(57)【要約】【課題】良好な温度分布を有し画像劣化の少ない色分解合成系を提供する。【解決手段】偏光面がＸ字状になるように第１乃至第４のＰＢＳ２，３，７，９を配置する。光入射側の第１のＰＢＳ２と光出射側の第４のＰＢＳ９とを対角に配置し、入射光が第１のＰＢＳ２の偏光面１２を透過する方向に第２のＰＢＳ３を配置し、前記入射光が第１のＰＢＳ２の偏光面１２により反射する方向に第３のＰＢＳ７を配置する時、前記入射光が偏光面１２を透過した後、第２のＰＢＳ３の偏光面１３を透過して到達する位置にＢ用光変調素子４を配置し、前入射光が偏光面１２を反射した後、第３のＰＢＳ７の偏光面１７を透過して到達する位置にＲ用光変調素子１０を配置し、前記入射光が偏光面１２を反射した後、偏光面１７を反射して到達する位置にＧ用光変調素子６を配置した。【選択図】      図１
2004177450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光の読出し光を３原色光に分解した後、３原色に対応する反射型空間光変調素子に照射し、各前記反射型空間光変調素子によって変調された前記３原色光を合成して出射する色分解合成光学系であって、
対角方向に形成された偏光分離面がＸ字状になるように配置した立方体または角柱状の第１乃至第４の偏光ビームスプリッターと、
前記第１の偏光ビームスプリッターと前記第４の偏光ビームスプリッターとを対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッターを前記読出し光の入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターを前記読出し光の出射側に配置し、前記読出し光の入射側から前記第１の偏光ビームスプリッターに入射した前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を透過する方向に前記第２の偏光ビームスプリッターを配置し、前記第１の偏光ビームスプリッターに入射した前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面により反射する方向に前記第３の偏光ビームスプリッターを配置する時、前記第１の偏光ビームスプリッターの前記読出し光の入射側及び前記第４の偏光ビームスプリッターの前記読出し光の出射側にそれぞれ配置した各青色光の偏波面を９０度回転させる第１の波長選択性変換手段と、
前記第１の偏光ビームスプリッターと前記第３の偏光ビームスプリッターとの間及び前記第３の偏光ビームスプリッターと前記第４の偏光ビームスプリッターとの間にそれぞれ配置した各赤色光の偏波面を９０度回転させる第２の波長選択性変換手段と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を透過した後、前記第２の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を透過して到達する前記第２の偏光ビームスプリッターの透光面に対向して配置した青色光に対応する反射型空間光変調素子と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を反射した後、前記第３の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を透過して到達する前記第３の偏光ビームスプリッターの透光面に対向して配置した赤色光に対応する反射型空間光変調素子と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を反射した後、前記第３の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を反射して到達する前記第３の偏光ビームスプリッターの透光面に対向して配置した緑色光に対応する反射型空間光変調素子と、
を有することを特徴とする色分解合成光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型液晶画像投射装置に使用される偏光ビームスプリッターを備えた色分解合成光学系に係り、特に、偏光ビームスプリッター内の不均一な温度分布により発生する複屈折を抑制して、良好な画像品質を得るのに好適な色分解合成光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホームシアター、プレゼンテーション用機器として、液晶画像投射装置（プロジェクター）が利用され、年々その利用が増加している。これに伴って、技術の進歩も目覚しく、表示画像の画像品質の向上がなされるのみならず、プロジェクターの小型・軽量化が実現している。
一層の小型軽量化については、空間光変調素子として反射型液晶表示素子を用いる反射型液晶画像投射装置が期待されている。その構成例として、例えば図３に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は、従来例の色分解合成光学系を示す構成図である。
同図には、色分解合成系３０と共に、照明光学系２１及び投射光学系２２を含む反射型液晶画像投射装置１３０が示されている。
色分解合成光学系３０は、以下の構成を有している。
