(57)【要約】【課題】良好に光束を反射する投写プリズムおよびリアプロジェクタを提供する。【解決手段】投写プリズム５は、第一および第二反射部５４Ａ，５５Ａが、透明部材５１の表面に一体に形成されるとともに、透明部材５１の内部に形成される屈曲光路を挟んで対向配置されている。そして、第一反射部５４Ａには、回析格子５４１が設けられ、画像光を波長に応じて異なる方向に反射している。これにより、透明部材５１の入射面５２から画像光Ｌが入射する際に生じる色収差を補正することができ、画像光を透明部材５１の内面で反射させているので、反射効率を良好に維持することもでき、画像光Ｌを良好に導くことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに法線方向が異なる複数の反射部を備え、入射面から入射した光束を前記複数の反射部により反射させて射出面から射出させる屈曲光路が形成される画像表示装置用光学部品であって、
前記複数の反射部は、透明部材の表面に一体に形成されるとともに、前記透明部材の内部に形成される前記屈曲光路を挟んで対向配置され、
前記複数の反射部のうち少なくともいずれか１つに、波長に応じた反射角を有する回析格子が設けられた
ことを特徴とした画像表示装置用光学部品。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置用光学部品であって、
前記回析格子を有する反射部は、前記透明部材の表面に前記回析格子が設けられ、この回析格子上に反射膜を被覆して形成される
ことを特徴とした画像表示装置用光学部品。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像表示装置用光学部品であって、
前記回析格子は、前記透明部材の表面に凹状溝を切り欠いて形成される
ことを特徴とした画像表示装置用光学部品。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の画像表示装置用光学部品であって、
前記回析格子は、前記透明部材の表面に凸状部材を取り付けて形成される
ことを特徴とした画像表示装置用光学部品。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像表示装置用光学部品であって、
前記屈曲光路内の前記射出面の直前に位置する前記反射部は、前記入射面から入射した入射光を拡大反射させて、前記射出面から射出させる
ことを特徴とした画像表示装置用光学部品。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像表示装置用光学部品であって、
前記透明部材の前記反射部を形成する表面は、自由曲面形状に形成されている
ことを特徴とした画像表示装置用光学部品。
【請求項７】
画像光を射出する画像光射出装置と、
前記画像光射出装置から射出された画像光の光路上に設けられる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像表示装置用光学部品と、
前記画像表示装置用光学部品から射出された画像光を投写する画像表示部と、
を具備したことを特徴とした画像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像表示装置であって、
前記画像光射出装置は、光束を射出する光源装置と、この光源装置から射出された光束を画像情報に応じて光変調して画像光を生成する光変調素子と、を備えた
ことを特徴とした画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像光を透過させる画像表示装置用光学部品、およびこの画像表示装置用光学部品を備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射した画像光を反射または透過してスクリーン上に投写する投写装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に記載のものは、反射型の表示パネルから射出した光束を装置内部の複数の自由曲面ミラーにて反射させ、さらに、装置外装の天面近傍に設けられる平面ミラーにて反射させて斜入射用スクリーンに投写させるリアプロジェクション表示装置である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８４５７６号公報（第４ないし第５頁、および図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載のような従来のリアプロジェクション表示装置では、複数のミラーを配置している。このため、これらのミラーにごみが付着したり、ミラーの反射面が空気と触れ合うことにより酸化したりして、各ミラーの反射効率が低下する場合がある。また、表示パネルから射出された光束は、レンズなどの光学部品により色収差が発生してしまう場合があり、上記のように複数のミラーを配置するだけでは十分に色収差を補正できないという問題も挙げられる。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、光束を良好に導く画像表示装置用光学部品、および画像表示装置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】
