(57)【要約】【課題】簡単な構成でコントラストが高く、高品位な映像を投影する。【解決手段】反射型プロジェクタ１０は、偏光ビームスプリッタ２３と、１／４波長板２４と、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を入射された光に対して生じさせる位相差板２４と、入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する反射型液晶素子２６とを備えている。ＰＢＳ２３の光分離面２３ａは、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＹ軸に対して４５°の角度とされ、１／４波長板２４の光学軸はＹ軸に垂直且つ光軸に垂直とされ、位相差板２５の光学軸は光軸に平行とされている。さらに、位相差板２５は、異常光線に対する屈折率ｎｅよりも常光線に対する屈折率ｎｏが大きい。【選択図】図１
2006039135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向の偏光を反射し、反射した偏光方向と直交する方向の偏光を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板とを備え、
３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、
上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に平行とされ、
上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、
さらに、上記位相差板は、常光線に対する屈折率ｎｏよりも、異常光線に対する屈折率ｎｅが大きいこと
を特徴とする光学装置。
【請求項２】
上記位相差板は、光学軸に垂直に入射する光に対する常光線と異常光線との屈折率差をΔｎ、厚さをｄ、入射する光の波長をλとした場合、下記式（１）を満たすこと
を特徴とする請求項１記載の光学装置。
０．１６×λ＜Δｎ×ｄ＜０．３５×λ  …（１）
【請求項３】
上記偏光ビームスプリッタ、上記１／４波長板及び位相差板は、いずれか２つ又は全てが光学的に一体化していること
を特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項４】
上記１／４波長板及び／又は位相差板は、複数の屈折率の異なる誘電体多層膜からなる構造、又は、屈折率を周期的連続的に変化させた構造であること
を特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項５】
所定方向の偏光を反射し、反射した偏光方向と直交する方向の偏光を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板とを備え、
３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、
上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に垂直且つ光軸に垂直とされ、
上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、
さらに、上記位相差板は、異常光線に対する屈折率ｎｅよりも常光線に対する屈折率ｎｏが大きいこと
を特徴とする光学装置。
【請求項６】
上記位相差板は、光学軸に垂直に入射する光に対する常光線と異常光線との屈折率差をΔｎ、厚さをｄ、入射する光の波長をλとした場合、下記式(２）を満たすこと
を特徴とする請求項５記載の光学装置。
０．１６×λ＜Δｎ×ｄ＜０．３５×λ  …(２）
【請求項７】
上記偏光ビームスプリッタ、上記１／４波長板及び位相差板は、いずれか２つ又は全てが光学的に一体化していること
を特徴とする請求項５記載の光学装置。
【請求項８】
上記１／４波長板及び／又は位相差板は、複数の屈折率の異なる誘電体多層膜からなる構造、又は、屈折率を周期的連続的に変化させた構造であること
を特徴とする請求項５記載の光学装置。
【請求項９】
光を発光する発光手段と、
入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、
入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する光変調手段と、
入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、
上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記光変調手段に照射され、
上記光変調手段により反射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、
３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、
上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に平行とされ、
上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、
さらに、上記位相差板は、常光線に対する屈折率ｎｏよりも、異常光線に対する屈折率ｎｅが大きいこと
を特徴とする投影型画像表示装置。
【請求項１０】
上記位相差板は、光学軸に垂直に入射する光に対する常光線と異常光線との屈折率差をΔｎ、厚さをｄ、入射する光の波長をλとした場合、下記式(３）を満たすこと
を特徴とする請求項９記載の投影型画像表示装置。
０．１６×λ＜Δｎ×ｄ＜０．３５×λ  …(３）
【請求項１１】
上記偏光ビームスプリッタ、上記１／４波長板及び位相差板は、いずれか２つ又は全てが光学的に一体化していること
を特徴とする請求項９記載の投影型画像表示装置。
【請求項１２】
上記１／４波長板及び／又は位相差板は、複数の屈折率の異なる誘電体多層膜からなる構造、又は、屈折率を周期的連続的に変化させた構造であること
を特徴とする請求項９記載の投影型画像表示装置。
【請求項１３】
光を発光する発光手段と、
入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、
入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する光変調手段と、
入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、
上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記光変調手段に照射され、
上記光変調手段から出射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、
３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、
上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に垂直且つ光軸に垂直とされ、
上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、
さらに、上記位相差板は、異常光線に対する屈折率ｎｅよりも常光線に対する屈折率ｎｏが大きいこと
を特徴とする投影型画像表示装置。
【請求項１４】
上記位相差板は、光学軸に垂直に入射する光に対する常光線と異常光線との屈折率差をΔｎ、厚さをｄ、入射する光の波長をλとした場合、下記式(４）を満たすこと
を特徴とする請求項１３記載の投影型画像表示装置。
０．１６×λ＜Δｎ×ｄ＜０．３５×λ  …(４）
【請求項１５】
上記偏光ビームスプリッタ、上記１／４波長板及び位相差板は、いずれか２つ又は全てが光学的に一体化していること
を特徴とする請求項１３記載の投影型画像表示装置。
【請求項１６】
上記１／４波長板及び／又は位相差板は、複数の屈折率の異なる誘電体多層膜からなる構造、又は、屈折率を周期的連続的に変化させた構造であること
を特徴とする請求項１３記載の投影型画像表示装置。
【請求項１７】
光を発光する発光手段と、
入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、
入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する光変調手段と、
入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、
上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記光変調手段に照射され、
上記光変調手段により反射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、
３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、
上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に平行とされ、
上記位相差板と上記光学変調素子との光学的な作用を合成した場合に、その合成された光学軸の方向は光軸方向であり、且つ、正の一軸性を示すこと
を特徴とする投影型画像表示装置。
【請求項１８】
上記位相差板と上記光学変調素子との光学的な作用を合成したもののリターデーションは、０．１６×λより大きく、０．３５×λより小さいこと
を特徴とする請求項１７記載の投影型画像表示装置。
なお、λは光の波長である。
【請求項１９】
上記光変調手段は、ＶＡ（Vrtically Aligned）方式の反射型液晶素子とされ、
上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、
上記位相差板は、異常光線に対する屈折率ｎeよりも、常光線に対する屈折率ｎoが大きいこと
を特徴とする請求項１７記載の投影型画像表示装置。
【請求項２０】
上記反射型液晶素子の光学軸に対して垂直に入射する光に対する常光線と異常光線との屈折率差をΔｎＬＣ、上記反射型液晶素子の液晶層の厚さをｄＬＣ、上記位相差板の光学軸に対して垂直に入射する光に対する常光線と異常光線との屈折率差をΔｎＯＣ、上記位相差板の厚さをｄＯＣとした場合、下記式（５Ａ）の関係を満たすこと
を特徴とする請求項１９記載の投影型画像表示装置。
ΔｎＬＣ×ｄＬＣ＞ΔｎＯＣ×ｄＯＣ  …（５Ａ）
【請求項２１】
上記位相差板は、下記式（５Ｂ）の関係を満たすこと
を特徴とする請求項２０記載の投影型画像表示装置。
０．１６×λ＜ΔｎＬＣ×ｄＬＣ−ΔｎＯＣ×ｄＯＣ＜０．３５×λ  …（５Ｂ）
なお、λは光の波長である。
【請求項２２】
上記１／４波長板及び／又は位相差板は、複数の屈折率の異なる誘電体多層膜からなる構造、又は、屈折率を周期的連続的に変化させた構造であること
を特徴とする請求項１７記載の投影型画像表示装置。
【請求項２３】
上記偏光ビームスプリッタ、上記１／４波長板及び位相差板は、いずれか２つ又は全てが光学的に一体化していること
を特徴とする請求項１７に記載の光学装置。
【請求項２４】
光を発光する発光手段と、
入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、
入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する光変調手段と、
入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、
上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記光変調手段に照射され、
上記光変調手段により反射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、
３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、
上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に垂直且つ光軸に垂直とされ、
上記位相差板と上記光学変調素子との光学的な作用を合成した場合に、その合成された光学軸の方向は光軸方向であり、且つ、負の一軸性を示すこと
を特徴とする投影型画像表示装置。
【請求項２５】
上記位相差板と上記光学変調素子との光学的な作用を合成したもののリターデーションは、０．１６×λより大きく、０．３５×λより小さいこと
を特徴とする請求項２４記載の投影型画像表示装置。
なお、λは光の波長である。
【請求項２６】
上記光変調手段は、ＶＡ（Vrtically Aligned）方式の反射型液晶素子とされ、
上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、
上記位相差板は、異常光線に対する屈折率ｎeよりも、常光線に対する屈折率ｎoが大きいこと
を特徴とする請求項２４記載の投影型画像表示装置。
【請求項２７】
上記反射型液晶素子の光学軸に対して垂直に入射する光に対する常光線と異常光線との屈折率差をΔｎＬＣ、上記反射型液晶素子の液晶層の厚さをｄＬＣ、上記位相差板の光学軸に対して垂直に入射する光に対する常光線と異常光線との屈折率差をΔｎＯＣ、上記位相差板の厚さをｄＯＣとした場合、下記式（６Ａ）の関係を満たすこと
を特徴とする請求項２６記載の投影型画像表示装置。
ΔｎＬＣ×ｄＬＣ＜ΔｎＯＣ×ｄＯＣ  …（６Ａ）
【請求項２８】
上記位相差板は、下記式（６Ｂ）の関係を満たすこと
