(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離した第１および第２の波長領域の光を分離もしくは合成する色分離合成素子であって、
入射される直線偏光状態の光における第１の波長帯域の光のみの偏光面を９０度旋回させて透過させ、第２の波長帯域の光は偏光状態を保って透過させる色選択性リターダと、  色分離のときは上記色選択性リターダを透過した光を入射されて上記第１および第２の波長帯域の光の光路を分離し、色合成のときには偏光方向を直交させた状態で合成された第１および第２の波長帯域の光を上記色選択性リターダに向って射出して上記色選択性リターダを透過させる偏光ビームスプリッタとを有し、
上記偏光ビームスプリッタにおける、第１の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ１、Ｓ偏光透過率をＴｓ１とするとき、Ｔｓ１＞１−Ｔｐ１であり、
上記偏光ビームスプリッタにおける、第２の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ２、Ｓ偏光透過率をＴｓ２とするとき、Ｔｓ２＜１−Ｔｐ２であり、
色分離のときはＳ偏光が上記色選択性リターダに入射され、色合成のときは、第１および第２の波長帯域の光をＳ偏光として合成することを特徴とする色分離合成素子。
【請求項２】
互いに分離した第１および第２の波長帯域の光を含む直線偏光状態の光を、上記第１の波長領域の光と第２の波長帯域の光とに分離する色分離方法であって、
請求項１記載の色分離合成素子を用い、
色分離すべき直線偏光状態の光を、Ｓ偏光として、色選択性リターダに入射させ、偏光ビームスプリッタによりＳ偏光の光とＰ偏光の光とに分離することを特徴とする色分離方法。
【請求項３】
直線偏光状態で第１の波長帯域の光と、直線偏光状態で第２の波長帯域の光とを色合成する方法であって、
請求項１記載の色分離合成素子を用い、
色合成すべき光のうち、第１の波長帯域の光をＰ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させ、第２の波長帯域の光をＳ偏光として上記偏光ビームスプリッタに入射させることを特徴とする色合成方法。
【請求項４】
互いに分離した第１および第２の波長領域の光を分離もしくは合成する色分離合成素子であって、
入射される直線偏光状態の光における第１の波長帯域の光のみの偏光面を９０度旋回させて透過させ、第２の波長帯域の光は偏光状態を保って透過させる色選択性リターダと、  色分離のときは上記色選択性リターダを透過した光を入射されて上記第１および第２の波長帯域の光の光路を分離し、色合成のときには偏光方向を直交させた状態で合成された第１および第２の波長帯域の光を上記色選択性リターダに向って射出して上記色選択性リターダを透過させる偏光ビームスプリッタとを有し、
上記偏光ビームスプリッタにおける、第１の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ１、Ｓ偏光透過率をＴｓ１とするとき、Ｔｓ１＜１−Ｔｐ１であり、
上記偏光ビームスプリッタにおける、第２の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ２、Ｓ偏光透過率をＴｓ２とするとき、Ｔｓ２＞１−Ｔｐ２であり、
色分離のときはＰ偏光が上記色選択性リターダに入射され、色合成のときは、第１および第２の波長帯域の光をＰ偏光として合成することを特徴とする色分離合成素子。
【請求項５】
互いに分離した第１および第２の波長帯域の光を含む直線偏光状態の光を、上記第１の波長領域の光と第２の波長帯域の光とに分離する色分離方法であって、
請求項４記載の色分離合成素子を用い、
色分離すべき直線偏光状態の光を、Ｐ偏光として、色選択性リターダに入射させ、偏光ビームスプリッタによりＳ偏光の光とＰ偏光の光とに分離することを特徴とする色分離方法。
【請求項６】
直線偏光状態で第１の波長帯域の光と、直線偏光状態で第２の波長帯域の光とを色合成する方法であって、
請求項４記載の色分離合成素子を用い、色合成すべき光のうち、第１
の波長帯域の光をＳ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させ、第２の波長帯域の光をＰ偏光として上記偏光ビームスプリッタに入射させることを特徴とする色合成方法。
【請求項７】
投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成するカラー映像光合成装置において、
カラー映像を構成する３原色をＡ、Ｂ、Ｃとするとき、偏光方向を変換する機能を有しＡ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＡと、偏光方向を変換する機能を有しＢ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＢと、偏光方向を変換する機能を有しＣ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＣと、
直線偏光状態の白色光をＳ偏光状態で色選択性リターダに入射される色分離合成素子と、
ダイクロイック膜を用いる色分離合成手段とを有し、
上記色分離合成素子として請求項１記載のものを用い、
第１の波長帯域を色：Ａを含む領域、第２の波長領域を色：ＢおよびＣを含む領域として、上記色分離合成素子により分離されたＡ色光をライトバルブＬＡでＡ色映像光とし、  上記色分離合成素子により分離されたＢ色光、Ｃ色光を上記色分離合成手段により別個に分離してそれぞれライトバルブＬＢ、ＬＣによりＢ色映像光およびＣ色映像光とし、
上記Ｂ色映像光およびＣ色映像光を上記色分離合成手段により合成した後、これらと上記Ａ色映像光とを、上記色分離合成素子の偏光ビームスプリッタにより合成して射出させるように構成されたことを特徴とするカラー映像光合成装置。
【請求項８】
投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成するカラー映像光合成装置において、
カラー映像を構成する３原色をＡ、Ｂ、Ｃとするとき、偏光方向を変換する機能を有しＡ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＡと、偏光方向を変換する機能を有しＢ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＢと、偏光方向を変換する機能を有しＣ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＣと、
直線偏光状態の白色光をＰ偏光状態で色選択性リターダに入射される色分離合成素子と、
ダイクロイック膜を用いる色分離合成手段とを有し、
上記色分離合成素子として請求項４記載のものを用い、第１の波長帯域を色：Ａを含む領域、第２の波長領域を色：ＢおよびＣを含む領域として、上記色分離合成素子により分離されたＡ色光をライトバルブＬＡでＡ色映像光とし、
上記色分離合成素子により分離されたＢ色光、Ｃ色光を上記色分離合成手段により別個に分離してそれぞれライトバルブＬＢ、ＬＣによりＢ色映像光およびＣ色映像光とし、
上記Ｂ色映像光およびＣ色映像光を上記色分離合成手段により合成した後、これらと上記Ａ色映像光とを、上記色分離合成素子の偏光ビームスプリッタにより合成して射出させるように構成されたことを特徴とするカラー映像光合成装置。
【請求項９】
請求項７または８記載のカラー映像光合成装置において、
ダイクロイック膜を用いる色分離合成手段が、ダイクロイック膜を有するプリズムであることを特徴とするカラー映像光合成装置。
【請求項１０】
投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成するカラー映像光合成方法であって、
請求項７または８または９記載のカラー映像光合成装置を用いて行うことを特徴とするカラー映像光合成方法。
【請求項１１】
カラー映像をスクリーン等の表示媒体上に投影する投影装置において、
白色光源と、カラー映像光合成装置と、このカラー映像光合成装置により合成されたカラー映像光を上記表示媒体上に結像させる結像光学系とを有し、
上記カラー映像光合成装置として、請求項７〜９の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする投影装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の投影装置において、
白色光源からの白色光の大半を直線偏光状態にする偏光化手段を有することを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、偏光型光路分離素子および色分離合成素子および色分離方法および色合成方法およびカラー映像光合成装置およびカラー映像光合成方法および投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネル等に表示された映像を、スクリーン等の表示媒体上に拡大投射する投影装置として液晶プロジェクタが、ビデオ再生映像やコンピュータデータ等の表示用として近来広く普及している。なかでも、カラー映像のプレゼンテーションなどに使用される「３板液晶プロジェクタ」は映像が高精細であることから普及率が高い。
【０００３】
