(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射型表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成し、該光学像を投射レンズにより投射する映像表示装置であって、
光を出射する光源と、
上記光源からの光の偏光方向を揃え、所定の偏光方向を有する光を形成する偏光変換手段と、
上記偏光変換手段からの上記所定の偏光方向を有する光を反射する第１の微細周期格子型反射手段と、
上記第１の微細周期格子型反射手段で反射した上記所定の偏光方向を有する光を反射して上記反射型表示素子に導くとともに、上記反射型表示素子で形成された上記所定の偏光光とは異なる偏光方向を有する光学像を透過する第２の微細周期格子型反射手段と、
を備え、
上記第２の微細周期格子型反射手段が、
上記第１の微細周期格子型反射手段で反射した光が入射される三角柱状の第１のプリズムと、
上記第１のプリズムからの光を透過又は反射する平板形状の微細周期格子型偏光素子と、
上記微細周期格子型偏光素子を透過した光が入射される三角柱状の第２のプリズムと、
を有し、かつ
上記微細周期格子型偏光素子は上記第１及び第２のプリズムではさまれて形成され、
上記微細周期格子型偏光素子と上記第１のプリズムの対向面内の外周部側が接着剤で接着され、上記微細周期格子型偏光素子と上記第２のプリズムの対向面内の外周部側が接着剤で接着された構成であることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源側からの光を分離して表示素子に照射し映像形成する投射型映像表示技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の映像表示装置技術において、光の光路を曲げる技術としては、例えば反射ミラーのように、反射機能のみを有するものが用いられ、また、光を分離または合成する技術としては、プリズム型の偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムなどが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術においては、反射ミラーについては、例えば、入射される偏光光に他の方向の偏光光が混入していた場合（例えば、入射されるＳ偏光光にＰ偏光光が混入している場合や、逆に、入射されるＰ偏光光にＳ偏光光が混入している場合など）、該混入している偏光光を除去せずにそのまま反射してしまう。このため、この反射ミラーの出射光の偏光純度の改善には、偏光板等が別途必要となる。また、プリズム型の偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムについては、プリズムによる光の透過損失があるため、明るさが低下するし、また、光学系とプリズム面の傾きによる偏光軸のズレが増大する原因となる。また、偏光ビームスプリッタの色分離面には誘電体膜が接着により多層状に形成されているため、耐熱性が十分でない。さらに、プリズム型の偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムはコストが高い。また、プリズム状のため、占有体積が大きく、これらの周辺に配される冷却が必要な部品、例えば表示素子等に対し、冷却用空気を導くためのスペース形成が困難で、冷却効率が低い。また、小形化や軽量化を図りにくい。
本発明の課題点は、（１）耐熱性を改善できるようにすること、（２）画面の明るさを向上させること、（３）偏光軸ズレによる効率劣化を減らすこと、及び（４）小形・軽量化に適した構成とすること、等である。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、ガラス基板等の上にＴａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２等の蒸着膜や金属を微細周期の格子状（ワイアグリッド）に形成して成る微細周期格子型偏光素子を、偏光ビームスプリッタや、反射手段として用いる。微細周期格子型偏光素子の原理及び構成例については、「光学」２７巻１号（１９９８）第１２頁から第１６頁の「波長より細かな格子構造による光制御」（菊田他）に説明されている。
具体的には、本発明は、
（１）光を反射型表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成し、該光学像を投射レンズにより投射する映像表示装置として、光を出射する光源と、上記光源からの光の偏光方向を揃え、所定の偏光方向を有する光を形成する偏光変換手段と、上記偏光変換手段からの上記所定の偏光方向を有する光を反射する第１の微細周期格子型反射手段と、上記第１の微細周期格子型反射手段で反射した上記所定の偏光方向を有する光を反射して上記反射型表示素子に導くとともに、上記反射型表示素子で形成された上記所定の偏光光とは異なる偏光方向を有する光学像を透過する第２の微細周期格子型反射手段とを備え、該第２の微細周期格子型反射手段が、上記第１の微細周期格子型反射手段で反射した光が入射される三角柱状の第１のプリズムと、該第１のプリズムからの光を透過又は反射する平板形状の微細周期格子型偏光素子と、該微細周期格子型偏光素子を透過した光が入射される三角柱状の第２のプリズムとを有し、かつ、上記微細周期格子型偏光素子は上記第１及び第２のプリズムではさまれて形成され、該微細周期格子型偏光素子と該第１のプリズムの対向面内の外周部側が接着剤で接着され、該微細周期格子型偏光素子と上記第２のプリズムの対向面内の外周部側が接着剤で接着されている構成とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示す。
本第１の実施例は、電子的色分離手段で電子的に色分離した光を、平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタを用いて１個の反射型表示素子に照射して映像表示する場合の構成例である。
図１において、１は光源ユニット、１９は該光源ユニット１の光源部、１５は、楕円面、放物面または非球面の反射面を有するリフレクタ、２は複数の微小な集光レンズより成り複数の２次光源像を形成する第１のアレイレンズ、３は、複数の微小な集光レンズより成り該第１のアレイレンズの個々のレンズ像を結像する第２のアレイレンズ、４は該第２のアレイレンズ側からの光をＰ偏光光とＳ偏光光とに分離して出射する偏光ビームスプリッタ、４ａは、該偏光ビームスプリッタ４の出射光であるＰ偏光光とＳ偏光光のいずれかの偏光方向を回転するための１／２波長位相差板、７は、電子的制御によって入射光を時分割で色分離する電子的色分離手段、５、６及び８はそれぞれ、光を集める集光レンズ、１６は、微細周期格子型偏光素子から成り、反射により光路の方向を変え、かつ偏光光の純度を向上させる微細周期格子型反射手段、９ａ、９ｂは所定方向の偏光光を通す偏光板、１１は偏光方向を調整する１／４波長位相差板、１２は反射型液晶パネル等の反射型表示素子、１３は投射レンズユニット、１７は、微細周期格子型偏光素子から成り、上記偏光ビームスプリッタ４と同様、入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離する微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、１０Ｗ１、１０Ｗ２は、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７に取付けられたプリズムである。上記第１のアレイレンズ２から該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７及び１／４波長位相差板１１までの光学系は、上記反射型表示素子に対する照明光学系を構成する。
【０００６】
上記構成において、上記光源ユニット１の光源部１９から出た光は、楕円面または放物面または非球面のリフレクタ1５にて反射集光され、上記第１のアレイレンズ２で複数の２次光源像を形成した後、上記第２のアレイレンズ３で該複数の２次光源像を結像し、該結像光が、偏光ビームスプリッタ４でＰ偏光光とＳ偏光光とに分離され、１／２波長位相差板４ａにより、例えば該Ｐ偏光光が偏光方向を回転されてＳ偏光光とされ、偏光ビームスプリッタ４で分離されたＳ偏光光と併せ、電子的色分離手段７に入射される。該偏光ビームスプリッタ４と該１／２波長位相差板４ａの該組合せは、Ｓ偏光光を出射する構成のいわゆる偏光変換部を形成している。上記１／２波長位相差板４ａにおいて、上記とは反対に、上記偏光ビームスプリッタ４で分離されたＳ偏光光の偏光方向を回転してＰ偏光光とし、偏光変換部としてＰ偏光光を出射する構成としてもよい。本第１の実施例においては、該電子的色分離手段７では、入射されたＳ偏光光が、該電子的色分離手段７への電圧印加、非印加により制御され、時分割で赤色光（以下、Ｒ光という）、緑色光（以下、Ｇ光という）及び青色光（以下、Ｂ光という）に色分離される。時分割色分離されたＲ光のＳ偏光光、Ｇ光のＳ偏光光及びＢ光のＳ偏光光はそれぞれ、集光レンズ５、６で集光され、微細周期格子型反射手段１６に、本実施例の場合は略４５゜の入射角で入射する。該反射手段１６では、Ｒ光、Ｇ光及びＧ光のＳ偏光光が反射されて光路方向が変更されるとともに、それぞれのＳ偏光光中にＰ偏光光が僅かに含まれているときには該Ｐ偏光光分を透過して除去し、映像形成用に出射するＳ偏光光の純度を上げるようにする。該微細周期格子型反射手段１６から反射されたＲ光、Ｇ光及びＢ光のＳ偏光光は、集光レンズ８で集光されて偏光板９ａに入射される。該偏光板９ａでは、所定の偏光方向の光が透過されて偏光の純度がさらに上げられる。