(57)【要約】    【課題】  高コントラストの投影画像が得られるカラー液晶プロジェクターに好適な色分離合成装置を得ること。    【解決手段】  光源手段から発せられた照明光を色分離素子および偏光分離素子で構成される光学ユニットへ入射し、第１から第３の色光に分解し、これら第１から第３の色光を色光ごとに設けられた第１から第３の画像表示素子に入射し、これら画像表示素子により変調された各色光を色合成し、出射面より出射させる色分離合成系と該色分離合成系を保持する保持部材とを有する色分離合成装置において、  前記色分離合成系は、内部に偏光分離作用又は／及び偏光合成作用をする光学面を有するプリズム部材を有し、  該プリズム部材の各光学面のうち、該出射面より出射する各色光のうち、いずれの色光も通過しない光学面に対向する該保持部材の一部に光透過手段は反射防止手段を設けたことを特徴とする色分離合成装置。【選択図】  図１
2005173357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ反射するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ透過する光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記光学素子により反射されるべき前記色分解素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に、透過手段が配置されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ透過するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ反射する光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記光学素子により透過されるべき前記色分解素子からの前記色光が反射された際の前記色光の光路上に、透過手段が配置されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項３】
照明光を複数の色光に分解し、分解された前記色光を第１の画像表示素子および第２の画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を投射手段により被投射面に投射する画像投射装置において、
前記第１の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ反射するとともに、前記第２の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ透過する色合成素子と、
前記色合成素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記色合成素子により反射されるべき前記第１の画像表示素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に、透過手段が配置されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項４】
前記透過手段は、ルーバー形状の光通過路を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記ルーバー形状の光透過路を冷却する冷却手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記透過手段で透過された前記色光の光路上に配置された反射防止手段と、前記反射防止手段を冷却する冷却手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項７】
照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ反射するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ透過する光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記光学素子により反射されるべき前記色分解素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に、反射防止手段が配置されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項８】
照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ透過するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ反射する光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記光学素子により透過されるべき前記色分解素子からの前記色光が反射された際の前記色光の光路上に、反射防止手段が配置されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項９】
前記光学素子は、プリズム形状の偏光ビームスプリッタであり、
前記反射防止手段は、前記偏光ビームスプリッタのプリズム面から離間されていることを特徴とする請求項７または８に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
照明光を複数の色光に分解し、分解された前記色光を第１の画像表示素子および第２の画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を投射手段により被投射面に投射する画像投射装置において、
前記第１の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ反射するとともに、前記第２の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ透過する色合成素子と、
前記色合成素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記色合成素子により反射されるべき前記第１の画像表示素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に、反射防止手段が配置されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項１１】
前記色合成素子は、プリズム形状の偏光ビームスプリッタであり、
前記反射防止手段は、前記偏光ビームスプリッタのプリズム面から離間されていることを特徴とする請求項１０に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
前記反射防止手段は、光拡散部を有することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項１３】
前記反射防止手段は、吸収性黒色塗料、もしくは蒸着した反射防止コート、もしくは貼布した光吸収部材より成ることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項１４】
前記反射防止手段は、凹凸形状の表面部を有することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項１５】
照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ反射するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ透過する光学素子と、
前記光学素子により反射されるべき前記色分解素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に配置された反射防止手段と、を備え、
前記反射防止手段は、前記光学素子から離間していることを特徴とする画像投射装置。
【請求項１６】
照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ透過するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ反射する光学素子と、
前記光学素子により透過されるべき前記色分解素子からの前記色光が反射された際の前記色光の光路上に配置された反射防止手段と、を備え、
