(57)【要約】【課題】本発明は、ダイクロイック膜により色分離及び合成する光学系及びこれを備えた多板式投影装置に関し、光の利用効率が高く色再現性の良い光学系及びこれを備えた多板式投影装置を提供する。【解決手段】最終的に投影される波長成分の光量の損失が色分離／合成時に生じないことを優先して設計されたダイクロイック膜２１により光の色分離及び合成を行う。ダイクロイック膜２１で合成された光は当該ダイクロイック膜２１での色分離／合成時に生じた不要光を除去する特定偏光透過手段２５を透過する。これにより、高い光の利用効率と高い色再現性が実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、複数の波長成分の光の少なくとも１つの波長成分の偏光方向を所定の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、
波長成分の違いにより前記波長選択偏光変換手段から射出された光を分離及び合成する分離合成手段と、
前記所定の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、
前記分離合成手段と前記特定偏光透過手段の間に配置され、前記複数の波長成分とは異なる波長成分の光の偏光方向を前記所定の偏光方向に変換する特定波長偏光変換手段と、
を含むことを特徴とする光学系。  
【請求項２】
偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、複数の波長成分の光の少なくとも１つの波長成分の偏光方向を第１の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、
波長成分の違いにより前記波長選択偏光変換手段から射出された光を分離及び合成する分離合成手段と、
前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、
前記分離合成手段と前記特定偏光透過手段の間に配置され、前記複数の波長成分とは異なる波長成分の光の偏光方向を前記第２の偏向方向に変換する特定波長偏光変換手段と、
を含むことを特徴とする光学系。  
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学系において、
前記分離合成手段は、ダイクロイック膜を接合面上に配置した２つのプリズムから構成されることを特徴とする光学系。
【請求項４】
請求項３に記載の光学系において、
前記プリズムの一方は、三角柱プリズムであり、
前記プリズムの他方は、四角柱プリズムであることを特徴とする光学系。
【請求項５】
請求項３に記載の光学系において、
２つの前記プリズムは、同形状の三角柱プリズムであり、
前記分離合成手段は、三角柱形状をなすことを特徴とする光学系。
【請求項６】
第１及び第２の波長成分の光を含む光と、第３の波長成分の光を含む光と、を分離及び合成する分離合成手段と、
第１の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、
前記分離合成手段と前記特定偏光透過手段の間に配置され、前記第３の波長成分の光を前記第１の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、
を含むことを特徴とする光学系。  
【請求項７】
請求項６に記載の光学系において、
前記分離合成手段は、ダイクロイック膜を接合面上に配置した２つのプリズムから構成されることを特徴とする光学系。
【請求項８】
請求項７に記載の光学系において、
前記プリズムの一方は、三角柱プリズムであり、
前記プリズムの他方は、四角柱プリズムであることを特徴とする光学系。
【請求項９】
請求項７に記載の光学系において、
２つの前記プリズムは、同形状の三角柱プリズムであり、
前記分離合成手段は、三角柱形状をなすことを特徴とする光学系。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学系において、
前記ダイクロイック膜は、前記第１の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて透過し、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて反射することを特徴とする光学系。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学系において、
前記ダイクロイック膜は、前記第１の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて反射し、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて透過することを特徴とする光学系。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の光学系において、
前記ダイクロイック膜は、分離手段として機能する分離用ダイクロイック膜と、合成手段として機能する合成用ダイクロイック膜と、を含み、各々特性が違うことを特徴とする光学系。
【請求項１３】
請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の光学系において、
さらに、前記第１及び前記第２の波長成分の少なくとも一方の光を前記第１の偏光方向へ変換する複数の特定波長変換素子を含む波長選択偏光変換手段を含み、
前記波長選択偏光変換手段は、前記分離合成手段に入射する光の光軸上に配置される前記複数の特定波長変換素子を経時的に切り替えること特徴とする光学系。  
【請求項１４】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学系において、
前記ダイクロイック膜は、
前記第１の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて反射し、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて透過する分離用ダイクロイック膜と、
前記第１の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて透過し、前記第２の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて反射する合成用ダイクロイック膜と、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項１５】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学系において、
前記ダイクロイック膜は、
前記第１の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて透過し、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて反射する分離用ダイクロイック膜と、
前記第１の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて反射し、前記第２の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて透過する合成用ダイクロイック膜と、
を含むことを特徴とする光学系。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載の光学系において、
さらに、前記第１及び前記第２の波長成分の少なくとも一方の光を前記第２の偏光方向へ変換する複数の特定波長変換素子を含む波長選択偏光変換手段を含み、
前記波長選択偏光変換手段は、前記分離合成手段に入射する光の光軸上に配置される前記複数の特定波長変換素子を経時的に切り替えること特徴とする光学系。  
【請求項１７】
請求項６乃至請求項１６のいずれか１項に記載の光学系において、
さらに、２つのフィールドレンズを含み、
前記フィールドレンズの一方は、前記分離合成手段により分離された前記第１及び前記第２の波長成分の光を含む光に作用し、
前記フィールドレンズの他方は、前記分離合成手段により分離された前記第３の波長成分の光を含む光に作用することを特徴とする光学系。
【請求項１８】
偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、複数の波長成分の光の少なくとも１つの波長成分の偏光方向を所定の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、
波長成分の違いにより前記波長選択偏光変換手段から射出された光を分離及び合成する分離合成手段と、
前記分離合成手段で分離された光を変調し、当該分離合成手段に向けて反射する複数の反射型空間光変調器と、
前記所定の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、
前記分離合成手段と前記特定偏光透過手段の間に配置され、前記複数の波長成分とは異なる波長成分の光の偏光方向を前記所定の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、
を含むことを特徴とする投影装置。  
【請求項１９】
偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、複数の波長成分の光の少なくとも１つの波長成分の偏光方向を第１の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、
波長成分の違いにより前記波長選択偏光変換手段から射出された光を分離及び合成する分離合成手段と、
前記分離合成手段で分離された光を変調し、当該分離合成手段に向けて反射する複数の反射型空間光変調器と、
前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、
前記分離合成手段と前記特定偏光透過手段の間に配置され、前記複数の波長成分とは異なる波長成分の光の偏光方向を前記第２の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、
を含むことを特徴とする投影装置。  
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の投影装置において、
前記波長選択偏光変換手段または前記特定波長偏光変換手段のいずれかで偏光方向が変換された波長成分の光のみを投影することを特徴とする投影装置。
【請求項２１】
請求項１８乃至請求項２０のいずれか１項に記載の投影装置において、
さらに、前記波長選択偏光変換手段に向けて照明光を射出する光源を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項２２】
偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、第１及び第２の波長成分の少なくとも一方の波長成分の偏光方向を第１の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、
前記波長選択偏光変換手段から射出された光のうち、前記第１及び前記第２の波長成分の光を含む光と、第３の波長成分の光を含む光と、を分離及び合成する分離合成手段と、
前記第１の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、
前記分離合成手段と前記特定偏光透過手段の間に配置され、前記第３の波長成分の光を前記第１の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、
前記分離合成手段で分離された前記第１及び前記第２の波長成分の光を含む光を変調し、当該分離合成手段に向けて反射する第１の反射型空間光変調器と、
前記分離合成手段で分離された前記第３の波長成分の光を含む光を変調し、当該分離合成手段に向けて反射する第２の反射型空間光変調器と、
を含むことを特徴とする投影装置。  
【請求項２３】
請求項２２に記載の投影装置において、
前記分離合成手段は、ダイクロイック膜を接合面上に配置した２つのプリズムから構成されることを特徴とする投影装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の投影装置において、
前記ダイクロイック膜は、前記第１の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて透過し、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて反射することを特徴とする投影装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の投影装置において、
前記第１の波長成分の光は、青色の光であり、
前記第２の波長成分の光は、緑色の光であり、
前記第３の波長成分の光は、赤色の光であり、
前記第１の偏光方向は、Ｐ偏光の偏光方向であり、
前記第２の偏向方向は、Ｓ偏光の偏光方向であることを特徴とする投影装置。  
【請求項２６】
請求項２３に記載の投影装置において、
前記ダイクロイック膜は、前記第１の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて反射し、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて透過することを特徴とする投影装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の投影装置において、
前記第１の波長成分の光は、青色の光であり、
前記第２の波長成分の光は、緑色の光であり、
前記第３の波長成分の光は、赤色の光であり、
前記第１の偏光方向は、Ｓ偏光の偏光方向であり、
前記第２の偏向方向は、Ｐ偏光の偏光方向であることを特徴とする投影装置。  
【請求項２８】
請求項２３乃至請求項２７のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記ダイクロイック膜は、分離手段として機能する分離用ダイクロイック膜と、合成手段として機能する合成用ダイクロイック膜と、を含み、各々特性が違うことを特徴とする投影装置。
【請求項２９】
