(57)【要約】      （修正有）【課題】光路長が短く、光を妨害する危険がなく、費用のかからないプリズムアッセンブリを提供すること。【解決手段】光学装置で使用するための改良プリズムアセンブリであって、内部全反射(TIR)アセンブリ(1)、カラープリズムアセンブリ(7)、および少なくとも一つの反射光弁、から成り、ここで、前記内部全反射アセンブリ(1)が裏面(13)を有し、前記カラープリズムアセンブリ(7)が、前記裏面(13)に対面し、該裏面に平行な前面(14)を有する、改良プリズムアセンブリであって、前記裏面(13)が、入射および出射光束(AおよびE)によって定められる普遍平面に対して、90゜とは異なる角を成す。【選択図】図７
2006072365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置で使用するための改良プリズムアセンブリであって、
入射光束(A)の向きを変えるための内部全反射(TIR)アセンブリ(1)と、
入射光束(A)をスペクトルバンド(B、C、およびD)に分離するためのカラープリズムアセンブリ(7)と、
スペクトルバンド(B、C、およびD)の向きを変え、再混合して出射光束(E)とするための少なくとも一つの反射光弁と、
から成り、
ここで、前記内部全反射アセンブリ(1)が裏面(13)を有し、前記カラープリズムアセンブリ(7)が、前記裏面(13)に対面し、該裏面に平行な前面(14)を有する、
改良プリズムアセンブリであって、
前記裏面(13)が、入射および出射光束(AおよびE)によって定められる普遍平面に対して、90゜とは異なる角を成す、
ことを特徴とする改良プリズムアセンブリ。
【請求項２】
前記内部全反射アセンブリ(1)が第一のプリズム(2)と第二のプリズム(3)とから成ることを特徴とする請求項１に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項３】
前記第一のプリズム(2)と前記第二のプリズム(3)とが狭いギャップができるように間隔をとって配置されていることを特徴とする請求項２に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項４】
前記ギャップがエアギャップであることを特徴とする請求項３に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項５】
前記第一のプリズム(2)と前記第二のプリズム(3)とが少なくともそれぞれ一つの平行面(16および19)を有することを特徴とする請求項２に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項６】
前記裏面(13)が少なくとも部分的に前記第一のプリズム(2)の表面によって形成されることを特徴とする請求項２に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項７】
前記裏面(13)が少なくとも部分的に前記第二のプリズム(3)の表面によって形成されることを特徴とする請求項２に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項８】
前記第一のプリズム(2)が、
−前記裏面(13)に連結され、該裏面との間にある角を成し、入射および出射光束(AおよびE)によって定められる普遍平面と直交する基底面(15)と、
−前記裏面(13)を前記基底面(15)に連結し、入射および出射光束(AおよびE)によって定められる普遍平面と直交する向きを変える面(16)と、
から成ることを特徴とする請求項６に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項９】
前記第一のプリズム(2)が、さらに二つの側面(17および18)を有し、該側面が前記裏面(13)に連結され、該裏面から外向きに開いており、またここで、前記向きを変える面(16)が前記側面(17および18)に連結されていることを特徴とする請求項８に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１０】
前記第二のプリズム(3)が、
−前記第一のプリズム(2)の前記向きを変える面(16)に平行な第一の面(19)、
−入射および出射光束(AおよびE)によって定められる普遍平面と直交する前面(20)、
を有することを特徴とする請求項８に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１１】
前記第二のプリズム(3)が、さらに二つの側面(21および22)を有し、該側面が第二のプリズム(3)の前記第一の面(19)に連結され、また該側面が第一のプリズム(2)の側面(17および18)と同じ面内にあることを特徴とする請求項１０に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１２】