前記反射防止手段は、前記光学素子から離間していることを特徴とする画像投射装置。
【請求項１７】
照明光を複数の色光に分解し、分解された前記色光を第１の画像表示素子および第２の画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を投射手段により被投射面に投射する画像投射装置において、
前記第１の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ反射するとともに、前記第２の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ透過する色合成素子と、
前記色合成素子により反射されるべき前記第１の画像表示素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に配置された反射防止手段と、を備え、
前記反射防止手段は、前記色合成素子から離間していることを特徴とする画像投射装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置に画像信号を入力する画像信号入力装置と、を具備することを特徴とする画像投射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色分離合成装置及びそれを有する映像投影装置（映像投射装置）に関し、特に光源手段からの光を複数の色光に分解して、これら複数の色光をそれぞれ画像表示素子に導き、これら画像表示素子により変調された各色光を合成して、スクリーン面上に投射する例えばカラー液晶プロジェククター等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカラー液晶プロジェクター等の映像投影装置は、光源手段からの照明光を複数の色光に分解して、これら複数の色光をそれぞれ液晶パネルより成る画像表示素子に導き、これら画像表示素子により変調された各色光を合成する色分離合成系、色分離合成系を保持する保持手段、そして色分離合成系からの光をスクリーン面上に投射し、画像情報を表示する投射レンズを有している。
【０００３】
映像投射装置として、反射型の液晶表示素子と偏光ビームスプリッターを含む色分離合成系とを組み合わせたカラー液晶プロジェクタが知られている（例えば特許文献１、２）。図１５は特許文献１に開示されている映像投影装置の説明図である。図１５に示すように、色分離合成系は、第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッター１１８、１２０、１２４、１２８と３つの色選択性位相差板１１６、１２６、１３４とを有して構成されている。
【０００４】
ここで、色選択性位相差板とは、可視光の波長領域において特定波長領域の光の偏光方向を９０度変換し、その他の波長の光の偏光方向は変化させない作用を有するものである。
【０００５】
そして、図１５に示した装置では、光源１００から出た照明光１１０は、コンデンサーレンズ１１２を介し、偏光変換素子１１４により直線偏光（Ｓ偏光）にそろえられ、この直線偏光光（Ｓ偏光）のうち青色光（Ｂ光）の光のみ第１の色選択性位相差板１１６によって偏光方向を９０度回転させ（Ｐ偏光）、第１の偏光ビームスプリッター１１８に入射させてＰ偏光であるＢ光を透過させ、Ｓ偏光であるＢ光以外の緑色光（Ｇ光）と赤色光（Ｒ光）の光を反射させることで色分解を行う。Ｂ光（Ｐ偏光）は、第２の偏光ビームスプリッター１２０を透過して反射型の液晶表示素子Ｂ１２２に至る。また、Ｇ光、Ｒ光は第２の色選択性位相差板１２６に入射し、Ｇ光の偏光方向のみが９０度変換され（Ｐ偏光）、第３の偏光ビームスプリッター１２４によりＰ偏光であるＧ光が透過してＳ偏光であるＲ光が反射されることで色分解される。
【０００６】
分解されたＧ光、Ｒ光の光はそれぞれ反射型の液晶表示素子Ｇ１３２および反射型の液晶表示素子Ｒ１３０に至る。
【０００７】
反射型の液晶表示素子Ｂ１２２で変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッター１２０を透過して光源１００側に戻り、Ｓ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター１２０で反射して投射光となる。また、反射型の液晶表示素子Ｒ１３０で変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッター１２４で反射して光源１００側に戻り、Ｐ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッター１２４を透過して投射光となる。さらに、反射型の液晶表示素子Ｇ１３２で変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッター１２４を透過して光源１００側に戻り、Ｓ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッター１２４で反射して投射光となる。
【０００８】
Ｇ光とＲ光の投射光は第３の色選択性位相差板１３４に入射し、Ｇ光の偏光方向のみが９０度回転することによってＧ光、Ｒ光はＰ偏光にそろえられる。そして、Ｇ光、Ｒ光は、第４の偏光ビームスプリッター１２８を透過し、Ｓ偏光であるＢの光は第４の偏光ビームスプリッター１２８で反射する。これにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光は１つに合成され、カラー画像として投影される。
【０００９】
また、特許文献２にて提案されている投射型の映像投影装置では、特許文献１に比べて第１の色の光と、第２、第３の色の光を分離するためにダイクロイックミラーを使用した例が示されている。
【００１０】
一方プロジェクターにおいて、画像表示素子で光変調され投射レンズに入射し、投射光として使用される信号光に投射とは関係のない雑音光が混入すると、投影画像のコントラストが低下する。そこで光変調装置と色分離用のダイクロイックプリズムとの隙間から投射レンズ側に漏れる光（不要光）を防止する為の遮光部材を設けたプロジェクターが知られている（特許文献３）。
【００１１】
又、カラー液晶プロジェクターにおいて、色合成用のプリズム内で発生する不要光を、プリズム間に設けた遮光枠で遮光する液晶プロジェクターが知られている（特許文献４）。
【００１２】
又、プロジェクタにおいて、デジタルマイクロデバイス（ＤＭＤ）で反転した画像は、不要光として遮光するが、遮光されなかった不要光がゴーストとなり、投影画像のコントラストを低下させるので、このときの不要光を遮光部材で遮光するプロジェクタが知られている（特許文献５）。
【００１３】
又、色分離合成装置において、色分解合成光学系を構成する要素の一つに使用される偏光分離素子の各光学面のうち、入射面でも出射面でも無い面に反射防止手段を設けた色分離合成光学装置が知られている（特許文献６）
【特許文献１】米国特許第６１８３０９１号
【特許文献２】特開２００１−１５４１５２号公報
【特許文献３】特開２００１−２０１７９４号公報
【特許文献４】特開２００１−２２１９８８号公報
【特許文献５】特開２００２−２５８４０５号公報
【特許文献６】特開２００３−１３１１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
一般に、偏光ビームスプリッターは入射角が４５度で入射する光に対しては図３に示すような各波長の光で理想的な偏光分離性能を示すが、入射角が４５度からずれた角度で入射する光に対しては図４に示すような各波長の光で不完全な光学特性となってしまう。
【００１５】
これは偏光ビームスプリッターに形成されている光学薄膜において、薄膜の屈折率をｎ、薄膜の厚さをｄ、光の入射角度をθとしたとき、光学薄膜は光学性能に対してｎ・ｄ・ｃｏｓθで作用するために、入射する角度θにより光学性能が変化してしまうためである。
【００１６】
上述したような映像投影装置において、反射型の液晶表示素子を照明する光はある程度の広がり角度２ω（２ωは照明系で決まる）を有する光束であるので、偏光ビームスプリッターに対しては４５度±ωの広がりをもつ光が入射することになる。
【００１７】
このため、偏光ビームスプリッターにおいて、入射光はＰ偏光成分とＳ偏光成分は完全には分離されず、液晶表示素子に入射する光は完全な直線偏光にならないことになる。
