JP3008407B2 - Ｘ形プリズム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光の合成または分離等を行なうＸ形プリズ
ムに関するものである。

〔従来の技術〕

光の合成または分離等を行なう光学素子には、複数の
色の光を１つの光に重ね合わせ合成するもの、白色光を
赤，緑，青等の各波長領域の光に分離するもの等があ
り、例えば光の合成を行なう光学素子は、液晶表示パネ
ルやブラウン管等の複数の表示体が表示する画像を１つ
の画像に合成してスクリーン等の投影面に投影表示する
投影型表示装置等に利用されている。

第３図は複数の表示体の表示画像を画像光合成素子に
より１つの画像に合成して投影面に投影表示する投影型
表示装置を示したもので、ここでは、表示体として、赤
色画像表示用と緑色画像表示用と青色画像表示用の３枚
の液晶表示パネルを用い、この３枚の液晶表示パネルか
らの赤，緑，青の三色の画像光を１つのフルカラー画像
光に合成してスクリーンに投影表示するものを示してい
る。

この投影型表示装置の構成を説明すると、第３図にお
いて、図中1_R,1_G,1_Bは同一構造の３枚の液晶表示パネル
である。これら液晶表示パネル1_R,1_G,1_Bはそれぞれ同期
して表示駆動されるもので、第１の液晶表示パネル1_Rは
赤色画像表示パネルとされ、第２の液晶表示パネル1_Gは
緑色画像表示パネルとされ、第３の液晶表示パネル1_Bは
青色画像表示パネルとされている。２は上記各表示パネ
ル1_R,1_G,1_Bからの赤，緑，青の三色の画像光を１つのフ
ルカラー画像光に合成する画像光合成素子であり、この
画像光合成素子２は、４個の三角柱状プリズム2a,2b,2
c,2dを貼り合わせるとともにその貼り合わせ面に所望の
光制御処理（ここではダイクロイックコーティング）を
施したものとされている。そして、上記各表示パネル
1_R,1_G,1_Bは、前記画像光合成素子２の３つの入射側境界
面にそれぞれ図示のように対向させるとともに、その各
光軸が画像光合成素子２の中心で交差するようにして配
置されており、また前記画像光合成素子２の出射側境界
面側には投影レンズ３が配置されている。また、４は光
源であり、この光源４は、光源ランプ4aとこの光源ラン
プ4aからの放射光を平行光線として反射させるリフレク
タ4bとからなっている。この光源４の前方には、青色成
分の波長光を反射させ他の波長光は透過させる青色光分
離用ダイクロイックミラー（ガラス等の透明板の一面に
ダイクロイックコーティングを施したもの）5_Bと、緑色
成分の波長光を反射させ他の波長光は透過させる緑色光
分離用ダイクロイックミラー5_Gと、赤色成分の波長光を
反射させ他の波長光は透過させる赤色光分離用ダイクロ
イックミラー5_Rとが順に並べてそれぞれ45゜の傾斜角度
で配設されている。これらダイクロイックミラー5_B,5_G,
5_Rのうち、中央の赤色光分離用ダイクロイックミラー5_G
は、上記各表示パネル1_R,1_G,1_Bのうちの緑色画像表示パ
ネル1_Gに直接対向させて設けられ、青色光分離用と赤色
光分離用のダイクロイックミラー5_B,5_Rはそれぞれ、青
色画像表示パネル1_Bと赤色画像表示パネル1_Rとにミラー
6a,6bを介して対向している。

この投影型表示装置は、光源４からの白色光を各ダイ
クロイックミラー5_R,5_G,5_Bにより赤，緑，青の光R,G,B
に分離し、この赤，緑，青の光R,G,Bをそれぞれ各表示
パネル1_R,1_G,1_Bに入射させてこの各表示パネル1_R,1_G,1_B
にそれぞれ赤，緑，青の画像を表示させるとともに、各
表示パネル1_R,1_G,1_Bを透過した赤，緑，青の三色の画像
光を前記画像光合成素子２に入射させて、この三色の画
像光を画像光合成素子２により１つのフルカラー画像光
A_RGBに合成するもので、画像光合成素子２から出射する
フルカラー画像光A_RGBは、投影レンズ３により拡大され
てスクリーン７に投影される。なお、各表示パネル1_R,1
_G,1_Bを図示のように配置する場合は、画像光合成素子２
の三角柱状プリズム2aと2dおよび2bと2cとの貼り合わせ
面に、青色成分の波長光を反射させ赤色成分と緑色成分
の波長光は透過させるダイクロイックコーティングを施
し、三角柱状プリズム2aと2bおよび2dと2cとの貼り合わ
せ面に、赤色成分の波長光を反射させ緑色成分と青色成
分の波長光は透過させるダイクロイックコーティングを
施しておけばよく、このようにすれば、緑色画像表示パ
ネル1_Gからの緑色画像光は各ダイクロイックコーティン
グ層を透過し、赤色画像表示パネル1_Rおよび青色画像表
示パネル1_Bからの赤色画像光と青色画像光はそれぞれ各
ダイクロイックコーティング層により画像光合成素子２
の出射側境界面側に反射されるから、赤，緑，青の三色
の画像光を１つのフルカラー画像光に合成して画像光合
成素子２から出射させることができる。