前記第二のプリズム(3)がさらに上面(23)を有し、該上面が前記第二のプリズム(3)の前記前面(20)と前記側面(21および22)との間にあることを特徴とする請求項１１に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１３】
第二のプリズム(3)の前記上面(23)と第一のプリズム(2)の前記基底面(15)とが外向きに互いに開いていることを特徴とする請求項１２に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１４】
前記カラープリズムアセンブリ(7)がそれぞれ異なる色のための三つのプリズム(8、9、および10)から成ることを特徴とする請求項１に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１５】
前記カラープリズムアセンブリ(7)が、赤色プリズム(8)、緑色プリズム(9)、および青色プリズム(10)から成ることを特徴とする請求項14に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１６】
カラープリズムアセンブリ（7）の三つのプリズム(8、9、および10)が、
−四角プリズムの形の直立の第一のプリズム(9)であって、第一の直立面(24)、および該第一の面(24)と直交する二つの側面(25および26)を有し、また前記側面(25および26)の間にあって該側面に対して90゜と異なる角を成す第二の面(27)を有する第一のプリズム(9)と、
−二つの三角プリズム(8および10)であって、これらのうち第一の三角プリズム(8)の第一の側面(28)が四角プリズムの前記第二の面(27)に対面し、前記プリズムのうち第二の三角プリズム(10)の側面(29)が前記第一の三角プリズム(8)の第二の側面(30)に対面する二つの三角プリズム(8および10)と、
から成ることを特徴とする請求項１４に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１７】
前記四角プリズムおよび三角プリズム(8、9、および10)が、互いに離して、間にギャップができるように配置されることを特徴とする請求項１６に記載の改良プリズムアセンブリ。
【請求項１８】
改良プリズムアセンブリを備えた映写機であって、
該プリズムアセンブリが、
入射光束(A)の向きを変えるための内部全反射(TIR)アセンブリ(1)と、
入射光束(A)をスペクトルバンド(B、C、およびD)に分離するためのカラープリズムアセンブリ(7)と、
スペクトルバンド(B、C、およびD)の向きを変え、再混合して出射光束(E)とするための少なくとも一つの反射光弁と、
から成り、
ここで、前記内部全反射アセンブリ(1)が裏面(13)を有し、前記カラープリズムアセンブリ(7)が、前記裏面(13)に対面し、該裏面に平行な前面(14)を有する、
改良プリズムアセンブリであって、
前記裏面(13)が、入射および出射光束(AおよびE)によって定められる普遍平面に対して、90゜とは異なる角を成す、
ことを特徴とする改良プリズムアセンブリ、
であることを特徴とする映写機。
【請求項１９】
DLP映写機であることを特徴とする請求項１８に記載の映写機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置たとえば3チップのDLP映写機で使用するための改良プリズムアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル映写機においては、DLP技術(デジタル光処理)が使用されることが多い。これらの映写機では、光の変調にDMDチップ(デジタルマルチミラーデバイスあるいはデジタルマイクロミラーデバイス)を使用する。
【０００３】
このチップの各ピクセルは、該ピクセルに入射する光を‘オン状態’または‘オフ状態’の向きにすることができる。オン状態の光はスクリーンに到達して白色のピクセルを生じるが、オフ状態の光は映写機内で吸収されて、暗いピクセルを生じる。
【０００４】
最善の光出力と色飽和あるいは彩度のためには、三つのDMDを使用するのが最善である。すなわち、赤色、緑色、および青色用のものをそれぞれ一つずつ使用する。
【０００５】
現在、二種類の構成、すなわち5要素のプリズムアセンブリ(“フィリップスプリズム”とも呼ばれる)と6要素のプリズムアセンブリとが使用されているが、どちらもいくつかの欠点を有する。
【０００６】
図１および２に示すように、従来の5要素解決策(フィリップスプリズム)の場合、5個の個別プリズムが使用され、三つのDMDが組み合わされる。
【０００７】
