JP3371784B2 - クロスダイクロイックプリズム、プリズムユニット、および、投写型表示装置 - Google Patents
クロスダイクロイックプリズム、プリズムユニット、および、投写型表示装置Info
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Description
イックプリズムおよびそのプリズムユニット、並びに、
投写型表示装置に関する。
投写型表示装置には、クロスダイクロイックプリズムが
用いられていることが多い。クロスダイクロイックプリ
ズムは、赤、緑、青の3色の光を合成して同一の方向に
出射する光学素子である。
念図である。この投写型表示装置は、3つの液晶ライト
バルブ42,44,46と、クロスダイクロイックプリ
ズム48と、投写レンズ50とを備えている。クロスダ
イクロイックプリズム48の中心には、赤色反射膜48
Rと青色反射膜48Bが十字状に形成されている。クロ
スダイクロイックプリズム48は、3つの液晶ライトバ
ルブ42,44,46で変調された赤、緑、青の3色の
光を合成して、投写レンズ50の方向に出射する。投写
レンズ50は、合成された光を投写スクリーン52上に
結像させる。
同じ大きさの4つの直角プリズムの直角面同士を貼り合
わせることによって作成される。赤色反射膜48Rは、
4つの直角プリズムを貼り合わせたときに同一平面を構
成するように、2つの直角プリズムの所定の直角面に予
め形成されている。また、青色反射膜48Bも、同様
に、2つの直角プリズムの所定の直角面に予め形成され
ている。しかし、同じ大きさの4つの直角プリズムを貼
り合わせてクロスダイクロイックプリズムを作成する場
合には、赤色反射膜48Rや青色反射膜48Bの面がそ
れぞれ1つの平面になるように、精度良く貼り合わせを
行うことがかなり困難である。
合わせるようにするために、例えば特開平7−2948
45号公報の図1に記載されているように、一部の直角
プリズムの長さを他の直角プリズムよりも長くしたもの
が知られている。
従来のクロスダイクロイックプリズムの問題点を示す説
明図である。図14(A)に示すように、このクロスダ
イクロイックプリズム48は、2つの長手方向に長い直
角プリズム(「長い直角プリズム対」とも言う)61,
62と、2つの長手方向に短い直角プリズム(「短い直
角プリズム対」とも言う)63,64を有している。長
い直角プリズム対61,62と、短い直角プリズム対6
3,64との間の境界面には、青色反射膜48Bが形成
されている。長い直角プリズム対61,62の直角面の
一部は露出しており、この露出面にも青色反射膜48B
が形成されている。また、長い直角プリズム対61,6
2同士の間の境界面と、短い直角プリズム対63,64
同士の間の境界面には、赤色反射膜がそれぞれ形成され
ている。
投写レンズ50による反射等のため、クロスダイクロイ
ックプリズム48の方向に戻る光が存在する。図14の
例で、白色の戻り光Wが発生した場合について説明す
る。図14(B)は、長い直角プリズム対61,62の
上部の突出部の水平断面を示している。戻り光Wが、直
角プリズム61の突出した直角面(青色反射膜48Bが
形成されている面)に入射すると、この直角面で全反射
される。全反射した戻り光Wは、赤色反射膜48Rで赤
色光Rのみ反射されて、これが投写レンズ50側に再び
出射される。
ロスダイクロイックプリズムでは、その光出射面側から
クロスダイクロイックプリズムに戻ってくる戻り光が、
クロスダイクロイックプリズムの内部で反射されて、再
びその光出射面から出射されてしまっていた。このた
め、クロスダイクロイックプリズムから出射される光に
よって再現される映像に、この戻り光による影響が現れ
てしまうという問題があった。
を解決するためになされたものであり、クロスダイクロ
イックプリズムの光出射面側からクロスダイクロイック
プリズムに戻ってくる戻り光が、再びその光出射面から
出射されてしまうことを防止することを目的とする。
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第1の発明
は、互いの直角面が貼り合わされた4つの直角プリズム
で構成されたクロスダイクロイックプリズムであって、
前記4つの直角プリズムの中の少なくとも1つの直角プ
リズムの前記直角面の一部が前記他の直角プリズムの直
角面から長手方向に突出しており、前記突出した直角プ
リズムの突出部以外の前記直角面部分にダイクロイック
膜が形成されており、 前記突出部の前記直角面に、光を
