WO2020179232A1

WO2020179232A1 - 光学素子及び投射型表示装置

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Publication number: WO2020179232A1
Application number: PCT/JP2020/001016
Authority: WO
Inventors: 翔吾久保田
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-09-10
Also published as: CN113544574A; JP7447890B2; JPWO2020179232A1; US20220050367A1; KR20210134328A

Abstract

本開示の投射型表示装置は、第１偏光ビームスプリッター（１０）、位相差板（５０）及び第１変更手段（６３）を備えた光学素子、並びに、第１反射型空間光変調器（４０Ｇ）を備えており、光源から出射され、第１反射型空間光変調器（４０Ｇ）を経由して第１偏光ビームスプリッター（１０）に入射した第１の波長帯を有する第１の光は、第１偏光ビームスプリッター（１０）から出射され、位相差板（５０）を通過し、投射光学系へと向かい、投射光学系から戻ってきた第１の光の戻り光は、位相差板（５０）を通過し、第１偏光ビームスプリッター（１０）に入射し、第１偏光ビームスプリッター（１０）から出射され、第１変更手段（６３）に衝突し、第１変更手段によって光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される。

Description

光学素子及び投射型表示装置

　本開示は、光学素子、及び、係る光学素子を有する投射型表示装置、具体的には、プロジェクタに関する。

　透過型液晶パネルに比べ高開口率、高精細といった利点を有する反射型液晶パネルによって光源から射出された光束を変調し、変調後の光束を投射光学系を介して投射面上に拡大投射する３板式のプロジェクタが、例えば、特開２０１１－１５４３８１号公報から周知である。この３板式のプロジェクタ（投射型画像表示装置）は、
　（Ａ）第１波長領域の光に対応する第１反射型液晶表示素子、
　（Ｂ）第１波長領域とは異なる第２波長領域の光に対応する第２反射型液晶表示素子、
　（Ｃ）第１、第２波長領域とは異なる緑の波長領域の光に対応する第３反射型液晶表示素子、
　（Ｄ）第１、第２、第３反射型液晶表示素子からの光を投射する投射光学系、
　（Ｅ）光源からの第１波長領域の光の内、第１偏光方向の光を第１反射型液晶表示素子に導き、第１反射型液晶表示素子で反射した光の内、第１偏光方向と直交する第２偏光方向の光を投射光学系に導くと共に、光源からの第２波長領域の光の内、第２偏光方向の光を第２反射型液晶表示素子に導き、第２反射型液晶表示素子で反射した光の内、第１偏光方向の光を投射光学系に導く第１偏光ビームスプリッタ、並びに、
　（Ｆ）光源からの緑の波長領域の光の内、第１偏光方向の光を第３反射型液晶表示素子に導き、第３反射型液晶表示素子で反射した光の内、第２偏光方向の光を投射光学系に導く第２偏光ビームスプリッタ、
を有しており、
　（Ｇ）第１偏光ビームスプリッタと投射光学系との間に、第１偏光ビームスプリッタ側から順に、
　第１波長領域の光の偏光方向を９０度回転させ、第２波長領域の光の偏光方向を回転させない波長選択性位相差板、
　第１偏光方向の光と第２偏光方向の光の内、一方を投射光学系に対して遮光し、他方を投射光学系に導く第１の偏光板、
　第１、第２及び緑の波長領域の光の内、緑の波長領域の光に関しては第１偏光方向の光も第２偏光方向の光も透過、あるいは、第１偏光方向の光も第２偏光方向の光も反射することにより、第１偏光ビームスプリッタからの出射光の光路と第２偏光ビームスプリッタからの出射光の光路とを合成し、投射光学系に導く光路合成素子、及び、
　１／４波長板、
を備えており、
　（Ｈ）第２偏光ビームスプリッタと光路合成素子との間に、第１偏光方向の光と第２偏光方向の光の内、一方を投射光学系に対して遮光し、他方を投射光学系に導く第２の偏光板、
を備えている。

　そして、この特開２０１１－１５４３８１号公報の段落番号［００２６］には、以下の記載がある。即ち、「例えば緑色光１８ｇのうち、投射レンズで反射されて戻って来た戻り光は、Ｐ偏光の偏光光の状態で色合成素子１９で反射されて偏光板１６Ａに入射し、この偏光板１６Ａで吸収される。同様に、１８ｒ、１８ｂの戻り光は、偏光板１６Ｂで吸収される。つまり投射レンズの透過（境界）面で反射した戻り光はパネル面に到達する前に吸収されてしまう。つまり、投射レンズで反射されて戻って来た戻り光は、いずれの色光に関しても再反射して再び投射レンズに戻らないまま、偏光板で吸収されてしまうため、投射レンズでの光の反射に起因するスクリーン上の画像劣化（コントラスト低下）を防ぐことができる。」

特開２０１１－１５４３８１号公報

　特開２０１１－１５４３８１号公報に開示された技術にあっては、戻り光は、いずれの色光に関しても偏光板で吸収される。従って、プロジェクタ（投射型画像表示装置）における発熱が大きいといった問題がある。

　従って、本開示の目的は、発熱を出来るだけ抑制し得る構成、構造の投射型表示装置、及び、係る投射型表示装置での使用に適した光学素子を提供することにある。

　上記の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る光学素子は、偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、変更手段を備えており、
　光源から偏光ビームスプリッターに入射した光は、偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、
　位相差板を通過した光であって、位相差板へと戻ってきた戻り光は、位相差板を通過し、偏光ビームスプリッターに入射し、偏光ビームスプリッターから出射され、変更手段に衝突し、変更手段によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される。

　上記の目的を達成するための本開示の投射型表示装置は、
　第１偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、第１変更手段を備えた光学素子、並びに、
　第１反射型空間光変調器、
を備えており、
　光源から出射され、第１反射型空間光変調器を経由して第１偏光ビームスプリッターに入射した第１の波長帯を有する第１の光は、第１偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、投射光学系へと向かい、
　投射光学系から戻ってきた第１の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、第１偏光ビームスプリッターから出射され、第１変更手段に衝突し、第１変更手段によって光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される。

　上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る光学素子は、偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、変更手段を備えており、
　光源から偏光ビームスプリッターに入射した光は、偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、
　位相差板を通過した光であって、位相差板へと戻ってきた戻り光は、位相差板を通過し、偏光ビームスプリッターに入射し、偏光ビームスプリッターから出射され、吸熱部材によって吸収される。

図１Ａ及び図１Ｂは、実施例１の光学素子及び実施例１の光学素子の変形例－１の概念図である。図２Ａ及び図２Ｂは、実施例１の光学素子の変形例－２及び変形例－３の概念図である。図３Ａ及び図３Ｂは、実施例１の光学素子の変形例－４及び変形例－５の概念図である。図４は、実施例２の光学素子の概念図である。図５は、実施例２の光学素子の概念図である。図６Ａ及び図６Ｂは、実施例３の光学素子の概念図である。図７は、実施例４の投射型表示装置の概念図である。図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ、実施例４の投射型表示装置、及び、実施例４の投射型表示装置の変形例－６の一部を拡大した概念図である。図９は、実施例４の投射型表示装置の変形例－１の概念図である。図１０は、実施例４の投射型表示装置の変形例－２の概念図である。図１１は、実施例４の投射型表示装置の変形例－３の概念図である。図１２は、実施例４の投射型表示装置の変形例－４の概念図である。図１３は、実施例４の投射型表示装置の変形例－５の概念図である。図１４は、実施例５の投射型表示装置（実施例４の変形例－４の変形）の概念図である。図１５は、実施例５の投射型表示装置（実施例４の変形例－４の変形）の概念図である。図１６は、実施例５の投射型表示装置の更に別の変形例の概念図である。図１７は、実施例４の投射型表示装置の変形例－７の概念図である。

　以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の第１の態様～第２の態様に係る光学素子、本開示の投射型表示装置、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様に係る光学素子）
３．実施例２（実施例１の光学素子の変形、本開示の投射型表示装置、第１構成の投射型表示装置）
４．実施例３（実施例２の投射型表示装置の変形、第２構成の投射型表示装置）
５．実施例４（実施例２の投射型表示装置の別の変形、第３構成の投射型表示装置）
６．実施例５（実施例４の投射型表示装置の変形）
７．その他

〈本開示の第１の態様～第２の態様に係る光学素子、本開示の投射型表示装置、全般に関する説明〉
　本開示の第１の態様～第２の態様に係る光学素子、あるいは、本開示の投射型表示装置を構成する光学素子において、特段の断りの無い限り、偏光ビームスプリッター、第１偏光ビームスプリッター、第２偏光ビームスプリッター、第３偏光ビームスプリッターは偏光分離面を有しており、光、第１の光、第２の光あるいは第３の光において、Ｐ偏光の光は偏光分離面を通過し、Ｓ偏光の光は偏光分離面において反射される。

　本開示の投射型表示装置にあっては、
　第２反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が第１の光と同じ方向から第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　第１偏光ビームスプリッターに入射した第２の光は、第１の光とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第１偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第１偏光ビームスプリッターから再出射され、位相差板へと向かう構成とすることができる。ここで、係る構成の投射型表示装置を、便宜上、『第１構成の投射型表示装置』と呼ぶ場合がある。

　第１構成の投射型表示装置において、第１偏光ビームスプリッターに入射する第１の光と第２の光の偏光状態を異ならせるために、第１の光及び第２の光が第１偏光ビームスプリッターに入射する手前に、第１の光と第２の光の偏光状態を変える波長選択性位相差板を配置することが好ましい。ここで、波長選択性位相差板とは、第１の光が通過するとき、第１の光の偏光状態を第１の偏光状態（例えば、Ｓ偏光状態あるいはＰ偏光状態）とし、第２の光が通過するとき、第２の光の偏光状態を第２の偏光状態（例えば、Ｐ偏光状態あるいはＳ偏光状態）とする位相差板である。以下においても同様である。あるいは又、第１構成の投射型表示装置において、第１偏光ビームスプリッターに入射する第１の光と第２の光の偏光状態を異ならせるために、第１の光及び第２の光を照明系においてダイクロイックミラー等で分岐させ、第１の光と第２の光のうち一方の光の偏光状態を、二分の一波長板等を用いて第１の偏光状態から第２の偏光状態とし、ダイクロイックミラー等で再び合成させてもよい。

