JP2001166118A - Prism, projection optical system and projection display - Google Patents
Prism, projection optical system and projection displayInfo
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- incident
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- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 投写型表示装置等に用いられるプリズムの増
大化によって、当該装置の重量や体積の増加、光学材料
の大量使用によるコストアップ等の実用上の不具合が引
き起こされていた。
【解決手段】 外部から入射する光線束20を全反射し
て反射後の光線束を外部に配置される可変ミラー素子3
に照射させるように上記可変ミラー素子3から遠い側に
設けられる第1内面114Aと、可変ミラー素子3から
近い側に設けられ、且つ、可変ミラー素子3からのオフ
光線束22を全反射する一方で、可変ミラー素子3から
のオン光線束21を透過させる第2内面122とを、プ
リズム1はその内部に含む。
(57) [Problem] To increase the number of prisms used in a projection display device or the like, there are caused practical problems such as an increase in the weight and volume of the device and an increase in cost due to a large amount of use of optical materials. Was. SOLUTION: A variable mirror element 3 in which a light beam 20 incident from the outside is totally reflected and the light beam after reflection is arranged outside.
The first inner surface 114A provided on the side far from the variable mirror element 3 so as to irradiate the variable mirror element 3 and the first inner surface 114A provided on the side close to the variable mirror element 3 and totally reflecting the off ray bundle 22 from the variable mirror element 3 The prism 1 includes a second inner surface 122 through which the ON light beam 21 from the variable mirror element 3 is transmitted.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プリズム、このプ
リズムを用いた投写光学系、この投写光学系を用いた投
写型表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prism, a projection optical system using the prism, and a projection display using the projection optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、大画面の画像表示装置としてプロ
ジェクタ装置(投写型表示装置)が注目されている。小
型で高精細・高輝度のCRTを用いたCRTプロジェク
タ装置、液晶パネルを用いた液晶プロジェクタ装置、D
MD(Digital Micromirror Device)を用いたDMDプ
ロジェクタ装置等が製品化されている。2. Description of the Related Art In recent years, a projector device (projection display device) has attracted attention as a large-screen image display device. CRT projector using small, high-definition, high-brightness CRT, liquid crystal projector using liquid crystal panel, D
DMD projectors and the like using MDs (Digital Micromirror Devices) have been commercialized.
【0003】また、映画やTVプログラムといったAV
ソースに対応するだけでなく、コンピュータ画像を投写
するデータプロジェクタと呼ばれるカテゴリが急速に市
場を拡大しており、投写画面の明るさやコントラスト向
上、高解像度化、明るさの均一性向上などの著しい性能
改善が行われている。[0003] AVs such as movies and TV programs
The category of data projectors that project computer images as well as the source is rapidly expanding the market, and the remarkable performance such as the brightness and contrast of the projection screen, the high resolution, and the uniformity of brightness is improved. Improvements have been made.
【0004】中でも、明るさの均一性はデータプロジェ
クタの市場拡大とともに、最も基本的な要求仕様のひと
つとなりつつあり、例えば液晶プロジェクタ装置ではフ
ライアイインテグレータ等の均一照明技術が導入され、
明るさ向上との両立が図られている。[0004] Above all, uniformity of brightness has become one of the most basic required specifications with the expansion of the market for data projectors. For example, uniform illumination technology such as a fly-eye integrator has been introduced in a liquid crystal projector device.
It is compatible with the improvement of brightness.
【0005】さて、前述のLCDやDMDなどのような
ライトバルブには大きく分けて透過型と反射型があり、
前者はライトバルブを照明する照明光軸と投写レンズの
光軸を共軸に配置し易い。[0005] Light valves such as the aforementioned LCD and DMD can be roughly divided into a transmission type and a reflection type.
In the former, it is easy to arrange the illumination optical axis for illuminating the light valve and the optical axis of the projection lens coaxially.
【0006】よって、照明光学系の設計が比較的容易と
なるため、ライトバルブを均一に、かつ明るく照明する
という基本性能を確保する上で有利である。Accordingly, the design of the illumination optical system is relatively easy, which is advantageous in securing the basic performance of uniformly and brightly illuminating the light valve.
【0007】一方、後者は照明光軸と投写レンズの光軸
を共軸とすることが困難である場合が多く、複雑な光学
系を構成せざるを得ないという点で本質的に不利な方式
である。On the other hand, the latter method is disadvantageous in that it is often difficult to make the illumination optical axis and the optical axis of the projection lens coaxial, and a complicated optical system must be constructed. It is.
【0008】このような反射型ライトバルブの照明光学
系については、A. G. Dewey, "Projection Systems for
Light Valves," Proc. SID, vol. 18/2, pp.134-146,
1977.等に詳しく述べられている。For an illumination optical system of such a reflection type light valve, see AG Dewey, "Projection Systems for
Light Valves, "Proc. SID, vol. 18/2, pp.134-146,
1977., etc.
【0009】図28から図31は、反射型ライトバルブ
の照明方式として前記文献に紹介されている照明光学系
の概略図である。FIGS. 28 to 31 are schematic views of an illumination optical system introduced in the above-mentioned document as an illumination system of a reflection type light valve.
【0010】(第1の従来技術)図28は軸外し照明光
学系の典型例であり、ライトバルブがその法線から外れ
た方向から照明されるところに特徴がある。(First Prior Art) FIG. 28 shows a typical example of an off-axis illumination optical system, which is characterized in that a light valve is illuminated from a direction deviated from its normal.
【0011】図28において300はライトバルブ、8
00は光源、801はコンデンサレンズ、802は投写
レンズのライトバルブ側最終レンズ、810は光源80
0の像を示している。また、600はライトバルブ30
0の法線、601は投写レンズの光軸である。In FIG. 28, reference numeral 300 denotes a light valve;
00 is a light source, 801 is a condenser lens, 802 is the last lens on the light valve side of the projection lens, and 810 is the light source 80
0 shows an image. 600 is the light valve 30
A normal line of 0 and 601 is an optical axis of the projection lens.
【0012】図28中、実線で表される照明光線束(光
線束を光束とも称す。以下、この点は同じ)は、光源8
00を出射した後コンデンサレンズ801により収束さ
れてライトバルブ300に入射し、投写レンズのライト
バルブ側最終レンズ802に入射する直前において最も
小さな光線束径となって光源800の像810を形成す
る。In FIG. 28, an illuminating light beam represented by a solid line (a light beam is also referred to as a light beam; the same applies hereinafter) is applied to a light source 8.
After emitting the light beam 00, the light beam is converged by the condenser lens 801 and is incident on the light valve 300. Immediately before the light is incident on the final lens 802 on the light valve side of the projection lens, the light beam diameter becomes the smallest and an image 810 of the light source 800 is formed.
【0013】投写レンズはこれに合わせてライトバルブ
側最終レンズ802の外側の空気中に絞りが配置される
後置絞りレンズの構成を取る。投写レンズの光軸601
はライトバルブの法線600と平行であるが、両者60
0,601これらは共軸ではないため、投写光の向かう
方向は点線矢印で示されるように法線600に対して傾
くことになる。The projection lens has a post-aperture lens in which a diaphragm is arranged in the air outside the final lens 802 on the light valve side in accordance with the projection lens. Optical axis 601 of projection lens
Is parallel to the normal 600 of the light valve,
0, 601 are not coaxial, so that the direction of the projection light is inclined with respect to the normal 600 as shown by the dotted arrow.
【0014】また、後置絞りタイプによって投写レンズ
のライトバルブ側最終レンズ802の直径を小さくでき
ることから、投写レンズと照明光学系との物理的な衝突
を回避するにも適している。Further, since the diameter of the final lens 802 on the light valve side of the projection lens can be reduced by the post-aperture type, it is suitable for avoiding physical collision between the projection lens and the illumination optical system.
【0015】(第2の従来技術)図29は、図28とは
異なる軸外し照明光学系の概略図である。図29中の符
号は図28中の符号と同様であるので図29中の符号の
説明を省略する。(Second Prior Art) FIG. 29 is a schematic diagram of an off-axis illumination optical system different from FIG. The reference numerals in FIG. 29 are the same as the reference numerals in FIG. 28, and the description of the reference numerals in FIG. 29 is omitted.
【0016】本光学系は、投写レンズの絞りが投写レン
ズ系の内部に配置される点で図28に示したものより設
計が容易なレンズタイプで構成できる可能性が高い。The present optical system has a high possibility of being configured with a lens type that is easier to design than the one shown in FIG. 28 in that the aperture of the projection lens is arranged inside the projection lens system.
【0017】以上、第1および第2の従来技術に示され
たような軸外し光学系は、スクリーンを仰ぎ見る姿勢で
投写しても画面が台形に歪むキーストーン歪み(台形歪
み)を生じにくく、画面内でのフォーカスぼけを最小限
にできる点で優れている。すなわち、装置軸(通常は、
鉛直方向に沿う軸)に対して投写方向に一定の仰角を設
ける必然性が高いフロント投写型のプロジェクタ装置に
適した照明光学系であると言える。As described above, the off-axis optical system as shown in the first and second prior arts does not easily generate a keystone distortion (trapezoidal distortion) in which the screen is distorted into a trapezoid even when projected in a posture looking up at the screen. It is excellent in that the focus blur in the screen can be minimized. That is, the device axis (usually,
It can be said that the illumination optical system is suitable for a front projection type projector device in which it is highly necessary to provide a constant elevation angle in the projection direction with respect to an axis extending along the vertical direction).
【0018】反面、ライトバルブを斜めに照明するた
め、照明均一性を高めることは本質的に困難な光学系で
ある。On the other hand, since the light valve is obliquely illuminated, it is essentially difficult to improve the illumination uniformity.
【0019】(第3の従来技術)さらに、先の文献に
は、図30に示すようなプリズムを挿入したタイプ、図
31に示すような光線束内に反射ミラーを配置するタイ
プが紹介されている。図30において、803はプリズ
ム、602は照明光線、603はプリズム803の挿入
により折れ曲がるライトバルブ300の法線方向の光
線、604は投写光線を模式的に示している。(Third Prior Art) Further, the above-mentioned literature introduces a type in which a prism as shown in FIG. 30 is inserted, and a type in which a reflecting mirror is arranged in a light beam as shown in FIG. I have. 30, reference numeral 803 denotes a prism, 602 denotes an illumination light beam, 603 denotes a light beam in the normal direction of the light valve 300 bent by the insertion of the prism 803, and 604 denotes a projection light beam.
【0020】この方式では、照明光と投写光のなす角度
をある程度コントロールすることができ、光学系の構成
の自由度が高くなる反面、投写レンズの非点収差、色収
差に大きな影響を与えるため実用性が低いと述べられて
いる。In this method, the angle between the illumination light and the projection light can be controlled to some extent, and the degree of freedom in the configuration of the optical system is increased. On the other hand, astigmatism and chromatic aberration of the projection lens are greatly affected. Is said to be low.
【0021】(第4の従来技術)一方、図31は、投写
レンズ内の絞り位置にミラーを配置し、絞り上に形成さ
れる光源像をライトバルブ300で反射させた後、再び
ミラー近傍で結像させる自己収束リレー光学系を示して
いる。(Fourth Prior Art) On the other hand, FIG. 31 shows a case where a mirror is arranged at a stop position in a projection lens, and a light source image formed on the stop is reflected by a light valve 300, and then the mirror is again placed near the mirror. 5 shows a self-focusing relay optical system for forming an image.
【0022】この方式は、先の第1乃至第3の従来技術
に述べた3種類の照明光学系に比べて投写画像の歪みや
照明性能の点に優れているものの、ミラーで反射した照
明光がレンズ802に入射する際にレンズ802の表面
で反射光を生じ、この反射光がゴースト光となってスク
リーンに到達する不具合点が指摘されている。Although this system is superior in the distortion of the projected image and the illumination performance as compared with the three types of illumination optical systems described in the first to third prior arts, the illumination light reflected by the mirror is used. When the light enters the lens 802, reflected light is generated on the surface of the lens 802, and this reflected light becomes ghost light and reaches the screen.
【0023】この例のように、反射型ライトバルブ30
0の近傍にレンズ802を配置した場合、光線がこのレ
ンズ802を往復2回通過することによる影響を十分に
考慮しなければならない。As in this example, the reflection type light valve 30
When the lens 802 is arranged near 0, it is necessary to sufficiently consider the effect of the light beam passing through the lens 802 twice.
【0024】以上、第1乃至第4の従来技術に述べた4
種類の照明光学系について簡単に述べたが、いずれの光
学系も、ライトバルブへの均一照明と、照明光学系およ
び投写レンズ系の間における衝突の回避とを両立させる
ことが困難である。As described above, the fourth to fourth prior arts have been described.
Although the types of illumination optical systems have been briefly described, it is difficult for all optical systems to achieve both uniform illumination of the light valve and avoidance of collision between the illumination optical system and the projection lens system.
【0025】しかしながら、以上のような問題を解決
し、特にDMDのような可変ミラー素子の照明に適した
光学系が米国特許5,604,624号広報(以下、U
SP5,604,624と称す)に開示されている。However, an optical system suitable for illuminating a variable mirror element such as a DMD is disclosed in US Pat. No. 5,604,624 (hereinafter referred to as U.S. Pat.
SP5, 604, 624).
【0026】(第5の従来技術)図32は、上述のUS
P5,604,624に開示された、従来の反射型ライ
トバルブ照明光学系を示す縦断面図である。(Fifth Prior Art) FIG.
It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional reflection type light valve illumination optical system disclosed by P5,604,624.
【0027】図32において140はプリズム、141
ならびに142はプリズム140の側面、143はプリ
ズム140の入射面、144ならびに145はプリズム
140の内部に設けられた第1の面および第2の面、3
0は反射型ライトバルブとしての可変ミラー素子、80
4は光源、210及び211はプリズム140へ入射す
る光線束、210A及び211Aはプリズム140から
出射し可変ミラー素子30へ向かう光線束である。In FIG. 32, reference numeral 140 denotes a prism;
142 is a side surface of the prism 140, 143 is an entrance surface of the prism 140, 144 and 145 are a first surface and a second surface provided inside the prism 140,
0 is a variable mirror element as a reflection type light valve, 80
4 is a light source, 210 and 211 are light beams incident on the prism 140, and 210A and 211A are light beams emitted from the prism 140 and traveling toward the variable mirror element 30.
【0028】側面141および142は互いに平行であ
り、入射面143は側面141および142の面方向に
対して傾斜している。プリズム140の内部に設けられ
る第1の面144および第2の面145は実質的にほぼ
平行に保たれており、この両者間には間隙(空気ギャッ
プ)が介在している。The side surfaces 141 and 142 are parallel to each other, and the incident surface 143 is inclined with respect to the plane direction of the side surfaces 141 and 142. The first surface 144 and the second surface 145 provided inside the prism 140 are kept substantially parallel, and a gap (air gap) is interposed between the two.
【0029】また、第1の面144、第2の面145、
側面141、側面142および入射面143は、それぞ
れ対応する紙面に対して垂直な面に含まれている。ま
た、プリズム140は言うなれば、2つのプリズム片が
組み合わされた一体の構造物とされているが、機能的に
は2つの部分(パート)、すなわち、側面142、入射
面143および第1の面144によって囲まれた第1の
パートと、第2の面145及び側面141を含む第2の
パートとから成り立つとみることもできる。Also, the first surface 144, the second surface 145,
The side surface 141, the side surface 142, and the incident surface 143 are included in planes perpendicular to the corresponding paper surfaces, respectively. In addition, the prism 140 is an integral structure in which two pieces of prism are combined, but functionally, two parts (parts), namely, the side surface 142, the incident surface 143, and the first It can be considered that the first part surrounded by the surface 144 and the second part including the second surface 145 and the side surface 141 are formed.
【0030】なお、プリズム140は、いかなる光学的
品質を持った材料から構成されていてもよいとの記述が
あるが、特に、PMMAを用いたものが開示されてい
る。Although there is a description that the prism 140 may be made of a material having any optical quality, a prism using PMMA is disclosed.
【0031】さて、第1の面144が、この第1の面1
44に入射する光線束210および211がともに全反
射するように配置されることにより、光源804からプ
リズム140へ入射した光線束210,211は、図3
2に示すように大きく偏向した後、可変ミラー素子30
へ導かれる。Now, the first surface 144 is the first surface 1
The light beams 210 and 211 incident on the prism 140 from the light source 804 are arranged as shown in FIG.
After being largely deflected as shown in FIG.
Led to.
【0032】また、光源804から、主光線とほぼ平行
な光がプリズム140に入射した場合、この平行な光は
第1の面144における全反射作用によって光線束の平
行度が保たれたまま可変ミラー素子30に入射する。When light substantially parallel to the principal ray enters the prism 140 from the light source 804, the parallel light can be varied while maintaining the parallelism of the light beam by the total reflection on the first surface 144. The light enters the mirror element 30.
【0033】よって、光源804の輝度分布がほぼ保た
れた照明光線束によって可変ミラー素子30を照明する
ことが可能であり、この点で図32の光学系は均一照明
に非常に有利な光学系と言える。Therefore, it is possible to illuminate the variable mirror element 30 with an illumination light beam whose luminance distribution of the light source 804 is substantially maintained. In this respect, the optical system shown in FIG. 32 is an optical system which is very advantageous for uniform illumination. It can be said.
【0034】しかも、可変ミラー素子30から反射した
光線束は、第1の面144における全反射条件を満足し
ないために第1の面144を透過し、空気ギャップ、第
2の面145を経て、投写レンズ500へ導かれる。従
って、照明光学系と投写レンズ系との物理的な衝突も避
けやすい。Further, the light beam reflected from the variable mirror element 30 does not satisfy the condition of total reflection on the first surface 144, passes through the first surface 144, passes through the air gap, and passes through the second surface 145. The light is guided to the projection lens 500. Therefore, it is easy to avoid physical collision between the illumination optical system and the projection lens system.
【0035】このように、この従来技術は、ライトバル
ブ(可変ミラー素子30)の均一照明、及び照明光学系
と投写レンズ系との衝突回避に優れている。しかしなが
ら、第1の面144が、光源804からの入射光線束と
可変ミラー素子30からの反射光とに対してそれぞれ異
なる作用を生じさせる、すなわち、ここでは、第1面1
44は、光源804からの入射光線束を全反射し、可変
ミラー素子30からの反射光を透過する。As described above, the prior art is excellent in uniform illumination of the light valve (variable mirror element 30) and collision avoidance between the illumination optical system and the projection lens system. However, the first surface 144 causes different effects on the incident light beam from the light source 804 and the reflected light from the variable mirror element 30, that is, here, the first surface 1
Reference numeral 44 totally reflects the incident light beam from the light source 804 and transmits the reflected light from the variable mirror element 30.
【0036】ここで、照明光線束の斜入射に対して、そ
の素子の法線方向に光を反射する典型的な可変ミラー素
子としてDMDの例について簡単に説明する。Here, a brief description will be given of an example of a DMD as a typical variable mirror element that reflects light in the normal direction of the element with respect to oblique incidence of the illumination light beam.
【0037】DMDは、半導体製造技術を用いること
で、シリコン基板上に10数μm角の微小なミラーをマ
トリクス状に多数配列したものであり、これらの微小ミ
ラーの全てによってひとつの平面(反射面)を形成する
反射型ライトバルブである。The DMD is a device in which a large number of micro mirrors each having a size of more than 10 μm square are arranged in a matrix on a silicon substrate by using a semiconductor manufacturing technique. ) Is a reflection type light valve.
【0038】そして、DMDは、電気的な制御によって
各微小ミラーを傾けることで、入射光をDMDの法線方
向へ反射させる第1反射状態と、入射光を法線から所定
の角度だけ傾いた方向へ反射させる第2反射状態とを作
り出すことができる。The DMD tilts each micromirror by electrical control to reflect the incident light in the normal direction of the DMD, and tilts the incident light by a predetermined angle from the normal. And a second reflection state that reflects in the direction.
【0039】これにより、反射された側からみた場合
の、例えば、白表示に対応する第1反射状態(このとき
の反射光をON光と称す)、および黒表示に対応する第
2反射状態(このときの反射光をOFF光と称す)の組
合せ(変調)によって画像表示を行う。As a result, when viewed from the reflected side, for example, the first reflection state corresponding to white display (the reflected light at this time is referred to as ON light) and the second reflection state corresponding to black display ( An image is displayed by a combination (modulation) of the reflected light at this time is called OFF light).
【0040】このように、DMDによって変調された光
は投写レンズ500を介して図示しないスクリーンに投
写され映像情報を表示する。As described above, the light modulated by the DMD is projected on a screen (not shown) via the projection lens 500 to display video information.
【0041】図33は、DMDを構成する2つの微小ミ
ラー(2ピクセルに対応する)の一例を示す斜視図であ
る。図33において310、311は微小ミラーとして
のマイクロミラーで、312はこれらのベースである。
610はベース312の法線であり、2つマイクロミラ
ー310および311が、法線610からそれぞれ+1
0度あるいは−10度に傾いているところを示してい
る。FIG. 33 is a perspective view showing an example of two micro mirrors (corresponding to two pixels) constituting the DMD. In FIG. 33, reference numerals 310 and 311 denote micromirrors as micromirrors, and reference numeral 312 denotes a base thereof.
Reference numeral 610 denotes a normal line of the base 312. The two micromirrors 310 and 311 are respectively +1 from the normal line 610.
It shows a position inclined to 0 degrees or −10 degrees.
【0042】611はマイクロミラー310の法線(こ
の図33に示したものでは、ベース312の法線610
に対して+10度傾いている)であり、612はマイク
ロミラー311の法線(この図33に示したものでは、
ベース312の法線610に対して−10度傾いてい
る)である。Reference numeral 611 denotes a normal to the micromirror 310 (in the example shown in FIG. 33, a normal 610 to the base 312).
612 is a normal to the micromirror 311 (in FIG. 33,
(It is inclined by -10 degrees with respect to the normal 610 of the base 312).
【0043】マイクロミラー310、311は、その表
面にアルミニウムが蒸着され、高い反射率を有する正方
形のミラーとして作用する。図33に示したような場
合、マイクロミラー310、311の傾きは法線610
に対してそれぞれ±10度であるから、結果として、マ
イクロミラー310は法線610より20度傾いた方向
から入射した光を法線610の方向へ反射し(第1反射
状態に対応)、一方、マイクロミラー311は法線61
0より20度傾いた方向から入射した光を法線610よ
り40度傾いた方向へ反射させる(第2反射状態に対
応)。The micromirrors 310 and 311 have aluminum deposited on their surfaces, and act as square mirrors having high reflectivity. In the case shown in FIG. 33, the inclination of the micromirrors 310 and 311 is the normal 610.
Are ± 10 degrees, respectively, and as a result, the micromirror 310 reflects light incident from a direction inclined by 20 degrees from the normal 610 in the direction of the normal 610 (corresponding to the first reflection state). , The micro mirror 311 is normal 61
Light incident from a direction inclined by 20 degrees from 0 is reflected in a direction inclined by 40 degrees from the normal 610 (corresponding to the second reflection state).
【0044】なお、このDMDの動作及びその他の詳細
については、Larry J. Hornbeck, "Digital Light Proc
essing for High-Brightness, High-Resolution Applic
ations.", SPIE Vol.3013, pp.27-40,等に詳しく紹介さ
れているので、ここではこれ以上の詳しい説明を省略す
る。The operation and other details of the DMD are described in Larry J. Hornbeck, "Digital Light Proc.
essing for High-Brightness, High-Resolution Applic
ations. ", SPIE Vol.3013, pp.27-40, etc., and further description is omitted here.
【0045】上述したようなDMDを用いる場合には、
第2反射状態において生じる不要光が投写画面に映らな
いように注意する必要がある。なぜならば、法線610
から40度傾いた方向へ進行するOFF光が、投写光学
系における光路中で散乱することにより迷光成分を生じ
たり、投写レンズ内部に進行(進入)することによりゴ
ースト光を生じたりすれば、投写される映像のコントラ
ストを低減させる原因となるからである。When using the DMD as described above,
Care must be taken so that unnecessary light generated in the second reflection state is not reflected on the projection screen. Because the normal 610
If the OFF light traveling in the direction inclined by 40 degrees from the scattered light in the optical path in the projection optical system causes a stray light component or the ghost light produced by traveling (entering) inside the projection lens, projection occurs. This is because it causes a reduction in the contrast of the displayed image.
【0046】この場合、投写画面のコントラストの向上
を図る上で、OFF光を何らかの手段を用いて光路外へ
導くか、あるいは遮光部材によってOFF光を吸収する
ことが必要となってくる。In this case, in order to improve the contrast of the projection screen, it is necessary to guide the OFF light to the outside of the optical path using some means, or to absorb the OFF light by a light shielding member.
【0047】例えば、図28を参照して説明した(第1
の従来技術)、後置絞りレンズに特徴を持つ光学系にお
いては、投写レンズの像側開口を小さくできるため、O
FF光の侵入を防ぐことができる点で同光学系は本質的
に有利である。For example, the description has been given with reference to FIG.
