(57)【要約】【課題】レーザー光を放射する照明用光源と投影光学系用プリズムを備えた光学系において、プリズムを透過する光の反射を低減して不要な反射光に起因する問題を抑制でき、光源が放射する光の利用効率を向上できる投影光学系用プリズムおよびそれを用いた光学系を提供する。【解決手段】照明光Ｉを全反射し投影光Ｐを透過する第１の面ＰＲ１ａと、第１の面とエアギャップを介して対向し第１の面から射出する投影光が入射する第２の面ＰＲ２ａとを有し、第１の面は、投影光の中心角度のｓ偏光反射率とｐ偏光反射率の平均反射率が、青色域の第１波長範囲と、緑色域の第２波長範囲と、赤色域の第３波長範囲と、の３つの波長範囲で２％以下である反射防止膜７を具備する投影光学系用プリズムＰＲとした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色、緑色、赤色のレーザー光を発する照明用光源と、該照明用光源からの照明光を画像表示素子に導く照明光学系と、前記画像表示素子からの投影光を投射レンズを介してスクリーンに投影する投影光学系を備えるプロジェクタに装備され、照明光および投影光の一方の光束を全反射し他方の光束を透過する第１の面と、第１の面とエアギャップを介して対向し第１の面を透過する光束を透過する第２の面と、を有する投影光学系用プリズムであって、
前記第１の面は、透過する光束の中心角度のｓ偏光反射率とｐ偏光反射率の平均反射率が、青色域の第１波長範囲と、緑色域の第２波長範囲と、赤色域の第３波長範囲と、の３つの波長範囲で２％以下である反射防止膜を具備することを特徴とする投影光学系用プリズム。
【請求項２】
前記第２の面にも前記反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系用プリズム。
【請求項３】
青色域の第１波長範囲が４４０〜４７０ｎｍ、緑色域の第２波長範囲が５２０〜５５０ｎｍ、赤色域の第３波長範囲が６３０〜６６０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学系用プリズム。
【請求項４】
前記反射防止膜は、高、中間、低の異なる三段階の屈折率層の誘電体多層膜から成り、基板側から順に、中間屈折材料から成る第１層と、高屈折率材料から成る第２層と、中間屈折材料から成る第３層と、高屈折率材料から成る第４層と、低屈折率材料から成る第５層と、高屈折率材料から成る第６層と、低屈折率材料から成る第７層を積層して成り、使用する波長領域の中心波長を設計主波長としたとき以下の条件（１）（２）を満足することを特徴とする請求項３に記載の投影光学系用プリズム。
条件（１）：１．４８＜ｎS＜１．５６、１．３６＜ｎL＜１．４０、１．５８＜ｎM＜１．６６、１．９５＜ｎH＜２．１５、
ただし、ｎS：基板ガラスの屈折率、ｎL：設計主波長に対する低屈折材料の屈折率、
ｎM：設計主波長に対する中間屈折材料の屈折率、
ｎH：設計主波長に対する高屈折材料の屈折率、
条件（２）：０．２１λ0≦ｎM・ｄ1≦０．３４λ0、０．４８λ0≦ｎH・ｄ2≦０．５５λ0、０．２７λ0≦ｎM・ｄ3≦０．３７λ0、０．０４λ0≦ｎH・ｄ4≦０．１２λ0、０．０３λ0≦ｎL・ｄ5≦０．０７λ0、０．３２λ0≦ｎH・ｄ6≦０．４４λ0、０．２７λ0≦ｎL・ｄ7≦０．３０λ0
ただし、λ0は設計主波長５５０ｎｍ、ｄ1〜ｄ7は第１層から第７層の物理膜厚ｎｍである。
【請求項５】
中間屈折材料はＡｌ2Ｏ3であり、低屈折材料はＭｇＦ2であり、高屈折材料はＴｉＯ2とＬａ2Ｏ3の混合物であることを特徴とする請求項４に記載の投影光学系用プリズム。
【請求項６】
中間屈折材料はＡｌ2Ｏ3であり、低屈折材料はＭｇＦ2であり、高屈折材料はＴｉＺｒＯ4であることを特徴とする請求項４に記載の投影光学系用プリズム。
【請求項７】
前記投影光学系用プリズムの基板ガラスの屈折率が１．５２のときに、第２の面を透過する光束の入射角度が５６°であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の投影光学系用プリズム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の投影光学系用プリズムを用いたことを特徴とする光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタが備える投影光学系用プリズムに関し、特に、照明用光源としてレーザー光源を用いたプロジェクタに好適な投影光学系用プリズムおよびそれを用いた光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、録画装置に内蔵したビデオ映像やパソコンに内蔵した文書や画像などのデジタル情報を投影する装置として、反射型の液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などの画像表示素子を用いたプロジェクタが知られている。このプロジェクタは、照明光を放射する照明用光源と、照明用光源からの照明光を画像表示素子に導く照明光学系と、画像表示素子からの投影光を投射レンズに導く投影光学系を有する。
【０００３】
照明用光源から出射された照明光は、照明光学系を介して導光され赤、青、緑の３色の光に分離されて各色に対応する画像表示素子に照射される。画像表示素子に照射された照明光は投影光として画像表示素子から出射され、この投影光を再度合成し投影光学系を介して投射レンズに導きスクリーンに投影する。
【０００４】
また、照明光と投影光とのいずれか一方を全反射し他方を透過させるために投影光学系用プリズム（全反射プリズム：ＴＩＲプリズムとも言う）を用いる。すなわち、投影光学系用プリズムは、照明光を導く光学系と投影光を導く光学系の両方に用いられる光学部材であって、それぞれが三角柱状のプリズムを複数個組み合わされて構成される。また、プリズムを組み合わせる際にエアギャップを形成するように対向配置すると共に、エアギャップに接する面が、例えば照明光を全反射し投影光を透過させるようにそれぞれの光路を設定している。
【０００５】
照明用光源としては、従来、高輝度のキセノンランプや高圧水銀ランプなどが用いられている。近年では、発光効率の向上や発光量の増加と共にＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）や半導体レーザーを用いたレーザー光源が実用化されている。特に、青色レーザー光源が開発されて以来、この青色レーザー光源と緑色レーザー光源と赤色レーザー光源との三原色のレーザー光源を用いた照明用光源が開発されている。
