(57)【要約】  本開示の光学システムは、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第１の光学素子を有し、光学系内の第１の瞳位置に第１の光学素子が配置され、互いに波長帯域の異なる複数の色光を含む照明光を生成する第１の光学系と、それぞれが、照明光に含まれる複数の色光のうち少なくとも１つの色光を変調する複数のライトバルブと、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第２の光学素子を有し、第１の瞳位置に共役な第２の瞳位置に第２の光学素子が配置され、複数のライトバルブによって変調された後の複数の色光が入射する第２の光学系とを備える。
2020162179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第１の光学素子を有し、光学系内の第１の瞳位置に前記第１の光学素子が配置され、互いに波長帯域の異なる複数の色光を含む照明光を生成する第１の光学系と、
それぞれが、前記照明光に含まれる前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光を変調する複数のライトバルブと、
それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第２の光学素子を有し、前記第１の瞳位置に共役な第２の瞳位置に前記第２の光学素子が配置され、前記複数のライトバルブによって変調された後の前記複数の色光が入射する第２の光学系と
を備える
光学システム。
【請求項２】
前記第１の光学素子における前記複数の分割領域のそれぞれと、前記第２の光学素子における前記複数の分割領域のそれぞれとが、互いに共役である
請求項１に記載の光学システム。
【請求項３】
前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光が、前記複数のライトバルブのうち２つのライトバルブに入射する
請求項１に記載の光学システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの色光が、偏光の違いによって分岐されることによって、前記２つのライトバルブに入射する
請求項３に記載の光学システム。
【請求項５】
前記複数のライトバルブは前記２つのライトバルブで構成されている
請求項３に記載の光学システム。
【請求項６】
前記複数の色光は第１ないし第３の色光を含み、
前記第１の色光が前記２つのライトバルブに入射し、
前記第２の色光が前記２つのライトバルブのうちの一方に入射し、
前記第３の色光が前記２つのライトバルブのうちの他方に入射する
請求項５に記載の光学システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの色光の波長帯域は、５００ｎｍより短い
請求項３に記載の光学システム。
【請求項８】
前記第２の光学系は、前記第２の光学素子の出射光路上に配置された偏光子、をさらに有する
請求項１に記載の光学システム。
【請求項９】
前記第２の光学素子は、領域分割偏光子である
請求項１に記載の光学システム。
【請求項１０】
前記第１の光学系は、少なくとも１つの波長帯域の光を前記複数の色光に分離する波長分離作用を有する
請求項１に記載の光学システム。
【請求項１１】
前記第１の瞳位置における前記複数の分割領域のそれぞれにおける波長分布が互いに異なる
請求項１に記載の光学システム。
【請求項１２】
前記第２の光学素子は、前記複数の分割領域のそれぞれが互いに異なる偏光方向の光を透過する作用を有する領域分割偏光子である
請求項１１に記載の光学システム。
【請求項１３】
前記複数のライトバルブには、互いに異なる偏光方向の色光が入射する
請求項１１に記載の光学システム。
【請求項１４】
前記複数の色光は青色光を含み、
前記複数のライトバルブは４つのライトバルブで構成され、
前記４つのライトバルブのうち２つのライトバルブに前記青色光が入射する
請求項１に記載の光学システム。
【請求項１５】
前記第１の光学系から射出された前記青色光の光路上に設けられ、前記青色光を前記２つのライトバルブに向けて分岐させる偏光分離素子、をさらに備える
請求項１４に記載の光学システム。
【請求項１６】
前記複数の色光は第１ないし第３の色光を含み、
前記複数のライトバルブは第１ないし第６のライトバルブで構成され、
前記第１および第２のライトバルブのそれぞれに、互いに異なる偏光方向の前記第１の色光が入射し、
前記第３および第４のライトバルブのそれぞれに、互いに異なる偏光方向の前記第２の色光が入射し、
前記第５および第６のライトバルブのそれぞれに、互いに異なる偏光方向の前記第３の色光が入射する
請求項１に記載の光学システム。
【請求項１７】
前記第２の光学系における、前記第２の瞳位置以降の出射光路上に配置された１／４波長板、をさらに備える
請求項１に記載の光学システム。
【請求項１８】
前記第１の光学素子は、ダイクロイックプリズムアレイを含む
請求項１に記載の光学システム。
【請求項１９】
前記第２の光学系は、前記複数のライトバルブによって生成された画像を投影面に投影する投影光学系である
請求項１に記載の光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プロジェクタ等に好適な光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フルカラー表示を行うプロジェクタの方式として、例えばＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色光に共通の１つのライトバルブを用いる単板方式や、３つの色光に別々のライトバルブを用いる３板方式等がある（特許文献１〜４参照）。一方、波長が短い青色光を１つのライトバルブに入射し続けると、ライトバルブの劣化を招く。特許文献１では、青色光用のライトバルブを２つ用いることでライトバルブの長寿命化を図ることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１３６５５号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４７６２号公報
【特許文献３】特開２００８−１６５０５８号公報
【特許文献４】特開２００６−３４３７２１号公報
【発明の概要】
【０００４】
例えば青色光用のライトバルブを２つ用いることでライトバルブの長寿命化を図ろうとした場合、単純に青色光を２分岐する構成では、コントラストの増大を図ることが困難である。
【０００５】
コントラストの向上を図ることが可能な光学システムを提供することが望ましい。
【０００６】
本開示の一実施の形態に係る光学システムは、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第１の光学素子を有し、光学系内の第１の瞳位置に第１の光学素子が配置され、互いに波長帯域の異なる複数の色光を含む照明光を生成する第１の光学系と、それぞれが、照明光に含まれる複数の色光のうち少なくとも１つの色光を変調する複数のライトバルブと、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第２の光学素子を有し、第１の瞳位置に共役な第２の瞳位置に第２の光学素子が配置され、複数のライトバルブによって変調された後の複数の色光が入射する第２の光学系とを備える。
【０００７】
本開示の一実施の形態に係る光学システムでは、第１の光学系において、第１の瞳位置に、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第１の光学素子が配置される。第２の光学系において、第１の瞳位置に共役な第２の瞳位置に、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第２の光学素子が配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光学システムにおける蛍光体ホイールの一例を概略的に示す構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光学システムにおける第１の領域分割波長選択性波長板の構成および作用の一例を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光学システムにおける第２の領域分割波長選択性波長板の構成および作用の一例を示す説明図である。
【図５】第１の実施の形態に係る光学システムにおける蛍光体ホイールに用いられるＹＡＧ蛍光体の蛍光スペクトルの一例を示す説明図である。
【図６】第１の実施の形態に係る光学システムにおける第１の領域分割波長選択性波長板のＢ領域、および第２の領域分割波長選択性波長板のＢ′領域の波長選択特性の一例を示す説明図である。
【図７】第１の実施の形態に係る光学システムにおける第１の領域分割波長選択性波長板のＡ領域、および第２の領域分割波長選択性波長板のＡ′領域の波長選択特性の一例を示す説明図である。
【図８】第１の実施の形態に係る光学システムにおけるノッチフィルタの特性の一例を示す説明図である。
【図９】第１の実施の形態に係る光学システムにおけるノッチフィルタ作用後の蛍光スペクトルの一例を示す説明図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る光学システムにおけるＰＳコンバータおよびダイクロイックコンバータの一構成例を概略的に示す断面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る光学システムの照明光学系の瞳における偏光状態の一例を示す説明図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る光学システムの投影光学系の瞳における偏光状態の一例を示す説明図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る光学システムにおける第１および第２のライトバルブへ到達する光のスペクトルの一例を示す説明図である。
【図１５】第３の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る光学システムの照明光学系または投影光学系の瞳形状の一例を示す説明図である。
【図１７】第３の実施の形態に係る光学システムの照明光学系または投影光学系の瞳形状の一例を示す説明図である。
【図１８】第４の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図１９】第４の実施の形態に係る光学システムの照明光学系または投影光学系の瞳形状の一例を示す説明図である。
【図２０】第５の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図２１】第５の実施の形態に係る光学システムの照明光学系の瞳における偏光状態の一例を示す説明図である。
【図２２】第５の実施の形態に係る光学システムの投影光学系の瞳における偏光状態の一例を示す説明図である。
【図２３】第６の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図２４】第６の実施の形態に係る光学システムの照明光学系の瞳における偏光状態の一例を示す説明図である。
【図２５】第６の実施の形態に係る光学システムの投影光学系の瞳における偏光状態の一例を示す説明図である。
【図２６】第７の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図２７】第８の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長板の第１の分割例を概略的に示す説明図である。
【図２８】第８の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長板の第２の分割例を概略的に示す説明図である。
【図２９】第８の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長板の第３の分割例を概略的に示す説明図である。
【図３０】第８の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長板の第４の分割例を概略的に示す説明図である。
【図３１】ＰＳコンバータに統合された第１の領域分割波長選択性波長板の構成例を概略的に示す断面図である。
【図３２】第９の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図３３】第１０の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図３４】第１０の実施の形態に係る光学システムにおけるＰＳコンバータおよびダイクロイックコンバータの一構成例を概略的に示す断面図である。
【図３５】第１０の実施の形態に係る光学システムにおけるダイクロイックコンバータの膜特性の一例を示す説明図である。
【図３６】第１０の実施の形態に係る光学システムにおける第２の色プレートの膜特性の一例を示す説明図である。
【図３７】第１０の実施の形態に係る光学システムの照明光学系における最終的な蛍光スペクトルの一例を示す説明図である。
【図３８】第１０の実施の形態に係る光学システムの色域の一例を示す説明図である。
【図３９】第１１の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長選択性波長板の一構成例を概略的に示す構成図である。
【図４０】第１２の実施の形態に係る光学システムにおけるＰＳコンバータおよびダイクロイックプリズムアレイの一構成例を概略的に示す断面図である。
