JP2008203467A - 光学素子、照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ４種類の色成分光を利用する場合において、各色成分光の利用効率の向上を図ることを可能とする光学素子、照明装置及び投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 底面６、上面５、側面１１、側面２１及び側面３１とを有する三角柱状の三角プリズム１は、底面６及び上面５の各頂点と底面６及び上面５の中心とによって定められる合成面４１、合成面４２及び合成面４３を備え、合成面４１、合成面４２及び合成面４３の少なくともいずれかの合成面は、一の偏光方向を有する色成分光を透過して、他の偏光方向を有する色成分光を反射するＰＢＳ面である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、４種類の色成分光を利用する場合に用いて好適な光学素子、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。

従来、３種類の色成分光に対応する３つの光変調素子と、３つの光変調素子から出射される色成分光を合成するクロスダイクロイックキューブと、クロスダイクロイックキューブで合成された色成分光を投写する投写レンズユニットとを有する投写型映像表示装置が知られている。

ここで、クロスダイクロイックキューブは、各色成分光が入射する３つの光入射面と、色成分光が出射する１つの光出射面とを有している。従って、クロスダイクロイックキューブに入射する色成分光が３種類である場合には、投写型映像表示装置は、一つのクロスダイクロイックキューブを色合成部として有していれば足りる。

一方で、色再現性や輝度の向上を目的として、４種類の色成分光を利用する投写型映像表示装置が提案されている。例えば、投写型映像表示装置は、赤、緑及び青の３色に加えて、オレンジ、黄又はシアンを利用することによって、色再現性や輝度の向上を図っている。

ここで、上述したクロスダイクロイックキューブでは、４種類の色成分光を合成することができない。従って、複数のクロスダイクロイックキューブを用いる必要があるが、投写レンズユニットのバックフォーカスが長くなってしまう。

これに対して、三角柱状のプリズムを用いることによって、単数の光学素子によって４種類の色成分光を合成する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

具体的には、三角柱状のプリズムは、三角形の底面と、三角形の上面と、複数の側面とを有する。また、三角柱状のプリズムは、２種類の色成分光を合成する第１ダイクロイック面と、２種類の色成分光を合成する第２ダイクロイック面と、第１ダイクロイック面から出射される合成光及び第２ダイクロイック面から出射される合成光を合成する第３ダイクロイック面とを有する。なお、第１ダイクロイック面〜第３ダイクロイック面は、底面及び上面の各頂点と底面及び上面の中心とによって定められる面である。
特開２００６−４８０４４号公報（〔００３９〕〜〔００４１〕、図６など）

しかしながら、上述した三角柱状のプリズムでは、３種類のダイクロイック面によって４種類の色成分光が合成されるため、各ダイクロイック面のカットオフ波長の近傍波長において、各色成分光の利用効率が低下してしまう。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、４種類の色成分光を利用する場合において、各色成分光の利用効率の向上を図ることを可能とする光学素子、照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一の特徴では、三角形の底面（底面６）と、三角形の上面（上面５）と、三つの側面（側面１１、側面２１、側面３１）とを有する三角柱状の光学素子は、前記底面及び前記上面の各頂点と前記底面及び前記上面の中心とによって定められる三つの合成面（合成面４１、合成面４２、合成面４３）を備え、前記三つの側面のうち、第１側面（側面１１）は、第１の色成分光が入射する第１入射領域（入射領域１２）を有しており、前記三つの側面のうち、第２側面（側面２１）は、第２の色成分光が入射する第２入射領域（入射領域２２）と、第３の色成分光が入射する第３入射領域（入射領域２３）とを有しており、前記三つの側面のうち、第３側面（側面３１）は、第４の色成分光が入射する第４入射領域（入射領域３２）を有しており、前記三つの合成面のうち、第１合成面（合成面４１）は、前記第１入射領域から入射した前記第１の色成分光と、前記第２入射領域から入射した前記第２の色成分光とを合成し、前記三つの合成面のうち、第２合成面（合成面４２）は、前記第３入射領域から入射した前記第３の色成分光と、前記第４入射領域から入射した前記第４の色成分光とを合成し、前記三つの合成面のうち、第３合成面（合成面４３）は、前記第１合成面で合成された合成光と、前記第２合成面で合成された合成光とを合成し、前記第１側面又は前記第３側面は、前記第３合成面で合成された合成光が出射する出射領域（出射領域３３）を有しており、前記第１合成面、前記第２合成面及び前記第３合成面の少なくともいずれかの合成面は、一の偏光方向を有する色成分光を透過して、他の偏光方向を有する色成分光を反射するＰＢＳ面である。