を特徴とする請求項２７記載の投影型画像表示装置。
０．１６×λ＜ΔｎＯＣ×ｄＯＣ−ΔｎＬＣ×ｄＬＣ＜０．３５×λ  …（６Ｂ）
なお、λは光の波長である。
【請求項２９】
上記１／４波長板及び／又は位相差板は、複数の屈折率の異なる誘電体多層膜からなる構造、又は、屈折率を周期的連続的に変化させた構造であること
を特徴とする請求項２４記載の投影型画像表示装置。
【請求項３０】
上記偏光ビームスプリッタ、上記１／４波長板及び位相差板は、いずれか２つ又は全てが光学的に一体化していること
を特徴とする請求項２４に記載の光学装置。
【請求項３１】
光を発光する発光手段と、
入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、
上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、
入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射するＶＡ（Vrtically Aligned）方式の反射型液晶素子と、
入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、
上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記反射型液晶素子に照射され、
上記反射型液晶素子から出射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、
３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、
上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に垂直且つ光軸に垂直とされ、
上記位相差板は、平板状とされており、
上記位相差板の主面内の直交する２方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）、厚み方向の屈折率をｎｚ、上記反射型液晶素子の光学軸に垂直に入射する光の常光と異常光の屈折率差をΔｎＬＣ、上記反射型液晶素子の厚さをｄＬＣ、上記位相差板の厚さをｄＯＣ、上記反射型液晶素子のガラス基板の法線に対する液晶分子の光学軸を表すプレチルト角をθｔｉｌｔとしたときに、上記位相差板は、下記式（７）の条件を満たすこと
を特徴とする投影型画像表示装置。
（ｎｘ−ｎＺ）・ｄＯＣ＝  ΔｎＬＣ ・ｄＬＣ−Ｃ      …（７）
なお、式（８）において、Ｃは正の定数である。
【請求項３２】
上記位相差板は、下記式（８）の条件を満たすこと
を特徴とする請求項３１記載の投影型画像表示装置。
（ｎｘ−ｎｙ）・ｄＯＣ≧ΔｎＬＣ ・ｄＬＣ・ｓｉｎ２（θｔｉｌｔ）    …（８）
【請求項３３】
上記位相差板に垂直入射する光に対する遅相軸の方向と、上記反射型液晶素子に垂直に入射する光に対する遅相軸の方向とが直交していること
を特徴とする請求項３２記載の投影型画像表示装置。
【請求項３４】
上記式（８）のＣは、下記式（９）の関係を満たすこと
を特徴とする請求項３３記載の投影型画像表示装置。
０．１６×λ＜Ｃ＜０．３５×λ  …（９）
なお、式（９）において、λは光の波長である。  
【請求項３５】
上記偏光ビームスプリッタ、上記１／４波長板及び位相差板は、いずれか２つ又は全てが光学的に一体化していること
を特徴とする請求項３１に記載の光学装置。
【請求項３６】
上記位相差板を主面の面内方向に回転させる回転手段を備えること
を特徴とする請求項３５記載の光学装置。
【請求項３７】
上記１／４波長板及び／又は位相差板は、複数の屈折率の異なる誘電体多層膜からなる構造、又は、屈折率を周期的連続的に変化させた構造であること
を特徴とする請求項３１記載の投影型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば反射型の液晶プロジェクタ等に用いられる光学装置、及び、例えば反射型の液晶プロジェクタ等の投影型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、照明装置と、照射された光を画像信号に応じて変調する光変調素子と、照明装置から出射された光を光変調素子に対して照射する分離光学系と、光変調素子の像を結像させる投影光学系とを備えた投射型画像表示装置が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
投射型画像表示装置は、一般に、光源として放電ランプが用いられ、画像変調素子としては透過型液晶素子やＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）等が多く用いられている。さらに、近年では、光変調素子としてより高解像度な反射型液晶素子を用いた投射型画像表示装置も実用化されている。
【０００４】
投射型画像表示装置では、白色光を出射する光源を有し、光源からの白色光をダイクロイックミラーで、赤、緑、青の３色に色分離し、それぞれの色を対応した光変調素子に照明する。光変調素子は、赤、緑、青の映像信号に応じて照射光を変調する。そして、光変調素子で変調された後クロスプリズムなどの色合成手段で合成され、投影レンズによりスクリーン上に投影される。
【０００５】
光変調素子として反射型液晶素子を使う場合には、偏光が利用される。この場合は、光源から出射された光を偏光変換素子を用いて一方向の偏光に変換し、その後、３色に色分離させてそれぞれの色に対応する反射型液晶素子へ入射させることになる。図３２に反射型液晶素子を用いた従来の投影型画像表示装置における、液晶素子近傍のデバイス構成を示す模式図を示す。
【０００６】
従来の投影型画像表示装置１１０は、図３２に示すように、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１１と、反射型液晶素子１１２と、直線偏光子１１３とを備えている。
【０００７】
先に述べた偏光変換素子では、可視領域全体で、かつ広い入射角に対して高いＰＳ変換特性を得ることは困難である。そのため、従来の投影型画像表示装置１１０では、再度、直線偏光子１１３を透過することによって、より偏光度の高い光束とし、ＰＢＳ１１１に入射する。ＰＢＳ１１１に入射した光束は、その大部分が反射して反射型液晶素子１１２に入射する。白色を表示する場合はここでＰ偏光に変換されてＰＢＳ１１１に再入射してそのまま透過し、投影レンズを介してスクリーン上に像を形成する。一方、黒色の場合は、Ｓ偏光のままＰＢＳ１１１に再入射して反射し、もとの光路に戻ることになる。
【０００８】
ところで、このような従来の反射型液晶素子を用いた投影型画像表示装置１１０では、以下に示すような問題点がある。
【０００９】
図３３に示すように、ＰＢＳ１１１に入射される入射光は、光軸ｘに平行な光だけではなく、光軸ｘに対して角度をもっている。そのため、ＰＢＳ１１１からは、光軸ｚと平行ではない光（光軸ｚに対して角度を持った光）が出射される。
【００１０】
ＰＢＳ１１１から出射される光線は、光軸ｚとのなす角度Θ（極角）が大きくなると、反射型液晶素子１１２により反射されてＰＢＳ１１１に戻ったときに、直線偏光の偏光方向が理想的な方向から回転してしまう。そのため、黒色の場合、Ｓ偏光のままＰＢＳ１１１に再入射し、ＰＢＳ１１１で反射してもとの光路に戻るはずであるが、再入射時に理想的な方向からの回転分だけＰ偏光が含まれてしまい、その分が透過してスクリーン上に投影される。従って、投影画像のコントラストを低下させてしまっていた。
【００１１】
このような問題を解決する方法として、図３４に示すように、ＰＢＳ１１１と反射型液晶素子１１２との間に、１／４波長板１１４を設ける光学補償方法が提案されている（特許文献１参考。）。この光学補償方法では、ＰＢＳ１１１への入射光軸ｘとＰＢＳ１１１からの反射光軸ｚとを含む平面に対して、進相軸又は遅相軸が直行するように１／４波長板１１４を配置している。
【００１２】
このようにすると、反射型液晶素子１１２により反射された多数の光線の偏光方向が、理想的なＳ偏光の偏光方向となり、コントラストを悪化させることはなくなる。
【００１３】
具体的には、ＰＢＳ１１１でＳ偏光成分として反射した光線とＺ軸方向とのなす角（極角）をΘ、同光線のＸＹ平面への射影とＸ軸とのなす角（方位角）をΦとした場合（図３３参照。）、Φ＝０度、９０度、２７０度、３６０度を満たす光線は、複屈折を示さない状態の画像変調素子で反射した後、理想的なＳ偏光成分としてＰＢＳ１１１に再入射するため、コントラストを悪化させることはなくなる。
【００１４】
しかし、この方法では、他の方位角Φを有する光線、例えばΦ＝４５度の光線に対しては、ＰＢＳ１１１への再入射の際、理想的なＳ波偏光成分のみとはならずＰ偏光成分も存在してしまうことになる。つまり、すべての方位角Φを有する光線に対して最適に補償できているわけではなく、それゆえに投影される映像のコントラストを悪化させる要因となっていた。
【００１５】
【特許文献１】特公平７−３８０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明はこれらの問題を解決し、コントラストの高く高品位な画像を提供できる光学装置及び投影型画像表示装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る光学装置は、所定方向の偏光を反射し、反射した偏光方向と直交する方向の偏光を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板とを備え、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に平行とされ、上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、さらに、上記位相差板は、常光線に対する屈折率ｎｏよりも、異常光線に対する屈折率ｎｅが大きいことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光学装置は、所定方向の偏光を反射し、反射した偏光方向と直交する方向の偏光を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板とを備え、  ３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に垂直且つ光軸に垂直とされ、上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、さらに、上記位相差板は、異常光線に対する屈折率ｎｅよりも常光線に対する屈折率ｎｏが大きいことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る投影型画像表示装置は、光を発光する発光手段と、入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する光変調手段と、入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記光変調手段に照射され、上記光変調手段により反射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に平行とされ、上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、さらに、上記位相差板は、常光線に対する屈折率ｎｏよりも、異常光線に対する屈折率ｎｅが大きいことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る投影型画像表示装置は、光を発光する発光手段と、入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する光変調手段と、入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記光変調手段に照射され、上記光変調手段から出射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に垂直且つ光軸に垂直とされ、上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、さらに、上記位相差板は、異常光線に対する屈折率ｎｅよりも常光線に対する屈折率ｎｏが大きいことを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る投影型画像表示装置は、光を発光する発光手段と、入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する光変調手段と、入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記光変調手段に照射され、上記光変調手段により反射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に平行とされ、上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、上記光変調手段は、ＶＡ（Vrtically Aligned）方式の反射型液晶素子とされ、さらに、上記位相差板は、異常光線に対する屈折率ｎeよりも、常光線に対する屈折率ｎoが大きいことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る投影型画像表示装置は、光を発光する発光手段と、入射された光のＳ偏光成分を反射し、入射された光のＰ偏光成分を透過する光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置された１／４波長板と、上記偏光ビームスプリッタを反射又は透過した光が入射される位置に配置され、光学軸に対する入射光の角度に応じた位相差を、入射された光に対して生じさせる位相差板と、入射された光の偏光の方向を画像信号に応じて変化させて反射する光変調手段と、入射された光を外部に投影する投影光学系とを備え、上記発光手段から発光された光は、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を反射又は透過し、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記光変調手段に照射され、上記光変調手段により反射された光は、上記１／４波長板及び位相差板を透過し、上記偏光ビームスプリッタの光分離面を透過又は反射し、上記照射手段に入射され、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、上記１／４波長板の光学軸は、Ｙ軸に垂直且つ光軸に垂直とされ、上記位相差板の光学軸は、光軸に平行とされ、上記光変調手段は、ＶＡ（Vrtically Aligned）方式の反射型液晶素子とされ、さらに、上記位相差板は、異常光線に対する屈折率ｎeよりも、常光線に対する屈折率ｎoが大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る光学装置及び投影型画像表示装置では、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、１／４波長板の光学軸をＹ軸に平行とし、位相差板の光学軸を光軸に平行とし、さらに、上記位相差板を、常光線に対する屈折率ｎｏよりも異常光線に対する屈折率ｎｅを大きくする。