In the optical system having the characteristic of the post-aperture lens, since the image side aperture of the projection lens can be reduced,
The optical system is essentially advantageous in that it can prevent FF light from entering.
【0048】ここで、図32を参照して説明した(第5
の従来技術)、従来の照明光学系におけるOFF光の振
舞いを図34を用いて説明する。なお、可変ミラー素子
30としては、DMDを用いた例について述べる(以
下、DMD30と記述する)。Here, the description has been given with reference to FIG.
With reference to FIG. 34, the behavior of OFF light in a conventional illumination optical system will be described. An example using a DMD as the variable mirror element 30 will be described (hereinafter, referred to as DMD 30).
【0049】図34において、146はプリズム140
の側面、40はDMD30の上部に配置されるカバーガ
ラス、613はDMDの法線、その他の符号は図32と
同様であるので説明を省略する。In FIG. 34, reference numeral 146 denotes a prism 140
, Reference numeral 40 denotes a cover glass disposed above the DMD 30, reference numeral 613 denotes a normal line of the DMD, and other symbols are the same as those in FIG.
【0050】前述した第2反射状態におけるOFF光
は、DMD30から図34中の矢印のように出射し、そ
の一部は実線楕円(図34中のA)で囲んだ光線のよう
にプリズム140の側面146に到達する。The OFF light in the above-mentioned second reflection state is emitted from the DMD 30 as shown by an arrow in FIG. 34, and a part of the OFF light is reflected by the prism 140 as a light ray surrounded by a solid ellipse (A in FIG. 34). The side 146 is reached.
【0051】残りの光線の多くは、側面141からプリ
ズム140の外へ出射したのち、点線楕円(図34中の
B)で囲んだように進行する。この場合、側面146に
到達したOFF光の処理は、例えば、側面146上に光
吸収剤を塗布することによって、比較的簡単に行うこと
ができる。Most of the remaining light rays are emitted from the side surface 141 to the outside of the prism 140, and then travel as surrounded by a dotted ellipse (B in FIG. 34). In this case, the processing of the OFF light reaching the side surface 146 can be performed relatively easily, for example, by applying a light absorbing agent on the side surface 146.
【0052】一方、図34のような配置によれば側面1
41から出射する光線のうち、相当の割合の光線が投写
レンズ500に侵入すると考えられる。OFF光全体の
うちの点線楕円Bで囲んだ光線束成分の割合は、プリズ
ム140の法線613の方向への厚み、すなわち側面1
41と142との間の距離及びDMD30の寸法によっ
て左右されるため定量的な考察を行うことは容易ではな
い。On the other hand, according to the arrangement shown in FIG.
It is considered that a considerable proportion of the rays emitted from 41 enter the projection lens 500. The proportion of the ray bundle component surrounded by the dotted ellipse B in the entire OFF light is the thickness of the prism 140 in the direction of the normal 613, that is, the side 1
Since it depends on the distance between 41 and 142 and the size of DMD 30, it is not easy to make a quantitative consideration.
【0053】しかしながら、OFF光の強度(光強度)
はON光の強度とほぼ同じであり、投写レンズ500を
画面の周辺光量比を高めるのに有利なテレセントリック
レンズとした場合には、DMD側最終レンズがかなり大
きくなることにより、OFF光のうちの当該レンズに進
入する成分が多くなり易い(進入する可能性が高くな
る)ことなどを考慮すると、迷光やゴースト光の原因と
なるOFF光の進入を未然に防ぐ必要性がより高くな
る。However, the intensity of OFF light (light intensity)
Is almost the same as the intensity of the ON light, and when the projection lens 500 is a telecentric lens that is advantageous for increasing the peripheral light amount ratio of the screen, the final lens on the DMD side becomes considerably large, so that the In consideration of the fact that the number of components entering the lens tends to increase (the possibility of entering the lens increases), it is more necessary to prevent the entry of OFF light that causes stray light or ghost light.
【0054】前述のUSP5,604,624には、O
FF光の投写レンズへの進入の回避を目的とした光学系
についても開示されており、これを図35に示す。In the above-mentioned US Pat. No. 5,604,624, O
An optical system for preventing the FF light from entering the projection lens is also disclosed, and this is shown in FIG.
【0055】図35において、1400は3つのプリズ
ム片からなるプリズム、1401、1402は図32を
参照して説明した面145および144の対と同等の作
用を呈する空気ギャップを介した一対の面、1403は
OFF光が出射する面である。その他の符号は図32と
共通であるので説明を省略する。In FIG. 35, reference numeral 1400 denotes a prism composed of three prism pieces, 1401 and 1402 denote a pair of surfaces via an air gap which has the same effect as the pair of surfaces 145 and 144 described with reference to FIG. Reference numeral 1403 denotes a surface from which OFF light is emitted. Other reference numerals are the same as those in FIG. 32, and a description thereof will be omitted.
【0056】図35に示したようなプリズム1400に
よれば、第1の一対の面144および145により、D
MD30への照明光とDMD30からの反射光との選択
的透過および/または反射作用を実現することができ
る。According to the prism 1400 as shown in FIG. 35, the first pair of surfaces 144 and 145 make the D
Selective transmission and / or reflection of the illumination light to the MD 30 and the reflected light from the DMD 30 can be realized.
【0057】さらに、第2の一対の面1401および1
402によってON光とOFF光の選択的透過および/
または反射作用を実現することができる。従って、プリ
ズム1400においては、図32に示す光学系において
問題となった、OFF光の投写レンズ500への進入に
起因するコントラストの低減をほぼ解消することができ
る。Further, a second pair of surfaces 1401 and 1
402 selectively transmits ON light and OFF light and / or
Alternatively, a reflection effect can be realized. Therefore, in the prism 1400, it is possible to almost eliminate the reduction in contrast caused by the OFF light entering the projection lens 500, which is a problem in the optical system shown in FIG.
【0058】[0058]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような各光線の振舞いを実現しようとする場合、プリズ
ム片を一体的に組み合わせて構成されるプリズム140
0は、図32のプリズム140と比べても相当大きな形
状を取らざるを得ないことは図35から明らかである。However, in order to realize the above-described behavior of each light beam, the prism 140 constituted by integrally combining prism pieces is used.
It is clear from FIG. 35 that 0 has to take a considerably larger shape than the prism 140 of FIG.
【0059】投写レンズ500にとってのプリズム14
00は、側面141および142によって定められる平
行平面板とみなすことができる。その場合の設計におい
て、側面141と142との間の距離は、光学設計の難
易度と直接関係するパラメータであり、この距離が大き
くなれば投写レンズ500のバックフォーカル長を大き
くすることが必要となるため設計の難易度が著しく高く
なってしまう。The prism 14 for the projection lens 500
00 can be regarded as a plane-parallel plate defined by the side surfaces 141 and 142. In the design in that case, the distance between the side surfaces 141 and 142 is a parameter directly related to the difficulty of the optical design, and it is necessary to increase the back focal length of the projection lens 500 as the distance increases. Therefore, the difficulty of the design becomes extremely high.
【0060】そればかりでなく、プリズム1400が増
大化すると、プロジェクタ装置の重量及び体積の増加、
又は光学材料の大量使用によるコストアップ等の実用上
の不具合が引き起こされる。In addition, as the prism 1400 increases, the weight and volume of the projector apparatus increase,
Or, practical problems such as an increase in cost due to a large amount of use of the optical material are caused.
【0061】ところで、USP5,604,624に
は、このような実用上の不具合に対しては特に触れられ
ておらず、反射型ライトバルブ、特にDMDのような可
変ミラー素子に適するコンパクトなプリズム、及び照明
光学系を提供することが望まれていた。US Pat. No. 5,604,624 does not particularly mention such a practical problem, and a compact prism suitable for a variable mirror element such as a reflection type light valve, particularly a DMD, And providing an illumination optical system.
【0062】本発明は、コンパクトな、プリズム、投写
光学系及び投写型表示装置を得ることを主目的とする。An object of the present invention is to obtain a compact prism, projection optical system and projection display device.
【0063】[0063]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
外部の可変ミラー素子と、前記可変ミラー素子の法線方
向に平行な投写光軸を有する外部の投写レンズとの間に
配置されるプリズムであって、前記可変ミラー素子から
第1距離だけ離れた第1端部と第2端部とを備え且つ前
記第1端部から前記第2端部に向かって前記可変ミラー
素子に対して遠ざかる方向に傾斜しており、外部から入
射する光線束を全反射して反射後の外部入射光線束を前
記可変ミラー素子側へ向けて伝搬させ得る第1内面と、
前記可変ミラー素子からそれぞれ第2距離及び第3距離
だけ離れた第1端部及び第2端部を備え、前記第1内面
で全反射された前記外部入射光線束が入射するときには
前記外部入射光線束を透過させ、前記可変ミラー素子に
照射して前記可変ミラー素子によって反射される光線束
の内で第1反射状態にある光線の第1束が入射するとき
には入射した第1反射状態光線の第1束を透過させる一
方で、前記可変ミラー素子によって反射される前記光線
束の内で前記第1反射状態とは異なる第2反射状態にあ
る光線の第1束が入射するときには入射した第2反射状
態光線の第1束を全反射させ得る第2内面とを備え、前
記第1距離は前記第3距離よりも大きく、前記第3距離
は前記第2距離よりも大きく、前記第1内面は、前記第
2内面を透過した前記第1反射状態光線の第1束が入射
するときには当該第1反射状態光線の第1束を透過させ
て前記投写レンズ側へ伝搬させ得ることを特徴とする。The invention according to claim 1 is
A prism disposed between an external variable mirror element and an external projection lens having a projection optical axis parallel to a normal direction of the variable mirror element, wherein the prism is separated by a first distance from the variable mirror element. A first end portion and a second end portion, which are inclined in a direction away from the variable mirror element from the first end portion toward the second end portion, so that a light beam incident from the outside is totally A first inner surface capable of reflecting and propagating the reflected external incident light beam toward the variable mirror element side;
A first end portion and a second end portion which are respectively separated by a second distance and a third distance from the variable mirror element, and wherein the external incident light beam totally reflected by the first inner surface is incident on the external incident light beam When the first bundle of light rays in the first reflection state is incident on the variable mirror element, the first bundle of light rays in the first reflection state is incident on the first reflection state light ray. A second reflection that is incident when a first bundle of light rays in a second reflection state different from the first reflection state among the light ray bundles reflected by the variable mirror element is incident while transmitting one bundle. A second inner surface capable of totally reflecting a first bundle of state rays, wherein the first distance is greater than the third distance, the third distance is greater than the second distance, and the first inner surface is Transmitted through the second inner surface First bundle of serial first reflection state rays, characterized in that the can by transmitting a first bundle of said first reflection state light is propagated to the projection lens side when the incident.
【0064】請求項2に係る発明は、請求項1記載のプ
リズムであって、前記第1内面と同一平面内に有り、且
つ、前記可変ミラー素子からそれぞれ第4距離及び前記
第3距離だけ離れた第1端部及び第2端部を備え、前記
第2内面に入射すること無く入射した第1反射状態光線
の第2束を透過させて前記投写レンズ側へ伝搬させ得る
と共に、前記第2内面に入射すること無く入射した第2
反射状態光線の第2束を透過させ得る第3内面を更に備
え、前記第2内面の前記第2端部は前記第3内面の前記
第2端部に該当することを特徴とする。The invention according to claim 2 is the prism according to claim 1, wherein the prism is on the same plane as the first inner surface, and is separated from the variable mirror element by a fourth distance and a third distance, respectively. And a second bundle of first reflection state light rays that have entered without being incident on the second inner surface, can be transmitted and propagated to the projection lens side, and The second incident without incident on the inner surface
The image processing apparatus may further include a third inner surface capable of transmitting a second bundle of reflected light rays, wherein the second end of the second inner surface corresponds to the second end of the third inner surface.
【0065】請求項3に係る発明は、請求項2記載のプ
リズムであって、前記第1内面に対向する位置に配設さ
れ、入射する前記外部入射光線束を透過させて前記第1
内面側へ向けて前記プリズム内を伝搬させ得る入射面で
ある第1外面と、前記可変ミラー素子、前記第2内面及
び第3内面に対向する位置に配設され、前記第2内面の
前記第1端部に該当する第1端部と前記第3内面の前記
第1端部に該当する第2端部とを備え、前記第2内面を
透過して入射する前記外部入射光線束を透過させて前記
可変ミラー素子側へ出射すると共に、前記可変ミラー素
子によって反射される前記光線束を前記プリズム内に入
射し得る光作用面である第2外面と、前記第2外面と略
平行な面であって、前記投写レンズに対向する位置に配
設されており、前記第3内面の前記第1端部の上方に位
置する第1端部と前記第1内面の前記第2端部に隣接す
る第2端部とを備え、前記第1内面を透過して入射する
前記第1反射状態光線の第1束と前記第3内面を透過し
て入射する前記第1反射状態光線の第2束とを透過させ
得る出射面である第3外面とを備え、前記第2外面と前
記第3外面との間に、前記第2内面と前記第3内面と前
記第1内面とが配設されていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided the prism according to the second aspect, wherein the prism is disposed at a position facing the first inner surface and transmits the incident external light beam to enter the first inner surface.
A first outer surface, which is an incident surface capable of propagating through the prism toward the inner surface, and a position facing the variable mirror element, the second inner surface, and the third inner surface; A first end corresponding to one end and a second end corresponding to the first end of the third inner surface, for transmitting the external incident light beam transmitted through and incident on the second inner surface; A second outer surface, which is a light working surface capable of entering the prism with the light beam reflected by the variable mirror element while being emitted toward the variable mirror element side, and a surface substantially parallel to the second outer surface. A second end of the third inner surface, the first end being located above the first end of the third inner surface, and being adjacent to the second end of the first inner surface. A second end portion, wherein the first reflection state is transmitted through the first inner surface and is incident. A third outer surface that is an exit surface capable of transmitting a first bundle of lines and a second bundle of the first reflection state light rays that pass through the third inner surface and enter the second outer surface and the third outer surface. The second inner surface, the third inner surface, and the first inner surface are provided between the outer surface and the second inner surface.
【0066】請求項4に係る発明は、請求項3記載のプ
リズムであって、前記第1外面、前記第1内面及び前記
第3内面に対向する位置に配設され、前記第3外面の前
記第1端部と繋がった第1端部と前記第2外面の前記第
2端部の隣接上方に位置する第2端部とを備える第4外
面と、前記第4外面上に配設され、前記第3内面を透過
して入射する前記第2反射状態光線の第2束を吸収する
遮光部材とを備えることを特徴とする。The invention according to a fourth aspect is the prism according to the third aspect, wherein the prism is disposed at a position facing the first outer surface, the first inner surface, and the third inner surface. A fourth outer surface having a first end connected to a first end and a second end located above and adjacent to the second end of the second outer surface; and a fourth end disposed on the fourth outer surface; A light-shielding member that absorbs a second bundle of the second reflection state light rays that are transmitted through the third inner surface and incident.
【0067】請求項5に係る発明は、請求項4記載のプ
リズムであって、前記第2外面と同一平面内に有り、前
記第2外面の前記第1端部に隣接する第1端部と前記第
1外面と繋がった第2端部とを備える第5外面を更に備
えることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the prism according to the fourth aspect, wherein the first end portion is located on the same plane as the second outer surface and is adjacent to the first end portion of the second outer surface. A fifth outer surface including the first outer surface and a second end connected to the first outer surface is further provided.
【0068】請求項6に係る発明は、請求項5記載のプ
リズムであって、前記第1外面と前記第5外面と前記第
1内面とを備える第1プリズム片と、前記第2外面と前
記第2内面と前記第3内面とを備える第2プリズム片
と、前記第3外面と前記第4外面とを備える第3プリズ
ム片とを備え、前記第1プリズム片と前記第2プリズム
片と前記第3プリズム片との内の任意のプリズム片は他
の2つのプリズム片と空気間隙を介して対向配設されて
おり、前記第3プリズム片の外面の内で前記第3外面と
前記第4外面とで挟まれた面は前記第1プリズム片の前
記第1内面と前記第2プリズム片の前記第3内面とに対
向しており、前記第1プリズム片の外面の内で前記第1
内面と前記第5外面とで挟まれた面は前記第2プリズム
片の前記第2内面に対向していることを特徴とする。The invention according to claim 6 is the prism according to claim 5, wherein a first prism piece including the first outer surface, the fifth outer surface, and the first inner surface; A second prism piece having a second inner surface and the third inner surface; a third prism piece having the third outer surface and the fourth outer surface; and the first prism piece, the second prism piece, and the second prism piece. An arbitrary prism piece of the third prism piece is disposed so as to face the other two prism pieces via an air gap, and the third outer face and the fourth prism piece are included in the outer faces of the third prism piece. The surface sandwiched between the outer surfaces faces the first inner surface of the first prism piece and the third inner surface of the second prism piece, and the first inner surface of the first prism piece has the first surface.
A surface sandwiched between the inner surface and the fifth outer surface faces the second inner surface of the second prism piece.
【0069】請求項7に係る発明は、請求項6記載のプ
リズムであって、前記第1プリズム片と前記第2プリズ
ム片と前記第3プリズム片との内で、互いに対向し合う
2つのプリズム片同士は、当該2つのプリズム片の熱膨
張率に略等しい熱膨張率を有する、スペーサ及び接着剤
によって固定されていることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the prism according to the sixth aspect, wherein the first prism piece, the second prism piece, and the third prism piece face each other. The pieces are fixed by a spacer and an adhesive having a coefficient of thermal expansion substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the two prism pieces.
【0070】請求項8に係る発明は、請求項6記載のプ
リズムであって、前記第1プリズム片と前記第2プリズ
ム片と前記第3プリズム片との内で、互いに対向し合う
2つのプリズム片同士は、互いの対向面の一方の面上に
光線束の通過部分を避けて設けられた薄膜コーティング
を介して、対向配置されていることを特徴とする。The invention according to claim 8 is the prism according to claim 6, wherein the two prisms opposing each other among the first prism piece, the second prism piece and the third prism piece. The pieces are opposed to each other via a thin film coating provided on one of the opposing faces so as to avoid a light beam passage portion.
【0071】請求項9に係る発明は、外部の可変ミラー
素子と、前記可変ミラー素子の法線方向に平行な投写光
軸を有する外部の投写レンズとの間に配置されるプリズ
ムであって、前記可変ミラー素子によって生成される相
違なる第1反射状態と第2反射状態とにそれぞれ対応す
る第1反射状態光線束と第2反射状態光線束とを選択的
に偏向し得る、第1プリズム片と第2プリズム片と第3
プリズム片とを備え、(a)前記第1プリズム片は、外
部から入射する光線束を透過可能な第1面と、前記第1
面を透過する前記外部入射光線束を全反射すると共に、
前記第1プリズム片内を伝搬して入射する前記第1反射
状態光線束を透過させる第2面と、全反射後に前記第1
プリズム片内を伝搬して入射する前記外部入射光線束を
透過させると共に、入射する前記第1反射状態光線束を
前記第1プリズム片内に透過させる第3面とを備え、
(b)前記第2プリズム片は、前記第3面に対向してお
り、前記第3面を透過して入射する前記外部入射光線束
を透過させて前記第2プリズム片内を伝搬させ、前記第
2プリズム片内を伝搬して入射する前記第1反射状態光
線束を前記第3面側へ向けて透過させると共に、前記第
2プリズム片内を伝搬して入射する前記第2反射状態光
線束を全反射する第4面と、前記可変ミラー素子に対向
しており、前記第2プリズム片内を伝搬して入射する前
記外部入射光線束を透過させて前記可変ミラー素子へ向
けて伝搬させ、前記外部入射光線束が前記可変ミラー素
子に照射することによって生成された入射する前記第1
反射状態光線束及び前記第2反射状態光線束を共に透過
させて前記第2プリズム片内を伝搬させると共に、前記
第4面によって全反射された後に前記第2プリズム片内
を伝搬して入射する前記第2反射状態光線束を少なくと
も反射し得る第5面と、前記第5面を透過後に前記第4
面に到達すること無く前記第2プリズム片内を伝搬して
入射する前記第1反射状態光線束及び前記第2反射状態
光線束を共に透過させ、前記第5面で少なくとも反射さ
れた後に前記第2プリズム片内を伝搬して入射する前記
第2反射状態光線束を透過させると共に、前記第4面に
於いて全反射された後に前記第2プリズム片内を伝搬し
て入射する前記第2反射状態光線束を再度全反射し得る
第6面とを備え、(c)前記第3プリズム片は、前記第
2面と前記第6面とに対向しており、前記第1プリズム
片を出射して入射する前記第1反射状態光線束と、前記
第2プリズム片を出射して入射する前記第1反射状態光
線束及び前記第2反射状態光線束との何れをも透過させ
る第7面と、前記投写レンズに対向しており、前記第7
面の透過後に前記第3プリズム片内を伝搬して入射する
前記第1反射状態光線束を透過させて前記投写レンズ側
へ伝搬させ得る第8面とを備えることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a prism disposed between an external variable mirror element and an external projection lens having a projection optical axis parallel to a normal direction of the variable mirror element, A first prism piece that can selectively deflect a first reflection state light beam and a second reflection state light beam corresponding to different first reflection state and second reflection state generated by the variable mirror element, respectively; And the second prism piece and the third
(A) the first prism piece has a first surface through which a light beam incident from the outside can be transmitted;
While totally reflecting the external incident light beam transmitted through the surface,
A second surface for transmitting the first reflection state light beam that propagates and enters the first prism piece, and the first surface after total reflection.
A third surface that transmits the externally incident light beam that propagates and enters the prism piece and transmits the incident first reflection state light beam into the first prism piece;
(B) the second prism piece faces the third surface, transmits the external incident light beam that is transmitted through the third surface and enters, and propagates through the second prism piece; The first reflection state light beam propagating in the second prism piece and entering is transmitted toward the third surface, and the second reflection state light beam propagating in the second prism piece and incident. A fourth surface that totally reflects the light, the externally incident light beam that is opposed to the variable mirror element and propagates through the second prism piece and is incident is transmitted and propagated toward the variable mirror element, The incident first light beam generated by irradiating the variable mirror element with the external incident light beam
The reflected state light beam and the second reflected state light beam are both transmitted and propagate in the second prism piece, and after being totally reflected by the fourth surface, propagate in the second prism piece and enter. A fifth surface capable of at least reflecting the second reflection state light beam, and the fourth surface after transmitting through the fifth surface.
The first reflection state light beam and the second reflection state light beam that propagate and enter the second prism piece without reaching the surface are both transmitted, and the first reflection state light beam and the second reflection state light beam are transmitted at least after being reflected by the fifth surface. The second reflection beam which propagates through the inside of the second prism and transmits the second reflection state light beam which enters and transmits through the inside of the second prism after being totally reflected by the fourth surface. And (c) the third prism piece faces the second surface and the sixth surface, and emits the first prism piece. A first reflection state light beam that is transmitted through the second prism piece and a seventh surface that transmits both the first reflection state light beam and the second reflection state light beam that are emitted and incident; Facing the projection lens, the seventh
And an eighth surface capable of transmitting the first reflection state light beam that enters the third prism piece after being transmitted after passing through the surface and transmits the light beam to the projection lens side.
【0072】請求項10に係る発明は、請求項9記載の
プリズムであって、前記第2面と前記第7面とは平行で
あり、前記第3面と前記第4面とは平行であり、前記第
6面と前記第7面とは平行であり、それぞれの平行面同
士の間が空気間隙であることを特徴とする。The invention according to claim 10 is the prism according to claim 9, wherein the second surface and the seventh surface are parallel, and the third surface and the fourth surface are parallel. The sixth surface and the seventh surface are parallel to each other, and an air gap is provided between the parallel surfaces.
【0073】請求項11に係る発明は、請求項9記載の
プリズムであって、前記第2面と前記第6面とは同一平
面内にあることを特徴とする。The invention according to claim 11 is the prism according to claim 9, wherein the second surface and the sixth surface are in the same plane.
【0074】請求項12に係る発明は、請求項9記載の
プリズムであって、前記第1面と前記第2面とのなす角
度をαと定義し、前記第5面と前記第6面とのなす角度
をβと定義し、前記第4面と前記第5面とのなす角度を
κと定義する場合に、前記角度αは、38.0°よりも
大きく且つ50.4°よりも小さい範囲内にあり、前記
角度βは、25.0°よりも大きく且つ37.4°より
も小さい範囲内にあり、前記角度κは16.2°よりも
大きい角度であることを特徴とする。According to a twelfth aspect of the present invention, in the prism according to the ninth aspect, the angle between the first surface and the second surface is defined as α, and the angle between the fifth surface and the sixth surface is defined as α. Is defined as β, and the angle between the fourth surface and the fifth surface is defined as κ, the angle α is larger than 38.0 ° and smaller than 50.4 ° Within the range, the angle β is within a range of greater than 25.0 ° and less than 37.4 °, and the angle κ is an angle greater than 16.2 °.