かかる特徴によれば、第１合成面、第２合成面及び第３合成面の少なくともいずれかの合成面は、一の偏光方向を有する色成分光を透過して、他の偏光方向を有する色成分光を反射するＰＢＳ面である。従って、３種類のダイクロイック面を用いる場合に比べて、ダイクロイック面の数を削減することができ、ダイクロイック面のカットオフ波長の近傍波長において、各色成分光の利用効率が低下することを抑制して、各色成分光の利用効率の向上を図ることができる。

なお、上面の中心（又は、底面の中心）とは、上面（又は、底面）を構成する三角形の重心、上面（又は、底面）を構成する三角形の外接円の中心、又は、上面（又は、底面）を構成する三角形の内接円の中心のいずれかであることに留意すべきである。

本発明の一の特徴では、上述した一の特徴において、前記第１の色成分光のピーク波長は、前記第２の色成分光のピーク波長と隣接しておらず、前記第３の色成分光のピーク波長は、前記第４の色成分光のピーク波長と隣接していない。

本発明の一の特徴では、上述した一の特徴において、前記第３合成面は、前記ＰＢＳ面であり、前記第１合成面及び前記第２合成面は、色成分光を透過する波長帯と色成分光を反射する波長帯とが異なるダイクロイック面である。

本発明の一の特徴では、上述した一の特徴において、前記第１合成面及び前記第２合成面は、前記ＰＢＳ面であり、前記第３合成面は、色成分光を透過する波長帯と色成分光を反射する波長帯とが異なるダイクロイック面である。

本発明の一の特徴では、上述した一の特徴において、前記第１合成面、前記第２合成面及び前記第３合成面は、前記ＰＢＳ面であり、前記第１合成面と前記第３合成面との間には、前記第１の色成分光及び前記第２の色成分光のいずれかの偏光方向を回転する第１偏光調整面（カラーセレクト面５１）が設けられており、前記第２合成面と前記第３合成面との間には、前記第３の色成分光及び前記第４の色成分光のいずれかの偏光方向を回転する第２偏光調整面（カラーセレクト面５２）が設けられている。

本発明の一の特徴では、照明装置は、上述したいずれかの特徴に係る光学素子を備える。

本発明の一の特徴では、投写型映像表示装置は、前記第１の色成分光、前記第２の色成分光、前記第３の色成分光及び前記第４の色成分光をそれぞれ出射する複数の光源と、上述したいずれかの特徴に係る光学素子とを備え、前記光学素子は、前記複数の光源からそれぞれ出射された色成分光を合成する色合成手段である。

本発明の一の特徴では、投写型映像表示装置は、前記第１の色成分光、前記第２の色成分光、前記第３の色成分光及び前記第４の色成分光をそれぞれ変調する複数の光変調素子と、上述したいずれかの特徴に係る光学素子とを備え、前記光学素子は、前記複数の光変調素子からそれぞれ出射された色成分光を合成する色合成手段である。

本発明によれば、４種類の色成分光を利用する場合において、各色成分光の利用効率の向上を図ることを可能とする光学素子、照明装置及び投写型映像表示装置を提供することができる。

以下において、本発明の実施形態に係る光学素子について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１実施形態］
（光学素子の概略）
以下において、第１実施形態に係る光学素子の概略について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る三角プリズム１（光学素子）の概略を示す図である。

図１に示すように、三角プリズム１は、頂点ＡＢＣを有する三角形の上面５と、頂点Ａ’Ｂ’Ｃ’を有する三角形の底面６と、三つの側面（側面１１、側面２１及び側面３１）とを有する三角柱状の光学素子である。

具体的には、三角プリズム１は、側面１１を有する三角柱状の部材１０と、側面２１を有する三角柱状の部材２０と、側面３１を有する三角柱状の部材３０とによって構成される。

また、三角プリズム１は、上面５の各頂点ＡＢＣ、底面６の頂点Ａ’Ｂ’Ｃ’、上面５の中心Ｏ及び底面６の中心Ｏ’によって定められる三つの合成面（合成面４１、合成面４２、合成面４３）を有する。

