへ導くことが可能である。光変調部１７Ｂに入射した青色光の偏光光は、液晶パネル１７３Ｂで変調され、クロスダイクロイックプリズム１８に出射される。なお、リレーレンズ１６へ入射する色光は、この場合、青色光であるが、赤色光または緑色光であっても良い。
【００３３】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１８は、２つのダイクロイック膜１８ａ、１８ｂをＸ字型に直交するように配置して構成されている。ダイクロイック膜１８ａは、青色光を反射し、赤色光、緑色光を透過する。ダイクロイック膜１８ｂは、赤色光を反射し、青色光、緑色光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１８は、光変調部１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光および青色光を合成する。投射レンズ部２０は、クロスダイクロイックプリズム１８で合成された光を図２に示す第１ミラー３０の方向へ投射する。
【００３４】
次に、クロスダイクロイックプリズム１８で合成された光を投射する投射レンズ部２０について説明する。図４は、投射レンズ部から第１ミラーへの光の経路を示す模式図である。図４に示すように、投射レンズ部２０は、クロスダイクロイックプリズム１８からの光の入射側に設けられた後群レンズ２２と、第１ミラー３０へ光を出射する側に設けられた前群レンズ２１とを有し、後群レンズ２２および前群レンズ２１は、鏡筒２３に収容されている。
【００３５】
この投射レンズ部２０の光学系において、光の経路Ｌは、クロスダイクロイックプリズム１８からの光を、光軸Ｋに対して、外装２の底面側である光軸Ｋの下側から第１ミラー３０の側である光軸Ｋの上側へシフトさせるように進行させる、いわゆるシフト光学系をなしている。従って、光学エンジン部１０のクロスダイクロイックプリズム１８は、投射レンズ部２０の光軸Ｋに対して下側へずれた位置に配置されている。
【００３６】
このように、投射レンズ部２０において、スクリーン３にほぼ沿った上方向へ、主に、光を進行させることにより、リアプロジェクタ１の薄型化が図られている。具体的には、反射ミラーで一回反射させてスクリーンへ投射するリアプロジェクタの場合、スクリーンの大きさが５５インチであると、リアプロジェクタの奥行きは、約５５０ｍｍであった。これに対して、実施形態のリアプロジェクタ１では、同じ５５インチのスクリーン３を有しているが、奥行きを２５０ｍｍに薄くすることが可能となった。
【００３７】
一方、リアプロジェクタ１は、スクリーン３の大型化と共に、より視認しやすくするための光源部１１の高輝度化が進められている。光源部１１の高輝度化により、光学エンジン部１０における発熱増だけでなく、光学エンジン部１０からの光を順に反射する第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０も、より高温状態になる。そのため、従来のようにガラスや炭素繊維強化プラスチックによって製造された第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０では、熱によって変形が生じて、出射光の方向が変わってしまうという不具合が発生しやすい。特に、非球面形状の曲面を有して出射光を広角化させる第２ミラー４０においては、熱変形によって、出射光の方向変化がより大きくなってしまい、スクリーン３の位置に対して、カラー画像を正しく投射できないという事態が発生する。
【００３８】
そこで、リアプロジェクタ１では、第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０を大理石で製造することにより、熱変形を抑制している。表１に示すように、大理石の熱伝導率は、２．８であり、従来使用されていたガラスの１．０５や、炭素繊維強化プラスチック０．３より大きく、熱の放散がされやすい。そのため、大理石の温度上昇は、ガラスや炭素繊維強化プラスチックより少ない。さらに、大理石の線膨張係数は、小さいもので１．０であり、ガラスの８．７より小さいため、同じ熱量を付加した場合、大理石の方が膨張しない。一方、炭素繊維強化プラスチックの０．８と比べると、大理石の線膨張係数はほぼ同等乃至大きめであるが、熱伝導率が大きい分だけ支持部６などへ熱が放散されて温度上昇が少ないため、その結果として、大理石の膨張の方が少ない。また、比重が２．７で、ガラスの２．６とほぼ同等であり、外装２に対する負荷は、ガラスと大差がない。
