WO2001046754A1 - Ecran de projection - Google Patents

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WO2001046754A1
WO2001046754A1 PCT/JP2000/008380 JP0008380W WO0146754A1 WO 2001046754 A1 WO2001046754 A1 WO 2001046754A1 JP 0008380 W JP0008380 W JP 0008380W WO 0146754 A1 WO0146754 A1 WO 0146754A1
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prism
color
incident
dichroic mirror
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Shigekazu Yamagishi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H04N5/7441—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of liquid crystal cells

Definitions

  • a light valve for example, a liquid crystal panel
  • a modulating means is arranged for each of red, green, and blue light, and an enlarged image is obtained by synthesizing and projecting a display image of each color light in the device.
  • the present invention relates to a three-panel projection image display device.
  • the market for projectors is rapidly expanding, mainly for projection type image display devices using transmissive liquid crystal panels.
  • the product flow can be broadly divided into high brightness and miniaturization.
  • the diagonal length of the effective aperture of the liquid crystal panel is shifting from 1.3 inches, which has been the mainstream in the past, to 0.9 inches at present, and further miniaturization is expected in the future.
  • the BM (black matrix) of the transmissive liquid crystal panel is also becoming finer, and the aperture ratio is as high as that of a conventional, slightly larger liquid crystal panel.
  • higher accuracy is also required of a color synthesizing unit for synthesizing a display image on the liquid crystal panel.
  • a conventional projection type image display device using a liquid crystal panel in which a liquid crystal panel is arranged for each color light of red, green, and blue, can be roughly classified into two types, a cross prism type and a mirror sequential type, based on the characteristics of color synthesis.
  • Fig. 7 shows a schematic basic configuration of a conventional projection image display device of the cross prism type
  • Fig. 8 shows a schematic basic configuration of a conventional projection image display device of the mirror sequential type.
  • the projection image display device 100 of the cross prism type has a light source unit 101, a color separation optical system 102, a relay optical system 103, a light valve unit 104, a color It consists of a synthetic optical system 105 and a projection optical system (projection lens) 106.
  • the light source unit 101 includes a light source 107 that forms an arc by electric discharge between the electrodes to generate randomly polarized light, and a reflector 1 that reflects light from the light source 107 in one direction on its rotationally symmetric axis. 0 8
  • the light from the light source unit 101 enters the blue reflection dichroic mirror 109 of the color separation optical system 102.
  • the blue light is reflected here, reflected by the total reflection mirror 110, passes through the condenser lens 111, and passes to the blue light valve unit 112. Reach.
  • Green light and red light transmitted through the blue reflection dichroic mirror 109 enter the green reflection dichroic mirror 113.
  • the green light of the incident light is reflected here and passes through the condenser lens 114 to reach the green light valve unit 115.
  • the red light passes through the green reflecting dichroic mirror 113 and enters the relay optical system 103.
  • the red light incident on the relay optical system 103 passes through the entrance lens 1 16, total reflection mirror 1 17, intermediate lens 1 1 8, total reflection mirror 1 1 9, and condenser lens 1 2 It reaches Tobubunitu 1 2 1.
  • the light valve unit 104 includes a blue light valve unit 112, a green light valve unit 115, and a red light valve unit 121 for each color light.
  • each of the light valve units 112, 115, and 121 includes an incident-side polarizer 122, a liquid crystal panel 123, and an output-side polarizer 124.
  • the incident-side polarizing plate 122 has a rectangular outer shape, and transmits, for example, light polarized in the short side direction. It is set so as to absorb light polarized in the intersecting direction. The light transmitted through the incident-side polarizing plate 122 enters the liquid crystal panel 123.
  • the exit-side polarizing plate 124 has polarization characteristics in a direction orthogonal to the incident-side polarizing plate 122. That is, the emission-side polarizing plate 124 has a transmission axis in the long side direction of the rectangular outer shape, and transmits light polarized in this direction.
  • the light that has entered the undriven pixels of the liquid crystal panel 123 and has been transmitted with the polarization direction changed by 90 degrees has the same polarization direction as the transmission axis of the exit-side polarizer 124. Here it can be transmitted.
  • the light that has entered the driven pixels of the liquid crystal panel 123 and transmitted without changing the polarization direction is perpendicular to the transmission axis of the exit-side polarizer 124 here. Absorbed.
  • the light transmitted through the light valve section 104 in this manner enters the color combining optical system 105.
  • the color synthesis optical system 105 is a color synthesis system consisting of four triangular prisms bonded together so that the blue reflection dichroic mirror surface 125 and the red reflection dichroic mirror surface 126 are arranged orthogonally. It is a prism.
  • the blue light and red light incident on the color combining optical system 105 are reflected by the blue reflecting dichroic mirror 125 and the red reflecting dichroic mirror 126, respectively, and the projection lens 100 is a projection optical system. It is incident on 6.
  • the green light passes through the blue reflecting dichroic mirror surface 125 and the red reflecting dichroic mirror surface 126 and enters the projection lens 106.
  • the projection lens 106 enlarges and projects the incident light on a screen (not shown). In this way, the images formed for each color light in the light valve section 104 are combined to display a color image.
  • the mirror-sequential projection type image display device shown in FIG. 8 includes a light source unit 201, a color separation optical system 202, a light valve unit 203, a color combining optical system 204, a projection optical system (projection optical system). Lens) 205.
  • the light source unit 201 includes a light source 206 that forms an arc by electric discharge between the electrodes to generate randomly polarized light, and a reflector 1 that reflects light from the light source 206 in one direction on its rotationally symmetric axis. 0 7
  • the light from the light source unit 201 enters the blue reflection dichroic mirror 208 of the color separation optical system 202. Of the light that has entered the blue reflection dichroic mirror 208, the blue light is reflected here, reflected by the total reflection mirror 209, passes through the condenser lens 210, and is the blue light valve unit 211. Leads to 1.
  • the green light and red light transmitted through the blue reflection dichroic mirror 208 enter the green reflection dichroic mirror 210.
  • the green light of the incident light is reflected here and passes through the condenser lens 2 13 to reach the green light valve unit 2 14.
  • the red light passes through the green reflecting dichroic mirror 2 12 and passes through the condenser lens 2 15 to the light valve unit 2 16 for red.
  • the light valve unit 203 includes a blue light valve unit 211, a green light valve unit 214, and a red light valve unit 211 for each color light.
  • each of the light valve units 211, 214, and 216 includes an incident-side polarizer 217, a liquid crystal panel 218, and an output-side polarizer 219.
  • the incident-side polarizing plate 217 has a rectangular outer shape, and is set, for example, to transmit light polarized in a short side direction and absorb light polarized in a direction orthogonal thereto. The light transmitted through the incident side polarizing plate 217 enters the liquid crystal panel 218.
  • the output-side polarizing plate 219 has polarization characteristics in a direction orthogonal to the incident-side polarizing plate 217. That is, the emission-side polarizing plate 219 has a transmission axis in the long side direction of the rectangular outer shape, and transmits light polarized in this direction.
  • the color combining optical system 204 includes a green reflecting dichroic mirror 220, a red reflecting dichroic mirror 222, and a total reflecting mirror 222.
  • the blue light emitted from the blue light bulb unit 211 passes through the green reflecting dichroic mirror 220 and the red reflecting dichroic mirror 222 in order, and passes through the projection lens 205 serving as a projection optical system.
  • Green light emitted from the green light bulb unit 214 is reflected by the green reflecting dichroic mirror 220, then passes through the red reflecting dichroic mirror 222, and enters the projection lens 205.
  • the red light emitted from the red light valve unit 216 is sequentially reflected by the total reflection mirror 222 and the red reflection dichroic mirror 221 and enters the projection lens 205.
  • the projection lens 205 enlarges and projects the incident light on a screen (not shown). In this way, the images formed for each color light in the light valve section 203 are combined to display a color image.
  • the two projection image display devices shown above are typical configurations currently provided for presentations, and their features are as follows. It is.
  • the projection-type image display device that performs color synthesis by the cross prism method (Fig. 7) has the following advantages: (1) The projection distance from the liquid crystal panel to the projection lens can be shortened, which is advantageous for shortening the focus and miniaturizing the projection lens. ) The color synthesis optical system is formed compact, and the reflecting surface is formed by a prism, which has the advantage of ensuring accuracy with respect to vibration and shock. On the other hand, (1) If the alignment accuracy of the four prisms constituting the color combining optical system 105 cannot be ensured, a vertical line due to the fitting surface is displayed at the center of the projected image.
  • Each of the reflecting surfaces 125, 126 is formed by arranging the dichroic mirrors of two prisms so that the surfaces are the same, and the spectroscopy of the two dichroic mirror surfaces that constitute each reflecting surface If the characteristics are not the same, color unevenness will occur.
  • the dichroic mirror surfaces of the two prisms forming the reflecting surfaces 125, 126 must be the same without twisting or shifting.
  • the projected image may be out of focus, such as a double image.
  • the relay optical system 103 is required in addition to the color separation optical system 102, the size of the device may be increased, or the relay optical system may become larger.
  • the light source image of the color light passing through the Or cause color unevenness when there is luminance unevenness on the light source or illumination optical system for vertically and horizontally inverted with respect Minamotozo, there are problems such as.
  • the processing accuracy of the color synthesis optical system must be further improved. It is required to improve.
  • the projection type image display device that performs color composition by mirror sequential method (Fig. 8) is (1) Relatively inexpensive and easily adaptable to large liquid crystal panels, (2)
  • the device can be made lightweight, (3) Since there is no relay optical system, there are advantages that the size can be made relatively small, and that the influence of uneven brightness of the light source unit is hardly detected in the projected image.
  • the color combining optical system 204 becomes large, it is difficult to obtain mechanical strength, it is weak against external force such as vibration, and it is difficult to maintain the accuracy of compensability. You.
  • problems (1) and (2) are fatal problems as liquid crystal panels become smaller and higher definition. For this reason, although the cross prism method has problems to be solved as described above, it is currently dominant. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a projection-type image display device provided with a new optical system capable of overcoming the problems of the above-described conventional optical systems that occur when a liquid crystal panel is miniaturized and has high definition.
  • the purpose is to:
  • the present invention has the following configuration to achieve the above object.
  • a first projection type image display device includes: three light source units that respectively emit red, green, and blue color light; a light valve unit that dimmes the color light from each of the light source units; and the light valve.
  • a projection type image display device comprising: a color combining optical system that combines the respective color lights modulated by the unit; and a projection lens that enlarges and projects the combined light, wherein the color combining optical system is substantially 3 Having three prisms in the form of a triangular prism with a vertex angle of 0 degrees (preferably 27 degrees to 33 degrees, more preferably 29 degrees to 31 degrees, most preferably 30 degrees); The three prisms are joined together with the apex angles adjacent to each other, and the side surfaces forming the apex angle are abutted to each other, and each joining surface of the prisms has a dichroic mirror surface as color selection means.
  • each prism and The opposite side surface is the incident surface of each color light, and the side surface of one end of the three joined prisms is An emission surface of the combined color light is provided, and the optical path length from the incident surface to the emission surface for each of the color lights is substantially equal to each other.
  • a light source unit that emits white light can be used. That is, a second projection type image display device of the present invention comprises: a light source unit that emits white light; and a color separation optical system that splits the white light from the light source unit into three color lights of red, green, and blue.
  • a projection type image display device comprising a lens, wherein the color synthesizing optical system is substantially 30 degrees (preferably 27 degrees to 33 degrees, more preferably 29 degrees to 31 degrees, and most preferably Has three prisms each having a triangular prism shape having a vertex angle of 30 degrees. The vertex angles are adjacent to each other, and the side surfaces forming the vertex angle are abutted to each other to form the three prisms.
  • a prism as a color selecting means is provided on each of the joining surfaces of the prism.
  • a side surface of each prism facing the apex angle is defined as an incident surface of each color light, and a side surface of one end of the three joined prisms is defined as the side surface of the prism.
  • An emission surface of the light in which the respective color lights are combined, and an optical path length from the incident surface to the emission surface for each of the color lights is substantially equal to each other.
  • the color synthesizing optical system is configured by the prism block in which three prisms are joined. Therefore, a highly reliable optical system having high mechanical strength, little change with time, and little decrease in accuracy even when an external force such as vibration is applied after the adjustment of the compatibility is obtained.
  • the reflecting surfaces of the color combining optical system are all composed of the side surfaces of one prism, the vertical line (shadow) at the center of the screen due to the mating surfaces of the prisms and the Color unevenness due to the difference in spectral characteristics between the two prism surfaces that form the two reflective surfaces, There is no out-of-focus such as a double image caused by not forming one surface.
  • the need for the cross prism method which is a joining operation for two prisms to face each other so as to form the same surface, is not required, so that cost can be reduced.
  • the image is not blurred because the chief ray does not pass through the parallel flat plate that is installed at an angle as in the case of the mirror sequential method. Also, since the dichroic mirror surface is formed on the side surface of the prism, it is easy to obtain planar accuracy and the image is not blurred.
  • the distance from the light bulb to the projection lens can be minimized, and the size and cost of the projection lens can be reduced.
  • the optical path of the color combining optical system can be filled with glass and the optical path length can be made relatively short. (It is longer than the conventional cross prism method, but it is more overwhelming than the mirror sequential method.) Short). As a result, the size of the device can be reduced.
  • the three prisms of the color synthesizing optical system include first, second, and third prisms, which are joined in this order.
  • a first dichroic mirror surface is provided on a joint surface between the first prism and the second prism
  • a second dichroic mirror surface is provided on a joint surface between the second prism and the third prism.
  • the exit surface is a side surface other than the joining surface and the entrance surface of the third prism
  • the color light incident from the entrance surface of the first prism is the first prism, the first dichroic mirror surface
  • the light passes through the second prism, the second dichroic mirror surface, and the third prism in order, exits from the exit surface, and enters from the entrance surface of the second prism.
  • the transmitted color light is reflected by the first dichroic mirror surface after being transmitted through the second prism, is transmitted again through the second prism, and is transmitted through the second dichroic mirror surface and the third prism in order.
  • the color light emitted from the light exit surface and incident from the light incident surface of the third prism is transmitted through the third prism, is reflected by a side surface including the light exit surface, passes through the third prism again, It is preferable that the light is reflected by the second dichroic mirror surface, passes through the third prism again, and exits from the exit surface.
  • three color lights can be easily combined, and the optical path length of each color light can be made equal.
  • the color light incident on the second prism and the third prism is S-polarized light with respect to one surface of the first and second dichroic mirrors. Further, it is preferable that the color light incident on the first prism is P-polarized light with respect to one surface of the first and second dichroic mirrors.
  • the color light incident on the first prism is green light.
  • the three prisms constituting the color synthesizing optical system have the same shape.
  • the cost of the color synthesizing optical system can be reduced.
  • the light valve unit includes three light valves corresponding to the respective color lights
  • the system includes two dichroic mirrors for separating white light from the light source unit into three color lights of red, green, and blue, and such that each of the separated color lights enters the three light valves. It is preferable to have at least three reflecting mirrors arranged corresponding to the three light valves, respectively, and it is preferable that optical path lengths from the light source unit to the light valve for three color lights are substantially equal to each other. .
  • the three prisms of the color synthesizing optical system include first, second, and third prisms, which are joined in this order, and the emission surface is the third prism of the third prism.
  • the light valve portion includes first, second, and third light valves corresponding to the respective color lights, and the first and second light valves.
  • a third light valve are disposed so as to face the respective entrance surfaces of the first, second, and third prisms, respectively, and the color separation optical system includes a first and a second dichroic mirror.
  • First, second, and third reflecting mirrors, and the white light from the light source unit is incident on the first dichroic mirror to split the third color light
  • First and second color lights with dichroic mirrors After being reflected by the first reflection mirror, the separated first color light passes through the first light valve, enters the incident surface of the first prism, and is separated.
  • the second color light is reflected by the second reflection mirror, passes through the second light valve, is incident on the incident surface of the second prism, and the third color light that has been split is After being reflected by the third reflecting mirror, the light passes through the third light valve and is incident on the incident surface of the third prism, and the optical path length from the light source unit to the light valve for the three color lights is equal to each other.
