JP2001290010A - 色合成光学素子およびそれを用いた投写型画像表示装置 - Google Patents

色合成光学素子およびそれを用いた投写型画像表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置全体の小型化を図りつつ、スクリーン面
上に良好なる投影像を形成することができる色合成光学
素子及びそれを用いた投写型画像表示装置を得ること。 【解決手段】 ３つ以上のプリズムより構成される色合
成光学素子であって、全反射面と透過面を兼ねる面であ
る面を備えるプリズム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
部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間に
配置されるプリズムを色合成方向の平面で切断したと
き、断面図外形は４つ以上の線分により形成され、該ダ
イクロイックミラー層が形成されていない面の断面図の
屈曲点の少なくともひとつは、該２つのダイクロイック
ミラー層が形成されている面の断面図の線分の両端を結
んだ線分よりプリズムの内側に存在すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は色合成光学素子及び
それを用いた投写型画像表示装置に関し、例えばカラー
液晶パネルに基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大
投影するカラー液晶プロジェクターに好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、液晶ライトバルブなどに基づ
く投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するようにし
た投写装置（液晶プロジェクター）が種々と提案されて
いる。
【０００３】この投写装置では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色光の
画像に基づく画像表示素子（液晶パネル）を光源からの
光を色分解した色光で各々照明している。そして画像表
示素子を透過したそれぞれの色光を色合成手段を介して
一つの投写レンズでスクリーン面上等に投写している。
【０００４】従来より、液晶プロジェクターに用いられ
る色合成光学素子の１つとして、クロスダイクロプリズ
ムがある。図５は従来のクロスダイクロプリズムを用い
た投写型画像表示装置の要部概略図である。図５に示す
投写型画像表示装置で用いているクロスダイクロプリズ
ムＸＤＰは４つの直角プリズム３１、３２、３３、３４
よりなり、２種類の反射波長域を有するダイクロイック
層ＤＭ１，ＤＭ２をプリズム内部で交差させている。
【０００５】尚、図５の投写型画像表示装置では、光源
１から発せられた白色光を放物面鏡２よりほぼ平行な光
束に変換し、複数の矩形のレンズアレイより構成される
第１フライアイレンズ３により複数の矩形のレンズアレ
イより構成される第２フライアイ４の各コマのほぼ中心
部に光源像を形成する。そして偏光変換素子５により、
片方の偏光成分のみに揃えられた光束を、第１正レンズ
６により画像変調手段上１６、１８、２０に重ね合わせ
る。青反射ダイクロイックミラー８により反射された青
色光は光反射ミラー９、第２正レンズ１５を介して、青
色用の画像変調手段１６の表示部に集光される。青反射
ダイクロイックミラー８を透過した緑および赤色の光成
分のなかの緑色成分は、緑色を反射するダイクロイック
ミラー１０により反射され、第３正レンズ１７を介し
て、緑色用の画像変調手段１８の表示部に集光される。
ダイクロイックミラー１０を透過した赤色成分の光は、
第４正レンズ２７、高反射ミラー２８、第５正レンズ２
９、高反射ミラー３０、第６正レンズ２６を介して、赤
色用の画像変調手段１６の表示部に集光される。
【０００６】各色の画像変調手段１６、１８、２０で変
調された光は、第１プリズム３１、第２プリズム３２、
第３プリズム３３、第４プリズム３４より構成されるク
ロスダイクロプリズムＸＤＰにより色合成され、投写レ
ンズ３５により、不図示のスクリーンにカラー画像とし
て投影されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図５に示す色合成プリ
ズムとしてのクロスダイクロプリズムは４つの直角プリ
ズムの角度を正確に形成し、かつ各面を研磨して形成し
ないと、前記ダイクロイック層ＤＭ１，ＤＭ２が直角プ
リズムの頂角で折れ曲がってしまう。
【０００８】このため、不図示のスクリーン上の投影像
が二重像となり、解像感が著しく悪くなるという問題が
あった。また、スクリーン上の解像力を良好に保つた
め、４つの直角プリズム３１、３２、３３、３４を接合
する場合、接合面で段差が生じないように接合しなけれ
ばならず、接合時に細心の注意を必要とした。また、直
角プリズムの直角な稜線部分はピリやカケ等の欠陥が許
されず、稜線部分の幅が広いと、クロスプリズムのクロ
スする部分が縦筋となってスクリーン上に投影されてし
まうという問題もあった。このように、従来のクロスダ
イクロプリズムは、プリズム加工およびプリズム接合が
極めて難しく、製造するのに大変な時間と費用とを必要
としていた。
【０００９】一方、クロスダイクロプリズムの以上述べ
たような問題点を回避する為、特開平１０−１０４７６
３号公報においては、ビデオカメラ等で色分解手段とし
て使用されてきた３つのプリズムよりなる色分解プリズ
ムを用いた液晶プロジェクターが提案されている。しか
しながら、同公報では色分解プリズムの形状が、プリズ
ムの光路長を最小にするような形状に最適化されていな
かったため、図８（Ａ）に示すように、図７（Ａ）のク
ロスダイクロプリズムと比較して２倍近いプリズム光路
長を必要とした。
【００１０】また、同公報の明細書中にはプリズムの材
料や屈折率に関する記載がないので、プリズムの屈折率
を高めて、空気換算時の光路長を短くしているかどうか
は不明であった。
【００１１】以上のように上記公報の提案では、プリズ
ムの製造自体は、クロスダイクロプリズムに対し容易に
なってはいるが、プリズムが大きくてプリズム光路長が
長いために、投写レンズのバックフォーカスをクロスダ
イクロプリズムを使用する場合と比較してかなり長くす
る必要が生じていた。このため、投写レンズは大型化
し、投写レンズの光学性能面において、特に倍率色収差
が増大してくるといった問題が生じてきた。
【００１２】本発明の目的は、上記公報のプリズムより
も光路長を短くできる色合成光学素子と、この色合成光
学素子を用いた投写型画像表示装置を提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の色合成
光学素子は、３つ以上のプリズムより構成される色合成
光学素子であって、全反射面と透過面を兼ねる面である
面を備えるプリズム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
有し、該２つのダイクロイックミラー層はプリズム内部
で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間に配
置されるプリズムを色合成方向の平面で切断したとき、
断面図外形は４つ以上の線分により形成され、該ダイク
ロイックミラー層が形成されていない面の断面図の屈曲
点の少なくともひとつは、該２つのダイクロイックミラ
ー層が形成されている面の断面図の線分の両端を結んだ
線分よりプリズムの内側に存在することを特徴としてい
る。
【００１４】請求項２の発明の色合成光学素子は、３つ
以上のプリズムより構成される色合成光学素子であっ
て、全反射面と透過面を兼ねる面である面を備えるプリ
