投射型表示装置
【課題】光の利用効率、表示画像の色再現性を向上できる投射型表示装置を提供する。
【解決手段】光源１と、複数の異なる色成分の照明光に対応し、各色成分の照明光を表示画像に応じて空間変調して、変調光を入射光方向とは異なる方向に反射させる複数の空間光変調素子4R,4G,4Bと、光源からの照明光を複数の異なる色成分の照明光に分離して、各色成分の照明光を対応する空間光変調素子に導き、空間光変調素子からの変調光を合成して投影光として出射する色分離合成手段３と、を有する投射型表示装置において、色分離合成手段３は、同一光学平面に形成された光学特性の異なる第１，第２ダイクロイック膜領域21,22を有し、第１または第２ダイクロイック膜領域21または22の一方で、光源１からの照明光から第１色成分の照明光を分離し、他方で、第１色成分の変調光を含む少なくとも２つの異なる色成分の変調光を合成して投影光として出射することを特徴とする。
【解決手段】光源１と、複数の異なる色成分の照明光に対応し、各色成分の照明光を表示画像に応じて空間変調して、変調光を入射光方向とは異なる方向に反射させる複数の空間光変調素子4R,4G,4Bと、光源からの照明光を複数の異なる色成分の照明光に分離して、各色成分の照明光を対応する空間光変調素子に導き、空間光変調素子からの変調光を合成して投影光として出射する色分離合成手段３と、を有する投射型表示装置において、色分離合成手段３は、同一光学平面に形成された光学特性の異なる第１，第２ダイクロイック膜領域21,22を有し、第１または第２ダイクロイック膜領域21または22の一方で、光源１からの照明光から第１色成分の照明光を分離し、他方で、第１色成分の変調光を含む少なくとも２つの異なる色成分の変調光を合成して投影光として出射することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の空間光変調素子を用いる投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射型の空間光変調素子として、例えば、反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Silicon）や、デジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micromirror Device）が知られている。また、このような反射型の空間光変調素子を用いる投射型表示装置として、例えば、図８に示すように、空間光変調素子により、変調光を照明光の入射方向と異なる方向に反射させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８に示す投射型表示装置においては、光源ランプ１１１から放射される照明光Ｌｉを、楕円鏡１１２で集光もしくは平行光にして、コンデンサレンズ１１３を経てＴＩＲプリズム１１４に入射させ、ここで全反射させて色分離合成手段１１５に入射させている。
【０００４】
色分離合成手段１１５は、第１プリズム１１６、第２プリズム１１７および第３プリズム１１８を有し、第１プリズム１１６は、第２プリズム１１７と空気層１１９を介して離間して配置され、第２プリズム１１７および第３プリズム１１８は、接合して配置されている。また、第１プリズム１１６には、空気層１１９側の面に、赤色（Ｒ）成分の光は反射させ、他の色成分の光は透過させる第１ダイクロイック膜１２１が形成されており、第２プリズム１１７と第３プリズム１１８との接合面には、緑色（Ｇ）成分の光は透過させ、青色（Ｂ）成分の光は反射させる第２ダイクロイック膜１２２が形成されている。
【０００５】
ＴＩＲプリズム１１４を経て色分離合成手段１１５に入射する照明光Ｌｉは、先ず、第１プリズム１１６のプリズム面１１６ａに入射し、該プリズム面１１６ａを透過した後、第１ダイクロイック膜１２１でＲ成分の照明光ＬＲｉが反射されて分離され、残りの色成分の照明光Ｌｉは、第１ダイクロイック膜１２１および空気層１１９を経て、第２プリズム１１７のプリズム面１１７ａに入射する。
【０００６】
第２プリズム１１７のプリズム面１１７ａに入射した照明光Ｌｉは、該プリズム面１１７ａを透過した後、第２ダイクロイック膜１２２でＢ成分の照明光ＬＢｉが反射されるとともに、Ｇ成分の照明光ＬＧｉが透過されてそれぞれ分離される。
【０００７】
一方、第１ダイクロイック膜１２１で反射されて分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第１プリズム１１６のプリズム面１１６ａで内部全反射された後、第１プリズム１１６の光学面１１６ｂから出射されてＲ用の反射型の空間光変調素子１３１Ｒに入射する。これにより、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは、空間光変調素子１３１Ｒで表示画像に応じて空間変調され、そのＲ変調光ＬＲｍが入射光方向とは異なる方向に反射される。
【０００８】
この空間光変調素子１３１Ｒで空間変調されたＲ変調光ＬＲｍは、光学面１１６ｂから第１プリズム１１６内に再び入射し、プリズム面１１６ａで内部全反射された後、第１ダイクロイック膜１２１で反射されて、プリズム面１１６ａを透過してＴＩＲプリズム１１４に入射する。
【０００９】
また、第２ダイクロイック膜１２２で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第３プリズム１１８を透過して、光学面１１８ａから出射されてＧ用の反射型の空間光変調素子１３１Ｇに入射する。これにより、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは、空間光変調素子１３１Ｇで表示画像に応じて空間変調され、そのＧ変調光ＬＧｍが入射光方向とは異なる方向に反射される。
【００１０】
この空間光変調素子１３１Ｇで空間変調されたＧ変調光ＬＧｍは、光学面１１８ａから第３プリズム１１８内に再び入射し、その後、第２ダイクロイック膜１２２を透過して第２プリズム１１７内に入射し、さらに、第２プリズム１１７のプリズム面１１７ａおよび空気層１１９を順次透過した後、第１ダイクロイック膜１２１を透過して第１プリズム１１６内に入射し、ここでＲ変調光ＬＲｍと合成されて、プリズム面１１６ａを透過してＴＩＲプリズム１１４に入射する。
【００１１】
また、第２ダイクロイック膜１２１で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第２プリズム１１７のプリズム面１１７ａで内部全反射された後、第２プリズム１１７の光学面１１７ｂから出射されてＢ用の反射型の空間光変調素子１３１Ｂに入射する。これにより、Ｂ成分の照明光ＬＢｉは、空間光変調素子１３１Ｂで表示画像に応じて空間変調され、そのＢ変調光ＬＢｍが入射光方向とは異なる方向に反射される。
【００１２】
この空間光変調素子１３１Ｂで空間変調されたＢ変調光ＬＢｍは、光学面１１７ｂから第２プリズム１１７内に再び入射し、プリズム面１１７ａで内部全反射された後、第２ダイクロイック膜１２２で反射されてＧ変調光ＬＧｍと合成され、さらに、プリズム面１１７ａおよび空気層１１９を順次透過した後、第１ダイクロイック膜１２１を透過して第１プリズム１１６内に入射し、ここでＲ変調光ＬＲｍと合成されて、プリズム面１１６ａを透過してＴＩＲプリズム１１４に入射する。
【００１３】
以上のように、色分離合成手段１１５は、ＴＩＲプリズム１１４を経て入射する光源ランプ１１１からの照明光Ｌｉを、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉに分離して対応する反射型の空間光変調素子１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂに導き、これら空間光変調素子１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂでそれぞれ空間変調されて入射光とは異なる方向に反射されたＲ，Ｇ，Ｂの変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを合成して、投影光ＬｐとしてＴＩＲプリズム１１４に入射させる。
【００１４】
色分離合成手段１１５で合成されてＴＩＲプリズム１１４に入射するＲ，Ｇ，Ｂの変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍからなる投影光Ｌｐは、該ＴＩＲプリズム１１４を透過することで、照明光Ｌｉと分離され、投影レンズ１３５によりスクリーン１３６上に投影表示される。
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４９６９７３０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図８に示した投射型表示装置においては、色分離合成手段１１５で分離されたＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉを、対応する反射型の空間光変調素子１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂでそれぞれ空間変調して、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを入射照明光方向とは異なる方向に反射させ、これら各色成分の変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを再び色分離合成手段１１５に入射させて合成するようにしている。
【００１７】
このため、色分離合成手段１１５において、Ｒ成分の照明光ＬＲｉおよびＲ成分の変調光ＬＲｍを反射させる第１ダイクロイック膜１２１に対する、照明光Ｌｉの入射角と、Ｒ成分の変調光ＬＲｍの入射角とは異なることになる。同様に、Ｂ成分の照明光ＬＢｉおよびＢ成分の変調光ＬＢｍを反射させる第２ダイクロイック膜１２２に対する、照明光Ｌｉの入射角と、Ｂ成分の変調光ＬＢｍの入射角とは異なることになる。
【００１８】
その結果、第１ダイクロイック膜１２１においては、例えば、図９に示すように、照明光Ｌｉの入射角に対して、分離するＲ成分の照明光ＬＲｉの反射率が最大となるように光学特性を最適化すると、合成するＲ成分の変調光ＬＲｍは、その入射角が照明光Ｌｉの入射角と異なるため、入射角依存性によって、反射率が最大となる波長がシフトすることになる。このため、図９において、Ｒ成分の照明光ＬＲｉのうち、波長域Ａの変調光は、投影光Ｌｐとして出射されなくなって、光の利用効率が低下するとともに、表示画像に偽色が発生して色再現性が低下することになる。また、逆に、第１ダイクロイック膜１２１の光学特性を、Ｒ成分の変調光ＬＲｍの入射角に対して、反射率が最大となるように最適化すると、照明光ＬｉからＲ成分を分離する際に、その一部が分離されなくなるため、同様の問題が生じることになる。
【００１９】
このような問題は、Ｂ成分の照明光ＬＢｉおよびＢ成分の変調光ＬＢｍを反射させる第２ダイクロイック膜１２２についても、同様に生じるものである。
【００２０】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、光の利用効率および表示画像の色再現性を向上できる投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成する請求項１に係る投射型表示装置の発明は、
照明光を出射する光源と、
複数の異なる色成分の照明光に対応して設けられ、各色成分の照明光を表示画像に応じて空間変調して、変調光を入射光方向とは異なる方向に反射させる複数の反射型の空間光変調素子と、
前記光源からの照明光を、前記複数の空間光変調素子に対応する複数の異なる色成分の照明光に分離して、各色成分の照明光を対応する前記空間光変調素子に導き、前記複数の空間光変調素子からの変調光を合成して投影光として出射する色分離合成手段と、を有する投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、同一平面に形成された光学特性の異なる第１ダイクロイック膜領域および第２ダイクロイック膜領域を有し、前記第１ダイクロイック膜領域または前記第２ダイクロイック膜領域で、前記光源からの照明光から第１色成分の照明光を分離し、前記第２ダイクロイック膜領域または前記第１ダイクロイック膜領域で、前記第１色成分の変調光を含む少なくとも２つの異なる色成分の変調光を合成して投影光として出射する、
ことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の投射型表示装置において、
前記複数の空間光変調素子は、前記色分離合成手段を経て入射する、それぞれ対応する色成分の照明光が、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光を垂直反射させるように配置されている、
ことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の投射型表示装置において、
前記複数の空間光変調素子は、前記色分離合成手段を経て入射する、それぞれ対応する色成分の照明光が、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光を斜反射させるように配置されている、
ことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項４に係る発明は、請求項１，２または３に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、第１接合面で接合された第１プリズムおよび第２プリズムを有し、
前記第１接合面に前記第１ダイクロイック膜領域および前記第２ダイクロイック膜領域が形成されている、
ことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させる光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項７に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させるように最適化された光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項８に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００２９】
請求項９に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させるように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００３０】
請求項１０に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００３１】
請求項１１に係る発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第１ダイクロイック膜領域および前記第２ダイクロイック膜領域が形成された面と異なる面に形成された第３ダイクロイック膜を有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成する、
することを特徴とするものである。
【００３２】
請求項１２に係る発明は、請求項５，７または９に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された第３ダイクロイック膜とを有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第１ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第３ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とするものである。
【００３３】
請求項１３に係る発明は、請求項６，８または１０に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された第３ダイクロイック膜とを有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第２ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成し、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第３ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とするものである。
【００３４】
請求項１４に係る発明は、請求項５，７または９に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された光学特性の異なる第４ダイクロイック膜領域および第５ダイクロイック膜領域とを有し、
前記第４ダイクロイック膜領域は、前記第１ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光に対して、第２色成分の照明光は反射させ、第３色成分の照明光は透過させて分離するように最適化された光学特性を有し、
