(57)【要約】【課題】  鉛フリー化を達成すると共に、黒浮きや色むらの発生をより抑えることができる画像投射装置を提供する。【解決手段】  画像投射装置で、光源からの照明光を変調し、変調された光を反射する反射型表示素子と、前記変調された光を被投射面に投射する投射光学系とを有する。さらに、前記照明光を前記反射型表示素子に導くと共に、前記変調された光のうち所定の偏光成分を前記投射光学系に導く偏光ビームスプリッタと、を有する。そして、前記偏光ビームスプリッタは、青帯域の光が入射する偏光ビームスプリッタであるとともに、鉛を含まない硝子部材を備え、かつ所定の関係式を満足する。【選択図】  図１
2015228015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光を変調し、変調された光を反射する反射型の表示素子と、
前記変調された光を被投射面に投射する投射光学系と、
前記照明光を前記反射型の表示素子に導くと共に、前記変調された光のうち所定の偏光成分を前記投射光学系に導く偏光ビームスプリッタと、
を有し、
前記偏光ビームスプリッタは青帯域の光が入射する偏光ビームスプリッタであるとともに、鉛を含まない硝子部材を備え、かつ以下の関係式を満足することを特徴とする画像投射装置。
５０＜α・Ｅ・β・Ａ／κ＜３００
Ａ＝（１−Ｔ＾（Ｌ／０．０１））＋Ｍ
Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２
但し、αは前記硝子部材の線膨張係数（１０−７／Ｋ）、Ｅは前記硝子部材のヤング率（１０９Ｐａ）、βは前記硝子部材の光弾性係数（１０−１２／Ｐａ）、Ａは青帯域の光に対する前記偏光ビームスプリッタの吸収率、κは前記硝子部材の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）、Ｌは前記偏光ビームスプリッタの入射面から第１の出射面までの距離、Ｍは波長４４０ｎｍの光に対する偏光ビームスプリッタ内の入射光路における硝子部材以外の部材の吸収率、Ｔ１は波長４２０ｎｍの光に対する厚さ１０ｍｍの前記硝子部材の透過率、Ｔ２は波長４６０ｎｍの光に対する厚さ１０ｍｍの前記硝子部材の透過率であり、前記入射面は、前記偏光ビームスプリッタの面のうち、前記照明光が前記光源から前記偏光ビームスプリッタに入射する際に通る面であり、前記第１の出射面は、前記偏光ビームスプリッタの面のうち、前記照明光が前記偏光ビームスプリッタから出射する際に通る面であり、前記入射光路は前記照明光が前記入射面から前記第１の出射面に至るまでの光路であり、前記入射面から前記第１の出射面までの距離は、前記入射光路における前記入射面から前記硝子部材以外の部材までの前記硝子部材の長さと、前記入射光路における前記硝子部材以外の部材から前記第１の出射面までの前記硝子部材の長さの合計である。
【請求項２】
前記偏光ビームスプリッタは、第１の硝子部材と、第２の硝子部材と、前記第１、第２の硝子部材の間に設けられた偏光分離層および接着層を備え、前記硝子部材以外の部材の吸収率は前記偏光分離層および前記接着層の吸収率であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記偏光分離層が前記接着層より前記入射面側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
以下の関係式を満足す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。
１００＜α・Ｅ・β・Ａ／κ＜３００
【請求項５】
以下の条件式を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。
０＜Ｍ＜０．０３
【請求項６】
以下の関係式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像投射装置。
５０＜α・Ｅ・β・Ｃ／κ＜４００
Ｃ＝（１−Ｔ＾（Ｌ／０．０１））＋Ｈ
Ｈ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／２
但し、Ｈ１は波長４４０ｎｍの青帯域の光に対する前記偏光ビームスプリッタ内の前記入射光路における前記硝子部材以外の部材の吸収率であり、Ｈ２は前記波長４４０ｎｍの青帯域の光に対する前記偏光ビームスプリッタ内の出射光路における前記硝子部材の部材の以外の吸収率であり、前記偏光ビームスプリッタの面のうち、前記変調された光が前記偏光ビームスプリッタから出射する際に通る面を第２の出射面とするとき、前記出射光路は前記変調された光が前記第１の出射面から前記第２の出射面に至る光路である。
【請求項７】
