WO2016140049A1 - プリズムユニットおよびプロジェクター - Google Patents

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WO2016140049A1
WO2016140049A1 PCT/JP2016/054380 JP2016054380W WO2016140049A1 WO 2016140049 A1 WO2016140049 A1 WO 2016140049A1 JP 2016054380 W JP2016054380 W JP 2016054380W WO 2016140049 A1 WO2016140049 A1 WO 2016140049A1
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prism
image display
illumination light
display element
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PCT/JP2016/054380
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澤井　靖昌
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コニカミノルタ株式会社
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Definitions

  • This invention relates to a prism unit and a projector.
  • a digital micromirror device is known as a reflective image display element mounted on a projector.
  • a digital micromirror device has an image display surface composed of a plurality of micromirrors, and the image display surface controls the inclination of each mirror surface to modulate the intensity of illumination light.
  • OFF light unnecessary light that is not used in a projected image is generated.
  • a reflective image display element such as a digital micromirror device
  • unnecessary light called OFF light that is not used in a projected image is generated.
  • the OFF light processing is performed by adjusting the height of the color separation / synthesis prism high.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-247778 relates to a projection lens and a projector having a zooming function, and an invention related to a projection zoom lens that is optimal for achieving a high zooming ratio and a projector using the same. Is disclosed.
  • an object of the present invention is to provide a prism unit and a projector having a configuration capable of reducing the size of an optical system including a prism.
  • the incident illumination light is guided to the reflection type image display element to illuminate, and the projection light reflected by the reflection type image display element is guided and emitted to the projection lens provided outside.
  • a first optical surface on which the illumination light is incident a second optical surface that totally reflects the illumination light incident from the first optical surface, and the second optical surface.
  • the fourth light forming And a second prism including a fifth optical surface for emitting the illumination light incident from the fourth optical surface, and the illumination light emitted from the fifth optical surface for incidence.
  • a sixth optical surface that forms a second air gap with respect to the optical surface, a seventh optical surface that emits the illumination light incident from the sixth optical surface, and the seventh optical surface.
  • the illumination light emitted from the light is incident on a reflection type image display device provided outside, and the reflected illumination light is incident from the seventh optical surface and emits projection light totally reflected by the sixth optical surface.
  • a third prism including an eighth optical surface.
  • the reflecting means is a reflecting film provided on the third optical surface.
  • the third optical surface is a convex curved surface that bulges outward.
  • the angle formed by the first optical surface and the fourth optical surface is larger than the angle formed by the first optical surface and the fifth optical surface.
  • the refractive index of the first prism is smaller than the refractive index of the third prism.
  • the illumination unit that generates the illumination light the prism unit according to any one of the above, and the reflective type disposed to face the seventh optical surface of the prism unit. And an image display element.
  • the distance between the intersection of the principal ray of the illumination light and the first optical surface and the surface of the reflective image display element is L1
  • the principal ray of the illumination light and the sixth light beam is L6, and the intersection point between the principal ray of the projection light reflected by the reflective image display element and the sixth optical surface;
  • the apparatus further includes color separation means for separating the illumination light into red, green, and blue color lights, and the prism units are provided corresponding to the red, green, and blue color lights, respectively.
  • the reflection type image display elements are provided corresponding to red, green, and blue color lights, respectively, and color synthesis is performed by using the projection lights of the respective color lights from the respective reflection type image display elements as the same optical axis.
  • a projection lens that projects the color-combined projection light onto the projection target.
  • FIG. 1 shows the structure of the conventional prism unit. It is FIG. 1 which shows the structure of the conventional prism unit. It is FIG.
  • FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a projector including a prism unit according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a top view showing an overall configuration of a projector including a prism unit in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a side view showing the configuration of the prism unit in the first embodiment.
  • 6 is a side view showing a configuration of a prism unit in Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a side view showing a configuration of a prism unit in a third embodiment.
  • FIG. 10 is a side view showing a configuration of a prism unit in a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a side view showing a configuration of a prism unit in a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a side view showing a configuration of a prism unit in a sixth embodiment.
  • FIG. 20 is a side view showing an overall configuration of a projector in a seventh embodiment.
  • FIG. 20 is a side view showing an overall configuration of a projector in an eighth embodiment.
  • FIG. 20 is a side view showing an overall configuration of a projector in a ninth embodiment.
  • the prism generally means a polyhedron using a transparent medium such as glass having a refractive index different from that of the surrounding space in order to disperse, refract, total reflection, and birefringence of light.
  • a polyhedron that does not have such a property as a prism is used in combination with a polyhedron that has a property as a prism, and thus has a prism function as a whole prism unit.
  • a polyhedron having no properties as a prism is called a prism.
  • the angle of the optical surface in the following description means an inclination angle with respect to the normal line of the substrate 2 unless otherwise specified.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams showing states of illumination light and projection light when viewed from the side and front when the reflective image display element 1 is in the ON state
  • FIGS. 3 and 4 are reflective images. It is a schematic diagram which shows the state of the illumination light and projection light at the time of seeing from the upper surface and the front at the time of the OFF state of the display element 1.
  • illumination light is indicated by L1
  • projection light is indicated by L2.
  • the reflective image display element 1 has a horizontally long rectangular display area having an aspect ratio of, for example, 16:10, and each pixel includes a plurality of pixels provided on the substrate 1a. It consists of a micromirror 1b.
  • the reflective image display element 1 When the reflective image display element 1 is in the ON state (white display), the mirror normal line of the micromirror 1b is inclined toward the long side of the display area, and the illumination light L1 is incident obliquely from below, so that the reflective type
  • the projection light L2 reflected by the image display element 1 travels perpendicular to the display surface and enters the projection lens.
  • the reflective image display element 1 when the reflective image display element 1 is in the OFF state (black display), the mirror normal is inclined toward the short side of the display area, and the illumination reflected by the pixels.
  • the light L1 travels obliquely in the upper left direction as the OFF light L3 and does not enter the projection lens.
  • FIGS. 5 and 6 are FIGS. 1 and 2 showing the configuration of a conventional prism unit.
  • a conventional prism unit 500 will be described with reference to FIG.
  • the prism unit 500 guides incident illumination light L10 to the reflective image display element 1 provided on the substrate 2 for illumination, and the projection light L20 reflected by the reflective image display element 1 is provided outside. The light is guided and emitted to the projection lens 106 (see FIG. 7).
  • the prism unit 500 includes a first prism 10 and a third prism 30.
  • the first prism 10 and the third prism 30 are polyhedrons having columnar shapes extending in the direction perpendicular to the paper surface.
  • the first prism 10 includes a first optical surface S1 on which the illumination light L10 is incident, a second optical surface S2 that totally reflects the illumination light L10 incident from the first optical surface S1, and a second optical surface.
  • a third optical surface S3 that emits the illumination light L10 totally reflected in S2 is included.
  • a reflective film 13 is provided on the third optical surface S3.
  • the reflective film 13 has a function of reflecting the illumination light L10 emitted from the third optical surface S3 with an angle difference so that the illumination light L10 is transmitted through the second optical surface S2 and re-entered the third optical surface S3. have.
  • the third prism 30 receives the illumination light L10 emitted from the second optical surface S2 and makes an air gap AG between the sixth optical surface S6 and the sixth optical surface with the second optical surface S2.
  • the seventh optical surface S7 that emits the illumination light L10 incident from S6, and the illumination light that the illumination light L10 emitted from the seventh optical surface S7 is incident on and reflected by the reflective image display element 1 provided outside.
  • L10 includes an eighth optical surface S8 that emits the projection light L20 incident from the seventh optical surface S7 and totally reflected by the sixth optical surface S6.
  • the prism unit 500 is composed of two prisms, the first prism 10 and the third prism 30.
  • the distance between the intersection of the principal ray of the illumination light L10 and the first optical surface S1 and the surface of the reflective image display element 1 is L1
  • the principal ray of the illumination light L10 and the sixth optical surface S6 The distance between the intersection of the projection image L1 and the surface of the reflective image display element 1 is L6, and the intersection between the principal ray of the projection light L20 reflected by the reflective image display element 1 and the sixth optical surface S6, and the reflective image
  • the distance from the surface of the display element 1 is P6.
  • the tip of the first prism 10 is located largely on the reflective image display element 1 side, so that interference between the prism unit or other optical members and the reflective image display element 1 or the substrate 2 is prevented. Design to avoid is necessary.
  • the prism unit 600 has the same basic configuration as the prism unit 500, but the tip of the first prism 10 is positioned substantially at the same position as the tip of the third prism 30. I am doing so. Even in this configuration, the principal ray of the projection light L20 is separated from the substrate 2, resulting in an increase in the size of the third prism 30.
  • FIGS. 7 and 8 are a side view and a top view showing the overall configuration of the projector 1000 including the prism unit 100
  • FIG. 9 is a side view showing the configuration of the prism unit 100.
  • projector 1000 is provided on light source 101, lamp reflector 102, color wheel 103, rod integrator 104, relay optical means 105, prism unit 100, projection lens 106, and substrate 2.
  • the reflective image display element 1 is included.
  • the light source 101 is a discharge lamp that emits white light. Since the lamp reflector 102 has an elliptical surface and the light source 101 is placed at the focal position, the light flux from the light source is emitted as convergent light.
  • the illumination light L10 from the light source 101 is incident on the color wheel 103.
  • the color wheel 103 includes a color filter that transmits R (red), G (green), and B (blue). By rotating the color wheel 103, the color light of the illumination light L10 is sequentially switched over time, and image information corresponding to each color is displayed on the reflective image display element 1. This makes it possible to colorize the projected image.
  • the illumination light L10 that has passed through the color wheel 103 is incident on a rod integrator 104 that is made of glass and has a rectangular prism shape with a rectangular cross section.
