(57)【要約】【課題】  ダイクロイックプリズム周りの必要十分なな光学特性（光学性能）を確保しつつ、光学機構の小型化、更には画像表示装置の小型コンパクト化を容易に実現する。【解決手段】  一対のダイクロイックフィルタＦｒ，Ｆｂを含むとともに、各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂがそれぞれ入射する三つの入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂを有し、各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂから入射する三色の要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂを結合して出射するダイクロイックプリズム本体部２と、入射する各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂをそれぞれ平行光Ｌｒｐ，Ｌｇｐ及びＬｂｐに変換してダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに入射させるフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、ダイクロイックプリズム本体部２に一体に設ける。【選択図】  図１
2009015102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる三方向から入射するそれぞれ異なる光波長を有する三色の要素光を結合する光結合体において、一対のダイクロイックフィルタを含むとともに、各要素光がそれぞれ入射する三つの入射面を有し、各入射面から入射する三色の要素光を結合して出射するダイクロイックプリズム本体部と、入射する各要素光をそれぞれ平行光に変換して前記ダイクロイックプリズム本体部の各入射面に入射させるフレネルレンズ部を、前記ダイクロイックプリズム本体部に一体に設けてなることを特徴とする光結合体。
【請求項２】
前記フレネルレンズ部は、前記ダイクロイックプリズム本体部に対して別体に形成し、前記ダイクロイックプリズム本体部の入射面に所定の固定手段により固定することを特徴とする請求項１記載の光結合体。
【請求項３】
前記固定手段は、前記フレネルレンズ部を前記ダイクロイックプリズム本体部の入射面に接着する接着剤であることを特徴とする請求項２記載の光結合体。
【請求項４】
前記固定手段は、前記フレネルレンズ部と前記ダイクロイックプリズム本体部間に跨がる固定部材であることを特徴とする請求項２記載の光結合体。
【請求項５】
前記フレネルレンズ部は、前記ダイクロイックプリズム本体部の入射面に直接形成することを特徴とする請求項１記載の光結合体。
【請求項６】
異なる三方向から入射するそれぞれ異なる光波長を有する三色の要素光を結合する光結合体を有する光学系を備えた画像表示装置において、一対のダイクロイックフィルタを含むとともに、各要素光がそれぞれ入射する三つの入射面を有し、各入射面から入射する三色の要素光を結合して出射するダイクロイックプリズム本体部と、入射する各要素光をそれぞれ平行光に変換して前記ダイクロイックプリズム本体部の各入射面に入射させるフレネルレンズ部を、前記ダイクロイックプリズム本体部に一体に設けてなる光結合体を有する光学系を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
前記要素光には、赤色光，緑色光及び青色光を含むことを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光学系には、前記光結合体から出射する結合光の特性を調整する結合光調整部を備えることを特徴とする請求項６又は７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、異なる三方向から入射するそれぞれ異なる光波長を有する三色の要素光を結合して重ね合わせる光結合体及びこの光結合体を利用した画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スクリーンに画像を投影するプロジェクタ（画像表示装置）は知られており、この種のプロジェクタは投影画像を生成する光学系を備えている。
【０００３】
従来、この種のプロジェクタ、特に、ダイクロイックプリズムを用いた光学系を備えるプロジェクタとしては、特許文献１で開示されるプロジェクタが知られている。同文献１で開示される光学系は、各色の要素光をそれぞれ発生する各色の光源と、各色の光源からの各色の要素光を結合して重ね合わせる光結合部材と、この光結合部材を経て重ね合わされた光源光の特性を調整する調整光学系とを備えた照明装置と、この照明装置に設けた調整光学系を経た光源光を各色の照明光に分割する分割光学系と、この分割光学系から射出される各色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれぞれ変調して各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成する光合成部材と、この光合成部材を経ることによって合成された像光の投射像を形成する投射光学系とを備えている。この場合、各色の光源には、３色の要素光を個別に発生する３色の光源を備えるとともに、光結合部材には、一対のダイクロイックフィルタを含むことにより３色の要素光の２次元的な分布を維持しつつ当該３色の要素光を合成する機能を有するダイクロイックプリズムを備えている。
