JP6699576B2 - 色合成プリズムおよびそれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、照明光の色分解および投影光の色合成を行う色合成プリズムと、その色合成プリズムを備えたプロジェクタとに関するものである。

近年、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス；登録商標）などの画像表示素子を複数用いて、スクリーン上に画像を投影するプロジェクタが普及している。このプロジェクタでは、光源から出射される光（白色光）が、照明光学系を介して色合成プリズムに入射し、色合成プリズムにて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光に分離され、各画像表示素子に導かれる。各画像表示素子では、入射する各色の照明光が画像データに応じて変調され、投影光として出射される。各色の投影光は、色合成プリズムにて合成され、投影レンズを介してスクリーンに導かれる。これにより、各画像表示素子に表示された画像がスクリーン上に拡大投影される。

ここで、従来の色合成プリズムについて、より詳細に説明する。図１４は、従来の色合成プリズム１００の詳細な構成を示す断面図である。なお、図１４では、色合成プリズム１００における照明光および投影光の正規の光路を二点鎖線で示し、後述する迷光となる光Ｌ１およびＬ２の光路を破線で示す。色合成プリズム１００は、第１プリズム１０１、第２プリズム１０２および第３プリズム１０３を有している。第１プリズム１０１の第２プリズム１０２側の面には、ダイクロイック膜１０４Ｂが形成されており、ダイクロイック膜１０４Ｂと第２プリズム１０２との間には空気層が設けられている。また、第２プリズム１０２の第３プリズム１０３側の面には、ダイクロイック膜１０４Ｒが形成されており、ダイクロイック膜１０４Ｂと第３プリズム１０３との間には空気層が設けられている。ダイクロイック膜１０４Ｂは、Ｂ光を反射させ、Ｒ光およびＧ光を透過させるＢ反射（青反射）ダイクロイック膜である。ダイクロイック膜１０４Ｒは、Ｒ光を反射させ、Ｂ光およびＧ光を透過させるＲ反射（赤反射）ダイクロイック膜である。

上記構成の色合成プリズム１００における正規光の光路について説明する。色合成プリズム１００に入射した照明光（白色光）は、第１プリズム１０１を介してダイクロイック膜１０４Ｂに入射する。このうち、Ｂ光は、ダイクロイック膜１０４Ｂで反射され、第１プリズム１０１の内部で全反射された後、ＤＭＤ１０５Ｂに導かれる。ＤＭＤ１０５Ｂで反射された、画像データＯＮに対応する光（投影光）は、第１プリズム１０１の内部で全反射された後、ダイクロイック膜１０４Ｂに入射し、そこで投影レンズに向かう方向に反射される。

上記照明光のうち、Ｒ光およびＧ光は、ダイクロイック膜１０４Ｂを透過し、第２プリズム１０２を介してダイクロイック膜１０４Ｒに入射する。このうち、Ｒ光は、ダイクロイック膜１０４Ｒで反射され、第２プリズム１０２の内部で全反射された後、ＤＭＤ１０５Ｒに導かれる。ＤＭＤ１０５Ｒで反射された、画像データＯＮに対応する光（投影光）は、第２プリズム１０２の内部で全反射された後、ダイクロイック膜１０４Ｒに入射し、そこで投影レンズに向かう方向に反射される。

一方、Ｇ光は、ダイクロイック膜１０４Ｒを透過し、第３プリズム１０３を介してＤＭＤ１０５Ｇに導かれる。ＤＭＤ１０５Ｇで反射された、画像データＯＮに対応する光（投影光）は、第３プリズム１０３、ダイクロイック膜１０４Ｒ、および第２プリズム１０２を介してダイクロイック膜１０４Ｂに入射し、そこでＢ光およびＲ光と合成される。そして、合成された各色の投影光は、第１プリズム１０１を介して投影レンズに向かう方向に導かれる。

図１５は、ダイクロイック膜１０４Ｂの光学特性（入射光の波長と透過率との関係）を示しており、図１６は、ダイクロイック膜１０４Ｒの光学特性（入射光の波長と透過率との関係）を示している。いずれの図面においても、破線は照明光についての光学特性を示しており、実線は投影光についての光学特性を示している。また、表１は、ダイクロイック膜１０４Ｂの膜構成を示しており、表２は、ダイクロイック膜１０４Ｒの膜構成を示している。なお、表１中のSubstance M2（メルク社製）は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）と酸化ランタン（Ｌａ₂Ｏ₃）との混合物である。

上記色合成プリズム１００を用いた構成では、照明光と投影光とで、ダイクロイック膜１０４Ｂまたはダイクロイック膜１０４Ｒに対する入射角度が異なる。例えば、第１プリズム１０１、第２プリズム１０２および第３プリズム１０３の硝材が全てSchott社のＢＫ７（屈折率１．５２）に相当する場合、ダイクロイック膜１０４Ｂに対する照明光の入射角度は、３２．１°であり、投影光の入射角度は、２８．５°である。また、ダイクロイック膜１０４Ｒに対する照明光の入射角度は、１９．１°であり、投影光の入射角度は、１１．３°である。このように、同じダイクロイック膜に対して、照明光の入射角度は、投影光の入射角度よりも大きい。

誘電体多層膜で構成されるダイクロイック膜１０４Ｂ・１０４Ｒに対して入射角度が大きくなると、光学特性が短波長側にシフトする、いわゆるダイクロシフトが起こる。すなわち、図１５および図１６に示すように、入射角度の相対的に大きい照明光についての光学特性は、入射角度の相対的に小さい投影光についての光学特性よりも短波長側にシフトする。このように、ダイクロイック膜１０４Ｂ・１０４Ｒは、入射角度によって光学特性が異なる角度依存性を有するため、実線と破線とで挟まれた波長域の光（反射帯域と透過帯域との間の遷移帯の光）の利用効率が低下するとともに、その光が正規の光とは異なる方向に進行する迷光となって投影画像の画質劣化などの不具合をもたらす。

例えば、図１４において、照明光に波長４９０ｎｍの光Ｌ１が含まれる場合、光Ｌ１は、照明光の入射角度でダイクロイック膜１０４Ｂに入射するため、図１５の破線の特性に従ってダイクロイック膜１０４Ｂで反射されずにそこを透過し、ＤＭＤ１０５Ｇの方向に向かう。そして、ＤＭＤ１０５Ｇで反射された光Ｌ１は、投影光の入射角度でダイクロイック膜１０４Ｂに入射するため、図１５の実線の特性に従ってダイクロイック膜１０４Ｂで反射される。その結果、光Ｌ１は、正規のＢ光の光路とは異なる方向に進行する迷光（非正規光）となる。