  • the illumination light L10 incident from the incident surface of the rod integrator 104 is mixed by repeating total reflection on the wall surface, and has a uniform energy distribution on the output surface.
  • the relay optical means 105 Behind the rod integrator 104, the relay optical means 105, the prism unit 100, and the reflective image display element 1 are disposed.
  • the light emitted from the rod integrator 104 passes through the relay optical means 105 and the prism unit 100, and is reflected.
  • the image display element 1 is illuminated.
  • the relay optical means 105 together with the prism unit 100 forms uniform illumination for projecting the image of the exit surface of the rod integrator 104 onto the display surface of the reflective image display element 1. That is, the output surface of the rod integrator 104 is conjugate with the display surface of the reflective image display element 1, and the shape of the output surface of the rod integrator 104 is substantially similar to the display area of the reflective image display element 1. Can be well illuminated.
  • the illumination light L10 incident on the prism unit 100 is guided to the reflective image display element 1 for illumination, reflected by the reflective image display element 1 and incident on the prism unit 100 again, and guided to the projection lens 106. An image is displayed on the screen.
  • ON light from the reflective image display element 1 in the ON state is incident on the projection lens 106 and projected onto the screen. Since the OFF light of the reflective image display element 1 in the OFF state does not enter the projection lens 106, no image is projected on the screen.
  • the prism unit 100 guides and illuminates incident illumination light L10 to the reflective image display element 1, and guides and emits the projection light L20 reflected by the reflective image display element 1 to a projection lens provided outside. Is a unit.
  • the prism unit 100 includes a first prism 10, a reflecting means 13, a second prism 20, a third prism 30, and a fourth prism 40.
  • the first prism 10, the second prism 20, the third prism 30, and the fourth prism 40 are polyhedrons having columnar shapes extending in the direction perpendicular to the paper surface.
  • the first prism 10 includes a first optical surface S1 on which the illumination light L10 is incident, a second optical surface S2 that totally reflects the illumination light L10 incident from the first optical surface S1, and a second optical surface.
  • a third optical surface S3 that emits the illumination light L10 totally reflected in S2 is included.
  • a glass material such as BK7 having a refractive index of about 1.52 is used for the first prism 10.
  • the third optical surface S3 is a convex curved surface that bulges outward.
  • a reflecting film is provided as the reflecting means 13.
  • the reflecting means 13 has a function of reflecting the illumination light L10 emitted from the third optical surface S3 with an angle difference so that the illumination light L10 is transmitted through the second optical surface S2 and re-entered the third optical surface S3. have.
  • the third optical surface S3 As a convex curved surface that swells outward, the cross section of the illumination light beam transmitted through the first optical surface S1 can be reduced, and the prism unit and the illumination system can be made compact. Further, by using a reflective film as the reflecting means 13, it is possible to reduce the number of parts required for the prism unit. Also, the height of the prism unit can be reduced.
  • the second prism 20 is configured to receive the illumination light L10 emitted from the second optical surface S2, and to form a first air gap AG1 between the second optical surface S2 and the fourth optical surface S4.
  • a fifth optical surface S5 that emits the illumination light L10 incident from the fourth optical surface S4 is included.
  • a glass material such as BK7 having a refractive index of about 1.52 is used.
  • the third prism 30 receives the illumination light L10 emitted from the fifth optical surface S5 and makes a second air gap AG2 between the sixth optical surface S6 and the sixth optical surface S5.
  • the seventh optical surface S7 that emits the illumination light L10 incident from the optical surface S6 and the illumination light L10 emitted from the seventh optical surface S7 are incident on and reflected from the reflective image display element 1 provided outside.
  • the eighth illumination surface L8 includes the eighth optical surface S8 that emits the projection light L20 incident from the seventh optical surface S7 and totally reflected by the sixth optical surface S6.
  • the third prism 30 is made of a glass material such as N-KZFS8, N-LAK8, or N-LAF35 made by Shot AG having a refractive index of about 1.72.
  • the fourth prism 40 receives the projection light L20 emitted from the eighth optical surface S8, and forms the third air gap AG3 between the ninth optical surface S9 and the ninth optical surface S8.
  • the fourth prism 40 is made of the same glass material as that of the third prism 30.
  • the illumination light L10 from the relay optical means 105 enters the first optical surface S1 of the first prism 10 and then enters the second optical surface S2 facing the first air gap AG1 at a reference incident angle of 50 °. Incident light is totally reflected and travels toward the third optical surface S3.
  • the third optical surface S3 is a concave reflecting surface when viewed from the inside of the prism, and the illumination light L10 is reflected here as a substantially telecentric light beam state.
  • the illumination light L10 reflected by the third optical surface S3 is incident on and transmitted through the second optical surface S2 at a reference incident angle of 24.8 ° that does not cause total reflection, and is transmitted from the fourth optical surface S4 to the second optical surface S4. Incident on the prism 20.
  • the illumination light L10 incident on the second prism 20 is incident on and transmitted through the fifth optical surface S5 facing the second air gap AG2 at a reference incident angle of 29.8 ° that does not cause total reflection. Is incident on the third prism 30 from the sixth optical surface S6 through the air gap AG2.
  • the illumination light L10 incident on the third prism 30 is emitted from the seventh optical surface S7 and illuminates the reflective image display element 1.
  • the illumination light L10 reflected in the ON state by the reflective image display element 1 is incident on the third prism 30 again from the seventh optical surface S7 as projection light.
  • the projection light L20 incident from the seventh optical surface S7 is incident on the sixth optical surface S6 facing the second air gap AG2 at a reference incident angle of 45 ° and is totally reflected, and is reflected on the eighth optical surface S8. Head.
  • the projection light L20 totally reflected by the sixth optical surface S6 is incident on and transmitted through the eighth optical surface S8 facing the third air gap AG3 at a reference incident angle of 25.5 °, and the third air gap.
  • the light enters the fourth prism 40 from the ninth optical surface S9 via AG3.
  • the projection light L20 incident on the fourth prism 40 from the ninth optical surface S9 exits from the tenth optical surface S10, enters the projection lens 106, and is projected on the screen.
  • the illumination light reflected in the OFF state by the reflective image display element 1 is incident on the third prism 30 again from the seventh optical surface S7 as the OFF light L3.
  • the OFF light L3 incident from the seventh optical surface S7 is totally reflected by the sixth optical surface S6 facing the second air gap AG2, and travels toward the eighth optical surface S8.
  • the OFF light L3 totally reflected by the sixth optical surface S6 is incident on the eighth optical surface S8 facing the third air gap AG3 at a reference incident angle of 47.2 ° and totally reflected. Completely separated.
  • the OFF light L3 does not enter the projection lens 106, it does not become stray light in the projection lens and does not cause a decrease in contrast. Furthermore, since the OFF light L3 does not enter the projection lens 106, it is possible to prevent problems such as a temperature rise caused by hitting the lens barrel of the projection lens 106 or the like.
  • the distance between the intersection of the principal ray of the illumination light L10 and the first optical surface S1 and the surface of the reflective image display element 1 is L1
  • the principal ray of the illumination light L10 and the sixth optical ray The distance between the intersection with the surface S6 and the surface of the reflective image display element 1 is L6, and the intersection between the principal ray of the projection light L20 reflected by the reflective image display element 1 and the sixth optical surface S6;
  • the distance from the surface of the reflective image display element 1 is P6.
  • the second prism 20 as shown in the present embodiment is not provided.
  • L1 is smaller than L6 if the condition that the illumination light incident on the first prism 10 is totally reflected on the second optical surface S2 and the emitted illumination light is not totally reflected is satisfied.
  • between the projection light L20 and the illumination light L10 is larger than
  • the illumination light L10 approaches the reflective image display element 1
  • the first prism 10 approaches the reflective image display element 1
  • the problem that 105 interferes has arisen.
  • the prism unit 600 there is a problem that the projection light L20 is also separated from the substrate 2 and the third prism 30 is increased by the amount of the illumination light L10 separated from the substrate 2.
  • the provision of the second prism 20 makes it possible to have the relationship of
  • an increase in the prism unit height due to the difference in optical axis height between the illumination light L10 and the projection light L20 can be suppressed, and the optical system including the prism can be downsized.
  • the total reflection surface from which the illumination light is reflected by the second prism 20 and the total reflection surface from which the projection light is reflected can be separated, and the heights of the projection optical axis and the illumination optical axis are made close to or uniform. Can do. Further, the reflective image display element 1 and the driving substrate 2 can be arranged without interference with the prism and the illumination system.
  • the arrangement of the substrate 2 can be facilitated, and further, the size of the third prism 30 can be prevented.
  • the angle formed by the first optical surface S1 and the fourth optical surface S4 is A4, and the angle formed by the first optical surface S1 and the fifth optical surface S5 is A5.
  • the angle corresponding to A4 and A5 is 45 °, and the illumination light L10 is incident at a reference incident angle of 45 degrees. This must be totally reflected.
  • the angle formed by the axis (illumination light L10) can be set to be as large as 50 ° instead of 45 °.
  • a glass material with a low refractive index such as BK7 even if a glass material with a low refractive index such as BK7 is used, it is possible to achieve total reflection sufficiently. As a result, a glass material with a low refractive index such as BK7 has a low transmittance in the blue region, a high transmittance, a low specific gravity, a low price, and a comparison of the incident angle on the second optical surface S2. By increasing the size, the light utilization efficiency is improved.
  • the refractive index N1 of the first prism 10 may be smaller than the refractive index N3 of the third prism 30.
  • the sixth optical surface S 6 of the third prism 30 can be configured to be 45 ° with respect to the image display surface of the reflective image display element 1.
  • the reflective image display element 1 and its substrate 2 can be arranged parallel to the optical axis of the projection light, and the height of the projector can be suppressed.