  • it is approximately equal to
  • the color separation optical system requires a relay optical system. Therefore, the size of the device can be reduced and the cost can be reduced. Also, since the optical path lengths from the light source section to the light valve for the three color lights are substantially equal to each other, there is a problem of color unevenness due to inversion of the light source image due to the optical path length difference as in the case of using a relay optical system. Does not occur, and high image quality can be obtained.
  • an optical axis connecting the first dichroic mirror and the first reflection mirror is substantially orthogonal to an optical axis connecting the first reflection mirror and the emission surface, and the main axis of the white light is
  • the incident angle of the light beam on the first dichroic mirror can be configured to be smaller than 45 degrees.
  • an optical axis connecting the first dichroic mirror and the third reflection mirror is substantially parallel to an optical axis connecting the first reflection mirror and the emission surface, and The angle of incidence for one dichroic mirror can be configured to be larger than 45 degrees.
  • light emitted from the light source unit is polarized light having a uniform polarization direction.
  • the light valve unit includes three light valve units corresponding to the respective color lights, and each of the light valve units includes at least a polarizer. It is preferable to include an incident-side polarizing plate, a transmission-type liquid crystal panel, and an exit-side polarizing plate as an analyzer.
  • image formation can be performed with a simple configuration.
  • a bottom surface of the triangular prism is a right triangle. According to such a preferred configuration, the optical path length of each color of the color synthesizing optical system can be made equal.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection-type image display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a light valve unit used in the projection type image display device of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a projection-type image display device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another configuration of the projection-type image display device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a projection-type image display device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a polarization direction changing optical system used in the projection type image display device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional cross prism type projection image display device.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a conventional mirror-sequential projection type image display device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection-type image display device according to a first embodiment of the present invention.
  • the projection-type image display device 300 of the first embodiment includes a light source unit 30 for red light.
  • the light source unit 301 forms an arc by electric discharge between the electrodes to generate white random polarized light, and reflects the light from the light source 300 in one direction on the axis of rotational symmetry. It comprises a reflector 308 and a red transmission dichroic filter 309 arranged in front of the opening of the reflector 308.
  • the light source unit for blue light 302 includes a light source 310 that forms an arc by electric discharge between the electrodes to generate white randomly polarized light, and a light source 310 that transmits light from the light source 310 in one direction on the axis of rotational symmetry. And a blue transmission dichroic filter 312 arranged in front of the opening of the reflector 311.
  • the green light source section 303 is a light source 313 that generates an arc by forming an arc by discharging between the electrodes and generates white random polarized light, and the light from the light source 313 is transmitted in one direction on the rotational symmetry axis. And a green transmission dichroic filter 3 15 disposed in front of the opening of the reflector 3 14.
  • the red light from the red light source unit 301 passes through the condenser lens 316 and reaches the red light valve unit 317.
  • the blue light from the blue light source section 302 passes through the condenser lens 318 and reaches the blue light valve unit 319.
  • the green light from the green light source section 303 passes through the condenser single lens 320 and reaches the green light bulb unit 321.
  • the light valve section 304 is configured by arranging a red light valve unit 3117, a blue light valve unit 3119, and a green light valve unit 3221 for each color light.
  • Each light valve unit 3 17 As shown in FIG. 2, each of 19, 321, comprises an incident-side polarizing plate 32, a liquid crystal panel 32, and an emitting-side polarizing plate 3224.
  • the incident-side polarizing plate 3222 has a rectangular outer shape, and is set, for example, to transmit light polarized in a short side direction and absorb light polarized in a direction orthogonal thereto. The light transmitted through the entrance-side polarizing plate 32 2 enters the liquid crystal panel 3 23.
  • a large number of pixels are arrayed and formed on the liquid crystal panel 32 3, and incident light can be transmitted by changing the polarization direction of each pixel opening for each pixel opening by an external signal.
  • the polarization direction of the incident light is rotated by 90 degrees and transmitted, and when the pixel is driven, the incident light is transmitted without changing the polarization direction.
  • the output side polarizing plate 324 has polarization characteristics in a direction orthogonal to the incident side polarizing plate 322. That is, the emission-side polarizing plate 324 has a transmission axis in the long side direction of the rectangular outer shape, and transmits light polarized in this direction.
  • the light that has entered the undriven pixels of the liquid crystal panel 323 and has been transmitted with the polarization direction changed by 90 degrees has the polarization direction coincident with the transmission axis of the exit-side polarizer 324. Here it can be transmitted.
  • light incident on the driven pixels of the liquid crystal panel 323 and transmitted without changing the polarization direction is perpendicular to the transmission axis of the exit-side polarizing plate 324 here. Absorbed.
  • the color combining optical system 305 is configured by joining three triangular prism-shaped prisms (that is, a first prism 325, a second prism 326, and a third prism 327).
  • the three prisms 3 25, 3 2 6, and 3 27 have the same shape, and the bottom surface of the triangular prism is a right-angled triangle having an angle whose inner angle is 30 degrees (hereinafter, referred to as a vertex angle). .
  • the three prisms 3 25, 3 26, and 3 27 are joined in this order such that their apex angles are adjacent to each other.
  • First, second and third prisms 3 2 5 3 2 6 3 2 7 above The side surfaces 3 25 a, 3 26 a, and 3 27 a facing the apex angle face the light valve units 3 21, 3 19, 3 17, respectively.
  • a blue reflective dichroic mirror coat surface (first dichroic mirror surface) 328 is provided on the joint surface between the first prism 3 25 and the second prism 3 26, and the second prism 3 26 and the third prism 3
  • a red reflecting dichroic mirror coating surface (second dichroic mirror surface) 329 is formed on the joint surface with the prism 327.
  • a ⁇ 2 phase difference plate 331 is provided on the green light incident surface 325a (the side of the first prism 325 facing the green light valve unit 321).
  • the green light emitted from the green light valve unit 32 1 is transmitted through the ⁇ 2 phase difference plate 3331 so that the polarization direction is twisted by 90 degrees.
  • the twisted green light is ⁇ -polarized light with respect to the blue reflecting dichroic mirror coated surface 328 and the red reflecting dike opening mirror mirror coated surface 329.
  • This green light is incident on the side surface (first incident surface) 325a of the first prism 325, where the first prism 325, the blue reflection dichroic mirror-coated surface 328, and the second prism Mechanism, the red reflective dichroic mirror-coated surface 3 29, the third prism 3 27 in order, and the side of the third prism (the outgoing surface 3 3 2) through the projection optical system.
  • the light enters a certain projection lens 306.
  • the blue light emitted from the blue light valve unit 319 is S-polarized light with respect to the blue reflecting dichroic mirror coated surface 328 and the red reflecting dichroic mirror coating surface 329. .
  • This blue light is incident on the side surface (second incident surface) 326 a of the second prism 326, passes through the second prism 326, and is reflected by the blue reflecting dichroic mirror coated surface 328 After that, the light passes through the second prism 3 26 again, passes through the red reflection dichroic mirror coating surface 3 29, passes through the third prism 3 27, and passes through the emission surface 3 32.
  • a projection lens 306 as a projection optical system.
  • the red light emitted from the red light valve unit 3 17 The light is S-polarized light with respect to the coated mirror surface 328 and the red reflective dichroic mirror coated surface 329.
  • This red light is incident on the side surface (third incident surface) 327a of the third prism 327, passes through the third prism 327, and is totally reflected on the side surface including the emission surface 332. Again, passes through the third prism 327, is reflected by the red reflection dichroic mirror coat surface 329, passes through the third prism 327 again, passes through the exit surface 332, and is projected optically.
  • the light enters the projection lens 303 as a system.
  • the projection lens 306 enlarges and projects the incident light on a screen (not shown). As a result, the images formed for the respective color lights by the respective light bulb units 3 17, 3 19, 3 21 are combined to display a color image.
  • the color combining optical system 300 is formed by joining three prisms 325, 3226, and 327 in a block shape, the intensity is high. Since it is easy to secure and it is hard to change over time, high accuracy is maintained without deviation after adjusting the divergence. Therefore, a high-quality image can be displayed for a long time.
  • the optical path length can be made relatively short (specifically, it can be shortened by 2 Z 3 compared to the case of air).
  • the relay optical system which was required in the case of the cross prism type, is not required. Therefore, it contributes to downsizing of the device.
  • the reflecting surfaces of the color combining optical system 305 are all side surfaces of one prism. Therefore, good focus can be achieved.
  • there are no problems with the cross prism method such as shadows on the mating surface and color unevenness due to a difference in spectral characteristics between the two surfaces forming one reflecting surface. Therefore, an image with good uniformity can be provided.
  • the color synthesis optical system 2005 can basically be configured by combining three prisms of the same shape.When combining, there is no need for surface alignment work unlike the case of the cross prism method, so cost is reduced. This is also advantageous over the conventional cross prism method.
  • the optical path length from the projection lens 306 to each light valve unit 317, 319, 321 and each light valve unit 317, 319, 322 are substantially equal for each color light. Therefore, unlike a cross prism system using a relay optical system, a high quality image can be easily obtained without the light source image being inverted upside down, left and right with specific color light.
  • the light valve unit of one color is fixed, and the light valve units of the other two colors are adjusted so as to match the image by this. Is common.
  • a liquid crystal panel using polarized light is used as the light valve.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and it goes without saying that an image display element that performs image display regardless of polarized light can be used.
  • a dichroic mirror is provided in the color combining optical system, it is assumed that P-polarized light is transmitted for green light and S-polarized light is reflected for blue light and red light.
  • a light valve that uses polarized light is preferable because it can be set.
  • a polarization direction conversion optical system see FIG.
  • the prism of the color synthesizing optical system 305 it is necessary to secure the reflectance of an arbitrary color light in the dike exit mirror as a color selecting means in all bands. It is desirable to make S-polarized light incident instead of P-polarized light. For this reason, in the above example, the blue light is applied to the blue reflective dichroic mirror-coated surface (first dichroic mirror surface) 328, and the red light is applied to the red reflective dichroic mirror.
  • the green light is configured to pass through all the dichroic mirrors.
  • the spectral characteristics for S-polarized light are closer to the longer wavelength side than the spectral characteristics for P-polarized light, and the spectral characteristics for S-polarized light in the red reflective dichroic mirror are better than the spectral characteristics for P-polarized light. It is closer to the short wavelength side. Therefore, when blue light and red light are incident on the color combining optical system as S-polarized light, it is advantageous to input green light as P-polarized light because the spectral band of the dichroic mirror can be widened.
  • the optical path of the red light and the optical path of the blue light are interchangeable.
  • the light source sections 301, 302, and 303 described above have a configuration in which light from a white discharge tube is color-selected on a fill basis to obtain a desired color light, but the present invention is not necessarily required. It is not limited to this. For example, if a discharge tube having an appropriate spectral distribution for each color light is used, there is no need for a filter for color selection. In addition, it goes without saying that a light source other than the discharge tube, such as a laser beam or EL (Electric Port Luminescence), can also be used.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a projection-type image display device according to the second embodiment of the present invention.
  • the projection-type image display device 400 includes a light source unit 401, a color separation optical system 402, a light valve unit 400, a color combining optical system 404, and projection light. Academic (projection lens)
  • the light source section 401 includes a light source 406 that forms an arc by electric discharge between the electrodes to generate white random polarized light, and a reflector that reflects the light from the light source 406 in one direction on its rotational symmetry axis. It consists of 1 4 7.
  • red light (second color light) is reflected by the red reflecting die Kroitsk mirror 412, further reflected by the reflecting mirror (second reflecting mirror) 413, and passes through the condenser lens 414 to the red light.
  • the green light (the first color light) passes through the red reflective dichroic mirror 412, is reflected by the reflective mirror (the first reflective mirror) 416, passes through the condenser lens 417, and passes through the condenser lens 417.
  • the valve unit (first light valve) reaches 4-18.
  • the light valve section 403 includes a blue light valve unit 411, a red light valve unit 4 15, and a green light valve unit 4 18 arranged for each color light.
  • each of the light valve units 4 11, 4 15, and 4 18 is composed of an incident-side polarizing plate 4 19, a liquid crystal panel 4 20, and an output-side polarizing plate 4 2 1.
  • the incident-side polarizing plate 419 has a rectangular outer shape and transmits, for example, light polarized in the short side direction. It is set so as to absorb light polarized in the intersecting direction. The light transmitted through the incident-side polarizing plate 4 19 enters the liquid crystal panel 4 20.
  • a large number of pixels are arranged in the liquid crystal panel 420, and transmitted light can be transmitted by changing the polarization direction of transmitted light for each pixel opening by an external signal.
  • the polarization direction of the incident light is rotated by 90 degrees and transmitted, and when the pixel is driven, the incident light is transmitted without changing the polarization direction.
  • the output-side polarizing plate 421 has polarization characteristics in a direction orthogonal to the input-side polarizing plate 419. That is, the emission-side polarizing plate 421 has a transmission axis in the long side direction of the rectangular outer shape, and transmits light polarized in this direction.
  • the light that has entered the undriven pixels of the liquid crystal panel 420 and has been transmitted with the polarization direction changed by 90 degrees is the same as the transmission axis of the exit-side polarizing plate 421 because the polarization direction matches the transmission axis. Here it can be transmitted.
  • light incident on the driven pixels of the liquid crystal panel 420 and transmitted without changing the polarization direction is perpendicular to the transmission axis of the emission-side polarizing plate 421, and thus the light is transmitted here. Absorbed.
  • the light transmitted through the light valve section 403 in this manner enters the color combining optical system 404.
  • the color combining optical system 404 is configured by joining three triangular prism-shaped prisms (that is, a first prism 422, a second prism 423, and a third prism 424).
  • the three prisms 4 2 2, 4 2 3, and 4 2 4 have the same shape, and the bottom surface of the triangular prism is a right triangle having an angle whose inner angle is 30 degrees (hereinafter referred to as a vertex angle). .
  • the three prisms 4 2 2, 4 2 3, and 4 2 4 are joined in this order such that their apex angles are adjacent to each other.
  • the side faces of the first, second, and third prisms 422, 432, 424 opposite to the apex angles 422a, 432a, 424a are respectively light knob units. Opposed to 418, 415, 411.
  • the red reflective dichroic mirror mirror is located on the joint surface between the first prism 4 2 2 and the second prism 4 2 3 — Surface (1st dichroic mirror surface) 4 2 5 Force
  • the blue reflective dichroic mirror coat surface (2nd dichroic mirror surface) is on the joint surface between the 2nd prism 4 2 3 and the 3rd prism 4 2 4 4 2 6 is formed.
  • a ⁇ 2 retardation plate 428 is provided on the green light incident surface 422 a (the side of the first prism 422 facing the green light valve unit 418).
  • the green light emitted from the green light valve unit (first light valve) 418 is transmitted through the ⁇ 2 phase difference plate 428, so that the polarization direction is twisted 90 degrees.
  • the twisted green light is ⁇ -polarized light with respect to the red reflective dichroic mirror coat surface 425 and the blue reflective dichroic mirror coat surface 426.
  • This green light enters the side surface (first incident surface) 4 22 a of the first prism 4 22, and the first prism 4 22, the red reflecting dichroic mirror coat surface 4 2 5, and the second prism 4 4 23, blue reflection dichroic mirror coated surface 4 26, third prism 4 24 in order, and through the third prism side surface (outgoing surface 4 2 9), the projection lens as a projection optical system It is incident on 405.
  • the red light emitted from the red light valve unit (second light valve) 4 15 is applied to the red reflective dichroic mirror coated surface 4 25 and the blue reflective dichroic mirror coated surface 4 2 6 by S. It is polarized light.
  • This red light enters the side surface (second incident surface) 4 23 a of the second prism 4 23, passes through the second prism 4 23, and is reflected by the red reflecting dichroic mirror coating surface 4 25 After that, the light passes through the second prism 423 again, passes through the blue reflecting dichroic mirror coated surface 426, passes through the third prism 424, and transmits through the emission surface 429. And enters the projection lens 405, which is the projection optical system.
  • the blue light emitted from the blue light valve unit (third light valve) 4 1 1 is applied to the red reflective dichroic mirror-coated surface 4 25 and the blue reflective filter.
  • the light is S-polarized light with respect to the micro mirror coating surface 4 26.