該偏光板９ａを出たＳ偏光光は、プリズム１０Ｗ１を透過して微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７に入射される。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７では、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光それぞれのＳ偏光光が反射され、再びプリズム１０Ｗ１を透過し１／４波長位相差板１１を介して、反射型液晶パネル等の反射型表示素子１２に照射される。該反射型表示素子１２は、映像信号に基づき駆動回路で駆動され、上記照射された光を該映像信号に対応して変調し、Ｓ偏光光をＰ偏光光の反射光として、再び、１／４波長位相差板１１及びプリズム１０Ｗ１を介し該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７側に出射する。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７においては、入射されるＰ偏光光の偏光状態と該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７の透過及び反射の偏光軸との関係により、投射レンズ１３側へ出射される光量と光源部１９側へ出射される光量が決まる。このようにして、外部入力映像信号に従った映像を投影する。反射型表示素子１２が黒表示を行う場合、出射光の偏光状態は入射光のそれと略同じであり、そのまま、入射光路に沿って、光源側に戻される。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７からの出射光は、プリズム１０Ｗ２と偏光板９ｂを介して投射レンズユニット１３に入射され��。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７からの出射光は、本実施例の場合、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれもがＰ偏光光である。偏光板９ｂの偏光度を該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７より高くすることにより、該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７からのＳ偏光光の漏れ光をカットし、スクリーン上における映像のコントラストを向上させる。投射レンズユニット１３に入射したＰ偏光光はスクリーン上等に拡大投射されて映像を映し出す。
【０００７】
かかる第１の実施例構成によれば、微細周期格子型反射手段１６に微細周期格子型偏光素子を用いているため、該微細周期格子型反射手段１６によって、集光レンズ６から出射される光に混入しているＰ偏光光を除き、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７側に出射するＳ偏光光の純度を向上させることができる。このため、上記偏光板９ａ、９ｂを削除した構成とすることが可能であり、この点での小形化及び低コスト化が図られる。また、入射光に対する角度依存性が良いため、コントラストを改善できる。また、該微細周期格子型反射手段１６における反射面の角度設定をし易い。また、色分離合成系に、平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７を用いているため、良好な角度特性が得られ、このため集束レンズ系のＦ値を小さくして、明るさを向上させることができる。また、プリズム型偏光ビームスプリッタ等を用いた場合に比べ、プリズム部による光の透過損失をなくせるため、この点からも明るさを向上できる。また、特に該色分離合成系を主体に装置の耐熱性を改善でき、かつ小形・軽量化が可能となる。平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７は、プリズム型偏光ビームスプリッタに比べ大幅な低コスト化が可能であり、光学ユニットや映像装置の低コスト化も可能となる。さらに、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７の両面にはプリズム１０Ｗ１、１０Ｗ２をそれぞれ配してあるため、スクリーン上の投影映像の収差を抑えさらに画質を向上できる。また、電子的色分離手段７を用い、色の切換え（色分離）を電子的制御で行う構成としているため、色分離の切換え速度を高められ、高密度画素の画像表示等にも適用できる。さらに、光源ユニットから投射レンズユニットへの光軸がＵ字状に折り曲がった光路形状としているため、この点からも光学ユニットや映像表示装置全体の外形サイズを小形化できる。
【０００８】
図２は、図１の構成中、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７にプリズム１０Ｗ１、１０Ｗ２を取付けて成る部分の断面拡大図である。（ａ）は、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７とプリズム１０Ｗ１の対向面の略全域を接着部３０とし、かつ、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７とプリズム１０Ｗ２の対向面内の外周部側を接着部３０とした場合の構成例、（ｂ）は、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７とプリズム１０Ｗ１の対向面内の外周部側と、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７とプリズム１０Ｗ２の対向面内の外周部側とを接着部３０とした場合の構成例である。上記（ａ）、（ｂ）において、上記対向面内の外周部側を接着部３０とした構成では、該接着部３０により外部の湿った空気や化学物質を含んだ空気等が対向面内に侵入するのが防止されるため、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７の表面のワイアグリッド等の腐食あるいは酸化等が抑えられる。
【０００９】
なお、上記図１の構成においては、微細周期格子型偏光素子を、上記反射手段１６と上記偏光ビームスプリッタ１７との双方に用いているが、いずれか一方、例えば反射手段１６側だけに用いてもよい。また、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７にプリズム１０Ｗ１、１０Ｗ２を取付けない構成であってもよい。該構成の場合には、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７が平板状のために、占有スペースが少なく、このために、該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７の周辺部に空きスペースを確保し易くなる。従って、表示素子１２や偏光板９ａ、９ｂ、１１などに対し、冷却用の空気等を容易に供給でき、これらの冷却がし易くなって、冷却効率を向上できる。冷却効率向上は、光源からの光の増大を可能とし、明るさを向上させる。一方、消費電力の低減も可能となる。
【００１０】
図３は本発明の第２の実施例を示す。
本第２の実施例は、微細周期格子型偏光素子を少なくとも反射手段として用い、３個の透過型表示素子に分離光を透過して映像表示を行うようにした場合の構成例である。
図３において、１は光源ユニット、１９は該光源ユニット１の光源部、１５は楕円面または放物面または非球面の反射面を有するリフレクタ、２は複数の微小な集光レンズより成り複数の２次光源像を形成する第１のアレイレンズ、３は、複数の微小な集光レンズより成り該第１のアレイレンズの個々のレンズ像を結像する第２のアレイレンズ、４は該第２のアレイレンズ側からの光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離する偏光ビームスプリッタ、４ａは該偏光ビームスプリッタ４の出射光であるＰ偏光光とＳ偏光光のいずれかの偏光方向を回転するための１／２波長位相差板、５、６、８ａ、８ｂ、８ｃ、２１ａ及び２１ｂはそれぞれ、光を集束する、あるいは再結像させるための集光レンズ、１６は、微細周期格子型偏光素子から成り、反射により光路の方向を変える微細周期格子型反射手段、１７ａ、１７ｂ、及び１７ｃは、同じく微細周期格子型偏光素子から成り、Ｓ偏光光とＰ偏光光を分離する微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、１８ａ、１８ｂは色分離用のダイクロイックミラー、９ａ、９ｂ及び９ｃは入射側の偏光板、９ｄ、９ｅ及び９ｆは出射側の偏光板、１０は色合成用のダイクロイックプリズム、１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇは透過型液晶パネル等の透過型表示素子、１３は拡大投射用の投射レンズユニット、２４は電源回路、２５は表示素子の駆動回路等を含む信号処理回路、２６は冷却用のファン、２９は、光源ユニットの後方への光の漏れや熱の輻射を防止するためのランプハウスである。上記第１のアレイレンズ２から上記入射側の偏光板９ａ、９ｂ、９ｃまでの光学系は、上記透過型表示素子１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇに対する照明光学系を構成する。
【００１１】