【図４１】第１２の実施の形態に係る光学システムの第１の全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図４２】第１２の実施の形態に係る光学システムの第２の全体構成例を概略的に示す構成図である。
【図４３】第１３の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．比較例
１．第１の実施の形態（図１〜図４）
１．１  光学システムの構成および作用
１．２  効果
２．第２の実施の形態（図５〜図１４）
３．第３の実施の形態（図１５〜図１７）
４．第４の実施の形態（図１８〜図１９）
５．第５の実施の形態（図２０〜図２２）
６．第６の実施の形態（図２３〜図２５）
７．第７の実施の形態（図２６）
８．第８の実施の形態（図２７〜図３０）
９．第９の実施の形態（図３１〜図３２）
１０．第１０の実施の形態（図３３〜図３８）
１１．第１１の実施の形態（図３９）
１２．第１２の実施の形態（図４０〜図４２）
１３．第１３の実施の形態（図４３）
１４．その他の実施の形態
【００１０】
＜０．比較例＞
（比較例に係る光学システムの概要と課題）
プロジェクタ等に用いられる光学システムにおいて、複数のライトバルブを備える構成が知られている。このような光学システムにおいて、複数のライトバルブに対して照明光を分ける場合、波長または偏光のいずれかの作用を用いるのが一般的である。例えば特許文献１（特開２０１８−１３６５５号公報）では、波長選択性波長板を用いて、２つのライトバルブに青帯域の光を分ける構成例が開示されている。これによってライトバルブの劣化に寄与しやすい青帯域光を半減させ、光学システム全体の長寿命化を図っている。
【００１１】
しかし、特許文献１に開示されている構成例では青帯域の光を２つのライトバルブに分けることはできるものの、各ライトバルブからの射出光の偏光は互いに直交している。これは、後の投影光学系においてポスト偏光子を用いてコントラストの増大ができないことを意味し、高いコントラストを実現するうえでの課題となっている。一方、波長選択性波長板ではなくダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いて類似した構成とすることも可能である。しかし、ダイクロイックミラーを用いた波長分離（色分離）は、分離波長域近傍において急峻な分離特性を必要とし、製造上の難易度が非常に高い。
【００１２】
また、特許文献２（特開２００１−３２４７６２号公報）で提案されている技術のように、瞳の分布を利用して高い波長分離効率を実現する手法も知られている。しかしながらこの手法では、各色のフィルタを通してフィールドシーケンシャルに単板（単一のライトバルブ）を駆動するため、波長分離効率は良好でも全体としての光利用効率は低くなってしまう。
【００１３】
上記のような事情に鑑み、本開示では光分岐の手法として、瞳共役を利用した光分離、および光合成の新規な技術を提示する。本技術は様々な使用方法が考えられるが、下記のようなメリットがある。
【００１４】
１．各ライトバルブからの射出光の直交状態を解消し、偏光方向を揃えることができる。このため、ポスト偏光子やポスト１／４波長板を配置することで、コントラストを向上することができる。
【００１５】
２．効率を大きく上げることができる。特に、波長分離効率を波長選択波長板よりも高く保てるため、全体としての光利用効率を上げることができる。さらにその状態で各ライトバルブからの射出光に選択的にポスト偏光子作用を与えることができ、コントラストを増大することができる。
【００１６】
以下の各実施の形態では、本開示の技術による光学システムをプロジェクタに適用した構成例を説明するが、本開示の技術は、プロジェクタに限らず、露光装置等にも適用可能である。
【００１７】
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１  光学システムの構成および作用］
（光学システムの概要）
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【００１８】
第１の実施の形態では、ライトバルブを２つ用いた構成例を提示する。第１の実施の形態では、青色光によるライトバルブの劣化を抑えるため、青色光を２つのライトバルブに分岐することで青色光量を半減させ、長寿命化する。そのうえでコントラストを増大させることを目的とする。
【００１９】
図１に示したように、第１の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１と、投影光学系２とを備えている。また、第１の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１と投影光学系２との間の光路上に、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２と、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４１とを備えている。
【００２０】
照明光学系１は、青色光源１０と、蛍光体ホイール１１と、集光レンズ１２と、ＱＷＰ（１／４波長板）１３と、波長選択性ＰＢＳ１４と、ノッチフィルタ１５と、レンズアレイ１６と、ＰＳコンバータ１７と、第１の領域分割波長選択性波長板５１と、リレーレンズ１８とを有している。
【００２１】
投影光学系２は、複数のレンズ２１と、第２の領域分割波長選択性波長板５２と、ポスト偏光子２２とを有している。
【００２２】
なお、図１において、紙面に直交する方向をＰＢＳ４１にとってのＳ偏光、光軸に直交し、紙面内に平行な方向をＰＢＳ４１にとってのＰ偏光とする。また、適宜、ＰＢＳ４１にとってのＳ偏光に相当する方向をＺ方向、ＰＢＳ４１にとってのＰ偏光に相当する方向をＹ方向と記す。以降の他の図においても同様である。また、以降の他の実施の形態においても同様である。
【００２３】
照明光学系１は、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２は、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。第１の領域分割波長選択性波長板５１は、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。第２の領域分割波長選択性波長板５２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。
【００２４】
照明光学系１は、互いに波長帯域の異なる複数の色光を含む照明光を生成する。照明光学系１は、少なくとも１つの波長帯域の光を複数の色光に分離する波長分離作用を有する。照明光学系１は、複数の色光としてＲ，Ｇ，Ｂの各色光を生成し、ＰＢＳ４１に向けて射出する。
【００２５】
第１の領域分割波長選択性波長板５１は、照明光学系１の瞳位置Ｐ１に配置されている。第１の領域分割波長選択性波長板５１は、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む。第１の領域分割波長選択性波長板５１における複数の分割領域は、例えば後述する図３に示すＡ領域およびＢ領域である。
【００２６】
ＰＢＳ４１は、照明光学系１からの各色光を偏光方向に応じて、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２の少なくとも一方に入射させる。ＰＢＳ４１は、例えば、青色光を偏光の違いによって分岐することによって、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２に入射させる。また、ＰＢＳ４１は、例えば、緑色光を第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２のうち一方のライトバルブ（第１のライトバルブ３１）に入射させる。また、ＰＢＳ４１は、例えば、赤色光を第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２のうち他方のライトバルブ（第２のライトバルブ３２）に入射させる。また、ＰＢＳ４１は、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２によって変調された各色光を、偏光方向に応じて投影光学系２に向けて射出する。
【００２７】
第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２はそれぞれ、複数の色光のうち少なくとも１つの色光を、例えば画像信号に応じて変調する。
【００２８】
投影光学系２には、ＰＢＳ４１を介して、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２によって変調された後の各色光が入射する。投影光学系２は、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２によって生成された画像を図示しないスクリーン等の投影面に投影する。
【００２９】
第２の領域分割波長選択性波長板５２は、投影光学系２の瞳位置Ｐ２に配置されている。第２の領域分割波長選択性波長板５２は、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む。第２の領域分割波長選択性波長板５２における複数の分割領域は、例えば後述する図４に示すＡ′領域およびＢ′領域である。
【００３０】
照明光学系１の瞳位置Ｐ１と投影光学系２の瞳位置Ｐ２は互いに共役となっている。第１の領域分割波長選択性波長板５１における複数の分割領域のそれぞれと、第２の領域分割波長選択性波長板５２における複数の分割領域のそれぞれは、互いに共役となっている。
【００３１】
照明光学系１の瞳位置Ｐ１は、本開示の技術における「第１の瞳位置」の一具体例に相当する。投影光学系２の瞳位置Ｐ２は、本開示の技術における「第２の瞳位置」の一具体例に相当する。
【００３２】
ポスト偏光子２２は、第２の領域分割波長選択性波長板５２の出射光路上に配置されている。
【００３３】
（各部の詳細な構成および作用）
図２は、蛍光体ホイール１１の一構成例を概略的に示している。図３は、第１の領域分割波長選択性波長板５１の構成および作用の一例を示している。図４は、第２の領域分割波長選択性波長板５２の構成および作用の一例を示している。
【００３４】
青色光源１０は、例えば青色レーザとなっている。蛍光体ホイール１１は、図２に示したように、蛍光体領域１１１と、偏光保持拡散板領域１１２とを有している。蛍光体領域１１１に励起光として青色光を照射することで黄色（Ｙｅ）光が得られる。偏光保持拡散板領域１１２は青色光に対して偏光作用がなく反射作用がある。このため、蛍光体ホイール１１からは、黄色、青色、黄色、青色…の時間的繰り返しよりなる時間平均的な白色光が射出される。
【００３５】
青色光源１０から射出された青色光は、波長選択性ＰＢＳ１４で反射された後、１／４波長板１３を通り円偏光となったうえで集光レンズ１２を介して蛍光体ホイール１１へ入射する。蛍光体ホイール１１からの射出光は再度、１／４波長板１３を通ることによって、波長選択性ＰＢＳ１４にとってのＰ偏光に変換される。その後、波長選択性ＰＢＳ１４によって透過側へ射出される。また蛍光体ホイール１１から取り出された黄色光も同様に反射後、波長選択性ＰＢＳ１４によって透過側へ射出される。蛍光体ホイール１１で発生した黄色光は無偏光状態であり、波長選択性ＰＢＳ１４は黄色光をすべて透過させる作用を持っている。
【００３６】
波長選択性ＰＢＳ１４から射出された青色光および黄色光はノッチフィルタ１５、およびレンズアレイ１６を通ったのち、ＰＳコンバータ１７を通ることで偏光状態が一方向（例えばここではＹ方向の偏光（Ｐ偏光））に揃えられる。その直後の照明光学系１の瞳（第１の瞳）が形成される部分に、図３で示したような特性の第１の領域分割波長選択性波長板５１が配置されている。この第１の領域分割波長選択性波長板５１は、例えば上半分（Ａ領域）が緑色のみに作用する斜め４５ｄｅｇに配置された１／２波長板であり、下半分（Ｂ領域）が緑色と青色とに作用する斜め４５ｄｅｇに配置された１／２波長板となっている。なお、図３において、白く小さな円形状の部分は、この瞳における照明分布である。他の瞳部分に関する図においても同様である。第１の領域分割波長選択性波長板５１において、波長板作用が照明光に及ぶと赤色光の偏光はいずれの領域でも回転せずＹ方向の偏光（Ｐ偏光）となる。また、緑色光の偏光はいずれの領域でも９０ｄｅｇ回転し、Ｚ方向の偏光（Ｓ偏光）となる。また、青色光の偏光は回転しない偏光（Ｙ方向の偏光（Ｐ偏光））と回転した偏光（Ｚ方向の偏光（Ｓ偏光））との混在状態となる。
【００３７】
第１の領域分割波長選択性波長板５１を経たのち、各色の光束はリレーレンズ１８を通してＰＢＳ４１に到達すると、各偏光状態に応じて各色光が選択的に第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２へ導かれる。赤色光はＰ偏光であり第２のライトバルブ３２へ到達し、緑色光はＳ偏光であり第１のライトバルブ３１へ到達する。青色光はＰ偏光とＳ偏光との混在状態であり、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２へ半々に到達する。第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２に反射型液晶を用いた場合には、各ライトバルブで白表示を行うと各々の偏光回転が生じ、各入射偏光は直交状態の射出偏光へと変化する。従って、第１のライトバルブ３１では赤色光および青色光がＳ偏光として射出し、第２のライトバルブ３２では青色光および赤色光がＰ偏光として射出する。従って、白表示を行うとＰＢＳ４１を介した光はすべて投影光学系２側へと射出することになる。