  • This blue light is incident on the side surface (third incident surface) 424a of the third prism 424, passes through the third prism 424, and is totally reflected on the side surface including the exit surface 429.
  • the light passes through the third prism 4 24 again, is reflected by the blue reflection dichroic mirror coating surface 4 26, passes through the third prism 4 24 again, and transmits through the output surface 4 29 again.
  • the light enters a projection lens 405 serving as a projection optical system.
  • the projection lens 405 enlarges and projects the incident light onto a screen (not shown). As a result, the images formed for each color light by the light bulb units 411, 415, and 418 are combined to display a color image.
  • the color combining optical system 404 is formed by joining the three prisms 422, 422, 424 in a block shape, the intensity is high. Since it is easy to secure and it is hard to change over time, high accuracy is maintained without deviation after adjusting the divergence. Therefore, a high-quality image can be displayed for a long time.
  • the optical path length can be made relatively short (specifically, it can be shortened by two to three times compared to the case of air). Also, the relay optical system, which was required in the case of the cross prism type, is not required. Therefore, it contributes to downsizing of the device.
  • the reflecting surfaces of the color combining optical system 404 are all side surfaces of one prism. Therefore, good focus can be achieved.
  • the cross prism method there are no problems with the cross prism method, such as shadows on the mating surface and color unevenness due to a difference in spectral characteristics between the two surfaces forming one reflecting surface. Therefore, an image with good uniformity can be provided.
  • the color combining optical system 404 can basically be constructed by combining three prisms of the same shape.When combining, there is no need for surface alignment work as in the case of the cross prism method, so cost is reduced. This is also advantageous over the conventional cross prism method.
  • the color separation optical system 402 does not include a relay optical system, it is possible to reduce the size and cost of the entire apparatus, and to prevent color unevenness caused by inversion of the light source image by the relay optical system. Can be.
  • the optical path length from the light source section 401 to each light valve unit 411, 415, 418 is equal for each color light, and the projection lens 405 is connected to each light valve unit.
  • the optical path lengths up to 4 11, 4 15, and 4 18 are approximately equal for each color light.
  • the optical axis connecting the blue reflecting dichroic mirror (first dichroic mirror) 408 and the reflecting mirror (first reflecting mirror) 4 16, and the exit surface 4 2 The optical system is configured such that the optical axis connecting 9 and the reflection mirror (first reflection mirror) 4 16 is substantially orthogonal. Thereby, the dimension of the device in the projection direction can be suppressed.
  • the chief ray from the light source 406 is incident on the blue reflection dichroic mirror (first dichroic mirror) 408 at an angle of incidence smaller than 45 degrees, so that the color separation optical system 404 The optical path length of each color light is set equal.
  • the optical axis connecting the blue reflecting dichroic mirror 408 and the reflecting mirror 416 and the optical axis connecting the emitting surface 429 and the reflecting mirror 416 are different from each other.
  • the light connecting the blue reflection dichroic mirror (first dichroic mirror) 408 and the reflection mirror (third reflection mirror) 409 as in a third embodiment described later.
  • the axis and the optical axis connecting the exit surface 429 and the reflection mirror (first reflection mirror) 416 are substantially parallel, and the principal ray of the light source 406 is blue-reflecting dichroic mirror (second (1 dichroic mirror) It may be made to enter 408 at an incident angle larger than 45 degrees. Also in this case, the optical path length from the light source 406 to each light bulb unit 411, 415, 418 can be made equal for each color light.
  • a compag- Ensu adjustment generally involves fixing a light valve unit of one color and adjusting the light valve units of the other two colors so as to match an image obtained by the light valve unit.
  • it is easy to adjust by fixing the central red light valve unit 415 and adjusting the blue and green light valve units 411 and 418 on both sides. It is desirable because the adjustment margin of the light valve units 4 11 and 4 18 can be minimized.
  • a liquid crystal panel using polarized light is used as the light valve.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and it goes without saying that an image display element that performs image display regardless of polarized light can be used.
  • a dichroic mirror is installed in the color combining optical system, if the P-polarized light is transmitted for the green light and the S-polarized light is reflected for the blue light and the red light, the band setting of each color light is performed without color mixing. Because it is possible, a light valve using polarized light is preferable. In this case, a polarization direction conversion optical system (see FIG.
  • the blue light is the blue reflective dichroic mirror coated surface (the entire surface of the second dichroic mirror) 4 26 and the red light is the red reflective dichroic mirror—the coated surface ( All of them are S-polarized light with respect to the first dichroic mirror surface) 4 25.
  • the green light is configured to pass through all the dichroic mirrors.
  • Blue reflective dichroic mira the spectral characteristics for S-polarized light are closer to the longer wavelength side than the spectral characteristics for P-polarized light, and the spectral characteristics for S-polarized light in the red reflection dichroic mirror are shorter than the spectral characteristics for P-polarized light. Is approaching. Therefore, when blue light and red light are incident on the color combining optical system as S-polarized light, it is advantageous to input green light as P-polarized light because the spectral band of the dichroic mirror can be widened.
  • the optical path of red light and the optical path of blue light can be switched.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a projection-type image display device according to the third embodiment of the present invention.
  • the projection-type image display device 500 includes a light source section 501, a color separation optical system 502, a light valve section 503, a color synthesis optical system 504, and a projection optical system. (Projection lens)
  • the light source unit 501 includes a light source 506 that forms an arc by electric discharge between the electrodes to generate white randomly polarized light, and a reflector that reflects the light from the light source 506 in one direction on its rotational symmetry axis. 507, an INTEGRAY optical system 508 for uniformly guiding light from the light source onto the light valve, and a random polarization light from the light source provided in the INTEGRAY optical system 508 in the polarization direction. And a polarization direction conversion optical system 509 for making uniform polarized light.
  • the integrator optical system 508 is a group of microphone aperture lenses in which a number of microphone aperture lenses having substantially the same shape as the light valve aperture are arrayed and formed on the same plane. It comprises one lens array 5 10, a second lens array 5 11 having the same shape as the first lens array 5 10, and a condenser lens 5 12. This enables uniform illumination by superimposing the image of the micro-aperture lens on the first lens array 5100 on the light valve. become.
  • the polarization direction conversion optical system 509 is an aggregate of prisms in which square prisms having a parallelogram bottom are arranged in one direction as shown in FIG.
  • a polarizing beam splitting film 5 14 for separating the incident light in the polarization direction is provided.
  • a polarization direction conversion element (a ⁇ Z 2 phase plate is also possible) 5 15 with a function of converting the polarization direction of the incident light by 90 degrees and emitting the light is provided for every other prism. Is provided. Light from the light source passes through the prism and enters the polarizing beam splitter film 514.
  • the polarizing beam splitter film 514 transmits the ⁇ -polarized light and reflects the S-polarized light of the incident light.
  • the reflected light passes through the prism and enters the adjacent polarizing beam splitter film 514, is reflected again, and enters the polarization direction conversion element 515 provided partially on the exit surface of the prism. .
  • the polarization direction conversion element 515 changes the polarization direction of the incident light by 90 degrees and transmits the light. In this way, the polarization direction conversion optical system 509 converts all the incident light into S-polarized light and emits it.
  • the blue light (third color light) is transmitted here, reflected by the reflection mirror (third reflection mirror) 5 17 and condensed by the condenser lens 5
  • the light valve unit for blue (third light valve) 5 19 is reached.
  • the green light and the red light are reflected here, and are incident on the red reflection dichroic mirror (second dichroic mirror) 5 20.
  • the red light (the second color light) is reflected by a red reflecting dichroic mirror 520, further reflected by a reflecting mirror (a second reflecting mirror) 521, passes through a condenser lens 522, and becomes a red light.
  • the green light passes through the red reflecting dichroic mirror 520, is reflected by the reflecting mirror (first reflecting mirror) 524, passes through the condenser lens 525, and is then the green light valve unit. (1st light valve)
  • the light valve section 503 includes a blue light valve unit 519, a red light valve unit 52, and a green light valve unit 52, arranged for each color light.
  • each light valve unit 5 19, 5 2 3, 5 26 is composed of an incident-side polarizing plate 5 27, a liquid crystal panel 5 28, and an exit-side polarizing plate 5 29.
  • the incident side polarizing plate 527 has a rectangular outer shape, and is set, for example, to transmit light polarized in the short side direction and absorb light polarized in the direction perpendicular thereto. The light transmitted through the incident-side polarizing plate 527 enters the liquid crystal panel 528.
  • a large number of pixels are arrayed and formed on the liquid crystal panel 528, and transmitted light can be transmitted by changing the polarization direction of transmitted light for each pixel opening by an external signal.
  • the polarization direction of the incident light is rotated by 90 degrees and transmitted, and when the pixel is driven, the incident light is transmitted without changing the polarization direction.
  • the output-side polarizing plate 529 has a polarization characteristic in a direction orthogonal to the incident-side polarizing plate 527. That is, the emission-side polarizing plate 529 has a transmission axis in the long side direction of the rectangular outer shape, and transmits light polarized in this direction.
  • the light that has entered the undriven pixels of the liquid crystal panel 528 and has been transmitted with the polarization direction changed by 90 degrees is the same as the transmission axis of the exit-side polarizing plate 529 because the polarization direction matches the transmission axis. Here it can be transmitted.
  • light incident on the driven pixels of the liquid crystal panel 528 and transmitted without changing the polarization direction is polarized here because the polarization direction is orthogonal to the transmission axis of the exit-side polarizing plate 529. Absorbed.
  • the light transmitted through the light valve section 503 in this manner is transmitted to the color combining optical system 5. It is incident on 04.
  • the color synthesizing optical system 504 is formed by joining three triangular prism-shaped prisms (ie, a first prism 530, a second prism 531, and a third prism 532).
  • the three prisms 5 3 0, 5 3 1, 5 3 2 have the same shape, and the bottom surface of the triangular prism is a right triangle having an angle whose inner angle is 30 degrees (hereinafter referred to as a vertex angle).
  • the three prisms 530, 531, and 532 are joined in this order such that their apex angles are adjacent to each other.
  • the side surfaces of the first, second and third prisms 530, 531 and 532 facing the apex angle 5300a, 531a and 532a are light-solving units, respectively. It faces 5 26, 5 23, and 5 19.
  • a red reflecting dichroic mirror coat surface (first dichroic mirror surface) 533 is provided on the joint surface between the first prism 5330 and the second prism 531, and the second prism 531 and the third prism 531 are connected to each other.
  • a blue reflective dichroic mirror coat surface (second dichroic mirror surface) 5334 is formed on the joint surface with the prism 532.
  • a ⁇ 2 retardation plate 536 is provided on the green light incident surface 530a (side surface of the first prism 530 facing the green light valve unit 526).
  • the green light emitted from the green light valve unit (first light valve) 5 26 is transmitted through the ⁇ 2 phase difference plate 536 so that the polarization direction is twisted 90 degrees.
  • the twisted green light is ⁇ -polarized light with respect to the red reflective dichroic mirror coat surface 533 and the blue reflective dichroic mirror coat surface 534.
  • This green light is incident on the side surface (first incident surface) 53a of the first prism 530, the first prism 530, the red reflecting dichroic mirror coating surface 533, and the second prism.
  • 5 3 1, Blue reflection dichroic mirror coated surface 5 3 4, Third prism 5 3 2 Transmitted in order, and transmitted through the side of the 3rd prism (Emission surface 5 3 7), projection optical system
  • the light enters the lens 505.
  • the red light emitted from the light valve unit for red (second light valve) 52 3 is S-polarized light with respect to the red reflecting dichroic mirror coating surface 53 3 and the blue reflecting dichroic mirror coating surface 53 4. Is the light.
  • This red light is incident on the side surface (second incident surface) 531a of the second prism 531, passes through the second prism 531, and is reflected by the red reflecting dichroic mirror coating surface 533. After that, the light passes through the second prism 531 again, passes through the blue reflection dichroic mirror coated surface 534, passes through the third prism 532, and passes through the exit surface 537. And enters the projection lens 505, which is the projection optical system.
  • the blue light emitted from the blue light valve unit (third light valve) 5 19 is S-polarized with respect to the red-reflective dichroic mirror-coated surface 5 33 and the blue-reflective dichroic mirror-coated surface 5 3 4. Is the light.
  • This blue light is incident on the side surface (third incidence surface) 532a of the third prism 532, passes through the third prism 532, and is totally reflected on the side surface including the emission surface 537. Again, passes through the third prism 5 32, is reflected by the blue reflection dichroic mirror coating surface 5 3 4, passes through the third prism 5 32 again, and transmits through the exit surface 5 3 7 and is projected.
  • the light enters a projection lens 505 as an optical system.
  • the projection lens 505 enlarges and projects the incident light on a screen (not shown). As a result, the images formed for each color light by the light valve units 519, 523, and 526 are combined to display a color image.
  • the color combining optical system 504 is formed by joining the three prisms 530, 531, and 532 in a block shape, the intensity is high. After adjusting the convergence, high accuracy is maintained without deviation. Therefore, a high-quality image can be displayed for a long time.
  • the optical path length is relatively short. (Specifically, it can be shortened by two to three times compared to air.) Also, the relay optical system, which was required in the case of the cross prism type, is not required. Therefore, it contributes to downsizing of the device.
  • the reflecting surfaces of the color combining optical system 504 are all side surfaces of one prism. Therefore, good focus can be achieved.
  • there are no problems with the cross prism method such as shadows on the mating surface and color unevenness due to a difference in spectral characteristics between the two surfaces forming one reflecting surface. Therefore, an image with good uniformity can be provided.
  • the color combining optical system 504 can basically be configured by combining three prisms of the same shape.When combining, there is no need for surface alignment work as in the case of the cross prism method, so cost is reduced. This is also advantageous over the conventional cross prism method.
  • the color separation optical system 502 does not include a relay optical system, it is possible to reduce the size and cost of the entire apparatus, and to prevent color unevenness caused by inversion of the light source image by the relay optical system. be able to.
  • the optical path length from the light source unit 501 to each of the light valve units 519, 523, 526 is the same for each color light, and the projection lens 505 to each of the light valve units
  • the optical path lengths up to 519, 523, 526 are configured to be approximately equal for each color light.
  • an optical axis connecting the blue transmission dichroic mirror (first dichroic mirror) 5 16 and a reflecting mirror (third reflecting mirror) 5 17, and an exit surface 5 37 The optical system is configured so that the reflection mirror (first reflection mirror) 5 2 4 is substantially parallel to the optical axis connecting it. As a result, the size (height) of the device in the direction orthogonal to the projection direction can be suppressed.
  • the chief ray from the light source 506 is made to enter the blue transmission dichroic mirror (first dichroic mirror) 516 at an incident angle larger than 45 degrees, so that the color separation optical system 502 Set the optical path length of each color light equally ing.
  • the configuration is shown in which the light source section 501 is equipped with the integrator optical system 508 and the polarization direction conversion optical system 509, but another configuration having the same function is used. It is also possible.
  • a liquid crystal panel using polarized light is used as the light valve.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and it goes without saying that an image display element that performs image display regardless of polarized light can be used.
  • a light valve using polarized light is preferable because the band can be set for each color light without color mixing. At this time, the use efficiency of light from the light source can be increased by using the polarization direction conversion optical system 509 capable of converting the randomly polarized light into polarized light polarized in one direction and emitting the converted light.
  • the optical path of red light and the optical path of blue light can be interchanged.
  • the color synthesizing optical system when emphasis is placed on the uniformity of the projected image, it is desirable to configure the color synthesizing optical system as a telecentric optical system.

