(57)【要約】【課題】色分解光学系と色合成光学系を同じ平面上に構成し、小型化した投射型表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】光源から射出される光源光を第１色光、第２色光、第３色光に色分解する色分解光学系と、偏光ビームスプリッタで検光されたライトバルブで変調された各色光を色合成する色合成光学系とを有する投射型表示装置において、前記色分解光学系は、第１ダイクロイックミラーと、前記第１ダイクロイックミラーと平行ではない向きに配置される第２ダイクロイックミラーとを有し、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとは前記光源から前記反射型ライトバルブまでの前記各色光の光路長が同じになるように配置され、前記色合成光学系は、断面形状の異なる実質的に三角形柱形状のプリズムの第１、第２、第３プリズムから構成される複合プリズムで構成される。【選択図】  図１
2005227740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出される光を第１色光と第２色光との混合光と第３色光とに色分解する第１ダイクロイックミラーと前記第１ダイクロイックミラーと非平行に配置され、前記混合光を第１色光と第２色光とに色分解する第２ダイクロイックミラーとを有する色分解光学系と、
各色光毎に配置される反射型ライトバルブと、
前記色分解された第１色光、第２色光、第３色光を偏光分離して、前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブを射出した光を検光する各色光毎に配置される偏光ビームスプリッタと、
実質的に三角柱形状の第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを前記第１色光を透過し、前記第２色光を反射する特性を有する第１ダイクロイック膜を介して接合し、前記第２プリズムと前記第３プリズムとを前記第３光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイック膜を介して接合し、前記第１プリズムに入射した前記第１色光の検光光と、前記第２プリズムに入射した第２色光の検光光とを前記第１ダイクロイック膜で色合成し、前記第１色光と前記第２色光との検光光の合成光と、前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光とを前記第２ダイクロイック膜で色合成する色合成光学系と、
前記色合成された光を投射する投射レンズとを有し、
前記光源から前記反射型ライトバルブまでの各色光の光路長は等しいこと
を特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光は第３プリズムの側面で全反射された後、前記第２ダイクロイック膜で前記第１色光、第２色光の検光光の合成光と色合成されること
を特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用の反射型ライトバルブまでの光路長とを等しくする少なくとも１枚の偏向ミラーと、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用の反射型ライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と等しくする少なくとも２枚の偏向ミラーとを有すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された少なくとも２枚の偏向ミラーのうち少なくとも１枚は、前記色合成光学系の近傍に配置されていること
を特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとの間の光路に配置された第１フィールドレンズと、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第３光用に配置された偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された第２フィールドレンズとを有すること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
光源から射出される光を第１色光と第２色光との混合光と第３色光とに色分解する第１ダイクロイックミラーと前記第１ダイクロイックミラーと非平行に配置され、前記混合光を第１色光と第２色光とに色分解する第２ダイクロイックミラーとを有する色分解光学系と、
前記各色光毎に配置されるライトバルブと、
実質的に三角柱形状の第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを前記第１色光を透過し、前記第２色光を反射する特性を有する第１ダイクロイック膜を介して接合し、前記第２プリズムと前記第３プリズムとを前記第３光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイック膜を介して接合され、前記第１プリズムに入射した前記第１色光と、前記第２プリズムに入射した第２色光とは前記第１ダイクロイック膜で色合成され、前記第１色光と前記第２色光との合成光と、前記第３プリズムに入射した第３色光とは前記第２ダイクロイック膜で色合成する色合成光学系と、
前記色合成された光を投射する投射レンズとを有し、
前記光源から前記ライトバルブまでの各色光の光路長は等しいこと
を特徴とする投射型表示装置。
【請求項７】
前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光は第３プリズムの側面で全反射された後、前記第２ダイクロイック膜で前記第１色光、第２色光の検光光の合成光と色合成されること
を特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用のライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用のライトバルブまでの光路長とを等しくする少なくとも１枚の偏向ミラーと、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用のライトバルブとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用のライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用のライトバルブまでの光路長と等しくする少なくとも２枚の偏向ミラーとを有すること
を特徴とする請求項６または請求項７に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用のライトバルブとの間の光路に配置された少なくとも２枚の偏向ミラーのうち少なくとも１枚は、前記色合成光学系の近傍に配置されていること
を特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとの間の光路に配置された第１フィールドレンズと、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第３光用のライトバルブとの間の光路に配置された第２フィールドレンズとを有すること
を特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
光源から射出される光のうち第１色光と第２色光を反射し、第３色光を透過する特性を有する第１ダイクロイックミラーと、前記第３色光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイックミラーとを互いに直交して配置し、前記光源からの光を前記第１色光と前記第２色光の混合光と、前記第３色光とに色分解するクロスダイクロイクミラーと、
前記クロスダイクロイックミラーで色分解された前記混合光を前記第１色光と前記第２色光とに色分解する第３ダイクロイックミラーと、
各色光毎に配置される反射型ライトバルブと、
前記色分解された第１色光、第２色光、第３色光を偏光分離して、前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブを射出した光を検光する各色光毎に配置される偏光ビームスプリッタと、
実質的に三角柱形状の第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを前記第１色光を透過し、前記第２色光を反射する特性を有する第１ダイクロイック膜を介して接合し、前記第２プリズムと前記第３プリズムとを前記第３光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイック膜を介して接合され、前記第１プリズムに入射した前記第１色光の検光光と、前記第２プリズムに入射した第２色光の検光光とは前記第１ダイクロイック膜で色合成され、前記第１色光と前記第２色光との検光光の合成光と、前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光とは前記第２ダイクロイック膜で色合成する色合成光学系と、
前記色合成された光を投射する投射レンズとを有し、
前記光源から前記反射型ライトバルブまでの各色光の光路長は等しいこと
を特徴とする投射型表示装置。
【請求項１２】
前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光は前記第３プリズムの側面で全反射された後、前記第２ダイクロイック膜で前記第１色光、前記第２色光の検光光の合成光と色合成されること、
を特徴とする請求項１１に記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記クロスダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用の反射型ライトバルブまでの光路長とを等しくする少なくとも１枚の偏向ミラーと、
前記クロスダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用の反射型ライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と等しくする少なくとも２枚の偏向ミラーとを有すること
を特徴とする請求項１２に記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された少なくとも２枚の偏向ミラーのうち少なくとも１枚は、前記色合成光学系の近傍に配置されていること
を特徴とする請求項１３に記載の投射型表示装置。