【００３８】
一般的に、ＰＢＳ４１は偏光膜の特性上、Ｔｓ（透過Ｓ偏光成分）よりもＲｐ（反射Ｐ偏光成分）が若干大きくなる傾向にある。従って、第２のライトバルブ３２側は第１のライトバルブ３１側よりもコントラストが出にくい傾向にある。これは黒表示時に第１のライトバルブ３１で発生するＳ偏光の光よりも、第２のライトバルブ３２で発生するＰ偏光の光のほうがより多く投影光学系２側へ漏れこむためである。１つのライトバルブのみを用いる１板構成の場合にはコントラストが高くなる第１のライトバルブ３１側だけを用いて構成するが、２つのライトバルブを用いる２板構成の場合には、大きくコントラストを損なう要因となる。このため、照明光学系１のＦナンバーがＦ／２．５〜３程度（かつノッチフィルタ１５がある場合）において１０００：１程度のコントラストを達成するためには、ポスト偏光子２２（ＰＢＳ４１射出後の検光子）によって偏光方向を揃え、コントラストを改善する必要がある。
【００３９】
第１の実施の形態に係る光学システムにおいて、ポスト偏光子２２を仮にＰＢＳ４１の直後に工夫なく配置した場合、青色光の偏光状態が直交しているために光量が半減してしまう。これを瞳の共役作用を利用することで改善することが第１の実施の形態に係る光学システムの最大の特徴である。
【００４０】
すなわち、第１の実施の形態に係る光学システムでは、ＰＢＳ４１からの射出後、投影光学系２の瞳（第２の瞳）位置Ｐ２に、第２の領域分割波長選択性波長板５２を配置する。この際の分割法を、図４に示した。投影光学系２の瞳は、照明光学系１の瞳と共役であり、ライトバルブ反射を経ているために領域的には上下反転が各々の共役部分に対応している。従って、図４に示した通り、第１の領域分割波長選択性波長板５１のＡ領域に共役な領域は、第２の領域分割波長選択性波長板５２の下部のＡ’領域であり、第１の領域分割波長選択性波長板５１のＢ領域に共役な領域は、第２の領域分割波長選択性波長板５２の上部のＢ’領域である。共役ということは第１の領域分割波長選択性波長板５１のＡ領域を通った光は必ず第２の領域分割波長選択性波長板５２のＡ’領域を通り、第１の領域分割波長選択性波長板５１のＢ領域を通った光は必ず第２の領域分割波長選択性波長板５２のＢ’領域を通る。従って、混在していた青色光のうちＰ偏光は選択的にＢ’領域に、Ｓ偏光は選択的にＡ’領域へ入射する。その後、Ａ’領域では青色光の偏光は変換されず、Ｂ’領域では青色光の偏光は９０ｄｅｇ回転される。またいずれの領域でも赤色光は偏光が回転せず、緑色光は偏光が９０ｄｅｇ回転されるため、結果として第２の領域分割波長選択性波長板５２を通過後の各色光の偏光はＳ偏光に統一されることになる。
【００４１】
第２の領域分割波長選択性波長板５２を経たのち、Ｐ偏光をカットするようにポスト偏光子２２を配置することで、コントラスト向上を図ることができる。この第１の実施の形態に係る光学システムを模した実験系では白色のコントラストとしてＦ／２．５で約１０００：１の実験結果が得られており、また青色光の光量もほぼ半分ずつ第１のライトバルブ３１と第２のライトバルブ３２とに分岐できており想定した作用を示すことが確認できた。
【００４２】
第１の実施の形態に係る光学システムでは、蛍光体ホイール１１における黄色発光時に第１のライトバルブ３１側に選択的に緑色光が導かれると共に、第２のライトバルブ３２側に選択的に赤色光が導かれる。また、青色光が蛍光体ホイール１１から射出されるタイミングでは、第１のライトバルブ３１と第２のライトバルブ３２とに半々ずつ青色光が導かれる。各ライトバルブでは各々の色光に対応した時間の間、各々の色光に対する諧調出力がなされる。すなわち青色光を２つに分けたうえでコントラストを高めるために瞳共役を用いていることになる。この主な目的は先に述べた通り、特にライトバルブの寿命を短くする原因である青色光を２つに分けることで入射光量を半減させ光学システム全体の寿命を大幅に向上させることであり、この意味で２つに分ける光は５００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００４３】
なお、第１の実施の形態に係る光学システムの構成に対する比較例として、特許文献３（特開２００８−１６５０５８号公報）に記載のプロジェクタが挙げられる。特許文献３に記載のプロジェクタでは、投影光学系内の瞳近傍に領域分割された位相差板を配置し、投影光学系内において偏光によって光を２分割している。しかしながら、単純に投影光学系内において偏光によって光を分割するのと、第１の実施の形態に係る光学システムのように、照明光学系１の瞳で分割した領域と共役になる部分に領域分割偏光作用を与えるのとでは質的な違いがある。すなわち前者ではいずれのライトバルブから発生した光にも同等の偏光作用を与えるのに対して、後者では共役関係を利用することで特定のライトバルブに到達した光に対してのみ特定の偏光作用を与えることができるという特徴を持つ。
【００４４】
［１．２  効果］
以上説明したように、第１の実施の形態に係る光学システムによれば、照明光学系１の瞳位置Ｐ１に、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第１の領域分割波長選択性波長板５１を配置すると共に、第１の瞳位置に共役な投影光学系２の瞳位置Ｐ２に、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第２の領域分割波長選択性波長板５２を配置するようにしたので、コントラストの向上を図ることが可能となる。
【００４５】
第１の実施の形態に係る光学システムによれば、コントラスト増大が見込める他、投影光学系２における最終的な射出光の偏光を一方向に揃えることによって、投影面での色ムラ防止ができる。また１つのＰＢＳ４１に対して、２つのライトバルブを使用した状態でコントラストを高められるので、結果的に光学システム全体を小さくすることができる。
【００４６】
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。
【００４７】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１の実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４８】
第１の実施の形態に係る光学システムでは、照明光学系１においてノッチフィルタ１５が必須の構成となっている。ノッチフィルタ１５の役割について図５〜図９を用いて説明する。
【００４９】
図５には、第１の実施の形態に係る光学システムにおける蛍光体ホイール１１に用いられるＹＡＧ蛍光体の蛍光スペクトルの一例を示す。図６は、第１の実施の形態に係る光学システムにおける第１の領域分割波長選択性波長板５１のＢ領域、および第２の領域分割波長選択性波長板５２のＢ′領域の波長選択特性の一例を示している。図７は、第１の実施の形態に係る光学システムにおける第１の領域分割波長選択性波長板５１のＡ領域、および第２の領域分割波長選択性波長板５２のＡ′領域の波長選択特性の一例を示している。図８は、第１の実施の形態に係る光学システムにおけるノッチフィルタ１５の特性の一例を示している。
【００５０】
第１の実施の形態に係る光学システムでは、図６および図７に示した第１の領域分割波長選択性波長板５１および第２の領域分割波長選択性波長板５２の波長選択特性の作用によって各色の偏光を選択的に回転させている。ここで、図６に示したＢ領域およびＢ′領域において問題になるのは５７５ｎｍ〜６１０ｎｍの赤色と緑色との切り替え領域である。この部分の変換効率はいずれの偏光に対しても１００％ではなく、従って、意図していない偏光成分が出現することにつながる。意図しない偏光成分はポスト偏光子２２で遮断できない偏光となり、コントラストを急激に悪化させる原因となる。例えば図８に示す特性のノッチフィルタ１５がない場合、コントラストはおおむね１０００：１から１００：１未満へと大幅な減少となる。従って、高いコントラスト実現のためにはノッチフィルタ１５は必須の構成となっている。しかしながらデメリットも大きく、図５に示した蛍光スペクトルに対してノッチフィルタ１５を作用させた分の光は捨てざるを得ず、３０％弱の光量損失となる。図９に、このノッチフィルタ１５の作用後の蛍光スペクトルの一例を示す。図５に対して、かなりのスペクトルロスがあることがわかる。また、図７に示したＡ領域およびＡ′領域においても、おおむね５７５ｎｍ〜６１０ｎｍの領域で赤色と緑色との切り替えが起きており、この部位の遮蔽が重要である。
【００５１】
そこで、第２の実施の形態に係る光学システムとして、第１の実施の形態に係る光学システムに対して光利用効率を改善したシステムを提示する。
【００５２】
（第２の実施の形態に係る光学システムの概要）
図１０は、第２の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【００５３】
図１０に示したように、第１の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ａと、投影光学系２Ａとを備えている。
【００５４】
照明光学系１Ａは、第１の実施の形態における照明光学系１（図１）の構成に対して、第１の領域分割波長選択性波長板５１に代えて、照明光学系１Ａの瞳位置Ｐ１にダイクロイックコンバータ６１を配置した構成とされている。また、照明光学系１Ａは、第１の実施の形態における照明光学系１の構成に対して、ノッチフィルタ１５を省略し、波長選択性ＰＢＳ１４の後に１／２波長板１９を配置した構成とされている。ダイクロイックコンバータ６１は、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む。照明光学系１Ａの瞳位置Ｐ１における複数の分割領域のそれぞれにおける波長分布は互いに異なっている。ダイクロイックコンバータ６１における複数の分割領域は、例えば後述する図１２に示すＣ領域およびＤ領域である。
【００５５】
投影光学系２Ａは、第１の実施の形態における投影光学系２（図１）の構成に対して、ポスト偏光子２２を省略し、第２の領域分割波長選択性波長板５２に代えて、投影光学系２Ａの瞳位置Ｐ２に領域分割偏光子６２を配置した構成とされている。領域分割偏光子６２は、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む。領域分割偏光子６２は、複数の分割領域のそれぞれが互いに異なる偏光方向の光を透過する作用を有する。領域分割偏光子６２における複数の分割領域は、例えば後述する図１３に示すＣ′領域およびＤ′領域である。領域分割偏光子６２は、領域分割されたポスト偏光子としての作用を持つ。
【００５６】
照明光学系１Ａは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ａは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。ダイクロイックコンバータ６１は、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。領域分割偏光子６２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。
【００５７】
（各部の詳細な構成および作用）
１／２波長板１９は、入射した青色光のＹ方向の偏光（Ｐ偏光）をＹ＝Ｚなる方向の偏光状態に変換する。これにより、１／２波長板１９は、青色光の偏光状態を、Ｙ方向の偏光（Ｐ偏光）とＺ方向の偏光（Ｓ偏光）とが等しい状態となるように変換できる。これによってＰＳコンバータ１７に入る各色光はＰ偏光とＳ偏光とが等しい状態となるような偏光状態となる。
【００５８】
図１１は、第２の実施の形態に係る光学システムにおけるＰＳコンバータ１７およびダイクロイックコンバータ６１の一構成例を概略的に示している。
【００５９】
ＰＳコンバータ１７は、偏光膜１７１が形成された複数のプリズムブロックを有している。ＰＳコンバータ１７のＸ方向に沿った光入射面には、複数のプリズムブロックのうちＹ方向に一つ置きに遮蔽領域１７３が形成されている。また、ＰＳコンバータ１７のＸ方向に沿った光射出面には、複数のプリズムブロックのうちＹ方向に一つ置きに１／２波長板１７２が形成されている。遮蔽領域１７３と１／２波長板１７２は、複数のプリズムブロックのうち同一のプリズムブロックに形成されている。
【００６０】
ダイクロイックコンバータ６１は、複数のプリズムブロックを有している。複数のプリズムブロックは、ダイクロイック膜６１１が形成された第１のプリズムブロックと、全反射膜６１４が形成された第２のプリズムブロックとを有し、それら第１のプリズムブロックと第２のプリズムブロックとがＹ方向に交互に配置された構成とされている。ダイクロイック膜６１１が形成された第１のプリズムブロックのＸ方向に沿った光射出面には、１／２波長板６１２が形成されている。全反射膜６１４が形成された第２のプリズムブロックのＸ方向に沿った光入射面には、遮蔽領域６１３が形成されている。
【００６１】
ダイクロイックコンバータ６１はＰＳコンバータ１７に隣接して配置される。ＰＳコンバータ１７では無偏光の光を受けるが、そのうちＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する。ＰＳコンバータ１７内のプリズムブロックは偏光プリズムであるため、あるプリズムブロックの偏光膜１７１で反射されたＳ偏光成分はさらに別のプリズムブロックの偏光膜１７１で反射され、１／２波長板１７２を通過することでＰ偏光成分に再度変換される。この結果として、ＰＳコンバータ１７は偏光を変換することができる。このＰＳコンバータ１７はレンズアレイ１６の射出側に配置され、形成される点像間に遮蔽領域１７３を設けることで光量ロスを抑えながらも偏光変換を実現している。さらにダイクロイックコンバータ６１はＰＳコンバータ１７を通過した光に対して色変換作用をもたらす。ダイクロイックコンバータ６１を形成するプリズムブロックには、ダイクロイック膜６１１と全反射膜６１４とが交互に形成されている。ダイクロイック膜６１１側では赤色光を反射し５０％の青色光を反射すると共に、緑色光を透過し、さらに５０％の青色光を透過するように構成されている。全反射膜６１４は、すべての光を反射する作用を持つ。ダイクロイックコンバータ６１では、ダイクロイック膜６１１を反射し、さらに全反射膜６１４を反射してきた光に対して、偏光方向を９０ｄｅｇ回す１／２波長板６１２を通すことで緑青色光と赤青色光とを互いに直交偏光とすることができる。
