CN1402044A - 图像显示光学系统以及投影型图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像显示光学系统及投影型图像显示装置。其中光学系统具有照明光学系统、多个图像显示元件、彩色分解合成光学系统和投射光学系统。进而，还具有导光元件；上述导光元件配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自上述照明光学系统的照明光，并将之导向上述彩色分解合成光学系统，同时，使来自上述彩色分解合成光学系统的图像光透过并达到上述投射光学系统。并且，上述导光元件以及上述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同。此外，上述投射光学系统为偏心光学系统。由此，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精细的显示图像。

Description

图像显示光学系统以及投影型图像显示装置

发明领域

本发明涉及具有使用调制光的图像显示元件，照明图像显示元件的照明光学系统和放大投影来自图像显示元件的光的投射光学系统的图像显示光学系统。

技术背景

以往人们所使用的是使用照明图像显示元件的照明光学系统、调制照明光的偏振状态生成图像光的液晶显示器等图像显示元件并将来自图像显示元件的图像光放大投影的投放型图像显示装置。

并且，在特开平10-319344号公报等中已经提出作为使用相对于图像显示元件，其来自照明光学系统的照明光入射侧和由图像显示元件调制的图像光出射侧相同的、所谓的反射型的图像显示元件的图像显示装置。

图21给出了已有的投影型图像显示装置的构成。在该图中，301是光源，302是反射器，303是滤光片，304、306是光学复眼透镜。此外，305是反射镜，307是偏光光束分离器，308是彩色分解合成棱镜，309r、309g、309b是图像显示元件，310是投射透镜。

其中，照明光学系统的光路IL和投射光学系统的光路PL被偏光光束分离器307合成了光路，以使之能够通过单一的彩色分解合成棱镜308。

但是，由于合成光路的偏光光束分离器是由多层薄膜构成的，故如果入射到多层薄膜上的光的角度分散并偏离设计的角度(例如45度)，则分离成P偏振光成分和S偏振光成分的效率将发生变动，从而产生光的损失，作为图像显示装置，将产生只能投射较暗的图像的问题。

另外，在上述的图像显示装置中，由于3个图像显示元件309r、309g、309b全部配置在照明光学系统以及投射光学系统的基准轴、即沿着照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线(轴)的平面内，故存在图像显示装置整体在同一平面方向上易于大型化的问题。

而且，如果彩色分解合成棱镜等在将照明光导向图像显示元件的透过面反射照明光的一部分，则鉴于产生光斑的原因，还有不能得到高品位的投射图像的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种可以提高光的利用效率，并得到明亮、高精细的显示图像的图像显示光学系统以及投影型图像显示装置。

为达到上述目的，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学系统，上述彩色分解合成光学系统将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上。

进而还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自上述照明光学系统的照明光，并将之导向上述彩色分解合成光学系统，同时，使来自上述彩色分解合成光学系统的图像光透过并达到上述投射光学系统。

其中，上述导光元件以及上述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同。此外，上述投射光学系统为偏心光学系统。

此外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学系统，上述彩色分解合成光学系统将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光，并使之入射到上述的多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上。

另外，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自上述照明光学系统的照明光，并将之导向上述彩色分解合成光学系统，同时，使来自上述彩色分解合成光学系统的图像光透过并达到上述投射光学系统。

其中，入射到上述图像显示元件的照明光的基准轴以及从上述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于上述图像显示元件的显示面的法线倾斜。所谓上述基准轴是指在上述导光元件、上述彩色分解合成光学系统以及上述投射光学系统跟踪沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线。此外，上述投射光学系统为偏心光学系统。

进而，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学系统，上述彩色分解合成光学系统将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上。

此外，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，在使来自上述照明光学系统的照明光透过并达到上述彩色分解合成光学系统的同时，还以约100％的反射率反射来自上述彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向上述投射光学系统。

其中，上述导光元件以及上述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同。此外，上述投射光学系统为偏心光学系统。

另外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学系统，上述彩色分解合成光学系统将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上。

进而，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，在使来自上述照明光学系统的照明光透过并达到上述彩色分解合成光学系统的同时，还以约100％的反射率反射来自上述彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向上述投射光学系统。

其中，入射到上述图像显示元件的照明光的基准轴以及从上述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于上述图像显示元件的显示面的法线倾斜，所谓上述基准轴是指在上述导光元件、上述彩色分解合成光学系统以及上述投射光学系统跟踪沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线。此外，上述投射光学系统为偏心光学系统。

根据以上的发明，可以不象过去那样设置偏光光束分离器地分离照明光的光路和图像光的光路。而且，由于利用导光元件可以以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光或者来自彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向彩色分解合成光学系统或投射光学系统。故与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精细的显示图像。且通过将投射光学系统做成偏心光学系统，可以以倾斜投射光学系统的方式校正所产生的波纹畸变等偏心象差。

此外，如果相对于图像显示元件的显示面的法线分别倾斜地设定入射到上述图像显示元件的照明光的基准轴以及从上述图像显示元件出射的图像光的基准轴，则可以小型化投射光学系统。即，在投影型图像显示装置中，虽然投影图像的位置较本体处于上方，但因要用共轴系统实现它必须偏移使用透镜，故透镜孔径变大。与之相反，如本发明这样，如果使用偏心光学系统倾斜基准轴(光轴)，因图像光已经被投影到上方，故光学系统只要沿着基准轴(光轴)配置即可，透镜的大小将变小(不进行偏移的程度)。

其中，如果相对于图像显示元件的法线倾斜角度θ地倾斜配置照明光的基准轴，则相对于图像显示元件的法线，图像光的基准轴也在相反侧倾斜倾斜角度θ。此时，如果加大倾斜角度θ，则照明光的基准轴和图像光的基准轴所成的角度2θ也将变大，投射光路(或者照明光路)入射到导光元件的角度ω变小，可以使依赖于透过导光元件的全部的光线的入射角度的透过率更为均一。此外，在照明光学系统中，照明光学系统的F数越小则效率越好。

另一方面，在偏心光学系统中，物面(图像显示元件)的倾斜角度θ越小其偏心象差量越少，此外，因为投射光学系统的F数越大越容易校正象差，故较为理想。

其中，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；反射型图像显示元件，上述反射型图像显示元件在反射来自上述照明光学系统的照明光的同时，还按图像进行调制；投射光学系统，上述投射光学系统将从上述图像显示元件出射的图像光投射到被投射面上。

并且，满足以下的条件

7＜FNO/tanθ＜46(1)

式中，θ是入射到上述图像显示元件的照明光的基准轴以及从上述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于图像显示元件的显示面的法线所成的角度。所谓上述基准轴是指在上述照明光学系统以及上述投射光学系统跟踪沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线。此外，FNO是上述照明光学系统的对应上述图像显示元件的F数。

由于设定的投射光学系统的F数与照明光学系统的F数大致相等，故为了实现具有高效率的照明光学系统的图像显示光学系统(特别是将投射光学系统做成偏心光学系统时)，希望在以照明光学系统的F数为FNO时能够满足上述(1)式的条件。

在该条件下，如果低于其下限值，由于与FNO相比入射角度变得过大，要校正波纹畸变等象差将很困难，不能良好地设计投射光学系统。此外，如果高于其上限值，则由于与入射角度相比FNO变得过大，在投射光学系统中光斑光的量变多，光的利用效率恶化。

此外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学系统，上述彩色分解合成光学系统将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上。

进而，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自上述照明光学系统的照明光，并将之导向上述彩色分解合成光学系统，同时，使来自上述彩色分解合成光学系统的图像光透过并达到上述投射光学系统。

其中，上述导光元件以及上述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同。

再有，上述多个图像显示元件中的至少一个的图像显示元件被配置在包含上述照明光学系统的基准轴和上述投射光学系统的基准轴的平面外。所谓上述基准轴是指在沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的、在上述导光元件、上述彩色分解合成光学系统以及上述投射光学系统中的轨迹线。此外，上述投射光学系统为偏心光学系统。

此外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学系统，上述彩色分解合成光学系统将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上。

进而，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自上述照明光学系统的照明光，并将之导向上述彩色分解合成光学系统，同时，使来自上述彩色分解合成光学系统的图像光透过并达到上述投射光学系统。

其中，入射到上述图像显示元件的照明光的基准轴以及从上述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于上述图像显示元件的显示面的法线倾斜。所谓上述基准轴是指在沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的、在上述导光元件、上述彩色分解合成光学系统以及上述投射光学系统中的轨迹线。

再有，上述多个图像显示元件中的至少一个的图像显示元件被配置在包含上述照明光学系统的基准轴和上述投射光学系统的基准轴的平面外。此外，上述投射光学系统为偏心光学系统。

进而，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学系统，上述彩色分解合成光学系统将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上。

此外，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，在使来自上述照明光学系统的照明光透过并达到上述彩色分解合成光学系统的同时，还以约100％的反射率反射来自上述彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向上述投射光学系统。

其中，上述导光元件以及上述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同。

再有，上述多个图像显示元件中的至少一个的图像显示元件被配置在包含上述照明光学系统的基准轴和上述投射光学系统的基准轴的平面外。所谓上述基准轴是指在沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的、在上述导光元件、上述彩色分解合成光学系统以及上述投射光学系统中的轨迹线。此外，上述投射光学系统为偏心光学系统。

另外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学系统，上述彩色分解合成光学系统将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上。

进而，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学系统之间，在使来自上述照明光学系统的照明光透过并达到上述彩色分解合成光学系统的同时，还以约100％的反射率反射来自上述彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向上述投射光学系统。

其中，入射到上述图像显示元件的照明光的基准轴以及从上述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于上述图像显示元件的显示面的法线倾斜。所谓上述基准轴是指在沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的、在上述导光元件、上述彩色分解合成光学系统以及上述投射光学系统中的轨迹线。

