JPH11305012A

JPH11305012A - 合成プリズム及び画像表示装置

Info

Publication number: JPH11305012A
Application number: JP10109684A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takatsuka; 央高塚; Makoto Yamaguchi; 眞山口; Hiroyuki Ono; 裕之小野; Masato Shinoda; 真人篠田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】合成プリズムの製造が容易な画像表示装置及
び合成プリズムを提供すること。【解決手段】第１プリズム４１と、第１プリズム４１
に接合されている第２プリズム４２と、第２プリズム４
２に接合されている第３プリズム４３と、からなってお
り、それぞれの各プリズム４１、４２、４３に入射され
る光線を合成するための合成プリズム４０において、第
２プリズム４２における接合面に略垂直方向に対する高
さＬ３が第１プリズム４１及び第３プリズム４３のそれ
ぞれの高さＬ２、Ｌ４と異なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成プリズム及び
画像表示装置の改良、特に例えば液晶プロジェクタ装置
などの合成プリズム及び画像表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディア機器やコンピュー
タの普及により、大画面を有する表示装置のニーズが高
まってきている。最近では、例えば液晶表示パネル等の
光変調手段と光源、投射レンズなどの光学部品から構成
される画像表示装置である液晶プロジェクタ装置が、テ
レビジョン受像器やコンピュータを用いたプレゼンテー
ション用表示装置として広く普及している。

【０００３】図６には、従来の画像表示装置に使用され
る合成プリズムの一例を示す概略斜視図であり、図６を
参照して合成プリズム１について説明する。図６の合成
プリズム１は第１プリズム２、第２プリズム３、第３プ
リズム４からなっており、これらを組み合わせていわゆ
るＬ字型に形成されている。プリズム３、４はほぼ直角
２等辺３角形に形成されており、プリズム３のほぼ直角
を形成している一方の面とプリズム４の斜面とが接合さ
れている。プリズム２は断面がほぼ台形形状になってお
り、プリズム２の斜面とプリズム３の直角を形成してい
る面とが接合している。各プリズム２、３、４はほぼ同
じ高さＬ１になるように形成されており、各プリズム
２、３、４の周辺には図示しない液晶表示パネルが配置
されている。

【０００４】次に合成プリズム１の代表的な製造方法に
ついて説明する。まず、プリズム２、３、４の材料とな
るガラス原材料が溶解されて、例えばブロック形状を有
するガラスブロックが形成される。このガラスブロック
が切断機等により切断されて、プリズム２、３、４の形
状が形成される。あるいはプリズム形状の金型に溶融又
は軟化したガラスを入れて冷却し、プリズム形状を形成
してもよい。プリズム２、３、４の原型を作製した後、
研磨機により各プリズムのすべての面及び角度をそれぞ
れ所定の規格に収まるように仕上げてガラス製の各プリ
ズム２、３、４を作製する。次に、図６のプリズム２と
プリズム３及びプリズム３とプリズム４の接合面にそれ
ぞれ所定の光透過・反射特性を有する光学多層膜を真空
蒸着やスパッタリング法などを用いて形成する。最後に
これらのプリズム２、３、４が光硬化型接着剤等により
接合され、合成プリズム１が完成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、この各プリズム
２、３、４を接合する場合、光学的に使用しない面を基
準として組み合わされていた。具体的には、例えば各プ
リズム２、３、４の光学的に使用しない面２ｂ、３ｂ、
４ｂが同一平面を形成するように、すなわち面２ｂ、３
ｂ、４ｂ上に突出した部位がないように接合される。従
って、光学的に使用しない面２ｂ、３ｂ、４ｂ及びこれ
らの面に対向する面においても、面の平面度及び角度許
容範囲は小さくする必要がある。よって、合成プリズム
１の製造に時間とコストがかかってしまうという問題が
あり、これに伴い、この合成プリズム１を用いた画像表
示装置の製造についても、多くの時間と時間と労力を費
やしてしまうという問題がある。

【０００６】そこで本発明は上記課題を解消し、合成プ
リズムの製造が容易な画像表示装置及び合成プリズムを
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】上記目的は、本発明にあ
っては、第１プリズムと、第１プリズムに接合されてい
る第２プリズムと、第２プリズムに接合されている第３
プリズムと、からなっており、各プリズムに入射される
光線を合成するための合成プリズムにおいて、第２プリ
ズムにおける接合面に略垂直方向の高さが第１プリズム
及び第３プリズムのそれぞれの高さと異なっている合成
プリズムにより、達成される。