ズム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せず、該
２つのダイクロイックミラー層の間に配置されるプリズ
ムを色合成方向の平面で切断したとき、断面図外形は４
つ以上の線分により形成され、該断面図外形の内角の少
なくともひとつは１８０度を超える角度であることを特
徴としている。
【００１５】請求項３の発明の色合成光学素子は、４つ
以上のプリズムより構成される色合成光学素子であっ
て、全反射面と透過面を兼ねる面である面を備えるプリ
ズム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せず、該
２つのダイクロイックミラー層の間には複数のプリズム
が配置されていることを特徴としている。
【００１６】請求項４の発明の色合成光学素子は、光の
射出側から順に、光学的に平滑な面を３面以上備え、該
３以上の面の中のひとつの面が透過面と全反射面を兼ね
る面を備える第１プリズムと、光学的に平滑な面を２面
以上備えた第２プリズムと、光学的に平滑な面を３面以
上備えた第３プリズムと、光学的に平滑な面を２面以上
備えた第４プリズムとを備え、該第１プリズムと該第２
プリズムの向かい合う面の一方又は双方に第１の色光を
反射するダイクロイックミラー層を備え、該第３プリズ
ムと該第４プリズムが向かい合う面の一方又は双方に第
２の色光を反射するダイクロイックミラー層を備えるこ
とを特徴としている。
【００１７】請求項５の発明は請求項４の発明におい
て、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムは前記ダ
イクロイックミラー層をはさんで接合され、前記第３の
プリズムと前記第４のプリズムは前記ダイクロイックミ
ラー層をはさんで接合されていることを特徴としてい
る。
【００１８】請求項６の発明は請求項４又は５の発明に
おいて、前記第２のプリズムと前記第３のプリズムは接
合されていることを特徴としている。
【００１９】請求項７の発明は請求項１から６のいずれ
か１項の発明において、前記射出側のダイクロイックミ
ラー層が形成されている面と前記共通の面とのなす角度
θ１は ２０度＜θ１＜３５度 の条件式を満足することを特徴としている。
【００２０】請求項８の発明は請求項１から７のいずれ
か１項の発明において、前記共通の面と入射側のダイク
ロイックミラー層が形成されている面のなす角度θ２は ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴としている。
【００２１】請求項９の発明は請求項１から８のいずれ
か１項の発明において、前記プリズムの材質のｄ線にお
ける屈折率Ｎｄは １．５６＜Ｎｄ の条件式を満足することを特徴としている。
【００２２】請求項１０の発明は請求項１から９のいず
れか１項の発明において、前記プリズムの材質のアッベ
数νｄは ４０＜νｄ の条件式を満足することを特徴としている。
【００２３】請求項１１の発明は請求項４から１０のい
ずれか１項の発明において、前記第３プリズムと前記第
４プリズムはそれぞれ頂角が４５度の直角三角柱プリズ
ムより構成されることを特徴としている。
【００２４】請求項１２の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記第３プリズムと第４プリズムとが一体成形さ
れることを特徴としている。
【００２５】請求項１３の発明の色合成光学素子は、３
つ以上のプリズムより構成される色合成光学素子であっ
て、該３つのプリズムのうちひとつは全反射面と透過面
を兼ねる面であるプリズムを最も射出側に有し、２種類
の異なる波長域の色光を反射する２つのダイクロイック
ミラー層を有し、該２つのダイクロイックミラー層はプ
リズム内部で交差せず該共通の面と射出側のダイクロイ
ックミラー層のなす角度をθ１、該共通の面と入射側の
ダイクロイックミラー層のなす角度をθ２としたとき、 ２０度＜θ１＜３５度 ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴としている。
【００２６】請求項１４の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記プリズムの材質のｄ線における屈折率をＮ
ｄ、プリズムの材質のアッベ数をνｄとしたとき、 １．５６＜Ｎｄ ４０＜νｄ の条件式を満足することを特徴としている。
【００２７】請求項１５の発明の色合成光学素子は、光
の射出側から順に、３面以上備え、該３以上の面の中の
ひとつの面が透過面と全反射面を兼ねる面を備える第１
プリズムと、２面以上備えた第２プリズムと、３面以上
備えた第３プリズムと、２面以上備えた第４プリズムと
を備え、該第１プリズムと該第２プリズムの向かい合う
面の一方又は双方に第１の色光を反射するダイクロイッ
クミラー層を備え、該第３プリズムと該第４プリズムが
向かい合う面の一方又は双方に第２の色光を反射するダ
イクロイックミラー層を備え、該第３プリズムと該第４
プリズムはそれぞれ頂角が４５度の直角三角柱プリズム
より構成されることを特徴としている。
【００２８】請求項１６の発明は請求項１，２，３又は
４の発明において、前記共通の面と射出側のダイクロイ
ックミラー層のなす角度をθ１、該共通の面と入射側の
ダイクロイックミラー層のなす角度をθ２としたとき、 ２０度＜θ１＜３５度 ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴としている。
【００２９】請求項１７の発明の投写型画像表示装置
は、請求項１から１６のいずれか１つの色合成光学素子
を用いたことを特徴としている。
【００３０】請求項１８の発明の投写型画像表示装置
は、３原色の色成分を含む光を放射する光発生手段と、
該光発生手段の放射光を３つの原色光に分解する色分離
手段と、該３つの原色光が入射し、該原色光を変調して
光学像を形成する３つの画像変調手段と、該３つの画像
変調手段からの出力光を１つに合成する色合成手段と、
該色合成手段で合成された光を投写する投写手段とを具
備した投写型画像表示装置において、該色合成手段は、
請求項１から１６のいずれか１項に記載の色合成光学素
子より構成されることを特徴としている。
【００３１】請求項１９の発明の色分解光学素子は、３
つ以上のプリズムより構成される色分解光学素子であっ
て、全反射面と透過面を兼ねる面である面を備えるプリ
ズムを最も入射側に有し、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せず、該
２つのダイクロイックミラー層の間に配置されるプリズ
ムを色分解方向の平面で切断したとき、断面図外形は４
つ以上の線分により形成され、該ダイクロイックミラー
層が形成されていない面の断面図の屈曲点の少なくとも
ひとつは、該２つのダイクロイックミラー層が形成され
ている面の断面図の線分の両端を結んだ線分よりプリズ
ムの内側に存在することを特徴としている。
【００３２】請求項２０の発明の色分解光学素子は、３
つ以上のプリズムより構成される色分解光学素子であっ
て、全反射面と透過面を兼ねる面である面を備えるプリ
ズムを最も入射側に有し、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せず、該
２つのダイクロイックミラー層の間に配置されるプリズ
ムを色分解方向の平面で切断したとき、断面図外形は４
つ以上の線分により形成され、該断面図外形の内角の少
なくともひとつは１８０度を超える角度であることを特
徴としている。
【００３３】請求項２１の色分解光学素子は、４つ以上
のプリズムより構成される色分解光学素子であって、全
反射面と透過面を兼ねる面である面を備えるプリズムを
