(57)【要約】【課題】  反射型液晶表示素子が黒を表示した時の戻り光が光源に戻らないようにすることで、光源部の温度上昇を防ぐことができる。【解決手段】  赤、緑、青用の３つの反射型液晶パネルと、光源からの光を２つの偏光ビームスプリッターを用いて３つの反射型液晶パネルを照明する照明光学系と、前記反射型液晶パネルからの光をスクリーン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、可視光領域よりも短い周期の周期構造（ＳＷＳ）を有する１/４波長板を前記２つの偏光ビームスプリッターと前記３つの反射型液晶パネルとの間に配置する。【選択図】  図１
2005106901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの画像表示素子と、光源からの光を用いて前記少なくとも１つの液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記少なくとも１つの画像表示素子からの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、使用波長よりも短い周期の周期構造を有する位相板を有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記位相板は１／４波長板であることを特徴とする画像投射装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの画像表示素子が、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あ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】
前記照明光学系が、前記光源からの光を複数の波長領域の光に分解する色分解光学系を備えていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記色分解光学系と前記少なくとも１つの画像表示素子との間に、前記位相板を配置することを特徴とする請求項４記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記色分解光学系が有する偏光分離部材と前記少なくとも１つの画像表示素子との間の光路上に、前記位相板が配置されていることを特徴とする請求項４又は５記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの画像表示素子が、３つの反射型液晶表示素子であり、
前記色分解光学系が２つの偏光分離部材を有しており、
前記２つの偏光分離部材と前記３つの反射型液晶表示素子との間には、それぞれ前記位相板が配置されていることを特徴とする請求項４乃至６いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記３枚の位相板はそれぞれ、３つの反射型液晶表示素子に対して離間されて配置されてい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３枚の位相板はそれぞれ、前記２つの偏光分離部材に対して離間されて配置されていることを特徴とする請求項７又は８記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記３枚の位相板は、それぞれ互いに異なる光学特性を有す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３枚の位相板のうち２枚は実質的に同じ光学特性を有しており、残りの１枚の位相板は他の２枚の位相板と比べて異なる光学特性を有す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１２】
前記残りの１枚の位相板は、赤用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の画像投射装置。
【請求項１３】
前記残りの１枚の位相板は、青用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の画像投射装置。
【請求項１４】
前記残りの１枚の位相板は、緑用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の画像投射装置。
【請求項１５】
前記３枚の位相板は実質的に同じ光学特性を有し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１６】
前記色分解光学系がダイクロイックミラーを有しており、該ダイクロイックミラーにより緑色光を、赤色光、青色光に対して分離することを特徴とする請求項４乃至１５いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項１７】
前記使用波長とは、可視光領域であ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】
前記使用波長とは、実質的に４００ｎｍ〜７００ｎｍを含む波長領域のことであることを特徴とする請求項１乃至１７いずれかに記載の画像投射装置。
【請求項１９】
白色光源と画像を表示する反射型液晶表示素子と投射光学系を有し、前記白色光源からの光を光束分離手段と偏光変換手段と集光手段により反射型液晶表示素子に導きかつ反射型液晶表示素子からの光を投射光学系導く偏光ビームスプリッターを有し、前記偏光ビームスプリッターと前記反射型液晶表示素子の間に位相板を設け、前記位相板を断面が段差形状を有する格子形状としたことを特徴とする画像投射装置。
【請求項２０】
前記位相板の段差における光路差を所定の波長λ０の1/4波長に設定し、格子のピッチｐを波長λ０よりも小さくすることを特徴とする請求項１９に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型液晶表示装置を用いた画像投射装置において、光源からの光を偏光ビームスプリッターを介して反射型液晶表示素子に導き、反射型液晶表示素子を反射した光を再び偏光ビームスプリッターで検光し投射する構成で、前記偏光ビームスプリッターと前記反射型液晶表示素子の間に1/4位相板を設け、コントラスト調整を行う実施形態が特公平07-028050に開示されている（図９）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで画像投射装置で投射する画像の明るさをより明るくするためには、均一な照明領域を形成するための光束分離手段と照明光の偏光方向をそろえるための偏光変換手段を有し、偏光変換手段を射出する複数の光束を集光する集光光学系が必要となり、かつこれらからなる照明系の利用効率を高くするためには集光光学系のFnoを小さくする必要があり、これにより反射型画像表示素子上の任意の１点に集光する光束の最大入射角度はより大きくする必要がある。