  • the high refractive index material tends to have a low transmittance in the blue region in particular, but a glass material such as BK7 having a low refractive index but good transmittance is used for the first prism 10 and the second prism 20.
  • BK7 is relatively light and low in price, and can contribute to reduction in weight and price of the prism unit.
  • FIG. 10 is a side view showing the configuration of the prism unit 100A.
  • the second prism 21 is formed of a parallel plate and that the first optical surface S1 is not perpendicular to the optical axis of the illumination light L10.
  • Other configurations are the same as those of the prism unit 100 of the first embodiment. Therefore, the overlapping description will not be repeated.
  • the first optical surface S1 is inclined in a direction to increase the incident angle of the illumination light L10 incident from the first optical surface S1 to the second optical surface S2, and is incident from the first optical surface S1.
  • the reference incident angle of the illumination light L10 to the second optical surface S2 is greater than 45 °, and an effect of more reliably total reflection is obtained.
  • FIG. 11 is a side view showing the configuration of the prism unit 100B.
  • the difference from the prism unit 100 described above is that the inclination of the fourth optical surface S4 of the second prism 22 is made larger and inclined, compared to the case where the first optical surface S1 is the prism unit 100A.
  • the point inclined in the opposite direction, that is, the upper side of the first optical surface S1 is positioned closer to the second prism 20 than the lower side.
  • the fourth optical surface S4 is as large as 55 ° with respect to the optical axis of the illumination light L10, the incident angle of the illumination light L10 incident from the first optical surface S1 on the second optical surface S2 becomes small. Even if the first optical surface S1 is inclined in the direction, the conditions for total reflection can be satisfied sufficiently. Further, since the illumination light L10 incident on the second optical surface S2 from the third optical surface S3 has a small incident angle of about 20 ° as the reference incident angle of the second optical surface S2, the reflection light is transmitted with a small reflection loss. Is possible.
  • the first optical surface S1 is formed along the illumination light L10 reflected by the second optical surface S2, that is, along the effective optical path region, an optical path exists in the first prism 10. Since there are few useless areas and volume portions, the effect of reducing the weight of the prism can be obtained.
  • FIG. 12 is a side view showing the configuration of the prism unit 100C.
  • the difference from the prism unit 100 described above is that the first prism 10 ⁇ / b> A is composed of a joined body of the prism 11 and the lens 12.
  • Other configurations are the same as those of the prism unit 100 of the first embodiment. Therefore, the overlapping description will not be repeated.
  • the first prism 10A a separate member consisting of a prism having a flat surface and a lens having a curved surface, it is possible to reduce the manufacturing cost of the first prism 10A.
  • FIG. 13 is a side view showing the configuration of the prism unit 100D.
  • the difference from the prism unit 100 described above is that the fourth prism 40 for cutting off the OFF light is provided not on the projection lens side of the third prism 30 but on the reflective image display element 1 side.
  • the reflecting means 13 of the prism unit is not a reflecting coat provided on the third optical surface S3 of the first prism 11, but a concave mirror 14 facing the third optical surface S3.
  • Other configurations are the same as those of the prism unit 100 of the first embodiment. Therefore, the overlapping description will not be repeated.
  • the fourth prism 40 on the reflective image display element 1 side of the third prism 30, the distance P6 between the optical axis of the projection light L20 and the reflective image display element 1 is increased, but the prism unit.
  • the volume of 100D can be reduced.
  • the concave mirror 14 serving as the reflecting means of the prism unit 100D separate from the first prism 11, the concave mirror 14 serving as the reflecting means is used for adjusting the area where the reflective image display element 1 is illuminated. Make it possible.
  • FIG. 14 is a side view showing the configuration of the prism unit 100E.
  • the first prism 10C used in the prism unit 100E is the same as the first prism 10A shown in the prism unit 100C of the fourth embodiment described above in that a joined body of the prism 11 and the lens 12 is used. It is. However, the difference is that the reflecting means 13 of the prism unit is not a reflecting coat provided on the lens 12 but a flat mirror 15 facing the curved surface of the lens 12 is used.
  • Other configurations are the same as those of the prism unit 100 of the first embodiment. Therefore, the overlapping description will not be repeated. Even in such a configuration, it is possible to obtain the same function and effect as those of the fourth embodiment.
  • a discharge lamp that emits white light is used as the light source 101, and the lamp reflector 102 has a parabolic surface, and the light source 101 is placed at the focal position.
  • the parallel luminous flux (illumination light L10) from the light source 101 is separated into red, green, and blue by the color separation system through the first lens array 201, the second lens array 202, and the superimposing lens 203, and enters each prism unit. Then, the reflective image display element 1 (1R, 1G, 1B) is illuminated.
  • the operation of each prism unit 100 is the same as that of the first embodiment, and the projection light L20 is emitted at substantially the same optical axis height as the incident illumination light L10.
  • the first lens array 201 and the second lens array 202 constitute an integrator optical system.
  • the first lens array 201 is a lens cell having a shape substantially similar to that of the display unit of the reflective image display element 1 and is configured to generate a large number of light beams. The light is divided and condensed on the corresponding lens cell of the second lens array 202.
  • Each lens cell of the second lens array 202 forms an image of the corresponding lens cell of the first lens array 201 on the surface of the reflective image display element 1, and the image of each lens cell is reflected by the overlapping lens 203. Overlapping is performed on the display element 1, thereby realizing a uniform illuminance distribution on the surface of the reflective image display element 1.
  • the color separation system includes dichroic mirrors 204R and 204B, folding mirrors 207, 209, and 210, and relay lenses 206 and 208.
  • the illumination light L10 is divided into three primary colors of red, green, and blue, and the corresponding reflective type. It leads to the image display element 1 (1G, 1B, 1R).
  • the illumination light L10 reflects green and blue by the red-transmitting dichroic mirror 204R, transmits red, and the transmitted red illumination light LR passes through the folding mirror 209 and the prism unit 100, and is a reflective image display element for red. Illuminate 1R.
  • the blue transmissive dichroic mirror 204B transmits blue light, reflects green light, and the reflected green illumination light LG illuminates the green reflective image display element 1G via the prism unit 100.
  • the same magnification relay optical system (relay lens 206) is used so that the conditions are equivalent to other red and green colors. 208) to illuminate the blue reflective image display element 1B.
  • Projection light from each of the reflective image display elements 1R, 1G for green, and 1B for blue reflects through the prism unit 100, and is a cross dichroic prism. Incident to 300.
  • the projection light from the red reflective image display element 1R is reflected by the red reflecting surface SR of the cross dichroic prism 300 and is transmitted through the blue reflecting surface.
  • the projection light from the green reflective image display element 1G is transmitted through both the red reflecting surface SR and the blue reflecting surface SB of the cross dichroic prism 300.
  • the projection light from the blue reflective image display element 1B is reflected by the blue reflecting surface SB of the cross dichroic prism 300, and the red reflecting surface is transmitted.
  • the cross dichroic prism 300 can be projected onto the screen by a single projection lens 106, the red reflective image display element 1R, the green reflective image display element 1G, and the blue reflective image. Outgoing light is coaxially combined from each reflective image display element of the display element 1B. The color-combined projection light L20 is projected onto the screen by the projection lens 106.
  • the projector 2000 in the present embodiment uses the prism unit 100 for each color light, and separately provides a color composition system and a color separation system, so that the projector 2000 in the three-plate projector in the present embodiment is also used as the projector 2000. It is possible to keep the height of the low.
  • the first blue transmission dichroic mirror 204B reflects red and green, transmits blue, and the transmitted blue illumination light LB passes through the reflection mirror 209 and the prism unit 100, and is reflected for blue.
  • the image display element 1B is illuminated.
  • the green transmitting dichroic mirror 204G transmits green light, reflects red light, and the reflected red illumination light LR illuminates the red reflective image display element 1R via the prism unit 100.
  • the same-magnification relay optical system (relay lens 206) is used so that the conditions are equivalent to other blue and red colors. , 208 and folding mirrors 207, 210) to illuminate the green reflective image display element 1G.
  • the projection light from each of the reflective image display elements 1B, 1R for red, and 1G for green is subjected to color synthesis via each prism unit 100.
  • the light enters the prism 400.
  • the projection light from the blue reflective image display element 1B is reflected by the blue reflecting surface SB of the color synthesis prism 400 and transmitted through the green reflecting surface SG.
  • the projection light from the red reflective image display element 1R is transmitted through the blue reflection surface SB and the green reflection surface SG of the color synthesis prism 400.
  • the projection light from the green reflective image display element 1G is totally reflected in the color synthesis prism 400 and then reflected by the green reflecting surface SG.
  • the color combining prism 400 can be projected onto the screen by one projection lens 106, the blue reflective image display element 1B, the red reflective image display element 1R, and the green reflective image. Outgoing light is coaxially combined from each reflective image display element of the display element 1G.
  • the color-combined projection light L20 is projected onto the screen by the projection lens 106.
  • the first red reflecting dichroic mirror 454R reflects red, transmits blue and green, and the reflected red illumination light LR passes through the folding mirror 459 and the prism unit 100, thereby reflecting the red image.
  • the display element 1R is illuminated.
  • the blue transmissive dichroic mirror 454B transmits blue light, reflects green light, and the reflected green illumination light LG illuminates the green reflective image display element 1G via the prism unit 100.
  • an equal magnification relay optical system (relay lens 456) is set so as to satisfy the conditions equivalent to other red and green colors. , 458, and folding mirrors 460, 461) to illuminate the blue reflective image display element 1B.
  • Projection light from each of the reflection image display elements 1R, 1G, and 1B for the red reflection image display element 1B and the blue reflection image display element 1B passes through each prism unit, and is a color synthesis prism. 450 is incident.
  • the projection light from the red reflective image display element 1R is totally reflected by the air gap surface AG of the color synthesis prism, then reflected by the red reflecting surface SR, and transmitted by the blue reflecting surface SB.
