(57)【要約】【課題】投射型映像表示装置の投射光学系の投射系ミラーには自由曲面ミラーが使用されているが、設計や製造が容易な平面ミラーを使用するようにしたい。【解決手段】複数のレンズを含み、投写面に最も近い位置に配置されたレンズは、光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を含まない位置に配置された傾斜投射光学系を用いて、投射系ミラーからの反射光が投射器本体に戻らないようにする。クロスプリズムの出射面に１／４波長板などによる偏光変換部を設け、色による反射率の違いを低減して色ムラの発生を防ぐ。【選択図】図７Ａ
2011075669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像表示面に表示された映像を投射して表示する投射型映像表示装置であって、
三原色光の各々に対しての映像を表示する映像表示素子と、
該映像表示素子を照明する照明光学系と、
前記映像表示素子からの光を色合成する色合成部と、
前記色合成部からの光を偏光変換する偏光変換部と、
前記偏光変換部から供給された光を所定の傾斜角度で斜め方向に出射する投射光学系と、
前記投射光学系からの光を投射する方向へ反射する平面ミラー
を備えたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、前記投射光学系は複数のレンズを含み、前記平面ミラーに最も近い位置に配置されたレンズは、光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を含まない位置に配置されたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、前記投射光学系は複数のレンズを含み、光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸が、前記色合成部の中心軸とは異なる位置にあることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、前記偏光変換部は１／４波長板であることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、前記偏光変換部は１／２波長板であることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、前記偏光変換部は色選択偏光回転素子であることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、前記色合成部がクロスプリズムであることを特徴とする投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投射型映像表示装置に係わり、特に投射系ミラーに平面ミラーを用いた色ムラの少ない投射型映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタをはじめとする投射型映像表示装置においては、色合成手段として用いるクロスプリズムにおいて、その処理の過程にて、Ｐ偏光とＳ偏光での反射率（透過率）の違いによる色ムラが発生することがあり、その対策について、特許文献１、特許文献２に開示されている。また、投射光学系について、像面への入射角度に関しての記載が特許文献３に開示されている。
【０００３】
特許文献１は、透過型スクリーン固有の偏光特性（フレネルレンズ）と、入射光の偏
光状態の組合せで色ムラが発生することを指摘し、位相差が５０００ｎｍの位相板を配置
することで擬似的に無偏光状態とし、色ムラを改善する方法を開示している。
特許文献２は、プロンプター（観察装置）に用いた４５度配置のハーフミラーでの反射率の差が波長５５０ｎｍで約１７％（＝Ｓ偏光約２２％−Ｐ偏光約５％）あり、色ムラが発生することを指摘し、波長板を配置して色ムラを改善することを開示している。
特許文献３は、投射距離を短くした超広角な投射光学系として、像面に対して斜めから投射する斜投射方式の投射光学系を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２１５４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１３３１１２号公報
