(57)【要約】【課題】偏光ビームスプリッタにおいて偏光分離機能を持つ平行平板層で発生する非点隔差を簡単な構成により抑制できるようにする。【解決手段】偏光ビームスプリッタ１００Ａは、偏光分離機能を持つ厚みｔ_106A ，屈折率Ｎ_106A の第１平行平板層１０６Ａと、厚みｔ_108A ，屈折率Ｎ_108A の第２平行平板層１０８Ａを、屈折率Ｎｐのガラスプリズム１０２，１０４に挟み込んだ構造にする。第２平行平板層１０８Ａは、第１平行平板層１０６Ａで発生する非点隔差を補正する補正用平行平板層として機能する。屈折率差（Ｎ_106A −Ｎｐ），（Ｎ_108A −Ｎｐ）の積が負となるように設定する。各平行平板層１０６Ａ，１０８Ａによる非点隔差Ａｓ_106A ，Ａｓ_108A を加算した値の絶対値が、反射型パネルの画素ピッチδで投影レンズのＦナンバーＦにおける焦点深度Ｆδよりも小さくなるように光学定数を設定する。【選択図】図３
2009047819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状体の側面として、光の入射面または出射面となる第１、第２の端面、および対向面を有する第１および第２のプリズムと、
前記第１および第２のプリズムの前記対応面の間に平行に配置された少なくとも２枚の平行平板層を備え、
前記少なくとも２枚の平行平板層の内の１つは入射光を偏光分離する第１平行平板層であり、
前記第１および第２のプリズムの基材の屈折率をＮｐ、前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つを除く各平行平板層による合成の屈折率をＮａ、前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つの屈折率をＮｂとしたとき、
（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＜０
を満たすことを特徴とする偏光ビームスプリッタ。
【請求項２】
前記第１平行平板層は、平板基板と、当該平板基板の一方の面に可視光の波長よりも十分微細な周期で縞状に形成された金属格子とを具備し、当該金属格子の配置された面にて入射光を偏光分離するワイヤーグリッド偏光分離素子である
ことを特徴とする請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３】
前記第１平行平板層は、偏光性フィルムの膜を主要部に有して構成されており、層全体として、入射光を偏光分離する偏光分離素子として機能する
ことを特徴とする請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項４】
光源と、
映像信号に応じて光学像を生成する反射型パネルと、
前記反射型パネルで生成された光学像を拡大投射する投影レンズと、
前記光源から所定の光経路で導かれた光を偏光分離して前記反射型パネルに導き、また前記反射型パネルで反射された光を偏光分離して前記投影レンズ側に導く偏光ビームスプリッタと、
を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、柱状体の側面として光の入射面または出射面となる第１、第２の端面、および対向面を有する第１および第２のプリズムと、前記第１および第２のプリズムの前記対応面の間に平行に配置された少なくとも２枚の平行平板層を備え、かつ、前記少なくとも２枚の平行平板層の内の１つは入射光を偏光分離する第１平行平板層であり、
各平行平板層の屈折率をＮ_x（ xは各平行平板層を区別する参照子である）、各平行平板層の厚みをｔ_x、前記反射型パネル面の法線に対する各平行平板層の傾角をθ、前記第１および第２のプリズムの基材の屈折率をＮｐとしたとき、各平行平板層で生じる非点隔差Ａｓ_xは式（１）で与えられ、
前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つを除く全ての平行平板層のそれぞれより生じる各非点隔差を合成した合成分の非点隔差の絶対値、および前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つにより生じる第２の非点隔差の絶対値は、前記反射型パネルの画素ピッチをδ、前記投影レンズのＦナンバーをＦとしたときの焦点深度Ｆδよりも大きく、
かつ、前記反射型パネルで反射された光が前記偏光ビームスプリッタを通り前記投影レンズ側に導かれるときの、前記偏光ビームスプリッタの前記少なくとも２枚の平行平板層のそれぞれを通る回数をｎとしたとき、前記合成分の非点隔差と前記第２の非点隔差を加算した値の絶対値は前記焦点深度Ｆδの１／ｎよりも小さい
ことを特徴とする投写型光学装置。
【数１Ａ】
2009047819.tif 000007
【請求項５】
前記合成分の非点隔差および前記第２の非点隔差のそれぞれは、前記焦点深度Ｆδの１／２よりも大きい
ことを特徴とする請求項４に記載の投写型光学装置。
【請求項６】
前記合成分の非点隔差と前記第２の非点隔差を加算した値の絶対値は前記焦点深度Ｆδの１／２ｎよりも小さい
ことを特徴とする請求項４または５に記載の投写型光学装置。
【請求項７】
前記合成分の非点隔差と前記第２の非点隔差は、正負が逆であり、ほぼ同じ大きさの値を持つ
ことを特徴とする請求項４に記載の投写型光学装置。
【請求項８】
前記偏光ビームスプリッタは、
前記第１および第２のプリズムの基材の屈折率をＮｐ、前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つを除く各平行平板層による合成の屈折率をＮａ、前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つの屈折率をＮｂとしたとき、
（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＜０
ことを特徴とする請求項４に記載の投写型光学装置。
【請求項９】
前記反射型パネルは、前記映像信号に応じて入射光を偏光回転することで空間変調された前記光学像を生成するものであり、
前記光源から所定の光経路で導かれた光のＳ偏光成分を前記偏光ビームスプリッタの前記第１平行平板層で反射して前記反射型パネルに導き、
前記反射型パネルにより前記映像信号に応じて偏光回転されたＰ偏光成分を前記偏光ビームスプリッタに導き、さらに前記偏光ビームスプリッタの各平行平板層を透過して前記投影レンズに導く
ことを特徴とする請求項４に記載の投写型光学装置。
【請求項１０】
前記偏光ビームスプリッタの前記第１平行平板層は、平板基板と、当該平板基板の一方の面に可視光の波長よりも十分微細な周期で縞状に形成された金属格子とを具備し、当該金属格子の配置された面にて入射光を偏光分離するワイヤーグリッド偏光分離素子である
ことを特徴とする請求項９に記載の投写型光学装置。
【請求項１１】
前記偏光ビームスプリッタの前記第１平行平板層は、偏光性フィルムの膜を主要部に有して構成されており、層全体として、入射光を偏光分離する偏光分離素子として機能する
ことを特徴とする請求項９に記載の投写型光学装置。
【請求項１２】
前記第２平行平板層は、光路上、前記第１平行平板層よりも後ろ側に配置されている
ことを特徴とする請求項９に記載の投写型光学装置。
【請求項１３】
前記第１平行平板層および前記第２平行平板層を除く他の平行平板層は、光路上、前記第１平行平板層よりも前側もしくは前記第２平行平板層よりも後ろ側に配置されている
ことを特徴とする請求項９に記載の投写型光学装置。
【請求項１４】
前記反射型パネルは、前記映像信号に応じて入射光を偏光回転することで空間変調された前記光学像を生成するものであり、
前記光源から所定の光経路で導かれた光のＰ偏光成分を前記偏光ビームスプリッタに導き、さらに前記偏光ビームスプリッタの各平行平板層を、少なくとも前記第１平行平層、前記第２平行平層の順で透過して前記反射型パネルに導き、
前記反射型パネルにより前記映像信号に応じて偏光回転されたＳ偏光成分を前記偏光ビームスプリッタの前記第２平行平層に導き、さらに当該第２平行平層を透過して前記第１平行平板層で反射して前記第２平行平層に導き、当該第２平行平層を透過して前記投影レンズに導く
ことを特徴とする請求項４に記載の投写型光学装置。
【請求項１５】
前記偏光ビームスプリッタの前記第１平行平板層は、平板基板と、当該平板基板の一方の面に可視光の波長よりも十分微細な周期で縞状に形成された金属格子とを具備し、当該金属格子の配置された面にて入射光を偏光分離するワイヤーグリッド偏光分離素子である
ことを特徴とする請求項１４に記載の投写型光学装置。
【請求項１６】
前記第１平行平板層および前記第２平行平板層を除く他の平行平板層は、光路上、前記第１平行平板層よりも前記反射型パネル側に配置されている
ことを特徴とする請求１４に記載の投写型光学装置。
【請求項１７】
光源、映像信号に応じて光学像を生成する反射型パネル、前記反射型パネルで生成された光学像を拡大投射する投影レンズ、前記光源から所定の光経路で導かれた光を偏光分離して前記反射型パネルに導き、また前記反射型パネルで反射された光を偏光分離して前記投影レンズ側に導く偏光ビームスプリッタを具備する投写型光学装置と、当該投写型光学装置を収容する筐体と、を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、柱状体の側面として光の入射面または出射面となる第１、第２の端面、および対向面を有する第１および第２のプリズムと、前記第１および第２のプリズムの前記対応面の間に平行に配置された少なくとも２枚の平行平板層を備え、かつ、前記少なくとも２枚の平行平板層の内の１つは入射光を偏光分離する第１平行平板層であり、
各平行平板層の屈折率をＮ_x（ xは各平行平板層を区別する参照子である）、各平行平板層の厚みをｔ_x、前記反射型パネル面の法線に対する各平行平板層の傾角をθ、前記第１および第２のプリズムの基材の屈折率をＮｐとしたとき、各平行平板層で生じる非点隔差Ａｓ_xは式（１）で与えられ、
前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つを除く全ての平行平板層のそれぞれより生じる各非点隔差を合成した合成分の非点隔差の絶対値、および前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つにより生じる第２の非点隔差の絶対値は、前記反射型パネルの画素ピッチをδ、前記投影レンズのＦナンバーをＦとしたときの焦点深度Ｆδよりも大きく、
かつ、前記反射型パネルで反射された光が前記偏光ビームスプリッタを通り前記投影レンズ側に導かれるときの、前記偏光ビームスプリッタの前記少なくとも２枚の平行平板層のそれぞれを通る回数をｎとしたとき、前記合成分の非点隔差と前記第２の非点隔差を加算した値の絶対値は前記焦点深度Ｆδの１／ｎよりも小さい
ことを特徴とする投写型表示装置。
【数１Ｂ】
2009047819.tif 000008
【請求項１８】
前記投影レンズにより拡大投射された光学像を写す背面投影型のスクリーン
をさらに備えたことを特徴とする請求１７に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を直交する２つの直線偏光に分けて、一方の偏光は透過して出射し、他方の偏光は反射させることで偏光分離を行なう投射（投写と記すこともある）光学系に使われる光学部材である光学プリズム（いわゆる偏光ビームスプリッタ）、およびこの偏光ビームスプリッタを用いた投写型光学装置（投射光学系）、並びに投写型光学装置を主要部に備えた液晶プロジェクタ装置や背面投影型のスクリーンに投射画像を表示する背面投写型表示装置などの投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面の画像を得るために、映像信号に応じた光学像を形成する小型の画像形成手段に、光源からの光を照明し、投写レンズによりその光学像をスクリーン上に投写し拡大する投写型表示装置がある。画像形成手段には、偏光を利用して光を変調するアクティブマトリックス方式の液晶パネルが広く実用的に用いられている。液晶パネルには、透過型や反射型の液晶パネルがあるが、投写型表示装置の高輝度化、小型化、高精細化への要望に伴い、液晶パネルサイズが小さくても画素開口率を高くできる反射型液晶パネルが注目されている。反射型液晶パネルを用いた投写型表示装置では、液晶パネルの光の入射部と出射部が同一であるため、偏光ビームスプリッタで偏光分離を行なうことが必要となる。
【０００３】
図１３は、偏光ビームスプリッタの従来例と、この偏光ビームスプリッタおよび液晶パネルを備えた反射型液晶プロジェクタ装置の基本光学系を説明する図である。ここで、図１３（１）は、偏光ビームスプリッタの偏光分離機能を説明する図である。図１３（２）は、反射型液晶プロジェクタ装置の基本光学系を示す図である。
【０００４】
図１３（１）に示すように、従来の一般的な偏光ビームスプリッタ９４２は、２つの三角柱のガラスプリズム（直角プリズム）９４２ａ，９４２ｂの斜面の間に偏光分離面９４３ａをなす積層膜を有する光学部材を配置し、それらを接着して構成されている。このような構成の偏光ビームスプリッタ９４２は、当該偏光ビームスプリッタ９４２に入射したＰ偏光成分とＳ偏光成分のうち、偏光分離面９４３ａに対してＰ偏光成分を透過し、偏光分離面９４３ａに対してＳ偏光成分を反射する機能を持つ。
【０００５】
図１３（２）に示すように、偏光ビームスプリッタ９４２を具備する投写型表示装置の基本光学系である投射光学装置９０１は、照明手段９１２と、画像形成手段９１４と、入射レンズ９１７ａおよび投射レンズ９１７ｂを具備する投影レンズ９１７を備えている。
【０００６】
照明手段９１２は画像形成手段９１４に光束を照射し、画像形成手段９１４は、画像情報に基づいて変調した後に画像投影光束として投影レンズ９１７の入射レンズ９１７ａに入射させる。入射レンズ９１７ａに入射した画像投影光束は、投影レンズ９１７の投射レンズ９１７ｂにより図示を割愛したスクリーンに投射されることで、スクリーン上に画像が投影される。
【０００７】
照明手段９１２は、詳しくは、所定色の光（たとえば白色光）を出射する光源（放電ランプ）９２２と、照明光学系９２３を有している。照明光学系９２３は、光源９２２からの光を集光する反射鏡（放物面鏡）９２４と、光源９２２の前方に光軸に対して直線状に配置されたレンズ群９２５を有する。図では、レンズ群９２５として１枚の凸レンズのみを示しているが、この他にも、たとえばＵＶカットフィルタや１／２波長板を具備したコンデンサレンズなどが設けられることもある。
【０００８】
画像形成手段９１４は、偏光ビームスプリッタ９４２と、画像情報の光束を生成する反射型の液晶表示装置（以下反射型液晶パネルとも称する）９７０を有している。前述のように、偏光ビームスプリッタ９４２は光の偏光方向によって入射光を反射あるいは透過する機能を有する。
【０００９】
たとえば、光源９２２から出射される光（放射光）は、反射鏡９２４により集光され、略平行光の光束に変換されレンズ群９２５に入射する。レンズ群９２５を通過した光束は偏光分離機能を持つ偏光ビームスプリッタ９４２を介して反射型液晶パネル９７０に集光・照明する。反射型液晶パネル９７０の前に配置される偏光ビームスプリッタ９４２は、図１３（１）に示したように、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる。よって、本構成例では、Ｐ偏光成分が反射型液晶パネル９７０に入射することになる。
【００１０】
反射型液晶パネル９７０は、入力された映像信号ＳＶの電圧情報に応じて、液晶の複屈折が変化する。すなわち、反射型液晶パネル９７０は、印加される映像信号ＳＶに従い内部の液晶に電界を印加する。液晶分子の配列は、印加電界により変化する。この液晶分子の配列により、旋光性のため、入射光（Ｐ偏光成分）は偏光回転し、出射される。本構成例では、反射型液晶パネル９７０への入射光は液晶を透過し、反射膜で反射され、再び液晶を透過する過程で、複屈折により光の偏光状態がＰ偏光成分からＳ偏光成分に変化し、出射することになる。
【００１１】
反射型液晶パネル９７０から出力される映像情報ＳＶで空間変調された光（以下パネル出射光とも称する）は、映像信号ＳＶに応じた光学像とされるが、再度偏光ビームスプリッタ９４２に入射する。反射型液晶パネル９７０により、偏光の振動方向が回転されたＳ偏光成分（偏光ビームスプリッタ９４２の偏光分離面９４２ｃに対して）のみが、偏光ビームスプリッタ９４２の偏光分離面９４２ｃで反射し、投影レンズ９１７に向かう。
【００１２】
この後、投影レンズ９１７によりスクリーン（図示せず）上に画像が拡大投写される。つまり、反射型液晶パネル９７０で光の偏光状態の変化として形成される光学像がスクリーン（図示せず）上に拡大投写され、投写画像が形成される。
【００１３】
なお、反射型液晶パネル９７０により偏光状態が変化されないＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ９４２を透過して照明手段９１２側に戻る。
【００１４】
以上のように、反射型液晶パネル９７０を用いることにより、高精細な大画面の画像が比較的小型の投射光学装置９０３で実現できるようになってきた。しかしながら、より一層明るく、コントラストが高い小型の投写型表示装置が望まれている。
【００１５】
ここで、偏光ビームスプリッタ９４２は、三角柱のガラスプリズム９４２ａ，９４２ｂを張り合わせたものであり、その張合せ面には、偏光分離面９４２ｃをなすように多層の光学薄膜が蒸着されて積層されており、偏光分離を行なう。たとえば、ブリュースター角を利用した偏光分離膜で偏光分離面９４２ｃが構成されている。
【００１６】
ところが、このようなガラスプリズム９４２ａ，９４２ｂを用いた偏光ビームスプリッタ９４２は、Ｐ偏光分光透過率およびＳ偏光分光反射率の入射角依存が大きく、良好な偏光分離特性が得られず、良好なコントラスト比の投写画像を得ることができない難点がある。そのため、良好なコントラスト比の投写画像を得るべく、偏光ビームスプリッタ９４２への入射角はたとえば４５度±８度（空気換算角）以内で用いられ、それに応じて投影レンズ９１７としてＦナンバーが略Ｆ３．５以上という比較的暗いものを必要とする。つまり、偏光分離特性（Ｐ偏光とＳ偏光の透過・もしくは反射の消光比）を良くするには、Ｆナンバーの大きな光つまり平行光に近い光を入射させる必要がある。
【００１７】
ところが、このような構成では、パネルサイズが小さくても画素開口率を高くできる反射型液晶パネル９７０を用いても、偏光ビームスプリッタ９４２への入射角の制約により、高輝度化が難しいという問題がある。
【００１８】
そこで、このような問題を解決する手法として、偏光分離特性を向上させる提案が各種なされている。たとえば、その内の１つとして、Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標および／または商標）ＤＢＥＦ−Ｄフィルムを偏光分離素子に使用したものが考えられている。また、金属を微細な格子状に形成した金属格子により偏光分離を行なうワイヤーグリッド偏光分離素子を三角柱のガラスプリズムで挟む構造のものが提案されている（たとえば特許文献１，２を参照）。
【００１９】
ワイヤーグリッド偏光分離素子を使用するものは、光線入射角の変化に対して優れた偏光分離特性が得られ（たとえば４５度±１５度に対応可能）、偏光分離プリズムでの光損失やコントラストの低下を招くことなく、照明光学手段や投写レンズのＦナンバーをＦ２．０程度まで小さく構成でき、明るく、高コントラストで高精細な投写型表示装置が構成できる。
【００２０】
【特許文献１】特開２００３−１３１２１２号公報
【特許文献２】特開２００６−３３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、従前のＤＢＥＦ−Ｄフィルムを偏光分離素子に使用したものやワイヤーグリッド偏光分離素子を使用するものは、非点隔差の問題を内在することが難点である。すなわち、周知のように、光学系の光軸に対して斜めに配置された平行平板層（平行平面層）を２つのガラスプリズムの対向面間に有すると非点隔差が発生する。非点隔差が発生すると、ある方向のジャストピント位置とそれに垂直な方向に対するジャストピント位置が異なることにより解像力が甚だ劣化してしまう。
【００２２】
従前のＤＢＥＦ−Ｄフィルムは高分子フィルムであり、通常使用されている多層膜よりはるかに厚く、それが入射光に対して斜めに配置されることになるので、非点隔差が発生してしまう。
【００２３】
また、特許文献１，２に記載されているワイヤーグリッドを使用する偏光ビームスプリッタは、ワイヤーグリッドを形成したガラス基板をプリズムで挟み込む構造になっている。この場合、配置するワイヤーグリッド偏光分離素子が投写レンズの光軸に対して回転対称でないことに起因して非点隔差を生じ、投写画像の解像度が低下する。またガラス基板の屈折率とプリズムの基材の屈折率が異なる場合も非点隔差は発生してしまう。ワイヤーグリッド偏光分離素子のガラス基板を薄くすることで非点隔差を低減できるが、ガラス基板の平面度が低くなり、ワイヤーグリッド偏光分離素子に歪を生じ、投写画像の解像度の低下を招く。
【００２４】
非点隔差を解消する方法としては、たとえばシリンドリカルレンズを挿入する方法が一般的手法として知られている、しかしながらこの場合は、余計な部品点数が増えてしまい投射光学系の構造が複雑になり、かつ、投影レンズのバックフォーカスを伸ばす必要があるために大型になるし、コストアップを招くなど、好ましい方法とは言えない。
【００２５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、所定の厚みを有し偏光分離機能を持つ平行平板層を略同じ屈折率の複数のプリズム間に挟み込みこんだ構成の偏光ビームスプリッタを使用する場合に、偏光分離機能を持つ平行平板層にて発生する非点隔差を比較的簡単な構成により抑制することのできる仕組みを適用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明に係る偏光ビームスプリッタの一実施形態は、投写型光学装置への使用に好適な偏光ビームスプリッタであって、柱状体の側面として、光の入射面または出射面となる第１、第２の端面、および対向面を有する第１および第２のプリズム、第１および第２のプリズムの対応面の間に平行に配置された少なくとも２枚の平行平板層を備える。
【００２７】
ここで、少なくとも２枚の平行平板層の内の１つは入射光を偏光分離する第１平行平板層である。たとえば、偏光分離性能の良好なものとしては、ある程度の厚みを有する平板基材の一方の面に可視光の波長よりも十分微細な周期で縞状に形成された金属格子を具備するワイヤーグリッド偏光分離素子や、ある程度の厚みを有する偏光性フィルムの膜を主要部に有して構成されているものを使用するのがよい。また、少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つは第１平行平板層などで発生する非点隔差を補正するものである。
