JP2005258058A - ３波長合成デバイスとこれを用いた投写型投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶プロジェクタ装置に用いるクロスプリズムは厳しい加工精度を必要とするためコスト高となっていた。
【解決手段】２つの直角プリズムを貼り合わせた構造の直方体プリズムと、少なくとも１つの波長板と、第２の光学薄膜とを備えており、
前記第１の直角プリズムの第１の直角面から第１の光線が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から第２の光線が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜の方向から第３の光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から前記３つの光線を合成した合成光が出射することを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、互いに異なる波長を有する３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイス、特に光の三原色（ＲＧＢ）に対応した３つの光線を合成する３波長合成デバイスと、これを用いて構成した投写型投影装置に関するものである。

投写型投影装置として液晶プロジェクタ装置が知られている。現在、液晶プロジェクタ装置は企業用から一般家庭用まで幅広く用途が広がっている。それに伴い、液晶プロジェクタ市場においては装置の小型化、低価格化に対する要求が高まってきている。
図１３（ａ）は、従来の一般的な液晶プロジェクタ装置の概略構成図を示すものであり、白色光を出射する光源１と、該光源１から出射された白色光を光の三原色（ＲＧＢ）に分離する為のダイクロイックミラー２，３と、分離したＲＧＢ各光線を所定の光路に導くためのミラー４，５，６と、ＲＧＢ各光線を変調する為の液晶パネル７，８，９と、液晶パネル７，８，９，を介して入射されたＲＧＢ各光線を合成した合成光を単一方向へ出射するクロスプリズム１０と、該クロスプリズム１０より出射した合成光をスクリーン１１に拡大投影する為のレンズ１２とを備えている。

従来の液晶プロジェクタ装置の基本動作については、例えば「高輝度ＸＧＡ型液晶プロジェクタ」Fujitsu General Technical Journal／1999.No.2／金森他などにて詳細に記述されているので、ここでは簡単にその概要を説明するに留める。
光源１から図中左方に出射された白色光は、ダイクロイックミラー２に入射し、ダイクロイックミラー２に於いてはＢ（Ｂｌｕｅ）成分光が反射して図中上方に光路が曲げられ、Ｒ（Ｒｅｄ）成分光とＧ（Ｇｒｅｅｎ）成分光は共に透過してそのまま図中左方へ直進する。
ダイクロイックミラー２を透過した光は、ダイクロイックミラー３に入射し、ダイクロイックミラー３に於いてはＧ成分光が反射して図中上方に光路が曲げられ、Ｒ成分光は透過してそのまま図中左方へ直進する。

そして、Ｂ成分光はミラー４にて反射されて液晶パネル７へ導かれ、Ｇ成分光はそのまま液晶パネル８へ導かれ、Ｒ成分光はミラー５，６にて反射されて液晶パネル９へ導かれれることとなる。
ＲＧＢ各光線はそれぞれ各液晶パネルで変調され、変調されたＲＧＢ各光線がキュービック状のクロスプリズム１０の３面にそれぞれ入射される。
クロスプリズム１０にてＲＧＢ各光線は合成されて図中上方へと出射され、レンズ１２によって拡大されてスクリーン１１上に映像を結ぶことになる。

この方式の液晶プロジェクタ装置に於いてはクロスプリズム１０が性能を左右するキーデバイスと言える。
図１４はクロスプリズムの構成と動作原理を説明する図であって、同図（ａ）に示すように、クロスプリズムは断面形状が二等辺直角三角形を呈する４つの直角プリズム１３，１４，１５，１６を、各直角部分同士がそれぞれ向かい合うように接合した構造を有するものである。
直角プリズム１４、１５と直角プリズム１６、１３とが対向する接合面には、ダイクロイック膜１７が形成されている。一方、直角プリズム１５、１６と直角プリズム１４、１３とが対向する接合面には、 ダイクロイック膜１８が上記ダイクロイック膜１７と直交するように形成されている。
図２（ｂ）は各ダイクロイック膜の特性と総合的な特性を示すものであり、ダイクロイック膜１７は、Ｂ成分光（Ｓ偏光波）を反射しＧ成分光（Ｐ偏光波）及びＲ成分光（Ｓ偏光波）を透過する反射・透過特性を有し、一方、ダイクロイック膜１８は、Ｂ成分光を反射しＧ成分光及びＢ成分光を透過する反射・透過特性を有するものとして形成されている。

「高輝度ＸＧＡ型液晶プロジェクタ」Fujitsu General Technical Journal／1999.No.2 P9-P14／金森他

しかし、このような従来の液晶プロジェクタ５１は、三原色光を合成するためのクロスプリズム１０のダイクロイック膜１７、１８が、それぞれ２つの直角プリズムに跨って形成される構造であるため、クロスプリズム１０の製造が極めて煩雑となる。
すなわち、ダイクロイック膜１７、１８が形成される面の直角プリズムどうしの接合精度が悪いと、ダイクロイック膜の中心の直角プリズムどうしの貼り合わせ線がスクリーン画像に現われてしまうことになる。
また、個々の直角プリズム単体の加工精度が悪く、各々の接合後、結果的にダイクロイック膜１７、１８の形成面の傾斜角度及び平面度等の精度が悪くなってしまった場合には、画像の歪みや色ずれの発生を招くことになる。

