(57)【要約】【課題】  小型な画像表示装置を実現すること。【解決手段】  略長方形形状の画像表示面を有する複数の画像変調素子と、前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光を色合成する色合成系を含み、該色合成された複数の色光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像表示装置であって、前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光を色合成する際の色合成方向が、前記画像表示面の短辺方向とが実質的に平行である。【選択図】  図１
2005106947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略長方形形状の画像表示面を有する複数の画像変調素子と、前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光を色合成する色合成系を含み、該色合成された複数の色光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像表示装置であって、
前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光を色合成する際の色合成方向が、前記画像表示面の短辺方向とが実質的に平行であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記色合成系が、２つのダイクロイック層を含み、前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光を合成する色合成プリズムを有しており、
前記２つのダイクロイック層は互いに交差しないことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記色合成系が前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光それぞれが入射する複数の入射面を有し、前記複数の色光を色合成する色合成プリズムを有しており、
前記複数の画像表示面のうちの第１画像表示面の中心を通り、該第１画像表示面に対して垂直な直線が、該第１画像表示面から出射した光が入射する前記複数の入射面のうちの第１入射面の中心を通り、該第１入射面に対して垂直な直線に対して、シフトしていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記色合成系が前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光それぞれが入射する複数の入射面を有し、前記複数の色光を色合成する色合成プリズムを有しており、
前記複数の入射面はそれぞれ互いに異なるプリズム上に配置されており、
前記複数の入射面のうち、前記複数の画像表示面のうちの第１画像表示面から出射した光が入射する面を第１入射面、
前記第１入射面を有するプリズムと隣接したプリズムが有する面のうち第２画像表示面から光が入射する面を第２入射面としたとき、
前記第１画像表示面の中心を通り該第１画像表示面に垂直な直線は、前記第１入射面の中心を通り該第１入射面に対して垂直な直線に関して、前記第２入射面と反対側にシフトしていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記複数の画像変調素子のうち、前記第１の画像変調素子から出射した光が入射する第１入射面を有する第１プリズムと、
前記複数の画像変調素子のうち、前記第２の画像変調素子から出射した光が入射する第２入射面を有する第２プリズムと、
前記複数の画像変調素子のうち、前記第３の画像変調素子から出射した光が入射する第３入射面を有する第３プリズムと、
前記第１の画像変調素子から出射した色光を透過し、前記第１の画像変調素子から出射した光を反射する第１ダイクロイック層と、
前記第１の画像変調素子及び前記第２の画像変調素子から出射した色光を透過し、前記第３の画像変調素子から出射した光を反射する第２ダイクロイック層とを備えており、
前記画像表示面の中心を通り前記画像表示面に垂直な直線は、前記第１入射面の中心を通り該第１入射面に垂直な直線に関して、前記第２入射面と反対側にシフトしていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記複数の画像変調素子のうち、前記第１の画像変調素子から出射した光が入射する第１入射面を有する第１プリズムと、
