(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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され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が対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッターが光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターが光出射側に配置される時、前記第１の偏光ビームスプリッターの光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターの光出射側及び前記第１乃至前記第４の偏光ビームスプリッターの互いに直交する内側対向面のうち、２つ以上の前記内側対向面の間に配置された所定の色光の偏波面を９０°回転させる波長選択性変換手段とからなり、
前記第１乃至前記第４の偏光ビームスプリッターのうち、いずれか３つの偏光ビームスプリッターと前記波長選択性変換手段を接合して一体化形成された光学部材と残りの１つの偏光ビームスプリッターとの間に空隙が設けられ、前記空隙に透明な緩衝部材が充填されていることを特徴とする色分解合成光学系。
【請求項２】
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され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が対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッターが光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターが光出射側に配置される時、前記第１の偏光ビームスプリッターの光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターの光出射側及び前記第１乃至前記第４の偏光ビームスプリッターの互いに直交する内側対向面のうち、２つ以上の前記内側対向面の間に配置された所定の色光の偏波面を９０°回転させる波長選択性変換手段とからなり、
前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッターのうち、互いに隣接するいずれか２つの偏光ビームスプリッターとこの２つの偏光ビームスプリッター間に配置された前記波長選択性変換手段とを接合して一体化した光学部材と残りの２つの偏光ビームスプリッターとの間に空隙が設けられ、前記空隙に透明な緩衝部材が充填されていることを特徴とする色分解合成光学系。
【請求項３】
前記第１の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｉ、前記第２乃至第３の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｍ、前記第４の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｏとする時、
Ｋｉ＜Ｋｏ及びＫｍ
の関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載の色分解合成光学系。
【請求項４】
前記第１の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｉ、前記第２乃至第３の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｍ、前記第４の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｏとする時、
Ｋｉ及びＫｍ＜Ｋｏ
の関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載の色分解合成光学系。
【請求項５】
前記第１の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｉ、前記第２乃至第３の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｍ、前記第４の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｏとする時、
Ｋｉ＜Ｋｍ＜Ｋｏ
の関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載の色分解合成光学系。
【請求項６】
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され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が対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッターが光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターが光出射側に配置される時、前記第１の偏光ビームスプリッターの光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターの光出射側及び前記第１乃至前記第４の偏光ビームスプリッターの互いに直交する内側対向面のうち、２つ以上の前記内側対向面の間に配置された所定の色光の偏波面を９０°回転させる波長選択性変換手段とからなり、
前記第１の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｉ、前記第２乃至第３の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｍ、前記第４の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｏとする時、
Ｋｉ＜Ｋｏ及びＫｍ
またはＫｉ及びＫｍ＜Ｋｏ
若しくはＫｉ＜Ｋｍ＜Ｋｏ
のいずれかの関係を有することを特徴とする色分解合成光学系。
【請求項７】