前記第５ダイクロイック膜領域は、前記第２色成分の変調光は反射させ、前記第３色成分の変調光は透過させて合成するように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第５ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とするものである。
【００３５】
請求項１５に係る発明は、請求項６，８または１０に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された光学特性の異なる第４ダイクロイック膜領域および第５ダイクロイック膜領域とを有し、
前記第５ダイクロイック膜領域は、前記第２ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光に対して第２色成分の照明光は反射させ、第３色成分の照明光は透過させて分離するように最適化された光学特性を有し、
前記第４ダイクロイック膜領域は、前記第２色成分の変調光は反射させ、前記第３色成分の変調光は透過させて合成するように最適化された光学特性を有し、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第４ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とするものである。
【００３６】
請求項１６に係る発明は、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の投射型表示装置において、
前記第１色成分、前記第２色成分および前記第３色成分は、光の３原色成分である、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、光源からの照明光を複数の異なる色成分の照明光に分離して対応する反射型の空間光変調素子に導き、各空間光変調素子において入射照明光の方向とは異なる方向に反射された変調光を合成して出射する色分離合成手段の同一平面に、光学特性の異なる第１ダイクロイック膜領域および第２ダイクロイック膜領域を形成し、第１ダイクロイック膜領域または前記第２ダイクロイック膜領域の一方で、光源からの照明光から第１色成分の照明光を分離し、他方で、第１色成分の変調光を含む少なくとも２つの異なる色成分の変調光を合成するようにしたので、第１ダイクロイック膜領域および第２ダイクロイック膜領域のそれぞれの光学特性を、独立して最適化することができる。したがって、照明光と投影光との間での入射角依存性による波長シフトを低減できるので、光の利用効率を向上できるとともに、偽色の発生を低減して表示画像の色再現性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００３９】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る投射型表示装置の要部の構成を示す図である。この投射型表示装置は、３つの空間光変調素子を用いる３板式のもので、光源１から白色光の照明光Ｌｉを出射させ、この照明光Ｌｉを、光学系２を経て色分離合成手段３に入射させて、光の３原色であるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉに分離し、これら分離された各色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉを対応する反射型の空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射させる。
【００４０】
空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射した各色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉは、対応する空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにより表示画像に応じてそれぞれ空間変調して、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを入射照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉの方向とは異なる方向に反射させ、これら各色成分の変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを色分離合成手段３に入射させる。色分離合成手段３に入射した各色成分の変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍは、該色分離合成手段３で合成して投影光Ｌｐとして出射させ、この投影光Ｌｐを投影レンズ系５により、装置外部に設置されるスクリーン６に投影して画像を表示する。なお、図１では、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの中心に入射する照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉと、中心から反射される変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを図示している。
【００４１】
次に、各部の構成について、さらに詳細に説明する。
【００４２】
光源１は、高圧水銀ランプやキセノンランプ等の白色光を出射する公知のランプを用いて構成するか、あるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色ＬＥＤや３色レーザを用いて白色光を出射するように構成する。また、光学系２は、公知のコンデンサレンズで構成したり、必要に応じて、インテグレータロッドやフライアイレンズ等を組み合わせて構成したりすることができる。
【００４３】
色分離合成手段３は、本実施の形態では、第１プリズム１１、第２プリズム１２および第３プリズム１３を有して構成する。第１プリズム１１および第２プリズム１２は、光学平面同士を接合する。本明細書では、これら第１プリズム１１および第２プリズム１２の接合面を第１接合面と称し、符号１５で示す。この第１接合面１５には、光学特性の異なる第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２を形成する。
【００４４】
本実施の形態では、第１ダイクロイック膜領域２１は、Ｂ成分（第１色成分）の照明光ＬＢｉは透過し、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させる光学特性を有し、第２ダイクロイック膜領域２２は、第１ダイクロイック膜領域２１とは逆に、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは反射させ、他の色成分の変調光は透過させる光学特性を有して構成する。
【００４５】
また、第２プリズム１２には、第１接合面１５と異なる光学平面（本実施の形態では、第１接合面１５と平行な光学平面）を形成し、この光学平面に第３プリズム１３の光学平面を接合する。本明細書では、これら第２プリズム１２および第３プリズム１３の接合面を第２接合面と称し、符号１６で示す。この第２接合面１６には、Ｇ成分（第２色成分）の光は反射させ、Ｒ成分（第３色成分）の光は透過する第３ダイクロイック膜２３を形成する。
【００４６】
本実施の形態では、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａを、光源１から光学系２を経て出射される照明光Ｌｉの入射面とし、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａを投影光Ｌｐの出射面とする。このため、光源１から出射される照明光Ｌｉを、照明光学系２を経て第２プリズム１２の第１光学平面１２ａに入射させる。この第１光学平面１２ａに入射する照明光Ｌｉは、該第１光学平面１２ａを透過させて第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは透過、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００４７】
第１ダイクロイック膜領域２１で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１内を経て、該第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させ、該第２光学平面１１ｂから出射したＢ成分の照明光ＬＢｉを、対応する空間光変調素子４Ｂに入射させて、表示画像に応じて空間変調する。
【００４８】
また、空間光変調素子４Ｂで空間変調されたＢ成分の変調光ＬＢｍは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂを透過させて第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、ここで反射させて第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００４９】
一方、第１ダイクロイック膜領域２１で反射された照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させ、ここでＧ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００５０】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２内を経て、該第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させ、該第２光学平面１２ｂから出射したＧ成分の照明光ＬＧｉを、対応する空間光変調素子４Ｇに入射させて、表示画像に応じて空間変調する。
【００５１】
また、空間光変調素子４Ｇで空間変調されたＧ成分の変調光ＬＧｍは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂを透過させて第３ダイクロイック膜２３に入射させ、ここで反射させて第２プリズム１２内を経て第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、該第２ダイクロイック膜領域２２を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍに合成して、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００５２】
さらに、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１３内を経て、該第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させ、該第１光学平面１３ａから出射したＲ成分の照明光ＬＲｉを、対応する空間光変調素子４Ｒに入射させて、表示画像に応じて空間変調する。
【００５３】
また、空間光変調素子４Ｒで空間変調されたＲ成分の変調光ＬＲｍは、第３プリズム１３の第１光学平面１３ａを透過させて第３ダイクロイック膜２３に入射させ、該第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成する。これらＲ，Ｇ成分が合成された変調光は、第２プリズム１２内を経て第２ダイクロイック膜領域２２に入射させて、該第２ダイクロイック膜領域２２を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成し、これらＲ，Ｇ，Ｂ成分が合成された変調光を、投影光Ｌｐとして第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させて、投影レンズ系５により、装置外部に設置されるスクリーン６に投影して画像を表示する。
【００５４】
なお、本実施の形態では、第１プリズム１１から出射される投影光Ｌｐのうち、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは第２ダイクロイック膜領域２２で１回反射され、同様に、Ｇ成分の変調光ＬＧｍは第３ダイクロイック膜２３で１回反射されるが、Ｒ成分の変調光ＬＲｍは反射されることなく出射される。このため、Ｂ用およびＧ用の空間光変調素子４Ｂ，４Ｇで空間変調する画像と、Ｒ用の空間光変調素子４Ｒで空間変調する画像とは、信号処理により相対的に反転したものとする。
【００５５】
このように、本実施の形態では、第１プリズム１１と第２プリズム１２との第１接合面１５に形成した第１ダイクロイック膜領域２１には、照明光Ｌｉを入射させ、第２ダイクロイック膜領域２２には、変調光（投影光）を入射させるので、第１ダイクロイック膜領域２１の光学特性は、Ｂ成分の照明光ＬＢｉは透過させ、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させるように最適化して形成し、第２ダイクロイック膜領域２２は、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは反射させ、他の色成分の変調光ＬＧｍ、ＬＲｍは透過させるように最適化して形成する。なお、これら第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２は、第１接合面１５に完全に分離して形成するのが好ましいが、生産のバラツキや仕様によっては、一部重なって形成しても、この部分は各変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍの最外側の光であるので、実用上問題はない。
【００５６】
空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、それぞれの変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを、対応する入射照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉとは異なる方向に反射させるもので、例えば、ＬＣＯＳやデジタル・マイクロミラー・デバイスを用いて構成する。ここで、空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各々を、デジタル・マイクロミラー・デバイスを用いて構成する場合には、これら空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各々は、例えば、色分離合成手段３からの対応する色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉが、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを垂直反射させるように配置するか、あるいは、色分離合成手段３からの対応する色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉが、当該空間光変調素子の基板に対して、より大きな入射角で斜入射するように配置して、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを斜反射させる。
【００５７】
すなわち、デジタル・マイクロミラー・デバイスは、周知のように、各画素を構成するマイクロミラーを、画素信号の論理値「１」（オン）、論理値「０」（オフ）に応じて、フラット状態から±１０°程度、回動変位させることにより、入射する照明光を空間変調し、オン時の反射光を変調光として出射させるようにしている。
【００５８】
したがって、前者のように、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにおいて、照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉを基板に対して斜入射させて、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを基板に対して垂直反射させる場合には、図２（ａ）に代表して空間光変調素子４Ｒの部分概略図を示すように、空間光変調素子４Ｒの基板３１に対して照明光ＬＲｉを入射角２０°で斜入射させ、各画素を構成するマイクロミラー３２が、オン状態（＋１０°）で、変調光ＬＲｍを基板３１に対して垂直方向に反射させるように、空間光変調素子４Ｒを配置する。他の空間光変調素子４Ｇ，４Ｂについても、同様である。
【００５９】
また、後者のように、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにおいて、照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉを基板に対して斜入射させて、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを基板に対して斜反射させる場合には、図２（ｂ）に代表して空間光変調素子４Ｒの部分概略図を示すように、空間光変調素子４Ｒの基板３１に対して照明光ＬＲｉを、例えば入射角３０°で斜入射させ、各画素を構成するマイクロミラー３２が、オン状態で、変調光ＬＲｍを基板３１に対して１０°の斜方向に反射させるように、空間光変調素子４Ｒを配置する。他の空間光変調素子４Ｇ，４Ｂについても、同様である。