即ち、立方体または角柱状の第１乃至第４の偏光ビームスプリッター（以下，単にＰＢＳともいう）３２、３３、３７、３９を、各偏光ビームスプリッターの偏光分離面（以下、単に偏光面ともいう）４２、４３、４７、４９、が略Ｘ字状に交差するように配置している。この場合、第１の偏光ビームスプリッター３２が光入射側偏光ビームスプリッターであり、その対角の位置に配置された第４の偏光ビームスプリッター３９が光出射側偏光ビームスプリッターである。
【０００４】
第１の偏光ビームスプリッター３２（光入射側偏光ビームスプリッター）の４つの透光面３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄのうち選択された一の透光面３２ａ（光入射側面）の手前、及び第４の偏光ビームスプリッター３９（光出射側偏光ビームスプリッター）の４つの透光面３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄのうち選択された一の透光面３９ｃ（光出射側面）の後方には直線偏光の緑色光（以下、単にＧ光ともいう）の偏波面を９０°回転させる第１の波長選択性偏光変換手段（以下、単にＧ用位相板ともいう）３１、４１が配置されている。
【０００５】
また、第１の偏光ビームスプリッター３２と第３の偏光ビームスプリッター３７との間、及び第３の偏光ビームスプリッター３７と第４の偏光ビームスプリッター３９との間には、共に直線偏光の赤色光（以下，単にＲ光ともいう）の偏波面を９０°回転させる第２の波長選択性偏光変換手段（以下、単にＲ用位相板ともいう）３５、３８を備えている。
【０００６】
さらに、色分解合成光学系３０は、Ｇ用位相板３１及び第１の偏光ビームスプリッター３２を除く、第２乃至第４の偏光ビームスプリッター３３、３７、３９、Ｇ用位相板４１及びＲ用位相板３５、３８を透明な接着剤等の接合部材によって一体的に接合してある。なお、Ｇ用位相板３１と第１の偏光ビームスプリッター３２とは接合、又は分離して空隙を形成してもよい（図３においては、分離して示している）。
【０００７】
従来例の色分解合成光学系３０においては、Ｇ光に対応した反射型空間光変調素子３４は、第２の偏光ビームスプリッター３３の透光面３３ｃに対向して配置され、Ｒ光対応の反射型空間光変調素子４０は、第３の偏光ビームスプリッター３７の透光面３７ｄ、また青色光（以下、単にＢ光ともいう）対応の反射型空間光変調素子３６は、第３の偏光ビームスプリッター３７の透光面３７ａに対向して配置される。
【０００８】
色分解光合成学系３０は、次のようにして白色光からＲ、Ｇ、Ｂ光を色分解し、さらに合成する作用をなす。
先ず、照明光学系２１より白色光のＳ偏光２４が、Ｇ用位相板３１に対して与えられる。この場合、Ｇ用位相板３１はＧ光のみの偏波面を９０°回転させる機能を有するものであるため、Ｇ用位相板３１を透過した白色光のＳ偏光２４の内、Ｇ光（図３の一点鎖線）のみが偏光変換されてＳ偏光からＰ偏光に変わる。一方、Ｒ光（図３の破線）及びＢ光（図３の実線）はＳ偏光のままである。
以後、それぞれの色光について個別にその光路及び偏波面の変移について説明する。
【０００９】
先ず、Ｇ用位相板３１を透過したＧ光について説明する。
Ｇ光（一点鎖線）は、上記したようにＰ偏光に変換されている。Ｇ光は、第１及び第２の偏光ビームスプリッター３２、３３の偏光分離面４２、４３を透過直進して、第２の偏光ビームスプリッター３３の透光面３３ｃより出射してＧ対応の反射型空間光変調素子３４に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子３４においてＧ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００１０】
ここで光変調されて生成したＧ光のＳ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面４３で反射され、第４の偏光ビームスプリッター３９に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター３９の偏光分離面４９において反射され、第４の偏光ビームスプリッター３９の透光面３９ｃより出射し、後段に配置したＧ用位相板４１に入射する。
Ｇ用位相板４１は前述したようにＧ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するものであるので、Ｇ光のＳ偏光はＰ偏光に変換されて出射する。
【００１１】
次に、Ｒ光（破線）について説明する。
Ｇ用位相板３１を透過したＳ偏光のＲ光は、第１の偏光ビームスプリッター３２の偏光分離面４２で反射されＲ用位相板３５に入射する。ここで、Ｒ用位相板３５はＲ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するものであるので、Ｒ光はＳ偏光からＰ偏光に偏光変換されてＲ用位相板３５から出射し、第３の偏光ビームスプリッター３７に入射する。さらに、Ｐ偏光のＲ光は第３の偏光ビームスプリッター３７の偏光分離面４７を直進透過して透光面３７ｄより出射し、Ｒ対応の反射型空間光変調素子４０に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子４０においてＲ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００１２】