具体的には、合成面４１は、上面５の頂点Ｂ、底面６の頂点Ｂ’、上面５の中心Ｏ及び底面６の中心Ｏ’によって定められる面であり、部材１０と部材２０との境界面を構成する。合成面４２は、上面５の頂点Ｃ、底面６の頂点Ｃ’、上面５の中心Ｏ及び底面６の中心Ｏ’によって定められる面であり、部材２０と部材３０との境界面を構成する。合成面４３は、上面５の頂点Ａ、底面６の頂点Ａ’、上面５の中心Ｏ及び底面６の中心Ｏ’によって定められる面であり、部材１０と部材３０との境界面を構成する。

なお、本明細書において、中心Ｏ（又は、中心Ｏ’）とは、上面５（又は、底面６）を構成する三角形の重心、上面５（又は、底面６）を構成する三角形の外接円の中心、又は、上面５（又は、底面６）を構成する三角形の内接円の中心のいずれかであることに留意すべきである。

（光学素子の構成）
以下において、第１実施形態に係る光学素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る三角プリズム１を上面５側から見た図である。

図２に示すように、部材１０の側面１１には、第１の色成分光（ここでは、青色成分光Ｂ）が入射する第１入射領域（入射領域１２）が設けられている。

部材２０の側面２１には、第２の色成分光（ここでは、緑色成分光Ｇ）が入射する第２入射領域（入射領域２２）と、第３の色成分光（ここでは、赤色成分光Ｒ）が入射する第３入射領域（入射領域２３）とが設けられている。

部材３０の側面３１には、第４の色成分光（ここでは、黄色成分光Ｙｅ）が入射する第４入射領域（入射領域３２）と、赤色成分光Ｒ、緑色成分光Ｇ、青色成分光Ｂ及び黄色成分光Ｙｅの合成光が出射する出射領域（出射領域３３）とが設けられている。

合成面４１は、入射領域１２から入射した青色成分光Ｂと入射領域２２から入射した緑色成分光Ｇとを合成する。具体的には、合成面４１は、青色成分光Ｂを反射して、緑色成分光Ｇを透過するダイクロイック面である。

合成面４２は、入射領域２３から入射した赤色成分光Ｒと入射領域３２から入射した黄色成分光Ｙｅとを合成する。具体的には、合成面４１は、黄色成分光Ｙｅを反射して、赤色成分光Ｒを透過するダイクロイック面である。

合成面４３は、合成面４１で合成された合成光（青色成分光Ｂ及び緑色成分光Ｇ）と、合成面４２で合成された合成光（赤色成分光Ｒ及び黄色成分光Ｙｅ）を合成する。具体的には、合成面４３は、Ｓ偏光の色成分光を反射して、Ｐ偏光の色成分光を透過するＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）面である。

ここで、入射領域１２から入射した青色成分光Ｂの偏光方向及び入射領域２２から入射した緑色成分光Ｇの偏光方向は、予めＰ偏光に調整されていることに留意すべきである。

一方で、入射領域２３から入射した赤色成分光Ｒの偏光方向及び入射領域３２から入射した黄色成分光Ｙｅの偏光方向は、予めＳ偏光に調整されていることに留意すべきである。

（各色成分光の波長）
以下において、第１実施形態に係る各色成分光の波長について、図面を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係る各色成分光の波長を説明するための図である。

図３に示すように、各色成分光のピーク波長は、他の色成分光のピーク波長のいずれかと隣接している。具体的には、青色成分光Ｂのピーク波長は、緑色成分光Ｇのピーク波長と隣接している。緑色成分光Ｇのピーク波長は、青色成分光Ｂのピーク波長及び黄色成分光Ｙｅのピーク波長と隣接している。黄色成分光Ｙｅのピーク波長は、緑色成分光Ｇのピーク波長及び赤色成分光Ｒのピーク波長と隣接している。赤色成分光Ｒのピーク波長は、黄色成分光Ｙｅのピーク波長と隣接している。また、ピーク波長が隣接する２つの色成分光の波長の一部は重複している。

（作用及び効果）
第１実施形態に係る三角プリズム１によれば、合成面４１、合成面４２及び合成面４３のうち、合成面４３は、Ｐ偏光の色成分光を透過して、Ｓ偏光の色成分光を反射するＰＢＳ面である。従って、３種類のダイクロイック面を用いる場合に比べて、ダイクロイック面の数を削減でき、ダイクロイック面のカットオフ波長の近傍波長において、各色成分光の利用効率が低下することを抑制して、各色成分光の利用効率の向上を図ることができる。