しかし、上記第３図に示した従来の投影型表示装置に
おいて使用されている各表示パネル1_R,1_G,1_Bからの赤，
緑，青の三色の画像光を１つのフルカラー画像光A_RGBに
合成する画像光合成素子２は、４個の三角柱状プリズム
2a,2b,2c,2dを貼り合わせたものであるため、この画像
光合成素子２は非常に高価であり、これが投影型表示装
置の価格に大きく影響するという問題をもっていた。

このため、従来から、上記画像光合成素子２に代え
て、一面に所望の光制御処理を施した透明板をＸ形に組
み合わせたＸ形プリズムを、画像光の合成に使用するこ
とが考えられている。

第４図は各表示パネル1_R,1_G,1_Bからの赤，緑，青の画
像光を１つのフルカラー画像光に合成する画像光合成素
子８をＸ形プリズムとした投影型表示装置を示してい
る。なお、この投影型表示装置は、画像光合成素子８と
してＸ形プリズムを使用した以外の構成は第３図に示し
た投影型表示装置と同じであるから、その説明は図に同
符号を付して省略する。

上記Ｘ形プリズムは、第５図に示すように、一面にダ
イクロイックコーティング層ａを形成した透明板（ダイ
クロイックミラー）9aの中央部の両面に、一面にダイク
ロイックコーティング層ｂを形成した２枚の透明板（ダ
イクロイックミラー）9b,9bを前記透明板9aに対して垂
直に貼り合わせ接合したものであり、例えば各表示パネ
ル1_R,1_G,1_Bを図示のように配置する場合、上記Ｘ形プリ
ズムの透明板9aのダイクロイックコーティング層ａを青
色成分の波長光を反射させ赤色成分と緑色成分の波長光
は透過させるものとし、透明板9b,9bのダイクロイック
コーティング層ｂを赤色成分の波長光を反射させ緑色成
分と青色成分の波長光は透過させるものとすれば、緑色
画像表示パネル1_GからＸ形プリズムに入射する緑色画像
光A_Gは第５図に示すように各ダイクロイックコーティン
グ層a,bを透過し、赤色画像表示パネル1_Rおよび青色画
像表示パネル1_Bからの赤色画像光A_Rと青色画像光A_Bはそ
れぞれ上記ダイクロイックコーティング層a,bによりＸ
形プリズムの出射側境界面側に反射されてから、赤，
緑，青の三色の画像光A_R,A_G,A_Bを１つのフルカラー画像
光A_RGBに合成してスクリーン７に投影することができ
る。なお、第５図においてA_RGB′は、Ｘ形プリズムによ
り合成されたフルカラー画像光A_RGBの虚像を示してい
る。

そして、上記Ｘ形プリズムは、一面にダイクロイック
コーティング層a,bを形成した透明板（ダイクロイック
ミラー）9a,9bをＸ形に組み合わせたものであるため、
このＸ形プリズムの各透明板9a,9bは三角柱状プリズム
に比べれば格段に安価であり、したがってこのＸ形プリ
ズムは低コストに製作できるから、このＸ形プリズムを
画像光合成素子として使用すれば、投影型表示装置の低
価格をはかることができる。

