CN1411567A - 投影式图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

来自光源部分(301、302、303)的红、绿、蓝等各色光，分别在光阀部分(304)的光阀单元(317、319、321)处被调制后，入射至彩色合成光学系统(305)。彩色合成光学系统(305)，由三个其顶角大致为30度的三棱柱形棱镜(325、326、327)隔着分色镜面(328、329)接合而成。入射至与各棱镜顶角所对的面上的各色光，在彩色合成光学系统(305)内被合成后从棱镜(327)的出射面(332)出射。对于各色光，从入射面至出射面(332)的光路长度大致相等。之后，在投影透镜(306)处向屏幕放大投影。通过上述方式，能够实现投影图像的高品质化、投影装置的小型化及低成本化。

Description

投影式图像显示装置
技术领域
本发明涉及三板式投影型图像显示装置，在该装置中，红、绿、蓝各色光处分别设有一个作为调制部件的光阀(例如液晶屏)，由各色光构成的显示图像在装置内合成，然后经投影获得放大的图像。
背景技术
现在，以采用透射型液晶屏的投影式图像显示装置为中心，投影机市场正在迅速扩大。该商品的发展趋势可大致分为高亮度化和小型化两个方向。特别在小型化方面，就液晶屏的有效开口部分的对角线而言，据认为，传统的主流尺寸是1.3英寸，现在正向0.9英寸靠近，将来会向更小型化推进。在向有效开口部分的小型化推进的同时，透射型液晶屏的BM(黑底)也在向微细化发展，其开口率已相当于尺寸大一截的传统液晶屏，实现了高开口率化。伴随这种液晶屏的小型化与高密度化的进展，对于将液晶屏上的显示图像合成的彩色合成部分也提出了高精度化的要求。
以下，就采用液晶屏的传统投影式图像显示装置的结构进行说明。设置了红、绿、蓝各色的液晶屏的三板式投影式图像显示装置，依据彩色合成部分的特征，可大致分为正交棱镜方式和反射镜顺序方式。图7和图8分别概略表示了，采用正交棱镜方式的传统投影式图像显示装置的基本结构和采用反射镜顺序方式的传统投影式图像显示装置的基本结构。以下，对这两种结构依次加以说明。
如图7所示，正交棱镜方式的投影式图像显示装置100包括：光源部分101、分色光学系统102、中继光学系统103、光阀部分104、彩色合成光学系统105以及投影光学系统(投影透镜)106。
光源部分101包括：经电极间放电形成电弧而发生不规则偏振光的光源107，以及将来自光源107的光朝向其回转对称轴方向反射的反射镜108。
来自光源部分101的光，入射至分色光学系统102的蓝反射分色镜109。在入射至蓝反射分色镜109的光当中，蓝光在此处被反射，又经全反射镜110反射，再经聚光透镜111进入蓝色光阀单元112。透过蓝反射分色镜109的绿光和红光入射至绿反射分色镜113。入射光中的绿光在此处被反射，再经聚光透镜114进入绿色光阀单元115。红光透过绿反射分色镜113，射入中继光学系统103。射入中继光学系统103的红光，经入射侧透镜116、全反射镜117、中间透镜118、全反射镜119及聚光透镜120进入红色光阀单元121。
在光阀部分104中，按各色光分别设置蓝色光阀单元112、绿色光阀单元115和红色光阀单元121。各光阀单元112、115、121，如图2所示，由入射侧偏振片122、液晶屏123和出射侧偏振片124组成。入射侧偏振片122的外形为矩形，被这样设置：例如可透过在短边方向偏振的光，而吸收在与之正交的方向偏振的光。透过入射侧偏振片122的光入射至液晶屏123。液晶屏123中排列有许多像素，可以按照外部信号改变各像素开口处的入射光的偏振光方向而使之透过。在该处，当像素未被驱动时，可使入射光的偏振方向回转90度而使之透过，当像素被驱动时，可使入射光的偏振方向不发生改变而使之透过。出射侧偏振片124具有跟入射侧偏振片122正交方向的偏振光特性。即，出射侧偏振片124的透过轴位于矩形的长边方向，能透过在该方向偏振的光。因此，入射至液晶屏123的未被驱动像素处的、偏振光方向改变90度而透过的光，其偏振方向跟出射侧偏振片124的透过轴一致，因此能在该处透过。另一方面，入射至液晶屏123的被驱动像素处未改变偏振光方向而透过的光，其偏振光方向跟出射侧偏振片124的透过轴正交，因此在该处被吸收。
这样透过光阀部分104的光，入射至彩色合成光学系统105。彩色合成光学系统105是由四个三角形棱镜贴合而成的彩色合成棱镜，其蓝反射分色镜面125跟红反射分色镜面126相互正交地设置。入射至彩色合成光学系统105的蓝光、红光，分别被蓝反射分色镜面125和红反射分色镜面126反射，入射至投影光学系统的投影透镜106。绿光则透过蓝反射分色镜面125和红反射分色镜面126，入射至投影透镜106。
投影透镜106将入射光放大投影到屏幕(未作图示)上。这样，就将在光阀部分104各色光形成的图像合成为彩色图像进行显示。
图8所示的反射镜顺序方式的投影式图像显示装置包括：光源部分201、分色光学系统202、光阀部分203、彩色合成光学系统204和投影光学系统(投影透镜)205。
光源部分201包括：经电极间放电形成电弧而发生不规则偏振光的光源206，以及将来自光源206的光朝向其回转对称轴方向反射的反射镜207。
来自光源部分201的光，入射至分色光学系统202的蓝反射分色镜208。在入射至蓝反射分色镜208的光当中，蓝光在此处被反射，又经全反射镜209反射，再经聚光透镜210进入蓝色光阀单元211。透过蓝反射分色镜208的绿光和红光入射至绿反射分色镜212。入射光中的绿光在此处被反射，再经聚光透镜213进入绿色光阀单元214。红光透过绿反射分色镜212，经聚光透镜215进入红色光阀单元216。
在光阀部分203中，按各色光分别设置蓝色光阀单元211、绿色光阀单元214和红色光阀单元216。各光阀单元211、214、216，如图2所示，由入射侧偏振片217、液晶屏218和出射侧偏振片219组成。入射侧偏振片217的外形为矩形，被(例如)这样设置：可透过短边方向偏振的光，而吸收在与之正交的方向偏振的光。透过入射侧偏振片217的光入射至液晶屏218。液晶屏218中排列形成许多像素，可以按照外部信号改变各像素开口处的入射光偏振光方向而使之透过。在该处，当像素未被驱动时，可使入射光的偏振方向回转90度而使之透过，当像素被驱动时，可使入射光的偏振方向不发生改变而使之透过。出射侧偏振片219具有跟入射侧偏振片217正交方向的偏振光特性。即，出射侧偏振片219的透过轴位于矩形的长边方向，能透过在该方向偏振的光。因此，入射至液晶屏218的未被驱动像素处的、偏振光方向改变90度而透过的光，其偏振方向跟出射侧偏振片219的透过轴一致，因此能在该处透过。另一方面，入射至液晶屏218的被驱动像素处的、不改变偏振光方向而透过的光，其偏振光方向跟出射侧偏振片219的透过轴正交，因此在该处被吸收。