TIR(内部全反射)アセンブリ1は、二つのプリズム2および3から成る。これら二つのプリズムの間には、狭いエアギャップ(10μm程度の)が存在する。TIRプリズムの機能は、入射光Aを、DMD 4〜6のそれぞれに向ける一方、オン状態の光が出射できるようにすることである。
【０００８】
カラープリズムアセンブリ7は三つのプリズム8〜10から成る。これらのプリズムの機能は、入射光Aを、それぞれ各DMD4〜6のための三つのスペクトルバンドB、C、およびDに分離することである。これは、二色コーティングによって実現される。DMDにおける光の反射と変調とのあと、カラープリズム8〜10が光を再混合する。アセンブリ7の三つのプリズム8〜10の間にもエアギャップが存在する。
【０００９】
TIRプリズムアセンブリ1とカラープリズムアセンブリ7とは、これら二つの間に約1 mmのエアギャップ11が存在するように、取りつけられる。
【００１０】
従来の5要素解決策の欠点の一つは、カラープリズム8〜10における“二色シフト光(dichroic shift light)”である。これは、三つの色を分離し、混合するのに使用される二色コーティングによって引き起こされる。その根本的原因は、これらの二色コーティングの角度依存性である。
【００１１】
光の入射束(分離)は、それぞれのDMDの傾斜角によって決定される、該DMDへのある入射角を有するが、出射束(再混合)はDMDに対して直角を成す。このように、二つの光束は二色コーティングに対して異なる入射角を有し、二色コーティングの特性は両光束に対して異なっている。
【００１２】
分離過程中にコーティングが光を反射し、次に再混合中にこの光を透過させると、問題が生じる。分離過程中にコーティングが光を透過させ、次に再混合中にこの光を反射するような相反的な状況においても、この問題が生じる。
【００１３】
この二色シフト光は望ましくない。この光は、プリズムアセンブリを加熱し、またコントラストを低下させる迷光としてスクリーンに達することがあるからである。
【００１４】
図３および４に示す従来の6要素プリズムアセンブリは、二色シフト光を減少させるために開発された。TIRプリズムアセンブリ1とカラープリズムアセンブリ7との間には追加の要素12が存在する。この第六の要素12は、赤色二色コーティングの角度の小さな増大と言う犠牲を払って、青色二色コーティングの角度の大きな減少を実現する。これらのコーティングは、これらの角度が小さいほど、二色シフト光に関して、高い性能を発揮する。
【００１５】
6要素プリズムアセンブリの第二の利点は、コーティングの性能の改良のため、透過率が増大するということである。
【００１６】
6要素プリズムアセンブリの重要な欠点は、費用がかかるということである。
【００１７】
もう一つの欠点は、光軸に沿って測定した必要光路長が大きくなるということであり、したがって、適当な映写レンズの設計と製造のための、困難と費用が増大するということである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明の目的は、前記欠点およびその他の欠点を有しない改良プリズムアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的のために、本発明は、まず第一に、
光学装置で使用するための改良プリズムアセンブリであって、
入射光束の向きを変えるための内部全反射(TIR)アセンブリと、
入射光束をスペクトルバンドに分離するためのカラープリズムアセンブリと、
スペクトルバンドの向きを変え、再混合して出射光束とするための少なくとも一つの反射光弁(valve)と、
から成り、
ここで、前記内部全反射アセンブリが裏面を有し、前記カラープリズムアセンブリが、前記裏面に対面し、該裏面に平行な前面を有する、
改良プリズムアセンブリであって、
前記裏面が、入射および出射光束によって定められる普遍平面(general plane)に対して、90゜とは異なる角を成す、
ことを特徴とする改良プリズムアセンブリ、
に関する。
【発明の効果】
【００２０】
この構成の利点は、6要素プリズムの場合に比して、光路長が相当に短いということである。また、光を妨害する危険なしに、従来の5要素プリズムと同じ光路長とすることができる。
【００２１】
本発明による改良プリズムアセンブリのもう一つの利点は、この新しい構造の透過率が6要素プリズムよりも少し高いということである。二色コーティングの角度は同じであるため、なにも違いが生じない。しかし、二回のガラス-空気移行部が避けられる。すなわち、第六の要素と下部TIRプリズムの裏面との間のエアギャップが避けられる。
【００２２】
本発明による改良プリズムアセンブリのもう一つの利点は、該プリズムアセンブリの二色シフト性能が6要素プリズムの性能に比肩しうるということである。
【００２３】