以下の関係式を満足することを特徴とする請求項６に記載の画像投射装置。
１００＜α・Ｅ・β・Ｃ／κ＜４００
【請求項８】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項６または７に記載の画像投射装置。
０＜Ｈ＜０．０３
【請求項９】
前記偏光ビームスプリッタに入射する光束のエネルギーの９０％以上が波長５１０ｎｍ以下の青帯域の光束であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記偏光ビームスプリッタは、青帯域の光に対する専用の偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型表示素子を用いた画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型表示素子を用いた画像投射装置において、光源からの白色光を複数の色光成分に分解してそれぞれの表示素子に導いたり、複数の表示素子からの色光を合成したりするために、光の偏光に応じて透過、反射作用を持つ偏光ビームスプリッタが用いられる。
【０００３】
偏光ビームスプリッタは、一般に二つの硝子部材の間に偏光分離層と接着層とを挟んで構成されている。そして、硝子部材の内部に発生した応力に起因する複屈折性による偏光の乱れが、高輝度の画像投射装置において黒浮きや色むらを発生するため、これを減らすように、光弾性定数が低く、光の吸収が少ない鉛入りの硝子部材が使用されている。具体的に、特許文献１には、応力による偏光の乱れを小さくするために、光弾性定数１．５ｃｍ２／Ｎ以下の硝子部材で偏光ビームスプリッタを構成することが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、光の吸収として硝子部材以外（偏光分離層と接着層）の吸収率を考慮した偏光ビームスプリッタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−５４２１３号公報
【特許文献２】特開２００６−２３５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような状況下、昨今、環境意識への高まりから、高輝度の画像を投射する画像投射装置において、鉛を用いない鉛フリー化を達成することが求められている。
【０００７】
そして、上述したように、偏光ビームスプリッタに応力が発生すると、黒浮きや色むらが発生するが、応力発生に関連する硝子部材の吸収率、更には硝子部材の熱伝導率が従来考慮されていなかった。
【０００８】
本発明の目的は、鉛フリー化を達成すると共に、黒浮きや色むらの発生をより抑えることができる画像投射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像投射装置は、光源からの照明光を変調し、変調された光を反射する反射型の表示素子と、前記変調された光を被投射面に投射する投射光学系と、前記照明光を前記反射型の表示素子に導くと共に、前記変調された光のうち所定の偏光成分を前記投射光学系に導く偏光ビームスプリッタと、を有し、前記偏光ビームスプリッタは、青帯域の光が入射する偏光ビームスプリッタであるとともに、鉛を含まない硝子部材を備え、かつ以下の関係式を満足することを特徴とする。
５０＜α・Ｅ・β・Ａ／κ＜３００
Ａ＝（１−Ｔ＾（Ｌ／０．０１））＋Ｍ
Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２
【００１０】
但し、αは前記硝子部材の線膨張係数（１０−７／Ｋ）、Ｅは前記硝子部材のヤング率（１０９Ｐａ）、βは前記硝子部材の光弾性係数（１０−１２／Ｐａ）、Ａは青帯域の光に対する前記偏光ビームスプリッタの吸収率、κは前記硝子部材の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）、Ｌは前記偏光ビームスプリッタの入射面から第１の出射面までの距離、Ｍは波長４４０ｎｍの光に対する前記偏光ビームスプリッタ内の入射光路における硝子部材以外の部材の吸収率、Ｔ１は波長４２０ｎｍの光に対する厚さ１０ｍｍの前記硝子部材の透過率、Ｔ２は波長４６０ｎｍの光に対する厚さ１０ｍｍの前記硝子部材の透過率であり、前記入射面は、前記偏光ビームスプリッタの面のうち、前記照明光が前記光源から前記偏光ビームスプリッタに入射する際に通る面であり、前記第１の出射面は、前記偏光ビームスプリッタの面のうち、前記照明光が前記偏光ビームスプリッタから出射する際に通る面であり、前記入射光路は前記照明光が前記入射面から前記第１の出射面に至るまでの光路であり、前記入射面から前記第１の出射面までの距離は、前記入射光路における前記入射面から前記硝子部材以外の部材までの前記硝子部材の長さと、前記入射光路における前記硝子部材以外の部材から前記第１の出射面までの前記硝子部材の長さの合計である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鉛フリー化を達成すると共に、黒浮きや色むらの発生をより抑えることができる画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像投射装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態における偏光ビームスプリッタの構造を示す模式図である。
