色分解合成光学系统和投影式图像显示装置转让专利
申请号 : CN200510005630.9
文献号 : CN100590476C
文献日 : 2010-02-17
发明人 : 干明达生 , 奥山敦 , 阿部雅之
申请人 : 佳能株式会社
摘要 :
一种色分解合成光学系统，包括：把照明光分解成第1色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；将上述第1色光与上述第2和第3色光进行合成的合成光学系统；第1偏振光分离光学系统，使来自分解光学系统的第1色光透过或反射至第1图像显示元件，并使来自第1图像显示元件的第1色光反射或透过至合成光学系统；第2偏振光分离光学系统，在使来自分解光学系统的第2色光反射至第2图像显示元件的同时，使来自第2图像显示元件的第2色光透过至合成光学系统，且在使第3色光透过至第3图像显示元件的同时，使来自第3图像显示元件的第3色光反射至合成光学系统，以及设置在第1色光透过时的光路或设置在第1色光反射时的光路上的防反射部件。
权利要求 :
1.一种色分解合成光学系统，包括：
把照明光分解成第1色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；
对上述第1色光与上述第2色光和上述第3色光进行合成的合成光 学系统；
第1偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第1色 光反射至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上 述第1色光透过至上述合成光学系统，或使来自上述分解光学系统的上 述第1色光透过至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示 元件的上述第1色光反射至上述合成光学系统；以及第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第2色 光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上述第2图像显示元件 的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来自上述分解光学系统 的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同时，使来自上述第3 图像显示元件的上述第3色光反射至上述合成光学系统，其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述分解光 学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应由上述第1偏振光分 离光学系统反射的光”中透过上述第1偏振光分离光学系统的光再次入 射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷层，或者，防止在“从 上述分解光学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应透过上述 第1偏振光分离光学系统的光”中由上述第1偏振光分离光学系统反射 的光再次入射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷层。
2.如权利要求1所述的色分解合成光学系统，其中，
上述第1色光包含绿色光，上述第2色光包含蓝色光，上述第3色 光包含红色光。
3.如权利要求1所述的分解合成光学系统，其中，
上述防止反射涂敷层吸收“从上述分解光学系统入射到上述第1偏 振光分离光学系统、且应由上述第1偏振光分离光学系统反射的光”中 透过上述第1偏振光分离光学系统的光，或吸收“从上述分解光学系统 入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应透过上述第1偏振光分离光 学系统的光”中由上述第1偏振光分离光学系统反射的光。
4.如权利要求1所述的分解合成光学系统，其中，还具有：
防止在“从上述第1偏振光分离光学系统入射到上述合成光学系统、 且应由上述合成光学系统反射的光”中透过上述合成光学系统的光再次 入射上述合成光学系统的防止反射涂敷层，或防止在“从上述第2偏振 光分离光学系统入射到上述合成光学系统、且应透过上述合成光学系统 的光”中由上述合成光学系统反射的光再次入射到上述合成光学系统的 防止反射涂敷层。
5.一种投影式图像显示装置，包括：
第1图像显示元件、第2图像显示元件，和第3图像显示元件；
把照明光分解成第1色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；
对上述第1色光与上述第2色光和上述第3色光进行合成的合成光 学系统；
第1偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第1色 光反射至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上 述第1色光透过至上述合成光学系统，或使来自上述分解光学系统的上 述第1色光透过至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示 元件的上述第1色光反射至上述合成光学系统；
第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第2色 光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上述第2图像显示元件 的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来自上述分解光学系统 的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同时，使来自上述第3 图像显示元件的上述第3色光反射至上述合成光学系统；以及把来自上述合成光学系统的合成光投射到被投影面上的投影光学系 统，
其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述分解光 学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应由上述第1偏振光分 离光学系统反射的光”中透过上述第1偏振光分离光学系统的光再次入 射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷层，或者，防止在“从 上述分解光学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应透过上述 第1偏振光分离光学系统的光”中由上述第1偏振光分离光学系统反射 的光再次入射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷层。
6.如权利要求5所述的投影式图像显示装置，其中，还具有：
防止在“从上述第1偏振光分离光学系统入射到上述合成光学系统、 且应由上述合成光学系统反射的光”中透过上述合成光学系统的光再次 入射上述合成光学系统的防止反射涂敷层，或防止在“从上述第2偏振 光分离光学系统入射到上述合成光学系统、且应透过上述合成光学系统 的光”中由上述合成光学系统反射的光再次入射到上述合成光学系统的 防止反射涂敷层。
7.如权利要求5所述的投影式图像显示装置，其中，
上述投影光学系统由多个透镜组成；
上述多个透镜中从上述被投影面一侧起第2个透镜是向被投影面凸 出的凹凸透镜。
8.一种色分解合成光学系统，包括：
把照明光分解成第1色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；
对上述第1色光与上述第2色光和上述第3色光进行合成的合成光 学系统；
第1偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第1色 光反射至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上 述第1色光透过至上述合成光学系统，或使来自上述分解光学系统的上 述第1色光透过至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示 元件的上述第1色光反射至上述合成光学系统；以及第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第2色 光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上述第2图像显示元件 的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来自上述分解光学系统 的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同时，使来自上述第3 图像显示元件的上述第3色光反射至上述合成光学系统，其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述第1偏 振光分离光学系统入射到上述合成光学系统、且应由上述合成光学系统 反射的光”中透过上述合成光学系统的光再次入射上述合成光学系统的 防止反射涂敷层，或防止在“从上述第1偏振光分离光学系统入射到上 述合成光学系统、且应透过上述合成光学系统的光”中由上述合成光学 系统反射的光再次入射到上述合成光学系统的防止反射涂敷层。
9.一种投影式图像显示装置，包括：
第1图像显示元件、第2图像显示元件，和第3图像显示元件；
把照明光分解成第1色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；
对上述第1色光与上述第2色光和上述第3色光进行合成的合成光 学系统；
第1偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第1色 光反射至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上 述第1色光透过至上述合成光学系统，或使来自上述分解光学系统的上 述第1色光透过至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示 元件的上述第1色光反射至上述合成光学系统；
第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第2色 光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上述第2图像显示元件 的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来自上述分解光学系统 的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同时，使来自上述第3 图像显示元件的上述第3色光反射至上述合成光学系统；以及将来自上述合成光学系统的合成光投射到被投影面上的投影光学系统，
其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述第1偏 振光分离光学系统入射到上述合成光学系统、且应由上述合成光学系统 反射的光”中透过上述合成光学系统的光再次入射上述合成光学系统的 防止反射涂敷层，或防止在“从上述第1偏振光分离光学系统入射到上 述合成光学系统、且应透过上述合成光学系统的光”中由上述合成光学 系统反射的光再次入射到上述合成光学系统的防止反射涂敷层。
说明书 :
本申请是申请日为2002年9月3日、申请号为02141576.5、发明 名称为“色分解光学系统、图像显示光学系统和投影式图像显示装置” 的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及把照明光分解成多个色光、把这些多个色光分别导向 图像显示元件、对被这些图像显示元件调制后的各个色光进行合成的 色分解合成光学系统，以及使用该光学系统的投影式图像显示装置。
背景技术
把反射式液晶显示元件和偏振光束分光仪组合起来的投影式图像 显示装置，例如，在美国专利6183091号上已经公开。该美国专利的 投影式图像显示装置，如图8所示，其构成为具有第1、第2、第3、 第4偏振光束分光仪118、120、128、124和3个色选择性相位差板 116、126、134。
在这里，所谓色选择性相位差板，指的是在可见光的波段中使规 定波段的光的偏振方向变换90度，而不使其它波长的光的偏振方向发 生变化的部件。
在图8所示的装置中，从光源100射出的照明光，借助于偏振光 变换元件114被变换成线性偏振光(S偏振光)，采用在该线性偏振光(S 偏振光)之内，用色选择性相位差板116仅仅使蓝色(B)光的偏振方向 旋转90度(P偏振光)，使之向第1偏振光束分光仪118入射，使作为 P偏振光的B光透过，使作为S偏振光的B以外的绿色(G)和红色(R) 光反射的办法进行色分解。B光(P偏振光)则透过第2偏振光束分光仪 120到达反射式液晶显示元件B122。此外，采用使G、R光向第2色 选择性相位差板126入射，仅仅使G的偏振方向变换90度(P偏振光)， 并借助于第2偏振光束分光仪120，作为P偏振光的G光透过，反射 作为S偏振光的R光的办法，就可以进行色分解。
分解后的G、R光分别到达反射式液晶显示元件G132和反射式 液晶显示元件R130。
在被反射式液晶显示元件B122调制后的B光之内，P偏振光成 分透过第2偏振光束分光仪120后返回光源100一侧，S偏振光成分 则在被第2偏振光束分光仪120反射后变成为投射光。此外，在被反 射式液晶显示元件130调制后的R光之内，S偏振光成分在被第3偏 振光束分光仪128反射后返回光源100一侧，P偏振光成分在被第3 偏振光束分光仪128反射后变成为投射光。此外，在被反射式G132 调制后的G光之内，P偏振光成分在透过第3偏振光束分光仪128后 返回光源100一侧，S偏振光成分在被第3偏振光束分光仪128反射 后变成为投射光。
G和R的投射光，向第3色选择性相位差板134入射，采用仅仅 使G的偏振方向旋转90度的办法使G、R光都变换成P偏振光。然 后，G、R光透过第4偏振光束分光仪124，作为S偏振光的B的光 被第4偏振光束分光仪124反射。借助于此，R、G、B光就被合成为 1个光，变成为彩色图像投影到被投影面上。
此外，在特开2001-154152号公报中提出的投影式图像显示装置 中，在作为色分离合成装置的偏振光束分光仪与照明光学系统之间或 偏振光束分光仪与投影透镜之间，设置有偏振光板以便得到高对比度 的图像。