前記複数の画像変調素子のうち、前記第２の画像変調素子から出射した光が入射する第２入射面を有する第２プリズムと、
前記複数の画像変調素子のうち、前記第３の画像変調素子から出射した光が入射する第３入射面を有する第３プリズムと、
前記第１の画像変調素子から出射した色光を透過し、前記第１の画像変調素子から出射した光を反射する第１ダイクロイック層と、
前記第１の画像変調素子及び前記第２の画像変調素子から出射した色光を透過し、前記第３の画像変調素子から出射した光を反射する第２ダイクロイック層とを備えており、
前記画像表示面の中心を通り前記画像表示面に垂直な直線は、前記第１入射面の中心を通り該第１入射面に垂直な直線に関して、前記第３入射面と同じ方向にシフトしていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記色合成系が、前記全反射面と透過面を兼ねる面を最も射出側に有し、互いに波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層をプリズム内部に有し、該２つのダイクロイックミラー層はプリズム内部で交差しない少なくとも３つ以上のプリズムより構成される色合成プリズムを備えることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記複数の画像変調素子のうち少なくとも１つの画像変調素子に関して、
前記少なくとも１つの画像変調素子から出射した光が入射する入射面の中心を通り該入射面に垂直な直線と、前記入射面に光を入射させる画像変調素子の画像表示面の短辺方向の中心を通り該画像表示面に対して垂直な直線とが、色合成平面内において互いにシフトしていることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記画像表示装置の画像表示面の短辺方向の照明光学系のＦナンバーが、他の方向より大きいことを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
光源からの光を略平行光に変換する放物面鏡と、前記放物面鏡から出射する光の少なくとも一部を前記放物面鏡に向かって反射する反射部材とを有することを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
画像変調素子と、光源から発せられる光を略平行光に変換するため放物面鏡と、該放物面鏡からの出射光で前記画像変調素子を照明する照明光学系と、該放物面鏡から出射される該略平行光の少なくとも一部を前記放物面鏡を介して前記光源の発光点近傍に戻す反射板とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
略長方形状の画像表示面を含む画像変調素子と、光源から発せられる光を略平行光に変換するため放物面鏡と、該放物面鏡からの出射光で前記画像変調素子を照明する照明光学系と、該放物面鏡から出射される該略平行光の少なくとも一部を前記放物面鏡に戻す反射板とを備える画像表示装置であって、
前記照明光学系が、前記画像表示面の短辺方向に関して、該放物面鏡から出射される光束径を圧縮することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
略長方形状の画像表示面を含む画像変調素子と、光源から発せられる光を略平行光に変換するため放物面鏡と、該放物面鏡からの出射光で前記画像変調素子を照明する照明光学系と、該放物面鏡から出射される該略平行光の少なくとも一部を前記放物面鏡に戻す反射板とを備える画像表示装置であって、
前記画像表示面の短辺方向の照明光学系のＦナンバーを他の方向より暗したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
前記照明光学系が、前記画像表示面の短辺方向に関して、該放物面鏡から出射される光束径を圧縮することを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記反射板は、コーナーキューブ形状の反射板であることを特徴とする請求項１０乃至１４いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１６】
