(57)【要約】【課題】  画像投射装置において、明るい投射画像を得ることを課題とする。【解決手段】  本発明の画像投射装置は、不要光を特定の光路に導き、該不要光を偏光板で検光する。【選択図】  図１
2012022294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を第１および第２の画像変調素子に導き、該第１および第２の画像変調素子により変調された光を投射する画像投射装置において、
第１色光の第１直線偏光を反射することにより前記第１の画像変調素子側に導き、前記第１色光の第２直線偏光を透過することにより前記第２の画像変調素子側に導く色分離素子とを有し、
前記色分離素子と前記第１の画像変調素子との間の光路と、前記色分離素子と前記第２の画像変調素子との間の光路のうち、一方の光路には第１直線偏光あるいは第２直線偏光のうちいずれか不要な偏光光を吸収または反射する偏光板が配置され、他方の光路には偏光板が配置されないことを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記色分離素子と前記第１および第２の画像変調素子との間の光路に配置される偏光板が、１枚のみであることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記偏光板は、前記色分離素子と青の波長帯域の光を変調する画像変調素子との間に配置されることを特徴とする請求項１または２いずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記色分離素子と前記画像変調素子との間に偏光分離素子を有し、
前記偏光分離素子にはＳ偏光光が入射することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項５】
光源からの光を前記色分離素子に入射させる照明光学系を有し、
前記偏光分離素子の偏光分離面の法線と前記第１の画像変調素子の法線とを含む断面を第１断面、前記第１の画像変調素子の法線に平行であって且つ前記第１断面に垂直な断面を第２断面とすると、
前記第１断面における前記照明光学系のＦナンバーの方が、前記第２断面における前記照明光学系のＦナンバーよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記色分離素子は緑帯域のＰ偏光光を透過させ、
青および赤帯域のＰ偏光光およびＳ偏光光を反射させる特性を有し、
前記偏光板は前記色分離素子により反射された青および赤帯域のＰ偏光光を検光することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項７】
第２色光を第３色光と第４色光に分離する第２の色分離素子を有し、
前記第２の色分離素子は第３色光の前記第１直線偏光を反射させ、前記第１色光の第２直線偏光、前記第３色光の第２直線偏光および前記第４色光の第２直線偏光を透過させ、
前記偏光板は前記第２の色分離素子を透過した前記第２直線偏光を検光することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記色分離素子は前記偏光板がある側の第１面に、前記第１色光を透過し、他の色光を反射させる膜を有し、
前記色分離素子の前記第１面を通過した光が出射する第２面に、前記第１色光の偏光方向に応じて、反射と透過の特性が異なる膜を有することを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記色分離素子はプリズムにより挟まれて構成されることを特徴とする請求項８に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
光源からの光束を複数の画像変調素子に導き、該複数の画像変調素子により変調された光を投射する画像投射装置において、
光源からの光束の偏光方向をＳ偏光光に揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子により偏光方向が揃えられたＳ偏光光と、一部不要光として残存するＰ偏光光とを分離する光路分離素子とを有し、
前記光路分離素子により分離された不要光を検光する偏光板を前記光路分離素子と前記画像変調素子との間に有し、
前記偏光板は前記光路分離素子により一方と他方の光路に分離された光路のうち、一方の光路にのみ配置されることを特徴とする画像投射装置。
【請求項１１】
前記画像変調素子は反射型の画像変調素子であることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
光源からの光束を第１および第２の画像変調素子に導き、該第１および第２の画像変調素子により変調された光を合成する色分離合成光学系において、
第１色光の第１直線偏光を反射することにより前記第１の画像変調素子側に導き、前記第１色光の第２直線偏光を透過することにより前記第２の画像変調素子側に導く色分離素子を有し、
前記色分離素子と前記第１の画像変調素子との間の光路と前記色分離素子と前記第２の画像変調素子との間の光路のうち、一方の光路には第１直線偏光あるいは第２直線偏光のうちいずれか不要な偏光光を吸収または反射する偏光板が配置され、他方の光路には偏光板が配置されないことを特徴とする色分離合成光学系。
【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】
従来、画像変調素子を用いた画像投射装置は、十分高いコントラストの画像を得るために、ダイクロイックミラー（色分離素子）と画像変調素子から射出された光を検光する偏光ビームスプリッタとの間に偏光板を配置するのが一般的であった。
【０００３】
特許文献１では、光源からの光が偏光ビームスプリッタを介して画像変調素子に導かれる画像投射装置において、偏光板を偏光ビームスプリッタの入射側に配置することにより、画像変調素子に入射する光の偏光度を高めている。より具体的に説明すれば、赤、緑、青の波長帯域の光を画像変調素子に導く偏光ビームスプリッタにＳ偏光を入射させているので、それぞれの偏光ビームスプリッタの入射側にＰ偏光を吸収あるいは反射する偏光板を配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０１５０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、偏光板は透過すべき偏光の一部を吸収あるいは反射してしまうので、偏光板を通った光の光量が低下してしまう。偏光板を配置することにより高いコントラストを得ることはできるが、偏光板を挿入しない場合に比べ投射画像が暗くなってしまうという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は偏光板による光量損失を抑えた画像投射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像投射装置は、