【０００７】
本発明に係る画像表示装置用光学部品は、互いに法線方向が異なる複数の反射部を備え、入射面から入射した光束を前記複数の反射部により反射させて射出面から射出させる屈曲光路が形成される画像表示装置用光学部品であって、前記複数の反射部は、透明部材の表面に一体に形成されるとともに、前記透明部材の内部に形成される前記屈曲光路を挟んで対向配置され、前記複数の反射部のうち少なくともいずれか１つに、波長に応じた反射角を有する回析格子が設けられることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、画像表示装置用光学部品は、透明部材の屈曲光路を挟んで複数の反射部が設けられ、これらの反射部のうち少なくとも１つに光束の波長に応じて反射角度を変更させる回析格子が設けられている。これにより、この回析格子が設けられる反射部にて波長の異なる光束の反射角度を均一にすることができる。したがって、透明部材に入射する光束に色収差がある場合や、透明部材に入射する際に色収差が発生した場合でも、この回析格子にて色収差を補正することができる。また、これらの反射部は、透明部材の内部に設けられて外部に露出しないため、反射部が空気と触れ合わず、表面の酸化やごみの付着による反射率の低下を防止できる。したがって、色収差の発生や反射率の低下を防止でき、入射面から入射した入射光を良好に射出面に導いて射出させることができる。
【０００９】
本発明では、前記回析格子を有する反射部は、前記透明部材の表面に前記回析格子が設けられ、この回析格子上に反射膜を被覆して形成されることが好ましい。
この発明によれば、回析格子が透明部材の表面に設けられ、この回析格子を覆って反射膜が形成されているので、回析格子を備えた反射部を容易に形成することができる。また、反射膜と透明部材との境界に回析格子が設けられているので、反射膜にて光束を反射する際に、回析格子にて生ずる波長による反射角度の変化を利用して色収差を防止することができる。
【００１０】
本発明では、前記回析格子は、前記透明部材の表面に凹状溝を切り欠いて形成されることが好ましい。
この発明によれば、回析格子は、透明部材の表面を凹状溝に切り欠くだけで容易に形成することができる。この凹状溝は、例えばカッターナイフなどにより表面に切り込みを形成するものであってもよく、断面Ｖ字型や断面コ字型の刃で溝を形成するものであってもよい。
【００１１】
また、本発明では、前記回析格子は、前記透明部材の表面に凸状部材を取り付けて形成される構成としてもよい。
この発明によれば、回析格子は、凹状部材を透明部材の表面に例えば透明接着剤などにより取り付けられてエッジングされているので、回析格子を容易に形成することができる。
【００１２】
本発明では、前記屈曲光路内の前記射出面の直前に位置する前記反射部は、前記入射面から入射した入射光を拡大反射させて、前記射出面から射出させることが好ましい。
この発明によれば、射出面の直前に位置する反射部にて入射光を拡大反射させて射出面から射出させている。これにより、画像表示装置用光学部品を例えば入射光を拡大投写させてスクリーンなどの投写対象に投写させる投写光学系として用いることができる。この場合も、画像表示装置用光学部品を1部材用いるだけで、投写光学系を構成することができ、他のレンズやミラーなどの光学部品を不要にできるため、部品点数を減少させることができる。
【００１３】
本発明では、前記透明部材の前記反射部を形成する表面は、自由曲面形状に形成されていることが好ましい。
この発明によれば、画像表示装置用光学部品を構成する透明部材が自由曲面形状に形成されている。これにより、自由曲面の面形状を調整することで、画像表示装置用光学部品内の屈曲光路を容易に変更することができ、例えば入射した画像光を拡大して射出させるなどの光操作を容易に実施できる。また、このような光操作をレンズなどの他の部材を用いずに、１部材にて実施することができるため、部品点数の削減をも実現できる。
【００１４】