【００２８】
そして、第１および第２のプリズムの基材の屈折率をＮｐ、少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つを除く各平行平板層による合成の屈折率をＮａ、少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つの屈折率をＮｂとしたとき、（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＜０を満たすものとする。つまり、屈折率差（Ｎａ−Ｎｐ），（Ｎｂ−Ｎｐ）の積が負となるようにするのである。
【００２９】
その技術思想は、偏光ビームスプリッタが投写型光学装置へ使用されたとき、投写型光学装置で使用される反射型パネルの解像度および投影手段としての投影レンズのＦナンバーとの関係において、非点隔差の発生を抑え得るように、偏光ビームスプリッタ単体として、予め屈折率差（Ｎａ−Ｎｐ），（Ｎｂ−Ｎｐ）の関係を規定しておくものである。
【００３０】
非点隔差のそもそもの発生原因は、第１平行平板層などがある程度の厚みを持ちプリズムと屈折率が異なる場合に、第１平行平板層などで入射光が屈折することで光路が平行シフトされることにある。第２平行平板層は、入射光を第１平行平板層などとは逆方向へ屈折させることでシフト量を低減しようとするものである。
【００３１】
たとえば、屈折の法則より、屈折率の低い媒質より高い媒質へ光が進むときには屈折光が入射光より法線に近づく方向へ屈折し、逆に屈折率の高い媒質より低い媒質へ光が進むときには屈折光が入射光より法線から遠ざかる方向へ屈折する。
【００３２】
本例の場合、第１および第２のプリズム間に各平行平板層が配置されているので、先ず、第２平行平板層が存在しないときには、第１プリズムから第１平行平板層などに入射光が入射すると屈折光が入射光より法線に近づく（法線から遠ざかる）方向へ屈折し、さらに厚み分を経過後に第２プリズムへ入射すると第２プリズム内での屈折光は入射光より法線から遠ざかる（法線に近づく）方向へ屈折することで、第１プリズム内の光と第２プリズム内の光は平行でかつ第１平行平板層などの厚みに応じた所定量だけ平行シフトされる。そこで、この平行シフト量を少なくするべく、第１平行平板層などによる屈折の方向とは逆の方向に入射光を屈折させる第２平行平板層を追加するのである。
【００３３】
屈折光が入射光より法線に近づくか法線から遠ざかるかは、入射側の媒質の屈折率と出射側の媒質の屈折率の大小関係で決まるので、第２平行平板層により、第１平行平板層などによる合成分の屈折の方向とは逆の方向に入射光を屈折させるには、各屈折率差（Ｎａ−Ｎｐ），（Ｎｂ−Ｎｐ）の積が負となるようにすればよいと言うことになる。
【００３４】
本発明に係る投写型光学装置や投写型表示装置は、偏光ビームスプリッタを使用したものであって、光源と、映像信号に応じて光学像を生成する反射型パネルと、反射型パネルで生成された光学像を拡大投射する投影レンズと、光源から所定の光経路で導かれた光を偏光分離して反射型パネルに導き、また反射型パネルで反射された光を偏光分離して投影レンズ側に導く偏光ビームスプリッタとを備える。
【００３５】
ここで、偏光ビームスプリッタは、柱状体の側面として光の入射面または出射面となる第１、第２の端面、および対向面を有する第１および第２のプリズムと、第１および第２のプリズムの対応面の間に平行に配置された少なくとも２枚の平行平板層を備え、かつ、少なくとも２枚の平行平板層の内の１つは入射光を偏光分離する第１平行平板層とする。また、少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つは第１平行平板層などで発生する非点隔差を補正するものとする。
【００３６】
そして、各平行平板層の屈折率をＮ_x（ xは各平行平板層を区別する参照子である）、各平行平板層の厚みをｔ_x、反射型パネル面の法線に対する各平行平板層の傾角をθ、第１および第２のプリズムの基材の屈折率をＮｐとしたとき、各平行平板層で生じる非点隔差Ａｓ_xは式（１）で与えられるものとする。
【００３７】
【数１Ｃ】
2009047819.tif 000003
【００３８】
また、少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つを除く全ての平行平板層のそれぞれより生じる各非点隔差を合成した合成分の非点隔差の絶対値、および少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つにより生じる第２の非点隔差の絶対値が、反射型パネルの画素ピッチをδ、投影レンズのＦナンバーをＦとしたときの焦点深度Ｆδよりも大きい場合に、、反射型パネルで反射された光が偏光ビームスプリッタを通り投影レンズ側に導かれるときの、偏光ビームスプリッタの少なくとも２枚の平行平板層のそれぞれを通る回数をｎとしたときにおける、合成分の非点隔差と第２の非点隔差を加算した値の絶対値が焦点深度Ｆδの１／ｎ、好ましくは焦点深度Ｆδの１／２ｎよりも小さく設定されているものとする。
【００３９】
ここで、焦点深度Ｆδの１／ｎは許容非点隔差量の第１の基準値であり、焦点深度Ｆδの１／２ｎは許容非点隔差量の第２の基準値である。要するに、第２平行平板層と、この第２平行平板層を除く他の平行平板層（もちろん偏光分離機能を持つ第１平行平板層を含む）により生じる各非点隔差の合計が、反射型パネルの画素ピッチδと投影レンズのＦナンバーＦから算出される焦点深度Ｆδに関係した許容非点隔差量より小さくなるように、各平行平板層の材質や厚みを適切に設定すると言うことである。
【００４０】
第１の基準値やそれよりも厳しい第２の基準値は、フォーカス性能の側面から許容される非点隔差を規定するものである。過度に非点隔差が小さくなるようにすることは、視覚上実質的に意味をなさないので、解像度やフォーカス性能の側面から、許容される非点隔差量を規定する趣旨である。もちろん、合成分の非点隔差と第２の非点隔差が、正負が逆で、ほぼ同じ大きさの値を持つようにすれば、合成分の非点隔差と第２の非点隔差を加算した値の絶対値はほぼゼロとなるので最適である。
【００４１】
非点隔差の合計に関してのこのような条件を満たすには、偏光ビームスプリッタとしては、前述のように、屈折率差（Ｎａ−Ｎｐ），（Ｎｂ−Ｎｐ）の積が負となるように設定されたものであるのがよい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の一実施形態によれば、偏光ビームスプリッタに、偏光分離機能を有する第１平行平板層などで発生する非点隔差を補正し得る第２平行平板層を設けたので、本構成を有していない場合に比べて、非点隔差を抑制することができる。投写型光学装置や投写型表示装置において、フォーカス性能を改善することができる。たとえば、ある程度の厚みを有し偏光分離機能を持つ第１平行平板層を用いても非点隔差の発生を抑えることができ、所望の解像力を得られる光学系が構成できる。
【００４３】
また、偏光ビームスプリッタそのものに非点隔差を補正する機能を持った第２平行平板層を追加することで、光学系で発生する非点隔差を抑制するようにしているので、たとえばシリンドリカルレンズなどの余計な部品を必要としない。このため、投射光学系の構造が複雑になることはないし、投影レンズのバックフォーカスを伸ばす必要もない。よって、光学系が大型になる、あるいは余計な部品を必要とすることによるコストアップを招くなどの不都合も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００４５】
＜投写型表示装置：第１例＞
図１は、背面投写型の表示装置の一実施形態（第１例）であるプロジェクションテレビジョン装置（以下プロジェクションテレビと記す）の概略図であり、図１（１）は正面図、図１（２）は側面図である。
【００４６】
図１（１），（２）に示すように、背面投写型の表示装置であるプロジェクションテレビ１Ａは、フレーム（筐体の枠）３０Ａを備え、このフレーム３０Ａに、投写型表示装置の基本光学系である投射光学装置の一例としてプロジェクタユニット３、反射ミラー４０、および透過型のスクリーン５０が設けられている。スクリーン５０の左右には、スピーカ２が設けられている。本例の場合、フレーム３０Ａとスクリーン５０で筐体の全体が概ね構成される。透過型のスクリーン５０を用いることで、背面投写の投写型表示装置が構成されるようにしている。
【００４７】
プロジェクタユニット３は、画像投影光束を出射するものであり、光源からの光を反射型パネルに入射して、反射型パネルで映像信号に基づき回転偏光して空間変調した光学像を投影手段（投影レンズ）で拡大投影するように構成されている。本実施形態では、反射型パネルとしては、対向する一対の基板と一対の基板の間に封入された液晶とを有する反射型の液晶パネルを使用する。
【００４８】
フレーム３０Ａは、プロジェクタユニット３を保持するボトムキャビネット３１と、ボトムキャビネット３１の上部に設けられた図示を割愛した矩形枠状のスクリーン取付部と、ボトムキャビネット３１の上部でスクリーン取付部の後方に設けられた逆台形状の反射ミラー取付部３３などを備えている。
【００４９】
反射ミラー４０は、反射面４０ａを有し、プロジェクタユニット３の上方かつ背面投影型のスクリーン５０の後方に配置され、反射面４０ａによってプロジェクタユニット３から出射された画像投影光束をスクリーン５０の背面に向けて反射する。反射ミラー４０は、上下左右のスクリーン取付部およびねじを介して反射ミラー取付部３３に取り付けられ、スクリーン取付部および反射ミラー４０を覆うように後部上カバー４４がフレーム３０Ａに取り付けられている。
【００５０】
スクリーン５０は、反射ミラー４０によって反射された画像投影光束が背面に投射されることで前面にテレビジョン画像が表示されるものである。スクリーン５０は、たとえば、映像源側に配置されるフレネルレンズと、このフレネルレンズの後段に配置されるレンチキュラースクリーンによって構成される。また、これに加えて外光によるコントラスト劣化の減少、および、レンチキュラースクリーンの保護を目的とする別のスクリーンを設置してもよい。
【００５１】
スクリーン５０は、上下左右の図示を割愛した取付部材およびねじを介してスクリーン取付部に取り付けられ、取付部材およびスクリーン５０の周囲の箇所を覆うように枠状の化粧板５０ａがスクリーン取付部に取り付けられている。また、スクリーン取付部の下方のフレーム３０Ａの前面部分は、ボトムキャビネット３１の前面部分が位置しており、前面部分を覆うように化粧板５０ｂが枠状の化粧板５０ａの下部に取り付けられている。
【００５２】
プロジェクタユニット３はボトムキャビネット３１の前面部分の後方にベース部材２８を介してフレーム３０Ａに取り付けられ、さらにプロジェクタユニット３などを覆うように後部下カバー４６がフレーム３０Ａに取り付けられている。より詳細には、プロジェクタユニット３は光源側ユニット３ａと画像出射側ユニット３ｂとを有し、光源側ユニット３ａと画像出射側ユニット３ｂはともにベース部材２８に取り付けられこのベース部材２８を介してフレーム３０Ａに取り付けられている。
【００５３】
ベース部材２８は、その前面がボトムキャビネット３１（フレーム３０Ａ）にねじにより締結され固定されている。ベース部材２８の上面には、すなわち、フレーム３０Ａ側には、投射レンズ１８の光軸と合致する軸が突設され、軸の周囲の上面箇所に４つのボス部が突設され、それらボス部の上端面が、投射レンズ１８の光軸と直交する平面に沿って延在する支持面として形成されている。
【００５４】
プロジェクションテレビ１Ａの電装部については、図示を割愛するが、たとえば、放送波（アナログ波や、地上もしくは衛星のデジタル波）を受信するための受信回路、画像信号処理回路、スピーカ２を駆動する音声信号処理回路、全体を制御する制御回路、ユーザ操作を受け付ける操作スイッチなどを備える。
【００５５】
受信回路は、制御回路からの指令に基づいて選局を行ない、アンテナから受信したテレビジョン信号を復調して画像信号と音声信号に分離して出力する。画像信号処理回路は、画像信号に対して必要な信号処理を行い、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の画像情報を生成し、これら各画像情報に対応する画像信号（駆動信号）を３つの色別の液晶表示装置の液晶表示部（表示パネル）にそれぞれ供給する（詳細は後述する）。
【００５６】
音声信号処理回路は、音声信号に対して必要な信号処理や増幅処理を行なってオーディオ信号を生成しスピーカ２に供給する。これによりスピーカ２から音声が発生される。操作スイッチは、プロジェクションテレビ１Ａによる放送の視聴に関係する種々の操作や設定を行なうためのものであり、たとえば、選局スイッチ、音量調整スイッチ、入力切替スイッチなどを含んでいる。制御回路は、操作スイッチの操作に基づいて、受信回路、画像信号処理回路、音声信号処理回路の制御を行なう。
【００５７】
また、図示しないが、ＤＶＤプレーヤやビデオデッキなどの外部装置から供給される画像信号および音声信号を入力するための外部入力端子と、これら外部入力端子に供給された画像信号および音声信号を画像信号処理回路および音声信号処理回路に切り替えて入力する入力切替回路が設けられている。操作スイッチの操作により外部入力端子に供給される画像信号および音声信号が入力切替回路を介して画像信号処理回路および音声信号処理回路に供給されるようになっている。
【００５８】
＜投写型表示装置：第２例＞
図１Ａは、投写型表示装置の他の実施形態（第２例）である液晶プロジェクタ装置を使用した情報提示システムの一実施形態であるテレビ会議システムの全体概要を示す図である。図１Ａでは、一般的なテレビ会議システムにおける発表者側の会議室における構成例を示している。会議室には、画像情報をスクリーン上に表示するための仕組みとして、会議資料としての各種の投影用の画像情報を記憶しているコンピュータ８４、コンピュータ８４と接続された投影装置である液晶プロジェクタ装置１Ｂ、液晶プロジェクタ装置１Ｂから出力される画像を表示するための反射型のスクリーン８８、スクリーン８８上の提示情報上に発表者９０が指示するポイントとしてのマークを付すレーザポインタ９２が備えられている。反射型のスクリーン８８を用いることで、前面投写の投写型表示装置が構成されるようにしている。
【００５９】
前面投写型の表示装置である液晶プロジェクタ装置１Ｂには、プロジェクションテレビ１Ａの場合と同様に、投写型表示装置の基本光学系である投射光学装置の一例としてプロジェクタユニット３が筐体３０Ｂに内蔵されている。
【００６０】
また図示したテレビ会議システムでは、会議室にいる発表者９０や聴講者（図示せず）などの音声をピックアップするヘッドセット９４、スクリーン８８上に投影された資料画像や発表者９０などの会議が行なわれる場所の様子を撮影するテレビカメラ９６が備えられている。テレビカメラ９６は、単に会議室の様子を撮像するだけでなく、スクリーン８８上のレーザポインタ９２によって投影されたポインタマークを撮影するようにもなっている。なお、会議室の様子を撮像するカメラとポインタマークを撮影するカメラとを別体の物としてもよい。
【００６１】
発表者９０は、レーザポインタ９２を手に持って、スクリーン８８に投影された画像の特定箇所をレーザポインタ９２で指し示すことができるようになっている。レーザポインタ９２には、たとえば赤色レーザダイオードが使用されており、スクリーン８８におけるレーザポインタ９２の照射位置には、赤い円形状のポインタが表示される。このとき、テレビカメラ９６でスクリーン８８上のポインタを撮影し、その撮像情報をコンピュータ８４に送る。
【００６２】
コンピュータ８４には、その画像情報からレーザポインタ９２の示す位置を判別するソフトウエアがインストールされており、スクリーン８８上のポインタ（光スポット）部分を輝度閾値レベルで分別するあるいは赤色に着目した判別を行なうなどの画像処理技術を利用して捜し出すことでポインタの指し示した位置を特定するようになっている。
【００６３】
＜＜投写型表示装置の基本光学系の詳細＞＞
＜基本概念＞
図２および図２Ａは、本発明に係る偏光ビームスプリッタ（光学プリズム）や投射光学装置や投写型表示装置の一実施形態を構成するに当たっての基本原理を説明する図である。ここで、図２は、偏光ビームスプリッタにおいて生じる非点隔差を説明する図である。図２Ａは、非点隔差が発生した場合の光学系のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）のデフォーカス特性を説明する図である。
【００６４】
図２に示すように、投射光学装置や投写型表示装置の基本要素として、偏光ビームスプリッタ８４２と反射型液晶パネル８７０が設けられている。偏光ビームスプリッタ８４２は、２つの三角柱のガラスプリズム（直角プリズム）８４２Ａ，８４２Ｂの斜面（対向面）の間に偏光分離機能を持つ厚みｔ_843の平行平板層８４３が光学部材の一例として配置されている。平行平板層８４３は、反射型液晶パネル８７０の法線に対して傾角θ（たとえば４５度）で傾いた状態でガラスプリズム８４２Ａ，８４２Ｂに挟みこまれている。
【００６５】
このような構成の偏光ビームスプリッタ８４２は、当該偏光ビームスプリッタ８４２に入射したＰ偏光成分とＳ偏光成分のうち、平行平板層８４３に対してＰ偏光成分を透過し、平行平板層８４３に対してＳ偏光成分を反射する機能を持つ。
【００６６】
ガラスプリズム８４２Ａ，８４２Ｂの各屈折率をＮｐ_842a ，Ｎｐ_842b とし（両者は等しくＮｐとする）、平行平板層８４３の屈折率をＮ_843、厚みをｔ_843とすると、反射型液晶パネル８７０で反射された光（本構成例ではＰ偏光成分）が平行平板層８４３を通る間に、下記式（２）で表される非点隔差Ａｓ_843が発生してしまう。平行平板層８４３がある程度の厚みｔ_843を持ち、平行平板層８４３の屈折率Ｎ_843とガラスプリズム８４２Ａ，８４２Ｂの屈折率Ｎｐに屈折率差がある場合は、非点隔差Ａｓ_843の発生によって光学系の解像力つまりフォーカス性能が劣化してしまう。
【００６７】
【数２】
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【００６８】
図１３（１）は、非点隔差Ａｓが発生した場合の光学系のＭＴＦのデフォーカス特性を示している。図の実線は縦方向の解像力、破線は横方向の解像力を示している。ある距離に焦点を合わせた場合に、焦点面の前後に焦点が合ったように見える範囲（焦点深度と称する）が生じ、焦点深度は“レンズのＦナンバー×許容ぼけ”で決まる。したがって、反射型液晶パネル８７０の解像力を示す指標（ここでは画素ピッチ）をδとし、使用される投影レンズのＦナンバーをＦとすると、画素ピッチδが許容ぼけに対応するので、本例における焦点深度はＦδで表される。ここで、図のＲは限界解像力を表している。
【００６９】
もし、投影レンズなどでの解像力劣化がないとすると（つまり理想状態では）、許される非点隔差Ａｓの大きさ（許容非点隔差量Ａｓ０）は、図１３（１）に示すように“２×Ｆδ”、すなわち焦点深度Ｆδの２倍となる。
【００７０】
しかしながら実際には、投影レンズなどでの解像力劣化は存在する。したがって、この実体面での解像力劣化を勘案して、許容非点隔差量Ａｓ０が決定されることになる。たとえば、図Ｗ１３（２）は許容非点隔差量Ａｓ０が焦点深度Ｆδに等しい場合のＭＴＦのデフォーカス特性である。第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1がこの状態であれば、投影レンズなどでの解像力の劣化が存在しても十分に所望の解像力を得られることが可能である。望ましくは、実体面での解像力劣化の許容度合いをさらに大きくするべく、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2は焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２以下であるのがよい。
【００７１】
なお、ここで示した例は、反射型液晶パネル８７０から出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ８４２に入射して投影レンズによりスクリーン上の所望の位置に投影される過程において、平行平板層８４３を１回通る場合である。平行平板層８４３をｎ回通るように投射光学系を構成した場合には、その回数ｎに合わせて、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_１はＦδ／ｎ以下、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2はＦδ／（２×ｎ）以下とする。
【００７２】
＜第１実施形態＞
図３〜図３Ｂは、偏光ビームスプリッタの第１実施形態の基本構成を説明する図である。ここで、図３は第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａの全体概要を示す図である。詳細には、図３（１）は第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａの全体概要を示す斜視図であり、図３（２）は第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａのｘ−ｙ平面における断面図である。図３Ａは、第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａの動作を説明する図である。図３Ｂは、第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａの光学定数を示す図表である。
【００７３】
図３（１），（２）に示すように、第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａは、ほぼ同じ屈折率を有するガラス（硝子）を基材とする三角柱形状のガラスプリズム（プリズム基板）１０２，１０４と、ガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に配された２つの平行平板層１０６Ａ，１０８Ａを備えている。
【００７４】
第１平行平板層１０６Ａは、ある程度の厚みｔ_106A を有する偏光性フィルムの膜を主要部に有して構成されており、それ全体が偏光分離素子として機能する。たとえば、Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標および／または商標）ＤＢＥＦ−Ｄフィルムを偏光分離素子に使用したものとする。
【００７５】
第２平行平板層１０８Ａは、ある程度の厚みｔ_108A を有し、ガラスプリズム１０２，１０４と同様もしくは類似の基材（本例ではガラス基板）で構成されており、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ａを起因とする非点隔差Ａｓ１を補正する機能を持つように、第１平行平板層１０６Ａの光学定数に適合するような光学定数が設定されている（詳細は後述する）。
