JP4687295B2

JP4687295B2 - 光学装置及びプロジェクタ

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Description

本発明は、入射される複数の色光を変調し変調されて複数の色光を合成して一定方向に射出する光学装置、およびその光学装置を備えたプロジェクタに関する。

光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、投写レンズを介してスクリーン上に投写するプロジェクタが知られており、このようなプロジェクタは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）とともに、会議等でのプレゼンテーションに広く利用されている。このプロジェクタは、例えば、光源から射出された光束を３色の色光に分離する色分離光学装置と、色光毎に画像情報に応じて変調し、各変調光を合成して光学像を形成する光学装置と、光学像を拡大投写する投写光学装置とを備えた構成のものが一般的であった。

プロジェクタを構成するこれらの装置のうち、光学装置は、色分離光学装置にて分離された３つの色光毎に画像情報に応じて変調する光変調装置（光学変調装置）としての３つの液晶パネルと、各液晶パネルで変調された光束を合成する色合成光学装置とで構成されている。また、色合成光学装置としては、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光を合成するクロスダイクロイックプリズムが知られていた（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来のプロジェクタの光学装置８００の構造を示した模式図である。図５に示すように、従来の光学装置８００は、フィールドレンズ８０５、入射側偏光板８１０から射出され、液晶パネル８２０により変調された各変調光を射出側偏光板８３０から射出し、この射出された各色光を、断面が略直角三角形状の４つのプリズムからなるクロスダイクロイックプリズム８４０が色光毎に変調された光学像を合成し、当該クロスダイクロイックプリズム８４０で合成されたカラー画像を、投写レンズ８５０で射出し、図示しないスクリーン上に拡大投写するものであった。

また、このクロスダイクロイックプリズム８４０は、図５に示すように、同一形状の４つの直角プリズムを接合して形成され、クロスダイクロイックプリズム全体として立方体形状（直角プリズムの接合面に垂直な断面形状が正方形）となり、入射される３つの色光の入射面から射出面までの光路長はそれぞれ等しくなるように設定されていた。

特開平１１−１３３４１４号公報（［００３８］，図１）

ところで、光学装置を構成する光変調装置（光学変調装置）としての液晶パネルには、電圧の印加状態の変更による白表示および黒表示を可能にするため、通常、この液晶パネルの入射側および射出側には、入射された光束のうち所定の偏光軸を有する光束のみを透過させ、その他の偏光軸を有する光束を吸収して、所定の偏光光として射出する偏光板をそれぞれ配置するようにしている。一方、入射される色光により偏光板等の光学部品には熱が発生してしまうが、かかる熱を冷却するため、射出側偏光板を所定の厚さの放熱用部材に形成して、この放熱用部材をクロスダイクロイックプリズムの端面側に取り付けるような構成を採用していた。

しかしながら、前記したような構成を用いると、液晶パネルのバックフォーカス面が移動して、投写レンズのバックフォーカス距離が長くなる一方、射出側偏光板と液晶パネルとを適切な距離に維持することが不可能となり、所望の厚さの放熱用部材を配設することができず、その結果、射出側偏光板等の光学部品を効率よく冷却することができなかった。更には、投写レンズからのバックフォーカス距離が長くなることにより、投写レンズやプロジェクタが大型化してしまうという問題が発生していた。

本発明の目的は、前記した課題に鑑みてなされたものであり、光学部品の冷却効率の向上を簡便に図ることができ、かつ小型化も容易な光学装置及びプロジェクタを提供することにある。

本発明の光学装置は、入射された第１〜第３の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する第１〜第３の光学変調装置と、前記第１〜第３の光学変調装置によって変調された前記第１〜第３の色光を合成する色合成光学装置とを備えた光学装置であって、前記色合成光学装置は、相互に接続される複数のプリズムからなるプリズム集合体と、前記複数のプリズムの接続面のうち相互に交差する２つの接合面の一方の接続面に介装される第１のダイクロイックミラー層と他方の接続面に介装される第２のダイクロイックミラー層とを備え、前記第１のダイクロイックミラー層は、前記第１の色光を反射し前記第２の色光と前記第３の色光とを透過し、前記第２のダイクロイックミラー層は、前記第２の色光を反射し前記第１の色光と前記第３の色光とを透過し、前記プリズム集合体は、前記第１〜第３の光学変調装置で変調された第１〜第３の色光をそれぞれ入射する第１〜第３の入射面と、合成された第１〜第３の光束を射出する射出面とを備え、前記第３の色光の光量は、前記第１の色光および前記第２の色光の光量よりも多く設定されており、前記第３の入射面には、当該プリズムを構成する材料より熱伝導性のよい放熱用部材が設けられ、前記第１の入射面から前記射出面までの光路長及び前記第２の入射面から前記射出面までの光路長がそれぞれ同一に設定され、前記第３の入射面から前記射出面までの光路長は、前記第１の入射面から前記射出面までの光路長及び前記第２の入射面から前記射出面までの光路長よりも、前記放熱用部材内の光路長分短いことを特徴とする。

本発明の光学装置によれば、色合成光学装置の第１〜第３のそれぞれの入射面から入射され共通の射出面から射出される第１〜第３の色光のうち、第１及び第２のダイクロイックミラー層により反射される第１及び第２の色光の前記第１の入射面から前記射出面までの光路長と前記第２の入射面から前記射出面までの光路長とがそれぞれ同一に設定される一方、第１及び第２のダイクロイックミラー層を透過する第３の色光の前記第３の入射面から前記射出面までの光路長は、第１及び第２の色光の前記第１の入射面から前記射出面までの光路長及び前記第２の入射面から前記射出面までの光路長よりも短く設定するようにしているので、第３の色光の光路長を短くした分の光路長を有する放熱用部材等を配設することができ、偏光板などの光学部品の冷却を効率的に行うことができる。
また、前記第３の色光の光量が前記第１の色光および前記第２の色光の光量よりも多く設定されている場合であっても、光学装置の第３の色光の光路内には放熱用部材が配設されているので、第３の色光の光量が多く、発熱量が多くても射出側偏光板などの冷却を効率的に行うことができる。

また、放熱用部材は、プリズムを構成する材料より熱伝導性のよい放熱用部材（熱伝導性部材ともいう）であるので、当該入射面に形成された偏光板やプリズムの冷却を効率的に行うことができ、色合成光学装置の冷却効果をより一層好適に行うことができる。
なお、この放熱用部材（熱伝導性部材ともいう）は、例えば水晶やサファイア等で形成され、熱伝導率が、概ね６．２〜１０．６Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であることが好ましい。