再有，上述多个图像显示元件中的至少一个的图像显示元件被配置在包含上述照明光学系统的基准轴和上述投射光学系统的基准轴的平面外。上述投射光学系统为偏心光学系统。

这样，通过在包含上述照明光学系统的基准轴和上述投射光学系统的基准轴的平面之外配置至少一个的图像显示元件，与全部的图像显示元件配置在上述平面内的情况相比，可以谋求在同一平面方向的装置的小型化。

另外，由于在彩色分解合成光学系统内，可以分别在不同的方向上展开照明光的光路和图像光的光路的展开的方向以及在用彩色分解合成光学系统分解光路时展开光路的方向，故各自的光学系统部分可以做得更集约化。这是因为如果在同一平面内展开光路，则相当于图7的棱镜P1或P2的棱镜必须以跨越了照明光路和投影光路的状态在平面内扩展，但如果不是同一平面内(假如是正交的平面)，则因可以将照明光路和投影光路看作是处于同样的位置，故也可以以不跨越处于不同位置的照明光路和投影光路二者的形式来谋求棱镜的小型化。

此外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学元件，上述彩色分解合成光学元件将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学元件合成的图像光投射到被投射面上。

进而，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学元件之间，以约100％的反射率反射来自上述照明光学系统的照明光，并将之导向上述彩色分解合成光学元件，同时，使来自上述彩色分解合成光学元件的图像光透过并达到上述投射光学系统。

其中，上述导光元件以及上述彩色分解合成光学元件内的照明光的光路和图像光的光路相互不同。进而，在上述导光元件以及上述彩色分解合成光学元件的至少一方，在透过照明光以及图像光二者的至少一个透过面上形成有防反射膜。也可以将上述投射光学系统作为偏心光学系统。

另外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学元件，上述彩色分解合成光学元件将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学元件合成的图像光投射到被投射面上。

进而，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学元件之间，以约100％的反射率反射来自上述照明光学系统的照明光，并将之导向上述彩色分解合成光学元件，同时，使来自上述彩色分解合成光学元件的图像光透过并达到上述投射光学系统。

其中，入射到上述图像显示元件的照明光的基准轴以及从上述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于上述图像显示元件的显示面的法线倾斜。所谓上述基准轴是指在上述导光元件、上述彩色分解合成光学元件以及上述投射光学系统跟踪沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线。进而，在上述导光元件以及上述彩色分解合成光学元件的至少一方，在透过照明光以及图像光二者的至少一个透过面上形成有防反射膜。上述投射光学系统也可以作为偏心光学系统。

此外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学元件，上述彩色分解合成光学元件将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学元件合成的图像光投射到被投射面上。

进而，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学元件之间，在使来自上述照明光学系统的照明光透过并达到上述彩色分解合成光学元件的同时，还以约100％的反射率反射来自上述彩色分解合成光学元件的图像光，并将之导向上述投射光学系统。

其中，上述导光元件以及上述彩色分解合成光学元件内的照明光的光路和图像光的光路相互不同。

进而，在上述导光元件以及上述彩色分解合成光学元件的至少一方，在透过照明光以及图像光二者的至少一个透过面上形成有防反射膜。也可以将上述投射光学系统作为偏心光学系统。

另外，本发明的图像显示光学系统具有，照明光学系统；多个图像显示元件，上述各图像显示元件图像调制入射的光；彩色分解合成光学元件，上述彩色分解合成光学元件将来自上述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到上述多个图像显示元件，同时，合成从上述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；投射光学系统，上述投射光学系统将被上述彩色分解合成光学元件合成的图像光投射到被投射面上。

进而，还具有导光元件，上述导光元件被配置在上述照明光学系统和上述彩色分解合成光学元件之间，在使来自上述照明光学系统的照明光透过并达到上述彩色分解合成光学元件的同时，还以约100％的反射率反射来自上述彩色分解合成光学元件的图像光，并将之导向上述投射光学系统。

其中，入射到上述图像显示元件的照明光的基准轴以及从上述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于上述图像显示元件的显示面的法线倾斜。所谓上述基准轴是指在上述导光元件、上述彩色分解合成光学元件以及上述投射光学系统跟踪沿着上述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线。

此外，在上述导光元件以及上述彩色分解合成光学元件的至少一方，在透过照明光以及图像光二者的至少一个透过面上形成有防反射膜。上述投射光学系统也可以作为偏心光学系统。

这样，通过在上述导光元件以及上述彩色分解合成光学元件的至少一方，在同时透过照明光以及图像光的面上形成防反射膜，可以降低照明光所产生的光斑。此外，也可以在覆盖图像显示元件的感光区域的玻璃面上形成防反射膜。

在形成防反射膜时，可以使上述照明光学系统的光斑率F为1/100以下、1/200以下或者1/800以下地在上述各透过面上形成防反射膜。其中，当设上述至少一个的透过面的数为n、上述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)时，上述照明光学系统的光斑率F可以用式 $F=\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i$

来表示。

此外，最好使上述照明光学系统的光斑率F与上述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)的和满足 $\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i<F$

这样的条件。

在设作为由照明光学系统产生的光斑光量和图像光光量的比的光斑率F为

F≤1/100(2)

时，可以在同时透过照明光与图像光的面和图像显示元件的图像显示区域外的部分分别形成反射率Ri≤0.25的防反射膜。

此外，在设光斑率F为

F≤1/200(3)

时，可以在同时透过照明光与图像光的面和图像显示元件的图像显示区域外的部分分别形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。

而在设光斑率F为

F≤1/800(4)

时，可以在同时透过照明光与图像光的面和图像显示元件的图像显示区域外的部分分别形成反射率Ri≤0.031的防反射膜。

在用在各波长用比视见灵敏度将兰色的波长区域400～490nm的反射率施加了权重的值之和除以比视见灵敏度之和的值满足上述反射率Ri的各条件(2)～(4)的同时，希望在用在各波长用比视见灵敏度将绿色的波长区域500～580nm的反射率施加了权重的值之和除以比视见灵敏度之和的值满足上述反射率Ri的各条件(2)～(4)，进而还希望在用在各波长用比视见灵敏度将红色的波长区域590～700nm的反射率施加了权重的值之和除以比视见灵敏度之和的值也满足上述反射率Ri的各条件(2)～(4)。

进而，在上述各发明的投影型图像显示装置中，作为上述导光元件可以使用具有以下面的元件，即，第1面，上述第1面使照明光入射；第2面，上述第2面在使照明光朝向上述彩色分解合成系统出射的同时，还使来自上述彩色分解合成光学元件的图像光入射；第3面，上述第3面在以约100％的反射率使从上述第1面入射的照明光朝向上述第2面反射的同时，还使从上述第2面入射的图像光朝向上述投射光学系统出射。

另外，作为上述导光元件也可以使用具有以下面的元件，即，第1面，上述第1面在使照明光入射的同时，以约100％的反射率反射图像光；第2面，上述第2面在使从上述第1面入射的照明光朝向上述彩色分解合成光学元件出射的同时，还使来自上述彩色分解合成光学元件的图像光入射；第3面，上述第3面使从上述第2面入射并在上述第1面反射的图像光朝向上述投射光学系统出射。

此外，也可以在上述各发明的图像显示光学系统中设置辅助光学元件，上述辅助光学元件相对于上述导光元件空开一定空气间隔配置在上述导光元件和上述照明光学系统之间，使来自上述导光元件的图像光折射透过。

进而，也可以在上述各发明的图像显示光学系统中设置辅助光学元件，上述辅助光学元件相对于上述导光元件空开一定空气间隔配置在上述导光元件和上述照明光学系统之间，使来自上述照明光学系统的照明光折射透过。

特别地，在导光元件具有楔形形状这样的情况中，通过相对于上述导光元件空开一定空气间隔地在该导光元件和投射光学系统之间配置使从上述导光元件出射的图像光折射并透过的辅助光学元件，或者相对于上述导光元件空开一定空气间隔地在该导光元件和照明光学系统之间配置使来自上述照明光学系统的照明光折射并透过的辅助光学元件，可以达成缓和在导光元件所产生的象差。

进而，也可以在彩色分解合成光学元件和图像显示元件之间设置只使特定的偏振光成分透过的偏振光元件。

由于图像显示元件调制光的偏振状态，故照明光学系统以及投射光学系统需要用于显示图像的偏光板。为此，通过在彩色分解合成光学元件和图像显示元件之间设置偏光板，因其没有受到照明光路和图像(投射)光路重叠的光学元件(导光元件、彩色分解合成光学系统)的内部畸变或光学多层膜的偏振状态的紊流的影响，故可以进一步提高图像的对比度。

此外，也可以接合导光元件和彩色分解合成光学元件，或接合彩色分解合成光学元件和图像显示元件。由此，可以达到抑制照明光所导致的光斑的产生的目标。

本发明的详细构成和上述目的以及其他的目的或特征可以通过以下的实施例进一步明了。

附图说明

图1是作为本发明的实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图2是图1所示的投影型图像显示装置的部分放大图；

图3是作为本发明的其他的实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图4是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图5是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图6是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图7(A)是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图，图7(B)是图7(A)的K方向侧视图；

图8是图7(A)所示的投影型图像显示装置的J方向侧视图；

图9(A)是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图，图9(B)是图9(A)的K方向侧视图；

图10(A)是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图，图10(B)是图10(A)的K方向侧视图；

图11(A)是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图，图11(B)是图11(A)的K方向侧视图；

图12(A)是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图，图12(B)是图12(A)的K方向侧视图；

图13是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图14是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图15是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图16是图15所示的投影型图像显示装置中所使用的彩色位相滤光片的特性图；

图17是说明图15所示的投影型图像显示装置中所使用的偏光板的透过方向的图；

图18是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图19是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图20是作为本发明的另外一个实施例的投影型图像显示装置的构成图；

图21所示是以往的投影型图像显示装置的构成。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施例进行说明。

