JP2001027703A - Spectral prism device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばプロジェ
クタなどに用いられる分光プリズム装置に関する。The present invention relates to a spectral prism device used for, for example, a projector.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の分光プリズム装置として、図５に
示すように、断面形状が直角二等辺三角形の三角柱から
なる同一形状および同一寸法の４個のガラス製のプリズ
ム１００，１０２，１０４，１０６を、断面正方形の四
角柱状に接合した分光プリズム装置が知られている。プ
リズム１００とプリズム１０６との間、およびプリズム
１０２とプリズム１０４との間には、第１ダイクロイッ
ク面１０８が形成さており、プリズム１００とプリズム
１０２との間、およびプリズム１０４とプリズム１０６
との間には、第２ダイクロイック面１１０が形成さてい
る。すなわち、第１ダイクロイック面１０８と第２ダイ
クロイック面１１０とは互いに直交している。2. Description of the Related Art As a conventional spectral prism apparatus, as shown in FIG. 5, four glass prisms 100, 102, 104, 106 having the same shape and the same dimensions, each having a triangular prism having a right-angled isosceles triangular cross section. Are joined in a quadrangular prism having a square cross section. A first dichroic surface 108 is formed between the prisms 100 and 106 and between the prisms 102 and 104, and between the prisms 100 and 102 and between the prisms 104 and 106.
A second dichroic surface 110 is formed between the two. That is, the first dichroic surface 108 and the second dichroic surface 110 are orthogonal to each other.
【０００３】この分光プリズム装置においては、プリズ
ム１００の入射面１００ａに入射した白色光からなる入
射光のうち、第２ダイクロイック面１１０を透過した
後、あるいは直接に、第１ダイクロイック面１０８で反
射される波長帯の光が、プリズム１０２の出射面１０２
ａから第１出射光として出射される。また、第１ダイク
ロイック面１０８を透過した後、あるいは直接に、第２
ダイクロイック面１１０で反射される波長帯の光が、プ
リズム１０６の出射面１０６ａから第２出射光として出
射される。また、第１ダイクロイック面１０８と第２ダ
イクロイック面１１０との双方を透過する波長帯の光
が、プリズム１０４の出射面１０４ａから第３出射光と
して出射される。In this spectral prism device, of the incident light consisting of white light incident on the incident surface 100a of the prism 100, it is reflected by the first dichroic surface 108 after passing through the second dichroic surface 110 or directly. Light in a different wavelength band
a is emitted as the first emission light. After passing through the first dichroic surface 108 or directly,
The light in the wavelength band reflected by the dichroic surface 110 is emitted from the emission surface 106a of the prism 106 as second emission light. Further, light in a wavelength band that passes through both the first dichroic surface 108 and the second dichroic surface 110 is emitted from the emission surface 104a of the prism 104 as third emission light.
【０００４】また、別の従来の分光プリズム装置とし
て、図６に示すように、３個のプリズム１１２，１１
４，１１６からなり、プリズム１１２とプリズム１１４
との間に第１ダイクロイック面１１８と空気層１２０と
を設け、プリズム１１４とプリズム１１６との間に第２
ダイクロイック面１２２を設けた分光プリズム装置が知
られている。Further, as another conventional spectral prism device, as shown in FIG. 6, three prisms 112 and 11 are provided.
4, 116, the prism 112 and the prism 114
The first dichroic surface 118 and the air layer 120 are provided between
A spectral prism device provided with a dichroic surface 122 is known.
【０００５】この分光プリズム装置においては、プリズ
ム１１２の入射面１１２ａに入射した白色光からなる入
射光が、第１ダイクロイック面１１８により第１回目の
波長分離を受ける。このとき、第１ダイクロイック面１
１８への光の入射角は、一般に２０度ないし３０度程度
の角度に抑えることができる。第１ダイクロイック面１
１８を透過した光は、第２ダイクロイック面１２２で第
２回目の波長分離を受ける。このとき、第２ダイクロイ
ック面１２２への光の入射角は、一般に１５度ないし３
０度程度の角度に抑えることができる。第１ダイクロイ
ック面１１８で反射した光は、プリズム１１２の入射面
１１２ａで全反射し、プリズム１１２の出射面１１２ｂ
から第１出射光として出射する。第２ダイクロイック面
１２２で反射した光は、プリズム１１４の面１１４ａで
全反射し、出射面１１４ｂから第２出射光として出射す
る。このように、面１１４ａで光を確実に全反射させる
ために、空気層１２０が設けられている。第１ダイクロ
イック面１１８および第２ダイクロイック面１２２を透
過した光は、プリズム１１６の出射面１１６ａから第３
出射光として出射する。In this spectral prism device, incident light composed of white light incident on the incident surface 112 a of the prism 112 undergoes a first wavelength separation by the first dichroic surface 118. At this time, the first dichroic surface 1
The incident angle of light to 18 can be generally suppressed to an angle of about 20 to 30 degrees. First dichroic surface 1
The light transmitted through 18 undergoes a second wavelength separation on the second dichroic surface 122. At this time, the incident angle of light on the second dichroic surface 122 is generally 15 degrees to 3 degrees.
The angle can be suppressed to about 0 degrees. The light reflected on the first dichroic surface 118 is totally reflected on the incident surface 112a of the prism 112, and is emitted on the output surface 112b of the prism 112.