这样透过光阀部分203的光，入射至彩色合成光学系统204。彩色合成光学系统204由绿反射分色镜220、红反射分色镜221和全反射分色镜222组成。从蓝色光阀单元211出射的蓝光，依次透过绿反射分色镜220和红反射分色镜221，入射至作为投影光学系统的投影透镜205。从绿色光阀单元214出射的绿光，经绿反射分色镜220反射后，透过红反射分色镜221后入射至投影透镜205。从红色光阀单元216出射的红光，依次经全反射镜222和红反射分色镜221反射后，入射至投影透镜205。
投影透镜205将入射光放大投影到屏幕(未作图示)上。这样，就将在光阀部分203各色光形成的图像合成为彩色图像进行显示。
以上描述的两种投影式图像显示装置，具有现在用于演示场合的投影设备的代表性结构，现将它们的特征分述如下。
以正交棱镜方式进行彩色合成的投影式图像显示装置(图7)的优点主要是：(1)从液晶屏至投影透镜的投影距离可以较短，因此有利于投影透镜的短焦距化与小型化；(2)可以制成小型的彩色合成光学系统，因其反射面采用棱镜，耐振动与冲击且容易保证精度。不利的方面，存在如下问题：(1)如果不能保证构成彩色合成光学系统105的四个棱镜的组合精度，那么在投影图像的中央的接合面处会有纵线出现；(2)彩色合成光学系统105的反射面125、126均被设置为与两个棱镜的分色镜面共用同一镜面，如构成各反射面的两个分色镜面的分光特性不同，就会产生色不匀；(3)如果分别形成反射面125、126的两个棱镜的分色镜面不是无扭曲、偏移地形成于同一镜面，投影图像上就会产生重叠等焦点模糊现象；(4)由于必须在分色光学系统102上增设中继光学系统103，于是就使装置大型化，还有由于通过中继光学系统的色光的光源像相对不通过中继光学系统的两个色光的光源像上下左右反转，会在光源或照明光学系统的亮度不匀的场合产生色不匀。就上述的伴随液晶屏的高精细化的彩色合成光学系统的高精度化而言，尤其为了解决以上(1)、(3)两个问题，需要进一步提高彩色合成光学系统的加工精度。
采用反射镜顺序方式进行彩色合成的投影式图像显示装置(图8)的优点是：(1)成本较低，而且也容易适应大型的液晶屏；(2)显示装置的重量轻；(3)由于不设中继光学系统，体积可以较小，且在投影图像上不易察觉光源部分亮度不匀的影响。不利的方面，存在如下问题：(1)由于光线透过倾斜设置的平行平板，产生像散，纵线与横线处的焦点位置偏移，使投影图像模糊；(2)由于在薄玻璃板上形成的分色镜面很难达到平面度要求，结果使投影图像模糊；(3)彩色合成光学系统204的结构较大，难以获得足够的机械强度，因此对振动等外力作用的承受能力弱，很难维持聚光精度。尤其其中的(1)、(2)两个问题，是实现液晶屏小型化、高精细化的致命障碍。因此，正交棱镜方式，虽然存在上述有待解决的问题，但是现在仍然占据主导地位。
发明内容
本发明旨在提供设有新型光学系统的投影式图像显示装置，该光学系统可以克服上述各种传统方式的光学系统在实现液晶屏小型化、高精度化时存在的问题。
为达成上述目的，本发明采用如下的结构。
本发明的第一种投影式图像显示装置是这样的投影式图像显示装置，其中设有：分别发射红、绿、蓝光的三个光源部分，分别对来自所述各光源部分的色光进行调制的光阀部分，将经所述光阀部分调制的各色光合成的彩色合成光学系统，以及将所述合成光放大投影的投影透镜；其特征在于：所述彩色合成光学系统中有三个顶角约30度(以27～33度为宜，29～31度更好，最好为30度)的三角棱镜，所述顶角相互邻接，且形成所述顶角的侧面相互对接，使所述三个棱镜接合，在所述棱镜的各接合面设置作为选色手段的分色镜镜面，以跟所述各棱镜的所述顶角相对的侧面作为所述各色光的入射面，以被接合的所述三个棱镜之一的边缘的棱镜面作为所述各色光的合成光的出射面，所述各色光从所述入射面至所述出射面的光路长度大致相等。
也可在上述的三个光源部分以外，再使用发射白光的光源部分。这也就是本发明的第二种投影式图像显示装置，该投影式图像显示装置中设有：发射白光的光源部分，将所述光源部分发出的白光分解为红、绿、蓝三种色光的分色光学系统，对来自所述分色光学系统的各色光分别进行调制的光阀部分，将经所述光阀部分调制的各色光合成的彩色合成光学系统，以及将所述合成光放大投影的投影透镜；其特征在于：所述彩色合成光学系统中有三个顶角约30度(以27～33度为宜，29～31度更好，最好为30度)的三角棱镜，所述顶角相互邻接，且形成所述顶角的侧面相互对接，使所述三个棱镜接合，在所述棱镜的各接合面设置作为选色手段的分色镜镜面，以跟所述各棱镜的所述顶角相对的侧面作为所述各色光的入射面，以被接合的所述三个棱镜之一的边缘的棱镜面作为所述各色光的合成光的出射面，所述各色光从所述入射面至所述出射面的光路长度大致相等。
依据上述第一及第二种结构，彩色合成光学系统由用三个棱镜接合而成的棱镜块构成。因此，可以获得机械强度高、时效变化小、聚光调整后振动等外力作用导致的精度下降少、可靠性高的光学系统。
并且，由于彩色合成光学系统的反射面全部由一个棱镜的侧面构成，就不会出现正交棱镜方式下存在的问题，即因棱镜的贴合面造成的图像中央的纵线(影)，或形成一个反射面的两个棱镜面的分光特性差异造成的色不匀，或因两个棱镜面不在同一面上造成的图像重叠等的焦点偏差等问题。
另外，由于不再需要采用正交棱镜方式时所必需的、使两个棱镜的棱镜面合成同一面的接合工序，可以降低制造成本。
并且，由于不采用反射镜顺序方式的主光线透过倾斜设置的平行平板的结构，就不会出现图像模糊的问题。又由于分色镜面形成于棱镜的侧面，容易获得平面精度，且不会使图像模糊。
并且，从光阀部分至投影透镜的距离(投影透镜的后焦点)可以设计成最小，还能够实现投影透镜的小型化及低成本化。
并且，如果采用玻璃棱镜，彩色合成光学系统的光路在玻璃中就能得到满足，可以形成较短的光路长度(比传统的正交棱镜方式长，但要比反射镜顺序方式短许多)。因此，可以使装置小型化。
上述第一与第二种投影式图像显示装置最好具有这样的结构：所述彩色合成光学系统由第一、第二及第三棱镜等三个棱镜组成，这三个棱镜按该顺序接合，在所述第一棱镜与所述第二棱镜的接合面上设置第一分色镜面，在所述第二棱镜与第三棱镜的接合面上设置第二分色镜面，所述出射面为所述第三棱镜的所述接合面与所述入射面以外的侧面，从所述第一棱镜的入射面入射的光，依次透过所述第一棱镜、所述第一分色镜面、所述第二棱镜、所述第二分色镜面以及所述第三棱镜而从所述出射面出射，从所述第二棱镜的入射面入射的色光透过所述第二棱镜后，经所述第一分色镜面反射后再次透过所述第二棱镜，依次透过所述第二分色镜面以及所述第三棱镜，然后从所述出射面出射，从所述第三棱镜的入射面入射的色光，在透过所述第三棱镜后经含所述出射面的侧面反射，再次透过所述第三棱镜，经所述第二分色镜面反射，又再次透过所述第三棱镜，从所述出射面出射。