【特許文献１】特開２００６−３９４９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来のプロジェクタ（光学系）は、次のような問題点があった。
【０００５】
即ち、プロジェクタの小型コンパクト化を推進する場合、最もネックとなる部位は光学系であり、光学系に対する小型化の成否がプロジェクタの小型コンパクト化の成否を決定する。ダイクロイックプリズムを用いる場合、ダイクロイックプリズムの許容できる入射角が±３゜程度となるため、入射面に入射する光源からの要素光（発散光）の角度が、例えば、３０゜の場合には、対応したダイクロイックフィルタをつくることが困難になる。したがって、この場合、光源からの要素光（発散光）の角度をより小さくし、ダイクロイックプリズムの入射面に対して垂直に入射させる必要があるが、これを実現するには、光源の後方に、ダイクロイックプリズムの入射面に対する入射光を平行光に変えるコリメータレンズを配置する必要があり、結局、従来の光学系では、ダイクロイックプリズム周りの必要な光学特性（光学性能）を確保しつつ光学機構の更なる小型化を実現するには限界があった。
【０００６】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した光結合体及び画像表示装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光結合体１は、上述した課題を解決するため、異なる三方向から入射するそれぞれ異なる光波長を有する三色の要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂを結合する光結合体であって、一対のダイクロイックフィルタＦｒ，Ｆｂを含むとともに、各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂがそれぞれ入射する三つの入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂを有し、各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂから入射する三色の要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂを結合して出射するダイクロイックプリズム本体部２と、入射する各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂをそれぞれ平行光Ｌｒｐ，Ｌｇｐ及びＬｂｐに変換してダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに入射させるフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、ダイクロイックプリズム本体部２に一体に設けてなることを特徴とする。
【０００８】
この場合、発明の好適な態様により、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂは、ダイクロイックプリズム本体部２に対して別体に形成し、ダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに所定の固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂにより固定することができ、固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂとしては、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂをダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに接着する接着剤Ｂ…、又はフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂとダイクロイックプリズム本体部２間に跨がる固定部材Ｃ…を用いることができる。さらに、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂは、ダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに直接形成することもできる。
【０００９】