【００６０】
以上のように、本実施の形態では、第１プリズム１１と第２プリズム１２との第１接合面１５に、照明光ＬｉからＢ成分の照明光ＬＢｉを透過させて分離する第１ダイクロイック膜領域２１と、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは反射させ、他の変調光ＬＲｍ，ＬＧｍは透過させて合成する第２ダイクロイック膜領域２２とを形成したので、第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２のそれぞれの光学特性を、独立して最適化することができる。したがって、照明光Ｌｉと投影光Ｌｐとの間での入射角依存性による波長シフトを低減できるので、光の利用効率を向上できるとともに、偽色の発生を低減して表示画像の色再現性を向上することができる。
【００６１】
また、色分離合成手段３は、第１プリズム１１、第２プリズム１２および第３プリズム１３を有し、第１プリズム１１および第２プリズム１２は第１接合面１５で接合し、第２プリズム１２および第３プリズム１３は第２接合面１６で接合して、第１プリズム１１、第２プリズム１２および第３プリズム１３を一体化したので、図８に示した色分離合成手段１１５と比較して、空気層１１９による光量ロスを生じることがないとともに、空気層１１９の精度を確保する必要もない。したがって、光の利用効率をより向上できるとともに、簡単かつ安価にでき、しかも、色分離合成手段３自体および装置全体の組み立て性も向上できる。
【００６２】
特に、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを、図２（ｂ）に示したように、対応する照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉが基板３１に対して斜入射し、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍが基板３１に対して斜反射させるように配置した場合には、図２（ａ）に示した場合と比較して、入射照明光と反射変調光との分離角を大きくでき、これにより短い光路長で、各変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを第２ダイクロイック膜領域２２に入射することができる。したがって、色分離合成手段３を小型にできる。
【００６３】
さらに、本実施の形態では、照明光Ｌｉを第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから入射させ、投影光Ｌｐは第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させるようにしたので、図８に示した投射型表示装置と比較して、ＴＩＲプリズム１１４を不要にできる。したがって、全体を簡単かつ安価に、しかも小型にできるとともに、ＴＩＲプリズム１１４の空気層による光量ロスもないので、光の利用効率をさらに向上することができる。
【００６４】
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る投射型表示装置の要部の構成を示す図である。この投射型表示装置は、図１に示した投射型表示装置において、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａを照明光Ｌｉの入射面とし、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａを投影光Ｌｐの出射面としたものである。その他の構成は、図１と同様であるので、同一構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。
【００６５】
すなわち、本実施の形態では、光源１から出射される照明光Ｌｉを、照明光学系２を経て、色分離合成手段３を構成する第１プリズム１１の第１光学平面１１ａに入射させる。この第１光学平面１１ａに入射する照明光Ｌｉは、該第１光学平面１１ａを透過させて第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは反射、他の色成分の照明光Ｌｉは透過させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００６６】
第２ダイクロイック膜領域２２で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１内を経て、該第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、第１実施の形態と同様に、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調する。空間光変調素子４Ｂで空間変調されたＢ成分の変調光ＬＢｍは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂを透過させて第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、該第１ダイクロイック膜領域２１を透過させて、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００６７】
一方、第２ダイクロイック膜領域２２を透過した照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させ、ここで第１実施の形態と同様に、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００６８】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２内を経て、該第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させ、該第２光学平面１２ｂから出射したＧ成分の照明光ＬＧｉを、対応する空間光変調素子４Ｇに入射させて、第１実施の形態と同様に、表示画像に応じて空間変調する。
【００６９】
空間光変調素子４Ｇで空間変調されたＧ成分の変調光ＬＧｍは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂを透過させて第３ダイクロイック膜２３に入射させ、ここで反射させて第２プリズム１２内を経て第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、該第１ダイクロイック膜領域２１で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍに合成して、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００７０】
さらに、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１３内を経て、該第３プリズム１３の第１光学平面１３ａから出射させ、該第１光学平面１３ａから出射したＲ成分の照明光ＬＲｉを、対応する空間光変調素子４Ｒに入射させて、第１実施の形態と同様に、表示画像に応じて空間変調する。
【００７１】
空間光変調素子４Ｒで空間変調されたＲ成分の変調光ＬＲｍは、第３プリズム１３の第１光学平面１３ａを透過させて第３ダイクロイック膜２３に入射させ、該第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成する。これらＲ，Ｇ成分が合成された変調光は、第２プリズム１２内を経て第１ダイクロイック膜領域２１に入射させて、該第１ダイクロイック膜領域２１で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成し、これらＲ，Ｇ，Ｂ成分が合成された変調光を、投影光Ｌｐとして第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させて、投影レンズ系５により、装置外部に設置されるスクリーン６に投影して画像を表示する。
【００７２】
したがって、本実施の形態においても、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、第２プリズム１２から出射される投影光Ｌｐのうち、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは反射されることなく出射され、Ｇ成分の変調光ＬＧｍは、第３ダイクロイック膜２３および第１ダイクロイック膜領域２１で合計２回反射され、Ｒ成分の変調光ＬＲｍは第１ダイクロイック膜領域２１で１回反射されて出射される。このため、本実施の形態においても、第１実施の形態と同様に、Ｂ用およびＧ用の空間光変調素子４Ｂ，４Ｇで空間変調する画像と、Ｒ用の空間光変調素子４Ｒで空間変調する画像とは、信号処理により相対的に反転したものとする。
【００７４】
上述した第１実施の形態および第２実施の形態から明らかなように、色分離合成手段３の第１接合面１５に形成する第１ダイクロイック膜領域２１と第２ダイクロイック膜領域２２との光学特性を逆の関係、すなわち、第１ダイクロイック膜領域２１は、Ｂ成分の光は透過し、他の色成分の光は反射させる光学特性を有し、第２ダイクロイック膜領域２２は、Ｂ成分の光は反射させ、他の色成分の光は透過させる光学特性を有するように構成することにより、光源１および光学系２を有する照明系と、投影レンズ系５を有する投影系とを逆に配置することが可能となり、装置設計の自由度を向上することができる。
【００７５】
（第３実施の形態）
図４は、本発明の第３実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。この投射型表示装置は、図１に示した投射型表示装置において、色分離合成手段３の第１プリズム１１の第１光学平面１１ａを、照明光Ｌｉの入射面および投影光Ｌｐの出射面とする。また、色分離合成手段３の第１接合面１５に形成する第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２は、それぞれＢ成分の光を反射し、他の成分の光は透過させる光学特性を有するが、第１ダイクロイック膜領域２１は、照明光Ｌｉに対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化する。なお、光源１および照明光学系２を有する照明系および投影レンズ系５を有する投影系は、図示を省略してある。
【００７６】
本実施の形態では、照明光Ｌｉを、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは反射、他の色成分の照明光Ｌｉは透過させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００７７】
第１ダイクロイック膜領域２１で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＢｍは、第２光学平面１１ｂから第１プリズム１１内に入射させて第２ダイクロイック膜領域２２で反射させた後、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００７８】
一方、第１ダイクロイック膜領域２１を透過した照明光Ｌｉは、第１実施の形態の場合と同様に、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させ、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００７９】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｇにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＧｍは、第２光学平面１２ｂから第２プリズム１２内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３で反射させた後、第２ダイクロイック膜領域２２を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００８０】
また、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｒにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＲｍは、第１光学平面１３ａから第３プリズム１３内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成し、さらに、第２ダイクロイック膜領域２２を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、投影光Ｌｐとして第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００８１】
本実施の形態によれば、色分離合成手段３の第１ダイクロイック膜領域２１は、照明光Ｌｉに対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化するので、色分離合成手段３に関して、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。したがって、例えば、図８に示した投射型表示装置と同様に、ＴＩＲプリズムを用いて、照明光Ｌｉと投影光Ｌｐとを分離するようにしても、図８に示した投射型表示装置におけるよりも、光の利用効率をより向上できるとともに、簡単かつ安価にできる。なお、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを、例えば図２（ｂ）に示したように、照明光を斜入射、変調光を斜反射となるように配置して、照明光Ｌｉと投影光Ｌｐとの分離角を大きくすれば、ＴＩＲプリズムを用いることなく、あるいは、簡単な反射ミラーを用いるのみで、上記実施の形態に示した光源１および照明光学系２を有する照明系と、投影レンズ系５を有する投影系とを簡単に分離して配置することが可能である。
【００８２】
（第４実施の形態）
図５は、本発明の第４実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。この投射型表示装置は、図４に示した投射型表示装置において、第１ダイクロイック膜領域２１は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、照明光Ｌｉに対して最適化して、照明光Ｌｉを、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは反射、他の色成分の照明光Ｌｉは透過させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００８３】
第２ダイクロイック膜領域２２で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＢｍは、第２光学平面１１ｂから第１プリズム１１内に入射させて第１ダイクロイック膜領域２１で反射させた後、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００８４】
一方、第２ダイクロイック膜領域２２を透過した照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させて、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００８５】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｇにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＧｍは、第２光学平面１２ｂから第２プリズム１２内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３で反射させた後、第１ダイクロイック膜領域２１を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００８６】
また、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｒにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＲｍは、第１光学平面１３ａから第３プリズム１３内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成し、さらに、第１ダイクロイック膜領域２１を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、投影光Ｌｐとして第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。その他の構成は、第３実施の形態の場合と同様である。
【００８７】
したがって、本実施の形態においても、第３実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
