(57)【要約】【課題】臨界角以上の入射角度に対する反射率特性に影響を与えることなく、臨界角未満の入射角度に対する透過率特性を改善した全反射プリズムを提供する。【解決手段】第１プリズム11の第１光学面11aと、第２プリズム12の第２光学面12aとをエアギャップ13を介して対向させ、第１光学面11a及び第２光学面12aの各々は、対応する第１プリズム11及び第２プリズム12内での光線の入射角度に応じて全反射面又は透過面として作用させて、全反射光は、対応する第１プリズム11又は第２プリズム12から出射させ、第１光学面11aの透過光は、エアギャップ13を経て第２光学面12aから第２プリズム12に入射させて出射させ、第２光学面12aの透過光は、エアギャップ13を経て第１光学面11aから第１プリズム11に入射させて出射させる全反射プリズム10において、第１光学面11a又は第２光学面12aの少なくとも一方に、反射防止膜14を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プリズムの第１光学面と、第２プリズムの第２光学面とをエアギャップを介して対向させて、前記第１プリズムおよび前記第２プリズムを配置してなり、前記第１光学面および前記第２光学面の各々は、対応する前記第１プリズムおよび前記第２プリズム内での光線の入射角度に応じて全反射面または透過面として作用させて、全反射光は、対応する前記第１プリズムまたは前記第２プリズムから出射させ、前記第１光学面の透過光は、前記エアギャップを経て前記第２光学面から前記第２プリズムに入射させて、該第２プリズムから出射させ、前記第２光学面の透過光は、前記エアギャップを経て前記第１光学面から前記第１プリズムに入射させて、該第１プリズムから出射させる全反射プリズムにおいて、
前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に、反射防止膜を設けたことを特徴とする全反射プリズム。
【請求項２】
前記第１光学面および前記第２光学面の双方に、前記反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載の全反射プリズム。
【請求項３】
照明光を出射する光源と、
第１プリズムの第１光学面と、第２プリズムの第２光学面とをエアギャップを介して対向させて、前記第１プリズムおよび前記第２プリズムを配置してなり、前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に、反射防止膜を設けた全反射プリズムと、
前記光源からの照明光を表示画像に応じて空間変調して、入射光方向とは異なる方向に投影光として反射させる反射型の空間光変調素子とを有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムに入射させて、前記第１光学面に臨界角未満の入射角度で入射させ、該第１光学面を透過する照明光を、前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に設けた前記反射防止膜および前記エアギャップを経て前記第２光学面から前記第２プリズムに入射させて、該第２プリズムから出射される照明光を前記空間光変調素子に導き、
前記空間光変調素子からの投影光を、前記第２プリズムに入射させて、前記第２光学面に臨界角以上の入射角度で入射させ、該第２光学面で全反射されて前記第２プリズムから出射される投影光を投影する、ように構成したことを特徴とする投影装置。
【請求項４】
前記第１光学面に対する照明光の入射角度を、当該第１光学面における照明光の反射率がほぼ最小となる角度に設定したことを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
【請求項５】
照明光を出射する光源と、
第１プリズムの第１光学面と、第２プリズムの第２光学面とをエアギャップを介して対向させて、前記第１プリズムおよび前記第２プリズムを配置してなり、前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に、反射防止膜を設けた全反射プリズムと、
前記光源からの照明光を表示画像に応じて空間変調して、入射光方向とは異なる方向に投影光として反射させる反射型の空間光変調素子とを有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムに入射させて、前記第２光学面に臨界角以上の入射角度で入射させ、該第２光学面で全反射される照明光を、前記第２プリズムから出射させて前記空間光変調素子に導き、
