JP2003255128A - 色分離素子及び作像光学エンジン及び投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】波長選択性リターダと、偏光分離素子または色
分離機能素子との組合せにより、偏光状態が揃った色分
離を行える色分離素子を実現する。 【解決手段】本発明の色分離素子は、異なる特定波長領
域の偏光方向を変換する波長選択性リターダを用い、２
つの波長選択性リターダ１０２，１０３で偏光分離素子
１０１を挟持した構成（あるいは特定の色の光のみを反
射または透過する色分離機能素子と前記波長選択性リタ
ーダを平行に対峙して配置した構成）の第１の色分離手
段１００と、偏光分離素子１０５で構成した第２の色分
離手段１０４を備え、実質的に直線偏光の光を第１の色
分離手段１００にほぼ４５度の角度で入射させて透過光
と反射光の２色に分離し、分離光のいずれか一方を第２
の色分離手段１０４により透過光と反射光の２色に分離
することにより３色分離することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直線偏光の白色光
を３色分離する色分離素子、及び、その色分離素子を用
い、それぞれ分離された光の偏光方向を制御する手段
（例えば、透過型液晶パネル、あるいは反射型液晶パネ
ルなど、液晶素子を駆動することで液晶を通過する際、
あるいは反射する際に偏光方向を変換するライトバル
ブ）を用いて、各色の光のスイッチング制御を行うこと
により３色各色の画像を形成し、それぞれ単色で形成さ
れた画像を再び合成し、カラー画像（カラー映像光）を
形成する作像光学エンジン、及び、その作像光学エンジ
ンを用いた投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネル等に表示された映像を、スク
リーン等の表示媒体上に拡大投射する投影装置として
「液晶プロジェクタ」が、ビデオ再生映像やコンピュー
タデータ等の表示用として近来広く普及している。なか
でも、カラー映像のプレゼンテーションなどに使用され
る「３板液晶プロジェクタ」は映像が高精細であること
から普及率が高い。また、液晶パネルは一般には「ライ
トバルブ」とよばれ、直線偏光した入力光に対する出力
光の偏光状態を、画素単位で変化させることができる。

【０００３】一方、所望の波長帯域の直線偏光における
常光線・異常光線間に「半波長分のリターデーション」
を与えることのできる「波長選択性リターダ」が知られ
ている。半波長分のリターデーションは、「設計条件と
して任意に設定可能な波長帯域の光」に対して与えるこ
とができる。近年、この波長選択性リターダを用いた３
板式の液晶プロジェクタが提案されている（例えば、特
開２０００−２８４２２８号公報参照）。

【０００４】図２０は従来の３板式の液晶プロジェクタ
に搭載される投射ユニットの一例を示す概略構成図であ
り、図中の符号１はランプ１１と偏光板１２からなる光
源部、符号２は色分離用偏光ビームスプリッタ２１と赤
色成分用狭帯域位相差板（波長選択性リターダ）２２と
青色成分用狭帯域位相差板（波長選択性リターダ）２３
からなる色分離部、符号３はＧＢ用偏光ビームスプリッ
タ３１と緑色成分用液晶パネル（反射型光変調器）３２
と青色成分用液晶パネル（反射型光変調器）３３からな
るＧＢ変調部、符号４はＲ用偏光ビームスプリッタ４１
と赤色成分用液晶パネル（反射型光変調器）４２からな
るＲ変調部、符号５は色合成用偏光ビームスプリッタ５
１と青色成分用狭帯域位相差板（波長選択性リターダ）
５２からなる色合成部、符号６は投射光学系部である。

【０００５】このような３板式の液晶プロジェクタは、
「光源部１からの直線偏光状態の白色照明光を、第１の
波長選択性リターダ（従来例では狭帯域位相差板と記
載）２２に入射させ、第１の波長選択性リターダ２２を
通過した光のうち、偏光方向が変化した波長帯域光：Ａ
と偏光方向が変化しない波長帯域光：ＮＡを偏光ビーム
スプリッタ２１により２光路に分離し、分離された一方
の波長帯域光：Ａを第１のライトバルブ（従来例では反
射型光変調器と記載）４２への照明光とし、他方の波長
帯域光：ＮＡをさらに、第２の波長選択性リターダ２３
と、偏光ビームスプリッタ３１により２色の波長帯域
光：ＢとＣに分離し、それぞれを第２、第３のライトバ
ルブ３２，３３への照明光とし、画像信号に従って変調
された映像光ＬＢ、ＬＣを、第２の偏光ビームスプリッ
タ３２で合成した後、第３の波長選択性リターダ５２に
より偏光方向を揃え、一方、第１のライトバルブ４２で
形成した映像光：ＬＡと、前記映像光：ＬＢ、ＬＣとを
偏光ビームスプリッタ５１により合成して、投射光学系
６に入射させ、投射光学系６により図示しないスクリー
ン上に投射してカラー画像を表示する液晶プロジェク
タ」である。

【０００６】このような投影装置において用いられてい
る波長選択性リターダとしては、例えば、特許第３１３
０５３７号公報に開示されている光の複屈折を利用した
位相差板を積層して形成した素子などがある。特開２０
００−２８４２２８号公報に開示されている従来例で
は、各色の液晶パネル（ライトバルブ）で形成された映
像光が、偏光ビームプリズムや、あるいはダイクロイッ
クプリズムなどを通過して投射レンズへと向かうが、こ
のとき、正確に、各パネルの投影倍率などを合わせた投
射レンズの設計が成されており、各色のパネルまでのバ
ックフォーカスを一致させるように設計されている。し
かし、このとき、プリズムの硝材と異なる材質、つま
り、屈折率の異なる材料である波長選択性リターダが、
結像光路中に配置されている光路と、配置されていない
光路とが混在した場合、カラー画像の高品質化に対して
画質を低下させてしまう。また、性能を保つために、投
射レンズの設計上の課題が大きくなる。

【０００７】また、別の従来例として、特開２００１−
２８１６１４号公報には、反射型液晶プロジェクタの投
射ユニットの光学エンジン部分を、第１の色分離部、入
出射方向変更部、第２の色分離部、色合成部および支持
体を色分離合成部として一体化してなり、また、偏光方
向回転部材（波長選択性リターダに相当する狭帯域位相
差板）を色分離部上に積層することを特徴とした液晶プ
ロジェクタ装置が提案されている。この液晶プロジェク
タ装置の投射ユニットは、例えば図２１に示すように、
ランプ３１１と偏光板３１２からなる光源部３０１と、
色分離用偏光分離面３２１と赤色成分用狭帯域位相差板
３２２と青色成分用狭帯域位相差板３２３からなる色分
離部３０２と、ＧＢ用偏光分離面３３１と緑色成分用液
晶パネル３３２と青色成分用液晶パネル３３３からなる
ＧＢ変調部３０３と、Ｒ用偏光分離面３４１と赤色成分
用液晶パネル３４２からなるＲ変調部３０４と、色合成
用偏光分離面３５１と青色成分用狭帯域位相差板３５２
からなる色合成部３０５と、位置決め支持体３０６と、
投写光学系３０７とにより構成されている。

【０００８】しかしながら、図２１に示すような構成の
液晶プロジェクタ装置では、少なくとも３組の偏光方向
回転部材（狭帯域位相差板）３２２，３２３，３５２が
必要となり、部品点数増加によるコストアップはもちろ
ん、製造上の組み付け誤差が蓄積するなどして、性能を
劣化させる可能性がある。また、図２１に示すように、
緑色成分用液晶パネル３３２あるいは青色成分用液晶パ
ネル３３３からの反射映像光は、偏光方向回転部材（青
色成分用狭帯域位相差板）３５２を４５度の角度で通過
することとなり、平行平板状の偏光方向回転部材（青色
成分用狭帯域位相差板）３５２を斜めに通過することに
より光路がずれる等の悪影響を及ぼす。また、赤色成分
用液晶パネル３４２で形成した映像光は、偏光方向回転
部材を通過させないため、赤色の映像光と、青色、緑色
の映像光とでは光路長が異なり、合成画像の品質劣化が
生じるという問題点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、波長選択
性リターダと、偏光分離素子または色分離機能素子の組
み合わせにより、偏光状態が揃った色分離を行える色分
離素子を提供することを目的とし、さらには、その色分
離素子を用いて、結像光学系に波長選択性リターダを挿
入することなく、光路長を各色合わせた作像光学エンジ
ンを提供すること、及び、その作像光学エンジンを用い
た高画質な投影装置を提供することを目的とする。ま
た、表示カラー画像の明暗のコントラストを有効に向上
させ、より、高品質な作像光学エンジン、並びに、投影
装置を提供することを目的とし、さらには、ユーザの用
途に応じて、明るさを優先する場合にも対応可能なよう
に調整可能な投影装置を実現することを目的とする。ま
た、ライトバルブで形成した画像を投影する光路中に、
傾斜させた波長選択性リターダを配置させない光学系を
実現することにより、カラー合成画像の品質劣化を防止
した構成の投影装置を実現することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、請求項１記載の色分離素子は、異なる特
定波長領域の偏光方向を変換する波長選択性リターダを
用い、２つの波長選択性リターダで偏光分離素子を挟持
した構成、あるいは特定の色の光のみを反射または透過
する色分離機能素子と前記波長選択性リターダを平行に
対峙して配置した構成の第１の色分離手段と、偏光分離
素子で構成した第２の色分離手段を備え、実質的に直線
偏光の光を、上記第１の色分離手段にほぼ４５度の角度
で入射させて透過光と反射光の２色に分離し、分離光の
いずれか一方を、上記第２の色分離手段により、透過光
と反射光の２色に分離することにより、３色分離するこ
とを特徴としている。

【００１１】請求項２記載の色分離素子は、請求項１記
載の色分離素子において、上記第１の色分離手段は、第
１の偏光分離素子と、異なる特定波長領域の偏光方向を
変換する第１の波長選択性リターダ及び第２の波長選択
性リターダを有し、第１の波長選択性リターダと第２の
波長選択性リターダとで第１の偏光分離素子を挟持した
構成であり、上記第２の色分離手段は、第２の偏光分離
素子で構成され、実質的に直線偏光の光を、上記第１の
波長選択性リターダにほぼ４５度の角度で入射させ、該
第１の波長選択性リターダを通過させることにより、偏
光方向が変わった波長帯域光と変わらない波長帯域光
を、上記第１の偏光分離素子により反射光と透過光に分
離し、その反射光は再び上記第１の波長選択性リターダ
を通過させて透過光と分離し、一方、上記第１の偏光分
離素子を透過した透過光は平行対峙した上記第２の波長
選択性リターダを通過せしめ、該第２の波長選択性リタ
ーダにより、偏光方向が変わった波長帯域光と変わらな
い波長帯域光の２色を、上記第２の偏光分離素子によ
り、さらに反射光と透過光に分離することにより、３色
分離することを特徴としている。

【００１２】請求項３記載の色分離素子は、請求項２記
載の色分離素子において、光学プリズム上の斜面に第１
の波長選択性リターダを密着配置し、該第１の波長選択
性リターダ上にさらに第１の偏光分離素子を積層した第
１の複合光学素子と、互いに直交する直角プリズムの２
つの斜面のいずれか一方に第２の偏光分離素子を密着配
置し、他方に第２の波長選択性リターダを密着配置させ
た第２の複合光学素子とで構成され、上記第１の複合光
学素子と第２の複合光学素子は、第１の複合光学素子を
構成している第１の偏光分離素子と、第２の複合光学素
子を構成している第２の波長選択性リターダとが密着さ
れるように、光学的に一体としたことを特徴としてい
る。

