JP2004126496A - 光学ユニット及びそれを用いた投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量であり、明るく、黒映像時の漏れ光によるコントラスト低下が無く、低価格である反射型液晶プロジェクタ用光学ユニット、および、小型軽量であり、明るく、黒映像時の漏れ光によるコントラスト低下が無く、低価格である反射型液晶プロジェクタを実現することである。
【解決手段】反射型液晶パネルに対する偏光子および検光子として同一の特定方向のみ格子作用を有すことにより偏光板として作用する反射型偏光板を用い、補助偏光子及び吸収型の補助検光子を用い、反射型液晶パネルの特性に応じてこれらの反射軸あるいは吸収軸を黒映像時の漏れ光が少なくなる方向で用いる構成とする。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光学系からの光束を偏光作用を利用した反射型映像表示素子で光強度変調して光学像を形成し、該光学像を投射光学系でスクリーン上に投影する光学ユニット、およびそれを用いた投射型映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光源からの光を偏光作用を利用してライトバルブ素子で映像信号に応じて画素毎に濃淡を変える光強度変調を行い、光学像を形成し、その光学像を投射レンズでスクリーンなどに投射する光学ユニットを電源回路や映像駆動回路とともに筐体内に収納した投射型映像表示装置であるプロジェクタが知られている。現在、ライトバルブ素子としては透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、マイクロミラーパネルなどが広く知られており、今後も偏光や回折を利用した様々なライトバルブ素子が開発されると考えられる。反射型液晶パネルは開口率が高いため高輝度と高解像度を両立できる点、低価格である点などが優れている。
【０００３】
反射型液晶パネルを用いた反射型液晶プロジェクタの光学ユニットについて以下に説明する。光源から出射した無偏光光は偏光変換素子にて直線偏光に変換されて偏光子に入射する。偏光子は特定方向の偏光成分のみを透過しそれに直交する成分を吸収（または反射）させることができるので、偏光子への入射光は偏光子にて不要な偏光成分が除去された後に反射型液晶パネルに入射する。反射型液晶パネルに入射した光は反射型液晶パネルにより映像信号に応じて画素毎に偏光状態が変調される。反射型液晶パネルにより反射された光は検光子に入射する。検光子も特定方向の偏光成分のみを透過しそれに直交する成分を吸収（または反射）することができるため各画素からの出射光の偏光状態により検光子を透過あるいは反射する光量が決まる。このようにして得られた映像を投射レンズにより拡大投射する。
【０００４】
一般に偏光子および検光子には偏光ビームスプリッタプリズム（以後ＰＢＳプリズムという）が用いられている。比較的安価なＰＢＳプリズムは誘電体多層膜面を備えておりその膜面（以後ＰＢＳ膜という）によりＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する。したがってＰＢＳプリズムをＰＢＳ膜が反射型液晶パネルに対して４５°となるように配置すれば反射型液晶パネルへの入射光の光軸と反射型液晶パネルからの反射光の光軸を一致させることが可能であり小型の反射型液晶プロジェクタの実現に有利である。
【０００５】
偏光子および検光子としてＰＢＳプリズムを用いた反射型液晶プロジェクタは例えば下記特許文献１で紹介されている。
この特許文献１で紹介されているようにＰＢＳプリズムを用いた反射型液晶プロジェクタにおいてコントラストを高くするためには黒映像時のＰＢＳプリズムからの漏れ光を少なくするための１／４波長板が必須であるが、１／４波長板を用いた場合でもその効果は完全ではない。
【０００６】
一般に１／４波長板は波長特性および角度特性を有しており、このため入射光線波長が設計中心波長から離れれば離れるほど、また入射角が大きくなれば大きくなるほどその機能は低下する。したがって、反射型液晶パネルに入射する光がある波長範囲とある角度範囲を有している反射型液晶プロジェクタにおいては全ての入射光に対して漏れ光を少なくする効果は完全ではない。
【０００７】
この漏れ光のスクリーンへの投射を防ぐためにＰＢＳプリズムと投射レンズの間などに偏光板を配置してもこの漏れ光は偏光板の透過軸方向と同じ偏光成分を含んでいるため、防ぎきることことができない。
【０００８】
またＰＢＳプリズムを用いると重量の点で不利となる。さらにＰＢＳプリズムには光線が硝材を透過する際の偏光の乱れに起因する漏れ光によってコントラストが低下しないように光弾性係数の低い硝材を用いる必要がある。そのような硝材は比重が大きいため特に重く、また流通量が少ないため高コストである。また重量低減のためにＰＢＳ膜を透明平行平板上に形成した場合には非点収差が生じ解像度が低下してしまうため、解像度低下防止のために補整部品が必要となる。
【０００９】
上記の課題を解決するためには、例えば
【非特許文献１】で紹介されているように、偏光子および検光子として反射型偏光板を用いることが考えられる。このような反射型偏光板は光学的な格子による回折により、格子方向に平行な偏光を反射し、格子方向に直行する偏光を透過することにより偏光板として作用する。
【００１０】
したがって、このような構成はＰＢＳプリズムを用いた構成における斜め光の漏れ光が発生しないので、原理的にはＰＢＳプリズムを用いた構成に対して高コントラストである。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１４２０２８号公報
【非特許文献１】
米国Ｍｏｘｔｅｋ社のカタログ、Ｎｏ．ＰＢＦ０２Ａ
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記開示例においては、カラー映像を表示する手段としてカラーホイールが用いられているが、この場合はカラーホイール透過時の光量ロスが概略２／３程度あるため、光利用効率が低く、高出力のランプを用いないと明るさが得られない。また、補助検光子として反射型偏光板が用いられているため、ゴースト像が発生する可能性がある。また、コントラストはまだ充分とはいえず、さらなる改善が必要である。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、小型軽量で明るさ、コントラスト、解像度等の画質性能が良好である反射型映像表示素子を用いた投射型映像表示装置用の光学ユニットおよびそれを用いた投射型映像表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、
光を放射する光源と，照明光学系と、３枚の反射型映像表示素子と、該３枚の反射型映像表示素子へ各色光が入射するように３色光に色分離し、該３枚の反射型映像表示素子からの各色光を色合成する色分離合成系と、該反射型映像表示素子から出射した光を投射する投射手段で構成される投射型映像表示装置において、該反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として回折により作用する反射型偏光板を用いており、該反射型偏光板の入射側に補助偏光子を用いており、該反射型偏光板の出射側に補助検光子として吸収型の偏光板を用いており、色分離合成系が該反射型映像表示素子からの映像光を色合成する手段として色合成面を内部に備えるプリズムを少なくとも１個有しており、すくなくとも該反射型偏光板の反射軸を該反射型偏光板の法線を中心に傾けることができる調整機構を備えていることまたは前記反射型偏光板の反射軸が該反射型偏光板の法線と光軸とを含む面の法線に対して傾いていることのいずれかであり、少なくとも該補助偏光子の吸収軸あるいは反射軸または該補助検光子の吸収軸のいずれかを光軸を中心に傾けることができる調整機構を備えているか、少なくとも該補助偏光子の吸収軸あるいは反射軸または該補助検光子の吸収軸のいずれかが光軸と該反射型偏光板の法線を含む面の法線に対して、光軸を中心に前記反射型偏光板の反射軸との角度差が小さくなる方向に傾いているかのいずれかであり、該反射型偏光板が平行平板上に形成されている場合は該反射型映像表示素子から反射された映像光が該反射型偏光板の作用面側から入射し該反射型偏光板にて反射された後に該投射手段に入射するよう配置されているか、あるいは該反射型映像表示素子から反射された映像光が該反射型偏光板を透過した後に該投射手段に入射するように配置されておりかつ該反射型偏光板による非点収差を補正する素子が該反射型映像表示素子と該投射手段の間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、全図において、共通な機能を有する部品には同一符号を付して示し、一度説明したものについては繰り返した説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明によるプロジェクタ用光学ユニットの１実施形態を示す図である。
【００１７】
図１において、１は光源、２は反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの光軸、９０は白色用補助偏光子、１００は白色用反射型偏光板、１１０は白色用反射型液晶パネル、１２０は白色用補助検光子、１５は投射レンズである。
【００１８】
以下、図１を用いて、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの動作を述べる。
【００１９】
白映像表示時の動作は以下である。図１において、光源１を出射した光のうち補助偏光子９０の吸収軸あるいは反射軸９９に直交する偏光方向の光が補助偏光子９０を透過し、反射型偏光板１００に入射する。反射型偏光板１００は反射軸が補助偏光子９０の吸収軸あるいは反射軸９９と略平行となるように配置するため、反射型偏光板１００に入射した光は反射型偏光板１００を透過し、反射型液晶パネル１１０に入射する。一般に反射型液晶パネル１１０は白映像信号が入力されている場合、入射光をその偏光を略９０°回転させて反射するため、反射型液晶パネル１１０により反射された光の偏光方向は反射型偏光板１００の反射軸と略平行である。したがって、反射型液晶パネル１１０にて反射された光は反射型偏光板１００で光軸方向を９０°曲げられて反射し、補助検光子１２０に入射する。補助検光子１２０は吸収軸１２９が反射型偏光板１００の反射軸と略直交となるように配置するため、反射型偏光板１００で反射された光は補助検光子１２０を透過する。補助検光子１２０を透過した光は投射レンズ１５を透過し図示しないスクリーン上に到達し、白映像表示となる。
【００２０】
黒映像表示時の動作は以下である。光が反射型液晶パネル１１０に入射するまでは上記白映像表示時の動作と同じである。一般に反射型液晶パネル１１０は黒映像信号が入力されている場合、入射光をその偏光状態を変化させずに反射するため、反射型液晶パネル１１０により反射された光の偏光方向は反射型液晶パネル１１０に入射する前と同じである。したがって、反射型液晶パネル１１０にて反射された光は反射型偏光板１００を透過し、補助偏光子９０を透過し、光源１へと戻って行く。したがって光がスクリーン上に到達することは無く、黒映像表示となる。
【００２１】
一般にコントラストは白映像表示時の照度が黒映像表示時の照度に対して何倍であるか表すコントラスト値によって評価され、コントラスト値が高いほど画質性能が高いことを示す。反射型偏光板１００および反射型液晶パネル１１０の性能が理想的であれば、コントラスト値は無限大となるが、実際の反射型偏光板１００および反射型液晶パネル１１０では黒映像表示時に漏れ光が発生しコントラストが低下する。
【００２２】
以下に黒映像表示時の漏れ光について発生の原理と本実施形態による低減方法を説明する。
【００２３】
まず始めに反射型偏光板１００について説明する。通常の偏光板（偏光フィルム）は整列した二色性分子によりその作用を果たし、分子の配列方向に直交する偏光を透過し、分子の配列方向に平行な偏光を吸収する。反射型偏光板は特定方向のみ格子作用を有することにより偏光板として作用し、格子方向に平行な偏光を反射して、格子方向に直交する偏光を透過する。したがって、透過に関しては基本的な偏光特性は両偏光板に差は無い。例えば偏光板の透過軸と偏光板の法線を含む面内および偏光板の吸収軸あるいは反射軸と偏光板の法線を含む面内のどの光線に対してもコントラストはほぼ同等であるなどの特性は両偏光板に共通の特性である。
【００２４】
なお、一般的な反射型偏光板は、その反射軸を光軸と反射型偏光板の法線を含む面の法線と平行に配置した時に最も偏光分離性能を発揮する。言い換えると、反射軸を光軸光線に対するＳ偏光方向と平行に配置し、光軸光線のＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するように使用した時に最も透過光および反射光の偏光度が高くなる。したがって、本構成においてはそのように配置する。
【００２５】
以上より、本構成では反射型液晶パネル直前直後にＰＢＳプリズムを用いた構成における斜め光の漏れ光が発生しないので、１／４波長板のいような部品を追加することなく高コントラスト化が可能である。