  • the projection light from the green reflective image display element 1G is transmitted through the red reflection surface SR and the blue reflection surface BR of the color synthesis prism 400.
  • the projection light from the blue reflective image display element 1B is totally reflected in the color synthesis prism 450 and then reflected by the blue reflecting surface SB.
  • the color combining prism 450 can be projected onto the screen by one projection lens 106, the red reflective image display element 1R, the green reflective image display element 1G, and the blue reflective image. Outgoing light is coaxially combined from each reflective image display element of the display element 1B. The color-combined projection light L20 is projected onto the screen by the projection lens 106.
  • the prism unit 100 described in Embodiment 1 is used as the prism unit.
  • the prism unit 100A and 100B is not limited to the prism unit 100.
  • 100C, 100D, and 100E is not limited to the prism unit 100.

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Abstract

　このプリズムユニット（１００）は、第２の光学面（Ｓ２）から出射した照明光（Ｌ１０）を入射させ第２の光学面（Ｓ２）との間において第１のエアギャップ（ＡＧ１）を形成する第４の光学面（Ｓ４）、および、第４の光学面（Ｓ４）から入射した照明光（Ｌ１０）を出射させる第５の光学面（Ｓ５）を含む第２のプリズム（２０）を含む。

Description

プリズムユニットおよびプロジェクター
　この発明は、プリズムユニットおよびプロジェクターに関する。
　プロジェクターに搭載される反射型画像表示素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイスが知られている。デジタル・マイクロミラー・デバイスは、複数の微小なマイクロミラーから成る画像表示面を有しており、その画像表示面で各ミラー面の傾きを制御して、照明光を強度変調することにより画像を形成する。
　デジタル・マイクロミラー・デバイスのような反射型画像表示素子では、投影画像に使われないＯＦＦ光と呼ばれる不要光が発生する。たとえば、色分解合成プリズムと３枚の反射型画像表示素子を含む３チップ（多チャンネル）タイプのプロジェクターでは、色分解合成プリズムの高さを高く調整することによってＯＦＦ光の処理を行なっている。
　特開２０１２－２４７７７８号公報（特許文献１）には、変倍機能を有する投影レンズ及びプロジェクターに関し、大きい変倍比を達成する場合に最適な投影用ズームレンズと、それを用いたプロジェクターに関する発明が開示されている。
特開２０１２－２４７７７８号公報
　近年、小型のプロジェクターが求められるようになってきている。たとえば、持ち運び可能な小型のプロジェクターにおいては、プロジェクターの厚みを薄くすることが求められており、プロジェクターに採用されるプリズムを含め光学系の小型化を図る必要がある。
　したがって、本発明は上記課題を解決することにあり、プリズムを含めた光学系の小型化を図ることが可能な構成を備えるプリズムユニットおよびプロジェクターを提供することを目的とする。
　この発明に基づいたプリズムユニットにおいては、入射した照明光を反射型画像表示素子に導いて照明し、上記反射型画像表示素子で反射された投影光を外部に設けられた投影レンズへと導き出射させるプリズムユニットであって、上記照明光を入射させる第１の光学面、上記第１の光学面から入射した上記照明光を全反射させる第２の光学面、および、上記第２の光学面で全反射した上記照明光を出射させる第３の光学面を含む第１のプリズムと、上記第３の光学面から出射した上記照明光を上記第２の光学面で透過して出射させるよう角度差を持って反射させて上記第３の光学面に再入射させる反射手段と、上記第２の光学面から出射した上記照明光を入射させ上記第２の光学面との間において第１のエアギャップを形成する第４の光学面、および、上記第４の光学面から入射した上記照明光を出射させる第５の光学面を含む第２のプリズムと、上記第５の光学面から出射した上記照明光を入射させ上記第５の光学面との間において第２のエアギャップを形成する第６の光学面、上記第６の光学面から入射した上記照明光を出射させる第７の光学面、および、上記第７の光学面から出射した上記照明光が外部に設けられた反射型画像表示素子に入射し反射した上記照明光が上記第７の光学面から入射して上記第６の光学面で全反射した投影光を出射させる第８の光学面を含む第３のプリズムと、を備える。
　他の形態においては、上記反射手段は、上記第３の光学面に設けられた反射膜である。
　他の形態においては、上記第３の光学面は、外側に膨らむ凸状の曲面である。
　他の形態においては、上記第１の光学面と上記第４の光学面のなす角度は、上記第１の光学面と上記第５の光学面とのなす角度よりも大きい。
　他の形態においては、上記第１のプリズムの屈折率は、上記第３のプリズムの屈折率よりも小さい。
　この発明に基づいたプロジェクターにおいては、上記照明光を生成する照明ユニットと、上述のいずれかに記載の上記プリズムユニットと、上記プリズムユニットが有する上記第７の光学面に対向配置された上記反射型画像表示素子と、を備える。
　他の形態においては、上記照明光の主光線と上記第１の光学面との交点と、上記反射型画像表示素子の表面との距離をＬ１とし、上記照明光の主光線と上記第６の光学面との交点と、上記反射型画像表示素子の表面との距離をＬ６とし、上記反射型画像表示素子で反射された上記投影光の主光線と上記第６の光学面との交点と、上記反射型画像表示素子の表面との距離をＰ６とすると、｜Ｐ６－Ｌ１｜≦｜Ｐ６－Ｌ６｜の関係を具備する。
　他の形態においては、上記照明光を赤色、緑色、および、青色の色光に分離する色分解手段をさらに含み、上記プリズムユニットは、赤色、緑色、および、青色の色光に対応してそれぞれ設けられ、上記反射型画像表示素子は、赤色、緑色、および、青色の色光に対応してそれぞれ設けられ、それぞれの上記反射型画像表示素子からの各色光の上記投影光を同一光軸にする色合成手段をさらに含み、さらに、色合成された上記投影光を被投影対象物に投影する投影レンズをさらに含む。
　この発明によれば、プリズムを含めた光学系の小型化を図ることが可能な構成を備えるプリズムユニットおよびプロジェクターを提供することを目的とする。
反射型画像表示素子のＯＮ状態の時の側面から見た場合の照明光と投影光との状態を示す模式図である。 反射型画像表示素子のＯＮ状態の時の正面から見た場合の照明光と投影光との状態を示す模式図である。 実施の形態の用いられる反射型画像表示素子のＯＦＦ状態の時の上面から見た場合の照明光と投影光との状態を示す模式図である。 実施の形態の用いられる反射型画像表示素子のＯＦＦ状態の時の正面から見た場合の照明光と投影光との状態を示す模式図である。 従来のプリズムユニットの構成を示す第１図である。 従来のプリズムユニットの構成を示す第２図である。 実施の形態１におけるプリズムユニットを含むプロジェクターの全体構成を示す側面図である。 実施の形態１におけるプリズムユニットを含むプロジェクターの全体構成を示す上面図である。 実施の形態１におけるプリズムユニットの構成を示す側面図である。 実施の形態２におけるプリズムユニットの構成を示す側面図である。 実施の形態３におけるプリズムユニットの構成を示す側面図である。 実施の形態４におけるプリズムユニットの構成を示す側面図である。 実施の形態５におけるプリズムユニットの構成を示す側面図である。 実施の形態６におけるプリズムユニットの構成を示す側面図である。 実施の形態７におけるプロジェクターの全体構成を示す側面図である。 実施の形態８におけるプロジェクターの全体構成を示す側面図である。 実施の形態９におけるプロジェクターの全体構成を示す側面図である。
　この発明に基づいた実施の形態におけるプリズムユニットおよびプロジェクターについて、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、以下の各図に示す照明光および投影光は、主光線を図示している。
　また、プリズムとは、一般的には、光を分散、屈折、全反射、複屈折させるため、周囲の空間とは屈折率の異なるガラスなどの透明な媒質用いた多面体を意味するものである。しかし、以下の説明においては、このようなプリズムとしての性質を有しない多面体であっても、プリズムとしての性質を有する多面体と組み合わせて用いられることにより、プリズムユニット全体としてみればプリズムの機能を有することとなる場合には、プリズムとしての性質を有しない多面体であっても、プリズムと呼ぶものとする。また、以下の説明における光学面の角度は、特に説明がない限りは、基板２の法線に対する傾斜角度を意味するものとする。
　（反射型画像表示素子）