ここで光変調されて生成したＲ光のＳ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッター３７の偏光分離面４７で反射され、Ｒ用位相板３８に入射する。当該Ｒ用位相板３８は上記したようにＲ光の偏波面を変換する機能を有するものであるため、Ｒ光のＳ偏光成分はＰ偏光に偏光変換されて第４の偏光ビームスプリッター３９に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター３９の偏光分離面４９を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッター３９の透光面３９ｃより出射し、後段に配置したＧ用位相板４１に入射する。
Ｇ用位相板４１は前述したようにＲ光には何ら作用せず、Ｒ光はＰ偏光のままこれを出射する。
【００１３】
次に、Ｂ光（実線）について説明する。Ｇ用位相板３１を透過したＳ偏光のＢ光は、第１の偏光ビームスプリッター３２の偏光分離面４２で反射されＲ用位相板３５に入射する。ここで、Ｒ用位相板３５は上記したようにＢ光には何ら作用せず、Ｂ光は偏光変換されることなくＳ偏光のままＲ用位相板３５から出射し、第３の偏光ビームスプリッター３７に入射する。
【００１４】
Ｓ偏光のＢ光は第３の偏光ビームスプリッター３７の偏光分離面４７で反射され透光面３７ａより出射し、Ｂ対応の反射型空間光変調素子３６に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子３６においてＢ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００１５】
光変調されて生成したＢ光のＰ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッター３７の偏光分離面４７を透過直進しＲ用位相板３８に入射する。当該Ｒ用位相板３８は上記したようにＢ光に対しては何ら作用せず、Ｂ光はＰ偏光のままＲ用位相板３８から出射して第４の偏光ビームスプリッター３９に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター３９の偏光分離面４９を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッター３９の透光面３９ｃより出射し、後段に配置したＧ用位相板４１に入射する。
【００１６】
Ｇ用位相板４１は前述したようにＢ光には何ら作用せず、Ｂ光はＰ偏光のままＧ用位相板４１から出射する。
このようにして、白色光のＳ偏光２４は色分解合成光学系３０において色分解された後再合成され、Ｒ、Ｇ、Ｂ光の偏波面が共にＰ偏光に揃えられて画像光５５として色分解合成光学系３０を出射する。画像光５５は、投射光学系２２により、投射光５３に変換されて、スクリーン等に投射されて、画像を表示する。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００２−２８７０９４号公報（第６−７頁、第１図）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、各反射型空間光変調素子３４、３６、４０を配置する色分解合成光学系３０において、照明光学系２１より光が入射した状態で、各部の温度を測定した結果を、図４に示す。ここでは、全黒になるように、各反射型空間光変調素子３４、３６、４０を制御している。
【００１９】
図４は、従来例の色分解合成光学系における温度分布の例を示す図である。
温度分布測定は、赤外線サーモグラフィカメラ（日本アビオニクス（株）製）を用いて行った。各曲線は等温度線を示し、３５°Ｃから４６°Ｃ（図中では、Ｃの表示を省略している）の等温線が示されている。同図では、各反射型空間光変調素子の図示を省略してある（図３参照のこと）。
【００２０】
これによれば、Ｇ用位相板４１において、最も低い３５°を示し、第３の偏光ビームスプリッター３７のＢ用反射型空間光変調素子３６が対向する部分が最も高い４６°を示している。
【００２１】
すなわち、上述のような各反射型空間光変調素子の配置にすると、偏光分離合成手段である偏光ビームスプリッタ３２，３３，３７，３９に用いられる硝材（例えば、株式会社オハラ製のＰＢＨ５５：光弾性係数が小さく複屈折が出にくい材料である。）はＲ帯域の光よりもＢ帯域の光を多く吸収するため、特に全黒を表示するときには、上述のように色分解光学系３０の一部が局所的に高温になってしまうことにより、その部分にあたる偏光ビームスプリッターの屈折率分布に偏りが生じて、複屈折を起こして明るさのムラとなって現れ画質を劣化させるという問題がある。
【００２２】
そこで本発明は、上記問題を解決し、良好な温度分布を有して、複屈折による画像劣化の少ない色分解合成系を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、本発明は、白色光の読出し光を３原色光に分解した後、３原色に対応する反射型空間光変調素子に照射し、各前記反射型空間光変調素子によって変調された前記３原色光を合成して出射する色分解合成光学系であって、
