複合プリズム、光源ユニット、および表示装置
複合プリズム（１）は、第１角部（１０１）、第３角部（１０３）、第７角部（１０７）および第５角部（１０５）によって構成される面に第１の選択性反射面（５）を備えている。また、第３角部（１０３）、第４角部（１０４）、第５角部（１０５）および第６角部（１０６）によって構成される面に第２の選択性反射面（６）を備えている。第１の選択性反射面（５）および第２の選択性反射面（６）は偏光分離膜によって構成されている。このため、Ｘキューブと違って４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃えなくても複数の色光の光路の合成および分離を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、投射型表示装置などに用いられる複合プリズム、光源ユニット、および表示装置に関するものである。
【背景技術】
投射型表示装置（以下、プロジェクタという）などの光学装置においては、従来、波長の異なる複数の光の光路を合成あるいは分離することを目的に複数枚の板状の光学素子が用いられている。このため、光学装置を小型化できないという問題点がある。そこで、このような機能を集積した複合プリズムとして、直角三角柱状のプリズムを４個、Ｘ状に接合した立方体形状のダイクロイックプリズムが用いられることがある。このようなダイクロイックプリズムは、接合部分の形状からＸキューブと称せられている。
このダイクロイックプリズムでは、赤色光を選択的に反射可能な選択性反射膜、および青色光を選択的に反射可能な選択性反射膜がクロスして配置され、液晶プロジェクタでは光路合成素子として用いられている。その際、ダイクロイックプリズムの４つの側面のうちの３つの側面が入射端面として用いられ、他の１つの側面が出射端面として利用される（例えば、特開２００２−９０５０９号公報）。
しかしながら、Ｘキューブでは、４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃える必要があるため、生産性が低く、かつ、歩留まりが低いという問題点がある。また、プリズム単体の段階で角度公差に対する要求も厳しい。このため、Ｘキューブは、高価なものになってしまうという問題点がある。さらに、Ｘキューブの場合、４つのプリズム単体の各稜線が一直線に揃うため、それを用いた液晶プロジェクタでは、投射された画像の中心に稜線が映るという問題点がある。従って、プリズム単体同士を接合する際、接着剤の厚さを薄くしなければならないが、接着剤の厚さを薄くすると、ヒートショックに弱くなるなど、信頼性が低下するという問題点がある。さらにまた、Ｘキューブでは、４つの側面が各々、入射端面および出射端面として用いられているため、側面に空きがない。それ故、Ｘキューブに向かう光路を構成する光学素子のレイアウトに自由度が低いという問題点もある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、Ｘキューブと違って４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃える必要がなく、歩留まりの向上、コストの低減、信頼性の向上、画質の向上、設計面での自由度の向上を図ることのできる新たな複合プリズム、この複合プリズムを用いた光源ユニットおよび表示装置を提供することにある。
【発明の開示】
上記課題を解決するために、本発明の複合プリズムでは、複数の透光性部材を接合したことにより形成される複数の接合面に、少なくとも、所定の光学特性を備える光を選択的に透過し、それ以外の光を反射する第１の選択性反射面と第２の選択性反射面が互いに平行、あるいは直交せずに交差する向きに形成され、前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面によって、波長の異なる少なくとも３つの光の光路を合成あるいは分離可能であることを特徴とする。
本発明では、透光性部材の接合面に第１の選択性反射面と第２の選択性反射面とを形成し、これらの選択性反射面によって、波長の異なる少なくとも３つの光の光路を合成あるいは分離する。このため、単板の偏光分離素子などを用いて光路を合成あるいは分離を行う必要がないので、コストの低減、および設計面での自由度の向上を図ることができる。また、Ｘキューブと違って４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃える必要がないので、歩留まりが高く、かつ、信頼性が高い。また、画質の向上を図ることもできる。
本発明において、対向する第１の矩形平面と第２の矩形平面からなる直方体形状の前記第１の矩形平面の各角部を各々、第１角部、第２角部、第３角部および第４角部とし、前記第２の矩形平面で前記第１角部、前記第２角部、前記第３角部および前記第４角部に対応する各角部を各々、第５角部、第６角部、第７角部および第８角部としたとき、前記第１角部、前記第３角部、前記第７角部および前記第５角部によって構成される面に前記第１の選択性反射面を備え、前記第３角部、前記第４角部、前記第５角部および前記第６角部によって構成される面に前記第２の選択性反射面を備えていることを特徴とする。
本発明においては、例えば、前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面は各々、偏光分離面により構成されている。従って、前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面はいずれも、任意の波長範囲内において、Ｐ偏光の光およびＳ偏光の光のうちの一方の光を透過し、他方の光を反射する。
このような複合プリズムについては、この複合プリズムから出射される色光を各々、変調する液晶ライトバルブなどといった電気光学装置を複数、備えた表示装置を構成するのに用いることができる。
本発明の別の形態では、複数の柱状の前記透光性部材を接合して入射面に４５°の角度をなす、互いに平行な複数の接合面を備え、当該複数の接合面のうちのいずれかに所定の波長帯域の光を選択的に反射する前記第１の選択性反射面を備え、他のいずれかの接合面に、前記第１の選択性反射面と異なる波長帯域の光を選択的に反射する前記第２の選択性反射面を備えていることを特徴とする。また、偏光分離面を平行に接合し、任意の偏光光をもった波長光を分離することも可能とする。
本発明に係る複合プリズムを用いた光源ユニットにおいて、前記複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側に配置されて第３の色光を前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第３の色光用反射面とを備え、前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第１の色光を出射する第１の色光源部が配置され、前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第２の色光を出射する第２の色光源部が配置され、前記反射面に向けて前記第３の色光を出射する第３の色光源部が配置され、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部から前記複合プリズムへ光の出射が所定のタイミングで切り換えられることが好ましい。
本発明に係る複合プリズムを用いた光源ユニットにおいて、前記複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーとを備え、前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第１の色光を出射する第１の色光源部が配置され、前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第２の色光を出射する第２の色光源部が配置され、当該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側から第３の色光を出射する第３の色光源部を備え、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部から前記複合プリズムへ光の出射が所定のタイミングで切り換えられることが好ましい。
本発明において、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、所定の色光を出射する発光素子であり、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、所定のタイミングで点灯が制御される。
本発明において、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、白色光を色分割して得られた各色の光を出射し、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部と、前記複合プリズムとの間には、当該複合プリズムに対して各色光が入射するタイミングを制御するシャッタ手段が配置されている構成を採用してもよい。
例えば、本発明に係る複合プリズムを２つ備えた光源ユニットでは、前記２つの複合プリズムのうち、第１の複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側に配置されて第３の色光を前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第３の色光用反射面とを備え、第２の複合プリズムは、前記第１の色光を前記第１の複合プリズムの第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第１の色光用反射面と、前記第１の選択性反射面として第２の色光を前記第１の複合プリズムの第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第３の色光を前記第１の複合プリズムの第３の色光用反射面に向けて選択的に反射する第３の色光用ダイクロイックミラーとを備え、さらに、前記第２の複合プリズムに対して当該第２の複合プリズムの第３の色光用ダイクロイックミラーに向けて白色光を出射する白色光源を備え、前記第１の複合プリズムと前記第２の複合プリズムとの間には、前記第２の複合プリズムから前記第１の複合プリズムに対して各色光が入射するタイミングを制御するシャッタ手段が配置されていることが好ましい。
本発明を適用した光源ユニットは、例えば、表示装置に用いられる。
例えば、前記複合プリズムを複数、マトリクス状に配置して表示装置が構成される。
また、前記光源ユニットから順次、出射される色光を順次、変調して当該色光に対応する色画像を順次、生成する電気光学装置を用いて表示装置を構成してもよい。
本発明において、前記光源ユニットは、前記電気光学装置に向けて出射する色光の偏光方向を揃える偏光変換手段を備えていることが好ましい。このように構成すると、光の利用効率を高めることができるので、表示画像の輝度を向上することができる。
この場合、前記電気光学装置で順次形成された各色の画像を投射する投射光学系を用いれば、プロジェクタなどを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの説明図である。
図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの分解斜視図、（Ｃ）は従来の複合プリズムの分解斜視図である。
図３は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの製造方法を示す説明図である。
図４は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
図５は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの正面図、左側面図、および平面図である。
図６は、本発明の実施の形態１の変形例に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
図７は、本発明の実施の形態１の変形例に係る複合プリズムを用いた液晶プロジェクタの説明図である。
図８は、図７に示す液晶プロジェクタに用いたダイクロイックミラーアレイの説明図である。
図９は、図７に示す液晶プロジェクタに用いた別のダイクロイックミラーアレイの説明図である。
図１０は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの説明図である。
図１１は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
図１２は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの使用例を示す説明図である。
図１３は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの製造方法を示す説明図である。
図１４は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムを用いたテールランプの説明図である。
図１５は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムの説明図である。
図１６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る複合プリズムの説明図である。
図１７は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る複合プリズムに用いた選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
図１８は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた液晶プロジェクタの説明図である。
図１９は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた別の液晶プロジェクタの説明図である。
図２０は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた直視型の液晶表示装置の説明図である。
【符号の説明】
１、２、複合プリズム
５、７ 第１の選択性反射面
６、８ 第２の選択性反射面
９ 全反射面
３１ 第１の矩形平面
３２ 第２の矩形平面
５１ 赤色ＬＥＤ
５２ 緑色ＬＥＤ
５３ 青色ＬＥＤ
６６、６７、６８ シャッタ（シャッタ手段）
７３ 偏光ビームスプリッタ
７４、８９、１７１〜１７３ 液晶ライトバルブ（電気光学装置）