［第２実施形態］
以下において、第２実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第１実施形態では、入射領域２２から入射する色成分光は、緑色成分光Ｇであり、入射領域３２から入射する色成分光は、黄色成分光Ｙｅである。

これに対して、第２実施形態では、入射領域２２から入射する色成分光は、黄色成分光Ｙｅであり、入射領域３２から入射する色成分光は、緑色成分光Ｇである。

（光学素子の構成）
以下において、第２実施形態に係る光学素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、第２実施形態に係る三角プリズム１を上面５側から見た図である。なお、図４では、上述した図２と同様の構成については同様の符号を付していることに留意すべきである。

図４に示すように、合成面４１は、入射領域１２から入射した青色成分光Ｂと入射領域２２から入射した黄色成分光Ｙｅとを合成する。具体的には、合成面４１は、青色成分光Ｂを反射して、黄色成分光Ｙｅを透過するダイクロイック面である。

合成面４２は、入射領域２３から入射した赤色成分光Ｒと入射領域３２から入射した緑色成分光Ｇとを合成する。具体的には、合成面４２は、緑色成分光Ｇを反射して、赤色成分光Ｒを透過するダイクロイック面である。

合成面４３は、合成面４１で合成された合成光（青色成分光Ｂ及び黄色成分光Ｙｅ）と、合成面４２で合成された合成光（赤色成分光Ｒ及び緑色成分光Ｇ）を合成する。具体的には、合成面４３は、Ｓ偏光の色成分光を反射して、Ｐ偏光の色成分光を透過するＰＢＳ面である。

ここで、入射領域１２から入射した青色成分光Ｂの偏光方向及び入射領域２２から入射した黄色成分光Ｙｅの偏光方向は、予めＰ偏光に調整されていることに留意すべきである。

一方で、入射領域２３から入射した赤色成分光Ｒの偏光方向及び入射領域３２から入射した緑色成分光Ｇの偏光方向は、予めＳ偏光に調整されていることに留意すべきである。

（作用及び効果）
第２実施形態に係る三角プリズム１によれば、合成面４１（ダイクロイック面）で合成される色成分光（青色成分光Ｂ及び黄色成分光Ｙｅ）のピーク波長が隣接していないため、合成面４１のカットオフ波長の近傍において、青色成分光Ｂ及び黄色成分光Ｙｅの利用効率が低下することを効果的に抑制することができる。

同様に、合成面４２（ダイクロイック面）で合成される色成分光（赤色成分光Ｒ及び緑色成分光Ｇ）のピーク波長が隣接していないため、合成面４１のカットオフ波長の近傍において、赤色成分光Ｒ及び緑色成分光Ｇの利用効率が低下することを効果的に抑制することができる。

なお、第１実施形態と同様に、合成面４３がＰＢＳ面であるため、各色成分光の利用効率の向上を図ることができることは勿論である。

［第３実施形態］
以下において、第３実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第１実施形態と第３実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第１実施形態では、部材１０と部材２０との境界面（合成面４１）及び部材２０と部材３０との境界面（合成面４２）はダイクロイック面であり、部材１０と部材３０との境界面（合成面４３）はＰＢＳ面である。

これに対して、第３実施形態では、部材１０と部材２０との境界面及び部材２０と部材３０との境界面はＰＢＳ面であり、部材１０と部材３０との境界面はダイクロイック面である。

（光学素子の構成）
以下において、第３実施形態に係る光学素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図５は、第３実施形態に係る三角プリズム１を上面５側から見た図である。なお、図５では、上述した図２と同様の構成については同様の符号を付していることに留意すべきである。

図５に示すように、三角プリズム１は、上面５の各頂点ＡＢＣ、底面６の頂点Ａ’Ｂ’Ｃ’、上面５の中心Ｏ及び底面６の中心Ｏ’によって定められる三つの合成面（合成面１４１、合成面１４２、合成面１４３）を有する。

合成面１４１は、入射領域１２から入射した青色成分光Ｂと入射領域２２から入射した緑色成分光Ｇとを合成する。具体的には、合成面１４１は、Ｓ偏光の色成分光を反射して、Ｐ偏光の色成分光を透過するＰＢＳ面である。

合成面１４２は、入射領域２３から入射した赤色成分光Ｒと入射領域３２から入射した黄色成分光Ｙｅとを合成する。具体的には、合成面１４２は、Ｓ偏光の色成分光を反射して、Ｐ偏光の色成分光を透過するＰＢＳ面である。