対角方向に形成された偏光分離面１２，１３，１７，１９がＸ字状になるように配置した立方体または角柱状の第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２，３，７，９と、
前記第１の偏光ビームスプリッター２と前記第４の偏光ビームスプリッター９とを対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッター２を前記読出し光の入射側、前記第４の偏光ビームスプリッター９を前記読出し光の出射側に配置し、前記読出し光の入射側から前記第１の偏光ビームスプリッター２に入射した前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッター２の前記偏光分離面１２を透過する方向に前記第２の偏光ビームスプリッター３を配置し、前記第１の偏光ビームスプリッター２に入射した前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッター２の前記偏光分離面１２により反射する方向に前記第３の偏光ビームスプリッター７を配置する時、前記第１の偏光ビームスプリッター２の前記読出し光の入射側及び前記第４の偏光ビームスプリッター９の前記読出し光の出射側にそれぞれ配置した各青色光の偏波面を９０度回転させる第１の波長選択性変換手段１，１１と、
前記第１の偏光ビームスプリッター２と前記第３の偏光ビームスプリッター７との間及び前記第３の偏光ビームスプリッター７と前記第４の偏光ビームスプリッター９との間にそれぞれ配置した各赤色光の偏波面を９０度回転させる第２の波長選択性変換手段５，８と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッター２の前記偏光分離面１２を透過した後、前記第２の偏光ビームスプリッター３の前記偏光分離面１３を透過して到達する前記第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｃに対向して配置した青色光に対応する反射型空間光変調素子４と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッター２の前記偏光分離面１２を反射した後、前記第３の偏光ビームスプリッター７の前記偏光分離面１７を透過して到達する前記第３の偏光ビームスプリッター７の透光面７ｄに対向して配置した赤色光に対応する反射型空間光変調素子１０と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッター２の前記偏光分離面１２を反射した後、前記第３の偏光ビームスプリッター７の前記偏光分離面１７を反射して到達する前記第３の偏光ビームスプリッター７の透光面７ａに対向して配置した緑色光に対応する反射型空間光変調素子６と、
を有することを特徴とする色分解合成光学系である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
【００２５】
＜実施例＞
図１は、本発明の色分解合成光学系の実施例を示す構成図である。
同図には、本実施例の色分解合成光学系２０と共に、照明光学系２１及び投射光学系２２を含む反射型液晶画像投射装置１２０が示されている。
同図に示すように、本実施例の色分解合成光学系２０は、４枚の波長選択性偏光変換素子１、５，８，１１、４個の偏光ビームスプリッター２，３，７，９及び各色対応の反射型空間光変調素子４，６，１０より構成される。
【００２６】
照明光学系２１より白色光のＳ偏光（読出し光である。）２４が色分解合成光学系２０に入射する。色分解合成光学系２０より画像光２５が投射光学系２２に入射する。投射光学系２２から投射光（画像信号で変調された読出し光である。）２５が出射される。
色分解合成光学系２０において、立方体または角柱状の第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、７、９を、各偏光ビームスプリッターの偏光分離面１２、１３、１７、１９、が略Ｘ字状に交差するように配置している。この場合、第１の偏光ビームスプリッター２が光入射側偏光ビームスプリッターであり、その対角の位置に配置された第４の偏光ビームスプリッター９が光出射側偏光ビームスプリッターである。
【００２７】
第２の偏光ビームスプリッター３は第１の偏光ビームスプリッター２に白色光のＳ偏光２４の入射方向に並んで配置されている。第３の偏光スプリッター７は第１の偏光ビームスプリッターに白色光のＳ偏光の入射方向とは垂直の方向に並んで配置されている。
第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面１２と第４の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面１９とは互いに平行である。第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面１３と第４の偏光ビームスプリッター７の偏光分離面１７とは互いに平行である。
