(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、該光源手段からの光束を反射型位相変調素子に導く照明光学手段と、該反射型位相変調素子の像を結像する結像光学手段と、該光源手段から該反射型位相変調素子までの光路と該反射型位相変調素子から該結像光学手段までの光路を略分離する偏光分離手段を備える投射型表示装置において、前記、偏光分離手段は略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる屈折もしくは回折作用を及ぼすことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投射型表示装置において、該光源手段からの光束が、前記偏光分離手段により略垂直に前記反射型位相変調素子に入射することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の投射型表示装置において、前記偏光分離手段は、一軸性結晶から構成されるプリズム素子と光学的等方性媒質からなるプリズムの組み合せで構成され、該一軸性結晶の常光に対する屈折率をｎｏ、異常光に対する屈折率をｎｅとしたときに、該光学的等方性媒質の屈折率が略ｎｏもしくは略ｎｅであることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の投射型表示装置において、前記偏光分離手段は、一軸性結晶から構成されるプリズム素子と光学的等方性媒質からなるプリズムの組み合せをアレイ状に配列したことを特徴とする投射型表示装置に用いる照明装置。
【請求項５】
請求項１に記載の投射型表示装置において、前記偏光分離素子は、表面に凹凸の周期構造を形成した一軸性結晶と該周期構造の凹部を光学的等方性媒質層により充填した構造からなり、該一軸性結晶の常光に対する屈折率をｎｏ、異常光に対する屈折率をｎｅとしたときに、該光学的等方性媒質の屈折率がｎｏもしくはｎｅであり、該周期構造は入射光を回折作用する機能を有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の投射型表示装置において、前記偏光分離素子は、表面レリーフ型回折格子であり、その格子ピッチＰは入射光波長をλとしたときにＰ＜λの関係を満たし、該格子の深さは、略直交する直線偏光のそれぞれの特定回折次数に対する回折効率が異なるように調整されていることを特徴とする投射型表示装置に用いる照明装置。
【請求項７】
請求項１に記載の投射型表示装置において、前記偏光分離素子は、体積ホログラムであり、その格子ピッチＰは入射光波長をλとしたときにＰ＜λの関係を満たし、その格子ベクトルは前記反射型位相変調素子に対して傾いていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項８】
請求項５ないし６ないし７に記載の偏光分離素子が、前記反射型位相変調素子に対して傾いていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項９】
請求項１に記載の投射型表示装置において、前記照明光学手段は前記光源手段からの光束を内面反射によって複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を形成する光束分割手段と、該光束分割手段の出射面の照明情報を前記反射型位相変調素子に結像する集光手段を備え、前記光束分割手段の出射面の形状が反射型位相変調素子の平面形状と非相似であることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の投射型表示装置において、前記照明光学手段は前記光源手段からの光束を複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を形成する光束分割手段と、前記光束分割手段の出射面の照明情報を前記反射型位相変調素子に結像する集光手段を備え、該光束分割手段の出射面と該集光手段と前記反射型位相変調素子の配置がシャインプルフの法則を満足することを特徴とする投射型表示装置に用いる照明装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の投射型表示装置において、前記照明光学手段は前記光源手段からの光束を複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を形成する光束分割手段と、前記光束分割手段の出射面の照明情報を前記反射型位相変調素子に結像する集光手段を備え、該集光手段は一つもしくは複数の偏心した光学素子を含み、該集光手段による該出射面情報の結像位置が該光源手段からの光束内において暫時変化することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の投射型表示装置において、前記照明光学手段は前記光源手段からの光束を複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を形成する光束分割手段と、前記光束分割手段の出射面の照明情報を前記反射型位相変調素子に結像する集光手段を備え、該光束分割手段の出射面と反射型位相変調素子は該集光手段に対して直角かつ反対方向にずれていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の投射型表示装置において、照明光学系の光軸の延長線と前記反射型位相変調素子が配置されている平面の交点と、前記反射型位相変調素子の略中心の距離をＬとし、該照明光学系の光軸と前記反射型位相変調素子の法線が含まれる平面における前記反射型位相変調器の幅をＷとしたときにＬ＞Ｗの関係が成り立つことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写型表示装置に関し、特に反射型液晶ライトバルブをはじめとする反射型位相変調素子を利用した電気光学装置の画像を拡大投写する投写型表示装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、液晶をはじめとする位相変調素子を利用したこの種の投写型表示装置（液晶プロジェクタ）において、反射型液晶ライトバルブをはじめとする反射型位相変調素子の利用に注目が集まっている。その理由として、表示装置全体の小型軽量化に好適な対角１インチ程度のライトバルブ使用を前提とした場合、透過型液晶ライトバルブをはじめとする透過型ライトバルブでは、高解像度化に限界が生じる事があげられる。一例として、透過型液晶ライトバルブにおいては、光束を透過させるための画素開口部を確保しなければならず、そのため、高解像度化にともなって必然的にスイッチング素子であるトランジスタの小型化が要求され、その結果充分なトランジスタの書き込み特性が得られなくなるためである。現在では、１インチ程度の透過型液晶ライトバルブにおいてはSXGA程度の解像度が限界であるといわれている。