前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッター及び前記波長選択性変換手段がそれぞれ互いに接合されていることを特徴とする請求項６記載の色分解合成光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型投射表示装置に適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の複屈折に起因した映像品質の劣化の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー投射表示装置は、白色光から３原色光に係るＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光を分解して対応色の空間光変調素子に導き、当該空間光変調素子で映像信号に応じて光変調された色光を合成して投射し、スクリーン上にカラー映像を表示させるものである。
【０００３】
カラー投射表示装置は、それに適用される空間光変調素子の種類によって３種類に大別される。例えば、透過型の空間光変調素子を適用したもの、反射型の空間光変調素子を適用したもの、またはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を適用したものがある。
【０００４】
透過型空間光変調素子及びＤＭＤは、光学構成が比較的簡単にできるために小型化が容易であるが高解像度化に難がある。一方、反射型の空間光変調素子は高解像度化に有利であるが光学構成が複雑となるために小型化に難がある。
【０００５】
特に、反射型の空間光変調素子を適用した投射表示装置は、空間光変調素子を照射する入射光と当該空間光変調素子で変調された反射光とを分離するために偏光ビームスプリッターを必要とする。高コントラストを実現するためには一つの空間光変調素子に対して、通常２つ以上の偏光ビームスプリッターを作用させるために、これが反射型の投射表示装置の光学構成を複雑にしていた。
【０００６】
このような反射型の空間光変調素子における光学構成の課題を解決した色分解合成光学系が、最近、米国のカラーリンク社（Ｃｏｌｏｒｌｉｎｋ  ｉｎｃ．）から提供された。また、これに関しては、文献（Michael G.Robinson et."High Contrast Color Splitting Architecture Using Color Polaraization Filters",SID 00 DIGEST ,92-95(2000)に紹介されている。
【０００７】
図２８は、カラーリンク社が提供する反射型空間光変調素子を適用した投射表示装置の光学構成を示した概略平面図である。
色分解合成光学系２９０（図中破線で囲まれた部分）は、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１０２、１０３、１０４、１０５を、その偏光分離面１２１、１３１、１４１、１５１が略Ｘ字状に交差するように配置したものであり、さらに、第１の偏光ビームスプリッター１０２の光入射面側（図２８においては、第１の偏光ビームスプリッター１０２の左側面部）、及び第４の偏光ビームスプリッター１０５の光出射面側（図２８においては、第４の偏光ビームスプリッター１０５の右側面部）には、共に直線偏光のＧ光の偏波面を９０°回転する機能を有する第１の波長選択性偏光変換手段（Ｇ用位相板）１０６、１０７を、また、第１と第３の偏光ビームスプリッター１０２、１０４間及び第３と第４の偏光ビームスプリッター１０４、１０５間には、共に直線偏光のＲ光の偏波面を９０°回転させる機能を有する第２の波長選択性偏光変換手段（Ｒ用位相板）１０８、１０９を備えている。
【０００８】
ここで直線偏光とは、偏波面が互いに直交するＳ偏光とＰ偏光とがあり、Ｓ偏光及びＰ偏光は各偏光の偏波面と、それが入射する偏光ビームスプリッターの偏光分離面との相対関係で決まる。即ち、各偏光の偏波面が偏光ビームスプリッターの偏光分離面に対する入射面に垂直である場合にはＳ偏光といい、平行である場合にはＰ偏光という。
【０００９】
上記第１の波長選択性偏光変換手段（Ｇ用位相板）１０６、１０７には、図２９に示す特性を有する位相板が適用される。図２９においてクロス−ポラライザー（Crossed Polarizers）とは、波長選択性偏光変換手段を介して偏光子と検光子とをクロスに配置して測定したときの出力光の分光特性であり、パラレル−ポラライザー（Parallel Polaraizers）とは、偏光子と検光子とをパラレルに配置したときの出力光の分光特性である。同図より、Ｇ光の偏波面が９０°回転していることが分かる。
【００１０】
また、上記第２の波長選択性偏光変換手段（Ｒ用位相板）１０８、１０９は図３０に示す特性を有している。図３０においてクロス−ポラライザー及びパラレル−ポラライザーとは、上記したものと同じ意味である。同図より、Ｒ光の偏波面が９０°回転していることが分かる。
【００１１】
また、Ｂ光の偏波面のみを９０°回転させる機能を有する波長選択性偏光変換手段（Ｂ用位相板）も作製することが可能であり、この場合の分光特性は図３１となる。
なお、これらの波長選択性偏光変換手段については、ＵＳＰ５７５１３８４に詳細に説明されている。
【００１２】
上記の色分解合成光学系２９０においては、第１の偏光ビームスプリッター１０２が光入射側偏光ビームスプリッターとなり、また、その対角に位置する第４の偏光ビームスプリッター１０５が光出射側偏光ビームスプリッターとなる。また、その中間位置に配置された第２及び第３の偏光ビームスプリッター１０３、１０４は、反射型空間光変調素子を照射する入射光と当該反射型空間光変調素子で変調された反射光を分離する作用をする、いわゆる主偏光ビームスプリッターとなる。
【００１３】
上記色分解合成光学系２９０の第２の偏光ビームスプリッター（主偏光ビームスプリッター）１０３の透光面１０３ｃ側にはＧ対応の反射型空間光変調素子１６１を、第３の偏光ビームスプリッター（主偏光ビームスプリッター）１０４の透光面１０４ｂ側にはＲ対応の反射型空間光変調素子１６２を、また透光面１０４ａ側にはＢ対応の反射型空間光変調素子１６３を備え、さらに第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）１０２の光入射側（透光面１０２ａ）前方には白色光を発する光源１７１及び第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）１０２の偏光分離面１２１に対してＳ偏光の関係を有する直線偏光のみを透過させるように透過軸を選択した第１の偏光板１８１を備え、また第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）１０５の光出射側（透光面１０５ｃ）後方には、第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）１０５の偏光分離面１５１に対してＰ偏光の関係を有する直線偏光のみを透過させるように透過軸を選択した第２の偏光板１８２、及びカラーの映像光を拡大投影する投射レンズ１９１を備えて投射表示装置３００を構成している。
