(57)【要約】【課題】投射型画像表示装置において、画像投射光学系を小型軽量化すると共に画像投射光学系での光量ロスを少なくする。【解決手段】画像投射光学系１０は、画像形成素子３と、投射レンズ４と、ライトインテグレータ１２と、レンズ群１３と、第１のプリズム１５と、第２のプリズム１６とを備える。第１のプリズム１５は、レンズ群１３を経由した光が入射され、その入射光を全反射して画像形成素子３へ向けて出射すると共に、画像形成素子３により反射された光が入射され、その入射光を透過させて投射レンズに向けて出射する。第２のプリズム１６は、画像形成素子３により反射されて第１のプリズム１５を透過した光を投射レンズ４に向けて屈折させる。レンズ群１３を経由した光の第１のプリズム１５への入射光軸Ｐは、画像形成素子３の画像形成面３ａと略平行である。【選択図】図３
2006058659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投射用の光を出射する光源と、前記光源からの光を均一化するライトインテグレータと、前記ライトインテグレータによって均一化された光を反射することにより画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子により反射された光を投射するための投射レンズと、前記ライトインテグレータによって均一化された光を前記画像形成素子上に結像させる、前記ライトインテグレータから前記画像形成素子に至る光路中に配置される複数のレンズから成るレンズ群と、前記レンズ群を経由した光が入射され、該入射光を全反射して前記画像形成素子へ向けて出射すると共に前記画像形成素子により反射された光を透過させる、前記レンズ群から前記画像形成素子に至る光路中に配置される第１のプリズムと、前記画像形成素子により反射されて前記第１のプリズムを透過した光を前記投射レンズに向けて屈折させる、前記第１のプリズムから前記投射レンズに至る光路中に配置される第２のプリズムとを備えた投射型画像表示装置において、
前記レンズ群を経由した光の前記第１のプリズムへの入射光軸は、前記画像形成素子の画像形成面と略平行であり、
前記第１のプリズムは、前記レンズ群からの光の入射面と前記画像形成素子への光の出射面との交角Ａが、
80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)
nd：第１のプリズムの屈折率
B：画像形成素子での反射角
C：sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo）
を満たし、
前記レンズ群のレンズのうち前記第１のプリズムの直近に位置するレンズは、前記レンズ群を経由した光の前記第１のプリズムへの入射光軸に対して所定の角度傾けて配置されており、その傾き角が
(90−A)/2≦レンズの傾き角≦90−A
を満たすことを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
画像投射用の光を出射する光源と、前記光源からの光を反射することにより画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子により反射された光を投射するための投射レンズと、前記光源からの光を前記画像形成素子上に結像させる、前記光源から前記画像形成素子に至る光路中に配置される複数のレンズから成るレンズ群と、前記レンズ群を経由した光が入射され、該入射光を全反射して前記画像形成素子へ向けて出射すると共に前記画像形成素子により反射された光を透過させて前記投射レンズへ導く、前記レンズ群から前記画像形成素子に至る光路中に配置される全反射プリズムとを備えた投射型画像表示装置において、
前記レンズ群を経由した光の前記全反射プリズムへの入射光軸は、前記画像形成素子の画像形成面と略平行である、又は画像形成面側に傾いていることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項３】
前記全反射プリズムは、
前記レンズ群からの光の入射面と前記画像形成素子への光の出射面との交角Ａが、
80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)
nd：全反射プリズムの屈折率
B：画像形成素子での反射角
C：sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo)
を満たすようにした請求項２に記載の投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投射してスクリーン等に表示する投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パソコンやビデオカメラ等からの画像データを基に、ランプから出射される光を用いて画像形成素子により画像を形成し、その画像をスクリーン等に投射して表示させる投射型画像表示装置が知られている。この種の投射型画像表示装置は、画像を投射して表示させるための画像投射光学系を備えている。
【０００３】
