(57)【要約】【課題】１台の装置で４以上の原色変調光を正確に合成することのできる画像表示装置を提供する。【解決手段】Ｎ（≧４）の原色光を発光する原色光発光手段１１と、原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段１２と、原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段１３と、画像光を投射する画像光投射手段１４とを含み、画像光合成手段１３が、画像光を一方の正方形端面である出射面から出射する四角柱状の画像光路と、画像光路の側面、または、画像光路の側面および画像光路の他方の端面から延伸し、それぞれが１の原色変調光を伝播するＮ本の原色変調光路と、画像光路中に形成され、画像光路の側面から延伸する原色変調光路を伝播した原色変調光を出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む。【選択図】図１
2008102481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（≧４）の原色光を発光する原色光発光手段と、
前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、
前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、
前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、
前記画像光合成手段が、
前記画像光を一方の正方形端面である出射面から出射する四角柱状の画像光路と、
前記画像光路の側面、または、前記画像光路の側面および前記画像光路の他方の正方形端面から延伸し、それぞれが１の前記原色変調光を伝播するＮ本の原色変調光路と、
前記画像光路中に形成され、前記画像光路の側面から延伸する前記原色変調光路を伝播した前記原色変調光を前記出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む画像表示装置。
【請求項２】
Ｎ本の前記原色変調光路が、前記画像光路の一対の側面、または、前記画像光路の一対の側面および前記画像光路の他方の正方形端面から延伸し、それぞれが１の前記原色変調光を伝播するものである請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
Ｎ（≧４）の原色光を発光する原色光発光手段と、
前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、
前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、
前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、
前記画像光合成手段が、
前記画像光を１つの側面である出射面から出射する正（Ｎ＋１）角柱状の画像光路と、
前記画像光路中に形成され、前記画像光路の前記出射面以外の側面から進入した前記原色変調光を前記出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む画像表示装置。
【請求項４】
前記原色光発光手段が、赤色光、黄色光、長波長緑色光、短波長緑色光および青色光を発光するものであり、
前記原色変調光生成手段が、前記赤色光、前記黄色光、前記長波長緑色光、前記短波長緑色光および前記青色光を前記画像信号に応じて変調して赤色変調光、黄色変調光、長波長緑色変調光、短波長緑色変調光および青色変調光を生成するものであり、
前記画像光合成手段が、
前記画像光路の第１の位置の第１の側面側から延伸し前記赤色変調光を伝播する第１の原色変調光路、前記画像光路の第２の位置の前記第１の側面に隣接する第２の側面側から延伸し前記青色変調光を伝播する第２の原色変調光路、前記画像光路の前記第２の位置の前記第１の側面に対向する第３の側面側から延伸し前記黄色変調光を伝播する第３の原色変調光路、前記画像光路の前記第２の位置の前記第２の側面に対向する第４の側面側から延伸し前記短波長緑色画像光を伝播する第４の原色変調光路および前記画像光路の他方の正方形端面から前記長波長緑色変調光を伝播する第５の原色変調光路と、
前記画像光路内の前記第１の位置に設置され、前記赤色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第１のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第１の位置に設置され、前記青色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第２のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第２の位置に設置され、前記黄色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第３のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第２の位置に設置され、前記短波長緑色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第４のダイクロイックミラーとを含むものである請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
Ｎ（≧４）の原色光を発光する原色光発光手段と、
前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、
前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、
前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、