【請求項１５】
前記各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタは、
断面形状が直角二等辺三角形の２つの三角柱プリズムを有し、
前記色分解された各色光の光束の中心の光は、前記偏光ビームスプリッタの入射面に垂直に入射すること
を特徴とする請求項１４に記載の投射型表示装置。
【請求項１６】
前記各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタは、
断面形状が直角と４５度より大きな角とを有する２個の直角三角形である三角柱プリズムを有し、
前記色分解された各色光の光束の中心の光は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対して４５度より大きな角で入射すること
を特徴とする請求項１４に記載の投射型表示装置。
【請求項１７】
前記各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタは、
断面形状が二等辺三角形である２個の三角柱プリズムを有し、
前記色分解された各色光の光束の中心の光は、前記偏光ビームスプリッタの入射面に垂直に入射し、前記反射型ライトバルブへ射出する射出光の光束の中心の光は、射出面に垂直であること
を特徴とする請求項１４に記載の投射型表示装置。
【請求項１８】
前記色分解された各色光の光軸は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部へ４５度を越える入射角度で入射することを特徴とする請求項１７に記載の投射型表示装置。
【請求項１９】
前記クロスダイクロイックミラーに入射する光源からの光束の中心の光は、前記各色光用に配置された偏光ビームスプリッタと前記第１ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜とに入射する光束の中心の光を含む平面に平行であること
を特徴とする請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項２０】
前記クロスダイクロイックミラーに入射する光源からの光束の中心の光は、前記各色光用に配置された偏光ビームスプリッタと前記第１ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜とに入射する光束の中心の光を含む平面に垂直であること
を特徴とする請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項２１】
前記クロスダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用の反射型ライトバルブまでの光路長とを等しくする２枚の偏向ミラーと、
前記クロスダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用の反射型ライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と等しくする２枚の偏向ミラーとを有すること
を特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の投射型表示装置。
【請求項２２】
前記クロスダイクロイックミラーで色分解された第１色光と第２色光との混合光は、前記クロスダイクロイックミラーと前記第３色用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された２枚の偏向ミラーによって１８０度偏向されること
を特徴とする請求項２１に記載の投射型表示装置。
【請求項２３】
光源から射出される光のうち第１色光と第２色光を反射し、第３色光を透過する特性を有する第１ダイクロイックミラーと、前記第３色光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイックミラーとを互いに直交して配置し、前記光源からの光を前記第１色光と前記第２色光の混合光と、前記第３色光とに色分解するクロスダイクロイクミラーと、
前記クロスダイクロイックミラーで色分解された前記混合光を前記第１色光と前記第２色光とに色分解する第３ダイクロイックミラーと、
前記各色光毎に配置されるライトバルブと、
実質的に三角柱形状の第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを前記第１色光を透過し、前記第２色光を反射する特性を有する第１ダイクロイック膜を介して接合し、前記第２プリズムと前記第３プリズムとを前記第３光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイック膜を介して接合され、前記第１プリズムに入射した前記第１色光と、前記第２プリズムに入射した第２色光とは前記第１ダイクロイック膜で色合成され、前記第１色光と前記第２色光との合成光と、前記第３プリズムに入射した第３色光とは前記第２ダイクロイック膜で色合成する色合成光学系と、
前記色合成された光を投射する投射レンズとを有し、
前記光源から前記ライトバルブまでの各色光の光路長は等しいこと
を特徴とする投射型表示装置。
【請求項２４】
前記クロスダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用のライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用のライトバルブまでの光路長とを等しくする少なくとも１枚の偏向ミラーと、
前記クロスダイクロイックミラーと前記第３色光用のライトバルブとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用のライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用のライトバルブまでの光路長と等しくする少なくとも２枚の偏向ミラーとを有すること
を特徴とする請求項２３に記載の投射型表示装置。
【請求項２５】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用のライトバルブとの間の光路に配置された少なくとも２枚の偏向ミラーのうち少なくとも１枚は、前記色合成光学系の近傍に配置されていること
を特徴とする請求項２４に記載の投射型表示装置。
【請求項２６】
前記第３プリズムの最小の頂角は、２３度から２８度の間の角度であること
を特徴とする請求項１から請求項２５のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの光を３色の光に色分解し、各色毎に配置された３つの偏光ビームスプリッタを介してライトバルブに照射し、色合成系として３つの三角柱プリズムから構成される複合プリズムを使用する投射型表示装置が知れている。（特許文献１）
光源から射出した光は、色分解光学系であるクロスダイクロイックミラーで赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色の三色に分解される。色分解された各色光は、クロスダイクロイックミラーからそれぞれの方向に射出した色分解された各色光は、偏向ミラーで光軸を９０度偏向して、各色光はそれぞれ略平行な光になり上方に進む。各色光は各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタに入射して偏光分離され、偏光分離膜を透過した偏光の光は、各色光毎に配置された反射型ライトバルブに入射する。反射型ライトバルブで変調された光は反射、射出し、再度偏光ビームスプリッタに入射する。入射した光は、偏光ビームスプリッタで検光され、偏光分離膜で反射した光が、色合成光学系に入射する。色合成光学系は、異なった形状の３つの三角プリズムで構成され、各色光の光が色合成される。色合成された光は投射レンズでスクリーン上に投射される。
このように構成された投射型表示装置は、色合成系としてクロスダイクロイックプリズムを使用していないので、クロスダイクロイックプリズムの中心部の接着剤部分が投射像に投射され、投射像の一部の画質が低下するのを防ぐことができる。
【特許文献１】特開平１０−３９７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような構成の投射型表示装置では、色分解光学系の上部に色構成光学系が構成されているため、装置全体が大型になってしまうという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、色分解光学系と色合成光学系を同じ平面上に構成し、小型化した投射型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】
【０００４】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、光源から射出される光を第１色光と第２色光との混合光と第３色光とに色分解する第１ダイクロイックミラーと前記第１ダイクロイックミラーと非平行に配置され、前記混合光を第１色光と第２色光とに色分解する第２ダイクロイックミラーとを有する色分解光学系と、各色光毎に配置される反射型ライトバルブと、前記色分解された第１色光、第２色光、第３色光を偏光分離して、前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブを射出した光を検光する各色光毎に配置される偏光ビームスプリッタと、実質的に三角柱形状の第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを前記第１色光を透過し、前記第２色光を反射する特性を有する第１ダイクロイック膜を介して接合し、前記第２プリズムと前記第３プリズムとを前記第３光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイック膜を介して接合し、前記第１プリズムに入射した前記第１色光の検光光と、前記第２プリズムに入射した第２色光の検光光とを前記第１ダイクロイック膜で色合成し、前記第１色光と前記第２色光との検光光の合成光と、前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光とを前記第２ダイクロイック膜で色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズとを有し、前記光源から前記反射型ライトバルブまでの各色光の光路長は等しいことを特徴とする投射型表示装置を提供する。