この画像投射光学系として、図４に示すような光学設計上の構成の構成を有するものが知られている。図４に示す画像投射光学系９０では、ランプから投光された光は、ライトインテグレータ９１により凝縮され均一化される。ライトインテグレータ９１で均一化された光は、レンズ９２ａ，９２ｂを経由した後、第１のプリズム（全反射プリズム）９３に至る。レンズ９２ａ，９２ｂを経由した光は、第１のプリズム９３内に第１の面９３ａから入射し、第２の面９３ｂにより全反射され、第３の面９３ｃから第１のプリズム９３外に出射されることにより、素子基板９４上の画像形成素子９５に導かれる。第１のプリズム９３から出射された光は、素子基板９４上の画像形成素子９５に照射され、これにより、画像形成素子９５の画像形成面で画像が形成される。
【０００４】
レンズ９２ａ，９２ｂは、ライトインテグレータ９１で均一化された光を画像形成素子９５の画像形成面上に結像させる役割を担っている。また、第１のプリズム９３の第１の面９３ａは、画像形成面に対して（従って、素子基板９４に対して）傾けられており、ライトインテグレータ９１からの光は、第１の面９３ａに垂直に（すなわち素子基板９４と干渉する方向から）入射するようになっている。
【０００５】
画像形成面からの反射光すなわち画像形成素子９５で形成された画像は、再び第１のプリズム９３内に第３の面９３ｃから入射し、第２の面９３ｂから第１のプリズム９３外に出射される。第１のプリズム９３から出射された光は、第２のプリズム９６内に第１の面９６ａから入射し、第２の面９６ｂから出射されることにより、投射レンズ９７に向けて屈折される。第２のプリズム９６から出射された光は、投射レンズ９７を介してスクリーン等に投射され、これにより、スクリーン等に画像が表示される。
【０００６】
また、ランプからの光を第１のプリズム及び第２のプリズムを透過させて画像形成素子に導くと共に、画像形成素子からの反射光を第２のプリズムで全反射して投射レンズに導くようにした投射型画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ランプからの光を、ミラーにて反射させた後に、第１のプリズムで全反射して画像形成素子に導くと共に、画像形成素子からの反射光を第１のプリズム及び第２のプリズムを透過させて投射レンズに導くようにした投射型画像表示装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献１に記載の装置では、上記の従来の構成と同様に、第１のプリズムへの光入射面は、画像形成素子の画像形成面に対して傾けられており、この光入射面に垂直に（すなわち画像形成素子と干渉する方向から）光が入射するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１５６６０２号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上述した従来の投射型画像表示装置においては、ライトインテグレータ９１からの光は、素子基板９４と干渉する方向から第１のプリズムに入射するようになっている。このため、第１のプリズム９３と素子基板９４との距離を近づけると、ライトインテグレータ９１からの光が素子基板９４で遮られたり、図４に示すように、レンズ９２ｂと素子基板９４がぶつかってしまう。従って、第１のプリズム９３と素子基板９４との距離をあける必要があった。
【０００８】
また、ライトインテグレータ９１からの光は、画像形成素子９５上に結像されるため、画像形成素子９５で反射された光は広がり角を持っている。このため、第１のプリズム９３と素子基板９４との距離をあけると、その分、第１のプリズム９３を大きくしないと、第１のプリズム９３及び第２のプリズム９６に入射される光が少なくなり、光量ロスを生じてしまう。従って、画像形成素子９５を小型化することができても、第１のプリズム９３、第２のプリズム９６及び投射レンズ９７を小型化するのは困難であった。すなわち、光量ロスを生じることなく画像投射光学系９０を小型化するのは、困難であった。なお、上述した特許文献１及び特許文献２に開示の内容を適用したとしても、上記の課題を解決することはできない。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、画像投射光学系を小型軽量化できると共に画像投射光学系での光量ロスを少なくできる投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、画像投射用の光を出射する光源と、光源からの光を均一化するライトインテグレータと、ライトインテグレータによって均一化された光を反射することにより画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子により反射された光を投射するための投射レンズと、ライトインテグレータによって均一化された光を画像形成素子上に結像させる、ライトインテグレータから画像形成素子に至る光路中に配置される複数のレンズから成るレンズ群と、レンズ群を経由した光が入射され、該入射光を全反射して画像形成素子へ向けて出射すると共に画像形成素子により反射された光を透過させる、レンズ群から画像形成素子に至る光路中に配置される第１のプリズムと、画像形成素子により反射されて第１のプリズムを透過した光を投射レンズに向けて屈折させる、第１のプリズムから投射レンズに至る光路中に配置される第２のプリズムとを備えた投射型画像表示装置において、レンズ群を経由した光の第１のプリズムへの入射光軸は、画像形成素子の画像形成面と略平行であり、第１のプリズムは、レンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが、