光源からの光束を第１および第２の画像変調素子に導き、該第１および第２の画像変調素子により変調された光を投射する画像投射装置において、
第１色光の第１直線偏光を反射することにより前記第１の画像変調素子側に導き、前記第１色光の第２直線偏光を透過することにより前記第２の画像変調素子側に導く色分離素子とを有し、
前記色分離素子と前記第１の画像変調素子との間の光路と、前記色分離素子と前記第２の画像変調素子との間の光路のうち、一方の光路には第１直線偏光あるいは第２直線偏光のうちいずれか不要な偏光光を吸収または反射する偏光板が配置され、他方の光路には偏光板が配置されないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果は、色分離素子に偏光分離作用を付与することにより、明るい画像が投射可能な画像投射装置を提供することができる点にある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１の画像投射装置
【図２】実施形態１のダイクロイックミラーの特性を示したグラフ
【図３】実施形態２の画像投射装置
【図４】実施形態２のダイクロイックミラーの特性を示したグラフ
【図５】実施形態３の画像投射装置
【図６】実施形態３のダイクロイックミラーの特性を示したグラフ
【図７】実施形態４の画像投射装置
【図８】実施形態５の画像投射装置
【図９】実施形態５のダイクロイックミラーの特性を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。各図において、黒く示したのが不要光を検光する偏光板である。
【００１１】
各実施形態における説明において、赤帯域、青帯域、緑帯域とはそれぞれ可視光域において赤、青、緑色に対応する光の波長帯域のことである。またＰ偏光、Ｓ偏光は、各実施形態の偏光分離面を基準に規定している。
【００１２】
（実施形態１）
図１に実施形態１のカラーの画像投射装置を示す。図中の一点鎖線は、コンデンサーレンズ１５の光軸あるいは投射レンズ２９の光軸を表す。
【００１３】
光源部１０から発せられた光は、リフレクター（放物面鏡）１１により反射され、第１のフライアイレンズ１２（レンズアレイ）で複数の部分光束に分割される。部分光束は、第１のフライアイレンズ１２により第２のフライアイレンズ１３（レンズアレイ）またはＰＳ変換素子（偏光変換素子）１４近傍に集光され、ＰＳ変換素子によりＳ偏光（偏光光束）に揃えられる。偏光方向が揃えられたＳ偏光は、コンデンサーレンズ１５を透過して、偏光分離作用を有する第１のダイクロイックミラー１６（色分離素子、光路分離素子）に入射し、波長帯域および偏光方向に応じて光路が分離される。本明細書では、光源部１０からコンデンサーレンズ１５までを照明光学系とする。この照明光学系を介して第１のダイクロイックミラー１６に入射する光のうちほとんどの光は、ＰＳ変換素子１４によりＳ偏光に揃えられるが、一部不要光であるＰ偏光も存在する状態で第１のダイクロイックミラー１６に入射してしまう。後で詳細に説明するが、本発明の第１および第２のダイクロイックミラーは色分離作用と共に偏光分離作用を有する。
【００１４】
第１のダイクロイックミラー１６に入射する光のうち、赤帯域のＳ偏光（図中矢印Ｒ１）は、第１のダイクロイックミラー１６により反射され、リレーレンズ２０、ミラー２１、リレーレンズ２２を介して、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。以下、第１のダイクロイックミラー１６により反射された赤帯域のＳ偏光が偏光ビームスプリッタ２４に入射するまでの光路をＲ光路と称する。偏光ビームスプリッタ２４に入射した光のうち大部分を占めるＳ偏光光は偏光ビームスプリッタ２４の偏光分離面で反射され、赤用の反射型液晶パネル２８（反射型の画像変調素子）に入射する。入射した光は、反射型液晶パネル２８で画像光と非画像光に変調される。画像光（Ｐ偏光）は偏光分離面を透過し、クロスダイクロイックプリズム２５により反射され、投射レンズ２９（投射光学系）を介し、スクリーン（投射面）に投射される。一方、赤用の反射型液晶パネル２８により反射された非画像光（Ｓ偏光）は、偏光分離面により再び反射され、光源側に戻る。ここで、画像光とは液晶パネル出射後、投射レンズに入射する光であり、非画像光とは画像光に対してその偏光方向が直交しており、液晶パネル出射後、光源側に戻される光である。また、クロスダイクロイックプリズムは、２つの膜の作用により３色を合成して投射レンズ（投射光学系）に導く作用を有する。
【００１５】
第１のダイクロイックミラー１６に入射する光のうち、不要光である赤帯域のＰ偏光は、第１のダイクロイックミラー１６を透過し、第２のダイクロイックミラー１７（第２の色分離素子、光路分離素子）に入射する。同様に、第１のダイクロイックミラー１６に入射した青帯域と緑帯域の光（図中矢印Ｒ２）も、第１のダイクロイックミラー１６を透過し、第２のダイクロイックミラー１７に導かれる。
【００１６】
次に緑帯域のＳ偏光は、第２のダイクロイックミラー１７および偏光ビームスプリッタ２３により反射された後、緑用の反射型液晶パネル２７に入射し、変調される（図中矢印Ｒ５）。以下、第２のダイクロイックミラー１７により反射された緑帯域のＳ偏光が偏光ビームスプリッタ２３に入射するまでの光路をＧ光路と称する。反射型液晶パネル２７により変調された画像光は偏光ビームスプリッタ２３の偏光分離面を透過して、クロスダイクロイックプリズム２５を介して、投射レンズ２９に導かれる。非画像光は再び偏光ビームスプリッタ２３の偏光分離面により反射され、光源側に戻される。
【００１７】
一方、第２のダイクロイックミラーに入射する緑帯域のＰ偏光および赤帯域のＰ偏光は、第２のダイクロイックミラー１７を透過し、ワイヤーグリッド偏光板（以下、ＷＧ１８と称する）に導かれる。また、第２のダイクロイックミラーに入射する青帯域のＰ偏光および青帯域のＳ偏光（図中矢印Ｒ４）も、第２のダイクロイックミラー１７を透過し、ＷＧ１８に入射する。ここで、ＷＧ１８は通常の多層膜で構成した偏光板（不要光を反射するタイプの偏光板）でも構わない。