【0075】請求項13に係る発明は、請求項9記載の
プリズムであって、(c)前記第3プリズム片は、前記
第7面と前記第8面とで挟まれた側面と、前記側面上に
配設されており、前記第7面の透過後に前記第3プリズ
ム片内を伝搬して入射する前記第2反射状態光線束を遮
光し得る遮光部材とを更に備えることを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the prism according to the ninth aspect, (c) the third prism piece includes a side face sandwiched between the seventh face and the eighth face; And a light shielding member disposed above and capable of shielding the second reflection state light beam that propagates and enters the third prism piece after transmission through the seventh surface.
【0076】請求項14に係る発明は、光源と、前記光
源からの光線束を集光する集光光学系と、前記集光光学
系によって集光される集光光を入射する入射面と、ほぼ
均一な光強度分布の光線束を出射する出射面とを備える
光強度均一化素子と、前記光強度均一化素子の前記出射
面から出射される光線束を伝達する伝達光学系と、前記
伝達光学系によって伝達される光線束が外部から入射す
る光線束として入射される請求項9記載の前記プリズム
と、前記プリズムの外部に於ける、その反射面と前記光
強度均一化素子の前記出射面とが前記伝達光学系及び前
記プリズムを介して共役な関係となる位置に配設されて
おり、前記プリズムから入射する光線束をその反射面で
反射する際に互いに相違した反射状態に相当する第1反
射状態光線束と第2反射状態光線束とを生成する可変ミ
ラー素子と、前記可変ミラー素子から前記プリズムへ入
射し、その後、前記プリズムを出射する前記第1反射状
態光線束が入射する投写レンズとを備えることを特徴と
する。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a light source, a condensing optical system for condensing a light beam from the light source, and an incident surface on which condensed light condensed by the condensing optical system is incident. A light intensity equalizing element having an emission surface for emitting a light beam having a substantially uniform light intensity distribution, a transmission optical system for transmitting a light beam emitted from the emission surface of the light intensity equalization element, and the transmission 10. The prism according to claim 9, wherein the light beam transmitted by the optical system is incident as a light beam incident from the outside, and the reflection surface and the emission surface of the light intensity equalizing element outside the prism. Are disposed at positions that are in a conjugate relationship through the transmission optical system and the prism, and correspond to different reflection states when light beams incident from the prism are reflected by their reflection surfaces. 1 reflection state ray bundle A variable mirror element that generates a reflection state light beam; and a projection lens that enters the prism from the variable mirror element and thereafter emits the first reflection state light beam that exits the prism. I do.
【0077】請求項15に係る発明は、請求項14記載
の投写光学系であって、前記伝達光学系からの前記光線
束及び前記第1反射状態光線束が通過する前記プリズム
の部分を避けて前記プリズムの外形の一部に接すること
により、前記プリズムを保持するプリズム保持部材を更
に備えることを特徴とする。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the projection optical system according to the fourteenth aspect, the projection optical system avoids a portion of the prism through which the light beam and the first reflection state light beam from the transmission optical system pass. A prism holding member that holds the prism by contacting a part of the outer shape of the prism is further provided.
【0078】請求項16に係る発明は、請求項15記載
の投写光学系であって、前記プリズム保持部材は、前記
プリズムを出射する前記第2反射状態光線束を遮光する
部分を備えることを特徴とする。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the projection optical system according to the fifteenth aspect, the prism holding member has a portion for shielding the second reflection state light beam emitted from the prism. And
【0079】請求項17に係る発明は、請求項15記載
の投写光学系であって、前記プリズム保持部材は前記投
写レンズに対向する面を備え、前記プリズム保持部材の
前記対向面は、前記第1反射状態光線束が通過し得る寸
法を有する光出射開口を備えることを特徴とする。According to a seventeenth aspect of the present invention, in the projection optical system according to the fifteenth aspect, the prism holding member has a surface facing the projection lens, and the opposing surface of the prism holding member is the second surface. It is characterized by having a light exit aperture having a dimension through which a light beam in one reflection state can pass.
【0080】請求項18に係る発明は、請求項14記載
の前記投写光学系と、前記可変ミラー素子を駆動するた
めの電気信号を生成して前記電気信号を前記可変ミラー
素子に出力するために配設された信号生成部と、前記投
写光学系から投写される光線束を受けるスクリーンとを
備えることを特徴とする。According to an eighteenth aspect of the present invention, in order to generate an electric signal for driving the projection optical system according to the fourteenth aspect and the variable mirror element and output the electric signal to the variable mirror element, It is characterized by comprising a signal generator provided and a screen for receiving a light beam projected from the projection optical system.
【0081】請求項19に係る発明は、光源と、前記光
源からの光線束を集光する集光光学系と、前記集光光学
系によって集光される集光光を入射する入射面と、ほぼ
均一な光強度分布の光線束を出射する出射面とを備える
光強度均一化素子と、前記光強度均一化素子の前記出射
面から出射される光線束を伝達する伝達光学系と、前記
伝達光学系によって伝達される光線束が外部から入射す
る光線束として入射される請求項3記載の前記プリズム
と、前記プリズムの外部に於ける、その反射面と前記光
強度均一化素子の前記出射面とが前記伝達光学系及び前
記プリズムを介して共役な関係となる位置に配設されて
おり、前記プリズムから入射する光線束をその反射面で
反射する際に互いに相違した反射状態に相当する第1反
射状態光線束と第2反射状態光線束とを生成する可変ミ
ラー素子と、前記可変ミラー素子から前記プリズムへ入
射し、その後、前記プリズムを出射する前記第1反射状
態光線束が入射する投写レンズとを備えることを特徴と
する。According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a light source, a condensing optical system for condensing a light beam from the light source, an incident surface on which condensed light condensed by the condensing optical system is incident, A light intensity equalizing element having an emission surface for emitting a light beam having a substantially uniform light intensity distribution, a transmission optical system for transmitting a light beam emitted from the emission surface of the light intensity equalization element, and the transmission 4. The prism according to claim 3, wherein the light beam transmitted by the optical system is incident as a light beam incident from the outside, and the reflection surface and the emission surface of the light intensity equalizing element outside the prism. Are disposed at positions that are in a conjugate relationship through the transmission optical system and the prism, and correspond to different reflection states when light beams incident from the prism are reflected by their reflection surfaces. 1 reflection state ray bundle A variable mirror element that generates a reflection state light beam; and a projection lens that enters the prism from the variable mirror element and thereafter emits the first reflection state light beam that exits the prism. I do.
【0082】請求項20に係る発明は、請求項19記載
の前記投写光学系と、前記可変ミラー素子を駆動するた
めの電気信号を生成して前記電気信号を前記可変ミラー
素子に出力するために配設された信号生成部と、前記投
写光学系から投写される光線束を受けるスクリーンとを
備えることを特徴とする。According to a twentieth aspect of the present invention, in order to generate an electric signal for driving the projection optical system according to the nineteenth aspect and the variable mirror element and output the electric signal to the variable mirror element, It is characterized by comprising a signal generator provided and a screen for receiving a light beam projected from the projection optical system.
【0083】[0083]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
図面を参照して具体的に説明する。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【0084】(投写型表示装置)投写型表示装置は、既
述した第1および第2の反射状態を作り出すことができ
る可変ミラー素子(図1の素子3)と、外部より入力さ
れる映像信号の情報を反映した電気信号に対応するよう
に可変ミラー素子を駆動するための電気信号を発生する
信号生成部(図1の部分2)と、後に詳述する特徴的な
構成を有するプリズム(図1の部分1)を含む投写光学
系と、この投写光学系から投写される光線束を受けて、
その面上に映像を映し出すためのスクリーン(図27の
部分90)とを備えている。(Projection Display Apparatus) The projection display apparatus includes a variable mirror element (element 3 in FIG. 1) capable of producing the above-described first and second reflection states, and a video signal input from the outside. A signal generating unit (part 2 in FIG. 1) for generating an electric signal for driving the variable mirror element so as to correspond to the electric signal reflecting the information of FIG. Receiving a light beam projected from the projection optical system including the portion 1) of FIG.
And a screen (portion 90 in FIG. 27) for projecting an image on the surface.
【0085】なお、以下の説明において、Fナンバーと
は、光線束の入射面(入射面とは、光線が入射する物体
の表面に相当。以下、同様。:entrance surface)に対
して当該光線束が入射する場合に、この光線束を等価的
に1枚のレンズ(等価的なレンズ)から出射する光線束
として考え、その様な等価的なレンズの焦点距離をf0
とし、且つ、等価的なレンズの開口の直径をD0として
表すことで表現される式、即ち、F=f0/D0によっ
て定義される値である。以下の実施の形態の説明におい
ては、照明光線束のFナンバー、テレセントリックレン
ズのFナンバー、投射レンズのFナンバー、反射光線束
のFナンバー等の表現を用いるが、特に断りの無い限
り、基本的な定義はここにおける説明によるものとす
る。In the following description, the F-number refers to the incident surface of the light beam (the incident surface corresponds to the surface of the object on which the light beam is incident. The same applies to the entrance surface hereinafter). Is incident, this ray bundle is equivalently considered as a ray bundle emitted from one lens (equivalent lens), and the focal length of such an equivalent lens is f0.
And a value defined by expressing an equivalent lens aperture diameter as D0, that is, F = f0 / D0. In the following description of the embodiments, expressions such as the F-number of the illumination light flux, the F-number of the telecentric lens, the F-number of the projection lens, and the F-number of the reflected light flux will be used. These definitions are based on the description here.
【0086】実施の形態1. (プリズムの構成について)図1は、本発明の実施の形
態1に関わるプリズムの縦断面構造を信号生成部2のブ
ロック図と共に模式的に示す図である。図1において、
1はプリズム、3は可変ミラー素子、5は投写レンズ、
8は照明光源であり、照明光学系はこれら4つの基本的
な光学要素8,1,3,5から構成される。また、4は
可変ミラー素子3の上部に設けられたカバーガラスであ
る。Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram schematically showing a vertical cross-sectional structure of a prism according to the first embodiment of the present invention, together with a block diagram of a signal generation unit 2. In FIG.
1 is a prism, 3 is a variable mirror element, 5 is a projection lens,
Reference numeral 8 denotes an illumination light source, and the illumination optical system includes these four basic optical elements 8, 1, 3, and 5. Reference numeral 4 denotes a cover glass provided above the variable mirror element 3.
【0087】20はプリズム1に入射して可変ミラー素
子3を照明する照明光線、21は可変ミラー素子3から
反射されるON光ないしは第1反射状態光線束、22お
よび23は可変ミラー素子3から反射されるOFF光
(第2反射状態光線束)の軌跡を示す光線であり、6は
可変ミラー素子3の法線方向に平行な投写光軸を、60
は照明光軸を示している。Reference numeral 20 denotes an illumination light beam which enters the prism 1 and illuminates the variable mirror element 3, 21 denotes an ON light or a first reflection state light beam reflected from the variable mirror element 3, and 22 and 23 denote light beams from the variable mirror element 3. Reference numeral 6 denotes a light beam indicating the locus of the reflected OFF light (second light beam in the second reflection state). Reference numeral 6 denotes a projection optical axis parallel to the normal direction of the variable mirror element 3.
Indicates an illumination optical axis.
【0088】可変ミラー素子3は、DMD(Digit
al Micromirror Device)に代表
される反射型ライトバルブであり、入射光の反射方向を
微小ミラー(マイクロミラー)の傾きを変えることによ
って選択し、入射光線束に画像情報に基づく変調を与え
るものである(画像情報に基づいて、その反射光がON
光、OFF光に分けられる)。The variable mirror element 3 is provided with a DMD (Digit
al Micromirror Device), which selects the direction of reflection of incident light by changing the inclination of a micromirror (micromirror), and modulates the incident light beam based on image information. (Based on the image information, the reflected light is ON
Light and OFF light).
【0089】ON光21は、投写レンズ5に向かって反
射される光線であり、図1には投写レンズ5に進入する
最外光線が示されている。また、50は投写レンズ5の
レンズ部を模式的に示すものである。The ON light 21 is a light ray reflected toward the projection lens 5, and FIG. 1 shows the outermost light ray entering the projection lens 5. Reference numeral 50 schematically shows a lens portion of the projection lens 5.
【0090】投写レンズ5に取り込まれる(入射した)
光線(ここではON光21)は、画像の白表示の状態
(スクリーン上の明点に対応)を提供する。The light is taken into (entered by) the projection lens 5.
The light beam (here, the ON light 21) provides a white display state of the image (corresponding to a bright spot on the screen).
【0091】一方、OFF光22および23は、ある広
がりを有して投写光軸6から所定の角度だけ傾いた方向
に反射される光線であり、その殆どは第3プリズム片1
3の側面132の上に設けられた遮光部材7に到達し同
部材7に吸収される。On the other hand, the OFF lights 22 and 23 are light rays having a certain spread and reflected in a direction inclined at a predetermined angle from the projection optical axis 6, and most of them are the third prism pieces 1.
The light reaches the light blocking member 7 provided on the third side surface 132 and is absorbed by the same member 7.
【0092】従って、OFF光22,23は、投写レン
ズ5に取り込まれない(入射しないため)ため、画像の
黒表示の状態(スクリーン上の暗点に対応)を提供す
る。Accordingly, since the OFF lights 22 and 23 are not taken into the projection lens 5 (because they do not enter), a black display state of the image (corresponding to a dark spot on the screen) is provided.
【0093】図1に示すように、第1のプリズム片1
1、第2のプリズム片12および第3のプリズム片13
は、それぞれが他の2つのプリズム片に対して後に説明
する所定の微小な間隔を隔てて配置されつつ、全体とし
てひとつの構造体であるプリズム1を構成している。As shown in FIG. 1, the first prism piece 1
1, second prism piece 12 and third prism piece 13
Constitutes the prism 1 as a whole as a whole, while being disposed at predetermined small intervals to be described later with respect to the other two prism pieces.
【0094】第1外面111、第5外面112、第4内
面113および第1内面114Aを含む外面114は第
1のプリズム片11の外形面を特徴付ける平面であり、
第2外面121、第2内面122および第3内面123
は第2のプリズム片12の外形面を特徴付ける平面であ
り、第5内面131、第4外面132および第3外面1
33は第3のプリズム片13の外形面を特徴付ける平面
である。The outer surface 114 including the first outer surface 111, the fifth outer surface 112, the fourth inner surface 113, and the first inner surface 114A is a plane characterizing the outer surface of the first prism piece 11,
Second outer surface 121, second inner surface 122, and third inner surface 123
Is a plane that characterizes the outer surface of the second prism piece 12, and includes a fifth inner surface 131, a fourth outer surface 132, and a third outer surface 1
33 is a plane characterizing the outer surface of the third prism piece 13.
【0095】なお、図1に示された、断面形状が四角形
の第1プリズム片11、三角形の断面形状を有する第2
プリズム片12および直角三角形の断面形状を有する第
3プリズム片13のそれぞれは、図1に表現された各プ
リズム片に対応する各辺が紙面に垂直な方向に延伸され
た面によって構成される立体である。The first prism piece 11 having a square cross section and the second prism piece having a triangular cross section shown in FIG.
Each of the prism piece 12 and the third prism piece 13 having a right-angled triangular cross-section has a three-dimensional structure formed by a surface in which each side corresponding to each prism piece shown in FIG. It is.
【0096】図1に示すプリズム1の構成の特徴点は、
次の通りである。The features of the structure of the prism 1 shown in FIG.
It is as follows.
【0097】先ず、プリズム1は、その内部に、第1内
面114A、第2内面122、第3内面123、第4内
面113及び第5内面131を有している。First, the prism 1 has a first inner surface 114A, a second inner surface 122, a third inner surface 123, a fourth inner surface 113, and a fifth inner surface 131 therein.
【0098】ここで、第1内面114Aは面114の一
部であり、可変ミラー素子3から第1距離だけ離れた第
1端部1E1を備え、且つ、第1端部1E1から第2端
部1E2に向かって可変ミラー素子3に対して遠ざかる
様に投写光軸6に対して傾斜している。そして、第1内
面114Aは、外部から入射する光線束20を全反射し
て反射後の外部入射光線束20を可変ミラー素子3側へ
向けてプリズム1内を伝搬させ得ると共に、第2内面1
22及び第4内面113を透過した第1反射状態光線
(の第1)束21が入射するときには当該第1反射状態
光線束21を透過させて投写レンズ5側へ向けてプリズ
ム1内を伝搬させ得る光学特性を有する。この様な光学
特性を満足させるべく、第1内面114A上には誘電体
多層膜(図示せず)がコーティングされており、この誘
電体多層膜は、入射する第1反射状態光線束21の光量
の殆どを透過し得る様に設定されている(例えば、透過
率を99%に成る様に設計可能)。Here, the first inner surface 114A is a part of the surface 114, has a first end 1E1 separated by a first distance from the variable mirror element 3, and has a second end from the first end 1E1. It is inclined with respect to the projection optical axis 6 so as to move away from the variable mirror element 3 toward 1E2. The first inner surface 114 </ b> A can totally reflect the light beam 20 incident from the outside and propagate the reflected external light beam 20 toward the variable mirror element 3 in the prism 1.
When the first reflection state light ray bundle 21 transmitted through the second and fourth inner surfaces 113 is incident, the first reflection state light ray bundle 21 is transmitted and propagates through the prism 1 toward the projection lens 5. It has optical properties to be obtained. In order to satisfy such optical characteristics, a dielectric multilayer film (not shown) is coated on the first inner surface 114A, and the dielectric multilayer film is provided with a light amount of the incident first reflection state light beam 21. Is set to be able to transmit most of the light (for example, the transmittance can be designed to be 99%).
【0099】又、第2内面122は、可変ミラー素子3
からそれぞれ第2距離及び第2距離よりも大きく第1距
離よりも小さい第3距離だけ離れた第1端部2E1及び
第2端部2E2を備えており、しかも、次の光学特性を
有する。即ち、第2内面122は、第1内面114Aで
全反射された外部入射光線束20が入射するときには外
部入射光線束20を透過させ、可変ミラー素子3に照射
して可変ミラー素子3によって反射される光線束の内で
第1反射状態にある光線の第1束が入射するときには入
射した第1反射状態光線の第1束21を透過させる一方
で、可変ミラー素子3によって反射される光線束の内で
第1反射状態とは異なる第2反射状態にある光線の第1
束が入射するときには入射した第2反射状態光線の第1
束22を全反射させ得る。ここでも、第2内面122が
入射した第1反射状態光線束21の光量の殆どを透過し
得る様にするために(例えば、透過率を99%)、第2
内面122上には誘電体多層膜(図示せず)がコーティ
ングされている。The second inner surface 122 is provided with the variable mirror element 3
And a first end 2E1 and a second end 2E2 which are separated by a second distance larger than the second distance and smaller than the first distance by a third distance, respectively, and have the following optical characteristics. That is, when the external incident light beam 20 totally reflected by the first internal surface 114A enters, the second inner surface 122 transmits the external incident light beam 20, irradiates the variable mirror element 3 and is reflected by the variable mirror element 3. When the first bundle of rays in the first reflection state is incident on the first bundle of rays, the first bundle 21 of the incident first reflection state rays is transmitted, while the first bundle of rays reflected by the variable mirror element 3 is transmitted. Of the light ray in a second reflection state different from the first reflection state within the first
When the bundle enters, the first of the incident second reflection state rays
The bundle 22 may be totally reflected. Also in this case, the second inner surface 122 can transmit most of the light amount of the incident first reflection state light beam 21 (for example, the transmittance is 99%).
On the inner surface 122, a dielectric multilayer film (not shown) is coated.
【0100】ここで、上記第1距離、第2距離、第3距
離及び後述の第4距離は、投写光軸6と交差する可変ミ
ラー素子3の反射面の中心部から対象物までの距離とし
て定義される。この定義では、(第1距離)>(第3距
離)>(第2距離)であり、(第2距離)<(第4距
離)となる。あるいは、上記第1距離、第2距離、第3
距離及び第4距離は、可変ミラー素子3の反射面を含む
平面から対象物を眺めたときの最短距離として定義され
る。この定義では、(第2距離)=(第4距離)とみな
せる。Here, the first distance, the second distance, the third distance, and the fourth distance described later are distances from the center of the reflecting surface of the variable mirror element 3 intersecting the projection optical axis 6 to the object. Defined. In this definition, (first distance)> (third distance)> (second distance), and (second distance) <(fourth distance). Alternatively, the first distance, the second distance, the third
The distance and the fourth distance are defined as the shortest distances when the target is viewed from a plane including the reflecting surface of the variable mirror element 3. In this definition, it can be considered that (second distance) = (fourth distance).
【0101】更に、第3内面123は、第1内面114
Aと同一平面内に有り、且つ、可変ミラー素子3からそ
れぞれ上記第4距離及び前記第3距離だけ離れた第1端
部3E1及び第2端部3E2を備えている。そして、第
2内面122の第2端部2E2は、第3内面123の第
2端部3E2に該当する。換言すれば、両面122、1
23は端部2E2(3E2)に於いて交差している、な
いしは繋がっている。加えて、第3内面123は、第2
内面122に入射すること無く入射した第1反射状態光
線の第2束21を透過させて投写レンズ6側へ伝搬させ
得ると共に、第2内面122に入射すること無く入射し
た第2反射状態光線の第2束23を透過させ得る光学特
性を有する。更に、第3内面123は、第2内面122
で全反射されて入射する第2反射状態光線の第1束22
を全反射させ得ると共に、第2内面122で全反射され
た後に第2外面121で再度全反射されて入射する第2
反射状態光線の第1束22を透過させ得る。ここでも、
同様の目的から、第3内面123上には誘電体多層膜
(図示せず)がコーティングされている。Further, the third inner surface 123 is
A first end 3E1 and a second end 3E2 are located on the same plane as A and are separated from the variable mirror element 3 by the fourth distance and the third distance, respectively. The second end 2E2 of the second inner surface 122 corresponds to the second end 3E2 of the third inner surface 123. In other words, both sides 122, 1
Reference numeral 23 crosses or connects at the end 2E2 (3E2). In addition, the third inner surface 123 is
The second bundle 21 of the first reflection state light rays incident without incident on the inner surface 122 can be transmitted and propagated to the projection lens 6 side, and the second reflection state light rays incident without incident on the second inner surface 122 can be transmitted. It has optical characteristics that allow the second bundle 23 to pass through. Furthermore, the third inner surface 123 is
The first bundle 22 of the second reflection state light rays which are totally reflected by
Is totally reflected by the second inner surface 122, and is secondarily reflected again by the second outer surface 121 and enters.
The first bundle 22 of reflected light rays may be transmitted. even here,
For the same purpose, a dielectric multilayer film (not shown) is coated on the third inner surface 123.
【0102】又、第4内面113は、第2内面122に
対して平行対面配置されており、第1内面114Aで全
反射されて入射する外部入射光線束20の殆どと、入射
する第1反射状態光線の第1束21の殆どとを透過させ
得る光学特性を有する。ここでも、同様の目的から、第
4内面113上には誘電体多層膜(図示せず)がコーテ
ィングされている。The fourth inner surface 113 is arranged in parallel with the second inner surface 122, and almost all of the external incident light beam 20 totally reflected and incident on the first inner surface 114A and the first reflected light It has optical characteristics that allow most of the first bundle 21 of state light to pass through. Here, for the same purpose, a dielectric multilayer film (not shown) is coated on the fourth inner surface 113.
【0103】又、第5内面131は、第1内面114A
と第3内面123とに対して平行対面配置されており、
両プリズム片11、12を出射した後に入射する光線束
の殆どを透過させ得る光学特性を有する。ここでも、同
様の目的から、第5内面131上には誘電体多層膜(図
示せず)がコーティングされている。The fifth inner surface 131 is provided on the first inner surface 114A.
And the third inner surface 123 are disposed in parallel with each other.
It has an optical characteristic that allows most of the light beam incident after exiting both prism pieces 11 and 12 to pass through. Here, for the same purpose, the fifth inner surface 131 is coated with a dielectric multilayer film (not shown).
【0104】他方、プリズム1は、以下の外形面を有し
ている。即ち、プリズム1は、第1外面111と、第2
外面121と、第3外面133と、第4外面132と、
第5外面112と、面114の露出部分114Bとを有
する。On the other hand, the prism 1 has the following outer surface. That is, the prism 1 includes the first outer surface 111 and the second outer surface 111.
An outer surface 121, a third outer surface 133, a fourth outer surface 132,
It has a fifth outer surface 112 and an exposed portion 114B of the surface 114.
【0105】ここで、第1外面111は、第1内面11
4Aに対向する位置に配設されており、入射する外部入
射光線束20を透過させて第1内面114A側へ向けて
プリズム1内を伝搬させ得る入射面である。Here, the first outer surface 111 is the first inner surface 11
The incident surface is disposed at a position facing 4A, and is capable of transmitting an incident external incident light beam 20 and propagating through the prism 1 toward the first inner surface 114A.
