JPH1184113A - 色合成プリズムとその製造方法及び投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投写型表示装置に用いる色合成手段として、
２種類のダイクロイック多層膜の平面度を良好に保持で
きる色合成プリズムを実現すること。 【解決手段】 端面形状が略直角二等辺三角形であり、
三角柱状の４つのプリズム１０１〜１０４を作る。この
とき直角部を挟む２側面の交差角を、９０°よりやや小
さくする。そしてプリズム１０１、１０４の一方の側面
に青反射ダイクロイック多層膜１０５、１０７を形成
し、プリズム１０１、１０２の他方の側面に赤反射ダイ
クロイック多層膜１０８、１０６を形成する。そしてこ
れらの光学多層膜がＸ字状となるように平面突合台を用
いて位置決めする。次にこれらのプリズムと等しい屈折
率を有する透明接着剤で固定して色合成プリズムを製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤、緑、青の３つ
の原色光を１つの光に合成する色合成プリズム及びその
製造方法と、この色合成プリズムとライトバルブを用い
てカラー映像を投写する投写型表示装置とに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】大画面の映像を得るために、映像信号に
応じた光学像をライトバルブに形成し、そのライトバル
ブに光を照射し、投写レンズにより映像光をスクリ−ン
上に拡大投写する表示装置がある。最近では、ライトバ
ルブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目さ
れている。特に、ツイストネマティック（ＴＮ）液晶の
旋光性が電界により変化する現象を利用した投写型表示
装置が商品化されている。

【０００３】この種の投写型表示装置では、光出力と解
像度を上げるために赤用、緑用、青用の液晶パネルを用
い、操作を簡単にするために投写レンズを１本にした方
式が主流となっている。この方式では、３色の原色光を
１つの光に合成するために、色合成プリズムが使用され
ている。

【０００４】この色合成プリズムの構造を図９に示す。
色合成プリズム７０は第１〜第４の直角プリズム７３，
７４，７５，７６で構成される。直角プリズム７３の直
角を挟む１側面と直角プリズム７４の直角を挟む１側面
には、赤反射ダイクロイック多層膜７１が形成されてい
る。直角プリズム７３の直角を挟む他の１側面と直角プ
リズム７６の直角を挟む１側面には、青反射ダイクロイ
ック多層膜７２が形成されている。このように赤反射ダ
イクロイック多層膜７１や青反射ダイクロイック多層膜
７２をここでは光学多層膜と呼ぶ。これらの光学多層膜
がＸ字状となるように４個の直角プリズム７３〜７６を
接合し、直方体状の色合成プリズムを作る。

【０００５】赤反射ダイクロイック多層膜７１、青反射
ダイクロイック多層膜７２はいずれも高屈折率膜と低屈
折率膜とを交互に積層したものであり、赤反射ダイクロ
イック多層膜７１は赤色光を反射して、緑色光と青色光
とを透過させる。青反射ダイクロイック多層膜７２は青
色光を反射して、赤色光と緑色光とを透過させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した色合成プ
リズムにおいて、２つの赤反射ダイクロイック多層膜７
１、２つの青反射ダイクロイック多層膜７２は、それぞ
れ完全に同一平面となるように接合される必要がある。
そうでない場合には、投写画像に二重像が現れたり、３
色の画素が重ならないという問題を生じる。

【０００７】各プリズムを正確に貼り合わせるための方
法として、第１の直角プリズム７３の長さ（Ｗ軸方向の
長さ）を第２の直角プリズム７４より長くし、第４の直
角プリズム７６の長さを第３の直角プリズム７５より長
くする。そして両側（＋Ｗ、−Ｗ方向）に露出平面が形
成されるように、第１の直角プリズム７３と第２の直角
プリズム７４とを接合し、第３の直角プリズム７５と第
４の直角プリズム７６とを接合する。そして露出平面が
同一平面となるように２つの貼り合わせプリズムを接着
する方法が提案されている（例えば、特開平３−１３８
６０３号公報、特開平８−１８４７９８号公報を参
照）。しかし、この方法は、４個の直角プリズムの直角
部の直角度を厳密に確保する必要があるため、直角プリ
ズムの加工方法が複雑となり、それだけコスト高になる
という問題があった。

【０００８】前記方法で精度の良い色合成プリズムを作
成するには、４個の直角プリズムに対し、特に直角部の
精度が非常に厳しく要求される。図１０に示す如く、４
個の直角プリズムＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの夫々の直角（９０
°）に対するズレ量を夫々Δａ、Δｂ、Δｃ、Δｄとす
る。直角プリズムＡの１側面８１と直角プリズムＣの１
側面８４が一平面になるように接着する場合、貼り合わ
せプリズムの形成において、( Δａ＋Δｃ) ＝０でなけ
れば、接着面８２，８３が接合しなくなる。