　図１から図４を参照して、以下の各実施の形態に用いられる反射型画像表示素子１の動作について説明する。図１および図２は、反射型画像表示素子１のＯＮ状態の時の側面および正面から見た場合の照明光と投影光との状態を示す模式図、図３および図４は、反射型画像表示素子１のＯＦＦ状態の時の上面および正面から見た場合の照明光と投影光との状態を示す模式図である。図中、照明光をＬ１、投影光をＬ２で示す。
　図１および図２を参照して、反射型画像表示素子１は、たとえば、１６：１０のアスペクト比の横長の長方形の表示領域を有し、各画素は、基板１ａ上に設けられた複数の微小ミラー１ｂで構成されている。反射型画像表示素子１がＯＮ状態（白表示）の時は、微小ミラー１ｂのミラー法線は、表示領域の長辺側に傾斜しており、照明光Ｌ１は斜め下から入射し、反射型画像表示素子１で反射された投影光Ｌ２は表示面に垂直に進行して、投影レンズに入射することになる。
　図３および図４を参照して、反射型画像表示素子１がＯＦＦ状態（黒表示）の時は、ミラー法線は、表示領域の短辺側に傾斜しており、画素で反射された照明光Ｌ１は、ＯＦＦ光Ｌ３として斜め左上の方向に進行して、投影レンズには入射しない。
　（従来のプリズムユニット５００，６００）
　ここで、図５および図６を参照して、従来のプリズムユニットの構成について説明する。図５および図６は、従来のプリズムユニットの構成を示す第１図および第２図である。
　図５を参照して、従来のプリズムユニット５００について説明する。このプリズムユニット５００は、入射した照明光Ｌ１０を基板２上に設けられた反射型画像表示素子１に導いて照明し、反射型画像表示素子１で反射された投影光Ｌ２０を外部に設けられた投影レンズ１０６（図７参照）へと導き出射させるものである。
　プリズムユニット５００は、第１のプリズム１０と第３のプリズム３０とを有する。第１のプリズム１０および第３のプリズム３０は、紙面垂直方向に延びる柱形状を有する多面体である。第１のプリズム１０は、照明光Ｌ１０を入射させる第１の光学面Ｓ１、第１の光学面Ｓ１から入射した照明光Ｌ１０を全反射させる第２の光学面Ｓ２、および、第２の光学面Ｓ２で全反射した照明光Ｌ１０を出射させる第３の光学面Ｓ３を含む。第３の光学面Ｓ３には、反射膜１３が設けられている。反射膜１３は、第３の光学面Ｓ３から出射した照明光Ｌ１０を第２の光学面Ｓ２で透過して出射させるよう角度差を持って反射させて第３の光学面Ｓ３に再入射させる機能を有している。
　第３のプリズム３０は、第２の光学面Ｓ２から出射した照明光Ｌ１０を入射させ第２の光学面Ｓ２との間においてエアギャップＡＧを形成する第６の光学面Ｓ６、第６の光学面Ｓ６から入射した照明光Ｌ１０を出射させる第７の光学面Ｓ７、および、第７の光学面Ｓ７から出射した照明光Ｌ１０が外部に設けられた反射型画像表示素子１に入射し反射した照明光Ｌ１０が第７の光学面Ｓ７から入射して第６の光学面Ｓ６で全反射した投影光Ｌ２０を出射させる第８の光学面Ｓ８を含む。
　このように、プリズムユニット５００は、第１のプリズム１０および第３のプリズム３０の二つのプリズムから構成されている。ここで、照明光Ｌ１０の主光線と第１の光学面Ｓ１との交点と、反射型画像表示素子１の表面との距離をＬ１とし、照明光Ｌ１０の主光線と第６の光学面Ｓ６との交点と、反射型画像表示素子１の表面との距離をＬ６とし、反射型画像表示素子１で反射された投影光Ｌ２０の主光線と第６の光学面Ｓ６との交点と、反射型画像表示素子１の表面との距離をＰ６とする。
　このプリズムユニット５００では、第１のプリズム１０の先端部が反射型画像表示素子１側に大きく位置することから、プリズムユニットや他の光学部材と反射型画像表示素子１や基板２との干渉を避ける設計が必要になる。
　図６を参照して、プリズムユニット６００は、上記プリズムユニット５００と基本的構成は同じであるが、第１のプリズム１０の先端部が、第３のプリズム３０の先端部と略同じ位置となるようにしている。この構成であっても、投影光Ｌ２０の主光線が基板２から離れる結果、第３のプリズム３０の大型化を招く結果となる。
　（実施の形態１：プロジェクター１０００、プリズムユニット１００）
　次に、図７から図９を参照して、本実施の形態におけるプロジェクター１０００およびプリズムユニット１００について説明する。図７および図８は、プリズムユニット１００を含むプロジェクター１０００の全体構成を示す側面図および上面図、図９は、プリズムユニット１００の構成を示す側面図である。
　図７および図８を参照して、プロジェクター１０００は、光源１０１、ランプリフレクタ１０２、カラーホィール１０３、ロッドインテグレータ１０４、リレー光学手段１０５、プリズムユニット１００、投影レンズ１０６、および、基板２上に設けられた反射型画像表示素子１を含む。
　光源１０１には、白色光を発する放電ランプが用いられる。ランプリフレクタ１０２は楕円面からなり、その焦点位置に光源１０１が置かれているため、光源からの光束は収束光で出射する。
　光源１０１からの照明光Ｌ１０は、カラーホィール１０３に入射する。カラーホィール１０３は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）を透過させるカラーフィルターで構成されている。カラーホィール１０３を回転させることにより、照明光Ｌ１０の色光が時間的に順次切り替り、各色に対応した画像情報を反射型画像表示素子１に表示する。これにより、投影画像のカラー化を可能とする。
　カラーホィール１０３を通過した照明光Ｌ１０は、ガラスからなり、断面が長方形の細長い四角柱の形状をしたロッドインテグレータ１０４に入射する。ロッドインテグレータ１０４の入射面から入射した照明光Ｌ１０は、壁面で全反射を繰り返してミキシングされ、出射面では均質なエネルギー分布となる。
　ロッドインテグレータ１０４の後方には、リレー光学手段１０５、プリズムユニット１００、反射型画像表示素子１が配設され、ロッドインテグレータ１０４から出た光は、リレー光学手段１０５、プリズムユニット１００を経て、反射型画像表示素子１を照明する。
　リレー光学手段１０５は、プリズムユニット１００と共に、ロッドインテグレータ１０４の出射面の像を反射型画像表示素子１の表示面に投影させるための均一照明を形成する。すなわち、ロッドインテグレータ１０４の出射面は反射型画像表示素子１の表示面と共役で、ロッドインテグレータ１０４の出射面の形状を反射型画像表示素子１の表示領域と略相似形にすることにより、効率よく照明できる。
　プリズムユニット１００に入射した照明光Ｌ１０は、反射型画像表示素子１へと導かれて照明し、反射型画像表示素子１で反射されて再びプリズムユニット１００に入射し、投影レンズ１０６に導かれ、スクリーンに画像が表示される。
　照明された反射型画像表示素子１からの反射光のうち、ＯＮ状態の反射型画像表示素子１からのＯＮ光は投影レンズ１０６に入射しスクリーンに投影される。ＯＦＦ状態の反射型画像表示素子１のＯＦＦ光は投影レンズ１０６に入射しないので、スクリーンには画像は投影されない。
　（プリズムユニット１００）
　次に、図９を参照して、プリズムユニット１００の具体的構成について説明する。プリズムユニット１００は、入射した照明光Ｌ１０を反射型画像表示素子１に導いて照明し、反射型画像表示素子１で反射された投影光Ｌ２０を外部に設けられた投影レンズへと導き出射させるプリズムユニットである。
　プリズムユニット１００は、第１のプリズム１０と、反射手段１３と、第２のプリズム２０と、第３のプリズム３０と、第４のプリズム４０とを含む。第１のプリズム１０、第２のプリズム２０、第３のプリズム３０、および、第４のプリズム４０は、紙面垂直方向に延びる柱形状を有する多面体である。
　第１のプリズム１０は、照明光Ｌ１０を入射させる第１の光学面Ｓ１、第１の光学面Ｓ１から入射した照明光Ｌ１０を全反射させる第２の光学面Ｓ２、および、第２の光学面Ｓ２で全反射した照明光Ｌ１０を出射させる第３の光学面Ｓ３を含む。第１のプリズム１０には、屈折率が約１．５２のＢＫ７などの硝材が用いられている。
　第３の光学面Ｓ３は、外側に膨らむ凸状の曲面である。第３の光学面Ｓ３には、反射手段１３として反射膜が設けられている。反射手段１３は、第３の光学面Ｓ３から出射した照明光Ｌ１０を第２の光学面Ｓ２で透過して出射させるよう角度差を持って反射させて第３の光学面Ｓ３に再入射させる機能を有している。
　第３の光学面Ｓ３を外側に膨らむ凸状の曲面とすることで、第１の光学面Ｓ１を透過する照明光束の断面を小さくでき、プリズムユニットや照明系をコンパクトにすることができる。また、反射手段１３として反射膜を用いることで、プリズムユニットに要する部品点数の削減を図ることができる。また、プリズムユニットの高さを低くすることもできる。
　第２のプリズム２０は、第２の光学面Ｓ２から出射した照明光Ｌ１０を入射させ第２の光学面Ｓ２との間において第１のエアギャップＡＧ１を形成する第４の光学面Ｓ４、および、第４の光学面Ｓ４から入射した照明光Ｌ１０を出射させる第５の光学面Ｓ５を含む。第２のプリズム２０には、屈折率が約１．５２のＢＫ７などの硝材が用いられている。
　第３のプリズム３０は、第５の光学面Ｓ５から出射した照明光Ｌ１０を入射させ第５の光学面Ｓ５との間において第２のエアギャップＡＧ２を形成する第６の光学面Ｓ６、第６の光学面Ｓ６から入射した照明光Ｌ１０を出射させる第７の光学面Ｓ７、および、第７の光学面Ｓ７から出射した照明光Ｌ１０が外部に設けられた反射型画像表示素子１に入射し反射した照明光Ｌ１０が第７の光学面Ｓ７から入射して第６の光学面Ｓ６で全反射した投影光Ｌ２０を出射させる第８の光学面Ｓ８を含む。第３のプリズム３０には、屈折率が１．７２前後の、Ｓｃｈｏｏｔ　ＡＧ製のＮ－ＫＺＦＳ８、Ｎ－ＬＡＫ８、Ｎ－ＬＡＦ３５などの硝材が用いられている。
　第４のプリズム４０は、第８の光学面Ｓ８から出射した投影光Ｌ２０を入射させ第８の光学面Ｓ８との間において第３のエアギャップＡＧ３を形成する第９の光学面Ｓ９、第９の光学面Ｓ９から入射した投影光Ｌ２０を出射する第１０の光学面Ｓ１０を含む。第４のプリズム４０には、第３のプリズム３０と同じ硝材が用いられている。
　リレー光学手段１０５からの照明光Ｌ１０は、第１のプリズム１０の第１の光学面Ｓ１から入射したのち、第１のエアギャップＡＧ１に面した第２の光学面Ｓ２に基準入射角５０°で入射して全反射し、第３の光学面Ｓ３へ向かう。
