JP3131874B2 - ダイクロイックプリズムおよびこれを用いた投写型カラー表示装置 - Google Patents

ダイクロイックプリズムおよびこれを用いた投写型カラー表示装置

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JP3131874B2
JP3131874B2 JP10216230A JP21623098A JP3131874B2 JP 3131874 B2 JP3131874 B2 JP 3131874B2 JP 10216230 A JP10216230 A JP 10216230A JP 21623098 A JP21623098 A JP 21623098A JP 3131874 B2 JP3131874 B2 JP 3131874B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ダイクロイックプ
リズム並びにこれを用いた投写型カラー表示装置に関す
る。 【0002】 【従来の技術】従来のダイクロイックプリズムは、図4
のように直角を挟む2つの面にそれぞれ第1の波長選択
反射層と第2の波長選択反射層を持つ直角プリズムを4
個貼り合わせたものや、図5のように直角を挟む2つの
面のうち1つの面に第1の波長選択反射層を持つ直角プ
リズム2個と、同様に第2の波長選択反射層を持つ直角
プリズム2個を交互になるように貼り合わせたものがあ
った。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の技術で
は、前者は波長選択反射層を形成する蒸着面が8面であ
り、製造コストが高くつく。また後者では、ダイクロイ
ックプリズムに入射した光が波長選択反射層で直接反射
する光と、貼り合わせに用いる接着剤を通過してから波
長選択反射層で反射する光とがあり、屈折率のちがいか
ら、色が変わったり、投写光学系の場合にはレンズを用
いるのでピントのズレや重なりが生じる。 【0004】そこで本発明は、このような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、波長選択反射層
は4面で、コストを低くし、かつダイクロイックプリズ
ムに入射した光を波長選択反射層で直接反射させ、変色
やピントのズレの生じない、色合成のためのダイクロイ
ックプリズムを提供するところにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、4個の直角プ
リズムの直角を挟む面をそれぞれ接着剤により貼り合わ
せて波長選択反射層が略十字状になるように構成される
ダイクロイックプリズムにおいて、第1の前記直角プリ
ズムの直角を挟む2つの面には、それぞれ第1の波長選
択反射層と第2の波長選択反射層を形成し、第2の前記
直角プリズムの直角を挟む2つの面は、一方の面には第
1の波長選択反射層を形成し、他方の面には波長選択反
射層は形成せず、第3の前記直角プリズムの直角を挟む
2つの面は、一方の面には第2の波長選択反射層を形成
し、他方の面には波長選択反射層は形成せず、第4の前
記直角プリズムの直角を挟む2つの面には、波長選択反
射層を形成せず、前記4個の直角プリズムの直角を挟む
面の隣接する2つの直角プリズムは、前記第1の波長選
択反射層と前記第2の波長選択反射層が直交するよう
に、前記波長選択反射層の形成される面と、前記波長選
択反射層の形成されない面とが前記接着剤により貼り合
わされてなり、前記直角プリズムの直角を挟む面を隣接
させて対向する2つの直角プリズム同士の間には、1つ
の前記波長選択反射層と1つの前記接着層を介在してな
り、前記第1乃至第4の直角プリズムの直角に対する斜
面には、それぞれARコートが施されてなることを特徴
とする。また、本発明は、複数の色光をそれぞれ変調す
る複数の液晶ライ卜バルブと、該複数の液晶ライ卜バル
ブにより変調された色光を合成するダイクロイックプリ
ズムと、該ダイクロイックプリズムにより合成された光
を投写する投写レンズとを備える投写型カラー表示装置
において、前記ダイクロイックプリズムは、波長選択反
射層が略十字状に配置されるように4個の直角プリズム
の直角を挟む面がそれぞれ接着剤により貼り合わされて
なり、第1の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面に
は、それぞれ第1の波長選択反射層と第2の波長選択反
射層が形成され、第2の前記直角プリズムの直角を挟む
2つの面のうち、一方の面には第1の波長選択反射層が
形成され、他方の面には波長選択反射層が形成されてお
らず、第3の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面の
うち、一方の面には第2の波長選択反射層が形成され、
他方の面には波長選択反射層が形成されておらず、第4
の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面には、波長選
択反射層が形成されておらず、前記4個の直角プリズム
は、前記第1の波長選択反射層と前記第2の波長選択反
射層が直交するように、前記波長選択反射層の形成され
る面と、前記波長選択反射層の形成されない面とが前記
接着剤により貼り合わされてなり、前記直角プリズムの
直角を挟む面を隣接させて対向する2つの直角プリズム
同士の間には、1つの前記波長選択反射層と1つの前記