請求項２に記載の発明は、前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光は第３プリズムの側面で全反射された後、前記第２ダイクロイック膜で前記第１色光、第２色光の検光光の合成光と色合成されることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項３に記載の発明は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用の反射型ライトバルブまでの光路長とを等しくする少なくとも１枚の偏向ミラーと、前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用の反射型ライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と等しくする少なくとも２枚の偏向ミラーとを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項４に記載の発明は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された少なくとも２枚の偏向ミラーのうち少なくとも１枚は、前記色合成光学系の近傍に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項５に記載の発明は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとの間の光路に配置された第１フィールドレンズと、前記第１ダイクロイックミラーと前記第３光用に配置された偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された第２フィールドレンズとを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項６に記載の発明は、光源から射出される光を第１色光と第２色光との混合光と第３色光とに色分解する第１ダイクロイックミラーと前記第１ダイクロイックミラーと非平行に配置され、前記混合光を第１色光と第２色光とに色分解する第２ダイクロイックミラーとを有する色分解光学系と、前記各色光毎に配置されるライトバルブと、実質的に三角柱形状の第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを前記第１色光を透過し、前記第２色光を反射する特性を有する第１ダイクロイック膜を介して接合し、前記第２プリズムと前記第３プリズムとを前記第３光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイック膜を介して接合され、前記第１プリズムに入射した前記第１色光と、前記第２プリズムに入射した第２色光とは前記第１ダイクロイック膜で色合成され、前記第１色光と前記第２色光との合成光と、前記第３プリズムに入射した第３色光とは前記第２ダイクロイック膜で色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズとを有し、前記光源から前記ライトバルブまでの各色光の光路長は等しいことを特徴とする投射型表示装置を提供する。
請求項７に記載の発明は、前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光は第３プリズムの側面で全反射された後、前記第２ダイクロイック膜で前記第１色光、第２色光の検光光の合成光と色合成されることを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項８に記載の発明は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用のライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用のライトバルブまでの光路長とを等しくする少なくとも１枚の偏向ミラーと、前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用のライトバルブとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用のライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用のライトバルブまでの光路長と等しくする少なくとも２枚の偏向ミラーとを有すること  を特徴とする請求項６または請求項７に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項９に記載の発明は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用のライトバルブとの間の光路に配置された少なくとも２枚の偏向ミラーのうち少なくとも１枚は、前記色合成光学系の近傍に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項１０に記載の発明は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとの間の光路に配置された第１フィールドレンズと、前記第１ダイクロイックミラーと前記第３光用のライトバルブとの間の光路に配置された第２フィールドレンズとを有することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の投射型表示装置を提供する。
【０００５】
請求項１１に記載の発明は、光源から射出される光のうち第１色光と第２色光を反射し、第３色光を透過する特性を有する第１ダイクロイックミラーと、前記第３色光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイックミラーとを互いに直交して配置し、前記光源からの光を前記第１色光と前記第２色光の混合光と、前記第３色光とに色分解するクロスダイクロイクミラーと、前記クロスダイクロイックミラーで色分解された前記混合光を前記第１色光と前記第２色光とに色分解する第３ダイクロイックミラーと、各色光毎に配置される反射型ライトバルブと、前記色分解された第１色光、第２色光、第３色光を偏光分離して、前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブを射出した光を検光する各色光毎に配置される偏光ビームスプリッタと、実質的に三角柱形状の第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを前記第１色光を透過し、前記第２色光を反射する特性を有する第１ダイクロイック膜を介して接合し、前記第２プリズムと前記第３プリズムとを前記第３光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイック膜を介して接合され、前記第１プリズムに入射した前記第１色光の検光光と、前記第２プリズムに入射した第２色光の検光光とは前記第１ダイクロイック膜で色合成され、前記第１色光と前記第２色光との検光光の合成光と、前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光とは前記第２ダイクロイック膜で色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズとを有し、前記光源から前記反射型ライトバルブまでの各色光の光路長は等しいことを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【０００６】
請求項１２に前記第３プリズムに入射した第３色光の検光光は前記第３プリズムの側面で全反射された後、前記第２ダイクロイック膜で前記第１色光、前記第２色光の検光光の合成光と色合成されること、を特徴とする請求項１１に記載の投射型表示装置を提供する。
【０００７】
請求項１３に記載の発明は、前記クロスダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用の反射型ライトバルブまでの光路長とを等しくする少なくとも１枚の偏向ミラーと、前記クロスダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用の反射型ライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と等しくする少なくとも２枚の偏向ミラーとを有することを特徴とする請求項１２に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項１４に記載の投射型表示装置は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された少なくとも２枚の偏向ミラーのうち少なくとも１枚は、前記色合成光学系の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の投射型表示装置を提供する。
【０００８】
請求項１５に記載の発明は、前記各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタは、断面形状が直角二等辺三角形の２つの三角柱プリズムを有し、前記色分解された各色光の光束の中心の光は、前記偏光ビームスプリッタの入射面に垂直に入射することを特徴とする請求項１４に記載の投射型表示装置を提供する。
【０００９】
請求項１６に記載の発明は、前記各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタは、断面形状が直角と４５度より大きな角とを有する２個の直角三角形である三角柱プリズムを有し、前記色分解された各色光の光束の中心の光は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対して４５度より大きな角で入射すること  を特徴とする請求項１４に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項１７に記載の発明は、前記各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタは、断面形状が二等辺三角形である２個の三角柱プリズムを有し、前記色分解された各色光の光束の中心の光は、前記偏光ビームスプリッタの入射面に垂直に入射し、前記反射型ライトバルブへ射出する射出光の光束の中心の光は、射出面に垂直であることを特徴とする請求項１４に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項１８に記載の発明は、前記色分解された各色光の光軸は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部へ４５度を越える入射角度で入射することを特徴とする請求項１７に記載の投射型表示装置を提供する。
