(57)【要約】【課題】信頼性が高く大型化が抑制された画像表示装置が要望されている。【解決手段】第１の入射面を有する三角柱形状のプリズム１２７と、第２の入射面を有し、青反射多層膜１２９が配置された第１の接合面で三角柱形状のプリズム１２７と接合される三角柱形状のプリズム１２６と、第３の入射面を有し、緑反射多層膜１２８が配置された第２の接合面で三角柱形状のプリズム１２６と接合される三角柱形状のプリズム１２５とを備え、青色光のＰ偏光は、第２の入射面から入射し、三角柱形状のプリズム１２６を通過し、第１の接合面を透過し、三角柱形状のプリズム１２７を通過し、緑色光のＰ偏光は、第３の入射面から入射し、三角柱形状のプリズム１２５を通過し、第２の接合面を透過し、三角柱形状のプリズム１２６を通過し、第１の接合面を透過し、三角柱形状のプリズム１２７を通過する投写型画像表示装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入射面を有する第１のプリズムと、
第２の入射面を有し、第１の膜が配置された第１の接合面で前記第１のプリズムと接合される第２のプリズムと、
第３の入射面を有し、第２の膜が配置された第２の接合面で前記第２のプリズムと接合される第３のプリズムとを備え、
第１の光の少なくとも第１種の光は、前記第１の入射面から入射し、前記第１のプリズムを通過し、前記第１の接合面を透過し、前記第２のプリズムを通過し、前記第２の接合面を透過し、前記第３のプリズムを通過し、
第２の光の第１種の光は、前記第２の入射面から入射し、前記第２のプリズムを通過し、前記第１の接合面で反射し、前記第２のプリズムを通過し、前記第２の接合面を透過し、前記第３のプリズムを通過し、
前記第２の光の第２種の光は、前記第２の入射面から入射し、前記第２のプリズムを通過し、前記第１の接合面を透過し、前記第１のプリズムを通過し、
第３の光の第１種の光は、前記第３の入射面から入射し、前記第３のプリズムを通過し、前記第２の接合面で反射し、前記第３のプリズムを通過し、
前記第３の光の第２種の光は、前記第３の入射面から入射し、前記第３のプリズムを通過し、前記第２の接合面を透過し、前記第２のプリズムを通過し、前記第１の接合面を透過し、前記第１のプリズムを通過する画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の膜は、前記第１の光の少なくとも第１種の光、前記第２の光の第２種の光、および前記第３の光の第２種の光を透過させ、前記第２の光の第１種の光を反射させるための膜であり、
前記第２の膜は、前記第１の光の少なくとも第１種の光、前記第２の光の第１種の光、および前記第３の光の第２種の光を透過させ、前記第３の光の第１種の光を反射させるための膜である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第３のプリズムから出射した後の前記第１の光の第２種の光を少なくとも規制するための第１の規制部材をさらに備えた請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１のプリズムに入射する前の前記第１の光の第２種の光を規制するための第２の規制部材をさらに備えた請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１から第３のプリズムの形状は、３０°、６０°、９０°の内角をもつ三角形を底面として有する三角柱であり、
前記第１の入射面は、前記第１のプリズムの３０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面を利用して形成され、
前記第２の入射面は、前記第２のプリズムの３０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面を利用して形成され、
前記第３の入射面は、前記第３のプリズムの３０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面を利用して形成され、
前記第１の接合面は、前記第１のプリズムの９０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面と前記第２のプリズムの９０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面とを利用して形成され、
前記第２の接合面は、前記第２のプリズムの６０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面と前記第３のプリズムの６０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面とを利用して形成される請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１から第３の光は、偏光方向の揃った偏光光であり、
前記第２の光の第１種の光は、前記第１の膜に対してＳ偏光の光であり、
前記第３の光の第１種の光は、前記第２の膜に対してＳ偏光の光である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１の光は、赤色光であり、
前記第２の光は、青色光であり、
前記第３の光は、緑色光である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第１から第３のプリズムは、互いに合同である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記第１の光を発生させて出射させるための第１の光源、前記第２の光を発生させて出射させるための第２の光源、および前記第３の光を発生させて出射させるための第３の光源を有する光源部と、