【００２６】
またＰＢＳプリズムを用いた構成の場合、ＰＢＳプリズムからの漏れ光には偏光板の透過軸方向と同じ偏光成分が含まれるため投射レンズと反射型液晶パネルの間などに偏光フィルム（検光子）を配置しても漏れ光を完全に防ぐことができないのに対して、反射型偏光板１１０を用いた場合の漏れ光は反射型偏光板１１０のコントラスト不足による場合が多く、そのような場合には補助偏光子９０および補助検光子１２０を用いることで漏れ光の大半を防ぐことができるため高コントラスト化が可能である。
【００２７】
例えば反射型液晶パネルに入射する光束がＦ２．５の場合の光学ユニットだけのコントラスト（反射型液晶パネルをミラーに置き換えて測定）はＰＢＳプリズムを用いた場合が５００から１０００であるのに対して、反射型偏光板を用いた場合では５０００から１００００となる。
【００２８】
また、本構成においては、反射型偏光板１００の反射面が反射型液晶パネル１１０側にあり、反射型液晶パネル１１０より反射された光は反射型偏光板１００の基板である透明平行平板を透過しない。したがって非点収差を生じることがないので解像度の低下が生じない。
【００２９】
次に反射型偏光板１００の性能に起因する漏れ光について具体的に説明する。
【００３０】
反射型偏光板１００はその偏光分離性能が完全であること、つまり格子方向に平行な偏光を完全に反射し、格子方向に直交する偏光を完全に透過することが理想であるが、実際には格子方向に平行な偏光も僅かな量は透過してしまい、格子方向に直交する偏光も僅かな量は反射してしまう。したがって、図１において、光源１からの無偏光光から反射軸に直交する偏光成分を取出すための偏光子として反射型偏光板１００を配置しても、若干の反射軸に平行な偏光成分も透過するため、反射型液晶パネル１１０にも反射軸に直交する偏光成分のみではなく若干の反射軸に平行な偏光成分も入射してしまう。この若干の反射軸に平行な偏光成分は、反射型液晶パネル１１０で黒表示映像時、偏光方向を変えずに反射されるため、反射型偏光板１００で反射されることになり、投射レンズ１５を透過し、スクリーン（図示せず）上に到達し漏れ光となる。そこで、この漏れ光を抑制するために、補助偏光子９０をその反射軸あるいは吸収軸が反射型偏光板１００の反射軸と平行となるように光源１と反射型偏光板１００との間に配置し、反射型偏光板１００の反射軸に平行な偏光成分を減衰させる。補助偏光子９０を用いることによって反射型液晶パネル１１０に入射する光は２つの偏光子を通過することになるため、ほぼ反射軸に直行する偏光成分のみとなり、反射型液晶パネル１１０にて反射された後に反射型偏光板１００にて投射レンズ１５方向に反射される漏れ光を少なくすることが出来る。
【００３１】
しかし、補助偏光子９０を配置して、反射型液晶パネル１１０への入射光をほぼ反射軸に直交する偏光成分のみとしても、反射型液晶パネル１１０からの反射光が反射型偏光板１００を透過する際に、反射軸に直交する偏光成分が若干は反射されてしまう。この光は投射レンズ１５を透過し、スクリーン（図示せず）上に到達し漏れ光となる。この漏れ光を抑制するために、補助検光子１２０をその吸収軸が反射型偏光板１００の反射軸と直交となるように反射型偏光板１００と投射レンズ１５の間に配置する。補助険光子１２０を用いることによって、反射型液晶パネル１１０からの反射光が反射型偏光板１００を透過する際に反射されてしまった反射軸に直交する若干の偏光成分は補助検光子１２０を透過できないため漏れ光を低減することが出来る。
【００３２】
以上は反射型偏光板１００が理想的でない場合であり、もし理想的な性能が実現されれば補助偏光子９０及び補助検光子１２０は必要なくなる。現行の一般的な反射型偏光板では、格子方向に直交する偏光が入射した場合の（反射光量（漏れ光の要因）／透過光量）に対して、格子方向に平行な偏光が入射した場合の（透過光量（漏れ光の要因）／反射光量）の方が少ない。このために現行の反射型偏光板１００を用いて、反射型液晶パネル１１０からの映像光が反射型偏光板１００で反射されてから投射レンズ１５に入射する構成とした場合には、補助偏光子９０が不要となる可能性があり、逆に、現行の反射型偏光板１００を用いて、反射型液晶パネル１１０からの映像光が反射型偏光板１００を透過して投射レンズ１５に入射する構成とした場合には補助検光子１２０が不要となる可能性がある。
【００３３】
次に反射型液晶パネル１１０の性能に起因する漏れ光について具体的に説明する。
【００３４】
黒映像表示時の反射型液晶パネル１１０は入射光をその偏光状態を維持したまま反射することが理想であるが、実際には入射光をその偏光方向を若干ずらして反射してしまうことを見出した。このために、その後に入射する反射型偏光板１００の反射軸に平行な偏光成分が若干量発生し、この偏光成分は反射型偏光板１００により反射され、補助検光子１２０を透過するため漏れ光となる。
【００３５】
この漏れ光を防ぐためには、反射型液晶パネル１１０が入射光の偏光方向をずらさずに反射すれば良い。反射型液晶パネル１１０は入射光の偏光方向によっては反射光の偏光方向をほとんどずらさないことを見出した。この偏光方向をずらさない偏光方向は、反射型偏光板１００の反射軸に直交する方向に対して数度であった。一般に反射型偏光板１００はその反射軸が反射型偏光板１００の法線と光軸とを含む主入射面（通常の光が入射する面と区別するために、主入射面と称する）の法線に平行となる角度の場合に最も偏光分離性能が高くなるため、通常はその角度で配置され、反射型偏光板１００を透過した光は反射型偏光板１００の反射軸に直交する偏光方向であり、この偏光方向と反射型液晶パネル１１０が入射光の偏光方向をずらさずに反射する入射光の偏光方向にずれがあった。
【００３６】
したがって、反射型液晶パネル１１０の性能に起因する漏れ光を低減するためには、黒映像表示時、反射型液晶パネル１１０への入射光の偏光方向がその反射型液晶パネル１１０が偏光方向をずらさずに反射する偏光方向となるようにすれば良い。これを実現するためには、反射型偏光板１００の反射軸を反射型液晶パネル１１０が偏光方向ををずらさずに反射する偏光方向に傾ければよい。
【００３７】
しかし、反射型液晶パネル１１０が入射光の偏光方向をずらさずに反射する偏光方向は反射型液晶パネル１１０の種類によって異なり、さらには同じ種類の反射型液晶パネルであっても個々のものに若干のばらつきがある。したがって、個々の反射型液晶パネル１１０のばらつきに応じて反射型偏光板１００の傾き角度を調整できる機構を備えれば良い。
【００３８】
ところで、上記のように反射型偏光板１００の反射軸を、反射型偏光板１００の法線と光軸とを含む主入射面の法線からずれるように傾けると偏光分離性能は低下するが、傾ける角度量が少ないため、偏光分離性能の低下は微少でありその影響は無視できる。
【００３９】
さらに、補助偏光子９０の吸収軸あるいは反射軸および補助検光子１２０の吸収軸についても、反射型偏光板１００の反射軸方向に対応して傾けた方がより良い。補助偏光子９０は、その反射軸あるいは吸収軸と反射型偏光板１００の反射軸が補助偏光子９０側から見て平行に近づくように、反射軸あるいは吸収軸を反射型偏光板１００の反射軸との角度差が小さくなる方向に光軸を中心に傾けておき、さらには、反射型液晶パネル１１０のばらつきに対応するための調整機構を備えておく。補助検光子１２０は、その吸収軸と反射型偏光板１００の透過軸（反射型偏光板の作用面内で反射軸に直交する軸）が補助検光子１２０側から見て平行に近づくように、吸収軸を反射型偏光板１００の反射軸との角度差が小さくなる方向に光軸を中心に傾けておき、さらには反射型液晶パネル１１０のばらつきに対応するための調整機構を備えておく。なお、本実施形態のように、補助偏光子９０および反射型偏光板１００および補助検光子１２０について、その吸収軸および反射軸を反射型液晶パネル１１０の種類に応じてあらかじめ傾けておくことにより、調整機構の調整範囲量および調整量を少なくすることができ、ばらつきの少ない反射型液晶パネル１１０に対しては軸角度の調整を行わない場合でもかなりの程度でコントラストを向上することができる。
【００４０】
ある種類の反射型液晶パネル１１０について、反射型液晶パネル１１０が黒映像表示時入射光の偏光方向をずらさずに反射する入射光の偏光方向の角度（パネル偏光軸角度と呼ぶ）を反射型液晶パネル１１０の映像表示領域の長辺を基準として測定した結果、およびその角度の偏光が入射するように反射型偏光板１００の反射軸を傾けた場合にその反射軸との角度差が最小となるように光軸を中心に補助偏光子９０および補助検光子１２０を傾ける角度（偏光子対応軸角度，検光子対応軸角度と呼ぶ）を計算した結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
表１から明らかなように、パネル偏光軸角度は約６°以内、偏光子軸対応角度は約４°以内、検光子軸対応角度は約８°以内であった。この範囲内でそれぞれを傾ければ反射型液晶パネル１１０が黒映像表示時入射光の偏光方向をずらさずに反射することができる。
また、本実施形態では補助検光子１２０として吸収型の偏光板を用いており、吸収型の偏光板を用いることによってゴースト像の発生を防ぎ、コントラストを向上することができる。以下にその原理を説明する。
【００４３】
白映像を表示する画素により偏光を約９０°回転された光は反射型偏光板１００で反射され、補助検光子１２０に入射する。補助検光子１２０に反射型の偏光板を用いた場合、補助険光子１２０は先に記したように完全に透過すべき格子方向に直交する偏光も僅かな量は反射してしまう。このために一部の光は補助検光子１２０で反射され、反射型偏光板１００にて反射され反射型液晶パネル１１０に再入射する。この光線が光軸に平行でない場合は反射型液晶パネル１１０への再入射位置は初めに入射した位置とは異なり、再入射位置の画素が黒映像を表示する画素の場合には偏光はほぼ維持されたまま反射される。このためにこの光線は反射型偏光板１００により反射され、補助検光子１２０を通過し、投射レンズ１５を通過してスクリーン（図示せず）上に到達する。以上のように補助検光子１２０に反射型の偏光板を用いた場合には、本来は映像を表示すべきでない画素にうっすらと映像が表示されてしまうゴースト像が発生する。したがってチェスコントラスト（ＡＮＳＩコントラスト）が低下してしまう。これを防ぐために本実施形態では補助検光子１２０として吸収型の偏光板を用いた。このように構成することにより補助検光子１２０は入射光を反射することが無いため、ゴースト像の発生およびチェスコントラストの低下を防ぐことができる。
【００４４】
また、全画面とも黒映像を表示している場合においても、補助検光子１２０として吸収型の偏光板を用いることにより、以下に述べる漏れ光を低減できるためコントラストを向上できる。これは補助険光子１２０に反射型の偏光板とした場合、反射型液晶パネル１１０により偏光方向が乱される等のとき、反射型液晶パネル１１０からの反射光のうち反射型偏光板１００の反射軸に平行な偏光成分が反射され、補助検光子１２０を透過し、この光の一部はその後に配置される光学部品（ここでは投射レンズ１５）によって反射され補助検光子１２０まで戻ってくる。特に投射レンズ１５は複数のレンズにより構成されており、透過率が８５％程度であるため、投射レンズ１５により１５％近くの光が反射される。この戻り光の多くは補助検光子１２０を透過する偏光方向であるが、補助検光子１２０が反射型であるため一部の光は反射され、投射レンズ１５を通過し漏れ光となる。また、投射レンズ１５からの戻り光は光軸に垂直でないレンズ表面により反射され、このような面による反射では偏光方向がずれるため、反射型である補助検光子１２０の反射軸に平行な偏光成分が発生し、この偏光は補助検光子１２０により反射され、投射レンズ１５を通過し漏れ光となる。これらの漏れ光を防ぐために本実施形態では補助検光子１２０として吸収型の偏光板を用いた。このように構成することにより、補助検光子１２０は入射光を反射することが無いため、コントラストの低下を防ぐことができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、反射型偏光板１００を光路上、反射型液晶パネル１１０の直前、直後に配置する構成とすることにより、コントラストを向上している。反射型偏光板１００と反射型液晶パネル１１０の間にレンズやプリズムなどの光学部品を配置した場合には以下の理由によりコントラストが低下する。レンズを配置した場合には、光軸光線以外の光線がレンズを透過する際には光線が屈折するため、入射光の偏光方向が主入射面に平行か垂直とならない角度の光線では偏光方向がずれてしまい、反射型偏光板１００の反射軸に平行な偏光成分が生じ漏れ光となる。プリズムを配置した場合には、プリズムなどのガラスには残留応力や熱応力により複屈折が存在するため光が透過する際に偏光が乱され、反射型偏光板１００の反射軸に平行な偏光成分が生じ漏れ光となる。
【００４６】
なお、透過型液晶パネルと同様に反射型液晶パネルにおいてもネガティブリターダー等の適切な視野角補償素子を用いれば斜め入射光に対する反射型液晶パネルのコントラストが向上すると考えられ、この視野角補償素子を反射型液晶パネルの直前に配置するあるいは反射型液晶パネル内に組み込む可能性が考えられる。この視野角補償素子は反射型液晶パネルを補償する素子であり、反射型液晶パネルの一部品とも考えられるため、ここでは光学部品として含まないこととする。