【００１４】
なお、第１乃至第４の偏光ビームスプリッター１０２、１０３、１０４、１０５の各偏光分離面１２１、１３１、１４１、１５１は、その入射面が共通面となるように配置されているため、Ｓ偏光及びＰ偏光を決める直線偏光の偏波面と偏光分離面との相対関係は、全ての偏光ビームスプリッターに対して同じとなることから、以下Ｓ偏光及びＰ偏光がいずれの偏光ビームスプリッターの偏光分離面に対するものであるかの説明は省略する。
【００１５】
上記投射表示装置３００は次のように動作する。
光源１７１から発した不定偏光の白色光は第１の偏光板１８１に入射する。そして、Ｓ偏光（図２８中、中心が黒の二重丸記号。以下同じ。）のみが第１の偏光板１８１を透過して、第１の波長選択性偏光変換手段１０６に入射する。
第１の波長選択性偏光変換手段１０６はＧ光のみの偏波面を９０°回転させるＧ用位相板（図２９を参照）であるため、第１の波長選択性偏光変換手段１０６を透過するＧ光（図２８の実線）に係るＳ偏光はＰ偏光（図２８中、両方矢印記号。以下同じ。）に変換される。また、第１の波長選択性偏光変換手段１０６はＲ光（図２８の破線）及びＢ光（図２８の２点鎖線）に対しては何ら作用しないため、それらは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。
【００１６】
先ず、第１の波長選択性偏光変換手段１０６を透過したＰ偏光のＧ光（実線）は、第１及び第２の偏光ビームスプリッター１０２、１０３の偏光分離面１２１、１３１を透過直進して、第２の偏光ビームスプリッター１０３の透光面１０３ｃより出射してＧ対応の反射型空間光変調素子１６１に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子１６１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。
【００１７】
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１０３の偏光分離面１３１で反射され、第４の偏光ビームスプリッター１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター１０５の偏光分離面１５１において反射され、第４の偏光ビームスプリッター１０５の透光面１０５ｃより出射し、後段に配置した第２の波長選択性偏光変換手段１０７に入射する。
第２の波長選択性偏光変換手段１０７は前述したようにＧ光に係る偏波面を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。
【００１８】
次に、Ｒ光（破線）について説明する。第１の波長選択性偏光変換手段１０６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１０２の偏光分離面１２１で反射され第２の波長選択性偏光変換手段１０８に入射する。ここで、第２の波長選択性偏光変換手段１０８はＲ光の偏波面を９０°回転させるＲ用位相板であるため、Ｒ光はＳ偏光からＰ偏光に偏光変換されてこれを出射し、第３の偏光ビームスプリッター１０４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１０４の偏光分離面１４１を直進透過して透光面１０４ｂより出射し、Ｒ対応の反射型空間光変調素子１６２に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子１６２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。
【００１９】
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１０４の偏光分離面１４１で反射され、第２の波長選択性偏光変換手段１０９に入射する。当該第２の波長選択性偏光変換手段１０９は上記したようにＲ用位相板であるため、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１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター１０５の偏光分離面１５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッター１０５の透光面１０５ｃより出射し、後段に配置した第１の波長選択性偏光変換手段１０７に入射する。
第１の波長選択性偏光変換手段１０７は前述したように、Ｇ用位相板であるため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。
【００２０】
次に、Ｂ光（２点鎖線）について説明する。第１の波長選択性偏光変換手段１０６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１０２の偏光分離面１２１で反射され第２の波長選択性偏光変換手段１０８に入射する。ここで、第２の波長選択性偏光変換手段１０８は上記したようにＲ用位相板であるため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偏光のままこれを出射し、第３の偏光ビームスプリッター１０４に入射する。
【００２１】
Ｓ偏光のＢ光は第３の偏光ビームスプリッター１０４の偏光分離面１４１で反射され透光面１０４ａより出射し、Ｂ対応の反射型空間光変調素子１６３に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子１６３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。
【００２２】