【００１８】
これにより、例えば、図１５中において、Ｂ光の画像を表示するためのＳ偏光光は、多くは第２の偏光ビームスプリッター１２０の偏光分離面で反射され、第４の偏光ビームスプリッター１２８を介して被投射面に向かうが、一部は第１の偏光ビームスプリッター１１８に向かい、さらにその一部は第１の偏光ビームスプリッター１１８の偏光分離面で反射されて第１の偏光ビームスプリッター１１８における入射面でも出射面でもない面１１８ａに向かう。
【００１９】
そして、面１１８ａから放出された光は偏光ビームスプリッター面１１８ａと対向する面（不図示）で反射し、反射する際のいわゆる位相飛びの影響や、前述したように傾きを持った光に対して偏光ビームスプリッターが理想的に作用しないことによって第１の偏光ビームスプリッター１１８を透過して第３の偏光ビームスプリッター１２４に入射し、Ｒ光、Ｇ光の液晶パネル１３０、１３２に入射してその一部が被投射面に投射されてしまう。
【００２０】
このように、偏光分離面でのいわゆる漏れ光が、本来、想定しない経路を通ることによって、投射画像のコントラストが低下したり、別の色光の液晶パネルによって変調を受けた光が被投射面に投射されたりすることによって色調が狂ってしまったりするという問題がある。
【００２１】
さらに、色分解合成系内の光は収束光であるために、迷光となった光は、主な光束が通る平面に対して平行な面にも到達してしまい、その面でも反射されて色分解合成系の内部が迷光で充満してしまい、投影画像のコントラストが低下してくるという問題もある。
【００２２】
一方、上記特許文献６は、これらの問題を軽減、または、解消できる液晶プロジェクタを提案するものであるが、現在、より高画質の画像を投射できるプロジェクタが望まれている。
【００２３】
本発明は、高画質の画像を投射できるプロジェクタ（画像投射装置）の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
請求項１の発明の画像投射装置は、照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ反射するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ透過する光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記光学素子により反射されるべき前記色分解素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に、透過手段が配置されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項２の発明の画像投射装置は、照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ透過するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ反射する光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記光学素子により透過されるべき前記色分解素子からの前記色光が反射された際の前記色光の光路上に、透過手段が配置されていることを特徴としている。
【００２６】
請求項３の発明の画像投射装置は、照明光を複数の色光に分解し、分解された前記色光を第１の画像表示素子および第２の画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を投射手段により被投射面に投射する画像投射装置において、
前記第１の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ反射するとともに、前記第２の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ透過する色合成素子と、
前記色合成素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記色合成素子により反射されるべき前記第１の画像表示素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に、透過手段が配置されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の発明において、前記透過手段は、ルーバー形状の光通過路を有することを特徴としている。
【００２８】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記ルーバー形状の光透過路を冷却する冷却手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２９】
請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の発明において、前記透過手段で透過された前記色光の光路上に配置された反射防止手段と、前記反射防止手段を冷却する冷却手段と、をさらに備えることを特徴としている。
【００３０】
請求項７の発明の画像投射装置は、照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ反射するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ透過する光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記光学素子により反射されるべき前記色分解素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に、反射防止手段が配置されていることを特徴としている。
【００３１】
請求項８の発明の画像投射装置は、照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ透過するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ反射する光学素子と、
前記光学素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記光学素子により透過されるべき前記色分解素子からの前記色光が反射された際の前記色光の光路上に、反射防止手段が配置されていることを特徴としている。
【００３２】
請求項９の発明は、請求項７又は８の発明において、前記光学素子は、プリズム形状の偏光ビームスプリッタであり、
前記反射防止手段は、前記偏光ビームスプリッタのプリズム面から離間されていることを特徴としている。
【００３３】
請求項１０の発明の画像投射装置は、照明光を複数の色光に分解し、分解された前記色光を第１の画像表示素子および第２の画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を投射手段により被投射面に投射する画像投射装置において、
前記第１の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ反射するとともに、前記第２の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ透過する色合成素子と、
前記色合成素子を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、前記色合成素子により反射されるべき前記第１の画像表示素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に、反射防止手段が配置されていることを特徴としている。
【００３４】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記色合成素子は、プリズム形状の偏光ビームスプリッタであり、
前記反射防止手段は、前記偏光ビームスプリッタのプリズム面から離間されていることを特徴としている。
【００３５】
請求項１２の発明は、請求項７〜１１のいずれか１項の発明において、前記反射防止手段は、光拡散部を有することを特徴としている。
【００３６】
請求項１３の発明は、請求項７〜１１のいずれか１項の発明において、前記反射防止手段は、吸収性黒色塗料、もしくは蒸着した反射防止コート、もしくは貼布した光吸収部材より成ることを特徴としている。