图1中给出了作为本发明的实施例的投影型图像显示装置的构成。图中，1是由高压水银灯等构成的照明光源，2是用于将来自该光源1的光发射到规定的方向上的反射器。

3是用于形成均匀的照明区域的积分器，其由光学复眼透镜3a、3b构成。

4是将没有偏振光的光汇集到规定的偏振方向的偏振光变换元件，其由偏振光分离膜4a和反射膜4b以及1/2位相板4c构成。

5是会聚照明光的聚光光学系统，由透镜5a、5b以及反射镜5c构成。其中，由光源1～透镜5b构成照明光学系统。

6是用于设定光路的光路棱镜(导光元件)，其作用是设置光路以使照明光学系统和投射光学系统的光路通过一个彩色分解合成光学系统。

7是用于将光路分解成R、G、B三种颜色以及再次进行合成的分色棱镜(彩色分解合成光学系统)，在本实施例中，该彩色分解合成光学系统是组合3个棱镜并在规定的组合面上蒸敷分色膜等构成的。

8r、8g、8b是由液晶显示器等构成的各种色光用的反射型图像显示元件，由对应于来自没有图示的PC机或电视机、录像机、DVD播放器等图像信息供给装置的图像信息的信号进行驱动，不仅反射入射的各种颜色的照明光还进行调制出射。

9是辅助棱镜(辅助光学元件)，10是偏心投射透镜(投射光学系统)。P是对应图像显示元件8r、8g、8b的偏光元件，A是对应图像显示元件8r、8g、8b的检光元件。

下面，说明如以上这样构成的图像显示装置的光学的作用。从光源1辐射状地出射的照明光束被反射器2反射并朝向光学复眼透镜3a会聚。该照明光束被光学复眼透镜3a分离成多个光束后，通过光学复眼透镜3b、透镜5a、5b的作用重合在图像显示元件8r、8g、8b上，在图像显示元件上形成均匀的照明区域。

另外，出射于光学复眼透镜3b的多个光束被对应于光束的偏振光分离膜4a分离成P偏振光和S偏振光。P偏振光被1/2位相板4c变换成与S偏振光相同方向的偏振光成分，S偏振光被反射膜4b反射，并作为规定的偏振光辐射到同一方向。

如图2所示的那样，照明光束在光路棱镜6的第1面6a到第2面6b以满足全反射条件的角度入射并全反射。由此，可以得到大约100％的反射率的反射，并在改变了光路后，从第3面6c出射。

其中，在本实施例中，是对照明光在光路棱镜6的第2面6b全反射的情况进行的说明，但在该第2面6b的反射也可以是利用在第2面6b的外侧的一部分上通过蒸敷等形成的反射镀膜所进行的反射。

此外，在本实施例中，作为分色棱镜7使用的是用3个棱镜(第1～第3的棱镜P1～P3)构成的3P棱镜。

图2中，从第1棱镜P1的第1面7a入射的B(兰色)光被第1分色面7db反射，R(红色)光、G(绿色)光透过。

B光在第1面7a以约100％的反射率被反射(例如全反射)之后，从第2面7b出射并到达B光用的图像显示元件8b。

透过第1分色面7db的R、G光从在与该第1分色面7db之间空开一点点空气间隔配置的第2棱镜P2的第3面7c入射，R光被第2分色面7dr反射，G光透过。

R光在第3面7c以约100％的反射率被反射(例如全反射)之后，从第4面7d出射并到达R光用的图像显示元件8r。

透过第2分色面7dr的G光入射到第3棱镜P3后，从第5面7e出射，到达G光用的图像显示元件8g。

入射到各图像显示元件的各种颜色的照明光由利用对应于上述图像信息的信号驱动的各图像显示元件调制其偏光状态并进行反射。

被各图像显示元件调制以及反射了的图像光被反射到不同于照明光的入射方向的方向上，并分别入射到分色棱镜7，按进行上述彩色分解时的相反的顺序通过光学面并被再次合成为一束光线出射。

出射于分色棱镜7的光在光路棱镜6自第3面6c在第2面6b以与满足全反射条件的角度相比较小的角度入射，并透过第2面6b出射。

出射于光路棱镜6的光折射于辅助棱镜9并透过之，由图1的偏心投射透镜10作为全彩色图像投影到没有图示的显示屏(被投射面)上。

其中，在图1中，如果以照明光学系统的基准轴为照明光束的中心轴，则光学系统的基准轴可以认为是在其以后设置的光学复眼透镜3a、3b以外的照明光学系统(5a、5b、5c)、光路棱镜6、分色棱镜7、图像显示元件8r～8b、辅助棱镜9以及偏心投射透镜10中分别跟踪沿着反射器2的光轴的光线的直线。

基于此点，在图1中，作为照明光学系统的基准轴设定为IL，作为投射光学系统的基准轴设定为PL。

在本实施例中，如图2所示的那样，分别设定的照明光学系统彩色分解后的基准轴IL以及投射光学系统的基准轴PL相对于图像显示元件8r～8b的显示面的法线同时倾斜θ。由此，照明光学系统的基准轴IL和投射光学系统的基准轴PL所成的角度便为2θ。

此外，在设照明光学系统的F数为FNO。照明光束的直径为φi，聚光光学系统5的焦距(图1的透镜5a、5b的合成焦距)为fi时，照明光学系统的F数可以由

FNO＝fi/φi

求出，其中，由于光学复眼透镜3是矩形的，故在照明光束为矩形时，可以使用矩形形状的光束的长边L1或者短边Ls，由

FNO＝fi/L1或者FNO＝fi/Ls

来求得。

如果上述倾斜角度θ变大，则照明光路的基准轴和投射光路的基准轴所成的角度2θ也变大，图像光(或者照明光)入射到光路棱镜6的角度ω变小，可以使依赖于透过光路棱镜6的所有光线的入射角度的透过率更为均一。此外，在照明光学系统中，照明光学系统的F数越小则效率越好。

另一方面，在偏心光学系统中，物面(图像显示元件)的倾斜角度θ越小则其偏心象差量越少，此外，偏心投射透镜10的F数越大则越容易校正象差。

由于偏心投射透镜10的F数的设定是大致等于照明光学系统的F数，故为了将良好的偏心光学系统作为投射光学系统并实现具有高效率的照明光学系统的图像显示装置，希望最好满足

7＜FNO/tanθ＜46

的条件。

如上述所说明过的那样，在本实施例中，在照明光学系统和分色棱镜7之间，设置有以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光，并在将之导向分色棱镜7的同时，使从分色棱镜7出射的图像光透过并达到偏心投射透镜10侧的光路棱镜6，由于可以使该光路棱镜6以及分色棱镜7内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，故无需象以往的那样设置偏光光束分离器即可分离照明光的光路和图像光的光路。而且，可以由光路棱镜6以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光，将之导向分色棱镜7，并能够使来自图像显示元件8r～8b的图像光朝向偏心投射透镜10透过。

因而，与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用率并获得明亮的显示图像。

此外，在本实施例中，通过将偏心投射透镜10做成具有至少一个旋转非对称面或者相互旋转对称轴不同的多个光学元件的偏心光学系统，可以以倾斜投射光学系统的基准轴的方式来校正所产生的波纹畸变等偏心象差。

另外，在本实施例中，是以楔形形状形成光路棱镜6，但由于在该光路棱镜6和偏心投射透镜10之间，相对于光路棱镜6空开一定空气间隔配置有使光路棱镜6出射的图像光折射透过的辅助棱镜9，故可以缓和楔形形状所产生的象差。

在图3中，示出了作为本发明的其他实施例的投影型图像显示装置的构成。其中，本实施例除了作为彩色分离合成棱镜27使用的是整体地组合了4个棱镜P1～P4的4P棱镜点外，其他与第1实施例相同。因此，在本实施例中，在与图1的实施例相同的构成要素上附加与图1的实施例相同的符号并省略其说明。

下面，对本实施例的分色棱镜27的作用进行说明。图中，从光路棱镜6出射并从第1面27a入射到分色棱镜27的第1棱镜P1的照明光，其B光在第1分色面27db处被反射，其R光、G光则透过。

B光在第1面27a以近于100％的反射率被反射(例如全反射)之后，从第2面27b出射到达B光用的图像显示元件8b。

此外，透过了第1分色面27db的R、G光透过第3面27c，在第2分色面27dr处R光被反射，G光透过。

R光从第3棱镜P3的第4面27d出射，到达R光用的图像显示元件8r。透过第2分色面27dr的G光从第4棱镜P4的第5面27e出射，到达G光用的图像显示元件8g。

如本实施例这样，通过设置第3面27c并用4个棱镜构成彩色分离合成棱镜27，与图1所示那样用3P棱镜构成的情况相比，有利于分色棱镜的小型化。

在图4中，示出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。其中，该实施例除了作为彩色分离合成棱镜37使用的是整体地组合了4个棱镜P1～P4，且分色面是X状地交叉的4P棱镜点外，其他与第1实施例相同。因此，在本实施例中，在与图1的实施例相同的构成要素上附加与图1的实施例相同的符号并省略其说明。

下面，对本实施例的分色棱镜37的作用进行说明。图中，从光路棱镜6出射并从第1面37a入射到分色棱镜37内的照明光中，被第1分色面37db反射的B光，透过第2面37c到达B光用的图像显示元件8b。

此外，被第2分色面37dr反射的R光透过第3面37b，到达R光用的图像显示元件8r。

同时透过第1分色面37db和第2分色面37dr的G光则透过第4面37d，到达G光用的图像显示元件8g。

在图5中，示出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。

在本实施例中，由于除了光路棱镜6的光的通过方式与上述的各实施例不同以外，其他与第1实施例相同，故在共同的构成要素上附加与图1的实施例相同的符号并省略其说明。

在本实施例中，通过了透镜5b的照明光首先在辅助棱镜9折射并透过后，入射到光路棱镜6的第1面6b’，进而透过第2面6c’入射到分色棱镜7。

在分色棱镜7，与图1的实施例同样地，分离R、G、B各色光并入射到各图像显示元件8r～8b，调制后，合成并再次从光路棱镜6的第2面6c’入射。

入射到光路棱镜6的图像光在第1面6b’全反射，并从第3面6a’出射，通过偏心投射透镜10进行投影。

在本实施例中，在照明光学系统和分色棱镜7之间，设置有在使来自照明光学系统的照明光透过并达到分色棱镜7的同时，还以约100％的反射率反射来自分色棱镜7的图像光，并使之朝向偏心投射透镜10透过的光路棱镜6，由于可以使该光路棱镜6以及分色棱镜7内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，故无需象以往的那样设置偏光光束分离器即可分离照明光的光路和图像光的光路。而且，可以通过光路棱镜6以约100％的反射率反射来自分色棱镜7的图像光并将之导向偏心投射透镜10。