なお、第３図および第４図の投影型表示装置において
画像光合成素子2,8として使用されている４個の三角柱
状プリズムを貼り合わせた素子またはＸ形プリズムは、
例えばビデオカメラ等における撮像レンズを通った撮像
画像光を赤，緑，青の光に分離する光分離素子としても
使用されており、その場合も、光分離素子として上記Ｘ
形プリズムを使用すれば、上記４個の三角柱状プリズム
を貼り合わせた素子を使用する場合よりもビデオカメラ
等の価格を低減することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のＸ形プリズムは、１枚の透
明板9aと２枚の透明板9b,9bとをＸ形に組み合わせたも
のであるため、その中心部（透明板9aと透明板9b,9bと
の接合部）を通る光が迷光となってＸ形プリズムから出
射するという問題をもっている。これは、Ｘ形プリズム
の中心部以外では、透明板9a,9bを通る光がこの透明板9
a,9bの出射側境界面において正規の方向に屈折して出射
するのに対して、Ｘ形プリズムの中心部を通る光は、２
枚の透明板9a,9b内をその一方から他方へと進んで、他
方の透明板により正規の出射方向とは異なる方向に反射
されるためであり、例えば上記従来のＸ形プリズムを前
述した投影型表示装置の画像光合成素子として使用した
場合は、各表示パネル1_R,1_G,1_BからＸ形プリズムに入射
した赤，緑，青の画像光A_R,A_G,A_B光のＸ形プリズムの中
心部を通る光が、第５図に示すように迷光A_XとなってＸ
形プリズムから出射する。

そして、この迷光A_Xには、第５図に示すようにＸ形プ
リズムの出射側境界面側（投影レンズ３側）に出射する
ものと、Ｘ形プリズム８側方に出射するものとがあり、
Ｘ形プリズムの出射側境界面側に出射する迷光A_Xは投影
レンズ３によりスクリーン７に向けて投影されるが、こ
の迷光A_Xは、Ｘ形プリズムから正規の方向に出射し投影
レンズ３により投影されてスクリーン７面に結像する光
（フルカラー画像光A_RGB）とは出射方向が異なるため
に、この迷光A_Xはスクリーン７面に結像せずにピントの
ぼけた像をつくるから、この迷光A_Xの影響によってスク
リーン投影画像の画質が悪くなる。なお、Ｘ形プリズム
の側方に出射する迷光A_Xはそのままロス光となる。

これは、上記従来のＸ形プリズムを撮像画像光を赤，
緑，青の光R,G,Bに分離する光分離素子として使用した
場合も同様であり、この場合も、Ｘ形プリズムの中心部
を通る光が迷光となってＸ形プリズムから出射する。

本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、迷光の発生をなく
して、良好な光の合成または分離を行なうことができる
Ｘ形プリズムを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のＸ形プリズムは、一面に所望の光制御処理を
施した透明板をＸ状に組み合わせたＸ形プリズムにおい
て、一面に前記光制御処理を施した４枚の透明板をＸ状
に配置するとともに、この各透明板の端面を、この各透
明板よりも光屈折率が大きい透明材料からなりかつ各側
面の幅を前記各透明板の厚さと同じ幅にした四角柱状中
心部材の各側面にそれぞれ接合したものである。

なお、上記各透明板の光屈折率n_Aと四角柱状中心部材
の光屈折率n_Bとは、 の関係を満たすように設定されている。

〔作 用〕

すなわち、本発明のＸ形プリズムは、その中心部を通
る光の向きを、各透明板よりも光屈折率が大きい中心部
材によって変えてやるようにしたものであり、このＸ形
プリズムによれば、直角に対向配置された２枚の透明板
の一方に入射しＸ形プリズムの中心部を通って他方の透
明板内に向かう光も、Ｘ形プリズムの中心部を通らない
光と同様に出射させてやることができるから、従来のＸ
形プリズムにおいて生じていた迷光の発生をなくして、
良好な光の合成または分離を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を光の合成に使用されるＸ形
プリズムについて第１図および第２図を参照し説明す
る。

この実施例のＸ形プリズムは、第４図に示した投影型
表示装置における画像光合成素子８として使用されるも
ので、このＸ形プリズムは次のような構成となってい
る。

第１図において、図中11a,11a,11b,11bは一面にダイ
クロイックコーティングを施した４枚の透明板（ダイク
ロイックミラー）であり、この各透明板11a,11a,11b,11
bは90゜ずつの角度をもってＸ状に配置されている。こ
の各透明板11a,11a,11b,11bはいずれも、同じ光屈折率
をもつ透明材料（例えばガラス）からなっており、この
板厚も同一厚さとされている。また、この各透明板11a,
11a,11b,11bのうち、同一平面に並ぶ２枚ずつの透明板1
1a,11aおよび11b,11bは、それぞれ同じダイクロイック
コーティングを施したものとされており、例えば投影型
表示装置の赤色画像表示パネル1_Rと緑色画像表示パネル
1_Gと青色画像表示パネル1_BとをＸ形プリズムに対して図
示のように配置する場合は、上記透明板11a,11aのダイ
クロイックコーティング層a,aは青色成分の波長光を反
射させ赤色成分と緑色成分の波長光は透過させるものと
され、透明板11b,11bのダイクロイックコーティング層
ｂ、ｂは赤色成分の波長光を反射させ緑色成分と青色成
分の波長光は透過させるものとされている。