【図３】（ａ）は第１の実施形態における白表示の光路図を示す図、（ｂ）は黒表示の光路図を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る画像投射装置の構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態における偏光ビームスプリッタの構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
《第１の実施形態》
（画像投射装置）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る画像投射装置の構成を示す。図中の１は、高圧水銀放電管等の光源を表しており、光源１から放射状に発せられた光束（照明光）は、放物面リフレクタ２によって平行光束に変換される。この平行光束は、第１のフライアイレンズ３で複数の分割光束に分割され、第２のフライアイレンズ４近傍に集光し、ＰＳ変換素子５でＳ偏光光に偏光変換される。そして、Ｓ偏光の分割光束は、第１のミラー６およびコンデンサーレンズ７を介して、反射型液晶表示素子である液晶表示素子（反射型液晶パネル）１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂを照明する。以上の第１のフライアイレンズ３からコンデンサーレンズ７により、照明光学系１６が構成される。
【００１５】
液晶表示素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、それぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用、緑用、青用の表示素子である。図中の８は、第１色光である青光（青帯域の光）を透過して、第２色光である緑光（緑帯域の光）および第３色光である赤光（赤帯域の光）を反射する第１の光路分離手段であるダイクロイックミラー８である。
【００１６】
また、９および１０は、Ｓ偏光を透過してＰ偏光を反射する第１の偏光板９および第２の偏光板１０である。１１は、第１色光のＳ偏光を反射して、第１色光のＰ偏光を透過する第１の偏光ビームスプリッタ１１である。１２は、第２色光および第３色光のＳ偏光を反射して、Ｐ偏光を透過する第２の偏光ビームスプリッタ１２である。１４は、第３色光をＳ偏光からＰ偏光に偏光変換する波長選択性位相板１４である。また、１５は、反射型液晶表示素子１３で変調された第１色光、第２色光、第３色光を合成する合成プリズム１５である。
【００１７】
第１の偏光ビームスプリッタ１１の構成を図２に示す。第１の偏光ビームスプリッタ１１は、第１の直角プリズム（第１の硝子部材）１１１の斜面と第２の直角プリズム（第１の硝子部材と同じ材質の第２の硝子部材）１１２の斜面の貼り合わせで形成される。そして、この貼り合わせ面に偏光分離層（偏光分離膜）１１ｄである誘電体膜を積層し、接着層（接着材）１１ｅで第１、第２の直角プリズムを接着している。
【００１８】
１１ａは、入射光路における偏光ビームスプリッタの入射面を表す。また、１１ｂは、入射光路における偏光ビームスプリッタの出射面または出射光路における偏光ビームスプリッタの入射面を表す。また、１１ｃは、出射光路における偏光ビームスプリッタの出射面を表す。
【００１９】
より詳細に述べると、入射面１１ａは、偏光ビームスプリッタの面のうち、照明光が光源から偏光ビームスプリッタに入射する際に通る（交差する）面である。また、出射面１１ｂ（第１の出射面）は、偏光ビームスプリッタの面のうち、照明光が偏光ビームスプリッタから出射する際に通る（交差する）面である。
【００２０】
すなわち、前述の入射光路とは、照明光が入射面１１ａから出射面１１ｂに至るまでに光路である。また、入射面１１ａから出射面１１ｂまでの距離は、入射光路における入射面から硝子部材以外の部材までの硝子部材の長さと、入射光路における硝子部材以外の部材から出射面１１ｂまでの硝子部材の長さの合計である。
【００２１】