また、例えば、照明光に波長５８０ｎｍの光Ｌ２が含まれる場合、光Ｌ２は、照明光の入射角度でダイクロイック膜１０４Ｒに入射するため、図１６の破線の特性に従ってダイクロイック膜１０４Ｒで反射され、ＤＭＤ１０５Ｒに入射する。そして、ＤＭＤ１０５Ｒで反射された光Ｌ２は、投影光の入射角度でダイクロイック膜１０４Ｒに入射するため、図１６の実線の特性に従ってダイクロイック膜１０４Ｒを透過して第３プリズム１０３に入射する。その結果、光Ｌ２も、正規のＲ光の光路とは異なる方向に進行する迷光（非正規光）となる。

上記した光利用効率の低下および迷光による投影画像の画質劣化を回避すべく、ダイクロイック膜１０４Ｂ・１０４Ｒの角度依存性を小さくするためには、膜の構成材料に屈折率の高い材料を用いるほど有利である。例えば特許文献１では、高屈折率材料と低屈折率材料との交互層よりも、高屈折率材料と中間屈折率材料との交互層のほうが、角度依存性を小さくできることが示されている。

特許第３６７９７４６号公報（段落〔００３６〕、〔００３８〕等参照）

ところが、上記のようにダイクロイック膜の構成材料の屈折率を高くすると、角度依存性が改善される一方で、反射帯域が狭まり、反射で使用する光の利用効率が低下するという新たな問題が生じることが種々の検討からわかった。例えば、図１５の特性を持つダイクロイック膜１０４Ｂにおいて、膜の構成材料の屈折率を高くすると、反射帯域の短波長側が長波長側に近づいて反射帯域が狭くなることがわかった。したがって、プロジェクタの実使用形態において、光利用効率を向上させるためには、ダイクロイック膜の角度依存性を低減するとともに、必要な（広い）反射帯域を確保することが必要となる。しかし、角度依存性の低減および反射帯域の広幅化を両立させることができるダイクロイック膜は、未だ提案されていない。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、プロジェクタの実使用形態において、角度依存性の低減および反射帯域の広幅化を両立させて、光の利用効率を上げることができるダイクロイック膜を有する色合成プリズムと、それを用いたプロジェクタとを提供することにある。

本発明の一側面に係る色合成プリズムは、プロジェクタに用いられる色合成プリズムであって、プリズム基体と、前記プリズム基体上に形成され、反射帯域と透過帯域とを有するダイクロイック膜とを有し、前記ダイクロイック膜は、前記プリズム基体側から該ダイクロイック膜に入射する光についての前記反射帯域の平均反射率が、前記プリズム基体とは反対側から該ダイクロイック膜に入射する光についての前記反射帯域の平均反射率よりも高い特性を有する。

前記ダイクロイック膜は、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した、平均屈折率がｎ１の第１の交互層と、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した、平均屈折率がｎ１よりも大きいｎ２である第２の交互層とを含み、前記第１の交互層および前記第２の交互層は、前記プリズム基体側からこの順で積層されていてもよい。

前記第１の交互層の高屈折率材料の屈折率をｎＨ１、低屈折材料の屈折率をｎＬ１とし、前記第２の交互層の高屈折率材料の屈折率をｎＨ２、低屈折材料の屈折率をｎＬ２としたとき、
（ｎＨ１−ｎＬ１）／ｎＨ１＞（ｎＨ２−ｎＬ２）／ｎＨ２
であってもよい。

上記の色合成プリズムにおいて、
ｎＨ１＝ｎＨ２
であってもよい。

前記ダイクロイック膜は、青色光の反射帯域を有しており、前記ダイクロイック膜を構成する前記第１の交互層および前記第２の交互層の高屈折率材料が、酸化チタンであってもよい。

前記ダイクロイック膜は、赤色光の反射帯域を有しており、前記ダイクロイック膜を構成する前記第１の交互層および前記第２の交互層の高屈折率材料が、酸化ニオブであってもよい。

前記第１の交互層の低屈折率材料が、酸化アルミニウムであってもよい。

前記第２の交互層の低屈折率材料が、酸化アルミニウムと酸化ランタンとの混合材料であってもよい。

本発明の他の側面に係るプロジェクタは、上述した色合成プリズムを備えている。

上記のプロジェクタは、光源と、複数の色に対応するデジタルマイクロミラーデバイスとをさらに備え、前記色合成プリズムは、前記光源から出射される照明光を各色に分解して各デジタルマイクロミラーデバイスに導く一方、各デジタルマイクロミラーデバイスから出射される投影光を合成して出射する構成であってもよい。

上記のダイクロイック膜の構成によれば、プロジェクタの実使用状態において、プリズム基体側から入射してダイクロイック膜で反射する光の利用効率を上げることができる。特に、ダイクロイック膜において、表側（プリズム基体と接する側）と裏側（プリズム基体とは反対側）とで反射特性が異なるため、例えば、表側では、反射帯域を広く確保する層構成とし、裏側では、角度依存性を低減する層構成を採用することができる。角度依存性を低減することで、反射帯域と透過帯域との間の遷移帯の波長域が狭まるため、透過率が５０％となるカットオフ波長付近の光の利用効率が増加する。また、反射帯域を広く確保することにより、反射で使用する光の利用効率を上げることができる。つまり、上記構成によれば、プロジェクタの実使用状態において、角度依存性の低減および反射帯域の広幅化を両立させて、光の利用効率を上げることができる。

本発明の実施の一形態に係るプロジェクタの概略の構成を示す説明図である。 上記プロジェクタのプリズムユニットを拡大して示す説明図である。 上記プリズムユニットの色合成プリズムの詳細な構成を示す断面図である。 実施例１の青反射ダイクロイック膜の光学特性を示すグラフである。 上記青反射ダイクロイック膜に対して投影光の光路で入射する光についての透過率および反射率を示すグラフである。 上記青反射ダイクロイック膜に対して空気側から入射する光についての反射率を示すグラフである。 比較例１の青反射ダイクロイック膜に対して投影光の光路で入射する光についての透過率および反射率を示すグラフである。 比較例１の青反射ダイクロイック膜に対して空気側から入射する光についての反射率を示すグラフである。 実施例２の赤反射ダイクロイック膜の光学特性を示すグラフである。 上記赤反射ダイクロイック膜に対して投影光の光路で入射する光についての透過率および反射率を示すグラフである。 上記赤反射ダイクロイック膜に対して空気側から入射する光についての反射率を示すグラフである。 比較例２の赤反射ダイクロイック膜に対して投影光の光路で入射する光についての透過率および反射率を示すグラフである。 比較例２の赤反射ダイクロイック膜に対して空気側から入射する光についての反射率を示すグラフである。 従来の色合成プリズムの詳細な構成を示す断面図である。 上記色合成プリズムの青反射ダイクロイック膜の光学特性を示すグラフである。 上記色合成プリズムの赤反射ダイクロイック膜の光学特性を示すグラフである。