【００４７】
図２は、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。図２において、１は光源、２は反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの光軸、３はインテグレータ機能を持ち偏光変換作用を備えたロッドレンズである。ロッドレンズ３に備えられるている図示しない偏光変換素子の例としては、例えば、ロッドレンズの入射する面は中央部を円形透明部とし、それ以外の領域は全反射ミラーとし、出射面は光源側より１／４波長板と反射型偏光板を積層したものがある。４はロッドレンズ３の出射口の像を反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３上に照射する結像レンズである。５は白色反射ミラー、６はＢ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラ−、７はＲ透過Ｇ反射ダイクロイックミラ−、８はＢ反射ミラ−、９１，９２，９３はそれぞれＲ用補助偏光子、Ｇ用補助偏光子、Ｂ用補助偏光子、１０１，１０２，１０３はそれぞれＲ用反射型偏光板、Ｇ用反射型偏光板、Ｂ用反射型偏光板であり、ハッチング部が作用面側である。１１１，１１２，１１３はそれぞれＲ用反射型液晶パネル、Ｇ用反射型液晶パネル、Ｂ用反射型液晶パネル、１２１，１２２，１２３はそれぞれＲ用補助検光子、Ｇ用補助検光子、Ｂ用補助検光子、１３２はＧ用１／２波長板、１４はクロスダイクロイックプリズム、１５は投射レンズである。ここで補助偏光子９１，９２，９３および補助検光子１２１，１２２，１２３は透明な平行平板の基板上に配置あるいは形成されている。また、Ｒは赤色、Ｇは緑色、Ｂは青色を示す。
【００４８】
以下、図２を用いて、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの白映像表示時の動作を述べる。なお、補助偏光子９１，９２，９３と反射型偏光板１０１，１０２，１０３と反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３の作用は図１の補助偏光子９０と反射型偏光板１００と反射型液晶パネル１１０の作用に同じであり、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
図２において、光源１を出射した光はロッドレンズ３を通過する。このときロッドレンズ３には偏光変換作用が備えられているので、出射する光は偏光方向がＰ偏光に整えられる。ロッドレンズ３を出射した光は白色反射ミラー５にて光線の方向を９０°曲げられ、Ｂ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６に入射し、Ｂ光は透過しＲＧ光は反射する。反射したＲＧ光はＲ透過Ｇ反射ダイクロイックミラー７によってＲ光は透過しＧ光は反射する。透過したＲ光はＲ用補助偏光子９１を透過しＲ用反射型液晶パネル１１１に入射する。Ｒ透過Ｇ反射ダイクロイックミラー７を反射したＧ光はＧ用補助偏光子９２を透過しＧ用反射型液晶パネル１１２に入射する。Ｂ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６を透過したＢ光はＢ反射ミラー８により光線の方向を９０°曲げられＢ用補助偏光子９３を透過し、Ｂ用反射型偏光板１０３を透過し、Ｂ用反射型液晶パネル１１３に入射する。このようにＲ、Ｇ、Ｂに色分離される。Ｒ用反射型液晶パネル１１１、Ｇ用反射型液晶パネル１１２、Ｂ用反射型液晶パネル１１３により反射される際に偏光が９０°回転されＳ偏光となり、それぞれＲ用反射型偏光板１０１、Ｇ用反射型偏光板１０２、Ｂ用反射型偏光板１０３により反射されて光線の方向を９０°曲げられ、それぞれＲ用補助検光子１２１、Ｇ用補助検光子１２２、Ｂ用補助検光子１２３を通過し、ＧはＧ用１／２波長板１３２を通過しＰ偏光となり、Ｒ、Ｇ、Ｂともクロスダイクロイックプリズム１４に入射する。Ｒ、Ｇ、Ｂはクロスダイクロイックプリズム１４によって白色に合成され、投射レンズ１５によってスクリーン（図示せず）に拡大投射される。
【００５０】
上記では、補助偏光子９１，９２，９３を反射型偏光板１０１，１０２，１０３の前に設けているが、反射型偏光板１０１，１０２，１０３の性能が良く、漏れ光の影響が少なければ補助偏光子がなくてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
上記では、インテグレ−タとしてロッドレンズ３を用いたが、これに限定されるものではなく、ライトパイプやマルチレンズ等を用いることができるのは明らかである。また、上記では光路上において先に光源からの白色光をＲＧ光とＢ光に分離し、その後にＲＧ光をＲ光とＧ光に分離したが、先にＲ光とＧＢ光に分離し、その後にＧＢ光をＧ光とＢ光に分離しても良い。
【００５２】
本実施形態における光源１には、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプが用いられ、これらのランプにはＲ、Ｇ、Ｂの色を悪くする波長成分が含まれており、ダイクロイックミラーに入射する光線がテレセントリックでないため入射光線の入射位置によって透過あるいは反射する波長が異なるために色むらが生じる。これを防ぐために補助偏光子の基板には不要な波長成分を除去するためのダイクロイックコートが施されたものを用いた方が良い。
【００５３】
本実施形態例においては反射型偏光板１０１，１０２，１０３の作用面が反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３側にあり、反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３より反射された光は反射型偏光板１０１，１０２，１０３の基板である透明平行平板を通過しない。したがって非点収差を生じることがないので解像度の低下が生じない。
【００５４】
また、本構成ではプリズムはクロスダイクロイックプリズム１４しか用いていないため、透過型液晶プロジェクタ用の光学ユニットと同等の重量が実現できる。
【００５５】
また、色分離光学系にカラーホイールを用いた場合、カラーホイールによるカラー表示では白映像表示を１枚の反射型液晶パネルを時分割でＲ、Ｇ、Ｂそれぞれを高速で表示することにより行っているため、このうちの一色を表示している時には他の２色は映像光として投射されずに捨てられている。これに対して、本構成においては白映像表示時に常に３色とも投射されるため光利用効率が高く明るくなる。
【００５６】
また、本構成では透過型液晶プロジェクタ用の光学ユニットで用いられていない光学部品は反射型偏光板１０１，１０２，１０３だけであり、その他のほとんどの部品が透過型液晶プロジェクタ用の光学ユニットでも用いられている。このため、流通量が多く低コストであり、耐久性が確認されているために信頼性が高く、量産されている期間が長いため部品性能が成熟、安定している等、多くの利点がある。
【００５７】
本実施形態で用いているロッドレンズ３に備えられている図示しない偏光変換素子、補助偏光子９１，９２，９３、反射型偏光板１０１，１０２，１０３、補助検光子１２１，１２２，１２３のコントラストと透過率はトレードオフの関係にある。即ち、コントラストを向上させると透過率が劣化し、透過率を向上させるとコントラストが劣化する。よって、これを投射型映像表示装置の性能として見ると、コントラストと明るさがトレードオフの関係にあることを意味する。
【００５８】
本実施形態では、光学部品はロッドレンズ３に備えられている図示しない偏光変換素子、補助偏光子９１，９２，９３、反射型偏光板１０１，１０２，１０３、補助検光子１２１，１２２，１２３と複数の部品を用いている。以下の法則に則って上記光学部品の性能を組合せることにより、投射型映像表示装置の高効率、高コントラストを確保することが可能である。
【００５９】
光学系のコントラストは下式で求められる。
【００６０】
１／（光学系のコントラスト）＝１／（パネル入射側の光学系コントラスト）＋１／（パネル出射側の光学系コントラスト）
これより分かることは、パネル入射側の光学系コントラストのみ良くしても、あるいは、出射側のみ良くしても、効率的でないということである。入射側と出射側のコントラストのバランスをとることが、明るさもコントラストも最適にする方法である。
【００６１】
光学系コントラストは、各部品のコントラストの積で求められる。即ち、ロッドレンズ３に備えられている図示しない偏光変換素子のコントラストをＡ、補助偏光子９１，９２，９３のコントラストをＢ、補助検光子１２１，１２２，１２３のコントラストをＥ、反射型偏光板１０１，１０２，１０３の透過のコントラストをＣ、反射型偏光板１０１，１０２，１０３の反射のコントラストをＤとすると、本実施形態のように反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３からの反射光が反射型偏光板１０１，１０２，１０３にて反射された後に投射レンズ１５に入射する構成においては、入射側の光学系コントラストはＡ＊Ｂ＊Ｃ、出射側の光学系コントラストはＤ＊Ｅで求められる。あるいは後に説明する図８の構成のように反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３からの反射光が反射型偏光板１０１，１０２，１０３を透過した後に投射レンズ１５に入射する構成においては、入射側の光学系コントラストはＡ＊Ｂ＊Ｄ、出射側の光学系コントラストはＣ＊Ｅで求められる。よって、両者をバランスよくするために、本実施形態においては、Ａ＊Ｂ＊Ｃ＝（０．１〜１０）＊Ｄ＊Ｅ、反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３からの反射光が反射型偏光板１０１，１０２，１０３を透過した後に投射レンズ１５に入射する構成においては、Ａ＊Ｂ＊Ｄ＝（０．１〜１０）＊Ｃ＊Ｅのそれぞれの値を満たすロッドレンズ３に備えられている図示しない偏光変換素子、補助偏光子９１，９２，９３、補助検光子１２１，１２２，１２３、反射型偏光板１０１，１０２，１０３を用いればよい。ロッドレンズ３に備えられている図示しない偏光変換素子、もしくは補助偏光子９１，９２，９３、もしくは補助検光子１２１，１２２，１２３を用いない場合はコントラストとして１を代入して、上式を満たせばよい。
【００６２】
図３（ａ）に偏光変換素子のコントラスト測定方法を示す。図３（ａ）において、測定用光源５０から光を出射する。光源５０後に開口を設けることによる測定物に入射する光の広がりは略Ｆ２０であり、偏光状態は無偏光（ランダム偏光）である。その後に光源５０側よりロッドレンズ３に備えられた偏光変換素子２５、測定用偏光板５１（できる限り偏光度が高いものが良い）、測定用受光部５２を配置する。光源５０から出射した光はロッドレンズ３に備えられた偏光変換素子２５、測定用偏光板５１を透過し、測定用受光部５２に入射し、これにより透過してきた光の明るさが測定できる。またリファレンス測定という測定物（ロッドレンズ３に備えられた偏光変換素子２５）を配置しない状態での明るさ測定をしておくことにより、測定物の透過率が算出ができる。偏光変換素子３（２５）の透過率は次式で求まる。（偏光変換素子２５の透過率）＝（測定物配置時の明るさ測定値）／（リファレンス測定時の明るさ測定値）／２。この式において２で割っている理由は理想的な偏光変換素子２５では入射光は完全に偏光変換されるため明るさがリファレンス測定時の２倍となるためである。
【００６３】
コントラスト値を算出するためには以下の２つのモードについて、測定を行い、透過率を算出する必要がある。１つは測定物である偏光変換素子中のＰＢＳ膜あるいは反射型偏光板の反射軸が測定用偏光子の吸収軸（あるいは反射軸）に平行なモードであり、もう１つは測定物である偏光変換素子中のＰＢＳ膜あるいは反射型偏光板の反射軸が測定用偏光子の吸収軸（あるいは反射軸）と直交するモードである（それぞれ以下、平行モード、直交モードと呼ぶ）。コントラスト値は次式によって求まる。
【００６４】
（コントラスト値）＝（平行モードの透過率）／（直交モードの透過率）。
【００６５】
測定された透過率の分光分布に視感度を掛け合わせることにより、明るさが求まる。即ち、透過率Ｔ（λ）、視感度Ａ（λ）とすると、明るさは、理論的には、使用波長域でのＴ（λ）＊Ａ（λ）の波長積分∫Ｔ（λ）＊Ａ（λ）ｄλで求められる。反射の場合は、透過率Ｔ（λ）の代わりに反射率Ｒ（λ）を用いればよい。
【００６６】
図３（ｂ）に補助偏光子及び補助検光子に用いる偏光板およびＰＢＳプリズムのコントラストの測定方法を示す。図３（ｂ）において、測定用光源５０、測定用偏光板５１、測定用受光部５２は上記と同様のものである。各部品を光源、測定用偏光板、測定物（偏光板）、測定用受光部の順で配置して、上記と同様の明るさ測定を行う。また、リファレンス測定も上記同様に測定物を配置しないで行う。ただし、透過率は次式となる。
【００６７】
（偏光板およびＰＢＳプリズムの透過率）＝（測定物配置時の明るさ測定値）／（リファレンス測定時の明るさ測定値）。