前記発生して出射した第１の光を調光して前記第１の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第１のライトバルブ、前記発生して出射した第２の光を調光して前記第２の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第２のライトバルブ、および前記発生して出射した第３の光を調光して前記第３の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第３のライトバルブを有するライトバルブ部と、
前記第３のプリズムを通過して出射した第１から第３の光の第１種の光を入射させて所定の画像を投射するための投写レンズを有する投写光学系とをさらに備え、
前記第１のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第１の光の第１種の光に関する光路長と、前記第２のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第２の光の第１種の光に関する光路長と、前記第３のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第３の光の第１種の光に関する光路長とは、実質的に等しい請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記第１から第３の光源は、レーザー光源である請求項９記載の画像表示装置。
【請求項１１】
光を発生させて出射させるための光源を有する光源部と、
前記発生して出射した光を前記第１から第３の光に分光する分光光学系と、
前記分光された第１の光を調光して前記第１の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第１のライトバルブ、前記分光された第２の光を調光して前記第２の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第２のライトバルブ、および前記分光された第３の光を調光して前記第３の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第３のライトバルブを有するライトバルブ部と、
前記第３のプリズムを通過して出射した第１から第３の光の第１種の光を入射させて所定の画像を投射するための投写レンズを有する投写光学系とをさらに備え、
前記第１のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第１の光の第１種の光に関する光路長と、前記第２のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第２の光の第１種の光に関する光路長と、前記第３のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第３の光の第１種の光に関する光路長とは、実質的に等しい請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記分光光学系は、前記発生して出射した光を前記第１から第２の光と前記第３の光とに分光する第１のダイクロイックミラー、前記第１のダイクロイックミラーによって前記分光された第１から第２の光を前記第１の光と前記第２の光とに分光する第２のダイクロイックミラー、前記第２のダイクロイックミラーによって前記分光された第１の光を前記第１のライトバルブに入射させるための第１の反射ミラー、前記第２のダイクロイックミラーによって前記分光された第２の光を前記第２のライトバルブに入射させるための第２の反射ミラー、および前記第１のダイクロイックミラーによって前記分光された第３の光を前記第３のライトバルブに入射させるための第３の反射ミラーを有し、
前記光源から前記第１のライトバルブまでの前記第１の光に関する光路長と、前記光源から前記第２のライトバルブまでの前記第２の光に関する光路長と、前記光源から前記第３のライトバルブまでの前記第３の光に関する光路長とは、実質的に等しい請求項１１記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記光源部から出射する光の光軸と、前記投写光学系に入射する光の光軸とは実質的に直交しており、
前記光源部から出射する光の主光線の前記第１のダイクロイックミラーに関する入射角は、実質的に４５°よりも小さい請求項１２記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記光源部から出射する光の光軸と、前記投写光学系に入射する光の光軸とは実質的に平行であり、
前記光源部から出射する光の主光線の前記第１のダイクロイックミラーに関する入射角は、実質的に４５°よりも大きい請求項１２記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、変調手段である液晶パネルを青、緑、赤の各色光毎に配し、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画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、透過型液晶ライトバルブを用いた投写型画像表示装置を中心に、プロジェクター市場が急拡大しつつある。
【０００３】
商品の流れは、高輝度化と小型化に大別できる。
【０００４】
特に、高輝度化は、透過型液晶パネルの高開口率化、光源の短アーク化による集光効率向上、光源高出力化により着実に実現されつつある。
【０００５】
現在主流の透過型液晶パネルを用いたライトバルブ部の構成は、偏光子、変調素子（液晶パネル）、検光子から成っている。
【０００６】
検光子としては、画像表示における不要光を吸収するための吸収型偏光板が用いられることが多い。
【０００７】