また、本発明の画像表示装置は、画像光を射出する画像光射出装置と、前記画像光射出装置から射出された画像光の光路上に設けられる上記のような画像表示装置用光学部品と、前記画像表示装置用光学部品から射出された画像光を投写する画像表示部と、を具備したことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、画像表示装置は、画像光を射出する画像光射出装置と、この画像光射出装置からの画像光を透過させる画像表示装置用光学部品と、画像表示装置用光学部品を透過した画像光を投写する画像表示部とを備えている。これにより、画像光射出装置用光学部品を１部材設けるだけで、画像光射出装置から射出された画像光を画像表示部に投写させることができる。したがって、レンズや他のミラーなどが不要となり、これらのレンズやミラーなどの設置の際の位置調整などの作業が不要となる。また、上述したように、画像表示装置用光学部品の反射部に設けられる回析格子により、色収差を補正することができるので、画像表示部に良好な画像を表示させることができる。
【００１６】
本発明は、前記画像光射出装置は、光束を射出する光源装置と、この光源装置から射出された光束を画像情報に応じて光変調して画像光を生成する光変調素子と、を備えることが好ましい。
この発明によれば、画像光射出装置は、光源装置から射出された光束を光変調素子にて光変調させて画像光を生成する、いわゆる光学エンジンを備えている。したがって、このような光学エンジンを備えた画像光射出装置からの画像光を、画像表示装置用光学部品にて画像表示部に拡大投写させることで、リアプロジェクタを構成することができる。このようなリアプロジェクタにおいても、上記したように、画像光射出装置からの画像光を画像表示装置用光学部品を透過させるだけで、画像表示部に拡大投写させることができるので、リアプロジェクタの構成を簡単にでき、組立作業性も良好にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る一実施の形態のリアプロジェクタを図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係るリアプロジェクタを模式的に示す側断面図である。図２は、リアプロジェクタを構成する光学エンジンの光学系の概略を示す図である。図３は、投写プリズムの断面図である。
【００１８】
〔リアプロジェクタの主な構成〕
図１において、１は、画像表示装置としてのリアプロジェクタであり、このリアプロジェクタ１は、キャビネット２と、画像光射出装置としての光学エンジン３と、制御ユニット４と、画像表示装置用光学部品としての投写プリズム５と、画像表示部としての透過型スクリーン６とにより大略構成されている。
【００１９】
キャビネット２は、図１に示すように、背面側（図１中、右側）が傾斜した箱形に構成され、内部に光学エンジン３、制御ユニット４、および投写プリズム５を収納配置する。なお、具体的な図示は省略するが、キャビネット２内部には、光学エンジン３、制御ユニット４、および投写プリズム５の他、リアプロジェクタ１の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、および、リアプロジェクタ１内部を冷却する冷却ユニット、音声を出力する音声出力部等が配設される。
【００２０】
また、このキャビネット２の前面側（図１中、左側）には、平面視矩形状の開口部２１が形成され、開口部２１周縁に透過型スクリーン６が支持固定される。
【００２１】
光学エンジン３は、キャビネット２内の底面に配設され、制御ユニット４から出力された画像信号に基づいて画像光Ｌを形成して投写プリズム５に向けて投写する。そして、この光学エンジン３は、図２に示すように、光源装置としてのインテグレータ照明光学系３１と、色分離光学系３２と、リレー光学系３３と、光変調素子としての光学装置３４と、を備えている。
【００２２】
インテグレータ照明光学系３１は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内における照度を均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系３１は、図２に示すように、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の放電発光型の光源ランプ３１１１およびリフレクタ３１１２を含む光源装置３１１と、第１レンズアレイ３１２と、第２レンズアレイ３１３と、偏光変換素子３１４と、重畳レンズ３１５とを備える。光源ランプ３１１１から射出された光束は、リフレクタ３１１２によって射出方向が揃えられ、第１レンズアレイ３１２によって複数の部分光束に分割され、第２レンズアレイ３１３の近傍で結像する。第２レンズアレイ３１３から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が後段の偏光変換素子３１４の入射面に垂直となるように入射し、偏光変換素子３１４にて略１種類の直線偏光光として射出される。偏光変換素子３１４から直線偏光光として射出され、重畳レンズ３１５を介した複数の部分光束は、光学装置３４の後述する３枚の液晶パネル上で重畳する。
