JP2690857B2

JP2690857B2 - 反射ミラー

Info

Publication number: JP2690857B2
Application number: JP6038838A
Authority: JP
Inventors: 富弘小口; 博之窪添; 寛田村; 望菊池; 宏和泉; 正司鳥海; 学赤木; 貴秀濱口
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: US5691844A; JPH07248406A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投影レンズを介して投
射源から射出される映像光線を反射してスクリーンに投
影する投射型立体映像装置の反射ミラーに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、両眼視差に基づく偏光を用い
た投射型立体映像装置の一般的なものとして、ミラーを
用いない直接投射方式がある。図９に、６個のＣＲＴを
用いた６管式の直接投射方式による投射型立体装置のシ
ステム例を示す。図９に示すように、直接投射方式によ
る投射型立体装置の場合、投射管１０３からスクリーン
１０２に至る投射距離の問題などから奥行きが長くなり
システムが大きくなるという問題点があった。

【０００３】かかる観点から、ミラーを用いてシステム
のサイズをコンパクトにしたものとしてリヤ投射方式の
投射型立体映像装置がある。図１０に３個のＲ，Ｇ，Ｂ
のＣＲＴによる３管式リヤ投射方式による投射型立体装
置のシステム例を示す。図１０に示すリヤ投射方式によ
る投射型立体装置の場合、投射管１１６からレンチキュ
ラー１１２に至る行程にミラー１１４を用いシステム全
体の小型化を図ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射ミ
ラーを使用する投射型立体映像装置の場合、Ｐ波及びＳ
波のミラーでの反射率の相違による直線偏光の軸のず
れ、及び反射後のＰ波及びＳ波の光の位相差がある為に
反射光の偏光状態が楕円形状となってしまう。この為、
得られる映像の左右の分離度が低下し、良好な立体視が
得られないという問題点がある。

【０００５】図１１に、従来の反射ミラーの有無による
分離度の相違を示す。図１１において、横軸は、スクリ
ーンの中心を０（％）、スクリーンの左下隅を−１００
（％）、スクリーンの右上隅を１００（％）とした場合
の対角線上の画面位置を示し、縦軸は左右映像の分離度
（ｄＢ）を示している。図１１に示すように、反射ミラ
ーを使用していない場合よりも、反射ミラーを使用した
場合の方が分離度が低下してしまう。

【０００６】本発明は、反射ミラーを用いた投射型立体
映像装置の場合、左右映像の光偏光特性が悪化し、得ら
れる映像の左右の分離度が悪く良好な立体視が得られな
いという問題点を解消すべくなされたもので、反射の際
の偏光特性が改善された、投射型立体装置に使用される
反射ミラーを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、投影レンズを介して投影源から射出され
る映像光線を反射してスクリーンに投影する投射型立体
映像装置の反射ミラーにおいて、前記反射ミラーの基底
ガラス上にアルミニウム膜を設けるとともに、当該アル
ミニウム膜上に第１の誘電体膜を設け、さらにこの第１
の誘電体膜上に第２の誘電体膜を設け、各誘電体の膜厚
を所定の値に設定し、かつ前記第１の誘電体の屈折率を
第２の誘電体の屈折率より大とし、前記映像光線の入射
角が０度〜６５度の範囲内の時に、Ｐ波とＳ波との位相
差が−４５度〜４５度の範囲内であることを特徴として
いる。

【０００８】また、本発明による上記反射ミラーにおい
ては、前記第１の誘電体膜としてＳｉＯを含む層を用
い、前記第２の誘電体膜としてＭｇＦ₂を含む層を用い
ることを特徴としている。また、上記反射ミラーにおい
ては、前記第１の誘電体膜及び第２の誘電体膜はそれぞ
れＴｉ₂Ｏ₃,Ｚ_RＯ，Ｙ₂Ｏ₃,ＳｉＯ，ＳｉＯ及びＭｇＦ₂
よりなる群から選択される少なくとも一種類の化合物を
含有することを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記本発明の構成によれば、反射ミラーの基底
ガラス上にアルミニウム膜を設けるとともに、当該アル
ミニウム膜上に２層の誘電体膜を設け、映像光線の入射
角が０度〜６５度の範囲内の時に、Ｐ波とＳ波との位相
差が−４５度〜４５度の範囲内となるので、偏光特性及
び左右分離度の低下を防ぐことができ、良好な立体視を
得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。原理説明以下に反射ミラーに使用されるコーティング膜の膜厚及
び種類を決定するための原理を説明する。（１）位相差の最小化金属表面で光が反射されると、その位相がＰ波Ｓ波とも
変化する。反射光のＰ波及びＳ波の位相差δ（Ｐ−Ｓ）
は、次のように表される。