本発明による改良プリズムアセンブリのさらにもう一つの利点は、必要な光学要素が可能な限り少なくなり、費用、およびガラス-空気移行部における透過損失を少なくすることができるということである。
【００２４】
[課題を解決するための手段２]
本発明は、また、
改良プリズムアセンブリを備えた映写機であって、
該プリズムアセンブリが、
入射光束の向きを変えるための内部全反射(TIR)アセンブリと、
入射光束をスペクトルバンドに分離するためのカラープリズムアセンブリと、
スペクトルバンドの向きを変え、再混合して出射光束とするための少なくとも一つの反射光弁と、
から成り、
ここで、前記内部全反射アセンブリが裏面を有し、前記カラープリズムアセンブリが、前記裏面に対面し、該裏面に平行な前面を有する、
改良プリズムアセンブリであって、
前記裏面が、入射および出射光束によって定められる普遍平面に対して、90゜とは異なる角を成す、
ことを特徴とする改良プリズムアセンブリ、
であることを特徴とする映写機、
に関する。
【００２５】
好ましくは、前記映写機はDLP映写機である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の特徴をより十分に示すために、本発明のいくつかの好ましい実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。これらの実施形態は単なる例であり、本発明を限定するものではない。
【００２７】
図１〜４は、すでに関連背景技術の説明において詳述した従来の5要素および6要素プリズムアセンブリを示す。
【００２８】
図５〜８に示すように、本発明による改良プリズムアセンブリは、入射光束Aの向きを変えるための内部全反射(TIR)アセンブリ1と、入射光束AをスペクトルバンドB、C、およびDに分離するためのカラープリズムアセンブリ7と、ならびにスペクトルバンドB、C、およびDの向きを変えて再混合して出射光束Eとするための少なくとも一つの反射光弁と、から成り、ここで、前記内部全反射アセンブリ1が裏面13を有し、前記カラープリズムアセンブリ7が、前記裏面13に対面し、該裏面に平行な前面14を有し、ここでまた、前記裏面13が、入射および出射光束AおよびEによって定められる普遍平面に対して、90゜とは異なる角を成している。
【００２９】
この場合、前記プリズムアセンブリは、DMD 4〜6の形の三つの光反射弁を備えている。これらのDMDはそれぞれ赤色、緑色、および青色に対応する。しかし、当然のことながら、本発明はこのような構成のみに限定されるものではない。
【００３０】
好ましくは、前記内部全反射アセンブリ1は第一のプリズム2と第二のプリズム3とから成り、ここで前記第一のプリズム2と前記第二のプリズム3とが狭いギャップたとえばエアギャップの形のものができるように間隔をとって配置されている。
【００３１】
本発明によるプリズムアセンブリの好ましい実施形態においては、前記第一のプリズム2と前記第二のプリズム3とが少なくとも一つの平行面を有する。
【００３２】
これらの図においては、前記裏面13が少なくとも部分的に前記第一のプリズム2の表面によって形成されている。明らかに、前記裏面13が少なくとも部分的に前記第二のプリズム3の表面によって形成されるようにすることも可能である。
【００３３】
図９〜１１からわかるように、本発明による内部全反射アセンブリ1は、好ましくは、
前記裏面13に連結され、該裏面との間にある角を成し、入射および出射光束AおよびEによって定められる普遍平面と直交する基底面15と、
前記裏面13を前記基底面15に連結し、入射および出射光束AおよびEによって定められる普遍平面と直交する向きを変える面16と、
から成る。
【００３４】
図９〜１１に示すように、内部全反射プリズムアセンブリ1のこの実施形態は、さらに二つの側面17および18を有し、該側面は前記裏面13に連結され、該裏面から外向きに開いており、またここで、前記向きを変える面16は前記側面17および18に連結されている。
【００３５】
前記第二のプリズム3は、好ましくは、
前記第一のプリズム2の前記向きを変える面16に平行な第一の面19と、
入射および出射光束AおよびEによって定められる普遍平面と直交する前面20と、
を有する。
【００３６】
本発明による改良プリズムアセンブリの前記第二のプリズム3は、さらに二つの側面21および22を有し、該側面は第二のプリズム3の前記第一の面19に連結され、また該側面は第一のプリズム2の側面17および18と同じ面内にある。
【００３７】
本発明によるプリズムアセンブリの好ましい実施形態においては、前記第二のプリズム3がさらに上面23を有し、該上面が前記第二のプリズム3の前記前面20と前記側面21および22との間にあり、ここで、第二のプリズム3の前記上面23と第一のプリズム2の前記基底面15とが外向きに互いに開いている。
【００３８】
