JPH1138355A - 色合成光学系 - Google Patents
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- JPH1138355A JPH1138355A JP9189429A JP18942997A JPH1138355A JP H1138355 A JPH1138355 A JP H1138355A JP 9189429 A JP9189429 A JP 9189429A JP 18942997 A JP18942997 A JP 18942997A JP H1138355 A JPH1138355 A JP H1138355A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レジストレーションズレのない画像を得るこ
とができる色合成光学系を提供する。 【解決手段】 複数の画素を有する液晶ライトバルブ
と、該液晶ライトバルブから射出された光を色合成する
クロスダイクロイックプリズムとから構成される色合成
光学系において、前記液晶ライトバルブの画素ピッチの
水平方向の長さをW、前記液晶ライトバルブ射出面から
前記クロスダイクロイックプリズム射出面までの空気換
算長がL、前記液晶ライトバルブから射出された光軸に
平行な2光線が前記クロスダイクロイックプリズムに入
射し、前記クロスダイクロイックプリズムから射出した
際の相対偏角の値をΘ(度)とすると、L×|tan
(Θ)|≦W/2を満足するように構成する。
とができる色合成光学系を提供する。 【解決手段】 複数の画素を有する液晶ライトバルブ
と、該液晶ライトバルブから射出された光を色合成する
クロスダイクロイックプリズムとから構成される色合成
光学系において、前記液晶ライトバルブの画素ピッチの
水平方向の長さをW、前記液晶ライトバルブ射出面から
前記クロスダイクロイックプリズム射出面までの空気換
算長がL、前記液晶ライトバルブから射出された光軸に
平行な2光線が前記クロスダイクロイックプリズムに入
射し、前記クロスダイクロイックプリズムから射出した
際の相対偏角の値をΘ(度)とすると、L×|tan
(Θ)|≦W/2を満足するように構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フルカラー投射装
置において、各色光用ライトバルブから射出された変調
光を色合成し投射する色合成光学系に関するものであ
る。
置において、各色光用ライトバルブから射出された変調
光を色合成し投射する色合成光学系に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図19にクロスダイクロイックプリズム
を使用して三色色分解ならびに三色色合成を行う投射装
置の例を概略構成図を示す。光源210から射出された
白色光源光は、偏光ビームスプリッタ220に入射さ
れ、当該偏光ビームスプリッタの偏光分離部によって偏
光分離され、反射されて射出された偏光(S偏光)は前
記クロスダイクロイックプリズム230に入射される。
を使用して三色色分解ならびに三色色合成を行う投射装
置の例を概略構成図を示す。光源210から射出された
白色光源光は、偏光ビームスプリッタ220に入射さ
れ、当該偏光ビームスプリッタの偏光分離部によって偏
光分離され、反射されて射出された偏光(S偏光)は前
記クロスダイクロイックプリズム230に入射される。
【0003】入射光は、クロスダイクロイックプリズム
230中の赤色光反射ダイクロイック膜230Rによっ
て赤色光が反射され、反射型液晶ライトバルブ240R
に読み出し光として入射される。さらに、青色光反射用
ダイクロイック膜230Bによって青色光用のみ反射さ
れ、青色光用液晶ライトバルブ240Bに読み出し光と
して入射される。
230中の赤色光反射ダイクロイック膜230Rによっ
て赤色光が反射され、反射型液晶ライトバルブ240R
に読み出し光として入射される。さらに、青色光反射用
ダイクロイック膜230Bによって青色光用のみ反射さ
れ、青色光用液晶ライトバルブ240Bに読み出し光と
して入射される。
【0004】クロスダイクロイックプリズム230の前
記赤色光ならびに青色光反射ダイクロイック膜を透過し
た緑色光はそのまま進行して、当該クロスダイクロイッ
クプリズム230を透過し、緑色光用液晶ライトバルブ
240Gに入射される。各色光用反射型液晶ライトバル
ブに入射した各色光は、各色光用の書きこみ信号光また
は電気信号(いずれも図示しない)により変調を受けて
反射、射出されて、前記入射光と同じ光軸にてクロスダ
イクロイックプリズム230に入射される。
記赤色光ならびに青色光反射ダイクロイック膜を透過し
た緑色光はそのまま進行して、当該クロスダイクロイッ
クプリズム230を透過し、緑色光用液晶ライトバルブ
240Gに入射される。各色光用反射型液晶ライトバル
ブに入射した各色光は、各色光用の書きこみ信号光また
は電気信号(いずれも図示しない)により変調を受けて
反射、射出されて、前記入射光と同じ光軸にてクロスダ
イクロイックプリズム230に入射される。
【0005】そして、クロスダイクロイックプリズム2
30中のダイクロイック膜230Rならびにダイクロイ
ック膜230Bにより三色合成されて当該ダイクロイッ
クプリズムを射出し、偏光ビームスプリッタ230に入
射し、変調光のみ検光されて当該偏光ビームスプリッタ
を透過、射出されて投射レンズ250によってスクリー
ン260に投射される。
30中のダイクロイック膜230Rならびにダイクロイ
ック膜230Bにより三色合成されて当該ダイクロイッ
クプリズムを射出し、偏光ビームスプリッタ230に入
射し、変調光のみ検光されて当該偏光ビームスプリッタ
を透過、射出されて投射レンズ250によってスクリー
ン260に投射される。
【0006】クロスダイクロイックプリズム230は例
えば図20に示すように直角二等辺三角柱形状の透明光
学ガラス部材231、232、233、234の各側面
に所定のダイクロイック膜を挟んで(介して)貼りあわ
せた構造をなしている。従来のクロスダイクロイックプ
リズム230の部材構造を図21に示す。部材231と
部材233は直交する二つの四角形状側面の一方の側面
のみに赤色光用反射ダイクロイック膜を形成したもので
あり、部材232及び部材234は、同様に直交する二
つの四角形状側面の一方の側面のみに、青色反射用ダイ
クロイック膜を形成したものである。
えば図20に示すように直角二等辺三角柱形状の透明光
学ガラス部材231、232、233、234の各側面
に所定のダイクロイック膜を挟んで(介して)貼りあわ
せた構造をなしている。従来のクロスダイクロイックプ
リズム230の部材構造を図21に示す。部材231と
部材233は直交する二つの四角形状側面の一方の側面
のみに赤色光用反射ダイクロイック膜を形成したもので
あり、部材232及び部材234は、同様に直交する二
つの四角形状側面の一方の側面のみに、青色反射用ダイ
クロイック膜を形成したものである。
【0007】前述のクロスダイクロイックプリズム23
0は、図21に示す各部材間に接着剤を挟んで各部材を
接合し作製されたものである。四つの部材を一度に接合
すると、所定の接合精度を確保するのが困難となるため
に通常は、部材231と部材232を前もって接合して
第1接合部材を、部材233と234を接合して第2接
合部材をそれぞれ作製し、最後に当該第1接合部材と第
2接合部材を接合させて、クロスダイクロイックプリズ
ムを作製する方法を採用していた。
0は、図21に示す各部材間に接着剤を挟んで各部材を
接合し作製されたものである。四つの部材を一度に接合
すると、所定の接合精度を確保するのが困難となるため
に通常は、部材231と部材232を前もって接合して
第1接合部材を、部材233と234を接合して第2接
合部材をそれぞれ作製し、最後に当該第1接合部材と第
2接合部材を接合させて、クロスダイクロイックプリズ
ムを作製する方法を採用していた。
【0008】なお、投射装置の説明においては、一つの
クロスダイクロイックプリズムを色分解と色合成に使用
する構成を従来例として説明したが、色分解を平面ダイ
クロイックミラーによって、色合成のみをクロスダイク
ロイックプリズムを使用した構成とした投射装置も存在
する。
クロスダイクロイックプリズムを色分解と色合成に使用
する構成を従来例として説明したが、色分解を平面ダイ
クロイックミラーによって、色合成のみをクロスダイク
ロイックプリズムを使用した構成とした投射装置も存在
する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の投射装置
においては、投射された像が一部二重像になったり、像
がぼやけるという問題があった。本発明者らは、従来の