前記原色光発光手段が、赤色光、長波長緑色光、短波長緑色光および青色光を発光するものであり、
前記原色変調光生成手段が、前記赤色光、前記長波長緑色光、前記短波長緑色光および前記青色光を前記画像信号に応じて変調して赤色変調光、長波長緑色変調光、短波長緑色変調光および青色変調光を生成するものであり、
前記画像光合成手段が、正６面体の一対の対向面以外の４面から前記赤色変調光、前記長波長緑色変調光、前記短波長緑色変調光および前記青色変調光を取り込み、前記一対の対向面の一方の面から前記画像光を出射する１つの４面ダイクロイックプリズムである画像表示装置。
【請求項６】
前記原色変調光生成手段が、前記画像信号に応じて反射光量を制御する反射型液晶ライトバルブ、あるいは、前記画像信号に応じて透過光量を制御する透過型液晶ライトバルブを含み、
前記原色光発光手段が、
白色光を発光する白色光発光手段と、
前記白色光をＮの前記原色光に分離する白色光分離手段とを含む請求項１から請求項５に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に係り、特に、４以上の原色画像光を正確に合成表示することが可能な一体型の画像光合成素子を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像表示装置は、テレビジョン受像機あるいはパーソナルコンピュータ用表示装置等に適用されているが、直視型と投射型に大別される。
【０００３】
直視型のカラー画像表示装置にあっては、解像度を高めるとともに画面を大型化するためには、画素を小型化するとともに画素数を増す必要があるため、装置が複雑化、高額化することは避けることができない。
【０００４】
従って、大型のカラー画像表示装置としては投射型を使用することが望ましく、各種の投射型カラー画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、図１２のブロック図に示すように、白色光を発光する光源９１１と、白色光を赤色光とシアン色光に分離する第１のダイクロイックミラー９１２と、シアン光を緑色光と青色光に分離する第２のダイクロイックミラー９１３と、赤色光、緑色光および青色光の透過光量を制御する赤色光用液晶ライトバルブ９１４Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ９１４Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ９１４Ｂと、光量が制御された青色光、緑色光および赤色光を混合するクロスプリズム９１５と、混合光を投影する投影レンズ９１６とを含んでいる。
【０００６】
上記の従来の投射型カラー画像表示装置は、光の３原色（赤色、緑色、青色）ごとに光変調され、変調後の３原色をクロスプリズム９１５により混合し、投影レンズ９１６によりスクリーンに投影している。
【０００７】
しかし、上記の従来の投射型カラー画像表示装置では、赤色光、緑色光および青色光の３原色を使用してカラー画像を合成しているため、表示できる色範囲に限界があるという課題があった。
【０００８】
即ち、上記の従来の投射型カラー画像表示装置は、図１３に示す国際照明委員会（ＣＩＥ）の色度図の赤色光源ＲＳ、緑色光源ＧＳおよび青色光源ＢＳを結ぶ３角形の外側の色は表示することができないという課題があった。
【０００９】
この課題を解決するために、赤色光源ＲＳ、緑色光源ＧＳおよび青色光源ＢＳに加えて青緑色光源ＢＧＳを使用して表示可能な色を拡大した投射型カラー画像表示装置も既に提案されている（例えば、特許文献２および非特許文献１参照）。
【００１０】
特許文献２に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、図１４のブロック図に示すように、赤色光を発光する赤色光源９２１と、青色光を発光する青色光源９２２と、第１の緑色光を発光する第１の緑色光源９２３と、第１の緑色光と中心波長の異なる第２の緑色光を発光する第２の緑色光源９２４と、赤色光を変調する第１液晶ライトバルブ９２５と、青色光を変調する第２液晶ライトバルブ９２６と、第１の緑色光および第２の緑色光を変調する第３液晶ライトバルブ９２７と、変調された赤色光、青色光、第１の緑色光および第２の緑色光を混合するクロスダイクロイックプリズム９２８と、混合光を投射する投射レンズ９２９とを含んでいる。
【００１１】
上記の従来の投射型カラー画像表示装置においては、赤色光源９２１および青色光源９２２は１フレーム表示期間発光し、第１の緑色光源９２３は１フレーム表示期間の前半に発光し、第２の緑色光源９２４は１フレーム表示期間の後半に発光する。
【００１２】
赤色光は第１液晶ライトバルブ９２５で、青色光は第２液晶ライトバルブ９２６で、第１の緑色光および第２の緑色光は第３液晶ライトバルブ９２７で変調され、クロスダイクロイックプリズム９２８で混合されて投射レンズ９２９により画像を投影する。
【００１３】
非特許文献１に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、第１の３原色（Ｒ１、Ｇ１およびＢ１）を適用する第１のＤＬＰプロジェクタにより投影される第１の画像と、第２の３原色（Ｒ２、Ｇ２およびＢ２）を適用する第２のＤＬＰプロジェクタにより投影される第２の画像とをスクリーン上で合成して６原色を使用した画像を表示することを可能としている。
【特許文献１】特開２００３−２４１３１４号公報（［００２２］〜［００２６］、［図３］）
【特許文献２】特開２００４−３２５４７７号公報（［００１８］〜［００２２］、［図１］）
【非特許文献１】NATURAL VISION  ナチュラルビジョンの研究開発プロジェクト（動画）研究開発報告書（別冊）  独立行政法人  情報通信研究機構刊