散乱させるための光散乱層が設けられていることを特徴
とする。
イック膜において反射されることを防止できるので、戻
り光が再びその光出射面から出射されてしまうことを防
ぐことができる。また、突出部の段差において戻り光が
全反射することを防止できる。 前記光散乱層は接着剤層
であってもよく、また、スリガラス層であってもよい。
なお、このスリガラス層は、直角プリズムの直角面のう
ち、光散乱層を設ける部分だけ研磨を行わないようにし
たものであっても良い。
れた4つの直角プリズムで構成されたクロスダイクロイ
ックプリズムであって、前記4つの直角プリズムの中の
隣接する2つの直角プリズムで構成される第1の直角プ
リズム対における前記直角面の一部が他の第2の直角プ
リズム対の直角面から長手方向に突出しており、前記第
1の直角プリズム対の前記突出部以外の前記直角面部分
にダイクロイック膜が形成されており、 前記突出部の前
記直角面に、光を散乱させるための光散乱層が設けられ
ていることを特徴とする。
のダイクロイック膜において反射されることを防止でき
るので、戻り光が再びその光出射面から出射されてしま
うことを防ぐことができる。また、突出部の段差におい
て戻り光が全反射することを防止できる。 前記光散乱層
は接着剤層であってもよく、また、スリガラス層であっ
てもよい。なお、このスリガラス層は、直角プリズムの
直角面のうち、光散乱層を設ける部分だけ研磨を行わな
いようにしたものであっても良い。
第1の直角プリズム対の2つの直角プリズムが、互いに
長手方向にずれて段差のある状態に固定されていること
が好ましい。
イクロイックプリズムの中心軸を精度良く位置決めする
ことができる。また、各直角プリズムの反射面が同一平
面となるように精度良く位置決めすることができる。
れた4つの直角プリズムで構成されたクロスダイクロイ
ックプリズムであって、 前記4つの直角プリズムの中の
隣接する2つの直角プリズムで構成される第1と第2の
直角プリズム対のそれぞれにおいて、前記2つの直角プ
リズムの一方の直角プリズムの前記直角面の一部が他方
の直角プリズムの前記直角面から長手方向に突出してお
り、 前記一方の直角プリズムの第1の突出部を含む面に
おける前記第1の突出部以外の部分に第1のダイクロイ
ック膜が形成されており、 前記第1のダイクロイック膜
に対向する前記他方の直角プリズムの前記直角面と、前
記第1のダイクロイック膜との間に接着剤層が形成され
ていることを特徴とする。 ここで、前記第1の直角プリ
ズム対における前記直角面の一部が前記第2の直角プリ
ズム対の前記直角面から長手方向に突出しており、 前記
第1の直角プリズム対の前記第2の直角プリズム対に対
する第2の突出部を含む面における前記第2の突出部以
外の部分に第2のダイクロイック膜が形成されているこ
とが好ましい。
乱させるための光散乱層が設けられていることが好まし
い。 なお、前記光散乱層は接着剤層であってもよく、ス
リガラス層であってもよい。
て、第1または第2の発明のクロスダイクロイックプリ
ズムと、前記クロスダイクロイックプリズムを載置する
プリズム台とを備え、前記プリズム台は、前記クロスダ
イクロイックプリズムの段差に適合する段差を有するこ
とを特徴とする。
他の装置内に第1ないし第3の発明のクロスダイクロイ
ックプリズムを容易に組み付けることができる。
照明光を出射する照明光学系と、前記照明光を、3色の
光に分離する色光分離手段と、前記3色の光を与えられ
た画像信号に基づいてそれぞれ変調する3組の光変調手
段と、第1ないし第3の発明のいずれかのクロスダイク
ロイックプリズムと、前記クロスダイクロイックプリズ
ムで合成された光を投写する投写光学系と、を備えるこ
とを特徴とする。
学系からクロスダイクロイックプリズムに戻ってくる戻
り光が、クロスダイクロイックプリズムの内部で反射さ
れて、再びその光出射面から出射されてしまうことを防
止することができる。この結果、投写光学系から投写さ
れる光によって再現される映像に、この戻り光による影
響が現れることを防止することができる。
基づき説明する。図1は、この発明の第1実施例である
クロスダイクロイックプリズム200を示す説明図であ
る。図1(A)に示すように、このクロスダイクロイッ
クプリズム200は、隣接する2つの長い直角プリズム
301,302(「長い直角プリズム対」とも言う)
と、隣接する2つの短い直角プリズム303,304
(「短い直角プリズム対」とも言う)とを備えている。
2つの長い直角プリズム301,302は、互いに長さ
(長手方向の長さ)の等しい直角三角柱の形状を有して