投射装置について鋭意研究した結果、装置内部において
三色合成に使用するクロスダイクロイックプリズムを構
成するプリズムガラス硝材の屈折率のバラツキが前記問
題の原因となっていることを見い出した。
においては、投射された像が一部二重像になったり、像
がぼやけるという問題があった。本発明者らは、従来の
投射装置について鋭意研究した結果、装置内部において
三色合成に使用するクロスダイクロイックプリズムを構
成するプリズムガラス硝材の屈折率のバラツキが前記問
題の原因となっていることを見い出した。
【0010】つまり、構成部材としてのガラスプリズム
の屈折率が各部材によって微妙に異なっているために、
例えば光軸に平行光線が入射した場合を想定すると、こ
れらは同様に光軸に平行に射出されるされるはずである
のに、屈折率が当該光線を通過するプリズム部材の各部
材の屈折率のばらつきによって、光軸に平行に射出され
なくなることによって前記問題が発生する。特に、当該
クロスダイクロイックプリズムは直角二等辺三角柱形状
のプリズム4個を直角部を合わせる構成にて断面として
正方形のプリズムとして構成するようにしているため
に、光軸に平行に進行する光線は3プリズム部材を通過
することになるために、これらプリズム部材間の屈折率
の差が与える影響は大きいと言うことができる。
の屈折率が各部材によって微妙に異なっているために、
例えば光軸に平行光線が入射した場合を想定すると、こ
れらは同様に光軸に平行に射出されるされるはずである
のに、屈折率が当該光線を通過するプリズム部材の各部
材の屈折率のばらつきによって、光軸に平行に射出され
なくなることによって前記問題が発生する。特に、当該
クロスダイクロイックプリズムは直角二等辺三角柱形状
のプリズム4個を直角部を合わせる構成にて断面として
正方形のプリズムとして構成するようにしているため
に、光軸に平行に進行する光線は3プリズム部材を通過
することになるために、これらプリズム部材間の屈折率
の差が与える影響は大きいと言うことができる。
【0011】この問題をなくすためには、クロスダイク
ロイックプリズムを構成する4個のプリズム部材間の屈
折率の差を実質的になくせばよいのであるが、これは容
易なことではない。さらなる、前記の問題を与える原因
としてのクロスダイクロイックプリズムの問題として、
ダイクロイック膜の構成の問題があることも見い出し
た。
ロイックプリズムを構成する4個のプリズム部材間の屈
折率の差を実質的になくせばよいのであるが、これは容
易なことではない。さらなる、前記の問題を与える原因
としてのクロスダイクロイックプリズムの問題として、
ダイクロイック膜の構成の問題があることも見い出し
た。
【0012】すなわち、色フィルターとしての機能を持
たせるために、クロスダイクロイックプリズムに設けら
れているダイクロイック膜は、断面で見た場合に中心部
において両側に配置された膜自体が互いに段差および角
度を有しており、この段差および角度が二重像や像のぼ
けの原因になっているのである。従来のダイクロイック
プリズムにおいて、特に上記段差は接着剤の厚みに起因
して必ず発生するものであり、接着剤に有限の厚みが存
在する限りその段差を解消することはできない、すなわ
ち、これに起因する二重像や像のぼけを解消することが
できないという問題があった。
たせるために、クロスダイクロイックプリズムに設けら
れているダイクロイック膜は、断面で見た場合に中心部
において両側に配置された膜自体が互いに段差および角
度を有しており、この段差および角度が二重像や像のぼ
けの原因になっているのである。従来のダイクロイック
プリズムにおいて、特に上記段差は接着剤の厚みに起因
して必ず発生するものであり、接着剤に有限の厚みが存
在する限りその段差を解消することはできない、すなわ
ち、これに起因する二重像や像のぼけを解消することが
できないという問題があった。
【0013】以上の2点の問題点は、最近の大型投射像
を投射する投射装置において特に重要であり、投射像の
大きさに比例して二重像が目立つという問題を引き起こ
していた。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、各プリズム部材間の存在する屈折率の差を解
決し、レジストレーションズレのない画像を得ることが
できる色合成光学系を提供することを目的とする。
を投射する投射装置において特に重要であり、投射像の
大きさに比例して二重像が目立つという問題を引き起こ
していた。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、各プリズム部材間の存在する屈折率の差を解
決し、レジストレーションズレのない画像を得ることが
できる色合成光学系を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
複数の画素を有する液晶ライトバルブと、該液晶ライト
バルブから射出された光を色合成するクロスダイクロイ
ックプリズムとから構成される色合成光学系において、
前記液晶ライトバルブの画素ピッチの水平方向の長さを
W、前記液晶ライトバルブ射出面から前記クロスダイク
ロイックプリズム射出面までの空気換算長がL、前記液
晶ライトバルブから射出された光軸に平行な2光線が前
記クロスダイクロイックプリズムに入射し、前記クロス
ダイクロイックプリズムから射出した際の相対偏角の値
をΘ(度)とすると、 L×|tan(Θ)|≦W/2 を満足することを特徴とする。本発明の第2の態様は、
第1の態様に付け加え、前記クロスダイクロイックプリ
ズムは4個の直角二等辺三角柱プリズムをダイクロイッ
ク膜を挟んで接合した構成を有し、前記4個の直角プリ
ズムを互いに相対するプリズムの屈折率をn1とn4なら
びにn2とn3としたとき、 Δ1=(n12+n42)/2−(n22+n32)/2 で定義されるΔ1の絶対値の106倍の値をN1としたと
き、 L×|tan(0.27×N1 /3600)|≦W/2 を満足することを特徴とする。本発明の第3の態様は、
第1の態様に付け加え、前記クロスダイクロイックプリ
ズムは4個の直角二等辺三角柱プリズムをダイクロイッ
ク膜を挟んで接合した構成を有し、前記4個のプリズム
は、互いに相対するプリズムの屈折率をn1とn4ならび
にn2とn3としたとき、 Δ2 =(n1 +n4)/2−(n2+n3)/2 で定義されるΔ2 の絶対値の106倍の値をN2 とした
とき、 L×|tan(0.8×N2 /3600)|≦W/2 を満足することを特徴とする。本発明の第4の態様は、
第1の態様乃至第3の態様に付け加え、前記クロスダイ
クロイックプリズムは、内部に形成される第1光反射ダ
イクロイック膜ならびに第2光反射ダイクロイック膜は
それぞれが同一平面にて配置されたことを特徴とする。
複数の画素を有する液晶ライトバルブと、該液晶ライト
バルブから射出された光を色合成するクロスダイクロイ
ックプリズムとから構成される色合成光学系において、
前記液晶ライトバルブの画素ピッチの水平方向の長さを
W、前記液晶ライトバルブ射出面から前記クロスダイク
ロイックプリズム射出面までの空気換算長がL、前記液
晶ライトバルブから射出された光軸に平行な2光線が前
記クロスダイクロイックプリズムに入射し、前記クロス
ダイクロイックプリズムから射出した際の相対偏角の値
をΘ(度)とすると、 L×|tan(Θ)|≦W/2 を満足することを特徴とする。本発明の第2の態様は、
第1の態様に付け加え、前記クロスダイクロイックプリ
ズムは4個の直角二等辺三角柱プリズムをダイクロイッ
ク膜を挟んで接合した構成を有し、前記4個の直角プリ
ズムを互いに相対するプリズムの屈折率をn1とn4なら
びにn2とn3としたとき、 Δ1=(n12+n42)/2−(n22+n32)/2 で定義されるΔ1の絶対値の106倍の値をN1としたと
き、 L×|tan(0.27×N1 /3600)|≦W/2 を満足することを特徴とする。本発明の第3の態様は、
第1の態様に付け加え、前記クロスダイクロイックプリ
ズムは4個の直角二等辺三角柱プリズムをダイクロイッ
ク膜を挟んで接合した構成を有し、前記4個のプリズム
は、互いに相対するプリズムの屈折率をn1とn4ならび
にn2とn3としたとき、 Δ2 =(n1 +n4)/2−(n2+n3)/2 で定義されるΔ2 の絶対値の106倍の値をN2 とした
とき、 L×|tan(0.8×N2 /3600)|≦W/2 を満足することを特徴とする。本発明の第4の態様は、
第1の態様乃至第3の態様に付け加え、前記クロスダイ
クロイックプリズムは、内部に形成される第1光反射ダ
イクロイック膜ならびに第2光反射ダイクロイック膜は
それぞれが同一平面にて配置されたことを特徴とする。
【0015】
(本発明の基本的な考え方)まず最初に、ダイクロイッ
クプリズムを構成している各プリズムの屈折率によって
