【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関し、特に投射型表示装置の小型化好適なリフレクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
業務用途のプロジェクタが大き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きた。
【０００３】
投射型テレビはスクリーンも含むテレビであるので、比較的に大きいサイズのリフレクタが用いられている。この理由は、▲１▼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、▲２▼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、ことが多いからである。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、例えば下記特許文献１においては、光源光軸近傍を通過する光路を有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。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２４４１９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以下、図２と図３を用いて、リフレクタの動作について説明する。図２に投射型テレビに多く用いられているリフレクタの例を、図３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の例を示す。
【０００６】
図２で、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。図２（１）が斜視図であり、図２（２）が断面図である。図２のリフレクタ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。光源１はリフレクタ２の焦点位置に配置する。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。尚、実際の光源１は点光源ではなく、ある大きさを持っているので、大部分の光線は該平行光線を中心に広がりを持った光束となる。また、リフレクタ２には光源１としての管球を通す穴が開いている。図３も同様である。
【０００７】
一方、斜視図でわかるように、図３のリフレクタ２では、光軸３に対して、反射面が回転対称には存在していない。この理由は、リフレクタ２の上下・左右のカットによるプロジェクタ装置の小型化である。この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の焦点距離自体も小さくし、小型化を図っている。ここで、リフレクタ２の焦点距離を小さくするとリフレクタ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。
【０００８】
尚、図２と図３は、同一尺度であり、図２と図３でのリフレクタの大きさの違いを表している。
【０００９】
プロジェクタ装置を、更に小型化するためにリフレクタ２を小型化すると、リフレクタ２の温度上昇が大きくなる。従って、リフレクタ２の小型化で、リフレクタ２の温度上昇が起こるので、熱衝撃に強いガラス材が必要となる。
【００１０】
ところで、リフレクタ２自体はファンを用いて空冷しており、ファンの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自体は技術的には可能である。しかし、そもそもリフレクタ２を冷却する目的は、光源１の温度上昇を抑えることである。例えば、ある光源１から距離ａの距離にあるリフレクタ２の温度がＡ度だとすると、光源１から距離ｂ（ａ＞ｂ＞０）にリフレクタ２を配置した場合は、その温度はＢ度（Ｂ＞Ａ＞０）となる。即ち、光源１の温度を一定とするためのリフレクタ２の冷却すべき温度は、焦点距離を小さくした場合には高くてもよいことになる。
【００１１】
仮に、ファン自体を大型化すれば同じリフレクタ２の温度は確保できるかもしれないが、プロジェクタ装置の小型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。しかし、プロジェクタの小型・軽量化及び低コスト化のためには、ライトバルブやリフレクタの小型化が今後とも必要である。このリフレクタの小型化により、リフレクタと光源の距離が近くなるので、リフレクタの温度がさらに上昇する。
【００１２】
通常の耐熱ガラスの熱衝撃温度差は１２０〜１５０度程度である。この熱衝撃温度の向上のために、現行の小型リフレクタでは結晶化ガラスが用いられている。しかし、この結晶化処理という工程はリフレクタ形状の形成後に行うことが必要であり、コストの上昇につながる。また、結晶化処理を行うことにより、ガラス材の表面粗さが劣化することにより、ガラス上に良好な反射膜を形成することが困難になる。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。
【００１３】
本発明で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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、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、該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であって、前記リフレクタがＳｃ、Ｙ、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ガラスから構成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を用いて詳細に説明する。
【００１６】
先ず、希土類をガラスに含有させることによる強度の向上、即ち、耐熱性能の改善の理由について説明する。
【００１７】
希土類元素の含有の形態としては、ガラスに微細粒子が分散しており、かつ該微細粒子中に前記希土類元素が含まれていることが好ましい。
【００１８】
網目構造を有するガラス組織中に溶け込むことのできる希土類元素の量には上限（固溶限）があり、上限を超える量の希土類元素が添加されると結晶相、または非晶質相としてガラス母相中に析出する。このような結晶相、または非晶質相からなる粒子を微細粒子と称している。希土類元素の分布が不均一の場合は、部分的に固溶限を超えて微細粒子が析出する場合もあるため、必ずしも希土類元素の含有量が、母相ガラスの固溶限を超えている必要はない。希土類元素は、ガラス母相中と、微細粒子のどちらにも存在することが好ましい。
【００１９】
そして、この微細粒子がガラス母相中に分散していることにより、応力を受けた際にも粒子がガラス母相の変形、破壊を抑制する作用をするため、ガラスの強度がより向上する。
【００２０】
希土類元素を含有させたガラスの特徴は上記の微細粒子分散が挙げられるが、これに限られるものではない。この微細粒子分散の有無は添加する希土類元素の種類や添加量、ガラス製造プロセスでの製造条件などに由来するものであって、微細粒子の分散が観察されない場合もありうる。このような場合であっても、希土類元素を添加することにより、添加希土類元素を中心として、ガラス母相の基本骨格が引きつけられた一種の圧縮応力場を形成し、このような応力場が均一に分散することによりガラス材の強度の向上が図られる。
【００２１】
また、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０．５ 〜３０重量％含有することが好ましい。更に好ましくは、希土類元素を０．５ 〜２０重量％とする。希土類元素の含有量が０．５ 重量％未満では機械的強度の向上効果が小さい。逆に、３０重量％を超えるとガラス溶解時に希土類元素酸化物の原料粉末が残存し、均一なガラスを得ることが難しい。また、希土類元素の含有量が上限値を超えると微細粒子の粒径が大きくなり、基板の表面粗さが大きくなる。
【００２２】
