(57)【要約】【課題】  耐熱性に優れたガラス材を用いたリフレクタ、及び、それを用いた投射型表示装置を提供する。【解決手段】  白色光を照射する光源と、光源から出射した光束を反射するリフレクタと、照明光束を変調するライトバルブと、ライトバルブ上の映像を投射する投射レンズからなるプロジェクタ装置において、リフレクタがＳｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの群のうちの少なくとも１種の希土類元素を含有するＳｉＯ2を主成分とするガラスからなり、ガラスの熱膨張係数は４０×１０-7／℃より小さく、転移温度は５００℃より大きい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を収容する本体と、前記本体の内面に形成された反射膜とを備えるリフレクタにおいて、
前記本体は、ＳｉＯ2を主成分とし、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕのうち少なくとも１種の希土類元素を含有するガラスからなり、
前記ガラスは、熱膨張係数が４０×１０-7／℃より小さく、転移温度が５００℃より大きいことを特徴とするリフレクタ。
【請求項２】
請求項１記載のリフレクタにおいて、前記ガラスは、前記希土類元素をＬｎ2Ｏ3（Ｌｎは希土類元素）の酸化物換算で１〜３０重量％含有することを特徴とするリフレクタ。
【請求項３】
請求項１記載のリフレクタにおいて、前記ガラスは、前記希土類元素をＬｎ2Ｏ3（Ｌｎは希土類元素）の酸化物換算で５〜２０重量％含有することを特徴とするリフレクタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のリフレクタにおいて、前記ガラスは、少なくともＳｉＯ2を４５〜７５重量％、Ｂ2Ｏ3を０〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3を０〜３０重量％、Ｒ2Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を０〜１０重量％、ＲｅＯ（Ｒｅはアルカリ土類金属）を０〜１５重量％含有することを特徴とするリフレクタ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項記載のリフレクタにおいて、前記ガラスは、少なくともＳｉＯ2を５０〜７０重量％、Ｂ2Ｏ3を５〜１５重量％、Ａｌ2Ｏ3を１０〜２５重量％、Ｒ2Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を０〜５重量％、ＲｅＯ（Ｒｅはアルカリ土類金属）を０〜１０重量％含有することを特徴とするリフレクタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載のリフレクタにおいて、前記ガラスの熱膨張係数が３５×１０-7／℃より小さいことを特徴とするリフレクタ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載のリフレクタにおいて、前記ガラスの転移温度が６００℃より大きいことを特徴とするリフレクタ。
【請求項８】
光源と、反射面を有し前記光源から発生した光を光軸方向に沿う照明光束として出射するリフレクタと、前記照明光束を変調するライトバルブと、前記ライトバルブによって変調された映像光を投射する投射レンズとを含む投射型表示装置において、
前記リフレクタとして請求項１〜７のいずれか１項記載のリフレクタを用いることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項９】
反射面を有し光源から発生した光を光軸方向に沿う照明光束に変換するリフレクタと、前記リフレクタの前部に配置された前面板と、前記リフレクタと前記前面板とによって形成される空間の内部に設置された光源とを備える投光装置において
前記リフレクタとして請求項１〜７のいずれか１項記載のリフレクタを用い、