【0106】又、第2外面121は、可変ミラー素子
3、第2内面122及び第3内面123に対向する位置
に配設されており、第2内面122の第1端部2E1に
該当する第1端部と第3内面123の第1端部3E1に
該当する第2端部とを備えている。そして、第2外面1
21は、第2内面122を透過して入射する外部入射光
線束20を透過させて可変ミラー素子3側へ出射すると
共に、可変ミラー素子3によって反射される光線束2
1、22、23をプリズム1内に入射し得る光作用面で
ある。The second outer surface 121 is arranged at a position facing the variable mirror element 3, the second inner surface 122 and the third inner surface 123, and corresponds to the first end 2E1 of the second inner surface 122. It has one end and a second end corresponding to the first end 3E1 of the third inner surface 123. And the second outer surface 1
Reference numeral 21 denotes an externally incident light beam 20 which is transmitted through the second inner surface 122 and is emitted to the variable mirror element 3 side, and is reflected by the variable mirror element 3.
1, 22 and 23 are light working surfaces that can enter the prism 1.
【0107】第3外面133は、第2外面121と略平
行な面であって、投写レンズ5に対向する位置に配設さ
れており、第3内面123の第1端部3E1の上方に位
置する第1端部3OE1と、第1内面114Aの第2端
部1E2に隣接する第2端部3OE2とを備える。しか
も、第3外面133は、第1内面114Aを透過して入
射する第1反射状態光線の第1束21と第3内面123
を透過して入射する第1反射状態光線の第2束21とを
透過させ得る出射面である。The third outer surface 133 is a surface substantially parallel to the second outer surface 121 and is disposed at a position facing the projection lens 5, and is located above the first end 3E1 of the third inner surface 123. And a second end 3OE2 adjacent to the second end 1E2 of the first inner surface 114A. In addition, the third outer surface 133 is formed by the first bundle 21 of the first reflection state light beam that passes through the first inner surface 114A and enters the third inner surface 123.
This is an exit surface that can transmit the second bundle 21 of the first reflection state light rays that are transmitted through the first reflection state light.
【0108】第4外面132は、第1外面111、第1
内面114A、第3内面123及び第5内面131に対
向する位置に配設され、第3外面133の第1端部3O
E1と繋がった第1端部と、第2外面121の第2端部
3E1の隣接上方に位置する第2端部とを備える。The fourth outer surface 132 is the first outer surface 111,
The first end 30 of the third outer surface 133 is disposed at a position facing the inner surface 114A, the third inner surface 123, and the fifth inner surface 131.
It has a first end connected to E1 and a second end located above and adjacent to the second end 3E1 of the second outer surface 121.
【0109】第5外面112は、第2外面121と同一
平面内に有り、第2外面121の第1端部2E1に隣接
する第1端部と第1外面111と繋がった第2端部とを
備える。The fifth outer surface 112 is in the same plane as the second outer surface 121, and has a first end adjacent to the first end 2E1 of the second outer surface 121 and a second end connected to the first outer surface 111. Is provided.
【0110】尚、第4外面132を除いて(但し、後述
する様に、遮光部材7を第4外面132の上方に設ける
ときには第4外面132をも含める)、他の外面11
1、121、133、112、114B上には、同様の
目的から、誘電体多層膜(図示せず)がコーティングさ
れている。Except for the fourth outer surface 132 (however, as described later, when the light shielding member 7 is provided above the fourth outer surface 132, the fourth outer surface 132 is also included), the other outer surfaces 11
1, 121, 133, 112, and 114B are coated with a dielectric multilayer film (not shown) for the same purpose.
【0111】以上の様に、第2外面121と第3外面1
33との間のプリズム1内部には、可変ミラー素子3か
ら投写レンズ5に向かう方向に沿って、第2内面122
と第4内面113と第1内面114Aと第5内面131
とが順次に配設されており、又、第3内面123と第5
内面131とが順次に配設されている。As described above, the second outer surface 121 and the third outer surface 1
33 inside the prism 1 along the direction from the variable mirror element 3 toward the projection lens 5.
, A fourth inner surface 113, a first inner surface 114A, and a fifth inner surface 131
Are sequentially arranged, and the third inner surface 123 and the fifth
The inner surface 131 and the inner surface 131 are sequentially arranged.
【0112】また、図1中、矢印で示される光線は、図
面に平行な面(メリジオナル面)に含まれる光線の軌跡
を表しているものとする。In FIG. 1, light rays indicated by arrows represent trajectories of light rays included in a plane (meridional plane) parallel to the drawing.
【0113】以下、図1及び後述する図面を参照しなが
ら本照明光学系の光学的作用を説明する。Hereinafter, the optical operation of the illumination optical system will be described with reference to FIG. 1 and the drawings described later.
【0114】(偏向作用について)まず、図1を参照し
てプリズム1への入射光に対する偏向作用について説明
する。(Deflection Action) First, the deflection action for the light incident on the prism 1 will be described with reference to FIG.
【0115】可変ミラー素子3を照明する照明光線20
は、照明光軸60に垂直な面111(第1の面。外部か
ら入射する光線束が入射可能な入射面)から第1のプリ
ズム片11へ入射する。The illumination light beam 20 illuminating the variable mirror element 3
Is incident on the first prism piece 11 from a surface 111 (first surface; an incident surface on which a light beam incident from the outside can enter) perpendicular to the illumination optical axis 60.
【0116】第1のプリズム片11の面114(第2の
面。第1の反射面として可変ミラー素子3から遠い側に
設けられている)と第3プリズム片13の面131(第
7の面)とは、後述するような微小な空気間隙を介して
互いに平行に配置されており、照明光線20は第1プリ
ズム片11の内部を進行して面114に到達し、空気間
隙と面114との界面において全反射される。The surface 114 of the first prism piece 11 (second surface, which is provided as a first reflecting surface on the side far from the variable mirror element 3) and the surface 131 of the third prism piece 13 (seventh surface) The illumination light beam 20 travels inside the first prism piece 11 to reach the surface 114, where the illumination light beam 20 reaches the surface 114. Is totally reflected at the interface with.
【0117】すなわち、面114は入射する照明光線2
0が全反射を起こすように照明光軸60に対して傾いて
配置されている。That is, the surface 114 is the incident illumination light 2
0 is inclined with respect to the illumination optical axis 60 such that total reflection occurs.
【0118】面114における全反射により偏向された
照明光線20の一部は、隣接する第2プリズム片12を
透過した後、プリズム1から出射して可変ミラー素子3
へ到達する。A part of the illumination light beam 20 deflected by the total reflection on the surface 114 passes through the adjacent second prism piece 12 and then exits from the prism 1 to be output from the variable mirror element 3.
To reach.
【0119】カバーガラス4は、光学的な平行平面板と
みなせるため、ここでは単に光路長を変えるだけの要素
であるとして詳しい説明を省略する。Since the cover glass 4 can be regarded as an optical plane-parallel plate, a detailed description is omitted here as it is an element that merely changes the optical path length.
【0120】さて、第1のプリズム片11の面113
(第3の面)および第2のプリズム片12の面122
(第4の面。第2の反射面として可変ミラー素子3から
近い側に設けられている)も、後述するような微小な空
気間隙を介して対向し合うと共に互いに平行な位置関係
に配置されているため、面114において全反射した照
明光線20の一部は、第1のプリズム片11の面113
と第2のプリズム片12の面122との間の空気層を通
過することになる。Now, the surface 113 of the first prism piece 11
(Third surface) and the surface 122 of the second prism piece 12
(A fourth surface, which is provided as a second reflecting surface on the side closer to the variable mirror element 3), is also opposed to each other via a minute air gap as described later, and is arranged in a positional relationship parallel to each other. Therefore, a part of the illumination light beam 20 totally reflected on the surface 114 is transmitted to the surface 113 of the first prism piece 11.
And the air layer between the second prism piece 12 and the surface 122.
【0121】厳密には、この空気層(空気間隙内にある
空気層)の存在により照明光線20は屈折し、ごく僅か
に照明光線20の進行方向は直進方向からずれるが、こ
の場合の空気層の厚さは、後述するように数μm程度で
あって、しかも、両面113,122の延在方向に沿っ
てほぼ一定となるように設定されているため、この屈折
の影響をほぼ無視することができる。Strictly speaking, the presence of this air layer (the air layer in the air gap) refracts the illumination light beam 20, and the traveling direction of the illumination light beam 20 slightly deviates from the straight traveling direction. Has a thickness of about several μm as described later, and is set to be substantially constant along the extending direction of the both surfaces 113 and 122. Therefore, the influence of this refraction should be almost ignored. Can be.
【0122】また、第1のプリズム片11の面112と
第2のプリズム片12の面121(第5の面。外部から
入射する光線束が入射可能な面111から入射される光
線束を可変ミラー素子3に照射される光線束として出射
すると共に、可変ミラー素子3からの反射光を入射し得
る光作用面でもある)とは同一平面又は略同一平面とな
るように配置されているため、プリズム1から出射して
可変ミラー素子3へ向かう光線20の振舞いも出射する
位置によらずに同じであるとみなすことができる。Also, the surface 112 of the first prism piece 11 and the surface 121 of the second prism piece 12 (fifth surface. (A light-emitting surface that emits a light beam that irradiates the mirror element 3 and that can also receive reflected light from the variable mirror element 3). The behavior of the light ray 20 emitted from the prism 1 toward the variable mirror element 3 can be considered to be the same regardless of the emission position.
【0123】すなわち、プリズム1の偏向作用に関して
プリズム1を見るときには、第1プリズム片11と第2
プリズム片12とが一体となった三角形の断面形状を有
する1つのプリズム片を想定することができる。That is, when the prism 1 is viewed with respect to the deflecting action of the prism 1, the first prism piece 11 and the second prism
One prism piece having a triangular cross-sectional shape in which the prism piece 12 is integrated can be assumed.
【0124】(光線選択作用について)次にプリズム1
の光線選択作用について説明する。Next, the prism 1
Will be described.
【0125】可変ミラー素子3は、上述した第1反射状
態および第2反射状態のように、異なる2つの反射状態
を作出し得る。The variable mirror element 3 can create two different reflection states, such as the first reflection state and the second reflection state described above.
【0126】まず、第1反射状態においては、可変ミラ
ー素子3は、入射する照明光線20を投写レンズ5の方
へ反射する。First, in the first reflection state, the variable mirror element 3 reflects the incident illumination light beam 20 toward the projection lens 5.
【0127】図1中の、ON光(第1反射状態光線束)
21は、プリズム1をほぼ直線的に透過して投写レンズ
5に到達する。The ON light (first reflected state light beam) in FIG.
Numeral 21 passes through the prism 1 almost linearly and reaches the projection lens 5.
【0128】図1に示すように、ON光21は、プリズ
ム1を構成する3つのプリズム片、すなわち第1乃至第
3のプリズム片11乃至13の、互いに対向する面間に
介在する空気層(空気間隙)の全てを透過する可能性が
高い。As shown in FIG. 1, the ON light 21 is applied to an air layer (between three opposing surfaces of the three prism pieces constituting the prism 1, ie, the first to third prism pieces 11 to 13). Air gap) is likely to be transmitted.
【0129】しかしながら、これらの空気層(空気間
隙)は、後述するように、それぞれ数μm程度の厚さ
(面間隔)を有しており、しかも、ほぼ一定の厚みを有
し、かつ空気層を作出する対向面の各々が互いに平行と
なるように設定されているため、空気層を通過すること
によるON光21が受ける屈折の影響を最小限にするこ
とができる。However, these air layers (air gaps) each have a thickness (surface interval) of about several μm, and have a substantially constant thickness, as will be described later. Are set to be parallel to each other, it is possible to minimize the influence of refraction on the ON light 21 caused by passing through the air layer.
【0130】勿論、第1のプリズム片11の面114と
第2のプリズム片12の面123(第6の面)とは同一
平面となるように配置されており、また、第1のプリズ
ム片11の面112と第2のプリズム片12の面121
とは同一平面であるとともに、これら両面112,12
1と第3のプリズム片13の面133(第8の面。投写
レンズ5へ向かう光線束として可変ミラー素子3からの
光線束を出射可能な面121と略平行である出射面でも
ある)とは互いに平行となるように配置される。Of course, the surface 114 of the first prism piece 11 and the surface 123 (sixth surface) of the second prism piece 12 are arranged so as to be flush with each other. 11 and the surface 121 of the second prism piece 12
Are the same plane, and these two surfaces 112, 12
1 and the surface 133 of the third prism piece 13 (eighth surface, which is also an emission surface substantially parallel to the surface 121 capable of emitting a light beam from the variable mirror element 3 as a light beam going to the projection lens 5). Are arranged parallel to each other.
【0131】上述したように、プリズム1を構成する3
つのプリズム片11,12,13の内の第1プリズム片
11及び第2プリズム片12に関しては、1つのプリズ
ム片(例えば、第1のプリズム片11)は、他の2つの
プリズム片(例えば、第2、第3のプリズム片12、1
3)と、空気間隙を介して対向する2つの対向面を有し
ており、上述した第1および第2の反射面114,12
2はこの2つの対向面のいずれか一方に一致する。As described above, the prism 3 constituting the prism 1
Regarding the first prism piece 11 and the second prism piece 12 among the one prism pieces 11, 12, and 13, one prism piece (for example, the first prism piece 11) is connected to the other two prism pieces (for example, Second and third prism pieces 12, 1
3) and two opposing surfaces opposing each other via an air gap, and the first and second reflecting surfaces 114 and 12 described above.
2 corresponds to one of the two opposing surfaces.
【0132】従って、ON光21は、巨視的に見るとき
には、可変ミラー素子3と投写レンズ5との間に配置さ
れた光学的な平行平面板を透過しているとみなすことが
できる。Therefore, when viewed macroscopically, the ON light 21 can be regarded as being transmitted through an optically parallel flat plate disposed between the variable mirror element 3 and the projection lens 5.
【0133】一方、第2反射状態においては、照明光線
20は投写光軸6を挟んで照明光線20の入射方向とは
反対側に出射し(反射偏向され)、図1に示したOFF
光(第2反射状態光線束)22(第1束)および23
(第2束)として進行する。On the other hand, in the second reflection state, the illumination light beam 20 is emitted (reflected and deflected) on the opposite side to the incident direction of the illumination light beam 20 with the projection optical axis 6 interposed therebetween, and is turned off as shown in FIG.
Light (second reflected state light beam) 22 (first light beam) and 23
(Second bundle).
【0134】これらのOFF光22および23は、投写
レンズ5の受光角度から外れた光線であるため、この第
2反射状態は、スクリーンに投写される映像光がOFF
の状態、すなわち黒表示に対応する。Since these OFF lights 22 and 23 are light rays deviating from the light receiving angle of the projection lens 5, this second reflection state is when the image light projected on the screen is OFF.
, Ie, black display.
【0135】この状態において、OFF光(第2反射状
態光線の第1束)22は第2のプリズム片12の面12
2において全反射され、その進行方向を図1中の右方向
へと大きく偏向される。In this state, the OFF light (the first bundle of light rays in the second reflection state) 22 is applied to the surface 12 of the second prism piece 12.
2, the light is totally reflected, and its traveling direction is largely deflected to the right in FIG.
【0136】つまり、第2のプリズム片12の面122
は、投写光軸6に対して所定の角度だけ傾いて配置さ
れ、ある大きさ以上の入射角度(全反射条件を満足する
角度)を有する光線を全反射させることになる。That is, the surface 122 of the second prism piece 12
Is arranged at a predetermined angle with respect to the projection optical axis 6 and totally reflects light rays having an incident angle equal to or greater than a certain value (an angle satisfying the total reflection condition).
【0137】面122で全反射されたOFF光線22は
第2のプリズム片12の内部を図1中の右方向へ伝播
し、OFF光22の一部は面121に到達し、このとき
の入射角は非常に大きいため、面121で再び全反射さ
れて第2プリズム片12内を図1の右方向へと進行す
る。又、面122で全反射された後に面123に直接到
達したOFF光22も、このときの入射角が非常に大き
いため、面123で全反射され、その後、面121に到
達し、このときの入射角は大きくないため、その一部は
面121で反射されて面123へ再び到達する。このよ
うに、面122で全反射されたOFF光22の殆どは、
両面123,131を透過して第3のプリズム片13の
面132に到達する。又、OFF光(第2反射状態光線
の第2束)23も、2つの面123,131を透過して
面132に到達する。そこで、これらのOFF光22,
23を吸収するために、面132上には遮光部材7が配
置されている。The OFF light ray 22 totally reflected by the surface 122 propagates inside the second prism piece 12 rightward in FIG. 1, and a part of the OFF light 22 reaches the surface 121 and is incident at this time. Since the angle is very large, the light is totally reflected again on the surface 121 and travels in the second prism piece 12 rightward in FIG. Also, the OFF light 22 that has reached the surface 123 directly after being totally reflected by the surface 122 is also totally reflected by the surface 123 and then reaches the surface 121 because the incident angle at this time is very large. Since the incident angle is not large, a part of the light is reflected by the surface 121 and reaches the surface 123 again. Thus, most of the OFF light 22 totally reflected by the surface 122 is
The light passes through both surfaces 123 and 131 and reaches the surface 132 of the third prism piece 13. Further, the OFF light (the second bundle of the second reflection state rays) 23 also reaches the surface 132 through the two surfaces 123 and 131. Therefore, these OFF lights 22,
The light shielding member 7 is arranged on the surface 132 in order to absorb the light 23.
【0138】このように構成することによって、OFF
光22,23の大部分が投写レンズ5の内部に進入する
ことがない(取り込まれない)ため、投写レンズ5の鏡
筒内面やレンズ面(レンズ表面、境界面)における散乱
等を原因とするゴースト光の発生を低減させることが可
能となり、主にスクリーン上における黒表示状態におけ
る光出力を抑えることによるコントラスト向上を実現す
ることができる。With this configuration, the OFF
Most of the light 22 and 23 do not enter (are not taken into) the inside of the projection lens 5, and are caused by scattering on the inner surface of the lens barrel of the projection lens 5 and the lens surface (lens surface, boundary surface). The generation of ghost light can be reduced, and an improvement in contrast can be realized mainly by suppressing light output in a black display state on a screen.
【0139】また、第1プリズム片11の面114に到
達する前の第1プリズム片11内を伝播する照明光線2
0は、第1のプリズム片11の面113と衝突すること
がない。そのため、第2のプリズム片12の面122
を、可変ミラー素子3によって反射されたOFF光22
を全反射作用し得る位置に配置することができる。又、
第1のプリズム片11の面113と第2のプリズム片1
2の面122との間に介在する空気層(空気間隙)は、
照明光線20およびON光21に対してはほぼ影響を与
えることがない。本プリズム1では、OFF光22およ
び23を効果的に遮光部材7へ導くことができる。The illumination light beam 2 propagating in the first prism piece 11 before reaching the surface 114 of the first prism piece 11
0 does not collide with the surface 113 of the first prism piece 11. Therefore, the surface 122 of the second prism piece 12
To the OFF light 22 reflected by the variable mirror element 3.
Can be arranged at a position where total reflection can be performed. or,
Surface 113 of first prism piece 11 and second prism piece 1
The air layer (air gap) interposed between the second surface 122 and
The illumination light 20 and the ON light 21 are hardly affected. In the present prism 1, the OFF lights 22 and 23 can be effectively guided to the light shielding member 7.
【0140】(プリズムの設計例)さて、プリズム1の
コントラスト向上効果をより具体的に説明するため、プ
リズム1の設計例を示し定性的な考察を行う。ここで、
可変ミラー素子3の具体例としてDMDを想定し、先に
説明したDMDの特性に従ったプリズム1の具体例を示
すものとする(以下、可変ミラー素子3の一例としてD
MDを用いたものを示し、DMD3と称す)。(Prism Design Example) Now, in order to more specifically explain the effect of improving the contrast of the prism 1, a design example of the prism 1 will be shown and qualitative consideration will be made. here,
A DMD is assumed as a specific example of the variable mirror element 3, and a specific example of the prism 1 according to the characteristics of the DMD described above is shown (hereinafter, an example of the variable mirror element 3 is D
An example using an MD is shown and referred to as DMD3).
【0141】プリズム1の設計は、第1のプリズム片1
1と第2のプリズム片12とからなるDMD3側プリズ
ム片、すなわち照明光側プリズム片の設計と、第3のプ
リズム片13より成る映像光側プリズム片の設計とに大
きく分けることができる。The design of the prism 1 is as follows.
The design can be broadly divided into a DMD 3-side prism piece composed of the first and second prism pieces 12, that is, a design of an illumination light-side prism piece and a design of an image light-side prism piece composed of a third prism piece 13.
【0142】図2は、プリズム1の設計における設計パ
ラメータを説明する概略図であり、図2において、61
はDMD3に関する照明光軸、62は第1のプリズム片
11の面114において全反射した後の第1プリズム片
11内部における照明光軸、αとβはプリズム1の形状
を特徴付ける頂角である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the design parameters in the design of the prism 1. In FIG.
Is an illumination optical axis for the DMD 3, 62 is an illumination optical axis inside the first prism piece 11 after total reflection on the surface 114 of the first prism piece 11, and α and β are apex angles characterizing the shape of the prism 1.
【0143】その他の符号は図1と共通であるので説明
を省略する。なお、投写光軸6と照明光軸61とのなす
角度は20°として説明する。The other reference numerals are the same as in FIG. 1 and the description is omitted. The description will be made on the assumption that the angle between the projection optical axis 6 and the illumination optical axis 61 is 20 °.
【0144】まず、DMD3側の第1のプリズム片11
と第2のプリズム片12とは一体化されているとし、メ
リジオナル面内(紙面内)における頂角αと頂角βを求
めて、DMD3の照明条件を満たすプリズムを設計する
ことから始める。First, the first prism piece 11 on the DMD 3 side
And the second prism piece 12 are integrated, the apex angle α and the apex angle β in the meridional plane (in the paper plane) are obtained, and the design is started by designing a prism satisfying the illumination condition of the DMD 3.
【0145】頂角αとβの設計条件として、 プリズム1に入射する全ての照明光線束が第1のプリ
ズム片11の面114における全反射条件を満足するこ
とによりDMD3側へ偏向されて、プリズム1を出射し
た照明光線束が20°の進入角度をもってDMD3を照
明すること。As a design condition of the apex angles α and β, all illumination light fluxes incident on the prism 1 satisfy the condition of total reflection on the surface 114 of the first prism piece 11 and are deflected to the DMD 3 side. 1 illuminates the DMD 3 with an incident light beam angle of 20 °.
【0146】DMD3から、図示しない投写レンズへ
向かう反射光(ON光)が全反射面を全て透過すること
の2つの条件を満足する必要がある。条件は図3に示
す楔形状のプリズムを想定すれば簡単にその解を得るこ
とができる。It is necessary to satisfy two conditions that reflected light (ON light) traveling from the DMD 3 to the projection lens (not shown) is transmitted through the total reflection surface. The condition can be easily obtained by assuming a wedge-shaped prism shown in FIG.
【0147】図3は、仮想的な立体を想定し光線の振舞
いを説明する概略図である。図3では、図2における第
1のプリズム片11と第2のプリズム片12とを一体化
したプリズム片10を示すと共に、同片10を全反射面
115に関して面対称に鏡像反転した立体の輪郭を点線
で示す。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the behavior of light rays assuming a virtual solid. FIG. 3 shows a prism piece 10 in which the first prism piece 11 and the second prism piece 12 in FIG. 2 are integrated, and a three-dimensional contour obtained by mirror-inverting the same piece 10 in plane symmetry with respect to the total reflection surface 115. Is indicated by a dotted line.
【0148】頂角αとβの設定を考える場合はプリズム
片10と点線とによって形成される楔形状の仮想プリズ
ムを考えれば良い。図3中、実線矢印で示される200
はプリズム片10の入射面116に対して垂直に入射す
る光線の振舞いを示している。When considering the setting of the apex angles α and β, a wedge-shaped virtual prism formed by the prism piece 10 and the dotted line may be considered. In FIG. 3, 200 indicated by a solid arrow.
Indicates the behavior of a light beam that is perpendicularly incident on the incident surface 116 of the prism piece 10.
【0149】プリズム10の実体上の出射面は面118
であり、119は、実体上の出射面118に対応する仮
想的に考えたプリズム(仮想プリズム)の仮想出射面で
ある。The actual exit surface of the prism 10 is a surface 118.
Reference numeral 119 denotes a virtual exit surface of a prism (virtual prism) imagined corresponding to the exit surface 118 on the entity.