【００１１】 δ（Ｐ−Ｓ）＝ｆ（ｎ₁，θ₁，ｎ₂，ｋ）すなわち、位相差δ（Ｐ−Ｓ）は、ｎ₁，θ₁，ｎ₂，
ｋの関数で表される。ここで、ｎ₁が、入射側の物質の
屈折率であり、θ₁が、金属面への入射角であり、ｎ₂
が、金属の実屈折率であり、ｋが、金属における屈折光
の吸収係数である。

【００１２】上記のように、ミラーでの反射後のＰ波及
びＳ波の光の位相差があると反射光の偏光状態が楕円形
状となり、得られる映像の左右の分離度が低下する。こ
の為、上記位相差が最小となるように金属表面の膜物質
の屈折率及び膜厚を選択し、反射ミラーを構成する。（２）反射率の相違の最小化本実施例によるミラー設計では、ＣＲＴの赤色・緑色・
青色の発光特性の強い波長（赤色：６３３ｎｍ、緑色：
５３３ｎｍ又は５３７．８ｎｍ、青色：４４１．６ｎｍ
近傍にピークを持つ）で位相差、及びＰ波並びにＳ波の
反射率の差が大きくならないように多層コーティング
し、直線偏光が崩れないようにしている。

【００１３】上記のように、Ｐ波及びＳ波のミラーでの
反射率が相違すると、直線偏光の軸がずれ、分離度が低
下してしまう。この為、反射率の位相差が最小となるよ
うに反射ミラーを構成する。本発明による反射ミラーの構成（１）反射膜に用いる金属の選択図１に、入射角を変えた場合の、波長に対するＰ波とＳ
波との位相差を示す。ここで、（ａ）は、金属として金
（Ａｕ）を用いたときの金属反射面での反射特性であ
り、（ｂ）は、金属として銀（Ａｇ）を用いたときの金
属反射面での反射特性であり、（ｃ）は、金属としてア
ルミニウム（Ａｌ）を用いたときの金属反射面での反射
特性である。

【００１４】入射角を変えたときのＰ波とＳ波の位相差
は、金属の実屈折率及び吸収係数に依存して変化する。
これらは、各金属毎に変化するため、図１（ａ）〜
（ｃ）に示すように各金属毎に異なる。上記原理で説明
したように、反射光の偏光状態が楕円形状とならずに、
得られる画像の左右の分離度の低下を防ぐためには、ミ
ラーでの反射後のＰ波及びＳ波の位相差が少ないことが
好ましい。この為、図１から明らかなように、入射角を
変化させた場合の、波長の変化に対するＰ波及びＳ波の
位相差の小さいものは、Ａｇ又はＡｌであり、実験的に
アルミニウムＡｌがより位相差が小さかった。

【００１５】図２に、各金属における波長に対する反射
率の変化を示す。上記原理で説明したように、直線偏光
の軸が崩れないようにするには、Ｐ波及びＳ波の反射率
の差が大きくならないようにする事が好ましい。図２に
示すように、可視領域の波長に対する反射率の変化の小
さい金属は、Ａｇ，Ａｌ，Ｒｎであるが、一般に反射ミ
ラーの場合、高反射率の方が好ましく、Ａｇ又はＡｌが
好適である。

