(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光状態の白色照明光を、第１の波長選択性リターダに入射させ、この第１の波長選択性リターダを通過した光のうち、偏光方向が変化した波長帯域光：Ａと偏光方向が変化しない波長帯域光：ＮＡを、偏光ビームスプリッタにより２光路に分離し、
分離された一方の波長帯域光：Ａを第１のライトバルブへの照明光とし、他方の波長帯域光：ＮＡを色分離素子によってさらに２色の光：ＢおよびＣに分離し、分離された光：Ｂを第２のライトバルブへの照明光とし、光：Ｃを第３のライトバルブへの照明光とし、
上記第１ないし第３のライトバルブに画像を表示し、上記各照明光：Ａ、Ｂ、Ｃを上記画像に従って変調された映像光：ＬＡ、ＬＢ、ＬＣとし、これら各映像光を合成した合成光：ＬＴを、第２の波長選択性リターダを介して偏光子に入射させ、この偏光子を介して結像光学系によりスクリーン上に投射してカラー画像を表示する投影装置であって、
第１の波長選択性リターダと第２の波長選択性リターダが、同一もしくは波長スライド同一の分光特性を持つ素子であり、これら第１および第２の波長選択性リターダの少なくとも一方を、光束光路に対して傾けて配置したことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
直線偏光状態の白色照明光を、第１の波長選択性リターダに入射させ、この第１の波長選択性リターダを通過した光のうち、偏光方向が変化した波長帯域光：Ａと偏光方向が変化しない波長帯域光：ＮＡを、偏光ビームスプリッタにより２光路に分離し、
分離された一方の波長帯域光：Ａを第１のライトバルブへの照明光とし、他方の波長帯域光：ＮＡを時間的色分離手段によって２色の光：ＢおよびＣに時間的に分離し、分離された光：Ｂ、Ｃを交互に第２のライトバルブへの照明光とし、
上記第１のライトバルブに照明光：Ａに対する画像を表示すると共に、第２のライトバルブに照明光：Ｂ、Ｃに対する画像を、上記時間的色分離手段の時間的な色分離に同期して表示し、上記各照明光：Ａ、Ｂ、Ｃを上記画像に従って変調された映像光：ＬＡ、ＬＢ、ＬＣとし、これら各映像光を合成した合成光：ＬＴを、第２の波長選択性リターダを介して偏光子に入射させ、この偏光子を介して結像光学系によりスクリーン上に投射してカラー画像を表示する投影装置であって、
第１の波長選択性リターダと第２の波長選択性リターダが、同一もしくは波長スライド同一の分光特性を持つ素子であり、これら第１および第２の波長選択性リターダの少なくとも一方を、光束光路に対して傾けて配置したことを特徴とする投影装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の投影装置において、
第１及び第２の波長選択性リターダが、赤色帯域の偏光を９０度変換する素子であり、第１、第２の波長選択性リターダの一方を、光束光路に対して傾けて配置したことを特徴とする投影装置。
【請求項４】
請求項３記載の投影装置において
偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、
条件：Ｔｓ＜１−Ｔｐ
を満足し、
光束光路に対して第１の波長選択性リターダが傾けられ、
第１の波長選択性リターダへ、偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光の白色照明光が入射されることを特徴とする投影装置。
【請求項５】
請求項３記載の投影装置において
偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、
条件：Ｔｓ＞１−Ｔｐ
を満足し、
光束光路に対して第１の波長選択性リターダが傾けられ、
第１の波長選択性リターダへ、偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光の白色照明光が入射されることを特徴とする投影装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の投影装置において、
第１及び第２の波長選択性リターダが、青色帯域の偏光を９０度変換する素子であり、第１、第２の波長選択性リターダの一方を、光束光路に対して傾けて配置したことを特徴とする投影装置。
【請求項７】
請求項６記載の投影装置において
偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、
条件：Ｔｓ＞１−Ｔｐ
を満足し、
光束光路に対して第１の波長選択性リターダが傾けられ、
第１の波長選択性リターダへ、偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光の白色照明光が入射されることを特徴とする投影装置。
【請求項８】
請求項６記載の投影装置において、
偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、
条件：Ｔｓ＜１−Ｔｐ
を満足し、
光束光路に対して第１の波長選択性リターダが傾けられ、
第１の波長選択性リターダへ、偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光の白色照明光が入射されることを特徴とする投影装置。
【請求項９】
請求項１〜８の任意の１に記載の投影装置において
第１、第２の波長選択性リターダにおける少なくとも一方の、光束光路に対する傾き角を可変としたことを特徴とする投影装置。
【請求項１０】
請求項１または２記載の投影装置において、
光束光路に対して傾ける波長選択性リターダを、第１の波長選択性リターダとした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、投影装置、より詳細にはライトバルブに画像表示を行い、波長選択性リターダと偏光ビームスプリッタを用いるカラー画像投影用の投影装置に関する。
【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】
液晶パネルは一般には「ライトバルブ」とよばれ、直線偏光した入力光に対する出力光の偏光状態を、画素単位で変化させることができる。
【０００４】
一方、所望の波長帯域の直線偏光における常光線・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「波長選択性リターダ」が知られている。半波長分のリターデーションは「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。
【０００５】
波長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（例えば、ＵＳＰ６１８３０９１号特許明細書）。
【０００６】
このような３枚液晶プロジェクタは「直線偏光状態の白色照明光を、第１の波長選択性リターダに入射させ、第１の波長選択性リターダを通過した光のうち、偏光方向が変化した波長帯域光：Ａと偏光方向が変化しない波長帯域光：ＮＡを偏光ビームスプリッタにより２光路に分離し、分離された一方の波長帯域光：Ａを第１のライトバルブへの照明光とし、他方の波長帯域光：ＮＡを色分離素子によってさらに２色の光：ＢおよびＣに分離し、分離された光：Ｂを第２のライトバルブへの照明光とし、光：Ｃを第３のライトバルブへの照明光とし、第１ないし第３のライトバルブに画像を表示し、各照明光：Ａ、Ｂ、Ｃを上記画像に従って変調された映像光：ＬＡ、ＬＢ、ＬＣとし、これら各映像光を合成した合成光：ＬＴを、第２の波長選択性リターダを介して結像光学系に入射させ、結像光学系によりスクリーン上に投射してカラー画像を表示する投影装置」である。
【０００７】
このような投影装置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、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。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。
【０００８】
そして、現実の偏光ビームスプリッタを用いると、その特性が理想的でないことに起因して「表示される拡大カラー画像における明暗のコントラスト」の低下が生じる。そうすると、上記の如き投影装置の実際においては、上記コントラストをどのように向上させるかが問題となる。
発明者は上記コントラストの向上を目して研究を重ねた結果、第１、第２の波長選択性リターダの「分光特性相互の関係」が、偏光ビームスプリッタの特性と関連してコントラストに影響することを見出した。
【０００９】