但是，一般地说，偏振光束分光仪，对于以45度入射的光来说虽 然示出了图9所示的那样的理性的偏振光分离性能，但是对于以偏离 45度的角度入射的光来说，则变成为图10所示的那样的不完美的特 性。
这是因为在偏振光束分光仪上形成的光学薄膜中，在设薄膜的折 射率为n、薄膜的厚度为d、光的入射角度为θ时，光学薄膜对于光 学性能以ndcosθ的形式产生作用，故光学特性会随着入射角度θ而变 化的缘故。
在上述那样的投影式图像显示装置中，由于对反射式液晶显示元 件进行照明的光，是具有某种程度的扩展角度2ω(2ω由照明系统决定) 的光束，故对于偏振光束分光仪来说，结果就变成为入射的是具有45 度±ω的扩展光。为此，结果就变成为在偏振光束分光仪中，P偏振光 成分和S偏振光成分就不能完全分离，入射到液晶显示元件上的光不 能够变成为完美的线性偏振光。归因于此，就将产生对比度降低，投 影图像的品位降低的问题。
此外，可以在照明系统中使用的偏振光变换元件，虽然是使P偏 振光和S偏振光混合存在的灯泡的光一致地变换成规定的偏振方向的 元件，但是其变换效率不是100％，而是以不能忽视的比率残存有不 希望的偏振光成分。
此外，在通常的偏振光束分光仪中，由于可以得到在例如反射P 偏振光的比率和透过S偏振光的比率之间的平衡，故结果就变成为在 例如被使P偏振光反射的偏振光束分光仪反射后的光中存在着某种程 度的S偏振光成分。
在反射式液晶显示元件显示黑时，入射到偏振光束分光仪上的偏 振光，虽然在以P偏振光的形式被反射后再被偏振光束分光仪反射返 回光源，但是归因于偏振光束分光仪的特性，结果就变成为混合存在 于反射式液晶显示元件的照明光中的S偏振光的一部分，保持原状地 透过偏振光束分光仪后向投影透镜前进。
于是，若应用在特开2001-154152号公报中提出的结构，把偏振 光板配置在偏振光束分光仪的入射一侧和出射一侧，则虽然会解决上 述起因于偏振光束分光仪的特性的对比度降低的问题，但是由于偏振 光板的透过率不是100％，故将产生亮度变暗的问题。
此外，在图8中，虽然用来显示B的图像的S偏振光大部分在第 2偏振光束分光仪120的偏振光分离面处被反射，通过第4偏振光束 分光仪124后向被投影面前进，但是，一部分却向第1偏振光束分光 仪118前进，此外，该一部分在第1偏振光束分光仪118的偏振光分 离面处被反射后，还向既不是第1偏振光束分光仪118的入射面又不 是出射面的面118a前进。
然后，入射到面118a上的光在这里反射，归因于在进行反射时的 所谓的相位跳变的影响或如上所述对于具有倾斜角的光偏振光束分光 仪不能理想地发挥作用，透过第1偏振光束分光仪118后向第3偏振 光束分光仪128入射，然后向R、G的液晶面板130、132射，其一 部分被投射到被投影面上。
如上所述，在偏振光分离面处的所谓的漏泄光，由于或者归因于 通过本来未料到的路径使投影图像的对比度降低，或者用别的颜色的 液晶面板接受了调制的光投射到被投影面上等的原因，存在着色调不 准的问题。
此外，由于色分解合成光学系统内的光是聚焦光，故也存在着已 变成为杂散光的光也将到达对于主光束通过的平面平行的面，在该面 处也被反射而使得色分解合成光学系统的内部充满杂散光的问题。
在这里，所谓色选择性相位差板，指的是在可见光的波段中使规 定波段的光的偏振方向变换90度，而不使其它波长的光的偏振方向发 生变化的部件。
在图8所示的装置中，从光源100射出的照明光，借助于偏振光 变换元件114被变换成线性偏振光(S偏振光)，采用在该线性偏振光(S 偏振光)之内，用色选择性相位差板116仅仅使蓝色(B)光的偏振方向 旋转90度(P偏振光)，使之向第1偏振光束分光仪118入射，使作为 P偏振光的B光透过，使作为S偏振光的B以外的绿色(G)和红色(R) 光反射的办法进行色分解。B光(P偏振光)则透过第2偏振光束分光仪 120到达反射式液晶显示元件B122。此外，采用使G、R光向第2色 选择性相位差板126入射，仅仅使G的偏振方向变换90度(P偏振光)， 并借助于第2偏振光束分光仪120，作为P偏振光的G光透过，反射 作为S偏振光的R光的办法，就可以进行色分解。
分解后的G、R光分别到达反射式液晶显示元件G132和反射式 液晶显示元件R130。
在被反射式液晶显示元件B122调制后的B光之内，P偏振光成 分透过第2偏振光束分光仪120后返回光源100一侧，S偏振光成分 则在被第2偏振光束分光仪120反射后变成为投射光。此外，在被反 射式液晶显示元件130调制后的R光之内，S偏振光成分在被第3偏 振光束分光仪128反射后返回光源100一侧，P偏振光成分在被第3 偏振光束分光仪128反射后变成为投射光。此外，在被反射式G132 调制后的G光之内，P偏振光成分在透过第3偏振光束分光仪128后 返回光源100一侧，S偏振光成分在被第3偏振光束分光仪128反射 后变成为投射光。
G和R的投射光，向第3色选择性相位差板134入射，采用仅仅 使G的偏振方向旋转90度的办法使G、R光都变换成P偏振光。然 后，G、R光透过第4偏振光束分光仪124，作为S偏振光的B的光 被第4偏振光束分光仪124反射。借助于此，R、G、B光就被合成为 1个光，变成为彩色图像投影到被投影面上。
此外，在特开2001-154152号公报中提出的投影式图像显示装置 中，在作为色分离合成装置的偏振光束分光仪与照明光学系统之间或 偏振光束分光仪与投影透镜之间，设置有偏振光板以便得到高对比度 的图像。
但是，一般地说，偏振光束分光仪，对于以45度入射的光来说虽 然示出了图9所示的那样的理性的偏振光分离性能，但是对于以偏离 45度的角度入射的光来说，则变成为图10所示的那样的不完美的特 性。
这是因为在偏振光束分光仪上形成的光学薄膜中，在设薄膜的折 射率为n、薄膜的厚度为d、光的入射角度为θ时，光学薄膜对于光 学性能以ndcosθ的形式产生作用，故光学特性会随着入射角度θ而变 化的缘故。
在上述那样的投影式图像显示装置中，由于对反射式液晶显示元 件进行照明的光，是具有某种程度的扩展角度2ω(2ω由照明系统决定) 的光束，故对于偏振光束分光仪来说，结果就变成为入射的是具有45 度±ω的扩展光。为此，结果就变成为在偏振光束分光仪中，P偏振光 成分和S偏振光成分就不能完全分离，入射到液晶显示元件上的光不 能够变成为完美的线性偏振光。归因于此，就将产生对比度降低，投 影图像的品位降低的问题。
此外，可以在照明系统中使用的偏振光变换元件，虽然是使P偏 振光和S偏振光混合存在的灯泡的光一致地变换成规定的偏振方向的 元件，但是其变换效率不是100％，而是以不能忽视的比率残存有不 希望的偏振光成分。
此外，在通常的偏振光束分光仪中，由于可以得到在例如反射P 偏振光的比率和透过S偏振光的比率之间的平衡，故结果就变成为在 例如被使P偏振光反射的偏振光束分光仪反射后的光中存在着某种程 度的S偏振光成分。
在反射式液晶显示元件显示黑时，入射到偏振光束分光仪上的偏 振光，虽然在以P偏振光的形式被反射后再被偏振光束分光仪反射返 回光源，但是归因于偏振光束分光仪的特性，结果就变成为混合存在 于反射式液晶显示元件的照明光中的S偏振光的一部分，保持原状地 透过偏振光束分光仪后向投影透镜前进。
于是，若应用在特开2001-154152号公报中提出的结构，把偏振 光板配置在偏振光束分光仪的入射一侧和出射一侧，则虽然会解决上 述起因于偏振光束分光仪的特性的对比度降低的问题，但是由于偏振 光板的透过率不是100％，故将产生亮度变暗的问题。
此外，在图8中，虽然用来显示B的图像的S偏振光大部分在第 2偏振光束分光仪120的偏振光分离面处被反射，通过第4偏振光束 分光仪124后向被投影面前进，但是，一部分却向第1偏振光束分光 仪118前进，此外，该一部分在第1偏振光束分光仪118的偏振光分 离面处被反射后，还向既不是第1偏振光束分光仪118的入射面又不 是出射面的面118a前进。
然后，入射到面118a上的光在这里反射，归因于在进行反射时的 所谓的相位跳变的影响或如上所述对于具有倾斜角的光偏振光束分光 仪不能理想地发挥作用，透过第1偏振光束分光仪118后向第3偏振 光束分光仪128入射，然后向R、G的液晶面板130、132射，其一 部分被投射到被投影面上。
如上所述，在偏振光分离面处的所谓的漏泄光，由于或者归因于 通过本来未料到的路径使投影图像的对比度降低，或者用别的颜色的 液晶面板接受了调制的光投射到被投影面上等的原因，存在着色调不 准的问题。
此外，由于色分解合成光学系统内的光是聚焦光，故也存在着已 变成为杂散光的光也将到达对于主光束通过的平面平行的面，在该面 处也被反射而使得色分解合成光学系统的内部充满杂散光的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服上述现有技术中存在的问题 的色分解合成光学系统，以及使用该光学系统的投影式图像显示装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种色分解合成光学系统，包括： 把照明光分解成第1色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；对上 述第1色光与上述第2色光和上述第3色光进行合成的合成光学系统； 第1偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第1色光反 射至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1 色光透过至上述合成光学系统，或使来自上述分解光学系统的上述第1 色光透过至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的 上述第1色光反射至上述合成光学系统；以及第2偏振光分离光学系统， 使来自上述分解光学系统的上述第2色光反射至上述第2图像显示元件 的同时，使来自上述第2图像显示元件的上述第2色光透过至上述合成 光学系统，且使来自上述分解光学系统的上述第3色光透过至上述第3 图像显示元件的同时，使来自上述第3图像显示元件的上述第3色光反 射至上述合成光学系统，其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防 止在“从上述分解光学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应 由上述第1偏振光分离光学系统反射的光”中透过上述第1偏振光分离 光学系统的光再次入射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷 层，或者，防止在“从上述分解光学系统入射到上述第1偏振光分离光 学系统、且应透过上述第1偏振光分离光学系统的光”中由上述第1偏 振光分离光学系统反射的光再次入射到上述第1偏振光分离光学系统的 防止反射涂敷层。
本发明还提供了一种投影式图像显示装置，包括：第1图像显示元 件、第2图像显示元件，和第3图像显示元件；把照明光分解成第1色 光、第2色光和第3色光的分解光学系统；对上述第1色光与上述第2 色光和上述第3色光进行合成的合成光学系统；第1偏振光分离光学系 统，使来自上述分解光学系统的上述第1色光反射至第1图像显示元件 的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光透过至上述合成 光学系统，或使来自上述分解光学系统的上述第1色光透过至第1图像 显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光反射至 上述合成光学系统；第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系 统的上述第2色光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上述第2 图像显示元件的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来自上述 分解光学系统的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同时，使 来自上述第3图像显示元件的上述第3色光反射至上述合成光学系统； 以及把来自上述合成光学系统的合成光投射到被投影面上的投影光学系 统，其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述分解光 学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应由上述第1偏振光分 离光学系统反射的光”中透过上述第1偏振光分离光学系统的光再次入 射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷层，或者，防止在“从 上述分解光学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应透过上述 第1偏振光分离光学系统的光”中由上述第1偏振光分离光学系统反射 的光再次入射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷层。
本发明的又一种色分解合成光学系统，包括：把照明光分解成第1 色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；对上述第1色光与上述第2 色光和上述第3色光进行合成的合成光学系统；第1偏振光分离光学系 统，使来自上述分解光学系统的上述第1色光反射至第1图像显示元件 的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光透过至上述合成 光学系统，或使来自上述分解光学系统的上述第1色光透过至第1图像 显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光反射至 上述合成光学系统；以及第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光 学系统的上述第2色光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上 述第2图像显示元件的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来 自上述分解光学系统的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同 时，使来自上述第3图像显示元件的上述第3色光反射至上述合成光学 系统，其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述第1 偏振光分离光学系统入射到上述合成光学系统、且应由上述合成光学系 统反射的光”中透过上述合成光学系统的光再次入射上述合成光学系统 的防止反射涂敷层，或防止在“从上述第1偏振光分离光学系统入射到 上述合成光学系统、且应透过上述合成光学系统的光”中由上述合成光 学系统反射的光再次入射到上述合成光学系统的防止反射涂敷层。
