(57)【要約】【課題】  高コントラストを実現可能な画像投射装置を提供する。【解決手段】  第１、２、３の反射型液晶表示素子と、光源からの光を第１、２、３色光に色分解し、それぞれの色光で前記３つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成し、その合成された色光を被投影面に投影する投影光学系とを有しており、光源と３つの反射型液晶表示素子との間に配置された入射側偏光板の、遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下である。【選択図】  図１
2005099337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の反射型液晶表示素子、第２の反射型液晶表示素子、第３の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記３つの反射型液晶表示素子に対応する第１色光、第２色光、第３色光に色分解する色分解光学系を有し、前記３つの色光それぞれで前記３つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、
前記光源から前記３つの反射型液晶表示素子に至る光路上に入射側偏光板が配置されており、
該入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記入射側偏光板は、前記第１色光の光路上に配置された第１入射側偏光板と、前記第２色光と前記第３色光との共通の光路上に配置された第２入射側偏光板とを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記第１入射側偏光板には実質的に前記第１色光のみが入射し、前記第２入射側偏光板には実質的に前記第２色光と前記第３色光のみが入射することを特徴とする請求項３記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記第１色光が緑色領域の光で、前記第２色光が赤色領域の光で、前記第３色光が青色領域の光であることを特徴とする請求項３または４記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記色分解光学系は、偏光分離面を有していることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記色分解光学系は、前記光源から発した白色光から前記第１色光を分離する第１色分解素子と、前記第１色分解素子から出射した前記第１色光を前記第１の反射型液晶表示素子に導く第２色分解素子と、前記第１色分解素子から出射した前記第２色光と前記第３色光とを分離して前記第２反射型液晶表示素子と前記第３反射型液晶表示素子に導く第３色分解素子と、を有することを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記第１色分解素子がダイクロイックミラー或いはダイクロイックプリズムであり、前記第２色分解素子と前記第３色分解素子が偏光分離素子であることを特徴とする請求項７記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記第１色分解素子と前記第２色分解素子と前記第３色分解素子がすべて偏光分離素子であることを特徴とする請求項７記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記第１色分解素子と前記第２色分解素子との間に第１入射側偏光板が配置され、前記第１色分解素子と前記第３色分解素子との間に第２入射側偏光板が配置されていることを特徴とする請求項７乃至９いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項１１】
前記第２入射側偏光板と前記第３色分解素子との間に、前記第２色光と前記第３色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に９０度回転させる色選択性位相板を配置することを特徴とする請求項１０記載の画像投射装置。
【請求項１２】
前記３つの反射型液晶表示素子から前記投影光学系に至る光路上に出射側偏光板が配置されており、
該出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項１３】
該出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることを特徴とする請求項１２記載の画像投射装置。
【請求項１４】
前記色合成光学系が、前記第１反射型液晶表示素子から出射する前記第１色光を後段の光学系に導く第１色合成素子と、前記第２反射型液晶表示素子から出射する前記第２色光と前記第３反射型液晶表示素子から出射する前記第３色光とを色合成する第２色合成素子と、前記第１色合成素子から出射する光と前記第２色合成素子から出射する光とを色合成する第３色合成素子とを有することを特徴とする請求項１２又は１３記載の画像投射装置。
【請求項１５】
前記第１色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第１出射側偏光板と、前記第２色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第２出射側偏光板とを有することを特徴とする請求項１２乃至１４いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項１６】
前記第２出射側偏光板と前記第３色合成素子との間に、前記第２色光と前記第３色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に９０度回転させる色選択性位相板を配置することを特徴とする請求項１５記載の画像投射装置。
【請求項１７】
前記色分解光学系と前記色合成光学系とは、２つの偏光分離素子を共有していることを特徴とする請求項１乃至１６いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項１８】
第１の反射型液晶表示素子、第２の反射型液晶表示素子、第３の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記３つの反射型液晶表示素子に対応する３つの色光に色分解する色分解光学系を有し、前記３つの色光それぞれで前記３つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系を有し、前記色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、
前記３つの反射型液晶表示素子から前記投影光学系に至る光路上に出射側偏光板が配置されており、
該出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であることを特徴とする画像投射装置。
【請求項１９】
該出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることを特徴とする請求項１８記載の画像投射装置。
【請求項２０】
前記第１色光は、前記第１反射型液晶表示素子から出射し、第１色合成素子、第１出射側偏光板を経て第３色合成素子を経て、前記投影光学系に入射することを特徴とする請求項１８又は１９記載の画像投射装置。
【請求項２１】
前記第１色合成素子、前記第３色合成素子は共に偏光分離素子であることを特徴とする請求項２０記載の画像投射装置。
【請求項２２】
前記第２，３色光は、前記第２，３反射型液晶表示素子から出射し、第２色合成光学素子、前記第２，３色光のうちいずれか一方の色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる色選択性位相板、第２出射側偏光板、第３色合成素子を経て、前記投影光学系に入射することを特徴とする請求項１８乃至２１いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項２３】