【００６８】
コントラスト値は上記同様に以下の２つのモードの測定を行い算出する。１つは測定物である吸収型偏光板の吸収軸あるいは反射型偏光板の反射軸あるいはＰＢＳプリズムのＰＢＳ膜の反射軸が測定用偏光子の吸収軸（あるいは反射軸）に平行なモードであり、もう１つは測定物である吸収型偏光板の吸収軸あるいは反射型偏光板の反射軸あるいはＰＢＳプリズムのＰＢＳ膜の反射軸がが測定用偏光子の吸収軸（あるいは反射軸）と直交するモードである（それぞれ以下、平行モード、直交モードと呼ぶ）。コントラスト値は上記同様に次式によって求まる。
【００６９】
（コントラスト値）＝（平行モードの透過率）／（垂直モードの透過率）。
【００７０】
図３（ｃ）に反射型偏光板を偏光子および検光子として用いる場合のコントラスト測定方法を示す。図３（ｃ）において、測定用光源５０、測定用偏光板５１、測定用受光部５２は上記と同様のものである。各部品を光源、測定用偏光板、測定物（反射型偏光板）、測定用受光部の順で配置して、上記と同様の明るさ測定を行う。ただし、測定物である反射型偏光板はその法線が光軸に対して４５°傾くように配置する。また、リファレンス測定も上記同様に測定物を配置しないで行う。偏光子および検光子として反射型偏光板を用いる場合、反射型偏光板を透過する光を測定する透過率および反射型偏光板を反射する光を測定する反射率の両方がコントラストおよび明るさに影響する。透過率および反射率は上記と同様に次式となる。
【００７１】
（反射型偏光板の透過率）＝（測定物配置時の透過光の明るさ測定値）／（リファレンス測定時の明るさ測定値）、
（反射型偏光板の反射率）＝（測定物配置時の反射光の明るさ測定値）／（リファレンス測定時の明るさ測定値）。
【００７２】
反射型偏光板には透過のコントラスト値と反射のコントラスト値があり、両方を求めるためには反射型偏光板の反射軸が測定用偏光子の反射軸（吸収軸）に平行な場合と直交する場合の２つのモード（それぞれ以下、平行モード、直交モードと呼ぶ）それぞれにおいて透過率および反射率を求める必要がある。よって測定は計４回となる。透過のコントラスト値および反射のコントラスト値はそれぞれ次式となる。
【００７３】
（反射型偏光板の透過のコントラスト値）＝（平行モードの透過率）／（直交モードの透過率）、
（反射型偏光板の反射のコントラスト値）＝（直交モードの反射率）／（平行モードの反射率）。
【００７４】
ここで、一般的に反射型偏光板のコントラスト値は、透過のコントラスト値の方が反射のコントラスト値より高い。よって、本実施形態のように、反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３からの反射光が反射型偏光板１０１，１０２，１０３にて反射された後に投射レンズ１５に入射する構成においては、上記関係より補助検光子１２１，１２２，１２３のコントラスト値が、ロッドレンズ３に備えられた偏光変換素子２５のコントラスト値と補助偏光子９１，９２，９３のコントラスト値の積より高い組合せ構成、すなわちＡ＊Ｂ＜Ｄにすると、高効率、高コントラストが可能である。あるいは図８の構成のように反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３からの反射光が反射型偏光板１０１，１０２，１０３を透過した後に投射レンズに１５入射する構成においては、上記関係よりロッドレンズ３に備えられた偏光変換素子２５のコントラスト値と補助偏光子９１，９２，９３のコントラスト値の積が、補助検光子１２１，１２２，１２３のコントラスト値より高い組合せ構成すなわちＡ＊Ｂ＞Ｄにすると、高効率、高コントラストが可能である。
【００７５】
図４は、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。なお、図４において、前出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その説明を省略する。また、本実施形態の基本動作は図２の実施形態の動作と同様なので、重複した説明を省略し、異なる機能動作について説明する。
【００７６】
図４において、上記実施形態と同様に、補助偏光子９１，９２，９３および補助検光子１２１，１２２，１２３は透明な平行平板の基板上に配置あるいは形成され、補助偏光子９１，９２，９３および補助検光子１２１，１２２，１２３に対向する位置に結像レンズ４やクロスダイクロイックプリズム１４などの透明部品が空隙（スペース）を設けて配置されている。このように構成することにより、前記スペースを補助偏光子９１，９２，９３や補助検光子１２１，１２２，１２３を冷却するための風路として利用でき、効率の良い冷却が可能となるため、冷却ファンを低速で回転できるようなり、冷却ファンのフィン（図示せず）による風切音を低減することができるため低騒音化が可能となる。特に補助偏光子９１，９２，９３や補助検光子１２１，１２２，１２３が吸収型の偏光板の場合は、偏光板により吸収される光のほとんどが熱に変換されるため、その熱により偏光板の寿命が短くなったり、熱収縮により周辺部が歪み黒映像表示時の周辺部光漏れが生じるなどの性能劣化が起こる。これを防ぐためにはこのような効率の良い冷却が必須となる。この風路の距離は光軸上で１ｍｍから４ｍｍが適当であり、短すぎても長すぎても冷却風が効率良く通らなく、長すぎる場合は光学ユニットが大きくなってしまう。なお、本実施形態では透明部品として結像レンズ４やクロスダイクロイックプリズム１４などの光学部品を配置したが、設計上光学部品を配置する必要が無い場合は透明な平行平板などを配置しても良い。
【００７７】
図４に示す本実施形態において、上記の補助偏光子９１，９２，９３の風路確保用に配置した各結像レンズ４には各光路の色用の１／２波長板１３１’，１３２’，１３３’を貼合してある。このように構成することにより、１／２波長板の前後で偏光方向を９０°回転させることができ、例えば以下のようなときに有効である。一般にミラー（反射ミラーやダイクロイックミラー等）はＳ偏光反射時に最も効率が良いため、本実施形態においては、ロッドレンズ３に備えられた偏光変換素子（図示せず）ではＳ偏光出射とし、白反射ミラー５、Ｂ反射ミラー８、ではＳ偏光を反射させ、反射型偏光板１０１，１０２，１０３の前の１／２波長板１３１’，１３２’，１３３’でＰ偏光とすると光を効率よく利用できる。本構成ではＧ光は白反射ミラー５、Ｂ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラ−６、Ｒ透過Ｇ反射ダイクロイックミラ−７を全て反射するように構成しているため、たとえば明るさ性能を重視する光学ユニットの場合、Ｇ光を最も効率よく利用できるため最適である。特に明るさが要求される前面投射型映像表示装置用光学ユニットに好適である。また、本構成のように各色光に分離してから１／２波長板１３１’，１３２’，１３３’を配置することにより各色光用の１／２波長板１３１’，１３２’，１３３’を使用できるため、高効率である。さらには風路に面して１／２波長板１３１’，１３２’，１３３’を配置できるため１／２波長板が有機フィルムなどから作成されて冷却する必要がある場合には効率良く冷却できるため有効である。
【００７８】
本実施形態において、Ｇ光路のクロスダイクロイックプリズム１４の入射面には１／２波長板１３２を貼合している。一般にダイクロイックミラーはＳ偏光よりＰ偏光の方が光が透過しやすく、クロスダイクロイックプリズム１４においても同じである。したがって、本構成のように配置することによりクロスダイクロイックプリズム１４を透過するＧ光をＰ偏光とすることができ高効率とできる。また、１／２波長板１３２が風路に面しているため効率良く冷却できる点は上記と同じである。
【００７９】
図５は、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示すブロック図である。なお、図５において、前出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その説明を省略する。また、本実施形態の基本動作は図２の実施形態の動作と同様なので、重複した説明を省略し、異なる機能動作について説明する。
【００８０】
図５において、Ｒ用反射型偏光板１０１とＢ用反射型偏光板１０３およびＲ用反射型液晶パネル１１１とＢ用反射型液晶パネル１１３は傾いて配置されている。このように傾けて配置することにより、最小サイズで配置しようとした場合に投射レンズ１５とＲ用反射型液晶パネル１１１およびＢ用反射型液晶パネル１１３の間隔が狭くて干渉してしまうことを避けることができる。さらにＲ用補助検光子１２１およびＢ用補助検光子１２３以後の部品への光軸光線の入射角度を０°とすることができる。図６および図７を用いて詳細に説明する。図６および図７はそれぞれ図２および図５のクロスダイクロイックプリズム１４およびＢ用反射型液晶パネル１１３付近を拡大したものである。図６および図７において、１６は反射型液晶パネル１１３への入射光束、１７は反射型液晶パネル１１３からの出射光束、１８は反射型液晶パネル１１３の回転中心点、１９は投射レンズ１５のバックフォーカス（クロスダイクロイックミラー１４に最も近い投射レンズ１５のレンズから反射型液晶パネルまでの距離）であり光軸と一致している。２０は投射レンズ１５と反射型液晶パネル１１３の物理的最短距離である。図７においてＢ用反射型液晶パネル１１３は図６の同部品の配置に対して回転中心点１８からの距離を保ったまま回転中心点１８を中心に約５°傾けて配置されている。図７のように配置することにより投射レンズ１５からＢ用反射型液晶パネル１１３までの光学距離すなわちバックフォーカス１９を長くすること無く投射レンズ１５とＢ用反射型液晶パネル１１３の物理的最短距離２０を長くすることができる。したがって、図７の構成とすることで、光学系を最小サイズで配置しようとした場合に投射レンズ１５とＢ用反射型液晶パネル１１３の物理的最短距離２０の間隔を大きくできるため、これらの部品を保持する構造部品などが干渉してしまうことを避けることができる。一般に投射レンズのサイズは他の条件が同じ場合にはバックフォーカスに依存しバックフォーカスが長くなると投射レンズは大型化する。したがって図７の構成のようにすることによりバックフォーカスが同じにできるため投射レンズ１５のサイズも同じとなり光学ユニットサイズも同等にすることができる。
【００８１】
また図７のＢ用反射型偏光板１０３はＢ用反射型液晶パネル１１３の傾きと同じ方向に５°傾いている。このように同じ光路上の反射型偏光板と反射型液晶パネルを同じ角度だけ同方向に傾けて配置することによりＢ用反射型偏光板１０３以後の部品への光軸光線の入射角度を０°とすることができる。すなわちＢ用補助偏光子９３を通過した光線がＢ用反射型偏光板１０３に入射する際の光軸光線の入射角は図６の配置が４５°であるのに対して図７の配置では４０°であり、その後にＢ用反射型液晶パネル１１３へ入射する際の入射角は図６の配置が０°であるのに対して図７の配置では５°であり、Ｂ用反射型液晶パネル１１３にて反射された後にＢ用反射型偏光板１０３に再入射する際の入射角は図６の配置が４５°であるのに対して図７の配置では５０°であり、Ｂ用反射型偏光板１０３にて反射され光線方向を曲げられた後にＢ用補助検光子１２３に入射する入射角は図６の配置および図７の配置でともに０°である。通常、クロスダイクロイックプリズム１４および投射レンズ１５は光軸光線が垂直に入射した場合に最も色合成性能および結像性能が良くなるため、図７の配置にした場合の光学性能は図６の配置と同等である。図７の構成で反射型偏光板１０３および反射型液晶パネル１１３を傾ける角度は回転中心１８を中心に３°から１５°となるのが適当である。この角度が小さすぎる場合は効果が少なく、この角度が大きすぎる場合は反射型偏光板の性能が発揮されにくくなる。また図７ではＢ光路を用いて説明したがＲ光路についても同内容であることは明らかである。
【００８２】
図８は、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。なお、図８において、先出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その重複した説明を省略する。また本実施形態の基本動作は図２の実施形態と同様であり、重複した説明を省略し、異なる機能について説明する。
【００８３】
図８において、反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３は図２の場合と異なり、クロスダイクロイックプリズム１４の３つの入射面にそれぞれ平行となるように配置されている。そして、光源１からの光が反射型偏光板１０１，１０２，１０３で反射されて反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３に入射するように構成されている。このため、反射型偏光板１０１，１０２，１０３のハッチング部で示す作用面は補助偏光子９１，９２，９３側の入射光側に形成されている。
【００８４】
図８において、２１１、２１２、２１３はそれぞれＲ用非点収差補整素子、Ｇ用非点収差補整素子、Ｂ用非点収差補整素子であり、シリンドリカルレンズや透明平行平板がその作用を果たす（透明平行平板は、反射型偏光板の法線と光軸を含む面に平行でかつ光軸に直交する軸を中心に傾ける）。