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１０４の偏光分離面１４１を透過直進し第２の波長選択性偏光変換手段１０９に入射する。当該第２の波長選択性偏光変換手段１０９は上記したようにＲ用位相板であるためＢ光に対しては何ら作用せず、Ｂ光はＰ偏光のままこれを出射して第４の偏光ビームスプリッター１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター１０５の偏光分離面１５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッター１０５の透光面１０５ｃより出射し、後段に配置した第１の波長選択性偏光変換手段１０７に入射する。
第１の波長選択性偏光変換手段１０７は前述したように、Ｇ用位相板であるためＢ光には何ら作用せず、Ｂ光はＰ偏光のままこれを出射する。
こうして、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の偏波面はＰ偏光に揃えられて、投射レンズ１９１を介して図示せぬスクリーンにカラー映像を拡大表示する。
【００２３】
以上説明したように、上記投射表示装置３００によれば１つの反射型空間光変調素子に対して３個の偏光ビームスプリッターを作用させていながら、比較的簡易な光学構成とすることができ、高コントラストな投射表示装置が実現できるという特徴を有している。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した投射表示装置では、光源として１００Ｗ以上の高輝度な放電ランプを適用した場合に、偏光ビームスプリッターの透光部材の選択を誤ると、当該透光部材の複屈折の影響を受けて黒表示画面の角隅のコントラストを低下（黒浮き）させ、表示品質を劣化させる問題があった。
【００２５】
このような問題に対しては、偏光ビームスプリッターの透光部材として、光弾性定数の絶対値が１．５×１０-8ｃｍ2／Ｎ以下である透光性材料を適用するのが効果的であることが特開平９−５４２１３号公報に開示されている。
特開平９−５４２１３号公報が開示するところによれば、少なくとも反射型の空間光変調素子に照射する入射光と、当該空間光変調素子からの変調された反射光を分離するいわゆる主偏光ビームスプリッターについて、その透光部材として上記の光弾性定数の低い透光性材料を適用するのが効果的であることを開示している。
【００２６】
しかし、本発明者等が検討したところによれば、上述の色分解合成光学系２９０を用いた投射表示装置３００においては、主偏光ビームスプリッター（第２、第３の偏光ビームスプリッター１０３、１０４）についてのみ上記のような光弾性定数の低い透光性材料を適用しても、複屈折の問題を解消することができないことが分かった。
【００２７】
もちろん、４個の偏光ビームスプリッターの全てについて、上記した光弾性定数の低い透光性材料を適用すれば効果的であることは容易に予想できるが、この場合、色分解合成光学系が高価になる問題がある。
即ち、一般に、光弾性定数の低い透光性材料は、鉛を多く含有する光学ガラス基体であり脆くて軟らかく加工が困難であるために、一般的な光学ガラスであるＢＫ７等に比して価格が数倍から数十倍と高価である。
【００２８】
また、カラーリンク社が提供する色分解合成光学系２９０は、全ての構成要素を接着材によって接合したものである。そのため、熱サイクルの信頼性試験において当該接合部が剥離してしまい信頼性に問題があった。
【００２９】
この理由は、４個の偏光ビームスプリッターをその偏光分離面がＸ字状に交差するように配置しているため、信頼性試験における温度上昇または冷却時の各光学要素の熱膨張または熱収縮に伴う応力が、当該交差部を中心に円周方向に発生し、その結果接合部には温度上昇時の外向きのせん断応力、また冷却時の引っ張り応力が作用し、上記した剥離の問題が生じたものと推察できる。
【００３０】
本発明は、懸かる問題を解決するためになされたものであり、偏光ビームスプリッターの複屈折を抑制し、反射型投射表示装置に好適な廉価で信頼性に優れた色分解合成光学系を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の発明は、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され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が対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッターが光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターが光出射側に配置される時、前記第１の偏光ビームスプリッターの光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターの光出射側及び前記第１乃至前記第４の偏光ビームスプリッターの互いに直交する内側対向面のうち、２つ以上の前記内側対向面の間に配置された所定の色光の偏波面を９０°回転させる波長選択性変換手段とからなり、前記第１乃至前記第４の偏光ビームスプリッターのうち、いずれか３つの偏光ビームスプリッターと前記波長選択性変換手段を接合して一体化形成された光学部材と残りの１つの偏光ビームスプリッターとの間に空隙が設けられ、前記空隙に透明な緩衝部材が充填されていることを特徴とする色分解合成光学系を提供する。
第２の発明は、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され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が対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッターが光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターが光出射側に配置される時、前記第１の偏光ビームスプリッターの光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターの光出射側及び前記第１乃至前記第４の偏光ビームスプリッターの互いに直交する内側対向面のうち、２つ以上の前記内側対向面の間に配置された所定の色光の偏波面を９０°回転させる波長選択性変換手段とからなり、前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッターのうち、互いに隣接するいずれか２つの偏光ビームスプリッターとこの２つの偏光ビームスプリッター間に配置された前記波長選択性変換手段とを接合して一体化した光学部材と残りの２つの偏光ビームスプリッターとの間に空隙が設けられ、前記空隙に透明な緩衝部材が充填されていることを特徴とする色分解合成光学系を提供する。