【００２４】
また、本発明に係る光学装置及び投影型画像表示装置では、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、上記１／４波長板の光学軸をＹ軸に垂直且つ光軸に垂直とし、位相差板の光学軸を光軸に平行とし、さらに、上記位相差板を、異常光線に対する屈折率ｎｅよりも常光線に対する屈折率ｎｏを大きくする。
【００２５】
本発明に係る投影型画像表示装置では、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、１／４波長板の光学軸をＹ軸に平行とし、記位相差板の光学軸を光軸に平行とし、光変調手段をＶＡ（Vrtically Aligned）方式の反射型液晶素子とし、さらに、位相差板を異常光線に対する屈折率ｎeよりも常光線に対する屈折率ｎoを大きくする。
【００２６】
本発明に係る投影型画像表示装置では、３次元空間をＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸の座標で表し、Ｘ軸を、偏光ビームスプリッタの入射面に対し垂直な方向、Ｚ軸を、Ｘ軸に平行な光線が偏光ビームスプリッタの光分離面で反射した光線と平行な方向、Ｙ軸を、Ｘ軸及びＺ軸に対し垂直な方向とした場合に、上記偏光ビームスプリッタの光分離面は、Ｘ軸−Ｚ軸でなす平面に垂直且つＸ軸及びＺ軸に対して所定の角度を有し、１／４波長板の光学軸をＹ軸に垂直且つ光軸に垂直とし、位相差板の光学軸を光軸に平行とし、光変調手段をＶＡ（Vrtically Aligned）方式の反射型液晶素子とし、さらに、位相差板を異常光線に対する屈折率ｎeよりも常光線に対する屈折率ｎoを大きくする。
【００２７】
このことにより本発明に係る光学装置及び投影型画像表示装置では、コントラストの高く高品位な画像を投影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について説明をする。
【００２９】
第１の実施形態
第１の実施形態として、本発明を適用が投影型画像表示装置（以下、単に反射型プロジェクタと呼ぶ。）について説明をする。
【００３０】
（全体構成）
図１に、本発明が適用された反射型プロジェクタ１０の構成を示した模式図を示す。
【００３１】
反射型プロジェクタ１０は、ランプ１１と、インテグレーターレンズ１２と、ＰＳ変換素子１３と、コンデンサレンズ１４と、第１のダイクロイックミラー１５と、第２のダイクロックミラー１６と、ミラー１７と、Ｒ用偏光光学系１８−Ｒと、Ｇ用偏光光学系１８−Ｇと、Ｂ用偏光光学系１８−Ｂと、色合成プリズム１９と、投影レンズ２０とを備えている。
【００３２】
ランプ１１は、白色光の照射光源であり、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等である。ランプ１１には、光源１１ａからの光束を効率良く出射するために、楕円、もしくは方物面形状のリフレクタ１１ｂが光路の後ろ側に配置される。ランプ１１から出射した白色光の光束は、一対のインテグレーターレンズ１２に入射する。
【００３３】
一対のインテグレーターレンズ１２は、ランプ１１からの入射光に関し、光束の空間分布を均一化する。インテグレーターレンズ１２を透過した光束は、ＰＳ変換素子１３に入射する。
【００３４】
ＰＳ変換素子１３は、インテグレーターレンズ１２を透過した光を、一方向にそろった偏光に変換する。ＰＳ変換素子１３を透過した光束は、コンデンサレンズ１４を透過して第１のダイクロイックミラー１５に入射する。
【００３５】
第１のダイクロックミラー１５は、赤色波長帯域の光（Ｒ）を透過し、青色，緑色波長帯域の光（Ｇ，Ｂ）を反射する。反射した青色，緑色波長帯域の光（Ｇ，Ｂ）は、更に次の第２のダイクロイックミラー１６に入射する。第２のダイクロックミラー１６は、緑色波長帯域の光（Ｇ）を反射し、青色波長帯域の光（Ｂ）を透過する。
【００３６】
第１のダイクロックミラー１５により透過された赤色波長帯域の光は、ミラー１７により反射されたのちにＲ用偏光光学系１８−Ｒに入射される。第２のダイクロックミラー１６により反射された緑色波長帯域の光は、Ｇ用偏光光学系１８−Ｇに入射される。第２のダイクロックミラー１６により透過された青色波長帯域の光は、Ｂ用偏光光学系１８−Ｂに入射される。
【００３７】
Ｒ用偏光光学系１８−Ｒには、映像信号のうちの赤色（Ｒ）信号が入力される。Ｒ用偏光光学系１８−Ｒは、入射された赤色波長帯域の光をＲ信号に応じて空間変調することにより、映像のＲ成分に応じた像が形成された光束を出射する。
【００３８】
Ｇ用偏光光学系１８−Ｇには、映像信号のうちの緑色（Ｇ）信号が入力される。Ｇ用偏光光学系１８−Ｇは、緑色波長帯域の光をＧ信号に応じて空間変調することにより、映像信号のＧ成分に応じた像が形成された光束を出射する。
【００３９】
Ｂ用偏光光学系１８−Ｂには、映像信号のうちの青色Ｂ（Ｂ）信号が入力される。Ｂ用偏光光学系１８−Ｂは、青色波長帯域の光をＢ信号に応じて空間変調することにより、映像信号のＢ成分に応じた像が形成された光束を出射する。
【００４０】
Ｒ用偏光光学系１８−Ｒ、Ｇ用偏光光学系１８−Ｇ及びＢ用偏光光学系１８−Ｂから出射された光は、全て色合成プリズム１９に入射される。色合成プリズム１９は、赤成分の光、緑成分の光及び青成分の光を一本の光束に合成し、合成した光束を出射する。
【００４１】
色合成プリズム１９から出射された合成光は、投影レンズ２０に入射される。投影レンズ２０は、入射された合成光を拡大して、図示しないスクリーン上に投写し、当該スクリーン上に映像を形成する。
【００４２】
（偏光光学系１８の構成）
つぎに、Ｒ用偏光光学系１８−Ｒ、Ｇ用偏光光学系１８−Ｇ及びＢ用偏光光学系１８−Ｂの内部構成について説明をする。
【００４３】
なお、Ｒ用偏光光学系１８−Ｒ、Ｇ用偏光光学系１８−Ｇ及びＢ用偏光光学系１８−Ｂは、全て同一の構成をしている。以下、これらをまとめて説明するときには、偏光光学系１８という。
【００４４】
また、偏光光学系１８内の各構成部材の配置説明をする場合には、互いに直交するＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸により表された座標軸を用いて３次元空間の位置や方向を規定する。具体的には、偏光光学系１８への入射光束の方向をＸ軸とし、偏光光学系１８からの出射光束の方向（Ｘ方向に直交する方向）をＺ軸、Ｘ軸及びＺ軸に直交する軸をＹ軸とする。
【００４５】
図２は、偏光光学系１８内の構成を示す図である。
【００４６】
偏光光学系１８は、図２に示すように、フィールドレンズ２１と、直線偏光子２２と、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）２３、１/４波長板２４と、位相差板２５と、反射型画像変調素子２６とを備えている。
【００４７】
偏光光学系１８には、第１のダイクロックミラー１５及び第２のダイクロックミラー１６により分離された赤、緑又は青色波長帯の光束が入射される。
【００４８】
フィールドレンズ２１には、第１のダイクロックミラー１５及び第２のダイクロックミラー１６により分離された赤色波長帯、又は、緑及び青色波長帯の光束が入射される。フィールドレンズ２１は、光軸がＸ軸に平行となるように配置されている。フィールドレンズ２１は、入射された光束を発散発束にし、直線偏光子２２に対して照射する。発散光束とは、光路を進むに従って光束の幅が広がっていく光線である。
【００４９】
直線偏光子２２は、平板の形状をした素子であり、入射された光束のうち一方向の偏光のみを出射するデバイスである。直線偏光子２２は、ＰＢＳ２３に対してＳ偏光となる一方向の偏光を透過し、その他の偏光を透過する。直線偏光子２２は、反射型の偏光子や、ある一方向の偏光を透過し、その他の偏光を吸収する吸収型の偏光子が用いられる。また、反射型の偏光子として、例えば、ＭＯＸＴＥＫ社により実用化されているワイヤーグリッドポラライザー等を用いても良い。
【００５０】
平板状の直線偏光子２２は、Ｘ軸とＺ軸とでなす平面（Ｙ軸に垂直な平面、以下、Ｚ−Ｘ平面という。）に対して垂直に配置され、且つ、光軸Ｘに垂直な平面に対してＰＢＳ２３の分離面と逆方向（マイナス方向）に鋭角に傾いている。直線偏光子２２は、このような配置がされることによりＰＢＳ２３に対してＳ偏光として入射する光線の割合を増やしている。
【００５１】
ＰＢＳ２３は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する偏分離面（分離面）２３ａを有する偏光光分離素子である。ＰＳ分離面２３ａは、Ｚ−Ｘ平面に対して垂直に配置され、且つ、Ｙ軸とＺ軸とでなす平面（Ｘ軸に垂直な平面、以下、Ｙ−Ｚ平面という。）に対して４５°の角度に傾いている。
【００５２】
ＰＳ分離面２３ａには、フィールドレンズ２１及び直線偏光子２２を通過した光が入射される。ＰＳ分離面２３ａは、直線偏光子２２から透過された一方向の偏光を、全反射するように配置されている。すなわち、直線偏光子２２とＰＳ分離面２３ａとの配置関係は、直線偏光子２２から透過された一方向の偏光をＳ偏光とするように配置がされている。更に言い換えれば、直線偏光子２２は、その透過光がＰＳ分離面２３ａに対してＳ偏光として入射されるように、吸収軸の向きが設定されている。
【００５３】
１/４波長板２４は、光を透過する際に、互いに垂直な方向に振動する偏光の位相差を、１/４波長分変化させる光学素子である。１/４波長板２４は、フィールドレンズ２１及び直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａを反射した光が入射される位置に、Ｘ−Ｙ平面に平行に配置されている（つまり、１/４波長板２４は、その光軸がＺ軸に平行となるように設けられている。）。また、１/４波長板２４は、光学軸がＹ軸に平行となるように配置されている。光学軸とは、その方向に進む光の 常光線と異常光線の屈折率の差が最小となる方向軸のことである。
【００５４】
位相差板２５は、光を透過する際に、その光の位相差を、入射方向と光学軸との角度に応じて変化させる光学素子である。位相差板２５は、光学軸に対して平行に入射された光に対しては、位相差を生じさせない。位相差板２５は、フィールドレンズ２１及び直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａを反射した光が入射される位置に、Ｘ−Ｙ平面に平行に配置されている（つまり、位相差板２５は、その光軸がＺ軸に平行となるように設けられている。）。
【００５５】
位相差板２５は、光学軸がＺ軸に平行となるように配置されている。また、位相差板２５は、常光線に対する屈折率ｎｏとし、異常光線に対する屈折率ｎｅとしたときに、ｎｏ ＜ ｎｅの関係となっているものとする。従って、位相差板２５は、Ｚ軸に平行に入射する光線に対しては位相差を生じさず、Ｚ軸に対して角度を有する光線が入射した場合、その入射角度に応じで位相差を生じさせる。
【００５６】
フィールドレンズ２１及び直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａを反射した光は、１/４波長板２４及び位相差板２５を通過した後、反射型画像変調素子２６に照射される。
【００５７】
反射型画像変調素子２６は、例えばＶＡ（Vrtically Aligned）方式の反射型の液晶素子から構成されている。反射型画像変調素子２６には、ＰＢＳ２３により反射されたＳ偏光が入射される。反射型画像変調素子２６は、色信号（映像信号のうちのＲ信号，Ｇ信号及びＢ信号）が入力され、入力された色信号に応じて、入射されたＳ偏光を空間変調する。映像信号に応じて入射光（Ｓ偏光）を空間変調した結果、画像の明るい部分（白部分）では、Ｓ偏光の光がＰ偏光に変換されて反射され、画像の暗い部分（黒部分）ではＳ偏光の光がＳ偏光のまま反射する。