最も入射側に有し、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せず、該２つの
ダイクロイックミラー層の間には複数のプリズムが配置
されていることを特徴としている。
【００３４】請求項２２の発明の色分解光学素子は、光
の入射側から順に、光学的に平滑な面を３面以上備え、
該３以上の面の中のひとつの面が透過面と全反射面を兼
ねる面を備える第１プリズムと、光学的に平滑な面を２
面以上備えた第２プリズムと、光学的に平滑な面を３面
以上備えた第３プリズムと、光学的に平滑な面を２面以
上備えた第４プリズムとを備え、該第１プリズムと該第
２プリズムの向かい合う面の一方又は双方に第１の色光
を反射するダイクロイックミラー層を備え、該第３プリ
ズムと該第４プリズムが向かい合う面の一方又は双方に
第２の色光を反射するダイクロイックミラー層を備える
ことを特徴としている。
【００３５】請求項２３の発明は請求項２２の発明にお
いて、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムは前記
ダイクロイックミラー層をはさんで接合され、前記第３
のプリズムと前記第４のプリズムは前記ダイクロイック
ミラー層をはさんで接合されていることを特徴としてい
る。
【００３６】請求項２４の発明は請求項２２又は２３の
発明において、前記第２のプリズムと前記第３のプリズ
ムは接合されていることを特徴としている。
【００３７】請求項２５の発明は請求項１９から２４の
いずれか１項の発明において、前記入射側のダイクロイ
ックミラー層が形成されている面と前記共通の面とのな
す角度θ１は ２０度＜θ１＜３５度 の条件式を満足することを特徴としている。
【００３８】請求項２６の発明は請求項１９から２５の
発明において、前記共通の面と入射側のダイクロイック
ミラー層が形成されている面のなす角度θ２は ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴としている。
【００３９】請求項２７の発明は請求項１９から２６の
発明において、前記プリズムの材質のｄ線における屈折
率Ｎｄは １．５６＜Ｎｄ の条件式を満足することを特徴としている。
【００４０】請求項２８の発明は請求項１９から２７の
発明において、前記プリズムの材質のアッベ数νｄは ４０＜νｄ の条件式を満足することを特徴としている。
【００４１】請求項２９の発明は請求項２２から２８の
発明において、前記第３プリズムと前記第４プリズムは
それぞれ頂角が４５度の直角三角柱プリズムより構成さ
れることを特徴としている。
【００４２】請求項３０の発明は請求項２９の発明にお
いて、前記第３プリズムと第４プリズムとが一体成形さ
れることを特徴としている。
【００４３】請求項３１の発明の色分解光学素子は、３
つ以上のプリズムより構成される色分解光学素子であっ
て、該３つのプリズムのうちひとつは全反射面と透過面
を兼ねる面であるプリズムを最も入射側に有し、２種類
の異なる波長域の色光を反射する２つのダイクロイック
ミラー層を有し、該２つのダイクロイックミラー層はプ
リズム内部で交差せず該共通の面と入射側のダイクロイ
ックミラー層のなす角度をθ１、該共通の面と入射側の
ダイクロイックミラー層のなす角度をθ２としたとき、 ２０度＜θ１＜３５度 ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴としている。
【００４４】請求項３２の発明は請求項３１の発明にお
いて、前記プリズムの材質のｄ線における屈折率をＮ
ｄ、プリズムの材質のアッベ数をνｄとしたとき、 １．５６＜Ｎｄ ４０＜νｄ の条件式を満足することを特徴としている。
【００４５】請求項３３の発明の色分解光学素子は、光
の入射側から順に、３面以上備え、該３以上の面の中の
ひとつの面が透過面と全反射面を兼ねる面を備える第１
プリズムと、２面以上備えた第２プリズムと、３面以上
備えた第３プリズムと、２面以上備えた第４プリズムと
を備え、該第１プリズムと該第２プリズムの向かい合う
面の一方又は双方に第１の色光を反射するダイクロイッ
クミラー層を備え、該第３プリズムと該第４プリズムが
向かい合う面の一方又は双方に第２の色光を反射するダ
イクロイックミラー層を備え、該第３プリズムと該第４
プリズムはそれぞれ頂角が４５度の直角三角柱プリズム
より構成されることを特徴としている。
【００４６】請求項３４の発明は請求項１９，２０，２
１又は２２の発明において、前記共通の面と射出側のダ
イクロイックミラー層のなす角度をθ１、該共通の面と
射出側のダイクロイックミラー層のなす角度をθ２とし
たとき、 ２０度＜θ１＜３５度 ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴としている。
【００４７】請求項３５の発明の投写型画像表示装置
は、請求項１９から３４のいずれか１つの色分解光学素
子を用いたことを特徴としている。
【００４８】請求項３６の発明の投写型画像表示装置
は、３原色の色成分を含む光を放射する光発生手段と、
該光発生手段の放射光を３つの原色光に分解する色分解
手段と、該３つの原色光が入射し、該原色光を変調して
光学像を形成する３つの画像変調手段と、該３つの画像
変調手段からの出力光を１つに合成する色合成手段と、
該色合成手段で合成された光を投写する投写手段とを具
備した投写型画像表示装置において、該色分解手段は、
請求項１９から３４のいずれか１項に記載の色分解光学
素子より構成されることを特徴としている。
【００４９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の色合成光学素子を
用いた画像投写装置の実施形態１の要部概略図である。
図中１はメタルハライドランプ等の光源（発光管）であ
る。２は反射面が放物面又は楕円面から成るリフレクタ
ー（反射部材）である。同図は放物ミラーを示してい
る。
【００５０】光源１の発光部からの光束をリフレクター
２で反射して平行光に変換し、この平行光を第１フライ
アイレンズ（第１光学素子）３に入射させている。
【００５１】第１フライアイレンズ３は、正の屈折力を
有する矩形のレンズ（凸レンズ）を複数個平板上に配置
して構成している。
【００５２】４は第２フライアイレンズ（第２光学素
子）であり、正の屈折力を有する矩形のレンズ（平凸レ
ンズ）を複数個、平板上に配置して構成している。
【００５３】複数の矩形のレンズアレイより構成される
第１フライアイレンズ３により複数の矩形のレンズアレ
イより構成される第２フライアイ４の各コマのほぼ中心
部に光源像を形成している。
【００５４】５は偏光変換素子アレイであり、例えば図
１０に示す構成を有し、偏光変換素子毎に入射する無偏
光（ランダム偏光）の光を特定の方向に偏光した直線偏
光光として射出させている。各偏光変換素子から射出す
る偏光光の偏光方向は、図１０が示す通り、互いに一致
している。
【００５５】偏光変換素子５に入射した光は、その偏光
分離層５Ｂにて、Ｐ波とＳ波に分離され、Ｐ波は偏光分
離面５Ｂを透過し、Ｓ波は反射され、Ｐ波はλ／２位相
板５Ａにより位相変換され、Ｓ波と偏光軸の方向をそろ
えている。これにより偏光変換素子５から射出される光
束はすべて同一方向の偏光軸を有した偏光光となる。
【００５６】偏光変換素子５から射出された光束は第１
正レンズ６により偏向され、後述する色分解系でＲ，
Ｇ，Ｂの各色に色分解され、ＲＧＢ各色別に変調される
液晶パネル（液晶表示素子）よりなる画像変調装置の表
示部１６，１８，２０上に重ね合わせている。
【００５７】本実施形態では、第１正レンズ６から射出
された光束のうち、青反射ダイクロイックミラー８によ
り反射された青色光は高反射ミラー９、第２正レンズ１