更には、希土類元素がＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕの中から選ばれた少なくとも１種以上であることが好ましい。希土類元素はイオン半径が大きいため微細粒子としてガラス母相中に析出しやすい。しかし、希土類元素の中でも上記元素は、ガラス母相中で最も微細粒子を均一に析出させ易く、強度向上効果が高いという特徴がある。
【００２３】
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０．５〜３０重量％含有し、他の成分として少なくともＳｉＯ２：４０〜９０重量％、Ｂ２Ｏ３：０〜２０重量％、Ｒ２Ｏ （Ｒはアルカリ金属）：０〜２０重量％、ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属）：０〜２０重量％、Ａｌ２Ｏ３：０〜１０重量％を含み、かつＲ２Ｏ とＲＯの合計量が１０〜３０重量％であることが好ましい。ガラスの中では、ソーダライムガラスと呼ばれるガラスが母相成分であるとき最もガラス強度の向上が大きい。また、アルカリ元素とアルカリ土類元素が含有されているケイ酸塩ガラスにおいて、特に希土類元素の添加効果が高い。
【００２４】
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。
【００２５】
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以下説明する。
【００２６】
本発明の第１の実施の形態として、図１を用いて、本発明の耐熱性に優れたガラス材料を用いたリフレクタ及び、該リフレクタを用いた投射型表示装置について説明する。
【００２７】
図１で、１は光源、２はリフレクタ、３は光軸、４はマルチレンズアレイ、５は偏光変換素子、６は合焦レンズ、７はダイクロイックミラー、８はミラー、９はフィールドレンズ、１０はリレーレンズ、１１はライトバルブ、１２はクロスプリズム、１３は投射レンズ、１５はＩＲカットフィルタ、１６はＵＶカットフィルタである。
【００２８】
図１で、リフレクタ２は、Ｓｃ、Ｙ、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ガラス材で構成された放物面リフレクタである。該リフレクタ２の焦点位置から出射した光線は、該リフレクタ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は点光源でないので、該リフレクタ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、インテグレータ４により明るさの一様性が改善される。
【００２９】
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、後続の合焦レンズ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。この目的は、後続のライトバルブ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。
【００３０】
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で変調された光束は、クロスプリズム１２で白色光として合成され、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。図１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の温度が上昇するのを防いでいる。また、Ｂ光路にはＵＶカットフィルタ１５を配置し、紫外線により有機材料を変質するのを防止している。また、図１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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施の形態として、図４を用いて、本発明の耐熱性に優れたガラス材料を用いたライトパイプとカラーホイール及び、該ライトパイプと該カラーホイールを用いた投射型表示装置について説明する。
【００３３】
図４で、１は光源、２はリフレクタ、３は光軸、４ｂはライトパイプ、１４はカラーホイール、１０ｂはリレーレンズ、１１ｂはライトバルブ、１３は投射レンズである。
【００３４】
図４で、インテグレータ４ｂは、Ｓｃ、Ｙ、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ガラス材で構成されたインテグレータ４ｂであり、カラーホイール１４は、Ｓｃ、Ｙ、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ガラス材で構成されたカラーホイール１４である。第２の実施の形態においては、該リフレクタ２は断面が楕円の楕円リフレクタとした。楕円の第１焦点に配置した光源１から出射した光束は、同じ楕円の第２焦点位置に集光する。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。前記したように、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。
ここで、本発明の第２の実施の形態でのライトバルブ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１１ｂとした。このライトバルブ１１ｂに対して所定の角度を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。
【００３５】
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は得られる。また、ライトパイプ４ｂとしては、本発明の第２の実施の形態で説明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の方式でも良い。カラーホイール１４についても、本発明の第２の実施の形態で説明した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−ル１４の反射光を利用する方式等々でも良い。
【００３６】
以上の実施の形態は、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での実施の形態であり、夫々、特に、温度が高くなるので、本発明の効果が特に大きい個所である。
【００３７】
以上の個所でなくとも、投射型表示装置の小型化を進めていくことで、他の光学部品への本発明の適用が必須となる。
【００３８】
例えば、上記の実施の形態の中で説明した光学部品であるマルチレンズアレイ、或いは、偏光変換素子の基板となるガラス材、或いは、ダイクロイックミラー、或いは、レンズ玉、或いは、ＵＶカットフィルタ、或いは、ＩＲカットフィルタ、或いは、位相差板の基板となるガラス材、或いは、クロスプリズム、等々の光学部品の基板となるガラス材を、Ｓｃ、Ｙ、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ガラスで形成することであり、また、該光学部品を投射型表示装置に用いることである。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、耐熱性に優れたリフレクタを用いた投射型表示装置を得ることができる。これによって、リフレクタの小型化、即ち、投射型表示装置の小型化を達成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるリフレクタを含む投射型表示装置の要部の構成図である。
【図２】リフレクタの説明図である。
【図３】コンパクトなリフレクタの説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における投射型表示装置の要部の構成図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるライトパイプの作用図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるカラーホイールの作用図である。