【特許文献３】特開２００６−２９２９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の投射型映像表示装置においては、投射系ミラーには自由曲面ミラーが使われていた。自由曲面ミラーは平面ミラーと比較して設計や製造が難しく、コストも高くなり易い。それにもかかわらず自由曲面ミラーを使う理由は、主に次の二つである。一つは、平面ミラーの場合は反射光の一部が投射器本体に戻らないような光学系の設計が難しいことである。さらに一つは、特に大型な像面（スクリーンなど）に画像を映出する場合に、投射光の投射系ミラーへの入射角が大きくなることである。ミラーへの入射角が大きい場合は、前記したＰ偏光とＳ偏光での反射率の違いによる色ムラが発生しやすくなり、映出する画像の画質に悪い影響を及ぼす問題がある。
【０００６】
本発明の目的はこれら問題を解決し、投射系ミラーに平面ミラーを用いた色ムラの少ない投射型映像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明は、映像表示面に表示された映像を外部の像面に拡大・投射して表示する投射型映像表示装置であって、三原色光の各々に対して備えられた例えば液晶を有する映像表示素子と、該映像表示素子を照明する照明光学系と、前記映像表示素子から供給された光を色合成する色合成部と、前記色合成部から供給された光を偏光変換する偏光変換部と、前記偏光変換部から供給された光を所定の傾斜角度で斜め方向に出射する投射光学系と、前記投射光学系から供給される光を外部の像面に向けて反射する平面ミラーを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、投射系ミラーに平面ミラーを用いた色ムラの少ない投射型映像表示装置を提供でき、その画質の改善に寄与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】Ｐ偏光とＳ偏光の入射角と反射率の関係を示す図である。
【図２Ａ】従来の投射光学系の一断面から見たブロック図である。
【図２Ｂ】従来の投射光学系の別な一断面から見たブロック図である。
【図３】垂直面への映像表示での色ムラを示す概観図である。
【図４】水平面への映像表示での色ムラを示す概観図である。
【図５】本発明の一実施例における傾斜投写光学系の投写レンズの断面図である。
【図６】本発明の一実施例における傾斜投写光学系のレンズ構成と光線追跡結果を表す断面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施例における投射光学系の一断面から見たブロック図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施例における投射光学系の別な一断面から見たブロック図である。
【図８】本発明の一実施例における水平面への映像表示での偏光状態を示す図である。
【図９Ａ】１／４波長板の偏光変換作用を示す図である。
【図９Ｂ】１／２波長板の偏光変換作用を示す図である。
【図９Ｃ】色選択偏光回転素子の偏光変換作用を示す図である。
【図１０】投射系ミラーにおける入射角と反射率の関係を示す図である。
【図１１Ａ】１／４波長板の反射率に対する影響を示す第１の図である。
【図１１Ｂ】１／４波長板の反射率に対する影響を示す第２の図である。
【図１１Ｃ】１／４波長板の反射率に対する影響を示す第３の図である。
【図１２】本発明の一実施例における照明光学系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、色合成と色ムラについて述べたうえで、本発明の実施形態について図面を用いながら説明する。
【００１１】
投射型映像表示装置における色合成手段、若しくは色合成部としてのクロスプリズムへは、透過光をＰ偏光で入射させ、反射光をＳ偏光で入射させて色合成を行うことができる。先ずこの理由について、図１、図２Ａと図２Ｂを用いて説明する。
【００１２】
