JP2015045725A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光分離膜の光吸収により発生する温度分布を抑制し、温度分布に起因する内部応力に伴う複屈折の発生で偏光に位相差が生ずる光弾性ムラを抑え、画像のコントラスト特性を改善できる画像投射装置を提供する。【解決手段】異なる色光で画像表示素子を照明し、画像表示素子からの異なる色光を合成する第１の光学系と、色合成された画像表示素子の画像を被照射面に投射する第２の光学系と、を有する画像投射装置であって、第１の光学系は、第１の偏光光を透過し第２の偏光光を反射する偏光分離膜が第１の光学素子と第２の光学素子の間に挟まれた偏光ビームスプリッターを有し、第１の光学素子の光弾性定数をｋ１、熱伝導率をａ１、第２の光学素子の光弾性定数をｋ２、熱伝導率をａ２とするとき、夫々の値を所定範囲内とする。【選択図】図１

Description

本発明は、画像投射装置に関し、特に反射型パネルを用いた液晶プロジェクターに好適なものである。

反射型パネルを用いたプロジェクターでは、一般的に、色分離合成系において偏光ビームスプリッター（以下、ＰＢＳ）を用いている。ＰＢＳには、平行平板状のワイヤーグリッドを用いるもの（特許文献１）や、プリズム形状を用いるもの（特許文献２、３）がある。

特許文献１では、パネル３板式で、ワイヤーグリッドをパネル入射側に２枚だけ配置する構成が提案されている。この構成では、ワイヤーグリッドを３枚配置する方式よりも色分離合成系を小型化できるが、一つのパネルから出射された光は４５°に配置されたワイヤーグリッドを透過する。このため、ワイヤーグリッドで発生する非点収差によって、解像が劣化してしまうため、シリンドリカルレンズを用いて非点収差補正を行っている。

この非点収差に関する問題に対しては、様々な解決方法の提案がされてきたが、高コスト、解像への敏感度の高さ等の解決すべき点がある。また、空気の部分の長さが多くなるため、投射レンズバックが大きくなってしまう、およびワイヤーグリッド透過、反射特性による光損失があるという解決すべき点もある。

一方、特許文献２、３では、プリズム形状のＰＢＳで、片方の三角柱状のプリズムの斜面に偏光分離膜（ＰＢＳ膜）を蒸着し、その斜面において、もう一方の三角柱状のプリズムを接合して構成している。ここで、プリズム形状のＰＢＳでは、ＰＢＳ膜面に光が入射すると、ＰＢＳ膜自身が光を僅かに吸収することによって、ＰＢＳ膜近傍の温度が上昇してしまう。そして、ＰＢＳ膜近傍の温度が上昇したときに、プリズムの光弾性定数が大きいとき、複屈折が生じることとなり、偏光に位相差が生じ、パネルの黒表示時において光弾性ムラの影響（画像のコントラストの劣化）が発生してしまう。

そのため、特許文献２では、光弾性定数が所定の数値以下となるように光弾性定数の小さい硝子プリズムを用いている。また、特許文献３では、光弾性定数が所定以上であっても、線膨張係数、ヤング率、光吸収率が所定条件を満足することにより、光弾性ムラが生じないとしている。

特開２００４−３０２３４４号公報 特開平９−５４２１３号公報 特開２００６‐２３５７０号公報

しかしながら、特許文献２にあるように、光弾性定数の小さい硝子プリズムを用いてＰＢＳを作製した場合において、光弾性定数の小さい硝子プリズムは、磨耗度が大きく、製造上ヤケなどが発生しやすく管理が難しいため、量産時のコストアップとなってしまう。また、光弾性定数の小さい硝子は、一般的に短波長側の光吸収率が大きいため、特に青光路で用いたときに、硝子自体が発熱してしまい、硝子の熱膨張によって、画像投射時にスクリーン面において画素ずれが発生してしまうという問題も生じる。