本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をａ〜ｂと表記した場合、その数値範囲に下限ａおよび上限ｂの値は含まれるものとする。また、本発明は、以下の内容に限定されるものではない。

（プロジェクタについて）
図１は、本実施形態のプロジェクタ１０の概略の構成を示す説明図である。プロジェクタ１０は、光源１と、照明光学系２と、プリズムユニット３と、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）４と、投影レンズ５とを有している。ＤＭＤ４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応するＤＭＤ４Ｒ、ＤＭＤ４Ｇ、ＤＭＤ４Ｂ（図３参照）で構成されている。

光源１は、各ＤＭＤ４を照明する光（照明光）を出射するものであり、発光部１１と、リフレクタ１２とで構成されている。発光部１１は、例えば白色光を発光する放電ランプで構成されている。リフレクタ１２は、発光部１１から出射される光を反射させて照明光学系２に導く反射板であり、回転楕円面の反射面を有している。上記の発光部１１は、リフレクタ１２の一方の焦点位置に配置されている。

照明光学系２は、光源１からの光を各ＤＭＤ４に導くための光学系であり、ロッドインテグレータ２１と、照明リレー系２２と、ミラー２３とを有している。ロッドインテグレータ２１は、光源１からの光の光量分布を均一化して出射する。照明リレー系２２は、ロッドインテグレータ２１の光出射面の像をリレーして各ＤＭＤ４に投影することにより、各ＤＭＤ４を均一に照明する。この照明リレー系２２は、複数のレンズで構成されている。複数のレンズによってロッドインテグレータ２１からの光を集光することにより、上記光の利用効率を向上させることができる。ミラー２３は、照明リレー系２２から出射される光を反射させてプリズムユニット３に導く。

図２は、プリズムユニット３を拡大して示す説明図である。プリズムユニット３は、ＴＩＲプリズム３１と、色合成プリズム３２とを有している。ＴＩＲプリズム３１は、照明光学系２から入射する照明光を全反射させる一方、各ＤＭＤ４からの画像光（投影光）を透過させる全反射プリズム（臨界角プリズム）であり、２つのプリズム３１ａ・３１ｂを、空気層を介して貼り合わせて構成されている。ＴＩＲプリズム３１によって照明光の光路を折り曲げることにより、プロジェクタ１０をコンパクトに構成することができる。なお、図２では、例として、ＤＭＤ４Ｇに入射する照明光およびＤＭＤ４Ｇから出射される投影光の光路のみを示している。

色合成プリズム３２は、ＴＩＲプリズム３１からの光を、ＲＧＢ各色光に分離して各ＤＭＤ４に導くとともに、各ＤＭＤ４からの反射光（投影光）を同一光路に合成する。なお、色合成プリズム３２の詳細については後述する。ＴＩＲプリズム３１および色合成プリズム３２は、図示しない固定部材に接着剤を介して固定され、一体的に保持されている。

各色に対応するＤＭＤ４は、入射光を変調して画像を表示する画像表示素子である。より詳しくは、ＤＭＤ４は、各画素に対応する複数の微小ミラーをマトリクス状に有しており、画像データに応じて各微小ミラーを回動させることにより、画像データＯＮに対応する投影光を投影レンズ５に向かう方向に反射させ、画像データＯＦＦに対応する光を、投影レンズ５に向かう方向から逸れるように反射させる。

上記の構成において、光源１から出射された光は、照明光学系２を介してプリズムユニット３のＴＩＲプリズム３１に入射し、ＴＩＲプリズム３１のプリズム３１ａの内部で全反射された後、色合成プリズム３２に入射し、そこでＲＧＢの各色光に分解される。各色光は、対応するＤＭＤ４に入射し、そこで画像データに応じて変調される。各ＤＭＤ４から出射される投影光（画像データＯＮに対応する光）は、色合成プリズム３２に入射し、そこで合成された後、ＴＩＲプリズム３１（プリズム３１ａ・３１ｂ）を透過し、投影レンズ５を介して被投影面（例えばスクリーン）に導かれる。これにより、各ＤＭＤ４に表示された各色の画像が合成され、被投影面上に拡大投影される。なお、被投影面は、壁であってもよい。

（色合成プリズムの詳細）
次に、上記の色合成プリズム３２の詳細について説明する。図３は、色合成プリズム３２の詳細な構成を示す断面図である。色合成プリズム３２は、いわゆるフィリップスタイプの色合成プリズムであり、第１プリズム６１、第２プリズム６２および第３プリズム６３を有している。第１プリズム６１、第２プリズム６２および第３プリズム６３は、いずれもガラスからなるプリズム基体であり、例えばSchott社のＢＫ７（屈折率１．５２）で構成されている。

第１プリズム６１の第２プリズム６２側の面には、ダイクロイック膜６４Ｂが形成されており、ダイクロイック膜６４Ｂと第２プリズム６２との間には空気層が設けられている。また、第２プリズム６２の第３プリズム６３側の面には、ダイクロイック膜６４Ｒが形成されており、ダイクロイック膜６４Ｂと第３プリズム６３との間には空気層が設けられている。ダイクロイック膜６４Ｂは、Ｂ光を反射させ、Ｒ光およびＧ光を透過させる特性を有し、ダイクロイック膜６４Ｒは、Ｒ光を反射させ、Ｂ光およびＧ光を透過させる特性を有している。つまり、いずれのダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒにおいても、反射帯域と透過帯域とを有している。なお、以下では、Ｂ光を反射するダイクロイック膜のことを、Ｂ反射（青反射）ダイクロイック膜とも称し、Ｒ光を反射するダイクロイック膜のことを、Ｒ反射（赤反射）ダイクロイック膜とも称する。

上記構成の色合成プリズム３２における正規光の光路について説明する。色合成プリズム３２に入射した照明光（白色光）は、第１プリズム６１を介してダイクロイック膜６４Ｂに入射する。このうち、Ｂ光は、ダイクロイック膜６４Ｂで反射され、第１プリズム６１の内部で全反射された後、ＤＭＤ４Ｂに導かれる。ＤＭＤ４Ｂで反射された、画像データＯＮに対応する光（投影光）は、第１プリズム６１の内部で全反射された後、ダイクロイック膜６４Ｂに入射し、そこで投影レンズ５に向かう方向に反射される。