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献２に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、第１の緑色光と第２の緑色光とを時分割で表示するものであるため、光源を高速で点滅させなければならないという課題があった。
【００１５】
また非特許文献１に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、２台のＤＬＰプロジェクタからの投影像をスクリーン上で合成するため、２台のＤＬＰプロジェクタを光学的に正確に位置決めしなければならないという課題があった。
【００１６】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、４以上の原色変調光を正確に合成することを可能とする一体型の画像光合成素子を備える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】
【００１７】
［第１の発明］
本発明の画像表示装置は、Ｎ（≧４）の原色光を発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記画像光合成手段が、前記画像光を一方の正方形端面である出射面から出射する四角柱状の画像光路と、前記画像光路の側面、または、前記画像光路の側面および前記画像光路の他方の正方形端面から延伸し、それぞれが１の前記原色変調光を伝播するＮ本の原色変調光路と、前記画像光路中に形成され、前記画像光路の側面から延伸する前記原色変調光路を伝播した前記原色変調光を前記出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む構成を有している。
【００１８】
この構成により、４以上の原色変調光を正確に合成することができることとなる。
【００１９】
［第２の発明］
本発明の画像表示装置は、Ｎ本の前記原色変調光路が、前記画像光路の一対の側面、または、前記画像光路の一対の側面および前記画像光路の他方の正方形端面から延伸し、それぞれが１の前記原色変調光を伝播する構成を有していてもよい。
【００２０】
［第３の発明］
本発明の画像表示装置は、Ｎ（≧４）の原色光を発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記画像光合成手段が、前記画像光を１つの側面である出射面から出射する正（Ｎ＋１）角柱状の画像光路と、前記画像光路中に形成され、前記画像光路の前記出射面以外の側面から進入した前記原色変調光を前記出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む構成を有していてもよい。
【００２１】
［第４の発明］
本発明の画像表示装置は、前記原色光発光手段が、赤色光、黄色光、長波長緑色光、短波長緑色光および青色光を発光するものであり、前記原色変調光生成手段が、前記赤色光、前記黄色光、前記長波長緑色光、前記短波長緑色光および前記青色光を前記画像信号に応じて変調して赤色変調光、黄色変調光、長波長緑色変調光、短波長緑色変調光および青色変調光を生成するものであり、前記画像光合成手段が、前記画像光路の第１の位置の第１の側面側から延伸し前記赤色変調光を伝播する第１の原色変調光路、前記画像光路の第２の位置の前記第１の側面に隣接する第２の側面側から延伸し前記青色変調光を伝播する第２の原色変調光路、前記画像光路の前記第２の位置の前記第１の側面に対向する第３の側面側から延伸し前記黄色変調光を伝播する第３の原色変調光路、前記画像光路の前記第２の位置の前記第２の側面に対向する第４の側面側から延伸し前記短波長緑色画像光を伝播する第４の原色変調光路および前記画像光路の他方の正方形端面から前記長波長緑色変調光を伝播する第５の原色変調光路と、前記画像光路内の前記第１の位置に設置され、前記赤色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第１のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第１の位置に設置され、前記青色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第２のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第２の位置に設置され、前記黄色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第３のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第２の位置に設置され、前記短波長緑色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第４のダイクロイックミラーとを含む構成を有していてもよい。
【００２２】
［第５の発明］
本発明の画像表示装置は、Ｎ（≧４）の原色光を発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記原色光発光手段が、赤色光、長波長緑色光、短波長緑色光および青色光を発光するものであり、前記原色変調光生成手段が、前記赤色光、前記長波長緑色光、前記短波長緑色光および前記青色光を前記画像信号に応じて変調して赤色変調光、長波長緑色変調光、短波長緑色変調光および青色変調光を生成するものであり、前記画像光合成手段が、正６面体の一対の対向面以外の４面から前記赤色変調光、前記長波長緑色変調光、前記短波長緑色変調光および前記青色変調光を取り込み、前記一対の対向面の一方の面から前記画像光を出射する１つの４面ダイクロイックプリズムである構成を有していてもよい。
【００２３】
［第６の発明］