Out as the first outgoing light. The light reflected on the second dichroic surface 122 is totally reflected on the surface 114a of the prism 114 and exits from the exit surface 114b as second exit light. As described above, the air layer 120 is provided to reliably totally reflect light on the surface 114a. Light transmitted through the first dichroic surface 118 and the second dichroic surface 122 is transmitted from the exit surface 116 a of the prism 116 to the third
Emitted as outgoing light.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】一般に、波長選択性を
有するダイクロイック面は、ガラスからなるプリズムの
表面に形成された多層膜で構成されるが、入射光束の偏
光状態によってその分光特性が異なることが知られてお
り、その差異は光束の入射角が大きいほど顕著である。Generally, a dichroic surface having wavelength selectivity is constituted by a multilayer film formed on the surface of a prism made of glass, but its spectral characteristics differ depending on the polarization state of an incident light beam. Is known, and the difference is more remarkable as the incident angle of the light beam is larger.
【０００７】したがって、図５に示す従来の分光プリズ
ム装置では、第１ダイクロイック面１０８および第２ダ
イクロイック面１１０への光の入射角が４５度と大きい
ため、Ｓ偏光成分のみが所定の分光特性を有し、Ｐ偏光
成分はその大部分が波長に関係なく透過してしまい、第
３出射光として出射されることになる。Therefore, in the conventional spectral prism device shown in FIG. 5, since the incident angle of light on the first dichroic surface 108 and the second dichroic surface 110 is as large as 45 degrees, only the S-polarized light component has a predetermined spectral characteristic. Most of the P-polarized light component is transmitted irrespective of the wavelength, and is emitted as the third emitted light.
【０００８】ここで、図５に示す従来の分光プリズム装
置におけるプリズム１０２，１０４，１０６の各出射端
面１０２ａ，１０４ａ，１０６ａに反射型液晶パネルを
対向配置した場合を考える。すなわち、白色光からなる
入射光が波長分離されて各反射型液晶パネルを照明した
後、それら反射型液晶パネルからの反射光を再結合する
場合である。このような場合、仮に、入射光を純粋なＳ
偏光成分で構成できたとしても、反射型液晶パネルから
の反射光にはＳ偏光成分とＰ偏光成分との双方が含まれ
る。したがって、このような装置をたとえば液晶プロジ
ェクタに採用した場合、Ｐ偏光成分の大部分が再結合さ
れずに、対向する反射型液晶パネルを照明するなどし
て、フレアやコントラスト低下の原因となる。たとえ
ば、プリズム１０２の出射端面１０２ａから出射された
光で照明された反射型液晶パネルからの反射光に含まれ
るＰ偏光成分の大部分は、第１ダイクロイック面１０８
で反射されず、第１ダイクロイック面１０８および第２
ダイクロイック面１１０を透過してプリズム１０６の出
射端面１０６ａから出射して、出射端面１０６ａに対向
配置された反射型液晶パネルを照明してしまう。Here, a case is considered in which a reflection type liquid crystal panel is disposed so as to face each of the emission end faces 102a, 104a, 106a of the prisms 102, 104, 106 in the conventional spectral prism apparatus shown in FIG. That is, this is a case where incident light composed of white light is wavelength-separated to illuminate each reflective liquid crystal panel, and then the reflected light from the reflective liquid crystal panels is recombined. In such a case, if the incident light is pure S
Even if it can be constituted by a polarized light component, the reflected light from the reflective liquid crystal panel contains both the S-polarized light component and the P-polarized light component. Therefore, when such a device is employed in, for example, a liquid crystal projector, most of the P-polarized light component is not recombined, but illuminates the opposing reflective liquid crystal panel, causing flare and contrast reduction. For example, most of the P-polarized light component contained in the reflected light from the reflective liquid crystal panel illuminated with the light emitted from the emission end face 102a of the prism 102 is the first dichroic surface 108
The first dichroic surface 108 and the second
The light passes through the dichroic surface 110 and exits from the exit end surface 106a of the prism 106, illuminating the reflective liquid crystal panel disposed opposite to the exit end surface 106a.
【０００９】また、図６に示す従来の分光プリズム装置
では、第１ダイクロイック面１１８および第２ダイクロ
イック面１２２への光の入射角を小さく抑えることがで
きるため、分光特性の偏光依存性は入射角が４５度の場
合と比べてかなり軽減されるが、入射角を小さくしたた
めに、各光束の角度分離が甘くなるという欠点がある。
これについてさらに説明する。分光プリズム装置をコン
パクトに構成するためには、第１ダイクロイック面１１
８で反射した光や、第２ダイクロイック面１２２で反射
した光のように、プリズム１１２の入射面１１２ａやプ
リズム１１４の面１１４のようなガラスと空気との界面
での入射角を、ガラス材料の屈折率で規定される角度よ
り大きくなるように設計して、その場合に発生する全反
射を利用して光の進行方向を大きく変えるという手段を
採用する。特に、第２ダイクロイック面１２２で反射し
た光に対しては、プリズム１１２とプリズム１１４との
間に空気層１２０を設けて、全反射が起こりやすくなる
ように配慮されている。ところが、このように全反射を
利用する関係で、図５の分光プリズム装置の場合、第３
出射光に対して、第１出射光および第２出射光がそれぞ
れ９０度の角度をなしているのに比べて、図６の分光プ
リズム装置の場合、第３出射光に対して、第１出射光お
よび第２出射光がそれぞれ９０度よりも小さい角度をな
している。したがって、プリズム１１２，１１４，１１
６の出射面１１２ｂ，１１４ｂ，１１６ａに所定間隔を
あけて反射型液晶パネルを対向配置する場合、隣接する
反射型液晶パネル同士の干渉を避けるために、各プリズ
ム１１２，１１４，１１６のサイズをある程度大きくす
る必要があり、分光プリズム装置が大型化してしまう。Further, in the conventional spectral prism device shown in FIG. 6, the incident angle of light on the first dichroic surface 118 and the second dichroic surface 122 can be suppressed to a small value. Is considerably reduced as compared with the case where the angle is 45 degrees, but there is a disadvantage that the angle separation of each light beam becomes weak because the incident angle is reduced.
