CN100552532C - 图像投影设备 - Google Patents

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CN100552532C CNB2007100916696A CN200710091669A CN100552532C CN 100552532 C CN100552532 C CN 100552532C CN B2007100916696 A CNB2007100916696 A CN B2007100916696A CN 200710091669 A CN200710091669 A CN 200710091669A CN 100552532 C CN100552532 C CN 100552532C
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Abstract

一种图像投影设备，其包括颜色分离/组合棱镜，该棱镜具有能够使用一个棱镜执行颜色分离、光分析和颜色组合的光学膜布置，而不会对图像有任何不利的影响。该设备包括：照明***；第一、第二以及第三图像形成元件；颜色分离/组合棱镜，其基于波长区域，将来自照明***的光引导到第一到第三图像形成元件，并使光从第一到第三图像形成元件出射；以及投影***，其投射来自颜色分离/组合棱镜的光。该颜色分离/组合棱镜包括接合在一起的四个棱镜构件，颜色分离/组合棱镜至少包括五个光学表面作为其外表面。每一个棱镜构件都至少具有三个光学表面，包括在其第一边彼此垂直地相交的两个光学表面。四个棱镜构件接合在一起，以便棱镜构件的第一边彼此相邻或彼此接触。为四个棱镜构件的接合部分提供波长选择性偏振膜。

Description

图像投影设备
技术领域
本发明涉及适合于图像投影设备的颜色分离/组合棱镜，该设备使用诸如反射性液晶面板之类的图像形成元件投影图像。
背景技术
使用反射性液晶面板的投影仪的颜色分离/组合***需要执行红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的颜色分离和颜色组合，并分离由液晶面板调制的偏振光。这样的颜色分离/组合***的配置一般是：使用三个到四个光学元件，包括两个偏振光束分离器(PBS)，其具有偏振光束分离膜，该膜相对于入射光的光轴形成45度角。
日本专利公开出版物No.2001-154152公开了在反射性液晶面板的光轴上布置了两个偏振光束分离器和两个二向色反射镜的光学***。它还公开了其中布置了三个偏振光束分离器和一个二向色反射镜的配置。根据这些配置，以2×2的位置关系布置了四个光学元件，并且在彼此垂直的两个方向布置了四个光学元件的光学膜。这四个光学元件执行颜色分离、光分析和颜色组合。
此外，日本专利公开出版物No.2002-162520公开了单独地执行颜色分离、颜色组合和偏振分离的棱镜。通过以立方体方式布置相对于入射光的光轴形成45度角的三个偏振/二向色光束分离膜而构成此棱镜。该立方体具有十二个边。在这些边中，三个边在每一个预点相交。在相对于接触三个边中的每一个边的两个表面形成45度角并且包括该边的表面上，布置了偏振/二向色光束分离膜。如此，形成了包括三个穿过一个顶点的45度偏振/二向色光束分离膜的棱镜。
在立方体的表面中，分别在一个顶点相交的三个表面的附近布置了RGB的反射性液晶面板，在剩余的表面上布置了来自照明***的光的入射表面和朝着投影透镜的光的出射表面。来自照明***的入射光通过两个偏振/二向色光束分离膜进行颜色分离。在每一个面板上被进行图像调制的光被分析，由两个偏振/二向色光束分离膜进行颜色组合，并被引导到投影透镜。
此外，日本专利公开出版物No.2003-98315公开了使光透射通过反射性液晶面板之前和之后的一个交叉二向色反射镜的光学***。来自照明***的入射光被交叉二向色反射镜进行颜色分离，分成RGB颜色的光束，然后，分离的光束倾斜地入射面板。被面板以某一角度反射的光再次进入交叉二向色反射镜，但是，光进入与来自照明***的入射光透射通过的区域不同的区域。经过颜色组合的RGB光被引导到投影光学***。
然而，在日本专利公开出版物No.2001-154152中所公开的光学***中，被每一个反射性液晶面板反射的光通过四个光学元件中的两个被引导到投影透镜。这是因为需要两个操作：使用偏振光束分离器的光分析，以及使用二向色反射镜或偏振光束分离器的颜色组合。因此，总共需要四个光学元件，这使得配置更加复杂化。这还延长了光程长度，并使每一个光学元件的尺寸增大，以便获得所需要的光。此外，投影透镜的后焦点变得更长，这又使得投影透镜本身的尺寸也变大。
此外，根据日本专利公开出版物No.2002-162520中所公开的棱镜，由棱镜的所有区域中存在的光束分离膜所产生的边界线和面向液晶面板的区域中存在的边界线对图像产生影响。
此外，来自每一个液晶面板的光线变为与不同于充当光线的光束分离膜的两个偏振/二向色光束分离膜的偏振/二向色膜水平的光线，并以大的入射角进入不同的膜。从而，光线被以高反射率反射，于是产生重影。
此外，根据日本专利公开出版物No.2003-98315中所公开的光学***，经过颜色分离的RGB光束倾斜地进入液晶面板，以防止照明***和投影光学***在物理上彼此干扰。因此，从交叉二向色反射镜到液晶面板的距离变得更长，交叉二向色反射镜的尺寸也增大。此外，反射性液晶面板上的入射光也具有大角度，这不仅从面板的入射角特征的观点来看是不利的，而且需要投影光学***是偏心的光学***。
发明内容
本发明的第一方面如权利要求1到4所说明。
本发明的第二方面如权利要求5到8所说明。
本发明的第三方面如权利要求9所说明。
附图说明
图1是示出了作为本发明的实施例一的颜色分离/组合棱镜的总体形状的图；
图2A到2D是示出了构成实施例一的颜色分离/组合棱镜的小棱镜的图；
图3A和3B是示出制造实施例一的颜色分离/组合棱镜的方法的图；
图4A到4F是示出使用实施例一的颜色分离/组合棱镜的投影仪的配置和颜色分离/组合棱镜的光学表面的图；
图5A到5C是示出用于实施例一(和实施例二)的颜色分离/组合棱镜的二向色偏振膜的特性的图；
图6A到6C是根据实施例一的G光的光路图；
图7A到7C是根据实施例一的B光的光路图；
图8A到8C是根据实施例一的R光的光路图；
图9A到9C是示出了实施例一的颜色分离/组合棱镜的形状的图；
图10A到10D是示出了实施例一的颜色分离/组合棱镜的另一种形状的图；
图11A到11E是示出了实施例一的颜色分离/组合棱镜的再一种形状的图；