【００１６】以上、図１及び図２からＡｇ又はＡｌが好
適であるが、Ａｌの方が位相特性が良く、かつ膜蒸着が
容易であるため、本実施例では、反射膜に用いられる金
属としてＡｌを用いる。（２）誘電体膜の形成Ａｌ上に誘電体膜を設け、Ａｌ面での反射で発生したＰ
波及びＳ波の位相差を打ち消すように、誘電体物質の選
択（屈折率の選択）及び膜厚の設定を行い、広い入射角
の範囲でＰ波とＳ波との位相差を最小にする。

【００１７】基本的に、特定波長λ₀での特性を改善す
る為には、入射角θ₀を変化させた際の光路の変化が、
特定波長λ₀において位相の変化として打ち消し合う様
に屈折率を選択する。このようにして、入射角を変えて
も、波長λ₀の反射波におけるＰ波とＳ波との位相差を
最小にすることができる。誘電体膜が１層の場合図３に、１層のＡｌ膜と１層の誘電体膜とから成る反射
ミラーの断面図を示す。

【００１８】図３において、空気層（屈折率：ｎ₀）と
誘電体膜（屈折率：ｎ₁）との境界面での反射波と、誘
電体膜（屈折率：ｎ₁）と金属膜（屈折率：ｎ₂）との
境界面での反射波との光路差（Ｐ₀−Ｐ₁）を求める。
図３より、Ｐ₀＝ＡＤ＝２ｄ₁・ｎ₀・ｓｉｎθ₁・ｓｉｎθ₀／ｃｏｓθ₁ Ｐ₁＝ＡＢ＋ＢＣ＝２・ｄ₁・ｎ₁／ｃｏｓθ₁ となる。ここで、θ₀は入射角、θ₁は屈折角、ｄ₁は
誘電体膜の膜厚である。

【００１９】以上より、光路差（Ｐ₀−Ｐ₁）は、Ｐ₀−Ｐ₁＝２・ｄ₁・ｎ₁（１−（ｎ₀・ｓｉｎθ₀／ｎ₁）²）^1/2 と求まる。

【００２０】ここで、一例として、波長λ₀の光に対す
る誘電体膜の光学膜厚をλ₀／４とすると、ｄ₁・ｎ₁＝λ₀／４であるから、光路差＝Ｐ₀−Ｐ₁ ＝λ₀／２・（１−（ｎ₀・ｓｉｎθ₀／ｎ₁）²）^1/2 となる。垂直入射の場合、光路差＝λ₀／２である。

【００２１】図４に、誘電体膜の光学膜厚をλ₀／４に
固定して、屈折率ｎ₁を変化させた場合の入射角特性を
示す。図４において、（ａ）は誘電体の屈折率が２．２
０の時であり、（ｂ）は誘電体の屈折率が１．７４の時
であり、（ｃ）は誘電体の屈折率が１．４４の時であ
り、（ｄ）は誘電体の屈折率が１．３７の時である。

【００２２】図４より、（ａ）から（ｄ）に移行するに
つれて、すなわち、誘電体の屈折率ｎ₁を小さくした方
が節付近での入射角を変えた場合の位相差の変化が小さ
くなることを確かめた。ここで、「節」とは、入射角を
変化させた場合であっても、位相差に変化がない点（図
４（ａ）〜（ｄ）において各曲線が交差している点）を
いう。以下、同様である。従って、所定の波長λ₀付近
での入射角特性を良好なものとするには、目的の波長λ
₀と節とが一致するように屈折率の低い誘電体の膜厚を
変化させることが好ましい。このように構成すること
で、広い入射角の範囲でＰ波とＳ波との位相差を最小に
抑えることができる。誘電体膜が２層の場合上記誘電体膜（以下、「第１誘電体」と称する。）の上
部に更にもう一層の誘電体膜（以下、「第２誘電体」と
称する。）を設け、λ₀とは別の波長λ₁でも位相差を
最小にする。

【００２３】図５に、誘電体膜が２層の場合の入射特性
を示す。ここで、（ａ）は第１誘電体の屈折率が１．７
４で、第２誘電体の屈折率が２．２０の時であり、
（ｂ）は第１誘電体の屈折率が１．７４で、第２誘電体
の屈折率が１．４４の時であり、（ｃ）は第１誘電体の
屈折率が１．４４で、第２誘電体の屈折率が１．３７の
時であり、（ｄ）は第１誘電体の屈折率が１．７４で、
第２誘電体の屈折率が１．３７の時である。