This will be further described. In order to make the spectral prism device compact, the first dichroic surface 11
8 and the light reflected by the second dichroic surface 122, the angle of incidence at the interface between glass and air, such as the incident surface 112a of the prism 112 and the surface 114 of the prism 114, is determined by changing the angle of incidence of the glass material. It is designed to be larger than the angle defined by the refractive index, and employs a means of largely changing the traveling direction of light by using the total reflection generated in that case. In particular, with respect to the light reflected by the second dichroic surface 122, an air layer 120 is provided between the prisms 112 and 114 so that total reflection easily occurs. However, in the case of the spectral prism device shown in FIG.
In the case of the spectral prism device of FIG. 6, the first outgoing light and the second outgoing light make an angle of 90 degrees with respect to the outgoing light. The emitted light and the second emitted light each form an angle smaller than 90 degrees. Therefore, the prisms 112, 114, 11
When the reflection type liquid crystal panels are arranged facing each other at predetermined intervals on the light exit surfaces 112b, 114b, and 116a, the size of each of the prisms 112, 114, and 116 is reduced to some extent in order to avoid interference between adjacent reflection type liquid crystal panels. It is necessary to increase the size, which increases the size of the spectral prism device.
【００１０】さらに、図６に示す従来の分光プリズム装
置では、全反射によって第１出射光および第２出射光の
方向を変化させていることから、全反射により、光束の
偏光方向が捩じ曲げられてしまうという欠点がある。こ
の偏光成分の変化は、たとえば上記のような反射型液晶
パネルを用いた液晶プロジェクタに採用した場合、コン
トラストの大幅な低下という結果をもたらす。Further, in the conventional spectral prism device shown in FIG. 6, since the directions of the first emission light and the second emission light are changed by total reflection, the polarization direction of the light beam is twisted by total reflection. There is a disadvantage that it is done. This change in the polarization component, for example, when adopted in a liquid crystal projector using the above-mentioned reflective liquid crystal panel, results in a significant decrease in contrast.
【００１１】本発明は、このような事情のもとで考え出
されたものであって、ダイクロイック面への光の入射角
が大きいことに起因する分光特性の劣化などの問題と、
ダイクロイック面で反射した光の進行方向を全反射を利
用して変更することに起因する偏光特性の劣化などの問
題とを一挙に解決できる分光プリズム装置を提供するこ
とをその課題としている。The present invention has been conceived under such circumstances, and has problems such as deterioration of spectral characteristics due to a large incident angle of light on a dichroic surface;
It is an object of the present invention to provide a spectral prism device that can solve problems such as deterioration of polarization characteristics caused by changing a traveling direction of light reflected on a dichroic surface by using total reflection.
【００１２】[0012]
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本発明で
は、次の技術的手段を講じている。DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention takes the following technical means.
【００１３】本発明の第１の側面によれば、複数のプリ
ズムと、光を波長帯に応じて選択的に透過および反射さ
せる任意数のダイクロイック面とを有し、入射した光を
相互に異なる複数の波長帯に分けて出射させる分光プリ
ズム装置であって、ダイクロイック面は、光が４５度よ
りも小さい入射角で入射するように配置され、プリズム
は、ダイクロイック面で反射した光が直進して出射面か
ら垂直に出射する構成としたことを特徴とする、分光プ
リズム装置が提供される。According to a first aspect of the present invention, a plurality of prisms and an arbitrary number of dichroic surfaces for selectively transmitting and reflecting light in accordance with a wavelength band are provided so that incident light is different from each other. A spectral prism device that emits light divided into a plurality of wavelength bands, wherein the dichroic surface is arranged so that light is incident at an incident angle smaller than 45 degrees, and the prism reflects light reflected by the dichroic surface in a straight line. A spectral prism device is provided, which is configured to emit light vertically from an emission surface.
【００１４】好ましい実施の形態によれば、ダイクロイ
ック面は、入射面に対して垂直に入射した光が４５度よ
りも小さい入射角で入射する第１ダイクロイック面と、
この第１ダイクロイック面を透過した光が４５度よりも
小さい入射角で入射する第２ダイクロイック面とからな
り、プリズムは、第１ダイクロイック面で反射して直進
する光が垂直に出射する第１出射面と、第２ダイクロイ
ック面で反射して直進する光が垂直に出射する第２出射
面と、第１ダイクロイック面および第２ダイクロイック
面を透過して直進する光が垂直に出射する第３出射面と
を有している。According to a preferred embodiment, the dichroic surface comprises: a first dichroic surface on which light perpendicularly incident on the incident surface is incident at an incident angle smaller than 45 degrees;
The first dichroic surface is composed of a second dichroic surface on which light transmitted through the first dichroic surface is incident at an incident angle smaller than 45 degrees. Surface, a second emission surface from which light that is reflected by the second dichroic surface and travels straight is emitted vertically, and a third emission surface from which light that travels through the first and second dichroic surfaces and travels straight is emitted vertically And
【００１５】他の好ましい実施の形態によれば、ダイク
ロイック面への光の入射角は、２５度以上から３５度以
下までの範囲のうちの所定角度である。According to another preferred embodiment, the incident angle of light on the dichroic surface is a predetermined angle in a range from 25 degrees or more to 35 degrees or less.