略長方形状の画像表示面を含む画像変調素子と、光源から発せられる光を略平行光に変換するため放物面鏡と、前記画像表示面と実質的に相似な形状のレンズアレイを複数個マトリックス状に形成した第１レンズアレイ板と、前記画像表示面の短辺方向に正の屈折力を有する第１シリンドリカルレンズと、前記画像表示面の短辺方向に負の屈折力を有する第２シリンドリカルレンズと、前記画像表示面と実質的に相似な形状のレンズアレイを複数個マトリックス状に形成した第２レンズアレイ板とを有することを特徴とする請求項１乃至１５いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記光源側から順に、前記第１レンズアレイ板、前記第１シリンドリカルレンズ、第２シリンドリカルレンズ、第２レンズアレイ板が配置されていることを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記第１レンズアレイ板と前記第１シリンドリカルレンズ、第２シリンドリカルレンズと第２レンズアレイ板がそれぞれ一体的に設けられていることを特徴とする請求項１６又は１７記載の画像表示装置。
【請求項１９】
略長方形形状の画像表示面を有する複数の画像変調素子と、光源からの光を複数の色光に分解する色分解系を含み、それぞれの色光で前記複数の画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、
前記光源からの光を複数の色光に分解する色分解方向と、前記画像表示面の短辺方向とが実質的に平行であることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクターなどに使用される投写型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶プロジェクターにおいては、特許文献１に示すように、互いに波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層をＸ字状にプリズム内部に配置したクロスダイクロプリズムが色合成に用いられてきた。クロスダイクロプリズムは、２つのダイクロイックミラー層をＸ字状にプリズム内部に配置しているので、色合成プリズムを小型にできる利点がある。また、投射レンズと液晶パネルの間がプリズムで埋められるため、空気換算したバックフォーカスを短くできる利点があり、投射レンズの小型化に有利である。
【０００３】
また、クロスダイクロプリズム以外のプリズムを用いて色合成を行ったものとして特許文献２等がある。
【特許文献１】特開平０９−３１８９０７号公報
【特許文献２】特開２００１−２９００１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のように横長（水平方向の長さが鉛直方向の長さに比べて長い）の画像を投射する画像表示装置において、赤用の液晶パネル、青用の液晶パネル、緑用の液晶パネルから出射したそれぞれの色光を、水平面内において色合成しようとするためには、それぞれのパネルで形成された画像が横長の画像であるために、色合成プリズムが大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
さらに、クロスダイクロプリズムは、４つの三角柱から構成されており、製造上、個々のプリズムの角度精度や接合精度を高めないと、ダイクロイックミラー層の段差や角度ずれが発生しやすく、スクリーン上に線状パターンを投影したときの像割れや、スクリーンに一様な明るさの像を投影したときにスクリーン中心付近に薄明るい縦スジ薄暗い縦スジが発生しやすいという欠点を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、略長方形形状の画像表示面を有する複数の画像変調素子と、前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光を色合成する色合成系を含み、該色合成された複数の色光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像表示装置であって、前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光を色合成する際の色合成方向が、前記画像表示面の短辺方向とが実質的に平行であることを特徴としている。
【０００７】
ここで、前記色合成系が、２つのダイクロイック層を含み、前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光を合成する色合成プリズムを有しており、前記２つのダイクロイック層は互いに交差しないことが好ましい。
【０００８】
また、前記色合成系が前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光それぞれが入射する複数の入射面を有し、前記複数の色光を色合成する色合成プリズムを有しており、前記複数の画像表示面のうちの第１画像表示面の中心を通り、該第１画像表示面に対して垂直な直線が、該第１画像表示面から出射した光が入射する前記複数の入射面のうちの第１入射面の中心を通り、該第１入射面に対して垂直な直線に対して、シフトしていることが好ましい。