【０００３】
一方、反射型液晶ライトバルブをはじめとする反射型位相変調素子においては画素に反射電極を設け、その電極の下側にスイッチング素子を形成する事が可能なため、UVGA以上の高解像度化がはかれるという特徴がある。
【０００４】
このような理由から、今後、市場からの画像の高精細化が要求される中で、投射型表示装置のライトバルブとしては、反射型液晶ライトバルブをはじめとする反射型位相変調素子が最も有力な候補と目されている。
【０００５】
反射型位相変調素子を用いた投射型表示装置の光学構成の例としては大きく分けて、SPIE Vol. 3296 P100に見られるような偏光ビームスプリッターを用いた構成、SPIE(to be published)文献や特開平８−１７１０７８、特開平８−９４９７５に見られるような偏光ビームスプリッターを用いない構成に2分される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した偏向ビームスプリッターを用いた光学系の構成を図１６を用いて説明する。ランプ１０１からの出射光は、照度比を向上させるためのロッド１０４などを透過し、偏光ビームスプリッター１６０１に入射する。偏光ビームスプリッター１６０１においてはＰ偏光は透過され、Ｓ偏光は反射されるものとする（偏光分離膜の構成によってはこの逆の関係も実現できる。）。また、反射型液晶ライトバルブ１０８は、液晶層の液晶材料の複屈折、配向状態、液晶セル厚を調整する事によりＯＮ状態で液晶層通過光線に対してλ/４の位相差を付与し、ＯＦＦ状態で０の位相差を付与するように構成する。この構成については先述の文献 SPIE Vol. 3296 P100やP19等に詳しく述べられている。
【０００７】
偏向ビームスプリッター１６０１を透過したＰ偏光は反射型液晶ライトバルブに入射し、反射電極で反射される。すると、光線は入射・反射の光路で２回液晶層を通過するため、反射型液晶ライトバルブがＯＮ状態では反射後の光線はλ/２の位相差を受けＳ偏光に変換され、引き続き入射する偏光ビームスプリッター１６０１で反射された後、投射レンズ１１０によりスクリーン１１１上に投影され、明表示となる。一方で、ＯＦＦ時は、反射後の光線は何ら位相差を受けないため再び偏光ビームスプリッター１６０１を透過して照明光学系側に逆戻りし、スクリーン１１１には光線は到達せず暗表示となる。
【０００８】
この偏光ビームスプリッターを用いた光学系の欠点として、光学系全体の構成が複雑化し、部品コストが高くなることがあげられる。偏光ビームスプリッターの偏光分離機能を有する誘電体多層膜は限定された波長帯域と光線入射角度にあわせて設計されているために、投射型表示装置で使われる可視全域にわたる波長帯域と広い光線入射角度を有する照明光に対しては十分な消光比を得ることはできず、高いコントラストを有する投射画像を得るためには、Ｒ，Ｇ，Ｂ3原色のそれぞれに専用の偏光ビームスプリッターを用いる必要が生じる。すると最低でも３個の偏光ビームスプリッターを使用せざるを得ず、装置の複雑化とコストアップにつながる。そのような欠点を補うために１つの偏光ビームスプリッターで全帯域をカバーするような誘電体多層膜設計を行っても、十分な消光比を得ることは極めて困難である。
【０００９】
次に偏光ビームスプリッターを用いない光学系について説明する。 偏光ビームスプリッターを用いない光学系における重要なポイントは、照明光束と投射光束を空間的に分離するための構成にある。
【００１０】
その第１の例を図１７を用いて説明する。ランプ１０１からの出射光は、集光レンズ１０３により集光され、照度分布の均一化機能を有するロッド１０４、結像レンズ１０５ａ、１０５ｂ、偏光板１０６を経由して反射型液晶ライトバルブ１０８に入射する。なお、反射型液晶ライトバルブ１０８の構成、機能は先述したものと同様である。反射型液晶ライトバルブ１０８を反射した光線は偏光板１０９を経由して投射レンズ１１０に導かれる。ここで、入射側の偏光板１０６と出射側の偏光板１０９をクロスニコル配置にすることにより、ＯＮ状態では光線はλ/２の位相差を受け入射偏光とは直交する偏光に変換されて出射側の偏光板１０９を透過し、投射レンズ１１０によりスクリーン１１１上に投影され、明表示となる。一方で、ＯＦＦ時は、反射後の光線は何ら位相差を受けないため出射側の偏光板１０９で吸収され、スクリーン１１１に光線は到達せず暗表示となる。
【００１１】
本光学系の欠点は投射画像の画質の劣化とコストアップが避けられないことにある。本構成においては、照明光は反射型液晶ライトバルブ１０８に斜めに入射するために、当然反射光も斜めに反射する。この反射光をスクリーン１１１上に投影するためには、一般的には投射レンズ１１０を反射光の光軸に垂直に配置することが好ましいが、すると投射レンズ１１０から見て反射型ライトバルブ１０８は光軸に対して傾いて配置されていることと等価となり、スクリーン投影画像は必然的に台形歪みや各種偏心収差を有することとなり、画質が大きく劣化する。このような欠点を回避するために投射レンズ１１０を偏心レンズなどで構成し収差改善を図ることも可能であるが、そのような投射レンズはきわめて高価なものとなりコストアップを招く。
【００１２】
このような欠点を補うために、図１８に示すように、照明光束と投射光束の角度分離を極力少なくするための構成も提案されている。
【００１３】
本構成においては、ランプ１０１からの出射光は、集光レンズ１０３ａにより集光され、偏光板１０６、ミラー８０３、集光レンズ１０３ｂを経由して反射型液晶ライトバルブ１０８に入射する。なお、反射型液晶ライトバルブ１０８の構成、機能は先述したものと同様である。反射型液晶ライトバルブ１０８を反射した光線は集光レンズ１０３ｂによりアパーチャーストップ８０４で形成されるアパーチャーに集光された後、偏光板１０９を経由して投射レンズ１１０に導かれる。
【００１４】
本構成においては照明光束と照明光束とを空間的に近接した位置でそれぞれ絞り込む事および集光レンズ１０３ｂを両光学系で共有する事により、照明光学系の光軸と投射光学系の光軸の分離角度を前述の例に比べて小さくできるため、投射光学系の偏心収差量が小さくなるという特徴がある。
【００１５】
本光学系の欠点として、照度比の高い投射画像を得られないことがあげられる。現在照度比の高い画像を得るためには、一般的にフライアイレンズなどを用い、2次元的に分布した複数の2次光源像形成し、それらを反射型液晶ライトバルブ１０８上で重畳する手法が用いられている。このような手法を用いる場合、照明光学系における光束の幅は必然的にある太さを有するものとなる。ところが本光学系においては、照明光と投射光が互いに干渉しないように、狭い空間領域に照明光を集光せざるを得ない。この空間領域は、照度比向上光学系で必要とされる光束を全て利用するためには充分な広さとはいえず、その結果、投射画像の照度ムラが顕著なものとなってしまう。この課題を解決するために投射光束と照明光束の分離角度を大きくすると、図１７の構成と同様に、投射光学系の偏心収差量が大きくならざるを得ず、投射画像の画質の劣化や投射レンズの高コスト化を招く。