【００１６】他の好ましい実施の形態によれば、プリズ
ムとして、第１ないし第４の４個のプリズムを備え、各
プリズムは、相互に同一形状の四角柱状であって、四角
柱の断面を構成する四角形の相対向する２対の辺のう
ち、一方の１対の辺を構成する第１辺と第２辺とは互い
に平行であってかつ第１辺が第２辺よりも長く、他方の
１対の辺を構成する第３辺と第４辺とは互いに３０度の
角度をなしてかつ第３辺が第４辺よりも長く、さらに第
４辺は第１辺および第２辺と直交しており、しかも第１
辺と第３辺とは同じ長さであって、第１プリズムと第２
プリズムとは、第１プリズムの第３辺と第２プリズムの
第１辺とが相対向するように、第１ダイクロイック面を
挟んで接合されており、第２プリズムと第３プリズムと
は、第２プリズムの第３辺と第３プリズムの第３辺とが
相対向するように、第２ダイクロイック面を挟んで接合
されており、第１プリズムと第４プリズムとは、第１プ
リズムの第１辺と第４プリズムの第３辺とが接するよう
に接合されている。According to another preferred embodiment, the first to fourth prisms are provided as prisms, and each prism has a quadrangular prism shape having the same shape as each other, and has a cross section of a quadrangular prism. The first side and the second side forming one pair of sides are mutually parallel and the first side is longer than the second side. The third side and the fourth side forming a pair of sides form an angle of 30 degrees with each other, the third side is longer than the fourth side, and the fourth side is orthogonal to the first side and the second side. And the first
The side and the third side have the same length, and the first prism and the second side
The prisms are joined with the first dichroic surface interposed therebetween such that the third side of the first prism and the first side of the second prism are opposed to each other. The two dichroic surfaces are joined so that the third side of the two prisms and the third side of the third prism face each other, and the first prism and the fourth prism are connected to the first prism of the first prism. The side and the third side of the fourth prism are joined so as to be in contact with each other.
【００１７】本発明によれば、ダイクロイック面は、光
が４５度よりも小さい入射角で入射するように配置さ
れ、プリズムは、ダイクロイック面で反射した光が直進
して出射面から垂直に出射するので、ダイクロイック面
への光の入射角が大きいことに起因する分光特性の劣化
などの問題と、ダイクロイック面で反射した光の進行方
向を全反射を利用して変更することに起因する偏光特性
の劣化などの問題とを一挙に解決できる。According to the present invention, the dichroic surface is arranged such that the light is incident at an incident angle smaller than 45 degrees, and the prism is such that the light reflected by the dichroic surface travels straight and exits perpendicularly from the exit surface. Therefore, problems such as deterioration of spectral characteristics due to a large incident angle of light on the dichroic surface, and polarization characteristics due to changing the traveling direction of light reflected by the dichroic surface using total reflection are used. Problems such as deterioration can be solved at once.
【００１８】すなわち、ダイクロイック面への光の入射
角が４５度よりも小さいので、Ｐ偏光成分の大部分が波
長に関係なく透過してしまうという問題を極力抑制でき
る。したがって、たとえば反射型液晶パネルを利用した
液晶プロジェクタなどに採用した場合に、Ｐ偏光成分が
良好に再結合され、この結果、フレアの発生やコントラ
ストの低下を極力抑制できる。That is, since the incident angle of light on the dichroic surface is smaller than 45 degrees, the problem that most of the P-polarized light component is transmitted regardless of the wavelength can be suppressed as much as possible. Therefore, for example, when employed in a liquid crystal projector using a reflection type liquid crystal panel, the P-polarized light component is satisfactorily recombined, and as a result, the occurrence of flare and a decrease in contrast can be suppressed as much as possible.
【００１９】また、ダイクロイック面で反射した光は、
プリズム中を直進して出射面から垂直に出射するので、
全反射を利用して出射光の方向を変更させないことか
ら、光束の偏光方向が捩じ曲げられてしまうということ
がなく、全反射に起因する偏光特性の劣化をなくすこと
ができる。したがって、たとえば反射型液晶パネルを利
用した液晶プロジェクタなどに採用した場合に、偏光特
性の劣化によるコントラストの大幅な低下を防止でき
る。さらに、第３出射光に対して第１出射光および第２
出射光がそれぞれ９０度よりも大きな角度を有している
ことから、出射光の角度分離を良好に確保でき、装置の
大型化を防止できる。The light reflected on the dichroic surface is
As it goes straight through the prism and exits perpendicularly from the exit surface,
Since the direction of the emitted light is not changed by using the total reflection, the polarization direction of the light beam is not twisted, and the deterioration of the polarization characteristic due to the total reflection can be eliminated. Therefore, for example, when adopted in a liquid crystal projector or the like using a reflective liquid crystal panel, it is possible to prevent a significant decrease in contrast due to deterioration of polarization characteristics. Further, the first outgoing light and the second outgoing light
Since each of the outgoing lights has an angle larger than 90 degrees, good angle separation of the outgoing lights can be ensured, and an increase in the size of the device can be prevented.
【００２０】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明
らかとなろう。[0020] Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図面を参照して具体的に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【００２２】図１は、本発明に係る分光プリズム装置を
採用した液晶プロジェクタの概略構成図であって、この
液晶プロジェクタは、ランプ２、リフレクタ４、コンデ
ンサーレンズなどの集光レンズ６、光インテグレータ
８、コリメータレンズ１０、偏光変換器１２、偏光子１
４、偏光ビームスプリッタ１６、分光プリズム装置１
８、反射型液晶素子２０，２２，２４、および投影レン
ズ２６を備えている。FIG. 1 is a schematic diagram of a liquid crystal projector employing a spectral prism device according to the present invention. The liquid crystal projector includes a lamp 2, a reflector 4, a condenser lens 6 such as a condenser lens, and an optical integrator 8. , Collimator lens 10, polarization converter 12, polarizer 1
4. Polarizing beam splitter 16, spectral prism device 1
8, a reflective liquid crystal element 20, 22, 24, and a projection lens 26.