【００１３】請求項４記載の色分離素子は、請求項１記
載の色分離素子において、上記第１の色分離手段は、特
定の色の光のみを反射または透過する色分離機能素子
と、異なる特定波長領域の偏光方向を変換する波長選択
性リターダとを有し、上記色分離機能素子と上記波長選
択性リターダを平行に対峙して配置した構成であり、上
記第２の色分離手段は、偏光分離素子で構成され、実質
的に直線偏光の光を、上記色分離機能素子にほぼ４５度
の角度で入射させて、透過光と反射光の２色に分離し、
分離光のいずれか一方を、上記波長選択性リターダを通
過させることによって、偏光方向が変わった波長帯域光
と変わらない波長帯域光の２色を、上記偏光分離素子に
より、さらに反射光と透過光に分離することにより、３
色分離することを特徴としている。

【００１４】請求項５記載の色分離素子は、請求項４記
載の色分離素子において、上記波長選択性リターダは第
１の光学プリズム上の第１の斜面に配置し、上記偏光分
離素子は上記第１の光学プリズムの第２の斜面に配置
し、上記色分離機能素子は第２の光学ブリズムの斜面に
配置し、上記色分離機能素子と上記波長選択性リターダ
を平行対峙するように上記第１、第２の光学プリズムを
配置したことを特徴としている。

【００１５】請求項６記載の作像光学エンジンは、請求
項１乃至５のいずれか一つに記載の色分離素子を備え、
実質上直線偏光である照明光を上記色分離素子によりカ
ラーの３原色に分離すると共に、その分離された３原色
に対応した３つのライトバルブと、各色ごとに形成され
た画像を合成する色合成素子とを備えたことを特徴とし
ている。

【００１６】請求項７記載の作像光学エンジンは、請求
項６記載の作像光学エンジンにおいて、上記ライトバル
ブは偏光制御型の反射型ライトバルブであり、上記色分
離素子の第１の色分離手段は、第１の偏光分離素子と、
異なる特定波長領域の偏光方向を変換する第１の波長選
択性リターダ及び第２の波長選択性リターダを有し、第
１の波長選択性リターダと第２の波長選択性リターダと
で第１の偏光分離素子を挟持した構成であり、上記色分
離素子の第２の色分離手段は第２の偏光分離素子で構成
され、上記色分離素子の第２の色分離手段を構成してい
る第２の偏光分離素子により２色に分離されたそれぞれ
の照明光を、第１及び第２のライトバルブに照明し、そ
れぞれの反射映像光を、上記第２の偏光分離素子によっ
て合成すると共に照明光と分離させて映像光を生成し、
一方、上記色分離素子の第１の色分離手段を構成してい
る第１の波長選択性リターダを透過し、第１の偏光分離
素子で反射し、再び第１の波長選択性リターダを通過し
てきた第３番目の色の照明光は、第３の偏光分離素子を
介して第３のライトバルブに照明し、その反射映像光
を、上記第３の偏光分離素子を用いて照明光と分離して
別の色の映像光を生成し、上記２つの映像光を色合成素
子により合成してカラー映像光を生成することを特徴と
している。

【００１７】請求項８記載の作像光学エンジンは、請求
項７記載の作像光学エンジンにおいて、上記色分離素子
を構成する第１、第２の波長選択性リターダで挟持され
た第１の偏光分離素子と、第２の偏光分離素子と、上記
第３の偏光分離素子、及び上記色合成素子を、クロス状
に配置したことを特徴としている。

【００１８】請求項９記載の作像光学エンジンは、請求
項８記載の作像光学エンジンにおいて、上記色分離素子
を構成する第１、第２の波長選択性リターダで挟持され
た第１の偏光分離素子と、第２の偏光分離素子と、上記
第３の偏光分離素子、及び上記色合成素子を、それぞれ
４つの直角プリズムの互いに直交する斜面に形成すると
共に、上記４つの直角プリズムの互いに直交する斜面を
合わせてブロック状に一体化したことを特徴としてい
る。

【００１９】請求項１０記載の作像光学エンジンは、請
求項７または８または９記載の作像光学エンジンにおい
て、カラー映像光の出射光路上に、第３の波長選択性リ
ターダを配置して偏光方向を揃えたことを特徴としてい
る。尚、上記第３の波長選択性リターダは、取り外し可
能に構成すると良い。

【００２０】請求項１１記載の作像光学エンジンは、請
求項６記載の作像光学エンジンにおいて、上記ライトバ
ルブは偏光制御型の反射型ライトバルブであり、上記色
分離素子の第１の色分離手段は、特定の色の光のみを反
射または透過する色分離機能素子と、異なる特定波長領
域の偏光方向を変換する波長選択性リターダとを有し、
上記色分離機能素子と上記波長選択性リターダを平行に
対峙して配置した構成であり、上記色分離素子の第２の
色分離手段は、偏光分離素子で構成され、上記色分離素
子の第２の色分離手段を構成している偏光分離素子によ
り２色に分離されたそれぞれの照明光を、第１及び第２
のライトバルブに照明し、それぞれの反射映像光を、上
記偏光分離素子によって合成すると共に照明光と分離さ
せて映像光を生成し、一方、上記色分離素子の第１の色
分離手段を構成している色分離機能素子により分離され
た第３番目の色の照明光は、第２の偏光分離素子を介し
て第３のライトバルブに照明し、その反射映像光を、上
記第２の偏光分離素子を用いて照明光と分離して別の色
の映像光を生成し、上記２つの映像光を色合成素子によ
り合成してカラー映像光を生成することを特徴としてい
る。

【００２１】請求項１２記載の作像光学エンジンは、請
求項１１記載の作像光学エンジンにおいて、上記色分離
素子を構成する色分離機能素子及び波長選択性リターダ
と、偏光分離素子と、上記第２の偏光分離素子、及び上
記色合成素子は、クロス状に配置したことを特徴として
いる。

【００２２】請求項１３記載の作像光学エンジンは、請
求項１２記載の作像光学エンジンにおいて、上記色分離
素子を構成する色分離機能素子及び波長選択性リターダ
と、偏光分離素子と、上記第２の偏光分離素子、及び上
記色合成素子を、それぞれ４つの直角プリズムの互いに
直交する斜面に形成すると共に、上記４つの直角プリズ
ムの互いに直交する斜面を合わせてブロック状に一体化
したことを特徴としている。

【００２３】請求項１４記載の作像光学エンジンは、請
求項１１，１２または１３記載の作像光学エンジンにお
いて、カラー映像光の出射光路上に、第２の波長選択性
リターダを配置して偏光方向を揃えたことを特徴として
いる。尚、上記第２の波長選択性リターダは、取り外し
可能に構成すると良い。

【００２４】請求項１５記載の作像光学エンジンは、請
求項１０または１４記載の作像光学エンジンにおいて、
カラー画像出射光路の最終面に、偏光子を取り外し可能
に配置したことを特徴としている。また、請求項１６記
載の作像光学エンジンは、請求項６〜１５のいずれか一
つに記載の作像光学エンジンにおいて、照明光入口側
に、偏光子を取り外し可能に配置したことを特徴として
いる。

【００２５】次に請求項１７記載の投影装置は、請求項
６〜１６のいずれか一つに記載の作像光学エンジンと、
投射レンズとで構成したことを特徴としている。尚、請
求項１７記載の投影装置において、作像光学エンジンの
照明光入口側またはカラー映像光の出射光路に偏光子を
配置してある場合には、これらの偏光子は取り外し可能
に構成し、必要に応じて光路に配置する。

【００２６】

【発明の実施の形態】［実施形態１］まず、請求項１，
２，３に係る発明の色分離素子、請求項６〜１０，１
５，１６に係る発明の作像光学エンジン、及び請求項１
７に係る発明の投影装置の構成、動作及び作用を図示の
実施例に基いて詳細に説明する。

【００２７】（実施例１）まず請求項１，２に係る発明
の実施例を説明する。図１は請求項１，２に係る発明の
一実施例を示す色分離素子の概略構成図である。この色
分離素子は、異なる特定波長領域の偏光方向を変換する
波長選択性リターダを用い、２つの波長選択性リターダ
で偏光分離素子を挟持した構成の第１の色分離手段１０
０と、偏光分離素子で構成した第２の色分離手段１０４
を備えた構成である。より具体的には、上記第１の色分
離手段１００は、第１の偏光分離素子１０１と、異なる
特定波長領域の偏光方向を変換する第１の波長選択性リ
ターダ１０２及び第２の波長選択性リターダ１０３を有
し、第１の波長選択性リターダ１０２と第２の波長選択
性リターダ１０３とで第１の偏光分離素子１０１を挟持
した構成であり、上記第２の色分離手段１０４は、第２
の偏光分離素子１０５で構成されている。

【００２８】そして、実質的に直線偏光の光を、第１の
波長選択性リターダ１０２にほぼ４５度の角度で入射さ
せ、第１の波長選択性リターダ１０２を通過させること
により、偏光方向が変わった波長帯域光と変わらない波
長帯域光を、第１の偏光分離素子１０１により反射光と
透過光に分離し、その反射光は再び第１の波長選択性リ
ターダ１０２を通過させて透過光と分離し、一方、第１
の偏光分離素子１０１を透過した透過光は平行対峙した
第２の波長選択性リターダ１０３を通過せしめ、第２の
波長選択性リターダ１０３により、偏光方向が変わった
波長帯域光と変わらない波長帯域光の２色を、第２の偏
光分離素子１０５により、さらに反射光と透過光に分離
する。

【００２９】より具体的に説明すると、図１に示す構成
の色分離素子は、例えば緑色（Ｇ）の波長帯域光の偏光
方向を９０度回転する素子（Ｇ／Ｍ素子）である第１の
波長選択性リターダ１０２と、赤色（Ｒ）の波長帯域光
の偏光方向を９０度回転する素子（Ｒ／Ｃ素子）である
第２の波長選択性リターダ１０３とで、第１の偏光分離
素子（例えば偏光分離膜）１０１を挟持させた構成の第
１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１００と、２つの
直角プリズム１０６ａ，１０６ｂで第２の偏光分離素子
（例えば偏光分離膜）１０５を挟持した構成の第２の偏
光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４からなり、第１の
色分離手段である第１の偏光ビームスプリッタ１００を
照明光が透過する方向に、第２の色分離手段である第２
の偏光ビームスプリッタ１０４を配置した構成である。

【００３０】第１の偏光ビームスプリッタ１００への入
射光線は、例えば図示しない照明光学系からの白色照明
光の実質的に直線偏光（第１の偏光分離素子１０１に対
してＰ偏光）とすると、このＰ偏光の白色光は、第１の
波長選択性リターダ（Ｇ／Ｍ素子）１０２を透過して、
緑色のみＳ偏光になり、第１の偏光分離素子１０１で反
射し、再び、第１の波長選択性リターダ（Ｇ／Ｍ素子）
１０２を通過してＰ偏光の緑色光（Ｇｐ）となる。一
方、第１の偏光分離素子１０１を透過したＰ偏光のマゼ
ンタ（Ｍ）光は第２の波長選択性リターダ（Ｒ／Ｃ素
子）１０３を通過し、マゼンタ（Ｍ）光中の赤色光成分
のみＳ偏光に変わり、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）成分とＰ
偏光の青色光（Ｂｐ）成分を持つマゼンタ（Ｍ）光とし
て第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４に入射
し、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）は第２の偏光分離素子１０
５で反射され、Ｐ偏光の青色光（Ｂｐ）は第２の偏光分
離素子１０５を透過し、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）と、Ｐ
偏光の青色光（Ｂｐ）の２色に分離される。従って、図
１に示す構成の色分離素子では、白色光を赤色光、青色
光、緑色光の３色に分離してそれぞれ異なる方向に出射
することができる。