【０００６】
投影光学系用プリズムのエアギャップに接する面を透過する光（例えば投影光）の一部が反射すると、プリズム内に光が漏れ出してしまい、光利用効率が悪化するだけでなく、不要な反射光に起因する加熱により、光学部品や接着剤などが損傷する虞が生じる。特に、半導体レーザーなどの大出力のレーザー光源を用いる場合には、不要な反射光に起因する加熱程度が大きくなってしまい好ましくない。
【０００７】
そのために、エアギャップと接する面（例えば、全反射面）に、入射光の波長より小さいピッチの周期構造を設けて反射を抑制して、空気界面での光の透過特性を改善するとしたプリズム装置とこれを用いた投写型表示装置が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、青色と緑色と赤色との三原色のレーザー光源からなる照明用光源と光合成手段と全反射プリズムと反射型の画像表示素子を備えた画像投影装置が既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１９１８７８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１１８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
投影光学系用プリズムを用いた光学系においては、プリズムを透過する光がエアギャップに出射する際や、エアギャップからプリズム内に入射する際の光（例えば、投影光）の反射率を小さくして確実に透過させることが望まれる。透過するべき光の一部が反射するとその分が光量ロスとなり光利用効率が低下して問題となる。
【００１０】
一般に、高角度で入射する光の反射率は高くなるので、投影光学系用プリズムのように比較的高角度で投影光が入射し出射する構成では、投影光の反射率をより低く抑えることが望まれる。
【００１１】
特に、出力の大きなレーザー光を照明光として用いる場合には、透過すべき光の一部が反射しても、パワーが強いことに起因して、不要な反射光での加熱による光学部品や接着剤などの損傷や、エアギャップ内の多重反射等による画像劣化などが懸念されてさらに問題となる。
【００１２】
特許文献１記載の光学系は、エアギャップと接する面に、入射光の波長より小さいピッチの周期構造を設けることにより、反射を抑制して空気界面での光の透過特性を改善している。しかし、このような周期構造を設けるには特別なプロセスを必要とするだけでなく、作製後の表面に汚れなどが付着した場合には清掃が困難になるなど、コスト面、製造工程面に課題がある。
【００１３】
特許文献２記載の光学系は、画像表示素子からの不要光をダイクロイック膜に入射させずに分離処理させることにより、投影画像のコントラストを向上させている。しかし、投影光が全反射面を透過する際に、不要な反射を抑制して無用な加熱を抑制し光の利用効率を向上させることについては十分検討されていない。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、レーザー光を放射する照明用光源と投影光学系用プリズムを備えた光学系において、プリズムを透過する光の反射を低減して不要な反射光に起因する問題を抑制でき、光の利用効率を向上できる投影光学系用プリズムおよびそれを用いた光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、青色、緑色、赤色のレーザー光を発する照明用光源と、該照明用光源からの照明光を画像表示素子に導く照明光学系と、前記画像表示素子からの投影光を投射レンズを介してスクリーンに投影する投影光学系を備えるプロジェクタに装備され、照明光および投影光の一方の光束を全反射し他方の光束を透過する第１の面と、第１の面とエアギャップを介して対向し第１の面を透過する光束を透過する第２の面と、を有する投影光学系用プリズムであって、前記第１の面は、投影光の中心角度のｓ偏光反射率とｐ偏光反射率の平均反射率が、青色域の第１波長範囲と、緑色域の第２波長範囲と、赤色域の第３波長範囲と、の３つの波長範囲で２％以下である反射防止膜を具備することを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によると、照明用光源は所定の波長範囲のレーザー光を放射するので、青色域の第１波長範囲と緑色域の第２波長範囲と赤色域の第３波長範囲は、それぞれ特有の波長範囲を有することになる。それ故、全反射面（第１の面）で全反射する光束（例えば、照明光）や、この第１の面を透過する光束（例えば、投影光）の波長範囲の光は、それぞれ特有の波長範囲の光が主であることは明らかである。従って、この特有の波長範囲に相当する範囲部分の反射率を低くすることにより、不要な反射光の生成を抑制できる。すなわち、プリズムを透過する光の反射を低減して不要な反射光に起因する問題を抑制でき、光の利用効率を向上可能な投影光学系用プリズムを得ることができる。
【００１７】
また本発明は上記構成の投影光学系用プリズムにおいて、第２の面にも前記反射防止膜を設けたことを特徴としている。この構成によると、第１の面とエアギャップを介して対向する第２の面を透過する光の反射率を低くすることにより、不要な反射光の生成を抑制できる。従って、エアギャップ内の多重反射等による画像劣化を抑制できる。
【００１８】
また本発明は上記構成の投影光学系用プリズムにおいて、青色域の第１波長範囲が４４０〜４７０ｎｍ、緑色域の第２波長範囲が５２０〜５５０ｎｍ、赤色域の第３波長範囲が６３０〜６６０ｎｍであることを特徴としている。この構成によると、所定の波長範囲で発光する半導体レーザーやＬＥＤなどに加えて、半導体レーザーの出力を非線形結晶を用いて波長変換して得られる各種のレーザー光源を適用できる。
【００１９】
また本発明は上記構成の投影光学系用プリズムにおいて、前記反射防止膜は、高、中間、低の異なる三段階の屈折率層の誘電体多層膜から成り、基板側から順に、中間屈折材料から成る第１層と、高屈折率材料から成る第２層と、中間屈折材料から成る第３層と、高屈折率材料から成る第４層と、低屈折率材料から成る第５層と、高屈折率材料から成る第６層と、低屈折率材料から成る第７層を積層して成り、使用する波長領域の中心波長を設計主波長としたとき以下の条件（１）（２）を満足することを特徴としている。