依据这样的理想结构，易于合成三束色光，并且各色光的光路长度可以相等。
在上述理想结构中，入射至所述第二棱镜及所述第三棱镜的色光，最好都是对于所述第一及第二分色镜面的S偏振光。并且，入射至所述第一棱镜的色光，最好是对于所述第一及第二分色镜面的P偏振光。
依据这样的理想结构，能够提高对来自光源的光的利用率。
并且，入射至所述第一棱镜的色光最好是绿光。
依据这样的理想结构，能够提高对来自光源的光的利用效率。
并且，在上述第一及第二种投影式图像显示装置中，构成所述彩色合成光学系统的三个棱镜最好具有相同的形状。
依据这样的理想结构，可以实现彩色合成光学系统的低成本化。
并且，在所述第二投影式图像显示装置中，所述光阀部分中设有对应所述各色光的三个光阀；所述分色光学系统中至少设有，将来自所述光源部分的白光分光成红、绿、蓝三种色光的两个分色镜和分别对应所述三个光阀而设置的三个反射镜，使经分光的各色光分别入射至所述三个光阀；三束色光从所述光源部分至所述光阀部分的光路长度，最好能大致相等。
以下进行更详细的描述。所述彩色合成光学系统由第一、第二及第三棱镜等三个棱镜组成，这三个棱镜按该顺序接合，所述出射面为所述第三棱镜的跟所述第二棱镜的接合面和所述入射面以外的侧面；所述光阀部分中设有对应所述各色光的第一、第二、第三光阀，所述各色光的第一、第二、第三光阀分别面对所述第一、第二、第三棱镜的各入射面设置；所述分色光学系统中至少设有第一与第二分色镜，以及第一、第二、第三反射镜，来自所述光源部分的白光入射至所述第一分色镜后被分出第三色光，通过所述第二分色镜第一与第二色光被分出；经分光后的所述第一色光，经所述第一反射镜反射后，通过所述第一光阀，入射至所述第一棱镜的入射面；经分光后的所述第二色光，经所述第二反射镜反射后，通过所述第二光阀，入射至所述第二棱镜的入射面；经分光后的所述第三色光，经所述第三反射镜反射后，通过所述第三光阀，入射至所述第三棱镜的入射面；三束色光从所述光源部分至所述光阀部分的光路长度最好大致相等。
依据这样的理想结构，由于分色光学系统不必带有中继光学系统，可以实现装置的小型化和低成本化。并且，由于三束色光从光源部分至光阀部分的光路长度大致相等，不会产生采用中继光学系统时因光路长度差异造成的光源像反向而引起的色不匀问题，从而可获得高品质图像。
在上述理想结构中，连接所述第一分色镜与所述第一反射镜的光轴，跟连接所述第一反射镜与所述出射面的光轴大致正交，从而可以具备使所述白光的主光线对所述第一分色镜的入射角小于4 5度的结构。
或者，连接所述第一分色镜与所述第三反射镜的光轴，跟连接所述第一反射镜与所述出射面的光轴大致平行，从而可以具备使所述白光的主光线对所述第一分色镜的入射角大于45度的结构。
并且，上述第一及第二投影式图像显示装置中，从所述光源部分出射的光最好是偏振方向一致的偏振光。
依据这样的理想结构，可以提高对来自光源部分的光的利用率。并且，在光阀部分采用液晶光阀的场合，可以减少入射侧偏振片对光的吸收。
并且，在上述第一与第二投影式图像显示装置中，所述光阀部分，由对应所述各色光的三个光阀单元组成，所述各光阀单元中最好至少设有：作为起偏器的入射侧偏振片，透射型液晶屏，以及作为检偏器的出射侧偏振片。
依据这样的理想结构，可用简单的结构形成图像。
并且，上述第一及第二投影式图像显示装置中，所述三棱柱形棱镜的底面最好是直角三角形。
依据这样的理想结构，可以使彩色合成光学系统各色光的光路长度相等。
附图的简单说明
图1是本发明实施例1的投影式图像显示装置的概略结构图。
图2是表示本发明的投影式图像显示装置中使用的光阀单元的概略结构的透视图。
图3是本发明实施例2的投影式图像显示装置的概略结构图。
图4是本发明实施例2的投影式图像显示装置的另一结构的概略结构图。
图5是本发明实施例3的投影式图像显示装置的概略结构图。
图6是本发明实施例3的投影式图像显示装置中使用的偏振方向变换光学系统的结构图。
图7是采用传统正交棱镜方式的投影式图像显示装置的概略结构图。
图8是采用传统反射镜顺序方式的投影式图像显示装置的概略结构图。
本发明的最佳实施例
(实施例1)
图1是本发明实施例1的投影式图像显示装置的概略结构图。
本实施例1的投影式图像显示装置300由红光用光源部分301、蓝光用光源部分302、绿光用光源部分303、光阀部分304、彩色合成光学系统305及投影光学系统(投影透镜)306组成。
红光用光源部分301中设有：通过电极间放电形成电弧而发出白色不规则偏振光的光源307，使来自光源307的光在其回转对称轴上的某一方向反射的反射镜308，以及设于反射镜308开口前的透红光选色镜309。
蓝光用光源部分302中设有：通过电极间放电形成电弧而发出白色不规则偏振光的光源310，使来自光源310的光在其回转对称轴上的某一方向反射的反射镜311，以及设于反射镜311开口前的透蓝光选色镜312。
绿光用光源部分303中设有：通过电极间放电形成电弧而发出白色不规则偏振光的光源313，使来自光源313的光在其回转对称轴上的某一方向反射的反射镜314，以及设于反射镜314开口前的透绿光选色镜315。
来自红光用光源部分301的红光，经聚光透镜316到达红光用光阀单元317。来自蓝光用光源部分302的蓝光，经聚光透镜318到达蓝光用光阀单元319。来自绿光用光源部分303的绿光，经聚光透镜320到达绿光用光阀单元321。
光阀部分304由分别设置在各色光处的红光用光阀单元317、蓝光用光阀单元319和绿光用光阀单元321组成。各光阀单元317、319、321，由图2所示的入射侧偏振片322、液晶屏323及出射侧偏振片324组成。入射侧偏振片322的形状为矩形，被这样设置：例如其短边方向可透过经起偏的光，而在与之正交的方向吸收经起偏的光。透过入射侧偏振片322的光入射至液晶屏323。液晶屏323中排列有许多像素，可以按照外部信号改变各像素开口处的入射光的偏振光方向而使之透过。在该处，当像素未被驱动时，可使入射光的偏振方向回转90度而使之透过，当像素被驱动时，可使入射光的偏振方向不发生改变而使之透过。出射侧偏振片324具有跟入射侧偏振片322成正交方向的偏振光特性。即，出射侧偏振片324的透过轴位于矩形的长边方向，在该方向能透过经起偏的光。因此，入射至液晶屏323的未被驱动像素处的、偏振光方向改变90度而透过的光，其偏振方向跟出射侧偏振片324的透过轴一致，因此能在该处透过。另一方面，入射至液晶屏323的被驱动像素处未改变偏振光方向而透过的光，其偏振光方向跟出射侧偏振片324的透过轴正交，因此在该处被吸收。
于是，透过光阀部分304的光，入射至彩色合成光学系统305。