　第３の光学面Ｓ３はプリズム内部から見ると凹面の反射面で、照明光Ｌ１０はここで略テレセントリックな光束状態として反射される。第３の光学面Ｓ３で反射された照明光Ｌ１０は、第２の光学面Ｓ２に全反射を起こさない基準入射角２４．８°で入射して透過し、第４の光学面Ｓ４から第２のプリズム２０に入射する。
　第２のプリズム２０に入射した照明光Ｌ１０は、第２のエアギャップＡＧ２に面した第５の光学面Ｓ５に全反射を起こさない基準入射角２９．８°で入射して透過し、第２のエアギャップＡＧ２を介して第６の光学面Ｓ６から第３のプリズム３０へ入射する。
　第３のプリズム３０に入射した照明光Ｌ１０は、第７の光学面Ｓ７から出射し、反射型画像表示素子１を照明する。反射型画像表示素子１でＯＮ状態で反射された照明光Ｌ１０は、投影光として第７の光学面Ｓ７から再び第３のプリズム３０に入射する。
　第７の光学面Ｓ７から入射した投影光Ｌ２０は、第２のエアギャップＡＧ２に面した第６の光学面Ｓ６に基準入射角４５°で入射して全反射し、第８の光学面Ｓ８に向かう。第６の光学面Ｓ６で全反射した投影光Ｌ２０は、第３のエアギャップＡＧ３に面した第８の光学面Ｓ８に基準入射角２５．５°で入射して透過し、第３のエアギャップＡＧ３を介して第９の光学面Ｓ９から第４のプリズム４０へ入射する。第９の光学面Ｓ９から第４のプリズム４０に入射した投影光Ｌ２０は、第１０の光学面Ｓ１０から出射して、投影レンズ１０６へ入射しスクリーンに投影される。
　反射型画像表示素子１でＯＦＦ状態で反射された照明光は、ＯＦＦ光Ｌ３として第７の光学面Ｓ７から再び第３のプリズム３０に入射する。第７の光学面Ｓ７から入射したＯＦＦ光Ｌ３は、第２のエアギャップＡＧ２に面した第６の光学面Ｓ６で全反射し、第８の光学面Ｓ８に向かう。第６の光学面Ｓ６で全反射したＯＦＦ光Ｌ３は、第３のエアギャップＡＧ３に面した第８の光学面Ｓ８に基準入射角４７．２°で入射して全反射し、投影光とは完全に分離される。
　このためＯＦＦ光Ｌ３は、投影レンズ１０６に入射しないので、投影レンズ内で迷光となることなくコントラストの低下を招かない。さらに、ＯＦＦ光Ｌ３は、投影レンズ１０６に入射しないので、投影レンズ１０６の鏡胴などにあたることによる温度上昇などの不具合も防止できる。
　また、図９において、照明光Ｌ１０の主光線と第１の光学面Ｓ１との交点と、反射型画像表示素子１の表面との距離をＬ１とし、照明光Ｌ１０の主光線と第６の光学面Ｓ６との交点と、反射型画像表示素子１の表面との距離をＬ６とし、反射型画像表示素子１で反射された投影光Ｌ２０の主光線と第６の光学面Ｓ６との交点と、反射型画像表示素子１の表面との距離をＰ６とする。
　ここで、図５に示した従来のプリズムユニット５００、および、図６に示したプリズムユニット６００においては、本実施の形態に示すような、第２のプリズム２０は設けられていない。この場合には、第２の光学面Ｓ２において第１のプリズム１０の入射する照明光が全反射し、出射する照明光が全反射しないという条件を満たすとＬ１は、Ｌ６より小さくなる。
　また、プリズムユニット５００、および、プリズムユニット６００においては、投影光Ｌ２０と照明光Ｌ１０の差｜Ｐ６－Ｌ１｜は、｜Ｐ６－Ｌ６｜よりも大きくなる。また、プリズムユニット５００の構成の場合、照明光Ｌ１０は反射型画像表示素子１に近づき、第１のプリズム１０が反射型画像表示素子１に近づき、基板２と第１のプリズム１０およびリレー光学手段１０５とが干渉する課題が生じていた。プリズムユニット６００においては、照明光Ｌ１０を基板２から離した分、投影光Ｌ２０も基板２から離れ第３のプリズム３０が大きくなる課題が生じていた。
　しかし、本実施の形態の場合には、第２のプリズム２０を設けることにより、｜Ｐ６－Ｌ１｜≦｜Ｐ６－Ｌ６｜の関係を具備させることが可能となる。その結果、照明光Ｌ１０と投影光Ｌ２０の光軸高さの差異によるプリズムユニット高さの増加を抑え、プリズムを含めた光学系の小型化を図ることを可能としている。
　また、第２のプリズム２０で照明光が反射する全反射面と投影光が反射する全反射面とを離間させることができ、投影光軸と照明光軸の高さを近づけ、または、揃えることができる。さらに、反射型画像表示素子１やその駆動用の基板２をプリズムや照明系と干渉なく配置することを可能とする。
　このように第２のプリズムを設けることで、基板２の配置も容易となり、さらに、第３のプリズム３０の大型化を防止することができる。その結果、軽量、安価なプリズムユニット１００の製造が可能となり、これにより、軽量、安価、薄くコンパクトなプロジェクターを製造することも可能となる。
　また、図９を参照して、第１の光学面Ｓ１と第４の光学面Ｓ４のなす角度をＡ４、第１の光学面Ｓ１と第５の光学面Ｓ５のなす角度をＡ５とする。第２のプリズム２０が設けられていない、図５に示すプリズムユニット５００の場合には、Ａ４およびＡ５に相当する角度は４５°で、照明光Ｌ１０は、基準入射角４５度で入射するとともに、これを全反射させる必要がある。
　しかし、本実施の形態のプリズムユニット１００の場合、投影光軸の反射角Ａ５＝４５°を保持したまま、Ａ４＝５０°としており、そうすることで第２の光学面Ｓ２とリレー光学系光軸（照明光Ｌ１０）のなす角を４５°ではなく５０°と大きくなるように設定できる。
　このように、第２のプリズム２０をくさび状にすることで、第３の光学面Ｓ３で反射された照明光が第２の光学面Ｓ２および第４の光学面Ｓ４０を透過するときの入射角が小さくなり透過効率がよくなる。また、第１の光学面Ｓ１から入射した照明光が第２の光学面Ｓ２で反射するときの入射角が大きくなって全反射しやすくなり、照明光学系の設計自由度、第１のプリズム１０、第２のプリズム２０の硝材選択自由度が向上する。
　たとえば、ＢＫ７などの屈折率が低めの硝材を用いても十分に全反射をさせることを可能としている。これにより、ＢＫ７などの屈折率が低めの硝材は、青色領域の透過率低下が少なく、透過率が高めで、比重も小さく、低価格であり、第２の光学面Ｓ２への入射角度を比較的大きくすることで、光利用効率がよくなる。
　さらに、第３の光学面Ｓ３から第２の光学面Ｓ２へ入射する照明光Ｌ１０の入射角もＡ４＝Ａ５＝４５°の場合は２９．８°になるのに対し、本実施の形態のように、Ａ４＞Ａ５＝５０°とすることで２４．８°と小さくなるので、界面での反射率を低減でき、透過効率がよくなる効果が得られる。
　また、第１のプリズム１０の屈折率Ｎ１は、第３のプリズム３０の屈折率Ｎ３よりも小さくてもよい。第３のプリズム３０に高屈折率の硝材を使用することで、第３のプリズム３０の第６の光学面Ｓ６を反射型画像表示素子１の画像表示面に対し４５°となるように構成でき、反射型画像表示素子１およびその基板２を投影光の光軸に平行に配置でき、プロジェクターの高さを抑えることができる。
　また、高屈折率材料は、特に青色領域の透過率が低い傾向にあるが、第１のプリズム１０や第２のプリズム２０に低い屈折率であるが透過率の良いＢＫ７などの硝材を使用することで、透過率の低下、特に青色領域の透過率の低下を抑えることができる。また、ＢＫ７は比較的軽量で、低価格であり、プリズムユニットの軽量化、低価格化にも貢献できる。
　（実施の形態２：プリズムユニット１００Ａ）
　次に、図１０を参照して、本実施の形態におけるプリズムユニット１００Ａについて説明する。図１０は、プリズムユニット１００Ａの構成を示す側面図である。上記したプリズムユニット１００との相違点は、第２のプリズム２１が平行平板で構成している点と、第１の光学面Ｓ１が照明光Ｌ１０の光軸に対して垂直で無い点にある。その他の構成は、上記実施の形態１のプリズムユニット１００と同じである。よって、重複する説明は繰り返さない。
　このように、第２のプリズム２１に、平行平板のプリズムを用いた場合であっても、上記実施の形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。さらに、第２のプリズム２１に、平行平板のプリズムを用いた場合、第２のプリズム２１の製造に要するコストを下げる効果が得られる。第１の光学面Ｓ１は、第１の光学面Ｓ１から入射した照明光Ｌ１０の第２の光学面Ｓ２への入射角を大きくする方向に傾斜させており、第１の光学面Ｓ１から入射した照明光Ｌ１０の第２の光学面Ｓ２への基準入射角は４５°より大きくなり、より確実に全反射させる効果が得られる。
　（実施の形態３：プリズムユニット１００Ｂ）
　次に、図１１を参照して、本実施の形態におけるプリズムユニット１００Ｂについて説明する。図１１は、プリズムユニット１００Ｂの構成を示す側面図である。上記したプリズムユニット１００との相違点は、第２のプリズム２２の第４の光学面Ｓ４の傾斜をより大きくし傾斜させている点、第１の光学面Ｓ１がプリズムユニット１００Ａの場合と比べて、反対方向に傾斜している点、つまり、第１の光学面Ｓ１の上側の方が下側よりも第２のプリズム２０側に位置している。
　このような構成においても、上記実施の形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、第４の光学面Ｓ４は、照明光Ｌ１０の光軸に対し５５°と大きいので、第１の光学面Ｓ１から入射した照明光Ｌ１０の第２の光学面Ｓ２への入射角が小さくなる方向に第１の光学面Ｓ１を傾斜させても十分全反射のための条件を満たすことができる。さらに、第３の光学面Ｓ３から第２の光学面Ｓ２に入射する照明光Ｌ１０は、第２の光学面Ｓ２の基準入射角約２０°と小さな入射角となるので反射ロスを少なく透過させることを可能とする。
　さらに、第２の光学面Ｓ２で反射された照明光Ｌ１０に沿うように、すなわち有効光路領域に沿うように第１の光学面Ｓ１が形成されているので、第１のプリズム１０で光路が存在しない無駄な領域、体積部分が少なく、プリズムの軽量化の効果を得ることもできる。
　（実施の形態４：プリズムユニット１００Ｃ）
　次に、図１２を参照して、本実施の形態におけるプリズムユニット１００Ｃについて説明する。図１２は、プリズムユニット１００Ｃの構成を示す側面図である。上記したプリズムユニット１００との相違点は、第１のプリズム１０Ａが、プリズム１１とレンズ１２との接合体から構成されている点にある。その他の構成は、上記実施の形態１のプリズムユニット１００と同じである。よって、重複する説明は繰り返さない。