【０００９】この場合、図１１（ａ）又は（ｂ）に示す
ように、接着面８２，８３の上方か又は下方で線接触
し、テーパー状の微少な隙間ができてしまう。直角プリ
ズムＢと直角プリズムＤとを貼り合わせるときにも同様
の問題が生じる。

【００１０】また、前記２組の貼り合わせプリズムを、
更に貼り合わせる際にも同様の問題を生じる。例えば(
Δａ＋Δｂ) ＝０ でない場合には、２組の貼り合わせ
プリズムの夫々の接着面８２，８７は、図１１（ｃ）に
示すように一つの平面を形成しなくなったり、図１１
（ｄ）に示す如く一端で当接して、中央部を通るテ−パ
−状の微少な隙間が生ずることになる。いずれにして
も、光学多層膜の面を揃えようとすると、４個の直角プ
リズムＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの夫々の直角部は１つの交線に集
中しにくくなる。

【００１１】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、４個の直角プリズムの略直角
を挟む２面又は１面に、２種類の光学多層膜のうち少な
くとも１つの光学多層膜を形成し、４個の直角プリズム
を結合して色合成プリズムを製作するとき、光学多層膜
が形成された面が１つの交線で交わり、投写カラー画像
に二重像が生じない色合成プリズムとその製造方法を実
現することを第１の目的とする。またこの色合成プリズ
ムを用いてカラー映像を投写する投写型表示装置を提供
することを第２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本願の請求項１記載の発明は、交差角が（９０
−Δａ）度の２側面と略直角二等辺三角形の両端面とを
有する３角柱状の第１のプリズム基材に対して、前記２
側面の一方に第１の分光透過率特性を有する第１の光学
多層膜が形成され、前記２側面の他方に第２の分光透過
率特性を有する第２の光学多層膜が形成され、屈折率が
ｎの第１のプリズムと、交差角が（９０−Δｂ）度の２
側面と略直角二等辺三角形の両端面とを有する３角柱状
の第２のプリズム基材に対して、前記２側面の一方に第
２の分光透過率特性を有する第２の光学多層膜が形成さ
れ、屈折率がｎの第２のプリズムと、交差角が（９０−
Δｃ）度の２側面と略直角二等辺三角形の両端面とを有
する３角柱状の第３のプリズム基材に対して、前記２側
面の一方に第１の分光透過率特性を有する第１の光学多
層膜が形成され、屈折率がｎの第３のプリズムと、交差
角が（９０−Δｄ）度の２側面と略直角二等辺三角形の
両端面とを有する３角柱状の第４のプリズム基材に対し
て、光学多層膜が形成されず、屈折率がｎの第４のプリ
ズムと、を有し、透明接着剤を用いて夫々の側面が互い
に当接するよう前記第１〜第４のプリズムを接合し、前
記第１及び第２のプリズムの第２の光学多層膜が連続し
た１平面を形成するようにし、且つ前記第１及び第３の
プリズムの第１の光学多層膜が連続した１平面を形成す
るように、前記第１〜第４のプリズムを固定したことを
特徴とするものである。

【００１３】また本願の請求項２記載の発明は、前記第
１，２，３，４のプリズムの３角柱の軸方向に沿った長
さを夫々Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４とするとき、Ｗ１，Ｗ
２はＷ３，Ｗ４のいずれよりも長く、前記第３及び第４
のプリズムを前記第１及び第２のプリズムに対して位置
決めするとき、前記第１及び第２のプリズムの第２の光
学多層膜が形成された側面が端面両側で露出するように
固定されることを特徴とするものである。

【００１４】また本願の請求項３記載の発明は、請求項
１又は２の色合成プリズムにおいて、前記第１〜第４の
プリズムの交差角の公差Δａ〜Δｄは１°以下の正の値
であることを特徴とするものである。