一方、本発明に係る画像表示装置１０は、異なる三方向から入射するそれぞれ異なる光波長を有する三色の要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂを結合する光結合体１を有する光学系Ｍを備える画像表示装置であって、一対のダイクロイックフィルタＦｒ，Ｆｂを含むとともに、各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂがそれぞれ入射する三つの入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂを有し、各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂから入射する三色の要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂを結合して出射するダイクロイックプリズム本体部２と、入射する各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂをそれぞれ平行光Ｌｒｐ，Ｌｇｐ及びＬｂｐに変換してダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに入射させるフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、ダイクロイックプリズム本体部２に一体に設けてなる光結合体１を有する光学系Ｍを備えることを特徴とする。
【００１０】
この場合、発明の好適な態様により、要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂには、赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇ及び青色光Ｌｂを含ませることができる。また、光学系Ｍには、光結合体１から出射する結合光Ｌｗの特性を調整する結合光調整部５を設けることができる。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成を有する本発明に係る光結合体１及び画像表示装置１０によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１２】
（１）  一対のダイクロイックフィルタＦｒ，Ｆｂを含むとともに、各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂがそれぞれ入射する三つの入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂを有し、各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂから入射する三色の要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂを結合して出射するダイクロイックプリズム本体部２と、入射する各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂをそれぞれ平行光Ｌｒｐ，Ｌｇｐ及びＬｂｐに変換してダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに入射させるフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、ダイクロイックプリズム本体部２に一体に設けてなるため、ダイクロイックプリズム周りの必要十分なな光学特性（光学性能）を確保しつつ、光学機構の小型化、更にはプロジェクタ等の画像表示装置１０の小型コンパクト化を容易に実現することができる。
【００１３】
（２）  ダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂにフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを一体に設けたため、光軸調整や焦点調整等の調整工程を削減することができる。しかも、長尺状に製造した後、必要な長さにカッティングして製造できるため、製法上（製造コスト上）も有利にできる。
【００１４】
（３）  好適な態様により、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、ダイクロイックプリズム本体部２に対して別体に形成し、ダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに所定の固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂにより固定すれば、既存のダイクロイックプリズムをそのまま利用できるとともに、別途形成したフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを追加するのみで容易かつ低コストに実施できる。
【００１５】
（４）  好適な態様により、固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂとして、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂをダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに接着する接着剤Ｂ…を用いれば、ダイクロイックプリズム本体部２と各フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、より強固かつ確実に一体化することができる。
【００１６】