因而，与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用率并获得明亮的显示图像。

在图6中，示出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。在本实施例中，虽然光的行进方向与图5的实施例相同，但却具有除去了图5的实施例所示的辅助棱镜9的构成。本实施例中，在与图5的实施例共同的构成要素上附加与图5的实施例相同的符号并省略其说明。

如该实施例所示的那样，在本发明中，并非一定要使用辅助棱镜。

其中，在本发明中，各种色光用的图像显示元件的配置并非只限于用上述的各实施例说明过的配置，可以任意地设置。

此外，用上述实施例说明的投影型图像显示装置也可以适用于接收由图像记录装置或者计算机等发送的图像信号，并基于该图像信号在被照射面上投影图像的图像显示系统。

如以上所说明的那样，按照图1～图6所示的实施例，可以无需象以往的那样设置偏光光束分离器即可分离照明光的光路和图像光的光路。而且，可以利用导光元件以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光或者来自彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向彩色分解合成光学系统或投射光学系统。因而，与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精细的显示图像。

进而，通过将投射光学系统做成偏心光学系统，可以以倾斜投射光学系统的方式来校正所产生的波纹畸变等偏心象差。

此外，如果相对于图像显示元件的显示面的法线分别倾斜地设定入射到图像显示元件的照明光的基准轴以及从图像显示元件出射的图像光的基准轴，从而可以小型化投射光学系统。

另外，当设照明光的基准轴以及图像光的基准轴的相对于图像显示元件的法线的倾斜角度为θ，照明光学系统的F数为FNO时，如果能够满足

7＜FNO/tanθ＜46

则可以将良好的偏心光学系统作为投射光学系统，实现具有高效率的照明光学系统的图像显示装置。

再有，在以楔形形状形成导光元件时，如果在该导光元件和偏心投射光学系统之间相对于导光元件空开一定空气间隔配置使导光元件出射的图像光折射并透过的辅助光学元件，或者在该导光元件和照明光学系统之间相对于导光元件空开一定空气间隔配置使照明光学系统出射的照明光折射并透过的辅助光学元件，则可以缓和楔形形状所产生的象差。

在图7(A)中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。图中，101是由高压水银灯等构成的照明光源，102是用于将来自该光源101的光辐射到规定的方向上的反射器。

103是用于形成均匀的照明区域的积分器，其由光学复眼透镜103a、103b构成。

104是将没有偏振光的光汇集到规定的偏振方向的偏振光变换元件，其由偏振光分离膜104a和反射膜104b以及1/2位相板104c构成。

105是会聚照明光的聚光光学系统，由透镜105a、105b以及反射镜105c构成。其中，由光源101～透镜105b构成照明光学系统。

106是用于设定光路的光路棱镜(导光元件)，其作用是设置光路以使照明光学系统和投射光学系统的光路通过一个彩色分解合成光学系统。

107是用于将光路分解成R、G、B三原色以及再次进行合成的分色棱镜(彩色分解合成光学系统)，在本实施例中，该彩色分解合成光学系统是组合3个棱镜并在规定的组合面上蒸敷分色膜等构成的。

108r、108g、108b是由液晶显示器等构成的各种色光用的反射型图像显示元件，由对应于来自没有图示的PC机或电视机、录像机、DVD播放器等的图像信息供给装置的图像信息的信号进行驱动，在反射入射的各种颜色的照明光的同时还进行调制出射。

109是辅助棱镜(辅助光学元件)，110是偏心投射透镜(投射光学系统)。P是对应图像显示元件108r、108g、108b的偏光元件，A是对应图像显示元件108r、108g、108b的检光元件。

其中，在图7(B)中，给出了从图7(A)中的箭头K方向观看上述光路棱镜106、彩色分解合成棱镜107、辅助棱镜109以及图像显示元件108r、108g、108b时的相互配置关系。此外，在图8中，给出了从图7(A)所示的箭头J方向观看积分器103的部分时的图。

下面，说明如上述这样构成的图像显示装置的光学的作用。从光源101辐射状地出射的照明光束被反射器102反射并朝向光学复眼透镜103a会聚。该照明光束被光学复眼透镜103a分离成多个光束后，通过光学复眼透镜103b、透镜105a、105b的作用重合在图像显示元件108r、108g、108b上，在图像显示元件上形成均匀的照明区域。

另外，出射于光学复眼透镜103b的多个光束被对应于各光束的偏振光分离膜104a分离成P偏振光和S偏振光。P偏振光被1/2位相板104c变换成与S偏振光相同方向的偏振光成分，S偏振光被反射膜104b反射，并作为规定的偏振光辐射到同一方向。此外，也可以不同于该实施例在被偏振光分离膜分离了的S偏振光的光路上设置1/2位相板，形成进行汇集到S偏振光方向的偏振光变换的构成。

照明光束在光路棱镜106的第1面106a到第2面106b以满足全反射条件的角度入射并全反射。由此，可以得到近于100％的反射率的反射，并在改变了光路后，从第3面106c出射。

其中，在本实施例中，是对照明光在光路棱镜106的第2面106b全反射的情况进行的说明，但在该第2面106b的反射也可以是利用在第2面106b的外侧的一部分上通过蒸敷等形成的反射镀膜所进行的反射。

此外，在本实施例中，作为彩色分解合成棱镜107使用的是由3个棱镜(第1～第3的棱镜P1～P3)构成的3P棱镜。

从第1棱镜P1的第1面107a入射的B光被第1分色面107db反射，R光、G光则透过。

B光在第1面107a以近于100％的反射率被反射(例如全反射)之后，从第2面107b出射到达B光用的图像显示元件108b。

透过第1分色面107db的R、G光从与该第1分色面107db之间空开一点点空气间隔配置的第2棱镜P2的第3面107c入射，R光被第2分色面107dr反射，G光透过。

R光在第3面107c以约100％的反射率反射(例如全反射)了之后，从第4面107d出射并到达R光用的图像显示元件108r。

透过第2分色面107dr的G光入射到第3棱镜P3后，从第5面107e出射，到达G光用的图像显示元件108g。

入射到各图像显示元件的各种颜色的照明光由利用对应了上述图像信息的信号驱动的各图像显示元件调制其偏光状态并进行反射。

被各图像显示元件调制以及反射了的图像光被反射到不同于照明光的入射方向的方向，并分别入射到彩色分解合成棱镜107，按上述彩色分解时的相反的顺序通过光学面并再次合成为一束光线出射。

出射于彩色分解合成棱镜107的光在光路棱镜106自第3面106c在第2面106b以较满足全反射条件的角度小的角度入射，并透过第2面106b出射。

出射于光路棱镜106的光折射并透过辅助棱镜109，由偏心投射透镜110作为全彩色图像投影到没有图示的显示屏(被投射面)上。

其中，在图7(A)、(B)中，如果设照明光学系统的基准轴为照明光束的中心轴，则光学系统的基准轴可以认为是在其以后设置的光学复眼透镜103a、103b以外的照明光学系统(105a、105b、105c)、光路棱镜106、彩色分解合成棱镜107、图像显示元件108r～108b、辅助棱镜109以及偏心投射透镜110中分别跟踪沿着反射器102的光轴的光线的直线。

基于此点，作为照明光学系统的基准轴设定为IL，作为投射光学系统的基准轴设定为PL。

在本实施例中，分别设定的照明光学系统的彩色分解后的基准轴IL以及投射光学系统的基准轴PL相对于图像显示元件108r～108b的显示面的法线同时倾斜θ。由此，照明光学系统的基准轴IL和投射光学系统的基准轴PL所成的角度便为2θ。

其中，虽然在图7(A)、(B)中没有给出，但朝向彩色分解合成棱镜107内的B光和R光的图像显示元件108b、108r的入射光路(照明光路)以及出射光路(图像光路)也与G光同样地相互不同。

如果上述倾斜角度θ变大，则照明光路的基准轴和投射光路的基准轴所成的角度2θ也变大，图像光(或者照明光)入射到光路棱镜106的角度ω变小，可以使依赖于透过光路棱镜106的所有的光线的入射角度的透过率更为均一。此外，在照明光学系统中，照明光学系统的F数越小则效率越好。

另一方面，在偏心光学系统中，物面(图像显示元件)的倾斜角度θ越小，其偏心象差量越少，此外，偏心投射透镜110的F数越大则越容易校正象差。

此外，包含入射到光路棱镜106的照明光学系统的基准轴IL和从辅助棱镜出射的投射光学系统的基准轴PL的平面扩展的方向是图7(A)的纸面的方向，在图8中是与纸面正交的方向。

当设被彩色分解合成棱镜107分解的照明光学系统以及投射光学系统的光路的基准轴分别为ILr、ILg、ILb时，它们的基准轴没在图7(A)的纸面内，R、B光用的图像显示元件108r、108b存在于包含照明光学系统的基准轴IL和投射光学系统的基准轴PL的平面之外。

由此，与3个图像显示元件全部存在于上述平面内的情况相比，可以在相同平面方向使装置小型化。

其中，在本实施例中，关于偏振光变换元件，由于在图像显示元件108r、108g、108b的长边方向分离偏振光成分的做法效率更好，故使用的是在图8所示的方向上交互地配置了偏振光分离膜104a以及反射膜104b的偏振光变换元件。