第３の発明は、前記第１の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｉ、前記第２乃至第３の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｍ、前記第４の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｏとする時、
Ｋｉ＜Ｋｏ及びＫｍ
の関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載の色分解合成光学系を提供する。
第４の発明は、前記第１の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｉ、前記第２乃至第３の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｍ、前記第４の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｏとする時、
Ｋｉ及びＫｍ＜Ｋｏ
の関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載の色分解合成光学系を提供する。
第５の発明は、前記第１の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｉ、前記第２乃至第３の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｍ、前記第４の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｏとする時、
Ｋｉ＜Ｋｍ＜Ｋｏ
の関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載の色分解合成光学系を提供する。
第６の発明は、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され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が対角、かつ前記第１の偏光ビームスプリッターが光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターが光出射側に配置される時、前記第１の偏光ビームスプリッターの光入射側、前記第４の偏光ビームスプリッターの光出射側及び前記第１乃至前記第４の偏光ビームスプリッターの互いに直交する内側対向面のうち、２つ以上の前記内側対向面の間に配置された所定の色光の偏波面を９０°回転させる波長選択性変換手段とからなり、前記第１の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｉ、前記第２乃至第３の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｍ、前記第４の偏光ビームスプリッターの光弾性定数をＫｏとする時、
Ｋｉ＜Ｋｏ及びＫｍ
またはＫｉ及びＫｍ＜Ｋｏ
若しくはＫｉ＜Ｋｍ＜Ｋｏ
のいずれかの関係を有することを特徴とする色分解合成光学系を提供する。
第７の発明は、前記第１乃至第４の偏光ビームスプリッター及び前記波長選択性変換手段がそれぞれ互いに接合されていることを特徴とする請求項６記載の色分解合成光学系を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の各実施形態について詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態を説明する概略平面図である。
図１において、１は本発明の第１実施形態の色分解合成光学系であり、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２、３、４、５を、各偏光ビームスプリッターの偏光分離面２１、３１、４１、５１、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５が光出射側偏光ビームスプリッターである。
なお、光入射側偏光ビームスプリッターをいずれに選択するかは自由であるが、そのいずれの場合にも光入射側偏光ビームスプリッターの対角に位置する偏光ビームスプリッターが必ず光出射側偏光ビームスプリッターとされる。
【００３３】
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）の手前、及び第４の偏光ビームスプリッター５（光出射側偏光ビームスプリッター）の４つの透光面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち選択された一の透光面５ｃ（光出射側面）の後方には直線偏光のＧ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、Ｇ用位相板という）６、７が配置されている。
【００３４】
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４との間、及び第３の偏光ビームスプリッター４と第４の偏光ビームスプリッター５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）８、９を備えている。
【００３５】
さらに、色分解合成光学系１は、Ｇ用位相板６及び第１の偏光ビームスプリッター２を除く、第２乃至第４の偏光ビームスプリッター３、４、５、Ｇ用位相板７及びＲ用位相板８、９を透明な接着剤等の接合部材１０によって一体的に接合し、接合された光学部材１１を形成している。なお、Ｇ用位相板６と第１の偏光ビームスプリッター２とは接合、又は分離して空隙を形成してもよい（図１においては、分離して示している）。また、Ｒ用位相板８を第１の偏光ビームスプリッター２に接合し、Ｒ用位相板８と第３の偏光ビームスプリッター４との間で分離して空隙を形成してもよい。
【００３６】
本発明の第１実施形態の色分解合成光学系１においては、Ｇ光に対応した空間光変調素子６１は、第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｃの側面に配置され、Ｒ光対応の空間光変調素子６２は、第３の偏光ビームスプリッター４の透光面４ｂ、またＢ光対応の空間光変調素子６３は、第３の偏光ビームスプリッター４の透光面４ａの側面に配置されることになる。