したがって、クロスプリズム１０は、直角プリズム単体の加工精度並びに直角プリズム接合後のダイクロイック膜形成面の平面度等の精度としては、数μｍオーダの高い精度が要求され製造が極めて困難であった。
また、このダイクロイック膜を形成する場合において、直角プリズムどうしの接合部分にダイクロイック膜の未コート部分ができないようにコーティングを行う必要があり、この処理工程の管理が困難であった。
例えば、特開２００１−３４３５０８号公報に示したような手法によりクロスプリズムを量産することも可能となったが、上述の問題点を根本的に解消することは難しく歩留まりが著しく悪いため低価格化の要求に応えることができなかった。

こうした不具合を解決するべく、特開２００２−３６５４１２号公報或いは特開２０００−１８０６１４号公報には接合部分の加工精度がさほど問題とならないような構造を備えた三原色光の合成プリズムが提案されている。
図１３（ｂ）は特開２０００−１８０６１４号公報に開示された三原色光合成プリズム１９を用いた液晶プロジェクタ装置の概略構成図である。尚、同図（ａ）と同様の機能を呈する部分については同じ符号を付してある。
この液晶プロジェクタ装置に用いられている三原色光合成プリズム１９は、１つの大きな直角プリズムと、この大きなプリズムの半分の大きさの２つの直角プリズムとを接合したものである。接合面にはＲＧＢ各成分光に対する所定の反射・透過特性を有するダイクロイック膜を形成することにより、３つの光線の合成を実現している。
そして、この三原色光合成プリズムは一つの平面と２つの直角部分を突き合わせた構造をとっているので、図１（ａ）に比べて加工精度を必要としないメリットがある。

しかしながら、図１（ａ）と（ｂ）を比べれば明らかなように大きさが４倍になってしまう為、近年の小型化、軽量化の要求に反することとなる。
また、そのため、光を三原色に分離する為のダイクロイックミラーや光を導くためのミラーの配置を移動せざるを得ず、従来の装置にそのまま置き換えて使用することは不可能と言える。
詳細な説明は省略するが、特開２００２−３６５４１２号公報に開示されたものに関しても同様に、加工精度の制約は緩和されるものの小型化、軽量化に反し、単純な置き換えも不可能であるという欠点を抱えているのである。
特開２００２−３６５４１２号公報 特開２０００−１８０６１４号公報 特開２００１−３４３５０８号公報

本発明は、上述した従来の三原色光合成プリズムとこれを用いた液晶プロジェクタ装置の不具合を解消するためになされたものであり、以下の構成を有する。
請求項１に係る３波長合成デバイスは、入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、波長板と第２の光学薄膜とを順次配列したものとを備えており、
前記第１の光学薄膜は、長波長光線を反射すると共に、中間波長光線と短波長光線に対してはＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線を反射し長波長光線を透過する機能を有しており、
前記波長板は、短波長光線に対して１／４波長板として機能するものであることを特徴とするものである。

請求項２に係る３波長合成デバイスは、請求項１に記載の３波長合成デバイスにおいて、第１の直角プリズムの第１の直角面から短波長光線のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から中間波長光線が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配置し第２の光学薄膜から長波長光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とするものである。

請求項３に係る３波長合成デバイスは、入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、波長板と第２の光学薄膜とを順次配列したものとを備えており、
前記第１の光学薄膜は、３つの光線の何れに対してもＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線を反射し長波長光線を透過する機能を有しており、
前記波長板は、短波長光線に対しては１／４波長板として、長波長光線に対しては１／２波長板として機能するものであることを特徴とするものである。

請求項４に係る３波長合成デバイスは、請求項３に記載の３波長合成デバイスにおいて、第１の直角プリズムの第１の直角面から短波長光線のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から中間波長光線のＰ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配置し該第２の光学薄膜から長波長光線のＰ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とするものである。

請求項５に係る３波長合成デバイスは、入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、第１の波長板と第２の光学薄膜と第２の波長板と順次配列したものを備えており、
前記第１の光学薄膜は、３つの光線すべてに対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線を反射し長波長光線を透過する機能を有しており、
前記第１の波長板は、長波長光線と短波長光線のいずれに対しても１／４波長板として機能するものであり、前記第２の波長板は、長波長光線に対して１／４波長板として機能するものであることを特徴とするものである。

請求項６に係る３波長合成デバイスは、請求項５に記載の３波長合成デバイスに於いて、第１の直角プリズムの第１の直角面から短波長光線のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から中間波長光線のＰ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記第１の波長板と第２の光学薄膜と第２の波長板とを順次配置し該第１の波長板から長波長光線のＰ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とするものである。

請求項７に係る３波長合成デバイスは、請求項５又は６に記載の３波長合成デバイスに於いて、第２の光学薄膜を挟んで、前記第１の波長板と第２の波長板とを接合一体化したことを特徴とするものである。