本发明的再一种投影式图像显示装置，包括：第1图像显示元件、 第2图像显示元件，和第3图像显示元件；把照明光分解成第1色光、 第2色光和第3色光的分解光学系统；对上述第1色光与上述第2色光 和上述第3色光进行合成的合成光学系统；第1偏振光分离光学系统， 使来自上述分解光学系统的上述第1色光反射至第1图像显示元件的同 时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光透过至上述合成光学 系统，或使来自上述分解光学系统的上述第1色光透过至第1图像显示 元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光反射至上述 合成光学系统；第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的 上述第2色光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上述第2图 像显示元件的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来自上述分 解光学系统的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同时，使来 自上述第3图像显示元件的上述第3色光透过至上述合成光学系统；以 及将来自上述合成光学系统的合成光投射到被投影面上的投影光学系统，其 中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述第1偏振光分 离光学系统入射到上述合成光学系统、且应由上述合成光学系统反射的 光”中透过上述合成光学系统的光再次入射上述合成光学系统的防止反 射涂敷层，或防止在“从上述第1偏振光分离光学系统入射到上述合成 光学系统、且应透过上述合成光学系统的光”中由上述合成光学系统反 射的光再次入射到上述合成光学系统的防止反射涂敷层。
在后边对本发明的详述中，将阐明本发明的具体的应用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种色分解合成光学系统，包括： 把照明光分解成第1色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；对上 述第1色光与上述第2色光和上述第3色光进行合成的合成光学系统； 第1偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的上述第1色光反 射至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1 色光透过至上述合成光学系统，或使来自上述分解光学系统的上述第1 色光透过至第1图像显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的 上述第1色光反射至上述合成光学系统；以及第2偏振光分离光学系统， 使来自上述分解光学系统的上述第2色光反射至上述第2图像显示元件 的同时，使来自上述第2图像显示元件的上述第2色光透过至上述合成 光学系统，且使来自上述分解光学系统的上述第3色光透过至上述第3 图像显示元件的同时，使来自上述第3图像显示元件的上述第3色光反 射至上述合成光学系统，其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防 止在“从上述分解光学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应 由上述第1偏振光分离光学系统反射的光”中透过上述第1偏振光分离 光学系统的光再次入射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷 层，或者，防止在“从上述分解光学系统入射到上述第1偏振光分离光 学系统、且应透过上述第1偏振光分离光学系统的光”中由上述第1偏 振光分离光学系统反射的光再次入射到上述第1偏振光分离光学系统的 防止反射涂敷层。
本发明还提供了一种投影式图像显示装置，包括：第1图像显示元 件、第2图像显示元件，和第3图像显示元件；把照明光分解成第1色 光、第2色光和第3色光的分解光学系统；对上述第1色光与上述第2 色光和上述第3色光进行合成的合成光学系统；第1偏振光分离光学系 统，使来自上述分解光学系统的上述第1色光反射至第1图像显示元件 的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光透过至上述合成 光学系统，或使来自上述分解光学系统的上述第1色光透过至第1图像 显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光反射至 上述合成光学系统；第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系 统的上述第2色光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上述第2 图像显示元件的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来自上述 分解光学系统的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同时，使 来自上述第3图像显示元件的上述第3色光反射至上述合成光学系统； 以及把来自上述合成光学系统的合成光投射到被投影面上的投影光学系 统，其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述分解光 学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应由上述第1偏振光分 离光学系统反射的光”中透过上述第1偏振光分离光学系统的光再次入 射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷层，或者，防止在“从 上述分解光学系统入射到上述第1偏振光分离光学系统、且应透过上述 第1偏振光分离光学系统的光”中由上述第1偏振光分离光学系统反射 的光再次入射到上述第1偏振光分离光学系统的防止反射涂敷层。
本发明的又一种色分解合成光学系统，包括：把照明光分解成第1 色光、第2色光和第3色光的分解光学系统；对上述第1色光与上述第2 色光和上述第3色光进行合成的合成光学系统；第1偏振光分离光学系 统，使来自上述分解光学系统的上述第1色光反射至第1图像显示元件 的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光透过至上述合成 光学系统，或使来自上述分解光学系统的上述第1色光透过至第1图像 显示元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光反射至 上述合成光学系统；以及第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光 学系统的上述第2色光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上 述第2图像显示元件的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来 自上述分解光学系统的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同 时，使来自上述第3图像显示元件的上述第3色光反射至上述合成光学 系统，其中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述第1 偏振光分离光学系统入射到上述合成光学系统、且应由上述合成光学系 统反射的光”中透过上述合成光学系统的光再次入射上述合成光学系统 的防止反射涂敷层，或防止在“从上述第1偏振光分离光学系统入射到 上述合成光学系统、且应透过上述合成光学系统的光”中由上述合成光 学系统反射的光再次入射到上述合成光学系统的防止反射涂敷层。
本发明的再一种投影式图像显示装置，包括：第1图像显示元件、 第2图像显示元件，和第3图像显示元件；把照明光分解成第1色光、 第2色光和第3色光的分解光学系统；对上述第1色光与上述第2色光 和上述第3色光进行合成的合成光学系统；第1偏振光分离光学系统， 使来自上述分解光学系统的上述第1色光反射至第1图像显示元件的同 时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光透过至上述合成光学 系统，或使来自上述分解光学系统的上述第1色光透过至第1图像显示 元件的同时，使来自上述第1图像显示元件的上述第1色光反射至上述 合成光学系统；第2偏振光分离光学系统，使来自上述分解光学系统的 上述第2色光反射至上述第2图像显示元件的同时，使来自上述第2图 像显示元件的上述第2色光透过至上述合成光学系统，且使来自上述分 解光学系统的上述第3色光透过至上述第3图像显示元件的同时，使来 自上述第3图像显示元件的上述第3色光透过至上述合成光学系统；以 及将来自上述合成光学系统的合成光投射到被投影面上的投影光学系统，其 中，上述第1偏振光分离光学系统具有：防止在“从上述第1偏振光分 离光学系统入射到上述合成光学系统、且应由上述合成光学系统反射的 光”中透过上述合成光学系统的光再次入射上述合成光学系统的防止反 射涂敷层，或防止在“从上述第1偏振光分离光学系统入射到上述合成 光学系统、且应透过上述合成光学系统的光”中由上述合成光学系统反 射的光再次入射到上述合成光学系统的防止反射涂敷层。
在后边对本发明的详述中，将阐明本发明的具体的应用。
附图说明
图1示出了作为实施形态1的投影式图像显示装置的构成。
图2是说明在上述投影式图像显示装置中使用的蝇眼透镜的说明 图。
图3是说明上述投影式图像显示装置的聚光系统的说明图。
图4是说明在上述投影式图像显示装置中使用的分色镜和滤色片 的特性的说明图。
图5示出了作为实施形态2的投影式图像显示装置的构成。
图6示出了作为实施形态3的投影式图像显示装置的构成。
图7示出了作为实施形态4的投影式图像显示装置的构成。
图8示出了现有的投影式图像显示装置的构成。
图9是说明现有的投影式图像显示装置的偏振光束分光仪的特性 (45度入射时)的说明图。
图10是说明现有的投影式图像显示装置的偏振光束分光仪的特 性(45度外入射时)的说明图。
图2是说明在上述投影式图像显示装置中使用的蝇眼透镜的说明 图。
图3是说明上述投影式图像显示装置的聚光系统的说明图。
图4是说明在上述投影式图像显示装置中使用的分色镜和滤色片 的特性的说明图。
图5示出了作为实施形态2的投影式图像显示装置的构成。
图6示出了作为实施形态3的投影式图像显示装置的构成。
图7示出了作为实施形态4的投影式图像显示装置的构成。
图8示出了现有的投影式图像显示装置的构成。
图9是说明现有的投影式图像显示装置的偏振光束分光仪的特性 (45度入射时)的说明图。
图10是说明现有的投影式图像显示装置的偏振光束分光仪的特 性(45度外入射时)的说明图。
具体实施方式
(实施形态1)
图1示出了作为本发明的实施形态1的投影式图像显示装置的构 成。在图中，1是用连续光谱发白色光的光源，2是把来自光源1的光 向规定方向聚光的反光镜。
3a是把矩形透镜配置成矩阵状的第1蝇眼透镜，3b是由与第1 蝇眼透镜的每一个透镜对应的透镜阵列构成的第2蝇眼透镜，4是使 非偏振光变换成规定的偏振光的偏振光变换元件。5是聚光光学系统， 5a是聚光透镜，5b是物镜，5c是反射镜。照明系统由以上构成。
6是透过蓝色(B)和红色(R)波长区域的光、反射绿色(G)波长区域 的光的分色镜。
另外，在这里虽然使用的是分色镜，但是并不限于分色镜，也可 以使用偏振光束分光仪。此时，虽然在偏振光束分光仪的光源一侧， 需要使绿色波长区域的光的偏振方向与蓝色、红色波长区域的光的偏 振方向差90度的手段，但是，作为该手段之一既可以配置色选择性波 长板，仅仅使绿色波长区域的光的偏振方向旋转90度，也可以预先用 分色镜分解成3色之后，改变偏振方向，再次合成3色光这一众所周 知的方法。如上所述，可以使用分色镜或偏振光束分光仪构成光学系 统。另外，就上述的色分解光学系统来说，对于后述的别的实施形态， 可以说也是与上述同样的。
7是切掉G和R的中间波长区域的光的一部分的滤色片。
8a、8b是使B光的偏振方向变换90度，使R光的偏振方向不进 行变换的第1和第2色选择性相位差板。9a、9b是第1和第2偏振光 板，10a是1/2波长板。
11a、11b是透过P偏振光，反射S偏振光的第1和第2偏振光束 分光仪，分别具有偏振光分离面(第1和第2偏振光分离面)。此外， 11c是透过P偏振光，反射S偏振光的第3偏振光束分光仪(色合成光 学系统)，具有偏振光分离面(第3偏振光分离面)。
12r、12g、12b分别是反射入射进来的光的同时进行图像调制的 红色用的反射式液晶显示元件、绿色用的反射式液晶显示元件和蓝色 用的反射式液晶显示元件。13r、13g、13b分别是红色用的1/4波长板、 绿色用的1/4波长板和蓝色用的1/4波长板。可以用以上的分色镜6 借助于1/4波长板13r、13g、13b构成色分解合成光学系统。
14是投影透镜，构成投影光学系统。另外，用上述照明系统、色 分解合成光学系统和投影光学系统，构成图像显示光学系统。
其次，说明光学上的作用。从光源1发出来的光被反光镜2聚光 到规定的方向。反光镜2具有抛物面形状，来自抛物面的焦点位置的 光将变成为与抛物面的对称轴平行的光束。
但是，光源1由于并不是理想的点光源而具有有限的大小，故在 要进行聚光的光束中含有许多并不平行于抛物面的对称轴O的光成 分。
这些聚光光束将向第1蝇眼透镜3a入射。第1蝇眼透镜3a的构 成是把外形为矩形的具有正向折射能力的透镜组合成矩阵状，入射进 来的光束分割、聚光成与每一个透镜对应的多个光束，经由第2蝇眼 透镜3b后，在偏振光变换元件4附近使多个光源象形成为矩阵状。
偏振光变换元件4，是这样一种众所周知的偏振光变换元件：由 偏振光分离面和反射面和1/2波长板构成，被聚光为矩阵状的多个光 束，向与其列对应的偏振光分离面入射，被分割成通过的P偏振光成 分的光和反射的S偏振光成分的光。被反射后的S偏振光成分的光在 反射面处反射，向与P偏振光成分同一方向出射。另一方面，透过后 的P偏振光成分的光，透过1/2波长板4c后被变换成与S偏振光成分 相同的偏振光成分，变成为偏振方向(·)一致的光后射出。偏振变换后 的多个光束，在从偏振光变换元件4射出后变成为发散光束后到达聚 光光学系统5。另外，在聚光光学系统5之内，反射镜5c不具有折射 能力。