　あるいは又、本開示の投射型表示装置にあっては、
　第２反射型空間光変調器及び第２偏光ビームスプリッターを更に備えており、
　光源から第１の光は、第２偏光ビームスプリッターに入射し、第２偏光ビームスプリッターから出射され、第１反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が第１の光と同じ方向から第２偏光ビームスプリッターに入射し、第１の光とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射する構成とすることができる。ここで、係る構成の投射型表示装置を、便宜上、『第２構成の投射型表示装置』と呼ぶ場合がある。

　第２構成の投射型表示装置においても、第２偏光ビームスプリッターから再出射されたときの第１の光の偏光状態と、第１偏光ビームスプリッターに入射するときの第１の光の偏光状態とを変える第１波長選択性位相差板を配置することが好ましい。

　あるいは又、本開示の投射型表示装置にあっては、
　第２反射型空間光変調器、第２偏光ビームスプリッター及び第３偏光ビームスプリッターを更に備えており、
　光源から第１の光は、第２偏光ビームスプリッターに入射し、第２偏光ビームスプリッターから出射され、第１反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が、第３偏光ビームスプリッターに入射し、第３偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第３偏光ビームスプリッターに再入射し、及び、第１変更手段を経由して第１偏光ビームスプリッターに入射し、第１偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、投射光学系へと向かう構成とすることができる。ここで、係る構成の投射型表示装置を、便宜上、『第３構成の投射型表示装置』と呼ぶ場合がある。

　そして、第３構成の投射型表示装置にあっては、
　第３偏光ビームスプリッターに隣接して、第２反射型空間光変調器とは異なる位置に配置された第３反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から出射され、第３偏光ビームスプリッターに入射した、第３の波長帯を有する第３の光は、第３偏光ビームスプリッターから出射され、第３反射型空間光変調器において反射され、第３偏光ビームスプリッターに再入射し、第２の光と同じ方向に第３偏光ビームスプリッターから再出射され、第１変更手段に入射し、第１変更手段から第１偏光ビームスプリッター及び位相差板を通過し、投射光学系へと向かう構成とすることができる。

　上記の好ましい構成を含む第３構成の投射型表示装置において、投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターから出射する方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射される形態とすることができる。

　あるいは又、上記の好ましい構成を含む第３構成の投射型表示装置において、投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２変更手段に衝突し、第２変更手段によって第１偏光ビームスプリッターへと戻され、第２の光の戻り光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射される形態とすることができる。

　あるいは又、上記の好ましい構成を含む第３構成の投射型表示装置において、投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２変更手段に衝突し、第２変更手段によって、光の経路が変更され、又は、第２変更手段によって波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、又は、吸収される形態とすることができる。

　更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む第３構成の投射型表示装置にあっては、
　第４反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から、第４の波長帯を有する第４の光が第１の光と同じ方向から第２偏光ビームスプリッターに入射し、
　第２偏光ビームスプリッターに入射した第４の光は、第１の光とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッターから出射され、第４反射型空間光変調器において反射され、第１偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第２偏光ビームスプリッターから再出射され、位相差板へと向かう形態とすることができる。

　更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本開示の投射型表示装置において、第１偏光ビームスプリッターと位相差板との間に、第１の光に作用する二分の一波長板が備えられている形態とすることができる。

　本開示の第１の態様に係る光学素子、あるいは、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本開示の投射型表示装置を構成する光学素子（以下、これらの光学素子を総称して、『本開示の光学素子等』と呼ぶ場合がある）において、光（第１の光）の経路を変更する変更手段は、戻り光を系外（具体的には光学素子の系外であり、あるいは又、光学系の系外であり、以下においても同様）に反射する光反射部材、戻り光を系外に出射する回折格子部材（ＤＯＥ）、又は、戻り光を系外に出射するホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）から成る形態とすることができる。そして、このような形態において、
　変更手段は、戻り光を系外に反射する光反射部材から成り、
　位相差板を通過した光は投射光学系に向かい、投射光学系からの戻り光は位相差板を通過し、
　変更手段の光反射面への戻り光の入射角は、投射光学系のＦ値の媒質中のコーン角度以上である形態とすることが、戻り光を系外に確実に反射するといった観点から好ましい。

　ここで、戻り光を系外に反射する光反射部材として、例えば、傾斜したダイクロイックミラー、具体的には、楔型プリズムの斜面にダイクロイックミラーが形成された部材を例示することができる。具体的には、ダイクロイックミラーは、硝材や樹脂材料を貼り合わせた楔型プリズムの斜面に形成すればよい。あるいは、内部に傾斜したダイクロイックミラーが形成された直方体（あるいは板状）の透明の部材を挙げることができる。これらの形態にあっては、戻り光を系外に反射する光反射部材が硝材等の屈折率１を超える媒質（材料）内に埋め込まれているので、変更手段の光反射面への戻り光の入射角が小さくてもＦ値の媒質中のコーン角度以上という条件が満たせるため、バックフォーカスを短くすることができ、投射光学系を小型化することができ、装置全体を小型化することができる。変更手段の光反射面への戻り光の入射角をより小さくするためには、媒質（材料）の第１の光等の波長帯における屈折率が高いことが好ましい。あるいは又、ダイクロイックミラーは、例えば、第３反射型空間光変調器と第１偏光ビームスプリッターとの間に挿入された位相差板（リターダー）の片面に形成されており、位相差板が傾斜した状態で配置されている形態とすることもでき、これによって部品点数の削減を図ることができる。ダイクロイックミラーは誘電体多層膜から構成することができる。

　回折格子部材（ＤＯＥ）やホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）の戻り光に対する傾斜角度は、回折格子部材やホログラフィック光学素子の回折角に基づき、適宜、決定される。回折格子部材やホログラフィック光学素子は、反射型とすることができるし、透過型とすることもできる。回折格子部材やホログラフィック光学素子は、例えば、第１偏光ビームスプリッターの戻り光出射面に貼り合わせ、あるいは又、接合されていてもよいし、あるいは又、位相差板（リターダー）の片面に形成されていてもよいし、場合によっては、第２反射型空間光変調器や第３反射型空間光変調器のカバーガラスに貼り合わせ、あるいは又、接合されていてもよく、これらの構成によって、部品点数を削減できるし、反射型空間光変調器を小型化できるし、バックフォーカスが短くなるので投射光学系を小型化することができ、装置全体を小型化することができる。あるいは又、例えば、第１偏光ビームスプリッターと第３偏光ビームスプリッターとの間の隙間に機械的に保持されていてもよい。

　あるいは又、本開示の光学素子等において、戻り光の波長帯を変換する変更手段は、蛍光体材料層から成る形態とすることができる。具体的には、戻り光の波長帯を変換する変更手段として、ダウンコンバージョンあるいはアップコンバージョンの蛍光体材料層（焼結蛍光体材料層、蛍光物質を分散させた硝材層や樹脂材料層）を挙げることができ、この場合、蛍光体材料層は、りん光あるいは蛍光を発する。蛍光体材料層は、偏光ビームスプリッターの戻り光出射面に形成されていてもよいし、あるいは又、位相差板（リターダー）の片面に形成されていてもよいし、場合によっては、第２反射型空間光変調器や第３反射型空間光変調器のカバーガラスの表面に形成されていてもよく、これらの構成によって、部品点数を削減できるし、反射型空間光変調器を小型化できるし、バックフォーカスが短くなるので投射光学系を小型化することができる。あるいは又、例えば、第１偏光ビームスプリッターと第３偏光ビームスプリッターとの間の隙間に保持されていてもよい。

　あるいは又、本開示の光学素子等において、
　戻り光の偏光状態を変更する変更手段は、戻り光の入射側から、四分の一波長板及び光反射部材から構成されており、
　光反射部材は、四分の一波長板を通過した戻り光を四分の一波長板を経由して偏光ビームスプリッター（あるいは第１偏光ビームスプリッター）へと戻す形態とすることができる。尚、偏光ビームスプリッター及び第１偏光ビームスプリッターを総称して、『第１偏光ビームスプリッター等』と呼ぶ場合がある。そして、この場合、変更手段によって第１偏光ビームスプリッター等に戻された戻り光は、第１偏光ビームスプリッター等への光源からの光の入射方向であって、位相差板を通過した戻り光が第１偏光ビームスプリッター等に入射する方向とは異なる方向に、第１偏光ビームスプリッター等から出射される形態とすることができる。

　第１変更手段及び第２変更手段あるいは後述する第３変更手段の構成、構造は、以上に説明した変更手段の構成、構造と同様とすることができる。第１変更手段及び第２変更手段は、同じ構成、構造であってもよいし、異なる構成、構造であってもよい。

　以上に説明した好ましい形態を含む本開示の光学素子等において、位相差板は四分の一波長板から成る形態とすることができる。

　更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本開示の光学素子等において、光源として、高圧水銀灯、キセノンランプ、ＬＥＤ、スーパールミネッセントダイオード、半導体レーザ素子、固体レーザ、蛍光体光源を挙げることができるし、光源から出射された光が先ず入射する照明系として、フライアイ照明系あるいはロッド照明系を挙げることができる。光源から出射される光の偏光状態に関しては後述する。

　以上に説明した好ましい構成、形態を含む本開示の投射型表示装置においては、投射光学系を通過した光が通過する偏光解消部材を更に備えている形態とすることができる。また、第１反射型空間光変調器、第２反射型空間光変調器、第３反射型空間光変調器、第４反射型空間光変調器として、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ）等を挙げることができる。これらのパネルと偏光ビームスプリッターとの間には、偏光ビームスプリッターのスキューレイ及び液晶のプレチルトを補償するためのリターダーが挿入されていてもよい。

　本開示の第２の態様に係る光学素子において、吸熱部材は、金属酸化物で着色された色ガラス、染料や顔料が分散されたカラーフィルター、金属材料に微細な構造体を設けたプラズモニックカラーフィルター、又は、誘電体材料に微細な構造体を設けた誘電体カラーフィルターから成る形態とすることができる。色ガラスやカラーフィルターの場合、厚さや偏光ビームスプリッターとの屈折率差によっては非点収差が発生する虞があるため、光路に対して垂直に配置することが好ましい。プラズモニックカラーフィルターや誘電体カラーフィルターの場合、非常に薄いため、非点収差の影響を無視することができ、光路に対して傾斜して配置することで、吸熱部材自体の界面反射による、即ち、光学素子に起因した、ＡＮＳＩコントラストの低下を防ぐことができる。