５を介して、青色用の画像変調手段１６の表示部に集光
される。
【００５８】青反射ダイクロイックミラー８を透過した
緑色および赤色の光成分のなかの緑色成分は、緑色を反
射するダイクロイックミラー１０により反射され、第３
正レンズ１７を介して、緑色用の画像変調手段１８の表
示部に集光される。ダイクロイックミラー１０を透過し
た赤色成分の光は、第４正レンズ１１、高反射ミラー１
２、第５正レンズ１３、高反射ミラー１４、第６正レン
ズ１９を介して、赤色用の画像変調手段２０の表示部に
集光される。第４正レンズ１１と第５正レンズ１３は、
赤色チャンネルのみ他の色チャンネルより光路が長いた
め、ほぼ等倍結像するリレーレンズの役目を果たしてい
る。
【００５９】各色の画像変調手段１６、１８、２０で変
調された光は、第１プリズム２３、第２プリズム２４、
第３プリズム２１、第４プリズム２２より構成される色
合成手段としての色合成プリズム（色合成光学素子）Ｐ
により色合成され、投写レンズ２５により、不図示のス
クリーンにカラー画像として投影される。
【００６０】次に図１の実施形態１で用いた色合成プリ
ズムＰの構成について、図４を用いて詳しく説明する。
【００６１】本実施形態の色合成プリズム（色合成光学
素子）Ｐは投写レンズ２５からの白色光を複数の色光に
分解する色分解プリズム（色分解光学素子）として使用
することもできるが、ここでは色合成手段としての作用
のみを述べる。
【００６２】色分解光学素子として用いるときは光束の
入射，射出が逆となるだけであり、基本的な光学作用は
全く同じである。
【００６３】図４において、１６，１８，２０は図１の
画像変調手段に相当している。色合成プリズムは、図４
に示すように、光透過面でありかつ全反射面でもある共
通の面２３Ａと、赤色成分を反射させ青および緑色成分
を透過させるダイクロイック膜が形成されたダイクロイ
ック面２３Ｂと、光透過面２３Ｃより構成される第１プ
リズム２３と、２つの光透過面２４Ａ、２４Ｂを有する
第２プリズム２４と、ふたつの光透過面２１Ａ、２１Ｃ
と、青色成分を反射させ緑色成分を透過させるダイクロ
イック膜が形成されたダイクロイック面２１Ｂより構成
される第３プリズム２１と、２つの光透過面２２Ａ，２
２Ｂを有する第４プリズム２２より構成されている。
【００６４】図４において、光透過面２３Ａ、２３Ｃ、
２１Ｃ、２２Ｂには、空気とガラスの界面で生ずる表面
反射光による光量損失を防ぐため、反射防止コートを形
成することが望ましい。
【００６５】第２プリズムの２４Ｃ面と第４プリズムの
２２Ｃ面は、プリズム内部の内面反射によるゴースト発
生を防ぐため、研磨面ではなく、砂ズリ面とするのがよ
く、さらには黒色の塗料を塗布するのが良い。
【００６６】また、第１プリズム２３のダイクロイック
面２３Ｂに形成されているダイクロイック膜は第２プリ
ズム２４の光透過面２４Ａに形成してもよい。第２プリ
ズム２４のほうが、第１プリズム２３より小さいので、
ダイクロイック膜を蒸着するときに、蒸着釜にたくさん
プリズムを入れることができるので、製造コストが安く
なる利点がある。
【００６７】また、第３プリズム２１のダイクロイック
面２１Ｂに形成されているダイクロイック膜は第４プリ
ズム２２の光透過面２２Ａに形成しても良い。
【００６８】本発明に係る色合成プリズムＰでは、従来
の色分解プリズム等で良く使用されてきた３つのプリズ
ムから構成される色分解プリズムに対し、プリズムの光
路長を短くするために、４つのプリズムを利用してい
る。
【００６９】２つのダイクロイックミラー層２３Ｂ，２
１Ｂに挟まれるプリズムを２つに分割することにより、
該プリズムによる光射出側の有効光束のケラレを防ぎ、
光入射側のプリズム２１を小さくしている。
【００７０】さらに、プリズムの空気換算時の光路長を
短くするために、従来より屈折率の高いガラスを使用し
ている。たとえば、（株）オハラ社製の商品名Ｓ−ＢＳ
Ｍ２５（ｄ線の屈折率１．６５８４４、アッベ数５０．
９）、商品名Ｓ−ＢＳＭ１５（ｄ線の屈折率１．６２２
９９、アッベ数５８．２）等が屈折率も高く、透過率も
良いので好ましい。
【００７１】さらに高屈折率のものとしては、同じく
（株）オハラ社製の商品名Ｓ−ＬＡＬ１４（ｄ線の屈折
率１．６９６８、アッベ数５５．５）、商品名Ｓ−ＬＡ
Ｌ８（ｄ線の屈折率１．７１３００、アッベ数５３．
９）等が可視域全域で透過率が高く、本発明のプリズム
用として適している。
【００７２】また、第１プリズム２３と第２プリズム２
４の間のダイクロイック面２３Ｂを第１プリズム２３の
光射出面２３Ａに対して２７度に設定することにより、
プリズムの光路長を短くし、ダイクロイック面の反射に
よるゴーストの発生を抑えている。
【００７３】また、第１プリズム２３の光射出面２３Ａ
における全反射条件を十分に満足している。
【００７４】また、第３プリズム２１と第４プリズム２
２の間のダイクロイック面２１Ｂを第１プリズム２３の
光射出面２３Ａ対して４５度に設定することにより、プ
リズムの光路長を短くしている。
【００７５】プリズムの光路長を短くすることにより、
プリズム自体を小型化できるだけでなく、投写レンズの
バックフォーカスを短くできるので、投写レンズとそれ
を用いる投写装置の小型化および高性能化を実現してい
る。
【００７６】次に色合成光学素子Ｐとしての各発明の特
徴について説明する。第１発明としての色合成光学素子
は、３つ以上のプリズムを接合して構成され、該３つの
プリズムのうちひとつは全反射面と光透過面が共通の面
である面を備えるプリズムを有し、２種類の異なる波長
域の色光を反射する２つのダイクロイックミラー層を有
し、該２つのダイクロイックミラー層はプリズム内部で
交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間に配置
されるプリズムを色合成方向の平面で切断したとき断面
図外形は４つ以上の線分（２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２
１Ｃ，２１Ｂ）により形成され、該ダイクロイックミラ
ー層が形成されていない面の断面図の屈曲点Ｐｔの少な
くともひとつは、該２つのダイクロイックミラー層が形
成されている面の断面図の線分（２３Ｂ，２１Ｂ）の両
端を結んだ線分より内側に存在することを特徴としてい
る（図４参照）。
【００７７】ここで、色合成方向の平面とは、合成され
る前の３色の異なった色の３本の光線と、色合成素子に
より合成された１本の光線を含む平面を示す。又、交差
とは２つの線分が互いに交わることをいう。
【００７８】第２発明としての色合成光学素子は３つ以
上のプリズムを接合して構成され、該３つのプリズムの
うちひとつは全反射面と光透過面が共通の面である面を
備えるプリズムを最も光射出側に有し、２種類の異なる
波長域の色光を反射する２つのダイクロイックミラー層
を有し、該２つのダイクロイックミラー層はプリズム内
部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間に
配置されるプリズムを色合成方向の平面で切断したと
き、断面図外形は４つ以上の線分により形成され、該断
面図外形の内角の少なくともひとつの角度γは１８０度
を超える角度であることを特徴としている（図６（Ａ）
参照）。
【００７９】第３発明としての色合成光学素子は４つ以
上のプリズムを接合して構成され、該４つのプリズムの
うちひとつは全反射面と光透過面を兼ねた面を備えるプ
リズムを有し、互いに波長域が異なる、つまり、色が異
なる２つの色光を反射する２つのダイクロイックミラー
層を有し、該２つのダイクロイックミラー層はプリズム
内部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間