图12和13是示出实施例一的二向色偏振膜的光谱特性(数字示例)的曲线图；
图14A到14F是示出了使用作为本发明的实施例二的颜色分离/组合棱镜的投影仪的配置和颜色分离/组合棱镜的光学表面的图；
图15A到15C是根据实施例二的R光的光路图；
图16A到16C是根据实施例二的B光的光路图；以及
图17A和17B是示出了作为实施例一和二的修改示例的用于颜色分离/组合棱镜的二向色膜的特性的图。
具体实施方式
下面，将参考附图描述本发明的优选实施例。
第一实施例
图4A示出了使用作为本发明的实施例一的颜色分离/组合棱镜的投影仪(图像投影设备)的总体光学***的配置。
附图标记1表示照明光学***(照明***)，其至少包括光源灯1a和波长选择性偏振转换元件(未示出)。照明光学***1发光，其中R、G和B波长区域的每一个光分量都具有通过波长选择性偏振转换元件而使之均匀的偏振方向。在本实施例中，发射了G的S偏振光以及R和B的P偏振光。此外，从照明光学***1发射的光是基本上平行的光通量(基本上是远心的光通量)。
来自照明光学***1的G的S偏振光以及R和B的P偏振光进入颜色分离/组合棱镜2。
颜色分离/组合棱镜2使用二向色偏振膜(稍后描述，它是波长选择性偏振膜)分离R、G、B入射偏振光，分析分离的偏振光分量，并将这些光分量引导到作为图像形成元件的反射性液晶面板5R、5G和5B。
驱动电路11连接到反射性液晶面板(下面简称为“面板”)5R、5G以及5B，从诸如个人计算机、DVD播放器、视频播放器、电视调谐器之类的图像提供设备向驱动电路11输入图像信息。驱动电路11根据输入的图像信息驱动面板5R、5G以及5B。
R、G以及B的偏振光分量进入面板5R、5G以及5B，根据对应的面板上形成的图像进行调制，并从而被反射。被面板5R、5G以及5B反射的偏振光分量再次进入颜色分离/组合棱镜2，并由二向色偏振膜进行颜色组合。组合起来的光从颜色分离/组合棱镜2出射。
从颜色分离/组合棱镜2出射的经过颜色组合的光被投影光学***(投影***)3投射到诸如屏幕(未示出)之类的投影表面上。
图1示出了本实施例的颜色分离/组合棱镜。颜色分离/组合棱镜构成了颜色分离/组合光学***，而颜色分离/组合棱镜和三个液晶面板构成了图像形成光学***。
颜色分离/组合棱镜2具有八面体的基本形状，该八面体具有八个等腰三角形外表面。向八面体的顶点分配了附图标记A到F。
通过将具有相同形状的四个小棱镜(棱镜构件)粘接(或接合、或胶合)在一起，形成了颜色分离/组合棱镜2，如图2A到2D所示。
如图2A所示的第一小棱镜21是具有四个表面和四个顶点的四面体，该四个顶点对应于颜色分离/组合棱镜2的顶点A、E、B以及F。如图2B所示的第二小棱镜22是具有四个表面和四个顶点的四面体，该四个顶点对应于颜色分离/组合棱镜2的顶点A、D、E以及F。
如图2C所示的第三小棱镜23是具有四个表面和四个顶点的四面体，该四个顶点对应于颜色分离/组合棱镜2的顶点A、C、D以及F。如图2D所示的第四小棱镜24是具有四个表面和四个预点的四面体，该四个顶点对应于颜色分离/组合棱镜2的顶点A、B、C以及F。
在下面的描述中，也为每一个小棱镜中的对应于颜色分离/组合棱镜2的顶点A到F的顶点分配了附图标记A到F。
在构成了第一小棱镜21的四个表面中，表面ABF和表面AEF在边AF(第一边)上彼此正交。在构成了第二小棱镜22的四个表面中，表面ADF和表面AEF在边AF(第一边)上彼此正交。在构成了第三小棱镜23的四个表面中，表面AFC和表面ADF在边AF(第一边)上彼此正交。在构成了第四小棱镜24的四个表面中，表面ABF和表面ACF在边AF(第一边)上彼此正交。
图3A到3C示出了第一到第四小棱镜21到24是如何粘接在一起的。
如图3A所示，第一小棱镜21和第二小棱镜22在表面AEF上粘接在一起。同样，第二小棱镜22和第三小棱镜23在表面ADF上粘接在一起。此外，第三小棱镜23和第四小棱镜24在表面ACF上粘接在一起。此外，第四小棱镜24和第一小棱镜21在表面ABF上粘接在一起。
如此，第一到第四小棱镜21到24粘接在一起以便匹配它们相应的边AF(使得它们的相应的边AF彼此接触)，并且形成了一体的颜色分离/组合棱镜2，其粘接表面在彼此垂直的两个方向上延长。然而，二向色偏振膜实际位于相应的小棱镜的粘接表面之间。因此，第一到第四小棱镜21到24的边AF在微观视图下不完全匹配，但是，它们布置得彼此接近，它们之间的间隔距离对应于二向色偏振膜和粘合剂的厚度。然而，下面的描述将假设第一到第四小棱镜21到24的边AF匹配。
换句话说，根据此假设，可以说颜色分离/组合棱镜2是通过将第一到第四小棱镜21到24粘接在一起而形成的，使得它们的相应的边AF匹配对称轴(第一轴)AF。
如图3B所示，在粘接表面ABFD上布置了二向色偏振膜I，它是第一波长选择性偏振膜。如图3C所示，在粘接表面ACFE上布置了二向色偏振膜II，它是第二波长选择性偏振膜。这使得二向色偏振膜I和II沿着两个平面交叉布置，这两个平面在第一到第四小棱镜21到24的粘接部分中相对于对称轴AF彼此垂直。稍后将描述每一个二向色偏振膜的更具体的结构和特性。
接下来，将参考图4A到4F描述颜色分离/组合棱镜2的光学表面。如图4A所示，颜色分离/组合棱镜2具有一个区域25作为来自照明光学***1的还没有经过颜色分离的入射光的入射表面；多个区域作为三个面板5R、5G、以及5B所面向的透射表面；以及出射表面26，经过颜色组合的光从该出射表面26朝着投影透镜3的方向出射。
在表面AEB上提供了作为入射表面的区域25，如图4B所示。此外，在表面ACD上提供了作为出射表面的区域26，如图4C所示。
此外，如图4D所示，面板5G布置得靠近并面向作为透射表面的表面EBF。如图4E所示，面板5R布置得靠近并面向作为另一个透射表面的表面DEF。此外，如图4F所示，面板5B布置得靠近并面向作为再一个透射表面的表面BCF。
在本实施例中，面板5G、表面EBF和出射表面ACD平行布置。此外，面板5G和面板5B相对于二向色偏振膜I布置成镜像关系。此外，面板5G和面板5R相对于二向色偏振膜II布置成镜像关系。此外，面板5G、5B、5R的布置是这样的：以便投影透镜3的光轴垂直于每一个面板表面(入射/出射表面)。
在本实施例中，在波长区域R、G、B中，波长区域G(例如505到580nm)对应于第一波长区域，波长区域B(例如430到495nm)对应于第二波长区域，而波长区域R(例如590到650nm)对应于第三波长区域。此外，第一图像形成元件对应于面板5G，第二图像形成元件对应于面板5B，第三图像形成元件对应于面板5R。