【００３１】次に図２は請求項１，２に係る発明の別の
実施例を示す色分離素子の概略構成図である。この色分
離素子は、例えば緑色（Ｇ）の波長帯域光の偏光方向を
９０度回転する素子（Ｇ／Ｍ素子）である第１の波長選
択性リターダ１０２と、赤色（Ｒ）の波長帯域光の偏光
方向を９０度回転する素子（Ｒ／Ｃ素子）である第２の
波長選択性リターダ１０３とで、第１の偏光分離素子
（例えば、偏光分離膜）１０１を挟持した構成の素子
を、さらに２つの直角プリズム１０７ａ，１０７ｂで挟
み込み、プリズム状の第１の偏光ビームスプリッタ１０
８としたものである。尚、その他の構成や動作及び作用
は図１の色分離素子と同様であるので説明を省略する。

【００３２】次に請求項１，２の発明に係るその他の実
施例として、波長選択性リターダの組み合わせについて
説明する。図１または図２に示す色分離素子において、
波長選択性リターダとしては、青色（Ｂ）の波長帯域光
の偏光を９０度変える素子（Ｂ／Ｙ素子）などがあり、
例えば第１の波長選択性リターダ１０２をＢ／Ｙ素子と
し、第２の波長選択性リターダ１０３をＲ／Ｃ素子とし
て、第１の偏光ビームスプリッタ１００（または１０
８）の構成を、第１の波長選択性リターダ（Ｂ／Ｙ素
子）１０２、第１の偏光分離素子１０１、第２の波長選
択性リターダ（Ｒ／Ｃ素子）１０３の順に配置すると、
入射光がＰ偏光の白色照明光であれば、最初に第１の偏
光分離素子１０１で青色（Ｂ）光を反射して分離し、第
１の偏光分離素子１０１を透過した黄色（Ｙ）光は、Ｒ
／Ｃ素子で赤色（Ｒ）成分のみＳ偏光に変えられて、第
２の偏光ビームスプリッタ１０４に入射し、第２の偏光
分離素子１０５でＳ偏光の赤色光（Ｒｓ）が反射され、
Ｐ偏光の緑色光（Ｇｐ）は透過して、赤色光（Ｒｓ）と
緑色光（Ｇｐ）の２色に分離することができる。

【００３３】また、第１の波長選択性リターダ１０２を
Ｒ／Ｃ素子とし、第２の波長選択性リターダ１０３をＧ
／Ｍ素子として、第１の偏光ビームスプリッタ１００
（または１０８）の構成を、第１の波長選択性リターダ
（Ｒ／Ｃ素子）１０２、第１の偏光分離素子１０１、第
２の波長選択性リターダ（Ｇ／Ｍ素子）１０３の順に配
置し、Ｐ偏光の白色照明光を入射すると、最初に第１の
偏光分離素子１０１で赤色（Ｒ）光を反射して分離し、
第１の偏光分離素子１０１を透過したシアン（Ｃ）光
は、Ｇ／Ｍ素子で緑色（Ｇ）成分のみＳ偏光に変換され
て第２の偏光ビームスプリッタ１０４に入射し、第２の
偏光分離素子１０５でＳ偏光の緑色光（Ｇｓ）が反射さ
れ、Ｐ偏光の青色光（Ｂｐ）は透過して、緑色光（Ｇ
ｓ）と青色光（Ｂｐ）の２色に分離することができる。

【００３４】以上説明したように、請求項１，２に係る
色分離素子は、２種類の波長選択性リターダ１０２，１
０３で第１の偏光分離素子１０１を挟持した構成の偏光
ビームスプリッタ１００（または１０８）と、第２の偏
光分離素子１０５からなる第２の偏光ビームスプリッタ
１０４を用いた色分離素子なので、色毎の偏光状態が非
常に良い各色の照明光を得ることができる。

【００３５】（実施例２）次に請求項３に係る発明の実
施例を説明する。図３は請求項３に係る発明の一実施例
を示す色分離素子の概略構成図である。この色分離素子
は、光学プリズム１０９ａ上の斜面に第１の波長選択性
リターダ１０２を密着配置し、該第１の波長選択性リタ
ーダ１０２上にさらに第１の偏光分離素子（例えば偏光
分離膜）を積層した第１の複合光学素子と、互いに直交
する直角プリズム１０９ｂの２つの斜面のいずれか一方
に第２の偏光分離素子（例えば偏光分離膜）１０５を密
着配置し、他方に第２の波長選択性リターダ１０３を密
着配置させた第２の複合光学素子とで構成され、上記第
１の複合光学素子と第２の複合光学素子は、第１の複合
光学素子を構成している第１の偏光分離素子１０１と、
第２の複合光学素子を構成している第２の波長選択性リ
ターダ１０３とが密着されるように、光学的に一体とし
たものである。

【００３６】すなわち、図３に示す構成の色分離素子
は、実施例１の図２に示した第１の偏光ビームスプリッ
タ１０８と第２の偏光ビームスプリッタ１０４を一体化
したような構成であり、第１の偏光分離素子１０１と第
２の偏光分離素子１０５がＶ字型に配置されるような関
係に３つの光学プリズム（直角プリズム）１０９ａ，１
０９ｂ，１０９ｃを用いて形成しており、第１の光学プ
リズム１０９ａと第２の光学プリズム１０９ｂの斜面の
合わせ面に第１の偏光分離素子１０１が配置され、この
第１の偏光分離素子１０１の両側には第１の波長選択性
リターダ（例えばＧ／Ｍ素子）１０２と第２の波長選択
性リターダ（例えばＲ／Ｃ素子）１０３が配置され、第
１の偏光分離素子１０２とその両側の第1、第２の波長
選択性リターダ１０２，１０３を第１、第２の光学プリ
ズム１０９ａ，１０９ｂで挟み込んだ一体形状となって
いる。また、第２の光学プリズム１０９ｂの他方の斜面
には第２の偏光分離素子１０５が配置され第３の光学プ
リズム１０９ｃで挟み込んで一体化している。尚、図３
に示す色分離素子の素子構成や動作及び作用は実施例１
の色分離素子と同様であるので、説明を省略する。

【００３７】（実施例３）次に請求項６に係る発明の一
実施例を説明する。本実施例の作像光学エンジンは、実
施例１または２記載の色分離素子を備え、実質上直線偏
光である照明光を上記色分離素子によりカラーの３原色
に分離すると共に、その分離された３原色に対応した３
つのライトバルブと、各色ごとに形成された画像を合成
する色合成素子とを備えた構成としたものである。すな
わち、本実施例の作像光学エンジンは、実施例１に記載
の図１または図２に示す構成の色分離素子、あるいは実
施例２に記載の図３に示す構成の色分離素子を用い、カ
ラーの３原色（赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ））
に分離された直線偏光を、各色に対応した３つのライト
バルブで画像信号に応じて偏光方向を画素毎に制御する
ものであり、例えば、色分離素子で分離した３原色の直
線偏光を、それぞれ透過型液晶パネルからなるライトバ
ルブを通過させることにより各色の画像を形成し、３色
の画像をダイクロイック膜などの色合成素子により色合
成してカラー画像（カラー映像光）を生成する。

【００３８】尚、図示はしないが、色合成素子として
は、従来の液晶プロジェクタによく用いられている２色
の色合成膜をクロス状に配置したいわゆるクロスプリズ
ムなどを利用して色合成してもよいし、ダイクロイック
ミラーを用いて色合成してもよい。また、ライトバルブ
としては、反射型の液晶パネルを用いて構成してもよ
い。その際、照明光と映像光を分離するために、液晶パ
ネル毎に偏光分離素子を用いて光路分離を行ない、それ
ぞれの色の画像をクロスプリズムなどの色合成素子で合
成して、カラー画像を生成すればよい。

【００３９】本実施例の作像光学エンジンでは、実施例
１（請求項１，２）または実施例２（請求項３）に記載
の色分離素子を用いており、この色分離素子は、偏光分
離素子と波長選択性リターダを使って色分離しているの
で、偏光度の高い色分離が可能となる。従って、偏光方
向を制御する透過型液晶パネルや反射型液晶パネルを用
いた作像光学エンジンに適用すると、コントラストを高
く保った画像を形成でき、この作像光学エンジンを投影
装置に適用すれば、スクリーン状に投影されるカラー画
像の画質を向上することができる。

【００４０】（実施例４）次に請求項７，８，１７に係
る発明の実施例を説明する。図４は請求項７，８，１７
に係る発明の一実施例を示す投影装置の作像光学エンジ
ンの概略構成図である。この作像光学エンジンは、実施
例１（請求項１，２）または実施例２（請求項３）に記
載の色分離素子（図４の実施例では図１に示した構成の
色分離素子）を備え、実質上直線偏光である照明光を上
記色分離素子によりカラーの３原色に分離すると共に、
その分離された３原色に対応した３つのライトバルブ１
１３，１１４，１１５と、各色ごとに形成された画像を
合成する色合成素子１１７とを備えた構成としたもので
あり、上記ライトバルブ１１３，１１４，１１５は偏光
制御型の反射型ライトバルブであって、上記色分離素子
を構成している第２の偏光分離素子１０５により２色に
分離されたそれぞれの照明光を、第１及び第２のライト
バルブ１１３，１１４に照明し、それぞれの反射映像光
を、上記第２の偏光分離素子１０５によって合成すると
共に照明光と分離させて映像光を生成し、一方、上記色
分離素子を構成している第１の波長選択性リターダ１０
２を透過し、第１の偏光分離素子１０１で反射し、再び
第１の波長選択性リターダ１０２を通過してきた第３番
目の色の照明光は、第３の偏光分離素子１１１を介して
第３のライトバルブ１１５に照明し、その反射映像光
を、上記第３の偏光分離素子１１１を用いて照明光と分
離して別の色の映像光を生成し、上記２つの映像光を色
合成素子１１７により合成してカラー映像光を生成する
構成となっている（請求項７）。