請求項８に係る３波長合成デバイスは、入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、波長板と第２の光学薄膜とを順次配列したものを備えており、
前記第１の光学薄膜は、短波長光線を反射すると共に、中間波長光線と長波長光線に対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線を透過し長波長光線を反射する機能を有しており、
前記波長板は、長波長光線に対して１／４波長板として機能するものであることを特徴とするものである。

請求項９に係る３波長合成デバイスは、請求項８に記載の３波長合成デバイスにおいて第１の直角プリズムの第１の直角面から長波長光線のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から中間波長光線のＰ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜から短波長光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とするものである。

請求項１０に係る３波長合成デバイスは、入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、一方の主表面に第２の光学薄膜を配置した波長板とを備えており、
前記第１の光学薄膜は、短波長光線を反射すると共に、中間波長光線と長波長光線に対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線と中間波長光線を透過し長波長光線を反射する機能を有しており、
前記波長板は、前記波長板は、長波長光線に対して１／４波長板として機能し、中間波長光線に対して１／２波長板として機能するものであることを特徴とするものである。

請求項１１に係る３波長合成デバイスは、請求項１０に記載の３波長合成デバイスに於いて、第１の直角プリズムの第１の直角面から長波長光線のＳ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜から中間波長光線のＳ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に短波長光線のＳ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とするものである。

請求項１２に係る３波長合成デバイスは、入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、第１の波長板と第２の光学薄膜と第２の波長板と順次配列したものを備えており、
前記第１の光学薄膜は、短波長光線を反射すると共に、中間波長光線と長波長光線のＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、長波長光線を反射すると共に短波長光線と中間波長光線を透過する機能を有しており、
前記第１の波長板は、長波長光線と中間波長光線のいずれに対しても１／４波長板として機能し、前記第２の波長板は、中間波長光線に対して１／４波長板として機能することを特徴とするものである。

請求項１３に係る３波長合成デバイスは、請求項１２に記載の３波長合成デバイスにおいて、第１の直角プリズムの第１の直角面から長波長光線のＳ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面に前記第１の波長板と第２の光学薄膜と第２の波長板とを順次配列し該第２の波長板から中間波長光線のＳ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に短波長光線のＳ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とするものである。

請求項１４に係る３波長合成デバイスは、入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、波長板と第２の光学薄膜とを順次配置したものとを備えており、
前記第１の光学薄膜は、長波長光線を反射すると共に、短波長光線と中間波長光線に対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、長波長光線と中間波長光線を透過し短波長光線を反射する機能を有しており、
前記波長板は、短波長光線に対して１／４波長板として機能するものであることを特徴とするものである。

請求項１５に係る３波長合成デバイスは、請求項１４に記載の３波長合成デバイスに於いて、前記第１の直角プリズムの第１の直角面から短波長光線のＳ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜から中間波長光線のＳ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に長波長光線のＳ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とするものである。

請求項１６に係る３波長合成デバイスは、請求項１乃至１５のいずれかに記載の３波長合成デバイスに於いて、前記直方体プリズムと波長板とを接着し一体化したことを特徴とするものである。

請求項１７に係る３波長合成デバイスは、請求項１乃至１６のいずれかに記載の３波長合成デバイスにおいて、３つの光線は光の三原色（ＲＧＢ）光であり、短波長光線が青色（Ｂ）成分光に、中間波長光線が緑色（Ｇ）成分光に、長波長光線が赤色（Ｒ）成分光にそれぞれ対応していることを特徴とするものである。

請求項１８に係る３波長合成デバイスは、入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、少なくとも１つの波長板と、第２の光学薄膜とを備えており、
前記第１の直角プリズムの第１の直角面から第１の光線が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から第２の光線が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜の方向から第３の光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から前記３つの光線を合成した合成光が出射することを特徴とするものである。

入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、少なくとも１つの波長板と、第２の光学薄膜とを備えており、
前記第１の直角プリズムの第１の直角面から第１の光線が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜の方向から第２の光線が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面から第３の光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から前記３つの光線を合成した合成光が出射することを特徴とするものである。

請求項２０に係る３波長合成デバイスは、請求項１乃至１９のいずれかに記載の３波長合成デバイスを用いた投写型投影装置であって、
光源と、該光源より出射した光を赤色成分光と緑色成分光と青色成分光の３つの光成分に分離する光分離手段と、分離された各光成分を前記３波長合成デバイスの各入射面方向に導く為の光誘導手段と、前記３波長合成デバイスの各入射面の手前に配置された液晶パネルと、３波長合成デバイスから出射する合成光を拡大して投射する為のレンズとを備えたことを特徴とするものである。

本発明の３波長合成デバイスは、２つの直角プリズムを貼り合わせた直方体プリズムと板状の波長板を用いて構成するものであるため、直角部の突き合わせ構造を必要とせず、貼り合わせ箇所は何れも平坦面同士であり、平坦面の加工精度のみを管理すれば良いため従来のクロスプリズムに比べて製造が極めて容易であり、歩留まり率が大幅に向上するので低価格化に著しい効果を奏する。
しかも、クロスプリズムと実質的に同等の大きさが実現できるため小型化、軽量化の要求にも充分応えることが可能となる。
更に、クロスプリズムを用いた液晶プロジェクタ装置に適用する際も、大きさが同等であり、光の入射方向も互換性が維持できるのでそのまま置き換え可能であり、液晶プロジェクタ装置側の設計変更も不要であるという大きな利点がある。