【００３７】
本発明の第１実施形態の色分解光合成学系１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、白色光のＳ偏光が、Ｇ用位相板６に対して与えられる。この場合、Ｇ用位相板６はＧ光のみの偏波面を９０°回転させる機能を有するもの（図２９参照）であるため、Ｇ用位相板６を透過した白色光のうちＧ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Ｂ光（図１の２点鎖線）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。
【００３８】
先ず、Ｇ用位相板６を透過したＧ光について説明する。
Ｇ光（実線）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２、３の偏光分離面２１、３１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Ｇ対応の反射型空間光変調素子６１に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子６１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。
【００３９】
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３の偏光分離面３１で反射され、第４の偏光ビームスプリッター５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１において反射され、第４の偏光ビームスプリッター５の透光面５ｃより出射し、後段に配置したＧ用位相板７に入射する。
Ｇ用位相板７は前述したようにＧ光に係る偏波面を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。
【００４０】
次に、Ｒ光（破線）について説明する。
Ｇ用位相板６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２１で反射されＲ用位相板８に入射する。ここで、Ｒ用位相板８はＲ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するもの（図３０参照）であるため、Ｒ光はＳ偏光からＰ偏光に偏光変換されてこれを出射し、第３の偏光ビームスプリッター４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４の偏光分離面４１を直進透過して透光面４ｂより出射し、Ｒ対応の反射型空間光変調素子６２に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子６２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。
【００４１】
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４の偏光分離面４１で反射され、Ｒ用位相板９に入射する。当該Ｒ用位相板９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５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッター５の透光面５ｃより出射し、後段に配置したＧ用位相板７に入射する。
Ｇ用位相板７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。
【００４２】
次に、Ｂ光（２点鎖線）について説明する。Ｇ用位相板６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２の偏光分離面２１で反射されＲ用位相板８に入射する。ここで、Ｒ用位相板８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偏光のままこれを出射し、第３の偏光ビームスプリッター４に入射する。
【００４３】
Ｓ偏光のＢ光は第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射され透光面４ａより出射し、Ｂ対応の反射型空間光変調素子６３に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子６３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。
【００４４】
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４の偏光分離面４１を透過直進しＲ用位相板９に入射する。当該Ｒ用位相板９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偏光のままこれを出射して第４の偏光ビームスプリッター５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッター５の透光面５ｃより出射し、後段に配置したＧ用位相板９に入射する。
Ｇ用位相板９は前述したようにＢ光には何ら作用せず、Ｂ光はＰ偏光のままこれを出射する。
このようにして、白色光は色分解合成光学系１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偏光に揃えられて色分解合成光学系１を出射する。
【００４５】
ところが前述したように、色分解合成光学系１をＢＫ７等の一般的な透光部材で構成した場合には、透光部材の複屈折による黒浮き現象（黒表示において、周辺部に比べ若干輝度を生成する部分が生じる現象）が発生し、映像品質を劣化させる問題があった。
複屈折は透光部材を透過する光によって発生する熱応力や、外的な機械応力によって発生する。例えば、角形状の透光部材において、光束の通過する中央部と角隅部との温度差が大きくなった場合には、角隅部に熱応力が集中し、当該部位に複屈折が生じる場合がある。このような複屈折の生じた部位を直線偏光が透過した場合には、その偏波面が回転させられるために投射映像上にその影響が現れることになる。
【００４６】
この現象を、図２を参照してさらに詳しく説明する。
図２は、簡易的に、１個の偏光ビームスプリッター２２と１個の反射型空間光変調素子２４と投射レンズ２５とで構成した投射装置を示している。
【００４７】