本発明の画像表示装置は、前記原色変調光生成手段が、前記画像信号に応じて反射光量を制御する反射型液晶ライトバルブ、あるいは、前記画像信号に応じて透過光量を制御する透過型液晶ライトバルブを含み、前記原色光発光手段が、白色光を発光する白色光発光手段と、前記白色光をＮの前記原色光に分離する白色光分離手段とを含む構成を有していてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段を設けることにより、１台の装置で４以上の原色変調光を正確に合成することができるという効果を有する画像表示装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る画像表示装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
本発明に係る画像表示装置１は、図１のブロック図に示すように、Ｎ（≧４）の原色光を発光する原色光発光手段１１と、原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段１２と、原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段１３と、画像光を投射する画像光投射手段１４とを含む。
【００２６】
なお、原色光発光手段１１は、白色光Ｗを発光する白色光発光手段１１１と、白色光ＷをＮの原色光に分離する白色光分離手段１１２とから構成されていてもよい。
【００２７】
図２は本発明に係る画像表示装置１のＮ＝５である場合のハードウエア構成の一例を示す斜視図であって、白色光発光手段１１１は白色光源１５１である。
【００２８】
白色光分離手段１１２は、第１の分離ダイクロイックミラー１６１、第２の分離ダイクロイックミラー１６２、第３の分離ダイクロイックミラー１６３および第４の分離ダイクロイックミラー１６４で構成され、白色光Ｗを赤色光Ｒ、黄色光Ｙ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂの５色の原色光に分離する。なお、５色の原色光の組み合わせは上記に限られるものではなく、例えば、白色光Ｗを長波長赤色光ＬＲ、短波長赤色光ＳＲ、緑色光Ｇ、長波長青色光ＬＢおよび短波長青色光ＳＢの５色の原色光に分離してもよい。
【００２９】
第１の分離ダイクロイックミラー１６１と第２の分離ダイクロイックミラー１６２とは互いに直交し、白色光源１５１の光軸に対して４５度の角度を成して配置される。第３の分離ダイクロイックミラー１６３と第４の分離ダイクロイックミラー１６４とは互いに直交し、白色光源１５１に対して第１の分離ダイクロイックミラー１６１と第２の分離ダイクロイックミラー１６２より下流側に白色光源１５１の光軸に対して４５度の角度を成して配置される。
【００３０】
第１の分離ダイクロイックミラー１６１は赤色光Ｒを反射し、他の原色光を透過する。第２の分離ダイクロイックミラー１６２は青色光Ｂを反射し、他の原色光を透過する。
【００３１】
第３の分離ダイクロイックミラー１６３は黄色光Ｙを反射し、他の原色光を透過する。第４の分離ダイクロイックミラー１６４は短波長緑色光ＳＧを反射し、他の原色光を透過する。
【００３２】
赤色光Ｒ、黄色光Ｙ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂは、適宜に配置された反射鏡によって反射され、画像光合成手段１３の側壁から画像光合成手段１３に入射する。長波長緑色光ＬＧは、画像光合成手段１３の端面から画像光合成手段１３に入射する。
【００３３】
なお、原色変調光生成手段１２は、赤色光Ｒを変調して赤色変調光ＲMを生成する第１の原色変調光生成手段１２１、黄色光Ｙを変調して黄色変調光ＹMを生成する第２の原色変調光生成手段１２２、短波長緑色光ＳＧを変調して短波長緑色変調光ＳＧMを生成する第３の原色変調光生成手段１２３、青色光Ｂを変調して青色変調光ＢMを生成する第４の原色変調光生成手段１２４、長波長緑色光ＬＧを変調して長波長緑色変調光ＬＧMを生成する第５の原色変調光生成手段１２５からなっており、原色光発光手段１１と画像光合成手段１３の間に設置されるが、原色変調光を同期させるために原色変調光生成手段１２より下流の光路長をすべての原色光について等しくすることが望ましい。
【００３４】
画像光投射手段１４は、例えば凸レンズ１４１であり、原色変調光生成手段１２の出射面から出射する画像光を、スクリーン上に投射する。
【００３５】
以下に画像光合成手段１３の実施形態について説明する。
【００３６】
［第１の実施形態］
［第１例］
Ｎ＝４の場合の画像光合成手段１３の第１の実施形態２は、図３（ａ）の上面図に示すように、画像光を一方の正方形（一辺長＝Ｌ）端面である出射面２１ａから出射する四角柱状の画像光路２１と、画像光路２１の一対の側面２１ｂおよび２１ｃから延伸し、それぞれが１の原色変調光を伝播する第１の原色変調光路２２１、第２の原色変調光路２２２、第３の原色変調光路２２３および第４の原色変調光路２２４と、画像光路２１中に形成され画像光路２１の一対の側面２１ｂおよび２１ｃから延伸する各原色変調光路を伝播した原色変調光を出射面２１ａの方向に反射する第１のダイクロイックミラー２３１、第２のダイクロイックミラー２３２、第３のダイクロイックミラー２３３および第４のダイクロイックミラー２３４とを含む。
【００３７】
Ｎ＝４の場合は、原色光は赤色光Ｒ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂの４原色光とすることが一般的である。
【００３８】
そして、原色変調光生成手段１２である反射型液晶ライトバルブあるいは透過型液晶ライトバルブ（以下、単に液晶ライトバルブとも記す）を適用して、赤色光Ｒを赤色画像信号に応じて変調して赤色変調光ＲMに、長波長緑色光ＬＧを長波長緑色画像信号に応じて変調して長波長緑色変調光ＬＧMに、短波長緑色光ＳＧを短波長緑色画像信号に応じて変調して短波長緑色変調光ＳＧMに、および青色光Ｂを青色画像信号に応じて変調して青色変調光ＢMに変換する。
【００３９】
そして、赤色変調光ＲMは第１の原色変調光路２２１に、長波長緑色変調光ＬＧMは第２の原色変調光路２２２に、短波長緑色変調光ＳＧMは第３の原色変調光路２２３に、青色変調光ＢMは第４の原色変調光路２２４に入射する。