また、12は各側面の幅を前記各透明板11a,11a,11b,11
bの厚さと同じ幅にした正四角柱状中心部材であり、上
記Ｘ状に配置された各透明板11a,11a,11b,11bの端面
は、上記中心部材12の各側面に貼り合わせ接合されてい
る。

上記中心部材12は前記各透明板11a,11a,11b,11bより
も光屈折率が大きい透明材料（例えばガラス）からなっ
ており、この中心部材12の光屈折率n_Bと、前記各透明板
11a,11a,11b,11bの光屈折率n_Aとは、 の関係にある。

また、この中心部材12の各側面のうち、同一平面に並
ぶ透明板11a,11aおよび11b,11bのダイクロイックコーテ
ィング面に連なる２つの面にはそれぞれダイクロイック
コーティングが施されており、この中心部材12の透明板
11a,11aのダイクロイックコーティング面に連なる面の
ダイクロイックコーティング層ａ′は、上記透明板11a,
11aのダイクロイックコーティング層ａと同等の機能を
もつものとされ、透明板11b,11bのダイクロイックコー
ティング面に連なる面のダイクロイックコーティング層
ｂ′は、上記透明板11b,11bのダイクロイックコーティ
ング層ｂと同等の機能をもつものとされている。なお、
上記ダイクロイックコーティング層a,bおよびａ′,b′
は、高屈折率の膜と低屈折率の膜とを交互に蒸着したも
ので、所要の波長領域の光を透過または反射させる機能
をもっている。

この実施例のＸ形プリズムは、各表示パネル1_R,1_G,1_B
からの赤，緑，青の三色の画像光A_R,A_G,A_Bを１つのフル
カラー画像光A_RGBに合成して出射させるもので、このＸ
形プリズムから出射するフルカラー画像光A_RGBは、第４
図に示した投影型表示装置と同様に、Ｘ形プリズムの出
射側に配置した投影レンズ３により拡大されてスクリー
ン７に投影される。なお、第１図においてA_RGB′は、Ｘ
形プリズムにより合成されたフルカラー画像光A_RGBの虚
像を示している。

そして、このＸ形プリズムは、一面にダイクロイック
コーティングa,bを施した４枚の透明板11a,11a,11b,11b
をＸ状に配置するとともにこの各透明板11a,11a,11b,11
bの端面をこの各透明板よりも光屈折率が大きい透明材
料からなりかつ各側面の幅を前記各透明板の厚さと同じ
幅にした四角柱状中心部材12の各側面にそれぞれ接合し
た構成のものであるから、このＸ形プリズムを第４図に
示した投影型表示装置における画像光合成素子８として
使用すればＸ形プリズムにおける迷光の発生をなくし
て、スクリーン７に画質のよい画像を投影表示すること
ができる。

すなわち、このＸ形プリズムは、その中心部を通る光
の向きを、各透明板11a,11bよりも光屈折率が大きい中
心部材12によって変えてやるようにしたものであり、Ｘ
形プリズムをこのような構成とすれば、直角に対向配置
された２枚の透明板11a,11bの一方に入射しＸ形プリズ
ムの中心部を通って他方の透明板内に向かう光も、Ｘ形
プリズムの中心部を通らない光と同様に出射させてやる
ことができるから、良好な画像光の合成を行なうことが
できる。

第２図は上記Ｘ形プリズムの中心部（中心部材12）を
通る光と中心部を通らない光の出射方向を示したもの
で、ここでは緑色画像表示パネル1_Gからの緑色画像光A_G
を示している。