条件（１）：１．４８＜ｎS＜１．５６、１．３６＜ｎL＜１．４０、１．５８＜ｎM＜１．６６、１．９５＜ｎH＜２．１５、
ただし、ｎS：基板ガラスの屈折率、ｎL：設計主波長に対する低屈折材料の屈折率、
ｎM：設計主波長に対する中間屈折材料の屈折率、
ｎH：設計主波長に対する高屈折材料の屈折率、
条件（２）：０．２１λ0≦ｎM・ｄ1≦０．３４λ0、０．４８λ0≦ｎH・ｄ2≦０．５５λ0、０．２７λ0≦ｎM・ｄ3≦０．３７λ0、０．０４λ0≦ｎH・ｄ4≦０．１２λ0、０．０３λ0≦ｎL・ｄ5≦０．０７λ0、０．３２λ0≦ｎH・ｄ6≦０．４４λ0、０．２７λ0≦ｎL・ｄ7≦０．３０λ0
ただし、λ0は設計主波長５５０ｎｍ、ｄ1〜ｄ7は第１層から第７層の物理膜厚ｎｍである。この構成によると、照明用光源が放射する所定波長範囲のレーザー光の不要な反射を低減可能な誘電体多層膜を形成することができる。
【００２０】
また本発明は上記構成の投影光学系用プリズムにおいて、中間屈折材料はＡｌ2Ｏ3であり、低屈折材料はＭｇＦ2であり、高屈折材料はＴｉＯ2とＬａ2Ｏ3の混合物であることを特徴としている。この構成によると、照明用光源が放射する所定波長範囲のレーザー光に適した誘電体多層膜を形成するのに好適な屈折率材料を得ることができる。
【００２１】
また本発明は上記構成の投影光学系用プリズムにおいて、中間屈折材料はＡｌ2Ｏ3であり、低屈折材料はＭｇＦ2であり、高屈折材料はＴｉＺｒＯ4であることを特徴としている。この構成によると、照明用光源が放射する所定波長範囲のレーザー光に適した誘電体多層膜を形成するのに好適な屈折率材料を容易に得ることができる。
【００２２】
また本発明は上記構成の投影光学系用プリズムにおいて、プリズムの基板ガラスの屈折率が１．５２のときに、第２の面を透過する光束の入射角度が５６°であることを特徴としている。この構成によると、エアギャップ層を介して入射する投影光の反射率を最も低くできて、第２の面の投影光入射面からの不要な反射光の生成を良好に抑制できる。
【００２３】
また本発明は、上記構成の投影光学系用プリズムを用いた光学系であることを特徴としている。この構成によると、反射率が、青色域の第１波長範囲と、緑色域の第２波長範囲と、赤色域の第３波長範囲と、の３つの波長範囲で２％以下である反射防止膜を具備する投影光学系用プリズムを用いているので、レーザー光を放射する照明用光源と投影光学系用プリズムを備えた光学系において、プリズムを透過する光の反射を低減できて、照明用光源が放射するレーザー光を効果的に活用できる光学系を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、レーザー光を放射する照明用光源と投影光学系用プリズムを備えた光学系において、プリズムを透過する光の反射を低減して不要な反射光に起因する問題を抑制でき、光の利用効率を向上できる投影光学系用プリズムおよびそれを用いた光学系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る投影光学系用プリズムを用いた光学系の第１実施形態例の概要を示す概略説明図である。
【図２】図１の光学系が備えるダイクロイックプリズムの垂直断面図である。
【図３】図１の投影光学系用プリズムの概略断面図である。
【図４】本発明に係る投影光学系用プリズムを用いた光学系の第２実施形態例の概要を示す概略説明図である。
【図５】図４の投影光学系用プリズムの概略断面図である。
【図６Ａ】従来の反射防止膜の構成を示す説明図である。
【図６Ｂ】図６Ａの反射防止膜の反射率を示す図である。
【図７Ａ】本発明に係る反射防止膜の実施例１の構成を示す説明図である。
【図７Ｂ】図７Ａの反射防止膜の反射率を示す図である。
【図８Ａ】本発明に係る反射防止膜の実施例２の構成を示す説明図である。
【図８Ｂ】図８Ａの反射防止膜の反射率を示す図である。
【図９Ａ】本発明に係る反射防止膜の実施例３の構成を示す説明図である。
【図９Ｂ】図９Ａの反射防止膜の反射率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。また、同一構成部材については同一の符号を用い、重複する説明は適宜省略する。
【００２７】
本発明に係る投影光学系用プリズムおよびこの投影光学系用プリズムを用いる光学系は、例えばプロジェクタの光学系であり、プロジェクタに好適に適用される投影光学系用プリズムである。また、照明用光源としてレーザー光を用いたプロジェクタに好適に適用されるものである。
【００２８】
また、プロジェクタに適用される光学系としては、投影光学系用プリズムに加えて光分解合成プリズムであるダイクロイックプリズムを用いた光学系と、ダイクロイックプリズムは用いずに投影光学系用プリズムのみを用いた光学系がある。そこで、第１実施形態として投影光学系用プリズムとダイクロイックプリズムを用いた光学系を参照して説明し、投影光学系用プリズムのみを用いた光学系を第２実施形態として説明する。
【００２９】
〈第１実施形態〉
例えば、図１に示す第１実施形態の光学系は、レーザー光を放射する照明用光源１からの照明光Ｉを導く照明光学系ＩＬと、投影光学系用プリズムＰＲと、ダイクロイックプリズムＤＰと、画像表示素子１３と、画像表示素子１３からの投影光Ｐを投射スクリーンに導く投影光学系ＰＬを備える。
【００３０】
照明用光源１は、例えば、第１波長範囲の青色光を発光する青色レーザー光源２ａと、第２波長範囲の緑色光を発光する緑色レーザー光源２ｂと、第３波長範囲の赤色光を発光する赤色レーザー光源２ｃと、の３原色の半導体レーザーから成るレーザー光源２を有する。また、複数の光源からのレーザー光は、光合成手段２Ｄを介して一本の照明光Ｉに合成される。光合成手段２Ｄは、例えば、各色光を反射するダイクロイックミラーを組み合わせた従来公知の装置を用いることができる。
【００３１】
照明用光源１が放射する照明光Ｉは照明光学系ＩＬを介して投影光学系用プリズムＰＲに入射し、面ＰＲ１ａを介してダイクロイックプリズムＤＰに向けて全反射し、ダイクロイックプリズムＤＰから画像表示素子１３に入射する。また、画像表示素子１３により変調された光は投影光としてダイクロイックプリズムＤＰに向けて出射し、ダイクロイックプリズムＤＰと投影光学系用プリズムＰＲを透過して投影光学系ＰＬを介して図示しないスクリーンに投射される。
