JP3403101B2 - クロスダイクロプリズム及びそれを有した光学系 - Google Patents
クロスダイクロプリズム及びそれを有した光学系Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロスダイクロプ
リズム及びそれを有した光学系に関し、例えばカラー液
晶プロジェクターや３板ＣＣＤカメラ等に好適な色分解
手段及び／又は色合成手段として好適なものである。
リズム及びそれを有した光学系に関し、例えばカラー液
晶プロジェクターや３板ＣＣＤカメラ等に好適な色分解
手段及び／又は色合成手段として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、カラー液晶プロジェクターの
色分解手段又は色合成手段に図６に示すようなクロスダ
イクロプリズムがある。
色分解手段又は色合成手段に図６に示すようなクロスダ
イクロプリズムがある。
【０００３】クロスダイクロプリズムは、図１３に示す
ように３角柱形の４つの直角プリズム１，２，３，４を
それらのプリズム頂角が交差するように張り合わせてい
る。そして各プリズムの接合面にダイクロイック面を設
けている。
ように３角柱形の４つの直角プリズム１，２，３，４を
それらのプリズム頂角が交差するように張り合わせてい
る。そして各プリズムの接合面にダイクロイック面を設
けている。
【０００４】ダイクロイック面は、他の面と互いに９０
度に交差させており、これによりクロスダイクロプリズ
ムを構成している。
度に交差させており、これによりクロスダイクロプリズ
ムを構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】クロスダイクロプリズ
ムは前述したとおり４つのプリズムを貼り合わせたもの
であるので、大きく重いといった問題がある。とくに各
画素毎に光を集光するマイクロレンズを設けた液晶パネ
ルでは、液晶パネルから射出する光束はマイクロレンズ
の作用により発散角が大きく、液晶パネルと投射レンズ
の間に設けられるクロスダイクロプリズムをかなり大き
くしなければならなかった。
ムは前述したとおり４つのプリズムを貼り合わせたもの
であるので、大きく重いといった問題がある。とくに各
画素毎に光を集光するマイクロレンズを設けた液晶パネ
ルでは、液晶パネルから射出する光束はマイクロレンズ
の作用により発散角が大きく、液晶パネルと投射レンズ
の間に設けられるクロスダイクロプリズムをかなり大き
くしなければならなかった。
【０００６】本発明は小型の色分解手段及び／又は色合
成手段用のクロスダイクロプリズム及びそれを用いた光
学系の提供を目的とする。
成手段用のクロスダイクロプリズム及びそれを用いた光
学系の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明のクロス
ダイクロプリズムは、互いに色が異なる３色の光を合成
し、光射出面から射出させるクロスダイクロプリズムで
あって、プリズム稜線を含む角度の合計が３６０度とな
る４つの角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一致させ
て各プリズム稜線を形成するプリズム側面どうしを接合
面が２つの交差する平面となるように接合し、該接合面
にダイクロイック膜を有しており、前記プリズム稜線の
一点から前記４つの角柱プリズムの非接合面に下した垂
線のうち、前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合
面に下した垂線の長さをＬ１、その他の角柱プリズムの
非接合面に下した垂線の長さをＬ２，Ｌ３，Ｌ４とした
とき Ｌ１＞Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴としている。
ダイクロプリズムは、互いに色が異なる３色の光を合成
し、光射出面から射出させるクロスダイクロプリズムで
あって、プリズム稜線を含む角度の合計が３６０度とな
る４つの角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一致させ
て各プリズム稜線を形成するプリズム側面どうしを接合
面が２つの交差する平面となるように接合し、該接合面
にダイクロイック膜を有しており、前記プリズム稜線の
一点から前記４つの角柱プリズムの非接合面に下した垂
線のうち、前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合
面に下した垂線の長さをＬ１、その他の角柱プリズムの
非接合面に下した垂線の長さをＬ２，Ｌ３，Ｌ４とした
とき Ｌ１＞Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴としている。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合面は、前
記光射出面であることを特徴としている。
て前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合面は、前
記光射出面であることを特徴としている。
【０００９】請求項３の発明のクロスダイクロプリズム
はプリズム稜線を含む角度の合計が３６０度となる４つ
の角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一致させて各プ
リズム稜線を形成するプリズム側面どうしを接合面が２
つの交差する平面となるように接合し、該接合面にダイ
クロイック膜を施したクロスダイクロプリズムであっ
て、前記４つの角柱プリズムのうち対向配置した２つの
角柱プリズムのうち一組の角柱プリズムは互いに非接合
面の面積が等しく、他の一組の角柱プリズムは非接合面
の面積が異なっており、前記プリズム稜線の一点から各