更に、プリズムの大きさを小さくする分、色合成光学装置をコンパクトにすることができ、ひいては光学装置の小型化を図ることができる。

前記の本発明の光学装置は、前記プリズム集合体は、前記２つの接続面が相互に交差するようにして接続された４つのプリズムで構成され前記接合面に垂直な断面形状が２つの長辺と２つの短辺を有する略長方形である主プリズムと、前記主プリズムの前記断面形状の前記２つの短辺側の側面にそれぞれ接続される２つの副プリズムとを備え、前記プリズム集合体の前記接合面に垂直な断面形状は略等脚台形であり、前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の平行な辺のうち長辺側の側面が前記第３の入射面で、短辺側の側面が前記射出面であり、前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の長さが等しい２辺側の側面がそれぞれ前記第１の入射面と第２の入射面であるのが好ましい。

この発明によれば、色合成光学装置を構成するプリズム集合体が、２つの接続面が相互に交差するようにして接続された４つのプリズムで構成され該接合面に垂直な断面形状が２つの長辺と２つの短辺を有する略長方形である主プリズムと、該主プリズムの前記断面形状の前記２つの短辺側の側面にそれぞれ接続される２つの副プリズムとを備えており、該プリズム集合体の前記接合面に垂直な断面形状が等脚台形であり、前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の平行な辺のうち長辺側の側面が前記第３の入射面で、短辺側の側面が前記射出面であり、前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の長さが等しい２辺側の側面がそれぞれ前記第１の入射面と第２の入射面とした構成としている。よって、前記した第１及び第２の色光の該第１の入射面から該射出面までの光路長と該第２の入射面から該射出面までの光路長を同一に設定し、第３の色光の第３の入射面から射出面までの光路長を第１及び第２の色光の第１の入射面から射出面までの光路長および第２の入射面から射出面までの光路長よりも短くすることを確実に実施でき、前記した本発明の効果を好適に奏することができる。

また、前記の本発明の光学装置は、前記プリズム集合体は、前記２つの接続面が相互に交差するようにして接続された４つのプリズムで構成され前記接合面に垂直な断面形状が略等脚台形であり、前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の平行な辺のうち長辺側の側面が前記第３の入射面で、短辺側の側面が前記射出面であり、前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の長さが等しい２辺側の側面がそれぞれ前記第１の入射面と第２の入射面であることが好ましい。

この発明によれば、前記プリズム集合体は、２つの接続面が相互に交差するようにして接続された４つのプリズムで構成され、前記プリズム集合体の前記接合面に垂直な断面形状が略等脚台形状であり、前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の平行な辺のうち長辺側の側面が前記第３の入射面で、短辺側の側面が前記射出面であり、前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の長さが等しい２辺側の側面がそれぞれ前記第１の入射面と第２の入射面とした構成としている。よって、前記した第１及び第２の色光の該第１の入射面から該射出面までの光路長と該第２の入射面から該射出面までの光路長を同一に設定し、第３の色光の第３の入射面から射出面までの光路長を第１及び第２の色光の第１の入射面から射出面までの光路長および第２の入射面から射出面までの光路長よりも短くすることを確実に実施でき、前記した本発明の効果を好適に奏することができるほか、プリズムの数を４つとすることができるので、部材の削減を図ることができ、この部材削減により製品コストの削減を行うことが可能となる。

本発明の光学装置は、前記第３の色光が緑色光であり、前記第１の色光が赤色光と青色光とのうちの一方であり、前記第２の色光が赤色光と青色光とのうちの他方であることが好ましい。
この本発明によれば、第３の色光が緑色光であり、第１の色光と第２の色光が赤色光及び青色光のいずれかであるので、一般的に使用される光源から射出される光束の熱の発生が高いとされる緑色光の色合成光学装置内の光路長を、他の青光や赤光の色合成光学装置内の光路長よりも短く設定し、緑色光の光路に放熱用部材を容易に配設することができるため、熱の発生量が多い緑色光の偏光板等を効率よく冷却することができ、前記した効果をより好適に奏することができる。

また、本発明の光学装置は、前記放熱用部材には偏光板が配設されていることが好ましく、このような構成とすることにより、当該偏光板の冷却が効率よく行われ、前記した効果をより好適に奏することが可能となる。

本発明のプロジェクタは、光源と、この光源から射出された光束を第１〜第３の色光に分離する色分離光学装置と、前記色分離光学装置で分離された第１〜第３の色光をそれぞれの画像情報に応じて変調し変調された前記第１〜第３の色光を合成して射出する光学装置と、前記光学装置にて合成された画像光を拡大投写する投写光学装置を備えたプロジェクタであって、前記光学装置は前述した本発明の光学装置であることを特徴とする。

本発明によれば、プロジェクタは、前記した本発明の光学装置を備えているので、前記した本発明の光学装置と同様の作用・効果を享受できる。

また、光学装置の冷却について、放熱用部材を配設することにより実施できるため、光学装置を冷却する冷却ファンの数量および送風量等を増加させる必要がないので、プロジェクタに具備される冷却ファンの小型化を図ることができ、これによりプロジェクタの小型化を図ることが可能となる。
そして、プロジェクタの小型化により、製造コストの削減をも効率的に図ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
（Ｉ）光学系の構成：
図１には本実施形態のプロジェクタ１の光学系４の模式図を示す。プロジェクタ１は、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光変調光学装置（光学変調装置）および色合成光学装置を一体化した光学装置４４と、投写光学装置としての投写レンズ３とを備えている。光学部品４１〜４４等は、所定の照明光軸Ａが設定された図示しない光学部品用筐体内に位置決め調整されて収納されている。

インテグレータ照明光学系４１は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内における照度を均一にするための光学系であり、光源装置４１１、第１レンズアレイ４１２、第２レンズアレイ４１３、偏光変換素子４１４、および重畳レンズ４１５を備えて構成される。

光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６およびリフレクタ４１７を備えており、光源ランプ４１６から射出された放射状の光線をリフレクタ４１７で反射して略平行光線とし、外部へと射出する。本例では、光源ランプ４１６として高圧水銀ランプを採用しているが、これ以外にメタルハライドランプ等を採用することもある。また、本例では、リフレクタ４１７として放物面鏡を採用しているが、楕円面鏡からなるリフレクタの射出面に平行化凹レンズを配置した構成も採用することもできる。
なお、光源からは、第３の色光（本実施形態では緑色光）の光量が第１の色光および第２の色光（赤色光及び青色光）の光量よりも多い光束を射出するようにしてもよい。