【００３７】
請求項１４の発明は、請求項７〜１１のいずれか１項の発明において、前記反射防止手段は、凹凸形状の表面部を有することを特徴としている。
【００３８】
請求項１５の発明の画像投射装置は、照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ反射するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ透過する光学素子と、
前記光学素子により反射されるべき前記色分解素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に配置された反射防止手段と、を備え、
前記反射防止手段は、前記光学素子から離間していることを特徴としている。
【００３９】
請求項１６の画像投射装置は、照明光を色分解素子により複数の色光に分解し、分解された前記色光を画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を色合成素子により合成し、合成光を被投射面に投射する画像投射装置において、
前記色分解素子からの前記色光を前記画像表示素子へ透過するとともに、前記画像表示素子からの前記色光を前記色合成素子へ反射する光学素子と、
前記光学素子により透過されるべき前記色分解素子からの前記色光が反射された際の前記色光の光路上に配置された反射防止手段と、を備え、
前記反射防止手段は、前記光学素子から離間していることを特徴としている。
【００４０】
請求項１７の発明の画像投射装置は、照明光を複数の色光に分解し、分解された前記色光を第１の画像表示素子および第２の画像表示素子によりそれぞれ変調し、変調された前記複数の色光を投射手段により被投射面に投射する画像投射装置において、
前記第１の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ反射するとともに、前記第２の画像表示素子からの前記色光を前記投射手段へ透過する色合成素子と、
前記色合成素子により反射されるべき前記第１の画像表示素子からの前記色光が透過された際の前記色光の光路上に配置された反射防止手段と、を備え、
前記反射防止手段は、前記色合成素子から離間していることを特徴としている。
【００４１】
請求項１８の発明の画像投射システムは、請求項１〜１７のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置に画像信号を入力する画像信号入力装置と、を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、高画質の画像を投射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を用いて本発明の各実施例を説明する。
【実施例１】
【００４４】
図１は本発明の色分離合成装置を用いた映像投影装置の実施例１の要部概略図である。図１において、１は光源（光源手段）、２は光源１からの光を所定の方向に集光するリフレクター（反射鏡）である。
【００４５】
３はフライアイレンズであり、矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１のフライアイレンズ３ａと、第１のフライアイレンズ３ａの個々のレンズに対応したレンズアレイからなる第２のフライアイレンズ３ｂとを有している。４は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子である。５は集光光学系であり、コンデンサーレンズ５ａ、フィールドレンズ５ｂを有している。５ｃはミラーである。以上の各部材により照明系が構成される。
【００４６】
６は青色光（Ｂ光）と赤色光（Ｒ光）の波長領域の光を透過し、緑色光（Ｇ光）の波長領域の光を反射するダイクロイックミラー（色分離素子）である。７はＧ光とＲ光の中間の波長領域の光を一部カットするカラーフィルターである。
【００４７】
８ａ、８ｂはＢ光の偏光方向を９０度変換し、Ｒ光の偏光方向は変換しない第１および第２の色選択性位相差板である。９ａ、９ｂは第１および第２の偏光板であり、１０ａは第１の１／２波長板である。
【００４８】
１１ａ、１１ｂはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するプリズム部材より成る第１および第２の偏光ビームスプリッター（光学素子）であり、内部にそれぞれ偏光分離面（第１および第２の偏光分離面１１ａｘ、１１ｂｘ）を有する。また、１１ｃはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するプリズム部材より成る第３の偏光ビームスプリッター（色合成素子）であり、内部に偏光分離面（第３の偏光分離面１１ｃｘ）を有する。
【００４９】
尚、第２、第３の偏光分離面１１ｂｘ、１１ｃｘは偏光合成面としても作用する。ダイクロイックミラー６と第２偏光分離面１１ｂｘ、第１の色選択性位相差板８ａは色分離手段の一要素を構成している。
【００５０】
尚、本実施例において、第１〜第３偏光ビームスプリッター１１ａ〜１１ｃをプリズム材ではなく、ダイクロイックミラーより構成しても良い。
【００５１】
１２は画像表示素子であり、液晶表示素子より成り、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の液晶表示素子１２ｒ、緑用の反射型の液晶表示素子１２ｇ、青用の反射型の液晶表示素子１２ｂを有している。１３ｒ、１３ｇ、１３ｂはそれぞれ、赤色用の１／４波長板、緑色用の１／４波長板、青色用の１／４波長板である。以上のダイクロイックミラー６から１／４波長板１３ｒ、１３ｇ、１３ｂは、色分離合成系の一部を構成している。
【００５２】
１４は投射レンズであり、投射光学系を構成し、画像表示素子に１２に基づく画像情報をスクリーンＳ上に投射している。
【００５３】
１５はダイクロイックミラー６および３つの偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃを保持する保持部材である。なお、上記照明系、色分離合成系および投射光学系により映像投影装置が構成される。
【００５４】
次に光学的な作用を説明する。光源１から発した光はリフレクター２により所定の方向に集光される。リフレクター２の反射面は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置から出射した光は放物面の対称軸に平行な光束となり、出射する。
【００５５】
ただし、光源１は理想的な点光源ではなく有限の大きさの発光面を有しているので、集光する光束には放物面の対称軸Ｏに平行でない光の成分も多く含まれている。
【００５６】
これらの集光光束は、第１のフライアイレンズ３ａに入射する。第１のフライアイレンズ３ａは、外形が矩形である正の屈折力を有するレンズ３ａ１をマトリックス状に組み合わせて構成されており、入射した光束はそれぞれのレンズ３ａ１に応じた複数の光束に分割、集光され、第２のフライアイレンズ３ｂを経て、複数の光源像を偏光変換素子４の近傍にマトリックス状に形成する。
【００５７】
偏光変換素子４は、図９に示すように偏光分離面４ｂと反射面４ｃと１／２波長板４ｄとからなる複数のユニット４ａを有し、マトリックス状に集光される複数の光束は、その列に対応した偏光分離面４ｂに入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。
【００５８】
反射されたＳ偏光成分の光は反射面４ｃで反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分の光は、１／２波長板４ｄを透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向（・）が揃った光として射出する。
【００５９】
偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４を射出した後、発散光束として集光光学系５に至る。なお、集光光学系５のうちミラー５ｃは屈折力を持たない。
【００６０】
フィールドレンズ５ｂから反射型の液晶表示素子１２に至る光路において反射型の液晶表示素子１２上に集光する光は集光光学系５の光軸Ｏ’に対してほぼテレセントリックになる。
【００６１】