　実施例１は、本開示の第１の態様に係る光学素子に関する。

　図１Ａに概念図を示す実施例１の光学素子は、偏光ビームスプリッター１０、位相差板５０、及び、変更手段６０を備えており、
　光源（図示せず）から偏光ビームスプリッター１０に入射した光は、偏光ビームスプリッター１０から出射され、位相差板５０を通過する。そして、位相差板５０を通過した光であって、位相差板５０へと戻ってきた戻り光は、位相差板５０を通過し、偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光ビームスプリッター１０から出射され、変更手段６０に衝突し、変更手段６０によって、光の経路が変更される。あるいは又、後述するように、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される。あるいは又、位相差板５０を通過した光であって、位相差板５０へと戻ってきた戻り光は、位相差板５０を通過し、偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光ビームスプリッター１０から出射され、吸熱部材によって吸収される。

　尚、以下の説明において、特段の断りの無い限り、各種偏光ビームスプリッターは偏光分離面を有しており、光（あるいは、第１の光、第２の光及び第３の光）において、Ｐ偏光の光は偏光分離面を通過し、Ｓ偏光の光は偏光分離面において反射される。また、図面においては、変更手段や位相差板、波長選択性位相差板等は、例えば、第１偏光ビームスプリッター等と離間して設けられているように図示しているが、実際には、後述するように、一体化されており、光路に垂直な面が屈折率の異なる媒質と出来るだけ接しない構造とされている。

　即ち、図示しない光源から偏光ビームスプリッター１０に入射したＳ偏光状態の光（実線で示す）は、偏光分離面（一点鎖線で示す）において反射され、偏光ビームスプリッター１０からＳ偏光状態で出射され、位相差板５０を通過し、円偏光状態となる。そして、位相差板５０を通過した光であって、位相差板５０へと戻ってきた円偏光状態の戻り光（破線で示す）は、位相差板５０を通過してＰ偏光状態となり、偏光ビームスプリッター１０に入射し、光源からの光が偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは異なる方向に偏光ビームスプリッター１０から出射され、即ち、偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面を通過し、変更手段６０に衝突し、変更手段６０によって、光の経路が変更され、系外（具体的には光学素子の系外あるいは光学系の系外であり、以下においても同様）に廃棄される。あるいは又、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄される。

　位相差板５０は四分の一波長板から成る。また、実施例１において、光の経路を変更する変更手段６０は、戻り光を系外に反射する光反射部材から成る。具体的には、傾斜したダイクロイックミラー、即ち、楔型プリズム６２の斜面にダイクロイックミラーが形成された部材を例示することができるし、あるいは、内部に傾斜したダイクロイックミラーが形成された直方体（あるいは板状）の透明の部材を挙げることができる。このような変更手段６０を設けることで、戻り光が投射光学系を経由して観察者に到達することを防止することができ、観察者によって戻り光が画像として認識される虞が無くなり、画質の低下、画像のＡＮＳＩコントラスト低下等の発生を防止することができる。そして、この場合、位相差板５０を通過した光は図示しない投射光学系に向かい、投射光学系からの戻り光は位相差板５０を通過し、変更手段６０の光反射面６１への戻り光の入射角θ_inは、投射光学系のＦ値の媒質中のコーン角度θ_cone以上であることが、戻り光を投射光学系に確実に戻さないといった観点から好ましい。ここで、媒質とは、光反射面６１が置かれている媒質を指す。コーン角度θ_coneは、反射型空間光変調器の法線と、投射光学系が媒質中の最大で取り込める光線とが成す角度、あるいは、投射光学系の開口数（ＮＡ）の媒質中の見込み角の大きさと同義である。

　あるいは又、図１Ｂに実施例１の変形例－１の概念図を示すように、変更手段６０Ａは、戻り光を系外に出射する回折格子部材、又は、戻り光を系外に出射するホログラフィック光学素子から成る形態とすることができる。

　あるいは又、図２Ａに実施例１の変形例－２の概念図を示すように、戻り光の波長帯を変換する変更手段６０Ｂは、蛍光体材料層から成る形態とすることができる。具体的には、戻り光の波長帯を変換する変更手段６０Ｂとして、ダウンコンバージョンあるいはアップコンバージョンの蛍光体材料層（焼結蛍光体材料層、蛍光物質を分散させた硝材層や樹脂材料層）を挙げることができ、この場合、蛍光体材料層は、戻り光を吸収し、りん光あるいは蛍光を発する。例えば、光を緑色光とした場合、アップコンバージョンによって青色光あるいはそれよりも短い波長を有する光が生成し、ダウンコンバージョンによって赤色光あるいはそれよりも長い波長を有する光が生成する。従って、可視光領域外のりん光あるいは蛍光が投射光学系を経由して観察者に届いたとしても、観察者は可視光領域外のりん光あるいは蛍光による画像と認識することが無いので、画質の低下、画像のＡＮＳＩコントラスト低下等の発生を防止することができる。また、蛍光体材料層が吸収したエネルギーの一部を光のエネルギーに変換して投射光学系を通じて装置の外部に排出することができるので、発熱・排熱の観点からも、蛍光体材料層から成る変更手段６０Ｂを用いることは好ましい。また、可視光領域内のりん光あるいは蛍光が発せられる場合、その波長帯が第１の光、第２の光、第３の光と重ならないような蛍光体材料層を、適宜、選択し、変更手段６０から投射面の間に配置した図示しないノッチフィルタ等のカラーフィルターでりん光あるいは蛍光を吸収又は反射すればよい。

　あるいは又、図２Ｂに実施例１の変形例－３の概念図を示すように、
　戻り光の偏光状態を変更する変更手段は、戻り光の入射側から、四分の一波長板６０Ｃ及び光反射部材６０Ｄから構成されており、
　光反射部材６０Ｄは、四分の一波長板６０Ｃを通過した戻り光を四分の一波長板６０Ｃを経由して偏光ビームスプリッター１０へと戻す。そして、この場合、変更手段６０Ｃ，６０Ｄによって偏光ビームスプリッター１０に戻された戻り光は、偏光ビームスプリッター１０への光源からの光の入射方向であって、位相差板５０を通過した戻り光が偏光ビームスプリッター１０に入射する方向とは異なる方向に、偏光ビームスプリッター１０から出射される。具体的には、偏光ビームスプリッター１０から出射されたＰ偏光状態の戻り光は、四分の一波長板６０Ｃを通過し、光反射部材６０Ｄによって反射され、四分の一波長板６０Ｃを再び通過することで、Ｓ偏光状態となる。そして、偏光ビームスプリッター１０に入射したＳ偏光状態の戻り光は、偏光分離面において反射され、偏光ビームスプリッター１０からＳ偏光状態で出射され、系外に廃棄される。

　尚、四分の一波長板６０Ｃ及び光反射部材６０Ｄから構成された変更手段と、後述する第３偏光ビームスプリッター３０との間に、更に、四分の一波長板６０Ｅを配置すれば、第３偏光ビームスプリッター３０から出射される第２の光及び第３の光に対して、四分の一波長板６０Ｃ及び四分の一波長板６０Ｅは、位相差板、具体的には、二分の一波長板として作用する。

　光源から偏光ビームスプリッター１０に入射する光の偏光状態はＳ偏光状態に限定されない。光源から偏光ビームスプリッター１０に入射する光の偏光状態がＰ偏光状態である場合には、実施例１の変形例－４を図３Ａに概念図を示すように、偏光ビームスプリッター１０に入射する前の光を、例えば、二分の一波長板５１を通過させることで、Ｓ偏光状態とすればよい。あるいは又、実施例１の変形例－５を図３Ｂに概念図を示すように、位相差板５０及び変更手段６０の配置位置を変更すればよい。即ち、光源から偏光ビームスプリッター１０に入射したＰ偏光状態の光は、偏光分離面を通過し、偏光ビームスプリッター１０からＰ偏光状態で出射され、位相差板５０を通過し、円偏光状態となる。そして、位相差板５０を通過した光であって、位相差板５０へと戻ってきた円偏光状態の戻り光は、位相差板５０を通過してＳ偏光状態となり、偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面において反射され、光源からの光が偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは異なる方向に偏光ビームスプリッター１０から出射され、変更手段６０に衝突し、変更手段６０によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄される。

　吸熱部材は、金属酸化物で着色された色ガラス、染料や顔料が分散されたカラーフィルター、金属材料に微細な構造体を設けたプラズモニックカラーフィルター、又は、誘電体材料に微細な構造体を設けた誘電体カラーフィルターから成り、具体的には、シャープカットフィルター、青色吸収フィルター、緑色吸収フィルター、波長補正フィルター、アルミニウム（Ａｌ）薄膜のホールアレイやディスクアレイ、ピラーアレイ、あるいは、Ｓｉ薄膜のホールアレイやディスクアレイ、ピラーアレイを例示することができる。また、吸熱部材は、光路に対して傾斜して配置されていることが好ましく、これによって、吸熱部材によって反射された光が偏光ビームスプリッター１０に侵入することを抑制することができる。

　実施例２は、実施例１の変形であり、また、本開示の投射型表示装置、具体的には、第１構成の投射型表示装置に関する。実施例１の投射型表示装置の概念図を図４及び図５に示す。

　図４に示すように、実施例２の投射型表示装置は、
　第１偏光ビームスプリッター１０、位相差板５０、及び、第１変更手段６３を備えた光学素子、並びに、
　第１反射型空間光変調器４０Ｇ、
を備えており、
　図示しない光源から出射され、第１反射型空間光変調器４０Ｇを経由して第１偏光ビームスプリッター１０に入射した第１の波長帯を有する第１の光（具体的には、緑色光）は、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、位相差板５０を通過し、投射光学系１００へと向かい、
　投射光学系１００から戻ってきた第１の光の戻り光は、位相差板５０を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第１変更手段６３に衝突し、第１変更手段６３によって光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、若しくは、偏光状態が変更される。