前記前面板は、ＳｉＯ2を主成分とし、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕのうち少なくとも１種の希土類元素を含有し、かつ、熱膨張係数が４０×１０-7／℃より小さく、転移温度が５００℃より大きいガラスからなることを特徴とする投光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射した光束を反射するリフレクタ、背面投射型の投射型テレビや前面投射型のプロジェクタといった分野に広く利用できる投射型表示装置及び投光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、業務用途のプロジェクタが広く普及してきている。また、従来のブラウン管に表示された画像をスクリーンに投影する方式の画像表示装置に代わるものとして、液晶表示素子等を用いた投射型テレビの開発が行われている。投射型テレビはスクリーンも含むテレビであるので、比較的大きなサイズのリフレクタが用いられている。この理由は、(i)投射型テレビにおいては比較的に大きな配置スペースを確保できること、(ii)ランプの長寿命化を図るためにアーク長（発光部の大きさ）の大きな光源と焦点距離の大きなリフレクタを用いることが多いこと、による。一方、プロジェクタはその可搬性の観点から、小型・軽量が特に重要であり、例えば特開２００２−２４４１９９号公報には、光源光軸近傍を通過する光線を光源光軸に対して略平行光に補正するための凹状の補正面を楕円リフレクタと第２焦点との間に配置する方法が開示されている。
【０００３】
以下、図７と図８を用いて、リフレクタの動作について説明する。図７は投射型テレビに多く用いられているリフレクタの例を示し、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は光軸を含む面で切断した断面図である。図８はプロジェクタ装置に多く用いられている小型リフレクタの例を示し、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は光軸を含む面で切断した断面図である。断面図には光線も表示してある。尚、図７と図８は、同一尺度であり、リフレクタの大きさの違いを表している。
【０００４】
図７において、１は光源、２は断面形状が放物面であるリフレクタ、３は光軸である。光源は、放物面リフレクタの頂点に設けられた挿入穴から挿入され、放物面の焦点に位置するように設置されている。図７に示したリフレクタ２では、光軸３に対して回転対称に反射面が存在している。このため放物面の焦点に設置された光源１から出射した光線は、放物面形状であるリフレクタ２で反射し、光軸３に平行な光線となる。一方、図８（ａ）の斜視図に示したように、プロジェクタ装置に多く用いられている小型リフレクタ２では、光源１を通る光軸３に対して、反射面が回転対称には存在していない。これはプロジェクタ装置の小型化のために、リフレクタ２の上下・左右をカットしたためである。このような物理的な小型化に加えて、プロジェクタ装置に用いるリフレクタ２においては、リフレクタ２の焦点距離を小さくすることによる小型化も図っている。
【０００５】
リフレクタ用ガラス材としては、例えば、特公平７−９２５２７号公報にはβ−スポンジュウメン固溶体やβ−ユークリプタイト固溶体を主要成分とする結晶化ガラスが、特開２００２−１０９９２３号公報にはセルジシアンを主結晶相とする結晶化ガラスが、特開２００１−２４９２０６号公報には結晶粒径が４００ｎｍ以下のβ−石英を主結晶とする結晶化ガラスが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４４１９９号公報
【特許文献２】特公平７−９２５２７号公報
【特許文献３】特開２００２−１０９９２３号公報
【特許文献４】特開２００１−２４９２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、プロジェクタ装置の小型化のためにリフレクタ２の焦点距離を小さくする方法があるが、この場合、リフレクタ２と光源１の発光部との距離が近くなるので、リフレクタ２の温度上昇が大きくなる。現在、リフレクタ２はファンを用いて空冷しており、ファンを大型化して冷却能力を大きくすることで、リフレクタ２の温度上昇を抑えることは技術的には可能であるが、ファンの大型化はプロジェクタ装置の小型・軽量化、低コスト化に反するばかりか、ファンによる騒音の発生も問題となる。このため、プロジェクタの小型・軽量化のためには、冷却ファンを大型化することなくライトバルブやリフレクタを小型化することが今後とも必要である。
【０００８】