进而，在本实施例，在照明光学系统和彩色分解合成棱镜107之间，设置有以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光，并在将之导向彩色分解合成棱镜107同时，使从彩色分解合成棱镜107出射的图像光透过并达到偏心投射透镜110侧的光路棱镜106，由于可以使该光路棱镜106以及彩色分解合成棱镜107内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，故无需象以往的那样设置偏光光束分离器即可分离照明光的光路和图像光的光路。

而且，可以由光路棱镜106以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光，并将之导向彩色分解合成棱镜107，且能够使来自图像显示元件108r～108b的图像光朝向偏心投射透镜110透过。

因而，与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用率并获得明亮的显示图像。

此外，在本实施例中，通过将偏心投射透镜110做成具有至少一个旋转非对称面或者相互旋转对称轴不同的多个光学元件的偏心光学系统，可以以倾斜投射光学系统的基准轴的方式来校正所产生的波纹畸变等偏心象差。

另外，在本实施例中，是以楔形形状形成光路棱镜106，但由于在该光路棱镜106和偏心投射透镜110之间相对于光路棱镜106空开一定空气间隔配置有使光路棱镜106出射的图像光折射并透过的辅助棱镜109，故可以缓和楔形形状所产生的象差。

图9(A)中给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。图9(B)给出了从图9(A)所示的箭头K方向所看到的上述光路棱镜106以及彩色分解合成棱镜127的部分。

其中，本实施例除了作为彩色分离合成棱镜127使用的是整体地组合了4个棱镜P1～P4的4P棱镜点外，其他与第7实施例相同。因此，在本实施例中，在与图7的实施例相同的构成要素上附加与图7的实施例相同的符号并省略其说明。

下面，对本实施例的彩色分解合成棱镜127的光学作用进行说明。从第1面127a入射的照明光中，B光在第1分色面127db被反射，R光、G光则透过。

B光在第1面127a以约100％的反射率被反射(例如全反射)之后，从第2面127b出射并到达B光用的图像显示元件108b。

此外，透过第1分色面127db的R、G光透过第3面127c，并在第2分色面127dr处反射R光，透过G光。

R光从第3棱镜P3的第4面127d出射，到达R光用的图像显示元件108r。透过第2分色面127dr的G光从第4棱镜P4的第5面127e出射，到达G光用的图像显示元件108g。

在本实施例中，当也设被彩色分解合成棱镜127分解的照明光学系统以及投射光学系统的光路的基准轴分别为ILr、ILg、ILb时，它们的基准轴没在包含照明光学系统的基准轴IL和从辅助棱镜出射的投射光学系统的基准轴PL的平面扩展的图9(A)的纸面内，R、B光用的图像显示元件108r、108b存在于上述平面之外。

其中，如本实施例这样，通过设置第3面127c并用4个棱镜构成彩色分离合成棱镜127，与图7所示的那样用3P棱镜构成的情况相比，有利于彩色分解合成棱镜的小型化。

在图10(A)中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。在图10(B)中，给出了从图10(A)所示的箭头K方向所看到的上述光路棱镜106以及彩色分解合成棱镜137的部分。

其中，本实施例除了作为彩色分离合成棱镜137使用的是整体地组合了4个棱镜P1～P4，且分色面是X状地交叉的4P棱镜点外，其他与第7实施例相同。因此，在本实施例中，在与图7的实施例相同的构成要素上附加与图7的实施例相同的符号并省略其说明。

下面，对本实施例的彩色分解合成棱镜137的光学作用进行说明。图中，从光路棱镜106出射并从第1面137a入射到彩色分解合成棱镜137内的照明光中，被第1分色面137db反射的B光，透过第2面137c到达B光用的图像显示元件108b。

此外，被第2分色面137dr反射的R光透过第3面137c，到达R光用的图像显示元件108r。

同时透过第1分色面137db和第2分色面137dr的G光透过第4面137d到达G光用的图像显示元件108g。

在本实施例中，当设被彩色分解合成棱镜137分解的照明光学系统以及投射光学系统的光路的基准轴分别为ILr、ILg、ILb时，它们的基准轴也没在包含照明光学系统的基准轴IL和从辅助棱镜出射的投射光学系统的基准轴PL的平面扩展的图10(A)的纸面内，R、B光用的图像显示元件108r、108b存在于上述平面之外。

在图11(A)中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。在图11(B)中，给出了从图11(A)所示的箭头K方向所看到的上述光路棱镜106以及彩色分解合成棱镜147的部分。

在本实施例中，由于除了光路棱镜106的光的通过方式与上述的各实施例不同以外，其他与第7实施例相同，故在共同的构成要素上附加与图7的实施例相同的符号并省略其说明。

在本实施例中，通过了透镜105b的照明光首先在折射并透过了辅助棱镜109后，入射到光路棱镜106的第1面106b’，进而透过第2面106c’入射到彩色分解合成棱镜147。

在彩色分解合成棱镜147，与图7的实施例同样地分离R、G、B各色光并入射到各图像显示元件108r～108b，调制后，合成并再次从光路棱镜106的第2面106c’入射。

入射到光路棱镜106内的图像光在第1面106b’全反射，从第3面106a’出射，并由偏心投射透镜110进行投影。

在本实施例中，在照明光学系统和彩色分解合成棱镜147之间，在使来自照明光学系统的照明光透过并达到彩色分解合成棱镜147的同时，还设置有以约100％的反射率反射来自彩色分解合成棱镜147的图像光使之朝向偏心投射透镜110透过的光路棱镜106，由于可以使该光路棱镜106以及彩色分解合成棱镜147内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，故无需象以往的那样设置偏光光束分离器即可分离照明光的光路和图像光的光路。而且，可以由光路棱镜106以约100％的反射率反射来自彩色分解合成棱镜147的图像光，将之导向偏心投射透镜110。

因而，与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用率并获得明亮的显示图像。

此外，在本实施例中，当设被彩色分解合成棱镜147色分解的照明光学系统以及投射光学系统的光路的基准轴分别为ILr、ILg、ILb时，它们的基准轴也没在包含照明光学系统的基准轴IL和从辅助棱镜出射的投射光学系统的基准轴PL的平面扩展的图11(A)的纸面内，R、B光用的图像显示元件108r、108b存在于上述平面之外。

本实施例的彩色分解合成棱镜147在图11(A)小于对应光束变小的G图像显示元件108g的第3棱镜P3，谋求了装置的小型化。其光学作用与图7的实施例一样。

在图12(A)中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。在图12(B)中，给出了从图12(A)所示的箭头K方向所看到的上述光路棱镜106以及彩色分解合成棱镜147的部分。

在本实施例中，虽然光的行进方向与图11的实施例相同，但却具有除去了图11的实施例所示的辅助棱镜109的构成。本实施例中，在与图11的实施例共同的构成要素上附加与图11的实施例相同的符号并省略其说明。

如用本实施例所示的这样，在本发明中，并非一定要使用辅助棱镜。

其中，在本发明中，各种色光用的图像显示元件的配置并非只限于用上述的各实施例说明过的配置，也可以任意地设置。

此外，用上述实施例所说明的投影型图像显示装置也适用于接收由图像记录装置或者计算机等发送的图像信号，并基于该图像信号在被照射面上投影图像的图像显示系统。

如以上所说明的那样，按照图7～图12所示的实施例，可以无需象以往的那样设置偏光光束分离器即可分离照明光的光路和图像光的光路。而且，由于可以利用导光元件以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光或来自彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向彩色分解合成光学系统或投射光学系统，故与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精细的显示图像。

进而，通过在包含照明光以及图像光的基准轴的平面外配置至少一个图像显示元件，与在上述平面内配置全部图像显示元件的情况相比，可以谋求同一平面方向的装置的小型化。

另外，由于可以在不同的方向上分别展开彩色分解合成光学系统内照明光的光路与图像光的光路的展开的方向和在用彩色分解合成光学系统分解光路时展开光路的方向，故各自的光学系统部分可以做得更集约化。

此外，通过将投射光学系统做成具有至少一个的旋转非对称面或相互旋转对称轴不同的多个光学元件的偏心光学系统，可以以倾斜投射光学系统的基准轴的方式来校正所产生的波纹畸变等偏心象差。

另外，如果相对于图像显示元件的显示面的法线分别倾斜地设定入射到图像显示元件的照明光的基准轴以及从图像显示元件出射的图像光的基准轴，则可以小型化投射光学系统。

再有，在楔形形状地形成了导光元件时，通过相对于导光元件空开一定空气间隔在该导光元件和投射光学系统之间配置使导光元件出射的图像光折射并透过的辅助光学元件，或者相对于导光元件空开一定空气间隔在该导光元件和照明光学系统之间配置使照明光学系统出射的照明光折射并透过的辅助光学元件，可以缓和楔形形状所产生的象差。

在图13中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。图中，201是由高压水银灯等构成的照明光源，202是用于将来自该光源201的光辐射到规定的方向上的反射器。

203是用于形成均匀的照明区域的积分器，其由光学复眼透镜203a、203b构成。

204是将没有偏振光的光汇集到规定的偏振方向的偏振光变换元件，其由偏振光分离膜204a和反射膜204b以及1/2位相板204c构成。

205是会聚照明光的聚光光学系统，由透镜205a、205b以及反射镜205c构成。其中，由光源201～透镜205b构成照明光学系统。

206是用于设定光路的光路棱镜(导光元件)，其作用是设置光路以使照明光学系统和投射光学系统的光路通过一个彩色分解合成光学系统。

207是用于将光路分解成R、G、B三原色并再次进行合成的分色棱镜(彩色分解合成光学系统)，在本实施例中，该彩色分解合成光学系统是组合3个棱镜并在规定的组合面上蒸敷分色膜等构成的。

208r、208g、208b是由液晶显示器等构成的各种色光用的反射型图像显示元件，由对应了来自没有图示的PC机或电视机、录像机、DVD播放器等的图像信息供给装置的图像信息的信号进行驱动，并在反射入射的各种颜色的照明光的同时进行调制出射。