（第５実施の形態）
図６は、本発明の第５実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。この投射型表示装置は、図１に示した投射型表示装置において、色分離合成手段３の第２プリズム１２の第１光学平面１２ａを、照明光Ｌｉの入射面および投影光Ｌｐの出射面とする。また、色分離合成手段３の第１接合面１５に形成する第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２は、それぞれＢ成分の光を透過し、他の成分の光は反射させる光学特性を有するが、第１ダイクロイック膜領域２１は、照明光Ｌｉに対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化する。なお、光源１および照明光学系２を有する照明系および投影レンズ系５を有する投影系は、図示を省略してある。
【００８９】
本実施の形態では、照明光Ｌｉを、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは透過、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００９０】
第１ダイクロイック膜領域２１で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＢｍは、第２光学平面１１ｂから第１プリズム１１内に入射させて第２ダイクロイック膜領域２２を透過させた後、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００９１】
一方、第１ダイクロイック膜領域２１で反射された照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させて、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００９２】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｇにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＧｍは、第２光学平面１２ｂから第２プリズム１２内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３で反射させた後、第２ダイクロイック膜領域２２で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００９３】
また、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｒにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＲｍは、第１光学平面１３ａから第３プリズム１３内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成し、さらに、第２ダイクロイック膜領域２２で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、投影光Ｌｐとして第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。その他の構成は、第３実施の形態の場合と同様である。
【００９４】
したがって、本実施の形態においても、第３実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
（第６実施の形態）
図７は、本発明の第６実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。この投射型表示装置は、図６に示した投射型表示装置において、第１ダイクロイック膜領域２１は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、照明光Ｌｉに対して最適化して、照明光Ｌｉを、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは透過、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００９６】
第２ダイクロイック膜領域２２で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＢｍは、第２光学平面１１ｂから第１プリズム１１内に入射させて第１ダイクロイック膜領域２１を透過させた後、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００９７】
一方、第２ダイクロイック膜領域２２で反射された照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させて、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００９８】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｇにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＧｍは、第２光学平面１２ｂから第２プリズム１２内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３で反射させた後、第１ダイクロイック膜領域２１で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００９９】
また、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｒにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＲｍは、第１光学平面１３ａから第３プリズム１３内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成し、さらに、第１ダイクロイック膜領域２１で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、投影光Ｌｐとして第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。その他の構成は、第３実施の形態の場合と同様である。
【０１００】
したがって、本実施の形態においても、第３実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、色分離合成手段３の第２接合面１６に、Ｇ成分の光は反射、Ｒ成分の光は透過させる光学特性を有する第３ダイクロイック膜２３を一様に形成したが、この第２接合面１６に、第１接合面１５における第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２と同様に、照明光の分離または変調光の合成に最適化した光学特性を有する第４ダイクロイック膜領域と、変調光の合成または照明光の分離に最適化した光学特性を有する第５ダイクロイック膜領域を形成して、Ｇ成分およびＲ成分の照明光の分離および変調光の合成を行うように構成することもできる。このようにすれば、光の利用効率および表示画像の色再現性をより向上することができる。また、第１ダイクロイック膜２１、第２ダイクロイック膜２２、第３ダイクロイック膜２３（または第４、第５ダイクロイック膜領域）で分離・合成する色成分は、上記の例に限らず、Ｒ，Ｇ，Ｂから適宜設定することができる。
【０１０２】
また、色分離合成手段３を構成する第１〜３プリズム１１〜１３は、照明系、投影系、および空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのレイアウトに応じて、適宜の形状にすることができるとともに、第１接合面１５および第２接合面１６も、平行に限らず、レイアウトに基づく光線軌跡に応じて、適宜の角度で形成することができる。さらに、色分離合成手段３は、プリズムを用いることなく、第１，第２ダイクロイック膜領域２１，２２を平板状の第１光学部材に形成し、第３ダイクロイック膜２３（または第４、第５ダイクロイック膜領域）も平板状の第２光学部材に形成して、第１、第２光学部材を離間配置して構成することもできる。また、図１に示した色分離合成手段３において、第３ダイクロイック膜２３（または第４、第５ダイクロイック膜領域）を第２プリズム１２側に形成して、第３プリズム１３を省略したり、あるいは、第１，第２ダイクロイック膜領域２１，２２を第２プリズム１２側に形成して、第１プリズム１１を省略したり、することもできる。
【０１０３】
さらに、本発明は、３板式に限らず、第３ダイクロイック膜２３（または第４、第５ダイクロイック膜領域）を省略して２板式の投射型表示装置を構成したり、ダイクロイック膜をさらに追加して４板式以上の投射型表示装置を構成したり、することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る投射型表示装置の要部の構成を示す図である。
【図２】図１に示す空間光変調素子の配置を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る投射型表示装置の要部の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第４実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第５実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の第６実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。
【図８】従来の投射型表示装置の要部の構成を示す図である。
【図９】ダイクロイック膜の入射角依存性を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 光源
２ 照明光学系
３ 色分離合成手段
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ 空間光変調素子
５ 投影レンズ系
６ スクリーン
１１ 第１プリズム
１２ 第２プリズム
１３ 第３プリズム
１５ 第１接合面
１６ 第２接合面
２１ 第１ダイクロイック膜領域
２２ 第２ダイクロイック膜領域
２３ 第３ダイクロイック膜
３１ 基板
３２ マイクロミラー
Ｌｉ 照明光
Ｌｐ 投影光
ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉ 照明光
ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍ 変調光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の空間光変調素子を用いる投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射型の空間光変調素子として、例えば、反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Silicon）や、デジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micromirror Device）が知られている。また、このような反射型の空間光変調素子を用いる投射型表示装置として、例えば、図８に示すように、空間光変調素子により、変調光を照明光の入射方向と異なる方向に反射させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８に示す投射型表示装置においては、光源ランプ１１１から放射される照明光Ｌｉを、楕円鏡１１２で集光もしくは平行光にして、コンデンサレンズ１１３を経てＴＩＲプリズム１１４に入射させ、ここで全反射させて色分離合成手段１１５に入射させている。
【０００４】
色分離合成手段１１５は、第１プリズム１１６、第２プリズム１１７および第３プリズム１１８を有し、第１プリズム１１６は、第２プリズム１１７と空気層１１９を介して離間して配置され、第２プリズム１１７および第３プリズム１１８は、接合して配置されている。また、第１プリズム１１６には、空気層１１９側の面に、赤色（Ｒ）成分の光は反射させ、他の色成分の光は透過させる第１ダイクロイック膜１２１が形成されており、第２プリズム１１７と第３プリズム１１８との接合面には、緑色（Ｇ）成分の光は透過させ、青色（Ｂ）成分の光は反射させる第２ダイクロイック膜１２２が形成されている。
【０００５】
ＴＩＲプリズム１１４を経て色分離合成手段１１５に入射する照明光Ｌｉは、先ず、第１プリズム１１６のプリズム面１１６ａに入射し、該プリズム面１１６ａを透過した後、第１ダイクロイック膜１２１でＲ成分の照明光ＬＲｉが反射されて分離され、残りの色成分の照明光Ｌｉは、第１ダイクロイック膜１２１および空気層１１９を経て、第２プリズム１１７のプリズム面１１７ａに入射する。
【０００６】
第２プリズム１１７のプリズム面１１７ａに入射した照明光Ｌｉは、該プリズム面１１７ａを透過した後、第２ダイクロイック膜１２２でＢ成分の照明光ＬＢｉが反射されるとともに、Ｇ成分の照明光ＬＧｉが透過されてそれぞれ分離される。
【０００７】
一方、第１ダイクロイック膜１２１で反射されて分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第１プリズム１１６のプリズム面１１６ａで内部全反射された後、第１プリズム１１６の光学面１１６ｂから出射されてＲ用の反射型の空間光変調素子１３１Ｒに入射する。これにより、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは、空間光変調素子１３１Ｒで表示画像に応じて空間変調され、そのＲ変調光ＬＲｍが入射光方向とは異なる方向に反射される。
【０００８】
この空間光変調素子１３１Ｒで空間変調されたＲ変調光ＬＲｍは、光学面１１６ｂから第１プリズム１１６内に再び入射し、プリズム面１１６ａで内部全反射された後、第１ダイクロイック膜１２１で反射されて、プリズム面１１６ａを透過してＴＩＲプリズム１１４に入射する。
【０００９】
また、第２ダイクロイック膜１２２で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第３プリズム１１８を透過して、光学面１１８ａから出射されてＧ用の反射型の空間光変調素子１３１Ｇに入射する。これにより、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは、空間光変調素子１３１Ｇで表示画像に応じて空間変調され、そのＧ変調光ＬＧｍが入射光方向とは異なる方向に反射される。
【００１０】
この空間光変調素子１３１Ｇで空間変調されたＧ変調光ＬＧｍは、光学面１１８ａから第３プリズム１１８内に再び入射し、その後、第２ダイクロイック膜１２２を透過して第２プリズム１１７内に入射し、さらに、第２プリズム１１７のプリズム面１１７ａおよび空気層１１９を順次透過した後、第１ダイクロイック膜１２１を透過して第１プリズム１１６内に入射し、ここでＲ変調光ＬＲｍと合成されて、プリズム面１１６ａを透過してＴＩＲプリズム１１４に入射する。
【００１１】
また、第２ダイクロイック膜１２１で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第２プリズム１１７のプリズム面１１７ａで内部全反射された後、第２プリズム１１７の光学面１１７ｂから出射されてＢ用の反射型の空間光変調素子１３１Ｂに入射する。これにより、Ｂ成分の照明光ＬＢｉは、空間光変調素子１３１Ｂで表示画像に応じて空間変調され、そのＢ変調光ＬＢｍが入射光方向とは異なる方向に反射される。
【００１２】
この空間光変調素子１３１Ｂで空間変調されたＢ変調光ＬＢｍは、光学面１１７ｂから第２プリズム１１７内に再び入射し、プリズム面１１７ａで内部全反射された後、第２ダイクロイック膜１２２で反射されてＧ変調光ＬＧｍと合成され、さらに、プリズム面１１７ａおよび空気層１１９を順次透過した後、第１ダイクロイック膜１２１を透過して第１プリズム１１６内に入射し、ここでＲ変調光ＬＲｍと合成されて、プリズム面１１６ａを透過してＴＩＲプリズム１１４に入射する。
【００１３】
以上のように、色分離合成手段１１５は、ＴＩＲプリズム１１４を経て入射する光源ランプ１１１からの照明光Ｌｉを、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉに分離して対応する反射型の空間光変調素子１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂに導き、これら空間光変調素子１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂでそれぞれ空間変調されて入射光とは異なる方向に反射されたＲ，Ｇ，Ｂの変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを合成して、投影光ＬｐとしてＴＩＲプリズム１１４に入射させる。
【００１４】