【０００４】
しかしながら、1/4位相板は所定の厚みを有する構造体であるので、1/4位相板に対して大きな角度で入射する光に対しては位相板としての特性が1/4位相からずれてしまい、コントラスト調整を行っても十分なコントラストが得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決ずるために、本発明の画像投射装置は、少なくとも１つの画像表示素子と、光源からの光を用いて前記少なくとも１つの液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記少なくとも１つの画像表示素子からの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、使用波長よりも短い周期の周期構造を有する位相板を有することを特徴としている。
【０００６】
ここで、前記位相板は１／４波長板であることが望ましい。前記少なくとも１つの画像表示素子が、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あることが好ましい。また、前記照明光学系が、前記光源からの光を複数の波長領域の光に分解する色分解光学系を備えていると尚良い。
【０００７】
また、前記色分解光学系と前記少なくとも１つの画像表示素子との間に、前記位相板を配置することが望ましい。
【０００８】
また、前記色分解光学系が有する偏光分離部材と前記少なくとも１つの画像表示素子との間の光路上に、前記位相板が配置されていることが望ましい。
【０００９】
また、前記少なくとも１つの画像表示素子が、３つの反射型液晶表示素子であり、前記色分解光学系が２つの偏光分離部材を有しており、前記２つの偏光分離部材と前記３つの反射型液晶表示素子との間には、それぞれ前記位相板が配置されていることが望ましい。
【００１０】
ここで、前記３枚の位相板はそれぞれ、３つの反射型液晶表示素子に対して離間されて配置されていることが望ましい。また、前記３枚の位相板はそれぞれ、前記２つの偏光分離部材に対して離間されて配置されていても良い。また、前記３枚の位相板は、それぞれ互いに異なる光学特性を有するように構成しても良い。また、前記３枚の位相板のうち２枚は実質的に同じ光学特性を有しており（もしくは２枚の位相板は同じ構成を有するものとしても構わない。残りの１枚の位相板は他の２枚の位相板と比べて異なる光学特性を有するように構成しても良い。ここでは、前記残りの１枚の位相板は、赤用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されていても良いし、前記残りの１枚の位相板は、青用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されていても良いし、前記残りの１枚の位相板は、緑用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されている。また、前記３枚の位相板は実質的に同じ光学特性を有していても良い。
【００１１】
前記色分解光学系がダイクロイックミラーを有しており、該ダイクロイックミラーにより緑色光を、赤色光、青色光に対して分離するように構成すると望ましい。
【００１２】
ここで、前記使用波長とは、可視光領域であり、実質的に４００ｎｍ〜７００ｎｍを含む波長領域のことであると尚良い。
【００１３】
また、本発明によれば、位相板を断面が段差形状を有する格子形状とし、段差における光路差を所定の波長λ０の1/4波長に設定し、格子のピッチｐを波長λ０よりも小さくすることにより、位相板に入射する光が任意の入射角度であっても一様に1/4位相差を与えることが可能となる。これにより照明光のFnoを小さく（照明光の広がり角度を大きく）することができ、コントラストの高い状態で投射する明るさを明るくすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
位相板の角度特性が改善し、明るい照明光束に対しても適切な調整ができ、明るくコントラストの高い投射装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施例１）
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、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はコンデンサーレンズで、5bはフィールドレンズで、５cは反射ミラーで、６a、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１の色選択性位相差板、第２の色選択性位相差板で、７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、８ａ、８ｂは第１の1/2波長板、第２の1/2波長板で、９a、９b、９c、９ｄ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、１０はGとRの中間の波長領域の光をカットするカラーフィルターで、１１r、１１g、１１b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、１２r、１２g、１２b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、１３は投射レンズである。
【００１６】