在表1中示出了图2所示的蝇眼透镜3a、3b的透镜数据，在表2 中示出了图3所示的聚光光学系统5的透镜数据，在这些表1和2中， r表示各个透镜面的曲率半径，d表示面的间隔，n表示材质的折射率。
[表1]
面 r d n 1 16.8 1.5 1.516 2 ∞ 27.6 3 ∞ 1.5 1.517 4 -15.3
r、d的单位mm
面1到2表示第1蝇眼透镜3a，面3到4表示第2蝇眼透镜3b。
[表2]
面 r d n 1 196.0 3.0 1.723 2 ∞ 76.9 3 60.1 7.0 1.723 4 ∞
r、d的单位mm
面1到2表示聚光透镜5a，面3到4表示物镜5b。
聚光光学系统5的合成焦距fc为
fc＝82.4mm
第2蝇眼透镜3b的焦距ff2为
ff2＝29.5mm
为此，聚光光学系统5，用由β＝fc/ff2＝2.793决定的倍数β形成第 1蝇眼透镜3a的矩形形状的象。
借助于此多个光束在形成了矩形形状的象的位置处重叠，形成矩 形的均一的照明区域。在高照明区域上配置反射式液晶显示元件12r、 12g、12b。
在这里，由于物镜5b的焦距fc2为
fc2＝84mm，故变成为
fc/fc2＝0.98，
变成为对在从物镜5b到反射式液晶显示元件的光路中聚光到反 射式液晶显示元件上边的聚光光学系统5的光轴O’大体上是远心的。
分色镜6和偏振光束分光仪11a、11b、11c用光学薄膜构成，其 特性随着向这些光学薄膜的入射角度而变化。这时，采用把对反射式 液晶显示元件的照明光束设定在远心上的办法，就变成为在反射式液 晶显示元件上边不发生在光学薄膜中发生的特性变动的构成。
分色镜6，具有用图4的实线表示的那样的特性，透过B(430到 495nm)光和R(590到650nm)光，反射G(505到580nm)光。在这里， G的S偏振光成分的透过率，在作为G的波长范围的中心波长的 550nm处，被设定为1％以下，防止其它2种色光的色纯度的降低。
在图1中，借助于偏振光变换元件4，被变换成S偏振光的光在 被分色镜6分解后仍变成为S偏振光(·)。
在G光路中，被分色镜6反射的光向滤色片7入射。滤色片7具 有在图4中用虚线表示的那样的特性，作为反射相当于G和R的中间 波长区域的黄色的色光(575到585nm)的选色镜，除去黄色的光。由于 如果在绿色的光中黄色成分多的话，绿色就会变成为黄绿，故除去黄 色光这一方的色再现性方面是令人满意的。此外，滤色片7也可以是 吸收黄色光特性的滤色片。
象这样地进行了色调整的G光变成为S偏振光(·)对第1偏振光束 分光仪11a入射后在偏振光分离面处被反射，反射往G用的反射式液 晶显示元件12g。
在G用的反射式液晶显示元件12g中，G光进行图像调制后被反 射。在图像调制后的G反射光之内，S偏振光成分(·)在第1偏振光束 分光仪11a的偏振光分离面处再次反射，返回到光源一侧，从投射光 中除去。
另一方面，在图像调制后的G反射光之内，P偏振光成分(|)，透过 第1偏振光分离面，变成为反射光向第3偏振光束分光仪11c前进。
这时，在已使所有的偏振光成分都变换成S偏振光的状态(显示黑 的状态)下，采用把在第1偏振光束分光仪11a和G用的反射式液晶 显示元件12g之间设置的1/4波长板13g的相位补偿轴调整到规定方 向上的办法就可以抑制在第1偏振光束分光仪11a和G用的反射式液 晶显示元件12g之间发生的偏振光状态的混乱的影响。
此外，第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面，具有作为含有 在该偏振光分离面处反射的光的主偏振光成分的S偏振光的比率，就 是说线性偏振光度特别高(例如，大体上100％)，同时，透过的P偏振 光的纯度比上述S偏振光的纯度差一些的偏振光分离特性。
采用使用这样的特性的偏振光束分光仪的办法，由于在对第1反 射式液晶显示元件12g进行照明的照明光中不含有不需要的偏振光成 分，故透过第1偏振光束分光仪11a(出射)的光中至少是P偏振光成分， 为了显示图像，将变成为用第1反射式液晶显示元件12g和1/4波长 板13g接受作用的光，和因用反射式液晶显示元件或1/4波长板或偏 振光束分光仪接受不需要的作用而发生的相位不准的成分。此外，在 第1偏振光束分光仪11a处反射的S偏振光(射出的S偏振光成分) 是归因于第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面的特性而透过去的 S偏振光成分，该S偏振光成分的光由于将变成为使投影图像的对比 度下降的主要原因，故要用偏振光板等除去。
从第1偏振光束分光仪11a射出的G光(|)，可以用仅仅透过P 偏振光的第1偏振光板9a进行检光。借助于此，变成为切掉因通过第 1偏振光束分光仪11a与G用的反射式液晶显示元件12g而产生的无 效成分的光。其次，借助于把相位补偿轴设定为对于偏振方向为45 度的第1的1/2波长板10a，使偏振方向旋转90度，对于第3偏振光 束分光仪11c作为S偏振光(·)入射，在第3偏振光束分光仪11c的偏 振光分离面处被反射后向投射透镜14入射。
在这里若预先作成为使得可以旋转调整第1个1/2波长板10a的 相位补偿轴，则可以对入射到第3偏振光束分光仪11c的偏振光分离 面上的G光的偏振方向进行微调整。
借助于此，在因安装误差等而在第1偏振光束分光仪11a的偏振 光分离面与第3偏振光束分光仪11c的偏振光分离面之间存在着相对 倾斜时等的情况下，借助于该调整机构就可以作成为使得第3偏振光 束分光仪11c中的非投射光的漏泄变成为最小，使得G中的黑显示的 图像调整变成为可能。
此外，也可以把第1偏振光板9a和第1个1/2波长板10a粘贴起 来后一体地进行调整。
透过了分色镜6后的R和B光，向第1色选择性相位差板8a入 射。第1色选择性相位差板，具有仅仅使B光偏振方向旋转90度的 作用，借助于此，B光变成为P偏振光(|)，R光变成为S偏振光(·) 后向第2偏振光束分光仪11b入射。变成为S偏振光(·)后向第2偏振 光束分光仪11b入射的R光，在第2偏振光束分光仪11b的偏振光分 离面处被反射，到达R用的反射式液晶显示元件12r。此外，变成为 P偏振光(|)后向第2偏振光束分光仪11b入射的B光，则透过第2 偏振光束分光仪11b的偏振光分离面B用的反射式液晶显示元件12b。
在这里，第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面所具有的偏振 光分离特性是：作为包含在由该偏振光分离面反射的光的主偏振光成 分的P偏振光的比率，即线性偏振度，和作为包含于透过了偏振光分离 面的光中的主要偏振光成分的S偏振光的纯度大体上变成为相等(都 成为大体上95％)。借助于此，就可以保持R和B的平衡，就可以确 保色再现性。具有这样的偏振光分离特性的偏振光束分光仪，例如可 以采用金属丝网格式(wire grid)的偏振光束分光仪的办法实现。
另外，第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面，其偏振光分离 特性被设定为使得在该偏振光分离面处反射的光的线性偏振度，变得 比在第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面处反射和透过的线性偏 振度还高。就是说，第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面与第2 偏振光束分光仪11b的偏振光分离面，具有彼此不同的偏振光分离特 性。
入射到R用的反射式液晶显示元件12r上的R光在进行了图像调 整后进行反射。在图像调整后的R反射光之内的S偏振光成分(·)，在 再次在第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面处被反射后返回到光 源一侧，并从投射光中被除去。
另一方面，在图像调整后的R光之内，P偏振光成分(|)，在透过 了第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面后变成为投射光向第3偏 振光束分光仪11c前进。
从第2偏振光束分光仪11b射出的R光保持原状地透过第2色选 择性相位差板8b，然后在第2偏振光板9b处进行检光后向第3偏振 光束分光仪11c入射。接着，透过第3偏振光束分光仪11c的偏振光 分离面后入射到投影透镜14。
此外，从B用的反射式液晶显示元件12b射出的B光在图像调整 后被反射。在图像调整后的B反射光之内的P偏振光成分(|)，在再 次透过在第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面后返回到光源一侧， 并从投射光中被除去。
另一方面，在图像调整后的B反射光之内，S偏振光成分(·)在第 2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面处进行反射后，作为投射光向 第3偏振光束分光仪11c前进。
这时，采用对设置在第2偏振光束分光仪11b和R用、B用的反 射式液晶显示元件12b、12r之间的1/4波长板13b、13r的相位补偿 轴进行调整的办法，如在G的情况下同样，进行R、B各自的黑显示 的调整。
在象这样地合成一个光束，从第2偏振光束分光仪11b射出来的 R和B的投射光之内，B光偏振方向被第2色选择性相位差板8b旋 转90度后变成为P偏振光成分(|)，然后在第2偏振光板9b处被检光 后向第3偏振光束分光仪11c入射。R光则保持原状地透过第2色选 择性相位差板8b，然后在第2偏振光板9b处被检光后向第3偏振光 束分光仪11c入射。采用在第2偏振光板9b处检光的办法，R和B 的投射光将变成为这样的光：切掉了归因于通过第2偏振光束分光仪 11b和R和B用的反射式液晶显示元件12b、12r和1/4波长板13b、 13r而产生的无效的成分。
然后，入射到第3偏振光束分光仪11c上的R和B的投射光，透 过第3偏振光束分光仪11c的偏振光分离面，与在该偏振光分离面处 反射的G光进行合成后到达投影透镜14。
在这里，在第2色选择性相位差板8b与第3偏振光束分光仪11c 之间配置第2个1/2波长板(未画出来)并设置在与透过该第2个1/2波 长板的相位补偿轴的偏振方向同一方向(偏振状态不变换的方向)上， 如G的时候同样，采用对第2个1/2波长板的相位补偿轴的斜率进行 调整的办法，把R、B光的偏振方向调整为使得对于第3偏振光束分 光仪11c的偏振光分离面正确地入射，就可以作成为使得第3偏振光 束分光仪11c中的非投射光的漏泄变成为最小，还可以进行R、B的 黑显示的图像调整。
合成后的R、G、B投射光，借助于投影透镜14放大投影到屏幕 等的被投影面S上。
另外，对上边所说的各个光学元件与空气之间的交界面已施行了 防止反射涂敷。对仅仅G光要透过的面，施行把反射率降低得最大的 波段设定在550nm的附近的防止反射涂敷，对仅仅R光要透过的面， 施行把反射率降低得最大的波段设定在610nm的附近的防止反射涂 敷，此外，对仅仅B光要透过的面，施行把反射率降低得最大的波段 设定在450nm的附近的防止反射涂敷，对R和B光要透过的面，施 行把反射率降低得最大的波段设定在450nm的附近和610nm附近的2 种那样的防止反射涂敷。
此外，从光源1到达投影透镜14的光束，由于在到达反射式液晶 显示元件11g、11b、11r时光束直径变得最细，故要构成为使得配置 在反射式液晶显示元件的附近的偏振光束分光仪11a、11b，比配置在 投影透镜14一侧的偏振光束分光仪11c小。
此外，投影透镜14的Fno，在考虑到反射式液晶显示元件的衍射 或安装误差引起的投影透镜14的光轴和聚光光学系统5的光轴的偏差 后，要设定得比照明系统的Fno还明亮。
(实施形态2)
在上边所说的实施形态1中，虽然使在第1偏振光束分光仪11a 的偏振光分离面处反射的光向第1反射式液晶显示元件12g入射，但 是也可以使透过了第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面的光向第 1反射式液晶显示元件12g入射。一般地说，作为偏振光束分光仪的 性能，使S偏振光难于进入要透过偏振光束分光仪的P偏振光这一方 是容易的，借助于此，就可以得到投影图像的更高的对比度。
图5示出了本发明的实施形态2的投影式图像显示装置的构成。 在图5中，对于那些与实施形态1相同的构成要素赋予同一标号来取 代说明。
在图5中，40是偏振光变换元件，把来自灯泡的无偏振光变换成 P偏振光(|)。在本实施形态中，第1液晶显示元件12g和第1个1/4 波长板13g被配置在P偏振光(|)从第1偏振光束分光仪110a的偏振 光分离面透过后射出来的面的两侧。
第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离面，S偏振光(·)几乎不会 混入到透过了该偏振光分离面的P偏振光(|)内，即具有线性偏振度 极其高的(例如，大体上100％的)偏振光分离特性。另外，还具有比要 透过的P偏振光的线性偏振度差一些的偏振光分离特性。
配置在第1偏振光束分光仪110a和第3偏振光束分光仪11c之间 的第1偏振光板90a透过S偏振光(·)，吸收P偏振光(|)。
其次，说明本实施形态的光学方面的作用。从光源1发出来的照 明光被偏振光变换元件一致化为P偏振光，向分色镜6入射，被分解 成绿色(G)的光、红色(R)和蓝色(B)的光。
被分色镜6反射后的G光通过滤色片后向第1偏振光束分光仪 110a入射。G光由于借助于偏振光变换元件4进行偏振光变换，故占 其大部分的P偏振光将透过第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离 面，并在通过第1个1/4波长板13g后向第1反射式液晶显示元件12g 入射。
这时，由于偏振光变换元件40的变换效率是有限的值，故极少量 地混合存在的S偏振光，在第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离面 处被反射，从主光路中除去。
例如，在进行黑显示时，第1反射式液晶显示元件12g和第1个 1/4波长板13g，使之对于入射进来的光几乎不进行调制作用地进行反 射，该G的反射光再次透过第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离 面后返回到光源一侧。此外，例如在进行白显示时，由于第1反射式 液晶显示元件12g借助于第1个1/4波长板的作用使偏振方向旋转90 度而不改变入射光的偏振方向，故出射光变成为S偏振光，该S偏振 光在第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离面处进行反射并在第1 偏振光板90b处进行检光后向第3偏振光束分光仪11c入射，在第3 偏振光束分光仪11c的偏振光分离面处进行反射后到达投影透镜14。