色分離合成手段１１５で合成されてＴＩＲプリズム１１４に入射するＲ，Ｇ，Ｂの変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍからなる投影光Ｌｐは、該ＴＩＲプリズム１１４を透過することで、照明光Ｌｉと分離され、投影レンズ１３５によりスクリーン１３６上に投影表示される。
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４９６９７３０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図８に示した投射型表示装置においては、色分離合成手段１１５で分離されたＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉを、対応する反射型の空間光変調素子１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂでそれぞれ空間変調して、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを入射照明光方向とは異なる方向に反射させ、これら各色成分の変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを再び色分離合成手段１１５に入射させて合成するようにしている。
【００１７】
このため、色分離合成手段１１５において、Ｒ成分の照明光ＬＲｉおよびＲ成分の変調光ＬＲｍを反射させる第１ダイクロイック膜１２１に対する、照明光Ｌｉの入射角と、Ｒ成分の変調光ＬＲｍの入射角とは異なることになる。同様に、Ｂ成分の照明光ＬＢｉおよびＢ成分の変調光ＬＢｍを反射させる第２ダイクロイック膜１２２に対する、照明光Ｌｉの入射角と、Ｂ成分の変調光ＬＢｍの入射角とは異なることになる。
【００１８】
その結果、第１ダイクロイック膜１２１においては、例えば、図９に示すように、照明光Ｌｉの入射角に対して、分離するＲ成分の照明光ＬＲｉの反射率が最大となるように光学特性を最適化すると、合成するＲ成分の変調光ＬＲｍは、その入射角が照明光Ｌｉの入射角と異なるため、入射角依存性によって、反射率が最大となる波長がシフトすることになる。このため、図９において、Ｒ成分の照明光ＬＲｉのうち、波長域Ａの変調光は、投影光Ｌｐとして出射されなくなって、光の利用効率が低下するとともに、表示画像に偽色が発生して色再現性が低下することになる。また、逆に、第１ダイクロイック膜１２１の光学特性を、Ｒ成分の変調光ＬＲｍの入射角に対して、反射率が最大となるように最適化すると、照明光ＬｉからＲ成分を分離する際に、その一部が分離されなくなるため、同様の問題が生じることになる。
【００１９】
このような問題は、Ｂ成分の照明光ＬＢｉおよびＢ成分の変調光ＬＢｍを反射させる第２ダイクロイック膜１２２についても、同様に生じるものである。
【００２０】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、光の利用効率および表示画像の色再現性を向上できる投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成する請求項１に係る投射型表示装置の発明は、
照明光を出射する光源と、
複数の異なる色成分の照明光に対応して設けられ、各色成分の照明光を表示画像に応じて空間変調して、変調光を入射光方向とは異なる方向に反射させる複数の反射型の空間光変調素子と、
前記光源からの照明光を、前記複数の空間光変調素子に対応する複数の異なる色成分の照明光に分離して、各色成分の照明光を対応する前記空間光変調素子に導き、前記複数の空間光変調素子からの変調光を合成して投影光として出射する色分離合成手段と、を有する投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、同一平面に形成された光学特性の異なる第１ダイクロイック膜領域および第２ダイクロイック膜領域を有し、前記第１ダイクロイック膜領域または前記第２ダイクロイック膜領域で、前記光源からの照明光から第１色成分の照明光を分離し、前記第２ダイクロイック膜領域または前記第１ダイクロイック膜領域で、前記第１色成分の変調光を含む少なくとも２つの異なる色成分の変調光を合成して投影光として出射する、
ことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の投射型表示装置において、
前記複数の空間光変調素子は、前記色分離合成手段を経て入射する、それぞれ対応する色成分の照明光が、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光を垂直反射させるように配置されている、
ことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の投射型表示装置において、
前記複数の空間光変調素子は、前記色分離合成手段を経て入射する、それぞれ対応する色成分の照明光が、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光を斜反射させるように配置されている、
ことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項４に係る発明は、請求項１，２または３に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、第１接合面で接合された第１プリズムおよび第２プリズムを有し、
前記第１接合面に前記第１ダイクロイック膜領域および前記第２ダイクロイック膜領域が形成されている、
ことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させる光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項７に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させるように最適化された光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項８に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００２９】
請求項９に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させるように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００３０】
請求項１０に係る発明は、請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とするものである。
【００３１】
請求項１１に係る発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第１ダイクロイック膜領域および前記第２ダイクロイック膜領域が形成された面と異なる面に形成された第３ダイクロイック膜を有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成する、
することを特徴とするものである。
【００３２】
請求項１２に係る発明は、請求項５，７または９に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された第３ダイクロイック膜とを有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第１ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第３ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とするものである。
【００３３】
請求項１３に係る発明は、請求項６，８または１０に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された第３ダイクロイック膜とを有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第２ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成し、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第３ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とするものである。
【００３４】
請求項１４に係る発明は、請求項５，７または９に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された光学特性の異なる第４ダイクロイック膜領域および第５ダイクロイック膜領域とを有し、
前記第４ダイクロイック膜領域は、前記第１ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光に対して、第２色成分の照明光は反射させ、第３色成分の照明光は透過させて分離するように最適化された光学特性を有し、
前記第５ダイクロイック膜領域は、前記第２色成分の変調光は反射させ、前記第３色成分の変調光は透過させて合成するように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第５ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とするものである。
【００３５】
請求項１５に係る発明は、請求項６，８または１０に記載の投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された光学特性の異なる第４ダイクロイック膜領域および第５ダイクロイック膜領域とを有し、
前記第５ダイクロイック膜領域は、前記第２ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光に対して第２色成分の照明光は反射させ、第３色成分の照明光は透過させて分離するように最適化された光学特性を有し、
前記第４ダイクロイック膜領域は、前記第２色成分の変調光は反射させ、前記第３色成分の変調光は透過させて合成するように最適化された光学特性を有し、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第４ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とするものである。
【００３６】
請求項１６に係る発明は、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の投射型表示装置において、
前記第１色成分、前記第２色成分および前記第３色成分は、光の３原色成分である、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、光源からの照明光を複数の異なる色成分の照明光に分離して対応する反射型の空間光変調素子に導き、各空間光変調素子において入射照明光の方向とは異なる方向に反射された変調光を合成して出射する色分離合成手段の同一平面に、光学特性の異なる第１ダイクロイック膜領域および第２ダイクロイック膜領域を形成し、第１ダイクロイック膜領域または前記第２ダイクロイック膜領域の一方で、光源からの照明光から第１色成分の照明光を分離し、他方で、第１色成分の変調光を含む少なくとも２つの異なる色成分の変調光を合成するようにしたので、第１ダイクロイック膜領域および第２ダイクロイック膜領域のそれぞれの光学特性を、独立して最適化することができる。したがって、照明光と投影光との間での入射角依存性による波長シフトを低減できるので、光の利用効率を向上できるとともに、偽色の発生を低減して表示画像の色再現性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００３９】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る投射型表示装置の要部の構成を示す図である。この投射型表示装置は、３つの空間光変調素子を用いる３板式のもので、光源１から白色光の照明光Ｌｉを出射させ、この照明光Ｌｉを、光学系２を経て色分離合成手段３に入射させて、光の３原色であるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉに分離し、これら分離された各色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉを対応する反射型の空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射させる。
【００４０】
空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射した各色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉは、対応する空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにより表示画像に応じてそれぞれ空間変調して、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを入射照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉの方向とは異なる方向に反射させ、これら各色成分の変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを色分離合成手段３に入射させる。色分離合成手段３に入射した各色成分の変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍは、該色分離合成手段３で合成して投影光Ｌｐとして出射させ、この投影光Ｌｐを投影レンズ系５により、装置外部に設置されるスクリーン６に投影して画像を表示する。なお、図１では、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの中心に入射する照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉと、中心から反射される変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを図示している。
【００４１】
次に、各部の構成について、さらに詳細に説明する。
【００４２】
光源１は、高圧水銀ランプやキセノンランプ等の白色光を出射する公知のランプを用いて構成するか、あるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色ＬＥＤや３色レーザを用いて白色光を出射するように構成する。また、光学系２は、公知のコンデンサレンズで構成したり、必要に応じて、インテグレータロッドやフライアイレンズ等を組み合わせて構成したりすることができる。
【００４３】
色分離合成手段３は、本実施の形態では、第１プリズム１１、第２プリズム１２および第３プリズム１３を有して構成する。第１プリズム１１および第２プリズム１２は、光学平面同士を接合する。本明細書では、これら第１プリズム１１および第２プリズム１２の接合面を第１接合面と称し、符号１５で示す。この第１接合面１５には、光学特性の異なる第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２を形成する。
【００４４】
本実施の形態では、第１ダイクロイック膜領域２１は、Ｂ成分（第１色成分）の照明光ＬＢｉは透過し、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させる光学特性を有し、第２ダイクロイック膜領域２２は、第１ダイクロイック膜領域２１とは逆に、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは反射させ、他の色成分の変調光は透過させる光学特性を有して構成する。
【００４５】
また、第２プリズム１２には、第１接合面１５と異なる光学平面（本実施の形態では、第１接合面１５と平行な光学平面）を形成し、この光学平面に第３プリズム１３の光学平面を接合する。本明細書では、これら第２プリズム１２および第３プリズム１３の接合面を第２接合面と称し、符号１６で示す。この第２接合面１６には、Ｇ成分（第２色成分）の光は反射させ、Ｒ成分（第３色成分）の光は透過する第３ダイクロイック膜２３を形成する。
【００４６】
本実施の形態では、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａを、光源１から光学系２を経て出射される照明光Ｌｉの入射面とし、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａを投影光Ｌｐの出射面とする。このため、光源１から出射される照明光Ｌｉを、照明光学系２を経て第２プリズム１２の第１光学平面１２ａに入射させる。この第１光学平面１２ａに入射する照明光Ｌｉは、該第１光学平面１２ａを透過させて第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは透過、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００４７】