　このような構成においても、上記実施の形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、第１のプリズム１０Ａを、平面を有するプリズムと曲面を有するレンズとの別部材の構成とすることで、第１のプリズム１０Ａの製造コストの低減を図ることが可能となる。
　（実施の形態５：プリズムユニット１００Ｄ）
　次に、図１３を参照して、本実施の形態におけるプリズムユニット１００Ｄについて説明する。図１３は、プリズムユニット１００Ｄの構成を示す側面図である。上記したプリズムユニット１００との相違点は、ＯＦＦ光をカットするための第４のプリズム４０が、第３のプリズム３０の投影レンズ側ではなく、反射型画像表示素子１側に設けられている点、プリズムユニットの反射手段１３が第１のプリズム１１の第３の光学面Ｓ３に設けられた反射コートではなく、第３の光学面Ｓ３に対向した凹面ミラー１４である点にある。その他の構成は、上記実施の形態１のプリズムユニット１００と同じである。よって、重複する説明は繰り返さない。
　このような構成においても、上記実施の形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、第４のプリズム４０を第３のプリズム３０の反射型画像表示素子１側に設けることで、投影光Ｌ２０の光軸と反射型画像表示素子１との距離Ｐ６は大きくなるものの、プリズムユニット１００Ｄの体積を小さくすることを可能としている。さらに、プリズムユニット１００Ｄの反射手段となる凹面ミラー１４を第１のプリズム１１と別体とすることで、反射手段としての凹面ミラー１４を、反射型画像表示素子１を照明する領域調整に使用することを可能とする。
　（実施の形態６：プリズムユニット１００Ｅ）
　次に、図１４を参照して、本実施の形態におけるプリズムユニット１００Ｅについて説明する。図１４は、プリズムユニット１００Ｅの構成を示す側面図である。プリズムユニット１００Ｅに用いられる第１のプリズム１０Ｃは、上記した実施の形態４のプリズムユニット１００Ｃに示す第１のプリズム１０Ａとは、プリズム１１とレンズ１２との接合体が用いられている点は同じである。しかし、プリズムユニットの反射手段１３がレンズ１２に設けられた反射コートではなく、レンズ１２の曲面に対向した平面ミラー１５が用いられている点が異なる。その他の構成は、上記実施の形態１のプリズムユニット１００と同じである。よって、重複する説明は繰り返さない。このような構成においても、上記実施の形態４の場合と同様の作用効果を得ることができる。
　（実施の形態７：プロジェクター２０００）
　次に、図１５を参照して、赤色用、緑色用、青色用の３つの反射型画像表示素子を用いた３板式のプロジェクター２０００について説明する。本実施の形態では、プリズムユニットとしては、実施の形態１で説明したプリズムユニット１００を用いる場合について説明する。
　プロジェクター２０００において、光源１０１には、白色光を発する放電ランプが用いられ、ランプリフレクタ１０２は放物面からなり、その焦点位置に光源１０１が置かれているため、光源からの光束は略平行光で出射する。
　光源１０１からの平行光束（照明光Ｌ１０）は、第１レンズアレイ２０１、第２レンズアレイ２０２、重ね合せレンズ２０３を経て、色分解系で赤色、緑色、青色に分解され、それぞれプリズムユニットに入射し、反射型画像表示素子１（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）を照明する。それぞれプリズムユニット１００での作用は、実施の形態１と同様で、入射した照明光Ｌ１０と略同じ光軸高さで、投影光Ｌ２０を出射している。
　第１レンズアレイ２０１と第２レンズアレイ２０２とで、インテグレータ光学系を構成し、第１レンズアレイ２０１は、反射型画像表示素子１の表示部と略相似な形状のレンズセルで多数の光束に分割し、第２レンズアレイ２０２の対応するレンズセルに集光させている。
　第２レンズアレイ２０２の各レンズセルは、対応する第１レンズアレイ２０１のレンズセルの像を反射型画像表示素子１の面に形成し、重ね合せレンズ２０３で各レンズセルの像を反射型画像表示素子１上で重ね合せており、こうすることで反射型画像表示素子１の面上での照度分布の均一化を実現している。
　色分解系は、ダイクロミラー２０４Ｒ，２０４Ｂと、折り返しミラー２０７，２０９，２１０と、リレーレンズ２０６，２０８とで構成され、照明光Ｌ１０を赤色、緑色、青色の三原色に分けて、対応する反射型画像表示素子１（１Ｇ，１Ｂ，１Ｒ）へと導いている。
　照明光Ｌ１０は、赤色透過のダイクロミラー２０４Ｒで緑色および青色を反射し、赤色を透過し、透過した赤色の照明光ＬＲは折り返しミラー２０９、および、プリズムユニット１００を経て赤色用反射型画像表示素子１Ｒを照明する。
　青色透過のダイクロミラー２０４Ｂでは、青色を透過し、緑色を反射し、反射した緑色の照明光ＬＧは、プリズムユニット１００を経て緑色用反射型画像表示素子１Ｇを照明する。
　青色の照明光ＬＢは、青色用反射型画像表示素子１Ｂまでの光路長が異なるために、他の赤色、緑色と等価的な条件になるように、等倍系のリレー光学系（リレーレンズ２０６，２０８）を配置し、青色用反射型画像表示素子１Ｂを照明している。
　赤色用反射型画像表示素子１Ｒ、緑色用反射型画像表示素子１Ｇ、および、青色用反射型画像表示素子１Ｂの各反射型画像表示素子からの投影光は、プリズムユニット１００を経て、クロスダイクロプリズム３００に入射する。赤色用反射型画像表示素子１Ｒからの投影光は、クロスダイクロプリズム３００の赤色反射面ＳＲで反射され、青色反射面は透過する。緑色用反射型画像表示素子１Ｇからの投影光は、クロスダイクロプリズム３００の赤色反射面ＳＲおよび青色反射面ＳＢとも透過する。青色用反射型画像表示素子１Ｂからの投影光は、クロスダイクロプリズム３００の青色反射面ＳＢで反射され、赤色反射面は透過する。
　このようにして、クロスダイクロプリズム３００は、１本の投影レンズ１０６でスクリーンに投影できるように、赤色用反射型画像表示素子１Ｒ、緑色用反射型画像表示素子１Ｇ、および、青色用反射型画像表示素子１Ｂの各反射型画像表示素子から出射光を同軸に合成している。色合成された投影光Ｌ２０は、投影レンズ１０６によりスクリーンに投影される。
　本実施の形態におけるプロジェクター２０００は、プリズムユニット１００を各色光ごとに用い、色合成系と色分解系とを別々に設けることで、３板式の本実施の形態におけるプロジェクター２０００においても、プロジェクター２０００としての高さを低く抑えることを可能としている。
　（実施の形態８：プロジェクター３０００）
　次に、図１６を参照して、赤色用、緑色用、青色用の３つの反射型画像表示素子を用いた３板式のプロジェクター３０００について説明する。上述のプロジェクター２０００とは、色合成系の構成が異なる、光源１０１から重ね合わせレンズ２０３までの構成は同じであるため、重複する説明は繰り返さない。
　色分解系において、最初の青色透過ダイクロミラー２０４Ｂで赤色と緑色とを反射し、青色を透過して、透過した青色の照明光ＬＢは折り返しミラー２０９、および、プリズムユニット１００を経て青色用反射型画像表示素子１Ｂを照明する。
　緑色透過ダイクロミラー２０４Ｇで、緑色を透過し、赤色を反射して、反射した赤色の照明光ＬＲは、プリズムユニット１００を経て赤色用反射型画像表示素子１Ｒを照明する。
　緑色の照明光ＬＧは、緑色用反射型画像表示素子１Ｇまでの光路長が異なるために、他の青色、赤色と等価的な条件になるように、等倍系のリレー光学系（リレーレンズ２０６，２０８、折り返しミラー２０７，２１０）を配置し、緑色用反射型画像表示素子１Ｇを照明している。
　青色用反射型画像表示素子１Ｂ、赤色用反射型画像表示素子１Ｒ、および、緑色用反射型画像表示素子１Ｇの各反射型画像表示素子からの投影光は、各プリズムユニット１００を経て、色合成プリズム４００に入射する。青色用反射型画像表示素子１Ｂからの投影光は、色合成プリズム４００の青色反射面ＳＢで反射され、緑色反射面ＳＧは透過する。赤色用反射型画像表示素子１Ｒからの投影光は、色合成プリズム４００の青色反射面ＳＢおよび緑色反射面ＳＧとも透過する。緑色用反射型画像表示素子１Ｇからの投影光は、色合成プリズム４００内で全反射したのち緑色反射面ＳＧで反射される。
　このようにして、色合成プリズム４００は、１本の投影レンズ１０６でスクリーンに投影できるように、青色用反射型画像表示素子１Ｂ、赤色用反射型画像表示素子１Ｒ、および、緑色用反射型画像表示素子１Ｇの各反射型画像表示素子から出射光を同軸に合成している。色合成された投影光Ｌ２０は、投影レンズ１０６によりスクリーンに投影される。
　（実施の形態９：プロジェクター４０００）
　次に、図１７を参照して、赤色用、緑色用、青色用の３つの反射型画像表示素子を用いた３板式のプロジェクター４０００について説明する。上述のプロジェクター２０００とは、色合成系の構成が異なる、光源１０１から重ね合わせレンズ２０３までの構成は同じであるため、重複する説明は繰り返さない。
　色分解系において、最初の赤色反射ダイクロミラー４５４Ｒで赤色を反射し、青色と緑色とを透過し、反射した赤色の照明光ＬＲは折り返しミラー４５９、および、プリズムユニット１００を経て赤色用反射型画像表示素子１Ｒを照明する。
　青色透過ダイクロミラー４５４Ｂで、青色を透過し、緑色を反射して、反射した緑色の照明光ＬＧは、プリズムユニット１００を経て緑色用反射型画像表示素子１Ｇを照明する。
　青色の照明光ＬＢは、青色用反射型画像表示素子１Ｂまでの光路長が異なるために、他の赤色、緑色と等価的な条件になるように、等倍系のリレー光学系（リレーレンズ４５６，４５８、折り返しミラー４６０，４６１）を配置し、青色用反射型画像表示素子１Ｂを照明している。
　赤色用反射型画像表示素子１Ｒ、緑色用反射型画像表示素子１Ｇ、および、青色用反射型画像表示素子１Ｂの各反射型画像表示素子からの投影光は、各プリズムユニットを経て、色合成プリズム４５０に入射する。赤色用反射型画像表示素子１Ｒからの投影光は、色合成プリズムのエアギャップ面ＡＧで全反射されたのち、赤色反射面ＳＲで反射され、青色反射面ＳＢは透過する。緑色用反射型画像表示素子１Ｇからの投影光は、色合成プリズム４００の赤色反射面ＳＲおよび青色反射面ＢＲとも透過する。青色用反射型画像表示素子１Ｂからの投影光は、色合成プリズム４５０内で全反射したのち青色反射面ＳＢで反射される。