いる。また、2つの短い直角プリズム303,304
も、互いに長さの等しい直角三角柱の形状を有してい
る。短い直角プリズム対303,304は、長い直角プ
リズム対301,303の長手方向のほぼ中央に貼りつ
けられている。すなわち、長い直角プリズム対301,
302は、短い直角プリズム対301,302の上下に
ほぼ等しい長さだけ突出している。
ロイックプリズム200の正面図、図2(B)はそのB
−B断面図である。図2(B)に示されているように、
長い直角プリズム対301,302と、短い直角プリズ
ム対303,304との間の境界面には、青色反射膜3
01B、302Bが形成されている。また、長い直角プ
リズム対301,302の間の境界面と、短い直角プリ
ズム対303,304の間の境界面には、赤色反射膜3
02R,304Rがそれぞれ形成されている。
クプリズム200を構成する4つの直角プリズム301
〜304を示す斜視図である。図3(A)に示すよう
に、第1の直角プリズム301の2つの直角面のうち
で、第3の直角プリズム303との間の境界面となる面
には、青色反射膜301Bが形成されている。但し、短
い直角プリズム対303,304から突出する露出面3
11,312には、青色反射膜301Bは形成されてお
らず、平坦に研磨された研磨面となっている。また、第
1の直角プリズム301の他方の直角面にも反射膜は形
成されておらず、平坦に研磨された研磨面となってい
る。
ズム302の2つの直角面のうちで、第4の直角プリズ
ム304との間の境界面となる面には、青色反射膜30
2Bが形成されている。但し、短い直角プリズム対30
3,304から突出する露出面321,322には、青
色反射膜301Bは形成されておらず、平坦に研磨され
た研磨面となっている。第2の直角プリズム302の他
方の直角面(すなわち、第1の直角プリズム301との
間の境界面となる面)には、赤色反射膜302Rが形成
されている。但し、短い直角プリズム対303,304
から突出する面部分331,332には、赤色反射膜3
02Rは形成されておらず、平坦に研磨された研磨面と
なっている。
の2つの直角面には、いずれも反射膜(ダイクロイック
膜)が形成されておらず、平坦に研磨された研磨面とな
っている。第4の直角プリズム304(図3(D))の
2つの直角面のうちで、第3の直角プリズム303との
間の境界面となる面には、赤色反射膜304Rがその全
面に渡って形成されている。第4の直角プリズム304
の他方の直角面には、反射膜(ダイクロイック膜)は形
成されておらず、平坦に研磨された研磨面となってい
る。
い直角プリズム対301,302の直角面に形成された
反射膜301B,302B,302Rは、いずれも短い
直角プリズム対303,304と重なり合う部分にのみ
形成されている。換言すれば、短い直角プリズム対30
3,304の上下に突出する部分311,312,32
1,322,331,332においては、反射膜(ダイ
クロイック膜)が形成されていない。
常は、誘電体多層膜を蒸着することによって形成され
る。そして、このように準備された4つの直角プリズム
301〜304を接着剤で互いに貼り合わせることによ
って、図1に示すクロスダイクロイックプリズム200
を製造することができる。実施例におけるクロスダイク
ロイックプリズムの詳しい組立方法については、後述す
る。
ム対301,302の突出部に入射する白色の戻り光W
の光路も示されている。なお、図1(B)は長い直角プ
リズム対301,302の突出部の水平断面図である。
投写レンズ270からの戻り光Wが、第2の直角プリズ
ム302の突出した直角面(露出面321)に入射する
と、戻り光Wはここで全反射される。しかし、長い直角
プリズム対301,302の突出部の境界面(図3
(B)の面331,332)には、赤色反射膜が形成さ
れていない。従って、図1(A)の露出面321で全反
射した戻り光Wは、長い直角プリズム対301,302
の境界面をそのまま直進し、第1の直角プリズム301
を通過して出射する。
イックプリズム200では、投写レンズ270からの戻
り光Wが、クロスダイクロイックプリズム200の光出
射面(すなわち第2の直角プリズム302の光出射面)
から再び出射されることがない。この結果、クロスダイ
クロイックプリズムの光出射面から出射された光で再現
される映像に、この戻り光による影響が現れてしまう現
象を防止することができる。これは、突出部の境界面3
31,332にダイクロイック膜を形成しないことによ
る効果である。
