CN1584633A - 反射镜、投射型显示装置和投光装置 - Google Patents

反射镜、投射型显示装置和投光装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种使用了耐热性优越的玻璃材料的反射镜以及使用它的投射型显示装置。是一种放映机装置,具备:照射白色光的光源;反射从光源射出的光束的反射镜;调制照明光束的光阀;投射光阀上的图像的投射透镜,其中反射镜由含有Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种稀土类元素的、以SiO2为主要成分的玻璃构成,玻璃的热膨胀系数小于40×10-7/℃,转变温度大于500℃。

Description

反射镜、投射型显示装置和投光装置
技术领域
本发明涉及反射从光源射出的光束的反射镜、能够广泛应用于背面投射型的投射型电视和前面投射型的放映机这样的领域中的投射型显示装置和投光装置。
背景技术
现在,正在广泛普及业务用途的放映机。另外,作为代替在屏幕上投影显示在现有的阴极射线管上的图像的方式的图像显示装置,正在开发使用了液晶显示元件等的投射型电视。投射型电视由于也是包含屏幕的电视,所以使用了比较大尺寸的反射镜。其理由是:(i)在投射型电视中能够确保比较大的配置空间,(ii)为了延长灯的寿命,大多使用圆弧部分长度(发光部分的大小)长的光源和焦距大的反射镜。另一方面,从可搬运的观点看,对于放映机特别重要的是小型和重量轻,例如在特开2002-244199号公报中,揭示了在椭圆形反射镜和第2焦点之间配置用来将通过光源光轴附近的光线修正为与光源光轴大致平行的光的凹状修正面的方法。
以下,使用图7和图8说明反射镜的动作。图7展示了在投射型电视中常用的反射镜的例子,图7(a)是斜视图,图7(b)是在包含光轴的面截断了的截面图。图8展示了在放映机装置中常用的小型反射镜的例子,图8(a)是斜视图,图8(b)是在包含光轴的面截断了的截面图。在截面图中也展示了光线。另外,图7和图8是同一尺度,表示了反射镜的大小不同。
在图7中,1是光源,2是截面形状是抛物面的反射镜,3是光轴。设置光源使得从设置在抛物面反射镜的顶点的***孔被***,而位于抛物面的焦点。在图7所示的反射镜2上存在与光轴3旋转对称的反射面。因此,从设置在抛物面的焦点上的光源1射出的光线在抛物面形状的反射镜2上反射,成为与光轴3平行的光线。另一方面,如图8(a)的斜视图所示,在放映机装置中常用的小型反射镜2中,存在与通过光源1的光轴3旋转对称的反射面。这是由于为了放映机装置的小型化,而取消了反射镜2的上下、左右。在这样的物理小型化的基础上,在用于放映机装置的反射镜2中,通过减小反射镜2的焦距而谋求小型化。
作为反射镜用玻璃材料,例如在特公平7-92527号公报中,揭示了以β-莫来石固溶体和β-锂霞石固溶体为主要成分的结晶玻璃,在特开2002-109923号公报中揭示了以氰基哔叽为主要结晶相的结晶玻璃,在特开2001-249206号公报中揭示了揭示了以结晶颗粒直径在400nm以下的β-石英为主要结晶的结晶玻璃。
专利文献1:特开2002-244199号公报
专利文献2:特公平7-92527号公报
专利文献3:特开2002-109923号公报
专利文献4:特开2001-249206号公报
如上所述,为了放映机的小型化,有减小反射镜2的焦距的方法,但在该情况下,由于反射镜2和光源1的发光部分的距离近,所以反射镜2的温度会大幅上升。现在,有以下的技术,即反射镜2使用风扇进行空气制冷,通过加大风扇来增大冷却能力,从而抑制反射镜2的温度上升,但风扇的大型化违背了放映机装置的小型化、轻量化、低成本化,还有产生风扇噪音的问题。因此,为了放映机的小型、轻量化,今后必须不增大冷却风扇而使光阀、反射镜小型化。
另外,用于反射镜中的结晶玻璃在形成为反射镜的形状后必须进行结晶化处理,成本会上升。另外,为了反射来自光源的光而在反射镜的内面上形成反射层,但对于结晶玻璃材料来说,由于析出结晶相而与成形时相比尺寸发生变化,并且由于通过析出结晶颗粒而在表面形成凹凸,所以必须对其进行平坦化加工。进而,由于反射镜使用中的热变化,基于结晶玻璃中的结晶相和非结晶相之间的热膨胀系数差而在表面上形成凹凸,会使形成在玻璃上的反射膜的特性恶化。另外,伴随着反射镜的进一步小型化,通过结晶处理形成的结晶的形状和分布不均匀,有反射镜的强度降低和离散的问题。
发明内容
本发明的目的就是解决这样的问题,提供一种低成本、高性能的反射镜。
反射镜具备收容光源的碗状的主体、形成在主体的内表面上的反射膜,在本发明中,主体以SiO2为主成分,并含有Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种稀土类元素,由膨胀系数小于40×10-7/℃并且转变温度大于500℃的玻璃构成。更理想的玻璃是膨胀系数小于35×10-7/℃并且转变温度大于600℃。
本发明的玻璃含有在Ln2O3(Ln是稀土类元素)的氧化物换算下的1~30重量%的稀土类元素,更理想的是含有5~20重量%。另外,本发明的玻璃至少含有45~75重量%的SiO2,0~20重量%的B2O3,0~30重量%的Al2O3,0~10重量%的R2O(R是碱金属),0~15重量%的ReO(Re是碱土类金属),更理想的是至少含有50~70重量%的SiO2,5~15重量%的B2O3,10~25重量%的Al2O3,0~5重量%的R2O(R是碱金属),0~10重量%的ReO(Re是碱土类金属)。