角柱プリズムの非接合面に下した垂線の長さを各々Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４としたとき Ｌ１≠Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴としている。
はプリズム稜線を含む角度の合計が３６０度となる４つ
の角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一致させて各プ
リズム稜線を形成するプリズム側面どうしを接合面が２
つの交差する平面となるように接合し、該接合面にダイ
クロイック膜を施したクロスダイクロプリズムであっ
て、前記４つの角柱プリズムのうち対向配置した２つの
角柱プリズムのうち一組の角柱プリズムは互いに非接合
面の面積が等しく、他の一組の角柱プリズムは非接合面
の面積が異なっており、前記プリズム稜線の一点から各
角柱プリズムの非接合面に下した垂線の長さを各々Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４としたとき Ｌ１≠Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴としている。
【００１０】請求項４の発明のクロスダイクロプリズム
はプリズム稜線を含む角度の合計が３６０度となる４つ
の角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一致させて各プ
リズム稜線を形成するプリズム側面どうしを接合面が２
つの交差する平面となるように接合し、該接合面にダイ
クロイック膜を施したクロスダイクロプリズムであっ
て、前記４つの角柱プリズムのうち２つは２辺が等しい
２等辺角柱プリズムであり、他の２つは各辺の長さが異
なる角柱プリズムであって、前記プリズム稜線の一点か
ら各角柱プリズムの非接合面に下した垂線の長さを各々
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４としたとき Ｌ１≠Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴としている。
はプリズム稜線を含む角度の合計が３６０度となる４つ
の角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一致させて各プ
リズム稜線を形成するプリズム側面どうしを接合面が２
つの交差する平面となるように接合し、該接合面にダイ
クロイック膜を施したクロスダイクロプリズムであっ
て、前記４つの角柱プリズムのうち２つは２辺が等しい
２等辺角柱プリズムであり、他の２つは各辺の長さが異
なる角柱プリズムであって、前記プリズム稜線の一点か
ら各角柱プリズムの非接合面に下した垂線の長さを各々
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４としたとき Ｌ１≠Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴としている。
【００１１】請求項５の発明は請求項３又は４の発明に
おいて前記クロスダイクロプリズムが、互いに色が異な
る３色の光を合成し、光射出面から射出させるクロスダ
イクロプリズムであって、前記Ｌ１を前記プリズム稜線
から前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合面に下
した垂線の長さとしたとき Ｌ１＞Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴としている。
おいて前記クロスダイクロプリズムが、互いに色が異な
る３色の光を合成し、光射出面から射出させるクロスダ
イクロプリズムであって、前記Ｌ１を前記プリズム稜線
から前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合面に下
した垂線の長さとしたとき Ｌ１＞Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴としている。
【００１２】請求項６の発明は請求項５の発明において
前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合面は、前記
光射出面であることを特徴としている。
前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合面は、前記
光射出面であることを特徴としている。
【００１３】請求項７の発明の光学系は請求項１から６
のいずれか１項のクロスダイクロプリズムを有している
ことを特徴としている。
のいずれか１項のクロスダイクロプリズムを有している
ことを特徴としている。
【００１４】請求項８の発明の撮影装置は請求項１から
６のいずれか１項のクロスダイクロプリズムを利用して
異なった色光に基づく複数の画像を投影光学系で所定面
上に投影していることを特徴としている。
６のいずれか１項のクロスダイクロプリズムを利用して
異なった色光に基づく複数の画像を投影光学系で所定面
上に投影していることを特徴としている。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明のクロスダイクロプ
リズム（クロスプリズム）ＣＰの実施形態１の要部斜視
図、図２，図３は実施形態１の要部断面図である。
リズム（クロスプリズム）ＣＰの実施形態１の要部斜視
図、図２，図３は実施形態１の要部断面図である。
【００２１】本実施形態は色合成用として用いた場合を
示しているが、色分解用としても基本的な構成は同じで
ある。
示しているが、色分解用としても基本的な構成は同じで
ある。
【００２２】図中１は第１のプリズム、２は第２のプリ