【００７６】
ガラスプリズム１０２は、三角柱形状として３つの側面１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを有するが、側面１０２ａ，１０２ｂは光学経路上に偏光ビームスプリッタ１００Ａが配置された際に入射面または出射面となる面である。側面１０２ｃは、他方のガラスプリズム１０４に対向する対向面となる。ガラスプリズム１０４も同様に、その三角柱形状として３つの側面１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを有するが、側面１０４ａ，１０４ｂは光学経路上に偏光ビームスプリッタ１００Ａが配置された際に入射面または出射面となり、側面１０４ｃは、一方のガラスプリズム１０２に対向する対向面となる。以下、説明を簡易にするために、側面１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂは、形成される光路に応じて入射面または出射面と称し、側面１０２ｃ，１０４ｃは対向面と称することがある。
【００７７】
２つの平行平板層１０６Ａ，１０８Ａは、第１平行平板層１０６Ａがガラスプリズム１０２の対向面（側面１０２ｃ）側、第２平行平板層１０８Ａがガラスプリズム１０４の対向面（側面１０４ｃ）側となるようにして、２つの三角柱のガラスプリズム１０２，１０４の間に略平行に配置されている。このとき、第１平行平板層１０６Ａは、接着剤によりガラスプリズム１０２の対向面２ｃに接着固定されるし、第２平行平板層１０８Ａは、接着剤によりガラスプリズム１０４の対向面１０４ｃに接着固定される。
【００７８】
このようにガラスプリズム１０２，１０４間に２つの平行平板層１０６Ａ，１０８Ａが配置された第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａの基本的な動作は以下の通りである。第１の動作例としては、図３Ａ（１）に示すように、ガラスプリズム１０２の入射面（側面１０２ａ）から光線が入射されるものとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ａ，１０８Ａはガラスプリズム１０２に入射する光線に対してθ１（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【００７９】
入射光は、先ずガラスプリズム１０２の入射面（図では側面１０２ａ）に入射し、次に、ガラスプリズム１０２と第１平行平板層１０６Ａの接着面（対向面１０２ｃ）に入射する。次に、第１平行平板層１０６Ａに光が入射するが、第１平行平板層１０６Ａは偏光分離機能を持つので、Ｓ偏光成分は反射し、Ｐ偏光成分は透過する。その後、Ｓ偏光成分は、再びガラスプリズム１０２に入り、出射面（図では側面１０２ｂ）より出射される。一方、Ｐ偏光成分は、第１平行平板層１０６Ａを出て先ず第２平行平板層１０８Ａに入射・透過した後、さらに他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面（図では側面１０４ｂ）より出射される。
【００８０】
また、第２の動作例としては、図３Ａ（２）に示すように、ガラスプリズム１０４の入射面（側面１０４ａ）から光線が入射されるものとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ａ，１０８Ａはガラスプリズム１０２に入射する光線に対してθ１（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【００８１】
入射光は、先ずガラスプリズム１０４の入射面（図では側面１０４ａ）に入射し、第２平行平板層１０８Ａを通過して、第２平行平板層１０８Ａと第１平行平板層１０６Ａの接着面に入射する。次に、第１平行平板層１０６Ａに光が入射するが、第１平行平板層１０６Ａは偏光分離機能を持つので、Ｓ偏光成分は反射し、Ｐ偏光成分は透過する。その後、Ｓ偏光成分は、第１平行平板層１０６Ａを出て再び第２平行平板層１０８Ａに入り、この第２平行平板層１０８Ａを通過してガラスプリズム１０４に入り、出射面（図では側面１０４ｂ）より出射される。一方、Ｐ偏光成分は、第１平行平板層１０６Ａを出てガラスプリズム１０２に入る。そしてガラスプリズム１０２に入射後、これを透過し、出射面（図では側面１０２ｂ）より出射される。
【００８２】
ここで、第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａを構成する各光学部材（１０２，１０４，１０６Ａ，１０８Ａ）の各光学定数は、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ａを起因とする非点隔差を第２平行平板層１０８Ａで補正できるように、ガラスプリズム１０２の屈折率Ｎ_102およびガラスプリズム１０４の屈折率Ｎ_104が等しく屈折率Ｎｐ１（＝Ｎｐ）で、第１平行平板層１０６Ａは屈折率Ｎ_106A （＝Ｎａ）および厚みｔ_106A （＝ｔａ），第２平行平板層１０８Ａは屈折率Ｎ_108A （＝Ｎｂ）および厚みｔ_108A （＝ｔｂ）であるとしたとき、図３Ｂに示す図表のように設定される。
【００８３】
図３Ｂに示すような光学定数の場合、第１平行平板層１０６Ａとガラスプリズム１０２の屈折率差（Ｎ_106A −Ｎ_102）＝（Ｎａ−Ｎｐ）と第２平行平板層１０８Ａとガラスプリズム１０４の屈折率差（Ｎ_108A −Ｎ_104）＝（Ｎｂ−Ｎｐ）の積は、（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＝（１．５６６０５−１．５９１４２）＊（１．６２２８６−１．５９１４２）＝−０．０００７９８となり、負（＜０）となる条件を満たす。
【００８４】
また、図３Ｂに示すような光学定数の場合、式（１）（あるいは式（２））より、第１平行平板層１０６Ａによる非点隔差Ａｓ_106A （＝Ａｓ１）は１５．５μｍ、第２平行平板層１０８Ａによる非点隔差Ａｓ_108A （＝Ａｓ２）は−１５．８μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。しかしながら、両非点隔差Ａｓ_106A ，Ａｓ_108A は正負が逆であり、ほぼ同じ大きさの値を持つ。よって、両非点隔差Ａｓ_106A ，Ａｓ_108A の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）である全体の非点隔差Ａｓは０．３μｍとなり、許容非点隔差量Ａｓ０に対して十分に小さくできることが期待できる。
【００８５】
図４は、第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａを使用した第１実施形態の基本構成のプロジェクタユニット３Ａ_1（投射光学系）を示す図である。この基本構成は、反射型液晶パネル１７０にＳ偏光成分が入射するようにした例である。
【００８６】
図４に示すように、第１実施形態（基本構成）のプロジェクタユニット３Ａ_1は、照明手段１１２と、画像形成手段１１４と、入射レンズ１１７ａおよび投射レンズ１１７ｂを具備する投影レンズ１１７を備えている。
【００８７】
照明手段１１２は画像形成手段１１４に光束を照射し、画像形成手段１１４は、画像情報ＳＶに基づいて変調した後に画像投影光束として投影レンズ１１７の入射レンズ１１７ａに入射させる。入射レンズ１１７ａに入射した画像投影光束は、投影レンズ１１７の投射レンズ１１７ｂにより図示を割愛したスクリーンに投射されることで、スクリーン上に画像が投影される。
【００８８】
照明手段１１２は、詳しくは、所定色の光（たとえば白色光）を出射する光源（放電ランプ）１２２と、照明光学系１２３を有している。照明光学系１２３は、光源１２２からの光を集光する反射鏡１２４（放物面鏡）と、光源１２２の前方に光軸に対して直線状に配置されたレンズ群１２５を有する。図では、レンズ群１２５として１枚の凸レンズのみを示しているが、この他にも、たとえばＵＶカットフィルタや１／２波長板を具備したコンデンサレンズなどが設けられることもある。
【００８９】
画像形成手段１１４は、前述の第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａと、画像情報の光束を生成する反射型液晶パネル１７０を有している。偏光ビームスプリッタ１００Ａは光の偏光方向によって入射光を反射あるいは透過する機能を有する。この偏光ビームスプリッタ１００Ａの第１平行平板層１０６Ａで反射されたＳ偏光成分の結像位置に反射型液晶パネル１７０が配置されている。
【００９０】
たとえば、光源１２２から出射される光（放射光）は、反射鏡１２４により集光され、略平行光の光束に変換されレンズ群１２５に入射する。レンズ群１２５を通過した光束は偏光分離機能を持つ偏光ビームスプリッタ１００Ａを介して反射型液晶パネル１７０に集光・照明する。反射型液晶パネル１７０の前に配置される偏光ビームスプリッタ１００Ａは、図３Ａに示したように、第１平行平板層１０６Ａにて、Ｓ偏光成分を選択的に反射し、Ｐ偏光成分を透過する。そして、Ｓ偏光成分が反射型液晶パネル１７０に入射する。
【００９１】
反射型液晶パネル１７０は、印加される映像信号ＳＶに従い内部の液晶に電界を印加する。これにより、入射光（本例ではＳ偏光成分）は偏光回転し、Ｓ偏光成分からＰ偏光成分に変化し、出射する。つまり、反射型液晶パネル１７０によって映像信号ＳＶに基づき空間変調され第２の偏光成分（本例ではＰ偏光成分）に変換され、反射型液晶パネル１７０に書き込まれた映像信号ＳＶに応じた光学像が反射型液晶パネル１７０から出射する。
【００９２】
反射型液晶パネル１７０から出力される映像情報ＳＶで空間変調されたパネル出射光は、映像信号ＳＶに応じた光学像とされるが、再度偏光ビームスプリッタ１００Ａに入射する。このとき、反射型液晶パネル１７０により偏光の振動方向が回転されたＰ偏光成分は、先ず、一方のガラスプリズム１０２に入射した後に第１平行平板層１０６Ａに入射・透過し、さらに第２平行平板層１０８Ａに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面より出射される。この後、投影レンズ１１７により図示を割愛したスクリーン上に、反射型液晶パネル１７０で光の偏光状態の変化として形成される光学像が拡大投影表示される。
【００９３】
ここで、反射型液晶パネル１７０から出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ１００Ａに入射して投影レンズ１１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第１平行平板層１０６Ａにて非点隔差Ａｓ_106A （＝Ａｓ１）が発生し、また第２平行平板層１０８Ａにて非点隔差Ａｓ_108A （＝Ａｓ２）が発生する。
【００９４】
しかしながら、偏光ビームスプリッタ１００Ａの光学定数は図３Ｂに示したように設定されており、第１平行平板層１０６Ａにより一旦１５．５μｍの正方向の非点隔差Ａｓ_106A （＝Ａｓ１）が発生するが、第２平行平板層１０８Ａにより−１５．８μｍの負方向の非点隔差Ａｓ_108A （＝Ａｓ２）が発生するためにほぼ打ち消し合うことになり、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は十分に小さくなる。
【００９５】
たとえば、第１実施形態（基本構成）のプロジェクタユニット３Ａ_1に使用される投影レンズ１１７のＦナンバーが２．５であり、反射型液晶パネル１７０の画素ピッチが７μｍであるとき、焦点深度Ｆδは１７．５μｍ、焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２は８．７５μｍとなる。両非点隔差Ａｓ_106A ，Ａｓ_108A の絶対値は、ともに焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝８．７５μｍ）よりも大きい。このため、第１平行平板層１０６Ａのみの場合には、所望の解像力は得られない。これに対して、第１平行平板層１０６Ａを起因とする非点隔差Ａｓ_106A を補正する第２平行平板層１０８Ａを設けることで、全体の非点隔差Ａｓの絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は０．３μｍとなる。全体の非点隔差Ａｓの絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδ（＝１７．５μｍ）以下を満たすし、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝８．７５μｍ）以下をも満たし、許容非点隔差量Ａｓ０に対して格段に小さく、所望の解像力が得られるようになる。
【００９６】
ただし、第２平行平板層１０８Ａの配置によっては、コントラストに悪影響を及ぼすことになるので、第１平行平板層１０６Ａに対して第２平行平板層１０８Ａを光路の前方側、後方側の何れに配置するのが好ましいかに留意する必要がある。
【００９７】
たとえば、図４に示す第１実施形態のプロジェクタユニット３Ａ_1では、光源１２２からの光の道筋（光路）を辿ると、第２平行平板層１０８Ａは、Ｓ偏光成分を選択反射しＰ偏光成分を透過させる第１平行平板層１０６Ａの後方側に配置されている。このため、第１実施形態のプロジェクタユニット３Ａ_1においては、第２平行平板層１０８Ａによるコントラストの悪影響は殆どない。
【００９８】
＜第１実施形態：変形例＞
図４Ａは、第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａを使用した第１実施形態の変形構成のプロジェクタユニット３Ａ_2（投射光学系）を示す図である。この変形構成は、図１３（２）に示したのと同様に、反射型液晶パネル１７０にＰ偏光成分が入射するようにした例である。装置構成としては、図１３（２）に示した構成において、従前の偏光ビームスプリッタ９４２に代えて第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａを使用した状態と考えればよい。ここではその構成の詳細説明を割愛する。
【００９９】
このような変形構成の場合、反射型液晶パネル１７０から出力される映像情報ＳＶで空間変調されたパネル出射光（Ｓ偏光成分）は、映像信号ＳＶに応じた光学像とされるが、再度偏光ビームスプリッタ１００Ａに入射する。このとき、反射型液晶パネル１７０により偏光の振動方向が回転されたＳ偏光成分は、先ず、他方のガラスプリズム１０４に入射した後に第２平行平板層１０８Ａに入射・透過し、さらに第１平行平板層１０６Ａに入射する。第１平行平板層１０６Ａは全体として偏光分離機能を持っているのでＳ偏光成分を反射する。
【０１００】
これにより、第１平行平板層１０６Ａに入射したＳ偏光成分は反射され第１平行平板層１０６Ａを出て再度第２平行平板層１０８Ａに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射される。この後、投影レンズ１１７により図示を割愛したスクリーン上に、反射型液晶パネル１７０で光の偏光状態の変化として形成される光学像が拡大投影表示される。
【０１０１】
ここで、反射型液晶パネル１７０から出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ１００Ａに入射して投影レンズ１１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第２平行平板層１０８Ａにて非点隔差Ａｓ_108A （＝Ａｓ２）が発生し、また第１平行平板層１０６Ａにて非点隔差Ａｓ_106A （＝Ａｓ１）が発生する。さらに第１平行平板層１０６ＡによりＳ偏光成分のみ選択反射されることで、第１平行平板層１０６Ａにて非点隔差Ａｓ_106A （＝Ａｓ１）が発生し、また第２平行平板層１０８Ａにて非点隔差Ａｓ_108A （＝Ａｓ２）が発生する。
【０１０２】
しかしながら、偏光ビームスプリッタ１００Ａの光学定数は図３Ｂに示したように設定されており、第２平行平板層１０８Ａにより−１５．８μｍの負方向の非点隔差Ａｓ_108A （＝Ａｓ２）が発生するが、第１平行平板層１０６Ａにより一旦１５．５μｍの正方向の非点隔差Ａｓ_106A （＝Ａｓ１）が発生するためにほぼ打ち消し合うことになるし、第１平行平板層１０６Ａにより一旦１５．５μｍの正方向の非点隔差Ａｓ_106A （＝Ａｓ１）が発生するが、第２平行平板層１０８Ａにより−１５．８μｍの負方向の非点隔差Ａｓ_108A （＝Ａｓ２）が発生するためにほぼ打ち消し合うことになり、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は十分に小さくなる。つまり、第１平行平板層１０６Ａを２回通ることで発生する非点隔差は２×Ａｓ１＝３１．０μｍとなり、さらに、第２平行平板層１０８Ａをも２回通ることで発生する非点隔差は２×Ａｓ２＝−３１．６μｍとなるので、ほぼ打ち消し合うことになる。
【０１０３】
たとえば、第１実施形態（変形構成）のプロジェクタユニット３Ａ_2に使用される投影レンズ１１７のＦナンバーが２．５であり、反射型液晶パネル１７０の画素ピッチが７μｍであるとき、焦点深度Ｆδは１７．５μｍ、焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２は８．７５μｍとなる。両非点隔差Ａｓ_106A ，Ａｓ_108A の絶対値は、ともに焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝８．７５μｍ）よりも大きく、第１平行平板層１０６Ａのみの場合には３１．０μｍの非点隔差が発生してしまい所望の解像力は得られない。これに対して、第１平行平板層１０６Ａを起因とする非点隔差Ａｓ_106A を補正する第２平行平板層１０８Ａを設けることで、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は０．６μｍとなる。全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝８．７５μｍ）以下を満たすし、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの４分の１のＦδ／４（＝４．３８μｍ）以下をも満たし、許容非点隔差量Ａｓ０に対して格段に小さく、所望の解像力が得られるようになる。
【０１０４】
ただし、このような変形構成のプロジェクタユニット３Ａ_2の場合、第１平行平板層１０６Ａは膜全体で偏光分離機能を果たすものであるので、反射型液晶パネル１７０から出力される映像情報ＳＶで空間変調されたパネル出射光が第１平行平板層１０６Ａの全体を２回通るとは言えない。そのために、第２平行平板層１０８Ａによる補正効果が過剰になることが懸念される。この点においては、図４に示した基本構成の方が優れていると考えてよい。
【０１０５】
＜第２実施形態＞
図５〜図５Ｃは、偏光ビームスプリッタの第２実施形態の基本構成を説明する図である。ここで図５は、図３（１）に示した配置と同様条件でのｘ−ｙ平面における第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂの断面図である。図５Ａは、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂにて使用するワイヤーグリッド偏光分離素子の構造例を示す図である。図５Ｂは、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂの動作を説明する図である。図５Ｃは、第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂの光学定数を示す図表である。
【０１０６】
図５に示すように、第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂは、ほぼ同じ屈折率を有する三角柱形状のガラスプリズム１０２，１０４と、ガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に配された２つの平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂを備えている。
【０１０７】
第１平行平板層１０６Ｂは、ある程度の厚みｔ_106B を有するガラス基板上に、つまり第１平行平板層１０６Ｂの表面にワイヤーグリッドなどの薄膜の偏光分離素子が形成された構造をなしている。すなわち、第１平行平板層１０６Ｂはワイヤーグリッド偏光分離素子として構成されており、ガラス基板１０７ｂの一方の面に金属格子１０７ｃが所定ピッチで設けられて、金属格子構造面１０７ａが形成される構造を持つ。
【０１０８】
具体的には、第１平行平板層１０６Ｂは、図５Ａ（１），（２）に示すように、ガラス基板１０７ｂの一方の面（金属格子構造面１０７ａ）に、アルミニウムなどの金属で平行な縞状の金属格子１０７ｃを形成したものである。金属格子１０７ｃを形成する個々の金属ストライプの幅をｗ、高さをｈとし、また格子の形成周期（ピッチ）をｐｔとしたとき、入射光の波長に対して約１／５以下の十分小さい周期ｐｔで金属格子１０７ｃを形成すると、周期方向と垂直に振動する電界成分の光は反射し、また平行に振動する電界成分の光は透過し、殆ど光吸収がなく、効率よく偏光分離することができる。
【０１０９】
このため図５Ａ（３）に示すように、自然光がある入射角で入射したとき、反射する光は第１平行平板層１０６Ｂ（ワイヤーグリッド偏光分離素子）の入射面に対してＳ偏光成分、透過する光は入射面に対してＰ偏光成分となる。このような第１平行平板層１０６Ｂは、偏光分離特性がよく、また入射角に対して分光透過率の変化が小さいという利点を有する。三角柱のガラスプリズム１０２，１０４に、第１平行平板層１０６Ｂ（ワイヤーグリッド偏光分離素子）を挟み込むことで、偏光分離特性のよい偏光ビームスプリッタを構成することができる。
【０１１０】
第２平行平板層１０８Ｂは、ある程度の厚みｔ_108B を有するガラス基板で構成されており、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｂを起因とする非点隔差Ａｓ１を補正する機能を持つように、第１平行平板層１０６Ｂの光学定数に適合するような光学定数が設定されている（詳細は後述する）。
【０１１１】
２つの平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂは、第１平行平板層１０６Ｂ（ワイヤーグリッド偏光分離素子）がガラスプリズム１０２の対向面（側面１０２ｃ）側、第２平行平板層１０８Ｂがガラスプリズム１０４の対向面（側面１０４ｃ）側となるようにして、２つの三角柱のガラスプリズム１０２，１０４の間に略平行に配置されている。このとき、第２平行平板層１０８Ｂは接着剤によりガラスプリズム１０４の対向面１０４ｃに接着固定される。第１平行平板層１０６Ｂは、先ずガラス基板１０７ｂが接着剤により第２平行平板層１０８Ｂに接着固定される。一方、第１平行平板層１０６Ｂの金属格子構造面１０７ａは、ガラスプリズム１０２の対向面１０２ｃに対して、接着固定されるようにしてもよい。