第１ダイクロイック膜領域２１で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１内を経て、該第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させ、該第２光学平面１１ｂから出射したＢ成分の照明光ＬＢｉを、対応する空間光変調素子４Ｂに入射させて、表示画像に応じて空間変調する。
【００４８】
また、空間光変調素子４Ｂで空間変調されたＢ成分の変調光ＬＢｍは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂを透過させて第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、ここで反射させて第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００４９】
一方、第１ダイクロイック膜領域２１で反射された照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させ、ここでＧ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００５０】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２内を経て、該第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させ、該第２光学平面１２ｂから出射したＧ成分の照明光ＬＧｉを、対応する空間光変調素子４Ｇに入射させて、表示画像に応じて空間変調する。
【００５１】
また、空間光変調素子４Ｇで空間変調されたＧ成分の変調光ＬＧｍは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂを透過させて第３ダイクロイック膜２３に入射させ、ここで反射させて第２プリズム１２内を経て第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、該第２ダイクロイック膜領域２２を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍに合成して、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００５２】
さらに、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１３内を経て、該第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させ、該第１光学平面１３ａから出射したＲ成分の照明光ＬＲｉを、対応する空間光変調素子４Ｒに入射させて、表示画像に応じて空間変調する。
【００５３】
また、空間光変調素子４Ｒで空間変調されたＲ成分の変調光ＬＲｍは、第３プリズム１３の第１光学平面１３ａを透過させて第３ダイクロイック膜２３に入射させ、該第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成する。これらＲ，Ｇ成分が合成された変調光は、第２プリズム１２内を経て第２ダイクロイック膜領域２２に入射させて、該第２ダイクロイック膜領域２２を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成し、これらＲ，Ｇ，Ｂ成分が合成された変調光を、投影光Ｌｐとして第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させて、投影レンズ系５により、装置外部に設置されるスクリーン６に投影して画像を表示する。
【００５４】
なお、本実施の形態では、第１プリズム１１から出射される投影光Ｌｐのうち、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは第２ダイクロイック膜領域２２で１回反射され、同様に、Ｇ成分の変調光ＬＧｍは第３ダイクロイック膜２３で１回反射されるが、Ｒ成分の変調光ＬＲｍは反射されることなく出射される。このため、Ｂ用およびＧ用の空間光変調素子４Ｂ，４Ｇで空間変調する画像と、Ｒ用の空間光変調素子４Ｒで空間変調する画像とは、信号処理により相対的に反転したものとする。
【００５５】
このように、本実施の形態では、第１プリズム１１と第２プリズム１２との第１接合面１５に形成した第１ダイクロイック膜領域２１には、照明光Ｌｉを入射させ、第２ダイクロイック膜領域２２には、変調光（投影光）を入射させるので、第１ダイクロイック膜領域２１の光学特性は、Ｂ成分の照明光ＬＢｉは透過させ、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させるように最適化して形成し、第２ダイクロイック膜領域２２は、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは反射させ、他の色成分の変調光ＬＧｍ、ＬＲｍは透過させるように最適化して形成する。なお、これら第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２は、第１接合面１５に完全に分離して形成するのが好ましいが、生産のバラツキや仕様によっては、一部重なって形成しても、この部分は各変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍの最外側の光であるので、実用上問題はない。
【００５６】
空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、それぞれの変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを、対応する入射照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉとは異なる方向に反射させるもので、例えば、ＬＣＯＳやデジタル・マイクロミラー・デバイスを用いて構成する。ここで、空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各々を、デジタル・マイクロミラー・デバイスを用いて構成する場合には、これら空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各々は、例えば、色分離合成手段３からの対応する色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉが、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを垂直反射させるように配置するか、あるいは、色分離合成手段３からの対応する色成分の照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉが、当該空間光変調素子の基板に対して、より大きな入射角で斜入射するように配置して、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを斜反射させる。
【００５７】
すなわち、デジタル・マイクロミラー・デバイスは、周知のように、各画素を構成するマイクロミラーを、画素信号の論理値「１」（オン）、論理値「０」（オフ）に応じて、フラット状態から±１０°程度、回動変位させることにより、入射する照明光を空間変調し、オン時の反射光を変調光として出射させるようにしている。
【００５８】
したがって、前者のように、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにおいて、照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉを基板に対して斜入射させて、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを基板に対して垂直反射させる場合には、図２（ａ）に代表して空間光変調素子４Ｒの部分概略図を示すように、空間光変調素子４Ｒの基板３１に対して照明光ＬＲｉを入射角２０°で斜入射させ、各画素を構成するマイクロミラー３２が、オン状態（＋１０°）で、変調光ＬＲｍを基板３１に対して垂直方向に反射させるように、空間光変調素子４Ｒを配置する。他の空間光変調素子４Ｇ，４Ｂについても、同様である。
【００５９】
また、後者のように、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにおいて、照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉを基板に対して斜入射させて、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを基板に対して斜反射させる場合には、図２（ｂ）に代表して空間光変調素子４Ｒの部分概略図を示すように、空間光変調素子４Ｒの基板３１に対して照明光ＬＲｉを、例えば入射角３０°で斜入射させ、各画素を構成するマイクロミラー３２が、オン状態で、変調光ＬＲｍを基板３１に対して１０°の斜方向に反射させるように、空間光変調素子４Ｒを配置する。他の空間光変調素子４Ｇ，４Ｂについても、同様である。
【００６０】
以上のように、本実施の形態では、第１プリズム１１と第２プリズム１２との第１接合面１５に、照明光ＬｉからＢ成分の照明光ＬＢｉを透過させて分離する第１ダイクロイック膜領域２１と、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは反射させ、他の変調光ＬＲｍ，ＬＧｍは透過させて合成する第２ダイクロイック膜領域２２とを形成したので、第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２のそれぞれの光学特性を、独立して最適化することができる。したがって、照明光Ｌｉと投影光Ｌｐとの間での入射角依存性による波長シフトを低減できるので、光の利用効率を向上できるとともに、偽色の発生を低減して表示画像の色再現性を向上することができる。
【００６１】
また、色分離合成手段３は、第１プリズム１１、第２プリズム１２および第３プリズム１３を有し、第１プリズム１１および第２プリズム１２は第１接合面１５で接合し、第２プリズム１２および第３プリズム１３は第２接合面１６で接合して、第１プリズム１１、第２プリズム１２および第３プリズム１３を一体化したので、図８に示した色分離合成手段１１５と比較して、空気層１１９による光量ロスを生じることがないとともに、空気層１１９の精度を確保する必要もない。したがって、光の利用効率をより向上できるとともに、簡単かつ安価にでき、しかも、色分離合成手段３自体および装置全体の組み立て性も向上できる。
【００６２】
特に、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを、図２（ｂ）に示したように、対応する照明光ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉが基板３１に対して斜入射し、変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍが基板３１に対して斜反射させるように配置した場合には、図２（ａ）に示した場合と比較して、入射照明光と反射変調光との分離角を大きくでき、これにより短い光路長で、各変調光ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍを第２ダイクロイック膜領域２２に入射することができる。したがって、色分離合成手段３を小型にできる。
【００６３】
さらに、本実施の形態では、照明光Ｌｉを第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから入射させ、投影光Ｌｐは第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させるようにしたので、図８に示した投射型表示装置と比較して、ＴＩＲプリズム１１４を不要にできる。したがって、全体を簡単かつ安価に、しかも小型にできるとともに、ＴＩＲプリズム１１４の空気層による光量ロスもないので、光の利用効率をさらに向上することができる。
【００６４】
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る投射型表示装置の要部の構成を示す図である。この投射型表示装置は、図１に示した投射型表示装置において、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａを照明光Ｌｉの入射面とし、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａを投影光Ｌｐの出射面としたものである。その他の構成は、図１と同様であるので、同一構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。
【００６５】
すなわち、本実施の形態では、光源１から出射される照明光Ｌｉを、照明光学系２を経て、色分離合成手段３を構成する第１プリズム１１の第１光学平面１１ａに入射させる。この第１光学平面１１ａに入射する照明光Ｌｉは、該第１光学平面１１ａを透過させて第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは反射、他の色成分の照明光Ｌｉは透過させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００６６】
第２ダイクロイック膜領域２２で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１内を経て、該第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、第１実施の形態と同様に、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調する。空間光変調素子４Ｂで空間変調されたＢ成分の変調光ＬＢｍは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂを透過させて第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、該第１ダイクロイック膜領域２１を透過させて、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００６７】
一方、第２ダイクロイック膜領域２２を透過した照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させ、ここで第１実施の形態と同様に、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００６８】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２内を経て、該第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させ、該第２光学平面１２ｂから出射したＧ成分の照明光ＬＧｉを、対応する空間光変調素子４Ｇに入射させて、第１実施の形態と同様に、表示画像に応じて空間変調する。
【００６９】
空間光変調素子４Ｇで空間変調されたＧ成分の変調光ＬＧｍは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂを透過させて第３ダイクロイック膜２３に入射させ、ここで反射させて第２プリズム１２内を経て第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、該第１ダイクロイック膜領域２１で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍに合成して、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００７０】
さらに、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１３内を経て、該第３プリズム１３の第１光学平面１３ａから出射させ、該第１光学平面１３ａから出射したＲ成分の照明光ＬＲｉを、対応する空間光変調素子４Ｒに入射させて、第１実施の形態と同様に、表示画像に応じて空間変調する。
【００７１】
空間光変調素子４Ｒで空間変調されたＲ成分の変調光ＬＲｍは、第３プリズム１３の第１光学平面１３ａを透過させて第３ダイクロイック膜２３に入射させ、該第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成する。これらＲ，Ｇ成分が合成された変調光は、第２プリズム１２内を経て第１ダイクロイック膜領域２１に入射させて、該第１ダイクロイック膜領域２１で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成し、これらＲ，Ｇ，Ｂ成分が合成された変調光を、投影光Ｌｐとして第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させて、投影レンズ系５により、装置外部に設置されるスクリーン６に投影して画像を表示する。