ところで、複屈折の影響が投射映像上で最も問題になるのは、黒表示における黒浮き現象である。黒表示とは、空間光変調素子２４に入射した光が何ら変調されず、元の光路を逆に戻る状態をいう。即ち、図２において、偏光ビームスプリッター２２に対してＳ偏光（図２中の実線）が入射すると、Ｓ偏光は偏光ビームスプリッター２２の偏光分離面２３で反射され反射型空間光変調素子２４に入射する。上記したように、黒表示の場合には反射型空間光変調素子２４において入射光は、何ら変調されないから反射光はＳ偏光のままである。従って、反射型空間光変調素子２４で反射されたＳ偏光は、偏光分離面２３で再び反射されて入射時と同じ光路を逆に戻ることになる。そのため、投射レンズ２５で投影表示される像は黒となる。
【００４８】
ところが、偏光ビームスプリッター２２の透光部材に複屈折が発生した場合（図２において、斜線で示した部位等）、この部位をＳ偏光が通過するとその偏波面が回転させられ、Ｐ偏光の成分（図２中の破線）を生成することになる。従って、Ｐ偏光の成分は偏光分離面２３を透過して投射レンズ２５を介して図示せぬスクリーンに明部を生じさせる。そのため、黒表示でありながら、表示画面の角隅がやや明るく浮いた状態となる。これが、複屈折の影響になる黒浮き現象である。
【００４９】
図３は、黒表示画面を概念的に示した図である。図３の（ａ）は正常な黒画面であり、（ｂ）は複屈折が生じた時の黒画面である。画面の角隅に複屈折の影響により黒浮きが発生する。
【００５０】
複屈折の原因の一つは、前記したように熱応力によるものである。そこで、発明者等は第１実施形態の色分解合成光学系１について、第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の表面温度を測定した。図４は、その測定結果を示した図である。このとき使用した光源は、１５０Ｗの超高圧水銀ランプである。また、温度測定は、常温中で、光源を点燈してから１時間経過後の各偏光ビームスプリッターの表面温度を測定した。
【００５１】
その結果、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２の表面温度が最も高く、特に三角プリズム２Ａは３９℃と最高の温度であった。
また、２番目に高い温度を表示したのは，第３の偏光ビームスプリッター４の三角プリズム４Ａの３７．３℃であった。逆に、最も低い温度を表示したのは、第４の偏光ビームスプリッター５で２９℃〜３０℃であった。
なお、図４の温度差は、より高輝度の光源を適用すればさらに拡大する傾向にある。
【００５２】
第１の偏光ビームスプリッター２のプリズム２Ａの温度が最も高くなった理由は、当該プリズム２ＡをＲ、Ｇ、Ｂ光の入射光及び戻り光が共に通過するためと考えられる。また、第３の偏光ビームスプリッター４のプリズム４Ａが２番目に高くなった理由は、Ｒ、Ｂ光の２色の入射光と戻り光が通過するためと考えられる。一方、第４の偏光ビームスプリッター５の表面温度が最も低くなった理由は、黒表示の際には第４の偏光ビームスプリッター５を通過する光が実質的に存在しないためである。
【００５３】
このように、第１の偏光ビームスプリッター２は他のいずれの偏光ビームスプリッターよりも温度が高くなった。このような状況において、従来技術で示したような全ての光学要素を一体的に接合した色分解合成光学系では、各光学要素の温度差がそれぞれの光学要素の熱膨張に差を生じさせ、その結果、各光学要素に対して応力を生成させ複屈折を発生させていると考えられる。特に、使用中最も温度上昇の大きい第１の偏光ビームスプリッター２において、上記の問題が顕著に表れるものと考えられる。
【００５４】
ところが、本発明の第１実施形態に係る色分解合成光学系１においては、複屈折の発生が抑制される効果があった。この理由は、第１の偏光ビームスプリッター２を、接合された光学部材１１の第２乃至第４の偏光ビームスプリッター３、４、５及びＧ用位相板７、Ｒ用位相板８、９から空隙を介して分離独立して備えたため、他の光学要素との温度差による応力の影響を受けることがないためと推察できる。
【００５５】
また、本発明の第１実施形態に係る色分解合成光学系１によれば、熱サイクルの信頼性試験において各光学部材の接合部が剥離するという問題は発生しなかった。これは、第１の偏光ビームスプリッター２が接合された光学部材１１から分離独立しているため、信頼性試験における温度上昇または冷却時の、第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の偏光分離面２１、３１、４１、５１の交差部を中心とする円周方向に発生する応力が、第１の偏光ビームスプリッター２の位置で開放されるためであり、従来技術におけるような接合部において外向きのせん断応力または引っ張り応力の発生がなくなったためと推察できる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態の色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、本発明の第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図５において、５０が本発明の第２実施形態に係る色分解合成光学系である。図１の本発明の第１実施形態と類似の構成であるが、光入射側に配置したＧ用位相板６と第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２とを、他の接合された光学部材（第２乃至第４の偏光ビームスプリッター３、４、５、光出射側に配置したＧ用位相板７及びＲ用位相板８、９の接合体）１１から分離し、当該接合された光学部材１１に透明な粘着材またはカップリングオイル等の緩衝部材１２によって貼り付けたものである。なお、第１の偏光ビームスプリッター２とＧ用位相板６、また第３の偏光ビームスプリッター４とＲ用位相板８は、接合部材１０で接合されていてもまたは粘着材等の緩衝部材１２等で貼り付けられていても若しくは分離して空隙を備えてもかまわない。
本発明の第２実施形態の動作は、本発明の第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００５７】