【００４１】より具体的に説明すると、図４に示す構成
の作像光学エンジンは、図１に示す構成の色分離素子を
用いてカラーの３原色（赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色
（Ｂ））を分離するものであり、この色分離素子は、例
えば緑色（Ｇ）の波長帯域光の偏光方向を９０度回転す
る素子（Ｇ／Ｍ素子）である第１の波長選択性リターダ
１０２と赤色（Ｒ）の波長帯域光の偏光方向を９０度回
転する素子（Ｒ／Ｃ素子）である第２の波長選択性リタ
ーダ１０３とで、第１の偏光分離素子（例えば偏光分離
膜）１０１を挟持させ、これらを略４５度の角度に傾斜
させて配置した構成の第１の偏光ビームスプリッタ（Ｐ
ＢＳ）１００と、２つの直角プリズム１０６ａ，１０６
ｂで第２の偏光分離素子（例えば偏光分離膜）１０５を
挟持した構成の第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１０４からなり、第１の偏光ビームスプリッタ１００を
照明光が透過する方向に、第２の偏光ビームスプリッタ
１０４を配置した構成である。また、色分離素子を構成
している第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４
の直交する２つの側面には、赤色（Ｒ）用と、青色
（Ｂ）用のライトバルブ（例えば反射型の偏光制御素
子、反射型液晶パネル等）１１３，１１４が配置されて
いる。さらに、第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１００により反射する方向には、２つの直角プリズム１
１２ａ，１１２ｂで第３の偏光分離素子（例えば偏光分
離膜）１１１を挟持した構成の第３の偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）１１０が配置され、その第３の偏光ビー
ムスプリッタ（ＰＢＳ）１１０の、照明光が透過する方
向の側面には、緑色（Ｇ）用のライトバルブ（例えば反
射型の偏光制御素子、反射型液晶パネル等）１１５が配
置されている。また、赤色（Ｒ）用と、青色（Ｂ）用の
ライトバルブ１１３，１１４からの反射光は、第２の偏
光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４の第２の偏光分離
素子１０５で合成されマゼンタ（Ｍ）光となるが、この
マゼンタ（Ｍ）光の出射方向と、緑色（Ｇ）用のライト
バルブ１１５で反射され第３の偏光分離素子１１１で反
射されて照明光と分離された緑色（Ｇ）光の出射方向と
が交叉する位置には、２つの直角プリズム１１８ａ，１
１８ｂで色合成素子（例えばダイクロイック膜）１１７
を挟持した構成のダイクロイックプリズム１１６が配置
されており、そのダイクロイックプリズム１１６のダイ
クロイック膜１１７でマゼンタ光（Ｒ，Ｂの合成光）と
Ｇ光とが合成されてカラー映像光が出射される。

【００４２】尚、図４に示す構成の作像光学エンジンに
おいては、色分離素子を構成する第１、第２の波長選択
性リターダで挟持された第１の偏光分離素子１０１と、
第２の偏光分離素子１０５と、第３の偏光分離素子１１
１、及び色合成素子（ダイクロイック膜）１１７は、ク
ロス状に配置されている。すなわち、それらの素子を含
む平面が互いにクロスするように配置されているので、
作像光学エンジンをコンパクトに構成することができる
（請求項８）。また、投影装置を構成する場合には、図
４に示す作像光学エンジンの照明光入射側には照明光学
系（図示を省略する）が配設され、ダイクロイックプリ
ズム１１６で合成されたカラー映像光の出射方向には、
投射レンズ１１９が配置される（請求項１７）。

【００４３】次に図４に示す構成の作像光学エンジンの
動作を説明する。図４において、第１の偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）１００への入射光線は、例えば白色照
明光の実質的に直線偏光（第１の偏光分離素子１０１に
対してＰ偏光）とすると、このＰ偏光の白色光は、第１
の波長選択性リターダ（Ｇ／Ｍ素子）１０２を透過し
て、緑色のみＳ偏光になり、第１の偏光分離素子１０１
で反射し、再び、第１の波長選択性リターダ（Ｇ／Ｍ素
子）１０２を通過してＰ偏光の緑色光（Ｇｐ）となる。
一方、第１の偏光分離素子１０１を透過したＰ偏光のマ
ゼンタ（Ｍ）光は第２の波長選択性リターダ（Ｒ／Ｃ素
子）１０３を通過し、マゼンタ（Ｍ）光中の赤色光成分
のみＳ偏光に変わり、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）成分とＰ
偏光の青色光（Ｂｐ）成分を持つマゼンタ（Ｍ）光とし
て第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４に入射
し、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）は第２の偏光分離素子１０
５で反射され、Ｐ偏光の青色光（Ｂｐ）は第２の偏光分
離素子１０５を透過し、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）と、Ｐ
偏光の青色光（Ｂｐ）の２色に分離される。

【００４４】上記のようにして白色照明光が赤色
（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に分離される
と、赤色用、青色用のライトバルブ１１３，１１４で反
射したそれぞれの色の画像は、第２の偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）１０４の第２の偏光分離素子１０５によ
って色合成されると同時に照明光と分離され、Ｍ（マゼ
ンタ）光の画像（ＲｐとＢｓの合成光）となってダイク
ロイックプリズム１１６へ向かう。一方、緑色用のライ
トバルブ１１５で反射した緑色の映像光（Ｇｓ）は、第
３の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１０の偏光分離
素子１１１により照明光と光路分離されてダイクロイッ
クプリズム１１６に向かい、色合成素子（ダイクロイッ
ク膜）１１７でＭ光画像と合成される。この合成された
映像光は、赤色成分（Ｒｐ）のみＰ偏光で、青色成分
（Ｂｓ）と緑色成分（Ｇｓ）はＳ偏光である。

【００４５】（実施例５）次に請求項１０，１５，１７
に係る発明の実施例を説明する。図５は請求項１０，１
５，１７に係る発明の一実施例を示す投影装置の作像光
学エンジンの概略構成図である。この作像光学エンジン
の基本的な構成は図４と同様であり、同符合を付したも
のは同じ構成部材であり、動作、作用も同じである。図
５に示す構成の作像光学エンジンでは、図４の構成に加
えて、カラー映像光の出射光路上に第３の波長選択性リ
ターダ１２０を配置して偏光方向を揃えたものである。
この場合、第３の波長選択性リターダ１２０が赤色のみ
偏光方向を変換する素子であれば、カラー映像光の赤色
成分もＳ偏光に変換され、カラー映像光は偏光方向を揃
えることができる。この第３の波長選択性リターダ１２
０はカラー映像光の出射光路上に取り外し可能に配置さ
れており、必要ないときには取り外すことができる。

【００４６】尚、図５に示す構成の作像光学エンジンで
は、第３の波長選択性リターダ１２０の後に偏光子１２
１を配置しているが、カラー映像光の赤、青、緑の各色
の偏光方向をＳ偏光に揃えた場合には、偏光子１２１と
してＳ偏光を透過する偏光子を配置すると、数々の光学
素子を通過してくる間に旋回して、Ｐ偏光成分が現れて
も、そのＰ偏光成分は偏光子１２１でカットでき、コン
トラストの低下を抑えることが可能となる。また、図示
しないが、作像光学エンジンの色分離素子の照明光の入
口側に偏光子を配置した構成としてもよく、照明光学系
側の入口に偏光子を配置した構成にすることより、入射
する直線偏光の偏光成分を向上させることができるの
で、色分離の色純度が高くなる（請求項１６）。

【００４７】さらにまた、作像光学エンジンの照明光入
口側またはカラー映像光の出射光路上に偏光子を配置す
る場合には、これらの偏光子は取り外し可能に構成する
とよい。例えば、図５に示す構成の作像光学エンジンの
カラー映像光の出射光路の偏光子１２１を取り外し可能
なようにして投影装置を構成すれば、必要に応じて、コ
ントラスト優先のときは配置し、明るさ優先の時は取り
外して使用すればよい。また、投射レンズ１１９のバッ
クフォーカスを合わせるために、取り外しの際にはダミ
ーの平行平板等を変わりに挿入すればよい。具体的に
は、図１０に示す例のように、偏光子１２１とダミー平
行平板１２３等が一体となった部材を設け、この部材
を、使用するユーザの希望によって、手動あるいは駆動
装置等によりスライド移動して偏光子１２１とダミー平
行平板１２３等を切り替えることができるような構成や
機構を採用すれば良い。また、スライド機構に限らず、
回転して切り替えたり、あるいは、偏光子１２１やダミ
ー平行平板１２３をそれぞれホルダー等の保持部材に固
定し、投影装置の外から保持部材ごと完全に取り外し、
あるいは取り替え可能なようにしておいても良い。

【００４８】以上の偏光子の取り外し、あるいは、ダミ
ー平行平板との切り替えについては、波長選択性リター
ダを用いた色分離素子を備えた投影装置に限らず、従来
からある投影装置にも適用できる。特に、偏光制御型の
ライトバルブを用いた投影装置においては、投影光学系
の光路中に偏光子を配置した構成を採用してコントラス
トを向上させているが、偏光子の透過率分の明るさを低
減させている。例えば、明るい場所においては、コント
ラストよりも、明るさを優先させたい場合がある。そこ
で、偏光制御型のライトバルブを用いた投影装置の場合
にも、投影光学系の光路中に偏光子を取り外し可能に配
置しておき、ユーザの希望に応じて、偏光子を取り外す
といった非常に簡単な動作により、明るさの向上を図れ
る投影装置が実現する。

【００４９】（実施例６）次に請求項７，８，１７に係
る発明の別の実施例を説明する。図６は請求項７，８，
１７に係る発明の別の実施例を示す投影装置の作像光学
エンジンの概略構成図である。この作像光学エンジン
は、実施例１の図２に示した構成と同様の色分離素子を
用いたものであり、この色分離素子は、例えば緑色
（Ｇ）の波長帯域光の偏光方向を９０度回転する素子
（Ｇ／Ｍ素子）である第１の波長選択性リターダ１０２
と、赤色（Ｒ）の波長帯域光の偏光方向を９０度回転す
る素子（Ｒ／Ｃ素子）である第２の波長選択性リターダ
１０３とで、第１の偏光分離素子（例えば、偏光分離
膜）１０１を挟持した構成の素子を、さらに２つの直角
プリズム１０７ａ，１０７ｂで挟み込み、プリズム状の
第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０８としたも
のである。尚、第１の偏光ビームスプリッタ１０８をプ
リズム状にした以外の構成は、実施例４で説明した図４
の作像光学エンジンの構成と同じであり、動作、作用も
同じであるので、ここでは説明を省略する。

【００５０】（実施例７）次に請求項１０，１５，１７
に係る発明の別の実施例を説明する。図７は請求項１
０，１５，１７に係る発明の別の実施例を示す投影装置
の作像光学エンジンの概略構成図である。この作像光学
エンジンの基本的な構成は図６と同様であり、同符合を
付したものは同じ構成部材であり、動作も同じである。
図７に示す構成の作像光学エンジンでは、図６の構成に
加えて、カラー映像光の出射光路上に、第３の波長選択
性リターダ１２０を取り外し可能に配置して偏光方向を
揃える構成とし、さらに第３の波長選択性リターダ１２
０の後に偏光子１２１を取り外し可能に配置したもので
ある。この第３の波長選択性リターダ１２０や偏光子１
２１の動作、作用は実施例５で説明した通りである。ま
た、偏光子とダミー平行平板を切り替えるようにする場
合の構成、動作、作用も実施例５で説明した通りであ
る。

【００５１】（実施例８）次に請求項９，１７に係る発
明の実施例を説明する。図８は請求項９，１７に係る発
明の一実施例を示す投影装置の作像光学エンジンの概略
構成図である。この作像光学エンジンは、実施例４で説
明した構成（請求項７，８の構成）の作像光学エンジン
において、第１、第２の波長選択性リターダ１０２，１
０３で挟持された第１の偏光分離素子（偏光分離膜）１
０１と、第２の偏光分離素子（偏光分離膜）１０５と、
第３の偏光分離素子（偏光分離膜）１１１、及び色合成
素子（ダイクロイック膜）１１７を、それぞれ４つの直
角プリズム１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの
互いに直交する斜面に形成すると共に、上記４つの直角
プリズム１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの互
いに直交する斜面を合わせてブロック状に一体化した構
成としたものである。この構成の場合、クロス状に配置
された各素子を４つの直角プリズム１２２ａ，１２２
ｂ，１２２ｃ，１２２ｄで保持できるので、図４〜７の
構成に比べてプリズムの数を減らすことができ、製造コ
ストを低減することができる。尚、第１の偏光分離素子
（偏光分離膜）１０１と第１、第２の波長選択性リター
ダ１０２，１０３、第２の偏光分離素子（偏光分離膜）
１０５、第３の偏光分離素子（偏光分離膜）１１１、色
合成素子（ダイクロイック膜）１１７、及び各色のライ
トバルブ１１３，１１４，１１５の構成、動作及び作用
は実施例４と同様であるので、ここでは説明を省略す
る。