前記空間光変調素子からの投影光を、前記第２プリズムに入射させて、前記第２光学面に臨界角未満の入射角度で入射させ、該第２光学面を透過する投影光を、前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に設けた前記反射防止膜および前記エアギャップを経て前記第１光学面から前記第１プリズムに入射させて、該第１プリズムから出射される投影光を投影する、ように構成したことを特徴とする投影装置。
【請求項６】
前記第２光学面に対する投影光の入射角度を、当該第２光学面における投影光の反射率がほぼ最小となる角度に設定したことを特徴とする請求項５に記載の投影装置。
【請求項７】
前記全反射プリズムの前記第１光学面および前記第２光学面の双方に、前記反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全反射プリズム、およびこれを用いる投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、全反射プリズムとして、２つの三角柱状のプリズムを有し、それらの各１面を、エアギャップを介して平行に対向させて配置してなるＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズムが知られている。
【０００３】
また、このようなＴＩＲプリズムを用いる投影装置として、例えば図５に示すような構成の投影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図５に示す投影装置は、光源１０１からの照明光を、インテグレータ素子１０２および照明レンズ１０３を経てＴＩＲプリズム１０４に入射させて、該ＴＩＲプリズム１０４を透過させ、このＴＩＲプリズム１０４を透過した照明光を、反射型の空間光変調素子であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１０５に入射させている。また、ＤＭＤ１０５により表示画像に応じて空間変調された投影光（ＤＭＤ１０５のオン光）は、ＴＩＲプリズム１０４に入射させて、該ＴＩＲプリズム１０４で全反射させ、この全反射された投影光をスクリーン１０６に投影表示するようにしている。
【０００５】
ＴＩＲプリズム１０４は、それぞれ三角柱状の第１プリズム１１１および第２プリズム１１２を有し、第１プリズム１１１の光学面１１１ａと、第２プリズム１１２の光学面１１２ａとをエアギャップ１１３を介して平行に対向させて、第１プリズム１１１および第２プリズム１１２が配置されている。
【０００６】
図５に示す投影装置においては、照明レンズ１０３を経た照明光を、第１プリズム１１１の光学面１１１ｂから光学面１１１ａに臨界角未満の入射角度で入射させることにより、光学面１１１ａを透過させ、該光学面１１１ａを透過した照明光を、エアギャップ１１３を経て第２プリズム１１２の光学面１１２ａから該第２プリズム１１２内に入射させることにより、第２プリズム１１２の光学面１１２ｂから出射させてＤＭＤ１０５に導くようにしている。
【０００７】
また、ＤＭＤ１０５からの投影光は、第２プリズム１１２の光学面１１２ｂに対して、照明光の出射角度とは異なる入射角度で入射させて、光学面１１２ａに臨界角以上の入射角度で入射させることにより、該光学面１１２ａで全反射させて、第２プリズム１１２の光学面１１２ｃから出射させるようにしている。
【０００８】
このように、ＴＩＲプリズム１０４を用いて、光学面１１１ａに対する照明光の入射角度、および光学面１１２ａに対する投影光の入射角度を適切に設定することにより、ＴＩＲプリズム１０４において、照明光束と投影光束とを重畳させて、両者を分離することができ、投影装置の小型化を図ることが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６８８０９３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ＴＩＲプリズムは、屈折率の高い光学部材（プリズム）側から、屈折率の低い空気（エアギャップ）側へ光を入射させることにより、その入射角度に応じて、光を全反射または透過させるようにしている。ここで、プリズムの屈折率をｎ、エアギャップの屈折率を１とすると、臨界角（全反射角）θｃは、θｃ＝arcsin（１／ｎ）、で与えられる。したがって、入射角度を臨界角θｃ以上として光を入射させれば、入射光を全反射させることができ、臨界角θｃ未満で入射させれば、入射光を透過させることができる。
【００１１】