【００１０】
請求項１９に記載の発明は、前記クロスダイクロイックミラーに入射する光源からの光束の中心の光は、前記各色光用に配置された偏光ビームスプリッタと前記第１ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜とに入射する光束の中心の光を含む平面に平行であることを特徴とする請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項２０に記載の発明は、前記クロスダイクロイックミラーに入射する光源からの光束の中心の光は、前記各色光用に配置された偏光ビームスプリッタと前記第１ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜とに入射する光束の中心の光を含む平面に垂直であることを特徴とする請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項２１に記載の発明は、前記クロスダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用の反射型ライトバルブまでの光路長とを等しくする２枚の偏向ミラーと、  前記クロスダイクロイックミラーと前記第３色光用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用の反射型ライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用の反射型ライトバルブまでの光路長と等しくする２枚の偏向ミラーとを有することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項２２に記載の発明は、前記クロスダイクロイックミラーで色分解された第１色光と第２色光との混合光は、前記クロスダイクロイックミラーと前記第３色用の偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された２枚の偏向ミラーによって１８０度偏向されることを特徴とする請求項２１に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項２３に記載の発明は、光源から射出される光のうち第１色光と第２色光を反射し、第３色光を透過する特性を有する第１ダイクロイックミラーと、前記第３色光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイックミラーとを互いに直交して配置し、前記光源からの光を前記第１色光と前記第２色光の混合光と、前記第３色光とに色分解するクロスダイクロイクミラーと、前記クロスダイクロイックミラーで色分解された前記混合光を前記第１色光と前記第２色光とに色分解する第３ダイクロイックミラーと、前記各色光毎に配置されるライトバルブと、実質的に三角柱形状の第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとを前記第１色光を透過し、前記第２色光を反射する特性を有する第１ダイクロイック膜を介して接合し、前記第２プリズムと前記第３プリズムとを前記第３光を反射し、前記第１色光と前記第２色光を透過する特性を有する第２ダイクロイック膜を介して接合され、前記第１プリズムに入射した前記第１色光と、前記第２プリズムに入射した第２色光とは前記第１ダイクロイック膜で色合成され、前記第１色光と前記第２色光との合成光と、前記第３プリズムに入射した第３色光とは前記第２ダイクロイック膜で色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズとを有し、前記光源から前記ライトバルブまでの各色光の光路長は等しいことを特徴とする投射型表示装置を提供する。
請求項２４に記載の発明は、前記クロスダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光源から前記第１色光用のライトバルブまでの光路長と、前記光源から前記第２色光用のライトバルブまでの光路長とを等しくする少なくとも１枚の偏向ミラーと、前記クロスダイクロイックミラーと前記第３色光用のライトバルブとの間の光路に配置され、前記光源から前記第３色光用のライトバルブまでの光路長を、前記光源から前記第１色光用のライトバルブまでの光路長と等しくする少なくとも２枚の偏向ミラーとを有することを特徴とする請求項２３に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項２５に記載の発明は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第３色光用のライトバルブとの間の光路に配置された少なくとも２枚の偏向ミラーのうち少なくとも１枚は、前記色合成光学系の近傍に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項２６に記載の発明は、前記第３プリズムの最小の頂角は、２３度から２８度の間の角度であることを特徴とする請求項１から請求項２５のいずれか１項に記載の投射型表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、色分解光学系と色合成光学系を同じ平面上に構成し、小型化した投射型表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態について図１、図２を参照しながら説明する。図１は本実施形態の投射型表示装置の平面構成図、図２はその光線図である。
【００１３】
ランプと放物面形状を有する凹面鏡とから構成される光源１０１から射出される光束は偏光変換照明装置１０２に入射し、紙面に垂直な方向に振動方向を有する偏光した光に変換される。
偏光変換照明装置１０２は図１には示していないが、光源から光束を複数の中間光束に分割する複数のレンズをマトリクス形状に配置した第１レンズ板と、第１レンズ板のレンズのほぼ焦点の位置に複数のレンズを同様に相対して配置した第２レンズ板と、第２レンズ板のレンズ上に形成された複数の光源像からの光を単一偏光の光に変換する偏光変換部とから構成されている。偏光変換部は、光源からの光の特定の偏光の光を透過し、それに直交する偏光を反射する偏光素子と、反射された光を透過する偏光の光と同じ方向に偏向する反射素子とが交互に組み合わされた組合せが複数組アレイ形状に配置されており、透過もしくは反射された偏光の何れか一方の射出面には１／２波長板が配置されている。これにより射出する光は全て同一の方向に振動する偏光した光に変換される。さらに偏光変換照明装置１０２は、この偏光した光を、後述のライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ上に重畳して照明するコンデンサレンズを備えている。
【００１４】
偏光変換照明装置１０２を射出した光は、その光軸の入射角度が４５度になるように配置されたＢ（青）光を反射し、Ｒ（赤）光とＧ（緑）光を透過する特性を有するダイクロイックミラー１０３に入射し、反射するＢ光と、透過するＲ光とＧ光との混合光とに色分解される。色分解されたＲ光とＧ光との混合光は、その光軸の入射角度が５７．５度になるように配置された偏向ミラー１０４に入射して反射された後、光軸の入射角度が４５度に配置されたＧ光を反射し、Ｒ光を透過する特性を有するダイクロイックミラー１０５に入射する。ダイクロイックミラー１０５で反射されるＧ光と透過するＲ光とに色分解される。ダイクロイックミラー１０５で色分解されたＲ光とＧ光はそれぞれフィールドレンズ１０８Ｒ、１０８Ｇを経て偏光ビームスプリッタ１０９Ｒ、１０９Ｇに入射する。偏光ビームスプリッタ１０９Ｒ，１０９Ｇは、断面形状が直角二等辺三角形の２個の三角柱プリズムを、直角の頂角に対する面を偏光分離部を介して接合して構成されている。偏光ビームスプリッタ１０９Ｒ，１０９Ｇに入射光の光軸が入射面に垂直に入射したＲ光とＧ光は、それぞれ偏光分離部で反射され入射光軸と直交する向きに射出し、反射型ライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇにそれぞれ入射する。
【００１５】
ダイクロイックミラー１０３で反射されたＢ光は、光軸に対して入射角度が５７．５度になるように配置された偏向ミラー１０６に入射し、反射される。反射されたＢ光は、光軸の入射角度が５０度になるように配置された偏向ミラー１０７に入射、反射され、フィールドレンズ１０８Ｂを経て偏光ビームスプリッタ１０９Ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ１０９Ｂは偏光ビームスプリッタ１０９Ｒ、１０９Ｇと同じ構造である。偏光ビームスプリッタ１０９Ｂに入射した光は、偏光分離部で反射され入射光軸と直交する方向に射出し、反射型ライトバルブ１１０Ｂに入射する。
【００１６】
色分解光学系はダイクロイックミラー１０３と偏向ミラー１０４、１０６、１０７とダイクロイックミラー１０５で構成されている。ダイクロイックミラー１０３とダイクロイックミラー１０５とは平行にならないように配置されている。
ダイクロイックミラー１０３とダイクロイックミラー１０５を平行に配置すると、光源１０１から後述する反射型ライトバルブまでの各色光の光路長を等しくすることはできない。ダイクロイックミラー１０３で色分解されたＢ光を２枚の偏向ミラーで反射させ、偏光ビームスプリッタを経て反射型ライトバルブへ入射させる。ダイクロイックミラー１０３で色分解されたＲ光とＧ光との混合光は偏向ミラー１０４を経てダイクロイックミラー１０５で色分解され、それぞれの  色光用に配置された偏光ビームスプリッタ１０９Ｒ、１０９Ｇを経て反射型ライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇに入射する。この構成にすることによって、光源からライトバルブまでの各色光の光路長を同じにすることができる。各色光用の反射型ライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂに入射した光はそれぞれの色光の信号によって変調され、偏光の振動方向が変化した変調光と、偏光の振動方向が変わらない非変調光との混合光として射出される。射出された光は各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタ１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂに再度入射して、変調光を透過光として検光され、プリズム１１２、１１１、１１３からなる複合プリズムの色合成光学系にそれぞれ異なるプリズムから入射し色合成される。