【００１８】
本実施形態のＷＧ１８は、赤、青、緑帯域の色光（可視波長領域内の全ての光）に対してＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射させる。また図面に示したよう配置しているので、不要光である赤、青、緑のＰ偏光（図中矢印Ｒ３）は、ＷＧ１８により反射され、光源側に戻される。一方、青帯域のＳ偏光（Ｒ４）は、ＷＧ１８により反射されずに、ＷＧ１８を透過した後、偏光ビームスプリッタ１９により反射され、青用の反射型液晶パネル２６で変調される。以下、第２のダイクロイックミラー１７を透過した青帯域の光が偏光ビームスプリッタ１９に入射するまでの光路をＢ光路と称する。液晶パネルにより変調された画像光は偏光ビームスプリッタ１９を透過して、クロスダイクロイックプリズム２５を介し、投射レンズ２９に導かれる。非画像光は、再び偏光ビームスプリッタ１９により反射され、光源側に戻される。ここでは、第１、第２のダイクロイックミラー１６、１７、偏光ビームスプリッタ１９、２３、２４、リレーレンズ２０、２２、ミラー２１、ＷＧ１８、クロスダイクロイックプリズム２５を色分離合成光学系の構成要素とする。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）に第１のダイクロイックミラー１６および、第２のダイクロイックミラー１７の特性を示す。実線はＰ偏光、破線はＳ偏光に対する特性を表す。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）である。第１のダイクロイックミラー１６は、赤帯域のＳ偏光のみを反射して、青帯域、緑帯域のＳ偏光は透過すると共に、青、緑、赤帯域のＰ偏光を透過する特性を有する。第２のダイクロイックミラー１７は、赤帯域及び緑帯域のＳ偏光を反射して、青帯域のＳ偏光は透過すると共に、青、緑、赤帯域のＰ偏光を透過する特性を有する。
【００２０】
つまり、従来のダイクロイックミラーは、必要な偏光、不要な偏光に関係なく波長ごとに光路を分離しており、十分なコントラストを得ようとするとそれぞれの光路に偏光板が必要であった。しかし、偏光板の透過すべき光の透過率は９２％程度であるので、約８％の光量損失が生じていた。
【００２１】
これに対して実施形態１は、ダイクロイックミラー１６に偏光分離特性を付与し、偏光分離膜の反射率が高い（１００％に近い）Ｓ偏光を赤用の反射型液晶パネル２８に導くことにより、赤帯域の光路に偏光板を挿入することを不要としている。それと同時に、不要光（コントラストを低下の要因となる光）であるＰ偏光光が赤用の反射型液晶パネル２８に入射しないように構成している。これにより、赤帯域の光の光量損失を低減することが可能となるので、偏光板を挿入した場合に比べ、明るい投射画像を得ることができる。
【００２２】
以上のように、第１のダイクロイックミラー１６にのみ偏光分離作用を付与しても本発明の効果を得ることができる。
【００２３】
しかし本実施形態ではさらに、第２のダイクロイックミラー１７には、赤および緑帯域の光に対して偏光分離特性を持たせている。詳細には、必要な偏光光であるＳ偏光光と不要な偏光光であるＰ偏光光を分離し、該Ｓ偏光光を緑の反射型液晶パネル２７に入射させ、不要なＰ偏光はＷＧ偏光板に入射させるようにしている。これにより、第２のダイクロイックミラー１７と第２の偏光ビームスプリッタ２３の間（緑帯域の光だけが通る光路）に偏光板を挿入する必要がなくなる。これにより、赤帯域の光に加えて、緑帯域の光（緑用の反射型液晶パネル２７に入射する光）の光量損失を低減することができる。
【００２４】
不要光に着目すれば、第１のダイクロイックミラー１６および第２のダイクロイックミラー１７により不要光であるＰ偏光光を青帯域の光路に集め、該不要光を１枚の偏光板（ＷＧ１８）で反射することにより赤、緑帯域の光路に関しては偏光板を配置せずとも良い。これにより、偏光板による光量損失を低減することができ、より明るい投射画像を得ることができる。
【００２５】
つまり、本実施例においてダイクロイックミラー１６（色分離素子）は、赤の波長帯域の光（第１色光）のＳ偏光（第１直線偏光）を反射することにより赤用の反射型液晶パネル２８（第１の画像変調素子側）に導く。一方、ダイクロイックミラー１６は、赤の波長帯域の光（第１色光）のＰ偏光（第２直線偏光）を透過させることにより青用の反射型液晶パネル２６（第２の画像変調素子側）に導く。ダイクロイックミラー１６と赤用の反射型液晶パネル２８との間の光路と、ダイクロイックミラー１６と青用の反射型液晶パネル２６との間の光路のうち、一方の光路に偏光板が配置される。他方の光路には偏光板が配置されない。これにより、赤の波長帯域光の光量が向上し、より明るい投射画像を得ることができる。
【００２６】
その他の効果として、ダイクロイックミラーと偏光ビームスプリッタの間に配置される偏光板の数を削減することができるので、低コストな画像投射装置を提供することができる。更に限定すれば、不要光を特定の光路に導き、該光路にのみ偏光板を配置することで、ダイクロイックミラーと偏光ビームスプリッタの間に配置される偏光板の枚数を１枚にすることができる。
【００２７】
その他の効果として、第１、第２のダイクロイックミラーの特性を図２の特性とすることで、反射と透過を切り替える波長（カットオフ波長）が１つでよいので、簡便なダイクロイックミラー膜の構造とすることができる。
【００２８】
尚、第１、第２のダイクロイックミラーの特性は図２に示した特性に限られない。例えば、第２のダイクロイックミラー１７は、Ｓ偏光に関しては青帯域と赤帯域は透過し、緑帯域を反射して、Ｐ偏光に関しては、青帯域、赤帯域、緑帯域を透過する特性でも、同様の効果が得られる。
【００２９】
言い換えれば、本実施形態の発明は、光源からの光束を複数の画像変調素子に導き、該複数の画像変調素子により変調された光を投射する画像投射装置である。そして、光源からの光束の偏光方向をＳ偏光光に揃えるＰＳ変換素子１４と、該偏光変換素子により偏光方向が揃えられたＳ偏光光と、一部不要光として残存するＰ偏光光とを分離する色分離素子（ダイクロイックミラー１６）とを有する。そして該色分離素子により分離された不要光を検光するＷＧ１８をダイクロイックミラー１６と画像変調素子との間に有し、前記偏光板は前記分離された一方の光路にのみ配置される。
【００３０】