前記第２色合成素子、前記第３色合成素子は共に偏光分離素子であることを特徴とする請求項２２記載の画像投射装置。
【請求項２４】
前記第３色合成素子は、前記第１色光と、前記第２，３色光とを色合成することを特徴とする請求項２０又は２３記載の画像投射装置。
【請求項２５】
前記色合成光学系が、前記第１反射型液晶表示素子から出射する前記第１色光を後段の光学系に導く第１色合成素子と、前記第２反射型液晶表示素子から出射する前記第２色光と前記第３反射型液晶表示素子から出射する前記第３色光とを色合成する第２色合成素子と、前記第１色合成素子から出射する光と前記第２色合成素子から出射する光とを色合成する第３色合成素子とを有しており、
前記第１色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第１出射側偏光板と、前記第２色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第２出射側偏光板と、前記第２出射側偏光板と前記第３色合成素子との間に配置され、前記第２色光と前記第３色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に９０度回転させる色選択性位相板とを備えることを特徴とする請求項１８乃至２４いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項２６】
第１の反射型液晶表示素子、第２の反射型液晶表示素子、第３の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記３つの反射型液晶表示素子に対応する第１色光、第２色光、第３色光に色分解する色分解光学系と、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系を有し、該色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、
前記色分解光学系が、前記光源からの光を前記第１色光と、前記第２、３色光とに分離する第１色分解素子と、前記第１色光を前記第１反射型液晶表示素子に導く第２色分解素子と、前記第２色光と前記第３色光とに分解する第３色分解素子とに色分解し、それぞれを前記第２反射型液晶表示素子、前記第３液晶表示素子に導く第３色分解素子と、前記第１色分解素子と前記第２色分解素子との間に配置された第１入射側偏光板と、前記第１色分解素子と前記第３色分解素子との間に配置された第２入射側偏光板と、前記第２入射側偏光板と前記第３色分解素子との間に配置され、前記第２色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる第１色選択性位相板とを有しており、
前記色合成光学系が、第１色合成素子と第２色合成素子と第３色合成素子と、前記第１色合成素子と前記第２色合成素子との間に配置された第１出射側偏光板と、前記第２色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第２出射側偏光板と、前記第２出射側偏光板と前記第３色合成素子との間に配置され、前記第３色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる第２色選択性位相板とを有しており、前記第１色合成素子が前記第１反射型液晶表示素子から出射する前記第１色光を前記第３色合成素子に導いており、前記第２色合成素子が前記第２反射型液晶表示素子から出射する前記第２色光と前記第３反射型液晶表示素子から出射する前記第３色光とを色合成し、前記第２色光と前記第３色光とを前記第３色合成素子に導いており、前記第３色合成素子が、前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光とを色合成し、該色合成された３つの色光を前記投影光学系に導いており、
前記第１、２入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であり、
前記第１、２入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であり、
前記第１、２出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であり、
前記第１，２出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２７】
第１の反射型液晶表示素子、第２の反射型液晶表示素子、第３の反射型液晶表示素子と有しており、光源からの光を前記３つの反射型液晶表示素子に対応する第１色光、第２色光、第３色光に色分解して照明し、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成して、被投影面に投影する画像投射装置であって、
前記光源からの光を前記第１色光と、前記第２、３色光とに色分解する色分解素子と、
前記第１色分解素子から出射した前記第１色光を検光する第１入射側偏光板と、前記第１入射側偏光板から出射した光を反射又は透過して前記第１反射型液晶表示素子に導き、前記第１反射型液晶表示素子から出射した第１画像光を透過又は反射して出射する第１偏光分離素子と、前記第１偏光分離素子から出射した光を検光する第１出射側偏光板と、
前記色分解素子から出射した前記第２、３色光を検光する第２入射側偏光板と、前記第２入射側偏光板から出射した光のうち前記第２色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる第１色選択性位相板と、前記第１色選択性位相板から出射した光を前記第２色光と前記第３色光とに色分解して前記第２反射型液晶表示素子と前記第３反射型液晶表示素子に導き、前記第２反射型液晶表示素子から出射した第２画像光と前記第３反射型液晶表示素子から出射した第３画像光とを色合成する第２偏光分離素子と、前記第２偏光分離素子から出射した光のうち前記第３色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる第２色選択性位相板と、前記第２色選択性位相板から出射した光を検光する第２出射側偏光板と、
前記第１出射側偏光板から出射した前記第１画像光と前記第２出射側偏光板から出射した前記第２、３画像光とを色合成する第３偏光分離素子とを有しており、
前記第１、２入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であり、
前記第１、２入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であり、
前記第１、２出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であり、
前記第１，２出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２８】