しかしながら、本発明者による実験によると、従来のＴＩＲプリズムは、光を反射させる場合には、入射角度を臨界角以上として、全反射を利用するので、ほぼ１００％の反射率を得ることができるが、入射角度を臨界角未満として、光を透過させる場合には、十分な透過率が得られないことがわかった。
【００１２】
図６は、本発明者が実験した従来のＴＩＲプリズムにおける可視光領域での反射率特性を示すもので、屈折率が１．６５のプリズムを用いた場合を示している。なお、図６において、実線はＰ偏光成分を示し、破線はＳ偏光成分を示している。この場合、臨界角θｃは、３７度付近となり、臨界角θｃ以上の入射角度では、Ｐ偏光およびＳ偏光ともに、ほぼ１００％の反射率が得られているが、入射角度を臨界角未満として、光を透過させる場合には、特にＳ偏光については、臨界角近傍においても、反射率が十分低下せず、十分な透過率が得られていないことがわかる。
【００１３】
このため、入射角度を臨界角未満として、光を透過させる場合には、光量損失が生じ、光の利用効率が低下することになる。特に、ＴＩＲプリズムの場合には、エアギャップを介して非常に接近した２つの光学面を透過することになるため、光量損失はさらに著しくなる。
【００１４】
また、図５に示したようなＤＭＤを用いる投影装置の場合、ＤＭＤに入射する照明光とＤＭＤから反射される投影光（オン光）との成す角度は、ＤＭＤによって決定され、十分大きく確保するのが困難である。このため、ＴＩＲプリズムにおいては、照明光の入射角度と投影光の入射角度とが、一般には接近していることから、例えば、照明光の入射角度と投影光の入射角度との中間に臨界角が位置するように、ＴＩＲプリズムおよびＤＭＤを配置して投影装置を構成すると、図５の場合には、照明光の入射角度が臨界角の近傍となって、照明光の光量損失が大きくなり、十分な明るさの投影光が得られなくなる。その結果、光量の大きな光源が必要となって、装置の大型化やコストアップを招くことが懸念される。このような問題は、反射型の空間光変調素子として、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を用いる場合にも、同様に生じるものである。
【００１５】
したがって、上記の点に鑑みてなされた本発明の第１の目的は、臨界角以上の入射角度に対する反射率特性に影響を与えることなく、臨界角未満の入射角度に対する透過率特性を向上でき、光量損失を低減できる全反射プリズムを提供することにある。
【００１６】
さらに、本発明の第２の目的は、上記の全反射プリズムを用いることで、光の利用効率を向上でき、装置の小型化およびコストダウンが図れる投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記第１の目的を達成する請求項１に係る全反射プリズムの発明は、
第１プリズムの第１光学面と、第２プリズムの第２光学面とをエアギャップを介して対向させて、前記第１プリズムおよび前記第２プリズムを配置してなり、前記第１光学面および前記第２光学面の各々は、対応する前記第１プリズムおよび前記第２プリズム内での光線の入射角度に応じて全反射面または透過面として作用させて、全反射光は、対応する前記第１プリズムまたは前記第２プリズムから出射させ、前記第１光学面の透過光は、前記エアギャップを経て前記第２光学面から前記第２プリズムに入射させて、該第２プリズムから出射させ、前記第２光学面の透過光は、前記エアギャップを経て前記第１光学面から前記第１プリズムに入射させて、該第１プリズムから出射させる全反射プリズムにおいて、
前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に、反射防止膜を設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の全反射プリズムにおいて、
前記第１光学面および前記第２光学面の双方に、前記反射防止膜を設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、上記第２の目的を達成する請求項３に係る投影装置の発明は、
照明光を出射する光源と、
第１プリズムの第１光学面と、第２プリズムの第２光学面とをエアギャップを介して対向させて、前記第１プリズムおよび前記第２プリズムを配置してなり、前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に、反射防止膜を設けた全反射プリズムと、