言い換えれば、本実施形態の画像投射装置は、光源部１０より射出された光束を第１色光Ｒ１と第２色光Ｒ２、Ｒ３とに分解する第１の色分離素子（ダイクロイックミラー１６）を有する。さらに、前記第２色光Ｒ２，Ｒ３を第３色光Ｒ５と第４色光Ｒ４とに分離する第２の色分離素子（ダイクロイックミラー１７）とを有する。さらに、前記第１色光Ｒ１を変調して反射する第１の反射型液晶パネル２８（反射型画像変調素子）と、前記第３色光Ｒ５を変調して反射する第２の反射型液晶パネル２７を有する。さらに前記第４色光Ｒ４を変調して反射する第３の反射型液晶パネル２６を有する。さらに、前記第１のダイクロイックミラー１６と前記第１の反射型液晶パネル２８との間に配置された第１の偏光ビームスプリッタ２４を有する。さらに、前記第２のダイクロイックミラー１７と前記第２の反射型液晶パネル２７との間に配置された第２の偏光ビームスプリッタ２３とを有する。さらに、前記第１のダイクロイックミラー１６と前記第３の反射型液晶パネル２６との間に配置された第３の偏光ビームスプリッタ１９とを有する。さらに、前記第１、２および３の反射型液晶パネルで変調された光を合成するクロスダイクロイックプリズム２５（合成素子）と、不要な偏光光（不要光）を検光するＷＧ１８とを有する。ここで、前記第１のダイクロイックミラー１６は、前記第１、第３および第４色光の不要光を、前記第１のダイクロイックミラー１６により第２色光が分離される側に導く特性を有する。前記第２のダイクロイックミラー１７は、前記第１、第３色光及び第４色光の不要光を、前記第２のダイクロイックミラー１７により前記第４色光が分離される側に導く特性を有する。そして前記第２のダイクロイックミラー１７により分離された前記不要光を、第３の偏光ビームスプリッタ１９の入射側に配置されたＷＧ１８で検光する。
【００３１】
さらに限定すれば、上記第１のダイクロイックミラー１６は、第１色光のＳ偏光光を反射し、第１色光のＰ偏光光、第２色光のＳ偏光光およびＰ偏光光は透過させる。上記第２のダイクロイックミラー１７は、第３色光のＳ偏光光を反射し、第３色光のＰ偏光光、第１色光のＰ偏光光、第４色光のＳ偏光光およびＰ偏光光は透過させる。これにより、不要光（Ｐ偏光光）を特定の光路に集め、１枚の偏光板で検光することができるので、尚良い。
【００３２】
さらに限定すれば、前記第３色光Ｒ４は青帯域光である。これにより、青帯域に比べ比視感度の高い赤、緑帯域の光の光量損失を低減することができるので、より明るい投射画像を得ることができる。
【００３３】
本実施例の変形例として、不要光を反射（吸収）するために挿入する１枚の偏光板の位置は、第１のダイクロイックミラー１６と偏光ビームスプリッタ１９、２３のとの間の光路であればよく、本実施形態の位置に限られない。例えば、第２のダイクロイックミラー１７と偏光ビームスプリッタ２３の間に配置すれば、赤と青の光に関して光量損失を招かず、より明るい照明が可能となる。この場合、第２のダイクロイックミラーは全帯域のＰ偏光および緑、赤帯域のＳ偏光を反射させ、青帯域のＳ偏光のみが透過するような特性とすれば良い。
【００３４】
また、第２のダイクロイックミラー１７と偏光ビームスプリッタ１９の間に偏光板を設け、最も比視感度の低い青帯域の光路だけに偏光板を配置する形態について説明したが、これに限られない。例えば、第２のダイクロイックミラー１７と偏光ビームスプリッタ１９および第２のダイクロイックミラー１７と偏光ビームスプリッタ２３の間にそれぞれ１枚ずつ偏光板を配置する。そして、第１のダイクロイックミラー１６と偏光ビームスプリッタ２４の間には偏光板を配置しない形態であっても、赤帯域の光に関してはその光量が、偏光板を挿入した場合に比べ向上するので、本発明の効果を得ることができる。
【００３５】
しかし、本実施形態のように、ＷＧ１８は青用の液晶パネルの出射光を検光する偏光ビームスプリッタ１９との第２のダイクロイックミラー１７との間の光路に配置することが特に好ましい。これは、青帯域の光に比べるとより比視感度が高い光（緑、赤）に対して光量損失が抑えられるので、より明るいと感じる投射画像を得ることができるからである。
【００３６】
本実施形態の第１および第２のダイクロイックミラーは、板状であるがプリズム型のダイクロイックミラーでも同様の効果が得られる。また、本実施形態の偏光ビームスプリッタは、プリズム型の偏光ビームスプリッタとして説明しているが、板状の偏光ビームスプリッタでも同様の効果が得られる。
【００３７】
以下、本実施形態において更に良好な光学性能（コントラスト、あるいは明るさ）が得られる条件について説明する。まず、図１の座標軸を説明すると、ｚ軸は投射レンズの光軸に平行な軸、ｘ軸はｚ軸に垂直な軸であって且つ液晶パネルの法線に平行な軸、ｙ軸はｘ軸およびｚ軸に垂直な軸である。言い換えれば、液晶パネル（画像変調素子）の法線および偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）の偏光分離面の法線を含む断面が第１断面（ｘｚ断面）、液晶パネルの法線に平行であって且つ該第１断面に垂直な断面を第２断面（ｙｚ断面）とする。
【００３８】
図１の座標軸のｙｚ断面（第２断面）における照明光学系のＦナンバーをＦｙとし、ｘｚ断面（第１断面）における照明光学系のＦナンバーをＦｘとするとき、Ｆｘ／Ｆｙを下記の式の範囲にすることで良好な光学性能が得られる。これは、偏光分離作用を有するダイクロイックミラーおよび偏光ビームスプリッタの消光比はｙｚ断面の方がｘｚ断面に比べ良いからである。
１．１＜Ｆｘ／Ｆｙ＜２．５・・・（１）
つまり、第１断面における照明光学系のＦナンバーのほうが、第２断面における照明光学系のＦナンバーよりも大きい。
【００３９】
上記式の下限値を満足すれば、偏光分離面に対する入射角度がｘｚ断面に比べｙｚ断面のほうが小さくなるので、投射画像の光学性能が上がる。
【００４０】
本実施形態は（必要な光として）Ｓ偏光光を偏光ビームスプリッタに入射させる形態について説明したが、これに限られずＰ偏光光を偏光ビームスプリッタに入射される形態であっても本発明のコントラストの低減を抑えるという効果を得ることができる。
【００４１】
ただし、一般的には偏光分離面での検光性能はＰ偏光に対してＳ偏光の方が良いので、Ｓ偏光光が偏光ビームスプリッタに入射される形態の方が、Ｐ偏光光が偏光ビームスプリッタに入射される形態に比べ、本発明の効果が大きい。
【００４２】