【００２８】
第１の偏光ビームスプリッター２（光入射側偏光ビームスプリッター）の４つの透光面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのうち選択された一の透光面２ａ（光入射側面）に対向して、及び第４の偏光ビームスプリッター９（光出射側偏光ビームスプリッター）の４つの透光面９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのうち選択された一の透光面９ｃ（光出射側面）に対向して、直線偏光のＢ光の偏波面を９０°回転させる第１の波長選択性偏光変換手段（以下、Ｂ用位相板という）１、１１が配置されている。
【００２９】
また、第１の偏光ビームスプリッター２と第３の偏光ビームスプリッター７との間、及び第３の偏光ビームスプリッター７と第４の偏光ビームスプリッター９との間には、共に直線偏光のＲ光の偏波面を９０°回転させる第２の波長選択性偏光変換手段（以下、Ｒ用位相板という）５、８を備えている。
【００３０】
本実施例の色分解合成光学系２０においては、Ｂ光に対応した反射型空間光変調素子４は、第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｃに対向して配置され、Ｒ光対応の反射型空間光変調素子１０は、第３の偏光ビームスプリッター７の透光面３７ｄに、またＧ光対応の反射型空間光変調素子６は、第３の偏光ビームスプリッター７の透光面７ａに対向して配置される。
【００３１】
色分解光合成学系２０は、次のようにして白色光からＲ、Ｇ、Ｂ光を色分解し、さらに合成する作用をなす。
先ず、照明光学系２１より白色光のＳ偏光２４が、Ｂ用位相板１に対して与えられる。この場合、Ｂ用位相板１はＢ光のみの偏波面を９０°回転させる機能を有するものであるため、Ｂ用位相板１を透過した白色光のＳ偏光２４の内、Ｂ光（図１の実線）のみが偏光変換されてＳ偏光からＰ偏光に変わる。一方、Ｒ光（図１の破線）及びＧ光（図１の一点鎖線）はＳ偏光のままである。
【００３２】
以後、それぞれの色光について個別にその光路及び偏波面の変移について説明する。
先ず、Ｂ用位相板１を透過したＢ光について説明する。
Ｂ光（実線）は、上記したようにＰ偏光に変換されている。Ｂ光は、第１及び第２の偏光ビームスプリッター２、３の偏光分離面１２、１３を透過直進して、第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｃより出射してＢ光対応の反射型空間光変調素子４に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子４においてＢ光対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００３３】
ここで光変調されて生成したＢ光のＳ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面１３で反射され、第４の偏光ビームスプリッター９に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面１９において反射され、第４の偏光ビームスプリッター１９の透光面９ｃより出射し、後段に配置したＢ用位相板１１に入射する。
Ｂ用位相板１１は前述したようにＢ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するものであるので、Ｂ光のＳ偏光はＰ偏光に変換されてＢ用位相板１１から出射する。
【００３４】
次に、Ｒ光（破線）について説明する。
Ｂ用位相板１を透過したＳ偏光のＲ光は、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面１２で反射されＲ用位相板５に入射する。ここで、Ｒ用位相板５はＲ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するものであるので、Ｒ光はＳ偏光からＰ偏光に偏光変換されてＲ用位相板５から出射し、第３の偏光ビームスプリッター７に入射する。さらに、Ｐ偏光のＲ光は第３の偏光ビームスプリッター７の偏光分離面１７を直進透過して透光面１７ｄより出射し、Ｒ光対応の反射型空間光変調素子１０に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子１０においてＲ光対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００３５】
ここで光変調されて生成したＲ光のＳ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッター７の偏光分離面１７で反射され、Ｒ用位相板８に入射する。当該Ｒ用位相板８は上記したようにＲ光の偏波面を変換する機能を有するものであるため、Ｒ光のＳ偏光成分はＰ偏光に偏光変換されて第４の偏光ビームスプリッター９に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面９を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッター９の透光面９ｃより出射し、後段に配置したＢ用位相板１１に入射する。