請求項２３乃至請求項２８のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記第１及び第２の反射型空間光変調器は、複数のマイクロミラーの偏向を制御することにより入射する光の反射方向を制御するミラーデバイスであることを特徴とする投影装置。
【請求項３０】
偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、第１及び第２の波長成分の少なくとも一方の波長成分の偏光方向を第１の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、
前記波長選択偏光変換手段から射出された光のうち、前記第１及び前記第２の波長成分の光を含む光と、第３の波長成分の光を含む光と、を分離及び合成する分離合成手段と、
前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、
前記分離合成手段と前記特定偏光透過手段の間に配置され、前記第３の波長成分の光を前記第２の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、
前記分離合成手段で分離された前記第１及び前記第２の波長成分の光を含む光を変調し当該記分離合成手段に向けて反射する第１の反射型空間光変調器と、
前記分離合成手段で分離された前記第３の波長成分の光を含む光を変調し、当該分離合成手段に向けて反射する第２の反射型空間光変調器と、
を含むことを特徴とする投影装置。  
【請求項３１】
請求項３０に記載の投影装置において、
前記分離合成手段は、分離手段として機能する分離用ダイクロイック膜と、合成手段として機能する合成用ダイクロイック膜と、を接合面上に配置した２つのプリズムから構成されることを特徴とする投影装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の投影装置において、
前記ダイクロイック膜は、
前記第１の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて反射し、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて透過する分離用ダイクロイック膜と、
前記第１の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて透過し、前記第２の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて反射する合成用ダイクロイック膜と、
を含み、各々特性が違うことを特徴とする投影装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載の投影装置において、
前記ダイクロイック膜は、
前記第１の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて透過し、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて反射する分離用ダイクロイック膜と、
前記第１の偏光方向の前記第３の波長成分の光をすべて反射し、前記第２の偏光方向の前記第１及び前記第２の波長成分の光をすべて透過する合成用ダイクロイック膜と、
を含み、各々特性が違うことを特徴とする投影装置。
【請求項３４】
請求項３１乃至請求項３３のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記分離用ダイクロイック膜及び前記合成用ダイクロイック膜は、同一平面上に互いに重ならないように配置されていることを特徴とする投影装置。
【請求項３５】
請求項３０乃至請求項３４のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記第１及び前記第２の反射型空間光変調器は、反射面の法線に対して傾いた所定の方向から入射する光を、前記法線に対して前記所定の方向と対称な方向に反射する反射型液晶であり、
前記反射型液晶は、
前記第１の偏光方向で入射する光を前記第２の偏光方向に変換して反射し、
前記第２の偏光方向で入射する光を前記第１の偏光方向に変換して反射することを特徴とする投影装置。
【請求項３６】
請求項２３乃至請求項２９または請求項３１乃至請求項３５のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記プリズムの一方は、三角柱プリズムであり、
前記プリズムの他方は、四角柱プリズムであることを特徴とする投影装置。
【請求項３７】
請求項２３乃至請求項２９または請求項３１乃至請求項３５のいずれか１項に記載の投影装置において、
２つの前記プリズムは、同形状の三角柱プリズムであり、
前記分離合成手段は、三角柱形状をなすことを特徴とする投影装置。
【請求項３８】
請求項２２乃至請求項３７のいずれか１項に記載の投影装置において、
さらに、前記第１の反射型空間光変調器と前記分離合成手段との間に配置され、前記第１の反射型空間光変調器で反射された光の主光線を収束状態とする第１のフィールドレンズと、
前記第２の反射型空間光変調器と前記分離合成手段との間に配置され、前記第２の反射
型空間光変調器で反射された光の主光線を収束状態とする第２のフィールドレンズと、
を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項３９】
請求項３８に記載の投影装置において、
さらに、前記分離合成手段で合成された光を投影面へ投影する投影レンズを含み、
前記第１及び前記第２のフィールドレンズ及び前記投影レンズからなる投影光学系の開口絞り位置は、前記分離合成手段より前記投影面側であることを特徴とする投影装置。
【請求項４０】
請求項２３乃至請求項２９または請求項３１乃至請求項３７のいずれか１項に記載の投影装置において、
さらに、前記第１の反射型空間光変調器と前記分離合成手段との間に配置され、前記第１の反射型空間光変調器で反射された光の主光線を収束状態とする第１のフィールドレンズと、
前記第２の反射型空間光変調器と前記分離合成手段との間に配置され、前記第２の反射型空間光変調器で反射された光の主光線を収束状態とする第２のフィールドレンズと、
前記分離合成手段で合成された光を投影面へ投影する投影レンズと、を含み、
前記第１及び前記第２のフィールドレンズ及び前記投影レンズからなる投影光学系の開口絞り位置は、前記ダイクロイック膜近傍であることを特徴とする投影装置。
【請求項４１】
請求項２２乃至請求項４０のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記波長選択偏光変換手段は、同一平面上に放射状に配置され、全体として円形状をなす複数の特定波長偏光変換素子を含み、
前記複数の特定波長偏光変換素子は、前記平面に垂直で、前記円形状の中心を通る回転軸周りに回転することを特徴とする投影装置。
【請求項４２】
請求項２２乃至請求項４０のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記波長選択偏光変換手段は、全体として円筒を形成し、前記円筒表面に配置された複数の特定波長偏光変換素子と、前記円筒内部に配置された反射手段を含み、
前記複数の特定波長偏光変換素子は、前記円筒の中心を通る回転軸周りに回転することを特徴とする投影装置。
【請求項４３】
請求項２２乃至請求項４０のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記波長選択偏光変換手段は、一定方向に並べて配置された複数の特定波長偏光変換素子を含み、
前記複数の特定波長偏光変換素子は、前記一定方向に沿ってスライドすることを特徴とする投影装置。
【請求項４４】
請求項２２乃至請求項４０のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記波長選択偏光変換手段は、偏光方向を変換する波長成分を電気的な制御により切り替える電子的色別偏光制御手段であることを特徴とする投影装置。
【請求項４５】
請求項２２乃至請求項４４のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記第１の波長成分の光は、青色の光であり、
前記第２の波長成分の光は、緑色の光であり、
前記第３の波長成分の光は、赤色の光であり、
前記緑色の光を投影する時間は、前記青色の光を投影する時間以上であることを特徴とする投影装置。
【請求項４６】
請求項４５に記載の投影装置において、
前記緑色の光を投影する時間と前記青色の光を投影する時間の比は、０．７：０．３乃
至０．５：０．５であることを特徴とする投影装置。
【請求項４７】
請求項２２乃至請求項４６のいずれか１項に記載の投影装置において、
前記波長選択偏光変換手段または前記特定波長偏光変換手段のいずれかで偏光方向が変換された波長成分の光のみを投影することを特徴とする投影装置。
【請求項４８】
請求項２２乃至請求項４７のいずれか１項に記載の投影装置において、
さらに、前記波長選択偏光変換手段に向けて、前記第１乃至前記第３の波長成分の光を含む照明光を射出する光源を含むことを特徴とする投影装置。
【請求項４９】
請求項４８に記載の投影装置において、
前記光源は、前記第２の偏光方向の前記照明光を射出することを特徴とする投影装置。
【請求項５０】
請求項４８に記載の投影装置において、
さらに、前記光源と前記波長選択偏光変換手段との間に配置され、前記照明光を前記第２の偏光方向に変換する偏光変換光学系を含むことを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイクロイック膜により色分離及び色合成する光学系及びこれを備えた多板式投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、反射型液晶（ＬＣＯＳ）やマイクロミラーデバイスを用いた反射型の空間光変調器を複数備えた多板式の投影装置が開発され製品化されている。
一般に、多板式の投影装置では、単板式の投影装置においても用いられる照明光の方向と投影光の方向を分離するための光学系（以降、照明投影分離光学系と称する）に加え、それぞれの空間光変調器で所定の色成分を変調するための色分離および合成を行う光学系（以降、色分離合成光学系と称する）が必要とされる。
【０００３】
特許文献１、特許文献２、特許文献３、非特許文献１では、照明投影分離光学系と色分離合成光学系を有する多板式の投影装置が開示されている。
図１８は、空間光変調器に反射型液晶（ＬＣＯＳ）を用いた３板式投影装置の構成図で、特許文献１で開示されている。照明投影分離光学系として偏光膜を有するＰＢＳプリズムを利用し、色分離合成光学系としてケスタータイプのプリズム等からなるダイクロイックプリズムを利用している。
【０００４】
また、図１９は、空間光変調器にマイクロミラーデバイスを用いた２板式投影装置の構成図で、非特許文献１で開示されている。照明投影分離光学系としてＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ
Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムを利用し、色分離合成光学系としてダイクロイックプリズムを利用している。
【０００５】
また、図２０Ａ及び図２０Ｂは、空間光変調器にマイクロミラーデバイスを用いた３板式投影装置の構成図で、特許文献２で開示されている。照明投影分離光学系としてＴＩＲプリズムを利用し、色分離合成光学系としてクロスダイクロイックプリズムを利用している。
【０００６】
また、図２１は、空間光変調器にマイクロミラーデバイスを用いた３板式投影装置の構成図で、特許文献３で開示されている。照明投影分離光学系としてＴＩＲプリズムを利用し、色分離合成光学系としてフィリップスタイプのダイクロイックプリズムを利用している。
【特許文献１】特開２０００−１７１９２３号公報
【特許文献２】特開２００７−０２５２８７号公報
【特許文献３】米国特許第４９６９７３０号明細書
【非特許文献１】光技術情報誌「ライトエッジ」、No.19、P.63、［online］、2000年7月、ウシオ電機株式会社、［平成20年10月22日検索］、インターネット<URL:http://www.ushio.co.jp/documents/technology/lightedge/lightedge_19/ushio_le19-03.pdf >
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ダイクロイックプリズムに含まれるダイクロイック膜及びＰＢＳプリズムに含まれる偏光膜は、入射角に依存して特性が変化することが知られている。空間光変調器としてマイクロミラーデバイスを用いる場合、通常、マイクロミラーデバイスへ入射する照明光の光路と反射する投影光の光路は異なっている。
【０００８】
上記の特許文献のようにダイクロイック膜や偏光膜が照明光と投影光の両方に作用する場合、光路の違いにより入射角にばらつきが生じ、特性を最適化することが困難になる。このことは、ダイクロイック膜の波長域や偏光膜の偏光状態に対する透過／反射率特性の劣化を引き起こし、その結果、分離や合成の精度が劣化し光量ロスや色再現性の低下などの課題が生じる要因となる。
【０００９】
例えば、図２２で示すように、照明光９１と投影光９２で入射角が異なることでダイクロイック膜が示す反射率特性が異なり、その結果、照明光では反射したが投影光では反射しない波長成分９０について光量ロスが発生する可能性がある。
【００１０】
なお、空間光変調器として斜め方向から照明する構成で反射型液晶（ＬＣＯＳ）を用いた場合にも同様の課題が生じる。また、光束が所定のＮＡを持つためなどにより入射角がばらつく場合も同様である。
【００１１】
また、ダイクロイック膜は光線の波長成分によって異なる作用を生じさせる光学素子であるため、偏光膜と異なり必ずしも偏光状態について考慮されるものではない。ところが、ダイクロイック膜も偏光状態に依存して特性が変化する。このため、ダイクロイック膜を使用環境に応じて最適化するためには、ダイクロイック膜へ入射する光の入射角度に加え、偏光方向も考慮する必要がある。
【００１２】
ところが、マイクロミラーデバイスや斜め方向から照明する反射型液晶（ＬＣＯＳ）を用いた投影装置の場合、上述したように、ダイクロイック膜に入射する分離及び合成の対象となる光の各々は、入射角がばらついている上に、波長毎に偏光方向が異なっている。