【０１１２】
なお、ワイヤーグリッド偏光分離素子は、微小な金属（たとえばアルミニウム）で平行に縞状の金属格子１０７ｃを形成したものであり、金属格子１０７ｃの高さは、１００〜２００ｎｍ程度で、金属格子１０７ｃの幅は５０〜１００ｎｍ程度であるため、このような金属格子１０７ｃが形成された面に三角柱プリズムを接着して挟み込むことで一体化すると、接着剤により金属格子１０７ｃが破壊されてしまい、所望する偏光分離性能が発揮されないことが懸念される。また、金属格子１０７ｃが破壊されなかったにしても、ガラス基板１０７ｂの逆側、つまり金属格子構造面１０７ａ側は屈折率が１でないと所望の性能が発揮し難い。屈折率１とは空気であるから、三角柱プリズムに挟み込んで接着することでは、十分な性能が発揮されない。
【０１１３】
これらの問題の解決には、特開２００６−３３８４号公報に記載の手法に準じて、ガラス基板１０７ｂの金属格子１０７ｃが形成されていない方の面を第２平行平板層１０８Ｂに固着し、ガラスプリズム１０２は、その対向面１０２ｃが、空気層（エアーギャップ）を形成する状態で、第１平行平板層１０６Ｂ（ワイヤーグリッド偏光分離素子）が第２平行平板層１０８Ｂ側に固着されている金属格子１０７ｃ（金属格子構造面１０７ａ）に対向するように配置するのがよい。つまり、金属格子１０７ｃ（金属格子構造面１０７ａ）とガラスプリズム１０２を、エアギャップ（空気層）を介して対向させて配置することで、ワイヤーグリッド偏光分離素子である第１平行平板層１０６Ｂについては、金属格子構造面１０７ａ側をガラスプリズム１０２に接着しないようにする。
【０１１４】
第１平行平板層１０６Ｂの金属格子構造面１０７ａ側をガラスプリズム１０２に接着しない構成とする場合、たとえば、エアギャップを形成した状態が維持されるように、ガラスプリズム１０２，１０４の上面および下面を適当な大きさ・形状の固定プレートで接着固定するとよい。あるいは、第２平行平板層１０８Ｂ上に接着された第１平行平板層１０６Ｂの金属格子構造面１０７ａの端部と、ガラスプリズム１０２の対向面１０２ｃの端部とを、スペーサを介在させる状態で接着固定するようにしてもよい。あるいは、スペーサを用いた上で、さらにガラスプリズム１０２，１０４の上面および下面を固定プレートで固定するようにしてもよい。スペーサを接着する端部は、金属格子構造面１０７ａ上で光が入射しない部位とする。スペーサは、第２平行平板層１０８Ｂに対して、その面の４辺上で囲むように形成してもよいし、少なくとも２辺に設けられてもよい。
【０１１５】
このようにガラスプリズム１０２，１０４間に２つの平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂが配置された第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂの基本的な動作は以下の通りである。第１の動作例としては、図５Ｂ（１）に示すように、ガラスプリズム１０２の入射面（側面１０２ａ）から光線が入射されるとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂはガラスプリズム１０２に入射する光線に対してθ１（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【０１１６】
入射光は、先ずガラスプリズム１０２の入射面（図では側面１０２ａ）に入射し、次に、ガラスプリズム１０２と第１平行平板層１０６Ｂの接着面（対向面１０２ｃ）に入射する。次に、第１平行平板層１０６Ｂの金属格子構造面１０７ａに光が入射するが、金属格子構造面１０７ａに対して、Ｓ偏光成分は反射し、Ｐ偏光成分は透過する。その後、Ｓ偏光成分は、再びガラスプリズム１０２に入り、出射面（図では側面１０２ｂ）より出射される。一方、Ｐ偏光成分は、先ず第１平行平板層１０６Ｂのガラス基板１０７ｂに入り、このガラス基板１０７ｂを出て第２平行平板層１０８Ｂに入射・透過した後、さらに他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面（図では側面１０４ｂ）より出射される。
【０１１７】
また、第２の動作例としては、図５Ｂ（２）に示すように、ガラスプリズム１０４の入射面（側面１０４ａ）から光線が入射されるものとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂはガラスプリズム１０２に入射する光線に対してθ２（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【０１１８】
入射光は、先ずガラスプリズム１０４の入射面（図では側面１０４ａ）に入射し、第２平行平板層１０８Ｂを通過して、第１平行平板層１０６Ｂに入射する。第１平行平板層１０６Ｂに入射した光は先ずガラス基板１０７ｂを通過し金属格子構造面１０７ａに達する。そして、金属格子構造面１０７ａに対して、Ｓ偏光成分は反射し、Ｐ偏光成分は透過する。その後、Ｓ偏光成分は、第１平行平板層１０６Ｂのガラス基板１０７ｂを出て再び第２平行平板層１０８Ｂに入り、この第２平行平板層１０８Ｂを通過してガラスプリズム１０４に入り、出射面（図では側面１０４ｂ）より出射される。一方、Ｐ偏光成分は、ガラスプリズム１０２に入射後、これを透過し、出射面（図では側面１０２ｂ）より出射される。
【０１１９】
ここで、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂを構成する各光学部材（１０２，１０４，１０６Ｂ，１０８Ｂ）の各光学定数は、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｂを起因とする非点隔差を第２平行平板層１０８Ｂで補正できるように、ガラスプリズム１０２の屈折率Ｎ_102およびガラスプリズム１０４の屈折率Ｎ_104が等しく屈折率Ｎｐ２（＝Ｎｐ）で、第１平行平板層１０６Ｂは屈折率Ｎ_106B （＝Ｎａ）および厚みｔ_106B （＝ｔａ），第２平行平板層１０８Ｂは屈折率Ｎ_108B （＝Ｎｂ）および厚みｔ_108B （＝ｔｂ）であるとしたとき、図５Ｃに示す図表のように設定される。
【０１２０】
図５Ｃに示すような光学定数の場合、第１平行平板層１０６Ｂとガラスプリズム１０２の屈折率差（Ｎ_106B −Ｎ_102）＝（Ｎａ−Ｎｐ）と第２平行平板層１０８Ｂとガラスプリズム１０４の屈折率差（Ｎ_108B −Ｎ_104）＝（Ｎｂ−Ｎｐ）の積は、（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＝（１．６０５４８−１．５６６０５）＊（１．５１６３３−１．５６６０５）＝−０．００１９６となり、負（＜０）となる条件を満たす。
【０１２１】
また、図５Ｃに示すような光学定数の場合、式（１）より、第１平行平板層１０６Ｂによる非点隔差Ａｓ_106B （＝Ａｓ１）は−２７．９μｍ、第２平行平板層１０８Ｂによる非点隔差Ａｓ_108B （＝Ａｓ２）は２７．６μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。一方、両非点隔差Ａｓ_106B ，Ａｓ_108B は正負が逆であり、ほぼ同じ大きさの値を持つ。よって、両非点隔差Ａｓ_106B ，Ａｓ_108B の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）である全体の非点隔差Ａｓは０．３μｍとなり、許容非点隔差量Ａｓ０に対して十分に小さくできることが期待できる。
【０１２２】
図６は、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂを使用した第２実施形態の基本構成のプロジェクタユニット３Ｂ_1（投射光学系）を示す図である。この基本構成は、図１３（２）や図４Ａに示したのと同様に、反射型液晶パネル１７０にＰ偏光成分が入射するようにした例である。装置構成としては、図１３（２）に示した構成の偏光ビームスプリッタ９４２に代えて、あるいは図４Ａに示した第１実施形態の変形構成の偏光ビームスプリッタ１００Ａ_2に代えて、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂを使用した状態と考えればよい。ここではその構成の詳細説明を割愛する。
【０１２３】
このような基本構成の場合、反射型液晶パネル１７０から出力される映像情報ＳＶで空間変調されたパネル出射光（Ｓ偏光成分）は、映像信号ＳＶに応じた光学像とされるが、再度偏光ビームスプリッタ１００Ｂに入射する。このとき、反射型液晶パネル１７０により偏光の振動方向が回転されたＳ偏光成分は、先ず、他方のガラスプリズム１０４に入射した後に第２平行平板層１０８Ｂに入射・透過し、さらに第１平行平板層１０６Ｂに入射する。
【０１２４】
第１平行平板層１０６Ｂはガラス基板１０７ｂ上に金属格子１０７ｃが形成された構造を持つワイヤーグリッド偏光分離素子として構成されているので、ガラス基板１０７ｂに入射したＳ偏光成分は金属格子構造面１０７ａにて反射されガラス基板１０７ｂを出て再度第２平行平板層１０８Ｂに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射される。この後、投影レンズ１１７により図示を割愛したスクリーン上に、反射型液晶パネル１７０で光の偏光状態の変化として形成される光学像が拡大投影表示される。
【０１２５】
ここで、反射型液晶パネル１７０から出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ１００Ｂに入射して投影レンズ１１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第２平行平板層１０８Ｂにて非点隔差Ａｓ_108B （＝Ａｓ２）が発生し、また第１平行平板層１０６Ｂ（特にガラス基板１０７ｂ）にて非点隔差Ａｓ_106B （＝Ａｓ１）が発生する。さらに第１平行平板層１０６ＢによりＳ偏光成分のみ選択反射されることで、第１平行平板層１０６Ｂ（特にガラス基板１０７ｂ）にて非点隔差Ａｓ_106B （＝Ａｓ１）が発生し、また第２平行平板層１０８Ｂにて非点隔差Ａｓ_108B （＝Ａｓ２）が発生する。
【０１２６】
しかしながら、偏光ビームスプリッタ１００Ｂの光学定数は図５Ｃに示したように設定されており、第２平行平板層１０８Ｂにより２７．６μｍの正方向の非点隔差Ａｓ_108B （＝Ａｓ２）が発生するが、第１平行平板層１０６Ｂにより一旦−２７．９μｍの負方向の非点隔差Ａｓ_106B （＝Ａｓ１）が発生するためにほぼ打ち消し合うことになるし、第１平行平板層１０６Ｂにより選択反射されるＳ偏光成分についても、第１平行平板層１０６Ｂにより一旦−２７．９μｍの負方向の非点隔差Ａｓ_106B （＝Ａｓ１）が発生するが、第２平行平板層１０８Ｂにより２７．６μｍの正方向の非点隔差Ａｓ_108B （＝Ａｓ２）が発生するためにほぼ打ち消し合うことになり、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は十分に小さくなる。つまり、第１平行平板層１０６Ｂを２回通ることで発生する合成の非点隔差は２×Ａｓ１＝−５５．８μとなり、さらに、第２平行平板層１０８Ｂを２回通ることで発生する合成の非点隔差は２×Ａｓ２＝５５．２μｍとなるので、ほぼ打ち消し合うことになる。
【０１２７】
たとえば、第２実施形態（基本構成）のプロジェクタユニット３Ｂ_1に使用される投影レンズ１１７のＦナンバーが２．５であり、反射型液晶パネル１７０の画素ピッチが７μｍであるとき、焦点深度Ｆδは１７．５μｍ、焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２は８．７５μｍとなる。両非点隔差Ａｓ_106B ，Ａｓ_108B の絶対値は、ともに焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２よりも大きく、第１平行平板層１０６Ｂのみの場合には−５５．８μｍの非点隔差が発生してしまい所望の解像力は得られない。これに対して、第１平行平板層１０６Ｂを起因とする非点隔差Ａｓ_106B を補正する第２平行平板層１０８Ｂを設けることで、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は０．６μｍとなる。全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝８．７５μｍ）以下を満たすし、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの４分の１のＦδ／４（＝４．３８μｍ）以下をも満たし、許容非点隔差量Ａｓ０に対して格段に小さく、所望の解像力が得られるようになる。
【０１２８】
＜第２実施形態：変形例＞
図６Ａは、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂを使用した第２実施形態の変形構成のプロジェクタユニット３Ｂ_2（投射光学系）を示す図である。この変形構成は、図４に示したのと同様に、反射型液晶パネル１７０にＳ偏光成分が入射するようにした例である。装置構成としては、図４に示した構成において、第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａに代えて第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂを使用した状態と考えればよい。
【０１２９】
このような変形構成の場合、反射型液晶パネル１７０から出力される映像情報ＳＶで空間変調されたパネル出射光（Ｐ偏光成分）は、映像信号ＳＶに応じた光学像とされるが、再度偏光ビームスプリッタ１００Ｂに入射する。このとき、反射型液晶パネル１７０により偏光の振動方向が回転されたＰ偏光成分は、先ず、一方のガラスプリズム１０２に入射した後に第１平行平板層１０６Ｂの金属格子構造面１０７ａに入射する。
【０１３０】
第１平行平板層１０６Ｂはガラス基板１０７ｂ上に金属格子１０７ｃが形成された構造を持つワイヤーグリッド偏光分離素子として構成されているので、第１平行平板層１０６Ｂに入射したＰ偏光成分は金属格子構造面１０７ａを透過しガラス基板１０７ｂに入り、このガラス基板１０７ｂを出て第２平行平板層１０８Ｂに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射される。この後、投影レンズ１１７により図示を割愛したスクリーン上に、反射型液晶パネル１７０で光の偏光状態の変化として形成される光学像が拡大投影表示される。
【０１３１】
ここで、反射型液晶パネル１７０から出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ１００Ｂに入射して投影レンズ１１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第１平行平板層１０６Ｂにて非点隔差Ａｓ_106B （＝Ａｓ１）が発生し、また第２平行平板層１０８Ｂにて非点隔差Ａｓ_108B （＝Ａｓ２）が発生する。
【０１３２】
しかしながら、偏光ビームスプリッタ１００Ｂの光学定数は図５Ｃに示したように設定されており、第１平行平板層１０６Ｂにより一旦−２７．９の負方向の非点隔差Ａｓ_106B （＝Ａｓ１）が発生するが、第２平行平板層１０８Ｂにより２７．６μｍの正方向の非点隔差Ａｓ_108B （＝Ａｓ２）が発生するためにほぼ打ち消し合うことになり、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は十分に小さくなる。
【０１３３】
たとえば、第２実施形態（変形構成）のプロジェクタユニット３Ｂ_2に使用される投影レンズ１１７のＦナンバーが２．５であり、反射型液晶パネル１７０の画素ピッチが７μｍであるとき、焦点深度Ｆδは１７．５μｍ、焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２は８．７５μｍとなる。両非点隔差Ａｓ_106B ，Ａｓ_108B の絶対値は、ともに焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝８．７５μｍ）よりも大きい。このため、第１平行平板層１０６Ｂのみの場合には、所望の解像力は得られない。これに対して、第１平行平板層１０６Ｂを起因とする非点隔差Ａｓ_106B を補正する第２平行平板層１０８Ｂを設けることで、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は０．３μｍとなる。両非点隔差Ａｓ_106B ，Ａｓ_108B の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδ（＝１７．５μｍ）以下を満たすし、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝８．７５μｍ）以下をも満たし、許容非点隔差量Ａｓ０に対して格段に小さく、所望の解像力が得られるようになる。
【０１３４】
ただし、このような変形構成のプロジェクタユニット３Ｂ_2の場合、実体面としては、反射型液晶パネル１７０にて偏光されたＳ偏光成分を第１平行平板層１０６Ｂの金属格子構造面１０７ａにて反射して投影レンズ１１７により拡大投影表示する基本構成のプロジェクタユニット３Ｂ_1に比べて、Ｓ／Ｎ（Signal (to) Noise ratio ，信号号対雑音比）やコントラストが劣ることが懸念される。この点においては、図６に示した基本構成の方が優れていると考えてよい。
【０１３５】
変形構成が基本構成よりもＳ／Ｎやコントラストが劣る理由は、以下の通りである。すなわち、通常の硝子でも熱や応力の影響で硝子内部に複屈折が生じてしまい、偏光が乱れてしまう。これにより最終的に偏光を分離する素子の前に通常の硝子を配置してしまうとＳ／Ｎやコントラストが低下してしまう。高コントラストのプロジェクタに適用される場合は、それを避けるためには特殊な低光弾性光学ガラスを使用しなければならず、材料の屈折率が限られてしまうので適切な補正を行なうことが難しくなる。
【０１３６】
ただし、このような変形構成であっても、低コントラストのプロジェクタへの適用であれば、Ｓ／Ｎやコントラストが劣る問題は気にしなくてよい。しかし、実際上は反射型パネルを用いたプロジェクタは高コントラストが利点であるので低コントラストのプロジェクタに使われることは通常あり得ないと考えられる。
【０１３７】
＜第３実施形態＞
図７〜図７Ｃは、偏光ビームスプリッタの第３実施形態の基本構成を説明する図である。ここで、図７は、図３（１）に示した配置と同様条件でのｘ−ｙ平面における第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃの断面図である。図７Ａは、第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃの動作を説明する図である。図７Ｂは、第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃの光学定数を示す図表である。図７Ｃは、第３実施形態を適用しない場合の偏光ビームスプリッタ１００Ｃｘにおける各平行平板層による合成の屈折率を説明する図である。
【０１３８】
第３実施形態は、ガラスプリズム１０２，１０４の間に第１平行平板層や第２平行平板層以外の平行平板層（第３平行平板層とする）が介在する場合への適用例である。特に後述する第４実施形態との相違点として、ガラスプリズム１０２，１０４の間に第１平行平板層１０６Ｃと第３平行平板層１０９Ｃを備える場合に生じる非点隔差Ａｓ１が許容非点隔差量Ａｓ０を満たさない場合に、その非点隔差Ａｓ１を補正する機能を持つ第２平行平板層１０８Ｃを設けるようにした点に特徴を有する。
【０１３９】
図７に示すように、第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃは、ほぼ同じ屈折率を有する三角柱形状のガラスプリズム１０２，１０４と、ガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に配された３つの平行平板層１０６Ｃ，１０８Ｃ，１０９Ｃを備えている。
【０１４０】
第１平行平板層１０６Ｃは、ある程度の厚みｔ_106C を有する偏光性フィルムの膜を主要部に有して構成されており、それ全体が偏光分離素子として機能する。たとえば、Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標および／または商標）ＤＢＥＦ−Ｄフィルムを偏光分離素子に使用したものとする。
【０１４１】
第３平行平板層１０９Ｃは、第１平行平板層１０６Ｃを紫外光から保護するためのフィルム状の保護層であり、ある程度の厚みｔ_109C を有する。
【０１４２】
第２平行平板層１０８Ｃは、ある程度の厚みｔ_108C を有するガラス基板で構成されており、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｃおよび第１平行平板層１０６Ｃの保護膜として機能する第３平行平板層１０９Ｃを起因とする非点隔差Ａｓ１を補正する機能を持つように、第１平行平板層１０６Ｃおよび第３平行平板層１０９Ｃの光学定数に適合するような光学定数が設定されている（詳細は後述する）。
【０１４３】
３つの平行平板層１０６Ｃ，１０８Ｃ，１０９Ｃは、先ず第３平行平板層１０９Ｃがガラスプリズム１０２の対向面（側面１０２ｃ）側、第２平行平板層１０８Ｃがガラスプリズム１０４の対向面（側面１０４ｃ）側となり、第３平行平板層１０９Ｃと第２平行平板層１０８Ｃとの間に第１平行平板層１０６Ｃが配置されるように、２つの三角柱のガラスプリズム１０２，１０４の間に略平行に配置されている。このとき、第３平行平板層１０９Ｃは接着剤によりガラスプリズム１０２の対向面２ｃに接着固定されるし、第１平行平板層１０６Ｃは接着剤により第３平行平板層１０９Ｃに接着固定されるし、第２平行平板層１０８Ｃは接着剤によりガラスプリズム１０４の対向面１０４ｃに接着固定される。
【０１４４】
このようにガラスプリズム１０２，１０４間に３つの平行平板層１０６Ｃ，１０８Ｃ，１０９Ｃが配置された第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃの基本的な動作は以下の通りである。
第１の動作例としては、図７Ａ（１）に示すように、ガラスプリズム１０２の入射面（側面１０２ａ）から光線が入射されるものとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ｃ，１０８Ｃ，１０９Ｃはガラスプリズム１０２に入射する光線に対してθ３（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【０１４５】