理由は、Ｐ偏光光が偏光ビームスプリッタに入射する構成では、液晶パネルから射出されたＰ偏光光が偏光分離面で一部投射レンズ側に反射するため、コントラストが低下するからである。つまり、入射光が完全偏光でも偏光ビームスプリッタのＰ偏光に対する検光の特性が低いため、所定のコントラストを出すためには偏光ビームスプリッタの出射面（偏光ビームスプリッタと投射レンズとの間）に偏光板を配置したほうが良い。したがって、本発明のより好ましい実施形態は、偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光を入射させる形態である。
【００４３】
（実施形態２）
図３に実施形態２の画像投射装置を示す。実施形態２は、第１のダイクロイックミラーに入射する光の偏光方向がＰ偏光であり、偏光板を第１のダイクロイックミラー（色分離素子）と第２のダイクロイックミラーの間に配置した形態について説明する。説明が冗長になるのを避けるため図１と異なる部分についてのみ説明する。図中の一点鎖線はコンデンサーレンズの光軸又は投射レンズの光軸を表す。
【００４４】
光源部１０から射出され第１のフライアイレンズ１２で分割された部分光束は、第２のフライアイレンズ１３またはＰＳ変換素子７０近傍に集光する。集光した部分光束は、ＰＳ変換素子７０でＰ偏光に揃えられ、コンデンサーレンズ１５を介して、第１のダイクロイックミラー７３に入射する。第１のダイクロイックミラー７１により赤帯域のＰ偏光（Ｒ１１）は透過して、青帯域および緑帯域の光（Ｒ１２）および赤帯域のＳ偏光は反射される。
【００４５】
赤帯域のＰ偏光（Ｒ１１）はλ／２位相板７２を透過し、Ｓ偏光に偏光変換され、リレーレンズ２０、ミラー２１、リレーレンズ２２を介して、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。偏光ビームスプリッタ２４により反射され、赤用の反射型液晶パネル２８で変調される。画像光（Ｐ偏光）は偏光ビームスプリッタ２４を透過して、クロスダイクロイックプリズム２５を経て、投射レンズ２９に導かれる。一方、非画像光（Ｓ偏光）は再び偏光ビームスプリッタ２４により反射され、光源側に戻される。
【００４６】
第１のダイクロイックミラー７１により反射された赤、青、緑のＳ偏光（Ｒ１３）はλ／２板に入射し、Ｐ偏光に変換され、偏光板７４に入射する。赤、青、緑帯域のＰ偏光は偏光板７４により吸収され、青、緑のＳ偏光が偏光板７４を透過して、第２のダイクロイックミラー１７に入射する。そして、第２のダイクロイックミラー１７により緑帯域のＳ偏光（Ｒ１４）は反射され、青帯域のＳ偏光（Ｒ１５）は透過する。
【００４７】
第２のダイクロイックミラー１７で反射された緑帯域のＳ偏光（Ｒ１４）は、偏光ビームスプリッタ２３に入射し、偏光ビームスプリッタ２３により反射され、緑用の反射型液晶パネル２７で変調される。画像光は、偏光ビームスプリッタ２３を透過して、クロスダイクロイックプリズム２５を経て、投射レンズ２９に導かれる。非画像光は再び偏光ビームスプリッタ２３により反射され、光源側に戻される。
第２のダイクロイックミラー１７を透過した青帯域のＳ偏光（Ｒ１５）は偏光ビームスプリッタ１９により反射され、青用の反射型液晶パネル２６で変調される。画像光は、偏光ビームスプリッタ１９を透過して、クロスダイクロイックプリズム２５を経て、投射レンズ２９に導かれる。非画像光は再び偏光ビームスプリッタ１９により反射され、光源側へ戻される。
【００４８】
図４に第１のダイクロイックミラー７１の特性を示す。第２のダイクロイックミラーの特性は図２（ｂ）に示した特性と同じである。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）であり、図中の実線はＰ偏光、破線はＳ偏光の特性を表す。第１のダイクロイックミラー７３は、Ｐ偏光に関しては赤帯域の光のみを透過して青帯域、緑帯域の光を反射する。Ｓ偏光に関しては、青帯域光、緑帯域光および赤帯域光を反射する。
【００４９】
実施形態２では第１のダイクロイックミラー７１により、必要な光である赤帯域のＰ偏光だけを透過し、不要光であるＳ偏光を反射させる。第１のダイクロイックミラー７１に付与した偏光分離特性により偏光度を高めた光を利用することができるので、赤帯域の光路に関して偏光板を挿入せずともよい。また上述したように、第１のダイクロイックミラー７１の透過光すべき光の透過率は偏光板よりも高いので、偏光板を挿入するよりも光量損失を抑えることができる。そして第１のダイクロイックミラー７１により反射された不要光（Ｓ偏光）を、第１のダイクロイックミラー７１と第２のダイクロイックミラー１７の間にのみ配置された偏光板７４により吸収させる。これにより、赤帯域の光路に従来のように偏光板を配置せずとも良いので、赤帯域の光に関して光量損失を抑え、より明るい投射画像を得ることができる。尚、第１のダイクロイックミラーで透過させる光を緑帯域の光にしても同様の効果が得られるが、赤帯域の光を透過させることで、ダイクロイックミラー７３の膜の構造をより簡便なものとすることができる。
【００５０】
その他の効果として、偏光板の数を減らすことができるので、低コストな画像投射装置を提供することができる。
【００５１】
本実施例では、第１のダイクロイックミラーにより分離され、偏光板を介さずに反射型の液晶パネルに導かれる色光を赤の波長帯域の光とした。このように、偏光板を介さずに画像変調素子へ導かれる光を、より比視感度の高い波長帯域にすることで、より明るいと感じることができる投射画像を得ることができるので、より好ましい。第１のダイクロイックミラー７１により、偏光に応じて分離される光を緑帯域にしても、その比視感度は青に比べて高いので同様の効果が得られる。
【００５２】
（実施形態３）
図５に実施形態３の画像投射装置を示す。実施形態３は画像変調素子により変調された光を検光する偏光ビームスプリッタの数を２つにした画像投射装置に関する実施形態である。図中の一点鎖線はコンデンサーレンズ４５の光軸又は投射レンズ５６の光軸を表す。
【００５３】
光源部４０からの発せられた光は、リフレクター４１（放物面鏡）で反射され、第１のフライアイレンズ４２で部分光束に分割される。部分光束は第２のフライアイレンズ４３、またはＰＳ変換素子４４近傍に集光して、ＰＳ変換素子４４でＰ偏光に揃えられる。コンデンサーレンズ４５を透過したＰ偏光は、ダイクロイックミラー４６（色分離素子）に入射する。光源部４０からコンデンサーレンズ４５までを照明光学系とする。
【００５４】