ここで、入射領域１２から入射した青色成分光Ｂの偏光方向及び入射領域３２から入射した黄色成分光Ｙｅの偏光方向は、予めＳ偏光に調整されていることに留意すべきである。

一方で、入射領域２２から入射した緑色成分光Ｇの偏光方向及び入射領域２３から入射した赤色成分光Ｒの偏光方向は、予めＰ偏光に調整されていることに留意すべきである。

合成面１４３は、合成面１４１で合成された合成光（青色成分光Ｂ及び緑色成分光Ｇ）と、合成面１４２で合成された合成光（赤色成分光Ｒ及び黄色成分光Ｙｅ）を合成する。具体的には、合成面１４３は、青色成分光Ｂ及び緑色成分光Ｇを透過して、赤色成分光Ｒ及び黄色成分光Ｙｅを反射するダイクロイック面である。

なお、第３実施形態では、合成面１４１及び合成面１４２の双方がＰＢＳ面であるが、これに限定されるものではない。具体的には、合成面１４１及び合成面１４２のうち、一方の合成面がＰＢＳ面であり、他方の合成面がダイクロイック面であってもよい。

（作用及び効果）
第３実施形態に係る三角プリズム１によれば、合成面１４１及び合成面１４２の双方がＰＢＳ面であるため、第１実施形態と同様に、合成面のカットオフ波長の近傍波長において、各色成分光の利用効率が低下することを抑制して、各色成分光の利用効率の向上を図ることができる。

［第４実施形態］
以下において、第４実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第１実施形態と第４実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第１実施形態では、部材１０と部材２０との境界面（合成面４１）及び部材２０と部材３０との境界面（合成面４２）はダイクロイック面であり、部材１０と部材３０との境界面（合成面４３）はＰＢＳ面である。

これに対して、第４実施形態では、部材１０と部材２０との境界面、部材２０と部材３０との境界面及び部材１０と部材３０との境界面は全てＰＢＳ面である。

（光学素子の構成）
以下において、第４実施形態に係る光学素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図６は、第４実施形態に係る三角プリズム１を上面５側から見た図である。なお、図６では、上述した図２と同様の構成については同様の符号を付していることに留意すべきである。

図６に示すように、三角プリズム１は、上面５の各頂点ＡＢＣ、底面６の頂点Ａ’Ｂ’Ｃ’、上面５の中心Ｏ及び底面６の中心Ｏ’によって定められる三つの合成面（合成面２４１、合成面２４２、合成面２４３）を有する。

合成面２４１は、入射領域１２から入射した青色成分光Ｂと入射領域２２から入射した緑色成分光Ｇとを合成する。具体的には、合成面２４１は、Ｓ偏光の色成分光を反射して、Ｐ偏光の色成分光を透過するＰＢＳ面である。

合成面２４２は、入射領域２３から入射した赤色成分光Ｒと入射領域３２から入射した黄色成分光Ｙｅとを合成する。具体的には、合成面２４２は、Ｓ偏光の色成分光を反射して、Ｐ偏光の色成分光を透過するＰＢＳ面である。

ここで、入射領域１２から入射した青色成分光Ｂの偏光方向及び入射領域３２から入射した黄色成分光Ｙｅの偏光方向は、予めＳ偏光に調整されていることに留意すべきである。

一方で、入射領域２２から入射した緑色成分光Ｇの偏光方向及び入射領域２３から入射した赤色成分光Ｒの偏光方向は、予めＰ偏光に調整されていることに留意すべきである。

合成面２４３は、合成面２４１で合成された合成光（青色成分光Ｂ及び緑色成分光Ｇ）と、合成面２４２で合成された合成光（赤色成分光Ｒ及び黄色成分光Ｙｅ）を合成する。具体的には、合成面２４３は、Ｓ偏光の色成分光を反射して、Ｐ偏光の色成分光を透過するＰＢＳ面である。

ここで、合成面２４１で合成された合成光のうち、青色成分光Ｂの偏光方向は、カラーセレクト面５１によってＰ偏光に調整されることに留意すべきである。一方で、合成面２４２で合成された合成光のうち、赤色成分光Ｒの偏光方向は、カラーセレクト面５２によってＳ偏光に調整されることに留意すべきである。