【００１６】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的とするところは、偏光の分離能力が高く、かつ入射光と出射光の空間的な分離を可能とする偏光分離素子を用いて、高いコントラストを有する高精細な画像を投写できる反射型位相変調素子を用いた投写型表示装置を実現することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の投射型表示装置は、光源手段と、該光源手段からの光束を反射型位相変調素子に導く照明光学手段と、該反射型位相変調素子の像を結像する結像光学手段と、該光源手段から該反射型位相変調素子までの光路と該反射型位相変調素子から該結像光学手段までの光路を略分離する偏光分離手段を備える投射型表示装置において、前記、偏光分離手段は略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる屈折もしくは回折作用を及ぼすことを特徴とする。
【００１８】
本構成によれば、略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる屈折もしくは回折作用を及ぼす偏光分炉異手段を用いるために、偏光ビームスプリッターを用いずに投射型表示装置を構成することが可能となり、装置の低コスト化および表示画像の高画質化をはかることができる。
【００１９】
また、前記投射型表示装置において、該光源手段からの光束が、前記偏光分離手段により略垂直に前記反射型位相変調素子に入射することを特徴とする。
【００２０】
本構成によれば、投射レンズの光軸を反射型位相変調素子に略垂直に配置することができため、投射レンズには偏心にともなう収差は一切生じず、非常に高い画質を有する画像を投影することが可能である。更には、通常の軸回転対称レンズを使用できるため、コスト的にも有利である。
【００２１】
また前記投射型表示装置において、前記偏光分離手段は、一軸性結晶から構成されるプリズム素子と光学的等方性媒質からなるプリズムの組み合せで構成され、該一軸性結晶の常光に対する屈折率をｎｏ、異常光に対する屈折率をｎｅとしたときに、該光学的等方性媒質の屈折率が略ｎｏもしくは略ｎｅであることを特徴とする。
【００２２】
本構成により、略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる屈折作用を及ぼす偏光分離手段を容易に構成することが可能となり、低コストで高画質な画像を表示することができる投射型表示装置を実現することができる。
【００２３】
さらには、前記偏光分離手段は、一軸性結晶から構成されるプリズム素子と光学的等方性媒質からなるプリズムの組み合せをアレイ状に配列したことを特徴とする。
【００２４】
本構成によれば、偏光分離素子の薄型化が可能になる。
【００２５】
また、前記投射型表示装置において、前記偏光分離素子は、表面に凹凸の周期構造を形成した一軸性結晶と該周期構造の凹部を光学的等方性媒質層により充填した構造からなり、該一軸性結晶の常光に対する屈折率をｎｏ、異常光に対する屈折率をｎｅとしたときに、該光学的等方性媒質の屈折率が略ｎｏもしくは略ｎｅであり、該周期構造は入射光を回折作用する機能を有することを特徴とする。
【００２６】
本構成により、略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる回折作用を及ぼす偏光分離手段を容易に構成することが可能となり、低コストで高画質な画像を表示することができる投射型表示装置を実現することができる。
【００２７】
また、前記投射型表示装置において、前記偏光分離素子は、表面レリーフ型回折格子であり、その格子ピッチＰは入射光波長をλとしたときにＰ＜λの関係を満たし、該格子の深さは、略直交する直線偏光のそれぞれの特定回折次数に対する回折効率が異なるように調整されていることを特徴とする。
【００２８】
本構成により、略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる回折作用を及ぼす偏光分離手段を一軸性結晶を用いるなく、略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる回折作用を及ぼす偏光分離手段を比較的安価に製造できる。
【００２９】
また、前記投射型表示装置において、前記偏光分離素子は、体積ホログラムであり、その格子ピッチＰは入射光波長をλとしたときにＰ＜λの関係を満たし、その格子ベクトルは前記反射型位相変調素子に対して傾いていることを特徴とする。
【００３０】
本構成によれば、略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる回折作用を及ぼす偏光分離手段を機械的な加工をすること無く、略直交する直線偏光のそれぞれに対して異なる回折作用を及ぼす偏光分離手段を比較的安価に製造でき、かつ格子ベクトルの方向を容易に調整できるので、前記反射型位相変調素子への照明光の入射角の調節が容易になる。
【００３１】
さらには前記、回折作用を有する偏光分離素子が、前記反射型位相変調素子に対して傾いていることを特徴とする。
【００３２】
本構成によれば前記反射型位相変調素子への照明光の入射角の調節が容易になるため、偏光分離素子の設計が容易になる。
【００３３】
また、前記投射型表示装置において、前記照明光学手段は前記光源手段からの光束を内面反射によって複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を形成する光束分割手段と、該光束分割手段の出射面の照明情報を前記反射型位相変調素子に結像する集光手段を備え、前記光束分割手段の出射面の形状が反射型位相変調素子の平面形状と非相似であることを特徴とする。
【００３４】
本構成によれば、前記反射型位相変調素子へ照明光を斜めに効率よく入射させることが可能になる。
【００３５】
また、前記投射型表示装置において、前記照明光学手段は前記光源手段からの光束を複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を形成する光束分割手段と、前記光束分割手段の出射面の照明情報を前記反射型位相変調素子に結像する集光手段を備え、該光束分割手段の出射面と該集光手段と前記反射型位相変調素子の配置がシャインプルフの法則を満足することを特徴とする。
【００３６】
本構成によれば、前記反射型位相変調素子へ照明光を斜めに効率よく入射させることが可能になる。