209是辅助棱镜(辅助光学元件)，210是偏心投射透镜(投射光学系统)。Pr、Pg、Pb是对应图像显示元件208r、208g、208b的偏光板。

下面，说明如上述这样构成的图像显示装置的光学作用。从光源201辐射状地出射的照明光束被反射器202反射并朝向光学复眼透镜203a会聚。该照明光束被光学复眼透镜203a分离成多个光束后，通过光学复眼透镜203b、透镜205a、205b的作用重合在图像显示元件208r、208g、208b上，在图像显示元件上形成均匀的照明区域。

另外，出射于光学复眼透镜203b的多个光束被对应于各光束的偏振光分离膜204a分离成P偏振光和S偏振光。P偏振光被1/2位相板204c变换成与S偏振光相同方向的偏振光成分，S偏振光被反射膜204b反射，并作为规定的偏振光辐射到同一方向。

照明光束在光路棱镜206的第1面206a到第2面206b以满足全反射条件的角度入射并全反射。由此，可以得到近于100％的反射率的反射，并在改变了光路后，从第3面206c出射。

其中，在本实施例中，是关于照明光在光路棱镜206的第2面206b全反射的情况进行的说明，但在该第2面206b的反射也可以是利用在第2面206b的外侧的一部分上通过蒸敷等形成的反射镀膜所进行的反射。

此外，在本实施例中，作为彩色分解合成棱镜207使用的是由3个棱镜(第1～第3的棱镜P1～P3)构成的3P棱镜。

从第1棱镜P1的第1面207a入射的B(兰色)光被第1分色面207db反射，R(红色)光、G(绿色)光则透过。

B光在第1面207a以约100％的反射率被反射(例如全反射)后，从第2面207b出射到达B光用的图像显示元件208b。

透过第1分色面207db的R、G光从与该第1分色面207db之间空开一些空气间隔配置的第2棱镜P2的第3面207c入射，R光被第2分色面207dr反射，G光透过。

R光在第3面207c以约100％的反射率反射(例如全反射)之后，从第4面207d出射，到达R光用的图像显示元件208r。

透过第2分色面207dr的G光入射到第3棱镜P3后，从第5面207e出射，到达G光用的图像显示元件208g。

入射到各图像显示元件的各种颜色的照明光由利用对应了上述图像信息的信号驱动的各图像显示元件调制其偏光状态并进行反射。

被各图像显示元件调制以及反射了的图像光被反射到不同于照明光的入射方向的方向，并分别入射到彩色分解合成棱镜207，按上述彩色分解时相反的顺序通过光学面并再次合成为一束光线出射。

出射于彩色分解合成棱镜207的光在光路棱镜206自第3面206c在第2面206b以与满足全反射条件的角度相比较小的角度入射，并透过第2面206b出射。

其中，为了降低照明光所造成的光斑，在光路棱镜206的出射面206c和彩色分解合成棱镜207的出射面207b、207d、207e和覆盖图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上形成有防反射膜。

当取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/100时，在光路棱镜206的出射面206c和彩色分解合成棱镜207的出射面207b、207d、207e和图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.33的防反射膜。

当取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/200时，在光路棱镜206的出射面206c和彩色分解合成棱镜207的出射面207b、207d、207e和图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.16的防反射膜。

进而，当取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/800时，在光路棱镜206的出射面206c和彩色分解合成棱镜207的出射面207b、207d、207e和图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.041的防反射膜。

出射于光路棱镜206的光折射并透过辅助棱镜209，由图13的偏心投射透镜210作为全彩色图像投影到没有图示的显示屏(被投射面)上。

其中，在图13中，如果设照明光学系统的基准轴为照明光束的中心轴，则光学系统的基准轴可以认为是在其以后设置的光学复眼透镜203a、203b以外的照明光学系统(205a、205b、205c)、光路棱镜206、彩色分解合成棱镜207、图像显示元件208r～208b、辅助棱镜209以及偏心投射透镜210中分别跟踪沿着反射器202的光轴的光线的直线。

基于此点，图13中，设定IL为照明光学系统的基准轴，设定PL为投射光学系统的基准轴。

此外，偏光板Pr、Pg、Pb设置在彩色分解合成棱镜207和图像显示元件208r～208b之间，兼做照明光的偏光元件和投射系统的检光元件的作用。因此，在图像显示元件208r～208b没有受到调制(以与入射的偏振光方向相同的偏振光方向出射)的光显示为白色，受到调制并旋转了90度偏振光方向的光显示为黑色。此时，偏光板Pr、Pg、Pb的透过方向既可以是平行于被偏振光变换元件汇集了的偏振方向，也可以是不同于在彩色分解后的光路中设置位相板并被偏振光变换元件汇集了偏振方向的方向。

在本实施例中，分别设定的照明光学系统的彩色分解后的基准轴IL以及投射光学系统的基准轴PL相对于图像显示元件208r～208b的显示面的法线同时倾斜θ。由此，照明光学系统的基准轴IL和投射光学系统的基准轴PL所成的角度便为2θ。

如果加大上述倾斜角度θ，则照明光路的基准轴和投射光路的基准轴所成的角度2θ也将变大，图像光(或者照明光)入射到光路棱镜206的角度ω变小，可以使依赖于透过光路棱镜206的全部的光线的入射角度的透过率更为均一。此外，在照明光学系统中，照明光学系统的F数越小则效率越好。

另一方面，在偏心光学系统中，物面(图像显示元件)的倾斜角度θ越小其偏心象差量越少，此外，偏心投射透镜210的F数越大则将越容易校正象差。

如以上所说明的那样，在本实施例中，在照明光学系统和彩色分解合成棱镜207之间，设置有以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光，并在将之导向彩色分解合成棱镜207同时，使由彩色分解合成棱镜207出射的图像光透过并达到偏心投射透镜210侧的光路棱镜206，由于可以使该光路棱镜206以及彩色分解合成棱镜207内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，故无需象以往的那样设置偏光光束分离器即可分离照明光的光路和图像光的光路。而且，可以由光路棱镜206以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光并将之导向彩色分解合成棱镜207，且能够使来自图像显示元件208r～208b的图像光朝向偏心投射透镜210透过。

因而，与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用率并获得明亮的显示图像。

此外，在本实施例中，通过将偏心投射透镜210做成具有至少一个旋转非对称面或者相互旋转对称轴不同的多个光学元件的偏心光学系统，可以以倾斜投射光学系统的基准轴的方式来校正所产生的波纹畸变等偏心象差。

另外，在本实施例中，是以楔形形状形成光路棱镜206，但由于在该光路棱镜206和偏心投射透镜210之间相对于光路棱镜206空开一定空气间隔配置有使从光路棱镜206出射的图像光折射并透过的辅助棱镜209，故可以缓和楔形形状所产生的象差。

其中，在本实施例以外，也可以直接使照明光入射到光路棱镜206的第2面206b，并透过第3面206c入射到彩色分解合成棱镜207，进而自彩色分解合成棱镜207使经过调制的各种色光再次从光路棱镜206的第3面206c入射并使之在第2面206b全反射，然后从第1面206a出射并经由偏心投射透镜210进行投射。

在图14中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。本实施例是图13的实施例的变形例，故在与图13的实施例相同的构成要素上附加与图13的实施例相同的符号并省略其说明。

在本实施例中，彩色分解合成棱镜207的出射面207b、207d、207e和图像显示元件208r、208g、208b分别接合。进而，通过在光路棱镜206的出射面206c上形成防反射膜，可以使光斑降低。此时，当取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/100时，在光路棱镜206的出射面206c上形成反射率Ri≤1的防反射膜。

此外，在取光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/200时，在光路棱镜206的出射面206c上形成反射率Ri≤0.5的防反射膜。

进而，在取光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/800时，在光路棱镜206的出射面206c上形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。

其中，在本实施例以外，也可以直接使照明光入射到光路棱镜206的第2面206b，并透过第3面206c入射到彩色分解合成棱镜207，进而自彩色分解合成棱镜207使经过调制的各种色光再次从光路棱镜206的第3面206c入射并使之在第2面206b全反射，然后从第1面206a出射并经由偏心投射透镜210进行投射。

在图15中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。在本实施例中，与图13的实施例相同的构成要素上附加与图13的实施例相同的符号并省略其说明。

在本实施例，在照明光学系统上设置了将特定波长区域的光的偏振方向变换90度的彩色位相滤光片CF。另外，在本实施例中，使用了由4个三角棱镜组成、且分色面X状地交叉的彩色分解合成棱镜237。

下面对彩色分解合成棱镜237的光学作用进行说明。图中，从第1面237a入射的光中被第1分色面237db反射的光透过第2面237c，并在透过偏光板Pb后到达B光用的图像显示元件208b。

此外，从第2分色面237dr反射的光透过第3面237b，并在透过偏光板Pr后到达R光用的图像显示元件208r。

进而，同时透过第1分色面237db以及第2分色面237dr的光透过第4面237d，并在透过偏光板Pg后到达G光用的图像显示元件208g。

彩色位相滤光片CF在汇集到某个偏振方向的光入射时，在特定的波长区域(例如G的带域)旋转90度的偏振方向。图16(A)、(B)中给出了这些内容。

图16(A)给出了与入射的光的偏振方向平行的偏振光成分的强度，图16(B)给出了与入射的光的偏振方向垂直的偏振光成分的强度。由于从彩色位相滤光片CF出射具有图16(A)、(B)那样的特性的光，所以，在本实施例中，透过彩色分解合成棱镜237的G光的偏振方向与R、B光的偏振方向为相差90度的方向。

此时，在偏光板方面，设置在G光的光路上的偏光板Pg的透过轴和设置R、B光的光路上的偏光板Pr、Pb的透过轴如图17所示的那样，为相差90度的方向(其中，图中用箭头Qr、Qg、Qb给出了透过轴)。