上記照明光のうち、Ｒ光およびＧ光は、ダイクロイック膜６４Ｂを透過し、第２プリズム６２を介してダイクロイック膜６４Ｒに入射する。このうち、Ｒ光は、ダイクロイック膜６４Ｒで反射され、第２プリズム６２の内部で全反射された後、ＤＭＤ４Ｒに導かれる。ＤＭＤ４Ｒで反射された、画像データＯＮに対応する光（投影光）は、第２プリズム６２の内部で全反射された後、ダイクロイック膜６４Ｒに入射し、そこで投影レンズ５に向かう方向に反射される。

一方、Ｇ光は、ダイクロイック膜６４Ｒを透過し、第３プリズム６３を介してＤＭＤ４Ｇに導かれる。ＤＭＤ４Ｇで反射された、画像データＯＮに対応する光（投影光）は、第３プリズム６３、ダイクロイック膜６４Ｒ、および第２プリズム６２を介してダイクロイック膜６４Ｂに入射し、そこでＢ光およびＲ光と合成される。そして、合成された各色の投影光は、第１プリズム６１を介して投影レンズ５に向かう方向に導かれる。

ここで、ダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒに対する照明光および投影光の各入射角度は、図１４の構成で示した従来の色合成プリズム１００におけるダイクロイック膜１０４Ｂ・１０４Ｒに対する照明光および投影光の各入射角度と同じである。具体的には、ダイクロイック膜６４Ｂに対する照明光の入射角度は、プリズム基体（ＢＫ７）側からの入射で３２．１°（空気層側からの入射では５３．８°）であり、投影光の入射角度は、プリズム基体（ＢＫ７）側からの入射で２８．５°（空気層側からの入射では４６．４°）である。また、ダイクロイック膜６４Ｂに対する照明光の入射角度は、プリズム基体（ＢＫ７）側からの入射で１９．１°（空気層側からの入射では２９．８°）であり、投影光の入射角度は、プリズム基体（ＢＫ７）側からの入射で１１．３°（空気層側からの入射では１７．２°である。

このように、照明光と投影光とでダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒに対する入射角度が異なるため、ダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒは、前述した角度依存性を有しており、その結果、図１４で示したような迷光となる非正規光が生じる。つまり、照明光の入射角度では反射されず、投影光の入射角度では反射される光Ｌ１や、照明光の入射角度では反射されるが、投影光の入射角度では反射されない光Ｌ２が生じる。しかし、本実施形態では、以下に示すようなダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒの膜構成を採用することにより、ダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒの角度依存性を低減し、これによって、迷光となる非正規光を減らして投影画像の画質劣化を回避している。

以下、ダイクロイック膜６４Ｂの詳細について、実施例１として説明し、ダイクロイック膜６４Ｒの詳細について、実施例２として説明する。なお、実施例１および２との比較のため、比較例についても併せて説明する。

（実施例１）
表３は、実施例１のダイクロイック膜６４Ｂの層構成を示している。ダイクロイック膜６４Ｂは、第１の交互層Ｇ１と、第２の交互層Ｇ２とを含んでいる。第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２は、プリズム基体側（第１プリズム６１側）からこの順で積層されている。なお、表３中のＭ３は、後述するSubstance M3を指す。

第１の交互層Ｇ１は、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した、平均屈折率がｎ１の交互層であり、表３では、第１層〜第２６層の領域に対応している。第１の交互層Ｇ１において、上記高屈折率材料としては、屈折率が２．３６の酸化チタン（ＴｉＯ₂）を用いており、上記低屈折率材料としては、屈折率が１．６３の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を用いている。

第２の交互層Ｇ２は、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した、平均屈折率がｎ２の交互層であり、表３では、第２７層〜第６４層の領域に対応している。第２の交互層Ｇ２において、上記高屈折率材料としては、屈折率が２．３６の酸化チタン（ＴｉＯ₂）を用いており、上記低屈折率材料としては、屈折率が１．８４のSubstance M3（メルク社製）を用いている。なお、Substance M3は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）と酸化ランタン（Ｌａ₂Ｏ₃）との混合材料である。

表４は、第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の各平均屈折率を示している。なお、本明細書において、「平均屈折率」とは、交互層を構成する各層の屈折率の単純平均ではなく、各層の膜厚（物理膜厚）を考慮した平均屈折率、つまり、屈折率の重み付き平均である。具体的には、平均屈折率は、以下の式によって算出される。なお、膜厚の単位はｎｍである。
平均屈折率＝｛各層の光学膜厚（＝物理膜厚×屈折率）の総和｝／｛各層の全膜厚（物理膜厚）｝

表４に示すように、第１の交互層Ｇ１の平均屈折率ｎ１は、１．９１であり、第２の交互層Ｇ２の平均屈折率ｎ２は、２．１７である。つまり、第２の交互層Ｇ２の平均屈折率ｎ２は、第１の交互層Ｇ１の平均屈折率ｎ１よりも大きい。

図４は、表３で示した層構成のダイクロイック膜６４Ｂの光学特性（入射光の波長と透過率との関係）を示している。ダイクロイック膜６４Ｂは、屈折率が２．３６の高屈折率材料（ＴｉＯ₂）と、屈折率が１．８４でやや高めの低屈折率材料（Substance M3）とを交互に積層した第２の交互層Ｇ２を含んでいる。このため、図１５で示した従来のＢ反射ダイクロイック膜の光学特性と比較すると、破線と実線との間の波長域（反射帯域と透過帯域との間の遷移帯）が狭まっており、角度依存性が低減されていることがわかる。

しかも、ダイクロイック膜６４Ｂが、第２の交互層Ｇ２に加えて、第２の交互層Ｇ２よりも平均屈折率が低い第１の交互層Ｇ１を含んでおり、第１の交互層Ｇ１が第２の交互層Ｇ２よりもプリズム基体側（第１プリズム６１）側に位置しているため、プリズム基体側から入射する光を、第２の交互層Ｇ２よりも先に第１の交互層Ｇ１によって反射させてＤＭＤ４Ｂに導くことができる。これにより、平均屈折率が高いことによって反射帯域が狭まるという第２の交互層Ｇ２の影響（デメリット）を低減しながら、平均屈折率の低い第１の交互層Ｇ１によって必要な（広い）反射帯域を確保することが可能となる。このことは、図４における波長４００〜４２０ｎｍあたりの光学特性が、図１５における同じ帯域の光学特性よりも改善されていることからも容易に理解できる。

また、図５は、実施例１のダイクロイック膜６４Ｂに対して投影光の光路で入射する光（第１プリズム６１側から入射する光）についての透過率および反射率を示しており、図６は、実施例１のダイクロイック膜６４Ｂに対して空気側（第１プリズム６１とは反対側）から入射する光についての反射率を示している。表５は、図５および図６の光学特性を有する実施例１のダイクロイック膜６４Ｂの反射帯域（例えば波長４２０〜４８０ｎｍ）の平均反射率を示している。