かかる構成において、上記光源ユニット１の光源部１９から出た光は、リフレクタ1５にて反射集光され、上記第１のアレイレンズ２で複数の２次光源像を形成した後、上記第２のアレイレンズ３で該複数の２次光源像を結像し、該結像光が、偏光ビームスプリッタ４でＰ偏光光とＳ偏光光とに分離され、１／２波長位相差板４ａにより、該Ｐ偏光光が偏光方向を回転されてＳ偏光光とされ、偏光ビームスプリッタ４で分離されたＳ偏光光と併せ、集光レンズ５に入射される。該偏光ビームスプリッタ４と該１／２波長位相差板４ａの該組合せは、いわゆるＳ偏光光を出射する構成の偏光変換部を形成する。上記１／２波長位相差板４ａにおいて、上記と逆に、上記偏光ビームスプリッタ４で分離されたＳ偏光光の偏光方向を回転してＰ偏光光とし、偏光変換部としてはＰ偏光光を出射する構成としてもよい。本第２の実施例の場合は、Ｓ偏光光が集光レンズ５に入射されるものとする。Ｐ偏光光の反射の場合には、微細周期格子型反射手段１６の前にＳ偏光光に変換する１／２波長位相差板が必要となる。透過で使う場合は、１／２波長位相差板は必要ない。本実施例の場合、集光レンズ５で集光されたＳ偏光光は、さらに、微細周期格子型反射手段１６に略４５゜の入射角で入射される。該反射手段１６では、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光のＳ偏光光が反射されて光路方向が変更されるとともに、それぞれのＳ偏光光中にＰ偏光光が含まれているとき、該Ｐ偏光光分を透過して除去し、反射されるＳ偏光光の純度を上げるようにする。該微細周期格子型反射手段１６で反射されたＲ光、Ｇ光及びＢ光のＳ偏光光は、集光レンズ６で集光されてダイクロイックミラー１８ａに入射され、ここでＲ光（Ｓ偏光光）と、Ｇ光（Ｓ偏光光）＋Ｂ光（Ｓ偏光光）とに分離される。すなわち、Ｒ光のＳ偏光光は透過され、Ｇ光のＳ偏光光とＢ光のＳ偏光光は反射される。透過により分離されたＲ光のＳ偏光光は微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａに入射される。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａにおいて、Ｒ光のＳ偏光光中にＰ偏光光分がある場合の該Ｐ偏光光分や赤外線は透過されて除去され、純度をさらに上げられたＲ光のＳ偏光光は反射されて集光レンズ８ａに入射される。該集光レンズ８ａから出たＲ光のＳ偏光光は、入射側偏光板９ａで偏光方向を揃えられてからＲ光用の透過型表示素子１２Ｒに照射される。透過型表示素子１２Ｒでは、該Ｒ光のＳ偏光光が透過時に映像信号に基づいて変調され、Ｒ光のＰ偏光光となって出射される。透過型表示素子１２Ｒを出たＲ光のＰ偏光光は出射側の偏光板９ｄで偏光方向を揃えられた後、ダイクロイックプリズム１０に入射され、そのダイクロイック面３１で反射されて投射レンズユニット１３に入る。一方、ダイクロイックミラー１８ａにおいて反射により分離されたＧ光とＢ光のＳ偏光光はダイクロイックミラー１８ｂに入射され、ここで、反射されるＧ光（Ｓ偏光光）と透過されるＢ光（Ｓ偏光光）とに分離される。該分離されたＧ光のＳ偏光光は、集光レンズ８ｂ、入射側の偏光板９ｂを経て、Ｇ光用の透過型表示素子１２Ｇに照射される。透過型表示素子１２Ｇでは、該Ｇ光のＳ偏光光が透過時に映像信号に基づいて変調され、Ｇ光のＰ偏光光となって出射される��透過型表示素子１２Ｇを出たＧ光のＰ偏光光は出射側の偏光板９ｅで偏光方向を揃えられた後、ダイクロイックプリズム１０に入射され、そのダイクロイック面３１、３２を透過して投射レンズユニット１３に入る。また、上記ダイクロイックミラー１８ｂを透過したＢ光のＳ偏光光は、集光レンズ２１ａで集光され、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｂに入射される。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｂにおいて、Ｂ光のＳ偏光光中のＰ偏光光分や紫外線分は透過されて除去され、反射され純度をさらに上げられたＢ光のＳ偏光光は集光レンズ２１ｂ側に出射される。集光レンズ２１ｂを出たＢ光のＳ偏光光は微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃに入射される。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃにおいても、Ｂ光のＳ偏光光中のＰ偏光光分や紫外線分は透過によって除去される。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃで反射されたＢ光のＳ偏光光は集光レンズ８ｃに入射される。該集光レンズ８ｃから出たＢ光のＳ偏光光は、入射側の偏光板９ｃで偏光方向を揃えられてからＢ光用の透過型表示素子１２Ｂに照射される。該透過型表示素子１２Ｂでは、該Ｂ光のＳ偏光光が映像信号に基づき変調され、Ｂ光のＰ偏光光となって出射される。透過型表示素子１２Ｂを出たＢ光のＰ偏光光は出射側の偏光板９ｆで偏光方向を揃えられ、ダイクロイックプリズム１０に入射され、ダイクロイック面３２で反射されて投射レンズユニット１３に入る。このように、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光それぞれのＰ偏光光が合成されてダイクロイックプリズム１０から投射レンズユニット１３に出射され、該投射レンズユニット１３により映像がスクリーン等に拡大投射される。本構成はこれに限るものではなく、Ｇ光はＰ偏光光で、Ｒ光、Ｂ光は１／２波長位相差板を利用し、Ｓ偏光光としてダイクロイックプリズム１０に入射する場合もある。なお、上記照明光学系の光学要素のうちダイクロイックミラー１８ａ、１８ｂ、上記ダイクロイックプリズム１０、及び出射側偏光板９ｄ、９ｅ、９ｆは、投射型映像表示装置の色分離合成系を形成する。
【００１２】
かかる第２の実施例構成によれば、（１）反射手段１６に微細周期格子型偏光素子を用いているため、該微細周期格子型反射手段１６によって、集光レンズ５から出射される光に混入しているＰ偏光光を除き、ダイクロイックミラー１８ａ側に出射するＳ偏光光の純度を向上させることができる。このため、（２）上記入射側の偏光板９ａ、９ｂ、９ｃを削除した構成とすることも可能であり、この点での小形化及び低コスト化も図られる。赤外線や紫外線も除去できる。また、（３）入射光に対する角度依存性が良いため、コントラストを改善できるし、微細周期格子型反射手段１６における反射面の角度設定もし易く、組立ての作業性も改善できる。また、（４）平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを用いているため、良好な角度特性が得られ、このため、レンズ系のＦ値を小さくして、明るさを向上させることができる。また、（５）プリズム型偏光ビームスプリッタ等を用いた場合に比べ、プリズムガラスによる光の透過損失をなくせるため、この点からも明るさを向上できる。また、特に（６）該色分離合成系を主体に装置の耐熱性を改善でき、かつ（７）小形・軽量化が可能となる。（８）平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、プリズム型偏光ビームスプリッタに比べ大幅低コスト化が可能なため、光学ユニットや映像装置の低コスト化も可能となる。さらに、（９）微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが平板状のため、占有スペースが少なく、周辺部に空きスペースを確保し易くなる。このため、液晶パネル等表示素子１２R、１２G、１２Bや偏光板９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆなどに対し、冷却用の空気等を容易に供給でき、これらの冷却がし易くなって、冷却効率を向上できる。冷却効率向上は、光源からの光の増大を可能とし、明るさを向上させることができる。また、消費電力の低減化も可能となる。
なお、上記図３の構成においては、微細周期格子型偏光素子を、上記反射手段１６と上記偏光ビームスプリッタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとの双方に用いているが、これらのうちのいずれか一方、例えば反射手段１６側だけに設ける構成であってもよい。また、上記偏光板９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆの全部または一部に、微細周期格子型偏光素子を用いてもよい。これら偏光板として該微細周期格子型偏光素子を用いた場合には、該偏光板の耐熱性を改善でき、偏光純度を改善できる。明るさの向上にもつながる。
【００１３】
図４は、本発明の第３の実施例を示す。
本第３の実施例は、微細周期格子型偏光素子を、反射手段、及び色分離合成系の偏光ビームスプリッタとして用いた場合の構成例である。本構成例では、色分離合成系は、微細周期格子型偏光ビームスプリッタを、従来方式のプリズム型の偏光ビームスプリッタと組合せた構成とし、さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂ光をそれぞれ別個に偏光変換可能な特定波長域偏光変換素子（以下、リターダという）と組合せる。