また、出射面１１ｃ（第２の出射面）は、偏光ビームスプリッタの面のうち、反射型液晶表示素子１３で変調された光が偏光ビームスプリッタから出射する際に通る（交差する）面である。つまり、前述の出射光路とは、変調された光が出射面１１ｂから出射面１１ｃに至るまでの光路である。
【００２２】
なお、本実施例では、入射光路においては照明光が偏光分離膜で反射されて接着層を通らずに偏光ビームスプリッタから出射する。また、出射光路においては変調された光が偏光分離膜と接着層の両方を通って偏光ビームスプリッタから出射する。
【００２３】
また、入射光路が、図３（Ａ）に示すような入射面１１ａに垂直に入射する光路とは異なる場合、入射面１１ａから出射面１１ｂまでの距離は以下のように定義する。すなわち、硝子部材以外の部材の法線と入射面の法線に平行な断面に直交し、入射面の法線に平行な断面を入射面の断面とする。さらに、硝子部材以外の部材の法線と出射面１１ｂ（第１の出射面）の法線に平行な断面に直交し、出射面１１ｂの法線に平行な断面を第１の出射面の断面とする。
【００２４】
このとき、入射面１１ａから出射面１１ｂまでの距離とは、以下の第１の長さと第２の長さの合計である。第１の長さとは、入射光路における入射面から硝子部材以外の部材までの硝子部材の長さを入射面の断面に垂直に投影した長さである。また、第２の長さとは入射光路における硝子部材以外の部材から出射面１１ｂ（第１の出射面）までの硝子部材の長さを第１の出射面の断面に垂直に投影した長さである。なお、前述の入射光路とは偏光ビームスプリッタに入射する光束の中心光線が進む光路である。
【００２５】
第２の偏光ビームスプリッタ１２も、第１の偏光ビームスプリッタ１１と同様に直角プリズムの斜面の貼り合わせで形成され、この貼り合わせ面に偏光分離膜である誘電体膜を積層し、接着材で直角プリズムを接着している。
【００２６】
（光学的な作用）
１）第１色光（青帯域の光）
ここで、照明光学系１６を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、青帯域の光である第１色光（光線Ｒ１）の白表示と黒表示の光学的作用について説明する。図３に、第１色光に対する白表示と黒表示の光学的作用を示す。図３（ａ）に示す白表示では、照明光学系１６を通過したＳ偏光の第１色光が、ダイクロイックミラー８を透過して、第１の偏光板９を透過する。そして、第１の偏光板９は、第１色光に含まれる不要光成分であるＰ偏光を反射して、Ｓ偏光の比率を高める。
【００２７】
第１の偏光板９を透過したＳ偏光の第１色光は、第１の偏光ビームスプリッタ１１で反射し、青（青帯域の光）用の反射型液晶表示素子１３Ｂを照明する。反射型液晶表示素子１３Ｂで変調された画像光（所定の偏光成分としてＰ偏光に変換された光）は、第１の偏光ビームスプリッタ１１を透過して、合成プリズム１６を介して投射光学系である投射レンズ１００でスクリーン（被投射面）に導かれる。
【００２８】
図３（ｂ）に示す黒表示では、液晶表示素子１３Ｂを照明したＳ偏光の照明光は、変調されずに液晶表示素子１３Ｂで反射される（Ｐ偏光に変換されない）。液晶表示素子１３Ｂで反射したＳ偏光光は、第１の偏光ビームスプリッタ１１で反射して、ダイクロイックミラー８を透過して照明光学系１６に導かれる。
【００２９】
２）第２色光（緑帯域の光）
次に、緑帯域の光である第２色光（光線Ｒ２）の光学的作用について説明する。白表示では、照明光学系１６を通過したＳ偏光の第２色光はダイクロイックミラー８で反射して、第２の偏光板１０を透過する。第２の偏光板１０は、第２色光および第３色光に含まれる不要光成分であるＰ偏光を反射して、Ｓ偏光の比率を高める。第２の偏光板１０を透過したＳ偏光の第２色光は、波長選択位相板１４を透過して、第２の偏光ビームスプリッタ１２で反射し、緑用の液晶表示素子１３Ｇを照明する。
【００３０】
液晶表示素子１３Ｇで変調された画像光（Ｐ偏光に変換された光）は、第２の偏光ビームスプリッタ１２を透過して、合成プリズム１５を介して投射レンズ１００でスクリーンに導かれる。
【００３１】
黒表示では、液晶表示素子１３Ｇを照明したＳ偏光の照明光は、変調されずに液晶表示素子１３Ｇで反射される（Ｐ偏光に変換されない）。液晶表示素子１３Ｇで反射したＳ偏光光は、第２の偏光ビームスプリッタ１２で反射して、ダイクロイックミラー８で反射して、照明光学系１６に導かれる。
【００３２】
３）第３色光（赤帯域の光）
次に、赤帯域の光である第３色光（光線Ｒ３）の光学的作用について説明する。白表示では、照明光学系１６を通過したＳ偏光の第２色光はダイクロイックミラー８で反射して、第２の偏光板１０を透過する。第２の偏光板１０を透過したＳ偏光の第２色光は、波長選択位相板１４でＰ偏光に偏光変換され、第２の偏光ビームスプリッタ１２を透過し、赤用の液晶表示素子１３Ｒを照明する。液晶表示素子１３Ｒで変調された画像光（Ｓ偏光に変換された光）は、第２の偏光ビームスプリッタ１２で反射して、合成プリズム１５を介して投射レンズ１００でスクリーンに導かれる。