【００２３】
色分離光学系３２は、２枚のダイクロイックミラー３２１，３２２と、反射ミラー３２３とを備え、これらのダイクロイックミラー３２１，３２２、反射ミラー３２３によりインテグレータ照明光学系３１から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の三色の色光に分離する機能を有する。
【００２４】
リレー光学系３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３２、および反射ミラー３３３，３３４を備え、色分離光学系３２で分離された色光を後述する液晶パネルまで導く機能を有する。
【００２５】
光学装置３４は、色分離光学系３２から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成してカラー画像を形成する。この光学装置３４は、図２に示すように、光変調素子としての３つの液晶パネル３４１（Ｒ色光用の液晶パネルを３４１Ｒ、Ｇ色光用の液晶パネルを３４１Ｇ、Ｂ色光用の液晶パネルを３４１Ｂとする）と、これら液晶パネル３４１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ配置される入射側偏光板３４２および射出側偏光板３４３と、クロスダイクロイックプリズム３４４とを備える。
【００２６】
入射側偏光板３４２は、偏光変換素子３１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子３１４で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板３４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。
【００２７】
液晶パネル３４１は、具体的な図示は省略するが、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、前記制御装置から出力される駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板３４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
【００２８】
射出側偏光板３４３は、入射側偏光板３４２と略同様の構成であり、液晶パネル３４１から射出された光束のうち、入射側偏光板３４２における光束の透過軸と直交する偏光軸を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
【００２９】
クロスダイクロイックプリズム３４４は、射出側偏光板３４３から射出された色光毎に変調された変調光（光学像）を合成して画像光（カラー画像）を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム３４４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、投写プリズム５に対向する側に配置された液晶パネル３４１（３４１Ｇ）から射出され射出側偏光板３４３を介した色光を透過し、残りの２つの各液晶パネル３４１（３４１Ｒ，３４１Ｂ）から射出され各射出側偏光板３４３を介した各色光を反射する。このようにして、各液晶パネル３４１にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。そして、形成されたカラー画像は画像光Ｌとして投写プリズム５に向かって射出される。
【００３０】
制御ユニット４は、具体的な図示は省略するが、例えば、チューナ、ＩＦ回路、音声検波回路、映像検波回路、増幅回路、およびＣＰＵ等を備えて構成され、光学エンジン３を統括的に制御する。また、制御ユニット４は、例えば、リモートコントローラ（図示略）の操作によって選択されたチャンネルに対応する周波数の放送信号を抽出して、画像信号を光学エンジン３に出力するとともに音声信号を音声出力部（図示略）に出力する。
【００３１】
投写プリズム５は、キャビネット２内の上部の背面側に配設され、光学エンジン３によって投写された画像光Ｌを透過型スクリーン６の背面側に反射する。投写プリズム５の具体的な構成については後述する。
【００３２】
透過型スクリーン６は、矩形形状を有し、キャビネット２の開口部２１周縁に支持固定される。そして、この透過型スクリーン６は、画像光Ｌを背面側から前面側に投影して投影画像を表示する。
【００３３】
〔投写プリズムの構成〕
次に、投写プリズム５の構成について図３に基づいて説明する。
【００３４】