請求項１乃至２７いずれかに記載の画像投射装置と、前記画像投射装置に画像情報を供給する画像情報供給装置とを有することを特徴とする画像投射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液晶パネル等を用いて形成した原画をスクリーン等の被投影面に対して拡大投射するプロジェクター、特に複数の反射型液晶パネルにより原画を形成するプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型液晶表示素子と偏光ビームスプリッターを組み合わせた画像投影装置は特開２００１−１５４２６８に開示されている。特開２００１−１５４２６８では、図１２に示すように白色光源１００１と、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの原画を形成する反射型液晶表示素子１００２Ｒ（赤色の原画を形成する反射型液晶表示素子）、１００２Ｇ（緑色の原画を形成する反射型液晶表示素子）、１００２Ｂ（青色の原画を形成する反射型液晶表示素子）と投射光学系１００３からなる画像投射装置において、白色光源１００１と反射型液晶表示素子１００２Ｒ、１００２Ｇ、１００２Ｂの間にダイクロイックミラー１００４と、さらにダイクロイックミラー１００４と反射型液晶表示素子１００２Ｒ、１００２Ｇ、１００２Ｂの間に偏光ビームスプリッター１００５、１００６を設けた色分解系と、反射型液晶表示素子と投射光学系の間に第１、第２、第３偏光ビームスプリッター１００５、１００６、１００７を設けた色合成系を有している。
【０００３】
ここで偏光ビームスプリッターにおける色分解は、前記ダイクロイックミラー１００４と第２の偏光ビームスプリッター１００６の間には所定の波長領域の光（ここでは青色の波長領域の光）の偏光方向を９０度回転させることができる第１の色選択性位相差板１００８を設け、第２の偏光ビームスプリッター１００６と第３の偏光ビームスプリッター１００７の間に第２の色選択性位相差板１００９（ここでは、青色の波長領域の光の偏光方向を９０度回転させる）を設けることにより、色成分（Ｒ、Ｂ）と偏光方向（Ｐ、Ｓ）を関連付けることにより、第１の色選択性位相差板１００８によりＢの色光の偏光方向が９０度回転し、Ｂの色光がＰ偏光光、Ｒの色光がＳ偏光光として、第２の偏光ビームスプリッター１００６に入射し、それぞれ第２の色光の光路（Ｒ）と第３の色光の光路に分割する構成となっている。
【０００４】
また、第１の光路において第１の偏光ビームスプリッター１００５を反射した光は第１の反射型液晶表示素子１００２Ｇで偏光方向を９０度回転して反射し、第１の偏光ビームスプリッター１００５を透過し、１／２位相板１０１２で偏光方向を９０度回転し、第３の偏光ビームスプリッター１００７を反射して投射光学系１００３へ至り、第２の光路の光は第２の反射型液晶表示素子１００２Ｒで偏光方向を９０度回転して反射し、第２の偏光ビームスプリッター１００６を透過し、第３の光路の光は第３の反射型液晶表示装置１００２Ｂで偏光方向を９０度回転して反射し、第２の偏光ビームスプリッター１００６を反射し、２つの色光（Ｒ、Ｂ）は一つの光路に合成され、さらに第２の色選択性位相差板１００９によりＢの色光の偏光方向が９０度回転し、Ｒ、Ｂの色光ともにＰ偏光光になり、第３の偏光ビームスプリッター１００７を透過して投射光学系１００３に至ることで３つの色光が合成されている。
【０００５】
従来例においては第１の偏光ビームスプリッター１００５の入射側と第１の色選択性位相差板１００８の入射側にそれぞれ偏光板１０１０、１０１１を設け、光源１０００からの照明光に含まれる不要な偏光成分をカットしコントラストを向上させる構成となっている。
【０００６】
ここで、偏光板の性能として不要な偏光方向の透過率は１％以下にする必要がある記載されている。このように高い特性を得るために液晶を用いた画像投射装置に用いられる偏光板は耐熱性の高い染料系偏光板を用いる必要がある。しかし、白色の波長範囲で染料系偏光板は不要な偏光成分を吸収する偏光作用は十分であるが、透過する偏光成分の透過率が低く、コントラストを向上させると明るさが大幅に減少してしまう問題があった。この対策として従来例では、不要な偏光成分を吸収する偏光作用を有する波長範囲を所定の範囲に限定し、透過率の低下を防ぐようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１５４２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来例に示したような画像投射装置の色分解合成系においてコントラストを低下させる要因として、従来例で述べられている光源からの光の偏光度のほかに、偏光ビームスプリッターにおける偏光分離膜の角度特性がある。これは所定（４５度）の入射角に対してはほぼ１００％の偏光分離性能になるように設計された偏光分離膜でも入射角度が所定の角度からずれた角度では偏光分離性能が低下することによるものである。特に明るい画像を得るときには照明光束の偏光分離膜への入射角度範囲を大きくしなければならないので、角度特性の影響が顕著になる。
【０００８】
よって反射型液晶表示素子を用いた画像投射装置において高コントラストを実現するためには、すべての波長領域において不要な偏光成分を取り除く必要があり、従来例のような赤（Ｒ）と青（Ｂ）の光路に用いる偏光板の特性をＢの波長領域に限定し、Ｒの領域ではどの偏光方向も透過する偏光板を用いると高コントラストを実現できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像投射装置は、上記課題を解決するために、第１の反射型液晶表示素子、第２の反射型液晶表示素子、第３の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記３つの反射型液晶表示素子に対応する第１色光、第２色光、第３色光に色分解する色分解光学系を有し、前記３つの色光それぞれで前記３つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、前記光源から前記３つの反射型液晶表示素子に至る光路上に入射側偏光板が配置されており、該入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であることを特徴としている。
【００１０】
たとえば、Ｓ偏光の光を透過するように設計された偏光板の場合、Ｐ偏光の光は理想的にはすべて遮光されるはずである。ここで遮光すべき偏光方向の光とはＰ偏光のことであり、このＰ偏光が偏光板を透過する透過率が、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域において、平均して５％以下であることを意味している。勿論Ｐ偏光とＳ偏光とが逆であっても構わないし、ここでのＰ偏光とＳ偏光は、後段或いは前段の光学素子（たとえば偏光ビームスプリッターやダイクロイックミラー等）に対して理想的なＰ偏光や理想的なＳ偏光でなくても良く、理想的なＰ偏光や理想的なＳ偏光に対して偏光方向が約３度（理想的には１度）ずれていても構わない。
【００１１】
ここで、前記入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることが好ましい。
【００１２】
また、前記入射側偏光板は、前記第１色光の光路上に配置された第１入射側偏光板と、前記第２色光と前記第３色光との共通の光路上に配置された第２入射側偏光板とを有していることが好ましい。
【００１３】
また、前記第１入射側偏光板には実質的に前記第１色光のみが入射し、前記第２入射側偏光板には実質的に前記第２色光と前記第３色光のみが入射することが好ましい。ここで実質的と言っているのは、前記第１入射側偏光板に入射する光の９割以上が前記第１色光の波長領域の光であり、前期第２入射側偏光板に入射する光の９割以上が前記第２色光と前記第３色光の光であることを意味している。
【００１４】
また、前記第１色光が緑色領域の光で、前記第２色光が赤色領域の光で、前記第３色光が青色領域の光であることが好ましい。また、前記色分解光学系は、偏光分離面を有していることが好ましい。
【００１５】
ここで、前記色分解光学系は、前記光源から発した白色光から前記第１色光を分離する第１色分解素子と、前記第１色分解素子から出射した前記第１色光を前記第１の反射型液晶表示素子に導く第２色分解素子と、前記第１色分解素子から出射した前記第２色光と前記第３色光とを分離して前記第２反射型液晶表示素子と前記第３反射型液晶表示素子に導く第３色分解素子と、を有することが好ましい。