【００８５】
次に本構成の動作を述べる。本実施形態においては、偏光変換作用を備えたロッドレンズ３からはＳ偏光出射とし、その後は偏光がＳ偏光であること以外はＲ、Ｇ、ＢがそれぞれＲ用補助偏光子９１、Ｇ用補助偏光子９２、Ｂ用補助偏光子９３を透通過するまでは図２の構成と同じである。そしてＳ偏光で入射してきた光は、それぞれＲ用反射型偏光板１０１、Ｇ用反射型偏光板１０２、Ｂ用反射型偏光板１０３によって反射されて光線の方向を９０°曲げられ、Ｒ用反射型液晶パネル１１１、Ｇ用反射型液晶パネル１１２、Ｂ用反射型液晶パネル１１３に入射する。Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３により反射された光はＰ偏光となり、それぞれＲ用反射型偏光板１０１、Ｇ用反射型偏光板１０２、Ｂ用反射型偏光板１０３およびＲ用補助検光子１２１、Ｇ用補助検光子１２２、Ｂ用補助検光子１２３を透過する。ここで本構成の場合、反射型偏光板１１１，１１２，１１３を透過する際、基材の平行平板を透過することになる。このため非点収差が生じ、そのままでは投射映像の解像度が低下してしまう。したがって、本構成においては、この非点収差を補正し、解像度低下を防ぐために補助検光子１２１，１２２，１２３のあとにＲ用非点収差補整素子２１１、Ｇ用非点収差補整素子２１２、Ｂ用非点収差補整素子２１３を配置して非点収差を補整している。この非点収差補整素子を透過した後、Ｒ，ＢはＲ用１／２波長板１３１，Ｂ用１／２波長板１３３によりＳ偏光とし、ＧはそのままＰ偏光でクロスダイクロイックプリズム１４に入射し、投射レンズ１５によりスクリーン（図示せず）上に投射される。
【００８６】
なお、本実施形態においては、非点収差補整素子を光路上の補助検光子１２１，１２２，１２３とクロスダイクロイックプリズム１４の間に配置したがこれに限定されるものではなく、反射型偏光板１０１，１０２，１０３とクロスダイクロイックプリズム１４の間であればどこにでも配置することができる。
【００８７】
また、本構成とすることにより、反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３を投射レンズ１５から離れた位置に配置できるため、投射レンズ１５とＲ用反射型液晶パネル１１１およびＢ用反射型液晶パネル１１３の部品を保持する構造部品などが干渉してしまうことを避けることができる。しかし、非点収差補整素子２１１，２１２，２１３を配置する分だけ光学ユニットは大きくなってしまう。
【００８８】
図９は、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。図９において、先出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その説明を省略する。
【００８９】
図９において、２２１、２２２、２２３はそれぞれＲ用反射型偏光プリズム、Ｇ用反射型偏光プリズム、Ｂ用反射型偏光プリズムであり、内部にハッチング部で示す反射型偏光面を備えている。１３２’は１／２波長板である。
【００９０】
本構成のＲ，Ｂの動作は光源１から補助検光子１２１，１２３までは、反射型偏光板が反射型偏光プリズムに変っただけで、その他は図８の構成の動作と同様であり、また、Ｇは反射型偏光板が反射型偏光プリズムに変わり、Ｇ用反射型偏光プリズム２２２の前にＧ光の偏光方向をＳ偏光からＰ偏光に変えるＧ用１／２波長板１３２’を設け、クロスダイクロイックプリズム１４の前にＧ用１／２波長板１３２を設けただけで、その他は図８の構成の動作と同様なので、重複した説明を省略し、異なる機能について説明する。
【００９１】
補助検光子１２１，１２２を透過したＲ光，Ｂ光はそれぞれのＲ用１／２波長版１３１、Ｂ用１／２波長板１３３を透過する際にＳ偏光となり、クロスダイクロイックプリズム１４に入射する。ＧにおいてはＧ用反射型偏光プリズム２２２の前にＧ用１／２波長板１３２’を配置し、ここで、Ｐ偏光としＧ用反射型偏光プリズム２２２を透過し、Ｇ用反射型液晶パネル１１２に入射する。Ｇ用反射型液晶パネル１１２を反射した光はＳ偏光となり、Ｇ用補助検光子１２２を透過した後、Ｇ用１／２波長板１３２によりＰ偏光としクロスダイクロイックプリズム１４に入射する。Ｇに関してはＲ，Ｂと同様にＧ用反射型液晶パネル１１２を反射した光がＧ用反射型偏光プリズムを透過する構成でも構わないが、例えば、リレー光路用の部材とＧ用反射型液晶パネル１１２の保持部材などが干渉する等、Ｇ用反射型液晶パネル１１２を配置することが出来ない場合は、本構成のようにＧ用反射型液晶パネル１１２を反射した光がＧ用反射型偏光プリズム内の作用面を反射する構成とすれば良い。
【００９２】
ここで反射型偏光プリズム２２１，２２２，２２３部においては入出射光線が垂直面のみを透過する為、非点収差が発生しないので、図８の構成で用いていた非点収差補整素子を用いる必要がない。さらにＲ用反射型液晶パネル１１１およびＢ用反射型液晶パネル１１３を投射レンズ１５から離れた位置に配置できるため、投射レンズ１５とＲ用反射型液晶パネル１１１およびＢ用反射型液晶パネル１１３の部品を保持する構造部品などが干渉してしまうことを避けることができる。
【００９３】
なお、プリズムには、残留応力や熱応力による複屈折に起因する偏光の乱れを低減させるために、光弾性係数の低い硝材を用いることが望ましい。
【００９４】
図１０は、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。図１０において、２４は２枚のマルチレンズ（各マルチレンズはマトリクス状に配列されたレンズセルからなる）からなるインテグレータ、２５はＰＢＳアレイと１／２波長板からなる偏光変換素子であり、２６はインテグレータ２４を構成する光源側のマルチレンズの各レンズセル（図示せず）の形状（反射型液晶パネルに相似な矩形形状）を反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３上に投影するレンズである。なお、図１０において、先出図に共通な機能を有する部品には同一な符号を付して示し、その説明を省略する。
【００９５】
以下、図１０を用いて、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの白映像表示時の動作を述べる。図１０において、光源１を出射した光は２枚のマルチレンズ２４を透過し偏光変換素子２５を透過して白色反射ミラー５にて光線の方向を約１２０°曲げられ、Ｂ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６によってＲ、Ｇは反射し光線方向を約６０°曲げられて、Ｂは透過する。Ｒ、ＧはＧ反射Ｒ透過ダイクロイックミラー７によってＧは反射し光線方向を９０°曲げられ、Ｒは透過する。ＢはＢ反射ミラー８により光線の方向を約６０°曲げられる。そして、Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれＲ用補助偏光子９１、Ｇ用補助偏光子９２、Ｂ用補助偏光子９３に入射する。それ以降は図２の実施形態と同じ動作であるため説明を省略する。
【００９６】
以下に本実施形態の内容を説明する。光源１に近いＢ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６により透過するＢ光の光路は、他のＲ，Ｇ光路に対してＢ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６から反射型液晶パネル１１３までの光学距離が長く、リレー系光路といわれる。Ｒ，Ｇ光路においてはインテグレータ２４とレンズ２６により形成されるインテグレータ２４の各レンズセルの矩形像は反射型映像表示素子１１１，１１２上に直接結像されるのに対して、リレー系光路においては光学距離が長いためにインテグレータ２４の各レンズセルの矩形像は光路中で一度結像（３１の位置）され、この像を再度反射型液晶パネル１１３上に結像する。このためにリレー系では上記の再結像させるためのレンズ２６が少なくとも１つ以上必要となる。反射型液晶パネル１１３上に結像される矩形像は、再結像像であるためにＲ，Ｇ光路の反射型液晶パネル１１１，１１２上の矩形像に比べて結像性能が得にくく、矩形像の周辺部がぼけやすい。矩形像がぼけているところはぼけていないところに比べて単位面積あたりの光量が少ないため、反射型液晶パネル１１３の有効領域内にこの矩形像のぼけがあった場合、白映像表示時の周辺照度比（映像の中央部などに対する周辺部の照度比）が低下してしまう。また、Ｒ，Ｇ光路の反射型液晶パネル１１１，１１２の有効領域内に矩形像のぼけが無くリレー光路の反射型液晶パネル１１３の有効領域内に矩形像のぼけがある場合には、中央部などでの各色光の照度バランスと周辺部での各色光の照度バランスが異なるために白映像表示時の色が中央部などと周辺部で異なり色むらとなってしまう。これを防ぐためにはＲ，Ｇ光路での矩形像の結像倍率に対して、リレー系の矩形像の結像倍率を高くし、大きめの矩形像を反射型液晶パネル１１３に結像させ、矩形像の内側のぼけていない領域が反射型液晶パネル１１３の有効領域に照射されるようにすればよい。しかし、この場合は周辺部のぼけている部分の光を使わないために光利用効率が低下してしまう。これを防ぐためには再結像用のレンズ２６を２枚以上用い、再結像時の結像性能を向上させればよい。ここで再結像レンズ２６には非球面形状のものをできるだけ多く用いることが有効であるが、非球面レンズは比較的高価であるため、コストとのバランスをとる必要がある。
【００９７】
また、反射型液晶パネルへの入射光の角度範囲が最も狭くなるよう、かつ反射型液晶パネル上のインテグレータの矩形像のぼけを少なくするように光を照射するためには、上記のレンズ２６枚数やレンズ種だけが有効ではなく光学距離も関係する。リレー光路中のインテグレータの矩形像（３１位置）から光路上で反射型液晶パネル１１３に最も近いレンズ２６までの光学距離を出来るだけ長くすることが有効であり、光路上で反射型液晶パネル１１３に最も近いレンズ２６から反射型液晶パネル１１３までの光学距離の２倍以上とするのが望ましい。これを実現するために図１０の構成においては、リレー光路のＢ光を分離するＢ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６およびリレー光路の光路上で最も光源側１のレンズ２６を出来るだけ光源１側に配置し、このレンズ２６の曲率半径を結像性能が悪くならない程度に小さくすることにより、リレー光路中のインテグレータの矩形像が出来るだけ光路上の光源１側で結像されるようにしている。
【００９８】
さらに、図１０において、２枚のダイクロイックミラー６，７のうち光路上で光源に近い方のＢ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６は光軸光線の入射角度が約３０°となるように配置されており、このＢ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６により透過するＢ光の光路上後方に配置されるＢ反射ミラー８も光軸光線の入射角度がそれぞれ約３０°となるように配置されている。このように光軸光線の入射角度を４５°以下として配置することによりリレー系の光学距離のみを長くすることが可能となる。なお、この配置角度は光軸光線の入射角度が４５°に対して差が小さすぎると効果が少なく、大きすぎると上記ダイクロイックミラーの近傍にレンズが配置できなくなるため２０°以上４０°以下が適当である。
【００９９】
以上により、リレー光路中のインテグレータの矩形像（３１の位置）から光路上で反射型液晶パネル１１３に最も近いレンズ２６までの光学距離を長くすることができるため、結像性能が向上でき、明るさが均一で色むらの無い映像が得られ、かつ結果として光利用効率を向上できる。
【０１００】
図１１は本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。図１１において、６１はＲＧ透過Ｂ反射ダイクロイックミラーである。なお、図１１において、先出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その説明を省略する。
【０１０１】
以下、図１１を用いて、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの白映像表示時の動作を述べる。図１１において、光源１を出射した光は２枚のマルチレンズ２４と偏光変換素子２５を透過し、ＲＧ透過Ｂ反射ダイクロイックミラー６１によってＢは反射し光線方向を約５０°曲げられて、Ｒ、Ｇは透過する。Ｒ、ＧはＲ透過Ｇ反射ダイクロイックミラー７によってＧは反射し光線方向を９０°曲げられ、Ｒは透過する。ＢはＢ反射ミラー８により光線の方向を約５０°曲げられる。そして、それぞれＲ用補助偏光子９１、Ｇ用補助偏光子９２、Ｂ用補助偏光子９３に入射する。それ以降は図２の実施形態と同じ動作であるため説明を省略する。
【０１０２】
