JPH03202845A - プロジェクタ用色合成光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は赤、緑、青の三原色別の光像を色合成するプロ
ジェクタ用色合成光学系に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の色合成光学系は特開昭５１−５２２３３
号公報等に記載されているように、板状ダイクロイック
ミラーにて構成されるが、または特開昭６２−５９９１
９号公報等に記載されているようにクロスダイクロキュ
ーブにて構成されていた。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来の技術において、ダイクロイッ
クミラーによる色合成光学系では投写レンズに対するバ
ックフォーカスが長くなり（液晶デバイスを使用した場
合、その縦あるいは横の長さを℃とする２・角程度とな
る。）、また、クロスダイクロキューブによるものでは
クロス状ダイクロ面で発生したフレアー光が表示デバイ
スの方向に向うため、その表示画像のコントラストを低
下させるという欠点かある。

本発明は、上記従来の技術の有する欠点に鑑みてなされ
たもので、バックフォーカスが短かく、かつ、コントラ
ストの低下を防止したプロジェクタ用色合成光学系を提
供することを目的とする。

「課題を解決するための手段コ 本発明は、赤、緑、青の各色光像がそれぞれ入射されて
該各色光像を合成する第１ないし第３のプリズムを備え
たプロジェクタ用色合成光学系であって、 前記第１ないし第３のプリズムは、それぞれ、内角３０
°の第１の頂点と内角６０’の第２の頂点を有する、同
一の直角三角形断面の三角柱型であり、 前記第１ないし第３のプリズムは、それぞれの第１の頂
点同志が隣接されて、第１のプリズムと第２のプリズム
とがそれぞれの、直角三角形断面の斜辺に対応する側面
同志で接合され、さらに、該第２のプリズムと第３のプ
リズムとがそれぞれの、第２の頂点に対向する側面で接
合されており、 また、前記第１ないし第３のプリズムは、それぞれの、
第１の頂点に対向する側面が、前記各色光像が垂直に入
射する入射部であり、 さらに、前記第１のプリズムと第２のプリズムとの接合
面に、第１のプリズムの入射部から入射した色光像のみ
透過する第１のダイクロイックミラーが形成され、前記
第２のプリズムと第３のプリズムとの接合面に、第３の
プリズムの入射部から入射した色光像のみ反射する第２
のダイクロイックミラーが形成されたものであり、前記
第１のプリズムの第１の頂点の内角を３０°以上として
もよい。

［作用コ 第１ないし第３のプリズムは、内角３０°の第１の頂点
同志が隣接されて、第２のプリズムと第３のプリズムと
がそれぞれの、内角６０°の第２の頂点に対向する側面
同志で接合されて正三角形を形成し、さらに、第１のプ
リズムと前記第２のプリズムかそれぞれの、直角三角形
断面の斜辺に対応する側面同志で接合されているので、
第１のプリズムの入射部と、前記第３のプリズムのエア
ー界面とは平行となる。これにより、前記第１のブリて
ムの入射部に垂直に入射した色光像は、第１および第２
のダイクロイックミラーを透過したのち、前記第３のプ
リズムのエア界面に、垂直に向う。また、第２のプリズ
ムの入射部から入射しだ色光像は、第１のダイクロイッ
クミラーで反射されるので、ここで前述の第１のプリズ
ムから入射した色光像と合成されて第２のダイクロイッ
クミラーを透過して前記第３のプリズムのエアー界面に
向う。さらに、第３のプリズムの入射部から入射した色
光像は、まず、該第３のプリズムのエアー界面に３０”
の角度で向い、そこで反射され、そののち、第２のダイ
クロイックミラーで反射し、前述の第１および第２のプ
リズムから入射した各色光像と合成される。この各色光
像の合成像は、第３のプリズムのエアー界面に対して垂
直に向うので、エアー界面を透過することになる。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明のプロジェクタ用色合成光学系の一実施
例を示す図である。

本実施例は、それぞれ内角が３０”　、６０”９０°の
、同一形状の直角三角形を断面とする三角柱型の第１な
いし第３の３つのプリズム１゜２．３．を接合し、第１
のプリズム１と第２のプリズム２との接合界面に第１の
ダイクロイックミラー８を設け、また、第２のプリズム
２と第３のプリズム３との接合界面に第２のダイクロイ
ックミラー９を設けて、色合成光学系１０を形成したも
のであり、該色合成光学系１０で合成された合成像は投
写レンズ４を通して不図示のスクリーンへ拡大投写され
る。