のプリズムは複数のプリズム（２４，２１）より構成さ
れていることを特徴としている。
【００８０】第４発明としての色合成光学素子は、光の
射出側から順に、光学的に平滑な面を３面以上備え、該
３以上の面の中のひとつの面が光透過面と全反射面を兼
ねている第１プリズム２３と、光学的に平滑な面を２面
以上備えた第２プリズム２４と、光学的に平滑な面を３
面以上備えた第３プリズム２１と、光学的に平滑な面を
２面以上備えた第４プリズム２２とを備え、該第１プリ
ズムと該第２プリズムのが向かい合う面の一方又は双方
に第１の色光を反射するダイクロイックミラー層を備
え、該第３プリズム２と該第４プリズム２２が向かい合
う面の一方又は双方に第１の色光とは色（波長域）が異
なる第２の色光を反射するダイクロイックミラー層を備
えることを特徴としている。
【００８１】尚、第４発明においては次の構成のうち１
以上を満足させる構成とするのが良い。
【００８２】（ア−１）前記第１プリズム２３と前記第
２プリズム２４は前記ダイクロイックミラー層をはさん
で接合され、前記第３のプリズム２１と前記第４のプリ
ズム２２は前記ダイクロイックミラー層をはさんで接合
されていることである。
【００８３】（ア−２）前記第２プリズム２４と前記第
３プリズム２１は接合されていることである。
【００８４】（ア−３）前記第３プリズム２１と前記第
４プリズム２２はそれぞれ頂角が４５度の直角三角柱プ
リズムより構成されることである。又、第１〜第４発明
においては次の構成のうち１以上を満足させる構成とす
るのが良い。
【００８５】（ア−４）前記第２プリズムと前記第３プ
リズムは一体成形されていることである。
【００８６】（イ−１）前記光射出側のダイクロイック
ミラー層が形成されている面と前記光透過面と全反射面
を兼ねた面とのなす角度θ１は ２０度＜θ１＜３５度 ‥‥‥（１） の条件式を満足することである。
【００８７】更に望ましくは、 ２２度＜θ１＜３３度 ‥‥‥（１Ａ） とすることである。
【００８８】（イ−２）前記光透過面と全反射面を兼ね
た面と光入射側のダイクロイックミラー層が形成されて
いる面のなす角度θ２は ４０度＜θ２＜５０度 ‥‥‥（２） の条件式を満足することである。
【００８９】さらに望ましくは ４２度＜θ１＜４８度 ‥‥‥（２Ａ） とすることである。
【００９０】（イ−３）前記プリズムの材質のｄ線にお
ける屈折率Ｎｄは １．５６＜Ｎｄ ‥‥‥（３） の条件式を満足することである。
【００９１】さらに望ましくは １．６＜Ｎｄ ‥‥‥（３Ａ） とすることである。
【００９２】（イ−４） 前記プリズムの材質のアッベ
数νｄは ４０＜νｄ ‥‥‥（４） の条件式を満足することである。
【００９３】さらに望ましくは ４５＜νｄ ‥‥‥（４Ａ） とすることである。
【００９４】第５発明としての色合成光学素子は、３つ
以上のプリズムより構成され、該３つのプリズムのうち
ひとつは全反射面と光透過面を兼ねた面であるプリズム
を最も射出側に有し、２種類の異なる波長域の色光を反
射する２つのダイクロイックミラー層を有し、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せず、以
下の条件式を満足することを特徴としている。
【００９５】２０度＜θ１＜３５度 ‥‥‥（１） さらに望ましくは ２２度＜θ１＜３３度 ‥‥‥（１Ａ） ４０度＜θ２＜５０度 ‥‥‥（２） さらに望ましくは ４２度＜θ２＜４８度 ‥‥‥（２Ａ） ここで、θ１；該色合成光学素子の光射出面と光射出側
のダイクロイックミラー層のなす角度 θ２；該色合成光学素子の光射出面と光入射側のダイク
ロイックミラー層のなす角度 尚、第５発明において、更に好ましくは以下の条件式を
満足することが良い。
【００９６】１．５６＜Ｎｄ ‥‥‥（３） さらに望ましくは、 １．６＜Ｎｄ ‥‥‥（３Ａ） ４０＜νｄ ‥‥‥（４） さらに望ましくは、 ４５＜Ｎｄ ‥‥‥（４Ａ） ここで、Ｎｄ；プリズムのｄ線における屈折率 νｄ；プリズムのアッベ数 である。
【００９７】本発明の投写型画像表示装置は、上記色合
成光学素子の少なくとも１つを備えている。
【００９８】また、本発明の投写型画像表示装置は、３
原色の色成分を含む光を放射する光発生手段と、該光発
生手段の放射光を３つの原色光に分解する色分離手段
と、該３つの原色光が入射し、該原色光を変調して光学
像を形成する３つの画像変調手段と、該３つの画像変調
手段からの出力光を１つに合成する色合成手段と、該色
合成手段で合成された光を投写する投写手段とを具備
し、該色合成手段は、上記記載の色合成光学素子の少な
くとも１つを有するように構成される。
【００９９】次に前述の各条件式の技術的意味について
説明する。
【０１００】条件式（１）は、光射出側のダイクロイッ
クミラー層が形成されている面２３Ｂと該色合成光学素
子の光射出面２３Ａとのなす角度θ１について限定した
もので、条件式（１）の下限値を超える領域では、図４
における最も光射出側のプリズム２３の該光透過面と全
反射面を兼ねている光射出面２３Ａにおいて全反射条件
を満たさなくなり、画像のケラレが生じてくるので良く
ない。また、条件式（１）の上限値を超える領域では、
最も光射出側のプリズム２３の有効光路が最も射出側の
プリズムのダイクロイックミラー面２３Ｂと干渉してく
るので、それを防ぐために最も射出側のプリズム２３を
大きくしなければならず、色合成プリズム全体の光路長
が増大してくるので良くない。
【０１０１】条件式（２）は、該色合成光学素子の光射
出面２３Ａと該光入射側のダイクロイックミラー層が形
成されている面２１Ｂのなす角度θ２について限定した
もので、条件式（２）の下限値を超える領域では、図４
における、プリズム２１の光入射面２１Ｃが反時計回転
方向に傾くので、プリズム内部の有効光路にプリズム２
１の光入射面２１Ｃが食い込んでくるので良くない。こ
れを防ぐためには、プリズム２１を光源側に延長させね
ばならず、プリズムが大型化してくる。
【０１０２】また、条件式（２）の上限値を超える領域
では、図４におけるプリズム２１の光入射面２１Ｃが時
計回転方向に傾くので、図４に示す画像変調手段１６と
１８が接近してきて、干渉してくるので良くない。
【０１０３】条件式（３）は、該色合成光学素子を構成
しているプリズムの材質のｄ線における屈折率Ｎｄにつ
いて限定したもので、条件式（３）の下限値を超える領
域では、プリズム内部の空気換算時の光路長が増大して
くるので良くない。また、最も射出側のプリズムの全反
射面で全反射条件を満たさず、最も光射出側のプリズム
を透過する光量が減少してくるので良くない。
【０１０４】条件式（４）は、該色合成光学素子を構成
しているプリズムの材質のアッベ数νｄについて限定し
たもので、条件式（４）の下限値を超える領域では、現
状存在するガラス材料においては、青の透過率が低下し
てくるので、光路長の長いプリズムに使用した場合、青
チャンネルの光量が減少してしまうので良くない。
【０１０５】図２は本発明の色合成光学素子を用いた投
写型画像表示装置の実施形態２の要部概略図である。本
実施形態は、色合成光学素子の第２プリズム３６の形状
が、図１の第２プリズム２４の形状と異なる以外は全く
同一である。
【０１０６】図２の第２プリズム３６では、該第２プリ
ズム３６と画像変調手段１６との干渉を防ぐために、第
２プリズム３６の紙面上部を斜めにカットしている。こ
のため、図１と比較すると第２プリズム３６が小型にな
り、第２プリズム３６の軽量化を実現している。
【０１０７】図３は本発明の色合成光学素子を用いた投
写型画像表示装置の実施形態３の要部概略図である。本
実施形態は、図２の第２プリズム３６と第３プリズム２
１をひとつの第２プリズム３７として構成したものであ
る。研磨を行わず成型のみでプリズムを作製すれば、こ