这时，第1反射式液晶显示元件12g的作用或通过第1偏振光束 分光仪110a或第1个1/4波长板13g时发生的相位误差成分，在第1 偏振光板90a处被吸收。
此外，透过了分色镜6的R和B光，向第1色选择性相位差板8a 入射，仅仅R光的偏振方向从P变换成S，已变成为S偏振光的R 光和P偏振光的B光向第2偏振光束分光仪11b入射。
第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面，具有反射后的S偏振 光的纯度和透过后的P偏振光的纯度大体上一致(例如都变成为大体 上95％)那样的偏振光分离特性。就是说，与实施形态1同样，第1 偏振光束分光仪110a的偏振光分离特性与第2偏振光束分光仪11b 的偏振光分离特性彼此不同。
变成为S偏振光向第2偏振光束分光仪11b入射的R光，在第2 偏振光束分光仪11b的偏振光分离面处反射，并通过第2个1/4波长 板13r向第2反射式液晶显示元件12r入射。接着，在第2反射式液 晶显示元件12r处被反射并接受调制的R光，通过第2个1/4波长板 13r后变换成P偏振光，再次向第2偏振光束分光仪11b入射，透过 第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面后向第2色选择性相位差板 8b和第2偏振光板90b入射。
第2色选择性相位差板8b，具有仅仅使B光的偏振方向旋转90 度的作用，对于R光则不施加作用。此外，第2偏振光板90b的构成 为使得P偏振光易于透过，吸收从第2偏振光束分光仪11b射出来的 R光中含有的S偏振光成分。
在第2偏振光板90b处被检光的作为P偏振光的R光，向第3偏 振光束分光仪11c入射，透过其偏振光分离面，到达投影透镜14。
此外，变成为P偏振光向第2偏振光束分光仪11b入射的B光， 透过第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面，通过第3个1/4波长 板13b向第3反射式液晶显示元件12b入射，然后，在第3反射式液 晶显示元件12b处被反射接受调制的B光，通过第3个1/4波长板13b 被变换成S偏振光并再次向第2偏振光束分光仪11b入射，在第2偏 振光束分光仪11b的偏振光分离面处被反射，向第2色选择性相位差 板8b入射。
入射到第2色选择性相位差板8b上的B光，在其偏振方向被旋 转90度后变换成P偏振光。此外，从第2色选择性相位差板8b输出 的作为P偏振光的B光，含于B光中的S偏振光成分被第2偏振光板 90b吸收。
象这样地在第2偏振光板90b处被检光的B光，向第3偏振光束 分光仪11c入射，透过其偏振光分离面，到达投影透镜14。
象以上那样地借助于第3偏振光束分光仪11c的偏振光分离面的 作用合成的R、G、B光，借助于投影透镜14被放大投影到屏幕等的 被投影面S上边。
在本实施形态中，由于不需要使用在实施形态1中设置在G光路 中的1/2波长板10a，故不会受由1/2波长板的光产生的吸收作用所造 成的对透过率的影响。因此，可以得到明亮的投影象。
在以上的实施形态中，也可以不使用上述实施形态1(图1)和实施 形态2(图5)中的分色镜6，而代之以使用偏振光束分光仪。这时，为 了使进行色分解的3色的色光的光路与本专利申请的实施形态1和2 相同，需要用取代数据6而配置的偏振光束分光仪，在光源一侧配置 使绿色的偏振光成分与红色和蓝色的偏振光成分具有不同的特性的色 选择性相位差板。
此外，在各个实施形态中，虽然用分色镜6(或取代它的偏振光束 分光仪)分离红色、蓝色的色光的光路和绿色的色光的光路，但是，并 不限定于此，既可以仅仅分离红色的色光，也可以仅仅分离蓝色的色 光。
此外，上述的各个实施形态的偏振光束分光仪，虽然具有反射光 的主要的偏振光成分是S偏振光，透过光的主要偏振光成分是P偏振 光那样的特性，但是也可以使用具有与其相反的特性的偏振光束分光 仪。
此外，在上述的各个实施形态中，液晶显示元件虽然使用的是反 射式的，但是既可以是透过式的，也可以是单板式的，而不是3板式(对 3个色光中的每一个都具有液晶显示元件)。
在以上说明的各个实施形态中，由于作成为使得第1偏振光分离 面和第2偏振光分离面的偏振光分离特性根据各自的偏振光分离面的 作用或所要求的透过率及反射率而使之不同，故可以容易地消除起因 于偏振光束分光仪的特性的对比度降低等的问题。
例如，在设含于各个色光中的主要的偏振方向的成分的比率为线 性偏振度时，如果把第1偏振光分离面和上述第2偏振光分离面的偏 振光分离特性作成为彼此不同，使得在从第1偏振光分离面向第1图 像显示元件入射时的第1色光的线性偏振度比从第2偏振光分离面向 第2和第3图像显示元件入射时的第2和第3色光的线性偏振度高， 就可以使向第1图像显示元件入射并进行调制的第1色光的对比度形 成得比别的色高，特别是采用把第1色光定为对彩色图像的对比度影 响大的绿色光的办法，就可以提高色合成后的彩色图像全体的对比度， 可以得到品位高的显示(投影)图像。
(实施形态3)
图6示出了作为本发明的实施形态3的投影式图像显示装置的构 成。在图6中，对于那些与用图1和图5说明过的实施形态共通的部 分赋予同一标号而省略说明。
在图6中，111a、111b是透过P偏振光，反射S偏振光的第1和 第2偏振光束分光仪，分别具有偏振光分离面(第1和第2偏振光分离 面)。此外，111c是透过P偏振光，反射S偏振光的第3偏振光束分 光仪(合成光学系统)，具有偏振光分离面(第3偏振光分离面)。
与第1偏振光束分光仪111a的光轴成直角的面且既不是入射面也 不是出射面的面111a-1，已被作成为毛玻璃状的面，此外，还被作成 为涂敷上了黑色的光吸收涂料的光吸收面。此外，是与第3偏振光束 分光仪111c的光轴成直角的面且既不是入射面也不是出射面的面 111c-1也同样地已被作成为毛玻璃状的面，此外，还被作成为涂敷上 了黑色的光吸收涂料的光吸收面。
其次，说明本实施形态的光学方面的作用，从光源1发出的光， 借助于反光镜2被聚光到规定的方向上。反光镜2具有抛物面形状， 来自抛物面的焦点位置的光变成为平行于抛物面的对称轴的光束。
但是，由于光源1具有有限的大小而不是理想的点光源，故在进 行聚光的光束中也含有许多不平行于抛物面的对称轴O的光的成分。
这些聚光光束，向第1蝇眼透镜3a入射。第1蝇眼透镜3a的构 成为把外形为矩形的具有正向折射能力的透镜组合成矩阵状，入射进 来的光束被分割聚光成与每一个透镜对应的多个光束，经过第2蝇眼 透镜3b，在偏振光变换元件4的附近矩阵状地形成多个光源象。
偏振光变换元件4，由偏振光分离面和反射面和1/2波长板构成， 矩阵状地聚光的多个光束，向与其列对应的偏振光分离面入射，被分 割成要透过的P偏振光成分和要反射的S偏振光成分。
反射后的S偏振光成分的光在反射面处被反射，向与P偏振光成 分同一方向出射。另一方面，透过后的P偏振光成分的光透过1/2波 长板4c后被变换成与S偏振光成分同一偏振光成分，变成为偏振方向 (·)一致的光后出射。
进行了偏振光变换的多个光束，在从偏振光变换元件射出后，变 成为发散光束到达聚光光学系统5。在被分色镜6分解后也变成为S 偏振光(·)。
在G光路中，在分色镜6处反射的光向滤色片7入射。滤色片7 具有在图4中用虚线表示的那样的特性，作为反射相当于G和R的中 间的波段的黄色的色光(575～585nm)的分色滤色片，除去黄色的光。 如果在绿色的光中黄色的成分多，由于绿色将变成为黄绿，故除去黄 色的光在色再现性方面是理想的。此外，滤色片7也可以是具有吸收 黄色的光的特性的滤色片。
象这样地进行了色调整的G光变成为S偏振光(·)对第1偏振光束 分光仪111a入射，在偏振光分离面处被反射，到达G用的反射式液 晶显示元件12g。
这时，在第1偏振光束分光仪111a的偏振光分离面中，由于并不 是所有的S偏振光都被反射，一部分的S偏振光和由于偏振光变换元 件的偏振光变换效率是有限的而混合存在于照明光中的P偏振光成分 透过偏振光分离面，到达处于向第1偏振光束分光仪111a的偏振光分 离面入射的入射光轴的延长线上边的(对上述延长线直交)、既不是入 射面也不是出射面的面111a-1。
在这里，由于面111a-1变成为光吸收面，故这些光被吸收，而不 会通过第1偏振光束分光仪111a返回到光路中来。
上述的光吸收面的构成为：因作成为毛玻璃状而具有规定的面粗 糙度，此外，在该粗糙的面上还涂敷上了黑色的涂料。
在G用的反射式液晶显示元件12g中，G光进行图像调制后被反 射。在图像调制后的G的反射光之内，S偏振光成分(·)在第1偏振光 束分光仪111a的偏振光分离面处再次反射，返回到光源一侧，从投射 光中除去。
这时，因第1偏振光分离面的特性而很少地透过第1偏振光分离 面的偏振光，在第1个1/2波长板9a处被变换成P偏振光，向第3偏 振光束分光仪111c入射，透过其偏振光分离面，向第3偏振光束分光 仪111c入射。到达处于向第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面 入射的入射光轴的延长线上边的(对上述延长线直交)、既不是入射面 也不是出射面的面111c-1。
在这里，由于面111c-1与第1偏振光束分光仪111a的面111a-1 同样被作成为光吸收面，故入射进来的光被吸收，不会返回第3偏振 光束分光仪111c变成为杂散光。
另一方面，在已进行了图像调制的G光之内P偏振光成分(|)， 透过第1偏振光分离面，变成为投射光后向第3偏振光束分光仪111c 前进。
这时，在使所有的偏振光成分都变换成S偏振光的状态(显示黑的 状态)下，采用把在第1偏振光束分光仪111a和G用的反射式液晶显 示元件12g之间设置的1/4波长板13g的相位补偿轴调整到规定的方 向上的办法，就可以压低在第1偏振光束分光仪111a和G用的反射 式液晶显示元件12g中发生的偏振状态的混乱的影响。
从第1偏振光束分光仪111a射出的G光(|)，可以用仅仅透过P 偏振光的第1偏振光板9a进行检光。借助于此，变成为切掉因通过第 1偏振光束分光仪111a与G用的反射式液晶显示元件12g而产生的无 效成分的光。
其次，借助于把相位补偿轴设定为对于偏振方向为45度的第1个 1/2波长板10a，使偏振方向旋转90度，对于第3偏振光束分光仪11c 作为S偏振光(·)入射，在第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面处 被反射后向投射透镜14入射。
这时，虽然归因于第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离特性存 在着少量地透过了偏振光分离面的光，但是采用使该光向第3偏振光 束分光仪111c的面111c-1入射并用光吸收面进行吸收的办法，就不 会变成为因返回第3偏振光束分光仪111c而在偏振光分离面处被反 射，向第2偏振光束分光仪111b前进等的杂散光。
在这里若预先作成为使得可以旋转调整第1个1/2波长板10a的 相位补偿轴，则可以对入射到第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离 面上的G光的偏振方向进行微调整。
借助于此，在因安装误差等而第1偏振光束分光仪111a的偏振光 分离面与第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面之间存在着相对倾 斜时等的情况下，借助于该调整机构就可以作成为使得第3偏振光束 分光仪111c中的非投射光的漏泄变成为最小，使得G中的黑显示的 图像调整变成为可能。
此外，也可以把第1偏振光板9a和第1个1/2波长板10a粘贴起 来后一体地进行调整。
透过了分色镜6后的R和B光，向第1色选择性相位差板8a入 射。第1色选择性相位差板，具有仅仅使B光偏振方向旋转90度的 作用，借助于此，B光变成为P偏振光(|)，R光变成为S偏振光(·) 后向第2偏振光束分光仪111b入射。变成为S偏振光(·)后向第2偏 振光束分光仪111b入射的R光，在第2偏振光束分光仪111b的偏振 光分离面处被反射，到达R用的反射式液晶显示元件12r。此外，变 成为P偏振光(|)后向第2偏振光束分光仪111b入射的B光，则透过 第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面B用的反射式液晶显示元 件12b。
入射到R用的反射式液晶显示元件12r上的R光在进行了图像调 整后进行反射。在图像调整后的R的反射光之内S偏振光成分(·)，在 再次在第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面处被反射后返回到光 源一侧，并从投射光中被除去。
这时，与上边所说的G光同样，一部分的S偏振光透过偏振光分 离面，该光在第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面处大部分被反 射，向作为光吸收面的面111c-1入射，并被吸收。
另一方面，在图像调整后的R光之内，P偏振光成分(|)，在透过 了第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面后变成为投射光向第3 偏振光束分光仪111c前进。
从第2偏振光束分光仪111b射出的R光保持原状地透过第2色 选择性相位差板8b，然后在第2偏振光板9b处进行检光后向第3偏 振光束分光仪111c入射。接着，透过第3偏振光束分光仪111c的偏 振光分离面后到达投影透镜14。
此外，向B用的反射式液晶显示元件12b入射的B光在图像调整 后被反射。在图像调整后的B的反射光之内P偏振光成分(|)，在再 次透过第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面后返回到光源一侧， 并从投射光中被除去。在这里也同样，一部分的P偏振光(|)，在偏 振光分离面处被反射，该光在第2在第2色选择性相位差板8b处从P 偏振光(|)变换成S偏振光(·)，在第3偏振光束分光仪111c的偏振光 分离面处大部分被反射，向对第3偏振光束分光仪111c的光轴垂直的 既不是入射面也不是出射面的面111c-1入射(光吸收面)，并被吸收。
另一方面，在图像调整后的B的反射光之内，S偏振光成分(·)，在 第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面处进行反射后变成为投射光 向第3偏振光束分光仪111c前进。
这时，采用对设置在第2偏振光束分光仪111b和R用、B用的 反射式液晶显示元件12b、12r之间的1/4波长板13b、13r的相位补 偿轴进行调整的办法，如在G的情况下同样，进行R、B各自的黑显 示的调整。