【００６２】
図１２は、第２の実施の形態に係る光学システムの照明光学系１Ａの瞳における偏光状態の一例を示している。
【００６３】
図１２に示したように、照明光学系１Ａの瞳位置Ｐ１では、分割されたＣ領域とＤ領域とが縦方向に互い違いをなしている。Ｃ領域は、図１１に示したダイクロイックコンバータ６１における１／２波長板６１２が形成された領域に相当する。Ｄ領域は、図１１に示したダイクロイックコンバータ６１における１／２波長板６１２が形成されていない領域に相当する。Ｃ領域を通過する光は光量１００％の赤色光および光量５０％の青色光から構成され偏光方向はＹ方向（Ｐ偏光）となっている。また、Ｄ領域を通過する光は光量１００％の緑色光および光量５０％の青色光から構成され、偏光方向はＺ方向（Ｓ偏光）となっている。Ｃ領域から出た光は偏光方向がＹ方向なために第２のライトバルブ３２へ到達する。Ｄ領域から出た光は偏光方向がＺ方向のために第１のライトバルブ３１へと到達する。その後、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２において各々直交方向偏光へと変換された光は投影光学系２Ａの瞳内で、領域分割偏光子６２によって各分割領域ごとの作用を受ける。
【００６４】
図１３は、第２の実施の形態に係る光学システムの投影光学系２Ａの瞳における偏光状態の一例を示している。
【００６５】
図１３に示したように、投影光学系２Ａの瞳位置Ｐ２では、分割されたＣ′領域とＤ′領域とが縦方向に互い違いをなしている。照明光学系１Ａの瞳位置Ｐ１におけるＣ領域と共役なのが投影光学系２Ａの瞳位置Ｐ２におけるＣ’領域の部分であり、照明光学系１Ａの瞳位置Ｐ１におけるＤ領域の部分に共役なのが投影光学系２Ａの瞳位置Ｐ２におけるＤ’領域の部分である。従って、Ｃ’領域には必ずＹ方向（Ｐ偏光）だけが、Ｄ’領域にはＺ方向（Ｓ偏光）だけが到達している。この状態でＣ’領域にはＹ方向偏光透過、Ｚ方向偏光遮蔽の偏光子効果を、Ｄ’領域にはＺ方向偏光透過、Ｙ方向偏光遮蔽の偏光子効果を与えるように領域分割偏光子６２を作用させれば、第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２にとって各々のポスト偏光子としての効果を与えられることになり、コントラストを増大することができる。
【００６６】
第２の実施の形態に係る光学システムの構成での有利な点は第１の領域分割波長選択性波長板５１を使用しないためにノッチフィルタ１５を必要としない点である。第１の実施の形態に係る光学システムの場合、本来的には各ライトバルブからの光に対して望みの偏光方向を遮断するポスト偏光子２２を配置したい。しかしながら、上述したように第１の領域分割波長選択性波長板５１および第２の領域分割波長選択性波長板５２における波長選択特性によれば赤色と緑色との切り替え領域ではポスト偏光子２２で遮断できない異なった方向の偏光が生成されてしまい、完全なポスト偏光子として機能しなくなっている。一方、第２の実施の形態に係る光学システムの構成の場合には、赤色と緑色との切り替え領域では同様に偏光方向に応じた反射および透過の変換は完全ではないが、照明光学系１Ａの瞳において、Ｃ領域に導かれたか、Ｄ領域に導かれたかに依存して生成される偏光方向が決まる構成となっている。Ｃ領域を射出した光は必ず投影光学系２Ａの瞳のＣ’領域に、Ｄ領域を射出した光は必ず投影光学系２Ａの瞳のＤ’領域へと導かれるので、各偏光に対して狙いのポスト偏光子（領域分割偏光子６２）を必ず配置できており、コントラスト増大にはノッチフィルタ１５が不要であることがわかる。換言すれば赤色と緑色との切り替え領域における変換の不完全さを、偏光には押し付けない構成となっていることが有利な点である。
【００６７】
図１４は、第２の実施の形態に係る光学システムにおける第１および第２のライトバルブ３１，３２へ到達する光のスペクトルの一例を示している。赤色と緑色との切り替え領域の光が混合しつつ各ライトバルブに割り当てられている様子がわかる。第２の実施の形態に係る光学システムでは、各ライトバルブの偏光は一方向であり、偏光の混合が原理的に起きない。この結果、第１の実施の形態に係る光学システムで用いられていたノッチフィルタ１５に起因する光量ロスは解消し、おおむね３割弱の輝度向上を実現したうえでコントラスト向上とパネル耐光性対策を兼ねることができる。本構成では原理的に第１の実施の形態に係る光学システムと同様の１０００：１のコントラストが見込まれる。
【００６８】
以上のように、第２の実施の形態に係る光学システムによれば、第１の領域分割波長選択性波長板５１をダイクロイックコンバータ６１で代替することにより、第１の領域分割波長選択性波長板５１による変換ロスを解消し、明るさを大きく上げながらも高いコントラストを維持することができる。
【００６９】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【００７０】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、本開示の第３の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１または第２の実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７１】
図１５は、第３の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【００７２】
第２の実施の形態では、光量ロスを抑えながら、コントラストを向上できる光学システムの構成例を示したが、ＰＳコンバータ１７には遮蔽領域１７３があるため、実際にはＰＳコンバータ１７に接するダイクロイックコンバータ６１はエタンデュ上、角度成分のロスが大きくなりやすい。ある一定のエタンデュをキープするにはレンズアレイ１６に入れる光束径を増大する必要があるので、全体サイズの視点からは好ましくないケースも存在する。この場合、図１５のような光学系を構成することも可能である。
【００７３】
図１５に示したように、第３の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｂと、投影光学系２Ｂとを備えている。
【００７４】
照明光学系１Ｂは、第２の実施の形態における照明光学系１Ａ（図１０）の構成に対して、レンズアレイ１６に代えて、第１のレンズアレイ１６Ａと第２のレンズアレイ１６Ｂとを有している。また、照明光学系１Ｂは、第２の実施の形態における照明光学系１Ａの構成に対して、リレーレンズレンズ１８に代えて、第１のリレーレンズ１８Ａと第２のリレーレンズ１８Ｂとを有している。また、照明光学系１Ｂは、第２の実施の形態における照明光学系１Ａの構成に対して、１／２波長板１９を省略した構成とされている。
【００７５】
投影光学系２Ｂは、第２の実施の形態における投影光学系２Ａ（図１０）と同様の構成とされている。
【００７６】
照明光学系１Ｂは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｂは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。
【００７７】
第３の実施の形態に係る光学システムは、第２の実施の形態に係る光学システムの構成に対して、ＰＳコンバータ１７とダイクロイックコンバータ６１とを分離し、その間を第２のリレーレンズ１８Ｂと第２のレンズアレイ１６Ｂとでつなぐ系としている。この系では一度、第１のレンズアレイ１６Ａ、ＰＳコンバータ１７、および第２のリレーレンズ１８Ｂで均一照明を形成し、さらに再び、第２のレンズアレイ１６Ｂ、ダイクロイックコンバータ６１、および第１のリレーレンズ１８Ａで第１のライトバルブ３１および第２のライトバルブ３２に対する均一照明を生成する。これ以降の構成、および作用は第２の実施の形態に係る光学システムと同様であり、瞳共役を用いてコントラストを増大することができる。第３の実施の形態に係る光学システムでは、ＰＳコンバータ１７とダイクロイックコンバータ６１とのピッチを合わせることができ、結果として、ＰＳコンバータ１７の遮蔽領域１７３を小さくすることができるため、前述したエタンデュの問題はほぼないため、全系の体積を抑えながら光利用効率を大きく引き上げることができる。
【００７８】
図１６は、第２の実施の形態に係る光学システムの照明光学系１Ａまたは投影光学系２Ａの瞳形状の一例を、第３の実施の形態に係る光学システムに対する比較例として示している。図１７は、第３の実施の形態に係る光学システムの照明光学系１Ｂまたは投影光学系２Ｂの瞳形状の一例を示している。
【００７９】
図１６に示したように、第２の実施の形態に係る光学システムにおける瞳形状は略円形状となっている。これに対し、図１７に示したように、第３の実施の形態に係る光学システムでは、第１のレンズアレイ１６Ａが形成する第２のレンズアレイ１６Ｂの前の像が瞳形状となってしまうために、略正方形となっている。これは場合によってはレーザ安全規格等に悪影響が及ぶ。これを解決するために、後述する第４の実施の形態に係る光学システムの構成にすることが、より好ましい。
【００８０】
なお、第３の実施の形態に係る光学システムでは、蛍光体ホイール１１における偏光保持拡散板領域１１２を単純な全反射構成とした場合でも、青色光に対する瞳分布を黄色光の瞳分布と同一にでき、低コスト化や製造プロセスの簡略化できるという利点もある。
【００８１】
その他の構成、作用および効果は、上記第２の実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【００８２】
＜４．第４の実施の形態＞
次に、本開示の第４の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第３のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８３】
図１８は、第４の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【００８４】
図１８に示したように、第４の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｃと、投影光学系２Ｃとを備えている。
【００８５】
照明光学系１Ｃは、第２の実施の形態における照明光学系１Ａ（図１０）の構成に対して、レンズアレイ１６に代えて、第１のレンズアレイ１６Ａと第２のレンズアレイ１６Ｂと第３のレンズアレイ１６Ｃとを有している。また、照明光学系１Ｃは、第２の実施の形態における照明光学系１Ａの構成に対して、リレーレンズレンズ１８に代えて、第１のリレーレンズ１８Ａと第２のリレーレンズ１８Ｂと第３のリレーレンズ１８Ｃとを有している。また、照明光学系１Ｃは、第２の実施の形態における照明光学系１Ａの構成に対して、１／２波長板１９を省略した構成とされている。
【００８６】
投影光学系２Ｃは、第２の実施の形態における投影光学系２Ａ（図１０）と同様の構成とされている。
【００８７】
照明光学系１Ｃは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｃは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。
【００８８】
第４の実施の形態に係る光学システムは、第３の実施の形態に係る光学システムの構成における瞳形状（図１７）の対策のため、図１８に示したように、照明光学系１Ｃのリレーレンズ系を３段にしている。照明光学系１Ｃにおいて、第１のレンズアレイ１６Ａは矩形、第２のレンズアレイ１６Ｂは六角形、第３のレンズアレイ１６Ｃは矩形のレンズアレイとして構成する。こうすることにより、第１のレンズアレイ１６Ａ、ＰＳコンバータ１７、および第３のリレーレンズ１８Ｃは偏光整流作用を持つ。また、第２のレンズアレイ１６Ｂ、および第２のリレーレンズ１８Ｂは六角形の照明を生成する（これがのちの瞳となる）。また、第３のレンズアレイ１６Ｃ、ダイクロイックコンバータ６１、および第１のリレーレンズ１８Ａは色の分離と各ライトバルブ向けの偏光変換作用および各ライトバルブへの均一矩形照明生成機能を持つ。これ以降の構成、作用は第２の実施の形態と同様であり、瞳共役を用いてコントラストを増大することができる。
【００８９】
図１９は、第４の実施の形態に係る光学システムの照明光学系１Ｃまたは投影光学系２Ｃの瞳形状の一例を示している。第４の実施の形態に係る光学システムでは、図１９に示したように、瞳形状を六角形に近い構成にすることができ、前述の第３の実施の形態で問題となった四角形状の瞳となることを避けることができる。また、第４の実施の形態に係る光学システムは、第３の実施の形態に係る光学システムと同様に、蛍光体ホイール１１上の偏光保持拡散板領域１１２を単純反射とする構成を取ることが可能である。
【００９０】
その他の構成、作用および効果は、上記第２または第３の実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【００９１】
＜５．第５の実施の形態＞
次に、本開示の第５の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第４のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９２】