【００３７】
また、前記投射型表示装置において、前記照明光学手段は前記光源手段からの光束を複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を形成する光束分割手段と、前記光束分割手段の出射面の照明情報を前記反射型位相変調素子に結像する集光手段を備え、該集光手段は一つもしくは複数の偏心した光学素子を含み、該集光手段による該出射面情報の結像位置が該光源手段からの光束内において暫時変化することを特徴とする。
【００３８】
本構成によれば、前記反射型位相変調素子へ照明光を斜めに効率よく入射させることが可能になる。
【００３９】
また、前記投射型表示装置において、前記照明光学手段は前記光源手段からの光束を複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を形成する光束分割手段と、前記光束分割手段の出射面の照明情報を前記反射型位相変調素子に結像する集光手段を備え、該光束分割手段の出射面と反射型位相変調素子は該集光手段に対して直角かつ反対方向にずれていることを特徴とする。
【００４０】
本構成によれば、前記反射型位相変調素子へ照明光を斜めに効率よく入射させることが可能になる。
【００４１】
また、前記投射型表示装置において、照明光学系の光軸の延長線と前記反射型位相変調素子が配置されている平面の交点と、前記反射型位相変調素子の略中心の距離をＬとし、該照明光学系の光軸と前記反射型位相変調素子の法線が含まれる平面における前記反射型位相変調素子の幅をＷとしたときにＬ＞Ｗの関係が成り立つことを特徴とする。
【００４２】
本構成によれば、照明手段から出射される略直交する直線偏光のうち、前記反射型位相変調素子の変調に不要な成分が、前記反射型位相変調素子に入射することを防ぐことができるため、直線偏光板の枚数を低減することが可能となり、より明るい投射画像を得ることが可能となる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面などを参照しながら、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳細に説明する。なお、以下の説明においては、反射型位相変調素子として反射型液晶ライトバルブを使用する場合を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない事は言うまでもない。
【００４４】
（投射型表示装置および偏光分離素子の第１の実施形態）
図１は、本発明による投射型表示装置の第１の実施形態を示す図である。
【００４５】
本実施形態の投射型表示装置は、光源手段であるランプ１０１と、反射手段であるリフレクタ１０２と、第１の集光手段である集光レンズ１０３と、光束混合手段であるロッド１０４と、第２の集光手段（結像手段）であり、レンズ１０５ａと１０５ｂから構成される結像レンズ（集光レンズ）１０５と、第１の直線偏光素子１０６と、偏光分離手段である偏光分離素子１０７と、画像形成手段である反射型液晶ライトバルブ１０８と、第２の直線偏光素子１０９と、投射レンズ１１０を備え、反射型液晶ライトバルブ１０８の像をスクリーン１１０上に表示するものである。また、第２の集光手段１０５は、ロッド１０４の出射端面の像を反射型液晶ライトバルブ１０７上に結像する機能を有している。
【００４６】
また、第１の直線偏光素子１０６と第２の直線偏光素子１０９はそれぞれある方向に振動面を持つ直線偏光を透過し、それと直交する方向に振動面を持つ直線偏光を吸収もしくは反射する機能を有しており、それらは互いにクロスニコルの配置もしくは平行の配置の置かれている。この配置関係については、反射型液晶ライトバルブの駆動条件で決定されるものである。すなわち、反射型液晶ライトバルブをＯＦＦ状態で黒表示をするノーマリー黒条件で駆動する場合はクロスニコル配置にする必要がある。その逆の、反射型液晶ライトバルブをＯＦＦ状態で白表示をするノーマリー白条件で駆動する場合は平行に配置にする必要がある。以下の実施形態の説明においては説明を分かりやすくする目的でクロスニコルの配置に置かれている事を前提として説明をすすめる。
【００４７】
ランプ１０１から出射された光束は、パラボラ形状のリフレクタ１０２によって反射され略平行光束となって集光レンズ１０３に入射する。集光レンズ１０３は、光束をロッド１０４に入射するように射出する。
【００４８】
ロッド１０４は、柱状のガラス製の中実ロッドや、複数平板ミラーを柱上に組み合わせた中空ロッドで構成される。ロッド１０４に入射された光束は、ロッド１０４内で内面反射を繰り返し、その出射面上にはロッド内からの様々な方向からの光束が重畳されるため、明るさのムラが低減され照度比が高められた輝度分布が形成されることになる。そしてこのロッド１０４の出射面の輝度分布は結像レンズ１０５により、直線偏光素子１０６、偏光分離素子１０７を経由して被照射面である反射型液晶ライトバルブ１０８に照射される。直線偏光素子１０６は紙面内に振動する偏光（以後P偏光）を透過し、紙面に垂直に振動する偏光（以後S偏光）を吸収する作用を有している。
【００４９】
図２は、本発明による偏光分離素子の第1の実施形態を示す図である。
【００５０】
なお、図２（ａ）は反射型液晶ライトバルブがＯＮ状態の光線の経路を示し、図２（ｂ）はＯＦＦ状態の光線の経路を示している。
【００５１】
偏光分離素子１０７は一軸性結晶プリズム２０１と等方性プリズム２０２の組み合せで構成されている。一軸性結晶プリズム２０１としては方解石、水晶、液晶プリズム、構造性複屈折媒体等があげられるがそれらに限定されるものではない。以後の説明においては方解石などの負結晶を用いた場合を前提として説明をすすめる。
【００５２】
一軸性結晶プリズム２０１の光学軸２０３は紙面内にあり、常光に対する屈折率はｎｏ、異常光対する屈折率はｎｅである。また、等方性プリズム２０２の屈折率はｎｏに調整されている。
【００５３】
図1の直線偏光板１０６を透過したＰ偏光２０４は一軸性プリズム２０１にスネルの法則に従って屈折をして入射する。この偏光は一軸性結晶プリズム２０１中では異常光であるのでｎｅの屈折率を感じる。すると、さらに一軸性プリズム２０１と等方性プリズム２０２の界面で屈折をして反射型液晶ライトバルブ１０８の液晶層２０７に入射する。
【００５４】
このとき、入射Ｐ偏光２０４の液晶層２０７への入射角度が０°になるように、プリズム頂角２０５，２０６が調整されている。例えば、一軸性結晶として方解石を使用した場合、ｎｏ＝１．６５８、ｎｅ＝１．４８６である事から、Ｐ偏光２０４の一軸性結晶プリズム２０１への入射角度を略９°としたときに、頂角２０５および２０６を略４７°に形成すれば、 Ｐ偏光２０４を略垂直に液晶層２０７へ入射させる事ができる。
【００５５】