以下、本発明を図面に図示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。
尚、以下の説明に於いては、本発明に係る３波長合成デバイスを液晶プロジェクタ装置に用いる光の三原色合成プリズムに適用したものを好適な実施形態例として示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、互いに波長の異なる３つの光線を合成し出射する場面に適用し得るものであることを付言する。

（第１の実施形態例）
図１は本発明に係る３波長合成デバイスの第１の実施形態例として三原色合成プリズムに適用した場合の構成と動作原理を説明する為の図面であって、同図（ａ）は構成と光線の光路を、同図（ｂ）は三原色合成プリズムを構成する光学薄膜の特性を示す図である。
同図（ａ）に示すように、三原色合成プリズム１９は、第１の直角プリズム２０と第２の直角プリズム２１とを第１の光学薄膜２２(CoatA)を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズム２３と、波長板２４と第２の光学薄膜２５(CoatB)とを順次配列したものとを備えている。
この例では波長板２４の一方の主表面に第２の光学薄膜２５を成膜しており、直方体プリズム２３と波長板２４の他方の主表面とを接着して一体化している。
尚、本明細書の実施形態例では、直角プリズムとして断面形状が直角二等辺三角形をしたものを用いており、この三角形の斜辺に対応する面を「斜面」、直角に接する２辺に対応する面を「直角面」とそれぞれ称することとする。

このような構成の三原色合成プリズム１９に対して、第１の直角プリズム２０の第１の直角面２６から短波長光線として青色（Ｂ）成分光のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズム２０の第２の直角面２７から中間波長光線として緑色（Ｇ）成分光が入射し、前記直方体プリズム２３の前記第１の直角面２６と相対向する面２８側については前記第２の光学薄膜２５から波長板２４を介して長波長光線として赤色（Ｒ）成分光が入射したとき、前記直方体プリズム２３の前記第２の直角面２７と相対向する面から合成（ＲＧＢ）光が出射するように動作する。
図２は、三原色合成プリズム１９を用いて液晶プロジェクタ装置を構成した時の概略構成図であり、従来の液晶プロジェクタ装置を示す図１３（ａ）と同じ構成については同じ符号を付してある。２つの図面を比較すれば明らかなように従来のクロスプリズム１０を本発明に係る三原色合成プリズム１９に単純に置き換えることが可能であり、装置の大型化を招来することはない。もちろん、他の光学系を変更する必要もなく容易に液晶プロジェクタ装置を実現することができる。

この三原色合成プリズムが、このように動作するためには、各光学薄膜と波長板を以下のように適切に設定すればよい。
先ず、第１の光学薄膜２２は図１（ｂ）の上段グラフに示すように、Ｒ成分光を反射すると共に、Ｇ成分光とＢ成分光に対してはＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する特性を有する膜とすれば良く、前記第２の光学薄膜２５は図１（ｂ）の下段グラフに示すように、Ｂ成分光を反射しＲ成分光を透過する特性を有する膜とすれば良い。また、波長板２４は、Ｂ成分光に対して１／４波長板として機能するよう構成すればよい。

これにより、図中右側から第１の直角面２６に入射したＢ成分光のＰ偏光波は、第１の光学薄膜２２をそのまま通過して波長板２４に達する。波長板２４はＢ成分光に対して１／４波長板として機能するからＢ成分光は波長板２４を透過して第２の光学薄膜２５に到達した時点で位相が９０゜回転して円偏光となる。第２の光学薄膜２５は偏光によらずＢ成分光を反射するのでＢ成分光は第２の光学薄膜２５にて反射して再び波長板２４を透過して直方体プリズム２３の面２８に達する。この時点で更に位相が９０゜回転するためＳ偏光波になる。Ｂ成分光のＳ偏光波は第１の光学薄膜２２で反射されるため、ここで光路が図中上方に曲げられて直方体プリズム２３の面２９より出射することになる。
また、図中下側から第２の直角面２７に入射したＧ成分光のＰ偏光波は、第１の光学薄膜２２をそのまま通過して直方体プリズム２３の面２９より出射することになる。
更に、図中左側から入射したＲ成分光は第２の光学薄膜２５を透過して波長板２４に達する。Ｒ成分光は波長板２４により位相が所定の角度だけ回転することになる。第１の光学薄膜２２は偏光によらずＲ成分光を反射するので、Ｒ成分光はここで光路が図中上方に曲げられて直方体プリズム２３の面２９より出射することになる。
つまり、前記直方体プリズム２３の面２９から合成（ＲＧＢ）光が出射するように動作する。
尚、第１の光学薄膜２２はＰ偏光波の透過・反射特性をＲ成分とＧ成分の間の波長で急峻な特性を必要とするため、多層膜の層数がやや多くなるという問題はあるもののシミュレーションにより実現可能であることを確認している。第２の光学薄膜２５については実現に格別の困難は無い。
図３は波長板２４を水晶基板２枚を貼り合わせて構成した場合の位相差波長依存性をシミュレーションしたものを示す図であり、Ｂ成分光の位相を往復で１８０゜回転するものを実現できることが確認できた。ちなみにこの設計例では波長板の板厚は０．５ｍｍ程度と極めて薄く作成することができ、大型化を招来するものでは無いことが判明した。
尚、水晶基板２枚を貼り合わせた構造の波長板に関してはＷＯ０３／０９１７６８に詳しく開示されているのでこれ以上の説明は省略する。