【符号の説明】
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。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection display device that can be widely used in fields such as a rear projection type television and a front projection type projector, and more particularly to a reflector suitable for miniaturization of the projection type display device.
[0002]
[Prior art]
Commercial projectors have become widely used. Further, as an alternative to the conventional image display device of the type that projects an image displayed on a cathode ray tube onto a screen, a projection type television using a liquid crystal display element or the like has been developed.
[0003]
Since the projection television is a television including a screen, a reflector having a relatively large size is used. The reasons are as follows: (1) a relatively large arrangement space can be secured in a projection television; and (2) a light source having a large arc length (the size of a light-emitting portion) and a long focal length in order to extend the life of the lamp. This is because a large reflector is often used. On the other hand, from the viewpoint of portability of the projector, it is particularly important that the projector be small and light. For example, in Patent Document 1 described below, a light beam having an optical path passing near the optical axis of the light source is converted into light substantially parallel to the optical axis of the light source. A method of disposing a concave correction surface for correction between an elliptical reflector and a second focal point is disclosed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-244199
[Problems to be solved by the invention]
Hereinafter, the operation of the reflector will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows an example of a reflector often used in a projection television, and FIG. 3 shows an example of a small reflector often used in a projector device.
[0006]
In FIG. 2, 1 is a light source, 2 is a reflector having a parabolic cross section, and 3 is an optical axis. FIG. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is a cross-sectional view. In the reflector 2 shown in FIG. 2, the reflection surface exists rotationally symmetrically with respect to the optical axis 3. The light source 1 is arranged at a focal position of the reflector 2. A light beam emitted from the light source 1 is reflected by a parabolic reflector 2 and becomes a light beam parallel to the optical axis 3. Since the actual light source 1 is not a point light source but has a certain size, most of the light beams are spread with the parallel light beams as the center. The reflector 2 has a hole through which a tube as the light source 1 passes. FIG. 3 is similar.
[0007]
On the other hand, as can be seen from the perspective view, in the reflector 2 of FIG. 3, the reflection surface does not exist in rotational symmetry with respect to the optical axis 3. This is because the size of the projector device is reduced by cutting the reflector 2 vertically and horizontally. In addition to the physical miniaturization, the focal length of the reflector 2 itself is also reduced in the reflector 2 used in the projector device, thereby achieving miniaturization. Here, when the focal length of the reflector 2 is reduced, the distance between the reflector 2 and the light emitting unit of the light source 1 becomes shorter, so that the temperature rise of the reflector 2 increases.
[0008]
Note that FIGS. 2 and 3 are on the same scale, and show the difference in the size of the reflector between FIGS. 2 and 3.
