(57)【要約】【課題】簡単な構成で温度変化による部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形あるいはストレスを軽減して、赤、青、緑の光をずれを生じさせないで画像を合成する。【解決手段】光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４を、光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で三角柱状に形成された１対の支持部材５に固定して、画像形成ユニット１の剛性を高めて安定した保持精度を確保するとともに、各構成部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形、ストレスを軽減でき、安定した保持精度を維持する。３組の画像形成ユニット１に異なる波長帯域の照明光を入射して光変調した画像光を出射し、出射した画像光を光合成プリズム２１で合成する。【選択図】    図１
2008197185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、
所定の波長帯域の照明光を透過して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を反射する光路分離素子と、
前記光路分離素子で反射した画像光を透過して出射する透光性部材と、
角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成された１対の支持部材とを有し、
前記１対の支持部材の傾斜面に前記光路分離素子の両端部を固定し、前記１対の支持部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定し、他方の面に前記透光性部材の両端部を固定したことを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項２】
画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、
所定の波長帯域の照明光を透過する透光性部材と、
前記透光性部材を透過した照明光を反射して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を透過する光路分離素子と、
角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成された１対の支持部材とを有し、
前記１対の支持部材の傾斜面に前記光路分離素子の両端部を固定し、前記１対の支持部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定し、他方の面に前記透光性部材の両端部を固定したことを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項３】
前記支持部材は、光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成されている請求項１又は２記載の画像形成ユニット。
【請求項４】
前記反射型光変調素子と光路分離素子及び透光性部材のいずれか１つ若しくは２つ又は全てを、中間支持部材を介して前記１対の支持部材に固定した請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成ユニット。
【請求項５】
前記光路分離素子を支持する中間支持部材は、枠状に形成されている請求項４記載の画像形成ユニット。
【請求項６】
前記反射型光変調素子と光路分離素子と透光性部材及び１対の支持部材で囲まれた内部空間は密封されている請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成ユニット。
【請求項７】
前記反射型光変調素子と光路分離素子と透光性部材及び１対の支持部材で囲まれて密封された内部空間に透光性を有する液体を充填した請求項６記載の画像形成ユニット。
【請求項８】
前記透光性部材の光の入射面側又は出射面に偏光子を配置した請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成ユニット。
【請求項９】
画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、
所定の波長帯域の照明光を透過して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を反射する光路分離素子と、
角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材とを有し、
前記透光性プリズム部材の傾斜面に前記光路分離素子を固定し、前記透光性プリズム部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定したことを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項１０】