また、リフレクタに用いられている結晶化ガラスは、リフレクタの形状に形成後に結晶化処理を行うことが必要であり、コストの上昇につながる。また、リフレクタの内面には光源からの光を反射するために反射層が形成されているが、結晶化ガラス材は、結晶相を析出させることにより、成形時に比べて寸法が変化するとともに、結晶粒子の析出によって表面に凹凸が形成されるため、それを平坦化する加工が必要となる。さらにリフレクタ使用中の熱変化により、結晶化ガラス中の結晶相と非晶質相との間での熱膨張係数差に由来して表面に凹凸を形成して、ガラス上に形成した反射膜の特性劣化をもたらす。またリフレクタの更なる小型化に伴い、結晶化処理により形成される結晶の形状や分布が不均一になり、リフレクタの強度の低下やバラツキという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決し、低コスト、高性能なリフレ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】
【００１０】
リフレクタは、光源を収容する椀状の本体と、本体の内表面上に形成された反射膜とを備えるが、本発明では、本体を、ＳｉＯ2を主成分として、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕのうち少なくとも１種の希土類元素を含有し、熱膨張係数が４０×１０-7／℃より小さく、転移温度が５００℃より大きいガラスによって構成する。より好ましいガラスは、熱膨張係数が３５×１０-7／℃より小さく、ガラスの転移温度が６００℃より大きいものである。
【００１１】
本発明のガラスは、希土類元素をＬｎ2Ｏ3（Ｌｎは希土類元素）の酸化物換算で１〜３０重量％、より好ましくは５〜２０重量％含有する。また、本発明のガラスは、少なくともＳｉＯ2を４５〜７５重量％、Ｂ2Ｏ3を０〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3を０〜３０重量％、Ｒ2Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を０〜１０重量％、ＲｅＯ（Ｒｅはアルカリ土類金属）を０〜１５重量％含有し、より好ましくは、少なくともＳｉＯ2を５０〜７０重量％、Ｂ2Ｏ3を５〜１５重量％、Ａｌ2Ｏ3を１０〜２５重量％、Ｒ2Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を０〜５重量％、ＲｅＯ（Ｒｅはアルカリ土類金属）を０〜１０重量％含有する。
【００１２】
投射型表示装置のリフレクタとして本発明のリフレクタを用いると、投射型表示装置の信頼性を高めつつ小型・軽量化することができる。また、光源からの光を一方向に集光して投光する投光装置に本発明のリフレクタを組み込むと、投光装置を小型・軽量化することができる。リフレクタの前面に配置する光透過性前面板の材料としても、本発明のガラス材は好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐熱性に優れた軽量・小型のリフレクタが得られる。そのリフレクタを組み込むことによって、信頼性に高い、軽量・小型の投射型表示装置や投光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明で用いたガラス材について説明する。本発明のガラス材は以下のようにして作製した。所定量の原料粉末を白金製のルツボに入れ、混合後、電気炉中で１６００℃で溶解した。原料が十分に溶解した後、白金製の攪拌羽根をガラス融液に挿入して攪拌した。攪拌したガラス融液を約４００℃に加熱した黒鉛製の型に流し込んだ後、歪取り処理を行い、ガラスブロックを作製した。このガラスブロックより各種評価用試験片を作製した。
【００１５】
ガラス材の特性として、曲げ強度、熱膨張係数、転移温度を評価した。曲げ強度測定は、JIS R 1601に準じて、３ｍｍ×４ｍｍ×３５ｍｍの試験片を用いて、クロスヘッド移動速度０．５ｍｍ／分、スパン長３０ｍｍの条件で３点曲げ試験を行って評価した。熱膨張係数及び転移温度は、４ｍｍ×４ｍｍ×１５ｍｍの試験片を室温より５℃／分の昇温速度で加熱して測定した。
【００１６】
本発明では、希土類元素を添加することにより、ガラス材の強度の向上が図られる。表１に、希土類酸化物の添加量と曲げ強度との関係を示す。ここでは、希土類酸化物としてＧｄ2Ｏ3について検討を行った。表中の組成の単位は重量％（ｗｔ％）であり、曲げ強度の単位はＭＰａである。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１に示すように、希土類酸化物を添加することにより曲げ強度の向上が図られている。但し、Ｇｄ2Ｏ3含有量が１重量％未満では曲げ強度の大幅な向上はみられず、また、３０重量％を超えると曲げ強度の大幅な低下が観察されており、希土類元素はＬｎ2Ｏ3（Ｌｎは希土類元素）の酸化物換算で、ガラス全体に対して１〜３０重量％含有することが好ましく、更に好ましい含有量は５〜２０重量％である。
