JPH04356038A - 色分解・合成光学系 - Google Patents

色分解・合成光学系

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JPH04356038A
JPH04356038A JP3003764A JP376491A JPH04356038A JP H04356038 A JPH04356038 A JP H04356038A JP 3003764 A JP3003764 A JP 3003764A JP 376491 A JP376491 A JP 376491A JP H04356038 A JPH04356038 A JP H04356038A
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JP
Japan
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dichroic mirror
light
axis
dichroic
optical axis
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JP3003764A
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Hajime Matsushita
元 松下
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Pioneer Electronic Corp
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/285Interference filters comprising deposited thin solid films
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
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    • G02OPTICS
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    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1073Beam splitting or combining systems characterized by manufacturing or alignment methods
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶プロジェクションテ
レビ等で使用されるダイクロイックミラーを用いた色分
解・合成光学系に関し、特に傾斜配置のダイクロイック
ミラーを透過する光に生じる非点収差の低減を図ったも
のである。
【0002】
【従来の技術】ダイクロイックミラーを用いて白色光を
赤、緑、青の3色に分解する色分解光学系や赤、緑、青
の3色の光を合成する色合成光学系は、液晶プロジェク
ションテレビ、カラーテレビなどに採用されている。図
4には液晶プロジェクションテレビに適用した例を示す
。同図において、10は白色光源であり、白色光源10
の前方には色分解光学系を構成する2枚のダイクロイッ
クミラー11、12が設けられている。このダイクロイ
ックミラー11、12は、図4ないし第5図に示すよう
に、白色光源10から入射する白色光Wの光軸に対して
所定角度傾斜させ、且つ互いに平行に配設されている。 また、ダイクロイックミラー11、12にはそれぞれ青
色光B、赤色光Rを反射するもので、白色光源10側の
ガラス基板面に誘導体多層膜からなるダイクロイック面
が形成されている。
【0003】前記白色光源10から出射した白色光Wの
うちの青色光Bはダイクロイックミラー11により反射
され、残りの赤色光R、緑色光Gはダイクロイックミラ
ー11を透過する。次いで、この透過光のうち赤色光R
はダイクロイックミラー12によって反射され、緑色光
Gのみが透過する。こうして、白色光Wは3色に分離さ
れる。
【0004】これら各色光R、G、Bは、それぞれの画
像信号に応じて光透過率が変化する液晶セル15R、1
5G、15Bを通過することによって各色の画像が形成
される。そして、これら各色光の画像は、色合成光学系
を構成する2枚の同様に平行配置のダイクロイックミラ
ー16、17により合成された後、投影レンズ18によ
ってスクリーン上に投影される。なお、13はミラー、
14はコンデンサーレンズである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ダイク
ロイックミラーは入射光線に対して傾けて使用されるた
め、ダイクロイックミラーの透過光に非点収差を生じる
。即ち、図6ないし図7に示すように、ガラス等の平行
平面板19に、斜めに光が入射すると、主光線と平行平
面板19の法線とを含む平面に平行な平面状光線束と垂
直な平面状光線束とは異なった位置(非点隔差AS)に
焦点をつくる。
【0006】この透過による非点収差は、従来のように
平行配置のダイクロイックミラーではダイクロイックミ
ラーを透過する毎に非点収差が増加してしまう。図5の
場合には、青色光Bは反射のみで非点収差は生じないが
、赤色光Rはダイクロイックミラー11の透過による非