入射光は、先ずガラスプリズム１０２の入射面（図では側面１０２ａ）に入射し、次に、第３平行平板層１０９Ｃに入射・透過した後に、第３平行平板層１０９Ｃと第１平行平板層１０６Ｃの接着面に入射する。次に、第１平行平板層１０６Ｃに光が入射するが、第１平行平板層１０６Ｃは偏光分離機能を持つので、Ｓ偏光成分は反射し、Ｐ偏光成分は透過する。その後、Ｓ偏光成分は、再びガラスプリズム１０２に入り、出射面（図では側面１０２ｂ）より出射される。一方、Ｐ偏光成分は、第１平行平板層１０６Ｃを出て先ず第２平行平板層１０８Ｃに入射・透過した後、さらに他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面（図では側面１０４ｂ）より出射される。
【０１４６】
また、第２の動作例としては、図７Ａ（２）に示す通りであり、第１実施形態における図３Ａ（２）に示す場合と同様である。ここではその動作の詳細説明を割愛する。
【０１４７】
ここで、第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃを構成する各光学部材（１０２，１０４，１０６Ｃ，１０８Ｃ，１０９Ｃ）の各光学定数は、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｃおよび第１平行平板層１０６Ｃの保護膜として機能する第３平行平板層１０９Ｃを起因とする非点隔差Ａｓ１を第２平行平板層１０８Ｃで補正できるように、ガラスプリズム１０２の屈折率Ｎ_102およびガラスプリズム１０４の屈折率Ｎ_104が等しく屈折率Ｎｐ１（＝Ｎｐ）で、第１平行平板層１０６Ｃは屈折率Ｎ_106C および厚みｔ_106C ，第２平行平板層１０８Ｃは屈折率Ｎ_108C および厚みｔ_108C ，第３平行平板層１０９Ｃは屈折率Ｎ_109C および厚みｔ_109C であるとしたとき、図７Ｂに示す図表のように設定される。
【０１４８】
図７Ｂに示す図表から分るように、第３平行平板層１０９Ｃは、第２平行平板層１０８Ｃの屈折率Ｎ_108C と同様に、その屈折率Ｎ_109C がガラスプリズム１０２，１０４の屈折率Ｎｐ１よりも大きく、一見すると機能的には第２平行平板層１０８Ｃと同様の機能を果たすようになるが、このようなものは、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｃなどを起因とする非点隔差Ａｓ１を補正する機能を持つ本願発明における第２平行平板層には含まない。なお、ここで示した第３平行平板層１０９Ｃの屈折率Ｎ_109C の数値例は極端な例であり、実際に採用される第１平行平板層１０６Ｃ用のプラスティックフィルムと紫外線保護層（第３平行平板層１０９Ｃ）の屈折率Ｎ_109C はともにガラスプリズム１０２，１０４の屈折率Ｎｐ１よりも小さいのが通常であると考えられる。
【０１４９】
ここで、本実施形態の第２平行平板層１０８Ｃを適用しない場合のガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に配置される平行平板層（第１平行平板層１０６Ｃおよび第３平行平板層１０９Ｃ）による合成の屈折率をＮxc、合成の入射あるいは出射の角度をθxcとすると、図７Ｃに示す幾何光学的な関係から、屈折率Ｎxcの大凡の値を知ることができる。合成の屈折率Ｎxcは、ガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に単一の媒質で構成された平行平板層が存在すると見なしたときの、その平行平板層の屈折率を意味する。
【０１５０】
先ず、ガラスプリズム１０２から第３平行平板層１０９Ｃに光が入射する図中のＡ点に着目すると、θｐ＜θxcであるからＮ_102＞Ｎxcであることが分る。また、第１平行平板層１０６Ｃからガラスプリズム１０４に光が出射する図中のＢ点に着目すると、θｐ＜θxcであることは元より、θａ＞θxcであるからＮ_106C ＜Ｎxcであることが分る。つまり最終的には、Ｎ_106C ＜Ｎxc＜Ｎ_102となり、１．５３＜Ｎxc＜１．５８であることが分る。
【０１５１】
これを、数式を用いて解析する場合、式（３）を適用すればよい。式に数値例を当て嵌めて計算すると、Ｎxc＝１．５５９０となる。これからも、Ｎ_106C ＜Ｎxc＜Ｎ_102となることが分る。ただし、この式からはθｐの値によりＮxcの値が微妙に異なるためθｐを投射レンズのＦナンバーから導かれる入射光線の開き角として計算している（２／Ｆ＝ｔａｎθｐ）。具体的には、Ｆ＝２から計算される角度θｐは、ｔａｎθｐ＝１／２／２より、θｐ＝１４．０３６としている。
【０１５２】
【数３】
2009047819.tif 000005
【０１５３】
よって、第１平行平板層１０６Ｃおよび第３平行平板層１０９Ｃによる合成の屈折率Ｎxcとガラスプリズム１０２の屈折率差（Ｎxc−Ｎ_102）＝（Ｎａ−Ｎｐ）は負となり、第２平行平板層１０８Ｃとガラスプリズム１０４の屈折率差（Ｎ_108C −Ｎ_104）＝（Ｎｂ−Ｎｐ）は正となるので、その積（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）は負（＜０）となる条件を満たす。
【０１５４】
また、図７Ｂに示すような光学定数の場合、式（１）より、第１平行平板層１０６Ｃによる非点隔差Ａｓ_106C は３４μｍ、第２平行平板層１０８Ｃによる非点隔差Ａｓ_108C （＝Ａｓ２）は−２７．９μｍ、第３平行平板層１０９Ｃによる非点隔差Ａｓ_109C は−９．２μｍ、第１平行平板層１０６Ｃによる非点隔差Ａｓ_106C と第３平行平板層１０９Ｃによる非点隔差Ａｓ_109C の合成の非点隔差Ａｓ１は２４．８μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。しかしながら、両非点隔差Ａｓ１（＝Ａｓ_106C ＋Ａｓ_109C ），Ａｓ２（＝Ａｓ_108C ）は正負が逆であり、ほぼ同じ大きさの値を持つ。よって、両非点隔差Ａｓ１，Ａｓ２の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）である全体の非点隔差Ａｓは３．１μｍとなり、許容非点隔差量Ａｓ０に対して十分に小さくできることが期待できる。
【０１５５】
図８は、第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃを使用した第３実施形態の基本構成のプロジェクタユニット３Ｃ（投射光学系）を示す図である。この基本構成は、図４に示した第１実施形態の基本構成と同様に、反射型液晶パネル１７０にＳ偏光成分が入射するようにした例である。装置構成としては、図４に示した構成の偏光ビームスプリッタ３Ａ_1に代えて第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃを使用した状態と考えればよい。ここではその構成の詳細説明を割愛する。
【０１５６】
このような基本構成の場合、反射型液晶パネル１７０から出力される映像情報ＳＶで空間変調されたパネル出射光（Ｐ偏光成分）は、映像信号ＳＶに応じた光学像とされるが、再度偏光ビームスプリッタ１００Ｃに入射する。このとき、反射型液晶パネル１７０により偏光の振動方向が回転されたＰ偏光成分は、先ず、一方のガラスプリズム１０２に入射した後に第１平行平板層１０６Ｃの保護層である第３平行平板層１０９Ｃに入射・透過し、さらに第１平行平板層１０６Ｃに入射・透過し、さらに第２平行平板層１０８Ｃに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射される。この後、投影レンズ１１７により図示を割愛したスクリーン上に、反射型液晶パネル１７０で光の偏光状態の変化として形成される光学像が拡大投影表示される。
【０１５７】
ここで、反射型液晶パネル１７０から出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ１００Ａに入射して投影レンズ１１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第３平行平板層１０９Ｃにて非点隔差Ａｓ_109C が発生し、第１平行平板層１０６Ａにて非点隔差Ａｓ_106C が発生し、また第２平行平板層１０８Ｃにて非点隔差Ａｓ_108C （＝Ａｓ２）が発生する。しかしながら、偏光ビームスプリッタ１００Ｃの光学定数は図７Ｂに示したように設定されており、第３平行平板層１０９Ｃおよび第１平行平板層１０６Ｃにより一旦２４．８μｍの正方向の非点隔差Ａｓ１が発生するが、第２平行平板層１０８Ｃにより−２７．９μｍの負方向の非点隔差Ａｓ_108C （＝Ａｓ２）が発生するためにほぼ打ち消し合い、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は３．１μｍとなり、十分に小さくなる。
【０１５８】
たとえば、第３実施形態（基本構成）のプロジェクタユニット３Ｃに使用される投影レンズ１１７のＦナンバーが２．０であり、反射型液晶パネル１７０の画素ピッチが５．４μｍであるとき、焦点深度Ｆδは１０．８μｍ、焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２は５．４μｍとなる。第３平行平板層１０９Ｃおよび第１平行平板層１０６Ｃにより生じる合成の非点隔差Ａｓ１および第２平行平板層１０８Ｃにより生じる非点隔差Ａｓ２の絶対値は、ともに焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝５．４μｍ）よりも大きい。このため、第３平行平板層１０９Ｃおよび第１平行平板層１０６Ｃのみの場合には、２４．８μｍの非点隔差Ａｓ１（＝Ａｓ_106C ＋Ａｓ_109C ）が発生してしまい、所望の解像力は得られない。
【０１５９】
これに対して、第３平行平板層１０９Ｃおよび第１平行平板層１０６Ｃを起因とする非点隔差Ａｓ１を補正する第２平行平板層１０８Ｃを設けることで、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は３．１μｍとなる。両非点隔差Ａｓ１，Ａｓ２の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδ（＝１０．８μｍ）以下を満たすし、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝５．４μｍ）以下をも満たし、許容非点隔差量Ａｓ０に対して格段に小さく、所望の解像力が得られるようになる。
【０１６０】
ただし、第２平行平板層１０８Ｃの配置によっては、コントラストに悪影響を及ぼすことになるので、第１平行平板層１０６Ｃに対して第２平行平板層１０８Ｃを光路の前方側、後方側の何れに配置するのが好ましいかに留意する必要がある。
【０１６１】
たとえば、図８に示す第３実施形態のプロジェクタユニット３Ｃでは、光源１２２からの光の道筋（光路）を辿ると、第２平行平板層１０８Ｃは、Ｓ偏光成分を選択反射しＰ偏光成分を透過させる第１平行平板層１０６Ｃの後方側に配置されている。このため、第３実施形態のプロジェクタユニット３Ｃにおいては、第２平行平板層１０８Ｃによるコントラストの悪影響は殆どない。
【０１６２】
なお、ここでは、ガラスプリズム１０２，１０４の間に第１平行平板層１０６Ｃや第２平行平板層１０８Ｃ以外の平行平板層として配される平行平板層が第１平行平板層１０６Ｃに対しての紫外線保護膜として機能する第３平行平板層１０９Ｃのみである場合、つまり全体として、ガラスプリズム１０２，１０４の対向間に３つの平行平板層が配置される場合について説明したが、３層の場合に限定されるものではない。
【０１６３】
ｎ層に適用する場合、非点隔差を補正する機能を持つ第２平行平板層１０８Ｃと第１平行平板層１０６Ｃを含むその他の全平行平板層との関係において、第１平行平板層１０６Ｃとその他の全平行平板層（第２平行平板層１０８Ｃを除く）により生じる各非点隔差の合成の非点隔差Ａｓ１と、第２平行平板層１０８Ｃにより生じる非点隔差Ａｓ２の絶対値が、ともに許容非点隔差量Ａｓ０（ＦδあるいはＦδ／２）よりも大きい場合においても、両非点隔差Ａｓ１，Ａｓ２は正負が逆でほぼ同じ大きさの値を持つように光学定数を設定することで、両非点隔差Ａｓ１，Ａｓ２の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）である全体の非点隔差Ａｓを十分に小さくできる。
【０１６４】
このとき、反射型液晶パネル１７０に光源１２２からのＳ偏光成分の照明光を入射し、映像信号ＳＶに基づき空間変調したＰ偏光成分の光学像を投影レンズ１１７によりスクリーン上に拡大投影表示するようにプロジェクタユニット３Ｃを構成する場合には、全体の非点隔差Ａｓが第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1（本例ではＦδ）以内となるようにするのがよい。さらに好ましくは、全体の非点隔差Ａｓが第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2（本例ではＦδ／２）以内となるようにするのがよい。
【０１６５】
この場合、第２平行平板層１０８Ｃを除く他の平行平板層（もちろん第１平行平板層１０６Ｃを含む）の合計の非点隔差Ａｓ１を第２平行平板層１０８Ｃで補正するという機能に着目したときには、反射型液晶パネル１７０からのＰ偏光成分は全ての平行平板層を透過するので、第１平行平板層１０６Ｃおよび第２平行平板層１０８Ｃを除く他の平行平板層は、光路上、第１平行平板層１０６Ｃよりも前側、第２平行平板層１０８Ｃよりも後ろ側の何れに配置されていてもよい。この点は、反射型液晶パネル１７０で映像信号ＳＶに基づき空間変調したＳ偏光成分を反射する構成の場合、補正対象となり得る平行平板層の配置位置が規定されるのと異なる。
【０１６６】
たとえば、第１平行平板層１０６Ｃおよび第２平行平板層１０８Ｃを除く他の平行平板層としては、第１平行平板層１０６Ｃを紫外光から保護するための第３平行平板層１０９Ｃの他に、第１平行平板層１０６Ｃをガラスプリズム１０２に接着するための接着層や、ある波長の帯域のみの光を反射させる多層膜などが考えられる。
【０１６７】
なお、それらの平行平板層の屈折率によっては、一見すると機能的には第２平行平板層１０８Ｃと同様の機能を果たすようになるものも存在する。つまり、ガラスプリズム１０２，１０４の屈折率Ｎｐに対して、第２平行平板層１０８Ｃと同様の方向（Ｎｐよりも大きいか、小さいか）の屈折率を持つ場合である。しかしながらこのようなものは、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｃなどを起因とする非点隔差Ａｓ１を補正する機能を持つ本願発明における第２平行平板層には含まない。
【０１６８】
また、図示を割愛するが、考え方としては、第１実施形態の変形構成のプロジェクタユニット３Ａ_2と同様に、第３実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｃを用いて、反射型液晶パネル１７０に光源１２２からのＰ偏光成分の照明光を入射し、映像信号ＳＶに基づき空間変調したＳ偏光成分の光学像を投影レンズ１１７によりスクリーン上に拡大投影表示するように構成することもできる。
【０１６９】
＜第４実施形態＞
図９〜図９Ｃは、偏光ビームスプリッタの第４実施形態の基本構成を説明する図である。ここで、図９は、図３（１）に示した配置と同様条件でのｘ−ｙ平面における第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄの断面図である。図９Ａは、第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄの動作を説明する図である。図９Ｂは、第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄの光学定数を示す図表である。図９Ｃは、第４実施形態を適用しない場合の偏光ビームスプリッタ１００Ｄｘにおける各平行平板層による合成の屈折率を説明する図である。
【０１７０】
第４実施形態は、ガラスプリズム１０２，１０４の間に第１平行平板層や第２平行平板層以外の平行平板層（第３平行平板層とする）が介在する場合への適用例である。特に前述の第３実施形態との相違点として、ガラスプリズム１０２，１０４の間に第１平行平板層１０６Ｄと比較的厚い接着剤の層（第３平行平板層１０９Ｄ）を備える場合に生じる非点隔差Ａｓ１が許容非点隔差量Ａｓ０を満たさない場合に、その非点隔差Ａｓ１を補正する機能を持つ第２平行平板層１０８Ｄを設けるようにした点に特徴を有する。
【０１７１】
この場合も、第２平行平板層１０８Ｄは、第３実施形態と同様に、第１平行平板層１０６Ｄと第３平行平板層１０９Ｄにより生じる各非点隔差の合成の非点隔差Ａｓ１を補正するように第２平行平板層１０８Ｄの光学定数を設定する。以下具体的に説明する。
【０１７２】
図９に示すように、第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄは、ほぼ同じ屈折率を有する三角柱形状のガラスプリズム１０２，１０４と、ガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に配された３つの平行平板層１０６Ｄ，１０８Ｄ，１０９Ｄを備えている。
【０１７３】
第１平行平板層１０６Ｄは、ある程度の厚みｔ_106D を有するガラス基板１０７ｂ上に、つまり第１平行平板層１０６Ｄの表面に、金属格子１０７ｃが所定ピッチで設けられて、金属格子構造面１０７ａが形成される構造を持つワイヤーグリッド偏光分離素子として構成されている。
【０１７４】
第２平行平板層１０８Ｄは、ある程度の厚みｔ_108D を有するガラス基板で構成されている。第３平行平板層１０９Ｄは、第２平行平板層１０８Ｄをガラスプリズム１０４に接着固定するための接着材の層であり無視できない厚みｔ_109D を有する。
【０１７５】
つまり、第４実施形態として図９に示している偏光ビームスプリッタ１００Ｄの構成は、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂにおいて、第２平行平板層１０８Ｄをガラスプリズム１０４に接着固定するための接着材の層が無視できない厚みｔ_109D を有する場合に、その接着材の層を第３平行平板層１０９Ｄとして明示した態様である。
【０１７６】
第２平行平板層１０８Ｄは、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｄおよび第３平行平板層１０９Ｄを起因とする非点隔差Ａｓ１を補正する機能を持つように、第１平行平板層１０６Ｄおよび第３平行平板層１０９Ｄの光学定数に適合するような光学定数が設定されている（詳細は後述する）。
【０１７７】
３つの平行平板層１０６Ｄ，１０８Ｄ，１０９Ｄは、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂと同様の順で、ガラスプリズム１０２，１０４の間に略平行に配置されている。第２平行平板層１０８Ｄをガラスプリズム１０４に接着固定する接着剤の層が厚く第３平行平板層１０９Ｄとして明示している点を除いて第２実施形態と同様である。ここではその詳細説明を割愛する。
【０１７８】
このようにガラスプリズム１０２，１０４間に３つの平行平板層１０６Ｄ，１０８Ｄ，１０９Ｄが配置された第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄの基本的な動作は以下の通りである。先ず、第１の動作例としては、図９Ａ（１）に示す通りであり、第２実施形態における図５Ｂ（１）に示す場合と同様である。ここではその動作の詳細説明を割愛する。
【０１７９】
第２の動作例としては、図９Ａ（２）に示すように、ガラスプリズム１０４の入射面（側面１０４ａ）から光線が入射されるものとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ｄ，１０８Ｄ，１０９Ｄはガラスプリズム１０２に入射する光線に対してθ４（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【０１８０】
入射光は、先ずガラスプリズム１０４の入射面（図では側面１０４ａ）に入射し、第３平行平板層１０９Ｄを通過し、さらに第２平行平板層１０８Ｄを通過して、第１平行平板層１０６Ｄに入射する。第１平行平板層１０６Ｄに入射した光は先ずガラス基板１０７ｂを通過し金属格子構造面１０７ａに達する。そして、金属格子構造面１０７ａに対して、Ｓ偏光成分は反射し、Ｐ偏光成分は透過する。その後、Ｓ偏光成分は、第１平行平板層１０６Ｄのガラス基板１０７ｂを出て再び第２平行平板層１０８Ｄに入り、この第２平行平板層１０８Ｄを通過して第３平行平板層１０９Ｄに入り、この第３平行平板層１０９Ｄを通過してガラスプリズム１０４に入り、出射面（図では側面１０４ｂ）より出射される。一方、Ｐ偏光成分は、ガラスプリズム１０２に入射後、これを透過し、出射面（図では側面１０２ｂ）より出射される。
【０１８１】
ここで、第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄを構成する各光学部材（１０２，１０４，１０６Ｄ，１０８Ｄ，１０９Ｄ）の各光学定数は、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｄおよび第２平行平板層１０８Ｄをガラスプリズム１０４に接着するための第３平行平板層１００Ｄ（接着層）を起因とする非点隔差Ａｓ１を第２平行平板層１０８Ｄで補正できるように、ガラスプリズム１０２の屈折率Ｎ_102およびガラスプリズム１０４の屈折率Ｎ_104が等しく屈折率Ｎｐ１（＝Ｎｐ）で、第１平行平板層１０６Ｄは屈折率Ｎ_106D および厚みｔ_106D ，第２平行平板層１０８Ｃは屈折率Ｎ_108D および厚みｔ_108D ，第３平行平板層１０９Ｄは屈折率Ｎ_109D および厚みｔ_109D であるとしたとき、図９Ｂに示す図表のように設定される。
【０１８２】
ここで、本実施形態の第２平行平板層１０８Ｄを適用しない場合のガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に配置される平行平板層（第１平行平板層１０６Ｄおよび第３平行平板層１０９Ｄ）による合成の屈折率をＮxd、合成の入射あるいは出射の角度をθxdとすると、図９Ｃに示す幾何光学的な関係から、屈折率Ｎxdの大凡の値を知ることができる。すなわち、先ず、ガラスプリズム１０２から第１平行平板層１０６Ｄに光が入射する図中のＡ点に着目すると、θｐ＜θａ＜θxdであるからＮ_106D ＞Ｎxdであることが分る。また、第３平行平板層１０９Ｄからガラスプリズム１０４に光が出射する図中のＢ点に着目すると、θｄ＞θxdであるからＮ_109D ＜Ｎxdであることが分る。つまり最終的には、Ｎ_109D ＜Ｎxd＜Ｎ_106D となり、１．４７＜Ｎxd＜１．５３であることが分る。