図４において、１は光源ユニット、２は第１のアレイレンズ、３は第２のアレイレンズ、４は偏光ビームスプリッタ、４ａは１／２波長位相差板、５、６及び６'はそれぞれ、集光レンズ、１６は、微細周期格子型偏光素子を用いて構成され、反射により光路の方向を変える微細周期格子型反射手段、１７は、偏光ビームスプリッタと同様、入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離する微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、９ａ、９ｂは偏光板、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは１／４波長位相差板、２０Ｒ、２０Ｇ１、２０Ｇ２、２０Ｂはそれぞれ、Ｒ光偏光変換用のリターダ（特定波長域偏光変換素子）、第１のＧ光偏光変換用のリターダ、第２のＧ光偏光変換用のリターダ、Ｂ光偏光変換用のリターダであり、１０Ｇ、１０ＲＢはそれぞれ、プリズム型偏光ビームスプリッタ、１０はダイクロイックプリズムもしくはプリズム型偏光ビームスプリッタである色合成プリズム（以下色合成プリズムと呼称する）、１２ＲはＲ光用の反射型表示素子、１２ＧはＧ光用の反射型表示素子、１２ＢはＢ光用の反射型表示素子、１３は投射レンズユニット、２４は電源回路、２５は信号処理回路、２６は冷却用ファン、１００は、これらを備えて構成される映像表示装置である。上記第１のアレイレンズ２から偏光板１１ａ、１１ｂ、１１ｃまでの光学系は、上記３個の反射型表示素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに対する照明光学系を構成する。
【００１４】
上記構成において、上記光源ユニット１の光源部１９から出た光は、リフレクタ1５にて反射集光され、上記第１のアレイレンズ２で複数の２次光源像を形成した後、上記第２のアレイレンズ３で該複数の２次光源像を結像し、該結像光が、偏光ビームスプリッタ４でＰ偏光光とＳ偏光光とに分離され、１／２波長位相差板４ａにより、該Ｐ偏光光が偏光方向を回転されてＳ偏光光とされ、偏光ビームスプリッタ４で分離されたＳ偏光光と併せ、集光レンズ５、６側に出射される。該偏光ビームスプリッタ４と該１／２波長位相差板４ａの該組合せは、いわゆるＳ偏光光を出射する構成の偏光変換部を形成する。レンズ６を出たＳ偏光光は、さらに、微細周期格子型反射手段１６に略４５゜の入射角で入射される。該反射手段１６では、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光のＳ偏光光が反射されて光路方向が変更されるとともに、Ｐ偏光光が含まれているとき、該Ｐ偏光光分を透過して除去し、反射されるＲ光、Ｇ光及びＢ光それぞれのＳ偏光光の純度を上げるようにする。該反射手段１６で反射されたＲ光、Ｇ光及びＢ光のＳ偏光光は、集光レンズ６'で集光されて第１のＧ光偏光変換用のリターダ２０Ｇ１に入射され、ここで、Ｇ光のＳ偏光光がＰ偏光光に偏光変換される。Ｒ光とＢ光は偏光変換されずにＳ偏光光のまま該リターダ２０Ｇ１を透過する。従って、該リターダ２０Ｇ１からはＧ光のＰ偏光光とＲ光及びＢ光のＳ偏光光とが出射され、それぞれが次段の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７に略４５゜の方向で入射される。該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７においては、Ｒ光及びＢ光のＳ偏光光は反射され、その出射光（Ｒ光及びＢ光のＳ偏光光）が偏光板９ａを介してＢ光偏光変換用のリターダ２０Ｂに入射される。該Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂでは、Ｂ光がＳ偏光光からＰ偏光光に偏光変換される。該偏光変換されたＢ光のＰ偏光光は、プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＢの色分離面を透過し、１／４波長位相差板１１ｂで偏光方向を揃えられてＢ光用の反射型表示素子１２Ｂに照射される。該Ｂ光用の反射型表示素子１２Ｂでは、該Ｂ光のＰ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｂ光のＳ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ｂを通って上記プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＢに入射される。該プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＢに入射された該Ｂ光のＳ偏光光は、その色分離面で反射され、さらに、Ｒ光用のリターダ２０Ｒ及び偏光板９ｂを通って、色合成プリズム１０に入射される。該色合成プリズム１０内ではそのダイクロイック面あるいはＰＢＳ面で反射され、投射レンズユニット１３側に出射される。上記Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂで偏光変換されないＲ光のＳ偏光光は、プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＢに入射されると、その色分離面で反射され、１／４波長位相差板１１ａで偏光方向を揃えられてＲ光用の反射型表示素子１２Ｒに照射される。該Ｒ光用の反射型表示素子１２Ｒでは、該Ｒ光のＳ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｒ光のＰ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ａを通って上記プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＢに入射される。該プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＢに入射された���Ｒ光のＰ偏光光は、その色分離面を透過し、Ｒ光偏光変換用のリターダ２０Ｒに入射される。及び偏光板９ｂを通って、色合成プリズム１０に入射される。該Ｒ光偏光変換用のリターダ２０Ｒでは、該Ｒ光のＰ偏光光はＳ偏光光に偏光変換される。該偏光変換されたＲ光のＳ偏光光は偏光板９ｂで偏光方向を揃えられ、該色合成プリズム１０に入射される。該色合成プリズム１０内ではそのダイクロイック面あるいはＰＢＳ面で反射され、投射レンズユニット１３側に出射される。一方、上記第１のＧ光偏光変換用のリターダ２０Ｇ１から出射されたＧ光のＰ偏光光は、上記微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７に略４５゜の方向で入射されと、該微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７を透過して第２のＧ光偏光変換用のリターダ２０Ｇ２に入射される。Ｇ光のＰ偏光光は、ここでＳ偏光光に変換され、プリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇに入射される。該プリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇ内では、該Ｇ光のＳ偏光光は、その色分離面で反射され、１／４波長位相差板１１ｃを経てＧ光用の反射型表示素子１２Ｇに照射される。該Ｇ光用の反射型表示素子１２Ｇでは、該Ｇ光のＳ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｇ光のＰ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ｃを通って上記プリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇに入射される。該プリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇに入射された該Ｇ光のＰ偏光光は、その色分離面を透過し、色合成プリズム１０に入射される。該Ｇ光のＰ偏光光は、さらに、該色合成プリズム１０のダイクロイック面あるいはＰＢＳ面を通って、投射レンズユニット１３側に出射される。このように、Ｒ光及びＢ光のＳ偏光光と、Ｇ光のＰ偏光光とが合成されて投射レンズユニット１３に出射され、該投射レンズユニット１３により映像がスクリーン等に拡大投射される。
【００１５】
かかる第３の実施例構成によれば、（１）反射手段１６に微細周期格子型偏光素子を用いているため、該反射手段１６によって、集光レンズ５から出射される偏光光の純度を向上させることができる。このため、（２）上記入射側偏光板９ａ、９ｂや１／４波長位相差板１１ａ、１１ｂ、１１ｃを削除した構成とすることも可能である。また、（３）入射光に対する角度依存性が良いため、コントラストを改善できるし、反射手段１６における反射面の角度設定もし易く、組立ての作業性も改善できる。また、（４）平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７を用いているため、良好な角度特性が得られ、このため、レンズ系のＦ値を小さくして、明るさを向上させることができる。また、（５）プリズム型偏光ビームスプリッタ等を用いた場合に比べ、プリズムガラスによる光の透過損失をなくせるため、この点でも明るさを向上できる。また、特に（６）該色分離合成系を主体に装置の耐熱性を改善でき、かつ（７）小形・軽量化が可能となる。（８）平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７は、プリズム型偏光ビームスプリッタに比べ大幅な低コスト化が可能なため、光学ユニットや映像装置も低コスト化が可能となる。さらに、（９）微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７が平板状のため、占有スペースが少なく、その周辺部を空きスペースとして確保できる。このため、液晶パネル等表示素子１２R、１２G、１２Bや偏光板９ａ、９ｂ、１／４波長位相差板１１ａ、１１ｂ、１１ｃなどに対し、冷却用の空気等を容易に供給でき、これらの冷却がし易くなって、冷却効率を向上できる。冷却効率向上は、光源からの光の増大を可能とし、明るさを向上させることができる。また、消費電力の低減化も可能となる。