より具体的に述べると、現在のプロジェクタ構成は、従来の吸収型偏光板を利用する投写型画像表示装置の概略構成図である図８に示したクロスプリズムによる色合成光学系を用いたものが主流である（たとえば、特許文献１参照）。このような従来の吸収型偏光板を利用する投写型画像表示装置は、光源５０１、色分解ダイクロイックミラー５０２〜５０３、リレー光学系５０４、ライトバルブ（出射側に吸収型偏光板を有している）５０５〜５０７、色合成光学系（クロスプリズム）５０８、投写レンズ５０９を備えている。
【０００８】
しかし、前述した高輝度化の技術改善が進むことにより、吸収型偏光板にかかる熱負荷が増大し、装置の長時間使用による画質劣化が発生することがあった。特に、吸収型偏光板は、有機材料から成っており、熱負荷に加えて耐光性という面からも、信頼性に限界がある。
【０００９】
そこで、吸収型偏光板ではなく、一般に光学的に偏光光を分離する手段として用いられる偏光ビームスプリッターを応用する構成が考えられる。これによれば、検光子は無機物で構成できるので、信頼性は改善できる。
【００１０】
なお、吸収型偏光板に換えて偏光ビームスプリッターを配置した場合を、従来の偏光ビームスプリッターを利用する投写型画像表示装置の概略構成図である図９に示した。このような従来の偏光ビームスプリッターを利用する投写型画像表示装置は、光源６０１、色分解ダイクロイックミラー６０２〜６０３、リレー光学系６０４、ライトバルブ６０５〜６０７、色合成光学系（クロスプリズム）６０８、投写レンズ６０９、偏光ビームスプリッタ６１０〜６１２を備えている。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２９５２９０４号
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の偏光ビームスプリッターを利用する投写型画像表示装置においては、液晶パネルから投写レンズからの間隔が拡大し、装置全体が大型化してしまう。
【００１３】
なお、このような従来の投写型画像表示装置は、投写レンズの設計が困難である上に、比較的高価な偏光ビームスプリッターが３つも増えてしまうため、商品化に至っていない。
【００１４】
本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、信頼性が高くかつ装置の大型化が抑制された画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、第１の入射面を有する第１のプリズムと、
第２の入射面を有し、第１の膜が配置された第１の接合面で前記第１のプリズムと接合される第２のプリズムと、
第３の入射面を有し、第２の膜が配置された第２の接合面で前記第２のプリズムと接合される第３のプリズムとを備え、
第１の光の少なくとも第１種の光は、前記第１の入射面から入射し、前記第１のプリズムを通過し、前記第１の接合面を透過し、前記第２のプリズムを通過し、前記第２の接合面を透過し、前記第３のプリズムを通過し、
第２の光の第１種の光は、前記第２の入射面から入射し、前記第２のプリズムを通過し、前記第１の接合面で反射し、前記第２のプリズムを通過し、前記第２の接合面を透過し、前記第３のプリズムを通過し、
前記第２の光の第２種の光は、前記第２の入射面から入射し、前記第２のプリズムを通過し、前記第１の接合面を透過し、前記第１のプリズムを通過し、
第３の光の第１種の光は、前記第３の入射面から入射し、前記第３のプリズムを通過し、前記第２の接合面で反射し、前記第３のプリズムを通過し、
前記第３の光の第２種の光は、前記第３の入射面から入射し、前記第３のプリズムを通過し、前記第２の接合面を透過し、前記第２のプリズムを通過し、前記第１の接合面を透過し、前記第１のプリズムを通過する画像表示装置である。
【００１６】
第２の本発明は、前記第１の膜は、前記第１の光の少なくとも第１種の光、前記第２の光の第２種の光、および前記第３の光の第２種の光を透過させ、前記第２の光の第１種の光を反射させるための膜であり、
前記第２の膜は、前記第１の光の少なくとも第１種の光、前記第２の光の第１種の光、および前記第３の光の第２種の光を透過させ、前記第３の光の第１種の光を反射させるための膜である第１の本発明の画像表示装置である。
【００１７】
第３の本発明は、前記第３のプリズムから出射した後の前記第１の光の第２種の光を少なくとも規制するための第１の規制部材をさらに備えた第１の本発明の画像表示装置である。
【００１８】
第４の本発明は、前記第１のプリズムに入射する前の前記第１の光の第２種の光を規制するための第２の規制部材をさらに備えた第１の本発明の画像表示装置である。
【００１９】
第５の本発明は、前記第１から第３のプリズムの形状は、３０°、６０°９０°の内角をもつ三角形を底面として有する三角柱であり、
前記第１の入射面は、前記第１のプリズムの３０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面を利用して形成され、
前記第２の入射面は、前記第２のプリズムの３０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面を利用して形成され、
前記第３の入射面は、前記第３のプリズムの３０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面を利用して形成され、
前記第１の接合面は、前記第１のプリズムの９０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面と前記第２のプリズムの９０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面とを利用して形成され、
前記第２の接合面は、前記第２のプリズムの６０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面と前記第３のプリズムの６０°の内角の対辺を含む前記三角柱の側面とを利用して形成される第１の本発明の画像表示装置である。