【００３３】
黒表示では、液晶表示素子１３Ｒを照明したＰ偏光の照明光は、変調されずに液晶表示素子１３Ｒで反射される（Ｓ偏光に変換されない）。液晶表示素子１３Ｒで反射したＰ偏光光は、第２の偏光ビームスプリッタ１２を透過して、波長選択性位相板１４でＳ偏光に偏光変換され、第２の偏光板１０透過して、ダイクロイックミラー８で反射して、照明光学系１６に導かれる。
【００３４】
（偏光ビームスプリッタにおける位相差の発生）
偏光ビームスプリッタで発生する熱量は、硝子部材である直角プリズム（以下プリズムと記載）と偏光分離層（偏光分離膜）と接着層（接着材）の吸収率（光吸収率）によって変化し、光吸収に応じてプリズムと偏光分離膜と接着材の温度が上昇する。光吸収によって発生した熱は、硝子部材であるプリズムに伝達され、プリズムに温度分布が形成される。プリズム内部に温度分布が形成されると、線膨張係数に応じてプリズムに歪が生じる。プリズムに歪が生じると、ヤング率に応じてプリズム内部に応力が発生する。その結果、応力と光弾性係数に応じて位相差（複屈折性）が発生する。
【００３５】
このことから、位相差を抑えるためには、以下が考えられる。
１）光弾性係数を小さくする。
２）ヤング率を小さくする。
３）線膨張係数を小さくする。
４）プリズムの温度勾配を小さくする。
【００３６】
ここで、４）のプリズムの温度勾配を小さくするためには、以下が考えられる。
４−１）熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を高くする。
４−２）硝子の光吸収を小さくする。
４−３）偏光分離膜、接着材の吸収を小さくする。
【００３７】
言い換えれば、位相差は、「線膨張係数」、「ヤング率」、「光弾性係数」、「プリズムの光吸収」に比例して、「熱伝導率」に反比例する。ここで、「プリズムの光吸収」は、硝子部材と硝子部材以外の部材（偏光分離膜と接着材）の吸収の和であり、波長に依存するパラメータである。
【００３８】
そして、一般的に、硝子部材や硝子部材以外の部材による光の吸収は、可視光領域では短波長ほど吸収が大きい傾向にあるため、青帯域に使用する偏光ビームスプリッタが光弾性による黒浮きや色むらの主原因となる。
【００３９】
本発明者は鋭意検討の結果、光弾性による黒浮きや色むらは漏れ光のレベルにもよるが、ネイティブコントラストが５０００：１以下のレベルであれば、以下のような条件を満足させることで実使用上問題ないことを見出した。なお、漏れ光とは、偏光ビームスプリッタを透過あるいは反射するはずが、反射あるいは透過してしまった光である。
【００４０】
即ち、照明光のうち第１色光である青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタとしての第１の偏光ビームスプリッタ１１が、鉛を含まない硝子部材を備え、かつ以下の関係式を満足することである。
５０＜α・Ｅ・β・Ａ／κ＜３００        ・・・（１）
Ａ＝（１−Ｔ＾（Ｌ／０．０１））＋Ｍ    ・・・（２）
Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２                  ・・・（３）
【００４１】
但し、αは上記硝子部材の線膨張係数（１０−７／Ｋ）、Ｅは上記硝子部材のヤング率（１０９Ｐａ）、βは上記硝子部材の光弾性係数（１０−１２／Ｐａ）、Ａは青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタの吸収率である。また、κは上記硝子部材の熱伝導率（Ｗ／ｍ／Ｋ）である。Ｌは、青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタの入射面から第１の出射面までの距離、Ｍは波長４４０ｎｍにおける青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタ内の入射光路における上記硝子部材以外の部材の吸収率である。
【００４２】
また、Ｔ１は、波長４２０ｎｍの光に対する厚さ１０ｍｍの上記硝子部材の透過率、Ｔ２は波長４６０ｎｍの光に対する厚さ１０ｍｍの上記硝子部材の透過率である。
【００４３】
ここで、青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタが、第１、第２の硝子部材の間に偏光分離層および接着層を備える場合、硝子部材以外の吸収率Ｍは偏光分離層および接着層の吸収率となる。