【００３９】
【表１】
2008145729.tif 000003
【００４０】
このように、大理石は、光源部１１からの強い光の入反射に対しても、温度上昇が少なく、且つ、膨張による変形も少ない。そのため、熱による非球面の歪み等による反射光の出射方向のバラツキをほぼ抑制することが可能である。また、大理石の主鉱物である方解石は、約８００℃の高温に耐えるものであり、大理石としての耐熱温度は、実使用上３００℃程度まで可能である。リアプロジェクタ１に使用される場合では、このような高温になることはないため、第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０の基材として、大理石を使用することは、十分に可能である。
【００４１】
次に、リアプロジェクタ１の薄型化に寄与している第２ミラー４０の非球面形状について説明する。図５（ａ）は、第２ミラーの形状を示す平面図、（ｂ）は、第２ミラーの形状を示す正面図である。図５に示すように、第２ミラー４０は、底面直径Ｄ、高さＣの円錐基体（ミラー基体）４１である大理石から切り出される。円錐基体４１から切り出された第２ミラー４０の平面形状は、図５（ａ）に示すように、円錐基体４１の頂点方向から見て、両端間が直線長さＥとなる底面の円弧を一辺とし、他の３辺が直線の四辺形である。他の３辺の内の２辺は、円弧のそれぞれの端部から、直線長さＥの中央と底面中心とを結ぶ中心線と平行に底面内部側へ長さＦだけ切り込んだ辺であり、残りの一辺は、長さＦだけ切り込んだ２辺の端部間を結ぶ辺である。
【００４２】
そして、第２ミラー４０の１つの面である円錐面４２が、非球面部であり、且つ、光を反射するための反射膜としてアルミニウム合金がコーティングされる反射部である。また、円錐面４２に対して円錐基体４１の底面側の面は、底面と角度αをなし円錐面４２と同じ方向の傾きで切り出されている。具体的な第２ミラー４０の大きさを述べると、リアプロジェクタ１に用いられている第２ミラー４０は、底面直径Ｄが２５０ｍｍ、高さＣが７４ｍｍの円錐基体４１の大理石から切り出され、直線長さＥが１２０ｍｍ、長さＦが１００ｍｍ、角度αが２２度である。光を反射するための円錐面４２は、平面視が円弧の辺４４において曲率の大きな緩曲面ｄ２をなし、円弧の辺４４に対向する辺４３の方向へかけて次第に曲率の小さな急曲面ｄ１をなしている。
【００４３】
また、大理石は、緻密な等粒状をなしており、鏡面研磨に適した硬さと粘りも有しているため、円錐基体４１の形状加工、円錐基体４１からの第２ミラー４０の切り出しおよび反射部に好適な鏡面研磨が可能である。平面形状である第１ミラー３０および第３ミラー５０の加工は、第２ミラー４０に比し、より容易に行える。
【００４４】
次に、第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０を有するリアプロジェクタ１における光の経路について説明する。図６は、投射レンズ部からスクリーンまでの光の経路を示す模式図である。図６は、スクリーン３の側から投射レンズ部２０、第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０を見た図であり、光の経路Ｌを分かりやすく説明するために、スクリーン３の四隅に到達する４本の光の経路Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4を模式的に描いてある。なお、第２ミラー４０は、矩形形状であり、第３ミラー５０は、図１に示す背面２ｄの側を上底とし前面２ａ側を下底とする台形形状をなしている。
【００４５】
光の経路Ｌ1，Ｌ2は、投射レンズ部２０から出射された光をスクリーン３の下部両隅へ導くものである。投射レンズ部２０から上向き方向へ出射された光は、光の経路Ｌ1，Ｌ2に沿って、まず、第１ミラー３０の上部に入射する。次に、第１ミラー３０で反射して略水平方向に進行して、第２ミラー４０の円弧の辺４４側に入射する。第２ミラー４０の円弧の辺４４側は、図５に示す緩曲面ｄ２であり、緩曲面ｄ２で反射した光は、台形形状の第３ミラー５０の上底側両隅に入射する。