実施例１のダイクロイック膜６４Ｂが上述した層構成（プリズム基体上に第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２をこの順で積層した構成）を備えている結果、表５に示すように、ダイクロイック膜６４Ｂは、プリズム基体（第１プリズム６１）側からダイクロイック膜６４Ｂに入射する光についての反射帯域の平均反射率が、プリズム基体（第１プリズム６１）とは反対側（空気側）からダイクロイック膜６４Ｂに入射する光についての反射帯域の平均反射率よりも高い特性となっている。これは、以下の理由によるものと考えられる。

交互層の平均屈折率が大きくなると、膜厚の増大によって交互層での光の吸収損失も大きくなる。したがって、第１の交互層Ｇ１よりも先に、平均屈折率の大きい第２の交互層Ｇ２に入射する光（プリズム基体とは反対側から入射する光）については、第２の交互層Ｇ２による光の吸収損失が大きくなり、入射光の波長に応じて反射率の低下が起こる（図６の反射帯域参照）。その結果、反射帯域の平均反射率が低下する（表５参照）。しかし、投影光の光路で入射する光については、第２の交互層Ｇ２よりも先に第１の交互層Ｇ１に入射するため、第２の交互層Ｇ２での光の吸収損失が抑えられ、結果として、反射帯域の平均反射率の低下が抑えられる（図５、表５参照）。

なお、図６で示すように、実施例１のダイクロイック膜６４Ｂが、空気側から入射する光について反射帯域（Ｂ光）での平均反射率が低下する特性であっても、空気側からダイクロイック膜６４Ｂに入射する光（例えばＲ光やＧ光）は、ダイクロイック膜６４Ｂを透過して投影レンズ５に向かう方向に導かれ、上記反射帯域は利用されないため、問題となることはない。

以上より、実施例１のダイクロイック膜６４Ｂは、以下のように表現することができ、これによって以下の効果を奏すると言うことができる。すなわち、実施例１のダイクロイック膜６４Ｂは、プリズム基体からダイクロイック膜６４Ｂに入射する光についての反射帯域の平均反射率が、プリズム基体とは反対側からダイクロイック膜６４Ｂに入射する光についての反射帯域の平均反射率よりも高い特性を有している（図５、図６の破線のグラフ参照）。これにより、上述したように、ダイクロイック膜６４Ｂにおいて、表側（プリズム基体側）では、反射帯域を広く確保する層構成を採用し、裏側では、角度依存性を低減する層構成を採用して、全体として光の利用効率を向上させることができる。

より詳しくは、ダイクロイック膜６４Ｂの裏側の層構成によって角度依存性を低減することにより、反射帯域と透過帯域との間の遷移帯の波長域が狭まるため、透過率が５０％となるカットオフ波長付近の光の利用効率を向上させることができる。つまり、遷移帯が狭まることによって、図１４で示したような迷光（非正規光）、すなわち、投影光の入射角度では反射されるが、照明光の入射角度では反射されない光Ｌ１を低減できるため、光の利用効率を向上させることができる。また、迷光の低減により、投影画像の画質劣化を回避することもできる。

また、ダイクロイック膜６４Ｂの表側の層構成によって反射帯域を広く確保することにより、ダイクロイック膜６４Ｂでの反射で使用する光の利用効率を上げることができる。したがって、プロジェクタ１０の実使用状態において、角度依存性の低減および反射帯域の広幅化を両立させて、光の利用効率を向上させることができる。しかも、図５、図６の破線で示した特性により、平均屈折率の高い第２の交互層Ｇ２による光の吸収損失を抑えることができるため、この点でも、光の利用効率を向上させることができる。

（比較例１）
次に、実施例１との比較のため、比較例１のＢ反射ダイクロイック膜について説明する。比較例１のＢ反射ダイクロイック膜では、第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の構成材料（高屈折率材料および低屈折率材料）は実施例１のダイクロイック膜６４Ｂと同じであるが、第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の配置が実施例１のダイクロイック膜６４Ｂと異なっている。すなわち、比較例１のＢ反射ダイクロイック膜は、プリズム基体（第１プリズム６１）側から、第２の交互層Ｇ２および第１の交互層Ｇ１をこの順で積層して構成されている。ただし、第２の交互層Ｇ２および第１の交互層Ｇ１を構成する各層の膜厚は最適化している。

表６は、比較例１のＢ反射ダイクロイック膜の層構成を示しており、表７は、比較例１のＢ反射ダイクロイック膜の第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の各平均屈折率を示している。

また、図７は、比較例１のＢ反射ダイクロイック膜に対して投影光の光路で入射する光（第１プリズム６１側から入射する光）についての透過率および反射率を示しており、図８は、比較例１のＢ反射ダイクロイック膜に対して空気側（第１プリズム６１とは反対側）から入射する光についての反射率を示している。また、表８は、図７および図８の光学特性を有する比較例１のＢ反射ダイクロイック膜の反射帯域（例えば波長４２０〜４８０ｎｍ）の平均反射率を示している。

比較例１のＢ反射ダイクロイック膜は、第１プリズム６１側からＢ反射ダイクロイック膜に入射する光についての反射帯域の平均反射率が、空気側からＢ反射ダイクロイック膜に入射する光についての反射帯域の平均反射率よりも低い特性となっている。これは、投影光の光路で入射する光（第１プリズム６１側から入射する光）については、第１の交互層Ｇ１よりも先に、平均屈折率の高い第２の交互層Ｇ２に入射するため、第２の交互層Ｇ２での光の吸収損失によって、入射光の波長に応じた反射率の低下が起こり（図７参照）、その結果、反射帯域の平均反射率が低下することによると考えられる（表８参照）。

以上の実施例１および比較例１の結果から、以下の結論が得られる。すなわち、Ｂ反射ダイクロイック膜において、角度依存性の低減および反射帯域の広幅化を実現すべく、２種の交互層（第１の交互層Ｇ１、第２の交互層Ｇ２）を採用するにあたって、これらの交互層の配置を適切に設定しないと（比較例１のように、プリズム基体側から第２の交互層Ｇ２および第１の交互層Ｇ１をこの順で積層したのでは）、第２の交互層Ｇ２での光の吸収損失によって反射帯域の平均反射率が低下し、光の利用効率が低下する。したがって、２種の交互層を用いてＢ反射ダイクロイック膜を構成し、光の利用効率を向上させるためには、実施例１のように、プリズム基体側から第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２をこの順で積層することが必要である。