【００５８】
以上のような光学構成からなる偏光光学系１８の光の通過経路は、次の通りになる。
【００５９】
偏光光学系１８には、Ｘ軸と平行な方向から入射される。
【００６０】
入射光は、フィールドレンズ２１により発散光束とされ、続いて、直線偏光子２２を通過し、ＰＳ分離面２３ａに照射される。ＰＳ分離面２３ａには、直線偏光子２２により直線偏光とされ、ほぼＳ偏光として入射される。
【００６１】
ＰＳ分離面２３ａでは、Ｓ偏光として入射された光を反射する。ＰＳ分離面２３ａで反射されたＳ偏光は、１/４波長板２４及び位相差板２５を通過して、反射型画像変調素子２６に照射される。
【００６２】
反射型画像変調素子２６は、入射されたＳ偏光に対して、画像信号レベルに応じた偏光方向に対する空間変調を行う。具体的には、画像の明るい部分（白部分）では、Ｓ偏光の光がＰ偏光に変換し、画像の暗い部分（黒部分）ではＳ偏光の光がＳ偏光のまま反射するように、画像信号レベルに応じた変調を行う。
【００６３】
反射型画像変調素子２６から反射された光は、位相差板２５及び１/４波長板２４を通過して、ＰＳ分離面２３ａに再度入射される。ＰＳ分離面２３ａは、再度入射された光のＰ偏光の成分を透過し、Ｓ偏光の成分を反射する。
【００６４】
そして、偏光光学系１８は、反射型画像変調素子２６から反射された後にＰＢＳ２３を透過した光（Ｐ偏光）を、色合成プリズム１９に対して出射する。
【００６５】
以上のように偏光光学系１８では、画像の明るい部分（白部分）では、反射型画像変調素子２６が入射光（Ｓ偏光）をＰ偏光に変換して反射し、ＰＢＳ２３に再度入射してそのまま透過し、色合成プリズム１９及び投影レンズ２０を介してスクリーン上に像を形成する。一方、画像の暗い部分（黒部分）では、反射型画像変調素子２６が入射光（Ｓ偏光）をＳ偏光のままＰＢＳ２３に再度入射して反射し、もとの光路に戻ることになる。
【００６６】
従って、偏光光学系１８からは、映像信号に応じて明暗が形成された像が出射光に形成される。すなわち、Ｒ用偏光光学系１８−Ｒからは、映像信号の赤成分の映像の光が出射され、Ｇ用偏光光学系１８−Ｇからは、映像信号の緑成分の映像の光が出射され、Ｂ用偏光光学系１８−Ｂからは、映像信号の青成分の映像の光が出射される。このため、スクリーン上には、映像信号に応じた光の像が投写されることとなる。
【００６７】
（１/４波長板及び位相差板）
１/４波長板２４及び位相差板２５は、投影される映像のコントラストを向上するために設けられているものである。以下、１/４波長板２４及び位相差板２５の機能について説明をする。
【００６８】
なお、以下の説明をするにあたり、特別に言及しない限り反射型画像変調素子２６は複屈折がない若しくは非常に小さいものとする。また、以下の１/４波長板２４及び位相差板２５の機能の説明では、図３に示すように、直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａで反射した光線とＺ軸とのなす角（極角）をΘ、直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａで反射した光線のＸ−Ｙ平面への射影とＸ軸とのなす角（方位角）をΦとする。
【００６９】
また、以下の１/４波長板２４及び位相差板２５の機能の説明では、図４に示すような、Θ＞０度でΦ＝４５度の光線（Ｌ１）と、Θ＞０度でΦ＝１３５度の光線（Ｌ２）と、Θ＞０度でΦ＝２２５度の光線（Ｌ３）と、Θ＞０度でΦ＝３１５度の光線（Ｌ４）との４本の光線を例に用いて説明をする。図４は、ＰＳ分離面をＺ＞０の方向から見たときの各光線を示したものであり、図４中に描かれた４本の矢印は、直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａで反射した反射した光線のうちの、Θ＞０度でΦ＝４５度の光線（Ｌ１）の偏光方向、Θ＞０度でΦ＝１３５度の光線（Ｌ２）の偏光方向、Θ＞０度でΦ＝２２５度の光線（Ｌ３）の偏光方向、Θ＞０度でΦ＝３１５度の光線（Ｌ４）の進行方向を、表している。
【００７０】
まず始めに、１/４波長板２４と位相差板２５がない状態で、黒色（暗状態）を表示する場合を考える。
【００７１】
１/４波長板２４と位相差板２５がない状態で黒色（暗状態）を表示する場合、ＰＢＳ２３に入射した光束のうちＳ偏光成分は、ＰＢＳ２３を反射して、反射型画像変調素子２６へと向かう。そして、反射型画像変調素子２６で反射して再度ＰＢＳ２３へ向かい、ＰＢＳ２３で再び反射することによって光源側（図２中ｘ＜０の方向）へ戻る。
【００７２】
しかし、Ｐ偏光成分をすべて透過しＳ偏光成分をすべて反射する理想的なＰＢＳ２３であっても、光軸に対して平行でない光が入射された場合には、黒色（暗状態）のときに投影レンズ側（Ｚ＜０）方向へ透過してしまう成分があり、コントラストを低下させてしまう。
【００７３】
図５は、光線Ｌ１の光路（Ｓ偏光）を模式的に示したものである。図６は、図５のＰＢＳ２３と入射光のＳ偏光成分をＸ−Ｙ平面上に射影したものを模式的に示したものである。図５、図６に示すように、光軸に対して平行でない光が入射された場合、ＰＢＳ２３への１度目の入射時と２度目の入射時では、ＰＳ分離面２３ａに対するＳ偏光方向が異なる。
【００７４】
図７は、ＰＳ分離面２３ａに対するＳ偏光の角度成分をＸ−Ｙ平面へ射影したものを光線Ｌ１〜光線Ｌ４について示している。図７（Ａ）はＬ１（Φ＝４５度）を示し、図７（Ｂ）  はＬ２（Φ＝１３５度）を示し、図７（Ｃ）はＬ３（Φ＝２２５度）を示し、図７（Ｄ）は  Ｌ４（Φ＝３１５度）を示している。図７中のθｓiＦｉｒｓｔ （i＝1,2,3,4）は、Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの光線について、１度目にＰＢＳ２３に入射する際のＳ偏光成分のＸ−Ｙ平面への射影とＹ軸との間の角度を表している。図７中のθｓiＳｅｃｏｎｄ  （i＝1,2,3,4）は、Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの光線について、反射型画像変調素子２６で反射した後にＰＢＳ２３に再入射した際のＳ偏光成分のＸ−Ｙ平面への射影とＹ軸との間の角度を表している。
【００７５】
以上のような図７を参考にして、ＰＢＳ２３への１度目の入射時と２度目の入射時との偏光の関係を考える。なお、話を単純化するために、ここではＰＢＳ２３の界面での屈折や表面反射は考えないことにする。
【００７６】
ＰＢＳ２３への１度目の入射時と２度目の入射時との関係は、図７に示すように、ＰＢＳ２３への１度目の入射時と２度目の入射時とでＳ偏光の角度成分が変化し、ＰＢＳ２３への１度目の入射時と２度目の入射時とでＹ軸を対称に逆向きを示している。また、光線の方位角Φによっては、θｓiＦｉｒｓｔ  （i＝1,2,3,4）とθｓiＳｅｃｏｎｄ  （i＝1,2,3,4）とは、大小関係が異なり、Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの光線に対し、
θＳ１Ｆｉｒｓｔ＜θＳ１Ｓｅｃｏｎｄ  （Φ＝  ４５度）
θＳ２Ｆｉｒｓｔ＞θＳ２Ｓｅｃｏｎｄ  （Φ＝１３５度）
θＳ３Ｆｉｒｓｔ＞θＳ３Ｓｅｃｏｎｄ  （Φ＝２２５度）
θｓ４Ｆｉｒｓｔ＜θｓ４Ｓｅｃｏｎｄ  （Φ＝３１５度）
の関係が成立する。
【００７７】
また、参考までに、光線の極角Θが１０度のときの、方位角ΦによるＳ偏光成分方向の変化を図８に示す。この場合、図８に示すように、
θＳ１Ｆｉｒｓｔ  ＝ 6.3度  （−Ｘ軸方向）  θＳ１Ｓｅｃｏｎｄ  ＝ 8.1度  （＋Ｘ軸方向）
θＳ２Ｆｉｒｓｔ   ＝ 8.1度  （−Ｘ軸方向）  θＳ２Ｓｅｃｏｎｄ  ＝ 6.3度  （＋Ｘ軸方向）
θＳ３Ｆｉｒｓｔ  ＝ 8.1度  （＋Ｘ軸方向）  θＳ３Ｓｅｃｏｎｄ  ＝ 6.3度  （−Ｘ軸方向）
θｓ４Ｆｉｒｓｔ  ＝ 6.3度  （＋Ｘ軸方向）  θｓ４Ｓｅｃｏｎｄ  ＝ 8.1度  （−Ｘ軸方向）
となり、先に示した関係を満たしていることがわかる。
【００７８】
ＰＢＳ２３に入射（１度目）すると入射光のＳ偏光成分が反射し、その後光線は反射型画像変調素子２６で反射し、再度ＰＢＳ２３に入射（２度目）する。この際、図７で示したようにＰＢＳ２３に１度目に入射したときと、２度目に入射したときではＳ偏光成分の方向が異なるため、２度目のＰＢＳ２３への再入射の際はＰ偏光成分が生じ、その光線は投影レンズ（Ｚ＜０）の方向に透過してしまう。以上に示す現象は、図４中のＬ１〜Ｌ４で示す方位角の光線だけではなく、Φ＝０，１８０度方向以外のすべての光線に当てはまる。
【００７９】
以上がコントラストを低下させている原因である。
【００８０】
以上に示した要因による画像劣化を起こさないようにするためには、１度目のＰＢＳ２３の反射によって決まる光線の偏光状態を変化させ、２度目の入射の際の偏光状態を、ＰＳ分離面２３ａに対するＳ偏光成分と一致させる、もしくは近づければよい。
【００８１】
そのため、反射型プロジェクタ１０の偏光光学系１８では、ＰＢＳ２３と反射型画像変調素子２６との間に、Ｙ軸方向に光学軸を有する１/４波長板２４と、Ｚ軸方向に光学軸を有するｎｏ＜ｎｅ（ｎｏ：常光線に対する屈折率、ｎｅ：異常光線に対する屈折率）となる位相差板２５とを設けて、コントラストが低下することを改善している。
【００８２】
以下に、１/４波長板２４及び位相差板２５を設けた構成による偏光状態の変化を、Ｌ１〜Ｌ４の光線について説明する。
【００８３】
図９（Ａ）は、光線Ｌ１（Φ＝４５度）の、１/４波長板２４の１度目の入射前の位置（Ｚ１）→１/４波長板２４の１度目の透過後の位置（Ｚ２）→１/４波長板２４の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板２４の２度目の透過後の位置（Ｚ４）の各位置での偏光状態の変化を図示したものである。図９（Ａ）に示された遅相軸、進相軸は、光線Ｌ１から見たときのものを表しており、そのために、位相差板２５の遅相軸は光線のＸ軸に対し４５度傾いた方向を向いている。
【００８４】
図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の偏光状態の遷移をポアンカレ球で表したときの一部分を平面展開したものであり、図９（Ａ）と同様に光線Ｌ１（方位角Φ＝４５度）の偏光方向の変化を示している。図９（Ｂ）中−Ｓ１はＹ軸方向に向いた直線偏光、＋Ｓ２、−Ｓ２は図中に示すようにＹ軸に対してななめ４５度方向に向いた直線偏光、＋Ｓ３、−Ｓ３はそれぞれ、右回り円偏光、左回り円偏光を表す。
【００８５】
なお、例えば図９（Ａ）における１/４波長板の遅相軸方向は、実際はＹ軸方向に対して多少傾きを持つことなど、光線の極角Θが０でないことに起因して厳密さを欠く部分があるが、少なくとも以下の説明において問題になる量ではない。
【００８６】
ＰＳ分離面２３ａで反射した光線Ｌ１の偏光軸の方位は、図９（Ｃ）に示すように、Ｙ軸に対して−Ｘ軸側にθ１Ｉｎｉｔｉａｌ分傾いた方向である。この偏光の状態は、ＰＳ分離面２３ａに対するＳ偏光成分のＸ−Ｙ平面上への射影と一致し、図９（Ａ）、図９（Ｂ）のＺ１の位置で示すような直線偏光である。
【００８７】
ＰＳ分離面２３ａから出射された光線がＹ軸方向に遅相軸をもつ１/４波長板２４を透過すると、図９（Ａ）、図９（Ｂ）のＺ２の位置で示すように、楕円偏光となる。その後、遅相軸がＹ軸に対し４５度Ｘ軸側に傾いた位相差板２５を２回透過する。位相差板２５を２回透過した後は、図９（Ａ）、図９（Ｂ）上のＺ３の位置で示すような、楕円偏光に変換される。なお、位相差板２５は反射型画像変調素子２６で反射することにより往復２回透過するが、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）では一つにまとめて記載した。
【００８８】
位相差板２５を２回透過した光線は、遅相軸がＹ軸方向の１/４波長板２４をもう一度透過する。１/４波長板２４を再度透過した後の光線は、図９（Ａ）、図９（Ｂ）上のＺ４の位置で示すような、直線偏光に変換される。つまり、ＰＳ分離面２３ａに再度入射する光線Ｌ１の偏光軸の方位は、図９（Ｃ）に示すように、Ｙ軸に対してＸ軸側にθ１Ｆｉｎａｌ分傾いた方向である。
【００８９】
すなわち、１/４波長板２４及び位相差板２５を設けることによって、偏光軸がθ１Ｉｎｉｔｉａｌの角度でＰＢＳ２３から出射された光が、偏光軸がθ１Ｆｉｎａｌに変換されてＰＢＳ２３に再入射される。
【００９０】
ここで、θ１Ｉｎｉｔｉａｌ＜θ１Ｆｉｎａｌ  の関係が成立している（図９（Ｃ）参照。）。また、|θ１Ｆｉｎａｌ − θ１Ｉｎｉｔｉａｌ|は、１度目の位相差板２５への入射位置（Ｚ２）から、２度目の位相差板２５の出射位置（Ｚ３）までの過程で生じる位相差によって決まる。ここでの位相差が大きければ|θ１Ｆｉｎａｌ − θ１Ｉｎｉｔｉａｌ|は大きくなり、位相差がなければθ１Ｆｉｎａｌ ＝ θ１Ｉｎｉｔｉａｌ、つまり、Ｙ軸方向に対して対称な偏光方向となる。
【００９１】
図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、図９と同様に、光線Ｌ２（方位角φ＝１３５度）の各位置での偏光状態の変化を図示し、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、光線Ｌ３（方位角φ＝２２５度）の各位置での偏光状態の変化を図示し、図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、光線Ｌ４（方位角φ＝３１５度）の各位置での偏光状態の変化を図示する。