図２０は、第５の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【００９３】
図２０に示したように、第５の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｄと、投影光学系２Ｄとを備えている。
【００９４】
照明光学系１Ｄは、第１の実施の形態における照明光学系１（図１）の構成に対して、第１の領域分割波長選択性波長板５１に代えて、照明光学系１Ｄの瞳位置Ｐ１に領域分割波長板７１を配置した構成とされている。また、照明光学系１Ｄは、第１の実施の形態における照明光学系１の構成に対して、ノッチフィルタ１５を省略し、波長選択性ＰＢＳ１４の後に１／２波長板１９を配置した構成とされている。領域分割波長板７１は、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む。領域分割波長板７１における複数の分割領域は、例えば後述する図２１に示すＤ領域およびＥ領域である。
【００９５】
投影光学系２Ｄは、第１の実施の形態における投影光学系２（図１）の構成に対して、ポスト偏光子２２を省略し、第２の領域分割波長選択性波長板５２に代えて、投影光学系２Ｄの瞳位置Ｐ２に領域分割偏光子６２を配置した構成とされている。領域分割偏光子６２は、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む。領域分割偏光子６２は、複数の分割領域のそれぞれが互いに異なる偏光方向の光を透過する作用を有する。領域分割偏光子６２における複数の分割領域は、例えば後述する図２２に示すＤ′領域およびＥ′領域である。領域分割偏光子６２は、領域分割されたポスト偏光子としての作用を持つ。
【００９６】
照明光学系１Ｄは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｄは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。領域分割波長板７１は、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。領域分割偏光子６２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。
【００９７】
第５の実施の形態に係る光学システムは、偏光メガネ４と、偏光保持スクリーン５とを、さらに備えることにより、３Ｄ（３次元）表示装置として構成することが可能である。偏光保持スクリーン５には、投影光学系２Ｄを介して右眼用画像、および左眼用画像が投影される。
【００９８】
第５の実施の形態に係る光学システムでは、ＰＳコンバータ１７に入射する光は１／２波長板１９をあらかじめ入れることによって、全色に対してＹ方向の偏光（Ｐ偏光）とＺ方向の偏光（Ｓ偏光）とが等しい状態となる。また、第５の実施の形態に係る光学システムでは、第１の領域分割波長選択性波長板５１に代えて、波長選択性の無い広帯域の領域分割波長板７１を使用し、各ライトバルブへの光の分割は３次元表示のために赤色、緑色、および青色のすべての色光に対して行う構成となっている。さらにコントラスト増大のために、投影光学系２Ｄの瞳位置Ｐ２に領域分割偏光子６２を配置し、右眼用、左眼用の偏光を保ちながらコントラストを増大させる構成となっている。偏光メガネ４は、直交偏光子メガネであり、ユーザは、偏光保持スクリーン５に投影された右眼用画像、および左眼用画像を偏光メガネ４を装着することで３次元画像として観察することが可能となる。
【００９９】
図２１は、第５の実施の形態に係る光学システムの照明光学系１Ｄの瞳における偏光状態の一例を示している。
【０１００】
図２１に示したように、照明光学系１Ｄの瞳位置Ｐ１では、領域分割波長板７１が上下にＤ領域とＥ領域とに分割されている。Ｄ領域では、すべての色光の偏光を９０ｄｅｇ回転し、Ｅ領域では、すべての色光の偏光を一切回転しないように構成されている。この構成により、Ｄ領域を通過する光はすべて第１のライトバルブ３１へ、Ｅ領域を通過する光はすべて第２のライトバルブ３２に到達させることができ、例えば、第１のライトバルブ３１を右眼用チャネル、第２のライトバルブ３２を左眼用チャネルとして使用することができる。
【０１０１】
図２２は、第５の実施の形態に係る光学システムの投影光学系２Ｄの瞳における偏光状態の一例を示している。
【０１０２】
図２２に示したように、投影光学系２Ｄの瞳位置Ｐ２では、領域分割偏光子６２が上下にＥ′領域とＤ′領域とに分割されている。照明光学系１Ｄの瞳位置Ｐ１におけるＤ領域と共役なのが投影光学系２Ｄの瞳位置Ｐ２におけるＤ’領域の部分であり、照明光学系１Ｄの瞳位置Ｐ１におけるＥ領域の部分に共役なのが投影光学系２Ｄの瞳位置Ｐ２におけるＥ’領域の部分である。投影光学系２Ｄ内では第１のライトバルブ３１からの光はすべてＤ’領域へ到達し、Ｙ方向の偏光（Ｐ偏光）のみを透過する偏光子作用によっててコントラスト増大がなされる。また、第２のライトバルブ３２からの光はすべてＥ’領域に到達し、Ｚ方向の偏光（Ｓ偏光）のみ透過する偏光子作用によってコントラスト増大がなされる。第５の実施の形態に係る光学システムは、２板光学系で小型でありながらコントラストを実用域に増大でき、そのうえで偏光３次元表示ができるため、偏光メガネ４を簡易化軽量化でき、システム全体を安価にまとめることが可能である。
【０１０３】
なお、第５の実施の形態に係る光学システムでは緑色と赤色との境目を異なった偏光としているわけではないので、ノッチフィルタ１５は不要である。
【０１０４】
第５の実施の形態に係る光学システムによれば、３次元表示時にもコントラストが上げられ左右の眼のクロストーク量を下げることができる。
【０１０５】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【０１０６】
＜６．第６の実施の形態＞
次に、本開示の第６の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第５のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１０７】
図２３は、第６の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【０１０８】
第６の実施の形態では、ライトバルブを増やした例として４板構成の例を示す。図２３に示したように、第６の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｅと、投影光学系２Ｅとを備えている。また、第６の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｅと投影光学系２Ｅとの間の光路上に、２つの青色用ライトバルブ３Ｂ１，３Ｂ２と、１つの赤色用ライトバルブ３Ｒ１と、１つの緑色用ライトバルブ３Ｇ１と、ＰＢＳ４１，４２，４３と、ダイクロイックキューブ４４とを備えている。
【０１０９】
照明光学系１Ｅは、第１の青色光源１０Ａと、第２の青色光源１０Ｂと、蛍光体ホイール１１と、集光レンズ１２と、１／４波長板１３と、波長選択性ＰＢＳ１４と、レンズアレイ１６と、ＰＳコンバータ１７と、第１の領域分割波長選択性波長板５１と、リレーレンズ１８とを有している。また、照明光学系１Ｅは、第１の色プレート８１と、第２の色プレート８２と、全反射ミラー８３とを有している。
【０１１０】
投影光学系２Ｅは、第１の実施の形態における投影光学系２（図１）と同様の構成とされている。
【０１１１】
照明光学系１Ｅは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｅは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。第１の領域分割波長選択性波長板５１は、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。第２の領域分割波長選択性波長板５２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。ＰＢＳ４１は、本開示の技術における「偏光分離素子」の一具体例に相当する。
【０１１２】
ＰＢＳ４１は、照明光学系１Ｅから射出された青色光の光路上に設けられ、青色光を偏光の違いによって分岐することによって、青色用ライトバルブ３Ｂ１および青色用ライトバルブ３Ｂ２に入射させる。ＰＢＳ４２は、照明光学系１Ｅから射出された赤色光の光路上に設けられ、赤色光を、赤色用ライトバルブ３Ｒ１に入射させる。ＰＢＳ４３は、照明光学系１Ｅから射出された緑色光の光路上に設けられ、緑色光を、緑色用ライトバルブ３Ｇ１に入射させる。ダイクロイックキューブ４４は、各ライトバルブによって変調された各色光を合成して、投影光学系２Ｅに向けて射出する。
【０１１３】
第６の実施の形態に係る光学システムは、基本構成はＲ，Ｇ，Ｂの３板構成であり、Ｂチャネルについてのみ耐光性対策で２つのライトバルブ（青色用ライトバルブ３Ｂ１，３Ｂ２）を配置している。また、第６の実施の形態に係る光学システムでは、蛍光体ホイール１１には、偏光保持拡散板領域１１２（図２）は設けられておらず、第１の青色光源１０Ａからの青色光が蛍光体領域１１１に連続的に照射される。これにより、蛍光体ホイール１１からは黄色光が時分割ではなく、連続発光する。第２の青色光源１０Ｂからは青色光が連続的に射出される。第２の青色光源１０Ｂからの青色光は波長選択性ＰＢＳ１４によって反射され、蛍光体ホイール１１からの黄色光と合成される。第６の実施の形態に係る光学システムでは、各ライトバルブは各色専用であり、色の時分割は行われない。
【０１１４】
図２４は、第６の実施の形態に係る光学システムの照明光学系１Ｅの瞳における偏光状態の一例を示している。
【０１１５】
図２４に示したように、照明光学系１Ｅの瞳位置Ｐ１では、第１の領域分割波長選択性波長板５１が上下にＦ領域とＧ領域とに分割されている。Ｆ領域はＲ，Ｇ，Ｂの各色にかかわらず偏光を９０ｄｅｇ回転させ、Ｇ領域では青色光のみを偏光変換せず、それ以外の色光を９０ｄｅｇ偏光回転させる。こうすることで、青色光については２種の偏光を混ぜることができ、青色用ライトバルブ３Ｂ１と青色用ライトバルブ３Ｂ２とに各々分岐させることができる。これによりライトバルブに入る青色光を半減させ、システムの長寿命化が図れる。赤色光および緑色光については、第１の色プレート８１および第２の色プレート８２によって分岐し、各々赤色用ライトバルブ３Ｒ１、緑色用ライトバルブ３Ｇ１へと導く。赤色光および緑色光はＳ偏光入射であり射出光はＰ偏光となる。各ライトバルブから射出されたＲ，Ｇ，Ｂの各色光はダイクロイックキューブ４４で合成され、投影光学系２Ｅへと導かれる。このときの偏光方向は、投影光学系２Ｅへの入射時に赤色光および緑色光ではＹ方向の偏光（Ｐ偏光）、青色光ではＹ方向の偏光（Ｐ偏光）とＺ方向の偏光（Ｓ偏光）とが混在した状態である。
【０１１６】
図２５は、第６の実施の形態に係る光学システムの投影光学系２Ｅの瞳における偏光状態の一例を示している。
【０１１７】
図２５に示したように、投影光学系２Ｅの瞳位置Ｐ２では、第２の領域分割波長選択性波長板５２が上下にＧ′領域とＦ′領域とに分割されている。照明光学系１Ｅの瞳位置Ｐ１におけるＦ領域と共役なのが投影光学系２Ｅの瞳位置Ｐ２におけるＦ’領域の部分であり、照明光学系１Ｅの瞳位置Ｐ１におけるＧ領域の部分に共役なのが投影光学系２Ｅの瞳位置Ｐ２におけるＧ’領域の部分である。投影光学系２Ｅの瞳位置Ｐ２において、Ｆ領域と共役なＦ’領域では、すべての色光が９０ｄｅｇ偏光回転され、Ｚ方向の偏光（Ｓ偏光）に変換される。またＧ領域と共役なＧ’領域では、赤色光と緑色光は９０ｄｅｇ偏光回転され、青色光は偏光変換されず、結果的にすべての色光がＺ方向の偏光（Ｓ偏光）に変換される。これを最後に投影光学系２Ｅ内のポスト偏光子２２を用いて整流することでコントラストを増大させることができる。第６の実施の形態に係る光学システムでは、ライトバルブの数を抑えながらも長寿命化が図れる構成であり、比較的安価に構成できるという特徴を持つ。
【０１１８】
第６の実施の形態に係る光学システムのポイントは特定の波長について直交する２偏光を利用しながらも、ポスト偏光子２２でコントラストを上げられる、という点であり、異なった構成でも用いることができる。
【０１１９】
なお、第６の実施の形態に係る光学システムでは緑色と赤色との切り替え領域は、領域分割波長選択性波長板によって切り替えているわけではないため、ノッチフィルタ１５は不要である。
【０１２０】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【０１２１】
＜７．第７の実施の形態＞
次に、本開示の第７の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第６のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１２２】
図２６は、第７の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【０１２３】
第７の実施の形態では、第６の実施の形態に係る光学システムよりもさらにライトバルブを増やした例として６板構成の例を示す。図２６に示したように、第７の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｆと、投影光学系２Ｆとを備えている。また、第７の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｆと投影光学系２Ｆとの間の光路上に、２つの青色用ライトバルブ３Ｂ１，３Ｂ２と、２つの赤色用ライトバルブ３Ｒ１，３Ｒ２と、２つの緑色用ライトバルブ３Ｇ１，３Ｇ２と、ＰＢＳ４１，４２，４３と、ダイクロイックキューブ４４とを備えている。