【００４０】
赤色変調光ＲMは第１の原色変調光路２２１を伝播し、第１のダイクロイックミラー２３１で反射されて出射面２１ａから出射する。長波長緑色変調光ＬＧMは第２の原色変調光路２２２を伝播し、第２のダイクロイックミラー２３２で反射され、第１のダイクロイックミラー２３１および第４のダイクロイックミラー２３４を透過して出射面２１ａから出射する。短波長緑色変調光ＳＧMは第３の原色変調光路２２３を伝播し、第３のダイクロイックミラー２３３で反射され、第１のダイクロイックミラー２３１および第４のダイクロイックミラー２３４を透過して出射面２１ａから出射する。そして、青色変調光ＢMは第４の原色変調光路２２４を伝播し、第４のダイクロイックミラー２３４で反射されて出射面２１ａから出射する。
【００４１】
第１のダイクロイックミラー２３１は、赤色変調光ＲMを反射し、他の原色変調光を透過する。第２のダイクロイックミラー２３２は、長波長緑色変調光ＬＧMを反射し、他の原色変調光を透過する。第３のダイクロイックミラー２３３は、短波長緑色変調光ＳＧMを反射し、他の原色変調光を透過する。そして、第４のダイクロイックミラー２３４は、青色変調光ＢMを反射し、他の原色変調光を透過する。
【００４２】
従って、出射面２１ａからは、赤色変調光ＲM、長波長緑色変調光ＬＧM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび青色変調光ＢMを合成した画像光が出射されることとなる。
【００４３】
なお、赤色変調光ＲM、長波長緑色変調光ＬＧM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび青色変調光ＢMの同期を維持するために、すべての原色変調光について液晶ライトバルブから出射面２１ａまでの光路長を一定とすることが望ましい。図３（ａ）の場合はすべての原色変調光の光路長を４Ｌとしている。
【００４４】
［第２例］
図３（ｂ）はＮ＝５の場合の第１の実施形態３の上面図であって、画像光路３１の他方の正方形端面３１ｄから第５の原色変調光路３２５が延伸する点が、図３（ａ）と相違する。
【００４５】
Ｎ＝５の場合は、原色光は赤色光Ｒ、黄色光Ｙ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂの５原色とすることが一般的である。各原色光は、液晶ライトバルブで変調され、赤色変調光ＲM、黄色変調光ＹM、長波長緑色変調光ＬＧM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび青色変調光ＢMに変換される。
【００４６】
赤色変調光ＲMは第１の原色変調光路３２１に、黄色変調光ＹMは第２の原色変調光路３２２に、長波長緑色変調光ＬＧMは第５の原色変調光路３２５に、短波長緑色変調光ＳＧMは第３の原色変調光路３２３に、青色変調光ＢMは第４の原色変調光路３２４に入射する。
【００４７】
赤色変調光ＲMは第１の原色変調光路３２１を伝播し、第１のダイクロイックミラー３３１で反射されて出射面３１ａから出射する。黄色変調光ＹMは第２の原色変調光路３２２を伝播し、第２のダイクロイックミラー３３２で反射され、第１のダイクロイックミラー３３１および第４のダイクロイックミラー３３４を透過して出射面３１ａから出射する。長波長緑色変調光ＬＧMは第５の原色変調光路３２５を伝播し、第１のダイクロイックミラー３３１、第２のダイクロイックミラー３３２、第３のダイクロイックミラー３３３および第４のダイクロイックミラー３３４を透過して出射面３１ａから出射する。短波長緑色変調光ＳＧMは第３の原色変調光路３２３を伝播し、第３のダイクロイックミラー３３３で反射され、第１のダイクロイックミラー３３１および第４のダイクロイックミラー３３４を透過して出射面３１ａから出射する。そして、青色変調光ＢMは第４の原色変調光路３２４を伝播し、第４のダイクロイックミラー３３４で反射されて出射面３１ａから出射する。
【００４８】
第１のダイクロイックミラー３３１は、赤色変調光ＲMを反射し、他の原色変調光を透過する。第２のダイクロイックミラー３３２は、黄色変調光ＹMを反射し、他の原色変調光を透過する。第３のダイクロイックミラー３３３は、短波長緑色変調光ＳＧMを反射し、他の原色変調光を透過する。そして、第４のダイクロイックミラー３３４は、青色変調光ＢMを反射し、他の原色変調光を透過する。図３（ｂ）においては、すべての原色変調光の光路長は４Ｌである。
【００４９】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、４色以上の原色光を使用する画像表示装置において、一体型の画像光合成手段によって原色変調光を合成することが可能となる。
【００５０】
上記の第１例および第２例にあっては、原色光の数を増すほど液晶ライトバルブから出射面までの光路が長くなるため、原色変調光路および画像光路の側面からの光の漏洩により画像光の輝度が低下するおそれがある。
【００５１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、原色変調光路および画像光路を可能な限り短縮することにより、上記課題を解決することを目的とするものである。
［第１例］
図４（ａ）はＮ＝４の場合の画像光合成手段１３の第２の実施形態４の上面図であって、画像光を出射面４１ａから出射する画像光路４１と、画像光路４１の光軸に対して角度θ1、θ2、θ3、θ4を成して画像光路４１の側面４１ｂおよび４１ｃから延伸し、それぞれが１の原色変調光を伝播する第１の原色変調光路４２１、第２の原色変調光路４２２、第３の原色変調光路４２３および第４の原色変調光路４２４と、画像光路４１の内部に形成され、各原色変調光路を伝播してきた原色変調光を出射面４１ａの方向に反射し他の原色変調光を透過する第１のダイクロイックミラー４３１、第２のダイクロイックミラー４３２、第３のダイクロイックミラー４３３および第４のダイクロイックミラー４３４とを含む。