【００１６】
前記第１色分解素子がダイクロイックミラー或いはダイクロイックプリズムであり、前記第２色分解素子と前記第３色分解素子が偏光分離素子であることが好ましい。
【００１７】
前記第１色分解素子と前記第２色分解素子と前記第３色分解素子がすべて偏光分離素子であることが好ましい。
【００１８】
前記第１色分解素子と前記第２色分解素子との間に第１入射側偏光板が配置され、前記第１色分解素子と前記第３色分解素子との間に第２入射側偏光板が配置されていることが好ましい。
【００１９】
前記第２入射側偏光板と前記第３色分解素子との間に、前記第２色光と前記第３色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に９０度回転させる色選択性位相板を配置することが好ましい。
【００２０】
前記３つの反射型液晶表示素子から前記投影光学系に至る光路上に出射側偏光板が配置されており、該出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であることが好ましい。
【００２１】
該出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることを特徴とする請求項１２記載の画像投射装置。
【００２２】
前記色合成光学系が、前記第１反射型液晶表示素子から出射する前記第１色光を後段の光学系に導く第１色合成素子と、前記第２反射型液晶表示素子から出射する前記第２色光と前記第３反射型液晶表示素子から出射する前記第３色光とを色合成する第２色合成素子と、前記第１色合成素子から出射する光と前記第２色合成素子から出射する光とを色合成する第３色合成素子とを有することが好ましい。
【００２３】
前記第１色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第１出射側偏光板と、前記第２色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第２出射側偏光板とを有することが好ましい。
【００２４】
前記第２出射側偏光板と前記第３色合成素子との間に、前記第２色光と前記第３色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に９０度回転させる色選択性位相板を配置することが好ましい。
【００２５】
前記色分解光学系と前記色合成光学系とは、２つの偏光分離素子を共有していることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の画像投射装置は、第１の反射型液晶表示素子、第２の反射型液晶表示素子、第３の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記３つの反射型液晶表示素子に対応する３つの色光に色分解する色分解光学系を有し、前記３つの色光それぞれで前記３つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系を有し、前記色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、前記３つの反射型液晶表示素子から前記投影光学系に至る光路上に出射側偏光板が配置されており、該出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であることを特徴としている。
【００２７】
該出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることが好ましい。
【００２８】
前記第１色光は、前記第１反射型液晶表示素子から出射し、第１色合成素子、第１出射側偏光板を経て第３色合成素子を経て、前記投影光学系に入射することが好ましい。前記第１色合成素子、前記第３色合成素子は共に偏光分離素子であることが好ましい。
【００２９】
前記第２，３色光は、前記第２，３反射型液晶表示素子から出射し、第２色合成光学素子、前記第２，３色光のうちいずれか一方の色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる色選択性位相板、第２出射側偏光板、第３色合成素子を経て、前記投影光学系に入射することが好ましい。
【００３０】
前記第２色合成素子、前記第３色合成素子は共に偏光分離素子であることが好ましい。
【００３１】
前記第３色合成素子は、前記第１色光と、前記第２，３色光とを色合成することが好ましい。
【００３２】
前記色合成光学系が、前記第１反射型液晶表示素子から出射する前記第１色光を後段の光学系に導く第１色合成素子と、前記第２反射型液晶表示素子から出射する前記第２色光と前記第３反射型液晶表示素子から出射する前記第３色光とを色合成する第２色合成素子と、前記第１色合成素子から出射する光と前記第２色合成素子から出射する光とを色合成する第３色合成素子とを有しており、
前記第１色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第１出射側偏光板と、前記第２色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第２出射側偏光板と、前記第２出射側偏光板と前記第３色合成素子との間に配置され、前記第２色光と前記第３色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に９０度回転させる色選択性位相板とを備えることが好ましい。
【００３３】
また、本発明の画像投射装置は、第１の反射型液晶表示素子、第２の反射型液晶表示素子、第３の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記３つの反射型液晶表示素子に対応する第１色光、第２色光、第３色光に色分解する色分解光学系と、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系を有し、該色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、前記色分解光学系が、前記光源からの光を前記第１色光と、前記第２、３色光とに分離する第１色分解素子と、前記第１色光を前記第１反射型液晶表示素子に導く第２色分解素子と、前記第２色光と前記第３色光とに分解する第３色分解素子とに色分解し、それぞれを前記第２反射型液晶表示素子、前記第３液晶表示素子に導く第３色分解素子と、前記第１色分解素子と前記第２色分解素子との間に配置された第１入射側偏光板と、前記第１色分解素子と前記第３色分解素子との間に配置された第２入射側偏光板と、前記第２入射側偏光板と前記第３色分解素子との間に配置され、前記第２色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる第１色選択性位相板とを有しており、前記色合成光学系が、第１色合成素子と第２色合成素子と第３色合成素子と、前記第１色合成素子と前記第２色合成素子との間に配置された第１出射側偏光板と、前記第２色合成素子と前記第３色合成素子との間に配置された第２出射側偏光板と、前記第２出射側偏光板と前記第３色合成素子との間に配置され、前記第３色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる第２色選択性位相板とを有しており、前記第１色合成素子が前記第１反射型液晶表示素子から出射する前記第１色光を前記第３色合成素子に導いており、前記第２色合成素子が前記第２反射型液晶表示素子から出射する前記第２色光と前記第３反射型液晶表示素子から出射する前記第３色光とを色合成し、前記第２色光と前記第３色光とを前記第３色合成素子に導いており、前記第３色合成素子が、前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光とを色合成し、該色合成された３つの色光を前記投影光学系に導いており、