ズム、３は第３のプリズム、４は第４のプリズムであ
り、これらの各プリズムは角柱形状より成っている。５
はクロスプリズムを保持する保持台である。ＬＣＤは液
晶パネルである。
ズム、３は第３のプリズム、４は第４のプリズムであ
り、これらの各プリズムは角柱形状より成っている。５
はクロスプリズムを保持する保持台である。ＬＣＤは液
晶パネルである。
【００２３】第１のプリズム１と第２のプリズム２の接
合面ａ、第３のプリズム３と第４のプリズム４の接合面
ｃに青色（Ｂ光）反射で緑色（Ｇ光），赤色（Ｒ光）透
過の第１のダイクロイック面ａｃが構成され、第２のプ
リズム２と第３のプリズム３の接合面ｂ、第４のプリズ
ム４と第１のプリズム１の接合面ｄに、Ｒ光反射でＧ
光，Ｂ光透過の第２のダイクロイック面ｂｄが構成され
ている。
合面ａ、第３のプリズム３と第４のプリズム４の接合面
ｃに青色（Ｂ光）反射で緑色（Ｇ光），赤色（Ｒ光）透
過の第１のダイクロイック面ａｃが構成され、第２のプ
リズム２と第３のプリズム３の接合面ｂ、第４のプリズ
ム４と第１のプリズム１の接合面ｄに、Ｒ光反射でＧ
光，Ｂ光透過の第２のダイクロイック面ｂｄが構成され
ている。
【００２４】接合面ａと接合面ｃは一平面上に存在し、
接合面ｂと接合面ｄは一平面上に存在し、これらは互い
に交差している。
接合面ｂと接合面ｄは一平面上に存在し、これらは互い
に交差している。
【００２５】第２のプリズム２の入射面（非接合面）Ｓ
２からＲ光、第３のプリズムの入射面（非接合面）Ｓ３
からＧ光、第４のプリズムの入射面（非接合面）Ｓ４か
らＢ光の色光を入射し、第１のプリズム１の射出面（非
接合面）Ｓ１から合成された色光が射出されている。
２からＲ光、第３のプリズムの入射面（非接合面）Ｓ３
からＧ光、第４のプリズムの入射面（非接合面）Ｓ４か
らＢ光の色光を入射し、第１のプリズム１の射出面（非
接合面）Ｓ１から合成された色光が射出されている。
【００２６】ここで、４つのプリズムが近接する部分を
稜線部（プリズム稜線）ｏとしたときに、図２は稜線部
ｏに直交する断面（ｘｙ断面）の図であり、図３は、稜
線部ｏを含み第１のプリズム１の射出面Ｓ１に直交する
断面（ＹＺ断面）の図である。
稜線部（プリズム稜線）ｏとしたときに、図２は稜線部
ｏに直交する断面（ｘｙ断面）の図であり、図３は、稜
線部ｏを含み第１のプリズム１の射出面Ｓ１に直交する
断面（ＹＺ断面）の図である。
【００２７】本実施形態において、第１のプリズム１と
第３のプリズム３は２つの辺の長さが等しい２等辺３角
柱プリズムで、双方は大きさが異なるが相似形である。
第３のプリズム３は２つの辺の長さが等しい２等辺３角
柱プリズムで、双方は大きさが異なるが相似形である。
【００２８】第２のプリズム２と第４のプリズム４は４
角柱プリズムで、双方は同形状である。
角柱プリズムで、双方は同形状である。
【００２９】プリズム稜線ｏの一点から各プリズムの非
接合面Ｓ１〜Ｓ４に下した垂線の長さ
接合面Ｓ１〜Ｓ４に下した垂線の長さ
【００３０】
【外１】
である。
【００３１】４つのプリズム１，２，３，４のプリズム
稜線ｏに張る角度α１，α２，α３，α４は、 α１＝α３＜９０° α２＝α４＞９０° α１＋α２＝α３＋α４＝１８０° （α１＋α２＋α３＋α４＝３６０°） 非接合面Ｓ１と非接合面Ｓ３は互いに平行であり、非接
合面Ｓ２とＳ４は互いに平行でない。非接合面Ｓ１の面
積Ｓ１ｂと非接合面Ｓ３の面積Ｓ３ｂは互いに異なって
いる。
稜線ｏに張る角度α１，α２，α３，α４は、 α１＝α３＜９０° α２＝α４＞９０° α１＋α２＝α３＋α４＝１８０° （α１＋α２＋α３＋α４＝３６０°） 非接合面Ｓ１と非接合面Ｓ３は互いに平行であり、非接
合面Ｓ２とＳ４は互いに平行でない。非接合面Ｓ１の面
積Ｓ１ｂと非接合面Ｓ３の面積Ｓ３ｂは互いに異なって
いる。
【００３２】本実施形態では、Ｓ３ｂ＜Ｓ１ｂとなって
いる。
いる。
【００３３】本実施形態において、稜線部ｏに直交する
断面における第１のプリズム１の射出面の幅ｋ１を第３
のプリズム３の入射面Ｓ３の幅ｋ３よりも大きく（ｋ１
＞ｋ３）することにより、第３のプリズム３の入射面Ｓ
３から稜線部ｏまでの距離（長さ）ＲＬは、 ＲＬ＝ｋ３／（ｋ１＋ｋ３）＊ＰＬ となる。
断面における第１のプリズム１の射出面の幅ｋ１を第３
のプリズム３の入射面Ｓ３の幅ｋ３よりも大きく（ｋ１
＞ｋ３）することにより、第３のプリズム３の入射面Ｓ
３から稜線部ｏまでの距離（長さ）ＲＬは、 ＲＬ＝ｋ３／（ｋ１＋ｋ３）＊ＰＬ となる。
【００３４】ＰＬは第３のプリズム３の入射面Ｓ３から
第１のプリズム１の射出面Ｓ１までの距離（長さ）であ
る。従来の構成において第３のプリズム３の入射面Ｓ３
から稜線部ｏまでの距離ＲＬｏは ＲＬｏ＝ＰＬ／２ であるので、その差は ＲＬ−ＲＬｏ＝ＰＬ／２＊（（ｋ３−ｋ１）／（ｋ１＋
ｋ３）） ｋ１＞ｋ３ より ＲＬ−ＲＬｏ＜ｏ ＲＬ＜ＲＬｏより、稜線部ｏが第３のプリズム３の入射
面Ｓ３に近づくことになる。
第１のプリズム１の射出面Ｓ１までの距離（長さ）であ
る。従来の構成において第３のプリズム３の入射面Ｓ３
から稜線部ｏまでの距離ＲＬｏは ＲＬｏ＝ＰＬ／２ であるので、その差は ＲＬ−ＲＬｏ＝ＰＬ／２＊（（ｋ３−ｋ１）／（ｋ１＋
ｋ３）） ｋ１＞ｋ３ より ＲＬ−ＲＬｏ＜ｏ ＲＬ＜ＲＬｏより、稜線部ｏが第３のプリズム３の入射
面Ｓ３に近づくことになる。
【００３５】このとき第１のプリズム１の稜線部ｏを含
む頂角α１、第３のプリズム３の頂角α３は９０度より
小さくなり、第２のプリズム２の稜線部ｏを含む頂角α
２、第４のプリズム４の頂角α４は９０度より大きくな
る。
む頂角α１、第３のプリズム３の頂角α３は９０度より
小さくなり、第２のプリズム２の稜線部ｏを含む頂角α
２、第４のプリズム４の頂角α４は９０度より大きくな
る。
【００３６】第２のプリズム２の入射面Ｓ２は第２のダ