【００１５】また本願の請求項４記載の発明は、交差角
が９０度以下の２側面と略直角二等辺三角形の両端面と
を有する３角柱状のプリズム基材を４個用いた色合成プ
リズムの製造方法であって、交差角が（９０−Δａ）度
の２側面と略直角二等辺三角形の両端面とを有し、軸方
向の長さがＷ１である３角柱状の第１のプリズム基材に
対して、前記２側面の一方に第１の分光透過率特性を有
する第１の光学多層膜を形成し、前記２側面の他方に第
２の分光透過率特性を有する第２の光学多層膜を形成
し、屈折率がｎの第１のプリズムを作る第１の工程と、
交差角が（９０−Δｂ）度の２側面と略直角二等辺三角
形の両端面とを有し、軸方向の長さがＷ２である３角柱
状の第２のプリズム基材に対して、前記２側面の一方に
第２の分光透過率特性を有する第２の光学多層膜を形成
し、屈折率がｎの第２のプリズムを作る第２の工程と、
交差角が（９０−Δｃ）度の２側面と略直角二等辺三角
形の両端面とを有し、軸方向の長さがＷ３（Ｗ３＜Ｗ
１）である３角柱状の第３のプリズム基材に対して、前
記２側面の一方に第１の分光透過率特性を有する第１の
光学多層膜を形成し、屈折率がｎの第３のプリズムを作
る第３の工程と、交差角が（９０−Δｄ）度の２側面と
略直角二等辺三角形の両端面とを有する３角柱状の第４
のプリズム基材に対して、光学多層膜を形成せず、屈折
率がｎの第４のプリズムを作る第４の工程と、前記第１
のプリズムの第１の光学多層膜と前記第３のプリズムの
第１の光学多層膜とが同一平面を形成するよう、且つ第
２の光学多層膜を挟んでその両側で第２の光学多層膜を
露出するよう前記第１のプリズムに対して前記第３のプ
リズムを位置決めし、前記第１及び第３のプリズムを屈
折率ｎの透明接着剤で接合して第１の結合体を作成する
第５の工程と、前記第１の結合体における第２の光学多
層膜と同一平面を形成するよう、前記第２のプリズムの
第２の光学多層膜を位置決めし、前記第１及び第２のプ
リズムの直角部を突き合わせた状態にし、前記透明接着
剤を用いて前記第１の結合体と前記第２のプリズムとを
接合し、第２の結合体を作成する第６の工程と、前記第
２の結合体における第２のプリズム又は第３のプリズム
のいずれかに対して前記第４のプリズムの側面を当接さ
せ、前記第２及び第３のプリズムと前記第４のプリズム
との間に前記透明接着剤を充填して前記第２の結合体と
前記第４のプリズムを接合し、色合成プリズムを作成す
る第７の工程と、を有することを特徴とするものであ
る。

【００１６】また本願の請求項５記載の発明は、請求項
４の色合成プリズムの製造方法において、前記第１〜第
４のプリズムの交差角の公差Δａ〜Δｄは１°以下の正
の値であることを特徴とするものである。

【００１７】また本願の請求項６記載の発明は、赤、
緑、青の３原色を含む光を放射する光源と、前記光源か
ら放射された光を赤、緑、青の３つの原色光に分解する
色分解手段と、前記色分解手段から出射する各原色光を
夫々入射して、入力映像信号に応じて３原色の光学像を
形成するＲ，Ｇ，Ｂライトバルブと、前記Ｒ，Ｇ，Ｂラ
イトバルブからの出射光を、１つの光軸を有する映像光
に合成する色合成手段と、前記色合成手段からの出射光
を入射し、前記映像光をスクリ−ン上に投写する投写レ
ンズと、を具備し、前記色合成手段は、請求項１又は２
記載の色合成プリズムであることを特徴とするものであ
る。

【００１８】また本願の請求項７記載の発明は、請求項
６の投写型表示装置において、前記Ｒ，Ｇ，Ｂライトバ
ルブは、透過型液晶パネルであることを特徴とするもの
である。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下に、本発明の実施の形態１におけ
る色合成プリズムとその製造方法について図面を参照し
つつ説明する。図１〜図３は本実施の形態における色合
成プリズムの組み立て工程を示す説明図である。

【００２０】図１は色合成プリズムを構成する４つのプ
リズム５１，５２，５３，５４の配置を示す側面図であ
る。第１のプリズム５１は、屈折率がｎであり、交差角
が（９０−Δａ）度の２側面と略直角二等辺三角形の両
端面とを有する３角柱状の第１のプリズム基材を用いて
構成される。第１のプリズム基材の２側面の一方に、第
１の分光透過率特性を有する第１の光学多層膜として、
赤反射ダイクロイック多層膜６２が蒸着されている。ま
た第１のプリズム基材の２側面の他方に、第２の分光透
過率特性を有する第２の光学多層膜として、青反射ダイ
クロイック多層膜６１が蒸着されている。また他の側面
５１１には反射防止膜が蒸着されている。

【００２１】第２のプリズム５４は、屈折率がｎであ
り、交差角が（９０−Δｂ）度の２側面と略直角二等辺
三角形の両端面とを有する３角柱状の第２のプリズム基
材を用いて構成される。第２のプリズム基材の２側面の
一方に、第２の分光透過率特性を有する青反射ダイクロ
イック多層膜６１が蒸着されている。また他の側面５４
１には反射防止膜が蒸着されている。

