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技術 投影光学系用プリズムおよびそれを用いた光学系

出願人 コニカミノルタ株式会社
発明者 高原浩滋
出願日 2013年12月5日 (7年10ヶ月経過) 出願番号 2013-252225
公開日 2015年6月11日 (6年4ヶ月経過) 公開番号 2015-108767
状態 特許登録済
技術分野 レンズ以外の光学要素 光学要素の表面処理 投影装置
主要キーワード エアギャップ層 範囲部分 青色レーザー光源 赤色レーザー光源 特定波長範囲 略三角柱状 略四角柱状 所定波長範囲
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

レーザー光放射する照明用光源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。

概要

背景

従来から、録画装置に内蔵したビデオ映像パソコンに内蔵した文書や画像などのデジタル情報投影する装置として、反射型液晶パネル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投射レンズに導く投影光学系を有する。

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。

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。

照明用光源としては、従来、高輝度キセノンランプ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。

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。

そのために、エアギャップと接する面(例えば、全反射面)に、入射光波長より小さいピッチ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)。

概要

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。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
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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投射レンズを介してスクリーン投影する投影光学系を備えるプロジェクタ装備され、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。

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パソコンに内蔵した文書や画像などのデジタル情報投影する装置として、反射型液晶パネル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、高輝度キセノンランプ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、入射光波長より小さいピッチ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

0008

特開2004−191878号公報
特開2008−111889号公報

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

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1の投影光学系用プリズムの概略断面図である。
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4の投影光学系用プリズムの概略断面図である。
従来の反射防止膜の構成を示す説明図である。
図6Aの反射防止膜の反射率を示す図である。
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7Aの反射防止膜の反射率を示す図である。
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8Aの反射防止膜の反射率を示す図である。
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9Aの反射防止膜の反射率を示す図である。

実施例

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表示可能になる。また、パルス発振レーザーに替え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

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。

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。

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

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