７５ 投射光学系
８０ 光源ユニット
８１、８２ 偏光分離プリズム
８３ 偏光変換プリズム（偏光変換手段）
８５ 偏光分離面
８６ 偏光ビームスプリッタ
９１ 液晶パネル
１１１ 白色光源
１１０ 光源部
１５０ ダイクロイックミラーアレイ
２２１、２２２、２２３、２２３、２２４、２２５ 透光性部材
ＬＧ 緑色光
ＬＲ 赤色光
ＬＢ 青色光
【発明を実施するための最良の形態】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの説明図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの分解斜視図、（Ｃ）は従来の複合プリズムの分解斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの製造方法を示す説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの正面図、左側面図、および平面図である。
図１において、本形態の複合プリズム１は、互いに対向する第１の矩形平面３１と第２の矩形平面３２とを備えた立方体形状の複合プリズムであって、複数の透光性部材を接合したことにより形成される複数の接合面に以下の選択性反射面が形成されている。すなわち、第１の矩形平面３１の各角部を各々、第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３および第４角部１０４とし、第２の矩形平面３２で第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３および第４角部１０４に対応する各角部を各々、第５角部１０５、第６角部１０６、第７角部１０７および第８角部１０８としたとき、第１角部１０１、第３角部１０３、第７角部１０７および第５角部１０５によって構成される面に第１の選択性反射面５を備えている。また、第３角部１０３、第４角部１０４、第５角部１０５および第６角部１０６によって構成される面に第２の選択性反射面６備えている。従って、第１の選択性反射面５および第２の選択性反射面６は、複合プリズム１の端面に４５°、傾いている。
このような構成をＸＹＺ座標軸を用いて表すと、第１の選択性反射面５は、第１角部１０１（ｘ０、ｙ０、ｚ０）、第３角部１０３（ｘ１、ｙ１、ｚ０）、第７角部１０７（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、第５角部１０５（ｘ０、ｙ０、ｚ１）で構成される矩形の接合面に形成され、第２の選択性反射面６は、第３角部１０３（ｘ１、ｙ１、ｚ０）、第４角部１０４（ｘ０、ｙ１、ｚ０）、第５角部１０５（ｘ０、ｙ０、ｚ１）、第６角部１０６（ｘ１、ｙ０、ｚ１）、で構成される矩形の接合面に形成されており、第１の選択性反射面５と第２の選択性反射面６とは直交していない。
このような構成の複合プリズム１を製造するには、図２（Ａ）に示すように、まず、多層膜からなる第１の選択性反射面５を斜面に形成した断面三角形の棒状のビームスプリッタバー３０１を製作する。
次に、このビームスプリッタバー３０１を第１の選択性反射面５を介して接合した後、図２（Ｂ）に示すように、４５°の角度で切断し、研磨加工を行う。
次に、研磨加工を施した面に対して、図２（Ｂ）、図３（Ａ）に示すように、低温蒸着により多層膜からなる第２の選択性反射面６を形成する。
次に、図３（Ｂ）に示すように、再びバー状に接合した後、切断面を研磨する。その結果、複合プリズム１が完成する。
このような複合プリズム１では、それを製作する際、第１の選択性反射面５、および第２の選択性反射面６の平面度を損なうことがない。また、第１の選択性反射面５および第２の選択性反射面６はそれぞれ、同一の平面内に形成されるので、高い平面度を得ることができる。さらに、図３（Ｃ）に示すＸキューブと違って４つのプリズムを各直角稜で合わせて接合する必要がない。それ故、接着剤の厚さを極端に薄くする必要がないので、ヒートショック試験においても良好な結果を示し、高い信頼性を備えている。
本形態の複合プリズム１を基本にして各種光学素子を構成した例を以下に説明する。まず、本例では、第１の選択性反射面５、および第２の選択性反射面６をいずれも多層膜で構成し、第１の選択性反射面５、および第２の選択性反射面６の各々に対して、以下に説明するような選択的反射特性を付与する。
すなわち、第１の選択性反射面５については、図４（Ａ）に示す光学特性を付与し、３原色を構成する赤色光（赤を中心とする波長帯域の光）、緑色光（緑を中心とする波長帯域の光）、青色光（青を中心とする波長帯域の光）の可視波長帯域でＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する面とする。また、第２の選択性反射面６については、図４（Ｂ）に示す光学特性を付与し、赤色光および緑色光を透過し青色光を反射する青反射面とする。また、第２の選択性反射面６については、青色光であっても、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射するように構成する。
このように構成した複合プリズム１において、図１および図５に示すように、矩形平面２１から入射する光ＬＧを、予めＰ波に偏光された緑色光としたとき、この光ＬＧ（Ｐ）は、第１の選択性反射面５および第２の選択性反射面６を透過して矩形平面２２に向かって直進する。
また、矩形平面１１から入射する光ＬＲを、予めＳ波に偏光された赤色光としたとき、この光ＬＲ（Ｓ）は、４５°の入射角をもって第１の選択性反射面５で全反射した後、第２の選択性反射面６を透過して矩形平面２２に向かう。
また、矩形平面３２から入射する光ＬＢを、予めＳ波に偏光された青色光ＬＢ（Ｓ）としたとき、この光ＬＢは、４５°の入射角をもって第２の選択性反射面６で全反射した後、第１の選択性反射面５を透過して矩形平面２２に向かう。
従って、本形態の複合プリズム１によれば、波長の異なる３つの色光の光路を合成することができる。
逆に言えば、偏光方向を調整した白色光を矩形平面２２から入射したとき、矩形平面１１からは赤色光ＬＲが出射され、矩形平面３２からは青色光ＬＢが出射され、矩形面２１からは緑光ＬＢとが出射される。従って、波長の異なる３つ以上の色光の光路を分離することができるともいえる。その際、偏光方向を調整しておけば、矩形平面１２から赤色光ＬＲと緑色光ＬＧの合成光が出射し、矩形平面３１から青色光ＬＢと緑色光ＬＧの合成光を出射することもできる。
［実施の形態１の変形例］
図６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１の変形例に係る複合プリズム１に用いた第１の選択性反射面５、および第２の選択性反射面６の光学特性を示す説明図である。図７は、この複合プリズムを用いた液晶プロジェクタの説明図である。図８および図９は、図７に示す液晶プロジェクタに用いたダイクロイックミラーアレイの説明図である。
本例の複合プリズム１も、図１を参照して説明したように、互いに対向する第１の矩形平面３１と第２の矩形平面３２とを備えた立方体形状の複合プリズムであって、複数の透光性部材を接合したことにより形成される複数の接合面に以下の選択性反射面が形成されている。すなわち、第１の矩形平面３１の各角部を各々、第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３および第４角部１０４とし、第２の矩形平面３２で第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３および第４角部１０４に対応する各角部を各々、第５角部１０５、第６角部１０６、第７角部１０７および第８角部１０８としたとき、第１角部１０１、第３角部１０３、第７角部１０７および第５角部１０５によって構成される面に第１の選択性反射面５を備えている。また、第３角部１０３、第４角部１０４、第５角部１０５および第６角部１０６によって構成される面に第２の選択性反射面６を備えている。従って、第１の選択性反射面５および第２の選択性反射面６は、複合プリズム１の端面に４５°、傾いている。また、第１の選択性反射面５と第２の選択性反射面６とは直交していない。
ここで、第１の選択性反射面５は、図６（Ａ）に示す光学特性を備えた偏光分離膜によって構成され、第２の選択性反射面６については、図６（Ｂ）に示す光学特性を備えた偏光分離膜によって構成されている。
このように構成した複合プリズム１を用いた液晶プロジェクタは、図７に示すように、白色光源１１１およびリフレクタ１１２を備えた光源部１１０と、この光源部１１０から出射された白色光をＰ偏光に揃えるためのＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）コンバータ１２０と、このＰＢＳコンバータ１２０から出射された光を青色光ＬＢと、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとの混合光とに色分離するダイクロイックミラー１３０とを有している。青色光ＬＢに対しては、ダイクロイックミラー１３０から出射された光を複合プリズム１の矩形平面３１（図１を参照）に導く全反射ミラー１４０が配置されており、青色光ＬＢは、Ｐ偏光の光として複合プリズム１に入射する。
一方、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとの混合光に対しては、緑色光ＬＧを選択的にＳ偏光の光とするダイクロイックミラーアレイ１５０と、全反射ミラー１６０とが配置されており、ダイクロイックミラーアレイ１５０からＰ偏光の光として出射された赤色光ＬＲ、およびダイクロイックミラーアレイ１５０からＳ偏光の光として出射された緑色光ＬＧは、共通の光路を辿って複合プリズム１に入射する。
ここで、ダイクロイックミラーアレイ１５０としては、図８あるいは図９に示すものを用いることができる。これらのダイクロイックミラーアレイのうち、図８に示すものは、断面形状が４５度の鋭角を有する平行四辺形や三角形の柱状の透光性部材１５５が傾斜端面で接合されている。第１の接合界面１５１には、緑色光ＬＧを反射して赤色光ＬＲを透過するダイクロイックミラー１５２が形成され、それに対向する第２の接合界面１５３には、全反射ミラー１５４が形成されている。また、ダイクロイックミラーアレイ１５０の入射端面にはインテグレートレンズアレイ１５６が配置され、全反射ミラー１５４からの出射端面には１／２λ板１５７が配置されている。
従って、図７に示すダイクロイックミラー１３０から出射されたＰ偏光の赤色光ＬＲおよびＰ偏光の緑色光ＬＧは、インテグレートレンズアレイ１５６によってダイクロイックミラー１５２に導かれると、赤色光ＬＲは、ダイクロイックミラー１５２を透過してＰ偏光の光のまま出射される。これに対して、緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー１５２で反射した後、全反射ミラー１５４で１／２λ板１５７に向けて反射され、Ｓ偏光の光として出射される。
なお、ダイクロイックミラーアレイ１５０については、図９に示すように、第１の接合界面１５１に、緑色光ＬＧを透過して赤色光ＬＲを反射するダイクロイックミラー１５８が形成され、それに対向する第２の接合界面１５３には、全反射ミラー１５９が形成されている構成であってもよい。このダイクロイックミラーアレイ１５０には、ダイクロイックミラー１５８からの出射端面に１／２λ板１５７が配置されている。従って、図７に示すダイクロイックミラー１３０から出射されたＰ偏光の赤色光ＬＲおよびＰ偏光の緑色光ＬＧは、インテグレートレンズアレイ（図８参照）によってダイクロイックミラー１５８に導かれると、緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー１５８を透過した後、１／２λ板１５７でＳ偏光に変換された後、出射される。これに対して、赤色光ＬＲは、ダイクロイックミラー１５８で反射した後、全反射ミラー１５９で反射され、Ｐ偏光の光として出射される。
このように構成した液晶プロジェクタにおいて、複合プリズム１の所定の矩形平面に対して、赤色光ＬＲに対する反射型の液晶ライトバルブ１７１（電気光学装置）、緑色光ＬＧに対する反射型の液晶ライトバルブ１７２、および青色光ＬＢに対する反射型の液晶ライトバルブ１７３が配置される。
従って、青色光ＬＢは、複合プリズム１に入射すると、第２の選択性反射面６を透過して青色光用の液晶ライトバルブ１７３に到達した後、この液晶ライトバルブ１７３で反射される。その間に、液晶ライトバルブ１７３で画素毎に光変調され、Ｓ偏光とされた光成分については、第２の選択性反射面６で反射され、投射光学系（図示せず）に導かれる。
また、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧは、混合光として複合プリズム１に入射すると、赤色光ＬＲのみが第１の選択性反射面５を透過して赤色光用の液晶ライトバルブ１７１に到達した後、この液晶ライトバルブ１７１で反射される。その間に、液晶ライトバルブ１７１で画素毎に光変調され、Ｓ偏光とされた光成分については、第１の選択性反射面５で反射され、投射光学系に導かれる。
これに対して、緑色光ＬＧは第１の選択性反射面５で反射して緑色光用の液晶ライトバルブ１７２に到達した後、この液晶ライトバルブ１７２で反射される。その間に、液晶ライトバルブ１７２で画素毎に光変調され、Ｐ偏光とされた光成分については、第１の選択性反射面５を透過して投射光学系に導かれる。
そして、投射光学系から出射された各色光によりスクリーン上には所定のカラー画像が表示されることになる。
このように本形態の複合プリズム１を用いた液晶プロジェクタでは、偏光プリズム１の周囲には、青色光ＬＢの光路と、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとの混合光の光路を確保すればよいので、液晶プロジェクタの小型化を図ることができる。また、本形態の複合プリズム１を用いた液晶プロジェクタでは、偏光プリズム１からみたとき、青色光ＬＢの光路と、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとの混合光の光路と、偏光プリズム１からの出射光路を３次元的に配置できるので、液晶プロジェクタにおいて光学系を配置するときの設計の自由度が高い。
さらに、本形態の複合プリズム１は、Ｘキューブと違って、各プリズム単体の各稜線が一箇所に集中しないので、投射された画像の中心にプリズム単体の稜線が映るという事態を回避できる。