21,312,322にダイクロイック膜が形成されて
いないので、これらの露出面を基準としてクロスダイク
ロイックプリズム200の組立を行えば、組立精度を向
上させることができるという効果がある。
実施例であるクロスダイクロイックプリズム200aを
示す斜視図である。このクロスダイクロイックプリズム
200aは、長い直角プリズム301a,302aが、
上下に互いに所定量だけズレている点で、図1に示す第
1実施例と異なる。
ロイックプリズム200aの正面図、図5(B)はその
B−B断面図である。第1の直角プリズム301aの上
方への突出長さH1(すなわち露出面341の高さ)
は、第2の直角プリズム302aの下方への突出長さ
(露出面352の高さ)と等しい。また、第1の直角プ
リズム301aの下方への突出長さH2(露出面342
の高さ)は、第2の直角プリズム302aの下方への突
出長さ(露出面351の高さ)と等しい。このように、
長い直角プリズム301a,302a同士を長手方向に
ずらしておけば、クロスダイクロイックプリズム200
aを投写型表示装置等の光学装置内に組み付ける際に、
クロスダイクロイックプリズム200aの中心軸を正確
に位置決めしやすいという利点がある。また、ダイクロ
イック膜の反射面を同一平面に位置決めしやすいという
利点もある。
クプリズム200aを構成する4つの直角プリズム30
1a,302a,303,304を示す斜視図である。
図6(A),(B)に示す長い直角プリズム対301
a,302aは、反射膜(ダイクロイック膜)が形成さ
れている位置が図3(A),(B)に示すものと異なる
だけである。
3の直角プリズム303との組合せ工程を示す説明図で
ある。この組合せには、第1の組立治具500が用いら
れる。第1の組立治具500は、平坦な表面502aを
有する基盤502と、基盤502の上に固定された段差
設定部材504とを有している。段差設定部材504
は、2つの直角プリズム301a,303の段差H1に
相当する段差H1が高精度に形成されている。
み合わせる際には、まず、2つの直角プロズムの貼り合
わせ面に接着剤を塗布する。そして、2つのプリズムを
擦り合わせることによって接着剤中の気泡を除去する。
その後、図7に示すように、2つのプリズム301a,
303を基盤502の上に載置する。このとき、プリズ
ム同士の段差が、段差設定部材504の段差H1に等し
くなるように、プリズム301a,303を段差設定部
材504に押しつける。こうすることによって、プリズ
ム同士の段差を高精度に設定することができる。
a,303の下面には、ダイクロイック膜は形成されて
おらず、研磨面となっている。基盤502の表面502
aは高精度な平坦面に形成されているので、2つの直角
プリズムで形成される1つの面に関して高い平面度を得
ることができる。
303同士の相対的な位置関係を高精度に設定した後
に、貼り合わせ面に塗布していた接着剤を固化させる。
この結果、高精度に組み合わされた直角プリズム対30
1a,303を得ることができる。
4の直角プリズム304とを貼り合わせる工程を示す説
明図である。この際に用いられる第2の組立治具510
は、第1の組立治具500と同様に、基盤512と段差
設定部材514とを備えている。第1の組立治具500
との差異は、段差設定部材514の段差H2が、2つの
直角プリズム302a,304の段差H2に相当する値
に形成されている点だけである。組立方法は、図7で説
明した第1の直角プリズム301aと第3の直角プリズ
ム303の場合と同様である。
02a,304の下面には、それぞれ赤色反射膜が形成
されている。基盤510の表面510aは高精度な平坦
面に形成されているので、2つの直角プリズム302
a,304の赤色反射膜で構成される赤色反射面に関し
て高い平面度を得ることができる。
色の光を比較すると、赤色の光の方が比視感度が高い
(すなわち、肉眼で目立ち易い)。従って、赤色反射膜
は、なるべく段差のない平面を構成することが好まし
い。この実施例の組立方法によれば、図6に示す赤色反
射膜302R,3O4Rが正確に同一平面を構成するよ
うに組み立てることができるので、この点からも優れた
クロスダイクロイックプリズムを製造することができ
る。なお、比視感度は、緑>赤>青の順であるため、赤
色反射膜、あるいは、青色反射膜の代わりに緑色反射膜
を用いる場合には、この組立方法により、緑色反射膜が
同一平面を構成するように組み立てることが好ましい。
成された2組の貼り合わせプリズムを貼り合わせる工程
を示す説明図である。この組立工程では、第3の組立治