【０００８】本発明では、第２プリズムの高さが第１プ
リズム及び第３プリズムの高さと異なって形成されてお
り、第２プリズムは第１プリズム及び第３プリズムに対
して凸部もしくは凹部を形成している。この第２プリズ
ムの凹部もしくは凸部を使用することで、第１プリズム
乃至第３プリズムの接合を精度よく行うことができると
ともに、第１プリズム乃至第３プリズムの接合面に対し
て略垂直方向の面を研磨する必要がなくなり、製造時間
及びコストの削減を図ることができる。

【０００９】上記目的は、本発明にあっては、光源から
の光を３原色に分光する分光部と、分光されたそれぞれ
の光が照射される３つの液晶表示パネルと、液晶表示パ
ネルを通過したそれぞれの光を合成するための合成プリ
ズムと、を有する画像表示装置において、合成プリズム
は、第１プリズムと、第１プリズムに接合されている第
２プリズムと、第２プリズムに接合されている第３プリ
ズムと、からなっており、第２プリズムにおける接合面
に略垂直方向の高さが第１プリズム及び第３プリズムの
それぞれの高さと異なっている画像表示装置により、達
成される。

【００１０】本発明では、第２プリズムの高さが第１プ
リズム及び第３プリズムの高さと異なって形成されてお
り、第２プリズムは第１プリズム及び第３プリズムに対
して凸部もしくは凹部を形成している。この第２プリズ
ムの凹部もしくは凸部を使用することで、第１プリズム
乃至第３プリズムの接合を精度よく行うことができると
ともに、第１プリズム乃至第３プリズムの接合面に対し
て略垂直方向の面を研磨する必要がなくなり、製造時間
及びコストの削減を図ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１２】図１は本発明の画像表示装置の好ましい実
施の形態を示す外観図、図２は本発明の画像表示装置の
好ましい実施の形態を示す構成図であり、図１と図２を
参照して画像表示装置１０について詳しく説明する。画
像表示装置１０は、本体部１１、光源１２、投射レンズ
１３等を有していて、本体部１１は図示しない筐体に保
持されている基板１１に配置されている。

【００１３】本体部１１の外周面には、ケース１１ａで
覆われており、ケース１１ａの上側には蓋１１ｂが配置
されている。蓋１１ｂの上部には駆動回路８が設けられ
ており、駆動回路８は液晶表示パネル３１、３２、３３
を駆動することができる。また、本体部１１内に収容さ
れている合成プリズム４０は上カバー１１ｃと下カバー
１１ｄにより密封されている。上カバー１１ｃは着脱可
能に設けられていて、上カバー１１ｃを取りはずすと、
液晶表示パネル（液晶ライトバルブ）のレジストレーシ
ョン調整（画像の重ね合わせ調整）を行うことができ
る。

【００１４】光源１２は本体部１１に対して着脱可能に
取り付けられており、この光源１２は例えばメタルハイ
ドランプやハロゲンランプ等からなっている。投射レン
ズ１３は本体部１１に取り付けられており、投射レンズ
１３は複数のレンズからなっている。投射レンズ１３は
入射した光を図示しないスクリーンに表示するためのも
のであり、後述する合成プリズム４０から投射光を図示
しないスクリーンに対してフォーカスできる機構を有し
ている。

【００１５】次に図２を参照して本体部１１について詳
しく説明する。本体１１部内には偏光ユニット２０、液
晶表示パネル部３０、合成プリズム４０、分光部５０等
を有している。まず、図２を参照して偏光ユニット２０
について詳しく説明する。偏光ユニット２０はカットフ
ィルタ２１、偏光分離ブロック２２、集光レンズ２３等
からなっている。カットフィルタ２１は光源１２の前方
に配置されており、光源１２から出力される光の中の赤
外線領域及び紫外線領域の不要光線部分を遮断するもの
である。カットフィルタ２１を通過した光線は偏光分離
ブロック２２に送られる。

【００１６】偏光ブロック２２はレンズアレイ２２ａ、
２２ｂからなっており、Ｐ波（Ｐ偏光成分）もしくはＳ
波（Ｓ偏光成分）のみを前方に配置されている集光レン
ズ２３に送るものである。Ｐ波もしくはＳ波のみを出射
することにより、光強度を上げることができる。集光レ
ンズ２３は例えばコンデンサレンズであって、送られて
きた光束を集光させてダイクロイックミラー５１に送
る。