【００１９】
表２に、添加する希土類酸化物の種類とガラス材の特性との関係を示す。ここでは表１のNo.５のガラス組成をベースとし、希土類酸化物の添加量は５重量％とし、希土類元素の種類を変化させた。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
表２から明らかなように、表１のNo.１の希土類酸化物を添加していないガラス材に比べて、いずれの希土類酸化物を添加したガラス材も強度の向上が図られており、特にＬａ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，及びＬｕの中から選ばれた希土類元素の酸化物を添加した場合に、より高い強度の向上が図られている。また、No.２９からNo.３２に示すように、２種類以上の希土類酸化物を添加した場合にも、同様に強度の向上が図られている。
【００２２】
表３に、ガラス材の構成酸化物の組成と特性との関係を示す。表中の組成の単位は重量％（ｗｔ％）であり、転移温度の単位は℃、熱膨張係数の単位は１０-7／℃、曲げ強度の単位はＭＰａである。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
表３のNo.３３からNo.４３に示すように、ＳｉＯ2量の増加に伴い、ガラス材の熱膨張係数は小さくなり、転移温度は高くなる傾向を示した。但し、ＳｉＯ2含有量が４５重量％未満では十分にガラス化しておらず、またＳｉＯ2量が７５重量％を超えると、ガラス溶解性が低下して、脈理が多く発生しており、好ましくない。これよりＳｉＯ2含有量は４５重量％以上、７５重量％以下であることが好ましく、５０重量％以上、７０重量％以下であればより好ましい。
【００２５】
表３のNo.４４からNo.５２は、Ｂ2Ｏ3含有量とガラス材の特性との関係を示している。Ｂ2Ｏ3を添加することにより流動性に優れたガラス材が得られるが、添加量が２０重量％を超えると、希土類含有による機械的特性向上の効果が小さくなった。そのため、Ｂ2Ｏ3含有量としては２０重量％以下であることが好ましく、５重量％以上、１５重量％以下であればより好ましい。
【００２６】
表３のNo.５３からNo.６５は、Ａｌ2Ｏ3含有量とガラス材の特性との関係を示している。Ａｌ2Ｏ3を添加することにより曲げ強度は向上するが、Ａｌ2Ｏ3含有量が３０重量％を超えると、ガラスの熔融温度が高くなり、未溶解部が残留するため好ましくない。このため、Ａｌ2Ｏ3含有量は３０重量％以下が好ましく、１０重量％以上、２５重量％以下がより好ましい。
【００２７】
表３のNo.６６からNo.７２は、Ｎａ2Ｏ，Ｌｉ2ＯとＫ2Ｏの合計量であるアルカリ量とガラス材の特性との関係を示している。ここに示すように、アルカリ量の増加に伴い、熱膨張係数が大きくなるとともに、転移温度は低下しており、アルカリ酸化物の添加量は１０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは５重量％以下である。
【００２８】
表３のNo.７３からNo.８１は、アルカリ土類酸化物とガラス材の特性の関係を示している。ここに示すように、アルカリ土類酸化物の増加とともに熱膨張係数は大きくなるとともに、転移温度は低下しており、アルカリ土類酸化物の添加量は１５重量％以下が好ましく、１０重量％以下であればより好ましい。
【００２９】
表４に、添加したアルカリ酸化物のうち、Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ量比と特性との関係を示す。ここでは表１のNo.６のガラス材をベースとして、アルカリ量は５ｗｔ％と一定で、No.８２からNo.９６に示すようにＬｉ2ＯとＮａ2Ｏの量比のみを変化させた。
【００３０】
【表４】
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【００３１】
表４に示すように、Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ量比の増加に伴い、曲げ強度は大きくなっており、No.９０のＬｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ量比が３付近で最も高い値を示した。反面、転移温度はＬｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ量比の増加に伴い低下しており、熱膨張係数は増加している。このため、Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ量比は０．３から７の間が好ましい。