緑帯域のＰ偏光（Ｒ６）は、ダイクロイックミラー４６を透過し、λ／２位相板４７を通過してＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４８に入射する。以下、ダイクロイックミラー４６を透過した緑帯域のＰ偏光が偏光ビームスプリッタ４８に入射するまでの光路をＧ光路と称する。偏光ビームスプリッタ４８により反射された緑帯域のＳ偏光は、緑用の反射型液晶パネル５４で変調される。画像光は、偏光ビームスプリッタ４８を透過して、合成プリズム５２を経て、投射レンズ５６に導かれる。非画像光は再び偏光ビームスプリッタ４８により反射され光源側に戻される。
【００５５】
不要光である緑帯域のＳ偏光および赤、青帯域の光は、ダイクロイックミラー４６により反射され、ワイヤーグリッド偏光板（以下、ＷＧ４９）に入射する。ＷＧ４９によりＳ偏光（Ｒ８）は反射され、光源側に戻される。一方、青帯域及び赤帯域のＰ偏光（Ｒ７）は、ＷＧ４９を透過し、赤帯域のＰ偏光のみ、波長選択性位相板５０でＳ偏光に変換される。赤帯域のＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ５１に入射し、反射され、赤用の反射型液晶パネル５５で変調される。画像光は、偏光ビームスプリッタ５１を透過して、合成プリズム５２を経て、投射レンズ５６に導かれる。非画像光は再び偏光ビームスプリッタ５１により反射され、光源側へ戻される。ダイクロイックミラー４６から合成プリズム５２までを色分離合成光学系とする。
【００５６】
ＷＧ４９を透過した青帯域のＰ偏光は、偏光ビームスプリッタ５１にＰ偏光のまま入射し、偏光ビームスプリッタ５１を透過して、青用の反射型液晶パネル５３で変調される。画像光は、偏光ビームスプリッタ５１により反射され、合成プリズム５２を経て、投射レンズ５６に導かれる。非画像光は、再び偏光ビームスプリッタ５１を透過して、光源側に戻される。
【００５７】
図６にダイクロイックミラー４６の特性を示す。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）である。ダイクロイックミラー４６はＰ偏光に関しては緑帯域のみを透過して、青、赤帯域は反射する。Ｓ偏光に関しては、青、赤および緑帯域を反射する。図中の実線はＰ偏光、破線はＳ偏光の特性である。
【００５８】
実施形態３に示す画像投射装置は、光源部４０からの光束を緑帯域の光（第１色光）と青と赤帯域の光（第２色光）に分離する。そして、それぞれの色光を緑用の反射型液晶パネル５４（第１の画像変調素子）および赤用の反射型液晶パネル５３（第２の画像変調素子）に導く。緑帯域の光（第１色光）のＰ偏光成分（第１直線偏光）を透過させることにより緑用の反射型液晶パネル５４に導く。緑（第１色光）、青および赤帯域の光（第２色光）のＳ偏光（第２直線偏光）を反射させることにより赤用の反射型液晶パネル５３に導くダイクロイックミラー４６（色分離素子）を有する。更にダイクロイックミラー４６（色分離素子）と赤用の反射型液晶パネル５３との間の光路に配置されたＷＧ４９（エアイヤーグリッド偏光板）を有している。更に、緑用の反射型液晶パネル５４および赤用の反射型液晶パネル５３により変調された光を投射する投射レンズ５６を有している。ダイクロイックミラー４６（色分離素子）と緑用の反射型液晶パネル５４との間には偏光板は配置されない。尚、上記赤用の反射型液晶パネル５３は青用の反射型液晶パネル５５と代えてもよい。
【００５９】
従来のダイクロイックミラーは偏光分離特性を付与していないので、ダイクロイックミラーを透過してしまう不要光（Ｓ偏光）を吸収あるいは反射するために、偏光ビームスプリッタ４８の入射側に偏光板が必要であった。これに対して、説明した構成により、Ｇ光路に関して偏光板を配置する必要がないので、緑帯域の光の光量損失を抑えることができる。
【００６０】
その他の効果として、２つの偏光ビームスプリッタを用いた構成において、偏光板の数を従来の２枚から１枚に減らすことができるので、低コストな画像投射装置を提供することができる。
【００６１】
その他の効果として、緑の光路の偏光板が必要なくなるので、より比視感度が高い光（緑）に対して光量損失が抑えられ、より明るい投射画像を得ることができる。
【００６２】
以下、更に良好な光学性能（コントラスト、あるいは明るさ）が得られる条件について説明する。図５の座標軸を説明すると、ｚ軸は投射レンズの光軸に平行な軸、ｙ軸はｚ軸に垂直な軸であって且つ液晶パネルの法線に平行な軸、ｘ軸はｙ軸およびｚ軸に垂直な軸である。言い換えれば、液晶パネル（画像変調素子）の法線および偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）の偏光分離面の法線を含む断面が第１断面（ｙｚ断面）、液晶パネルの法線に平行であって且つ該第１断面に垂直な断面を第２断面（ｘｚ断面）とする。
【００６３】
図５のｘｚ断面（第２断面）における照明光学系のＦナンバーをＦｘ、ｙｚ断面（第１断面）における照明光学系のＦナンバーをＦｙとするとき、Ｆｘ／Ｆｙを下記の式の範囲にすることで良好な光学性能が得られる。これは、偏光分離作用を有するダイクロイックミラーおよび偏光ビームスプリッタの入射角度に対する特性はｘｚ断面の方がｙｚ断面に比べ良いからである。
０．４＜Ｆｘ／Ｆｙ＜０．９・・・（２）
つまり、第１断面における照明光学系のＦナンバーのほうが、第２断面における照明光学系のＦナンバよりも大きい。
【００６４】
上記式の下限値を満足すれば、偏光分離面に対する入射角度がｘｚ断面に比べｙｚ断面のほうが小さくなるので、投射画像の光学性能が上がる。
【００６５】
本実施形態では、ダイクロイックミラー４６の５５０ｎｍでのＳ偏光透過率ＴＳを１０％＜ＴＳ＜６０％にする。下限値の１０％を逸脱すると、ダイクロイックミラーの膜総数が増えてしまう。その他に、膜材料の選択の自由度が低くなってしまう。上限値の６０％を逸脱すると緑の光路にＳ偏光が増えコントラストが低下してしまう。
【００６６】
より好ましくは、偏光ビームスプリッタ５１から投射レンズ５６までの光路中に、青帯域のＰ偏光および赤帯域光を透過して、青帯域のＳ偏光を吸収または反射する波長選択性偏光板を配置する。この波長選択性偏光板を配置することで、色味やコントラストがより向上する。また合成プリズム５２を、青帯域光及び赤帯域のＰ偏光を透過して、緑および赤帯域のＳ偏光を反射する膜特性にすることで、色味やコントラストがより向上する。
【００６７】
また、実施形態１から３では、ダイクロイックミラーに偏光分離作用を付与したが、偏光ビームスプリッタに波長分離特性を持たせてもよい。
【００６８】
（実施形態４）
図７に実施形態４のカラーの画像投射装置を示す。図中の一点鎖線は、コンデンサーレンズの光軸あるいは投射レンズの光軸を表す。本実施形態は、実施形態１、２、３とは異なり、画像変調素子として透過型の画像変調素子を用いている。