以上説明したように、この三原色合成プリズムは２つの直角プリズムを貼り合わせた直方体プリズムと薄肉の板状の波長板を用いて構成するものであるため、貼り合わせ箇所は何れも平坦面同士であり、平坦面の加工精度のみを管理すれば良いため従来のクロスプリズムに比べて製造が極めて容易であり、歩留まり率が大幅に向上するので低価格化に著しい効果を奏する。
しかも、クロスプリズムと実質的に同等の大きさが実現できるため大型化を招来することもなく、単純な構成であるため小型化、軽量化の期待にも充分応えることが可能となる。
更に、クロスプリズムを用いた液晶プロジェクタ装置に適用する際も、大きさが同等であり、光の入射方向も互換性が維持できるのでそのまま置き換え可能であり、液晶プロジェクタ装置側の設計変更も不要であるという大きな利点がある。

（第２の実施形態例）
図４は本発明に係る三原色合成プリズムの第２の実施形態例を示す図面であって、同図（ａ）は構成と光線の光路を、同図（ｂ）は三原色合成プリズムを構成する光学薄膜の特性を示す図である。
同図（ａ）に示すように、この三原色合成プリズム３０は、図１の第１の実施形態例として示した三原色合成プリズム１９と基本的な構成はほぼ同一であり、両者の主な違いは、光学薄膜２２及び波長板２４の光学的な機能が異なる点と、それに伴い入射するＲ成分光がＰ偏光波に限定される点である。
明細書が煩雑となるのを避けるため、その違いのみを説明することとする。
この三原色合成プリズムが、動作するためには、各光学薄膜と波長板を以下のように適切に設定すればよい。

先ず、第１の光学薄膜２２は図４（ｂ）の上段グラフに示すように、ＲＧＢ全ての成分光に対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する特性を有する膜とすれば良い。また、波長板２４は、Ｂ成分光に対して１／４波長板として、Ｒ成分光に対しては１／２波長板として機能するよう構成すればよい。
第１の光学薄膜２２については、第１の実施形態例のように急峻な特性を必要としないため比較的実現が容易と言える。

一方、波長板２４は、２つの異なる成分光に対して別々の位相回転をもたらすようにするため、例えば、特開２００１−３４４８００号公報、特開平１０−２１４４３１号公報といった文献に開示されたような手法で設計すればよい。図５はこれら周知の手法で設計した波長板の特性をシミュレーションにより求めたグラフであり、実線はＰ偏光波を波長板２４に入射したとき透過したＳ偏光波の光量を測定したものであり、点線はＰ偏光波を波長板２４に入射し対向面で反射したＰ偏光波の光量を測定したものであって、Ｂ成分光に対しては往復で１８０゜位相回転し、Ｒ成分光に対しては片道で１８０゜位相回転することことが読み取れるから、Ｂ成分光に対して１／４波長板として、Ｒ成分光に対しては１／２波長板として機能することが確認できる。

（第３の実施形態例）
図６は本発明に係る三原色合成プリズムの第３の実施形態例を示す図面であって、同図（ａ）は構成と光線の光路を、同図（ｂ）は三原色合成プリズムを構成する光学薄膜の特性を示す図である。
同図（ａ）に示すように、この三原色合成プリズム３１は、図１の第１の実施形態例として示した三原色合成プリズム１９と基本的な構成はほぼ同一であり、両者の主な違いは、光学薄膜２２の特性が異なる及び波長板の数が２枚になる点と、それらに伴い入射するＲ成分光がＰ偏光波に限定される点である。
明細書が煩雑となるのを避けるため、その違いのみを説明することとする。
この三原色合成プリズムが、動作するためには、光学薄膜と波長板を以下のように適切に設定すればよい。

先ず、第１の光学薄膜２２は図６（ｂ）の上段グラフに示すように、ＲＧＢ全ての成分光に対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する特性を有する膜とすれば良い。
また、波長板は、第１の波長板３２と第２の波長板３３の２つを用いるものであって、直方体プリズム２３から第１の波長板３２、第２の光学薄膜２５、第２の波長板３３の順番で配列されており、この例では互いに接合されて一体化している。
ここで、第１の波長板３２はＲ成分光とＢ成分光のいずれに対しても１／４波長板として機能するものであり、前記第２の波長板は、Ｒ成分光に対して１／４波長板として機能するものである。
第１の波長板３２は、広帯域で１／４波長板として機能しなければならないが周知の手法により設計可能であり、図７に示すような特性を実現することができる。