［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの説明図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。図１２は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの使用例を示す説明図である。図１３は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの製造方法を示す説明図である。
図１０において、本形態の複合プリズム２は、ダイクロイックミラーモジュールであり、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状の透光性部材２２１と、断面形状が４５度の鋭角を有する平行四辺形をした柱状の透光性部材２２２、２２３とが傾斜端面で接合されている。また、一方の端部２２６には、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状のダミーの透光性部材２２４が接合され、３つの接合面２３１、２３２、２３３を備えている。
これら３つの接合界面２３１、２３２、２３３のうち、第１の接合界面２３１には、図１１に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第１の選択性反射面７が形成され、この第１の選択性反射面７は、赤色光ＬＲを反射する一方、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを透過する。また、第２の接合界面２３２には、図１１に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第２の選択性反射面８が形成され、この第２の選択性反射面８は、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを反射する一方、青色光ＬＢを透過する。なお、第３の接合界面２３３には、青色光に対するミラーとして、図１１に示す光学特性を備える全反射面９が形成されている。
このように構成した複合プリズム２は、他方の端部２２７が出射端面として、例えば、図１２に示すように、拡散レンズ２４１が配置される。また、複合プリズム２の側面には、集光プレート２２９が配置される。また、集光プレート２２９によって、第１の選択性反射面７に向けて赤色ＬＥＤ５１が配置され、第２の選択性反射面８に向けて緑色ＬＥＤ２５２が配置され、全反射面９に向けて青色ＬＥＤ５３が配置されている。
このように構成したモジュールでは、赤色ＬＥＤ５１から出射された赤色光ＬＲは、複合プリズム２において、第１の選択性反射面７で反射され、拡散レンズ４１を介して出射される。緑色ＬＥＤ５２から出射された緑色光ＬＧは、複合プリズム２において、第２の選択性反射面８で反射した後、第１の選択性反射面７を透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。青色ＬＥＤ５３から出射された青色光ＬＢは、複合プリズム２において、全反射面９で反射した後、第２の選択性反射面８および第１の選択性反射面７を順次透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。
従って、本形態の複合プリズム２によれば、波長の異なる３つの色光の光路を合成することができる。また、各ＬＥＤ５１、５２、５３を点灯させる組み合わせにより、白色に加えて、６色の色光を出射することができる。
このような構成の複合プリズム２を製造するにあたっては、図１３に示すように、平行な２つの基板面を有する複数の透光性基板１６０の各々の面に、図１１を参照して説明した第１の選択性反射面７、第２の選択性反射面８、および全反射面９を形成した後、これらのラミネート基板（透光性基板１６０）をダミーの透光性基板１６１とともに光硬化性接着剤を介して重ねる。その際、各基板の端部が４５°となるように重ね合わせ位置をずらす。次に、光硬化性接着剤を硬化させた後、点線で示す切断線に沿って、透光性基板１６０、１６１の基板面に対して４５°の角度をなすように切断し、しかる後に切断面を研磨して、図１０に示す複合プリズム２を製造する。従って、Ｘキューブと違って、生産効率が高いので、安価である。
（複合プリズム２の使用例）
図１４は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムを用いたテールランプの説明図である。
複合プリズム２については、例えば、図１４に示すように、フライアレイのように、多数、マトリクス状に配置して自動車のテールランプ２００などの表示装置を構成することができる。また、本形態の複合プリズム２を用いれば、６０万ドット（１０００ドット×６００ドット）、さらには１００万ドット（１２００ドット×８３０ドット）の屋外表示パネルを構成することができる。これらいずれの表示装置でも、３種類のＬＥＤ５１、５２、５３を所定のタイミングで点灯すれば、任意の色で表示を行うことができる。また、近距離においても解像度が高く、従来の表示装置と比較して２倍以上の解像度を得ることができる。さらに、１ドットで黒表示に加えて、７色の表現を行うことができるので、ブレーキランプの他、ハザードランプ、バックランプ、キーロック警告ランプ、盗難防止用ランプなど、計７種のシグナルランプとして用いることができるなど、各種のパイロットランプとして用いることができる。しかも、画像デザインもオプションで選択できるので、個性的なランプを構成できる。
［実施の形態２の変形例１］
実施の形態２に係る複合プリズム２については、例えば、図１５に示すダイクロイックミラーアレイとして構成してもよい。
図１５は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムの説明図である。ここに示す複合プリズム２では、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状の透光性部材２２１と、断面形状が４５度の鋭角を有する平行四辺形をした柱状の透光性部材２２２と、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状の透光性部材２２５とが傾斜端面で接合され、２つの接合界面２３１、２３２を備えている。
これら２つの接合界面のうち、第１の接合界面２３１には、図１１に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第１の選択性反射面７が形成され、この第１の選択性反射面７は、赤色光ＬＲを反射する一方、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＲを透過する。また、第２の接合界面２３２には、図１１に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第２の選択性反射面８が形成され、この第２の選択性反射面８は、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを反射する一方、青色光ＬＢを透過する。
このように構成した複合プリズム２は、他方の端部２２７が出射端面として、例えば、拡散レンズ４１が配置される。また、複合プリズム２の側面には、第１の選択性反射面７に向けて赤色ＬＥＤ５１が配置され、第２の選択性反射面８に向けて緑色ＬＥＤ５２が配置される。また、透光性部材２５の側の端部には、他方の端部２２７に向けて青色ＬＥＤ５３が配置されている。
このように構成したモジュールでは、赤色ＬＥＤ５１から出射された赤色光ＬＲは、複合プリズム２において、第１の選択性反射面７で反射され、拡散レンズ４１を介して出射される。緑色ＬＥＤ５２から出射された緑色光ＬＧは、複合プリズム２において、第２の選択性反射面８で反射した後、第１の選択性反射面７を透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。青色ＬＥＤ５３から出射された青色光ＬＢは、第２の選択性反射面８および第１の選択性反射面７を順次透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。
従って、本形態の複合プリズム２によれば、波長の異なる３つの色光の光路を合成することができ、このような複合プリズム２も、図１４を参照して説明したテールランプ２００などの表示装置として利用できる。
［実施の形態２の変形例２］
実施の形態２に係る複合プリズムについては、例えば、図１６に示すモジュールに用いる分光用のダイクロイックミラーアレイとして構成してもよい。
図１６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る複合プリズムの説明図である。図１７は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る複合プリズムに用いた選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
ここに示す複合プリズム２′では、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状の透光性部材２２１′と、断面形状が４５度の鋭角を有する平行四辺形をした柱状の透光性部材２２２′、２２３′とが傾斜端面で接合されている。また、一方の端部２２６′には、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状のダミーの透光性部材２２４′が接合され、３つの接合面２３１′、２３２′、２３３′を備えている。
これら３つの接合界面のうち、第１の接合界面２３１′には、赤色光に対するミラーとして、図１７に示す光学特性を備えた全反射面７′が形成されている。また、第２の接合界面２３２′には、図１７に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第１の選択性反射面８′が形成され、この第１の選択性反射面８′は、青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧを反射する一方、赤色光ＬＲを透過する。また、第３の接合界面２３３′には、図１７に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第２の選択性反射面９′が形成され、この第２の選択性反射面９′は、青色光ＬＲを反射する一方、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを透過する。
このように構成した複合プリズム２′（第２の複合プリズム）は、一方の端部２７′が入射端面として、例えば、シャッタ６３、偏光変換プリズム６９、レンズアレイ６１および白色光源６２が配置される。また、複合プリズム２′の側面には、３台のシャッタ６６、６７、６８を介して、図１０を参照して説明した複合プリズム２（第１の複合プリズム）が配置されて光源ユニットを構成する。
このように構成した光源ユニットにおいて、白色光源６２から出射された光は、偏光変換プリズム６９で偏光方向が揃えられた後、複合プリズム２′に入射する。そして、白色光に含まれる青色光成分は、複合プリズム２′の第２の選択性反射面９′で反射して青色光ＬＢとして複合プリズム２に入射する一方、赤色光成分と緑色光成分は、第２の選択性反射面９′を透過する。次に、複合プリズム２に入射した青色光ＬＢは、全反射面９で反射した後、第２の選択性反射面８および第１の選択性反射面７を順次透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。
また、第２の選択性反射面９′を透過した赤色光成分と緑色光成分は、第１の選択性反射面８′に到達し、それに含まれる緑色光成分は、複合プリズム２′の第１の選択性反射面８′で反射して緑色光ＬＧとして複合プリズム２に入射する一方、赤色光成分は、第１の選択性反射面８′を透過する。そして、複合プリズム２に入射した緑色光ＬＧは、第２の選択性反射面８で反射した後、第１の選択性反射面７を透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。
また、第１の選択性反射面８′を透過した赤色光成分は、全反射面７′で反射して赤色光ＬＲとして複合プリズム２に入射する。そして、複合プリズム２に入射した赤色光ＬＧは、第１の選択性反射面７で反射した後、拡散レンズ４１を介して出射される。
このように、本形態の複合プリズム２′によれば、波長の異なる３つの色光の光路を分離することができる。
また、３台のシャッタ６６、６７、６８を所定のタイミングで開閉すれば、複合プリズム２から任意の色を出射できる。従って、カラーホイールを用いなくても、フィールドシーケンシャル方式の液晶プロジェクタの光源ユニットなどとして用いることができ、このような光源ユニットによれば、光路での光吸収が少ないので、高輝度のカラー画像を表示することができる。
また、高輝度を必要とする屋外表示パネルを構成する際、光源として高圧水銀ランプやハロゲンランプなどを用いることができる。
さらに、本例では、白色光が偏光変換プリズム６９（偏光変換手段）によって偏光方向がＰ偏光あるいはＳ偏光に揃えられているので、シャッタ６６、６７、６８（シャッタ手段）として、液晶パネルを用いることができる。このような液晶パネルをシャッタ６６、６７、６８として用いれば、同期をとるのが容易である。
［実施の形態２の液晶プロジェクタへの利用例１］
上記の実施の形態２、およびその変形例に係る複合プリズム２、２′は、以下に説明するように、液晶プロジェクタに搭載可能である。
図１８は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた液晶プロジェクタの説明図である。図１８に示す液晶プロジェクタは、実施の形態２の変形例に係る複合プリズム２を光源としたものであり、複合プリズム２の出射側には偏光板７１が配置され、さらに偏光分離面７２を備えた偏光ビームスプリッタ７３が配置されている。また、偏光ビームスプリッタ７３の端面に対向するように反射型の液晶ライトバルブ７４が配置され、その反対側の端面側には投射光学系７５が配置されている。
このように構成した液晶プロジェクタでは、複合プリズム２から赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢが順次出射され、偏光板７１によって例えばＰ偏光の光のみが偏光ビームスプリッタ７３に入射する。そして、偏光ビームスプリッタ７３に入射した光は、偏光分離面７２によって液晶ライトバルブ７４に向けて反射され、液晶ライトバルブ７４で変調された後、再び偏光分離面７２に向かう。その際、Ｓ偏光とされた光は、偏光分離面７２を透過して投射光学系７５から拡大投射される。