図１は、Ｐ偏光とＳ偏光の入射角と反射率の関係を示す図であり、空気中から透明な媒質へある角度でＰ偏光、Ｓ偏光それぞれの光が入射された場合の、反射率を表した図である。空気中での入射角α（図の横軸）と、媒質中（屈折率Ｎ）での屈折角βを用いて、Ｐ偏光の反射率ＲＰおよびＳ偏光の反射率ＲＳ（図の縦軸）は、式１で定まる。
ＲP＝｛ｔａｎ（α−β）／ｔａｎ（α＋β）｝2
ＲS＝｛ｓｉｎ（α−β）／ｓｉｎ（α＋β）｝2      ・・・（式１）
Ｓ偏光はＰ偏光に比べて反射率が大きく、媒質の屈折率Ｎ（＝ｓｉｎα／ｓｉｎβ）を１．５（ガラスなどが相当する）とした場合の図１に示す計算結果では、Ｐ偏光は入射角度が約５５度で反射率がほぼ０％となっている。このＰ偏光の反射率が０％となる角度がブリュースター角と呼ばれるものである。このブリュースター角について、自然光に対して、平板を所定の角度で配置することで、Ｓ偏光のみを反射させ、Ｐ偏光を全て透過することができる。尚、入射角度α＝０度の場合は、偏光による差は無く、反射率＝｛（Ｎ−１）／（Ｎ＋１）｝2＝４％となる。
【００１３】
次に、図２Ａと図２Ｂを用いて、投射系ミラーとしての自由曲面ミラーを有する投射光学系と、クロスプリズムの配置の関係について説明する。図２Ａは従来の投射光学系の一断面（ＸＺ断面）から見たブロック図であり、図２Ｂは従来の投射光学系の別な一断面（ＹＺ断面）から見たブロック図である。ＸＹＺ軸の方向を図中に示す。
図２Ａ及び図２Ｂで、映像表示素子２Ｒを出射する赤色光と、映像表示素子２Ｇを出射する緑色光と、映像表示素子２Ｂを出射する青色光は、ダイクロイック膜を十字状に内包するクロスプリズム３によって色合成される。色合成された赤色光、緑色光、青色光は、屈折系レンズ１１で屈折作用を、そして、投射系ミラー１２としての自由曲面ミラーで反射作用を受けで、像面３０に投射される。
【００１４】
ここで、３色の色光を合成するクロスプリズム３においては、１色に対しては透過作用
を、残りの２色に対しては反射作用を持つ。従って、図１の結果を図２Ａの映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの配置に適用すると、赤色をＳ偏光、緑色をＰ偏光、青色をＳ偏光と
して色合成することが望ましいことがわかる。
【００１５】
このクロスプリズム３においては、十字状のダイクロイック面の法線がＸＺ平面内に存
在するのに対して、投射系ミラー１２と像面３０の法線はＹＺ平面内に存在する。従って
図２Ｂに示すように、クロスプリズム３でＳ偏光であった赤色光と青色光は投射系ミラー１２と像面３０ではＰ偏光となり、逆に、クロスプリズム３でＰ偏光であった緑色光は投射系ミラー１２と像面３０ではＳ偏光となる。
【００１６】
次に、投射系ミラー１２で反射して像面３０に映出される映像に色ムラが発生する理由を、図３と図４を用いて説明する。図３は垂直面への映像表示での色ムラを示す概観図であり、図４は水平面への映像表示での色ムラを示す概観図である。
【００１７】
図３のように、テーブル４０上に水平に配置した投射型映像表示装置２０で、壁面５０などの垂直面へ映像を投射する場合は、入射角度の大きい映像光の正反射光（図中のＬ３）は天井６０に向かって反射するので、観察者がその反射光を観察することはない。像面に対して略正対した観察者が見る映像光は（図中のＬ１とＬ２）、壁面５０で乱反射した光なので、赤色、緑色、青色ともほぼ無偏光状態の映像光を観察することになるので、各色での反射率の差はなくなり、色ムラを観察することはない。
【００１８】
しかしながら、図４のように、テーブル４０上に垂直に配置した投射型映像表示装置２０で、テーブル４０の表面へ映像を投射する場合は、入射角度の大きい映像光の正反射光（図中のＬ３）を観察者が見ることが可能である。後記するように、像面３０に入射する光の入射角が例えば７０度などと大きい場合は、Ｐ偏光とＳ偏光とでは反射率に大きな違いがあり、Ｓ偏光の方が大きい。このため像面３０でＳ偏光である緑色の反射率が大きくなり、緑色の色ムラが生じた映像光が観察される。
【００１９】
次に本発明の実施形態を詳しく述べる。
【００２０】
まず本実施例においては、反射光学系の投射系ミラーには従来の自由曲面ミラーではなく、平面ミラーを用いることとし、投射系ミラーの設計や製造を容易にする。これにより同時に価格を低減することも期待できる。平面ミラーを用いるために本実施例では、前記したように反射光の一部が投射器本体に戻らないような光学系の設計が難しいことと、投射系ミラーへの入射角が大きくなりＰ偏光とＳ偏光での反射率の違いによる色ムラがさらに大きくなることを解決せねばならない。