定義されるパラメータを用いることにより、ダイクロイ
ックプリズムを出射する光の相対偏角を制御することが
できることについて説明する。
クプリズムを構成している各プリズムの屈折率によって
定義されるパラメータを用いることにより、ダイクロイ
ックプリズムを出射する光の相対偏角を制御することが
できることについて説明する。
【0016】断面形状が同じである二等辺三角柱プリズ
ムG1、G2、G3、G4を互いに直角部を合わせた構
成にて接合されたクロスプリズムを作製する。図1には
当該プリズムの断面図を示している。各プリズムの屈折
率はそれぞれn1 、n2 、n3 、n4 とする。図1に示
すように、G1と相対する位置にはG4を配置し、G1
の側面に配置されるG2と相対する位置にはG3を配置
する構成とする。
ムG1、G2、G3、G4を互いに直角部を合わせた構
成にて接合されたクロスプリズムを作製する。図1には
当該プリズムの断面図を示している。各プリズムの屈折
率はそれぞれn1 、n2 、n3 、n4 とする。図1に示
すように、G1と相対する位置にはG4を配置し、G1
の側面に配置されるG2と相対する位置にはG3を配置
する構成とする。
【0017】今、G4から入射面に垂直に2光線i1と
i2が当該プリズムに入射すると、このi1光線は部材
G4、G2、G1をそれぞれのプリズムの屈折率にて決
定される光線方向にて進行し、G1から射出される。一
方、i2光線は同様に部材G4、G3、G1を進行し
て、G1から射出される。この射出した光線のなす角度
(相対偏角)Θは各部材G1、G2、G3、G4の屈折
率にて決定される。全屈折率が、全く同じであれば前記
Θはゼロであることはいうまでもないが、ただし、全屈
折率が全く同じであることは不可能であることは前述の
とおりである。
i2が当該プリズムに入射すると、このi1光線は部材
G4、G2、G1をそれぞれのプリズムの屈折率にて決
定される光線方向にて進行し、G1から射出される。一
方、i2光線は同様に部材G4、G3、G1を進行し
て、G1から射出される。この射出した光線のなす角度
(相対偏角)Θは各部材G1、G2、G3、G4の屈折
率にて決定される。全屈折率が、全く同じであれば前記
Θはゼロであることはいうまでもないが、ただし、全屈
折率が全く同じであることは不可能であることは前述の
とおりである。
【0018】ここで、 Δ1 =(n12 +n42)/2−(n22 +n32 )/2 (1) にて定義される量Δ1 を考えてみる。
【0019】図2には横軸を式1にて定義されたΔ1 の
値の106倍(N1 とする)の値としたときのN1 と相
対偏角Θの関係を示したものである。なお、縦軸の相対
偏角の単位は角度秒である。この図2に示すように、相
対偏角Θの値は式1に定義されたΔ1(N1)の値に比
例していることが理解できる。
値の106倍(N1 とする)の値としたときのN1 と相
対偏角Θの関係を示したものである。なお、縦軸の相対
偏角の単位は角度秒である。この図2に示すように、相
対偏角Θの値は式1に定義されたΔ1(N1)の値に比
例していることが理解できる。
【0020】次に、 Δ2=(n1+n4)/2−(n2+n3)/2 (2) にて定義される量Δ2を考えてみる。
【0021】図3には横軸に式2にて定義されたΔ2の
106倍(N2とする)の値としたときのN2の値と前
記相対偏角Θの関係を示したものである。なお、縦軸の
相対角度の単位は同様に角度秒である。この図3に示す
ように、相対偏角Θの値は式2に定義されたΔ2(N
2)にも比例していることが理解できる。次に図5には
クロスダイクロイックプリズムに部材G4に互いに入射
角10度にて平行光線i3とi4が入射した際の様子を
示し、この両光線のG1から射出した両光線の相対偏角
Θを示している。
106倍(N2とする)の値としたときのN2の値と前
記相対偏角Θの関係を示したものである。なお、縦軸の
相対角度の単位は同様に角度秒である。この図3に示す
ように、相対偏角Θの値は式2に定義されたΔ2(N
2)にも比例していることが理解できる。次に図5には
クロスダイクロイックプリズムに部材G4に互いに入射
角10度にて平行光線i3とi4が入射した際の様子を
示し、この両光線のG1から射出した両光線の相対偏角
Θを示している。
【0022】この場合の横軸を前記式1にて定義される
N1を横軸に、相対偏角Θを縦軸にしたときの両者の関
係を図5に、また、式2にて定義されるN2を横軸に、
相対偏角Θを縦軸にして、両者の関係を図6に示す。こ
の図5と図6により、N1またはN2と相対偏角Θとは
同様に比例する関係が理解できる。
N1を横軸に、相対偏角Θを縦軸にしたときの両者の関
係を図5に、また、式2にて定義されるN2を横軸に、
相対偏角Θを縦軸にして、両者の関係を図6に示す。こ
の図5と図6により、N1またはN2と相対偏角Θとは
同様に比例する関係が理解できる。
【0023】さらに、次に図7にはクロスプリズムに部
材G4に互いに光軸に対して10度にて、すなわち互い
に広がり角20度にて進む拡散光線i5とi6が入射し
た際の様子を示し、この両光線のG1から射出した両光
線の相対偏角αを示している。この場合には相対偏角Θ
として前記相対射出偏角αから20度を引いた角度を用
いた。
材G4に互いに光軸に対して10度にて、すなわち互い
に広がり角20度にて進む拡散光線i5とi6が入射し
た際の様子を示し、この両光線のG1から射出した両光
線の相対偏角αを示している。この場合には相対偏角Θ
として前記相対射出偏角αから20度を引いた角度を用
いた。
【0024】この場合の横軸を同様に前記式1にて定義
されるΔ1(N1)を横軸に、相対偏角Θを縦軸にした
ときの両者の関係を図8に、また、式2にて定義される
Δ2(N2)を横軸に、相対偏角Θを縦軸にして、両者
の関係を図9に示す。この図8と図9により、N1また
はN2と相対偏角Θとは同様に比例する関係が理解でき
る。
されるΔ1(N1)を横軸に、相対偏角Θを縦軸にした
ときの両者の関係を図8に、また、式2にて定義される
Δ2(N2)を横軸に、相対偏角Θを縦軸にして、両者
の関係を図9に示す。この図8と図9により、N1また
はN2と相対偏角Θとは同様に比例する関係が理解でき
る。
【0025】以上の3種類の入射光線を考慮した場合の
クロスプリズムへの射出光線の相対偏角Θの値は、横軸
にて定義したΔ1(N1)の固定した値によってはいず
れも同じ値を示すことが理解できる、さらにΔ2(N
2)の場合にも所定の値において同じ相対偏角Θを同様
に示すことが理解できる。以上の考察により、各プリズ
ムの屈折率の値から定義された上記N1とN2を用いれ
ば上記3種類の2光線のクロスダイクロイックプリズム
の射出光の相対偏角を制御できることを見い出した。
クロスプリズムへの射出光線の相対偏角Θの値は、横軸
にて定義したΔ1(N1)の固定した値によってはいず
れも同じ値を示すことが理解できる、さらにΔ2(N
2)の場合にも所定の値において同じ相対偏角Θを同様
に示すことが理解できる。以上の考察により、各プリズ
ムの屈折率の値から定義された上記N1とN2を用いれ
ば上記3種類の2光線のクロスダイクロイックプリズム
の射出光の相対偏角を制御できることを見い出した。
【0026】ここで、上記にて定義された相対偏角Θが
いかなる意味を有するかについて投写型表示装置の構成
において言及する。上記の結論から、これからは3種類
の光線の最初にて説明した平行光線(i1、i2光線)
を用いて相対偏角Θを説明すればよいことがわかる。し
かし、相対偏角Θが等しいからといって2光線に係るク
ロスダイクロイックプリズム射出時のズレ量が同じと言
うことは言うことはできない。例えば、液晶ライトバル
ブがクロスダイクロイックプリズム射出面からかなり離
して配置される場合やクロスダイクロイックプリズムの
入射面近傍に配置される場合がある。このようなそれぞ
れの配置によって光線にかかる光路長が異なることより
前記ズレ量が異なってしまうことがあるからである。
いかなる意味を有するかについて投写型表示装置の構成
において言及する。上記の結論から、これからは3種類
の光線の最初にて説明した平行光線(i1、i2光線)
を用いて相対偏角Θを説明すればよいことがわかる。し
かし、相対偏角Θが等しいからといって2光線に係るク
ロスダイクロイックプリズム射出時のズレ量が同じと言
うことは言うことはできない。例えば、液晶ライトバル
ブがクロスダイクロイックプリズム射出面からかなり離
して配置される場合やクロスダイクロイックプリズムの
入射面近傍に配置される場合がある。このようなそれぞ
れの配置によって光線にかかる光路長が異なることより
前記ズレ量が異なってしまうことがあるからである。
【0027】ここで以下にて使用される空気換算長Lの
定義を行う。図22に示すようにライトバルブからの主