のような形状も可能である。この第２プリズム３７のダ
イクロイックミラー層が形成されていない面は２つの平
面３７Ａ，３７Ｂより構成され、その２つの平面の内角
（プリズム側の角度）は１９６度となっている。第２プ
リズム３７を図３に示すような形状とすることにより、
光射出側の有効光束のケラレを発生させずに、色合成光
学素子のプリズム光路長を短くすることができる。図
１、図２の素子と比較すると、プリズムの部品点数が減
少するので、さらに簡素化及びコストダウンが可能とな
る。
【０１０８】次に本発明に係る色合成プリズムの形状
（大きさ）に関して、従来の色合成プリズムと比較して
説明する。
【０１０９】図６から図９は、実際に各方式のプリズム
の設計を行い、各方式のプリズムの大きさを比較した概
略図である。以下は画像変調手段１６，１８，２０を
０．９インチ（有効表示範囲１８．２８８Ｘ１３．７１
６ｍｍ）の液晶パネルと仮定し、Ｆナンバー１．７の投
写レンズを使用し、液晶パネルの表示面１６，１８，２
０から、色合成プリズムＰの光入射面までの距離を６ｍ
ｍとした場合の設計値である。
【０１１０】図６（Ａ）は、図２に示す本発明の色合成
光学素子Ｐの設計例の液晶パネルの長辺方向（色合成光
学素子の色分解方向）の断面図である。プリズム材料は
（株）オハラ社製の商品名Ｓ−ＢＳＭ２５（屈折率Ｎｄ
＝１．６５８４４ アッベ数νｄ＝５０．９）を使用し
ている。
【０１１１】前述のθ１は２７度、θ２は４５度であ
る。プリズムの空気換算光路長は５０．９７／１．６５
８４４＝３０．７３ｍｍとなる。
【０１１２】図６（Ｂ）は、図６（Ａ）での液晶パネル
の短辺方向のプリズムの断面の大きさを示している。図
６（Ｂ）に示すように第３，第４プリズム２１，２２の
高さを軽量化のため第１，第２プリズム２３、３６より
小さくしている。
【０１１３】図７（Ａ）は従来のクロスダイクロプリズ
ムの設計例の液晶パネルの長辺方向の断面図である。プ
リズム材料は（株）オハラ社製の商品名Ｓ−ＢＳＬ７
（屈折率Ｎｄ＝１．５１６３３ アッベ数νｄ＝６４．
１）を使用している。図７（Ｂ）は図７（Ａ）の液晶パ
ネルの短辺方向の断面図である。
【０１１４】プリズムの空気換算光路長は３２／１．５
１６３３＝２１．１０ｍｍとなる。
【０１１５】本発明の色合成プリズムと比較するとやや
小型であるが、前述の問題点のため、製造コストが高
く、スクリーン上に縦筋が発生する等の欠点を有する。
【０１１６】図８（Ａ）は従来の３つプリズムを用いた
色合成光学素子の設計例の液晶パネルの長辺方向の断面
図である。プリズム材料は（株）オハラ社製の商品名Ｓ
−ＢＳＬ７（屈折率Ｎｄ＝１．５１６３３ アッベ数ν
ｄ＝６４．１）を使用している。
【０１１７】図８（Ｂ）は図８（Ａ）の設計例の液晶パ
ネルの短辺方向の断面図である。
【０１１８】プリズムの空気換算光路長は５７．３７／
１．５１６３３＝３７．８３ｍｍとなる。
【０１１９】本発明の色合成プリズムと比較すると空気
換算時の光路長がかなり増大している。このため、投写
レンズがかなり大型化してくる。また、画像変調手段１
８と２０との距離が本発明と比較するとかなり広がるの
で、照明光学系が大型化してくる。
【０１２０】図９（Ａ）は従来の直角プリズムおよび菱
形プリズムを組み合わせたプリズムの設計値に基づく液
晶パネルの長辺方向の断面図である。プリズム材料は
（株）オハラ社製の商品名Ｓ−ＢＳＬ７（屈折率Ｎｄ＝
１．５１６３３ アッベ数νｄ＝６４．１）を使用して
いる。
【０１２１】図９（Ｂ）は図９（Ａ）の液晶パネルの短
辺方向の断面図である。
【０１２２】プリズムの空気換算光路長は７５／１．５
１６３３＝４９．４６ｍｍとなる。本発明の色合成プリ
ズムと比較すると空気換算時の光路長が非常に増大して
いる。このため、投写レンズのバックフォーカスが非常
に長くなり、収差補正が困難となってくるためレンズ全
長およびレンズ径が極めて大型化してくる。
【０１２３】これらの設計例との比較により、本発明の
色合成プリズムは、クロスダイクロプリズムを使用した
色合成光学素子と比較すると、やや大型化するが、他の
方式のふたつのダイクロイックミラー層がプリズム内部
で交差しない色合成光学素子と比較した場合、プリズム
内部の光路長および、空気換算時の光路長を非常に短縮
することが可能であることが明らかである。
【０１２４】尚、以上の各実施形態において、各プリズ
ムの光学作用をしない面（例えば図４の第２プリズム２
４の面２４ｃ、第４プリズム２２の面２２ｃ、図３の第
２プリズム３７の面３７Ｂ、図６（Ａ）の第２プリズム
３６の面３６ａ等）は平面に限定されずに曲面としても
良い。
【０１２５】以上のように、本実施形態に係る色合成光
学素子は、プリズム内部においてダイクロイックミラー
層が交差しないので、従来のクロスダイクロプリズムに
対し、プリズムの製造およびプリズムの接合が容易とな
り、製造コストの安い色合成光学素子が実現できる。ま
た、クロスダイクロプリズムに対してプリズム内部に光
路長が長くなる点に関しては、従来の３つのプリズムよ
り構成される色合成光学素子に対し、２つのダイクロイ
ックミラー層に挟まれるプリズムを２つに分割し、かつ
プリズムの屈折率を高くすることにより、プリズムの光
路長の空気換算時の増大を極力小さくすることができ
る。
【０１２６】これにより、製造コストが安く、かつスク
リーン上の投影像の劣化や、縦筋の発生のない小型で高
性能な投写型画像表示装置が実現している。
【０１２７】
【発明の効果】本発明によれば、製造が容易で小型の色
合成光学素子を提供し、製造が容易で小型の投写型画像
表示装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の色合成光学素子を用いた投写型画像
表示装置の実施形態１の要部概略図
【図２】 本発明の色合成光学素子を用いた投写型画像
表示装置の実施形態２の要部概略図
【図３】 本発明の色合成光学素子を用いた投写型画像
表示装置の実施形態３の要部概略図
【図４】 図１の色合成光学素子の色分解方向の断面図
【図５】 従来の投写型画像表示装置の断面図
【図６】 本発明の実施形態２の色合成光学素子の設計
例の画像変調手段の長辺方向（色分解方向）と短辺方向
の断面図
【図７】 従来のクロスダイクロプリズムを用いた色合
成光学素子の設計例の長辺方向（色分解方向）と短辺方
向の断面図
【図８】 従来の３つのプリズムを用いた色合成光学素
子の設計例の長辺方向（色分解方向）と短辺方向の断面
図
【図９】 従来の４つのプリズムを用いた色合成光学素
子の設計例の長辺方向（色分解方向）と短辺方向の断面
図
【図１０】 図１の偏光変換素子の要部断面図
【符号の説明】
２３ 第１プリズム ２４，３６ 第２プリズム ２１ 第３プリズム ２２ 第４プリズム ３７ プリズム ２３Ｂ，２１Ｂ ダイクロイックミラー層 １ 光源 ２ 放物面鏡 ３ 第１フライアイレンズ ４ 第２フライアイレンズ ５ 偏光変換素子 ６ 第１正レンズ ７，９，１２，１４ 高反射ミラー ８ 青反射ダイクロイックミラー １０ 緑色光を反射するダイクロイックミラー １１ 第４正レンズ １３ 第５正レンズ １５ 第２正レンズ １６，１８，２０ 画像変調手段 １７ 第３正レンズ １９ 第６正レンズ ２５ 投写レンズ

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３つ以上のプリズムより構成される色合
    成光学素子であって、全反射面と透過面を兼ねる面であ
    る面を備えるプリズム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
    部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間に