【００２３】ランプ２から放射された白色光は、直接あ
るいはリフレクタ４により反射されて集光レンズ６によ
って集光され、光インテグレータ８によって均一化され
て、コリメータレンズ１０を介して偏光変換器１２に供
給される。偏光変換器１２によってＳ偏光成分が除去さ
れてＰ偏光成分にほぼ統一された光は、偏光子１４によ
ってさらにＰ偏光成分の純度を高められ、偏光ビームス
プリッタ１６を通過して分光プリズム装置１８に供給さ
れる。分光プリズム装置１８に供給された光は、分光プ
リズム装置１８によって赤、緑、青の各波長成分に分解
され、各波長成分が、対応する反射型液晶素子２０，２
２，２４を照射する。反射型液晶素子２０，２２，２４
からの反射光は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との双方を含
むが、このうちのＳ偏光成分が信号光になる。この反射
型液晶素子２０，２２，２４からの赤、緑、青の各波長
成分の反射光は、分光プリズム装置１８によって再結合
され、偏光ビームスプリッタ１６によってＳ偏光成分の
みが反射されて投影レンズ２６に供給される。投影レン
ズ２６に供給された信号光は、図外のスクリーン上に拡
大投影される。The white light radiated from the lamp 2 is directly or reflected by the reflector 4, collected by the condenser lens 6, uniformed by the optical integrator 8, and transmitted to the polarization converter 12 through the collimator lens 10. Supplied. The light from which the S-polarized light component has been removed by the polarization converter 12 and which has been substantially unified into the P-polarized light component is further increased in purity by the polarizer 14 and passes through the polarizing beam splitter 16 to the spectral prism device 18. Supplied. The light supplied to the spectral prism device 18 is decomposed into red, green, and blue wavelength components by the spectral prism device 18, and each wavelength component is converted into the corresponding reflective liquid crystal element 20, 2.
Irradiate 2,24. Reflective liquid crystal elements 20, 22, 24
Reflected light includes both S-polarized light components and P-polarized light components, of which the S-polarized light components become signal light. The reflected light of each of the red, green, and blue wavelength components from the reflective liquid crystal elements 20, 22, and 24 is recombined by the spectral prism device 18, and only the S-polarized component is reflected by the polarizing beam splitter 16 to project the projection lens. 26. The signal light supplied to the projection lens 26 is enlarged and projected on a screen (not shown).
【００２４】図２は、分光プリズム装置１８の側面図で
あって、分光プリズム装置１８は、第１プリズム３２、
第２プリズム３４、第３プリズム３６、第４プリズム３
８、第１ダイクロイック面４０、および第２ダイクロイ
ック面４２を備えている。第１プリズム３２と第２プリ
ズム３４とは、第１ダイクロイック面４０を介して接合
されており、第２プリズム３４と第３プリズム３６とは
第２ダイクロイック面４２を介して接合されている。第
１プリズム３２と第４プリズム３８とは、直接接合され
ている。第１ダイクロイック面４０と第２ダイクロイッ
ク面４２とは、それぞれ多層膜により構成されており、
波長選択性すなわち反射および透過の波長帯が互いに異
なっている。第１ダイクロイック面４０は、第１プリズ
ム３２の表面に形成してもよいし、第２プリズム３４の
表面に形成してもよい。第２ダイクロイック面４２は、
第２プリズム３４の表面に形成してもよいし、第３プリ
ズム３６の表面に形成してもよい。ただし、第２プリズ
ム３４の表面に第１ダイクロイック面４０と第２ダイク
ロイック面４２との双方を形成するのは、形成過程で熱
を加える関係で製造が困難になることから避けたほうが
好ましい。もちろん、製造上の困難性が克服できれば、
第２プリズム３４の表面に第１ダイクロイック面４０と
第２ダイクロイック面４２との双方を形成してもよい。FIG. 2 is a side view of the spectral prism device 18. The spectral prism device 18 includes a first prism 32,
Second prism 34, third prism 36, fourth prism 3
8, a first dichroic surface 40, and a second dichroic surface 42. The first prism 32 and the second prism 34 are joined via a first dichroic surface 40, and the second prism 34 and the third prism 36 are joined via a second dichroic surface 42. The first prism 32 and the fourth prism 38 are directly joined. The first dichroic surface 40 and the second dichroic surface 42 are each formed of a multilayer film,
The wavelength selectivity, that is, the wavelength bands of reflection and transmission are different from each other. The first dichroic surface 40 may be formed on the surface of the first prism 32 or may be formed on the surface of the second prism 34. The second dichroic surface 42 is
It may be formed on the surface of the second prism 34 or on the surface of the third prism 36. However, it is preferable to avoid forming both the first dichroic surface 40 and the second dichroic surface 42 on the surface of the second prism 34 because manufacturing becomes difficult due to the application of heat during the formation process. Of course, if we can overcome the manufacturing difficulties,
Both the first dichroic surface 40 and the second dichroic surface 42 may be formed on the surface of the second prism 34.
