【手続補正書】
【提出日】平成16年11月1日(2004.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】色分解合成光学系、画像表示光学系、投射型画像表示装置および偏光分離光学系
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光を複数の色光に分解し、前記複数の色光を複数の画像表示素子にそれぞれ導き、前記画像表示素子によって変調された前記複数の色光を合成する色分解合成光学系であって、
光入射面、光出射面および光入射面でも光出射面でもない面を有する偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターの前記光入射面でも光出射面でもない面の側にそれぞれ配置され、前記偏光ビームスプリッターの温度を調整する複数の温度調整手段と、
前記偏光ビームスプリッターの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段による検出結果に基づき、前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、を有することを特徴とする色分解合成光学系。
【請求項２】
前記制御手段は、前記偏光ビームスプリッターの全体が略均一な温度となるように、前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１に記載の色分解合成光学系。
【請求項３】
前記制御手段は、前記偏光ビームスプリッターの温度が前記画像表示素子の温度に近づくように、前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の色分解合成光学系。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数の温度検出手段による検出結果が互いに略等しくなるように前記複数の温度調整手段を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の色分解合成光学系。
【請求項５】
前記複数の温度調整手段は、冷却ファン、ペルチエ素子および放熱部材のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の色分解合成光学系。
【請求項６】
前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つが冷却ファンであり、残りがペルチエ素子および放熱部材のうちのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の色分解合成光学系。
【請求項７】
前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つがペルチエ素子であり、残りが冷却ファンおよび放熱部材のうちのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の色分解合成光学系。
【請求項８】
前記複数の温度調整手段は、ヒータまたは温風ファンであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の色分解合成光学系。
【請求項９】
前記光源からの照明光による前記偏光ビームスプリッターの加熱温度をＴ１、前記複数の温度調整手段による前記偏光ビームスプリッターの発熱温度をＴ２とするとき、Ｔ１≦Ｔ２なる条件を満足することを特徴とする請求項８に記載の色分解合成光学系。
【請求項１０】
光源と、
請求項１から９のいずれか１つに記載の色分解合成光学系と、
前記色分解合成光学系からの光を投射面に投射する投射光学系と、を有することを特徴とする画像表示光学系。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像表示光学系と、
前記複数の画像表示素子と、を有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項１２】
光入射面、光出射面および光入射面でも光出射面でもない面を有する偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターの前記光入射面でも光出射面でもない面の側にそれぞれ配置され、前記偏光ビームスプリッターの温度を調整する複数の温度調整手段と、
前記偏光ビームスプリッターの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段による検出結果に基づき、前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、を有することを特徴とする偏光分離光学系。
【請求項１３】
光源からの照明光を複数の色光に分解し、前記複数の色光を複数の画像表示素子にそれぞれ導き、前記画像表示素子によって変調された前記複数の色光を合成する色分解合成光学系であって、
光入射面、光出射面および光入射面でも光出射面でもない面を有する偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターの前記光入射面でも光出射面でもない面の側にそれぞれ配置され、前記偏光ビームスプリッターの温度を調整する複数の温度調整手段と、を有することを特徴とする色分解合成光学系。
【請求項１４】
光源からの照明光を複数の色光に分解し、前記複数の色光を複数の画像表示素子にそれぞれ導き、前記画像表示素子によって変調された前記複数の色光を合成する色分解合成光学系であって、
光入射面、光出射面および光入射面でも光出射面でもない面を有する光学部材と、
前記偏光ビームスプリッターの前記光入射面でも光出射面でもない面の側にそれぞれ配置され、前記偏光ビームスプリッターの温度を調整する複数の温度調整手段と、
前記光学部材の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段による検出結果に基づき前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、を有することを特徴とする色分解合成光学系。
【請求項１５】
光源からの照明光を複数の色光に分解し、前記複数の色光を複数の画像表示素子にそれぞれ導き、前記画像表示素子によって変調された前記複数の色光を合成する色分解合成光学系であって、
光入射面、光出射面および光入射面でも光出射面でもない面を有する光学部材と、
前記偏光ビームスプリッターの前記光入射面でも光出射面でもない面の側にそれぞれ配置され、前記偏光ビームスプリッターの温度を調整する複数の温度調整手段と、を有することを特徴とする色分解合成光学系。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達成するために、本願第１の発明では、光源からの照明光を複数の色光に分解し、複数の色光を複数の画像表示素子にそれぞれ導き、画像表示素子によって変調された複数の色光を合成する色分解合成光学系であって、光入射面、光出射面および光入射面でも光出射面でもない面を有する偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターの光入射面でも光出射面でもない面の側にそれぞれ配置され、偏光ビームスプリッターの温度を調整する複数の温度調整手段と、偏光ビームスプリッターの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段による検出結果に基づき、複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