【００２２】第３のプリズム５２は、屈折率がｎであ
り、交差角が（９０−Δｃ）度の２側面と略直角二等辺
三角形の両端面とを有する３角柱状の第３のプリズム基
材を用いて構成される。第３のプリズム基材の２側面の
一方に、第１の分光透過率特性を有する赤反射ダイクロ
イック多層膜６２が蒸着されている。また他の側面５２
１には反射防止膜が蒸着されている。

【００２３】第４のプリズム５３は、屈折率がｎであ
り、交差角が（９０−Δｄ）度の２側面と略直角二等辺
三角形の両端面とを有する３角柱状の第４のプリズム基
材により構成され、光学多層膜が蒸着されていない。し
かし側面５３１には反射防止膜が蒸着されている。

【００２４】第１〜第４のプリズムの交差角の公差Δａ
〜Δｄは１°以下の正の値であることが望ましい。しか
しこの公差は各プリズム５１〜５４の接合に用いる透明
接着剤の屈折率や、後述する投写型表示装置のライトバ
ルブとして用いられる液晶パネルの角度調整機構の調整
範囲によって決定される。

【００２５】このようなプリズム５１〜５４を用いて色
合成プリズムを製造するには、図２（ａ）に示すよう
に、先ずプリズム５１とプリズム５２の直角部を互いに
当接させ、赤反射ダイクロイック多層膜６２が形成され
た夫々の側面が連続した同一平面を構成するように、プ
リズム５１とプリズム５２を位置決めする。この場合、
プリズム５１，５２の直角部は９０゜より僅かに小さい
ため、直角部を頂点とする楔状の隙間５８ができる。こ
の隙間５８にプリズム５１〜５４と同一の屈折率ｎ（硬
化時の値）を有する透明接着剤５５を充填し、２つのプ
リズムを接着する。こうしてできたプリズムの組を貼合
プリズムＰ１３とする。

【００２６】次に、図２（ｂ）に示すように、貼合プリ
ズムＰ１３にプリズム５４を位置決めする。このときプ
リズム５４の青反射ダイクロイック多層膜６１と、プリ
ズム５１の青反射ダイクロイック多層膜６１が連続した
同一平面を構成するようにプリズム５４の直角部を貼合
プリズムＰ１３の中央部に当接させ、これらのプリズム
の隙間に透明接着剤５５を充填して接着する。

【００２７】次にプリズム５１，５２，５４で構成され
る３個の貼り合わせプリズムを貼合プリズムＰ１２３と
呼ぶと、貼合プリズムＰ１２３に対して残りのプリズム
５３を位置決めする。この場合、プリズム５２の側面に
プリズム５３の直角を挟む面を沿わせるようにして、プ
リズム５４に当接させるか、又はプリズム５４にプリズ
ム５３を沿わせるようにして、プリズム５２に当接させ
る。そして透明接着剤５５をプリズム５２とプリズム５
４に塗布又は充填してプリズム５３を接着し、色合成プ
リズムを作成する。このとき、プリズム５３の直角部の
角度がプリズム５１の直角部の角度より小さければ図３
（ａ）のようになり、逆に大きければ図３（ｂ）のよう
になる。

【００２８】４個のプリズム５１，５２，５３，５４と
透明接着剤５５は屈折率が略等しいため、透明接着剤５
５の充填部分がテーパー状となっても、透明接着剤５５
の両面で光線はほとんど屈折しない。

【００２９】この方法によれば、２つの青反射ダイクロ
イック多層膜６１、２つの赤反射ダイクロイック多層膜
６２は夫々良好な平面を形成し、かつ夫々の平面は略直
交した隙間のないＸ字状の反射面を形成することができ
る。このため、４個の三角柱状のプリズムの直角部の角
度を厳密に９０°に仕上げる必要がなくなる。一般的な
加工方法として、プリズム基材の原料となるガラス塊か
ら、機械加工により２側面の交差角が９０°の直角プリ
ズムを得るには、加工機の加工精度の限界から交差角が
９０°±Δθの範囲でばらつく。この公差±Δθが正の
値であれば、そのプリズム基材は使用できず、公差±Δ
θが負の値であれば、合成プリズムの部品として使用で
きる。プリズム基材の歩留りを上げるため、プリズム基
材の加工目標交差角を９０°−Δθに設定して加工す
る。こうすると、加工で得られたプリズム基材は、殆ど
全てについて交差角が９０°より僅かに小さいものが得
られる。

【００３０】なお、青反射ダイクロイック多層膜６１と
赤反射ダイクロイック多層膜６２の交差角は９０゜から
僅かにずれることになるが、この色合成プリズムを、後
述する液晶パネルを３枚用いた投写型表示装置に設け、
色合成プリズムに対する各液晶パネルの位置関係を調整
することにより、投写画像のコンバージェンスを良好に
調整することができる。このため各プリズムの直角部の
角度が正確に９０°でなくても、実用上問題は生じな
い。