【００９２】
図９〜図１２に示した偏光状態の変化をまとめると、ＰＢＳ２３と反射型画像変調素子２６との間に、垂直入射に対する遅相軸がＹ軸方向の１/４波長板２４と、光学軸がＺ方向でｎｏ＜ｎｅ（ｎｏ:常光線に対する屈折率、ｎｅ:異常光線に対する屈折率）を示す位相差板２５を設置することにより、１度目のＰＢＳ２３の反射後と２度目のＰＢＳ２３の入射前での直線偏光の状態が、Ｌ１からＬ４のすべての光線に対して、Ｙ軸を対称に反対方向に変化している。また、その変化量は、１度目のＰＢＳ２３の反射後の偏光軸のＸ−Ｙ平面への射影成分をそれぞれ、θ１Ｉｎｉｔｉａｌ、θ２Ｉｎｉｔｉａｌ、θ３Ｉｎｉｔｉａｌ、θ４Ｉｎｉｔｉａｌとし、再度ＰＢＳ２３に入射する直前の偏光軸のＸ−Ｙ平面への射影成分をそれぞれ、θ１Ｆｉｎａｌ、θ２Ｆｉｎａｌ、θ３Ｆｉｎａｌ、θ４Ｆｉｎａｌとすると以下のような関係が成立する（図９（Ｃ），図１０（Ｃ），図１１（Ｃ），図１２（Ｃ）参照。）。
θ１Ｉｎｉｔｉａｌ ＜ θ１Ｆｉｎａｌ
θ２Ｉｎｉｔｉａｌ ＞ θ２Ｆｉｎａｌ
θ３Ｉｎｉｔｉａｌ ＞ θ３Ｆｉｎａｌ
θ４Ｉｎｉｔｉａｌ ＜ θ４Ｆｉｎａｌ
【００９３】
このような最初にＰＢＳ２３で反射したときの偏光方向と再度ＰＢＳ２３に再入射したときの偏光方向の変化の様子は、図７に示した２回目のＰＢＳ２３入射時のＳ偏光状態と一致している。よって、位相差板２５に対し適切な位相差を設定することによって、光線の偏光方向とＰＢＳ２３再入射の際のＳ偏光成分がより近づくことになる。
【００９４】
以上のように１/４波長板２４及び位相差板２５を設けることによって、黒を表示する際にスクリーンに漏れてしまう光が減少するため、コントラストの高く、高品位な画像を実現できる。
【００９５】
つぎに、位相差板２５の位相差について検討する。
【００９６】
図１３は、位相差板２５のΔｎ×ｄとコントラスト比の相対値との関係を示したものである。図１３には、ＰＢＳ２３の屈折率、１/４波長板の屈折率、位相差板の屈折率を現実的な範囲で色々と変化させて得られた複数のコントラスト比の変化を記載している。ここで、Δｎは位相差板２５の光学軸に垂直に入射する光線に対する屈折率差を表しており、ｄは位相差板２５のＺ軸方向の厚さを表している。また、光の波長は５５０ｎｍとした。この図１３に示すように、各条件を変化させた場合であっても、位相差板２５の位相差（Δｎ×ｄ）が、１４０ｎｍ付近を中心とした±５０ｎｍの範囲のときに、コントラストが最大となる値があることが分かる。
【００９７】
コントラストが最大のときに最も高品位な画像を投影できることから、位相差板２５の光学軸に垂直に入射する光に対する屈折率差をΔｎ、位相差板の厚さ（Ｚ軸方向の距離）をｄとした場合、位相差板２５のΔｎ×ｄを、０．１６×λ ＜ Δｎ×ｄ ＜０．３５×λの範囲に設定することが望ましいことがわかる。ここで、λはこの位相差板２５に入射する光の波長を表わしている。
【００９８】
更に具体例をあげると、ＰＢＳ２３の屈折率を約１．８４、１/４波長板２４の屈折率を約１．６２とし、位相差板２５の屈折率ｎを１．５５、Δnを０．００９２、波長を５５０ｎｍ程度とした場合、位相差板の厚みｄが１４．５μｍ程度の時にコントラストが最大になる。
【００９９】
もっとも、位相差板２５の厚みｄをどの程度にするかは、ＰＢＳ２３の屈折率、光束の波長などで異なる。定性的には、同じΔｎを有する位相差板２５の場合、ＰＢＳ２３の屈折率が小さく、また、波長が長い程、最適な位相差板の厚みｄは大きくなる。
【０１００】
なお、第１の実施の形態の反射型プロジェクタ１０では、ＰＢＳ２３、１/４波長板２４、位相差板２５が、分離して配置されている。しかし、分離して配置せずにこれらのいずれかの組み合わせ又は全てを光学的に一体化してもよい。光学的に一体化することにより、表面反射が少なくなり、さらにコントラストの向上を図ることができる。また、１/４波長板２４及び位相差板２５の並びも、１/４波長板２４と位相差板２５とが入れ替わっても良い。例えば、ＰＢＳ２３と１/４波長板２４とを光学的に一体化してもよいし、ＰＢＳ２３と位相差板２５とを光学的に一体化してもよい。また、１/４波長板２４と位相差板２５とを光学的に一体化してもよいし、ＰＢＳ２３と１/４波長板２４と位相差板２５との全てを光学的に一体化してもよい。
【０１０１】
第２の実施形態
つぎに、第２の実施の形態の反射型プロジェクタについて説明をする。
【０１０２】
第２の実施の形態の反射型プロジェクタは、図１に示した第１の実施の形態の反射型プロジェクタ１０の偏光光学系１８（Ｒ用偏光光学系１８−Ｒ、Ｇ用偏光光学系１８−Ｇ、Ｂ用偏光光学系１８−Ｂ）が、他の構成の偏光光学系３０に置き換わったものである。偏光光学系３０以外の構成については、図１に示した反射型プロジェクタ１０と同一である。以下、第２の実施の形態の反射型プロジェクタの説明をするにあたり、偏光光学系３０についてのみ説明をし、その他の構成について詳細な説明を省略する。
【０１０３】
また、偏光光学系３０の説明をするにあたり、第１の実施の形態の偏光光学系１８で用いられた部材と同一の構成の部材については、図面中に同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。
【０１０４】
また、第１の実施の形態と同様に、第２の実施の形態でも、Ｘ軸,Ｙ軸,Ｚ軸により表された座標軸を用いて３次元空間の位置や方向を規定して、構成部材の説明を行う。同様に、直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａで反射した光線とＺ軸とのなす角（極角）をΘ、直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａで反射した光線のＸ−Ｙ平面への射影とＸ軸とのなす角（方位角）をΦとする。
【０１０５】
なお、以下の説明をするにあたり、特別に言及しない限り反射型画像変調素子２６は複屈折がない若しくは非常に小さいものとする。
【０１０６】
（偏光光学系３０の構成）
図１４は、偏光光学系３０内の構成を示す図である。
【０１０７】
偏光光学系３０は、図１４に示すように、フィールドレンズ２１と、直線偏光子２２と、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）２３、１/４波長板３１と、位相差板３２と、反射型画像変調素子２６とを備えている。
【０１０８】
１/４波長板３１は、光を透過する際に、互いに垂直な方向に振動する偏光の位相差を、１/４波長分変化させる光学素子である。１/４波長板３１は、フィールドレンズ２１及び直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａを反射した光が入射される位置に、Ｘ−Ｙ平面に平行に配置されている（つまり、１/４波長板３１は、その光軸がＺ軸に平行となるように設けられている。）。また、１/４波長板３１は、光学軸がＸ軸に平行となるように配置されている。
【０１０９】
位相差板３２は、光を透過する際に、その光の位相を、入射方向と光学軸との角度に応じて変化させる光学素子である。位相差板３２は、光学軸に対して平行に入射された光に対しては、位相を変化させない。位相差板３２は、フィールドレンズ２１及び直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａを反射した光が入射される位置に、Ｘ−Ｙ平面に平行に配置されている（つまり、位相差板３２は、その光軸がＺ軸に平行となるように設けられている。）。
【０１１０】
位相差板３２は、光学軸がＺ軸に平行となるように配置されている。また、位相差板３２は、常光線に対する屈折率ｎｏとし、異常光線に対する屈折率ｎｅとしたときに、ｎｏ＞ｎｅの関係となっているものとする。従って、位相差板３２は、Ｚ軸に平行に入射する光線に対しては位相差を生じさず、Ｚ軸に対して角度を有する光線が入射した場合、その入射角度に応じで位相差を生じさせる。
【０１１１】
フィールドレンズ２１及び直線偏光子２２を通過してＰＳ分離面２３ａを反射した光は、１/４波長板３１及び位相差板３２を通過した後、反射型画像変調素子２６に照射される。
【０１１２】
以上のような光学構成からなる偏光光学系３０の光の通過経路は、次の通りになる。
【０１１３】
偏光光学系３０には、Ｘ軸と平行な方向から入射される。
【０１１４】
入射光は、フィールドレンズ２１により発散光束とされ、続いて、直線偏光子２２を通過し、ＰＳ分離面２３ａに照射される。ＰＳ分離面２３ａには、直線偏光子２２により直線偏光とされ、ほぼＳ偏光として入射される。ＰＳ分離面２３ａでは、Ｓ偏光として入射された光を反射する。ＰＳ分離面２３ａで反射されたＳ偏光は、１/４波長板３１及び位相差板３２を通過して、反射型画像変調素子２６に照射される。
【０１１５】
反射型画像変調素子２６は、入射されたＳ偏光に対して、画像信号レベルに応じた偏光方向に対する空間変調を行う。
【０１１６】
反射型画像変調素子２６から反射された光は、位相差板３２及び１/４波長板３１を通過して、ＰＳ分離面２３ａに再度入射される。ＰＳ分離面２３ａは、再度入射された光のＰ偏光の成分を透過し、Ｓ偏光の成分を反射する。そして、偏光光学系３０は、反射型画像変調素子２６から反射された後にＰＢＳ２３を透過した光（Ｐ偏光）を、色合成プリズム１９に対して出射する。
【０１１７】
以上のように偏光光学系３０では、画像の明るい部分（白部分）では、反射型画像変調素子２６が入射光（Ｓ偏光）をＰ偏光に変換して反射し、ＰＢＳ２３に再度入射してそのまま透過し、色合成プリズム１９及び投影レンズを介してスクリーン上に像を形成する。一方、画像の暗い部分（黒部分）では、反射型画像変調素子２６が入射光（Ｓ偏光）をＳ偏光のままＰＢＳ２３に再度入射して反射し、もとの光路に戻ることになる。
【０１１８】
（１/４波長板３１及び位相差板３２）
１/４波長板３１及び位相差板３２は、第１の実施の形態の１/４波長板２４及び位相差板２５と同様に、投影される映像のコントラストを向上するために設けられているものである。以下、１/４波長板３１及び位相差板３２について説明をする。
【０１１９】
画像劣化を起こさないようにするためには、１度目のＰＢＳ２３の反射によって決まる光線の偏光状態を変化させ、２度目の入射の際の偏光状態を、ＰＳ分離面２３ａに対するＳ偏光成分と一致させる、もしくは近づければよい。
【０１２０】
そのため、反射型プロジェクタの偏光光学系３０では、ＰＢＳ２３と反射型画像変調素子２６との間に、Ｘ軸方向に光学軸を有する１/４波長板３１と、Ｚ軸方向に光学軸を有するｎｏ＞ｎｅ（ｎｏ：常光線に対する屈折率、ｎｅ：異常光線に対する屈折率）となる位相差板３２とを設けて、コントラストが低下することを改善している。
【０１２１】
以下に、１/４波長板３１及び位相差板３２を設けた構成による偏光状態の変化を、Ｌ１（Φ＝４５度）の光線について説明する。
【０１２２】
図１５（Ａ）は、光線Ｌ１（Φ＝４５度）における、１/４波長板３１の１度目の入射前の位置（Ｚ１）→１/４波長板３１の１度目の透過後の位置（Ｚ２）→１/４波長板３１の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板３１の２度目の透過後の位置（Ｚ４）の各位置での偏光状態の変化を図示したものである。
【０１２３】
図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の偏光状態の遷移をポアンカレ球で表したときの一部分を平面展開したものであり、図１５（Ａ）と同様に光線Ｌ１（方位角Φ＝４５度）の偏光方向の変化を示している。
【０１２４】
ＰＳ分離面２３ａで反射した光線Ｌ１の偏光軸の方位は、図１５（Ｃ）に示すように、Ｙ軸に対して−Ｘ軸側にθ１Ｉｎｉｔｉａｌ分傾いた方向である。この偏光の状態は、ＰＳ分離面２３ａに対するＳ偏光成分のＸ−Ｙ平面上への射影と一致し、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）のＺ１の位置で示すような直線偏光である。
【０１２５】
ＰＳ分離面２３ａから出射された光線がＸ軸方向に遅相軸をもつ１/４波長板３１を透過すると、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）のＺ２の位置で示すように、楕円偏光となる。その後、遅相軸がＹ軸に対し４５度−Ｘ軸側に傾いた位相差板３２を２回透過する。位相差板３２を２回透過した後は、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）上のＺ３の位置で示すような、楕円偏光に変換される。
【０１２６】
位相差板３２を２回透過した光線は、遅相軸がＹ軸方向の１/４波長板３１をもう一度透過する。１/４波長板３１を再度透過した後の光線は、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）上のＺ４の位置で示すような、直線偏光に変換される。つまり、ＰＳ分離面２３ａに再度入射する光線Ｌ１の偏光軸の方位は、図１５（Ｃ）に示すように、Ｙ軸に対してＸ軸側にθ１Ｆｉｎａｌ分傾いた方向である。
【０１２７】
すなわち、１/４波長板３１及び位相差板３２を設けることによって、偏光軸がθ１Ｉｎｉｔｉａｌの角度でＰＢＳ２３から出射された光が、偏光軸がθ１Ｆｉｎａｌに変換されてＰＢＳ２３に再入射される。
【０１２８】