前記透光性プリズム部材の出射面側に偏光子を配置した請求項９記載の画像形成ユニット。
【請求項１１】
画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、
所定の波長帯域の照明光を反射して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を透過する光路分離素子と、
角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材とを有し、
前記透光性プリズム部材の傾斜面に前記光路分離素子を固定し、前記透光性プリズム部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定したことを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項１２】
前記透光性プリズム部材の入射面側に偏光子を配置した請求項１１記載の画像形成ユニット。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の画像形成ユニットを少なくとも２組と光合成プリズムとを有し、
前記少なくとも２組の画像形成ユニットにはそれぞれ異なる波長帯域の照明光を入射し、入射した照明光を光変調して画像光を出射し、
前記光合成プリズムは、前記各画像形成ユニットから出射する画像光を合成して出射することを特徴とする画像合成ユニット。
【請求項１４】
前記画像形成ユニットと光合成プリズムを固定部材で連結する請求項１３記載の画像合成ユニット。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の画像合成ユニットを有し、光源から出射された照明光を異なる波長帯域の光に分離し、分離した各色の光を前記画像合成ユニットに入射し、前記画像合成ユニットで入射した各色の光を変調し、変調された各色の光を合成して出射して投影面に画像を表示することを特徴とする画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フロントプロジェクターやリヤープロジェクター等に使用する画像形成ユニットと、各色の画像光を合成する画像合成ユニット及びそれを使用した画像投射装置、特に画像形成ユニットの剛性を高めるとともに温度変化による光学特性の劣化を防止して高品質の画像を得ることに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、光源からの光を赤、青、緑の光に分離する光学手段と、分離した各色の光を透過して反射型液晶パネルに入射し、反射型液晶パネルで変調された光を反射して光合成プリズムに入射する反射型偏光素子と、光合成プリズムで合成された映像をスクリーンに投射して画像を表示する投射レンズを有する画像投射装置が使用されている。
【０００３】
この画像投射装置においては、赤、青、緑の色の映像光２がスクリーン上で重なるように反射型偏光素子と反射型液晶パネル及び光合成プリズムの位置を調整して接着剤等で固定している。この位置調整されて固定された反射型偏光素子と反射型液晶パネル及び光合成プリズムの位置が外気等の温度変化によりずれるとスクリーンに投影された画像の重ね合わせがずれてしまう。
【０００４】
この投影された画像の重ね合わせのずれを防止するため、特許文献２に示された光学装置は、図１５に示すように、線膨張係数が10×１０−６（／Ｋ）以下のガラス材料やステンレス又はコバール（ＦｅＮｉＣｏ）で三角柱状に形成された固定プレート１００の３つの側面のうち、第１側面を光合成プリズム１０１の光入射面への接合面とし、第２側面を反射型偏光素子１０２の取付面とし、第３側面を反射型液晶パネル１０３の取付面とし、反射型偏光素子１０２と反射型液晶パネル１０３とをそれぞれ一定間隔を隔てた上下２枚の固定プレート１００を介して光合成プリズム１０１の対応する光入射面に固定している。
【特許文献１】特開２００６−９８８８１号公報
【特許文献２】特開２００６−９９０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された光学装置は固定プレート１００にガラス材料やステンレス又はコバールを使用しているが、赤、青、緑の光に対応する反射型偏光素子１０２と反射型液晶パネル１０３を光合成プリズム１０１に固定するため、６枚の固定プレート１００を必要とし、各固定プレート１００の線膨張係数が違うと温度変化により変形して光合成プリズムで合成した画像に色ずれが生じる可能性がある。
【０００６】
また、反射型偏光素子１０２と反射型液晶パネル１０３及び光合成プリズム１０１をそれぞれ２枚の固定プレート１００の取付面に固定するとき、個々の固定プレート１００毎に正確な位置合わせを行う必要であり、組み付けが容易でないとともに、多くの固定プレート１００を使用するためコスト高になってしまう。
【０００７】
また、光合成プリズム１０１は光の入射面を固定プレート１００の取付面に取り付けるため、接着領域を入射面に設ける必要があり、光合成プリズムが大型化して高価になってしまう。