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Description

明 細 書 投写型画像表示装置 技術分野
本発明は変調手段であるライ トバルブ （例えば、 液晶パネル） を赤、 緑、 青の各色光毎に配し、 各色光による表示画像を装置内で合成して投 写することで拡大画像を得る 3板式投写型画像表示装置に関する。 背景技術
現在透過型液晶パネルを用いた投写型画像表示装置を中心にプロジェ クタ一市場が急拡大しつつある。 商品の流れは高輝度化と小型化に大別 できる。 特に小型化については、 液晶パネルの有効開口部の対角長が従 来主流であった 1 . 3インチから現在は 0 . 9インチに移行しつつあり 、 将来は更に小型化が進むものと考えられる。 有効開口部の小型化が進 むと同時に透過型液晶パネルの B M (ブラックマトリックス） の微細化 が進んでおり、 開口率は従来のひとまわり大きい液晶パネルと同程度に 高開口率化されている。 このような液晶パネルの小型化と高密度化との 進行にしたがって、 液晶パネル上の表示画像を合成する色合成部にもよ り高精度化が要求されている。
次に液晶パネルを用いた従来の投写型画像表示装置の構造について述 ベる。 赤、 緑、 青の各色光毎に液晶パネルを配した 3板式の投写型画像 表示装置は、 色合成の特徴からクロスプリズム方式とミラ一順次方式の 2つに大別できる。 図 7にクロスプリズム方式の従来の投写型画像表示 装置の概略基本構成を、 図 8にミラー順次方式の従来の投写型画像表示 装置の概略基本構成をそれぞれ示す。 以下、 これらについて順に説明す る。
図 7に示すように、 クロスプリズム方式の投写型画像表示装置 1 0 0 は、 光源部 1 0 1、 色分解光学系 1 0 2、 リレー光学系 1 0 3、 ライ ト バルブ部 1 04、 色合成光学系 1 0 5、 投写光学系 （投写レンズ） 1 0 6からなる。
光源部 1 0 1は、 電極間の放電によりアークを形成しランダム偏光光 を発生する光源 1 0 7と、 光源 1 0 7からの光をその回転対称軸上の一 方向に反射するリフレクタ一 1 0 8とからなる。
光源部 1 0 1からの光は色分解光学系 1 0 2の青反射ダイクロイツク ミラ一 1 0 9に入射する。 青反射ダイクロイツクミラー 1 0 9に入射し た光のうち、 青色光はここで反射され、 全反射ミラー 1 1 0で反射され 、 コンデンサーレンズ 1 1 1を経て青用ライ トバルブュニッ ト 1 1 2に 至る。 青反射ダイクロイツクミラー 1 0 9を透過した緑色光、 赤色光は 緑反射ダイクロイツクミラー 1 1 3に入射する。 入射光のうち緑色光は ここで反射され、 コンデンサーレンズ 1 1 4を経て緑用ライ トバルブュ ニッ ト 1 1 5に至る。 赤色光は緑反射ダイクロイツクミラー 1 1 3を透 過し、 リレー光学系 1 0 3に入射する。 リレー光学系 1 0 3に入射した 赤色光は入射側レンズ 1 1 6、 全反射ミラー 1 1 7、 中間レンズ 1 1 8 、 全反射ミラ一 1 1 9、 コンデンサーレンズ 1 2 0を経て赤用ライ トバ ルブュニッ 卜 1 2 1に至る。
ライ トバルブ部 1 04は、 青用ライ トバルブュニッ ト 1 1 2、 緑用ラ ィ 卜バルブュニッ ト 1 1 5、 赤用ライ 卜バルブュニッ ト 1 2 1が各色光 ごとに配置されて構成されている。 各ライ トバルブユニッ ト 1 1 2 , 1 1 5， 1 2 1は、 図 2にあるように入射側偏光板 1 2 2と液晶パネル 1 2 3と出射側偏光板 1 24とからなっている。 入射側偏光板 1 2 2は矩 形の外形形状を有し、 例えば短辺方向に偏光した光を透過し、 これに直 交する方向に偏光した光を吸収するように設定されている。 入射側偏光 板 1 2 2を透過した光は液晶パネル 1 2 3に入射する。 液晶パネル 1 2 3には多数の画素が配列形成されており、 外部信号により各画素開口毎 に入射光の偏光方向を変えて透過させることが出来る。 ここでは画素を 駆動しない場合には入射光の偏光方向を 9 0度回転させて透過させ、 駆 動した場合には偏光方向を変化させることなく透過させるものとする。 出射側偏光板 1 2 4は入射側偏光板 1 2 2と直交した方向の偏光特性を 有する。 即ち、 出射側偏光板 1 2 4は、 矩形の外形形状の長辺方向に透 過軸を有し、 この方向に偏光した光を透過する。 従って、 液晶パネル 1 2 3の駆動されていない画素に入射して、 偏光方向を 9 0度変えられて 透過した光は、 その偏光方向が出射側偏光板 1 2 4の透過軸と一致する ためここを透過することができる。 一方、 液晶パネル 1 2 3の駆動され た画素に入射して、 偏光方向を変えられずに透過した光は、 その偏光方 向が出射側偏光板 1 2 4の透過軸と直交するためここで吸収される。 このようにしてライ トバルブ部 1 0 4を透過した光は色合成光学系 1 0 5に入射する。 色合成光学系 1 0 5は、 青反射ダイクロイツクミラー 面 1 2 5と赤反射ダイクロイツクミラ一面 1 2 6が直交して配されるよ うに、 三角柱のプリズムを 4個貼り合わせてなる色合成プリズムである 。 色合成光学系 1 0 5に入射した青色光、 赤色光は青反射ダイクロイツ クミラ一面 1 2 5、 赤反射ダイクロイツクミラー面 1 2 6でそれぞれ反 射されて投写光学系である投写レンズ 1 0 6に入射する。 緑色光は青反 射ダイクロイックミラー面 1 2 5と赤反射ダイクロイツクミラー面 1 2 6とを透過して投写レンズ 1 0 6に入射する。
投写レンズ 1 0 6は入射光を図示しないスクリーン上に拡大投写する 。 このようにして、 ライ トバルブ部 1 0 4で各色光ごとに形成された画 像が合成されてカラ一画像が表示される。 図 8に示すミラー順次方式の投写型画像表示装置は、 光源部 2 0 1、 色分解光学系 2 0 2、 ライ トバルブ部 2 0 3、 色合成光学系 2 0 4、 投 写光学系 （投写レンズ） 2 0 5からなる。
光源部 2 0 1は、 電極間の放電によりアークを形成しランダム偏光光 を発生する光源 2 0 6と、 光源 2 0 6からの光をその回転対称軸上の一 方向に反射するリフレクタ一 2 0 7とからなる。
光源部 2 0 1からの光は色分解光学系 2 0 2の青反射ダイクロイツク ミラ一 2 0 8に入射する。 青反射ダイクロイツクミラー 2 0 8に入射し た光のうち、 青色光はここで反射され、 全反射ミラー 2 0 9で反射され 、 コンデンサ一レンズ 2 1 0を経て青用ライ 卜バルブユニッ ト 2 1 1に 至る。 青反射ダイクロイツクミラー 2 0 8を透過した緑色光、 赤色光は 緑反射ダイクロイツクミラー 2 1 2に入射する。 入射光のうち緑色光は ここで反射され、 コンデンサーレンズ 2 1 3を経て緑用ライ トバルブュ ニッ ト 2 1 4に至る。 赤色光は緑反射ダイクロイツクミラー 2 1 2を透 過し、 コンデンサーレンズ 2 1 5を経て赤用ライ トバルブユニッ ト 2 1 6に至る。
ライ 卜バルブ部 2 0 3は、 青用ライ トバルブュニッ 卜 2 1 1、 緑用ラ ィ トバルブュニッ 卜 2 1 4、 赤用ライ 卜バルブュニッ 卜 2 1 6が各色光 ごとに配置されて構成されている。 各ライ トバルブユニッ ト 2 1 1， 2 1 4， 2 1 6は、 図 2にあるように入射側偏光板 2 1 7 と液晶パネル 2 1 8と出射側偏光板 2 1 9とからなっている。 入射側偏光板 2 1 7は矩 形の外形形状を有し、 例えば短辺方向に偏光した光を透過し、 これに直 交する方向に偏光した光を吸収するように設定されている。 入射側偏光 板 2 1 7を透過した光は液晶パネル 2 1 8に入射する。 液晶パネル 2 1 8には多数の画素が配列形成されており、 外部信号により各画素開口毎 に入射光の偏光方向を変えて透過させることが出来る。 ここでは画素を 駆動しない場合には入射光の偏光方向を 9 0度回転させて透過させ、 駆 動した場合には偏光方向を変化させることなく透過させるものとする。 出射側偏光板 2 1 9は入射側偏光板 2 1 7と直交した方向の偏光特性を 有する。 即ち、 出射側偏光板 2 1 9は、 矩形の外形形状の長辺方向に透 過軸を有し、 この方向に偏光した光を透過する。 従って、 液晶パネル 2 1 8の駆動されていない画素に入射して、 偏光方向を 9 0度変えられて 透過した光は、 その偏光方向が出射側偏光板 2 1 9の透過軸と一致する ためここを透過することができる。 一方、 液晶パネル 2 1 8の駆動され た画素に入射して、 偏光方向を変えられずに透過した光は、 その偏光方 向が出射側偏光板 2 1 9の透過軸と直交するためここで吸収される。 このようにしてライ トバルブ部 2 0 3を透過した光は色合成光学系 2 0 4に入射する。 色合成光学系 2 0 4は、 緑反射ダイクロイツクミラー 2 2 0、 赤反射ダイクロイツクミラー 2 2 1、 全反射ミラー 2 2 2から なる。 青用ライ 卜バルブュニッ ト 2 1 1から出射された青色光は緑反射 ダイクロイツクミラー 2 2 0、 赤反射ダイクロイツクミラー 2 2 1を順 に透過して投写光学系である投写レンズ 2 0 5に入射する。 緑用ライ ト バルブュニッ ト 2 1 4から出射された緑色光は緑反射ダイクロイツクミ ラー 2 2 0で反射された後、 赤反射ダイクロイツクミラー 2 2 1を透過 して投写レンズ 2 0 5に入射する。 赤用ライ トバルブュニッ ト 2 1 6か ら出射された赤色光は全反射ミラー 2 2 2、 赤反射ダイクロイツクミラ 一 2 2 1で順に反射され、 投写レンズ 2 0 5に入射する。
投写レンズ 2 0 5は入射光を図示しないスクリーン上に拡大投写する 。 このようにして、 ライ トバルブ部 2 0 3で各色光ごとに形成された画 像が合成されてカラー画像が表示される。
以上に示した 2つの投写型画像表示装置は、 現在プレゼンテーション 用に提供されている代表的な構成であり、 それぞれの特徴は以下の通り である。
クロスプリズム方式で色合成を行なう投写型画像表示装置 （図 7) は 、 （ 1 ) 液晶パネルから投写レンズまでの投写距離が短く出来るため、 投写レンズの短焦点化と小型化に有利， （2) 色合成光学系が小型に形 成され、 反射面がプリズムで形成されているので、 振動や衝撃に対して 精度を確保しやすい， などの利点がある。 反面、 （ 1 ) 色合成光学系 1 0 5を構成する 4つのプリズムの合わせ精度が確保できないと投写画像 中央に合わせ面による縦線が表示される， （2) 色合成光学系 1 0 5の 反射面 1 2 5， 1 26はいずれも 2つのプリズムのダイクロイツクミラ —面を同一面になるように配置して形成されており、 各反射面を構成す る 2つのダイクロイツクミラー面の分光特性が同一でないと色ムラが生 じる， （ 3) 反射面 1 2 5， 1 2 6をそれぞれ形成する 2つのプリズム のダイクロイツクミラー面が、 ねじれ、 ずれなく同一面を形成していな いと、 投写画像に 2重像などのピントのボケが生じる， （4) 色分解光 学系 1 02に加えてリレー光学系 1 0 3が必要になることから、 装置が 大型化したり、 リレー光学系を通る色光の光源像はリレー光学系を通ら ない 2つ色光の光源像に対して上下左右反転するため光源あるいは照明 光学系に輝度ムラがあった場合に色ムラを生じたりする， などの問題が ある。 先に述べた液晶パネルの高精細化に伴う色合成光学系の高精度化 において、 特に上記問題点 （ 1 )、 （3) を解決するためには、 色合成光 学系の加工精度を更に向上させることが要求される。
ミラー順次方式で色合成を行なう投写型画像表示装置 （図 8) は、 （ 1 ) 比較的コストが安く、 大型の液晶パネルにも対応しやすい， （2) 装置を軽量に出来る， （ 3) リ レー光学系がないので、 比較的小型にで き、 かつ光源部の輝度ムラの影響が投写画像において検知されにくい， などの利点がある。 反面、 （ 1 ) 光線が斜めに配置された平行平面板を 透過するため、 非点隔差が生じ縦線と横線とでピントの位置がずれて投 写像がぼける， （ 2 ) 薄いガラス板上に形成されるダイクロイツクミラ 一面の平面度が得られにくく、 投写像がぼける， （ 3 ) 色合成光学系 2 0 4が大きくなることから、 機構的強度が得られにくく、 振動など外力 に対して弱く、 コンパージエンス精度を維持しにくい， などの問題があ る。 特に問題点 （ 1 )、 ( 2 ) は、 液晶パネルの小型化、 高精細化が進む 中では致命的問題である。 このため、 クロスプリズム方式が、 上記のよ うに解決すべき課題はあるものの、 現在のところ主流を占めている。 発明の開示
本発明は、 液晶パネルを小型化、 高精細化する際に生じる上記従来の 各方式の光学系が持つ問題点を克服することができる新たな光学系を備 えた投写型画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、 上記の目的を達成するために以下の構成とする。
本発明の第 1の投写型画像表示装置は、 赤、 緑、 青の色光をそれぞれ 発する 3つの光源部と、 前記各光源部からの色光をそれぞれ調光するラ ィ トバルブ部と、 前記ライ トバルブ部で調光された各色光を合成する色 合成光学系と、 前記合成された光を拡大投写する投写レンズとを備えた 投写型画像表示装置であって、 前記色合成光学系は、 略 3 0度 （好まし くは 2 7度〜 3 3度、 より好ましくは 2 9度〜 3 1度、 最も好ましくは 3 0度） の頂角を備えた三角柱形状の 3つのプリズムを有し、 前記頂角 を相互に隣接させ、 かつ、 前記頂角を形成する側面を相互に突き合わせ て、 前記 3つのプリズムが接合されてなり、 前記プリズムの各接合面に は色選択手段であるダイクロイツクミラー面が設けられており、 前記各 プリズムの前記頂角と対向する側面を、 前記各色光の入射面とし、 接合 された前記 3つのプリズムのうち一方の端のプリズムの側面を、 前記各 色光が合成された光の出射面とし、 前記各色光についての前記入射面か ら前記出射面までの光路長が相互に略等しいことを特徴とする。
上記の 3つの光源部に代えて、 白色光を発する光源部を用いることも できる。 即ち、 本発明の第 2の投写型画像表示装置は、 白色光を発する 光源部と、 前記光源部からの白色光を赤、 緑、 青の 3つの色光に分光す る色分解光学系と、 前記色分解光学系からの各色光をそれぞれ調光する ライ トバルブ部と、 前記ライ 卜バルブ部で調光された各色光を合成する 色合成光学系と、 前記合成された光を拡大投写する投写レンズとを備え た投写型画像表示装置であって、 前記色合成光学系は、 略 3 0度 （好ま しくは 2 7度〜 3 3度、 より好ましくは 2 9度〜 3 1度、 最も好ましく は 3 0度） の頂角を備えた三角柱形状の 3つのプリズムを有し、 前記頂 角を相互に隣接させ、 かつ、 前記頂角を形成する側面を相互に突き合わ せて、 前記 3つのプリズムが接合されてなり、 前記プリズムの各接合面 には色選択手段であるダイクロイックミラー面が設けられており、 前記 各プリズムの前記頂角と対向する側面を、 前記各色光の入射面とし、 接 合された前記 3つのプリズムのうち一方の端のプリズムの側面を、 前記 各色光が合成された光の出射面とし、 前記各色光についての前記入射面 から前記出射面までの光路長が相互に略等しいことを特徴とする。