【０１８３】
これを、数式を用いて解析する場合、式（４）を適用すればよい。式に数値例を当て嵌めて計算すると、Ｎxd＝１．５１９６となる。これからも、Ｎ_109D ＜Ｎxd＜Ｎ_106D となることが分る。ただし、この式からはθｐの値によりＮxcの値が微妙に異なるためθｐを投射レンズのＦナンバーから導かれる入射光線の開き角として計算している（２／Ｆ＝ｔａｎθｐ）。具体的には、Ｆ＝２．５から計算される角度θｐは、ｔａｎθｐ＝１／２．５／２より、θｐ＝１１．３１としている。
【０１８４】
【数４】
2009047819.tif 000006
【０１８５】
よって、第１平行平板層１０６Ｄおよび第３平行平板層１０９Ｄによる合成の屈折率Ｎxdとガラスプリズム１０２の屈折率差（Ｎxd−Ｎ_102）＝（Ｎａ−Ｎｐ）は負となり、第２平行平板層１０８Ｄとガラスプリズム１０４の屈折率差（Ｎ_108D −Ｎ_104）＝（Ｎｂ−Ｎｐ）は正となるので、その積（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）は負（＜０）となる条件を満たす。
【０１８６】
また、図９Ｂに示すような光学定数の場合、式（１）より、第１平行平板層１０６Ｄによる非点隔差Ａｓ_106D は１９．４μｍ、第２平行平板層１０８Ｄによる非点隔差Ａｓ_108D （＝Ａｓ２）は−３５．８μｍ、第３平行平板層１０９Ｄによる非点隔差Ａｓ_109D は１４．９μｍ、第１平行平板層１０６Ｄによる非点隔差Ａｓ_106D と第３平行平板層１０９Ｄによる非点隔差Ａｓ_109D の合成の非点隔差Ａｓ１は３４．３μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。しかしながら、両非点隔差Ａｓ１（＝Ａｓ_106D ＋Ａｓ_109D ），Ａｓ２（＝Ａｓ_108D ）は正負が逆であり、ほぼ同じ大きさの値を持つ。よって、両非点隔差Ａｓ１，Ａｓ２の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）である全体の非点隔差Ａｓは１．５μｍとなり、許容非点隔差量Ａｓ０に対して十分に小さくできることが期待できる。
【０１８７】
図１０は、第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄを使用した第４実施形態の基本構成のプロジェクタユニット３Ｄ（投射光学系）を示す図である。この基本構成は、図６に示した第２実施形態の基本構成と同様に、反射型液晶パネル１７０にＰ偏光成分が入射するようにした例である。装置構成としては、図６に示した構成の偏光ビームスプリッタ３Ｂ_1に代えて第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄを使用した状態と考えればよい。ここではその構成の詳細説明を割愛する。
【０１８８】
このような基本構成の場合、反射型液晶パネル１７０から出力される映像情報ＳＶで空間変調されたパネル出射光（Ｓ偏光成分）は、映像信号ＳＶに応じた光学像とされるが、再度偏光ビームスプリッタ１００Ｄに入射する。このとき、反射型液晶パネル１７０により偏光の振動方向が回転されたＳ偏光成分は、先ず、他方のガラスプリズム１０４に入射した後に第３平行平板層１０９Ｄに入射・透過し、さらに第２平行平板層１０８Ｄに入射・透過し、さらに第１平行平板層１０６Ｄに入射する。
【０１８９】
第１平行平板層１０６Ｄはガラス基板１０７ｂ上に金属格子１０７ｃが形成された構造を持つワイヤーグリッド偏光分離素子として構成されているので、ガラス基板１０７ｂに入射したＳ偏光成分は金属格子構造面１０７ａにて反射されガラス基板１０７ｂを出て再度第２平行平板層１０８Ｄに入射・透過し、さらに第３平行平板層１０９Ｄに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４に入る。そしてガラスプリズム１０４に入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射される。この後、投影レンズ１１７により図示を割愛したスクリーン上に、反射型液晶パネル１７０で光の偏光状態の変化として形成される光学像が拡大投影表示される。
【０１９０】
ここで、反射型液晶パネル１７０から出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ１００Ｄに入射して投影レンズ１１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第３平行平板層１０９Ｄにて非点隔差Ａｓ_109D が発生し、また第２平行平板層１０８Ｄにて非点隔差Ａｓ_108D （＝Ａｓ２）が発生し、また第１平行平板層１０６Ｄ（特にガラス基板１０７ｂ）にて非点隔差Ａｓ_106D が発生する。さらに第１平行平板層１０６ＤによりＳ偏光成分のみ選択反射されることで、第１平行平板層１０６Ｄ（特にガラス基板１０７ｂ）にて非点隔差Ａｓ_106D が発生し、また第２平行平板層１０８Ｄにて非点隔差Ａｓ_108D （＝Ａｓ２）が発生し、また第３平行平板層１０９Ｄにて非点隔差Ａｓ_109D が発生する。
【０１９１】
しかしながら、偏光ビームスプリッタ１００Ｄの光学定数は図９Ｂに示したように設定されており、第３平行平板層１０９Ｄおよび第１平行平板層１０６Ｄにより３４．３μｍの正方向の非点隔差Ａｓ１が発生するが、第２平行平板層１０８Ｄにより−３５．８μｍの負方向の非点隔差Ａｓ２が発生するためにほぼ打ち消し合うことになるし、さらに第１平行平板層１０６Ｄにより選択反射されるＳ偏光成分についても、第３平行平板層１０９Ｄおよび第１平行平板層１０６Ｄにより３４．３μｍの正方向の非点隔差Ａｓ１が発生するが、第２平行平板層１０８Ｄにより−３５．８μｍの負方向の非点隔差Ａｓ２が発生するためにほぼ打ち消し合うことになり、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は十分に小さくなる。つまり、第１平行平板層１０６Ｄおよび第３平行平板層１０９Ｄをそれぞれ２回通ることで発生する合成の非点隔差は２×Ａｓ１＝３４．３μｍとなり、さらに、第２平行平板層１０８Ａを２回通ることで発生する合成の非点隔差は２×Ａｓ２＝−３５．８μｍとなるので、ほぼ打ち消し合うことになる。
【０１９２】
たとえば、第４実施形態（基本構成）のプロジェクタユニット３Ｄに使用される投影レンズ１１７のＦナンバーが２．５であり、反射型液晶パネル１７０の画素ピッチが７μｍであるとき、焦点深度Ｆδは１７．５μｍ、焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２は８．７５μｍ、焦点深度Ｆδの１／４のＦδ／４は４．３８μｍとなる。両非点隔差Ａｓ１，Ａｓ２の絶対値は、ともに焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２や１／４のＦδ／４よりも大きく、第１平行平板層１０６Ｄおよび第３平行平板層１０９Ｄのみの場合には６８．６μｍの非点隔差Ａｓ１（＝Ａｓ_106D ＋Ａｓ_109D ）が発生してしまい、所望の解像力は得られない。これに対して、第１平行平板層１０６Ｄおよび第３平行平板層１０９Ｄを起因とする非点隔差Ａｓ１を補正する第２平行平板層１０８Ｄを設けることで、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は３．０μｍとなる。全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝８．７５μｍ）以下を満たすし、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの４分の１のＦδ／４（＝４．３８μｍ）以下をも満たし、許容非点隔差量Ａｓ０に対して格段に小さく、所望の解像力が得られるようになる。
【０１９３】
なお、ここでは、ガラスプリズム１０２，１０４の間に第１平行平板層１０６Ｄや第２平行平板層１０８Ｄ以外の平行平板層として配される平行平板層がガラスプリズム１０４に接着固定するための接着剤層として機能する第３平行平板層１０９Ｄのみである場合、つまり全体として、ガラスプリズム１０２，１０４の対向間に３つの平行平板層が配置される場合について説明したが、３層の場合に限定されるものではない。
【０１９４】
ｎ層に適用する場合、非点隔差を補正する機能を持つ第２平行平板層１０８Ｄと第１平行平板層１０６Ｄを含むその他の全平行平板層との関係において、第１平行平板層１０６Ｄとその他の全平行平板層（第２平行平板層１０８Ｄを除く）により生じる各非点隔差の合成の非点隔差Ａｓ１と、第２平行平板層１０８Ｄにより生じる非点隔差Ａｓ２の絶対値が、ともに許容非点隔差量Ａｓ０（ＦδあるいはＦδ／２）よりも大きい場合においても、両非点隔差Ａｓ１，Ａｓ２は正負が逆でほぼ同じ大きさの値を持つように光学定数を設定することで、両非点隔差Ａｓ１，Ａｓ２の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）である全体の非点隔差Ａｓを十分に小さくできる。
【０１９５】
このとき、反射型液晶パネル１７０に光源１２２からのＰ偏光成分の照明光を入射し、映像信号ＳＶに基づき空間変調したＳ偏光成分の光学像を投影レンズ１１７によりスクリーン上に拡大投影表示するようにプロジェクタユニット３Ｄを構成する場合には、全体の非点隔差Ａｓが第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1（本例ではＦδ／２）以内となるようにするのがよい。さらに好ましくは、全体の非点隔差Ａｓが第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2（本例ではＦδ／４）以内となるようにするのがよい。
【０１９６】
この場合、第２平行平板層１０８Ｄを除く他の平行平板層（もちろん第１平行平板層１０６Ｄを含む）の合計の非点隔差Ａｓ１を第２平行平板層１０８Ｄで補正するという機能に着目したときには、反射型液晶パネル１７０からのＳ偏光成分が偏光ビームスプリッタ１００Ｄに入射し、第１平行平板層１０６Ｄで反射され投影レンズ１１７に導かれるまでに通過する平行平板層のみが補正の対象となる点を勘案する必要がある。具体的には、第１平行平板層１０６Ｄおよび第２平行平板層１０８Ｄを除く他の平行平板層は、光路上、第１平行平板層１０６Ｄよりも反射型液晶パネル１７０側に配置されているもののみが補正対象となり得る。つまり、反射型液晶パネル１７０と偏光ビームスプリッタ１００Ｄの第１平行平板層１０６Ｄまでの間にある第２平行平板層１０８Ｄを除く平行平板層（第１平行平板層１０６Ｄの反射面までを構成する部材を含む）が補正対象となり得る平行平板層である。
【０１９７】
たとえば、第１平行平板層１０６Ｃおよび第２平行平板層１０８Ｃを除く他の平行平板層としては、第２平行平板層１０８Ｄとガラスプリズム１０４を接着する接着剤の層である第３平行平板層１０９Ｄの他に、光源１２２から発せられる、反射型液晶パネル１７０に有害な紫外線光をカットするための紫外線吸収板が考えられる。
【０１９８】
また、図示を割愛するが、考え方としては、第２実施形態の変形構成のプロジェクタユニット３Ｂ_2と同様に、第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄを用いて、反射型液晶パネル１７０に光源１２２からのＰ偏光成分の照明光を入射し、映像信号ＳＶに基づき空間変調したＳ偏光成分の光学像を投影レンズ１１７によりスクリーン上に拡大投影表示するように構成することもできる。
【０１９９】
＜第５実施形態＞
図１１および図１１Ａは、フルカラー表示対応の第５実施形態のプロジェクタユニットを説明する図である。ここで、図１１は、第５実施形態のプロジェクタユニット３Ｅの概略構成を示した図である。図１１Ａは、第５実施形態のプロジェクタユニット３Ｅで使用される色別の偏光ビームスプリッタ２４２の光学定数を示す図表である。
【０２００】
以下の説明において、各部材やその他において、色別に区別するときには“_ ”の後に色の参照子Ｒ，Ｇ，Ｂを小文字で付して示し、色別に区別しないときにはこれらの参照子を割愛して示す。後述する第６実施形態でも同様である。
【０２０１】
第５実施形態のプロジェクタユニット３Ｅは、偏光ビームスプリッタ２４２および反射型液晶パネル２７０を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色に対応してそれぞれ３個用いた投射光学系として構成されている。つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の何れかを処理対象とする各色用のモノクロ対応の反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｂ，２７０ＢをＲ，Ｇ，Ｂの光路ごとに設けて構成した３板方式のカラー表示装置として構成されている。
【０２０２】
後述する第６実施形態との相違点としては、第１実施形態や第３実施形態のプロジェクタユニット３Ａ_1，３Ｃと同様に、反射型液晶パネル２７０に光源からのＳ偏光成分の照明光を入射し、映像信号ＳＶに基づき空間変調したＰ偏光成分の光学像を投影レンズ２１７によりスクリーン上に拡大投影表示するように構成している点に特徴を有する。
【０２０３】
プロジェクタユニット３Ｅは、照明手段２１２と、画像形成手段２１４と、投影レンズ２１７とを備えている。第１〜第４実施形態のプロジェクタユニット３Ａ〜３Ｄとの関係においては、照明手段２１２は照明手段１１２に対応し、画像形成手段２１４は画像形成手段１１４に対応し、投影レンズ２１７は投影レンズ１１７に対応する。
【０２０４】
画像形成手段２１４は、色別の偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂと、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の画像情報をそれぞれ表示する３つの反射型液晶パネル２７０（２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂ）と、各反射型液晶パネル２７０で反射され３色の画像情報で空間変調された光束を合成して１つの画像投影光束を生成するクロスダイクロイックプリズム（色合成プリズム）２７９を有している。反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂには、それぞれ色別の映像信号ＳＶ_R，ＳＶ_G，ＳＶ_Bが供給されている。偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂと、３つの反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２７９は一体的に結合されている。
【０２０５】
偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂは、光の偏光方向によって光を反射あるいは透過する機能を有するもので、本例では、ある程度の厚みを有する偏光性フィルムの膜を主要部に有して構成されており、それ全体が偏光分離素子として機能する第１平行平板層１０６Ａと、この第１平行平板層１０６Ａで生じる非点隔差Ａｓ１を補正する第２平行平板層１０８Ａをガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に備えた第１実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ａと同様の構造を持つものを使用している。
【０２０６】
ただし、詳細は後述するが、それぞれ色別に第１平行平板層１０６Ａ_R，１０６Ａ_G，１０６Ａ_Bと第２平行平板層１０８Ａ_R，１０８Ａ_G，１０８Ａ_Bを有しており、それらの光学定数の最適化が図られている。色別に最適化するのは、同じ物質（基材）でも、屈折率の波長依存性（Ｒ，Ｇ，Ｂで異なる）が存在することの理由による。
【０２０７】
照明手段２１２は画像形成手段２１４に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光束を照射し、画像形成手段２１４は、３色の光束を、３色のそれぞれに対応する画像情報に基づいて変調した後１つの画像投影光束として合成する。画像投影光束は、投影レンズ２１７を介して図示を割愛したスクリーン上に拡大投影されることで、カラー画像が投影される。
【０２０８】
照明手段２１２は、白色光を出射する光源２２２と、照明光学系２２３と、色分離光学系２２６とを有する。照明光学系２２３は、反射鏡２２４と、光源２２２の前方に直線状に配置された凹レンズ、ＵＶカットフィルタ、コンデンサレンズなどを含んで構成されるレンズ群２２５を有し、光源２２２からの白色光がレンズ群２２５を通過し、色分離光学系２２６に入射されるように構成されている。色分離光学系２２６は、照明光学系２２３から導かれた光束（白色光）を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光束に分離するものである。
【０２０９】
色分離光学系２２６は、たとえば、色分離用のダイクロイックミラー２３２，２３４と反射ミラー２３６を有する。たとえば、ダイクロイックミラー２３２は、青色（Ｂ）の光束を透過し、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）の光束を反射するように構成されている。したがって、照明光学系２２３からダイクロイックミラー２３２に導かれた光束は、ダイクロイックミラー２３２により、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）の光束と、青色（Ｂ）の光束との２つの光束に分離される。
【０２１０】
ダイクロイックミラー２３４は、赤色（Ｒ）の光束を透過し、緑色（Ｇ）の光束を反射するように構成されている。したがって、ダイクロイックミラー２３２によって分離された赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）の光束は、ダイクロイックミラー２３４に導かれ、このダイクロイックミラー２３４で赤色（Ｒ）の光束が透過されるとともに緑色（Ｇ）の光束が反射される。
【０２１１】
このようにして色分離光学系２２６のダイクロイックミラー２３２，２３４でＲ，Ｇ，Ｂの３原色に分解されたそれぞれの光束は、各色別の偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂに入射する。なお、Ｂ光は反射ミラー２３６で反射された後に偏光ビームスプリッタ２４２Ｂに入射する。
【０２１２】
ダイクロイックミラー２３２，２３４でＲ，Ｇ，Ｂの３原色に分解された色別の光束は、各偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂに入射するが、第５実施形態の場合、偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂの第１平行平板層１０６Ａに対してのＳ偏光が入射する位置に、反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂが設置されている。
【０２１３】
図１１に示すように、照明手段２１２から画像形成手段２１４に出射された白色光の光束はダイクロイックミラー２３２に入射されるが、このダイクロイックミラー２３２により青色の帯域の光（青色（Ｂ）の光束）は透過し、黄色の帯域の光（赤色（Ｒ）の光束および緑色（Ｇ）の光束）は反射される。以下、青色（Ｂ）の光束をＢ光、赤色（Ｂ）の光束をＲ光、緑色（Ｇ）の光束をＧ光とも記す。
【０２１４】
Ｂ光（Ｓ偏光成分）はさらに反射ミラー２３６で反射され偏光ビームスプリッタ２４２Ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ２４２Ｂは、図３Ａに示したことから推測されるように、第１平行平板層１０６Ａ_Bにて、Ｓ偏光成分を選択的に反射し、Ｐ偏光成分を透過する。そして、Ｓ偏光成分が反射型液晶パネル２７０Ｂに入射する。
【０２１５】
反射型液晶パネル２７０Ｂは、印加されるＢ色用の映像信号ＳＶ_Bに基づき空間変調され第２の偏光成分（本例ではＰ偏光成分）に変換し、反射型液晶パネル２７０Ｂに書き込まれた映像信号ＳＶ_Bに応じた光学像を出射する。反射型液晶パネル２７０Ｂから出力される映像情報ＳＶ_Bで空間変調されたパネル出射光は、再度偏光ビームスプリッタ２４２Ｂに入射する。このとき、反射型液晶パネル２７０Ｂにより偏光の振動方向が回転されたＰ偏光成分は、先ず、一方のガラスプリズム１０２_Bに入射した後に第１平行平板層１０６Ａ_Bに入射・透過し、さらに第２平行平板層１０８Ａ_Bに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４_Bに入る。そしてガラスプリズム１０４_Bに入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射され、クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれる。
【０２１６】
また、ダイクロイックミラー２３２により反射されたＲ光およびＧ光はダイクロイックミラー２３４に入射されるが、このダイクロイックミラー２３４によりＲ光は透過し、Ｇ光は反射される。ダイクロイックミラー２３４で反射されたＧ光は偏光ビームスプリッタ２４２Ｇに入射する。偏光ビームスプリッタ２４２Ｇは、図３Ａに示したことから推測されるように、第１平行平板層１０６Ａ_Gにて、Ｓ偏光成分を選択的に反射し、Ｐ偏光成分を透過する。そして、Ｓ偏光成分が反射型液晶パネル２７０Ｇに入射する。
【０２１７】
反射型液晶パネル２７０Ｇは、印加されるＧ色用の映像信号ＳＶ_Gに基づき空間変調され第２の偏光成分（本例ではＰ偏光成分）に変換し、反射型液晶パネル２７０Ｇに書き込まれた映像信号ＳＶ_Gに応じた光学像を出射する。反射型液晶パネル２７０Ｇから出力される映像情報ＳＶ_Gで空間変調されたパネル出射光は、再度偏光ビームスプリッタ２４２Ｇに入射する。このとき、反射型液晶パネル２７０Ｇにより偏光の振動方向が回転されたＰ偏光成分は、先ず、一方のガラスプリズム１０２_Gに入射した後に第１平行平板層１０６Ａ_Gに入射・透過し、さらに第２平行平板層１０８Ａ_Gに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４_Gに入る。そしてガラスプリズム１０４_Gに入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射され、クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれる。
【０２１８】