图5A和5B分别示出了二向色偏振膜I和II的特性。二向色偏振膜I具有分别由图5A中的虚线和实线所示的S偏振光和P偏振光的光谱透射率特性。即，二向色偏振膜I在波长区域G和B内透射大部分入射P偏振光，并反射大部分入射S偏振光。此外，二向色偏振膜I在波长区域R内反射大部分P偏振光，并透射大部分S偏振光。
换句话说，二向色偏振膜I在波长区域G内对于S偏振光的透射率低于对于P偏振光的透射率。此外，二向色偏振膜I在波长区域B内对于P偏振光的透射率高于对于S偏振光的透射率。此外，二向色偏振膜I在波长区域R内对于P偏振光的透射率低于对于S偏振光的透射率。
另一方面，二向色偏振膜II具有分别由图5B中的虚线和实线示出的S偏振光和P偏振光的光谱透射率特性。即，二向色偏振膜II在波长区域G和R内透射大部分入射P偏振光，并反射大部分入射S偏振光。此外，二向色偏振膜II在波长区域B内反射大部分P偏振光，并透射大部分S偏振光。
换句话说，二向色偏振膜II在波长区域G内对于S偏振光的透射率低于对于P偏振光的透射率。此外，二向色偏振膜II在波长区域B内对于P偏振光的透射率低于对于S偏振光的透射率。此外，二向色偏振膜II在波长区域R内对于P偏振光的透射率高于对于S偏振光的透射率。
如图5C所示，此实施例使来自照明光学***1的波长区域G中的S偏振光和波长区域R和B中的S偏振光进入颜色分离/组合棱镜2的入射表面。来自照明光学***1的光相对于该棱镜2的对称轴AF倾斜地进入颜色分离/组合棱镜2。
接下来，将描述颜色分离/组合棱镜2的颜色分离、光分析和颜色组合操作。在下面的描述中，“向上”和“向下”分别是指在侧视图中向上和向下。
图6A示出了从三个方向观看的颜色分离/组合棱镜2中的G光所遵循的光路的顶视图和两个侧视图。在两个侧视图中，从表面ACD、FCD一侧观察的视图(右边的图)将在下面被称为“第一侧视图”。另一方面，从表面ABC、FBC一侧观察的视图(底部的图)将在下面被称为“第二侧视图”。
图6B示出了从照明光学***1直到面板5G的入射光的光路，图6C示出了从面板5G直到投影透镜3的反射光的光路。这些图6B和6C示出了从颜色分离/组合棱镜2提取的二向色偏振膜I和II。
在通过从照明光学***1透射通过入射表面AEB(区域25)而进入颜色分离/组合棱镜2的G的S偏振光(G-S)中，入射到表面AFE上的二向色偏振膜II的偏振光分量借此被向下倾斜地反射，然后还被表面AFB上的二向色偏振膜I向下倾斜地反射。然后，偏振光分量从表面FBE出射，以到达面板5G。此外，在G的S偏振光中，入射到表面AFB上的二向色偏振膜I上的偏振光分量被向下倾斜地反射，然后还被表面AFE上的二向色偏振膜II向下倾斜地反射。然后，偏振光分量从表面FBE出射，以到达面板5G。如此，从入射表面AEB进入棱镜2的G的大部分S偏振光都进入面板5G。
表面AFE上的二向色偏振膜II和表面AFB上的二向色偏振膜I彼此垂直，当从入射自照明光学***1的G的S偏振光看时，它们充当所谓的“五面镜(penta-Dach mirror)”(或屋脊反射镜)。即，当从二向色偏振膜I进入表面FBE时，当在图6A的第一侧视图观看时，G的S偏振光以平行于入射光的方向前进。此外，在图6A的第二侧视图中可以看出，到达直线A′F′的G的S偏振光改变其方向，以便沿着直线A′F′前进，并进一步在直线A′F′中更改其方向以便朝着表面FBE的方向前进。这是penta-Dach反射镜的反射功能。
此外，在第二侧视图中可以看出，G的S偏振光从表面AEB垂直地进入颜色分离/组合棱镜2，然后又从表面FBE垂直地出射。此外，从表面FBE出射的G的S偏振光垂直地进入面板5G。
进入面板5G的G光借此经过图像调制和反射，然后再次从表面EBF进入颜色分离/组合棱镜2。经过图像调制的G光的S偏振光分量被表面AFE上的二向色偏振膜II和表面AFB上的二向色偏振膜I的penta-Dach反射镜功能倾斜地向上反射两次，并返回到照明光学***1一侧，以从投影光中删除。
另一方面，G图像光(经过图像调制的G光的P偏振光分量)(G-P)倾斜地向上透射通过表面AFE上的二向色偏振膜II和表面AFB上的二向色偏振膜I。此外，G图像光倾斜地向上透射通过表面AFD上的二向色偏振膜I和表面AFC上的二向色偏振膜II，然后从颜色分离/组合棱镜2的表面ACD(区域26)出射，朝着投影透镜3的方向前进。
图7A示出了从三个方向观看的颜色分离/组合棱镜2中的B光所遵循的光路的顶视图和两个侧视图。在两个侧视图中，从表面ACD、FCD一侧观察的视图(右边的图)将在下面被称为“第一侧视图”。此外，从表面ABC、FBC一侧观察的视图(底部的图)将在下面被称为“第二侧视图”。
此外，图7B示出了从照明光学***1直到面板5B的入射光的光路，图7C示出了从面板5B直到投影透镜3的反射光的光路。图7B和7C示出了从颜色分离/组合棱镜2提取的二向色偏振膜I和II。
在通过从照明光学***1透射通过入射表面AEB而进入颜色分离/组合棱镜2的B的P偏振光(B-P)中，入射到表面AFE上的二向色偏振膜II的偏振光分量被向下倾斜地反射，然后，向下倾斜地透射通过表面AFB上的二向色偏振膜I。然后，偏振光分量从表面FBC出射，以到达面板5B。此外，在B的P偏振光(B-P)中，入射到表面AFB上的二向色偏振膜I上的偏振光分量向下倾斜地透射通过，然后被表面AFC上的二向色偏振膜II向下倾斜地反射。然后，偏振光分量从表面FBC出射，以到达面板5B。如此，从入射表面AEB进入棱镜2的B的大部分P偏振光都进入面板5B。
在被二向色偏振膜II反射的情况下，在图7A中的顶视图中可以看出，从照明光学***1进入棱镜2的B的P偏振光被反射，好像被直线EC偏转了90度一样。
此外，在图7A的第二侧视图中可以看出，B的P偏振光从表面AEB垂直地进入棱镜2，然后又从表面FBC垂直地出射，如从第一侧视图看到的。此外，从表面FBC出射的B的P偏振光垂直地进入面板5B。
进入面板5B的B光借此经过图像调制和反射，然后从表面FBC再次进入颜色分离/组合棱镜2。
在经过图像调制的B光中，P偏振光分量和S偏振光分量(B图像光)(B-S)按如下方式前进。P偏振光分量通过对表面AFB上的二向色偏振膜I的透射和表面AFE上的二向色偏振膜II的反射，或表面AFC上的二向色偏振膜II的反射和表面AFB上的二向色偏振膜I的透射，返回到照明光学***1。如此，从投影光中除去了P偏振光分量。