第１レンズアレイ４１２は、照明光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備している。各小レンズは、光源装置４１１から射出された光束を部分光束に分割して、照明光軸Ａ方向に射出する。各小レンズの輪郭形状は、後述する液晶パネル４４１の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定される。

第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有する。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の偏光光（例えば、Ｐ偏光光束）に変換するものであり、これにより、後記する光学装置４４での光源光の利用率が高められる。

この偏光変換素子４１４は、照明光軸Ａに対して傾斜配置される図示しない偏光分離膜および反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。
この偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Ａに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子４１４の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、略全ての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、後記する光学装置４４で利用する光源光の利用率を向上することができる。

偏光変換素子４１４によって１種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ４１５によって光学装置４４の液晶パネル４４１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタでは、１種類の偏光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプ４１６からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６から射出された光束を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４４における光の利用効率を高めている。なお。このような構成の偏光変換素子４１４は、例えば、特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。

色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１、４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。

リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２，４３４とを備え、色分離光学系４２で分離された色光である赤色光を液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。

この場合、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、赤色光成分と緑色光成分とは透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って、青色用の液晶パネル４４１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束を照明光軸Ａに対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４４１Ｇ、４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。

また、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の液晶パネル４４１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って、赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに到達する。

なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１８に伝えるためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。

光学装置４４は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４２と、各入射側偏光板４４２の後段に配置される光変調素子としての液晶パネル４４１（４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂ）と、この各液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂの後段に配置される射出側偏光板４４３と、色合成光学装置４４４としてのプリズム集合体４４４Ｘを備えている。

液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの変調を行う画像形成領域は、矩形状であり、その対角寸法は、例えば０．７インチ程度である。

そして、色分離光学系４２で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３によって画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。

入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、サファイアガラス等の基板に偏光膜が形成されたものである。また、基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ４１８に形成してもよい。

また、射出側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。

また、射出側偏光板４４３Ｂ，４４３Ｒは基板を用いずに、偏光膜をプリズム集合体４４４Ｘに形成してもよく、図１でも、色合成光学装置４４４としてのプリズム集合体４４４Ｘに偏光膜４４３Ｂ，４４３Ｒを形成した態様を示している。
また、射出側偏光板４４３Ｇは、プリズム集合体４４４Ｘに配設された放熱用部材４５０に配設されている。
なお、これらの入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３（偏光膜４４３Ｒ，４４３Ｇ，４４３Ｂ）は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。

色合成光学装置４４４は、詳しくは後述するが、２つの接合面が略Ｘ字状に交差するように４つの直角プリズムが接合された主プリズム４４４Ｍと、主プリズム４４４Ｍの４つのプリズムの略Ｘ字状の接合面に形成されたダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂと、主プリズム４４４Ｍの２つの端面にそれぞれ接合された２つの副プリズム４４４Ｎとを備えるプリズム集合体４４４Ｘにより、射出側偏光板４４３から射出され色光毎に変調された光学像を合成して、カラー画像を形成する。

このプリズム集合体４４４Ｘの４つのプリズムの略Ｘ字状に交差する２つの接合面には、一方の接合面に赤色光を反射し他の色光を透過する誘電体多層膜を備えるダイクロイックミラー層４６０ａが形成され、他方の接合面に、青色光を反射し他の色光を透過する誘電体多層膜を備えるダイクロイックミラー層４６０ｂが形成される。これらダイクロイックミラー層４６０ａおよびダイクロイックミラー層４６０ｂにより、３つの色光が合成される。

また、これも後述するが、プリズム集合体４４４Ｘの緑色の入射面には、断面が略矩形状の透光性を備えた放熱用部材４５０が接合されており、前記した射出側偏光板４４３Ｇは、この放熱用部材４５０に形成されている。

そして、プリズム集合体４４４Ｘで合成されたカラー画像は、投写レンズ３から射出され、スクリーン上に拡大投写されることになる。

（II）光学装置４４の構造：
次に、色合成光学装置４４４を備えた光学装置４４の構造を、図面に基づいて説明する。
図２は、第１実施形態に係る色合成光学装置４４４を備えた光学装置４４の構造を示す模式図である（なお、図２にあっては、投写光学装置である投写レンズ３等も記載されている）。

図２に示した色合成光学装置４４４は、主プリズム４４４Ｍと２つの副プリズム４４４Ｎから構成されるプリズム集合体４４４Ｘと、放熱用部材４５０とを備える。
主プリズム４４４Ｍは、２つの接合面が略Ｘ字状に交差するようにして接続された４つのプリズム（第１プリズム４４４Ａ，第２プリズム４４４Ｂ，第３プリズム４４４Ｃ、及び第４プリズム４４４Ｄ）を備え、４つのプリズムの接合面に垂直な平面方向で切断した場合に２つの長辺と２つの短辺とを有する横長長方形となる断面形状を有する。
２つの副プリズム４４４Ｎは、主プリズム４４４Ｍの該横長長方形となる断面形状の２つの短辺側（断面が三角形状の第１プリズム４４４Ａ、第２プリズム４４４Ｂの底辺側）の側面にそれぞれ接続される。
また、プリズム集合体４４４Ｘのうち緑色光が入射する第３プリズム４４４Ｃの入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）には、プリズム集合体４４４Ｘを構成する材料より熱伝導性のよい放熱用部材４５０が配設されている。
これにより、プリズム集合体４４４Ｘの接合面に垂直な断面形状は、略等脚台形となる。また、プリズム集合体４４４Ｘの断面形状の略等脚台形の平行な辺のうち長辺側の側面が第３の入射面（入射面４４４Ｃ_０）で、短辺側の側面が射出面４４４Ｄ_０となり、プリズム集合体４４４Ｘの断面形状の略等脚台形の長さが等しい２辺側の側面がそれぞれ第１の入射面（入射面４４４Ａ_０）と第２の入射面（入射面４４４Ｂ_０）となる。

主プリズム４４４Ｍを構成する４つのプリズム４４４Ａ，４４４Ｂ，４４４Ｃ，４４４Ｄは、それぞれ三角柱状の形状を有する。４つのプリズム４４４Ａ，４４４Ｂ，４４４Ｃ，４４４Ｄは、相互に接続された接続面が該接続面に垂直な平面方向で切断した場合に略Ｘ字状になるように配置される。
この主プリズム４４４Ｍは、液晶パネル４４１Ｒ側に入射面４４４Ａ_０（第１の入射面）を有する副プリズム４４４Ｎが接続される第１プリズム４４４Ａ、液晶パネル４４１Ｂ側に入射面４４４Ｂ_０（第２の入射面）を有する副プリズム４４４Ｎが接続される第２プリズム４４４Ｂ、液晶パネル４４１Ｇ側に入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）を有する第３プリズム４４４Ｃ、および合成された色光を射出する射出面４４４Ｄ_０を有する第４プリズム４４４Ｄが配列して構成されている。