このように、偏光ビームスプリッターの光入射面でも光出射面でもない面の側にそれぞれ配置され、偏光ビームスプリッターの温度を調整する複数の温度調整手段を作用させ、温度検出手段の検出結果に基づいて少なくとも１つの温度調整手段による冷却又は加熱を制御することで、体積の大きな偏光ビームスプリッター内の温度分布を略均一化することが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
例えば、各温度調整手段による偏光ビームスプリッターの温度変化をそれぞれ温度センサ（温度検出手段）で検出し、これら複数の温度センサの検出結果が略等しくなるように各温度調整手段を制御すればよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、制御手段によって、偏光ビームスプリッターの温度が画像表示素子の制御温度に近づくように少なくとも１つの温度調整手段を制御するとよい。画像表示素子は偏光ビームスプリッターの近傍に配置されるため、両者の温度を略等しくしておくことにより、一方の温度が他方の温度に影響されず、温度管理が容易になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
なお、温度調整手段としては、冷却ファンや放熱又は吸熱を行う面を偏光ビームスプリッターに接触させたペルチエ素子や放熱部材等を用いたり、ヒータや温風ファンや発熱を行う面を偏光ビームスプリッターに接触させたペルチエ素子等を用いたりすることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、複数の温度調整手段のうちの１つとして冷却ファンを用いる場合、その冷却ファンは偏光ビームスプリッターの冷却専用のものでなくてもよく、例えば画像表示素子を冷却するファンと兼用してもよい。この場合、制御手段によってこの冷却ファンを制御する必要がなく、またスペース的、コスト的に有利となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
さらに、加熱部材を用いる場合において、光源からの照明光による偏光ビームスプリッターの加熱温度をＴ１、複数の温度調整手段による偏光ビームスプリッターの発熱温度をＴ２とするとき、Ｔ１≦Ｔ２なる条件を満足するようにするとよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
すなわち、偏光ビームスプリッターの中心部が照明光により常時Ｔ１に加熱されていることを利用して、偏光ビームスプリッターの全体がその温度と同じかそれ以上（Ｔ２）となるように温度調整手段を制御することにより、温度調整手段は補助的加熱を行うのみで足り、省電力化に有効となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
この構成において、冷却ファン３１および放熱部材３２の２つの温度調整手段としての冷却部材を有している理由としては、第１実施形態と同様に、偏光ビームスプリッター１１ａを冷却するには冷却ファン３１のみでも冷却可能であるが、偏光ビームスプリッター１１ａにおいては、冷却ファン３１を対向するよう配置した面側の部分がほとんどの冷却風を受けるため、この面側の部分が最もよく冷却される。しかし、偏光ビームスプリッター１１ａは直方体又は立方体形状であり、体積も大きいため、冷却ファン３１のみでは偏光ビームスプリッター１１ａの全体を十分に冷却することができず、特に冷却ファン３１とは反対の面側の部分との間で温度差が生じやすい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
この構成において、冷却ファン４１およびペルチエ素子４２の温度調整手段としての２つの冷却部材を有している理由としては、第１実施形態と同様に、偏光ビームスプリッター１１ａを冷却するには冷却ファン３１のみでも冷却可能であるが、偏光ビームスプリッター１１ａにおいては、冷却ファン３１を対向するよう配置した面側の部分がほとんどの冷却風を受けるため、この面側の部分が最もよく冷却される。しかし、偏光ビームスプリッター１１ａは直方体又は立方体形状であり、体積も大きいため、冷却ファン３１のみでは偏光ビームスプリッター１１ａの全体を十分に冷却することができず、特に冷却ファン３１とは反対の面側の部分との間で温度差が生じやすい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１０】
なお、上記第４から第６実施形態では、温度調整手段としての２つの加熱部材として同じもの（ヒータ、ペルチエ素子、温風ファン）を用いた場合について説明したが、２つの加熱部材として互いに異なるものを組み合わせて使用してもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１１】
また、上記第１から第６実施形態において、温度調整手段としての冷却部材又は加熱部材を各偏光ビームスプリッターについて２つずつ設けた場合について説明したが、偏光ビームスプリッターの内部温度を均一化するためにさらに多くの数の冷却部材又は加熱部材を設けてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、前記偏光ビームスプリッターの光入射面でも光出射面でもない面の側にそれぞれ配置され、偏光ビームスプリッターの温度を調整する複数の温度調整手段を作用させ、温度検出手段の検出結果に基づいて少なくとも１つの温度調整手段による冷却又は加熱を制御するようにしているので、体積の大きな偏光ビームスプリッター内の温度分布を略均一化することができる。このため、偏光ビームスプリッターを形成している光学硝材等での内部応力の発生による複屈折作用によって所望の偏光分離作用が行なわれなくなるのを防止することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１５】
また、制御手段によって、偏光ビームスプリッターの温度が画像表示素子の制御温度に近づくように少なくとも１つの温度調整手段を制御すれば、画像表示素子は偏光ビームスプリッターの近傍に配置されるため、両者の温度を略等しくしておくことにより、一方の温度が他方の温度に影響されず、温度管理を容易に行うことができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１６】
なお、温度調整手段としてペルチエ素子を用いれば、ペルチエ素子は冷却又は温風ファンに比べて小型であり、音を発生しないため、光学系や投射型画像装置の小型化および装置の静音化に有効である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１７】
さらに、温度調整手段として加熱部材を用いる場合において、光源からの照明光による偏光ビームスプリッターの加熱温度をＴ１とし、温度調整手段による偏光ビームスプリッターの発熱温度をＴ２とするとき、Ｔ１≦Ｔ２なる条件を満足するようにすれば、偏光ビームスプリッターの中心部が照明光により常時Ｔ１に加熱されていることを利用して偏光ビームスプリッターの全体がその温度と同じかそれ以上（Ｔ２）となるように加熱部材を制御することができるため、加熱部材には補助的加熱を行わせるのみで足り、省電力化に有効である。