前記第１、２入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であり、
前記第１、２入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であり、
前記第１、２出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であり、
前記第１，２出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることを特徴としている。
【００３４】
また、本発明の画像投射装置は、第１の反射型液晶表示素子、第２の反射型液晶表示素子、第３の反射型液晶表示素子と有しており、光源からの光を前記３つの反射型液晶表示素子に対応する第１色光、第２色光、第３色光に色分解して照明し、前記３つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成して、被投影面に投影する画像投射装置であって、前記光源からの光を前記第１色光と、前記第２、３色光とに色分解する色分解素子と、前記第１色分解素子から出射した前記第１色光を検光する第１入射側偏光板と、前記第１入射側偏光板から出射した光を反射又は透過して前記第１反射型液晶表示素子に導き、前記第１反射型液晶表示素子から出射した第１画像光を透過又は反射して出射する第１偏光分離素子と、前記第１偏光分離素子から出射した光を検光する第１出射側偏光板と、前記色分解素子から出射した前記第２、３色光を検光する第２入射側偏光板と、前記第２入射側偏光板から出射した光のうち前記第２色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる第１色選択性位相板と、前記第１色選択性位相板から出射した光を前記第２色光と前記第３色光とに色分解して前記第２反射型液晶表示素子と前記第３反射型液晶表示素子に導き、前記第２反射型液晶表示素子から出射した第２画像光と前記第３反射型液晶表示素子から出射した第３画像光とを色合成する第２偏光分離素子と、前記第２偏光分離素子から出射した光のうち前記第３色光の偏光方向を実質的に９０度回転させる第２色選択性位相板と、前記第２色選択性位相板から出射した光を検光する第２出射側偏光板と、前記第１出射側偏光板から出射した前記第１画像光と前記第２出射側偏光板から出射した前記第２、３画像光とを色合成する第３偏光分離素子とを有しており、
前記第１、２入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であり、
前記第１、２入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であり、
前記第１、２出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が５％以下であり、
前記第１，２出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、４５０ｎｍから６３０ｎｍの波長領域の平均値が９０％以上であることを特徴とする画像投射装置。
【００３５】
ここで、上述のような画像投射装置において、光源からの光を前記第１色光と前記第２，３色光とに分離する第１色分解素子と光源との間に、光源からの光を所定の偏光方向の光に変換する偏光変換素子を有するように構成すると尚好ましい。また、この第１色分解素子はダイクロイックミラーであることが好ましいが、第１色分解素子の代わりに、第１色光の偏光方向と第２、３色光の偏光方向のいずれかを実質的に９０度回転させる色選択性位相板と、偏光分離素子（偏光ビームスプリッター）を配置し、その色選択性位相板から出射する光を偏光分離素子により第１色光と第２、３色光とに分離するように構成しても構わない。
【００３６】
ここで前記第２、第３の偏光ビームスプリッターを同一の偏光ビームスプリッターとすることにより色分解合成系を構成する光学系を小型化することができる。
【００３７】
またさらにそれぞれの色光に設けられた投射系側偏光板、照明系側偏光板をそれぞれ同一の偏光板を用いることにより部品コストを下げ安価な光学系を実現できる。また、本発明の画像投射システムは、上述の画像投射装置と、前記画像投射装置に画像情報を供給する画像情報供給装置とを有することを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００３９】
図１は本発明の第１の実施例を表す図である。図中、１は連続スペクトルで白色光を発光する光源で、２は光を所定の方向に集光するリフレクターで、３ａは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１のフライアイレンズで、３ｂは第１のフライアイレンズにおける個々のレンズに対応したレンズアレイからなる第２のフライアイレンズで、４は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子で、５ａ、５ｂはコンデンサーレンズで、５ｃは反射ミラーで、６ａはＢの光の偏光方向を９０度変換し、Ｒの光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板、６ｂはＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない第２の色選択性位相差板で、７は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーで、８ａ、８ｂ、８ｃはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッター、第２の偏光ビームスプリッター、第３の偏光ビームスプリッターで、９ｒ、９ｇ、９ｂは光を反射し、画像変調して画像を表示する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子で、１０ｒ、１０ｇ、１０ｂは赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板で、１１は投射レンズで、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはそれぞれ偏光板である。ここで、投射レンズ（投射光学系）１１は、勿論レンズに限らずミラーのみで構成しても構わないし、ミラーとレンズが混在するように構成しても構わない。
【００４０】
次に光学的な作用を説明する。光源１から発した光はリフレクター２により所定の方向に向けられる。ここでリフレクター２は放物面形状をなしており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる（必ずしも放物面形状には限らず、楕円面形状をしていても構わない。その場合は、楕円面形状のリフレクターと凸レンズ或いは凹レンズとを組合わせて平行な光束を形成する。）。ただし、光源１は理想的な点光源ではなく発光点が有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。このリフレクターから出射した略平行光束は第１のフライアイレンズ３ａに入射する。第１のフライアイレンズ３ａは外形が矩形の正の屈折力を有するレンズをマトリックス状に組み合わせて構成されており、入射した光束はそれぞれのレンズに応じた複数の光束に分割され、かつ集光され、第２のフライアイレンズ３ｂを経て、マトリックス状に複数の光源像を偏光変換素子の近傍に形成する。
【００４１】
偏光変換素子４は図１１に示すように、偏光分離面と反射面と１／２波長板を備えている。マトリックス状に集光する複数の光束はそれぞれ対応する偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射し、Ｐ偏光成分は１／２波長板を透過しＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換される。従って、偏光分離面において反射されたＳ偏光も透過されたＰ偏光も共に偏光方向が揃った光（Ｓ偏光）として射出される。