具520を用いている。図9(B)は、第3の組立治具
520の平面図である。第3の組立治具520は、ほぼ
中央に矩形の開口部522bを有する基盤520と、基
盤520の表面522a上に固定された段差設定部材5
24とを備えている。この開口部522bの寸法は、短
い直角プリズム対303、304が開口部522b内に
完全に収納され、かつ、長い直角プリズム対301a,
302aの長手方向の両端部が開口部522bの外側に
出るように設計されている。
図7に示す貼り合わせプリズムの段差H1と図8に示す
貼り合わせプリズムの段差H2との差分(H2−H1)
に等しい値に設定されている。
わせる際には、その貼り合わせ面に接着剤を塗布して、
図9(A)に示すように、短い直角プリズム対303,
304が開口部522bの中に収納されるように、第3
の組立治具520の上に2組の貼り合わせプリズムを載
置する。そして、長い直角プリズム301a,302a
を段差設定部材524に押しつけることによって、長い
直角プリズム301a,302a同士の段差を、段差設
定部材524の段差H3に等しくする。この結果、直角
プリズム301a,302a同士の段差を高精度に設定
することができる。
るのは、2つの直角プリズム301a,302aの直角
面の中で、反射膜が形成されていない突出部(図6の3
41,342,351,352)だけである。これらの
突出部341,342,351,352は研磨面なの
で、これらの突出部を基盤522の表面522aに載置
することによって、これらの研磨面に関して高い平面度
を得ることができる。ところで、図6(A),(B)か
ら解るように、突出部341,342と面一な研磨面
(貼り合わせ面)には青色反射膜301Bが形成されて
おり、また、突出部351,352と面一な研磨面(貼
り合わせ面)にも青色反射膜302Bが形成されてい
る。従って、図9のように直角プリズムを組み立てるこ
とによって、青色反射膜301B,302Bで形成され
る青色反射面に関して、高い平面度を得ることができ
る。
の相対的な位置関係を高精度に設定した後に、貼り合わ
せ面に塗布していた接着剤を固化させる。この結果、高
精度に組み合わされたクロスダイクロイックプリズム2
00a(図4)を得ることができる。なお、4つの直角
プリズムを貼り合わせる接着剤として、紫外線硬化接着
剤を用いれば、硬化時間が短くて済み、また硬化時の熱
の発生も少なくて済む。
リズム200aを載置するプリズム台400を正面側か
ら見た斜視図、図10(B)は反対側から見た斜視図で
ある。このプリズム台400は、平面の外形が正方形で
あり、その1/4の直角三角形の形状を有する第1と第
2の三角台402,404と、外形の1/2の直角三角
形の形状を有する第3の三角台406とを有している。
第3の三角台406は、3つの三角台の中で最も高さが
高い。第1の三角台402は、第3の三角台406より
も高さがH4だけ低い。この高さの差H4は、図5
(A)に示すように、第1の直角プリズム301aが短
い直角プリズム対303,304の下方に突出する突出
長さH2にほぼ等しい。第2の三角台404は、第3の
三角台406よりも高さがH5だけ低い。この高さの差
H5は、図5(A)に示すように、第1の直角プリズム
301aが短い直角プリズム対303,304の上方に
突出する突出長さH1にほぼ等しい。
投写型表示装置などの光学装置に利用する際には、その
底面をプリズム台400に接着して図11(A)に示す
ようなプリズムユニットとし、プリズム台400を介し
て光学装置内に固定すると良い。プリズム台400の底
面は平坦なので、ねじ等を用いて容易に光学装置内に固
定することができる。プリズム台の材料としては、コス
ト面や整形の容易さを鑑み樹脂や金属を用いることが好
ましい。ここで、樹脂製あるいは金属製のプリズム台を
用いた場合は、熱によるプリズム台の変形が発生しやす
く、この変形に伴い光学装置内のクロスダイクロイック
プリズム200aの位置がずれてしまうという問題が懸
念されるが、プリズム台400の第1から第3の三角台
402,404,406のいずれか1つのみにクロスダ
イクロイックプリズム200aの対応する直角プリズム
の底面を接着するようにすれば、プリズム台400が熱
変形を起こしても、クロスダイクロイックプリズム20
0aの位置が比較的ずれにくくなる。特に、第1の三角
台402にのみ直角プリズム301aを接着した場合、
第2の三角台404にのみ直角プリズム302aを接着
した場合には、接着面の面積が小さいため、プリズム台
の熱変形による影響を最小限にとどめることが可能であ