前記光源からの照明光を表示画像に応じて空間変調して、入射光方向とは異なる方向に投影光として反射させる反射型の空間光変調素子とを有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムに入射させて、前記第１光学面に臨界角未満の入射角度で入射させ、該第１光学面を透過する照明光を、前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に設けた前記反射防止膜および前記エアギャップを経て前記第２光学面から前記第２プリズムに入射させて、該第２プリズムから出射される照明光を前記空間光変調素子に導き、
前記空間光変調素子からの投影光を、前記第２プリズムに入射させて、前記第２光学面に臨界角以上の入射角度で入射させ、該第２光学面で全反射されて前記第２プリズムから出射される投影光を投影する、ように構成したことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の投影装置において、
前記第１光学面に対する照明光の入射角度を、当該第１光学面における照明光の反射率がほぼ最小となる角度に設定したことを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、上記第２の目的を達成する請求項５に係る投影装置の発明は、
照明光を出射する光源と、
第１プリズムの第１光学面と、第２プリズムの第２光学面とをエアギャップを介して対向させて、前記第１プリズムおよび前記第２プリズムを配置してなり、前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に、反射防止膜を設けた全反射プリズムと、
前記光源からの照明光を表示画像に応じて空間変調して、入射光方向とは異なる方向に投影光として反射させる反射型の空間光変調素子とを有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムに入射させて、前記第２光学面に臨界角以上の入射角度で入射させ、該第２光学面で全反射される照明光を、前記第２プリズムから出射させて前記空間光変調素子に導き、
前記空間光変調素子からの投影光を、前記第２プリズムに入射させて、前記第２光学面に臨界角未満の入射角度で入射させ、該第２光学面を透過する投影光を、前記第１光学面または前記第２光学面の少なくとも一方に設けた前記反射防止膜および前記エアギャップを経て前記第１光学面から前記第１プリズムに入射させて、該第１プリズムから出射される投影光を投影する、ように構成したことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の投影装置において、
前記第２光学面に対する投影光の入射角度を、当該第２光学面における投影光の反射率がほぼ最小となる角度に設定したことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項７に係る発明は、請求項３〜６のいずれか一項に記載の投影装置において、
前記全反射プリズムの前記第１光学面および前記第２光学面の双方に、前記反射防止膜を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る全反射プリズムによれば、第１プリズムの第１光学面、または該第１光学面とエアギャップを介して対向する第２プリズムの第２光学面の少なくとも一方に、反射防止膜を設けたので、第１プリズムおよび第２プリズムを通して光を透過させる場合に、反射防止膜によって透過光の透過率特性を向上でき、光量損失を低減することが可能となる。
【００２５】
さらに、本発明に係る投影装置によれば、全反射プリズムにおける透過光の透過率特性を向上して光量損失を低減することができるので、光源からの照明光の利用効率を向上でき、その結果、光源を大型化する必要がなくなるので、装置の小型化およびコストダウンが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２７】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る全反射プリズムの構成を模式的に示す図である。この全反射プリズム１０は、ＴＩＲプリズムを構成するもので、それぞれ三角柱状の第１プリズム１１および第２プリズム１２を有する。第１プリズム１１および第２プリズム１２は、第１プリズム１１の第１光学面である光学面１１ａと、第２プリズム１２の第２光学面である光学面１２ａとを、エアギャップ１３を介して平行に対向させて配置する。
【００２８】
本実施の形態では、エアギャップ１３を介して平行に対向する第１プリズム１１の光学面１１ａと、第２プリズム１２の光学面１２ａとに、可視光領域の透過光の反射を防止するように、それぞれ反射防止膜１４を形成する。