【０００９】
また、前記色合成系が前記複数の画像変調素子から出射した複数の色光それぞれが入射する複数の入射面を有し、前記複数の色光を色合成する色合成プリズムを有しており、前記複数の入射面はそれぞれ互いに異なるプリズム上に配置されており、前記複数の入射面のうち、前記複数の画像表示面のうちの第１画像表示面から出射した光が入射する面を第１入射面、前記第１入射面を有するプリズムと隣接したプリズムが有する面のうち第２画像表示面から光が入射する面を第２入射面としたとき、前記第１画像表示面の中心を通り該第１画像表示面に垂直な直線は、前記第１入射面の中心を通り該第１入射面に対して垂直な直線に関して、前記第２入射面と反対側にシフトしていることが好ましい。
【００１０】
また、前記複数の画像変調素子のうち、前記第１の画像変調素子から出射した光が入射する第１入射面を有する第１プリズムと、前記複数の画像変調素子のうち、前記第２の画像変調素子から出射した光が入射する第２入射面を有する第２プリズムと、前記複数の画像変調素子のうち、前記第３の画像変調素子から出射した光が入射する第３入射面を有する第３プリズムと、前記第１の画像変調素子から出射した色光を透過し、前記第１の画像変調素子から出射した光を反射する第１ダイクロイック層と、前記第１の画像変調素子及び前記第２の画像変調素子から出射した色光を透過し、前記第３の画像変調素子から出射した光を反射する第２ダイクロイック層とを備えており、前記画像表示面の中心を通り前記画像表示面に垂直な直線は、前記第１入射面の中心を通り該第１入射面に垂直な直線に関して、前記第２入射面と反対側にシフトしていることが好ましい。
【００１１】
また、前記複数の画像変調素子のうち、前記第１の画像変調素子から出射した光が入射する第１入射面を有する第１プリズムと、前記複数の画像変調素子のうち、前記第２の画像変調素子から出射した光が入射する第２入射面を有する第２プリズムと、前記複数の画像変調素子のうち、前記第３の画像変調素子から出射した光が入射する第３入射面を有する第３プリズムと、前記第１の画像変調素子から出射した色光を透過し、前記第１の画像変調素子から出射した光を反射する第１ダイクロイック層と、前記第１の画像変調素子及び前記第２の画像変調素子から出射した色光を透過し、前記第３の画像変調素子から出射した光を反射する第２ダイクロイック層とを備えており、前記画像表示面の中心を通り前記画像表示面に垂直な直線は、前記第１入射面の中心を通り該第１入射面に垂直な直線に関して、前記第３入射面と同じ方向にシフトしていることが好ましい。
【００１２】
ここで、前記色合成系が、前記全反射面と透過面を兼ねる面を最も射出側に有し、互いに波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層をプリズム内部に有し、該２つのダイクロイックミラー層はプリズム内部で交差しない少なくとも３つ以上のプリズムより構成される色合成プリズムを備えることが好ましい。
【００１３】
前記複数の画像変調素子のうち少なくとも１つの画像変調素子に関して、前記少なくとも１つの画像変調素子から出射した光が入射する入射面の中心を通り該入射面に垂直な直線と、前記入射面に光を入射させる画像変調素子の画像表示面の短辺方向の中心を通り該画像表示面に対して垂直な直線とが、色合成平面内において互いにシフトしていることが好ましい。
【００１４】
また、前記画像表示装置の画像表示面の短辺方向の照明光学系のＦナンバーが、他の方向より大きいことが好ましい。
【００１５】
光源からの光を略平行光に変換する放物面鏡と、前記放物面鏡から出射する光の少なくとも一部を前記放物面鏡に向かって反射する反射部材とを有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の画像表示装置は、画像変調素子と、光源から発せられる光を略平行光に変換するため放物面鏡と、該放物面鏡からの出射光で前記画像変調素子を照明する照明光学系と、該放物面鏡から出射される該略平行光の少なくとも一部を前記放物面鏡を介して前記光源の発光点近傍に戻す反射板とを備えることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の画像表示装置は、略長方形状の画像表示面を含む画像変調素子と、光源から発せられる光を略平行光に変換するため放物面鏡と、該放物面鏡からの出射光で前記画像変調素子を照明する照明光学系と、該放物面鏡から出射