    配置されるプリズムを色合成方向の平面で切断したと
    き、断面図外形は４つ以上の線分により形成され、該ダ
    イクロイックミラー層が形成されていない面の断面図の
    屈曲点の少なくともひとつは、該２つのダイクロイック
    ミラー層が形成されている面の断面図の線分の両端を結
    んだ線分よりプリズムの内側に存在することを特徴とす
    る色合成光学素子。
  2. 【請求項２】 ３つ以上のプリズムより構成される色合
    成光学素子であって、全反射面と透過面を兼ねる面であ
    る面を備えるプリズム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
    部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間に
    配置されるプリズムを色合成方向の平面で切断したと
    き、断面図外形は４つ以上の線分により形成され、該断
    面図外形の内角の少なくともひとつは１８０度を超える
    角度であることを特徴とする色合成光学素子。
  3. 【請求項３】 ４つ以上のプリズムより構成される色合
    成光学素子であって、全反射面と透過面を兼ねる面であ
    る面を備えるプリズム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
    部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間に
    は複数のプリズムが配置されていることを特徴とする色
    合成光学素子。
  4. 【請求項４】 光の射出側から順に、光学的に平滑な面
    を３面以上備え、該３以上の面の中のひとつの面が透過
    面と全反射面を兼ねる面を備える第１プリズムと、光学
    的に平滑な面を２面以上備えた第２プリズムと、光学的
    に平滑な面を３面以上備えた第３プリズムと、光学的に
    平滑な面を２面以上備えた第４プリズムとを備え、該第
    １プリズムと該第２プリズムの向かい合う面の一方又は
    双方に第１の色光を反射するダイクロイックミラー層を
    備え、該第３プリズムと該第４プリズムが向かい合う面
    の一方又は双方に第２の色光を反射するダイクロイック
    ミラー層を備えることを特徴とする色合成光学素子。
  5. 【請求項５】 前記第１のプリズムと前記第２のプリズ
    ムは前記ダイクロイックミラー層をはさんで接合され、
    前記第３のプリズムと前記第４のプリズムは前記ダイク
    ロイックミラー層をはさんで接合されていることを特徴
    とする請求項４の色合成光学素子。
  6. 【請求項６】 前記第２のプリズムと前記第３のプリズ
    ムは接合されていることを特徴とする請求項４又は５の
    色合成光学素子。
  7. 【請求項７】 前記射出側のダイクロイックミラー層が
    形成されている面と前記共通の面とのなす角度θ１は ２０度＜θ１＜３５度 の条件式を満足することを特徴とする請求項１から６の
    いずれか１項の色合成光学素子。
  8. 【請求項８】 前記共通の面と入射側のダイクロイック
    ミラー層が形成されている面のなす角度θ２は ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴とする請求項１から７の
    いずれか１項の色合成光学素子。
  9. 【請求項９】 前記プリズムの材質のｄ線における屈折
    率Ｎｄは １．５６＜Ｎｄ の条件式を満足することを特徴とする請求項１から８の
    いずれか１項の色合成光学素子。
  10. 【請求項１０】 前記プリズムの材質のアッベ数νｄは ４０＜νｄ の条件式を満足することを特徴とする請求項１から９の
    いずれか１項の色合成光学素子。
  11. 【請求項１１】 前記第３プリズムと前記第４プリズム
    はそれぞれ頂角が４５度の直角三角柱プリズムより構成
    されることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項
    記載の色合成光学素子。
  12. 【請求項１２】 前記第３プリズムと第４プリズムとが
    一体成形されることを特徴とする請求項１１の色合成光
    学素子。
  13. 【請求項１３】 ３つ以上のプリズムより構成される色
    合成光学素子であって、該３つのプリズムのうちひとつ
    は全反射面と透過面を兼ねる面であるプリズムを最も射
    出側に有し、２種類の異なる波長域の色光を反射する２
    つのダイクロイックミラー層を有し、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せず該共通の面と
    射出側のダイクロイックミラー層のなす角度をθ１、該
    共通の面と入射側のダイクロイックミラー層のなす角度
    をθ２としたとき、 ２０度＜θ１＜３５度 ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴とする色合成光学素子。
  14. 【請求項１４】 前記プリズムの材質のｄ線における屈
    折率をＮｄ、プリズムの材質のアッベ数をνｄとしたと
    き、 １．５６＜Ｎｄ ４０＜νｄ の条件式を満足することを特徴とする請求項１３の色合
    成光学素子。
  15. 【請求項１５】 光の射出側から順に、３面以上備え、
    該３以上の面の中のひとつの面が透過面と全反射面を兼
    ねる面を備える第１プリズムと、２面以上備えた第２プ
    リズムと、３面以上備えた第３プリズムと、２面以上備
    えた第４プリズムとを備え、該第１プリズムと該第２プ
    リズムの向かい合う面の一方又は双方に第１の色光を反
    射するダイクロイックミラー層を備え、該第３プリズム
    と該第４プリズムが向かい合う面の一方又は双方に第２
    の色光を反射するダイクロイックミラー層を備え、該第
    ３プリズムと該第４プリズムはそれぞれ頂角が４５度の
    直角三角柱プリズムより構成されることを特徴とする色
    合成光学素子。
  16. 【請求項１６】 前記共通の面と射出側のダイクロイッ
    クミラー層のなす角度をθ１、該共通の面と入射側のダ
    イクロイックミラー層のなす角度をθ２としたとき、 ２０度＜θ１＜３５度 ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴とする請求項１，２，３
    又は４の色合成光学素子。
  17. 【請求項１７】 請求項１から１６のいずれか１つの色
    合成光学素子を用いたことを特徴とする投写型画像表示
    装置。
  18. 【請求項１８】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    発生手段と、該光発生手段の放射光を３つの原色光に分
    解する色分離手段と、該３つの原色光が入射し、該原色
    光を変調して光学像を形成する３つの画像変調手段と、
    該３つの画像変調手段からの出力光を１つに合成する色
    合成手段と、該色合成手段で合成された光を投写する投
    写手段とを具備した投写型画像表示装置において、該色
    合成手段は、請求項１から１６のいずれか１項に記載の
    色合成光学素子より構成されることを特徴とする投写型
    画像表示装置。
  19. 【請求項１９】 ３つ以上のプリズムより構成される色
    分解光学素子であって、全反射面と透過面を兼ねる面で
    ある面を備えるプリズムを最も入射側に有し、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