その間、各色のＬＥＤ５１、５２、５３が順次点灯するタイミングに合わせて、液晶ライトバルブ７４では、各画素が駆動され、色光に合わせた画像が順次、形成される。それ故、新たなタイプのフィールドシーケンシャル方式の液晶プロジェクタを構成でき、この液晶プロジェクタによれば、投射光学系７５からカラー画像が拡大投射することができる。
［実施の形態２の液晶プロジェクタへの利用例２］
図１９は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた別の液晶プロジェクタの説明図である。
図１９に示す液晶プロジェクタは、実施の形態２の変形例に係る複合プリズム２と、２つの偏光分離プリズム８１、８２を備えた偏光変換プリズム８３（偏光変換手段）とからなる光源ユニット８０を複数、配置したものである。ここで、偏光変換プリズム８３では、偏光分離プリズム８１、８２の間に１／２λ板８８が配置されている。また、複数の光源ユニット８０に隣接して、偏光分離面８５を備えた偏光ビームスプリッタ８６が配置され、その反対側には、反射型の液晶ライトバルブ８９が配置されている。なお、図１９には、赤色光ＬＲが出射されている様子を示してある。
このように構成した液晶プロジェクタでは、複合プリズム２から赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢが順次、偏光変換プリズム８３の第１の偏光分離プリズム８１に出射される。そして、複合プリズム２から出射された色光のうち、例えばＰ偏光の光成分は、第１の偏光分離プリズム８１の偏光分離面を透過した後、偏光ビームスプリッタ８６の偏光分離面８５を透過し、液晶ライトバルブ８９に向かう。そして、液晶ライトバルブ７４で変調された後、再び偏光分離面７２に向かう。その際、Ｓ偏光とされた光は、偏光分離面８５で反射して投射光学系（図示せず）から拡大投射される。
また、複合プリズム２から出射された色光のうち、Ｓ偏光の光成分は、第１の偏光分離プリズム８１の偏光分離面で反射して、１／２λ板８８によりＰ偏光の光に変換された後、第２の偏光分離プリズム８２に入射する。そして、第２の偏光分離プリズム８２の偏光分離面で反射して偏光ビームスプリッタ８６に入射した後、偏光分離面８５を透過し、液晶ライトバルブ８９に向かう。そして、液晶ライトバルブ８９で変調された後、再び偏光分離面８５に向かう。その際、Ｓ偏光とされた光は、偏光分離面８５で反射して投射光学系（図示せず）から拡大投射される。
その間、各色のＬＥＤ５１、５２、５３が順次点灯するタイミングに合わせて、液晶ライトバルブ８９では、各画素が駆動され、色光に合わせた画像が順次、形成される。それ故、投射光学系からカラー画像が拡大投射される。
このように構成した場合には、従来の色フィルタを用いたフィールドシーケンシャル方式の液晶プロジェクタと比較して、ＬＥＤ５１、５２、５３から出射された光の利用効率が高いという利点がある。
［実施の形態２の直視型表示装置への利用例］
図２０は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた直視型の液晶表示装置の説明図である。
図２０に示す液晶表示装置は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル９１を用いた直視型表示装置である。液晶パネル９１としては、例えば、画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型の液晶パネルを用いることができる。
このような表示装置では、表示面側に偏光板９２が配置され、背面側には、拡散板などの光学シート９６、および導光板９３が重ねて配置されている。また、導光板９３の側端部には、図１９を参照して説明した光源ユニット８０が複数、配置され、この光源ユニット８０は、実施の形態２の変形例に係る複合プリズム２と、偏光変換プリズム８３とを有し、偏光変換プリズム８３では、２つの偏光分離プリズムの間に１／２λ板が配置されている。
このように構成した表示装置でも、図１９に示す液晶プロジェクタと同様、複合プリズム２から赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢが順次、出射され、偏光変換プリズム８３を介して導光板９３に入射する。そして、導光板９３に入射した光は、導光板９３内で反射を繰り返しながら、液晶パネル９１に入射することになる。そして、液晶パネル９１で変調された後、出射され、カラー画像を表示する。その間、各色のＬＥＤが順次点灯するタイミングに合わせて、液晶パネル９１では、各画素が駆動され、色光に合わせた画像が順次、形成される。それ故、これらの画像が合成されてカラー画像が表示される。
このように構成した表示装置の最大の特徴は、カラーフィルタを介さないでカラー画像を表示することである。従って、カラーフィルタに起因する光の利用効率の低下がない。また、本例の表示装置では、赤のＬＥＤ５１、緑のＬＥＤ５２、青のＬＥＤ５３から出射される３原色の光源を導光板９３に入射する前、偏光光に変換しておくので、光源の照度をそのまま維持して液晶パネル９１に出射できる。それ故、現行の約３倍の輝度を得ることができるので、モバイルコンピュータや携帯電話機のように、屋外で画像を見る必要がある場合でも、利用者は明瞭な画像を見ることができる。
［その他の実施の形態］
なお、上記形態では、プロジェクタのライトバルブとして液晶ライトバルブを用いた例で説明したが、ライトバルブとして、マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を使ったプロジェクタに対して、本発明に係る複合プリズムを用いてもよい。
また、上記形態では、プロジェクタおよび直視型の表示装置に、本発明に係る複合プリズムを用いた例を説明したが、その他の表示装置あるいはその他の光学機器に本発明に係る複合プリズムを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
本発明によれば、Ｘキューブと違って４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃えなくてもよいので、歩留まりの向上、コストの低減、信頼性の向上を図ることのできる光路合成用あるいは光路分離用の複合プリズムを提供することができる。また、本発明に係る複合プリズムを用いれば、各種の表示装置において、画質の向上、設計面での自由度の向上を図ることができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【技術分野】
本発明は、投射型表示装置などに用いられる複合プリズム、光源ユニット、および表示装置に関するものである。
【背景技術】
投射型表示装置（以下、プロジェクタという）などの光学装置においては、従来、波長の異なる複数の光の光路を合成あるいは分離することを目的に複数枚の板状の光学素子が用いられている。このため、光学装置を小型化できないという問題点がある。そこで、このような機能を集積した複合プリズムとして、直角三角柱状のプリズムを４個、Ｘ状に接合した立方体形状のダイクロイックプリズムが用いられることがある。このようなダイクロイックプリズムは、接合部分の形状からＸキューブと称せられている。
このダイクロイックプリズムでは、赤色光を選択的に反射可能な選択性反射膜、および青色光を選択的に反射可能な選択性反射膜がクロスして配置され、液晶プロジェクタでは光路合成素子として用いられている。その際、ダイクロイックプリズムの４つの側面のうちの３つの側面が入射端面として用いられ、他の１つの側面が出射端面として利用される（例えば、特開２００２−９０５０９号公報）。
しかしながら、Ｘキューブでは、４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃える必要があるため、生産性が低く、かつ、歩留まりが低いという問題点がある。また、プリズム単体の段階で角度公差に対する要求も厳しい。このため、Ｘキューブは、高価なものになってしまうという問題点がある。さらに、Ｘキューブの場合、４つのプリズム単体の各稜線が一直線に揃うため、それを用いた液晶プロジェクタでは、投射された画像の中心に稜線が映るという問題点がある。従って、プリズム単体同士を接合する際、接着剤の厚さを薄くしなければならないが、接着剤の厚さを薄くすると、ヒートショックに弱くなるなど、信頼性が低下するという問題点がある。さらにまた、Ｘキューブでは、４つの側面が各々、入射端面および出射端面として用いられているため、側面に空きがない。それ故、Ｘキューブに向かう光路を構成する光学素子のレイアウトに自由度が低いという問題点もある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、Ｘキューブと違って４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃える必要がなく、歩留まりの向上、コストの低減、信頼性の向上、画質の向上、設計面での自由度の向上を図ることのできる新たな複合プリズム、この複合プリズムを用いた光源ユニットおよび表示装置を提供することにある。
【発明の開示】
上記課題を解決するために、本発明の複合プリズムでは、複数の透光性部材を接合したことにより形成される複数の接合面に、少なくとも、所定の光学特性を備える光を選択的に透過し、それ以外の光を反射する第１の選択性反射面と第２の選択性反射面が互いに平行、あるいは直交せずに交差する向きに形成され、前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面によって、波長の異なる少なくとも３つの光の光路を合成あるいは分離可能であることを特徴とする。
本発明では、透光性部材の接合面に第１の選択性反射面と第２の選択性反射面とを形成し、これらの選択性反射面によって、波長の異なる少なくとも３つの光の光路を合成あるいは分離する。このため、単板の偏光分離素子などを用いて光路を合成あるいは分離を行う必要がないので、コストの低減、および設計面での自由度の向上を図ることができる。また、Ｘキューブと違って４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃える必要がないので、歩留まりが高く、かつ、信頼性が高い。また、画質の向上を図ることもできる。
本発明において、対向する第１の矩形平面と第２の矩形平面からなる直方体形状の前記第１の矩形平面の各角部を各々、第１角部、第２角部、第３角部および第４角部とし、前記第２の矩形平面で前記第１角部、前記第２角部、前記第３角部および前記第４角部に対応する各角部を各々、第５角部、第６角部、第７角部および第８角部としたとき、前記第１角部、前記第３角部、前記第７角部および前記第５角部によって構成される面に前記第１の選択性反射面を備え、前記第３角部、前記第４角部、前記第５角部および前記第６角部によって構成される面に前記第２の選択性反射面を備えていることを特徴とする。
本発明においては、例えば、前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面は各々、偏光分離面により構成されている。従って、前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面はいずれも、任意の波長範囲内において、Ｐ偏光の光およびＳ偏光の光のうちの一方の光を透過し、他方の光を反射する。
このような複合プリズムについては、この複合プリズムから出射される色光を各々、変調する液晶ライトバルブなどといった電気光学装置を複数、備えた表示装置を構成するのに用いることができる。
本発明の別の形態では、複数の柱状の前記透光性部材を接合して入射面に４５°の角度をなす、互いに平行な複数の接合面を備え、当該複数の接合面のうちのいずれかに所定の波長帯域の光を選択的に反射する前記第１の選択性反射面を備え、他のいずれかの接合面に、前記第１の選択性反射面と異なる波長帯域の光を選択的に反射する前記第２の選択性反射面を備えていることを特徴とする。また、偏光分離面を平行に接合し、任意の偏光光をもった波長光を分離することも可能とする。
本発明に係る複合プリズムを用いた光源ユニットにおいて、前記複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側に配置されて第３の色光を前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第３の色光用反射面とを備え、前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第１の色光を出射する第１の色光源部が配置され、前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第２の色光を出射する第２の色光源部が配置され、前記反射面に向けて前記第３の色光を出射する第３の色光源部が配置され、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部から前記複合プリズムへ光の出射が所定のタイミングで切り換えられることが好ましい。
本発明に係る複合プリズムを用いた光源ユニットにおいて、前記複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーとを備え、前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第１の色光を出射する第１の色光源部が配置され、前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第２の色光を出射する第２の色光源部が配置され、当該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側から第３の色光を出射する第３の色光源部を備え、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部から前記複合プリズムへ光の出射が所定のタイミングで切り換えられることが好ましい。
本発明において、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、所定の色光を出射する発光素子であり、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、所定のタイミングで点灯が制御される。
本発明において、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、白色光を色分割して得られた各色の光を出射し、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部と、前記複合プリズムとの間には、当該複合プリズムに対して各色光が入射するタイミングを制御するシャッタ手段が配置されている構成を採用してもよい。