イクロ面ｂｄに関して第３のプリズム３の入射面Ｓ３と
対称関係に設けられ、第４のプリズム４の入射面のＳ４
は第１のダイクロ面ａｃに関して第３のプリズムの入射
面Ｓ３と対称関係に設けることにより光軸上の各光路の
入射面から稜線部ｏまでの光路長を等しくすることがで
きる。
イクロ面ｂｄに関して第３のプリズム３の入射面Ｓ３と
対称関係に設けられ、第４のプリズム４の入射面のＳ４
は第１のダイクロ面ａｃに関して第３のプリズムの入射
面Ｓ３と対称関係に設けることにより光軸上の各光路の
入射面から稜線部ｏまでの光路長を等しくすることがで
きる。
【００３７】このとき、第２のプリズム及び第４のプリ
ズムの入射面Ｓ２，Ｓ４と第１のプリズムの射出面Ｓ１
との成す角度が９０度よりも小さく設定できるため、稜
線部ｏに直交する断面の形状は台形形状となり、第３の
プリズムの入射面Ｓ３から第１のプリズムの射出面Ｓ１
に至る光束に対しては図４に示すように使用しない領域
（Ｄ部）を少なくした形状で３つの光束の合成ができ、
クロスプリズムの体積を削減することができる。
ズムの入射面Ｓ２，Ｓ４と第１のプリズムの射出面Ｓ１
との成す角度が９０度よりも小さく設定できるため、稜
線部ｏに直交する断面の形状は台形形状となり、第３の
プリズムの入射面Ｓ３から第１のプリズムの射出面Ｓ１
に至る光束に対しては図４に示すように使用しない領域
（Ｄ部）を少なくした形状で３つの光束の合成ができ、
クロスプリズムの体積を削減することができる。
【００３８】ここでクロスプリズム内を透過する外側の
光線の広がり角を２β（＞０）、第１，第２のダイクロ
面と第３のプリズムの入射面Ｓ３の成す角度をφとする
とき φ＝４５＋β／２ とすることにより、第２および第４のプリズムの入射面
Ｓ２，Ｓ４とプリズム内を透過する外側の光線を平行に
設定することができ、よりコンパクトな形状となる。
光線の広がり角を２β（＞０）、第１，第２のダイクロ
面と第３のプリズムの入射面Ｓ３の成す角度をφとする
とき φ＝４５＋β／２ とすることにより、第２および第４のプリズムの入射面
Ｓ２，Ｓ４とプリズム内を透過する外側の光線を平行に
設定することができ、よりコンパクトな形状となる。
【００３９】さらに第３のプリズムの入射面Ｓ３から第
１のプリズムの射出面Ｓ１に至るプリズムの長さをＲＬ
とし、第３のプリズムの入射面の幅をｋ３とするとき、 ＲＬ＝ｋ３／（ｔａｎ（４５−β／２）−ｔａｎ
（β）） を満足するようにＲＬを決定すると、第１〜第４のプリ
ズムの断面形状が三角形でそれぞれの頂点が一致するよ
うに構成することができ、さらにコンパクトな形状とす
ることができる。
１のプリズムの射出面Ｓ１に至るプリズムの長さをＲＬ
とし、第３のプリズムの入射面の幅をｋ３とするとき、 ＲＬ＝ｋ３／（ｔａｎ（４５−β／２）−ｔａｎ
（β）） を満足するようにＲＬを決定すると、第１〜第４のプリ
ズムの断面形状が三角形でそれぞれの頂点が一致するよ
うに構成することができ、さらにコンパクトな形状とす
ることができる。
【００４０】本実施形態のクロスダイクロプリズムＣＰ
は４つのプリズム１，２，３，４を接合し、４つのプリ
ズムの接合面にダイクロイック面を設けている。
は４つのプリズム１，２，３，４を接合し、４つのプリ
ズムの接合面にダイクロイック面を設けている。
【００４１】そして第１ダイクロイックａｃと第２ダイ
クロイック面ｂｄを透過する光路の第３プリズム３の入
射面Ｓ３の面積をＳ３ｂ、第１プリズム１の射出面Ｓ１
の面積をＳ１ｂとしたときに Ｓ３ｂ＜Ｓ１ｂ を満足し、かつ入射面Ｓ３からダイクロイック面の交差
する位置ｏまでの距離をＬ３、射出面Ｓ１からダイクロ
イック面の交差する位置ｏまでの距離をＬ１としたとき
に Ｌ３＜Ｌ１ を満足することにより、ダイクロイック面の交差する位
置ｏを液晶パネルＬＣＤの位置に近づける事ができるよ
うにしている。
クロイック面ｂｄを透過する光路の第３プリズム３の入
射面Ｓ３の面積をＳ３ｂ、第１プリズム１の射出面Ｓ１
の面積をＳ１ｂとしたときに Ｓ３ｂ＜Ｓ１ｂ を満足し、かつ入射面Ｓ３からダイクロイック面の交差
する位置ｏまでの距離をＬ３、射出面Ｓ１からダイクロ
イック面の交差する位置ｏまでの距離をＬ１としたとき
に Ｌ３＜Ｌ１ を満足することにより、ダイクロイック面の交差する位
置ｏを液晶パネルＬＣＤの位置に近づける事ができるよ
うにしている。
【００４２】１つのダイクロイック面を構成する２つの
プリズム面は平坦（なす角度が０）でなければならな
い。これが傾いた場合は図１４に示すようにスクリーン
上での画像の左右の位置ズレとなってしまう。
プリズム面は平坦（なす角度が０）でなければならな
い。これが傾いた場合は図１４に示すようにスクリーン
上での画像の左右の位置ズレとなってしまう。
【００４３】このズレ量Δはダイクロイック面の交差す
る位置からパネルＬＣＤまでの空気換算距離をｍ、角度
ズレ量をθとすると Δ＝β・ｍ・ｔａｎθ となる。
る位置からパネルＬＣＤまでの空気換算距離をｍ、角度
ズレ量をθとすると Δ＝β・ｍ・ｔａｎθ となる。
【００４４】ここで、βは投影レンズの投影倍率であ
る。このときズレ量を小さくするためには距離ｍを小さ
くすればよく、これはダイクロイック面の交差する位置
ｏを液晶パネルＬＣＤの位置に近づけることにより実現
している。
る。このときズレ量を小さくするためには距離ｍを小さ
くすればよく、これはダイクロイック面の交差する位置
ｏを液晶パネルＬＣＤの位置に近づけることにより実現
している。
【００４５】さらに、液晶パネルＬＣＤを透過した光は
液晶パネルから投射レンズに対して発散光束として射出
するために、入射面Ｓ３の有効範囲Ｓ３ａに対して射出
面Ｓ１の有効範囲Ｓ１ａが大きく入射面Ｓ３側に無駄な
スペース（図１３におけるＤ部）が存在しているが、入
射面Ｓ３の大きさを射出面Ｓ１の大きさよりも小さくし