【００２９】
反射防止膜１４は、例えば、誘電体薄膜を蒸着により複数層積層して構成する。例えば、第１プリズム１１および第２プリズム１２が、屈折率１．６５のガラスからなる場合には、反射防止膜１４は、表１に示す屈折率および厚さを有する９層の誘電体薄膜を積層して構成する。なお、表１において、層順は、プリズムからエアギャップ１３に向けて１〜９とし、各層は、公知の誘電体材料を用いて、吸収係数０に形成する。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
このようにして、第１プリズム１１の光学面１１ｂまたは光学面１１ｃから第１プリズム１１内に入射する光線の内、光学面１１ａに臨界角未満の入射角度で入射する光線は、該光学面１１ａに形成した反射防止膜１４により反射を防止して、該光学面１１ａおよび反射防止膜１４を透過させ、その透過光を、エアギャップ１３を経て、第２プリズム１２の光学面１２ａから、該光学面１２ａに形成した反射防止膜１４により反射を防止して第２プリズム１２内に入射させて、第２プリズム１２の三角形状に応じて、第２プリズム１２の光学面１２ｂまたは光学面１２ｃから出射させる。
【００３２】
また、第１プリズム１１の光学面１１ｂまたは光学面１１ｃから第１プリズム１１内に入射する光線の内、光学面１１ａに臨界角以上の入射角度で入射する光線は、該光学面１１ａで全反射させて、その反射光を、第１プリズム１１の三角形状に応じて、同一の光学面１１ｂまたは光学面１１ｃから、あるいは、光学面１１ａを除く当該第１プリズム１１の他方の光学面１１ｃまたは光学面１１ｂから、出射させる。
【００３３】
同様に、第２プリズム１２の光学面１２ｂまたは光学面１２ｃから第２プリズム１２内に入射する光線の内、光学面１２ａに臨界角未満の入射角度で入射する光線は、該光学面１２ａに形成した反射防止膜１４により反射を防止して、該光学面１２ａおよび反射防止膜１４を透過させ、その透過光を、エアギャップ１３を経て、第１プリズム１１の光学面１１ａから、該光学面１１ａに形成した反射防止膜１４により反射を防止して第１プリズム１１内に入射させて、第１プリズム１１の三角形状に応じて、第１プリズム１１の光学面１１ｂまたは光学面１１ｃから出射させる。
【００３４】
また、第２プリズム１２の光学面１２ｂまたは光学面１２ｃから第２プリズム１２内に入射する光線の内、光学面１２ａに臨界角以上の入射角度で入射する光線は、該光学面１２ａで全反射させて、その反射光を、第２プリズム１２の三角形状に応じて、同一の光学面１２ｂまたは光学面１２ｃから、あるいは、光学面１２ａを除く当該第２プリズム１２の他方の光学面１２ｃまたは光学面１２ｂから、出射させる。
【００３５】
図２は、本実施の形態による全反射プリズム１０における可視光領域での反射率特性を示すものである。なお、この場合の全反射プリズム１０は、第１プリズム１１および第２プリズム１２が、屈折率１．６５のガラスからなり、第１プリズム１１の光学面１１ａおよび第２プリズム１２の光学面１２ａにそれぞれ形成した反射防止膜１４は、上記の表１に示した９層の誘電体多層膜からなっている。
【００３６】
本実施の形態によれば、図６に示した従来のＴＩＲプリズムの反射率特性との比較から明らかなように、臨界角以上の入射角度では、従来と同様に、Ｐ偏光（実線）およびＳ偏光（破線）ともに、ほぼ１００％の反射率が得られている。また、臨界角未満の入射角度では、第１プリズム１１の光学面１１ａおよび第２プリズム１２の光学面１２ａにそれぞれ形成した反射防止膜１４により、Ｐ偏光およびＳ偏光ともに、従来よりも反射率が低減し、透過光の透過率特性が向上している。したがって、光を透過させる場合の光量損失を低減することができる。
【００３７】
なお、厳密には、Ｐ偏光については、従来は、ほぼ３２度付近に反射率が０となるブリュースター角が存在し、本実施の形態の場合には、ほぼ２２度付近にブリュースター角が存在している。このため、本実施の形態の場合には、３０度付近の入射角度におけるＰ偏光の反射率は、従来よりも若干高くなっているが、３０度以下の入射角度では反射率が低くなっているので、臨界角未満の入射角度におけるＳ偏光と合わせた全体の反射率は、従来の反射防止膜を有しないＴＩＲプリズムよりも十分低くなっている。
【００３８】
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る投影装置の概略構成を示す図である。この投影装置は、図１に示した全反射プリズム１０を用いるもので、光源２１からの照明光は、インテグレータ素子２２および照明レンズ２３を経て、全反射プリズム１０の第１プリズム１１の光学面１１ｂから光学面１１ａに臨界角未満の入射角度で入射させて、該光学面１１ａに形成された反射防止膜１４を経て透過させる。