【００１７】
Ｇ光の入射するプリズム１１１は実質的には直角二等辺三角柱プリズムであり、直角二等辺三角形の４５度の頂角部の１つは図１に示すように一部をカットしてある。これはフィールドレンズ１０８Ｇ、ダイクロイックミラー１０５を配置するためである。Ｒ光の入射するプリズム１１２は実質的には６５度、７０度、４５度の頂角を有する三角柱プリズムであり、その４５度の頂角部は図１に示すようにフィールドレンズ１０８Ｒ、ダイクロイックミラー１０５を配置するために一部をカットしてある。プリズム１１２の６５度頂角と相対する面にはＲ光を反射しＧ光を透過する特性のダイクロイック膜１１４Ｒを形成し、この面とプリズム１１１の直角と相対する面とを光学用接着材で接着してある。Ｂ光の入射するプリズム１１３は頂角２５度、５０度、１０５度の三角柱プリズムであり、５０度頂角と相対する面にはＢ光を反射し、Ｒ光とＧ光を透過する特性のダイクロイック膜１１４Ｂが形成され、この面とプリズム１１２の６５度の頂角と７０度の頂角で挟まれた面とを光学用接着材にて接着し、色合成用の複合プリズムを構成する。
【００１８】
図１に示すように、Ｇ光の検光光はプリズム１１１の４５度頂角と相対する面から入射光軸が入射面に垂直に入射し、プリズム１１２との間のダイクロイック膜１１４Ｒに光軸が４５度の入射角で入射し、ダイクロイック膜１１４Ｒを透過してプリズム１１２に入射してそのまま射出し、プリズム１１３とプリズム１１２の間のダイクロイック膜１１４Ｂに光軸が２５度の入射角で入射し、ダイクロイック膜１１４Ｂを透過してプリズム１１３に入射し、そのままプリズム１１３から射出する。
【００１９】
Ｒ光の検光光はプリズム１１２の７０度頂角と相対する面から入射光軸が入射面に垂直に入射し、ダイクロイック膜１１４Ｒで反射され、Ｇ光と合成されて入射光軸と直交する方向にプリズム１１２から射出し、プリズム１１３とプリズム１１２の間のダイクロイック膜１１４Ｂを透過してプリズム１１３に入射し、そのまま射出する。Ｂ光の検光光はプリズム１１３に、プリズム１１３の２５度の頂角と相対する面から入射光軸が入射面に垂直に入射し、１０５度の頂角と相対する面で全反射され、ダイクロイック膜１１４Ｂを反射してＲ光とＧ光と色合成されて、１０５度の頂角と相対する面から光軸をこの面に直交させる方向に色合成された光を射出する。複合プリズムのプリズム１１１から入射したＧ光と、プリズム１１２から入射したＲ光のダイクロイック膜１１４Ｒまでの光路長は同じである。さらに、ダイクロイック膜１１４Ｒで合成されたＲ光とＧ光のプリズム１１１、１１２の入射面から、ダイクロイック膜１１４Ｂまでのそれぞれ光路長は、プリズム１１３のＢ光の入射面から全反射を経てダイクロイック膜１１４Ｂまでの光路長と同じになるように構成されている。複合プリズムで色合成され射出した光は投射レンズ１１５に入射し、図示しないスクリーン上に拡大投射される。
【００２０】
次に図２の光線図を参照しながら、各色光の光路について説明する。
図２中の一点鎖線は光軸を、実線は各色光の最外縁光線を、点線は投射レンズ１１５中の開口絞り１１５ｃで規定される主光線の光束の最外縁光線のうちのＲ光のものを示す。投射レンズ１１５は光が入射する入射側の前群レンズ１１５ａと、射出側の後群レンズ１１５ｂと、前群レンズ１１５ａの焦点位置に配置された開口絞り１１５ｃとから構成されている。開口絞り１１５ｃで規定される各色光の主光線は、投射レンズ１１５の入射面と各色光用に配置されたフィールドレンズ１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂの間の光路では、光軸に対して平行ないわゆるテレセントリックな構成になっている。Ｇ光とＢ光の主光線の図２に示していないが、Ｒ光と同様に投射レンズ１１５とフィールドレンズ１０８Ｇ、１０８Ｂの間の光路においてはテレセントリックになっている。フィールドレンズ１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂから光路を逆行すると、偏光変換照明装置１０２の第２レ
ンズ板の光軸上のレンズで主光線は集光している。
【００２１】
本実施形態の投射型表示装置では、二枚のダイクロイックミラー１０３、１０５で光源からの光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光に色分解し、各色光光用の偏光ビームスプリッタを経て各色光とも同じ光路長で反射型ライトバルブに入射している。反射型ライトバルブから射出した光は、偏光ビームスプリッタで変調光が検光され、断面形状の異なる三角柱プリズムを所定の側面に色合成を行うダイクロイック膜を互いに交差しない構成で形成して貼り合わせた複合プリズムで色合成される。色合成光学系として、クロスダイクロイックプリズムを使用していないので、クロスダイクロイックプリズムの中心部の接着層部分に起因する投射像に不均一な部分が発生することを防ぐことができ、均一な投射像を投射できる投射型表示装置を提供することが可能となる。また各色光の照明光学系の光路長が等しいので、光路差によって生じる照明が不均一になることも回避することができる。また色分解光学形を構成するダイクロイックミラーと,色合成光学系の複合プリズムが同じ平面状に配置されているため、投射型表示装置全体を小型化することができる。
【００２２】
なお本実施形態においては、光源１０１から射出した光は偏光変換照明装置１０２を経てダイクロイックミラー１０３で反射するＢ光と、透過するＲ光とＧ光との混合光とに色分解されているが、ダイクロイックミラー１０３において反射して色分解する色光をＲ光とし、透過して進行する色光をＢ光とＧ光との混合光にしても構わない。このような場合には、偏向ミラー１０４でＧ光とＢ光との混合光をＧ光を反射、Ｂ光を透過するダイクロイックミラー１０５に入射して、Ｇ光とＢ光に色分解し、色分解された各色光をそれぞれ偏光ビームスプリッタを経て各色光用の反射型ライトバルブに入射させる。この場合には、プリズム１１１とプリズム１１２の間のダイクロイック膜はＧ光透過、Ｂ光反射特性の膜とし、プリズム１１２とプリズム１１３の間のダイクロイック膜はＲ光反射、Ｇ光とＢ光を透過する特性のダイクロイック膜とする。
【００２３】
また偏光変換照明装置から射出した光源からの光をダイクロイックミラーで反射する３色光と、透過する第１色光と第２色光の混合光とに色分解する構成は、図１における光源１０１と偏光変換照明装置１０２の位置を変更し、ダイクロイックミラー１０３に入射して透過する第３色光と、反射する第１色光と第２色光の混合光とに色分解するような構成にしても同様の効果を奏する色分解光学系を有する投射型表示装置を提供することができる。
【００２４】
図７に本実施形態の変形例を示す。図１とは光源光のダイクロイックミラー１０３への入射角度とフィールドレンズ１０８ＢＧ、１０８Ｒの配置が異なっている。
偏光変換照明装置１０２を射出した紙面に垂直な方向に振動方向を有する光源からの光は、Ｒ光を反射し、Ｇ光とＢ光を透過する特性のダイクロイックミラー１０３に、その光軸の入射角度が２７度で入射し、反射されるＲ光と、透過するＧ光とＢ光の混合光とに色分解される。色分解されたＲ光は偏向ミラー１０６に光軸の入射角度が５２度で入射し、反射される。反射されたＲ光は、Ｒ光用フィールドレンズ１０８Ｒを経て偏向ミラー１０７に入射角度が５０度で入射して、反射され、偏光ビームスプリッタ１０９Ｒに入射する。
一方ダイクロイックミラー１０３を透過したＧ光とＢ光の混合光は、偏向ミラー１０４に光軸の入射角度が４５度で入射し、反射される。反射された混合光はフィールドレンズ１０８ＢＧを経てＧ光反射、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０５に光軸の入射角度が４５度で入射して、反射されるＧ光と、透過するＢ光とに色分解される。
【００２５】
この変形例においても、光源から各色光用のライトバルブまでの各色光の光路長は同じである。なおフィールドレンズ１０８Ｒ、１０８ＢＧと投射レンズ１１５の間の各色光の光路においては、投射レンズ１１５の内部に配置された開口絞りによって定義される主光線が、各色光の光軸に対して平行なテレセントリックな構成となっている。
さらにＲ光を反射するダイクロイックミラー１０３は入射角度が２７度となるように配置されており、図１に記載の構成と比較すると小さい入射角度となっているので、色分解に際して色シェーディングの発生を少なくすることができる。
またダイクロイックミラー１０５はテレセントリックな位置に配置されるので、色分解に際して、色シェーディングの発生を少なくすることができる。この変形例の投射型表示装置は図１に記載の投射型表示装置と同じ効果を奏することができる。さらに色分解された各色光の色シェーディングの発生を少なくすることができるため、投射像をより良好にする効果をも奏する。
【００２６】
（第２実施形態）
図３の平面構成図を参照しながら、本実施形態の投射型表示装置を説明する。
第１の実施形態はライトバルブとして反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置であったが、本実施形態はライトバルブとして透過型ライトバルブを用いた投射型表示装置である。
【００２７】
ランプと放物面形状を有する凹面鏡とから構成される光源２０１から射出される光束は偏光変換照明装置２０２に入射して、紙面に垂直な方向に振動方向を有する偏光に変換され射出される。偏光変換照明装置２０２は第１の実施形態の偏光変換照明装置１０２と同じ構造を有しているので説明を省略する。
偏光変換照明装置２０２を射出した光は、Ｂ光とＲ光の混合色光を反射、Ｒ光を透過する特性を有するダイクロイックミラー２０３に光軸の入射角度４５度で入射し、反射するＢ光とＧ光との混合色光、透過するＲ光とに色分解される。
色分解されたＢ光とＧ光の混合光は、光軸の入射角度が５７．５度に配置された偏向ミラー２０４に入射されて反射し、光軸の入射角度が４５度に配置されたＧ光を反射、Ｂ光を透過する特性のダイクロイックミラー２０５に入射され、反射するＧ光と透過して進行するＢ光とに色分解される。ダイクロイックミラー２０５で色分解されたＢ光とＧ光はそれぞれ光軸の入射角度が４５度に配置された偏向ミラー２０８Ｂ、２０８Ｇに入射して反射され、それぞれフィールドレンズ２０８Ｂ、２０８Ｇを経て透過型ライトバルブ２１０Ｂ、２１０Ｇに入射する。
【００２８】
ダイクロイックミラー２０３で色分解されたＲ光は、光軸に対して入射角度が５７．５度に配置された偏向ミラー２０６で反射された後、光軸の入射角度が５０度に配置された偏向ミラー２０７で反射され、光軸に対して４５度の入射角度に配置された偏向ミラー２０８Ｒで反射され、フィールドレンズ２０８Ｒを経て透過型ライトバルブ２１０Ｂに入射する。本実施形態では第１の実施形態と同様の色分解光学系を使用しているので、光源からライトバルブまでの各色光の光路長は同じである。