光線がクロスダイクロイックプリズムを射出するまでに
通過した各媒質の幾何学的距離をdi、その空気に対す
る屈折率をniとするとき、空気換算長Lは、L=Σ
(di/ni)で表される。図22の場合、空気換算長
は、 L=d1+d2/n2+d3/n3+d4+d5/n5+d6/
n6 となる。上記の2光線はクロスダイクロイックプリズム
をそれぞれ透過して、相対偏角Θをもって射出されたと
する。この時ライトバルブ射出面から当該クロスダイク
ロイックプリズムの射出面までの光軸の空気換算長をL
とすると、その2光線の相対的なズレ量ΔLはクロスダ
イクロイックプリズム射出時には、次式で近似できる。 ΔL=L×tan(Θ) (3) そして、このズレ量ΔLがライトバルブを構成する画素
の大きさの1/2以内、望ましくは1/3以内の値であ
ればクロスダイクロイックプリズムを透過した光の投射
レンズによる投射像において問題はないということがい
える。
定義を行う。図22に示すようにライトバルブからの主
光線がクロスダイクロイックプリズムを射出するまでに
通過した各媒質の幾何学的距離をdi、その空気に対す
る屈折率をniとするとき、空気換算長Lは、L=Σ
(di/ni)で表される。図22の場合、空気換算長
は、 L=d1+d2/n2+d3/n3+d4+d5/n5+d6/
n6 となる。上記の2光線はクロスダイクロイックプリズム
をそれぞれ透過して、相対偏角Θをもって射出されたと
する。この時ライトバルブ射出面から当該クロスダイク
ロイックプリズムの射出面までの光軸の空気換算長をL
とすると、その2光線の相対的なズレ量ΔLはクロスダ
イクロイックプリズム射出時には、次式で近似できる。 ΔL=L×tan(Θ) (3) そして、このズレ量ΔLがライトバルブを構成する画素
の大きさの1/2以内、望ましくは1/3以内の値であ
ればクロスダイクロイックプリズムを透過した光の投射
レンズによる投射像において問題はないということがい
える。
【0028】ここで、図2のN1と相対偏角Θと図3の
N2と相対偏角Θのグラフに戻ってみる。図2のN1と
相対偏角Θのグラフでは、両者の関係は相対偏角(Θ)
(単位:度)とN1(=Δ1×106)の間には次式が成
立することが理解できる。 Θ=0.27×N1/3600 (4) 一方、図3のN2と相対偏角Θのグラフでは、両者の関
係は相対偏角(Θ)(単位:度)とN2(=Δ2×10
6)の間には次式の関係が成立することが理解できる。
N2と相対偏角Θのグラフに戻ってみる。図2のN1と
相対偏角Θのグラフでは、両者の関係は相対偏角(Θ)
(単位:度)とN1(=Δ1×106)の間には次式が成
立することが理解できる。 Θ=0.27×N1/3600 (4) 一方、図3のN2と相対偏角Θのグラフでは、両者の関
係は相対偏角(Θ)(単位:度)とN2(=Δ2×10
6)の間には次式の関係が成立することが理解できる。
【0029】 Θ=0.8×N2/3600 (5) 式3および式4を式2に代入して、相対偏角(Θ)の単
位を秒として、 ΔL=L×tan(0.27×N1/3600) (6) ΔL=L×tan(0.8×N2/3600) (7) がそれぞれ成立する。一方、前記のように、このずれ量
はライトバルブの画素の大きさ(画素の水平方向の長
さ)Wに対して、 L×tan(0.27×N1/3600)≦W/2 (8) または、 L×tan(0.8×N2/3600)≦W/2 (9) さらに好ましくは、 L×tan(0.27×N1/3600)≦W/3 (10) または L×tan(0.8×N2/3600)≦W/3 (11) の関係を満たせばよいことになる。の関係を満たせば、
投射像において画像に問題は発生しないといえることに
なる。
位を秒として、 ΔL=L×tan(0.27×N1/3600) (6) ΔL=L×tan(0.8×N2/3600) (7) がそれぞれ成立する。一方、前記のように、このずれ量
はライトバルブの画素の大きさ(画素の水平方向の長
さ)Wに対して、 L×tan(0.27×N1/3600)≦W/2 (8) または、 L×tan(0.8×N2/3600)≦W/2 (9) さらに好ましくは、 L×tan(0.27×N1/3600)≦W/3 (10) または L×tan(0.8×N2/3600)≦W/3 (11) の関係を満たせばよいことになる。の関係を満たせば、
投射像において画像に問題は発生しないといえることに
なる。
【0030】このように、ダイクロイックプリズムと液
晶ライトバルブとを上式を満たすように配置することに
より、すなわち空気換算長Lにより、ダイクロイックプ
リズムを構成している各プリズム間の屈折率差が多少ば
らついてもダイクロイックプリズムを出射する光の相対
偏角を制御でき、画像ぼけのない良好な投射像を得るこ
とができる。 またこの方法によれば、プリズムや液晶
ライトバルブ形状に依存しない値により相対偏角を制御
できることになり、画像調整の自由度が広がった。
晶ライトバルブとを上式を満たすように配置することに
より、すなわち空気換算長Lにより、ダイクロイックプ
リズムを構成している各プリズム間の屈折率差が多少ば
らついてもダイクロイックプリズムを出射する光の相対
偏角を制御でき、画像ぼけのない良好な投射像を得るこ
とができる。 またこの方法によれば、プリズムや液晶
ライトバルブ形状に依存しない値により相対偏角を制御
できることになり、画像調整の自由度が広がった。
【0031】以上に述べた関係を実施例を用いてさらに
説明する。 (実施例1)画素の大きさが水平40μm(上記のWに
相当)、垂直30μmのライトバルブとし、クロスダイ
クロイックプリズム射出面から液晶ライトバルブ射出面
までの空気換算長が40mm、屈折率はn1が1.50
0100、n2 とn3 とn4の値が1.500000を
有していたとすると Δ1の値は150(Δ2の値は5
0)となり前記ズレ量は約12μmとなり式(7)およ
び式(8)を何れも満足する。しかし、空気換算長が6
0mmとなると(プリズムの大きさが大きくなった場
合、及びプリズムとライトバルブの距離が大となった場
合を含む)同じ大きさの画素のライトバルブを使用した
場合、そのズレ量は約18μmとなる。この場合は式
(8)、式(9)は満足するが式(10)、式(11)
は満足しなくなる。さらに、ライトバルブとプリズムの
距離が大となって空気換算長が80mmとなるとズレ量
は24μmとなり、式(8)〜式(11)はいずれも満
足しなくなり好ましくない。
説明する。 (実施例1)画素の大きさが水平40μm(上記のWに
相当)、垂直30μmのライトバルブとし、クロスダイ
クロイックプリズム射出面から液晶ライトバルブ射出面
までの空気換算長が40mm、屈折率はn1が1.50
0100、n2 とn3 とn4の値が1.500000を
有していたとすると Δ1の値は150(Δ2の値は5
0)となり前記ズレ量は約12μmとなり式(7)およ
び式(8)を何れも満足する。しかし、空気換算長が6
0mmとなると(プリズムの大きさが大きくなった場
合、及びプリズムとライトバルブの距離が大となった場
合を含む)同じ大きさの画素のライトバルブを使用した
場合、そのズレ量は約18μmとなる。この場合は式
(8)、式(9)は満足するが式(10)、式(11)
は満足しなくなる。さらに、ライトバルブとプリズムの
距離が大となって空気換算長が80mmとなるとズレ量
は24μmとなり、式(8)〜式(11)はいずれも満
足しなくなり好ましくない。
【0032】さらに、ライトバルブの画素が高精細とな
り、この半分の画素の大きさ(Wが20μmに相当)に
なると、上記屈折率の組み合わせでは式(8)〜(1
1)を空気換算長40mm以上では満足させることが出
来ない。 (実施例2)上記実施例1と同様なライトバルブを使用
し、4個のプリズムの屈折率としてn1とn4が1.50
0000、n2が1.499000、n3が1.5010
0であると、Δ1とΔ2の値はほぼゼロとなり、ライト
バルブとプリズムの空気換算長がどの値を有していても
ズレ量はほぼゼロとなり、式(8)〜(11)はいずれ
も十分に満足する。
り、この半分の画素の大きさ(Wが20μmに相当)に
なると、上記屈折率の組み合わせでは式(8)〜(1
1)を空気換算長40mm以上では満足させることが出
来ない。 (実施例2)上記実施例1と同様なライトバルブを使用
し、4個のプリズムの屈折率としてn1とn4が1.50
0000、n2が1.499000、n3が1.5010
0であると、Δ1とΔ2の値はほぼゼロとなり、ライト
バルブとプリズムの空気換算長がどの値を有していても
ズレ量はほぼゼロとなり、式(8)〜(11)はいずれ
も十分に満足する。
【0033】この組み合わせのプリズムの場合、ライト
バルブの画素がたとえ20μmとなっても、さらに空気