例えば、本発明に係る複合プリズムを２つ備えた光源ユニットでは、前記２つの複合プリズムのうち、第１の複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側に配置されて第３の色光を前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第３の色光用反射面とを備え、第２の複合プリズムは、前記第１の色光を前記第１の複合プリズムの第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第１の色光用反射面と、前記第１の選択性反射面として第２の色光を前記第１の複合プリズムの第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第３の色光を前記第１の複合プリズムの第３の色光用反射面に向けて選択的に反射する第３の色光用ダイクロイックミラーとを備え、さらに、前記第２の複合プリズムに対して当該第２の複合プリズムの第３の色光用ダイクロイックミラーに向けて白色光を出射する白色光源を備え、前記第１の複合プリズムと前記第２の複合プリズムとの間には、前記第２の複合プリズムから前記第１の複合プリズムに対して各色光が入射するタイミングを制御するシャッタ手段が配置されていることが好ましい。
本発明を適用した光源ユニットは、例えば、表示装置に用いられる。
例えば、前記複合プリズムを複数、マトリクス状に配置して表示装置が構成される。
また、前記光源ユニットから順次、出射される色光を順次、変調して当該色光に対応する色画像を順次、生成する電気光学装置を用いて表示装置を構成してもよい。
本発明において、前記光源ユニットは、前記電気光学装置に向けて出射する色光の偏光方向を揃える偏光変換手段を備えていることが好ましい。このように構成すると、光の利用効率を高めることができるので、表示画像の輝度を向上することができる。
この場合、前記電気光学装置で順次形成された各色の画像を投射する投射光学系を用いれば、プロジェクタなどを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの説明図である。
図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの分解斜視図、（Ｃ）は従来の複合プリズムの分解斜視図である。
図３は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの製造方法を示す説明図である。
図４は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
図５は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの正面図、左側面図、および平面図である。
図６は、本発明の実施の形態１の変形例に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
図７は、本発明の実施の形態１の変形例に係る複合プリズムを用いた液晶プロジェクタの説明図である。
図８は、図７に示す液晶プロジェクタに用いたダイクロイックミラーアレイの説明図である。
図９は、図７に示す液晶プロジェクタに用いた別のダイクロイックミラーアレイの説明図である。
図１０は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの説明図である。
図１１は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
図１２は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの使用例を示す説明図である。
図１３は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの製造方法を示す説明図である。
図１４は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムを用いたテールランプの説明図である。
図１５は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムの説明図である。
図１６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る複合プリズムの説明図である。
図１７は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る複合プリズムに用いた選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
図１８は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた液晶プロジェクタの説明図である。
図１９は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた別の液晶プロジェクタの説明図である。
図２０は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた直視型の液晶表示装置の説明図である。
【符号の説明】
１、２、複合プリズム
５、７ 第１の選択性反射面
６、８ 第２の選択性反射面
９ 全反射面
３１ 第１の矩形平面
３２ 第２の矩形平面
５１ 赤色ＬＥＤ
５２ 緑色ＬＥＤ
５３ 青色ＬＥＤ
６６、６７、６８ シャッタ（シャッタ手段）
７３ 偏光ビームスプリッタ
７４、８９、１７１〜１７３ 液晶ライトバルブ（電気光学装置）
７５ 投射光学系
８０ 光源ユニット
８１、８２ 偏光分離プリズム
８３ 偏光変換プリズム（偏光変換手段）
８５ 偏光分離面
８６ 偏光ビームスプリッタ
９１ 液晶パネル
１１１ 白色光源
１１０ 光源部
１５０ ダイクロイックミラーアレイ
２２１、２２２、２２３、２２３、２２４、２２５ 透光性部材
ＬＧ 緑色光
ＬＲ 赤色光
ＬＢ 青色光
【発明を実施するための最良の形態】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの説明図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの分解斜視図、（Ｃ）は従来の複合プリズムの分解斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの製造方法を示す説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る複合プリズムの正面図、左側面図、および平面図である。
図１において、本形態の複合プリズム１は、互いに対向する第１の矩形平面３１と第２の矩形平面３２とを備えた立方体形状の複合プリズムであって、複数の透光性部材を接合したことにより形成される複数の接合面に以下の選択性反射面が形成されている。すなわち、第１の矩形平面３１の各角部を各々、第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３および第４角部１０４とし、第２の矩形平面３２で第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３および第４角部１０４に対応する各角部を各々、第５角部１０５、第６角部１０６、第７角部１０７および第８角部１０８としたとき、第１角部１０１、第３角部１０３、第７角部１０７および第５角部１０５によって構成される面に第１の選択性反射面５を備えている。また、第３角部１０３、第４角部１０４、第５角部１０５および第６角部１０６によって構成される面に第２の選択性反射面６備えている。従って、第１の選択性反射面５および第２の選択性反射面６は、複合プリズム１の端面に４５°、傾いている。
このような構成をＸＹＺ座標軸を用いて表すと、第１の選択性反射面５は、第１角部１０１（ｘ０、ｙ０、ｚ０）、第３角部１０３（ｘ１、ｙ１、ｚ０）、第７角部１０７（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、第５角部１０５（ｘ０、ｙ０、ｚ１）で構成される矩形の接合面に形成され、第２の選択性反射面６は、第３角部１０３（ｘ１、ｙ１、ｚ０）、第４角部１０４（ｘ０、ｙ１、ｚ０）、第５角部１０５（ｘ０、ｙ０、ｚ１）、第６角部１０６（ｘ１、ｙ０、ｚ１）、で構成される矩形の接合面に形成されており、第１の選択性反射面５と第２の選択性反射面６とは直交していない。
このような構成の複合プリズム１を製造するには、図２（Ａ）に示すように、まず、多層膜からなる第１の選択性反射面５を斜面に形成した断面三角形の棒状のビームスプリッタバー３０１を製作する。
次に、このビームスプリッタバー３０１を第１の選択性反射面５を介して接合した後、図２（Ｂ）に示すように、４５°の角度で切断し、研磨加工を行う。
次に、研磨加工を施した面に対して、図２（Ｂ）、図３（Ａ）に示すように、低温蒸着により多層膜からなる第２の選択性反射面６を形成する。
次に、図３（Ｂ）に示すように、再びバー状に接合した後、切断面を研磨する。その結果、複合プリズム１が完成する。
このような複合プリズム１では、それを製作する際、第１の選択性反射面５、および第２の選択性反射面６の平面度を損なうことがない。また、第１の選択性反射面５および第２の選択性反射面６はそれぞれ、同一の平面内に形成されるので、高い平面度を得ることができる。さらに、図３（Ｃ）に示すＸキューブと違って４つのプリズムを各直角稜で合わせて接合する必要がない。それ故、接着剤の厚さを極端に薄くする必要がないので、ヒートショック試験においても良好な結果を示し、高い信頼性を備えている。
本形態の複合プリズム１を基本にして各種光学素子を構成した例を以下に説明する。まず、本例では、第１の選択性反射面５、および第２の選択性反射面６をいずれも多層膜で構成し、第１の選択性反射面５、および第２の選択性反射面６の各々に対して、以下に説明するような選択的反射特性を付与する。
すなわち、第１の選択性反射面５については、図４（Ａ）に示す光学特性を付与し、３原色を構成する赤色光（赤を中心とする波長帯域の光）、緑色光（緑を中心とする波長帯域の光）、青色光（青を中心とする波長帯域の光）の可視波長帯域でＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する面とする。また、第２の選択性反射面６については、図４（Ｂ）に示す光学特性を付与し、赤色光および緑色光を透過し青色光を反射する青反射面とする。また、第２の選択性反射面６については、青色光であっても、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射するように構成する。
このように構成した複合プリズム１において、図１および図５に示すように、矩形平面２１から入射する光ＬＧを、予めＰ波に偏光された緑色光としたとき、この光ＬＧ（Ｐ）は、第１の選択性反射面５および第２の選択性反射面６を透過して矩形平面２２に向かって直進する。
また、矩形平面１１から入射する光ＬＲを、予めＳ波に偏光された赤色光としたとき、この光ＬＲ（Ｓ）は、４５°の入射角をもって第１の選択性反射面５で全反射した後、第２の選択性反射面６を透過して矩形平面２２に向かう。
また、矩形平面３２から入射する光ＬＢを、予めＳ波に偏光された青色光ＬＢ（Ｓ）としたとき、この光ＬＢは、４５°の入射角をもって第２の選択性反射面６で全反射した後、第１の選択性反射面５を透過して矩形平面２２に向かう。
従って、本形態の複合プリズム１によれば、波長の異なる３つの色光の光路を合成することができる。
逆に言えば、偏光方向を調整した白色光を矩形平面２２から入射したとき、矩形平面１１からは赤色光ＬＲが出射され、矩形平面３２からは青色光ＬＢが出射され、矩形面２１からは緑光ＬＢとが出射される。従って、波長の異なる３つ以上の色光の光路を分離することができるともいえる。その際、偏光方向を調整しておけば、矩形平面１２から赤色光ＬＲと緑色光ＬＧの合成光が出射し、矩形平面３１から青色光ＬＢと緑色光ＬＧの合成光を出射することもできる。
［実施の形態１の変形例］
図６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１の変形例に係る複合プリズム１に用いた第１の選択性反射面５、および第２の選択性反射面６の光学特性を示す説明図である。図７は、この複合プリズムを用いた液晶プロジェクタの説明図である。図８および図９は、図７に示す液晶プロジェクタに用いたダイクロイックミラーアレイの説明図である。
本例の複合プリズム１も、図１を参照して説明したように、互いに対向する第１の矩形平面３１と第２の矩形平面３２とを備えた立方体形状の複合プリズムであって、複数の透光性部材を接合したことにより形成される複数の接合面に以下の選択性反射面が形成されている。すなわち、第１の矩形平面３１の各角部を各々、第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３および第４角部１０４とし、第２の矩形平面３２で第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３および第４角部１０４に対応する各角部を各々、第５角部１０５、第６角部１０６、第７角部１０７および第８角部１０８としたとき、第１角部１０１、第３角部１０３、第７角部１０７および第５角部１０５によって構成される面に第１の選択性反射面５を備えている。また、第３角部１０３、第４角部１０４、第５角部１０５および第６角部１０６によって構成される面に第２の選択性反射面６を備えている。従って、第１の選択性反射面５および第２の選択性反射面６は、複合プリズム１の端面に４５°、傾いている。また、第１の選択性反射面５と第２の選択性反射面６とは直交していない。
ここで、第１の選択性反射面５は、図６（Ａ）に示す光学特性を備えた偏光分離膜によって構成され、第２の選択性反射面６については、図６（Ｂ）に示す光学特性を備えた偏光分離膜によって構成されている。
このように構成した複合プリズム１を用いた液晶プロジェクタは、図７に示すように、白色光源１１１およびリフレクタ１１２を備えた光源部１１０と、この光源部１１０から出射された白色光をＰ偏光に揃えるためのＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）コンバータ１２０と、このＰＢＳコンバータ１２０から出射された光を青色光ＬＢと、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとの混合光とに色分離するダイクロイックミラー１３０とを有している。青色光ＬＢに対しては、ダイクロイックミラー１３０から出射された光を複合プリズム１の矩形平面３１（図１を参照）に導く全反射ミラー１４０が配置されており、青色光ＬＢは、Ｐ偏光の光として複合プリズム１に入射する。