【0150】上述した、投写光軸6と照明光軸61との
なす角度を20°とすることから、仮想出射面119か
ら出射した光線は仮想出射面119の法線63に対して
20°だけ傾く状態を想定する。このとき、仮想出射面
119への入射角度をθとすると、α、βおよびθの間
には次のような関係式(1)が成り立つ。Since the angle between the projection optical axis 6 and the illumination optical axis 61 is set to 20 °, the ray emitted from the virtual exit surface 119 is only 20 ° with respect to the normal 63 of the virtual exit surface 119. Assume a state of inclination. At this time, assuming that the incident angle on the virtual emission surface 119 is θ, the following relational expression (1) holds between α, β, and θ.
【0151】[0151]
【数1】 (Equation 1)
【0152】ここで、nはプリズム片10を形成する材
料の屈折率である。Here, n is the refractive index of the material forming the prism piece 10.
【0153】(プリズム片における全反射条件)次に、
プリズム片10に入射する全ての光線が全反射を呈する
条件を求める。(Total reflection condition on prism piece)
A condition is determined in which all light rays incident on the prism piece 10 exhibit total reflection.
【0154】図4は光線の全反射条件を説明する概略図
である。図4中、201によって示される実線矢印はプ
リズム片10に入射する光線のうち、全反射面115に
対して最も小さな角度で入射する最外角光線を示してお
り、この光線が全反射条件を満たせば全ての入射光線が
全反射を呈することになる。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the conditions for total reflection of light rays. In FIG. 4, a solid arrow indicated by 201 indicates an outermost angle ray incident on the total reflection surface 115 at the smallest angle among rays incident on the prism piece 10, and this ray can satisfy the total reflection condition. If this is the case, all incident light rays will exhibit total reflection.
【0155】図4中、γは光線201と全反射面115
に対する法線64とのなす角であり、全反射面115に
対する入射角である。このとき、照明光線束のFナンバ
ーは図4中の角度δによって次式(2)のように定義さ
れる。In FIG. 4, γ is the ray 201 and the total reflection surface 115.
And the incident angle with respect to the total reflection surface 115. At this time, the F number of the illumination light beam is defined by the angle δ in FIG.
【0156】[0156]
【数2】 (Equation 2)
【0157】さて、光線201の全反射面115への入
射角γと入射面116における光線の屈折とにより次式
(3)が成り立つ。The following expression (3) is established by the incident angle γ of the light ray 201 on the total reflection surface 115 and the refraction of the light ray on the incident surface 116.
【0158】[0158]
【数3】 (Equation 3)
【0159】入射光線201が全反射面115において
全反射条件を満たすことから、Since the incident ray 201 satisfies the condition of total reflection on the total reflection surface 115,
【0160】[0160]
【数4】 (Equation 4)
【0161】が成り立つ。また、式(3)および式
(4)から、次式(5)が成り立つ。Holds. Further, the following expression (5) is established from the expressions (3) and (4).
【0162】[0162]
【数5】 (Equation 5)
【0163】なお、式(5)の両辺が等しくなるときの
αを、特にα1とする。Note that α when both sides of the equation (5) are equal is particularly α1.
【0164】DMD3への照明光線束は、全反射面11
5において全反射するだけでなく、図3の仮想出射面1
19を全ての光線が透過すること(このことは、照明光
線束がDMD3へ確実に照明されるための条件)も必要
である。The illumination light beam to the DMD 3 is transmitted to the total reflection surface 11.
5 is not only totally reflected, but also the virtual exit surface 1 of FIG.
It is also necessary that all rays pass through 19 (this is the condition for ensuring that the illumination ray bundle is illuminated to the DMD 3).
【0165】図5は入射面116に入射する光線のう
ち、照明光軸60に対して、図4に示したとは反対側に
角度δで入射する光線202の振舞いを示している。FIG. 5 shows the behavior of the light beam 202 which is incident on the illumination optical axis 60 at an angle δ on the opposite side to that shown in FIG.
【0166】図5において、ωは光線202と仮想出射
面119の法線63とのなす角で、仮想出射面119に
対する入射角を示している。In FIG. 5, ω is the angle between the light ray 202 and the normal 63 of the virtual exit surface 119, and indicates the angle of incidence on the virtual exit surface 119.
【0167】この光線202は、仮想出射面119に対
して最も大きな角度ωで進入するため、ここで全反射を
生じてプリズム片10内に光線が閉じ込められないこと
を確認しなければならない。この場合、まず、角度ωに
ついて次式(6)が成り立つ。Since the light ray 202 enters the virtual exit surface 119 at the largest angle ω, it must be confirmed that total reflection occurs here and the light ray is not confined in the prism piece 10. In this case, first, the following equation (6) holds for the angle ω.
【0168】[0168]
【数6】 (Equation 6)
【0169】また、仮想出射面119において、全反射
が起きない条件は次式(7)で表すことができる。The condition under which total reflection does not occur on the virtual exit surface 119 can be expressed by the following equation (7).
【0170】[0170]
【数7】 (Equation 7)
【0171】よって、式(6)、式(7)より次式
(8)が成り立つ。Therefore, the following equation (8) is established from the equations (6) and (7).
【0172】[0172]
【数8】 (Equation 8)
【0173】この式(8)に基づき、両辺をそれぞれ屈
折率nの関数としてプロットしたグラフを図6に示す。
ただし、式(2)において定義される照明光線束のFナ
ンバーを3とした。図6中、破線によって示されるのが
式(8)の左辺に相当する屈折率nの関数であり、実線
が同様に右辺の関数を示している。FIG. 6 is a graph in which both sides are plotted as a function of the refractive index n based on the equation (8).
However, the F-number of the illuminating light beam bundle defined in Expression (2) was set to 3. In FIG. 6, what is indicated by a broken line is a function of the refractive index n corresponding to the left side of Expression (8), and a solid line similarly indicates the function of the right side.
【0174】図6に示したグラフより、式(8)の不等
式が一般的な光学材料の屈折率の範囲である1.45か
ら1.85の間で成立することがわかる。From the graph shown in FIG. 6, it can be seen that the inequality of equation (8) holds between 1.45 and 1.85, which is the range of the refractive index of general optical materials.
【0175】(プリズム頂角の条件)次に、DMD3か
ら投写レンズへ向かうON光の振舞いによるプリズム頂
角α及びβの条件を求める。(Condition of Prism Vertex Angle) Next, the condition of the prism vertex angles α and β based on the behavior of the ON light traveling from the DMD 3 to the projection lens is obtained.
【0176】図7は、2つのプリズム片10および13
から構成されるプリズム100を示しており、DMD3
からのON光のうち、全反射面115に対して最も大き
な入射角νで進入する光線203を示している。また、
64は全反射面115の法線であり、その他の符号は前
述の通りである。FIG. 7 shows two prism pieces 10 and 13
And a prism 100 composed of DMD3
3 shows a ray 203 that enters the total reflection surface 115 at the largest incident angle ν from among the ON lights from the light source 203. Also,
Numeral 64 denotes a normal line of the total reflection surface 115, and other symbols are as described above.
【0177】さて、光線203が全反射面115におい
て全反射せずにプリズム片13の方へ透過するならば、
DMD3からの映像光は全てプリズム片13側へ透過す
ることになる。まず、入射角νについて次式(9)が成
り立つ。Now, if the light beam 203 is transmitted toward the prism piece 13 without being totally reflected on the total reflection surface 115,
All the image light from the DMD 3 is transmitted to the prism piece 13 side. First, the following equation (9) holds for the incident angle ν.
【0178】[0178]
【数9】 (Equation 9)
【0179】また、全反射が起きない条件は式(7)と
同様、次式(10)で表すことができる。The condition under which total reflection does not occur can be expressed by the following equation (10), similarly to equation (7).
【0180】[0180]
【数10】 (Equation 10)
【0181】式(9)、式(10)から次の不等式(1
1)が得られる。From equations (9) and (10), the following inequality (1)
1) is obtained.
【0182】[0182]
【数11】 [Equation 11]
【0183】なお、式(11)の両辺が等しくなると仮
定したときのαを、特にα2とする。It is to be noted that α, when both sides of the equation (11) are assumed to be equal, is α2 in particular.
【0184】以上より、プリズム10の基本形状を規定
する頂角α及びβに関する条件式を導出した。この場
合、プリズム10の形状を決定するには式(5)及び式
(11)の両方の条件を満足する頂角αを求め、式
(1)よりβを求めれば良い。From the above, the conditional expressions relating to the apex angles α and β that define the basic shape of the prism 10 have been derived. In this case, in order to determine the shape of the prism 10, the vertex angle α that satisfies both the conditions of Expressions (5) and (11) may be obtained, and β may be obtained from Expression (1).
【0185】図8は、式(5)による角度α1及び式
(11)による角度α2をプリズム材料の屈折率nの関
数としてプロットしたものである。横軸をプリズム材料
の屈折率とし、縦軸を角度としている。FIG. 8 is a plot of the angle α1 according to equation (5) and the angle α2 according to equation (11) as a function of the refractive index n of the prism material. The horizontal axis is the refractive index of the prism material, and the vertical axis is the angle.
【0186】式(5)及び式(11)の両不等式の表す
範囲の関係より、角度α1を示す点線と角度α2を示す実
線に挟まれた範囲(後述する角度選定範囲)から頂角α
の値を選ぶことができる。From the relationship between the ranges represented by the two inequalities of Expressions (5) and (11), the range between the dotted line indicating the angle α1 and the solid line indicating the angle α2 (the angle selection range described later) changes from the apex angle α.
You can choose the value of
【0187】図8を参照すると容易に理解できるよう
に、実用的な光学材料の屈折率の範囲である屈折率1.
45から1.85の範囲において、角度αとして約3
8.0°から約50.4°の間で最適値を選ぶことがで
きる。As can be easily understood with reference to FIG. 8, the refractive index of the practical optical material is 1.
In the range of 45 to 1.85, the angle α is about 3
An optimal value can be chosen between 8.0 ° and about 50.4 °.
【0188】この場合、角度βは式(1)から簡単に対
応付けることができ、約25.0°から約38.0°の
間で最適値を選定することができる。In this case, the angle β can be easily associated with the equation (1), and an optimum value can be selected between about 25.0 ° and about 38.0 °.
【0189】実際的な具定例として、プリズム10の材
料をBK7(nd=1.5168)とし、DMD3の照
明光線束のFナンバーを3、DMD3の照明光軸とDM
D3の法線とのなす角度を前述の通り20°(すなわ
ち、照明光線束が20°の進入角度をもってDMD3を
照明することと等価)とすると、頂角αは47.55°
から47.97°の間で最適値を選べば良い。なお、こ
のとき、式(1)より求められる角度βは34.52°
から34.94°の間の値を採り得る。As a practical specific example, the material of the prism 10 is BK7 (nd = 1.5168), the F number of the illumination light beam of the DMD 3 is 3, the illumination optical axis of the DMD 3 and the DM
Assuming that the angle between the normal of D3 and the normal is 20 ° as described above (that is, equivalent to illuminating the DMD3 with the incident angle of the illumination light beam of 20 °), the apex angle α is 47.55 °.
The optimal value may be selected between the range of 47 ° to 47.97 °. At this time, the angle β obtained from the equation (1) is 34.52 °
And a value between 34.94 °.
【0190】図9はプリズム10の材料(この場合はB
K7)における波長分散を考慮して、C線(656.2
7nm。この波長における屈折率をnCと表記)、d線
(587.56nm。この波長における屈折率をndと
表記)、及びF’線(479.99nm。この波長にお
ける屈折率をnF’と表記)の場合の各頂角αの値をプ
ロットしたものであり、横軸と縦軸は図8と同様であ
る。FIG. 9 shows the material of the prism 10 (in this case, B
Considering the chromatic dispersion in K7), the C-line (656.2)
7 nm. The refractive index at this wavelength is denoted by nC, the d-line (587.56 nm; the refractive index at this wavelength is denoted by nd), and the F 'line (479.99 nm; the refractive index at this wavelength is denoted by nF'). The value of each apex angle α in the case is plotted, and the horizontal axis and the vertical axis are the same as in FIG.
【0191】このように、プリズム10の材料の波長分
散を考慮すると、α≒47.7°が好適であり、この場
合β≒34.7°となることが理解できる。この値に限
らず、材料の波長分散による屈折率の採り得る範囲が図
8に示される角度選定範囲に含まれていれば、可視光の
領域であって屈折率1.45から1.85程度の範囲に
おいて好適なプリズム材料を選択することができる。Thus, considering the wavelength dispersion of the material of the prism 10, it can be understood that α ≒ 47.7 ° is preferable, and in this case, β ≒ 34.7 °. Not limited to this value, if the range in which the refractive index due to the wavelength dispersion of the material can be taken is included in the angle selection range shown in FIG. 8, it is a visible light region and the refractive index is about 1.45 to 1.85. In this range, a suitable prism material can be selected.
【0192】一方、図1又は図7に示すプリズム片13
の設計は、DMD3側のプリズムが単一のプリズム片で
あっても、複数のプリズム片の複合体であっても同じで
あり、図1に示すように第3のプリズム片13の面13
3は、第2のプリズム片12の面121に平行となる。
従って、DMD3と投写レンズ5との間に、比較的厚み
のある一枚のガラス板が配置されているとみなし得る。
このように、投写光軸6に垂直な面で構成される平行平
面板で以てプリズム1を構成しているので、投写レンズ
5の設計を非常に簡単なものとすることができる。On the other hand, the prism piece 13 shown in FIG.
Is the same regardless of whether the prism on the DMD 3 side is a single prism piece or a composite of a plurality of prism pieces. As shown in FIG.
3 is parallel to the surface 121 of the second prism piece 12.
Therefore, it can be considered that one relatively thick glass plate is arranged between the DMD 3 and the projection lens 5.
As described above, since the prism 1 is constituted by the parallel flat plate constituted by the plane perpendicular to the projection optical axis 6, the design of the projection lens 5 can be made very simple.
【0193】以上のような設計に基づく2つのプリズム
片から構成されるプリズム10にDMD3からの反射光
を入射させた場合の光線軌跡を図10に示す。図10に
は、DMD3の法線の方向に所定のひろがりをもって進
行するON光と、このDMD3の法線から所定の角度だ
け傾いた方向に進行するOFF光の両方を描いている。FIG. 10 shows a ray trajectory when the reflected light from the DMD 3 is incident on the prism 10 composed of two prism pieces based on the above design. FIG. 10 illustrates both ON light that travels with a predetermined spread in the direction of the DMD 3 normal line and OFF light that travels in a direction inclined by a predetermined angle from the DMD 3 normal line.
【0194】プリズム13の側面上には遮光部材7が設
けられているが、図10中の点線楕円で囲んだ辺りに到
達するOFF光は投写レンズにそのまま進入する可能性
が高い。Although the light shielding member 7 is provided on the side surface of the prism 13, there is a high possibility that the OFF light reaching the area surrounded by the dotted ellipse in FIG. 10 enters the projection lens as it is.
【0195】その理由は、プロジェクタの投写レンズに
は画面の周辺光量を高めることを目的としてテレセント
リックレンズが用いられることが多く、このようなテレ
セントリックレンズは、図10に示すON光を全て受け
取る(入射させる)ために、レンズ開口の大きいものを
用いる場合が多く、従ってOFF光も投写レンズ内に進
入し易いという状況が生じてしまうからである。The reason is that a telecentric lens is often used as a projection lens of a projector for the purpose of increasing the peripheral light amount of a screen, and such a telecentric lens receives all ON light shown in FIG. This is because, in many cases, a lens having a large lens aperture is used, so that a situation arises in which OFF light easily enters the projection lens.
【0196】テレセントリックレンズの一例を用いた計
算機シミュレーションによる光線追跡を行い、投写レン
ズへOFF光が進入する様子を調べた例について以下に
述べる。An example in which the ray tracing is performed by computer simulation using an example of a telecentric lens and the manner in which OFF light enters the projection lens will be described below.
【0197】図11は、Fナンバーが3のテレセントリ
ックレンズ51をプリズム100の直後に配置した光学
系による計算機シミュレーションの出力であり、説明に
必要な部分を拡大して示した図である。FIG. 11 is an output of a computer simulation by an optical system in which a telecentric lens 51 having an F-number of 3 is disposed immediately after the prism 100, and is an enlarged view of a portion necessary for explanation.
【0198】図11を参照すると、DMD3から出射し
たOFF光の一部が投写レンズ51に進入し、投写レン
ズ51を構成する内部のレンズ面において反射を繰り返
しながら、さらに投写レンズ51の内部へ進んで行く様
子がわかる。Referring to FIG. 11, a part of the OFF light emitted from DMD 3 enters projection lens 51, and repeatedly reflects on the inner lens surface of projection lens 51, and further proceeds inside projection lens 51. You can see how it goes.
【0199】この図11に示した場合においては、理解
しやすいようにOFF光の光線の本数を少なくして示し
ており、影響が少ないように見えるが、現実にはさらに
多くのOFF光が投写レンズ内に不必要に進入してしま
う。In the case shown in FIG. 11, the number of OFF light rays is shown to be small for easy understanding, and it seems that the influence is small, but actually more OFF light is projected. Unnecessarily entering the lens.
【0200】原理的には、投写レンズ51の有するFナ
ンバーよりも大きな角度で進入した光線は、レンズ内の
絞り面や投写レンズ51の鏡筒内面等によって吸収さ
れ、投写画面(スクリーン)に到達することはないはず
である。In principle, light rays entering at an angle larger than the F-number of the projection lens 51 are absorbed by the stop surface in the lens, the inner surface of the lens barrel of the projection lens 51, etc., and reach the projection screen (screen). Should not be done.
【0201】しかしながら、絞り面や鏡筒内面の光吸収
が現実的には完全ではない(完全吸収体ではない)こと
及び、各レンズの表面に施される減反射コーティングの
不完全さ(反射を完全に抑えることができない)に起因
して、現実的には様々な位置において迷光が生じること
となり、この迷光がスクリーンに到達することによって
投写される画像のコントラストを低減させてしまう。However, the light absorption of the stop surface and the inner surface of the lens barrel is not actually perfect (not a perfect absorber), and the imperfections of the anti-reflection coating applied to the surface of each lens (reflection In reality, stray light is generated at various positions, and the stray light reaches the screen, thereby reducing the contrast of the projected image.
【0202】従って、OFF光を投写レンズ51に進入
しないようにすることができれば、投写される画像のコ
ントラストを直接的に、大きく改善することができる。Therefore, if the OFF light can be prevented from entering the projection lens 51, the contrast of the projected image can be directly and greatly improved.
【0203】(プリズム片の設計について)そこで、以
下では、主に投写レンズに進入する可能性が高いOFF
光線に効果的に作用するプリズム片12(図1)の設計
方法について説明する。(Regarding the Design of Prism Pieces) Therefore, in the following, OFF is likely to enter the projection lens mainly.
A method for designing the prism piece 12 (FIG. 1) that effectively acts on light rays will be described.
【0204】このようなプリズム片12の設計のために
は、DMD3から反射したOFF光の振舞いと、プリズ
ム片12に入射し、このプリズム片12の有する全反射
面に到達する光線の振舞いを調べる必要がある。In order to design such a prism piece 12, the behavior of the OFF light reflected from the DMD 3 and the behavior of the light beam incident on the prism piece 12 and reaching the total reflection surface of the prism piece 12 are examined. There is a need.
【0205】図12は、DMD3から反射したOFF光
の振舞いを示す概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing the behavior of the OFF light reflected from the DMD 3.
【0206】光線204はDMD3の、図12中で最も
左端部分から反射される光線であり、DMD3の法線6
(ここでは投写光軸6とDMD3の法線とが一致する例
について述べるので、便宜的にDMD3の法線を法線6
として説明する)から40°傾いた方向へ出射するOF
F光の光軸65から角度δだけ、さらに外側(法線6に
寄る方向)に傾いた光線を示している。A ray 204 is a ray reflected from the leftmost portion of the DMD 3 in FIG.
(Here, an example in which the projection optical axis 6 and the normal line of the DMD 3 match will be described. For convenience, the normal line of the DMD 3 is
OF emitted in a direction inclined by 40 ° from
A ray tilted further outward (in a direction closer to the normal 6) by an angle δ from the optical axis 65 of the F light is shown.
【0207】また、66は光線204の方向軸、205
は反射面122上にあって、且つ当該反射面122の位
置を規定する点Pを通る光線である。Reference numeral 66 denotes a direction axis of the light beam 204, 205
Is a ray passing through a point P on the reflection surface 122 and defining the position of the reflection surface 122.
【0208】DMD3の図12中の左端部で反射されて
プリズム片12に入射するOFF光線束は、光軸65か
ら図12中の左右へ角度δだけ広がった分布を有してい
る。そこで、OFF光204をプリズム片12の反射面
122において全反射させることができれば、それ以外
の角度を有する反射光は全て反射面122で全反射され
て図12中の右方向へ進行することになる。従って、こ
の全反射の条件を基に、必要なプリズム片12の頂角κ
の値を求めることができる。The OFF ray bundle reflected by the left end of the DMD 3 in FIG. 12 and entering the prism piece 12 has a distribution spread from the optical axis 65 to the left and right in FIG. Therefore, if the OFF light 204 can be totally reflected by the reflecting surface 122 of the prism piece 12, all the reflected light having other angles is totally reflected by the reflecting surface 122 and travels rightward in FIG. Become. Therefore, based on the condition of the total reflection, the required vertex angle κ of the prism piece 12 is obtained.
Can be obtained.
【0209】図13は、プリズム片12を拡大して示し
た拡大図であり、図13を参照しながら頂角κの導出に
ついて説明する。なお、図13において、67は反射面
122の法線である。FIG. 13 is an enlarged view showing the prism piece 12 in an enlarged manner. The derivation of the apex angle κ will be described with reference to FIG. In FIG. 13, reference numeral 67 denotes a normal line of the reflection surface 122.
【0210】光線204がプリズム片12の内部に進入
したときの、光線204とDMD3の法線6とのなす角
度εは次式(12)で表すことができる。The angle ε between the light beam 204 and the normal 6 of the DMD 3 when the light beam 204 enters the inside of the prism piece 12 can be expressed by the following equation (12).
【0211】[0211]
【数12】 (Equation 12)
【0212】また、角度ε、κおよびμの間には次の式
(13)に示すような関係がある。Further, there is a relationship between the angles ε, κ and μ as shown in the following equation (13).
【0213】[0213]
【数13】 (Equation 13)
【0214】ここで、角度μに関しては光線204の全
反射条件より、次式(14)を満たす必要がある。Here, the angle μ needs to satisfy the following expression (14) from the condition of total reflection of the light ray 204.
【0215】[0215]
【数14】 [Equation 14]
【0216】以上、式(12)、式(13)および式
(14)より、次の不等式が成り立つ。From the equations (12), (13) and (14), the following inequality holds.
【0217】[0219]
【数15】 (Equation 15)
【0218】図14は、プリズム12の材料の屈折率n
をパラメータとして、照明光線束のFナンバーに対する
頂角κの値を式(15)に基づいて計算し、その計算結
果をプロットしたものである。FIG. 14 shows the refractive index n of the material of the prism 12.
Is a parameter obtained by calculating the value of the vertex angle κ with respect to the F-number of the illumination light beam based on Equation (15), and plotting the calculation result.
【0219】図14によれば、プリズム12の材料とし
て実用的な屈折率の範囲である屈折率1.45から1.
85の間においては、頂角κの最小値として約16.2
°から24.5°の間にある値を取ることが理解でき
る。According to FIG. 14, the material of the prism 12 has a refractive index of 1.45 to 1.45 which is a range of a practical refractive index.
85, the minimum value of the apex angle κ is about 16.2.
It can be seen that it takes a value between ° and 24.5 °.
【0220】実際的な例として、プリズム12の材料を
BK7(nd=1.5168)とし、DMD3からの反
射光線のFナンバーを3とする場合、式(15)に基づ
いて求められる角度κの最小値は、約21.753°と
なる。As a practical example, when the material of the prism 12 is BK7 (n d = 1.5168) and the F-number of the light beam reflected from the DMD 3 is 3, the angle κ obtained based on the equation (15) Is about 21.753 °.
【0221】さて、図12の反射面122にはDMD3
からのOFF光が全て入射する必要はなく、図12に示
した光線204のように、プリズム片13の側面132
に到達せずに投写レンズに進入する可能性が高い光線だ
けが反射すればよい。The DMD 3 is provided on the reflection surface 122 shown in FIG.
It is not necessary that all of the OFF light from the light source enter the side surface 132 of the prism piece 13 like the light ray 204 shown in FIG.
It is only necessary to reflect only light rays that are likely to enter the projection lens without reaching.
【0222】しかしながら、図1のプリズム片11に関
して言えば、図1に示す光線20が全反射面114に到
達する前に面113に到達してしまうと、照明光線束の
一部がけられて欠落するため、プリズム片11とプリズ
ム片12との間に設ける空気ギャップ(空気間隙)の位
置には注意しなければならない。However, regarding the prism piece 11 of FIG. 1, if the light beam 20 shown in FIG. 1 reaches the surface 113 before reaching the total reflection surface 114, a part of the illumination light beam is cut off and lost. Therefore, attention must be paid to the position of the air gap (air gap) provided between the prism pieces 11 and 12.