また、波長選択性リターダを通過する光束光路に対して、波長選択性リターダを傾けると、波長選択性リターダの分光特性が波長軸上で短波長側へシフトする事実（以下、波長選択性リターダにおける「分光特性シフト効果」という）を、投影画像のコントラスト制御に利用できることを見出した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、波長選択性リターダにおける分光特性シフト効果の利用により、投影装置による投影画像のコントラストを向上させることを課題とする。
【００１１】
また、投影画像におけるコントラストと明るさの何れを優先するかに応じて、コントラストの向上と明るさの向上を選択できるようにすることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の投影装置は「直線偏光状態の白色照明光を、第１の波長選択性リターダに入射させ、この第１の波長選択性リターダを通過した光のうち、偏光方向が変化した波長帯域光：Ａと偏光方向が変化しない波長帯域光：ＮＡを、偏光ビームスプリッタにより２光路に分離し、分離された一方の波長帯域光：Ａを第１のライトバルブへの照明光とし、他方の波長帯域光：ＮＡを色分離素子によってさらに２色の光：ＢおよびＣに分離し、分離された光：Ｂを第２のライトバルブへの照明光とし、光：Ｃを第３のライトバルブへの照明光とし、第１ないし第３のライトバルブに画像を表示し、各照明光：Ａ、Ｂ、Ｃを上記画像に従って変調された映像光：ＬＡ、ＬＢ、ＬＣとし、これら各映像光を合成した合成光：ＬＴを、第２の波長選択性リターダを介して偏光子に入射させ、この偏光子を介して結像光学系によりスクリーン上に投射してカラー画像を表示する投影装置」であって、以下の点を特徴とする。
【００１３】
即ち、第１、第２の波長選択性リターダは互いに「同一もしくは波長スライド同一の分光特性」を持つ素子であり、これら第１および第２の波長選択性リターダの少なくとも一方が「光束光路に対して傾け」て配置される。
【００１４】
請求項２記載の投影装置は「直線偏光状態の白色照明光を、第１の波長選択性リターダに入射させ、この第１の波長選択性リターダを通過した光のうち、偏光方向が変化した波長帯域光：Ａと偏光方向が変化しない波長帯域光：ＮＡを、偏光ビームスプリッタにより２光路に分離し、分離された一方の波長帯域光：Ａを第１のライトバルブへの照明光とし、他方の波長帯域光：ＮＡを時間的色分離手段によって２色の光：ＢおよびＣに時間的に分離し、分離された光：Ｂ、Ｃを交互に第２のライトバルブへの照明光とし、第１のライトバルブに照明光：Ａに対する画像を表示すると共に、第２のライトバルブに照明光：Ｂ、Ｃに対する画像を、時間的色分離手段の時間的な色分離に同期して表示し、各照明光：Ａ、Ｂ、Ｃを上記画像に従って変調された映像光：ＬＡ、ＬＢ、ＬＣとし、これら各映像光を合成した合成光：ＬＴを、第２の波長選択性リターダを介して偏光子に入射させ、この偏光子を介して上記結像光学系によりスクリーン上に投射してカラー画像を表示する投影装置」であって、以下の点を特徴とする。
【００１５】
即ち、第１の波長選択性リターダと第２の波長選択性リターダとが「同一もしくは波長スライド同一の分光特性」を持つ素子であり、第１および第２の波長選択性リターダの少なくとも一方が「光束光路に対して傾け」て配置される。
【００１６】
若干説明を補足する。
「直線偏光状態の白色照明光」は、実質的に直線偏光状態にある白色光で、ライトバルブの照明に供される。この場合の「白色光」は、カラー画像を表示できる成分光を有するものである。
【００１７】
「ライトバルブ」は、透過型のものを用いることもできるが、反射型のものを好適に使用可能である。反射型のライトバルブは、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。
【００１８】
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、これにより画像を表示することができる。
【００１９】
「反射型のライトバルブ」は透過型のものと異なり、ブラックマトリックスが不要であるから、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、明るい画像を表示できる。また、反射型のライトバルブを用いると、偏光ビームスプリッタを「光の分離と合成に共用」できる。
【００２０】
波長選択性リターダにおける「分光特性」は、直線偏光における常光線・異常光線間に「半波長分のリターデーション」を与える効率の、波長に対する特性である。例えば、透過型の波長選択性リターダの場合、これにＰ偏光状態の白色光を透過させたとき、透過光におけるＰ偏光の強度：Ｆ（入射白色光の強度を１として規格化する）を波長：λの関数として表してＦ(λ)とすると、透過光におけるＳ偏光の強度は｛１−Ｆ(λ)｝となる。
【００２１】
このようなＦ(λ)、｛１−Ｆ(λ)｝を「波長選択性リターダの分光特性」と呼ぶのである。従って、第１、第２の波長選択性リターダが同一の分光特性を持つというのは、これらの波長選択性リターダの分光特性：Ｆ(λ)が同一であることを意味する。
【００２２】
また、分光特性が「波長スライド同一」であるとは、一方の波長選択性リターダの分光特性：Ｆ(λ)に対し、他方の波長選択性リターダの分光特性がＦ(λ―Δλ)である場合をいう。
即ち、この他方の波長選択性リターダの分光特性：Ｆ(λ―Δλ)は、波長：Δλ分だけ波長軸方向にスライドさせれば、一方の波長選択性リターダの分光特性：Ｆ(λ)と同一になる。勿論、第１、第２の波長選択性リターダの分光特性が同一あるいは波長スライド同一といっても、２つの分光特性の「数学的な同一性」を言うわけではなく、あくまでも実質的な同一性である。
【００２３】
波長選択性リターダを「光束光軸に対して傾ける」とは、波長選択性リターダに入射する光束の光軸光線に直交する面に対して、波長選択性リターダを傾けることを意味する。
【００２４】
請求項２記載の投影装置における「時間的色分離手段」は、２色の光：ＢおよびＣを含む光束（Ｂ＋Ｃ）を、これら成分光：Ｂ、Ｃに時間的に分離する手段であり、例えば、光：Ｂを透過させ、光：Ｃを遮断（あるいは反射）する第１フィルタと、光：Ｂを遮断（あるいは反射）し、光：Ｃを透過させるような第２フィルタとを、光束（Ｂ＋Ｃ）に対して時間的に交互に切換えるようなものを用いることができる。この時間的色分離手段は、偏光ビームスプリッタと第２のライトバルブとの間に配設することもできるが、後述のように、偏光ビームスプリッタの入射側に設けることもできる。
【００２５】
上記請求項１または２記載の投影装置は「第１及び第２の波長選択性リターダを共に、赤色帯域の偏光を９０度変換する素子とし、第１、第２の波長選択性リターダの一方を光束光路に対して傾けて配置」するように構成することができる（請求項３）。第１、第２の波長選択性リターダの分光特性が「波長スライド同一」である場合には、偏光を旋回される赤色帯域は、互いに波長：Δλ（数１０ｎｍ程度）ずれることになる。
【００２６】
請求項３記載の投影装置においては、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、
条件：Ｔｓ＜１−Ｔｐ
を満足するようにし、光束光路に対して第１の波長選択性リターダを傾け、第１の波長選択性リターダへ「偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光の白色照明光」を入射させるように構成できる（請求項４）。
【００２７】
請求項３記載の投影装置においてはまた、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、
条件：Ｔｓ＞１−Ｔｐ
を満足するようにし、光束光路に対して第１の波長選択性リターダを傾け、第１の波長選択性リターダへ「偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光の白色照明光」を入射させるように構成できる（請求項５）。
【００２８】
上記請求項１または２記載の投影装置は「第１及び第２の波長選択性リターダを共に、青色帯域の偏光を９０度変換する素子とし、第１、第２の波長選択性リターダの一方を光束光路に対して傾けて配置」するように構成することができる（請求項６）。
【００２９】
請求項６記載の投影装置においては、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、
条件：Ｔｓ＞１−Ｔｐ
を満足するようにし、光束光路に対して第１の波長選択性リターダを傾け、第１の波長選択性リターダへ「偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光の白色照明光」を入射させるように構成できる（請求項７）。