　第１変更手段６３は、第２の光（及び、後述する第３の光）に対して、何ら影響を与えない構成、構造を有する。即ち、第１変更手段６３は、第２の光（及び、後述する第３の光）を反射せず、透過し、第１の光を反射する。あるいは又、第１変更手段６３は、第２の光（及び、後述する第３の光）の一部の波長帯を反射せず、透過し、第２の光（及び後述する第３の光）の残りの波長帯及び第１の光を反射する構成、構造を有していてもよい。この場合、第１変更手段６３は、第２の光（及び、後述する第３の光）に対して、所望の色を得るための一種のトリミングフィルタとして作用する。また、第２変更手段６４は、第１の光に対して、何ら影響を与えない構成、構造を有する。即ち、第２変更手段６４は、第１の光は反射せず、通過し、第２の光（及び、後述する第３の光）を反射する。あるいは又、第２変更手段６４は、第１の光の一部の波長帯を反射せず、透過し、第１の光の残りの波長帯及び第２の光（及び後述する第３の光）を反射する構成、構造を有していてもよい。これらの場合、第２変更手段６４は、第１の光に対して、所望の色を得るための一種のトリミングフィルタとして作用する。そして、その結果、色域の拡大及び色域の制御を図ることができる。第２変更手段６４によっても、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される。第１変更手段６３と第２変更手段６４は、作用する光の波長帯が異なる点を除き、実質的に同じ構成、構造とすることができるが、異なる構成、構造とすることもできる。以上の説明は、以下の実施例においても同様である。

　実施例２の投射型表示装置において、具体的には、光源から第１偏光ビームスプリッター１０に入射したＳ偏光状態の第１の光は、偏光分離面において反射され、第１偏光ビームスプリッター１０からＳ偏光状態の状態で出射され、第２変更手段６４を通過し、第１反射型空間光変調器４０Ｇに入射する。第１の光は、画像信号に従って、画像の明部がＰ偏光状態に変調され、第１反射型空間光変調器４０Ｇから出射され、第２変更手段６４を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０に到達する。そして、第１偏光ビームスプリッター１０に入射したＰ偏光状態の第１の光は、偏光分離面を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０から出射し、四分の一波長板から成る位相差板５０を通過し、円偏光状態となる。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によって戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。位相差板５０へと戻ってきた円偏光状態の第１の光の戻り光は、位相差板５０を通過してＳ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、即ち、第１偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面において反射され、第１変更手段６３に衝突し、第１変更手段６３によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄される。こうして、投射面におけるゴースト光の発生を抑制することができる。ゴースト光が抑制されることで、投射された画像の暗部に入射する光が低減され、ＡＮＳＩコントラストの向上を図ることができる。

　また、実施例２の投射型表示装置にあっては、図５に概念図を示すように、
　第２反射型空間光変調器４０Ｒ，４０Ｂを更に備えており、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光（具体的には、赤色光及び青色光）が第１の光と同じ方向から第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、
　第１偏光ビームスプリッター１０に入射した第２の光は、第１の光とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第２反射型空間光変調器４０Ｒ，４０Ｂにおいて反射され、第１偏光ビームスプリッター１０に再入射し、第１の光と同じ方向に第１偏光ビームスプリッター１０から再出射され、位相差板５０へと向かう。

　具体的には、光源から第１偏光ビームスプリッター１０に入射したＰ偏光状態の第２の光は、偏光分離面を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０からＰ偏光状態の状態で出射され、第１変更手段６３を通過し、第２反射型空間光変調器４０Ｒ，４０Ｂに入射し、第２反射型空間光変調器４０Ｒ，４０Ｂから出射され、第１変更手段６３を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０に到達する。この状態において、第２の光の偏光状態はＳ偏光状態である。そして、第１偏光ビームスプリッター１０に入射したＳ偏光状態の第２の光は、偏光分離面において反射され、第１偏光ビームスプリッター１０から出射し、位相差板５０を通過し、円偏光状態となる。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によって戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。位相差板５０を通過した光であって、位相差板５０へと戻ってきた円偏光状態の第２の光の戻り光は、位相差板５０を通過してＰ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、光源からの第２の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、即ち、第１偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面を通過し、第２変更手段６４に衝突し、第２変更手段６４によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄され、ＡＮＳＩコントラストの向上を図ることができる。

　第１の光をＳ偏光状態で第１偏光ビームスプリッター１０に入射させ、第２の光をＰ偏光状態で第１偏光ビームスプリッター１０に入射させるためには、第１の光及び第２の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射する空間に、即ち、第１の光及び第２の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射する手前に、第１の光と第２の光の偏光状態を変える波長選択性位相差板５２（例えば、カラーリンク・ジャパン株式会社のカラーセレクト：登録商標）、即ち、第１の光をＳ偏光状態で第１偏光ビームスプリッター１０に入射させ、第２の光をＰ偏光状態で第１偏光ビームスプリッター１０に入射させるための波長選択性位相差板５２を配置しておけばよい。この場合、第１の光及び第２の光を含む白色光が光源から波長選択性位相差板５２に入射する構成とすることができる。あるいは又、光源からの光を時分割して、緑色光の第１の光、赤色光の第２の光、青色光の第２の光を生成させ、第１偏光ビームスプリッター１０に入射させてもよい。あるいは又、第１偏光ビームスプリッター１０に入射する第１の光と第２の光の偏光状態を異ならせるために、第１の光及び第２の光を照明系においてダイクロイックミラー等（図示せず）で分岐させ、第１の光と第２の光のうち一方の光の偏光状態を、二分の一波長板等（図示せず）を用いて第１の偏光状態から第２の偏光状態とし、ダイクロイックミラー等（図示せず）で再び合成させてもよい。

　実施例３は、実施例２の投射型表示装置の変形であり、具体的には、第２構成の投射型表示装置である。実施例３の投射型表示装置の概念図を図６Ａ及び図６Ｂに示す。この実施例３の投射型表示装置にあっては、
　第２反射型空間光変調器４０Ｒ，４０Ｂ及び第２偏光ビームスプリッター２０を更に備えており、
　光源から第１の光は、第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、第２偏光ビームスプリッター２０から出射され、第１反射型空間光変調器４０Ｇにおいて反射され、第２偏光ビームスプリッター２０に再入射し、第２偏光ビームスプリッター２０から再出射され、第１偏光ビームスプリッター１０に入射する。また、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が第１の光と同じ方向から第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、第１の光とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッター２０から出射され、第２反射型空間光変調器４０Ｒ，４０Ｂにおいて反射され、第２偏光ビームスプリッター２０に再入射し、第１の光と同じ方向に第２偏光ビームスプリッター２０から再出射され、第１偏光ビームスプリッター１０に入射する。

　ここで、第２偏光ビームスプリッター２０から再出射されたときの第１の光の偏光状態と、第１偏光ビームスプリッター１０に入射するときの第１の光の偏光状態とを変える第１波長選択性位相差板７１が、第２偏光ビームスプリッター２０と第１偏光ビームスプリッター１０との間に配置されている。

　第１波長選択性位相差板７１は、第１の光の偏光状態をＰ偏光状態からＳ偏光状態に変える。即ち、Ｐ偏光状態の第１の光が、第１波長選択性位相差板７１を通過することでＳ偏光状態となる。一方、Ｓ偏光状態の第２の光あるいは第３の光が第１波長選択性位相差板７１を通過しても、Ｓ偏光状態は変わらない。

　具体的には、図６Ａに示すように、光源から第２偏光ビームスプリッター２０に入射したＳ偏光状態の第１の光は、偏光分離面において反射され、第２偏光ビームスプリッター２０からＳ偏光状態の状態で出射され、第１反射型空間光変調器４０Ｇに入射し、第１反射型空間光変調器４０Ｇから出射され、Ｐ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、偏光分離面を通過し、第２偏光ビームスプリッター２０から出射する。そして、第１波長選択性位相差板７１を通過することでＳ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に到達する。この状態において、第１の光の偏光状態はＳ偏光状態であるので、偏光分離面において反射され、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、位相差板５０を通過し、円偏光状態となる。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によって戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。位相差板５０を通過した光であって、位相差板５０へと戻ってきた円偏光状態の第１の光の戻り光は、位相差板５０を通過してＰ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面を通過し、第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第１変更手段６５に衝突し、第１変更手段６５によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄される。そして、第１の光の戻り光が再び投射光学系１００に侵入することが無いので、ＡＮＳＩコントラストの低下を防ぐことができる。

　また、図６Ｂに示すように、光源から第２偏光ビームスプリッター２０に入射したＰ偏光状態の第２の光は、偏光分離面を通過し、第２偏光ビームスプリッター２０からＰ偏光状態の状態で出射され、第２反射型空間光変調器４０Ｒ，４０Ｂに入射し、第２反射型空間光変調器４０Ｒ，４０Ｂから出射され、Ｓ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、偏光分離面において反射され、第２偏光ビームスプリッター２０から出射する。そして、第１波長選択性位相差板７１を通過してもＳ偏光状態は変わらず、第１偏光ビームスプリッター１０に到達する。この状態において、第２の光の偏光状態はＳ偏光状態であるので、偏光分離面において反射され、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、位相差板５０を通過し、円偏光状態となる。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によって戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。位相差板５０を通過した光であって、位相差板５０へと戻ってきた円偏光状態の第２の光の戻り光は、位相差板５０を通過してＰ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面を通過し、第２の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第１変更手段６５に衝突し、第１変更手段６５によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄される。即ち、第１変更手段６５によって、第１の光及び第２の光のいずれも、第１変更手段６５によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄される。そして、第２の光の戻り光が再び投射光学系１００に侵入することが無いので、ＡＮＳＩコントラストの低下を防ぐことができる。

　尚、図４、図５に示した実施例２の投射型表示装置と、図６Ａ、図６Ｂに示した実施例３の投射型表示装置とでは、第１変更手段６３及び第２変更手段６４の機能と、第１変更手段６５の機能とが異なっている。第１波長選択性位相差板７１は、Ｐ偏光状態の第１の光をＳ偏光状態とするが、Ｓ偏光状態の第２の光はＳ偏光状態のままとする。また、第１の光をＳ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射させ、第２の光をＰ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射させるためには、第１の光及び第２の光が第２偏光ビームスプリッター２０に入射する空間に、即ち、第１の光及び第２の光が第２偏光ビームスプリッター２０に入射する手前に、第１の光と第２の光の偏光状態を変える波長選択性位相差板、即ち、第１の光をＳ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射させ、第２の光をＰ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射させるための波長選択性位相差板を配置しておけばよい。また、光源からの光を時分割して、緑色光の第１の光、赤色光の第２の光、青色光の第２の光を生成させ、第２偏光ビームスプリッター２０に入射させてもよい。あるいは又、第２偏光ビームスプリッター２０に入射する第１の光と第２の光の偏光状態を異ならせるために、第１の光及び第２の光を照明系においてダイクロイックミラー等（図示せず）で分岐させ、第１の光と第２の光のうち一方の光の偏光状態を、二分の一波長板等（図示せず）を用いて第１の偏光状態から第２の偏光状態とし、ダイクロイックミラー等（図示せず）で再び合成させてもよい。