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集光される。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。ただし、光源１は理想的な点光源ではなく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。これらの集光光束は第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。偏光変換素子４は偏光分離面と反射面と1/2波長板からなり、マトリックス状に集光する複数の光束はその列に対応した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、1/2波長板を透過しP偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向(｜)が揃った光として射出する。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とフィールドレンズ５ｂからなる。複数の光束は集光光学系により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１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを配置する。
【００１７】
照明光路中に設けられた第３の色選択性位相差板７は図２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。ここでいう偏光方向(・)(｜)は偏光変換素子及び偏光ビームスプリッターの偏光分離面に対する偏光の方向として表している。
【００１８】
第３の色選択性位相差板７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９ａに入射する。Ｓ偏光であるＧの光は偏光分離面を反射し、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。
【００１９】
色分離されたＧの光は第２の偏光ビームスプリッター９ｂ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１１ｇへと至る。G用の反射型液晶表示素子１１ｇ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となる。このときすべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において第２の偏光ビームスプリッター９ｂとG用の反射型液晶表示素子１１ｇの間に設けられた1/4波長板１２ｇの遅相軸を所定の方向に調整し、第１の偏光ビームスプリッターとG用の反射型液晶表示素子で発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えている。
【００２０】
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８ａを透過し、第４の偏光ビームスプリッターに対してＳ偏光(・)として入射し、偏光分離面を反射し、投射レンズ１３へと至る。
【００２１】
第１の偏光ビームスプリッターを透過したＲとＢの光(｜)は、カラーフィルターに入射する。カラーフィルターは図３の実線で示すような特性を有しており、ＧとＲの中間の波長領域にあたる黄色の色光と不要な緑の色光を反射するダイクロイックフィルターとしている。
【００２２】
また、カラーフィルターは光を吸収する特性でもよい。
【００２３】
色を調整された光は、第１の色選択性位相差板６ａに入射する。第１の色選択性位相差板６ａは図２の点線で示す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。ここで偏光状態が変化する遷移領域はＧの領域に設定している。
【００２４】
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９ｃに入射する。よって第３の偏光ビームスプリッター９ｃ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１１ｂ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１１ｒに至る。
【００２５】
Ｂ用の反射型液晶表示素子において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。このとき、第３の偏光ビームスプリッター９ｃとR用、B用の反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｂの間に設けられた1/4波長板１２ｒ、１２ｂの遅相軸を調整してＧの場合と同じようにＲ、Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行う。
【００２６】
合成されたＲとＢの投射光は第２の色選択性位相差板に入射する。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８ｂ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４ｄ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。
【００２７】
合成されたＲＧＢの投射光は投射レンズによりスクリーンなどに投影される。
【００２８】
ここで、偏光ビームスプリッター9b,9cと反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの間に設ける位相板１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは図４に示すように格子構造としている。このとき格子の媒質の屈折率ｎを2.4とし、色光の基準波長λoを550nmとし、格子のピッチｐをλo/2の275nm、格子の凸部のピッチをλo/4の132.5nmとしたとき、格子に平行な方向の等価屈折率ｎTEは
ｆ＝P'/P＝０．５
ｎTE２＝ｆ・ｎ２＋（１−ｆ）＝３．３８
ｎTE＝１．８３８
となり、格子に垂直な方向の等価屈折率ｎTMは
１／ｎTM２＝ｆ・（１／ｎ２）＋（１−ｆ）＝０．５８７
ｎTM＝１．３０５
となる。これにより格子の段差は
ｈ＝λo/4/(ｎTE−ｎTM)＝２５６nm
となっている。
【００２９】
図４の位相板では基板を直接格子状にしているが、図５に示すように平行平板を基板として平面状に格子構造を転写するような構成でも同様な効果が得られる。