【００２０】
第６の本発明は、前記第１から第３の光は、偏光方向の揃った偏光光であり、
前記第２の光の第１種の光は、前記第１の膜に対してＳ偏光の光であり、
前記第３の光の第１種の光は、前記第２の膜に対してＳ偏光の光である第１の本発明の画像表示装置である。
【００２１】
第７の本発明は、前記第１の光は、赤色光であり、
前記第２の光は、青色光であり、
前記第３の光は、緑色光である第１の本発明の画像表示装置である。
【００２２】
第８の本発明は、前記第１から第３のプリズムは、互いに合同である第１の本発明の画像表示装置である。
【００２３】
第９の本発明は、前記第１の光を発生させて出射させるための第１の光源、前記第２の光を発生させて出射させるための第２の光源、および前記第３の光を発生させて出射させるための第３の光源を有する光源部と、
前記発生して出射した第１の光を調光して前記第１の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第１のライトバルブ、前記発生して出射した第２の光を調光して前記第２の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第２のライトバルブ、および前記発生して出射した第３の光を調光して前記第３の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第３のライトバルブを有するライトバルブ部と、
前記第３のプリズムを通過して出射した第１から第３の光の第１種の光を入射させて所定の画像を投射するための投写レンズを有する投写光学系とをさらに備え、
前記第１のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第１の光の第１種の光に関する光路長と、前記第２のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第２の光の第１種の光に関する光路長と、前記第３のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第３の光の第１種の光に関する光路長とは、実質的に等しい第１の本発明の画像表示装置である。
【００２４】
第１０の本発明は、前記第１から第３の光源は、レーザー光源である第９の本発明の画像表示装置である。
【００２５】
第１１の本発明は、光を発生させて出射させるための光源を有する光源部と、
前記発生して出射した光を前記第１から第３の光に分光する分光光学系と、
前記分光された第１の光を調光して前記第１の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第１のライトバルブ、前記分光された第２の光を調光して前記第２の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第２のライトバルブ、および前記分光された第３の光を調光して前記第３の入射面から入射させるための透過型液晶パネルをもつ第３のライトバルブを有するライトバルブ部と、
前記第３のプリズムを通過して出射した第１から第３の光の第１種の光を入射させて所定の画像を投射するための投写レンズを有する投写光学系とをさらに備え、
前記第１のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第１の光の第１種の光に関する光路長と、前記第２のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第２の光の第１種の光に関する光路長と、前記第３のライトバルブから前記投写レンズまでの前記第３の光の第１種の光に関する光路長とは、実質的に等しい第１の本発明の画像表示装置である。
【００２６】
第１２の本発明は、前記分光光学系は、前記発生して出射した光を前記第１から第２の光と前記第３の光とに分光する第１のダイクロイックミラー、前記第１のダイクロイックミラーによって前記分光された第１から第２の光を前記第１の光と前記第２の光とに分光する第２のダイクロイックミラー、前記第２のダイクロイックミラーによって前記分光された第１の光を前記第１のライトバルブに入射させるための第１の反射ミラー、前記第２のダイクロイックミラーによって前記分光された第２の光を前記第２のライトバルブに入射させるための第２の反射ミラー、および前記第１のダイクロイックミラーによって前記分光された第３の光を前記第３のライトバルブに入射させるための第３の反射ミラーを有し、
前記光源から前記第１のライトバルブまでの前記第１の光に関する光路長と、前記光源から前記第２のライトバルブまでの前記第２の光に関する光路長と、前記光源から前記第３のライトバルブまでの前記第３の光に関する光路長とは、実質的に等しい第１１の本発明の画像表示装置である。
【００２７】
第１３の本発明は、前記光源部から出射する光の光軸と、前記投写光学系に入射する光の光軸とは実質的に直交しており、
前記光源部から出射する光の主光線の前記第１のダイクロイックミラーに関する入射角は、実質的に４５°よりも小さい第１２の本発明の画像表示装置である。
【００２８】
第１４の本発明は、前記光源部から出射する光の光軸と、前記投写光学系に入射する光の光軸とは実質的に平行であり、
前記光源部から出射する光の主光線の前記第１のダイクロイックミラーに関する入射角は、実質的に４５°よりも大きい第１２の本発明の画像表示装置。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
はじめに、本発明にかかる実施の形態１の投写型画像表示装置の概略構成図である図１を主として参照しながら、本実施の形態の投写型画像表示装置の構成について説明する。
【００３１】
本実施の形態の投写型画像表示装置は、緑色光用光源部１０１、青色光用光源部１０２、赤色光用光源部１０３、ライトバルブ部１０４、色合成光学系１０５、投写光学系１０６を備えている。