投写プリズム５は、図１および図３に示すように、自由曲面形状を有する透明部材５１を備えている。この透明部材５１は、例えばガラス、プラスチックなどから形成されている。この透明部材５１は、長手状に形成され、長手方向の両端側にそれぞれ入射面５２と射出面５３とが形成されている。また、これらの入射面５２および射出面５３の間には、第一反射面５４および第二反射面５５が互いに対向して形成されている。これらの入射面５２、射出面５３、第一および第二反射面５４，５５は、鏡面加工により表面が光学鏡面状に形成されている。さらに、入射面５２と第一反射面５４との間、射出面５３と第一反射面５４との間、および射出面５３と第二反射面５５との間には、それぞれを連結する光路壁部５６が形成されている。そして、投写プリズム５の透明部材５１には、入射面５２および射出面５３以外の表面、すなわち第一および第二反射面５４，５５、光路壁部５６の外側表面上に反射膜５７が形成されている。なお、第一および第二反射面５４，５５と、反射膜５７とにより、本発明の反射部としての第一反射部５４Ａ、および第二反射部５５Ａが構成される。また、光路壁部５６と、反射膜５７とにより、本発明の遮光部５８が形成されている。
【００３５】
入射面５２は、光学エンジン３のクロスダイクロイックプリズム３４４に対向して配置されている。また、入射面５２は、中心部の表面形状がクロスダイクロイックプリズム３４４側に突出して凸状曲面形状に形成されている。これにより、光学エンジン３から射出された画像光Ｌは、入射面５２にて挟角化されて透明部材５１の内部に入射する。ここで、入射面５２の曲率は、入射面５２と第一反射面５４との間に、投射された画像光Ｌの焦点が設けられるように設定されている。これにより、入射面５２から入射した画像光Ｌは偏光方向が逆転した状態で第一反射面５４に入射する。
【００３６】
第一反射面５４は、入射面５２に対向する位置に、光路壁部５６を介して入射面５２および射出面５３と連続して形成されている。この第一反射面５４は、図３に示すように、外方に向かって凸状となる自由曲面形状に形成されている。また、第一反射面５４には、表面に沿って、回析格子５４１が形成されている。この回析格子５４１は、第一反射面５４に複数の凹状溝５４１Ａを略平行に切り欠くことにより形成される複数のエッジ部５４１Ｂを備えている。
【００３７】
そして、上記したように、第一反射面５４には、回析格子５４１の上から反射膜５７が被膜され、第一反射部５４Ａが形成される。ここで、反射膜５７としては、例えばアルミ、銀などの金属素材が用いられ、例えば蒸着、スパッタ、ディッピングなどの手法により膜状に形成されている。また、反射膜５７の膜厚は特に限定されない。すなわち、第一反射部５４Ａでは、透明部材５１の内部を透過する画像光Ｌを反射すればよく、反射膜５７の外側表面は画像光Ｌの反射に関係しないため、反射膜５７の厚み寸法や外側表面の状態がいかなる状態であってもよく、外側表面の加工などが不要である。
【００３８】
また、第一反射部５４Ａは、上記したように、第一反射面５４上に形成される回析格子５４１により、第一反射部５４Ａにて反射される光束は、波長に応じて異なる回析角θにて反射される。この回析角θは次式により求められる。
【００３９】
ｄ・ｓｉｎθ＝ｍλ（ｍは整数）    …（１）
【００４０】
上記（１）式において、ｄは回析格子５４１のエッジ部５４１Ｂの間隔、すなわち格子間隔、λは入射光の波長である。この（１）式に示されるように、回析格子５４１では、光束の波長が大きいほど回析角θが大きくなり、波長が小さいほど回析角θが小さくなる。
【００４１】
また、一般に、屈折率が異なる透明部材５１に画像光Ｌが入射すると、波長の差により、短波長の光の屈折角が大きくなり、長波長の光の屈折角が短波長の屈折角よりも小さくなり、色収差が生じる。これに対して、上記のような回析格子５４１が設けられた第一反射部５４Ａにて、画像光Ｌを反射させると、上記したように、長波長の光では回析角θが大きくなり、短波長の光では回析角θが小さくなるため、画像光Ｌが透明部材５１に入射した際に生じる色収差が補正される。
【００４２】
そして、第一反射部５４Ａは、上記のように色収差を補正した画像光Ｌを第二反射面５４に向かって反射する。
【００４３】
第二反射面５５は、第一反射面５４および射出面５３に対向する位置に、入射面５２と連続して、また射出面５３と光路壁部５６を介して連続して形成されている。この第二反射面５５は、透明部材５１の内方に向かって凹状となる自由曲面形状に形成されている。
【００４４】
この第二反射面５５も、上記第一反射面５４と同様に、外側表面に反射膜５７が被膜されて、第二反射部５５Ａが形成されている。この反射膜５７も、第一反射部５４Ａの反射膜５７と同様に、例えばアルミ、銀などの金属素材が用いられ、例えば蒸着、スパッタ、ディッピングなどの手法により膜状に形成されている。
【００４５】