また、上述した４つのプリズム４４４Ａ，４４４Ｂ，４４４Ｃ，４４４Ｄの略Ｘ字状に交差する２つの接続面には、一方の接続面に赤色光を反射し他の色光を透過する誘電体多層膜を備えるダイクロイックミラー層４６０ａが、他方の接合面に青色光を反射し他の色光を透過する誘電体多層膜を備えるダイクロイックミラー層４６０ｂが介装される。

第１プリズム４４４Ａには、液晶パネル４４１Ｒから射出される赤色光の光束を入射する入射面４４４Ａ_０（第１の入射面）を有する断面が略三角形状の副プリズム４４４Ｎが配設され相互に接続されている。この副プリズム４４４Ｎの入射面４４４Ａ_０（第１の入射面）が、液晶パネル４４１Ｒから射出される赤色光についての、色合成光学装置４４４全体の光束入射端面である。

第２プリズム４４４Ｂには、液晶パネル４４１Ｂから射出される青色光の光束を入射する入射面４４４Ｂ_０（第２の入射面）を有する断面が略三角形状の副プリズム４４４Ｎが配設されて相互に接続されている。この副プリズム４４４Ｎの入射面４４４Ｂ_０（第２の入射面）が、液晶パネル４４１Ｂから射出される青色光についての、色合成光学装置４４４全体の光束入射端面である。

第３プリズム４４４Ｃには、液晶パネル４４１Ｇから射出される緑色光の光束を入射する入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）側に、断面が略矩形状の放熱用部材４５０が配設されている。従って、放熱用部材４５０の端面が、液晶パネル４４１Ｇから射出される緑色光についての、色合成光学装置４４４全体の光束入射端面である。

また、図１にも示したように、この放熱用部材４５０には、射出側偏光板４４３Ｇが形成されており、この放熱用部材４５０を配設することにより、当該偏光膜４４３Ｇの放熱・冷却が好適に行われることになる。
ここで、放熱用部材４５０は、透光性を備えた熱伝導性部材であり、プリズム集合体４４４Ｘ（主プリズム４４４Ｍ，副プリズム４４４Ｎ）を構成する材料より熱伝導性のよい材料で構成され、例えば、プリズム集合体４４４Ｘが硼珪酸ガラス等で構成される場合には、放熱用部材４５０は、サファイアや水晶等の材料で構成されるようにすればよい。
また、一般に、この放熱用部材４５０を構成する材料の熱伝導率は、概ね６．２〜１０．６Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であることが好ましい。

第４プリズム４４４Ｄは、第３プリズム４４４Ｃに入射され、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過した緑色光と、第１プリズム４４４Ａに入射され、ダイクロイックミラー層４６０ａに反射された赤色光と、第２プリズム４４４Ｂに入射され、ダイクロイックミラー層４６０ｂに反射された青色光とが合成された光束を射出面４４４Ｄ_０から射出する。
そして、この合成されたカラー画像が、投写光学装置である投写レンズ３から射出されることになる。

主プリズム４４４Ｍは、このように４つのプリズム（第１プリズム４４４Ａ，第２プリズム４４４Ｂ，第３プリズム４４４Ｃ及び第４プリズム４４４Ｄ）が接合されることによって形成される。図２に示すように、第３プリズム４４４Ｃの２つの斜辺側の面と、第１プリズム４４４Ａと第２プリズム４４４Ｂの一方の斜辺側の面とを接続し、この第１プリズム４４４Ａと第２プリズム４４４Ａの他方の斜辺側の面と、第４プリズム４４４Ｄの斜辺側の面とを接続する構成をとる。また、これにより形成される接続面に、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂが形成される。

この主プリズム４４４Ｍに対して配設される２つの副プリズム４４４Ｎは、断面が略直角三角形状のものをそれぞれ使用している。２つの副プリズム４４４Ｎは、主プリズム４４４Ｍの第１プリズム４４４Ａの底辺側の面と、第２プリズム４４４Ｂの底辺側の面とにそれぞれ接合されている。

また、副プリズム４４４Ｎの光入射端面（入射面４４４Ａ_０：第１の入射面）とダイクロイックミラー層４６０ａとがなす角度αまたは副プリズム４４４Ｎの光入射端面（入射面４４４Ｂ_０：第２の入射面）とダイクロイックミラー層４６０ｂとのなす角度βは、当該プリズム集合体４４４Ｘに入射される青色光及び赤色光の入射方向および反射方向を決定するものである。
この角度α及び角度βは、光学装置４４を構成する入射側偏光板４４２、液晶パネル４４１、及び射出側偏光板４４３から射出される各色光が合成され光学像を形成するように、適切な角度に決定される。

また、副プリズム４４４Ｎを構成する材料は、主プリズム４４４Ｍを構成する材料と屈折率が同じ材料を用いることが好ましいが、屈折率が異なる材料を用いてもよい。副プリズム４４４Ｎを構成する材料として、主プリズム４４４Ｍと屈折率が異なる材料を用いる場合には、かかる屈折率の差を利用して、前記した角度α、角度βの調整をすることが好ましい。

また、本実施形態にあっては、図２に示すように、第３プリズム４４４Ｃと第４プリズム４４４Ｄ、第１プリズム４４４Ａと第２プリズム４４４Ｂ、および２つの副プリズム４４４Ｎ同士は、それぞれ形状を同じとしたプリズムを使用している。さらに、射出面４４４Ｄ_０に垂直な平面方向で切断した略三角形状である断面から見て、第１プリズム４４４Ａ及び副プリズム４４４Ｎからなる略三角形の高さｔ_１と、第２プリズム４４４Ｂ及び副プリズム４４４Ｎからなる略三角形の高さｔ_１とは等しく、また、第３プリズム４４４Ｃの三角形の高さｔ_２より、第１プリズム４４４Ａ及び副プリズム４４４Ｎからなる略三角形の高さｔ_１や第２プリズム４４４Ｂ及び副プリズム４４４Ｎからなる略三角形の高さｔ_１の方が大きいプリズムを用いている。