３板液晶プロジェクタでは、３原色に応じた３枚の液晶パネルが用いられる。液晶パネルには透過型のものと反射型のものとがある。透過型の液晶パネルは、各画素の開閉を制御するための回路素子による所謂ブラックマトリックスの存在により「画素ごとの光透過面積」が狭められるため、表示映像の明るさを確保しようとすると、発光量の大きい光源が必要となり、発生する熱に対する対策として冷却効果の高い冷却手段が必要となり、投影装置の大型化・コスト高化を招来する。
【０００４】
反射型の液晶パネルは、液晶の片側に反射面を配したもので、液晶の持つ偏光面旋回機能を利用して偏光方向を制御する。光を入射させると、光は液晶を透過し、反射面で反射され、液晶を透過して射出する。液晶の各画素に印加する電圧を制御すると、液晶を往復する間における偏光面の旋回角が制御されるので、画素に印加された電圧に応じて射出光における偏光方向の分布を制御することができ、これにより映像を表示することができる。このような反射型の液晶パネルは「反射型のライトバルブ」と呼ばれている。
【０００５】
反射型のライトバルブでは上記ブラックマトリックスが不要であるので、ブラックマトリックスによる画素面積の狭小化の問題が無く、明るい映像を表示できる。
【０００６】
一方、所望の波長帯域の直線偏光の常光線・異常光線間に、半波長分のリターデーションを与えることのできる「色選択性リターダ」が知られている。半波長分のリターデーションを「設計条件として任意に設定可能な波長帯域の光」に対して与えることができる。
【０００７】
色選択性リターダを用いる３枚液晶プロジェクタが提案されている（ＵＳＰ６１３０９１、日経マイクロデバイス  ２０００年８月号  １８４頁）。このような３枚液晶プロジェクタの１例の概略を図１０に示す。
図１０において符号１３１、１３２、１３３、１３４で示す４つの偏光ビームスプリッタは、図に示すように「全体として正方形をなすように、そして各々の偏光分離膜が上記正方形の対角線をなす」ように組み合わせられている。
【０００８】
符号ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４は色選択性リターダ、符号ＬＢＲ、ＬＢＢ、ＬＢＧは、それぞれ「偏光方向を変換する機能を有する反射型のライトバルブ」、符号ＰＬは「偏光板」、符号ＬＺは「投影用の投射レンズ」をそれぞれ示している。
【０００９】
平行光束化された照明光（白色光）は直線偏光化されており、色選択性リターダＣＰ１の左方から、偏光ビームスプリッタ１３１に対してＰ偏光として入射して色選択性リターダＣＰ１を透過する。
【００１０】
色選択性リターダＣＰ１は、白色光から緑色光を分離するためのものであり、色選択性リターダＣＰ１を透過した光は、緑色光の偏光面が９０度旋回する。緑色に対して補色となるマゼンタ色光では偏光面の旋回は生じない。
【００１１】
照明光は偏光ビームスプリッタ１３１に対してＰ偏光として入射しているから、色選択性リターダ１３１を透過した光では、マゼンタ色光はそのまま偏光ビームスプリッタ１３１にＰ偏光として入射するが、緑色光はＳ偏光に変換されて入射する。このため、緑色光は偏光ビームスプリッタ１３１の偏光分離膜により反射され、第２の偏光ビームスプリッタ１３２に入射し、その偏光分離膜で反射されて偏光ビームスプリッタ１３２から射出し、反射型のライトバルブＬＢＧに入射する。
【００１２】
ライトバルブＬＢＧの各画素は「表示映像の緑色成分映像の映像信号」により偏光方向を変換する制御を受け、緑色光の強度を２次元平面上で変調する。このようにして、ライトバルブＬＢＧから偏光ビームスプリッタ１３２に戻る光は偏光方向の分布する「緑色の映像光」となる。この緑色の映像光のうち、偏光ビームスプリッタ１３２に対してＰ偏光の成分を持つ部分のみが「緑色映像光」として偏光ビームスプリッタ１３２を透過し、第４の偏光ビームスプリッタ１３４を透過する。
【００１３】
第１の偏光ビームスプリッタ１３１を透過したマゼンタ色光は、第２の色選択性リターダＣＰ２に入射する。第２の色選択性リターダＣＰ２は、マゼンタ色光のうち、赤色光に対してリターデーションを与える。従って、色選択性リターダＣＰ２を透過した赤色光は第３の偏光ビームスプリッタ１３３に対してＳ偏光として入射し、残りの青色光はＰ偏光として入射する。
【００１４】
赤色光は偏光ビームスプリッタ１３３より反射されてライトバルブＬＢＲに入射し、ライトバルブＬＢＲの作用で「赤色の映像光」となって偏光ビームスプリッタ１３３に戻り、そのうち偏光ビームスプリッタ１３３に対してＰ偏光成分をもつもののみが「赤色映像光」として偏光ビームスプリッタ１３３を透過する。
【００１５】
青色光は偏光ビームスプリッタ１３３を透過してライトバルブＬＢＢに入射し、ライトバルブＬＢＢの作用で「青色の映像光」となって偏光ビームスプリッタ１３３に戻り、そのうち偏光ビームスプリッタ１３３に対してＳ偏光成分をもつもののみが「青色映像光」として偏光ビームスプリッタ１３３で反射される。
【００１６】
上記赤色映像光および青色映像光は、偏光ビームスプリッタ１３３を介して色選択性リターダＣＰ３を透過する。色選択性リターダＣＰ３は、色選択性リターダＣＰ２と同じものである。このため、色選択性リターダＣＰ３を介して第４の偏光ビームスプリッタ１３４に入射する赤・青色映像光（「マゼンタ色映像光」として合成されている）は、偏光ビームスプリッタ１３４に対してＳ偏光であるから偏光ビームスプリッタ１３４により反射され、緑色映像光と合成される。
【００１７】
このように合成された映像光のうち、マゼンタ色映像光と緑色映像光とは偏光方向が互いに直交しているが、第４の色選択性リターダＣＰ４（第１の色選択性リターダＣＰ１と同一のものである）を透過することにより、緑色映像光の偏光方向が９０度旋回されて「全体が同一方向に直線偏光したカラー映像光」となって偏光板ＰＬを透過し、投射レンズＬＺに入射し、同レンズＬＺの作用で、スクリーン等の表示媒体に拡大カラー映像として結像する。
【００１８】
ところで、上に説明したプロジェクタにおいて用いられている偏光ビームスプリッタは「Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させる」が、これは理想的な場合であり、例えば可視領域のような広い波長帯域に対して、理想的な光学特性を発揮できるとは限らない。また、光源から放射される白色光を完全に純粋な直線偏光状態にすることも現実には容易でない。
【００１９】
理想的な光学特性を持った偏光ビームスプリッタを実現することや、光源からの白色光を完全に直線偏光化することは不可能ではないまでも、これを実際に実現しようとすれば膨大なコストがかかるから実際的でない。
【００２０】
そうすると、図１０のようなプロジェクタの実際においては、表示される拡大映像の明暗のコントラストをどのように確保するかが問題となる。このコントラストの問題を、緑色映像光の場合を例にとって簡単に説明する。
【００２１】
説明の簡単のために、緑色映像が「最大輝度映像と最小輝度映像とで構成されている」ものとする。このとき、最大輝度映像を構成する映像光は偏光ビームスプリッタ１３２に対してＰ偏光であり、最小輝度映像（黒）の対応する光は偏光ビームスプリッタ１３２に対してＳ偏光であるが、偏光ビームスプリッタ１３２の実際の分離機能は完全ではないから、最大輝度映像を構成する光（本来は偏光ビームスプリッタ１３２を透過すべき光）のなかにも、偏光ビームスプリッタ１３２で反射される部分があり、このように偏光ビームスプリッタ１３２で反射される最大輝度映像光は「スクリーン上に形成されるべき（緑色の）最大輝度映像の輝度に対する損失分」として上記映像の輝度を低下させる。
【００２２】
一方、最小輝度映像の光は偏光ビームスプリッタ１３２により完全に反射されることが理想であるが、現実には偏光ビームスプリッタ１３２を透過する部分があり、このような光はノイズとして、本来、緑色映像に対して完全な黒となるべき部分の輝度を上昇させる。このようにして、スクリーン上の映像の最大輝度と最小輝度の差が縮まるため、スクリーン上における緑色映像の明暗のコントラストが低下することになる。他の色の映像においても同様であり、結局、スクリーン上のカラー映像のコントラストが低下する。
【００２３】
偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光の透過率を限りなく１００％に近くし、Ｓ偏光の透過率を限りなく０に近づけることが可能で有れば、表示映像のコントラストを高めることができるが、実際には偏光ビームスプリッタの特性として、Ｐ偏光の透過特性、Ｓ偏光の反射特性の一方を向上させようとすると、他方の特性が低下してしまう。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、色選択性リターダと偏光ビームスプリッタと、反射型のライトバルブを用いる投影装置において、上述した映像コントラストの低下を有効に軽減することを課題とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
発明の説明に先立って、偏光型光分離素子について説明する。  
偏光型光路分離素子は、ライトバルブと偏光ビームスプリッタとを有する。
「ライトバルブ」は、偏光方向を変換する機能を有する反射型のものである。
【００２６】
「偏光ビームスプリッタ」は、直線偏光の照明光を入射され、上記ライトバルブに向って射出させる。
【００２７】
「偏光型光路分離素子」は、偏光ビームスプリッタのＰ偏光透過率をＴｐ、Ｓ偏光透過率をＴｓとするとき、Ｔｓ＞１−Ｔｐであり、照明光をＰ偏光として入射されることができる。
【００２８】
「偏光型光路分離素子」はまた、偏光ビームスプリッタのＰ偏光透過率をＴｐ、Ｓ偏光透過率をＴｓとするとき、Ｔｓ＜１−Ｔｐであり、照明光をＳ偏光として入射されることができる。
【００２９】