【００３２】
次に、本発明のガラス材を溶融後、金型に鋳込んでプレス成形をしてリフレクタを作製し、特性評価を行った。作製したリフレクタは、光源出力２００Ｗの投射型表示装置用リフレクタである。図１に、作製した放物面リフレクタの概略断面図を示す。このリフレクタ２は、ガラス材からなる椀状（カップ状）の本体１７を有し、本体１７の内面には反射膜１８が形成されている。本例のリフレクタ２の内面は放物面をなし、その焦点位置に光源１が配置される。反射膜１８は、耐熱性が要求されることから金属膜等の無機膜が用いられ、ここでは反射の選択性を高めるために屈折率の異なる膜を積層した多層膜を用いた。具体的には、ＳｉＯ2／Ｔａ2Ｏ5／ＳｉＯ2／Ｔａ2Ｏ5／…多層膜を用いたが、Ｔａ2Ｏ5の代わりにＮｂ2Ｏ5等を用いることもできる。
【００３３】
本発明のリフレクタに用いるガラス材の熱膨張係数は、４０×１０-7／℃以下であることが好ましい。これは、熱膨張係数がこれより大きな値になると、光源点灯時と光源消灯時の温度差約４００度により、繰り返し使用中にガラス材にクラックが生じるなどの破損を誘起するためである。熱膨張係数が３５×１０-7／℃以下であると、同じ光源出力でリフレクタ形状をさらに小型化できるため、より好ましい。
【００３４】
本発明のリフレクタに用いるガラス材の転移温度は、５００℃以上であることが好ましい。これは、光源点灯時のリフレクタの最高温度は４００℃程度まで上昇するため、転移温度が５００℃より低いと、リフレクタの耐熱温度を超え、リフレクタの変形、破損を誘起するためである。さらに転移温度が６００℃以上であると、同じ光源出力でリフレクタ形状をさらに小型化できるため、より好ましい。
【００３５】
本発明のリフレクタに用いるガラス材の曲げ強度はJIS R 1601に準じた３点曲げ強度で２００ＭＰａ以上であることが好ましい。これは、曲げ強度が２００ＭＰａより小さいと、光源点灯時と光源消灯時の温度差約４００℃によってガラス中に発生する応力により、ガラス材にクラックが生じてリフレクタが破損するためである。さらに、曲げ強度が２５０ＭＰａ以上であれば、同じ光源出力でリフレクタ形状をさらに小型化できるため、より好ましい。
【００３６】
本発明では、白色光を照射する光源と、光源から出射した光束を反射するリフレクタと、照明光束を変調するライトバルブと、ライトバルブ上の映像光を投射する投射レンズからなる投射型表示装置に前記リフレクタを用いることにより、リフレクタの小型薄肉化を図ることが可能となり、従来のガラス材を用いたリフレクタと比較して少なくとも重量３０％の軽量化を図ることが可能となり、ひいては投射型表示装置の軽量低コスト化を可能とする。また、上記のような薄肉化や高強度化を図ることにより、光源点灯時と光源消灯時の熱衝撃特性を向上することが可能となる。
【００３７】
また、本発明は、照明用の投光装置に適用することもできる。図２は、本発明による投光装置の概略断面図である。この投光装置は、光源１、光源１から出射した光束を反射するリフレクタ２、光源１から出射した光束及びリフレクタ２で反射した光束を透過する前面板１９を備える。リフレクタ２は、基本的には図１に示したのと同様に、ガラス材からなる本体１７及び本体１７の内面に形成した反射膜１８を備える。投光装置においても、本体１７と前面板１９に本発明のガラス材を用いることにより、リフレクタの小型薄肉化による少なくとも３０％軽量化及び前面板を少なくとも１／２の厚さに薄板化を図ることが可能となり、投光装置の軽量・低コスト化を図ることが可能となる。特に前面板のように光を透過させる部材の場合、ガラス材に添加する希土類元素としては、可視光波長領域で吸収端を持たない、例えばＹ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕなどが好ましい。このような投光装置は、投射型表示装置のほか自動車や列車などの移動型照明装置や固定型照明装置などにも利用することができる。
【００３８】
本発明で用いるガラス材料は、上記した耐熱性に優れたガラス材料である。以下に、この耐熱性に優れたガラス材料を用いたリフレクタと、ライトパイプと、カラーホイールについてさらに説明する。
【００３９】