る。
クロイックプリズム200を用いる際には、その下部の
段差に適合するような段差を有するプリズム台を使用す
ればよい。
1a,302aの上方の突出部における段差部分を拡大
して示す図である。第1の直角プリズム301aの上方
には、第2の直角プリズム302aの直角面の一部31
0が露出している。この露出面310には、光散乱層と
して接着剤層313が形成されている。図11(C)
は、クロスダイクロイックプリズム200aを第2の直
角プリズム302aの露出面310の部分で水平に切断
した断面図であり、接着剤層313による戻り光Wの乱
反射の様子を示している。クロスダイクロイックプリズ
ム200aの光出射面側からクロスダイクロイックプリ
ズム200a内に戻ってくる戻り光Wは、直角プリズム
302aの露出面351で一旦全反射されるが、その
後、もう1つの露出面310に形成された接着剤層31
3で乱反射される。従って、この戻り光Wが、クロスダ
イクロイックプリズム200aの光出射面から再び出射
されることを防止することができる。
代わりに、他の光散乱層を形成するようにしてもよい。
たとえば、露出面310をスリガラスとしてもよい。同
様に、露出面351や、クロスダイクロイックプリズム
の下側の段差の部分についても、接着剤層などの光散乱
層を形成したり、スリガラスにしたりすることが好まし
い。
の発明の実施例のクロスダイクロイックプリズムユニッ
ト260を用いた投写型表示装置の要部を示す概略平面
図である。この投写型表示装置は、照明光学系100
と、ダイクロイックミラー210,212と、反射ミラ
ー220,222,224と、リレーレンズ230,2
32と、3枚のフィールドレンズ240,242,24
4と、3枚の液晶ライトバルブ(液晶パネル)250,
252,254と、クロスダイクロイックプリズムユニ
ット260と、投写レンズ系270とを備えている。
射する光源110と、第1のレンズアレイ120と、第
2のレンズアレイ130と、入射光を所定の直線偏光成
分に変換する偏光変換素子140と、反射ミラー150
と、集光レンズ160とを備えている。照明光学系10
0は、被照明領域である3枚の液晶ライトバルブ25
0,252,254をほぼ均一に照明するための光学系
である。
射光源としての光源ランプ112と、光源ランプ112
から出射された放射光をほぼ平行な光線束として出射す
る凹面鏡114とを有している。凹面鏡114として
は、放物面鏡を用いることが好ましい。
1と第2のレンズアレイ120,130によって、複数
の部分光束に分割される。第1のレンズアレイ120の
小レンズ122は、各部分光束を偏光変換素子140の
偏光分離膜の近傍で結像する。第2のレンズアレイ13
0の小レンズ132は、第1のレンズアレイ120にお
ける光源像を、液晶ライトバルブ250,252,25
4で結像させる機能を有する。第2のレンズアレイ13
0の各小レンズ132から出射された部分光束は、反射
ミラー150で反射される。集光レンズ160は、これ
らの複数の部分光束を重畳させて、被照明領域である液
晶ライトバルブ250,252,254に集光させる重
畳光学系としての機能を有する。この結果、各液晶ライ
トバルブ250,252,254は、ほぼ均一に照明さ
れる。
2は、集光レンズ160で集光された白色光を、赤、
緑、青の3色の色光に分離する色光分離手段としての機
能を有する。第1のダイクロイックミラー210は、照
明光学系100から出射された白色光束の赤色光成分を
透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射
する。第1のダイクロイックミラー210を透過した赤
色光は、反射ミラー220で反射され、フィールドレン
ズ240を通って赤光用の液晶ライトバルブ250に達
する。このフィールドレンズ240は、第2のレンズア
レイ130の近傍における光源像を投写レンズ系270
の中に結像させる機能を有する。また、フィールドレン
ズ240を通った各部分光束は、ほぼ平行な光束とな
る。他の液晶ライトバルブの前に設けられたフィールド
レンズ242,244も同様である。第1のダイクロイ
ックミラー210で反射された青色光と緑色光のうち
で、緑色光は第2のダイクロイックミラー212によっ
て反射され、フィールドレンズ242を通って緑光用の
液晶ライトバルブ252に達する。一方、青色光は、第
2のダイクロイックミラー212を透過し、リレーレン
ズ230,232および反射ミラー222,224を備
えたリレーレンズ系を通り、さらにフィールドレンズ2