【００３２】
ここで、照明光学系ＩＬは、例えば、ロッドインテグレータ３と集光レンズ４とリレーレンズ５とを有する。照明用光源１からのレーザー光はロッドインテグレータ３に入射し、内部で内面反射を繰り返して均一な光量分布となって出射して、集光レンズ４とリレーレンズ５を経由して、投影光学系用プリズム（全反射プリズム）ＰＲの入射側に配置されたエントランスレンズ６を介して投影光学系用プリズムＰＲに入射する。
【００３３】
投影光学系用プリズムＰＲは、例えば、それぞれが略三角柱状の第１プリズムＰＲ１と第２プリズムＰＲ２とを有しており、対向する斜面間にエアギャップを設けている。この投影光学系用プリズムＰＲによって画像表示素子１３に対する入力光と出力光との分離が行われる。第１プリズムＰＲ１は、照明光学系ＩＬからの照明光Ｉを面ＰＲ１ａで全反射させ、ダイクロイックプリズムＤＰに入射させる。
【００３４】
ダイクロイックプリズムＤＰでは照明光Ｉが赤、緑、青の各色に分解されるとともに、画像表示素子１３で変調された各色光が合成される。
【００３５】
次に図２を用いてダイクロイックプリズムＤＰの一例について説明する。ダイクロイックプリズムＤＰは、略三角柱状の第１プリズムＤＰ１及び第２プリズムＤＰ２、略四角柱状の第３プリズムＤＰ３、略三角柱状のクリアプリズムＤＰ４が組み合わされている。第１プリズムＤＰ１の、第２プリズムＤＰ２と対向する面がダイクロイック面として機能し、この面に赤色光を反射するダイクロイック膜Ｒが形成されている。なお、第１プリズムＤＰ１と第２プリズムＤＰ２との間にはエアギャップが設けられている。そしてまた、第２プリズムＤＰ２の、第３プリズムＤＰ３と対向する面がダイクロイック面として機能し、この面に青色光を反射するダイクロイック膜Ｂが設けられている。
【００３６】
第２プリズムＤＰ１と第３プリズムＤＰ３との間にもエアギャップが設けられている。なお、ダイクロイック膜Ｒとダイクロイック膜Ｂの形成位置は逆であっても構わない。また本実施形態では、ダイクロイックプリズムＤＰにクリアプリズムＤＰ４を用いているが、クリアプリズムＤＰ４は特に用いなくても構わない。
【００３７】
クリアプリズムＤＰ４の上面である入出射面ＤＰａより入射した照明光Ｉは、ダイクロイック膜Ｒで赤色光が反射し、他の青色光及び緑色光は透過する。ダイクロイック膜Ｒで反射した赤色光は、第１プリズムＤＰ１の側面ＤＰ１ｂで全反射して、第１プリズムＤＰ１の入出射面ＤＰ１ａより出射して赤用の画像表示素子１１を照明する。なお、画像表示素子としてＤＭＤの他、反射型の液晶表示装置を用いても構わない。
【００３８】
一方、ダイクロイック膜Ｒを透過した青色光と緑色光のうち、青色光は第２プリズムＤＰ２のダイクロイック膜Ｂで反射し、緑色光は透過する。ダイクロイック膜Ｂで反射した青色光は、第２プリズムＤＰ２の側面ＤＰ２ｂで全反射され、第２プリズムＤＰ２の入出射面ＤＰ２ａより出射して青用の画像表示素子（ＤＭＤ）１２を照明する。ダイクロイック膜Ｂを透過した緑色光は、第３プリズムＤＰ３の入出射面ＤＰ３ａより出射して緑用の画像表示素子（ＤＭＤ）１３を照明する。
【００３９】
画像表示素子としてＤＭＤを用いた場合には、ＤＭＤ各画素のマイクロミラー（不図示）は±１２°に傾斜し、照明光Ｉの光軸側に１２°傾いた状態では、入射角θ２＝２４°で入射する照明光をＤＭＤに垂直な方向（投影光Ｐの光軸方向）に投影光（ＯＮ光）として出射させる。他方、照明光Ｉの光軸側とは逆方向に１２°傾いた状態では、照明光を出射角４８°でＯＦＦ光として出射させる。これによって光変調が行われる。
【００４０】
次に、各画像表示素子（ＤＭＤ）からの投影光の光路、すなわち光の合成について説明する。赤用画像表示素子１１で反射した赤色の投影光は、第１プリズムＤＰ１の入出射面ＤＰ１ａに入射して、第１プリズムＤＰ１の側面ＤＰ１ｂで全反射した後、さらにダイクロイック膜Ｒで反射する。また、青用の画像表示素子１２で反射された青色の投影光は、第２プリズムＤＰ２の入出射面ＤＰ２ａに入射して、第２プリズムＤＰ２の側面ＤＰ２ｂで全反射した後、ダイクロイック膜Ｂでさらに反射する。そして更に、第１プリズムＤＰ１のダイクロイック膜Ｒを透過する。一方、緑用の画像表示素子１３で反射した緑色の投影光は、第３プリズムＤＰ３の入出射面ＤＰ３ａに入射して、ダイクロイック膜Ｂ及びダイクロイック膜Ｒを透過する。
【００４１】
そして、これら赤色および青色、緑色の各投影光は、同一光軸の投影光Ｐに合成され、クリアプリズムＤＰ４の入出射面ＤＰａから出射して、ＴＩＲプリズムＰＲに入射する。続いて、この合成された投影光Ｐは、投影光学系用プリズムＰＲの各プリズムの全反射条件を満たさないので、投影光学系用プリズムＰＲ及びエアギャップを透過し、複数のレンズ等から成る投影光学系ＰＬによって、図示しないスクリーンに投影される。ここで、投影光学系ＰＬのレンズ等は、図示を省略している。
【００４２】
次に、図３を用いて投影光学系用プリズムＰＲに照明光Ｉが入射し投影光Ｐが出射する構成についてさらに詳細に説明する。
【００４３】
本発明に係る投影光学系用プリズムＰＲは照明光Ｉが全反射する面ＰＲ１ａを有する。この面ＰＲ１ａを投影光Ｐは透過する。また、この面ＰＲ１ａとエアギャップを介して対向する面ＰＲ２ａを有し、面ＰＲ１ａから出射する投影光Ｐは面ＰＲ２ａを透過する。
【００４４】
すなわち、投影光学系用プリズムＰＲは、照明光Ｉおよび投影光Ｐの一方の光束を全反射し他方の光束を透過する第１の面（本実施形態においては面ＰＲ１ａが相当）と、第１の面とエアギャップを介して対向し第１の面を透過する光束を透過する第２の面（本実施形態においては面ＰＲ２ａが相当）を有する。面ＰＲ１ａは照明光Ｉを全反射し投影光Ｐは透過するが、これは、照明光Ｉの面ＰＲ１ａに対する入射角θ１は全反射角度以上に設定し、投影光Ｐの面ＰＲ１ａに対する入射角θ３は全反射角度よりも小さな角度に設定することにより実現できる。
【００４５】
また、面ＰＲ１ａは投影光Ｐが透過する面であるので、本実施形態においては、この面に反射防止膜７（７ａ）を具備している。従って、投影光Ｐが透過する際に、この面における反射率を低減して、不要な反射光の生成を防止できる。不要な反射光が発生すると、プリズム内に光が漏れ出してしまい、光利用効率が悪化するだけでなく、不要な反射光に起因する加熱により、光学部品や接着剤などが損傷する虞が生じる。