另一方面，S偏振光分量(B图像光)通过表面AFB上的二向色偏振膜I的反射和表面AFC上的二向色偏振膜II的透射，或表面AFC上的二向色偏振膜II的透射和表面AFD上的二向色偏振膜I的反射，朝着表面ACD的方向前进。然后，B图像光从表面ACD出射，朝着投影透镜3的方向前进。相对于B光，向上倾斜地执行每一个二向色偏振膜的透射和反射。
图8A示出了从三个方向观看的颜色分离/组合棱镜2中的R光所遵循的光路的顶视图和两个侧视图。在两个侧视图中，从表面ACD、FCD一侧观察的视图(右边的图)将在下面被称为“第一侧视图”。此外，从表面ABC、FBC一侧观察的视图(底部的图)将在下面被称为“第二侧视图”。
此外，图8B示出了从照明光学***1直到面板5R的入射光的光路，图8C示出了从面板5R直到投影透镜3的反射光的光路。这些图8B和8C  示出了颜色分离/组合棱镜2的一部分。
在通过从照明光学***1透射通过入射表面AEB  进入棱镜2的R的P偏振光(R-P)中，入射到表面AFE上的二向色偏振膜II的偏振光分量向下倾斜地透射，然后，被表面AFD上的二向色偏振膜I向下倾斜地反射。然后，偏振光分量从表面FED出射，以到达面板5R。此外，在R的P偏振光(R-P)中，入射到表面AFB上的二向色偏振膜I上的偏振光分量被借此向下倾斜地反射，然后向下倾斜地透射通过表面AFE上的二向色偏振膜II。然后，偏振光分量从表面FED出射，以到达面板5R。如此，从入射表面AEB入射棱镜2的R的大部分P偏振光都进入面板5R。
在被二向色偏振膜I反射的情况下，在图8A中的顶视图中可以看出，从照明光学***1进入棱镜2的R的P偏振光被反射，好像被直线DB偏转了90度一样，并前进。
此外，在图8A的第二侧视图中可以看出，R的P偏振光从表面AEB垂直地进入棱镜2，然后又从表面FED垂直地出射，如从第一侧视图看到的。此外，从表面FED出射的R的P偏振光垂直地进入面板5R。
入射面板5R的R光借此经过图像调制和反射，然后从表面FED再次进入颜色分离/组合棱镜2。
在经过图像调制的R光中，P偏振光分量和S偏振光分量(R图像光)(R-S)按如下方式前进。P偏振光分量通过表面AFD上的二向色偏振膜I的反射和表面AFE上的二向色偏振膜II的透射，或表面AFE上的二向色偏振膜II的透射和表面AFB上的二向色偏振膜I的反射，返回到照明光学***1。如此，从投影光中除去了P偏振光分量。
另一方面，S偏振光分量(R图像光)通过表面AFD上的二向色偏振膜I的透射和表面AFC上的二向色偏振膜II的反射，或表面AFE上的二向色偏振膜II的反射和表面AFD上的二向色偏振膜I的透射，朝着表面ACD的方向前进。然后，R图像光从表面ACD出射，朝着投影透镜3的方向前进。相对于R光，向上倾斜地执行每一个二向色偏振膜的透射和反射。
如上文所描述的，由从颜色分离/组合棱镜2的表面ACD出射、然后进入投影透镜3的G的P偏振光以及B和R的S偏振光所形成的组合了颜色的图像光被投影到投影表面上，从而显示出全色图像。
表1(位于说明书末尾)示出了此实施例的颜色分离/组合棱镜的数值示例。颜色分离/组合棱镜2的光学表面位于八面体(虚拟八面体)的表面上，该八面体被定义为由八个全等的等腰三角形形成的三维形状。实际颜色分离/组合棱镜的外表面可以涂有抗反射涂层等等，但是，也假设光学表面在此情况下形成颜色分离/组合棱镜的外表面。此外，通过定义八个等腰三角形中的每一个等腰三角形的底边与其斜边的比率，确定上文所描述的八面体的形状。
如图9A到9C所示，对于等腰三角形ABC，假设底边BC的长度是a，斜边AB和AC的长度是b。此外，其高是c。
假设通过将等腰三角形ABC与以其相应的斜边全等的三个等腰三角形ABE、AED、ADC接合在一起而形成的四棱锥A-BCDE的高度是h。此外，如图9C所示，假设底角(该角是由四棱锥A-BCDE的底边BCDE和等腰三角形ABC(ABE、AED、ADC)形成的角度)是θ。
此实施例的颜色分离/组合棱镜2的形状是这样的：两个四棱锥A-BCDE、F-BCDE布置在垂直于对称轴(边)AF的表面(正方形表面)BCDE的两侧。
高度c和h通过下列使用a和b的表达式(1)和(2)来表达。
c = b 2 - ( a 2 ) 2 · · · ( 1 )
h = b 2 - a 2 2 · · · ( 2 )
作为此实施例的颜色分离/组合棱镜2的基本形状的八面体15的所有八个表面是包括在等腰三角形中的等边三角形，八面体形成为正八面体。即，当a＝1时，b＝1，每一个尺寸都如表1中与“棱镜1”相应的区域所示。在此情况下，底角θ是54.7°。
从入射表面(表面AEB)垂直地进入颜色分离/组合棱镜2的光线51相对于棱镜2的对称轴AF形成角度θ＝54.7°。根据图9C的剖视图，光线51相对于对称轴AF的角度是根据(90°-θ)计算出的35.3°。相对于从照明光学***1进入颜色分离/组合棱镜2的光线，作为图像光从颜色分离/组合棱镜2朝着投影透镜3的方向出射的光线52倾斜70.6°，这是上述角度的两倍。
图10A到10D示出了其形状与如图1所示的颜色分离/组合棱镜的形状不同的颜色分离/组合棱镜。这些图形中的颜色分离/组合棱镜2′形成即，使得便来自照明光学***1的入射光和朝着投影透镜3的方向的出射光形成直角。
即，形状是这样的：底角0是45°，表1中与“棱镜2”相对应的区域示出了此情况下的每一个尺寸。构成了作为颜色分离/组合棱镜2′的基本形状的八面体的等腰三角形如图10B所示。
根据图10C，从入射表面(表面AEB)垂直地进入棱镜2′的光线(未示出)相对于对称轴AF形成45°角。
图10D示出了这样的形状：每一个等腰三角形的底边附近的未被用作光路的在光学上不需要的部分被切除，以节省用于形成颜色分离/组合棱镜2′的玻璃材料并缩小其尺寸和重量。在此情况下，颜色分离/组合棱镜2′具有这样的形状：两个四棱锥布置在垂直于对称轴(边)AF的平面M的两侧，这两个正方四棱锥通过长方体连接到一起。
在上文所描述的颜色分离/组合棱镜2和2′中，可以在每一侧形成倒角，或可以在任何表面中形成遮光槽，以消除重影光。在此情况下，如果没有倒角或遮光槽的基本形状至少是八面体，或是在垂直于边AF的平面的两侧布置有两个四棱锥部件的形状，如图10D所示，则这样的棱镜被包括在本发明的实施例中。对于在垂直于边AF的平面的两侧设置有两个四棱锥截头体部件的情况也是一样的，正如稍后所描述的。
图11A到11D示出了其他不同形状的颜色分离/组合棱镜。当考虑实际光通量时，入射表面的区域和出射表面的区域需要大于面向面板的区域。此颜色分离/组合棱镜2″被形成为使得有效地确保入射表面的区域、出射表面的区域、以及面向面板的区域。具体来说，颜色分离/组合棱镜2″形成为使得光通量相对于具有大致为8°的F值的光线最优。