また、ダイクロイックミラー２３４を透過したＲ光は偏光ビームスプリッタ２４２Ｒに入射する。偏光ビームスプリッタ２４２Ｒは、図３Ａに示したことから推測されるように、第１平行平板層１０６Ａ_Rにて、Ｓ偏光成分を選択的に反射し、Ｐ偏光成分を透過する。そして、Ｓ偏光成分が反射型液晶パネル２７０Ｒに入射する。
【０２１９】
反射型液晶パネル２７０Ｒは、印加されるＲ色用の映像信号ＳＶ_Rに基づき空間変調され第２の偏光成分（本例ではＰ偏光成分）に変換し、反射型液晶パネル２７０Ｒに書き込まれた映像信号ＳＶ_Rに応じた光学像を出射する。反射型液晶パネル２７０Ｒから出力される映像情報ＳＶ_Rで空間変調されたパネル出射光は、再度偏光ビームスプリッタ２４２Ｒに入射する。このとき、反射型液晶パネル２７０Ｒにより偏光の振動方向が回転されたＰ偏光成分は、先ず、一方のガラスプリズム１０２_Bに入射した後に第１平行平板層１０６Ａ_Rに入射・透過し、さらに第２平行平板層１０８Ａ_Rに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４_Bに入る。そしてガラスプリズム１０４_Bに入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射され、クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれる。
【０２２０】
クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれたＲ，Ｇ，Ｂの３色の光束は、クロスダイクロイックプリズム２７９によって１つの画像投影光束として合成された後に投影レンズ２１７に導かれる。この後、投影レンズ２１７により図示を割愛したスクリーン上に、反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂで各色光の偏光状態の変化として形成されるフルカラーの光学像（カラー映像）が拡大投影表示される。
【０２２１】
なお、本実施の形態では、３つの偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂと、３つの反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２７９で画像形成手段２１４を構成した場合について説明したが、画像形成手段２１４は本構成に限定されるものではなく、公知の様々な構成を適用できる。
【０２２２】
ここで、反射型液晶パネル２７０Ｒから出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ２４２Ｒに入射して投影レンズ２１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第１平行平板層１０６Ａ_Rにて非点隔差Ａｓ_106A_R （＝Ａｓ１）が発生し、また第２平行平板層１０８Ａ_Rにて非点隔差Ａｓ_108A_R （＝Ａｓ２）が発生する。同様に、反射型液晶パネル２７０Ｇから出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ２４２Ｇに入射して投影レンズ２１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第１平行平板層１０６Ａ_Gにて非点隔差Ａｓ_106A_G （＝Ａｓ１）が発生し、第２平行平板層１０８Ａ_Gにて非点隔差Ａｓ_108A_G （＝Ａｓ２）が発生する。同様に、反射型液晶パネル２７０Ｂから出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ２４２Ｂに入射して投影レンズ２１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第１平行平板層１０６Ａ_Bにて非点隔差Ａｓ_106A_B （＝Ａｓ１）が発生し、第２平行平板層１０８Ａ_Bにて非点隔差Ａｓ_108A_B （＝Ａｓ２）が発生する。
【０２２３】
第５実施形態のプロジェクタユニット３Ｅで使用している偏光ビームスプリッタ２４２を構成する各光学部材（１０２，１０４，１０６Ａ，１０８Ａ）の各光学定数は、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ａを起因とする非点隔差を第２平行平板層１０８Ａで補正できるように設定される。たとえば、Ｒ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｒは、ガラスプリズム１０２_Rの屈折率Ｎ_102_Rおよびガラスプリズム１０４_Rの屈折率Ｎ_104_Rが等しく屈折率Ｎｐ１_R（＝Ｎｐ）で、第１平行平板層１０６Ａ_Rは屈折率Ｎ_106A_R （＝Ｎａ）および厚みｔ_106A_R （＝ｔａ），第２平行平板層１０８Ａ_Rは屈折率Ｎ_108A_R （＝Ｎｂ）および厚みｔ_108A_R （＝ｔｂ）であるとしたとき、図１１Ａ（１）に示す図表のように設定される。
【０２２４】
図１１Ａ（１）に示すような光学定数の場合、第１平行平板層１０６Ａ_Rとガラスプリズム１０２_Rの屈折率差（Ｎ_106A_R −Ｎ_102_R）＝（Ｎａ−Ｎｐ）と第２平行平板層１０８Ａ_Rとガラスプリズム１０４_Rの屈折率差（Ｎ_108A_R −Ｎ_104_R）＝（Ｎｂ−Ｎｐ）の積は、（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＝（１．５６１８８−１．５８７１）＊（１．６１８２４−１．５８７１）＝−０．０００７８５となり、負（＜０）となる条件を満たす。
【０２２５】
同様に、Ｇ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｇは、ガラスプリズム１０２_Gの屈折率Ｎ_102_Gおよびガラスプリズム１０４_Gの屈折率Ｎ_104_Gが等しく屈折率Ｎｐ１_G（＝Ｎｐ）で、第１平行平板層１０６Ａ_Gは屈折率Ｎ_106A_G （＝Ｎａ）および厚みｔ_106A_G （＝ｔａ），第２平行平板層１０８Ａ_Gは屈折率Ｎ_108A_G （＝Ｎｂ）および厚みｔ_108A_G （＝ｔｂ）であるとしたとき、図１１Ａ（２）に示す図表のように設定される。
【０２２６】
図１１Ａ（２）に示すような光学定数の場合、第１平行平板層１０６Ａ_Gとガラスプリズム１０２_Gの屈折率差（Ｎ_106A_G −Ｎ_102_G）＝（Ｎａ−Ｎｐ）と第２平行平板層１０８Ａ_Gとガラスプリズム１０４_Gの屈折率差（Ｎ_108A_G −Ｎ_104_G）＝（Ｎｂ−Ｎｐ）の積は、（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＝（１．５６６０５−１．５９１４２）＊（１．６２２８６−１．５９１４２）＝−０．０００７９８となり、負（＜０）となる条件を満たす。
【０２２７】
同様に、Ｂ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｂは、ガラスプリズム１０２_Bの屈折率Ｎ_102_Bおよびガラスプリズム１０４_Bの屈折率Ｎ_104_Bが等しく屈折率Ｎｐ１_B（＝Ｎｐ）で、第１平行平板層１０６Ａ_Bは屈折率Ｎ_106A_B （＝Ｎａ）および厚みｔ_106A_B （＝ｔａ），第２平行平板層１０８Ａ_Bは屈折率Ｎ_108A_B （＝Ｎｂ）および厚みｔ_108A_B （＝ｔｂ）であるとしたとき、図１１Ａ（３）に示す図表のように設定される。
【０２２８】
図１１Ａ（３）に示すような光学定数の場合、第１平行平板層１０６Ａ_Bとガラスプリズム１０２_Bの屈折率差（Ｎ_106A_B −Ｎ_102_B）＝（Ｎａ−Ｎｐ）と第２平行平板層１０８Ａ_Bとガラスプリズム１０４_Bの屈折率差（Ｎ_108A_B −Ｎ_104_B）＝（Ｎｂ−Ｎｐ）の積は、（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＝（１．５７５２９−１．６０１）＊（１．６３３１−１．６０１）＝−０．０００８２５３となり、負（＜０）となる条件を満たす。
【０２２９】
また、図１１Ａに示すような光学定数の場合、式（１）より、Ｒ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｂでは、第１平行平板層１０６Ａ_Rによる非点隔差Ａｓ_106A_R （＝Ａｓ１）は１８．６μｍ、第２平行平板層１０８Ａ_Rによる非点隔差Ａｓ_108A_R （＝Ａｓ２）は−１８．９μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。同様にＧ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｇでは、第１平行平板層１０６Ａ_Gによる非点隔差Ａｓ_106A_G （＝Ａｓ１）は１５．５μｍ、第２平行平板層１０８Ａ_Gによる非点隔差Ａｓ_108A_G （＝Ａｓ２）は−１５．８μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。同様にＢ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｂでは、第１平行平板層１０６Ａ_Bによる非点隔差Ａｓ_106A_B （＝Ａｓ１）は１２．４μｍ、第２平行平板層１０８Ａ_Bによる非点隔差Ａｓ_108A_B （＝Ａｓ２）は−１２．７μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。
【０２３０】
一方、両非点隔差Ａｓ_106A_R ，Ａｓ_108A_R や両非点隔差Ａｓ_106A_G ，Ａｓ_108A_G や両非点隔差Ａｓ_106A_B ，Ａｓ_108A_B は何れも正負が逆であり、ほぼ同じ大きさの値を持つので、ほぼ打ち消し合うことになり、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は十分に小さく、赤色、緑色、青色の光路での非点隔差の発生量は抑えられている。すなわち、両非点隔差Ａｓ_106A_R ，Ａｓ_108A_R や両非点隔差Ａｓ_106A_G ，Ａｓ_108A_G や両非点隔差Ａｓ_106A_B ，Ａｓ_108A_B の合成成分の絶対値（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）である全体の非点隔差Ａｓは、何れの色についても０．３μｍとなり、許容非点隔差量Ａｓ０に対して十分に小さくできることが期待できる。
【０２３１】
たとえば、第５実施形態（基本構成）のプロジェクタユニット３Ｅに使用される２２７のＦナンバーが２．０であり、反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂの画素ピッチが４．８μｍであるとき、焦点深度Ｆδは９．６μｍ、焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２は４．８μｍとなる。両非点隔差Ａｓ_106A_R ，Ａｓ_108A_R や両非点隔差Ａｓ_106A_G ，Ａｓ_108A_G や両非点隔差Ａｓ_106A_B ，Ａｓ_108A_Bの絶対値は、ともに焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝４．８μｍ）よりも大きい。このため、第１平行平板層１０６Ａ_R，１０６Ａ_G，１０６Ａ_Bのみの場合には、所望の解像力は得られない。これに対して、第１平行平板層１０６Ａ_R，１０６Ａ_G，１０６Ａ_Bを起因とする非点隔差Ａｓ_106A_R ，Ａｓ_106A_G ，Ａｓ_106A_B を補正する第２平行平板層１０８Ａ_R，１０８Ａ_G，１０８Ａ_Bを設けることで、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は０．３μｍとなる。全体の非点隔差Ａｓは、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδ（＝９．６μｍ）以下を満たすし、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝４．８μｍ）以下をも満たし、許容非点隔差量Ａｓ０に対して格段に小さく、所望の解像力が得られるようになる。
【０２３２】
＜第６実施形態＞
図１２は、フルカラー表示対応の第６実施形態のプロジェクタユニットの概略構成を示した図である。第６実施形態のプロジェクタユニット３Ｆは、第５実施形態のプロジェクタユニット３Ｅと同様に、偏光ビームスプリッタ２４２および反射型液晶パネル２７０を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色に対応してそれぞれ３個用いた投射光学系として構成されている。
【０２３３】
前述の第５実施形態との相違点としては、第２実施形態や第４実施形態のプロジェクタユニット３Ｂ_1，３Ｄと同様に、反射型液晶パネル２７０に光源からのＰ偏光成分の照明光を入射し、映像信号ＳＶに基づき空間変調したＳ偏光成分の光学像を投影レンズ２１７によりスクリーン上に拡大投影表示するように構成している点に特徴を有する。
【０２３４】
プロジェクタユニット３Ｆは、第５実施形態のプロジェクタユニット３Ｅと同様に、照明手段２１２と、画像形成手段２１４と、投影レンズ２１７とを備えている。照明手段２１２は、白色光を出射する光源２２２と、照明光学系２２３と、色分離光学系２２６とを有し、その構成は第５実施形態のプロジェクタユニット３Ｅと同様である。
【０２３５】
偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂは、光の偏光方向によって光を反射あるいは透過する機能を有するもので、本例では、ある程度の厚みｔ_106B を有するガラス基板１０７ｂ上に金属格子１０７ｃが所定ピッチで設けられて、金属格子構造面１０７ａが形成される構造を持つワイヤーグリッド偏光分離素子として構成された第１平行平板層１０６Ｂと、この第１平行平板層１０６Ｂで生じる非点隔差Ａｓ１を補正する第２平行平板層１０８Ｂをガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に備えた第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂと同様の構造を持つものを使用している。ただし、それぞれ色別に第１平行平板層１０６Ｂ_R，１０６Ｂ_G，１０６Ｂ_Bと第２平行平板層１０８Ｂ_R，１０８Ｂ_G，１０８Ｂ_Bを有しており、それらの光学定数の最適化が図られている。
【０２３６】
色別に最適化するのは、ワイヤーグリッド偏光分離素子自体は波長選択性はないのであるが、それを形成しているガラス基板１０７ｂは、同じ物質（基材）でも、屈折率の波長依存性（Ｒ，Ｇ，Ｂで異なる）が存在するので、Ｒ，Ｇ，Ｂに対して別々にする必要があることの理由による。
【０２３７】
ダイクロイックミラー２３２，２３４でＲ，Ｇ，Ｂの３原色に分解された色別の光束は、各偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂに入射するが、第６実施形態の場合、偏光ビームスプリッタ２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂの第１平行平板層１０６Ｂの金属格子構造面１０７ａに対してのＰ偏光が入射する位置に、反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂが設置されている。
【０２３８】
ダイクロイックミラー２３２を透過したＢ光は反射ミラー２３６で反射された後に偏光ビームスプリッタ２４２Ｂに入射・透過してＰ偏光成分が反射型液晶パネル２７０Ｂに入射する。反射型液晶パネル２７０Ｂから出力される映像情報ＳＶ_Bで空間変調されたパネル出射光（本例ではＳ偏光成分）は、再度偏光ビームスプリッタ２４２Ｂのガラスプリズム１０２_Bに入射した後に第２平行平板層１０８Ｂ_Bに入射・透過し、さらに第１平行平板層１０６Ｂ_Bに入射する。第１平行平板層１０６Ｂ_Bはワイヤーグリッド偏光分離素子として構成されているので、ガラス基板１０７ｂに入射したＳ偏光成分は金属格子構造面１０７ａにて反射されガラス基板１０７ｂを出て再度第２平行平板層１０８Ｂ_Bに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４_Bに入る。そしてガラスプリズム１０４_Bに入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射され、クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれる。
【０２３９】
また、ダイクロイックミラー２３２で反射された後にダイクロイックミラー２３４で反射されたＧ光は偏光ビームスプリッタ２４２Ｇに入射・透過してＰ偏光成分が反射型液晶パネル２７０Ｇに入射する。反射型液晶パネル２７０Ｇから出力される映像情報ＳＶ_Gで空間変調されたパネル出射光（本例ではＳ偏光成分）は、再度偏光ビームスプリッタ２４２Ｇのガラスプリズム１０２_Gに入射した後に第２平行平板層１０８Ｂ_Gに入射・透過し、さらに第１平行平板層１０６Ｂ_Gに入射する。第１平行平板層１０６Ｂ_Gはワイヤーグリッド偏光分離素子として構成されているので、ガラス基板１０７ｂに入射したＳ偏光成分は金属格子構造面１０７ａにて反射されガラス基板１０７ｂを出て再度第２平行平板層１０８Ｂ_Gに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４_Gに入る。そしてガラスプリズム１０４_Gに入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射され、クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれる。
【０２４０】
また、ダイクロイックミラー２３２で反射された後にダイクロイックミラー２３４を透過したＲ光は偏光ビームスプリッタ２４２Ｒに入射・透過してＰ偏光成分が反射型液晶パネル２７０Ｒに入射する。反射型液晶パネル２７０Ｒから出力される映像情報ＳＶ_Rで空間変調されたパネル出射光（本例ではＳ偏光成分）は、再度偏光ビームスプリッタ２４２Ｒのガラスプリズム１０２_Rに入射した後に第２平行平板層１０８Ｂ_Rに入射・透過し、さらに第１平行平板層１０６Ｂ_Rに入射する。第１平行平板層１０６Ｂ_Rはワイヤーグリッド偏光分離素子として構成されているので、ガラス基板１０７ｂに入射したＳ偏光成分は金属格子構造面１０７ａにて反射されガラス基板１０７ｂを出て再度第２平行平板層１０８Ｂ_Rに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４_Rに入る。そしてガラスプリズム１０４_Rに入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射され、クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれる。
【０２４１】
クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれたＲ，Ｇ，Ｂの３色の光束は、クロスダイクロイックプリズム２７９によって１つの画像投影光束として合成された後に投影レンズ２１７に導かれる。この後、投影レンズ２１７により図示を割愛したスクリーン上に、反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂで各色光の偏光状態の変化として形成されるフルカラーの光学像（カラー映像）が拡大投影表示される。
【０２４２】
ここで、反射型液晶パネル２７０Ｒから出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ２４２Ｒに入射して投影レンズ２１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第１平行平板層１０６Ｂ_Rにて非点隔差Ａｓ_106B_R （＝Ａｓ１）が発生し、また第２平行平板層１０８Ｂ_Rにて非点隔差Ａｓ_108B_R （＝Ａｓ２）が発生する。同様に、反射型液晶パネル２７０Ｇから出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ２４２Ｇに入射して投影レンズ２１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第１平行平板層１０６Ｂ_Gにて非点隔差Ａｓ_106B_G （＝Ａｓ１）が発生し、また第２平行平板層１０８Ｂ_Gにて非点隔差Ａｓ_108B_G （＝Ａｓ２）が発生する。同様に、反射型液晶パネル２７０Ｂから出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ２４２Ｂに入射して投影レンズ２１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第１平行平板層１０６Ｂ_Bにて非点隔差Ａｓ_106B_B （＝Ａｓ１）が発生し、また第２平行平板層１０８Ｂ_Bにて非点隔差Ａｓ_108B_B （＝Ａｓ２）が発生する。
【０２４３】
ここで、第６実施形態のプロジェクタユニット３Ｆで使用している偏光ビームスプリッタ２４２を構成する各光学部材（１０２，１０４，１０６Ｂ，１０８Ｂ）の各光学定数は、詳細な数値例は割愛するが、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｂを起因とする非点隔差を第２平行平板層１０８Ｂで補正できるように設定される。
【０２４４】
色別に定数を最適化すると言う点を除いて、基本的な考え方は、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂにおける第１平行平板層１０６Ｂと第２平行平板層１０８Ｂに対する光学定数の設定の仕方と同様であり、結果的には、第５実施形態の場合のように、両非点隔差Ａｓ_106B_R ，Ａｓ_108B_R や両非点隔差Ａｓ_106B_G ，Ａｓ_108B_G や両非点隔差Ａｓ_106B_B ，Ａｓ_108B_B は何れも正負が逆であり、ほぼ同じ大きさの値を持つようにしてほぼ打ち消し合うようにし、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）が十分に小さく、赤色、緑色、青色の光路での非点隔差の発生量が抑えられるようにする。
【０２４５】
そして、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２以下を満たし、さらに好ましくは、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの４分の１のＦδ／４以下を満たすようにする。
【図面の簡単な説明】
【０２４６】
【図１】背面投写型の表示装置の一実施形態であるプロジェクションテレビジョン装置の概略図である。
【図１Ａ】投写型表示装置の他の実施形態である液晶プロジェクタ装置を使用したテレビ会議システムの全体概要を示す図である。