【００４６】
特に、出力の大きなレーザー光を照明光として用いる場合には、透過すべき光の一部が反射しても、パワーが強いことに起因して、不要な反射光での加熱による光学部品や接着剤などの損傷や、エアギャップ内の多重反射等による画像劣化などが懸念されてさらに問題となる。
【００４７】
また、投影光Ｐは、第１波長範囲の青色光と第２波長範囲の緑色光と第３波長範囲の赤色光とから成るので、反射防止膜７（７ａ）は、これらの波長範囲の光に対して有効な反射防止機能（言い換えると低反射率）を有していることが望ましく、その他の波長範囲の光に対して高い反射率を示す必要はない。
【００４８】
例えば、照明用光源１が放射するレーザー光は、青色域の第１波長範囲が４４０〜４７０ｎｍ、緑色域の第２波長範囲が５２０〜５５０ｎｍ、赤色域の第３波長範囲が６３０〜６６０ｎｍであることが好ましい。この構成であれば、所定の波長範囲で発光する半導体レーザーやＬＥＤなどに加えて、半導体レーザーの出力を非線形結晶を用いて波長変換して得られる各種のレーザー光源を適用できるからである。
【００４９】
例えば、青色レーザー光源としては、青色半導体レーザーの４４５ｎｍ付近や、９３０ｎｍ半導体レーザーを非線形性結晶により波長変換した４６５ｎｍを用い、緑色においては、緑色半導体レーザーの５２５ｎｍ付近や５４５ｎｍ付近、１０６４ｎｍレーザー光を非線形性結晶により波長変換した５３２ｎｍを用い、赤色においては、赤色半導体レーザーの６３０〜６６０ｎｍ付近の波長帯を用いることが多いためである。
【００５０】
そこで、本実施形態では、第１波長範囲４４０〜４７０ｎｍ、第２波長範囲５２０〜５５０ｎｍ、第３波長範囲６３０〜６６０ｎｍの光の反射率を好適に低減できる反射防止膜７を適用している。
【００５１】
この反射防止膜７は、第１の面に相当する面ＰＲ１ａだけでなく第２の面に相当する面ＰＲ２ａにも設けることが好ましい。これは、面ＰＲ１ａや面ＰＲ２ａのように、面に対して光（投影光Ｐ）が斜めに入射する場合には、その入射角度に応じて反射率が増加してしまうからである。第２の面に相当する面ＰＲ２ａに反射防止膜７（７ｂ）を設けた構成であれば、投影光Ｐがある程度の入射角で入射する構成であっても、投影光Ｐの反射率を低くできることにより、不要な反射光の生成を抑制することが可能になる。従って、エアギャップに漏れ出す光を抑制でき、第１の面と第２の面との間のエアギャップ内の多重反射等による画像劣化を防止できる。
【００５２】
また、面ＰＲ２ａの反射率をできるだけ小さくするために、この面を透過する光束、すなわち、投影光Ｐの面ＰＲ２ａへの入射角θ４を５６°に設定している。これは、基板ガラスの屈折率が１．５２のときに、投影光入射面における投影光の入射角度θ４が５６°であれば反射率を最小にできるからである。この構成であれば、エアギャップを介して入射する投影光Ｐの反射率を最も低くできて、面ＰＲ２ａからの不要な反射光の生成を良好に抑制できる。
【００５３】
〈第２実施形態〉
次に、図４と図５を用いて投影光学系用プリズムのみを用いた光学系を第２実施形態として説明する。この実施形態は、１個の画像表示素子１３を用いて三色画像を表示する所謂単板式の光学系である。また、第１実施形態と同一構成部材については同一の符号を用いて説明する。
【００５４】
本実施形態の光学系も、３原色の半導体レーザーから成るレーザー光源２を有する照明用光源１と照明光学系ＩＬと投影光学系用プリズムＰＲと画像表示素子１３と画像表示素子１３と投影光学系ＰＬを備える。
【００５５】
本実施形態に係る投影光学系用プリズムＰＲも、照明光Ｉが入射する第１プリズムＰＲ１と投射光Ｐが出射する第２プリズムＰＲ２とを有し、これらが対向する斜面間にエアギャップを設けている。しかし、本実施形態においては、全反射面は第２プリズムＰＲ２が有していて、第１プリズムＰＲ１は照明光Ｉを透過し、第２プリズムＰＲ２が照明光Ｉを透過し投影光Ｐを全反射する。
【００５６】
すなわち、本実施形態に係る投影光学系用プリズムＰＲは、第２プリズムＰＲ２の面ＰＲ２ａが照明光Ｉおよび投影光Ｐの一方の光束を全反射し他方の光束を透過する第１の面に相当し、第１プリズムＰＲ１の面ＰＲ１ａが第１の面とエアギャップを介して対向し第１の面を透過する光束を透過する第２の面に相当すると言える。
【００５７】
従って、本実施形態に係る投影光学系用プリズムＰＲも第１実施形態の投影光学系用プリズムＰＲと同様に、照明光Ｉおよび投影光Ｐの一方の光束を全反射し他方の光束を透過する第１の面と、第１の面とエアギャップを介して対向し第１の面を透過する光束を透過する第２の面と、を有する投影光学系用プリズムＰＲであることに変わりはない。
【００５８】
また、本実施形態においては、パルス発振可能なレーザー光源２を用い、レーザー発光とＤＭＤとを同期させることによって、色分解合成プリズムを用いずに１つのＤＭＤで全色を表現している。すなわち、ＤＭＤから成る画像表示素子１３が有する多数のマイクロミラーを各色の発振駆動に同期させて駆動することにより１個の画像表示素子１３を用いてカラー画像が表示可能になる。また、パルス発振レーザーに替えて連続発振レーザーを用いた場合は、照明光学系と投影光学系用プリズムＰＲとの間にカラーホイールを設置してＤＭＤと同期させることでも対応可能になる。
【００５９】
本実施形態に係る投影光学系用プリズムＰＲは図５に示すように、面ＰＲ２ａが照明光Ｉおよび投影光Ｐの一方の光束を全反射し他方の光束を透過する第１の面に相当するので、全反射する投影光Ｐの面ＰＲ２ａに対する入射角θ１は全反射角度以上に設定している。また、面ＰＲ２ａを透過する照明光Ｉの反射率をできるだけ小さくするために、この面を透過する光束、すなわち、エアギャップを介して入射する照明光Ｉの面ＰＲ２ａへの入射角θ４を５６°に設定していることも同じである。
【００６０】
また、照明光Ｉおよび投影光Ｐの一方の光束を全反射し他方の光束を透過する第１の面と、第１の面とエアギャップを介して対向し第１の面を透過する光束を透過する第２の面とに反射防止膜７（７ａ、７ｂ）を具備していることも同じである。すなわち、この第２実施形態においては、面ＰＲ２ａに反射防止膜７（７ａ）を設け、面ＰＲ１ａに反射防止膜７（７ｂ）を設けている。