【００７２】
したがって、本実施の形態においても、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、第２プリズム１２から出射される投影光Ｌｐのうち、Ｂ成分の変調光ＬＢｍは反射されることなく出射され、Ｇ成分の変調光ＬＧｍは、第３ダイクロイック膜２３および第１ダイクロイック膜領域２１で合計２回反射され、Ｒ成分の変調光ＬＲｍは第１ダイクロイック膜領域２１で１回反射されて出射される。このため、本実施の形態においても、第１実施の形態と同様に、Ｂ用およびＧ用の空間光変調素子４Ｂ，４Ｇで空間変調する画像と、Ｒ用の空間光変調素子４Ｒで空間変調する画像とは、信号処理により相対的に反転したものとする。
【００７４】
上述した第１実施の形態および第２実施の形態から明らかなように、色分離合成手段３の第１接合面１５に形成する第１ダイクロイック膜領域２１と第２ダイクロイック膜領域２２との光学特性を逆の関係、すなわち、第１ダイクロイック膜領域２１は、Ｂ成分の光は透過し、他の色成分の光は反射させる光学特性を有し、第２ダイクロイック膜領域２２は、Ｂ成分の光は反射させ、他の色成分の光は透過させる光学特性を有するように構成することにより、光源１および光学系２を有する照明系と、投影レンズ系５を有する投影系とを逆に配置することが可能となり、装置設計の自由度を向上することができる。
【００７５】
（第３実施の形態）
図４は、本発明の第３実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。この投射型表示装置は、図１に示した投射型表示装置において、色分離合成手段３の第１プリズム１１の第１光学平面１１ａを、照明光Ｌｉの入射面および投影光Ｌｐの出射面とする。また、色分離合成手段３の第１接合面１５に形成する第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２は、それぞれＢ成分の光を反射し、他の成分の光は透過させる光学特性を有するが、第１ダイクロイック膜領域２１は、照明光Ｌｉに対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化する。なお、光源１および照明光学系２を有する照明系および投影レンズ系５を有する投影系は、図示を省略してある。
【００７６】
本実施の形態では、照明光Ｌｉを、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは反射、他の色成分の照明光Ｌｉは透過させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００７７】
第１ダイクロイック膜領域２１で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＢｍは、第２光学平面１１ｂから第１プリズム１１内に入射させて第２ダイクロイック膜領域２２で反射させた後、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００７８】
一方、第１ダイクロイック膜領域２１を透過した照明光Ｌｉは、第１実施の形態の場合と同様に、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させ、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００７９】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｇにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＧｍは、第２光学平面１２ｂから第２プリズム１２内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３で反射させた後、第２ダイクロイック膜領域２２を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００８０】
また、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｒにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＲｍは、第１光学平面１３ａから第３プリズム１３内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成し、さらに、第２ダイクロイック膜領域２２を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、投影光Ｌｐとして第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００８１】
本実施の形態によれば、色分離合成手段３の第１ダイクロイック膜領域２１は、照明光Ｌｉに対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化するので、色分離合成手段３に関して、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。したがって、例えば、図８に示した投射型表示装置と同様に、ＴＩＲプリズムを用いて、照明光Ｌｉと投影光Ｌｐとを分離するようにしても、図８に示した投射型表示装置におけるよりも、光の利用効率をより向上できるとともに、簡単かつ安価にできる。なお、各空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを、例えば図２（ｂ）に示したように、照明光を斜入射、変調光を斜反射となるように配置して、照明光Ｌｉと投影光Ｌｐとの分離角を大きくすれば、ＴＩＲプリズムを用いることなく、あるいは、簡単な反射ミラーを用いるのみで、上記実施の形態に示した光源１および照明光学系２を有する照明系と、投影レンズ系５を有する投影系とを簡単に分離して配置することが可能である。
【００８２】
（第４実施の形態）
図５は、本発明の第４実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。この投射型表示装置は、図４に示した投射型表示装置において、第１ダイクロイック膜領域２１は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、照明光Ｌｉに対して最適化して、照明光Ｌｉを、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは反射、他の色成分の照明光Ｌｉは透過させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００８３】
第２ダイクロイック膜領域２２で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＢｍは、第２光学平面１１ｂから第１プリズム１１内に入射させて第１ダイクロイック膜領域２１で反射させた後、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００８４】
一方、第２ダイクロイック膜領域２２を透過した照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させて、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００８５】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｇにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＧｍは、第２光学平面１２ｂから第２プリズム１２内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３で反射させた後、第１ダイクロイック膜領域２１を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。
【００８６】
また、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｒにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＲｍは、第１光学平面１３ａから第３プリズム１３内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成し、さらに、第１ダイクロイック膜領域２１を透過させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、投影光Ｌｐとして第１プリズム１１の第１光学平面１１ａから出射させる。その他の構成は、第３実施の形態の場合と同様である。
【００８７】
したがって、本実施の形態においても、第３実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
（第５実施の形態）
図６は、本発明の第５実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。この投射型表示装置は、図１に示した投射型表示装置において、色分離合成手段３の第２プリズム１２の第１光学平面１２ａを、照明光Ｌｉの入射面および投影光Ｌｐの出射面とする。また、色分離合成手段３の第１接合面１５に形成する第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２は、それぞれＢ成分の光を透過し、他の成分の光は反射させる光学特性を有するが、第１ダイクロイック膜領域２１は、照明光Ｌｉに対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化する。なお、光源１および照明光学系２を有する照明系および投影レンズ系５を有する投影系は、図示を省略してある。
【００８９】
本実施の形態では、照明光Ｌｉを、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから第１ダイクロイック膜領域２１に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは透過、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００９０】
第１ダイクロイック膜領域２１で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＢｍは、第２光学平面１１ｂから第１プリズム１１内に入射させて第２ダイクロイック膜領域２２を透過させた後、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００９１】
一方、第１ダイクロイック膜領域２１で反射された照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させて、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００９２】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｇにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＧｍは、第２光学平面１２ｂから第２プリズム１２内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３で反射させた後、第２ダイクロイック膜領域２２で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００９３】
また、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｒにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＲｍは、第１光学平面１３ａから第３プリズム１３内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成し、さらに、第２ダイクロイック膜領域２２で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、投影光Ｌｐとして第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。その他の構成は、第３実施の形態の場合と同様である。
【００９４】
したがって、本実施の形態においても、第３実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
（第６実施の形態）
図７は、本発明の第６実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。この投射型表示装置は、図６に示した投射型表示装置において、第１ダイクロイック膜領域２１は、変調光（投影光Ｌｐ）に対して最適化し、第２ダイクロイック膜領域２２は、照明光Ｌｉに対して最適化して、照明光Ｌｉを、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから第２ダイクロイック膜領域２２に入射させ、ここでＢ成分の照明光ＬＢｉは透過、他の色成分の照明光Ｌｉは反射させて、Ｂ成分の照明光ＬＢｉを分離する。
【００９６】
第２ダイクロイック膜領域２２で分離されたＢ成分の照明光ＬＢｉは、第１プリズム１１の第２光学平面１１ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｂにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＢｍは、第２光学平面１１ｂから第１プリズム１１内に入射させて第１ダイクロイック膜領域２１を透過させた後、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００９７】
一方、第２ダイクロイック膜領域２２で反射された照明光Ｌｉは、第２プリズム１２内を経て第３ダイクロイック膜２３に入射させて、Ｇ成分の照明光ＬＧｉは反射、Ｒ成分の照明光ＬＲｉは透過させてそれぞれ分離する。
【００９８】
第３ダイクロイック膜２３で分離されたＧ成分の照明光ＬＧｉは、第２プリズム１２の第２光学平面１２ｂから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｇにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＧｍは、第２光学平面１２ｂから第２プリズム１２内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３で反射させた後、第１ダイクロイック膜領域２１で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。
【００９９】
また、第３ダイクロイック膜２３で分離されたＲ成分の照明光ＬＲｉは、第３プリズム１１の第１光学平面１３ａから出射させて、対応する空間光変調素子４Ｒにより表示画像に応じて空間変調し、その変調光ＬＲｍは、第１光学平面１３ａから第３プリズム１３内に入射させて、第３ダイクロイック膜２３を透過させることにより、Ｇ成分の変調光ＬＧｍと合成し、さらに、第１ダイクロイック膜領域２１で反射させることにより、Ｂ成分の変調光ＬＢｍと合成して、投影光Ｌｐとして第２プリズム１２の第１光学平面１２ａから出射させる。その他の構成は、第３実施の形態の場合と同様である。
【０１００】
したがって、本実施の形態においても、第３実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、色分離合成手段３の第２接合面１６に、Ｇ成分の光は反射、Ｒ成分の光は透過させる光学特性を有する第３ダイクロイック膜２３を一様に形成したが、この第２接合面１６に、第１接合面１５における第１ダイクロイック膜領域２１および第２ダイクロイック膜領域２２と同様に、照明光の分離または変調光の合成に最適化した光学特性を有する第４ダイクロイック膜領域と、変調光の合成または照明光の分離に最適化した光学特性を有する第５ダイクロイック膜領域を形成して、Ｇ成分およびＲ成分の照明光の分離および変調光の合成を行うように構成することもできる。このようにすれば、光の利用効率および表示画像の色再現性をより向上することができる。また、第１ダイクロイック膜２１、第２ダイクロイック膜２２、第３ダイクロイック膜２３（または第４、第５ダイクロイック膜領域）で分離・合成する色成分は、上記の例に限らず、Ｒ，Ｇ，Ｂから適宜設定することができる。
【０１０２】