（第４の実施形態例）
図８は本発明に係る三原色合成プリズムの第４の実施形態例を示す図面であって、同図（ａ）は構成と光線の光路を、同図（ｂ）は三原色合成プリズムを構成する光学薄膜の特性を示す図である。
同図（ａ）に示すように、この三原色合成プリズム３４は、図１の第１の実施形態例として示した三原色合成プリズム１９と基本的な構成はほぼ同一であり、両者の主な違いは、光学薄膜２２，２５及び波長板２４の光学的な機能が異なる点と、それに伴い入射するＲ成分光とＢ成分光の入射方向が逆になった点と、Ｒ成分光がＰ偏光波に限定され、Ｂ成分光の偏光が不問となった点である。
明細書が煩雑となるのを避けるため、その違いのみを説明することとする。
この三原色合成プリズムが、動作するためには、各光学薄膜と波長板を以下のように適切に設定すればよい。

先ず、第１の光学薄膜２２は図８（ｂ）の上段グラフに示すように、Ｂ成分光を反射し、Ｒ成分光とＧ成分光に対してはＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する特性を有する膜とすれば良い。また、第２の光学薄膜２５は図８（ｂ）の下段グラフに示すように、Ｂ成分光を透過し、Ｒ成分光を反射する特性を有する膜とすれば良い。
波長板２４は、Ｒ成分光に対して１／４波長板として機能するよう構成すればよい。
図９は周知の手法で設計した波長板の特性をシミュレーションにより求めたグラフであり、Ｒ成分光に対して１／４波長板として機能するものが実現できることを確認した。

（第５の実施形態例）
図１０は本発明に係る三原色合成プリズムの第５の実施形態例を示す図面であって、同図（ａ）は構成と光線の光路を、同図（ｂ）は三原色合成プリズムを構成する光学薄膜の特性を示す図である。
同図（ａ）に示すように、三原色合成プリズム３５は、図１の第１の実施形態例として示した三原色合成プリズム１９と基本的な構成は類似しているが、直方体プリズム２３と波長板２４と第２の光学薄膜２５との位置関係が異なり、また、波長板２４の特性も異なるため光路も若干異なっている。

第１の直角プリズム２０の第１の直角面２６からＲ成分光のＳ偏光波が入射し、第１の直角プリズム２０の第２の直角面２７については前記第２の光学薄膜２５から波長板２４を介してＧ成分光のＳ偏光波が入射し、前記直方体プリズム２３の前記第１の直角面２６と相対向する面２８からＢ成分光のＳ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズム２３の前記第２の直角面２７と相対向する面２９から合成（ＲＧＢ）光が出射するように動作する。

この三原色合成プリズムが、このように動作するためには、各光学薄膜と波長板を以下のように適切に設定すればよい。
先ず、第１の光学薄膜２２は図１０（ｂ）の上段グラフに示すように、Ｂ成分光を反射すると共に、Ｇ成分光とＲ成分光に対してはＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する特性を有する膜とすれば良く、前記第２の光学薄膜２５は図１０（ｂ）の下段グラフに示すように、Ｂ成分光及びＧ成分光を透過しＲ成分光を反射する特性を有する膜とすれば良い。また、波長板２４は、Ｒ成分光に対して１／４波長板として機能し、Ｇ成分光に対して１／２波長板として機能するよう構成すればよい。

これにより、図中右側から第１の直角面２６に入射したＲ成分光のＳ偏光波は、第１の光学薄膜２２反射して光路が図中下方に曲げられ波長板２４に達する。波長板２４はＲ成分光に対して１／４波長板として機能するからＲ成分光は波長板２４を透過して第２の光学薄膜２５に到達した時点で位相が９０゜回転して円偏光となる。第２の光学薄膜２５は偏光によらずＲ成分光を反射するのでＲ成分光は第２の光学薄膜２５にて反射して再び波長板２４を透過して直方体プリズム２３の面２７に達する。その時点で更に位相が９０゜回転するためＰ偏光波になる。Ｒ成分光のＰ偏光波は第１の光学薄膜２２を透過するため直方体プリズム２３の面２９より出射することになる。
また、図中下側から入射したＧ成分光のＳ偏光波は第２の光学薄膜２５を透過して波長板２４に達する。波長板２４を透過することにより位相が１８０゜だけ回転しＧ成分光はＰ偏光波となる。Ｇ成分光のＰ偏光波は第１の光学薄膜２２をそのまま通過して直方体プリズム２３の面２９より出射することになる。
更に、図中左側から直方体プリズム２３の面２８に入射したＢ成分光のＳ偏光波は第１の光学薄膜２２にて反射するので、Ｂ成分光は光路がここで図中上方に曲げられて直方体プリズム２３の面２９より出射することになる。
つまり、前記直方体プリズム２３の面２９から合成（ＲＧＢ）光が出射するように動作する。

（第６の実施形態例）
図１１は本発明に係る三原色合成プリズムの第６の実施形態例を示す図面であって、同図（ａ）は構成と光線の光路を、同図（ｂ）は三原色合成プリズムを構成する光学薄膜の特性を示す図である。
同図（ａ）に示すように、三原色合成プリズム３６は、図１０の第５の実施形態例として示した三原色合成プリズム３５と基本的な構成は類似しているが、波長板２４の構成と特性が異なる。