【００６１】
上記の構成であれば、面を透過する光束がある程度の入射角で入射する構成であっても、光の反射率を低くできることにより、不要な反射光の生成を抑制することが可能になる。従って、プリズムを透過する光の反射を低減して不要な反射光に起因する問題を抑制でき、光の利用効率を向上できる。
【００６２】
また、反射防止膜７（７ａ、７ｂ）は、透過する光束の波長に応じて、第１波長範囲４４０〜４７０ｎｍ、第２波長範囲５２０〜５５０ｎｍ、第３波長範囲６３０〜６６０ｎｍの光の反射率を好適に低減できる反射防止膜７であることも同じである。
【００６３】
上記したように、第１実施形態および第２実施形態に係る反射防止膜７（７ａ、７ｂ）は、レーザー光源１が発する第１波長範囲の青色光と第２波長範囲の緑色光と第３波長範囲の赤色光に対して有効な反射防止機能（言い換えると低反射率）を有していることになる。その他の波長範囲の光に対して低い反射率を発揮しなくても、言い換えれば高い反射率を示しても、問題とならないことは明らかである。
【００６４】
反射防止膜７（７ａ、７ｂ）は、誘電体薄膜を複数層積層した誘電体多層膜から成る。この誘電体多層膜の形成方法は、真空蒸着法やＩＡＤ（Ion Assisted Deposition）法、ＩＰ（Ion Plating）法、スパッタリング法など従来公知の方法を用いることができる。従来から在る通常の反射防止膜は、可視光領域である４００〜７００ｎｍ全体で反射を低減できるように、３層もしくは５層程度の誘電体多層膜から構成される。
【００６５】
次に、従来構成の誘電体多層膜から成る反射防止膜７Ａ（比較例）と、本実施形態に係る反射防止膜７（実施例１、２、３）の構成と反射率について順次説明する。この反射防止膜７、７Ａの成膜工程は、基板ガラスとしてＳｃｈｏｔｔ社製ＢＫ７を用い、３００℃加熱下における真空蒸着法により成膜したものである。また、比較した反射率とは、入射角５６°におけるｓ偏光反射率とｐ偏光反射率の平均反射率である。
【００６６】
〈比較例〉
一例として３層の従来構成の誘電体多層膜から成る反射防止膜７Ａについて図６Ａ、図６Ｂを用いて説明する。図６Ａには比較例となる従来の反射防止膜７Ａの構成と特性を示し、図６Ｂには反射防止膜７Ａの反射率を示す。
【００６７】
図６Ａに示すように、従来例（比較例）の反射防止膜７Ａは、基板ガラスの上に、第１層として屈折率が１．６２のＡｌ2Ｏ3を２８８ｎｍ積層し、第２層として屈折率が２．０５のＴｉＯ2とＬａ2Ｏ3の混合膜を１４１ｎｍ、第３層として屈折率が１．３８のＭｇＦ2を１２０ｎｍ積層している。
【００６８】
基板ガラスは従来公知のＳｃｈｏｔｔ社製ＢＫ７であって、屈折率は１．５２である。また、図６Ａには、それぞれの膜厚ｄに対応した光学膜厚ｎｄ（屈折率×膜厚）が設計主波長λ0（５５０ｎｍ）の何倍に相当するかを示している。
【００６９】
この従来例の反射防止膜７Ａの反射防止効果（入射角５６°の光に対する）は図４Ｂに示すように、４２０〜７２０ｎｍの範囲において約２％の反射率となるものである。特に、４３０〜４４０ｎｍ、６６０〜７００ｎｍにおいて１．５％に近い反射率を示しているが、その他の領域は略２％である。
【００７０】
例えば、この反射防止膜７Ａをレーザー光に適用すると、第１波長範囲４４０〜４７０ｎｍに対しては１．９〜２％程度、第２波長範囲５２０〜５５０ｎｍに対しては２％程度、第３波長範囲６３０〜６６０ｎｍに対しては２．０〜１．８％程度の反射率を呈することが想定される。
【００７１】
そこで、このようなレーザー光の波長範囲においてさらに良好になる反射防止膜の作製を検討した結果、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａに示す誘電体多層膜を用いることで良好な反射防止効果を得られることが判った。
【００７２】
〈実施例１〉
次に、図７Ａ、図７Ｂを用いて本実施形態に係る反射防止膜７の実施例１について説明する。図７Ａには実施例１に係る反射防止膜７の構成と特性を示し、図７Ｂには反射防止膜７の反射率を示す。
【００７３】
図７Ａに示すように、実施例１に係る反射防止膜７は、基板ガラスの上の第１層と第３層に屈折率が１．６２のＡｌ2Ｏ3、第２層、第４層、第６層に屈折率が２．０５のＴｉＯ2とＬａ2Ｏ3の混合膜、第５層と第７層に屈折率が１．３８のＭｇＦ2を積層した７層構成としている。
【００７４】
また、それぞれの膜厚ｄと光学膜厚ｎｄが設計主波長λ0の何倍に相当するかは、第１層が９１ｎｍで０．２７倍、第２層が１３７ｎｍで０．５１倍、第３層が１０２ｎｍで０．３０倍、第４層が２０ｎｍで０．０７倍、第５層が２３ｎｍで０．０６倍、第６層が１０８ｎｍで０．４０倍、第７層が１１４ｎｍで０．２９倍、となっている。
【００７５】
この実施例の反射防止膜７の反射防止効果（入射角５６°の光に対する）は図７Ｂに示すように、４３０〜６８０ｎｍの範囲において２％以下の反射率となるものである。特に４４０〜６６０ｎｍにおいて１．５％程度の低い反射率を示している。
【００７６】
そのため、この反射防止膜７をレーザー光に適用すると、第１波長範囲４４０〜４７０ｎｍに対しては１．５％程度、第２波長範囲５２０〜５５０ｎｍに対しては１．５％程度、第３波長範囲６３０〜６６０ｎｍに対しても１．５％程度の反射率を呈することが判る。
【００７７】
〈実施例２〉
次に、図８Ａ、図８Ｂを用いて本実施形態に係る反射防止膜７の実施例２について説明する。図８Ａには実施例２に係る反射防止膜７の構成と特性を示し、図８Ｂには反射防止膜７の反射率を示す。
【００７８】
図８Ａに示すように、実施例２に係る反射防止膜７の構成は、前述した実施例１と同じ組み合わせの７層構成である。ただ、その膜厚が少し異なる。
【００７９】
この実施例２におけるそれぞれの膜厚ｄと光学膜厚ｎｄが設計主波長λ0の何倍に相当するかは、第１層が７６ｎｍで０．２２倍、第２層が１３８ｎｍで０．５１倍、第３層が９８ｎｍで０．２９倍、第４層が２７ｎｍで０．１０倍、第５層が２２ｎｍで０．０６倍、第６層が９９ｎｍで０．３７倍、第７層が１２０ｎｍで０．３０倍、となっている。
【００８０】
この実施例の反射防止膜７の反射防止効果（入射角５６°の光に対する）は図８Ｂに示すように、４３０〜６８０ｎｍの範囲において２％以下の反射率となるものである。特に４４０〜６６０ｎｍにおいて１．５％程度の低い反射率を示している。