【００２９】
図示していないが、各色光用のライトバルブの入射面側と射出面側にはそれぞれ偏光板が配置され、液晶パネルを挟み込んだ構成となっている。各色光用の透過型ライトバルブ２１０Ｂ、２１０Ｇ、２１０Ｒに入射した光は、入射面側の偏光板にて偏光度が向上された後、液晶パネルに入射し、各色光用の液晶パネルでそれぞれの色光の信号によって変調作用を受け、偏光の振動方向を変えた変調光と、入射光と同じ振動方向の偏光の非変調光との混合光として射出し、射出面側に配置した偏光板で非変調光を吸収し、変調光を検光して透過して射出する。
各色光用のライトバルブを射出した検光光はプリズム２１１、２１２、２１３からなる複合プリズムの色合成光学系にそれぞれ異なるプリズムから入射して色合成される。本実施形態の色合成複合プリズムを構成するプリズム２１１、２１２、２１３の形状は第１実施形態のプリズム１１１、１１２、１１３とほぼ同じである。ただし図３においては、フィールドレンズの配置位置が第１実施形態と異なるので、プリズム２１１、２１２の頂角の一部カットはしていない。
【００３０】
本実施形態においては、プリズム２１１と２１２の間にはＢ光を反射、Ｇ光透過するダイクロイック膜２１４Ｂを形成、プリズム２１２とプリズム２１３の間にはＲ光を反射、Ｇ光とＢ光を透過する特性のダイクロイック膜２１４Ｂを形成して、３個のプリズム２１１、２１２、２１３を接着して複合プリズムを形成する。図３に示す様に、Ｇ光の検光光はプリズム２１１の４５度頂角と相対する面から入射し、プリズム２１２との間のダイクロイック膜２１４Ｂを透過してプリズム２１２に入射して射出し、プリズム２１３とプリズム２１２の間のダイクロイック膜２１４Ｂを透過してプリズム２１３に入射して射出する。Ｂ光の検光光はプリズム２１２の７０度頂角と相対する面から入射し、ダイクロイック膜２１４Ｂを反射してＧ光と合成されてプリズム２１２から射出し、プリズム２１３とプリズム２１２の間のダイクロイック膜２１４Ｒを透過してプリズム２１３に入
射して射出する。Ｒ光の検光光はプリズム２１３の２５度頂角と相対する面から入射し、１０５度頂角と相対する面で全反射されてプリズム２１３中、ダイクロイック膜２１４Ｒで反射されてＲ光とＧ光と合成されてプリズムから射出される。複合プリズムで合成されて射出された光は、投射レンズ２１５に入射されて図示しないスクリーン上に投射される。
【００３１】
本実施形態の投射型表示装置においても、投射レンズ２１５中には開口絞りが配置され、この開口絞りによって規定される主光線は、投射レンズと各色光用のフィールドレンズ２０９Ｒ、２０９Ｇ、２０９Ｂの間の光路中に配置される色合成用複合プリズムと各色光用のライトバルブは、主光線が光軸に平行なテレセントリックな位置に配置される。
【００３２】
透過型ライトバルブを使用する本実施形態の投射型表示装置においても、第１実施形態と同様に、各色光のライトバルブまでの光路長をＲ光、Ｇ光、Ｂ光とも同じとすることができる、且つ、色合成光学系として内部にて色合成を達成する複数のダイクロイック膜を交差しない複合プリズムを使用するので、クロスダイクロイックプリズムの有する問題点を解決し、ライトバルブの画素を小さくしても均一の投射像を投射することが可能となる。また本実施形態において、ダイクロイックミラー２０３、２０５の替わりに、後述する第３実施形態に示すクロスダイクロイックミラーとダイクロイックミラーを使用して色分解しても構わない。この場合においても、光源から各色光のライトバルブまでの光路長をＲ光、Ｇ光、Ｂ光とも同じとすることができる。
【００３３】
（第３実施形態）
図４に第３実施形態の投射型表示装置の平面構成図を示す。本実施形態における投射型表示装置は、第１実施形態の投射型表示装置における色分解光学系の構成と、各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタのプリズムの断面形状が異なっている。
【００３４】
光源３０１から射出した光源光は、偏光変換照明装置３０２にて紙面に垂直な方向に振動方向を有する偏光した光に変換されて射出し、Ｂ光反射、Ｒ光とＧ光を透過する光学特性のダイクロイックミラー３０３Ｂと、Ｒ光とＧ光を反射、Ｂ光を透過する特性のダイクロイックミラー３０３ＲＧとを互いに光源光の光軸を含む紙面に垂直に、且つ、直交して配置したクロスダイクロイックミラー３０３に入射し、入射光軸と直交して紙面に平行で、互いに反対方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光の混合光とに色分解する。
【００３５】
色分解光学系で色分解されたＢ光は、紙面に垂直に配置された偏向ミラー３０４にその光軸が３８度の入射角度で入射して反射される。反射されたＢ光は、紙面に垂直に配置された偏向ミラー３０６にその光軸が５９度の入射角度で入射して反射される。さらにフィールドレンズ３０８Ｂを経て偏光ビームスプリッタ３０９Ｂに入射し、紙面に垂直な偏光分離部で反射され、反射型ライトバルブ１１０Ｂに入射する。
【００３６】
色分解光学系３０３で色分解されたＲ光とＧ光の混合光は、紙面に垂直に配置された偏向ミラー３０５にその光軸が３５度の入射角度で入射して反射される。反射された混合光は、紙面に垂直に配置されたＧ光を反射し、Ｒ光を透過する特性を有するダイクロイックミラー３０７にその光軸が５１度の入射角度で入射して反射されるＧ光と、透過するＲ光とに色分解される。反射されたＧ光、透過したＲ光は、それぞれフィールドレンズ３０８Ｇ、２０８Ｒを経て偏光ビームスプリッタ３０９Ｇ、３０９Ｒに入射し、紙面に垂直な偏光分離部で反射されて射出し、反射型ライトバルブ１１０Ｇ、１１０Ｒに入射する。各色光用の偏光ビームスプリッタ３０９Ｂ、３０９Ｇ、３０９Ｒに入射する各色光の光軸は、偏光ビームスプリッタ３０９Ｂ、３０９Ｇ、３０９Ｒの入射面に対して、垂直に入射し、偏光分離部に対して４２度の角度で入射して反射される。反射された各色光はその光軸が、偏向ビームスプリッタの射出面から垂直に射出し、各色光用の反射型ライトバルブ１１０Ｂ，１１０Ｇ，１１０Ｒに入射する。各色光用の偏光ビームスプリッタ３０９Ｂ、３０９Ｇ、３０９Ｒは、断面形状が非直角三角形である同じ形状の２つの三角プリズムを偏光分離部を介して接合したもので、その断面形状は平行四辺形である。
【００３７】
各色光用の反射型ライトバルブ１１０Ｂ，１１０Ｇ，１１０Ｒで変調され反射された光は、偏光ビームスプリッタ３０９Ｂ、３０９Ｇ、３０９Ｒに再度入射し、偏光分離部にその光軸が４２度の入射角度で入射し、偏光分離部を透過する光を検光光として取りだす。偏向分離部を透過した検光光は、偏向ビームスプリッタの射出面からその光軸が垂直に射出する。
偏光ビームスプリッタから検光光として射出した各色光は、各偏光ビームスプリッタと色合成光学系を構成する複合プリズム１１１、１１２、１１３の入射面との間に配置されたスペーサ部材３１０Ｂ、３１０Ｇ、３１０Ｒを経て複合プリズム１１１、１１２、１１３を構成するそれぞれのプリズムに入射する。入射した各色光は、各プリズムの間に形成されている紙面に垂直なダイクロイック膜で色合成され、プリズム１１３から色合成された光が射出され、投射レンズ３１５で不図示のスクリーン上にフルカラー像が投射される。
【００３８】
本実施形態の投射型表示装置においては、色分解光学系３０３は、第１実施形態と同様に、光源３０１から各色光用の反射型ライトバルブまでの光路長を同じとすることができ、同様の効果を奏する。
【００３９】
なお、例えばミラーやプリズム等の光学部材へ光線が入射し、反射又は屈折する場合に、その入射光線と、反射又は屈折する境界面の法線ベクトルとを含む平面を光学的に入射平面と定義するが、本実施形態の場合において反射光の場合には、入射光線と反射光線を含む平面に一致する。本実施形態では、各色光用の偏光ビームスプリッタ３０９Ｒ、３０９Ｇ、３０９Ｂの偏光分離部と、色合成光学系の第１，第２ダイクロイック膜が境界面となり、図４の紙面は、これら光学部材への光軸の入射平面と一致する。すなわち、本実施形態は、各色光用偏光ビームスプリッタの偏光分離部と、色合成光学系の第１，第２ダイクロイック膜を経由する光線の光軸の入射平面は一致し、この平面に対して、クロスダイクロイックミラー３０３に入射する光源光の光軸は平行である。
【００４０】
（第４実施形態）
図５に第４施形態の投射型表示装置の平面構成図を示す。本実施形態における投射型表示装置は第３実施形態における光源と色分解光学系の一部の配置と、各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタのプリズム断面形状が異なっているが、色合成光学系、反射型ライトバルブは同じ構成であり、図４と同じ構成部材には同じ番号を付してある。
【００４１】
本実施形態における光源３０１と偏光変換照明装置３０２は、図５に示すように（偏光変換照明装置３０２の図示は省略してある）、光源３０１及び偏光変換照明装置３０２から射出される光の光軸が紙面に対して垂直になるように配置されている。
クロスダイクロイックミラー３０３は図４と異なり、互いに直交する様に配置されたダイクロイックミラー３０３Ｂとダイクロイックミラー３０３ＲＧは、紙面下方から垂直に入射する光源からの光を、Ｂ光と、Ｒ光とＧ光の混合光に紙面に平行で、互いに反対方向に反射する光軸を有するように配置されている。Ｂ光は偏向ミラー３０４にその光軸の入射角度が３８度、Ｒ光とＧ光の混合光は偏向ミラー３０５に光軸の入射角度が３５度で入射し、それぞれ反射される。偏向ミラー３０４、３０５以降の配置は第３実施形態と同じである。
【００４２】
なおフィールドレンズ４０８Ｂ、４０８Ｇ、４０８Ｒを経て偏光ビームスプリッタ４０９Ｂ、４０９Ｇ、４０９Ｒに入射する各色光の光軸は、入射面に垂直に入射しなくても構わない。本実施形態では、６度の入射角度で偏光ビームスプリッタに入射する。偏光ビームスプリッタに入射した各色光は、偏光分離部に対して偏光ビームスプリッタを構成する三角プリズム（断面の頂角は９０度、４５度より小さいα度、および４５度より大きなβ度から成る）の頂角α度と同じ入射角で入射する。偏光分離部で反射された各色光は、偏光ビームスプリッタの射出面から垂直に射出される。射出された光は、ライトバルブに入射した後に、反射射出され、反射光の光軸は偏光ビームスプリッタ４０９Ｂ、４０９Ｇ、４０９Ｒの入射面（偏光分離部で反射された光源からの光が射出する射出面）に垂直に入射し、偏光分離部にα度の入射角で入射し、透過光を検光光として取りだす。検光光は、偏光ビームスプリッタの射出面から垂直に射出され、スペーサ部材３１０Ｂ、３１０Ｇ、３１０Ｒを経て色合成光学系で色合成され、投射レンズ３１５に入射して、不図示のスクリーン上に投影される。