在象这样地合成一个光束，从第2偏振光束分光仪111b射出来的 R和B的投射光之内，B光偏振方向被第2色选择性相位差板8b旋 转90度后变成为P偏振光成分(|)，然后在第2偏振光板9b处被检光 后向第3偏振光束分光仪111c入射。R光则保持原状地透过第2色 选择性相位差板8b，然后在第2偏振光板9b处被检光后向第3偏振 光束分光仪111c入射。采用在第2偏振光板9b处检光的办法，R和 B的投射光将变成为这样的光：切掉了归因于通过第2偏振光束分光 仪111b和R和B用的反射式液晶显示元件12b、12r和1/4波长板13b、 13r而产生的无效的成分。
然后，入射到第3偏振光束分光仪111c上的R和B的投射光， 透过第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面，与在该偏振光分离面 处反射的G光进行合成后到达投影透镜14。
在这里，在第2色选择性相位差板8b与第3偏振光束分光仪111c 之间配置第2个1/2波长板(未画出来)并设置在与透过该第2个1/2波 长板的相位补偿轴的偏振方向同一方向(偏振状态不变换的方向)上， 如G的时候同样，采用对第2个1/2波长板的相位补偿轴的斜率进行 调整的办法，把R、B光的偏振方向调整为使得对于第3偏振光束分 光仪111c的偏振光分离面正确地入射，就可以作成为使得第3偏振光 束分光仪111c的被投射光的漏泄变成为最小，还可以进行R、B的黑 显示的图像调整。
合成后的R、G、B的投射光，借助于投影透镜14放大投影到屏 幕等的被投影面S上。
另外，对上边所说的各个光学元件与空气之间的交界面已施行了 防止反射涂敷。对仅仅G光要透过的面，施行把反射率降低得最大的 波段设定在550nm的附近的防止反射涂敷，对仅仅R光要透过的面， 施行把反射率降低得最大的波段设定在610nm的附近的防止反射涂 敷，此外，对仅仅B光要透过的面，施行把反射率降低得最大的波段 设定在450nm的附近的防止反射涂敷，对R和B光要透过的面，施 行把反射率降低得最大的波段设定在450nm的附近和610nm附近的2 种那样的防止反射涂敷。
此外，从光源1到达投影透镜14的光束，由于在到达反射式液晶 显示元件12g、12b、12r时光束直径变得最细，故要构成为使得配置 在反射式液晶显示元件的附近的偏振光束分光仪111a、111b，比配置 在投影透镜14一侧的偏振光束分光仪111c小。
此外，投影透镜14的Fno，在考虑到反射式液晶显示元件的衍射 或安装误差引起的投影透镜14的光轴和聚光光学系统5的光轴的偏差 后，要设定得比照明系统的Fno还明亮。
此外，在本实施形态中，照明光学系统被构成为使得在液晶面板 中光束收拢得最小，光束具有斜率。借助于此，尽管已涂敷上了上述 反射防止涂料，在照明光路中些微地反射的光将变成为杂散光，在聚 焦之后进行扩展，也照向第1到第3偏振光束分光仪111a到111c的 上下面(面向纸面地朝向跟前一侧的面：被配置为平行于光轴的面)并 在那里进行反射，结果变成为杂散光增加。
目的为除去这些光，采用把与每一个偏振光束分光仪的光轴平行 的上下面，也作成为与面111a-1、111c-1同样的光吸收面的办法，就 可以进一步减少杂散光，就可以得到对比度高的图像。
(实施形态4)
在实施形态3中，虽然采用把不是偏振光束分光仪的入射面或出 射面的面作成为光吸收面的办法，使得可以提高投影图像的对比度， 但是在实施形态3中使用的那样的光吸收面的情况下，有时候由于图 像显示装置的光源1明亮，产生很多能量，故光吸收面的温度上升， 吸收效果降低，或者会从偏振光束分光仪上剥离下来。
为了防止这样的现象，在本实施形态中，采用把使之降低光吸收 面的温度的散热构件设置为使得可以传达来自光吸收面的热(使得可 进行热连接)的办法，就可以防止光吸收面的性能的劣化或被剥掉，即 便是在使用大功率且明亮的光源时，也可以得到高的对比度。
图7示出了本实施形态的投影式图像显示装置的构成。另外，对 于那些与图6的实施形态3共通的构成要素赋予同一标号而省略说明。
在图7中，111a-1、111c-1是与在实施形态3中说明的那些同样 的第1和第2光吸收面。50、51是第1和第2散热板，分别用导热率 高的粘接剂固定到第1和第2光吸收面111a-1、111c-1上。
借助于这样的构成，由于归因于第1和第2光吸收面111a-1、 111c-1吸收光而产生的热可以从第1和第2散热板50、51散热，故可 以防止光吸收面111a-1、111c-1因热而劣化或被剥离的现象。
另外，当用粘接等把散热板固定到光吸收面上时，虽然有可能会 因散热板的重量光吸收面变得易于从偏振光束分光仪的面上剥离下 来，但是在这样的情况下，也可以把在偏振光束分光仪上的形成光吸 收面的范围规定为所需要的最低限度，在未形成光吸收面的部分处进 行粘接。
此外，除去上述这样的用粘接进行的接合方法之外，还可以使用 在用机械性的保持构件保持散热板的同时推压到光吸收面上等其它的 热方式的连接方法，只要光吸收面和散热构件进行热连接即可。
另外，也可以作成为这样的构成：在既不是用上边所说的图1说 明的实施形态1和用图5说明的实施形态2的偏振光束分光仪11a、 110a、11c的入射面也不是出射面的面上，形成在用图6、图7说明的 实施形态3、4中说明的光吸收面。
在以上所说明的实施形态中，采用在既不是偏振光束分光仪的入 射面也不是出射面的面之内，把配置在向偏振光分离面入射的入射光 轴延长的方向上的面作成为光吸收面的办法，就可以防止本来应当在 偏振光分离面处反射的光的一部分，因在设置光吸收面的面处反射变 成为杂散光的现象。此外，采用在既不是偏振光束分光仪的入射面也 不是出射面的面之内，在与光轴平行地配置的面上设置光吸收面的办 法，就可以防止在该面上的光的不必要的反射，可以防止杂散光的发 生。
为此，采用在图像显示光学系统或投影式图像显示装置中使用该 色分解合成光学系统的办法，就可以显示对比度高色调不会乱的图像。
如上所述，光吸收面可以防止因从光学系统射出的杂散光向保持 光学系统的壳体等反射而再次向光学系统入射，再次变成为杂散光。
此外，如果使散热构件与光吸收面热连接，则可以效率良好地使 归因于在光吸收面处产生的光吸收而产生的热散热，因而可以防止由 热引起的光吸收面的性能劣化或剥落。
图1示出了作为本发明的实施形态1的投影式图像显示装置的构 成。在图中，1是用连续光谱发白色光的光源，2是把来自光源1的光 向规定方向聚光的反光镜。
3a是把矩形透镜配置成矩阵状的第1蝇眼透镜，3b是由与第1 蝇眼透镜的每一个透镜对应的透镜阵列构成的第2蝇眼透镜，4是使 非偏振光变换成规定的偏振光的偏振光变换元件。5是聚光光学系统， 5a是聚光透镜，5b是物镜，5c是反射镜。照明系统由以上构成。
6是透过蓝色(B)和红色(R)波长区域的光、反射绿色(G)波长区域 的光的分色镜。
另外，在这里虽然使用的是分色镜，但是并不限于分色镜，也可 以使用偏振光束分光仪。此时，虽然在偏振光束分光仪的光源一侧， 需要使绿色波长区域的光的偏振方向与蓝色、红色波长区域的光的偏 振方向差90度的手段，但是，作为该手段之一既可以配置色选择性波 长板，仅仅使绿色波长区域的光的偏振方向旋转90度，也可以预先用 分色镜分解成3色之后，改变偏振方向，再次合成3色光这一众所周 知的方法。如上所述，可以使用分色镜或偏振光束分光仪构成光学系 统。另外，就上述的色分解光学系统来说，对于后述的别的实施形态， 可以说也是与上述同样的。
7是切掉G和R的中间波长区域的光的一部分的滤色片。
8a、8b是使B光的偏振方向变换90度，使R光的偏振方向不进 行变换的第1和第2色选择性相位差板。9a、9b是第1和第2偏振光 板，10a是1/2波长板。
11a、11b是透过P偏振光，反射S偏振光的第1和第2偏振光束 分光仪，分别具有偏振光分离面(第1和第2偏振光分离面)。此外， 11c是透过P偏振光，反射S偏振光的第3偏振光束分光仪(色合成光 学系统)，具有偏振光分离面(第3偏振光分离面)。
12r、12g、12b分别是反射入射进来的光的同时进行图像调制的 红色用的反射式液晶显示元件、绿色用的反射式液晶显示元件和蓝色 用的反射式液晶显示元件。13r、13g、13b分别是红色用的1/4波长板、 绿色用的1/4波长板和蓝色用的1/4波长板。可以用以上的分色镜6 借助于1/4波长板13r、13g、13b构成色分解合成光学系统。
14是投影透镜，构成投影光学系统。另外，用上述照明系统、色 分解合成光学系统和投影光学系统，构成图像显示光学系统。
其次，说明光学上的作用。从光源1发出来的光被反光镜2聚光 到规定的方向。反光镜2具有抛物面形状，来自抛物面的焦点位置的 光将变成为与抛物面的对称轴平行的光束。
但是，光源1由于并不是理想的点光源而具有有限的大小，故在 要进行聚光的光束中含有许多并不平行于抛物面的对称轴O的光成 分。
这些聚光光束将向第1蝇眼透镜3a入射。第1蝇眼透镜3a的构 成是把外形为矩形的具有正向折射能力的透镜组合成矩阵状，入射进 来的光束分割、聚光成与每一个透镜对应的多个光束，经由第2蝇眼 透镜3b后，在偏振光变换元件4附近使多个光源象形成为矩阵状。
偏振光变换元件4，是这样一种众所周知的偏振光变换元件：由 偏振光分离面和反射面和1/2波长板构成，被聚光为矩阵状的多个光 束，向与其列对应的偏振光分离面入射，被分割成通过的P偏振光成 分的光和反射的S偏振光成分的光。被反射后的S偏振光成分的光在 反射面处反射，向与P偏振光成分同一方向出射。另一方面，透过后 的P偏振光成分的光，透过1/2波长板4c后被变换成与S偏振光成分 相同的偏振光成分，变成为偏振方向(·)一致的光后射出。偏振变换后 的多个光束，在从偏振光变换元件4射出后变成为发散光束后到达聚 光光学系统5。另外，在聚光光学系统5之内，反射镜5c不具有折射 能力。
在表1中示出了图2所示的蝇眼透镜3a、3b的透镜数据，在表2 中示出了图3所示的聚光光学系统5的透镜数据，在这些表1和2中， r表示各个透镜面的曲率半径，d表示面的间隔，n表示材质的折射率。
[表1]
面 r d n 1 16.8 1.5 1.516 2 ∞ 27.6 3 ∞ 1.5 1.517 4 -15.3
r、d的单位mm
面1到2表示第1蝇眼透镜3a，面3到4表示第2蝇眼透镜3b。
[表2]
面 r d n 1 196.0 3.0 1.723 2 ∞ 76.9 3 60.1 7.0 1.723 4 ∞
r、d的单位mm
面1到2表示聚光透镜5a，面3到4表示物镜5b。
聚光光学系统5的合成焦距fc为
fc＝82.4mm
第2蝇眼透镜3b的焦距ff2为
ff2＝29.5mm
为此，聚光光学系统5，用由β＝fc/ff2＝2.793决定的倍数β形成第 1蝇眼透镜3a的矩形形状的象。
借助于此多个光束在形成了矩形形状的象的位置处重叠，形成矩 形的均一的照明区域。在高照明区域上配置反射式液晶显示元件12r、 12g、12b。
在这里，由于物镜5b的焦距fc2为
fc2＝84mm，故变成为
fc/fc2＝0.98，
变成为对在从物镜5b到反射式液晶显示元件的光路中聚光到反 射式液晶显示元件上边的聚光光学系统5的光轴O’大体上是远心的。
分色镜6和偏振光束分光仪11a、11b、11c用光学薄膜构成，其 特性随着向这些光学薄膜的入射角度而变化。这时，采用把对反射式 液晶显示元件的照明光束设定在远心上的办法，就变成为在反射式液 晶显示元件上边不发生在光学薄膜中发生的特性变动的构成。
分色镜6，具有用图4的实线表示的那样的特性，透过B(430到 495nm)光和R(590到650nm)光，反射G(505到580nm)光。在这里， G的S偏振光成分的透过率，在作为G的波长范围的中心波长的 550nm处，被设定为1％以下，防止其它2种色光的色纯度的降低。
在图1中，借助于偏振光变换元件4，被变换成S偏振光的光在 被分色镜6分解后仍变成为S偏振光(·)。
在G光路中，被分色镜6反射的光向滤色片7入射。滤色片7具 有在图4中用虚线表示的那样的特性，作为反射相当于G和R的中间 波长区域的黄色的色光(575到585nm)的选色镜，除去黄色的光。由于 如果在绿色的光中黄色成分多的话，绿色就会变成为黄绿，故除去黄 色光这一方的色再现性方面是令人满意的。此外，滤色片7也可以是 吸收黄色光特性的滤色片。
象这样地进行了色调整的G光变成为S偏振光(·)对第1偏振光束 分光仪11a入射后在偏振光分离面处被反射，反射往G用的反射式液 晶显示元件12g。
在G用的反射式液晶显示元件12g中，G光进行图像调制后被反 射。在图像调制后的G反射光之内，S偏振光成分(·)在第1偏振光束 分光仪11a的偏振光分离面处再次反射，返回到光源一侧，从投射光 中除去。
另一方面，在图像调制后的G反射光之内，P偏振光成分(|)，透过 第1偏振光分离面，变成为反射光向第3偏振光束分光仪11c前进。
这时，在已使所有的偏振光成分都变换成S偏振光的状态(显示黑 的状态)下，采用把在第1偏振光束分光仪11a和G用的反射式液晶 显示元件12g之间设置的1/4波长板13g的相位补偿轴调整到规定方 向上的办法就可以抑制在第1偏振光束分光仪11a和G用的反射式液 晶显示元件12g之间发生的偏振光状态的混乱的影响。
此外，第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面，具有作为含有 在该偏振光分离面处反射的光的主偏振光成分的S偏振光的比率，就 是说线性偏振光度特别高(例如，大体上100％)，同时，透过的P偏振 光的纯度比上述S偏振光的纯度差一些的偏振光分离特性。
采用使用这样的特性的偏振光束分光仪的办法，由于在对第1反 射式液晶显示元件12g进行照明的照明光中不含有不需要的偏振光成 分，故透过第1偏振光束分光仪11a(出射)的光中至少是P偏振光成分， 为了显示图像，将变成为用第1反射式液晶显示元件12g和1/4波长 板13g接受作用的光，和因用反射式液晶显示元件或1/4波长板或偏 振光束分光仪接受不需要的作用而发生的相位不准的成分。此外，在 第1偏振光束分光仪11a处反射的S偏振光(射出的S偏振光成分) 是归因于第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面的特性而透过去的 S偏振光成分，该S偏振光成分的光由于将变成为使投影图像的对比 度下降的主要原因，故要用偏振光板等除去。
从第1偏振光束分光仪11a射出的G光(|)，可以用仅仅透过P 偏振光的第1偏振光板9a进行检光。借助于此，变成为切掉因通过第 1偏振光束分光仪11a与G用的反射式液晶显示元件12g而产生的无 效成分的光。其次，借助于把相位补偿轴设定为对于偏振方向为45 度的第1的1/2波长板10a，使偏振方向旋转90度，对于第3偏振光 束分光仪11c作为S偏振光(·)入射，在第3偏振光束分光仪11c的偏 振光分离面处被反射后向投射透镜14入射。
在这里若预先作成为使得可以旋转调整第1个1/2波长板10a的 相位补偿轴，则可以对入射到第3偏振光束分光仪11c的偏振光分离 面上的G光的偏振方向进行微调整。
借助于此，在因安装误差等而在第1偏振光束分光仪11a的偏振 光分离面与第3偏振光束分光仪11c的偏振光分离面之间存在着相对 倾斜时等的情况下，借助于该调整机构就可以作成为使得第3偏振光 束分光仪11c中的非投射光的漏泄变成为最小，使得G中的黑显示的 图像调整变成为可能。