この発明の色分離合成素子は「互いに分離した第１および第２の波長領域の光を分離もしくは合成」する素子であって、色選択性リターダと、偏光ビームスプリッタを有する。
【００３０】
「色選択性リターダ」は上に説明したものであり、入射される直線偏光状態の光における第１の波長帯域の光のみの偏光面を９０度旋回させて透過させ、第２の波長帯域の光は偏光状態を保って透過させる。
【００３１】
「偏光ビームスプリッタ」は、色分離のときは色選択性リターダを透過した光を入射されて第１および第２の波長帯域の光の光路を分離し、色合成のときには偏光方向を直交させた状態で合成された第１および第２の波長帯域の光を色選択性リターダに向って射出して、色選択性リターダを透過させる。
【００３２】
なお、この明細書において「直線偏光状態の光」は、理想的、即ち「純粋な直線偏光状態の光」のみを言うものではない。例えば、偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光の光というとき、この光は１００％純粋なＰ偏光状態ではなく、例えば１０％程度のＳ偏光成分を含むような光をも範疇に含む。
【００３３】
請求項１記載の色分離合成素子は、以下の点を特徴とする。
【００３４】
即ち、偏光ビームスプリッタにおける、第１の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ１、Ｓ偏光透過率をＴｓ１とするとき、Ｔｓ１＞１−Ｔｐ１であり、色分離のときはＳ偏光が色選択性リターダに入射され、色合成のときは、第１および第２の波長帯域の光がＳ偏光として合成される。
【００３５】
類似技術の色分離合成素子として、以下のものが考えられる。
【００３６】
即ち、偏光ビームスプリッタにおける、第２の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ２、Ｓ偏光透過率をＴｓ２とするとき、Ｔｓ２＜１−Ｔｐ２であり、色分離のときはＳ偏光が、色選択性リターダに入射され、色合成のときは、第１および第２の波長帯域の光がＳ偏光として合成される。
【００３７】
請求項１記載の色分離合成素子は、偏光ビームスプリッタにおける、第２の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ２、Ｓ偏光透過率をＴｓ２とするとき、Ｔｓ２＜１−Ｔｐ２とする。
【００３８】
請求項２記載の色分離方法は、上記請求項１記載の色分離合成素子を用いて「互いに分離した第１および第２の波長帯域の光を含む直線偏光状態の光を、第１の波長領域の光と第２の波長帯域の光とに分離」する方法であって、以下の点を特徴とする。
【００３９】
即ち、色分離すべき直線偏光状態の光をＳ偏光として色選択性リターダに入射させ、偏光ビームスプリッタによりＳ偏光の光とＰ偏光の光とに分離する。
【００４０】
請求項３記載の色合成方法は、上記請求項１記載の色分離合成素子を用いて「直線偏光状態で第１の波長帯域の光と、直線偏光状態で第２の波長帯域の光とを色合成」する方法であって、以下の点を特徴とする。
【００４１】
即ち、色合成すべき光のうち、第１の波長帯域の光をＰ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させ、第２の波長帯域の光をＳ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させる。
【００４２】
請求項４記載の色分離合成素子は、以下の点を特徴とする。即ち、偏光ビームスプリッタにおける、第１の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ１、Ｓ偏光透過率をＴｓ１とするとき、Ｔｓ１＜１−Ｔｐ１であり、色分離のときはＰ偏光が色選択性リターダに入射され、色合成のときは、第１および第２の波長帯域の光がＰ偏光として合成される。
【００４３】
また、他の類似技術の色分離合成素子として、以下のものを考えられる。
【００４４】
即ち、偏光ビームスプリッタにおける、第２の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ２、Ｓ偏光透過率をＴｓ２とするとき、Ｔｓ２＞１−Ｔｐ２であり、色分離のときはＰ偏光が色選択性リターダに入射され、色合成のときは、第１および第２の波長帯域の光がＰ偏光として合成される。
【００４５】
請求項４記載の色分離合成素子においては、偏光ビームスプリッタにおける、第２の波長帯域のＰ偏光透過率をＴｐ２、Ｓ偏光透過率をＴｓ２とするとき、Ｔｓ２＞１−Ｔｐ２とする。
【００４６】
請求項５記載の色分離方法は、上記請求項４記載の色分離合成素子を用いて「互いに分離した第１および第２の波長帯域の光を含む直線偏光状態の光を、第１の波長領域の光と第２の波長帯域の光とに分離」する方法であって、以下の点を特徴とする。即ち、色分離すべき直線偏光状態の光をＰ偏光として色選択性リターダに入射させ、偏光ビームスプリッタによりＳ偏光の光とＰ偏光の光とに分離する。
【００４７】
請求項６記載の色合成方法は、上記請求項４記載の色分離合成素子を用いて「直線偏光状態で第１の波長帯域の光と、直線偏光状態で第２の波長帯域の光とを色合成」する方法であって、以下の点を特徴とする。即ち、色合成すべき光のうち、第１の波長帯域の光をＳ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させ、第２の波長帯域の光をＰ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させる。
【００４８】
なお上記各請求項記載の発明の説明において、Ｐ偏光・Ｓ偏光が「関連した偏光ビームスプリッタに対してのＰ偏光・Ｓ偏光である」ことは言うまでも無い。
【００４９】
この発明のカラー映像光合成装置は「投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成」する装置であって、３種のライトバルブＬＡ、ＬＢ、ＬＣと、色分離合成素子と、色分離合成手段とを有する。カラー映像を構成する３原色をＡ、Ｂ、Ｃ（例えば、緑・赤・青や、イエロー・マゼンタ・シアン等）とする。
【００５０】
「ライトバルブＬＡ」は、偏光方向を変換する機能を有しＡ色映像を表示する反射型のライトバルブである。
「ライトバルブＬＢ」は、偏光方向を変換する機能を有しＢ色映像を表示する反射型のライトバルブである。
「ライトバルブＬＣ」は、偏光方向を変換する機能を有しＣ色映像を表示する反射型のライトバルブである。
【００５１】
「色分離合成素子」は、色選択性リターダと偏光ビームスプリッタを有するものである。
「色分離合成手段」は、ダイクロイック膜により色分離と色合成とを行う。
【００５２】
請求項７記載のカラー映像光合成装置は以下の点を特徴とする。即ち、色分離合成素子としては請求項１記載のものが用いられ、直線偏光状態の白色光が（偏光ビームスプリッタに対して）Ｓ偏光状態で色選択性リターダに入射される。
【００５３】
そして、第１の波長帯域を色：Ａを含む領域、第２の波長領域を色：ＢおよびＣを含む領域として、色分離合成素子により分離されたＡ色光をライトバルブＬＡでＡ色映像光とし、色分離合成素子により分離されたＢ色光、Ｃ色光を色分離合成手段により別個に分離してそれぞれライトバルブＬＢ、ＬＣによりＢ色映像光およびＣ色映像光とし、Ｂ色映像光およびＣ色映像光を色分離合成手段により合成した後、これらとＡ色映像光とを、色分離合成素子の偏光ビームスプリッタにより合成して射出させる。
【００５４】
請求項８記載のカラー映像光合成装置は、以下の点を特徴とする。即ち、色分離合成素子として請求項４記載のものが用いられ、直線偏光状態の白色光が（偏光ビームスプリッタに対して）Ｐ偏光状態で色選択性リターダに入射される。
【００５５】
そして、第１の波長帯域を色：Ａを含む領域、第２の波長領域を色：ＢおよびＣを含む領域として、色分離合成素子により分離されたＡ色光をライトバルブＬＡでＡ色映像光とし、色分離合成素子により分離されたＢ色光、Ｃ色光を色分離合成手段により別個に分離してそれぞれライトバルブＬＢ、ＬＣによりＢ色映像光およびＣ色映像光とし、Ｂ色映像光およびＣ色映像光を色分離合成手段により合成した後、これらとＡ色映像光とを、色分離合成素子の偏光ビームスプリッタにより合成して射出させる。
【００５６】
上記請求項７または８記載のカラー映像光合成装置における「ダイクロイック膜を用いる色分離合成手段」は、ダイクロイック膜を有するプリズムであることができる（請求項９）。
【００５７】
参考例として以下に説明するカラー映像光合成装置は、上記ライトバルブＬＡ、ＬＢ、ＬＣと、第１〜第３の色分離合成素子と、光路分離用偏光ビームスプリッタとを有する。
【００５８】
「第１の色分離合成素子」は、第１の波長帯域を色：Ａを含む領域、第２の波長領域を色：ＢおよびＣを含む領域として、Ａ色光と「Ｂ及びＣ色光」とに分離する。
「光路分離用偏光ビームスプリッタ」は、第１の色分離合成素子により分離されたＡ色光をライトバルブＬＡへ導光する。
【００５９】
「第２の色分離合成素子」は、第１の波長帯域をＢ色光、第２の波長帯域をＣ色光として、これらＢ色光、Ｃ色光を分離して、ライトバルブＬＢ、ＬＣへそれぞれ導光し、これらライトバルブＬＢ、ＬＣによるＢ色映像光、Ｃ色映像光を合成する。
【００６０】
「第３の色分離合成素子」は、第２の色分離合成素子により合成されたＢ色映像光・Ｃ色映像光の偏光方向を揃えると共に、ライトバルブＬＡによるＡ色映像光を光路分離用偏光ビームスプリッタを介して入射され、Ｂ色映像光・Ｃ色映像光と合成し、カラー映像光として射出させる。
【００６１】