在此颜色分离/组合棱镜2″(在表1中与“棱镜3”相对应的区域中示出了相应的尺寸)中，底角θ是65.0度。根据图10C中的剖视图，从入射表面(表面AEB)垂直地进入棱镜2″的光线(未示出)相对于对称轴AF形成25度角。在此情况下，如图11D所示，入射表面和出射表面的区域25和26被布置成以便分别被包含在等腰三角形AEB和ACD中。另一方面，面向面板的区域，例如，面向表面FDB的面板5G的区域被布置成以便接触等腰三角形FDB的底边。
在此情况下，颜色分离/组合棱镜2″的上部和下部在光学上是不需要的，以致于这些部件可以被切除。在此情况下，如图11E所示，形状是这样的，好像两个四棱锥截头体(每一个都具有四个梯形表面)的底边(垂直于边AF的表面)彼此粘接起来，因而允许减小棱镜2″的尺寸。
相对于从照明光学***1进入图11A或11E所示的颜色分离/组合棱镜2″的光线，作为图像光从棱镜2″朝着投影透镜3出射的光线被倾斜50.0度。此实施例预先假定，面板具有大致为3：4的纵横比，这与标准的电视***的纵横比相同。在此情况下，最好把面板设置成使得等腰三角形或梯形的底边平行于面板(屏幕)的长边。然而，放置面板的方法不仅限于此，可以使用相对于面板的尺寸或纵横比的最优的布置方法。
表2示出了用于数字示例1的颜色分离/组合棱镜的二向色偏振膜I的设计示例。二向色偏振膜I是多层膜，在该多层膜中，多个薄膜层叠在一起，表4示出了构成薄膜的介质(电介质)。按照折射率的降序为介质分配了符号H、M和L。表2中所示出的多层薄膜是通过将汽相沉积在粘接表面ABFD上的四十一层层叠起来获得的。
图12示出了P偏振光和S偏振光相对于表2所示的二向色偏振膜I在入射角50度的情况下的光谱透射率。P偏振光的透射率特性(Tp50)和S偏振光的透射率特性(Ts50)在比大致580nm更短和更长的波长区域中被颠倒。
在B和G波长区域(大致比580nm更短的波长区域)中，90％到100％的S偏振光被膜I反射，而90％到100％的P偏振光透射通过膜I。另一方面，在R波长区域(大致比580nm更长的波长区域)中，90％到100％的S偏振光透射通过膜I，而90％到100％的P偏振光被膜I反射。
表3示出了用于数值示例1的颜色分离/组合棱镜的二向色偏振膜II的设计示例。与二向色偏振膜I的情况相同，二向色偏振膜II也是多层膜，其中有多个薄膜层叠在一起，而表5示出了构成了薄膜的介质(电介质)。按照折射率的降序为介质分配了符号H、M和L。表3中所显示的多层膜是通过将汽相沉积在粘接表面ACFE上的三十九层层叠起来获得的。
图13示出了P偏振光和S偏振光相对于表3所示的二向色偏振膜II在入射角50度的情况下的光谱透射率。P偏振光的透射率特性(Tp50)和S偏振光的透射率特性(Ts50)在比大致500nm更短和更长的波长区域中被颠倒。
在B波长区域(大致比500nm更短的波长区域)中，90％到100％的S偏振光透射通过膜II，90％到100％的P偏振光被膜II反射。另一方面，在G和R波长区域(大致比500nm更长的波长区域)中，90％到100％的S偏振光被膜II反射，而90％到100％的P偏振光透射通过膜II。
在本发明的实施例的光学***中，颜色分离/组合棱镜和面板5R、5G以及5B的布置关系不限于上文所描述的实施例1的布置。例如，在实施例1中面板5R和面板5B相对于颜色分离/组合棱镜的位置可以变换，二向色偏振膜I和二向色偏振膜II的位置可以变换。
第二实施例
图14A示出了由作为本发明的实施例二的颜色分离/组合棱镜和三个液晶面板构成的成像光学***。此实施例对应于相对于实施例1而使面板5R和5B的位置变换以及使二向色偏振膜I和二向色偏振膜II的位置变换的实施例。
在本实施例中，将利用与实施例一中的附图标记相同的附图标记描述与实施例一中的组件相同的组件。本实施例中的颜色分离/组合棱镜102的配置和制造方法基本上与实施例一的颜色分离/组合棱镜的配置和制造方法相同。唯一的区别是，二向色偏振膜I和二向色偏振膜II的位置不同。
如图14B所示，颜色分离/组合棱镜102具有区域25作为表面AEB上的入射表面。此外，如图14C所示，它具有区域26作为表面ACD上的出射表面。
此外，如图14D所示，面板5G布置得靠近并面向作为透射表面的表面EBF。
在本实施例中，如图14E所示，面板5B布置得靠近并面向作为透射表面的表面DEF。此外，如图14F所示，面板5R布置得靠近并面向作为透射表面的表面BCF。
在本实施例中，与实施例一的情况相同，面板5G布置得平行于表面EBF和出射表面ACD。此外，面板5G和面板5B布置得相对于二向色偏振膜I成镜像关系。此外，面板5G和面板5R布置得相对于二向色偏振膜II成镜像关系。面板5G、5B、5R的位置被布置成以便投影透镜3的光轴在本实施例中也垂直于每一个面板表面。
与实施例一的情况相同，在本实施例中，波长区域G对应于第一波长区域，波长区域B对应于第二波长区域，而波长区域R对应于第三波长区域。此外，第一图像形成元件对应于面板5G，第二图像形成元件对应于面板5B，第三图像形成元件对应于面板5R。
在本实施例中，二向色偏振膜II布置在粘接表面ABFD上。此外，二向色偏振膜I布置在粘接表面ACFE上。每一个二向色偏振膜的更具体的结构和特性与实施例一中所描述的相同。
与实施例一的情况相同，来自照明光学***1的G的S偏振光以及B和R的P偏振光从入射表面(区域25)进入颜色分离/组合棱镜102。
接下来，将描述颜色分离/组合棱镜102的颜色分离、光分析和颜色组合操作。在下面的描述中，“向上”和“向下”分别是指在侧视图中向上和向下。
颜色分离/组合棱镜102中的G的S偏振光所遵循的光路与实施例一中的图6A到6C所描述的光路相同。然而，二向色偏振膜I和II的反射和透射的顺序不同。通过将图6A到6C中的颜色分离/组合棱镜2读作102，将二向色偏振膜II和I分别读作二向色偏振膜I和II，简短地描述G的S偏振光的光路。
在通过从照明光学***1经由入射表面AEB(区域25)进入棱镜102的G的S偏振光(G-S)中，入射到表面AFE上的二向色偏振膜I的偏振光分量被其向下倾斜地反射，然后被表面AFB上的二向色偏振膜II向下倾斜地反射。然后，偏振光分量从表面FBE出射，以到达面板5G。此外，在G的S偏振光中，入射到表面AFB上的二向色偏振膜II上的偏振光分量被其向下倾斜地反射，然后被表面AFE上的二向色偏振膜I向下倾斜地反射。然后，偏振光分量从表面FBE出射，以到达面板5G。如此，从入射表面AEB进入棱镜102的G的大部分S偏振光都进入面板5G。