ダイクロイックミラー６のダイクロ面および偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃの偏光分離面は光学薄膜で構成されており、これらの光学薄膜に入射する角度によりその光学特性が変化する。このとき、反射型の液晶表示素子に対する照明光束をテレセントリックに設定することにより、光学薄膜で発生する光学特性の変動が反射型の液晶表示素子１２上で発生しない構成となっている。
【００６２】
ダイクロイックミラー６は、図２の実線６ａで示すような分光特性を有しており、Ｂ光（波長４３０〜４９５ｎｍ）とＲ光（波長５９０〜６５０ｎｍ）の光は透過し、Ｇ光（波長５０５〜５８０ｎｍ）の光は反射する。ここで、Ｇ光のＳ偏光成分の透過率は、Ｇ光の波長範囲の中心波長である５５０ｎｍにおいて１％以下に設定されており、他の２つの色光の色純度の低下を防いでいる。
【００６３】
図１においては偏光変換素子４によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー６によって分解された後もＳ偏光（・）となっている。
【００６４】
Ｇ光の光路において、ダイクロイックミラー６を反射した光はカラーフィルター７に入射する。カラーフィルター７は、図２に点線７ａで示すような分光特性を有しており、Ｇ光とＲ光の中間の波長領域にあたる黄色の色光（波長５７５〜５８５ｎｍよりも長波長）を反射するダイクロイックフィルターとして、黄色の光を除去する。
【００６５】
緑の光に黄色の色成分が多いと、緑が黄緑になってしまうので、黄色の光を除去する方が色再現上望ましい。また、カラーフィルター７は黄色の光を吸収する特性のものでもよい。
【００６６】
こうして色調整されたＧ光は、第１の偏光ビームスプリッター１１ａに対してＳ偏光（・）として入射して第１の偏光分離面１１ａｘで反射され、Ｇ光用の反射型の液晶表示素子１２ｇへと至る。
【００６７】
この際、第１の偏光ビームスプリッター１１ａの第１の偏光分離面１１ａｘにおいては、全てのＳ偏光光が反射されるわけではなく、一部のＳ偏光光と偏光変換素子４の偏光変換効率が有限であるために照明光に混在するＰ偏光成分は第１の偏光分離面１１ａｘを透過して第１の偏光ビームスプリッター１１ａの光軸に垂直で信号光の入射面でも出射面でもない面（光学面）１１ａ−１を透過し、その面から偏光ビームスプリッター１１ａの外部に漏れ出す。
【００６８】
漏れ出した光は、３つの偏光ビームスプリッター１１ａ〜１１ｃと１つのダイクロイックミラー６を保持する部材１５（以後、保持部材１５と称す）でかつ、光学面１１ａ−１と対向するの壁面１５ａを照射する。
【００６９】
壁面１５ａは、例えばガラス板あるいは透明アクリル板などの光透過手段（透過手段）で構成されており、照射される光が色分離合成系外に排出されるようになっている。
【００７０】
そのため、保持部材１５の壁面１５ａで漏れ光が反射され再び偏光ビームスプリッター１１ａ内に戻らず、色分離合成系の外部に排出される。排出された光は偏光ビームスプリッター１１ａの近傍で、かつ偏光分離面１１ａｘから画像表示素子１２ｇまでの距離と同等の位置で１度結像し、その後光束が広がるため、排出された先で反射し、再び偏光ビームスプリッター１１ａに戻ってきたとしても、光量は大幅に低下しているため、投射画像のコントラストの低下には大きく影響しない。
【００７１】
また、壁面１５ａ全てが前記の透明部材で構成されている場合でも、光が照射される範囲だけ透明部材で構成しても良い。
【００７２】
Ｇ光用の反射型の液晶表示素子１２ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光の反射光のうちＳ偏光成分（・）は、再び第１の偏光ビームスプリッター１１ａの第１の偏光分離面１１ａｘで反射し、光源１側に戻され、投射光から除去される。この際、第１の偏光分離面１１ａｘの分光特性でわずかに第１の偏光分離面１１ａｘを透過してしまうＳ偏光光は、第１の１／２波長板９ａでＰ偏光光に変換され、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに入射し、その第３の偏光分離面１１ｃｘを透過し、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの光学面１１ｃ−１から排出される。
【００７３】
排出された光は、保持部材１５で偏光ビームスプリッター１１ｃと対向する壁面１５ｂを照射する。壁面１５ｂは、例えばガラス板あるいは透明アクリル板などの光透過手段（透過手段）で構成されており、照射される光が色分離合成系外に排出されるようになっている。
【００７４】
そのため、保持部材１５の壁面１５ａで漏れ光が反射され再び偏光ビームスプリッター１１ｃ内に戻らず、色分解合成系の外部に排出される。排出された光はその後光束が広がるため、排出された先で反射し、再び偏光ビームスプリッター１１ｃに戻ってきたとしても、光量は大幅に低下しているため、投射画像のコントラストの低下には大きく影響しない。
【００７５】
また、壁面１５ｂ全てが前記の透明部材で構成されている場合でも、光が照射される範囲だけ透明部材で構成しても良い。
【００７６】
一方、画像変調されたＧ光の反射光のうちＰ偏光成分（｜）は、第１の偏光分離面１１ａｘを透過し、投射光として第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに向かう。
【００７７】
このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター１１ａとＧ光用の反射型の液晶表示素子１２ｇとの間に設けられた１／４波長板１３ｇの遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１の偏光ビームスプリッター１１ａとＧ光用の反射型の液晶表示素子１２ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。
【００７８】
第１の偏光ビームスプリッター１１ａから射出したＧ光（｜）は、Ｐ偏光のみを透過する第１の偏光板９ａで検光される。これにより、第１の偏光ビームスプリッター１１ａとＧ光用の反射型の液晶表示素子１２ｇを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。そして、次に偏光方向に対して遅相軸が４５度で設定された第１の１／２波長板１０ａにより偏光方向を９０度回転され、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに対してＳ偏光（・）として入射し、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘで反射されて投射レンズ１４へと至る。この際も、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘの分光特性により第３の偏光分離面１１ｃｘをわずかに透過してしまう。
【００７９】
この透過してしまう不要光も前述した保持部材１５の壁面１５ｂにより、同様に透過される。
【００８０】
ここで、第１の１／２波長板１０ａの遅相軸を回転調整できるようにしておくと、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘに入射するＧ光の偏光方向を微調整することができる。
【００８１】
これにより、取り付け誤差などによって第１の偏光ビームスプリッター１１ａの第１の偏光分離面１１ａｘと第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘとの間に相対的な傾きがあるときなどは、この調整機構により第３の偏光ビームスプリッター１１ｃにおける非投射光の漏れが最小となるようにすることができ、Ｇ光における黒表示の画像調整が可能となる。
【００８２】
さらに、第１の偏光板９ａと第１の１／２波長板１０ａを貼り付けて、一体的に調整することもできる。
【００８３】
ダイクロイックミラー６を透過したＲ光とＢ光は、第１の色選択性位相差板８ａに入射する。第１の色選択性位相差板８ａは、Ｂの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光（｜）として、Ｒ光はＳ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッター１１ｂに入射する。Ｓ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッター１１ｂに入射したＲの光は、第２の偏光ビームスプリッター１１ｂの第２の偏光分離面１１ｂｘで反射され、Ｒ光用の反射型の液晶表示素子１２ｒへと至る。
