(57)【要約】      （修正有）【課題】不要光による影響を低減しつつ、より高画質な画像を投射することが可能な色分離合成系を提供する。【解決手段】光源１からの光束のうち青の色光を液晶パネル９Ｂに導き、赤の色光を液晶パネル９Ｒに導くための色分離合成系が、青の色光及び赤の色光のうち、一方の色光を他方の色光と異なる方向に導くＰＢＳ１３と、１／４波長板１０Ｂと、を備える。さらに、液晶パネル９Ｂ及び液晶パネル９Ｒのうち、液晶パネル９Ｂに青の色光を導くとともに、液晶パネル９Ｂに赤の色光が導かれることを抑制する色分離素子１５と、を備える。そして、１／４波長板１０Ｂおよび色分離素子１５は、液晶パネル９ＢとＰＢＳ１３との間に設けられており、色分離素子１５は、青の色光を透過させ、赤の色光を反射する特性を有し、ＰＢＳ１３と１／４波長板１０Ｂとの間に設けられている。【選択図】図１
2015222418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束のうち第１の色光を第１の光変調素子に導き、前記第１の色光と波長が異なる第２の色光を第２の光変調素子に導くための色分離合成系であって、
前記第１の色光及び前記第２の色光のうち、一方の色光を他方の色光と異なる方向に導く第１の偏光素子と、
第１の位相差付与部と、
前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子のうち、前記第１の光変調素子に前記第１の色光を導くとともに、前記第１の光変調素子に前記第２の色光が導かれることを抑制する第１の光学部と、を備え、
前記第１の位相差付与部および前記第１の光学部は、前記第１の光変調素子と前記第１の偏光素子との間に設けられており、
前記第１の光学部は、前記第１の色光を透過させ、前記第２の色光を反射する特性を有し、
前記第１の光学部は、前記第１の偏光素子と前記第１の位相差付与部との間に設けられている、
ことを特徴とする色分離合成系。
【請求項２】
前記第２の色光の比視感度は、前記第１の色光の比視感度よりも高い、
ことを特徴とする請求項１に記載の色分離合成系。
【請求項３】
第２の位相差付与部と、
前記第２の光変調素子に、前記第２の色光を導くとともに、前記第２の光変調素子に前記第１の色光が導かれることを抑制する第２の光学部と、を備え、
前記第２の位相差付与部および前記第２の光学部は、前記第２の光変調素子と前記第１の偏光素子との間に設けられており、
前記第２の光学部は、前記第２の色光を透過させ、前記第１の色光を反射する特性を有し、
前記第２の光学部は、前記第１の偏光素子と前記第２の位相差付与部との間に設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の色分離合成系。
【請求項４】
前記光源からの光束のうち、前記第１の色光及び前記第２の色光を、前記第１の色光及び前記第２の色光と波長が異なる色光である第３の色光と異なる方向に導く第３の光学部と、
前記第３の色光のうち、第１の偏光方向の光束を、前記第１の偏光方向の光束と偏光方向が異なる第２の偏光方向の光束と異なる方向に導く第２の偏光素子と、
第３の位相差付与部と、
前記第１の色光を変調し、第１の変調光を出射する前記第１の光変調素子と、
前記第２の色光を変調し、第２の変調光を出射する前記第２の光変調素子と、
前記第３の色光を変調し、第３の変調光を出射する第３の光変調素子と、
前記第１の変調光と、前記第２の変調光と、前記第３の変調光とを合成する光合成素子と、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の色分離合成系と、
を備えることを特徴とする色分離合成装置。
【請求項５】
前記第１の光変調素子の長手方向に平行な方向を第１の方向とし、
前記第１の光変調素子の短手方向に平行な方向を第２の方向とし、
前記第１の偏光素子の面のうち、前記第１の方向および前記第２の方向と平行で、前記第３の光学部からの光束が入射する面を入射面とし、
前記入射面のうち、前記第１の偏光素子に入射する光束が前記入射面を照明する領域を、第１の領域とし、
前記第１の光変調素子のうち、前記第１の偏光素子から出射する光束が前記第１の光変調素子を照明する領域を、第２の領域とし、
前記第１の領域の前記第１の方向の寸法をＤ１とし、
前記第１の領域の前記第２の方向の寸法をＤ２とし、
前記第２の領域の前記第１の方向の寸法をＰ１とし、
前記第２の領域の前記第２の方向の寸法をＰ２とするとき、
Ｐ１＞Ｐ２
１．１＜（Ｄ１−Ｐ１）／（Ｄ２−Ｐ２）＜２．０
を満足することを特徴とする請求項４に記載の色分離合成装置。
【請求項６】
光源装置と、
請求項４または５に記載の色分離合成装置と、
前記光源装置からの光束を、請求項４または５に記載の色分離合成装置へ導く照明光学系と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色分離合成系およびこれを用いた色分離合成装置、画像表示装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクターには、ＲＧＢのカラー画像を投射するために、光源からの白色の光束をＲＧＢに分離し、液晶パネルに導き、液晶パネルで変調された光束を再び合成する色分離合成系が用いられている。
【０００３】
このような色分離合成系として、特許文献１がある。
【０００４】
特許文献１では、１つのＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）に２色の反射型液晶パネルを配置することで、小型化を可能とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５４２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のＰＢＳはＳ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる特性をもつが、全てのＳ偏光成分を反射し、全てのＰ偏光成分を透過させるわけではない。実際には、本来ＰＢＳで反射されるはずが、ＰＢＳを透過してしまうＳ偏光成分と、本来ＰＢＳを透過するはずが、ＰＢＳに反射されてしまうＰ偏光成分という２種類の不要光が存在している。
【０００７】
前述の特許文献１に開示されている構成において、不要光が投射光学系へ導かれてしまい、投射される画像のコントラストが悪化するおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、不要光による影響を低減しつつ、より高画質な画像を投射することが可能な色分離合成系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の色分離合成系は、