[0009]
When the size of the reflector 2 is reduced in order to further reduce the size of the projector device, the temperature rise of the reflector 2 increases. Therefore, as the size of the reflector 2 is reduced, the temperature of the reflector 2 rises, so that a glass material that is resistant to thermal shock is required.
[0010]
By the way, the reflector 2 itself is air-cooled using a fan, and it is technically possible to suppress the temperature rise of the reflector 2 by increasing the cooling capacity of the fan. However, the purpose of cooling the reflector 2 is to suppress the temperature rise of the light source 1 in the first place. For example, assuming that the temperature of the reflector 2 located at a distance a from the light source 1 is A degrees, when the reflector 2 is arranged at a distance b (a>b> 0) from the light source 1, the temperature is B degrees (B>). A> 0). That is, the temperature to be cooled of the reflector 2 for keeping the temperature of the light source 1 constant may be higher when the focal length is reduced.
[0011]
If the size of the fan itself is increased, the same temperature of the reflector 2 may be secured. However, not only does the size of the projector apparatus be reduced, but also noise generation by the fan poses a problem. However, in order to reduce the size, weight, and cost of the projector, it is necessary to reduce the size of the light valve and the reflector. Due to the miniaturization of the reflector, the distance between the reflector and the light source becomes shorter, so that the temperature of the reflector further increases.
[0012]
The thermal shock temperature difference of ordinary heat-resistant glass is about 120 to 150 degrees. In order to improve the thermal shock temperature, crystallized glass is used in current small reflectors. However, this crystallization process needs to be performed after the formation of the reflector shape, which leads to an increase in cost. Further, by performing the crystallization treatment, the surface roughness of the glass material is deteriorated, so that it becomes difficult to form a good reflection film on the glass. In addition, as the size of the reflector is further reduced, the shape and distribution of crystals formed by the crystallization process become non-uniform, which causes a problem that the strength of the reflector is reduced or varies.
[0013]
An object of the present invention is to solve such a problem and provide a low-cost, high-performance reflector.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source that emits white light, a reflector that reflects a light beam emitted from the light source, a light valve that modulates an illumination light beam, and a projection that projects video light on the light valve. A projection display device including a lens, wherein the reflector is at least one of a group of Sc, Y, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. It is composed of glass containing some rare earth elements.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
[0016]
First, the reason for improving the strength by incorporating a rare earth element into glass, that is, the reason for improving the heat resistance performance, will be described.
[0017]
As the form of the rare earth element, it is preferable that fine particles are dispersed in glass and the rare earth element is contained in the fine particles.
[0018]
There is an upper limit (solid solubility limit) to the amount of the rare earth element that can be dissolved in the glass structure having a network structure, and when the amount of the rare earth element exceeding the upper limit is added, the glass phase becomes a crystalline phase or an amorphous phase. Precipitates in the phase. Particles composed of such a crystalline phase or an amorphous phase are called fine particles. If the distribution of the rare earth element is not uniform, fine particles may precipitate partially beyond the solid solubility limit, so the content of the rare earth element must necessarily exceed the solid solubility limit of the matrix glass. There is no. The rare earth element is preferably present both in the glass matrix phase and in the fine particles.
[0019]
Since the fine particles are dispersed in the glass matrix, the particles act to suppress deformation and destruction of the glass matrix even when subjected to stress, so that the strength of the glass is further improved.
[0020]
The characteristics of the glass containing the rare earth element include the fine particle dispersion described above, but are not limited thereto. The presence or absence of the fine particle dispersion is derived from the type and amount of the rare earth element to be added, the production conditions in the glass production process, and the like, and the dispersion of the fine particles may not be observed in some cases. Even in such a case, by adding the rare earth element, a kind of compressive stress field in which the basic skeleton of the glass matrix is attracted is formed around the added rare earth element, and such a stress field is uniform. , The strength of the glass material is improved.
[0021]
Further, the rare earth element is preferably contained in an amount of 0.5 to 30% by weight of the entire glass in terms of Ln 2 O 3 (Ln is a rare earth element) oxide. More preferably, the content of the rare earth element is 0.5 to 20% by weight. When the content of the rare earth element is less than 0.5% by weight, the effect of improving the mechanical strength is small. On the other hand, when the content exceeds 30% by weight, the raw material powder of the rare earth element oxide remains when the glass is melted, and it is difficult to obtain uniform glass. On the other hand, when the content of the rare earth element exceeds the upper limit, the particle size of the fine particles increases, and the surface roughness of the substrate increases.