このようにプリズム集合体４４４Ｘを構成することによって、プリズム集合体４４４Ｘは、接合面に垂直な平面方向で切断した場合の断面形状は略等脚台形となり、前述した液晶パネル４４１Ｒから射出され副プリズム４４４Ｎの入射面４４４Ａ_０（第１の入射面）から入射し主プリズム４４４Ｍを通って射出される赤色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第１の入射面４４４Ａ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）と、液晶パネル４４１Ｂから射出され副プリズム４４４Ｎの入射面４４４Ｂ_０（第２の入射面）から主プリズム４４４Ｍを通って射出される青色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第２の入射面４４４Ｂ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）とは同一に設定される。
なお、これらはいずれも２つのダイクロイックミラー層４６０ａまたはダイクロイックミラー層４６０ｂにより反射される２つの色光の光路長となる。

一方、液晶パネル４４１Ｇから射出され副プリズム４４４Ｎは介さずに入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）から入射し主プリズム４４４Ｍを通って射出される緑色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第３の入射面４４４Ｃ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長。これは２つのダイクロイックミラー層４６０ａおよび４６０ｂを透過する色光の光路長となる）は、前記した赤色光及び青色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長よりも短く設定されることになる。
なお、本実施形態において、光路長とは、幾何学的な長さと屈折率との積から求められる光学的な長さをいう。

このようにして、プリズム集合体４４４Ｘ内の緑色光の光路長が他の色光の光路長より短い分の光路長を有する放熱用部材４５０を緑色光の光路内に配設することができ、射出側偏光板４４３Ｇを放熱用部材４５０に形成させることにより、射出側偏光板４４３Ｇの冷却を効率的に行うことができる。

次に、前述した色合成光学装置４４４において、入射される赤色光、緑色光、及び青色光の色合成過程を説明する。
まず、液晶パネル４４１Ｇから射出された緑色光は、透光性を備えた放熱用部材４５０を通過して、第３プリズム４４４Ｃの入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）に入射する。第３プリズム４４４Ｃに入射した緑色光は、２つのダイクロイックミラー層４６０ａおよび４６０ｂを透過して、第１プリズム４４４Ａ及び第２プリズム４４４Ｂを透過して第４プリズム４４４Ｄに入射される。

一方、液晶パネル４４１Ｒから射出された赤色光は、副プリズム４４４Ｎの光入射端面（入射面４４４Ａ_０：第１の入射面）から入射され、赤色光は副プリズム４４４Ｎを通過して第１プリズム４４４Ａに入射される。また、第１プリズム４４４Ａに入射された赤色光は、一部はダイクロイックミラー層４６０ｂを透過しさらに第４プリズム４４４Ｄを透過しダイクロイックミラー層４６０ａにより反射され、残りの部分は直接ダイクロイックミラー層４６０ａにより反射されて、第４プリズム４４４Ｄに入射される。
同様に、液晶パネル４４１Ｂから射出された青色光は、副プリズム４４４Ｎの光入射端面（入射面４４４Ｂ_０：第２の入射面）から入射され、副プリズム４４４Ｎを通過して第２プリズム４４４Ｂに入射される。
また、第２プリズム４４４Ｂに入射された青色光は、一部はダイクロイックミラー層４６０ａを透過しさらに第４プリズム４４４Ｄを透過しダイクロイックミラー層４６０ｂにより反射され、残りの部分は直接ダイクロイックミラー層４６０ｂにより反射されて、第４プリズム４４４Ｄに入射される。

このようにして、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過した緑色光と、２つのダイクロイックミラー層４６０ａまたはダイクロイックミラー層４６０ｂに反射された赤色光及び青色光は、第４プリズム４４４Ｄに入射され、第４プリズム４４４Ｄの射出面４４４Ｄ_０から射出される。

そして、合成されたカラー画像が、投写光学装置である投写レンズ３から射出されることになり、各色光は、このプリズム集合体４４４Ｘからなる色合成光学装置４４４により合成されて、画像光を形成することになる。

（III）第１実施形態の効果：
前記した第１実施形態によれば、下記の効果を好適に奏することができる。
（１）色合成光学装置４４４のプリズム集合体４４４Ｘが、液晶パネル４４１Ｒから射出され副プリズム４４４Ｎに入射し主プリズム４４４Ｍを通って射出される赤色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第１の入射面４４４Ａ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）と、液晶パネル４４１Ｂから射出され副プリズム４４４Ｎに入射し主プリズム４４４Ｍを通って射出される青色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第２の入射面４４４Ｂ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）とがそれぞれ同一に設定される一方、液晶パネル４４１Ｇから射出され副プリズム４４４Ｎは介さずに主プリズム４４４Ｍを通って射出される緑色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第３の入射面４４４Ｃ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）は、赤色光及び青色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長よりも短く設定されている。このようなプリズム集合体４４４Ｘの構成により、プリズム集合体４４４Ｘ内の緑色光の光路長の他の色光の光路長より短い分の光路長を有する放熱用部材４５０を緑色光の光路内に配設することができる。よって、図２に示すように、射出側偏光板４４３Ｇを放熱用部材４５０に配設させることにより、射出側偏光板４４３Ｇの冷却を効率的に行うことができる。

（２）プリズム集合体４４４Ｘが、４つのプリズム４４４Ａ，４４４Ｂ，４４４Ｃ，４４４Ｄの該接合面に垂直な平面方向で切断した場合の断面形状が２つの長辺と２つの短辺とを有する略横長長方形である主プリズム４４４Ｍと、この主プリズム４４４Ｍの該２つの短辺側の側面にそれぞれ接続される２つの副プリズム４４４Ｎとが、プリズム集合体４４４Ｘの該接合面に垂直な断面形状が等脚台形となるように構成されている。このようなプリズム集合体４４４Ｘの構成により、プリズム集合体４４４Ｘの該断面形状の略等脚台形の平行な辺のうち長辺側の側面が緑色光の光入射面（第３の入射面４４４Ｃ_０）で、短辺側の側面が合成された色光を射出する射出面４４４Ｄ_０であり、プリズム集合体４４４Ｘの該断面形状の略等脚台形の長さが等しい２辺側の側面がそれぞれ赤色光の光入射面と青色光の光入射面（第１の入射面４４４Ａ_０及び第２の入射面４４４Ｂ_０）であるので、前記した２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過する色光（緑色光）のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長を前記した２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂにより反射される他の色光（赤色光及び青色光）のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長より短くすることを確実に行うことができるとともに、前記した２つのダイクロイックミラー層４６０ａまたはダイクロイックミラー層４６０ｂにより反射される２つの色光（赤色光及び青色光）のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長をそれぞれ同一に設定することも確実に行うことができる。その結果、（１）の効果が確実に奏されることになる。