【００２４】図５において、まず（ａ），（ｂ）及び
（ｄ）を対比する。この時、（ａ）から（ｂ），（ｂ）
から（ｄ）に移行するにつれて、すなわち、第１誘電体
の屈折率を１．７４に固定し、第２誘電体の屈折率を次
第に小さくしていくと、節付近での入射角を変えた場合
の位相差の変化が小さくなることを確かめた。

【００２５】次に、（ｃ）と（ｄ）とを対比する。すな
わち、第２誘電体の屈折率が共に１．３７であり、第１
誘電体の屈折率が１．４４の場合と１．７４の場合の対
比である。この場合には、第１誘電体の屈折率が大きい
時、すなわち、（ｄ）の場合が好適であることを確かめ
た。

【００２６】以上より、第２誘電体の屈折率ｎ₂を第１
誘電体の屈折率ｎ₁に対して小さく設定すると、節付近
での入射角を変えた場合の位相差の変化が小さくなるこ
とを確かめた。従って、所定の波長λ₁付近での入射角
特性を良好なものとするには、目的の波長λ₁と節とが
一致するように、第１誘電体よりも屈折率の低い第２誘
電体の膜厚を変化させることが好ましい。このように構
成することで、更に広い入射角の範囲でＰ波とＳ波との
位相差を最小に抑えることができる。節の位置の調整上記のように、ＣＲＴの赤色・緑色・青色の発光特性の
強い波長（赤色：６３３ｎｍ、緑色：５３３ｎｍ又は５
３７．８ｎｍ、青色：４４１．６ｎｍ）で位相差が大き
くならないように多層コーティングし、直線偏光が崩れ
ないようにする事が好ましい。

【００２７】図６に、第２誘電体の屈折率を１．３７に
固定し、第１誘電体の屈折率を変化させた場合の入射特
性を示す。ここで、（ａ）は第１誘電体の屈折率が１．
４４の時であり、（ｂ）は第１誘電体の屈折率が１．７
４の時であり、（ｃ）は第１誘電体の屈折率が２．２０
の時である。

【００２８】図６より、（ｃ）の場合が、節と節との間
における入射角の変化に対する位相差の変化が最も小さ
いことを確かめた。すなわち、誘電体の組み合わせとし
ては、第２誘電体の屈折率よりも第１誘電体の屈折率の
方が大きく、且つ第１誘電体の屈折率と第２誘電体の屈
折率との差が大きいことが好適であることを確かめた。

【００２９】なお、Ｐ波とＳ波との位相差を小さくする
ために多層膜の誘電体層も考えられるが、この場合は膜
の製造コストが高くなるとともに、そのコスト高に見合
う性能が得られない為に適切ではない。また、３層以上
の誘電体層を設けた場合には節をはずれた部分での位相
の変化が２層に比較し大きくなるため、２層が最適であ
る。

【００３０】映像光線の入射角は０度〜６５度の範囲内
であることが好ましい。６５度以上であると、装置が大
型になり過ぎ、０度以下ということは現実におこり得な
いからである。また、Ｐ波とＳ波との位相差は−４５度
〜４５度の範囲内であることが好ましい。−４５度以
下、又は４５度以上であると、立体感を認識することが
できず、明瞭度の低いぼやけた画像となってしまうから
である。

【００３１】なお、投射源が液晶プロジェクタであって
も。背面投射装置として本反射ミラーを用いることで同
一の効果が得られる。（３）最終構成図７に、以上の条件を考慮して構成した本発明による反
射ミラーの膜構成を示す。

【００３２】まず、上記（１）より、使用する金属の材
質としてＡｌを使用する。次に、上記（２）より、２層
のコーティング膜の構成とし、第１誘電体の屈折率を
１．７４とし、第２誘電体の屈折率を１．３７とするの
が一例である。