光源からの光束のうち第１の色光を第１の光変調素子に導き、前記第１の色光と波長が異なる第２の色光を第２の光変調素子に導くための色分離合成系であって、
前記第１の色光及び前記第２の色光のうち、一方の色光を他方の色光と異なる方向に導く第１の偏光素子と、
第１の位相差付与部と、
前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子のうち、前記第１の光変調素子に前記第１の色光を導くとともに、前記第１の光変調素子に前記第２の色光が導かれることを抑制する第１の光学部と、を備え、
前記第１の位相差付与部および前記第１の光学部は、前記第１の光変調素子と前記第１の偏光素子との間に設けられており、
前記第１の光学部は、前記第１の色光を透過させ、前記第２の色光を反射する特性を有し、
前記第１の光学部は、前記第１の偏光素子と前記第１の位相板との間に設けられている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、不要光による影響を低減しつつ、より高画質な画像を投射することが可能な色分離光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例で示す色分離合成系を搭載した画像表示装置の構成を説明する図
【図２】合成プリズム１７の特性を示す図
【図３】本発明の第１実施例で示す色分離合成系におけるＢ光路の詳細を示す図
【図４】液晶パネル９Ｂに対する入射光と出射光におけるＳ偏光光の方向を示す図
【図５】合成プリズム１７に対する入射光におけるＳ偏光光の方向を示す図
【図６】液晶パネル９Ｂに対する入射光と出射光におけるＰ偏光光の方向を示す図
【図７】液晶パネル９Ｂに対する入射光と液晶パネル９Ｂの関係を示す図
【図８】本発明の第２実施例で示す色分離合成系を搭載した画像表示装置の構成を説明する図
【図９】本発明の第３実施例で示す色分離合成系を搭載した画像表示装置の構成を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状それらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、構成部品の形状などは、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨で規定されたものではない。
【００１３】
〔第１実施例〕
図１は、本発明の第１実施例で示す色分離光学系を搭載した画像表示装置の構成を説明する図である。
【００１４】
光源（ランプの発光部）１から全方向に射出した光束は、放物面リフレクタ２によって略平行光束となって射出される。もちろん、完全な平行光束である必要はなく、使用に耐える範囲で若干発散していても収束していても構わない。
【００１５】
この平行光束は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ３に入射し、第１のレンズアレイ４ａによって複数の部分光束に分割され、その各々の部分光束が集光される。各々の部分光束は第２のレンズアレイ４ｂ近傍に集光され、各々の部分光束が各々光源像（２次光源像）を形成する。第２のレンズアレイ４ｂを射出した部分光束は、偏光変換素子５によって、所定の偏光方向に揃えられ、コンデンサーレンズ６によって集光され、反射型液晶パネル９を重畳的に照明する。
【００１６】
なお、偏光変換素子５は、複数のＰＢＳとミラーと１／２波長板で構成されており、本実施例において、偏光変換素子５に入射した光束はＰ偏光光に変換される。
【００１７】
以上のＵＶ−ＩＲカットフィルタ３からコンデンサーレンズ６により、照明光学系１００が構成される。
【００１８】
ダイクロイックミラー７（第３の光学部）はＢ（青）とＲ（赤）の色光を反射し、Ｇ（緑）の色光を透過する特性を備える。
【００１９】
ＰＢＳ８（第２の偏光素子）は、Ｇの色光のうち、Ｐ偏光方向の光束を、Ｐ偏光方向の光束と偏光方向が異なるＳ偏光方向の光束と異なる方向に導く。具体的には、ＰＢＳ８は、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射するＰＢＳである。
【００２０】
９（９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ）はそれぞれ、Ｒの色光用の液晶パネル、Ｇの色光用の液晶パネル、Ｂの色光用の液晶パネルである。液晶パネル９は、色光を変調し、変調光を出射する光変調素子である。本実施例において、液晶パネル９は、反射型液晶素子である。
【００２１】
１／４波長板１０（１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ）はそれぞれ、Ｒの色光用の１／４波長板（第２の位相差付与部）、Ｇの色光用の１／４波長板（第３の位相差付与部）、Ｂの色光用の１／４波長板（第１の位相差付与部）である。
【００２２】
１１はＰ偏光光を透過する入射側偏光板であり、１２はＲの色光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの色光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。
【００２３】
ＰＢＳ１３はＰ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射するＰＢＳ（第１の偏光素子）であり、偏光分離面１３ａを有する。
【００２４】
１４はＳ偏光光を透過するＧの色光用の出側偏光板である。
【００２５】
１５は、ＰＢＳ１３と１／４波長板１０Ｂとの間に設けられ、液晶パネル９Ｂと、液晶パネル９Ｒのうち、液晶パネル９ＢにＢの色光を導くとともに、液晶パネル９ＢにＲの色光が導かれることを抑制する色分離素子である。具体的に、色分離素子１５は、Ｂの色光のうちＰ偏光光を透過させることで、Ｂの色光を液晶パネル９Ｂに導き、Ｒの色光のＳ偏光光を反射することでＲの色光が液晶パネル９Ｂに導かれることを抑制する光学的作用を有する第１の光学部である。なお、色分離素子１５を備えることによる効果については、後述の通りである。
【００２６】
合成プリズム１７（光合成素子）は図２に示す特性を持っており、Ｂ、Ｇの色光に対してはＢの色光を透過し、Ｇの色光を反射するダイクロイックミラーとして作用する。一方、Ｒの色光に対しては、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射するＰＢＳとして作用する。すなわち、合成プリズム１７は、Ｂの変調光と、Ｒの変調光と、Ｇの変調光とを合成する。