図３は、本発明による投射型表示装置の一例の要部構成図である。この投射型表示装置は、光源１、リフレクタ２、マルチレンズアレイ４、偏光変換素子５、合焦レンズ６、ダイクロイックミラー７、ミラー８、フィールドレンズ９、リレーレンズ１０、ライトバルブ１１、クロスプリズム１２、投射レンズ１３、ＩＲカットフィルタ１５、ＵＶカットフィルタ１６を備える。リフレクタ２は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの群から選ばれた少なくとも１種の希土類元素を含有するＳｉＯ2を主成分とするガラス材の表面に反射膜を形成した図１に示す構造を有する放物面リフレクタである。リフレクタ２の焦点位置から出射した光線は、リフレクタ２の反射面で反射し、光軸３に平行な光線となる。しかし、光源１は点光源ではないので、リフレクタ２の焦点位置に配置した光源１から出射した光束は、放物面形状であるリフレクタ２の反射面により光軸３に平行な光線を中心として広がりを持った光束としてリフレクタ２を出射する。リフレクタ２からの出射光束は、マルチレンズアレイ４により明るさの一様性が改善される。
【００４０】
リフレクタ２から出射した光束の、光軸に垂直な断面での光量分布は、リフレクタ２に開けた管球を通す穴のために中心部が暗くなる。加えて、光源１の配光分布（エネルギーの角度分布）と、リフレクタ２で取込む立体角のために、外側が暗い分布となる。本実施例では、インテグレータの方式として、凸レンズを二次元状に配置したマルチレンズアレイ４を２枚用いる方式を採用した。この方式では、一様でない光量分布を第１のマルチレンズアレイ４の各凸レンズで複数の領域に分割し、第２のマルチレンズアレイ４の対応した各凸レンズ上に集光させて、後段の合焦レンズ６によって、ライトバルブ１１面上に重畳させることで、光量分布の一様性を改善している。尚、第２のマルチレンズアレイ４の後ろで、光束が集光している個所には、自然光を一種類の直線偏光に変換するための偏光変換素子５を設けている。これは、後段のライトバルブ１１として一般的な液晶には、ある特定の直線偏光のみを透過させる透過軸が存在するからである。尚、ライトバルブ１１の各画素をミラーで構成した場合は、偏光変換素子５は不要となる。
【００４１】
合焦レンズ６とライトバルブ１１の間の光路には順次、白色光を赤・緑・青の３色に分割するためのダイクロイックミラー７と、光路を折り曲げるミラー８と、光束をテレセントリック化するフィールドレンズ９を配置している。透過型のライトバルブ１１で変調された赤・緑・青の光束は、クロスプリズム１２で合成され、投射レンズ１３によってスクリーン等に投射される。尚、クロスプリズム１２を用いた方式では、１色の光路長が他の２色の光路長と異なるので、その長い光路上には光量分布をライトバルブ１１面に写像するためのリレーレンズ１０を配置している。
【００４２】
図３において、色分離は最初のダイクロイックミラー７でＲ光束を透過しＧ光束とＢ光束を反射している、第二のダイクロイックミラー７でＧ光束を反射しＢ光束を透過し、３色に分離している。尚、Ｒ光路にはＩＲカットフィルタ１５を配置し、赤外線によるライトバルブ１１の温度上昇を防いでいる。また、Ｂ光路にはＵＶカットフィルタ１６を配置し、紫外線による有機材料の変質を防止している。また、図３のライトバルブ１１は液晶タイプであり、この液晶には偏光光線に対する透過軸が存在するので、コントラスト性能を改善するために、ライトバルブ１１の入射側と出射側に偏光子としての位相差板を配置している。
【００４３】
ところで、リフレクタ２の小型化を、リフレクタ２に耐熱性の優れたガラス材料を用いることで実現可能としたが、リフレクタ２の小型化で熱が篭りやすくなるため、光源１を内包する管球の温度も上昇する。そこで、管球に直接、冷却のための風を導いて、管球の冷却を行った。
【００４４】
次に、図４から図６を用いて、本発明の耐熱性に優れたガラス材料を用いたインテグレータとしてのライトパイプとカラーホイール及び、そのライトパイプとカラーホイールを用いた投射型表示装置の他の例について説明する。図４は投射型表示装置の他の例の要部構成図である。図５は、ライトパイプの作用図である。また、図６はカラーホイールの作用図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は断面図である。
【００４５】