第１〜第３の色分離合成素子は、色選択性リターダと偏光ビームスプリッタとで構成される。
【００６２】
そして、ライトバルブＬＡと光路分離用偏光ビームスプリッタは、先に説明した偏光型光路分離素子を構成し、第２の色分離合成素子の偏光ビームスプリッタとライトバルブＬＢは先に説明した偏光型光路分離素子を、第２の色分離合成素子の偏光ビームスプリッタとライトバルブＬＣは先に説明した偏光型光路分離素子をそれぞれ構成する。
【００６３】
この発明のカラー映像光合成方法は「投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成」する方法である。請求項１０記載のカラー映像光合成方法は、請求項７または８または９記載のカラー映像光合成装置を用いて行うことを特徴とする。
【００６４】
この発明の投影装置は「カラー映像をスクリーン等の表示媒体上に投影」する投影装置（プロジェクタ）であって、白色光源と、カラー映像光合成装置と、結像光学系とを有する（請求項１１）。
【００６５】
「白色光源」は、照明用の白色光を放射する。「カラー映像光合成装置」としては、上述した請求項７〜９の任意の１に記載のものが用いられる。「結像光学系」は、カラー映像光合成装置により合成されたカラー映像光を表示媒体上に拡大して投影し結像させる。
【００６６】
この請求項１１記載の投影装置は「白色光源からの白色光の大半を、直線偏光状態にする偏光化手段」を有することができる（請求項１２）。
【００６７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を説明する。
図１は、先に説明した偏光型光路分離素子の形態を説明するための図である。
「偏光型光路分離素子」は、偏光方向を変換する機能を有する反射型のライトバルブ１０と、直線偏光の照明光を入射され、ライトバルブ１０に向って射出させる偏光ビームスプリッタ１２Ａとを有し、偏光ビームスプリッタ１２ＡのＰ偏光透過率をＴｐ、Ｓ偏光透過率をＴｓとするとき、Ｔｓ＞１−Ｔｐであり、照明光をＰ偏光として入射される。
【００６８】
すると、図に示すように、偏光ビームスプリッタ１２Ａに対してＰ偏光で入射する照明光は、偏光ビームスプリッタ１２Ａを透過してライトバルブ１０に入射して反射される間に、映像信号に応じて画素ごとに偏光方向を変換され、映像情報を持つ光となって偏光ビームスプリッタ１２Ａに戻る。
【００６９】
偏光ビームスプリッタ１２Ａに戻った光のＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１２Ａを透過して照明光源側（図の右方）の光路へ進行する。これに対して映像情報を持つ光のうちの（偏光ビームスプリッタに対する）Ｓ偏光成分は、「映像光」として偏光ビームスプリッタ１２Ａにより反射され、投影用の結像光学系としての投射レンズに向う光路を進む。
【００７０】
即ち、偏光ビームスプリッタ１２Ａにより反射されて投射レンズに向うＳ偏光の「映像光」が映像の表示に与ることになる。換言すれば、ライトバルブ１０により画素ごとに偏光方向を変換された「映像情報を持つ光」のうち、映像の表示に与る映像光の光路（Ｓ偏光の光路）と、映像の表示に関与しない光の光路（Ｐ偏光の光路）が分離されることになる。
【００７１】
上述の如く、偏光ビームスプリッタ１２ＡにおけるＰ偏光透過率：Ｔｐ、Ｓ偏光の透過率：Ｔｓの間には、Ｔｓ＞１−Ｔｐの関係がある。偏光型光路分離素子は、この関係に基づいて、偏光ビームスプリッタ１２Ａへ入射する照明光の偏光方向をＰ偏光としたものである。この点の技術的意義は以下の如くである。
【００７２】
説明の具体性のために、上記Ｐ偏光透過率：Ｔｐ＝９９．５％、Ｓ偏光透過率：Ｔｓ＝５％とする。そうすると、１−Ｔｐ＝０．００５（０．５％）は、Ｔｓよりも小さく、Ｔｓ＞１−Ｔｐの条件を満足する。
【００７３】
このとき、前述の例のように、表示される映像が「最大輝度映像と最小輝度映像とで構成されている」ものとしてそのコントラストを考えてみる。説明を単純化するために、最大輝度を「白」、最小輝度を「黒」と呼ぶことにし、コントラストを「白／黒の光量比」として表す。
【００７４】
ライトバルブ１０における「Ｐ偏光からＳ偏光への変換効率（Ｐ偏光として入射し、反射され、Ｓ偏光に変換される効率）をα、ライトバルブ１０での「反射率」をβとすると、これらα、βはライトバルブ１０の特性として定まる。
【００７５】
先ず、白表示における光量を求めると、偏光ビームスプリッタ１２Ａに入射する照明光（Ｐ偏光）の光量を１００％として、照明光はまず偏光ビームスプリッタ１２Ａを９９．５％が透過し、ライトバルブ１０により効率：αでＳ偏光に変換・反射されるから、偏光ビームスプリッタ１２Ａに戻るＳ偏光量は９９．５×α％である。
【００７６】
偏光ビームスプリッタ１２ＡにおけるＳ偏光の反射率は１−Ｔｓ＝９５％であるから、白表示光（白色映像光）として投射レンズ側へ向う白表示光量は、
白表示光量：０．９４５２５α（＝０．９９５×α×０．９５）％
となる。一方、黒表示においては、ライトバルブ１０は偏光方向を変換せず、照明光を「Ｐ偏光のまま」反射率：βで反射して偏光ビームスプリッタに戻すのであるから、ライトバルブ１０から偏光ビームスプリッタ１２Ａに戻るＰ偏光の光量は９９．５×β％である。
【００７７】
偏光ビームスプリッタ１２Ａは、Ｐ偏光に対する反射率として１−Ｔｐ＝０．５％を有しているので、黒表示の際、ライトバルブ１０から戻ったＰ偏光成分のうちの０．５％の光量は黒表示光量となり、その値は、
黒表示光量：０．００４９７５β（＝０．９９５×β×０．００５）％
である。従って、この場合のコントラストは
0004731744.tif 000002
となる。コントラストを考える上において、理想の場合は黒表示光量が０であるから、上の定義に従えば、理想的なコントラストというのは白表示光量／黒表示光量が無限大となる場合であり、上記光量比が大きいほどコントラストは良い。
【００７８】
比較のため、図１の実施の形態において、照明光を偏光ビームスプリッタ１２Ａに対してＳ偏光として入射させた場合を考えてみる。即ち、この場合には、照明光は偏光ビームスプリッタ１２Ａの下方から入射し、映像表示に与る映像光はＰ偏光として、偏光ビームスプリッタ１２Ａの右方へ射出することになる。
【００７９】
この場合のコントラストを上述の数値例の場合につき算出してみると、偏光ビームスプリッタにおけるＳ偏光の反射率をＲｓ（＝１−Ｔｓ）として、
白表示光量：Ｒｓ×α×Ｔｐ＝０．９５×α×０．９９５＝０．９４５２５α
黒表示光量：Ｒｓ×β×Ｔｓ＝０．９５×β×０．０５＝０．０４７５β
白表示光量／黒表示光量＝１９．９α／β
となり、上記実施の形態における１９０×α／βと比較して、コントラストは略１／１０に低下してしまう。
【００８０】
図２は、先に説明した偏光型光路分離素子の別形態を説明するための図である。
「偏光型光路分離素子」は、偏光方向を変換する機能を有する反射型のライトバルブ１０と、直線偏光の照明光を入射され、ライトバルブ１０に向って射出させる偏光ビームスプリッタ１２Ｂとを有し、偏光ビームスプリッタ１２ＢのＰ偏光透過率をＴｐ、Ｓ偏光透過率をＴｓとするとき、Ｔｓ＜１−Ｔｐであり、照明光をＳ偏光として入射される。
【００８１】
偏光ビームスプリッタ１２Ｂの特性として、Ｔｐ＝９０％、Ｔｓ＝０．５％とし、上記の場合と同様にコントラストを計算してみると、
白表示光量：０．８９５５α（＝０．９９５×α×０．９）
黒表示光量：０．００４９７５β（＝０．９９５×β×０．００５）
白表示光量／黒表示光量＝１８０α／β
となり、良好なコントラストが得られる。
【００８２】
これに対し、図２の実施の形態において、照明光をＰ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ｂの右方から入射させた場合には、
白表示光量／黒表示光量＝９．９５α／β
となり、Ｓ偏光を入射させる場合の１／１８以下という低いコントラストしか得られない。
【００８３】
図３は、請求項７記載のカラー映像光合成装置を用いた投影装置の実施の１形態を示している。図３（ａ）において、符号ＬＡ、ＬＢ、ＬＣは「偏光方向を変換する機能を有する反射型のライトバルブ」、符号１２Ａは偏光ビームスプリッタ、符号３０は色選択性リターダ、符号４０は「色分離合成手段」としてのダイクロイック膜４１を有するプリズムを示す。また、符号５０は「結像光学系」としての投射レンズを示す。
【００８４】
カラー映像を構成する３原色：Ａ、Ｂ、Ｃは、この実施の形態においてＡが緑、Ｂが赤、Ｃが青である。従って、ライトバルブＬＡは（画素ごとの偏光方向の変換により）緑色映像を表示し、同様に、ライトバルブＬＢは赤色映像、ライトバルブＬＣは青色映像を表示する。
【００８５】
図３（ａ）において、偏光ビームスプリッタ１２ＡとライトバルブＬＡとの組合せは、図１に即して説明した「偏光型光路分離素子」を構成する。また、偏光ビームスプリッタ１２ＡとライトバルブＬＡと色選択性リターダ３０との組合せは、請求項１に記載された「色分離合成素子」を構成する。
【００８６】
先ず、偏光ビームスプリッタ１２ＡとライトバルブＬＡと色選択性リターダ３０とにより構成される「色分離合成素子」の部分を説明する。
【００８７】
この色分離合成素子は、互いに分離した第１および第２の波長領域の光を分離もしくは合成する色分離合成素子であるが、この例において、第１の波長帯域は「緑色帯域」、第２の波長帯域は「マゼンタ色帯域（赤色帯域と青色帯域を合わせた帯域）」である。
【００８８】
色選択性リターダ３０は「入射される直線偏光状態の光における第１の波長帯域の光（緑色帯域光）のみの偏光面を９０度旋回させて透過させ、第２の波長帯域の光（マゼンタ色帯域光）は偏光状態を保って透過させ」る。