上記第 1及び第 2の構成によれば、 色合成光学系は 3つのプリズムが 接合されたプリズムブロックで構成されている。 従って、 機械的強度が 高く、 経時変化が少なく、 コンパ一ジエンス調整後に振動などの外力が 加わっても精度低下が少なく、 信頼性の高い光学系が得られる。
また、 色合成光学系の反射面は全て一つのプリズムの側面からなって いるので、 クロスプリズム方式で問題となっていた、 プリズムの合わせ 面に起因する画面中央の縦線 （影） や、 1つの反射面を形成する 2つの プリズム面の分光特性の差に起因する色むらや、 2つのプリズム面が同 一面を形成しないことに起因する 2重像などのピン卜のずれなどが生じ ない。
更に、 クロスプリズム方式で必要な、 同一面を形成するように 2つの プリズムを面合わせする接合作業が不要となるので、 低コスト化が可能 である。
また、 ミラー順次方式の場合のような、 主光線が斜めに設置された平 行平板を透過する構成を採らないので、 画像がぼやけることがない。 ま た、 ダイクロイツクミラー面はプリズムの側面に形成されるので、 平面 精度が得やすく、 画像がぼやけることがない。
また、 ライ トバルブ部から投写レンズまでの距離 （投写レンズのバッ クフォーカス） を最小限とすることができ、 投写レンズの小型化、 低コ スト化も可能になる。
また、 ガラスプリズムを使用すれば、 色合成光学系の光路をガラスで 満たすことができ、 光路長を比較的短く形成できる （従来例のクロスプ リズム方式よりは長くなるが、 ミラー順次方式よりも圧倒的に短い。）。 その結果、 装置を小型化できる。
上記第 1及び第 2の投写型画像表示装置において、 前記色合成光学系 の 3つのプリズムは、 第 1、 第 2、 及び第 3のプリズムからなり、 これ らがこの順に接合されており、 前記第 1プリズムと前記第 2プリズムと の接合面に第 1ダイクロイツクミラー面が設けられ、 前記第 2プリズム と前記第 3プリズムとの接合面に第 2ダイクロイツクミラー面が設けら れており、 前記出射面は、 前記第 3プリズムの前記接合面及び前記入射 面以外の側面であり、 前記第 1プリズムの入射面から入射した色光は、 前記第 1プリズム、 前記第 1ダイクロイツクミラー面、 前記第 2プリズ ム、 前記第 2ダイクロイツクミラー面、 及び前記第 3プリズムを順に透 過して、 前記出射面から出射し、 前記第 2プリズムの入射面から入射し た色光は、 前記第 2プリズムを透過後、 前記第 1ダイクロイツクミラー 面で反射され、 再度前記第 2プリズムを透過し、 前記第 2ダイクロイツ クミラー面、 及び前記第 3プリズムを順に透過して、 前記出射面から出 射し、 前記第 3プリズムの入射面から入射した色光は、 前記第 3プリズ ムを透過後、 前記出射面を含む側面で反射され、 再度前記第 3プリズム を透過し、 前記第 2ダイクロイツクミラー面で反射され、 再々度前記第 3プリズムを透過して、 前記出射面から出射することが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、 3つの色光を容易に合成でき、 しかも 、 各色光の光路長を等しくすることができる。
上記の好ましい構成において、 前記第 2プリズム及び前記第 3プリズ ムに入射する色光は、 いずれも前記第 1及び第 2のダイクロイツクミラ 一面に対して S偏光の偏光光であることが好ましい。 また、 前記第 1プ リズムに入射する色光は、 前記第 1及び第 2のダイクロイックミラ一面 に対して P偏光の偏光光であることが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、 光源からの光の利用効率を高めること ができる。
また、 前記第 1プリズムに入射する色光は緑色光であることが好まし い。
かかる好ましい構成によれば、 光源からの光の利用効率を高めること ができる。
また、 上記第 1及び第 2の投写型画像表示装置において、 前記色合成 光学系を構成する 3つのプリズムは同形状であることが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、 色合成光学系の低コスト化が可能にな る。
また、 上記第 2の投写型画像表示装置において、 前記ライ トバルブ部 は、 前記各色光に対応する 3つのライ トバルブを備え、 前記色分解光学 系は、 前記光源部からの白色光を赤、 緑、 青の 3つの色光に分光する 2 枚のダイクロイツクミラーと、 分光された各色光が前記 3つのライ トバ ルブにそれぞれ入射するように、 前記 3つのライ トバルブにそれぞれ対 応させて配置された 3枚の反射ミラーとを少なくとも有し、 3つの色光 についての前記光源部から前記ライ トバルブまでの光路長が、 相互に略 等しいことが好ましい。
より詳しくは、 前記色合成光学系の 3つのプリズムは、 第 1、 第 2、 及び第 3のプリズムからなり、 これらがこの順に接合されており、 前記 出射面は、 前記第 3プリズムの前記第 2プリズムとの接合面及び前記入 射面以外の側面であり、 前記ライ トバルブ部は、 前記各色光に対応する 第 1、 第 2、 及び第 3のライ トバルブを備え、 前記第 1、 第 2、 及び第 3のライ トバルブは、 前記第 1、 第 2、 及び第 3のプリズムの各入射面 にそれぞれ対向させて配置され、 前記色分解光学系は、 第 1及び第 2の ダイクロイツクミラーと、 第 1、 第 2、 及び第 3の反射ミラーとを少な くとも有し、 前記光源部からの白色光は前記第 1ダイクロイツクミラー に入射して第 3の色光が分光され、 前記第 2のダイクロイツクミラーで 第 1の色光と第 2の色光とが分光され、 分光された前記第 1の色光は、 前記第 1反射ミラーで反射された後、 前記第 1ライ トバルブを通過して 、 前記第 1プリズムの入射面に入射し、 分光された前記第 2の色光は、 前記第 2反射ミラーで反射された後、 前記第 2ライ トバルブを通過して 、 前記第 2プリズムの入射面に入射し、 分光された前記第 3の色光は、 前記第 3反射ミラーで反射された後、 前記第 3ライ トバルブを通過して 、 前記第 3プリズムの入射面に入射し、 3つの色光についての前記光源 部から前記ライ トバルブまでの光路長が、 相互に略等しいことが好まし い。
かかる好ましい構成によれば、 色分解光学系がリレ一光学系を必要と しないので、 装置を小型化でき、 低コスト化できる。 また、 3つの色光 についての光源部からライ トバルブまでの光路長が相互に略等しいので 、 リレ一光学系を用いた場合のような、 光路長差による光源像の反転に 起因する色ムラの問題も生じず、 高画質を得ることができる。
上記の好ましい構成において、 前記第 1ダイクロイツクミラーと前記 第 1反射ミラーとを結ぶ光軸と、 前記第 1反射ミラーと前記出射面とを 結ぶ光軸とを略直交させ、 前記白色光の主光線の前記第 1ダイクロイッ クミラーに対する入射角を 4 5度よりも小さく構成することができる。 あるいは、 前記第 1ダイクロイツクミラーと前記第 3反射ミラーとを 結ぶ光軸と、 前記第 1反射ミラーと前記出射面とを結ぶ光軸とを略平行 とし、 前記白色光の主光線の前記第 1ダイクロイツクミラーに対する入 射角を 4 5度よりも大きく構成することができる。
また、 上記第 1及び第 2の投写型画像表示装置において、 前記光源部 からの出射光は偏光方向が揃った偏光光であることが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、 光源部からの光の利用効率を向上させ ることができる。 また、 ライ トバルブ部に液晶ライ トバルブを用いた場 合に、 入射側偏光板による光の吸収を少なくすることができる。
また、 上記第 1及び第 2の投写型画像表示装置において、 前記ライ ト バルブ部は、 前記各色光に対応する 3つのライ トバルブュニッ トからな り、 前記各ライ トバルブユニッ トは、 少なく とも、 偏光子である入射側 偏光板と、 透過型液晶パネルと、 検光子である出射側偏光板とを有する ことが好ましい。
かかる好ましい構成によれば、 簡単な構成で画像形成を行なうことが できる。
また、 上記第 1及び第 2の投写型画像表示装置において、 前記三角柱 形状のプリズムの底面形状は直角三角形であることが好ましい。 かかる好ましい構成によれば、 色合成光学系の各色の光路長を等しく することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態 1にかかる投写型画像表示装置の概略構 成図である。
図 2は、 本発明の投写型画像表示装置に使用されるライ トバルブュニ ッ 卜の概略構成を示した斜視図である。
図 3は、 本発明の実施の形態 2にかかる投写型画像表示装置の概略構 成図である。
図 4は、 本発明の実施の形態 2にかかる投写型画像表示装置の別の構 成を示した概略構成図である。
図 5は、 本発明の実施の形態 3にかかる投写型画像表示装置の概略構 成図である。
図 6は、 本発明の実施の形態 3にかかる投写型画像表示装置に使用さ れる偏光方向変換光学系の構成図である。
図 7は、 従来のクロスプリズム方式の投写型画像表示装置の概略構成 図である。
図 8は、 従来のミラー順次方式の投写型画像表示装置の概略構成図で ある。 発明を実施するための最良の形態
(実施の形態 1 )
図 1は本発明の実施の形態 1にかかる投写型画像表示装置の概略構成 図である。
本実施の形態 1の投写型画像表示装置 3 0 0は、 赤色光用光源部 3 0 1、 青色光用光源部 3 0 2、 緑色光用光源部 3 0 3、 ライ トバルブ部 3 0 4、 色合成光学系 3 0 5、 投写光学系 （投写レンズ） 3 0 6からなる 赤色光用光源部 3 0 1は、 電極間の放電によりアークを形成し白色の ランダム偏光光を発生する光源 3 0 7と、 光源 3 0 7からの光をその回 転対称軸上の一方向に反射するリフレクタ一 3 0 8と、 リフレクタ一 3 0 8の開口前面に配置された赤透過ダイクロイツクフィルター 3 0 9と からなる。
青色光用光源部 3 0 2は、 電極間の放電によりアークを形成し白色の ランダム偏光光を発生する光源 3 1 0と、 光源 3 1 0からの光をその回 転対称軸上の一方向に反射するリフレクタ一 3 1 1と、 リフレクタ一 3 1 1の開口前面に配置された青透過ダイクロイツクフィルター 3 1 2と からなる。
緑色光用光源部 3 0 3は、 電極間の放電によりアークを形成し白色の ランダム偏光光を発生する光源 3 1 3と、 光源 3 1 3からの光をその回 転対称軸上の一方向に反射するリフレクタ一 3 1 4と、 リフレクタ一 3 1 4の開口前面に配置された緑透過ダイクロイツクフィルター 3 1 5と からなる。
赤色光用光源部 3 0 1からの赤色光は、 コンデンサ一レンズ 3 1 6を 経て赤用ライ トバルブユニッ ト 3 1 7に至る。 青色光用光源部 3 0 2か らの青色光は、 コンデンサーレンズ 3 1 8を経て青用ライ 卜バルブュニ ッ ト 3 1 9に至る。 緑色光用光源部 3 0 3からの緑色光は、 コンデンサ 一レンズ 3 2 0を経て緑用ライ 卜バルブュニッ 卜 3 2 1に至る。
ライ トバルブ部 3 0 4は、 赤用ライ トバルブユニッ ト 3 1 7、 青用ラ イ トバルブユニッ ト 3 1 9、 緑用ライ トバルブユニッ ト 3 2 1が各色光 ごとに配置されて構成されている。 各ライ トバルブユニット 3 1 7， 3 1 9， 3 2 1は、 図 2にあるように入射側偏光板 3 2 2と液晶パネル 3 2 3と出射側偏光板 3 2 4とからなっている。 入射側偏光板 3 2 2は矩 形の外形形状を有し、 例えば短辺方向に偏光した光を透過し、 これに直 交する方向に偏光した光を吸収するように設定されている。 入射側偏光 板 3 2 2を透過した光は液晶パネル 3 2 3に入射する。 液晶パネル 3 2 3には多数の画素が配列形成されており、 外部信号により各画素開口毎 に入射光の偏光方向を変えて透過させることが出来る。 ここでは画素を 駆動しない場合には入射光の偏光方向を 9 0度回転させて透過させ、 駆 動した場合には偏光方向を変化させることなく透過させるものとする。 出射側偏光板 3 2 4は入射側偏光板 3 2 2と直交した方向の偏光特性を 有する。 即ち、 出射側偏光板 3 2 4は、 矩形の外形形状の長辺方向に透 過軸を有し、 この方向に偏光した光を透過する。 従って、 液晶パネル 3 2 3の駆動されていない画素に入射して、 偏光方向を 9 0度変えられて 透過した光は、 その偏光方向が出射側偏光板 3 2 4の透過軸と一致する ためここを透過することができる。 一方、 液晶パネル 3 2 3の駆動され た画素に入射して、 偏光方向を変えられずに透過した光は、 その偏光方 向が出射側偏光板 3 2 4の透過軸と直交するためここで吸収される。 このようにしてライ トバルブ部 3 0 4を透過した光は色合成光学系 3 0 5に入射する。
色合成光学系 3 0 5は、 3つの三角柱形状のプリズム （即ち、 第 1プ リズム 3 2 5 , 第 2プリズム 3 2 6， 第 3プリズム 3 2 7 ) を接合して 構成される。 3つのプリズム 3 2 5， 3 2 6， 3 2 7は同一形状を有し ており、 該三角柱の底面は、 内角が 3 0度である角 （以下、 頂角という ) を有する直角三角形である。 3つのプリズム 3 2 5， 3 2 6 , 3 2 7 は、 図 1に示すように、 それぞれの頂角が隣り合うようにしてこの順に 接合される。 第 1 , 第 2， 第 3プリズム 3 2 5， 3 2 6 , 3 2 7の上記 頂角と対向する側面 3 2 5 a , 3 2 6 a , 3 2 7 aは、 それぞれライ ト バルブユニッ ト 3 2 1， 3 1 9 , 3 1 7と対向する。 第 1プリズム 3 2 5と第 2プリズム 3 2 6との接合面には青反射ダイクロイツクミラーコ ート面 （第 1ダイクロイツクミラー面） 3 2 8が、 第 2プリズム 3 2 6 と第 3プリズム 3 2 7との接合面には赤反射ダイクロイツクミラ一コ一 卜面 （第 2ダイクロイツクミラー面） 3 2 9が形成されている。 緑色光 の入射面 3 2 5 a (緑用ライ トバルブュニッ ト 3 2 1と対向する第 1プ リズム 3 2 5の側面） には λ Ζ 2位相差板 3 3 1が備えられている。 緑用ライ トバルブュニッ ト 3 2 1から出射された緑色光はぇ 2位相 差板 3 3 1を透過することで偏光方向が 9 0度捻られる。 捻られた緑色 光は、 青反射ダイクロイックミラーコート面 3 2 8及び赤反射ダイク口 イツクミラーコート面 3 2 9に対して Ρ偏光の光である。 この緑色光は 、 第 1プリズム 3 2 5の側面 （第 1入射面） 3 2 5 aに入射し、 第 1プ リズム 3 2 5、 青反射ダイクロイツクミラ一コート面 3 2 8、 第 2プリ ズム 3 2 6、 赤反射ダイクロイツクミラ一コート面 3 2 9、 第 3プリズ ム 3 2 7を順に透過して、 第 3プリズムの側面 （出射面 3 3 2 ) を透過 して投写光学系である投写レンズ 3 0 6に入射する。
青用ライ トバルブュニッ 卜 3 1 9から出射された青色光は、 青反射ダ ィクロイツクミラーコート面 3 2 8及び赤反射ダイクロイツクミラーコ ート面 3 2 9に対して S偏光の光である。 この青色光は、 第 2プリズム 3 2 6の側面 （第 2入射面） 3 2 6 aに入射し、 第 2プリズム 3 2 6を 透過して、 青反射ダイクロイツクミラーコート面 3 2 8で反射された後 、 再度第 2プリズム 3 2 6を透過して、 赤反射ダイクロイツクミラーコ ート面 3 2 9を透過し、 第 3プリズム 3 2 7を透過し、 出射面 3 3 2を 透過して投写光学系である投写レンズ 3 0 6に入射する。