【００４４】
式（１）は、位相差が、鉛を含まない硝子部材における「線膨張係数α」、「ヤング率Ｅ」、「光弾性係数β」、「青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタの吸収率Ａ」に比例して、「熱伝導率κ」に反比例することを表した式である。（１）式の数値条件を満足させることで、光弾性起因による黒浮きや色むらを低減することが可能である。
【００４５】
また、式（２）の第１項は、硝子厚１０ｍｍの透過率Ｔから算出した青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタの入射面１１ａから出射面１１ｂまでの距離Ｌでの硝子部材の吸収率を表している。
【００４６】
ここで、式（２）の第２項の硝子部材以外の吸収率Ｍを入射光路の吸収率に限定しているのは、光弾性の影響による黒浮きや色むらが白表示より黒表示で問題になるためである。黒表示時は、図３（ｂ）に示しているように反射型液晶パネルまでの入射光Ｒ１と反射型液晶パネルで反射した出射光Ｒ１２が同じ光路を通過することとなり、硝子部材以外の吸収率は入射光路の吸収率に限定できる。即ち、Ｍは青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタにおける「黒表示時の硝子部材以外の吸収率」を表している。
【００４７】
以下に、更に望ましい条件について説明する。式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１００＜α・Ｅ・β・Ａ／κ＜３００      ・・・（４）
【００４８】
さらに、偏光ビームスプリッタが式（４ａ）を満足するとより好ましい。
１００＜α・Ｅ・β・Ａ／κ＜２５０      ・・・（４ａ）
【００４９】
これにより、黒浮きや色むらをより低減することが可能である。
【００５０】
また、式（１）、（４）、（４ａ）で、更に吸収率Ｍは、以下の条件式を満足することが望ましい。
０＜Ｍ＜０．０３                        ・・・（５）
【００５１】
吸収率Ｍが、式（５）の上限を超えると、偏光分離層や接着層近傍の発熱量が局所的に高くなり、偏光ビームスプリッタの温度分布が大きくなる。従って、位相差が大きくなり、黒浮きや色むらが劣化する。
【００５２】
更に吸収を減らすためには、図２に示すように接着層１１ｅを偏光分離層１１ｄより偏光ビームスプリッタ１１の出射面１１ｃ側に配置する。言い換えれば、偏光分離層１１ｄが接着層１１ｅより入射面１１ａ側（入射面側）に配置される。このように配置することで、黒表示時は光が接着層１１ｅを通過しないため、黒表示の接着層１１ｅでの吸収をほぼ無くすことができ、吸収による発熱を低減することが可能である。言いかれば、入射光路において照明光は接着層１１ｅを通らずに偏光分離層１１ｄによって反射されて偏光ビームスプリッタから出射する。また、出射光路において画像光（液晶表示素子１３によって変調された光）は偏光分離層１１ｄ及び接着層１１ｅを通って偏光ビームスプリッタから出射する。
【００５３】
黒浮きや色むらが白表示より黒表示で問題になるため、式（１）は入射光路の吸収率に限定しているが、白表示から黒表示のような明るい画像から暗い画像に変化させた場合、暗い画像に切り替え直後は明るい画像の温度分布になる。そのため、光弾性起因の黒浮きや色むらが発生する場合がある。従って、明るい画像から暗い画像のような画像変化に対して、定常状態の黒表示だけでなく画像変化直後の黒浮きや色むらも抑制するためには、式（１）の条件式に加えて、以下の条件式を満足させることが望ましい。
５０＜α・Ｅ・β・Ｃ／κ＜４００          ・・・（６）
Ｃ＝（１−Ｔ＾（Ｌ／０．０１））＋Ｈ      ・・・（７）
Ｈ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／２
【００５４】
但し、Ｈ１は波長４４０ｎｍにおける青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタ内の入射光路における硝子部材以外の吸収率、Ｈ２は波長４４０ｎｍにおける青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタ内の出射光路における硝子部材以外の吸収率である。即ち、Ｈは青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタにおける「白表示時の硝子部材以外の吸収率」を表している。
【００５５】
更に望ましくは、式（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１００＜α・Ｅ・β・Ｃ／κ＜４００      ・・・（８）