作为投射型显示装置的反射镜如果使用本发明的反射镜,则能够提高投射型显示装置的可靠性,并能够使其小型化、轻量化。另外,如果将本发明的反射镜安装到使来自光源的光聚光到一个方向上而投光的投光装置中,则能够使投光装置小型化、轻量化。本发明的玻璃材料也适合于作为配置在反射镜前面的光透过性前面板的材料。
根据本发明,能够得到耐热性优越的轻量、小型的反射镜。通过安装该反射镜,能够得到可靠性高、轻量、小型的投射型显示装置和投光装置。
附图说明
图1是本发明的抛物面反射镜的概要截面图。
图2是本发明的投光装置的结构图。
图3是包含反射镜的投射型显示装置的一个例子的主要部分结构图。
图4是包含反射镜的投射型显示装置的另一个例子的主要部分结构图。
图5是光导管的作用图。
图6是颜色轮的作用图。
图7是反射镜的说明图。
图8是小型的反射镜的说明图。
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的实施例。
首先,说明本发明中使用的玻璃材料。如下这样制作本发明的玻璃材料。将规定量的原料粉末加入到白金制的坩埚中,混合后,在电炉中在1600℃下熔化。在原料充分熔化后,向玻璃熔液***白金制的搅拌叶片进行搅拌。使搅拌后的玻璃熔液流入到被加热到约400℃的石墨制的模型中后,进行变形矫正处理,制作玻璃模块。利用该玻璃模块制作各种评价用试验片。
作为玻璃材料的特性,对弯曲强度、热膨胀系数、转变温度进行评价。依照JIS R 1601,使用3mm×4mm×35mm的试验片,在十字头移动速度为0.5mm/分钟、跨度长度为30mm的条件下进行3点弯曲试验,对弯曲强度测量进行了评价。在5℃/分钟的升温速度下从室温开始对4mm×4mm×15mm的试验片进行加热,对热膨胀系数和转变温度进行测量。
在本发明中,通过添加稀土类元素,谋求提高玻璃材料的强度。在表1中展示了稀土类氧化物的添加量和弯曲强度的关系。在此,作为稀土类氧化物研究了Gd2O3。表中的组成的单位是重量%(wt%),弯曲强度的单位是MPa。
表1
表1.稀土类元素氧化物量和特性
No.                                 组成(wt%) 弯曲强度(MPa)
    SiO2     B2O3    Al2O3     Na2O     Li2O   K2O    Gd2O3
    1     65     10     20     2.5     1.5   1     0     183
    2     64.5     10     20     2.5     1.5   1     0.5     190
    3     64     10     20     2.5     1.5   1     1     200
    4     64     9     19     2.5     1.5   1     3     225
    5     63     9     18     2.5     1.5   1     5     250
    6     63     8     17     2.5     1.5   1     7     268
    7     62     7     16     2.5     1.5   1     10     269
    8     60     6     14     2.5     1.5   1     15     265
    9     58     5     12     2.5     1.5   1     20     252
    10     56     4     10     2.5     1.5   1     25     228
    11     54     3     8     2.5     1.5   1     30     203
    12     52     2     6     2.5     1.5   1     35     170
如表1所示,通过添加稀土类氧化物来谋求提高弯曲强度。但是,在Gd2O3的含有量未满1重量%的情况下,弯曲强度没有大幅提高,另外,如果超过了30重量%则观察到弯曲强度的大幅降低,对于稀土类元素,在Ln2O3(Ln是稀土类元素)的氧化物换算下,理想的是相对于玻璃全体含有1~30重量%,更理想的是含有量为5~20重量%。
在表2中,展示了添加的稀土类氧化物的种类和玻璃材料的特性的关系。在此,以表1的No.5的玻璃组成为基础,稀土类氧化物的添加量为5重量%,改变稀土类元素的种类。
表2
表2.稀土类元素的种类和特性
  No.    稀土类种类   弯曲强度(MPa)
  13    Sc     205
  14    Y     234
  15    La     254
  16    Pr     227
  17    Nd     218
  18    Pm     220
  19    Sm     218
  20    Eu     238
  21    Gd     250
  22    Tb     269
  23    Dy     268
  24    Ho     268
  25    Er     270
  26    Tm     267
  27    Yb     271
  28    Lu     269
  29    1%La+4%Gd     258
  30    2%Yb+3%Pr     252
  31    2%Gd+1%Pr+2%Yb     253
  32    1%La+1%Er+2%Lu+1%Ho     262