有効範囲に近づけることによりこの無駄なスペースを減
少させている。
液晶パネルから投射レンズに対して発散光束として射出
するために、入射面Ｓ３の有効範囲Ｓ３ａに対して射出
面Ｓ１の有効範囲Ｓ１ａが大きく入射面Ｓ３側に無駄な
スペース（図１３におけるＤ部）が存在しているが、入
射面Ｓ３の大きさを射出面Ｓ１の大きさよりも小さくし
有効範囲に近づけることによりこの無駄なスペースを減
少させている。
【００４６】このようなクロスダイクロプリズムを、液
晶パネルを３つ用いたカラー液晶プロジェクターに適用
するときには、液晶パネルの各画素に対応した微小なレ
ンズ（マイクロレンズ）を備えた液晶パネルと組み合わ
せて用いると、より効果的であるが、マイクロレンズを
有しない場合にも効果はある。
晶パネルを３つ用いたカラー液晶プロジェクターに適用
するときには、液晶パネルの各画素に対応した微小なレ
ンズ（マイクロレンズ）を備えた液晶パネルと組み合わ
せて用いると、より効果的であるが、マイクロレンズを
有しない場合にも効果はある。
【００４７】図５，図６は各々本発明のクロスダイクロ
プリズムの実施形態２の要部断面図である。本実施形態
においてはダイクロ面の設定、稜線部に直交する断面の
形状は実施形態１と同じである。
プリズムの実施形態２の要部断面図である。本実施形態
においてはダイクロ面の設定、稜線部に直交する断面の
形状は実施形態１と同じである。
【００４８】本実施形態は実施形態１に比べてクロスプ
リズムの軽量化を図ったものである。図６に示す稜線部
ｏを含み第１のプリズム１の射出面Ｓ１に直交する断面
において液晶パネルＬＣＤから発散する光の範囲に応じ
てプリズム端面Ｕ、Ｔを斜めにカットし、さらに形状を
小型化したものである。
リズムの軽量化を図ったものである。図６に示す稜線部
ｏを含み第１のプリズム１の射出面Ｓ１に直交する断面
において液晶パネルＬＣＤから発散する光の範囲に応じ
てプリズム端面Ｕ、Ｔを斜めにカットし、さらに形状を
小型化したものである。
【００４９】このときはクロスプリズムＣＰを保持する
保持台５の保持部は第１のプリズム１の射出面Ｓ１に対
して傾いて設けられ、クロスプリズムＣＰを傾斜に対し
て滑らせて固定するようにする。
保持台５の保持部は第１のプリズム１の射出面Ｓ１に対
して傾いて設けられ、クロスプリズムＣＰを傾斜に対し
て滑らせて固定するようにする。
【００５０】図７，図８は本発明のクロスダイクロプリ
ズムの実施形態３の要部断面図、図９は実施形態３の要
部斜視図である。本実施形態も実施形態２と同じように
クロスプリズムＣＰの軽量化を図ったものである。
ズムの実施形態３の要部断面図、図９は実施形態３の要
部斜視図である。本実施形態も実施形態２と同じように
クロスプリズムＣＰの軽量化を図ったものである。
【００５１】本実施形態は加工が容易にできる。本実施
形態においては図９に示すように第３のプリズム３の稜
線部ｏの方向の高さを他の３つのプリズム１，２，４の
高さよりも低くしている。
形態においては図９に示すように第３のプリズム３の稜
線部ｏの方向の高さを他の３つのプリズム１，２，４の
高さよりも低くしている。
【００５２】図１０は本発明のクロスダイクロプリズム
の実施形態４の要部概略図である。
の実施形態４の要部概略図である。
【００５３】本実施形態において、第１のプリズム１と
第３のプリズム３は２つの辺の長さが等しい２等辺３角
柱プリズムで、双方は大きさが異なるが相似形である。
第３のプリズム３は２つの辺の長さが等しい２等辺３角
柱プリズムで、双方は大きさが異なるが相似形である。
【００５４】第２のプリズム２と第４のプリズム４は各
辺の長さが異なる３角柱プリズムで、双方は同形状であ
る。
辺の長さが異なる３角柱プリズムで、双方は同形状であ
る。
【００５５】プリズム稜線ｏの一点から各プリズムの非
接合面Ｓ１〜Ｓ４に下した垂線の長さ
接合面Ｓ１〜Ｓ４に下した垂線の長さ
【００５６】
【外２】
である。
【００５７】４つのプリズム１，２，３，４のプリズム
稜線ｏに張る角度α１，α２，α３，α４は、 α１＝α３＜９０° α２＝α４＞９０° α１＋α２＝α３＋α４＝１８０° （α１＋α２＋α３＋α４＝３６０°） 非接合面Ｓ１と非接合面Ｓ３は互いに平行であり、非接
合面Ｓ２とＳ４は互いに平行でない。非接合面Ｓ１の面
積Ｓ１ｂと非接合面Ｓ３の面積Ｓ３ｂは互いに異なって
いる。
稜線ｏに張る角度α１，α２，α３，α４は、 α１＝α３＜９０° α２＝α４＞９０° α１＋α２＝α３＋α４＝１８０° （α１＋α２＋α３＋α４＝３６０°） 非接合面Ｓ１と非接合面Ｓ３は互いに平行であり、非接
合面Ｓ２とＳ４は互いに平行でない。非接合面Ｓ１の面
積Ｓ１ｂと非接合面Ｓ３の面積Ｓ３ｂは互いに異なって
いる。
【００５８】本実施形態では、Ｓ３ｂ＜Ｓ１ｂとなって
いる。
いる。
【００５９】図１１は本発明のクロスダイクロプリズム
の実施形態５の要部概略図である。
の実施形態５の要部概略図である。
【００６０】本実施形態において、第１のプリズム１と
第３のプリズム３は２つの辺の長さが等しい２等辺３角
柱プリズムで、双方は大きさが異なるが相似形である。
第３のプリズム３は２つの辺の長さが等しい２等辺３角
柱プリズムで、双方は大きさが異なるが相似形である。
【００６１】第２のプリズム２と第４のプリズム４は４
角柱プリズムで、双方は同形状である。
角柱プリズムで、双方は同形状である。
【００６２】プリズム稜線ｏの一点から各プリズムの非
接合面Ｓ１〜Ｓ４に下した垂線の長さ
接合面Ｓ１〜Ｓ４に下した垂線の長さ
【００６３】
【外３】
である。
【００６４】４つのプリズム１，２，３，４のプリズム
稜線ｏに張る角度α１，α２，α３，α４は、 α１＝α３＜９０° α２＝α４＞９０° α１＋α２＝α３＋α４＝１８０° （α１＋α２＋α３＋α４＝３６０°） 非接合面Ｓ１と非接合面Ｓ３は互いに平行であり、非接