具体的には、カラーセレクト面５１及びカラーセレクト面５２は、色成分光の波長に応じて選択的に色成分光の偏光方向を調整する狭帯域位相差面である。カラーセレクト面５１が、合成面２４１と合成面２４３との間に設けられており、カラーセレクト面５２が、合成面２４２と合成面２４３との間に設けられている。

（作用及び効果）
第４実施形態に係る三角プリズム１によれば、合成面２４１〜合成面２４３の全てがＰＢＳ面であり、ダイクロイック面が用いられていないため、各色成分光の利用効率をさらに向上することができる。

また、カラーセレクト面５１は、合成面２４１と合成面２４３との間に設けられており、カラーセレクト面５２は、合成面２４２と合成面２４３との間に設けられているため、合成面２４１〜合成面２４３の全てをＰＢＳ面とすることができる。

［第５実施形態］
以下において、第５実施形態について図面を参照しながら説明する。第５実施形態では、上述した第１実施形態に係る三角プリズム１を色合成手段として投写型映像表示装置に適用する場合について説明する。

（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第５実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図７は、第５実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。

図７に示すように、投写型映像表示装置１００は、上述した三角プリズム１と、白色光源１１０と、フライアイレンズ１２０（フライアイレンズ１２０Ａ及びフライアイレンズ１２０Ｂ）と、ＰＢＳアレイ１３０と、集光レンズ１５０と、投写レンズユニット６０とを有する。

白色光源１１０は、ＵＨＰランプなどのように、白色光を出射する光源である。

フライアイレンズ１２０Ａ及びフライアイレンズ１２０Ｂは、白色光源１１０から出射された白色光を均一化する光学素子である。

ＰＢＳアレイ１３０は、白色光源１１０から出射された白色光の偏光方向を揃える光学素子である。具体的には、ＰＢＳアレイ１３０は、白色光源１１０から出射された白色光の偏光方向をＳ偏光に揃える。

集光レンズ１５０は、白色光源１１０から出射された白色光を投写レンズユニット６０に集光する。

投写レンズユニット６０は、三角プリズム１によって合成された映像光をスクリーン（不図示）上に投写する。

また、投写型映像表示装置１００は、色分離手段（ダイクロイックミラー１６１〜ダイクロイックミラー１６４）と、１／２位相差板１７０と、複数の光変調素子１８０（光変調素子１８０Ｒ、光変調素子１８０Ｇ、光変調素子１８０Ｂ及び光変調素子１８０Ｙｅ）と、反射ミラー群（反射ミラー１８１〜反射ミラー１８４）と、レンズ群（レンズ１９１〜レンズ１９２）とを有する。

ダイクロイックミラー１６１は、白色光源１１０から出射された白色光のうち、緑色成分光Ｇ及び青色成分光Ｂを反射して、他の色成分光を透過する。一方で、ダイクロイックミラー１６２は、赤色成分光Ｒ及び黄色成分光Ｙｅを反射して、他の色成分光を透過する。

ダイクロイックミラー１６３は、緑色成分光Ｇを反射して、青色成分光Ｂを透過する。一方で、ダイクロイックミラー１６４は、赤色成分光Ｒを反射して、黄色成分光Ｙｅを透過する。

１／２位相差板１７０は、ダイクロイックミラー１６１とダイクロイックミラー１６３との間に設けられており、色成分光の偏光方向を略９０°回転させる。具体的には、１／２位相差板１７０は、Ｓ偏光の緑色成分光Ｇ及び青色成分光Ｂの偏光方向を回転して、Ｐ偏光の緑色成分光Ｇ及び青色成分光Ｂをダイクロイックミラー１６３側に出射する。

光変調素子１８０Ｒは、赤色成分光Ｒを変調する液晶パネルなどである。同様に、光変調素子１８０Ｇ、光変調素子１８０Ｂ及び光変調素子１８０Ｙｅは、緑色成分光Ｇ、青色成分光Ｂ及び黄色成分光Ｙｅを変調する液晶パネルなどである。

反射ミラー１８１及び反射ミラー１８２は、青色成分光Ｂを反射して、青色成分光Ｂを光変調素子１８０Ｂ側に導くミラーである。反射ミラー１８３及び反射ミラー１８４は、黄色成分光Ｙｅを反射して、黄色成分光Ｙｅを光変調素子１８０Ｙｅ側に導くミラーである。