換算長が大となっても十分に式(8)〜(11)を満足
させることが出来る。 (実施例3)プリズムの屈折率として、n1が1.50
0074、n2が1.500122、n3が1.5001
43、n4が1.500029とすると、そのライトバ
ルブの空気換算長が40mmの時は13μm、80mm
の時は26μm、100mmの時は33μmとなり、ラ
イトバルブの画素(W)として40μmの場合は空気換
算長80mm以上の場合には式(8)〜(11)を満足
しなくなる。
バルブの画素がたとえ20μmとなっても、さらに空気
換算長が大となっても十分に式(8)〜(11)を満足
させることが出来る。 (実施例3)プリズムの屈折率として、n1が1.50
0074、n2が1.500122、n3が1.5001
43、n4が1.500029とすると、そのライトバ
ルブの空気換算長が40mmの時は13μm、80mm
の時は26μm、100mmの時は33μmとなり、ラ
イトバルブの画素(W)として40μmの場合は空気換
算長80mm以上の場合には式(8)〜(11)を満足
しなくなる。
【0034】さらに、高精細のWが20μmになると空
気換算長が40mm以上ではいずれの場合にも式(8)
〜(11)を満足しなくなる。 (実施例4)プリズムの屈折率としてn1が1.500
183、n2が1.500139、n3が1.50009
6、n4が1.500118とすると、そのライトバル
ブとプリズムの空気換算長が40mmの時は5μm、8
0mmの時は10μm、100mmの時は13μmとな
り、ライトバルブの画素(W)として40μmの場合は
空気換算長100mmまでは式(8)〜(11)を満足
する。さらに、高精細になって画素のWとして20μm
とすると、空気換算長100mmであっても式(8)、
(9)は満足する。しかしながら、式(10)、(1
1)は空気換算長100mmとなると満足しなくなる。 (実施例5)プリズムの屈折率としてn1が1.500
005、n2が1.500177、n3が1.50018
1、n4が1.500156とすると、ライトバルブと
プリズムの空気換算長が40mmの時はズレ量は16μ
m、80mmのときは32μm、100mmの時は40
μmとなり、40μmのWの画素ライトバルブの際には
40mmの空気換算長が大となると満足しなくなる。さ
らに、これ以上高精細のライトバルブを使用したときに
は式(8)、(9)も満足しなくなる。 (実施例6)以上の実施例はプリズム間の屈折率の差が
0.0001以下の値の場合であったが、本実施例で
は、プリズム間の屈折率差が0.1であっても、プリズ
ムの組み合わせによってはズレ量の小さい組み合わせを
形成できることを示す実施例である。このような場合に
は、式(1)のみ有効であり、式(2)は近似の範囲を
逸脱するため使用できない。すなわち、Δ1のみが対象
となり、ズレ量として式(8)と式(10)を使用す
る。
気換算長が40mm以上ではいずれの場合にも式(8)
〜(11)を満足しなくなる。 (実施例4)プリズムの屈折率としてn1が1.500
183、n2が1.500139、n3が1.50009
6、n4が1.500118とすると、そのライトバル
ブとプリズムの空気換算長が40mmの時は5μm、8
0mmの時は10μm、100mmの時は13μmとな
り、ライトバルブの画素(W)として40μmの場合は
空気換算長100mmまでは式(8)〜(11)を満足
する。さらに、高精細になって画素のWとして20μm
とすると、空気換算長100mmであっても式(8)、
(9)は満足する。しかしながら、式(10)、(1
1)は空気換算長100mmとなると満足しなくなる。 (実施例5)プリズムの屈折率としてn1が1.500
005、n2が1.500177、n3が1.50018
1、n4が1.500156とすると、ライトバルブと
プリズムの空気換算長が40mmの時はズレ量は16μ
m、80mmのときは32μm、100mmの時は40
μmとなり、40μmのWの画素ライトバルブの際には
40mmの空気換算長が大となると満足しなくなる。さ
らに、これ以上高精細のライトバルブを使用したときに
は式(8)、(9)も満足しなくなる。 (実施例6)以上の実施例はプリズム間の屈折率の差が
0.0001以下の値の場合であったが、本実施例で
は、プリズム間の屈折率差が0.1であっても、プリズ
ムの組み合わせによってはズレ量の小さい組み合わせを
形成できることを示す実施例である。このような場合に
は、式(1)のみ有効であり、式(2)は近似の範囲を
逸脱するため使用できない。すなわち、Δ1のみが対象
となり、ズレ量として式(8)と式(10)を使用す
る。
【0035】n1として1.700000、n2として
1.900000、n3として1.473092、n4と
して1.700000とした場合には空気換算長として
は40mm〜100mmであってもほぼゼロとすること
ができ、この場合にはライトバルブのWとして40μm
のみならず20μmの高精細のものを使用しても十分に
式(8)、(10)を満足させることができる。 (組立作製法)以上が、クロスダイクロイックプリズム
を構成する4個の直角2等辺三角柱プリズムが理想的に
配置されて、それぞれ有する屈折率が投射像に対してレ
ジストレーションに与える影響を検討し、問題ない投射
像を得るための議論であった。
1.900000、n3として1.473092、n4と
して1.700000とした場合には空気換算長として
は40mm〜100mmであってもほぼゼロとすること
ができ、この場合にはライトバルブのWとして40μm
のみならず20μmの高精細のものを使用しても十分に
式(8)、(10)を満足させることができる。 (組立作製法)以上が、クロスダイクロイックプリズム
を構成する4個の直角2等辺三角柱プリズムが理想的に
配置されて、それぞれ有する屈折率が投射像に対してレ
ジストレーションに与える影響を検討し、問題ない投射
像を得るための議論であった。
【0036】実施のクロスダイクロイックプリズムは前
記のようにそれぞれのプリズムの貼り合わせ面にはダイ
クロイック膜が形成され、さらに貼り合わせには通常接
着剤を使用し、有限の厚みの当該接着剤厚みを有するた
めに、これらの配置によっては、前記レジストレーショ
ンズレおよび2重像等の影響を与えてしまうことにな
る。
記のようにそれぞれのプリズムの貼り合わせ面にはダイ
クロイック膜が形成され、さらに貼り合わせには通常接
着剤を使用し、有限の厚みの当該接着剤厚みを有するた
めに、これらの配置によっては、前記レジストレーショ
ンズレおよび2重像等の影響を与えてしまうことにな
る。
【0037】本実施に形態に係るクロスダイクロイック
プリズムは前述のような各プリズム部材の関係を有する
他に以下に述べる組立作製法にて作製することが望まし
く、この作製法にて作製された構造を有することが望ま
しい。当該クロスダイクロイックプリズムの第1の組立
作製法について以下に工程毎に説明する。 (第1組立作製法) (第1工程)屈折率n1 、n2 、n3 、n4 を有し、こ
れら屈折率は上記式8または式9を満足した直角二等辺
三角柱プリズム部材11、12、13、14を用意す
る。この際、断面形状は全て直角2等辺三角形で同じで
あるが、長さに関しては部材11、13は部材12、1
4より長さを長くする。
プリズムは前述のような各プリズム部材の関係を有する
他に以下に述べる組立作製法にて作製することが望まし
く、この作製法にて作製された構造を有することが望ま
しい。当該クロスダイクロイックプリズムの第1の組立
作製法について以下に工程毎に説明する。 (第1組立作製法) (第1工程)屈折率n1 、n2 、n3 、n4 を有し、こ
れら屈折率は上記式8または式9を満足した直角二等辺
三角柱プリズム部材11、12、13、14を用意す
る。この際、断面形状は全て直角2等辺三角形で同じで
あるが、長さに関しては部材11、13は部材12、1
4より長さを長くする。
【0038】これら、プリズム部材は直角部を挟む両斜
面と底面は光学研磨しておく。 (第2工程)前記部材11の第1斜面に第1光(B光)
反射ダイクロイック膜11Bを、第2斜面に第2光(R
光)反射ダイクロイック膜11Rを真空蒸着等の物理蒸
着法にて形成する。
面と底面は光学研磨しておく。 (第2工程)前記部材11の第1斜面に第1光(B光)
反射ダイクロイック膜11Bを、第2斜面に第2光(R
光)反射ダイクロイック膜11Rを真空蒸着等の物理蒸
着法にて形成する。
【0039】前記部材12部材の一方斜面に第2光(R
光)反射ダイクロイックイック膜12Rを形成する。前
記部材13の一方の斜面に第1光(B光)反射ダイクロ
イック膜13Bを形成する。 (第3工程)前記部材11と部材12とを、前記部材の
第1光反射ダイクロイック膜形成斜面と前記部材12の
ダイクロイック膜を形成していない斜面とを接着剤にて