（実施例２）
次に、ダイクロイック膜６４Ｒの詳細について説明する。表９は、実施例２のダイクロイック膜６４Ｒの層構成を示している。ダイクロイック膜６４Ｒは、第１の交互層Ｇ１と、第２の交互層Ｇ２とを含んでいる。第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２は、プリズム基体側（第２プリズム６２側）からこの順で積層されている。なお、表９中のＭ３は、Substance M3を指す。

第１の交互層Ｇ１は、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した、平均屈折率がｎ１の交互層であり、表９では、第１層〜第２６層の領域に対応している。第１の交互層Ｇ１において、上記高屈折率材料としては、屈折率が２．３４の酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）を用いており、上記低屈折率材料としては、屈折率が１．６３の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を用いている。

第２の交互層Ｇ２は、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した、平均屈折率がｎ２の交互層であり、表９では、第２７層〜第５２層の領域に対応している。第２の交互層Ｇ２において、上記高屈折率材料としては、屈折率が２．３４の酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）を用いており、上記低屈折率材料としては、屈折率が１．８４のSubstance M3（メルク社製）を用いている。

また、表１０は、第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の各平均屈折率を示している。

表１０に示すように、第１の交互層Ｇ１の平均屈折率ｎ１は、１．９７であり、第２の交互層Ｇ２の平均屈折率ｎ２は、２．０９である。つまり、第２の交互層Ｇ２の平均屈折率ｎ２は、第１の交互層Ｇ１の平均屈折率ｎ１よりも大きい。

図９は、表９で示した層構成のダイクロイック膜６４Ｒの光学特性（入射光の波長と透過率との関係）を示している。ダイクロイック膜６４Ｒは、屈折率が２．３４の高屈折率材料（Ｎｂ₂Ｏ₅）と、屈折率が１．８４でやや高めの低屈折率材料（Substance M3）とを交互に積層した第２の交互層Ｇ２を含んでいる。このため、図１６で示した従来のＲ反射ダイクロイック膜の光学特性と比較すると、破線と実線との間の波長域（反射帯域と透過帯域との間の遷移帯）が狭まっており、角度依存性が低減されていることがわかる。

しかも、ダイクロイック膜６４Ｒが、第２の交互層Ｇ２に加えて、第２の交互層Ｇ２よりも平均屈折率が低い第１の交互層Ｇ１を含んでおり、第１の交互層Ｇ１が第２の交互層Ｇ２よりもプリズム基体側（第２プリズム６２）側に位置しているため、プリズム基体側から入射する光を、第２の交互層Ｇ２よりも先に第１の交互層Ｇ１によって反射させてＤＭＤ４Ｒに導くことができる。これにより、平均屈折率が高いことによって反射帯域が狭まるという第２の交互層Ｇ２の影響（デメリット）を低減しながら、平均屈折率の低い第１の交互層Ｇ１によって必要な（広い）反射帯域を確保することが可能となる。

また、図１０は、実施例２のダイクロイック膜６４Ｒに対して投影光の光路で入射する光（第２プリズム６２側から入射する光）についての透過率および反射率を示しており、図１１は、実施例２のダイクロイック膜６４Ｒに対して空気側（第２プリズム６２とは反対側）から入射する光についての反射率を示している。表１１は、図１０および図１１の光学特性を有する実施例２のダイクロイック膜６４Ｒの反射帯域（例えば波長６００〜６８０ｎｍ）の平均反射率を示している。

実施例２のダイクロイック膜６４Ｒが上述した層構成（プリズム基体上に第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２をこの順で積層した構成）を備えている結果、表１１に示すように、ダイクロイック膜６４Ｒは、プリズム基体（第２プリズム６２）側からダイクロイック膜６４Ｒに入射する光についての反射帯域の平均反射率が、プリズム基体（第２プリズム６２）とは反対側（空気側）からダイクロイック膜６４Ｒに入射する光についての反射帯域の平均反射率よりも高い特性となっている。空気側からダイクロイック膜６４Ｒに入射する光について反射帯域の平均反射率が相対的に低いのは、上記光は、第１の交互層Ｇ１よりも先に、（平均屈折率が大きく、膜厚が厚いことによって）光の吸収損失が大きい第２の交互層Ｇ２に入射するためと考えられる。実施例２では、投影光の光路で入射する光については、第２の交互層Ｇ２よりも先に第１の交互層Ｇ１に入射するため、第２の交互層Ｇ２による光の吸収損失が抑えられ、結果として、反射帯域での平均反射率の低下が抑えられていると考えられる（図１０、図１１、表１１参照）。

なお、図１１で示すように、実施例２のダイクロイック膜６４Ｒが、空気側から入射する光について反射帯域（Ｒ光）での平均反射率が低下する特性であっても、空気側からダイクロイック膜６４Ｒに入射する光（例えばＧ光）は、ダイクロイック膜６４Ｒを透過して投影レンズ５に向かう方向に導かれ、上記反射帯域は利用されないため、問題となることはない。

以上より、実施例２のダイクロイック膜６４Ｒは、以下のように表現することができ、これによって以下の効果を奏すると言うことができる。すなわち、実施例２のダイクロイック膜６４Ｒは、プリズム基体からダイクロイック膜６４Ｒに入射する光についての反射帯域の平均反射率が、プリズム基体とは反対側からダイクロイック膜６４Ｒに入射する光についての反射帯域の平均反射率よりも高い特性を有している。これにより、上述したように、ダイクロイック膜６４Ｒにおいて、表側（プリズム基体側）では、反射帯域を広く確保する層構成を採用し、裏側では、角度依存性を低減する層構成を採用して、全体として光の利用効率を向上させることができる。

より詳しくは、ダイクロイック膜６４Ｒの裏側の層構成によって角度依存性を低減することにより、反射帯域と透過帯域との間の遷移帯の波長域が狭まるため、カットオフ波長付近の光の利用効率を向上させることができる。つまり、遷移帯が狭まることによって、図１４で示したような迷光（非正規光）、すなわち、照明光の入射角度では反射されるが、投影光の入射角度では反射されない光Ｌ２を低減できるため、光の利用効率を向上させることができる。また、迷光の低減により、投影画像の画質劣化を回避することもできる。

また、ダイクロイック膜６４Ｒの表側の層構成によって反射帯域を広く確保することにより、ダイクロイック膜６４Ｒでの反射で使用する光の利用効率を上げることができる。したがって、プロジェクタ１０の実使用状態において、角度依存性の低減および反射帯域の広幅化を両立させて、光の利用効率を向上させることができる。しかも、図１０、図１１の破線で示した特性により、平均屈折率の高い第２の交互層Ｇ２による光の吸収損失を抑えることができるため、この点でも、光の利用効率を向上させることができる。