図２（ａ）において反射型液晶ライトバルブ１０８はＯＮ状態で、液晶層２０７を通過した光線に対してλ／４の位相差を与える作用を有する。従って、液晶セル２０７に入射したＰ偏光２０４は画素電極２０８で反射され再び液晶セル２０７を出射する際には計λ／２の位相差を受けＳ偏光２０９に変換されている。このＳ偏光２０９は一軸性結晶プリズム２０１と等方性プリズム２０２の界面で屈折作用は受けない。なぜならば、一軸性プリズム２０１のＳ偏光（＝常光）に対する屈折率はｎｏであり、それは等方性プリズム２０２のそれに等しいからである。従って、Ｓ偏光２０９はそのまま垂直に偏光分離素子１０７を出射する。
【００５６】
一方、図2（ｂ）では反射型液晶ライトバルブ１０８はＯＦＦ状態で、液晶層２０７を通過する光線に対して位相差は与えるない。したがって、入射Ｐ偏光２０４が画素電極２０８で反射後も偏光状態はＰ偏光のままのため、入射したときとまったく同一の経路を経て照明光学系側に戻っていく。
【００５７】
ここで明らかなように、本実施例においては、反射型液晶セルライトバルブ１０８がＯＮ状態のときのＳ偏光出射光と、ＯＦＦ状態の時のＰ偏光出射光を空間的に完全に分離できるために非常に高い消光比を得ることができ、これにより高いコントラストを有する投射画像を表示する事が可能になる。
【００５８】
再び図１にもどると偏光分離素子１０７から出射したＳ偏光は直線偏光子１０６とはクロスニコルの配置にある直線偏光子１０９を透過し、投射レンズ１１０によりスクリーン１１１上に結像される。ここで、スクリーン到達光は反射型液晶ライトバルブ１０８に対して略垂直に出射するために投射レンズ１１０の光軸を反射型液晶ライトバルブ１０８に略垂直に配置することができる。従って、投射レンズには偏心にともなう収差は一切生じないために、非常に高い画質を有する画像を投影することが可能である。更には、通常の軸回転対称レンズを使用できるため、コスト的にも有利である。
【００５９】
なお、図１の構成において、照明光学系の光軸１１２の延長線１１３と、反射型液晶ライトバルブ１０８の延長線１１４の交点を１１５とし、反射型液晶ライトバルブ１０８の中心点１１６と交点１１５の距離をＬとする。また、反射型液晶ライトバルブ１０８の紙面内における幅をＷとする。このとき、Ｌ＞Ｗの関係になるように偏光分離素子１０７と反射型液晶ライトバルブ１０８の距離Ｄや、照明光学系の光軸１１２と偏光分離素子の法線のなす角度θｉを調整することにより、直線偏光板１０６を省くことが可能になる。なぜなら、直線偏光板１０６は反射型液晶ライトバルブの変調に不要なＳ偏光を除去するために設置されているが、Ｌ＞Ｗの関係にすることにより、直線偏光板１０６でＳ偏光を除去せずとも偏光分離素子１０７でほとんど屈折作用を受けないＳ偏光はそのまま略直進し、反射型液晶ライトバルブ１０８にはほとんど入射しないからである。
【００６０】
本構成によれば、直線偏光板の枚数を低減できるため、その分透過率が向上し、より明るい投射画像を得ることができる。なお、以後説明する実施形態においても本構成を適用できることは言うまでもない。
【００６１】
（偏光分離素子の第２の実施形態）
図３は偏光分離素子の第２の実施形態を示す図である。
【００６２】
本実施形態において、偏光分離素子は偏光分離素子の第１の実施形態で説明した構造を有する一軸性結晶プリズム２０１と等方性プリズム２０２の組み合わせ単位３０１が反射型位相変調器１０８と平行な平面内にアレイ上に配列された構造となっている。本構成によれば偏光分離素子１０７を薄型化する事が可能となり、投射型表示装置全体の小型薄型化を実現できる。
【００６３】
（偏光分離素子の第３の実施形態）
図４は偏光分離素子の第３の実施形態を示す図である。
【００６４】
なお、図４（ａ）は反射型液晶ライトバルブ１０８がＯＮ状態の光線の経路を示し、図４（ｂ）はＯＦＦ状態の光線の経路を示している。
【００６５】
本実施形態において偏光分離素子１０７は表面にその断面が鋸歯形状で、繰り返しピッチがＰである周期格子４０２が形成された一軸性結晶４０１と、格子４０２の空隙に充填された等方性媒質４０３で構成されている。一軸性結晶４０１としては方解石、水晶、液晶プリズム、構造性複屈折媒体等があげられるがそれらに限定されるものではない。またその光学軸４０４は紙面内にあり、常光に対する屈折率はｎｏ、異常光に対する屈折率はｎｅであり、等方性媒質４０３の屈折率はｎｏに調整されている。
【００６６】
偏光分離素子１０７に入射するＰ偏光２０４は一軸性結晶４０１においては異常光であるために屈折率ｎｅを感じる。したがって、等方性媒質４０３と一軸性結晶４０２の界面構造の影響を受ける。この界面構造はくり返しピッチがＰの周期格子であるため入射Ｐ偏光２０４は回折作用を受ける。Ｐ偏光２０４の回折角度は次式であらわされる。
【００６７】
n sinθ - n' sinθ'= mλ/P
ここで、n、n'は回折面に対する入射側、出射側の媒質の屈折率、θは回折面に対する光線入射角、θ‘は出射角、mは回折光の次数、λは光波長、Pは格子のピッチである。
【００６８】
従って、一軸性結晶４０１として方解石を使用し、入射光線波長を赤色光の０．６３３μｍとし、入射角を３０°とした場合に、１次回折光（m＝１）を液晶層２０７に略垂直に入射させるためには格子ピッチＰを略１．３μｍに調整すればよい。また、格子４０２の断面形状が鋸歯形状であるために、1次の方向に選択的に回折を生ぜしめる事が可能であり、入射Ｐ偏光２０４のほとんどのエネルギーを、液晶層２０７に垂直に入射させることができる。
【００６９】
実施形態１で述べたように、反射型液晶ライトバルブ１０８がＯＮ状態のときは、反射光はＳ偏光２０９に変換されて再び一軸性結晶４０１に入射し、周期格子４０２に至る。ここで、Ｓ偏光２０９は一軸性結晶４０１において常光であるため、屈折率ｎｏを感じる。この屈折率は等方性媒質４０３のそれと同じため、Ｓ偏光２０９は界面構造を感じることなく、回折作用を受けずにそのまま偏光分離素子１０７を出射する。
【００７０】
一方、図３（ｂ）では反射型液晶ライトバルブ１０８はＯＦＦ状態で、液晶層２０７を通過する光線に対して位相差は与えるない。したがって、反射後も偏光状態はＰ偏光のままのため、入射したときとまったく同一の経路を経て照明光学系側に戻っていく。
【００７１】
従って、実施形態１で述べたことと同様に、非常にコントラストが高い高画質映像を投射することが可能となる。本実施形態は、回折現象を利用していることから、実施例１のような屈折現象を利用する偏光分離素子に比べて入射Ｐ偏光と出射Ｓ偏光の分離角度を大きく取れるという特徴を有する。
【００７２】
（偏光分離素子の第４の実施形態）
図５、図６および図７は第３の実施形態の偏光分離素子と同様に回折現象を利用した偏光分離素子の実施形態を示す図である。
【００７３】
なお、図５（ａ）、図６、図７（ａ）は反射型液晶ライトバルブ１０８がＯＮ状態の光線の経路を示し、図５（ｂ）、図７（ｂ）はＯＦＦ状態の光線の経路を示している。
【００７４】