接合し接合部材15を作製する。この際、部材11が部
材12の両側にはみ出すように接合することが必要であ
る。
光)反射ダイクロイックイック膜12Rを形成する。前
記部材13の一方の斜面に第1光(B光)反射ダイクロ
イック膜13Bを形成する。 (第3工程)前記部材11と部材12とを、前記部材の
第1光反射ダイクロイック膜形成斜面と前記部材12の
ダイクロイック膜を形成していない斜面とを接着剤にて
接合し接合部材15を作製する。この際、部材11が部
材12の両側にはみ出すように接合することが必要であ
る。
【0040】前記部材13と部材14とを、前記部材の
第1光反射ダイクロイック膜形成斜面と前記部材12の
ダイクロイック膜を形成していない斜面とを接着剤にて
接合して接合部材16を作製する。この際、部材13が
部材14の両側にはみ出すように接合することが必要で
ある。この接合作業の様子を図10に示す。31はガラ
ス、セラミックまたは金属等からなる接合作業用基準台
であり、面31Aは光学面に研磨した基準面である。当
該基準面には溝が形成してあり、接着面から接着剤が垂
れ落ちても、基準面を汚すことがないようにしてある。
第1光反射ダイクロイック膜形成斜面と前記部材12の
ダイクロイック膜を形成していない斜面とを接着剤にて
接合して接合部材16を作製する。この際、部材13が
部材14の両側にはみ出すように接合することが必要で
ある。この接合作業の様子を図10に示す。31はガラ
ス、セラミックまたは金属等からなる接合作業用基準台
であり、面31Aは光学面に研磨した基準面である。当
該基準面には溝が形成してあり、接着面から接着剤が垂
れ落ちても、基準面を汚すことがないようにしてある。
【0041】本工程の重要な点は、基準面31Aに接す
る部材11(13)と部材12(14)の斜面が均一な
平面に配置されることであり、図10に示すように射出
側のコリメータ41から射出された光線と受光側のコリ
メータ42使用して受光し、前記平面性を観察して検査
する。図には本工程にて作製した接合部材15、16を
示す。 (第4工程)接合部材15と接合部材16とを接着剤に
て接合し、クロスダイクロイックプリズムを作製する。
る部材11(13)と部材12(14)の斜面が均一な
平面に配置されることであり、図10に示すように射出
側のコリメータ41から射出された光線と受光側のコリ
メータ42使用して受光し、前記平面性を観察して検査
する。図には本工程にて作製した接合部材15、16を
示す。 (第4工程)接合部材15と接合部材16とを接着剤に
て接合し、クロスダイクロイックプリズムを作製する。
【0042】図11はその作業の様子を示す斜視図であ
る。32は接合用治具であり、ガラス、セラミックまた
は金属から作製される。32A、32Bは同一平面を構
成する研磨面であり、接合作業の際の基準面となる。接
合部材15と接合部材16を図11に示すように、それ
ぞれのはみ出し部を基準面32A、32Bに光学的に接
する状態を維持して接続する。なお、治具の基準面32
A、32Bには図に示すように溝が形成してあり、前工
程と同様に接着部から垂れた接着剤あが基準面を汚すこ
とがないようにしてある。
る。32は接合用治具であり、ガラス、セラミックまた
は金属から作製される。32A、32Bは同一平面を構
成する研磨面であり、接合作業の際の基準面となる。接
合部材15と接合部材16を図11に示すように、それ
ぞれのはみ出し部を基準面32A、32Bに光学的に接
する状態を維持して接続する。なお、治具の基準面32
A、32Bには図に示すように溝が形成してあり、前工
程と同様に接着部から垂れた接着剤あが基準面を汚すこ
とがないようにしてある。
【0043】この工程において重要なことは、基準面3
2A、32Bに対して、接続部材15および16のはみ
出し部が光学的に接触した状態にて接続工程が実施さ
れ、両部材の基準面に接する部分の平面性が達成される
ことである。図12はコリーメータ41と42を使用し
て、前記平面性を観察して、検査する方法を示す正面図
である。
2A、32Bに対して、接続部材15および16のはみ
出し部が光学的に接触した状態にて接続工程が実施さ
れ、両部材の基準面に接する部分の平面性が達成される
ことである。図12はコリーメータ41と42を使用し
て、前記平面性を観察して、検査する方法を示す正面図
である。
【0044】以上の工程によって、作製されたクロスダ
イクロイックプリズムの斜視図を図13と図14に示
す。図13は、はみ出し部が接合部材15と16におい
て略同じであった場合の斜視図であり、図14は、はみ
出し部が両部材で異なっている場合の斜視図である。図
14において最もはみ出した部分11Aは前もってこの
部材11の側面を精度良く研削工程を実施しておけば、
この面を当該クロスダイクロイックプリズムを投射装置
等に取り付ける際の基準面として使用できる。
イクロイックプリズムの斜視図を図13と図14に示
す。図13は、はみ出し部が接合部材15と16におい
て略同じであった場合の斜視図であり、図14は、はみ
出し部が両部材で異なっている場合の斜視図である。図
14において最もはみ出した部分11Aは前もってこの
部材11の側面を精度良く研削工程を実施しておけば、
この面を当該クロスダイクロイックプリズムを投射装置
等に取り付ける際の基準面として使用できる。
【0045】本工程によって作製されたクロスダイクロ
イックプリズムの正面図を図18に示す。この図18に
示されるように、クロスダイクロイックプリズムを構成
する第1光反射ダイクロイック膜11B、13Bならび
に第2光反射ダイクロイック膜11R、12Rとが互い
に均一な平面性を有して形成することができる。この、
ダイクロイック膜を均一な平面性(中心にて接着剤の厚
みから生じうる段差を有しない)を有して作製できるこ
とは非常に重要であって、前述のプリズム部材の有する
屈折率の関係を満たしたクロスダイクロイックプリズム
であって、ダイクロイック膜が平面性を満たして構成さ
れたクロスダイクロイックプリズムを投射装置のライト
バルブ射出光の合成手段として使用すればレジストレー
ションズレが少なく、二重像の発生がない優れた投射像
を得ることができる。
イックプリズムの正面図を図18に示す。この図18に
示されるように、クロスダイクロイックプリズムを構成
する第1光反射ダイクロイック膜11B、13Bならび
に第2光反射ダイクロイック膜11R、12Rとが互い
に均一な平面性を有して形成することができる。この、
ダイクロイック膜を均一な平面性(中心にて接着剤の厚
みから生じうる段差を有しない)を有して作製できるこ
とは非常に重要であって、前述のプリズム部材の有する
屈折率の関係を満たしたクロスダイクロイックプリズム
であって、ダイクロイック膜が平面性を満たして構成さ
れたクロスダイクロイックプリズムを投射装置のライト
バルブ射出光の合成手段として使用すればレジストレー
ションズレが少なく、二重像の発生がない優れた投射像
を得ることができる。
【0046】なお、ダイクロイック膜が平面性を有する
クロスダイクロイックプリズムを作製する作製方法は上
記の方法に限定されない。以下に他の方法を同様に工程
毎に説明する。 (第2組立作製法) (第1工程)屈折率n21、n22を有し、前記n1と
n3の値はn21、n2とn4をn22として式8または式9
を満足させるn21とn22を有する断面形状が同じ直角二
等辺三角柱形状を有する光学ガラスからなる透明光学プ
リズム部材21、22を用意する。この際、各部材の断
面形状は同じであり、長さは部材21は部材22より長
くなっている。
クロスダイクロイックプリズムを作製する作製方法は上
記の方法に限定されない。以下に他の方法を同様に工程
毎に説明する。 (第2組立作製法) (第1工程)屈折率n21、n22を有し、前記n1と
n3の値はn21、n2とn4をn22として式8または式9
を満足させるn21とn22を有する断面形状が同じ直角二
等辺三角柱形状を有する光学ガラスからなる透明光学プ
リズム部材21、22を用意する。この際、各部材の断
面形状は同じであり、長さは部材21は部材22より長
くなっている。
【0047】これら部材の底面、斜面ならびに側面は前
もって精度良く研削加工を施しておき、所定形状を確保
しておく。 (第2工程)各部材21、22とも直角と相対する底面
と直角部を挟む両斜面を光学研磨する。 (第3工程)部材21の前述の研磨した底面に第1光
(B光)反射特性を有するダイクロイック膜を真空蒸着
法等の物理蒸着法にて形成する。
もって精度良く研削加工を施しておき、所定形状を確保
しておく。 (第2工程)各部材21、22とも直角と相対する底面
と直角部を挟む両斜面を光学研磨する。 (第3工程)部材21の前述の研磨した底面に第1光
(B光)反射特性を有するダイクロイック膜を真空蒸着