【００３２】
緑色光用光源部１０１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１０７と、光源１０７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ー１０８と、その開口前面に配置された緑透過ダイクロイックフィルター１０９とからなる。
【００３３】
青色光用光源部１０２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１１０と、光源１１０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ー１１１と、その開口前面に配置された青透過ダイクロイックフィルター１１２とからなる。
【００３４】
赤色光用光源部１０３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１１３と、光源１１３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ー１１４と、その開口前面に配置された赤透過ダイクロイックフィルター１１５とからなる。
【００３５】
ライトバルブ部１０４は、各色光毎に配置された緑用ライトバルブユニット１１７と、青用ライトバルブユニット１１９と、赤用ライトバルブユニット１２１とからなる。
【００３６】
ライトバルブ部１０４の各ライトバルブは、本発明にかかる実施の形態１のライトバルブ部１０４の各ライトバルブの概略斜視図である図２に示されているように、入射側偏光板１２２と液晶パネル１２３とからなっている。
【００３７】
本実施の形態においては、入射側偏光板１２２は、図２に示されているように、矩形の外形形状の短手方向の偏光方向の光を透過し、これに直交する偏光方向の光を吸収するように設定されている。
【００３８】
液晶パネル１２３は、外部信号により、多数の各画素開口毎に、入射側偏光板１２２を透過して液晶パネル１２３に入射した光の偏光方向を変えることが出来る。
【００３９】
本実施の形態においては、各画素を駆動しない場合には透過光は偏光方向が９０度回転せしめられ、駆動した場合には透過光は偏光方向の変化無く透過する。
【００４０】
また、液晶パネル１２３を出射した光のうち、投写光学系まで到達させられるる光（すなわち、スクリーン（図示省略）上に投射される光）は、色合成光学系１０５の多層膜である緑反射多層膜１２８，青反射多層膜１２９から成る反射面に対してＳ偏光となるように、入射側偏光板１２２、液晶パネル１２３が設けられている。
【００４１】
色合成光学系１０５は、頂角を３０度とした三角柱形状のプリズム１２５，１２６，１２７を３つ接合してなり、その接合面には、所定の色選択性と波長選択性とを備えた緑反射多層膜１２８、青反射多層膜１２９が施されている。
【００４２】
緑反射多層膜１２８の特性は、本発明にかかる実施の形態１の緑反射多層膜１２８の特性図である図３に示されている。波長が緑に対応するＰ偏光の光をほぼ完全に透過するように緑反射多層膜１２８の特性が設定されている点が、重要である。なぜならば、このような設定により、波長が緑に対応するＰ偏光の光を投写光学系１０６に至る光路から外すことが可能となり、同光を吸収するために必須であった吸収型偏光板が不要となるからである。
【００４３】
また、青反射多層膜１２９の特性は、本発明にかかる実施の形態１の青反射多層膜１２９の特性図である図４に示されている。波長が青に対応するＰ偏光の光をほぼ完全に透過するように青反射多層膜１２９の特性が設定されている点が、重要である。なぜならば、このような設定により、波長が青に対応するＰ偏光の光を投写光学系１０６に至る光路から外すことが可能となり、同光を吸収するために必須であった吸収型偏光板が不要となるからである。
【００４４】
補助偏光板１３１は、入射側偏光板１２２と同様に、一方向の偏光方向の光のみを透過する特性を有しており、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対して、Ｓ偏光の光は透過しＰ偏光の光は吸収するよう設定されている。
【００４５】
ライトバルブ部１０４の各ライトバルブから投写光学系１０６の投写レンズまでの光路長は、それぞれおよそ等しく構成されている。
【００４６】
なお、三角柱形状のプリズム１２７は本発明の第１のプリズムに対応し、三角柱形状のプリズム１２６は本発明の第２のプリズムに対応し、三角柱形状のプリズム１２５は本発明の第３のプリズムに対応し、青反射多層膜１２９は本発明の第１の膜に対応し、緑反射多層膜１２８は本発明の第２の膜に対応する。
【００４７】
また、補助偏光板１３１は、本発明の第１の規制部材に対応する。
【００４８】
また、光源１１３は本発明の第１の光源に対応し、光源１１０は本発明の第２の光源に対応し、光源１０７は本発明の第３の光源に対応し、緑色光用光源部１０１、青色光用光源部１０２、赤色光用光源部１０３を含む手段は本発明の光源部に対応する。
【００４９】
また、赤用ライトバルブユニット１２１は本発明の第１のライトバルブに対応し、青用ライトバルブユニット１１９は本発明の第２のライトバルブに対応し、緑用ライトバルブユニット１１７は本発明の第３のライトバルブに対応し、ライトバルブ部１０４は本発明のライトバルブ部に対応する。
【００５０】
また、投写光学系１０６は、本発明の投写光学系に対応する。
【００５１】
また、本実施の形態における赤色光は本発明の第１の光に対応し、本実施の形態における青色光は本発明の第２の光に対応し、本実施の形態における緑色光は本発明の第３の光に対応する。なお、本実施の形態におけるＳ偏光は本発明の第１種の光に対応し、本実施の形態におけるＰ偏光は本発明の第２種の光に対応する。
【００５２】
つぎに、本実施の形態の投写型画像表示装置の動作について説明する。
【００５３】