【００４６】
光の経路Ｌ3，Ｌ4は、投射レンズ部２０から出射された光をスクリーン３の上部両隅へ導くものである。投射レンズ部２０から上向き方向へ出射された光は、光の経路Ｌ3，Ｌ4に沿って、まず、第１ミラー３０の下部に入射する。次に、第１ミラー３０で反射して略水平方向に進行して、第２ミラー４０の円弧の辺４４に対向する辺４３側に入射する。第２ミラー４０の辺４３側は、図５に示す急曲面ｄ１であり、急曲面ｄ１で反射した光は、緩曲面ｄ２で反射した光より広角化して、台形形状の第３ミラー５０の下底側両隅に入射する。
【００４７】
第３ミラー５０の下底側両隅に入射した光は、それぞれ反射して、スクリーン３の上部隅へ入射する。また、第３ミラー５０の上底側両隅に入射した光は、それぞれ反射して、スクリーン３の下部隅へ入射する。この場合、第３ミラー５０の下底側からスクリーン３の上部までの距離は、第３ミラー５０の上底側からスクリーン３の下部までの距離より短い。そのため、第３ミラー５０の下底側からスクリーン３の上部までの間に光が広角化する割合は、第３ミラー５０の上底側からスクリーン３の下部までの間に光が広角化する割合に比べて小さい。第３ミラー５０からスクリーン３までの広角化の差異を補正するために、第２ミラー４０に反射部として図５に示す円錐面４２を設け、円錐面４２によって光を広角化する割合を調節して反射させることにより、第３ミラー５０の下底側へ出射する光を第３ミラー５０の上底側へ出射する光よりさらに広角化している。これにより、スクリーン３へ投射された光によって表示されたカラー画像は、クロスダイクロイックプリズム１０８から出射されたカラー画像を均一に拡大したものになる。
【００４８】
カラー画像が投射されるスクリーン３は、投射された光を透過することにより、スクリーン３の投射レンズ部２０と反対側からカラー画像を鑑賞するための透過型スクリーンである。図７は、スクリーンの形状および光の経路を示す模式図である。スクリーン３は、画像信号に応じて変調された光が入射する側に設けられたフレネルレンズ６０を有する。フレネルレンズ６０は、第３ミラー５０からの光を角度変換する機能を有し、凸レンズの凸面を切り出した形状のプリズム部６１を平面上に並べて構成されている。複数のプリズム部６１は、略同心円状に配置されており、同心円の中心を通る断面において、第１面６１ａおよび第２面６１ｂにより形成される略三角形状を有する。第１面６１ａは、第３ミラー５０からの光が入射し、第２面６１ｂは、第１面６１ａからの光を反射する。
【００４９】
フレネルレンズ６０は、各プリズム部６１の第１面６１ａ同士、第２面６１ｂ同士が、いずれも傾きを揃えるように形成されており、これにより、第３ミラー５０からプリズム部６１へ入射した光は、スクリーン３の投射レンズ部２０と反対側に位置する鑑賞者の方向へ角度変換され、進行方向を揃えられてスクリーン３を透過する。なお、スクリーン３は、フレネルレンズ６０の他に、例えば、フレネルレンズ６０からの光を拡散させるレンチキュラーレンズやマイクロレンズアレイのような拡散部材等を鑑賞者側に設ける構成としても良い。
【００５０】
以上説明した実施形態の効果をまとめて簡単に記載する。
【００５１】
高輝度の光を用いたリアプロジェクタ１では、入射光等によって、反射ミラーである第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０が高温になる傾向がある。これら反射ミラーを大理石で形成することにより、熱による変形を抑制でき、反射ミラーの冷却を強化する必要や、反射ミラーの変形による画像の歪み等を補正する必要が無い。
【００５２】
また、リアプロジェクタ１の第２ミラー４０が円錐面４２を有し、円錐面４２で光を反射させる構成であるため、平面形状の反射ミラーと比べて、反射光を広い範囲へ拡大させて出射することが可能である。このように、第２ミラー４０において光を広角化することで、投射レンズ部２０のみにより光を広角化する場合に比べ、投射レンズ部２０の小型化が図れる。
【００５３】
さらに、第２ミラー４０を備えたリアプロジェクタ１は、投射レンズ部２０からスクリーン３までの距離を短縮することが可能で、同時に、第１ミラー３０および第３ミラー５０を組み合わせて光を順に反射させることにより、奥行きを短くして、大きなスクリーン３を有しながら薄型化を図ることが可能である。