【００２５】図３は、第１プリズム３２の拡大側面図で
あって、第１プリズム３２は、四角柱状である。そし
て、四角柱の断面を構成する四角形の相対向する２対の
辺のうち、一方の１対の辺を構成する第１辺５２と第２
辺５４とは互いに平行であって、かつ第１辺５２が第２
辺５４よりも長い。また、他方の１対の辺を構成する第
３辺５６と第４辺５８とは互いに３０度の角度をなし
て、かつ第３辺５６が第４辺５８よりも長い。第４辺５
８は第１辺５２および第２辺５４と直交している。第１
辺５２と第３辺５６とは同じ長さである。すなわち、第
１辺５２と第４辺５８とのなす角度、および第４辺５８
と第２辺５４とのなす角度は９０度であり、第２辺５４
と第３辺５６とのなす角度は１２０度、第１辺５２と第
３辺５６とのなす角度は６０度である。第２プリズム３
４、第３プリズム３６、および第４プリズム３８は、第
１プリズム３２と同一形状および同一寸法である。FIG. 3 is an enlarged side view of the first prism 32. The first prism 32 has a quadrangular prism shape. The first side 52 and the second side 52, which form one pair of sides, of the two pairs of opposing sides of the quadrangle forming the cross section of the quadratic prism.
The side 54 is parallel to each other, and the first side 52 is the second side.
It is longer than the side 54. Further, the third side 56 and the fourth side 58 forming the other pair of sides form an angle of 30 degrees with each other, and the third side 56 is longer than the fourth side 58. 4th side 5
8 is orthogonal to the first side 52 and the second side 54. First
The side 52 and the third side 56 have the same length. That is, the angle between the first side 52 and the fourth side 58 and the fourth side 58
The angle between the second side 54 and the second side 54 is 90 degrees.
The angle between the first side 52 and the third side 56 is 120 degrees, and the angle between the first side 52 and the third side 56 is 60 degrees. Second prism 3
The fourth, third, and fourth prisms 36 and 38 have the same shape and the same dimensions as the first prism 32.
【００２６】したがって、第１プリズム３２と第２プリ
ズム３４とは、第１プリズム３２の第３辺５６と第２プ
リズム３４の第１辺とが相対向するように、第１ダイク
ロイック面４０を挟んで接合されていることになる。ま
た、第２プリズム３４と第３プリズム３６とは、第２プ
リズム３４の第３辺と第３プリズム３６の第３辺とが相
対向するように、第２ダイクロイック面４２を挟んで接
合されていることになる。また、第１プリズム３２と第
４プリズム３８とは、第１プリズム３２の第１辺５２と
第４プリズム３８の第３辺とが接するように接合されて
いることになる。Therefore, the first prism 32 and the second prism 34 sandwich the first dichroic surface 40 such that the third side 56 of the first prism 32 and the first side of the second prism 34 face each other. It will be joined by. Further, the second prism 34 and the third prism 36 are joined with the second dichroic surface 42 interposed therebetween such that the third side of the second prism 34 and the third side of the third prism 36 face each other. Will be. Further, the first prism 32 and the fourth prism 38 are joined so that the first side 52 of the first prism 32 and the third side of the fourth prism 38 are in contact with each other.
【００２７】第１プリズム３２の第４辺５８を含む入射
面３２ａに対して垂直に入射した光は、第１ダイクロイ
ック面４０に３０度の入射角で入射し、第１回目の波長
分離を受ける。第１ダイクロイック面４０で反射された
光は、第１プリズム３２および第４プリズム３８中を直
進し、全反射されることなく、第４プリズム３８の第４
辺を含む第１出射面３８ａから垂直に第１出射光として
出射されて、反射型液晶素子２０を照明する。第１ダイ
クロイック面４０を透過した光は、第２ダイクロイック
面４２に３０度の入射角で入射し、第２回目の波長分離
を受ける。第２ダイクロイック面４２で反射された光
は、第２プリズム３４中を直進し、全反射されることな
く、第２プリズム３４の第４辺を含む第２出射面３４ａ
から垂直に第２出射光として出射されて、反射型液晶素
子２２を照明する。第１ダイクロイック面４０および第
２ダイクロイック面４２を透過した光は、第３プリズム
３６中を直進し、全反射されることなく、第３プリズム
３６の第４辺を含む第３出射面３６ａから垂直に第３出
射光として出射されて、反射型液晶素子２４を照明す
る。Light perpendicularly incident on the incident surface 32a including the fourth side 58 of the first prism 32 is incident on the first dichroic surface 40 at an incident angle of 30 degrees and undergoes the first wavelength separation. . The light reflected by the first dichroic surface 40 travels straight through the first prism 32 and the fourth prism 38, and is not reflected by the fourth prism 38.
The light is emitted vertically as first emission light from the first emission surface 38 a including the side, and illuminates the reflective liquid crystal element 20. The light transmitted through the first dichroic surface 40 is incident on the second dichroic surface 42 at an incident angle of 30 degrees and undergoes a second wavelength separation. The light reflected by the second dichroic surface 42 travels straight through the second prism 34 and is not totally reflected, and the second exit surface 34a including the fourth side of the second prism 34 is not reflected.
Illuminates the reflective liquid crystal element 22 vertically as second emission light. The light that has passed through the first dichroic surface 40 and the second dichroic surface 42 travels straight through the third prism 36 and is vertically reflected from the third exit surface 36a including the fourth side of the third prism 36 without being totally reflected. Is emitted as the third emission light to illuminate the reflective liquid crystal element 24.
【００２８】このように、分光プリズム装置１８によれ
ば、第１ダイクロイック面４０および第２ダイクロイッ
ク面４２に入射する光の入射角が、４５度よりも充分小
さい３０度であるので、光束の偏光状態による分光特性
の影響を良好に軽減できる。すなわち、第１ダイクロイ
ック面４０や第２ダイクロイック面４２で反射すべきＰ
偏光成分が透過してしまうという現象を良好に回避でき
る。したがって、上記液晶プロジェクタによれば、フレ
アの発生やコントラストの低下を良好に防止できる。As described above, according to the spectral prism device 18, the incident angle of the light incident on the first dichroic surface 40 and the second dichroic surface 42 is 30 degrees, which is sufficiently smaller than 45 degrees. The effect of the spectral characteristics due to the state can be favorably reduced. That is, the P to be reflected by the first dichroic surface 40 and the second dichroic surface 42
The phenomenon that the polarization component is transmitted can be satisfactorily avoided. Therefore, according to the liquid crystal projector, it is possible to favorably prevent the occurrence of flare and a decrease in contrast.