【００５２】
そして、第１のダイクロイックミラー４３１、第２のダイクロイックミラー４３２、第３のダイクロイックミラー４３３および第４のダイクロイックミラー４３４は、画像光路４１の光軸と第１の原色変調光路４２１、第２の原色変調光路４２２、第３の原色変調光路４２３および第４の原色変調光路４２４の光軸とが成す角度θ1、θ2、θ3、θ4を二分する向きに設置される。
【００５３】
第１例で適用される原色光発光手段１１は、赤色光Ｒ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂの４つの原色光を発光する。
【００５４】
赤色光Ｒ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂは、原色変調光生成手段１２である反射型液晶ライトバルブあるいは透過型液晶ライトバルブにより、赤色変調光ＲM、長波長緑色変調光ＬＧM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび青色変調光ＢMに変換される。
【００５５】
赤色変調光ＲMは、第１の原色変調光路４２１を伝播し、画像光路４１に進入し、第１のダイクロイックミラー４３１で反射される。長波長緑色変調光ＬＧMは、第２の原色変調光路４２２を伝播し、画像光路４１に進入し、第２のダイクロイックミラー４３２で反射される。短波長緑色変調光ＳＧMは、第３の原色変調光路４２３を伝播し、画像光路４１に進入し、第３のダイクロイックミラー４３３で反射される。青色変調光ＢMは、第４の原色変調光路４２４を伝播し、画像光路４１に進入し、第４のダイクロイックミラー４３４で反射される。
【００５６】
なお、第１のダイクロイックミラー４３１は、赤色変調光ＲMを反射し、他の原色変調光を透過する。第２のダイクロイックミラー４３２は、長波長緑色変調光ＬＧMを反射し、他の原色変調光を透過する。第３のダイクロイックミラー４３３は、短波長緑色変調光ＳＧMを反射し、他の原色変調光を透過する。そして、第４のダイクロイックミラー４３４は、青色変調光ＢMを反射し、他の原色変調光を透過する。
【００５７】
従って、出射面４１ａからは、赤色変調光ＲM、長波長緑色変調光ＬＧM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび青色変調光ＢMを合成した画像光が出射されることとなる。
【００５８】
なお、本例にあっても、すべての原色変調光の液晶ライトバルブから出射面４１ａまでの光路を同一長さとすることが望ましい。
【００５９】
［第２例］
図４（ｂ）はＮ＝５の場合の画像光合成手段１３の第２の実施形態５の上面図であって、画像光路５１の他方の正方形端面５１ｄから第５の原色変調光路５２５が延伸する点が、図４（ａ）と相違する。
【００６０】
第２例で適用される原色光発光手段１１は、赤色光Ｒ、黄色光Ｙ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂの５つの原色光を発光する。
【００６１】
赤色光Ｒ、黄色光Ｙ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂは、反射型液晶ライトバルブあるいは透過型液晶ライトバルブにより、赤色変調光ＲM、黄色変調光ＹM、長波長緑色変調光ＬＧM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび青色変調光ＢMに変換される。
【００６２】
赤色変調光ＲMは、第１の原色変調光路５２１を伝播し、画像光路５１に進入し、第１のダイクロイックミラー５３１で反射される。黄色変調光ＹMは、第２の原色変調光路５２２を伝播し、画像光路５１に進入し、第２のダイクロイックミラー５３２で反射される。短波長緑色変調光ＳＧMは、第３の原色変調光路５２３を伝播し、画像光路５１に進入し、第３のダイクロイックミラー５３３で反射される。青色変調光ＢMは、第４の原色変調光路５２４を伝播し、画像光路５１に進入し、第４のダイクロイックミラー５３４で反射される。長波長緑色変調光ＬＧMは、第５の原色変調光路５２５を伝播し、画像光路５１に進入する。
【００６３】
なお、第１のダイクロイックミラー５３１は、赤色変調光ＲMを反射し、他の原色変調光を透過する。第２のダイクロイックミラー５３２は、黄色変調光ＹMを反射し、他の原色変調光を透過する。第３のダイクロイックミラー５３３は、短波長緑色変調光ＳＧMを反射し、他の原色変調光を透過する。そして、第４のダイクロイックミラー５３４は、青色変調光ＢMを反射し、他の原色変調光を透過する。
【００６４】
従って、出射面５１ａからは、赤色変調光ＲM、黄色変調光ＹM、長波長緑色変調光ＬＧM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび青色変調光ＢMを合成した画像光が出射されることとなる。
【００６５】
［第３の実施形態］
図５はＮ＝７の場合の画像光合成手段１３の第３の実施形態６の上面図であって、画像光合成手段１３は、画像光を１つの側面である出射面６１ａから出射する正８角柱状の画像光路６１と、画像光路６１中に形成され正８角柱の出射面６１ａ以外の側面６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇおよび６１ｈから進入した原色変調光を出射面６１ａの方向に反射する６枚のダイクロイックミラー６３１、６３２、６３３、６３４、６３５および６３６を含む。
【００６６】
第３の実施形態にあっては、例えば側面６１ｂに沿って原色変調光生成手段１２である透過型液晶ライトバルブ６２を配置すれば、原色変調光路を省略することができ、画像光合成手段１３を小型化することができる。
【００６７】
［第４の実施形態］