此外，也可以把第1偏振光板9a和第1个1/2波长板10a粘贴起 来后一体地进行调整。
透过了分色镜6后的R和B光，向第1色选择性相位差板8a入 射。第1色选择性相位差板，具有仅仅使B光偏振方向旋转90度的 作用，借助于此，B光变成为P偏振光(|)，R光变成为S偏振光(·) 后向第2偏振光束分光仪11b入射。变成为S偏振光(·)后向第2偏振 光束分光仪11b入射的R光，在第2偏振光束分光仪11b的偏振光分 离面处被反射，到达R用的反射式液晶显示元件12r。此外，变成为 P偏振光(|)后向第2偏振光束分光仪11b入射的B光，则透过第2 偏振光束分光仪11b的偏振光分离面B用的反射式液晶显示元件12b。
在这里，第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面所具有的偏振 光分离特性是：作为包含在由该偏振光分离面反射的光的主偏振光成 分的P偏振光的比率，即线性偏振度，和作为包含于透过了偏振光分离 面的光中的主要偏振光成分的S偏振光的纯度大体上变成为相等(都 成为大体上95％)。借助于此，就可以保持R和B的平衡，就可以确 保色再现性。具有这样的偏振光分离特性的偏振光束分光仪，例如可 以采用金属丝网格式(wire grid)的偏振光束分光仪的办法实现。
另外，第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面，其偏振光分离 特性被设定为使得在该偏振光分离面处反射的光的线性偏振度，变得 比在第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面处反射和透过的线性偏 振度还高。就是说，第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面与第2 偏振光束分光仪11b的偏振光分离面，具有彼此不同的偏振光分离特 性。
入射到R用的反射式液晶显示元件12r上的R光在进行了图像调 整后进行反射。在图像调整后的R反射光之内的S偏振光成分(·)，在 再次在第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面处被反射后返回到光 源一侧，并从投射光中被除去。
另一方面，在图像调整后的R光之内，P偏振光成分(|)，在透过 了第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面后变成为投射光向第3偏 振光束分光仪11c前进。
从第2偏振光束分光仪11b射出的R光保持原状地透过第2色选 择性相位差板8b，然后在第2偏振光板9b处进行检光后向第3偏振 光束分光仪11c入射。接着，透过第3偏振光束分光仪11c的偏振光 分离面后入射到投影透镜14。
此外，从B用的反射式液晶显示元件12b射出的B光在图像调整 后被反射。在图像调整后的B反射光之内的P偏振光成分(|)，在再 次透过在第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面后返回到光源一侧， 并从投射光中被除去。
另一方面，在图像调整后的B反射光之内，S偏振光成分(·)在第 2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面处进行反射后，作为投射光向 第3偏振光束分光仪11c前进。
这时，采用对设置在第2偏振光束分光仪11b和R用、B用的反 射式液晶显示元件12b、12r之间的1/4波长板13b、13r的相位补偿 轴进行调整的办法，如在G的情况下同样，进行R、B各自的黑显示 的调整。
在象这样地合成一个光束，从第2偏振光束分光仪11b射出来的 R和B的投射光之内，B光偏振方向被第2色选择性相位差板8b旋 转90度后变成为P偏振光成分(|)，然后在第2偏振光板9b处被检光 后向第3偏振光束分光仪11c入射。R光则保持原状地透过第2色选 择性相位差板8b，然后在第2偏振光板9b处被检光后向第3偏振光 束分光仪11c入射。采用在第2偏振光板9b处检光的办法，R和B 的投射光将变成为这样的光：切掉了归因于通过第2偏振光束分光仪 11b和R和B用的反射式液晶显示元件12b、12r和1/4波长板13b、 13r而产生的无效的成分。
然后，入射到第3偏振光束分光仪11c上的R和B的投射光，透 过第3偏振光束分光仪11c的偏振光分离面，与在该偏振光分离面处 反射的G光进行合成后到达投影透镜14。
在这里，在第2色选择性相位差板8b与第3偏振光束分光仪11c 之间配置第2个1/2波长板(未画出来)并设置在与透过该第2个1/2波 长板的相位补偿轴的偏振方向同一方向(偏振状态不变换的方向)上， 如G的时候同样，采用对第2个1/2波长板的相位补偿轴的斜率进行 调整的办法，把R、B光的偏振方向调整为使得对于第3偏振光束分 光仪11c的偏振光分离面正确地入射，就可以作成为使得第3偏振光 束分光仪11c中的非投射光的漏泄变成为最小，还可以进行R、B的 黑显示的图像调整。
合成后的R、G、B投射光，借助于投影透镜14放大投影到屏幕 等的被投影面S上。
另外，对上边所说的各个光学元件与空气之间的交界面已施行了 防止反射涂敷。对仅仅G光要透过的面，施行把反射率降低得最大的 波段设定在550nm的附近的防止反射涂敷，对仅仅R光要透过的面， 施行把反射率降低得最大的波段设定在610nm的附近的防止反射涂 敷，此外，对仅仅B光要透过的面，施行把反射率降低得最大的波段 设定在450nm的附近的防止反射涂敷，对R和B光要透过的面，施 行把反射率降低得最大的波段设定在450nm的附近和610nm附近的2 种那样的防止反射涂敷。
此外，从光源1到达投影透镜14的光束，由于在到达反射式液晶 显示元件11g、11b、11r时光束直径变得最细，故要构成为使得配置 在反射式液晶显示元件的附近的偏振光束分光仪11a、11b，比配置在 投影透镜14一侧的偏振光束分光仪11c小。
此外，投影透镜14的Fno，在考虑到反射式液晶显示元件的衍射 或安装误差引起的投影透镜14的光轴和聚光光学系统5的光轴的偏差 后，要设定得比照明系统的Fno还明亮。
(实施形态2)
在上边所说的实施形态1中，虽然使在第1偏振光束分光仪11a 的偏振光分离面处反射的光向第1反射式液晶显示元件12g入射，但 是也可以使透过了第1偏振光束分光仪11a的偏振光分离面的光向第 1反射式液晶显示元件12g入射。一般地说，作为偏振光束分光仪的 性能，使S偏振光难于进入要透过偏振光束分光仪的P偏振光这一方 是容易的，借助于此，就可以得到投影图像的更高的对比度。
图5示出了本发明的实施形态2的投影式图像显示装置的构成。 在图5中，对于那些与实施形态1相同的构成要素赋予同一标号来取 代说明。
在图5中，40是偏振光变换元件，把来自灯泡的无偏振光变换成 P偏振光(|)。在本实施形态中，第1液晶显示元件12g和第1个1/4 波长板13g被配置在P偏振光(|)从第1偏振光束分光仪110a的偏振 光分离面透过后射出来的面的两侧。
第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离面，S偏振光(·)几乎不会 混入到透过了该偏振光分离面的P偏振光(|)内，即具有线性偏振度 极其高的(例如，大体上100％的)偏振光分离特性。另外，还具有比要 透过的P偏振光的线性偏振度差一些的偏振光分离特性。
配置在第1偏振光束分光仪110a和第3偏振光束分光仪11c之间 的第1偏振光板90a透过S偏振光(·)，吸收P偏振光(|)。
其次，说明本实施形态的光学方面的作用。从光源1发出来的照 明光被偏振光变换元件一致化为P偏振光，向分色镜6入射，被分解 成绿色(G)的光、红色(R)和蓝色(B)的光。
被分色镜6反射后的G光通过滤色片后向第1偏振光束分光仪 110a入射。G光由于借助于偏振光变换元件4进行偏振光变换，故占 其大部分的P偏振光将透过第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离 面，并在通过第1个1/4波长板13g后向第1反射式液晶显示元件12g 入射。
这时，由于偏振光变换元件40的变换效率是有限的值，故极少量 地混合存在的S偏振光，在第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离面 处被反射，从主光路中除去。
例如，在进行黑显示时，第1反射式液晶显示元件12g和第1个 1/4波长板13g，使之对于入射进来的光几乎不进行调制作用地进行反 射，该G的反射光再次透过第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离 面后返回到光源一侧。此外，例如在进行白显示时，由于第1反射式 液晶显示元件12g借助于第1个1/4波长板的作用使偏振方向旋转90 度而不改变入射光的偏振方向，故出射光变成为S偏振光，该S偏振 光在第1偏振光束分光仪110a的偏振光分离面处进行反射并在第1 偏振光板90b处进行检光后向第3偏振光束分光仪11c入射，在第3 偏振光束分光仪11c的偏振光分离面处进行反射后到达投影透镜14。
这时，第1反射式液晶显示元件12g的作用或通过第1偏振光束 分光仪110a或第1个1/4波长板13g时发生的相位误差成分，在第1 偏振光板90a处被吸收。
此外，透过了分色镜6的R和B光，向第1色选择性相位差板8a 入射，仅仅R光的偏振方向从P变换成S，已变成为S偏振光的R 光和P偏振光的B光向第2偏振光束分光仪11b入射。
第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面，具有反射后的S偏振 光的纯度和透过后的P偏振光的纯度大体上一致(例如都变成为大体 上95％)那样的偏振光分离特性。就是说，与实施形态1同样，第1 偏振光束分光仪110a的偏振光分离特性与第2偏振光束分光仪11b 的偏振光分离特性彼此不同。
变成为S偏振光向第2偏振光束分光仪11b入射的R光，在第2 偏振光束分光仪11b的偏振光分离面处反射，并通过第2个1/4波长 板13r向第2反射式液晶显示元件12r入射。接着，在第2反射式液 晶显示元件12r处被反射并接受调制的R光，通过第2个1/4波长板 13r后变换成P偏振光，再次向第2偏振光束分光仪11b入射，透过 第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面后向第2色选择性相位差板 8b和第2偏振光板90b入射。
第2色选择性相位差板8b，具有仅仅使B光的偏振方向旋转90 度的作用，对于R光则不施加作用。此外，第2偏振光板90b的构成 为使得P偏振光易于透过，吸收从第2偏振光束分光仪11b射出来的 R光中含有的S偏振光成分。
在第2偏振光板90b处被检光的作为P偏振光的R光，向第3偏 振光束分光仪11c入射，透过其偏振光分离面，到达投影透镜14。
此外，变成为P偏振光向第2偏振光束分光仪11b入射的B光， 透过第2偏振光束分光仪11b的偏振光分离面，通过第3个1/4波长 板13b向第3反射式液晶显示元件12b入射，然后，在第3反射式液 晶显示元件12b处被反射接受调制的B光，通过第3个1/4波长板13b 被变换成S偏振光并再次向第2偏振光束分光仪11b入射，在第2偏 振光束分光仪11b的偏振光分离面处被反射，向第2色选择性相位差 板8b入射。
入射到第2色选择性相位差板8b上的B光，在其偏振方向被旋 转90度后变换成P偏振光。此外，从第2色选择性相位差板8b输出 的作为P偏振光的B光，含于B光中的S偏振光成分被第2偏振光板 90b吸收。
象这样地在第2偏振光板90b处被检光的B光，向第3偏振光束 分光仪11c入射，透过其偏振光分离面，到达投影透镜14。
象以上那样地借助于第3偏振光束分光仪11c的偏振光分离面的 作用合成的R、G、B光，借助于投影透镜14被放大投影到屏幕等的 被投影面S上边。
在本实施形态中，由于不需要使用在实施形态1中设置在G光路 中的1/2波长板10a，故不会受由1/2波长板的光产生的吸收作用所造 成的对透过率的影响。因此，可以得到明亮的投影象。
在以上的实施形态中，也可以不使用上述实施形态1(图1)和实施 形态2(图5)中的分色镜6，而代之以使用偏振光束分光仪。这时，为 了使进行色分解的3色的色光的光路与本专利申请的实施形态1和2 相同，需要用取代数据6而配置的偏振光束分光仪，在光源一侧配置 使绿色的偏振光成分与红色和蓝色的偏振光成分具有不同的特性的色 选择性相位差板。
此外，在各个实施形态中，虽然用分色镜6(或取代它的偏振光束 分光仪)分离红色、蓝色的色光的光路和绿色的色光的光路，但是，并 不限定于此，既可以仅仅分离红色的色光，也可以仅仅分离蓝色的色 光。
此外，上述的各个实施形态的偏振光束分光仪，虽然具有反射光 的主要的偏振光成分是S偏振光，透过光的主要偏振光成分是P偏振 光那样的特性，但是也可以使用具有与其相反的特性的偏振光束分光 仪。
此外，在上述的各个实施形态中，液晶显示元件虽然使用的是反 射式的，但是既可以是透过式的，也可以是单板式的，而不是3板式(对 3个色光中的每一个都具有液晶显示元件)。
在以上说明的各个实施形态中，由于作成为使得第1偏振光分离 面和第2偏振光分离面的偏振光分离特性根据各自的偏振光分离面的 作用或所要求的透过率及反射率而使之不同，故可以容易地消除起因 于偏振光束分光仪的特性的对比度降低等的问题。
例如，在设含于各个色光中的主要的偏振方向的成分的比率为线 性偏振度时，如果把第1偏振光分离面和上述第2偏振光分离面的偏 振光分离特性作成为彼此不同，使得在从第1偏振光分离面向第1图 像显示元件入射时的第1色光的线性偏振度比从第2偏振光分离面向 第2和第3图像显示元件入射时的第2和第3色光的线性偏振度高， 就可以使向第1图像显示元件入射并进行调制的第1色光的对比度形 成得比别的色高，特别是采用把第1色光定为对彩色图像的对比度影 响大的绿色光的办法，就可以提高色合成后的彩色图像全体的对比度， 可以得到品位高的显示(投影)图像。
(实施形态3)
图6示出了作为本发明的实施形态3的投影式图像显示装置的构 成。在图6中，对于那些与用图1和图5说明过的实施形态共通的部 分赋予同一标号而省略说明。
在图6中，111a、111b是透过P偏振光，反射S偏振光的第1和 第2偏振光束分光仪，分别具有偏振光分离面(第1和第2偏振光分离 面)。此外，111c是透过P偏振光，反射S偏振光的第3偏振光束分 光仪(合成光学系统)，具有偏振光分离面(第3偏振光分离面)。
与第1偏振光束分光仪111a的光轴成直角的面且既不是入射面也 不是出射面的面111a-1，已被作成为毛玻璃状的面，此外，还被作成 为涂敷上了黑色的光吸收涂料的光吸收面。此外，是与第3偏振光束 分光仪111c的光轴成直角的面且既不是入射面也不是出射面的面 111c-1也同样地已被作成为毛玻璃状的面，此外，还被作成为涂敷上 了黑色的光吸收涂料的光吸收面。