本実施例の投射型表示装置は、図４に示すように、光源１、リフレクタ２、ライトパイプ４ｂ、カラーホイール１４、リレーレンズ１０ｂ、ライトバルブ１１ｂ、投射レンズ１３を備える。ライトパイプ４ｂは、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの群から選ばれた少なくとも１種の希土類元素を含有するＳｉＯ2を主成分とするガラス材で構成された中空体である。また、カラーホイール１４は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの群から選ばれた少なくとも１種の希土類元素を含有するＳｉＯ2を主成分とするガラス材で構成された、Ｒ・Ｇ・Ｂ用のダイクロイックミラー１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを２組リング状に配置した形式のものである（図６参照）。リフレクタ２は断面が楕円の楕円リフレクタとした。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、楕円リフレクタ２の第１焦点に配置した光源１から出射した光束は、楕円リフレクタ２によって同じ楕円の第２焦点位置に集光される。この集光位置近傍にインテグレータとしてのライトパイプ４ｂの入射面を配置した。図５（ｂ）に示すように、ライトパイプ４ｂの内面で反射を繰返すことで、光量分布の一様性が改善され、ライトパイプ４ｂの出射面において、一様な光量分布が得られる。このライトパイプ４ｂの出射面での光量分布は、リレーレンズ１０ｂにより、ライトバルブ１１ｂ面上に写像される。そして、ライトバルブ１１ｂで光変調された画像情報は、投射レンズ１３によりスクリーン等へ投射される。
【００４７】
ここで、ライトバルブ１１ｂは、個々の画素に対応した微小ミラーの向きがＯＮとＯＦＦで回転するマイクロミラーデバイス方式である反射型のライトバルブとした。このライトバルブ１１ｂに対して所定の角度で照明光束を入射させると、ＯＮの光束がライトバルブ１１ｂの有効面に対して、ほぼ垂直に反射し、投射レンズ１３に入射する。
【００４８】
尚、楕円リフレクタの代わりに、放物面リフレクタで反射した光束を凸レンズで集光しても同様の作用が得られる。また、ライトパイプ４ｂは、図５（ｂ）に示した中空のものでなくとも、中実のいわゆるロッドレンズ方式のものでも良い。カラーホイール１４についても、Ｒ・Ｇ・Ｂ用のダイクロイックミラーを２組リング状に配置した形式でなくとも、Ｗ（白色）用のダイクロイックミラーも配置しても良く、また、カラーホイール１４の反射光を利用する方式等々でも良い。
【００４９】
以上の説明では、光源１に近い個所に配置した光学部品と、光束が集光している個所の光学部品に本発明のガラス材を適用した。これらの光学部品は、高温にさらされるため、本発明のガラス材を適用することによる効果が特に大きい。しかし、投射型表示装置の小型化を更に進めるためには、上記個所以外の光学部品にも本発明のガラス材を適用することが必須である。
【００５０】
例えば、マルチレンズアレイ、偏光変換素子の基板となるガラス材、ダイクロイックミラー、レンズ玉、ＵＶカットフィルタ、ＩＲカットフィルタ、位相差板の基板となるガラス材、クロスプリズム、前面板等々の光学部品の基板となるガラス材として、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの群から選ばれた少なくとも１種の希土類元素を含有するＳｉＯ2を主成分とする本発明のガラス材を用いることができ、そうして作製された光学部品を用いることが投射型表示装置の小型・軽量化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による放物面リフレクタの概略断面図。
【図２】本発明による投光装置の構成図。
【図３】リフレクタを含む投射型表示装置の一例の要部構成図。
【図４】リフレクタを含む投射型表示装置の他の例の要部構成図。
【図５】ライトパイプの作用図。
【図６】カラーホイールの作用図。
【図７】リフレクタの説明図。
【図８】コンパクトなリフレクタの説明図。
【符号の説明】
【００５２】
１…光源、２…リフレクタ、３…光軸、４…マルチレンズアレイ、４ｂ…ライトパイプ、５…偏光変換素子、６…合焦レンズ、７…ダイクロイックミラー、８…ミラー、９…フィールドレンズ、１０…リレーレンズ、１１…ライトバルブ、１２…クロスプリズム、１３…投射レンズ、１４…カラーホイール、１５…ＩＲカットフィルタ、１６…ＵＶカットフィルタ、１７…本体、１８…反射膜、１９…前面板
【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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【図８】
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