なお、上記図４の構成においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ光の色合成用にダイクロイックプリズム１０を用いたが、本発明はこれに限定されず、偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
さらに、本実施例のＲ、Ｇ、Ｂ表示素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの配置、及び投射レンズユニット１３の配置はこれに限定するものではない。
【００１６】
図５は本発明の第４の実施例を示す。
本第４の実施例は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれかの色分離用及びにＲ光、Ｇ光、Ｂ光の色合成用に平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタを用いた場合の構成例である。図４の第３の実施例構成とは、ダイクロイックプリズム１０を微細周期格子型偏光ビームスプリッタに替えている点が異なる。
図５において、１７'は、色分離合成用の微細周期格子型偏光ビームスプリッタである。その他、図４の第３の実施例構成と同様の構成部については、図４の構成と同じ符号を付してその説明を略す。本図５の構成においては、図４で説明したと同様にして、反射型表示素子１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇで変調された後出射されて来る、Ｒ光及びＢ光のＳ偏光光と、Ｇ光のＰ偏光光とが微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'に入射され、ここで合成されて投射レンズユニット１３側に出射される。つまり、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'は、平面上の一方の部分（図中右上部）では、第１のＧ光偏光変換用のリターダ２０Ｇ１からの出射光に対しては該出射光を、Ｇ光のＰ偏光光と、Ｒ光及びＢ光のＳ偏光光とに分離し、平面上の他方の部分（図中左下部）では、プリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇ側から出射されて来るＧ光のＰ偏光光と、Ｒ光偏光変換用のリターダ２０Ｒから出射されて来るＲ光及びＢ光のＳ偏光光とを合成する。
【００１７】
上記第４の実施例によれば、１枚構成の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'を用いて色分離と色合成とを行うため、色分離合成系の構成をダイクロイックプリズム１０を用いる図４の構成に比較しても部品数を減らし、より一層、小形、軽量、簡易、高耐熱性で、かつ組立て作業をし易い構成にできる。また、Ｒ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ側から出射されて来るＲ光及びＢ光のＳ偏光光中に、赤外線、紫外線またはＰ偏光光分等が含まれているときは、これらを除去して、投射レンズユニットに出射される光の純度を一層高められる。その他の効果は、上記図４の第３の実施例の場合とほぼ同様である。
なお、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'は、例えば、色分離用のものと、色合成用のものを別個に設ける複数構成のものであってもよい。
【００１８】
図６は本発明の第５の実施例を示す。
本第５の実施例は、上記図４または図５におけるプリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇ、１０ＲＢに微細周期格子型偏光ビームスプリッタを用いた場合の構成例である。
図６において、１７'は、１枚構成の色分離合成用の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、１７''は、１枚構成の色分離用及び反射用の微細周期格子型偏光ビームスプリッタである。その他、図４の構成及び図５の構成と同様の構成部については、図４、図５の構成と同じ符号を付してその説明を略す。本図６の構成においては、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'は、上記図４に示す微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'と同様に作用する。また、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７''についても、上記図４に示すプリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇ、１０ＲＢとほぼ同様に作用する。つまり、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'は、平面上の一方の部分（図中右上部）では、第１のＧ光偏光変換用のリターダ２０Ｇ１からの出射光に対して、該出射光を、Ｇ光のＰ偏光光と、Ｒ光及びＢ光のＳ偏光光とに分離する作用をし、平面上の他方の部分（図中左下部）では、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７''から出射されるＧ光のＰ偏光光と、Ｒ光偏光変換用のリターダ２０Ｒから出射されるＲ光及びＢ光のＳ偏光光とを合成する。また、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７''は、平面上の一方の部分（図中右下部）では、Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂからの出射光に対して、該出射光を、透過させるＢ光のＰ偏光光と、反射するＲ光のＳ偏光光とに分離する作用をし、平面上の他方の部分（図中左上部）では、第２のＧ光偏光変換用のリターダ２０Ｇ２から出射されるＧ光のＳ偏光光を反射して、Ｇ光用の反射型表示素子１２Ｇに照射させる。
【００１９】
上記第５の実施例によれば、プリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇ、１０ＲＢや色合成プリズム１０を用いずに、それぞれ１枚構成の平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'と微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７''とを用いて色分離及び色合成とを行うため、図５の構成よりもさらに部品数を減らし、一層、小形、軽量、簡易、高耐熱性で、かつ組立て作業をし易い構成にできる。特に、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７'において、図４のダイクロイックプリズム１０に該当する部分（図中左下部）と、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７''において、図４及び図５のプリズム型偏光ビームスプリッタ１０Ｇに該当する部分（図中左上部）とは、収差を互いに相殺する関係にあるため、投射レンズユニット１３に出射される光の収差を減らし画質を向上できる。その他の効果は、上記図４、図５の場合とほぼ同様である。
【００２０】
図７は本発明の第６の実施例を示す。
本第６の実施例は、微細周期格子型偏光ビームスプリッタで最初に色分離した偏光光を、色合成用のダイクロイックプリズム等に入射させ、該色光に対応した反射型表示素子に導くようにした場合の構成例である。
図７において、１は光源ユニット、２は第１のアレイレンズ、３は第２のアレイレンズ、４は偏光ビームスプリッタ、４ａは１／２波長位相差板、５、６及び６'はそれぞれ、集光レンズ、１６は、微細周期格子型偏光素子を用いて構成され、反射により光路の方向を変える微細周期格子型反射手段、１７ａ、１７ｂはそれぞれ、偏光ビームスプリッタと同様、入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離する第１、第２の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは１／４波長位相差板、２０Ｒ１、２０Ｒ２、２０Ｂはそれぞれ、第１のＲ光偏光変換用のリターダ（特定波長域偏光変換素子）、第２のＲ光偏光変換用のリターダ、Ｂ光偏光変換用のリターダであり、１０ＲＧはプリズム型偏光ビームスプリッタ、１０Ｂはダイクロイックプリズム、１２ＲはＲ光用の反射型表示素子、１２ＧはＧ光用の反射型表示素子、１２ＢはＢ光用の反射型表示素子、１３は投射レンズユニット、２４は電源回路、２５は信号処理回路、２６は冷却用ファン、１００は、これらを備えて構成される映像表示装置である。上記第１のアレイレンズ２から１／４波長位相差板１１ａ、１１ｂ、１１ｃまでの光学系は、上記３個の反射型表示素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに対する照明光学系を構成する。
【００２１】