【００８９】
偏光ビームスプリッタ１２Ａは、色分離を行うときは、色選択性リターダ３０を透過した光を入射されて第１および第２の波長帯域の光の光路を分離する。また、色合成を行うときは、偏光方向を直交させた状態で合成された第１および第２の波長帯域の光を色選択性リターダ３０に向って射出して上記色選択性リターダ３０を透過させる。
【００９０】
偏光ビームスプリッタ１２Ａにおける「第１の波長帯域」の、Ｐ偏光透過率をＴｐ１、Ｓ偏光透過率をＴｓ１とするとき、Ｔｓ１＞１−Ｔｐ１であり、色分離のときは（偏光ビームスプリッタ１２Ａに対して）Ｓ偏光が色選択性リターダ３０に入射され、色合成のときは第１および第２の波長帯域の光をＳ偏光として合成する。
【００９１】
先ず「色分離」を説明すると、図３（ａ）に示すように、直線偏光状態の照明光（白色光であり、発散性を押さえられ平行光束に近い状態となっている）は偏光ビームスプリッタ１２Ａに対して「Ｓ偏光の状態」で色選択性リターダ３０に入射する。色選択性リターダ３０は「入射される直線偏光状態の光における第１の波長帯域の光（緑色帯域光）のみの偏光面を９０度旋回させて透過させ、第２の波長帯域の光（マゼンタ色帯域光）は偏光状態を保って透過させるので、色選択性リターダ３０を透過した光においては、緑色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２Ａに対してＰ偏光となり、マゼンタ色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２Ａに対してＳ偏光のままである。
【００９２】
このため、色選択性リターダ３０を透過した照明光のうち、偏光面を９０度旋回された緑色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２Ａを透過し、Ｓ偏光状態のマゼンタ色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２Ａにより反射され、照明光の色分離がなされる。
【００９３】
偏光ビームスプリッタ１２Ａにおける偏光分離膜の分光透過率は、図３（ｂ）に示すように、Ｐ偏光に対して曲線３−１、Ｓ偏光に対して曲線３−２に示す如くである。即ち、第１の波長帯域（緑色波長帯域）である波長：５５０ｎｍ近傍の光に対しては、Ｐ偏光透過率：Ｔｐ１、Ｓ偏光透過率：Ｔｓ１は、Ｔｓ１＞１−Ｔｐ１（曲線３−３で示す）の関係を満たしている（請求項１）。
【００９４】
また、第２の波長帯域（マゼンタ色波長帯域）である「緑色波長帯域より短波長側および長波長側の帯域」に対しては、Ｐ偏光透過率：Ｔｐ２（曲線３−１）、Ｓ偏光透過率：Ｔｓ２（曲線３−２）の大小関係は、Ｔｓ２＜１−Ｔｐ２（曲線３−３）である（請求項１）。
【００９５】
即ち、色選択性リターダ３０と偏光ビームスプリッタ１２Ａとの構成する色分離合成素子は、請求項１に記載の色分離合成素子である。
従って、図３（ａ）に示すように、照明光（白色光）を色選択性リターダ３０に入射させることにより、「互いに分離した第１および第２の波長帯域の光を含む直線偏光状態の光（照明光）」を、第１の波長領域の光（緑色帯域光）と第２の波長帯域の光（マゼンタ色帯域光）とに分離する色分離方法であって、色分離すべき直線偏光状態の光をＳ偏光として色選択性リターダ３０に入射させ、偏光ビームスプリッタ１２Ａにより、Ｓ偏光の光（マゼンタ色帯域光）とＰ偏光の光（緑色帯域光）とに分離する色分離方法（請求項２）が実施されることになる。
【００９６】
逆に、マゼンタ色帯域光をＳ偏光として図３（ａ）の下方から偏光ビームスプリッタ１２Ａに入射させ、緑色帯域光をＰ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ａに図の右方から入射させれば、直線偏光状態で第１の波長帯域の光と、直線偏光状態で第２の波長帯域の光とを色合成する方法であって、色合成すべき光のうち、第１の波長帯域の光をＰ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させ、第２の波長帯域の光をＳ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させることにより、Ｓ偏光として合成する色合成方法（請求項３）が実施されることになる。
【００９７】
再び図３（ａ）に戻って、偏光ビーム１２Ａによる色分離以後を説明すると、偏光ビームスプリッタ１２Ａを透過した緑色帯域光は、ライトバルブＬＡの作用で緑色映像情報を持つ光となって偏光ビームスプリッタ１２Ａに戻り、映像表示に関与する「緑色映像光」が、偏光ビームスプリッタ１２Ａで反射されて投射レンズ５０へと向う。
【００９８】
一方、偏光ビームスプリッタ１２Ａで色分離されたマゼンタ色帯域光は、プリズム４０に入射し、（赤色帯域光を反射し、青色帯域光を透過させる）ダイクロイック膜４１により色分離され、それぞれライトバルブＬＢ、ＬＣに入力して反射され、それぞれ赤色映像情報・青色映像情報を持つ光となってプリズム４０に戻り、ダイクロイック膜４１の透過・反射作用により色合成されてマゼンタ色帯域光となり、偏光ビームスプリッタ１２Ａに入射し映像表示に与る「マゼンタ色映像光」が偏光ビームスプリッタ１２Ａを透過して緑色映像光と合成され、カラー映像光となって投射レンズ５０に入射し、同レンズ５０により図示されないスクリーン上にカラー映像として結像する。
【００９９】
なお、色分離合成手段としてのプリズムは、ダイクロイック膜４１を用いているので、この部分での色分離と色合成とに光の損失は殆ど無い。従って、光量の大きいカラー映像光を合成できる。
【０１００】
偏光ビームスプリッタ１２ＡとライトバルブＬＡとの組合せは「請求項１記載の偏光型光路分離素子」を構成し、緑色帯域光である照明光はＰ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ａに入射される。従って、ライトバルブＬＡにより生成された緑色映像光（映像表示に与る部分）では、白表示光量と黒表示光量との比（コントラスト）が大きい。
【０１０１】
偏光ビームスプリッタ１２ＡとライトバルブＬＢ、ＬＣとの組合せは「請求項２記載の偏光型光路分離素子」を構成し、マゼンタ色帯域光である照明光は、Ｓ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ａに入射するので、ライトバルブＬＢ、ＬＣにより生成されたマゼンタ色映像光（映像表示に与る部分）でも、白表示光量と黒表示光量との比（コントラスト）が大きい。
【０１０２】
従って、全体としてコントラストの高いカラー映像を投影表示することが可能である。
【０１０３】
即ち、図３に実施の形態を示したカラー映像合成装置は、投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成するカラー映像光合成装置において、カラー映像を構成する３原色をＡ（緑）、Ｂ（赤）、Ｃ（青）とするとき、偏光方向を変換する機能を有しＡ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＡと、偏光方向を変換する機能を有しＢ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＢと、偏光方向を変換する機能を有しＣ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＣと、直線偏光状態の白色光（照明光）をＳ偏光状態で色選択性リターダ３０に入射される色分離合成素子３０、１２Ａと、ダイクロイック膜４１を用いる色分離合成手段４０とを有し、色分離合成素子として請求項１載のものを用い、第１の波長帯域を色：Ａを含む領域、第２の波長領域を色：ＢおよびＣを含む領域として、色分離合成素子により分離されたＡ色光をライトバルブＬＡでＡ色映像光とし、色分離合成素子により分離されたＢ色光、Ｃ色光を色分離合成手段４０により別個に分離してそれぞれライトバルブＬＢ、ＬＣによりＢ色映像光およびＣ色映像光とし、Ｂ色映像光およびＣ色映像光を色分離合成手段４０により合成した後、これらとＡ色映像光とを、色分離合成素子の偏光ビームスプリッタ１２Ａにより合成して射出させるように構成されたもの（請求項７）である。
【０１０４】
そして、図３のカラー映像光合成装置を用いることにより「投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成するカラー映像光合成方法（請求項１０）」を実施することができる。
【０１０５】
また、上記のカラー映像光合成装置と投射レンズ５０との組合せは、カラー映像をスクリーン等の表示媒体上に投影する投影装置において、図示されない白色光源と、カラー映像光合成装置と、このカラー映像光合成装置により合成されたカラー映像光を表示媒体上に結像させる結像光学系５０とを有し、カラー映像光合成装置として請求項７記載のものを用いるもの（請求項１１）である。
【０１０６】
図３（ｂ）に示した偏光ビームスプリッタ１２Ａの「分光透過率特性」は、説明を簡単にするために非常に単純化している。実際の分光透過率特性は、従来からある膜設計技術、即ち、蒸着技術や、スパッタリング技術などによる薄膜製造技術による作製上の制約により細かなリップルやうねりがある。
【０１０７】
上に説明した、分光透過率の条件：
Ｔｓ１＞１−Ｔｐ１、Ｔｓ２＜１−Ｔｐ２