これらの実施形態の偏光分離素子の機能は、実施例３の偏光分離素子と基本的に同じため、その機能について説明が重複する部分は割愛し、偏光分離素子の構造の相違についてのみ説明することとする。
【００７５】
図５の偏光分離素子１０７はその表面にレリーフ型の回折格子５０１が形成されており、その格子ベクトル５０２は紙面内にある。また、その格子ピッチＰは使用波長をλとしたときにλ  ＞  Ｐの関係を満たしている。このように格子ピッチが波長より短い表面レリーフ型回折格子に光波が入射した際に、その回折角および回折効率に大きな偏光依存性があることが知られている。また、回折効率については格子の深さｄが大きな影響を与えることが知られている。（第３３回応用物理関連講演会、４ａ−ＺＣ−１、第４６回応物秋季講演会、２ｐ−Ｈ−６、第４７回応物秋季講演会、３０ｐ−Ｖ−６）
一例として図６のように反射型液晶ライトバルブに対してθｏ傾けられた偏光分離素１０７にＰ偏光２０４が入射する場合を考える。
【００７６】
偏光分離素子１０７を屈折率１．６６の透明板で形成する場合に、Ｐ偏光２０４の偏光分子素子１０７に対する入射角度θｉを略３０°、波長を０．６３３μｍ、格子ピッチＰ＝０．５８８μｍ、格子深さｄ＝１．４７μｍとすると、Ｐ偏光２０４の一次回折効率は９０％以上に達する一方で、Ｓ偏光２０９の回折効率はほぼ０％でほとんど回折作用を受けずに透過する。また、一次回折光の回折角度θｄは略３５°であるので偏光分離素子１０７を反射型液晶ライトバルブに対してθｏ＝３５°傾けることにより、入射Ｐ偏光２０４を略垂直に液晶層２０７に入射させることができる。画素電極２０８で反射され位相変調を受けたＳ偏光２０９は前述のごとくほとんど回折作用を受けないため、そのまま偏光分離素子１０７を透過する。
【００７７】
従って、これらの諸パラメータを調整して入射Ｐ偏光２０４を液晶層２０７に略垂直に入射せしめる特定次数に選択的に回折させ、一方、反射Ｓ偏光２０９は０次（直進透過光）に選択的に回折させるさせるようにすれば、偏光分離機能を発揮させることが可能となる。
【００７８】
なお、実施形態４やこれ以降に説明する実施形態において偏光分離素子１０７を液晶層に略平行に配置する場合を中心に説明してあるが、図６に示すごとく、偏光分離素子１０７を液晶層２０７に対して傾斜をつけて配置してもかまわない。このような構成をとることにより、入出射偏光の特定次数光への回折効率を向上させたり、設計の自由度を向上させることが可能になる。
【００７９】
本実施形態は、実施例３のように一軸性結晶を用いる必要がないため比較的安価に偏光分離素子を製造できるという特徴を有する。更には屈折現象を利用する偏光分離素子に比べて入射Ｐ偏光と出射Ｓ偏光の分離角度を大きく取れるという特徴を有する。
【００８０】
図７の偏光分離素子１０７は、その内部に屈折率分布の周期構造７０１を有する体積ホログラムであり、その格子ピッチＰは使用波長をλとしたときに
λ  ＞  Ｐの関係を満たしている。このように格子ピッチが波長より短い体積型ホログラムに光波が入射した際にも図５、６の偏光分離素子同様に、その回折角および回折効率に大きな偏光依存性があることが知られている。従って、Ｐ偏光２０４を液晶セルに略垂直に入射せしめる特定次数に選択的に回折させ、一方、反射Ｓ偏光２０９は０次（直進透過光）に選択的に回折させるさせるように周期構造ピッチＰ等の体積型ホログラムの諸パラメーターを調整すれば、偏光分離機能を発揮させることが可能となる。
【００８１】
本実施形態は、一軸性結晶を用いる必要がなく、かつレリーフ構造を加工する必要が無いいため比較的安価に偏光分離素子を製造できるという特徴を有する。
【００８２】
また、体積型ホログラムの内部に形成する屈折率分布の周期構造をサイン波で近似できるような分布とする事により、特定次数への回折効率を極めて高める事が可能となる。
【００８３】
さらには、格子ベクトル方向Φを調整することにより、容易に回折角度を調節することが可能となり、偏光分離素子１０７を反射型液晶ライトバルブに対して傾けずとも、入射偏光２０４を略垂直に容易に入射させることが可能になる。
【００８４】
は屈折現象を利用する偏光分離素子に比べて入射Ｐ偏光と出射Ｓ偏光の分離角度を大きく取れるという特徴を有する。
【００８５】
（投射型表示装置の第２の実施形態）
８は、本発明による投写型表示装置の第２の実施形態の全体の構成を示す図である。
【００８６】
実施形態の投射型表示装置は、光源手段であるランプ１０１と、反射手段であるリフレクタ１０２と、第１の集光手段である集光レンズ１０３と、光束混合手段であるロッド１０４と、第２の集光手段（結像手段）である結像レンズ（集光レンズ）８０１、８０２と、第1の直線偏光素子１０６と、反射手段であるミラー８０３と、偏光分離手段である偏光分離素子１０７と、画像形成手段である反射型液晶ライトバルブ１０８と、光束制御手段であるアパチャーストップ８０４と、第２の直線偏光素子１０９と、投射レンズ８０５を備え、反射型液晶ライトバルブ１０８の像をスクリーン１１０上に表示するものである。また、第２の集光手段である結像レンズ８０１、８０２は、ロッド１０４の出射端面の像を反射型液晶ライトバルブ１０７上に結像する機能を有している。
【００８７】
実施形態の基本構成は図１８を用いて説明をした従来の技術と同様、照明光束の幅の狭い部分に近接した空間領域に、投射光束を絞り込むことにより比較的狭い角度で投射光束と照明光束を空間的に分離するものである。
【００８８】
図の従来技術における課題は、投射光束と照明光束の分離角度θｂを大きくできず、照度比向上光学系で生成される光束が通過する空間を充分に確保できない事にあった。しかし、本構成においては実施形態１〜４で説明してきた機能を有する偏光分離素子１０７を挿入しているために、投射光束と照明光束の分離角度θａを従来技術に比べて大きく取れるため、照度比向上光学系で生成される光束が通過する空間を充分に確保する事が可能になる。従って、照度比の高い投射画像を得られる。
【００８９】
（投写型表示装置の第３の実施形態）
ここまでに説明した実施形態においては、照明光束（もしくは照明光学系光軸）が反射型液晶ライトバルブに略垂直入射する条件を前提に説明をしてきた。しかし、本発明はこの条件に制限されるものではなく、この条件をはずれる条件においても様々な特徴を発揮する事が可能である。
【００９０】
図９は反射型ライトバルブへの照明光束の入射角度と照明光束と投射光束の角度分離の関係を示す図である。図９（ａ）は、ここまでに説明した実施形態と同様に照明光束９０１が偏光分離素子１０７にて偏向されて、反射型ライトバルブの液晶層２０７に略垂直に入射する場合を示し、図９（ｂ）は、照明光束９０１が偏光分離素子１０７にて偏向されて、反射型ライトバルブの液晶層２０７にある角度θｃで入射する場合を示し、図９（ｃ）は、従来技術と同様に、照明光束９０１が偏光分離素子を介する事なく、反射型ライトバルブの液晶層２０７に角度θｄで入射する場合を示してある。また、図９の中で示されているθａは照明光束９０１と投射光束２の分離角を示し、θｂは液晶層２０７の法線に対して投射光束がなす角を示している。