今、上記Ｘ形プリズムに入射する主光線（緑色画像
光）A_Gを、透明板11a,11b面に対して45゜の入射角で入
射する平行光とすると、Ｘ形プリズムの中心部を通らな
い光（第２図において下側の光線）は、図示のように入
射側の透明板11bに入射してその出射側境界面（ダイク
ロイックコーティング面）から空気中に出射し、次いで
出射側の透明板11aに入射してその出射側境界面（ダイ
クロイックコーティング面）から入射側透明板11aへの
入射角と同じ出射角（45゜）で出射する。すなわち、Ｘ
形プリズムの中心部を通らない光の出射方向は、Ｘ形プ
リズムへの入射光に対して、光線と直交する方向へのず
れがなく、かつ向きも変わらない方向である。また、Ｘ
形プリズムの中心部を通る光（第２図において上側の光
線）は、入射側透明板11bから中心部材12に入り、この
中心部材12から出射側透明板11aに入ってその出射側境
界面（ダイクロイックコーティング面）から出射する
が、上記中心部材12の光屈折率n_Bは透明板11a、11bの光
屈折率n_Aよりも大きいために、入射側透明板11bから中
心部材12に入った光がこの中心部材12によって図示のよ
うに屈折され、この中心部材12から出射側透明板11aを
通って出射する。

そして、上記中心部材12を、この中心部材12に入った
光をＸ形プリズムの中心部を通らない光の出射側透明板
11aへの入射角と同じ角度に屈折させる光屈折率のもの
としておけば、Ｘ形プリズムの中心部を通る光も、Ｘ形
プリズムの中心部を通らない光と同様にＸ形プリズムか
ら出射させてやることができる。すなわち、上記中心部
材12は、入射側透明板11bと中心部材12との境界面での
中心部材12側での出射角が45゜になるものであればよ
く、この条件を満足するには、各透明板11a,11bの光屈
折率n_Aと中心部材12の光屈折率n_Bとを、次のように選べ
ばよい。

すなわち、第２図において、透明板11a,11bへの光の
入射角を45゜、透明板11a,11bに入射した光の角度をφ
とすると、 sin45゜＝n_Asinφ …（１） n_Acosφ＝n_Bsin45゜ …（２） の両方を満足すれば、入射側透明板11bと中心部材12と
の境界面での中心部材12側での出射角が45゜になる。

そして、上記（１）式と（２）式とをそれぞれ二乗し
て加算すると、 であるから、上記Ｘ形プリズムの各透明板11a,11bの光
屈折率n_Aと中心部材12の光屈折率n_Bとを上記（３）式の
関係にしておけば、Ｘ形プリズムの中心部を通る光も、
Ｘ形プリズムの中心部を通らない光と同様に出射させる
ことができ、したがって、Ｘ形プリズムの中心部を通る
光が迷光となることはない。これは、赤色画像表示パネ
ル1_Rおよび青色画像表示パネル1_Bからの赤および青色画
像光A_R,A_Bについても同様であり、この赤および青色画
像光A_R,A_BのＸ形プリズムの中心部を通る光も、中心部
材12により上記のように屈折されて出射側透明板11aま
たは11bに入り、この出射側透明板のダイクロイックコ
ーティング層ａまたはｂで反射されるから、Ｘ形プリズ
ムの中心部を通る光も、迷光とせずにＸ形プリズムの中
心部を通らない光と同様に出射させることができる。

なお、Ｘ形プリズムから出射する赤、緑、青の画像光
A_R,A_G,A_Bによる虚像は、それぞれ各表示パネル1_R,1_G,1_B
の表示画像を移動しただけでそれぞれの倍率は変わらな
いから、各表示パネル1_R,1_G,1_Bをその各光軸がＸ形プリ
ズムの中心で交差するように位置合わせして配置してお
けば、各表示パネル1_R,1_G,1_Bからの赤、緑、青の画像光
A_R,A_G,A_BをＸ形プリズムにより完全に一致するように重
ねて、色ずれのないフルカラー画像光A_RGBを合成するこ
とができる。

しかも、第５図に示した従来のＸ形プリズムでは、透
明板9a側のダイクロイックコーティング層ａはＸ形プリ
ズムの中心部にもあるが、透明板9b側のダイクロイック
コーティング層ｂはＸ形プリズムの中心部にはないため
に、この透明板9bのダイクロイックコーティング層ｂで
反射される光（第５図では赤色画像光A_R）のうちのＸ形
プリズムの中心部を通る光はＸ形プリズムの出射側に反
射させてやることはできず、したがってＸ形プリズムに
より合成されたフルカラー画像光A_RGBの中心部の色が変
わってしまうが、上記実施例では、Ｘ形プリズムの中心
部材12にも、ダイクロイックコーティング層ａ′,b′を
形成しているから、Ｘ形プリズムに入射する赤、緑、青
の画像光A_R,A_G,A_BのうちＸ形プリズムの出射側に反射さ
せる光（上記実施例では赤と青の画像光A_R,A_B）を、Ｘ
形プリズムの中心部においても反射させることができ、
したがって、Ｘ形プリズムにより合成されたフルカラー
画像光A_RGBを中心部の色特性もよい高品質の画像光とす
ることができる。