（Ａ）赤色光用光源部１０３からの赤色光（光は一点鎖線で図示される、他でも同様）は、コンデンサーレンズ１２０を経て赤用ライトバルブユニット１２１に至る。
【００５４】
赤用ライトバルブユニット１２１から出射された光のうち、スクリーン（図示省略）までいたるべき光は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＳ偏光の光として、三角柱形状のプリズム１２５、１２６，１２７、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８、出射面１３０を抜けて、出射面１３０上に備えられた補助偏光板１３１に至る。補助偏光板１３１は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＳ偏光の光を透過させるよう設定されているので、スクリーンまでいたるべき光は、投写光学系１０６に入射する。
【００５５】
一方、赤用ライトバルブユニット１２１から出射された光のうち、スクリーン（図示省略）までいたるべきではない光（黒表示される光）は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＰ偏光の光として、三角柱形状のプリズム１２５，１２６，１２７、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８を出射面１３０を抜けて、この補助偏光板１３１に至る。補助偏光板１３１は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＰ偏光の光を吸収するよう設定されているので、スクリーンまでいたるべきではない光は、投写光学系１０６に入射しない。
【００５６】
（Ｂ）青色光用光源部１０２からの青色光は、コンデンサーレンズ１１８を経て青用ライトバルブユニット１１９に至る。
【００５７】
青用ライトバルブユニット１１９から出射された光のうち、スクリーン（図示省略）までいたるべき光は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＳ偏光の光であり、三角柱形状のプリズム１２６を透過後、青反射多層膜１２９で反射せしめられ再度プリズム１２６を透過後、緑反射多層膜１２８、プリズム１２５、出射面１３０を抜けて、この出射面１３０上に備えられた補助偏光板１３１に至る。補助偏光板１３１は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＳ偏光の光を透過させるよう設定されているので、青色光は、投写光学系１０６に入射する。
【００５８】
一方、青用ライトバルブユニット１１９から出射された光のうち、スクリーン（図示省略）までいたるべきではない光（黒表示される光）は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＰ偏光の光として、色合成光学系１０５に入射する。このスクリーン（図示省略）までいたるべきではない光は、三角柱形状のプリズム１２６を透過後、青反射多層膜１２９を透過し、プリズム１２７を透過後、プリズム側面１３２を透過することで投写光学系１０６に至る光路から外れることでスクリーンにいたらない。このため、画像としては、この光が照明すべき部分は黒表示となる。
【００５９】
（Ｃ）緑色光用光源部１０１からの緑色光は、コンデンサーレンズ１１６を経て緑用ライトバルブユニット１１７に至る。
【００６０】
緑用ライトバルブユニット１１７から出射された光のうち、スクリーン（図示省略）までいたるべき光は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＳ偏光の光であり、三角柱形状のプリズム１２５を透過後、出射面１３０で全反射せしめられ再度プリズム１２５を透過して緑反射多層膜１２８に入射する。このスクリーン（図示省略）までいたるべき光は、ここで反射されることで、プリズム１２５を透過し、出射面１３０を抜けて、出射面１３０上に備えられた補助偏光板１３１に至る。補助偏光板１３１は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＳ偏光の光を透過させるよう設定されているので、緑色光は、投写光学系１０６に入射する。
【００６１】
一方、緑用ライトバルブユニット１１７から出射された光のうち、スクリーン（図示省略）までいたるべきではない光（黒表示される光）は、青反射多層膜１２９、緑反射多層膜１２８に対してＰ偏光の光として、色合成光学系１０５に入射する。このスクリーン（図示省略）までいたるべきではない光は、三角柱形状のプリズム１２６を透過後、出射面１３０で全反射せしめられ再度プリズム１２５を透過して緑反射多層膜１２８に至る。このスクリーン（図示省略）までいたるべきではない光は、ここを透過し、プリズム１２６、青反射多層膜１２９、プリズム１２７を透過後、プリズム側面１３２を透過することで投写光学系１０６に至る光路から外れることでスクリーンにいたらない。このため、画像としては、この光が照明すべき部分は黒表示となる。
【００６２】
以上においては、本実施の形態の投写型画像表示装置の構成および動作について説明を行った。
【００６３】
このように、本実施の形態においては、青、緑の光を積極的に吸収する偏光板（有機材料からなる）を用いる代わりに、色合成機能のみならず偏光選択性をも有する無機物から成る多層膜を利用することから、従来の液晶プロジェクターにおける青、緑光路での出射側偏光板の信頼性問題を、根本的に解決することが出来る。
【００６４】
また、色合成光学系は、プリズムを接合することで形成されていることから、強度上の問題や経時変化にも有利であり、コンバージェンス調整後もずれることなく高画質を維持できる。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。
【００６５】