此外，也可以在G或者R、B光的光路上设置位相板，以便将偏振方向变更到规定的方向地进行设定。

如以上所述的那样，通过相互相差90度地设定G光和R、B光的偏振方向，并将较多地透过构成彩色分解合成棱镜237的分色膜的光作为P偏振光，可以更好地提高分色膜的效率。

其中，作为不同于本实施例的构成，也可以在光路棱镜206和彩色分解合成棱镜207之间设置彩色位相滤光片CF，在光路棱镜206以同一偏振方向透过、反射各种色光，在彩色分解合成棱镜207处，根据色光分开使用P偏振光成分和S偏振光成分。

如以上这样，在使用了彩色位相滤光片CF的构成中，不仅是利用图15的实施例所示的交叉棱镜构成的彩色分解合成棱镜，而且也包括由图13以及图14的实施例给出的那样的3P棱镜组成的彩色分解合成棱镜等，只要是有彩色分解作用的构成，无论是哪一种构成，均具有在此给出的效果。

进而，为了降低照明光所造成的光斑，在光路棱镜206的出射面206c、彩色分解合成棱镜237的入射面237a、彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和覆盖图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上形成有防反射膜。

此时，当取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/100时，在光路棱镜206的出射面206c、彩色分解合成棱镜237的入射面237a、彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和覆盖图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.25的防反射膜。

而当取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/200时，在光路棱镜206的出射面206c、彩色分解合成棱镜237的入射面237a、彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和覆盖图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。

进而，当取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/800时，在光路棱镜206的出射面206c、彩色分解合成棱镜237的入射面237a、彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和覆盖图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.031的防反射膜。

其中，在本实施例以外，也可以直接使照明光入射到光路棱镜206的第2面206b，并透过第3面206c入射到彩色分解合成棱镜237，进而自彩色分解合成棱镜237使经过调制的各种色光再次从光路棱镜206的第3面206c入射并在第2面206b全反射，然后从第1面206a出射并经由偏心投射透镜210进行投射。

在图18中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。本实施例是图15的实施例的变形例，故在与图15的实施例相同的构成要素上附加与图15的实施例相同的符号并省略其说明。

在本实施例中，光路棱镜206的出射面206c与彩色分解合成棱镜237的入射面237a相接合。进而，彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和图像显示元件208r、208g、208b分别接合。由此，可以防止由照明系统所造成的光斑光的产生。

其中，在本实施例以外，也可以直接让照明光入射到光路棱镜206的第2面206b，并使之透过第3面206c入射到彩色分解合成棱镜237，进而自彩色分解合成棱镜237使经过调制的各种色光再次从光路棱镜206的第3面206c入射并在第2面206b全反射，然后从第1面206a出射并经由偏心投射透镜210进行投射。

在图19中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。本实施例是图15的实施例的变形例，故在与图15的实施例相同的构成要素上附加与图15的实施例相同的符号并省略其说明。

在本实施例中，光路棱镜206的出射面206c与彩色分解合成棱镜237的入射面237a相接合。进而，在彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和图像显示元件208r、208g、208b的罩盖玻璃上形成有防反射膜。

此时，如果取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/100，则在彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.5的防反射膜。

此外，当取光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/200时，将在彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.25的防反射膜。

进而，当取光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/800时，可在彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和图像显示元件208r、208g、208b的感光区域的罩盖玻璃面上分别形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。

其中，在本实施例以外，也可以直接让照明光入射到光路棱镜206的第2面206b，并使之透过第3面206c入射到彩色分解合成棱镜237，进而，自彩色分解合成棱镜237使经过调制的各种色光再次从光路棱镜206的第3面206c入射并在第2面206b全反射，然后从第1面206a出射并经由偏心投射透镜210进行投射。

在图20中，给出了作为本发明的另外一个的投影型图像显示装置的构成。本实施例是图18的实施例的变形例，故在与图18的实施例相同的构成要素上附加与图18的实施例相同的符号并省略其说明。

在本实施例中，在光路棱镜206的出射面206c与彩色分解合成棱镜237的入射面237a上形成有防反射膜。进而，接合彩色分解合成棱镜237的出射面237b、237c、237d和图像显示元件208r、208g、208b。

此时，如果取照明光所产生的光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/100，则在光路棱镜206的出射面206c与彩色分解合成棱镜237的入射面237a上分别形成反射率Ri≤0.5的防反射膜。

此外，当取光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/200时，将在光路棱镜206的出射面206c与彩色分解合成棱镜237的入射面237a上分别形成反射率Ri≤0.25的防反射膜。

进而，当取光斑光量与图像光光量的比(光斑率)为F≤1/800时，可在光路棱镜206的出射面206c与彩色分解合成棱镜237的入射面237a上分别形成反射率Ri≤0.125的防反射膜。

其中，在本实施例以外，也可以直接让照明光入射到光路棱镜206的第2面206b，并使之透过第3面206c入射到彩色分解合成棱镜237，进而，自彩色分解合成棱镜237使经过调制的各种色光再次从光路棱镜206的第3面206c入射并在第2面206b全反射，然后从第1面206a出射并经由偏心投射透镜210进行投射。

如以上所说明的这样，按照图13～图20所示的实施例，由于在导光元件和彩色分解合成光学元件中的至少一方同时透过照明光和图像光的面上形成有防反射膜，故可以降低照明光所造成的光斑。此外，如果在图像显示元件的玻璃面上也形成防反射膜，则在降低光斑方面将更有效。

进而，可以无需象以往的那样设置偏光光束分离器即可分离照明光的光路和图像光的光路。而且，因为可以利用导光元件以约100％的反射率反射来自照明光学系统的照明光或者来自彩色分解合成光学系统的图像光并将之导向彩色分解合成光学系统或投射光学系统，故与已有的投影型图像显示装置相比，可以提高光的利用效率，得到明亮且高精细的显示图像。进而，如果将投射光学系统做成偏心光学系统，则可以通过倾斜投射光学系统来校正所产生的波纹畸变等偏心象差。

此外，如果相对于图像显示元件的显示面的法线分别倾斜地设定入射到图像显示元件的照明光的基准轴以及从图像显示元件出射的图像光的基准轴，则可以小型化投射光学系统。

另外，如果接合导光元件和彩色分解合成光学元件，或者接合彩色分解合成光学元件和图像显示元件，则可以更有效地抑制照明光所造成的光斑的发生。

其中，在以上所说明的各实施例中，各种色光用的图像显示元件的配置并非只限于各实施例的配置，也可以任意地进行设置。

以上，我们说明了本发明的最佳的实施例，当然也可以在权利要求书所限定范围内进行改良和变形。

Claims (93)

1.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件对入射的光进行图像调制；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自所述照明光学系统的照明光，并将之导向所述彩色分解合成光学系统，并使来自所述彩色分解合成光学系统的图像光透过并达到所述投射光学系统，

其中所述导光元件以及所述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

2.根据权利要求1所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有至少一个旋转非对称面。

3.根据权利要求1所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有相互之间旋转对称轴不同的多个光学元件。

4.根据权利要求1所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

5.根据权利要求1所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

6.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求1的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

7.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件对入射的光进行图像调制；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自所述照明光学系统的照明光，并将之导向所述彩色分解合成光学系统，并使来自所述彩色分解合成光学系统的图像光透过并达到所述投射光学系统，

其中，入射到所述图像显示元件的照明光的基准轴以及从所述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于所述图像显示元件的显示面的法线倾斜，所述基准轴是指在所述导光元件、所述彩色分解合成光学系统以及所述投射光学系统中跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

8.根据权利要求7所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有至少一个旋转非对称面。

9.根据权利要求7所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有相互之间旋转对称轴不同的多个光学元件。

10.根据权利要求7所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

11.根据权利要求7所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

12.根据权利要求7所述的图像显示光学系统，其特征在于，

满足以下的条件

7＜FNO/tanθ＜46

式中，θ是入射到所述图像显示元件的照明光的基准轴以及从所述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于图像显示元件的显示面的法线所成的角度，FNO是所述照明光学系统相对于所述图像显示元件的F数。

13.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求7的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

14.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件对入射的光进行图像调制；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学系统之间，在使来自所述照明光学系统的照明光透过并达到所述彩色分解合成光学系统，并以约100％的反射率反射来自所述彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向所述投射光学系统，

其中，所述导光元件以及所述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

15.根据权利要求14所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有至少一个旋转非对称面。

16.根据权利要求14所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有相互之间旋转对称轴不同的多个光学元件。

17.根据权利要求14所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

18.根据权利要求14所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

19.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求14的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

20.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件对入射的光进行图像调制；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学系统之间，在使来自所述照明光学系统的照明光透过并达到所述彩色分解合成光学系统，并以约100％的反射率反射来自所述彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向所述投射光学系统，

其中，入射到所述图像显示元件的照明光的基准轴以及从所述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于所述图像显示元件的显示面的法线倾斜，所述基准轴是指在所述导光元件、所述彩色分解合成光学系统以及所述投射光学系统中跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

21.根据权利要求20所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有至少一个旋转非对称面。

22.根据权利要求20所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有相互之间旋转对称轴不同的多个光学元件。

23.根据权利要求20所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

24.根据权利要求20所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

25.根据权利要求20所述的图像显示光学系统，其特征在于，

满足以下的条件

7＜FNO/tanθ＜46

式中，θ是所述照明光的基准轴以及从所述图像光的基准轴分别相对于图像显示元件的显示面的法线所成的角度，FNO是所述照明光学系统相对于所述图像显示元件的F数。

26.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求20的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

27.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

反射型图像显示元件，所述反射型图像显示元件反射来自所述照明光学系统的照明光并图像调制照明光；

投射光学系统，所述投射光学系统将从所述图像显示元件出射的图像光投射到被投射面上，

其中，满足以下的条件

7＜FNO/tanθ＜46

式中，θ是入射到所述图像显示元件的照明光的基准轴以及从所述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于图像显示元件的显示面的法线所成的角度，所述基准轴是指在所述照明光学系统以及所述投射光学系统跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线，此外，FNO是所述照明光学系统相对应于所述图像显示元件的F数。

