(57)【要約】【課題】  プリズム面からの反射光を完全に遮断するプロジェクタ光学系を提供する。【解決手段】  ビームスプリッタにより光を分解合成してＤＭＤにより光を反射させてスクリーンに投影するためのプロジェクタ光学系において、ビームスプリッタの２つのプリズム間の隙間をくさび状にし、かつ、プリズムのプリズム面に対する法線と入射光線との成す角度を７２度以下にし、プリズム面に屈折率の大きさが連続的に増えるように反射防止膜を設ける。反射防止膜を成膜する代わりに、微細凸凹周期構造体をプリズム面に形成することもできる。【選択図】  図２
2013171125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームスプリッタにより光を分解合成してＤＭＤにより光を反射させてスクリーンに投影するためのプロジェクタ光学系において、
ビームスプリッタの第１及び第２プリズム間の隙間をくさび状にし、第１及び第２プリズムの少なくとも一方のプリズム面に対する法線と入射光線との成す角度を７２度以下にし、さらに、プリズム面に屈折率の大きさが連続的に増えるように反射防止膜が設けられていることを特徴とするプロジェクタ光学系。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタ光学系において、
プリズム面に設けた反射膜は、複数の膜を有し、かつ、それらの膜は、屈折率が１．０から１．５までの物質であり、屈折率の小さい物質から順に屈折率の大きい物質まで積層されていることを特徴とするプロジェクタ光学系。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクタ光学系において、
プリズム面に設けた反射膜は、屈折率が１．０から１．５までの物質であり、それらの膜は、次の表に示すように屈折率の小さい物質から順に屈折率の大きい物質まで積層されていることを特徴とするプロジェクタ光学系。
屈折率        膜厚
空気           1.00          50nm
１層          1.05          50nm
２層          1.065          50nm
３層          1.08          50nm
４層          1.095          50nm
・              ・            ・
・              ・            ・
・              ・            ・
ｍ層          1.48           50nm
ガラス        1.52        
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロジェクタ光学系において、反射防止膜の膜物質は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３のうちの少なくとも１つであるプロジェクタ光学系。
【請求項５】
ビームスプリッタにより光を分解合成しＤＭＤにより光を反射させスクリーンに投影するためのプロジェクタ光学系において、
ビームスプリッタの第１及び第２プリズム間の隙間をくさび状にし、かつ、第１及び第２プリズムの少なくとも一方のプリズム面に対する法線と入射光線との成す角度を７２度以下にし、さらに、プリズム面に微細凸凹周期構造体が設けられていることを特徴とするプロジェクタ光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビームスプリッタにより光を分解合成してＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）により光を反射させてスクリーンに投影するためのプロジェクタ光学系（投影光学系）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクタ光学系に用いられるビームスプリッタにおいて、第１プリズムの光学面及び第２プリズムの光学面の少なくとも一方に反射防止膜を設けた光学系が知られている（特許文献１を参照）。ここで、光学面とは、プリズム面のことであり、反射防止膜は、プリズム面からの反射光が投影させる光線に混入しないように遮断させるためのものである。
【０００３】
また、特許文献２、３に示すように、ビームスプリッタの２つのプリズム間にくさび状に間隔を設け、プリズム面からの光線が混入しないようにした光学系も知られている。
【０００４】
さらに、特許文献４の行番号０１５０〜０１５３には、第２プリズムのプリズム面に透明基板が設けられ、その透明基板上に周期的な微細構造体（金属薄膜）が形成され、第１プリズムとの間に僅かな空間が配置されことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９６８４３号公報