【００１７】コンデンサレンズ２３の前方には分光部５
０は配置されており、分光部５０はダイクロイックミラ
ー５１、ダイクロイックミラー５２からなっている。ダ
イクロイックミラー５１、ダイクロイックミラー５２は
光軸に対して４５度傾いて設けられている。ダイクロイ
ックミラー５１は、例えば赤色光Ｒのみを例えば４５度
反射させて、緑色光Ｇ及び青色光Ｂを透過させるもので
ある。反射した赤色光Ｒはミラー５３、集光レンズ３１
ａ、偏光板３１ｂを介して液晶表示パネル３１に入射さ
れる。液晶パネル３１には、赤色の映像信号に基づいて
駆動回路８により駆動しており、液晶パネル３１を透過
した赤色光Ｒは合成プリズム４０に入射される。

【００１８】またダイクロイックミラー５２は例えば送
られてきた緑色光Ｇ及び青色光Ｂのうち、緑色光Ｇのみ
を４５度反射させ、青色光Ｇのみを透過させる性質を有
している。反射した緑色光Ｇは集光レンズ３２ａ、偏光
板３２ｂを介して液晶表示パネル３２に入射される。液
晶パネル３２には、緑色の映像信号に基づいて駆動回路
８により駆動しており、液晶パネル３２を透過した緑色
光Ｇは合成プリズム４０に入射される。ダイクロイック
ミラー５２の前方にはミラー５４が設けられていて、ダ
イクロイックミラー５２を透過した青色光Ｂはリレーレ
ンズ５２ａを通ってミラー５４で４５度反射してリレー
レンズ５４ａを通り、ミラー５５でさらに４５度偏光
し、液晶表示パネル３３に入射される。液晶パネル部３
０の液晶パネル３１、３２、３３にはそれぞれ赤色、緑
色、青色の映像信号が表示されていて、これらは駆動回
路８により制御されている。液晶パネル３１、３２、３
３を透過した各ＲＧＢ光は合成プリズム４０に入射され
る。

【００１９】図３には、合成プリズム４０の概略斜視図
を示しており、図２と図３を参照して合成プリズム４０
について詳しく説明する。合成プリズム４０は３つの第
１プリズム４１、第２プリズム４２、第３プリズム４３
からなっている。第１プリズム４１は断面がほぼ台形形
状に形成されており、高さがＬ２の大きさを有してい
る。第１プリズム４１の直角を形成する一方の面４１ｂ
側には液晶表示パネル３１が設けられており、他方の面
側には投射レンズ１３が設けられている。

【００２０】第２プリズム４２は断面がほぼ直角３角形
を形成している３角柱であり、高さがＬ３になるように
形成されている。第２プリズム４２の斜面側には液晶表
示パネル３２が配置されている。第１プリズム４１の斜
面と第２プリズム４２の略直角を形成する一方の面とは
接合されている。この接合面には色分離干渉膜であるダ
イクロイック膜が形成されており、接着面４５は液晶表
示パネル３１から入射した赤色光Ｒを略４５度反射させ
る。

【００２１】第３プリズム４３は断面がほぼ直角３角形
になるように形成されており、高さＬ４を有している。
第３プリズム４３の面４３ｃ側には液晶表示パネル３３
は配置されていて、斜面側には第２プリズムの他方の面
と接合されていている。この接合面には色分離干渉膜で
あるダイクロイック膜が形成されており、液晶表示パネ
ル３３から入射された青色光Ｂを４５度反射させる。こ
こで、第２プリズム４２の高さＬ２は第１プリズム４１
及び第３プリズム４３の高さＬ２、Ｌ３より大きく形成
されており、第２プリズム４２には突出部４４が形成さ
れている。また、第１プリズム４１乃至第３プリズム４
３の光学的に使用しない面４１ａ、４２ａ、４３ａ及び
これらの面に対向する面には研磨処理が行われてない。

【００２２】次に図３を参照して、合成プリズム４０の
製造方法の一例について詳しく説明する。まず、第１プ
リズム４１乃至第３プリズム４３の材料となるガラス原
材料が溶解されて、例えばブロック形状を有するガラス
ブロックが形成される。このガラスブロックが切断機等
により切断されて、第１プリズム４１乃至第３プリズム
４３の形状が形成される。あるいはプリズム形状の金型
に溶融又は軟化したガラスが設置し、冷却してプリズム
形状を形成する場合もある。