【００２９】また、分光プリズム装置１８によれば、各
出射光の進行方向を全反射を利用して変更しないので、
偏光特性に悪影響を与えることがない。すなわち、全反
射により光束の偏光方向が捩じ曲げられてしまうという
ことがない。したがって、上記液晶プロジェクタによれ
ば、コントラストの低下を良好に防止できる。さらに、
全反射を利用しないことから、第１ないし第３出射光相
互の角度分離を充分に確保でき、分光プリズム装置１８
を小型化できる。Further, according to the spectral prism device 18, since the traveling direction of each emitted light is not changed by using the total reflection,
There is no adverse effect on the polarization characteristics. That is, the polarization direction of the light beam is not twisted by total reflection. Therefore, according to the above-mentioned liquid crystal projector, a decrease in contrast can be successfully prevented. further,
Since total reflection is not used, the angle separation between the first to third emitted lights can be sufficiently ensured, and the spectral prism device 18 can be used.
Can be reduced in size.
【００３０】また、分光プリズム装置１８によれば、同
一形状かつ同一寸法の４個のプリズム３２，３４，３
６，３８により構成されているので、生産性が極めて高
く、製造コストを良好に低減できる。According to the spectral prism device 18, the four prisms 32, 34, 3 having the same shape and the same dimensions are used.
6 and 38, the productivity is extremely high and the manufacturing cost can be reduced favorably.
【００３１】なお、上記実施形態においては、同一形状
かつ同一寸法の４個のプリズム３２，３４，３６，３８
により分光プリズム装置１８を構成したが、必ずしもこ
のように構成する必要はない。たとえば、図４に示すよ
うに、図２の第１プリズム３２と第４プリズム３８とを
１個のプリズム６２にまとめて分光プリズム装置６４を
構成してもよい。In the above embodiment, four prisms 32, 34, 36, 38 having the same shape and the same dimensions are used.
, The spectral prism device 18 is configured, but it is not always necessary to configure in this way. For example, as shown in FIG. 4, the first prism 32 and the fourth prism 38 of FIG. 2 may be combined into one prism 62 to form a spectral prism device 64.
【００３２】また、上記実施形態においては、２個のダ
イクロイック面４０，４２を設けて、入射光を３つの出
射光に分離したが、入射光の分離数は任意であり、その
分離数に応じてダイクロイック面やプリズムの設置数を
決定すればよい。In the above embodiment, two dichroic surfaces 40 and 42 are provided to separate incident light into three outgoing lights. However, the number of separations of incident light is arbitrary, The number of dichroic surfaces and the number of prisms to be installed may be determined.
【００３３】また、上記実施形態においては、第１ダイ
クロイック面４０および第２ダイクロイック面４２への
光の入射角が３０度になるように構成したが、必ずしも
３０度である必要はない。この入射角は、小さいほど分
光特性が向上するが、その反面、反射光を全反射させず
に出射させるために分光プリズム装置が大型化するの
で、それらを含む種々の条件を考慮しながら適宜決定す
る必要がある。実用上は、２５度〜３５度程度であるこ
とが好ましい。In the above embodiment, the light is incident on the first dichroic surface 40 and the second dichroic surface 42 at an angle of 30 degrees. However, the angle of incidence is not necessarily 30 degrees. The smaller the angle of incidence, the better the spectral characteristics. However, on the other hand, the size of the spectral prism device is increased in order to emit reflected light without total reflection, so that it is appropriately determined in consideration of various conditions including those. There is a need to. Practically, it is preferable to be about 25 to 35 degrees.
【００３４】また、上記実施形態においては、本発明に
係る分光プリズム装置を液晶プロジェクタに採用した
が、本発明に係る分光プリズム装置は、液晶プロジェク
タ以外の各種プロジェクタに採用できるのはもちろんの
こと、プロジェクタ以外の波長分離の必要な各種機器に
も採用可能である。In the above embodiment, the spectral prism device according to the present invention is employed in a liquid crystal projector. However, the spectral prism device according to the present invention can be employed in various projectors other than the liquid crystal projector. It can also be used in various devices that require wavelength separation other than projectors.
【図１】本発明に係る分光プリズム装置を採用した液晶
プロジェクタの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal projector employing a spectral prism device according to the present invention.
【図２】本発明に係る分光プリズム装置の側面図であ
る。FIG. 2 is a side view of the spectral prism device according to the present invention.
【図３】図２に示す分光プリズム装置に備えられた第１
プリズムの拡大側面図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a first example of the first configuration provided in the spectral prism device illustrated in FIG. 2;
It is an enlarged side view of a prism.
【図４】別の実施形態における分光プリズム装置の側面
図である。FIG. 4 is a side view of a spectral prism device according to another embodiment.
【図５】従来の分光プリズム装置の側面図である。FIG. 5 is a side view of a conventional spectral prism device.
【図６】別の従来の分光プリズム装置の側面図である。FIG. 6 is a side view of another conventional spectral prism device.