ここで、θ１Ｉｎｉｔｉａｌ＜θ１Ｆｉｎａｌ  の関係が成立している（図１５（Ｃ）参照。）。また、|θ１Ｆｉｎａｌ − θ１Ｉｎｉｔｉａｌ|は、１度目の位相差板３２への入射位置（Ｚ２）から、２度目の位相差板３２の出射位置（Ｚ３）までの過程で生じる位相差によって決まる。ここでの位相差が大きければ|θ１Ｆｉｎａｌ − θ１Ｉｎｉｔｉａｌ|は大きくなり、位相差がなければθ１Ｆｉｎａｌ ＝ θ１Ｉｎｉｔｉａｌ、つまり、Ｙ軸方向に対して対称な偏光方向となる。
【０１２９】
同様に、光線Ｌ２（方位角φ＝１３５度）の各位置での偏光状態、光線Ｌ３（方位角φ＝２２５度）の各位置での偏光状態の変化、光線Ｌ４（方位角φ＝３１５度）の各位置での偏光状態の変化を考えると、ＰＢＳ２３と反射型画像変調素子２６との間に、垂直入射に対する遅相軸がＸ軸方向の１/４波長板３１と、光学軸がＺ方向でｎｏ＞ｎｅ（ｎｏ:常光線に対する屈折率、ｎｅ:異常光線に対する屈折率）を示す位相差板３２を設置することにより、１度目のＰＢＳ２３の反射後と２度目のＰＢＳ２３の入射前での直線偏光の状態が、Ｌ１からＬ４のすべての光線に対して、Ｙ軸を対称に反対方向に変化する。その変化量は、１度目のＰＢＳ２３の反射後の偏光軸のＸ−Ｙ平面への射影成分をそれぞれ、θ１Ｉｎｉｔｉａｌ、θ２Ｉｎｉｔｉａｌ、θ３Ｉｎｉｔｉａｌ、θ４Ｉｎｉｔｉａｌとし、再度ＰＢＳ２３に入射する直前の偏光軸のＸ−Ｙ平面への射影成分をそれぞれ、θ１Ｆｉｎａｌ、θ２Ｆｉｎａｌ、θ３Ｆｉｎａｌ、θ４Ｆｉｎａｌとすると、第１の実施の形態と同様に、以下のような関係が成立する。
θ１Ｉｎｉｔｉａｌ ＜ θ１Ｆｉｎａｌ
θ２Ｉｎｉｔｉａｌ ＞ θ２Ｆｉｎａｌ
θ３Ｉｎｉｔｉａｌ ＞ θ３Ｆｉｎａｌ
θ４Ｉｎｉｔｉａｌ ＜ θ４Ｆｉｎａｌ
【０１３０】
このような最初にＰＢＳ２３で反射したときの偏光方向と再度ＰＢＳ２３に再入射したときの偏光方向の変化の様子は、図７に示した２回目のＰＢＳ２３入射時のＳ偏光状態と一致している。よって、位相差板３２に対し適切な位相差を設定することによって、光線の偏光方向とＰＢＳ２３再入射の際のＳ偏光成分がより近づくことになる。
【０１３１】
以上のように１/４波長板３１及び位相差板３２を設けることによって、黒を表示する際にスクリーンに漏れてしまう光が減少するため、コントラストの高く、高品位な画像を実現できる。
【０１３２】
つぎに、位相差板３２に対して設定する位相差について検討する。
【０１３３】
第２の実施の形態の反射型プロジェクタにおいて、位相差板３２のΔｎ×ｄとコントラスト比の相対値との関係は、図１３に示した第１の実施の形態の関係と同様になる。
【０１３４】
従って、光の波長は５５０ｎｍとしたときには、各条件を変化させた場合であっても、位相差板３２の位相差（Δｎ×ｄ）が、１４０ｎｍ付近を中心とした±５０ｎｍの範囲のときに、コントラストが最大となる値がある。このことから、位相差板３２の光学軸に垂直に入射する光に対する屈折率差をΔｎ、位相差板の厚さ（Ｚ軸方向の距離）をｄとした場合、位相差板３２は、０．１６×λ ＜ Δｎ×ｄ ＜０．３５×λの範囲であることが望ましい。ここで、λはこの位相差板３２に入射する光の波長を表わしている。
【０１３５】
なお、位相差板３２の厚みｄをどの程度にするかは、ＰＢＳ２３の屈折率、光束の波長などで異なる。定性的には、同じΔｎを有する位相差板３２の場合、ＰＢＳ２３の屈折率が小さく、また、波長が長い程、最適な位相差板の厚みｄは大きくなる。
【０１３６】
また、ＰＢＳ２３、１/４波長板３１、位相差板３２が分離して配置されているが、これらのいずれかの組み合わせ又は全てを光学的に一体化してもよいのは第１の実施の形態と同様である。また、１/４波長板３１及び位相差板３２の並びも、１/４波長板３１と位相差板３２とが入れ替わっても良い。
【０１３７】
第３の実施形態
つぎに、第３の実施形態の反射型プロジェクタについて説明をする。
【０１３８】
なお、第３の実施の形態の反射型プロジェクタを説明するにあたり、第１の実施の形態又は第２の実施の形態で用いられた部材と同一の構成の部材については、図面中に同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。
【０１３９】
また、第１の実施の形態と同様に、第３の実施の形態でも、Ｘ軸,Ｙ軸,Ｚ軸により表された座標軸を用いて３次元空間の位置や方向を規定して、構成部材の説明を行う。
【０１４０】
（全体構成）
図１６に、本発明が適用された反射型プロジェクタ４０の構成を示した模式図を示す。
【０１４１】
反射型プロジェクタ４０は、ランプ１１と、インテグレーターレンズ１２と、ＰＳ変換素子１３と、コンデンサレンズ１４と、フィールドレンズ４１と、直線偏光子４２と、特定波長帯域偏光変換素子４３と、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）４４と、Ｒ用光変調光学系４５−Ｒと、Ｇ，Ｂ用光変調光学系４５−Ｇ，Ｂと、合成光学系４６と、投影レンズ２０とを備えている。
【０１４２】
ランプ１１から出射した白色光の光束は、一対のインテグレーターレンズ１２に入射する。インテグレーターレンズ１２を透過した光束は、ＰＳ変換素子１３に入射する。ＰＳ変換素子１３を透過した光束は、コンデンサレンズ１４を透過して、フィールドレンズ４１に入射される。
【０１４３】
フィールドレンズ４１には、コンデンサレンズ１４から出射された光束が入射される。フィールドレンズ４１は、光軸がＸ軸に平行となるように配置されている。フィールドレンズ４１は、入射された光束を発散発束にし、直線偏光子４２に対して照射する。
【０１４４】
直線偏光子４２は、平板の形状をした素子であり、入射された光束のうち一方向の偏光のみを出射するデバイスである。直線偏光子２２は、ＰＢＳ４４に対してＳ偏光となる一方向の偏光を透過し、その他の偏光を透過する。直線偏光子４２は、反射型の偏光子や、ある一方向の偏光を透過し、その他の偏光を吸収する吸収型の偏光子が用いられる。また、反射型の偏光子として、例えば、ＭＯＸＴＥＫ社により実用化されているワイヤーグリッドポラライザー等を用いても良い。
【０１４５】
直線偏光子４２を透過した光束は、特定波長帯域偏光変換素子４３に入射される。
【０１４６】
特定波長帯域偏光変換素子４３は、緑色、青色波長帯域の光に対しては何の作用もせず、赤色波長帯域の偏光軸を９０度回転させる。特定波長帯域偏光変換素子４３を透過した光束は、ＰＢＳ４４に入射する。
【０１４７】
ＰＢＳ４４は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する偏分離面（分離面）４４ａを有する偏光光分離素子である。ＰＳ分離面４４ａは、Ｚ−Ｘ平面に対して垂直に配置され、且つ、Ｙ軸とＺ軸とでなす平面（Ｘ軸に垂直な平面、以下、Ｙ−Ｚ平面という。）に対して４５°の角度に傾いている。
【０１４８】
ＰＳ分離面４４ａには、特定波長帯域偏光変換素子４３を通過した光が入射される。ＰＳ分離面４４ａは、直線偏光子４２から透過された一方向の偏光をＳ偏光とするように配置がされている。特定波長帯域偏光変換素子４３を通過した光は、赤色波長帯域のみの光の偏光方向が９０度回転している。従って、ＰＢＳ４４は、緑色、青色の光束（Ｓ偏光）は反射し、赤色の光束（Ｐ偏光）は透過する。
【０１４９】
ＰＢＳ４４で反射した青色，緑色波長帯域の光束（Ｓ偏光）は、Ｇ，Ｂ用光変調光学系４５−Ｇ，Ｂに入射される。また、ＰＢＳ４４で透過した赤色波長帯域の光束（Ｐ偏光）は、Ｒ用光変調光学系４５−Ｒに入射される。
【０１５０】
Ｇ，Ｂ用光変調光学系４５−Ｇ，Ｂは、１/４波長板４７と、位相差板４８と、青，緑用反射型画像変調素子４９とを備えている。
【０１５１】
ＰＢＳ４４で反射した青色，緑色波長帯域の光束は、１/４波長板４７及び位相差板４８を透過し、青，緑用反射型画像変調素子４９に入射する。青，緑用反射型画像変調素子４９は、映像信号のうちの青（Ｂ）及び緑（Ｇ）信号の合成信号が入力される。青，緑用反射型画像変調素子４９は、入力された合成信号に応じて、入射されたＳ偏光を空間変調する。具体的には、映像信号に応じて入射光（Ｓ偏光）を空間変調した結果、画像の明るい部分（白部分）では、Ｓ偏光の光がＰ偏光に変換されて反射され、画像の暗い部分（黒部分）ではＳ偏光の光がＳ偏光のまま反射する。青，緑用反射型画像変調素子４９から反射された光は、位相差板４８及び１/４波長板４７を通過して、ＰＳ分離面４４ａに再度入射される。ＰＳ分離面４４ａは、再度入射された光のＰ偏光の成分を透過し、Ｓ偏光の成分を反射する。
【０１５２】
Ｒ用光変調光学系４５−Ｒは、１/４波長板５０と、位相差板５１と、赤用反射型画像変調素子５２とを備えている。
【０１５３】
ＰＢＳ４４で透過した赤色波長帯域の光束は、１/４波長板５０及び位相差板５１を透過し、赤用反射型画像変調素子５２に入射する。赤用反射型画像変調素子５２は、映像信号のうちの赤（Ｒ）信号が入力される。赤用反射型画像変調素子５２は、入力された赤（Ｒ）信号に応じて、入射されたＰ偏光を空間変調する。具体的には、映像信号に応じて入射光（Ｐ偏光）を空間変調した結果、画像の明るい部分（白部分）では、Ｐ偏光の光がＳ偏光に変換されて反射され、画像の暗い部分（黒部分）ではＰ偏光の光がＰ偏光のまま反射する。赤用反射型画像変調素子５２から反射された光は、位相差板５１及び１/４波長板５０を通過して、ＰＳ分離面４４ａに再度入射される。ＰＳ分離面４４ａは、再度入射された光のＳ偏光の成分を反射し、Ｐ偏光の成分を透過する。
【０１５４】
Ｇ，Ｂ用光変調光学系４５−Ｇ，Ｂから出射されてＰＢＳ４４を透過した青色及び緑色帯域の光束、及び、Ｒ用光変調光学系４５−Ｒから出射されてＰＢＳ４４を反射した赤色波長帯域の光束は、合成光学系４６に入射される。
【０１５５】
合成光学系４６は、光学補償板５３と、特定波長帯域偏光変換素子５４と、直線偏光子５５とを備えている。合成光学系４６に入射された光束は、光学補償板５３、特定波長帯域偏光変換素子５４及び直線偏光子５５を順番に透過する。光学補償板５３は、緑色、青色波長帯域の光束の偏光軸を直線偏光子５５の透過軸にそろえ、赤色波長帯域の光束の偏光軸を直線偏光子５５の吸収軸にそろえる。特定波長帯域偏光変換素子５４は緑色、青色波長帯域の光に対しては何の作用もせず、赤色波長帯域の偏光軸を９０度回転させる。光学補償板５３及び特定波長帯域偏光変換素子５４の作用により、直線偏光子５５を透過する光束の偏光軸が透過軸に合わせられる。
【０１５６】
そして、直線偏光子５５を透過した光束は、投影レンズ２０を透過し、映像をスクリーン上（図示していない）に結像する。
【０１５７】
ここで、反射型プロジェクタ４０では、フィールドレンズ４１、直線偏光子４２、ＰＢＳ４４、１/４波長板４７、位相差板４８、並びに、青，緑用反射型画像変調素子４９の配置関係が、図２に示す第１の実施の形態のフィールドレンズ２１、直線偏光子２２、ＰＢＳ２３、１/４波長板２４、位相差板２５、並びに、反射型画像変調素子２６の配置関係と同一となっているか、又は、図１４に示す第２の実施の形態のフィールドレンズ２１、直線偏光子２２、ＰＢＳ２３、１/４波長板３１、位相差板３２、並びに、反射型画像変調素子４６の配置関係と同一となっている
このため、反射型プロジェクタ４０では、ＰＢＳ４４を反射して再入射させる位置に存在する光学系により生成される投影映像のコントラストを向上させることができる。
【０１５８】
さらに、反射型プロジェクタ４０では、ＰＢＳ４４を透過して再入射させる位置に存在する１/４波長板５０，位相差板５１，反射型画像変調素子５２により構成された光学系（以下、ＰＢＳ透過側光学系ともいう。）により生成される投影映像のコントラストを向上させている。
【０１５９】
（ＰＢＳ透過側光学系）
以下、ＰＢＳ透過側光学系について説明をする。
【０１６０】
なお、以下のＰＢＳ透過側光学系についての説明では、ＰＢＳ４４で透過した光線とＸ軸とのなす角（極角）をΘ、ＰＢＳで透過した光線のＹ−Ｚ平面への射影とＺ軸とのなす角（方位角）をΦとする。
【０１６１】
まず始めに、ＰＢＳ透過側光学系の部分について、１/４波長板５０と位相差板５１がない状態で、黒色（暗状態）を表示する場合を考える。１/４波長板５０と位相差板５１がない状態で黒色（暗状態）を表示する場合、ＰＢＳ４４に入射した光束のうちＰ偏光成分は、ＰＢＳ４４を透過して、反射型画像変調素子５２へと向かう。そして、反射型画像変調素子５２で反射して再度ＰＢＳ４４へ向かい、ＰＢＳ４４で再び透過することによって光源側（図１６中ｘ＜０の方向）へ戻る。しかし、Ｐ偏光成分をすべて透過しＳ偏光成分をすべて反射する理想的なＰＢＳ４４であっても、投影レンズ側（Ｚ＜０）方向へ反射してしまう成分がある。この反射成分は、コントラストを低下させてしまう。
【０１６２】
図１７（Ａ）は、光線Ｌ５の光路（Ｐ偏光）を模式的に示したものである。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のＰＢＳ４４と入射光のＰ偏光成分をＹ−Ｚ平面上に射影したものを模式的に示したものである。
【０１６３】
図１７に示すように、光軸に対して平行でない光が入射された場合、ＰＢＳ４４への１度目の入射時と２度目の入射時では、ＰＳ分離面４４ａに対するＰ偏光方向が異なる。
【０１６４】
図１８は、ＰＢＳ透過側光学系の部分のみを抽出したときにおいて、そのときのＰＳ分離面４４ａに対するＳ偏光の角度成分をＹ−Ｚ平面へ射影したものを光線Ｌ５〜光線Ｌ６について示している。図１８（Ａ）はＬ５（Φ＝４５度）を示し、図１８（Ｂ）  はＬ６（Φ＝１３５度）を示し、図１８（Ｃ）はＬ７（Φ＝２２５度）を示し、図１８（Ｄ）は  Ｌ８（Φ＝３１５度）を示している。図１８中のθｓiＦｉｒｓｔ （i＝5,6,7,8）は、Ｌ５〜Ｌ８のそれぞれの光線について、１度目にＰＢＳ４４に入射する際のＰ偏光成分のＹ−Ｚ平面への射影とＺ軸との間の角度を表している。図１７中のθｓiＳｅｃｏｎｄ  （i＝5,6,7,8）は、Ｌ５〜Ｌ８のそれぞれの光線について、反射型画像変調素子５２で反射した後にＰＢＳ４４に再入射した際のＰ偏光成分のＹ−Ｚ平面への射影とＺ軸との間の角度を表している。