【００５２】（実施例９）次に請求項９，１０，１５，
１７に係る発明の実施例を説明する。図９は請求項９，
１０，１５，１７に係る発明の実施例を示す投影装置の
作像光学エンジンの概略構成図である。この作像光学エ
ンジンの基本的な構成は図８と同様であり、同符合を付
したものは同じ構成部材であり、動作も同じである。図
９に示す構成の作像光学エンジンでは、図８の構成に加
えて、カラー映像光の出射光路上に、第３の波長選択性
リターダ１２０を取り外し可能に配置して偏光方向を揃
える構成とし、さらに第３の波長選択性リターダ１２０
の後に偏光子１２１を取り外し可能に配置したものであ
る。この第３の波長選択性リターダ１２０や偏光子１２
１の動作、作用は実施例５で説明した通りである。ま
た、偏光子とダミー平行平板を切り替えるようにする場
合の構成、動作、作用も実施例５で説明した通りであ
る。

【００５３】以上、請求項６〜１０，１５，１６に係る
作像光学エンジンの実施例を説明したが、以上の構成で
は、主に、第１、第２の波長選択性リターダ１０２，１
０３にＧ／Ｍ素子、Ｒ／Ｃ素子を用いて説明したが、実
施例１でも述べたように、カラー分離するためには様々
な波長選択性リターダを組み合わせて用いることは自明
である。

【００５４】［実施形態２］次に、請求項１，４，５に
係る発明の色分離素子、請求項６，１１〜１６に係る発
明の作像光学エンジン、及び請求項１７に係る発明の投
影装置の構成、動作及び作用を図示の実施例に基いて詳
細に説明する。

【００５５】（実施例１０）まず請求項１，４に係る発
明の実施例を説明する。図１１は請求項１，４に係る発
明の一実施例を示す色分離素子の概略構成図である。こ
の色分離素子は、異なる特定波長領域の偏光方向を変換
する波長選択性リターダを用い、特定の色の光のみを反
射または透過する色分離機能素子と前記波長選択性リタ
ーダを平行に対峙して配置した構成の第１の色分離手段
２００と、偏光分離素子で構成した第２の色分離手段２
０３を備えた構成である。より具体的には、上記第１の
色分離手段２００は、特定の色の光のみを反射または透
過する色分離機能素子２０１と、異なる特定波長領域の
偏光方向を変換する波長選択性リターダ２０２とを有
し、色分離機能素子２０１と波長選択性リターダ２０２
を平行に対峙して配置した構成であり、上記第２の色分
離手段２０３は、偏光分離素子２０４で構成されてい
る。

【００５６】そして、実質的に直線偏光の光を、色分離
機能素子２０１にほぼ４５度の角度で入射させて、透過
光と反射光の２色に分離し、分離光のいずれか一方を、
波長選択性リターダ２０２を通過させることによって、
偏光方向が変わった波長帯域光と変わらない波長帯域光
の２色を、偏光分離素子２０４により、さらに反射光と
透過光に分離する。

【００５７】より具体的に説明すると、図１１に示す構
成の色分離素子は、例えば緑色（Ｇ）の波長帯域光のみ
を反射する色分離機能素子（例えば、ダイクロイック分
離膜）２０１と、赤色（Ｒ）の波長帯域光の偏光方向を
９０度回転し、赤の補色であるシアン色の偏光は変えな
い素子（Ｒ／Ｃ素子）である波長選択性リターダ２０２
を平行対峙させている構成の第１の色分離手段２００
と、２つの直角プリズム２０５ａ，２０５ｂで偏光分離
素子（例えば偏光分離膜）２０４を挟持した構成の第２
の色分離手段（偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ））２０
３からなり、第１の色分離手段２００を照明光が透過す
る方向に、第２の色分離手段である偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ））２０３を配置した構成である。

【００５８】第１の色分離手段２００への入射光線は、
例えば図示しない照明光学系からの白色照明光の実質的
に直線偏光（例えば偏光分離素子２０４に対してＰ偏
光）とすると、このＰ偏光の白色光は、初めに、色分離
機能素子（例えば、ダイクロイック分離膜）２０１にほ
ぼ４５度の角度で入射させて、色分離機能素子２０１で
緑色光（Ｇｐ）の光路を９０度折り曲げて反射光として
分離する。一方、色分離機能素子２０１を透過したＰ偏
光のマゼンタ（Ｍ）光は波長選択性リターダ（Ｒ／Ｃ素
子）２０２を通過し、マゼンタ（Ｍ）光中の赤色光成分
のみＳ偏光に変わり、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）成分とＰ
偏光の青色光（Ｂｐ）成分を持つマゼンタ（Ｍ）光とし
て第２の色分離手段である偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）２０３に入射し、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）は偏光分
離素子２０４で反射され、Ｐ偏光の青色光（Ｂｐ）は偏
光分離素子２０４を透過し、Ｓ偏光の赤色光（Ｒｓ）
と、Ｐ偏光の青色光（Ｂｐ）の２色に分離される。従っ
て、図１１に示す構成の色分離素子では、白色光を緑色
光、赤色光、青色光の３色に分離してそれぞれ異なる方
向に出射することができる。

【００５９】次に図１２は請求項１，４に係る発明の別
の実施例を示す色分離素子の概略構成図である。この色
分離素子は、例えば緑色光（Ｇｐ）の光路を９０度折り
曲げて反射光としマゼンタ光は透過する色分離機能素子
（例えば、ダイクロイック分離膜）２０１と、赤色
（Ｒ）の波長帯域光の偏光方向を９０度回転し、赤の補
色であるシアン色の偏光は変えない素子（Ｒ／Ｃ素子）
である波長選択性リターダ２０２を平行対峙させている
構成の素子を、さらに２つの直角プリズム２０７ａ，２
０７ｂで挟み込み、プリズム状の第１の色分離手段２０
６としたものである。尚、その他の構成や動作及び作用
は図１１の色分離素子と同様であるので説明を省略す
る。

【００６０】次に請求項１，４の発明に係るその他の実
施例として、色分離機能素子２０１と波長選択性リター
ダ２０２の組み合わせについて説明する。図１１または
図１２に示す色分離素子において、色分離機能素子２０
１は緑色（Ｇ）の波長帯域光を反射する素子としたが、
青色（Ｂ）の波長帯域光あるいは赤色（Ｒ）の波長帯域
光のみを反射する素子でも可能である。また、波長選択
性リターダ２０２としては、Ｒ／Ｃ素子の他、青色
（Ｂ）の波長帯域光の偏光を９０度変える素子（Ｂ／Ｙ
素子）や、緑色（Ｇ）の波長帯域光の偏光を９０度変え
る素子（Ｇ／Ｍ素子）などがあり、色分離機能素子２０
１の透過光がＲ，Ｇ，Ｂの３原色のうちの２色となるよ
うにし、その２色のうちのいずれかの偏光を変えるよう
に波長選択性リターダ２０２を選択すればいずれの種類
の素子であってもよい。

【００６１】また、図示はしないが、色分離機能素子２
０１と波長選択性リターダ２０２の配置を逆にし、白色
照明光を初めに波長選択性リターダ２０２を通過させ
て、その後、色分離機能素子２０１を通過、反射させる
配置にしてもよく、この場合には、色分離機能素子によ
り反射した色は、再び、波長選択性リターダを通過する
構成となる。

【００６２】以上説明したように、請求項１，４に係る
色分離素子は、色分離機能素子２０１と波長選択性リタ
ーダ２０２を平行に対峙して配置した構成の第１の色分
離手段２００と、偏光分離素子で構成した第２の色分離
手段（偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ））２０３を用い
た色分離素子なので、色毎の偏光状態が非常に良い各色
の照明光を得ることができる。

【００６３】（実施例１１）次に請求項５に係る発明の
実施例を説明する。図１３は請求項５に係る発明の一実
施例を示す色分離素子の概略構成図である。この色分離
素子は、波長選択性リターダ２０２を光学プリズム２０
８ｂ上の第１の斜面に配置し、偏光分離素子２０４は上
記光学プリズム２０８ｂの第２の斜面に配置し、色分離
機能素子２０１は別の光学ブリズム２０８ａの斜面に配
置し、色分離機能素子２０１と波長選択性リターダ２０
２を平行対峙するように２つの光学プリズム２０８ａ，
２０８ｂを配置したものである。

【００６４】すなわち、図１３に示す構成の色分離素子
は、実施例１０の図１２に示した第１の色分離手段２０
６と第２の色分離手段（偏光ビームスプリッタ）２０３
を一体化したような構成であり、波長選択性リターダ２
０２と平行対峙した色分離機能素子２０１と、偏光分離
素子２０４がＶ字型に配置されるような関係に３つの光
学プリズム（直角プリズム）２０８ａ，２０８ｂ，２０
８ｃを用いて形成しており、光学プリズム２０８ａと光
学プリズム２０８ｂの斜面の合わせ面に色分離機能素子
２０１が配置され、この色分離機能素子２０１の近傍に
は波長選択性リターダ（例えばＲ／Ｃ素子）２０２が密
接して配置され、色分離機能素子２０１と波長選択性リ
ターダ２０２を光学プリズム２０８ａ，２０８ｂで挟み
込んだ一体形状となっている。また、光学プリズム２０
８ｂの他方の斜面には偏光分離素子２０４が配置され光
学プリズム２０８ｃで挟み込んで一体化している。尚、
図１３に示す色分離素子の素子構成や動作及び作用は実
施例１の色分離素子と同様であるので、説明を省略す
る。

【００６５】（実施例１２）次に請求項６に係る発明の
実施例を説明する。本実施例の作像光学エンジンは、実
施例１０または１１記載の色分離素子を備え、実質上直
線偏光である照明光を上記色分離素子によりカラーの３
原色に分離すると共に、その分離された３原色に対応し
た３つのライトバルブと、各色ごとに形成された画像を
合成する色合成素子とを備えた構成としたものである。
すなわち、本実施例の作像光学エンジンは、実施例１０
に記載の図１１または図１２に示す構成の色分離素子、
あるいは実施例１１に記載の図１３に示す構成の色分離
素子を用い、カラーの３原色（赤色（Ｒ），緑色
（Ｇ），青色（Ｂ））に分離された直線偏光を、各色に
対応した３つのライトバルブで画像信号に応じて偏光方
向を画素毎に制御するものであり、例えば、色分離素子
で分離した３原色の直線偏光を、それぞれ透過型液晶パ
ネルからなるライトバルブを通過させることにより各色
の画像を形成し、３色の画像をダイクロイック膜などの
色合成素子により色合成してカラー画像（カラー映像
光）を生成する。