【００３０】
請求項６記載の投影装置においてはまた、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、
条件：Ｔｓ＜１−Ｔｐ
を満足するようにし、光束光路に対して第１の波長選択性リターダを傾け、第１の波長選択性リターダへ「偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光の白色照明光」を入射させるように構成できる（請求項８）。
【００３１】
上記請求項１〜８の任意の１に記載の投影装置においては、第１、第２の波長選択性リターダにおける少なくとも一方の、光束光路に対する傾き角を可変とすることができる（請求項９）。
【００３２】
また、請求項１または２記載の投影装置において、光束光路に対して傾ける波長選択性リターダは、第１の波長選択性リターダとすることが好ましい（請求項１０）。
【００３３】
上記請求項４、５、７、８における条件（Ｔｓと１−Ｔｐの大小関係）、偏光変換帯域（波長選択性リターダが偏光を９０度変換する波長領域）、照明光（白色照明光）の偏光状態を一覧に纏めると以下の如くになる。
【００３４】
0004064666.tif 000002
【００３５】
若干付言すると、透過型のライトバルブを用いるときは一般に、照明光を分離する偏光ビームスプリッタと、光を合成する偏光ビームスプリッタが別体に成るが、このような場合は、別体の偏光ビームスプリッタとして、特性が互いに同じもの、即ち「透過率：Ｔｓおよび透過率：Ｔｐ」が互いに同じであるものが用いられる。このような場合、上の説明における「第１の波長選択性リターダへ入射される白色照明光の偏光状態」は、光の分離を行う偏光ビームスプリッタに対する偏光状態を意味する。
【００３６】
反射型のライトバルブを用いるときは、光の分離と合成を同一の偏光ビームスプリッタで行うことができるので、この場合の、透過率：Ｔｓ、Ｔｐや、照明白色光の偏光状態は、この偏光ビームスプリッタについて一義的に定まる。
【００３７】
以下に、この発明の原理と、前述の波長選択性リターダにおける「分光特性シフト効果」につき説明する。
【００３８】
図１（ａ）は、偏光ビームスプリッタと波長選択性リターダを用いた投影装置の１例を説明図的に略示している。図中、符号１０は第１の波長選択性リターダ、符号１２は偏光ビームスプリッタを示す。また、符号１４はダイクロイックプリズム、符号１６、１８、２０は反射型のライトバルブ、符号２２は第２の波長選択性リターダ、符号２４は偏光子をそれぞれ示している。
【００３９】
説明の具体性のため、波長選択性リターダ１０、２４は「赤色帯域の偏光（以下、赤色帯域光と称する）を９０度変換する」機能を持つものとする。
【００４０】
直線偏光状態の白色照明光Ｌ１（説明の具体性のため、偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光状態とする）を第１の波長選択性リターダ１０に入射させると、波長選択性リターダ１０を通過した光は、波長選択性リターダ１０の分光特性により、赤色帯域光：Ａが偏光変換により「偏光方向が９０度旋回」して偏光ビームスプリッタ１２に対してＳ偏光となり、他の波長帯域光（青色・緑色帯域光）：ＮＡは偏光変換されず、当初のＰ偏光状態のまま偏光ビームスプリッタ１２に入射する。
【００４１】
波長選択性リターダ１０を透過後、赤色帯域光：ＡはＳ偏光に偏光変換されているので、偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離膜１２Ａにより反射され、第１のライトバルブ１６への照明光となる。青色・緑色帯域光：ＮＡはＰ偏光状態を保っているので、偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離膜１２Ａを透過してダイクロイックプリズム１４に入射する。
【００４２】
ダイクロイックプリズム１４は「色分離素子」であって、ダイクロイック膜１４Ａにより青色・緑色帯域光：ＮＡを青色帯域光：Ｂと緑色帯域光Ｃとに分離する。分離された青色帯域光：Ｂは第２のライトバルブ１８への照明光となり、緑色帯域光：Ｃは第３のライトバルブ２０への照明光となる。
【００４３】
第１〜第３のライトバルブ１６、１８、２０に「各液晶画素の電圧印加を画像信号に従って制御」して画像を表示すると、電圧の印加された画素では照明光の偏光方向が変化する。即ち、各照明光：Ａ、Ｂ、Ｃは「上記画像に従い（偏光方向の変化として）変調」されて反射され、入射光路を逆進する。
【００４４】
ライトバルブ１６から偏光ビームスプリッタ１２に戻った光は、ライトバルブ１６により「偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光状態に変換」された光成分が偏光ビームスプリッタ１２を透過して赤色映像光：ＬＡとなる。ライトバルブ１８による反射光（青色映像光：ＬＢ）はダイクロイックプリズム１４で反射され、ダイクロイックプリズム１４を透過する（ライトバルブ２０からの）反射光（緑色映像光：ＬＣ）と合成され、偏光ビームスプリッタ１２に入射する。
【００４５】
偏光ビームスプリッタ１２は、ダイクロイックプリズム１４側から入射してくる光のうち、ライトバルブによりＳ偏光状態に変換された光成分を反射する。反射された光は緑色映像光：ＬＢ、青色映像光：ＬＣであり、ライトバルブ１６による赤色映像光：ＬＡと合成されて合成光：ＬＴとなる。
【００４６】
合成光：ＬＴは第２の波長選択性リターダ２２を透過するが、このとき、赤色映像光：ＬＡの偏光状態がＰ偏光状態からＳ偏光状態へ偏光変換され、他の映像光：ＬＢ、ＬＣの偏光状態と揃うことに成る。偏光状態の揃った合成光ＬＴは、偏光子２４を透過し、このとき、ノイズ光として混入しているＰ偏光成分が除去される。
【００４７】
偏光子２４を透過した光Ｌ２は、「結像光学系」である投射レンズ２６に入射し、投射レンズ２６の作用により、図示されないスクリーン上に投影され「拡大カラー画像」として結像する。
【００４８】
図１（ｂ）は、波長選択性リターダ１０における上記分光特性を模式化して示している。即ち、図１（ｂ）の縦軸は変換効率（波長選択性リターダ１０を透過した所定偏光方向の光の分光強度）を示し、横軸は波長を示す。
【００４９】
白色照明光Ｌ１をＰ偏光状態としたとき、実線で示す部分はＰ偏光状態をＳ偏光状態に変換する変換効率（前述のＦ(λ)に対応する）であり、図示のように白色照明光Ｌ１のうち赤色帯域光は偏光方向を９０度旋回されてＳ偏光となる。破線の部分は波長選択性リターダ１０を透過したＰ偏光の強度を表し、前述の｛１−Ｆ(λ)｝に相当する。
【００５０】
入射白色光Ｌ１の偏光状態をＳ偏光にすると、波長選択性リターダ１０を透過した後の光強度分布は、図１（ｂ）においてＳ偏光について破線のようになり、Ｐ偏光について実線のようになる。
【００５１】
図１（ｂ）に符号「ξ」で示す波長領域（緑色帯域と赤色帯域の境界部）では「波長が大きくなるに連れて変換効率（実線）が単調に増大」する。即ち、この波長領域：ξでは「当初のＰ偏光状態の光と、偏光変換されたＳ偏光状態の光とが混在」している。波長領域：ξを「偏光方向を９０度旋回させる中間帯域」と呼ぶ。また、この中間領域において破線と実線の交叉する点：ＣＰを「クロスポイント」と呼ぶ。
【００５２】
現実の波長選択性リターダには、偏光変換した透過光の分光特性に「Ｐ偏光、Ｓ偏光が混在する中間帯域」が必ず存在する。中間帯域：ξを考えると、中間帯域：ξ内の光の一部は「緑色帯域光」として偏光ビームスプリッタ１２を透過し、一部は「赤色帯域光」として偏光ビームスプリッタ１２により反射される。
【００５３】
このように、中間帯域の存在は、偏光変換による「波長に従った色分割」を曖昧にするので、中間帯域の存在がコントラストを低下させる原因となる。
【００５４】
一方において、偏光ビームスプリッタ１２におけるＳ偏光の透過率をＴｓ、Ｐ偏光の透過率をＴｐとすると「種々の入射角の光線に対して、Ｓ偏光の透過率：Ｔｓが０％、Ｐ偏光の透過率：Ｔｐが１００％である偏光ビームスプリッタ」の実現は、設計的にも製造面においても困難であり、偏光ビームスプリッタは一般に、照明光の入射角：０〜十数度の範囲で用いられるので、Ｔｐ、Ｔｓの何れかを優先して特性が良好になるように設計が行われており、例えばＴｓを小さくすることを優先する場合であると０〜十数度の入射角範囲で、Ｔｐを数十％以上、Ｔｓを数％以下に設定するのが一般である。
【００５５】
図１（ａ）に示すような投影装置では、波長選択性リターダ１０、２２における中間帯域の存在と、偏光ビームスプリッタ１２におけるＴｐ、Ｔｓの不完全さとが作用して「フレア光」が発生し、投影画像におけるコントラストを低下させる原因となる。
【００５６】