彩色合成光学系统305，由三个三棱镜(即第一棱镜325、第二棱镜326、第三棱镜327)接合而成。三个棱镜325、326、327具有同一形状，该三棱镜的底面为有一内角(以下称顶角)为30度的直角三角形。三个棱镜325、326、327，如图1所示，以此顺序将各顶角相邻地接合。面对第一、第二、第三棱镜325、326、327的上述顶角的侧面325a、326a、327a，分别面对光阀单元321、319、317。第一棱镜325与第二棱镜326的接合面上，形成蓝反射分色镜镀膜面(第一分色镜面)328。第二棱镜326与第三棱镜327的接合面处，形成红反射分色镜镀膜面(第二分色镜面)329。在绿色光的入射面325a(面对绿光光阀单元321的第一棱镜325的侧面)上设有λ/2相差片331。
绿光用光阀单元321出射的绿光，透过λ/2相差片331后，其偏振方向被扭转90度。经扭转的绿光，对于蓝反射分色镜的镀膜面328及红反射分色镜的镀膜面329为P偏振光。该绿光入射至第一棱镜325的侧面(第一入射面)325a，依次透过第一棱镜325、蓝反射分色镜的镀膜面328、第二棱镜326、红反射分色镜的镀膜面329及第三棱镜327，再透过第三棱镜的侧面(出射面332)而入射至作为投影光学系统的投影透镜306。
蓝光用光阀单元319出射的蓝光，对于蓝反射分色镜的镀膜面328和红反射分色镜的镀膜面329为S偏振光。该蓝光入射至第二棱镜326的侧面(第二入射面)326a，透过第二棱镜326并经蓝反射分色镜的镀膜面328反射后，再次透过第二棱镜326、红反射分色镜的镀膜面329及第三棱镜327，最后透过出射面332而入射至作为投影光学系统的投影透镜306。
红光用光阀单元317出射的红光，对于蓝反射分色镜的镀膜面328和红反射分色镜的镀膜面329为S偏振光。该红光入射至第三棱镜327的侧面(第三入射面)327a，透过第三棱镜327并经含出射面332的侧面全反射后，再次透过第三棱镜327并经红反射分色镜的镀膜面329反射，又再次透过第三棱镜327，最后透过出射面332而入射至作为投影光学系统的投影透镜306。
投影透镜306将入射光放大投影在屏幕(图中未示出)上。结果，在各光阀单元317、319、321处以各色光形成的图像被合成为彩色图像加以显示。
依据本实施例，彩色合成光学系统305由三个棱镜325、326、327以块状方式接合，容易保证强度，并不易产生时效变化，经聚焦调整后可无变动地保持高精度。因此，可以实现高品质的图像显示。
并且，由于光路为玻璃材料所充填，所形成的光路长度可以较短(具体而言，可比空气光路缩短2/3)。并且，采用正交棱镜方式的场合，不需要中继光学系统。因此，有助于装置的小型化。
另外，彩色合成光学系统305的反射面是一个完整的棱镜侧面。因此，可以实现良好的对焦。并且，不会发生正交棱镜方式中的问题，如合缝面的痕迹，或者因形成一个反射面的两个面的分光特性差异造成色不匀。因此，可提供均匀性良好的图像。并且，彩色合成光学系统305，可以由三个形状基本相同的棱镜组合而成，而且在组合时不需要如采用正交棱镜方式时的面对准操作，从成本上说，也比采用传统的正交棱镜方式有利。
本实施例1的结构中，对于各色光而言，从投影透镜306至各光阀单元317、319、321的光路长度和从各光阀单元317、319、321至各光源部分301、302、303的光路长度大致相等。因此，如采用中继光学系统的正交棱镜方式，不会特定地因色光而使光源像上下左右颠倒，从而容易获得高品质的图像显示。
本实施例中，进行将各色光的投影图像合成聚焦的调整时，一般先将某一色的光阀单元固定，而调整其余两色的光阀单元使这种条件下形成的图像相合。本实施例中，将中间的蓝色光阀单元319固定，对两侧的红光和绿光的光阀单元317、321进行调整，其结果令人满意：调整容易，且以最小的光阀单元317、321调整余量就可以完成调整。
以上的说明中，以采用偏振光的液晶屏作为光阀，其实本发明不必以此为限，也可以利用不采用偏振光进行图像显示的图像显示元件。但是，如后文所述，在彩色合成光学系统内设有分色镜的场合，如果对于绿光让P偏振光透过，对于蓝光及红光则让S偏振光反射，能够无混色地设定各色光的范围，因此，利用偏振光的光阀这种方式的效果令人满意。这时，可将后述实施例3中使用的、用以将不规则偏振光变换成朝一个方向偏振的偏振光后出射的偏振光方向变换系统(参见图6)，用于本实施例1中的光源部分，由此可以提高对光源的光的利用率。
彩色合成光学系统305的棱镜，为了在全范围内保证在作为色光选择手段的分色镜上对任何色光的反射率，要求不用P偏振光入射，而以S偏振光作为入射光。基于上述理由，在上例中，将对应于蓝反射分色镜镀膜面(第一分色镜面)328的蓝色光，以及对于红反射分色镜镀膜面(第二分色镜面)329的红色光，均设为S偏振光。
并且，本实施例的彩色合成光学系统的结构，使绿色光全部透过分色镜。在蓝反射分色镜中，对S偏振光的分光特性比对P偏振光的分光特性更靠近长波长侧；在红反射分色镜中，对于S偏振光的分光特性比对P偏振光的分光特性更靠近短波长侧。因此，在以蓝光、红光作为S偏振光入射至彩色合成光学系统的场合，如果使绿光作为P偏振光的入射，就有较宽地利用分色镜上的分光范围的好处。
在图1所示的光学系统中，红光的光路与蓝光的光路可以相互调换。
上述说明中的光源部分301、302、303，是一种由白光放电管的光经滤色片选色而获得所要色光的结构；但是，本发明不以此为限。例如，如果采用其光谱中各色光分布合适的放电管，就没有必要使用滤色片。当然，除放电管外，还有激光、EL(电致发光)等光源可以利用。
(实施例2)
图3是本发明实施例2的投影式图像显示装置的概略结构图。
本实施例2的投影式图像显示装置400由光源部分401、分色光学系统402、光阀部分403、彩色合成光学系统404与投影光学系统(投影透镜)405组成。
光源部分401中设有：通过电极间放电形成电弧而产生白色不规则偏振光的光源406，以及将来自光源406的光在其回转对称轴上的某一方向反射的反射镜407。
来自光源部分401的光入射至分色光学系统402的蓝反射分色镜(第一分色镜)408。在入射至蓝反射分色镜408的白光中，蓝光(第三色光)在此处被反射，然后经反射镜(第三反射镜)409反射，再经聚光透镜410到达蓝光用光阀单元(第三光阀)411。
在入射至蓝反射分色镜408的白光中，绿色和红色光透过，入射至红反射分色镜(第二分色镜)412。红光(第二色光)经红反射分色镜412反射，然后经反射镜(第二反射镜)413反射，再经聚光透镜414到达红光用光阀单元(第二光阀)415。
绿光(第一色光)透过红反射分色镜412，然后经反射镜(第一反射镜)416反射，再经聚光透镜417到达绿光用光阀单元(第一光阀)418。