また、特許文献３で硝子の線膨張係数、ヤング率、光吸収率を規定しているが、本発明者によって認識された光弾性ムラの主原因が、ＰＢＳ膜の光吸収によるＰＢＳプリズム内部温度分布の発生であり、ある程度の改善は見込めても、根本的な解決策とはならない。すなわち、硝子内部で発生する温度ムラに起因する内部応力を発散できないこととなる。

本発明の目的は、偏光分離膜の光吸収により発生する温度分布を抑制し、温度分布に起因する内部応力に伴う複屈折の発生で偏光に位相差が生ずる光弾性ムラを抑え、画像のコントラスト特性を改善できる画像投射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像投射装置は、異なる色光で画像表示素子を照明し、前記画像表示素子からの異なる色光を合成する第１の光学系と、前記第１の光学系で色合成された前記画像表示素子の画像を被照射面に投射する第２の光学系と、を有する画像投射装置であって、前記第１の光学系は、第１の偏光光を透過し前記第１の偏光光と偏光方向が直交する第２の偏光光を反射する偏光分離膜が第１の光学素子と第２の光学素子の間に挟まれた偏光ビームスプリッターを有し、前記第１の光学素子の光弾性定数をｋ１、熱伝導率をａ１、前記第２の光学素子の光弾性定数をｋ２、熱伝導率をａ２とするとき、
１．５＜ｋ１＜１０［ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ］
１．５＜ｋ２＜１０［ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ］
１０＜ａ１＜２０［Ｗ／ｍＫ］
１０＜ａ２＜２０［Ｗ／ｍＫ］
を満足することを特徴とする。

（原理・作用）
本発明者は、偏光分離膜近傍に熱伝導率の高い材料を用いることにより、偏光分離膜近傍の熱を効率的に発散させると同時に、第１、第２の光学素子内部の温度ムラを低減できるため、光弾性定数の小さい材料を用いずに光弾性ムラを低減できることを見出した。即ち、内部応力で複屈折を生じやすい材料を用いても温度ムラに起因する内部応力に伴う複屈折の発生を抑えることができる。そして、複屈折の発生を抑えることで、偏光に位相差が発生することを抑え、画像表示素子（パネル）の黒表示時において光弾性ムラの影響（画像のコントラストの劣化）を抑えることができる。

本発明によれば、偏光分離膜の光吸収により発生する温度分布を抑制し、温度分布に起因する内部応力に伴う複屈折の発生で偏光に位相差が生ずる光弾性ムラを抑え、画像のコントラスト特性を改善できる。

本発明の実施形態に係る偏光ビームスプリッターを用いた画像投射装置の構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る偏光ビームスプリッターの構成図である。 偏光ビームスプリッターの長手方向（ｘ方向）に直交する断面の温度分布説明図である。 偏光ビームスプリッターの長手方向（ｘ方向）における温度分布説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る偏光ビームスプリッターの構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る偏光ビームスプリッターの構成図である。

以下に図面を用いて、本発明を実施するための好ましい形態を例示的に詳しく説明する。

《第１の実施形態》
（画像投射装置）
図１は、本発明の実施形態に係る偏光ビームスプリッタを用いた画像投射装置の構成図である。１は光源、２は照明光学系、３は３色の色光に分離し合成する色分離合成光学系、４、５、６は夫々赤色、青色、緑色の色光に対応して複数設けられる画像表示素子としての反射型液晶表示素子（パネル）、１２は投射光学系（投射レンズ）である。照明光学系２および色分離合成光学系は第１の光学系を構成し、投射光学系１２は第２の光学系を構成する。なお、第１の光学系は、赤色、青色、緑色の色光であるＲ光、Ｂ光、Ｇ光に対応する夫々の光源（色分離された光源）を用いる場合は色合成光学系として機能する。

ここで、照明光学系２において、偏光を所定方向の直線偏光に揃えるための不図示の偏光変換素子が設けられているため、照明光学系２を出射した光は、Ｓ偏光として出射する。色分離合成光学系３は、ダイクロイックミラー７、偏光ビームスプリッター８、９（以下ＰＢＳと言う）、波長選択性位相板１１、色合成素子１０を有している。ダイクロイックミラー７では２つの色光に分離され、本実施形態ではＧ光が透過、Ｒ光およびＢ光が反射される。ＰＢＳ８、９では、図２に示すように、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）１３が共にプリズムである第１の光学素子１４、第２の光学素子１５で挟まれている。