【００２１】
本実施例では、さきに示した屈折系レンズ１１において次に述べるような傾斜投射型の光学系を適用する。投射系ミラーに対して色合成された赤色光、緑色光、青色光を傾斜投射することで、反射光の一部が投射器本体に戻らないような光学系を実現している。これについて図５と図６を用いて説明する。図５は本発明の一実施例における傾斜投写光学系の投写レンズの断面図であり、図６は本発明の一実施例における傾斜投写光学系のレンズ構成と光線追跡結果を表す断面図である。いずれも図１Ｂと同様にＹＺ断面で示している。
【００２２】
図５では投写光学系の説明の都合上、映像表示素子２Ｇとクロスプリズム３が右側に、投写面が左側にあるように表示している。
【００２３】
複数枚のレンズ（例えばＬ１〜Ｌ１６）により共有される光軸１１０と、映像表示素子２Ｇとクロスプリズム３の中心軸１００は互いにＹ軸方向にずれており、クロスプリズム３からレンズＬ１に入射する光の多くは、レンズＬ１の下半分から入射される。
【００２４】
最も投写面に近い位置に配置されたレンズＬ１７は例えばプラスチックの非球面レンズ形状であり、映像光束が通過するレンズの有効領域が傾斜投写光学系を構成する複数枚のレンズにより共有される光軸１１０を含まない位置に配置することで、画面周辺において結像する光束をＬ１７のレンズ形状単独で制御可能となり傾斜投写によって発生する台形歪みや超広角化に伴う収差（特に高次のコマ収差や非点収差）の補正を実現している。またＬ１７のレンズ形状は映像表示面有効領域の縦横比（アスペクト比）とほぼ等しい長方形、もしくは映像光束が通過する領域に合わせた台形形状とすることで結像性能を低下させる不要光を遮蔽する効果もある。さらに、前述のＬ１７の外形形状を光軸１１０に対称な円形状とはしないことで小型化が可能となりこの結果、本実施例の傾斜投写光学系を投写型映像表示装置の筐体内に収納した場合でも、Ｌ１７の外形を投写面に対向する面の画面垂直方向最大幅内に収めることが可能となると同時に、前述のＬ１７の外形中心が筐体の投写ミラーに対向する面の中心線より上に位置することで、外観上のバランスが良好となりデザイン性を大幅に向上できる。
【００２５】
すなわち、本実施例で用いる投射光学系は複数のレンズを含み、少なくも投写面に最も近い位置に配置されたレンズ（Ｌ１７）は、光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズ（例えばＬ１〜Ｌ１６）により共有される光軸を含まない位置に配置された傾斜投射光学系を形成している。
【００２６】
尚、図５においてはＬ１７のみレンズ形状を映像表示面有効領域の縦横比（アスペクト比）とほぼ等しい長方形もしくは映像光束が通過する領域に合わせた台形形状（同図では断面形状を図示）とするとしたが、本実施例の傾斜投写光学系を実現するレンズ構成においては、後に図６で示すようにＬ１４、Ｌ１５などのレンズについても映像光束が通過しない領域が存在するので、この領域を除いてレンズ外形形状を決定すれば光軸に対称な従来のレンズ外形形状に対して小型化が可能となり、この光学系を備えた投写型映像表示装置の小型化や軽量化には有効となる。
【００２７】
一方、Ｌ３とＬ１１もプラスチック製の非球面レンズであり、それぞれのレンズは映像光束が通過する有効領域が、傾斜投写光学系を構成する複数枚のレンズにより共有される光軸１１０を含んだ位置に配置されているため、光軸１１０に対して対称な非球面形状としている。本実施例の傾斜投写光学系を実現するための投写レンズはガラス１４枚、プラスチック３枚の１７枚構成で、４部品（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）構成のレンズ鏡筒により保持固定される。なお、投写距離を変更して拡大率を変化させた場合は前述した鏡筒Ｂ
３に対する鏡筒Ｂ４の相対位置を変化させることでフォーカス調整が可能となる。
【００２８】