【００９１】
図１０を用いて図９における角度θａとθｂが投射型表示装置の性能にどのような影響を及ぼすかを説明する。
【００９２】
図９におけるθａは図１０においては照明光学系の光軸１００１と投射光学系の光軸１００２の為す角度である。照明光学系における各素子は、投射光学系の光束１００４に光学的な作用を及ぼさない位置に配置しなければならず、同様に投射光学系における各素子は、照明光学系の光束１００３に光学的な作用を及ぼさない位置に配置しなければならない。従って、θａが大きければ大きいほど投射レンズ１１０を反射型液晶ライトバルブに近い位置に配置できる。投射レンズ１１０の口径を同一で考えた場合、投射レンズ１１０を反射型液晶ライトバルブ１０８に近づければ近づけるほどより大きな立体角の反射型液晶ライトバルブ１０８からの反射光を投射レンズ１１０に取り込める。すなわち、投射レンズ１１０のＦナンバーを小さくする事ができ、より明るい投射画像を得る事ができる。
【００９３】
以上をまとめると、θａを大きくすればするほど明るい投射画像を得る事ができる。
【００９４】
次に図９におけるθｂは図１０においては反射型液晶ライトバルブ１０８の法線１００５と投射光学系の光軸１００２の為す角度である。この角度が大きくなればなるほど投射レンズ１１０の反射型液晶ライトバルブ１０８に対する偏心量は大きくなり、投射画像の画質の劣化を招く事になる。逆にこの角度を小さくすればするほどより高い画質の投射画像を得る事ができる。以上をまとめると、θｂを小さくすればするほど高い画質の投射画像を得る事ができる。
【００９５】
再び図９を用いて、照明光束（もしくは照明光学系光軸）が反射型液晶ライトバルブに非垂直に入射する構成の特徴を説明する。
【００９６】
図９（ａ）は、ここまでに説明した実施形態と同様に照明光束９０１が偏光分離素子１０７にて偏向されて、反射型ライトバルブの液晶層２０７に略垂直に入射する場合を示している。その時の照明光束９０１の偏光分離素子１０７への入射角をθｃとする。図９（ｂ）は、照明光束９０１が図９（ａ）と全く同じ構造を有する偏光分離素子１０７にθｃより大きなθｄで入射する場合を示してある。その場合、スネルの法則や回折角の法則から考えて、照明光束９０１は反射型ライトバルブの液晶層２０７に０°より大きな角度θｅで入射する。ここで、（ａ）における入射光束９０１と投射光束９０２の分離角θａをＡとするとＡ＝θｃとなり、（ｂ）における分離角θａをＢとするとＢ＝θｄ＋θｅとなる。
【００９７】
θｃ＜θｄの関係があるので明らかにＡ＜Ｂである。従って、先述の理由により（ｂ）の構成、すなわち照明光束（もしくは照明光学系光軸）が反射型液晶ライトバルブに非垂直に入射する構成はより明るい投射画像を得ることができるといえる。
【００９８】
次に、図９（ｂ）の構成と偏光分離素子を用いない図９（ｃ）の構成が全く同一の分離角度θａを有する場合を考える。このとき（ｂ）における液晶層２０７の法線に対して投射光束９０２がなす角θｂをＣとすると、Ｃ＝θｅであり、（ｃ）におけるそれをＤとすると、Ｄ＝θｆである。また、図から明らかなように（ｂ）においては、θａ＝θｇ＋２θｅ、（ｃ）においては、θａ＝２θｆであるので明らかに、θｅ＜θｆ、すなわち、Ｃ＜Ｄである。従って、同じ明るさの投射画像を得る場合は、先述の理由により（ｂ）の構成、すなわち照明光束（もしくは照明光学系光軸）が反射型液晶ライトバルブに非垂直に入射する構成はより高い画質を有する投射画像を得ることができるといえる。
【００９９】
（投写型表示装置の第４の実施形態）
図１１は投射型表示装置の第１の実施形態における照明光学系の構成を示す図である。
【０１００】
ロッド１０４の結像素子１０５ａ側の端面１１０１は結像レンズ１０５ａおよび１０５ｂにより反射型液晶ライトバルブ１０８上に結像される。照明光を無駄無く反射型ライトバルブ１０８に伝達するためには端面１１０１の像の形状が反射型ライトバルブ１０８の平面形状に略一致している必要がある。なぜなら、それが略一致せず、前者が後者より大きい場合は、照明光の一部がスクリーンに導かれず照明効率の低下を招き、逆に小さい場合は反射型ライトバルブに照明光が照射されていない領域が生じ、その領域は全く投射されなくなってしまうからである。
【０１０１】
ところで、図から明らかなように端面１１０１は反射型液晶ライトバルブ１０８に対して非平行であるため、その像形状を反射型ライトバルブ１０８の平面形状と略一致させるためには、端面１１０１の形状は、反射型ライトバルブ１０８の平面形状を端面１１０１と平行な面に射影した形状と相似でなければならない。また、この時の相似比は結像素子１０５の横倍率βの逆数でなければならない。
【０１０２】
この関係を図１２に示す。図１２において矢印ｘは照明光学系の光軸と反射型液晶ライトバルブの法線を含む面に垂直な方向を示している。また、反射型ライトバルブの平面形状１２０１およびロッド端面の形状１２０２はそれぞれを垂直方向から見たときの形状を示してある。
【０１０３】
反射型ライトバルブの平面形状１２０１の横方向とロッドの端面の横方向は互いに略平行の関係にあるので、前者の長さをＡとしたときに、後者の長さａは、略下式であらわされる。
【０１０４】
ａ＝Ａ／β   ここでβは結像素子１０５の横倍率。
【０１０５】
反射型ライトバルブの平面形状１２０１の縦方向とロッドの端面の縦方向は非平行の関係にあるので、前者を後者に平行な面に射影をして考えなければならない。前者の長さをＢとしたときに、後者の長さｂは、略下式であらわされる。
【０１０６】
ｂ＝Ｂ／（β・ｓｉｎ θｉ）   ここでβは結像素子１０５の横倍率
また、θｉは照明光学系の光軸と反射型液晶ライトバルブの法線のなす角度。
【０１０７】
（投写型表示装置の第５の実施形態）
図１１に示す照明光学系の構成において、ロッド端面１１０１の上端から出射する光線１１０３の反射型位相変調機１０８までの光路長と、ロッド端面１１０１の下端から出射する光線１１０４の反射型液晶ライトバルブ１０８までの光路長は図から明らかなように異なる。したがって、ロッド端面４の像１１０５は反射型液晶ライトバルブに対して傾いて形成されるため、反射型液晶ライトバルブ１０８における照明光強度分布はロッド端面１１０１におけるそれを忠実に反映したものとはならず、その結果、投射画像に照度むらが生じる。この現象を回避するためには、ロッド端面１１０１の像が反射型液晶ライトバルブ平面上に略平面状に結像する必要がある。
【０１０８】
図１３はシャインプルフの法則を利用して、前記現象を回避した構成である。
【０１０９】