【００３１】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２における色合成プリズムの構成とその製造方法につい
て図面を参照しつつ説明する。図４〜図７は本実施の形
態における色合成プリズムの組み立て工程を示す説明図
である。

【００３２】図４は本実施の形態における色合成プリズ
ムの外観斜視図である。この色合成プリズムは４つのプ
リズム１０１〜１０４から構成される。第１のプリズム
１０１は、３角柱の軸方向に沿った長さがＷ１であり、
第２のプリズム１０４、第３のプリズム１０２、第４の
プリズム１０３の軸方向に沿った長さは、夫々Ｗ２，Ｗ
３，Ｗ４とする。図示のようにＷ１，Ｗ２はＷ３より長
く、第３及び第４のプリズムを第１及び第２のプリズム
に対して位置決めするとき、第１及び第２のプリズムの
第２の光学多層膜が形成された側面が端面両側で露出す
るように固定されることを特徴とする。各プリズム１０
１〜１０４の軸方向長さ以外の幾何学的形状、及び光学
的性質は実施の形態１の場合と同様である。

【００３３】プリズム１０１には第２の光学多層膜であ
る青反射ダイクロイック多層膜１０５と、第１の光学多
層膜である赤反射ダイクロイック多層膜１０８が形成さ
れる。プリズム１０４には青反射ダイクロイック多層膜
１０７が形成されている。またプリズム１０２には赤反
射ダイクロイック多層膜１０６が形成され、プリズム１
０３には光学多層膜が形成されていない。またプリズム
１０１，１０２，１０３，１０４の接着面でない夫々の
側面１０１１，１０２１，１０３１，１０４１には、反
射防止膜が蒸着されている。

【００３４】このような形状のプリズム１０１，１０
２，１０３，１０４を用いて、色合成プリズムを製造す
る手順について以下に番号を付けて説明する。

【００３５】（１）先ず図５に示すように、上面が光学
的に平坦な平面突合台１２１を用意する。２つのプリズ
ム１０１と１０２を平面突合台１２１の上面に載せ、プ
リズム１０１の赤反射ダイクロイック多層膜１０８と、
プリズム１０２の赤反射ダイクロイック多層膜１０６と
が連続した同一平面となるように、夫々の直角部を突き
合わせる。このときプリズム１０１の両端でプリズム１
０２から露出した手前側の長さａと向側の長さｂがほぼ
等しくなるように位置決めする。そしてプリズム１０
１，１０２の当接面に透明接着剤１０９を充填して接着
し、第１の結合体１２０を作成する。なお、透明接着剤
１０９はこれらのプリズムと同等の屈折率を有する。

【００３６】（２）次に、図６に示すような平面合台１
２５を用意する。この平面合台１２５には、小さいプリ
ズム１０２が当たらないように、逃げ穴１２６が破線で
示すように設けられている。またその上面は平坦とす
る。次に平面合台１２５の上面に青反射ダイクロイック
多層膜１０５が当接するように第１の結合体１２０を載
置する。この状態では、プリズム１０１が上側に位置
し、プリズム１０２が下側に隠れる。

【００３７】次に他のプリズム１０４を平面合台１２５
に載置する。このとき青反射ダイクロイック多層膜１０
７が平面合台１２５の上面に当接する姿勢にする。また
第１の結合体１２０を構成する直角プリズム１０１の直
角部と、直角プリズム１０４の直角部とを突き合わせ
る。この状態では、直角プリズム１０１と直角プリズム
１０４とが対向する部分にテーパー状の隙間ができる。
この隙間に透明接着剤１０９と同じ種類の透明接着剤１
１２を充填し、第１の結合体１２０と直角プリズム１０
４とを接着する。こうして第２の結合体１３０を作成す
る。

【００３８】（３）次に、図７に示すように、貼合台１
３７を用意する。この貼合台１３７は、その平面台に２
つの支柱１３５、１３６を取り付けたもので、支柱の上
部は切妻屋根の形状をした受面が形成されている。支柱
１３５の受面１３８は内側に４５°傾斜し、支柱１３６
の受面１３９も内側に４５°に傾斜している。

【００３９】このような構造の貼合台１３７に第２の結
合体１３０を載置する。このときプリズム１０１及び１
０４の傾斜面が、受面１３８、１３９で夫々保持される
ようにする。次に、プリズム１０３を取り付けるが、こ
のプリズム１０３の直角部とプリズム１０２の直角部が
当接するように位置決めする。そして透明接着剤１０９
と同じ種類の透明接着剤１１０，１１１を用いてプリズ
ム１０３と第２の結合体１３０とを接着する。こうする
と図４のような色合成プリズムができる。