される該略平行光の少なくとも一部を前記放物面鏡に戻す反射板とを備える画像表示装置であって、前記照明光学系が、前記画像表示面の短辺方向に関して、該放物面鏡から出射される光束径を圧縮することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の画像表示装置は、略長方形状の画像表示面を含む画像変調素子と、光源から発せられる光を略平行光に変換するため放物面鏡と、該放物面鏡からの出射光で前記画像変調素子を照明する照明光学系と、該放物面鏡から出射される該略平行光の少なくとも一部を前記放物面鏡に戻す反射板とを備える画像表示装置であって、前記画像表示面の短辺方向の照明光学系のＦナンバーを他の方向より暗したことを特徴としている。
【００１９】
ここで、前記照明光学系が、前記画像表示面の短辺方向に関して、該放物面鏡から出射される光束径を圧縮することが好ましい。また、前記反射板は、コーナーキューブ形状の反射板であることが好ましい。
【００２０】
ここで、略長方形状の画像表示面を含む画像変調素子と、光源から発せられる光を略平行光に変換するため放物面鏡と、前記画像表示面と実質的に相似な形状のレンズアレイを複数個マトリックス状に形成した第１レンズアレイ板と、前記画像表示面の短辺方向に正の屈折力を有する第１シリンドリカルレンズと、前記画像表示面の短辺方向に負の屈折力を有する第２シリンドリカルレンズと、前記画像表示面と実質的に相似な形状のレンズアレイを複数個マトリックス状に形成した第２レンズアレイ板とを有することが好ましい。
【００２１】
ここで、前記光源側から順に、前記第１レンズアレイ板、前記第１シリンドリカルレンズ、第２シリンドリカルレンズ、第２レンズアレイ板が配置されていることが好ましい。
【００２２】
また、前記第１レンズアレイ板と前記第１シリンドリカルレンズ、第２シリンドリカルレンズと第２レンズアレイ板がそれぞれ一体的に設けられていることが好ましい。
【００２３】
また、該第２レンズアレイ板から出射される光束径を小さくして、画像表示素子の画像表示面の短辺方向の照明光学系のＦナンバーを他の方向より暗したことが好ましい。
【００２４】
また、本発明の画像表示装置は、略長方形形状の画像表示面を有する複数の画像変調素子と、光源からの光を複数の色光に分解する色分解系を含み、それぞれの色光で前記複数の画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、前記光源からの光を複数の色光に分解する色分解方向と、前記画像表示面の短辺方向とが実質的に平行であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、画像変調素子の画像表示面の短辺方向と平行なベクトル平面内で色合成を行なうように画像変調素子を配置することにより、小型な画像表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を用いて、実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は本発明第１実施例の投写型画像表示装置の鉛直方向断面における断面図を示す。
【００２８】
光源１から発せられた、白色光は、放物面鏡２により、略平行光に変換され、長方形のレンズ駒が複数個マトリックス状に形成された第１フライアイレンズ４により、第１フライアイレンズ４のマトリックスに対応する光源像を第２フライアイレンズ５上に形成し、第２フライアイレンズ５は、第１フライアイレンズ４のレンズ駒の像を液晶パネル側に投影するよう配置されている。
【００２９】
図３は、図１に記載した投写型画像表示装置を紙面下側からみた下面図（画像表示装置を鉛直方向から見たから見た図）を示し、偏光変換素子６の偏光分離膜６Ａにより、Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射され、透過したＳ偏光は、１／２波長板６ＢによりＰ偏光光に変換される。よって偏光変換素子６を通過した光は、図１においては、紙面に対して垂直方向のＳ偏光光となる。遮光板６Ｃは、偏光変換されない不要光が、偏光変換素子６に入射しないようにするためのものである。
【００３０】
図１にもどり、偏光変換素子６から出射された光は、凸レンズ７により集光され、第１ダイクロイックミラー８により、青色光は透過され、緑色光、赤色光は反射される。
【００３１】