80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)
nd：第１のプリズムの屈折率
B：画像形成素子での反射角
C：sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo）
を満たし、レンズ群のレンズのうち第１のプリズムの直近に位置するレンズは、レンズ群を経由した光の第１のプリズムへの入射光軸に対して所定の角度傾けて配置されており、その傾き角が
(90−A)/2≦レンズの傾き角≦90−A
を満たすものである。
【００１１】
この構成においては、光源からの出射光束及びレンズ群が第１のプリズムの画像形成素子への光出射面側から画像形成素子側へはみ出ることを少なく抑えることができ、その分、第１のプリズムと画像形成素子との距離を短くしても、画像形成素子が設けられる素子基板に光源からの出射光束が遮られたり、素子基板にレンズ群がぶつかることがない。従って、第１のプリズムと画像形成素子との距離を短くすることが可能となる。また、第１のプリズムと画像形成素子との距離を短くすることで、画像形成素子からの反射光は、その広がり角が小さいうちに第１のプリズム及び第２のプリズムに入射される。従って、第１のプリズム及び第２のプリズムを小型化することができる。さらに、第１のプリズム及び第２のプリズムの小型化により、画像形成素子から投射レンズに至る光路長を短くでき、これにより、画像形成素子からの反射光を広がり角の小さいうちに投射レンズに入射させることが可能となり、投射レンズを小型化することができる。
【００１２】
また、第１のプリズムのレンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、光源からの光は、光量ロスが少なく、効率よく投射レンズへ導かれる。さらに、レンズ群のレンズのうち第１のプリズムの直近に位置するレンズの傾き角が(90−A)/2≦レンズの傾き角≦90−Aを満たすことで、光源からの光は、光量ロスがより少なく、より効率よく投射レンズへ導かれる。
【００１３】
請求項２の発明は、画像投射用の光を出射する光源と、光源からの光を反射することにより画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子により反射された光を投射するための投射レンズと、光源からの光を画像形成素子上に結像させる、光源から画像形成素子に至る光路中に配置される複数のレンズから成るレンズ群と、レンズ群を経由した光が入射され、該入射光を全反射して画像形成素子へ向けて出射すると共に画像形成素子により反射された光を透過させて投射レンズへ導く、レンズ群から画像形成素子に至る光路中に配置される全反射プリズムとを備えた投射型画像表示装置において、レンズ群を経由した光の全反射プリズムへの入射光軸は、画像形成素子の画像形成面と略平行である、又は画像形成面側に傾いているものである。
【００１４】
この構成においては、光源からの出射光束及びレンズ群が全反射プリズムの画像形成素子への光出射面側から画像形成素子側へはみ出ることを少なく抑えることができ、その分、全反射プリズムと画像形成素子との距離を短くしても、画像形成素子が設けられる素子基板に光源からの出射光束が遮られたり、素子基板にレンズ群がぶつかることがない。従って、全反射プリズムと画像形成素子との距離を短くすることが可能となる。また、全反射プリズムと画像形成素子との距離を短くすることで、画像形成素子からの反射光は、その広がり角が小さいうちに全反射プリズムに入射される。従って、全反射プリズムを小型化することができる。さらに、全反射プリズムの小型化により、画像形成素子から投射レンズに至る光路長を短くでき、これにより、画像形成素子からの反射光を広がり角の小さいうちに投射レンズに入射させることが可能となり、投射レンズを小型化することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に記載の投射型画像表示装置において、全反射プリズムは、レンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが、
80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)
nd：全反射プリズムの屈折率
B：画像形成素子での反射角
C：sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo)
を満たすものである。
【００１６】
この構成においては、全反射プリズムのレンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、光源からの光は、光量ロスが少なく、効率よく投射レンズへ導かれる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、第１のプリズムへの入射光軸が画像形成素子の画像形成面と略平行であるため、画像形成素子と第１のプリズムとの距離を短くすることができ、画像形成素子、投射レンズ、レンズ群、第１のプリズム、及び第２のプリズムから成る画像投射光学系全体の省スペース化を図ることができる。また、画像形成素子と第１のプリズムとの距離を短くすることで、第１のプリズム、第２のプリズム、及び投射レンズを小型化することができ、これにより、画像投射光学系全体を小型化、軽量化することができる。