（５）  好適な態様により、固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂとして、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂとダイクロイックプリズム本体部２間に跨がる固定部材Ｃ…を用いれば、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂと各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂ間に介在させる接着剤Ｂ…等を排除できるため、画質等に対する無用な影響を排除することができる。
【００１７】
（６）  好適な態様により、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、ダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに直接形成すれば、金型を用いた射出成形等により一体成形が可能となり、この側面からも容易かつ低コストに実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
まず、本実施形態に係るプロジェクタ（画像表示装置）１０及びこのプロジェクタ１０に用いる光結合体１の構成について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２０】
図１は、プロジェクタ１０、特に、プロジェクタ１０に備える光学系Ｍを示す。例示のプロジェクタ１０は透過型液晶プロジェクタであり、光学系Ｍは、前段の照明部Ｍｆと後段の投影部Ｍｒを備える。
【００２１】
照明部Ｍｆは、更に、光源部１１と結合光調整部５を備える。光源部１１は、三つの発光部、即ち、第一発光部１２ｒ，第二発光部１２ｇ及び第三発光部１２ｂと本実施形態に係る光結合体１を備える。この場合、第一発光部１２ｒは、赤色（Ｒ）の光波長を有する要素光（赤色（Ｒ）光）Ｌｒを発光する第一固体発光素子であるＲ用発光ダイオード（Ｒ用ＬＥＤ）１３ｒを備えるとともに、第二発光部１２ｇは、緑色（Ｇ）の光波長を有する要素光（緑色（Ｇ）光）Ｌｇを発光する第二固体発光素子であるＧ用発光ダイオード（Ｇ用ＬＥＤ）１３ｇを備え、さらに、第三発光部１２ｂは、青色（Ｂ）の光波長を有する要素光（青色（Ｂ）光）Ｌｂを発光する第三固体発光素子であるＢ用発光ダイオード（Ｂ用ＬＥＤ）１３ｂを備える。
【００２２】
また、光結合体１は、ダイクロイックプリズム本体部２とフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂからなる。ダイクロイックプリズム本体部２は、ガラス素材等を用いて全体を直方体又は立方体に形成し、内部にはクロス（直交）した一対のダイクロイックフィルタＦｒ，Ｆｂを含む。この場合、一方のダイクロイックフィルタＦｒは、Ｇ光とＲ光の境界波長よりも長い波長側の像光を反射するＲ光反射用の誘電体多層膜であり、他方のダイクロイックフィルタＦｂは、Ｂ光とＧ光の境界波長よりも短い波長側の像光を反射するＢ光反射用の誘電体多層膜である。これにより、ダイクロイックプリズム本体部２の右面，背面，左面が、それぞれ入射面２ｒ，２ｇ，２ｂとなり、入射面２ｒにはＲ用ＬＥＤ１３ｒからのＲ光Ｌｒが入射し、入射面２ｇにはＧ用ＬＥＤ１３ｇからのＧ光Ｌｇが入射し、入射面２ｂにはＢ用ＬＥＤ１３ｂからのＢ光Ｌｂが入射する。したがって、ダイクロイックプリズム本体部２に対して、異なる三方向からＲ光Ｌｒ，Ｇ光Ｌｇ及びＢ光Ｌｂがそれぞれ入射するとともに、内部に含まれるダイクロイックフィルタＦｒ，Ｆｂにより、各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに入射したＲ光Ｌｒ，Ｇ光Ｌｇ及びＢ光Ｌｂが色合成、即ち、三色が結合して重ね合わさり、結合光（白色光）Ｌｗとしてダイクロイックプリズム本体部２の前面（光結合体１の前面）から前方に出射する。このため、ダイクロイックプリズム本体部２は、公知のダイクロイックプリズムをそのまま用いることも可能である。
【００２３】
そして、ダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂには、入射するＲ光Ｌｒ，Ｇ光Ｌｇ及びＢ光Ｌｂをそれぞれ平行光Ｌｒｐ，Ｌｇｐ及びＬｂｐ（図５）に変換して、対応する各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに入射させるガラス素材等により形成したフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを一体に設ける。即ち、図３に示すように、別体に形成したフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに対してそれぞれ透明度の高い接着剤Ｂ…を用いて接着する。したがって、接着剤Ｂ…は、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに固定する固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂを構成する。
【００２４】
この場合、任意のフレネルレンズ部、例えば、フレネルレンズ部３ｇは、図２及び図３に示すように、Ｇ光Ｌｇが入射する入射面２ｇに接着するため、当該入射面２ｇとほぼ同一形状を有し、かつ所定の厚さを有する矩形盤状に形成する。そして、一方（出射側）の端面を、入射面２ｇに接着させる平坦面３ｇｐに形成するとともに、他方（入射側）の端面にフレネルレンズ面３ｇｆを形成する。