この色合成光学系１０は、第１ないし第３の各プリズム
１，２．３の断面において、内角３０”の各頂点を中心
として、第１および第２のプリズム１．２については内
角９０”の頂点に対する各斜辺に対応する側面同志で接
合され、また、第２および第３のプリズム２，３につい
ては、内角６０°の頂点に対向する側面同志で接合され
ている。さらに、第１ないし第３の各プリズム１２．３
において内角３０°の頂点に対向する側面が赤、緑、青
の各色光の入射部となっており、それぞれ、第１の液晶
デバイス（以下、ｒＬＣＤＪと称す。）５、第２のＬＣ
Ｄ　６、第３のＬＣＤ７が取付けられている。

これらの第１ないし第３のＬＣＤ５，６．７は、それぞ
れ赤色画像用、緑色画像用、青色画像用の透過型のもの
であり、各色画像用の原色映像信号により画素毎に照明
光の変調を行なう。この変調は、入射光に対して出射光
の偏光面を９０゜回転させるものである。この第１ない
し第３の各ＬＣＤ５，６．７へは、後述する色分離光学
系で分離された各色光が、それぞれの入射面に対して垂
直に入射する構成となっており、特に第１のＬＣＤ５に
関る入射光軸は前記投写レンズ４の投写光路に連続する
ものとなっている。さらに、前述の第１ないし第３のプ
リズム１，２．３の接合関係から、第１のプリズム１に
おける色光の入射面と第３のプリズムのエア界面とは平
行となるため、この色合成光学系１０における合成像の
出射部となる第３のプリズム３のエアー界面は前記投写
レンズ４の投写光路に対して９０°となる。

また、第１のダイクロイックミラー８は赤色光、すなわ
ち第１のプリズムの入射部から入射した色光を透過、緑
色光および青色光を反射する特性を有し、第２のダイク
ロイックミラー９は赤色光および緑色光を透過、青色光
、すなわち第３のプリズム３の入射部から入射した色光
を反射する特性を有している。

−Ｅ述のような構成の色合成光学系１０では、まず、赤
色光にて照明された第１のＬＣＤ５から出射する赤色光
像の光束は第１および第２のダイクロイックミラー８．
９を透過して投写レンズ４に向う。つぎに、緑色光にて
照明された第２のＬＣＤ６から出射する緑色光像の光束
は第１のダイクロイックミラー８にて反射され、ここで
、前述の赤色光像と合成されたのち第２のダイクロイッ
クミラー９を透通して投写レンズ４に向う。

さらに、青色光にて照明された第３のＬＣＤ７から出射
する青色光像の光束は第３のプリズム３のエアー界面で
反射し、その後第２のダイクロイックミラー９で反射さ
れ前述の赤色光像および緑色光像と合成されたのち、第
３のプリズム３のエアー界面を透過して、投写レンズ４
に向う。そしてこのようにして、色合成された合成像は
投写レンズ４により不図示のスクリーンへ拡大投映され
る。

このような色合成光学系１０においては、第１ないし第
３の各ＬＣＤ５，６．７の縦あるいは横の長さを角とす
れば、最低限必要なバックフォーカス長の全気長換算（
ガラス中の長さをガラス屈折率ｎで除したもの）はこの
直角三角形のｆｌ旦 形状より　　　となる。したがって、前述した従来のダ
イクロイックミラー式の色合威光学系におけるハックフ
ォーカス長（２ｊ２）より短かくなっていることになる
。さらに、−Ｅ述のように、第１ないし第３のプリズム
１，２．３を同一形状とすることで製造において容易な
ものとなる。

第２図は、本色合威光学系１０におけるフレア光の様子
を表わすものであり、図中点線矢印かその光線を示して
いる。これから判かるようにブリズム接合界面、すなわ
ち第１および第２のダイクロイックミラー８，９で緑色
光あるいは青色光が反射する際に発生する各フレア光は
、本色合威光学系】Ｏにおいては、第１ないし第３のＬ
ＣＤ　５６．７側へ向うことは無く、第１のプリズム１
のエアー界面に向う。したがって、第１のプリズム１の
エアー界面に光吸収部材を施すことによりフレア光によ
るコントラスト低下を防止することか可能となる。

この第１のプリズム１のエアー界面は、本実施例では前
述の投写レンズ４の投写光路に対して平行となっている
が、このエアー界面は、必ずしも１行である必要はなく
、フレア光を投写光路外にそらすために、傾けることも
効果的である。この場合、第１のプリズム１は第１のＬ
ＣＤ５が取付けられる面を光軸に垂直とするために、第
１のプリズム１において、三角形断面の１つの内角を６
０°とする必要があるが、他の２つの内角については一
方を３０°以上とすることで任意に決めることかできる
。