【０１２４】
照明光学系１Ｆは、第１の青色光源１０Ａと、第２の青色光源１０Ｂと、蛍光体ホイール１１と、集光レンズ１２と、１／４波長板１３と、波長選択性ＰＢＳ１４と、レンズアレイ１６と、ＰＳコンバータ１７と、領域分割波長板７１と、リレーレンズ１８とを有している。また、照明光学系１Ｆは、第１の色プレート８１と、第２の色プレート８２と、全反射ミラー８３とを有している。
【０１２５】
投影光学系２Ｆは、第５の実施の形態における投影光学系２Ｄ（図２０）と同様の構成であり、その瞳位置Ｐ２には領域分割偏光子６２が配置されている。
【０１２６】
照明光学系１Ｆは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｆは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。第１の領域分割波長選択性波長板５１は、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。領域分割偏光子６２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。また、例えば２つの青色用ライトバルブ３Ｂ１，３Ｂ２が、本開示の技術における「第１および第２のライトバルブ」の一具体例に相当する。また、例えば２つの赤色用ライトバルブ３Ｒ１，３Ｒ２が、本開示の技術における「第３および第４のライトバルブ」の一具体例に相当する。また、例えば２つの緑色用ライトバルブ３Ｇ１，３Ｇ２と、本開示の技術における「第５および第６のライトバルブ」の一具体例に相当する。
【０１２７】
ＰＢＳ４１は、照明光学系１Ｆから射出された青色光の光路上に設けられ、青色光を偏光の違いによって分岐することによって、青色用ライトバルブ３Ｂ１および青色用ライトバルブ３Ｂ２に入射させる。ＰＢＳ４２は、照明光学系１Ｆから射出された赤色光の光路上に設けられ、赤色光を偏光の違いによって分岐することによって、赤色用ライトバルブ３Ｒ１および赤色用ライトバルブ３Ｒ２に入射させる。ＰＢＳ４３は、照明光学系１Ｆから射出された緑色光の光路上に設けられ、緑色光を偏光の違いによって分岐することによって、緑色用ライトバルブ３Ｇ１および緑色用ライトバルブ３Ｇ２に入射させる。ダイクロイックキューブ４４は、各ライトバルブによって変調された各色光を合成して、投影光学系２Ｆに向けて射出する。
【０１２８】
第７の実施の形態に係る光学システムは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色について、２つのライトバルブを配置している。また、第７の実施の形態に係る光学システムでは、蛍光体ホイール１１には、第６の実施の形態に係る光学システムと同様に、偏光保持拡散板領域１１２（図２）は設けられておらず、第１の青色光源１０Ａからの青色光が蛍光体領域１１１に連続的に照射される。これにより、蛍光体ホイール１１からは黄色光が時分割ではなく、連続発光する。第２の青色光源１０Ｂからは青色光が連続的に射出される。第２の青色光源１０Ｂからの青色光は波長選択性ＰＢＳ１４によって反射され、蛍光体ホイール１１からの黄色光と合成される。第７の実施の形態に係る光学システムでは、第６の実施の形態に係る光学システムと同様に、各ライトバルブは各色専用であり、色の時分割は行われない。
【０１２９】
第７の実施の形態における照明光学系１Ｆの瞳における偏光状態は、第５の実施の形態に係る光学システムと同様であり、照明光学系１Ｆの瞳位置Ｐ１では、領域分割波長板７１が上下にＤ領域とＥ領域とに分割されている（図２１）。これにより、各色について、照明光学系１Ｆの位置Ｐ１において直交した２偏光状態を作り出し、それを各々の偏光状態に応じて各色のライトバルブに入射させる。
【０１３０】
第７の実施の形態における投影光学系２Ｆの瞳における偏光状態も、第５の実施の形態に係る光学システムと同様であり、投影光学系１Ｆの瞳位置Ｐ２では、領域分割偏光子６２が上下にＥ′領域とＤ′領域とに分割されている（図２２）。第７の実施の形態に係る光学システムでは、第５の実施の形態に係る光学システムと同様に投影光学系２Ｆの瞳位置Ｐ２に領域分割偏光子６２を設け、瞳の共役作用を利用して、各色について、各領域には一方向の偏光しか入ってこないことを利用してコントラストを増大する。
【０１３１】
以上で説明した６枚構成は単純な輝度アップの他、第５の実施の形態に係る光学システムと同様に、偏光を利用した３次元表示を実現することも可能である。
【０１３２】
なお、第７の実施の形態に係る光学システムでは緑色と赤色との切り替え領域は、領域分割波長選択性波長板によって切り替えているわけではないため、ノッチフィルタ１５は不要である。
【０１３３】
その他の構成、作用および効果は、上記第５または第６の実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【０１３４】
＜８．第８の実施の形態＞
次に、本開示の第８の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第７のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１３５】
図２７は、第８の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長板７１の第１の分割例を概略的に示している。図２８は、第８の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長板７１の第２の分割例を概略的に示している。図２９は、第８の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長板７１の第３の分割例を概略的に示している。図３０は、第８の実施の形態に係る光学システムにおける領域分割波長板７１の第４の分割例を概略的に示している。
【０１３６】
上記第５および第７の実施の形態に係る光学システム（図２０、図２６）において、照明光学系１Ｄ，１Ｆの瞳位置Ｐ１には、領域分割波長板７１を配置している。このような領域分割波長板７１を使用する構成においては領域の分割方法にはかなりの自由度がある。いくつかの変形例を図２７〜図３０に示したが、領域の分割方法はこれらに限定されるものではない。
【０１３７】
例えば、図２７に示したように、領域の分割が縦に２分割された構成であってもよい。ただし、この場合には中心線が点像を２分割しているため、照明光学系１Ｄ，１Ｆの瞳位置Ｐ１における素子配置と投影光学系２Ｄ，２Ｆの瞳位置Ｐ２における素子配置との互いの位置関係の製造公差が厳しくなることが想定される。またＰＢＳ４１等に対して左右に分割しているために色シェーディングが発生する可能性があり、どちらかといえばＰＢＳ４１等に対して極性が存在しない上下分割のほうが望ましい。
【０１３８】
また、図２８のように短冊状や、図２９のように格子状、あるいは図３０のように中心領域と外側領域とに分割することも可能である。例えば図３０の分割方法であれば、瞳の中心領域の光束はライトバルブに対して比較的浅い入射角になるので、ＰＢＳ４１等の設計上、有利な可能性がある。これらの分割の仕方は完全に設計の範疇で、製造性やＰＢＳ４１等のシェーディング、投影光学系２Ｄ，２Ｆの瞳におけるシェーディング、あるいは投影偏光による色ムラの程度などから自在に設計を行うことができる。もちろんその場合も投影光学系２Ｄ，２Ｆ内の共役瞳で各部に対応した作用素を持つ必要がある。
【０１３９】
その他の構成、作用および効果は、上記第５または第７の実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【０１４０】
＜９．第９の実施の形態＞
次に、本開示の第９の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第８のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１４１】
上記第１の実施の形態に係る光学システム等では、照明光学系１の瞳位置Ｐ１およびその近傍に、第１の領域分割波長選択性波長板５１とＰＳコンバータ１７とを配置しているが、ＰＳコンバータ１７は領域分割波長選択性波長板との相性が良く、両者を統合することが可能である。
【０１４２】
図３１に、ＰＳコンバータ１７Ａに統合された第１の領域分割波長選択性波長板５１Ａの構成例を概略的に示す。また、図３２には、第１の領域分割波長選択性波長板５１Ａを用いた、第９の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示す。
【０１４３】
図３２に示したように、第９の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｇと、投影光学系２Ｇとを備えている。
【０１４４】
照明光学系１Ｇは、第１の実施の形態における照明光学系１（図１）の構成に対して、第１の領域分割波長選択性波長板５１に代えて、照明光学系１Ｇの瞳位置Ｐ１にＰＳコンバータ１７Ａに統合された第１の領域分割波長選択性波長板５１Ａを配置した構成とされている。また、照明光学系１Ｇは、第１の実施の形態における照明光学系１の構成に対して、ノッチフィルタ１５と波長選択性ＰＢＳ１４との間に１／２波長板１９を配置した構成とされている。第１の領域分割波長選択性波長板５１Ａは、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む。
【０１４５】
投影光学系２Ｇは、第１の実施の形態における投影光学系２（図１）の構成と同様であり、投影光学系２Ｇの瞳位置Ｐ２に第２の領域分割波長選択性波長板５２を配置した構成とされている。
【０１４６】
照明光学系１Ｇは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｇは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。第１の領域分割波長選択性波長板５１Ａは、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。第２の領域分割波長選択性波長板５２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。
【０１４７】
ＰＳコンバータ１７Ａは、偏光膜１７１が形成された複数のプリズムブロックを有している。ＰＳコンバータ１７ＡのＸ方向に沿った光入射面には、複数のプリズムブロックのうちＹ方向に一つ置きに遮蔽領域１７３が形成されている。
【０１４８】
また、複数のプリズムブロックのＸ方向に沿った光射出面には、第１の波長選択性波長板５１１と第２の波長選択性波長板５１２とがＹ方向に交互に形成されている。遮蔽領域１７３と第２の波長選択性波長板５１２は、複数のプリズムブロックのうち同一のプリズムブロックに形成されている。
【０１４９】
通常のＰＳコンバータ１７では、図１１の構成例のように、複数のプリズムブロックの光射出側に広帯域の１／２波長板１７２をＹ方向に一つ置きに配置して偏光を揃える作用を与える。これに対して、図３１の構成例では、複数のプリズムブロックの光射出側に、異なった作用を持つ第１の波長選択性波長板５１１と第２の波長選択性波長板５１２とを交互に配置している。これにより、１／２波長板１７２を省略して図２８のような領域分割を実現することができる。この手法は、各色光に対して、瞳の結像点のサイズが大きくなる前に第１の波長選択性波長板５１１と第２の波長選択性波長板５１２とを作用させることができるため、製造公差を緩くでき製造性を向上することができるという利点も持つ。また、第１の実施の形態に係る光学システム等における第１の領域分割波長選択性波長板５１と同様の領域分割も実現できる。この場合、第１の波長選択性波長板５１１と第２の波長選択性波長板５１２とを交互に配置するのではなく、２分割した領域の一方の領域に広帯域の１／２波長板を配置する構成とすればよい。
【０１５０】
ＰＳコンバータ１７Ａと領域分割波長選択性波長板とを統合する場合、入射偏光はどの色に対してもＹ方向の偏光（Ｐ偏光）とＺ方向の偏光（Ｓ偏光）とが等しくならなければならないため、図３２に示したように、ＰＳコンバータ１７Ａの入射前に１／２波長板１９を入れて、青色光について斜め４５ｄｅｇ方向の偏光を作り出す等の工夫が必要である。あるいはＰＳコンバータ１７Ａの入射前に１／４波長板を入れて青色光について円偏光を作り出してもよい。
【０１５１】
また、例えば上記第２の実施の形態に係る光学システムにおける照明光学系１Ａ内のダイクロイックコンバータ６１の代わりに、ケスタータイプのダイクロイックプリズムや、三角プリズムアレイ、回折素子、回折レンズ、あるいは偏光依存レンズ（Ｐａｎｃｈａｒａｔｎａｍ  ｐｈａｓｅ  ｌｅｎｓ、偏光分離後に偏光対応で色分離）等を利用するなどして色分離を行うことも考えられる。
【０１５２】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【０１５３】
＜１０．第１０の実施の形態＞
次に、本開示の第１０の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第９のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１５４】
本開示の技術の最もポイントとなる部分は、ある波長帯域において、光を直交した２つの偏光成分に分けたうえで、投影光学系内で選択的に偏光作用を与えられる、という点である。これを応用すると、例えば明るさを一定程度保ちつつ色域を拡大しながらもコントラストを増大することが可能である。
【０１５５】