44を通って青色光用の液晶ライトバルブ254に達す
る。なお、青色光にリレーレンズ系が用いられているの
は、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも
長いためである。
254は、与えられた画像情報(画像信号)に従って、
3色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手
段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズ
ムユニット260は、3色の色光を合成してカラー画像
を形成する色光合成手段としての機能を有する。クロス
ダイクロイックプリズムユニット260には、赤光を反
射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜と
が、4つの直角プリズムの界面に略十字状に形成されて
いる。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成
されて、カラー映像を投写するための合成光が形成され
る。クロスダイクロイックプリズムユニット260で生
成された合成光は、投写レンズ系270の方向に出射さ
れる。投写レンズ系270は、この合成光を投写スクリ
ーン300上に投写して、カラー画像を表示する投写光
学系としての機能を有する。
クロスダイクロイックプリズムを用いたプリズムユニッ
ト260を利用している。従って、投写レンズ270か
らクロスダイクロイックプリズムへの戻り光が、クロス
ダイクロイックプリズムの光出射面から再び出射されて
しまうことを防止できる。この結果、投写スクリーン3
00上に投写される映像に、この戻り光による影響が現
れてしまうことを防止することができ、きれいな映像を
投写することができる。
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。
ックプリズムを構成する4つの直角プリズムの内の2つ
が他の2つよりも長いものとしたが、このような構成に
限らず、本発明は、少なくとも1つの直角プリズムが、
他の直角プリズムよりも長い場合に適用することができ
る。また、4つの同じ長さの直角プリズムの直角面を、
互いに長手方向にずらして貼り合わせる場合にも適用す
ることができる。
直角プリズムの長さが等しいものとしたが、これらの長
さが異なるようにしてもよい。比較的長い2つの直角プ
リズムの長さが互いに異なるようにすれば、クロスダイ
クロイックプリズムの上下を判定しやすいという利点が
ある。なお、比較的短い2つの直角プリズムの長さも、
互いに異なるようにしてもよい。
ダイクロイック膜の配置や構成は、上記実施例以外の種
々のものが考えられる。たとえば、青色反射膜の代わり
に、緑色反射膜を設けるようにしてもよい。
示装置に本発明を適用した場合の例について説明した
が、本発明は、反射型の投写型表示装置にも適用するこ
とが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライト
バルブ等の光変調手段が光を透過するタイプであること
を意味しており、「反射型」とは、光変調手段が光を反
射するタイプであることを意味している。反射型の投写
型表示装置では、クロスダイクロイックプリズムは、白
色光を赤、緑、青の3色の光に分離する色光分離手段と
して利用されると共に、変調された3色の光を再度合成
して同一の方向に出射する色光合成手段としても利用さ
れる。反射型の投写型表示装置にこの発明を適用した場
合にも、透過型の投写型表示装置とほぼ同様な効果を得
ることができる。
の一例として乱反射をあげているが、乱反射でなく均一
に散乱させるようにしてもよい。
ックプリズム200を示す説明図。
00の正面図およびそのB−B断面図。
00を構成する4つの直角プリズム301〜304を示
す斜視図。
ックプリズム200aを示す斜視図。
00aの正面図およびそのB−B断面図。
00を構成する4つの直角プリズム301a,302
a,303,304を示す斜視図。
ズム303とを貼り合わせる工程を示す説明図。
ズム304とを貼り合わせる工程を示す説明図。
の貼り合わせプリズムを組み立てる方法を示す説明図。
プリズム台400を示す斜視図。
ト260を示す説明図。
リズムユニット260を用いた投写型表示装置の要部を
示す概略平面図である。
点を示す説明図。
Claims (13)
- 【請求項1】 互いの直角面が貼り合わされた4つの直