そして、第二反射部５５Ａは、第一反射部５４Ａにて反射された画像光Ｌを射出面５３に向かって反射する。これにより、透明部材５１の内部に、第一および第二反射部５４Ａ，５５Ａにより折れ曲がった屈曲光路が形成される。また、第一および第二反射部５４Ａ，５５Ａにより画像光Ｌは広角化され、すなわち拡大されて射出面５３から射出される。この時、入射面５２から入射した画像光Ｌの光束が射出面５３の面内に収まるように、第一反射面５４および第二反射面５５の曲率が設定されている。
【００４６】
射出面５３は、第二反射面５５および透過型スクリーン６に対向するように形成され、第二反射部５５Ａにて拡大反射された画像光Ｌを透過型スクリーン６に向かって投写する。この射出面５３は、中心部の表面形状が透過型スクリーン６側に突出する凸状曲面形状に形成されている。ここで、この射出面５３の曲率は、画像光Ｌが透過型スクリーン６の所定の表示範囲内に投写されるように、設定されている。
【００４７】
光路壁部５６は、上記したように、入射面５２と第一反射面５４との間、第一反射面５４と射出面５３との間、および第二反射面５５と射出面５３との間など、設計上、透明部材５１の入射面５２、射出面５３、および第一および第二反射面５４，５５が設けられない部分に形成されている。そして、これらの光路壁部５６には、上記したように、反射膜５７が被膜されることにより遮光部５８が形成されている。この遮光部５８は、透明部材５１内部に設けられる上記したような屈曲光路から画像光Ｌが逃げるのを防止し、さらに外部からの光の入射を防止する。これにより、透明部材５１内部の屈曲光路を通過する画像光Ｌの外乱が防止される。
【００４８】
なお、上記入射面５２、射出面５３、第一および第二反射面５４，５５の曲率は、リアプロジェクタ１のサイズや透過型スクリーン６のサイズ、光学エンジン３から射出される画像光Ｌの光束幅により適宜設定を変更できるものであり、特に限定されない。また、回析格子５４１の格子間隔ｄも特に限定されず、透明部材５１の屈折率や、光学エンジン３から射出される画像光Ｌの色収差の度合いなどにより適宜設定を変更できる。
【００４９】
〔投写プリズムの製造方法〕
次に上記のような投写プリズム５の製造方法について説明する。
投写プリズム５を製造するためには、まず、透明部材５１を形成する。この透明部材５１の製造方法としては、例えば透明部材５１の素材がガラスである場合、予め精密に設計された金型に溶融状態のガラスを流し込み、熱プレスすることで形成される。また、透明部材５１の素材がプラスチックである場合、予め形成された金型にプラスチックの原料モノマーを射出する射出成形により形成される。
【００５０】
この後、この透明部材５１の表面を鏡面加工して、入射面５２、射出面５３、第一および第二反射面５４，５５を光学鏡面状に形成する。そして、第一反射面５４に、回析格子５４１を形成する。この回析格子５４１の形成では、例えばレーザカッタなどにより、第一反射面５４上に複数の凹状溝５４１Ａを略平行に切り欠き、複数のエッジ部５４１Ｂを略平行に形成する。
【００５１】
そして、入射面５２および射出面５３をマスキングした上で、透明部材５１の表面に反射膜５７を形成する。この時、反射膜５７を蒸着、スパッタなどにより、形成してもよく、ディッピングなどにより形成してもよい。この後、入射面５２および射出面５３のマスキングを除去することで、投写プリズム５が製造される。
【００５２】
〔実施の形態の作用効果〕
上述のようなリアプロジェクタ１の投写プリズム５は、透明部材５１の屈曲光路を挟んで第一反射面５４および第二反射面５５が形成され、これらの第一反射面５４および第二反射面５５に反射膜５７が形成されることで、第一反射部５４Ａおよび第二反射部５５Ａが形成されている。そして、第一反射部５４Ａには、回析格子５４１が設けられ、画像光Ｌを波長に応じて異なる方向に反射している。このため、透明部材５１の入射面５２から画像光Ｌが入射する際に、屈折率の差に応じて色収差が生じるが、この回析格子５４１により、波長に応じて回析角θを変更して反射させているので、色収差を補正することができる。したがって、色収差を補正した画像光Ｌを透過型スクリーン６に投写することができ、透過型スクリーン６に表示される画像の画質を向上させることができる。また、第一および第二反射部５４Ａ，５５Ａは、透明部材５１の内面側から画像光Ｌを反射させているため、第一および第二反射面５４，５５が酸化したり、ごみが付着したりすることがなく、良好な反射率を維持することができる。よって、良好に画像光Ｌを入射面５２から射出面５３に導くことができ、透過型スクリーン６に投写させることができる。
【００５３】