【００６６】尚、図示はしないが、色合成素子として
は、従来の液晶プロジェクタによく用いられている２色
の色合成膜をクロス状に配置したいわゆるクロスプリズ
ムなどを利用して色合成してもよいし、ダイクロイック
ミラーを用いて色合成してもよい。また、ライトバルブ
としては、反射型の液晶パネルを用いて構成してもよ
い。その際、照明光と映像光を分離するために、液晶パ
ネル毎に偏光分離素子を用いて光路分離を行ない、それ
ぞれの色の画像をクロスプリズムなどの色合成素子で合
成して、カラー画像を生成すればよい。

【００６７】本実施例の作像光学エンジンでは、実施例
１０（請求項４）または実施例１１（請求項５）に記載
の色分離素子を用いており、この色分離素子は、色分離
機能素子と波長選択性リターダ、及び偏光分離素子を使
って色分離しているので、偏光度を高く保った色分離が
可能となる。従って、偏光方向を制御する透過型液晶パ
ネルや反射型液晶パネルを用いた作像光学エンジンに適
用すると、コントラストを高く保った画像を形成でき、
この作像光学エンジンを投影装置に適用すれば、スクリ
ーン状に投影されるカラー画像の画質を向上することが
できる。

【００６８】（実施例１３）次に請求項１１，１２，１
７に係る発明の実施例を説明する。図１４は請求項１
１，１２，１７に係る発明の一実施例を示す投影装置の
作像光学エンジンの概略構成図である。この作像光学エ
ンジンは、実施例１０（請求項１，４）または実施例２
（請求項５）に記載の色分離素子（図１４の実施例では
図１１に示した構成の色分離素子）を備え、実質上直線
偏光である照明光を上記色分離素子によりカラーの３原
色に分離すると共に、その分離された３原色に対応した
３つのライトバルブ２１２，２１３，２１４と、各色ご
とに形成された画像を合成する色合成素子２１５とを備
えた構成としたものであり、上記ライトバルブ２１２，
２１３，２１４は偏光制御型の反射型ライトバルブであ
って、上記色分離素子を構成している第２の色分離手段
（ＰＢＳ）２０３の偏光分離素子２０４により２色に分
離されたそれぞれの照明光を、第１及び第２のライトバ
ルブ２１２，２１３に照明し、それぞれの反射映像光
を、上記偏光分離素子２０４によって合成すると共に照
明光と分離させて映像光を生成し、一方、上記色分離素
子の第１の色分離手段２００を構成している色分離機能
素子２０１により分離された第３番目の色の照明光は、
第２の偏光分離素子２１０を介して第３のライトバルブ
２１４に照明し、その反射映像光を、上記第２の偏光分
離素子２０４を用いて照明光と分離して別の色の映像光
を生成し、上記２つの映像光を色合成素子２１６により
合成してカラー映像光を生成する構成となっている（請
求項１１）。

【００６９】より具体的に説明すると、図１４に示す構
成の作像光学エンジンは、図１１に示す構成の色分離素
子を用いてカラーの３原色（赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），
青色（Ｂ））を分離するものであり、この色分離素子
は、例えば緑色（Ｇ）の波長帯域光のみを反射する色分
離機能素子（例えば、ダイクロイック分離膜）２０１と
赤色（Ｒ）の波長帯域光の偏光方向を９０度回転する素
子（Ｒ／Ｃ素子）である波長選択性リターダ２０２を平
行対峙し、これらを略４５度の角度に傾斜させて配置し
た構成の第１の色分離手段２００と、２つの直角プリズ
ム２０５ａ，２０５ｂで偏光分離素子（例えば偏光分離
膜）２０４を挟持した構成の第２の色分離手段（偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ））２０３からなり、第１の色
分離手段２００を照明光が透過する方向に、第２の色分
離手段（偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ））２０３を配
置した構成である。また、色分離素子を構成している第
２の色分離手段（偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ））２
０３の直交する２つの側面には、赤色（Ｒ）用と、青色
（Ｂ）用のライトバルブ（例えば反射型の偏光制御素
子、反射型液晶パネル等）２１２，２１３が配置されて
いる。さらに、第１の色分離手段２００の色分離機能素
子（例えば、ダイクロイック分離膜）２０１により反射
する方向には、２つの直角プリズム２１１ａ，２１１ｂ
で第２の偏光分離素子（例えば偏光分離膜）２１０を挟
持した構成の第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２
０９が配置され、その第２の偏光ビームスプリッタ（Ｐ
ＢＳ）２０９の、照明光が透過する方向の側面には、緑
色（Ｇ）用のライトバルブ（例えば反射型の偏光制御素
子、反射型液晶パネル等）２１４が配置されている。ま
た、赤色（Ｒ）用と、青色（Ｂ）用のライトバルブ２１
２，２１３からの反射光は、第２の色分離手段（偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ））２０３の偏光分離素子２０
４で合成されマゼンタ（Ｍ）光となるが、このマゼンタ
（Ｍ）光の出射方向と、緑色（Ｇ）用のライトバルブ２
１４で反射され第２の偏光分離素子２１０で反射されて
照明光と分離された緑色（Ｇ）光の出射方向とが交叉す
る位置には、２つの直角プリズム２１７ａ，２１７ｂで
色合成素子（例えばダイクロイック膜）２１６を挟持し
た構成のダイクロイックプリズム２１５が配置されてお
り、そのダイクロイックプリズム２１５のダイクロイッ
ク膜２１６でマゼンタ光（Ｒ，Ｂの合成光）とＧ光とが
合成されてカラー映像光が出射される。

【００７０】尚、図１４に示す構成の作像光学エンジン
においては、色分離素子を構成する色分離機能素子２０
１及び波長選択性リターダ２０２と、偏光分離素子２０
４と、第２の偏光分離素子２１０、及び色合成素子（ダ
イクロイック膜）２１６は、クロス状に配置されてい
る。すなわち、それらの素子を含む平面が互いにクロス
するように配置されているので、作像光学エンジンをコ
ンパクトに構成することができる（請求項１２）。ま
た、投影装置を構成する場合には、図１４に示す作像光
学エンジンの照明光入射側には照明光学系（図示を省略
する）が配設され、ダイクロイックプリズム２１５で合
成されたカラー映像光の出射方向には、投射レンズ２１
８が配置される（請求項１７）。

【００７１】次に図１４に示す構成の作像光学エンジン
の動作を説明する。図１４において、第１の色分離手段
２００への入射光線は、例えば図示しない照明光学系か
らの白色照明光の実質的に直線偏光（例えば偏光分離素
子２０４に対してＰ偏光）とすると、このＰ偏光の白色
光は、初めに、色分離機能素子（例えば、ダイクロイッ
ク分離膜）２０１にほぼ４５度の角度で入射させて、色
分離機能素子２０１で緑色光（Ｇｐ）の光路を９０度折
り曲げて反射光として分離する。一方、色分離機能素子
２０１を透過したＰ偏光のマゼンタ（Ｍ）光は波長選択
性リターダ（Ｒ／Ｃ素子）２０２を通過し、マゼンタ
（Ｍ）光中の赤色光成分のみＳ偏光に変わり、Ｓ偏光の
赤色光（Ｒｓ）成分とＰ偏光の青色光（Ｂｐ）成分を持
つマゼンタ（Ｍ）光として第２の色分離手段である偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０３に入射し、Ｓ偏光の
赤色光（Ｒｓ）は偏光分離素子２０４で反射され、Ｐ偏
光の青色光（Ｂｐ）は偏光分離素子２０４を透過し、Ｓ
偏光の赤色光（Ｒｓ）と、Ｐ偏光の青色光（Ｂｐ）の２
色に分離される。

【００７２】上記のようにして白色照明光が赤色
（Ｒ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）の３色に分離される
と、赤色用、青色用のライトバルブ２１２，２１３で反
射したそれぞれの色の画像は、第２の色分離手段（偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ））２０３の偏光分離素子２
０４によって色合成されると同時に照明光と分離され、
Ｍ（マゼンタ）光の画像（ＲｐとＢｓの合成光）となっ
てダイクロイックプリズム２１５へ向かう。一方、緑色
用のライトバルブ２１４で反射した緑色の映像光（Ｇ
ｓ）は、第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０９
の偏光分離素子２１０により照明光と光路分離されてダ
イクロイックプリズム２１５に向かい、色合成素子（ダ
イクロイック膜）２１６でＭ光画像と合成される。この
合成された映像光は、赤色成分（Ｒｐ）のみＰ偏光で、
青色成分（Ｂｓ）と緑色成分（Ｇｓ）はＳ偏光である。

【００７３】（実施例１４）次に請求項１４，１５，１
７に係る発明の実施例を説明する。図１５は請求項１
４，１５，１７に係る発明の一実施例を示す投影装置の
作像光学エンジンの概略構成図である。この作像光学エ
ンジンの基本的な構成は図１４と同様であり、同符合を
付したものは同じ構成部材であり、動作、作用も同じで
ある。図１５に示す構成の作像光学エンジンでは、図１
４の構成に加えて、カラー映像光の出射光路上に第２の
波長選択性リターダ２１９を配置して偏光方向を揃えた
ものである。この場合、第２の波長選択性リターダ２１
９が赤色のみ偏光方向を変換する素子であれば、カラー
映像光の赤色成分もＳ偏光に変換され、カラー映像光は
偏光方向を揃えることができる。この第２の波長選択性
リターダ２１９はカラー映像光の出射光路上に取り外し
可能に配置されており、必要ないときには取り外すこと
ができる。

【００７４】尚、図１５に示す構成の作像光学エンジン
では、第２の波長選択性リターダ２１９の後に偏光子２
２０を配置しているが、カラー映像光の赤、青、緑の各
色の偏光方向をＳ偏光に揃えた場合には、偏光子２２０
としてＳ偏光を透過する偏光子を配置すると、数々の光
学素子を通過してくる間に旋回して、Ｐ偏光成分が現れ
ても、そのＰ偏光成分は偏光子２２０でカットでき、コ
ントラストの低下を抑えることが可能となる。また、図
示しないが、作像光学エンジンの色分離素子の照明光の
入口側に偏光子を配置した構成としてもよく、照明光学
系側の入口に偏光子を配置した構成にすることより、入
射する直線偏光の偏光成分を向上させることができるの
で、色分離の色純度が高くなる（請求項１６）。

【００７５】さらにまた、作像光学エンジンの照明光入
口側またはカラー映像光の出射光路上に偏光子を配置す
る場合には、これらの偏光子は取り外し可能に構成する
とよい。例えば、図１５に示す構成の作像光学エンジン
のカラー映像光の出射光路の偏光子２２０を取り外し可
能なようにして投影装置を構成すれば、必要に応じて、
コントラスト優先のときは配置し、明るさ優先の時は取
り外して使用すればよい。また、投射レンズ２１８のバ
ックフォーカスを合わせるために、取り外しの際にはダ
ミーの平行平板等を変わりに挿入すればよい。

【００７６】尚、偏光子とダミー平行平板を切り替える
ようにする場合の構成としては、実施例５で説明した図
１０に示す構成等を用いることができる。具体的には、
図１０と同様に、偏光子とダミー平行平板等が一体とな
った部材を設け、この部材を、使用するユーザの希望に
よって、手動あるいは駆動装置等によりスライド移動し
て偏光子とダミー平行平板等を切り替えることができる
ような構成や機構を採用すれば良い。また、スライド機
構に限らず、回転して切り替えたり、あるいは、偏光子
やダミー平行平板をそれぞれホルダー等の保持部材に固
定し、投影装置の外から保持部材ごと完全に取り外し、
あるいは取り替え可能なようにしておいても良い。