【００３９】
第１プリズム１１を透過した照明光は、エアギャップ１３を経て、第２プリズム１２の光学面１２ａから、該光学面１２ａに形成された反射防止膜１４を経て第２プリズム１２内に入射させて光学面１２ｂから出射させ、この光学面１２ｂから出射する照明光をＤＭＤ２５に入射させる。
【００４０】
ＤＭＤ２５は、入射する照明光を表示画像に応じて所定方向に反射させることにより空間変調し、その空間変調された投影光（ＤＭＤ２５のオン光）を、全反射プリズム１０の第２プリズム１２の光学面１２ｂから光学面１２ａに臨界角以上の入射角度で入射させて、該光学面１２ａで全反射させ、この全反射された投影光を第２プリズム１２の光学面１２ｃから出射させてスクリーン２６に投影表示する。
【００４１】
ここで、全反射プリズム１０を構成する第１プリズム１１の光学面１１ａに対する照明光の入射角度、および第２プリズム１２の光学面１２ａに対する投影光の入射角度は、これら照明光の入射角度と投影光の入射角度との中間に、臨界角が位置するように、全反射プリズム１０およびＤＭＤ２５を配置することも可能であるが、本実施の形態では、透過させる照明光の入射角度を、反射率がほぼ最小となるように、臨界角から離れる方向にシフトして設定する。すなわち、全反射プリズム１０が、図２に示した反射率特性を有する場合には、Ｐ偏光の反射率がほぼ０となって全体の反射率が最小となる、ほぼ２２度付近に照明光の入射角度を設定し、それに伴って、投影光の入射角度を、臨界角以上で、臨界角側にシフトして設定する。
【００４２】
なお、カラー画像を投影する場合には、光源２１を、例えば、高圧水銀ランプやキセノンランプ等の白色光を出射する公知のランプを用いて構成し、この光源２１からの白色光を回転色フィルタによりＲＧＢに順次分離し、その照明光の色分離に同期して、対応する色の画像信号をＤＭＤ２５に供給して、面順次でカラー画像を投影表示すればよい。あるいは、光源２１を、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色ＬＥＤや３色レーザを用いて構成し、各色を順次発光して、その発光に同期して、対応する色の画像信号をＤＭＤ２５に供給して、面順次でカラー画像を投影表示することもできる。あるいは、ＤＭＤ２５に白色光の照明光を照射するとともに、ＤＭＤ２５の前方（入出射面）に画素単位にＲＧＢの色フィルタを設けて、同時にカラー画像を投影表示することもできる。
【００４３】
本実施の形態によれば、図１に示した反射防止膜１４を有する全反射プリズム１０を用い、光源２１からの照明光は、全反射プリズム１０を透過させてＤＭＤ２５に導き、ＤＭＤ２５からの投影光は、全反射プリズム１０で全反射させてスクリーン２６に投影表示するようにしたので、ＤＭＤ２５に入射する照明光の光量損失を低減することができる。したがって、光の利用効率を向上できるので、光源２１を大型化する必要がなく、装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。しかも、本実施の形態では、全反射プリズム１０の光学面１１ａに対する照明光の入射角度を、反射率がほぼ最小となる角度にシフトして設定したので、照明光の光量損失を、より効果的に抑えることが可能となる。
【００４４】
（第３実施の形態）
図４は、本発明の第３実施の形態に係る投影装置の概略構成を示す図である。この投影装置は、図３に示した投影装置において、光源２１、インテグレータ素子２２および照明レンズ２３を有する照明系と、スクリーン２６を有する投影系との配置を逆にしたものである。
【００４５】
すなわち、図４に示す投影装置では、光源２１からの照明光を、インテグレータ素子２２および照明レンズ２３を経て全反射プリズム１０の第２プリズム１２の光学面１２ｃから光学面１２ａに臨界角以上の入射角度で入射させて、該光学面１２ａで全反射させ、この全反射された照明光を、光学面１２ｂから出射させてＤＭＤ２５に入射させる。
【００４６】
また、ＤＭＤ２５で変調された投影光は、第２プリズム１２の光学面１２ｂから光学面１２ａに臨界角未満の入射角度で入射させて、該光学面１２ａに形成された反射防止膜１４を経て透過させる。この光学面１２ａを透過した投影光は、エアギャップ１３を経て、第１プリズム１１の光学面１１ａから、該光学面１１ａに形成された反射防止膜１４を経て第１プリズム１１内に入射させて光学面１１ｂから出射させ、この光学面１１ｂから出射する投影光をスクリーン２６に投影表示する。
【００４７】