第４の実施形態にあっては、原色光発光手段１１は、赤色光Ｒ、黄色光Ｙ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂの５原色光を発光するものであり、原色変調光生成手段１２は、赤色光Ｒ、黄色光Ｙ、長波長緑色光ＬＧ、短波長緑色光ＳＧおよび青色光Ｂを画像信号に応じて変調して赤色変調光ＲM、黄色変調光ＹM、長波長緑色変調光ＬＧM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび青色変調光ＢMを生成する。
【００６８】
そして、画像光合成手段１３の第４の実施形態７は、図６の斜視図および図７の４面図に示すように、画像光を一方の正方形端面である出射面７１ａから出射する四角柱状の画像光路７１と、画像光路７１の第１の位置の第１の側面７１ｂ側から延伸し赤色変調光ＲMを伝播する第１の原色変調光路７２１、画像光路７１の第２の位置の第１の側面７１ｂに隣接する第２の側面７１ｃ側から延伸し青色変調光ＢMを伝播する第２の原色変調光路７２２、画像光路７１の第２の位置の第１の側面７１ｂに対向する第３の側面７１ｄ側から延伸し黄色変調光ＹMを伝播する第３の原色変調光路７２３および画像光路７１の第２の位置の第２の側面７１ｃに対向する第４の側面７１ｅ側から延伸し短波長緑色画像光ＳＧMを伝播する第４の原色変調光路７２４、画像光路７１の他方の正方形端面７１ｆから長波長緑色変調光ＬＧMを伝播する第５の原色変調光路７２５とを含む。
【００６９】
なお、第１の位置とは出射面７１ａから側面に沿った距離が零からＬまでの範囲であり、第２の位置とは出射面７１ａから側面に沿った距離がＬから２Ｌまでの範囲であるものとしている。また、図６および図７の実施形態にあっては、各原色変調光路の辺長Ｌの正方形端面に透過型液晶ライトバルブを配置し、各原色変調光路の正方形端面から出射面７１ａまでの光路長を３Ｌとした場合を示している。
【００７０】
画像光合成手段１３は、さらに、画像光路７１内の第１の位置に設置され赤色変調光ＲMを出射面７１ａの方向に反射し、他の原色変調光を透過する第１のダイクロイックミラー７３１と、画像光路７１内の第１の位置に設置され青色変調光ＢMを出射面７１ａの方向に反射し他の原色変調光を透過する第２のダイクロイックミラー７３２と、画像光路７１内の第２の位置に設置され黄色変調光ＹMを出射面７１ａの方向に反射し、他の原色変調光を透過する第３のダイクロイックミラー７３３と、画像光路７１内の第２の位置に設置され短波長緑色変調光ＳＧMを出射面７１ａの方向に反射し、他の原色変調光を透過する第４のダイクロイックミラー７３４とを含む。
【００７１】
なお、本実施形態においても、すべての原色画像光の液晶ライトバルブから出射面７１ａまでの光路を同一長さとすることが望ましい。
【００７２】
図６および図７の実施形態にあっては、各原色変調光路の辺長Ｌの正方形端面に透過型液晶ライトバルブを配置し、各原色変調光路の正方形端面から出射面７１ａまでの光路長を３Ｌとした場合を示している。
【００７３】
［第５の実施形態］
画像光合成手段１３の第５の実施形態は、図８の斜視図および図９の各部材の５面図に示すように、２個のａ部材、４個のｂ部材および８個のｃ部材を組み合わせて構成される正６面体状の４面ダイクロイックプリズム８である。
【００７４】
そして、４面ダイクロイックプリズム８は、図８の斜視図に示すように、正６面体のＸ軸方向に法線を有する一対の対向面以外の４面から赤色変調光ＲM、青色変調光ＢM、短波長緑色変調光ＳＧMおよび長波長緑色変調光ＬＧMを取り込み、一対の対向面の一方の面である出射面から画像光ＩＬを出射する。
【００７５】
４面ダイクロイックプリズム８は、正６面体を２分割する、法線ベクトルの向きが（１，０，−１）である面１と、法線ベクトルの向きが（１，０，１）である面２と、法線ベクトルの向きが（１，−１，０）である面３と、法線ベクトルの向きが（１，１，０）である面４とを含む。
【００７６】
ここで、図１０を用いて４面ダイクロイックプリズム８の特性を説明する。
面１は、正６面体の下面から入射した赤色変調光ＲMを反射し、上面から入射した青色変調光ＢMを透過する。面２は、正６面体の上面から入射した青色変調光ＢMを反射し、下面から入射した赤色変調光ＲMを透過する（図１０（ａ）、（ｂ））。
【００７７】
面３は、正６面体のＹ軸方向に法線を有する奥側の面から入射した短波長緑色変調光ＳＧMを反射し、手前側の面から入射した長波長緑色変調光ＬＧMを透過する。面４は、正６面体のＹ軸方向に法線を有する手前側の面から入射した長波長緑色変調光ＬＧMを反射し、奥側の面から入射した短波長緑色変調光ＳＧMを透過する（図１０（ｃ）、（ｄ））。
【００７８】
また、画像光投射手段１５は投射レンズ８５１である。
【００７９】
本発明に係る画像表示装置１は、さらに、４つの反射鏡として第１の反射鏡８６１、第２の反射鏡８６２、第３の反射鏡８６３および第４の反射鏡８６４、ならびに４つのフィールドレンズ８７１、８７２、８７３および８７４を含む。
【００８０】
以下に、本発明に係る画像表示装置の動作を、光学素子の配置を示す斜視図（図１１）を参照しつつ説明する。
【００８１】
なお、本説明においては、原色光発光手段１１は、白色光Ｗを発光する白色光発光手段１１１と、白色光Ｗを４つの原色光に分離する白色光分離手段１１２とで構成されるものとする。
【００８２】
白色光発光手段１１１である白色光源８６が発光した白色光Ｗは、白色光源８６の光軸上に配置される第１の分離ダイクロイックミラー８２１および第２の分離ダイクロイックミラー８２２によって、赤色光Ｒ、青色光Ｂおよび緑色光Ｇに分離される。即ち、白色光Ｗは光軸に沿って第１の分離ダイクロイックミラー８２１および第２の分離ダイクロイックミラー８２２に入射する。
【００８３】
そして、緑色光Ｇは光軸に沿って、赤色光Ｒは光軸に垂直な方向（例えば、下方）に出射し、青色光Ｂは赤色光Ｒの出射方向の対向方向（上方）に出射する。
【００８４】