在彼此垂直的两个方向延长的二向色偏振膜I和II对于G的S偏振光具有所谓的“penta-Dach反射镜”的反射功能。G的S偏振光从表面FBE垂直地出射，然后又垂直地进入面板5G。
进入面板5G的G光借此经过图像调制和反射，然后从表面EBF再次进入颜色分离/组合棱镜102。在经过图像调制的G光中，S偏振光分量被表面AFE上的二向色偏振膜I和表面AFB上的二向色偏振膜II的penta-Dach反射镜功能倾斜地向上反射两次，并返回到照明光学***1以从投影光中除去。
另一方面，G图像光(经过图像调制的G光的P偏振光分量(G-P)倾斜地向上透射通过表面AFE上的二向色偏振膜I和表面AFB上的二向色偏振膜II。此外，然后，G图像光倾斜地向上透射通过表面AFD上的二向色偏振膜II和表面AFC上的二向色偏振膜I，然后从颜色分离/组合棱镜102的表面ACD(区域26)出射，朝着投影透镜3的方向前进。
图15A示出了从三个方向观看的R光所遵循的颜色分离/组合棱镜102中的光路的顶视图和两个侧视图。在两个侧视图中，从表面ACD、FCD一侧观察的视图(右边的图)将在下面被称为“第一侧视图”。此外，从表面ABC、FBC一侧观察的视图(底部的图)将在下面被称为“第二侧视图”。
此外，图15B示出了从照明光学***1直到面板5R的入射光的光路，图15C示出了从面板5R直到投影透镜3的反射光的光路。这些图15B和15C示出了从颜色分离/组合棱镜102提取的二向色偏振膜I和II。
在通过从照明光学***1透射通过入射表面AEB进入棱镜102的R的P偏振光(R-P)中，入射到表面AFE上的二向色偏振膜I的偏振光分量向下倾斜地被其反射，然后，向下倾斜地透射通过表面AFB上的二向色偏振膜II。然后，偏振光分量从表面FBC出射，以到达面板5R。
此外，在R的P偏振光(R-P)中，入射到表面AFB上的二向色偏振膜II上的偏振光分量向下倾斜地透射通过，然后被表面AFC上的二向色偏振膜I向下倾斜地反射。然后，偏振光分量从表面FBC出射，以到达面板5R。如此，从入射表面AEB进入棱镜102的R的大部分P偏振光都进入面板5R。
在被二向色偏振膜I反射的情况下，在图15A中的顶视图中可以看出，从照明光学***1进入棱镜102的R的P偏振光被反射，好像被直线EC偏转了90度一样。
此外，在图15A的第二侧视图中可以看出，R的P偏振光从表面AEB垂直地进入棱镜102，然后又从表面FBC垂直地出射，如从第一侧视图看到的。此外，从表面FBC出射的R的P偏振光垂直地进入面板5R。
进入面板5R的R光借此经过图像调制和反射，然后从表面FBC再次进入颜色分离/组合棱镜102。
在经过图像调制的R光中，P偏振光分量和S偏振光分量(R图像光)(R-S)按如下方式前进。P偏振光分量通过表面AFB上的二向色偏振膜II的透射和表面AFE上的二向色偏振膜I的反射，或表面AFC上的二向色偏振膜I的反射和表面AFB上的二向色偏振膜II的透射，返回到照明光学***1。如此，从投影光中去除了P偏振光分量。
另一方面，S偏振光分量(B图像光)通过表面AFB上的二向色偏振膜II的反射和表面AFC上的二向色偏振膜I的透射，或表面AFC上的二向色偏振膜I的透射和表面AFD上的二向色偏振膜II的反射，朝着表面ACD的方向前进。然后，B图像光从表面ACD出射，朝着投影透镜3的方向前进。相对于R光，向上倾斜地执行每一个二向色偏振膜的透射和反射。
图16A示出了从三个方向观看的B光所遵循的颜色分离/组合棱镜102中的光路的顶视图和两个侧视图。在两个侧视图中，从表面ACD、FCD一侧观察的视图(右边的图)将在下面被称为“第一侧视图”。此外，从表面ABC、FBC一侧观察的视图(底部的图)将在下面被称为“第二侧视图”。
此外，图16B示出了从照明光学***1直到面板5B的入射光的光路，图16C示出了从面板5B直到投影透镜3的反射光的光路。这些图16B和16C只示出了颜色分离/组合棱镜102的一部分。
在通过从照明光学***1透射通过入射表面AEB而进入棱镜102的B的P偏振光(B-P)中，入射到表面AFE上的二向色偏振膜I的偏振光分量向下倾斜地透射，然后，被表面AFD上的二向色偏振膜II向下倾斜地反射。然后，偏振光分量从表面FED出射，以到达面板5B。此外，在B的P偏振光(B-P)中，入射到表面AFB上的二向色偏振膜II上的偏振光分量被其向下倾斜地反射，然后向下倾斜地透射通过表面AFE上的二向色偏振膜I。然后，偏振光分量从表面FED出射，以到达面板5B。如此，从入射表面AEB进入棱镜102的B的大部分P偏振光都进入面板5B。
在被二向色偏振膜II反射的情况下，在图16A中的顶视图中可以看出，从照明光学***1进入棱镜102的B的P偏振光被反射，好像被直线DB偏转了90度一样。
此外，在图16A的第二侧视图中可以看出，B的P偏振光从表面AEB垂直地进入棱镜102，然后又从表面FBC垂直地出射。此外，从表面FED出射的B的P偏振光垂直地进入面板5B。
入射面板5B的B光借此经过图像调制和反射，然后从表面FED再次进入颜色分离/组合棱镜102。
在经过图像调制的B光中，P偏振光分量和S偏振光分量(B图像光)(B-S)按如下方式前进。P偏振光分量通过表面AFD上的二向色偏振膜II的反射和表面AFE上的二向色偏振膜I的透射，或表面AFE上的二向色偏振膜I的透射和表面AFB上的二向色偏振膜II的反射，返回到照明光学***1。如此，从投射光中去除了P偏振光分量。
另一方面，S偏振光分量(B图像光)通过表面AFD上的二向色偏振膜II的透射和表面AFC上的二向色偏振膜I的反射，或表面AFE上的二向色偏振膜I的反射和表面AFD上的二向色偏振膜II的透射，朝着表面ACD的方向前进。然后，B图像光从表面ACD出射，朝着投影透镜3的方向前进。相对于B光，向上倾斜地执行每一个二向色偏振膜的透射和反射。
如上文所描述的，从颜色分离/组合棱镜102的表面ACD出射、然后进入投影透镜3的G的P偏振光以及R和B的S偏振光所形成的组合了颜色的图像光被投影到投影表面上，从而显示出全彩色图像。
“棱镜1”到“棱镜3”所示出的形状，表1中的所描述的图10D和11E中所描述的形状等等也可以被用作本实施例中的颜色分离/组合棱镜102的具体形状。
根据上文所描述的每一个实施例，可以使用一个(一体的)棱镜执行颜色分离、光分析和颜色组合。此外，由于在光学表面(棱镜的外表面)上不存在波长选择性偏振膜，因此，对从光学表面接收光的图像形成元件形成的图像不会产生不利的影响。因此，可以减少整个光学***的部件的数量，并可以实现小型的光学***和小型的图像投影设备。