ＰＢＳ９は、ダイクロイックミラー７を透過したＧ光のＰ偏光成分（第１の偏光光であるＰ偏光光）を透過し、Ｓ偏光成分（第２の偏光光であるＳ偏光光）を反射するＰＢＳである。Ｓ偏光成分は、ＰＢＳ膜１３で反射した後、Ｇパネル６に入射する。Ｇパネル６に入射した光は、再びＰＢＳ９に入射し、検光されて、色合成素子１０に導かれる。

一方、ダイクロイックミラー７を反射したＲ光およびＢ光は、波長選択性位相板１１に入射する。Ｒ光およびＢ光のうち、Ｂ光は、波長選択性位相板１１によってＳ偏光から偏光方向が直交するＰ偏光に変化し、ＰＢＳ８に入射する。またＲ光は、波長選択性位相板１１によって偏光は変えられず、そのまま透過しＰＢＳ８に入射する。そして、Ｂ光は、ＰＢＳ８を透過し、Ｂパネル５に導かれ、画像変調を受けて出射し、再びＰＢＳ８に入射する。ＰＢＳ８によって検光され、Ｓ偏光成分は反射されて合成素子１０に入射する。

Ｒ光は、ＰＢＳ８で反射され、Ｒパネル４に入射し、Ｒパネル４により画像変調を受けて、再びＰＢＳ８に入射すし、ＰＢＳ８によって検光されて、Ｐ偏光成分はＰＢＳ８を透過して色合成素子１０に入射する。ここで、色合成素子１０は、Ｇ光については反射の作用を有し、Ｒ光については偏光分離の作用を有する（Ｓ偏光は反射、Ｐ偏光は透過）。また、Ｂ光については偏光によらず透過する特性を有する。色合成素子１０に入射したＲＧＢの３色の画像光は、合成されて、投射光学系１２に入射し、画像を被照射面であるスクリーン面に投射する。

ここで、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）１３での第２の偏光光であるＳ偏光光の入射方向および反射方向に直交する方向を長手方向とするとき、図３は、偏光ビームスプリッタの長手方向（ｘ方向）に直交する断面の温度分布説明図である。また、図４は偏光ビームスプリッタの長手方向（ｘ方向）における温度分布説明図である。図３では温度の等高線が示されており、ＰＢＳ膜１３の近傍では高温になっているが、ＰＢＳ膜から離れるに従って温度が低下することが分かる。そして、ＰＢＳ膜１３に垂直な方向（長手方向）をｘ軸としており、図４はｘ軸と平行でＰＢＳ中心部を通る断面における温度勾配を示している。

図４の縦軸は温度であり、実線で示す曲線が従来ＰＢＳにおける温度勾配を示し、点線で示す曲線が、本実施形態の温度分布を示している。

本実施形態のＰＢＳ８、９では、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）１３を熱伝導率の高い材料の第１の光学素子１４、第２の光学素子１５で挟んでいるので、ＰＢＳ膜１３での熱を効率的に発散できる。このため、図４に示すように、ＰＢＳ内部の温度分布が平坦化すると同時に、温度の絶対値も下がっている。

従って、内部応力で複屈折を生じやすい材料を用いても温度ムラに起因する内部応力に伴う複屈折の発生を抑えることができる。そして、複屈折の発生を抑えることで、偏光に位相差が発生することを抑え、画像表示素子（パネル）の黒表示時において光弾性ムラの影響（画像のコントラストの劣化）を抑えることができる。

ここで、本実施形態では、以下の式を満足させるために第１の光学素子１４、第２の光学素子１５は、化学組成がＭｇＡｌ_２Ｏ_４となるスピネル（尖晶石）で形成されている。第１の光学素子１４、第２の光学素子１５の材料としてスピネルを用いると、サファイアのような異方性がないため、偏光を乱さないという利点もある。