光阀部分403由设置在各色光处的蓝光用光阀单元411、红光用光阀单元415和绿光用光阀单元418构成。各光阀单元411、415、418由图2所示的入射侧偏振片419、液晶屏420及出射侧偏振片421组成。入射侧偏振片419为矩形，被这样设置：例如可透过短边方向偏振的光，吸收在与之正交的方向上偏振的光。透过入射侧偏振片419的光入射至液晶屏420。液晶屏420中排列有许多像素，可以按照外部信号改变各像素开口处的透过光的偏振光方向并使之透过。在该处，当像素未被驱动时，可使入射光的偏振方向回转90度而使之透过，当像素被驱动时，可使入射光的偏振方向不发生改变而使之透过。出射侧偏振片421具有跟入射侧偏振片419成正交方向的偏振光特性。即，出射侧偏振片421的透过轴位于矩形的长边方向，能透过在该方向偏振的光。因此，入射至液晶屏420的未被驱动像素处的、偏振光方向改变90度而透过的光，其偏振方向跟出射侧偏振片421的透过轴一致，因此能在该处透过。另一方面，入射至液晶屏420的被驱动像素处未改变偏振光方向而透过的光，其偏振方向跟出射侧偏振片421的透过轴正交，因此在该处被吸收。
于是，透过光阀部分403的光，入射至彩色合成光学系统404。
彩色合成光学系统404，由三个三棱镜(即第一棱镜422、第二棱镜423、第三棱镜424)接合而成。三个棱镜422、423、424具有同一形状，该三棱镜的底面为有一内角(以下称顶角)为30度的直角三角形。三个棱镜422、423、424，如图3所示，以此顺序各顶角相邻地接合。面对第一、第二、第三棱镜422、423、424的上述顶角的侧面422a、423a、424a，分别面对光阀单元418、415、411。第一棱镜422与第二棱镜423的接合面上，形成红反射分色镜镀膜面(第一分色镜面)425。第二棱镜423与第三棱镜424的接合面处，形成蓝反射分色镜镀膜面(第二分色镜面)426。在绿色光的入射面422a(面对绿光光阀单元418的第一棱镜422的侧面)上设有λ/2相差片428。
绿光用光阀单元(第一光阀)418出射的绿光，透过λ/2相差片428后，其偏振方向被扭转90度。经扭转的绿光，对于红反射分色镜的镀膜面425及蓝反射分色镜的镀膜面426为P偏振光。该绿光入射至第一棱镜422的侧面(第一入射面)422a，依次透过第一棱镜422、红反射分色镜的镀膜面425、第二棱镜423、蓝反射分色镜的镀膜面426及第三棱镜424，再透过第三棱镜的侧面(出射面429)而入射至作为投影光学系统的投影透镜405。
红光用光阀单元(第二光阀)415出射的红光，对于红反射分色镜的镀膜面425和蓝反射分色镜的镀膜面426为S偏振光。该红光入射至第二棱镜423的侧面(第二入射面)423a，透过第二棱镜423并经红反射分色镜的镀膜面425反射后，再次透过第二棱镜423并蓝反射分色镜的镀膜面426，再透过第三棱镜424，最后透过出射面429而入射至作为投影光学系统的投影透镜405。
蓝光用光阀单元(第三光阀)411出射的蓝光，对于红反射分色镜的镀膜面425和蓝反射分色镜的镀膜面426为S偏振光。该蓝光入射至第三棱镜424的侧面(第三入射面)424a，透过第三棱镜424，经含出射面429的侧面全反射，再次透过第三棱镜424，经蓝反射分色镜的镀膜面426反射，又再透过第三棱镜424，最后透过出射面429而入射至作为投影光学系统的投影透镜405。
投影透镜405将入射光放大投影在屏幕(图中未示出)上。结果，在各光阀单元411、415、418处以各色光形成的图像被合成为彩色图像进行显示。
依据本实施例，彩色合成光学系统404由三个棱镜422、423、424以块状方式接合，容易保证强度，并不易产生时效变化，经聚焦调整后可无变动地保持高精度。因此，可实现高品质的图像显示。
并且，由于光路为玻璃材料所充填，所形成的光路长度可以较短(具体而言，可比空气光路缩短2/3)。并且，采用正交棱镜方式的场合，不需要中继光学系统。因此，可以有助于装置的小型化。
另外，彩色合成光学系统404的反射面是一个完整的棱镜侧面。因此，可实现良好的对焦。并且，不会发生正交棱镜方式中存在的问题，如合缝面的痕迹，或者因形成一个反射面的两个面的分光特性差异造成色不匀。因此，能提供均匀性良好的图像。并且，彩色合成光学系统404，可以由三个形状基本相同的棱镜组合而成，而且在组合时不需要如采用正交棱镜方式时的面对准操作，从成本上说，也比采用传统的正交棱镜方式有利。
并且，由于分色光学系统402中不设中继光学系统，可以实现整体装置的小型化并降低成本，还可以防止因中继光学系统造成的光源像反向引起的色不匀。
本实施例2的结构中，对于各色光而言，从光源部分401至各光阀单元411、415、418的光路长度，以及从投影透镜405至各光阀单元411、415、418的光路长度大致相等。
另外，在本实施例2光学系统的结构中，连接蓝反射分色镜(第一分色镜)408与反射镜(第一反射镜)416的光轴，跟连接出射面429与反射镜(第一反射镜)416的光轴大致正交。由此，可以压缩显示装置在投影方向的尺寸。并且，通过让出自光源406的主光线以小于45度的入射角入射至蓝反射分色镜(第一分色镜)408，将分色光学系统404中的各色光的光路长度设置成相等。
但是，取代使连接蓝反射分色镜408与反射镜416的光轴跟连接出射面429与反射镜(第一反射镜)416的光轴正交的结构，也可以采用如图4所示的、后述的实施例3的结构：连接蓝反射分色镜(第一分色镜)408与反射镜(第三反射镜)409的光轴，跟连接出射面429与反射镜(第一反射镜)416的光轴大致平行，且光源406的主光线以大于45度的入射角入射至蓝反射分色镜(第一分色镜)408。在这种情况下，可以使各色光从光源406至各光阀单元411、415、418的光路长度相等。
本实施例中，进行将各色光的投影图像合成聚焦的调整时，一般先将某一色的光阀单元固定，再调整其余两色的光阀单元使这种条件下形成的图像相合。本实施例中，将中间的红色光阀单元415固定，对两侧的蓝光和绿光的光阀单元411、418进行调整，结果令人满意：调整容易，且以最小的光阀单元411、418的调整余量就可以完成调整。
以上的说明中，以采用偏振光的液晶屏作为光阀，其实本发明不必以此为限，也可以利用不采用偏振光进行图像显示的图像显示元件。但是，如后文所述，在彩色合成光学系统内设有分色镜的场合，对于绿光让P偏振光透过，对于蓝光及红光则让S偏振光反射，能够无混色地设定各色光的范围，因此，利用偏振光的光阀这种方式的效果令人满意。这时，可将后述实施例3中使用的、用以将不规则偏振光变换成朝一个方向偏振的偏振光后出射的偏振方向变换系统(参见图6)，用于本实施例2中的光源部分，由此可以提高对光源光的利用率。