【００１３】
このような実情から、ダイクロイック膜単体では、光量の損失を伴わずに所望の波長成分のみを選択的に分離及び合成することは非常に困難となっている。
以上の実情を踏まえ、本発明では、光量の損失と不要光の投影を抑制することにより、光の利用効率が高く色再現性の良い光学系及びこれを備えた多板式投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様は、偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、複数の波長成分の光の少なくとも１つの波長成分の偏光方向を所定の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、波長成分の違いにより波長選択偏光変換手段から射出された光を分離及び合成する分離合成手段と、所定の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、分離合成手段と特定偏光透過手段の間に配置され、複数の波長成分とは異なる波長成分の光の偏光方向を所定の偏光方向に変換する特定波長偏光変換手段と、を含む光学系を提供する。  
【００１５】
本発明の第２の態様は、偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、複数の波長成分の光の少なくとも１つの波長成分の偏光方向を第１の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、波長成分の違いにより波長選択偏光変換手段から射出された光を分離及び合成する分離合成手段と、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、分離合成手段と特定偏光透過手段の間に配置され、複数の波長成分とは異なる波長成分の光の偏光方向を第２の偏向方向に変換する特定波長偏光変換手段と、を含む光学系を提供する。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の光学系において、分離合成手段は、ダイクロイック膜を接合面上に配置した２つのプリズムから構成される光学系を提供
する。
【００１７】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の光学系において、プリズムの一方は、三角柱プリズムであり、プリズムの他方は、四角柱プリズムである光学系を提供する。
本発明の第５の態様は、第３の態様に記載の光学系において、２つのプリズムは、同形状の三角柱プリズムであり、分離合成手段は、三角柱形状をなす光学系を提供する。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第１及び第２の波長成分の光を含む光と、第３の波長成分の光を含む光と、を分離及び合成する分離合成手段と、第１の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、分離合成手段と特定偏光透過手段の間に配置され、第３の波長成分の光を第１の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、を含む光学系を提供する。  
【００１９】
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載の光学系において、分離合成手段は、ダイクロイック膜を接合面上に配置した２つのプリズムから構成される光学系を提供する。
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載の光学系において、プリズムの一方は、三角柱プリズムであり、プリズムの他方は、四角柱プリズムである光学系を提供する。
【００２０】
本発明の第９の態様は、第７の態様に記載の光学系において、２つのプリズムは、同形状の三角柱プリズムであり、分離合成手段は、三角柱形状をなす光学系を提供する。
本発明の第１０の態様は、第７の態様乃至第９の態様のいずれか１項に記載の光学系において、ダイクロイック膜は、第１の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて透過し、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて反射する光学系を提供する。
【００２１】
本発明の第１１の態様は、第７の態様乃至第９の態様のいずれか１項に記載の光学系において、ダイクロイック膜は、第１の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて反射し、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて透過する光学系を提供する。
【００２２】
本発明の第１２の態様は、第１０の態様または第１１の態様に記載の光学系において、ダイクロイック膜は、分離手段として機能する分離用ダイクロイック膜と、合成手段として機能する合成用ダイクロイック膜と、を含み、各々特性が違う光学系を提供する。
【００２３】
本発明の第１３の態様は、第１０の態様乃至第１２の態様のいずれか１項に記載の光学系において、さらに、第１及び第２の波長成分の少なくとも一方の光を第１の偏光方向へ変換する複数の特定波長変換素子を含む波長選択偏光変換手段を含み、波長選択偏光変換手段は、分離合成手段に入射する光の光軸上に配置される複数の特定波長変換素子を経時的に切り替える光学系を提供する。  
【００２４】
本発明の第１４の態様は、第７の態様乃至第９の態様のいずれか１項に記載の光学系において、ダイクロイック膜は、第１の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて反射し、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて透過する分離用ダイクロイック膜と、第１の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて透過し、第２の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて反射する合成用ダイクロイック膜と、を含む光学系を提供する。
【００２５】
本発明の第１５の態様は、第７の態様乃至第９の態様のいずれか１項に記載の光学系において、ダイクロイック膜は、第１の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて透過し、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて反射する分離用ダイクロイック膜と、第１の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて反射し
、第２の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて透過する合成用ダイクロイック膜と、を含む光学系を提供する。
【００２６】
本発明の第１６の態様は、第１４の態様または第１５の態様に記載の光学系において、さらに、第１及び第２の波長成分の少なくとも一方の光を第２の偏光方向へ変換する複数の特定波長変換素子を含む波長選択偏光変換手段を含み、波長選択偏光変換手段は、分離合成手段に入射する光の光軸上に配置される複数の特定波長変換素子を経時的に切り替えること特徴とする光学系を提供する。  
【００２７】
本発明の第１７の態様は、第６の態様乃至第１６の態様のいずれか１項に記載の光学系において、さらに、２つのフィールドレンズを含み、フィールドレンズの一方は、分離合成手段により分離された第１及び第２の波長成分の光を含む光に作用し、フィールドレンズの他方は、分離合成手段により分離された第３の波長成分の光を含む光に作用する光学系を提供する。
【００２８】
本発明の第１８の態様は、偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、複数の波長成分の光の少なくとも１つの波長成分の偏光方向を所定の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、波長成分の違いにより波長選択偏光変換手段から射出された光を分離及び合成する分離合成手段と、分離合成手段で分離された光を変調し、分離合成手段に向けて反射する複数の反射型空間光変調器と、所定の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、分離合成手段と特定偏光透過手段の間に配置され、複数の波長成分とは異なる波長成分の光の偏光方向を所定の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、を含む投影装置を提供する。  
【００２９】
本発明の第１９の態様は、偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、複数の波長成分の光の少なくとも１つの波長成分の偏光方向を第１の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、波長成分の違いにより波長選択偏光変換手段から射出された光を分離及び合成する分離合成手段と、分離合成手段で分離された光を変調し、分離合成手段に向けて反射する複数の反射型空間光変調器と、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、分離合成手段と特定偏光透過手段の間に配置され、複数の波長成分とは異なる波長成分の光の偏光方向を第２の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、を含む投影装置を提供する。  
【００３０】
本発明の第２０の態様は、第１８の態様または第１９の態様に記載の投影装置において、波長選択偏光変換手段または特定波長偏光変換手段のいずれかで偏光方向が変換された波長成分の光のみを投影する投影装置を提供する。
【００３１】
本発明の第２１の態様は、第１８の態様乃至第２０の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、さらに、波長選択偏光変換手段に向けて照明光を射出する光源を含む投影装置を提供する。
【００３２】
本発明の第２２の態様は、偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、第１及び第２の波長成分の少なくとも一方の波長成分の偏光方向を第１の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、波長選択偏光変換手段から射出された光のうち、第１及び第２の波長成分の光を含む光と、第３の波長成分の光を含む光と、を分離及び合成する分離合成手段と、第１の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、分離合成手段と特定偏光透過手段の間に配置され、第３の波長成分の光を第１の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、分離合成手段で分離された第１及び第２の波長成分の光を含む光を変調し、分離合成手段に向けて反射する第１の反射型空間光変調器と、分離合成手段で分離された第３の波長成分の光を含む光を変調し、分離合成手段に向けて反射する第２の反射
型空間光変調器と、を含む投影装置を提供する。  
【００３３】
本発明の第２３の態様は、第２２の態様に記載の投影装置において、分離合成手段は、ダイクロイック膜を接合面上に配置した２つのプリズムから構成される投影装置を提供する。
【００３４】
本発明の第２４の態様は、第２３の態様に記載の投影装置において、ダイクロイック膜は、第１の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて透過し、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて反射する投影装置を提供する。
【００３５】
本発明の第２５の態様は、第２４の態様に記載の投影装置において、第１の波長成分の光は、青色の光であり、第２の波長成分の光は、緑色の光であり、第３の波長成分の光は、赤色の光であり、第１の偏光方向は、Ｐ偏光の偏光方向であり、第２の偏向方向は、Ｓ偏光の偏光方向である投影装置を提供する。  
【００３６】
本発明の第２６の態様は、第２３の態様に記載の投影装置において、ダイクロイック膜は、第１の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて反射し、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて透過する投影装置を提供する。
【００３７】
本発明の第２７の態様は、第２６の態様に記載の投影装置において、第１の波長成分の光は、青色の光であり、第２の波長成分の光は、緑色の光であり、第３の波長成分の光は、赤色の光であり、第１の偏光方向は、Ｓ偏光の偏光方向であり、第２の偏向方向は、Ｐ偏光の偏光方向である投影装置を提供する。  
【００３８】
本発明の第２８の態様は、第２３の態様乃至第２７の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、ダイクロイック膜は、分離手段として機能する分離用ダイクロイック膜と、合成手段として機能する合成用ダイクロイック膜と、を含み、各々特性が違う投影装置を提供する。
【００３９】
本発明の第２９の態様は、第２３の態様乃至第２８の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、第１及び第２の反射型空間光変調器は、複数のマイクロミラーの偏向を制御することにより入射する光の反射方向を制御するミラーデバイスである投影装置を提供する。
【００４０】