【００５６】
これにより、黒浮きや色むらをより低減することが可能である。
【００５７】
さらに、偏光ビームスプリッタが式（８ａ）を満足するとより好ましい。
１００＜α・Ｅ・β・Ａ／κ＜３００      ・・・（８ａ）
【００５８】
また、式（６）、（８）、（８ａ）で、更に吸収率Ｈは、以下の条件式を満足することが望ましい。
０＜Ｈ＜０．０３                        ・・・（９）
【００５９】
吸収率Ｈが式（９）の上限を超えると、偏光分離層や接着層近傍の発熱量が局所的に高くなり、偏光ビームスプリッタの温度分布が大きくなる。従って、位相差が大きくなり、黒浮きや色むらが劣化する。
【００６０】
また、式（６）、（８）で、更に光弾性係数βは、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．４＜β＜１                          ・・・（１０）
【００６１】
また、本実施形態のように、青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタを、青帯域の光に対する専用の偏光ビームスプリッタとする場合、偏光分離層や接着層を青帯域の光に対してだけ考慮すれば良く、精度の高い偏光ビームスプリッタを容易に得ることができる。更には、青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタに入射する光束のエネルギーの９０％以上を、波長５１０ｎｍ以下の青帯域の光束とすれば、好ましい画像投射装置とすることができる。
【００６２】
《第２の実施形態》
図４に、本発明の第２の実施形態に係る画像投射装置の構成を示す。本実施形態では、各色に対して専用の偏光ビームスプリッタが設けられている。
【００６３】
図中の２１は高圧水銀放電管等の光源、２２は放物面リフレクタ、２３は第１のフライアイレンズ、２４は第２のフライアイレンズ、２５はＰＳ変換素子、２６は第１のダイクロイックミラーである。また、２７は第１のコンデンサーレンズ、２８は第２のダイクロイックミラー、２９は第１の偏光板、３０は第１の偏光ビームスプリッタ、３１はクロスダイクロイックプリズムである。
【００６４】
３２は第２の偏光板、３３は第２の偏光ビームスプリッタ、３４はリレーレンズ、３５はミラー、３６は第２のコンデンサーレンズ、３７は第２の偏光板、３８は第２の偏光ビームスプリッタである。そして、３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。
【００６５】
第１の偏光ビームスプリッタ３０の構成を図５に示す。第１の偏光ビームスプリッタ３０は、第１の直角プリズム３０１の斜面と第２の直角プリズム３０２の斜面の貼り合わせで形成され、この貼り合わせ面に偏光分離膜３０ｄである誘電体膜を積層し、接着材３０ｅで直角プリズムを接着している。
【００６６】
図中の３０ａは、入射光路における偏光ビームスプリッタの入射面を表す。３０ｂは、入射光路における偏光ビームスプリッタの出射面または出射光路における偏光ビームスプリッタの入射面を表す。また、３０ｃは、出射光路における偏光ビームスプリッタの出射面を表す。
【００６７】
光源２１から放射状に発せられた光束は、放物面リフレクタ２２によって平行光束に変換される。この平行光束は、第１のフライアイレンズ２３で複数の分割光束に分割される。そして、複数の分割光束は、フライアイレンズ２４近傍に集光し、ＰＳ変換素子２５でＳ偏光光に偏光変換される。このＳ偏光の分割光束は、第１のダイクロイックミラー２６で第１色光である青（青帯域）光（光線Ｒ２１）および第２色光である緑（緑帯域）光（光線Ｒ２２）と第３色光である赤（赤帯域）光（光線Ｒ２３）に分離される。
【００６８】
そして、第１色光および第２色光は、第１のコンデンサーレンズ２７を介して青用の反射型液晶表示素子３９Ｂ、緑用の反射型液晶表示素子３９Ｇを重畳的に照明する。また、第３色光は、リレーレンズ３４およびミラー３５および第２のコンデンサーレンズ３６を介して赤用の反射型液晶表示素子３９Ｒを重畳的に照明する。
【００６９】
そして、第１のコンデンサーレンズ２７を通過した第１色光および第２色光は、第２のダイクロイックミラー２８で第１色光（光線Ｒ２４）と第２色光（光線Ｒ２５）に分離される。第１色光は、Ｓ偏光光のみ透過する第１の偏光板２９を透過して、第１の偏光ビームスプリッタ３０を反射して青用の反射型液晶表示素子３９Ｂを照明する。そして、反射型液晶表示素子３９Ｂで変調された画像光（Ｐ偏光に変換された光）は、第１の偏光ビームスプリッタ２０を透過して、合成プリズムであるクロスダイクロイックプリズム３１を介して投射レンズ１００でスクリーンに導かれる。