一方、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとの混合光に対しては、緑色光ＬＧを選択的にＳ偏光の光とするダイクロイックミラーアレイ１５０と、全反射ミラー１６０とが配置されており、ダイクロイックミラーアレイ１５０からＰ偏光の光として出射された赤色光ＬＲ、およびダイクロイックミラーアレイ１５０からＳ偏光の光として出射された緑色光ＬＧは、共通の光路を辿って複合プリズム１に入射する。
ここで、ダイクロイックミラーアレイ１５０としては、図８あるいは図９に示すものを用いることができる。これらのダイクロイックミラーアレイのうち、図８に示すものは、断面形状が４５度の鋭角を有する平行四辺形や三角形の柱状の透光性部材１５５が傾斜端面で接合されている。第１の接合界面１５１には、緑色光ＬＧを反射して赤色光ＬＲを透過するダイクロイックミラー１５２が形成され、それに対向する第２の接合界面１５３には、全反射ミラー１５４が形成されている。また、ダイクロイックミラーアレイ１５０の入射端面にはインテグレートレンズアレイ１５６が配置され、全反射ミラー１５４からの出射端面には１／２λ板１５７が配置されている。
従って、図７に示すダイクロイックミラー１３０から出射されたＰ偏光の赤色光ＬＲおよびＰ偏光の緑色光ＬＧは、インテグレートレンズアレイ１５６によってダイクロイックミラー１５２に導かれると、赤色光ＬＲは、ダイクロイックミラー１５２を透過してＰ偏光の光のまま出射される。これに対して、緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー１５２で反射した後、全反射ミラー１５４で１／２λ板１５７に向けて反射され、Ｓ偏光の光として出射される。
なお、ダイクロイックミラーアレイ１５０については、図９に示すように、第１の接合界面１５１に、緑色光ＬＧを透過して赤色光ＬＲを反射するダイクロイックミラー１５８が形成され、それに対向する第２の接合界面１５３には、全反射ミラー１５９が形成されている構成であってもよい。このダイクロイックミラーアレイ１５０には、ダイクロイックミラー１５８からの出射端面に１／２λ板１５７が配置されている。従って、図７に示すダイクロイックミラー１３０から出射されたＰ偏光の赤色光ＬＲおよびＰ偏光の緑色光ＬＧは、インテグレートレンズアレイ（図８参照）によってダイクロイックミラー１５８に導かれると、緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー１５８を透過した後、１／２λ板１５７でＳ偏光に変換された後、出射される。これに対して、赤色光ＬＲは、ダイクロイックミラー１５８で反射した後、全反射ミラー１５９で反射され、Ｐ偏光の光として出射される。
このように構成した液晶プロジェクタにおいて、複合プリズム１の所定の矩形平面に対して、赤色光ＬＲに対する反射型の液晶ライトバルブ１７１（電気光学装置）、緑色光ＬＧに対する反射型の液晶ライトバルブ１７２、および青色光ＬＢに対する反射型の液晶ライトバルブ１７３が配置される。
従って、青色光ＬＢは、複合プリズム１に入射すると、第２の選択性反射面６を透過して青色光用の液晶ライトバルブ１７３に到達した後、この液晶ライトバルブ１７３で反射される。その間に、液晶ライトバルブ１７３で画素毎に光変調され、Ｓ偏光とされた光成分については、第２の選択性反射面６で反射され、投射光学系（図示せず）に導かれる。
また、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧは、混合光として複合プリズム１に入射すると、赤色光ＬＲのみが第１の選択性反射面５を透過して赤色光用の液晶ライトバルブ１７１に到達した後、この液晶ライトバルブ１７１で反射される。その間に、液晶ライトバルブ１７１で画素毎に光変調され、Ｓ偏光とされた光成分については、第１の選択性反射面５で反射され、投射光学系に導かれる。
これに対して、緑色光ＬＧは第１の選択性反射面５で反射して緑色光用の液晶ライトバルブ１７２に到達した後、この液晶ライトバルブ１７２で反射される。その間に、液晶ライトバルブ１７２で画素毎に光変調され、Ｐ偏光とされた光成分については、第１の選択性反射面５を透過して投射光学系に導かれる。
そして、投射光学系から出射された各色光によりスクリーン上には所定のカラー画像が表示されることになる。
このように本形態の複合プリズム１を用いた液晶プロジェクタでは、偏光プリズム１の周囲には、青色光ＬＢの光路と、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとの混合光の光路を確保すればよいので、液晶プロジェクタの小型化を図ることができる。また、本形態の複合プリズム１を用いた液晶プロジェクタでは、偏光プリズム１からみたとき、青色光ＬＢの光路と、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとの混合光の光路と、偏光プリズム１からの出射光路を３次元的に配置できるので、液晶プロジェクタにおいて光学系を配置するときの設計の自由度が高い。
さらに、本形態の複合プリズム１は、Ｘキューブと違って、各プリズム単体の各稜線が一箇所に集中しないので、投射された画像の中心にプリズム単体の稜線が映るという事態を回避できる。
［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの説明図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムに形成した選択性反射面の光学特性を示す説明図である。図１２は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの使用例を示す説明図である。図１３は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムの製造方法を示す説明図である。
図１０において、本形態の複合プリズム２は、ダイクロイックミラーモジュールであり、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状の透光性部材２２１と、断面形状が４５度の鋭角を有する平行四辺形をした柱状の透光性部材２２２、２２３とが傾斜端面で接合されている。また、一方の端部２２６には、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状のダミーの透光性部材２２４が接合され、３つの接合面２３１、２３２、２３３を備えている。
これら３つの接合界面２３１、２３２、２３３のうち、第１の接合界面２３１には、図１１に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第１の選択性反射面７が形成され、この第１の選択性反射面７は、赤色光ＬＲを反射する一方、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを透過する。また、第２の接合界面２３２には、図１１に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第２の選択性反射面８が形成され、この第２の選択性反射面８は、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを反射する一方、青色光ＬＢを透過する。なお、第３の接合界面２３３には、青色光に対するミラーとして、図１１に示す光学特性を備える全反射面９が形成されている。
このように構成した複合プリズム２は、他方の端部２２７が出射端面として、例えば、図１２に示すように、拡散レンズ２４１が配置される。また、複合プリズム２の側面には、集光プレート２２９が配置される。また、集光プレート２２９によって、第１の選択性反射面７に向けて赤色ＬＥＤ５１が配置され、第２の選択性反射面８に向けて緑色ＬＥＤ２５２が配置され、全反射面９に向けて青色ＬＥＤ５３が配置されている。
このように構成したモジュールでは、赤色ＬＥＤ５１から出射された赤色光ＬＲは、複合プリズム２において、第１の選択性反射面７で反射され、拡散レンズ４１を介して出射される。緑色ＬＥＤ５２から出射された緑色光ＬＧは、複合プリズム２において、第２の選択性反射面８で反射した後、第１の選択性反射面７を透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。青色ＬＥＤ５３から出射された青色光ＬＢは、複合プリズム２において、全反射面９で反射した後、第２の選択性反射面８および第１の選択性反射面７を順次透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。
従って、本形態の複合プリズム２によれば、波長の異なる３つの色光の光路を合成することができる。また、各ＬＥＤ５１、５２、５３を点灯させる組み合わせにより、白色に加えて、６色の色光を出射することができる。
このような構成の複合プリズム２を製造するにあたっては、図１３に示すように、平行な２つの基板面を有する複数の透光性基板１６０の各々の面に、図１１を参照して説明した第１の選択性反射面７、第２の選択性反射面８、および全反射面９を形成した後、これらのラミネート基板（透光性基板１６０）をダミーの透光性基板１６１とともに光硬化性接着剤を介して重ねる。その際、各基板の端部が４５°となるように重ね合わせ位置をずらす。次に、光硬化性接着剤を硬化させた後、点線で示す切断線に沿って、透光性基板１６０、１６１の基板面に対して４５°の角度をなすように切断し、しかる後に切断面を研磨して、図１０に示す複合プリズム２を製造する。従って、Ｘキューブと違って、生産効率が高いので、安価である。
（複合プリズム２の使用例）
図１４は、本発明の実施の形態２に係る複合プリズムを用いたテールランプの説明図である。
複合プリズム２については、例えば、図１４に示すように、フライアレイのように、多数、マトリクス状に配置して自動車のテールランプ２００などの表示装置を構成することができる。また、本形態の複合プリズム２を用いれば、６０万ドット（１０００ドット×６００ドット）、さらには１００万ドット（１２００ドット×８３０ドット）の屋外表示パネルを構成することができる。これらいずれの表示装置でも、３種類のＬＥＤ５１、５２、５３を所定のタイミングで点灯すれば、任意の色で表示を行うことができる。また、近距離においても解像度が高く、従来の表示装置と比較して２倍以上の解像度を得ることができる。さらに、１ドットで黒表示に加えて、７色の表現を行うことができるので、ブレーキランプの他、ハザードランプ、バックランプ、キーロック警告ランプ、盗難防止用ランプなど、計７種のシグナルランプとして用いることができるなど、各種のパイロットランプとして用いることができる。しかも、画像デザインもオプションで選択できるので、個性的なランプを構成できる。
［実施の形態２の変形例１］
実施の形態２に係る複合プリズム２については、例えば、図１５に示すダイクロイックミラーアレイとして構成してもよい。
図１５は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムの説明図である。ここに示す複合プリズム２では、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状の透光性部材２２１と、断面形状が４５度の鋭角を有する平行四辺形をした柱状の透光性部材２２２と、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状の透光性部材２２５とが傾斜端面で接合され、２つの接合界面２３１、２３２を備えている。
これら２つの接合界面のうち、第１の接合界面２３１には、図１１に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第１の選択性反射面７が形成され、この第１の選択性反射面７は、赤色光ＬＲを反射する一方、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＲを透過する。また、第２の接合界面２３２には、図１１に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第２の選択性反射面８が形成され、この第２の選択性反射面８は、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを反射する一方、青色光ＬＢを透過する。
このように構成した複合プリズム２は、他方の端部２２７が出射端面として、例えば、拡散レンズ４１が配置される。また、複合プリズム２の側面には、第１の選択性反射面７に向けて赤色ＬＥＤ５１が配置され、第２の選択性反射面８に向けて緑色ＬＥＤ５２が配置される。また、透光性部材２５の側の端部には、他方の端部２２７に向けて青色ＬＥＤ５３が配置されている。
このように構成したモジュールでは、赤色ＬＥＤ５１から出射された赤色光ＬＲは、複合プリズム２において、第１の選択性反射面７で反射され、拡散レンズ４１を介して出射される。緑色ＬＥＤ５２から出射された緑色光ＬＧは、複合プリズム２において、第２の選択性反射面８で反射した後、第１の選択性反射面７を透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。青色ＬＥＤ５３から出射された青色光ＬＢは、第２の選択性反射面８および第１の選択性反射面７を順次透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。
従って、本形態の複合プリズム２によれば、波長の異なる３つの色光の光路を合成することができ、このような複合プリズム２も、図１４を参照して説明したテールランプ２００などの表示装置として利用できる。
［実施の形態２の変形例２］
実施の形態２に係る複合プリズムについては、例えば、図１６に示すモジュールに用いる分光用のダイクロイックミラーアレイとして構成してもよい。
図１６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る複合プリズムの説明図である。図１７は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る複合プリズムに用いた選択性反射面の光学特性を示す説明図である。