は、光源における白色光ランプの発光スペクトルに応じ、また、色選択性リターダの特性にあわせて、Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｐ１、Ｔｐ２の大小関係が上記の如きものとなるように設定すればよく、白色光ランプの発光スペクトルにあわせた主波長でこの条件が満たせば十分である。
【０１０８】
即ち、具体的には、光源の各波長に対しての発光強度分布と「偏光ビームスプリッタ１２Ａの偏光分離膜の、波長毎の透過率」との積を積分した値で比較すればよい。第１の波長帯域の波長：λでの発光強度分布をＥ(λ)としたとき、第１の発光波長帯域における偏光ビームスプリッタの分光透過率特性は、
∫Ｅ(λ)Ｔｓ１(λ)ｄλ＞∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ１(λ))ｄλ  （１）
を満足するようにすればよい。ここで積分の領域は第１の波長帯域である。
【０１０９】
同様に、第２の波長帯域については、
∫Ｅ(λ)Ｔｓ２(λ)ｄλ＜∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ２(λ))ｄλ  （２）
を満足するようにすればよい。積分の領域は第２の波長帯域である。
【０１１０】
なお、良く知られたように、人間の目が光の明るさを感じる程度は、波長により異なっており、このような視覚上の特性は、比視感度関数：ｖ(λ)として知られ、緑色の波長帯域に単一の極大を持つ放物線様の曲線であらわされる。このような比視感度関数を考慮して、上記（１）、（２）式に代えて、
∫Ｅ(λ)Ｔｓ１(λ)ｖ(λ)ｄλ＞∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ１(λ))ｖ(λ)ｄλ  （３）
∫Ｅ(λ)Ｔｓ２(λ)ｖ(λ)ｄλ＜∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ２(λ))ｖ(λ)ｄλ  （４）
を満足するように、分光透過率特性を設定しても良い。
【０１１１】
式（１）もしくは（３）のみを満足するようにすると、表示カラー映像において、第１の波長帯域のコントラストのみを強調することができ、式（２）もしくは（４）のみを満足するようにすると、表示カラー映像において、第２の波長帯域のコントラストのみを強調することができる。
【０１１２】
式（１）と（２）もしくは式（３）と（４）を満足するようにすれば、表示カラー映像全体のコントラストを良好にできる。
【０１１３】
図４は、請求項８記載のカラー映像光合成装置を用いた投影装置の実施の１形態を示している。図４（ａ）に示すライトバルブＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、色選択性リターダ３０、プリズム４０および投射レンズ５０は何れも、図３の実施の形態に即して説明したのと同一のものであり、原色Ａは緑、Ｂは赤、Ｃは青である。
【０１１４】
図４（ａ）において、偏光ビームスプリッタ１２ＢとライトバルブＬＡとの組合せは、図２に即して説明した「偏光型光路分離素子」を構成する。また、偏光ビームスプリッタ１２ＢとライトバルブＬＡと色選択性リターダ３０との組合せは、請求項４に記載された「色分離合成素子」を構成する。
【０１１５】
偏光ビームスプリッタ１２ＢとライトバルブＬＡと色選択性リターダ３０とにより構成される「色分離合成素子」の部分を説明すると、この色分離合成素子は「互いに分離した第１および第２の波長領域の光を分離もしくは合成」する色分離合成素子であり、この例において、第１の波長帯域は「緑色帯域」、第２の波長帯域は「マゼンタ色帯域」である。
【０１１６】
色選択性リターダ３０は、緑色帯域光のみの偏光面を９０度旋回させて透過させ、マゼンタ色帯域光は偏光状態を保って透過させる。
【０１１７】
偏光ビームスプリッタ１２Ｂは、色分離を行うときは、色選択性リターダ３０を透過した光を入射されて緑色帯域光とマゼンタ色帯域光の光路を分離し、色合成を行うときは、偏光方向を直交させた状態で合成された緑色帯域光とマゼンタ色帯域光を色選択性リターダ３０に向って射出して、色選択性リターダ３０を透過させる。
【０１１８】
偏光ビームスプリッタ１２Ｂにおける第１の波長帯域のＰ偏光透過率：Ｔｐ１、Ｓ偏光透過率：Ｔｓ１の大小関係はＴｓ１＜１−Ｔｐ１であり、色分離のときは（偏光ビームスプリッタ１２Ｂに対して）Ｐ偏光が色選択性リターダ３０に入射され、色合成のときは上記第１および第２の波長帯域の光をＳ偏光として合成する。
【０１１９】
図４（ａ）に示すように、直線偏光状態の照明光（白色光である）を偏光ビームスプリッタ１２Ｂに対してＰ偏光の状態で色選択性リターダ３０に入射すると、前述した「色選択性リターダ３０の作用」により、色選択性リターダ３０を透過後、緑色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２Ｂに対してＳ偏光となり、マゼンタ色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２Ｂに対してＰ偏光のままである。
【０１２０】
このため、緑色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２Ｂにより反射され、Ｐ偏光状態のマゼンタ色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２Ｂを透過し、照明光の色分離がなされる。
【０１２１】
偏光ビームスプリッタ１２Ａにおける偏光分離膜の分光透過率は、図４（ｂ）に示すように、Ｐ偏光に対して曲線３−１、Ｓ偏光に対して曲線４−２に示す如くであり、第１の波長帯域（緑色波長帯域）である波長：５５０ｎｍ近傍の光に対しては、Ｐ偏光透過率：Ｔｐ１、Ｓ偏光透過率：Ｔｓ１は、Ｔｓ１＜１−Ｔｐ１（曲線４−３で示す）の関係を満たしている（請求項４）。
【０１２２】
また、第２の波長帯域（マゼンタ色波長帯域）である「緑色波長帯域より短波長側および長波長側の帯域」に対しては、Ｐ偏光透過率：Ｔｐ２（曲線４−１）、Ｓ偏光透過率：Ｔｓ２（曲線４−２）の大小関係は、Ｔｓ２＞１−Ｔｐ２（曲線４−３）である。
【０１２３】
従って、色選択性リターダ３０と偏光ビームスプリッタ１２Ｂとの構成する色分離合成素子は、請求項８、９、１０に記載された色分離合成素子である。
図４（ａ）に示すように、照明光（白色光）を色選択性リターダ３０に入射させることにより「互いに分離した第１および第２の波長帯域の光を含む直線偏光状態の光（照明光）」を、第１の波長領域の光（緑色帯域光）と第２の波長帯域の光（マゼンタ色帯域光）とに分離する色分離方法であって、色分離すべき直線偏光状態の光をＰ偏光として色選択性リターダ３０に入射させ、偏光ビームスプリッタ１２Ｂにより、Ｓ偏光の光（緑色帯域光）とＰ偏光の光（マゼンタ色帯域光）とに分離する色分離方法（請求項５）が実施される。
【０１２４】
逆に、マゼンタ色帯域光をＰ偏光として図４（ａ）の右方から偏光ビームスプリッタ１３Ａに入射させ、緑色帯域光をＳ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ｂに図の下方から入射させれば、直線偏光状態で第１の波長帯域の光と、直線偏光状態で第２の波長帯域の光とを色合成する方法であって、色合成すべき光のうち、第１の波長帯域の光をＳ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させ、第２の波長帯域の光をＰ偏光として偏光ビームスプリッタに入射させることにより、Ｐ偏光として合成する色合成方法（請求項６）が実施されることになる。
【０１２５】
図４（ａ）に戻って、偏光ビーム１２Ｂによる色分離以後を説明すると、偏光ビームスプリッタ１２Ｂで反射された緑色帯域光は、ライトバルブＬＡの作用で緑色映像化されて偏光ビームスプリッタ１２Ｂに戻り、映像表示に関与す緑色映像光がＰ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ｂを透過し、投射レンズ５０へ向う。偏光ビームスプリッタ１２Ｂを透過したマゼンタ色帯域光は、プリズム４０に入射し、ダイクロイック膜４１により色分離され、それぞれライトバルブＬＢ、ＬＣに入力して反射され、赤色映像化・青色映像化されてプリズム４０に戻り、ダイクロイック膜４１の透過・反射作用により色合成されてマゼンタ色帯域光となり、偏光ビームスプリッタ１２Ｂに入射し映像表示に与るマゼンタ色映像光がＳ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ｂで反射され、緑色映像光と合成され、カラー映像光となって投射レンズ５０に入射し、同レンズ５０により図示されないスクリーン上にカラー映像として結像する。
【０１２６】
偏光ビームスプリッタ１２ＢとライトバルブＬＡとの組合せは「先に説明した偏光型光路分離素子」を構成し、緑色帯域光である照明光はＳ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ｂに入射される。従って、ライトバルブＬＡにより生成された緑色映像光は、白表示光量と黒表示光量との比（コントラスト）が大きい。
【０１２７】
偏光ビームスプリッタ１２ＢとライトバルブＬＢ、ＬＣとの組合せは上記「偏光型光路分離素子」を構成し、マゼンタ色帯域光である照明光はＰ偏光として偏光ビームスプリッタ１２Ｂに入射するので、ライトバルブＬＢ、ＬＣにより生成されたマゼンタ色映像光は、白表示光量と黒表示光量との比（コントラスト）が大きい。従って、全体としてコントラストの高いカラー映像を投影表示できる。
【０１２８】