【００４０】プリズム１０１，１０４の長さがプリズム
１０２，１０３より長い場合について説明したが、例え
ばプリズム１０４の長さがプリズム１０２と略同等であ
っても色合成プリズムを作成できることはいうまでもな
い。このようにすると、４個のプリズム１０１，１０
２，１０３，１０４の直角部の頂点が隙間なく合致し、
同じ色成分の光を反射する光学多層膜を備えた２つの面
を同一平面に揃えることができる。

【００４１】なお、実施の形態１の場合と同様に、２種
類の光学多層膜の交差角は９０゜から僅かにずれること
になる。しかしこの色合成プリズムを液晶パネルを３枚
用いた投写型表示装置に用いても、色合成プリズムに対
する各液晶パネルの位置関係を調整することにより、投
写画像のコンバージェンスを良好に調整することができ
るので、実用上問題はない。

【００４２】（実施の形態３）以上の実施の形態で得ら
れた色合成プリズムを用いた投写型表示装置を、本発明
の実施の形態３として以下に説明する。図８は本実施の
形態における投写型表示装置の概略構成を示す光路図で
ある。この投写型表示装置は、光源１、平面ミラ−２，
５、ダイクロイックミラー３，４、リレーレンズ６，
７、平面ミラー８，９、フィールドレンズ１０，１１，
１２、液晶パネル１６，１７，１８、色合成プリズム２
２、投写レンズ２３を含んで構成される。

【００４３】光源１は、ランプ３１、凹面鏡３２、フィ
ルタ３３で構成されている。凹面鏡３２は回転楕円の反
射面を有し、可視光を前方に反射して赤外光を後方に透
過させる。ランプ３１は発光体の中心が凹面鏡３２の焦
点３５に位置するように配置されたものである。フィル
タ３３はガラス基板で構成され、可視光を透過させ、赤
外光と紫外光とを反射させる。このため、ガラス基板の
一方の面に光学多層膜が蒸着され、他方の面に反射防止
膜が蒸着される。ランプ３１から放射される白色光は、
凹面鏡３２により平行に近い光に変換され、フィルタ３
３により可視光だけが平面ミラー２に向かう。

【００４４】光源１を出射した光は、平面ミラー２で反
射された後、一部の光は赤透過のダイクロイックミラー
３を通過し、平面ミラー５で反射されて、フィールドレ
ンズ１０、入射側偏光板１３を介して液晶パネル１６に
赤光として入射される。またダイクロイックミラー３で
反射された一部の光は、緑反射のダイクロイックミラー
４で反射され、フィールドレンズ１１、入射側偏光板１
４を介して液晶パネル１７に緑光として入射される。更
に、ダイクロイックミラー３で反射された一部の光は緑
反射のダイクロイックミラー４を通過し、平面ミラー
８、リレーレンズ７、平面ミラー９、フィールドレンズ
１２、入射側偏光板１５を介して液晶パネル１８に青光
として入射される。

【００４５】３つの液晶パネル１６，１７，１８は、い
ずれもＴＮ液晶パネルであり、偏光状態に応じて光学像
を形成するライトバルブである。各液晶パネル１６，１
７，１８からの出射光は、それぞれ出射側偏光板１９，
２０，２１を透過し、色合成プリズム２２に入射する。
色合成プリズム２２は、実施の形態１，２で説明したよ
うに、赤反射ダイクロイック多層膜および青反射ダイク
ロイック多層膜がＸ字状に配列されるように４個の三角
プリズムが接合されたものである。

【００４６】色合成プリズム２２の入射面に入射した各
原色光は、各光学多層膜によって１つの光に合成された
後、投写レンズ２３に入射する。そして液晶パネル１
６，１７，１８に形成された光学像は投写レンズ２３に
より拡大され、スクリーン上に投写される。

【００４７】図８に示した構成では、光源１から各液晶
パネル１６，１７，１８までの光路長において、青の光
路だけ他の光路より長くなる。このためリレーレンズを
用いて青の等価光路長が赤および緑の光路長と等しくな
るようにしている。この点について、以下に説明する。

【００４８】第１のリレーレンズ６は、凹面鏡に対応す
る実像を第２のリレーレンズ７の位置に形成する。また
第２のリレーレンズ７は第１のリレーレンズ６の近傍の
物体に対応するほぼ等倍の実像を、フィールドレンズ１
２に形成する。またフィールドレンズ１２は第２のリレ
ーレンズ７の近傍の物体に対応する実像を、投写レンズ
２３の瞳の近傍に形成する。こうして、凹面鏡に対応す
る実像を投写レンズ２３の瞳の近傍に形成することがで
きる。フィールドレンズ１０，１１も凹面鏡に対応する
実像を投写レンズ２３の瞳の近傍に形成する。こうし
て、青の光路において、光源からの出射光を投写レンズ
２３まで効率良く導くことができる。