また、このような投写プリズム５をリアプロジェクタ１に設ける構成では、投写プリズム５、光学エンジン３、および透過型スクリーン６の相対位置関係を調整するだけで、容易にかつ精度よく投写プリズム５の設置ができる。よって、リアプロジェクタ１の組み立て効率が向上し、製造性が良好になる。さらに、投写プリズム５により、光学エンジン３から投写された画像光Ｌを透過型スクリーン６に拡大投写することができるので、他のミラーやレンズなどのその他の光学部品、およびこれらの光学部品を取り付けるための治具などが不要であり、部品点数を減少させることができ、構成を簡単にすることができる。
【００５４】
また、第一反射部５４Ａは、第一反射面５４の表面上に形成された回析格子５４１の上から反射膜５７を被膜することで形成されている。このため、回析格子５４１の凹状溝５４１Ａやエッジ部５４１Ｂにより表面に凹凸が生じたとしても、蒸着、スパッタ、ディッピングなどの手法により容易に、この凹凸に対応した反射膜５７を形成することができる。
【００５５】
さらに、第二反射部５５Ａも同様に、第二反射面５５の表面上に反射膜５７を被膜することで形成されている。このため、第二反射面５５が自由曲面形状に形成されていても、蒸着、スパッタ、ディッピングなどの手法により容易に反射膜５７を被膜することができ、容易に第二反射部５５Ａを形成することができる。
【００５６】
さらには、透明部材５１の入射面５２、および射出面５３をマスキングして、反射膜５７を形成しているため、第一反射部５４Ａ、第二反射部５５Ａ、遮光部５８を同時に形成することができる。よって、容易に投写プリズム５を製造することができる。
【００５７】
そして、第一および第二反射面５４，５５は自由曲面形状に形成されている。このため、これらの第一および第二反射面５４，５５の曲率に応じて、透明部材５１内の屈曲光路を容易に設定することができる。また、第一反射面５４を外方に向かって凸状となる曲面に形成し、第二反射面５５を内方に向かって凹状となる曲面に形成することで、入射面５２から入射した画像光Ｌを広角化させて射出面５３から拡大投写することができる。したがって、投写プリズム５を、光学エンジン３から射出された画像光Ｌを透過型スクリーン６に拡大投写する投写光学系として利用することもできる。このように、投写プリズム５を投写光学系として用いることで、光学エンジン３に別途投写レンズなどの光学系を設ける必要がなくなり、光学エンジン３およびリアプロジェクタ１の構成をも簡単にすることができる。
【００５８】
また、透明部材５１の入射面５２、射出面５３、第一反射面５４、および第二反射面５５以外の表面には、光路壁部５６が形成され、この光路壁部５６の表面に反射膜５７を設けることで遮光部５８が形成されている。このため、この遮光部５８における光の入出射を防止することができ、透明部材５１内部の屈曲光路を透過する画像光Ｌの外乱などを防止することができる。したがって、入射面５２から入射した画像光Ｌの光量損失などを防止でき、良好に画像光Ｌを導くことができる。
【００５９】
さらに、入射面５２および射出面５３の中心部が外方に突出する凸状曲面形状に形成されている。ここで、入射面５２と第一反射部５４Ａとの間に、焦点が設けられるように入射面の曲率が形成されているので、入射面５２から入射した画像光Ｌを良好に第一反射部５４Ａに誘導することができる。また、射出面５３から射出する画像光Ｌが透過型スクリーン６の所定範囲、すなわち画像表示領域する位置に拡大投写されるように射出面５３の曲率が形成されているので、良好に投写プリズム５からの画像光Ｌを透過型スクリーン６に投写することができる。
【００６０】
そして、回析格子５４１は、第一反射面５４上に例えばレーザカッタなどにて凹状溝５４１Ａを切り欠いてエッジ部５４１Ｂを形成するだけで、容易に形成することができる。したがって、投写プリズム５を容易に製造することができる。
【００６１】
［実施の形態の変形］
以上、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
【００６２】
例えば、上記実施の形態では、光学エンジン３から射出された画像光Ｌを投写プリズム５にて透過型スクリーン６に向かって拡大投写させる構成を示したが、光学エンジン３に別途画像光Ｌを拡大投写する投写レンズを設けてもよい。この場合、投写レンズを複数のレンズにて構成して、これらのレンズの配置により画像光Ｌの拡大率を変更させる構成としてもよい。
【００６３】
さらに、投写プリズム５を光学エンジン３に一体的に取り付けた構成としてもよい。この場合、光学エンジン３の取付位置を、画像光Ｌが透過型スクリーンに投写されるように調整するだけでよいため、リアプロジェクタの各部品の位置調整がさらに容易に実施できる。
【００６４】
さらに、入射面５２と第一反射面５４との間、第一反射面５４と射出面５３との間、および第二反射面５５と射出面５３との間などに光路壁部５６が形成される例を示したが、光路壁部５６が設けられない構成としてもよい。例えば、入射面５２、第一反射面５４、第二反射面５５、および射出面５３が連続形成された構成としてもよい。