（比較例２）
次に、実施例２との比較のため、比較例２のＲ反射ダイクロイック膜について説明する。比較例２のＲ反射ダイクロイック膜では、第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の構成材料（高屈折率材料および低屈折率材料）は実施例２のダイクロイック膜６４Ｒと同じであるが、第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の配置が実施例２のダイクロイック膜６４Ｒと異なっている。すなわち、比較例２のＲ反射ダイクロイック膜は、プリズム基体（第２プリズム６２）側から、第２の交互層Ｇ２および第１の交互層Ｇ１をこの順で積層して構成されている。ただし、第２の交互層Ｇ２および第１の交互層Ｇ１を構成する各層の膜厚は最適化している。

表１２は、比較例２のＲ反射ダイクロイック膜の層構成を示しており、表１３は、比較例２のＲ反射ダイクロイック膜の第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の各平均屈折率を示している。

また、図１２は、比較例２のＲ反射ダイクロイック膜に対して投影光の光路で入射する光（第２プリズム６２側から入射する光）についての透過率および反射率を示しており、図１３は、比較例２のＲ反射ダイクロイック膜に対して空気側（第２プリズム６２とは反対側）から入射する光についての反射率を示している。また、表１４は、図１２および図１３の光学特性を有する比較例２のＲ反射ダイクロイック膜の反射帯域（例えば波長６００〜６８０ｎｍ）の平均反射率を示している。

比較例２のＲ反射ダイクロイック膜は、第２プリズム６２側からＲ反射ダイクロイック膜に入射する光についての反射帯域の平均反射率が、空気側からＲ反射ダイクロイック膜に入射する光についての反射帯域の平均反射率よりも低い特性となっている。これは、投影光の光路で入射する光（第２プリズム６２側から入射する光）については、第１の交互層Ｇ１よりも先に、平均屈折率の高い第２の交互層Ｇ２に入射するため、第２の交互層Ｇ２での光の吸収損失によって反射帯域での平均反射率が低下することによると考えられる（図１２、表１４参照）。

以上の実施例２および比較例２の結果から、以下の結論が得られる。すなわち、Ｒ反射ダイクロイック膜において、角度依存性の低減および反射帯域の広幅化を実現すべく、２種の交互層（第１の交互層Ｇ１、第２の交互層Ｇ２）を採用するにあたって、これらの交互層の配置を適切に設定しないと（比較例２のように、プリズム基体側から第２の交互層Ｇ２および第１の交互層Ｇ１をこの順で積層したのでは）、第２の交互層Ｇ２での光の吸収損失によって反射帯域での平均反射率が低下し、光の利用効率が低下する。したがって、２種の交互層を用いてＲ反射ダイクロイック膜を構成し、光の利用効率を向上させるためには、実施例２のように、プリズム基体側から第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２をこの順で積層することが必要である。

（補足事項）
実施例１および２のダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒにおいて、第１の交互層Ｇ１の高屈折率材料の屈折率をｎＨ１、低屈折材料の屈折率をｎＬ１とし、第２の交互層Ｇ２の高屈折率材料の屈折率をｎＨ２、低屈折材料の屈折率をｎＬ２としたとき、実施例１では、ｎＨ１＝ｎＨ２＝２．３６、ｎＬ１＝１．６３、ｎＬ２＝１．８４であり、実施例２では、ｎＨ１＝ｎＨ２＝２．３４、ｎＬ１＝１．６３、ｎＬ２＝１．８４である。したがって、実施例１および２では、それぞれ、以下の条件式を満足している。
（ｎＨ１−ｎＬ１）／ｎＨ１＞（ｎＨ２−ｎＬ２）／ｎＨ２

上記の条件式を満足する場合、高屈折率材料に対する低屈折率材料の屈折率比（ｎＬ１／ｎＨ１、またはｎＬ２／ｎＨ２）が、第１の交互層Ｇ１よりも第２の交互層Ｇ２のほうが大きくなり、平均屈折率は、第１の交互層Ｇ１よりも第２の交互層Ｇ２のほうが大きくなる。これにより、平均屈折率の相対的に小さい第１の交互層Ｇ１によって反射帯域を広く確保し、平均屈折率の相対的に大きい第２の交互層Ｇ２によって角度依存性を低減する実施例１および２の構成を確実に実現することが可能となる。

特に、実施例１では、ｎＨ１＝ｎＨ２であり、実施例２でも、ｎＨ１＝ｎＨ２である。このように、第１の交互層Ｇ１と第２の交互層Ｇ２とで、高屈折率材料を同じ屈折率とする（同一材料とする）ことにより、設計的に現実的な膜厚で第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の各層を構成でき、色合成プリズム３２の生産性を向上させることができる。

また、実施例１のダイクロイック膜６４Ｂは、Ｂ光の反射帯域（例えば４００〜４８０ｎｍ）を有しており、ダイクロイック膜６４Ｂを構成する第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の高屈折率材料が、ＴｉＯ₂である。プロジェクタ用のダイクロイック膜において、カットオフ波長が照明光と投影光とでシフトする遷移帯は、Ｂ光とＧ光との間、およびＧ光とＲ光との間にある。ＴｉＯ₂は実用上最も屈折率が高く、特に短波長側での屈折率が高い材料であり、Ｂ光とＧ光との間の遷移帯の角度依存性を低減する効果が高い。このため、ダイクロイック膜６４Ｂを構成する高屈折率材料として、ＴｉＯ₂は非常に有効である。なお、Ｂ光の波長領域では、吸収や散乱による損失が大きいが、光が材料を通過する部分の厚みが透過の場合よりも少ない反射とすることで、上記損失を抑えることができる。

また、実施例２のダイクロイック膜６４Ｒは、Ｒ光の反射帯域（例えば６００〜６８０ｎｍ）を有しており、ダイクロイック膜６４Ｒを構成する第１の交互層Ｇ１および第２の交互層Ｇ２の高屈折率材料が、Ｎｂ₂Ｏ₅である。Ｎｂ₂Ｏ₅は、ＴｉＯ₂並みの高屈折率材料であり、Ｇ光とＲ光との間の遷移帯で角度依存性を小さくできる点で有効である。また、光の透過に対する吸収や散乱の損失が、ＴｉＯ₂を用いた場合よりも少なく、光の利用効率がよい。

また、実施例１および２では、第１の交互層Ｇ１の低屈折率材料が、Ａｌ₂Ｏ₃である。プロジェクタ用のダイクロイック膜の反射帯域を確保すべく、高屈折率材料との屈折率差を確保できる低屈折率材料の中で、Ａｌ₂Ｏ₃は高めの屈折率であり、吸収や散乱の損失が少ない。このため、Ａｌ₂Ｏ₃は、第１の交互層Ｇ１の低屈折率材料として非常に有効である。