【００８１】
そのため、この反射防止膜７をレーザー光に適用すると、第１波長範囲４４０〜４７０ｎｍに対しては１．５％程度、第２波長範囲５２０〜５５０ｎｍに対しては１．３％程度、第３波長範囲６３０〜６６０ｎｍに対しても１．５％程度の反射率を呈することが判る。
【００８２】
〈実施例３〉
次に、図９Ａ、図９Ｂを用いて本実施形態に係る反射防止膜７の実施例３について説明する。図９Ａには実施例３に係る反射防止膜７の構成と特性を示し、図９Ｂには反射防止膜７の反射率を示す。
【００８３】
図９Ａに示すように、実施例３に係る反射防止膜７の構成は、前述した実施例１および２と同じ組み合わせの７層構成である。ただ、その膜厚が少し異なる。
【００８４】
この実施例３におけるそれぞれの膜厚ｄと光学膜厚ｎｄが設計主波長λ0の何倍に相当するかは、第１層が８５ｎｍで０．２５倍、第２層が１３２ｎｍで０．４９倍、第３層が１０２ｎｍで０．３０倍、第４層が１５ｎｍで０．０６倍、第５層が２７ｎｍで０．０７倍、第６層が１１５ｎｍで０．４３倍、第７層が１０８ｎｍで０．２７倍、となっている。
【００８５】
この実施例の反射防止膜７の反射防止効果（入射角５６°の光に対する）は図９Ｂに示すように、４２０〜６７０ｎｍの範囲において２％以下の反射率となるものである。特に４７０〜５５０ｎｍにおいて１．５％程度以下の低い反射率を示している。
【００８６】
そのため、この反射防止膜７をレーザー光に適用すると、第１波長範囲４４０〜４７０ｎｍに対しては１．７％程度、第２波長範囲５２０〜５５０ｎｍに対しては１．５％程度、第３波長範囲６３０〜６６０ｎｍに対しても１．７％程度の反射率を呈することが判る。
【００８７】
第１、第２、第３の特定の波長範囲における比較例と実施例１、実施例２、実施例３の波長平均反射率を求めて比較した結果を表１に示す。
【００８８】
【表１】
2015108767.tif 000003
【００８９】
表１に示すように、第１波長範囲４４０〜４７０ｎｍにおいて、比較例では２．１３％の反射率（波長平均反射率）であるが実施例１では１．４８％であり、実施例２では１．５５％であり、実施例３では１．６３％である。第２波長範囲５２０〜５５０ｎｍにおいては、比較例では２．０３％であるが、実施例１では１．３９％であり、実施例２では１．３５％であり、実施例３では１．５１％である。また、第３波長範囲６３０〜６６０ｎｍにおいては、比較例では１．９２％であるが、実施例１では１．５３％であり、実施例２では１．５４％であり、実施例３では１．６７％あることが確認された。
【００９０】
すなわち、本実施形態に係る反射防止膜７を用いることで、所定波長のレーザー光を放射する照明用光源１を採用した光学系において、全ての特定波長範囲において、２％以下の反射率とすることが可能になることが明らかとなった。特に、実施例１によれば第１波長範囲４４０〜４７０ｎｍにおいては１．５％以下となり、第２波長範囲５２０〜５５０ｎｍにおいては１．４％以下に抑制できることが確認された。
【００９１】
そこで、本実施形態に係る反射防止膜７に対応した誘電体多層膜の構成要件について検討した結果について以下説明する。
【００９２】
本実施形態に係る反射防止膜７は、基板ガラス（ＢＫ７）の屈折率１．５２よりも低い屈折率１．３８の低屈折率材料と、基板ガラス（ＢＫ７）の屈折率１．５２より少し高い屈折率１．６２の中間屈折率材料と、これより高い屈折率２．０５の高屈折率材料との３種の誘電体多層膜から構成される。
【００９３】
これらの屈折率は積層するそれぞれの界面の屈折率の差とそれぞれの膜厚により光路差とによる光学干渉を利用して反射防止を図るものである。そのために、基板ガラスの屈折率に応じて所望される低・中間・高屈折率が変化することは明らかであり、基板ガラスの屈折率の範囲に応じて所定の許容可能な屈折率が想定される。
【００９４】
従って、基板ガラスの標準的な屈折率が、例えば１．４８〜１．５６である場合には、低屈折率材料の屈折率は１．３８±０．０４、中間屈折率材料の屈折率は１．６２±０．０４、高屈折率材料の屈折率は２．０５±０．０４が適用できると言える。ただし、好ましい屈折率と膜厚は光学シミュレーションを活用して確認できるので、それぞれの許容される範囲を確認したところ、基板ガラスの屈折率が１．５２±０．０４の時に、中間屈折率材料の屈折率は１．６２±０．０４で、低屈折率材料の屈折率は１．３８±０．０２程度が好ましく、高屈折率材料の屈折率は２．０５±０．１程度が好ましいことが確認された。
【００９５】
そこで、各屈折率材料の好ましい屈折率の範囲を条件（１）として定めることができる。
条件（１）：１．４８＜ｎS＜１．５６、１．３６＜ｎL＜１．４０、１．５８＜ｎM＜１．６６、１．９５＜ｎH＜２．１５、
ただし、ｎS：基板ガラスの屈折率、ｎL：設計主波長に対する低屈折材料の屈折率、
ｎM：設計主波長に対する中間屈折材料の屈折率、
ｎH：設計主波長に対する高屈折材料の屈折率、である。
【００９６】
また、７層の誘電体多層膜のそれぞれの膜厚ｄ1〜ｄ7（ｎｍ）も設計主波長λ0（５５０ｎｍ）に対してそれぞれ許容される範囲があるのは明らかである。また、この膜厚も光学シミュレーションを活用して確認できる。例えば、第１層の膜厚ｄ1は実施例１では０．２７λ0で実施例２では０．２２λ0で実施例３では０．２５λ0であるが、許容される範囲は０．２１λ0≦ｎM・ｄ1≦０．３４λ0となる。また、第２層の膜厚ｄ2は実施例１、２では０．５１λ0で実施例３では０．４９λ0であるが、許容される範囲は０．４８λ0≦ｎH・ｄ2≦０．５５λ0となる。
【００９７】
同様に、第３層の膜厚ｄ3は実施例では０．２９〜０．３０λ0であるが、許容される範囲は０．２７λ0≦ｎM・ｄ3≦０．３７λ0となり、第４層の膜厚ｄ4は実施例では０．０６〜０．１０λ0であるが、許容される範囲は０．０４λ0≦ｎH・ｄ4≦０．１２λ0となり、第５層の膜厚ｄ5は実施例では０．０６〜０．０７λ0であるが、許容される範囲は０．０３λ0≦ｎL・ｄ5≦０．０７λ0となり、第６層の膜厚ｄ6は実施例では０．３７〜０．４３λ0であるが、許容される範囲は０．３２λ0≦ｎH・ｄ6≦０．４４λ0となり、第７層の膜厚ｄ7は実施例では０．２７〜０．３０λ0であり、許容される範囲も０．２７λ0≦ｎL・ｄ7≦０．３０λ0となる。
【００９８】