【０００８】
この発明は、このような短所を改善し、簡単な構成で温度変化による部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形あるいはストレスを軽減して、赤、青、緑の光をずれを生じさせないで合成するとともに共に、容易に組み立てられる画像形成ユニットと画像合成ユニット及び画像投射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の画像形成ユニットは、画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、所定の波長帯域の照明光を透過して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を反射する光路分離素子と、前記光路分離素子で反射した画像光を透過して出射する透光性部材と、角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成された１対の支持部材とを有し、前記１対の支持部材の傾斜面に前記光路分離素子の両端部を固定し、前記１対の支持部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定し、他方の面に前記透光性部材の両端部を固定したことを特徴とする。
【００１０】
この発明の第２の画像形成ユニットは、画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、所定の波長帯域の照明光を透過する透光性部材と、前記透光性部材を透過した照明光を反射して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を透過する光路分離素子と、角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成された１対の支持部材とを有し、前記１対の支持部材の傾斜面に前記光路分離素子の両端部を固定し、前記１対の支持部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定し、他方の面に前記透光性部材の両端部を固定したことを特徴とする。
【００１１】
前記支持部材は、光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成することが望ましい。
【００１２】
また、前記反射型光変調素子と光路分離素子及び透光性部材のいずれか１つ若しくは２つ又は全てを中間支持部材を介して前記１対の支持部材に固定すると良い。さらに、前記光路分離素子を支持する中間支持部材をすると良い。
【００１３】
また、前記反射型光変調素子と光路分離素子と透光性部材及び１対の支持部材で囲まれた内部空間は密封することが望ましい。この密封された内部空間に透光性を有する液体を充填すると良い。
【００１４】
また、前記透光性部材の光の入射面側又は出射面に偏光子を配置すると良い。
【００１５】
この発明の第３の画像形成ユニットは、画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、所定の波長帯域の照明光を透過して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を反射する光路分離素子と、角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材とを有し、前記透光性プリズム部材の傾斜面に前記光路分離素子を固定し、前記透光性プリズム部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定したことを特徴とする。また、前記透光性プリズム部材の出射面側に偏光子を配置すると良い。
【００１６】
この発明の第４の画像形成ユニットは、画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、所定の波長帯域の照明光を反射して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を透過する光路分離素子と、角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材とを有し、前記透光性プリズム部材の傾斜面に前記光路分離素子を固定し、前記透光性プリズム部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定したことを特徴とする。また、前記透光性プリズム部材の入射面側に偏光子を配置すると良い。
【００１７】
この発明の画像合成ユニットは、前記いずれかの画像形成ユニットを少なくとも２組と光合成プリズムとを有し、前記少なくとも２組の画像形成ユニットにはそれぞれ異なる波長帯域の照明光を入射し、入射した照明光を光変調して画像光を出射し、前記光合成プリズムは、前記各画像形成ユニットから出射する画像光を合成して出射することを特徴とする。
【００１８】