このような構成とすることで、図１０の実施形態と同様に、リレー光路中のインテグレータの矩形像（３１位置）から光路上で反射型液晶パネル１１３に最も近いレンズ２６までの光学距離を、光路上で反射型液晶パネル１１３に最も近いレンズ２６から反射型液晶パネル１１３までの光学距離の２倍以上とすることができるため、結像性能が向上でき、明るさが均一で色むらの無い映像が得られ、かつ結果として光利用効率を向上できる。
【０１０３】
図１２は、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。なお、図１２において、先出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その重複した説明を省略する。
【０１０４】
図１２において、６３はＲＢ透過Ｇ反射ダイクロイックミラ−、９２はＧ用補助偏光子、９３はＢ用補助偏光子、２７１はＲ用色選択性波長板、２２２はＧ用反射型偏光プリズム、２２４はＲＢ用反射型偏光プリズムである。１１１から１１３はそれぞれＲ用反射型液晶パネル、Ｇ用反射型液晶パネル、Ｂ用反射型液晶パネル、１２１はＲ用補助検光子、２７３はＢ用色選択性波長板、２８２と２８４はスペーサプリズム、２２０は合成用反射型偏光プリズム、３０は白色用１／４波長板、１５は投射レンズである。
【０１０５】
以下、図１２を用いて、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの白映像表示時の動作を述べる。　図１２において、光源１を出射した光はインテグレータ２４、偏光変換素子２５を通過してＳ偏光に整えられる。そして白色反射ミラー５にて光線の方向を９０°曲げられ、ＲＢ透過Ｇ反射ダイクロイックミラー６３によって反射光のＧ、透過光のＲＢに色分離された後、ＧはＧ用補助偏光子９２を透過しＳ偏光であるためＧ用反射型偏光プリズム２２２内で反射され光線の方向を９０°曲げられ、Ｇ用反射型液晶パネル１１２に入射する。Ｇ用反射型液晶パネルにより反射された光はＰ偏光であるためＧ用反射型偏光プリズム２２２、スペーサプリズム２８２を透過し合成用反射型偏光プリズム２２０に入射する。ＲＢはＲ用色選択性波長板２７１を透過し、Ｂ用補助偏光子９３を透過する。このＲ用色選択性波長板２７１を透過する際にＲのみ偏光方向が略９０°回転されＰ偏光となるため、ＲはＲＢ用反射型偏光プリズム２２４を透過し、ＢはＲＢ用反射型偏光プリズム２２４内で反射され光線の方向を９０°曲げられ、ＲとＢに分離される。そして、それぞれＲ用反射型液晶パネル１１１、Ｂ用反射型液晶パネル１１３に入射する。反射型液晶パネルで反射された光はＲがＳ偏光、ＢがＰ偏光となるため、ＲはＲＢ用反射型偏光プリズム２２４内で反射され、ＢはＲＢ用反射型偏光プリズム２２４を透過し、ＲＢに合成される。ＲＢはＲ用補助検光子１２１、Ｂ用色選択性波長板２７３、スペーサプリズム２８４を通過し、合成用反射型偏光プリズム２２０に入射する。このＢ用色選択性波長板２７３を透過する際にＢのみ偏光方向が略９０°回転されＳ偏光となるため、ＲＢは合成用反射型偏光プリズム２２０内で反射され光線の方向を９０°曲げられる。ＧおよびＲＢは合成用反射型偏光プリズム２２０によって白色に合成され、投射レンズ１５によってスクリーン（図示せず）に拡大投射される。
【０１０６】
本実施形態では、Ｇ光路のＧ用反射型偏光プリズム２２２の出射側にはＧ用検光子を設けていない。その理由は、合成用反射型偏光プリズム２２０がＧ光の検光子としても作用するからである。また、同様の理由により、Ｂ光路のＲＢ用反射型偏光プリズム２２４の出射側にもＢ用検光子を設けていない。しかし、Ｒ用反射型液晶パネル１１１で反射されたＲ光はＲＢ用反射型偏光プリズム２２４および合成用反射型偏光プリズム２２０の作用面で反射されるため、検光子として２つの反射型偏光プリズムを用いた場合、作用面を１回は透過するＧ光やＢ光に較べて、漏れ光が多くなる。この漏れ光を除去（吸収）するために、ＲＢ用反射型偏光プリズム２２４の出射側にはＲ用補助検光子１２１を設ける。また、ＲＢ透過Ｇ反射ダイクロイックミラー６３で分離されたＲＢ光のうち、Ｒ光はＲＢ用反射型偏光プリズム２２４を透過するため、漏れ光となる偏光成分は少ない。このため、Ｒ用補助偏光子は配置していない。しかし、前記ＲＢ光のうち、Ｂ光はＲＢ用反射型偏光プリズム２２４で反射されるため、Ｂ用補助偏光子９３を設けている。
【０１０７】
上記では、インテグレ−タとしてマルチレンズを用いたが、これに限定されるものではなく、ライトパイプやロッドレンズ等を用いることができるのは明らかである。
【０１０８】
本実施形態においては、白色合成面として反射型偏光プリズム２２０内の反射型偏光面を用いたが、これはダイクロイックミラー面でも良く、この場合にはＢ用色選択性波長板２７３を配置しなくて済むために低コストとなるが、配置する補助検光子を多くする必要が生じる可能性が有る。
【０１０９】
また、偏光子かつ検光子として用いる２つの反射型偏光プリズム２２２と２２４は片方がプリズム、片方が平板であっても良いが、この場合、投射レンズの結像性能を得るためには反射型液晶パネルから投射レンズまでの光学距離をＲ、Ｇ、Ｂでほぼ同じとする必要があるため、反射型偏光プリズムを用いた光路側では反射型偏光プリズムと光合成プリズムの間の光学距離を長くする必要がある。
【０１１０】
本実施形態の構成にすることにより明るく、高コントラストで結像性能が良い光学ユニットとなることは上記の他の実施形態と同じであり、本構成では一つの反射型偏光プリズムを２つの反射型液晶パネルに対する偏光子および検光子と用いているため、光路が共有化できリレー光路が不要となるために光学ユニットのサイズを小型化できる。
【０１１１】
図１３は、本発明によるプロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。なお、図１３において、先出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その重複した説明を省略し、異なる機能について説明する。
【０１１２】
図１３において、９０は白色用補助偏光子であり、２８１、２８２、２８３はそれぞれＲ用スペーサプリズム、Ｇ用スペーサプリズム、Ｂ用スペーサプリズムである。
【０１１３】
本実施形態は、図２の実施形態において、３つの補助偏光子９１，９２，９３が１つの白色用補助偏光子９０に置き換えられ、クロスダイクロイックプリズム１４と各補助検光子１２１，１２２，１２３の間にスペーサプリズム２８１，２８２，２８３が配置されたものである。
【０１１４】
本構成のようにスペーサプリズム２８１，２８２，２８３を光路上、反射型偏光板１１１，１１２，１１３と投射レンズ１５の間に配置することにより、Ｒ用反射型液晶パネル１１１およびＢ用反射型液晶パネル１１３を保持する構造部品などと投射レンズ１５が干渉してしまうことを避けるためにＲ用反射型液晶パネル１１１およびＢ用反射型液晶パネル１１３の物理的最短距離を広くできる。この場合、図２の実施形態に対してバックフォーカスが大きくなっているが、スペーサプリズム２８１，２８２，２８３以外の光学部品を同じ位置に配置した場合で、スペーサプリズム２８１，２８２，２８３をなくしてその間を空気ギャップとした場合では、光学距離をスペーサプリズム２８１，２８２，２８３を配置した場合のほうがその屈折率分短くすることができるため、投射レンズ１５のバックフォーカスが大きくなったことによる投射レンズ１５の大型化するのを最小限にすることができる。また、本構成のように白色用補助偏光子９０を光路上、光源１に近いＢ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラー６と光源１の間に配置することにより、この白色用補助偏光子９０はＲ、Ｇ、Ｂに対して補助偏光子として作用するため、部品点数を削減でき、低コストとなる。この白色用補助偏光子９０にはＲ、Ｇ、Ｂの全て光が入射し、さらに黒映像表示時には反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３からの戻り光が再入射するために多量の光エネルギーが照射される。この光エネルギーにより吸収型の偏光板はすぐに性能が劣化してしまうため、この白色用補助偏光子９０は反射型の偏光素子である必要がある。
【０１１５】
図１４は、本発明によるプロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。
【０１１６】
図１４において、９４はＲＧ用補助偏光子であり、２８０は白色用スペーサプリズムである。なお、図１４において、先出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その説明を省略する。
【０１１７】
本実施形態では図２における２つの補助偏光子９１，９２が１つのＲＧ用補助偏光子９４に置き換えられており、この分部品点数を低減でき低コスト化を図ることができる。またクロスダイクロイックプリズム１４と投射レンズ１５の間に白色スペーサプリズム２８０が配置されている。この白色スペーサプリズム２８０を配置することにより、投射レンズ１５とＲ用反射型液晶パネル１１１，Ｂ用反射型液晶パネル１１３との距離を大きくすることができ、Ｒ用反射型液晶パネル１１１およびＢ用反射型液晶パネル１１３を保持する構造部品などと投射レンズ１５が干渉してしまうことを避けることができる。また、白色スペーサプリズム２８０以外の光学部品を同じ位置とした場合で、スペーサプリズム２８０をなくしてその間を空気ギャップとした場合では、光学距離をスペーサプリズム２８０を配置した場合のほうがその屈折率分短くすることができるため、投射レンズ１５のバックフォーカスが大きくなったことによる投射レンズ１５の大型化するのを最小限にすることができる。
【０１１８】
本構成により投射レンズ１５の大型化を最小限に抑えられること及び部品点数が削減できること、ＲＧ用補助偏光子は反射型の偏光素子である必要があることなどは図１３の実施形態で説明したことと同内容である。
【０１１９】
図１５は、本発明によるプロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。なお、図１５において、先出図に共通な機能を有する部品には同じ符号を付して示し、その重複した説明を省略する。
【０１２０】
図１５において、２３１，２３２，２３３はそれぞれＲ用投射レンズ補助レンズ、Ｇ用投射レンズ補助レンズ、Ｂ用投射レンズ補助レンズであり、それぞれのレンズ中心が投射レンズ１５の光軸と同軸であるため、投射レンズ１５の後ろ玉の役目を果たす。
【０１２１】
本構成とすることにより投射レンズ補助レンズ２３１，２３２，２３３は投射レンズ１５の一部とみなすことでき、このレンズ２９１，２９２，２９３を含めた合成の投射レンズ１５のバックフォーカスは投射レンズ補助レンズ２３１，２３２，２３３と反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３までの光学距離となる。したがって、バックフォーカスを短くすることができるため、投射レンズ１５の結像性能を向上させることができる。
【０１２２】
図１６は、本発明によるプロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。
【０１２３】
図１６において、１は光源、２は反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの光軸、２４は２枚のマルチレンズ（各マルチレンズはマトリクス状に配列されたレンズセルからなる）からなるインテグレータ、２５はＰＢＳアレイと１／２波長板からなる偏光変換素子であり、２６はインテグレータ２４を構成する光源側のマルチレンズの各レンズセル（図示せず）の形状（反射型液晶パネルに相似な矩形形状）を反射型液晶パネル１１１，１１２，１１３上に照射するレンズである。５は白色反射ミラー、９０は白色用補助偏光子、１００は白色用反射型偏光板である。２９はフィリップスプリズム、１１１，１１２，１１３はそれぞれＲ用反射型液晶パネル、Ｇ用反射型液晶パネル、Ｂ用反射型液晶パネル、１２０は白色用補助検光子、３０は白色用１／４波長板、１５は投射レンズである。
【０１２４】
以下、図１６を用いて、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの白映像表示時の動作を述べる。図１６において、光源１を出射した光はインテグレータ２４、偏光変換素子２５を通過してＰ偏光となる。そして白色反射ミラー５にて光線の方向を９０°曲げられ、白色用補助偏光子９０を通過し、Ｐ偏光であるため白色用反射型偏光板１００を透過し、フィリップスプリズム２９に入射する。フィリップスプリズム２９に入射した白色光はフィリップスプリズム２９内でＲ、Ｇ、Ｂに分離され、各反射型液晶パネル１１１、１１２、１１３にそれぞれ入射する。それぞれの反射型液晶パネルによりＳ偏光で反射された光はフィリップスプリズム２９内で白色光に合成され、Ｓ偏光であるため、白色用反射型偏光板１００にて光線の方向を９０°曲げられ、白色用補助検光子１２０、白色用１／４波長板３０を透過し、投射レンズ１５によってスクリーン（図示せず）に拡大投射される。
【０１２５】
上記では、インテグレ−タとしてマルチレンズを用いたが、これに限定されるものではなく、ライトパイプやロッドレンズ等を用いることができるのは明らかである。
【０１２６】