そして、第１の光学素子１４の光弾性定数をｋ１、熱伝導率をａ１、第２の光学素子１５の光弾性定数をｋ２、熱伝導率をａ２とするとき、以下の式を満足する
１．５＜ｋ１＜１０［ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ］・・・（１）
１．５＜ｋ２＜１０［ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ］・・・（２）
１０＜ａ１＜２０［Ｗ／ｍＫ］・・・（３）
１０＜ａ２＜２０［Ｗ／ｍＫ］・・・（４）
式（１）、（２）の下限値は、光弾性係数の小さい材料を用いたとき、前述の通りコストアップや画素ずれの原因となってしまうことから、上記の値に設定されている。また、式（１）、（２）の上限値は、光弾性定数があまりに大きい場合には、温度ムラによって光弾性ムラを補償できない可能性が生じてくるため、上記の値に設定されている。

一方、式（３）、（４）の下限値は、熱伝導率が低過ぎると、温度ムラによって光弾性ムラを補償できない可能性が生じてくるため、上記の値に設定されている。また、式（３）、（４）の上限値は、熱伝導率が非常に大きくて光弾性ムラについては良いのだが、サファイアのように異方性があることを除くために、上記の値に設定されている。

なお、本実施形態における具体的数値例は、第１の光学素子１４と第２の光学素子１５とが同じ材料で形成されており、ｋ１、ｋ２、ａ１、ａ２の値に関しては以下の通りである。

ｋ１＝ｋ２＝１．５６［ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ］
ａ１＝ａ２＝１６．２［Ｗ／ｍＫ］
本実施形態では、式（１）乃至（４）を満足すると共に、更に以下の式を満足することが好ましい。

０＜ｋ１／ａ１＜０．５×１０^−１２［Ｗ／ｍ／Ｋ／Ｐａ］・・・（５）
０＜ｋ２／ａ２＜０．５×１０^−１２［Ｗ／ｍ／Ｋ／Ｐａ］・・・（６）
式（５）、（６）の上限値は、光弾性係数に対し熱伝導率が大きくない場合には、温度ムラによって光弾性ムラを補償できないため、上記の値に設定されている。

更に、偏光分離膜１３の長手方向（ｘ方向）に関する前記第１の光学素子、前記第２の光学素子の厚さを夫々ｔ１、ｔ２、前記画像表示素子の有効表示部の対角長をＰとするとき、以下の式を満足することが好ましい。

０．０５＜ｔ１／Ｐ＜１・・・（７）
０．０５＜ｔ２／Ｐ＜１・・・（８）
式（７）、（８）の下限値は、熱を伝える材料の厚みが薄いと、ＰＢＳ膜の放熱作用が低くなってしまうため、また、熱がＰＢＳ内部に溜まってしまい温度ムラが発生してしまうため、上記の値に設定されている。また、式（７）、（８）の上限値は、熱を伝える材料の厚みが厚いと、ＰＢＳが大型化してしまいコストアップするため、上記の値に設定されている。

なお、本実施形態における具体的数値例は、以下の通りである。

ｔ１／Ｐ＝０．６
ｔ２／Ｐ＝０．６
この具体的数値例では、第１の光学素子１４の厚さｔ１が第２の光学素子１５の厚さｔ２と等しいものであるが、第１の光学素子１４の厚さｔ１が第２の光学素子１５の厚さｔ２の９５％以上１０５％以下であれば良い。

《第２の実施形態》
図５は、本発明の第２の実施形態に係る偏光ビームスプリッターの構成図である。１６は偏光分離膜（ＰＢＳ膜）、１７及び１８は夫々第１の光学素子、第２の光学素子としての平行平板の形状（平行平板状）の光学素子（材質はスピネル）、１９及び２０は三角柱の形状（三角柱状）の光学支持部（材質はスピネルまたは硝子）である。ＰＢＳ膜１６は、以下のように配置される。即ち、平行平板状の光学素子１８の片方の平面にＰＢＳ膜１６が蒸着され、平行平板状の光学素子１７が平行平板状の光学素子１８のＰＢＳ膜面側において接合される。