【００４３】
本実施形態においても光源から各色光用のライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂまでの各色光の光路長を同じとすることができ、他の実施形態と同様な効果を奏する投射型表示装置を提供することができる。
【００４４】
（第５実施形態）
図６に第５実施形態の投射型表示装置の平面構成図を示す。本実施形態における投射型表示装置は、各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタのプリズム断面形状が第４実施形態と異なる。他の構成部材は同じ構成となっており、同じ構成部材には同じ番号を付してある。
【００４５】
偏光ビームスプリッタ５０９Ｂ、５０９Ｇ、５０９Ｒの断面形状は、正方形で、偏光分離部を挟んで構成される二つの三角柱プリズムの断面形状は第１実施形態と同じ直角二等辺三角形であるが、各色光の光軸が入射面に対して垂直になるように、その入射面の前に偏角プリズム部材５１０Ｂ、５１０Ｇ、５１０Ｒを配置していることに本実施形態の特徴がある。
【００４６】
第４実施形態では各色光の光軸は、各偏光ビームスプリッタの入射面に垂直でない角度で入射するが、本実施形態では、偏光ビームスプリッタの前に配置された偏角プリズムの入射面に垂直でない角度で入射して偏角された後、偏光ビームスプリッタの入射面に垂直に入射する。
【００４７】
本実施形態の投射型表示装置においても、光源から各色光のライトバルブまでの光路長を同じにすることが可能となり、他の実施形態と同様の効果を奏する投射型表示装置を提供することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ５０９Ｒ、５０９Ｇ、５０９Ｂへ入射する各色光の光軸の角度を変えるために偏角プリズムを配置したが、これに限られず偏角プリズムを配置せずに、フィールドレンズの形状を偏角プリズムの機能を有する形状にしても構わない。
【００４９】
なお、前実施形態と本実施形態は、各色光用偏光ビームスプリッタの偏光分離部と、色合成光学系の第１，第２ダイクロイック膜を経由する光線の光軸の入射平面に対して、クロダイクロイックミラー３０３に入射する光源光の光軸を垂直にしたものである
【００５０】
（第６実施形態）
図８に第６実施形態の投射型表示装置の平面構成図を示す。前実施形態においては、各色用に配置した偏光ビームスプリッタに入射する各色光の光軸が、入射面に垂直になるように偏角プリズム部材を用いたが、本実施形態では偏光ビームスプリッタ６１０Ｒ、６１０Ｇ、６１０Ｂの断面形状は正方形で、使用するプリズムはそれぞれ断面形状が直角二等辺三角形の三角柱プリズムであり、色分解された各色光の光軸はその偏光ビームスプリッタの入射面に垂直に入射し、偏光分離部に４５度の入射角で入射し、反射されて反射型ライトバルブに入射する。
【００５１】
光源３０１からの光源光の光軸は紙面に対して垂直で紙面下方から上方に進み、クロスダイクロイックミラー３０３に入射する。クロスダイクロイックミラー３０３は、Ｒ光を反射し、Ｇ光とＢ光を透過するダイクロイックミラー３０３Ｒと、Ｇ光とＢ光を反射し、Ｒ光を透過するダイクロイックミラー３０３Ｒとを直交して配置している。光源からの光がクロスダイクロイックミラー３０３によって紙面に平行で反対方向に進行する光軸のＲ光と、Ｇ光とＢ光の混合光とに色分解される様にクロスダイクロイックミラー３０３は配置されている。色分解されたＲ光は、その光軸が偏向ミラー３０４に入射角度３５．５度で入射し、反射される。反射したＲ光は、フィールドレンズ６０８Ｒを経由して偏向ミラー３０６に入射角度５０度で入射して反射する。反射されたＲ光は、偏光ビームスプリッタ６１０Ｒに入射する。
【００５２】
一方色分解されたＧ光とＢ光との混合光は、偏向ミラー３０５にその光軸が３４．度の入射角度で入射して、反射される。反射された混合光は、フィールドレンズ６０８ＢＧを経由して、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過するダイクロイックミラー３０７に４５度の入射角度で入射する。反射されるＧ光と透過するＲ光とに色分解され、それぞれ偏光ビームスプリッタ６１０Ｇ、６１０Ｂに入射する。
【００５３】
色分解された各色光は、各色光用に配置された偏光ビームスプリッタを経由して、各色光用に配置された反射型ライトバルブに入射する。本実施形態では、光源から反射型ライトバルブまでの各色光の光路長は、同じ長さである。Ｇ光とＢ光を色分解するダイクロイックミラー３０７は、フィールドレンズ６０８ＢＧとＢ光とＧ光用の偏光ビームスプリッタとの間に配置されるので、投射レンズ３１５中の開口絞りによって定義される主光線の内のＢ光とＧ光の主光線のテレセントリックな位置に、ダイクロイックミラー３０７が配置されるので、色分解の際にカラーシェーディングを少なくすることができる。
【００５４】
各色光用に配置された反射型ライトバルブを射出した光は、偏光ビームスプリッタの偏光分離部で検光され、前実施例と同様に色合成光学系で色合成される。合成された光は、投射レンズ３１５で不図示のスクリーン上に投射される。本実施形態では、光源光の光軸は紙面に垂直で、色分解用のクロスダイクロイックミラー３０３に入射したが、光源光の光軸が紙面に平行で、クロスダイクロイックミラーに入射し、Ｒ光と、Ｂ光とＧ光の混合光とを紙面に平行な方向に色分解する図４に示した配置としても、本実施形態と同様な効果を奏する。
【００５５】
（第７実施形態）
図９に第７実施形態の投射型表示装置の平面構成図を示す。本発明の第１から第６の実施形態の投射型表示装置においては、偏光ビームスプリッタの偏光分離部への各色光の光軸の入射角度は、４２度〜４５度であった。これは、例えば偏光ビームスプリッタのプリズムは、屈折率が１．８４程度の光学ガラスを使用しているためである。一般に入射光に対する光弾性常数の絶対値が小さいガラスは、このような比較的大きな屈折率を有するものが多いからである。
【００５６】
一方本実施形態の偏光ビームスプリッタに使用するプリズムには、光弾性常数の絶対値の小さい、また屈折率は１．６程度のガラスを使用している。このような比較的低い屈折率のガラスをプリズムとして使用した偏光ビームスプリッタでは、偏光分離部への入射光の光軸の入射角度を、４５度以下とすることは不可能である。投射型表示装置における偏光分離、検光機能を持たせるためには、４５度以上の入射角にしなければならない。
【００５７】
図９に示す本実施形態の投射型表示装置では、偏光ビームスプリッタ７０９Ｒ、７０９Ｇ、７０９Ｂのプリズムの屈折率は１．６であり、偏光分離部への各色光の光軸の入射角度は良好な偏光分離、検光機能を有するために５０度としている。
【００５８】
光源３０１からの光源光は、偏光変換照明装置３０２で紙面に垂直な方向に振動方向を有する直線偏光に変換されて射出される。射出された光は、クロスダイクロイックミラー３０３で入射光軸と直角で互いに反対方向にその光軸が進行するＲ光と、Ｇ光とＢ光との混合光とに色分解される。色分解されたＧ光とＢ光との混合光は、偏向ミラー３０５に入射角度３７．５度で入射して、反射する。反射された混合光は、フィールドレンズ７０８ＢＧを経由して、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過するダイクロイックミラー３０７にその光軸が４７．５度の入射角で入射し、反射するＧ光と、透過して進行するＢ光とに色分解される。色分解されたＧ光とＢ光はそれぞれ、偏光ビームスプリッタ７０９Ｇ、７０９Ｂの入射面に光軸が垂直に入射する。偏光ビームスプリッタ７０９Ｇ、７０９Ｂに入射した光は、偏光分離部に５０度の入射角で入射し、偏光分離されて反射する。反射された光は、反射型ライトバルブ１１０Ｇ、１１０Ｂに入射する。
【００５９】
一方クロスダイクロイックミラー３０３で色分解されたＲ光は、偏向ミラー３０４にその光軸が３５度の入射角度で入射して、反射される。反射されたＲ光は、フィールドレンズ７０８Ｒを経由して、偏向ミラー３０６にその光軸が５５度の入射角で入射して、反射される。反射光は、偏光ビームスプリッタ７０９Ｒの入射面にその光軸が垂直に入射する。入射した光は、偏光分離部に５０度の入射角で入射し、偏光分離されて反射される。反射された光は、反射型ライトバルブ１１０Ｒに入射する。
【００６０】
各色光用の反射型ライトバルブを反射射出した光は、偏光ビームスプリッタで検光され、透過光が検光光として射出される。その後各色光は色合成光学系で色合成される。本実施形態の偏光ビームスプリッタ７０９Ｂ、７０９Ｇ、７０９Ｒを構成するプリズムのうち、入射側の三角柱プリズムの断面形状は、頂角が５０度、５０度、８０度の二等辺三角形であり、８０度の頂角と相対する面に偏光分離膜を形成する。他方のプリズムは頂角が４０度、５０度、９０度の直角三角形であり、９０度の頂角と相対する面と偏光分離部とを接着して偏光ビームスプリッタを形成する。
【００６１】
各色光用の偏光ビームスプリッタから射出された検光光は、スペーサ部材３１０Ｇ、３１０Ｂ、３１０Ｒを経て色合成光学系を構成するプリズム７１１、７１２、７１３に入射する。本実施形態の色合成光学系は、色合成光学系を構成するプリズム７１３の形状は、第１から第６の実施形態におけるプリズム１１３と同じであるが、プリズム７１１と７１２の形状はプリズム１１１、１１２と異なっている。
【００６２】
プリズム７１１と７１２は、断面形状が実質的に三角形の同じ三角柱プリズムであり、その断面の頂角は９０度、５７．５度、３２．５度である。プリズム７１１と７１２の９０度の頂角と相対する面をＧ光を透過し、Ｂ光を反射するダイクロイック膜を介して互いのプリズムの５７．５度の頂角を隣接して接合する。さらにプリズム７１２とプリズム７１３を、Ｒ光を反射し、Ｇ光とＢ光を透過するダイクロイク膜を介して接合して合成プリズムを形成する。本実施形態では、プリズム７１１と７１２の頂角３２．５度は削除している。頂角の部分があるとＢ光とＧ光の光路の一部を遮ることと、ダイクロイックミラー３０７を配置するためである。
【００６３】
本実施形態においても、フィールドレンズ７０８ＢＧは偏向ミラー３０５とダイクロイックミラー３０７の間に配置しているので、投射レンズ３１５の開口絞りによって定義される主光線のうちのＧ光とＢ光の主光線の光軸に平行なテレセントリックな位置にダイクロイックミラー３０７は配置することができる。従ってＧ光とＢ光の色分解の際に、カラーシェーディングの発生を低減され、良好な色分解が可能となる。
【００６４】