如表2所述,与没有添加表1的No.1的稀土类氧化物的玻璃材料相比,任意的添加了稀土类氧化物的玻璃材料的强度都得到了提高,特别是在添加了从La、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中选择的稀土类元素的氧化物的情况下,能够进一步提高强度。另外,如No.29到No.32所示,在添加了2种类或以上的稀土类元素氧化物的情况下,也同样能够提高强度。
在表3中,展示了玻璃材料的构成氧化物的组成和特性的关系。表中的组成的单位是重量%(wt%),转变温度的单位是℃,热膨胀系数的单位是10-7/℃,弯曲强度的单位是MPa。
表3
表3.构成氧化物和特性
No.                                             组成(wt%)                 特性
SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O Li2O K2O MgO CaO ZnO Gd2O3   转变温度(℃) 热膨胀系数(×10-7/℃)  弯曲强度(MPa)
    33     40     19     28     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     473     47     153
    34     43     17     27     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     487     43     175
    35     45     17     25     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     508     40     208
    36     47     17     23     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     516     38     228
    37     50     17     20     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     524     35     252
    38     60     11     16     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     568     33     278
    39     67     8     12     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     582     31     264
    40     70     7     10     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     608     35     253
    41     73     5     9     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     622     28     233
    42     75     5     7     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     635     25     209
    43     77     3     7     2.7     1.5     0.8     3     0     0     5     648     23     187
    44     69     0     17     3.5     2     0.5     1     0     2     5     612     32     208
    45     67     3     16     3.5     2     0.5     1     0     2     5     608     33     234
    46     66     5     15     3.5     2     0.5     1     0     2     5     604     34     252
    47     62     10     14     3.5     2     0.5     1     0     2     5     584     36     268
    48     58     15     13     3.5     2     0.5     1     0     2     5     558     38     253
    49     57     17     12     3.5     2     0.5     1     0     2     5     526     39     233
    50     55     20     11     3.5     2     0.5     1     0     2     5     505     40     208
    51     52     23     11     3.5     2     0.5     1     0     2     5     486     42     184