図６は、図５に示した実施例と同様の作用を有する傾斜投射レンズ系について、光線追跡結果を示したものであり、ここでレンズはＬ１〜Ｌ１６を含んでいる。映像表示素子２Ｇよりクロスプリズム３を介して、傾斜投射レンズ系のレンズＬ１の多くは下半分に入射された入射光は、光軸１１０に対して上側へシフトするように進行し、例えばレンズＬ１４、Ｌ１５、Ｌ１６ではレンズの上半分のみを通過するように進行している。このため前記したようにレンズＬ１４、Ｌ１５、Ｌ１６は、光軸１１０よりも上の部分のみ存在すれば良い。
【００２９】
図６に示すようにレンズＬ１６から出射する光束は、図面上で上方向に大きく傾斜して出射されるので、前記したような投射系ミラーからの反射光が投射器本体に戻ることを防いでいる。
【００３０】
周知のように従来の投射光学系では、投射光は複数枚のレンズにより共有される光軸を中心にして真正面に出射されるので、投射系ミラーが平面ミラーであれば、その一部が投射器本体へ戻る問題があった。これに対して、本実施例では前記した傾斜投写光学系を使用することで、投射系ミラーを平面ミラーとすることを可能にしている。さらには前記したような装置の小型化や軽量化の効果もある。
【００３１】
次に、本実施例において投射系ミラーへの入射角が大きくなり、Ｐ偏光とＳ偏光での反射率の違いによる色ムラがさらに大きくなる問題を解決する方法につき、図７Ａ、図７Ｂ、図８〜図１１を用いて説明する。
【００３２】
図７Ａは本発明の一実施例における投射光学系の一断面（ＸＺ断面）から見たブロック図であり、図７Ｂは本発明の一実施例における投射光学系の別な一断面（ＹＺ断面）から見たブロック図である。ＸＹＺ軸の方向を図中に示す。
【００３３】
図７Ａと図７Ｂは、後述する照明光学系を省略し、映像表示素子２から像面３０までの偏光状態を説明する基本構成図である。各色用の映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを透過した映像光はクロスプリズム３で色合成された後に、屈折系レンズ１１と投射系ミラー１２Ａからなる投射光学系１によって、像面３０に拡大投射される。なお本実施例では投射系ミラー１２Ａは、前記したとおり平面ミラーであることが特徴である。
【００３４】
前記したように、緑色光用の映像表示素子２Ｇを透過した緑色光は、色合成手段としてのクロスプリズム３を透過するので、緑色光はクロスプリズム３に対してＰ偏光とすることが望ましい。赤色光用の映像表示素子２Ｒを透過した赤色光と、青色光用の映像表示素子２Ｂを透過した青色光は、クロスプリズム３で反射するので、クロスプリズム３に対して赤色光と青色光はＳ偏光とすることが望ましい。尚、クロスプリズム３に対するＰ偏光は、投射系ミラー１２と像面３０にとってはＳ偏光となり、クロスプリズム３に対するＳ偏光は、投射系ミラー１２と像面３０にとってはＰ偏光となる。
【００３５】
この構成において、クロスプリズム３の出射面に偏光変換部４としての１／４波長板を配置することを特徴としており、元々がＰ偏光である緑色光、Ｓ偏光である赤色光、青色光を、それぞれ円偏光として像面３０に投射することができる。
【００３６】
図８は、本発明の一実施例における水平面への映像表示での偏光状態を示す図である。ここでは、投射型映像表示装置２０につき構造体２１を介して垂直に縦置きとして、テーブル等の水平面を像面３０として投射した場合を示している。なお、構造体２１は、投射型映像表示装置２０と一体構造でも、別部品を取り付ける構造で良い。
【００３７】
反射光のうち、ＬＩ１は乱反射光となるので各色光の偏光状態による色ムラはそもそも発生しない。ＬＩ２は乱反射光に加え正反射光の成分も存在するが、入射角度が小さいので、仮に各色光の偏光状態が異なっても色ムラは問題とならない。最後に、ＬＩ３は正反射光の成分が多いので各色光で偏光状態が異なると、像面３０での反射率の差で色ムラが発生するが、さきに示したようにクロスプリズム３の出射面に偏光変換部４としての１／４波長板を配置したことにより、各色光をそれぞれ円偏光化しており、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ色光の入射角度による反射率の差がほとんどなく、ＬＩ３の反射光についても色ムラが発生しない。
【００３８】