【００３０】
（実施例２）
図６は本発明の第２の実施例を表す図である。図中、実施例１と同じ素子には同一の符号を記しており、２４はS偏光に偏光方向を揃える偏光変換素子で、２５ａは第1のコンデンサーレンズで、２５ｂは第２のコンデンサーレンズで、２５c、２５ｃ’はフィールドレンズで、２６は青(B)と緑(G)の波長領域の光を透過し、赤(R)の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーで、２７はGとRの中間の波長領域の光を一部カットするカラーフィルターで、２８a、２８bはG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、２９は所定の偏光成分を反射し、それとは直交する偏光成分を透過する偏光板で、３０a、３０b、３０c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、３１ｒ、３１ｇ、３１ｂは1/4位相板である。ここで、偏光板は不要な偏光方向を吸収するものでもよい。
【００３１】
ダイクロイックミラー２６を集光光学系を構成する第2のコンデンサーレンズ２５ｂとフィールドレンズ２５ｃ、２５ｃ’の間に設けている。
【００３２】
次に光学的な作用を説明する。
【００３３】
偏光変換素子２４を射出した光は、第1のコンデンサーレンズ２５ａと第２のコンデンサーレンズ２５ｂにより集光され、ダイクロイックミラー２６に入射する。ダイクロイックミラー２６は図７の実線で示すような特性を有しており、ＢとＧの光は透過し、Ｒの光は反射する。
【００３４】
図６においては偏光変換素子２４においてＳ偏光(・)であった光はダイクロイックミラー２６に対してもＳ偏光(・)である。ただし本実施例においてはダイクロイックミラー２６は第２のコンデンサーレンズ２５ｂとフィールドレンズ２５ｃ、２５ｃ’の間に設けられているので、ダイクロイックミラー２６に作用する光束はテレセントリックになっていない。そのためダイクロイックミラー２６は図中AからBの方向に膜厚が徐々に厚くなるような構成とし入射角度による特性の変化を補正している。
【００３５】
Ｒの光路において、ダイクロイックミラー２６を反射した光はフィールドレンズ２５ｃを透過し、カラーフィルター２７に入射する。カラーフィルターは図７の点線で示すような特性を有しており、ＧとＲの中間の波長領域にあたる黄色の色光を反射するダイクロイックフィルターとし、黄色の光を除去する。赤の光に黄色の色成分が多いと赤がオレンジになっていまうので黄色の光を除去する方が色再現上望ましい。
【００３６】
ここでカラーフィルター２７はフィールドレンズ２５ｃと別に設けているがフィールドレンズ２５ｃのレンズ面に設けてもよい。
【００３７】
色を調整された光は、第１の偏光ビームスプリッター３０ａに対してＳ偏光(・)として入射し、偏光分離面で反射され、R用の反射型液晶表示素子１１ｒへと至る。R用の反射型液晶表示素子１１ｒ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(・)は再び偏光分離面で反射し、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。第1の偏光ビームスプリッター３０ａを透過した光は、第1の1/2波長板８ａにより偏光方向を９０度回転させ、第3の偏光ビームスプリッター３０ｃに対してはＳ偏光(・)として入射し、偏光分離面で反射されて、投射レンズ１３へと至る。
【００３８】
このときすべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において第１の偏光ビームスプリッター３０ａとＲ用の反射型液晶表示素子１１ｒの間に設けられた1/4波長板３１ｒの遅相軸を所定の方向に調整し、第１の偏光ビームスプリッターとG用の反射型液晶表示素子で発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えている。
【００３９】
ダイクロイックミラー２６を透過したＧとＢの光は、フィールドレンズ２５ｃ’を透過し、偏光板２９に入射する。偏光板２９においてはダイクロイックミラー２６に対してＳ偏光成分である偏光成分を透過し、Ｐ偏光成分である偏光成分を反射する特性を有する。偏光板２９により偏光成分をより揃えた光(・)は第1の色選択性位相差板２８ａに入射する。第1の色選択性位相差板２８ａはＧの光の偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＧの光はＰ偏光(｜)として、Ｂの光はＳ偏光(・)として第2の偏光ビームスプリッター３０ｂに入射する。
【００４０】
B用の反射型液晶表示素子１１ｂ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B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。同様にG用の反射型液晶表示素子１１ｇにおいてＧの光が画像変調されて反射される。変調されたG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Gの反射光のＳ偏光成分(・)は偏光分離面を反射し投射光となる。これによりＢとＧの投射光は一つの光束に合成される。
【００４１】
このとき、第２の偏光ビームスプリッター３０ｂとＧ用、B用の反射型液晶表示素子１１ｇ、１１ｂの間に設けられた1/4波長板３１ｇ、３１ｂの遅相軸を調整してＲの場合と同じようにＧ、Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行う。
【００４２】
合成されたＧとＢの投射光は第2の色選択性位相差板２８ｂに入射する。第2の色選択性位相差板２８ｂは第1の色選択性位相差板２８ａと同じものでＧの偏光方向のみを９０度回転し、第2の1/2波長板８ｂを経て、Ｇ、ＢともにＰ偏光(｜)として第3の偏光ビームスプリッター１０ｃに入射し、偏光分離面を透過することでRの投射光と合成される。
【００４３】
ここで、偏光ビームスプリッター３０ａ,３０ｂと反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの間に設ける位相板３１ｒ、３１ｇ、３１ｂは図８に示すような格子構造としている。このとき格子に入射する角度は、照明系の広がり角度で決まり、この角度２αを14度とし、格子の媒質の屈折率ｎ１を２．４、ｎ２を１．３とし、色光の基準波長λoを550nmとしたとき、格子のピッチｐをλo/2の275nm、格子の凸部のピッチを165nmとしたとき、格子に平行な方向の等価屈折率ｎTEは