前記画像形成ユニットと光合成プリズムを固定部材で連結することが望ましい。
【００１９】
この発明の画像投射装置は、前記画像合成ユニットを有し、光源から出射された照明光を異なる波長帯域の光に分離し、分離した各色の光を前記画像合成ユニットに入射し、前記画像合成ユニットで入射した各色の光を変調し、変調された各色の光を合成して出射して投影面に画像を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、三角柱状に形成された１対の支持部材を有し、光路分離素子と反射型光変調素子及び透光性部材を三角柱状に形成された１対の支持部材に固定したり、光路分離素子と反射型光変調素子を三角柱状に形成された透光性プリズム部材に固定するようにしたから、剛性を高めることができ、安定した保持精度を確保することができる。
【００２１】
また、支持部材を光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成することにより、各構成部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形、ストレスを軽減でき、安定した保持精度を確保することができる。
【００２２】
また、反射型光変調素子と光路分離素子と透光性部材及び１対の支持部材で囲まれた内部空間を密封することにより、空気中に浮遊したりする粉塵が内部に侵入することを防ぐことができ、光路分離素子や反射型光変調素子の画像形成に重要な機能をする面に粉塵が付着することを防いで光量の低下やフレアを防止でき、高品質の画像光を出射することができる。
【００２３】
さらに、密封した画像形成ユニットの内部に透光性を有する液体を充填することにより、光路分離素子や反射型光変調素子の画像形成に重要な機能をする面に粉塵が付着することをより確実に防ぐことができる。
【００２４】
また、画像形成ユニットの出射面側に偏光子を設けることにより、照明光に偏光の乱れがあったり、あるいは反射型光変調素子で変調されずに戻っていくべき光が画像光となってコンラストを落としてしまう成分をカットすることができ、よりコントラスを向上することができる。
【００２５】
また、安定した保持精度を確保された少なくとも２組の画像形成ユニットに、それぞれ異なる波長帯域の照明光を入射し、入射した照明光を光変調して画像光を出射し、出射した画像光を光合成プリズムで合成することにより、異なる波長帯域の画像光を精度良く合成することができる。
【００２６】
さらに、画像形成ユニットと光合成プリズムを固定部材で連結することにより、画像合成ユニットの剛性を高めることができとともに安定した保持精度を維持して、位置ずれのない良質な画像光を出射することができる。
【００２７】
この画像合成ユニットを画像投射装置に使用することにより、良質な画像を安定して投影面に投射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１はこの発明の画像形成ユニットの構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。図に示すように、画像形成ユニット１は光路分離素子２と反射型光変調素子（ライトバルブ）３と透光性部材４及び１対の支持部材５を有する。光路分離素子２は、偏光分離膜や誘起多層膜を有するハーフミラーあるいはワイヤーグリッド偏光素子などで形成された光路分離部２０１を基板２０２に有する。反射型光変調素子３は、画素電極が形成されたバックプレーンとカバーガラスで封入された液晶パネルがセラミック基板やガラスエポキシ基板上に配置され、この基板を保持するホルダーなどで構成されている。
【００２９】
各支持部材５は、角度４５度の２つの頂角を有する三角柱状に形成されている。この支持部材５は光学ガラス（ＢＫ７）あるいは光学ガラスの線膨張係数7.5×１０−６（／Ｋ）とほぼ同じ線膨張係数5.0〜8.0×１０−６（／Ｋ）のセラミックや線膨張係数6.0〜8.0×１０−６（／Ｋ）の低膨張合金で形成されている。
【００３０】
１対の支持部材５は一定間隔だけ隔て配置され、この１対の支持部材５の傾斜面には有効な光路をさえぎらないように光路分離素子２の両端部が固定され、直交する一方の面には反射型光変調素子３の両端部が固定され、直交する他方の面には透光性部材４の両端部が固定されている。この支持部材５に対して光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４を固定する方法としては、ネジ止めによる機械的な結合でもよいが、接着剤による接合が好ましい。また、機械的な結合と接着剤による接合を併用しても良い。
【００３１】
この画像形成ユニット１の光路分離素子２に照明光が入射すると、光路分離素子２は入射した照明光を透過して反射型光変調素子３に入射する。反射型光変調素子３は入射した照明光を画像信号に応じて画素単位に光変調し、変調された画像光を反射して光路分離素子２に入射する。光路分離素子２は入射した画像光を反射して透光性部材４に向けて出射する。透光性部材４は入射した画像光を透過して出射する。