第１ダイクロミラー８を透過した青色光は、反射ミラー９により反射され、凸レンズ１０により略平行光に変換され、偏光板１１を介して、画像変調素子１２の画像表示面１２Ａ上に照明される。ここで、画像変調素子１２の画像表示面１２Ａの短辺方向は、前記第１ダイクロイックミラー８による色分解平面（入射光と透過光、反射光の光路を含む平面）と実質的に平行である。後述の第２ダイクロイックミラーや色合成プリズムのダイクロイックミラー層ＤＭ１、ＤＭ２に関しても同様に色分解平面、色合成平面と定義することができるものとする。
【００３２】
第１ダイクロミラー１で反射された、緑色光、赤色光は、第２ダイクロイックミラーで、緑色光が反射され、赤色光が透過される。第２ダイクロイックミラーで反射された緑色光は、凸レンズ１５により略平行光に変換され、偏光板１６を介して、画像変調素子１７の画像表示面１７Ａ上に照明される。ここで、画像表示面１７Ａの短辺方向は、第２ダイクロイックミラー１４の色分解平面と実質的に平行である。
【００３３】
第２ダイクロイックミラーを透過した赤色光は、凸レンズ１９、反射ミラー２０、凸レンズ２１、反射ミラー２２、正レンズ２３を介して、略平行光に変換され、偏光板２４を介して、画像変調素子２５の画像表示面２５Ａ上に照明される。凸レンズ１９，２０，２１により、凸レンズ１９付近に結像される長方形の赤色光像を、画像表示素子面上２５Ａに、ほぼ等倍結像している。画像変調素子１２，１７，２５でそれぞれ変調された青色光、緑色光、赤色光は、２つの異なる波長域の光を反射するダイクロイックミラー層ＤＭ１，ＤＭ２をプリズム内部に有する、三角柱プリズム２７，２８，２９により構成される色合成プリズムにより、３色合成され、投射レンズ３０を介して、不図示のスクリーンに投影される。
【００３４】
詳しく説明すると、画像変調素子１２で変調された青色光は、三角柱プリズム２８に入射され、青色光を反射し、緑色光を透過するダイクロイックミラー層ＤＭ２により反射され、投射レンズ３０に入射される。画像変調素子１７で変調された緑色光は、三角柱プリズム２９に入射され、青色光を反射し、緑色光を透過するダイクロイックミラー層ＤＭ２を透過し、赤色光を反射し、青色光および緑色光を透過するダイクロイックミラー層ＤＭ１を透過し、投射レンズ３０に入射される。画像変調素子２５で変調された赤色光は、三角柱プリズム２７に入射され、面２７Ａで全反射され、赤色光を反射し、青色光および緑色光を透過するダイクロイックミラー層ＤＭ１により反射され、投射レンズ３０に入射される。
【００３５】
ここで、ダイクロイックミラー層ＤＭ１，ＤＭ２の色合成平面は、実質的に同一平面であり、その色合成平面は、画像変調表示面１２Ａの短辺方向及び画像表示面１７Ａの短辺方向及び画像表示面２５Ａの短辺方向と実質的に平行であり、このように構成することによって、色合成面内の光束幅を狭めることができ、装置全体の色合成面内に関する小型化を図り、その結果、装置全体の小型化を図っている。
【００３６】
図７に図１の色合成投射光学系の断面図の詳細を示す。
【００３７】
三角柱プリズム２９の入射面の紙面内（紙面内に含まれる方向）の中心線ＰＣＬ（三角柱プリズム２９の入射面の中心を通り、三角柱プリズム２９の入射面に対して垂直な線）に対して、画像変調素子１７の画像表示面の中心線ＣＬ（画像表示面の中心を通り、画像表示面に対して垂直な線）は、紙面上側（三角柱プリズム２７の入射面側）にずれた位置になるように、画像変調素子１７が配置されている。
【００３８】
三角柱プリズム２９の入射面の紙面上端（三角柱プリズム２９の入射面の最も三角柱プリズム２７の入射面に近い端）から画像変調素子１７の画像表示部１７Ａの短辺方向の中心までの距離Ｌ１と、三角柱プリズム２９の紙面下端から画像変調素子１７の画像表示部１７Ａの短辺方向の中心までの距離Ｌ２を比較すると、Ｌ２のほうがＬ１より大きくなるよう画像変調素子が配置されている。このような配置とすることで、画像変調素子１７の画像表示面から紙面左上側に出射される光線ＵＬと紙面左下側に出射される光線ＤＬの色合成プリズムによるケラレを発生させることなく、色合成プリズムを小型化できる。画像変調素子１７の画像表示面から紙面左上側に出射される光線ＵＬと紙面左下側に出射される光線ＤＬは、プリズム端面における、光線ＵＬと光線ＤＬと交差する点が、光線ＤＬのほうが、画像変調素子１７の画像表示部１７Ａからの距離が遠いため、画像表示部１７Ａの紙面方向の中心線ＣＬを、三角柱プリズム２９の入射面２９Ａの紙面方向の中心線より、上側に配置することが、色合成プリズムを小型化する上で好ましい。
【００３９】