【００４２】
偏光変換された複数の光束は偏光変換素子の近傍で集光した後、発散光束として集光光学系に至る。集光光学系は、コンデンサーレンズ５ａ、５ｂを有している。複数の光束は集光光学系により第１のフライアイレンズの矩形形状の像ができる位置でそれぞれ重なり、矩形の均一な照明エリアを形成する。この照明エリアに反射型液晶表示素子８ｒ、８ｇ、８ｂを配置する。
【００４３】
照明光路中に設けられたダイクロミラー７は図２の実線で示すような特性を有している。
【００４４】
ダイクロミラー７において色分離された（ここでは透過された）Ｇ（緑）の光は第１の偏光ビームスプリッター８ａに対してＳ偏光として入射し、偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子９ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子９ｇにおいて、Ｇの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Ｓ偏光成分は再び偏光分離面で反射され、光源側に戻され投射光から除去される。画像変調されたＧの反射光のＰ偏光成分は偏光分離面を透過する。
【００４５】
この第１の偏光ビームスプリッター８ａを透過した光は、第３の偏光ビームスプリッター８ｃに対してＰ偏光として入射し、偏光分離面を透過し、投射レンズ１１へと至り、スクリーン等の被投影面に導かれる。
【００４６】
一方、ダイクロミラー７で反射されたＲとＢの光は、第１の色選択性位相差板６ａに入射する。この第１の色選択性位相差板６ａの特性を図３に示す。図３は入射する光の偏光方向に対して９０度（直交する）方向に偏光方向が変換される変換率を表わしている。この図３から、約５４０ｎｍより波長が長い光は偏光方向が９０度回されており、波長が約５３０ｎｍよりも短い光は偏光方向に変化のないまま色選択性位相差板を透過することが分かる。すなわち、Ｒ（赤色波長領域）の光の偏光方向は変換されずＳ偏光のままで色選択性位相差板を透過し、Ｂ（青色波長領域）の光の偏光方向は９０度変換されてＰ偏光となって色選択性位相差板を投下することが分かる。
【００４７】
これによりＢの光はＰ偏光として、Ｒの光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター８ｂに入射する。よって第２の偏光ビームスプリッター８ｂにおいてＢの光は偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子９ｂに至り、Ｒの光は偏光分離面を反射してＲ用の反射型液晶表示素子９ｒに至る。
【００４８】
Ｂ用の反射型液晶表示素子９ｂにおいてＢの光が画像変調されて反射される。変調されたＢの反射光のＰ偏光成分は再び偏光分離面を透過し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分の光は偏光分離面で反射し後段の投射レンズ１１に導かれて投射光となる。同様にＲ用の反射型液晶表示素子９ｒにおいてＲの光が画像変調されて反射される。変調されたＲの反射光のＳ偏光成分は再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＲの反射光のＰ偏光成分は偏光分離面を透過し後段の投射レンズ１１に導かれ投射光となる。これによりＢとＲの投射光は一つの光束に合成される。
【００４９】
そして、色合成され、第２の偏光ビームスプリッターを出射したＢの光とＲの光は、第３の偏光ビームスプリッターに入射する前に、第２の色選択性位相差板６ｂに入射する。第２の色選択性位相差板は図４に示すような特性を有しており、Ｂの光はＳ偏光のまま第２の色選択性位相差板を透過し、Ｒの光はＰ偏光からＳ偏光に変換され（偏光方向を９０度回転させられて第２の色選択性位相差板を透過し）、第３の偏光ビームスプリッター８ｃに入射する。
【００５０】
この第３の偏光ビームスプリッターにおいて、Ｂの光とＲの光は反射されるのに対し、Ｇ（緑色波長領域）の光は透過されるので、この第３の偏光ビームスプリッターの偏光分離面において、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光は色合成される。
【００５１】
この合成されたＲＧＢの投射光は投射レンズ１１によりスクリーンなどに投影される。
【００５２】
ここで、表１は本実施例に用いる偏光ビームスプリッター８ａ、８ｂにおける偏光分離膜の設計例で、図５ａ、５ｂはその特性図である。図５ａには偏光分離膜に入射する角度が４０、４２．５、４５、４７．５、５０度のときのＰ偏光の透過率、図５ｂには偏光分離膜に入射する角度が４０、４２．５、４５、４７．５、５０度のときのＳ偏光の透過率を示している。
【００５３】
【表１】
2005099337.tif 000003
【００５４】
上記の入射角度の範囲におけるＰ偏光の平均透過率は、
波長範囲が４５０〜５００ｎｍで
Ｔｐｂ＝９１％
波長範囲が５００〜５８０ｎｍで
Ｔｐｇ＝９３％
波長範囲が５８０〜６３０ｎｍで
Ｔｐｒ＝９５％
となる。
【００５５】
同じ波長範囲においてＳ偏光の平均透過率は
Ｔｓｂ＝２％
Ｔｓｇ＝２％
Ｔｓｒ＝２％
である。
【００５６】
Ｐ偏光で検光するときの漏れ光Ｍｐは
Ｍｐｂ＝１−Ｔｐｂ＝９％
Ｍｐｇ＝１−Ｔｐｇ＝７％
Ｍｐｒ＝１−Ｔｐｒ＝５％
となり、Ｓ偏光で検光するときの漏れ光Ｍｓは
Ｍｓｂ＝Ｔｓｂ＝２％
Ｍｓｇ＝Ｔｓｇ＝２％
Ｍｓｒ＝Ｔｓｒ＝２％
となる。検光作用の高いＳ偏光においても２％の漏れ光があるために偏光ビームスプリッターだけでは漏れ光が多すぎるために高いコントラストを得ることはできないという問題が生じる。
【００５７】
図６は本実施例に用いる偏光板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの特性図を表している。
【００５８】
図６ａは吸収されるべき偏光方向の光の透過率を表わし、図６ｂは透過されるべき偏光方向の光の透過率を表わしている。
【００５９】
波長範囲が４５０〜６３０ｎｍにおける吸収される偏光方向の平均透過率は２％である。上記の各色光の波長領域に対応したときの吸収される偏光方向の平均透過率は、
波長範囲が４５０〜５００ｎｍで
Ｋｂ＝２％
波長範囲が５００〜５８０ｎｍで
Ｋｇ＝２％
波長範囲が５８０〜６３０ｎｍで
Ｋｒ＝２％
である。
【００６０】
Ｇの光路では偏光ビームスプリッターでＳ偏光で検光されたのち偏光板で検光されるので偏光板を漏れる光Ｍｇは
Ｍｇ＝Ｍｓｇ＊Ｋｇ＝０．０４％
となる。同様に
Ｒの光路では
Ｍｒ＝Ｍｓｒ＊Ｋｒ＝０．０４％
となり、Ｂの光路では
Ｍｂ＝Ｍｐｂ＊Ｋｂ＝０．１８％
となる。
【００６１】
このように偏光板を偏光ビームスプリッターの射出側に組み合わせることで、前述した偏光ビームスプリッターにおける漏れ光を大幅にカットすることができる。
【００６２】
さらに、本実施例で使用している偏光変換素子４による偏光変換する（光源からのランダムな偏光状態をＳ偏光にそろえる）変換効率は９５％である。変換効率が１００％とならないのは、第１に偏光変換素子に設けられた偏光分離膜の特性が入射する角度で変化するためであり、第２には図１１に示すように偏光分離膜に入射しないで偏光変換素子を透過する光（図中ｂの光線）があるためである。このことから偏光ビームスプリッター８ａ、８ｂに入射する照明光には本来の偏光方向とは直交する偏光成分が５％含まれ、これがコントラストを低下する要因となる。これらの不要な偏光成分を除去するために偏光ビームスプリッターの入射側に図６に示す特性を有する偏光板を設けると、不要な偏光成分は５％＊２％＝０．１％となり、ほとんど無視することができるようになる。