【００３２】
このように光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４を三角柱で形成した１対の支持部材２の各側面に固定するようにしたから、画像形成ユニット１の剛性を高めることができる。また、図１では光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４の端部を互いに離して支持部材２に固定した場合について示したが、必ずしも離す構成が必要ではなく、隣接密接させて構成しても良い。このように光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４の端部を互いに密着させると、より剛性を高めることができる。さらに、支持部材５の強度を高めるためにフレーム構成にしても良い。
【００３３】
また、支持部材５を線膨張係数の小さい光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成することにより、温度による形状変化が小さく、各部品の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保できる。
【００３４】
前記説明では光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４を１対の支持部材５の側面に直接固定した場合について説明したが、光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４のいずれか、又は全てを中間支持部材を介して支持部材５に固定しても良い。例えば図２に示すように、光路分離素子２の外周面を中央部に開口を有する枠状の第１の中間支持部材６で保持し、反射型光変調素子３を第２の中間支持部材で保持し、第１の中間支持部材６を１対の支持部材５の傾斜面に固定し、第２の中間支持部材７を支持部材５の直交する一方の面に固定する。この第１の中間支持部材６と第２の中間支持部材７は支持部材５と線膨張係数が同じ材料で形成する。
【００３５】
このように中間支持部材６，７を介して光路分離素子２と反射型偏光素子３を１対の支持部材２に固定することにより、画像形成ユニット１の剛性をより高めることができる。また、光路分離素子２と反射型偏光素子３という重要な機能部品に直接ストレスが加えられないすみ、安定した画像形成ユニット１を形成することができる。さらに、光路分離素子２と反射型偏光素子３は材質が異なることことが一般であるが、材質に応じた接着剤を採用して中間支持部材６，７に接合し、中間支持部材６，７と支持部材５との接合にも適切な接着剤を用いることができ、より信頼性の高い画像形成ユニット１を得ることができる。また、光路分離素子２と反射型偏光素子３を支持部材７を中間支持部材６，７を介して支持部材５に固定しているから、光路分離素子２や反射型偏光素子３を交換可能な構造にすることもできる。
【００３６】
前記説明では、光路分離素子２の外周面を枠状の第１の中間支持部材６で保持した場合について説明したが、図３（ａ）の正面図と（ｂ）の側面図に示すように、光路分離素子２の有効光路をさえぎらない外周部を枠状の第１の中間支持部材６で支持し、この第１の中間支持部材６を１対の支持部材５に固定しても良い。このように光路分離素子２の外周部を枠状の第１の中間支持部材６で保持することにより、光路分離素子２に偏光ビームスプリッタを採用した場合、必要最低限の光学的な機能を有する偏光分離部を形成すれば良く、高価な光路分離素子２を小さくしてコストダウンを図ることができる。なお、第１の中間支持部材６は枠状とは限らず、有効な光を画像に影響を与えない範囲で光路分離素子２の周辺を保持するようにしても良い。
【００３７】
また、第１の中間支持部材６と第２の中間支持部材７を支持部材５と線膨張係数が同じ材料で形成することにより、温度による第１の中間支持部材６と第２の中間支持部材７及び支持部材５の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保することができる。
【００３８】
さらに、図４（ａ）の正面図と（ｂ）の側面図に示すように、１対の支持部材５に固定した光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４の相互の間、あるいは１対の支持部材５に第１の中間支持部材６を介して固定した光路分離素子２と１対の支持部材５に第２の中間支持部材７を介して固定した反射型光変調素子３及び透光性部材４との間を密封部材８で密封すると良い。この密封部材８としては、例えばシリコン系の比較的やわらかいゴム製のシール剤を使用する。ここで密封部材８としてシール剤に限らず、接着剤と兼ねて各構成部品同士を密接，接合しても良い。
【００３９】
このように画像形成ユニット１を密封構造にすることにより、空気中に浮遊したりする粉塵が内部に侵入することを防ぐことができ、光路分離素子２や反射型光変調素子３の画像形成に重要な機能をする面に粉塵が付着することを防いで光量の低下やフレアを防止でき、高品質の画像光を出射することができる。