【0223】一方、図12に示した点Pを通る光線20
5は、プリズム片13の側面132(望ましくは、遮光
部材が側面132上部に設けられる)に到達することが
望ましいが、これは、DMD3の図12中の最も左端部
分から出射される光線204が、反射面122において
反射される条件下で実現することが可能である。On the other hand, the light ray 20 passing through the point P shown in FIG.
5 preferably reaches the side surface 132 of the prism piece 13 (preferably, the light shielding member is provided on the upper side of the side surface 132). This is because the light beam 204 emitted from the leftmost portion of the DMD 3 in FIG. , Under the condition that the light is reflected by the reflection surface 122.
【0224】(点Pを求める方法について)ここで、点
Pの位置を求める方法について図15に示す一例を参照
しながら説明する。(Method for Obtaining Point P) Here, a method for obtaining the position of the point P will be described with reference to an example shown in FIG.
【0225】図15において、Rはプリズム1の入射面
111に入射する光線束の半径であり、点Qは入射光線
束の内で最も外側の光線206が反射面114に到達す
る点を示している。In FIG. 15, R is the radius of the light beam incident on the incident surface 111 of the prism 1, and point Q is the point where the outermost ray 206 of the incident light beam reaches the reflecting surface 114. I have.
【0226】プリズム1内での屈折角δ’が既知である
ので、頂角αをなす頂点Sから照明光軸60までの距離
が決まれば、点Qの位置は、図15中のパラメータを用
いた簡単な幾何計算から求めることができる。Since the refraction angle δ ′ in the prism 1 is known, if the distance from the vertex S forming the apex angle α to the illumination optical axis 60 is determined, the position of the point Q is determined by using the parameters in FIG. It can be obtained from simple geometric calculations.
【0227】点Pは、点Qより頂点T側に取ればよく、
このときDMD3から出射する最外光線207が反射面
122に到達することを確認すれば良い。The point P may be located on the vertex T side from the point Q.
At this time, it is sufficient to confirm that the outermost ray 207 emitted from the DMD 3 reaches the reflection surface 122.
【0228】さて、図16は、上述の設計手順により設
計された2つのプリズム片から構成されるプリズムを用
いて行った計算機シミュレーション(光線追跡シミュレ
ーション)の出力例である。角度κを求めることによっ
て、このような光線軌跡からでも簡単に点Pの位置、あ
るいは反射面122の位置を定めることができる。FIG. 16 is an output example of a computer simulation (ray tracing simulation) performed using a prism composed of two prism pieces designed according to the above-described design procedure. By obtaining the angle κ, the position of the point P or the position of the reflection surface 122 can be easily determined from such a ray trajectory.
【0229】以上のように設計された、3つのプリズム
片から構成されるプリズム1にOFF光が進入した状態
を光線追跡して求めた出力図を図17に示す。図17か
ら分かるように、全反射面122によって、投写レンズ
に侵入する不要な光線の大部分をプリズムの側面132
に向かわせることができる。FIG. 17 shows an output diagram obtained by ray tracing the state in which the OFF light has entered the prism 1 composed of three prism pieces designed as described above. As can be seen from FIG. 17, the total reflection surface 122 allows most of the unnecessary light rays that enter the projection lens to enter the side surface 132 of the prism.
You can go to.
【0230】図17に示した光線では僅かにプリズム1
の最終出射面133に直接的に到達する光線が描かれて
いるが、点Pの位置を調節することによってこうした光
線をなくすことも可能である。In the light beam shown in FIG.
Although light rays that directly reach the final emission surface 133 are drawn, it is possible to eliminate such light rays by adjusting the position of the point P.
【0231】このようにして、2つのプリズム片により
構成されるプリズムの外形形状を保ったまま、特に、投
射レンズから見た場合のプリズム1を平行平面板として
みなした場合の板厚を変えることなく、コントラスト低
減の主要因であるOFF光の処理を確実に行うことがで
きる。In this way, while maintaining the outer shape of the prism constituted by the two prism pieces, the thickness of the prism 1 when viewed from the projection lens is changed as a plane-parallel plate. In addition, the processing of the OFF light, which is a main factor of the contrast reduction, can be reliably performed.
【0232】コントラスト比の改善効果は、投写光学系
全体の仕様によって異なるので具体的な数値を示すのは
困難であるが、OFF光処理の役割を面132、ならび
にこの面132上に設けられる遮光部材7に集約するこ
とができ、OFF光を投射レンズに取り込む(入射させ
る)ことがなくなるため、先に紹介した第5の従来技術
に示したような2つのプリズム片からなるプリズムを用
いた光学系に比べて数倍以上のコントラストの改善が期
待できる。Since the effect of improving the contrast ratio differs depending on the specifications of the entire projection optical system, it is difficult to show specific numerical values. However, the role of the OFF light processing is performed on the surface 132 and the light shielding provided on the surface 132. Since the OFF light can be concentrated on the member 7 and the OFF light is not taken in (incident) by the projection lens, the optics using the prism composed of the two prism pieces as shown in the fifth related art described above is introduced. An improvement in contrast that is several times higher than that of the system can be expected.
【0233】図18は図11に示したものと同様の投写
レンズと、3つのプリズム片から構成されるプリズム1
とを組合せた光学系について行った計算機シミュレーシ
ョンの出力の一部である。FIG. 18 shows a projection lens similar to that shown in FIG. 11 and a prism 1 composed of three prism pieces.
FIG. 9 is a part of an output of a computer simulation performed on an optical system in which the above is combined.
【0234】このシミュレーションの出力結果によれ
ば、DMD3により反射され、一度、全反射面122に
到達した光線は、プリズム1から外に出ることなく、側
面132に到達することがわかる。従って、側面132
の上部に設けられる遮光部材に捕らえられないOFF光
の内、直接投写レンズに進入する光線はほぼ無くすこと
ができる。According to the output result of this simulation, it is understood that the light beam reflected by the DMD 3 and once having reached the total reflection surface 122 reaches the side surface 132 without going out of the prism 1. Therefore, the side 132
Of the OFF light that is not caught by the light blocking member provided on the upper part of the lens, almost no light ray directly enters the projection lens.
【0235】(プリズム1の作製について)さて、プリ
ズム1を作製するにあたっては各プリズム片の形状及び
平面度における精度、材料特性の安定性及び各プリズム
片間に設けられる空気ギャップ(空気間隙)の形成精度
(すなわち、各プリズム片の配置精度)が、プリズム1
の性能を左右する要因となる。(Preparation of Prism 1) In preparing the prism 1, the accuracy of the shape and flatness of each prism piece, the stability of material characteristics, and the air gap (air gap) provided between each prism piece are considered. The formation accuracy (that is, the arrangement accuracy of each prism piece) is
Is a factor that affects the performance of
【0236】各プリズム片の形状及び平坦度の精度は、
本プリズムの基本的な仕様であり、投写レンズ51とD
MD3との間に配置される平行平面板としての精度は投
写画像の解像度に関わる重要な要素である。The accuracy of the shape and flatness of each prism piece is
These are the basic specifications of this prism.
The accuracy of the parallel flat plate disposed between the MD3 and the MD3 is an important factor relating to the resolution of the projected image.
【0237】プリズム1を構成する各プリズム片、DM
Dの表面、投写レンズを構成するレンズ面等の各光学面
は、減反射コーティングによって透過率を向上させるこ
とが好ましく、光学面以外の面はハンドリング向上や迷
光の処理に影響が大きいため、例えば砂擦り面処理を行
うことも好適である。Each prism piece constituting the prism 1, DM
D surface, each optical surface such as a lens surface constituting a projection lens, it is preferable to improve the transmittance by the anti-reflection coating, the surface other than the optical surface has a large effect on handling improvement and processing of stray light, for example, It is also preferable to perform a sand rubbing treatment.
【0238】また、プリズム材料の屈折率の公差や分散
の値は、全反射条件を満足する上で重要である。後述の
ように熱膨張係数もプリズム製作には重要なパラメータ
となる。Also, the value of the tolerance or dispersion of the refractive index of the prism material is important for satisfying the condition of total reflection. As will be described later, the coefficient of thermal expansion is also an important parameter for producing a prism.
【0239】なお、空気ギャップ(空気間隙)は、全反
射作用を起こす為に設けているのであるが、次の点をも
考慮する必要がある、即ち、全反射作用を生じずに透過
する光線が空気ギャップで屈折作用を受けるため、空気
ギャップの大きさ及び精度が光学系の性能、特に投写画
像の解像度を大きく左右する点を考慮する必要がある。The air gap (air gap) is provided to cause a total reflection effect. However, it is necessary to consider the following point, that is, a light beam transmitted without causing a total reflection effect. However, it is necessary to consider that the size and accuracy of the air gap greatly affects the performance of the optical system, particularly the resolution of the projected image.
【0240】(空気ギャップの形成について)空気ギャ
ップ(空気間隙)の形成には、一般的に、プリズム片と
は別部材のスペーサを挟む方法が最も多く採用される。
この場合、プリズム材料の熱膨張による空気ギャップの
長さの変化が場所によらず一定であることが必要である
ため、スペーサの材料にはプリズムの材料と熱膨張係数
の等しいものを用いることが望ましい(例えば、プリズ
ムの材料にBK7を用いている場合、スペーサの材料に
BK7を用いる)。(Formation of Air Gap) In forming an air gap (air gap), generally, a method of sandwiching a spacer, which is a member separate from the prism piece, is most often employed.
In this case, since the change in the length of the air gap due to the thermal expansion of the prism material needs to be constant regardless of the location, it is necessary to use a spacer material having the same thermal expansion coefficient as that of the prism material. Desirable (for example, when BK7 is used for the material of the prism, BK7 is used for the material of the spacer).
【0241】空気ギャップによる解像度の劣化は、まず
空気ギャップの大きさそのものに依存する。The degradation of the resolution due to the air gap depends first on the size of the air gap itself.
【0242】図19は、図7に示した2つのプリズム片
10,13からなるプリズム100にFナンバーが3で
ある光線が入射する場合を想定し、図7に示したDMD
3の光軸6に対して所定の角度だけ傾いている空気ギャ
ップと解像度の評価に用いられるMTFとの関係を計算
したものである。FIG. 19 is based on the assumption that a light beam having an F-number of 3 is incident on the prism 100 composed of the two prism pieces 10 and 13 shown in FIG. 7, and the DMD shown in FIG.
The relationship between the air gap inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis 6 and the MTF used for evaluating the resolution is calculated.
【0243】許容されるMTFの劣化はシステムの要求
性能によって異なるが、それが例えば数%であるとした
場合、図19に示した空間周波数の範囲(72lp/m
mまでの空間周波数の範囲。ここで、lp/mm=li
ne pair/mm)における空気ギャップは数ミク
ロン以下でなければならないという設計条件を得ること
ができる。The allowable deterioration of the MTF depends on the required performance of the system. If the deterioration is, for example, several%, the spatial frequency range (72 lp / m2) shown in FIG.
Spatial frequency range up to m. Here, lp / mm = li
The design condition that the air gap at (ne pair / mm) must be several microns or less can be obtained.
【0244】また、空気ギャップは、これを形成する平
面が互いに平行であることが理想であるが、これが偏っ
た場合(光学的に平行であるとみなせる限界を超えて相
対的に傾斜している場合)には、投写レンズの非点収差
が生じてしまい、著しい画像品質の劣化を引き起こす。It is ideal that the planes forming the air gap are parallel to each other, but if the plane is biased (the air gap is relatively inclined beyond the limit that can be regarded as optically parallel). In this case, astigmatism of the projection lens is generated, causing a significant deterioration in image quality.
【0245】図20は、空気ギャップに偏りが生じ、互
いに平行であるはずの2つの面が傾いて空気ギャップが
楔形状となった場合に、MTFに及ぼす影響を計算した
一例である。FIG. 20 is an example of calculation of the effect on the MTF when the air gap is biased and two surfaces that are supposed to be parallel are inclined and the air gap becomes wedge-shaped.
【0246】この計算も、図19の計算に用いた光学シ
ステムを想定しているが、DMD3の光軸6に対する空
気ギャップの傾きの設定によっては、DMD3の光軸6
上におけるMTFが最良となるとは限らないため、空気
ギャップの傾き角度の許容値を導出することは容易では
ない。This calculation also assumes the optical system used for the calculation in FIG. 19, but depending on the setting of the inclination of the air gap with respect to the optical axis 6 of the DMD 3, the optical axis 6 of the DMD 3 is set.
Since the above MTF is not always the best, it is not easy to derive an allowable value of the inclination angle of the air gap.
【0247】しかしながら、所望の解像度と空間周波数
との間の関係から、許容される傾き角度の大きさを概算
的に捉えるというような目的に対して以上のような計算
は有用である。However, the above calculation is useful for the purpose of roughly grasping the magnitude of the allowable tilt angle from the relationship between the desired resolution and the spatial frequency.
【0248】以上の計算結果から考察すると、空気ギャ
ップを2ミクロン又は3ミクロン程度とすることによっ
て、優れた解像度特性を有するプリズムを作製すること
ができる可能性が高い。Considering the above calculation results, there is a high possibility that a prism having excellent resolution characteristics can be manufactured by setting the air gap to about 2 μm or 3 μm.
【0249】このような微小の空気ギャップを実現する
ためには、例えば、所定の微小範囲にのみ誘電体多層膜
や金属膜等のコーティングを行う方法が好適である。In order to realize such a minute air gap, for example, a method of coating a dielectric multilayer film or a metal film only in a predetermined minute range is preferable.
【0250】図21は、このような例を示す斜視図であ
り、図21において、9は、各プリズム片11、12及
び13の、それぞれのプリズム片が他のプリズム片と対
向する面上に設けられたスペーサを示しており、図21
に示すように、光線が通る有効領域を避けて(さえぎら
ないように)、例えば各面のコーナー部分にスペーサ9
が配置されている。FIG. 21 is a perspective view showing such an example. In FIG. 21, reference numeral 9 denotes each of the prism pieces 11, 12 and 13 on a surface where each of the prism pieces faces another prism piece. FIG. 21 shows the provided spacer.
As shown in (1), avoid an effective area through which light rays pass (do not block), for example, a spacer 9 is provided at a corner portion of each surface.
Is arranged.
【0251】これらのスペーサ9を形成するには、蒸
着、あるいはスパッタリングによる多層膜や金属膜等の
コーティングを採用することができ、先に述べたスペー
サ(多層膜のコーティングによらないスペーサ)の場合
に比べて、その対向面の間隔およびスペーサ自身の占有
面積がはるかに小さな空気ギャップを安定して形成する
ことができる。In order to form these spacers 9, coating of a multilayer film or a metal film by vapor deposition or sputtering can be adopted. In the case of the above-described spacer (spacer not depending on the coating of the multilayer film), As compared with the above, an air gap in which the space between the opposing surfaces and the occupied area of the spacer itself are much smaller can be stably formed.
【0252】また、各プリズム片の面上に、直接、コー
ティングの積層構造による微小突起を形成することがで
きるため、先に述べたスペーサ(多層膜のコーティング
によらないスペーサ)を用いる場合に比べて、隣接する
プリズム片の相対位置を決定する作業(工程)が簡単に
なる。Further, since minute projections having a coating laminated structure can be formed directly on the surface of each prism piece, compared with the case of using the above-described spacer (a spacer which does not depend on the multilayer coating). This simplifies the operation (step) of determining the relative positions of the adjacent prism pieces.
【0253】さらに、このように多層膜のコーティング
を用いてスペーサとする場合には、当該スペーサの固定
のために必要な接着剤の使用を避けることができ、ま
た、隣接するプリズム片の固定機能をスペーサに担わせ
ないようにすることができる点で優れている。Further, in the case where the spacer is formed by using the coating of the multilayer film as described above, the use of an adhesive necessary for fixing the spacer can be avoided, and the function of fixing the adjacent prism pieces can be avoided. In that it can be prevented from being carried by the spacer.
【0254】なお、上述したスペーサや多層膜のコーテ
ィングによって各プリズム片間の空気ギャップを確保す
るのであるが、その状態における各プリズム片の相対位
置を固定するためには、例えば、紫外線硬化性樹脂、熱
硬化性樹脂(シリコンゴム系を含む)、シアン系樹脂等
の内の少なくとも1つを含有する接着剤を採用すること
ができる。The air gap between the prism pieces is secured by the above-described coating of the spacer and the multilayer film. To fix the relative positions of the prism pieces in that state, for example, an ultraviolet curable resin is used. An adhesive containing at least one of a thermosetting resin (including a silicone rubber-based resin) and a cyan-based resin can be used.
【0255】また、接着剤を塗布する部分も、光線が通
る有効領域を避ける条件を満足する部分であれば、例え
ばスペーサとプリズム片の面との当接する部分に、この
スペーサまたはプリズム片の面上のいずれかに塗付した
り、プリズム片の対向面を構成する稜線近傍の部分に塗
布することができる。Also, the part to which the adhesive is applied is a part which satisfies the condition for avoiding the effective area through which the light beam passes, for example, the part where the spacer and the prism piece come into contact with each other. It can be applied to any of the above, or can be applied to a portion near a ridge line forming the opposing surface of the prism piece.
【0256】あるいは、特別にスペーサを設けなくと
も、接着剤によって実質的にスペーサの効果を持たせる
ようにしてもよい。Alternatively, the spacer may be provided substantially with the effect of an adhesive without providing a special spacer.
【0257】これらにより、互いのプリズム片が、各プ
リズム片の熱膨張率に略等しい熱膨張率を有するスペー
サ(実質的にスペーサの効果を有する接着剤も含む)お
よび接着剤によって各々固定される。Thus, the prism pieces are fixed to each other by the spacer (including an adhesive having a substantially spacer effect) and the adhesive having a coefficient of thermal expansion substantially equal to the coefficient of thermal expansion of each prism piece. .
【0258】(プリズム片の固定について)プリズム片
の固定に関しては、照明光線束が投写レンズに入射する
までの間、投写に関与する光が通過する面としての、プ
リズムの光学作用面以外の面を利用する方法が、実用上
効果的である。(Regarding Fixing of Prism Pieces) With respect to the fixing of the prism pieces, a surface other than the optically active surface of the prism as a surface through which light involved in projection passes until the illumination light beam enters the projection lens. Is practically effective.
【0259】図22は、3つのプリズム片から構成され
るプリズム1を、プリズム材料と同じ部材からなる板材
で固定する方法を示した概略図である。FIG. 22 is a schematic diagram showing a method of fixing the prism 1 composed of three prism pieces with a plate made of the same material as the prism material.
【0260】図22において、14は板状の固定部材で
あり、プリズム片11、12及び13の相互の固定に用
いる。In FIG. 22, reference numeral 14 denotes a plate-shaped fixing member, which is used for fixing the prism pieces 11, 12, and 13 to each other.
【0261】この場合、固定部材14は、3つのプリズ
ム片11、12及び13のすべてに接することが可能な
大きさと形状とを有する領域(図中、斜線部で示される
領域)内における、各プリズム片の一部に該当する部分
に接着剤を塗布してこれを固定することができる。In this case, each of the fixing members 14 has a size and a shape (areas indicated by oblique lines in the drawing) having a size and a shape capable of contacting all three prism pieces 11, 12 and 13. An adhesive may be applied to a portion corresponding to a part of the prism piece and fixed.
【0262】この場合の固定には、様々な種類の接着剤
の中から、特性の適したものを選ぶことができるが、光
吸収又は温度変化による接着力の低下又は材料の変形が
顕著なものは避けなければならない。For the fixing in this case, an adhesive having suitable characteristics can be selected from various types of adhesives, but an adhesive whose deterioration due to light absorption or temperature change or material deformation is remarkable. Must be avoided.
【0263】また、接着面を固定部材14とプリズム側
面との接触面全体とせず、複数の微小領域に分ける場合
は、光吸収や温度変化、経時的変化等に起因する接着剤
の変形等によって、空気ギャップを変えるような(空気
ギャップの変形が起こるような)大きな応力が各プリズ
ム片に働かないように、その接着剤の塗布する位置を選
ぶ必要がある。When the bonding surface is not the entire contact surface between the fixing member 14 and the side surface of the prism, but is divided into a plurality of minute regions, deformation of the adhesive due to light absorption, temperature change, change over time, etc. In addition, it is necessary to select a position where the adhesive is applied so that a large stress that changes the air gap (that causes deformation of the air gap) does not act on each prism piece.
【0264】図23は、固定部材14とそれぞれのプリ
ズム片11、12および13とを固定する接着剤の位置
を示す一例である。FIG. 23 is an example showing the position of the adhesive for fixing the fixing member 14 and the respective prism pieces 11, 12, and 13.
【0265】図23中、斜線部15が接着剤の塗布位置
を示しており、図23に示すようにプリズム片11,1
2,13の各々毎に複数の位置に分けて接着剤が塗布さ
れている。In FIG. 23, the hatched portions 15 indicate the positions where the adhesive is applied, and as shown in FIG.
The adhesive is applied to each of the positions 2 and 13 at a plurality of positions.
【0266】このように接着剤の塗布する箇所を、1つ
のプリズム片について複数の場所に分けることによっ
て、接着剤の変形により生じる応力を分散させる効果を
得ることができる。As described above, by dividing the location to which the adhesive is applied into a plurality of locations for one prism piece, an effect of dispersing the stress caused by the deformation of the adhesive can be obtained.
【0267】勿論、接着剤の熱膨張係数は、プリズムの
材料、及び固定部材14の材料の熱膨張係数に近い値を
持つことが望ましい。Of course, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the adhesive has a value close to that of the material of the prism and the material of the fixing member 14.
【0268】(遮光部材について)次に、コントラスト
の改善に関係がある重要な要因としてプリズム片13の
側面132の上部に設けられる遮光部材7について説明
する(図1及び図17に例示してある)。(Regarding Light Shielding Member) Next, as an important factor related to the improvement of the contrast, the light shielding member 7 provided above the side surface 132 of the prism piece 13 will be described (illustrated in FIGS. 1 and 17). ).
【0269】遮光部材7は、単に側面132上に塗布さ
れた黒色塗装からなる光吸収材であっても良いが、光を
吸収することによる発熱を原因とするプリズム1への悪
影響(例えば、温度上昇による形状の歪み等)が考えら
れる場合は、黒色塗料とは別の部材を用いた遮光部材を
用いても良い。The light-shielding member 7 may be a light-absorbing material made of black paint simply applied on the side surface 132, but may have an adverse effect on the prism 1 due to heat generation due to absorption of light (for example, temperature If a shape distortion due to elevation, etc.) is conceivable, a light-shielding member using a member different from the black paint may be used.
【0270】また、側面132上に、当該側面132と
密着するように直接に黒色塗装を施す場合には、側面1
32を粗面(例えば、砂擦り面処理がこれに含まれる)
に加工することにより、側面132における光反射作用
を抑えて光吸収作用を促進させても良い。When a black paint is directly applied on the side surface 132 so as to be in close contact with the side surface 132, the side surface 1
32 is a rough surface (for example, sand rubbing is included in this)
In this case, the light reflecting effect on the side surface 132 may be suppressed to promote the light absorbing effect.
【0271】また、別部材により光吸収を行わせる場合
には、側面132へ到達した光線が反射を起こさずにそ
のままプリズム1の外部へ出射するように、側面132
を平面ではなく多面形状に加工するのが好ましい場合も
ある。この場合、プリズム1と離間する外部(ここに説
明されているものについては、プリズム片13の側面1
32と離間する外部)に光吸収層を配置することがで
き、このようにすると、光の吸収による発熱がプリズム
1に伝導することを極力抑えることができるので、プリ
ズム1の温度上昇を招きにくくなる。When the light is absorbed by another member, the light beam arriving at the side surface 132 is emitted to the outside of the prism 1 as it is without reflection.
In some cases, it is preferable to process the surface into a polyhedral shape instead of a plane. In this case, the outside that is separated from the prism 1 (for the one described here,
The light absorbing layer can be disposed on the outside (separated from the outside 32), and by doing so, conduction of heat generated by light absorption to the prism 1 can be suppressed as much as possible. Become.
【0272】図24は、側面132に到達した光線を効
率よくプリズム1の外部に出射するための側面132の
形状の一例を示すシミュレーション結果である。FIG. 24 is a simulation result showing an example of the shape of the side surface 132 for efficiently emitting the light beam reaching the side surface 132 to the outside of the prism 1.
【0273】プリズム片130に入射するOFF光は、
図24中の「OFF light2」と、全反射面12
2には入射せず、面123を透過する「OFF lig
ht 1」として示される光線とに分けることができ
る。The OFF light incident on the prism piece 130 is
“OFF light2” in FIG. 24 and the total reflection surface 12
2, “OFF lig” which passes through the surface 123 without being incident on
ht 1 ”.