図７において、光源ユニット１の光源部１９から出た光は、リフレクタ1５にて反射集光され、第１のアレイレンズ２で複数の２次光源像を形成した後、第２のアレイレンズ３で該複数の２次光源像を結像し、該結像光が、偏光ビームスプリッタ４でＰ偏光光とＳ偏光光とに分離され、１／２波長位相差板４ａにより、該Ｐ偏光光が偏光方向を回転されてＳ偏光光とされ、偏光ビームスプリッタ４で分離されたＳ偏光光と併せ、集光レンズ５、６側に出射される。該偏光ビームスプリッタ４と該１／２波長位相差板４ａの該組合せは、Ｓ偏光光を出射する偏光変換部を形成する。集光レンズ６を出たＳ偏光光は、さらに、微細周期格子型反射手段１６に略４５゜の入射角で入射される。該反射手段１６では、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光のＳ偏光光が反射されて光路方向が変更されるとともに、Ｐ偏光光が含まれているとき、該Ｐ偏光光分を透過して除去し、反射されるＲ光、Ｇ光及びＢ光それぞれのＳ偏光光の純度を上げる。該反射手段１６で反射されたＲ光、Ｇ光及びＢ光のＳ偏光光は、集光レンズ６'で集光された後、Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂに入射され、ここで、Ｂ光のＳ偏光光のみがＰ偏光光に偏光変換される。偏光変換された該Ｂ光のＰ偏光光は、第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａを透過して、色合成プリズム１０Ｂに入射される。該Ｂ光のＰ偏光光はさらに、該色合成プリズム１０Ｂのダイクロイック面も通過し、１／４波長位相差板１１ａで偏光方向を揃えられてＢ光用の反射型表示素子１２Ｂに照射される。該Ｂ光用の反射型表示素子１２Ｂでは、該Ｂ光のＰ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｂ光のＳ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ａを経て上記色合成プリズム１０Ｂに入射される。該色合成プリズム１０Ｂ内では、そのダイクロイック面等で該Ｂ光のＳ偏光光は反射されて投射レンズユニット１３側に出射される。一方、上記Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂから、偏光変換されないまま出射されるＲ光及びＧ光のＳ偏光光は、上記第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａで反射されて、さらに、第２の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｂで反射されて、第１のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ１に入射される。該第１のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ１では、Ｒ光のＳ偏光光がＰ偏光光に偏光変換され、Ｇ光のＳ偏光光はそのまま透過する。変換されたＲ光のＰ偏光光は、プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＧに入射され、その色分離面を透過し１／４波長位相差板１１ｂで偏光方向を揃えられてＲ光用の反射型表示素子１２Ｒに照射される。該Ｒ光用の反射型表示素子１２Ｒでは、該Ｒ光のＰ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｒ光のＳ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ｂを通って、再びプリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＧに入射される。該プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲG内では、その色分離面で該Ｒ光のＳ偏光光は反射され、第２のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ２に入射される。該Ｒ光のＳ偏光光は、該第２のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ２でＲ光のＰ偏光光に変換され、色合成プリズム１０Ｂに入射される。該色合成プリズム１０Ｂ内では、該Ｒ光のＰ偏光光はダイクロイック面等をそのまま透過して投射レンズユニット１３側に出射される。また、上記第１のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ１で偏光変換されないＧ光のＳ偏光光は、プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＧに入射されると、その色分離面で反射され、１／４波長位相差板１１ｃを経て、Ｇ光用の反射型表示素子１２Ｇに照射される。該Ｇ光用の反射型表示素子１２Ｇでは、該Ｇ光のＳ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｇ光のＰ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ｃを通ってプリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＧに入射される。該Ｇ光のＰ偏光光は、該プリズム型偏光ビームスプリッタ１０ＲＧ内では、その色分離面をそのまま透過し、さらに上記第２のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ２も透過して色合成プリズム１０Ｂに入射される。さらに、該色合成プリズム１０Ｂ内でも、該Ｇ光のＰ偏光光はダイクロイック面等をそのまま透過して投射レンズユニット１３側に出射される。このように、Ｒ光及びＧ光のＰ偏光光と、Ｂ光のＳ偏光光とが合成されて投射レンズユニット１３に出射され、該投射レンズユニット１３により映像がスクリーン等に拡大投射される。
【００２２】
かかる第６の実施例構成によれば、（１）反射手段１６に微細周期格子型偏光素子を用いているため、該反射手段１６によって、集光レンズ５から出射される偏光光の純度を向上させることができる。このため、偏光板（図示せず）を削除した構成とすることが可能である。また、入射光に対する角度依存性が良いため、コントラストを改善できるし、反射手段１６における反射面の角度設定もし易く、組立ての作業性も改善できる。また、（２）平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａ、１７ｂを用いているため、良好な角度特性が得られ、このため、レンズ系のＦ値を小さくして、明るさを向上させることができる。また、（３）プリズム型偏光ビームスプリッタ等を用いた場合に比べ、プリズムガラスによる光の透過損失をなくせるため、この点でも明るさを向上できる。また、特に（４）該色分離合成系を主体に装置の耐熱性を改善でき、かつ（５）小形・軽量化が可能となる。（６）平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａ、１７ｂは、プリズム型偏光ビームスプリッタに比べ大幅な低コスト化が可能なため、光学ユニットや映像装置も低コスト化が可能となる。さらに、（７）微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａ、１７ｂが平板状のため、占有スペースが少なく、その周辺部を空きスペースとして確保できる。このため、液晶パネル等表示素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂや１／４波長位相差板１１ａ、１１ｂ、１１ｃなどに対し、冷却用空気等を容易に供給でき、冷却がし易くなって、冷却効率を向上できる。冷却効率向上は、光源からの光の増大を可能とし、明るさを向上させることができる。また、消費電力の低減化も可能となる。
なお、上記反射ミラー１６'を微細周期格子型偏光素子を用いて構成してもよい。
【００２３】
図８は本発明の第７の実施例を示す。
本第７の実施例は、上記図７に示す第６の実施例におけるプリズム型偏光ビームスプリッタ及びダイクロイックプリズムを、微細周期格子型偏光素子を用いて構成し、プリズム型光学部品を使わずに構成した場合の例である。
図８において、１７ａは、Ｒ光＋Ｇ光＋Ｂ光を、Ｒ光＋Ｇ光と、Ｂ光とに分離する部分と、Ｒ光＋Ｇ光を、Ｒ光とＧ光とに分離する部分とを備えた色分離用の第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、１７ｃは、色合成用の第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタである。その他、図７の第６の実施例構成と同様の構成部については、図７の構成と同じ符号を付してその説明を略す。本図８の構成においては、図７の場合と同様にして、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれのＳ偏光光が、Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂに入射され、ここで、Ｂ光のＳ偏光光のみがＰ偏光光に偏光変換される。偏光変換された該Ｂ光のＰ偏光光は、第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａを透過して、第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃに入射される。該Ｂ光のＰ偏光光はさらに、第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃも通過し、反射ミラー１６'で反射されて１／４波長位相差板１１ａで偏光方向を揃えられてＢ光用の反射型表示素子１２Ｂに照射される。該Ｂ光用の反射型表示素子１２Ｂでは、該Ｂ光のＰ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｂ光のＳ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ａ、反射ミラー１６'を経て上記第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃに入射される。該第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃでは、該Ｂ光のＳ偏光光は反射されて投射レンズユニット１３側に出射される。