図３３は、第１０の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【０１５６】
第１０の実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂに加えて他の色を追加して色域を拡大した構成例を示す。図３３には、他の色として黄色光を追加した例を示す。図３３に示したように、第１０の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｈと、投影光学系２Ｈとを備えている。また、第１０の実施の形態に係る光学システムは、照明光学系１Ｈと投影光学系２Ｈとの間の光路上に、青色用ライトバルブ３Ｂ１と、赤色用ライトバルブ３Ｒ１と、緑色用ライトバルブ３Ｇ１と、黄色用ライトバルブ３Ｙ１と、ＰＢＳ４１，４２，４３と、ダイクロイックキューブ４４とを備えている。
【０１５７】
照明光学系１Ｈは、第１の青色光源１０Ａと、第２の青色光源１０Ｂと、蛍光体ホイール１１と、集光レンズ１２と、１／４波長板１３と、波長選択性ＰＢＳ１４と、１／２波長板１９と、レンズアレイ１６と、ＰＳコンバータ１７と、ダイクロイックコンバータ６１と、リレーレンズ１８とを有している。また、照明光学系１Ｈは、第１の色プレート８１と、第２の色プレート８２と、全反射ミラー８３とを有している。
【０１５８】
投影光学系２Ｈは、第５の実施の形態における投影光学系２Ｄ（図２０）と同様の構成であり、その瞳位置Ｐ２には領域分割偏光子６２が配置されている。
【０１５９】
照明光学系１Ｈは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｈは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。ダイクロイックコンバータ６１は、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。領域分割偏光子６２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。
【０１６０】
ＰＢＳ４１は、照明光学系１Ｈから射出された青色光の光路上に設けられ、青色光を青色用ライトバルブ３Ｂ１に入射させる。ＰＢＳ４２は、照明光学系１Ｈから射出された赤色光の光路上に設けられ、赤色光を赤色用ライトバルブ３Ｒ１に入射させる。ＰＢＳ４３は、照明光学系１Ｆから射出された緑色光および黄色光の光路上に設けられ、緑色光と黄色光とを偏光の違いによって分岐することによって、それぞれ緑色用ライトバルブ３Ｇ１と黄色用ライトバルブ３Ｙ１とに入射させる。ダイクロイックキューブ４４は、各ライトバルブによって変調された各色光を合成して、投影光学系２Ｈに向けて射出する。
【０１６１】
図３４は、第１０の実施の形態に係る光学システムにおけるＰＳコンバータ１７およびダイクロイックコンバータ６１の一構成例を概略的に示している。
【０１６２】
図３４に示したＰＳコンバータ１７の構成は、図１１に示したＰＳコンバータ１７の構成と同様である。また、図３４に示したダイクロイックコンバータ６１の構成は、ダイクロイック膜６１１の特性が異なることを除き、図１１に示したダイクロイックコンバータ６１の構成と同様である。
【０１６３】
図３５は、第１０の実施の形態に係る光学システムにおけるダイクロイックコンバータ６１の膜特性の一例を示している。図３６は、第１０の実施の形態に係る光学システムにおける第２の色プレート８２の膜特性の一例を示している。図３７は、第１０の実施の形態に係る光学システムの照明光学系１Ｈにおける最終的な蛍光スペクトルの一例を示している。図３８は、第１０の実施の形態に係る光学システムの色域の一例を示している。
【０１６４】
第１０の実施の形態に係る光学システムでは、ダイクロイックコンバータ６１を用いることで黄色光を緑色光とは異なった偏光として分離し、黄色光を黄色用ライトバルブ３Ｙ１へと導く。ダイクロイックコンバータ６１は図３４に示した構成となっており、このダイクロイック膜６１１は図３５の様な分離特性を持つ。また第２の色プレート８２は図３６のような分離特性を持つ。結果的に、照明光学系１Ｈにおける最終的な蛍光スペクトルは図３７のようになる。この場合の色域を図３８に示す。もともとのＲＧＢ構成に比べて大きく色域が広がっているのが示されている。また投影光学系２Ｈの瞳位置Ｐ２には、第２の実施の形態（図１３）と同様に上下に互い違いに領域分割された領域分割偏光子６２が配置され、ダイクロイックコンバータ６１で生成された互い違いの偏光に対して共役に互い違いのポスト偏光子作用を与えるようになっている。これによりコントラストを大きく向上することができる。
【０１６５】
なお、第１０の実施の形態に係る光学システムでは、レンズアレイ１６に入る青色光はＹ方向の偏光（Ｐ偏光）とＺ方向の偏光（Ｓ偏光）との両方の偏光方向が必要であり、１／２波長板１９を通すことでこれを実現する。
【０１６６】
第１０の実施の形態に係る光学システムの構成で特に有利な点は、緑色用ライトバルブ緑色３Ｇ１と黄色用ライトバルブ３Ｙ１との両ライトバルブを１つのＰＢＳ４３において兼用しながらもコントラスト増大が可能な点である。通常、１つのＰＢＳに対して２つのライトバルブを配置するとコントラストが著しく低下する。例えば特許文献４（特開２００６−３４３７２１号公報）に記載の構成では、コントラスト低下が避けられない。一方、第１０の実施の形態に係る光学システムの構成では、コントラストが回復でき、１０００：１以上の余地がある。１つのＰＢＳに両ライトバルブ使いができるということは転じて全体の系を小さくすることにも寄与する。特に、ライトバルブが反射型液晶（ＬＣＯＳ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）である場合、ライトバルブの前にはＰＢＳを配置する必要性から、４色を合成する場合、プリズムは最低でも５つは必要になる。その他、複数の色を順次合成する方法では、さらにプリズムを必要とすることから全体としては非常に大きな系となる。
【０１６７】
なお、第１０の実施の形態に係る光学システムに対して、黄色だけでなくシアン域の拡大を行うようにダイクロイックコンバータ６１や色プレートを構成することもできる。その場合、図３３における青色光の光路にシアンを混ぜ５つ目のライトバルブを配置するのが良いと考えられる。またさらに多色のプロジェクタへの対応も可能である。
【０１６８】
第１０の実施の形態に係る光学システムによれば、高いコントラストを維持したまま、黄色やその他の色を混ぜつつ色域を大きく拡大することが可能である。
【０１６９】
その他の構成、作用および効果は、上記第２または第５の実施の形態に係る光学システム等と略同様であってもよい。
【０１７０】
＜１１．第１１の実施の形態＞
次に、本開示の第１１の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第１０のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１７１】
図３９は、第１１の実施の形態に係る光学システムにおける第２の領域分割波長選択性波長板５２の一構成例を概略的に示している。
【０１７２】
第１の実施の形態に係る光学システム等の構成に対して、図３９に示したように、例えば第２の領域分割波長選択性波長板５２に遮蔽領域５３を設けてもよい。遮蔽領域５３の設定は特に２つの分割領域の接合部にバリや有効域の制約がかかる場合に有効である。すなわち、接合部近傍で波長板の作用が本来と異なる場合、不要光がこの領域を通過するとコントラストの悪化が起きうる。遮蔽領域５３を設けることで不要光がそもそも接合域の近傍を通過しないため、コントラスト悪化を防ぐことができる。この遮蔽領域５３は、図３９に示したように、必要な光はほとんど遮光せず、不要な部分だけを遮光するため、光量の低下も軽微である。
【０１７３】
遮蔽領域５３は場合によっては照明光学系１側の第１の領域分割波長選択性波長板５１にも設けてもよい。また、第８の実施の形態に示した各種の領域分割波長板７１（図２７〜図３０）における各分割領域の境界部にも、遮蔽領域５３を設けてもよい。
【０１７４】
その他の構成、作用および効果は、上記第１ないし第１０のいずれかの実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【０１７５】
＜１２．第１２の実施の形態＞
次に、本開示の第１２の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第１１のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１７６】
図４０は、第１２の実施の形態に係る光学システムにおけるＰＳコンバータ１７およびダイクロイックプリズムアレイ９１の一構成例を概略的に示している。
【０１７７】
上記第１の実施の形態に係る光学システム等の構成に対して、第１の領域分割波長選択性波長板５１に代えて、図４０に示したようなダイクロイックプリズムアレイ９１を配置するようにしてもよい。
【０１７８】
図４１は、ダイクロイックプリズムアレイ９１を用いた、第１２の実施の形態に係る光学システムの第１の全体構成例を概略的に示している。
【０１７９】
図４１に示した光学システムは、照明光学系１Ｉと、投影光学系２Ｉとを備えている。
【０１８０】
照明光学系１Ｉは、第１の実施の形態における照明光学系１（図１）の構成に対して、第１の領域分割波長選択性波長板５１に代えて、照明光学系１Ｉの瞳位置Ｐ１に、ＰＳコンバータ１７に対して隣接配置されたダイクロイックプリズムアレイ９１を配置した構成とされている。また、照明光学系１Ｉは、第１の実施の形態における照明光学系１の構成に対して、ノッチフィルタ１５と波長選択性ＰＢＳ１４との間に１／２波長板１９を配置した構成とされている。ダイクロイックプリズムアレイ９１は、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む。
【０１８１】
投影光学系２Ｉは、第１の実施の形態における投影光学系２（図１）の構成と同様であり、投影光学系２Ｉの瞳位置Ｐ２に第２の領域分割波長選択性波長板５２を配置した構成とされている。
【０１８２】
図４１に示した光学システムにおいて、照明光学系１Ｉは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｉは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。ダイクロイックプリズムアレイ９１は、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。第２の領域分割波長選択性波長板５２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。
【０１８３】
図４０に示したＰＳコンバータ１７は、偏光膜１７１が形成された複数のプリズムブロックを有している。ＰＳコンバータ１７のＸ方向に沿った光入射面には、複数のプリズムブロックのうちＹ方向に一つ置きに遮蔽領域１７３が形成されている。
【０１８４】
ダイクロイックプリズムアレイ９１は、複数のダイクロイックプリズムを有している。複数のダイクロイックプリズムは、第１のダイクロイック膜９１１が形成された第１のダイクロイックプリズムと、第２のダイクロイック膜９１３が形成された第２のダイクロイックプリズムとを有している。第１のダイクロイック膜９１１は、緑色および青色領域の光を反射する膜である。第２のダイクロイック膜９１３は、緑色領域の光を反射する膜である。
【０１８５】
第１のダイクロイック膜９１１が形成された第１のダイクロイックプリズムは、例えばダイクロイックプリズムアレイ９１の略上半分の領域に複数、配置されている。ダイクロイックプリズムアレイ９１のＸ方向に沿った光射出面には、複数の第１のダイクロイックプリズムのうちＹ方向に一つ置きに広帯域１／２波長板９１２が形成されている。広帯域１／２波長板９１２は、ＰＳコンバータ１７の遮蔽領域１７３に対応する位置に形成されている。
【０１８６】
第２のダイクロイック膜９１３が形成された第２のダイクロイックプリズムは、例えばダイクロイックプリズムアレイ９１の略下半分の領域に複数、配置されている。ダイクロイックプリズムアレイ９１のＸ方向に沿った光射出面には、複数の第２のダイクロイックプリズムのうちＹ方向に一つ置きに広帯域１／２波長板９１２が形成されている。広帯域１／２波長板９１２は、ＰＳコンバータ１７の遮蔽領域１７３に対応する位置に形成されている。
【０１８７】
ダイクロイックプリズムアレイ９１におけるＹ方向の中央部（第１のダイクロイックプリズムと第２のダイクロイックプリズムとの境界部）は遮蔽領域であってもよい。
【０１８８】
図４０に示したようにＰＳコンバータ１７とダイクロイックプリズムアレイ９１とを組み合わせることによって、例えば略下半分の領域では緑色光の偏光がＺ方向の偏光（Ｓ偏光）となる。また、例えば略上半分の領域では緑色光と青色光の偏光がＺ方向の偏光（Ｓ偏光）となる。これは、ほぼ図３に示した第１の領域分割波長選択性波長板５１による偏光分割作用と同じである。これにより、波長選択性波長板を用いずに第１の実施の形態に係る光学システムと同等の作用を与えることができる。広帯域１／２波長板９１２を使う利点は偏光変換効率にある。一般に波長選択性波長板は積層枚数が多く、紙面内の角度ズレが蓄積すると変換効率が悪化し、不要偏光が０．５〜１％程度発生する。この不要偏光は黒コントラストを悪化させるため、なるべく減らすのが望ましい。波長選択性波長板よりも広帯域波長板の積層数を抑えられれば、その分、変換効率は増大し、コントラストを向上することが可能である。
【０１８９】
ダイクロイックプリズムアレイ９１を用いる構成では、図４１に示したようにＰＳコンバータ１７の前に１／２波長板１９を入れる等して、青色光に対する偏光方向をＺ方向およびＹ方向に均等にしておくことが望ましい。