なお、上記実施例では、Ｘ形プリズムの中心部材12を
正四角柱状のものとしたが、この中心部材12は長四角柱
状のものでもよく、その場合は各透明板11a,11bの板厚
を中心部材12の各側面の幅と同じにすればよい。また、
上記実施例では、各表示パネル1_R,1_G,1_BをそれぞれＸ形
プリズムの各入射側境界面にそれぞれ直接対向させて配
置しているが、この各表示パネル1_R,1_G,1_Bは、ミラーを
介してＸ形プリズムの各入射側境界面に対向させてもよ
く、またＸ形プリズムの出射側に設ける投影レンズ３
も、ミラーを介してＸ形プリズムに対向させてもよい。

また、上記実施例では、各表示パネル1_R,1_G,1_Bからの
赤，緑，青の三色の画像光A_R,A_G,A_Bを１つのフルカラー
画像光A_RGBに合成するＸ形プリズムについて説明した
が、本発明のＸ形プリズムは、例えばビデオカメラ等に
おける撮像レンズを通った撮像画像光を赤，緑，青の光
に分離する光分離素子としても利用できるもので、この
場合も、Ｘ形プリズムを上記のように構成とすれば、こ
のＸ形プリズムの中心部を通る光も、Ｘ形プリズムの中
心部を通らない光と同様に出射させてやることができる
から、良好な画像光の分離を行なうことができる。

さらに、上記実施例のＸ形プリズムでは、各透明板11
a,11a,11b,11bと中心部材12に施す光制御処理をいずれ
もダイクロイックコーティングとしているが、この光制
御処理は、ダイクロイックコーティングに限らず、例え
ば誘電体を多層にミラーコーティングした偏光ビームス
プリッタ（偏光特性に敏感で、透過光は主にＰ偏光、反
射光は主にＳ偏光となる干渉フィルタ）処理等としても
よく、例えば直交する透明板11a,11bの一方と中心部材1
2の一方の面にそれぞれダイクロイックコーティングを
施し、他方の透明板と中心部材12の他方の面にそれぞれ
偏光ビームスプリッタ処理を施せば、このＸ形プリズム
を、第４図に示した投影型表示装置の画像光合成素子８
として使用することができる。なお、このダイクロイッ
クコーティングと偏光ビームスプリッタ処理とを施した
Ｘ形プリズムを画像光合成素子として使用する場合は、
Ｘ形プリズムに入射させる各画像光A_R,A_G,A_Bのうちの２
つの画像光をＰ偏光とし、他の１つの画像光をＳ偏光と
するとともに、Ｘ形プリズムにダイクロイックコーティ
ング層と偏光ビームスプリッタ層とを次のように形成す
ればよい。

すなわち、例えば第１図に示すように配置した各表示
パネル1_R,1_G,1_Bのうち、緑色画像表示パネル1_Gと青色画
像表示パネル1_Bからの緑と青の画像光A_G,A_BをＰ偏光と
し、赤色画像表示パネル1_Rからの赤色画像光A_RをＳ偏光
とする場合は、上記Ｘ形プリズムを、透明板11a,11aと
中心部材12の一面（上記実施例においてダイクロイック
コーティング層a,a′を形成した面）に、赤と緑の画像
光A_R,A_Gは透過させ青色画像光A_Bは反射させるダイクロ
イックコーティングを施し、透明板11b,11bと中心部材1
2の他面（上記実施例においてダイクロイックコーティ
ング層b,b′を形成した面）に、Ｐ偏光である緑と青の
画像光A_G,A_Bは透過させＳ偏光である赤色画像光A_Rは反
射させる偏光ビームスプリッタ処理を施せばよく、この
ようにすれば、緑色画像光（Ｐ偏光）A_Gはダイクロイッ
クコーティング層と偏光ビームスプリッタ層との両方を
透過してＸ形プリズムを出射し、青色画像光（Ｐ偏光）
A_Bは偏光ビームスプリッタ層を透過しダイクロイックコ
ーティング層で反射されてＸ形プリズムの出射側境界面
側に出射し、赤色画像光（Ｓ偏光）A_Rはダイクロイック
コーティング層を透過し偏光ビームスプリッタ層で反射
されてＸ形プリズムの出射側境界面側に出射するから、
上記Ｘ形プリズムによっても各表示パネル1_R,1_G,1_Bから
の赤，緑，青の画像光A_R,A_G,A_Bを１つのフルカラー画像
A_RGBに合成することができる。