【０１６５】
図１８に示すように、ＰＢＳ４４への１度目の入射時と２度目の入射時でＰ偏光の角度成分が変化し、Ｚ軸に対して逆向きを示すことになる。また、光線の方位角Φによって、θｓiＦｉｒｓｔ  （i＝5,6,7,8）とθｓiＳｅｃｏｎｄ  （i＝5,6,7,8）との大小関係は異なり、Ｌ５〜Ｌ８のそれぞれの光線に対し、
θＳ５Ｆｉｒｓｔ＜θＳ５Ｓｅｃｏｎｄ  （Φ＝  ４５度）
θＳ６Ｆｉｒｓｔ＞θＳ６Ｓｅｃｏｎｄ  （Φ＝１３５度）
θＳ７Ｆｉｒｓｔ＞θＳ７Ｓｅｃｏｎｄ  （Φ＝２２５度）
θｓ８Ｆｉｒｓｔ＜θｓ８Ｓｅｃｏｎｄ  （Φ＝３１５度）
【０１６６】
ＰＢＳ４４に入射（１度目）すると入射光のＰ偏光成分が透過し、その後光線は反射型画像変調素子２６で反射し、再度ＰＢＳ４４に入射（２度目）する。この際、図１８で示したようにＰＢＳ４４に１度目に入射したときと、２度目に入射したときではＰ偏光成分の方向が異なるため、２度目のＰＢＳ４４への入射の際はＳ偏光成分が生じ、その光線は投影レンズ（Ｚ＜０）の方向に反射してしまう。以上に示す現象は、Ｌ５〜Ｌ８で示す方位角の光線だけではなく、Φ＝０，１８０度方向以外のすべての光線に当てはまる。
【０１６７】
以上がＰＢＳ透過側光学系でコントラストを低下させている原因である。
【０１６８】
以上に示した要因による画像劣化を起こさないようにするためには、１度目のＰＢＳ４４の透過によって決まる光線の偏光状態を変化させ、２度目の入射の際の偏光状態を、ＰＳ分離面４４ａに対するＰ偏光成分と一致させる、もしくは近づければよい。
【０１６９】
そのため、反射型プロジェクタ４０の偏光光学系１８では、図１９に示すように、ＰＢＳ４４と反射型画像変調素子５２との間に、Ｙ軸方向に光学軸を有する１/４波長板５０と、Ｘ軸方向に光学軸を有するｎｏ＜ｎｅ（ｎｏ：常光線に対する屈折率、ｎｅ：異常光線に対する屈折率）となる位相差板５１とを設けて、コントラストが低下することを改善している。
【０１７０】
以下に、１/４波長板５０及び位相差板５１を設けた構成による偏光状態の変化を、Ｌ５〜Ｌ８の光線について説明する。
【０１７１】
図２０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、図９と同様に、光線Ｌ５（方位角φ＝４５度）の各位置での偏光状態の変化を図示し、図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、光線Ｌ６（方位角φ＝１３５度）の各位置での偏光状態の変化を図示し、図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、光線Ｌ７（方位角φ＝２２５度）の各位置（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４）での偏光状態の変化を図示し、図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、光線Ｌ８（方位角φ＝３１５度）の各位置での偏光状態の変化を図示する。
【０１７２】
図２０〜図２３に示した偏光状態の変化をまとめると、ＰＢＳ４４と反射型画像変調素子５２との間に、垂直入射に対する遅相軸がＹ軸方向の１/４波長板５０と、光学軸がＸ方向でｎｏ＜ｎｅ（ｎｏ:常光線に対する屈折率、ｎｅ:異常光線に対する屈折率）を示す位相差板５１を設置することにより、１度目のＰＢＳ４４の反射後と２度目のＰＢＳ４４の入射前での直線偏光の状態が、Ｌ５からＬ８のすべての光線に対して、Ｚ軸を対称に反対方向に変化している。また、その変化量は、１度目のＰＢＳ４４の反射後の偏光軸のＹ−Ｚ平面への射影成分をそれぞれ、θ１Ｉｎｉｔｉａｌ、θ２Ｉｎｉｔｉａｌ、θ３Ｉｎｉｔｉａｌ、θ４Ｉｎｉｔｉａｌとし、再度ＰＢＳ４４に入射する直前の偏光軸のＹ−Ｚ平面への射影成分をそれぞれ、θ１Ｆｉｎａｌ、θ２Ｆｉｎａｌ、θ３Ｆｉｎａｌ、θ４Ｆｉｎａｌとすると以下のような関係が成立する（図２０（Ｃ），図２１（Ｃ），図２２（Ｃ），図２３（Ｃ）参照。）。
θ５Ｉｎｉｔｉａｌ ＜ θ５Ｆｉｎａｌ
θ６Ｉｎｉｔｉａｌ ＞ θ６Ｆｉｎａｌ
θ７Ｉｎｉｔｉａｌ ＞ θ７Ｆｉｎａｌ
θ８Ｉｎｉｔｉａｌ ＜ θ８Ｆｉｎａｌ
【０１７３】
このような最初にＰＢＳ４４で反射したときの偏光方向と再度ＰＢＳ４４に再入射したときの偏光方向の変化の様子は、図１８に示した２回目のＰＢＳ４４入射時のＳ偏光状態と一致している。よって、位相差板５１に対し適切な位相差を設定することによって、光線の偏光方向とＰＢＳ４４再入射の際のＳ偏光成分がより近づくことになる。
【０１７４】
以上のように１/４波長板５０及び位相差板５１を設けることによって、黒を表示する際にスクリーンに漏れてしまう光が減少するため、コントラストの高く、高品位な画像を実現できる。
【０１７５】
また、１度目のＰＢＳ４４の透過によって決まる光線の偏光状態を変化させ、２度目の入射の際の偏光状態を、ＰＳ分離面４４ａに対するＰ偏光成分と一致させるには、上述した第２の実施の形態と同様に、図２４に示すように、ＰＢＳ４４と反射型画像変調素子５２との間に、Ｚ軸方向に光学軸を有する１/４波長板５０と、Ｘ軸方向に光学軸を有するｎｏ＞ｎｅ（ｎｏ：常光線に対する屈折率、ｎｅ：異常光線に対する屈折率）となる位相差板５１とを設けても、同じくコントラストが低下することができる。
【０１７６】
つぎに、位相差板５１に対して設定する位相差について検討する。
【０１７７】
第３の実施の形態の反射型プロジェクタ４０において、位相差板３２のΔｎ×ｄとコントラスト比の相対値との関係を測定すると、図１３に示した第１の実施の形態の関係と同様になる。
【０１７８】
従って、光の波長は５５０ｎｍとしたときには、１４０ｎｍ付近を中心として、±５０ｎｍ付近にコントラストが最大となる値がある。このことから、位相差板５１の光学軸に垂直に入射する光に対する屈折率差をΔｎ、位相差板の厚さ（Ｚ軸方向の距離）をｄとした場合、位相差板５１は、０．１６×λ ＜ Δｎ×ｄ ＜０．３５×λの範囲であることが望ましい。ここで、λはこの位相差板５１に入射する光の波長を表わしている。
【０１７９】
また、ＰＢＳ４４、１/４波長板５０、位相差板５１が分離して配置されているが、これらのいずれかの組み合わせ又は全てを光学的に一体化してもよいのは第１の実施の形態と同様である。また、１/４波長板５０及び位相差板５１の並びも、１/４波長板５０と位相差板５１とが入れ替わっても良い。
【０１８０】
第４の実施形態
つぎに、第４の実施形態の反射型プロジェクタについて説明をする。
【０１８１】
図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に、第４の実施形態の液晶プロジェクタの要部の構成図を示す。
【０１８２】
第４の実施形態の液晶プロジェクタは、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示すように、第１から第３の実施の形態の位相差板２５，３２，４８，５１と、反射型画像変調素子２６，４９，５２との間に、ＴＮ方式の反射型液晶素子の黒表示の際の複屈折を打ち消す作用を有する光学補償板７０が設けられた構成となっている。
【０１８３】
なお、第５の実施形態の液晶プロジェクタの構成要素のうち、光学補償板７０を除く構成要素は、第１〜第３の実施の形態と同一であるので、それらについての詳細な説明は省略する。
【０１８４】
第４の実施形態では、反射型画像変調素子２６，４９，５２としてＴＮ方式の反射型液晶素子を用いている。
【０１８５】
光学補償板７０は、ディスコティック液晶化合物など負の１軸性を有する位相差フィルムを用いたものであり、例えば富士フィルムのワイドービューフィルムなどを用いる。
【０１８６】
反射型画像変調素子２６，４９，５２としてＴＮ方式の液晶を用いるとともに、ディスコティック液晶化合物とともに用いることにより、液晶で反射する際の複屈折は打ち消され、もしくは小さくなり、近似的に反射面とみなすことが可能になる。
【０１８７】
また、反射型画像変調素子２６，４９，５２としてＶＡ方式の反射型液晶素子を用いる場合は、液晶素子の屈折率差（複屈折楕円体の長軸と短軸の差）をΔｎＬＣ、液晶相の厚さをｄＬＣ、光学補償板７０の屈折率差（複屈折楕円体の長軸と短軸の差）をΔｎＯＣ、光学補償板の厚さをｄＯＣとするとΔｎＬＣ ・ ｄＬＣ ＝ Δｎｏｐ・ｄＯＣを満たし、光学軸方向が等しい負の１軸性を有する位相差フィルムを用いればよい。このことにより、液晶で反射する際の複屈折が打ち消され、もしくは非常に小さくなり、近似的に単純な反射面とみなすことが可能となる。
【０１８８】
以上のように、光学補償板７０を用いることによって、反射型画像変調素子２６，４９，５２の複屈折の影響に関わらず、１／４波長板２４，３１，４７，５０及び位相差板２５，３２，４８，５１のみ場合と同等の作用を示すことになる。
【０１８９】
第５の実施形態
つぎに、第５の実施形態の反射型プロジェクタについて説明をする。
【０１９０】
図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に、第５の実施形態の液晶プロジェクタの要部の構成図を示す。
【０１９１】
第５の実施形態の液晶プロジェクタは、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示すように、位相差板７１を備えている。
【０１９２】
なお、第５の実施形態の液晶プロジェクタの構成要素のうち、位相差板７１を除く構成要素は、第１の実施の形態（図１）又は第３の実施の形態の図１９の位相差板２４,５１以外の構成と同一である。従って、第４の実施の形態については、位相差板７１を除く構成要素の詳細な説明は省略する。
【０１９３】
位相差板７１は、光を透過する際に、その光の位相差を、入射方向と光学軸との角度に応じて変化させる光学素子である。位相差板７１は、光学軸に対して平行に入射された光に対しては、位相差を生じさせない。位相差板７１は、ＰＢＳ２３を反射して１／４波長板２４を通過した光、又は、ＰＢＳ４４を透過して１／４波長板５０を通過した光が、垂直に入射される位置に設けられている。また、位相差板７１は、常光線に対する屈折率ｎｏとし、異常光線に対する屈折率ｎｅとしたときに、ｎｏ＞ｎｅの関係となっているものとする。
【０１９４】
ここで、第５の実施形態の液晶プロジェクタでは、反射型画像変調素子２６，５２としてＶＡ方式の反射型液晶素子を用いている。ＶＡ方式の反射型偏光素子は、ガラス基板の法線に対する配向方向をあらわすプレチルト角は比較的小さく、例えば、１０度以下である。
【０１９５】
一般に垂直配向の液晶の場合、液晶の配向方向に対し角度を持った光束が入射する際には、複屈折が生じる。これを防ぐための方法として、第４の実施形態に示したように光軸方向が等しい、負の１軸性をもつ位相差板（図２５光学補償板７０）を用いることが考えられる。その場合、位相差板の材料としては、サファイヤ結晶、ディスコティック液晶、光学フィルムなどが使われる。そして、液晶素子の光学軸に垂直に入射する光に対する常光と異常光の屈折率差をΔｎＬＣ、液晶相の厚さをｄＬＣ、光学補償板７０の光学軸に垂直に入射する光に対する常光と異常光の屈折率差をΔｎＯＣ、光学補償板７０の厚さをｄＯＣとすると、ΔｎＬＣ ・ ｄＬＣ ＝ Δｎｏｐ・ｄＯＣとすれば、反射型液晶素子の複屈折の影響を防ぐことができる。
【０１９６】
これに対して、第５の実施形態では、図２７（Ａ）に示すように、ΔｎＬＣ ・ ｄＬＣ ＞ Δｎｏｐ・ｄＯＣ  となり、ｎｏ＞ｎｅ（ｎｏ：常光線に対する屈折率、ｎｅ：異常光線に対する屈折率）となる位相差板７１を設置する。
【０１９７】
これにより、ＰＢＳ２３と反射型画像変調素子２６との間では、図２７（Ｂ）に示すように、光学軸をＹ軸方向にもつ１/４波長板２４と、光学軸をＺ軸方向にもち、ｎｏ＜ｎｅとなる位相差板２５がある場合（第１の実施の形態と同じ構成）とほぼ同等の作用を示すことになる。
【０１９８】
また、ＰＢＳ４４と反射型画像変調素子５２との間では、図２７（Ｂ）に示すように、光学軸をＹ軸方向にもつ１/４波長板５０と、光学軸をＸ軸方向にもち、ｎｏ＜ｎｅとなる位相差板５１（第３の実施の形態の図１９と同じ構成）がある場合とほぼ同等の作用を示すことになる。
【０１９９】
なお、第１の実施の形態等で説明したように、位相差板２５，５１は、
０．１６λ ＜ Δｎ×ｄ ＜０．３５λ  
の関係を満たすことが好ましい。ここで、Δｎは位相差板２５，５１の光学軸に垂直に入射する光に対する屈折率差、ｄは位相差板２５，５１の厚さ（Ｚ軸方向、もしくはＸ軸方向の距離）である。
【０２００】
このことから、第５の実施形態においては、位相差板７１と反射形液晶素子２６、５２とは、
０．１６λ ＜ ΔｎＬＣ・ｄＬＣ−Δｎｏｐ・ｄＯＣ  ＜０．３５λ
を満たすことが好ましい。
【０２０１】
第６の実施形態
つぎに、第６の実施形態の反射型プロジェクタについて説明をする。
【０２０２】
図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）に、第６の実施形態の液晶プロジェクタの要部の構成図を示す。
【０２０３】
第６の実施形態の液晶プロジェクタは、図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）に示すように、位相差板７２を備えている。
【０２０４】