【図２】偏光ビームスプリッタにおいて生じる非点隔差を説明する図である。
【図２Ａ】非点隔差が発生した場合の光学系のＭＴＦのデフォーカス特性を説明する図である。
【図３】第１実施形態の偏光ビームスプリッタの全体概要を示す図である。
【図３Ａ】第１実施形態の偏光ビームスプリッタの動作を説明する図である。
【図３Ｂ】第１実施形態の偏光ビームスプリッタの光学定数を示す図表である。
【図４】第１実施形態の偏光ビームスプリッタを使用した第１実施形態の基本構成のプロジェクタユニットを示す図である。
【図４Ａ】第１実施形態の偏光ビームスプリッタを使用した第１実施形態の変形構成のプロジェクタユニットを示す図である。
【図５】図３（１）に示した配置と同様条件でのｘ−ｙ平面における第２実施形態の偏光ビームスプリッタの断面図である。
【図５Ａ】第２実施形態の偏光ビームスプリッタにて使用するワイヤーグリッド偏光分離素子の構造例を示す図である。
【図５Ｂ】第２実施形態の偏光ビームスプリッタの動作を説明する図である。
【図５Ｃ】第２実施形態の偏光ビームスプリッタの光学定数を示す図表である。
【図６】第２実施形態の偏光ビームスプリッタを使用した第２実施形態の基本構成のプロジェクタユニットを示す図である。
【図６Ａ】第２実施形態の偏光ビームスプリッタを使用した第２実施形態の変形構成のプロジェクタユニットを示す図である。
【図７】図３（１）に示した配置と同様条件でのｘ−ｙ平面における第３実施形態の偏光ビームスプリッタの断面図である。
【図７Ａ】第３実施形態の偏光ビームスプリッタの動作を説明する図である。
【図７Ｂ】第３実施形態の偏光ビームスプリッタの光学定数を示す図表である。
【図７Ｃ】第３実施形態を適用しない場合の偏光ビームスプリッタにおける各平行平板層による合成の屈折率を説明する図である。
【図８】第３実施形態の偏光ビームスプリッタを使用した第３実施形態の基本構成のプロジェクタユニット（投射光学系）を示す図である。
【図９】図３（１）に示した配置と同様条件でのｘ−ｙ平面における第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄの断面図である。
【図９Ａ】第４実施形態の偏光ビームスプリッタの動作を説明する図である。
【図９Ｂ】第４実施形態の偏光ビームスプリッタの光学定数を示す図表である。
【図９Ｃ】第４実施形態を適用しない場合の偏光ビームスプリッタにおける各平行平板層による合成の屈折率を説明する図である。
【図１０】第４実施形態の偏光ビームスプリッタを使用した第４実施形態の基本構成のプロジェクタユニットを示す図である。
【図１１】第５実施形態のプロジェクタユニットの概略構成を示した図である。
【図１１Ａ】第５実施形態のプロジェクタユニットで使用される色別の偏光ビームスプリッタの光学定数を示す図表である。
【図１２】フルカラー表示対応とした第６実施形態のプロジェクタユニットの概略構成を示した図である。
【図１３】偏光ビームスプリッタの従来例と、この偏光ビームスプリッタおよび液晶パネルを備えた反射型液晶プロジェクタ装置の基本光学系を説明する図である。
【符号の説明】
【０２４７】
１Ａ…プロジェクションテレビ、１Ｂ…液晶プロジェクタ装置、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ…偏光ビームスプリッタ、１０２，１０４…ガラスプリズム、１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄ…第１平行平板層、１０７ａ…金属格子構造面、１０７ｂ…ガラス基板、１０７ｃ…金属格子１０７ｃ、１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄ…第２平行平板層、１０９Ｃ，１０９Ｄ…第３平行平板層、１１２…照明手段、１１４…画像形成手段、１１７…投影レンズ、１２２…光源、１２３…照明光学系、１２４…反射鏡、１２５…レンズ群、１７０…反射型液晶パネル、２１２…照明手段、２１４…画像形成手段、２１７…投影レンズ、２２２…光源、２２３…照明光学系、２２５…レンズ群、２２６…色分離光学系、２３２，２３４…ダイクロイックミラー、２３６…反射ミラー、２４２…偏光ビームスプリッタ、２７０…反射型液晶パネル、２７９…クロスダイクロイックプリズム、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ…プロジェクタユニット、３０Ａ…フレーム、３０Ｂ…筐体、８４２…偏光ビームスプリッタ、８４３…平行平板層
【図１】
2009047819.tif 000009
【図１Ａ】
2009047819.tif 000010
【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
2009047819.tif 000017
【図５】
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【図５Ａ】
2009047819.tif 000019
【図５Ｂ】
2009047819.tif 000020
【図５Ｃ】
2009047819.tif 000021
【図６】
2009047819.tif 000022
【図６Ａ】
2009047819.tif 000023
【図７】
2009047819.tif 000024
【図７Ａ】
2009047819.tif 000025
【図７Ｂ】
2009047819.tif 000026
【図７Ｃ】
2009047819.tif 000027
【図８】
2009047819.tif 000028
【図９】
2009047819.tif 000029
【図９Ａ】
2009047819.tif 000030
【図９Ｂ】
2009047819.tif 000031
【図９Ｃ】
2009047819.tif 000032
【図１０】
2009047819.tif 000033
【図１１】
2009047819.tif 000034
【図１１Ａ】
2009047819.tif 000035
【図１２】
2009047819.tif 000036
【図１３】
2009047819.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月27日(2008.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
柱状体の側面として、光の入射面または出射面となる第１、第２の端面、および対向面を有する第１および第２のプリズムと、
前記第１および第２のプリズムの前記対向面の間に平行に配置された少なくとも２枚の平行平板層を備え、
前記少なくとも２枚の平行平板層の内の１つは入射光を偏光分離する第１平行平板層であり、
前記第１および第２のプリズムの基材の屈折率をＮｐ、前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つを除く各平行平板層による合成の屈折率をＮａ、前記少なくとも２枚の平行平板層の内の他の１つの屈折率をＮｂとしたとき、
（Ｎａ−Ｎｐ）＊（Ｎｂ−Ｎｐ）＜０
を満たすことを特徴とする偏光ビームスプリッタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明に係る偏光ビームスプリッタの一実施形態は、投写型光学装置への使用に好適な偏光ビームスプリッタであって、柱状体の側面として、光の入射面または出射面となる第１、第２の端面、および対向面を有する第１および第２のプリズム、第１および第２のプリズムの対向面の間に平行に配置された少なくとも２枚の平行平板層を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
図２Ａ（１）は、非点隔差Ａｓが発生した場合の光学系のＭＴＦのデフォーカス特性を示している。図の実線は縦方向の解像力、破線は横方向の解像力を示している。ある距離に焦点を合わせた場合に、焦点面の前後に焦点が合ったように見える範囲（焦点深度と称する）が生じ、焦点深度は“レンズのＦナンバー×許容ぼけ”で決まる。したがって、反射型液晶パネル８７０の解像力を示す指標（ここでは画素ピッチ）をδとし、使用される投影レンズのＦナンバーをＦとすると、画素ピッチδが許容ぼけに対応するので、本例における焦点深度はＦδで表される。ここで、図のＲは限界解像力を表している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
もし、投影レンズなどでの解像力劣化がないとすると（つまり理想状態では）、許される非点隔差Ａｓの大きさ（許容非点隔差量Ａｓ０）は、図２Ａ（１）に示すように“２×Ｆδ”、すなわち焦点深度Ｆδの２倍となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
しかしながら実際には、投影レンズなどでの解像力劣化は存在する。したがって、この実体面での解像力劣化を勘案して、許容非点隔差量Ａｓ０が決定されることになる。たとえば、図２Ａ（２）は許容非点隔差量Ａｓ０が焦点深度Ｆδに等しい場合のＭＴＦのデフォーカス特性である。第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1がこの状態であれば、投影レンズなどでの解像力の劣化が存在しても十分に所望の解像力を得られることが可能である。望ましくは、実体面での解像力劣化の許容度合いをさらに大きくするべく、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2は焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２以下であるのがよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
２つの平行平板層１０６Ａ，１０８Ａは、第１平行平板層１０６Ａがガラスプリズム１０２の対向面（側面１０２ｃ）側、第２平行平板層１０８Ａがガラスプリズム１０４の対向面（側面１０４ｃ）側となるようにして、２つの三角柱のガラスプリズム１０２，１０４の間に略平行に配置されている。このとき、第１平行平板層１０６Ａは、接着剤によりガラスプリズム１０２の対向面１０２ｃに接着固定されるし、第２平行平板層１０８Ａは、接着剤によりガラスプリズム１０４の対向面１０４ｃに接着固定される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
３つの平行平板層１０６Ｃ，１０８Ｃ，１０９Ｃは、先ず第３平行平板層１０９Ｃがガラスプリズム１０２の対向面（側面１０２ｃ）側、第２平行平板層１０８Ｃがガラスプリズム１０４の対向面（側面１０４ｃ）側となり、第３平行平板層１０９Ｃと第２平行平板層１０８Ｃとの間に第１平行平板層１０６Ｃが配置されるように、２つの三角柱のガラスプリズム１０２，１０４の間に略平行に配置されている。このとき、第３平行平板層１０９Ｃは接着剤によりガラスプリズム１０２の対向面１０２ｃに接着固定されるし、第１平行平板層１０６Ｃは接着剤により第３平行平板層１０９Ｃに接着固定されるし、第２平行平板層１０８Ｃは接着剤によりガラスプリズム１０４の対向面１０４ｃに接着固定される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
また、第２の動作例としては、図３Ａ（２）に示すように、ガラスプリズム１０４の入射面（側面１０４ａ）から光線が入射されるものとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ａ，１０８Ａはガラスプリズム１０４に入射する光線に対してθ１（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
また、第２の動作例としては、図５Ｂ（２）に示すように、ガラスプリズム１０４の入射面（側面１０４ａ）から光線が入射されるものとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂはガラスプリズム１０４に入射する光線に対してθ２（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
＜第２実施形態＞
図５〜図５Ｃは、偏光ビームスプリッタの第２実施形態の基本構成を説明する図である。ここで図５は、図３（１）に示した配置と同様条件でのｘ−ｙ平面における第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂの断面図である。図５Ａは、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂにて使用するワイヤーグリッド偏光分離素子の構造例を示す図である。図５Ｂは、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂの動作を説明する図である。図５Ｃは、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂの光学定数を示す図表である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
図５に示すように、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂは、ほぼ同じ屈折率を有する三角柱形状のガラスプリズム１０２，１０４と、ガラスプリズム１０２，１０４の対向面間に配された２つの平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂを備えている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
このようにガラスプリズム１０２，１０４間に２つの平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂが配置された第２実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｂの基本的な動作は以下の通りである。第１の動作例としては、図５Ｂ（１）に示すように、ガラスプリズム１０２の入射面（側面１０２ａ）から光線が入射されるとする。入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分を有する。平行平板層１０６Ｂ，１０８Ｂはガラスプリズム１０２に入射する光線に対してθ２（＝θｐ：たとえば４５度±１５度）傾いて配置される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５７】
ここで、反射型液晶パネル１７０から出力されるパネル出射光が、偏光ビームスプリッタ１００Ｃに入射して投影レンズ１１７によりスクリーン上の所望の位置に投影される過程では、第３平行平板層１０９Ｃにて非点隔差Ａｓ_109C が発生し、第１平行平板層１０６Ｃにて非点隔差Ａｓ_106C が発生し、また第２平行平板層１０８Ｃにて非点隔差Ａｓ_108C （＝Ａｓ２）が発生する。しかしながら、偏光ビームスプリッタ１００Ｃの光学定数は図７Ｂに示したように設定されており、第３平行平板層１０９Ｃおよび第１平行平板層１０６Ｃにより一旦２４．８μｍの正方向の非点隔差Ａｓ１が発生するが、第２平行平板層１０８Ｃにより−２７．９μｍの負方向の非点隔差Ａｓ_108C （＝Ａｓ２）が発生するためにほぼ打ち消し合い、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は３．１μｍとなり、十分に小さくなる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８１】
ここで、第４実施形態の偏光ビームスプリッタ１００Ｄを構成する各光学部材（１０２，１０４，１０６Ｄ，１０８Ｄ，１０９Ｄ）の各光学定数は、偏光分離機能を持つ第１平行平板層１０６Ｄおよび第２平行平板層１０８Ｄをガラスプリズム１０４に接着するための第３平行平板層１０９Ｄ（接着層）を起因とする非点隔差Ａｓ１を第２平行平板層１０８Ｄで補正できるように、ガラスプリズム１０２の屈折率Ｎ_102およびガラスプリズム１０４の屈折率Ｎ_104が等しく屈折率Ｎｐ１（＝Ｎｐ）で、第１平行平板層１０６Ｄは屈折率Ｎ_106D および厚みｔ_106D ，第２平行平板層１０８Ｄは屈折率Ｎ_108D および厚みｔ_108D ，第３平行平板層１０９Ｄは屈折率Ｎ_109D および厚みｔ_109D であるとしたとき、図９Ｂに示す図表のように設定される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９１】
しかしながら、偏光ビームスプリッタ１００Ｄの光学定数は図９Ｂに示したように設定されており、第３平行平板層１０９Ｄおよび第１平行平板層１０６Ｄにより３４．３μｍの正方向の非点隔差Ａｓ１が発生するが、第２平行平板層１０８Ｄにより−３５．８μｍの負方向の非点隔差Ａｓ２が発生するためにほぼ打ち消し合うことになるし、さらに第１平行平板層１０６Ｄにより選択反射されるＳ偏光成分についても、第３平行平板層１０９Ｄおよび第１平行平板層１０６Ｄにより３４．３μｍの正方向の非点隔差Ａｓ１が発生するが、第２平行平板層１０８Ｄにより−３５．８μｍの負方向の非点隔差Ａｓ２が発生するためにほぼ打ち消し合うことになり、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜２×Ａｓ１＋２×Ａｓ２｜）は十分に小さくなる。つまり、第１平行平板層１０６Ｄおよび第３平行平板層１０９Ｄをそれぞれ２回通ることで発生する合成の非点隔差は２×Ａｓ１＝３４．３μｍとなり、さらに、第２平行平板層１０８Ｄを２回通ることで発生する合成の非点隔差は２×Ａｓ２＝−３５．８μｍとなるので、ほぼ打ち消し合うことになる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９７】
たとえば、第１平行平板層１０６Ｄおよび第２平行平板層１０８Ｄを除く他の平行平板層としては、第２平行平板層１０８Ｄとガラスプリズム１０４を接着する接着剤の層である第３平行平板層１０９Ｄの他に、光源１２２から発せられる、反射型液晶パネル１７０に有害な紫外線光をカットするための紫外線吸収板が考えられる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０１】
第５実施形態のプロジェクタユニット３Ｅは、偏光ビームスプリッタ２４２および反射型液晶パネル２７０を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色に対応してそれぞれ３個用いた投射光学系として構成されている。つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の何れかを処理対象とする各色用のモノクロ対応の反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０ＢをＲ，Ｇ，Ｂの光路ごとに設けて構成した３板方式のカラー表示装置として構成されている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１９】
反射型液晶パネル２７０Ｒは、印加されるＲ色用の映像信号ＳＶ_Rに基づき空間変調され第２の偏光成分（本例ではＰ偏光成分）に変換し、反射型液晶パネル２７０Ｒに書き込まれた映像信号ＳＶ_Rに応じた光学像を出射する。反射型液晶パネル２７０Ｒから出力される映像情報ＳＶ_Rで空間変調されたパネル出射光は、再度偏光ビームスプリッタ２４２Ｒに入射する。このとき、反射型液晶パネル２７０Ｒにより偏光の振動方向が回転されたＰ偏光成分は、先ず、一方のガラスプリズム１０２_Rに入射した後に第１平行平板層１０６Ａ_Rに入射・透過し、さらに第２平行平板層１０８Ａ_Rに入射・透過した後に、他方のガラスプリズム１０４_Rに入る。そしてガラスプリズム１０４_Rに入射後、これを透過し、出射面（側面１０４ｂ）より出射され、クロスダイクロイックプリズム２７９に導かれる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２９】
また、図１１Ａに示すような光学定数の場合、式（１）より、Ｒ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｒでは、第１平行平板層１０６Ａ_Rによる非点隔差Ａｓ_106A_R （＝Ａｓ１）は１８．６μｍ、第２平行平板層１０８Ａ_Rによる非点隔差Ａｓ_108A_R （＝Ａｓ２）は−１８．９μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。同様にＧ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｇでは、第１平行平板層１０６Ａ_Gによる非点隔差Ａｓ_106A_G （＝Ａｓ１）は１５．５μｍ、第２平行平板層１０８Ａ_Gによる非点隔差Ａｓ_108A_G （＝Ａｓ２）は−１５．８μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。同様にＢ色用の偏光ビームスプリッタ２４２Ｂでは、第１平行平板層１０６Ａ_Bによる非点隔差Ａｓ_106A_B （＝Ａｓ１）は１２．４μｍ、第２平行平板層１０８Ａ_Bによる非点隔差Ａｓ_108A_B （＝Ａｓ２）は−１２．７μｍとなり、相当程度の大きさの値を持つ。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３１】
たとえば、第５実施形態（基本構成）のプロジェクタユニット３Ｅに使用される投影レンズ２１７のＦナンバーが２．０であり、反射型液晶パネル２７０Ｒ，２７０Ｇ，２７０Ｂの画素ピッチが４．８μｍであるとき、焦点深度Ｆδは９．６μｍ、焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２は４．８μｍとなる。両非点隔差Ａｓ_106A_R ，Ａｓ_108A_R や両非点隔差Ａｓ_106A_G ，Ａｓ_108A_G や両非点隔差Ａｓ_106A_B ，Ａｓ_108A_Bの絶対値は、ともに焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝４．８μｍ）よりも大きい。このため、第１平行平板層１０６Ａ_R，１０６Ａ_G，１０６Ａ_Bのみの場合には、所望の解像力は得られない。これに対して、第１平行平板層１０６Ａ_R，１０６Ａ_G，１０６Ａ_Bを起因とする非点隔差Ａｓ_106A_R ，Ａｓ_106A_G ，Ａｓ_106A_B を補正する第２平行平板層１０８Ａ_R，１０８Ａ_G，１０８Ａ_Bを設けることで、全体の非点隔差Ａｓ（＝｜Ａｓ１＋Ａｓ２｜）は０．３μｍとなる。全体の非点隔差Ａｓは、第１基準の許容非点隔差量Ａｓ０_1である焦点深度Ｆδ（＝９．６μｍ）以下を満たすし、第２基準の許容非点隔差量Ａｓ０_2である焦点深度Ｆδの半分のＦδ／２（＝４．８μｍ）以下をも満たし、許容非点隔差量Ａｓ０に対して格段に小さく、所望の解像力が得られるようになる。