本発明の第３０の態様は、偏光方向を変換する波長成分を経時的に切り替えながら、第１及び第２の波長成分の少なくとも一方の波長成分の偏光方向を第１の偏光方向に変換する波長選択偏光変換手段と、波長選択偏光変換手段から射出された光のうち、第１及び第２の波長成分の光を含む光と、第３の波長成分の光を含む光と、を分離及び合成する分離合成手段と、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光のみを透過する特定偏光透過手段と、分離合成手段と特定偏光透過手段の間に配置され、第３の波長成分の光を第２の偏光方向へ変換する特定波長偏光変換手段と、分離合成手段で分離された第１及び第２の波長成分の光を含む光を変調し記分離合成手段に向けて反射する第１の反射型空間光変調器と、分離合成手段で分離された第３の波長成分の光を含む光を変調し、分離合成手段に向けて反射する第２の反射型空間光変調器と、を含む投影装置を提供する。  
【００４１】
本発明の第３１の態様は、第３０の態様に記載の投影装置において、分離合成手段は、分離手段として機能する分離用ダイクロイック膜と、合成手段として機能する合成用ダイクロイック膜と、を接合面上に配置した２つのプリズムから構成される投影装置を提供する。
【００４２】
本発明の第３２の態様は、第３１の態様に記載の投影装置において、ダイクロイック膜は、第１の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて反射し、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて透過する分離用ダイクロイック膜と、第１の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて透過し、第２の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて反射する合成用ダイクロイック膜と、を含み、各々特性が違う投影装置を提供する。
【００４３】
本発明の第３３の態様は、第３１の態様に記載の投影装置において、ダイクロイック膜は、第１の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて透過し、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて反射する分離用ダイクロイック膜と、第１の偏光方向の第３の波長成分の光をすべて反射し、第２の偏光方向の第１及び第２の波長成分の光をすべて透過する合成用ダイクロイック膜と、を含み、各々特性が違う投影装置を提供する。
【００４４】
本発明の第３４の態様は、第３１の態様乃至第３３の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、分離用ダイクロイック膜及び合成用ダイクロイック膜は、同一平面上に互いに重ならないように配置されている投影装置を提供する。
【００４５】
本発明の第３５の態様は、第３０の態様乃至第３４の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、第１及び第２の反射型空間光変調器は、反射面の法線に対して傾いた所定の方向から入射する光を、法線に対して所定の方向と対称な方向に反射する反射型液晶であり、反射型液晶は、第１の偏光方向で入射する光を第２の偏光方向に変換して反射し、第２の偏光方向で入射する光を第１の偏光方向に変換して反射する投影装置を提供する。
【００４６】
本発明の第３６の態様は、第２３の態様乃至第２９の態様または第３１の態様乃至第３５の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、プリズムの一方は、三角柱プリズムであり、プリズムの他方は、四角柱プリズムである投影装置を提供する。
【００４７】
本発明の第３７の態様は、第２３の態様乃至第２９の態様または第３１の態様乃至第３５の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、２つのプリズムは、同形状の三角柱プリズムであり、分離合成手段は、三角柱形状をなす投影装置を提供する。
【００４８】
本発明の第３８の態様は、第２２の態様乃至第３７の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、さらに、第１の反射型空間光変調器と分離合成手段との間に配置され、第１の反射型空間光変調器で反射された光の主光線を収束状態とする第１のフィールドレンズと、第２の反射型空間光変調器と分離合成手段との間に配置され、第２の反射型空間光変調器で反射された光の主光線を収束状態とする第２のフィールドレンズと、を含む投影装置を提供する。
【００４９】
本発明の第３９の態様は、第３８の態様に記載の投影装置において、さらに、分離合成手段で合成された光を投影面へ投影する投影レンズを含み、第１及び第２フィールドレンズ及び投影レンズからなる投影光学系の開口絞り位置は、分離合成手段より投影面側である投影装置を提供する。
【００５０】
本発明の第４０の態様は、第２３の態様乃至第２９の態様または第３１の態様乃至第３７の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、さらに、第１の反射型空間光変調器と分離合成手段との間に配置され、第１の反射型空間光変調器で反射された光の主光線を収束状態とする第１のフィールドレンズと、第２の反射型空間光変調器と分離合成手段との間に配置され、第２の反射型空間光変調器で反射された光の主光線を収束状態とする第２のフィールドレンズと、分離合成手段で合成された光を投影面へ投影する投影レンズと
、を含み、第１及び第２フィールドレンズ及び投影レンズからなる投影光学系の開口絞り位置は、ダイクロイック膜近傍である投影装置を提供する。
【００５１】
本発明の第４１の態様は、第２２の態様乃至第４０の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、波長選択偏光変換手段は、同一平面上に放射状に配置され、全体として円形状をなす複数の特定波長偏光変換素子を含み、複数の特定波長偏光変換素子は、平面に垂直で、円形状の中心を通る回転軸周りに回転する投影装置を提供する。
【００５２】
本発明の第４２の態様は、第２２の態様乃至第４０の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、波長選択偏光変換手段は、全体として円筒を形成し、円筒表面に配置された複数の特定波長偏光変換素子と、円筒内部に配置された反射手段を含み、複数の特定波長偏光変換素子は、円筒の中心を通る回転軸周りに回転する投影装置を提供する。
【００５３】
本発明の第４３の態様は、第２２の態様乃至第４０の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、波長選択偏光変換手段は、一定方向に並べて配置された複数の特定波長偏光変換素子を含み、複数の特定波長偏光変換素子は、一定方向に沿ってスライドする投影装置を提供する。
【００５４】
本発明の第４４の態様は、第２２の態様乃至第４０の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、波長選択偏光変換手段は、偏光方向を変換する波長成分を電気的な制御により切り替える電子的色別偏光制御手段である投影装置を提供する。
【００５５】
本発明の第４５の態様は、第２２の態様乃至第４４の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、第１の波長成分の光は、青色の光であり、第２の波長成分の光は、緑色の光であり、第３の波長成分の光は、赤色の光であり、緑色の光を投影する時間は、青色の光を投影する時間以上である投影装置を提供する。
【００５６】
本発明の第４６の態様は、第４５の態様に記載の投影装置において、緑色の光を投影する時間と青色の光を投影する時間の比は、０．７：０．３乃至０．５：０．５である投影装置を提供する。
【００５７】
本発明の第４７の態様は、第２２の態様乃至第４６の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、波長選択偏光変換手段または特定波長偏光変換手段のいずれかで偏光方向が変換された波長成分の光のみを投影する投影装置を提供する。
【００５８】
本発明の第４８の態様は、第２２の態様乃至第４７の態様のいずれか１項に記載の投影装置において、さらに、波長選択偏光変換手段に向けて、第１乃至第３の波長成分の光を含む照明光を射出する光源を含む投影装置を提供する。
【００５９】
本発明の第４９の態様は、第４８の態様に記載の投影装置において、光源は、第２の偏光方向の照明光を射出する投影装置を提供する。
本発明の第５０の態様は、第４８の態様に記載の投影装置において、さらに、光源と波長選択偏光変換手段との間に配置され、照明光を第２の偏光方向に変換する偏光変換光学系を含む投影装置を提供する。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、ダイクロイック膜での光の分離及び合成時に発生する光量の損失を抑え、且つ、ダイクロイック膜で合成された合成光に含まれる不要な波長成分をダイクロイック膜とは異なる手段により除去することにより、ダイクロイック膜を含む光学系全体で光量の損失と不要光の投影とを同時に実現することが可能となる。これによって、光の利
用効率が高く色再現性の良い光学系及びこれを備えた多板式投影装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る２板式の投影装置１００の構成を例示する図である。投影装置１００は、光源１０と、反射板１１と、偏光変換光学系１２と、ロッドインテグレータ１３と、ホイール型波長選択偏光変換手段１４と、集光レンズ１５と、反射ミラー１６と、反射ミラー１７と、分離合成手段２０と、第１の空間光変調器２２と、第２の空間光変調器２３と、特定波長偏光変換手段２４と、特定偏光透過手段２５と、投影レンズ２６と、２つの空間光変調器を制御する不図示の制御回路と、を含んで構成される。また、分離合成手段２０は、形状の異なる２つのプリズム（プリズム１８、プリズム１９）と２つのプリズムの接合面に配置されたダイクロイック膜２１とから構成されている。
【００６２】
なお、第１の空間光変調器２２及び第２の空間光変調器２３は、それぞれマイクロミラーデバイスを使用している。マイクロミラーデバイスは、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーの傾斜を制御することにより入射光を変調する。
【００６３】
また、本実施形態では、ダイクロイック膜２１は、赤色（Ｒ）に相当する波長成分（以降、赤色（Ｒ）成分と称する）を反射し、青色（Ｂ）に相当する波長成分（以降、青色（Ｂ）成分と称する）及び緑色（Ｇ）に相当する波長成分（以降、緑色（Ｇ）成分と称する）を透過する特性を有している。なお、当該ダイクロイック膜２１は、特に、Ｓ偏光の赤色（Ｒ）成分に対して優れた反射特性を示し、且つ、Ｐ偏光の青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分に対して優れた透過特性を示すダイクロイック膜である。より詳細には、後述する。
【００６４】
また、特定波長偏光変換手段２４は、赤色（Ｒ）成分の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光へ波長選択的に変換する役割を担っている。
また、特定偏光透過手段２５は、Ｐ偏光のみを透過させ、Ｓ偏光を遮断する役割を担っている。このような役割を担う部材としては、例えば、偏光板がある。
【００６５】
図２は、本実施形態に係る投影装置１００に含まれるホイール型波長選択偏光変換手段１４の構成を例示する図である。ホイール型波長選択偏光変換手段１４は、全体を４つの領域に分割し、青色（Ｂ）成分の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光へ波長選択的に変換する特定波長偏光変換素子１４ａ及び特定波長偏光変換素子１４ｃ（以降、青色（Ｂ）特定波長偏光変換素子と称する）と緑色（Ｇ）成分の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光へ波長選択的に変換する特定波長偏光変換素子１４ｂ及び特定波長偏光変換素子１４ｄ（以降、緑色（Ｇ）特定波長偏光変換素子と称する）を交互に組み合わせることにより構成されている。各特定波長偏光変換素子は、入射光の光軸と垂直をなすように配置されているものとする。このように構成されることにより、各特定波長偏光変換素子は、高精度に、つまり所望の波長成分のみ、偏光方向を変換することができる。
【００６６】
また、ホイール型波長選択偏光変換手段１４は、図２に例示される構成に限定されるものではなく、特定の波長成分の偏光方向を波長選択的に変換する少なくとも１種類の特定波長偏光変換素子を含んで構成されていればよい。変形例については後に詳述する。
【００６７】
以下、図１及び図２を参照しながら、光源１０から射出された照明光１がスクリーン２７へ投影光７として投影されるまでの流れについて、投影装置１００の各構成要素の作用と合わせて説明する。
【００６８】
まず、水銀ランプなどの光源１０から射出された複数の波長成分および複数の偏光方向を含む照明光１は、反射板１１を用いて集光され、偏光変換光学系１２へ入射する。偏光変換光学系１２へ入射した照明光１は、特定の偏光方向のみを有する照明光２に変換される。ここでは、偏光変換光学系１２は、照明光１をＳ偏光に変換するように作用し、より具体的には、例えば、Ｐ偏光のみを透過する偏光素子を用いて照明光１をＰ偏光とＳ偏光に一旦分離し、Ｐ偏光の光線のみ１／２λ板を透過させることで、入射した照明光１をすべてＳ偏光に変換した後、照明光２として出力するように作用する。
【００６９】
なお、ここでは、光源１１として水銀ランプを想定したが、複数のサブ光源からなるレーザー光源を用いてもよい。その場合、この偏光変換光学系１２は必ずしも必要ではない。
【００７０】
偏光変換光学系１２によりＳ偏光に変換された照明光２は、ロッドインテグレータ１３を介してホイール型波長選択偏光変換手段１４へ入射する。図２で例示されるホイール型波長選択偏光変換手段１４に入射した照明光２は、不図示の制御装置に制御されたホイール型波長選択偏光変換手段１４の回転により、青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段と緑色（Ｇ）特定波長偏光変換手段のいずれか一方を交互に透過することになる。これにより、ホイール型波長選択偏光変換手段１４を透過した照明光３は、青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段を透過し青色（Ｂ）成分のみＰ偏光（それ以外はＳ偏光）である状態と緑色（Ｇ）特定波長偏光変換手段を透過し緑色（Ｇ）成分のみＰ偏光（それ以外はＳ偏光）である状態の２つの状態を経時的に交互に有することになる。