【００５４】
また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。
【００５５】
第２ミラー４０を切り出す円錐基体４１は、大理石に限定されず、線膨張率が小さく熱伝導率が大きければ、陶器や複合プラスチックなどでも良い。これにより、第２ミラー４０の素材の選択肢が増え、設計上の自由度が広がる。第１ミラー３０および第３ミラー５０についても同様である。
【００５６】
また、第１ミラー３０、第２ミラー４０および第３ミラー５０に施す反射膜のコーティングは、アルミニウム合金に限定されず、反射率がアルミニウムと同様に高い銀（Ａｇ）合金などであっても良い。円錐基体４１の材種によって、コーティングの種類を選択することが可能である。
【００５７】
そして、第１ミラー３０および第３ミラー５０は、平面ミラーであり光を広角化しないため熱変形の影響が第２ミラー４０より少ない。従って、小型のスクリーン３を有するリアプロジェクタなどでは、第２ミラー４０のみ大理石で加工し、第１ミラー３０および第３ミラー５０は、従来のガラスまたは炭素繊維強化プラスチックなどの平板上に反射膜を形成したものであっても良い。
【００５８】
さらに、反射膜の上には、透明部材による保護膜を形成しても良い。これにより、反射膜が熱によって酸化することなどを防止することができ、耐久性の面において好ましい。
【００５９】
また、リアプロジェクタ１は、外装２の内部の構成をそのまま上下逆に配置することとしても良い。この場合、光学エンジン部１０は外装２の上面２ｃの内側に、また、第３ミラー５０は外装２の底面にそれぞれ配置される。また、リアプロジェクタ１は、外装２の内部の構成をそのまま右又は左に略９０度倒したような配置としても良い。
【００６０】
そして、リアプロジェクタ１では、光変調部１７において、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネル１７３を用いているが、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いても良い。さらに、光学変調素子として液晶パネル１７３を用いることに限定せず、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調素子を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の反射ミラーは、実施形態で説明したリアプロジェクタ１だけでなく、投射レンズ部２０と同じ側からカラー画像を鑑賞する、いわゆるフロントタイプのプロジェクタなどにも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】リアプロジェクタの外観を示す斜視図。
【図２】リアプロジェクタの概略構成を示す側面図。
【図３】（ａ）光学エンジン部の構成を示す模式図、（ｂ）光変調部の詳細を示す模式図。
【図４】投射レンズ部から第１ミラーへの光の経路を示す模式図。
【図５】（ａ）第２ミラーの形状を示す平面図、（ｂ）第２ミラーの形状を示す正面図。
【図６】投射レンズ部からスクリーンまでの光の経路を示す模式図。
【図７】スクリーンの形状および光の経路を示す模式図。
【符号の説明】
【００６３】
１…リアプロジェクタ、２…外装、３…スクリーン、６…支持部、１０…光学エンジン部、１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ…光変調部、２０…投射レンズ部、２１…前群レンズ、２２…後群レンズ、３０…第１レンズ、４０…第２レンズ、４１…円錐基体、４２…円錐面、４３，４４…辺、５０…第３ミラー、６０…フレネルレンズ、６１…プリズム部、６１ａ…第１面、６１ｂ…第２面、１７１…フィールドレンズ、１７２…入射側偏光板、１７３…液晶パネル、１７４…出射側偏光板、Ｌ…光の経路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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