（３）また、プリズム集合体４４４Ｘ内の緑色光の光路長（第３の入射面４４４Ｃ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）をプリズム集合体４４４Ｘ内の赤色光及び青色光の光路長（第１の入射面４４４Ａ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長及び第２の入射面４４４Ｂ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）よりも放熱用部材４５０の光路長分短くすることで、放熱用部材４５０を緑色光の光路中に備えることによって光路長を増加させることがなく、色合成光学装置４４４をコンパクトにすることができ、その結果、光学装置４４の小型化を好適に図ることができる。

（４）プリズム集合体４４４Ｘにおける２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過する色光である緑色光が入射されるプリズム（第３プリズム４４４Ｃ）の入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）に対して、プリズムを構成する材料より熱伝導性のよい放熱用部材４５０を配設しているので、当該入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）に形成された射出側偏光板４４３Ｇの冷却を効率的に行うことができ、光学装置４４の冷却効果をより一層好適に行うことができる。

（５）２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過する色光を緑色光、また、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂにより反射される２つの色光を赤色光及び青色光としているので、一般的に使用される光源から射出される光束の熱の発生が高いとされる緑色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長を、他の青色光や赤色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長よりも短く設定しやすい。従って、プリズム集合体４４４Ｘ内の緑色光の光路長の他の色光の光路長より短い分の光路長を有する放熱用部材４５０を緑色光の光路内に容易に配設することができ、緑色光の射出側偏光板４４３Ｇ等を放熱用部材４５０に形成することにより射出側偏光板４４３Ｇ等を効率よく冷却することを可能とする。また、これにより、前記した効果（１）〜（４）をより好適に奏することができる。

（６）光学装置４４において、放熱用部材４５０には射出側偏光板４４３（４４３Ｇ）が設けられている構成となっているので、当該射出側偏光板４４３（４４３Ｇ）の冷却が効率よく行われることとなる。

（７）プロジェクタ１が、前記（１）〜（６）の効果を奏する光学装置４４を備えているので、前記した光学装置４４と同様の作用・効果を享受できる。
また、色合成光学装置４４４の冷却を放熱用部材４５０を配設することにより実施できるため、光学装置４４を冷却する冷却ファンの数量および送風量等を増加させる必要がないので、プロジェクタ１に具備される冷却ファンの小型化を図ることができ、これによりプロジェクタ１の小型化を図ることが可能となる。
そして、プロジェクタ１の小型化により、製造コストの削減をも効率的に図ることができる。

（８）また、プロジェクタ１を構成する光源が、第３の色光（緑色光）の光量が第１の色光および第２の色光（赤色光及び青色光）の光量よりも多い光束を射出する場合には、前記した（７）の効果がより効率的に発揮される。
すなわち、光学装置４４の第３の色光の光路内には放熱用部材４５０が配設されているので、第３の色光の光量が多く、発熱量が多くても射出側偏光板４４３Ｇの冷却を効率的に行うことができる。

（IV）第２実施形態：
次に、本発明に係る第２実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

前記した第１実施形態にあっては、色合成光学装置４４４を構成する、プリズム集合体４４４Ｘは、４つのプリズムからなり、４つのプリズムの接合面に垂直な平面方向で切断した場合の断面形状が２つの長辺と２つの短辺を有する横長長方形である主プリズム４４４Ｍと、主プリズム４４４Ｍの該２つの短辺側の側面にそれぞれ接続される２つの副プリズム４４４Ｎから形成され、プリズム集合体４４４Ｘは、該接合面に垂直な平面方向で切断した断面形状が横長の等脚台形状であるものであった。

これに対して第２実施形態では、プリズム集合体４４４Ｘが、該接合面に垂直な平面方向で切断した場合の断面形状が横長の等脚台形状であることについて第１実施形態のプリズム集合体４４４Ｘと共通するが、このプリズム集合体４４４Ｘが、副プリズム４４４Ｎを必要としない４つのプリズム４４４Ａ_２，４４４Ｂ_２，４４４Ｃ_２，４４４Ｄ_２からなる点について第１実施形態と相違する。

図３は、第２実施形態に係るプロジェクタ１における光学系４の構造を示した模式図であり、また、図４は、第２実施形態における色合成光学装置４４４を備えた光学装置４４の構造を示した模式図である。
図３及び図４に示すように、本実施形態の光学系の構造及び色合成光学装置４４４の構造は、プリズム集合体４４４Ｘを構成する各プリズム４４４Ａ_２，４４４Ｂ_２，４４４Ｃ_２，４４４Ｄ_２の形状が、第１実施形態の各プリズム４４４Ａ，４４４Ｂ，４４４Ｃ，４４４Ｄの形状と異なり、これにより副プリズム４４４Ｎを必要としないこととなる一方、これ以外は第１実施形態の光学系４及び光学装置４４の構造と共通するものである。

すなわち、プリズム集合体４４４Ｘを構成する４つのプリズム４４４Ａ_２，４４４Ｂ_２，４４４Ｃ_２，４４４Ｄ_２は、それぞれ三角柱状の形状を有し、相互に接続された接続面が該接続面に垂直な平面方向で切断した場合に略Ｘ字状になるように配置される。
このプリズム集合体４４４Ｘは、液晶パネル４４１Ｒから射出された色光が入射する光入射面４４４Ａ_０（第１の入射面）を有する第１プリズム４４４Ａ_２、液晶パネル４４１Ｂから射出された色光を入射する光入射面４４４Ｂ_０（第２の入射面）を有する第２プリズム４４４Ｂ_２、液晶パネル４４１Ｇから射出された光束が入射する光入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）を有する第３プリズム４４４Ｃ_２、および合成された色光を射出する射出面４４４Ｄ_０を有する第４プリズム４４４Ｄ_２が配列して構成されている。

また、上述した４つのプリズム４４４Ａ_２，４４４Ｂ_２，４４４Ｃ_２，４４４Ｄ_２の略Ｘ字状に交差する２つの接続面には、一方の接続面に赤色光を反射し他の色光を透過する誘電体多層膜を備えるダイクロイックミラー層４６０ａが、他方の接合面に青色光を反射し他の色光を透過する誘電体多層膜を備えるダイクロイックミラー層４６０ｂが介装されている。

第１プリズム４４４Ａ_２には、液晶パネル４４１Ｒから射出される赤色光の光束が入射する。副プリズム４４４Ｎが配設されないため、この第１プリズム４４４Ａ_２の入射面４４４Ａ_０（第１の入射面）が、液晶パネル４４１Ｒから射出される赤色光についての、色合成光学装置４４４全体の光束入射端面となる。
同様に、第２プリズム４４４Ｂ_２には、液晶パネル４４１Ｂから射出される青色光の光束が入射する。この第２プリズム４４４Ｂ_２の入射面４４４Ｂ_０（第２の入射面）が、液晶パネル４４１Ｂから射出される青色光についての、色合成光学装置４４４全体の光束入射端面にもなる。