[0022]
Further, the rare earth element is preferably at least one selected from Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Rare earth elements have a large ionic radius and tend to precipitate as fine particles in the glass matrix. However, among the rare earth elements, the above elements are characterized in that fine particles are easily and uniformly precipitated in the glass matrix, and the effect of improving strength is high.
[0023]
The rare earth element is contained in an amount of 0.5 to 30% by weight relative to the whole glass in terms of oxide of Ln 2 O 3 (Ln is a rare earth element), and at least SiO 2 : 40 to 90% by weight and B 2 O 3: 0 to 20 wt%, R 2 O (R is an alkali metal): 0-20 wt%, RO (R is an alkaline earth metal): 0-20 wt%, Al 2 O 3: 0~10 wt %, And the total amount of R 2 O and RO is preferably 10 to 30% by weight. Among glasses, when so-called lime glass is a matrix component, the improvement in glass strength is greatest. In addition, in a silicate glass containing an alkali element and an alkaline earth element, the effect of adding a rare earth element is particularly high.
[0024]
The glass material used in the present invention is the above-described glass material having excellent heat resistance.
[0025]
A reflector, a light pipe, and a color wheel using a glass material having excellent heat resistance will be described below.
[0026]
As a first embodiment of the present invention, a reflector using the heat-resistant glass material of the present invention and a projection display device using the reflector will be described with reference to FIG.
[0027]
In FIG. 1, 1 is a light source, 2 is a reflector, 3 is an optical axis, 4 is a multi-lens array, 5 is a polarization conversion element, 6 is a focusing lens, 7 is a dichroic mirror, 8 is a mirror, 9 is a field lens, 10 Is a relay lens, 11 is a light valve, 12 is a cross prism, 13 is a projection lens, 15 is an IR cut filter, and 16 is a UV cut filter.
[0028]
In FIG. 1, the reflector 2 includes at least one rare earth element selected from the group consisting of Sc, Y, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. It is a parabolic reflector made of glass material. Light rays emitted from the focal position of the reflector 2 are reflected by the reflecting surface of the reflector 2 and become light rays parallel to the optical axis 3. However, since the light source 1 is not a point light source, a light beam emitted from the light source 1 disposed at the focal position of the reflector 2 spreads around a light beam parallel to the optical axis 3 by the reflecting surface of the parabolic reflector 2. Out of the reflector 2 as a light beam having The uniformity of brightness of the light beam emitted from the reflector 2 is improved by the integrator 4.
[0029]
The light quantity distribution of the light beam emitted from the reflector 2 in a cross section perpendicular to the optical axis becomes dark at the center due to the hole through which the bulb opened in the reflector 2 passes. In addition, due to the light distribution of the light source 1 (angular distribution of energy) and the solid angle taken in by the reflector 2, the distribution becomes dark on the outside. In the present embodiment, a method using two multi-lens arrays 4 in which convex lenses are arranged two-dimensionally is adopted as an integrator method. In this method, the uneven light amount distribution is divided into a plurality of regions by each convex lens of the first multi-lens array 4 and condensed on each of the corresponding convex lenses of the second multi-lens array 4, and the light is distributed to the subsequent regions. The uniformity of the light quantity distribution is improved by superimposing the light quantity on the light valve 11 surface by the focusing lens 6. Note that a polarization conversion element 5 for converting natural light into one type of linearly polarized light is provided behind the second multi-lens array 4 where the light beam is condensed. This is because a liquid crystal that is generally used as the subsequent light valve 11 has a transmission axis that transmits only a specific linearly polarized light. When each pixel of the light valve 11 is constituted by a mirror, the polarization conversion element 5 becomes unnecessary.
[0030]
In the optical path between the focusing lens 6 and the light valve 11, a dichroic mirror 7 for sequentially dividing white light into three colors of red, green and blue, a mirror 8 for bending the optical path, and a field for making the light flux telecentric. The lens 9 is arranged. The light flux modulated by the transmissive light valve 11 is combined as white light by the cross prism 12 and projected on a screen or the like by the projection lens 13. In the method using the cross prism 12, since the optical path length of one color is different from the optical path length of the other two colors, a relay lens 10 for mapping the light quantity distribution on the light valve 11 surface is provided on the long optical path. Are placed. In FIG. 1, the color separation is such that the first dichroic mirror 7 transmits the R light beam and reflects the G light beam and the B light beam. The second dichroic mirror 7 reflects the G light beam, transmits the B light beam, and converts the light into three colors. Are separated. Note that an IR cut filter 15 is arranged in the R optical path to prevent the temperature of the light valve 11 from rising due to infrared rays. Further, a UV cut filter 15 is disposed in the B optical path to prevent the organic material from being deteriorated by ultraviolet rays. The light valve 11 of FIG. 1 is of a liquid crystal type, and since this liquid crystal has a transmission axis for polarized light, in order to improve the contrast performance, a light polarizer is provided on the entrance side and the exit side of the light valve 11. A phase difference plate is arranged.