其次，说明本实施形态的光学方面的作用，从光源1发出的光， 借助于反光镜2被聚光到规定的方向上。反光镜2具有抛物面形状， 来自抛物面的焦点位置的光变成为平行于抛物面的对称轴的光束。
但是，由于光源1具有有限的大小而不是理想的点光源，故在进 行聚光的光束中也含有许多不平行于抛物面的对称轴O的光的成分。
这些聚光光束，向第1蝇眼透镜3a入射。第1蝇眼透镜3a的构 成为把外形为矩形的具有正向折射能力的透镜组合成矩阵状，入射进 来的光束被分割聚光成与每一个透镜对应的多个光束，经过第2蝇眼 透镜3b，在偏振光变换元件4的附近矩阵状地形成多个光源象。
偏振光变换元件4，由偏振光分离面和反射面和1/2波长板构成， 矩阵状地聚光的多个光束，向与其列对应的偏振光分离面入射，被分 割成要透过的P偏振光成分和要反射的S偏振光成分。
反射后的S偏振光成分的光在反射面处被反射，向与P偏振光成 分同一方向出射。另一方面，透过后的P偏振光成分的光透过1/2波 长板4c后被变换成与S偏振光成分同一偏振光成分，变成为偏振方向 (·)一致的光后出射。
进行了偏振光变换的多个光束，在从偏振光变换元件射出后，变 成为发散光束到达聚光光学系统5。在被分色镜6分解后也变成为S 偏振光(·)。
在G光路中，在分色镜6处反射的光向滤色片7入射。滤色片7 具有在图4中用虚线表示的那样的特性，作为反射相当于G和R的中 间的波段的黄色的色光(575～585nm)的分色滤色片，除去黄色的光。 如果在绿色的光中黄色的成分多，由于绿色将变成为黄绿，故除去黄 色的光在色再现性方面是理想的。此外，滤色片7也可以是具有吸收 黄色的光的特性的滤色片。
象这样地进行了色调整的G光变成为S偏振光(·)对第1偏振光束 分光仪111a入射，在偏振光分离面处被反射，到达G用的反射式液 晶显示元件12g。
这时，在第1偏振光束分光仪111a的偏振光分离面中，由于并不 是所有的S偏振光都被反射，一部分的S偏振光和由于偏振光变换元 件的偏振光变换效率是有限的而混合存在于照明光中的P偏振光成分 透过偏振光分离面，到达处于向第1偏振光束分光仪111a的偏振光分 离面入射的入射光轴的延长线上边的(对上述延长线直交)、既不是入 射面也不是出射面的面111a-1。
在这里，由于面111a-1变成为光吸收面，故这些光被吸收，而不 会通过第1偏振光束分光仪111a返回到光路中来。
上述的光吸收面的构成为：因作成为毛玻璃状而具有规定的面粗 糙度，此外，在该粗糙的面上还涂敷上了黑色的涂料。
在G用的反射式液晶显示元件12g中，G光进行图像调制后被反 射。在图像调制后的G的反射光之内，S偏振光成分(·)在第1偏振光 束分光仪111a的偏振光分离面处再次反射，返回到光源一侧，从投射 光中除去。
这时，因第1偏振光分离面的特性而很少地透过第1偏振光分离 面的偏振光，在第1个1/2波长板9a处被变换成P偏振光，向第3偏 振光束分光仪111c入射，透过其偏振光分离面，向第3偏振光束分光 仪111c入射。到达处于向第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面 入射的入射光轴的延长线上边的(对上述延长线直交)、既不是入射面 也不是出射面的面111c-1。
在这里，由于面111c-1与第1偏振光束分光仪111a的面111a-1 同样被作成为光吸收面，故入射进来的光被吸收，不会返回第3偏振 光束分光仪111c变成为杂散光。
另一方面，在已进行了图像调制的G光之内P偏振光成分(|)， 透过第1偏振光分离面，变成为投射光后向第3偏振光束分光仪111c 前进。
这时，在使所有的偏振光成分都变换成S偏振光的状态(显示黑的 状态)下，采用把在第1偏振光束分光仪111a和G用的反射式液晶显 示元件12g之间设置的1/4波长板13g的相位补偿轴调整到规定的方 向上的办法，就可以压低在第1偏振光束分光仪111a和G用的反射 式液晶显示元件12g中发生的偏振状态的混乱的影响。
从第1偏振光束分光仪111a射出的G光(|)，可以用仅仅透过P 偏振光的第1偏振光板9a进行检光。借助于此，变成为切掉因通过第 1偏振光束分光仪111a与G用的反射式液晶显示元件12g而产生的无 效成分的光。
其次，借助于把相位补偿轴设定为对于偏振方向为45度的第1个 1/2波长板10a，使偏振方向旋转90度，对于第3偏振光束分光仪11c 作为S偏振光(·)入射，在第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面处 被反射后向投射透镜14入射。
这时，虽然归因于第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离特性存 在着少量地透过了偏振光分离面的光，但是采用使该光向第3偏振光 束分光仪111c的面111c-1入射并用光吸收面进行吸收的办法，就不 会变成为因返回第3偏振光束分光仪111c而在偏振光分离面处被反 射，向第2偏振光束分光仪111b前进等的杂散光。
在这里若预先作成为使得可以旋转调整第1个1/2波长板10a的 相位补偿轴，则可以对入射到第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离 面上的G光的偏振方向进行微调整。
借助于此，在因安装误差等而第1偏振光束分光仪111a的偏振光 分离面与第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面之间存在着相对倾 斜时等的情况下，借助于该调整机构就可以作成为使得第3偏振光束 分光仪111c中的非投射光的漏泄变成为最小，使得G中的黑显示的 图像调整变成为可能。
此外，也可以把第1偏振光板9a和第1个1/2波长板10a粘贴起 来后一体地进行调整。
透过了分色镜6后的R和B光，向第1色选择性相位差板8a入 射。第1色选择性相位差板，具有仅仅使B光偏振方向旋转90度的 作用，借助于此，B光变成为P偏振光(|)，R光变成为S偏振光(·) 后向第2偏振光束分光仪111b入射。变成为S偏振光(·)后向第2偏 振光束分光仪111b入射的R光，在第2偏振光束分光仪111b的偏振 光分离面处被反射，到达R用的反射式液晶显示元件12r。此外，变 成为P偏振光(|)后向第2偏振光束分光仪111b入射的B光，则透过 第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面B用的反射式液晶显示元 件12b。
入射到R用的反射式液晶显示元件12r上的R光在进行了图像调 整后进行反射。在图像调整后的R的反射光之内S偏振光成分(·)，在 再次在第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面处被反射后返回到光 源一侧，并从投射光中被除去。
这时，与上边所说的G光同样，一部分的S偏振光透过偏振光分 离面，该光在第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面处大部分被反 射，向作为光吸收面的面111c-1入射，并被吸收。
另一方面，在图像调整后的R光之内，P偏振光成分(|)，在透过 了第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面后变成为投射光向第3 偏振光束分光仪111c前进。
从第2偏振光束分光仪111b射出的R光保持原状地透过第2色 选择性相位差板8b，然后在第2偏振光板9b处进行检光后向第3偏 振光束分光仪111c入射。接着，透过第3偏振光束分光仪111c的偏 振光分离面后到达投影透镜14。
此外，向B用的反射式液晶显示元件12b入射的B光在图像调整 后被反射。在图像调整后的B的反射光之内P偏振光成分(|)，在再 次透过第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面后返回到光源一侧， 并从投射光中被除去。在这里也同样，一部分的P偏振光(|)，在偏 振光分离面处被反射，该光在第2在第2色选择性相位差板8b处从P 偏振光(|)变换成S偏振光(·)，在第3偏振光束分光仪111c的偏振光 分离面处大部分被反射，向对第3偏振光束分光仪111c的光轴垂直的 既不是入射面也不是出射面的面111c-1入射(光吸收面)，并被吸收。
另一方面，在图像调整后的B的反射光之内，S偏振光成分(·)，在 第2偏振光束分光仪111b的偏振光分离面处进行反射后变成为投射光 向第3偏振光束分光仪111c前进。
这时，采用对设置在第2偏振光束分光仪111b和R用、B用的 反射式液晶显示元件12b、12r之间的1/4波长板13b、13r的相位补 偿轴进行调整的办法，如在G的情况下同样，进行R、B各自的黑显 示的调整。
在象这样地合成一个光束，从第2偏振光束分光仪111b射出来的 R和B的投射光之内，B光偏振方向被第2色选择性相位差板8b旋 转90度后变成为P偏振光成分(|)，然后在第2偏振光板9b处被检光 后向第3偏振光束分光仪111c入射。R光则保持原状地透过第2色 选择性相位差板8b，然后在第2偏振光板9b处被检光后向第3偏振 光束分光仪111c入射。采用在第2偏振光板9b处检光的办法，R和 B的投射光将变成为这样的光：切掉了归因于通过第2偏振光束分光 仪111b和R和B用的反射式液晶显示元件12b、12r和1/4波长板13b、 13r而产生的无效的成分。
然后，入射到第3偏振光束分光仪111c上的R和B的投射光， 透过第3偏振光束分光仪111c的偏振光分离面，与在该偏振光分离面 处反射的G光进行合成后到达投影透镜14。
在这里，在第2色选择性相位差板8b与第3偏振光束分光仪111c 之间配置第2个1/2波长板(未画出来)并设置在与透过该第2个1/2波 长板的相位补偿轴的偏振方向同一方向(偏振状态不变换的方向)上， 如G的时候同样，采用对第2个1/2波长板的相位补偿轴的斜率进行 调整的办法，把R、B光的偏振方向调整为使得对于第3偏振光束分 光仪111c的偏振光分离面正确地入射，就可以作成为使得第3偏振光 束分光仪111c的被投射光的漏泄变成为最小，还可以进行R、B的黑 显示的图像调整。
合成后的R、G、B的投射光，借助于投影透镜14放大投影到屏 幕等的被投影面S上。
另外，对上边所说的各个光学元件与空气之间的交界面已施行了 防止反射涂敷。对仅仅G光要透过的面，施行把反射率降低得最大的 波段设定在550nm的附近的防止反射涂敷，对仅仅R光要透过的面， 施行把反射率降低得最大的波段设定在610nm的附近的防止反射涂 敷，此外，对仅仅B光要透过的面，施行把反射率降低得最大的波段 设定在450nm的附近的防止反射涂敷，对R和B光要透过的面，施 行把反射率降低得最大的波段设定在450nm的附近和610nm附近的2 种那样的防止反射涂敷。
此外，从光源1到达投影透镜14的光束，由于在到达反射式液晶 显示元件12g、12b、12r时光束直径变得最细，故要构成为使得配置 在反射式液晶显示元件的附近的偏振光束分光仪111a、111b，比配置 在投影透镜14一侧的偏振光束分光仪111c小。
此外，投影透镜14的Fno，在考虑到反射式液晶显示元件的衍射 或安装误差引起的投影透镜14的光轴和聚光光学系统5的光轴的偏差 后，要设定得比照明系统的Fno还明亮。
此外，在本实施形态中，照明光学系统被构成为使得在液晶面板 中光束收拢得最小，光束具有斜率。借助于此，尽管已涂敷上了上述 反射防止涂料，在照明光路中些微地反射的光将变成为杂散光，在聚 焦之后进行扩展，也照向第1到第3偏振光束分光仪111a到111c的 上下面(面向纸面地朝向跟前一侧的面：被配置为平行于光轴的面)并 在那里进行反射，结果变成为杂散光增加。
目的为除去这些光，采用把与每一个偏振光束分光仪的光轴平行 的上下面，也作成为与面111a-1、111c-1同样的光吸收面的办法，就 可以进一步减少杂散光，就可以得到对比度高的图像。
(实施形态4)
在实施形态3中，虽然采用把不是偏振光束分光仪的入射面或出 射面的面作成为光吸收面的办法，使得可以提高投影图像的对比度， 但是在实施形态3中使用的那样的光吸收面的情况下，有时候由于图 像显示装置的光源1明亮，产生很多能量，故光吸收面的温度上升， 吸收效果降低，或者会从偏振光束分光仪上剥离下来。
为了防止这样的现象，在本实施形态中，采用把使之降低光吸收 面的温度的散热构件设置为使得可以传达来自光吸收面的热(使得可 进行热连接)的办法，就可以防止光吸收面的性能的劣化或被剥掉，即 便是在使用大功率且明亮的光源时，也可以得到高的对比度。
图7示出了本实施形态的投影式图像显示装置的构成。另外，对 于那些与图6的实施形态3共通的构成要素赋予同一标号而省略说明。
在图7中，111a-1、111c-1是与在实施形态3中说明的那些同样 的第1和第2光吸收面。50、51是第1和第2散热板，分别用导热率 高的粘接剂固定到第1和第2光吸收面111a-1、111c-1上。
借助于这样的构成，由于归因于第1和第2光吸收面111a-1、 111c-1吸收光而产生的热可以从第1和第2散热板50、51散热，故可 以防止光吸收面111a-1、111c-1因热而劣化或被剥离的现象。
另外，当用粘接等把散热板固定到光吸收面上时，虽然有可能会 因散热板的重量光吸收面变得易于从偏振光束分光仪的面上剥离下 来，但是在这样的情况下，也可以把在偏振光束分光仪上的形成光吸 收面的范围规定为所需要的最低限度，在未形成光吸收面的部分处进 行粘接。
此外，除去上述这样的用粘接进行的接合方法之外，还可以使用 在用机械性的保持构件保持散热板的同时推压到光吸收面上等其它的 热方式的连接方法，只要光吸收面和散热构件进行热连接即可。
另外，也可以作成为这样的构成：在既不是用上边所说的图1说 明的实施形态1和用图5说明的实施形态2的偏振光束分光仪11a、 110a、11c的入射面也不是出射面的面上，形成在用图6、图7说明的 实施形态3、4中说明的光吸收面。
在以上所说明的实施形态中，采用在既不是偏振光束分光仪的入 射面也不是出射面的面之内，把配置在向偏振光分离面入射的入射光 轴延长的方向上的面作成为光吸收面的办法，就可以防止本来应当在 偏振光分离面处反射的光的一部分，因在设置光吸收面的面处反射变 成为杂散光的现象。此外，采用在既不是偏振光束分光仪的入射面也 不是出射面的面之内，在与光轴平行地配置的面上设置光吸收面的办 法，就可以防止在该面上的光的不必要的反射，可以防止杂散光的发 生。
为此，采用在图像显示光学系统或投影式图像显示装置中使用该 色分解合成光学系统的办法，就可以显示对比度高色调不会乱的图像。
如上所述，光吸收面可以防止因从光学系统射出的杂散光向保持 光学系统的壳体等反射而再次向光学系统入射，再次变成为杂散光。
此外，如果使散热构件与光吸收面热连接，则可以效率良好地使 归因于在光吸收面处产生的光吸收而产生的热散热，因而可以防止由 热引起的光吸收面的性能劣化或剥落。