以下、コントラストの低下を説明する。偏光ビームスプリッタ１２で反射される光（赤色帯域光）と、偏光ビームスプリッタ１２を透過する光（緑色・青色帯域光）を個別的に考える。白色照明光Ｌ１は図の如く、偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光であるとする。
【００５７】
第１の波長選択性リターダ１０を透過した後の光強度の、Ｓ偏光成分：Ａｓ、Ｐ偏光成分：Ａｐは、波長選択性リターダ１０への入射照明光Ｌ１がＰ偏光なので、入射照明光Ｌ１の分光強度分布：Ｗに対し、Ｓ偏光成分はクロス透過率（図１（ｂ）の実線部分）：Ｔ１Ｎ、Ｐ偏光成分はパラレル透過率（図１（ｂ）の破線部分）：Ｔ１Ｐをかけて、それぞれ、以下のようになる。
Ａｓ＝Ｗ・Ｔ１Ｎ  Ａｐ＝Ｗ・Ｔ１Ｐ                        。
【００５８】
すると、偏光ビームスプリッタ１２により反射される光量のＳ偏光成分：Ｂｓ、Ｐ偏光成分：Ｂｐは、上記透過率：Ｔｓ、Ｔｐを用いて、
Ｂｓ＝Ａｓ（１−Ｔｓ）＝Ｗ・Ｔ１Ｎ（１−Ｔｓ）
Ｂｐ＝Ａｐ（１−Ｔｐ）＝Ｗ・Ｔ１Ｐ（１−Ｔｐ）
となり、これらの成分光が赤色用のライトバルブ１６に対する照明光となる。
【００５９】
表示画像が「真黒」となるべき「暗出力時」におけるフレア光を考察する。
赤色用のライトバルブ１６は「暗出力時」には変調されず、照明光がそのままの偏光方向を保って１００％反射されるものとすると、上記成分：Ｂｓ、Ｂｐがそのまま偏光ビームスプリッタ１２に戻る。
【００６０】
暗出力時におけるフレア光としては、この場合、偏光ビームスプリッタ１２を透過して投射レンズ２６側へ向う分のみを考えればよい。すると、ライトバルブ１６から偏光ビームスプリッタ１２に戻り、これを透過するＳ偏光成分：Ｃｓ、Ｐ偏光成分：Ｃｐは、
Ｃｓ＝Ｂｓ・Ｔｓ＝Ｗ・Ｔ１Ｎ（１−Ｔｓ）Ｔｓ
Ｃｐ＝Ｂｐ・Ｔｐ＝Ｗ・Ｔ１Ｐ（１−Ｔｐ）Ｔｐ
となり、これらが第２の波長選択性リターダ２２に入射する。
【００６１】
この入射光（ライトバルブ１６からの光）のうち、第２の波長選択性リターダ２２を通過するＳ偏光成分：Ｄｓ、Ｐ偏光成分：Ｄｐは、波長選択性リターダ２２のクロス透過率：Ｔ２Ｎ、パラレル透過率：Ｔ２Ｐを上記Ｃｓ、Ｃｐにかけてそれぞれ、以下のようになる。
【００６２】
0004064666.tif 000003
これらの光成分は偏光子２４に入射する。
【００６３】
偏光子２４は「明表示光を透過させる」ようにするために、この場合はＳ偏光のみを透過する素子であるから、上記透過光成分のうち、Ｐ偏光成分：Ｄｐはカットされ、Ｓ偏光成分：Ｄｓのみが投射レンズへと向かう。暗出力時を考えているから、このＳ偏光成分：Ｄｓがフレア光の成分になる。
【００６４】
次に、偏光ビームスプリッタ１２を透過した光（緑色帯域光、青色帯域光）について同様の考察を行うと、まず、偏光ビームスプリッタ１２を透過したＳ偏光成分：Ｂｓ’、Ｐ偏光成分：Ｂｐ’は、以下の如くになる。
【００６５】
Ｂｓ’＝Ａｓ・Ｔｓ＝Ｗ・Ｔ１Ｎ・Ｔｓ
Ｂｐ’＝Ａｐ・Ｔｐ＝Ｗ・Ｔ１Ｐ・Ｔｐ
これらの成分光はダイクロイックプリズム１４で２色に分離され、青色、緑色用のライトバルブ１８、２０に対する照明光となる。これら照明光は暗出力時には、ライトバルブ１８、２０それぞれにおいて、入射時の偏光方向を保ったまま反射される。暗出力時においてフレア光となるのは、偏光ビームスプリッタ１２に戻って反射される成分のみを考慮すればよい。
【００６６】
偏光ビームスプリッタ１２により反射されるＳ偏光成分：Ｃｓ’、Ｐ偏光成分：Ｃｐ’は、ライトバルブ１８、２０での反射率を１００％として、それぞれ、
Ｃｓ’＝Ｂｓ’（１−Ｔｓ）＝Ｗ・Ｔ１Ｎ・Ｔｓ（１−Ｔｓ）
Ｃｐ’＝Ｂｐ’（１−Ｔｐ）＝Ｗ・Ｔ１Ｐ・Ｔｐ（１−Ｔｐ）
となる。
【００６７】
これらの成分：Ｃｓ’，Ｃｐ’光が、第２の波長選択性リターダ２２に入射し、第２の波長選択性リターダ２２を透過すると、透過光のＳ偏光成分：Ｄｓ’、Ｐ偏光成分：Ｄｐ’は、それぞれ、
0004064666.tif 000004
これらの成分光のうち、Ｐ偏光成分：Ｄｐ’は偏光子２４でカットされるから、投射レンズ２６へ向うフレア成分は、Ｓ偏光成分：Ｄｓ’のみである。
【００６８】
従って、暗出力時において、第１の波長選択性リターダ１０に入射する白色照明光：Ｌ１のうちでフレア光となるのは、前述のＳ偏光成分：Ｄｓと、直上で算出したＳ偏光成分：Ｄｓ’の和：
0004064666.tif 000005
となる。
【００６９】
この（１）式の右辺括弧内における「Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ」、「Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎ」を考えると、前述の通り、Ｔ１Ｎは波長選択性リターダ１０におけるクロス透過率（図１（ｂ）の実線部分）であり、Ｔ１Ｐはパラレル透過率（図１（ｂ）の破線部分）である。
【００７０】
そこで仮に、第１、第２の波長選択性リターダ１０、２２が同一の分光特性を持ち、この分光特性が図１（ｂ）に示す如きものであるとすると、上記積：Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐは、図１（ｃ）に示すように、波長選択性リターダ２２におけるＰ偏光成分の透過率（破線）と波長選択性リターダ１０におけるＳ偏光成分の透過率（実線）との積になり、同図に斜線を施した部分の面積に等しくなる。
【００７１】
一方、積：Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎは、図１（ｄ）に示すように、波長選択性リターダ１０におけるＰ偏光成分の透過率（実線）と波長選択性リターダ２２におけるＳ偏光成分の透過率（破線）との積になり、同図に斜線を施した部分の面積に等しくなる。
【００７２】
この場合、波長選択性リターダ１０、２２が同一の分光特性を持つことから、積：Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ、Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎは互いに等しくなる。
【００７３】
しかしながら、波長選択性リターダ２２の分光特性を図１（ｂ）に示す如きものとし、波長選択性リターダ１０の分光特性を、図１（ｂ）におけるクロスポイントＣＰが同図の左側（短波長側）へシフトしたようなものであったとすると、積：Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐは、図１（ｅ）に示すように、波長選択性リターダ２２におけるＰ偏光成分の透過率（破線）と波長選択性リターダ１０におけるＳ偏光成分の透過率（実線）との積になり、同図に斜線を施した部分の面積に等しくなる。この面積は、図１（ｃ）に示す「斜線部」の面積よりも大きい。
【００７４】
一方、積：Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎは、図１（ｆ）に示すように、波長選択性リターダ１０におけるＰ偏光成分の透過率（実線）と波長選択性リターダ２２におけるＳ偏光成分の透過率（破線）との積になり、図の場合には０となる。
【００７５】
一方において、（１）式における積：Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ、Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎに乗ぜられる係数：Ｔｓ（１−Ｔｓ）、Ｔｐ（１−Ｔｐ）は、偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離膜１２Ａの特性により定まる。
【００７６】
偏光ビームスプリッタ１２の特性として、Ｓ偏光の反射率を高く（即ち、Ｓ偏光の透過率を低く）し、Ｐ偏光の透過率を数十％として、透過光の消光比を確保する特性（Ｔｓ＜１−Ｔｐを満たすような特性）のものを想定し、例えば、Ｔｓ＝０．０１、Ｔｐ＝０．８の場合を考えて見る。そうすると、
Ｔｓ（１−Ｔｓ）＝０．００９９
Ｔｐ（１−Ｔｐ）＝０．１６
となり、Ｔｓ（１−Ｔｓ）はＴｐ（１−Ｔｐ）の６％程度に過ぎない。
【００７７】
そうすると、暗出力時におけるフレア光の強度を与える（１）式の右辺において、括弧内は「０．００９９・Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ＋０．１６・Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎ）」となるので、Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐはある程度大きくても、Ｔｓ（１−Ｔｓ）の値が０．００９９と小さいので影響は小さい。