【００４９】図８に示した投写型表示装置では、色合成
プリズムにおける２種類のダイクロイック多層膜の平面
度が良好であるため、投写画像に二重像が現れず、３色
の投写画像の対応する各画素のずれを非常に小さくする
ことができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように請求項１〜５記載の発明に
よれば、色合成プリズムを構成する各プリズムに対し
て、直角部の非常に厳しい加工精度を必要としなくなる
効果が得られる。しかも作成された色合成プリズムとし
ては、２種類の光学多層膜の平面度が非常に良好であ
り、画素ずれの少ない色合成プリズムを得ることができ
る。

【００５１】また、請求項６、７の発明によれば、上記
の色合成プリズムを色合成手段に用いることにより、投
写画像に二重像が現れず、３色の投写画像の対応する各
画素のずれが非常に少ない投写型表示装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における色合成プリズム
の構成を示す分解断面図である。

【図２】実施の形態１における色合成プリズムの製造方
法（その１）の説明図である。

【図３】実施の形態１における色合成プリズムの製造方
法（その２）の説明図である。

【図４】本発明の実施の形態２における色合成プリズム
の構成を示す斜視図である。

【図５】実施の形態２における色合成プリズムの製造方
法（その１）の説明図である。

【図６】実施の形態２における色合成プリズムの製造方
法（その２）の説明図である。

【図７】実施の形態２における色合成プリズムの製造方
法（その３）の説明図である。

【図８】本発明の実施の形態３における投写型表示装置
の概略構成を示す光路図である。

【図９】従来の色合成プリズムの構成例を示す斜視図で
ある。

【図１０】直角プリズムの直角度の公差と、色合成プリ
ズムの組立精度との関係を示す説明図（その１）であ
る。

【図１１】直角プリズムの直角度の公差と、色合成プリ
ズムの組立精度との関係を示す説明図（その２）であ
る。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 直角プリズム １ 光源 ２，５，８，９ 平面ミラー ３，４ ダイクロイックミラー ６，７ リレーレンズ １０，１１，１２ フィールドレンズ １３，１４，１５ 入射側偏光板 １６，１７，１８ 液晶パネル １９，２０，２１ 出射側偏光板 ２２ 色合成プリズム ２３ 投写レンズ ３１ ランプ ３２ 凹面鏡 ３３ フィルタ ５１，５２，５３，５４，１０１，１０２，１０３，１
０４ プリズム ５５，１０９，１１０，１１１，１１２ 透明接着剤 ６１，７２，１０５，１０７ 青反射ダイクロイック多
層膜 ６２，７１，１０６，１０８ 赤反射ダイクロイック多
層膜 １２０ 第１の結合体 １２１ 平面突合台 １２５ 平面合台 １２６ 逃げ穴 １３０ 第２の結合体 １３５，１３６ 支柱 １３７ 貼合台 ５１１，５２１，５３１，５４１，１０１１，１０２
１，１０３１，１０４１側面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 9/31 9/31