【００６９】
光源部１１０から発せられた光は、リフレクター（放物面鏡）１１１により反射され、第１のフライアイレンズ１１２で部分光束に分割される。部分光束は、第２のフライアイレンズ１１３またはＰＳ変換素子（偏光変換素子）１１４近傍に集光して、ＰＳ変換素子１１４によりＳ偏光（偏光光束）に揃えられる。偏光方向が揃えられたＳ偏光は、コンデンサーレンズ１１５を透過して、偏光分離作用を有する第１のダイクロイックミラー１１６（色分離素子）に入射し、波長帯域および偏光方向に応じて光路が分離される。光源部１１０からコンデンサーレンズ１１５までを照明光学系とする。この照明光学系を介して第１のダイクロイックミラー１１６に入射する光は、ＰＳ変換素子１１４によりほとんどの光はＳ偏光に揃えられるが、一部不要光であるＰ偏光も存在する状態で第１のダイクロイックミラー１１６に入射してしまう。
【００７０】
第１のダイクロイックミラー１１６に入射する光のうち、赤帯域のＳ偏光（Ｒ２１）は、第１のダイクロイックミラー１１６により反射され、ミラー１１７を介して赤用の透過型液晶パネル１１８に入射する。以下、第１のダイクロイックミラー１１６により反射された赤帯域のＳ偏光が赤用の透過型液晶パネル１１８（透過型の画像変調素子）に入射するまでの光路をＲ光路と称する。該入射した光は赤用の透過型液晶パネル１１８で変調され、変調された光のうち、画像光（Ｐ偏光）は偏光板１１９を透過し、クロスダイクロイックプリズム１２９により反射される。クロスダイクロイックプリズム１２９により反射された画像光は、投射レンズ１３０（投射光学系）を介し、スクリーン（投射面）に投射される。クロスダイクロイックプリズムは偏光分離膜を有するので、偏光ビームスプリッタの一種である。
【００７１】
一方、赤用の透過型液晶パネル１１８を透過した非画像光（Ｓ偏光）は、偏光板１１９により吸収される。ここで、画像光とは液晶パネル出射後、投射レンズに入射する光であり、非画像光とは画像光に対してその偏光方向が直交しており、液晶パネル出射後、偏光板で吸収または光路外に反射される光である。また、クロスダイクロイックプリズム１２９は、２つの膜の作用により３色を合成して投射レンズ（投射光学系）に導く作用を有する。
【００７２】
第１のダイクロイックミラー１１６に入射する光のうち、不要光である赤帯域のＰ偏光は、第１のダイクロイックミラー１１６を透過し、第２のダイクロイックミラー１２０に入射する。同様に、第１のダイクロイックミラー１１６に入射する青帯域と緑帯域の光（Ｒ２２）も、第１のダイクロイックミラー１１６を透過し、第２のダイクロイックミラー１２０に導かれる。
【００７３】
次に緑帯域のＳ偏光（Ｒ２４）は、第２のダイクロイックミラー１２０により反射され、緑用の透過型液晶パネル１２１で変調される。以下、第２のダイクロイックミラー１２０により反射された緑帯域のＳ偏光が緑用の透過型液晶パネル１２１に入射するまでの光路をＧ光路と称する。液晶パネルにより変調された画像光は偏光板１２２を透過して、クロスダイクロイックプリズム１２９を介し、投射レンズ１３０に導かれる。非画像光は偏光板１２２により吸収される。
【００７４】
一方、第２のダイクロイックミラー１２０に入射する緑帯域のＰ偏光および赤帯域のＰ偏光は、第２のダイクロイックミラー１２０を透過し、ワイヤーグリッド偏光板（以下、ＷＧ１２６と称する）に導かれる。また、第２のダイクロイックミラー１２０に入射する青帯域のＰ偏光およびＳ偏光（Ｒ２５）も、第２のダイクロイックミラー１２０を透過し、第１のミラー１２３、リレーレンズ１２４、第２のミラー１２５を介して、ＷＧ１２６に入射する。
【００７５】
本実施形態のＷＧ１２６はＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射するように構成されているので、不要光である赤、青、緑のＰ偏光（Ｒ２３）は、ＷＧ１２６により反射され、光源側に戻される。一方、青帯域のＳ偏光（Ｒ２５）は、ＷＧ１２６により反射されずに、ＷＧ１２６を透過した後、青用の透過型液晶パネル１２７で変調される。以下、第２のダイクロイックミラー１２０を透過した青帯域の光が青用の透過型液晶パネル１２７に入射するまでの光路をＢ光路と称する。液晶パネルにより変調された画像光は偏光板１２８透過して、クロスダイクロイックプリズム１２９を介し、投射レンズ１３０に導かれる。非画像光は、偏光板１２８で吸収される。
【００７６】
第１のダイクロイックミラー１１６および、第２のダイクロイックミラー１２０の特性は、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）に示す特性と同じであるので、説明は割愛する。
【００７７】
実施形態４は、ダイクロイックミラー１１６に偏光分離特性を付与し、偏光分離膜の反射率が１００％に近いＳ偏光を赤用の透過型液晶パネル１１８に導き、不要光であるＰ偏は赤用の透過型液晶パネルに導かれないように、透過させる。これにより、光源から赤用の透過型液晶パネルの間に偏光板を挿入する必要がないので、Ｒ光路における光量損失を低減することが可能となる。
【００７８】
第２のダイクロイックミラー１２０に着目すれば、第２のダイクロイックミラー１２０は赤および緑帯域の光に対して偏光分離特性を持たせ、必要な偏光であるＳ偏光と不要な偏光であるＰ偏光を分離している。これにより、ダイクロイックミラー１２０と緑用の透過型液晶パネル１２１との間（緑帯域の光だけが通る光路）に、偏光板を挿入する必要がなくなる。これにより、緑用の透過型液晶パネル１２１に入射する光の光量損失を低減することができる。
【００７９】
不要光に着目すれば、第１のダイクロイックミラー１１６および第２のダイクロイックミラー１２０により不要光であるＰ偏光を青帯域の光路に集める。該不要光を１枚のＷＧ１２６で反射する（吸収しても良い）ことにより赤、緑帯域の光路に関しては光源と透過型液晶パネルの間の光路（照明光学系の光路）には偏光板を配置せずとも良い。これにより、偏光板による光量損失を低減することができ、より明るい投射画像を得ることができる。
【００８０】
尚、従来の透過型の画像投射装置（液晶プロジェクタ）は、光源と透過型の液晶パネルとの間の各帯域の光路（照明光学系の光路）に、偏光板が必要であった。
【００８１】
実施形態４は、Ｒ、Ｇ光路の偏光板がいらないので、赤帯域の光と緑帯域の光の光量が向上する。
【００８２】