【００２７】
言い換えれば、合成プリズム１７は、Ｂの変調光と、Ｒの変調光と、Ｇの変調光に含まれる画像光を、非画像光とは異なる方向に導く。ここで、変調光とは、液晶パネル９で変調され、液晶パネル９から出射する光である。また、画像光とは、Ｂの変調光、Ｒの変調光、Ｇの変調光に含まれ、スクリーン等の被投射面に投射されるべき光であり、非画像光は、スクリーン等の被投射面に投射されるべきではない光である。
【００２８】
以上のダイクロイックミラー７から合成プリズム１７により、色分離合成系２００が構成される。
【００２９】
１８は投射光学系であり、上記の照明光学系１００、色分解合成光学系２００および投射光学系により画像表示光学系が構成される。
【００３０】
以上が、画像表示装置の構成である。次に、照明光学系１００を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、Ｇの光路について説明する。
【００３１】
ダイクロイックミラー７を透過したＧの色光はＰＢＳ８に入射して偏光分離面でＰ偏光光が透過し、液晶パネル９Ｇへと至る。液晶パネル９Ｇにおいては、Ｇの色光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のうちＰ偏光成分は、再びＰＢＳ８の偏光分離面を透過し、光源側に戻され、非画像光として除去される。一方、画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、ＰＢＳ８の偏光分離面で反射され、Ｓ偏光光を透過する出側偏光板１４を透過し、画像光として合成プリズム１７に向かう。
【００３２】
このとき、ＰＢＳ８と液晶パネル９Ｇとの間に設けられた１／４波長板１０Ｇの進相軸または遅相軸は、ＰＢＳ８への入射光の光軸と反射光の光軸を含む平面に略垂直な方向に調整されている。これにより、ＰＢＳ８の偏光分離面への入射角が４５°ではない入射光の偏光方向を、所望の偏光方向に変換することが可能となる。なお、１／４波長板１０Ｇは、ＰＢＳ８へ入射するＧの色光の偏光方向を変換する位相板である。
【００３３】
一方、ダイクロイックミラー７を反射したＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板１１に入射する。そしてＲとＢの色光は、入射側偏光板１１から出射した後、波長選択性位相差板１２に入射する。波長選択性位相差板１２は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転させる作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光光として、Ｂの色光はＰ偏光光としてＰＢＳ１３に入射する。
【００３４】
Ｓ偏光光としてＰＢＳ１３に入射したＲの色光は、ＰＢＳ１３の偏光分離面で反射され、液晶パネル９Ｒへと至る。また、Ｐ偏光光としてＰＢＳ１３に入射したＢの色光は、ＰＢＳ１３の偏光分離面を透過して液晶パネル９Ｂへと至る。
【００３５】
液晶パネル９Ｒに入射したＲの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再びＰＢＳ１３の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、非画像光として除去される。一方、画像変調されたＲの反射光のうちＰ偏光成分はＰＢＳ１３の偏光分離面を透過して画像光として合成プリズム１７に向かう。
【００３６】
すなわち、ＰＢＳ１３は、Ｂの色光及びＲの色光のうち、一方の色光を他方の色光と異なる方向に導く偏光素子である。
【００３７】
また、ＰＢＳ１３を透過したＢの色光は、色分離素子１５を透過して、液晶パネル９Ｂに入射し、画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再びＰＢＳ１３の偏光分離面を透過して光源側に戻され、非画像光として除去される。一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分はＰＢＳ１３の偏光分離面で反射して画像光として合成プリズム１７に向かう。
【００３８】
このとき、ＰＢＳ１３と液晶パネル９Ｒおよび９Ｂの間に設けられた１／４波長板１０Ｒおよび１０Ｂの進相軸または遅相軸を、１／４波長板１０Ｇと同様に調整する。これにより、ＲおよびＢの色光それぞれの偏光方向を、所望の偏光方向に変換することができる。
【００３９】
なお、１／４波長板１０Ｂは、ＰＢＳ１３から出射するＢの色光の偏光方向を変換し、１／４波長板１０Ｒは、ＰＢＳ１３へ入射するＲの色光の偏光方向を変換する位相板である。
【００４０】
こうして１つの光束に合成され、ＰＢＳ１３から出射したＲとＢの色光は、合成プリズム１７に入射する、合成プリズム１７に入射したＲとＢの色光は合成プリズム１７を透過し、Ｇの色光と合成されて投射光学系１８に至る。
【００４１】
そして、合成されたＲ、Ｇ、Ｂの画像光は、投射光学系１８によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。
【００４２】
以上説明した光路は液晶パネル９が白表示を行う場合である。以下に液晶パネル９が黒表示を行う場合での光路を説明する。
【００４３】
ダイクロイックミラー７を透過したＧの色光のＰ偏光光はＰＢＳ８に入射して偏光分離面を透過し、Ｇ用の反射型液晶表示素子９Ｇへと至る。液晶パネル９Ｇが黒表示を行う場合、Ｇの色光は画像変調されないまま反射される。したがって、液晶パネル９Ｇで反射された後もＧの色光はＰ偏光光のままである為、再びＰＢＳ８の偏光分離面を透過し、光源側に戻され、非画像光として除去される。
【００４４】
次に、ＲとＢの色光の光路について説明する。
【００４５】
ダイクロイックミラー７で反射されたＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板１１に入射する。そしてＲとＢの色光は、入射側偏光板１１から出射した後、波長選択性位相差板１２に入射する。波長選択性位相差板１２は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光光として、Ｂの色光はＳ偏光光としてＰＢＳ１３に入射する。Ｓ偏光光としてＰＢＳ１３に入射したＲの色光は、ＰＢＳ１３の偏光分離面で反射され、液晶パネル９Ｒへと至る。
【００４６】