【００７１】
なお、後に詳述するが、ここで変換された波長成分は、特定偏光透過手段２５により遮断されることなく、投影光７としてスクリーン２７に到達することになる。
ホイール型波長選択偏光変換手段１４を透過した照明光３は、集光レンズ１５、反射ミラー１６、反射ミラー１７を介して青（Ｂ）または緑（Ｇ）成分のみＰ偏光の状態で分離合成手段２０へ入射する。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ及び図３Ｇは、分離合成手段２０内へ入射後、第１の空間光変調器２２または第２の空間光変調器２３で変調され、投影光７としてスクリーン２７に投影されるまでの照明光３に含まれる赤色（Ｒ）成分、青色（Ｂ）成分、緑色（Ｇ）成分それぞれの光路を示した図である。以下、図３Ａから図３Ｇを参照しながら説明する。
【００７２】
まず、ホイール型波長選択偏光変換手段１４内の青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段を透過し青色（Ｂ）成分のみＰ偏光の状態にある照明光３の場合について説明する。なお、この場合、最終的に赤色（Ｒ）成分及び青色（Ｂ）成分が、投影光７としてスクリーン２７に投影される。
【００７３】
図３Ａに例示されるように、分離合成手段２０を構成するプリズム１８に入射した照明光３は、接合面の一部に配置されたダイクロイック膜２１へ入射する。上述したとおり、ダイクロイック膜２１は、全体的な特性としては、赤色（Ｒ）成分を反射し青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分を透過する特性を有している。このため、ダイクロイック膜２１に入射した照明光３のうち、赤色（Ｒ）成分はダイクロイック膜２１で反射され、青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｂ）成分はダイクロイック膜２１を透過する。これによって、照明光３は２つの照明光４に分離されることになる。ダイクロイック膜２１を反射した照明光４の赤色（Ｒ）成分は、プリズム１８の入射面で全反射した後に、所定の角度で第２の空間光変調器２３へ入射する。一方、ダイクロイック膜２１を透過した照明光４の青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分は、プリズム１９を透過し、所定の角度で第１の空間光変調器２２へ入射する。
【００７４】
ところで、ダイクロイック膜２１は、上述のとおり、入射光の入射角及び偏光状態によ
って特性が変動する。図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態のダイクロイック膜２１の特性を例示した図である。図４ＡはＳ偏光に対する反射特性を例示しており、横軸は入射光の波長、縦軸は反射率を示している。一方、図４ＢはＰ偏光に対する透過特性を例示しており、横軸は入射光の波長、縦軸は透過率を示している。なお、図４Ａ及び図４Ｂに示される各線は、それぞれ異なる入射角の入射光の特性を例示している。
【００７５】
図４Ａに例示されるように、本実施形態のダイクロイック膜２１は、少なくともＳ偏光の入射光に対してその入射角に関わらず、赤色（Ｒ）成分の波長範囲１０３の全範囲にわたって高い反射率を示すように設計されている。また、図４Ｂに例示されるように、少なくともＰ偏光の入射光に対してその入射角に関わらず、青色（Ｂ）成分の波長範囲１０６及び緑色（Ｇ）成分の波長範囲１０７の全範囲にわたって高い透過率を示すように設計されている。
【００７６】
以上を踏まえて、ダイクロイック膜２１での照明光３の分離作用についてより詳細に説明する。
図３Ａに例示されるように、照明光３の赤色（Ｒ）成分はＳ偏光であるため、赤色（Ｒ）成分はダイクロイック膜２１への入射角に関わらずほぼすべてが第２の空間光変調器２３へ向けて反射されることになる。このため、ダイクロイック膜２１での照明光３の分離時に、赤色（Ｒ）成分がダイクロイック膜２１を透過することにより生じる赤色（Ｒ）成分の光量の損失は、ほとんど生じない。
【００７７】
一方で、図４Ａに例示されるように、Ｓ偏光において、赤色（Ｒ）成分に対する特性を優先した結果、ダイクロイック膜２１は、当該ダイクロイック膜２１で反射する必要のない不要光の波長範囲１０４においても反射率を有することになる。特に、赤色（Ｒ）成分の波長範囲１０３に近い不要光の波長範囲１０５では、照明光３の入射角に関わらず不要光が生じることになる。その結果、ダイクロイック膜２１を反射した照明光４には、赤色（Ｒ）成分の他に不要光が混ざることになる。
【００７８】
同様に、図３Ａに例示されるように、照明光３の青色（Ｂ）成分はＰ偏光であるため、青色（Ｂ）成分はダイクロイック膜２１への入射角に関わらずほぼすべてが第１の空間光変調器２２へ入射することになる。このため、ダイクロイック膜２１での照明光３の分離時に、青色（Ｂ）成分がダイクロイック膜２１を反射することにより生じる青色（Ｂ）成分の光量の損失は、ほとんど生じない。
【００７９】
一方で、図４Ｂに例示されるように、Ｐ偏光において、青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分に対する特性を優先した結果、ダイクロイック膜２１は、当該ダイクロイック膜２１で透過する必要のない不要光の波長範囲１０８においても透過率を有することになる。特に、緑色（Ｇ）成分の波長範囲１０７に近い不要光の波長範囲１０９では、照明光３の入射角に関わらず不要光が生じることになる。その結果、ダイクロイック膜２１を透過した照明光４には、青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分の他に不要光が混ざることになる。
【００８０】
なお、図４Ａ及び図４Ｂにおいて、赤色（Ｒ）成分、緑色（Ｇ）成分、及び青色（Ｂ）成分の波長範囲を、それぞれおよそ６４０ｎｍから７４０ｎｍ、５００ｎｍから６００ｎｍ、及び３８０ｎｍから４８０ｎｍとして例示したが、あくまでも例示であり、特にこれに限定されるものではない。
【００８１】
このように、ダイクロイック膜２１は、最終的に投影される波長成分の光量の損失が当該ダイクロイック膜２１での反射／透過時に生じないことを最優先の条件とし、当該ダイクロイック膜２１による反射光または透過光に不要光が混じることについては許容するように設計されている。このため、全体としてはダイクロイック膜２１の設計条件は緩和さ
れることになり、これによって得られた設計上の自由度を利用することで光量の損失に対する高い要求を実現することが可能となる。
【００８２】
また、ダイクロイック膜２１で反射され第２の空間光変調器２３に入射する不要光、及びダイクロイック膜２１を透過し第１の空間光変調器２２に入射する不要光は、いずれもほとんどＳ偏光である。これは、照明光３のうちＰ偏光はホイール型波長選択偏光変換手段１４で偏光変換された青色（Ｂ）成分のみであり、さらにＰ偏光の青色（Ｂ）成分はほぼすべてがダイクロイック膜２１を透過するためである。このように、不要光を一定の偏光方向に限定することで後述する不要光の除去を効率よく実施することが可能となっている。なお、このような不要光の偏光方向の限定は、ホイール型波長選択偏光変換手段１４での偏光変換が上述のとおり高精度に行われることにより実現される。
【００８３】
図３Ｂは、第２の空間光変調器２３へ入射後の赤色（Ｒ）成分及び不要光の光路のみを示した図である。第２の空間光変調器２３へ入射した赤色（Ｒ）成分及び不要光は不図示の制御回路から受信した赤色（Ｒ）成分に関する制御信号に基づいて、第２の空間光変調器２３の各画素部で変調され、画素毎に必要な光量だけ変調光５として法線方向に反射される。
【００８４】
赤色（Ｒ）成分及び不要光からなる変調光５は、いずれもＳ偏光として分離合成手段２０へ入射し、再度ダイクロイック膜２１に入射することになる。ダイクロイック膜２１に入射した変調光５は、照明光３の場合と同様に、入射角に関わらず赤色（Ｒ）成分の光量を損失することなく反射され、後述する第１の空間光変調器２２で変調された変調光５と合成された変調光６の一部として特定波長偏光変換手段２４へ入射する。
【００８５】
特定波長偏光変換手段２４は、すでに上述したように、赤色（Ｒ）成分の偏光方向のみをＳ偏光からＰ偏光へ波長選択的に変換する。なお、特定波長偏光変換手段２４は、変調光６の光軸に対して垂直に配置されていて、高精度に偏光変換が行われる。このため、特定波長偏光変換手段２４を透過した変調光６は、赤色（Ｒ）成分のみがＰ偏光に変換された状態で特定偏光透過手段２５へ入射する。
【００８６】
特定偏光透過手段２５は上述のとおりＰ偏光のみ透過する特性を有している。このため、特定偏光透過手段２５に入射した変調光６のうち不要光（Ｓ偏光）は、特定偏光透過手段２５で投影光路から除去され、Ｐ偏光の赤色（Ｒ）成分のみが投影光７として投影されることになる。
【００８７】
このように、ホイール型波長選択偏光変換手段１４と、分離合成手段２０と、特定波長偏光変換手段２４と、特定偏光透過手段２５とを含む光学系は、第２の空間光変調器２３からの変調光５のうち、赤色（Ｒ）成分のみを光量の損失を伴うことなく投影することができる。
【００８８】
図３Ｃは、第１の空間光変調器２２へ入射後の青色（Ｂ）成分、緑色（Ｇ）成分及び不要光の光路のみを示した図である。第１の空間光変調器２２へ入射した青色（Ｂ）成分、緑色（Ｇ）成分及び不要光は不図示の制御回路から受信した青色（Ｂ）成分に関する制御信号に基づいて、第１の空間光変調器２２の各画素部で変調され、画素毎に必要な光量だけ変調光５として法線方向に反射される。
【００８９】
なお、不図示の制御回路は、第１の空間光変調器２２をホイール型波長選択偏光変換手段１４の回転に同期して制御している。より具体的には、不図示の制御回路は、ホイール型波長選択偏光変換手段１４内の特定波長偏光変換手段の切り替えの際、照明光２が青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段を透過する場合には、青色（Ｂ）成分に関する制御信号を、
緑色（Ｇ）特定波長偏光変換手段を透過する場合には、緑色（Ｇ）成分に関する制御信号を第１の空間光変調器２２へ送信する。
【００９０】
これにより、第１の空間光変調器２２では、ホイール型波長選択偏光変換手段１４により偏光方向を変換され、後に投影光７となる成分（ここでは、青色（Ｂ）成分）に関する制御信号に基づいて変調されることになる。
【００９１】
青色（Ｂ）成分、緑色（Ｇ）成分及び不要光からなる変調光５は、青色（Ｂ）成分のみＰ偏光で分離合成手段２０へ入射し、再度ダイクロイック膜２１に入射することになる。ダイクロイック膜２１に入射した変調光５は、照明光３の場合と同様に、入射角に関わらず青色（Ｂ）成分の光量を損失することなく透過し、上述した第２の空間光変調器２３で変調された変調光５と合成された変調光６の一部として特定波長偏光変換手段２４へ入射する。
【００９２】
特定波長偏光変換手段２４は赤色（Ｒ）成分にのみ作用する。このため、変調光６はいずれも偏光方向が変換されることなく特定波長偏光変換手段２４を透過し、特定偏光透過手段２５へ入射する。これは、すべて赤色（Ｒ）成分は、ダイクロイック膜２１における照明光３の分離時に第２の空間光変調器２３へ向けて反射されており、第１の空間光変調器２２に入射した照明光４には赤色（Ｒ）成分は含まれていないためである。
【００９３】
特定偏光透過手段２５は上述のとおりＰ偏光のみ透過する特性を有している。このため、特定偏光透過手段２５に入射した変調光６のうちＳ偏光として入射する緑色（Ｇ）成分及び不要光は、特定偏光透過手段２５で投影光路から除去され、Ｐ偏光の青色（Ｂ）成分のみが投影光７として投影されることになる。
【００９４】
このように、照明光２がホイール型波長選択偏光変換手段１４の青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段を透過する場合には、ホイール型波長選択偏光変換手段１４と、分離合成手段２０と、特定波長偏光変換手段２４と、特定偏光透過手段２５とを含む光学系は、第１の空間光変調器２２からの変調光５のうち、青色（Ｂ）成分のみを光量の損失を伴うことなく投影することができる。
【００９５】
その結果、青色（Ｂ）成分の偏光方向のみＰ偏光の状態で分離合成手段２０へ入射した照明光３は、図３Ｄで示されるように、赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）成分のみが、それぞれダイクロイック膜２１で光量を損失することなく、投影光７としてスクリーン２７へ投影される。
【００９６】
次に、ホイール型波長選択偏光変換手段１４内の緑色（Ｇ）特定波長偏光変換手段を透過し緑色（Ｇ）成分のみＰ偏光の状態にある照明光３の場合について説明する。なお、この場合、最終的に赤色（Ｒ）成分及び緑色（Ｇ）成分が、投影光７としてスクリーン２７に投影される。
【００９７】
図３Ｅに例示されるように、分離合成手段２０を構成するプリズム１８に入射した照明光３は、接合面の一部に配置されたダイクロイック膜２１へ入射する。図３Ａの場合と同様に、ダイクロイック膜２１に入射した照明光３のうち、赤色（Ｒ）成分はダイクロイック膜２１で反射され、青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｂ）成分はダイクロイック膜２１を透過する。これによって、照明光３は２つの照明光４に分離されることになる。ダイクロイック膜２１を反射した照明光４の赤色（Ｒ）成分は、プリズム１８の入射面で全反射した後に、所定の角度で第２の空間光変調器２３へ入射する。一方、ダイクロイック膜２１を透過した照明光４の青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分は、プリズム１９を透過し、所定の角度で第１の空間光変調器２２へ入射する。
【００９８】
なお、ダイクロイック膜２１は、上述のとおり、入射光の入射角及び偏光状態によって特性が変動するが、最終的に投影される波長成分の光量の損失が当該ダイクロイック膜２１での反射／透過時に生じないことを最優先の条件とし、当該ダイクロイック膜２１による反射光または透過光に不要光が混じることについては許容するように設計されている。このため、ダイクロイック膜２１での照明光３の分離時に、赤色（Ｒ）成分がダイクロイック膜２１を透過することにより生じる赤色（Ｒ）成分の光量の損失は、ほとんど生じない。また、緑色（Ｇ）成分がダイクロイック膜２１を反射することにより生じる緑色（Ｇ）成分の光量の損失は、ほとんど生じない。