[0031]
By the way, the miniaturization of the reflector 2 has been realized by using a glass material having excellent heat resistance for the reflector 2. However, since the miniaturization of the reflector 2 makes it easier to collect heat, the size of the bulb containing the light source 1 is reduced. The temperature also rises. The cooling air was guided directly to the tube to cool the tube.
[0032]
Next, as a second embodiment of the present invention, referring to FIG. 4, a light pipe and a color wheel using the heat-resistant glass material of the present invention, and the light pipe and the color wheel were used. The projection display device will be described.
[0033]
In FIG. 4, 1 is a light source, 2 is a reflector, 3 is an optical axis, 4b is a light pipe, 14 is a color wheel, 10b is a relay lens, 11b is a light valve, and 13 is a projection lens.
[0034]
In FIG. 4, the integrator 4b includes at least one rare earth element selected from the group consisting of Sc, Y, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. An integrator 4b made of glass material contained, and the color wheel 14 is made of a group of Sc, Y, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. The color wheel 14 is made of a glass material containing at least one selected rare earth element. In the second embodiment, the reflector 2 is an elliptical reflector having an elliptical cross section. The light beam emitted from the light source 1 arranged at the first focal point of the ellipse is condensed at the second focal position of the same ellipse. An incident surface of the light pipe 4b as an integrator was arranged near this light condensing position. As described above, by repeating the reflection on the inner surface of the light pipe 4b, the uniformity of the light amount distribution is improved, and a uniform light amount distribution is obtained on the exit surface of the light pipe 4b. The light amount distribution on the light exit surface of the light pipe 4b is mapped onto the light valve 11b by the relay lens 10b. The image information light-modulated by the light valve 11b is projected on a screen or the like by the projection lens 13.
Here, the light valve 11b according to the second embodiment of the present invention is a reflection type light valve 11b of a micromirror device type in which the direction of a micro mirror corresponding to each pixel is turned on and off. . When the illumination light beam is incident on the light valve 11b at a predetermined angle, the ON light beam is reflected almost perpendicularly to the effective surface of the light valve 11b, and is incident on the projection lens 13.
[0035]
A similar effect can be obtained by condensing the light beam reflected by the parabolic reflector with a convex lens instead of the elliptical reflector. Further, the light pipe 4b is not limited to the hollow one described in the second embodiment of the present invention, but may be a solid so-called rod lens. Regarding the color wheel 14, the dichroic mirrors for W (white) are also arranged, even if the two sets of the dichroic mirrors for R, G, B described in the second embodiment of the present invention are arranged in a ring shape. Or a system utilizing the reflected light of the color wheel 14 or the like.
[0036]
The above embodiment is an embodiment in which an optical component is disposed at a location close to the light source 1 and an optical component at a location where a light beam is condensed. This is where the effect is particularly great.
[0037]
Even if it is not the above location, it is essential to apply the present invention to other optical components as the size of the projection display device is reduced.
[0038]
For example, a multi-lens array, which is an optical component described in the above embodiment, or a glass material serving as a substrate of a polarization conversion element, or a dichroic mirror, or a lens ball, or a UV cut filter, or A glass material serving as a substrate of an IR cut filter or a phase difference plate, or a glass material serving as a substrate of an optical component such as a cross prism is made of Sc, Y, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb. , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, and is formed of glass containing at least one rare earth element, and the optical component is used for a projection display device. .
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a projection display device using a reflector having excellent heat resistance. As a result, the size of the reflector, that is, the size of the projection display device is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a projection display device including a reflector according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a reflector.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a compact reflector.
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of a projection display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation diagram of a light pipe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an operation diagram of a color wheel according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Reflector, 3 ... Optical axis, 4 ... Multi-lens array, 4b ... Light pipe, 5 ... Polarization conversion element, 6 ... Focusing lens, 7 ... Dichroic mirror, 8 ... Mirror, 9 ... Field lens, 10 relay lens, 11 light valve, 12 cross prism, 13 projection lens, 14 color wheel, 15 IR cut filter, 16 UV cut filter.