【００２５】
フレネルレンズ部３ｇのレンズ特性（レンズデータ）の一例（実施例）を表１に示す。表１において、輪帯番号Ｎ１〜Ｎ１３は、図４に示すように、フレネルレンズ部３ｇを構成するリング状の各輪帯面（レンズ面）に対して順番に付した番号であり、中心の輪帯面がＮ１である。表１は、各輪帯面Ｎ１〜Ｎ１３の外周半径〔ｍｍ〕を示すとともに、各輪帯面Ｎ１〜Ｎ１３におけるｚ方向のオフセット〔ｍｍ〕を示す。なお、例示のフレネルレンズ部３ｇのディメンションは、有効径：１３．６〔ｍｍ〕，厚さＤ：２〔ｍｍ〕，輪帯面Ｎ１…の深さｄ：２〔ｍｍ〕，焦点距離：１３〔ｍｍ〕であり、レンズ中心をＳｃで示す。また、フレネルレンズ部３ｇの材質としては、例えば、株式会社オハラ製ガラス（型番Ｌ−ＢＡＬ３５）等を利用できる。
【００２６】
【表１】
2009015102.tif 000003
【００２７】
また、非球面部の曲面は、
ｚ＝ｃ・ｙ2／〔１＋ｓｑｒ｛１−（Ｋ＋１）・ｃ2・ｈ2｝〕
＋Ａ・ｙ4＋Ｂ・ｙ6＋Ｃ・ｙ8…  （１００）
の条件を満たしている。この場合、Ｋは円錐系数であり、非球面部の基準曲面はＫ＝０の球面である。式（１００）中のｃは、ｃ＝１／ｒ2（ｒ：基準球面の曲率半径）、ｙは光軸Ｓからの高さをそれぞれ示す。また、Ａ，Ｂ，Ｃ…はそれぞれ４次，６次，８次…の非球面係数を示す。表２にフレネルレンズ部３ｇの具体的な非球面係数を示す。
【００２８】
【表２】
2009015102.tif 000004
【００２９】
なお、フレネルレンズ部３ｇについて説明したが、他のフレネルレンズ部３ｂ及び３ｒもフレネルレンズ部３ｇと同様に形成し、ダイクロイックプリズム本体部２に固定することができる。
【００３０】
このように、別体に形成したフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂによりダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに固定するようにすれば、既存のダイクロイックプリズムをそのまま利用でき、別途形成したフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを追加するのみで容易かつ低コストに実施できる利点がある。また、固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂとして、特に、接着剤Ｂ…を用いれば、ダイクロイックプリズム本体部２と各フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、より強固かつ確実に一体化できる利点がある。
【００３１】
一方、結合光調整部５は、インテグレータ１５，第一偏光変換素子１６，第二偏光変換素子１７及び重畳レンズ１８を備える。結合光調整部５は、ダイクロイックプリズム本体部２の前面（光結合体１の前面）から出射した結合光（白色光）Ｌｗの照度を均一化する機能を有する。
【００３２】
他方、投影部Ｍｒは、赤色（Ｒ）反射ダイクロイックミラー２１，緑（Ｇ）反射ダイクロイックミラー２２，第一反射ミラー２３，第二反射ミラー２４，第三反射ミラー２５，Ｒ用液晶ライトバルブユニット２６，Ｇ用液晶ライトバルブユニット２７，Ｂ用液晶ライトバルブユニット２８，ダイクロイックプリズム２９，投射レンズ３０を備える。この場合、Ｒ用液晶ライトバルブユニット２６は、Ｒ用液晶ライトバルブ２６ｖ，このＲ用液晶ライトバルブ２６ｖの前後に配した偏光フィルタ２６ｆ，２６ｒ及び偏光フィルタ２６ｒの後方に配したフィールドレンズ２６ｉを備える。同様に、Ｇ用液晶ライトバルブユニット２７は、Ｇ用液晶ライトバルブ２７ｖ，このＲ用液晶ライトバルブ２７ｖの前後に配した偏光フィルタ２７ｆ，２７ｒ及び偏光フィルタ２７ｒの後方に配したフィールドレンズ２７ｉを備えるとともに、Ｂ用液晶ライトバルブユニット２８は、Ｂ用液晶ライトバルブ２８ｖ，このＢ用液晶ライトバルブ２８ｖの前後に配した偏光フィルタ２８ｆ，２８ｒ及び偏光フィルタ２８ｒの後方に配したフィールドレンズ２８ｉを備える。なお、各部の機能（動作）は、後述するプロジェクタ１０の全体動作と併せて説明する。
【００３３】
次に、本実施形態に係る光結合体１を備えるプロジェクタ１０における光学系Ｍの動作（機能）について、図１〜図６を参照して説明する。
【００３４】
まず、照明部Ｍｆにおける光源部１１を構成する三つのＬＥＤ、即ち、Ｒ用ＬＥＤ１３ｒ，Ｇ用ＬＥＤ１３ｇ及びＢ用ＬＥＤ１３ｂが同時に発光することにより、Ｒ光Ｌｒ，Ｇ光Ｌｇ及びＢ光Ｌｂは本実施形態に係る光結合体１に入射する。この際、Ｒ光Ｌｒは、光結合体１の右面に位置するフレネルレンズ部３ｒに入射し、入射したＲ光Ｌｒは平行光Ｌｒｐに変換されてダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｒに入射する。また、Ｇ光Ｌｇは、光結合体１の背面に位置するフレネルレンズ部３ｇに入射し、入射したＧ光Ｌｇは平行光Ｌｇｐに変換されてダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｇに入射する。さらに、Ｂ光Ｌｂは、光結合体１の左面に位置するフレネルレンズ部３ｂに入射し、入射したＢ光Ｌｂは平行光Ｌｂｐに変換されてダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｂに入射する。