    内部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間
    に配置されるプリズムを色分解方向の平面で切断したと
    き、断面図外形は４つ以上の線分により形成され、該ダ
    イクロイックミラー層が形成されていない面の断面図の
    屈曲点の少なくともひとつは、該２つのダイクロイック
    ミラー層が形成されている面の断面図の線分の両端を結
    んだ線分よりプリズムの内側に存在することを特徴とす
    る色分解光学素子。
  20. 【請求項２０】 ３つ以上のプリズムより構成される色
    分解光学素子であって、全反射面と透過面を兼ねる面で
    ある面を備えるプリズムを最も入射側に有し、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
    内部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間
    に配置されるプリズムを色分解方向の平面で切断したと
    き、断面図外形は４つ以上の線分により形成され、該断
    面図外形の内角の少なくともひとつは１８０度を超える
    角度であることを特徴とする色分解光学素子。
  21. 【請求項２１】 ４つ以上のプリズムより構成される色
    分解光学素子であって、全反射面と透過面を兼ねる面で
    ある面を備えるプリズムを最も入射側に有し、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
    内部で交差せず、該２つのダイクロイックミラー層の間
    には複数のプリズムが配置されていることを特徴とする
    色分解光学素子。
  22. 【請求項２２】 光の入射側から順に、光学的に平滑な
    面を３面以上備え、該３以上の面の中のひとつの面が透
    過面と全反射面を兼ねる面を備える第１プリズムと、光
    学的に平滑な面を２面以上備えた第２プリズムと、光学
    的に平滑な面を３面以上備えた第３プリズムと、光学的
    に平滑な面を２面以上備えた第４プリズムとを備え、該
    第１プリズムと該第２プリズムの向かい合う面の一方又
    は双方に第１の色光を反射するダイクロイックミラー層
    を備え、該第３プリズムと該第４プリズムが向かい合う
    面の一方又は双方に第２の色光を反射するダイクロイッ
    クミラー層を備えることを特徴とする色分解光学素子。
  23. 【請求項２３】 前記第１のプリズムと前記第２のプリ
    ズムは前記ダイクロイックミラー層をはさんで接合さ
    れ、前記第３のプリズムと前記第４のプリズムは前記ダ
    イクロイックミラー層をはさんで接合されていることを
    特徴とする請求項２２の色分解光学素子。
  24. 【請求項２４】 前記第２のプリズムと前記第３のプリ
    ズムは接合されていることを特徴とする請求項２２又は
    ２３の色分解光学素子。
  25. 【請求項２５】 前記入射側のダイクロイックミラー層
    が形成されている面と前記共通の面とのなす角度θ１は ２０度＜θ１＜３５度 の条件式を満足することを特徴とする請求項１９から２
    ４のいずれか１項の色分解光学素子。
  26. 【請求項２６】 前記共通の面と入射側のダイクロイッ
    クミラー層が形成されている面のなす角度θ２は ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴とする請求項１９から２
    ５のいずれか１項の色分解光学素子。
  27. 【請求項２７】 前記プリズムの材質のｄ線における屈
    折率Ｎｄは １．５６＜Ｎｄ の条件式を満足することを特徴とする請求項１９から２
    ６のいずれか１項の色分解光学素子。
  28. 【請求項２８】 前記プリズムの材質のアッベ数νｄは ４０＜νｄ の条件式を満足することを特徴とする請求項１９から２
    ７のいずれか１項の色分解光学素子。
  29. 【請求項２９】 前記第３プリズムと前記第４プリズム
    はそれぞれ頂角が４５度の直角三角柱プリズムより構成
    されることを特徴とする請求項２２〜２８のいずれか１
    項記載の色分解光学素子。
  30. 【請求項３０】 前記第３プリズムと第４プリズムとが
    一体成形されることを特徴とする請求項２９の色分解光
    学素子。
  31. 【請求項３１】 ３つ以上のプリズムより構成される色
    分解光学素子であって、該３つのプリズムのうちひとつ
    は全反射面と透過面を兼ねる面であるプリズムを最も入
    射側に有し、２種類の異なる波長域の色光を反射する２
    つのダイクロイックミラー層を有し、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せず該共通の面と
    入射側のダイクロイックミラー層のなす角度をθ１、該
    共通の面と入射側のダイクロイックミラー層のなす角度
    をθ２としたとき、 ２０度＜θ１＜３５度 ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴とする色分解光学素子。
  32. 【請求項３２】 前記プリズムの材質のｄ線における屈
    折率をＮｄ、プリズムの材質のアッベ数をνｄとしたと
    き、 １．５６＜Ｎｄ ４０＜νｄ の条件式を満足することを特徴とする請求項３１の色分
    解光学素子。
  33. 【請求項３３】 光の入射側から順に、３面以上備え、
    該３以上の面の中のひとつの面が透過面と全反射面を兼
    ねる面を備える第１プリズムと、２面以上備えた第２プ
    リズムと、３面以上備えた第３プリズムと、２面以上備
    えた第４プリズムとを備え、該第１プリズムと該第２プ
    リズムの向かい合う面の一方又は双方に第１の色光を反
    射するダイクロイックミラー層を備え、該第３プリズム
    と該第４プリズムが向かい合う面の一方又は双方に第２
    の色光を反射するダイクロイックミラー層を備え、該第
    ３プリズムと該第４プリズムはそれぞれ頂角が４５度の
    直角三角柱プリズムより構成されることを特徴とする色
    分解光学素子。
  34. 【請求項３４】 前記共通の面と射出側のダイクロイッ
    クミラー層のなす角度をθ１、該共通の面と射出側のダ
    イクロイックミラー層のなす角度をθ２としたとき、 ２０度＜θ１＜３５度 ４０度＜θ２＜５０度 の条件式を満足することを特徴とする請求項１９，２
    ０，２１又は２２の色分解光学素子。
  35. 【請求項３５】 請求項１９から３４のいずれか１つの
    色分解光学素子を用いたことを特徴とする投写型画像表
    示装置。
  36. 【請求項３６】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    発生手段と、該光発生手段の放射光を３つの原色光に分
    解する色分解手段と、該３つの原色光が入射し、該原色
    光を変調して光学像を形成する３つの画像変調手段と、
    該３つの画像変調手段からの出力光を１つに合成する色
    合成手段と、該色合成手段で合成された光を投写する投
    写手段とを具備した投写型画像表示装置において、該色
    分解手段は、請求項１９から３４のいずれか１項に記載
    の色分解光学素子より構成されることを特徴とする投写
    型画像表示装置。
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