【００９９】
第２の空間光変調器２３へ入射後の赤色（Ｒ）成分及び不要光の光路は、図３Ｂと同様であるので説明を省略する。つまり、Ｐ偏光の赤色（Ｒ）成分のみが投影光７として投影される。
【０１００】
図３Ｆは、第１の空間光変調器２２へ入射後の青色（Ｂ）成分、緑色（Ｇ）成分及び不要光の光路のみを示した図である。第１の空間光変調器２２へ入射した青色（Ｂ）成分、緑色（Ｇ）成分及び不要光は、不図示の制御回路から受信したホイール型波長選択偏光変換手段１４と同期している緑色（Ｇ）成分に関する制御信号に基づいて、第１の空間光変調器２２の各画素部で変調され、画素毎に必要な光量だけ変調光５として法線方向に反射される。
【０１０１】
青色（Ｂ）成分、緑色（Ｇ）成分及び不要光からなる変調光５は、緑色（Ｇ）成分のみＰ偏光で分離合成手段２０へ入射し、再度ダイクロイック膜２１に入射することになる。ダイクロイック膜２１に入射した変調光５は、照明光３の場合と同様に、入射角に関わらず緑色（Ｇ）成分の光量を損失することなく透過し、上述した第２の空間光変調器２３で変調された変調光５と合成された変調光６の一部として特定波長偏光変換手段２４へ入射する。
【０１０２】
さらに、変調光６は赤色（Ｒ）成分を含まないため、偏光方向が変換されることなく特定波長偏光変換手段２４を透過し、特定偏光透過手段２５へ入射する。特定偏光透過手段２５では、入射した変調光６のうちＳ偏光として入射する青色（Ｂ）成分及び不要光は投影光路から除去され、Ｐ偏光の緑色（Ｇ）成分のみが投影光７として投影されることになる。
【０１０３】
その結果、緑色（Ｇ）成分の偏光方向のみＰ偏光の状態で分離合成手段２０へ入射した照明光３は、図３Ｇで示されるように、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）成分のみが、それぞれダイクロイック膜２１で光量を損失することなく、投影光７としてスクリーン２７へ投影される。
【０１０４】
以上、本実施形態では、照明光２が緑色（Ｇ）特定波長偏光変換手段と青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段のいずれか一方を交互に透過することで、赤色（Ｒ）成分及び緑（Ｇ）成分の合成光と赤色（Ｒ）成分及び青色（Ｂ）成分の合成光が交互に投影され、カラー画像を表示する。
【０１０５】
本実施形態では、ダイクロイック膜２１を最終的に投影される波長成分の光量の損失が当該ダイクロイック膜２１での反射／透過時に生じないことを最優先の条件として設計することで、光量の損失を最小限に抑えることができる。また、上記ダイクロイック膜２１の設計により生じる不要光を偏光方向の違いを利用して、当該ダイクロイック膜２１とは異なる手段である特定偏光透過手段２５で排除することにより、不要光の投影も抑制することができる。
【０１０６】
これにより、本実施形態では、光学系全体として、光量の損失と不要光の投影を同時に抑制することが可能となり、その結果、光の利用効率が高く色再現性の良い光学系及びこれを備えた多板式投影装置を提供することができる。
【０１０７】
なお、上記特性を有するダイクロイック膜は、リップルが少なくスムーズで急峻な波長依存性を示し、設計の自由度も高いルゲートフィルタや傾斜膜として生成することが好ましい。
【０１０８】
また、本実施形態の分離合成手段２０は、２つのプリズムで光の分離合成の他に、照明光と投影光の分離も合わせて実現している。このため、これらを別体のＴＩＲプリズムやＰＢＳプリズムで行う場合に比べて、プリズムの種類及び数ともに削減でき、光学系の小型化やコスト面でのメリットが得られる。特に、ＴＩＲプリズムの除去は、内部の微小なギャップの高精度な保持にかかる負担や光がギャップを透過する際に発生する光量ロスや収差の改善にも寄与する。
【０１０９】
なお、これまで、図５Ａで例示するように、マイクロミラーが制御される前の状態（以降、初期状態と称する。）におけるマイクロミラー平面の法線に対して所定の角度で斜め方向から入射した照明光４のうち、必要な光量だけＯＮ光として法線方向に反射する例を示した。しかし、反射方向は特にこれに限られるものではない。図５Ｂで例示するように、初期状態におけるマイクロミラー平面の法線に対して図５Ａとは異なる所定の角度で斜め方向から入射した照明光４を、必要な光量だけＯＮ光として斜め方向へ反射するように構成してもよい。この場合、照明光４の光軸と変調光５の光軸の間の角度をより大きくとることができるため、照明光４と変調光５の方向の分離を行いやすいというメリットがある。また、投影装置が机などの卓上に配置されて画像を投影する場合、投影光の一部が机等によりスクリーンに到達する前に遮断されてしまうことがある。このような場合であっても上記の調整によりいわゆる打ち上げ式として構成することが容易となる。
【０１１０】
また、本実施形態では、投影光の偏光方向は統一されている（ここでは、Ｐ偏光）。このため、偏光スクリーンを併せて用いることでより、画像のコントラストを向上させることができる。なお、ここで、偏光スクリーンとは、所定の偏光方向の成分のみを反射し異なる偏光方向を有する余分な外光等の反射を防止できるスクリーンである。
【０１１１】
その他、空間光変調器での変調から投影までの間の反射回数がいずれの光路であっても偶数回であるため、像の反転を意識する必要がない点などのメリットがある。
さらに、上述したとおり、ホイール型波長選択偏光変換手段１４についても図２で例示される構成に限定されるものではない。図６Ａから図６Ｅはホイール型波長選択偏光変換手段１４の変形例である。
【０１１２】
図６Ａで例示されるホイール型波長選択偏光変換手段２８は、青色（Ｂ）特定波長偏光変換素子２８ａと緑色（Ｇ）特定波長偏光変換素子２８ｂを１つずつ使用して構成した例である。
【０１１３】
図６Ｂで例示されるホイール型波長選択偏光変換手段２９は、青色（Ｂ）特定波長偏光変換素子２９ａと緑色（Ｇ）特定波長偏光変換素子２９ｂに加え、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の両方の成分の偏光方向を変換するシアン（Ｃ）特定波長偏光変換素子２９ｃを使用して構成した例である。この場合、シアン（Ｃ）特定波長偏光変換素子２９ｃを透過する間は、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）成分ともに、投影光７として投影されることになり、より明るい画像を得ることができる。
【０１１４】
図６Ｃで例示されるホイール型波長選択偏光変換手段３０は、青色（Ｂ）特定波長偏光変換素子３０ａと緑色（Ｇ）特定波長偏光変換素子３０ｂに加え、偏光作用を有しない透明平板３０ｃを使用して構成した例である。この場合、透明平板３０ｃを透過する間は、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）成分ともに、特定偏光透過手段２５で排除されることになり、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）成分の光量を調整することができる。
【０１１５】
その他にも、ホワイトバランスを考慮して緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の特定波長偏光変換素子の割合をさまざまに調整することができる。例えば、光源１０が水銀ランプである場合は、赤色（Ｒ）成分の光量が不足する傾向にあるので、本実施形態のように、赤色（Ｒ）成分を常時投影しながら、ホワイトバランスを考慮して、青色（Ｂ）成分に比べ緑色（Ｇ）成分を長く投影するとよい。緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の成分の投影時間の割合は７：３から５：５程度の割合が好ましく、５．７：４．３程度の割合がさらに好ましい。
【０１１６】
また、常時投影する成分は、赤色（Ｒ）成分に限られない。図６Ｄ及び図６Ｅはそれぞれ緑色（Ｇ）成分、青色（Ｂ）成分を常時投影する場合の構成を例示している。ただし、この場合、ホイール型波長選択偏光変換手段１４に加え、ダイクロイック膜２１や特定波長偏光変換手段２４なども併せて変更する必要がある。
【０１１７】
以上のようにホイール型波長選択偏光変換手段１４の構成を変更することで、光源の種類や人間の視感度などさまざまな要素を考慮して、各色成分の割合や光量を調整することができる。
【０１１８】
また、ホイール型波長選択偏光変換手段１４の代わりに、ドラム型波長選択偏光変換手段３３を使用してもよい。円筒の表面に特定波長偏光変換素子を配置した図７で例示するドラム型波長選択偏光変換手段３３を使用する場合、照明光２は円筒外部から円筒表面の特定波長偏光変換素子を透過して円筒内部へ入射し、円筒内に配置されたミラーなどで反射して特定波長偏光変換素子の配置されていない面から射出する。ドラム型波長選択偏光変換手段３３は不図示の制御装置により回転を制御されていて、照明光２が緑色特定波長偏光変換素子（特定波長偏光変換素子３３ａ、特定波長偏光変換素子３３ｃ）と青色特定波長偏光変換素子（特定波長偏光変換素子３３ｂ、特定波長偏光変換素子３３ｄ）のいずれか一方を交互に透過することで、ホイール型波長選択偏光変換手段１４と同様の作用を有する。
【０１１９】
ところで、特定波長偏光変換素子には基準軸があり、この基準軸と入射光の偏光方向が一致している場合に最も効率よく偏光方向を波長選択的に変換することができる。ドラム型波長選択偏光変換手段３３の場合、ホイール型波長選択偏光変換手段１４と異なり、入射光（照明光２）の偏光方向と図７において双方向矢印で示す特定波長偏光変換素子の基準軸３３ｅの方向の相対的な位置関係が常に一定となる。このため、両方向を常時一致させることができ、常に最も効率よく光の偏光方向を波長選択的に変換することができる。
【０１２０】
また、ホイール型波長選択偏光変換手段１４の代わりに、スライド式波長選択偏光変換手段３４を使用してもよい。スライド式波長選択偏光変換手段３４は、図８で例示されるように一定方向に並べて配置した特定波長偏光変換素子（特定波長偏光変換素子３４ａ、特定波長偏光変換素子３４ｂ、特定波長偏光変換素子３４ｃ）をスライドさせることで、照明光２が透過する特定波長偏光変換素子を切り替えるものである。
【０１２１】
スライド式波長選択偏光変換手段３４の場合も、ドラム型波長選択偏光変換手段３３と同様に、入射光（照明光２）の偏光方向と図８において双方向矢印で示す特定波長偏光変換素子の基準軸３４ｅの方向の相対的な位置関係が常に一定となる。このため、両方向を常時一致させることができ、常に最も効率よく光の偏光方向を波長選択的に変換すること
ができる。
【０１２２】
なお、ドラム型波長選択偏光変換手段３３、スライド式波長選択偏光変換手段３４のいずれの場合も、ホイール型波長選択偏光変換手段１４と同様に、作用する波長成分（色）に関する組み合わせは、任意に選択することができる。
【０１２３】
また、ホイール型波長選択偏光変換手段１４の代わりに、例えば、カラーリンク社のカラースイッチやスイス国アルシュビルのRolic Technologies Ltd.のelectronic colour switchなどの偏光方向を変換する波長成分を電気的な制御により切り替えることができる電子的色別偏光制御手段を使用してもよい。
【０１２４】
なお、さらに他の変形例として、偏光変換光学系１２で照明光１をＰ偏光に変換する構成も可能である。この場合、ホイール型波長選択偏光変換手段１４に用いられる特定波長偏光変換素子をＰ偏光からＳ偏光へ変換する特性を持つものに変更することが必要となる。また、特定波長偏光変換手段２４も同様にＰ偏光からＳ偏光へ変換する特性を持つものに変更することが必要となる。その他、ダイクロイック膜２１も偏光方向が反対となることを考慮して設計されることが必要となる。
［第１の実施形態の第１の変形例］
第１の実施形態の第１の変形例は、ダイクロイック膜２１の代わりに異なる特性を有するダイクロイック膜２１ｅを用いたものである。
【０１２５】
図９は、本変形例に係る２板式の投影装置１０１の構成の一部を例示する図で、ホイール型波長選択偏光変換手段１４に入射した照明光２が青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段を透過した場合の各色成分の光路を示している。基本的な構成は後述する２点を除き図１に示す構成と同様ある。以下、図９を参照しながら、第１の実施形態との相違点について説明する。
【０１２６】
第１の実施形態との相違点は、ダイクロイック膜２１ｅが、赤色（Ｒ）成分を透過し青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分を反射する特性を有している点である。これにより、図１に例示される構成とは異なり、照明光３はダイクロイック膜２１ｅで分離された後、照明光４として、第１の空間光変調器２２に赤色（Ｒ）成分が入射し、第２の空間光変調器２３に緑色（Ｇ）成分と青色（Ｂ）成分が入射することになる。その他の構成、例えば、ホイール型波長選択偏光変換手段１４や特定波長偏光変換手段２４、特定偏光透過手段２５の構成は変更する必要はない。
【０１２７】
なお、ダイクロイック膜２１ｅは、最終的に投影される波長成分の光量の損失が当該ダイクロイック膜２１ｅでの反射／透過時に生じないことを最優先の条件として設計されている点は第１の実施形態と同様である。つまり、ダイクロイック膜２１ｅは、Ｓ偏光の赤色（Ｒ）成分を入射角に関わらずほぼすべて透過し、Ｐ偏光の緑色（Ｇ）成分及び青色（Ｂ）成分を入射角に関わらずほぼすべて反射するように設計されている。
【０１２８】
以上のように構成した場合であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本変形例においても第１の実施形態と同様の変形が可能である。
［第２の実施形態］
本実施形態は、上述した第１の実施形態と異なり、ダイクロイック膜を２つに分けて配置し、光の分離には分離用ダイクロイック膜２１ａが、光の合成には合成用ダイクロイック膜２１ｂがそれぞれ用いられるように構成されている。
【０１２９】