ここに示す複合プリズム２′では、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状の透光性部材２２１′と、断面形状が４５度の鋭角を有する平行四辺形をした柱状の透光性部材２２２′、２２３′とが傾斜端面で接合されている。また、一方の端部２２６′には、断面形状が４５度の鋭角を有する直角二等辺三角形をした柱状のダミーの透光性部材２２４′が接合され、３つの接合面２３１′、２３２′、２３３′を備えている。
これら３つの接合界面のうち、第１の接合界面２３１′には、赤色光に対するミラーとして、図１７に示す光学特性を備えた全反射面７′が形成されている。また、第２の接合界面２３２′には、図１７に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第１の選択性反射面８′が形成され、この第１の選択性反射面８′は、青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧを反射する一方、赤色光ＬＲを透過する。また、第３の接合界面２３３′には、図１７に示す光学特性を備えたダイクロイックミラーからなる第２の選択性反射面９′が形成され、この第２の選択性反射面９′は、青色光ＬＲを反射する一方、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを透過する。
このように構成した複合プリズム２′（第２の複合プリズム）は、一方の端部２７′が入射端面として、例えば、シャッタ６３、偏光変換プリズム６９、レンズアレイ６１および白色光源６２が配置される。また、複合プリズム２′の側面には、３台のシャッタ６６、６７、６８を介して、図１０を参照して説明した複合プリズム２（第１の複合プリズム）が配置されて光源ユニットを構成する。
このように構成した光源ユニットにおいて、白色光源６２から出射された光は、偏光変換プリズム６９で偏光方向が揃えられた後、複合プリズム２′に入射する。そして、白色光に含まれる青色光成分は、複合プリズム２′の第２の選択性反射面９′で反射して青色光ＬＢとして複合プリズム２に入射する一方、赤色光成分と緑色光成分は、第２の選択性反射面９′を透過する。次に、複合プリズム２に入射した青色光ＬＢは、全反射面９で反射した後、第２の選択性反射面８および第１の選択性反射面７を順次透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。
また、第２の選択性反射面９′を透過した赤色光成分と緑色光成分は、第１の選択性反射面８′に到達し、それに含まれる緑色光成分は、複合プリズム２′の第１の選択性反射面８′で反射して緑色光ＬＧとして複合プリズム２に入射する一方、赤色光成分は、第１の選択性反射面８′を透過する。そして、複合プリズム２に入射した緑色光ＬＧは、第２の選択性反射面８で反射した後、第１の選択性反射面７を透過し、しかる後に、拡散レンズ４１を介して出射される。
また、第１の選択性反射面８′を透過した赤色光成分は、全反射面７′で反射して赤色光ＬＲとして複合プリズム２に入射する。そして、複合プリズム２に入射した赤色光ＬＧは、第１の選択性反射面７で反射した後、拡散レンズ４１を介して出射される。
このように、本形態の複合プリズム２′によれば、波長の異なる３つの色光の光路を分離することができる。
また、３台のシャッタ６６、６７、６８を所定のタイミングで開閉すれば、複合プリズム２から任意の色を出射できる。従って、カラーホイールを用いなくても、フィールドシーケンシャル方式の液晶プロジェクタの光源ユニットなどとして用いることができ、このような光源ユニットによれば、光路での光吸収が少ないので、高輝度のカラー画像を表示することができる。
また、高輝度を必要とする屋外表示パネルを構成する際、光源として高圧水銀ランプやハロゲンランプなどを用いることができる。
さらに、本例では、白色光が偏光変換プリズム６９（偏光変換手段）によって偏光方向がＰ偏光あるいはＳ偏光に揃えられているので、シャッタ６６、６７、６８（シャッタ手段）として、液晶パネルを用いることができる。このような液晶パネルをシャッタ６６、６７、６８として用いれば、同期をとるのが容易である。
［実施の形態２の液晶プロジェクタへの利用例１］
上記の実施の形態２、およびその変形例に係る複合プリズム２、２′は、以下に説明するように、液晶プロジェクタに搭載可能である。
図１８は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた液晶プロジェクタの説明図である。図１８に示す液晶プロジェクタは、実施の形態２の変形例に係る複合プリズム２を光源としたものであり、複合プリズム２の出射側には偏光板７１が配置され、さらに偏光分離面７２を備えた偏光ビームスプリッタ７３が配置されている。また、偏光ビームスプリッタ７３の端面に対向するように反射型の液晶ライトバルブ７４が配置され、その反対側の端面側には投射光学系７５が配置されている。
このように構成した液晶プロジェクタでは、複合プリズム２から赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢが順次出射され、偏光板７１によって例えばＰ偏光の光のみが偏光ビームスプリッタ７３に入射する。そして、偏光ビームスプリッタ７３に入射した光は、偏光分離面７２によって液晶ライトバルブ７４に向けて反射され、液晶ライトバルブ７４で変調された後、再び偏光分離面７２に向かう。その際、Ｓ偏光とされた光は、偏光分離面７２を透過して投射光学系７５から拡大投射される。
その間、各色のＬＥＤ５１、５２、５３が順次点灯するタイミングに合わせて、液晶ライトバルブ７４では、各画素が駆動され、色光に合わせた画像が順次、形成される。それ故、新たなタイプのフィールドシーケンシャル方式の液晶プロジェクタを構成でき、この液晶プロジェクタによれば、投射光学系７５からカラー画像が拡大投射することができる。
［実施の形態２の液晶プロジェクタへの利用例２］
図１９は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた別の液晶プロジェクタの説明図である。
図１９に示す液晶プロジェクタは、実施の形態２の変形例に係る複合プリズム２と、２つの偏光分離プリズム８１、８２を備えた偏光変換プリズム８３（偏光変換手段）とからなる光源ユニット８０を複数、配置したものである。ここで、偏光変換プリズム８３では、偏光分離プリズム８１、８２の間に１／２λ板８８が配置されている。また、複数の光源ユニット８０に隣接して、偏光分離面８５を備えた偏光ビームスプリッタ８６が配置され、その反対側には、反射型の液晶ライトバルブ８９が配置されている。なお、図１９には、赤色光ＬＲが出射されている様子を示してある。
このように構成した液晶プロジェクタでは、複合プリズム２から赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢが順次、偏光変換プリズム８３の第１の偏光分離プリズム８１に出射される。そして、複合プリズム２から出射された色光のうち、例えばＰ偏光の光成分は、第１の偏光分離プリズム８１の偏光分離面を透過した後、偏光ビームスプリッタ８６の偏光分離面８５を透過し、液晶ライトバルブ８９に向かう。そして、液晶ライトバルブ７４で変調された後、再び偏光分離面７２に向かう。その際、Ｓ偏光とされた光は、偏光分離面８５で反射して投射光学系（図示せず）から拡大投射される。
また、複合プリズム２から出射された色光のうち、Ｓ偏光の光成分は、第１の偏光分離プリズム８１の偏光分離面で反射して、１／２λ板８８によりＰ偏光の光に変換された後、第２の偏光分離プリズム８２に入射する。そして、第２の偏光分離プリズム８２の偏光分離面で反射して偏光ビームスプリッタ８６に入射した後、偏光分離面８５を透過し、液晶ライトバルブ８９に向かう。そして、液晶ライトバルブ８９で変調された後、再び偏光分離面８５に向かう。その際、Ｓ偏光とされた光は、偏光分離面８５で反射して投射光学系（図示せず）から拡大投射される。
その間、各色のＬＥＤ５１、５２、５３が順次点灯するタイミングに合わせて、液晶ライトバルブ８９では、各画素が駆動され、色光に合わせた画像が順次、形成される。それ故、投射光学系からカラー画像が拡大投射される。
このように構成した場合には、従来の色フィルタを用いたフィールドシーケンシャル方式の液晶プロジェクタと比較して、ＬＥＤ５１、５２、５３から出射された光の利用効率が高いという利点がある。
［実施の形態２の直視型表示装置への利用例］
図２０は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る複合プリズムを用いた直視型の液晶表示装置の説明図である。
図２０に示す液晶表示装置は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル９１を用いた直視型表示装置である。液晶パネル９１としては、例えば、画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型の液晶パネルを用いることができる。
このような表示装置では、表示面側に偏光板９２が配置され、背面側には、拡散板などの光学シート９６、および導光板９３が重ねて配置されている。また、導光板９３の側端部には、図１９を参照して説明した光源ユニット８０が複数、配置され、この光源ユニット８０は、実施の形態２の変形例に係る複合プリズム２と、偏光変換プリズム８３とを有し、偏光変換プリズム８３では、２つの偏光分離プリズムの間に１／２λ板が配置されている。
このように構成した表示装置でも、図１９に示す液晶プロジェクタと同様、複合プリズム２から赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢが順次、出射され、偏光変換プリズム８３を介して導光板９３に入射する。そして、導光板９３に入射した光は、導光板９３内で反射を繰り返しながら、液晶パネル９１に入射することになる。そして、液晶パネル９１で変調された後、出射され、カラー画像を表示する。その間、各色のＬＥＤが順次点灯するタイミングに合わせて、液晶パネル９１では、各画素が駆動され、色光に合わせた画像が順次、形成される。それ故、これらの画像が合成されてカラー画像が表示される。
このように構成した表示装置の最大の特徴は、カラーフィルタを介さないでカラー画像を表示することである。従って、カラーフィルタに起因する光の利用効率の低下がない。また、本例の表示装置では、赤のＬＥＤ５１、緑のＬＥＤ５２、青のＬＥＤ５３から出射される３原色の光源を導光板９３に入射する前、偏光光に変換しておくので、光源の照度をそのまま維持して液晶パネル９１に出射できる。それ故、現行の約３倍の輝度を得ることができるので、モバイルコンピュータや携帯電話機のように、屋外で画像を見る必要がある場合でも、利用者は明瞭な画像を見ることができる。
［その他の実施の形態］
なお、上記形態では、プロジェクタのライトバルブとして液晶ライトバルブを用いた例で説明したが、ライトバルブとして、マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を使ったプロジェクタに対して、本発明に係る複合プリズムを用いてもよい。
また、上記形態では、プロジェクタおよび直視型の表示装置に、本発明に係る複合プリズムを用いた例を説明したが、その他の表示装置あるいはその他の光学機器に本発明に係る複合プリズムを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
本発明によれば、Ｘキューブと違って４つのプリズム単体の各稜線を一直線に揃えなくてもよいので、歩留まりの向上、コストの低減、信頼性の向上を図ることのできる光路合成用あるいは光路分離用の複合プリズムを提供することができる。また、本発明に係る複合プリズムを用いれば、各種の表示装置において、画質の向上、設計面での自由度の向上を図ることができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の透光性部材を接合したことにより形成される複数の接合面に、少なくとも、所定の光学特性を備える光を選択的に透過し、それ以外の光を反射する第１の選択性反射面と第２の選択性反射面が互いに平行、あるいは直交せずに交差する向きに形成され、
前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面によって、波長の異なる少なくとも３つの光の光路を合成あるいは分離可能であることを特徴とする複合プリズム。
【請求項２】
請求の範囲第１項において、対向する第１の矩形平面と第２の矩形平面からなる直方体形状の前記第１の矩形平面の各角部を各々第１角部、第２角部、第３角部および第４角部とし、前記第２の矩形平面で前記第１角部、前記第２角部、前記第３角部および前記第４角部に対応する各角部を各々、第５角部、第６角部、第７角部および第８角部としたとき、
前記第１角部、前記第３角部、前記第７角部および前記第５角部によって構成される面に前記第１の選択性反射面を備え、
前記第３角部、前記第４角部、前記第５角部および前記第６角部によって構成される面に前記第２の選択性反射面を備えていることを特徴とする複合プリズム。
【請求項３】
請求の範囲第２項において、前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面は各々、偏光分離面により構成されていることを特徴とする複合プリズム。
【請求項４】
請求の範囲第２項または第３項において、前記複合プリズムから出射される色光を各々、変調する複数の電気光学装置を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項において、複数の柱状の前記透光性部材を接合して入射面に４５°の角度をなす、互いに平行な複数の接合面を備え、
当該複数の接合面のうちのいずれかに所定の波長帯域の光を選択的に反射する前記第１の選択性反射面を備え、
他のいずれかの接合面に、前記第１の選択性反射面と異なる波長帯域の光を選択的に反射する前記第２の選択性反射面を備えることを特徴とする複合プリズム。
【請求項６】
請求の範囲第５項に規定する複合プリズムを備えた光源ユニットであって、
前記複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側に配置されて第３の色光を前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第３の色光用反射面とを備え、
前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第１の色光を出射する第１の色光源部が配置され、
前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第２の色光を出射する第２の色光源部が配置され、
前記反射面に向けて前記第３の色光を出射する第３の色光源部が配置され、