【００７７】（実施例１５）次に請求項１１，１２，１
７に係る発明の別の実施例を説明する。図１６は請求項
１１，１２，１７に係る発明の別の実施例を示す投影装
置の作像光学エンジンの概略構成図である。この作像光
学エンジンは、実施例１０の図１２に示した構成と同様
の色分離素子を用いたものであり、この色分離素子は、
例えば緑色光（Ｇｐ）の光路を９０度折り曲げて反射光
としマゼンタ光は透過する色分離機能素子（例えば、ダ
イクロイック分離膜）２０１と、赤色（Ｒ）の波長帯域
光の偏光方向を９０度回転し、赤の補色であるシアン色
の偏光は変えない素子（Ｒ／Ｃ素子）である波長選択性
リターダ２０２を平行対峙させている構成の素子を、さ
らに２つの直角プリズム２０７ａ，２０７ｂで挟み込
み、プリズム状の第１の色分離手段２０６としたもので
ある。尚、プリズム状の第１の色分離手段２０６とした
以外の構成は、実施例１３で説明した図１４の作像光学
エンジンの構成と同じであり、動作、作用も同じである
ので、ここでは説明を省略する。

【００７８】（実施例１６）次に請求項１４，１５，１
７に係る発明の別の実施例を説明する。図１７は請求項
１４，１５，１７に係る発明の別の実施例を示す投影装
置の作像光学エンジンの概略構成図である。この作像光
学エンジンの基本的な構成は図１６と同様であり、同符
合を付したものは同じ構成部材であり、動作も同じであ
る。図１７に示す構成の作像光学エンジンでは、図１６
の構成に加えて、カラー映像光の出射光路上に、第２の
波長選択性リターダ２１９を取り外し可能に配置して偏
光方向を揃える構成とし、さらに第２の波長選択性リタ
ーダ２１９の後に偏光子２２０を取り外し可能に配置し
たものである。この第２の波長選択性リターダ２１９や
偏光子２２０の動作、作用は実施例１４で説明した通り
である。また、偏光子とダミー平行平板を切り替えるよ
うにする場合の構成、動作、作用も実施例１４で説明し
た通りである。

【００７９】（実施例１７）次に請求項１３，１７に係
る発明の実施例を説明する。図１８は請求項１３，１７
に係る発明の一実施例を示す投影装置の作像光学エンジ
ンの概略構成図である。この作像光学エンジンは、実施
例１３で説明した構成（請求項１１，１２の構成）の作
像光学エンジンにおいて、色分離素子を構成する色分離
機能素子２０１及び波長選択性リターダ２０２と、偏光
分離素子２０４と、第２の偏光分離素子２１０、及び色
合成素子（ダイクロイック膜）２１６を、それぞれ４つ
の直角プリズム２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１
ｄの互いに直交する斜面に形成すると共に、上記４つの
直角プリズム２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄ
の互いに直交する斜面を合わせてブロック状に一体化し
た構成としたものである。この構成の場合、クロス状に
配置された各素子を４つの直角プリズム２２１ａ，２２
１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄで保持できるので、図１４〜
１７の構成に比べてプリズムの数を減らすことができ、
製造コストを低減することができる。尚、色分離機能素
子（ダイクロイック分離膜）２０１と波長選択性リター
ダ２０２、偏光分離素子（偏光分離膜）２０４、第２の
偏光分離素子（偏光分離膜）２１０、色合成素子（ダイ
クロイック膜）２１６、及び各色のライトバルブ２１
２，２１３，２１４の構成、動作及び作用は実施例１３
と同様であるので、ここでは説明を省略する。

【００８０】（実施例１８）次に請求項１３，１４，１
５，１７に係る発明の実施例を説明する。図１９は請求
項１３，１４，１５，１７に係る発明の実施例を示す投
影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。この作
像光学エンジンの基本的な構成は図１８と同様であり、
同符合を付したものは同じ構成部材であり、動作も同じ
である。図１９に示す構成の作像光学エンジンでは、図
１８の構成に加えて、カラー映像光の出射光路上に、第
２の波長選択性リターダ２１９を取り外し可能に配置し
て偏光方向を揃える構成とし、さらに第２の波長選択性
リターダ２１９の後に偏光子２２０を取り外し可能に配
置したものである。この第２の波長選択性リターダ２１
９や偏光子２２０の動作、作用は実施例１４で説明した
通りである。また、偏光子とダミー平行平板を切り替え
るようにする場合の構成、動作、作用も実施例１４で説
明した通りである。

【００８１】以上、請求項６，１１〜１６に係る作像光
学エンジンの実施例を説明したが、以上の構成では、主
に、色分離機能素子２０１に緑反射のダイクロイック分
離膜を用い、波長選択性リターダ２０２にＲ／Ｃ素子を
用いた例で説明したが、実施例１０でも述べたように、
カラー分離するためには様々な色分離機能素子と、波長
選択性リターダを組み合わせて用いることは自明であ
る。

【００８２】［実施形態３］次に以上説明してきた作像
光学エンジンを投影装置に適用した実施例についてより
詳細に説明する。作像光学エンジンの構成は図４〜９、
図１４〜１９のうちのいずれかの構成であり、投影装置
は、この作像光学エンジンの照明光入口側に照明光学系
を配設し、カラー映像光の出射側に投射レンズ１１９ま
たは２１８を配置した構成であるが、図４〜９、図１４
〜１９では照明光学系の図示は省略している。

【００８３】照明光学系は、光源と、光源からの光束を
均一な略平行光とする照明用集光素子（照明レンズ）な
どからなるが、光源としては、ハロゲンランプ、キセノ
ンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプな
どが用いられる。また、効率よく照度を得られるよう
に、光源からの発散光をリフレクターで反射集光させる
ようにしてもよい。

【００８４】照明光として一方向の直線偏光を得るため
には、従来からある偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）ア
レイと波長板を組み合わせた偏光変換器などを用いても
よい。さらに、偏光度を向上させ、コントラスト性能を
確保したい場合は、照明光学系の偏光変換器の後に、直
線偏光子を挿入したり、また偏光ビームスプリッタ（Ｐ
ＢＳ）を用いて偏光度を向上させると効果的である。こ
こで、直線偏光子を用いた場合は、光吸収のために発熱
し、性能を低下させる場合があるが、ＰＢＳを用いた場
合は、不要な偏光成分を反射あるいは透過するため、光
吸収による発熱を極力抑えることが可能となるので特に
効果的である。具体的には、ＵＳＰ６２３４６３４号記
載のWire-Grid Polarizer（グリット偏光子）といわれ
るプレートタイプのＰＢＳを用いてもよい。もちろん、
このような偏光子は、照明レンズ側のみならず、投射レ
ンズ側に配置してもよいのは自明である。また、このグ
リット偏光子は、これまでの構成要件である偏光分離素
子として用いてもよいのは自明である。

【００８５】ライトバルブ（反射型液晶パネル等）へ効
率よく照明する光学系としての照明用集光素子（照明レ
ンズ）は、インテグレータと呼ばれるフライアイレンズ
の組み合わせで、ライトバルブへ照射される照度ムラを
低減させる集光素子であったり、コンデンサーレンズと
組み合わせてライトバルブへ効率よく導く集光素子であ
ったりする。また、必要に応じてＰＢＳアレイピッチに
合わせたレンズアレイと組み合わせた構成などを採用
し、照明エリアの照度分布均一性を向上させてもよい。
また、光源として、より高出力なレーザ光源など、偏光
性の高い光源を用いることが可能である場合は、偏光変
換器は必ずしも必要ではなくなる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る色分
離素子では、異なる特定波長領域の偏光方向を変換する
波長選択性リターダを用い、２つの波長選択性リターダ
で偏光分離素子を挟持した構成、あるいは特定の色の光
のみを反射または透過する色分離機能素子と前記波長選
択性リターダを平行に対峙して配置した構成の第１の色
分離手段と、偏光分離素子で構成した第２の色分離手段
を備え、実質的に直線偏光の光を、上記第１の色分離手
段にほぼ４５度の角度で入射させて透過光と反射光の２
色に分離し、分離光のいずれか一方を、上記第２の色分
離手段により、透過光と反射光の２色に分離することに
より、３色分離することを特徴とし、偏光分離素子を用
いた色分離を行なっているため、偏光度の高い色分離が
可能となる。そして、この色分離素子を偏光を制御する
ライトバルブ（液晶パネルなど）を用いた作像光学エン
ジンに適用することにより、コントラストの高いカラー
画像（カラー映像光）を得ることができる。また、本発
明に係る作像光学エンジンでは、波長選択性リターダ
が、各ライトバルブからの各色の映像光をカラー画像合
成するまでの光路中に介在しないため、各色の結像光の
光路長を合わせることが容易になり、投影装置に適用し
た場合に、投影画像の品質を高レベルにできる。また、
４５度傾斜した波長選択性リターダも結像光学系に介在
しないため、投影画像の品質劣化を防ぐことが可能とな
り、投射レンズの設計の負担を軽減することも可能とな
る。

【００８７】従って本発明によれば、波長選択性リター
ダと偏光分離素子または色分離機能素子を用いた第１の
色分離手段と、偏光分離素子を用いた第２の色分離手段
の組み合わせにより、偏光状態が揃った色分離を行える
色分離素子を実現することができ、さらには、その色分
離素子を用いて、結像光学系に波長選択性リターダを挿
入することなく、光路長を各色合わせた作像光学エンジ
ンを実現することができ、その作像光学エンジンを用い
た高画質な投影装置を実現することができる。また、表
示カラー画像の明暗のコントラストを有効に向上させ、
より、高品質な作像光学エンジン、並びに、投影装置を
実現することができ、さらには、ユーザの用途に応じ
て、明るさを優先する場合にも対応可能なように調整可
能な投影装置を実現することができる。また、ライトバ
ルブで形成した画像を投影する光路中に、傾斜させた波
長選択性リターダを配置させない光学系を実現すること
により、カラー合成画像の品質劣化を防止した構成の投
影装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の一実施例を示す色分
離素子の概略構成図である。

【図２】本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す色
分離素子の概略構成図である。

【図３】本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す色
分離素子の概略構成図である。

【図４】本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す投
影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図５】本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す投
影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図６】本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す投
影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図７】本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す投
影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図８】本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す投
影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図９】本発明の第１の実施形態の別の実施例を示す投
影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図１０】図５，７または９に示す投影装置の作像光学
エンジンの出射光路上に配置される偏光子をダミー平行
平板と切り替え可能とした構成の説明図である。

【図１１】本発明の第２の実施形態の一実施例を示す色
分離素子の概略構成図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す
色分離素子の概略構成図である。

【図１３】本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す
色分離素子の概略構成図である。

【図１４】本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す
投影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図１５】本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す
投影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図１６】本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す
投影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図１７】本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す
投影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図１８】本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す
投影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図１９】本発明の第２の実施形態の別の実施例を示す
投影装置の作像光学エンジンの概略構成図である。