【0274】図24にも示すように、プリズム片130
の側面132は「OFF light 1」と「OFF
light 2」とに対応した形状になっており、確
実にOFF光をプリズム1の外部へ導くことに成功して
いることがわかる。As shown in FIG. 24, as shown in FIG.
The side 132 of “OFF light 1” and “OFF
light 2 ”, and it can be seen that the OFF light has been successfully led to the outside of the prism 1 without fail.
【0275】また、遮光部材(光吸収材料)7Aを、例
えば、図24中の点線によって示す位置に配置すれば、
プリズム片130自体(プリズム1自体)の温度上昇を
もたらすことなく、OFF光の処理(吸収)を行うこと
ができる。If the light-shielding member (light-absorbing material) 7A is arranged, for example, at the position shown by the dotted line in FIG.
The OFF light can be processed (absorbed) without causing a rise in the temperature of the prism piece 130 itself (the prism 1 itself).
【0276】(プリズムの保持について)プリズム1
(これまで説明されているものについては、プリズム片
13)とは別体に遮光部材(光吸収材料)を配置する場
合は、図25に示すようなプリズム1を保持するための
保持部材70の内面(特に、この場合にはプリズム片1
30の側面に対向する内側面)に光吸収材料を付加すれ
ば、プリズム1の保持と共にOFF光の吸収を行うこと
ができるといった、2つの機能を同時に達成することが
可能となるため、構成部品の数を減らすことができる。(Regarding Holding of Prism) Prism 1
When a light shielding member (light absorbing material) is disposed separately from the prism piece 13 described above, a holding member 70 for holding the prism 1 as shown in FIG. The inner surface (particularly, in this case, the prism piece 1
If a light-absorbing material is added to the inner surface facing the side surface of the prism 30, two functions such as holding the prism 1 and absorbing the OFF light can be achieved at the same time. Can be reduced.
【0277】図25において、70はプリズム1のベー
ス部71に取り付けられてプリズム1を保持するための
保持部材であり、プリズム1より透過するOFF光が入
射する保持部材70の面に光吸収材料(黒色塗料等)が
付加されている。In FIG. 25, reference numeral 70 denotes a holding member which is attached to the base portion 71 of the prism 1 and holds the prism 1. The light absorbing material is applied to the surface of the holding member 70 where the OFF light transmitted from the prism 1 is incident. (A black paint or the like).
【0278】なお、保持部材70は、ON光が、この保
持部材70によって遮られないことを目的として、図2
5に示すようにプリズム1の角部(コーナー部)におい
てプリズム1を保持し、その位置を固定可能な形状とす
るのが好ましい。It is to be noted that the holding member 70 is provided so that the ON light is not blocked by the holding member 70 as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, it is preferable that the prism 1 is held at the corners (corner portions) of the prism 1 and the position thereof is fixed.
【0279】このように保持することにより、プリズム
1のベース部71との接触方向の動きを抑制することが
可能であると共に、投写光軸6に沿う方向への動きを抑
制することができる。By holding in this manner, it is possible to suppress the movement of the prism 1 in the direction of contact with the base portion 71 and the movement in the direction along the projection optical axis 6.
【0280】さらに別の形状例として、図26には、光
が出射可能な開口74(光出射開口74)を設けたプリ
ズムの保持部材72を示す。As still another example of the shape, FIG. 26 shows a prism holding member 72 provided with an opening 74 through which light can be emitted (light emitting opening 74).
【0281】保持部材72は、プリズム1の上面(投射
レンズへの出射光が通過する領域を含む面)を、光出射
開口74を除いて覆うのに加えて、(プリズム1の外形
の一部である)プリズム片11の斜面形状部114Pに
適合するように、同部114Pを覆う形状部73(ただ
し、保持部材72は、プリズム片11と保持部材72と
の間に空気間隙が介在するよう、すなわち、保持部材7
2の対向面(斜面形状部73の裏面に相当)とプリズム
片11の面とが接触しないように配置される)を有して
いる。The holding member 72 not only covers the upper surface of the prism 1 (the surface including the region through which the light emitted to the projection lens passes) except for the light emission opening 74, and also includes (part of the outer shape of the prism 1). The shape 73 that covers the inclined portion 114P of the prism piece 11 (however, the holding member 72 is provided so that an air gap is interposed between the prism piece 11 and the holding member 72). That is, the holding member 7
2 (which is arranged so that the surface of the prism piece 11 does not come into contact with the opposite surface (corresponding to the back surface of the inclined portion 73)).
【0282】このようにすることによって、プリズム片
11の面の遮光及び防塵を行うことができ、OFF光又
は、OFF光の進入を原因とする迷光が投写レンズに伝
達されるのを極力防ぐだけでなく、プリズム片11の面
114(プリズム1として露出する部分114P)の汚
れによる同面114の全反射作用の効率の低下を防ぐ利
点もある。By doing so, the surface of the prism piece 11 can be shielded from light and dust can be prevented, and the OFF light or stray light caused by the entry of the OFF light can be prevented from being transmitted to the projection lens as much as possible. In addition, there is an advantage that the efficiency of the total reflection effect on the surface 114 of the prism piece 11 due to dirt on the surface 114 (the portion 114P exposed as the prism 1) is prevented.
【0283】また、外部の環境変化に対して、光学的な
性能の変化を生じにくい、いわゆる環境変化に強いプリ
ズムを構成するという点では、空気ギャップにより生じ
る空間をシーリング剤等によって密閉することも望まし
い。このようにすると、例えば、結露による光学面の曇
りや、ガラス研磨面の化学変化による劣化を極力抑える
ことができる。Further, in order to form a prism that is less likely to change optical performance in response to external environmental changes, that is, a prism that is strong against environmental changes, the space created by the air gap may be sealed with a sealing agent or the like. desirable. In this way, for example, fogging of the optical surface due to dew condensation and deterioration due to chemical change of the glass polished surface can be suppressed as much as possible.
【0284】尚、第1,第2及び第3プリズム片11,
12,13の各々を、複数のプリズム片の組み合わせよ
り成るプリズム片として構成しても良い。又、第1プリ
ズム片11の面114Bを面112に平行な外面として
も良い。Note that the first, second and third prism pieces 11,
Each of 12 and 13 may be configured as a prism piece composed of a combination of a plurality of prism pieces. Further, the surface 114B of the first prism piece 11 may be an outer surface parallel to the surface 112.
【0285】以上、3つのプリズム片からなるプリズム
について、図1に示したような基本的な構成から、様々
な変形例まで説明したが、ここに述べた実施例だけでな
く本発明の目的、用途から逸脱せず、かつその要旨を変
更しない範囲において様々な変形例が可能であることも
勿論であることは言うまでもない。As described above, the prism composed of the three prism pieces has been described from the basic configuration as shown in FIG. 1 to various modifications, but not only the embodiment described here but also the object of the present invention. It goes without saying that various modifications can be made without departing from the application and without changing the gist of the application.
【0286】実施の形態2. (プロジェクタ装置の光学系)図27は、本発明に係る
実施の形態2であるプロジェクタ装置の光学系を示す図
である。図27において、1は実施の形態1において説
明したプリズム、同じく5は投写レンズ、80はプリズ
ム1の入射面に照明光線束を提供する照明光学系であ
る。[0286] Embodiment 2 (Optical System of Projector Apparatus) FIG. 27 is a diagram showing an optical system of the projector apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 27, reference numeral 1 denotes a prism described in the first embodiment, reference numeral 5 denotes a projection lens, and reference numeral 80 denotes an illumination optical system for providing an illumination light beam to the entrance surface of the prism 1.
【0287】ライトバルブとしての可変ミラー素子の一
例には実施の形態1において説明したDMD3を想定
し、以下、これを1つだけ用いて拡大表示を行う単板式
プロジェクタ装置について説明を行うこととする。As an example of a variable mirror element as a light valve, the DMD 3 described in Embodiment 1 is assumed, and a single-panel type projector apparatus which performs enlarged display using only one of them will be described below. .
【0288】プロジェクタ装置の光学系は主にこれら4
つの要素、すなわちプリズム1、投写レンズ5、DMD
3及び照明光学系80の各要素から構成され、投写レン
ズ5から出射した光がスクリーン90に拡大投射され
て、大画面の映像を観視者に提供する。The optical system of the projector is mainly
Elements: prism 1, projection lens 5, DMD
The light emitted from the projection lens 5 is enlarged and projected on a screen 90 to provide a large-screen image to a viewer.
【0289】また、図27中、81は光源ランプ、82
は光源ランプ81から出射された光線束を集光する集光
レンズ、83は集光レンズ82の収束光線束の強度分布
を一様化するロッド素子、84はロッド素子83からの
出射光線束を所定の倍率でDMD3上に結像する結像レ
ンズ系であり、通常、複数のレンズを含んで構成され6
8は光源ランプ81の光軸、85は光軸68を曲げてD
MD3の照明光軸60を提供する反射ミラーであり、必
要に応じて任意の位置に配置することが可能である。In FIG. 27, reference numeral 81 denotes a light source lamp;
Is a condensing lens for condensing the light beam emitted from the light source lamp 81, 83 is a rod element for making the intensity distribution of the convergent light beam of the condensing lens 82 uniform, and 84 is a light beam emitted from the rod element 83. An imaging lens system that forms an image on the DMD 3 at a predetermined magnification, and is generally configured to include a plurality of lenses.
8 is the optical axis of the light source lamp 81, and 85 is the optical axis
It is a reflection mirror that provides the illumination optical axis 60 of the MD3, and can be arranged at any position as needed.
【0290】また、86は照明光学系80の最終出力面
を想定した仮想的な開口(光出射開口と称す)である。
87は例えば、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3原
色を少なくとも含む光学的カラーフィルタの領域を有す
る回転型のカラーフィルタであり、単板ライトバルブ方
式に対応して、例えば映像信号の同期信号に同期して回
転することによってフィールドシーケンシャルでカラー
化を行うための光学素子である。Reference numeral 86 denotes a virtual opening (referred to as a light exit opening) assuming the final output surface of the illumination optical system 80.
Reference numeral 87 denotes a rotary color filter having an optical color filter region including at least three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). For example, it is an optical element for performing colorization in a field sequential manner by rotating in synchronization with a synchronization signal of a video signal.
【0291】以上のように、照明光学系80は幾つかの
光学要素から構成されており、DMD3を効率よく照明
するための光学系となっている。なお、プリズム1から
この照明光学系80を見た場合、その直前の光出射開口
86が図1に示した照明光源8に相当するものである。As described above, the illumination optical system 80 is composed of several optical elements, and serves as an optical system for illuminating the DMD 3 efficiently. When the illumination optical system 80 is viewed from the prism 1, the light exit aperture 86 immediately before the illumination optical system 80 corresponds to the illumination light source 8 shown in FIG.
【0292】さて、実施の形態1の説明において先に述
べたように、プリズム1を介してDMD3を照明するに
はテレセントリック照明が好適である。As described above in the first embodiment, telecentric illumination is suitable for illuminating the DMD 3 via the prism 1.
【0293】この装置に用いられる結像レンズ系84
は、ロッド素子83の出射端面Pに形成されたほぼ一様
な光の強度分布を有する発光面を、DMD3と共役な関
係とするように構成されたレンズ系であり、これをテレ
セントリックレンズ系として構成(設計)することによ
って、DMD3への光の入射及び出射の前後における光
の伝達効率を向上させることができる。An imaging lens system 84 used in this device
Is a lens system configured so that the light emitting surface formed on the emission end face P of the rod element 83 and having a substantially uniform light intensity distribution has a conjugate relationship with the DMD 3, and this is referred to as a telecentric lens system. With the configuration (design), the light transmission efficiency before and after the light enters and exits the DMD 3 can be improved.
【0294】このようなレンズ系の設計の際には、プリ
ズム1を、図3を参照しながら説明した楔形状からなる
光学素子とすることもできるが、より簡単に平行平面板
として設計することも可能である。In designing such a lens system, the prism 1 may be an optical element having the wedge shape described with reference to FIG. 3, but it is more simply designed as a parallel plane plate. Is also possible.
【0295】プリズム1を楔形状であるとして設計を行
う場合、プリズム1を出射した後、楔形状の開き角が、
DMD3に向かう光線の角度の偏差として発現するた
め、照明光線束のFナンバーの変化には注意を払う必要
がある。When the prism 1 is designed to have a wedge shape, after the prism 1 is emitted, the opening angle of the wedge shape becomes
It is necessary to pay attention to the change in the F-number of the illuminating light beam because it appears as a deviation of the angle of the light beam toward the DMD 3.
【0296】実際には、DMD3へ入射する周辺光線の
入射角度が大きくなるため、プリズム1の設計に応じ
て、DMD3の仕様によって求められるFナンバー(こ
れまで説明してきた例ではFナンバー3)よりも大きな
Fナンバーを有する結像レンズ系が好適となる場合もあ
る。Actually, since the incident angle of the marginal ray incident on the DMD 3 becomes large, the F-number (the F-number 3 in the example described so far) obtained by the specification of the DMD 3 is determined according to the design of the prism 1. In some cases, an imaging lens system having a large F-number may be suitable.
【0297】ロッド素子83の出射端面Pに形成され
る、強度分布が一様な発光面は、光源ランプ81、集光
レンズ82及びロッド素子83の組み合わせによって提
供される。A light-emitting surface having a uniform intensity distribution formed on the emission end face P of the rod element 83 is provided by a combination of the light source lamp 81, the condenser lens 82 and the rod element 83.
【0298】この組み合わせの例としては、光源ランプ
81を放物面鏡と放電ランプとの組合せからなるランプ
システムにより構成し、この光源ランプ81より出射さ
れた略平行な光線束を、集光レンズ82を用いて収束し
てロッド素子83の入射面Sに効率よく導くようにした
系が挙げられる。As an example of this combination, the light source lamp 81 is constituted by a lamp system comprising a combination of a parabolic mirror and a discharge lamp, and a substantially parallel light beam emitted from the light source lamp 81 is condensed by a condenser lens. There is a system that converges using the light guide 82 and efficiently guides the light to the incident surface S of the rod element 83.
【0299】このような、ロッド素子83を用いて照明
光線束の均一性向上を行うようなプロジェクタ装置の光
学系(プロジェクタ光学系)については、例えばUSP
5,634,704に詳細が記述されている。For such an optical system (projector optical system) of a projector device that uses the rod element 83 to improve the uniformity of the illuminating light beam, for example, USP
No. 5,634,704 describes the details.
【0300】勿論、この場合の照明光学系80の構成と
しては、図27に例示したものに限られることはなく、
プリズム1と整合性が高く、かつDMD3を効率よく照
明し、照明光学系80を投写レンズ5によって拡大投写
した際に、所定の明るさやコントラストを得ることがで
きる照明光線束を提供できるものであれば、この様な照
明光学系を本プロジェクタ装置に適用することが可能で
ある。Of course, the configuration of the illumination optical system 80 in this case is not limited to that illustrated in FIG.
It is possible to provide an illuminating light flux that has high consistency with the prism 1 and that can efficiently illuminate the DMD 3 and obtain predetermined brightness and contrast when the illumination optical system 80 is enlarged and projected by the projection lens 5. For example, such an illumination optical system can be applied to the projector device.
【0301】例えば、一般には照明光線束分布の均一性
向上のためにフライアイインテグレータシステムが採用
される場合があるが、これについても本実施の形態へ適
用することは全く問題がなく可能である。For example, in general, a fly-eye integrator system may be employed in order to improve the uniformity of the illuminating light beam distribution, but it is possible to apply this to the present embodiment without any problem. .
【0302】また、プロジェクタ装置のカラー化につい
ても、回転カラーフィルタ87を用いなければならない
ということはなく、照明光学系80との整合が高く、高
効率のプロジェクタ装置を提供できるカラー化部であれ
ば、回転カラーフィルタ87に代えて、このカラー化部
を照明光学系の一部に配置することは全く問題がなく可
能である。[0302] Also, regarding the colorization of the projector device, there is no need to use the rotating color filter 87, and any colorization unit that has high matching with the illumination optical system 80 and can provide a highly efficient projector device. For example, it is possible to arrange this colorization part in a part of the illumination optical system in place of the rotary color filter 87 without any problem.
【0303】以上、本発明に関して上記2つの実施の形
態を説明した。本発明はこれら2つの実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を逸脱せず、その要旨
を変更しない範囲において様々な変形例が可能であるこ
とも勿論である。The above two embodiments have been described with reference to the present invention. The present invention is not limited to these two embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the purpose of the present invention and without changing the gist thereof.
【0304】[0304]
【発明の効果】本発明は、以上に説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【0305】本発明の請求項1及び請求項2によるプリ
ズムは、従来のもの(例えば図35のもの)に比べて小
型のプリズムを得ることができる。According to the prisms of the first and second aspects of the present invention, a smaller prism can be obtained as compared with a conventional one (for example, the one shown in FIG. 35).
【0306】また、本発明の請求項3によるプリズム
は、外部に配置される投写レンズのバックフォーカル長
を短くすることが可能なプリズムを得ることができる。Further, according to the prism of the third aspect of the present invention, it is possible to obtain a prism capable of shortening the back focal length of a projection lens disposed outside.
【0307】また、本発明の請求項4及び5によるプリ
ズムは、可変ミラー素子の第2反射状態における反射光
を確実に遮光することができる。Further, the prism according to claims 4 and 5 of the present invention can reliably shield the reflected light in the second reflection state of the variable mirror element.
【0308】また、本発明の請求項6によるプリズム
は、隣接するプリズム片の対向面相互の関係に基づく解
像度の劣化を抑え、全反射作用を用いた反射面を実現す
ることができる。In the prism according to the sixth aspect of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the resolution based on the relationship between the opposing surfaces of the adjacent prism pieces and realize a reflecting surface using the total reflection effect.
【0309】また、この発明の請求項7によるプリズム
は、温度環境の変化による隣接プリズム片の相対位置の
変動を抑え、その変動に起因する性能劣化を抑えること
ができる。Further, the prism according to the seventh aspect of the present invention can suppress the fluctuation of the relative position of the adjacent prism piece due to the change of the temperature environment, and can suppress the performance deterioration due to the fluctuation.
【0310】また、本発明の請求項8によるプリズム
は、プリズム片の間の空気間隙を安定して形成すること
ができ、精度のよい空気間隙を実現することができる。In the prism according to the eighth aspect of the present invention, the air gap between the prism pieces can be stably formed, and the air gap with high accuracy can be realized.
【0311】本発明の請求項9によるプリズムは、従来
に比べて小型のプリズムを得ることができる。According to the prism of the ninth aspect of the present invention, a smaller prism can be obtained as compared with the prior art.
【0312】また、本発明の請求項10によるプリズム
は、隣接するプリズム片の対向面相互の関係に基づく解
像度の劣化を抑え、全反射作用を用いた反射面を実現す
ることができる。Further, in the prism according to the tenth aspect of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the resolution based on the relationship between the opposing surfaces of the adjacent prism pieces, and realize the reflecting surface using the total reflection effect.
【0313】また、本発明の請求項11によるプリズム
は、プリズム片の組み合わせを行いやすいプリズムを得
ることができる。Further, according to the prism of the eleventh aspect of the present invention, it is possible to obtain a prism which can easily combine prism pieces.
【0314】また、本発明の請求項12によるプリズム
は、実用的なプリズムの材料における屈折率の範囲にお
いて、所定の面における全反射を確実に実現することが
できる。Further, the prism according to the twelfth aspect of the present invention can reliably realize total reflection on a predetermined surface within the range of the refractive index of a practical prism material.
【0315】また、本発明の請求項13によるプリズム
は、可変ミラー素子の第2反射状態における反射光を確
実に遮光することができる。Further, the prism according to the thirteenth aspect of the present invention can reliably shield the reflected light in the second reflection state of the variable mirror element.
【0316】本発明の請求項14及び19による投写光
学系は、明るくコントラストの高い投写光学系を実現す
ることができる。The projection optical system according to claims 14 and 19 of the present invention can realize a bright and high-contrast projection optical system.
【0317】また、本発明の請求項15による投写光学
系は、各光線束を遮ることなくプリズムを確実に保持す
ることができる。Further, in the projection optical system according to the fifteenth aspect of the present invention, the prism can be reliably held without blocking each light beam.
【0318】また、本発明の請求項16による投写光学
系は、プリズムを保持すると共に遮光機能を持たせるこ
とができ、コントラストの高い投写光学系を実現するこ
とができる。The projection optical system according to the sixteenth aspect of the present invention can hold a prism and have a light blocking function, and can realize a projection optical system with high contrast.
【0319】また、本発明の請求項17による投写光学
系は、プリズムの汚れによる性能の劣化を抑えることが
できる。Further, in the projection optical system according to the seventeenth aspect of the present invention, it is possible to suppress deterioration in performance due to dirt on the prism.
【0320】本発明の請求項18及び20による投写型
表示装置は、明るくコントラストの高い投写型表示装置
を実現することができる。The projection display device according to claims 18 and 20 of the present invention can realize a projection display device that is bright and has high contrast.
【図1】 実施の形態1に係るプリズムの構成を示す概
略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a prism according to a first embodiment.
【図2】 プリズム設計における設計パラメータを説明
する概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating design parameters in prism design.
【図3】 仮想的な立体を想定し光線の振舞いを説明す
る概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the behavior of light rays assuming a virtual solid.
【図4】 プリズムに入射した光線の全反射条件を説明
する概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating conditions for total reflection of light rays incident on a prism.
【図5】 プリズムを透過する光線の振舞いを説明する
概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the behavior of a light beam transmitted through a prism.
【図6】 式(8)に示す不等式の関係をプロットした
グラフである。FIG. 6 is a graph plotting the relationship of the inequalities shown in equation (8).
【図7】 2つのプリズム片からなるプリズムを透過す
る光線の振る舞いを説明する概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the behavior of a light beam transmitted through a prism composed of two prism pieces.
【図8】 式(5)と式(11)の不等式の関係をプロ
ットしたグラフである。FIG. 8 is a graph plotting the relationship between the inequalities of Expression (5) and Expression (11).
【図9】 頂角の波長分散依存性を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the wavelength dispersion dependence of the apex angle.
【図10】 2つのプリズム片からなるプリズムを用い
た光線追跡の図である。FIG. 10 is a diagram of ray tracing using a prism composed of two prism pieces.
【図11】 2つのプリズム片からなるプリズムの場合
について、投写レンズへの不要光の侵入を調べた計算機
シミュレーションの出力図である。FIG. 11 is an output diagram of a computer simulation for examining the intrusion of unnecessary light into the projection lens in the case of a prism composed of two prism pieces.
【図12】 第2プリズム片の作用を説明する概略図で
ある。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the operation of a second prism piece.
【図13】 第2プリズム片の作用を説明する概略図で
ある。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the operation of the second prism piece.
【図14】 第2プリズム片の頂角と照明光線束のFナ
ンバーとの関係を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing a relationship between a vertex angle of a second prism piece and an F number of an illumination light beam.
【図15】 第2プリズム片を規定する点の座標を決め
る方法を説明する概略図である。FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a method of determining coordinates of a point defining a second prism piece.
【図16】 2つのプリズム片からなるプリズムで偏向
する照明光線束を解析した計算機シミュレーションの出
力図である。FIG. 16 is an output diagram of a computer simulation in which an illumination light beam deflected by a prism composed of two prism pieces is analyzed.
【図17】 3つのプリズム片からなるプリズムの作用
を説明する光線追跡の図である。FIG. 17 is a ray tracing diagram illustrating the operation of a prism composed of three prism pieces.
【図18】 3つのプリズム片からなるプリズムの場合
について、投写レンズへの不要光の侵入を調べた計算機
シミュレーションの出力図である。FIG. 18 is an output diagram of a computer simulation for investigating intrusion of unnecessary light into a projection lens in the case of a prism including three prism pieces.
【図19】 プリズム片の空気間隙の大きさとMTFの
関係を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the relationship between the size of the air gap of the prism piece and the MTF.
【図20】 空気間隙を形成する平面の傾きとMTFの
関係を示すグラフである。FIG. 20 is a graph showing a relationship between the inclination of a plane forming an air gap and MTF.
【図21】 各プリズム片間の空気間隙の大きさを規定
するスペーサの配置を説明する概略図である。FIG. 21 is a schematic diagram illustrating an arrangement of spacers for defining a size of an air gap between each prism piece.
【図22】 各プリズムを互いに固定する固定部材の配
置を説明する概略図である。FIG. 22 is a schematic diagram illustrating an arrangement of fixing members for fixing the respective prisms to each other.
【図23】 固定部材に設けられる接着剤の配置を説明
する概略図である。FIG. 23 is a schematic diagram illustrating an arrangement of an adhesive provided on a fixing member.
【図24】 プリズム側面に到達する不要光をプリズム
外部へ導く側面形状を説明する概略図である。FIG. 24 is a schematic diagram illustrating a side surface shape for guiding unnecessary light reaching the prism side surface to the outside of the prism.