【００７８】
一方、Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎの方は、その係数であるＴｐ（１−Ｔｐ）の値が０．１６と大きいため、Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎの値が大きいと、フレア光に対する影響が大きくなる。
【００７９】
この場合、上に例として説明したように「波長選択性リターダ２２の分光特性が図１（ｂ）に示す如きものであり、波長選択性リターダ１０の分光特性が図１（ｂ）におけるクロスポイントＣＰを同図の左側（短波長側）へシフトさせたようなものであって、積：Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ、Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎが、図１（ｅ）、（ｆ）に示す如きものであるとすると、積：Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎは０となるから、（１）式右辺の括弧内は「０．００９９・Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ」となり、積：Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐはある程度大きいが、係数が０．００９９と小さいので、全体としては小さな値となり、フレア光の強度を有効に小さくすることができる。
【００８０】
図１（ｃ）、（ｄ）の場合には、Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ＝Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎであるから、（１）式の右辺の大きさは「２Ｗ｛０．１６９９Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ｝」となる。図１（ｅ）、（ｆ）の場合において、Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐの大きさが、仮に、図１（ｃ）におけるＴ１Ｎ・Ｔ２Ｐの２倍の大きさであったとしても、（１）式の右辺の大きさは、０．０１９８Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐとなり、図１（ｃ）、（ｄ）の場合の１２％に過ぎない。
【００８１】
即ち、偏光反射ビームスプリッタ１２が特性「Ｔｓ＜１−Ｔｐ」を満足する場合において、白色照明光Ｌ１を偏光ビームスプリッタ１２に対しＰ偏光で入射させる場合には、第２の波長選択性リターダ２２の分光特性に対し、第１の波長選択性リターダ１０の分光特性として「第２の波長選択性リターダ２の分光特性を短波長側へシフトさせたもの」を用いれば、フレア光の強度を有効に軽減できることになる。
【００８２】
上には、白色照明光Ｌ１を偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光の状態で入射させた場合を説明した。図１（ａ）の構成において、白色照明光Ｌ１を偏光ビームスプリッタ１２に対してＳ偏光で入射させた場合を考えると、上記と同様の考察により（計算過程は上記の場合と同様なので省略する）、上記の（１）式に対応するフレア光の式は次のようになる。
【００８３】
0004064666.tif 000006
となる。
【００８４】
この値は、白色照明光をＰ偏光で入射させた場合の（１）式において、積：Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｐ、Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎに掛かる係数：Ｔｐ（１−Ｔｐ）、Ｔｓ（１−Ｔｓ）を入れ替えたものとなっている。
【００８５】
この場合、偏光ビームスプリッタの特性として上記と同様、Ｔｓ＜（１−Ｔｐ）の場合を考えると、係数の大小関係はＴｐ（１−Ｔｐ）＜＜Ｔｓ（１−Ｔｓ）であるから、Ｔｓ（１−Ｔｓ）を係数とする積：Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｎを小さくするようにすればよく、これを実現するには、第２の波長選択性リターダ２２の分光特性として「第１の波長選択性リターダ１０の分光特性を短波長側へシフトさせたもの」を用いることにより、（２）式の値を小さくしてフレア光の強度を有効に低減化できる。
【００８６】
上には、偏光ビームスプリッタ１２の特性が「Ｔｓ＜（１−Ｔｐ）」である場合を説明したが、上記特性の大小関係が逆の場合、即ち「Ｔｓ＞（１−Ｔｐ）」である場合には、上記と逆になる。即ちこの場合、偏光ビームスプリッタ１２へ白色照明光をＰ偏光で入射させるときには、第２の波長選択性リターダ２２の分光特性として「第１の波長選択性リターダ１０の分光特性を短波長側へシルトさせたもの」を用いることによりフレア光の強度を有効に低減化でき、白色照明光をＳ偏光で入射させるときは、第１の波長選択性リターダ１０の分光特性として「第２の波長選択性リターダ２２の分光特性を短波長側へシフトさせたもの」を用いることによりフレア光の強度を有効に低減化できる。
【００８７】
図１（ａ）に示す如き装置構成において、波長選択性リターダ１０、２２の分光特性として「青色帯域の偏光を９０度変換」する場合を考えて見ると、この場合には、フレア光の強度を有効に軽減させるには、以下のようにすれば良い。
【００８８】
即ち、偏光ビームスプリッタ１２の特性が「Ｔｓ＞（１−Ｔｐ）」である場合、白色照明光をＰ偏光で入射させる場合には、第１の波長選択性リターダ１０の分光特性として「第２の波長選択性リターダ２２の分光特性を短波長側へシフトさせたもの」を用いることによりフレア光の強度を有効に低減化でき、白色照明光をＳ偏光で入射させる場合には、第２の波長選択性リターダ２２の分光特性として「第１の波長選択性リターダ１０の分光特性を短波長側へシフトさせた」ものを用いることによりフレア光の強度を有効に低減化できる。
【００８９】
また、偏光ビームスプリッタ１２の特性が「Ｔｓ＜（１−Ｔｐ）」である場合、白色照明光をＰ偏光で入射させる場合には、第２の波長選択性リターダ２２の分光特性として「第１の波長選択性リターダ１０の分光特性を短波長側へスライドさせたもの」を用いることによりフレア光の強度を有効に低減化でき、白色照明光をＳ偏光で入射させる場合には、第１の波長選択性リターダ１０の分光特性として「第２の波長選択性リターダ２２の分光特性を短波長側へシフトさせたもの」を用いることによりフレア光の強度を有効に低減化できる。
【００９０】
このように、図１（ａ）の如き構成の投影装置において、偏光ビームスプリッタの特性と白色照明光の偏光状態がＰ偏光かＳ偏光かに応じて、第１及び第２の波長選択性リターダの分光特性を相互に「波長シフト」した関係とすることにより、「暗出力時におけるフレア光強度を有効に軽減してコントラストを向上させる」ことができることを説明した。
【００９１】
従って、このような原理を適用するには、第１及び第２の波長選択性リターダとして、互いに「波長スライド同一」の分光特性を持つものを組合せればよいことになるが、この発明においては、第１、第２の波長選択性リターダとして、分光特性が同一のものあるいは波長スライド同一なものを組合せ、且つ、一方若しくは双方の波長選択性リターダを「光束光路に対して傾ける」ことにより生じる「分光特性シフト効果」を利用してコントラストの向上を図るのである。
【００９２】
分光特性シフト効果は「光束光路に対して波長選択性リターダを傾けると、このリターダの持つ分光特性が、その形状（波長を横軸に、変換効率を横軸にとって示した形状）を保ったまま、短波長側へシフトする」現象である。
【００９３】
具体的な１例として、図２（ａ）に、緑色帯域の偏光を９０度偏光させる分光特性をもった波長選択性リターダを光束光路に対して傾けたときの分光特性２−１（傾け角：０）、２−１（傾け角：２０度）、２−３（傾け角：３０度）を示している。傾け角の増大に伴ない、分光特性が形状同一性を保ちつつ短波長側へシフトする様子がわかる。
【００９４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す波長選択性リターダに対する傾け角（光束光路の入射角度）と「分光特性のシフト量（波長シフト量）」との関係を示している。