第３プリズム４４４Ｃ_２には、液晶パネル４４１Ｇから射出される緑色光の光束が入射する。第１プリズム４４４Ｃ_２の入射面４４４Ｃ_０（第３の入射面）には、断面が略矩形状の放熱用部材４５０が配設されている。この放熱用部材４５０の端面が、液晶パネル４４１Ｇから射出される緑色光についての、色合成光学装置４４４全体の光束入射端面にもなっている点や、この放熱用部材４５０に、射出側偏光板４４３である偏光膜４４３Ｇが形成されている点について、第１実施形態における第３プリズム４４４Ｃと共通する。

そして、第４プリズム４４４Ｄ_２も、第１実施形態と同様、第３プリズム４４４Ｃ_２に入射され、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過した緑色光と、第１プリズム４４４Ａ_２に入射され、ダイクロイックミラー層４６０ａに反射された赤色光と、第２プリズム４４４Ｂ_２に入射され、ダイクロイックミラー層４６０ｂに反射された青色光とが合成された光束を射出面４４４Ｄ_０から射出する。この合成されたカラー画像が、投写光学装置である投写レンズ３から射出されることになる。

本実施形態にあっては、図４に示すように、第１プリズム４４４Ａ_２と第２プリズム４４４Ｂ_２はそれぞれ形状を同じとしたプリズムを使用しているが、第３プリズム４４４Ｃ_２と第４プリズム４４４Ｄ_２は、接合面に垂直な断面が相似形状（第３プリズム４４４Ｃ_２の方が大きい）であるプリズムを使用している。

一方、射出面４４４Ｄ_０に垂直な平面方向に切断した三角形状である断面から見て、第１プリズム４４４Ａ_２及び第２プリズム４４４Ｂ_２の三角形の高さが等しい点や（これらの高さをｔ_３とする）、第３プリズム４４４Ｃ_２の三角形の高さ（ｔ_４とする）より、第１プリズム４４４Ａ_２及び第２プリズム４４４Ｂ_２の三角形の高さｔ_３の方が大きいプリズムを用いている点については第１実施形態と共通する。
よって、プリズム集合体であるプリズム集合体４４４Ｘは、接合面に垂直な平面方向で切断した場合の断面形状が横長の略等脚台形状となる。

従って、前記した第１実施形態と同様、このようにプリズム集合体４４４Ｘを構成することによって、プリズム集合体４４４Ｘは、接合面に垂直な平面方向で切断した場合の断面形状は略等脚台形となり、前述した液晶パネル４４１Ｒから射出され、第１プリズム４４４Ａ_２に入射される赤色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第１の入射面４４４Ａ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）と、液晶パネル４４１Ｂから射出され、第２プリズム４４４Ｂ_２に入射される青色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第２の入射面４４４Ｂ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長）とは同一に設定される（この光路長は、いずれも２つのダイクロイックミラー層４６０ａまたはダイクロイックミラー層４６０ｂにより反射される２つの色光の光路長となる）。

また、液晶パネル４４１Ｇから射出され、第３プリズム４４４Ｃ_２に入射される緑色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長（第３の入射面４４４Ｃ_０から射出面４４４Ｄ_０までの光路長。これは、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過する色光の光路長でもある）は、赤色光及び青色光のプリズム集合体４４４Ｘ内の光路長よりも短く設定されることになる。
このようにして、プリズム集合体４４４Ｘ内の緑色光の光路長の他の色光の光路長より短い分の光路長を有する放熱用部材４５０を配設することができ、射出側偏光板４４３Ｇを放熱用部材４５０に形成させることにより射出側偏光板４４３Ｇの冷却を効率的に行うことができる。

ここで、プリズム集合体４４４Ｘにおける、赤色光が入射する第１の入射面４４４Ａ_０とダイクロイックミラー層４６０ａとがなす角度γと、青色光が入射する第２の入射面４４４Ｂ_０とダイクロイックミラー層４６０ｂとのなす角度δとは、第１実施形態における副プリズム４４４Ｎの第１の入射面４４４Ａ_０とダイクロイックミラー層４６０ａとがなす角度αと副プリズム４４４Ｎの第２の入射面４４４Ｂ_０とダイクロイックミラー層４６０ｂとがなす角度βと同様、プリズム集合体４４４Ｘに入射される青色光及び赤色光の入射方向および反射方向を決定するものであるが、この角度γ及び角度δも、光学装置４４を構成する入射側偏光板４４２、液晶パネル４４１、及び射出側偏光板４４３から射出される各色光が合成され光学像を形成するように適切な角度に決定される。

なお、本実施形態の色合成光学装置４４４において、入射される赤、緑、青色光の合成過程については、副プリズム４４４Ｎを配設しないこと以外は、前記した第１実施形態の色合成光学装置４４４における色合成過程と略同様であり、説明を省略する。

（Ｖ）第２実施形態の効果：
前記した第２実施形態によれば、前記した（１）〜（８）と略同様の効果のほか、下記の効果を奏することができる。
（９）副プリズム４４４Ｎを必要とせず、プリズムの数を４つとすることができるので、前記した第１実施形態の色合成光学装置４４４と比較して部材の削減を図ることができ、この部材削減により製品コストの削減を行うことが可能となる。

（VI）実施形態の変形：
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。
例えば、前述した実施形態では、第３の入射面４４４Ｃ_０から射出面４４４Ｄ_０までの緑色光の光路長は、第１の入射面４４４Ａ_０から射出面４４４Ｄ_０までの赤色光の光路長及び第２の入射面４４４Ｂ_０から射出面４４４Ｄ_０までの青色光の光路長よりも、放熱用部材４５０内の緑色光の光路長分短く設定されていたが、これに限定されない。液晶パネル４４１Ｇから射出面４４４Ｄ_０までの緑色光の光路長と、液晶パネル４４１Ｒから射出面４４４Ｄ_０までの赤色光の光路長と、液晶パネル４４１Ｂから射出面４４４Ｄ_０までの青色光の光路長とが、全て同一となっていれば、第３の入射面４４４Ｃ_０から射出面４４４Ｄ_０までの緑色光の光路長が、第１の入射面４４４Ａ_０から射出面４４４Ｄ_０までの赤色光の光路長及び第２の入射面４４４Ｂ_０から射出面４４４Ｄ_０までの青色光の光路長よりも、放熱用部材４５０内の緑色光の光路長分短く設定されていなくてもよい。つまり、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂから射出面４４４Ｄまでの各色光の光路中に介在するプリズム集合体４４４Ｘを構成する各プリズム以外の、放熱用部材４５０、空気層、その他の光学部品による光路長が各色光毎に相違している場合に、その相違分が解消され各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂから射出面４４４Ｄまでのそれぞれの色光の光路長が同一になるように、プリズム集合体４４４Ｘを構成する各プリズムの形状を適宜設定してもよい。
例えば、前記した実施形態（第１実施形態及び第２実施形態）では、色合成光学装置４４４において、プリズムは６つ（第１実施形態）または４つ（第２実施形態）で構成されていたが、これに限らず、２つ、３つ、５つまたは７つ以上で構成してもよい。