【００４０】
さらに、密封部材８で密封した画像形成ユニット１の内部に透光性を有する液体を充填しても良い。この充填する液体としては、例えば、シリコン樹脂やグリセリンで良いが、画像形成ユニット１に要求される温度変化に耐え得るものが良い。この温度変化に対応させるため、光路をさえぎらない範囲で気泡を設けて膨張収縮のバッファとしても良いし、シール剤による膨張収縮の機構を設けて対応しても良い。
【００４１】
このように密封部材８で密封した画像形成ユニット１内に透光性を有する液体を充填することにより、光路分離素子２や反射型光変調素子３の画像形成に重要な機能をする面に粉塵が付着することを確実に防ぐことができる。
【００４２】
また、透光性部材４の入射側又は出射側のいずれか、例えば図４に示すように、透光性部材４の出射側に偏光子９を設けると良い。このように偏光子９を設けることにより、照明光に偏光の乱れがあったり、反射型光変調素子３で変調されなく、照明光と同じ方向に戻っていくべき光が画像光となってコンラストを落としてしまう成分を偏光子９でカットすることができ、よりコントラスを向上することができる。
【００４３】
前記説明では１対の支持部材５に光路分離素子２と反射型光変調素子３及び透光性部材４を固定した場合について説明したが、図５（ａ）の正面図と（ｂ）の側面図に示すように、角度４５度の頂角を２つ有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材１０を使用し、透光性プリズム部材１０の傾斜面に光路分離素子２を固定し、直交する一方の面に反射型光変調素子３を固定し、直交する他方の面を表示面にしても良い。
【００４４】
このように透光性プリズム部材１０に光路分離素子２と反射型光変調素子３を固定することにより、画像形成ユニット１の剛性をより高めることができる。
【００４５】
また、反射型光変調素子３を透光性プリズム部材１０に固定する場合、反射型光変調素子３は、通常、カバーガラスがあるので、このカバーガラスを介して透光性プリズム部材１０に密着配置し、図６に示すように、光路分離素子２の光路分離面２０１を透光性プリズム部材９の傾斜面に形成し、その上をガラスプレート１１で挟み込み、接着剤などで空気界面をなくすと、透光性プリズム部材１０との固定部に埃などが混入することを完全に防ぐことができる。また、光路分離素子２としてワイヤーグリッド偏光子を使用して光路分離面２０１が空気界面で機能するような場合、図７に示すように、光路分離面２０１の反対側である基板２０２側を透光性プリズム部材１０に密接配置して接着すれば良い。このように空気界面をなくして埃などが混入することにより、偏光の乱れや乱反射、多重反射を防ぐことができ、よりコントラストの向上を図ることができる。
【００４６】
また、反射型光変調素子３として液晶を用いる場合、反射型光変調素子３の前面に位相差板などの位相変調素子１２が必要になることもある。このような場合、図８に示すように、反射型光変調素子３と位相変調素子１２及び透光性プリズム部材１０のそれぞれを密接配置すると良い。
【００４７】
また、透光性プリズム部材１０の表示面に偏光子９を配置すると、画像光に含まれる照明光を偏光子９でカットすることでき、画像光のコントラストをより向上することができる。
【００４８】
次に前記画像形成ユニット１を使用した画像合成ユニットについて説明する。画像合成ユニット２０は、図９の構成図に示すように、２組の画像形成ユニット１ａ，１ｂ及びダイクロイックプリズムなどの光合成プリズム２１を有する。画像形成ユニット１ａは、第１の波長帯域の照明光を入射し、入射した第１の波長帯域の光を画像信号に応じて光変調し、変調された光を画像光として出射する。画像形成ユニット１ｂは、第１の波長帯域と異なる波長帯域の照明光を入射し、入射した照明光を画像信号に応じて光変調し、変調された画像光を出射する。光合成プリズム２１は、画像形成ユニット１ａから出射された画像光と画像形成ユニット１ｂから出射された画像光を合成して出射する。このようにして第１の波長帯域の画像光と第２の波長帯域の画像光を合成してカラー画像の画像光を出射することができる。例えば画像形成ユニット１ａに緑（Ｇ）色の照明光を入射し、画像形成ユニット１ｂに青（Ｂ）色と赤（Ｒ）色の照明光を時分割で入射するとフルカラーの画像光を光合成プリズム２１から出射することができる。
【００４９】
図９に示した画像合成ユニット２０は、２組の画像形成ユニット１ａ，１ｂを有する場合について説明したが、図１０の構成図に示すように、３組の画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃを光合成プリズム２１の３面の入射面に対向して配置し、各画像形成ユニット１ａ〜１ｃに異なる波長帯域、例えば緑（Ｇ）色と青（Ｂ）色と赤（Ｒ）色の照明光を入射して光変調し、光変調した画像光を光合成プリズム２１で合成しても良い。
【００５０】