【特許文献２】特開平６−２５８５７号公報
【特許文献３】特開２００２−４９０９４号公報
【特許文献４】特開２０１１−１０７７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、単に２つのプリズム間にくさび状の間隔をあけて、反射防止膜を成膜しただけでは、プリズム面からの反射光を完全に遮断することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、プリズム面からの反射光を完全に遮断するプロジェクタ光学系を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、プリズム面への光線の進行角度と、反射防止膜または微細凸凹周期構造体によって、二重に邪魔な光が進入しないように防ぐことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決手段を例示すると、特許請求の範囲に記載のとおりである。
【００１０】
本発明は、ビームスプリッタの第１及び第２プリズム間の隙間をくさび状にし、かつ、その隙間における入射光線とプリズム面の法線とが成す角度を７２度以下にし、さらに、プリズム面に反射防止膜又は微細凸凹周期構造体を設けたプロジェクタ光学系を提供する。
【００１１】
例えば、ビームスプリッタにより光を分解合成し、かつ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）により光を反射させ、スクリーンに投影するためのプロジェクタ光学系において、プリズム面に屈折率の大きさが連続的に増えるように反射防止膜を成膜する。
【００１２】
プリズム面の反射膜は、屈折率が１．０から１．５までの物質である。複数の反射膜で構成し、かつ、屈折率の小さい物質から順に屈折率の大きい物質まで積層したプロジェクタ光学系とする。
【００１３】
複数の膜からなる好ましい反射防止膜の膜構成は、表１に示すとおりである。
【表１】
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【００１４】
好ましくは、前述のプロジェクタ光学系において、反射防止膜の膜物質は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３のうちの少なくとも１つである。
【００１５】
さらに、ビームスプリッタのプリズム間の隙間をくさび状にし、かつ、その隙間における入射光線とプリズム面の法線とが成す角度を７２度以下にする。
【００１６】
本発明においては、反射防止膜を成膜する代わりに、微細凸凹周期構造体をプリズム面に形成することもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ビームスプリッタの第１及び第２プリズム間の隙間をくさび状にし、かつ、その隙間における入射光線とプリズム面の法線とが成す角度を７２度以下にし、さらに、プリズム面に反射防止膜又は微細凸凹周期構造体を形成するので、プリズム面からの反射光を完全に遮断するとともに、プリズム面への光線の進行角度と、反射防止膜または微細凸凹周期構造体とによって二重に邪魔な光が進入しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの実施例を示す説明図。
【図２】図１の実施例を拡大して示す説明図。
【図３】反射防止膜が誘電体多層膜である角度依存反射率を示すグラフ。
【図４】微細凸凹周期構造体の一例を示す斜視図。
【図５】微細凸凹周期構造の角度依存反射率を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るプロジェクタ光学系の一例を説明する。
【００２０】
本発明に係るプロジェクタ光学系は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）パネルを投影する光学系であり、とくに、ＲＴＩＲ（Ｒｅｖｅｒｓｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、逆全反射）プリズムを使用した光学系である。
【００２１】
図１に示すように、ＲＴＩＲの第１プリズム１と第２プリズム２の間には、狭い空気間隔や、エアーギャップとも呼ばれる、空気層からなる隙間３が存在し、そこで照明系１０と投影系１１が分離されている。
【００２２】
照明系１０は、プリズム２の外に、レンズ４、フライアイレンズ５、ダイクロイックフィルター６、ＬＥＤ７、８、９などを含む。
【００２３】
投影系１１は、投影レンズ１２を含む。
【００２４】
ＤＭＤのピクセルの振り角度は１２度である。そのため、照明光は１２度以上の角度でＤＭＤに入射される。
【００２５】
第１プリズム１と第２プリズム２の間には、狭い空気間隔を有する格別な形状の隙間３が形成されている。隙間３の好ましい形状は、図２に示されている。
【００２６】