前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部から前記複合プリズムへ光の出射が所定のタイミングで切り換えられることを特徴とする光源ユニット。
【請求項７】
請求の範囲第５項に規定する複合プリズムを備えた光源ユニットであって、
前記複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーとを備え、
前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第１の色光を出射する第１の色光源部が配置され、
前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第２の色光を出射する第２の色光源部が配置され、
当該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側から第３の色光を出射する第３の色光源部を備え、
前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部から前記複合プリズムへ光の出射が所定のタイミングで切り換えられることを特徴とする光源ユニット。
【請求項８】
請求の範囲第６項または第７項において、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、所定の色光を出射する発光素子であり、
前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、所定のタイミングで点灯が制御されることを特徴とする光源ユニット。
【請求項９】
請求の範囲第６項または第７項において、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、白色光を色分割して得られた各色の光を出射し、
前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部と、前記複合プリズムとの間には、当該複合プリズムに対して各色光が入射するタイミングを制御するシャッタ手段が配置されていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項１０】
請求の範囲第５項に規定する複合プリズムを２つ備えた光源ユニットであって、
前記２つの複合プリズムのうち、第１の複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側に配置されて第３の色光を前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第３の色光用反射面とを備え、
第２の複合プリズムは、前記第１の色光を前記第１の複合プリズムの第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第１の色光用反射面と、前記第１の選択性反射面として第２の色光を前記第１の複合プリズムの第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第３の色光を前記第１の複合プリズムの第３の色光用反射面に向けて選択的に反射する第３の色光用ダイクロイックミラーとを備え、
さらに、前記第２の複合プリズムに対して当該第２の複合プリズムの第３の色光用ダイクロイックミラーに向けて白色光を出射する白色光源を備え、
前記第１の複合プリズムと前記第２の複合プリズムとの間には、前記第２の複合プリズムから前記第１の複合プリズムに対して各色光が入射するタイミングを制御するシャッタ手段が配置されていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項１１】
請求の範囲第９項または第１０項において、前記白色光の偏光方向を揃える偏光変換手段を備え、
前記シャッタ手段として、液晶パネルが用いられていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項１２】
請求の範囲第５項ないし第１１項のいずれかの項に規定する光源ユニットを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求の範囲第１２項において、前記複合プリズムが複数、マトリクス状に配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求の範囲第１２項において、前記光源ユニットから順次、出射される色光を順次、変調して当該色光に対応する色画像を順次、生成する電気光学装置を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項において、前記光源ユニットは、前記電気光学装置に向けて出射する色光の偏光方向を揃える偏光変換手段を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１６】
請求の範囲第１４項または第１５項において、前記電気光学装置で順次形成された各色の画像を投射する投射光学系を備えていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１】
複数の透光性部材を接合したことにより形成される複数の接合面に、少なくとも、所定の光学特性を備える光を選択的に透過し、それ以外の光を反射する第１の選択性反射面と第２の選択性反射面が互いに平行、あるいは直交せずに交差する向きに形成され、
前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面によって、波長の異なる少なくとも３つの光の光路を合成あるいは分離可能であることを特徴とする複合プリズム。
【請求項２】
請求の範囲第１項において、対向する第１の矩形平面と第２の矩形平面からなる直方体形状の前記第１の矩形平面の各角部を各々第１角部、第２角部、第３角部および第４角部とし、前記第２の矩形平面で前記第１角部、前記第２角部、前記第３角部および前記第４角部に対応する各角部を各々、第５角部、第６角部、第７角部および第８角部としたとき、
前記第１角部、前記第３角部、前記第７角部および前記第５角部によって構成される面に前記第１の選択性反射面を備え、
前記第３角部、前記第４角部、前記第５角部および前記第６角部によって構成される面に前記第２の選択性反射面を備えていることを特徴とする複合プリズム。
【請求項３】
請求の範囲第２項において、前記第１の選択性反射面および前記第２の選択性反射面は各々、偏光分離面により構成されていることを特徴とする複合プリズム。
【請求項４】
請求の範囲第２項または第３項において、前記複合プリズムから出射される色光を各々、変調する複数の電気光学装置を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項において、複数の柱状の前記透光性部材を接合して入射面に４５°の角度をなす、互いに平行な複数の接合面を備え、
当該複数の接合面のうちのいずれかに所定の波長帯域の光を選択的に反射する前記第１の選択性反射面を備え、
他のいずれかの接合面に、前記第１の選択性反射面と異なる波長帯域の光を選択的に反射する前記第２の選択性反射面を備えることを特徴とする複合プリズム。
【請求項６】
請求の範囲第５項に規定する複合プリズムを備えた光源ユニットであって、
前記複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側に配置されて第３の色光を前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第３の色光用反射面とを備え、
前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第１の色光を出射する第１の色光源部が配置され、
前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第２の色光を出射する第２の色光源部が配置され、
前記反射面に向けて前記第３の色光を出射する第３の色光源部が配置され、
前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部から前記複合プリズムへ光の出射が所定のタイミングで切り換えられることを特徴とする光源ユニット。
【請求項７】
請求の範囲第５項に規定する複合プリズムを備えた光源ユニットであって、
前記複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーとを備え、
前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第１の色光を出射する第１の色光源部が配置され、
前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて前記第２の色光を出射する第２の色光源部が配置され、
当該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側から第３の色光を出射する第３の色光源部を備え、
前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部から前記複合プリズムへ光の出射が所定のタイミングで切り換えられることを特徴とする光源ユニット。
【請求項８】
請求の範囲第６項または第７項において、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、所定の色光を出射する発光素子であり、
前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、所定のタイミングで点灯が制御されることを特徴とする光源ユニット。
【請求項９】
請求の範囲第６項または第７項において、前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部は、各々、白色光を色分割して得られた各色の光を出射し、
前記第１の色光源部、前記第２の色光源部、および前記第３の色光源部と、前記複合プリズムとの間には、当該複合プリズムに対して各色光が入射するタイミングを制御するシャッタ手段が配置されていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項１０】
請求の範囲第５項に規定する複合プリズムを２つ備えた光源ユニットであって、
前記２つの複合プリズムのうち、第１の複合プリズムは、前記第１の選択性反射面として、赤、緑、青の３原色の波長帯域のうちの第１の色光を選択的に反射する第１の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第２の色光を前記第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、該第２の色光用ダイクロイックミラーに対して前記第１の色光用ダイクロイックミラーとは反対側に配置されて第３の色光を前記第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第３の色光用反射面とを備え、
第２の複合プリズムは、前記第１の色光を前記第１の複合プリズムの第１の色光用ダイクロイックミラーに向けて反射する第１の色光用反射面と、前記第１の選択性反射面として第２の色光を前記第１の複合プリズムの第２の色光用ダイクロイックミラーに向けて選択的に反射する第２の色光用ダイクロイックミラーと、前記第２の選択性反射面として第３の色光を前記第１の複合プリズムの第３の色光用反射面に向けて選択的に反射する第３の色光用ダイクロイックミラーとを備え、
さらに、前記第２の複合プリズムに対して当該第２の複合プリズムの第３の色光用ダイクロイックミラーに向けて白色光を出射する白色光源を備え、
前記第１の複合プリズムと前記第２の複合プリズムとの間には、前記第２の複合プリズムから前記第１の複合プリズムに対して各色光が入射するタイミングを制御するシャッタ手段が配置されていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項１１】
請求の範囲第９項または第１０項において、前記白色光の偏光方向を揃える偏光変換手段を備え、
前記シャッタ手段として、液晶パネルが用いられていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項１２】
請求の範囲第５項ないし第１１項のいずれかの項に規定する光源ユニットを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求の範囲第１２項において、前記複合プリズムが複数、マトリクス状に配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求の範囲第１２項において、前記光源ユニットから順次、出射される色光を順次、変調して当該色光に対応する色画像を順次、生成する電気光学装置を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項において、前記光源ユニットは、前記電気光学装置に向けて出射する色光の偏光方向を揃える偏光変換手段を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１６】
請求の範囲第１４項または第１５項において、前記電気光学装置で順次形成された各色の画像を投射する投射光学系を備えていることを特徴とする投射型表示装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０６８１９７
【国際公開日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【発行日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０４７００（Ｐ２００５−５０４７００）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０００６６８
【国際出願日】平成１６年１月２６日（２００４．１．２６）
【出願人】（５０２３８８７８１）有限会社ハイメック (5)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【発行日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０００６６８
【国際出願日】平成１６年１月２６日（２００４．１．２６）
【出願人】（５０２３８８７８１）有限会社ハイメック (5)
【Ｆターム（参考）】
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