そして、接合された２枚の平行平板状の光学素子１７及び１８を挟むように、その外側に三角柱状の第１の光学支持部１９及び第２の光学支持部２０が、斜面において接合されている。本実施形態では、図５の紙面内で、第１の光学支持部１９の斜面の面積は、対応する第１の光学素子１７の面積より小さく、第２の光学支持部２０の斜面の面積は、対応する第２の光学素子１８の面積より小さく設定されている。これは、三角柱状の第１の光学支持部１９、第２の光学支持部２０からはみ出した第１の光学素子１７、第２の光学素子１８が、自然冷却される構成とするためである。

本実施形態においても、第１の実施形態で示した式（１）乃至（８）を満足するようにしている。式（１）乃至（８）を満足するように構成している理由については、第１の実施形態と同一である。

本実施形態では、第１の光学素子１７の熱伝導率をａ１、第２の光学素子１８の熱伝導率をａ２、第１の光学支持部１９の熱伝導率をａ１’、第２の光学支持部２０の熱伝導率をａ２’とするとき、以下の式を満足する。

０．５＜ａ１’＜ａ１＜２０［Ｗ／ｍＫ］・・・（９）
０．５＜ａ２’＜ａ２＜２０［Ｗ／ｍＫ］・・・（１０）
式（９）、（１０）の下限値は、熱伝導率が低いと、温度分布の発生による光弾性ムラが生じてしまうため、上記の値に設定されている。また、式（９）、（１０）の上限値は、熱伝導率が非常に大きくて光弾性ムラについては良いのだが、サファイアのように異方性があることがあり、これを除くように、上記の値に設定されている。また、ａ＞ａ‘の条件を付与している理由は、光弾性ムラがＰＢＳ膜での熱起因であることから、ＰＢＳ膜に近い側により熱伝導率の高いものを設定する必要があるからである。

更に、本実施形態では、第１の光学素子１７の屈折率をｎ１、第１の光学支持部１９の屈折率をｎ１’、第２の光学素子１８の屈折率をｎ２、第２の光学支持部２０の屈折率をｎ２’としたとき、以下の式を満足することが好ましい。

−０．０１≦ｎ１−ｎ１’≦０．０１・・・（１１）
−０．０１≦ｎ２−ｎ２’≦０．０１・・・（１２）
式（１１）、（１２）の上限値、下限値は、ＰＢＳ内部で屈折率の異なる平行平板が挟まっている状態で、非点収差が発生してしまうことを低減するため、上記の値に設定されている。なお、本実施形態における具体的数値例は、以下の通りである。

ａ１’ ＝ａ２’＝０．８５［Ｗ／ｍＫ］
ａ１＝ａ２＝１６．２［Ｗ／ｍＫ］
ｎ１−ｎ１’＝ｎ２−ｎ２’＝０（ｎ１＝ｎ２＝１．７２）
本実施形態では、熱伝導率の高いスピネルを平行平板にしているので、第１の実施形態よりもコストを抑えることができる。

《第３の実施形態》
図６は、本発明の第３の実施形態に係る偏光ビームスプリッターの構成図である。基本構成は、第２の実施形態と同一（同一符号は同一部材）であるが、以下の点が異なる。即ち、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）を挟んで接している第１の光学素子１７、第２の光学素子１８は、ＰＢＳ膜の放熱性を高めるため、図のｙ方向（長手方向）に関して、夫々三角柱状の第１の光学支持部１９、第２の光学支持部２０より大きくなっている。

即ち、図６のｙ方向（長手方向）における第１の光学素子１７、第２の光学素子１８の厚さを夫々ｔ１、ｔ２、第１の光学支持部１９、第２の光学支持部２０の厚さを夫々ｔ１’、ｔ２’とするとき、以下の式を満足する。

ｔ１’＜ｔ１・・・（１３）
ｔ２’＜ｔ２・・・（１４）
なお、第２の実施形態と同様に、第１の光学支持部１９の斜面の面積は、対応する第１の光学素子１７の面積より小さく、第２の光学支持部２０の斜面の面積は、対応する第２の光学素子１８の面積より小さい。