　実施例４も、実施例２の投射型表示装置の変形であり、第３構成の投射型表示装置に関する。実施例４の投射型表示装置の概念図を図７に示すが、図７の（Ａ）は第１の光（具体的には、緑色光）の挙動を示し、図７の（Ｂ）は第２の光（具体的には、赤色光）の挙動を示し、図７の（Ｃ）は第３の光（具体的には、青色光）の挙動を示す。

　実施例４の投射型表示装置にあっては、
　第２反射型空間光変調器４０Ｒ、第２偏光ビームスプリッター２０及び第３偏光ビームスプリッター３０を更に備えており、
　光源から第１の光（例えば、緑色光）は、第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、第２偏光ビームスプリッター２０から出射され、第１反射型空間光変調器４０Ｇにおいて反射され、第２偏光ビームスプリッター２０に再入射し、第２偏光ビームスプリッター２０から再出射され、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光（例えば、赤色光）が、第３偏光ビームスプリッター３０に入射し、第３偏光ビームスプリッター３０から出射され、第２反射型空間光変調器４０Ｒにおいて反射され、第３偏光ビームスプリッター３０に再入射し、第３偏光ビームスプリッター３０から再出射され、第１変更手段６３を経由して第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、位相差板５０を通過し、投射光学系１００へと向かう。

　また、実施例４の投射型表示装置にあっては、
　第３偏光ビームスプリッター３０に隣接して、第２反射型空間光変調器４０Ｒとは異なる位置に配置された第３反射型空間光変調器４０Ｂを更に備えており、
　光源から出射され、第３偏光ビームスプリッター３０に入射した、第３の波長帯を有する第３の光（例えば、青色光）は、第３偏光ビームスプリッター３０から出射され、第３反射型空間光変調器４０Ｂにおいて反射され、第３偏光ビームスプリッター３０に再入射し、第２の光と同じ方向に第３偏光ビームスプリッター３０から再出射され、第１変更手段６３に入射し、第１変更手段６３から第１偏光ビームスプリッター１０及び位相差板５０を通過し、投射光学系へと向かう。

　更には、投射光学系１００から戻ってきた第２の光及び第３の光の戻り光は、位相差板５０を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０から出射する方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、廃棄される。

　図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）では、第１変更手段６３は、第１偏光ビームスプリッター１０から離れて位置しているように図示されているが、図８Ａに示すように、第１変更手段６３を構成するダイクロイックミラーが斜面に形成された楔型プリズム６３Ａと、第１偏光ビームスプリッター１０とは、一体化されていることが好ましい。また、楔型プリズム６３Ｂと、第３偏光ビームスプリッター３０とは、一体化されていることが好ましい。ここで、「一体化されている」とは、偏光ビームスプリッター１０，３０と楔型プリズム６３Ａ，６３Ｂとが、貼り合わされ、あるいは又、接合されているということを意味し、あるいは又、１つの母材から作製されていることを意味する。１つの母材から作製することで、垂直界面が減り、光学素子に起因したＡＮＳＩコントラストの低下を防ぐことができる。また、２つの楔型プリズム６３Ａ，６３Ｂがそれぞれ偏光ビームスプリッター１０，３０と一体化されているので、後述する第３波長選択性位相差板７３は楔型プリズム６３Ｂの斜面に配置されることになるが、これによっても、同じ理由で光学素子に起因したＡＮＳＩコントラスト低下を防ぐ効果がある。但し、第３波長選択性位相差板７３の厚さ及び楔型プリズム６３Ａの頂角の大きさで表される傾きと非点収差とはトレードオフの関係があるため、第３波長選択性位相差板７３の厚さや傾きによっては非点収差が許容できない場合があり、この場合には、楔型プリズム６３Ａと第１偏光ビームスプリッター１０を一体化し、第３波長選択性位相差板７３は、第３偏光ビームスプリッター３０と楔型プリズム６３Ｂの間の垂直界面に配置することが好ましい。

　具体的には、第１の光（具体的には、緑色光）の挙動を図７の（Ａ）に示すように、図示しない光源からのＳ偏光状態の第１の光は、照明系に配置されたダイクロイックミラー５３を透過し、第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、偏光分離面において反射され、第２偏光ビームスプリッター２０からＳ偏光状態の状態で出射され、第１反射型空間光変調器４０Ｇに入射し、第１反射型空間光変調器４０Ｇから出射され、Ｐ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、偏光分離面を通過し、第２偏光ビームスプリッター２０から出射する。そして、第１波長選択性位相差板７１を通過することでＳ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に到達する。この状態において、第１の光の偏光状態はＳ偏光状態であるので、偏光分離面において反射され、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、位相差板５０を通過し、円偏光状態となり、投射光学系１００へと向かう。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によって戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。投射光学系１００から位相差板５０へと戻ってきた円偏光状態の第１の光の戻り光は、位相差板５０を通過してＰ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面を通過し、第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第１変更手段６３に衝突し、第１変更手段６３によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄され、ＡＮＳＩコントラストの向上を図ることができる。

　また、図７の（Ｂ）に示すように、Ｓ偏光状態の光源から第２の光は、照明系に配置されたダイクロイックミラー５３の反射面（線分で示す）において反射され、第２波長選択性位相差板７２を通過することでＰ偏光状態とされ、第３偏光ビームスプリッター３０に到達する。この状態において、第２の光の偏光状態はＰ偏光状態であるので、第３偏光ビームスプリッター３０に入射した第２の光は、偏光分離面を通過し、第２反射型空間光変調器４０Ｒにおいて反射され、第３偏光ビームスプリッター３０に再入射する。このとき、第２の光の偏光状態はＳ偏光状態である。第３偏光ビームスプリッター３０に入射した第２の光は偏光分離面において反射され、第３波長選択性位相差板７３を通過することでＰ偏光状態となる。そして、第１変更手段６３を通過し、更に、第１偏光ビームスプリッター１０及び位相差板５０を通過し、円偏光状態となり、投射光学系１００へと向かう。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によって戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。投射光学系１００から戻ってきた円偏光状態の第１の光の戻り光は、位相差板５０を通過してＳ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面において反射され、第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは逆の方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第１波長選択性位相差板７１を通過するが、第２の光の偏光状態はＳ偏光状態のままであり、Ｓ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、偏光分離面において反射され、光源からの第１の光が第２偏光ビームスプリッター２０から出射する方向とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッター２０から出射され、系外に廃棄される。即ち、一般的な広帯域の二分の一波長板の代わりに、第１波長選択性位相差板７１を用いることで、第２の光及び後述する第３の光の戻り光は空いている第２偏光ビームスプリッター２０の面（以下、『空きポート』と呼ぶ場合がある）から系外に廃棄することができ、ＡＮＳＩコントラストの向上を図ることができる。

　更には、図７の（Ｃ）に示すように、Ｓ偏光状態の光源から第３の光は、照明系に配置されたダイクロイックミラー５３の反射面（線分で示す）において反射され、第２波長選択性位相差板７２を通過するが、Ｓ偏光状態のままであり、第３偏光ビームスプリッター３０に到達する。この状態において、第３の光の偏光状態はＳ偏光状態であるので、第３偏光ビームスプリッター３０に入射した第３の光は、偏光分離面において反射され、第３反射型空間光変調器４０Ｂにおいて反射され、第３偏光ビームスプリッター３０に再入射する。このとき、第３の光の偏光状態はＰ偏光状態である。第３偏光ビームスプリッター３０に入射した第３の光は偏光分離面を通過し、第３波長選択性位相差板７３を通過するがＰ偏光状態のままである。そして、第１変更手段６３を通過し、更に、第１偏光ビームスプリッター１０及び位相差板５０を通過し、円偏光状態となり、投射光学系１００へと向かう。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によって戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。投射光学系１００から戻ってきた円偏光状態の第１の光の戻り光は、位相差板５０を通過してＳ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面において反射され、第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは逆の方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第１波長選択性位相差板７１を通過するが、第３の光の偏光状態はＳ偏光状態のままであり、Ｓ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、偏光分離面において反射され、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０から出射する方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、系外に廃棄され、ＡＮＳＩコントラストの向上を図ることができる。

　第２の光、第３の光の系外（光学素子の系外あるいは光学系の系外）への廃棄手段、廃棄方法は、上記の手段、方法に限定されるものではない。

　実施例４の投射型表示装置の変形例－１の概念図を図９に示すが、図９の（Ａ）は第１の光（具体的には、緑色光）の挙動を示し、図９の（Ｂ）は第２の光（具体的には、赤色光）の挙動を示し、図９の（Ｃ）は第３の光（具体的には、青色光）の挙動を示す。この実施例４の投射型表示装置の変形例－１にあっては、投射光学系１００から戻ってきた第２の光及び第３の光の戻り光は、位相差板５０を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第２変更手段６６に衝突し、第２変更手段６６によって第１偏光ビームスプリッター１０へと戻され、第２の光及び第３の光の戻り光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向と異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射される形態とすることができる。第２変更手段６６は、第１波長選択性位相差板７１、光反射部材７５及び第４波長選択性位相差板７４の組合せから構成されている。

　第１波長選択性位相差板７１、光反射部材７５及び第４波長選択性位相差板７４の組合せは、第２の光及び第３の光に対して、図２Ｂに示した実施例１の変形例－３における四分の一波長板６０Ｅ、光反射部材６０Ｄ及び四分の一波長板６０Ｃと同様の機能を有する。即ち、第２の光及び第３の光に対して、光反射部材７５は、第４波長選択性位相差板７４を通過した戻り光を第４波長選択性位相差板７４を経由して偏光ビームスプリッター１０へと戻す。そして、この場合、光反射部材７５及び第４波長選択性位相差板７４によって偏光ビームスプリッター１０に戻された第２の光及び第３の光の戻り光は、偏光ビームスプリッター１０を通過し、偏光ビームスプリッター１０から出射される。具体的には、偏光ビームスプリッター１０から出射されたＳ偏光状態の戻り光は、第４波長選択性位相差板７４を通過し、光反射部材７５によって反射され、第４波長選択性位相差板７４を再び通過することで、Ｐ偏光状態となる。そして、偏光ビームスプリッター１０に入射したＰ偏光状態の戻り光は、偏光分離面を通過し、偏光ビームスプリッター１０からＰ偏光状態で出射され、系外に廃棄される。