    52     51     25     10     3.5     2     0.5     1     0     2     5     473     43     158
    53     69     18     0     2     2     1     2     2     1     3     476     32     172
    54     67     17     3     2     2     1     2     2     1     3     487     33     193
    55     67     16     5     2     2     1     2     1     1     3     503     33     218
    56     66     15     7     2     2     1     2     1     1     3     538     34     237
    57     64     14     10     2     2     1     2     1     1     3     552     34     256
    58     60     13     15     2     2     1     2     1     1     3     573     35     266
    59     58     10     20     2     2     1     2     1     1     3     587     37     278
    60     56     9     23     2     2     1     2     1     1     3     598     38     261
    61     55     8     25     2     2     1     2     1     1     3     607     38     254
    62     54     7     27     2     2     1     2     1     1     3     612     39     237
    63     52     6     30     2     2     1     2     1     1     3     623     40     204
    64     51     4     33     2     2     1     2     1     1     3     627     43     176
    65     50     3     35     2     2     1     2     1     1     3     -     -     -
    66     60     13     18     0     0     0     3     0     0     6     668     28     298
    67     60     12     16     1.6     0.9     0.5     3     0     0     6     636     30     283
    68     60     11     15     2.7     1.5     0.8     3     0     0     6     604     33     271
    69     60     10     14     3.8     2.1     1.1     3     0     0     6     548     34     261
    70     60     9     12     5.4     3     1.6     3     0     0     6     508     40     254
    71     60     8     10     7     4     2     3     0     0     6     486     45     248
    72     60     7     9     8.1     4.5     2.4     3     0     0     6     465     53     236
    73     62     13     17     2     1     0     0     0     0     5     620     31     298
    74     61     13     15     2     1     0     3     0     0     5     612     32     250
    75     60     12     15     2     1     0     5     0     0     5     607     33     258
    76     58     12     15     2     1     0     7     0     0     5     583     34     254
    77     56     11     15     2     1     0     10     0     0     5     566     35     252