接着層を介在してなり、前記第1乃至第4の直角プリズ
ムの直角に対する斜面には、それぞれARコートが施さ
れてなることを特徴とする。 【0006】 【作用】本発明の上記の構成によれば、製造コストを大
幅に引き下げるとともに、ダイクロイックプリズムの性
能を充分高めることが可能となる。 【0007】 【発明の実施の形態】以下本発明による一実施例を図面
に従って説明する。 【0008】図1は、本発明はダイクロイックプリズム
の構成を示す斜視図である。第1の直角プリズム1の直
角を挟む2つの面には、それぞれ第1の波長選択反射層
5と第2の波長選択反射層6が蒸着あるいはスパッタ等
により形成されている。波長選択反射層は、誘電体多層
膜で形成され、TiO及びSiO薄膜を数十層交互
に積層することで波長選択反射層特性を得ている。その
他MgFやZOによっても同様である。図2は、波
長選択反射特性の一例で、点線が第1の波長選択反射層
5の特性で、実線が第2の波長選択反射層6の特性であ
る。第1の波長選択反射層5は、透過率50%の位置が
おおむね590〔nm〕付近で赤色光を反射する。第2
の波長選択反射層6は透過率50%の位置がおおむね5
00〔nm〕付近で青色光を反射する。残る緑色光(お
おむね500〔nm〕から590〔nm〕の間の光)は
透過するため、光の三原色への色分離及び色合成に用い
られる。尚、波長選択持性は蒸着時の設定を変えること
により、さまざまな色分離、色合成が可能となる。 【0009】第2の直角ブリズム2の直角を挟む2つの
面のうち、1つの面に第1の波長選択反射層5が、また
第3の直角プリズム3の直角を挟む2つの面のうち、1
つの面に第2の波長選択反射層6が、それぞれ蒸着等に
より第1の直角プリズム1同様に形成されている。第4
の直角プリズム4の直角を挟む2つの面には何も波長選
択反射持性は持たしてない。 【0010】これらの直角プリズム4個を図1に示すよ
うな方向で貼り合わせ、波長選択反射層が直交するよう
にする。貼り合わせには、エポキシ系の熱硬化型やUV
硬化型の光学接着剤等を用い、光学的に貼り合わせる。
光学接着剤は屈折率がプリズムの屈折率と同じであれば
よいが、全く同じものはないために、図5のように構成
されたダイクロイックプリズムでは、接着剤の層を通過
せずに反射する光と、接着剤の層を通過してから反射す
る光とがあり、そこで色の違いが生じてしまう。また、
光路長が異なるためにレンズを用いる投写光学系におい
てピントのズレ等が生じてしまう。しかし、図1のよう
な構成であれば、どのような入射光も、接着剤の層を通
過せずに反射するか、接着剤の層を通過してから反射す
るかのどちらか一方のみとなり、前述のような問題点は
全く生じなくなる。また、直角に対する斜面にそれぞれ
ARコー卜をすることによって透過率の高い、明るいも
のが作成できる。 【0011】図3は、本発明のダイクロイックプリズム
を色合成に用いた一実施例で、投写型カラー表示装置の
構成図である。 【0012】ハロゲンランプ等の白色光の投写光源7か
ら出射する光束をリフレクタ8及び集光レンズ9により
集光し、熱線カッ卜フィルター11により赤外域の熱線
をカッ卜し、可視光のみが色分離系に入射する。集光系
には楕円リフレクタやパラポラリフレクタを用いて集光
してもかまわない。 【0013】色分離系においては、青色反射ダイクロイ
ックミラー11により青色光(おおむね500〔nm〕
以下の波長成分)を反射し、次に緑色反射ダイクロイッ
クミラー12で緑色光(おおむね500〔nm〕から5
90〔nm〕の波長成分)を反射し、透過光から赤色光
(おおむね590〔nm〕以上の波長成分)として色分
離を行なう。その後反射ミラー13で方向を変え、それ
ぞれの色の画像変調用の液晶ライトバルブに入射する。 【0014】各色変調液晶ライトバルブ14R、14
G、14Bには各色用の信号電圧が印加され、電圧の大
きさによって各色ごとに画像を形成する。この液晶ライ
トバルブは、入射光の透過率の制御を行なうシャッター
の機能を果たすため、アクティブマトリスク液晶パネル
や時分割駆動液晶パネルのみならず、信号電圧に応じ透
過率を可変する液晶パネルであればよい。さらには、機
械式、電磁式等により透過率の制御可能なバルブで置き
換えることも可能である。 【0015】各色変調液晶ライトバルブ14R、14
G、14Bで変調された各色光は、図2の分光特性を持
つダイクロイックプリズムに入射する。 【0016】赤色光は、第2の直角プリズム2の第4の
直角プリズム4の間と、第1の直角プリズム1の第3の
直角プリズム3の間に接着剤の層に達することなく第1
の波長選択反射層5により反射する。同様に青色光も接
着剤の層に達することなく第2の波長選択反射層6によ
り反射する。 【0017】緑色光は、透過し、光は三原色によるカラ
ー画像が形成され、投写レンズ15によりスクリーン上
に拡大投写される。スクリーン上では、三色の画像がそ
れぞれに左右あるいは上下に色の違いが認められず、ピ
ントのズレのないシャープな画像となり、高画質の画像
表示が行なわれる。 【0018】図4及び図5は従来のダイクロイックプリ
ズムの構成図で、図4は、第1の直角プリズムを4個貼
り合わせたもので、合計8面に蒸着をするため製造コス
トが高くつく。図5は第2の直角ブリズム2と、第3の
直角プリズム3を2個づつ交互になるように貼り合わせ
たもので、前述の色の違いやピントのズレ等が生じる。 【0019】色分離、色合成を用いて行なうカラー画像
表示装置であれば、本発明のダイクロイックプリズムは