　このようにして、色合成プリズム４５０は、１本の投影レンズ１０６でスクリーンに投影できるように、赤色用反射型画像表示素子１Ｒ、緑色用反射型画像表示素子１Ｇ、および、青色用反射型画像表示素子１Ｂの各反射型画像表示素子から出射光を同軸に合成している。色合成された投影光Ｌ２０は、投影レンズ１０６によりスクリーンに投影される。
　なお、上述のプロジェクター２０００、３０００，４０００において、プリズムユニットとしては、実施の形態１で説明したプリズムユニット１００を用いる場合について説明したが、プリズムユニット１００に限定されず、上述したプリズムユニット１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅに置き換えてもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　反射型画像表示素子、１Ｂ　青色用反射型画像表示素子、１Ｇ　緑色用反射型画像表示素子、１Ｒ　赤色用反射型画像表示素子、２　基板、１ａ，１ｂ　微小ミラー、１０，１０Ａ，１０Ｃ　第１のプリズム、１１　プリズム、１２　レンズ、１３　反射手段（反射膜）、１４　凹面ミラー、１５　平面ミラー、２０，２１，２２　第２のプリズム、３０　第３のプリズム、４０　第４のプリズム、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ　プリズムユニット、１０１　光源、１０２　ランプリフレクタ、１０３　カラーホィール、１０４　ロッドインテグレータ、１０５　リレー光学手段、１０６　投影レンズ、２０１　第１レンズアレイ、２０２　第２レンズアレイ、２０３　重ね合せレンズ、２０４Ｂ，４５４Ｂ　青色透過ダイクロミラー、２０４Ｇ　緑色透過ダイクロミラー、２０４Ｒ，４５４Ｒ　赤色反射ダイクロミラー、２０６，２０８，４０６，４０８　リレーレンズ、２０７，２０９，２１０，４５９，４６０，４６１　折り返しミラー、３００　クロスダイクロプリズム、４００，４５０　色合成プリズム、１０００，２０００，３０００，４０００　プロジェクター。

Claims (8)

  1. 　入射した照明光を反射型画像表示素子に導いて照明し、前記反射型画像表示素子で反射された投影光を外部に設けられた投影レンズへと導き出射させるプリズムユニットであって、
    　前記照明光を入射させる第１の光学面、前記第１の光学面から入射した前記照明光を全反射させる第２の光学面、および、前記第２の光学面で全反射した前記照明光を出射させる第３の光学面を含む第１のプリズムと、
    　前記第３の光学面から出射した前記照明光を前記第２の光学面で透過して出射させるよう角度差を持って反射させて前記第３の光学面に再入射させる反射手段と、
    　前記第２の光学面から出射した前記照明光を入射させ前記第２の光学面との間において第１のエアギャップを形成する第４の光学面、および、前記第４の光学面から入射した前記照明光を出射させる第５の光学面を含む第２のプリズムと、
    　前記第５の光学面から出射した前記照明光を入射させ前記第５の光学面との間において第２のエアギャップを形成する第６の光学面、前記第６の光学面から入射した前記照明光を出射させる第７の光学面、および、前記第７の光学面から出射した前記照明光が外部に設けられた反射型画像表示素子に入射し反射した前記照明光が前記第７の光学面から入射して前記第６の光学面で全反射した投影光を出射させる第８の光学面を含む第３のプリズムと、
    を備える、プリズムユニット。
  2. 　前記反射手段は、前記第３の光学面に設けられた反射膜である、請求項１に記載のプリズムユニット。
  3. 　前記第３の光学面は、外側に膨らむ凸状の曲面である、請求項１または請求項２に記載のプリズムユニット。
  4. 　前記第１の光学面と前記第４の光学面のなす角度は、前記第１の光学面と前記第５の光学面とのなす角度よりも大きい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプリズムユニット。
  5. 　前記第１のプリズムの屈折率は、前記第３のプリズムの屈折率よりも小さい、請求項４に記載のプリズムユニット。
  6. 　前記照明光を生成する照明ユニットと、
    　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の前記プリズムユニットと、
    　前記プリズムユニットが有する前記第７の光学面に対向配置された前記反射型画像表示素子と、
    を備えるプロジェクター。
  7. 　前記照明光の主光線と前記第１の光学面との交点と、前記反射型画像表示素子の表面との距離をＬ１とし、
    　前記照明光の主光線と前記第６の光学面との交点と、前記反射型画像表示素子の表面との距離をＬ６とし、
    　前記反射型画像表示素子で反射された前記投影光の主光線と前記第６の光学面との交点と、前記反射型画像表示素子の表面との距離をＰ６とすると、｜Ｐ６－Ｌ１｜≦｜Ｐ６－Ｌ６｜の関係を具備する、請求項６に記載のプロジェクター。
  8. 　前記照明光を赤色、緑色、および、青色の色光に分離する色分解手段をさらに含み、
    　前記プリズムユニットは、赤色、緑色、および、青色の色光に対応してそれぞれ設けられ、
    　前記反射型画像表示素子は、赤色、緑色、および、青色の色光に対応してそれぞれ設けられ、
    　それぞれの前記反射型画像表示素子からの各色光の前記投影光を同一光軸にする色合成手段をさらに含み、
    　さらに、色合成された前記投影光を被投影対象物に投影する投影レンズをさらに含む、請求項６または請求項７に記載のプロジェクター。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11202014B2 (en) 2018-07-06 2021-12-14 Medos International Sari Camera scope electronic variable angle of view
US11032481B2 (en) 2018-07-06 2021-06-08 Medos International Sarl Camera scope electronic variable prism

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005043856A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Taida Electronic Ind Co Ltd 投影表示装置の光学システム及びその投影方法
JP2005092206A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Taida Electronic Ind Co Ltd Ｄｌｐ投影装置
JP2008268865A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Ctx Opto Electronics Corp 投影装置
JP2009198570A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Konica Minolta Opto Inc 画像表示装置及び投影装置
JP2012098366A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Samsung Yokohama Research Institute Co Ltd 光学ユニット及び画像投影装置
JP2012247778A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Samsung Electronics Co Ltd リレーレンズの省かれた映像投射装置
JP2014085669A (ja) * 2012-10-24 2014-05-12 Christie Digital Systems Canada Inc 光を合成するシステム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005043856A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Taida Electronic Ind Co Ltd 投影表示装置の光学システム及びその投影方法
JP2005092206A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Taida Electronic Ind Co Ltd Ｄｌｐ投影装置
JP2008268865A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Ctx Opto Electronics Corp 投影装置
JP2009198570A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Konica Minolta Opto Inc 画像表示装置及び投影装置
JP2012098366A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Samsung Yokohama Research Institute Co Ltd 光学ユニット及び画像投影装置
JP2012247778A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Samsung Electronics Co Ltd リレーレンズの省かれた映像投射装置
JP2014085669A (ja) * 2012-10-24 2014-05-12 Christie Digital Systems Canada Inc 光を合成するシステム

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