【００３３】また、一般に材料としては、Ｔ_i2Ｏ₃，Ｚ
_RＯ₂（ｎ＝２．０５），Ｙ₂Ｏ₃（ｎ＝１．８７），
Ｓ_iＯ（ｎ＝１．９０），Ｓ_iＯ₂（ｎ＝１．４６），
Ｍ_gＦ₂（ｎ＝１．３７）の６種類が挙げられ、上層は
低い屈折率の材料で構成され、金属膜に近い下層は高い
屈折率の材料で構成される。更に、上層、下層のそれぞ
れを、上記６種類の材料単独又はこれらの２種類以上か
らなる混合物でその屈折率と膜厚を考慮して構成するこ
ともできる。

【００３４】なお、材料の選択は、膜と金属層とのはが
れ易さ、膜の吸湿性、材料的強度、製造方法の容易性等
を総合的に考慮する。また、ここに示されている材料の
屈折率は単なる一例であって、蒸着、コーティング時の
空気混入によるバルク密度の相違により異なる。

【００３５】具体的には、上述した図４，５，６を参照
して、反射ミラーの膜厚及びその屈折率とから、３色
Ｒ，Ｇ，ＢのＣＲＴの発光特性の強い波長の部分でＰ波
とＳ波の位相差が大きくならないようにする。すなわ
ち、ＲとＧ，ＧとＢの波長のクロスポイントで位相差を
零とすることが反射ミラーの反射膜として好ましい。上
記条件を満たす反射膜を図７に例示するが、これは、あ
くまで一例であって上記条件を満たす限りにおいて、反
射膜の材料の膜厚及び屈折率を種々変更できることは勿
論のことである。

【００３６】以上、本発明を好適実施例につき説明した
が、種々の変更、変形ができること勿論のことである。
例えば、上記実施例では、反射ミラーの膜厚を一定にし
ているが、入射角度によって膜厚を変更することができ
る。このように構成することで、より高い分離度を実現
することができる。

【００３７】なお、図１０に本発明ミラーを用いる際
に、ミラーの角度、部位は定まっているので、各部位で
の入射角は定まっている。従って、入射角によって最適
な誘電体の膜厚が決定される。

【００３８】

【発明の効果】上記本発明の構成によれば、反射ミラー
の基底ガラス上にアルミニウム膜を設けるとともに、当
該アルミニウム膜上に第１、第２の誘電体膜を設け、各
誘電体の膜厚を所定の値に設定し、かつ前記第１の誘電
体の屈折率を第２の誘電体の屈折率より大とし、前記映
像光線の入射角が０度〜６５度の範囲内の時に、Ｐ波と
Ｓ波との位相差が−４５度〜４５度の範囲内となるよう
にしているので、反射ミラーを使用し光路を曲げること
によって、投射型立体装置の奥行きをコンパクトにした
場合であってもミラーの偏光特性及び左右の分離度を低
下させることを防止することができ、良好な立体視を得
ることができる。

【００３９】図８に、従来の反射ミラーと本発明による
反射ミラーとの分離度の相違を示す。図８において、横
軸は、スクリーンの中心を０（％）、スクリーンの左下
隅を−１００（％）、スクリーンの右上隅を１００
（％）とした場合の対角線上の画面位置を示し、縦軸は
分離度（ｄＢ）を示している。図８に示すように、従来
の反射ミラーと比較して、本発明の反射ミラーによれ
ば、スクリーンの右上での分離度が改善される。これ
は、スクリーンの右上の部分で入射角度が大きくなるた
め、従来の反射ミラーと比較し、本発明による反射ミラ
ーの入射角特性が大きく改善されていることを示してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】入射角を変えた場合の、波長に対するＰ波とＳ
波との位相差を示す図であり、（ａ）は、金属として金
（Ａｕ）を用いたときの金属反射面での反射特性を示す
図であり、（ｂ）は、金属として銀（Ａｇ）を用いたと
きの金属反射面での反射特性を示す図であり、（ｃ）
は、金属としてアルミニウム（Ａｌ）を用いたときの金
属反射面での反射特性を示す図である。