法等の物理蒸着法にて形成する。
【0048】なお、部材22にはダイクロイック膜の形
成はしない。 (第4工程)部材21と部材22とをそれぞれ前記第1
光反射用ダイクロイック膜形成底面と研磨して何も形成
しない底面とを接着剤にて接合して接合部材23を作製
する。
成はしない。 (第4工程)部材21と部材22とをそれぞれ前記第1
光反射用ダイクロイック膜形成底面と研磨して何も形成
しない底面とを接着剤にて接合して接合部材23を作製
する。
【0049】その接合部材23の斜視図を図15に示
す。図15に示すように、前述のように部材21は部材
22より長くなっているために、接合部材23は長い部
材が両側に略同じ長さはみ出すように接合させる。これ
は、後述のように最終工程のクロスダイクロイックプリ
ズム作製時に第1接合部材25と第2接合部材26をさ
らに接合してダイクロイックプリズムとなす際に、前記
はみ出し部を使用するからである。
す。図15に示すように、前述のように部材21は部材
22より長くなっているために、接合部材23は長い部
材が両側に略同じ長さはみ出すように接合させる。これ
は、後述のように最終工程のクロスダイクロイックプリ
ズム作製時に第1接合部材25と第2接合部材26をさ
らに接合してダイクロイックプリズムとなす際に、前記
はみ出し部を使用するからである。
【0050】なお、本実施の形態においては部材21は
部材22より長いために、前記はみ出し部の接合面と延
長面には第1光反射ダイクロイック膜が露出することに
なる。 (第5工程)前記工程にて作製された接合部材23の部
材21と部材22の接合面にたいして垂直な面でもって
当該接合部材23を切断する。図16にはその切断面A
を示す。図17には切断されて作製された第1接合部材
25と第2接合部材26の斜視図を示す。第1接合部材
25は部材21ー1と部材22ー1が接合され、第2接
合部材26は部材21ー2と部材22ー2とが接合され
た構成となる。 (第6工程)前記工程にて作製された第1接合部材なら
びに第2接合部材のそれぞれ前記接切断面を研削ならび
に光学研磨する。当該研磨面は第1接合部材25と第2
接合部材26のそれぞれを構成する部材21ー1と22
ー1の接合面ならびに部材21ー2と22ー2の接合面
にたいして垂直度を精度良く出す必要がある。 (第7工程)第1接合部材25または第2接合部材26
のどちらか一方の前記研磨底面に第2光(R光)反射ダ
イクロイック膜を真空蒸着法等の物理蒸着法にて作製す
る。前工程ならびにこの工程により、第2色(R光)反
射用ダイクロイック膜の平面性は確実に担保される。 (第8工程)第1接合部材25と第2接合部材26の底
面の第2光反射ダイクロイック膜と研磨面とを接着剤に
て接合させダイクロイックプリズムを作製する。
部材22より長いために、前記はみ出し部の接合面と延
長面には第1光反射ダイクロイック膜が露出することに
なる。 (第5工程)前記工程にて作製された接合部材23の部
材21と部材22の接合面にたいして垂直な面でもって
当該接合部材23を切断する。図16にはその切断面A
を示す。図17には切断されて作製された第1接合部材
25と第2接合部材26の斜視図を示す。第1接合部材
25は部材21ー1と部材22ー1が接合され、第2接
合部材26は部材21ー2と部材22ー2とが接合され
た構成となる。 (第6工程)前記工程にて作製された第1接合部材なら
びに第2接合部材のそれぞれ前記接切断面を研削ならび
に光学研磨する。当該研磨面は第1接合部材25と第2
接合部材26のそれぞれを構成する部材21ー1と22
ー1の接合面ならびに部材21ー2と22ー2の接合面
にたいして垂直度を精度良く出す必要がある。 (第7工程)第1接合部材25または第2接合部材26
のどちらか一方の前記研磨底面に第2光(R光)反射ダ
イクロイック膜を真空蒸着法等の物理蒸着法にて作製す
る。前工程ならびにこの工程により、第2色(R光)反
射用ダイクロイック膜の平面性は確実に担保される。 (第8工程)第1接合部材25と第2接合部材26の底
面の第2光反射ダイクロイック膜と研磨面とを接着剤に
て接合させダイクロイックプリズムを作製する。
【0051】その接合の様子の斜視図は前工程の第4工
程に示した図10および図11と同様である。本工程に
て作製したクロスダイクロイックプリズムの斜視図は前
工程にて作製したものと同じであり図13または図14
に示したものとなる。さらに、その正面図も図18に示
したものとおなじであり、前工程にて作製されたクロス
ダイクロイックプリズムと同じ効果を奏することができ
る。さらに、n1とn3、n2とn4のそれぞれの屈折率を
略同じにできる効果を有する。
程に示した図10および図11と同様である。本工程に
て作製したクロスダイクロイックプリズムの斜視図は前
工程にて作製したものと同じであり図13または図14
に示したものとなる。さらに、その正面図も図18に示
したものとおなじであり、前工程にて作製されたクロス
ダイクロイックプリズムと同じ効果を奏することができ
る。さらに、n1とn3、n2とn4のそれぞれの屈折率を
略同じにできる効果を有する。
【0052】
【発明の効果】本発明に係る各色用のライトバルブを射
出した光の合成光学系により、レジストレーションズレ
を少なくすることができ、投射像において当該レジスト
レーションズレの少ない投射像を投射することができ
る。また、本発明の合成光学系を構成しているダイクロ
イックプリズムのR,B用ダイクロイック膜が平面性を
有したダイクロイックプリズムにより、二重像や像のぼ
けを発生することがない優れた投射像を投射することが
できる。これは大型スクリーンに大画面にて投射する際
には特に大なる効果を奏する。
出した光の合成光学系により、レジストレーションズレ
を少なくすることができ、投射像において当該レジスト
レーションズレの少ない投射像を投射することができ
る。また、本発明の合成光学系を構成しているダイクロ
イックプリズムのR,B用ダイクロイック膜が平面性を
有したダイクロイックプリズムにより、二重像や像のぼ
けを発生することがない優れた投射像を投射することが
できる。これは大型スクリーンに大画面にて投射する際
には特に大なる効果を奏する。
【図1】クロスプリズムの断面図と光軸に平行な入射2
光線を示す図。
光線を示す図。
【図2】図1の入射平行2光線の射出光の構成する相対
偏角とΔ1の関係を示す図。
偏角とΔ1の関係を示す図。
【図3】図1の入射平行2光線の射出光の構成する相対
偏角とΔ2の関係を示す図。
偏角とΔ2の関係を示す図。
【図4】クロスプリズムの断面図と光軸に角度を有して
平行な入射2光線を示す図。
平行な入射2光線を示す図。
【図5】図4の入射平行2光線の射出光の構成する相対
偏角とΔ1の関係を示す図。
偏角とΔ1の関係を示す図。
【図6】図4の入射平行2光線の射出光の構成する相対
偏角とΔ2の関係を示す図。
偏角とΔ2の関係を示す図。
【図7】クロスプリズムの断面図と光軸に角度を有して
広がる入射2光線を示す図。
広がる入射2光線を示す図。
【図8】図7の入射2光線の射出光の構成する相対偏角
とΔ1の関係を示す図。
とΔ1の関係を示す図。
【図9】図4の入射2光線の射出光の構成する相対偏角
とΔ2の関係を示す図。
とΔ2の関係を示す図。
【図10】第1ならびに第2接合部材を作製する方法の
正面図。
正面図。
【図11】第1および第2接合部材を接合してクロスダ
イクロイックプリズムを作製する方法の斜視図。
イクロイックプリズムを作製する方法の斜視図。
【図12】第1および第2接合部材を接合してクロスダ
イクロイックプリズムを作製する方法の正面図。
イクロイックプリズムを作製する方法の正面図。
【図13】本発明に係るクロスダイクロイックプリズム
の斜視図。
の斜視図。
【図14】一つのプリズム部材の側面のみを張り出した
構成のクロスダイクロイックプリズムの斜視図。
構成のクロスダイクロイックプリズムの斜視図。
【図15】接合部材を示す斜視図。
【図16】接合部材の切断面を示す図。
【図17】接岸された接合部材を示す斜視図。
【図18】本発明に係るクロスダイクロイックプリズム
の断面図。
の断面図。
【図19】投射装置の一例を示す概略構成図。
【図20】従来のクロスダイクロイックプリズムの斜視
図。
図。
【図21】従来のクロスダイクロイックプリズムの構成
部材を示す図。
部材を示す図。
【図22】空気換算長の定義を説明する図。
1 クロスダイクロイックプリズム 11、12、13、14 構成プリズム部材 11B、14B B光反射ダイクロイック膜 11R、12R R光反射ダイクロイック膜 15、16 接合部材 20 接着剤層 21、22 プリズム部材 23 接合部材 25、26 切断された接合部材 31、32 接合用治具 31A、32A、32B 接合用基準面 41、42 オートコリメータ