Ｂ用位相板１１は前述したようにＲ光には何ら作用せず、Ｒ光はＰ偏光のままＢ用位相板より出射する。
【００３６】
次に、Ｇ光（一点鎖線）について説明する。Ｂ用位相板１を透過したＳ偏光のＧ光は、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面１２で反射されＲ用位相板５に入射する。ここで、Ｒ用位相板５は上記したようにＧ光には何ら作用せず、Ｇ光は偏光変換されることなくＳ偏光のままＲ用位相板５から出射し、第３の偏光ビームスプリッター７に入射する。
【００３７】
Ｓ偏光のＧ光は第３の偏光ビームスプリッター７の偏光分離面１７で反射され透光面７ａより出射し、Ｇ光対応の反射型空間光変調素子６に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子６においてＧ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００３８】
光変調されて生成したＧ光のＰ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッター７の偏光分離面１７を透過直進しＲ用位相板８に入射する。当該Ｒ用位相板８は上記したようにＧ光に対しては何ら作用せず、Ｇ光はＰ偏光のままＲ用位相板８から出射して第４の偏光ビームスプリッター９に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面１９を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッター９の透光面９ｃより出射し、後段に配置したＢ用位相板１１に入射する。
【００３９】
Ｂ用位相板１１は前述したようにＧ光には何ら作用せず、Ｇ光はＰ偏光のままＢ用位相板１１から出射する。
このようにして、白色光のＳ偏光２４は色分解合成光学系２０において色分解された後、再合成され、Ｒ、Ｇ、Ｂ光の偏波面が共にＰ偏光に揃えられて画像光２５として色分解合成光学系２０から出射する。画像光２５は、投射光学系２２により、投射光２３に変換されて、スクリーン等に投射されて、画像を表示する。
【００４０】
上述のように、各反射型空間光変調素子４、６、１０を配置する色分解合成光学系３０において、照明光学系２１より白色光のＳ偏光２４が入射した状態で、各部の温度を測定した結果を、図２に示す。ここでは、全黒になるように、各反射型空間光変調素子４、６、１０を制御している。
【００４１】
図２は、本発明の色分解合成光学系の実施例における温度分布の例を示す図である。
温度分布測定は、赤外線サーモグラフィカメラ（日本アビオニクス（株）製）を用いて行った。各曲線は等温度線を示し、３５°Ｃから４２°Ｃ（図中では、Ｃの表示を省略している）の等温線が示されている。同図では、各反射型空間光変調素子の図示を省略してある（図１参照のこと）。
【００４２】
これによれば、Ｂ用位相板１１において、最も低い３５°を示し、第２の偏光ビームスプリッター３のＢ光対応の反射型空間光変調素子３６が対向する透光面３ｃの近辺が最も高い４２°を示している。
この結果を上述の従来例と比較すると、従来例において最高温度の部分４６°Ｃであるのに対し、本実施例において最高温度部分が４２°Ｃとなり４°Ｃ低くなっており、また、全体に、温度分布がなだらかになっている。これは、偏光ビームスプリッターの硝材（いずれもＰＢＨ５５より構成してある。）はＲ帯域の光よりもＢ帯域の光を多く吸収する特性を有するので、Ｂ光の通過する経路が透光面３２ａ，偏光分離面４２、偏光分離面４７、及び透光面３７ａで囲まれた領域となる従来例（図３参照）の配置に比べて、偏光ビームスプリッター２，３がＢ光の通過領域となる本実施例の方が、発熱領域が分散し、放熱できる面が増えたからである。
なお、本実施例は，黒表示時のみの温度分布測定例を挙げたが、実際のビデオ画像等を表示させた場合にも、最高温度は本実施例の方が低く、温度分布の傾斜もなだらかであった。
【００４３】
本実施例の色分解合成光学系においては、
（１）色分解合成光学系の温度分布が平均化され、複屈折による画像ムラが発生しないし、
（２）画像情報を持ったＧ光は、ストレート（偏光分離面での反射がない）に投射光学系に達する様に構成されているので、偏光ビームスプリッターにおけるプリズム張り合わせ精度の影響を受けないので、Ｇ画像の解像度が全体の解像度を決めていることより良好な解像度を得られるし、
（３）反射型空間光変調素子が２個配置される偏光ビームスプリッターのカバーする波長帯域がＧとＲになリ、従来のＢとＲに対して狭くなるので、偏光ビームスプリッターの偏光特性の最適化が容易になり、コントラストを改善することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、請求項１記載によれば、
対角方向に形成された偏光分離面がＸ字状になるように配置した立方体または角柱状の第１乃至第４の偏光ビームスプリッターと、