次に、第３図を参照して、色分離光学系を備えた場合に
ついて説明する。

第３図は、前述の第１図に示した色合成光学系１０に、
色分離光学系を付加したもので、この色分離光学系は、
第３および第４の２つのダイクロイックミラー１２．１
４と全反射ミラー１３゜１５とで構成されており、白色
光源１１から出射するテレセントリックな白色光を、赤
、緑、青の各色光に分離して、前述の第１ないし第３の
ＬＣＤ５，６．７の照明光とする。

上述の第３のダイクロイックミラー１２は赤色光透過、
緑色光および青色光反射の特性を有し、第４のダイクロ
イックミラー１４は緑色光反射、赤色光および青色光透
過の特性を有するものである。

第３図において、白色光源１１から発せられた白色光は
、まず、第３のダイクロイックミラー１２により、赤色
光と緑色光および青色光とに分離され、該第３のダイク
ロイックミラー１２を透過する赤色光は、透過後、全反
射ミラー１３で反射されて第１のＬＣＤ５の照明光とな
る。一方、第３のダイクロイックミラー１２で反射され
る緑色光および青色光は、つづいて第４のダイクロイッ
クミラー１４に入射して、緑色光および青色光とに分離
される。この第４のダイクロイックミラーにおいて、反
射する緑色光は、第２のＬＣＤ６の照明光となり、該第
４のダイクロイックミラー１４を透過する青色光は、透
過後、全反射ミラー１５で反射されて第３のＬＣＤ７の
照明光となる。

このように、第１ないし第３のＬＣＤ５．６゜７のＨ４
３明光となった赤、緑、青の各色光は、該第１ないし第
３のＬＣＤ５，６．７でそれぞれ画素毎に変調を受は各
色尤像として出射し、その後、前述のように、色合成光
学系１０で合成されて投写レンズ４を通して不図示のス
クリーンへ拡大投写される。

ところで、上述の色合成光学系１０においては、７ＰＳ
ｌ、７Ａ２の各ダイクロイックミラー８，９に村して、
透過尤となる赤色光はＰ偏光光とし、反射光となる緑色
光および青色光はＳ偏光光とすることが、ダイクロイッ
クミラーの特性上好ましいことは言うまでもない。

また、本実施例では、画像形成用の表示デバイスとして
液晶デバイスを用いたが、ＣＲＴ等他の表示デバイスを
用いることも可能である。さらに、各プリズムの界面に
形成される各ダイクロイックミラーの波長特性を変更す
ることにより、赤色光、緑色光、青色光の入射位置を変
更することも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ダイクロイックミ
ラー面で生じるフレア光を、第１のプリズムのエアー界
面から出射させて投写光路から外させるので、該フレア
光によるコントラスト低下を防止することが可能となり
、また３つの各プリズムを同一形状で形成するので構成
が簡単になって容易に製造ができるとともに、バックフ
ォーカス長も従来に比較して、より短かくすることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプロジェクタ用色合成光学系の一実施
例を示す図、第２図は第１図に示した実施例におけるフ
レア光の光路を示す図、第３図は色分離光学系の一例を
備えた、プロジェクタ用色合成光学系を示す図である。 １．２．３・・・プリズム、４・・・投写レンズ、５．
６．７−・・液晶デバイス、 ８．９，１２．１４・・・ダイクロイックミラー１０−
・・色合成光学系、　　１１・・・白色光源、１３．１
５・・・全反射ミラー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、赤、緑、青の各色光像がそれぞれ入射されて該各色
   光像を合成する第１ないし第３のプリズムを備えたプロ
   ジェクタ用色合成光学系であって、 前記第１ないし第３のプリズムは、それぞれ、内角３０
   ゜の第１の頂点と内角６０゜の第２の頂点を有する、同
   一の直角三角形断面の三角柱型であり、 前記第１ないし第３のプリズムは、それぞれの第１の頂
   点同志が隣接されて、第１のプリズムと第２のプリズム
   とがそれぞれの、直角三角形断面の斜辺に対応する側面
   同志で接合され、さらに、該第２のプリズムと第３のプ
   リズムとがそれぞれの、第２の頂点に対向する側面同志
   で接合されており、 また、前記第１ないし第３のプリズムは、それぞれの、
   第１の頂点に対向する側面が、前記各色光像が垂直に入
   射する入射部であり、 さらに、前記第１のプリズムと第２のプリズムとの接合
   面に、第１のプリズムの入射部から入射した色光像のみ
   透過する第１のダイクロイックミラーが形成され、前記
   第２のプリズムと第３のプリズムとの接合面に、第３の
   プリズムの入射部から入射した色光像のみ反射する第２
   のダイクロイックミラーが形成されていることを特徴と
   するプロジェクタ用色合成光学系。 ２、第１のプリズムの第１の頂点の内角を ３０゜以上としたことを特徴とする請求項１記載のプロ
   ジェクタ用色合成光学系。