即ち、図４に実施の形態を示したカラー映像合成装置は、投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成するカラー映像光合成装置において、カラー映像を構成する３原色をＡ（緑）、Ｂ（赤）、Ｃ（青）とするとき、偏光方向を変換する機能を有しＡ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＡと、偏光方向を変換する機能を有しＢ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＢと、偏光方向を変換する機能を有しＣ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＣと、直線偏光状態の白色光（照明光）をＳ偏光状態で色選択性リターダ３０に入射される色分離合成素子３０、１２Ｂと、ダイクロイック膜４１を用いる色分離合成手段４０とを有し、色分離合成素子として請求項４記載のものを用い、第１の波長帯域を色：Ａを含む領域、第２の波長領域を色：ＢおよびＣを含む領域として、色分離合成素子により分離されたＡ色光をライトバルブＬＡでＡ色映像光とし、色分離合成素子により分離されたＢ色光、Ｃ色光を色分離合成手段４０により別個に分離してそれぞれライトバルブＬＢ、ＬＣによりＢ色映像光およびＣ色映像光とし、Ｂ色映像光およびＣ色映像光を色分離合成手段４０により合成した後、これらとＡ色映像光とを、色分離合成素子の偏光ビームスプリッタ１２Ｂにより合成して射出させるように構成されたもの（請求項８）である。
【０１２９】
そして、図４のカラー映像光合成装置を用いることにより、投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成するカラー映像光合成方法を実施することができ、上記のカラー映像光合成装置と投射レンズ５０と、図示されない白色光源との組合せは、カラー映像をスクリーン等の表示媒体上に投影する投影装置であって、図示されない白色光源と、カラー映像光合成装置と、このカラー映像光合成装置により合成されたカラー映像光を表示媒体上に結像させる結像光学系５０とを有し、カラー映像光合成装置として請求項９記載のものを用いるもの（請求項１１）である。
【０１３０】
図４（ｂ）に示した偏光ビームスプリッタ１２Ｂの「分光透過率特性」も説明を簡単にするために非常に単純化しており、実際の分光透過率特性に細かなリップルやうねりがあることは、図３（ｂ）の場合と同様である。
【０１３１】
偏光ビームスプリッタ１２Ｂの分光透過率の条件：
Ｔｓ１＜１−Ｔｐ１、Ｔｓ２＞１−Ｔｐ２
は、光源における白色光ランプの発光スペクトルに応じ、また、色選択性リターダの特性にあわせて、Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｐ１、Ｔｐ２の大小関係が上記の如きものとなるように設定すればよく、白色光ランプの発光スペクトルにあわせた主波長でこの条件が満たせば十分であり、前述の式（１）、（２）に代えて、
∫Ｅ(λ)Ｔｓ１(λ)ｄλ＜∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ１(λ))ｄλ  （５）
∫Ｅ(λ)Ｔｓ２(λ)ｄλ＞∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ２(λ))ｄλ  （６）
を満足させるか、あるいは、前述の式（３）、（４）に代えて、
∫Ｅ(λ)Ｔｓ１(λ)ｖ(λ)ｄλ＜∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ１(λ))ｖ(λ)ｄλ  （７）
∫Ｅ(λ)Ｔｓ２(λ)ｖ(λ)ｄλ＞∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ２(λ))ｖ(λ)ｄλ  （８）
を満足するように、分光透過率特性を設定することができる。積分の領域は、式（５）または（７）においては第１の波長帯域、式（６）または（８）においては第２の波長帯域である。
【０１３２】
図３、図４の実施の形態において用いられている「ダイクロイック膜を用いる色分離合成手段」は、ダイクロイック膜４１を有するプリズム４０である（請求項９）。
【０１３３】
ダイクロイック膜を用いる色分離合成手段は、上記プリズム４０に限らない。
ダイクロイック膜は「誘電体膜の多層膜」などで構成できる。
図５に、「ダイクロイック膜を用いる色分離合成手段で方形プリズム以外のもの」の１例を示す。この実施の形態は、図４（ａ）に示す実施の形態におけるプリズム４０を「２つの三角プリズム４２、４３を組合せ、両者の境界面にダイクロイック膜４１を形成したもの」である。三角プリズム４２は楔状プリズムであり、三角プリズム４３は直角プリズムである。
【０１３４】
ダイクロイック膜４１の特性として「膜に対する入射角が小さくなるようにレイアウトしたほうが、より分離性能がよい」ので、レイアウトの許せる限り、例えば３０度とか１５度という入射角度をとるようにすれば、投影装置の性能がより向上する。図７の例では、入射角が約３０度となるようにダイクロイック膜を構成した例である。
【０１３５】
なお、図５において、赤色帯域光は三角プリズム４２の内部で全反射されてライトバルブＬＢに導光される。符号５１は、ライトバルブＬＡの光路長を、ライトバルブＬＢ、ＬＣの光路長に対して調整するための透明平行平板を示す。
【０１３６】
上の実施の形態に於いては、第１の波長帯域を緑色波長帯域、第２の波長帯域をマゼンタ色波長帯域としたが、第１の波長帯域はもちろん、緑色以外の帯域、例えば青色の波長帯域でもよいし、赤色の波長帯域でもよい。
【０１３７】
図６に示す実施の形態は第１の波長帯域を「青色波長帯域」とした例である。色選択性リターダ３１は、青色波長帯域の光の偏光面を９０度旋回させ、補色となるシアン色波長帯域の光の偏光面は旋回させない。
【０１３８】
偏光ビームスプリッタ１２Ｃは、Ｐ偏光とＳ偏光とに対し、図７に定性的に示すような分光透過率を有し、Ｔｓ１＜１−Ｔｐ１、Ｔｓ２＞１−Ｔｐ２を満足する。符号４０Ａで示す「ダイクロイック膜４１Ａを用いたプリズム」は、第２の波長帯域に属する赤色帯域光と緑色帯域光とを分離・合成する。
【０１３９】
偏光ビームスプリッタ１２ＣとライトバルブＬＢ、ＬＣとが偏光型光路分離素子を構成し、偏光ビームスプリッタ１２ＣとライトバルブＬＡとが他の偏光型光路分離素子を構成する。従って、色選択性リターダ３１と偏光ビームスプリッタ１２Ｃと、ライトバルブＬＡ、ＬＢ、ＬＣと、プリズム４０Ａとの組合せが、請求項８、９記載のカラー映像光合成装置を構成し、このカラー映像光合成装置により、カラー映像光合成方法が実施される。
【０１４０】
また、図６のカラー映像光合成装置と、結像光学系としての投射レンズ５０と、図示されない白色光源とは投影装置を構成する。
【０１４１】
図８は、カラー映像光合成装置を用いる投影装置の１形態を示している。
【０１４２】
この形態におけるからー映像光合成装置は「投影装置によりスクリーン等の表示媒体上に投影すべきカラー映像用のカラー映像光を合成するもの」であって、カラー映像を構成する３原色をＡ（緑）、Ｂ（赤）、Ｃ（青）とするとき、偏光方向を変換する機能を有しＡ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＡと、偏光方向を変換する機能を有しＢ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＢと、偏光方向を変換する機能を有しＣ色映像を表示する反射型のライトバルブＬＣと、第１の波長帯域を色：Ａを含む領域、第２の波長領域を色：ＢおよびＣを含む領域として、Ａ色光と、ＢおよびＣ色光とを分離する第１の色分離合成素子３０、１２１と、分離されたＡ色光をライトバルブＬＡへ導光する光路分離用偏光ビームスプリッタ１２２と、第１の波長帯域をＢ色光、第２の波長帯域をＣ色光として、これらＢ色光、Ｃ色光を分離して、ライトバルブＬＢ、ＬＣへそれぞれ導光し、これらライトバルブＬＢ、ＬＣによるＢ色映像光、Ｃ色映像光を合成する第２の色分離合成素子３２、１２３と、この第２の色分離合成素子により合成されたＢ色映像光、Ｃ色映像光の偏光方向を揃えると共に、ライトバルブＬＡによるＡ色映像光を偏光ビームスプリッタ１２２を介して入射され、Ｂ色映像光、Ｃ色映像光と合成して射出させる第３の色分離合成素子３３、１２４とを有する。
【０１４３】
第１〜第３の色分離合成素子は、上記の如く色選択性リターダと偏光ビームスプリッタとで構成される。ライトバルブＬＡと光路分離用偏光ビームスプリッタ１２２は上記他の請求項２記載の偏光型光路分離素子を構成し、第２の色分離合成素子の偏光ビームスプリッタ１２３とライトバルブＬＢは上記偏光型光路分離素子を構成し、第２の色分離合成素子の偏光ビームスプリッタ１２３とライトバルブＬＣは上記偏光型光路分離素子を構成する。
【０１４４】
照明光（白色光）を、偏光ビームスプリッタ１２１に対してＰ偏光として色選択性リターダ３０に入射させると、緑色帯域光のみの偏光方向が９０度旋回されて偏光ビームスプリッタ１２１に対してＳ偏光となるので、偏光ビームスプリッタ１２１は緑色帯域光を反射し、マゼンタ色帯域光を透過させる。即ち、色選択性リターダ３０と偏光ビームスプリッタ１２１は「緑色帯域光とマゼンタ色帯域光とを色分離」する。
【０１４５】
偏光ビームスプリッタ１２１により反射された緑色帯域光は、偏光ビームスプリッタ１２２により反射され、ライトバルブＬＡにより緑色映像化されて偏光ビームスプリッタ１２２へ戻り、映像表示に与る緑色映像光がＰ偏光として偏光ビームスプリッタ１２２と１２４を透過する。このとき、ライトバルブＬＡと偏光ビームスプリッタ１２２とが請求項２記載の偏光型光路分離素子を構成するので、投射レンズ５０に向う緑色映像光のコントラストは高い。