さらに、本実施形態においては各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタのプリズムの屈折率を下げて、偏光分離部への入射光軸を４５度以上の入射角度としても、色合成光学系として三個の断面が実質的に三角形の三角柱プリズムを使用し、２枚のダイクロイック膜を交差しないで配置することができ、従来のクロスダイクロイックプリズムの欠点、すなわちクロスダイクロイックプリズムの中心部の接着層部分に起因した投射像における不均一な部分の発生を防ぐことができる投射型表示装置を提供することができる。
【００６５】
（第８実施形態）
図１０に第８実施形態の投射型表示装置の平面構成図を示す。光源４０１から射出される光は、偏光変換照明装置４０２で紙面に垂直な方向に振動方向を有する偏光した光に変換される。偏光変換照明装置４０２を射出した光は、クロスダイクロイックミラー４０３によって、入射光軸と直角で互いに反対方向に進むＲ光と、Ｇ光とＢ光との混合光とに色分解される。なおクロスダイクロイックミラー４０３で色分解されて互いに反対方向に進むＲ光と、Ｇ光とＢ光との混合光の光束の中心の光の進行方向と、色合成光学系によって合成された光の光束の中心の光の進行方向とは互いに直角である。
色分解されたＧ光とＢ光との混合光は、偏光ミラー４０５に光束の中心の光（図１０中の一点鎖線）が４５度の入射角で入射し、９０度偏向される。さらに、偏向ミラー４０６に光束の中心の光が４５度の入射角で入射し、９０度偏向され、偏向ミラー４０５への入射方向と逆方向に向かう。Ｇ光とＢ光との混合光は、フィールドレンズ８０８ＢＧを経由してＧ光を透過し、Ｂ光を反射する特性を有するダイクロイックミラー４０８に、光束の中心の光が４５度の入射角度で入射し、透過するＧ光と、直角方向に反射されるＢ光とに色分解される。
色分解されたＧ光とＢ光はそれぞれの色光用に配置された偏光ビームスプリッタ８１０Ｇ、８１０Ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ８１０Ｇ、８１０Ｂは、２個の断面形状が直角二等辺三角のプリズムを偏光分離部を挟んで接合したもので、断面形状は正方形である。色分解されたＧ光とＢ光は、偏光ビームスプリッタ８１０Ｇ、８１０Ｂの入射面に垂直に入射して偏光分離部に４５度の入射角で入射し、反射されて射出面から垂直に射出する。射出した光はそれぞれ反射型ライトバルブ１１０Ｇ、１１０Ｂに入射する。
クロスダイクロイックミラー４０３で色分解されたＲ光は、偏向ミラー４０４に光束の中心の光が３１度の入射角で入射し、反射される。反射されたＲ光はフィールドレンズ８０８Ｒを経由して、偏向ミラー４０７に光束の中心の光が５８度の入射角で入射し、反射される。偏向ミラー４０７は、色合成光学系８１３のプリズム８１１の近傍に配置されている。偏向ミラー４０７で反射されたＲ光は、偏光ビームスプリッタ８１０Ｒの入射面に垂直に入射して偏光分離部に４５度の入射角で入射し、反射されて射出面から垂直に射出する。射出した光は反射型ライトバルブ１１０Ｒに入射する。なお偏光ビームスプリッタ８１０Ｒは、偏光ビームスプリッタ８１０Ｇ、８１０Ｂと同じ形状である。このように光源から反射型ライトバルブまでの光路を構成することによって、光源から各色光用のライトバルブまでの、各色光の光路長を同じにすることができる。
【００６６】
各色光用の反射型ライトバルブ１１０Ｂ、１１０Ｇ、１１０Ｒで変調された後、反射射出された各色光は、各色光用の偏光ビームスプリッタ８１０Ｂ、８１０Ｇ、８１０Ｒに再度入射し、変調光は偏光分離部を透過する光として検光され、射出される。検光された各色光は、色合成光学系に入射する。色合成光学系は３個のプリズム８１１、８１２、８１３から構成される。プリズム８１１は断面が実質的に直角二等辺三角の三角柱プリズムである。プリズム８１２は３つの頂角がそれぞれ６３度、７２度、４５度である断面形状が実質的に三角形である三角柱プリズムである。プリズム８１２の６３度の頂角と相対する面と、プリズム８１１の直角の頂角と相対する面とはＧ光を透過し、Ｂ光を反射する特性を有するダイクロイック膜を介して接合されている。プリズム８１３は、３つの頂角がそれぞれ２７度、５４度、９０度であるの断面形状が実質的に三角形である三角柱プリズムである。プリズム８１３の５４度の頂角と相対する面と、プリズム８１２の４５度の頂角との相対する面とは、Ｒ光を反射し、Ｇ光とＢ光とを透過する特性を有するダイクロイック膜を介して、プリズム８１３の２７度の頂角と、プリズム８１２の６３度の頂角が隣り合うように接合する。
反射型ライトバルブ１１０Ｇから射出され、偏光ビームスプリッタ８１０Ｇで検光されたＧ光は、プリズム８１１の入射面に光束の中心の光が垂直になるように入射し、プリズム８１１と８１２の間のダイクロイック膜を透過する。反射型ライトバルブ１１０Ｂから射出され、偏光ビームスプリッタ８１０Ｂで検光されたＢ光は、プリズム８１２の入射面に光束の中心の光が垂直になるように入射し、プリズム８１１と８１２の間のダイクロイック膜で反射され、Ｇ光と色合成される。色合成されたＧ光とＢ光とは、プリズム８１２とプリズム８１３の接合面に設けられたダイクロイック膜を透過する。反射型ライトバルブ１１０Ｒから射出した光は、偏光ビームスプリッタ８１０Ｒで検光された後、プリズム８１３の２７度の頂角と相対する入射面に、光束の中心の光が垂直になるように入射する。プリズム８１３に入射後、９０度の頂角と相対する面で全反射され、プリズム８１２との境界部のダイクロイック膜で反射されてＧ光とＢ光と色合成される。色合成されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、プリズム８１３の９０度の頂角と相対する面から射出する。射出された光は、投射レンズ３１５に入射し、不図示のスクリーン上に投射される。
【００６７】
本実施形態においても、フィールドレンズ８０８ＢＧは偏向ミラー４０６とダイクロイックミラー４０８の間に配置されているので、投射レンズ３１５の開口絞りによって定義される主光線のうち、Ｇ光とＢ光の主光線が光軸に平行なテレセントリックな位置にダイクロイックミラー４０８を配置することができる。従って、ダイクロイックミラー４０８によるＧ光とＢ光の色分解でカラーシェーディング発生を低減することができ、良好な色分解が可能となる。
【００６８】
さらに、本実施形態においては、従来のクロスダイクロイックプリズムの色合成の欠点をなくした投射型表示装置を提供することができることに加えて、クロスダイクロイックミラーで色分解したＲ光と、Ｇ光とＢ光の混合光の光束の中心の光が進行する方向と、色合成光学系によって色合成されて射出される光束の中心の光の進行方向とが互いに垂直である。したがってクロスダイクロイックミラー４０３をライトバルブと偏光ビームスプリッタと色合成光学系とから構成される部分に近接して配置することが可能となるので、装置を小型化することが可能である。なお本実施形態において、光源４０１を図５、図６、図８に図示した様に、紙面に垂直な方向から光源光を射出しクロスダイクロイックミラーもそれに対応した配置にしても同様の効果を有する投射型表示装置が提供できる。
【００６９】
なおこれまで説明した第１実施形態から第８実施形態においては、色合成系の投射レンズに一番近いプリズムの一番小さな角度の頂角が、２５度または２７度の場合の実施形態を示したが、これに限らず好ましくは２３度から２８度の間の角度であれば良い。また第１実施形態から第８実施形態においては、光源からの光を２色の光からなる混合光と１色の光に色分解した後、１色の光は２枚の偏向ミラーを介して偏向ビームスプリッタに入射しているが、２枚目の偏向ミラーは、色合成系の近傍に対置するのが好ましい。偏向ミラーは２枚に限られずそれ以上の枚数であっても良い。
また第３実施形態から第８実施形態において、反射型ライトバルブの替わりに透過型ライトバルブを使用しても同様の効果を奏する投射型表示装置を刑供することができる。なおこの場合には、偏光ビームスプリッタの換わりに偏光ミラーを配置し、この偏光ミラーで光源からの光を偏光ビームスプリッタを使用した時の検光光の射出方向に偏向して透過型ライトバルブに入射させる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１実施形態の投射型表示装置の平面構成図。
【図２】第１実施形態の投射型表示装置の光線図。
【図３】第２実施形態の投射型表示装置の平面構成図。
【図４】第３実施形態の投射型表示装置の平面構成図
【図５】第４実施形態の投射型表示装置の平面構成図
【図６】第５実施形態の投射型表示装置の平面構成図
【図７】第１実施形態の投射型表示装置の変形例の光線図。
【図８】第６実施形態の投射型表示装置の光線図。
【図９】第７実施形態の投射型表示装置の光線図。
【図１０】第８実施形態の投射型表示装置の平面構成図
【符号の説明】
【００７１】
１０１、２０１、３０１、４０１  光源
１０２、２０２、３０２、４０２  偏光変換照明装置
１０３、１０５、２０３、２０５、３０７  ダイクロイックミラー
３０３、４０３  クロスダイクロイックミラー
１０４、１０６、１０７、２０４、２０６、２０７、２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂ、３０４、３０５、３０６、４０４、４０５、４０６、４０７  偏向ミラー
１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂ、２０９Ｒ、２０９Ｇ、２０９Ｂ、３０８Ｒ、３０８Ｇ、３０８Ｂ、４０８Ｒ、４０８Ｇ、４０８Ｂ、５０８Ｒ、５０８Ｇ、５０８Ｂ、６０８Ｒ,６０８ＢＧ、７０８Ｒ，７０８ＢＧ、８０８ＢＧ，８０８Ｒ  フィールドレンズ
１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ、３０９Ｒ、３０９Ｇ、３０９Ｂ、４０９Ｒ、４０９Ｇ、４０９Ｂ、５０９Ｒ、５０９Ｇ、５０９Ｂ、６１０Ｒ、６１０Ｇ、６１０Ｂ、７０９Ｒ、７０９Ｇ、７０９Ｒ、８１０Ｒ、８１０Ｇ、８１０Ｂ  偏光ビームスプリッタ
１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ  反射型ライトバルブ
２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂ  透過型ライトバルブ
１１１、１１２、１１３、２１１、２１２、２１３、７１１、７１２、７１３、８１１、８１２、８１３  プリズム
１１４Ｂ、１１４Ｒ、２１４Ｒ、２１４Ｂ  ダイクロイック膜
１１５、２１５、３１５  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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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