【００８４】
また、Ｐ偏光（｜）として第２の偏光ビームスプリッター１１ｂに入射したＢの光は、第２の偏光ビームスプリッター１１ｂの第２の偏光分離面１１ｂｘを透過してＢ光用の反射型の液晶表示素子１２ｂへと至る。
【００８５】
Ｒ光用の反射型の液晶表示素子１２ｒに入射したＲの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光の反射光のうちＳ偏光成分（・）は、再び第２の偏光ビームスプリッター１１ｂの第２の偏光分離面１１ｂｘで反射されて光源１側に戻され、投射光から除去される。
【００８６】
この際も、前述のＧ光と同様に一部のＳ偏光光は、第２の偏光分離面１１ｂｘを透過してしまうが、この光は第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘで大部分反射され、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの光軸に垂直な信号光の入射面でも出射面でもない光学面１１ｃ−１から放出される。
【００８７】
同様に保持部材１５の壁面１５ｂは前述したように、例えばガラス板あるいは透明アクリル板で構成されており、照射される光が色分離合成系外に排出されるようになっている。
【００８８】
そのため、保持部材１５の壁面１５ｂで漏れ光が反射され再び偏光ビームスプリッター１１ｃ内に戻らず、色分解合成系の外部に排出される。排出された光はその後光束が広がるため、排出された先で反射し、再び偏光ビームスプリッター１１ｃに戻ってきたとしても、光量は大幅に低下しているため、投射画像のコントラストの低下には大きく影響しない。
【００８９】
また、壁面１５ｂ全てが前記の透明部材で構成されている場合でも、光が照射される範囲だけ透明部材で構成していても良い。
【００９０】
一方、画像変調されたＲ光の反射光のうちＰ偏光成分（｜）は第２の偏光ビームスプリッター１１ｂの第２の偏光分離面１１ｂｘを透過して投射光として第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに向かう。
【００９１】
第２の偏光ビームスプリッター１１ｂを出射しＲ光は２の色選択性位相板８ｂをそのまま透過し、さらに第２の偏光板９ｂで検光されて第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに入射する。そして、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘを透過して投射レンズ１４に至る。
【００９２】
また、Ｂ光用の反射型の液晶表示素子１２ｂに入射したＢ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光の反射光のうちＰ偏光成分（｜）は、再び第２の偏光ビームスプリッター１１ｂの第２の偏光分離面１１ｂｘを透過して光源１側に戻され、投射光から除去される。
【００９３】
ここでも同様に、一部のＰ偏光光（｜）は、第２の偏光分離面１１ｂｘで反射してしまうが、この光は第２の色選択性位相差板８ｂでＰ偏光（｜）からＳ偏光（・）に変換され、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘで大部分が反射され、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの光軸に垂直な入射面でも出射面でもない光学面１１ｃ−１から放出される。
【００９４】
前述したように、保持部材１５の壁面１５ｂは、例えばガラス板あるいは透明アクリル板などで構成されており、照射される光が色分離合成系外に排出されるようになっている。
【００９５】
そのため、保持部材１５壁面の１１ｂで漏れ光が反射され再び偏光ビームスプリッター１１ｃ内に戻らず、色分解合成系の外部に排出される。排出された光はその後光束が広がるため、排出された先で反射し、再び偏光ビームスプリッター１１ｃに戻ってきたとしても、光量は大幅に低下しているため、投射画像のコントラスト低下には大きく影響しない。
また、壁面１５ｂ全てが前記の透明部材で構成されている場合でも、光が照射される範囲だけ透明部材で構成していても良い。
【００９６】
一方、画像変調されたＢ光の反射光のうちＳ偏光成分（・）は第２の偏光ビームスプリッター１１ｂの第２の偏光分離面１１ｂｘで反射して投射光として第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに向かう。
【００９７】
このとき、第２の偏光ビームスプリッター１０ｂとＲ光用、Ｂ光用の反射型の液晶表示素子１２ｂ、１２ｒの間に設けられた１／４波長板１３ｂ、１３ｒの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じようにＲ光、Ｂ光それぞれの黒の表示の調整を行う。
【００９８】
こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター１０ｂから射出したＲ光とＢ光の投射光のうちＢの光は、第２の色選択性位相板８ｂによって偏光方向が９０度回転されてＰ偏光成分（｜）となり、さらに第２の偏光板９ｂで検光されて第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに入射する。Ｒ光は第２の色選択性位相板８ｂをそのまま透過し、さらに第２の偏光板９ｂで検光されて第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに入射する。第２の偏光板９ｂで検光されることにより、Ｒ光とＢ光の投射光は第２の偏光ビームスプリッター１１ｂとＲ光用、Ｂ光用の反射型の液晶表示素子１２ｂ、１２ｒ、１／４波長板１３ｂ、１３ｒを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。
【００９９】
そして、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃに入射したＲ光とＢ光の投射光は第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘを透過し、この第３の偏光分離面１１ｃｘにて反射したＧ光と合成されて出射面１１ｃ−２を出射して投射レンズ１４に至る。
【０１００】
ここで、第２の色選択性位相差板８ｂと第３の偏光ビームスプリッター１１ｃとの間に第２の１／２波長板１０ｂ（不図示）を配置し、第２の１／２波長板１０ｂの遅相軸を透過する偏光方向と同じ方向（偏光状態を変換しない方向）に設定し、Ｇ光のときと同じように、第２の１／２波長板１０ｂの遅相軸の傾き調整を行うことで、Ｒ光、Ｂ光の偏光方向が第３の偏光ビームスプリッター１１ｃの第３の偏光分離面１１ｃｘに対して適切に入射するように調整し、第３の偏光ビームスプリッター１１ｃにおける非投射光の漏れが最小となるようにすることができ、Ｒ光、Ｂ光における黒表示の画像調整をすることもできる。
【０１０１】
合成されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光の投射光は、投射レンズ１４によってスクリーンＳなどの被投射面に拡大投影される。
【０１０２】
なお、上述した各光学素子の空気との境界面には反射防止コートが施されている。Ｇ光のみが透過する面には、最も反射率が低下する波長帯域を５５０ｎｍの近傍に設定した反射防止コートが施され、Ｒ光のみが透過する面には最も反射率が低下する波長帯域を６１０ｎｍの近傍に設定した反射防止コートが施されている。また、Ｂ光のみが透過する面には最も反射率が低下する波長帯域を４５０ｎｍの近傍に設定した反射防止コートが施され、Ｒ光とＢ光が透過する面には反射率が低下する波長帯域を４５０ｎｍの近傍と６１０ｎｍの近傍に２つあるような反射防止コートが施されている。
【０１０３】
また、光源１から投射レンズ１４に至る光束は、反射型の液晶表示素子１２ｇ、１２ｂ、１２ｒに到達する際に光束径が最も細くなるので、反射型の液晶表示素子の近傍に配置した偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂを投射レンズ１４側に配置した偏光ビームスプリッター１１ｃよりも小さく構成している。