【００６３】
また、この偏光板の波長範囲が４５０〜６３０ｎｍにおける透過する偏光方向の透過率は平均透過率は９４％であり、通常４５０〜６３０ｎｍの波長範囲全体で高精度な偏光特性を有する偏光板の特性（約８０％）に比べると大幅に透過光量をアップすることが可能となる。
【実施例２】
【００６４】
図７は本発明の第２の実施例を表す図である。図中、２１は連続スペクトルで白色光を発光する光源で、２２は光を所定の方向に集光するリフレクターで、２３ａは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１のフライアイレンズで、２３ｂは第１のフライアイレンズの個々のレンズに対応したレンズアレイからなる第２のフライアイレンズで、２４は無偏光光を所定の偏光光（この実施例２においては、後段の偏光ビームスプリッターに対してＰ偏光となる偏光光）に揃える偏光変換素子で、２５ａ、２５ｂはコンデンサーレンズで、２５ｃは反射ミラーで、２６ａ、２６ｂはＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板、第２の色選択性位相差板で、２７はＧの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ、Ｒの光の偏光方向は変換しない第３の色選択性位相差板で、２８ａ、２８ｂは第１の１／２波長板、第２の１／２波長板で、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッター、第２の偏光ビームスプリッター、第３の偏光ビームスプリッター、第４の偏光ビームスプリッターで、３０ｒ、３０ｇ、３０ｂは光を反射し、画像変調して画像を表示する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子で、３１ｒ、３１ｇ、３１ｂは赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板で、３２は投射レンズで、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄはそれぞれ偏光板である。
【００６５】
ここで偏光変換素子２４は偏光分離面と反射面と１／２波長板からなりＰ偏光成分に揃った偏光光として射出する構成としている。照明光路中に設けられた第３の色選択性位相差板２７は図８の実線で示すような特性を有しており、ＢとＲの光はＰ偏光のままで、Ｇの光はＳ偏光に変換される。
【００６６】
第３の色選択性位相差板２７において偏光方向を調整された光は第１の偏光ビームスプリッター２９ａに入射する。Ｓ偏光であるＧの光は偏光分離面で反射し、Ｐ偏光であるＲ、Ｂの光は偏光面を透過することで色分離が行われる。
【００６７】
色分離されたＧの光は第２の偏光ビームスプリッター２９ｂに対してＳ偏光として入射し、偏光分離面を反射し、Ｇ用の反射型液晶表示素子３０ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子３０ｇにおいてＧの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Ｓ偏光成分は再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。画像変調されたＧの反射光のＰ偏光成分は偏光分離面を透過し投射光で、となる。
【００６８】
第２の偏光ビームスプリッターを透過した光は、偏光方向と４５度の方向に遅相軸がなるように配置された第１の１／２波長板２８ａを透過し、第４の偏光ビームスプリッター２９ｄに対してＳ偏光として入射し、偏光分離面を反射し、投射レンズ３２へと至る。
【００６９】
第１の偏光ビームスプリッター２８ａを透過したＲとＢの光は、第１の色選択性位相差板２６ａに入射する。第１の色選択性位相差板２６ａは図４で示したような特性を有しており、Ｂの光はＰ偏光のままで、Ｒの光はＳ偏光に変換される。
【００７０】
これによりＢの光はＰ偏光として、Ｒの光はＳ偏光として第３の偏光ビームスプリッター２９ｃに入射する。よって第３の偏光ビームスプリッター２９ｃにおいてＢの光は偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子３０ｂに至り、Ｒの光は偏光分離面を反射してＲ用の反射型液晶表示素子３０ｒに至る。
【００７１】
Ｂ用の反射型液晶表示素子３０ｂにおいてＢの光が画像変調されて反射される。変調されたＢの反射光のＰ偏光成分は再び偏光分離面を透過し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＢの反射光のＳ偏光成分は偏光分離面で反射し投射光となる。同様にＲ用の反射型液晶表示素子３０ｒにおいてＲの光が画像変調されて反射される。変調されたＲの反射光のＳ偏光成分は再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＲの反射光のＰ偏光成分は偏光分離面を透過し投射光となる。これによりＢとＲの投射光は一つの光束に合成される。
【００７２】
合成されたＲとＢの投射光は第２の色選択性位相差板２６ｂに入射する。第２の色選択性位相差板は第１の色選択性位相差板と同じものでＲの偏光方向のみを９０度回転し、Ｒ、ＢともにＳ偏光に変換される。さらに偏光方向に対して４５度方向に遅相軸を配置した１／２位相板２８ｂによりそれぞれＰ偏光に変換され第４の偏光ビームスプリッター２９ｄに入射し、偏光分離面を透過することでＧの投射光と合成される。
【００７３】
このような構成においても偏光ビームスプリッター２０ｂの射出側に偏光板３３ａを、偏光ビームスプリッター２０ｂの射出側に偏光板３３ｄを設け、偏光ビームスプリッター２０ａの入射側に偏光板３３ａを、偏光ビームスプリッター２０ｂの入射側に偏光板３３ｃを設けることにより、実施例１と同じ偏光ビームスプリッター特性（図５）と偏光板の特性（図６）の組み合わせで実施例１と同様な効果が得られる。
【実施例３】
【００７４】
図９は本発明の第３の実施例を表す図である。４１は連続スペクトルで白色光を発光する光源で、４２は光を所定の方向に集光するリフレクターで、４３ａは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１のフライアイレンズで、４３ｂは第１のフライアイレンズの個々のレンズに対応したレンズアレイからなる第２のフライアイレンズで、４４は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子で、４５ａはコンデンサーレンズで、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄは偏光板を貼付したフィールドレンズで、４６ａ、４６ｂは長い光路中の照明光をロスなく伝達するリレーレンズで、４７は赤（Ｒ）の波長領域の光を透過し、青（Ｂ）と緑（Ｇ）の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーで、４８は青（Ｂ）の波長領域の光を透過し、緑（Ｇ）の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーで、４９ａ、４９ｂは反射ミラーで、５０ａ、５０ｂ、５０ｃはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッター、第２の偏光ビームスプリッター、第３の偏光ビームスプリッターで、５１ｒ、５１ｇ、５１ｂは光を反射し、画像変調して画像を表示する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子で、５２ｒ、５２ｇ、５２ｂは赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板で、５３ｒ、５３ｇ、５３ｂは偏光板で、５４はダイクロ面を有するダイクロプリズムで、５５は投射レンズである。