また、実施例１および２では、第２の交互層Ｇ２の低屈折率材料が、Substance M3（酸化アルミニウムと酸化ランタンとの混合材料）である。角度依存性を小さくするために平均屈折率を高くする場合、酸化アルミニウムではかなり膜が薄くなる。酸化アルミニウムと酸化ランタンとの混合材料を用いると、比較的厚めの膜で平均屈折率の高い膜を構成することができるため、製造上の厚みコントロールがしやすく、安定した生産性を確保できる。

本実施形態のプロジェクタ１０は、実施例１および２で説明したダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒを有する色合成プリズム３２を備えている。実施例１および２のダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒにより、角度依存性が低減され、反射帯域も広く確保されるため、光利用効率がよく、明るい画像投影が可能なプロジェクタ１０が得られる。特に、角度依存性の低減により、カットオフ波長付近の光で迷光となる非正規光を減らすことができるため、迷光によるゴーストやコントラストの低下を回避して、良好な投影品質を維持できる。また、迷光による周辺部品の温度上昇を抑えることもできる。さらに、ダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒでの光の吸収を減らすことができるため、吸収によるプリズムの熱変形や屈折率分布の変化などに起因する投影画像の劣化を軽減することもできる。

また、本実施形態のプロジェクタ１０は、光源１と、複数の色に対応するＤＭＤ４とをさらに備え、色合成プリズム３２は、光源１から出射される照明光を各色に分解して各ＤＭＤ４に導く一方、各ＤＭＤ４から出射される投影光を合成して出射し、投影レンズ５に向かう方向に導く。色合成プリズム３２および複数のＤＭＤ４を用いたプロジェクタ１０では、上述したように、色合成プリズム３２のダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒに対して、光源１からの照明光の入射角度と、ＤＭＤ４からの投影光の入射角度とが異なる。しかし、ダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒの角度依存性が小さいため、色分解／色合成において光の利用効率を向上させることができ、明るい画像を投影することができる。

なお、ダイクロイック膜６４Ｂの第１の交互層Ｇ１と第２の交互層Ｇ２とで、高屈折率材料および低屈折率材料は同じであってもよい。同様に、ダイクロイック膜６４Ｒの第１の交互層Ｇ１と第２の交互層Ｇ２とで、高屈折率材料および低屈折率材料は同じであってもよい。この場合、第１の交互層Ｇ１の高屈折率材料の平均膜厚をｄＨ１（ｎｍ）、低屈折材料の平均膜厚をｄＬ１（ｎｍ）とし、第２の交互層Ｇ２の高屈折率材料の平均膜厚をｄＨ２（ｎｍ）、低屈折材料の平均膜厚をｄＬ２（ｎｍ）としたとき、
ｄＨ１＜ｄＨ２、ｄＬ１＞ｄＬ２
とすることが望ましい。

上記のように、高屈折率材料の膜厚を、第１の交互層Ｇ１よりも第２の交互層Ｇ２において相対的に厚くし、低屈折率材料の膜厚を、第１の交互層Ｇ１よりも第２の交互層Ｇ２において相対的に薄くすることによっても、第２の交互層Ｇ２の平均屈折率を第１の交互層Ｇ１の平均屈折率よりも大きくすることができる。したがって、このような構成によっても、第２の交互層Ｇ２によって角度依存性を低減することができる。また、第１の交互層Ｇ１と第２の交互層Ｇ２とで、高屈折率材料および低屈折率材料が同じである場合、ダイクロイック膜６４Ｂ・６４Ｒを構成する材料の種類が少ないため、取扱い性に優れており、成膜時（蒸着時）のドーム内で膜厚を均一にするためのコントロールがしやすいメリットもある。

本発明の色合成プリズムは、例えばカラーの画像を投影するプロジェクタに利用可能である。

１ 光源
４ ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）
１０ プロジェクタ
３２ 色合成プリズム
６１ 第１プリズム（プリズム基体）
６２ 第２プリズム（プリズム基体）
６４Ｂ ダイクロイック膜
６４Ｒ ダイクロイック膜
Ｇ１ 第１の交互層
Ｇ２ 第２の交互層

Claims (9)

1. プロジェクタに用いられる色合成プリズムであって、
   プリズム基体と、前記プリズム基体上に形成され、反射帯域と透過帯域とを有するダイクロイック膜とを有し、
   前記ダイクロイック膜は、前記プリズム基体側から該ダイクロイック膜に入射する光についての前記反射帯域の平均反射率が、前記プリズム基体とは反対側から該ダイクロイック膜に入射する光についての前記反射帯域の平均反射率よりも高い特性を有し、
   前記ダイクロイック膜は、
   高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した、平均屈折率がｎ１の第１の交互層と、
   高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した、平均屈折率がｎ１よりも大きいｎ２である第２の交互層とを含み、
   前記第１の交互層および前記第２の交互層は、前記プリズム基体側からこの順で積層されていることを特徴とする色合成プリズム。
2. 前記第１の交互層の高屈折率材料の屈折率をｎＨ１、低屈折材料の屈折率をｎＬ１とし、前記第２の交互層の高屈折率材料の屈折率をｎＨ２、低屈折材料の屈折率をｎＬ２としたとき、
   （ｎＨ１−ｎＬ１）／ｎＨ１＞（ｎＨ２−ｎＬ２）／ｎＨ２
   であることを特徴とする請求項１に記載の色合成プリズム。
3. 前記第１の交互層の高屈折率材料の屈折率と、前記第２の交互層の高屈折率材料の屈折率とは同じであることを特徴とする請求項１または２に記載の色合成プリズム。
4. 前記ダイクロイック膜は、青色光の反射帯域を有しており、
   前記ダイクロイック膜を構成する前記第１の交互層および前記第２の交互層の高屈折率材料が、酸化チタンであることを特徴とする請求項３に記載の色合成プリズム。
5. 前記ダイクロイック膜は、赤色光の反射帯域を有しており、
   前記ダイクロイック膜を構成する前記第１の交互層および前記第２の交互層の高屈折率材料が、酸化ニオブであることを特徴とする請求項３に記載の色合成プリズム。
6. 前記第１の交互層の低屈折率材料が、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項４または５に記載の色合成プリズム。
7. 前記第２の交互層の低屈折率材料が、酸化アルミニウムと酸化ランタンとの混合材料であることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の色合成プリズム。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の色合成プリズムを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
9. 光源と、複数の色に対応するデジタルマイクロミラーデバイスとをさらに備え、
   前記色合成プリズムは、前記光源から出射される照明光を各色に分解して各デジタルマイクロミラーデバイスに導く一方、各デジタルマイクロミラーデバイスから出射される投影光を合成して出射することを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。

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