【０１０４】
さらに、投射レンズ１４のＦナンバーＦｎｏは、反射型の液晶表示素子における回折や取り付け誤差による投射レンズ１４の光軸と集光光学系５の光軸のずれを考慮して、照明系のＦナンバーＦｎｏよりも明るく設定している。
【実施例２】
【０１０５】
次に、実施例２について説明する。実施例１では、例えば第１の偏光ビームスプリッター１１ａの光軸に垂直な信号光の入射面でも出射面でもない光学面１１ａ−１から放出される不要光が照射される保持部材１５の壁面１５ａを光透過手段、例えばガラス板あるいは透明アクリル板などで構成する例を示したが、光透過手段として変わりにルーバー形状を設けた部材１５ｃ、１５ｄより構成しても同様の効果が得られる。
【０１０６】
例えば壁面１５ｃ、１５ｄを、図５に示すように、傾斜面１５ｃ１、１５ｄ１が所定の間隔で並ぶように配置された構成にする。そうすることで、例えば偏光ビームスプリッター１１ａの光軸に垂直な信号光の入射面でも出射面でもない光学面１１ａ−１から不要光が排出された場合、保持部材１５でかつ偏光ビームスプリッター１１ａと対向する壁面１５ｃに設けられた所定の間隔でならぶ傾斜面１５ｃ１で図６に示すように反射を繰り返し、設けられた隙間１５ｃ２から光が色分離合成系の外部に排出されるようになっている。
【０１０７】
壁面１５ｃは傾斜面１５ｃを有しているため、壁面１５ｃで反射された光は直に偏光ビームスプリッター１１ａに戻ることはない。排出された光はその後光束が広がるため、排出された先で反射し、再び偏光ビームスプリッター１１ａに戻ってきたとしても、光量は大幅に低下しているため、投射画像のコントラスト低下には大きく影響しない。
【０１０８】
さらに、図６に示すように例えば壁面１５ｃの傾斜面１５ｃ１に反射防止部１８、例えば黒つや消し塗装もしくは黒色フェルトの貼り付け、もしくは反射防止コート（ＡＲコート）を施すことで、色分解合成系の外部に排出される光を減少させることが可能になる。このため、色分解合成系外部で反射し、再び偏光ビームスプリッター１１ａに戻ってくる光を更に低減することができ、より高コントラストな投射映像を得ることができる。
【０１０９】
また、例えば偏光ビームスプリッター１１ａからの不要光を傾斜して設けられた壁面１５ｃの光吸収部１８に吸収させると、壁面１５ｃおよび保持部材１５自体の温度が上昇してしまい、吸収効果が低下したり、最悪、保持部材１５が熱により変形してしまう恐れがある。そこで、図７に示すように、保持部材１５および壁面１５ｃを冷却するのが良い。
【０１１０】
保持部材１５に光が照射される箇所の背面かつ近傍に、例えばヒートシンク１６ａや１６ｂなどの放熱部材を取り付け、冷却を行う。もしくは、保持部材１５に光が照射される箇所の背面にファン１７から送られる風、もしくは空気が吸入されることによって生じる風を接触させ、冷却を行う。前述した、ヒートシンク１６ａ、１６ｂの設置とファン１７の冷却を併用すれば、より一層の冷却を行うことができる。また、同様の場所である保持部材１５に光が照射される箇所の背面かつ近傍に、ペルチェ素子（不図示）等の電子冷却装置を設置しても冷却を行うことができる。
【実施例３】
【０１１１】
次に、実施例３について説明する。実施例２には例えば壁面１５ｃを傾斜面が所定の間隔で配置されたルーバー形状にした場合について述べた。このようにすることで、壁面１５ｃに設けられた隙間が通風口の役割を果たし冷却を容易にすることができる。
【０１１２】
例えば、実施例１で述べたように色分解合成系はダイクロイックミラー６、カラーフィルター７、色選択性位相差板８ａおよび８ｂ、偏光板９ａおよび９ｂ、第１、第２の１／２波長板１０ａおよび１０ｂ、偏光ビームスプリッター１１ａおよび１１ｂおよび１１ｃ、反射型の液晶表示素子１２ｒおよび１２ｇおよび１２ｂ、１／４波長板１３ｒおよび１３ｇおよび１３ｂを有している。これらの中でも、偏光板９ａおよび９ｂ、反射型の液晶素子１２ｒおよび１２ｇおよび１２ｂは熱に弱く、特に偏光板９ａ、９ｂは６０〜７０℃程度で偏光作用が失われることが知られている。
【０１１３】
そこで、実施例３では図８に示すように、ファン１７ｂおよび１７ｃを壁面１５ｃおよび１５ｄの近傍に配置し、色分離合成系とは反対の方向に噴出する向きに配置する。また、壁面１５ｃおよび１５ｄに設ける所定の間隔で配置されたルーバー形状が偏光板９ａおよび９ｂに向かって傾斜させるように構成する。
【０１１４】
そうすることで、色分離合成系の内部の空気を外に吸い出すことで、冷却必要箇所の冷却を行うことができる。さらに、壁面１５ｃおよび１５ｄに設ける所定の間隔で配置されたルーバー形状が偏光板９ａおよび９ｂに向かって傾斜させるように構成されていることで、偏光板９ａ、９ｂの冷却をより強力なものとすることが可能となる。
【０１１５】
更に、壁面１５ｃおよび１５ｄに吸収型の反射防止部を施した場合でも同時に冷却を行うことができ、ファンの個数を減少させることができ、コストを減少させるだけでなく、低騒音な映像投影装置を実現することができる。
【０１１６】
ここではファン１７ｂおよび１７ｃは、色分離合成系とは反対の方向に噴出する構成を述べたが、逆に色分離合成系に対して噴出する向きにファンを配置しても良い。ファンから噴出された風は壁面１５ｃおよび１５ｄに設けられた傾斜面でその風向きを変え、冷却が必要となる箇所である偏光板９ａおよび９ｂに向かって流れる。そうすることで、偏光板９ａおよび９ｂの冷却を行うことができる。更に、壁面１５ｃおよび１５ｄに吸収型の反射防止部を施した場合でも同時に冷却を行うことができ、ファンの個数を減少させることができ、コストを減少させるだけでなく、低騒音な映像投影装置を実現することができる。
【０１１７】
以上のように実施例１〜３では、第１の偏光分離素子１１ａの各光学面のうち、第１の色光Ｇが通過しない光学面１１ａ−１に対向する保持部材１５の一部１５ａと、
色合成手段１１ｃの各光学面のうち、出射面１１ｃ−２より出射する３色光（Ｂ、Ｇ、Ｒ光）のうち、いずれの色光も通過しない光学面１１ｃ−１に対向する保持部材１５の一部１５ｂとに、光透過手段を設けている。
【０１１８】
特に本実施例では、色分離合成系は、内部に偏光分離作用又は／及び偏光合成作用をする光学面１１ａｘ、１１ｃｘを有するプリズム部材１１ａ、１１ｃを有し、
プリズム部材１１ａ、１１ｃの各光学面のうち、出射面１１ｃ−２より出射する各色光のうち、いずれの色光も通過しない光学面１１ａ−１、１１ｃ−１に対向する該保持部材１５の一部１５ａ、１５ｂに光透過手段を設けている。
【０１１９】
これによって投影画像のコントラストの低下を防止しつつ、良好なる画像情報の投影を可能としている。
【実施例４】
【０１２０】
次に実施例４について説明する。図１０は実施例４の要部概略図である。実施例４は実施例１に比べて、第１、第３の偏光ビームスプリッタ１１ａ、１１ｃの光学面１１ａ−１、１１ｃ−１に対向する保持部材１５の壁面を光透過手段の代わりに反射防止手段２５ａ、２５ｂより構成した点が異なっているだけであり、その他の構成は同じである。
【０１２１】
本実施例では、実施例１で述べたのと同様に、光学面１１ａ−１から漏れ出した光は、光学面１１ａ−１と対向するの壁面２５ａを照射する。壁面２５ａは、例えば黒つや消し塗装が施され、照射される光が吸収されるようになっている。そのため、保持部材１５の壁面２５ａで漏れ光が反射され再び偏光ビームスプリッター１１ａ内に戻ることを抑制している。
【０１２２】
又、光学面１１ｃ−１から排出された光は、保持部材１５で偏光ビームスプリッター１１ｃと対向する壁面２５ｂを照射する。壁面２５ｂは前記壁面２５ａと同様に、例えば黒つや消し塗装が施され、照射される光が吸収されるようになっている。そのため、保持部材１５の壁面２５ｂで漏れ光が反射され再び偏光ビームスプリッター１１ａ内に戻ることを抑制している。
【０１２３】
実施例４では偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｃからの不要光の処理方法として、保持部材１５の壁面２５ａもしくは２５ｂは、例えば黒つや消し塗装が施され、照射される光が吸収されるようになっている構造について説明したが、光吸収部材として黒つや消し塗装の他に黒色フェルトを貼り付けることでも同様の効果を得ることができる。また、反射防止コート（ＡＲコート）を施すことでも、同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