また、色分離合成手段３を構成する第１〜３プリズム１１〜１３は、照明系、投影系、および空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのレイアウトに応じて、適宜の形状にすることができるとともに、第１接合面１５および第２接合面１６も、平行に限らず、レイアウトに基づく光線軌跡に応じて、適宜の角度で形成することができる。さらに、色分離合成手段３は、プリズムを用いることなく、第１，第２ダイクロイック膜領域２１，２２を平板状の第１光学部材に形成し、第３ダイクロイック膜２３（または第４、第５ダイクロイック膜領域）も平板状の第２光学部材に形成して、第１、第２光学部材を離間配置して構成することもできる。また、図１に示した色分離合成手段３において、第３ダイクロイック膜２３（または第４、第５ダイクロイック膜領域）を第２プリズム１２側に形成して、第３プリズム１３を省略したり、あるいは、第１，第２ダイクロイック膜領域２１，２２を第２プリズム１２側に形成して、第１プリズム１１を省略したり、することもできる。
【０１０３】
さらに、本発明は、３板式に限らず、第３ダイクロイック膜２３（または第４、第５ダイクロイック膜領域）を省略して２板式の投射型表示装置を構成したり、ダイクロイック膜をさらに追加して４板式以上の投射型表示装置を構成したり、することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る投射型表示装置の要部の構成を示す図である。
【図２】図１に示す空間光変調素子の配置を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る投射型表示装置の要部の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第４実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第５実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の第６実施の形態に係る投射型表示装置の要部の概略構成を示す図である。
【図８】従来の投射型表示装置の要部の構成を示す図である。
【図９】ダイクロイック膜の入射角依存性を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 光源
２ 照明光学系
３ 色分離合成手段
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ 空間光変調素子
５ 投影レンズ系
６ スクリーン
１１ 第１プリズム
１２ 第２プリズム
１３ 第３プリズム
１５ 第１接合面
１６ 第２接合面
２１ 第１ダイクロイック膜領域
２２ 第２ダイクロイック膜領域
２３ 第３ダイクロイック膜
３１ 基板
３２ マイクロミラー
Ｌｉ 照明光
Ｌｐ 投影光
ＬＲｉ，ＬＧｉ，ＬＢｉ 照明光
ＬＲｍ，ＬＧｍ，ＬＢｍ 変調光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を出射する光源と、
複数の異なる色成分の照明光に対応して設けられ、各色成分の照明光を表示画像に応じて空間変調して、変調光を入射光方向とは異なる方向に反射させる複数の反射型の空間光変調素子と、
前記光源からの照明光を、前記複数の空間光変調素子に対応する複数の異なる色成分の照明光に分離して、各色成分の照明光を対応する前記空間光変調素子に導き、前記複数の空間光変調素子からの変調光を合成して投影光として出射する色分離合成手段と、を有する投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、同一平面に形成された光学特性の異なる第１ダイクロイック膜領域および第２ダイクロイック膜領域を有し、前記第１ダイクロイック膜領域または前記第２ダイクロイック膜領域で、前記光源からの照明光から第１色成分の照明光を分離し、前記第２ダイクロイック膜領域または前記第１ダイクロイック膜領域で、前記第１色成分の変調光を含む少なくとも２つの異なる色成分の変調光を合成して投影光として出射する、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記複数の空間光変調素子は、前記色分離合成手段を経て入射する、それぞれ対応する色成分の照明光が、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光を垂直反射させるように配置されている、
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】
前記複数の空間光変調素子は、前記色分離合成手段を経て入射する、それぞれ対応する色成分の照明光が、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光を斜反射させるように配置されている、
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４】
前記色分離合成手段は、第１接合面で接合された第１プリズムおよび第２プリズムを有し、
前記第１接合面に前記第１ダイクロイック膜領域および前記第２ダイクロイック膜領域が形成されている、
ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させる光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させるように最適化された光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させるように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記色分離合成手段は、前記第１ダイクロイック膜領域および前記第２ダイクロイック膜領域が形成された面と異なる面に形成された第３ダイクロイック膜を有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成する、
することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された第３ダイクロイック膜とを有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第１ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第３ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とする請求項５，７または９に記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された第３ダイクロイック膜とを有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第２ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成し、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第３ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とする請求項６，８または１０に記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された光学特性の異なる第４ダイクロイック膜領域および第５ダイクロイック膜領域とを有し、
前記第４ダイクロイック膜領域は、前記第１ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光に対して、第２色成分の照明光は反射させ、第３色成分の照明光は透過させて分離するように最適化された光学特性を有し、
前記第５ダイクロイック膜領域は、前記第２色成分の変調光は反射させ、前記第３色成分の変調光は透過させて合成するように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第５ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とする請求項５，７または９に記載の投射型表示装置。
【請求項１５】
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された光学特性の異なる第４ダイクロイック膜領域および第５ダイクロイック膜領域とを有し、
前記第５ダイクロイック膜領域は、前記第２ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光に対して第２色成分の照明光は反射させ、第３色成分の照明光は透過させて分離するように最適化された光学特性を有し、
前記第４ダイクロイック膜領域は、前記第２色成分の変調光は反射させ、前記第３色成分の変調光は透過させて合成するように最適化された光学特性を有し、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第４ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とする請求項６，８または１０に記載の投射型表示装置。
【請求項１６】
前記第１色成分、前記第２色成分および前記第３色成分は、光の３原色成分である、
ことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項１】
照明光を出射する光源と、
複数の異なる色成分の照明光に対応して設けられ、各色成分の照明光を表示画像に応じて空間変調して、変調光を入射光方向とは異なる方向に反射させる複数の反射型の空間光変調素子と、
前記光源からの照明光を、前記複数の空間光変調素子に対応する複数の異なる色成分の照明光に分離して、各色成分の照明光を対応する前記空間光変調素子に導き、前記複数の空間光変調素子からの変調光を合成して投影光として出射する色分離合成手段と、を有する投射型表示装置において、
前記色分離合成手段は、同一平面に形成された光学特性の異なる第１ダイクロイック膜領域および第２ダイクロイック膜領域を有し、前記第１ダイクロイック膜領域または前記第２ダイクロイック膜領域で、前記光源からの照明光から第１色成分の照明光を分離し、前記第２ダイクロイック膜領域または前記第１ダイクロイック膜領域で、前記第１色成分の変調光を含む少なくとも２つの異なる色成分の変調光を合成して投影光として出射する、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記複数の空間光変調素子は、前記色分離合成手段を経て入射する、それぞれ対応する色成分の照明光が、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光を垂直反射させるように配置されている、
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】
前記複数の空間光変調素子は、前記色分離合成手段を経て入射する、それぞれ対応する色成分の照明光が、当該空間光変調素子の基板に対して斜入射して、変調光を斜反射させるように配置されている、
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４】
前記色分離合成手段は、第１接合面で接合された第１プリズムおよび第２プリズムを有し、
前記第１接合面に前記第１ダイクロイック膜領域および前記第２ダイクロイック膜領域が形成されている、
ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させる光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させるように最適化された光学特性を有し、前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は反射させ、他の色成分の変調光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は反射させ、他の色成分の照明光は透過させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第１プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域で反射される前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第１プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させるように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第１ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第２ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第１色成分の変調光は透過させ、他の色成分の変調光は反射させる光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記光源からの照明光に対して、前記第１色成分の照明光は透過させ、他の色成分の照明光は反射させるように最適化された光学特性を有し、
前記光源からの照明光を、前記第２プリズムを経て前記第２ダイクロイック膜領域に入射させ、前記第１ダイクロイック膜領域を透過する前記第１色成分の変調光を含む合成された変調光を、前記投影光として前記第２プリズムを経て出射させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記色分離合成手段は、前記第１ダイクロイック膜領域および前記第２ダイクロイック膜領域が形成された面と異なる面に形成された第３ダイクロイック膜を有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成する、
することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された第３ダイクロイック膜とを有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第１ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第３ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とする請求項５，７または９に記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された第３ダイクロイック膜とを有し、
前記第３ダイクロイック膜は、前記第２ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光から、第２色成分および第３色成分の照明光を分離するとともに、前記第２色成分および前記第３色成分のそれぞれの変調光を合成し、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第３ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とする請求項６，８または１０に記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された光学特性の異なる第４ダイクロイック膜領域および第５ダイクロイック膜領域とを有し、
前記第４ダイクロイック膜領域は、前記第１ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光に対して、第２色成分の照明光は反射させ、第３色成分の照明光は透過させて分離するように最適化された光学特性を有し、
前記第５ダイクロイック膜領域は、前記第２色成分の変調光は反射させ、前記第３色成分の変調光は透過させて合成するように最適化された光学特性を有し、
前記第２ダイクロイック膜領域は、前記第５ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とする請求項５，７または９に記載の投射型表示装置。
【請求項１５】
前記色分離合成手段は、前記第２プリズムの前記第１接合面とは異なる第２接合面に接合された第３プリズムと、前記第２接合面に形成された光学特性の異なる第４ダイクロイック膜領域および第５ダイクロイック膜領域とを有し、
前記第５ダイクロイック膜領域は、前記第２ダイクロイック膜領域で分離された前記第１色成分を除く照明光に対して第２色成分の照明光は反射させ、第３色成分の照明光は透過させて分離するように最適化された光学特性を有し、
前記第４ダイクロイック膜領域は、前記第２色成分の変調光は反射させ、前記第３色成分の変調光は透過させて合成するように最適化された光学特性を有し、
前記第１ダイクロイック膜領域は、前記第４ダイクロイック膜で合成された変調光と、前記第１色成分の変調光とを合成する、
ことを特徴とする請求項６，８または１０に記載の投射型表示装置。
【請求項１６】
前記第１色成分、前記第２色成分および前記第３色成分は、光の３原色成分である、
ことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１８０９０６（Ｐ２００９−１８０９０６Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９３９４（Ｐ２００８−１９３９４）
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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