【００７５】
ダイクロミラー４７、４８で色分解された光は、偏光ビームスプリッター５０ａには青の光が作用し、偏光ビームスプリッター５０ｂには緑の光が作用し、偏光ビームスプリッター５０ｃには赤の光が作用している。このとき照明光はＳ偏光としてそれぞれ偏光ビームスプリッター５０ａ、５０ｂ、５０ｃに入射する。よってそれぞれの偏光ビームスプリッターにおいて照明光は偏光分離面を反射してそれぞれの反射型液晶表示素子５１ｒ、５１ｇ、５１ｂに至る。
【００７６】
それぞれの反射型液晶表示素子において光が画像変調されて反射される。変調された光の反射光のＳ偏光成分は再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調された光の反射光のＰ偏光成分は偏光分離面を透過し投射光となり、ダイクロプリズム５４で３つの色が合成されて１つの光束となる。
【００７７】
ここで偏光ビームスプリッター５０ａ、５０ｂ、５０ｃでは全ての光路においてＳ偏光で検光する構成であり、この偏光ビームスプリッターを図５の特性とし、図１０に示す偏光板を組み合わせている。
【００７８】
図１０に示した偏光板においては各色光の波長領域に対応したときの吸収される偏光方向の平均透過率は、
波長範囲が４５０〜５００ｎｍで
Ｋｂ＝４％
波長範囲が５００〜５８０ｎｍで
Ｋｇ＝４％
波長範囲が５８０〜６３０ｎｍで
Ｋｒ＝５％
であり、このときＧの光路では偏光ビームスプリッターでＳ偏光で検光されたのち偏光板で検光されるので偏光板を漏れる光Ｍｇは
Ｍｇ＝Ｍｓｇ＊Ｋｇ＝０．０８％
となる。同様に
Ｒの光路では
Ｍｒ＝Ｍｓｒ＊Ｋｒ＝０．０８％
となり、Ｂの光路では
Ｍｂ＝Ｍｓｂ＊Ｋｂ＝０．１０％
となり、高コントラストが実現できる。
【００７９】
ここで、本発明の実施例は上記のものに限られない。例えば、上述の矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１のフライアイレンズ及び第２のフライアイレンズは、矩形のレンズをマトリックス状に配置したものでなくても良く、シリンドリカルレンズを１方向（照明光学系の光軸に直交する方向）に複数個配列して構成されるものであっても良い。
【００８０】
また、３つの液晶パネルを有する画像投射装置でなく、液晶パネルを１つしか持たない画像投射装置や、４つ以上の液晶パネルを有する画像投射装置にも適用可能である。
【００８１】
また、実施例に記載した赤、緑、青のそれぞれの色光の光路は、任意に入れ換え可能である。さらに、緑の色光の光路は、図１では偏光ビームスプリッター８ａで反射されて液晶パネルに入射しているが、勿論偏光ビームスプリッター８ａで透過して液晶パネル９ｇに入射し、液晶パネルからの出射する光のうち画像情報を持っている光が偏光ビームスプリッター９ｇを透過して後段の偏光板や偏光ビームスプリッターに導かれるように構成しても構わない。このことは図７の緑色の光路にも同様のことが言える。
【００８２】
また、図１において、色選択性位相板６ａ、６ｂは、偏光ビームスプリッターに密着した状態で配置されているが、偏光ビームスプリッターに対して離間した状態で配置しても良いし、両者の間に接着層等を挟んで接着しても構わない。逆に、図１の偏光板１２ｃ、１２ｄは、色選択性位相板に対しても、ダイクロミラー、変更ビームスプリッターに対しても離間して設けられているが、偏光板１２ｃ、１２ｄは、色選択性位相板、偏光ビームスプリッター、ダイクロミラー（密着して配置するためには、ダイクロイックプリズムの方が好ましい）に対して密着して（接着して）配置しても構わない。
【００８３】
また、実施例１において緑色光路上の第１の偏光ビームスプリッター８ａの光入射側（ダイクロミラーと第１の偏光ビームスプリッターとの間、言い換えると画像表示素子を照明する光の光路の第１の偏光ビームスプリッターへの入射側）に配置された偏光板１２ａ、第１の偏光ビームスプリッター８ａの光出射側（第１の偏光ビームスプリッターと第３の偏光ビームスプリッターとの間、言い換えると画像表示素子から出射した光の光路の第１の偏光ビームスプリッターの光出射側）に配置された偏光板１２ｂのうち、光出射側に配置された偏光板１２ｂは省き、光入射側に偏光板１２ａを配置するだけにしても構わない。また、逆に偏光板１２ａを省き、偏光板を１２ｂのみにしても構わない。ここでの緑色光路上の第１の偏光ビームスプリッターとは、白色光を色分離するダイクロイックミラーにおいて、１つの色光と２つの色光とに分離する際の１つの色光の光路上の偏光ビームスプリッターのことであり、必ずしも緑色光の光路上でなくても構わない。
【００８４】
勿論実施例２についても同様のことが言え、緑色光の光路上に配置されている第２の偏光ビームスプリッター２９ｂの光入射側の偏光板３３ａと第２の偏光ビームスプリッターの光出射側の偏光板３３ｂのうち、光出射側の偏光板３３ｂを省いても構わない。また、逆に光入射側の偏光板３３ａを省いても構わない。ここでの緑色光路上の第２の偏光ビームスプリッターに関しては実施例１と同様のことが言え、白色光を色分離するダイクロイックミラーにおいて、１つの色光と２つの色光とに分離する際の１つの色光の光路上の偏光ビームスプリッターのことであり、必ずしも緑色光の光路上でなくても構わない。
【００８５】
実施例３においては、第１、２、３偏光ビームスプリッターのそれぞれ光出射側にのみ偏光板を設けているが、実施例１、２とは逆に、第１、２、３偏光ビームスプリッターの光入射側にも偏光板を設けても構わない。
【００８６】
また、本発明は画像投射システムにも適用可能である。その際、上述のような画像投射装置に画像情報を提供する画像情報供給装置（例えばパソコン、テレビ、ビデオ、携帯電話、メモリー、衛星放送や地上波を受信するアンテナ）と上述の画像投射装置とを有線もしくは無線で接続する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施例を表わす図
【図２】第１の実施例におけるダイクロミラーの特性図
【図３】第１の実施例における第１の色選択性位相差板の特性図
【図４】第１の実施例における第１の色選択性位相差板の特性図
【図５】第１の実施例における偏光ビームスプリッターの特性図
【図６】第１の実施例における偏光板の特性図
【図７】本発明の第２の実施例を表わす図
【図８】第２の実施例における色選択性位相差板の特性図
【図９】本発明の第３の実施例を表わす図
【図１０】第３の実施例における偏光板の特性図
【図１１】偏光変換素子を説明する図
【図１２】従来例を説明する図
【符号の説明】
【００８８】
１  光源
２  リフレクター
３ａ、３ｂ  フライアイレンズ
４  偏光変換素子
５ａ、５ｂ  コンデンサーレンズ
５ｃ  反射ミラー
６ａ、６ｂ  色選択性位相差板
７  ダイクロイックミラー
８ａ、８ｂ、８ｃ  偏光ビームスプリッター
９ｒ、９ｇ、９ｂ  反射型液晶表示素子
１０ｒ、１０ｇ、１０ｂ  １／４波長板
１１  投射レンズ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  偏光板
【図１】
2005099337.tif 000004
【図２】
2005099337.tif 000005
【図３】
2005099337.tif 000006
【図４】
2005099337.tif 000007
【図５】
2005099337.tif 000008
【図６】
2005099337.tif 000009
【図７】
2005099337.tif 000010
【図８】
2005099337.tif 000011
【図９】
2005099337.tif 000012
【図１０】
2005099337.tif 000013
【図１１】
2005099337.tif 000014
【図１２】
2005099337.tif 000015