【００１８】
また、第１のプリズムのレンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、画像投射光学系での光量ロスを少なくでき、明るい画像を表示することができる。さらに、レンズ群のレンズのうち第１のプリズムの直近に位置するレンズの傾き角が(90−A)/2≦レンズの傾き角≦90−Aを満たすことで、画像投射光学系での光量ロスをより一層少なくでき、より一層明るい画像を表示することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、全反射プリズムへの入射光軸が画像形成素子の画像形成面と略平行又は画像形成面側に傾いているため、画像形成素子と全反射プリズムとの距離を短くすることができ、画像形成素子、投射レンズ、レンズ群、及び全反射プリズムから成る画像投射光学系全体の省スペース化を図ることができる。また、画像形成素子と全反射プリズムとの距離を短くすることで、全反射プリズム及び投射レンズを小型化することができ、これにより、画像投射光学系全体を小型化、軽量化することができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、全反射プリズムのレンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、画像投射光学系での光量ロスを少なくでき、明るい画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。図１において、画像表示プロジェクタ１は、パソコンやビデオカメラ等から入力される画像信号を基に、画像投射光学系により画像を形成し、その画像をスクリーン等に投射表示する装置である。画像投射光学系は、筐体２０の内部に装備されている。筐体２０は、画像投射用開口２１を前面に有しており、画像投射光学系の一部を構成する投射レンズ４が画像投射用開口２１に臨んでいる。画像投射光学系により形成された画像は、投射レンズ４から筐体２０の外部に投射される。
【００２２】
次に、上記画像投射光学系について説明する。図２において、画像投射光学系１０は、ランプ２と、画像形成素子３と、投射レンズ４と、カラーフィルタ１１と、ライトインテグレータ１２と、レンズ群１３と、反射ミラー１４と、第１のプリズム（全反射プリズム）１５と、第２のプリズム１６とを有している。
【００２３】
ランプ２は、画像投射用の光を出射するものである。このランプ２は、例えば、白色光を出射するものが用いられる。
【００２４】
画像形成素子３は、ランプ２から出射された画像投射用の光を反射することにより画像を形成するものであり、素子基板１７上に設けられている。この画像形成素子３は、多数のマイクロミラーがマトリックス状に配列されて画像形成面３ａが構成されており、各マイクロミラーの角度が制御部（不図示）からの信号により制御されることで、画像形成面３ａ（各マイクロミラー）に照射される光を反射して画像を形成する。
【００２５】
投射レンズ４は、画像形成素子３により反射された光、すなわち画像形成素子３で形成された画像を投射するためのものであり、上述のように筐体２０に設けられた画像投射用開口２１に臨む位置に配置される。
【００２６】
カラーフィルタ１１は、ランプ２から出射された光を配色するものであり、回転軸１１ａを軸心として回転し、その回転方向に赤、緑、青、白（透明）の４枚のフィルタが配列された構成となっている。ランプ２から出射された光は、回転しているカラーフィルタ１１を透過することにより、赤、緑、青、白（透明）の４色に時系列的に配色される。
【００２７】
ライトインテグレータ１２は、ランプ２から出射された光を凝縮して均一化するものである。このライトインテグレータ１２は、内部が中空のトンネル型のものや、内部が中実のロッド型のものが用いられる。カラーフィルタ１１により配色された光は、ライトインテグレータ１２の一端側から入射し、内部で反射（トンネル型のものでは内面反射、ロッド型のものでは全反射）を繰り返すことにより凝縮され均一化されて、他端側から出射される。ライトインテグレータ１２は、画像投射用の光を出射する２次光源としての役割を持っている。
【００２８】
レンズ群１３は、ライトインテグレータ１２から出射された光（すなわちランプ２からの光）を画像形成素子３上に結像させるものであり、３枚のレンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄから成り、ライトインテグレータ１２から画像形成素子３に至る光路中に配置されている。反射ミラー１４は、レンズ１３ｃを経由した光をレンズ１３ｄに向けて反射するものであり、レンズ１３ｃからレンズ１３ｄに至る光路中に配置されている。
【００２９】