【符号の説明】 １８ 分光プリズム装置 ３２ 第１プリズム ３２ａ 入射面 ３４ 第２プリズム ３４ａ 第２出射面 ３６ 第３プリズム ３６ａ 第３出射面 ３８ 第４プリズム ３８ａ 第１出射面 ４０ 第１ダイクロイック面 ４２ 第２ダイクロイック面 ５２ 第１辺 ５４ 第２辺 ５６ 第３辺 ５８ 第４辺 ６２ プリズム ６４ 分光プリズム装置DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 Spectral prism device 32 First prism 32a Incident surface 34 Second prism 34a Second exit surface 36 Third prism 36a Third exit surface 38 Fourth prism 38a First exit surface 40 First dichroic surface 42 First 2 dichroic surface 52 first side 54 second side 56 third side 58 fourth side 62 prism 64 spectral prism device
Claims (4)
選択的に透過および反射させる任意数のダイクロイック
面とを有し、入射した光を相互に異なる複数の波長帯に
分けて出射させる分光プリズム装置であって、 前記ダイクロイック面は、光が４５度よりも小さい入射
角で入射するように配置され、 前記プリズムは、前記ダイクロイック面で反射した光が
直進して出射面から垂直に出射する構成としたことを特
徴とする、分光プリズム装置。1. A plurality of prisms and an arbitrary number of dichroic surfaces for selectively transmitting and reflecting light according to a wavelength band, and irradiating incident light into a plurality of mutually different wavelength bands. A spectral prism device, wherein the dichroic surface is arranged such that light is incident at an incident angle smaller than 45 degrees, and the prism is configured so that light reflected by the dichroic surface travels straight and exits perpendicularly from an exit surface. A spectral prism device, characterized in that:
て垂直に入射した光が４５度よりも小さい入射角で入射
する第１ダイクロイック面と、この第１ダイクロイック
面を透過した光が４５度よりも小さい入射角で入射する
第２ダイクロイック面とからなり、 前記プリズムは、前記第１ダイクロイック面で反射して
直進する光が垂直に出射する第１出射面と、前記第２ダ
イクロイック面で反射して直進する光が垂直に出射する
第２出射面と、前記第１ダイクロイック面および前記第
２ダイクロイック面を透過して直進する光が垂直に出射
する第３出射面とを有する、請求項１に記載の分光プリ
ズム装置。2. The dichroic surface has a first dichroic surface on which light perpendicularly incident on an incident surface is incident at an incident angle smaller than 45 degrees, and a light transmitted through the first dichroic surface having an angle of 45 degrees. And a second dichroic surface that is incident at a small incident angle. The prism reflects the first dichroic surface and emits light that travels straight, and the first exit surface and the second dichroic surface reflect the light perpendicularly. 2. The light-emitting device according to claim 1, further comprising: a second emission surface from which the light that travels straight is vertically emitted; and a third emission surface from which the light that travels straight through the first dichroic surface and the second dichroic surface is emitted vertically. The spectroscopic prism device as described in the above.
は、２５度以上から３５度以下までの範囲のうちの所定
角度である、請求項１または２に記載の分光プリズム装
置。3. The spectral prism device according to claim 1, wherein an incident angle of light on the dichroic surface is a predetermined angle in a range from 25 degrees or more to 35 degrees or less.
４個のプリズムを備え、 前記各プリズムは、相互に同一形状の四角柱状であっ
て、四角柱の断面を構成する四角形の相対向する２対の
辺のうち、一方の１対の辺を構成する第１辺と第２辺と
は互いに平行であってかつ第１辺が第２辺よりも長く、
他方の１対の辺を構成する第３辺と第４辺とは互いに３
０度の角度をなしてかつ第３辺が第４辺よりも長く、さ
らに前記第４辺は前記第１辺および前記第２辺と直交し
ており、しかも前記第１辺と前記第３辺とは同じ長さで
あって、 前記第１プリズムと前記第２プリズムとは、前記第１プ
リズムの第３辺と前記第２プリズムの第１辺とが相対向
するように、前記第１ダイクロイック面を挟んで接合さ
れており、 前記第２プリズムと前記第３プリズムとは、前記第２プ
リズムの第３辺と前記第３プリズムの第３辺とが相対向
するように、前記第２ダイクロイック面を挟んで接合さ
れており、 前記第１プリズムと前記第４プリズムとは、前記第１プ
リズムの第１辺と前記第４プリズムの第３辺とが接する
ように接合されている、請求項１ないし３のいずれかに
記載の分光プリズム装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein the prism includes four prisms, a first prism to a fourth prism, and each of the prisms has a quadrangular prism shape having the same shape, and oppose each other to form a quadrangular prism cross section. Of the two pairs of sides, a first side and a second side forming one pair of sides are parallel to each other and the first side is longer than the second side,
The third side and the fourth side forming the other pair of sides are mutually 3
The third side is longer than the fourth side at an angle of 0 degrees, and the fourth side is orthogonal to the first side and the second side, and the first side and the third side And the first dichroic is such that the first prism and the second prism are arranged such that a third side of the first prism and a first side of the second prism face each other. The second prism and the third prism are connected to each other so that a third side of the second prism and a third side of the third prism face each other. The first prism and the fourth prism are joined so as to sandwich a surface, and the first prism and the fourth prism are joined such that a first side of the first prism and a third side of the fourth prism are in contact with each other. 4. The spectral prism device according to any one of 1 to 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11199826A JP2001027703A (en) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | Spectral prism device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11199826A JP2001027703A (en) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | Spectral prism device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001027703A true JP2001027703A (en) | 2001-01-30 |
Family
ID=16414293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11199826A Pending JP2001027703A (en) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | Spectral prism device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001027703A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004068197A1 (en) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Hi-Mec Co., Ltd. | Composite prism, light source unit, and display device |
| JP2019045846A (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Light source device and projection type display device |
-
1999
- 1999-07-14 JP JP11199826A patent/JP2001027703A/en active Pending
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