    78     55     10     14     2     1     0     13     0     0     5     523     38     228
    79     54     9     14     2     1     0     15     0     0     5     505     40     207
    80     53     7     15     2     1     0     17     0     0     5     485     43     189
    81     52     5     15     2     1     0     20     0     0     5     463     45     175
如表3的No.33到No.43所示,伴随着SiO2量的增加,显示出了玻璃材料的热膨胀系数减小,转变温度提高的倾向。但是,在SiO2的含有量未满45重量%的情况下,玻璃化不充分,而如果SiO2量超过75重量%,则玻璃的熔解性下降,产生许多纹理,并不理想。由此,理想的是SiO2的含有量在45重量%以上、75重量%以下,更理想的是在50重量%,70重量%以下。
表3的No.44到No.52展示了B2O3含有量和玻璃材料的特性的关系。通过添加B2O3得到流动性优越的玻璃材料,但如果添加量超过20重量%,则含有稀土类元素产生的机械特性的提高效果减小。因此,作为B2O3的含有量理想的是在20重量%以下,更理想的是在5重量%以上、15重量%以下。
表3的No.53到No.65展示了Al2O3的含有量和玻璃材料的特性的关系。通过添加Al2O3提高弯曲强度,但如果Al2O3的含有量超过了30重量%,则玻璃的熔化温度提高,会残留未熔化的部分,因而是不理想的。因此,理想的是Al2O3的含有量在30重量%以下,更理想的是在10重量%以上,25重量%以下。
表3的No.66到No.72展示了作为Na2O、Li2O和K2O的合计量的碱量与玻璃材料的特性的关系。如上所示,伴随着碱量的增加,热膨胀系数增大,同时转变温度降低,理想的是碱氧化物的添加量在10重量%以下,更理想的是在5重量%以下。
表3的No.73到No.81展示了碱土类氧化物和玻璃材料的特性的关系。如其所示,随着碱土类氧化物的增加,热膨胀系数增大,同时转变温度降低,理想的是碱土类氧化物的添加量在15重量%以下,更理想的是在10重量%以下。
在表4中,展示了添加的碱氧化物中的Li2O/Na2O量比与特性的关系。在此,以表1的No.6的玻璃材料为基础,碱量固定为5wt%,如No.82到No.96所示,只改变Li2O和Na2O量比。
表4
表4.Li2O/Na2O量比和特性
    No. Li2O/Na2O比   转变温度(℃) 热膨胀系数(×10-7/℃) 弯曲强度(MPa)
    82     0.1     635     32     187
    83     0.3     632     32     203
    84     0.5     624     33     234
    85     0.6     532     33     268
    86     0.7     528     34     275
    87     1     525     34     281
    88     1.5     523     35     293
    89     2     520     36     310
    90     3     517     37     324
    91     5     511     38     289
    92     7     508     40     253
    93     9     485     41     232
    94     11     462     43     178
    95     13     454     44     164
    96     15     438     45     153
如图4所示,显示了伴随着Li2O/Na2O量比的增加,弯曲强度增大,No.90的Li2O/Na2O量比在3附近为最高值。相反,转变温度伴随着Li2O/Na2O量比的增加而降低,膨胀系数增加。因此,理想的是Li2O/Na2O量比在从0.3到7之间。
接着,在熔化本发明的玻璃材料后,铸入金属模型进行压力成形制作反射镜,并进行特性评价。制作的反射镜是光源输出200W的投射型显示装置用反射镜。在图1中,展示了制作的抛物面反射镜的概要截面图。该反射镜2具有由玻璃材料构成的碗状(杯状)的主体17,在主体17的内面形成反射膜18。本例子的反射镜2的内面形成抛物面,在其焦点位置配置光源1。由于耐热性的要求,反射膜18使用金属膜等无机膜,在此,为了提高反射的选择性,使用了层叠了折射率不同的膜的多层膜。具体地说,使用了SiO2/Ta2O5/SiO2/Ta2O5……的多层膜,但代替Ta2O5也可以使用Nb2O5等。
理想的是用于本发明的反射镜的玻璃材料的热膨胀系数在40×10-7/℃以下。这是因为如果热膨胀系数是比这还大的值,则光源发光时和光源熄灭时的温度差约为400度,在循环使用中玻璃材料会产生裂缝等而造成破损。如果热膨胀系数在35×10-7/℃以下,则在相同光源输出下能够使反射镜形状进一步小型化,因此更理想。
理想的是用于本发明的反射镜的玻璃材料的转变温度是500℃以上。这是因为光源发光时的反射镜的最高温度会上升到400℃左右,因此如果转变温度比500℃低,则超过反射镜的耐热温度,会引起反射镜的变形、破损。进而,如果转变温度在600℃以上,则在相同光源输出下能够使反射镜形状进一步小型化,因此更理想。