前記した実施形態では、射出側偏光板４４３をプリズムまたは放熱用部材４５０等に形成した例を示したが、これには限定されず、射出側偏光板以外の光学素子をプリズムまたは放熱用部材４５０等に形成してもよい。

前記した実施形態では、放熱用部材４５０として、断面が略矩形状のものを例として説明したが、これには限定されず、従来公知の他の形状を採用して放熱用部材４５０としてもよい。

前記した実施形態では、プリズムに入射及び射出される３つの色光のうち、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂにより反射される２つの色光を赤色光及び青色光とし、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過する色光を緑色光とした例を示したが、これには限定されず、２つのダイクロイックミラー層４６０ａ，４６０ｂを透過する色光を赤色光や青色光としても問題はない。

前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から投写を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投写を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の光学装置及びプロジェクタは、例えば、会議、学会、展示会等でのマルチメディアプレゼンテーションに適用される光学装置及びプロジェクタとして多目的に利用することができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタにおける光学系の構造を示した模式図。第１実施形態における色合成光学装置を備えた光学装置の構造を示した模式図。本発明の第２実施形態に係るプロジェクタにおける光学系の構造を示した模式図。第２実施形態における色合成光学装置を備えた光学装置の構造を示した模式図。従来のプロジェクタの光学装置の構造を示した模式図。

符号の説明

１…プロジェクタ、３…投写レンズ（投写光学装置）、４１…インテグレータ照明光学系、４２…色分離光学系、４３…リレー光学系、４４…光学装置、４４１…液晶パネル、入射側偏光板、４４３…射出側偏光板、４４３Ｒ，４４３Ｇ，４４３Ｂ…偏光膜、４４４…色合成光学装置、４４４Ｘ…プリズム集合体、４４４Ａ，４４４Ａ_２…第１プリズム、４４４Ｂ，４４４Ｂ_２…第２プリズム、４４４Ｃ，４４４Ｃ_２…第３プリズム、４４４Ｄ，４４４Ｄ_２…第４プリズム、４４４Ａ_０…第１の入射面、４４４Ｂ_０…第２の入射面、４４４Ｃ_０…第３の入射面、４４４Ｄ_０…射出面、４４４Ｍ…主プリズム、４４４Ｎ…副プリズム、４５０…放熱用部材、４６０ａ，４６０ｂ…ダイクロイックミラー層

Claims

入射された第１〜第３の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する第１〜第３の光学変調装置と、前記第１〜第３の光学変調装置によって変調された前記第１〜第３の色光を合成する色合成光学装置とを備えた光学装置であって、
前記色合成光学装置は、相互に接続される複数のプリズムからなるプリズム集合体と、前記複数のプリズムの接続面のうち相互に交差する２つの接合面の一方の接続面に介装される第１のダイクロイックミラー層と他方の接続面に介装される第２のダイクロイックミラー層とを備え、
前記第１のダイクロイックミラー層は、前記第１の色光を反射し前記第２の色光と前記第３の色光とを透過し、
前記第２のダイクロイックミラー層は、前記第２の色光を反射し前記第１の色光と前記第３の色光とを透過し、
前記プリズム集合体は、前記第１〜第３の光学変調装置で変調された第１〜第３の色光をそれぞれ入射する第１〜第３の入射面と、合成された第１〜第３の光束を射出する射出面とを備え、
前記第３の色光の光量は、前記第１の色光および前記第２の色光の光量よりも多く設定されており、
前記第３の入射面には、当該プリズムを構成する材料より熱伝導性のよい放熱用部材が設けられ、
前記第１の入射面から前記射出面までの光路長及び前記第２の入射面から前記射出面までの光路長がそれぞれ同一に設定され、
前記第３の入射面から前記射出面までの光路長は、前記第１の入射面から前記射出面までの光路長及び前記第２の入射面から前記射出面までの光路長よりも、前記放熱用部材内の光路長分短いことを特徴とする光学装置。
請求項１に記載の光学装置において、
前記プリズム集合体は、前記２つの接続面が相互に交差するようにして接続された４つのプリズムで構成され前記接合面に垂直な断面形状が２つの長辺と２つの短辺を有する略長方形である主プリズムと、前記主プリズムの前記断面形状の前記２つの短辺側の側面にそれぞれ接続される２つの副プリズムとを備え、
前記プリズム集合体の前記接合面に垂直な断面形状は、略等脚台形であり、
前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の平行な辺のうち長辺側の側面が前記第３の入射面で、短辺側の側面が前記射出面であり、
前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の長さが等しい２辺側の側面がそれぞれ前記第１の入射面と第２の入射面であることを特徴とする光学装置。
請求項１に記載の光学装置において、
前記プリズム集合体は、前記２つの接続面が相互に交差するようにして接続された４つのプリズムで構成され前記接合面に垂直な断面形状が略等脚台形であり、
前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の平行な辺のうち長辺側の側面が前記第３の入射面で、短辺側の側面が前記射出面であり、
前記プリズム集合体の前記断面形状の略等脚台形の長さが等しい２辺側の側面がそれぞれ前記第１の入射面と第２の入射面であることを特徴とする光学装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学装置において、
前記第３の色光が緑色光であり、
前記第１の色光が赤色光と青色光とのうちの一方であり、
前記第２の色光が赤色光と青色光とのうちの他方であることを特徴とする光学装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光学装置において、
前記放熱用部材には偏光板が配設されていることを特徴とする光学装置。
光源と、光源から射出された光束を第１〜第３の色光に分離する色分離光学装置と、前記色分離光学装置で分離された第１〜第３の色光をそれぞれの画像情報に応じて変調し変調された前記第１〜第３の色光を合成して射出する光学装置と、前記光学装置にて合成された画像光を拡大投写する投写光学装置を備えたプロジェクタであって、
前記光学装置は請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光学装置であることを特徴とするプロジェクタ。