上述实施例一和二描述了这样的情况：四个小棱镜粘接在一起，以形成颜色分离/组合棱镜，但是，可以通过将多个(例如，两个)棱镜粘接在一起形成每一个小棱镜。换句话说，如果一个颜色分离/组合棱镜包括由二向色偏振膜隔开的四个棱镜构件，这样的棱镜也包括在本发明的实施例中。
此外，R、G以及B的面板的布置，以及入射R光、G光和B光的偏振方向不限于上面的实施例一和二所描述的那些。可以根据面板的布置和入射到其上的R光、G光以及B光的偏振方向，调整二向色偏振膜的特性。
此外，实施例一和二描述了这样的情况：二向色偏振膜I布置在粘接表面ABFD、ACFE中的其中一个表面上，而二向色偏振膜II布置在另一个表面上，但是，二向色偏振膜的布置不限于此。例如，还可以使用下列布置。
如图5B所示的二向色偏振膜II布置在粘接表面AFE上，如图5A所示的二向色偏振膜I布置在粘接表面AFB上。此外，如图17B所示，与其中二向色偏振膜II的G的S偏振光的透射率被提高到相当于对P偏振光的透射率的级别的二向色偏振膜对应的二向色偏振膜II′布置在粘接表面AFC上。此外，如图17A所示，与其中二向色偏振膜I的G的S偏振光的透射率被提高到相当于对P偏振光的透射率的级别的二向色偏振膜对应的二向色偏振膜I′布置在粘接表面AFD上。
如上文所描述的，除了两个二向色偏振膜的交叉布置之外，还可以使用四个二向色偏振膜的交叉布置。
此外，上文所描述的实施例处理了作为第一波长区域的波长区域G，作为第二波长区域的波长区域B和作为第三波长区域的波长区域R。然而，第一到第三波长范围不限于本发明的实施例中的这样的方式。
此外，上文所描述的实施例描述了使用反射性液晶面板作为图像形成元件的投影仪，但是，图像形成元件不限于此，也可以使用诸如数字微反射镜设备之类的其他图像形成元件(图像调制元件)。
这里，优选情况下，θ满足下列条件表达式(3)：
40＜θ＜75[度]...(3)。
满足此条件表达式使得可以为在图像形成元件一侧具有小的F值的明亮的照明光学***使用颜色分离/组合棱镜，并可以降低颜色分离/组合棱镜即图像投影设备的尺寸。θ是由构成了上文所描述的八面体的八个等腰三角形中的一个和由等腰三角形的底边形成的正方形表面所形成的角度。换句话说，θ是八面体的一个等腰三角形的表面的法线和上文所描述的正方形表面的法线所形成的角度。
此外，等腰三角形的表面可以被视为面向颜色分离/组合棱镜上的五个光学表面中的一个表面的图像形成元件的表面、与将光引入到光学表面的照明光学***的光轴垂直的表面、或与将从光学表面出射的光引入到投影表面的投影光学***的光轴垂直的表面。
更优选地，θ满足下列条件表达式(3a)，而θ满足下列条件表达式(3b)则更加优选：
50＜θ＜72[度]...(3a)
54＜θ＜70[度]...(3b)
[表1]
表2
Figure C20071009166900321
表3
表4
  H   TiO2
  M   Al2O3
  L   MgF2
表5
  H  TiO2
  M  Al2O3
  L  SiO2

Claims (8)

1.一种图像投影设备，包括：照明***(1)；三个图像形成元件(5R，5G，5B)；颜色分离/组合棱镜(2)，用于基于波长区域，将来自照明***的光引导到所述三个图像形成元件，并使来自所述三个图像形成元件的光出射；以及投影***(3)，用于投影来自颜色分离/组合棱镜的光，其中
颜色分离/组合棱镜包括接合在一起的四个棱镜构件(21至24)，该颜色分离/组合棱镜至少包括五个光学表面作为其外表面，其中所述五个光学表面之间的位置关系与八面体(ABCDEF)的八个表面中的五个表面之间的位置关系一致，所述八面体(ABCDEF)被定义为三维形状，所述三维形状具有由形状相同的八个等腰三角形组成的外表面，
每一个棱镜构件都至少具有三个光学表面，其中包括在棱镜构件第一边彼此垂直地相交的两个光学表面，
这四个棱镜构件接合在一起，以便这四个棱镜构件的第一边彼此相邻或彼此接触，以及
为这四个棱镜构件的接合部分提供波长选择性偏振膜(I，II)，
所述五个光学表面包括用于供照明***(1)的光入射的入射表面(25)，用于供光朝着投影***(3)的方向出射的出射表面(26)，以及充当图像形成元件(5R，5G，5B)的表面的三个透射表面，以及
所述入射表面和出射表面布置在八面体(ABCDEF)的两个表面上，该两个表面位于包括八面体的八个等腰三角形的底边的正方形表面(BCDE)的两侧中的一侧上，并且三个透射表面布置在八面体的三个表面上，该三个表面位于该正方形表面的另一侧上。
2.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中颜色分离/组合棱镜(2)包括第一和第二波长选择性偏振膜(I，II)，
在第一波长区域中，第一和第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它们对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它们对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，
在第二波长区域中，第一波长选择性偏振膜具有这样的特征：它对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率高于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，而第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，以及
在第三波长区域中，第一波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，而第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率高于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率。
3.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中，颜色分离/组合棱镜(2)满足下列条件表达式：
40＜θ＜75[度]
其中，θ代表由包括八个等腰三角形的底边的正方形表面(BCDE)和八个等腰三角形中的任何一个的表面所形成的角度。
4.一种图像投影设备，包括：照明***(1)；第一、第二以及第三图像形成元件(5R，5G，5B)；颜色分离/组合棱镜(2)，用于基于波长区域，将来自照明***的光引导到第一至第三图像形成元件，并使来自第一至第三图像形成元件的光出射；以及投影***(3)，用于投影来自颜色分离/组合棱镜的光，其中