赤用ライ 卜バルブュニッ ト 3 1 7から出射された赤色光は、 青反射ダ ィクロイツクミラ一コート面 3 2 8及び赤反射ダイクロイツクミラーコ ート面 3 2 9に対して S偏光の光である。 この赤色光は、 第 3プリズム 3 2 7の側面 （第 3入射面） 3 2 7 aに入射し、 第 3プリズム 3 2 7を 透過して、 出射面 3 3 2を含む側面で全反射され、 再度第 3プリズム 3 2 7を透過し、 赤反射ダイクロイツクミラーコート面 3 2 9で反射され 、 再々度第 3プリズム 3 2 7を透過し、 出射面 3 3 2を透過して投写光 学系である投写レンズ 3 0 6に入射する。
投写レンズ 3 0 6は入射光を図示しないスクリーン上に拡大投写する 。 この結果、 各ライ トバルブュニッ ト 3 1 7 , 3 1 9 , 3 2 1で各色光 ごとに形成された画像が合成されてカラー画像が表示される。
このように本実施の形態によれば、 色合成光学系 3 0 5は 3つのプリ ズム 3 2 5， 3 2 6 , 3 2 7をブロック状に接合することで形成されて いることから、 強度を確保しやすく、 経時変化しにくいため、 コンパ一 ジエンスを調整した後は、 ずれることなく高精度が維持される。 従って 、 高画質の画像を永く表示することができる。
また、 ガラスで光路が充填されていることから光路長を比較的短く形 成できる （具体的には、 空気の場合より 2 Z 3短縮化できる）。 また、 クロスプリズム方式の場合に必要であったリレー光学系が不要である。 従って、 装置の小型化に貢献する。
更に、 色合成光学系 3 0 5の反射面は全て一つのプリズムの側面であ る。 従って、 良好なピントを実現できる。 また、 クロスプリズム方式で 問題となっていた、 合わせ面の影や、 一つの反射面を形成する 2つの面 の分光特性の差による色ムラも発生しない。 よって、 均一性の良い画像 を提供できる。 また、 色合成光学系 3 0 5は、 基本的に 3つの同形状の プリズムを組み合わせることで構成でき、 組み合わせ時に、 クロスプリ ズム方式の場合のような面の合わせ作業が必要ないことから、 コスト的 にも従来のクロスプリズム方式より有利である。
本実施の形態 1において、 投写レンズ 3 0 6から各ライ 卜バルブュニ ッ ト 3 1 7， 3 1 9 , 3 2 1までの光路長、 及び各ライ トバルブュニッ ト 3 1 7 , 3 1 9 , 3 2 1から各光源部 3 0 1 , 3 0 2 , 3 0 3までの 光路長は、 各色光についておよそ等しく構成されている。 従って、 リレ 一光学系を用いたクロスプリズム方式のように、 特定に色光では光源像 が上下左右反転するということがなく、 高画質を得やすい。
本実施の形態において、 各色光による投写画像を合わせるコンパージ エンス調整は、 一色のライ トバルブユニッ トを固定しておき、 これによ る画像に合致するように他の 2色のライ トバルブュニッ 卜を調整するの が一般的である。 本実施の形態では、 中央の青用のライ トバルブュニッ ト 3 1 9を固定して、 両側の赤用及び緑用のライ トバルブュニッ ト 3 1 7， 3 2 1を調整するのが、 調整のし易さや、 ライ トバルブユニッ ト 3 1 7， 3 2 1の調整裕度を最小に出来ることから望ましい。
先の説明においては、 ライ トバルブとして偏光を用いた液晶パネルを 用いたが、 本発明は必ずしもこれに限定されず、 偏光に依らず画像表示 を行なう画像表示素子を利用可能なことは言うまでもない。 ただし後に 述べるが、 色合成光学系内にダイクロイツクミラ一を設ける場合には、 緑色光については P偏光が透過、 青色光及び赤色光については S偏光が 反射とすると、 各色光を混色無く帯域設定できることから、 偏光を利用 したライ トバルブの方が望ましい。 この際、 後述する実施の形態 3で用 いる、 ランダム偏光光を一方向に偏光した偏光光に変換して出射できる 偏光方向変換光学系 （図 6参照） を本実施の形態 1の光源部に用いるこ とができ、 これにより、 光源の光の利用効率を上げることができる。 色合成光学系 3 0 5のプリズムにおいて、 色選択手段であるダイク口 イツクミラーにおける任意の色光の反射率を全帯域において確保するに は、 P偏光の光を入射させるのではなく、 S偏光の光を入射させるのが 望ましい。 このような理由から、 上記の例では、 青色光は青反射ダイク 口イツクミラーコート面 （第 1ダイクロイツクミラー面） 3 2 8に対し て、 また、 赤色光は赤反射ダイクロイツクミラ一コート面 （第 2ダイク 口イツクミラー面） 3 2 9に対して、 いずれも S偏光の光としてある。 また、 本実施の形態の色合成光学系では、 緑色光は全てのダイクロイ ックミラーを透過するように構成してある。 青反射ダイクロイツクミラ 一において S偏光光に対する分光特性は P偏光光に対する分光特性より も長波長側に寄っており、 赤反射ダイクロイックミラーにおいて S偏光 光に対する分光特性は P偏光光に対する分光特性よりも短波長側に寄つ ている。 従って、 青色光、 赤色光を S偏光光として色合成光学系に入射 させた場合、 緑色光を P偏光光として入射させるとダイクロイツクミラ 一における分光帯域を広く使えることから有利である。
図 1に示した光学系において、 赤色光の光路と青色光の光路とは入れ 替え可能である。
上記説明の光源部 3 0 1 , 3 0 2， 3 0 3は、 白色放電管からの光を フィル夕一で色選択して所望する色光を得る構成であるが、 本発明は必 ずしもこれに限定されるものではない。 例えば、 各色光に適切なスぺク トル分布を持つ放電管を用いれば色選択のためのフィル夕一は必要ない 。 また、 放電管以外の、 レーザ一や E L (エレク ト口ルミネッセンス） 等からなる光源も利用可能なことは言うまでもない。
(実施の形態 2 )
図 3は本発明の実施の形態 2にかかる投写型画像表示装置の概略構成 図である。
本実施の形態 2の投写型画像表示装置 4 0 0は、 光源部 4 0 1、 色分 解光学系 4 0 2、 ライ トバルブ部 4 0 3、 色合成光学系 4 0 4、 投写光 学系 （投写レンズ） 4 0 5からなる。
光源部 4 0 1は、 電極間の放電によりアークを形成し白色のランダム 偏光光を発生する光源 4 0 6と、 光源 4 0 6からの光をその回転対称軸 上の一方向に反射するリフレクタ一 4 0 7とからなる。
光源部 4 0 1からの光は色分解光学系 4 0 2の青反射ダイクロイツク ミラー （第 1ダイクロイツクミラー） 4 0 8に入射する。 青反射ダイク ロイックミラ一 4 0 8に入射した白色光のうち、 青色光 （第 3の色光） はここで反射され、 更に反射ミラー （第 3反射ミラー） 4 0 9で反射さ れ、 コンデンサ一レンズ 4 1 0を経て青用ライ トバルブユニッ ト （第 3 ライ トバルブ） 4 1 1に至る。
青反射ダイクロイックミラ一 4 0 8に入射した白色光のうち、 緑色光 、 赤色光はこれを透過し、 赤反射ダイクロイツクミラー （第 2ダイク口 イツクミラー） 4 1 2に入射する。 赤色光 （第 2の色光） は赤反射ダイ クロイツクミラー 4 1 2で反射され、 更に反射ミラー （第 2反射ミラ一 ) 4 1 3で反射され、 コンデンサーレンズ 4 1 4を経て赤用ライ トバル ブユニッ ト （第 2ライ トバルブ） 4 1 5に至る。
緑色光 （第 1の色光） は赤反射ダイクロイツクミラ一 4 1 2を透過し 、 反射ミラ一 （第 1反射ミラ一） 4 1 6で反射され、 コンデンサーレン ズ 4 1 7を経て緑用ライ トバルブユニッ ト （第 1 ライ トバルブ） 4 1 8 に至る。
ライ トバルブ部 4 0 3は、 青用ライ 卜バルブュニッ ト 4 1 1、 赤用ラ ィ 卜バルブュニッ ト 4 1 5、 緑用ライ トバルブュニッ ト 4 1 8が各色光 ごとに配置されて構成されている。 各ライ トバルブユニッ ト 4 1 1， 4 1 5， 4 1 8は、 図 2にあるように入射側偏光板 4 1 9と液晶パネル 4 2 0と出射側偏光板 4 2 1 とからなっている。 入射側偏光板 4 1 9は矩 形の外形形状を有し、 例えば短辺方向に偏光した光を透過し、 これに直 交する方向に偏光した光を吸収するように設定されている。 入射側偏光 板 4 1 9を透過した光は液晶パネル 4 2 0に入射する。 液晶パネル 4 2 0には多数の画素が配列形成されており、 外部信号により各画素開口毎 に透過光の偏光方向を変えて透過させることが出来る。 ここでは画素を 駆動しない場合には入射光の偏光方向を 9 0度回転させて透過させ、 駆 動した場合には偏光方向を変化させることなく透過させるものとする。 出射側偏光板 4 2 1は入射側偏光板 4 1 9と直交した方向の偏光特性を 有する。 即ち、 出射側偏光板 4 2 1は、 矩形の外形形状の長辺方向に透 過軸を有し、 この方向に偏光した光を透過する。 従って、 液晶パネル 4 2 0の駆動されていない画素に入射して、 偏光方向を 9 0度変えられて 透過した光は、 その偏光方向が出射側偏光板 4 2 1の透過軸と一致する ためここを透過することができる。 一方、 液晶パネル 4 2 0の駆動され た画素に入射して、 偏光方向を変えられずに透過した光は、 その偏光方 向が出射側偏光板 4 2 1の透過軸と直交するためここで吸収される。 このようにしてライ トバルブ部 4 0 3を透過した光は色合成光学系 4 0 4に入射する。
色合成光学系 4 0 4は、 3つの三角柱形状のプリズム （即ち、 第 1プ リズム 4 2 2， 第 2プリズム 4 2 3， 第 3プリズム 4 2 4 ) を接合して 構成される。 3つのプリズム 4 2 2， 4 2 3 , 4 2 4は同一形状を有し ており、 該三角柱の底面は、 内角が 3 0度である角 （以下、 頂角という ) を有する直角三角形である。 3つのプリズム 4 2 2， 4 2 3 , 4 2 4 は、 図 3に示すように、 それぞれの頂角が隣り合うようにしてこの順に 接合される。 第 1， 第 2， 第 3プリズム 4 2 2 , 4 2 3 , 4 2 4の上記 頂角と対向する側面 4 2 2 a， 4 2 3 a , 4 2 4 aは、 それぞれライ ト ノ ルブユニッ ト 4 1 8， 4 1 5， 4 1 1 と対向する。 第 1プリズム 4 2 2と第 2プリズム 4 2 3との接合面には赤反射ダイクロイツクミラーコ —ト面 （第 1ダイクロイツクミラー面） 4 2 5力 第 2プリズム 4 2 3 と第 3プリズム 4 2 4との接合面には青反射ダイクロイツクミラーコー ト面 （第 2ダイクロイツクミラー面） 4 2 6が形成されている。 緑色光 の入射面 4 2 2 a (緑用ライ トバルブュニッ ト 4 1 8と対向する第 1プ リズム 4 2 2の側面） には λ Ζ 2位相差板 4 2 8が備えられている。 緑用ライ トバルブユニッ ト （第 1 ライ トバルブ） 4 1 8から出射され た緑色光は λ Ζ 2位相差板 4 2 8を透過することで偏光方向が 9 0度捻 られる。 捻られた緑色光は、 赤反射ダイクロイツクミラーコート面 4 2 5及び青反射ダイクロイツクミラーコート面 4 2 6に対して Ρ偏光の光 である。 この緑色光は、 第 1プリズム 4 2 2の側面 （第 1入射面） 4 2 2 aに入射し、 第 1プリズム 4 2 2、 赤反射ダイクロイツクミラーコー 卜面 4 2 5、 第 2プリズム 4 2 3、 青反射ダイクロイツクミラ一コート 面 4 2 6、 第 3プリズム 4 2 4を順に透過して、 第 3プリズムの側面 （ 出射面 4 2 9 ) を透過して投写光学系である投写レンズ 4 0 5に入射す る。
赤用ライ トバルブユニッ ト （第 2ライ トバルブ） 4 1 5から出射され た赤色光は、 赤反射ダイクロイツクミラ一コート面 4 2 5及び青反射ダ ィクロイツクミラーコート面 4 2 6に対して S偏光の光である。 この赤 色光は、 第 2プリズム 4 2 3の側面 （第 2入射面） 4 2 3 aに入射し、 第 2プリズム 4 2 3を透過して、 赤反射ダイクロイツクミラーコート面 4 2 5で反射された後、 再度第 2プリズム 4 2 3を透過して、 青反射ダ ィクロイツクミラーコート面 4 2 6を透過し、 第 3プリズム 4 2 4を透 過し、 出射面 4 2 9を透過して投写光学系である投写レンズ 4 0 5に入 射する。
青用ライ トバルブユニッ ト （第 3ライ トバルブ） 4 1 1から出射され た青色光は、 赤反射ダイクロイツクミラ一コート面 4 2 5及び青反射ダ ィクロイツクミラーコート面 4 2 6に対して S偏光の光である。 この青 色光は、 第 3プリズム 4 2 4の側面 （第 3入射面） 4 2 4 aに入射し、 第 3プリズム 4 2 4を透過して、 出射面 4 2 9を含む側面で全反射され 、 再度第 3プリズム 4 2 4を透過し、 青反射ダイクロイツクミラ一コ一 ト面 4 2 6で反射され、 再々度第 3プリズム 4 2 4を透過し、 出射面 4 2 9を透過して投写光学系である投写レンズ 4 0 5に入射する。
投写レンズ 4 0 5は入射光を図示しないスクリーン上に拡大投写する 。 この結果、 各ライ 卜バルブュニッ ト 4 1 1， 4 1 5， 4 1 8で各色光 ごとに形成された画像が合成されてカラー画像が表示される。
このように本実施の形態によれば、 色合成光学系 4 0 4は 3つのプリ ズム 4 2 2， 4 2 3， 4 2 4をブロック状に接合することで形成されて いることから、 強度を確保しやすく、 経時変化しにくいため、 コンパ一 ジエンスを調整した後は、 ずれることなく高精度が維持される。 従って 、 高画質の画像を永く表示することができる。
また、 ガラスで光路が充填されていることから光路長を比較的短く形 成できる （具体的には、 空気の場合より 2ノ 3短縮化できる）。 また、 クロスプリズム方式の場合に必要であったリレー光学系が不要である。 従って、 装置の小型化に貢献する。
更に、 色合成光学系 4 0 4の反射面は全て一つのプリズムの側面であ る。 従って、 良好なピントを実現できる。 また、 クロスプリズム方式で 問題となっていた、 合わせ面の影や、 一つの反射面を形成する 2つの面 の分光特性の差による色ムラも発生しない。 よって、 均一性の良い画像 を提供できる。 また、 色合成光学系 4 0 4は、 基本的に 3つの同形状の プリズムを組み合わせることで構成でき、 組み合わせ時に、 クロスプリ ズム方式の場合のような面の合わせ作業が必要ないことから、 コスト的 にも従来のクロスプリズム方式より有利である。 また、 色分解光学系 4 0 2はリレー光学系を備えていないことから、 装置全体の小型化とコスト低減を実現でき、 また、 リレー光学系による 光源像の反転によって生じる色ムラを防止することができる。
本実施の形態 2において、 光源部 4 0 1から各ライ トバルブユニッ ト 4 1 1 , 4 1 5， 4 1 8までの光路長は各色光について等しく、 また、 投写レンズ 4 0 5から各ライ トバルブユニッ ト 4 1 1， 4 1 5 , 4 1 8 までの光路長は各色光についておよそ等しく構成されている。