次に、１／４波長板による各色光の偏光変換作用について、図９Ａを用いて詳細に説明する。図９Ａは、クロスプリズム３を出射した第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光（Ｐ偏光光とＳ偏光光）のそれぞれの偏光軸に対して、斜め４５度方向に偏光軸を有する１／４波長板４ａを配置することで、第１の直線偏光と第２の直線偏光を円偏光に変換している。第１の直線偏光から変換された円偏光と、第２の直線偏光から変換された円偏光は、厳密には回転方向がそれぞれ異なる円偏光となるが、像面３０での各色光の反射率は等しいために色ムラとしては検知されない。
【００３９】
次に、偏光変換部４として１／４波長板の代わりに、１／２波長板を使用する場合の各色光の偏光変換作用について、図９Ｂを用いて詳細に説明する。図８の光線図において、１／４波長板を用いた場合には偏光変換部４を透過した各色光は円偏光となっていたが、１／２波長板を用いた場合には各色光は振動方向が４５度と−４５度の２種類の直線偏光となる点が異なる。即ち、像面３０の法線と、入射光線を含む平面で定義される入射面に対して、４５度傾いた振動方向の直線偏光は、Ｐ偏光とＳ偏光のベクトル成分に２分される。同様に、−４５度傾いた振動方向の直線偏光についても、Ｓ偏光とＰ偏光のベクトル成分に２分される。従って、結果的に各色光の偏光状態が同等となる。
【００４０】
図９Ｂにおいて、クロスプリズム３を出射した第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光（Ｐ偏光光とＳ偏光光）に対して、第１の直線偏光に対して斜め６７．５度方向に偏光軸を有する１／２波長板４ｂを配置することで、第１の直線偏光は振動軸が１３５度回転した第１１の直線偏光に変換される。この位置関係は、第２の直線偏光にとっては、２２．５度方向に偏光軸を有する１／２波長板となるので、第２の直線偏光の振動軸が４５度回転した第１２の直線偏光に変換される。このため、像面３０での各色光の反射率は等しいために色ムラとしては検知されない。
【００４１】
次に、偏光変換部４として、色選択偏光回転素子を使用する場合の各色光の偏光変換作用について、図９Ｃを用いて詳細に説明する。色選択偏光回転素子４ｃは、特定の色光（波長帯域）の可視光の偏光方向を選択的に９０度回転させるものである。すなわち、特定の波長帯域の可視光に対して選択的にλ／２板として機能する。図９Ｃは、波長帯域約５００〜６００ｎｍのＧ色光に対して選択的に偏光回転を行い、他の帯域のＢ色光とＲ色光に対しては偏光回転を行わないものである。図７Ａの場合、色選択偏光回転素子にはＧ色光がＰ偏光状態で入射するので、素子通過後Ｓ偏光状態に変換される。一方Ｂ色光とＲ色光はＳ偏光状態で入射するが、素子通過してもそのままの状態である。この結果、色選択偏光回転素子４ｃを通過した各色光（Ｒ色光，Ｇ色光，Ｂ色光）は全てＳ偏光状態となる。このため、像面３０での各色光の反射率は等しいために色ムラとしては検知されない。また、色選択偏光回転素子により、各色光（Ｒ色光，Ｇ色光，Ｂ色光）を全てP偏光状態とした場合も、色ムラを抑制できることは言うまでもない。
【００４２】
図１０は投射系ミラーをアルミニウムで形成した時の、入射光の入射角（横軸）と反射率（縦軸）の関係を、Ｐ偏光とＳ偏光に対して示したものである。
【００４３】
入射角度４５度の場合は、Ｓ偏光とＰ偏光での反射率の差は６％しかないが、入射角度５５％では差が１０％となり、さらに、入射角度が７０度の場合では反射率の差は１８％である。本実施例のような偏光変換部４を用いない場合には、Ｐ偏光とＳ偏光の反射率の差だけでも色ムラが発生することになる。
【００４４】
従来の自由曲面ミラーを用いた投射系ミラーにおいて、最も入射角の大きい部分の入射角を例えば４６度程度にすることができるが、同じ投射条件において平面ミラーを使用した場合、最大６６度程度となる。従って、本実施例に示したような偏光変換部４は、平面ミラーを使用する上で重要な構成要素であることが分かる。
【００４５】
次に図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに、１／４波長板の有無による反射率の違いを実測データで示す。図１１Ａは入射角６０度、図１１Ｂは入射角４５度、図１１Ｃは入射角３０度の場合である。図の縦軸は反射率である。図の横軸は入射光の波長であり、元々がＳ偏光である青色光は４００ｎｍ級、元々がＰ偏光である緑色光は５００ｎｍ級、元々がＳ偏光である赤色光は６００ｎｍ級である。