レンズ１９１及びレンズ１９２は、各色成分光の光路長の違いを調整して、青色成分光Ｂ及び黄色成分光Ｙｅを投写レンズユニット６０に集光する。

三角プリズム１は、上述したように、Ｐ偏光の青色成分光ＢとＰ偏光の緑色成分光Ｇとを合成面４１で合成するとともに、Ｓ偏光の赤色成分光ＲとＳ偏光の黄色成分光Ｙｅとを合成面４２で合成する。続いて、三角プリズム１は、合成面４１で合成されたＰ偏光の合成光と合成面４２で合成されたＳ偏光の合成光とを合成面４３で合成する。

なお、投写型映像表示装置１００では、第２実施形態〜第４実施形態に係る三角プリズム１が用いられてもよいことは勿論である。

［第６実施形態］
以下において、第６実施形態について図面を参照しながら説明する。第５実施形態では、上述した第１実施形態に係る三角プリズム１を光源として投写型映像表示装置に適用する場合について説明する。

（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第６実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図８は、第６実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。

図８に示すように、投写型映像表示装置１００は、上述した三角プリズム１と、複数の光源２１０（光源２１０Ｒ、光源２１０Ｇ、光源２１０Ｂ及び光源２１０Ｙｅ）と、フライアイレンズ２２０（フライアイレンズ２２０Ａ及びフライアイレンズ２２０Ｂ）と、ＰＢＳアレイ２３０と、集光レンズ２５０と、投写レンズユニット６０とを有する。

光源２１０Ｒ及び光源２１０Ｙｅは、Ｓ偏光の赤色成分光Ｒ及び黄色成分光Ｙｅを出射するＬＥＤやレーザなどの固体光源である。一方で、光源２１０Ｇ及び光源２１０Ｂは、Ｐ偏光の緑色成分光Ｇ及び青色成分光Ｂを出射するＬＥＤやレーザなどの固体光源である。

フライアイレンズ２２０Ａ及びフライアイレンズ２２０Ｂは、フライアイレンズ１２０Ａ及びフライアイレンズ１２０Ｂと同様に、各光源２１０から出射された光（三角プリズム１から出射された合成光）を均一化する光学素子である。

ＰＢＳアレイ２３０は、ＰＢＳアレイ１３０と同様に、三角プリズム１から出射された合成光の偏光方向を揃える光学素子である。具体的には、ＰＢＳアレイ２３０は、後述する光変調素子２８０の種類（透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅなど）に応じて、三角プリズム１から出射された合成光の偏光方向をＳ偏光又はＰ偏光に揃える。

集光レンズ２５０は、集光レンズ１５０と同様に、三角プリズム１から出射された合成光を投写レンズユニット６０に集光する。

光変調素子２８０は、ＰＢＳアレイ２３０で偏光方向が揃えられた合成光を変調する液晶パネルなどである。
投写レンズユニット６０は、三角プリズム１によって合成された映像光をスクリーン（不図示）上に投写する。

三角プリズム１は、上述したように、Ｐ偏光の青色成分光ＢとＰ偏光の緑色成分光Ｇとを合成面４１で合成するとともに、Ｓ偏光の赤色成分光ＲとＳ偏光の黄色成分光Ｙｅとを合成面４２で合成する。続いて、三角プリズム１は、合成面４１で合成されたＰ偏光の合成光と合成面４２で合成されたＳ偏光の合成光とを合成面４３で合成する。

なお、投写型映像表示装置１００では、第２実施形態〜第４実施形態に係る三角プリズム１が用いられてもよいことは勿論である。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、各入射領域（入射領域１２、入射領域２２、入射領域２３及び入射領域３２）から入射する色成分光の種類は、上述した実施形態に限定されるものではない。なお、合成面４１がダイクロイック面である場合には、入射領域１２から入射する色成分光のピーク波長と入射領域２２から入射する色成分光のピーク波長とが異なることが好ましい。同様に、合成面４２がダイクロイック面である場合には、入射領域２３から入射する色成分光のピーク波長と入射領域３２から入射する色成分光のピーク波長とが異なることが好ましい。

第１実施形態に係る三角プリズム１の概略を示す図である。 第１実施形態に係る三角プリズム１を上面５側から見た図である。 第１実施形態に係る色成分光の波長を説明するための図である。 第２実施形態に係る三角プリズム１を上面５側から見た図である。 第３実施形態に係る三角プリズム１を上面５側から見た図である。 第４実施形態に係る三角プリズム１を上面５側から見た図である。 第５実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。 第６実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である