第１のプリズム１５は、レンズ群１３を経由した光を画像形成素子３に導くと共に、画像形成素子３からの反射光を投射レンズ４に導くものであり、レンズ群１３から画像形成素子３に至る光路中に配置されている。第２のプリズム１６は、第１のプリズム１５により投射レンズ４に導かれる画像形成素子３からの反射光の向きを調整するものであり、第１のプリズム１５から投射レンズ４に至る光路中に配置されている。
【００３０】
このような構成の画像投射光学系１０は、ランプ２から出射された画像投射用の光をカラーフィルタ１１により配色すると共にライトインテグレータ１２により凝縮、均一化し、その光をレンズ群１３及び第１のプリズム１５を経由して画像形成素子３に導いて、画像形成素子３にて画像を形成する。そして、画像形成素子３からの反射光（すなわち画像形成素子３にて形成された画像）を第１のプリズム１５及び第２のプリズム１６を経由して投射レンズ４に導いて、投射レンズ４を介してスクリーン等に投射する。
【００３１】
次に、上記第１のプリズム１５、及び第２のプリズム１６の構成と共に、上記画像投射光学系１０の詳細について、図３を参照して説明する。なお、図３に示す画像投射光学系１０は、光学設計上の構成（以下、光学設計構成という）であり、レンズ１３ｂ,１３ｃ、及び反射ミラー１４を省略した構成となっている。このような光学設計構成によっても、光学的には同等であり、簡単のために、以下、この光学設計構成を参照して説明する。
【００３２】
第１のプリズム１５は、レンズ群１３を経由したライトインテグレータ１２からの光が第１の面１５ａから入射され、その光を第２の面１５ｂにより全反射して画像形成素子３に向けて第３の面１５ｃから出射すると共に、画像形成素子３で反射された光が入射され、その光を第２の面１５ｂから出射する構成となっている。この第１のプリズム１５は、第１の面１５ａが、レンズ群１３を経由した光の第１のプリズム１５への入射光軸Ｐに対して傾き、第３の面１５ｃが、入射光軸Ｐと平行となっている。また、第２の面１５ｂは、レンズ群１３を経由して第１の面１５ａから入射した光が全反射する角度に設定されている。
【００３３】
画像形成素子３は、上述のように多数のマイクロミラーがマトリックス状に配列されて画像形成面３ａが構成されており、画像形成面３ａが第１のプリズム１５の第３の面１５ｃと平行となるように、従って、画像形成面３ａがレンズ群１３を経由した光の第１のプリズムへの入射光軸Ｐと平行となるように配置されている。画像形成素子３は、素子基板１７の表面に設けられており、素子基板１７と入射光軸Ｐも平行となっている。
【００３４】
第１のプリズム１５の第３の面１５ｃから出射された光は、集光されながら画像形成素子３上に照射されて画像形成面３ａに結像される。画像形成素子３に照射された光は、各マイクロミラーにより広がり角を持った状態に反射される。画像形成素子３の各マイクロミラーは、画像形成面３ａと垂直な方向を基準の０°として、例えば±１２°の角度に変化するようになっており、各マイクロミラーの角度が＋１２°と−１２°とに変化されることにより、各マイクロミラーからの反射光が投射レンズ４に導かれる状態と導かれない状態とに制御される。
【００３５】
画像形成素子３、ライトインテグレータ１２、レンズ群１３、及び第１のプリズム１５は、画像形成素子３のマイクロミラーからの反射光が投射レンズ４に導かれる状態では、主光線（光束の中心である光軸Ｑ上を通る光）が画像形成素子３の画像形成面３ａと垂直な方向へ反射されるように設計され配置されている。また、マイクロミラーへの入射光束とその反射光束が重ならないように（すなわち、マイクロミラーからの反射光が第１のプリズム１５の第２の面１５ｂで全反射されることなく、第２の面１５ｂを透過するように）設計され配置されている。
【００３６】
第１のプリズム１５は、屈折率をnd、画像形成素子３での主光線の反射角をB、画像形成素子３への集光最大角度の半角（sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo））をCとすると、第１の面１５ａ（レンズ群１３からの光の入射面）と第３の面１５ｃ（画像形成素子３への光の出射面）との交角Aが、80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たしている。本実施形態では、nd＝１．５１６８、A＝６８°、B＝１２°、C＝１１．５４°（FNo＝２．５）であり、A＝６８°となっている。
【００３７】
また、レンズ群１３の第１のプリズム１５の直近に位置するレンズ１３ｄは、レンズ群１３を経由した光の第１のプリズム１５への入射光軸Ｐに対して所定の角度傾けて配置されており、その傾き角Dは、(90−A)/2≦D≦90−Aを満たしている。
【００３８】
第２のプリズム１６は、第１のプリズム１５の第２の面１５ｂから出射された光、すなわち画像形成素子３により反射されて第１のプリズム１５を透過した光が第１の面１６ａから入射され、その光を投射レンズ４に向けて第２の面１６ｂから出射する構成となっている。この第２のプリズム１６は、第１の面１６ａが、第１のプリズム１５の第２の面１５ｂと平行で、第２の面１６ｂが第１のプリズム１５の第３の面１５ｃと平行となっている。第１のプリズム１５の第２の面１５ｂと第２のプリズム１６の第１の面１６ａとの間には、隙間（空気層）が設けられている。第２のプリズム１６の屈折率は、第１のプリズム１５の屈折率と同じである。
【００３９】