理想的是用于本发明的反射镜的玻璃材料的弯曲强度在基于JISR 1601的3点弯曲强度下是200MPa以上。这是因为如果弯曲强度比200MPa小,则由于光源发光时和光源熄灭时的温度差约为400℃,所以会因在玻璃中产生的应力而在玻璃材料中产生裂缝,使反射镜破损。进而,如果弯曲强度在250MPa以上,则在相同光源输出下能够使反射镜形状进一步小型化,因此更理想。
在发明中,通过在由照射白色光的光源、反射从光源射出的光束的反射镜、调制照明光束的光阀、投射光阀上的映像光的投射透镜构成的投射型显示装置中使用上述反射镜,能够谋求反射镜的小型和简化,与使用了现有的玻璃材料的反射镜相比,至少能够谋求减轻重量30%,另外还能够使投射型显示装置减轻和降低成本。另外,通过上述那样的简化和高强度化,能够提高光源发光时和光源熄灭时的热冲击特性。
另外,本发明能够适用于照明用的投光装置。图2是本发明的投光装置的概要截面图。该投光装置具备光源1、反射从光源1射出的光束的反射镜2、透过从光源1射出的光束和由反射镜2反射的光束的前面板19。反射镜2基本上与图1所示一样,具备由玻璃材料构成的主体17和形成在本体17的内面上的反射膜18。在投光装置中,通过在主体17和前面板19中使用本发明的玻璃材料,也能够因反射镜的小型化和简化而至少减轻30%重量,并使前面板至少减少1/2的厚度,能够谋求投光装置的轻量和低成本化。特别在如前面板那样使光透过的部件的情况下,作为添加到玻璃材料中稀土类元素,理想的是在可视光波长区域中不具有吸收端的例如Y、La、Gd、Lu等。这样的投光装置能够在投射型显示装置、汽车和火车等的移动型照明装置和固定型照明装置等中使用。
在本发明中使用的玻璃材料是上述的耐热性优越的玻璃材料。以下,进一步说明使用了该耐热性优越的玻璃材料的反射镜、光导管、颜色轮。
图3是本发明的投射型显示装置的一个例子的主要部分结构图。该投射型显示装置具备光源1、反射镜2、多透镜阵列4、偏光转换元件5、对焦透镜6、二色镜7、镜8、场透镜9、中继透镜10、光阀11、接近棱镜12、投射透镜13、IR截波滤波器15、UV截波滤波器16。反射镜2是在含有从Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的组中选择出的至少一种稀土类元素的以SiO2为主要成分的玻璃材料的表面上形成反射膜的具有图1所示的结构的抛物面反射镜。从反射镜2的焦点位置射出的光线在反射镜2的反射面上反射,成为与光轴3平行的光线。但是,由于光源1不是点光源,所以从配置在反射镜2的焦点位置的光源1射出的光束在抛物面形状的反射镜2的反射面上,以与光轴3平行的光线为中心,扩散地从反射镜2射出。使来自反射镜2的射出光束改善为与来自多透镜阵列4的亮度一样。
由于在反射镜2上所开的通过管球的孔的缘故,从反射镜2射出的光束的与光轴垂直的截面上的光量分布其中心部分变暗。另外,由于反射镜2上的立体角的缘故,光源1的光线分布(能量的角度分布)成为外侧暗的分布。在本实施例中,作为积分器的方式,采用了2个二维地配置了凸透镜的多透镜阵列4的方式。在该方式下,通过第1多透镜阵列4的各凸透镜将不一样的光量分布分割为多个区域,并聚光到第2多透镜阵列4的对应的各凸透镜上,通过后段的对焦透镜6重叠在光阀11的面上,由此改善了光量分布的均匀性。另外,在第2多透镜阵列4的后面,在光束聚光的地方设置用来将自然光转换为一种直线偏光的偏光转换元件5。这是因为在作为后段的光阀11的一般液晶上存在只使某一特定的直线偏光透过的透过轴。另外,在由反射镜构成光阀11的各像素的情况下,不需要偏光转换元件5。
在对焦透镜6和光阀11之间的光路上顺序配置用来将白色光分割为红、绿、兰3色的二色镜7、使光路弯曲的镜8、使光束离心的场透镜9。通过透过型光阀11调制了的红、绿、兰光束由接近棱镜12被合成,并通过投射透镜13投射到屏幕等上。另外,在使用了接近棱镜12的方式下,由于1个颜色的光路长度与其他2个颜色的光路长度不同,所以在其长的光路上配置用来使光量分布显影到光阀11的面上的中继透镜10。
在图3中,颜色分离在最初的二色镜7透过R光束,而反射G光束和B光束。在第2二色镜7反射G光束而透过B光束,分离为3个颜色。另外,在R光路上配置IR截波滤波器15,防止因红外线造成的光阀11的温度上升。另外,在B光路上配置UV截波滤波器16,防止因紫外线造成的有机材料的变质。另外,图3的光阀11是液晶型的,在该液晶中存在对偏光光线的透过轴,因此为了改善对比度性能,而在光阀11的入射侧和出射侧配置作为偏光镜的相位差板。
但是,能够通过在反射镜2中使用耐热性优越的玻璃材料来实现反射镜2的小型化,但由于反射镜2的小型化使得容易保持热量,所以内部包含光源1的管球温度也上升。所以,向管球内直接导入用来冷却的风,来冷却管球。
接着,使用图4到图6,说明使用了本发明的耐热性优越的玻璃材料的作为积分器的光导管和颜色轮、以及使用了该光导管和颜色轮的投射型显示装置的另一个例子。图4是投射型显示装置的另一个例子的主要部分结构图。图5是光导管的作用图。另外,图6是颜色轮的作用图,图6(a)是正面图,图6(b)是截面图。
本实施例的投射型显示装置如图4所示,具备光源1、反射镜2、光导管4b、颜色轮14、中继透镜10b、光阀11b、投射透镜13。光导管4b是由含有从Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的组中选择出的至少一种稀土类元素的以SiO2为主要成分的玻璃材料构成的中空体。另外,颜色轮14的结构是由含有从Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的组中选择出的至少一种稀土类元素的以SiO2为主要成分的玻璃材料构成的、分为2组地将R、G、B用的二色镜14R、14G、14B配置为环状(参照图6)。反射镜2是截面为椭圆的椭圆反射镜。