【図２０】従来技術の一例を示す３板式液晶プロジェク
タの投射ユニットの概略構成図である。

【図２１】従来技術の別の例を示す液晶プロジェクタ装
置の投射ユニットの概略構成図である。

【符号の説明】

１００：第１の色分離手段（第１の偏光ビームスプリッ
タ） １０１：第１の偏光分離素子 １０２：第１の波長選択性リターダ １０３：第２の波長選択性リターダ １０４：第２の色分離手段（第２の偏光ビームスプリッ
タ） １０５：第２の偏光分離素子 １０８：プリズム状の第１の偏光ビームスプリッタ １０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ：光学プリズム（直角プ
リズム） １１０：第３の偏光ビームスプリッタ １１１：第３の偏光分離素子 １１３：第１のライトバルブ １１４：第２のライトバルブ １１５：第３のライトバルブ １１６：ダイクロイックプリズム １１７：色合成素子（ダイクロイック膜） １１９：投射レンズ １２０：第３の波長選択性リターダ １２１：偏光子 １２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ：直角プリズ
ム １２３：ダミー平行平板 ２００：第１の色分離手段 ２０１：色分離機能素子 ２０２：波長選択性リターダ ２０３：第２の色分離手段（偏光ビームスプリッタ） ２０４：偏光分離素子 ２０６：プリズム状の第１の色分離手段 ２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ：光学プリズム（直角プ
リズム） ２０９：第２の偏光ビームスプリッタ ２１０：第２の偏光分離素子 ２１２：第１のライトバルブ ２１３：第２のライトバルブ ２１４：第３のライトバルブ ２１５：ダイクロイックプリズム ２１６：色合成素子（ダイクロイック膜） ２１８：投射レンズ ２１９：第２の波長選択性リターダ ２２０：偏光子 ２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄ：直角プリズ
ム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２５ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２５ 1/13357 1/13357 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ 21/14 21/14 Ｚ 33/12 33/12 Ｆターム(参考） 2H042 CA08 CA09 CA10 CA14 CA17 2H049 BA05 BA43 BB03 BC22 2H088 EA14 EA15 EA16 HA20 HA24 MA01 MA05 2H091 FA10X FA14X FA26X FA41Z LA15 LA16 LA20

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異なる特定波長領域の偏光方向を変換する
   波長選択性リターダを用い、２つの波長選択性リターダ
   で偏光分離素子を挟持した構成、あるいは特定の色の光
   のみを反射または透過する色分離機能素子と前記波長選
   択性リターダを平行に対峙して配置した構成の第１の色
   分離手段と、偏光分離素子で構成した第２の色分離手段
   を備え、実質的に直線偏光の光を、上記第１の色分離手
   段にほぼ４５度の角度で入射させて透過光と反射光の２
   色に分離し、分離光のいずれか一方を、上記第２の色分
   離手段により、透過光と反射光の２色に分離することに
   より、３色分離することを特徴とする色分離素子。
2. 【請求項２】請求項１記載の色分離素子において、 上記第１の色分離手段は、第１の偏光分離素子と、異な
   る特定波長領域の偏光方向を変換する第１の波長選択性
   リターダ及び第２の波長選択性リターダを有し、第１の
   波長選択性リターダと第２の波長選択性リターダとで第
   １の偏光分離素子を挟持した構成であり、上記第２の色
   分離手段は、第２の偏光分離素子で構成され、実質的に
   直線偏光の光を、上記第１の波長選択性リターダにほぼ
   ４５度の角度で入射させ、該第１の波長選択性リターダ
   を通過させることにより、偏光方向が変わった波長帯域
   光と変わらない波長帯域光を、上記第１の偏光分離素子
   により反射光と透過光に分離し、その反射光は再び上記
   第１の波長選択性リターダを通過させて透過光と分離
   し、一方、上記第１の偏光分離素子を透過した透過光は
   平行対峙した上記第２の波長選択性リターダを通過せし
   め、該第２の波長選択性リターダにより、偏光方向が変
   わった波長帯域光と変わらない波長帯域光の２色を、上
   記第２の偏光分離素子により、さらに反射光と透過光に
   分離することにより、３色分離することを特徴とする色
   分離素子。
3. 【請求項３】請求項２記載の色分離素子において、 光学プリズム上の斜面に第１の波長選択性リターダを密
   着配置し、該第１の波長選択性リターダ上にさらに第１
   の偏光分離素子を積層した第１の複合光学素子と、互い
   に直交する直角プリズムの２つの斜面のいずれか一方に
   第２の偏光分離素子を密着配置し、他方に第２の波長選
   択性リターダを密着配置させた第２の複合光学素子とで
   構成され、上記第１の複合光学素子と第２の複合光学素
   子は、第１の複合光学素子を構成している第１の偏光分
   離素子と、第２の複合光学素子を構成している第２の波
   長選択性リターダとが密着されるように、光学的に一体
   としたことを特徴とする色分離素子。
4. 【請求項４】請求項１記載の色分離素子において、 上記第１の色分離手段は、特定の色の光のみを反射また
   は透過する色分離機能素子と、異なる特定波長領域の偏
   光方向を変換する波長選択性リターダとを有し、上記色
   分離機能素子と上記波長選択性リターダを平行に対峙し
   て配置した構成であり、上記第２の色分離手段は、偏光
   分離素子で構成され、実質的に直線偏光の光を、上記色
   分離機能素子にほぼ４５度の角度で入射させて、透過光
   と反射光の２色に分離し、分離光のいずれか一方を、上
   記波長選択性リターダを通過させることによって、偏光
   方向が変わった波長帯域光と変わらない波長帯域光の２
   色を、上記偏光分離素子により、さらに反射光と透過光
   に分離することにより、３色分離することを特徴とする
   色分離素子。
5. 【請求項５】請求項４記載の色分離素子において、 上記波長選択性リターダは第１の光学プリズム上の第１
   の斜面に配置し、上記偏光分離素子は上記第１の光学プ
   リズムの第２の斜面に配置し、上記色分離機能素子は第
   ２の光学ブリズムの斜面に配置し、上記色分離機能素子
   と上記波長選択性リターダを平行対峙するように上記第
   １、第２の光学プリズムを配置したことを特徴とする色
   分離素子。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一つに記載の色
   分離素子を備え、実質上直線偏光である照明光を上記色
   分離素子によりカラーの３原色に分離すると共に、その
   分離された３原色に対応した３つのライトバルブと、各
   色ごとに形成された画像を合成する色合成素子とを備え
   たことを特徴とする作像光学エンジン。
7. 【請求項７】請求項６記載の作像光学エンジンにおい
   て、 上記ライトバルブは偏光制御型の反射型ライトバルブで
   あり、上記色分離素子の第１の色分離手段は、第１の偏
   光分離素子と、異なる特定波長領域の偏光方向を変換す
   る第１の波長選択性リターダ及び第２の波長選択性リタ
   ーダを有し、第１の波長選択性リターダと第２の波長選
   択性リターダとで第１の偏光分離素子を挟持した構成で
   あり、上記色分離素子の第２の色分離手段は第２の偏光
   分離素子で構成され、上記色分離素子の第２の色分離手
   段を構成している第２の偏光分離素子により２色に分離
   されたそれぞれの照明光を、第１及び第２のライトバル
   ブに照明し、それぞれの反射映像光を、上記第２の偏光
   分離素子によって合成すると共に照明光と分離させて映
   像光を生成し、一方、上記色分離素子の第１の色分離手
   段を構成している第１の波長選択性リターダを透過し、
   第１の偏光分離素子で反射し、再び第１の波長選択性リ
   ターダを通過してきた第３番目の色の照明光は、第３の
   偏光分離素子を介して第３のライトバルブに照明し、そ
   の反射映像光を、上記第３の偏光分離素子を用いて照明
   光と分離して別の色の映像光を生成し、上記２つの映像
   光を色合成素子により合成してカラー映像光を生成する
   ことを特徴とする作像光学エンジン。
8. 【請求項８】請求項７記載の作像光学エンジンにおい
   て、 上記色分離素子を構成する第１、第２の波長選択性リタ
   ーダで挟持された第１の偏光分離素子と、第２の偏光分
   離素子と、上記第３の偏光分離素子、及び上記色合成素
   子を、クロス状に配置したことを特徴とする作像光学エ
   ンジン。
9. 【請求項９】請求項８記載の作像光学エンジンにおい
   て、 上記色分離素子を構成する第１、第２の波長選択性リタ
   ーダで挟持された第１の偏光分離素子と、第２の偏光分
   離素子と、上記第３の偏光分離素子、及び上記色合成素
   子を、それぞれ４つの直角プリズムの互いに直交する斜
   面に形成すると共に、上記４つの直角プリズムの互いに
   直交する斜面を合わせてブロック状に一体化したことを
   特徴とする作像光学エンジン。
10. 【請求項１０】請求項７または８または９記載の作像光
    学エンジンにおいて、 カラー映像光の出射光路上に、第３の波長選択性リター
    ダを配置して偏光方向を揃えたことを特徴とする作像光
    学エンジン。
11. 【請求項１１】請求項６記載の作像光学エンジンにおい
    て、 上記ライトバルブは偏光制御型の反射型ライトバルブで
    あり、上記色分離素子の第１の色分離手段は、特定の色
    の光のみを反射または透過する色分離機能素子と、異な
    る特定波長領域の偏光方向を変換する波長選択性リター
    ダとを有し、上記色分離機能素子と上記波長選択性リタ
    ーダを平行に対峙して配置した構成であり、上記色分離
    素子の第２の色分離手段は、偏光分離素子で構成され、
    上記色分離素子の第２の色分離手段を構成している偏光
    分離素子により２色に分離されたそれぞれの照明光を、
    第１及び第２のライトバルブに照明し、それぞれの反射
    映像光を、上記偏光分離素子によって合成すると共に照
    明光と分離させて映像光を生成し、一方、上記色分離素
    子の第１の色分離手段を構成している色分離機能素子に
    より分離された第３番目の色の照明光は、第２の偏光分
    離素子を介して第３のライトバルブに照明し、その反射
    映像光を、上記第２の偏光分離素子を用いて照明光と分
    離して別の色の映像光を生成し、上記２つの映像光を色
    合成素子により合成してカラー映像光を生成することを
    特徴とする作像光学エンジン。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の作像光学エンジンにお
    いて、 上記色分離素子を構成する色分離機能素子及び波長選択
    性リターダと、偏光分離素子と、上記第２の偏光分離素
    子、及び上記色合成素子は、クロス状に配置したことを
    特徴とする作像光学エンジン。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の作像光学エンジンにお
    いて、 上記色分離素子を構成する色分離機能素子及び波長選択
    性リターダと、偏光分離素子と、上記第２の偏光分離素
    子、及び上記色合成素子を、それぞれ４つの直角プリズ
    ムの互いに直交する斜面に形成すると共に、上記４つの
    直角プリズムの互いに直交する斜面を合わせてブロック
    状に一体化したことを特徴とする作像光学エンジン。
14. 【請求項１４】請求項１１，１２，または１３記載の作
    像光学エンジンにおいて、 カラー映像光の出射光路上に、第２の波長選択性リター
    ダを配置して偏光方向を揃えたことを特徴とする作像光
    学エンジン。
15. 【請求項１５】請求項１０または１４記載の作像光学エ
    ンジンにおいて、 カラー画像出射光路の最終面に、偏光子を取り外し可能
    に配置したことを特徴とする作像光学エンジン。
16. 【請求項１６】請求項６〜１５のいずれか一つに記載の
    作像光学エンジンにおいて、 照明光入口側に、偏光子を取り外し可能に配置したこと
    を特徴とする作像光学エンジン。
17. 【請求項１７】請求項６〜１６のいずれか一つに記載の
    作像光学エンジンと、投射レンズとで構成したことを特
    徴とする投影装置。