一方、上記Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂから、偏光変換されないまま出射されるＲ光及びＧ光のＳ偏光光は、上記第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａで反射されて、さらに、第２の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｂで反射されて、第１のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ１に入射される。該第１のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ１では、Ｒ光のＳ偏光光がＰ偏光光に偏光変換され、Ｇ光のＳ偏光光はそのまま透過する。変換されたＲ光のＰ偏光光は、第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａに入射され、そこを透過し１／４波長位相差板１１ｂで偏光方向を揃えられてＲ光用の反射型表示素子１２Ｒに照射される。該Ｒ光用の反射型表示素子１２Ｒでは、該Ｒ光のＰ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｒ光のＳ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ｂを通って、再び第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａに入射される。第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａでは、該Ｒ光のＳ偏光光は反射され、第２のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ２に入射される。該Ｒ光のＳ偏光光は、該第２のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ２でＲ光のＰ偏光光に変換され、第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃに入射される。該第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃでは、該Ｒ光のＰ偏光光はそのまま透過して投射レンズユニット１３側に出射される。また、上記第１のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ１で偏光変換されないＧ光のＳ偏光光は、第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａに入射されると反射され、１／４波長位相差板１１ｃを経て、Ｇ光用の反射型表示素子１２Ｇに照射される。該Ｇ光用の反射型表示素子１２Ｇでは、該Ｇ光のＳ偏光���が映像信号に基づいて変調されて、Ｇ光のＰ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ｃを通って第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａに入射される。該Ｇ光のＰ偏光光は、該第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａをそのまま透過し、さらに上記第２のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ２も透過して第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃに入射される。さらに、該Ｇ光のＰ偏光光は該第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃをそのまま透過して投射レンズユニット１３側に出射される。このように、Ｒ光及びＧ光のＰ偏光光と、Ｂ光のＳ偏光光とが合成されて投射レンズユニット１３に出射され、該投射レンズユニット１３により映像がスクリーン等に拡大投射される。
【００２４】
上記第７の実施例によれば、プリズム型偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムを用いずに、平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタを用いて色分離合成系を構成できるため、図７の構成よりもさらに部品数を減らし、一層、小形、軽量、簡易、高耐熱性で、かつ組立て作業をし易い構成にできる。その他の効果は、上記図７の場合とほぼ同様である。
なお、上記反射ミラー１６'は、微細周期格子型偏光素子を用いて構成してもよい。
【００２５】
図９は本発明の第８の実施例を示す。
本第８の発明は、上記第７の実施例構成の一部を変更した構成であって、プリズム型偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムを用いない構成において、投射レンズユニットの光軸延長上で平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタにより、照明光学系における光の最初の色分離を行うようにした場合の構成例である。
図９において、１７ａは、Ｒ光（Ｐ偏光光）＋Ｇ光（Ｓ偏光光）＋Ｂ光（Ｐ偏光光）を、Ｇ光（Ｓ偏光光）と、Ｒ光（Ｐ偏光光）＋Ｂ光（Ｐ偏光光）とに分離する色分離用の第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、１７ｂは、該第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａにより色分離されたＧ光のＳ偏光光を反射する第２の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、もちろん通常の反射ミラーでもよいが、１７ｃは、Ｒ光のＳ偏光光とＢ光のＰ偏光光とを分離する部分と、Ｒ光のＳ偏光光とＢ光のＳ偏光光とＧ光のＰ偏光光とを合成する色合成用の第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタである。その他、図８の実施例構成と同様の構成部については、図８の構成と同じ符号を付してその説明を略す。図９の構成においては、集光レンズ６からはＲ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれのＰ偏光光が出射される。該出射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれのＰ偏光光は、微細周期格子型反射手段１６で反射され、集光レンズ６'を経てＧ光偏光変換用のリターダ２０Ｇに入射される。該Ｇ光偏光変換用のリターダ２０Ｇでは、Ｇ光のＰ偏光光がＳ偏光光に偏光変換される。変換されたＧ光のＳ偏光光は、第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａで反射されて第２の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｂに入射する。Ｇ光のＳ偏光光は、さらに該第２の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｂで反射され、１／４波長位相差板１１ｃを経てＧ光用の反射型表示素子１２Ｇに照射される。該Ｇ光用の反射型表示素子１２Ｇでは、該Ｇ光のＳ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｇ光のＰ偏光光となって出射され、Ｇ光のＰ偏光光は、再び１／４波長位相差板１１ｃを通り、さらに、第２の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｂ、第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａ及び第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃを通って投射レンズユニット１３側に出射される。上記Ｇ光偏光変換用のリターダ２０Ｇで偏光変換されないＲ光とＢ光のＰ偏光光は、第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａを透過して第１のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ１に入射され、ここでＲ光のＰ偏光光がＳ偏光光に偏光変換され、Ｂ光のＰ偏光光はそのまま透過される。偏光変換されたＲ光のＳ偏光光は、第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃに入射されて反射され、１／４波長位相差板１１ｂを通ってＲ光用の反射型表示素子１２Ｒに照射される。該反射型表示素子１２Ｒでは、該Ｒ光のＳ偏光光が映像信号に基づき変調されて、Ｒ光のＰ偏光光となって出射される。該Ｒ光のＰ偏光光は、再び１／４波長位相差板１１ｂを通り、さらに、第１の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ａを透過して、第２のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ２に入射され、ここで、該Ｓ偏光光に偏光変換される。変換された該Ｒ光のＳ偏光光は、第４の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｄで反射され、第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃに入射されて反射され投射レンズユニット１３側に出射される。一方、第１のＲ光偏光変換用のリターダ２０Ｒ１で偏光変換されないＢ光のＰ偏光光は、第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃを透過し、１／４波長��相差板１１ａを経てＢ光用の反射型表示素子１２Ｂに照射される。該Ｂ光用の反射型表示素子１２Ｂでは、該Ｂ光のＰ偏光光が映像信号に基づいて変調されて、Ｂ光のＳ偏光光となって出射される。該Ｂ光のＳ偏光光は、再び１／４波長位相差板１１ａを通り、さらに、第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃで反射し、さらに第４の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｄで反射し、再び第３の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７ｃで反射し、投射レンズユニット１３側に出射される。このように、Ｇ光のＰ偏光光と、Ｒ光及びＢ光のＳ偏光光とが合成されて投射レンズユニット１３に出射され、該投射レンズユニット１３により映像がスクリーン等に拡大投射される。