分光特性シフト効果は、特定の波長選択性リターダに特有の現象ではなく、波長選択性リターダ一般に対する一般的な現象である。分光特性シフト効果による分光特性のシフト量は、波長選択性リターダの設計に依存する。
【００９５】
上に説明した「フレア光の軽減によるコントラストの向上」を実現する上において、第１、第２の波長選択性リターダの分光特性を互いに波長方向にスライドさせることが必要であり、図１（ａ）の如き構成で、これを実現しようとすると、波長選択性リターダ相互の「分光特性のシフト量」を設計上定め、このようなシフト量で分光特性が互いにシフトした１対の波長選択性リターダを作成する必要がある。
【００９６】
これに対し「分光特性シフト効果」を利用すると、予め作成した同一の分光特性を持つ１対の波長選択性リターダを組合せ、一方若しくは双方のリターダを光束光路に対して傾け、傾け角を調整することにより、容易に、フレア光強度を最小にできるような状態を実現することができる。
【００９７】
また、互いに「波長スライド同一」である１対の波長選択性リターダを組み合わせると、分光特性シフト効果を利用することにより、より広い波長領域で波長選択性リターダ間の分光特性のシフト量調整を容易に行うことができる。
【００９８】
１対の波長選択性リターダは上記のように、双方を光束光路に対して傾けることもできるが、傾け角の調整の面倒を考えると、一方の波長選択性リターダのみを傾けるのが好ましい。その場合、投射レンズに近い側の第２の波長選択性リターダを傾けると、結像光束に非点収差が発生するので「第２の波長選択性リターダと同一光路長（光学的厚さ）を有する平行平板を逆に傾斜させることで非点収差をキャンセルさせる」等、非点収差の影響を加味した装置設計が必要であり、投射レンズのバックフォーカスを大きくなったりすることを考慮すると、入射側に用いられる第１の波長選択性リターダを傾ける方が好ましい（請求項１０）。
【００９９】
このように、第１の波長選択性リターダを傾ける場合、波長選択性リターダが「赤色帯域の偏光を９０度変換する素子」のときは、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、条件：Ｔｓ＜１−Ｔｐを満足する場合には、偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光の白色照明光を入射させればよく（請求項４）、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、条件：Ｔｓ＞１−Ｔｐを満足する場合には、偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光の白色照明光を入射させればよい（請求項５）。
【０１００】
また、波長選択性リターダが「青色帯域の偏光を９０度変換する素子」である場合であれば、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、条件：Ｔｓ＞１−Ｔｐを満足する場合には、Ｐ偏光の白色照明光を入射させ、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光及びＳ偏光の透過率：Ｔｐ及びＴｓが、条件：Ｔｓ＜１−Ｔｐを満足する場合には、偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光の白色照明光を入射させるようにすれば、第１の波長選択性リターダを傾けることにより（請求項７、請求項８）、コントラストの向上を図ることができる。
【０１０１】
次ぎに、この発明の他の課題である「投影画像の明るさの向上」につき説明する。上に暗出力時におけるフレア光の強度を説明したが、同様の考察を明出力について行うと、以下のようになる。
【０１０２】
先の説明と同様、図１（ａ）の装置構成を例に取ると、Ｐ偏光照明（白色照明光を偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光状態で入射させる）の場合の偏光ビームスプリッタ１２による反射光の、Ｓ偏光成分：Ｂｓ、Ｐ偏光成分：Ｂｐはそれぞれ、
Ｂｓ=Ａｓ（１−Ｔｓ）＝Ｗ・Ｔ１Ｎ（１−Ｔｓ）
Ｂｐ=Ａｐ（１−Ｔｐ）＝Ｗ・Ｔ１Ｐ（１−Ｔｐ）
となり、明出力では、ライトバルブ１６により偏光方向を変えられて反射されるので、ライトバルブ１６による反射光の、Ｓ偏光成分：ＲＢｓ、Ｐ偏光成分：ＲＢｐは、上記ＢｓとＢｐを入れ替え、ライトバルブ１６の変換効率：ηを乗じたもの、即ち、
ＲＢｐ＝Ｂｓ・η  ＲＢｓ＝Ｂｐ・η
となる。
【０１０３】
明出力では、偏光ビームスプリッタ１６を通過する分だけを考えればよく、Ｓ偏光成分：ＲＢｓには透過率Ｔｓ、Ｐ偏光成分：ＲＢｐにはＴｓを乗じて、
Ｃｓ＝ＲＢｓ・Ｔｓ＝Ｂｐ・η・Ｔｓ＝Ｗ・Ｔ１Ｐ（１−Ｔｐ）Ｔｓ・η
Ｃｐ＝ＲＢｐ・Ｔｐ＝Ｂｓ・η・Ｔｐ＝Ｗ・Ｔ１Ｎ（１−Ｔｓ）Ｔｐ・η
の光が偏光ビームスプリッタ１２を透過して、第２の波長選択性リターダ２２に入射する。
【０１０４】
第２の波長選択性リターダ２２を通過するＳ偏光成分：Ｄｓ、Ｐ偏光成分：Ｄｐはそれぞれ、
0004064666.tif 000007
となり、偏光子２４に入射するが、偏光子２４は明出力光を透過させるように、この場合はＳ偏光のみを透過させる素子であるから、上記成分：Ｄｐはカットされて、成分：Ｄｓのみが投射レンズ２６へ向かう。
【０１０５】
偏光ビームスプリッタ１２を透過した光成分：ＮＡ（緑色・青色帯域光）について同様の考察を行うと、
Ｂｓ’=Ａｓ・Ｔｓ＝Ｗ・Ｔ１Ｎ・Ｔｓ
Ｂｐ’=Ａｐ・Ｔｐ＝Ｗ・Ｔ１Ｐ・Ｔｐ
の光がダイクロイックプリズム１４へとむかい、ダイクロイックプリズム１４で２色に分離され、ライトバルブ１８、２０に対する照明光になる。これらライトバルブ１８、２０で偏光方向を変換されて反射される光のうち、投射レンズ２６へ向う成分は、偏光ビームスプリッタ１２で反射される成分であり、偏光ビームスプリッタ１２による反射成分は、Ｐ偏光成分、Ｓ偏光成分につき、
Ｃｓ’＝Ｂｐ’（１−Ｔｓ）η＝Ｗ・Ｔ１Ｐ・Ｔｐ（１−Ｔｓ）η
Ｃｐ’＝Ｂｓ’（１−Ｔｐ）η＝Ｗ・Ｔ１Ｎ・Ｔｓ（１−Ｔｐ）η
となる。
【０１０６】
これらの光が第２の波長選択性リターダ２２に入射するが、第２の波長選択性リターダ２２を通過するＳ偏光成分：Ｄｓ’、Ｐ偏光成分：Ｄｐ’は、
0004064666.tif 000008
となる。
【０１０７】
これらのうち偏光子２４によりＰ偏光成分：Ｄｐ’がカットされ、Ｓ偏光成分：Ｄｓ’が投射レンズ２６へ向かう。
【０１０８】
従って、投射レンズ２６へ向う全光量は、
0004064666.tif 000009
となり、明出力光の光量は、偏光ビームスプリッタ１２の特性（Ｔｓ、Ｔｐ）と、第１、第２の波長選択性リターダ１０、２２の分光特性をそれぞれ乗じたものに依存している。
【０１０９】
（３）式は、右辺括弧内における（Ｔ１Ｐ・Ｔ２Ｐ＋Ｔ１Ｎ・Ｔ２Ｎ）が最大となるとき最大となるが、このことは、明出力光が「第１および第２の波長選択性リターダの分光特性が同一」であるときに最大となることを意味している。
【０１１０】
Ｓ偏光入射について、上記と同様の考察を行うと、（３）式に対応するものとして、
0004064666.tif 000010
が得られるが、この（４）式は（３）式と同じである。
【０１１１】
即ち、投影画像の明るさは照明光の偏光方向には左右されず、第１、第２の波長選択性リターダ１０、２２が同一の偏光特性を持つときに最大となる。
【０１１２】
投影画像の表示が行われる状況は一律ではなく、表示される環境が明るい場合には「コントラストは多少低くても、明るい画像」が求められるし、暗い室内で投影画像を表示する場合には、よりコントラストの高い画像の投影が望まれる。
【０１１３】
従って、第１、第２の波長選択性リターダにおける少なくとも一方の、光束光路に対する傾き角を可変にする（請求項９）と、コントラストを優先するときは、第１及び／または第２の波長選択性リターダの傾きを調整して、前述したフレア光強度の小さいコントラストの高い画像を投影し、投影画像の明るさを優先するときは、傾き角を０として第１、第２の波長選択性リターダの分光特性が同一となるようにすることにより、明るい画像を投影できるようになる。
【０１１４】
また、明るさを「より優先」したい場合は偏光子２４を取り外せるようにすれば、より光利用効率を高くすることができる。偏光子２４を取り外すと、結像光路中の平板が無くなるため、ライトバルブと投射レンズとの間の光路長がずれるが、偏光子を取り外した後に、ガラス部材などの平行平板を挿入することにより上記光路長のずれを補正することができる。
【０１１５】