【図25】 光吸収手段の形状と配置を示す概略図であ
る。FIG. 25 is a schematic view showing the shape and arrangement of light absorbing means.
【図26】 開口部を有した光吸収手段の形状と配置を
示す概略図である。FIG. 26 is a schematic view showing the shape and arrangement of a light absorbing unit having an opening.
【図27】 本実施の形態2によるプロジェクタ光学系
の概略図である。FIG. 27 is a schematic diagram of a projector optical system according to the second embodiment.
【図28】 従来の反射型ライトバルブの照明方式を説
明する概略図である。FIG. 28 is a schematic view illustrating an illumination method of a conventional reflective light valve.
【図29】 従来の反射型ライトバルブの照明方式を説
明する概略図である。FIG. 29 is a schematic view illustrating an illumination method of a conventional reflection type light valve.
【図30】 従来の反射型ライトバルブの照明方式を説
明する概略図である。FIG. 30 is a schematic view illustrating an illumination method of a conventional reflective light valve.
【図31】 従来の反射型ライトバルブの照明方式を説
明する概略図である。FIG. 31 is a schematic view illustrating an illumination method of a conventional reflective light valve.
【図32】 従来の発明による2つのプリズム片から構
成される照明光学系の概略図である。FIG. 32 is a schematic view of an illumination optical system composed of two prism pieces according to a conventional invention.
【図33】 DMD(2ミラー)の動作を説明する概略
図である。FIG. 33 is a schematic diagram illustrating the operation of a DMD (two mirrors).
【図34】 従来の発明による2つのプリズム片からな
る照明光学系の解決すべき問題を説明する概略図であ
る。FIG. 34 is a schematic diagram illustrating a problem to be solved in an illumination optical system including two prism pieces according to a conventional invention.
【図35】従来の発明による3つのプリズム片から構成
される照明光学系の概略図である。FIG. 35 is a schematic view of an illumination optical system composed of three prism pieces according to a conventional invention.
1,10,100 プリズム、3 可変ミラー素子(D
MD)、5 投写レンズ、20 光線(照明光線)、2
1 ON光、22 OFF光、6 投写光軸、60 照
明光軸、7 遮光部材、8 照明光源、50 レンズ手
段、11 第1のプリズム片、12 第2のプリズム
片、13 第3のプリズム片、111,112,11
3,114 (第1のプリズム片11を特徴付ける)平
面、121,122,123 (第2のプリズム片12
を特徴付ける)平面、131,132,133 (第3
のプリズム片13を特徴付ける)平面。1, 10, 100 prisms, 3 variable mirror elements (D
MD), 5 projection lenses, 20 rays (illumination rays), 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ON light, 22 OFF light, 6 Projection optical axis, 60 Illumination optical axis, 7 Shielding member, 8 Illumination light source, 50 lens means, 11 First prism piece, 12 Second prism piece, 13 Third prism piece , 111, 112, 11
3,114 (characterizing the first prism piece 11) plane, 121,122,123 (second prism piece 12
Planes 131, 132, 133 (third
The prism piece 13).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/00 G03B 21/00 F 21/10 21/10 Z 21/14 21/14 Z G09F 9/00 360 G09F 9/00 360K H04N 5/74 H04N 5/74 A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G03B 21/00 G03B 21/00 F 21/10 21/10 Z 21/14 21/14 Z G09F 9/00 360 G09F 9/00 360K H04N 5/74 H04N 5/74 A
Claims (20)
ー素子の法線方向に平行な投写光軸を有する外部の投写
レンズとの間に配置されるプリズムであって、 前記可変ミラー素子から第1距離だけ離れた第1端部と
第2端部とを備え且つ前記第1端部から前記第2端部に
向かって前記可変ミラー素子に対して遠ざかる方向に傾
斜しており、外部から入射する光線束を全反射して反射
後の外部入射光線束を前記可変ミラー素子側へ向けて伝
搬させ得る第1内面と、 前記可変ミラー素子からそれぞれ第2距離及び第3距離
だけ離れた第1端部及び第2端部を備え、前記第1内面
で全反射された前記外部入射光線束が入射するときには
前記外部入射光線束を透過させ、前記可変ミラー素子に
照射して前記可変ミラー素子によって反射される光線束
の内で第1反射状態にある光線の第1束が入射するとき
には入射した第1反射状態光線の第1束を透過させる一
方で、前記可変ミラー素子によって反射される前記光線
束の内で前記第1反射状態とは異なる第2反射状態にあ
る光線の第1束が入射するときには入射した第2反射状
態光線の第1束を全反射させ得る第2内面とを備え、 前記第1距離は前記第3距離よりも大きく、 前記第3距離は前記第2距離よりも大きく、 前記第1内面は、前記第2内面を透過した前記第1反射
状態光線の第1束が入射するときには当該第1反射状態
光線の第1束を透過させて前記投写レンズ側へ伝搬させ
得ることを特徴とする、プリズム。A prism disposed between an external variable mirror element and an external projection lens having a projection optical axis parallel to a normal direction of the variable mirror element, wherein A first end and a second end separated by one distance, and inclined in a direction away from the variable mirror element from the first end toward the second end; A first inner surface capable of totally reflecting the reflected light beam and propagating the reflected externally incident light beam toward the variable mirror element; and a first inner surface separated by a second distance and a third distance from the variable mirror element, respectively. An end portion and a second end portion, when the external incident light beam totally reflected on the first inner surface is incident, transmits the external incident light beam, irradiates the variable mirror element, and irradiates the variable mirror element with the variable mirror element. Of the reflected ray bundle When the first bundle of light rays in the first reflection state enters, the first bundle of incident first reflection state light rays is transmitted, and the first bundle of light rays reflected by the variable mirror element is transmitted. A second inner surface capable of totally reflecting a first bundle of incident second reflection state light rays when a first bundle of light rays in a second reflection state different from the reflection state is incident; and wherein the first distance is equal to the first distance. The third distance is greater than the second distance, and the first inner surface is the first reflection when the first bundle of the first reflection state light beams transmitted through the second inner surface is incident. A prism capable of transmitting a first bundle of state light rays and propagating the same toward the projection lens.
ー素子からそれぞれ第4距離及び前記第3距離だけ離れ
た第1端部及び第2端部を備え、前記第2内面に入射す
ること無く入射した第1反射状態光線の第2束を透過さ
せて前記投写レンズ側へ伝搬させ得ると共に、前記第2
内面に入射すること無く入射した第2反射状態光線の第
2束を透過させ得る第3内面を更に備え、 前記第2内面の前記第2端部は前記第3内面の前記第2
端部に該当することを特徴とする、プリズム。2. The prism according to claim 1, wherein the first end portion is located on the same plane as the first inner surface, and is separated from the variable mirror element by a fourth distance and a third distance, respectively. A second bundle of first reflection state light rays that have entered without being incident on the second inner surface, can be transmitted and propagated to the projection lens side;
A second inner surface of the third inner surface, the second inner surface of the third inner surface being capable of transmitting a second bundle of the second reflection state light beams incident without being incident on the inner surface;
A prism, which corresponds to an end.
外部入射光線束を透過させて前記第1内面側へ向けて前
記プリズム内を伝搬させ得る入射面である第1外面と、 前記可変ミラー素子、前記第2内面及び第3内面に対向
する位置に配設され、前記第2内面の前記第1端部に該
当する第1端部と前記第3内面の前記第1端部に該当す
る第2端部とを備え、前記第2内面を透過して入射する
前記外部入射光線束を透過させて前記可変ミラー素子側
へ出射すると共に、前記可変ミラー素子によって反射さ
れる前記光線束を前記プリズム内に入射し得る光作用面
である第2外面と、 前記第2外面と略平行な面であって、前記投写レンズに
対向する位置に配設されており、前記第3内面の前記第
1端部の上方に位置する第1端部と前記第1内面の前記
第2端部に隣接する第2端部とを備え、前記第1内面を
透過して入射する前記第1反射状態光線の第1束と前記
第3内面を透過して入射する前記第1反射状態光線の第
2束とを透過させ得る出射面である第3外面とを備え、 前記第2外面と前記第3外面との間に、前記第2内面と
前記第3内面と前記第1内面とが配設されていることを
特徴とする、プリズム。3. The prism according to claim 2, wherein the prism is disposed at a position opposed to the first inner surface, transmits the incident external light beam flux, and enters the prism toward the first inner surface. A first outer surface that is an incident surface capable of transmitting light, and a first mirror that is disposed at a position facing the variable mirror element, the second inner surface, and the third inner surface, and corresponds to the first end of the second inner surface. An end portion and a second end portion corresponding to the first end portion of the third inner surface, wherein the external incident light beam transmitted through the second inner surface is transmitted and emitted to the variable mirror element side. A second outer surface, which is a light working surface capable of entering the light beam reflected by the variable mirror element into the prism; and a surface substantially parallel to the second outer surface, facing the projection lens. The first inner surface of the third inner surface. A first end located above the end, and a second end adjacent to the second end of the first inner surface, wherein the first reflected state light beam transmitted through the first inner surface is incident. And a third outer surface that is an exit surface capable of transmitting a first bundle and a second bundle of the first reflection state light rays that are transmitted through the third inner surface and are incident thereon, wherein the second outer surface and the third outer surface are provided. The prism, wherein the second inner surface, the third inner surface, and the first inner surface are arranged between the prisms.
る位置に配設され、前記第3外面の前記第1端部と繋が
った第1端部と前記第2外面の前記第2端部の隣接上方
に位置する第2端部とを備える第4外面と、 前記第4外面上に配設され、前記第3内面を透過して入
射する前記第2反射状態光線の第2束を吸収する遮光部
材とを備えることを特徴とする、プリズム。4. The prism according to claim 3, wherein the prism is disposed at a position facing the first outer surface, the first inner surface, and the third inner surface, and is connected to the first end of the third outer surface. A fourth outer surface having a first end portion and a second end portion located above and adjacent to the second end portion of the second outer surface; and a fourth outer surface disposed on the fourth outer surface and transmitting through the third inner surface. A light-blocking member that absorbs a second bundle of the second reflection state light beams that are incident upon the prism.
第1端部に隣接する第1端部と前記第1外面と繋がった
第2端部とを備える第5外面を更に備えることを特徴と
する、 プリズム。5. The prism according to claim 4, wherein the first outer surface is in the same plane as the second outer surface, and is connected to the first outer surface adjacent to the first end of the second outer surface. A fifth outer surface having a second end portion.
第1プリズム片と、 前記第2外面と前記第2内面と前記第3内面とを備える
第2プリズム片と、 前記第3外面と前記第4外面とを備える第3プリズム片
とを備え、 前記第1プリズム片と前記第2プリズム片と前記第3プ
リズム片との内の任意のプリズム片は他の2つのプリズ
ム片と空気間隙を介して対向配設されており、 前記第3プリズム片の外面の内で前記第3外面と前記第
4外面とで挟まれた面は前記第1プリズム片の前記第1
内面と前記第2プリズム片の前記第3内面とに対向して
おり、 前記第1プリズム片の外面の内で前記第1内面と前記第
5外面とで挟まれた面は前記第2プリズム片の前記第2
内面に対向していることを特徴とする、プリズム。6. The prism according to claim 5, wherein a first prism piece having the first outer surface, the fifth outer surface, and the first inner surface; a second outer surface, the second inner surface; A second prism piece having three inner surfaces; a third prism piece having the third outer surface and the fourth outer surface; and a first prism piece, a second prism piece, and a third prism piece. An arbitrary prism piece is disposed opposite to the other two prism pieces via an air gap, and is sandwiched between the third outer face and the fourth outer face within the outer face of the third prism piece. The surface is the first prism piece.
An inner surface faces the third inner surface of the second prism piece, and a surface sandwiched between the first inner surface and the fifth outer surface of the outer surface of the first prism piece is the second prism piece. The second of
A prism characterized by being opposed to an inner surface.
リズム片との内で、互いに対向し合う2つのプリズム片
同士は、当該2つのプリズム片の熱膨張率に略等しい熱
膨張率を有する、スペーサ及び接着剤によって固定され
ていることを特徴とする、プリズム。7. The prism according to claim 6, wherein, of the first prism piece, the second prism piece, and the third prism piece, two prism pieces facing each other are the two prism pieces. A prism having a coefficient of thermal expansion substantially equal to the coefficient of thermal expansion of two prism pieces, the prism being fixed by a spacer and an adhesive.
リズム片との内で、互いに対向し合う2つのプリズム片
同士は、互いの対向面の一方の面上に光線束の通過部分
を避けて設けられた薄膜コーティングを介して、対向配
置されていることを特徴とする、プリズム。8. The prism according to claim 6, wherein, of the first prism piece, the second prism piece, and the third prism piece, two prism pieces facing each other are mutually opposed. A prism, wherein the prism is disposed opposite to one of the opposing surfaces via a thin film coating provided so as to avoid a light beam passage portion.
ー素子の法線方向に平行な投写光軸を有する外部の投写
レンズとの間に配置されるプリズムであって、 前記可変ミラー素子によって生成される相違なる第1反
射状態と第2反射状態とにそれぞれ対応する第1反射状
態光線束と第2反射状態光線束とを選択的に偏向し得
る、第1プリズム片と第2プリズム片と第3プリズム片
とを備え、 (a) 前記第1プリズム片は、 外部から入射する光線束を透過可能な第1面と、 前記第1面を透過する前記外部入射光線束を全反射する
と共に、前記第1プリズム片内を伝搬して入射する前記
第1反射状態光線束を透過させる第2面と、 全反射後に前記第1プリズム片内を伝搬して入射する前
記外部入射光線束を透過させると共に、入射する前記第
1反射状態光線束を前記第1プリズム片内に透過させる
第3面とを備え、 (b) 前記第2プリズム片は、 前記第3面に対向しており、前記第3面を透過して入射
する前記外部入射光線束を透過させて前記第2プリズム
片内を伝搬させ、前記第2プリズム片内を伝搬して入射
する前記第1反射状態光線束を前記第3面側へ向けて透
過させると共に、前記第2プリズム片内を伝搬して入射
する前記第2反射状態光線束を全反射する第4面と、 前記可変ミラー素子に対向しており、前記第2プリズム
片内を伝搬して入射する前記外部入射光線束を透過させ
て前記可変ミラー素子へ向けて伝搬させ、前記外部入射
光線束が前記可変ミラー素子に照射することによって生
成された入射する前記第1反射状態光線束及び前記第2
反射状態光線束を共に透過させて前記第2プリズム片内
を伝搬させると共に、前記第4面によって全反射された
後に前記第2プリズム片内を伝搬して入射する前記第2
反射状態光線束を少なくとも反射し得る第5面と、 前記第5面を透過後に前記第4面に到達すること無く前
記第2プリズム片内を伝搬して入射する前記第1反射状
態光線束及び前記第2反射状態光線束を共に透過させ、
前記第5面で少なくとも反射された後に前記第2プリズ
ム片内を伝搬して入射する前記第2反射状態光線束を透
過させると共に、前記第4面に於いて全反射された後に
前記第2プリズム片内を伝搬して入射する前記第2反射
状態光線束を再度全反射し得る第6面とを備え、 (c) 前記第3プリズム片は、 前記第2面と前記第6面とに対向しており、前記第1プ
リズム片を出射して入射する前記第1反射状態光線束
と、前記第2プリズム片を出射して入射する前記第1反
射状態光線束及び前記第2反射状態光線束との何れをも
透過させる第7面と、 前記投写レンズに対向しており、前記第7面の透過後に
前記第3プリズム片内を伝搬して入射する前記第1反射
状態光線束を透過させて前記投写レンズ側へ伝搬させ得
る第8面とを備えることを特徴とする、プリズム。9. A prism disposed between an external variable mirror element and an external projection lens having a projection optical axis parallel to a normal direction of the variable mirror element, wherein the prism is formed by the variable mirror element. A first prism piece and a second prism piece capable of selectively deflecting a first reflection state light beam and a second reflection state light beam respectively corresponding to different first reflection state and second reflection state. (A) the first prism piece is capable of transmitting a light beam incident from the outside, a first surface, and totally reflecting the external light beam transmitted through the first surface, A second surface for transmitting the first reflection state light beam that propagates and enters the first prism piece; and transmits the external incident light beam that propagates and enters the first prism piece after total reflection. And the first A third surface for transmitting the reflected light beam into the first prism piece; and (b) the second prism piece faces the third surface and is transmitted through the third surface to be incident. The externally incident light beam is transmitted and propagated in the second prism piece, and the first reflection state light beam that propagates and enters the second prism piece is transmitted toward the third surface side. And a fourth surface that totally reflects the second reflection state light beam that propagates and enters the second prism piece, and is opposed to the variable mirror element, and propagates through the second prism piece. The incident externally incident light beam is transmitted and propagated toward the variable mirror element, and the externally incident light beam is incident upon the first reflection state light beam generated by irradiating the variable mirror element, and Second
The second light beam, which is transmitted through the second prism piece after being totally reflected by the fourth surface while being transmitted through the second prism piece while transmitting the reflected light beam bundle together,
A fifth surface capable of at least reflecting the reflection state light beam, and the first reflection state light beam that propagates through the second prism piece and enters without entering the fourth surface after passing through the fifth surface; Transmitting the second reflected state light beam together;
The second reflection state light flux that propagates and enters the second prism piece after being reflected at least by the fifth surface is transmitted, and the second prism after being totally reflected by the fourth surface A sixth surface capable of totally reflecting the second reflection state light beam that propagates through the inside of the piece again; and (c) the third prism piece faces the second face and the sixth face. The first reflection state light beam that exits and enters the first prism piece, and the first reflection state light beam and the second reflection state light beam that exits and enters the second prism piece And a seventh surface that transmits both of the first and second reflection state light beams that are opposed to the projection lens and that propagate through the third prism piece and enter after being transmitted through the seventh surface. And an eighth surface capable of propagating to the projection lens side. Characteristic, prism.
とする、プリズム。10. The prism according to claim 9, wherein the second surface is parallel to the seventh surface, the third surface is parallel to the fourth surface, and the sixth surface is parallel to the sixth surface. A prism parallel to the seventh surface, wherein an air gap is provided between the parallel surfaces.
徴とする、プリズム。11. The prism according to claim 9, wherein the second surface and the sixth surface are in the same plane.
合に、 前記角度αは、38.0°よりも大きく且つ50.4°
よりも小さい範囲内にあり、 前記角度βは、25.0°よりも大きく且つ37.4°
よりも小さい範囲内にあり、 前記角度κは16.2°よりも大きい角度であることを
特徴とする、プリズム。12. The prism according to claim 9, wherein an angle formed between the first surface and the second surface is defined as α, and an angle formed between the fifth surface and the sixth surface is defined as β. When the angle between the fourth surface and the fifth surface is defined as κ, the angle α is larger than 38.0 ° and 50.4 °
Angle β is greater than 25.0 ° and 37.4 °
Wherein the angle κ is an angle greater than 16.2 °.
記第3プリズム片内を伝搬して入射する前記第2反射状
態光線束を遮光し得る遮光部材とを更に備えることを特
徴とする、プリズム。13. The prism according to claim 9, wherein (c) the third prism piece is disposed on the side surface sandwiched between the seventh surface and the eighth surface, and disposed on the side surface. And a light shielding member that can shield the second reflection state light beam that propagates through and enters the third prism piece after transmitting through the seventh surface.
射面と、ほぼ均一な光強度分布の光線束を出射する出射
面とを備える光強度均一化素子と、 前記光強度均一化素子の前記出射面から出射される光線
束を伝達する伝達光学系と、 前記伝達光学系によって伝達される光線束が外部から入
射する光線束として入射される請求項9記載の前記プリ
ズムと、 前記プリズムの外部に於ける、その反射面と前記光強度
均一化素子の前記出射面とが前記伝達光学系及び前記プ
リズムを介して共役な関係となる位置に配設されてお
り、前記プリズムから入射する光線束をその反射面で反
射する際に互いに相違した反射状態に相当する第1反射
状態光線束と第2反射状態光線束とを生成する可変ミラ
ー素子と、 前記可変ミラー素子から前記プリズムへ入射し、その
後、前記プリズムを出射する前記第1反射状態光線束が
入射する投写レンズとを備えることを特徴とする、投写
光学系。14. A light source, a condensing optical system for condensing a light beam from the light source, an incident surface on which condensed light condensed by the condensing optical system is incident, and a substantially uniform light intensity distribution A light-intensity equalizing element having an emission surface for emitting a light beam; a transmission optical system for transmitting a light beam emitted from the emission surface of the light-intensity equalization element; and a transmission optical system. The prism according to claim 9, wherein the light beam is incident as a light beam incident from the outside, and the reflection surface and the emission surface of the light intensity equalizing element outside the prism are the transmission optical system. And a first reflection state light beam that is disposed at a position that is in a conjugate relationship via the prism, and corresponds to different reflection states when the light beam incident from the prism is reflected by its reflection surface. The second reflected state ray bundle A variable mirror element to be generated, incident from the variable mirror element to the prism, then, characterized in that it comprises a projection lens, wherein the first reflection state light beam emitted said prism is incident, the projection optical system.
て、 前記伝達光学系からの前記光線束及び前記第1反射状態
光線束が通過する前記プリズムの部分を避けて前記プリ
ズムの外形の一部に接することにより、前記プリズムを
保持するプリズム保持部材を更に備えることを特徴とす
る、投写光学系。15. The projection optical system according to claim 14, wherein one of the outer shapes of the prism avoids a portion of the prism through which the light beam from the transmission optical system and the first reflection state light beam pass. A projection optical system, further comprising a prism holding member that holds the prism by being in contact with the unit.
て、 前記プリズム保持部材は、 前記プリズムを出射する前記第2反射状態光線束を遮光
する部分を備えることを特徴とする、投写光学系。16. The projection optical system according to claim 15, wherein the prism holding member includes a portion that shields the second reflection state light beam emitted from the prism. .
て、 前記プリズム保持部材は前記投写レンズに対向する面を
備え、 前記プリズム保持部材の前記対向面は、前記第1反射状
態光線束が通過し得る寸法を有する光出射開口を備える
ことを特徴とする、投写光学系。17. The projection optical system according to claim 15, wherein the prism holding member has a surface facing the projection lens, and the facing surface of the prism holding member has a first reflection state light beam. A projection optical system comprising a light exit aperture having a size that allows passage.
て前記電気信号を前記可変ミラー素子に出力するために
配設された信号生成部と、 前記投写光学系から投写される光線束を受けるスクリー
ンとを備えることを特徴とする、投写型表示装置。18. The projection optical system according to claim 14, further comprising: a signal generator arranged to generate an electric signal for driving the variable mirror element and output the electric signal to the variable mirror element. And a screen for receiving a light beam projected from the projection optical system.
射面と、ほぼ均一な光強度分布の光線束を出射する出射
面とを備える光強度均一化素子と、 前記光強度均一化素子の前記出射面から出射される光線
束を伝達する伝達光学系と、 前記伝達光学系によって伝達される光線束が外部から入
射する光線束として入射される請求項3記載の前記プリ
ズムと、 前記プリズムの外部に於ける、その反射面と前記光強度
均一化素子の前記出射面とが前記伝達光学系及び前記プ
リズムを介して共役な関係となる位置に配設されてお
り、前記プリズムから入射する光線束をその反射面で反
射する際に互いに相違した反射状態に相当する第1反射
状態光線束と第2反射状態光線束とを生成する可変ミラ
ー素子と、 前記可変ミラー素子から前記プリズムへ入射し、その
後、前記プリズムを出射する前記第1反射状態光線束が
入射する投写レンズとを備えることを特徴とする、投写
光学系。19. A light source, a condensing optical system for condensing a light beam from the light source, an incident surface on which condensed light condensed by the condensing optical system is incident, and a substantially uniform light intensity distribution A light-intensity equalizing element having an emission surface for emitting a light beam; a transmission optical system for transmitting a light beam emitted from the emission surface of the light-intensity equalization element; and a transmission optical system. 4. The prism according to claim 3, wherein the light beam is incident as a light beam incident from the outside, and the reflection surface and the light exit surface of the light intensity equalizing element outside the prism are the transmission optical system. And a first reflection state light beam that is disposed at a position that is in a conjugate relationship via the prism, and corresponds to different reflection states when the light beam incident from the prism is reflected by its reflection surface. The second reflected state ray bundle A variable mirror element to be generated, incident from the variable mirror element to the prism, then, characterized in that it comprises a projection lens, wherein the first reflection state light beam emitted said prism is incident, the projection optical system.
て前記電気信号を前記可変ミラー素子に出力するために
配設された信号生成部と、 前記投写光学系から投写される光線束を受けるスクリー
ンとを備えることを特徴とする、投写型表示装置。20. The projection optical system according to claim 19, and a signal generator arranged to generate an electric signal for driving the variable mirror element and output the electric signal to the variable mirror element. And a screen for receiving a light beam projected from the projection optical system.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000296392A JP3967874B2 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-28 | Prism, projection optical system, and projection display device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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