なお、図４に示す構成において、全反射プリズム１０の第２プリズム１２の光学面１２ａに対する照明光の入射角度および投影光の入射角度は、これら照明光の入射角度と投影光の入射角度との中間に、臨界角が位置するように、全反射プリズム１０およびＤＭＤ２５を配置することも可能であるが、本実施の形態では、透過させる投影光の入射角度を、反射率がほぼ最小となるように、臨界角から離れる方向にシフトして設定する。すなわち、全反射プリズム１０が、図２に示した反射率特性を有する場合には、Ｐ偏光の反射率がほぼ０となって全体の反射率が最小となる、ほぼ２２度付近に投影光の入射角度を設定し、それに伴って、照明光の入射角度を、臨界角以上で、臨界角側にシフトして設定する。その他の構成および動作は、第２実施の形態と同様である。
【００４８】
したがって、本実施の形態によれば、ＤＭＤ２５からの投影光が、全反射プリズム１０を透過する際の光量損失を低減でき、光の利用効率を向上することができるので、第２実施の形態の場合と同様に、光源２１を大型化する必要がなく、装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。しかも、本実施の形態では、全反射プリズム１０の光学面１２ａに対する投影光の入射角度を、反射率がほぼ最小となる角度にシフトして設定したので、投影光の光量損失を、より効果的に抑えることが可能となる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、全反射プリズム１０の第１プリズム１１の光学面１１ａと、第２プリズム１２の光学面１２ａとを、エアギャップ１３を介して平行に対向させたが、全反射プリズム１０を透過させる光線の、光学面１１ａおよび光学面１２ａに対する入射角度が、それぞれ臨界角未満となれば、必ずしも平行に対向させる必要はない。
【００５０】
また、上記実施の形態では、全反射プリズム１０の対向する第１プリズム１１の光学面１１ａと、第２プリズム１２の光学面１２ａとの双方に反射防止膜１４を形成したが、光学面１１ａまたは光学面１２ａのいずれか一方にのみ反射防止膜１４を形成して、全反射プリズムを構成することもできる。この場合でも、従来の反射防止膜を有しないＴＩＲプリズムと比較して、透過光の反射率を低減することができる。したがって、投影装置に適用した場合には、光源の小型化が図れ、結果として装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。
【００５１】
さらに、全反射プリズムを構成する第１プリズムおよび第２プリズムは、任意の三角形状とすることができるとともに、第１プリズムの一面と第２プリズムの一面とがエアギャップを介して対向すれば、三角柱状に限らず、照明系や投影系の配置に応じて、任意の多角形状とすることができる。
【００５２】
また、上記第２実施の形態および第３実施の形態では、反射型の空間光変調素子としてＤＭＤを用いたが、ＬＣＯＳを用いて投影装置を構成することもできる。さらに、投影装置は、一枚の空間光変調素子を用いる単板式に限らず、２枚の空間光変調素子を用いる２板式あるいは３枚の空間光変調素子を用いる３板式で構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る全反射プリズムの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す全反射プリズムにおける可視光領域での反射率特性を示す図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る投影装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施の形態に係る投影装置の概略構成を示す図である。
【図５】従来の投影装置の概略構成を示す図である。
【図６】従来のＴＩＲプリズムにおける可視光領域での反射率特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  全反射プリズム
１１  第１プリズム
１１ａ  光学面（第１光学面）
１１ｂ，１１ｃ  光学面
１２  第２プリズム
１２ａ  光学面（第２光学面）
１２ｂ，１２ｃ  光学面
１３  エアギャップ
１４  反射防止膜
２１  光源
２２  インテグレータ素子
２３  照明レンズ
２５  ＤＭＤ
２６  スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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