ｆ＝P'/P＝０．６
ｎTE２＝ｆ・ｎ1２＋（１−ｆ）・ｎ2２＝４．１３２
ｎTE＝２．０３３
となり、格子に垂直な方向の等価屈折率ｎTMは
１／ｎTM２＝ｆ・（１／ｎ２）＋（１−ｆ）＝０．４２２
ｎTM＝１．５４０
となる。これにより格子の段差は
ｈ＝λo/4/(ｎTE−ｎTM)＝２７９nm
となっている。
【００４４】
図８の位相板では平行平板を基板として平面状に第1の物質（ｎ１）で格子構造を形成し、さらにこの格子を埋めるように第2の物質（ｎ２）を形成する。このとき２つの物質の屈折率の波長分散を異なるように設けることにより、1/4位相板として機能する波長範囲を拡大することができる。
【００４５】
また、2つの偏光ビームスプリッターの間に設けた1/2波長板８ａ，８ｂは、相対的に交差するように構成されている偏光分離面に対して所定の角度で入射する光線に対するＳ偏光を保持する作用を有しているので、上記1/4波長板と同様に格子構造としてもよい。
【００４６】
本発明の画像投射装置について説明してきたが、勿論上記の限りではない。本発明の実施態様について以下に記載する。
【００４７】
本実施例の画像表示装置は、少なくとも１つの画像表示素子と、光源からの光を用いて前記少なくとも１つの液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記少なくとも１つの画像表示素子からの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、使用波長（可視光領域であり、実質的に４００ｎｍ〜７００ｎｍを含む波長領域のこと）よりも短い周期の周期構造を有する位相板を有することを特徴としている。
【００４８】
ここで、前記位相板は１／４波長板であることが望ましい。前記少なくとも１つの画像表示素子が、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あることが好ましい。また、前記照明光学系が、前記光源からの光を複数の波長領域の光に分解する色分解光学系を備えていると尚良い。
【００４９】
また、前記色分解光学系と前記少なくとも１つの画像表示素子との間に、前記位相板を配置することが望ましい。
【００５０】
また、前記色分解光学系が有する偏光分離部材と前記少なくとも１つの画像表示素子との間の光路上に、前記位相板が配置されていることが望ましい。
【００５１】
また、前記少なくとも１つの画像表示素子が、３つの反射型液晶表示素子であり、前記色分解光学系が２つの偏光分離部材を有しており、前記２つの偏光分離部材と前記３つの反射型液晶表示素子との間には、それぞれ前記位相板が配置されていることが望ましい。
【００５２】
ここで、前記３枚の位相板はそれぞれ、３つの反射型液晶表示素子に対して離間されて配置されていることが望ましい。また、前記３枚の位相板はそれぞれ、前記２つの偏光分離部材に対して離間されて配置されていても良い。また、前記３枚の位相板は、それぞれ互いに異なる光学特性を有するように構成しても良い。また、前記３枚の位相板のうち２枚は実質的に同じ光学特性を有しており（もしくは２枚の位相板は同じ構成を有するものとしても構わない。残りの１枚の位相板は他の２枚の位相板と比べて異なる光学特性を有するように構成しても良い。ここでは、前記残りの１枚の位相板は、赤用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されていても良いし、前記残りの１枚の位相板は、青用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されていても良いし、前記残りの１枚の位相板は、緑用の反射型液晶表示素子と前記２つの偏光分離部材のうちの１つとの間に配置されている。また、前記３枚の位相板は実質的に同じ光学特性を有していても良い。
【００５３】
前記色分解光学系がダイクロイックミラーを有しており、該ダイクロイックミラーにより緑色光を、赤色光、青色光に対して分離するように構成すると望ましい。この分離された赤色光、青色光を後段の偏光分離部材（偏光分離面を有するプリズムやミラー等）を用いてさらに色分離した後各色の液晶パネルに導くように構成するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第1の実施例を説明する図
【図２】波長選択性位相差板の特性を説明する図
【図３】ダイクロフィルターの特性を説明する図
【図４】第1の実施例に使用する位相板の構造を説明する図
【図５】第1の実施例に使用する位相板の構造を説明する図
【図６】第２の実施例を説明する図
【図７】ダイクロミラー、ダイクロフィルターの特性を説明する図
【図８】第２の実施例に使用する位相板の構造を説明する図
【図９】従来例を説明する図
【符号の説明】
【００５５】
１  光源
２  リフレクター
３ａ  第１のフライアイレンズ
３ｂ  第２のフライアイレンズ
４  偏光変換素子
５ａ  コンデンサーレンズ
５ｂ  フィールドレンズ
５ｃ  反射ミラー
６ａ、６ｂ  第１の色選択性位相差板、第２の色選択性位相差板
７  第３の色選択性位相差板
８ａ、８ｂ  第１の1/2波長板、第２の1/2波長板
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ  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
１０  カラーフィルター
１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ  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
１２r、１２g、１２b  赤用の1/4波長板、緑用の1/4波長板、青用の1/4波長板
１３  投射レンズ
【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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