28.根据权利要求27所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步包含，

多个所述反射型图像显示元件；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个反射型图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光，使之入射到所述投射光学系统。

29.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求27的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

30.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件图像调制入射的光；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自所述照明光学系统的照明光并将之导向所述投射光学系统，并使来自所述彩色分解合成光学系统的图像光透过，到达所述投射光学系统；

其中，所述导光元件以及所述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，

所述多个图像显示元件中的至少一个图像显示元件被配置在包含所述照明光学系统的基准轴和所述投射光学系统的基准轴的平面外，所述基准轴是指跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的在所述导光元件、所述彩色分解合成光学系统以及所述投射光学系统中的跟踪线，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

31.根据权利要求30所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有至少一个旋转非对称面。

32.根据权利要求30所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有相互之间旋转对称轴不同的多个光学元件。

33.根据权利要求30所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

34.根据权利要求30所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

35.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求30的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

36.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件图像调制入射的光；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学系统之间，以约100％的反射率反射来自所述照明光学系统的照明光并将之导向所述投射光学系统，使来自所述彩色分解合成光学系统的图像光透过并到达所述投射光学系统上，

其中，入射到所述图像显示元件的照明光的基准轴以及从所述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于所述图像显示元件的显示面的法线倾斜，所述基准轴是指跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的在所述导光元件、所述彩色分解合成光学系统以及所述投射光学系统中的跟踪线，

所述多个图像显示元件中的至少一个图像显示元件被配置在包含所述照明光学系统的基准轴和所述投射光学系统的基准轴的平面外，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

37.根据权利要求36所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有至少一个旋转非对称面。

38.根据权利要求36所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有相互之间旋转对称轴不同的多个光学元件。

39.根据权利要求36所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

40.根据权利要求36所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

41.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求36的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

42.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件图像调制入射的光；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光透过并达到所述彩色分解合成光学系统，并以约100％的反射率反射来自所述彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向所述投射光学系统，

其中，所述导光元件以及所述彩色分解合成光学系统内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，

所述多个图像显示元件中的至少一个图像显示元件被配置在包含所述照明光学系统的基准轴和所述投射光学系统的基准轴的平面外，所述基准轴是指跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的在所述导光元件、所述彩色分解合成光学系统以及所述投射光学系统中的跟踪线，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

43.根据权利要求42所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有至少一个旋转非对称面。

44.根据权利要求42所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有相互之间旋转对称轴不同的多个光学元件。

45.根据权利要求42所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

46.根据权利要求42所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

47.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求42的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

48.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件图像调制入射的光；

彩色分解合成光学系统，所述彩色分解合成光学系统将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学系统合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光透过并达到所述彩色分解合成光学系统，并以约100％的反射率反射来自所述彩色分解合成光学系统的图像光，并将之导向所述投射光学系统，

其中，入射到所述图像显示元件的照明光的基准轴以及从所述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于所述图像显示元件的显示面的法线倾斜，所述基准轴是指跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的在所述导光元件、所述彩色分解合成光学系统以及所述投射光学系统中的跟踪线，

所述多个图像显示元件中的至少一个图像显示元件被配置在包含所述照明光学系统的基准轴和所述投射光学系统的基准轴的平面外，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

49.根据权利要求48所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有至少一个旋转非对称面。

50.根据权利要求48所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统具有相互之间旋转对称轴不同的多个光学元件。

51.根据权利要求48所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

52.根据权利要求48所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

53.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求48的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

54.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件图像调制入射的光；

彩色分解合成光学元件，所述彩色分解合成光学元件将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学元件合成的图像光投射到被投射面上，

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学元件之间，以约100％的反射率反射来自所述照明光学系统的照明光并将之导向所述投射光学系统，使来自所述彩色分解合成光学元件的图像光透过并达到所述投射光学系统上，

其中，所述导光元件以及所述彩色分解合成光学元件内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，

在所述导光元件以及所述彩色分解合成光学元件的至少一方，在透过照明光以及图像光二者的至少一个透过面上形成防反射膜。

55.根据权利要求54所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述防反射膜形成在覆盖所述图像显示元件的感光区域的玻璃面上。

56.根据权利要求54所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/100以下。

其中，在设所述至少一个透过面的数为n、所述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)时，所述照明光学系统的光斑率F用 $F=\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i$

式表示。

57.根据权利要求56所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/200以下。

58.根据权利要求57所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/800以下。

59.根据权利要求54所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述照明光学系统的光斑率F与所述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)的和满足 $\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i<F$

这样的条件。

60.根据权利要求54所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

61.根据权利要求54所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

62.根据权利要求54所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

63.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求54的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

64.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件图像调制入射的光；

彩色分解合成光学元件，所述彩色分解合成光学元件将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学元件合成的图像光投射到被投射面上，

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学元件之间，以约100％的反射率反射来自所述照明光学系统的照明光并将之导向所述投射光学系统，使来自所述彩色分解合成光学元件的图像光透过并到达所述投射光学系统上，

其中，入射到所述图像显示元件的照明光的基准轴以及从所述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于所述图像显示元件的显示面的法线倾斜，所述基准轴是指在所述导光元件、所述彩色分解合成光学元件以及所述投射光学系统跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线，

在所述导光元件以及所述彩色分解合成光学元件的至少一方，在透过照明光以及图像光二者的至少一个透过面上形成有防反射膜。

65.根据权利要求64所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述防反射膜形成在覆盖所述图像显示元件的感光区域的玻璃面上。

66.根据权利要求64所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/100以下，

其中，在设所述至少一个的透过面的数为n、所述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)时，所述照明光学系统的光斑率F用 $F=\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i$

式表示。

67.根据权利要求66所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/200以下。

68.根据权利要求67所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/800以下。

69.根据权利要求66所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述照明光学系统的光斑率F与所述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)的和满足 $\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i<F$

这样的条件。

70.根据权利要求64所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

71.根据权利要求64所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

72.根据权利要求64所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

73.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求64的图像显示光学系统，所述图像显示光学系统将来自所述图像显示元件图像光投射到被投射面上。

74.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件图像调制入射的光；

彩色分解合成光学元件，所述彩色分解合成光学元件将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学元件合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学元件之间，在使来自所述照明光学系统的照明光透过并达到所述彩色分解合成光学元件，并以约100％的反射率反射来自所述彩色分解合成光学元件的图像光，并将之导向所述投射光学系统，

其中，所述导光元件以及所述彩色分解合成光学元件内的照明光的光路和图像光的光路相互不同，

在所述导光元件以及所述彩色分解合成光学元件的至少一方，在透过照明光以及图像光二者的至少一个透过面上形成有防反射膜。

75.根据权利要求74所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述防反射膜形成在覆盖所述图像显示元件的感光区域的玻璃面上。

76.根据权利要求74所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/100以下，

其中，在设所述至少一个的透过面的数为n、所述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)时，所述照明光学系统的光斑率F用 $F=\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i$

式表示。

77.根据权利要求76所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/200以下。

78.根据权利要求77所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/800以下。

79.根据权利要求76所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述照明光学系统的光斑率F与所述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)的和满足 $\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i<F$

这样的条件。

80.根据权利要求74所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

81.根据权利要求74所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

82.根据权利要求74所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

83.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求74的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

84.一种图像显示光学系统，其特征在于具有，

照明光学系统；

多个图像显示元件，所述各图像显示元件图像调制入射的光；

彩色分解合成光学元件，所述彩色分解合成光学元件将来自所述照明光学系统的照明光分解为多种色光并使之入射到所述多个图像显示元件，并合成从所述多个图像显示元件出射的多种颜色的图像光；

投射光学系统，所述投射光学系统将被所述彩色分解合成光学元件合成的图像光投射到被投射面上；

导光元件，所述导光元件被配置在所述照明光学系统和所述彩色分解合成光学元件之间，使来自所述照明光学系统的照明光透过并达到所述彩色分解合成光学元件，并以约100％的反射率反射来自所述彩色分解合成光学元件的图像光，并将之导向所述投射光学系统，

其中，入射到所述图像显示元件的照明光的基准轴以及从所述图像显示元件出射的图像光的基准轴分别相对于所述图像显示元件的显示面的法线倾斜，所述基准轴是指在所述导光元件、所述彩色分解合成光学元件以及所述投射光学系统中跟踪沿着所述照明光学系统的照明光束的中心线的光线的线，

在所述导光元件以及所述彩色分解合成光学元件的至少一方，在透过照明光以及图像光二者的至少一个透过面上形成有防反射膜。

85.根据权利要求84所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述防反射膜形成在覆盖所述图像显示元件的感光区域的玻璃面上。

86.根据权利要求84所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/100以下，

其中，在设所述至少一个的透过面的数为n、所述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)时，所述照明光学系统的光斑率F用 $F=\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i$

式表示。

87.根据权利要求86所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/200以下。

88.根据权利要求87所述的图像显示光学系统，其特征在于，

在所述各透过面上形成防反射膜，以使在所述照明光学系统的光斑率为1/800以下。

89.根据权利要求86所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述照明光学系统的光斑率F与所述各透过面的反射率为Ri(i＝1～n)的和满足 $\underset{l}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i<F$

这样的条件。

90.根据权利要求84所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述投射光学系统之间，使来自所述导光元件的图像光折射并透过。

91.根据权利要求84所述的图像显示光学系统，其特征在于进一步具有，

辅助光学元件，所述辅助光学元件相对于所述导光元件空开一定空气间隔配置在所述导光元件和所述照明光学系统之间，使来自所述照明光学系统的照明光折射并透过。

92.根据权利要求84所述的图像显示光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统为偏心光学系统。

93.一种投影型图像显示装置，其特征在于包含，

根据权利要求84的图像显示光学系统，所述图像显示元件所显示的原图像通过所述图像显示光学系统被放大投射到所述被投射面上。

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