【００６５】
また、上記したように、入射面５２、射出面５３、および反射面５４，５５の曲率が適宜変形可能であり、リアプロジェクタ１や透過型スクリーン６、光学エンジン３のサイズなどにより調整することが可能である。
【００６６】
そして、上記実施の形態では、第一反射面５４に回析格子５４１を設ける構成を示したが、これに限定されず、例えば第二反射面５５に回析格子を設ける構成としてもよい。また、第一反射面５４および第二反射面５５の双方に回析格子を設ける構成としてもよい。この場合、第一反射面５４および第二反射面５５に形成される回析格子の格子間隔を広げて形成してもよい。
【００６７】
さらに、上記実施の形態では、回析格子５４１は、断面コ字上の凹状溝５４１Ａを切り欠いてエッジ部５４１Ｂを設けることで形成されていたが、例えば図４に示すように、第一反射面５４の表面側が頂点となる山型の格子を形成する構成としてもよい。すなわち、図４において、回析格子５４２は、山型の凹状溝５４２Ａを切り欠くことで形成される複数のエッジ部５４２Ｂを備えている。このエッジ部５４２Ｂは、第一反射面５４の表面に対して法線方向となる法線部５４２Ｂ１と、この法線部５４２Ｂ１の第一反射面５４から最も離れた位置から、隣り合うエッジ部５４２Ｂにおける法線部５４２Ｂ１の第一反射面５４との境界位置とを連結する斜辺部５４２Ｂ２とにより形成されている。このような回析格子５４２では、斜辺部５４２Ｂ２にて光の光路差を調整することができ、画像光Ｌを特定の次数に揃えて回析効率を向上させることができる。よって、画像光Ｌが透明部材５１に入射する際に生じる色収差や、光学エンジン３にて生じる色収差をより確実に補正することができる。
【００６８】
また、上記実施の形態では、第一反射面５４に凹状溝５４１Ａ，５４２Ａを切り欠いてエッジ部５４１Ｂ，５４２Ｂを形成することにより、回析格子５４１，５４２を形成したが、これに限らない。例えば、第一反射面５４に、凸状部材を、例えば透明接着剤などにて貼り付けてエッジ部５４１Ｂ，５４２Ｂを形成する構成としてもよい。このような構成であっても、画像光Ｌを回析格子５４１，５４２にて回析させて色収差を補正することができる。
【００６９】
さらに、透明部材５１を形成する金型の第一反射面５４の形成位置に予め回析格子５４１に対応した凹凸を形成しておいてもよい。この場合、第一反射面５４の表面上に凹状溝５４１Ａを切り欠く工程が不要となり、より容易に投写プリズム５を製造することができる。
【００７０】
そして、上記実施の形態では、投写プリズム５をリアプロジェクタ１に設ける構成を示したが、例えば、光学エンジンからの画像光Ｌを投写プリズム５を通して、非透過型のスクリーン上に拡大投写するプロジェクタなど、その他の電子機器に用いてもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態では、光学エンジン３がインテグレータ照明光学系３１から光束を射出する構成としたが、例えばレーザダイオードや、半導体ダイオードなどを用いた構成としてもよい。
【００７２】
さらに、上記実施の形態では、光変調素子として透過型の液晶パネル３４１を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよく、あるいは、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用してもよい。
【００７３】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の投写プリズムは、画像光を透過させる画像表示装置用光学部品として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施の形態に係るリアプロジェクタを模式的に示す側断面図。
【図２】リアプロジェクタを構成する光学エンジンの光学系の概略を示す図。
【図３】投写プリズムの断面図。
【図４】他の実施の形態における投写プリズムの回析格子を示す断面図。
【符号の説明】
【００７６】
１…画像表示装置としてのリアプロジェクタ、３…画像光射出装置としての光学エンジン、５…画像表示装置用光学部品としての投写プリズム、６…画像表示部としての透過型スクリーン、５１…透明部材、５２…入射面、５３…射出面、５４Ａ…第一反射部、５５Ａ…第二反射部、５７…反射膜、５８…遮光部、３１…光源装置としてのインテグレータ照明光学系、３４１…光変調素子としての液晶パネル、５４１…回析格子、５４１Ａ…凹状溝、５４２Ｂ…エッジ部。
【図１】
2007249006.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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