また、光合成プリズム２１の各入射面に各画像形成ユニット１ａ〜１ｃを位置決めして、図１１（ａ）の構成図に示すように、線膨張係数の小さいガラス部材やガラス部材とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金などの固定部材２２ａで各画像形成ユニット１ａ〜１ｃの透光性部材４や透光性プリズム部材１０の表示面と光合成プリズム２１の各入射面とを画像光として利用される光束に影響を与えない範囲で接着剤で固定したり、図１１（ｂ）に示すように、各画像形成ユニット１ａ〜１ｃの１対の支持部材５や透光性プリズム部材１０を挟み込む固定部材２２ｂで光合成プリズム２１に各画像形成ユニット１ａ〜１ｃを固定すると良い。このように光合成プリズム２１に各画像形成ユニット１ａ〜１ｃを固定することにより、画像合成ユニット２０の剛性を高めることができるとともに、温度変化による形状変化が小さく、部品の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保でき、合成光の温度変化による位置ずれを小さくすることができる。
【００５１】
前記説明では画像形成ユニット１として、入射した照明光を光路分離素子２に入射し、光路分離素子２で入射した照明光を透過して反射型光変調素子３に入射し、反射型光変調素子３で入射した照明光を画像信号に応じて画素単位に光変調し、変調した画像光を反射して光路分離素子２に入射し、光路分離素子２で画像光を反射して透光性部材４を透過させて出射する場合を示したが、図１２（ａ）の正面図と（ｂ）の側面図に示す画像形成ユニット１Ａのように、入射した照明光を透光性部材４に入射し、透光性部材４で入射した照明光を透過して光路分離素子２に入射し、光路分離素子２で照明光を反射して反射型光変調素子３に入射し、反射型光変調素子３で入射した照明光を画像信号に応じて画素単位に光変調し、変調した画像光を反射して光路分離素子２に入射し、光路分離素子２で画像光を透過して出射するようにしても良い。
【００５２】
そして、図１３に示すように、３組の画像形成ユニット１Ａａ，１Ａｂ，１Ａｃを光合成プリズム２１の３面の入射面に対向して配置して画像合成ユニット２０ａを構成し、各画像形成ユニット１Ａａ〜１Ａｃに異なる波長帯域、例えば緑（Ｇ）色と青（Ｂ）色と赤（Ｒ）色の照明光を入射して光変調し、光変調した画像光を光合成プリズム２１で合成しても良い。
【００５３】
次に画像形成ユニット１ａ〜１ｃを有する画像合成ユニット２０を使用した画像投影装置について説明する。画像投影装置３０は、図１４の概略構成図に示すように、光源３１とレンズ３２とダイクロックミラー３３ａ，３３ｂとミラー３４と画像合成ユニット２０及び投射レンズ３５及びスクリーン３６を有する。
【００５４】
この画像表示装置３０でスクリーン３６に画像を投影するときは、光源３１から出射された照明光はレンズ３１を介してダイクロックミラー３３ａ，３３ｂで赤、青、緑の光に分離し、分離した各色の光を画像合成ユニット２０に入射し、入射した各色の光を画像形成ユニット１ａ〜１ｃで変調し、変調された各色の画像光を反射して光合成プリズム２１で合成し、合成した画像光を投射レンズ３５によりスクリーン３６に投射して画像を表示する。この画像を表示するとき、画像合成ユニット２０は温度変化があっても位置ずれを小さくした合成光を出射するから、良質な画像を安定して表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の画像形成ユニットの構成図である。
【図２】第２の画像形成ユニットの構成図である。
【図３】第３の画像形成ユニットの構成図である。
【図４】第４の画像形成ユニットの構成図である。
【図５】第５の画像形成ユニットの構成図である。
【図６】第６の画像形成ユニットの構成図である。
【図７】第７の画像形成ユニットの構成図である。
【図８】第８の画像形成ユニットの構成図である。
【図９】この発明の画像合成ユニットの構成図である。
【図１０】第２の画像合成ユニットの構成図である。
【図１１】画像形成ユニットと画像合成ユニットを連結した状態を示す構成図である。
【図１２】第９の画像形成ユニットの構成図である。
【図１３】第９の画像形成ユニットを使用した画像合成ユニットの構成図である。
【図１４】この発明の画像投射装置の構成図である。
【図１５】従来の光学装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１；画像形成ユニット、２；光路分離素子、３；反射型光変調素子、
４；透光性部材、５；支持部材、６；第１の中間支持部材、
７；第２の中間支持部材、８；密封部材、９；偏光子、１０；透光性プリズム部材、
１１；ガラスプレート、１２；位相変調素子、画像投影装置、３１；光源、
３２；レンズ、３３；ダイクロックミラー、３４；ミラー３５；投射レンズ、
３６；スクリーン。
【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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【図１５】
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