【００４６】
１／４波長板がない場合には、入射角が大きいほど緑色光と他の二つの光との反射率の差が大きくなり、緑に寄った色ムラが発生するが、１／４波長板があればこのような問題はなくなることをこれらの図が示している。
【００４７】
なお、前記したように１／２波長板、あるいは、色選択偏光回転素子を用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
【００４８】
ここで、本発明の一実施例における上記の映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを照明する照明光学系について、図１２を用いて説明する。図１２で、光源ユニット１０１は発光部である管球１０１ａと反射面としてのリフレクタ１０１ｂを含んでいる。楕円形状のリフレクタ１０１ｂの第１焦点位置に配置した管球１０１ａから出射した光束は、リフレクタ１０１ｂの第２焦点位置に集光するように反射する。光束サイズが小さくなった集光光束は、平行化作用を有する凹レンズ１０２により平行光束に変換される。なお、リフレクタ１０１ｂを放物面形状とした場合は、平行化作用としての凹レンズ１０２は不要となる。
【００４９】
凹レンズ１０２を出射した平行光束は、第１マルチレンズアレイ１０３ａの各セルレンズにより部分光束に分割されて、第１マルチレンズに対応した第２マルチレンズアレイ１０３ｂの各セルレンズ上に集光する。集光した各部分光束は、直線偏光化手段１０４で一旦、振動方向が直交する２つに直線偏光に分離され、一方の直線偏光の振動方向を他方の振動方向に合わせることで、振動方向が一方向の直線偏光に変換される。直線偏光化手段１０４を出射した各部分光束は、重畳レンズ１０５により各色用の映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに重畳して照射される。なお、重畳レンズ１０５と映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの間の光路には、光路の折り曲げるための反射ミラー１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄと、色分解光学手段としてのダイクロイックミラー１０７ａと１０７ｂ、そして、各映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの手前には、投射光束の主光線を平行化するコリメータレンズ１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂが配置される。光路長の異なる赤色の光路には、重畳した光束を赤色用の映像表示素子２Ｒの位置に写像するためのリレーレンズ１０９、１１０を配置している。
【００５０】
このようにして映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂには、管球１０１ａから供給された光束が入射される。
【００５１】
以上の実施形態はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば傾斜投写光学系の投写レンズや照明光学系の構成を示したが、これに限定するものではない。偏光変換部は１／４波長板や１／２波長板や色選択偏光回転素子に限定するものではない。さらに多くの異なる実施形態が考えられるが、いずれも本発明の範疇にある。
【符号の説明】
【００５２】
１：投射光学系、２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ：映像表示素子、３：クロスプリズム、４：偏光変換部、１１：屈折系レンズ、１２，１２Ａ：投射系ミラー、２０：投射型映像表示装置、３０：像面、１０１：光源ユニット。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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