合面Ｓ２とＳ４は互いに平行でない。非接合面Ｓ１の面
積Ｓ１ｂと非接合面Ｓ３の面積Ｓ３ｂは互いに異なって
いる。
稜線ｏに張る角度α１，α２，α３，α４は、 α１＝α３＜９０° α２＝α４＞９０° α１＋α２＝α３＋α４＝１８０° （α１＋α２＋α３＋α４＝３６０°） 非接合面Ｓ１と非接合面Ｓ３は互いに平行であり、非接
合面Ｓ２とＳ４は互いに平行でない。非接合面Ｓ１の面
積Ｓ１ｂと非接合面Ｓ３の面積Ｓ３ｂは互いに異なって
いる。
【００６５】本実施形態では、Ｓ３ｂ＜Ｓ１ｂとなって
いる。
いる。
【００６６】図１２は本発明のクロスダイクロプリズム
を用いた液晶プロジェクター（投影装置）の実施形態の
要部概略図である。
を用いた液晶プロジェクター（投影装置）の実施形態の
要部概略図である。
【００６７】本実施形態では、クロスダイクロプリズム
２３は色合成用として用いるが、色分解用として用いて
もよい。
２３は色合成用として用いるが、色分解用として用いて
もよい。
【００６８】図１２において、１１は白色光源、１２は
リフレクター、１３は複数のレンズをアレイ上に構成し
た２つのフライアイレンズ１３１，１３２からなるイン
テグレーター部、１４は微小な偏光ビームスプリッター
１４１と位相板１４２を組み合わせて無偏光光を所定の
偏光方向に揃える偏光変換部、１５は集光レンズ、１６
は反射ミラー、１７はたとえば白色光を青（Ｂ）光と赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）光に分離するダイクロミラー、１８は
たとえば赤光と緑光を分離するダイクロミラー、１９は
青光を反射するミラー、２０はレンズ２０１，２０２，
２０３とミラー２０４，２０５によりダイクロミラー１
７，１８で分離した赤光をリレーし、所定の位置に青
光、緑光と等価の照明エリアを形成するリレー照明部で
ある。
リフレクター、１３は複数のレンズをアレイ上に構成し
た２つのフライアイレンズ１３１，１３２からなるイン
テグレーター部、１４は微小な偏光ビームスプリッター
１４１と位相板１４２を組み合わせて無偏光光を所定の
偏光方向に揃える偏光変換部、１５は集光レンズ、１６
は反射ミラー、１７はたとえば白色光を青（Ｂ）光と赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）光に分離するダイクロミラー、１８は
たとえば赤光と緑光を分離するダイクロミラー、１９は
青光を反射するミラー、２０はレンズ２０１，２０２，
２０３とミラー２０４，２０５によりダイクロミラー１
７，１８で分離した赤光をリレーし、所定の位置に青
光、緑光と等価の照明エリアを形成するリレー照明部で
ある。
【００６９】２１ｂ，２１ｇは青光、緑光の照明光を投
射レンズ２４に導くコンデンサーレンズで、２２ｒ，２
２ｇ，２２ｂはマイクロレンズ付の液晶パネルで、不図
示の偏光板、位相板などが液晶パネルの前後に設けられ
ている。
射レンズ２４に導くコンデンサーレンズで、２２ｒ，２
２ｇ，２２ｂはマイクロレンズ付の液晶パネルで、不図
示の偏光板、位相板などが液晶パネルの前後に設けられ
ている。
【００７０】２３は本発明のクロスダイクロプリズム
で、色合成用として用いている。２４は投射レンズであ
る。この図からわかるように色合成用プリズムとして本
発明のクロスダイクロプリズム２３を設けることによ
り、液晶パネル２２ｒ，２２ｂを液晶パネル２２ｇに近
づけて構成することができ、装置全体としての小型化に
も寄与している。
で、色合成用として用いている。２４は投射レンズであ
る。この図からわかるように色合成用プリズムとして本
発明のクロスダイクロプリズム２３を設けることによ
り、液晶パネル２２ｒ，２２ｂを液晶パネル２２ｇに近
づけて構成することができ、装置全体としての小型化に
も寄与している。
【００７１】同図において、光源１１から出た白色光
は、リフレクター１２で前方に反射され、フライアイレ
ンズ１３１とフライアイレンズ１３２を介し偏光変換素
子１４１で偏光面を揃えると共に略均一な光になり、集
光レンズ１５と全反射ミラー１６を介して第１のダイク
ロイックラミラー１７に入射する。
は、リフレクター１２で前方に反射され、フライアイレ
ンズ１３１とフライアイレンズ１３２を介し偏光変換素
子１４１で偏光面を揃えると共に略均一な光になり、集
光レンズ１５と全反射ミラー１６を介して第１のダイク
ロイックラミラー１７に入射する。
【００７２】該第１のダイクロイックミラー１７で例え
ば２つの色（Ｂ）と（Ｇ，Ｒ）に分解され、一方の光
（Ｂ）は透過して全反射ミラー１９反射されてコンデン
サーレンズ２１ｂに入射し、液晶パネル２２ｂを照明す
る。
ば２つの色（Ｂ）と（Ｇ，Ｒ）に分解され、一方の光
（Ｂ）は透過して全反射ミラー１９反射されてコンデン
サーレンズ２１ｂに入射し、液晶パネル２２ｂを照明す
る。
【００７３】もう一方の光（Ｇ，Ｒ）は第１のダイクロ
イックミラー１７で反射されて第２のダイクロイックミ
ラー１８に入射する。該ダイクロイックミラー１８で更
に２つの色ＧとＲに分解され、一方の光Ｇは反射されて
コンデンサーレンズ２１ｇに入射し、液晶パネル２２ｇ
を照明する。
イックミラー１７で反射されて第２のダイクロイックミ
ラー１８に入射する。該ダイクロイックミラー１８で更
に２つの色ＧとＲに分解され、一方の光Ｇは反射されて
コンデンサーレンズ２１ｇに入射し、液晶パネル２２ｇ
を照明する。
【００７４】もう一方の光Ｒは透過してリレー照明系２
０を介して液晶パネル２２ｒを照明する。各液晶パネル
２２ｂ，２２ｇ，２２ｒに入射した光は、各色に対応し
た液晶パネルで光変調され、画像情報を有した光となっ
て該液晶パネル２２ｂ，２２ｇ，２２ｒから射出する。
０を介して液晶パネル２２ｒを照明する。各液晶パネル
２２ｂ，２２ｇ，２２ｒに入射した光は、各色に対応し
た液晶パネルで光変調され、画像情報を有した光となっ