跟实施例1相同，彩色合成光学系统404的棱镜，为了在全范围内保证在作为色光选择手段的分色镜上对任何色光的反射率，要求不用P偏振光，而以S偏振光作为入射光。基于上述理由，在上例中，将对应于蓝反射分色镜镀膜面(第二分色镜面)426的蓝色光，以及对应于红反射分色镜镀膜面(第一分色镜面)425的红色光，均设为S偏振光。
并且，本实施例的彩色合成光学系统的结构，让绿色光全部透过分色镜。在蓝反射分色镜中，对S偏振光的分光特性比对P偏振光的分光特性更靠近长波长侧；在红反射分色镜中，对于S偏振光的分光特性比对P偏振光的分光特性更靠近短波长侧。因此，在以蓝光、红光作为S偏振光入射至彩色合成光学系统的场合，如果让绿光作为P偏振光的入射，就有可以较宽地利用分色镜上的分光范围的好处。
在图3、图4所示的光学系统中，红光的光路与蓝光的光路可以相互调换。
(实施例3)
图5是本发明实施例3的投影式图像显示装置的概略结构图。
本实施例3的投影式图像显示装置500由光源部分501、分色光学系统502、光阀部分503、彩色合成光学系统504与投影光学系统(投影透镜)505组成。
光源部分501中设有：通过电极间放电形成电弧而产生白色不规则偏振光的光源506，将来自光源506的光在其回转对称轴上的某一方向反射的反射镜507，用以将来自光源的光均匀地导向光阀的集成光学系统508，以及使来自设于集成光学系统508内的光源的不规则偏振光的偏振方向成为一致的偏振方向变换系统509。
详细说明从略，现简述如下。集成光学系统508的组成部分包括：由许多微透镜排列于同一平面构成的、形状跟光阀开口部分大致相似的微透镜集合体——第一透镜阵列510，跟第一透镜阵列形状相同的第二透镜阵列511，以及聚光透镜512。由此，通过在光阀上重叠第一透镜阵列510上的微透镜的像，可以获得均匀的照明。
如图6所示，偏振方向变换系统509是由底面为平行四边形的四角棱镜在一个方向上排列而成的棱镜集合体。相对入射光倾斜设置的邻接棱镜的界面(接合面)处，设有用偏振方向分离入射光的偏振光束分离膜514。并且，在出射面侧，每隔一个棱镜设置具有将入射光的偏振方向变换90度再出射之功能的偏振方向变换元件(λ/2相差片即可)515。来自光源的光通过棱镜后入射至偏振光束分离膜514。偏振光束分离膜514，让入射光中的P偏振光透过，并使S偏振光反射。被反射的光通过棱镜内部后入射至邻接的偏振光束分离膜514，再次反射，入射至部分设于棱镜出射面的偏振方向变换元件515。偏振方向变换元件515，让入射光的偏振方向变换90度后透过。以此方式，偏振方向变换系统509将入射光全部变换成S偏振光出射。
按此方式，从光源部分501出射的偏振光，入射至分色光学系统502的蓝光透过分色镜(第一分色镜)516。入射至蓝光透过分色镜516的白光中，蓝光(第三色光)透过，经反射镜(第三反射镜)517反射，再经聚光透镜518到达蓝光光阀单元(第三光阀)519。
入射至蓝光透过分色镜516的白光中，绿光、红光在此处被反射后入射至红光反射分色镜(第二分色镜)520。红光(第二色光)经红光反射分色镜520反射，经反射镜(第二反射镜)521反射，再经聚光透镜522到达红光光阀单元(第二光阀)523。
绿光(第一色光)透过红光反射分色镜520，经反射镜(第一反射镜)524反射，再经聚光透镜525到达绿光光阀单元(第一光阀单元)526。
光阀部分503，由在各色光处设置的蓝光用光阀单元519、红光用光阀单元523及绿光用光阀单元526构成。各光阀单元519、523、526，由图2所示的入射侧偏振片527、液晶屏528及出射侧偏振片529组成。入射侧偏振片527的外形为矩形，被设定成例如让在其短边方向偏振的光透过，将在与该方向正交的方向上的偏振光吸收。透过入射侧偏振片527的光入射至液晶屏528。液晶屏528上有许多像素以排列状形成，可以按照外部信号改变各像素开口处透过光的偏振方向再让它透过。这里，当像素未被驱动时，就将入射光的偏振方向转过90度再让它透过，当像素被驱动时，就不改变入射光的偏振方向让它透过。出射侧偏振片529具有跟入射侧偏振片527成正交方向的偏振光特性。也就是，出射侧偏振片529具有矩形长边方向的透过轴，可以让在该方向偏振的光透过。因此，入射至液晶屏528的未被驱动像素上其偏振方向被改变90度后透过的光，因为和出射侧偏振片529的透过轴一致而可以透过。另一方面，入射至液晶屏528的被驱动像素上其偏振方向未被改变就透过的光，因为和出射侧偏振片529的透过轴正交而被吸收。
按照这种方式，透过光阀部分503的光入射至彩色合成光学系统504。
彩色合成光学系统504，由三个三角棱镜(即第一棱镜530、第二棱镜531、第三棱镜532)组成。三个棱镜530、531、532具有相同的形状，其三棱柱的底面是有一个内角(以下称顶角)为30度的直角三角形。三个棱镜530、531、532，如图5所示，按此顺序各自顶角邻接地相接合。跟第一、第二、第三棱镜530、531、532的上述顶角相对的侧面530a、531a、532a，分别面对光阀单元526、523、519。第一棱镜530与第二棱镜531的接合面上有红光反射分色镜镀膜面(第一分色镜面)533形成，第二棱镜531与第三棱镜532的接合面上有蓝光反射分色镜镀膜面(第二分色镜面)534形成。绿光的入射面530a(面对绿光用光阀单元526的第一棱镜530的侧面)上，设有λ/2相差片536。
绿光用光阀单元(第一光阀)526射出的绿光，透过λ/2相差片536后，其偏振方向被扭转90度。经扭转的绿光，对于红光反射分色镜镀膜面533及蓝光反射分色镜镀膜面534而言是P偏振光。该绿光，入射至第一棱镜530的侧面(第一入射面)530a，依次透过第一棱镜530、红光反射分色镜镀膜面533、第二棱镜531、蓝光反射分色镜镀膜面534及第三棱镜532，再透过第三棱镜的侧面(出射面537)，入射至作为投影光学系统的投影透镜505。
红光用光阀单元(第二光阀)523射出的红光，对于红光反射分色镜镀膜面533及蓝光反射分色镜镀膜面534而言是S偏振光。该红光，入射至第二棱镜531的侧面(第二入射面)531a，透过第二棱镜531并经红光反射分色镜镀膜面533反射后，再次透过第二棱镜531，并透过蓝光反射分色镜镀膜面534及第三棱镜532，再透过出射面537，入射至作为投影光学系统的投影透镜505。
蓝光用光阀单元(第三光阀)519射出的蓝光，对于红光反射分色镜镀膜面533及蓝光反射分色镜镀膜面534而言是S偏振光。该蓝光，入射至第三棱镜532的侧面(第三入射面)532a，透过第三棱镜532并经含出射面537的侧面全反射，再次透过第三棱镜532，经蓝光反射分色镜镀膜面534反射后，又再次透过第三棱镜532，然后透过出射面537，入射至作为投影光学系统的投影透镜505。