上記実施例以外でも有効である。 【0020】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、波長
選択反射層の形成面が4面ですむため非常に製造コスト
が安くなる上に、色の違いやピントのズレといった問題
を解決し、特に投写光学系において高画質な画像表示を
可能とするといった効果を有する。 【0021】また本発明は、カラー表示装置の分野にお
いて優れた色分離、色合成の特性を得られる点で特に有
効である。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のダイクロイックプリズムの実施例を示
す斜視図である。 【図2】2つの波長選択反射層の分光特性図である。 【図3】本発明のダイクロイックプリズムを用いた一実
施例を示す構成図である。 【図4】従来のダイク口イックプリズムの上面から見た
分解図である。 【図5】従来のダイク口イックプリズムの上面から見た
分解図である。 【符号の説明】 1・・・第1の直角プリズム 2・・・第2の直角プリズム 3・・・第3の直角プリズム 4・・・第4の直角プリズム 5・・・第1の波長選択反射層 6・・・第2の波長選択反射層 7・・・投写光源 11・・・青色反射ダイクロイックミラー 12・・・緑色反射ダイクロイックミラー 14R、14G、14B・・各色変調液晶ラィトバルブ 15・・・投写レンズ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.4個の直角プリズムの直角を挟む面をそれぞれ接着
    剤により貼り合わせて波長選択反射層が略十字状になる
    ように構成されるダイクロイックプリズムにおいて、 第1の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面には、そ
    れぞれ第1の波長選択反射層と第2の波長選択反射層を
    形成し、 第2の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面は、一方
    の面には第1の波長選択反射層を形成し、他方の面には
    波長選択反射層は形成せず、 第3の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面は、一方
    の面には第2の波長選択反射層を形成し、他方の面には
    波長選択反射層は形成せず、 第4の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面には、波
    長選択反射層を形成せず、 前記4個の直角プリズムの直角を挟む面の隣接する2つ
    の直角プリズムは、前記第1の波長選択反射層と前記第
    2の波長選択反射層が直交するように、前記波長選択反
    射層の形成される面と、前記波長選択反射層の形成され
    ない面と前記接着剤により貼り合わされてなり、 前記直角プリズムの直角を挟む面を隣接させて対向する
    2つの直角プリズム同士の間には、1つの前記波長選択
    反射層と1つの前記接着層を介在してなり、 前記第1乃至第4の直角プリズムの直角に対する斜面に
    は、それぞれARコートが施されてなることを特徴とす
    るダイクロイックプリズム。 2.複数の色光をそれぞれ変調する複数の液晶ライ卜バ
    ルブと、該複数の液晶ライ卜バルブにより変調された色
    光を合成するダイクロイックプリズムと、該ダイクロイ
    ックプリズムにより合成された光を投写する投写レンズ
    とを備える投写型カラー表示装置において、 前記ダイクロイックプリズムは、波長選択反射層が略十
    字状に配置されるように4個の直角プリズムの直角を挟
    む面がそれぞれ接着剤により貼り合わされてなり、 第1の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面には、そ
    れぞれ第1の波長選択反射層と第2の波長選択反射層が
    形成され、 第2の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面のうち、
    一方の面には第1の波長選択反射層が形成され、他方の
    面には波長選択反射層が形成されておらず、 第3の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面のうち、
    一方の面には第2の波長選択反射層が形成され、他方の
    面には波長選択反射層が形成されておらず、 第4の前記直角プリズムの直角を挟む2つの面には、波
    長選択反射層が形成されておらず、 前記4個の直角プリズムは、前記第1の波長選択反射層
    と前記第2の波長選択反射層が直交するように、前記波
    長選択反射層の形成される面と、前記波長選択反射層の
    形成されない面とが前記接着剤により貼り合わされてな
    り、 前記直角プリズムの直角を挟む面を隣接させて対向する
    2つの直角プリズム同士の間には、1つの前記波長選択
    反射層と1つの前記接着層を介在してなり、 前記第1乃至第4の直角プリズムの直角に対する斜面に
    は、それぞれARコートが施されてなることを特徴とす
    る投写型カラー表示装置。
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