更に、 本実施の形態 2では、 青反射ダイクロイツクミラー （第 1ダイ クロイツクミラー） 4 0 8と反射ミラ一 （第 1反射ミラ一） 4 1 6とを 結ぶ光軸と、 出射面 4 2 9と反射ミラ一 （第 1反射ミラー） 4 1 6とを 結ぶ光軸とが、 略直交するように光学系が構成されている。 これにより 、 装置の投写方向の寸法を抑えることができる。 また、 光源 4 0 6から の主光線を青反射ダイクロイツクミラー （第 1ダイクロイツクミラー） 4 0 8に 4 5度よりも小さな入射角で入射させることにより、 色分解光 学系 4 0 4での各色光の光路長を等しく設定している。
ただし、 図 4のように、 青反射ダイクロイツクミラ一 4 0 8と反射ミ ラ一 4 1 6とを結ぶ光軸と、 出射面 4 2 9と反射ミラー 4 1 6とを結ぶ 光軸とを、 直交させる代わりに、 後述する実施の形態 3のように、 青反 射ダイクロイツクミラー （第 1ダイクロイツクミラー） 4 0 8と反射ミ ラー （第 3反射ミラ一） 4 0 9とを結ぶ光軸と、 出射面 4 2 9と反射ミ ラー （第 1反射ミラー） 4 1 6とを結ぶ光軸とを、 略平行とし、 かつ、 光源 4 0 6の主光線を青反射ダイクロイツクミラー （第 1ダイクロイツ クミラー） 4 0 8に 4 5度よりも大きな入射角で入射させても良い。 こ の場合にも、 光源 4 0 6から各ライ トバルブュニッ ト 4 1 1 , 4 1 5， 4 1 8までの光路長を各色光について等しくすることができる。
本実施の形態において、 各色光による投写画像を合わせるコンパージ エンス調整は、 一色のライ 卜バルブユニッ トを固定しておき、 これによ る画像に合致するように他の 2色のライ トバルブュニッ トを調整するの が一般的である。 本実施の形態では、 中央の赤用のライ トバルブュニッ ト 4 1 5を固定して、 両側の青用及び緑用のライ トバルブュニッ ト 4 1 1， 4 1 8を調整するのが、 調整のし易さや、 ライ トバルブユニッ ト 4 1 1 , 4 1 8の調整裕度を最小に出来ることから望ましい。
先の説明においては、 ライ トバルブとして偏光を用いた液晶パネルを 用いたが、 本発明は必ずしもこれに限定されず、 偏光に依らず画像表示 を行なう画像表示素子を利用可能なことは言うまでもない。 ただし後に 述べるが、 色合成光学系内にダイクロイツクミラーを設ける場合には、 緑色光については P偏光が透過、 青色光及び赤色光については S偏光が 反射とすると、 各色光を混色無く帯域設定できることから、 偏光を利用 したライ トバルブの方が望ましい。 この際、 後述する実施の形態 3で用 いる、 ランダム偏光光を一方向に偏光した偏光光に変換して出射できる 偏光方向変換光学系 （図 6参照） を本実施の形態 2の光源部に用いるこ とができ、 これにより、 光源の光の利用効率を上げることができる。 実施の形態 1 と同様に、 色合成光学系 4 0 4のプリズムにおいて、 色 選択手段であるダイクロイツクミラーにおける任意の色光の反射率を全 帯域において確保するには、 P偏光の光を入射させるのではなく、 S偏 光の光を入射させるのが望ましい。 このような理由から、 上記の例では 、 青色光は青反射ダイクロイツクミラーコート面 （第 2ダイクロイツク ミラ一面） 4 2 6に対して、 また、 赤色光は赤反射ダイクロイツクミラ —コート面 （第 1ダイクロイツクミラー面） 4 2 5に対して、 いずれも S偏光の光としてある。
また、 本実施の形態の色合成光学系では、 緑色光は全てのダイクロイ ックミラーを透過するように構成してある。 青反射ダイクロイツクミラ 一において S偏光光に対する分光特性は P偏光光に対する分光特性より も長波長側に寄っており、 赤反射ダイクロイツクミラーにおいて S偏光 光に対する分光特性は P偏光光に対する分光特性よりも短波長側に寄つ ている。 従って、 青色光、 赤色光を S偏光光として色合成光学系に入射 させた場合、 緑色光を P偏光光として入射させるとダイクロイツクミラ 一における分光帯域を広く使えることから有利である。
図 3、 図 4に示した光学系において、 赤色光の光路と青色光の光路と は入れ替え可能である。
(実施の形態 3 )
図 5は本発明の実施の形態 3にかかる投写型画像表示装置の概略構成 図である。
本実施の形態 3の投写型画像表示装置 5 0 0は、 光源部 5 0 1、 色分 解光学系 5 0 2、 ライ トバルブ部 5 0 3、 色合成光学系 5 0 4、 投写光 学系 （投写レンズ） 5 0 5からなる。
光源部 5 0 1は、 電極間の放電によりアークを形成し白色のランダム 偏光光を発生する光源 5 0 6と、 光源 5 0 6からの光をその回転対称軸 上の一方向に反射するリフレクタ一 5 0 7と、 光源から光を均一にライ トバルブ上に導くためのィンテグレー夕光学系 5 0 8と、 ィンテグレー 夕光学系 5 0 8内に設けられた光源からのランダム偏光光を偏光方向の 揃った偏光光とする偏光方向変換光学系 5 0 9とからなる。
詳細な説明は避けるが、 インテグレー夕光学系 5 0 8は、 ライ トバル ブ開口部と略相似形形状のマイク口レンズが同一平面上に多数配列形成 された、 マイク口レンズの集合体である第 1 レンズアレイ 5 1 0と、 第 1 レンズアレイ 5 1 0と同形状の第 2レンズアレイ 5 1 1 と、 集光レン ズ 5 1 2とからなっている。 これにより第 1 レンズアレイ 5 1 0上のマ イク口レンズの像をライ トバルブ上に重畳することで均一な照明が可能 になる。
偏光方向変換光学系 5 0 9は、 図 6に示したように底面が平行四辺形 である四角柱プリズムを一方向に配列したプリズムの集合体である。 入 射光に対し斜めに設けられた隣り合うプリズムの界面 （接合面） には、 偏光方向で入射光を分離する偏光ビームスプリッ夕膜 5 1 4が設けられ ている。 また、 出射面側には、 プリズム一つおきに、 入射光の偏光方向 を 9 0度変換して出射させる機能を備えた偏光方向変換素子 ( λ Z 2位 相差板でも可） 5 1 5が設けられている。 光源からの光はプリズムを通 過して偏光ビームスプリッ夕膜 5 1 4に入射する。 偏光ビームスプリッ 夕膜 5 1 4は入射光のうち、 Ρ偏光光を透過させ、 S偏光光を反射する 。 反射された光はプリズム内を通過して隣の偏光ビームスプリッ夕膜 5 1 4に入射し、 再度反射されて、 プリズム出射面に部分的に設けられた 偏光方向変換素子 5 1 5に入射する。 偏光方向変換素子 5 1 5は、 入射 した光の偏光方向を 9 0度変換して透過する。 このようにして、 偏光方 向変換光学系 5 0 9は入射光を全て S偏光光に変換して出射する。
このようにして光源部 5 0 1から出射された偏光光は色分解光学系 5 0 2の青透過ダイクロイツクミラー （第 1ダイクロイツクミラー） 5 1 6に入射する。 青透過ダイクロイツクミラ一 5 1 6に入射した白色光の うち、 青色光 （第 3の色光） はここを透過し、 反射ミラー （第 3反射ミ ラー） 5 1 7で反射され、 コンデンサーレンズ 5 1 8を経て青用ライ ト バルブユニッ ト （第 3ライ トバルブ） 5 1 9に至る。
青透過ダイクロイツクミラ一 5 1 6に入射した白色光のうち、 緑色光 、 赤色光はここで反射され、 赤反射ダイクロイツクミラー （第 2ダイク ロイックミラ一） 5 2 0に入射する。 赤色光 （第 2の色光） は赤反射ダ ィクロイツクミラー 5 2 0で反射され、 更に反射ミラー （第 2反射ミラ 一） 5 2 1で反射され、 コンデンサーレンズ 5 2 2を経て赤用ライ トバ ルブユニッ ト （第 2ライ トバルブ） 5 2 3に至る。
緑色光 （第 1の色光） は赤反射ダイクロイツクミラー 5 2 0を透過し 、 反射ミラー （第 1反射ミラー） 5 2 4で反射され、 コンデンサ一レン ズ 5 2 5を経て緑用ライ トバルブユニッ ト （第 1ライ トバルブ） 5 2 6 に至る。
ライ トバルブ部 5 0 3は、 青用ライ トバルブュニッ 卜 5 1 9、 赤用ラ ィ トバルブュニッ ト 5 2 3、 緑用ライ トバルブュニッ 卜 5 2 6が各色光 ごとに配置されて構成されている。 各ライ トバルブユニッ ト 5 1 9， 5 2 3， 5 2 6は、 図 2にあるように入射側偏光板 5 2 7と液晶パネル 5 2 8と出射側偏光板 5 2 9とからなっている。 入射側偏光板 5 2 7は矩 形の外形形状を有し、 例えば短辺方向に偏光した光を透過し、 これに直 交する方向に偏光した光を吸収するように設定されている。 入射側偏光 板 5 2 7を透過した光は液晶パネル 5 2 8に入射する。 液晶パネル 5 2 8には多数の画素が配列形成されており、 外部信号により各画素開口毎 に透過光の偏光方向を変えて透過させることが出来る。 ここでは画素を 駆動しない場合には入射光の偏光方向を 9 0度回転させて透過させ、 駆 動した場合には偏光方向を変化させることなく透過させるものとする。 出射側偏光板 5 2 9は入射側偏光板 5 2 7と直交した方向の偏光特性を 有する。 即ち、 出射側偏光板 5 2 9は、 矩形の外形形状の長辺方向に透 過軸を有し、 この方向に偏光した光を透過する。 従って、 液晶パネル 5 2 8の駆動されていない画素に入射して、 偏光方向を 9 0度変えられて 透過した光は、 その偏光方向が出射側偏光板 5 2 9の透過軸と一致する ためここを透過することができる。 一方、 液晶パネル 5 2 8の駆動され た画素に入射して、 偏光方向を変えられずに透過した光は、 その偏光方 向が出射側偏光板 5 2 9の透過軸と直交するためここで吸収される。 このようにしてライ トバルブ部 5 0 3を透過した光は色合成光学系 5 0 4に入射する。
色合成光学系 5 0 4は、 3つの三角柱形状のプリズム （即ち、 第 1プ リズム 5 3 0 , 第 2プリズム 5 3 1， 第 3プリズム 5 3 2 ) を接合して 構成される。 3つのプリズム 5 3 0 , 5 3 1 , 5 3 2は同一形状を有し ており、 該三角柱の底面は、 内角が 3 0度である角 （以下、 頂角という ) を有する直角三角形である。 3つのプリズム 5 3 0 , 5 3 1 , 5 3 2 は、 図 5に示すように、 それぞれの頂角が隣り合うようにしてこの順に 接合される。 第 1， 第 2， 第 3プリズム 5 3 0， 5 3 1， 5 3 2の上記 頂角と対向する側面 5 3 0 a， 5 3 1 a , 5 3 2 aは、 それぞれライ ト ゾ ルブユニッ ト 5 2 6， 5 2 3 , 5 1 9と対向する。 第 1プリズム 5 3 0と第 2プリズム 5 3 1 との接合面には赤反射ダイクロイツクミラーコ ート面 （第 1ダイクロイツクミラー面） 5 3 3が、 第 2プリズム 5 3 1 と第 3プリズム 5 3 2との接合面には青反射ダイクロイツクミラーコー ト面 （第 2ダイクロイツクミラー面） 5 3 4が形成されている。 緑色光 の入射面 5 3 0 a (緑用ライ トバルブユニッ ト 5 2 6と対向する第 1プ リズム 5 3 0の側面） には λ Ζ 2位相差板 5 3 6が備えられている。 緑用ライ トバルブユニッ ト （第 1 ライ トバルブ） 5 2 6から出射され た緑色光は λ Ζ 2位相差板 5 3 6を透過することで偏光方向が 9 0度捻 られる。 捻られた緑色光は、 赤反射ダイクロイツクミラーコート面 5 3 3及び青反射ダイクロイツクミラーコート面 5 3 4に対して Ρ偏光の光 である。 この緑色光は、 第 1プリズム 5 3 0の側面 （第 1入射面） 5 3 0 aに入射し、 第 1プリズム 5 3 0、 赤反射ダイクロイツクミラーコ一 ト面 5 3 3、 第 2プリズム 5 3 1、 青反射ダイクロイツクミラ一コート 面 5 3 4、 第 3プリズム 5 3 2を順に透過して、 第 3プリズムの側面 （ 出射面 5 3 7 ) を透過して投写光学系である投写レンズ 5 0 5に入射す る。 赤用ライ トバルブユニッ ト （第 2ライ トバルブ） 5 2 3から出射され た赤色光は、 赤反射ダイクロイツクミラーコート面 5 3 3及び青反射ダ ィクロイツクミラーコート面 5 3 4に対して S偏光の光である。 この赤 色光は、 第 2プリズム 5 3 1の側面 （第 2入射面） 5 3 1 aに入射し、 第 2プリズム 5 3 1を透過して、 赤反射ダイクロイツクミラーコート面 5 3 3で反射された後、 再度第 2プリズム 5 3 1を透過して、 青反射ダ ィクロイツクミラーコート面 5 3 4を透過し、 第 3プリズム 5 3 2を透 過し、 出射面 5 3 7を透過して投写光学系である投写レンズ 5 0 5に入 射する。
青用ライ トバルブユニッ ト （第 3ライ トバルブ） 5 1 9から出射され た青色光は、 赤反射ダイクロイツクミラーコート面 5 3 3及び青反射ダ ィクロイツクミラーコート面 5 3 4に対して S偏光の光である。 この青 色光は、 第 3プリズム 5 3 2の側面 （第 3入射面） 5 3 2 aに入射し、 第 3プリズム 5 3 2を透過して、 出射面 5 3 7を含む側面で全反射され 、 再度第 3プリズム 5 3 2を透過し、 青反射ダイクロイツクミラーコ一 卜面 5 3 4で反射され、 再々度第 3プリズム 5 3 2を透過し、 出射面 5 3 7を透過して投写光学系である投写レンズ 5 0 5に入射する。
投写レンズ 5 0 5は入射光を図示しないスクリーン上に拡大投写する 。 この結果、 各ライ トバルブユニッ ト 5 1 9 , 5 2 3， 5 2 6で各色光 ごとに形成された画像が合成されてカラー画像が表示される。
このように本実施の形態によれば、 色合成光学系 5 0 4は 3つのプリ ズム 5 3 0 , 5 3 1， 5 3 2をブロック状に接合することで形成されて いることから、 強度を確保しやすく、 経時変化しにくいため、 コンバー ジエンスを調整した後は、 ずれることなく高精度が維持される。 従って 、 高画質の画像を永く表示することができる。
また、 ガラスで光路が充填されていることから光路長を比較的短く形 成できる （具体的には、 空気の場合より 2ノ 3短縮化できる）。 また、 クロスプリズム方式の場合に必要であったリレー光学系が不要である。 従って、 装置の小型化に貢献する。
更に、 色合成光学系 5 0 4の反射面は全て一つのプリズムの側面であ る。 従って、 良好なピントを実現できる。 また、 クロスプリズム方式で 問題となっていた、 合わせ面の影や、 一つの反射面を形成する 2つの面 の分光特性の差による色ムラも発生しない。 よって、 均一性の良い画像 を提供できる。 また、 色合成光学系 5 0 4は、 基本的に 3つの同形状の プリズムを組み合わせることで構成でき、 組み合わせ時に、 クロスプリ ズム方式の場合のような面の合わせ作業が必要ないことから、 コスト的 にも従来のクロスプリズム方式より有利である。
また、 色分解光学系 5 0 2はリレ一光学系を備えていないことから、 装置全体の小型化とコスト低減を実現でき、 また、 リレー光学系による 光源像の反転によって生じる色ムラを防止することができる。
本実施の形態 3において、 光源部 5 0 1から各ライ トバルブユニッ ト 5 1 9， 5 2 3 , 5 2 6までの光路長は各色光について等しく、 また、 投写レンズ 5 0 5から各ライ 卜バルブユニッ ト 5 1 9 , 5 2 3 , 5 2 6 までの光路長は各色光についておよそ等しく構成されている。