点収差を持ち、緑色光Gはダイクロイックミラー11と
12により非点収差を持つことになる、非点収差は投影
画像のボケ等となって現われる。
【0007】本発明の目的は、上記の従来技術の問題点
を解消すべくなされたもので、ダイクロイックミラーを
斜めに透過する光に生じる非点収差を低減することがで
きる色分解・合成光学系を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1は本発明に係る色分
解・合成光学系の原理説明図を示す。同図において本発
明の色分解・合成光学系は、異なる色光ごとに入射光を
透過・反射する複数のダイクロイックミラーを上記透過
する光の主光軸上に連接し、当該複数のダイクロイック
ミラーにより白色光を赤・緑・青の各色光に分解し、赤
・緑・青の各色光を所定の色光に合成する色分解・合成
光学系において、複数のダイクロイックミラーのうち第
1のダイクロイックミラーとこれに相隣る第2のダイク
ロイックミラーとの各ダイクロイック面が上記主光軸の
光入射側として配設され、上記第1のダイクロイックミ
ラーが上記主光軸に垂直な第1の軸を含み且つ上記主光
軸に対して所定角度傾斜させた平面内に配設され、上記
第2のダイクロイックミラーを上記主光軸及び第1の軸
に各々垂直な第2の軸を含み且つ上記主光軸に対して指
定角度傾斜させた平面内に配設させてなるものである。
【0009】
【作用】第1のダイクロイックミラーに白色光を入射す
ると、赤、緑、青のいずれか1色のみが反射され、残り
の色光は透過する。この透過光は第2のダイクロイック
ミラーに入射し、このうちの1色の光は第2のダイクロ
イックミラーの2枚の透明基板を透過し、残りの1色の
光は第2のダイクロイックミラー内の2枚の透明基板間
のダイクロイック面で反射される。
【0010】第2のダイクロイックミラーは、第1のダ
イクロイックミラーの回転傾斜の軸とは垂直な軸まわり
に回転傾斜されているので、第1のダイクロイックミラ
ーの主光線と法線を含む平面は第2のダイクロイックミ
ラーの主光線と法線を含む平面とほぼ直交するようにな
り、第2のダイクロイックミラーの透過光に生じた非点
隔差は第1のダイクロイックミラーの透明基板を通過す
ることによって生ずる非点隔差と逆方向となり、打ち消
される。
【0011】色合成の場合は第1、第2のダイクロイッ
クミラーに上記とは逆方向に3色の光を入射すればよい
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図2は本発明の一実施例を示すもので、図に
おいて1は第1のダイクロイックミラーであり、2は第
2のダイクロイックミラーである。第1、第2のダイク
ロイックミラー1、2を透過する光の光軸3をZ軸とす
ると、第1のダイクロイックミラー1は、図示にように
、Z軸に垂直な位置よりy軸のまわりにθ1 回転して
傾斜させた状態にあり、一方、第2のダイクロイックミ
ラー2はZ軸の垂直な位置よりx軸のまわりにθ2 回
転して傾斜させた状態にある。即ち、第1のダイクロイ
ックミラー1の法線ベクトルを(sinθ1 、0、C
OSθ1 )としたとき、第2のダイクロイックミラー
2の法線ベクトルが(0、sinθ2 、COSθ2 
)となるように配置する。このように配置すると、第1
、第2のダイクロイックミラー1、2のガラス基板を透
過する光の非点量は打ち消し合う方向となる。
【0013】第2のダイクロイックミラー2は、図2な
いし図3に示すように、2枚のガラス基板21 、22
 を組み合わせたもので、ガラス基板21 、22 間
には誘導体多層膜からなるダイクロイック面4が形成さ
れている。この実施例ではダイクロイック面4は赤色光
Rを反射するものとなっている。また、第1のダイクロ
イックミラー1には、第2のダイクロイックミラー2と
は反対側の面に青色光Bを反射するダイクロイックミラ
ー面が形成されている。
【0014】第1のダイクロイックミラー1に白色光W
が入射すると、青色光Bは反射され、赤色光R、緑色光
Gが透過して第2のダイクロイックミラー2に入射する
。このうち、赤色光Rはガラス基板21 を透過し、ダ
イクロイック面4で反射され、再びガラス基板21 を
透過して出てゆく。また、緑色光Gはガラス基板21 
、22 を透過してゆく。
【0015】図6に示すように、屈折率nのガラス平板
が厚さt、傾き角θであるときには、非点隔差ASは、
【0016】
【数1】
【0017】となる。第1のダイクロイックミラー1の
ようにY軸まわりに回転した透明基板を透過した光のY
軸方向の焦点は、X軸方向の焦点にくらべ非点隔差AS
だけ近くにある。逆に第2のダイクロイックミラー2の
ようにX軸まわりに回転した透明基板を透過した光の焦
点はX軸方向の方がY軸方向にくらべ近くにできること
となる。ここで、緑色光Gは第1のダイクロイックミラ
ー1および第2のダイクロイックミラー2のガラス基板
21 、22 を透過し、赤色光Rは第1のダイクロイ
ックミラー2および第2のダイクロイックミラー2のガ
ラス基板21 を2回透過しており、第1、第2のダイ
クロイックミラー1、2は透過による非点量を打ち消す
配置なので、第1、第2のダイクロイックミラー1、2
の傾き角θ1 、θ2 及びガラス基板の厚さを調整す
ることで、緑色光G、赤色光Rの非点収差を打ち消すこ
とができる。
【0018】(具体例)具体的には、第1のダイクロイ
ックミラー1のガラス基板として光学用ガラスのBK−