颜色分离/组合棱镜包括：沿着彼此垂直的两个平面形成的第一和第二波长选择性偏振膜(I，II)；布置在波长选择性偏振膜之间的第一至第四棱镜构件(21到24)；至少五个光学表面作为颜色分离/组合棱镜的外表面；其中所述五个光学表面之间的位置关系与八面体(ABCDEF)的八个表面中的五个表面之间的位置关系一致，所述八面体(ABCDEF)被定义为三维形状，所述三维形状具有由形状相同的八个等腰三角形组成的外表面，
每一个棱镜构件都至少具有三个光学表面，其中包括在棱镜构件第一边彼此垂直地相交的两个光学表面，
这四个棱镜构件接合在一起，以便这四个棱镜构件的第一边彼此相邻或彼此接触，以及
为这四个棱镜构件的接合部分提供波长选择性偏振膜(I，II)，
第一棱镜构件(21)包括入射表面(25)，用于供三个波长区域中的光分量的入射，以及第一透射表面，用于供在被波长选择性偏振膜反射之后在三个波长区域中的一个波长区域内的光分量出射和再入射，被第一图像形成元件反射的光分量通过第一透射表面重新进入棱镜，
布置在第一棱镜构件的任一侧的第二和第三棱镜构件(22，23)具有第二和第三透射表面，用于供被波长选择性偏振膜反射或者透射之后其他两个波长区域内的光分量的出射和再入射，被第二和第三图像形成元件反射的光分量分别通过第二和第三透射表面重新进入棱镜，以及
布置在第二和第三棱镜构件之间、并与第一棱镜构件相对的第四棱镜构件(24)具有出射表面(26)，用于供在通过第一至第三透射表面再入射以及被波长选择性偏振膜反射或透射之后三个波长区域中的光分量的出射，
其中，所述至少五个光学表面包括所述入射表面(25)、所述第一至第三透射表面、以及所述出射表面(26)。
5.根据权利要求4所述的图像投影设备，其中，第一图像形成元件和出射表面(26)彼此平行，
第一图像形成元件和第二图像形成元件被布置成使得相对于第一波长选择性偏振膜(I)具有镜像关系，以及
第一图像形成元件和第三图像形成元件被布置成使得相对于第二波长选择性偏振膜(II)具有镜像关系。
6.根据权利要求4或5所述的图像投影设备，其中，第一和第二波长选择性偏振膜(I，II)具有下列特性：
在第一波长区域中，第一和第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率；
在第二波长区域中，第一波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率高于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，而第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率；以及
在第三波长区域中，第一波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与通过入射表面进入棱镜的入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率低于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率，而第二波长选择性偏振膜具有这样的特性：它对于与入射线性偏振光具有相同偏振方向的线性偏振光的透射率高于它对于具有垂直于入射线性偏振光的偏振方向的偏振方向的线性偏振光的透射率。
7.根据权利要求4或5所述的图像投影设备，其被布置为使得来自照明***(1)的第一波长区域中的线性偏振光通过第一和第二波长选择性偏振膜(I，II)的反射到达第一图像形成元件，
来自照明***的第二波长区域中的线性偏振光通过第一波长选择性偏振膜的透射和第二波长选择性偏振膜的反射而到达第二图像形成元件，
来自照明***的第三波长区域中的线性偏振光通过第一波长选择性偏振膜的反射和第二波长选择性偏振膜的透射而到达第三图像形成元件，
在到达第一图像形成元件之后的第一波长区域中的线性偏振光中，其偏振方向被第一图像形成元件旋转90度的线性偏振光通过第一和第二波长选择性偏振膜的透射，从棱镜朝着投影***出射，
在到达第二图像形成元件之后的第二波长区域中的线性偏振光中，其偏振方向被第二图像形成元件旋转90度的线性偏振光通过第一波长选择性偏振膜的反射和第二波长选择性偏振膜的透射，从棱镜朝着投影***出射，以及
在到达第三图像形成元件之后的第三波长区域中的线性偏振光中，其偏振方向被第三图像形成元件旋转90度的线性偏振光通过第一波长选择性偏振膜的透射和第二波长选择性偏振膜的反射，从棱镜朝着投影***出射。
8.一种图像投影设备，包括：颜色分离/组合光学棱镜(2)，其包括在第一轴(AF)上沿着彼此垂直地相交的两个平面形成的波长选择性偏振膜(I，II)；照明***(1)，其相对于第一轴倾斜地向颜色分离/组合光学棱镜提供照明光；投影***(3)，用于投影来自颜色分离/组合光学棱镜的光；以及三个图像形成元件(5R，5G，5B)，其中
颜色分离/组合光学棱镜包括接合在一起的四个棱镜构件(21至24)，该颜色分离/组合光学棱镜至少包括五个光学表面作为其外表面，其中所述五个光学表面之间的位置关系与八面体(ABCDEF)的八个表面中的五个表面之间的位置关系一致，所述八面体(ABCDEF)被定义为三维形状，所述三维形状具有由形状相同的八个等腰三角形组成的外表面，
每一个棱镜构件都至少具有三个光学表面，其中包括在棱镜构件第一边彼此垂直地相交的两个光学表面，
这四个棱镜构件接合在一起，以便这四个棱镜构件的第一边彼此相邻或彼此接触，以及
为这四个棱镜构件的接合部分提供波长选择性偏振膜(I，II)，
照明光被颜色分离/组合光学棱镜分离成三个波长区域中的光分量，以分别进入三个图像形成元件，
来自三个图像形成元件的光分量被颜色分离/组合光学棱镜组合起来并进行分析，然后被引导到投影***，以及
投影***的光轴垂直于每一个图像形成元件的入射/出射表面，
所述五个光学表面包括用于供来自照明***(1)的光入射的入射表面(25)，用于供光朝着投影***(3)出射的出射表面(26)，以及充当图像形成元件(5R，5G，5B)的表面的三个透射表面，以及
所述入射表面和出射表面布置在八面体(ABCDEF)的两个表面上，该两个表面位于包括八面体的八个等腰三角形的底边的正方形表面(BCDE)的两侧中的一侧上，并且所述三个透射表面布置在八面体的三个表面上，该三个表面位于该正方形表面的另一侧上。
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