　第４波長選択性位相差板７４は、第１の光、第２の光及び第３の光に対して四分の一波長板として作用すればよいので、場合によっては、波長選択性は不要であるし、第１波長選択性位相差板７１は、少なくとも第１の光に対して四分の一波長板として作用すればよいので、場合によっては、波長選択性は不要である。第１の光、第２の光及び第３の光が、第２変更手段６６に入射するときの偏光状態、第２変更手段６６から出射するときの偏光状態を、以下の表１に示す。

〈表１〉
　　　　　　　　　　　　　　第１の光　　　　第２の光　　　　第３の光
入射時　　　　　　　　　　　Ｐ偏光状態　　　Ｓ偏光状態　　　Ｓ偏光状態
第１波長選択性位相差板７１　四分の一波長板
光反射部材７５　　　　　　　透過
第４波長選択性位相差板７４　四分の一波長板　
第４波長選択性位相差板７４　　　　　　　　　四分の一波長板　四分の一波長板
光反射部材７５　　　　　　　　　　　　　　　反射　　　　　　反射
第４波長選択性位相差板７４　　　　　　　　　四分の一波長板　四分の一波長板
出射時　　　　　　　　　　　Ｓ偏光状態　　　Ｐ偏光状態　　　Ｐ偏光状態

　具体的には、第１の光（具体的には、緑色光）の挙動を図９の（Ａ）に示すように、第１の光の挙動は、光反射部材７５及び第４波長選択性位相差板７４を通過する点を除き、図７の（Ａ）に示した第１の光（具体的には、緑色光）の挙動と同様である。

　また、図９の（Ｂ）に示すように、第２の光の戻り光が第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは逆の方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射されるまでの第２の光の挙動は、図７の（Ｂ）に示した第２の光の挙動と同様である。そして、第１偏光ビームスプリッター１０から出射されたＳ偏光状態の第２の光は、第４波長選択性位相差板７４を通過することで円偏光状態となり、光反射部材７５によって反射され、第４波長選択性位相差板７４を再び通過することでＰ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、系外に廃棄され、ＡＮＳＩコントラストの向上を図ることができる。

　更には、図９の（Ｃ）に示すように、第３の光の戻り光の挙動は、図９の（Ｂ）に示した第２の光の挙動と同様である。

　実施例４の投射型表示装置の変形例－２、変形例－３の概念図を図１０、図１１に示すが、図１０の（Ａ）及び図１１の（Ａ）は第１の光（具体的には、緑色光）の挙動を示し、図１０の（Ｂ）及び図１１の（Ｂ）は第２の光（具体的には、赤色光）の挙動を示し、図１０の（Ｃ）及び図１１の（Ｃ）は第３の光（具体的には、青色光）の挙動を示す。図１０、図１１に示す実施例４の投射型表示装置の変形例－２、変形例－３にあっては、第１変更手段６３の配置位置が、実施例４の投射型表示装置、実施例４の投射型表示装置の変形例－１とは異なる。具体的には、第１変更手段６３は、第３偏光ビームスプリッター３０と第３反射型空間光変調器４０Ｂの間に配置されている。この点を除き、実施例４の投射型表示装置の変形例－２、変形例－３は、実施例４の投射型表示装置、実施例４の投射型表示装置の変形例－１と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

　実施例４の投射型表示装置の変形例－４の概念図を図１２に示すが、図１２の（Ａ）は第１の光（具体的には、緑色光）の挙動を示し、図１２の（Ｂ）は第２の光（具体的には、赤色光）の挙動を示し、図１２の（Ｃ）は第３の光（具体的には、青色光）の挙動を示す。図１２に示す実施例４の投射型表示装置の変形例－４にあっては、投射光学系１００から戻ってきた第２の光及び第３の光の戻り光は、位相差板５０を通過し、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第２変更手段６７Ａに衝突し、第２変更手段６７Ａによって、光の経路が変更され、又は、第２変更手段６７Ａによって波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、又は、吸収され、系外に廃棄され、ＡＮＳＩコントラストの向上を図ることができる。第２変更手段６７Ａは、実施例２の投射型表示装置における第２変更手段６４と同じ機能を有する。

　実施例４の投射型表示装置の変形例－５の概念図を図１３に示すが、図１３の（Ａ）は第１の光（具体的には、緑色光）の挙動を示し、図１３の（Ｂ）は第２の光（具体的には、赤色光）の挙動を示し、図１３の（Ｃ）は第３の光（具体的には、青色光）の挙動を示す。図１３に示す実施例４の投射型表示装置の変形例－５にあっては、
　第２変更手段６７Ｂを更に備えており、
　投射光学系１００から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板５０を通過し、第１偏光ビームスプリッター１１に入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッター１１に入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッター１１から出射され、第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、光源からの第１の光が第２偏光ビームスプリッター２０から出射する方向とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッター２０から出射され、系外に廃棄される。投射光学系１００から戻ってきた第３の光の戻り光は、位相差板５０を通過し、第１偏光ビームスプリッター１１に入射し、光源からの第２の光及び第３の光が第１偏光ビームスプリッター１１に入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッター１１から出射され、第１変更手段６３を経由して第３偏光ビームスプリッター３０に入射し、第３偏光ビームスプリッター３０から出射され、第２変更手段６７Ｂに衝突し、第２変更手段６７Ｂによって光の経路が変更され、又は、第２変更手段６７Ｂによって波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、又は、第２変更手段６７Ｂによって吸収される。そして、この場合、第１偏光ビームスプリッター１１は、第１偏光ビームスプリッター１０と異なり、Ｐ偏光、Ｓ偏光の両偏光状態の第３の光を通過させるが、第１の光及び第２の光に関しては、Ｐ偏光の光は通過、Ｓ偏光の光は反射する。また、図１３の（Ｃ）に図示するように、波長選択性位相差板７３は、第２の光だけでなく第３の光に対しても二分の一波長板として作用して偏光状態を変化させる、即ち、波長選択性を有さない単なる位相差板でもよい。Ｐ偏光状態及びＳ偏光状態の第３の光を通過させる第１ビームスプリッター１１と波長選択性を有さない位相差板から構成された波長選択性位相差板７３との組合せの構成では、第３の光の戻り光を空きポートに捨てる代わりに、第２変更手段６７Ｂによって第３の光の戻り光を系外に廃棄することができる。

　あるいは又、実施例４の投射型表示装置の変形例－６の概念図を図８Ｂに示すが、第１の光の戻り光の偏光状態を変更する第１変更手段は、第１の光の戻り光の入射側から、四分の一波長板６８Ａ及び光反射部材６８Ｃから構成されている。四分の一波長板６８Ａ及び光反射部材６８Ｃと第１偏光ビームスプリッター１０とは、一体化されていることが好ましいし、四分の一波長板６８Ｂと第３偏光ビームスプリッター３０とは、一体化されていることが好ましい。四分の一波長板６８Ａ及び四分の一波長板６８Ｂを組み合わせることで、第３波長選択性位相差板７３としての機能を果たす。光反射部材６８Ｃは、四分の一波長板６８Ａを通過した第１の光の戻り光を四分の一波長板６８Ａを経由して第１偏光ビームスプリッター１０へと戻し、第１の光は系外に廃棄される。また、第２の光、第３の光の戻り光の偏光状態を変更する第２変更手段は、第２の光、第３の光の戻り光の入射側から、四分の一波長板６８Ｄ及び光反射部材６８Ｆから構成されている。四分の一波長板６８Ｄ及び光反射部材６８Ｆと第１偏光ビームスプリッター１０とは、一体化されていることが好ましいし、四分の一波長板６８Ｅと第２偏光ビームスプリッター２０とは、一体化されていることが好ましい。四分の一波長板６８Ｄ及び四分の一波長板６８Ｅを組み合わせることで、第１波長選択性位相差板７１としての機能を果たす。光反射部材６８Ｆは、四分の一波長板６８Ｄを通過した第２の光、第３の光の戻り光を四分の一波長板６８Ｄを経由して第１偏光ビームスプリッター１０へと戻し、第２の光、第３の光は系外に廃棄される。尚、光反射部材６８Ｃは、第２の光及び第３の光を透過させるダイクロイックミラーから構成され、光反射部材６８Ｆは、第１の光を透過させるダイクロイックミラーから構成される。

　実施例５は、実施例４の変形、具体的には、実施例４の変形例－４の変形である。実施例５の投射型表示装置の概念図を図１４及び図１５に示すが、図１４の（Ａ）は第１の光（具体的には、緑色光）の挙動を示し、図１４の（Ｂ）は第２の光（具体的には、赤色光）の挙動を示し、図１４の（Ｃ）は第３の光（具体的には、青色光）の挙動を示し、図１５は第４の光（具体的には、赤外線）の挙動を示す。

　この実施例５の投射型表示装置にあっては、
　第４反射型空間光変調器４０₄を更に備えており、
　光源から、第４の波長帯を有する第４の光が第１の光と同じ方向から第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、
　第２偏光ビームスプリッター２０に入射した第４の光は、第１の光とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッター２０から出射され、第４反射型空間光変調器４０₄において反射され、第１偏光ビームスプリッター１０に再入射し、第１の光と同じ方向に第２偏光ビームスプリッター２０から再出射され、位相差板５０へと向かう。

　具体的には、第２偏光ビームスプリッター２０の空きポートに第４反射型空間光変調器４０₄が配置されている。第４反射型空間光変調器４０₄は赤外線の画像の生成を制御する。観察者がナイトビジョンゴーグル等の暗視用の器具を使用することで、赤外線の画像を認識することができる。第４の光が、第２偏光ビームスプリッター２０を出射した以降の第４の光の挙動は、第１の光の挙動と同じとすることができる。