Ｐ偏光光としてＰＢＳ１３に入射したＢの色光は、ＰＢＳ１３の偏光分離面を透過して、液晶パネル９Ｂへと至る。液晶パネル９Ｒは黒表示の為、液晶パネル９Ｒに入射したＲの色光は画像変調されないまま反射される。したがって、液晶パネル９Ｒで反射された後もＲの色光はＳ偏光光のままである為、再びＰＢＳ１３の偏光分離面で反射され、波長選択性位相差板１２により、Ｐ偏光光に変換される。Ｐ偏光光に変換されたＲの色光は、再び入射側偏光板１１を通過して光源側に戻され、非画像光として除去される為、黒表示となる。
【００４７】
一方、液晶パネル９Ｂに入射したＢの色光は液晶パネル９Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。したがって、液晶パネル９Ｂで反射された後もＢの色光はＰ偏光光のままである為、再びＰＢＳ１３の偏光分離面を透過し、入射側偏光板１１を透過して光源側に戻されて非画像光として除去される。
【００４８】
このように、ＲＧＢの色光が非画像光として除去されるために、黒表示を行うことができる。
【００４９】
以上が、反射型液晶パネルを搭載した画像表示装置の構成についての説明である。以上の説明においては、ＰＢＳの特性に関して、例えば、ＰＢＳが、ＰＢＳに入射する光束に含まれるＳ偏光光の１００％を反射し、ＰＢＳに入射する光束に含まれるＰ偏光光の１００％を透過させるという理想状態を前提としていた。しかしながら、実際はそのような理想状態ではなく、Ｓ偏光光を反射し、Ｐ偏光光を透過させるＰＢＳを透過してしまうＳ偏光光や、反射されてしまうＰ偏光光も存在する。このような、理想状態であれば、ＰＢＳを透過あるいはＰＢＳで反射されるはずの光束のうち、理想状態とは異なり、ＰＢＳで反射されるあるいはＰＢＳを透過してしまう光束を不要光とする。
【００５０】
本実施例における不要光として、黒表示時のＧ光路においては、ＰＢＳ８でわずかに反射されてしまうＰ偏光光がある。Ｂ光路においては、ＰＢＳ１３をわずかに透過してしまうＲの色光のＳ偏光光がある。Ｒ光路においては、ＰＢＳ１３でわずかに反射されてしまうＢの色光のＰ偏光光がある。例えば黒表示状態においては、これらの不要光がスクリーン等に投影されてしまい、投影画像のコントラストが悪化するおそれがある。
【００５１】
ここで、各色光の比視感度は、Ｇ：Ｒ：Ｂ＝８０：１６：４程度であり、Ｒの比視感度はＢの比視感度の４倍である。したがって、ＲとＢの不要光のうち、特にＲの不要光による影響を低減することが望ましい。すなわち、第２の色光の比視感度は、第１の色光の比視感度よりも高い。
【００５２】
コントラストの悪化を抑制する手段として、ＰＢＳの特性をより理想状態に近づけ、不要光の量を低減する方法がある。しかし、理想的なＰＢＳの特性を実現することは困難である。
【００５３】
そこで、本実施例においては、ＰＢＳ１３と１／４波長板１０Ｂとの間に、色分離素子１５を設け、投射光学系１８に入射してしまう不要光の量の低減をする。これにより、不要光による影響を低減しつつ、より高画質な画像を投射することが可能な色分離合成系を提供することができる。
【００５４】
以下に、色分離素子１５を設けることで、不要光による影響、すなわちコントラストの悪化を低減しつつ、より高画質な画像を投射することが可能な色分離合成系の原理について、具体的に説明する。
【００５５】
図３は、波長選択性位相差板１２以降のＢの色光およびＲの色光の光路を図示している。図３において、光線Ｒ１はＰＢＳ１３へ入射するＢの色光およびＲの色光を示しており、光線Ｒ２は液晶パネル９ＢからＰＢＳ１３へ向かうＢの色光およびＲの色光を示している。
【００５６】
なお、偏光光Ｒ１Ｓｓ、Ｒ１Ｐｐ、Ｒ２Ｄ、Ｒ２Ｐｐは、後述する偏光方向に偏光している光束である。
【００５７】
図４は、ＰＢＳ１３へ入射する光線Ｒ１及び液晶パネル９ＢからＰＢＳ１３へ向かう光線Ｒ２に含まれるＲの色光の偏光方向について、図３のＡ視の方向から見た図である。また、図５は、ＰＢＳ１３から合成プリズム１７へ向かう光線Ｒ３に含まれるＲの色光の偏光方向について、図３のＢ視の方向から見た図である。
【００５８】
最初に、色分離素子１５が無い場合について、図４（ａ）及び図５（ａ）を用いて説明する。図４（ａ）及び図５（ａ）は、色分離素子１５が無い場合の光線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に含まれるＲの色光の偏光方向を示す図である。
【００５９】
図４（ａ）に示すように、光線Ｒ１に含まれるＲの色光は、水平方向Ｈと平行なＸ軸方向と平行な方向に振動する偏光光Ｒ１Ｓである。ここで、光線Ｒ１が偏光分離面１３ａへ入射する方向と偏光分離面１３ａの法線ベクトルとに平行な平面を基準面とする。このとき、反射軸１３Ｓｉは、基準面と直交する平面内で光線Ｒ１と直交する方向を向いている。すなわち、反射軸１３Ｓｉは、偏光光Ｒ１Ｓの偏光方向とは無関係に決まる偏光方向である。
【００６０】
理想状態においては、偏光光Ｒ１Ｓのうち、反射軸１３Ｓｉと平行な成分の偏光光であるＲ１ＳｓはＰＢＳ１３で反射され、液晶パネル１０Ｒへ向かう。言い換えれば、ＰＢＳ１３は、反射軸１３Ｓｉと平行な偏光光を反射し、反射軸１３Ｓｉと垂直な偏光光を透過するような特性を備えている。
【００６１】
しかしながら、前述のように実際には、偏光光Ｒ１Ｓｓの一部は、反射軸１３Ｓｉと平行であってもＰＢＳ１３を透過し、液晶パネル９Ｂへ向かってしまい、不要光となる。
【００６２】
ＰＢＳ１３を透過した偏光光Ｒ１Ｓｓは、黒表示状態においては液晶パネル９Ｂで変調されないが、１／４波長板１０Ｂを２回透過して、再びＰＢＳ１３へ入射する。すなわち、偏光光Ｒ１Ｓｓは、Ｘ軸に対して反時計回りに傾いた方向に偏光しているが、液晶パネル９ＢからＰＢＳ１３へ向かう偏光光Ｒ２Ｓｓは、偏光光Ｒ１Ｓｓとは逆に、Ｘ軸に対して時計回りに傾いた方向に偏光している。
【００６３】
反射軸１３Ｓｏは、光線Ｒ２が偏光分離面１３ａへ入射する方向と偏光分離面１３ａの法線ベクトルを含む平面と直交し、かつ光線Ｒ２を含む平面内で振動する偏光光の方向である。すなわち、反射軸１３Ｓｏは、偏光光Ｒ２Ｓｓの偏光方向とは無関係に決まる偏光方向である。
【００６４】
偏光光Ｒ２Ｓｓに対するＰＢＳ１３における反射軸１３Ｓｏは、偏光光Ｒ１Ｓｓに対するＰＢＳ１３における反射軸１３Ｓｉとは逆に、Ｘ軸に対して時計回りに傾いた方向となる。これは、光線Ｒ１が偏光分離面１３ａへ入射する方向と、光線Ｒ２が偏光分離面１３ａへ入射する方向は、Ｙ軸を中心に対称になっているためである。
【００６５】