角プリズムで構成されたクロスダイクロイックプリズム
であって、 前記4つの直角プリズムの中の少なくとも1つの直角プ
リズムの前記直角面の一部が前記他の直角プリズムの直
角面から長手方向に突出しており、 前記突出した直角プリズムの突出部以外の前記直角面部
分にダイクロイック膜が形成されており、 前記突出部の前記直角面に、光を散乱させるための光散
乱層が設けられている、クロスダイクロイックプリズ
ム。 - 【請求項2】 請求項1記載のクロスダイクロイックプ
リズムであって、 前記光散乱層は接着剤層である、クロスダイクロイック
プリズム。 - 【請求項3】 請求項1記載のクロスダイクロイックプ
リズムであって、 前記光散乱層はスリガラス層である、クロスダイクロイ
ックプリズム。 - 【請求項4】 互いの直角面が貼り合わされた4つの直
角プリズムで構成されたクロスダイクロイックプリズム
であって、 前記4つの直角プリズムの中の隣接する2つの直角プリ
ズムで構成される第1の直角プリズム対における前記直
角面の一部が他の第2の直角プリズム対の直角面から長
手方向に突出しており、 前記第1の直角プリズム対の前記突出部以外の前記直角
面部分にダイクロイック膜が形成されており、 前記突出部の前記直角面に、光を散乱させるための光散
乱層が設けられている、クロスダイクロイックプリズ
ム。 - 【請求項5】 請求項4記載のクロスダイクロイックプ
リズムであって、 前記光散乱層は接着剤層である、クロスダイクロイック
プリズム。 - 【請求項6】 請求項4記載のクロスダイクロイックプ
リズムであって、 前記光散乱層はスリガラス層である、クロスダイクロイ
ックプリズム。 - 【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれかに記
載のクロスダイクロイックプリズムであって、 前記第1の直角プリズム対の2つの直角プリズムが、互
いに長手方向にずれて段差のある状態に固定されてい
る、クロスダイクロイックプリズム。 - 【請求項8】 互いの直角面が貼り合わされた4つの直
角プリズムで構成されたクロスダイクロイックプリズム
であって、 前記4つの直角プリズムの中の隣接する2つの直角プリ
ズムで構成される第1と第2の直角プリズム対のそれぞ
れにおいて、前記2つの直角プリズムの一方の直角プリ
ズムの前記直角面の一部が他方の直角プリズムの前記直
角面から長手方向に突出しており、 前記一方の直角プリズムの第1の突出部を含む面におけ
る前記第1の突出部以外の部分に第1のダイクロイック
膜が形成されており、 前記第1のダイクロイック膜に対向する前記他方の直角
プリズムの前記直角面と、前記第1のダイクロイック膜
との間に接着剤層が形成されており、 前記突出部の前記直角面に、光を散乱させるための光散
乱層が設けられている、 クロスダイクロイックプリズ
ム。いることを特徴とするクロスダイクロイックプリズ
ム。 - 【請求項9】 請求項8記載のクロスダイクロイックプ
リズムであって、 前記第1の直角プリズム対における前記直角面の一部が
前記第2の直角プリズム対の前記直角面から長手方向に
突出しており、 前記第1の直角プリズム対の前記第2の直角プリズム対
に対する第2の突出部を含む面における前記第2の突出
部以外の部分に第2のダイクロイック膜が形成されてい
る、クロスダイクロイックプリズム。 - 【請求項10】 請求項8または請求項9記載のクロス
ダイクロイックプリズムであって、 前記光散乱層は接着剤層である、クロスダイクロイック
プリズム。 - 【請求項11】 請求項8または請求項9記載のクロス
ダイクロイックプリズムであって、 前記光散乱層はスリガラス層である、クロスダイクロイ
ックプリズム。 - 【請求項12】 請求項1ないし請求項11のいずれか
に記載のクロスダイクロイックプリズムと、 前記クロスダイクロイックプリズムを載置するプリズム
台とを備え、 前記プリズム台は、前記クロスダイクロイックプリズム
の段差に適合する段差を有することを特徴とするプリズ
ムユニット。 - 【請求項13】 照明光を出射する照明光学系と、 前記照明光を、3色の光に分離する色光分離手段と、 前記3色の光を与えられた画像信号に基づいてそれぞれ
変調する3組の光変調手段と、 請求項1ないし請求項11のいずれかに記載のクロスダ
イクロイックプリズムと、 前記クロスダイクロイックプリズムで合成された光を投
写する投写光学系と、を備えることを特徴とする投写型
表示装置。
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