7(Nd =1.51633)を用い、その厚さt1 
=2〔mm〕傾き角θ1 =42°とすると、第1のダ
イクロイックミラー1の透過による非点隔差ASは、(
1)式よりAS=0.46180となる。
【0019】一方、第2のダイクロイックミラー2のガ
ラス基板21 、22 の材質をBK−7とし、傾き角
θ2 =45°としたとき、第1のダイクロイックミラ
ー1の非点隔差ASをキャンセルするには、ガラス基板
21 、22 の厚さt21、t22を次のようにする
。この場合、AS=0.26917×tとなる。従って
、赤色光Rではガラス基板21 を2回通過するので、
0.4618=0.26917×2t21となり、t2
1=0.85782〔mm〕とすればよい。また、緑色
光Gはガラス基板21 、22 を1回ずつ通過するの
で、 0.4618=0.26917×(t21+t22)と
なり、t22=0.85782〔mm〕とすれば非点収
差を消すことができる。
【0020】なお、上記実施例において、第1のダイク
ロイックミラー1は青色光Bを反射するものであったが
、赤色光Rあるいは緑色光Gを反射するものでも勿論よ
く、その場合、第2のダイクロイックミラー2のダイク
ロイック面4は第1のダイクロイックミラー1とは異な
るいずれかの色光を反射するものを用いる。また、上記
実施例では、色分解光学系について述べたが、例えば各
色光R、G、Bの進む向きを逆にとれば、図2の第1、
第2のダイクロイックミラー1、2が色合成光学系とな
る。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、第1、第2のダイクロイックミラーをそれら
ミラーの面の法線がほぼ直交し且つ両ミラー間を光が透
過できる配置とすると共に第2のダイクロイックミラー
のダイクロイックミラー面を2枚の透明基板間に形成し
たので、第1と第2のダイクロイックミラーを透過する
毎に生じる各色光の非点収差をそれぞれ相殺させて低減
することができる。従って、本発明の色分解・合成光学
系を液晶プロジェクションテレビやカラーテレビなどに
用いれば、ダイクロイックミラーに伴う画像のボケ等を
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の色分解・合成光学系の原理説明図であ
る。
【図2】色分解・合成光学系の一実施例を示す斜視図で
ある。
【図3】同光学系に用いられている第2のダイクロイッ
クミラーの部分断面図である。
【図4】従来の色分解・合成光学系を液晶プロジェクシ
ョンテレビに適用した例を示す概略構成図である。
【図5】図3の色分解・光学系の斜視図である。
【図6】ガラス等の平行平面板に斜めに光が入射すると
こき生ずる非点収差を説明するための説明図である。
【図7】ガラス等の平行平面板に斜めに光が入射すると
こき生ずる非点収差を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1…第1のダイクロイックミラー 2…第2のダイクロイックミラー 21 、22 …ガラス基板 3…光軸 4…ダイクロイック面 10…白色光源 11、12、16、17…ダイクロイックミラー13…
ミラー 14…コンデンサーレンズ 15R、15G、15B…液晶セル 18…投影レンズ 19…平行平面板 31…第1の軸 32…第2の軸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  異なる色光ごとに入射光を透過・反射
    する複数のダイクロイックミラーを上記透過する光の主
    光軸上に連接し、当該複数のダイクロイックミラーによ
    り白色光を赤・緑・青の各色光に分解し、赤・緑・青の
    各色光を所定の色光に合成する色分解・合成光学系にお
    いて、複数のダイクロイックミラーのうち第1のダイク
    ロイックミラー(1)とこれに相隣る第2のダイクロイ
    ックミラー(2)との各ダイクロイック面(41、42
    )が上記主光軸(3)の光入射側として配設され、上記
    第1のダイクロイックミラー(1)が上記主光軸(3)
    に垂直な第1の軸(31)を含み且つ上記主光軸(3)
    に対して所定角度(θ1 )傾斜させた平面内に配設さ
    れ、上記第2のダイクロイックミラー(2)を上記主光
    軸(3)及び第1の軸(31)に各々垂直な第2の軸(
    32)を含み且つ上記主光軸(3)に対して所定角度(
    θ2 )傾斜させた平面内に配設させることを特徴とす
    る色分解・合成光学系。
  2. 【請求項2】  上記請求項1記載の色分解・合成光学
    系において、上記主光軸(3)をz軸、第1の軸(31
    )をy軸及び第2の軸(32)をx軸とするx−y−z
    三次元座標中で、上記第1のダイクロイックミラー(1
    )の法線ベクトルを(sinθ1 、0、cosθ1 
    )となるように配設され、上記第2のダイクロイックミ
    ラー(2)の法線ベクトルを(0、sinθ2、cos
    θ2 )となるように配設されることを特徴とする色分
    解・合成光学系。
JP3003764A 1991-01-17 1991-01-17 色分解・合成光学系 Pending JPH04356038A (ja)

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