図１０は、本実施形態に係る２板式の投影装置２００の構成の一部を例示する図で、ホイール型波長選択偏光変換手段１４に入射した照明光２が青色（Ｂ）特定波長偏光変換手
段を透過した場合の各色成分の光路を示している。投影装置２００の構成は上記ダイクロイック膜を２つ用いる点を除き第１の実施形態の投影装置１００と同様ある。以下、図１０を参照しながら、第１の実施形態との相違点について説明する。
【０１３０】
第１の実施形態の場合、ダイクロイック膜２１は、分離前の照明光３と第１の空間光変調器２２からの変調光５と第２の空間光変調器２３からの変調光５の計３つの異なる入射角の入射光に対して良好な特性が得られるように設計されなければならない。具体的には、上述のように入射光の入射角に依存せず一定の特性が得られるように設計されることが必要となる。
【０１３１】
その一方で、本実施形態では、分離用ダイクロイック膜２１ａは、分離前の照明光３に対してのみ良好な特性を示せばよい。また、合成用ダイクロイック膜２１ｂは、第１の空間光変調器２２からの変調光５と第２の空間光変調器２３からの変調光５の２つの入射角の入射光に対して良好な特性を示せばよい。
【０１３２】
このように、ダイクロイック膜を分離用と合成用の２つ用いることで、各ダイクロイック膜における考慮すべき入射光の数が減少する。その結果、入射光の入射角の範囲も限定されることになり、求められる特性を示すダイクロイック膜の設計がダイクロイック膜が１つの場合に比べ容易となる。また、求められる入射角の範囲においてより高く安定した特性を得ることも可能となる。
【０１３３】
以上のような構成によっても、第１の実施形態と同様に、光量の損失と不要光の投影とを同時に抑制することが可能となり、その結果、光の利用効率が高く色再現性の良い光学系及びこれを備えた多板式投影装置を提供することができる。
【０１３４】
なお、本実施形態においても第１の実施形態や第１の実施形態の第１の変形例と同様の変形が可能である。特に、図５Ａ及び図５Ｂで例示されるような空間光変調器からの反射方向を変更する変形はダイクロイック膜へ入射する変調光５の入射角の変動を伴うが、このような変形に対して本実施形態は特に有効となる。これは分離される照明光３と合成される変調光５で異なるダイクロイック膜が用いられるため、変調光５の入射角の変動が照明光３の分離特性に影響を及ぼさないからである。
［第２の実施形態の第１の変形例］
第２の実施形態の第１の変形例は、第２の実施形態と異なり、空間光変調器として反射型液晶（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を利用したものである。
【０１３５】
図１１は、本変形例における２板式の投影装置２０１の構成の一部を例示する図で、ホイール型波長選択偏光変換手段１４に入射した照明光２が青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段を透過した場合の各色成分の光路を示している。基本的な構成は後述する２点を除き図１０に示す構成と同様ある。以下、図１１を参照しながら、第２の実施形態との相違点について説明する。
【０１３６】
第１の相違点は、第１の空間光変調器２２及び第２の空間光変調器２３として反射型液晶（ＬＣＯＳ）が用いられている点である。反射型液晶は、第２の実施形態で用いられるマイクロミラーデバイスと主に以下の２点が異なっている。まず第１点目は、マイクロミラーデバイスと異なり、反射面が固定されていて、正反射により入射光を反射する点である。つまり、反射型液晶（ＬＣＯＳ）は、照明光３と変調光５を異なるダイクロイック膜に入射させるためには、照明光４を反射面の法線に対して所定の角度で斜め方向から入射させ、正反射により変調光５を射出させる、斜め照明斜め反射の構成で使用する必要がある。これにより、マイクロミラーデバイスの場合と同様に、照明光３の光路と投影光５の
光路を分離することができる。第２点目は、マイクロミラーデバイスと異なり、変調時に偏光方向が変換される点である。図１１に例示されるように、反射型液晶である第２の空間光変調器２３にＳ偏光として入射した赤色（Ｒ）成分の照明光４は、変調後Ｐ偏光の変調光５として射出される。同様に、反射型液晶である第１の空間光変調器２２へそれぞれＰ偏光、Ｓ偏光で入射した青色（Ｂ）成分、緑色（Ｇ）成分の照明光４は、反射後、それぞれＳ偏光、Ｐ偏光の変調光５として射出される。このような反射型液晶の特性により、以降で説明する第２乃至第５の相違点が生じることになる。
【０１３７】
第２の相違点は、合成用ダイクロイック膜２１ｂの代わりに特性の異なる合成用ダイクロイック膜２１ｃを用いる点である。ここで、合成用ダイクロイック膜２１ｃは、特にＰ偏光の赤色（Ｒ）成分に対して優れた反射特性を示し、且つ、Ｓ偏光の青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分に対して優れた透過特性を示すダイクロイック膜である。このように、分離用ダイクロイック膜２１ａと合成用ダイクロイック膜２１ｃで異なる特性を有することで、光学系全体として、第１の空間光変調器２２及び第２の空間光変調器２３で偏光方向が変換される前の照明光３の分離と変換された後の変調光５の合成を可能としている。
【０１３８】
なお、分離用ダイクロイック膜２１ａ及び合成用ダイクロイック膜２１ｃは、異なる特性を有するが、最終的に投影される波長成分の光量の損失が当該ダイクロイック膜での反射／透過時に生じないことを最優先の条件として設計されている点は第２の実施形態と同様である。つまり、分離用ダイクロイック膜２１ａは、Ｓ偏光の赤色（Ｒ）成分を入射角に関わらず、または想定される入射角の範囲でほぼすべて反射し、Ｐ偏光の緑色（Ｇ）成分及び青色（Ｂ）成分を入射角に関わらず、または想定される入射角の範囲でほぼすべて透過するように設計されている。合成用ダイクロイック膜２１ｃは、Ｐ偏光の赤色（Ｒ）成分を入射角に関わらず、または想定される入射角の範囲でほぼすべて反射し、Ｓ偏光の緑色（Ｇ）成分及び青色（Ｂ）成分を入射角に関わらず、または想定される入射角の範囲でほぼすべて透過するように設計されている。
【０１３９】
第３の相違点は、特定波長偏光変換手段２４の代わりに特性の異なる特定波長偏光変換手段２４ａを用いる点である。ここで、特定波長偏光変換手段２４ａは、赤色（Ｒ）成分の偏光方向のみを変換する点は特定波長偏光変換手段２４と同じであるが、Ｐ偏光からＳ偏光へ偏光方向を変換する点が特定波長偏光変換手段２４と異なっている。これにより、第２の空間光変調器２３で変調されたＰ偏光の赤色（Ｒ）成分は、Ｓ偏光に変換されて特定偏光透過手段２５ａに入射することになる。
【０１４０】
第４の相違点は、特定偏光透過手段２５の代わりに特性の異なる特定偏光透過手段２５ａを用いる点である。ここで、特定偏光透過手段２５ａは、特定偏光透過手段２５と異なり、Ｓ偏光のみを透過する特性を有している。これにより、第２の空間光変調器２３で変調された赤色（Ｒ）成分及びホイール型波長選択偏光変換手段１４で偏光方向を変換され第１の空間光変調器２２で変調された成分（ここでは、青色（Ｂ）成分）のみを透過し、その他の不要光を排除することができる。
【０１４１】
第５の相違点は、投影光７の偏光方向である。第２の実施形態では投影光７がＰ偏光に統一されるのに対し、本変形例では投影光７がＳ偏光に統一される。このように、第２の実施形態に対して偏光方向が異なる理由は、反射型液晶により偏光方向が変換されているためである。
【０１４２】
その他の構成、例えば、ホイール型波長選択偏光変換手段１４などの構成は変更する必要はない。
以上、空間光変調器としてマイクロミラーデバイスの代わりに反射型液晶を用いた場合であっても、上記のように構成を変更することにより、第２の実施形態と同様の効果を得
ることができる。なお、本変形例においても第２の実施形態と同様の変形が可能である。ただし、分離用と合成用で２種類の異なる特性のダイクロイック膜を用いる必要があるため、第１の実施形態のように、ダイクロイック膜を１つのみ用いて構成することはできない点に留意する。
［第３の実施形態］
本実施形態は、上述した第２の実施形態に対して、分離合成手段２０と空間光変調器の間にフィールドレンズを追加したものである。
【０１４３】
図１２は、本実施形態における２板式の投影装置３００の構成の一部を例示する図で、ホイール型波長選択偏光変換手段１４に入射した照明光２が青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段を透過した場合の各色成分の光路を示している。投影装置３００は、分離合成手段２０と第１の空間光変調器２２の間にフィールドレンズ３６ａが、分離合成手段２０と第２の空間光変調器２３の間にフィールドレンズ３６ｂが追加されている。その他の構成は投影装置２００と同様である。
【０１４４】
なお、フィールドレンズ３６ａと不図示の投影レンズは、第１の空間光変調器２２に対する投影光学系として作用し、第１の空間光変調器２２に対してテレセントリック光学系となっている。同様に、フィールドレンズ３６ｂと不図示の投影レンズも、第２の空間光変調器２３に対して投影光学系として作用し、第２の空間光変調器２３に対してテレセントリック光学系となっている。
【０１４５】
投影光学系をフィールドレンズを使ったテレセントリック光学系として構成することにより、不図示の投影レンズの開口絞り位置を空間光変調器に近づくように調整することができるため投影光学系内の光束径を小さくすることができる。これにより、分離合成手段２０や不図示の投影レンズの小型化が可能となる。
【０１４６】
図１３Ａと図１３Ｂは、それぞれ投影レンズの開口絞り位置を変更した場合の主光線８の様子を示した図である。投影レンズの開口絞り位置は、図１３Ａで例示するように合成用ダイクロイック膜２１ｂより投影レンズ側（投影レンズ内部も含む）に位置してもよいし、図１３Ｂで例示するように合成用ダイクロイック膜２１ｂ付近に位置してもよい。なお、図１３Ａのように合成用ダイクロイック膜２１ｂより投影レンズ側に位置した場合、投影レンズの有効径の小型化により効果的であるのに対して、図１３Ｂのように合成用ダイクロイック膜２１ｂ付近に位置した場合、分離合成手段２０の小型化により効果的となる。
【０１４７】
また、フィールドレンズ３６ａ及びフィールドレンズ３６ｂの追加は、収差の補正に対しても効果がある。両フィールドレンズは、空間光変調器での変調前後にそれぞれ１回ずつ作用するため、照明光４と変調光５の両方の収差の補正に寄与する。また、フィールドレンズ３６ａとフィールドレンズ３６ｂでそれぞれ作用する波長成分に合わせて構成を変えることにより、色収差に対しても良好に補正することができる。
【０１４８】
以上のように、本実施形態ではフィールドレンズを用いることにより、第２の実施形態の効果に加え、投影レンズや分離合成手段２０の小型化や収差（色収差を含む）の補正といった効果が得られる。また、本実施形態も第２の実施形態及び第２の実施形態の第１の変形例と同様の変形が可能である。なお、第１の実施形態のように、ダイクロイック膜が１つのみ用いる構成も可能である。
［第４の実施形態］
本実施形態は、上述した第２の実施形態に対して、分離合成手段２０を構成するプリズムの形状等を変更したものである。
【０１４９】
図１４は、本実施形態における２板式の投影装置４００の構成を例示する図で、ホイール型波長選択偏光変換手段１４に入射した照明光２が青色（Ｂ）特定波長偏光変換手段を透過した場合の各色成分の光路を示している。投影装置４００は分離合成手段２０で使用するプリズムの形状が異なっている点及び合成用ダイクロイック膜２１ｂの代わりに合成用ダイクロイック膜２１ｄを使用する点が異なり、その他の構成は投影装置２００と同様である。
【０１５０】
分離合成手段２０は、断面形状が直角三角形である同形状の２つの三角柱プリズム（プリズム３７、プリズム３８）から構成され、図１４で示すように分離合成手段２０全体として三角柱形状をなす。２つのダイクロイック膜はそれぞれ異なる特性を有している。具体的には、分離用ダイクロイック膜２１ａは、Ｓ偏光の赤色（Ｒ）成分を入射角に関わらず、または想定される入射角の範囲でほぼすべて反射し、Ｐ偏光の緑色（Ｇ）成分及び青色（Ｂ）成分を入射角に関わらず、または想定される入射角の範囲でほぼすべて透過するように設計されている。合成用ダイクロイック膜２１ｄは、Ｓ偏光の赤色（Ｒ）成分を入射角に関わらず、または想定される入射角の範囲でほぼすべて透過し、Ｐ偏光の緑色（Ｇ）成分及び青色（Ｂ）成分を入射角に関わらず、または想定される入射角の範囲でほぼすべて反射するように設計されている。その他の構成は、第２の実施形態と同様である。
【０１５１】
以下、分離合成手段２０へ入射した照明光３が不図示のスクリーンへ投影光７として投影されるまでの流れについて、図１５Ａ及び図１５Ｂを参照しながら、説明する。
図１５Ａは、第１の空間光変調器２２と第２の空間光変調器２３へ入射前の各色成分の光路を示した図である。青（Ｂ）成分のみＰ偏光の状態でプリズム３７の長辺の面から分離合成手段２０へ入射した照明光３は、接合面の一部に配置された分離用ダイクロイック膜２１ａへ入射する。照明光３の赤色（Ｒ）成分はＳ偏光であるため、赤色（Ｒ）成分は分離用ダイクロイック膜２１ａでほぼすべて反射され、プリズム３７の入射面（長辺の面）で全反射した後に、所定の角度で第２の空間光変調器２３へ入射する。同様に、照明光３の青（Ｂ）成分はＰ偏光であるため、青色（Ｂ）成分は分離用ダイクロイック膜２１ａでほぼすべてと透過され、プリズム３８の長辺の面で全反射した後に、所定の角度で第１の空間光変調器２２へ入射する。このため、分離用ダイクロイック膜２１ａでの照明光３の分離時に、赤色（Ｒ）成分及び青色（Ｂ）成分の光量の損失は、ほとんど生じない。
【０１５２】
図１５Ｂは、第１の空間光変調器２２と第２の空間光変調器２３へ入射後の各色成分の光路を示した図である。第２の空間光変調器２３の各画素部で変調され、画素毎に必要な光量だけ法線方向に反射した赤色（Ｒ）成分は、プリズム３７の長辺の面で全反射して合成用ダイクロイック膜２１ｄへ入射する。変調光５の赤色（Ｒ）成分はＳ偏光であるため、赤色（Ｒ）成分は合成用ダイクロイック膜２１ｄでほぼすべて透過され、後述する第１の空間光変調器２２による変調光５と合成されて特定波長偏光変換手段２４に入射する。一方、第１の空間光変調器２２の各画素部で変調され、画素毎に必要な光量だけ法線方向に反射した青色（Ｂ）成分及び緑色（Ｇ）成分は、プリズム３８の長辺の面で全反射して合成用ダイクロイック膜２１ｄへ入射する。変調光５の青（Ｂ）成分はＰ偏光であるため、青色（Ｂ）成分は合成用ダイクロイック膜２１ｄでほぼすべて反射され、上述した第２の空間光変調器２３による変調光５と合成されて特定波長偏光変換手段２４へ入射する。このため、合成用ダイクロイック膜２１ｄでの変調光５の合成時に、赤色（Ｒ）成分及び青色（Ｂ）成分の光量の損失は、ほとんど生じない。