また、色合成光学系の反射面は、全て一つの面からなっているので、良好なピントを実現する。そして、クロスプリズムタイプにあった合わせ面の影や反射面を形成する２つの面の分光特性の差による色ムラの発生が無く、均一性の良い画像を提供できる。
【００６６】
また、投写レンズのバックフォーカスを最小限とし、投写レンズの小型化や低コスト化をも可能にする。
【００６７】
また、プリズム形状が３つとも基本的には同形状で構成可能なことや、先に述べた面の合わせ作業がないことから、コスト的にも従来のクロスプリズムタイプより有利である。
【００６８】
▲１▼なお、本実施の形態では、出射面１３０に補助偏光板１３１を設けている。その目的は赤色光のＰ偏光の光の吸収（および、青、緑光の漏れ光の吸収）にある。装置の構成上、この補助偏光板１３１にかかる負担が大きい場合には、赤用ライトバルブユニット１２１と三角柱形状のプリズム１２７との間に偏光板を設けて、負荷を分散する構成を取ることも可能である。
【００６９】
または、補助偏光板１３１を吸収型ではなく無機物から成る反射型偏光板に置き換えることも有効である。ただし反射型の場合、不要光が再度色合成光学系に戻って画質劣化を起こさないよう配慮が必要なことは言うまでもない。
【００７０】
なお、赤用ライトバルブユニット１２１と三角柱形状のプリズム１２７間に偏光板（本発明の第２の規制部材に対応する）を設けることで補助偏光板１３１を設ける必然性は無くなるのでこれを除いた構成も可能である。但し、商品として高画質化（高コントラスト）を追求する必要が有るのであれば、補助偏光板を備えるのが望ましい。
【００７１】
なお、赤色光についてはＰ偏光の光をスクリーンに至る光とする構成もできるが、位相差板等が余分に必要となることから上記実施例の構成が望ましい。
【００７２】
▲２▼また、本実施の形態では、光源は、白色放電管からの光をフィルターで色選択していたが、これに限らず、放電管でも各色光に適切なスペクトル分布を持つもので有れば、色選択手段は必要ないことは明らかである。
【００７３】
なお、光源方式も、レーザーやＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等放電管でない場合でも応用可能なことは言うまでもない。
【００７４】
▲３▼なお、色合成光学系のプリズム接合面の色合成波長の設定は、色分解光学系により設定されたカットオフ領域よりも広く設定されていることが望ましい。このように構成すれば、誤差等の部品の出来に影響されずに構成できる。
【００７５】
（実施の形態２）
はじめに、本発明にかかる実施の形態２の投写型画像表示装置の概略構成図である図５を主として参照しながら、本実施の形態の投写型画像表示装置の構成について説明する。
【００７６】
本実施の形態の投写型画像表示装置は、光源部２０１、色分解光学系２０２、ライトバルブ部２０３、色合成光学系２０４、投写光学系２０５を備えている。
【００７７】
光源部２０１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２０６と、光源２０６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ー２０７とからなる。
【００７８】
ライトバルブ部２０３、色合成光学系２０４、投写光学系２０５の構成は、上述した実施の形態１のライトバルブ部１０４、色合成光学系１０５、投写光学系１０６の構成と同様である。
【００７９】
なお、光源部２０１から、緑用ライトバルブユニット２１１、青用ライトバルブユニット２１５、赤用ライトバルブユニット２１８の各ライトバルブまでの光路長は、それぞれおよそ等しい。
【００８０】
また、投写光学系２０５の投写レンズから各ライトバルブまでの光路長は、およそ等しく構成されている。
【００８１】
また、緑反射ダイクロイックミラー２０８と反射ミラー２１６とを結ぶ光軸と投写光学系２０５の光軸とがおよそ直交している（このため、装置の投写方向の奥行きが抑えられている）。
【００８２】
また、光源部２０１の光源から緑反射ダイクロイックミラー２０８に至る主光線は、４５度よりも小さな入射角を持って光が入射するように設定されており、色分解光学系２０２での光路長は、それぞれおよそ等しく設定されている。
【００８３】
なお、光源２０６は本発明の光源に対応し、光源部２０１は本発明の光源部に対応する。
【００８４】
また、色分解光学系２０２は、本発明の分光光学系に対応する。
【００８５】
また、赤用ライトバルブユニット２１８は本発明の第１のライトバルブに対応し、青用ライトバルブユニット２１５は本発明の第２のライトバルブに対応し、緑用ライトバルブユニット２１１は本発明の第３のライトバルブに対応し、ライトバルブ部２０３は本発明のライトバルブ部に対応する。
【００８６】
また、投写光学系２０５は、本発明の投写光学系に対応する。
【００８７】
また、緑反射ダイクロイックミラー２０８は本発明の第１のダイクロイックミラーに対応し、青反射ダイクロイックミラー２１２は本発明の第２のダイクロイックミラーに対応し、反射ミラーは本発明の第１の反射ミラーに対応し、反射ミラー２１３は本発明の第２の反射ミラーに対応し、反射ミラー２０９は本発明の第３の反射ミラーに対応する。
【００８８】
また、本実施の形態における赤色光は本発明の第１の光に対応し、本実施の形態における青色光は本発明の第２の光に対応し、本実施の形態における緑色光は本発明の第３の光に対応する。なお、本実施の形態におけるＳ偏光は本発明の第１種の光に対応し、本実施の形態におけるＰ偏光は本発明の第２種の光に対応する。
【００８９】
つぎに、本実施の形態の投写型画像表示装置の動作について説明する。
【００９０】
光源部２０１からの光は、色分解光学系２０２に至る。
【００９１】
緑反射ダイクロイックミラー２０８に入射した光のうち、緑光は、ここで反射され、更に反射ミラー２０９で反射され、コンデンサーレンズ２１０を経て緑用ライトバルブユニット２１１に至る（これ以降の緑光の振る舞いは、上述した実施の形態１の場合と同様である）。