シャインプルフの法則に基づけば、結像レンズ１０５に対して傾いた平面上に像を結像させるためには、物体を傾ければよい。その傾け方は、ロッド端面１１０１の延長線１３０１と結像素子１０５の入射側主平面１３０２の交点１３０５の照明光学系の光軸１３０７からの高さをｈ１とし、偏光分離素子１０７の延長線１３０４と結像素子１０５の出射側主平面１３０３の交点１３０６の照明光学系の光軸１３０７からの高さをｈ２とした場合、ｈ１＝ｈ２となるようにすればよい。
【０１１０】
図１４は偏心光学素子を利用して、前記現象を回避した構成である。本構成において結像素子１０５を構成する全てもしくは一部の素子は偏心をした素子である。図１４においては、一例として結像素子１０５を２枚のレンズで構成し、そのうちの１枚１４０１が偏心光学素子である場合を示してある。偏心光学素子１４０１は偏光分離素子１０７側の面が偏心しており、図の下方から上方に向うに連れて曲率半径が徐々に大きくなる非球面形状をしている。このように面内にパワー分布を持っているためにパワーの強い下方を通過した光束はより近い位置で結像をし、パワーの弱い上方を通過した光束はより遠い位置で結像する。
【０１１１】
ロッド端面１１０１からみて反射型液晶ライトバルブは下方ほど近い距離にあり上方ほど遠い距離にある。従って上記偏心光学素子１４０１の結像関係により、ロッド端面１１０１の像を反射型液晶ライトバルブ平面上に略平面状に結像する事が可能となる。
【０１１２】
図１５はシフト光学系を利用して、前記現象を回避した構成である。本構成においては、ロッド端面１１０１と偏光分離素子１０７は結像素子１０５の回転対称軸１５０１に対して直角かつ反対方向にずれている。なお、照明光を有効に反射型液晶ライトバルブ１０８に導くためにはロッド端面１１０１の中心点１５０３、結像素子１０５の主点、偏光分離素子１０７の中心１５０６はランプ１０１、リフレクター１０２および集光素子１０３の回転対称軸１５０２上に略配置されている必要がある。
【０１１３】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形や変更が可能である。
【０１１４】
例えば、反射型位相変調素子の一例として反射型液晶ライトバルブを例にとって実施形態を説明してきたが、他の位相変調素子を使用しても構わない。
【０１１５】
また、表示素子の明表示のモードとして、書き込み（照明）光と読み出し（投射）光の偏光状態が異なる場合を説明してきたが、それらが同じ偏光状態で明表示となるモードを使用してもかまわない。
【０１１６】
また、グラスロッドは中実のものについて説明したが、中空（外枠が硝子で中心が空洞の円柱。この場合は硝子内面で光反射する。）のライトパイプでも構わない。
【０１１７】
また、照度比向上機能を有する素子としてロッドを例に上げて説明したが、他の素子、例えば２枚のフライアイレンズを用いても構わない。
【０１１８】
また、各図で説明したＳ偏光とＰ偏光は、逆であっても構わない。
【０１１９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明の投射型表示装置によれば、屈折もしくは回折作用に偏光依存性を有する偏光分離素子を用いる事により、高いコントラストを有する高精細な画像投写の可能な反射型位相変調器を用いた投写型表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による投射型表示装置の第１の実施形態を示す図。
【図２】  本発明による偏光分離素子の第１の実施形態を示す図。
【図３】  本発明による偏光分離素子の第２の実施形態を示す図。
【図４】  本発明による偏光分離素子の第３の実施形態を示す図。
【図５】  本発明による偏光分離素子の第４の実施形態を示す図。
【図６】  本発明による偏光分離素子の第４の実施形態の具体的な数値例の説明図。
【図７】  本発明による偏光分離素子の第４の実施形態を示す図。
【図８】  本発明による投射型表示装置の第２の実施形態を示す図。
【図９】  本発明による投射型表示装置の第３の実施形態の効果の説明図。
【図１０】  本発明による投射型表示装置の第３の実施形態を示す図。
【図１１】  本発明による投写型表示装置の第４の実施形態を示す図。
【図１２】  本発明による投写型表示装置の第４の実施形態の具体例の説明図。
【図１３】  本発明による投写型表示装置の第５の実施形態を示す図。
【図１４】  本発明による投写型表示装置の第５の実施形態を示す図。
【図１５】  本発明による投写型表示装置の第５の実施形態を示す図。
【図１６】  従来の投写型表示装置の説明図。
【図１７】  従来の投写型表示装置の説明図。
【図１８】  従来の投写型表示装置の説明図。
【符号の説明】
１０１  ランプ
１０２  リフレクタ
１０３  集光レンズ
１０４  ロッド
１０５  結像素子
１０５ａ  結像素子
１０５ｂ  結像素子
１０６  直線偏光板
１０７  偏光分離素子
１０８  反射型液晶ライトバルブ
１０９  直線偏光板
１１０  投射レンズ
１１１  スクリーン
１１２  照明光学系光軸
１１３  照明光学系の延長線
１１４  反射型液晶ライトバルブの延長線
１１５  交点
１１６  反射型液晶ライトバルブの中心点
２０１  一軸性結晶プリズム
２０２  等方性プリズム
２０３  光学軸
２０４  入射Ｐ偏光
２０５  頂角
２０６  頂角
２０７  液晶層
２０８  反射電極
３０１  偏光分離素子
４０１  一軸性結晶
４０２  周期格子
４０３  等方性媒質
４０４  光学軸
５０１  回折格子
５０２  格子ベクトル
７０１  屈折率分布の周期構造
７０２  格子ベクトル
８０１  結像レンズ
８０２  結像レンズ
８０３  ミラー
８０４  アパーチャーストップ
８０５  投射レンズ
９０１  照明光束
９０２  投射光束
１００１  照明光学系光軸
１００２  投射光学系光軸
１００３  照明光束
１００４  投射光束
１００５  反射型液晶ライトバルブの法線
１１０１  ロッドの端面
１１０２  上側光線
１１０３  下側光線
１１０４  反射型液晶ライトバルブの法線
１１０５  ロッド端面の像
１２０１  反射型液晶ライトバルブの平面形状
１２０２  ロッド端面の平面形状
１３０１  ロッド端面の延長線
１３０２  結像素子の入射側主平面
１３０３  結像素子の出射側主平面
１３０４  偏光分離素子の延長線
１３０５  交点
１３０６  交点
１３０７  照明光学系の光軸
１４０１  偏心光学素子
１５０１  結像光学系の中心軸
１５０２  照明光学系の光軸
１５０３  ロッド端面の中心
１５０４  結像光学系の中心
１５０５  偏光分離素子の中心
１６０１  偏光ビームスプリッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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