上に説明した「偏光ビームスプリッタの特性」は説明の簡単のために単純化しているが、実際は蒸着やスパッタリングなどによる薄膜製造技術により作成可能な性能としては制約が生じ、細かなリップルやうねりがある。この発明に用いる偏光ビームスプリッタの特性としては、照明ランプの発光スペクトルに応じ、また、波長選択性リターダの特性にあわせて、フレア光を低減できるように最適設計すればよく、照明ランプの発光スペクトルにあわせた主波長で前述の条件を満たせば十分である。
【０１１６】
具体的には「照明ランプの各波長に対する発光エネルギーと、偏光ビームスプリッタの偏光分離膜の特性を、各波長毎に掛け合わせた値」を波長について積分した値で比較すればよく、使用する光源の波長に応じ、最適な分光特性とすればよい。
【０１１７】
即ち、照明ランプの発光強度分布をＥ(λ)としたとき、例えば、請求項４記載の場合の例であると、偏光ビームスプリッタに要求される「条件：Ｔｓ＜１−Ｔｐ」を満足する特性は、
∫Ｅ(λ)Ｔｓ(λ）ｄλ＜∫Ｅ(λ)（１−Ｔｐ(λ）)ｄλ            （５）
あるいは、さらに比視感度関数：ｖ(λ) を加えて
∫Ｅ(λ)Ｔｓ(λ)ｖ(λ)ｄλ＜∫Ｅ(λ)(１−Ｔｐ(λ))ｖ(λ)ｄλ  （６）
の関係に置き換えればよい。他の場合も同様である。なお、上記（６）、（７）式において、積分領域は「可視領域」である。
【０１１８】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施の形態を説明する。繁雑をさけるため、混同の虞がないと思われるものについては、全図面を通じて同一の符号を用い、既に、図１において説明したものについては説明を省略する。
【０１１９】
図３に示す実施の形態は、偏光ビームスプリッタ１２の透過率：Ｔｓ、Ｔｐが条件：Ｔｓ＞（１−Ｔｐ）を満足するものであり、白色照明光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光として入射する。第１及び第２の波長選択性リターダ１０、２２は赤色帯域の偏光を９０度変換する素子で「同一の分光特性」を有する。
【０１２０】
この実施の形態では、第２の波長選択性リターダ２２を光束光路に対して傾けることにより「分光特性シフト効果」により、その分光特性を「波長選択性リターダ１０の分光特性に対して短波長側」へシフトさせることにより、投影画像のコントラスト向上を図っている。
【０１２１】
なお、図３において、符号１５は、ライトバルブ１８、２０に対するライトバルブ１６の光路長を調整するための透明平行平板を示している。
【０１２２】
図４に示す実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１２の透過率：Ｔｓ、Ｔｐが条件：Ｔｓ＜（１−Ｔｐ）を満足するものであり、白色照明光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光として入射する。第１及び第２の波長選択性リターダ１０、２２は、赤色帯域の偏光を９０度変換する素子で「同一の分光特性」を有する。
【０１２３】
この実施の形態では、第１の波長選択性リターダ１０を光束光路に対して傾けることにより「分光特性シフト効果」により、その分光特性を「波長選択性リターダ２２の分光特性に対して短波長側」へシフトさせることにより、投影画像のコントラスト向上を図っている（請求項４）。
【０１２４】
図５に示す実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１２の透過率：Ｔｓ、Ｔｐが条件：Ｔｓ＞（１−Ｔｐ）を満足するものであり、白色照明光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１２に対してＳ偏光として入射する。第１及び第２の波長選択性リターダ１０、２２は、赤色帯域の偏光を９０度変換する素子で「同一の分光特性」を有する。
【０１２５】
この実施の形態では、第１の波長選択性リターダ１０を光束光路に対して傾けることにより「分光特性シフト効果」により、その分光特性を「波長選択性リターダ２２の分光特性に対して短波長側」へシフトさせることにより、投影画像のコントラスト向上を図っている（請求項５）。
【０１２６】
図６に示す実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１２の透過率：Ｔｓ、Ｔｐが条件：Ｔｓ＞（１−Ｔｐ）を満足するものであり、白色照明光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光として入射する。第１及び第２の波長選択性リターダ１０、２２は、青色帯域の偏光を９０度変換する素子で「同一の分光特性」を有する。
【０１２７】
符号１４０は、偏光ビームスプリッタ１２を透過した光を、赤色帯域光と緑色帯域光とに分離するダイクロイックプリズム（色分離素子）、符号１５Ａは、ライトバルブ１６、２０に対して、ライトバルブ１８の光路長を調整するための透明平行平板を示している。
【０１２８】
この実施の形態では、第１の波長選択性リターダ１０を光束光路に対して傾けることにより「分光特性シフト効果」により、その分光特性を「波長選択性リターダ２２の分光特性に対して短波長側」へシフトさせることにより、投影画像のコントラスト向上を図っている（請求項７）。
【０１２９】
図６の実施の形態において、偏光ビームスプリッタ１２の透過率：Ｔｓ、Ｔｐが条件：Ｔｓ＜（１−Ｔｐ）Ｔｐを満足するものである場合には、図６の構成において、白色照明光Ｌ１を偏光ビームスプリッタ１２に対してＳ偏光状態で入射させるようにすれば、第１の波長選択性リターダ１０を光束光路に対して傾けることにより「分光特性シフト効果」により、その分光特性を「波長選択性リターダ２２の分光特性に対して短波長側」へシフトさせることにより、投影画像のコントラスト向上を図ることができる（請求項８）。
【０１３０】
図３〜図６に示した実施の形態においては、色分離素子としてのダイクロイックプリズム１４、１４０は、そのダイクロイック膜が光束光路に対し４５度方向に傾斜し、各色光を互いに９０度をなすように分離するものであった。
【０１３１】
色分離素子における色分離性能をさらに向上させるために、入射角度を３０度、１５度等の「より低い入射角度」を実現するようにダイクロイック膜を設定してもよい。
【０１３２】
図７は、このような場合の実施の１形態を示している。
図５の実施の形態の変形例として説明すると、この例は、ダイクロイック膜への入射角を１５度に設定した場合の例である。
「色分離素子」は３つのプリズム部分１４−１、１４−２、１４−３で構成され、プリズム部分１４−２と１４−３との境界面にダイクロイック膜１４Ｂが形成されている。偏光ビームスプリッタ１２側から入射する光は、プリズム部分１４−１、１４−２を透過し、ダイクロイック膜１４Ｂで２色の光に分離される。
【０１３３】
ダイクロイック膜１４Ｂを透過した光はプリズム部分１４−３を透過して第３のライトバルブ２０を照明し、反射されて入射光路を逆進して偏光ビームスプリッタ１２に戻る。
【０１３４】
プリズム部分１４−１との間に空気間隙ＡＧを設けられたプリズム部分１４−２は、ダイクロイック膜１４Ｂで反射された光を、空気間隙ＡＧ側表面で全反射するように、硝材・空気間隙ＡＧの傾斜角度を設定されており、全反射した光でライトバルブ１８を照明する。もちろん、光路長に余裕があれば、空気間隙部を持たせない構成とすることができる。
【０１３５】
図８は、請求項２記載の投影装置の、実施の１形態を示している。
直線偏光状態の白色照明光Ｌ１を、第１の波長選択性リターダ１０に入射させ、この第１の波長選択性リターダ１０を通過した光のうち、偏光方向が変化した波長帯域光：Ａと偏光方向が変化しない波長帯域光：ＮＡを、偏光ビームスプリッタ１２により２光路に分離し、分離された一方の波長帯域光：Ａを第１のライトバルブ１６への照明光とし、他方の波長帯域光：ＮＡを時間的色分離手段１７によって２色の光：ＢおよびＣに時間的に分離し、分離された光：Ｂ、Ｃを交互に第２のライトバルブ２０Ａへの照明光とし、第１のライトバルブ１６に照明光：Ａに対する画像を表示すると共に、第２のライトバルブ２０Ａに照明光：Ｂ、Ｃに対する画像を、時間的色分離手段１７の時間的な色分離に同期して表示し、各照明光：Ａ、Ｂ、Ｃを画像に従って変調された映像光：ＬＡ、ＬＢ、ＬＣとし、これら各映像光を合成した合成光：ＬＴを、第２の波長選択性リターダ２２を介して偏光子２４に入射させ、この偏光子２４を介して結像光学系２６によりスクリーン上に投射してカラー画像を表示する。
【０１３６】
第１の波長選択性リターダ１０と第２の波長選択性リターダ２２とは「同一もしくは波長スライド同一の分光特性」を持つ素子であり、第１および第２の波長選択性リターダの少なくとも一方が「光束光路に対して傾け」て配置される。
【０１３７】