第１の分離ダイクロイックミラー８２１および第２の分離ダイクロイックミラー８２２から出射した緑色光Ｇは、白色光源８６の光軸上に第１の分離ダイクロイックミラー８２１および第２の分離ダイクロイックミラー８２２と直列に配置される第３の分離ダイクロイックミラー８２３および第４の分離ダイクロイックミラー８２４によって、長波長緑色光ＬＧと短波長緑色光ＳＧに分離される。
【００８５】
なお、４面ダイクロイックプリズム８の背後には、第３の分離ダイクロイックミラー８２３および第４の分離ダイクロイックミラー８２４を透過した光が４面ダイクロイックプリズム８に入射することを防止する遮光板８２５が設置される。
【００８６】
そして、長波長緑色光ＬＧは光軸および赤色光Ｒの出射方向に垂直な方向に出射し、短波長緑色光ＳＧは長波長緑色光ＬＧの出射方向と対向方向に出射する。
【００８７】
赤色光Ｒは第１の反射鏡８６１により、青色光Ｂは第２の反射鏡８６２により、長波長緑色光ＬＧは第３の反射鏡８６３により、短波長緑色光ＳＧは第４の反射鏡８６４により白色光Ｗの光軸と平行な光線となる。
【００８８】
赤色光Ｒ、青色光Ｂ、長波長緑色光ＬＧおよび短波長緑色光ＳＧは、それぞれ画像信号に応じて反射光量を制御する反射型液晶ライトバルブ８３６と偏光ビームスプリッタ８３７で構成される赤色変調光生成手段８３１、青色変調光生成手段８３２、長波長緑色変調光生成手段８３３および短波長緑色変調光生成手段８３４に入射する。なお、液晶ライトバルブとして反射型液晶ライトバルブ８３６の代わりに、画像信号に応じて透過光量を制御する透過型液晶ライトバルブを用いてもよい。
【００８９】
赤色変調光生成手段８３１、青色変調光生成手段８３２、長波長緑色変調光生成手段８３３および短波長緑色変調光生成手段８３４の動作は同一であるので、赤色変調光生成手段８３１の動作を説明する。
【００９０】
即ち、赤色変調光生成手段８３１に到達した赤色光Ｒは、偏光ビームスプリッタ８３７に入射し、反射された偏光成分が反射型液晶ライトバルブ８３６に入射する。反射型液晶ライトバルブ８３６は供給される電気信号に応じた反射率で入射光を反射する。反射型液晶ライトバルブ８３６を出射した光は、偏光ビームスプリッタ８３７に入射し、透過した偏光成分が赤色変調光ＲMとなる。
【００９１】
偏光ビームスプリッタ８３７を透過した赤色変調光ＲMは、４面ダイクロイックプリズム８に入射する。
【００９２】
４面ダイクロイックプリズム８は、赤色変調光生成手段８３１から出射される赤色変調光ＲM、青色変調光生成手段８３２から出射される青色変調光ＢM、長波長緑色変調光生成手段８３３から出射される長波長緑色変調光ＬＧMおよび短波長緑色変調光生成手段８３４から出射される短波長緑色変調光ＳＧMを混合して、画像光ＩＬを生成する。
【００９３】
画像光ＩＬは、投射レンズ８５１を介してスクリーン（図示せず）に投射され、画像として表示される。
【００９４】
なお、４面ダイクロイックプリズム８の背面から第５の原色変調光を入射することにより、５原色変調光の合成手段として使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上のように、本発明に係る画像表示装置は、一体型の画像光合成手段により４以上の原色変調光を正確に合成することが可能となるという効果を有し、投射型画像表示装置等として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る画像表示装置のブロック図
【図２】本発明に係る画像表示装置のハードウエア構成の一例を示す斜視図（Ｎ＝５）
【図３】画像光合成手段の第１の実施形態の上面図（Ｎ＝４、５）
【図４】画像光合成手段の第２の実施形態の上面図（Ｎ＝４、５）
【図５】画像光合成手段の第３の実施形態の上面図（Ｎ＝７）
【図６】画像光合成手段の第４の実施形態の斜視図（Ｎ＝５）
【図７】画像光合成手段の第４の実施形態の４面図（Ｎ＝５）
【図８】画像光合成手段の第５の実施形態の斜視図
【図９】画像光合成手段の第５の実施形態の各部材の５面図
【図１０】４面ダイクロイックプリズムの斜視図
【図１１】光学素子の配置を示す斜視図
【図１２】従来の投射型カラー画像表示装置のブロック図
【図１３】国際照明委員会の色度図
【図１４】従来の投射型カラー画像表示装置のブロック図
【符号の説明】
【００９７】
８  ４面ダイクロイックプリズム
１１  原色光発光手段
１２  原色変調光生成手段
１３  画像光合成手段
１４  画像光投射手段
２１、３１、４１、５１、６１、７１  画像光路
２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ａ、７１ａ  出射面
２１ｂ、２１ｃ、４１ｂ、４１ｃ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇ、６１ｈ  側面
３１ｄ、５１ｄ、７１ｆ  正方形端面
６２  透過型液晶ライトバルブ
７１ｂ  第１の側面
７１ｃ  第２の側面
７１ｄ  第３の側面
７１ｅ  第４の側面
１１１  白色光発光手段
１１２  白色光分離手段
２２１、３２１、４２１、５２１、７２１  第１の原色変調光路
２２２、３２２、４２２、５２２、７２２  第２の原色変調光路
２２３、３２３、４２３、５２３、７２３  第３の原色変調光路
２２４、３２４、４２４、５２４、７２４  第４の原色変調光路
３２５、５２５、７２５  第５の原色変調光路
２３１、３３１、４３１、５３１、７３１  第１のダイクロイックミラー
２３２、３３２、４３２、５３２、７３２  第２のダイクロイックミラー
２３３、３３３、４３３、５３３、７３３  第３のダイクロイックミラー
２３４、３３４、４３４、５３４、７３４  第４のダイクロイックミラー
６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６  ダイクロイックミラー
８３６  反射型液晶ライトバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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