本発明によるプリズムアセンブリのもっとも好ましい実施形態においては、前記カラープリズムアセンブリ7がそれぞれ異なる色のための三つのプリズム8〜10、より詳しくは、赤色プリズム8、緑色プリズム9、および青色プリズム10から成る。
【００３９】
カラープリズムアセンブリ7の前記三つのプリズム8〜10は、好ましくは、
四角プリズムの形の直立の第一のプリズム9であって、第一の直立面24、および該第一の面24と直交する二つの側面25および26を有し、また前記側面25および26の間にあって該側面に対して90゜と異なる角を成す第二の面27を有する第一のプリズム9と、
二つの三角プリズム8および10であって、これらのうち第一の三角プリズム8の第一の側面28が四角プリズムの前記第二の面27に対面し、前記プリズムのうち第二の三角プリズム10の側面29が前記第一の三角プリズム8の第二の側面30に対面する二つの三角プリズム8および10と、
から成る。
【００４０】
実用的な実施形態においては、前記四角プリズム9および前記三角プリズム8および10は、互いに離して、間にギャップができるように配置される。
【００４１】
図５〜１１によれば、本発明の改良プリズムアセンブリは、五つのプリズム2、3、8、9、および10を有するが、このアセンブリは、既存の5要素プリズムアセンブリと6要素プリズムアセンブリとの両方の技術的利点を、両者の中間の費用で、組み合わせるものである。
【００４２】
ここで提案する新しいプリズムアセンブリは、赤色、緑色、および青色プリズム8、9、および10を、図３および４に示す6要素構造と組み合わせるものである。6要素構造の第六の要素12とTIRプリズムアセンブリ1の二つのプリズム2および3との組合せが、二つのプリズム2および3から成るよりコンパクトなアセンブリによって置き換えられる。
【００４３】
内部全反射アセンブリ1の第一のプリズム2が、第六の要素12の機能を肩代わりする。
【００４４】
本発明の新しいプリズムアセンブリは、五つのプリズム2、3、8、9、および10を有するが、内部全反射アセンブリ1の二つのプリズム2および3の形は、前記二つの従来構造におけるものよりもやや複雑である。直角が少ないが、表面と稜の数は同じである。したがって、この新しい構造のものにかかる費用は、図１および２に示す5要素プリズムよりも少し大きくなるだけのはずである。
【００４５】
本発明は、添付の図面に示し、上で説明した実施形態のみに限定されるものではない。反対に、本発明の改良プリズムアセンブリは本発明の範囲を逸脱することなく、いろいろな形状と寸法とで実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】前述のような従来の5要素プリズムアセンブリを示す図である。
【図２】前述のような従来の5要素プリズムアセンブリを示す図である。
【図３】前述のような従来の6要素プリズムアセンブリを示す図である。
【図４】前述のような従来の6要素プリズムアセンブリを示す図である。
【図５】本発明による改良プリズムアセンブリの側面図である。
【図６】図５の矢印F6の向きに見たプリズムアセンブリの上面図である。
【図７】本発明による改良プリズムアセンブリの三次元図である。
【図８】本発明による改良プリズムアセンブリの三次元図である。
【図９】本発明によるプリズムアセンブリの内部全反射アセンブリの三次元図である。
【図１０】本発明によるプリズムアセンブリの内部全反射アセンブリの三次元図である。
【図１１】本発明によるプリズムアセンブリの内部全反射アセンブリの三次元図である。
【符号の説明】
【００４７】
1  内部全反射アセンブリ
2  第一のプリズム
3  第二のプリズム
4、5、6  DMD
7  カラープリズムアセンブリ
8  赤色プリズム
9  緑色プリズム
10  青色プリズム
11  エアギャップ
12  第六の要素
13  1の裏面
14  7の前面
15  2の基底面
16  2の向きを変える面
17、18  2の側面
19  3の第一の面
20  3の前面
21、22  3の側面
23  3の上面
24  9の第一の直立面
25、26  24と直交する二つの側面
27  9の第二の面
28  8の第一の側面
29  10の側面
30  8の第二の側面
A  入射光束
B、C、D  スペクトルバンド
E  出射光束
【図１】
2006072365.tif 000003
【図２】
2006072365.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006072365.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006072365.tif 000012
【図１１】
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