【００７０】
第２色光は、Ｓ偏光光のみ透過する第２の偏光板３２を透過して、第２の偏光ビームスプリッタ３３で反射して緑用の反射型液晶表示素子３９Ｇを照明する。反射型液晶表示素子３９Ｇで変調された画像光（Ｐ偏光に変換された光）は、第２の偏光ビームスプリッタ３３を透過して、クロスダイクロイックプリズム３１を介して投射レンズ１００でスクリーンに導かれる。
【００７１】
第３色光は、Ｓ偏光光のみ透過する第３の偏光板３７を透過して、第３の偏光ビームスプリッタ３８で反射して赤用の反射型液晶表示素子３９Ｒを照明する。反射型液晶表示素子３９Ｒで変調された画像光（Ｐ偏光に変換された光）は、第３の偏光ビームスプリッタ３８を透過して、クロスダイクロイックプリズム３１を介して投射レンズ１００でスクリーンに導かれる。
【００７２】
（白表示と黒表示の光学的作用）
ここで、第１色光（光線Ｒ２４）の白表示と黒表示の光学的作用について説明する。白表示では、第２のダイクロイックミラー２８を透過したＳ偏光の第１色光は、第１の偏光板２９を透過して、第１色光に含まれる不要光成分であるＰ偏光を反射して、Ｓ偏光の比率を高める。
【００７３】
そして、第１の偏光板２９を透過したＳ偏光の第１色光は、第１の偏光ビームスプリッタ３０で反射し、青用の反射型液晶表示素子３９Ｂを照明する。反射型液晶表示素子３９Ｂで変調された画像光（Ｐ偏光に変換された光）は、第１の偏光ビームスプリッタ３０を透過して、クロスダイクロイックプリズム３１を介して投射レンズ１００でスクリーンに導かれる。
【００７４】
黒表示では、反射型液晶表示素子３９Ｂを照明したＳ偏光の照明光は、変調されずに反射型液晶表示素子３９Ｂで反射される（Ｓ偏光に変換されない）。反射型液晶表示素子３９Ｂで反射したＳ偏光光は、第１の偏光ビームスプリッタ３０で反射して、第２のダイクロイックミラー２８を透過して光源側に導かれる。
【００７５】
第２色光（光線Ｒ２５）および第３色光（光線Ｒ２３）の白表示と黒表示の光学的作用は、第１色光（光線Ｒ２４）と同様の原理である。
【００７６】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、式（１）乃至（３）を満足させることで、光弾性起因の黒浮きや色むらを低減させることが可能である。更に望ましい条件についても第１の実施形態と同様である。
【００７７】
（第１、第２の実施形態の効果）
以上のように、第１、第２の実施形態によれば、鉛レスの硝子の偏光ビームスプリッタを使用した場合においても黒浮きや色むらを低減が可能になる。
【００７８】
（数値例）
以下に、第１、第２の実施形態に対応する数値例を示す。数値例１、５、９にＯＨＡＲＡ社製のＳ−ＦＰＬ５１を使用した場合、数値例２、６、１０にＯＨＡＲＡ社製のＳ−ＦＰＬ５３を使用した場合を示す。また、数値例３、７、１１にＨＯＹＡ社製のＦＣＤ５０５を使用した場合、数値例４、８、１２にＯＨＡＲＡ社製のＳ−ＦＰＭ２を使用した場合を示す。また、各数値例において、Ｌ＝０．０２ｍであり、Ｍ及びＨは以下に示すように数値例によって異なる。
【００７９】
なお、本発明に係る偏光ビームスプリッタに使用される硝材は、数値例に示した硝子部材の材料（鉛レス硝材）に限らず、式（１）の範囲内であれば種々の鉛レス硝材で適用可能である。
【００８０】
【表１】
2015228015.tif 000003
【００８１】
【表２】
2015228015.tif 000004
【００８２】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００８３】
（変形例１）
上述した実施形態では、青帯域の光に対する偏光ビームスプリッタは、青帯域の光に対する専用の偏光ビームスプリッタとしたが、青帯域の光と他の帯域の光（例えば赤帯域の光）に対する兼用の偏光ビームスプリッタとすることもできる。すなわち、青帯域の光と赤帯域の光の両方が入射する偏光ビームスプリッタと、緑帯域の光のみが入射する偏光ビームスプリッタを備える画像投射装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１１、３０  偏光ビームスプリッタ（青帯域用）
１３Ｂ  反射型表示素子（青帯域用）
１００  投射レンズ
【図１】
2015228015.tif 000005
【図２】
2015228015.tif 000006
【図３】
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【図４】
2015228015.tif 000008
【図５】
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