符号の説明

１・・・三角プリズム、５・・・上面、６・・・底面、１０・・・部材、１１・・・側面、１２・・・入射領域、２０・・・部材、２１・・・側面、２２・・・入射領域、２３・・・入射領域、３０・・・部材、３１・・・側面、３２・・・入射領域、３３・・・出射領域、４１〜４３・・・合成面、５１〜５２・・・カラーセレクト面、６０・・・投写レンズユニット、１００・・・投写型映像表示装置、１１０・・・白色光源、１２０・・・フライアイレンズ、１３０・・・ＰＢＳアレイ、１４１〜１４３・・・合成面、１５０・・・集光レンズ、１６１〜１６４・・・ダイクロイックミラー、１７０・・・１／２位相差板、１８０・・・光変調素子、１８１〜１８４・・・反射ミラー、１９１〜１９２・・・レンズ、２１０・・・光源、２２０・・・フライアイレンズ、２３０・・・ＰＢＳアレイ、２４１〜２４３・・・合成面、２５０・・・集光レンズ

Claims (8)

1. 三角形の底面と、三角形の上面と、三つの側面とを有する三角柱状の光学素子であって、
   前記底面及び前記上面の各頂点と前記底面及び前記上面の中心とによって定められる三つの合成面を備え、
   前記三つの側面のうち、第１側面は、第１の色成分光が入射する第１入射領域を有しており、
   前記三つの側面のうち、第２側面は、第２の色成分光が入射する第２入射領域と、第３の色成分光が入射する第３入射領域とを有しており、
   前記三つの側面のうち、第３側面は、第４の色成分光が入射する第４入射領域を有しており、
   前記三つの合成面のうち、第１合成面は、前記第１入射領域から入射した前記第１の色成分光と、前記第２入射領域から入射した前記第２の色成分光とを合成し、
   前記三つの合成面のうち、第２合成面は、前記第３入射領域から入射した前記第３の色成分光と、前記第４入射領域から入射した前記第４の色成分光とを合成し、
   前記三つの合成面のうち、第３合成面は、前記第１合成面で合成された合成光と、前記第２合成面で合成された合成光とを合成し、
   前記第１側面又は前記第３側面は、前記第３合成面で合成された合成光が出射する出射領域を有しており、
   前記第１合成面、前記第２合成面及び前記第３合成面の少なくともいずれかの合成面は、一の偏光方向を有する色成分光を透過して、他の偏光方向を有する色成分光を反射するＰＢＳ面であることを特徴とする光学素子。
2. 前記第１の色成分光のピーク波長は、前記第２の色成分光のピーク波長と隣接しておらず、
   前記第３の色成分光のピーク波長は、前記第４の色成分光のピーク波長と隣接していないことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記第３合成面は、前記ＰＢＳ面であり、
   前記第１合成面及び前記第２合成面は、色成分光を透過する波長帯と色成分光を反射する波長帯とが異なるダイクロイック面であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
4. 前記第１合成面及び前記第２合成面は、前記ＰＢＳ面であり、
   前記第３合成面は、色成分光を透過する波長帯と色成分光を反射する波長帯とが異なるダイクロイック面であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
5. 前記第１合成面、前記第２合成面及び前記第３合成面は、前記ＰＢＳ面であり、
   前記第１合成面と前記第３合成面との間には、前記第１の色成分光及び前記第２の色成分光のいずれかの偏光方向を回転する第１偏光調整面が設けられており、
   前記第２合成面と前記第３合成面との間には、前記第３の色成分光及び前記第４の色成分光のいずれかの偏光方向を回転する第２偏光調整面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光学素子を備えることを特徴とする照明装置。
7. 前記第１の色成分光、前記第２の色成分光、前記第３の色成分光及び前記第４の色成分光をそれぞれ出射する複数の光源と、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光学素子とを備え、
   前記光学素子は、前記複数の光源からそれぞれ出射された色成分光を合成する色合成手段であることを特徴とする投写型映像表示装置。
8. 前記第１の色成分光、前記第２の色成分光、前記第３の色成分光及び前記第４の色成分光をそれぞれ変調する複数の光変調素子と、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光学素子とを備え、
   前記光学素子は、前記複数の光変調素子からそれぞれ出射された色成分光を合成する色合成手段であることを特徴とする投写型映像表示装置。

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