投影透镜505将入射光放大投射到屏幕(图中未示出)上。结果，在各光阀单元519、523、526处以各色光形成的图像被合成为彩色图像进行显示。
依据本实施例，彩色合成光学系统504是用由三个棱镜530、531、532接合成块状形成，从而容易保证强度，且不易产生时效变化，因此，经聚光调整后不会发生变动，可以维持高精度。所以，可以长时间地显示高品质图像。
并且，由于光路中充填了玻璃，所形成光路长度可以较短(具体而言，可以比空气光路缩短2/3)。并且，不需要正交棱镜方式的中继光学系统，有助于装置的小型化。
再有，彩色合成光学系统504的反射面，是一个完整的棱镜侧面。因此，可实现良好的对焦。并且，不会发生正交棱镜方式中的问题，如合缝面的痕迹，或者因形成一个反射面的两个面的分光特性差异造成色不匀。因此，可提供均匀性良好的图像。并且，彩色合成光学系统504，可以由三个形状基本相同的棱镜组合而成，而且在组合时不需要如采用正交棱镜方式时的面对准操作，从成本上说也比采用传统的正交棱镜方式有利。
并且，分色光学系统502未设置中继光学系统，可以实现整个装置的小型化并降低成本，而且可以防止因中继光学系统造成的光源反向而产生的色不匀现象。
本实施例3中，光路这样构成，各色光从光源部分501到各光阀单元519、523、526的光路长度均相等，且它们从投影透镜505到各光阀单元519、523、526的光路长度大致相等。
再有，本实施例3的光学系统中，连接蓝光透过分色镜(第一分色镜)516与反射镜(第三反射镜)517的光轴，跟连接出射面537与反射镜(第一反射镜)524的光轴大致平行。由此，可以压缩跟显示装置的投影方向垂直的方向的尺寸。并且，通过使来自光源506的主光线以大于45度的入射角入射至蓝光透过分色镜(第一分色镜)516，将在分色光学系统502中各色光的光路长度设成相等。
本实施例3中，光源部分501中装有集成光学系统508和偏振方向变换光学系统509，但是也可以采用其他具有相同功能的结构。
在以上说明中，以采用偏振光的液晶屏作为光阀，当然本发明不必以此为限，可以利用不用偏振光进行图像显示的图像显示元件。但是，如实施例2中所说明，彩色合成光学系统内设有分色镜的场合，如设置成对于绿光透过P偏振光，对于蓝光和红光反射S偏振光，就可以设定各色光不相混色的区域，因此，还是利用偏振光的光阀为好。这时，在光源部分中采用能将不规则偏振光变换成向一个方向偏振的偏振光后出射的偏振方向变换光学系统509，可以提高对来自光源的光的利用率。
在本实施例的光学系统中，红光的光路和蓝光的光路可以互换。
以上的实施例1～3中，在注重投影图像的均匀性的场合，彩色合成光学系统最好采用远心光学系统的结构。
以上所述的实施例，实质上都是为了说明本发明的技术内容，对本发明的解释并不受这些具体实施例的限定，在本发明之精神以及权利要求书中记载的范围内可以作出各种各样的变更，因此应对本发明作广义的解释。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.(删除)
2.(补正后)一种投影式图像显示装置，该装置中设有：发出白光的光源部分，将所述光源部分发出的白光分解为红、绿、蓝三种色光的分色光学系统，分别调制来自所述分色光学系统的各色光的光阀部分，将经所述光阀部分调制的各色光合成的彩色合成光学系统，以及将所述经合成的光放大投影的投影透镜；
其特征在于，
所述彩色合成光学系统至少设有第一及第二分色镜和第一、第二及第三反射镜；
所述光阀部分设有对应所述各色光的第一、第二及第三光阀；
所述彩色合成光学系统由顶角约为30度的三棱柱形的第一、第二及第三棱镜组成；
所述第一、第二、第三棱镜按此顺序接合，各自的所述顶角相互邻接且形成所述顶角的侧面相互贴合；
所述棱镜的各接合面上设有作为选色手段的分色镜面；
以面对所述各棱镜的所述顶角的侧面作为所述各色光的入射面；
以所述第三棱镜的与第二棱镜的接合面及所述入射面以外的侧面作为所述各色光的合成光的出射面；
所述第一、第二及第三反射镜，分别对应所述第一、第二及第三光阀设置；
所述第一、第二及第三光阀，分别面对所述第一、第二及第三棱镜的所述各入射面设置；
所述三种色光从所述光源部分到所述各光阀的光路长度大致相等。
所述三种色光从所述入射面到所述出射面的光路长度大致相等。
来自所述光源部分的白光入射至所述第一分色镜后被分出第三色光，在所述第二分色镜处被分出第一色光与第二色光；
分光后的所述第一色光，经所述第一反射镜反射后通过所述第一光阀入射至所述第一棱镜的入射面；
分光后的所述第二色光，经所述第二反射镜反射后通过所述第二光阀入射至所述第二棱镜的入射面；
分光后的所述第三色光，经所述第三反射镜反射后通过所述第三光阀入射至所述第三棱镜的入射面。
3.(补正后)如所述权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：
在所述第一棱镜与所述第二棱镜的接合面上设第一分色镜面，所述第二棱镜与所述第三棱镜的接合面上设第二分色镜面；
入射至所述第一棱镜入射面的第一色光，依次透过所述第一棱镜、所述第一分色镜面、所述第二棱镜、所述第二分色镜面以及所述第三棱镜，然后从所述出射面出射；
入射至所述第二棱镜入射面的第二色光，透过所述第二棱镜后，经所述第一分色镜面反射，再次透过所述第二棱镜，然后依次透过所述第二分色镜面及所述第三棱镜，然后从所述出射面出射；
入射至所述第三棱镜入射面的第三色光，透过所述第三棱镜后，经含所述出射面的侧面反射，再次透过所述第三棱镜，经所述第二分色镜面反射，又再透过所述第三棱镜，然后从所述出射面出射。
4.如权利要求3所述的投影式图像显示装置，其特征在于：入射至所述第二棱镜与所述第三棱镜的色光，对于所述第一及第二分色镜面而言均为S偏振的偏振光。
5.如权利要求3所述的投影式图像显示装置，其特征在于：入射至所述第一棱镜的色光，对于所述第一及第二分色镜面而言为P偏振的偏振光。
6.如权利要求3所述的投影式图像显示装置，其特征在于：入射至所述第一棱镜的色光为绿光。
7.(补正后)如权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：所述第一、第二及第三棱镜具有相同的形状。
8.(删除)
9.(删除)
10.(补正后)如权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：
连接所述第一分色镜与所述第一反射镜的光轴，跟连接所述第一反射镜与所述出射面的光轴大致正交；
所述白光的主光线对所述第一分色镜的入射角小于45度。
11.(补正后)如权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：
连接所述第一分色镜与所述第三反射镜的光轴，跟连接所述第一反射镜与所述出射面的光轴大致平行；