【図２】各金属における波長に対する反射率の変化を示
す図である。

【図３】Ａｌ層と誘電体１層とから成る反射ミラーの断
面図である。

【図４】誘電体膜の光学膜厚をλ₀／４に固定して、屈
折率ｎ₁を変化させた場合の入射角特性を示す図であ
り、（ａ）は誘電体の屈折率が２．２０の時であり、
（ｂ）は誘電体の屈折率が１．７４の時であり、（ｃ）
は誘電体の屈折率が１．４４の時であり、（ｄ）は誘電
体の屈折率が１．３７の時である。

【図５】誘電体膜が２層の場合の入射特性を示す図であ
り、（ａ）は第１誘電体の屈折率が１．７４で、第２誘
電体の屈折率が２．２０の時であり、（ｂ）は第１誘電
体の屈折率が１．７４で、第２誘電体の屈折率が１．４
４の時であり、（ｃ）は第１誘電体の屈折率が１．４４
で、第２誘電体の屈折率が１．３７の時であり、（ｄ）
は第１誘電体の屈折率が１．７４で、第２誘電体の屈折
率が１．３７の時ある。

【図６】第２誘電体の屈折率を１．３７に固定し、第１
誘電体の屈折率を変化させた場合の入射特性を示す図で
あり、（ａ）は第１誘電体の屈折率が１．４４の時であ
り、（ｂ）は第１誘電体の屈折率が１．７４の時であ
り、（ｃ）は第１誘電体の屈折率が２．２０の時であ
る。

【図７】本発明による反射ミラーの膜構成を示す図であ
る。

【図８】従来の反射ミラーと本発明による反射ミラーと
の分離度の相違を示す図である。

【図９】直接投射方式による投射型立体装置のシステム
例を示す図である。

【図１０】リヤ投射方式による投射型立体装置のシステ
ム例を示す図である。

【図１１】従来の反射ミラーの有無による分離度の相違
を示す図である。

【符号の説明】

１０１…偏光メガネ１０２…スクリーン１０３…投射管１０４…偏光板１１１…偏光メガネ１１２…レンチキュラー１１３…フレネルスクリーン１１４…ミラー１１５…偏光板１１６…投射管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊池望東京都大田区大森西４丁目15番５号パイオニア株式会社大森工場内 (72)発明者泉宏和東京都大田区大森西４丁目15番５号パイオニア株式会社大森工場内 (72)発明者鳥海正司東京都大田区大森西４丁目15番５号パイオニア株式会社大森工場内 (72)発明者赤木学東京都大田区大森西４丁目15番５号パイオニア株式会社大森工場内 (72)発明者濱口貴秀東京都大田区大森西４丁目15番５号パイオニア株式会社大森工場内 (56)参考文献特開昭55−46706（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−28487（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−25701（ＪＰ，Ａ) 特開平３−134648（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】投影レンズを介して投影源から射出され
る映像光線を反射してスクリーンに投影する投射型立体
映像装置の反射ミラーにおいて、前記反射ミラーの基底ガラス上にアルミニウム膜を設け
るとともに、当該アルミニウム膜上に第１の誘電体膜を
設け、さらにこの第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を
設け、各誘電体の膜厚を所定の値に設定し、かつ前記第
１の誘電体の屈折率を第２の誘電体の屈折率より大と
し、前記映像光線の入射角が０度〜６５度の範囲内の時
に、Ｐ波とＳ波との位相差が−４５度〜４５度の範囲内
であ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、
前記第１の誘電体膜としてＳｉＯを含む層を用い、前記
第２の誘電体膜としてＭｇＦ₂を含む層を用いることを
特徴とする反射ミラー。
【請求項３】請求項１に記載の反射ミラーにおいて、
前記第１の誘電体膜及び第２の誘電体膜はそれぞれＴｉ
_２Ｏ_３，Ｚ_ＲＯ，Ｙ_２Ｏ_３，ＳｉＯ，ＳｉＯ及びＭｇＦ
_２よりなる郡から選択される少なくとも一種類の化合物
を含有することを特徴とする反射ミラー。