【００３５】
図５に、本実施形態に係る光結合体１に入射した入射角の比較的大きいＲ光Ｌｒ，Ｇ光Ｌｇ及びＢ光Ｌｂが、対応する各フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂにより平行光Ｌｒｐ，Ｌｇｐ及びＬｂｐに変換され、ダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに平行に入射する状態を模式図で示す。また、図６には、第二発光部１２ｇ（Ｇ用ＬＥＤ１３ｇ）からのＧ光Ｌｇがダイクロイックプリズム装置１を通過し、液晶ライトバルブ等に投射される光束を示している。
【００３６】
他方、ダイクロイックプリズム本体部２に入射した各平行光Ｌｒｐ（Ｒ光Ｌｒ），Ｌｇｐ（Ｇ光Ｌｇ）及びＬｂｐ（Ｂ光Ｌｂ）は、ダイクロイックフィルタＦｒ，Ｆｂにより色合成、即ち、結合し重ね合わせることにより、結合光Ｌｗとして後段の結合光調整部５に出射される。この場合、結合光Ｌｗは、Ｒ光Ｌｒ，Ｇ光Ｌｇ及びＢ光Ｌｂが同時に結合するため、白色光となる。一方、結合光調整部５は、入射された結合光（白色光）Ｌｗを、インテグレータ１５，第一偏光変換素子１６，第二偏光変換素子１７及び重畳レンズ１８の順に通過させることにより、ダイクロイックプリズム本体部２の前面（光結合体１の前面）から出射された結合光（白色光）Ｌｗの照度を均一化する。
【００３７】
そして、重畳レンズ１８から出射された結合光Ｌｗは、最初に、Ｒ反射ダイクロイックミラー２１に入射し、Ｒ光Ｌｒが直角方向に反射分離されるとともに、このＲ光Ｌｒは第一反射ミラー２３を反射した後、Ｒ用液晶ライトバルブユニット２６を通過してダイクロイックプリズム２９の右面に入射する。Ｒ用液晶ライトバルブユニット２６は、フィールドレンズ２６ｉ，偏光フィルタ２６ｒ，Ｒ用液晶ライトバルブ２６ｖ，偏光フィルタ２６ｒを備え、通過するＲ光Ｌｒに対する変調処理が行われる。また、Ｒ反射ダイクロイックミラー２１を透過した残光は、Ｇ反射ダイクロイックミラー２２に入射し、Ｇ光Ｌｇが直角方向に反射分離されるとともに、このＧ光ＬｇはＧ用液晶ライトバルブユニット２７を通過し、ダイクロイックプリズム２９の背面に入射する。Ｇ用液晶ライトバルブユニット２７は、フィールドレンズ２７ｉ，偏光フィルタ２７ｒ，Ｇ用液晶ライトバルブ２７ｖ，偏光フィルタ２７ｒを備え、通過するＧ光Ｌｇに対する変調処理が行われる。さらに、
Ｇ反射ダイクロイックミラー２２を透過した残光、即ち、Ｂ光Ｌｂは、第一反射ミラー２４及び第二反射ミラー２５を反射した後、Ｂ用液晶ライトバルブユニット２８を通過し、ダイクロイックプリズム２９の左面に入射する。Ｂ用液晶ライトバルブユニット２８は、フィールドレンズ２８ｉ，偏光フィルタ２８ｒ，Ｒ用液晶ライトバルブ２８ｖ，偏光フィルタ２８ｒを備え、通過するＲ光Ｌｒに対する変調処理が行われる。
【００３８】
ダイクロイックプリズム２９に入射したＲ光Ｌｒ，Ｇ光Ｌｇ及びＢ光Ｌｂは、ダイクロイックプリズム２９に含まれるダイクロイックフィルタにより色合成され、画像情報を含む投射光Ｌｏとしてダイクロイックプリズム２９の前方に出射する。出射された投射光Ｌｏは、投射レンズ３０に入射し、さらに投射レンズ３０からスクリーン（不図示）に投影されるプロジェクタ１０として動作（機能）する。
【００３９】
よって、このような本実施形態に係る光結合体１によれば、一対のダイクロイックフィルタＦｒ，Ｆｂを含むとともに、各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂがそれぞれ入射する三つの入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂを有し、各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂから入射する三色の要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂを結合して出射するダイクロイックプリズム本体部２と、入射する各要素光Ｌｒ，Ｌｇ及びＬｂをそれぞれ平行光Ｌｒｐ，Ｌｇｐ及びＬｂｐに変換してダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂに入射させるフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを、ダイクロイックプリズム本体部２に一体に設けたため、ダイクロイックプリズム周りの必要十分なな光学特性（光学性能）を確保しつつ、光学機構の小型化、更にはプロジェクタ等の画像表示装置１０の小型コンパクト化を容易に実現することができる。また、ダイクロイックプリズム本体部２の各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂにフレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂを一体に設けたため、光軸調整や焦点調整等の調整工程を削減することができる。しかも、長尺状に製造した後、必要な長さにカッティングして製造できるため、製法上（製造コスト上）も有利にできる。
【００４０】