【００２６】
上記第８の実施例によれば、上記図８に示す第７の実施例の場合と同様に、プリズム型偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムを用いずに、平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタを用いて色分離合成系を構成できるため、部品数を減らし、一層、小形、軽量、簡易、高耐熱性で、かつ組立て作業をし易い構成にできる。その他の効果は、上記図７の場合とほぼ同様である。
【００２７】
図１０は本発明の第９の実施例を示す。
本第９の実施例は、プリズム型偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムを用いない構成において、投射レンズユニットの光軸延長上に設けた１枚の平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタと１枚のダイクロイックミラーにより、色分離及び合成を行うようにした場合の構成例である。
図１０において、１７は、Ｓ偏光光を反射し、Ｐ偏光光を透過させることによって、Ｓ偏光光とＰ偏光光とを分離、または該両偏光光を合成する色分離合成用の微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、１８は、Ｒ光とＧ光を分離、または該両光を合成するダイクロイックミラーである。その他、図７、図８及び図９の実施例構成と同様の構成部については、それぞれと同じ符号を付してその説明を略す。図１０の構成においては、偏光ビームスプリッタ４と１／２波長位相差板４ａによる偏光変換により、集光レンズ６からはＲ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれのＳ偏光光が出射されるものとする。該出射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれのＳ偏光光は、微細周期格子型反射手段１６で反射され、集光レンズ６'を経てＢ光偏光変換用のリターダ２０Ｂに入射される。該Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂでは、Ｂ光のＳ偏光光がＰ偏光光に偏光変換される。変換されたＢ光のＰ偏光光は、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７を透過し、１／４波長位相差板１１ａで偏光方向を揃えられてＢ光用の反射型表示素子１２Ｂに照射される。該反射型表示素子１２Ｂでは、該Ｂ光のＰ偏光光が映像信号に基づいて変調され、Ｂ光のＳ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ａを通り、さらに、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７で反射され、投射レンズユニット１３側に出射される。一方、上記Ｂ光偏光変換用のリターダ２０Ｂで偏光変換されないＲ光及びＧ光のＳ偏光光は、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７で反射され、ダイクロイックミラー１８に入射される。ダイクロイックミラー１８では、ダイクロイック面でＲ光のＳ偏光光とＧ光のＳ偏光光とに分離される（Ｒ光はダイクロイック面で反射、Ｇ光はダイクロイック面を透過）。分離されたＲ光のＳ偏光光は、１／４波長位相差板１１ｂを通って、Ｒ光用の反射型表示素子１２Ｒに照射される。該反射型表示素子１２Ｒでは、該Ｒ光のＳ偏光光が映像信号に基づいて変調され、Ｒ光のＰ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ｂを通り、ダイクロイックミラー１８で反射され、さらに、微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７を透過して、投射レンズユニット１３側に入る。また、上記ダイクロイックミラー１８で分離されたＧ光のＳ偏光光は、１／４波長位相差板１１ｃを通って、Ｇ光用の反射型表示素子１２Ｇに照射される。該反射型表示素子１２Ｇでは、該Ｇ光のＳ偏光光が映像信号に基づいて変調され、Ｇ光のＰ偏光光となって出射され、再び１／４波長位相差板１１ｃを通り、ダイクロイックミラー１８及び微細周期格子型偏光ビームスプリッタ１７を透過して、投射レンズユニット１３側に入る。このように、Ｇ光及びＲ光のＰ偏光光と、Ｂ光のＳ偏光光とが合成されて投射レンズユニット１３に出射され、該投射レンズユニット１３により映像がスクリーン等に拡大投射される。
【００２８】
上記第９の実施例によれば、上記図８に示す第７の実施例や、上記図９に示す第８の実施例の場合と同様に、プリズム型偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムを用いずに、投射レンズユニットの光軸延長上に設けた１枚の平板状の微細周期格子型偏光ビームスプリッタと１枚のダイクロイックミラーにより、色分離合成を行う構成のため、部品数の削減、小形化、軽量化高耐熱性化等を達成できるようになる。特に、構成の簡易化の効果は多面的かつ顕著である。その他の効果は、上記第６の実施例や第７の実施例の場合とほぼ同様である。さらに、ダイクロイックミラー１８と表示素子１２Ｒ、１２Ｇの向きを逆向きに配置して、傾斜配置の収差をキャンセルする方向にすることも可能である。
なお、上記実施例においては、表示素子を１個または３個用いる構成としたが、本発明はこれに限定されない。また、該各実施例では、微細周期格子型偏光素子を、平板状のものとしたが、本発明は、これにも限定されない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、光の利用率を上げ、明るい映像面の映像表示装置を提供できる。また、小形化に適した構成も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】プリズムを取付けた微細周期格子型偏光ビームスプリッタの構成例である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施例を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施例を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施例を示す図である。
【図９】本発明の第８の実施例を示す図である。
【図１０】本発明の第９の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１…光源ユニット、  ２…第１のアレイレンズ、  ３…第２のアレイレンズ、４…偏光ビームスプリッタ、  ４ａ…１／２波長位相差板、  ５、６、６'、８、８ａ、８ｂ、８ｃ、２１ａ、２１ｂ…集光レンズ、  ７…電子的色分離手段、  ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ…偏光板、  １１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…１／４波長位相差板、  １０…ダイクロイックプリズムまたは偏光ビームスプリッタ、  １０Ｇ、１０ＲＢ、１０ＲＧ…プリズム型偏光ビームスプリッタ、  １２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ…反射型表示素子または透過型表示素子、  １３…投射レンズユニット、  １５…リフレクタ、  １６…微細周期格子型反射手段、  １７、１７'、１７''、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ…微細周期格子型偏光ビームスプリッタ、  １８ａ、１８ｂ…ダイクロイックミラー、  ２０Ｒ、２０Ｇ１、２０Ｇ２、２０Ｂ、２０Ｒ１、２０Ｒ２…リターダ、  ２４…電源回路、  ２５…信号処理回路、  ２６…冷却用ファン、  １００…映像表示装置。
【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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【図１０】
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