【００２３】第１プリズム４１乃至第３プリズム４３の
原型を作製した後、研磨機により各プリズムの光学的に
使用する面及び角度をそれぞれ所定の規格に収まるよう
に仕上げてガラス製の第１プリズム４１乃至第３プリズ
ム４３を作製する。このとき光学的に使用しない面４１
ａ、４２ａ、４３ａについては研磨を行わない。次に、
図６の第１プリズム４１と第２プリズム４２の接合面及
び第２プリズム４２と第３プリズム４３との接合面にそ
れぞれ所定の光透過・反射特性を有する光学多層膜を真
空蒸着やスパッタリング法などを用いて形成する。最後
にこれらの第１プリズム４１乃至第３プリズムが光硬化
型接着剤等により接合され、合成プリズム４０が完成す
る。

【００２４】このとき、第１プリズム４１と第３プリズ
ム４３が第２プリズム４２に接合される際には、第２プ
リズム４２の面４２ｂ、４２ｃが基準として接合を行
う。具体的には、第１プリズム４１と第３プリズム４３
が接合される際に、矢印Ｙ方向にずれたとしても突出部
４４が設けられていることにより、プリズムの接合精度
の許容範囲がその突出部４４の範囲になる。これによ
り、第１プリズム４１乃至第３プリズム４３を精度よく
接合させることができるとともに、合成プリズム４０の
製造時間の短縮を図ることができる。

【００２５】次に、完成した合成プリズム４０が図２の
下カバー１１ｄに取り付けられて、図１の画像表示装置
１０が完成する。このとき、下カバー１１ｄに第２プリ
ズム４２の突出部４４に対応する位置決め部等を設ける
ことで、合成プリズム４０が画像表示装置１０に対して
精度よく位置決めすることができる。

【００２６】別の実施の形態図４と図５には、本発明の別の実施の形態を示してい
る。以下の各実施の形態の画像表示装置は、図１の実施
の形態の画像表示装置及び光学ブロックとほぼ同様の構
造である。従って、以下の実施の形態の画像表示装置及
び光学ブロックにおける構成要素について、図１の実施
の形態の画像表示装置及び光学ブロックにおける構成要
素と同じ場合には、同じ符号を記してその説明を省略す
る。

【００２７】第２実施の形態図４は画像表示蔵置における第２の好ましい実施の形態
の合成プリズムの周辺部位を示す構成図を示している。
図４の第２の実施の形態が図１の第１の実施の形態と異
なる点は、合成プリズムを構成するの各プリズムの高さ
である。図４の合成プリズム１４０は、第１プリズム１
４１、第２プリズム１４２、第３プリズム１４３からな
っていて、第１プリズム１４１乃至第３プリズム１４３
の高さがそれぞれＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３になるように
形成されている。高さＬ１２は高さＬ１１、Ｌ１３より
も小さく形成されており、第１プリズム１４１及び第３
プリズム１４３にはそれぞれ突出部１４１ａ、１４３ａ
が形成されている。

【００２８】図４の合成プリズム１４０を作製する際、
例えば第２プリズム１４２に対して第１プリズム１４１
及び第３プリズム１４３を貼り付ける。このとき、第１
プリズム１４１及び第３プリズム１４３の突出部１４１
ａ、１４３ａが設けられていることにより、第１ブロッ
ク１４１と第３ブロック１４３の接合精度は、この突出
部の範囲内を許容範囲として接合できるので、合成プリ
ズム１４０を精度よく作製することができる。これと同
時に、合成プリズム１４０をこの突出部１４１ａ、１４
３ａを用いることで図２の下カバー１１ｄに対して精度
よく設置することができる。

【００２９】第３実施の形態図５は画像表示蔵置における第２の好ましい実施の形態
の光学ブロック周辺部位を示す構成図を示している。図
５の第２の実施の形態が図１の第１の実施の形態と異な
る点は、合成プリズムの構造である。図３の合成プリズ
ム２４０は、第１プリズム２４１、第２プリズム２４
２、第３プリズム２４３からなっていて、第１プリズム
２４１乃至第３プリズム２４３の高さはそれぞれＬ２
１、Ｌ２２、Ｌ２３になるように形成されている。高さ
Ｌ２１は高さＬ２２よりも大きく形成されており、高さ
Ｌ２２は高さＬ３より大きく形成されている（Ｌ２１＞
Ｌ２２＞Ｌ２３）。第１プリズム２４１乃至第３プリズ
ム２４３にはそれぞれ突出部２４１ａ、２４２ａが形成
されている。