より詳細には、前述のように、反射軸１３Ｓｉおよび反射軸１３Ｓｏは、光線Ｒ１あるいはＲ２が偏光分離面１３ａへ入射する方向と偏光分離面１３ａの法線ベクトルを含む平面と直交し、かつ光線Ｒ１あるいはＲ２を含む平面内で振動する偏光光の方向である。光線Ｒ２は液晶パネル９Ｂで反射されるために、光線Ｒ１が偏光分離面１３ａへ入射する方向と、光線Ｒ２が偏光分離面１３ａへ入射する方向は、Ｙ軸を中心に対称になっている。一方、偏光分離面１３ａの法線ベクトルは一定であり、反射軸は光線の進行方向に対して直交する。
【００６６】
このため、反射軸１３Ｓｏは、反射軸１３Ｓｉとは逆に、Ｘ軸に対して時計回りに傾いた方向となる。言い換えれば、反射軸１３Ｓｉ及び反射軸１３Ｓｏは、Ｙ軸に直交するＸ軸を中心に対称となる。
【００６７】
偏光光Ｒ２Ｓｓの偏光方向は反射軸１３Ｓｏと同様に、Ｘ軸に対して時計回りに傾いた方向である。したがって、黒表示状態にもかかわらず、偏光光Ｒ２Ｓｓは不要光として、ＰＢＳ１３によって反射され、光線Ｒ３として合成プリズム１７へ入射する。
【００６８】
ＰＢＳ１３から合成プリズム１７へ入射する間に、偏光光Ｒ２Ｓｓの偏光方向は変更されない。このため、光線Ｒ３の偏光方向を示す偏光光Ｒ３Ｓｓは、図５（ａ）に示すように、偏光光Ｒ２Ｓｓと同様に、Ｘ軸に対して、時計回りに傾いた方向である。
【００６９】
合成プリズム１７は、Ｒの色光に対しては、ＰＢＳ１３と同様の特性を有するＰＢＳとして作用する。反射軸Ｒ３Ｓｉは、光線Ｒ３が合成プリズム１７の偏光分離面１７ａへ入射する方向と偏光分離面１７ａの法線ベクトルを含む平面と直交し、かつ光線Ｒ３を含む平面内で振動する偏光光の方向である。すなわち、合成プリズム１７は、反射軸１７Ｓｉと平行な偏光光は反射し、反射軸と垂直な偏光光を透過する。
【００７０】
光線Ｒ３に対する合成プリズム１７における反射軸１７Ｓｉは、図５（ａ）に示すように、Ｘ軸に対して反時計回りに傾いた方向である。また、偏光光Ｒ３Ｓｓは、Ｘ軸に対して時計回りに傾いた方向である。このため、偏光光Ｒ３Ｓｓのうち、反射軸１７Ｓｉと垂直な成分は、合成プリズム１７を透過し、投射光学系１８へ向かい、スクリーン等に投影されてしまう。
【００７１】
つまり、色分離素子１５が無い場合には、黒表示状態であるにも関わらず、Ｂ光路に混入したＲの色光の不要光がスクリーン等に投影されてしまい、投影画像のコントラストが悪化するおそれがある。
【００７２】
以上が、色分離素子１５が無い場合についての説明である。次に、本実施例のように、色分離素子１５が有る場合について、図４（ｂ）および図５（ｂ）を用いて説明する。
【００７３】
偏光光Ｒ１Ｓｓのうち、一部はＰＢＳ１３を透過し、液晶パネル９Ｂへ向かってしまうのは、前述の色分離素子１５が無い場合と同様である。しかし、色分離素子１５が有る場合には、偏光光Ｒ１Ｓｓは１／４波長板１０Ｂを透過せずに色分離素子１５によって反射され、ＰＢＳ１３に入射する。これは、Ｂの色光を透過し、Ｒの色光を反射する特性を備える色分離素子１５を、ＰＢＳ１３と１／４波長板１０Ｂの間に設けているためである。
【００７４】
色分離素子１５によって反射された偏光光Ｒ２Ｓｓは、１／４波長板１０Ｂを透過しないために、偏光方向は、偏光光Ｒ１Ｓｓから変化せず、図４（ｂ）に示すように、Ｘ軸に対して反時計回りに傾いた方向である。偏光光Ｒ２Ｓｓのうち、反射軸１３Ｓｏと垂直な成分Ｒ２Ｄは、ＰＢＳ１３を透過するため、合成プリズム１７へ向かう不要光の量を低減することができる。すなわち、上述のように、黒表示状態にもかからず、色分離素子１５が無いことによって生じるコントラストの悪化を抑制することができる。
【００７５】
一方、偏光光Ｒ２Ｓｓのうち、反射軸１３Ｓｏと平行な成分Ｒ２Ｃは、ＰＢＳ１３によって反射され、合成プリズム１７へ入射する。
【００７６】
つまり、前述の色分離素子１５が無い場合には、偏光光Ｒ２ＳｓのほとんどがＰＢＳ１３から合成プリズム１７へ向かってしまう。これに対して、色分離素子１５がある場合には、偏光光Ｒ２Ｓｓのうち成分Ｒ２ＣのみがＰＢＳ１３から合成プリズム１７へ向かう。したがって、色分離素子１５によって、黒表示状態において、ＰＢＳ１３から合成プリズム１７へ向かう偏光光Ｒ２Ｓｓの量を低減することができる。
【００７７】
ＰＢＳ１３によって反射され、合成プリズム１７へ入射する偏光光Ｒ３Ｓｓ、すなわち成分Ｒ２Ｃは、図５（ｂ）に示すように、色分離素子１５が無い場合と同様に、Ｘ軸に対して時計回りに傾いた方向に偏光している。このため、色分離素子１５が無い場合と同様に、偏光光Ｒ３Ｓｓのうち、反射軸１７Ｓｉと垂直な成分は、合成プリズム１７を透過し、投射光学系１８へ向かい、スクリーン等に投影されてしまう。しかしながら、前述のように、色分離素子１５が有る場合には、偏光光Ｒ３Ｓｓの量を低減することができるため、スクリーン等に投影されてしまう不要光の量も低減することができる。
【００７８】
このように、色分離素子１５を、１／４波長板１０ＢとＰＢＳ１３との間に設けることで、不要光による影響を低減しつつ、より高画質な画像を投射することが可能な色分離合成系を提供することができる。
【００７９】
なお、今まではＲの色光について説明したが、黒表示状態におけるＢの色光については、以下のように１／４波長板１０Ｂを備えることによって、投射光学系１８へ導かれることを抑制することができる。
【００８０】
図６は、ＰＢＳ１３に入射する光線Ｒ１および液晶パネル９ＢからＰＢＳ１３へ向かう光線Ｒ２のうち、Ｂの色光についての偏光状態を示す図である。図６（ａ）は、１／４波長板１０Ｂが無い場合の図である。
【００８１】
図６（ａ）に示すように、光線Ｒ１に含まれるＢの色光は、水平方向Ｈと直交するＺ軸方向と平行な方向に振動する偏光光Ｒ１Ｐである。また、透過軸１３Ｐｉは、光線Ｒ１が偏光分離面１３ａへ入射する方向と偏光分離面１３ａの法線ベクトルを含む平面内で決まる偏光光の偏光方向である。すなわち、透過軸１３Ｐｉは、偏光光Ｒ１Ｐの偏光方向とは無関係に決まる偏光方向である。
【００８２】
理想状態においては、偏光光Ｒ１Ｐのうち、透過軸１３Ｐｉと平行な成分の偏光光であるＲ１ＰｐはＰＢＳ１３を透過する。言い換えれば、ＰＢＳ１３は、透過軸１３Ｐｉと平行な偏光光を透過させ、透過軸１３Ｐｉと垂直な偏光光を反射するような特性を備えている。
【００８３】
ＰＢＳ１３を透過した偏光光Ｒ１Ｐｐは、黒表示状態においては液晶パネル９Ｂで変調されないために、そのままの偏光方向で反射され、ＰＢＳ１３へ向かう。すなわち、この場合には、液晶パネル９ＢからＰＢＳ１３へ向かう偏光光Ｒ２Ｐｐは、偏光光Ｒ１Ｐｐと同様に、Ｚ軸に対して反時計回りに傾く方向に偏光している。
【００８４】
透過軸１３Ｐｏは、光線Ｒ２が偏光分離面１３ａへ入射する方向と偏光分離面１３ａの法線ベクトルを含む平面内で振動する方向である。すなわち、透過軸１３Ｐｏは、偏光光Ｒ２Ｐの偏光方向とは無関係に決まる偏光方向である。