以上の構成によって、本実施形態では、放熱性がさらに高まるため、光弾性によるムラの影響がほぼ除去される。ここで、三角柱状の第１の光学支持部１９、第２の光学支持部２０からはみ出したスピネルで形成された第１の光学素子１７、第２の光学素子１８を所定の風量で冷却すれば、効果が更に増大するのでより好ましい。

（変形例１）
上述した第１乃至第３の実施形態に関し、更に以下の条件を満足させると、効果が更に増大する。即ち、以下の式を満足することである。

０＜ｋ１／ａ１＜０．５×１０^−１２［Ｗ／ｍ／Ｋ／Ｐａ］・・・（１５）
０＜ｋ２／ａ２＜０．５×１０^−１２［Ｗ／ｍ／Ｋ／Ｐａ］・・・（１６）
これは、光弾性定数ｋ１、ｋ２が大きい場合には、熱伝導率ａ１、ａ２が大きい必要があり、光弾性定数ｋ１、ｋ２が小さい場合には、熱伝導率ｋ１、ｋ２が小さくても良いことを示している。式（１）乃至（１４）の追加条件として考慮すれば、光弾性ムラがより改善できる。なお、本実施形態における具体的数値例は以下の通りである。

ｋ１／ａ１＝ｋ２／ａ２＝０．１×１０^−１２［Ｗ／ｍ／Ｋ／Ｐａ］
（変形例２）
また、上述した三角柱状の第１の光学素子１５、第２の光学素子１４、あるいは三角柱状の第１の光学支持部１９、第２の光学支持部２０に関し、長手方向における夫々の厚さを以下のように設定することが好ましい。即ち、夫々厚さ２０ｍｍに対する波長４４０ｎｍでの光吸収率をＡｂ１、Ａｂ２とするとき、以下の式を満足することが好ましい。

０＜Ａｂ１＜１０［％］・・・（１７）
０＜Ａｂ２＜１０［％］・・・（１８）
これは、三角柱状の光学素子あるいは光学支持部での光吸収が低減できるので、三角柱状の光学素子あるいは光学支持部自体の発熱を抑えられ、これにより、スクリーン面での画素ずれについても低減できるからである。なお、本実施形態における具体的数値例は以下の通りである。

Ａｂ１＝Ａｂ２＝２％
（変形例３）
また、上述した実施形態では、第１、第２の光学素子１４、１５あるいは１９、２０として同一材料を用い、かつ上述した式に関して同一の値としたが、上述した式を満足するものであれば、異なる値の同一材料や異なる材料を用いても良い。

２・・照明光学系、３・・色分離合成光学系（第１の光学系）、４、５、６・・画像表示素子（パネル）、８、９・・偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１２・・投射光学系（第２の光学系）、１３・・偏光分離膜（ＰＢＳ膜）

Claims (18)