て該液晶パネル２２ｂ，２２ｇ，２２ｒから射出する。
【００７５】それら３つの光は、各合成用のクロスプリ
ズム２３によって１つの光に合成され、投射レンズ２４
によってスクリーン（所定面）上に投影される。
ズム２３によって１つの光に合成され、投射レンズ２４
によってスクリーン（所定面）上に投影される。
【００７６】尚、本発明のクロスダイクロプリズムはＣ
ＣＤカメラの色分解系を有する光学系にも適用すること
ができる。
ＣＤカメラの色分解系を有する光学系にも適用すること
ができる。
【００７７】
【発明の効果】本発明によれば、以上のように各要素を
設定することにより、小型で製作しやすい色分解手段及
び色合成手段用のクロスダイクロプリズム及びそれを用
いた光学系を達成することができる。
設定することにより、小型で製作しやすい色分解手段及
び色合成手段用のクロスダイクロプリズム及びそれを用
いた光学系を達成することができる。
【００７８】又、本発明のクロスダイクロプリズムを用
いることにより、マイクロレンズを用いた高精細な液晶
パネルを用いた場合においても投影画像のズレがなく、
しかも小型軽量のクロスダイクロプリズム及びそれを用
いた光学系を実現することができる。
いることにより、マイクロレンズを用いた高精細な液晶
パネルを用いた場合においても投影画像のズレがなく、
しかも小型軽量のクロスダイクロプリズム及びそれを用
いた光学系を実現することができる。
【図１】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態１
の要部斜視図
の要部斜視図
【図２】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態１
の要部断面図
の要部断面図
【図３】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態１
の要部断面図
の要部断面図
【図４】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態１
の要部断面図
の要部断面図
【図５】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態２
の要部断面図
の要部断面図
【図６】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態２
の要部断面図
の要部断面図
【図７】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態３
の要部断面図
の要部断面図
【図８】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態３
の要部断面図
の要部断面図
【図９】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態３
の要部斜視図
の要部斜視図
【図１０】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態
４の要部断面図
４の要部断面図
【図１１】本発明のクロスダイクロプリズムの実施形態
５の要部断面図
５の要部断面図
【図１２】本発明の投影装置の実施形態の要部概略図
【図１３】従来のクロスダイクロプリズムの要部概略図
【図１４】従来のクロスダイクロプリズムを用いた投影
装置の模式図
装置の模式図
１ 第１のプリズム
２ 第２のプリズム
３ 第３のプリズム
４ 第４のプリズム
５ 保持部材
ＬＣＤ 液晶パネル
ＣＰ，２３ クロスダイクロイックプリズム
１１ 光源
１２ リフレクター
１３ イテングレーター
１７ ダイクロイックミラー
１８ ダイクロイックミラー
２４ 投影レンズ
２２ｂ，２２ｇ，２２ｒ 液晶パネル
２０ リレー光学系
Claims (8)
- 【請求項１】 互いに色が異なる３色の光を合成し、光
射出面から射出させるクロスダイクロプリズムであっ
て、プリズム稜線を含む角度の合計が３６０度となる４
つの角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一致させて各
プリズム稜線を形成するプリズム側面どうしを接合面が
２つの交差する平面となるように接合し、該接合面にダ
イクロイック膜を有しており、前記プリズム稜線の一点
から前記４つの角柱プリズムの非接合面に下した垂線の
うち、前記光射出面を有する角柱プリズムの非接合面に
下した垂線の長さをＬ１、その他の角柱プリズムの非接
合面に下した垂線の長さをＬ２，Ｌ３，Ｌ４としたときＬ１＞Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴とするクロスダイクロプリズム。 - 【請求項２】 前記光射出面を有する角柱プリズムの非
接合面は、前記光射出面であることを特徴とする請求項
１のクロスダイクロプリズム。 - 【請求項３】 プリズム稜線を含む角度の合計が３６０
度となる４つの角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一
致させて各プリズム稜線を形成するプリズム側面どうし
を接合面が２つの交差する平面となるように接合し、該
接合面にダイクロイック膜を施したクロスダイクロプリ
ズムであって、前記４つの角柱プリズムのうち対向配置
した２つの角柱プリズムのうち一組の角柱プリズムは互
いに非接合面の面積が等しく、他の一組の角柱プリズム
は非接合面の面積が異なっており、 前記プリズム稜線の一点から各角柱プリズムの非接合面
に下した垂線の長さを各々Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とし
たとき Ｌ１≠Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴とするクロスダイクロプリズム。 - 【請求項４】 プリズム稜線を含む角度の合計が３６０