　より具体的には、図示しない光源からのＰ偏光状態の第４の光（具体的には、赤外線）は、照明系に配置されたダイクロイックミラー５３において反射され、第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、偏光分離面を通過し、第２偏光ビームスプリッター２０からＰ偏光状態の状態で出射され、第４反射型空間光変調器４０₄に入射し、Ｓ偏光状態で第４反射型空間光変調器４０₄から出射され、Ｓ偏光状態で第２偏光ビームスプリッター２０に入射し、偏光分離面において反射され、第２偏光ビームスプリッター２０から出射する。そして、第２変更手段６７Ａ及び第１波長選択性位相差板７１を通過するがＳ偏光状態のままであり、第１偏光ビームスプリッター１０に到達する。この状態において、第４の光の偏光状態はＳ偏光状態であるので、偏光分離面において反射され、第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、位相差板５０を通過し、円偏光状態となり、投射光学系１００へと向かう。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によって戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。投射光学系１００から位相差板５０へと戻ってきた円偏光状態の第４の光の戻り光は、位相差板５０を通過してＰ偏光状態となり、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面を通過し、第４の光が第１偏光ビームスプリッター１０に入射した方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッター１０から出射され、第１変更手段６３に衝突し、第１変更手段６３によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄される。

　尚、第１の光、第２の光及び第３の光の挙動は、実施例４の変形例－４と同様であるので、詳細な説明は省略する。

　図１６に示すように、第２偏光ビームスプリッター２０と第４反射型空間光変調器４０₄との間に、例えば、第３変更手段６９を配置してもよい。第３変更手段６９は、第１変更手段や第２変更手段と、基本的に同様の構成、構造を有する。照明系におけるＰ偏光状態の漏れ光、及び、第２偏光ビームスプリッター２０におけるＳ偏光状態の光の漏れに対して第３変更手段６９を作用させることで、第４反射型空間光変調器４０₄の反射に起因したネイティブコントラストの劣化を防ぐことができ、照明系及び第２偏光ビームスプリッター２０の設計が容易となる。

　以上の実施例１～実施例５において説明した本開示の光学素子及び投射型表示装置にあっては、変更手段（第１変更手段）によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、また、偏光板ではなく、吸熱部材によって第１の光が吸収されるので、発熱を出来るだけ抑制することができる。

　しかも、ゴースト光を低減させることができるし、ＡＮＳＩコントラストの向上を図ることができる。更には、光学素子の小型化を図ることができるし、光学素子の小型化に伴い、バックフォーカスを短くすることができる結果、投射光学系の小型化を達成することができ、装置全体の小型化を達成することができる。また、光学素子において色分離を行うことが可能であり、白色１系統の照明系に適用することができ、照明系の小型化を図ることができる。更には、偏光ビームスプリッターの透過率が高いため、系全体の透過率が高く、効率の向上、輝度の増加を図ることができるだけでなく、発熱量が小さいため、高耐久性、高輝度化に好適であるし、熱レンズ効果によるフォーカスドリフトの影響が小さい。また、色純度が高まり、色域の拡大を図ることができる。更には、第１偏光ビームスプリッターと第２偏光ビームスプリッターの偏光軸と、第１偏光ビームスプリッター及び第２偏光ビームスプリッターの偏光軸とを、波長選択性位相差板によって一致させることができるので、ネイティブコントラストが高い。

　以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。各種偏光ビームスプリッター及び各種反射型空間光変調器の配置位置は例示であり、偏光状態に依存して、適宜、変更することができる。また、以上に説明した種々の光学部品（各種偏光ビームスプリッター、各種位相差板、各種波長選択性位相差板、各種四分の一波長板、各種二分の一波長板、各種変更手段、各種光反射部材）は、光学部品と関連する光、光の偏光状態等を考慮して設計すればよい。

　実施例４の投射型表示装置の変形例－７の概念図を図１７に示すが、第１偏光ビームスプリッター１０と位相差板５０との間に、第１の光に作用する二分の一波長板５４を設けてもよい。これによって、投射光学系１００の入射する第１の光、第２の光及び第３の光の偏光状態を揃えることができる。そして、偏光状態を揃えることによって、投射面の反射特性に偏光依存性がある場合（例えば、体積散乱と比較して表面散乱が主であるような平滑面や粗面に画像あるいは映像が斜入射する場合）において、色ユニフォミティを改善することができるし、３次元画像表示対応が可能になる。具体的には、第１偏光ビームスプリッター１０から出射されたＳ偏光状態の第１の光は、第１の光に作用する二分の一波長板５４を通過することでＰ偏光状態となり、位相差板５０を通過し、円偏光状態となる。そして、投射光学系１００から投射面に投射される。この際、一部の光が投射光学系１００の内部のレンズ等の界面反射によってＳ偏光状態の戻り光として位相差板５０へと戻ってくる。位相差板５０、二分の一波長板５４を通過してＰ偏光状態となった第１の光の戻り光は、第１偏光ビームスプリッター１０に入射し、偏光分離面を通過し、第１変更手段６５に衝突し、第１変更手段６５によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、系外に廃棄される。二分の一波長板５４を通過する第２の光及び第３の光の偏光状態に変化はない。尚、このような二分の一波長板５４は、他の実施例にも適用することができる。

　投射光学系１００から出射された光の偏光状態が円偏光状態よりも直線偏光状態であることが望まれる場合、投射光学系１００と投射面との間に追加の位相差板を配置してもよい。

　投射光学系と投射面との間に偏光解消部材を配置してもよい。投射面の反射特性に偏光依存性がある場合、色ユニフォミティを改善するためには、偏光解消も有効な手段であり、投射光学系の後（下流）に偏光解消部材を配置することで、戻り光によるＡＮＳＩコントラスト低下を防ぎながら、偏光解消の効果を得ることができる。偏光解消部材は、例えば、複屈折を有する材料の平行平板から成る。波長帯がレーザ光のように非常に狭い場合には、平行平板では効果が得られ難いことがあるため、楔型の形状が好ましい。

　ＡＮＳＩコントラストを一層向上させるためには、各光学部品の界面反射を出来るだけ低く抑えることが好ましい。具体的には、界面に、反射防止コートやインデックスマッチングコートを施したり、接着剤を用いる場合、接着剤を構成する材料の屈折率が被接着体の屈折率に近い接着剤を選択することが好ましい。

　尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《光学素子：第１の態様》
　偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、変更手段を備えており、
　光源から偏光ビームスプリッターに入射した光は、偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、
　位相差板を通過した光であって、位相差板へと戻ってきた戻り光は、位相差板を通過し、偏光ビームスプリッターに入射し、偏光ビームスプリッターから出射され、変更手段に衝突し、変更手段によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される光学素子。
［Ａ０２］光の経路を変更する変更手段は、戻り光を系外に反射する光反射部材、戻り光を系外に出射する回折格子部材、又は、戻り光を系外に出射するホログラフィック光学素子から成る［Ａ０１］に記載の光学素子。
［Ａ０３］変更手段は、戻り光を系外に反射する光反射部材から成り、
　位相差板を通過した光は投射光学系に向かい、投射光学系からの戻り光は位相差板を通過し、
　変更手段の光反射面への戻り光の入射角は、投射光学系のＦ値の媒質中のコーン角度以上である［Ａ０２］に記載の光学素子。
［Ａ０４］戻り光の波長帯を変換する変更手段は、蛍光体材料層から成る［Ａ０１］に記載の光学素子。
［Ａ０５］戻り光の偏光状態を変更する変更手段は、戻り光の入射側から、四分の一波長板及び光反射部材から構成されており、
　光反射部材は、四分の一波長板を通過した戻り光を四分の一波長板を経由して偏光ビームスプリッターへと戻す［Ａ０１］に記載の光学素子。
［Ａ０６］変更手段によって偏光ビームスプリッターに戻された戻り光は、偏光ビームスプリッターへの光源からの光の入射方向であって、位相差板を通過した戻り光が偏光ビームスプリッターに入射する方向とは異なる方向に、偏光ビームスプリッターから出射される［Ａ０５］に記載の光学素子。
［Ａ０７］位相差板は四分の一波長板から成る［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の光学素子。
［Ｂ０１］《投射型表示装置》
　第１偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、第１変更手段を備えた光学素子、並びに、
　第１反射型空間光変調器、
を備えており、
　光源から出射され、第１反射型空間光変調器を経由して第１偏光ビームスプリッターに入射した第１の波長帯を有する第１の光は、第１偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、投射光学系へと向かい、
　投射光学系から戻ってきた第１の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、第１偏光ビームスプリッターから出射され、第１変更手段に衝突し、第１変更手段によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される投射型表示装置。
［Ｂ０２］第２反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が第１の光と同じ方向から第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　第１偏光ビームスプリッターに入射した第２の光は、第１の光とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第１偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第１偏光ビームスプリッターから再出射され、位相差板へと向かう［Ｂ０１］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ０３］第２反射型空間光変調器及び第２偏光ビームスプリッターを更に備えており、
　光源から第１の光は、第２偏光ビームスプリッターに入射し、第２偏光ビームスプリッターから出射され、第１反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が第１の光と同じ方向から第２偏光ビームスプリッターに入射し、第１の光とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射する［Ｂ０１］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ０４］第２反射型空間光変調器、第２偏光ビームスプリッター及び第３偏光ビームスプリッターを更に備えており、
　光源から第１の光は、第２偏光ビームスプリッターに入射し、第２偏光ビームスプリッターから出射され、第１反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が、第３偏光ビームスプリッターに入射し、第３偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第３偏光ビームスプリッターに再入射し、及び、第１変更手段を経由して第１偏光ビームスプリッターに入射し、第１偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、投射光学系へと向かう［Ｂ０１］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ０５］第３偏光ビームスプリッターに隣接して、第２反射型空間光変調器とは異なる位置に配置された第３反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から出射され、第３偏光ビームスプリッターに入射した、第３の波長帯を有する第３の光は、第３偏光ビームスプリッターから出射され、第３反射型空間光変調器において反射され、第３偏光ビームスプリッターに再入射し、第２の光と同じ方向に第３偏光ビームスプリッターから再出射され、第１変更手段に入射し、第１変更手段から第１偏光ビームスプリッター及び位相差板を通過し、投射光学系へと向かう［Ｂ０４］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ０６］投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターから出射する方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射される［Ｂ０５］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ０７］投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２変更手段に衝突し、第２変更手段によって第１偏光ビームスプリッターへと戻され、第２の光の戻り光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射される［Ｂ０５］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ０８］投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２変更手段に衝突し、第２変更手段によって、光の経路が変更され、又は、第２変更手段によって波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、又は、吸収される［Ｂ０５］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ０９］第４反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から、第４の波長帯を有する第４の光が第１の光と同じ方向から第２偏光ビームスプリッターに入射し、
　第２偏光ビームスプリッターに入射した第４の光は、第１の光とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッターから出射され、第４反射型空間光変調器において反射され、第１偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第２偏光ビームスプリッターから再出射され、位相差板へと向かう［Ｂ０５］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ１０］第１偏光ビームスプリッターと位相差板との間に、第１の光に作用する二分の一波長板が備えられている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０９］のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
［Ｂ１１］光の経路を変更する第１変更手段は、戻り光を系外に反射する光反射部材、戻り光を系外に出射する回折格子部材、又は、戻り光を系外に出射するホログラフィック光学素子から成る［Ｂ０１］乃至［Ｂ１０］のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
［Ｂ１２］第１変更手段は、戻り光を系外に反射する光反射部材から成り、
　位相差板を通過した光は投射光学系に向かい、投射光学系からの戻り光は位相差板を通過し、
　第１変更手段の光反射面への戻り光の入射角は、投射光学系のＦ値の媒質中のコーン角度以上である［Ｂ１１］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ１３］戻り光の波長帯を変換する第１変更手段は、蛍光体材料層から成る［Ｂ０１］乃至［Ｂ１０］のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
［Ｂ１４］戻り光の偏光状態を変更する第１変更手段は、戻り光の入射側から、四分の一波長板及び光反射部材から構成されており、
　光反射部材は、四分の一波長板を通過した戻り光を四分の一波長板を経由して第１偏光ビームスプリッターへと戻す［Ｂ０１］乃至［Ｂ１０］のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
［Ｂ１５］第１変更手段によって第１偏光ビームスプリッターに戻された戻り光は、第１偏光ビームスプリッターへの光源からの光の入射方向であって、位相差板を通過した戻り光が第１偏光ビームスプリッターに入射する方向とは異なる方向に、第１偏光ビームスプリッターから出射される［Ｂ１４］に記載の投射型表示装置。
［Ｂ１６］位相差板は四分の一波長板から成る［Ｂ０１］乃至［Ｂ１５］のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
［Ｃ０１］《光学素子：第２の態様》
　偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、変更手段を備えており、
　光源から偏光ビームスプリッターに入射した光は、偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、
　位相差板を通過した光であって、位相差板へと戻ってきた戻り光は、位相差板を通過し、偏光ビームスプリッターに入射し、偏光ビームスプリッターから出射され、吸熱部材によって吸収される光学素子。