更に、 本実施の形態 3では、 青透過ダイクロイツクミラー （第 1ダイ クロイツクミラー） 5 1 6と反射ミラー （第 3反射ミラー） 5 1 7とを 結ぶ光軸と、 出射面 5 3 7と反射ミラ一 （第 1反射ミラー） 5 2 4を結 ぶ光軸とを、 略平行となるように光学系が構成されている。 これにより 、 装置の投写方向と直交する方向の寸法 （高さ） を抑えることができる 。 また、 光源 5 0 6からの主光線を青透過ダイクロイツクミラー （第 1 ダイクロイツクミラー） 5 1 6に 4 5度よりも大きな入射角で入射させ ることにより、 色分解光学系 5 0 2での各色光の光路長を等しく設定し ている。
本実施の形態 3では、 光源部 5 0 1にィンテグレー夕光学系 5 0 8と 偏光方向変換光学系 5 0 9を搭載した構成を示したが、 同等の機能を果 たす他の構成を用いることも可能である。
先の説明においては、 ライ トバルブとして偏光を用いた液晶パネルを 用いたが、 本発明は必ずしもこれに限定されず、 偏光に依らず画像表示 を行なう画像表示素子を利用可能なことは言うまでもない。 ただし、 実 施の形態 2で説明したように、 色合成光学系内にダイクロイツクミラー を設ける場合には、 緑色光については P偏光が透過、 青色光及び赤色光 については S偏光が反射とすると、 各色光を混色無く帯域設定できるこ とから、 偏光を利用したライ トバルブの方が望ましい。 この際、 ランダ ム偏光光を一方向に偏光した偏光光に変換して出射できる偏光方向変換 光学系 5 0 9を光源部に用いることで、 光源の光の利用効率を上げるこ とができる。
本実施の形態の光学系において、 赤色光の光路と青色光の光路とは入 れ替え可能である。
以上の実施の形態 1〜 3において、 投写画像の均一性を重視する場合 には、 色合成光学系をテレセン卜リックな光学系に構成することが望ま しい。
以上に説明した実施の形態は、 いずれもあくまでも本発明の技術的内 容を明らかにする意図のものであって、 本発明はこのような具体例にの み限定して解釈されるものではなく、 その発明の精神と請求の範囲に記 載する範囲内でいろいろと変更して実施することができ、 本発明を広義 に解釈すべきである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 赤、 緑、 青の色光をそれぞれ発する 3つの光源部と、 前記各光源 部からの色光をそれぞれ調光するライ トバルブ部と、 前記ライ トバルブ 部で調光された各色光を合成する色合成光学系と、 前記合成された光を 拡大投写する投写レンズとを備えた投写型画像表示装置であって、 前記色合成光学系は、
略 3 0度の頂角を備えた三角柱形状の 3つのプリズムを有し、 前記頂角を相互に隣接させ、 かつ、 前記頂角を形成する側面を相互に 突き合わせて、 前記 3つのプリズムが接合されてなり、
前記プリズムの各接合面には色選択手段であるダイクロイツクミラー 面が設けられており、
前記各プリズムの前記頂角と対向する側面を、 前記各色光の入射面と し、
接合された前記 3つのプリズムのうち一方の端のプリズムの側面を、 前記各色光が合成された光の出射面とし、
前記各色光についての前記入射面から前記出射面までの光路長が相互 に略等しいことを特徴とする投写型画像表示装置。
2 . 白色光を発する光源部と、 前記光源部からの白色光を赤、 緑、 青 の 3つの色光に分光する色分解光学系と、 前記色分解光学系からの各色 光をそれぞれ調光するライ トバルブ部と、 前記ライ トバルブ部で調光さ れた各色光を合成する色合成光学系と、 前記合成された光を拡大投写す る投写レンズとを備えた投写型画像表示装置であって、
前記色合成光学系は、
略 3 0度の頂角を備えた三角柱形状の 3つのプリズムを有し、 前記頂角を相互に隣接させ、 かつ、 前記頂角を形成する側面を相互に 突き合わせて、 前記 3つのプリズムが接合されてなり、 前記プリズムの各接合面には色選択手段であるダイクロイツクミラー 面が設けられており、
前記各プリズムの前記頂角と対向する側面を、 前記各色光の入射面と し、
接合された前記 3つのプリズムのうち一方の端のプリズムの側面を、 前記各色光が合成された光の出射面とし、
前記各色光についての前記入射面から前記出射面までの光路長が相互 に略等しいことを特徴とする投写型画像表示装置。
3 . 前記色合成光学系の 3つのプリズムは、 第 1、 第 2、 及び第 3の プリズムからなり、 これらがこの順に接合されており、
前記第 1プリズムと前記第 2プリズムとの接合面に第 1ダイクロイツ クミラー面が設けられ、 前記第 2プリズムと前記第 3プリズムとの接合 面に第 2ダイクロイックミラ一面が設けられており、
前記出射面は、 前記第 3プリズムの前記接合面及び前記入射面以外の 側面であり、
前記第 1プリズムの入射面から入射した色光は、 前記第 1プリズム、 前記第 1ダイクロイツクミラー面、 前記第 2プリズム、 前記第 2ダイク 口イツクミラー面、 及び前記第 3プリズムを順に透過して、 前記出射面 から出射し、
前記第 2プリズムの入射面から入射した色光は、 前記第 2プリズムを 透過後、 前記第 1ダイクロイツクミラー面で反射され、 再度前記第 2プ リズムを透過し、 前記第 2ダイクロイツクミラー面、 及び前記第 3プリ ズムを順に透過して、 前記出射面から出射し、
前記第 3プリズムの入射面から入射した色光は、 前記第 3プリズムを 透過後、 前記出射面を含む側面で反射され、 再度前記第 3プリズムを透 過し、 前記第 2ダイクロイツクミラー面で反射され、 再々度前記第 3プ リズムを透過して、 前記出射面から出射する請求項 1又は 2に記載の投 写型画像表示装置。
4 . 前記第 2プリズム及び前記第 3プリズムに入射する色光は、 いず れも前記第 1及び第 2のダイクロイツクミラー面に対して S偏光の偏光 光である請求項 3に記載の投写型画像表示装置。
5 . 前記第 1プリズムに入射する色光は、 前記第 1及び第 2のダイク 口イツクミラー面に対して P偏光の偏光光である請求項 3に記載の投写 型画像表示装置。
6 . 前記第 1プリズムに入射する色光は緑色光である請求項 3に記載 の投写型画像表示装置。
7 · 前記色合成光学系を構成する 3つのプリズムは同形状である請求 項 1又は 2に記載の投写型画像表示装置。
8 . 前記ライ トバルブ部は、 前記各色光に対応する 3つのライ トバル ブを備え、
前記色分解光学系は、
前記光源部からの白色光を赤、 緑、 青の 3つの色光に分光する 2枚の ダイクロイツクミラーと、
分光された各色光が前記 3つのライ 卜バルブにそれぞれ入射するよう に、 前記 3つのライ トバルブにそれぞれ対応させて配置された 3枚の反 射ミラーと
を少なくとも有し、
3つの色光についての前記光源部から前記ライ 卜バルブまでの光路長 が、 相互に略等しい請求項 2に記載の投写型画像表示装置。
9 . 前記色合成光学系の 3つのプリズムは、 第 1、 第 2、 及び第 3の プリズムからなり、 これらがこの順に接合されており、 前記出射面は、 前記第 3プリズムの前記第 2プリズムとの接合面及び 前記入射面以外の側面であり、
前記ライ トバルブ部は、 前記各色光に対応する第 1、 第 2、 及び第 3 のライ 卜バルブを備え、
前記第 1、 第 2、 及び第 3のライ トバルブは、 前記第 1、 第 2、 及び 第 3のプリズムの各入射面にそれぞれ対向させて配置され、
前記色分解光学系は、 第 1及び第 2のダイクロイツクミラーと、 第 1 、 第 2、 及び第 3の反射ミラーとを少なくとも有し、
前記光源部からの白色光は前記第 1ダイクロイツクミラーに入射して 第 3の色光が分光され、 前記第 2のダイクロイツクミラーで第 1の色光 と第 2の色光とが分光され、
分光された前記第 1の色光は、 前記第 1反射ミラーで反射された後、 前記第 1ライ トバルブを通過して、 前記第 1プリズムの入射面に入射し 分光された前記第 2の色光は、 前記第 2反射ミラーで反射された後、 前記第 2ライ 卜バルブを通過して、 前記第 2プリズムの入射面に入射し 分光された前記第 3の色光は、 前記第 3反射ミラーで反射された後、 前記第 3ライ トバルブを通過して、 前記第 3プリズムの入射面に入射し 、
3つの色光についての前記光源部から前記ライ トバルブまでの光路長 が、 相互に略等しい請求項 2に記載の投写型画像表示装置。
1 0 . 前記第 1ダイクロイツクミラーと前記第 1反射ミラーとを結ぶ 光軸と、 前記第 1反射ミラーと前記出射面とを結ぶ光軸とが略直交し、 前記白色光の主光線の前記第 1ダイクロイツクミラーに対する入射角 は 4 5度よりも小さい請求項 9に記載の投写型画像表示装置。
1 1 . 前記第 1ダイクロイツクミラーと前記第 3反射ミラーとを結ぶ 光軸と、 前記第 1反射ミラーと前記出射面とを結ぶ光軸とが略平行であ り、
前記白色光の主光線の前記第 1ダイクロイツクミラーに対する入射角 は 4 5度よりも大きい請求項 9に記載の投写型画像表示装置。
1 2 . 前記光源部からの出射光は偏光方向が揃った偏光光である請求 項 1又は 2に記載の投写型画像表示装置。
1 3 . 前記ライ トバルブ部は、 前記各色光に対応する 3つのライ トバ ルブュニッ 卜からなり、
前記各ライ トバルブュニッ トは、 少なくとも、 偏光子である入射側偏 光板と、 透過型液晶パネルと、 検光子である出射側偏光板とを有する請 求項 1又は 2に記載の投写型画像表示装置。
1 4 . 前記三角柱形状のプリズムの底面形状は直角三角形である請求 項 1又は 2に記載の投写型画像表示装置。
補正害の請求の範囲
[ 2 0 0 1年 3月 1 2日 （1 2 . 0 3 . 0 1 ) 国際事務局受理：出願当初の請求の範囲 1， 8 及び 9は取り下げられた；出願当初の請求の範囲 2， 3， 7 , 及び 1 0— 1 4は補正された； 他の請求の範囲は変更なし。 （5頁） ]
1 . (削除）
2 . (補正後） 白色光を発する光源部と、 前記光源部からの白色光を 赤、 緑、 青の 3つの色光に分光する色分解光学系と、 前記色分解光学系 からの各色光をそれぞれ調光するライ トバルブ部と、 前記ライ トバルブ 部で調光された各色光を合成する色合成光学系と、 前記合成された光を 拡大投写する投写レンズとを備えた投写型画像表示装置であって、
前記色分解光学系は、 第 1及び第 2のダイクロイツクミラーと、 第 1、 第 2、 及び第 3の反射ミラーとを少なくとも備え、
前記ライ トバルブ部は、 前記各色光に対応する第 1、 第 2、 及び第 3 のライ トバルブを備え、
前記色合成光学系は、 略 3 0度の頂角を備えた三角柱形状の第 1、 第 2、 及び第 3のプリズムからなり、
前記第 1、 第 2、 及び第 3のプリズムは、 それぞれの前記頂角を相互 に隣接させ、 かつ、 前記頂角を形成する側面を相互に突き合わせて、 こ の順に接合されており、
前記プリズムの各接合面には色選択手段であるダイクロイツクミラー 面が設けられており、
前記各プリズムの前記頂角と対向する側面を、 前記各色光の入射面と し、
前記第 3プリズムの前記第 2プリズムとの接合面及び前記入射面以外 の側面を、 前記各色光が合成された光の出射面とし、
前記第 1、 第 2、 及び第 3の反射ミラーは、 前記第 1、 第 2、 及び第 3のライ トバルブにそれぞれ対応させて配置されており、
前記第 1、 第 2、 及び第 3のライ トバルブは、 前記第 1、 第 2、 及び
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補正された用紙 （条約第 19条） 第 3のプリズムの前記各入射面にそれぞれ対向させて配置されており、 前記 3つの色光についての前記光源部から前記各ライ トバルブまでの 光路長が、 相互に略等しく、
前記 3つの色光についての前記入射面から前記出射面までの光路長が 相互に略等しく、
前記光源部からの白色光は前記第 1ダイク口イツクミラーに入射して 第 3の色光が分光され、 前記第 2ダイクロイツクミラーで第 1の色光と 第 2の色光とが分光され、
分光された前記第 1の色光は、 前記第 1反射ミラーで反射された後、 前記第 1ライ トバルブを通過して、 前記第 1プリズムの入射面に入射し、 分光された前記第 2の色光は、 前記第 2反射ミラーで反射された後、 前記第 2ライ 卜バルブを通過して、 前記第 2プリズムの入射面に入射し、 分光された前記第 3の色光は、 前記第 3反射ミラーで反射された後、 前記第 3ライ トバルブを通過して、 前記第 3プリズムの入射面に入射す ることを特徴とする投写型画像表示装置。
3 . (補正後） 前記第 1プリズムと前記第 2プリズムとの接合面に第 1ダイクロイツクミラー面が設けられ、 前記第 2プリズムと前記第 3プ リズムとの接合面に第 2ダイクロイツクミラー面が設けられており、 前記第 1プリズムの入射面に入射した第 1の色光は、 前記第 1プリズ ム、 前記第 1ダイクロイツクミラー面、 前記第 2プリズム、 前記第 2ダ ィクロイツクミラー面、 及び前記第 3プリズムを順に透過して、 前記出 射面から出射し、
前記第 2プリズムの入射面に入射した第 2の色光は、 前記第 2プリズ ムを透過後、 前記第 1ダイクロイツクミラー面で反射され、 再度前記第 2プリズムを透過し、 前記第 2ダイクロイツクミラー面、 及び前記第 3 プリズムを順に透過して、 前記出射面から出財し、
39
補正された用紙 （条約第 19条） 前記第 3プリズムの入射面に入射した第 3の色光は、 前記第 3プリズ ムを透過後、 前記出射面を含む側面で反射され、 再度前記第 3プリズム を透過し、 前記第 2ダイクロイツクミラー面で反射され、 再々度前記第 3プリズムを透過して、 前記出射面から出射する請求項 2に記載の投写 型画像表示装置。
4 . 前記第 2プリズム及び前記第 3プリズムに入射する色光は、 いず れも前記第 1及び第 2のダイクロイツクミラー面に対して S偏光の偏光 光である請求項 3に記載の投写型画像表示装置。
5 . 前記第 1プリズムに入射する色光は、 前記第 1及び第 2のダイク 口イツクミラー面に対して P偏光の偏光光である請求項 3に記載の投写 型画像表示装置。
6 . 前記第 1プリズムに入射する色光は緑色光である請求項 3に記載 の投写型画像表示装置。
7 . (補正後） 前記第 1、 第 2、 及び第 3のプリズムは同形状である 請求項 2に記載の投写型画像表示装置。
8 . (削除）
9 . (削除）
40
捕正された用紙 （条約第 19条） 1 o . (補正後） 前記第 1ダイクロイツクミラーと前記第 1反射ミラ 一とを結ぶ光軸と、 前記第 1反射ミラーと前記出射面とを結ぶ光軸とが 略直交し、
前記白色光の主光線の前記第 1ダイクロイツクミラ一に対する入射角 は 4 5度よりも小さい請求項 2に記載の投写型画像表示装置。
41
捕正された用紙 （条約第 19条）
1 1 . (補正後） 前記第 1ダイクロイツクミラーと前記第 3反射ミラ 一とを結ぶ光軸と、 前記第 1反射ミラーと前記出射面とを結ぶ光軸とが 略平行であり、
前記白色光の主光線の前記第 1ダイクロイツクミラーに対する入射角 は 4 5度よりも大きい請求項 2に記載の投写型画像表示装置。
1 2 . (補正後） 前記光源部からの出射光は偏光方向が揃った偏光光 である請求項 2に記載の投写型画像表示装置。
1 3 . (補正後） 前記第 1、 第 2、 及び第 3のライ トバルブュニッ ト は、 それぞれ、 少なくとも、 偏光子である入射側偏光板と、 透過型液晶 パネルと、 検光子である出射側偏光板とを有する請求項 2に記載の投写 型画像表示装置。
1 4 . (補正後） 前記三角柱形状のプリズムの底面形状は直角三角形 である請求項 2に記載の投写型画像表示装置。
42
補正された用紙 （条約第 19条）
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