Claims (4)
- 【請求項1】複数の画素を有する液晶ライトバルブと、
該液晶ライトバルブから射出された光を色合成するクロ
スダイクロイックプリズムとから構成される色合成光学
系において、 前記液晶ライトバルブの画素ピッチの水平方向の長さを
W、 前記液晶ライトバルブ射出面から前記クロスダイクロイ
ックプリズム射出面までの空気換算長がL、前記液晶ラ
イトバルブから射出された光軸に平行な2光線が前記ク
ロスダイクロイックプリズムに入射し、前記クロスダイ
クロイックプリズムから射出した際の相対偏角の値をΘ
(度)とすると、 L×|tan(Θ)|≦W/2 を満足することを特徴とする色合成光学系。 - 【請求項2】前記クロスダイクロイックプリズムは4個
の直角二等辺三角柱プリズムをダイクロイック膜を挟ん
で接合した構成を有し、前記4個の直角プリズムを互い
に相対するプリズムの屈折率をn1とn4ならびにn2と
n3としたとき、 Δ1=(n12+n42)/2−(n22+n32)/2 で定義されるΔ1の絶対値の106倍の値をN1としたと
き、 L×|tan(0.27×N1 /3600)|≦W/2 を満足することを特徴とする請求項1記載の色合成光学
系。 - 【請求項3】前記クロスダイクロイックプリズムは4個
の直角二等辺三角柱プリズムをダイクロイック膜を挟ん
で接合した構成を有し、前記4個のプリズムは、互いに
相対するプリズムの屈折率をn1とn4ならびにn2とn3
としたとき、 Δ2 =(n1 +n4)/2−(n2+n3)/2 で定義されるΔ2 の絶対値の106倍の値をN2 とした
とき、 L×|tan(0.8×N2 /3600)|≦W/2 を満足することを特徴とする請求項1記載の色合成光学
系。 - 【請求項4】前記クロスダイクロイックプリズムは、内
部に形成される第1光反射ダイクロイック膜ならびに第
2光反射ダイクロイック膜はそれぞれが同一平面にて配
置されたことを特徴とする請求項1及至請求項3記載の
色合成光学系。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9189429A JPH1138355A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 色合成光学系 |
US09/114,496 US5946056A (en) | 1997-07-15 | 1998-07-13 | Color composing optical system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9189429A JPH1138355A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 色合成光学系 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1138355A true JPH1138355A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16241108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9189429A Pending JPH1138355A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 色合成光学系 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5946056A (ja) |
JP (1) | JPH1138355A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7267443B2 (en) | 2004-03-17 | 2007-09-11 | Seiko Epson Corporation | Light-modulating projector |
JP2011227203A (ja) * | 2010-04-16 | 2011-11-10 | Ricoh Co Ltd | 光路合成装置、照明装置、投影型画像表示装置及び電子機器 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5673127A (en) * | 1993-12-01 | 1997-09-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Display panel and display device using a display panel |
US6273567B1 (en) * | 1998-09-14 | 2001-08-14 | Arlie R. Conner | Compact multi-path LCD projector |
CH695171A5 (de) * | 1999-02-04 | 2005-12-30 | Balzers Hochvakuum | Lichtteiler und optische Uebertrageranordnung mit einem Lichtteiler. |
TWI234013B (en) * | 1999-10-28 | 2005-06-11 | Koninkl Philips Electronics Nv | Optical element and projection system |
KR100917881B1 (ko) * | 2002-06-25 | 2009-09-16 | 삼성전자주식회사 | 회절소자를 가지는 광분리 및 결합소자를 구비하는 조명광학계 및 이를 구비하는 화상 표시 장치 |
JP2005091968A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Nikon Corp | クロスダイクロイックプリズム及びそれを用いる投射型表示装置 |
US7261418B2 (en) * | 2004-11-12 | 2007-08-28 | 3M Innovative Properties Company | Projection apparatus |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5105265A (en) * | 1988-01-25 | 1992-04-14 | Casio Computer Co., Ltd. | Projector apparatus having three liquid crystal panels |
US4943154A (en) * | 1988-02-25 | 1990-07-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Projection display apparatus |
JP2726294B2 (ja) * | 1989-01-06 | 1998-03-11 | 株式会社日立製作所 | 液晶パネル式投写形ディスプレイ |
JPH05210081A (ja) * | 1992-08-06 | 1993-08-20 | Casio Comput Co Ltd | 液晶プロジェクタ |
JPH08114765A (ja) * | 1994-10-15 | 1996-05-07 | Fujitsu Ltd | 偏光分離・変換素子並びにこれを用いた偏光照明装置及び投射型表示装置 |
US5808795A (en) * | 1995-03-06 | 1998-09-15 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP9189429A patent/JPH1138355A/ja active Pending
-
1998
- 1998-07-13 US US09/114,496 patent/US5946056A/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7267443B2 (en) | 2004-03-17 | 2007-09-11 | Seiko Epson Corporation | Light-modulating projector |
JP2011227203A (ja) * | 2010-04-16 | 2011-11-10 | Ricoh Co Ltd | 光路合成装置、照明装置、投影型画像表示装置及び電子機器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5946056A (en) | 1999-08-31 |
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