また、偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｃからの不要光を保持部材１５の壁面、例えば２５ａに吸収させると、保持部材１５自体の温度が上昇してしまい、吸収効果が低下したり、最悪、保持部材１５が熱により変形してしまう恐れがある。そこで、図１１に示すように、保持部材１５を冷却するのが良い。
【０１２５】
保持部材１５に光が照射される箇所の背面に、例えばヒートシンク１６ａや１６ｂなどの放熱部材を取り付け、冷却を行う。もしくは、保持部材１５に光が照射される箇所の背面にファン１７から送られる風、もしくは空気が吸入されることによって生じる風を接触させ、冷却を行う。前述した、ヒートシンク１５ａ、１５ｂの設置とファン１７による冷却を併用すれば、より一層の冷却を行うことができる。また、同様の場所である保持部材１５に光が照射される箇所の背面に、ペルチェ素子（不図示）等の電子冷却装置を設置して冷却を行っても良い。
【０１２６】
尚、特許文献６の構成では、反射防止手段が偏光ビームスプリッタのプリズム面に設けられているので、反射防止手段で発生する熱により偏光ビームスプリッタが変形してしまう可能性がある。本実施例は、偏光ビームスプリッタの熱変形を防止しつつ、迷光による投射画像のコントラスト低下を防止し、高画質の画像を投射するプロジェクタを提供することができる。
【実施例５】
【０１２７】
次に、実施例５について、説明する。実施例４では、例えば偏光ビームスプリッター１１ａの光軸に垂直な信号光用の入射面でも出射面でもない光学面１１ａ−１から放出される不要光が照射される保持部材１５の壁面２５ａに吸収型の反射防止手段を設けた例を示したが、変わりに拡散型の反射防止手段２５ｃ、２５ｄを設けても同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
例えば、図１２に示すように、拡散型の反射防止手段２５ｃ、２５ｄは、所定の荒さで荒らした面に黒色のつや消し塗料を塗布して形成されている。そうすることで、例えば偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｃの光軸に垂直な入射面でも出射面でもない光学面１１ａ−１、１１ｃ−１から放出される不要光が前述した処理を施された壁面を照射すると、不要光は拡散され、漏れ出した光路を同じように戻る光は減少させることができる。また、遮光部を貼り付けることで遮光部表面での拡散効果を得、同等の効果を得ることもできる。
【実施例６】
【０１２９】
次に実施例６について説明する。例えば、偏光ビームスプリッター１１ａの光軸に垂直な入射面でも出射面でもない光学面１１ａ−１から放出される不要光が照射される保持部材１５の壁面２５ａに図１３に示すような断面がＶ字型の溝を複数設けた部材２８を用い、その溝の斜面に光吸収性塗料２０、例えば黒つや消し塗装や、フェルトなどを施す。そうすることで、実施例４では、１つの面で光吸収を行っていたのに対し、保持部材１５の壁面２５ａ、２５ｂでの光の反射回数を増やし、光吸収効率を上げることができる。また、図１４に示すように断面がレの字型の溝を複数設けた部材２９を用い、その溝の面に同様な光吸収性塗料２０を施すことで、更に反射回数を増やし、光吸収効率を高めることができる。
【０１３０】
ここでも、光吸収によって保持部材１５自体の温度が上昇し、前述したような問題が生じてくるときには、実施例４で示したように、冷却手段を設け、冷却を行うことが望ましい。
【０１３１】
以上のように実施例４〜６では、偏光分離素子の入射面および出射面でない光学面に位置し、光学面と対向する壁面に反射防止手段を施すことによって、偏光分離素子からの漏れ光が隣接する壁面での反射により、再び漏れた偏光ビームスプリッターに入射し、不要光がスクリーン上に投影されることを防ぎ、高コントラストで色調に狂いのない映像を表示できる。
【０１３２】
また、反射防止手段は、拡散型の反射防止手段にすると迷光が壁面を照射したときに拡散され、偏光分離素子に再び戻る光量が大幅に低減するので、高コントラストで良好な映像が得られる。
【０１３３】
また、反射防止手段を吸収型の反射防止手段にすると、より迷光が偏光分離素子に戻る光量が減少するので更に高コントラストで良好な映像が得られる。更に、反射防止手段、例えば遮光部の表面形状をＶ字やレの字形状にすることで、遮光部表面で反射を繰り返し、光吸収をより行うことができる。
【０１３４】
尚、以上の各実施例においては、第１偏光ビームスプリッター１１ａの周囲に設けた画像表示素子１２ｇと壁面１５ｂ（透過手段、反射防止手段）との配置を入れ替えても良い。
【０１３５】
又、第１偏光ビームスプリッター１１ａとその周辺の部材に対して、第２偏光ビームスプリッター１１ｂとその周辺の部材との配置を入れ替えても良い。
【０１３６】
このとき、第３偏光ビームスプリッター１１ｃの特性を入れ替えにより変化させれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の実施例１の映像投影装置の構成を示す説明図。
【図２】図１の映像投影装置に用いられているダイクロイックミラーとカラーフィルターの特性を説明する図。
【図３】従来の映像投影装置における偏光ビームスプリッターの特性（４５度入射時）を説明する図。
【図４】従来の映像投影装置における偏光ビームスプリッターの特性（４５度外入射時）を説明する図。
【図５】本発明の実施例２の映像投影装置の構成を示す説明図。
【図６】本発明の実施例２の映像投射装置の構成の一部を詳細に示す説明図。
【図７】本発明の実施例２の映像投影装置の構成を示す説明図。
【図８】本発明の実施例３の映像投影装置の構成を示す説明図。
【図９】図１の一部分の拡大説明図。
【図１０】本発明の実施例４の映像投影装置の構成を示す説明図。
【図１１】本発明の実施例４の映像投射装置の一部を変更したときの説明図。
【図１２】本発明の実施例５の映像投射装置の構成を示す説明図。
【図１３】本発明の実施例６で用いる反射防止手段の構成を示す図。
【図１４】本発明の実施例６で用いる反射防止手段の構成を示す図。
【図１５】従来の映像投射装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
【０１３８】
１    光源
２    リフレクター
３ａ    第１のフライアイレンズ
３ｂ    第２のフライアイレンズ
４    偏光変換素子
５    集光光学系
５ａ    コンデンサーレンズ
５ｂ    フィールドレンズ
５ｃ    ミラー
６    ダイクロイックミラー
７    カラーフィルター
８ａ、８ｂ  色選択性位相差板
９ａ、９ｂ  偏光板
１０ａ    １／２波長板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ    偏光ビームスプリッター
１１ａ−１、１１ｃ−１    光学面
１１ｃ−２    出射面
１１ａｘ、１１ｂｘ、１１ｃｘ    偏光分離面
１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ    反射型の液晶表示素子
１３ｒ、１３ｇ、１３ｂ    １／４波長板
１４    投射レンズ
１５    ダイクロイックミラーおよび偏光ビームスプリッター保持部材
１５ａ、１５ｂ    光透過手段
１５ｃ、１５ｄ    ルーバー形状の光透過手段
１６ａ、１６ｂ    ヒートシンク
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ    ファン
１８    光吸収手段
１００    光源
１１０    光線
１１２、１３８    レンズ
１１４    偏光変換素子
１１６、１２６、１３４    色選択性位相差板
１１８、１２０、１２４、１２８    偏光ビームスプリッター
１２２、１３０、１３２    反射型液晶表示素子
２５ａ、２５ｂ    反射防止手段
２５ｃ、２５ｄ    拡散型の反射防止手段
２８    Ｖ字型遮光形状をした保持部材の壁面
２９    レの字型遮光形状をした保持部材の壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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