【００８５】
偏光光Ｒ２Ｐｐに対するＰＢＳ１３における透過軸１３Ｐｏは、偏光光Ｒ１Ｐｐに対するＰＢＳ１３における透過軸１３Ｐｉとは逆に、Ｚ軸に対して時計回りに傾いた方向となる。これは、前述の反射軸１３Ｓｏと反射軸１３Ｓｉの偏光方向の違いと同様の原理によるものである。
【００８６】
偏光光Ｒ２Ｐｐのうち、透過軸１３Ｐｏと垂直な成分は、ＰＢＳ１３によって反射され、合成プリズム１７へ向かってしまう。すなわち、黒表示状態において、色光が合成プリズム１７へ向かうことは好ましくはないが、１／４波長板１０Ｂが無い場合には、Ｂの色光の一部が合成プリズム１７へ向かってしまう。
【００８７】
合成プリズム１７は、前述のように、ＢおよびＧの色光に対しては、Ｂの色光を透過し、Ｇの色光を反射するダイクロイックミラーとして作用する。したがって、合成プリズム１７へ向かってしまう偏光光Ｒ２Ｐｐの一部は、Ｂの色光であるために、合成プリズム１７を透過し、投影レンズ１８へ向かい、スクリーン等へ投射されてしまう。その結果、コントラストが悪化するおそれがある。
【００８８】
以上が、１／４波長板１０Ｂが無い場合についての説明である。次に、本実施例のように、１／４波長板１０Ｂが有る場合について、図６（ｂ）を用いて説明する。
【００８９】
偏光光Ｒ１ＰｐがＰＢＳ１３を透過するまでは、前述の１／４波長板１０Ｂが無い場合と同様である。１／４波長板１０Ｂがある場合には、Ｂの色光が１／４波長板１０Ｂを２回透過するために、偏光光Ｒ２Ｐｐは、偏光光Ｒ１Ｐｐと異なり、Ｚ軸に対して時計回りに傾いた方向に偏光する。また、前述のように、偏光光Ｒ２Ｐｐに対するＰＢＳ１３における透過軸１３Ｐｏは、偏光光Ｒ１Ｐｐに対する方向とは逆に、Ｚ軸に対して時計回りに傾いた方向となる。すなわち、１／４波長板１０Ｂが有る場合には、偏光光Ｒ２Ｐｐの偏光方向と透過軸１３Ｐｏが一致することで偏光光Ｒ２ＰｐがＰＢＳ１３を透過するために、合成プリズム１７へ向かってしまう不要光の量を低減することができる。その結果、コントラストの悪化を抑制することができる。
【００９０】
以上が、本発明の実施例で示す構成の色分離合成系によって得られる効果である。本発明の実施例では、上述の効果をより強くするため、あるいは、その他の効果を得るために、次に述べる構成も備える。ただし、本発明は、次の述べる構成の全てをもつ色分離合成系に限定されるものではない。
【００９１】
本実施例において更に好ましい条件について説明する。ＰＢＳ１３から液晶パネル９Ｂまでの光学系のｙｚ断面を図７（ａ）、ｘｙ断面を図７（ｂ）に示す。
【００９２】
ここで、液晶パネル９Ｂの長手方向に平行な方向をｘ軸方向（第１の方向）とし、液晶パネル９Ｂの短手方向に平行な方向をｚ軸方向（第２の方向）とし、ｘ軸方向及びｚ軸方向に直交する方向をｙ軸方向（第３の方向）とする。
【００９３】
さらに、ＰＢＳ１３の面のうち、ｘ軸方向およびｚ軸方向と平行で、ダイクロイックミラー７からの光束が入射する面を入射面とする。本実施例において、ＰＢＳ１３はプリズム型ＰＢＳであり、プリズム型ＰＢＳを構成するプリズムの面のうち、ダイクロイックミラー７からの光束が入射する面を入射面ＩＳとしている。言い換えれば、本実施例において、プリズム型ＰＢＳを構成するプリズムの面のうち、液晶パネル９Ｂから最も離れた位置にある面を入射面ＩＳとしている。
【００９４】
さらに、入射面ＩＳのうち、ＰＢＳ１３に入射する光束が入射面ＩＳを照明する領域の一部を、ＰＢＳ有効照明領域ＤＡ（第１の領域）とする。また、液晶パネル９Ｂのうち、ＰＢＳ１３から出射する光束が液晶パネル９Ｂを照明する領域を、パネル有効照明領域ＰＡ（第２の領域）とする。
【００９５】
より具体的には、本実施例において、ＰＢＳ有効照明領域ＤＡは、ＰＢＳ１３に入射する光束が入射面ＩＳを照明する領域のうち、最大輝度の５０％で区切った領域である。
【００９６】
同様に、本実施例において、パネル有効照明領域ＰＡは、ＰＢＳ１３から出射する光束が液晶パネル９Ｂを照明する領域のうち、最大輝度の５０％で区切った領域である。
【００９７】
さらに、領域ＤＡのｘ軸方向の寸法をＤ１とし、領域ＤＡのｚ軸方向の寸法をＤ２とし、領域ＰＡのｘ軸方向の寸法をＰ１とし、領域ＰＡのｚ軸方向の寸法をＰ２とするとき、
Ｐ１＞Ｐ２
１．１＜（Ｄ１−Ｐ１）／（Ｄ２−Ｐ２）＜２．０
を満足することが好ましい。
【００９８】
さらに好ましくは、
１．２＜（Ｄ１−Ｐ１）／（Ｄ２−Ｐ２）＜１．８
を満足すると良い。
【００９９】
上記条件を満たすことによる効果について説明する。なお、本発明の実施例においては、Ｄ１はＰ１よりも大きく、Ｄ２はＰ２よりも大きい。
【０１００】
図７（ａ）に示すように、偏光分離面１３ａの法線ベクトルが存在する断面において、一般に、偏光分離面１３ａへ入射する複数の光線の入射角度が、可能な限り等しくなるように光学系を設計する。これにより、投影画像のコントラストが向上することが知られている。これは、ＰＢＳを構成するプリズムに用いられるガラスや偏光分離面に設けられた膜に用いられる材料の屈折率といった膜特性によって、偏光分離面が偏光分離を行う効率が最大となる入射角度が決まるためである。すなわち、偏光分離面への入射する光束の入射角度は、可能な限り、偏光分離を行う効率が最大となる入射角度との差が小さいことが望ましい。
【０１０１】
このような入射角度を実現するためには、例えば絞りによって偏光分離面へ入射する光線を、所定の入射角度よりも入射角度が小さいものに限る方法が考えられる。しかし、そのままでは、光源から出射した光束のうち、液晶パネルへ入射しない光線が増え、利用効率が低下し、かつ、投影画像の明るさが低下するおそれがある。
【０１０２】
そこで、図７（ｂ）に示すように、偏光分離面１３ａの法線ベクトルが存在せず、液晶パネル９Ｂの長手方向と平行な断面においては、図７（ａ）に示す断面における入射角度よりも、入射角度が大きい光線が液晶パネル９へ入射するようにする。すなわち、図７（ｂ）に示す断面におけるＦナンバーを、図７（ａ）に示すＦナンバーよりも小さくする。これにより、図７（ａ）で示す断面において低下してしまうおそれのある投影画像の明るさを向上させる。
【０１０３】
このように光学系を設計することで、偏光分離面の膜特性によるコントラストの悪化を抑制しつつ、より明るい画像を投影することができる。言い換えれば、液晶パネル９の長手方向のＦナンバーが、液晶パネル９の短手方向のＦナンバーと比較して小さい光学系である。
【０１０４】
しかしながら、図７（ｂ）に示す断面においては、前述のように、黒表示状態において、不要光が投射光学系へ導かれることによって、投射画像のコントラストが悪化するおそれがある。
【０１０５】