1. 異なる色光で画像表示素子を照明し、前記画像表示素子からの異なる色光を合成する第１の光学系と、
   前記第１の光学系で色合成された前記画像表示素子の画像を被照射面に投射する第２の光学系と、
   を有する画像投射装置であって、
   前記第１の光学系は、第１の偏光光を透過し前記第１の偏光光と偏光方向が直交する第２の偏光光を反射する偏光分離膜が第１の光学素子と第２の光学素子の間に挟まれた偏光ビームスプリッターを有し、
   前記第１の光学素子の光弾性定数をｋ１、熱伝導率をａ１、前記第２の光学素子の光弾性定数をｋ２、熱伝導率をａ２とするとき、
   １．５＜ｋ１＜１０［ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ］
   １．５＜ｋ２＜１０［ｎｍ／ｃｍ／１０^５Ｐａ］
   １０＜ａ１＜２０［Ｗ／ｍＫ］
   １０＜ａ２＜２０［Ｗ／ｍＫ］
   を満足することを特徴とする画像投射装置。
2. ０＜ｋ１／ａ１＜０．５×１０^−１２［Ｗ／ｍ／Ｋ／Ｐａ］
   ０＜ｋ２／ａ２＜０．５×１０^−１２［Ｗ／ｍ／Ｋ／Ｐａ］
   を更に満足することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とが同じ材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
4. 前記第１の光学素子、前記第２の光学素子は、スピネルから成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
5. 前記偏光分離膜での前記第２の偏光光の入射方向および反射方向に直交する方向である長手方向に関する前記第１の光学素子、前記第２の光学素子の厚さを夫々ｔ１、ｔ２、前記画像表示素子の有効表示部の対角長をＰとするとき、
   ０．０５＜ｔ１／Ｐ＜１
   ０．０５＜ｔ２／Ｐ＜１
   を更に満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像投射装置。
6. 前記第１の光学素子の厚さは、前記第２の光学素子の厚さの９５％以上１０５％以下であることを特徴とする請求項５に記載の画像投射装置。
7. 前記第１の光学素子、前記第２の光学素子は、夫々三角柱の形状であり、前記偏光分離膜は前記三角柱の斜面の間に配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像投射装置。
8. 前記第１の光学素子、前記第２の光学素子は、夫々平行平板の形状であり、前記偏光分離膜は前記平行平板の間に配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像投射装置。
9. 前記第１の光学素子、前記第２の光学素子の外側に、夫々三角柱の形状の第１の光学支持部、前記第２の光学支持部が配置され、前記第１の光学支持部の斜面と前記第１の光学素子が接し、前記第２の光学支持部の斜面と前記第２の光学素子が接することを特徴とする請求項８に記載の画像投射装置。
10. 前記第１の光学支持部の熱伝導率をａ１’、前記第２の光学支持部の熱伝導率をａ２’とするとき、
    ０．５＜ａ１’＜ａ１＜２０［Ｗ／ｍＫ］
    ０．５＜ａ２’＜ａ２＜２０［Ｗ／ｍＫ］
    を満足することを特徴とする請求項９に記載の画像投射装置。
11. 前記第１の光学素子の屈折率をｎ１、前記第１の光学支持部の屈折率をｎ１’、前記第２の光学素子の屈折率をｎ２、前記第２の光学支持部の屈折率をｎ２’としたとき、
    −０．０１≦ｎ１−ｎ１’≦０．０１
    −０．０１≦ｎ２−ｎ２’≦０．０１
    を満足することを特徴とする請求項９または１０に記載の画像投射装置。
12. 前記第１の光学支持部の斜面の面積は、対応する前記第１の光学素子の面積より小さく、
    前記第２の光学支持部の斜面の面積は、対応する前記第２の光学素子の面積より小さい
    ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の画像投射装置。
13. 前記偏光分離膜での前記第２の偏光光の入射方向および反射方向に直交する長手方向に関する前記第１の光学素子、前記第２の光学素子の厚さを夫々ｔ１、ｔ２、前記第１の光学支持部、前記第２の光学支持部の厚さを夫々ｔ１’、ｔ２’とするととき、
    ｔ１’＜ｔ１
    ｔ２’＜ｔ２
    を満足することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の画像投射装置。
14. 前記偏光分離膜での前記第２の偏光光の入射方向および反射方向に直交する長手方向に関する前記第１の光学素子、前記第２の光学素子の夫々厚さ２０ｍｍにおける波長４４０ｎｍでの光吸収率をＡｂ１、Ａｂ２とするとき、
    ０＜Ａｂ１＜１０［％］
    ０＜Ａｂ２＜１０［％］
    を満足することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
15. 前記第１の光学系は、光源からの光を色分離して前記画像表示素子を照明すると共に前記画像表示素子からの光を合成する色分離合成光学系を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像投射装置。
16. 前記色分離合成光学系が前記偏光ビームスプリッターを有することを特徴とする請求項１５に記載の画像投射装置。
17. 前記画像表示素子は、異なる色に対応して複数設けられることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像投射装置。
18. 前記画像表示素子は反射型の液晶表示素子であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像投射装置。