ここで、画像変調素子１２の位置或いは三角柱プリズム２９の向き（姿勢、三角柱プリズム２９の中心線ＰＣＬに関する方位角）が変われば、画像表示面の中心線ＣＬの三角柱プリズム２９の入射面の中心線ＰＣＬに対するシフト方向は変化する。すなわち、画像表示面１７Ａの中心線ＣＬは、その画像表示面１７Ａから出射する光が入射する三角柱プリズム２９の入射面の中心線ＰＣＬに対して、三角柱プリズム２９の１面と接触する面を有する三角柱プリズム２８に出射光が入射する画像表示面１２Ａを備える画像変調素子１２が配置されている方向と反対側にシフトするように配置されていることが好ましい。ここでは、画像表示面１７Ａの中心線ＣＬは、三角柱プリズム２９の入射面の中心線ＰＣＬに対して、画像変調素子１２の配置位置と反対側に配置されている。
【００４０】
このように、色合成（及び色分解）を画像変調素子の表示面の短辺方向で行ない、かつ色合成プリズムの透過光路における入射面の中心よりも上側に画像変調素子の画像表示部の中心を最も出射側のプリズムの入射面側にずらすことにより、表示面の長辺方向で色合成（色分解）を行う場合より、色合成プリズムに向かう光束の色合成平面内における光束径を小さくすることができるため、色合成プリズムの大きさを小型化することができる。
【００４１】
図１において、光源１から放物面反射鏡２の周辺部に出射される光は、コーナーキューブ形状の反射板３により、光源１にもどされ、再度放物面反射鏡２で反射され、第１フライアイ４に入射される。このような構成をとることにより、照明効率をほとんど損なうことなく、図１の紙面方向の光束径（色分解平面内の光束径、もしくは色合成平面内の光束径）を小さくする（圧縮する）ことが可能となる。
【００４２】
反射板３をコーナーキューブ形状としているのは、平面の反射板では、照明光学系の光軸に対して、平行でない光が反射板に入射された場合、光源位置に正確に光をもどすことが難しく、照明効率があまり上がらないという問題がある。しかし、コーナーキューブ形状の反射板を用いれば、反射板に入射した角度のままで、光を放物面反射鏡２にもどすことが可能なため、反射板で反射された光を正確に光源にもどすことが可能となり、照明効率を改善することができるからである。
【００４３】
このように構成することで、図１の紙面方向の照明光学系のＦナンバーを図３紙面方向（色合成平面内の方向、色分解平面内の方向）より暗くすることができ、画像変調素子から出射される光束の拡がりもさらに小さくなるため、色合成プリズムをさらに小型化することができる。
【００４４】
図１の紙面（色分解平面、もしくは色合成平面）内においては、画像変調素子の画像表示部の短辺方向と平行であり、短辺方向と同じ平面方向で、色分解、色合成を行うことにより、画像表示素子の表示部の長さが長辺方向より短くなる分、色分解のためのダイクロイックミラーや色合成プリズムを小型化することができる。色合成プリズムを小型化できると、投射レンズのバックフォーカスを短くでき、投射レンズの小型化にも有利となり、全体として、小型な投写型画像装置が実現できる。
【００４５】
図２は、図１の正面図を示す。図２に示すように画像変調素子の画像表示部は、正面から見て、横長の長方形となっている。また、反射板３は、紙面上下方向に配置され、上下方向の反射鏡から出射される光束径を圧縮している。
【実施例２】
【００４６】
図４は本発明第２実施例の投写型画像表示装置の断面図を示す。尚、説明を省いた部分に関しては実施例１と同様である。
【００４７】
光源１から発せられた、白色光は、放物面鏡２により、略平行光に変換され、第１フライアイレンズ３１により、第１フライアイレンズ３１のマトリックスに対応する光源像を第２フライアイレンズ３２上に形成し、第２フライアイレンズ３２は、第１フライアイレンズ３１のレンズ駒の像を液晶パネル側に投影するよう配置されている。
【００４８】
ここで、第１フライアイレンズ３１の画像変調素子側のレンズ面には、図４の紙面に平行な方向のみ正屈折力をもつシリンドリカルレンズ形状が形成されており、第２フライアイレンズ３２の光源側のレンズ面には、図４の紙面に平行な方向のみ負屈折力をもつシリンドリカルレンズ形状が形成されており、反射鏡２から出射された光が図４の紙面と平行な方向において圧縮されるよう構成されている。
【００４９】
このような構成により、図４の紙面に平行な方向のＦナンバーを紙面に垂直な方向（図５の紙面方向）より暗くすることにより、図４の紙面に平行な方向の光束の広がりを抑え、図４の紙面に平行な方向の照明光学系および色合成プリズムの小型化を実現している。
【００５０】
図６は、図１を紙面下側からみた下面図を示し、偏光変換素子６の偏光分離膜６Ａにより、Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射され、透過したＳ偏光は、１／２波長板６ＢによりＰ偏光光に変換される。よって偏光変換素子６を通過した光は、図１においては、紙面垂直方向のＳ偏光光となる。遮光板６Ｃは、偏光変換されない不要光が、偏光変換素子６に入射しないようにするためのものである。