画像形成素子３で反射された光は、第１のプリズム１５を透過することにより屈折するが、第２のプリズム１６を透過することにより第１のプリズム１５により屈折したのとは逆向きに屈折する。これにより、第２のプリズム１６を透過した後の画像形成素子３からの反射光は、第１のプリズム１５に入射する前の画像形成素子３からの反射光と同じ進行方向（主光線が画像形成面３ａと垂直な方向）で同じ広がり角となる。
【００４０】
このような構成によれば、第１のプリズム１５への入射光軸Ｐが画像形成素子３の画像形成面３ａと平行であるため、ライトインテグレータ１２からの出射光束及びレンズ群１３が第１のプリズム１５の第３の面１５ｃよりも画像形成素子３側へはみ出ることを少なく抑えることができる。これにより、その分、第１のプリズム１５と画像形成素子３との距離を短くしても、素子基板１７にライトインテグレータ１２からの出射光束が遮られたり、素子基板１７にレンズ群１３がぶつかることがなく、第１のプリズム１５と画像形成素子３との距離を短くすることが可能となる。
【００４１】
しかも、第１のプリズム１５と画像形成素子３との距離を短くすることで、画像形成素子３からの反射光は、その広がり角が小さいうちに第１のプリズム１５及び第２のプリズム１６に入射される。従って、第１のプリズム１５及び第２のプリズム１６を小型化することができる。さらに、第１のプリズム１５及び第２のプリズム１６の小型化により、第１のプリズム１５の第３の面１５ｃから第２のプリズム１６の第２の面１６ｂに至る光路長Ｌを短くして、画像形成素子３からの反射光を広がり角の小さいうちに投射レンズ４に入射させることができるので、投射レンズ４を小型化することができる。
【００４２】
また、第１のプリズム１５の第１の面１５ａ（レンズ群１３からの光の入射面）と第３の面１５ｃ（画像形成素子３への光の出射面）との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、ライトインテグレータ１２からの光は、光量ロスが少なく、効率よく投射レンズ４へ導かれ、明るい画像が投射される。さらに、第１のプリズム１５の直近に位置するレンズ１３ｄの傾き角Dが(90−A)/2≦D≦90−Aを満たすことで、ライトインテグレータ１２からの光は、光量ロスがより少なく、より効率よく投射レンズへ導かれ、より明るい画像が投射される。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、レンズ群１３を経由した光の第１のプリズム１５への入射光軸Ｐは、必ずしも画像形成素子３の画像形成面３ａと平行である必要はなく、画像形成面３ａ側に傾いて（投射レンズ４側から画像形成素子３側に向かって第１のプリズム１５に入射するように傾いて）いてもよい。このような構成によっても、上記の実施形態と同様に、ライトインテグレータ１２からの出射光束及びレンズ群１３が第１のプリズム１５の第３の面１５ｃよりも画像形成素子３側へはみ出ることを少なく抑えることができ、第１のプリズム１５と画像形成素子３との距離を短くすることが可能となる。また、反射ミラー１４は、必ずしも必要ではなく、反射ミラーを備えない構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る投射型画像表示装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】同投射型画像表示装置の画像投射光学系の構成を示す平面図。
【図３】同投射型画像表示装置の画像投射光学系の光学設計構成を示す平面図。
【図４】従来の投射型画像表示装置の画像投射光学系の光学設計構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００４５】
１  投射型画像表示装置
２  ランプ（光源）
３  画像形成素子
３ａ  画像形成面
４  投射レンズ
１０  画像投射光学系
１１  カラーフィルタ
１２  ライトインテグレータ
１３  レンズ群
１３ｄ  第１のプリズムの直近に位置するレンズ
１４  反射ミラー
１５  第１のプリズム（全反射プリズム）
１５ａ  第１のプリズムの第１の面（レンズ群からの光の入射面）
１５ｂ  第１のプリズムの第２の面
１５ｃ  第１のプリズムの第３の面（画像形成素子への光の出射面）
１６  第２のプリズム
１６ａ  第２のプリズムの第１の面
１６ｂ  第２のプリズムの第２の面
２０  筐体
Ａ  第１のプリズムの第１の面と第３の面との交角（レンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角）
Ｂ  画像形成素子での反射角
Ｃ  画像形成素子への集光角度の半角（sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo））
Ｄ  第１のプリズムの直近に位置するレンズの傾き角
ｎｄ  第１のプリズムの屈折率
Ｐ  レンズ群を経由した光の第１のプリズムへの入射光軸
Ｑ  光軸
【図１】
2006058659.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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