本実施形態においては、反射型偏光板１００を用いたが、これに替えて反射型偏光プリズムを用いた場合には投射レンズ１５のバックフォーカスを短く出来るため、結像性能を向上できる。本実施形態の構成にすることにより明るく、高コントラストで結像性能が良い光学ユニットとなることは上記の他の実施形態と同じであるが、本構成では一つの反射型偏光板をＲ、Ｇ、Ｂの偏光子および検光子として用いているため、部品点数を減らすことができる。また光路が共有化できるためリレー光路が不要となり、光学ユニットのサイズを小型化できる。
【０１２７】
図１７は、本発明によるプロジェクタ用光学ユニットの別の１実施形態を示す図である。
【０１２８】
図１７において、６２はＧＢ透過Ｒ反射ダイクロイックミラー、８０はＲ反射ミラー、７２はＢ透過Ｇ反射ダイクロイックミラーである。なお、図１７において、先出図に共通な機能を有する部品には同一な符号を付して示し、その重複した説明を省略する。
【０１２９】
図１７において、光源１からＺ軸方向に出射した光はインテグレータであるマルチレンズアレイ２４を透過し、偏光変換素子２５によりＰ偏光に整えられる。そして、ＧＢ透過Ｒ反射ダイクロイックミラー６２にてＧＢは透過し、Ｒは反射し光軸方向をＸ軸方向に９０°曲げられる。ＧＢはその後、Ｂ透過Ｇ反射ダイクロイックミラー７２によりＧは反射し光軸方向を９０°曲げられＧ用補助偏光子９２に入射し、Ｂ光は透過しＢ用補助偏光子９３に入射する。また、ＧＢ透過Ｒ反射ダイクロイックミラー６２にて反射したＲ光はＲ反射ミラー８０にて光軸を９０°曲げられＲ用補助偏光素子９１に入射する。以降は図２と動作と同様なため説明を省略する。
【０１３０】
各光学部品は光軸２を含むＸＺ面にその略中心が配置されており、反射型液晶パネル１１１，１１３はＹ軸方向がその長辺方向であり、その短辺方向はＸ軸方向となっている。反射型液晶パネル１１２ＹＺ平面に平行で、その長辺方向はＹ軸方向で短辺方向はＺ軸方向である。
【０１３１】
本構成において、クロスダイクロイックプリズム１４の光が透過する面の形状はダイクロイック面の法線と光軸とを含む面の法線の方向（Ｙ軸方向）が長辺となっているため、クロスダイクロイックプリズム１４のサイズを最小とすることができ、またこれにより投射レンズ１５のバックフォーカスを最も短くすることができ、また反射型偏光板１０１，１０２，１０３や他の光学部品のサイズも最小とすることができる。したがって、低コスト化および投射レンズ１５の小型化が可能である。
【０１３２】
さらに、本実施形態においては、偏光変換素子２５の出射光はＰ偏光であり、Ｂ光は２枚のダイクロイックミラー６２，７２を透過するように構成されている。一般にレンズおよび偏光板などの光学部品はＲ光およびＧ光と比べてＢ光に対する透過率が低く、特に部品点数が多くなりがちな反射型映像表示装置においてはその影響が著しため、Ｂ光が不足し白色の色バランスが悪くなりがちである。また、一般にダイクロイックミラーを光が透過する際にはＳ偏光よりＰ偏光の方が透過率が高く高効率である。したがって、本構成とすることによりＢ光の光利用効率を向上させることができるため、白映像表示時の色バランスの向上や、色バランスのためにＢ光量に合わせてカットしていたＧおよびＲのカット量を減らすことができることによる光利用効率の向上が可能となる。また、一般にクロスダイクロイックプリズムの透過率（プリズムへの入射光量に対する出射光量の比、プリズム内での反射光路を含む）はＧおよびＲに対してＢが低く９２％程度であるが、本実施形態で用いるクロスダイクロイックプリズム１４はＢ優先設計とすることで、Ｂの透過率を９５％以上まで向上させている。そのためにＧおよびＲのプリズムの透過率は低くなるが、Ｒ光量およびＧ光量はもともとＢ光量に合わせてカットしていたＲおよびＧのカット量を減らすことにより増加できるため問題にならない。そしてＢ光量が増えたことによりＲおよびＧのカット量をさらに減らすことがでるため、結果としてトータルの光利用効率を向上することができる。
【０１３３】
また、本実施形態においては、リレー光路の光路上、Ｒ用反射型液晶パネル１１１に最も近いレンズ２６において、Ｇ用反射型液晶パネル１１２に近い反射型液晶パネル１１１の短辺方向であるＸ軸方向の部分でかつ光線が通過しない領域がカットされている。このような形状のレンズを用いることで各光学部品および光学ユニットを最小サイズで構成した場合に、このレンズとＧ用反射型液晶パネル１１２が干渉することを避けることができ、このレンズをＲ用補助検光子９１近くに配置できる。このため、リレー光路中の矩形像の結像位置（図示せず）からＲ用反射型液晶パネル１１１に最も近いレンズ２６までの光路長を長くすることができ、かつこのレンズ２６とＲ用反射型液晶パネル１１１までの光路長を短くすることができる。したがって図１０および図１１で説明した理由によりＲの光利用効率を向上することができる。
【０１３４】
また、本実施形態においては、投射レンズ１５の入射面側において、物理距離がＲ用反射型液晶パネル１１１及びＢ用反射型液晶パネル１１３に近い部分かつ光線が通過しない領域がカットされている。この様子を示したものが図１７（ｂ）である。図１７（ｂ）は投射レンズ１５の入射面（光軸２に直交するＸＹ平面に平行）をクロスダイクロイックプリズム１４側から見た図である。図１７（ｂ）において、３４は投射レンズ１５内の最も入射側（クロスダイクロイックプリズム１４側）にあるレンズ領域であり、３２はクロスダイクロイックプリズム１４からの光が入射する領域であり、３３は投射レンズ１５の入射側にあるカット部の領域である。本実施形態は、本発明を前面投射型映像表示装置用の光学ユニットに適用したものであり、映像が上方（Ｘ軸方向）に歪み無く投射されるように、投射レンズ１５の中心が映像光の中心に対して上方（Ｘ軸方向）となるように投射レンズ１５はシフトして配置されている。このために、カット領域３３は上下でそのサイズが異なっている。このような形状の投射レンズ１５を用いることで、各光学部品および光学ユニットを最小サイズで構成した場合に、投射レンズ１５とＲ用反射型液晶パネル１１１及びＢ用反射型液晶パネル１１３が干渉することを避けることができ、投射レンズ１５をクロスダイクロイックプリズム１４の出射面のごく近くに配置できる。このため、投射レンズ１５のバックフォーカスを短くすることができ、投射レンズ１５の結像性能を向上することができる。
【０１３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の反射型映像表示素子を用いた光学ユニットおよびそれを用いた投射型映像表示装置は、特定方向のみ格子作用を有すことにより偏光板として作用する反射型偏光板を用いて、黒映像表示時の漏れ光を低減でき、また投射レンズと反射型映像表示素子を保持する構造部品が干渉することがないため、解像度を低下させることなくコントラスト向上、部品数低減（明るさの向上）、小型軽量化、が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】偏光変換素子及び偏光板及び反射型偏光板のコントラスト値の測定方法を示す図。
【図４】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第２の実施の形態を示す構成図。
【図５】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第３の実施の形態を示す構成図。
【図６】図２の腰部の拡大構成図。
【図７】図５の腰部の拡大構成図。
【図８】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第４の実施の形態を示す構成図。
【図９】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第５の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第６の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第７の実施の形態を示す構成図。
【図１２】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第８の実施の形態を示す構成図。
【図１３】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第９の実施の形態を示す構成図。
【図１４】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１５】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第１１の実施の形態を示す構成図。
【図１６】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第１２の実施の形態を示す構成図。
【図１７】本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの第１３の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
１…光源、２…光軸、３…ロッドレンズ、４…結像レンズ、５…白色反射ミラー、６…Ｂ透過ＲＧ反射ダイクロイックミラ−、７…Ｒ透過Ｇ反射ダイクロイックミラ−、８…Ｂ反射ミラ−、１４…クロスダイクロイックプリズム、１５…投射レンズ、１６…反射型液晶パネル入射光束、１７…反射型液晶パネル出射光束、１８…回転中心点、１９…バックフォーカス、２０…物理的最短距離、２４…マルチレンズ、２５…偏光変換素子、２６…レンズ、２９…フィリップスプリズム、３０…１／４波長板、３１…リレー光路中の矩形像結像位置、３２…クロスダイクロイックプリズムからの光が入射する領域、３３…カット部の領域、３４…投射レンズ内の最も入射側にあるレンズ領域、６１…ＲＧ透過Ｂ反射ダイクロイックミラ−、６２…ＧＢ透過Ｒ反射ダイクロイックミラ−、６３…ＲＢ透過Ｇ反射ダイクロイックミラー、７２…Ｂ透過Ｇ反射ダイクロイックミラ−、８０…Ｒ反射ミラ−、９０…白色用補助偏光子、９１…Ｒ用補助偏光子、９２…Ｇ用補助偏光子、９３…Ｂ用補助偏光子、９９…白色用補助偏光子の反射軸方向あるいは吸収軸方向、１００…白色用反射型偏光板、１０１…Ｒ用反射型偏光板、１０２…Ｇ用反射型偏光板、１０３…Ｂ用反射型偏光板、１０４…白色用反射型偏光板、１１０…白色用反射型液晶パネル、１１１…Ｒ用反射型液晶パネル、１１２…Ｇ用反射型液晶パネル、１１３…Ｂ用反射型液晶パネル、１２０…白色用補助検光子、１２１…Ｒ用補助検光子、１２２…Ｇ用補助検光子、１２３…Ｂ用補助検光子、１３１…Ｒ用１／２波長板、１３２…Ｇ用１／２波長板、１３３…Ｂ用１／２波長板、１２９…白色用補助検光子の吸収軸方向、２１１…Ｒ用非点収差補整素子、２１２…Ｇ用非点収差補整素子、２１３…Ｂ用非点収差補整素子、２２１…Ｒ用反射型偏光プリズム、２２２…Ｇ用反射型偏光プリズム、２２３…Ｂ用反射型偏光プリズム、２３１…Ｒ用投射レンズ補助レンズ、２３２…Ｇ用投射レンズ補助レンズ、２３３…Ｂ用投射レンズ補助レンズ、２８０…白色用スペーサプリズム、２８１…Ｒ用スペーサプリズム、２８２…Ｇ用スペーサプリズム、２８３…Ｂ用スペーサプリズム。

Claims (23)

1. 光源と照明光学系と反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットであって、
   該反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板と、
   光路上の前記光源と前記反射型偏光板の間に配置される補助偏光子と、光路上の前記反射型偏光板と前記投射レンズの間に配置される検光子として作用する吸収型の偏光板の少なくとも何れか一方を有し、
   前記反射型映像表示素子により反射された映像光が、前記反射型偏光板の作用面側から入射し、前記反射型偏光板にて反射された後に前記投射レンズに入射し、光路上で前記反射型映像表示素子の直前、直後に前記反射型偏光板を配置して成ることを特徴とする光学ユニット。
2. 光源と照明光学系と反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットであって、
   該反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板と、
   該反射型偏光板と前記投射レンズの間に配置され、該反射型偏光板により生じる非点収差を補正するための非点収差補正素子と、
   光路上の前記光源と前記反射型偏光板の間に配置される補助偏光子と、光路上の前記反射型偏光板と前記投射レンズの間に配置される検光子として作用する吸収型の偏光板の少なくとも何れか一方を有し、
   前記反射型映像表示素子により反射された映像光が、前記反射型偏光板の作用面側から入射し、前記反射型偏光板にて反射された後に前記投射レンズに入射し、光路上で前記反射型映像表示素子の直前、直後に前記反射型偏光板を配置して成ることを特徴とする光学ユニット。
3. 光源と照明光学系と反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
   該反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板がプリズムの内部に形成された反射型偏光プリズムと、