その他の効果として、偏光板の数を少なくすることができるので、低コストな画像投射装置を提供することができる。更に限定すれば、不要光を特定の光路に導き、該光路にのみ偏光板を配置することで、ダイクロイックミラーと透過型液晶パネルの間に配置される偏光板の枚数を１枚にすることができる。
【００８３】
尚、第１、第２のダイクロイックミラーの特性は図２に示した特性に限られない。例えば、第２のダイクロイックミラー１２０は、Ｓ偏光に関しては青帯域と赤帯域は透過し、緑帯域を反射して、Ｐ偏光に関しては、青帯域、赤帯域、緑帯域を透過する特性でも、同様の効果が得られる。
【００８４】
その他の効果として、第１、第２のダイクロイックミラーの特性を図２の特性とすることで、反射と透過を切り替える波長（カットオフ波長）が１つでよいので、簡便なダイクロイックミラー膜の構造とすることができる。
【００８５】
尚、赤、青、緑の色光に分解する色分解合成光学系の場合は、不要光を反射するために挿入する１枚の偏光板の位置は、第１のダイクロイックミラー１１６と青用の透過型液晶パネル１２７の間であれば良く、本実施例の位置に限定されるものではない。本実施形態のように青用の透過型液晶パネルの入側に偏光板を配置することが特に好ましい。なぜならば、ＷＧ１２６を青用の透過型液晶パネル１２７と第２のダイクロイックミラー１２０との間に配置することにより、青帯域の光に比べて、より比視感度が高い光（緑、赤）に対して光量損失が抑えられる。つまり、緑、赤の照明光が通る光路に偏光板を挿入する場合に比べて、明るい投射画像を得ることができるからである。
【００８６】
尚、第２のダイクロイックミラー１２０と青用の透過型液晶パネル１２７の間に偏光板を設け、最も比視感度の低い青帯域の光路だけに偏光板を配置する形態について説明したが、これに限られない。例えば、第２のダイクロイックミラー１２０と青用の透過型液晶パネル１２７および第２のダイクロイックミラー１２０と緑用の透過型液晶パネル１２１の間にそれぞれ１枚ずつ偏光板を配置する。そして、第１のダイクロイックミラー１１６と赤用の透過型液晶パネル１１８の間には偏光板を配置しない形態であっても、赤帯域の光に関してはその光量が、偏光板を挿入した場合に比べ向上するので、本発明の効果を得ることができる。
【００８７】
本実施形態の第１および第２のダイクロイックミラーは、板状であるがプリズム型のダイクロイックミラーでも同様の効果が得られる。
【００８８】
（実施形態５）
実施形態５の画像投射装置の構成を図８に示す。実施形態５の画像投射装置は、色分離作用と偏光分離作用をもつダイクロイックミラー８０を角柱状のプリズムが挟むように構成している。あるいは、角柱状のプリズムに色分離を行うダイクロイック膜を蒸着させた後、それぞれのプリズムを貼り合わせたものを用いてもよい。
【００８９】
上記ダイクロイックミラー以外の構成は、実施形態３と同じである。実施形態５のダイクロイックミラー４６は片面に図９（Ａ）の特性を示す膜を有し、もう一方の面に図９（Ｂ）の特性を示す膜を有する。図９（Ａ）、（Ｂ）は、各波長帯域における膜の透過率を模式的に表した図であり、実線はＰ偏光、破線はＳ偏光である。ダイクロイックミラー８０のＷＧ４９側の面を第１面（入射面）、第１面とは反対側の面を第２面（射出面）とすると、第１面は図９（Ａ）に示す特性を有し、緑の波長帯域の光を透過して、青と赤の波長帯域の光を反射させる。第２面は図９（Ｂ）に示す特性を有し、Ｐ偏光に関しては青の波長帯域の光を反射させ、緑と赤の波長帯域の光を透過する。Ｓ偏光に関しては青と緑の波長帯域の光を反射させ、赤の波長帯域の光を透過する。尚、第２面は第１面を通過した光を出射する面である。
【００９０】
上記特性を有する膜をダイクロイックミラーの第１面と第２面に設けることで、ダイクロイックミラー８０は、緑の波長帯域のＰ偏光を透過し、青、赤、および緑の波長帯域のＳ偏光を反射させる。これにより、第１面は色分離作用を、第２面は緑の波長帯域に関してのみ検光（偏光分離）作用を有していればよいので、膜の総数の増加を抑えつつも、緑の波長帯域の光路に偏光板を必要としない画像投射装置を提供することができる。
【００９１】
尚、ダイクロイックミラー（色分離素子）は、波長５５０ｎｍのＳ偏光の透過率が１０％以上６０％以下であるのが好ましい。
【００９２】
尚、実施形態５のダイクロイックミラー８０は、プリズムによって挟み込むような形態に限られず、板状のものであってもよい。また、第２面の特性は、図９（Ｂ）に示したものに限られず、青および赤の波長帯域の光を透過する特性でも良いし、反射させる特性でもよい。また、第２面は、所望の波長帯域の光を検光する作用があればよいので、緑の波長帯域のＰ偏光を反射させ、Ｓ偏光を透過する検光特性であってもよい。  実施形態１から５に関して、コントラストに着目すれば、少なくとも偏光分離特性を持たせた波長帯域の光に関しては偏光の乱れを抑えた状態で、それぞれの液晶パネルへ入射させることができる。したがって、コントラストの低下を抑えつつ、偏光板による光量損失を低減させることができる。
【００９３】
尚、実施形態１から５においては、光源として高圧水銀ランプを用いたがこれに限られず、ＬＥＤ光源などを用いてもよい。
【００９４】
また、実施形態１から５に用いた偏光板は、Ｐ偏光、Ｓ偏光いずれかの光を吸収あるいは反射する作用があれば、ワイヤーグリッド偏光板やガラス偏光フィルターや偏光フィルムを用いてもよい。ただし、不要光を反射するワイヤーグリッド偏光板（反射型偏光板）を用いることで、反射光を光源側に戻し再度利用することができるので、吸収型の偏光板を用いるよりも照明光の光量が上がる。
【００９５】
また、反射型液晶パネルの配置位置および各帯域の光の光路は適宜変更可能であり、ダイクロイックミラーの特性をそれに応じて変更すればよい。
【００９６】
また、反射型液晶パネルの枚数は３枚に限られず、２枚の液晶パネルを用いた形態、４枚のパネルを用いた形態についても本発明は適用可能である。
【００９７】
また、赤、青、緑それぞれの色光を合成するために合成プリズム（合成素子）を用いたが、合成素子を用いずに、時分割で複数の色光を被投射面に投射しても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１６  ダイクロイックミラー
１８  ワイヤーグリッド偏光板
２６  第１の液晶パネル
２７  第２の液晶パネル
２８  第３の液晶パネル
２９  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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