度となる４つの角柱プリズムを互いのプリズム稜線を一
致させて各プリズム稜線を形成するプリズム側面どうし
を接合面が２つの交差する平面となるように接合し、該
接合面にダイクロイック膜を施したクロスダイクロプリ
ズムであって、前記４つの角柱プリズムのうち２つは２
辺が等しい２等辺角柱プリズムであり、 他の２つは各辺
の長さが異なる角柱プリズムであって、前記プリズム稜
線の一点から各角柱プリズムの非接合面に下した垂線の
長さを各々Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４としたとき Ｌ１≠Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴とするクロスダイクロプリズム。 - 【請求項５】 前記クロスダイクロプリズムが、互いに
色が異なる３色の光を合成し、光射出面から射出させる
クロスダイクロプリズムであって、前記Ｌ１を前記プリ
ズム稜線から前記光射出面を有する角柱プリズムの非接
合面に下した垂線の長さとしたとき Ｌ１＞Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４ を満足することを特徴とする請求項３又は４記載のクロ
スダイクロプリズム。 - 【請求項６】 前記光射出面を有する角柱プリズムの非
接合面は、前記光射出面であることを特徴とする請求項
５のクロスダイクロプリズム。 - 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項のクロス
ダイクロプリズムを有していることを特徴とする光学
系。 - 【請求項８】 請求項１から６のいずれか１項のクロス
ダイクロプリズムを利用して異なった色光に基づく複数
の画像を投影光学系で所定面上に投影していることを特
徴とする投影装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36196398A JP3403101B2 (ja) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | クロスダイクロプリズム及びそれを有した光学系 |
| US09/452,178 US6327092B1 (en) | 1998-12-04 | 1999-12-02 | Cross dichroic prism |
| DE69926471T DE69926471D1 (de) | 1998-12-04 | 1999-12-03 | Projektor mit dichroitisches Kreuzprisma |
| EP99309738A EP1006391B1 (en) | 1998-12-04 | 1999-12-03 | Projector with cross dichroic prism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36196398A JP3403101B2 (ja) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | クロスダイクロプリズム及びそれを有した光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171620A JP2000171620A (ja) | 2000-06-23 |
| JP3403101B2 true JP3403101B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=18475448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36196398A Expired - Fee Related JP3403101B2 (ja) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | クロスダイクロプリズム及びそれを有した光学系 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6327092B1 (ja) |
| EP (1) | EP1006391B1 (ja) |
| JP (1) | JP3403101B2 (ja) |
| DE (1) | DE69926471D1 (ja) |
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| US7281804B2 (en) * | 2004-12-16 | 2007-10-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Prism assembly for separating light |
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|---|---|---|---|---|
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| US6019474A (en) | 1998-10-06 | 2000-02-01 | International Business Machines Corporation | Modified X-cube arrangement for improved contrast projection display |
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1998
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