第１プリズム１の屈折率は１．６３５以上が望ましい。
【００２７】
ＬＥＤ光源は、三原色に対応した赤色ＬＥＤ７（Ｒ−ＬＥＤ）、緑色ＬＥＤ８（Ｇ−ＬＥＤ）、青色ＬＥＤ９（Ｂ−ＬＥＤ）からなる。なお、ＬＥＤ光源はランプでも良い。
【００２８】
図２は、主として、ＲＴＩＲ（Ｒｅｖｅｒｓｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、逆全反射）の第１及び第２プリズムとＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を示す拡大図である。
【００２９】
図２には、第１及び第２プリズム１、２間の隙間３の好ましい形状と、第１及び第２プリズム１、２のプリズム面１ａ、２ａと、第２プリズム２のプリズム面２ａに対する３つの法線Ａ、Ｂ、Ｃと、３つの入射光線Ｄ、Ｅ、Ｆの軌跡が示されている。
【００３０】
ビームスプリッタの第１及び第２プリズム１、２間の隙間３は、くさび状にし、かつ、第２プリズム２のプリズム面２ａに対する３つの法線Ａ、Ｂ、Ｃと３つの入射光線Ｄ、Ｅ、Ｆとの成す角度を７２度以下にし、屈折率の大きさが連続的に増えるように、プリズム面２ａに反射防止膜１３が成膜されている。
【００３１】
ＲＴＩＲ（Ｒｅｖｅｒｓｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、逆全反射）の第１及び第２プリズム１、２間の空気層からなる隙間３への入射光線に関して、第２プリズム２のプリズム面２ａの法線Ａ、Ｂ、Ｃと光線Ｄ、Ｅ、Ｆの成す角度は、すべて、３０度から７２度までの範囲にある。例えば、図２において、上から順に、第２プリズム２のプリズム面２ａの法線Ａ、Ｂ、Ｃと光線Ｄ、Ｅ、Ｆの成す角度は、それぞれ、３０．７８３８度、４１．１４度、７１．７４１４度である。
【００３２】
第１プリズム１のプリズム面１ａにも、反射防止膜１３を成膜することができる。
【００３３】
第１及び第２プリズム１、２のプリズム面１ａ、２ａに反射防止膜１３を成膜する代りに、微細凸凹周期構造を設けてもよい。
【００３４】
反射防止膜と微細凸凹周期構造を組み合わせて設けてもよい。
【００３５】
反射防止膜のみを設ける場合、反射防止膜の膜構成は、表１に示すとおりである。
【表１】
2013171125.tif 000004
【００３６】
従来一般の蒸着の干渉膜反射防止コートでは、入射角依存が大きく、反射率が高い。これに対し、空気層の隙間３に入射するプリズム面に微細凸凹周期構造を設けると、角度依存性が無く、低反射率となり、光学系の明るさとムラが向上する。
【００３７】
なお、微細凸凹周期構造のフィルムをプリズム面に貼り付けても良い。
【００３８】
図３は、反射防止膜が誘電体多層膜である場合の角度依存反射率を示すグラフである。
【００３９】
図３のグラフに示された線４１〜４４からも明らかなように、７２度よりも高い角度で入射した光線の反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ％）は、波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）が５００ｎｍから７００ｎｍ以上と波長が長くなるにつれて１０％以上、１２％以上と高くなってしまうが、プロジェクタ装置（投影装置）で用いられる光線のプリズムへの入射角度が３０度〜７２度であると、波長は６００ｎｍ程度であるので、表示される画像には何ら問題が生じない。
【００４０】
好ましくは、反射防止膜の膜物質は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３のうちのいずれかである。図３に示す実施例では、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２が用いられている。
【００４１】
前述のように、反射防止膜の代りに、図３に示す実施例において、微細凸凹周期構造体を用いることもできる。この場合、その構造体の概要形状は、好ましくは、図４に示すように四角錘である。
【００４２】
図４において、その構造体の横幅は５００ｎｍであり、高さは５００ｎｍである。その構造体の屈折率は１．５２である。
【００４３】
図５は、微細凸凹周期構造の角度依存反射率を示すグラフである。
【００４４】
図５のグラフに示された線６１〜６５からも明らかなように、７２度よりも高い角度で光線がプリズム面に入射すると、反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が２％以内に抑えられ、角度依存性が無く、低反射率であり、光学系の明るさとムラが向上している。
【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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