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交差角が（９０−Δａ）度の２側面と略
   直角二等辺三角形の両端面とを有する３角柱状の第１の
   プリズム基材に対して、前記２側面の一方に第１の分光
   透過率特性を有する第１の光学多層膜が形成され、前記
   ２側面の他方に第２の分光透過率特性を有する第２の光
   学多層膜が形成され、屈折率がｎの第１のプリズムと、 交差角が（９０−Δｂ）度の２側面と略直角二等辺三角
   形の両端面とを有する３角柱状の第２のプリズム基材に
   対して、前記２側面の一方に第２の分光透過率特性を有
   する第２の光学多層膜が形成され、屈折率がｎの第２の
   プリズムと、 交差角が（９０−Δｃ）度の２側面と略直角二等辺三角
   形の両端面とを有する３角柱状の第３のプリズム基材に
   対して、前記２側面の一方に第１の分光透過率特性を有
   する第１の光学多層膜が形成され、屈折率がｎの第３の
   プリズムと、 交差角が（９０−Δｄ）度の２側面と略直角二等辺三角
   形の両端面とを有する３角柱状の第４のプリズム基材に
   対して、光学多層膜が形成されず、屈折率がｎの第４の
   プリズムと、を有し、 透明接着剤を用いて夫々の側面が互いに当接するよう前
   記第１〜第４のプリズムを接合し、前記第１及び第２の
   プリズムの第２の光学多層膜が連続した１平面を形成す
   るようにし、且つ前記第１及び第３のプリズムの第１の
   光学多層膜が連続した１平面を形成するように、前記第
   １〜第４のプリズムを固定したことを特徴とする色合成
   プリズム。
2. 【請求項２】 前記第１，２，３，４のプリズムの３角
   柱の軸方向に沿った長さを夫々Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４
   とするとき、Ｗ１，Ｗ２はＷ３，Ｗ４のいずれよりも長
   く、前記第３及び第４のプリズムを前記第１及び第２の
   プリズムに対して位置決めするとき、前記第１及び第２
   のプリズムの第２の光学多層膜が形成された側面が端面
   両側で露出するように固定されることを特徴とする請求
   項１記載の色合成プリズム。
3. 【請求項３】 前記第１〜第４のプリズムの交差角の公
   差Δａ〜Δｄは１°以下の正の値であることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の色合成プリズム。
4. 【請求項４】 交差角が９０度以下の２側面と略直角二
   等辺三角形の両端面とを有する３角柱状のプリズム基材
   を４個用いた色合成プリズムの製造方法であって、 交差角が（９０−Δａ）度の２側面と略直角二等辺三角
   形の両端面とを有し、軸方向の長さがＷ１である３角柱
   状の第１のプリズム基材に対して、前記２側面の一方に
   第１の分光透過率特性を有する第１の光学多層膜を形成
   し、前記２側面の他方に第２の分光透過率特性を有する
   第２の光学多層膜を形成し、屈折率がｎの第１のプリズ
   ムを作る第１の工程と、 交差角が（９０−Δｂ）度の２側面と略直角二等辺三角
   形の両端面とを有し、軸方向の長さがＷ２である３角柱
   状の第２のプリズム基材に対して、前記２側面の一方に
   第２の分光透過率特性を有する第２の光学多層膜を形成
   し、屈折率がｎの第２のプリズムを作る第２の工程と、 交差角が（９０−Δｃ）度の２側面と略直角二等辺三角
   形の両端面とを有し、軸方向の長さがＷ３（Ｗ３＜Ｗ
   １）である３角柱状の第３のプリズム基材に対して、前
   記２側面の一方に第１の分光透過率特性を有する第１の
   光学多層膜を形成し、屈折率がｎの第３のプリズムを作
   る第３の工程と、 交差角が（９０−Δｄ）度の２側面と略直角二等辺三角
   形の両端面とを有する３角柱状の第４のプリズム基材に
   対して、光学多層膜を形成せず、屈折率がｎの第４のプ
   リズムを作る第４の工程と、 前記第１のプリズムの第１の光学多層膜と前記第３のプ
   リズムの第１の光学多層膜とが同一平面を形成するよ
   う、且つ第２の光学多層膜を挟んでその両側で第２の光
   学多層膜を露出するよう前記第１のプリズムに対して前
   記第３のプリズムを位置決めし、前記第１及び第３のプ
   リズムを屈折率ｎの透明接着剤で接合して第１の結合体
   を作成する第５の工程と、 前記第１の結合体における第２の光学多層膜と同一平面
   を形成するよう、前記第２のプリズムの第２の光学多層
   膜を位置決めし、前記第１及び第２のプリズムの直角部
   を突き合わせた状態にし、前記透明接着剤を用いて前記
   第１の結合体と前記第２のプリズムとを接合し、第２の
   結合体を作成する第６の工程と、 前記第２の結合体における第２のプリズム又は第３のプ
   リズムのいずれかに対して前記第４のプリズムの側面を
   当接させ、前記第２及び第３のプリズムと前記第４のプ
   リズムとの間に前記透明接着剤を充填して前記第２の結
   合体と前記第４のプリズムを接合し、色合成プリズムを
   作成する第７の工程と、を有することを特徴とする色合
   成プリズムの製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１〜第４のプリズムの交差角の公
   差Δａ〜Δｄは１°以下の正の値であることを特徴とす
   る請求項４記載の色合成プリズムの製造方法。
6. 【請求項６】 赤、緑、青の３原色を含む光を放射する
   光源と、 前記光源から放射された光を赤、緑、青の３つの原色光
   に分解する色分解手段と、 前記色分解手段から出射する各原色光を夫々入射して、
   入力映像信号に応じて３原色の光学像を形成するＲ，
   Ｇ，Ｂライトバルブと、 前記Ｒ，Ｇ，Ｂライトバルブからの出射光を、１つの光
   軸を有する映像光に合成する色合成手段と、 前記色合成手段からの出射光を入射し、前記映像光をス
   クリ−ン上に投写する投写レンズと、を具備し、 前記色合成手段は、請求項１又は２記載の色合成プリズ
   ムであることを特徴とする投写型表示装置。
7. 【請求項７】 前記Ｒ，Ｇ，Ｂライトバルブは、 透過型液晶パネルであることを特徴とする請求項６記載
   の投写型表示装置。