図４に示した実施の形態の変形例として説明すると、偏光ビームスプリッタ１２の透過率：Ｔｓ、Ｔｐは条件：Ｔｓ＜（１−Ｔｐ）を満足し、白色照明光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光として入射する。第１及び第２の波長選択性リターダ１０、２２は赤色帯域の偏光を９０度変換する素子で「同一の分光特性」を有する。
【０１３８】
そして、図示の如く、第１の波長選択性リターダ１０を光束光路に対して傾けることにより「分光特性シフト効果」により、その分光特性を「波長選択性リターダ２２の分光特性に対して短波長側」へシフトさせることにより、投影画像のコントラスト向上を図っている。
【０１３９】
時間的色分離手段１７は、偏光ビームスプリッタ１２を透過した２色の光：青色帯域光と緑色帯域光を時間的に分離する手段であり、青色帯域光を透過させ、緑色帯域光を遮断する第１フィルタと、青色帯域光を遮断し、緑色帯域光を透過させるような第２フィルタとを高速回転させ、ライトバルブ２０Ａに入射する照明光を青色帯域光・緑色帯域光に高速で交互に切換えるようになっている。
【０１４０】
ライトバルブ２０Ａには、照明光が青色帯域光であるときは青色画像を、照明光が緑色帯域光であるときは緑色画像を表示する。
【０１４１】
「時間的色分離手段」は、偏光ビームスプリッタ１２とライトバルブ２０Ａの間に設ける必要は必ずしも無く、時間的色分離手段を偏光ビームスプリッタ１２への白色照明光の入射側に設けるようにしても良い。
【０１４２】
この場合には、例えば、マゼンタ光（青色帯域光と赤色帯域光）を透過させ、緑色帯域光を遮断するフィルタと、緑色帯域光を透過させ、マゼンタ光を遮断するフィルタとを、白色照明光に対して時間的に切り換えることにより、偏光ビームスプリッタ１２へ入射する光を、マゼンタ光と緑色帯域光とに分離するようにできる。偏光ビームスプリッタ１２に入射したマゼンタ光のうち、赤色帯域光は偏光ビームスプリッタ１２により青色帯域光と分離されるので、結局、ライトバルブ２０Ａに入射する光は、青色帯域光と緑色帯域光に時間的に分離される。
【０１４３】
時間的色分離手段を、偏光ビームスプリッタの入射側に設ける場合、黄色光（赤色帯域光と青色帯域光）を透過させ、緑色帯域光を遮断するフィルタと、黄色光を遮断し、緑色帯域光を透過させるフィルタとを、白色照明光に対して時間的に切り換えることによっても、上記と同様の結果が得られる。
【０１４４】
白色照明光の光源ランプが、例えば、超高圧水銀ランプであるような場合、発光スペクトルにおける赤色帯域光の輝度が不足しがちであり、他の色の光とのバランスをとる上でも、赤色帯域光が、常にライトバルブ１６に対して照射されているようにするためには、マゼンタ光を透過させ、緑色帯域光を遮断するフィルタと、黄色光を透過させ、青色光を遮断するフィルタとを、白色照明光に対して時間的に切り換えるようにすればよく、このようにすれば、時間的色分離手段を偏光ビームスプリッタ１２とライトバルブ２０Ａとの間に配設したのと同じ効果を得ることができる。
【０１４５】
時間的色分離手段としては、上記の「フィルタを高速切り換えするもの」の他に、例えば、ＳＩＤ  ’００  ｄｉｇｅｓｔ．Ｖｏｌ３１，Ｐ９２に記載された「カラースイッチ」という色選択性透過素子を用いることもできる。
【０１４６】
図９は、図５の実施の形態の変形例を示している。
この例では、明るさを「より優先」したい場合に、偏光子２４を結像光路外に取り外せるようにし、光利用効率をより高めるようにしたものである。偏光子２４は、図９（ｂ）に示すように、透明なダミー平行平板２５と一体に形成されている。ダミー平行平板２５は、偏光子２４を結像光路外に取り外した際の「結像光路におけるライトバルブと投射レンズとの間の光路長のずれ」を補正するように構成されている。
【０１４７】
偏光子２４とダミー平行平板２５との切り換えは、ユーザによる手動によって行うようにしても良いし、適宜の駆動手段により行うようにしても良い。切り換えには、スライド移動、回転移動、その他の切り換え方式を適宜利用できる。あるいは、偏光子２４やダミー平行平板２５をそれぞれ、ホルダ等の保持部材に固定し、投影装置外から保持部材ごと完全に取り外し、あるいは交換可能なようにしておいても良い。
【０１４８】
偏光子２４とダミー平行平板２５とを切り換えることは、図５の実施の形態のみならず、上に説明した各実施の形態（図１（ａ）の物を含む）の場合にも、適用できることは言うまでもない。
【０１４９】
上に説明してきた投影装置に用いられる光源には、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が用いられる。効率よく照度を得られるように、リフレクターで反射集光させてもよい。
【０１５０】
偏光変換器は、従来からある偏光ビームスプリッタアレイと波長板を組み合わせた偏光変換器で構成され、一方向の偏光方向に効率よく変換される偏光変換器を用いても良い。
【０１５１】
さらに、偏光度を向上させ、コントラスト性能を確保したい場合は、入射光の偏光変換器の後に直線偏光子を挿入したり、偏光ビームスプリッタを用いたりして偏光度を向上させると効果的である。とくに、偏光ビームスプリッタを用いた場合は、直線偏光子であった場合は光吸収のために発熱し、性能を低下させる場合もあるが、偏光ビームスプリッタでは不要な偏光成分を反射あるいは透過させ、スプリッタ内に蓄積させないため、光吸収による発熱を極力抑えることが可能となる。ＵＳＰ６２３４６３４記載のWire-Grid  Polarizer（グリット偏光子）といわれるプレートタイプの偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【０１５２】
もちろん、このような偏光子は、照明レンズ側のみならず投射レンズ側に配置してもよい。また、グリット偏光子は、照明光と投影光の光路分離合成用として用いてもよい。ライトバルブを効率よく照明する光学系としての照明用集光素子は、インテグレータと呼ばれるフライアイレンズの組合せでライトバルブへ照射される照度ムラを低減させる集光素子や、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。
【０１５３】
必要に応じて偏光変換器を構成する偏光ビームスプリッタアレイピッチにあわせたレンズアレイを組み合わせた構成などを採用できる。また、光源として、より高出力レーザ光源など、偏光性の高い光源を用いることが可能である場合は、偏光変換器を省略することも可能である。
【０１５４】
【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投影装置を実現できる。この発明の投影装置は、上述の如く、投影画像におけるコントラストを有効に高めることができる。
【０１５５】
また、必要に応じ、あるいは所望により、コントラストに優先して投影画像の明るさを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１対の波長選択性リターダにおいて、一方の分光特性を他方の分光特性に対して短波長側へシフトさせることにより、投影画像におけるフレア光強度を減少できることを説明するための図である。
【図２】波長選択性リターダの分光特性シフト効果を説明するための図である。
【図３】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】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】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】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】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８】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９】投影画像の明るさをより優先させるために、偏光子を結像光路外に取り外せるようにした実施の形態の１例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０      波長選択性リターダ
１２      偏光ビームスプリッタ
１４      ダイクロイックプリズム
１６      ライトバルブ
１８      ライトバルブ
２０      ライトバルブ
２２      波長選択性リターダ
２４      偏光子
２６      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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