この三原色合成プリズムが、動作するためには、各光学薄膜と波長板を以下のように適切に設定すればよい。
先ず、第１の光学薄膜２２と、前記第２の光学薄膜２５は図１１（ｂ）のグラフに示すように図１０のものと同様の特性を有する膜とすれば良い。
一方、波長板は、第１の波長板３７と第２の波長板３８の間に第２の光学薄膜２５を挟んだ構成となっている。
第１の波長板３７はＲ成分光とＧ成分光のいずれに対しても１／４波長板として機能し、前記第２の波長板はＧ成分光に対して１／４波長板として機能するものとすればよい。

（第７の実施形態例）
図１２は本発明に係る三原色合成プリズムの第７の実施形態例を示す図面であって、同図（ａ）は構成と光線の光路を、同図（ｂ）は三原色合成プリズムを構成する光学薄膜の特性を示す図である。
同図（ａ）に示すように、三原色合成プリズム３９は、図１０の第５の実施形態例として示した三原色合成プリズム３５と基本的な構成は類似しているが、光学薄膜２２，２５の特性が異なり、波長板２４の特性が異なる。

この三原色合成プリズムが、動作するためには、各光学薄膜と波長板を以下のように適切に設定すればよい。
先ず、第１の光学薄膜２２は図１２（ｂ）の上段グラフに示すように、Ｒ成分光を反射すると共に、Ｇ成分光とＲ成分光に対してはＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する特性を有する膜とすれば良く、前記第２の光学薄膜２５は図１２（ｂ）の下段グラフに示すように、Ｒ成分光及びＧ成分光を透過しＢ成分光を反射する特性を有する膜とすれば良い。また、波長板２４は、Ｂ成分光に対して１／４波長板として機能し、Ｇ成分光に対して１／２波長板として機能するよう構成すればよい。

本発明に係る三原色合成プリズムの構成と動作原理を説明する図である。 三原色合成プリズム用いた液晶プロジェクタ装置の概略構成図である。 波長板の位相差波長依存性をシミュレーションした図である。 (a)及び(b)は三原色合成プリズムの第２の実施形態例を示す図である。 波長板の特性をシミュレーションにより求めたグラフである。 (a)及び(b)は三原色合成プリズムの第３の実施形態例を示す図である。 波長板の特性をシミュレーションにより求めたグラフである。 (a)及び(b)は三原色合成プリズムの第４の実施形態例を示す図である。 波長板の特性をシミュレーションにより求めたグラフである。 (a)及び(b)は三原色合成プリズムの第５の実施形態例を示す図である。 (a)及び(b)は三原色合成プリズムの第６の実施形態例を示す図である。 (a)及び(b)は三原色合成プリズムの第７の実施形態例を示す図である。 (a)及び(b)は従来の液晶プロジェクタ装置の概略構成図である。 クロスプリズムの構成と動作原理を説明する図である。

符号の説明

１９、３０，３１、３４、３５、３６、３９・・・三原色合成プリズム、２０・・・第１の直角プリズム、２１・・・第２の直角プリズム、２２・・・第１の光学薄膜、２３・・・直方体プリズム、２４・・・波長板、２５・・・第２の光学薄膜、３２，３７・・・第１の波長板、３３，３８・・・第２の波長板

Claims (20)

1. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
   第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、波長板と第２の光学薄膜とを順次配列したものとを備えており、
   前記第１の光学薄膜は、長波長光線を反射すると共に、中間波長光線と短波長光線に対してはＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線を反射し長波長光線を透過する機能を有しており、
   前記波長板は、短波長光線に対して１／４波長板として機能するものであることを特徴とする３波長合成デバイス。
2. 前記第１の直角プリズムの第１の直角面から短波長光線のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から中間波長光線が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配置し第２の光学薄膜から長波長光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とする請求項１に記載の３波長合成デバイス。
3. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
   第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、波長板と第２の光学薄膜とを順次配列したものとを備えており、
   前記第１の光学薄膜は、３つの光線の何れに対してもＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線を反射し長波長光線を透過する機能を有しており、
   前記波長板は、短波長光線に対しては１／４波長板として、長波長光線に対しては１／２波長板として機能するものであることを特徴とする３波長合成デバイス。
4. 前記第１の直角プリズムの第１の直角面から短波長光線のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から中間波長光線のＰ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配置し該第２の光学薄膜から長波長光線のＰ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とする請求項３に記載の３波長合成デバイス。
5. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
   第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、第１の波長板と第２の光学薄膜と第２の波長板と順次配列したものを備えており、
   前記第１の光学薄膜は、３つの光線すべてに対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線を反射し長波長光線を透過する機能を有しており、
   前記第１の波長板は、長波長光線と短波長光線のいずれに対しても１／４波長板として機能するものであり、前記第２の波長板は、長波長光線に対して１／４波長板として機能するものであることを特徴とする３波長合成デバイス。
6. 前記第１の直角プリズムの第１の直角面から短波長光線のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から中間波長光線のＰ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記第１の波長板と第２の光学薄膜と第２の波長板とを順次配置し該第１の波長板から長波長光線のＰ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とする請求項５に記載の３波長合成デバイス。
7. 前記第２の光学薄膜を挟んで、前記第１の波長板と第２の波長板とを接合一体化したことを特徴とする請求項５又は６に記載の３波長合成デバイス。
8. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
   第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、波長板と第２の光学薄膜とを順次配列したものを備えており、
   前記第１の光学薄膜は、短波長光線を反射すると共に、中間波長光線と長波長光線に対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線を透過し長波長光線を反射する機能を有しており、
   前記波長板は、長波長光線に対して１／４波長板として機能するものであることを特徴とする３波長合成デバイス。
9. 前記第１の直角プリズムの第１の直角面から長波長光線のＰ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から中間波長光線のＰ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜から短波長光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とする請求項８に記載の３波長合成デバイス。
10. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
    第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、一方の主表面に第２の光学薄膜を配置した波長板とを備えており、
    前記第１の光学薄膜は、短波長光線を反射すると共に、中間波長光線と長波長光線に対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、短波長光線と中間波長光線を透過し長波長光線を反射する機能を有しており、
    前記波長板は、長波長光線に対して１／４波長板として機能し、中間波長光線に対して１／２波長板として機能するものであることを特徴とする３波長合成デバイス。
11. 前記第１の直角プリズムの第１の直角面から長波長光線のＳ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜から中間波長光線のＳ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に短波長光線のＳ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とする請求項１０に記載の３波長合成デバイス。
12. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
    第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、第１の波長板と第２の光学薄膜と第２の波長板と順次配列したものを備えており、
    前記第１の光学薄膜は、短波長光線を反射すると共に、中間波長光線と長波長光線のＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、長波長光線を反射すると共に短波長光線と中間波長光線を透過する機能を有しており、
    前記第１の波長板は、長波長光線と中間波長光線のいずれに対しても１／４波長板として機能し、前記第２の波長板は、中間波長光線に対して１／４波長板として機能することを特徴とする３波長合成デバイス。
13. 前記第１の直角プリズムの第１の直角面から長波長光線のＳ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面に前記第１の波長板と第２の光学薄膜と第２の波長板とを順次配列し該第２の波長板から中間波長光線のＳ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に短波長光線のＳ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とする請求項１２に記載の３波長合成デバイス。
14. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
    第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、波長板と第２の光学薄膜とを順次配置したものとを備えており、
    前記第１の光学薄膜は、長波長光線を反射すると共に、短波長光線と中間波長光線に対してＰ偏光波を透過しＳ偏光波を反射する機能を有し、前記第２の光学薄膜は、長波長光線と中間波長光線を透過し短波長光線を反射する機能を有しており、
    前記波長板は、短波長光線に対して１／４波長板として機能するものであることを特徴とする３波長合成デバイス。
15. 前記第１の直角プリズムの第１の直角面から短波長光線のＳ偏光波が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜から中間波長光線のＳ偏光波が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に長波長光線のＳ偏光波が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から合成光が出射することを特徴とする請求項１４に記載の３波長合成デバイス。
16. 前記直方体プリズムと波長板とを接着し一体化したことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の３波長合成デバイス。
17. 前記３つの光線は光の三原色（ＲＧＢ）光であり、短波長光線が青色（Ｂ）成分光に、中間波長光線が緑色（Ｇ）成分光に、長波長光線が赤色（Ｒ）成分光にそれぞれ対応していることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の３波長合成デバイス。
18. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
    第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、少なくとも１つの波長板と、第２の光学薄膜とを備えており、
    前記第１の直角プリズムの第１の直角面から第１の光線が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面から第２の光線が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜の方向から第３の光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から前記３つの光線を合成した合成光が出射することを特徴とする３波長合成デバイス。
19. 入射する互いに波長の異なる３つの光線を合成して単一方向へ出射する３波長合成デバイスであって、
    第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとを第１の光学薄膜を介して双方の斜面同士を貼り合わせた構造の直方体プリズムと、少なくとも１つの波長板と、第２の光学薄膜とを備えており、
    前記第１の直角プリズムの第１の直角面から第１の光線が入射し、第１の直角プリズムの第２の直角面に前記波長板と第２の光学薄膜とを順次配列し該第２の光学薄膜の方向から第２の光線が入射し、前記直方体プリズムの前記第１の直角面と相対向する面から第３の光線が入射したとき、前記直方体プリズムの前記第２の直角面と相対向する面から前記３つの光線を合成した合成光が出射することを特徴とする３波長合成デバイス。
20. 請求項１乃至１９のいずれかに記載の３波長合成デバイスを用いた投写型投影装置であって、
    光源と、該光源より出射した光を赤色成分光と緑色成分光と青色成分光の３つの光成分に分離する光分離手段と、分離された各光成分を前記３波長合成デバイスの各入射面方向に導く為の光誘導手段と、前記３波長合成デバイスの各入射面の手前に配置された液晶パネルと、３波長合成デバイスから出射する合成光を拡大して投射する為のレンズとを備えた投写型投影装置。
    
    

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