【０１９０】
図４２は、ダイクロイックプリズムアレイ９１を用いた、第１２の実施の形態に係る光学システムの第２の全体構成例を概略的に示している。
【０１９１】
図４２に示した光学システムは、照明光学系１Ｊと、投影光学系２Ｊとを備えている。  
【０１９２】
照明光学系１Ｊは、図４１に示した照明光学系１Ｉ（図１）の構成に対して、ノッチフィルタ１５を省略した構成とされている。
【０１９３】
投影光学系２Ｊは、第２の実施の形態における投影光学系２Ａ（図１０）の構成と同様であり、図４１に示した投影光学系２Ｉの構成に対して、ポスト偏光子２２を省略し、第２の領域分割波長選択性波長板５２に代えて、投影光学系２Ｊの瞳位置Ｐ２に領域分割偏光子６２を配置した構成とされている。
【０１９４】
図４２に示した光学システムにおいて、照明光学系１Ｊは、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｊは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。ダイクロイックプリズムアレイ９１は、本開示の技術における「第１の光学素子」の一具体例に相当する。領域分割偏光子６２は、本開示の技術における「第２の光学素子」の一具体例に相当する。
【０１９５】
図４２に示したように、投影光学系２Ｊ内に領域分割偏光子６２を配置すると、第２の実施の形態に係る光学システムと類似した状態となり、照明光学系１Ｊ内においてノッチフィルタ１５を省いて光量を増大させることが可能である。
【０１９６】
その他の構成、作用および効果は、上記第１または第２の実施の形態に係る光学システム等と略同様であってもよい。
【０１９７】
＜１３．第１３の実施の形態＞
次に、本開示の第１３の実施の形態に係る光学システムについて説明する。なお、以下では、上記第１ないし第１２のいずれかの実施の形態に係る光学システムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１９８】
ここでは、第１３の実施の形態として、上記第１ないし第１２のいずれかの実施の形態に係る光学システムに対する種々の変形例をまとめて説明する。
【０１９９】
（変形例１）
図４３は、第１３の実施の形態に係る光学システムの全体構成例を概略的に示している。
【０２００】
図４３に示した光学システムは、照明光学系１と、投影光学系２Ｋとを備えている。
【０２０１】
投影光学系２Ｋは、第１の実施の形態における投影光学系２（図１）の構成に対して、投影光学系２Ｋの瞳位置Ｐ２以降の出射光路上に配置された１／４波長板２３をさらに備えている。
【０２０２】
図４３に示した光学システムにおいて、照明光学系１は、本開示の技術における「第１の光学系」の一具体例に相当する。投影光学系２Ｋは、本開示の技術における「第２の光学系」の一具体例に相当する。
【０２０３】
その他の構成は、上記第１の実施の形態に係る光学システムと略同様である。
【０２０４】
上記第１ないし第１２の実施の形態に係る光学システムにおいて、ポスト偏光子２２を配置する構成の場合、図４３に示した光学システムのように、ポスト偏光子２２の後方に１／４波長板２３を配置するようにしてもよい。また、上記第１ないし第１２の実施の形態に係る光学システムにおいて、ポスト偏光子２２に相当する領域分割偏光子６２を配置する場合においても、領域分割偏光子６２の後方に１／４波長板２３を配置するようにしてもよい。このような構成にすることで、１／４波長板２３を通った光は円偏光に変換される。仮に、投影光学系内のいずれかで反射した光がライトバルブ側へ戻っていこうとした場合、二重に１／４波長板２３を通ることになり、ポスト偏光子２２等の偏光子に直交する偏光へと変換され、ポスト偏光子２２等の偏光子で遮蔽することができる。この結果、黒地に白を表示した場合のゴースト部分が戻ってくるのを防げるため、ＡＮＳＩコントラストを上げることも可能である。
【０２０５】
また、１／４波長板２３をポスト偏光子２２等の偏光子の後に配置すると投影光が円偏光になることにより、スクリーン等の投影面における偏光依存性を低減して投影偏光による色ムラを低減することもできる。特に、第２の実施の形態に係る光学システム等、投影光学系内に領域分割偏光子６２を直交配列した場合、色光によって射出偏光状態が異なるとスクリーンの偏光依存性は見えやすくなるので、１／４波長板２３を領域分割偏光子６２の後方に置くのが望ましい。この際の１／４波長板２３は領域分割されていなくてもよい。これは右回り円偏光と左回り円偏光の差しかないためである。この目的の場合、領域分割偏光子６２は吸収型がより望ましい。
【０２０６】
（変形例２）
上記第１ないし第１２の実施の形態に係る光学システムにおいて、投影面での色ムラを防ぐため、ポスト偏光子２２等の偏光子の後方に偏光スクランブラーを配置してもよい。偏光スクランブラーは、一般に厚みのある水晶板あるいは複屈折材料からなり、複屈折性を利用してランダムな偏光作用を射出偏光へと与える。これによって投影面での偏光依存性のある色ムラを抑えることができる。
【０２０７】
（変形例３）
上記第１ないし第１２の実施の形態に係る光学システムでは、ライトバルブが例えばＬＣＯＳ等の反射型液晶である場合を例にして説明したが、ライトバルブが例えば透過型液晶であってもよい。例えば、原理的にはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ）を用いることも可能である。その場合には、偏光はコントラストに効かなくなるが、第５の実施の形態に係る光学システム（図２０）のように、偏光を利用した３次元表示装置の構成にする場合、３次元表示における左右偏光のクロストークを抑えることが可能となる。
【０２０８】
（変形例４）
また蛍光体ホイール１１における蛍光体はＹＡＧではなくＬｕＡＧなどを用いてもよい。特に、第１の実施の形態に係る光学システムなどのようにノッチフィルタ１５による光量損失が多い場合、ＬｕＡＧの使用は全体のスペクトルを緑寄りにして光量損失を少なくする役目を果たす。さらに、蛍光体ホイール１１ではなく、光源に各色のＬＤ等を用いて各色のＬＤからの各色光を合成するようにしてもよい。あるいはランプを光源としても同様の構成を取ることができる。この場合、フィールドシーケンシャルの駆動効率が悪いので、４板や６板の構成がより望ましい。
【０２０９】
（変形例５）
上記第１ないし第１２の実施の形態に係る光学システムでは、コントラスト増大に主眼を置いたが、本開示の技術の本質的価値は異なるライトバルブからの光に対して異なる作用を与えることができる点にある。従って、例えば第１の実施の形態に係る光学システムにおいて、投影光学系２内にポスト偏光子２２を配置せず、領域分割した波長板を配置することで射出偏光を直線偏光に揃えてスクリーン上の色ムラを低減することができる。
【０２１０】
（変形例６）
上記第１ないし第１２の実施の形態に係る光学システムで用いられる波長選択性波長板は様々なものが考えられる。ポリオレフィンやポリカーボネートの積層波長板でもよいし、それらを研磨ガラスに挟んで耐久性や平面性を上げることも可能である。特に投影光学系内で必要とされる反射波面精度はニュートンリング３本（波長６３０ｎｍ）以下であり、厳しいものでは１．５本に達する。ポリオレフィンやポリカーボネート板の単純積層だと、１．５本の反射波面精度には対応が厳しくなるが、研磨ガラスに挟んで平面性を上げたものであれば対応することも可能である。さらに波長選択性波長板は水晶を積層することでも構成でき、特に光量が大きくなった場合にはポリカーボネートやポリオレフィンの耐光性が持たなくなるが、水晶積層板であれば問題なく対応できる。
【０２１１】
その他の構成、作用および効果は、上記第１ないし第１２のいずれかの実施の形態に係る光学システムと略同様であってもよい。
【０２１２】
＜１４．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
【０２１３】
例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
以下の構成の本技術によれば、第１の光学系において、第１の瞳位置に、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第１の光学素子を配置し、第２の光学系において、第１の瞳位置に共役な第２の瞳位置に、それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第２の光学素子を配置するようにしたので、コントラストの向上を図ることが可能となる。
【０２１４】
（１）
それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第１の光学素子を有し、光学系内の第１の瞳位置に前記第１の光学素子が配置され、互いに波長帯域の異なる複数の色光を含む照明光を生成する第１の光学系と、
それぞれが、前記照明光に含まれる前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光を変調する複数のライトバルブと、
それぞれが互いに異なる偏光作用を持つ複数の分割領域を含む第２の光学素子を有し、前記第１の瞳位置に共役な第２の瞳位置に前記第２の光学素子が配置され、前記複数のライトバルブによって変調された後の前記複数の色光が入射する第２の光学系と
を備える
光学システム。
（２）
前記第１の光学素子における前記複数の分割領域のそれぞれと、前記第２の光学素子における前記複数の分割領域のそれぞれとが、互いに共役である
上記（１）に記載の光学システム。
（３）
前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光が、前記複数のライトバルブのうち２つのライトバルブに入射する
上記（１）または（２）に記載の光学システム。
（４）
前記少なくとも１つの色光が、偏光の違いによって分岐されることによって、前記２つのライトバルブに入射する
上記（３）に記載の光学システム。
（５）
前記複数のライトバルブは前記２つのライトバルブで構成されている
上記（３）または（４）に記載の光学システム。
（６）
前記複数の色光は第１ないし第３の色光を含み、
前記第１の色光が前記２つのライトバルブに入射し、
前記第２の色光が前記２つのライトバルブのうちの一方に入射し、
前記第３の色光が前記２つのライトバルブのうちの他方に入射する
上記（５）に記載の光学システム。
（７）
前記少なくとも１つの色光の波長帯域は、５００ｎｍより短い
上記（３）ないし（６）のいずれか１つに記載の光学システム。
（８）
前記第２の光学系は、前記第２の光学素子の出射光路上に配置された偏光子、をさらに有する
上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の光学システム。
（９）
前記第２の光学素子は、領域分割偏光子である
上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の光学システム。
（１０）
前記第１の光学系は、少なくとも１つの波長帯域の光を前記複数の色光に分離する波長分離作用を有する
上記（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の光学システム。
（１１）
前記第１の瞳位置における前記複数の分割領域のそれぞれにおける波長分布が互いに異なる
上記（１）ないし（１０）のいずれか１つに記載の光学システム。
（１２）
前記第２の光学素子は、前記複数の分割領域のそれぞれが互いに異なる偏光方向の光を透過する作用を有する領域分割偏光子である
上記（１１）に記載の光学システム。
（１３）
前記複数のライトバルブには、互いに異なる偏光方向の色光が入射する
上記（１１）または（１２）に記載の光学システム。
（１４）
前記複数の色光は青色光を含み、
前記複数のライトバルブは４つのライトバルブで構成され、
前記４つのライトバルブのうち２つのライトバルブに前記青色光が入射する
上記（１）または（２）に記載の光学システム。
（１５）
前記第１の光学系から射出された前記青色光の光路上に設けられ、前記青色光を前記２つのライトバルブに向けて分岐させる偏光分離素子、をさらに備える
上記（１４）に記載の光学システム。
（１６）
前記複数の色光は第１ないし第３の色光を含み、
前記複数のライトバルブは第１ないし第６のライトバルブで構成され、
前記第１および第２のライトバルブのそれぞれに、互いに異なる偏光方向の前記第１の色光が入射し、
前記第３および第４のライトバルブのそれぞれに、互いに異なる偏光方向の前記第２の色光が入射し、
前記第５および第６のライトバルブのそれぞれに、互いに異なる偏光方向の前記第３の色光が入射する
上記（１）または（２）に記載の光学システム。
（１７）
前記第２の光学系における、前記第２の瞳位置以降の出射光路上に配置された１／４波長板、をさらに備える
上記（１）ないし（１６）のいずれか１つに記載の光学システム。
（１８）
前記第１の光学素子は、ダイクロイックプリズムアレイを含む
上記（１）ないし（１７）のいずれか１つに記載の光学システム。
（１９）
前記第２の光学系は、前記複数のライトバルブによって生成された画像を投影面に投影する投影光学系である
上記（１）ないし（１８）のいずれか１つに記載の光学システム。
【０２１５】
本出願は、日本国特許庁において２０１９年２月７日に出願された日本特許出願番号第２０１９−２０８６４号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【０２１６】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【国際調査報告】
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