【００９２】
緑反射ダイクロイックミラー２０８を透過した光は、青反射ダイクロイックミラー２１２に入射する。
【００９３】
青反射ダイクロイックミラー２１２に入射した光のうち、青光は、ここで反射せしめられ、更に反射ミラー２１３で反射され、コンデンサーレンズ２１４を経て青用ライトバルブユニット２１５に至る（これ以降の青光の振る舞いは、上述した実施の形態１の場合と同様である）。
【００９４】
青反射ダイクロイックミラー２１２に入射した光のうち、赤光は、青反射ダイクロイックミラー２１２を透過し、反射ミラー２１６で反射され、コンデンサーレンズ２１７を経て赤用ライトバルブユニット２１８に至る（これ以降の赤光の振る舞いは、上述した実施の形態１の場合と同様である）。
【００９５】
以上においては、本実施の形態の投写型画像表示装置の構成および動作について説明を行った。
【００９６】
このように、本実施の形態においては、前述した実施の形態１の信頼性、コンパクト性、高画質の長所はそのままに、現在プロジェクタ光源として主流の白色光源（高圧水銀灯、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ）を用いた場合に、光を効率よく利用することが可能になる。
【００９７】
特に、色分解光学系は、他方式に導入されているリレー光学系を伴わずに構成できることから、小型化を実現しつつ、リレー光学系による画像反転による色ムラの低減やリレー光学系分のコスト削減が実現できる。
【００９８】
▲１▼なお、本発明にかかる別の実施の形態の投写型画像表示装置（その１）の概略構成図である図６に示されているように、緑反射ダイクロイックミラー２０８と反射ミラー２１６とを結ぶ光軸と投写光学系２０５の光軸とが直交しない関係にあり、緑反射ダイクロイックミラー２０８と反射ミラー２０９とを結ぶ光軸と投写光学系２０５の光軸が平行な関係ではない場合にも、光源部２０１の光源から青反射ダイクロイックミラー２１２に至る主光線は、光が４５度よりも小さな入射角を持って入射するように構成される。
【００９９】
▲２▼また、本発明にかかる別の実施の形態の投写型画像表示装置（その２）の概略構成図である図７に示されているように、光源部２０１から緑用ライトバルブユニット２１１、青用ライトバルブユニット２１５、赤用ライトバルブユニット２１８の各ライトバルブまでの光路長がそれぞれ等しく、投写光学系２０５の投写レンズから各ライトバルブまでの光路長がおよそ等しくなるようにしながら、緑反射ダイクロイックミラー２０８の代わりに緑透過ダイクロイックミラー２１９を利用して、緑透過ダイクロイックミラー２１９と反射ミラー２０９とを結ぶ光軸と投写光学系２０５の光軸とがおよそ平行になるような構成をとってもよい。このような構成をとった場合には、光源部２０１の光源から緑透過ダイクロイックミラー２１９に至る主光線は、光が４５度より大きな入射角を持って入射するように設定されるが、色分解光学系２０２での光路長を等しく設定することが可能である。
【０１００】
以上においては、実施の形態１〜２について詳細に説明を行った。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明は、信頼性が高くかつ装置の大型化が抑制された画像表示装置を提供することができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施の形態１の投写型画像表示装置の概略構成図
【図２】本発明にかかる実施の形態１のライトバルブ部１０４の各ライトバルブの概略斜視図
【図３】本発明にかかる実施の形態１の緑反射多層膜１２８の特性図
【図４】本発明にかかる実施の形態１の青反射多層膜１２９の特性図
【図５】本発明にかかる実施の形態２の投写型画像表示装置の概略構成図
【図６】本発明にかかる別の実施の形態の投写型画像表示装置（その１）の概略構成図
【図７】本発明にかかる別の実施の形態の投写型画像表示装置（その２）の概略構成図
【図８】従来の吸収型偏光板を利用する投写型画像表示装置の概略構成図
【図９】従来の偏光ビームスプリッターを利用する投写型画像表示装置の概略構成図
【符号の説明】
１０１  緑色光用光源部
１０２  青色光用光源部
１０３  赤色光用光源部
１０４、２０３  ライトバルブ部
１０５、２０４  色合成光学系
１０６、２０５  投写光学系
１０７、１１０、１１３、２０６  光源
１０８、１１１、１１４、２０７  リフレクター
１０９  緑透過ダイクロイックフィルター
１１２  青透過ダイクロイックフィルター
１１５  赤透過ダイクロイックフィルター
１１６、１１８、１２０、２１０、２１４、２１７  コンデンサーレンズ
１１７、２１１  緑用ライトバルブユニット
１１９、２１５  青用ライトバルブユニット
１２１、２１８  赤用ライトバルブユニット
１２２  入射側偏光板
１２３  液晶パネル
１２５、１２６、１２７  三角柱形状のプリズム
１２８  緑反射多層膜
１２９  青反射多層膜
１３０  プリズム出射面
１３１  補助偏光板
１３２  プリズム側面
２０１  光源部
２０２  色分解光学系
２０８  緑反射ダイクロイックミラー
２０９、２１３、２１６  反射ミラー
２１２  青反射ダイクロイックミラー
２１９  緑透過ダイクロイックミラー
【図１】
2005003825.tif 000003
【図２】
2005003825.tif 000004
【図３】
2005003825.tif 000005
【図４】
2005003825.tif 000006
【図５】
2005003825.tif 000007
【図６】
2005003825.tif 000008
【図７】
2005003825.tif 000009
【図８】
2005003825.tif 000010
【図９】
2005003825.tif 000011