次に、本発明の変更実施形態に係る光結合体１について、図７〜図９を参照して説明する。
【００４１】
図７は、図３に示した実施形態に対して、フレネルレンズ部３ｇ（３ｒ及び３ｂ側も同じ）の表裏を反転、即ち、一方（出射側）の端面にフレネルレンズ面３ｇｆを形成し、他方（入射側）の端面に平坦面３ｇｐを形成するとともに、さらに、固定手段４ｇとして、フレネルレンズ部３ｇとダイクロイックプリズム本体部２間に跨がる固定部材Ｃを用いた点が異なる。この場合、固定部材Ｃは、枠形部材Ｃｆにより形成し、この枠形部材Ｃｆの端面をダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｇに接着剤等により固着するとともに、この枠形部材Ｃｆの内面に、フレネルレンズ部３ｇの周面を接着剤等により固定する。このような固定部材Ｃ（枠形部材Ｃｆ）を用いることにより、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂと各入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂ間に介在させる接着剤Ｂ…等を排除できるため、画質等に対する無用な影響を排除できる利点がある。なお、図７は、ダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｇとフレネルレンズ部３ｇ間に透明な充填材Ｂｓ（例えば、接着材等）を充填し、フレネルレンズ部３ｇの固定強度及び安定性をより高めることができる例を挙げたが、このような充填材Ｂｓは必ずしも用いることを要しない。
【００４２】
図８は、図３に示した実施形態に対して、フレネルレンズ部３ｇ（３ｒ及び３ｂ側も同じ）の両面にフレネルレンズ面を形成、即ち、一方（出射側）の端面と他方（入射側）の端面の双方に、それぞれフレネルレンズ面３ｇｆａ，３ｇｆｂを形成するとともに、さらに、固定手段４ｇとして、フレネルレンズ部３ｇとダイクロイックプリズム本体部２間に跨がる固定部材Ｃを用いた点が異なる。この場合、固定部材Ｃは、図７と同様の枠形部材Ｃｆを用いるとともに、ダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｇとフレネルレンズ部３ｇ間には図７とは異なり、何も充填しない空間Ｅを設けている。
【００４３】
図９は、図３に示した実施形態に対して、フレネルレンズ部３ｇ（３ｒ及び３ｂ側も同じ）を、ダイクロイックプリズム本体部２の入射面２ｇに直接形成した点が異なる。この場合、成形素材として、プラスチック素材、例えば、ＰＭＭＡ，ＰＣ等の成形材料を使用することにより、金型を用いた射出成形等により一体成形が可能となる。このような一体成形を行えば、この側面からも容易かつ低コストに実施できる利点がある。なお、図７〜図９において、図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００４４】
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００４５】
例えば、固定手段４ｒ，４ｇ及び４ｂとしては、例示の他、フレネルレンズ部３ｒ，３ｇ及び３ｂと入射面２ｒ，２ｇ及び２ｂを一体化させ得るものであれば、その種類や態様は問わない。したがって、例えば、ガラス素材等の無機材質の表面上に樹脂層を設けてもよく、公知の各種固定手段や製法を利用したり、又は組合わせることができる。さらに、材料として、ガラス素材及びプラスチック素材を例示したが、透光性セラミックスや石英等の他の素材を排除するものではない。なお、例示の要素光として、赤色光，緑色光，青色光を挙げたが、これらの色に限定されるものではない。また、光結合体１は、プロジェクタ１０に用いて最適であるが、プロジェクタ１０以外の各種画像表示装置（光学機器）にも同様に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る光結合体を備えるプロジェクタの光学系の構成図、
【図２】同光結合体の外観斜視図、
【図３】同光結合体の一部を省略した断面側面図、
【図４】同光結合体におけるフレネルレンズ部の説明図、
【図５】同光結合体の作用説明図、
【図６】同光結合体の他の作用説明図、
【図７】本発明の変更実施形態に係る光結合体の一部を省略した断面側面図、
【図８】本発明の変更実施形態に係る光結合体の一部を省略した断面側面図、
【図９】本発明の変更実施形態に係る光結合体の一部を省略した断面側面図、
【符号の説明】
【００４７】
１：光結合体，２：ダイクロイックプリズム本体部，２ｒ：入射面，２ｇ：入射面，２ｂ：入射面，３ｒ：フレネルレンズ部，３ｇ：フレネルレンズ部，３ｂ：フレネルレンズ部，４ｒ：固定手段，４ｇ：固定手段，４ｂ：固定手段，５：結合光調整部，１０：画像表示装置，Ｌｒ：要素光（赤色光），Ｌｇ：要素光（緑色光），Ｌｂ：要素光（青色光），Ｆｒ：ダイクロイックフィルタ，Ｆｂ：ダイクロイックフィルタ，Ｌｒｐ：平行光，Ｌｇｐ：平行光，Ｌｂｐ：平行光，Ｂ…：接着剤，Ｃ…：固定部材，Ｍ：光学系，Ｌｗ：結合光
【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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