１０，１１・・・偏光ビームスプリッター（第１偏光ビームスプリッター）、２０・・・第２偏光ビームスプリッター、３０・・・第３偏光ビームスプリッター、４０Ｇ・・・第１反射型空間光変調器、４０Ｒ，４０Ｂ・・・実施例２及び実施例３における第２反射型空間光変調器、４０Ｒ・・・実施例４～実施例５における第２反射型空間光変調器、４０Ｂ・・・第３反射型空間光変調器、４０₄・・・第４反射型空間光変調器、５０・・・位相差板、５１・・・二分の一波長板、５２・・・波長選択性位相差板、５３・・・ダイクロイックミラー、５４・・・第１の光に作用する二分の一波長板、６０，６０Ａ，６０Ｂ・・・変更手段、６０Ｃ・・・変更手段を構成する四分の一波長板、６０Ｄ・・・変更手段を構成する光反射部材、６０Ｅ・・・四分の一波長板、６１・・・変更手段の光反射面、６２・・・楔型プリズム、６３，６５・・・第１変更手段、６３Ａ，６３Ｂ・・・楔型プリズム、６４，６６，６７Ａ，６７Ｂ・・・第２変更手段、６８Ａ・・・第１変更手段を構成する四分の一波長板、６８Ｂ・・・四分の一波長板、６８Ｃ・・・第１変更手段を構成する光反射部材、６８Ｄ・・・第２変更手段を構成する四分の一波長板、６８Ｅ・・・四分の一波長板、６８Ｆ・・・第２変更手段を構成する光反射部材、６９・・・第３変更手段、７１・・・第１波長選択性位相差板、７２・・・第２波長選択性位相差板、７３・・・第３波長選択性位相差板、７４・・・第４波長選択性位相差板、１００・・・投射光学系、７５・・・光反射部材、７６・・・第５波長選択性位相差板

Claims

　偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、変更手段を備えており、
　光源から偏光ビームスプリッターに入射した光は、偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、
　位相差板を通過した光であって、位相差板へと戻ってきた戻り光は、位相差板を通過し、偏光ビームスプリッターに入射し、偏光ビームスプリッターから出射され、変更手段に衝突し、変更手段によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される光学素子。
　光の経路を変更する変更手段は、戻り光を系外に反射する光反射部材、戻り光を系外に出射する回折格子部材、又は、戻り光を系外に出射するホログラフィック光学素子から成る請求項１に記載の光学素子。
　変更手段は、戻り光を系外に反射する光反射部材から成り、
　位相差板を通過した光は投射光学系に向かい、投射光学系からの戻り光は位相差板を通過し、
　変更手段の光反射面への戻り光の入射角は、投射光学系のＦ値の媒質中のコーン角度以上である請求項２に記載の光学素子。
　戻り光の波長帯を変換する変更手段は、蛍光体材料層から成る請求項１に記載の光学素子。
　戻り光の偏光状態を変更する変更手段は、戻り光の入射側から、四分の一波長板及び光反射部材から構成されており、
　光反射部材は、四分の一波長板を通過した戻り光を四分の一波長板を経由して偏光ビームスプリッターへと戻す請求項１に記載の光学素子。
　変更手段によって偏光ビームスプリッターに戻された戻り光は、偏光ビームスプリッターへの光源からの光の入射方向であって、位相差板を通過した戻り光が偏光ビームスプリッターに入射する方向とは異なる方向に、偏光ビームスプリッターから出射される請求項５に記載の光学素子。
　位相差板は四分の一波長板から成る請求項１に記載の光学素子。
　第１偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、第１変更手段を備えた光学素子、並びに、
　第１反射型空間光変調器、
を備えており、
　光源から出射され、第１反射型空間光変調器を経由して第１偏光ビームスプリッターに入射した第１の波長帯を有する第１の光は、第１偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、投射光学系へと向かい、
　投射光学系から戻ってきた第１の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、第１偏光ビームスプリッターから出射され、第１変更手段に衝突し、第１変更手段によって、光の経路が変更され、又は、波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更される投射型表示装置。
　第２反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が第１の光と同じ方向から第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　第１偏光ビームスプリッターに入射した第２の光は、第１の光とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第１偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第１偏光ビームスプリッターから再出射され、位相差板へと向かう請求項８に記載の投射型表示装置。
　第２反射型空間光変調器及び第２偏光ビームスプリッターを更に備えており、
　光源から第１の光は、第２偏光ビームスプリッターに入射し、第２偏光ビームスプリッターから出射され、第１反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が第１の光と同じ方向から第２偏光ビームスプリッターに入射し、第１の光とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射する請求項８に記載の投射型表示装置。
　第２反射型空間光変調器、第２偏光ビームスプリッター及び第３偏光ビームスプリッターを更に備えており、
　光源から第１の光は、第２偏光ビームスプリッターに入射し、第２偏光ビームスプリッターから出射され、第１反射型空間光変調器において反射され、第２偏光ビームスプリッターに再入射し、第２偏光ビームスプリッターから再出射され、第１偏光ビームスプリッターに入射し、
　光源から、第２の波長帯を有する第２の光が、第３偏光ビームスプリッターに入射し、第３偏光ビームスプリッターから出射され、第２反射型空間光変調器において反射され、第３偏光ビームスプリッターに再入射し、及び、第１変更手段を経由して第１偏光ビームスプリッターに入射し、第１偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、投射光学系へと向かう請求項８に記載の投射型表示装置。
　第３偏光ビームスプリッターに隣接して、第２反射型空間光変調器とは異なる位置に配置された第３反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から出射され、第３偏光ビームスプリッターに入射した、第３の波長帯を有する第３の光は、第３偏光ビームスプリッターから出射され、第３反射型空間光変調器において反射され、第３偏光ビームスプリッターに再入射し、第２の光と同じ方向に第３偏光ビームスプリッターから再出射され、第１変更手段に入射し、第１変更手段から第１偏光ビームスプリッター及び位相差板を通過し、投射光学系へと向かう請求項１１に記載の投射型表示装置。
　投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターから出射する方向とは異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射される請求項１２に記載の投射型表示装置。
　投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２変更手段に衝突し、第２変更手段によって第１偏光ビームスプリッターへと戻され、第２の光の戻り光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と異なる方向に第１偏光ビームスプリッターから出射される請求項１２に記載の投射型表示装置。
　投射光学系から戻ってきた第２の光の戻り光は、位相差板を通過し、第１偏光ビームスプリッターに入射し、光源からの第１の光が第１偏光ビームスプリッターに入射した方向と逆の方向に第１偏光ビームスプリッターから出射され、第２変更手段に衝突し、第２変更手段によって、光の経路が変更され、又は、第２変更手段によって波長帯が変更され、又は、偏光状態が変更され、又は、吸収される請求項１２に記載の投射型表示装置。
　第４反射型空間光変調器を更に備えており、
　光源から、第４の波長帯を有する第４の光が第１の光と同じ方向から第２偏光ビームスプリッターに入射し、
　第２偏光ビームスプリッターに入射した第４の光は、第１の光とは異なる方向に第２偏光ビームスプリッターから出射され、第４反射型空間光変調器において反射され、第１偏光ビームスプリッターに再入射し、第１の光と同じ方向に第２偏光ビームスプリッターから再出射され、位相差板へと向かう請求項１２に記載の投射型表示装置。
　第１偏光ビームスプリッターと位相差板との間に、第１の光に作用する二分の一波長板が備えられている請求項８に記載の投射型表示装置。
　偏光ビームスプリッター、位相差板、及び、変更手段を備えており、
　光源から偏光ビームスプリッターに入射した光は、偏光ビームスプリッターから出射され、位相差板を通過し、
　位相差板を通過した光であって、位相差板へと戻ってきた戻り光は、位相差板を通過し、偏光ビームスプリッターに入射し、偏光ビームスプリッターから出射され、吸熱部材によって吸収される光学素子。