そこで、本発明の実施例において好ましくは、
Ｐ１＞Ｐ２
１．１＜（Ｄ１−Ｐ１）／（Ｄ２−Ｐ２）＜２．０
を満足すると良い。
【０１０６】
さらに好ましくは、
１．２＜（Ｄ１−Ｐ１）／（Ｄ２−Ｐ２）＜１．８
を満足すると良い。
【０１０７】
上記の条件を満たす光学系とは、前述のように、液晶パネル９Ｂの長手方向のＦナンバーが、液晶パネル９Ｂの短手方向のＦナンバーと比較して小さい光学系である。言い換えれば、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ｘｙ断面における液晶パネル９Ｂへの入射角度が、ｙｚ断面における液晶パネル９Ｂへの入射角度よりも大きい光学系である。さらに言い換えれば、液晶パネル９Ｂの長手方向の方が明るく、液晶パネル９Ｂの短手方向の方が暗い光学系である。
【０１０８】
すなわち、本発明の実施例において、上記の条件を満足することは、液晶パネル９Ｂの長手方向のＦナンバーが、液晶パネル９Ｂの短手方向のＦナンバーと比較して小さい光学系に、本発明の実施例で示す構成を適用した光学系を意味する。これにより、前述の不要光によるコントラストの悪化および偏光分離面の膜特性によるコントラストの悪化を抑制しつつ、より明るい画像を投影することができる。
【０１０９】
なお、本発明の実施例における数値実施例を表１に示す。
【０１１０】
（表１）
Ｄ１       Ｄ２       Ｐ１       Ｐ２  （Ｄ１−Ｐ１）／（Ｄ２−Ｐ２）
19.37      12.80      17.86      11.80              1.51
19.62      12.70      17.86      11.80              1.96
19.45      12.20      18.39      11.28              1.15
19.35      12.02      18.39      11.28              1.30
19.69      12.02      18.39      11.28              1.76
【０１１１】
〔第２実施例〕
図８は、本発明の第２実施例で示す色分離光学系を搭載した画像表示装置の構成を説明する図である。
【０１１２】
本実施例と、前述の第１実施例との違いは、色分離素子２１（第２の光学部）と、波長選択性位相板２３とをさらに備える点と、合成プリズム１７の代わりにＰＢＳ２２を設ける点である。
【０１１３】
色分離素子２１は、ＰＢＳ１３と１／４波長板１０Ｒ（第２の位相差付与部）との間に設けられ、Ｒの色光を１／４波長板１０Ｒへ導くとともに、Ｂの色光が１／４波長板１０Ｒへ導かれることを抑制する。
【０１１４】
前述のように、比視感度の観点からは、Ｒの色光の不要光の量を減少させることが望ましい。しかしながら、Ｂの色光の不要光の量も減少させることが、さらに望ましい。
【０１１５】
このため、本実施例においては、ＰＢＳ１３と１／４波長板１０Ｒとの間に、色分離素子２１を設ける。色分離素子２１は、Ｒ光路に混入したＢの色光の不要光が、液晶パネル９Ｒに導かれることを抑制するために、Ｒの色光を透過して、Ｂの色光を反射する特性を有する。
【０１１６】
さらに、本実施例においては、ＰＢＳ１３とＰＢＳ２２との間に、波長選択性位相板２３を設ける。波長選択性位相板２３は、Ｂの色光についてのみ、偏光方向を９０度回転する特性を有するため、Ｂの色光はＰ偏光光となってＰＢＳ２２に導かれる。
【０１１７】
そして、Ｇの色光のＳ偏光光及びＲ光のＰ偏光光がＰＢＳ２２に入射する。なお、ＰＢＳ２２はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する特性を有する。
【０１１８】
Ｂの色光について述べる。前述の第１実施例において、Ｂの色光はＳ偏光光として合成プリズム１７に入射する。しかし、本実施例において、Ｂの色光は波長選択性位相板２３によってＰ偏光光に変換されてＰＢＳ２２に入射する。ＰＢＳ２２はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射するために、Ｇの色光のＳ偏光光、Ｒの色光のＰ偏光光、そして、Ｂの色光のＰ偏光光が投射光学系１８に導かれる。これにより、スクリーン等にＲＧＢのカラー画像を投影することが可能となる。
【０１１９】
このような構成により、前述の第１実施例と比較して、不要光による影響をより低減しつつ、より高画質な画像を投射することが可能な色分離合成系を提供することが可能となる。
【０１２０】
なお、ＰＢＳ１３の液晶パネル９Ｒ側の面の反射防止膜の代わりに、色分離素子２１と同様の特性を備える膜を設けても良い。
【０１２１】
さらに、１／４波長板１０Ｒの液晶パネル９Ｒ側の面に１／４波長の位相差膜を設け、１／４波長板１０ＲのＰＢＳ１３側の面に色分離素子２１と同様の特性を備える膜を設ける構成にしても良い。
【０１２２】
〔第３実施例〕
図９は、本発明の第３実施例で示す色分離光学系を搭載した画像表示装置の構成を説明する図である。
【０１２３】
本実施例と、前述の第２実施例との違いは、波長選択性位相差板１２の代わりに、波長選択性位相差板３４を備える点と、波長選択性位相板２３の代わりに１／２波長板３３を備える点と、合成プリズム１７の代わりに波長選択性ＰＢＳ３２を備える点である。
【０１２４】
また、前述の各実施例と異なり、ＰＢＳ１３を透過する方向がＲ光路となっている。
【０１２５】
波長選択性位相差板３４は、Ｂの色光のみＰ偏光光からＳ偏光光に変換して、Ｒの色光の偏光方向は変換しない。つまり、本実施例においては、Ｂの色光はＳ偏光光としてＰＢＳ１３に入射し、Ｒの色光はＰ偏光光としてＰＢＳ１３に入射する。
【０１２６】
ＰＢＳ１３から出射するＢの色光の不要光及びＲの色光の不要光は１／２波長板３３に入射し、それぞれ偏光方向が変換される。具体的には、黒表示状態においてＢの色光の不要光はＳ偏光光からＰ偏光光に変換され、Ｒの色光の不要光はＰ偏光光からＳ偏光光へ変換される。
【０１２７】
つまり、１／２波長板３３は波長選択性位相差板２３と異なり、波長に依らずに偏光方向を変換する。
【０１２８】
１／２波長板３３からの光束は波長選択性ＰＢＳ３２に入射する。波長選択性ＰＢＳ３２は偏光分離面３２ａを有し、Ｂの色光に対しては偏光方向に依らずに透過させて、Ｒの色光の場合にはＰ偏光光を透過させて、Ｓ偏光光を反射する。また、Ｇの色光の場合には、偏光方向に依らずに反射させる。
【０１２９】
つまり、黒表示状態においては、Ｂの色光の不要光は波長選択性ＰＢＳ３２を透過し、Ｒの色光の不要光は偏光分離面３２ａで反射される。
【０１３０】