前記第１の偏光ビームスプリッターと前記第４の偏光ビームスプリッターとを対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッターを前記読出し光の入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターを前記読出し光の出射側に配置し、前記読出し光の入射側から前記第１の偏光ビームスプリッターに入射した前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を透過する方向に前記第２の偏光ビームスプリッターを配置し、前記第１の偏光ビームスプリッターに入射した前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面により反射する方向に前記第３の偏光ビームスプリッターを配置する時、前記第１の偏光ビームスプリッターの前記読出し光の入射側及び前記第４の偏光ビームスプリッターの前記読出し光の出射側にそれぞれ配置した各青色光の偏波面を９０度回転させる第１の波長選択性変換手段と、
前記第１の偏光ビームスプリッターと前記第３の偏光ビームスプリッターとの間及び前記第３の偏光ビームスプリッターと前記第４の偏光ビームスプリッターとの間にそれぞれ配置した各赤色光の偏波面を９０度回転させる第２の波長選択性変換手段と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を透過した後、前記第２の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を透過して到達する前記第２の偏光ビームスプリッターの透光面に対向して配置した青色光に対応する反射型空間光変調素子と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を反射した後、前記第３の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を透過して到達する前記第３の偏光ビームスプリッターの透光面に対向して配置した赤色光に対応する反射型空間光変調素子と、
前記読出し光が前記第１の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を反射した後、前記第３の偏光ビームスプリッターの前記偏光分離面を反射して到達する前記第３の偏光ビームスプリッターの透光面に対向して配置した緑色光に対応する反射型空間光変調素子と、を有することにより、良好な温度分布を有して、複屈折による画像劣化の少ない色分解合成系を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色分解合成光学系の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の色分解合成光学系の実施例における温度分布の例を示す図である。
【図３】従来例の色分解合成光学系を示す構成図である。
【図４】従来例の色分解合成光学系における温度分布の例を示す図である。
【符号の説明】
１…Ｂ用位相板、２…偏光ビームスプリッタ、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…透光面、３…偏光ビームスプリッタ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…透光面、４…Ｂ用反射型空間光変調素子、５…Ｒ用位相板、６…Ｇ用反射型空間光変調素子、７…偏光ビームスプリッタ、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…透光面、８…Ｒ用位相板、９…偏光ビームスプリッタ、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…透光面、１０…Ｒ用反射型空間光変調素子、１１…Ｂ用位相板、１２…偏光分離面、１３…偏光分離面、１７…偏光分離面、１９…偏光分離面、２０…色分解合成光学系、２１…照明光学系、２２…投射光学系、２３…投射光、２４…白色光のＳ偏光、２５…画像光、３０…色分解合成光学系、３１…Ｇ用位相板、３２…偏光ビームスプリッタ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…透光面、３３…偏光ビームスプリッタ、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ…透光面、３４…Ｇ用反射型空間光変調素子、３５…Ｒ用位相板、６…Ｂ用反射型空間光変調素子、３７…偏光ビームスプリッタ、３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ…透光面、３８…Ｒ用位相板、３９…偏光ビームスプリッタ、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ…透光面、４０…Ｒ用反射型空間光変調素子、４１…Ｇ用位相板、４２…偏光分離面、４３…偏光分離面、４７…偏光分離面、４９…偏光分離面、５３…投射光、５５…画像光、１２０…反射型液晶画像投射装置、１３０…反射型液晶画像投射装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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