【００３０】図４の合成プリズム２４０を作製する際、
例えば第２プリズム２４２に対して第１プリズム２４１
及び第３プリズム２４３を貼り付ける。このとき、第１
プリズム２４１乃至第３プリズム１４３の突出部２４１
ａ、２４２ａが設けられていることにより、第１ブロッ
ク１４１と第３ブロック１４３の接合精度は、この突出
部の範囲内を許容範囲として接合できるので、合成プリ
ズム１４０を精度よく作製することができる。これと同
時に、合成プリズム１４０をこの突出部２４１ａ、２４
２ａを用いることで図２の下カバー１１ｄに対して精度
よく設置することができる。

【００３１】上記各実施の形態によると、第１プリズム
乃至第３プリズムにおける光学的に使用しない面の高さ
を変えることにより、光学面の突出部を設け、この突出
した光学面を利用することによって精度よく接合し、か
つ光学ブロックに精度よく組み付けられるようにでき
る。また、光学面でない２面を加工せず素材のままで使
用することができるので、製造コストが安くできるとと
もに、製造時間の短縮を図ることができる。

【００３２】ところで、本発明は、上記実施の形態に限
定されない。上記各実施の形態において、第１プリズ
ム、第２プリズム及び第３プリズムにはそれぞれＲ色、
Ｂ色、Ｇ色の光が入射するものであるが、これに限ら
ず、どのプリズムにいずれか１色の光が入射すればよ
い。また、第３プリズム４３は第１プリズム４１及び第
２プリズム４２より小さく形成されているが、第１プリ
ズム４１等とほぼ同一の形状にしてももちろんかまわな
い。また、第３の実施の形態において、各プリズムの大
きさをＬ２１＞Ｌ２２＞Ｌ２３となるように形成してい
るが、Ｌ２３＞Ｌ２２＞Ｌ２１となるように形成させて
もよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
合成プリズムの製造が容易な画像表示装置及び合成プリ
ズムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像表示装置の好ましい実施の形態を
示す外観図。

【図２】本発明の画像表示装置の好ましい実施の形態を
示す構成図。

【図３】本発明の画像表示装置における光学ブロックを
示す構成図。

【図４】本発明の画像表示装置における光学ブロックの
第２の実施の形態を示す構成図。

【図５】本発明の画像表示装置における光学ブロックの
第３の実施の形態を示す構成図。

【図６】従来の光学ブロックの一例を示す構成図。

【符号の説明】

１０・・・画像表示装置、１１・・・本体部、１２・・
・光源、１３・・・投射レンズ、２０・・・偏光ユニッ
ト、３０・・・液晶表示パネル部、４０、５００・・・
光学ブロック、５０・・・分光部、２００、２０１、２
０２、２０３・・・補正レンズ、４０１・・・ダイクロ
イックコート、５５０、５５１・・・光遮断部。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 ＣＢ (72)発明者篠田真人東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１プリズムと、第１プリズムに接合さ
れている第２プリズムと、第２プリズムに接合されてい
る第３プリズムと、からなっており、各プリズムに入射
される光線を合成するための合成プリズムにおいて、第２プリズムにおける接合面に略垂直方向に対する高さ
が第１プリズム及び第３プリズムのそれぞれの高さと異
なっていることを特徴とする合成プリズム。
【請求項２】第２プリズムの高さは、第１プリズム及
び第３プリズムより大きく形成されている請求項１に記
載の合成プリズム。
【請求項３】第２プリズムの高さが、第１プリズム及
び第３プリズムより小さく形成されている請求項１に記
載の合成プリズム。
【請求項４】第１プリズムの高さは第２プリズムの高
さより大きく形成されていて、第２プリズムの高さは第
３プリズムの高さより大きく形成されている請求項１に
記載の合成プリズム。
【請求項５】光源からの光を３原色に分光する分光部
と、分光されたそれぞれの光が照射される３つの液晶表
示パネルと、液晶表示パネルを通過したそれぞれの光を
合成するための合成プリズムと、を有する画像表示装置
において、合成プリズムは、第１プリズムと、第１プリズムに接合されている第２プ
リズムと、第２プリズムに接合されている第３プリズム
と、からなっており、第２プリズムにおける接合面に略垂直方向の高さが第１
プリズム及び第３プリズムのそれぞれの高さと異なって
いることを特徴とする画像表示装置。