   光路上の前記光源と前記反射型偏光板の間に配置される補助偏光子と、光路上の前記反射型偏光板と前記投射レンズの間に配置される検光子として作用する吸収型の偏光板の少なくとも何れか一方を有し、
   光路上の前記反射型映像表示素子の直前、直後に前記反射型偏光プリズムを配置したことを特徴とする光学ユニット。
4. 前記反射型偏光板の反射軸を前記反射型偏光板の作用面の法線を中心に傾けることができる調整機構と、反射軸を作用面の法線と光軸とを含む面の法線に対して作用面の法線を中心に、前記反射型映像表示素子の偏光特性に基づいた所定角度だけ傾けた反射型偏光板の少なくとも何れか一方を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光学ユニット。
5. 前記補助偏光子の吸収軸又は反射軸と、前記補助検光子の吸収軸の少なくとも何れか一方を、光軸を中心に傾ける調整機構を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光学ユニット。
6. 前記補助偏光子の吸収軸又は反射軸と、前記補助検光子の吸収軸の少なくとも何れか一方が、光軸と前記反射型偏光板の作用面の法線を含む面の法線に対して、光軸を中心に前記反射型偏光板の反射軸との角度差が小さくなる方向に、前記反射型映像表示素子の偏光特性に基づいた第２の所定角度だけ傾いていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光学ユニット。
7. 光源と照明光学系と反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
   前記反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを用い、少なくとも光路上の該光源と該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの間に偏光変換素子を配置していること、または光路上の該光源と該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの間に補助偏光子を配置していること、または光路上の該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムと投射レンズの間に補助検光子として吸収型の偏光板を配置していることのいずれかであり、
   偏光変換素子のコントラスト値をＡ、補助偏光子のコントラスト値をＢ、補助検光子のコントラスト値をＤ、反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの透過のコントラスト値をＣ、反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの反射のコントラスト値をＥとすると、
   前記反射型液晶パネルにより反射された光が、該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムにて反射された後に投射レンズに入射する構成においてはＡ＊Ｂ＊Ｃ＝（０．１〜１０）＊Ｄ＊Ｅを満たし、前記反射型液晶パネルにより反射された光が、該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを透過した後に投射レンズに入射する構成においてはＡ＊Ｂ＊Ｅ＝（０．１〜１０）＊Ｄ＊Ｃを満たすことを特徴とする光学ユニット。
8. 光源と照明光学系と反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
   前記反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを用い、少なくとも光路上の該光源と該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの間に偏光変換素子を配置していること、または光路上の該光源と該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの間に補助偏光子を配置していること、または光路上の該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムと投射レンズの間に補助検光子として吸収型の偏光板を配置していることのいずれかであり、
   偏光変換素子のコントラスト値をＡ、補助偏光子のコントラスト値をＢ、補助検光子のコントラスト値をＤ、反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの透過のコントラスト値をＣ、反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの反射のコントラスト値をＥとすると、
   前記反射型液晶パネルにより反射された光が、該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムにて反射された後に投射レンズに入射する構成においてはＡ＊Ｂ＜Ｄを満たし、前記反射型液晶パネルにより反射された光が、該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを透過した後に投射レンズに入射する構成においてはＡ＊Ｂ＞Ｄを満たすことを特徴とする光学ユニット。
9. 光源と偏光変換素子と照明光学系と反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
   該反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを用い、少なくとも光路上の該光源と該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムの間に補助偏光子を配置していること、または光路上の該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムと投射レンズの間に補助検光子として吸収型の偏光板を配置していることのいずれかであり、
   該偏光変換素子からの出射光の偏光方向が該反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムに対して略Ｐ偏光であることを特徴とする光学ユニット請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光学ユニット。
10. 光源と偏光変換素子と照明光学系と反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
    該反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを用い、少なくとも光路上の該光源と該反射型偏光板あるいは該反射型偏光プリズムの間に補助偏光子を配置していること、または光路上の該反射型偏光板あるいは該反射型偏光プリズムと投射レンズの間に補助検光子として吸収型の偏光板を配置していることのいずれかであり、
    少なくとも該補助偏光子および該補助検光子のいずれかの作用面に対して１ｍｍから４ｍｍ離れた位置に透明部品を配置することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光学ユニット。
11. 請求項１０に記載の光学ユニットにおいて、
    少なくとも前記透明部品のいずれかの補助偏光子側あるいは補助検光子側の面上に位相差板を配置することを特徴とする光学ユニット。
12. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
    該反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを３枚用い、該３枚の反射型映像表示素子へ入射する３色光に色分離する手段として２枚のダイクロイックミラーを用い、該３枚の反射型映像表示素子からの各色の映像光を合成する手段として２面の色合成面を内部に備えるダイクロイックプリズムを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の光学ユニット。
13. 請求項１２に記載の光学ユニットにおいて、
    光路上で前記光源に近い前記ダイクロイックミラーにより分離される光路において、該ダイクロイックミラーと前記反射型偏光板あるいは前記反射型偏光プリズムとの間にミラーを有し、該ダイクロイックミラーへの光軸光線の入射角度が４０°以内であり、該ダイクロイックミラーと該ミラーが略平行であることを特徴とする光学ユニット。
14. 請求項１２に記載の光学ユニットにおいて、
    光路上、前記光源と前記ダイクロイックミラーの間に該ダイクロイックミラーに対して略Ｐ偏光となる偏光を出射する偏光変換素子を有し、該２枚のダイクロイックミラーはともにＢ光を透過するものであることを特徴とする光学ユニット。
15. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
    該反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを２つ用い、３枚の反射型映像表示素子へ入射する３色光に色分離する手段として少なくとも１枚の色選択性波長板を用い、該３枚の反射型映像表示素子からの各色の映像光を合成する手段として光合成面を内部に備えるプリズムを用いていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れかに記載の光学ユニット。
16. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
    該反射型映像表示素子から前記反射型偏光板に入射する光軸光線の角度が４５度とは異なる角度となるように、少なくとも１組の該反射型映像表示素子と該反射型偏光板とを傾けて配置し、該光軸光線が該反射型偏光板に反射されたのち前記投射レンズに垂直に入射するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れかに記載の光学ユニット。
17. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
    前記反射型偏光板あるいは前記反射型偏光プリズムと前記投射レンズの間に少なくとも１つのスペーサプリズムを有すことを特徴とする記載の請求項１乃至請求項１６の何れかに記載の光学ユニット。
18. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
    光路上、前記反射型偏光板と前記投射レンズの間に中心軸が前記投射レンズ光軸と同軸である投射レンズ補助レンズを少なくとも１つ有すことを特徴とする請求項１乃至請求項１７の何れかに記載の光学ユニット。
19. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットであって、前記投射レンズの前記反射型映像表示素子に近い部分であり、かつ映像光が通過しない領域の一部が削除された形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項１８の何れかに記載の光学ユニット。
20. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有するの光学ユニットにおいて、
    前記補助偏光子として反射型偏光素子を用い、該補助偏光子を光路上、光源とダイクロイックミラーの間に配置することを特徴とする請求項１乃至請求項１９の何れかに記載の光学ユニット。
21. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
    前記反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として、回折により偏光板として作用する反射型偏光板あるいは反射型偏光プリズムを１枚用い、該３枚の反射型映像表示素子へ入射する３色光に色分離する手段および該３枚の反射型映像表示素子からの各色の映像光を合成する手段として２面の色分離合成面を内部に備えるダイクロイックプリズムを用いており、該ダイクロイックプリズムが光路上で該反射型映像表示素子と該反射型偏光板の間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２０の何れかに記載の光学ユニット。
22. 光源と照明光学系と３枚の反射型映像表示素子と投射レンズとを有する光学ユニットにおいて、
    前記クロスダイクロイックプリズムの光が透過する面の形状が該クロスダイクロイックプリズムの光分離面の法線と光軸とを含む面の法線の方向を長辺とする長方形であること特徴とする請求項１乃至請求項２１の何れかに記載の光学ユニット。
23. 請求項１乃至請求項２２の何れかに記載の光学ユニットと、映像処理回路と、電源とを備えることを特徴とする投射型映像表示装置。

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