なお、第６の実施形態の液晶プロジェクタの構成要素のうち、位相差板７２を除く構成要素は、第２の実施の形態（図１４）又は第３の実施の形態の図２４の位相差板３１,５１以外の構成と同一である。従って、第４の実施の形態については、位相差板７２を除く構成要素の詳細な説明は省略する。
【０２０５】
位相差板７２は、光を透過する際に、その光の位相差を、入射方向と光学軸との角度に応じて変化させる光学素子である。位相差板７２は、光学軸に対して平行に入射された光に対しては、位相差を生じさせない。位相差板７２は、ＰＢＳ２３を反射して１／４波長板３２を通過した光、又は、ＰＢＳ４４を透過して１／４波長板５０を通過した光が、垂直に入射される位置に設けられている。また、位相差板７２は、常光線に対する屈折率ｎｏとし、異常光線に対する屈折率ｎｅとしたときに、ｎｏ＞ｎｅの関係となっているものとする。
【０２０６】
ここで、第６の実施形態の液晶プロジェクタでは、反射型画像変調素子２６，５２としてＶＡ方式の反射型液晶素子を用いている。ＶＡ方式の反射型偏光素子は、ガラス基板の法線に対する配向方向をあらわすプレチルト角は比較的小さく、例えば、１０度以下である。
【０２０７】
一般に垂直配向の液晶の場合、液晶の配向方向に対し角度を持った光束が入射する際には、複屈折が生じるが、これを防ぐための方法として、ΔｎＬＣ ・ ｄＬＣ ＝ Δｎｏｐ・ｄＯＣの条件の光学補償板７０（図２５）を設ければよい。
【０２０８】
これに対して、第６の実施形態では、図２９（Ａ）に示すように、ΔｎＬＣ ・ ｄＬＣ ＜ Δｎｏｐ・ｄＯＣ  となり、ｎｏ＞ｎｅ（ｎｏ：常光線に対する屈折率、ｎｅ：異常光線に対する屈折率）となる位相差板７２を設置する。
【０２０９】
これにより、ＰＢＳ２３と反射型画像変調素子２６との間では、図２９（Ｂ）に示すように、光学軸をＸ軸方向にもつ１/４波長板３１と、光学軸をＺ軸方向にもち、ｎｏ＞ｎｅとなる位相差板３２がある場合（第２の実施の形態と同じ構成）とほぼ同等の作用を示すことになる。
【０２１０】
また、ＰＢＳ４４と反射型画像変調素子５２との間では、図２９（Ｂ）に示すように、光学軸をＺ方向にもつ１/４波長板５０と、光学軸をＸ軸方向にもち、ｎｏ＞ｎｅとなる位相差板５１がある場合（第３の実施の形態の図２４と同じ構成）とほぼ同等の作用を示すことになる。
なお、第１の実施の形態で説明をしたように、位相差板３１，５１は、
０．１６λ ＜ Δｎ×ｄ ＜０．３５λ  
の関係を満たすことが好ましい。ここで、Δｎは位相差板３１，５１の光学軸に垂直に入射する光に対する屈折率差、ｄは位相差板３１，５１の厚さ（Ｚ軸方向、もしくはＸ軸方向の距離）である。
【０２１１】
このことから、第６の実施形態においては、位相差板７２と反射形液晶素子２６、５２とは、
０．１６λ ＜Δｎｏｐ・ｄＯＣ−ΔｎＬＣ・ｄＬＣ＜０．３５λ
を満たすことが好ましい。
【０２１２】
第７の実施形態
つぎに、第７の実施形態の反射型プロジェクタについて説明をする。
【０２１３】
図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）に、第７の実施形態の液晶プロジェクタの要部の構成図を示す。
【０２１４】
第７の実施形態の液晶プロジェクタは、図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）に示すように、２軸位相差板７３を備えている。
【０２１５】
なお、第７の実施形態の液晶プロジェクタの構成要素のうち、２軸位相差板７３を除く構成要素は、第１の実施の形態（図１）又は第３の実施の形態の図１９の位相差板２４,５１以外の構成と同一である。従って、第７の実施の形態については、２軸位相差板７３を除く構成要素の詳細な説明は省略する。
【０２１６】
２軸位相差板７３は、平板形状とされ、位相差を生じさせる光学軸が、主面の面内方向及び主面の垂直方向の２本存在する２軸の位相差板である。２軸位相差板７３は、ＰＢＳ２３を反射して１／４波長板３２を通過した光、又は、ＰＢＳ４４を透過して１／４波長板５０を通過した光が、垂直に入射される位置に設けられている。
【０２１７】
第７の実施形態では、反射型画像変調素子２６，５２としてＶＡ方式の反射型液晶素子を用いている。なお、ＶＡ方式の反射型偏光素子は、図３１に示すように、ガラス基板の法線に対する液晶分子の光学軸をあらわすプレチルト角がθtiltであるとする。
【０２１８】
２軸位相差板７３は、主面内の直交する２方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）、２軸位相差板７３の厚み方向の屈折率をｎｚ、液晶素子の光学軸に垂直に入射する光の常光と異常光の屈折率差をΔｎＬＣ、反射型画像変調素子２６，５２の厚さをｄＬＣ、２軸位相差板７３の厚さをｄＯＣとすると、２軸位相差板７３は、下記式（１１），式（１２）に示すような条件のものとなる。
（ｎｘ−ｎｙ）・ｄＯＣ≧ΔｎＬＣ ・ｄＬＣ・ｓｉｎ２（θｔｉｌｔ）    …（１１）
（ｎｘ−ｎＺ）・ｄＯＣ＝  ΔｎＬＣ ・ｄＬＣ−Ｃ    （ Ｃ ＞ ０）     …（１２）
【０２１９】
また、２軸位相差板７３に垂直入射する光に対する遅相軸の方向と、反射型画像変調素子２６，５２に垂直に入射する光に対する遅相軸の方向とを直交させる。
式（１１）に対し、左辺＝右辺とすることにより面内方向に関する位相差を打ち消すことが可能となる。
【０２２０】
また、左辺＞右辺とすると、２軸位相差板７３自体の光学的なバラつきやムラがあったとしても、反射型画像変調素子２６，５２に対して電圧を印加することによって、黒色表示での液晶分子のプレチルト角を調整することが可能となり、コントラストの高い高品位な画像を容易に提供できるようになる。
【０２２１】
式（１２）においてＣ＝０の場合には、光軸方向の位相差を打ち消し、液晶の複屈折が光線に与える影響を打ち消すことが可能となる。
【０２２２】
しかし、第７の実施形態では、Ｃ ＞０とする。これにより、２軸位相差板７３とＶＡ方式の反射型画像変調素子２６，５２は、近似的に光軸方向に光学軸があり、ｎｅ ＞ ｎｏ （ｎｏ:常線に対する屈折率、ｎｅ：異常光線に対する屈折率）となる位相差板２５，５１とほぼ同等に見なすことができる。
【０２２３】
なお、第１の実施の形態等で説明したように、位相差板２５，５１は、
０．１６λ ＜ Δｎ×ｄ ＜０．３５λ  
の関係を満たすことが好ましい。ここで、Δｎは位相差板２５，５１の光学軸に垂直に入射する光に対する屈折率差、ｄは位相差板２５，５１の厚さ（Ｚ軸方向の距離）である。
【０２２４】
このことから、第７の実施形態においては、位相差板７３と反射形液晶素子２６、５２とは、
０．１６λ ＜ Ｃ  ＜０．３５λ  （ここでＣ＝ΔｎＬＣ ・ｄＬＣ-（ｎｘ−ｎＺ）・ｄＯＣ）
を満たすことが好ましい。
【０２２５】
また、ＰＢＳ２３，４４の屈折率を約１．８４、１／４波長板２４，５０の屈折率を約１．６２、射型画像変調素子２６，５２の異常光の最大屈折率を１．６３、常光の屈折率を１．４９、プレチルト角を１５度とした場合、Ｃ＝１４０ｎｍ付近でコントラストが最大になる。そのときの位相差板７３の位相差値は、
（ｎｘｎｙ） ・ｄＯＣ  ≧  ２ｎｍ
（ｎｘｎＺ） ・ｄＯＣ  ≒  ８０ｎｍ
程度が適切となる。
【０２２６】
また、第７の実施形態では、ＰＢＳ２３，４４と、１／４波長板２４，５０と、２軸位相差板７３とは、分離して設けられている。しかし、ＰＢＳ２３，４４と１／４波長板２４，５０とを固着すれば、表面反射が少なくなることにより、よりコントラストの高い照明装置が実現する。また、同様に、ＰＢＳ２３，４４と１／４波長板２４，５０と２軸位相差板７３それぞれを固着しても良い。また、より最適な方法としては、ＰＢＳ２３，４４と１／４波長板２４，５０とを固着し、さらに２軸位相差板７３がＸ−Ｙ平面（又はＹ−Ｚ平面）に平行な状態を保ったまま回転する機構を持つことが好ましい。こうすることによって、仮に１／４波長板２４，５０の光学軸の方向が製造上の誤差などの影響で目標の方向からずれた場合でも、２軸位相差板７３を回転させることによって、よりコントラストの高い条件を容易に実現することができることになる。
【０２２７】
（その他）
以上本実施の形態として、本発明を反射型液晶プロジェクタに適用する例について説明をしてきた。しかし、本発明は、反射型液晶プロジェクタに適用するのみならず、Ｓ偏光及びＰ偏光を分離する光学系であればどのような装置にも適用することができる。
【０２２８】
また、以上の実施の形態では、偏光ビームスプリッタの入射・出射面と反射面の角度は４５度であったが、本発明はこれに限らず、４５度以外の偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【０２２９】
また、１／４波長板及び位相差板は、高分子材料を延伸させたものや、水晶などの複屈折を有する結晶を用いた構造であるものが大半である。しかしながら、本発明では、複数の屈折率の異なる誘電体多層膜からなる構造、又は、ホログラム露光等により屈折率を周期的連続的に変化させた構造の１／４波長板及び位相差板を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２３０】
【図１】第１の実施の形態の反射型液晶プロジェクタの光学系の構成図である。
【図２】第１の実施の形態の要部の構成図である。
【図３】ビームスプリッタにより反射された光線及び極角及び方位角を示した図である。
【図４】ビームスプリッタのＰＳ分離面をＺ＞０の方向から見たときの各光線の偏光方向を示す図である。
【図５】ビームスプリッタを反射する光の光路を示した図である。
【図６】図５のビームスプリッタの入射光のＳ偏光成分をＸ−Ｙ平面上に射影したものを模式的に示した図である。
【図７】光線Ｌ１〜光線Ｌ４について、ビームスプリッタのＰＳ分離面に対するＳ偏光を、Ｘ−Ｙ平面へ射影したときの角度を示す図である。
【図８】極角が１０度の光線について、ビームスプリッタのＰＳ分離面に対するＳ偏光を、Ｘ−Ｙ平面へ射影したときの角度を表すグラフを示した図である。
【図９】光線Ｌ１（Φ＝４５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図１０】光線Ｌ２（Φ＝１３５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図１１】光線Ｌ３（Φ＝２２５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図１２】光線Ｌ４（Φ＝３１５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図１３】位相差板のΔｎ×ｄとコントラスト比の相対値との関係を示した図である。
【図１４】第２の実施の形態の反射型液晶プロジェクタの要部の構成図である。
【図１５】第２の実施の形態の光線Ｌ１（Φ＝４５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図１６】第３の実施の形態の反射型液晶プロジェクタの光学系の構成図である。
【図１７】（Ａ）はビームスプリッタを透過する光の光路を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のビームスプリッタの入射光のＰ偏光成分をＹ−Ｚ平面上に射影したものを模式的に示した図である。
【図１８】光線Ｌ５〜光線Ｌ８について、ビームスプリッタのＰＳ分離面に対するＰ偏光を、Ｙ−Ｚ平面へ射影したときの角度を示す図である。
【図１９】第３の実施の形態の要部の構成図である。
【図２０】光線Ｌ５（Φ＝４５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図２１】光線Ｌ６（Φ＝１３５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図２２】光線Ｌ７（Φ＝２２５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図２３】光線Ｌ８（Φ＝３１５度）について、１/４波長板の１度目の入射前の位置（Ｚ１）、１/４波長板の１度目の透過後の位置（Ｚ２）、１/４波長板の２度目の入射前の位置（Ｚ３）→１/４波長板の２度目の透過後の位置の各位置での偏光状態の変化を示した図である。
【図２４】第３の実施の形態の他の構成例の要部の構成図である。
【図２５】第４の実施の形態を説明するための反射型液晶プロジェクタの要部構成図である。
【図２６】第５の実施の形態を説明するための反射型液晶プロジェクタの要部構成図である。
【図２７】第５の実施の形態の位相差板を説明するための図である。
【図２８】第６の実施の形態を説明するための反射型液晶プロジェクタの要部構成図である。
【図２９】第７の実施の形態の位相差板を説明するための図である。
【図３０】第７の実施の形態を説明するための反射型液晶プロジェクタの要部構成図である。
【図３１】液晶分子の光学軸をあらわすプレチルト角を示す図である。
【図３２】従来の投影型画像表示装置における液晶素子近傍のデバイス構成を示す模式図である。
【図３３】従来の投影型画像表示装置におけるビームスプリッタの反射光路を示す図である。
【図３４】ＰＢＳと反射型液晶素子との間に、１／４波長板を設ける光学補償方法について説明するための図である。
【符号の説明】
【０２３１】
１０，４０  反射型プロジェクタ、２４，３１，４７，５０  １／４波長板、２５，３２，４８，５１  位相差板、２６，４９，５２  反射型画像変調素子
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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