【０１５３】
その後、特定波長偏光変換手段２４へ入射した変調光６はＳ偏光の赤色（Ｒ）成分のみＳ偏光からＰ偏光に変換される。これにより、特定偏光透過手段２５には、赤色（Ｒ）成分及び青色（Ｂ）成分のみがＰ偏光として入射する。その結果、特定偏光透過手段２５では、Ｓ偏光として入射する不要光（緑色（Ｇ）成分も含む）が排除され、Ｐ偏光である赤色（Ｒ）成分及び青色（Ｂ）成分のみが投影光７として、不図示の投影レンズに投影され
ることになる。
【０１５４】
緑色（Ｇ）成分のみＰ偏光の状態で分離合成手段２０へ入射した場合は、緑色（Ｇ）成分がＰ偏光で、青色（Ｂ）成分がＳ偏光で特定偏光透過手段２５へ到達する。このため、Ｓ偏光である青色（Ｂ）成分は不要光として除去され、Ｐ偏光の赤色（Ｒ）成分及び緑色（Ｇ）成分が投影光７として投影されることになる。
【０１５５】
なお、本実施形態では、空間光変調器での変調から投影までの間に生じる反射回数は、第１の空間光変調器２２で変調される場合は２回なのに対し、第２の空間光変調器２３で変調する場合は１回となっている。このため、投影光７で表示される映像の反転を防止するためには、第１の空間光変調器２２と第２の空間光変調器２３で生成する映像は、それぞれ図１５Ｂで例示される映像方向２２ａ、映像方向２３ａのように予め反転した関係で生成する必要がある。
【０１５６】
以上、本実施形態の構成によっても、上述した映像の反転への対応が必要となる点を除き、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の場合、第２の実施形態の効果に加え、照明光３と投影光７の方向を大きく変えることができるメリットがある。また、第１の空間光変調器２２と第２の空間光変調器２３を同一平面上に配置することができるため、第１の空間光変調器２２と第２の空間光変調器２３をワンチップ化することで、パッケージングに要する負担を軽減することができる。また、分離合成手段２０に要するプリズムの形状が１種類のみで且つ単純な三角柱形状となるため、コスト削減の効果も得られる。
【０１５７】
また、本実施形態においても、第２の実施形態及び第２の実施形態の第１の変形例と同様の変形が可能である。なお、第１の実施形態のように、ダイクロイック膜が１つのみ用いる構成も可能である。
【０１５８】
また、第３の実施形態と同様に、フィールドレンズを用いてもよい。図１６Ａは、投影レンズの入射瞳位置を合成用ダイクロイック膜２１ｄ付近に配置した場合の主光線９を示す図である。図１６Ｂは、投影レンズの入射瞳位置を分離合成手段２０射出後の位置に配置した場合の主光線９を示す図である。
【０１５９】
［第４の実施形態の第１の変形例］
第４の実施形態の第１の変形例は、照明光３の分離合成手段２０への入射位置と投影光５の分離合成手段２０からの射出位置の関係を変更したものである。
【０１６０】
図１７は、本変形例における分離合成手段２０への入射から射出までの光路を説明する図で、照明光３を実線で、投影光７を破線で表している。
第４の実施形態では、図１４で示されるように、照明光３は、空間光変調器が配置された平面を基準として上側（底面から遠い位置）に配置されている分離用ダイクロイック膜２１ａへ入射するため、投影光７より上側から入射されている。これに対して、本変形例では、分離用ダイクロイック膜２１ａと合成用ダイクロイック膜２１ｄの配置を入れ替えることで、図１７で示されるように、照明光３は投影光７と比べて、下側（底面に近い位置）から入射することになる。
【０１６１】
以上のように、分離合成手段２０への入射位置と射出位置の関係を変更した場合であっても、第４の実施形態と同様の効果が得られる。また、本変形例においても、第４の実施形態と同様の変形が可能である。
【０１６２】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る投影装置の構成を例示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるホイール型波長選択偏光変換手段の構成を例示する図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図３Ｃ】本発明の第１の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図３Ｄ】本発明の第１の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図３Ｅ】本発明の第１の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図３Ｆ】本発明の第１の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図３Ｇ】本発明の第１の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるダイクロイック膜の反射特性を例示した図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるダイクロイック膜の透過特性を例示した図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態に係る空間光変調器による垂直反射の様子を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る空間光変調器による斜め反射の様子を示す図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるホイール型波長選択偏光変換手段の構成の変形例を例示する図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるホイール型波長選択偏光変換手段の構成の他の変形例を例示する図である。
【図６Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるホイール型波長選択偏光変換手段の構成の更に他の変形例を例示する図である。
【図６Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるホイール型波長選択偏光変換手段の構成の更に他の変形例を例示する図である。
【図６Ｅ】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるホイール型波長選択偏光変換手段の構成の更に他の変形例を例示する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるドラム型波長選択偏光変換手段の構成の一部を例示した図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る投影装置に含まれるスライド式波長選択偏光変換手段の構成を例示する図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る投影装置の構成の一部を例示した図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る投影装置の構成の一部を例示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の第１の変形例に係る投影装置の構成の一部を例示した図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る投影装置の構成の一部を例示した図である。
【図１３Ａ】本発明の第３の実施形態における主光線と投影レンズの入射瞳位置について説明するための図である。
【図１３Ｂ】本発明の第３の実施形態における主光線と投影レンズの入射瞳位置について説明するための図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る投影装置の構成の一部を例示した図である。
【図１５Ａ】本発明の第４の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図１５Ｂ】本発明の第４の実施形態における各色成分の光路について説明するための図である。
【図１６Ａ】本発明の第４の実施形態における主光線と投影レンズの入射瞳位置について説明するための図である。
【図１６Ｂ】本発明の第４の実施形態における主光線と投影レンズの入射瞳位置について説明するための図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態の第１の変形例に係る投影装置に含まれる分離合成手段への入射から射出までの光路を説明する図である。
【図１８】従来技術の３板式投影装置の構成図である。
【図１９】従来技術の２板式投影装置の構成図である。
【図２０Ａ】従来技術の３板式投影装置の構成を示す上面図である。
【図２０Ｂ】従来技術の３板式投影装置の構成を示す側面図である。
【図２１】従来技術の３板式投影装置の構成図である。
【図２２】ダイクロイック膜で生じる光量ロスを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１、２、３、４・・・    照明光
５、６      ・・・                  変調光
７・・・                投影光
８、９・・・                  主光線
１０・・・              光源  
１１・・・              反射板
１２・・・              偏光変換光学系
１３・・・              ロッドインテグレータ
１４、２８、２９、３０、３１、３２・・・ホイール型波長選択偏光変換手段
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ・・・特定波長偏光変換素子
１５・・・              集光レンズ
１６、１７・・・        反射ミラー
１８、１９、３７、３８・・・プリズム
２０・・・              分離合成手段
２１・・・              ダイクロイック膜
２１ａ      ・・・                  分離用ダイクロイック膜
２１ｂ、２２ｃ、２２ｄ・・・合成用ダイクロイック膜
２２・・・              第１の空間光変調器
２３・・・              第２の空間光変調器
２４、２４ａ・・・            特定波長偏光変換手段
２５、２５ａ・・・            特定偏光透過手段
２６・・・              投影レンズ
２７・・・              スクリーン
３３・・・              ドラム型波長選択偏光変換手段
３４・・・              スライド式波長選択偏光変換手段
３５・・・              電子的色別偏光制御手段
７ａ、２２ａ、２３ａ・・・映像方向
３０ｃ・・・                  透明平板
３３ｅ、３４ｅ・・・    基準軸
３６ａ、３６ｂ・・・    フィールドレンズ
１００、１０１、２００、２０１、３００、４００・・・投影装置
１０３      ・・・                  赤色（Ｒ）成分の波長範囲
１０６      ・・・                  青色（Ｂ）成分の波長範囲
１０７      ・・・                  緑色（Ｇ）成分の波長範囲
１０４、１０５、１０８．１０９・・・不要光の波長範囲
【図１】
2010113285.tif 000003
【図２】
2010113285.tif 000004
【図４Ａ】
2010113285.tif 000005
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2010113285.tif 000007
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2010113285.tif 000009
【図６Ｂ】
2010113285.tif 000010
【図６Ｃ】
2010113285.tif 000011
【図６Ｄ】
2010113285.tif 000012
【図６Ｅ】
2010113285.tif 000013
【図８】
2010113285.tif 000014
【図１３Ａ】
2010113285.tif 000015
【図１３Ｂ】
2010113285.tif 000016
【図１６Ａ】
2010113285.tif 000017
【図１６Ｂ】
2010113285.tif 000018
【図１７】
2010113285.tif 000019
【図２２】
2010113285.tif 000020
【図３Ａ】
2010113285.tif 000021
【図３Ｂ】
2010113285.tif 000022
【図３Ｃ】
2010113285.tif 000023
【図３Ｄ】
2010113285.tif 000024
【図３Ｅ】
2010113285.tif 000025
【図３Ｆ】
2010113285.tif 000026
【図３Ｇ】
2010113285.tif 000027
【図７】
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【図９】
2010113285.tif 000029
【図１０】
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【図１１】
2010113285.tif 000031
【図１２】
2010113285.tif 000032
【図１４】
2010113285.tif 000033
【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
2010113285.tif 000035
【図１８】
2010113285.tif 000036
【図１９】
2010113285.tif 000037
【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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