【０１４６】
偏光ビームスプリッタ１２１を透過したマゼンタ色帯域光は、色選択性リターダ３２と偏光ビームスプリッタ１２３で構成される色分離合成素子に入射する。色選択性リターダ３２は、赤色帯域光のみの偏光面を９０度旋回させるものであり、偏光ビームスプリッタ１２３に対して、赤色帯域光がＳ偏光になり、青色帯域光がＰ偏光となる。
【０１４７】
赤色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２３により反射されてライトバルブＬＢに入射し、赤色映像化されて偏光ビームスプリッタ１２３へ戻り、映像表示に与る赤色映像光がＰ偏光として偏光ビームスプリッタ１２３を透過する。
【０１４８】
青色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２３を透過してライトバルブＬＣに入射し、青色映像化されて偏光ビームスプリッタ１２３へ戻り、映像表示に与る青色映像光がＳ偏光として偏光ビームスプリッタ１２３により反射され、赤色映像光と合成されてマゼンタ色映像光になる。このとき、偏光ビームスプリッタ１２３とライトバルブＬＢとが請求項１記載の偏光型光路分離素子を構成し、偏光ビームスプリッタ１２３とライトバルブＬＣとが請求項２記載の偏光型光路分離素子を構成することにより、映像表示に用いられるマゼンタ色映像光もコントラストが高い。
【０１４９】
なお、偏光ビームスプリッタ１２３の透過率：Ｔｐ、Ｔｓを、赤色帯域光と青色帯域光とで、Ｔｓと１−Ｔｐの大小関係が逆になるように偏光分離膜設計を行うことにより、偏光ビームスプリッタ１２３とライトバルブＬＢ、ＬＣとの組合せに応じて、上記偏光型光路分離素子を構成できる。
【０１５０】
このマゼンタ色映像光は、色選択性リターダ３３と偏光ビームスプリッタ１１４とにより構成される「色分離合成素子」の色選択性リターダ３３を透過する。色選択性リターダ３３は、色選択性リターダ３２と同じものである。このため、偏光ビームスプリッタ１２４に入射するマゼンタ色映像光は，偏光ビームスプリッタ１２４に対してＳ偏光であり、偏光ビームスプリッタ１２４により反射され、赤色映像光と合成されて結像光学系としての投射レンズ５０に入射し、同レンズ５０によりスクリーン等の表示媒体上にカラー映像として拡大結像する。
【０１５１】
従って、図８のカラー映像光合成装置を用いて、カラー映像光合成方法が実施され、また、図８のカラー映像光合成装置と、図示されない白色光源と投射レンズ５０とにより、投影装置が構成される。
【０１５２】
上に説明してきた各投影装置の「白色光源」については特に説明しなかった。白色光源としては公知の適宜のもの用いることができるからである。例えば、白色光源として、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプなどを用いることができる。勿論、効率よく照度を得られるように、リフレクターおよび／または集光レンズにより、光束の発散性を押さえて集光光束や「平行光束に近い形態」としてもよい。
【０１５３】
白色光源から放射される白色光は、照明光として色選択性リターダに入射するときには「直線偏光状態」になっている。ハロゲンランプやキセノンランプ等から放射される白色光は自然偏光状態であるから、色選択性リターダと白色光源との間に直線偏光化する手段を配置することになる。
【０１５４】
偏光化手段としては、偏光板が一般的であるが、偏光板を用いて自然偏光を直線偏光化すると、白色光のもつ光エネルギの５０％が無駄になってしまう。
【０１５５】
そこで、上記投影装置は「白色光源からの白色光の大半を、直線偏光状態にする偏光化手段」を有することが好ましい。
【０１５６】
このような偏光化手段として知られたものとしては、特開平１１−１４２７０２号公報記載の「偏光ビームスプリッタアレイと波長板のアレイを組み合わせたもの（必要に応じ、偏光ビームスプリッタアレイの配列ピッチに合わせたマイクロレンズアレイをさらに組み合わせる）」がある。
【０１５７】
即ち、図９に示すように、偏光分離膜９１を配列することにより「偏光ビームスプリッタアレイ」を構成する。入射する自然偏光の光は、各偏光分離膜９１で互いに直交する直線偏光成分に分離され、Ｐ偏光はそのまま透過し、Ｓ偏光は偏光分離膜９１で反射されて射出しようとするので、その射出部に１／２波長板９２をアレイ状に配列する。このようにすると、Ｓ偏光は１／２波長板９２を透過することによりＰ偏光に変換されるので、白色光源からの白色光の大半を直線偏光状態にすることができ、白色光源の放射する光エネルギを有効に利用できる。
【０１５８】
偏光度をより向上させて投影装置のコントラスト性能を確保したい場合は、図９の偏光化手段の後段に、更に直線偏光子や偏光ビームスプリッタを配することができる。直線偏光子を用いる場合は、光吸収のために直線偏光子が発熱して性能を低下させる場合もあるが、偏光ビームスプリッタを用いると、不要な偏光成分を反射あるいは透過で逃がすため、光吸収による発熱を極力抑えることが可能となる。
【０１５９】
なお、照明光をライトバルブに効率良く照射するために、各種の照明用集光素子、例えば、フライアイレンズの組み合わせによる「インテグレータ」や、コンデンサーレンズと組み合わせてライトバルブへ効率よく導く集光素子を用いることができる。
【０１６０】
また、光源として「高出力レーザ光源」のように「偏光性の高い光源」を、３原色の各光源として用い、これらを白色光に合成して用いる場合であれば、偏光化手段は不要である。
【０１６１】
上に説明した投影装置の実施の各態様において「投射レンズの手前に、色選択性リターダを配置」することにより、投影光の偏光方向を揃えることが可能であり、このようにすると、スクリーン等の表示媒体に反射偏光特性があるような場合、表示媒体での反射が均一になる効果がある。また、投射される映像光の偏光方向を揃えると、偏光子を用いて「光路中で偏光が変化して迷光となったフレア成分」をカットでき、よりコントラストを向上させた投影装置を実現できる。
【０１６２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規な偏光型光路分離素子および色分離合成素子および色分離方法および色合成方法およびカラー映像光合成装置およびカラー映像光合成方法および投影装置を実現できる。
【０１６３】
上記偏光型光路分離素子は、ライトバルブによる映像光を、表示に用いられる部分と、それ以外の部分を別光路に効率良く分離することができ、かかる素子を色分離合成素子に組み込んで投影装置に用いることにより、表示映像のコントラスト低下を有効に軽減して明るく見やすい映像を表示することができる。
【０１６４】
偏光型光路分離素子に用いられる偏光ビームスプリッタの偏光分離膜は一般に金属膜や誘電体膜であり、従来から知られた薄膜作製技術を用いて製作されるが、「波長選択性リターダと組み合わせた色分離合成素子」では、性能に大きく影響する波長域の特性を良くすればよいから「広い波長帯域にわたって偏光分離特性を良くするために必要となる複雑な膜構成」が不要となり、偏光ビームスプリッタ設計の負担が軽減され、製造誤差などが小さくなり生産性が向上する。
【０１６５】
また、波長選択性リターダにより偏光方向を変えない第２の波長帯域のコントラスト向上が要求される場合も、請求項１、２記載の色分離合成素子のように第２の波長帯域のＰ偏光透過率：Ｔｐ２、Ｓ偏光透過率：Ｔｓ２による「Ｔｓ２と１−Ｔｐ２の大小関係」を設定すればよく、偏光ビームスプリッタ設計の負担が軽減され、製造誤差などが小さくなり生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏光型光路分離素子を説明するための図である。
【図２】偏光型光路分離素子の別例を説明するための図である。
【図３】カラー映像光合成装置とこれを用いた投影装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図４】カラー映像光合成装置とこれを用いた投影装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図５】カラー映像光合成装置とこれを用いた投影装置の実施の他の形態を説明するための図である。
【図６】カラー映像光合成装置とこれを用いた投影装置の実施の他の形態を説明するための図である。
【図７】図６の実施の形態において用いられた偏光ビームスプリッタの分光透過率特性を説明するための図である。
【図８】カラー映像光合成装置とこれを用いた投影装置の１形態を説明するための図である。
【図９】請求項１６記載の発明で用いられる偏光化手段の実施の１例を説明するための図である。
【図１０】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１０      偏光方向を変換する機能を有する反射型のライトバルブ
１２Ａ    偏光ビームスプリッタ
【図１】
0004731744.tif 000003
【図２】
0004731744.tif 000004
【図３】
0004731744.tif 000005
【図４】
0004731744.tif 000006
【図５】
0004731744.tif 000007
【図６】
0004731744.tif 000008
【図７】
0004731744.tif 000009
【図８】
0004731744.tif 000010
【図９】
0004731744.tif 000011
【図１０】
0004731744.tif 000012