【００５１】
図４にもどり、偏光変換素子６から出射された光は、凸レンズ７により集光され、第１ダイクロイックミラー８により、青色光は透過され、緑色光、赤色光は反射される。第１ダイクロミラー８を透過した青色光は、反射ミラー９により反射され、凸レンズ１０により略平行光に変換され、偏光板１１を介して、画像変調素子１２の画像表示面１２Ａ上に照明される。
【００５２】
第１ダイクロミラー１で反射された、緑色光、赤色光は、第２ダイクロイックミラーで、緑色光が反射され、赤色光が透過される。第２ダイクロイックミラーで反射された緑色光は、凸レンズ１５により略平行光に変換され、偏光板１６を介して、画像変調素子１７の画像表示面１７Ａ上に照明される。
【００５３】
第２ダイクロイックミラーを透過した赤色光は、凸レンズ１９、反射ミラー２０、凸レンズ２１、反射ミラー２２、正レンズ２３を介して、略平行光に変換され、偏光板２４を介して、画像変調素子２５の画像表示面２５Ａ上に照明される。凸レンズ１９，２０，２１により、凸レンズ１９付近に結像される長方形の赤色光像を、画像表示素子面上２５Ａに、ほぼ等倍結像している。画像変調素子１２，１７，２５で変調された青色光、緑色光、赤色光は、２つの異なる波長域の光を反射するダイクロイックミラー層ＤＭ１，ＤＭ２をプリズム内部に有する、４つの三角柱プリズム３３，３４，３５，３６により構成される色合成プリズムにより、３色合成され、投射レンズ３０を介して、不図示のスクリーンに投影される。図１の色合成プリズムに対して、プリズムを４つのプリズムで構成しているのは、色合成プリズムをさらに小型化するためである。ダイクロイックミラー層ＤＭ１，ＤＭ２の間に配置されるプリズムを２つに分割することで、画像変調素子１７の画像表示部１７Ａから出射される光線ＵＬ，ＤＬのプリズムによるケラレを発生させることなく、小型化を実現している。
【００５４】
ダイクロイックミラー層ＤＭ１，ＤＭ２の間に配置されるプリズムを２つに分割することで、画像変調素子１７の画像表示部１７Ａから紙面左上側に出射される光線ＵＬ，紙面左下側に出射される光線ＤＬと、プリズム端面の接する位置を、画像変調素子１７の画像表示部１７Ａから上下ともに等しくできるので、三角柱プリズム３５のプリズムの入射面の大きさを図１の三角柱プリズム２９の入射面より小さくできた。
【００５５】
図４の紙面方向は、画像変調素子の画像表示部の短辺方向と平行であり、短辺方向で、色分解、色合成を行うことにより、画像表示素子の表示部の長さが長辺方向より短くなる分、色分解のためのダイクロイックミラーや色合成プリズムを小型化できる。色合成プリズムを小型化できると、投射レンズのバックフォーカスを短くでき、投射レンズの小型化にも有利となり、全体として、小型な投写型画像装置が実現できる。
【００５６】
図５は、図４の正面図を示す。図５に示すように画像変調素子の画像表示部は、正面から見て、横長の長方形となっている。
【００５７】
さらに、本実施例において用いた色合成プリズムは、３つの三角柱プリズムにより構成していたが、四角柱プリズムや五角柱プリズム等であっても構わないし、三角柱プリズムに面取り等を施したものでも構わない。また、クロスダイクロイックプリズムを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明第１実施例の投写型画像表示装置の断面図（画像変調素子の短辺方向）
【図２】本発明第１実施例の投写型画像表示装置の正面図
【図３】本発明第１実施例の投写型画像表示装置の下面図
【図４】本発明第２実施例の投写型画像表示装置の断面図（画像変調素子の短辺方向）
【図５】本発明第２実施例の投写型画像表示装置の正面図
【図６】本発明第２実施例の投写型画像表示装置の下面図
【図７】本発明第１実施例の投写型画像表示装置の投写系部分の断面図（画像変調素子の短辺方向）
【符号の説明】
【００５９】
１  光源
２  放物面鏡
３  反射板
４、３１  第１フライアイ
５、３２  第２フライアイ
６  偏光変換素子
７、１０、１５、１９、２１、２３  凸レンズ
８  第１ダイクロイックミラー
９  反射ミラー
１１、１３、１６、１８、２４、２６  偏光板
１２、１７、２５  画像変調素子
１４  第２ダイクロイックミラー
２７、２８、２９、３３、３４、３５、３６  三角柱プリズム
３０  投射レンズ
【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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