また、本発明のＸ形プリズムを画像光合成素子として
使用する場合、このＸ形プリズムは、３枚の表示パネル
1_R,1_G,1_Bからの赤，緑，青の三色の画像光の合成に限ら
ず、例えば上記各表示パネル1_R,1_G,1_Bをそれぞれ画像の
位置半分と他半分とを表示する２枚の表示パネルに分割
して、この２枚ずつ計６枚の表示パネルからの赤，緑，
青の画像光を１つのフルカラー画像に合成したり、第１
図における赤色画像表示パネル1_Rと青色画像表示パネル
1_Bの位置に、赤，緑，青のうち１色または２色の画像を
表示する表示パネルと、他の１色または２色の画像を表
示する表示パネルとを配置して、この２つの表示パネル
からの画像光を１つのフルカラー画像に合成したりする
のにも利用することができる。なお、例えば第１図にお
ける赤色画像表示パネル1_Rの位置に赤色画像を表示する
表示パネルを配置し、青色画像表示パネル1_Bの位置に緑
と青の画像を表示する表示パネルを配置して、この２つ
の表示パネルからの画像光を１つのフルカラー画像に合
成する場合は、上記Ｘ形プリズムの透明板11aと中心部
材12の一面（第１図におけるダイクロイックコーティン
グ層a,a′の形成面）に緑と青の画像光を反射させ赤色
画像光は透過させる光制御処理（ダイクロイックコーテ
ィングまたは偏光ビームスプリッタ処理等）を施し、透
明板11aと中心部材12の他面（第１図におけるダイクロ
イックコーティング層b,b′の形成面）に赤色画像光を
反射させ緑と青の画像光は透過させる光制御処理を施せ
ばよい。

なお、上記実施例では、赤，緑，青の画像を表示する
表示体を液晶表示パネルとしたが、この表示体はブラウ
ン管等でもよい。

〔発明の効果〕

本発明のＸ形プリズムは、一面に所望の光制御処理を
施した透明板をＸ状に組み合わせたＸ形プリズムにおい
て、一面に前記光制御処理を施した４枚の透明板をＸ状
に配置するとともに、この各透明板の端面を、この各透
明板よりも光屈折率が大きい透明材料からなりかつ各側
面の幅を前記各透明板の厚さと同じ幅にした四角柱状中
心部材の各側面にそれぞれ接合し、前記各透明板の光屈
折率n_Aと、四角柱状中心部材の光屈折率n_Bとを、 の関係を満たすように設定したものであるから、迷光の
発生をなくして、良好な光の合成または分離を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例すＸ形プリズム
の拡大側面図およびＸ形プリズムの中心部を通る光と中
心部を通らない光の出射方向を示す図、第３図および第
４図はそれぞれ投影型表示装置の側面図、第５図は第４
図の投影型表示装置に使用されている従来のＸ形プリズ
ムの拡大側面図である。 1_R,1_G,1_B……表示パネル、11a,11b……透明板、12……
中心部材、a,b,a′、ｂ′……ダイクロイックコーティ
ング層、A_R……赤色画像光、A_G……緑色画像光、A_B……
青色画像光、A_RGB……フルカラー画像光。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一面に所望の光制御処理を施した透明板を
   Ｘ状に組み合わせたＸ形プリズムにおいて、一面に前記
   光制御処理を施した４枚の透明板をＸ状に配置するとと
   もに、この各透明板の端面を、この各透明板よりも光屈
   折率が大きい透明材料からなりかつ各側面の幅を前記各
   透明板の厚さと同じ幅にした四角柱状中心部材の各側面
   にそれぞれ接合し、 前記各透明板の光屈折率n_Aと四角柱状中心部材の光屈折
   率n_Bとを、 の関係を満たすように設定したことを特徴とするＸ形プ
   リズム。