如图5(a)所示,从配置在椭圆反射镜2的第1焦点上的光源1射出的光束通过椭圆反射镜2聚光到同一椭圆的第2焦点位置上。在该聚光位置近旁配置作为积分器的光导管4b的入射面。如图5(b)所示,通过在光导管4b的内面循环反射,改善了光量分布的均匀性,在光导管4b的出射面能够得到均匀的光量分布。该光导管4b的出射面上的光量分布由于中继透镜10b而显影到光阀11b的面上。然后,由光阀11b调制了的图像信息由投射透镜13投射到屏幕等上。
在此,光阀11b是与各个像素对应的微小反射镜的方向ON、OFF地旋转的微型反射镜设备方式的反射型光阀。如果使照明光束以规定的角度入射到该光阀11b,则ON的光束与光阀11b的的有效面几乎垂直地反射,并入射到投射透镜13。
另外,代替椭圆反射镜,通过凸透镜使由抛物面反射镜反射的光束聚光,也能够得到同样的作用。另外,光导管4b也可以不是如图5所示那样地中空,而是实心的所谓的加载透镜方式。对于颜色轮14来说,也可以不是将R、G、B用的二色镜配置为2组环状的形式,而配置W(白色)用的二色镜。另外,也可以是利用颜色轮14的反射光的方式等。
在以上说明中,在配置在与光源1接近的地方的光学部件、光束聚光的地方的光学部件中适用了本发明的玻璃材料。这些光学部件由于适用于更高温度,所以适用本发明的玻璃材料所带来的效果特别大。但是,为了进一步使投射型显示装置小型化,必须在上述地方以外的光学部件中适用本发明的玻璃材料。
例如,在多透镜阵列、作为偏光转换元件的基板的玻璃材料、二色镜、透镜球、UV截波滤波器、IR截波滤波器、作为相位差板的基板的玻璃材料、接近棱镜、作为前面板等光学部件的基板的玻璃材料中,也可以使用含有从Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的组中选择出的至少一种稀土类元素的以SiO2为主要成分的本发明的玻璃材料,通过使用这样制作的光学部件,能够使投射型显示装置小型化、轻量化。

Claims (12)

1.一种反射镜,具备容纳光源的主体、形成在上述主体的内面上的反射膜,其特征在于:
上述主体由以SiO2为主要成分、含有Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种稀土类元素的玻璃构成,
上述玻璃的热膨胀系数小于40×10-7/℃,转变温度大于500℃。
2.根据权利要求1所述的反射镜,其特征在于:
上述玻璃在Ln2O3的氧化物换算下含有5~20重量%的上述稀土类元素,其中Ln为稀土类元素。
3.根据权利要求1所述的反射镜,其特征在于:
上述玻璃至少含有:50~70重量%的SiO2,5~15重量%的B2O3,10~25重量%的Al2O3,0~5重量%的R2O,0~10重量%的ReO,其中R是碱金属,Re是碱土类金属。
4.一种反射镜,具备容纳光源的主体、形成在上述主体的内面上的反射膜,其特征在于:
上述主体由以SiO2为主要成分、含有Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种稀土类元素的玻璃构成,
上述玻璃在Ln2O3的氧化物换算下含有1~30重量%的上述稀土类元素,其中Ln为稀土类元素。
5.根据权利要求4所述的反射镜,其特征在于:
上述玻璃至少含有:45~75重量%的SiO2,0~20重量%的B2O3,0~30重量%的Al2O3,0~10重量%的R2O,0~15重量%的ReO,其中R是碱金属,Re是碱土类金属。
6.根据权利要求5所述的反射镜,其特征在于:
上述玻璃的热膨胀系数小于35×10-7/℃。
7.根据权利要求5所述的反射镜,其特征在于:
上述玻璃的转变温度大于600℃。
8.一种投射型显示装置,具备:光源;使从上述光源产生的光成为沿着光轴方向的照明光束而射出的反射镜;调制上述照明光束的光阀;投射由上述光阀调制了的映像光的投射透镜,其特征在于:
上述反射镜由以SiO2为主要成分、含有Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种稀土类元素的玻璃构成。
9.根据权利要求8所述的投射型显示装置,其特征在于:
上述玻璃在Ln2O3的氧化物换算下含有5~20重量%的上述稀土类元素,其中Ln为稀土类元素,并且含有:45~75重量%的SiO2,0~20重量%的B2O3,0~30重量%的Al2O3,0~10重量%的R2O,0~15重量%的ReO,其中R是碱金属,Re是碱土类金属。
10.根据权利要求8所述的投射型显示装置,其特征在于:
上述玻璃的热膨胀系数小于35×10-7/℃,转变温度大于600℃。
11.一种投光装置,具备:将从光源产生的光转换为照明光束的反射镜;配置在上述反射镜的前部的前面板;设置在由上述反射镜和上述前面板形成的空间的内部的光源,其特征在于:
上述前面板由以SiO2为主要成分、含有Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种稀土类元素的玻璃构成。
12.根据权利要求11所述的投光装置,其特征在于:
上述反射镜由以SiO2为主要成分、含有Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种稀土类元素的玻璃构成。
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