すなわち、上記の好ましい膜厚の許容範囲が条件（２）となって、これらの条件（１）と条件（２）を同時に満たす反射防止膜７であることが求められる。この条件（１）と条件（２）を満たす構成であれば、照明用光源１が放射する所定波長範囲の光の不要な反射を低減可能な誘電体多層膜７を形成することができる。
【００９９】
次に、それぞれの屈折率材料について説明する。先に説明した実施例においては、中間屈折材料はＡｌ2Ｏ3を用い、低屈折材料はＭｇＦ2を用い、高屈折材料はＴｉＯ2とＬａ2Ｏ3の混合物を用いている。高屈折材料のＴｉＯ2とＬａ2Ｏ3の混合物は、所謂メルク社製のサブスタンスＨ４であるが、これと同様な屈折率となるＴｉＺｒＯ4を用いてもよい。
【０１００】
いずれの構成であっても、照明用光源１が放射する所定波長範囲のレーザー光に適した誘電体多層膜を形成するのに好適な屈折率材料を得ることができる。
【０１０１】
上記したように、本発明に係る投影光学系用プリズムは、青色、緑色、赤色のレーザー光を放射する照明用光源１が発する照明光Ｉを画像表示素子１１、１２、１３に導く照明光学系ＩＬと、画像表示素子からの投影光Ｐを投射レンズを介してスクリーンに投影する投影光学系ＰＬを備えるプロジェクタに装備され、照明光Ｉおよび投影光Ｐの一方の光束を全反射し他方の光束を透過する第１の面（例えば、第１実施形態における面ＰＲ１ａ）と、第１の面とエアギャップを介して対向し第１の面を透過する光束を透過する第２の面（例えば、第１実施形態における面ＰＲ２ａ）とを有する投影光学系用プリズムＰＲである。また、第１の面は、投影光Ｐの中心角度のｓ偏光反射率とｐ偏光反射率の平均反射率が、青色域の第１波長範囲と、緑色域の第２波長範囲と、赤色域の第３波長範囲と、の３つの波長範囲で２％以下である反射防止膜７（７ａ）を具備することを特徴としている。
【０１０２】
上記の構成であれば、照明用光源１が発する特有のレーザー波長範囲に相当する領域の反射率を低くすることにより、不要な反射光の生成を抑制できる。すなわち、本発明によれば、プリズムを透過する光の反射を低減して照明用光源１が放射するレーザー光の利用効率を向上可能な投影光学系用プリズムＰＲを得ることができる。
【０１０３】
また、投影光学系用プリズムＰＲは、第２の面ＰＲ２ａにも反射防止膜７（７ｂ）を設けたことを特徴としている。この構成であれば、第１の面ＰＲ１ａとエアギャップを介して対向する第２の面ＰＲ２ａを透過する投影光Ｐの反射率を低くすることにより、不要な反射光の生成を抑制できる。従って、エアギャップ内の多重反射等による画像劣化を抑制できる。
【０１０４】
前記反射防止膜７（７ａ、７ｂ）は、高、中間、低の異なる三段階の屈折率層の誘電体多層膜から成り、基板側から順に、中間屈折材料から成る第１層と、高屈折率材料から成る第２層と、中間屈折材料から成る第３層と、高屈折率材料から成る第４層と、低屈折率材料から成る第５層と、高屈折率材料から成る第６層と、低屈折率材料から成る第７層を積層して成り、使用する波長領域の中心波長を設計主波長としたとき以下の条件（１）（２）を満足することを特徴としている。
条件（１）：１．４８＜ｎS＜１．５６、１．３６＜ｎL＜１．４０、１．５８＜ｎM＜１．６６、１．９５＜ｎH＜２．１５、
ただし、ｎS：基板ガラスの屈折率、ｎL：設計主波長に対する低屈折材料の屈折率、
ｎM：設計主波長に対する中間屈折材料の屈折率、
ｎH：設計主波長に対する高屈折材料の屈折率、
条件（２）：０．２１λ0≦ｎM・ｄ1≦０．３４λ0、０．４８λ0≦ｎH・ｄ2≦０．５５λ0、０．２７λ0≦ｎM・ｄ3≦０．３７λ0、０．０４λ0≦ｎH・ｄ4≦０．１２λ0、０．０３λ0≦ｎL・ｄ5≦０．０７λ0、０．３２λ0≦ｎH・ｄ6≦０．４４λ0、０．２７λ0≦ｎL・ｄ7≦０．３０λ0
ただし、λ0は設計主波長５５０ｎｍ、ｄ1〜ｄ7は第１層から第７層の物理膜厚ｎｍである。この構成であれば、照明用光源１が放射する所定波長範囲のレーザー光の不要な反射を低減可能な誘電体多層膜を形成することができる。
【０１０５】
また本発明は、上記構成の投影光学系用プリズムＰＲを用いた光学系であることを特徴としている。この構成であれば、反射率が、青色域の第１波長範囲と、緑色域の第２波長範囲と、赤色域の第３波長範囲と、の３つの波長範囲で２％以下である反射防止膜７（７ａ、７ｂ）を具備する投影光学系用プリズムＰＲを用いているので、レーザー光を放射する照明用光源１と投影光学系用プリズムＰＲを備えた光学系において、プリズムを透過する光の反射を低減できて、不要な反射光に起因する問題を抑制でき、照明用光源１が放射するレーザー光の利用効率を向上可能な光学系を得ることができる。
【０１０６】
上記したように、本発明によれば、レーザー光を放射する照明用光源と投影光学系用プリズムを備えた光学系において、プリズムを透過する光の反射を低減して不要な反射光に起因する問題を抑制でき、光の利用効率を向上できる投影光学系用プリズムおよびそれを用いた光学系を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
そのために、本発明に係る投影光学系用プリズムおよびそれを用いた光学系は、大きなスクリーンに画像を表示するために高出力のレーザー光を用いることが求められる大型のプロジェクタなどに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１    照明用光源
２    レーザー光源
７、７ａ、７ｂ    反射防止膜
ＩＬ    照明光学系
ＰＬ    投影光学系
ＰＲ    投影光学系用プリズム
ＰＲ１    第１プリズム
ＰＲ１ａ  面
ＰＲ２    第２プリズム
ＰＲ２ａ  面
ＤＰ    ダイクロイックプリズム
Ｉ    照明光
Ｐ    投影光
【図１】
2015108767.tif 000004
【図２】
2015108767.tif 000005
【図３】
2015108767.tif 000006
【図４】
2015108767.tif 000007
【図５】
2015108767.tif 000008
【図６Ａ】
2015108767.tif 000009
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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