所述白光的主光线对所述第一分色镜的入射角大于45度。
12.(补正后)如权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：来自所述光源部分的出射光是偏振方向一致的偏振光。
13.(补正后)如权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：所述第一、第二及第三光阀单元各自至少包括：作为起偏器的入射侧偏振片，透过型液晶屏，以及作为检偏器的出射侧偏振片。
14.(补正后)如权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：所述三棱柱形的棱镜的底面形状是直角三角形。

Claims (14)

1.一种投影式图像显示装置，该装置中设有：分别发出红、绿、蓝光的三个光源部分，分别调制来自所述各光源部分的色光的光阀部分，将经所述光阀部分调制的各色光合成的彩色合成光学系统，以及将所述经合成的光放大投影的投影透镜；
其特征在于，所述彩色合成光学系统中：
设有顶角约为30度的三棱柱形的三个棱镜；
所述顶角相互邻接，且形成所述顶角的侧面彼此贴合，将所述三个棱镜接合；
所述棱镜的各接合面上设有作为选色手段的分色镜面；
以所述各棱镜的所述顶角面对的侧面作为所述各色光的入射面；
以接合后的所述三个棱镜中一个位于边缘的棱镜的侧面作为所述各色光的合成光的出射面；
所述各色光从所述入射面到所述出射面的光路长度大致相等。
2.一种投影式图像显示装置，该装置中设有：发出白光的光源部分，将所述光源部分发出的白光分解为红、绿、蓝三种色光的分色光学系统，分别调制来自所述分色光学系统的各色光的光阀部分，将经所述光阀部分调制的各色光合成的彩色合成光学系统，以及将所述经合成的光放大投影的投影透镜；
其特征在于，所述彩色合成光学系统中：
设有顶角约为30度的三棱柱形的三个棱镜；
所述顶角相互邻接，且形成所述顶角的侧面彼此贴合，将所述三个棱镜接合；
所述棱镜的各接合面上设有作为选色手段的分色镜面；
以所述各棱镜的所述顶角面对的侧面作为所述各色光的入射面；
以接合后的所述三个棱镜中一个位于边缘的棱镜的侧面作为所述各色光的合成光的出射面；
所述各色光从所述入射面到所述出射面的光路长度大致相等。
3.如权利要求1或2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：
所述彩色合成光学系统由第一、第二、第三棱镜等三个棱镜构成，它们按上述顺序接合；
在所述第一棱镜与所述第二棱镜的接合面上设第一分色镜面，所述第二棱镜与所述第三棱镜的接合面上设第二分色镜面；
所述出射面为所述第三棱镜的所述接合面和所述入射面以外的侧面；
从所述第一棱镜的入射面入射的色光，依次透过所述第一棱镜、所述第一分色镜面、所述第二棱镜、所述第二分色镜面以及所述第三棱镜，然后从所述出射面出射；
从所述第二棱镜的入射面入射的色光，透过所述第二棱镜后，经所述第一分色镜面反射，再次透过所述第二棱镜，再依次透过所述第二分色镜面及所述第三棱镜，然后从所述出射面出射；
从所述第三棱镜的入射面入射的色光，透过所述第三棱镜后，经含所述出射面的侧面反射，再次透过所述第三棱镜，经所述第二分色镜面反射，又再透过所述第三棱镜，然后从所述出射面出射。
4.如权利要求3所述的投影式图像显示装置，其特征在于：入射至所述第二棱镜与所述第三棱镜的色光，对于所述第一及第二分色镜面而言均为S偏振的偏振光。
5.如权利要求3所述的投影式图像显示装置，其特征在于：入射至所述第一棱镜的色光，对于所述第一及第二分色镜面而言为P偏振的偏振光。
6.如权利要求3所述的投影式图像显示装置，其特征在于：入射至所述第一棱镜的色光为绿光。
7.如权利要求1或2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：构成所述彩色合成光学系统的三个棱镜具有相同的形状。
8.如权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征如下：
所述光阀部分设有对应所述各色光的三个光阀；
所述分色光学系统至少设有：
将来自所述光源部分的白光分解为红、绿、蓝三种色光的两个分色镜，以及
用以将经分光的各色光分别入射至三个光阀的、分别对应所述三个光阀设置的三个反射镜；
三个色光从所述光源部分到所述光阀的光路长度大致相等。
9.如权利要求2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：
所述彩色合成光学系统由第一、第二、第三棱镜等三个棱镜构成，它们按上述顺序接合；
所述出射面为所述第三棱镜的与所述第二棱镜的接合面和所述入射面以外的侧面；
所述光阀部分设有与所述各色光对应的第一、第二、第三光阀；
所述第一、第二、第三光阀分别面对所述第一、第二、第三棱镜的各入射面设置；
所述分色光学系统至少设有第一及第二分色镜，以及第一、第二与第三反射镜；
来自所述光源部分的白光入射至所述第一分色镜而被分出第三色光，并在所述第二分色镜处被分出第一色光和第二色光；
分光得到的所述第一色光，经所述第一反射镜反射后，通过所述第一光阀，入射至所述第一棱镜的入射面；
分光得到的所述第二色光，经所述第二反射镜反射后，通过所述第二光阀，入射至所述第二棱镜的入射面；
分光得到的所述第三色光，经所述第三反射镜反射后，通过所述第三光阀，入射至所述第三棱镜的入射面；
三个色光从所述光源部分到所述光阀的光路长度大致相等。
10.如权利要求9所述的投影式图像显示装置，其特征在于：
连接所述第一分色镜与所述第二反射镜的光轴，跟连接所述第一反射镜与所述出射面的光轴大致正交；
所述白光的主光线对所述第一分色镜的入射角小于45度。
11.如权利要求9所述的投影式图像显示装置，其特征在于：
连接所述第一分色镜与所述第三反射镜的光轴，跟连接所述第一反射镜与所述出射面的光轴大致平行；
所述白光的主光线对所述第一分色镜的入射角大于45度。
12.如权利要求1或2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：来自所述光源部分的出射光是偏振方向一致的偏振光。
13.如权利要求1或2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：
所述光阀部分由对应所述各色光的三个光阀单元组成；
所述各光阀单元至少包括：作为起偏器的入射侧偏振片，透过型液晶屏，以及作为检偏器的出射侧偏振片。
14.如权利要求1或2所述的投影式图像显示装置，其特征在于：所述三棱柱形的棱镜的底面形状为直角三角形。
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