このように、本実施例においてはＢの色光の不要光の一部はスクリーンへ導かれてしまうが、Ｒの色光の不要光がスクリーンに導かれることは抑制することが可能である。
【０１３１】
前述のように、Ｒの色光の比視感度はＢの色光の比視感度よりも高い。このため、Ｒ光路に混入したＢの色光の不要光と、Ｂ光路に混入したＲの色光の不要光のうち、少なくともＢ光路に混入したＲの色光の不要光はスクリーンに導かれないことが好ましい。
【０１３２】
このため、前述の各実施例においては、第２の色光の比視感度が第１の色光の比視感度よりも高い場合、第１の色光の正規光路に、第１の色光を透過させ、第２の色光を反射する特性を有する第１の光学部を設けている。具体的には、第１の色光がＢの色光であり、第２の色光がＲの色光である。
【０１３３】
〔他の実施形態〕
前述した実施例では、色分離素子１５はＢの色光のＰ偏光光を透過させ、Ｒの色光のＳ偏光光を反射する特性を備える第１の光学部であると例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。色分離素子１５は偏光方向によらず、Ｂの色光を透過させ、Ｒの色光を反射する第１の光学部であってもよい。
【０１３４】
さらに、色分離素子１５は、Ｂの色光のＰ偏光光を透過し、Ｒの色光のＳ偏光光を吸収する第１の光学部であっても、Ｂの色光を透過させ、Ｒの色光を吸収する第１の光学部であっても良い。
【０１３５】
同様に、色分離素子２１はＲの色光を透過し、Ｂの色光を反射する特性を備える第２の光学部であることを例示したが、色分離素子２１はＲの色光を透過し、Ｂの色光を吸収する第２の光学部であっても良い。
【０１３６】
また、前述した実施例では、色分離素子１５をＰＢＳ１３と１／４波長板１０Ｂの間に設ける構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。色分離素子１５をＰＢＳ１３と１／４波長板１０Ｂの間に設けるのではなく、ＰＢＳ１３の液晶パネル９Ｂ側の面に塗布された反射防止膜の代わりに、色分離素子１５と同様の特性を備える膜を塗布した構成などであっても良い。さらに、色分離素子１５と１／４波長板１０Ｂの代わりに、以下のように構成されているガラス基板を設けても良い。すなわち、ガラス基板の液晶パネル９Ｂ側の面に１／４波長板９Ｂと同様の特性を備える膜を設け、ガラス基板のＰＢＳ１３側の面に色分離素子１５と同様の特性を備える膜を塗布したガラス基板を設ける構成などであっても良い。
【０１３７】
さらに、色分離素子１５がＢの色光のＰ偏光光を透過し、Ｒの色光のＳ偏光光を吸収する第１の光学部の場合には、色分離素子１５を、１／４波長板１０Ｂと液晶パネル９Ｂとの間に設けても良い。言い換えれば、１／４波長板１０Ｂおよび色分離素子１５は、Ｂの色光の光路上に設けられれば良い。
【０１３８】
さらに、色分離素子２１がＲの色光を透過し、Ｂの色光を吸収する第２の光学部の場合には、色分離素子２１を１／４波長板１０Ｒと液晶パネル９Ｒとの間に設けても良い。言い換えれば、１／４波長板１０Ｒおよび色分離素子２１は、Ｒの色光の光路上に設けられれば良い。
【０１３９】
また、前述した実施例では、本発明の実施例で示す色分離光学系を搭載可能な画像表示装置の構成として、投射光学系を備える構成を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。画像表示装置であれば、例えば、着脱可能な投射光学系を用いる構成などでも良い。
【０１４０】
また、前述した実施例の一部では、高圧水銀ランプを用いた照明装置の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。白色の光を発するような光源であれば、例えば、青色ＬＥＤや青色ＬＤ（半導体レーザー）と蛍光体を組み合わせた構成などであっても良い。さらに、本発明は、光源の数が１つの場合のみに限定されるものではない。例えば、複数のＬＥＤあるいはＬＤをアレイ状に並べたような構成などであっても良い。
【０１４１】
また、前述した実施例では、Ｓ偏光光を反射し、Ｐ偏光光を透過するＰＢＳを用いた色分離合成系の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ＰＢＳの特性は、画像表示装置の構成や、光源の発光特性などに合わせて適宜変更しても良い。例えば、ＰＢＳの特性はＰ偏光光を反射し、Ｓ偏光光を透過するような特性などであっても良い。
【０１４２】
また、前述した実施例では、液晶パネルが偏光変換しない状態である黒表示状態における、本発明の実施例の効果を例示したが、本発明は黒表示状態に限定されるものではない。
【０１４３】
カラー画像を表示する状態においても、前述のように、Ｒの色光の不要光がＢ光路に混入することで、所望の明るさの赤色を表示できなくなり、投影画像の画質が損なわれるおそれがある。したがって、カラー画像を表示する状態においても、本発明の実施例で示す構成により、不要光による影響を低減しつつ、より高画質な画像を投射することが可能な色分離合成系を提供することができる。特に、低階調の画像を投影する際に、本発明の実施例で示す構成を適用することにより、コントラストの悪化をより抑制することができる。
【０１４４】
また、前述の実施例において、色分離素子１５及び２１はガラス基板のＰＢＳ１３側の面にダイクロイック膜を塗布した構成であり、１／４波長板１０Ｂ及び１０Ｒは、ガラス基板の液晶パネル側の面に位相差フィルムを設けた構成である。つまり、前述の実施例において、色分離素子と１／４波長板は互いに別体である。
【０１４５】
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＢＳ１３側の面にダイクロイック膜を塗布し、液晶パネル側の面に位相差フィルムを設けたガラス基板を用いても良い。つまり、色分離素子と１／４波長板が一体であってもよい。
【０１４６】
また、１／４波長板１０Ｂ及び１０Ｒは、ガラス基板の液晶パネル側の面に位相差フィルムを設けた構成ではなく、複屈折性を持つ結晶であってもよい。
【符号の説明】
【０１４７】
１０Ｂ  １／４波長板（第１の位相差付与部）
１３  ＰＢＳ（第１の偏光素子）
１５  色分離素子（第１の光学部）
【図１】
2015222418.tif 000003
【図２】
2015222418.tif 000004
【図３】
2015222418.tif 000005
【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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