本発明の第２実施形態によれば、本発明の第１実施形態と同様に第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２が、接合された光学部材１１に対して自由度を有しているために、光の通過によって第１の偏光ビームスプリッター２の温度が、接合された光学部材１１の温度よりも高くなった場合であっても、接合された光学部材１１との間の温度差による熱応力が第１の偏光ビームスプリッター２に生じ難く、複屈折の問題が生成し難いという効果がある。また、熱サイクルの信頼性試験に対しても、各光学要素の熱膨張または熱収縮による応力が第１の偏光ビームスプリッター２の部位で開放されるため、接合部で剥離するという問題が解消される。
【００５８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図６は、本発明の第３実施形態の色分解合成光学系の概略平面図である。
図６において、６０が本発明の第３実施形態に係る色分解合成光学系であり、第２、第４の偏光ビームスプリッター３、５と、出射側のＧ用位相板７及びＲ用位相板９とを接合部材１０によって接合して一体化し、第１及び第３の偏光ビームスプリッター２、４は空隙を介して分離独立して備えたものである。なお、第１の偏光ビームスプリッター２とＧ用位相板６、また第３の偏光ビームスプリッター４とＲ用位相板８は、接合部材１０で接合されていてもまたは透明な粘着材等の緩衝部材等で貼り付けられていても若しくは分離して空隙を備えていてもかまわない。
本発明の第３実施形態の動作は、本発明の第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００５９】
本発明の第３実施形態によれば、光の通過で高温になり易い第１及び第３の偏光ビームスプリッター２、４を空隙を介して分離独立して備えているため、複屈折に係る熱応力は当該第１及び第３の偏光ビームスプリッター２、４自身の内部温度差によってのみ生成されるため、複屈折の発生が抑制される。また、熱サイクルの信頼性試験に対しても接合された光学部材は両端が開放されているため、熱膨張による応力が開放され剥離の問題は解消される。
【００６０】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図７は、本発明の第４実施形態の色分解合成光学系の概略平面図である。
図７において、７０が本発明の第４実施形態に係る色分解合成光学系であり、第３、第４の偏光ビームスプリッター４、５と、出射側のＧ用位相板７と、Ｒ用位相板８、９とを接合部材１０で接合し、第１及び第２の偏光ビームスプリッター２、３を共に空隙を介して分離独立して備えたものである。なお、第１の偏光ビームスプリッター２とＧ用位相板６は、接合部材１０で接合されていてもまたは透明な粘着材等の緩衝部材で貼り付けられていても若しくは分離して空隙を備えていてもかまわない。
本発明の第４実施形態の動作は、本発明の第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００６１】
本発明の第４実施形態によれば、光の通過で高温になり易い第１の偏光ビームスプリッター２を空隙を介して分離独立して備えているため、複屈折に係る熱応力は当該第１の偏光ビームスプリッター２自身の内部温度差によってのみ生成されるため、複屈折の発生が抑制される。また、熱サイクルの信頼性試験に対しても接合された光学部材は両端が開放されているため、熱膨張による応力が開放され剥離の問題は解消される。
【００６２】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図８は、本発明の第５実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。図８において、８０は本発明の第５実施形態の色分解合成光学系であり、第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５、Ｇ用位相板６、７及びＲ用位相板８、９のいずれも接合部材１０によって接合すると共に、第１の偏光ビームスプリッター２とＲ用位相板８との間にスリット（空隙）１３を備えたものである。なお、Ｇ用位相板６と第１の偏光ビームスプリッター２とは、分離してもまたは透明な緩衝部材を用いて貼り付けてもかまわない。また、上記スリット１３を透明な緩衝部材で埋めてもかまわない。
本発明の第５実施形態の動作は、本発明の第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００６３】
本発明の第５実施形態によれば、光の通過で高温になり易い第１と第３の偏光ビームスプリッター２、４間にスリット１３を設けているので、各光学要素の熱膨張の差に基づく応力が当該スリット１３において開放されるため、複屈折の発生が抑制される効果がある。
また、熱膨張または熱収縮による第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の偏光分離面２１、３１、４１、５１の交差部を中心とする円周方向に発生する応力が、上記したスリット１３で開放されるため接合部の剥離の問題も解消される。
【００６４】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図９は、本発明の第６実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。図９において、９０は本発明の第６実施形態の色分解合成光学系であり、図８の第５実施形態と類似の構成であるが、第１の偏光ビームスプリッター２と第２の偏光ビームスプリッター３との間にスリット（空隙）１３を備えた点が異なる。なお、当該スリット１３を透明な緩衝部材で埋めてもかまわない。
本発明の第６実施形態の動作は、本発明の第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００６５】
本発明の第６実施形態は、本発明の第５実施形態と同様に光の通過で高温になり易い第１の偏光ビームスプリッター２と隣接した第２の偏光ビームスプリッター３との間にスリット１３を設けているので、各光学要素の熱膨張の差に基づく応力が当該スリット１３において開放されるため、複屈折の発生が抑制される効果がある。
また、熱膨張または熱収縮による第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の偏光分離面２１、３１、４１、５１の交差部を中心とする円周方向に発生する応力が、上記したスリット１３で開放されるため接合部の剥離の問題も解消される。
【００６６】
（偏光ビームスプリッターを構成する透光部材の光弾性定数の検討）
前述したように偏光ビームスプリッターにおいて発生する複屈折は、それを構成する透光部材の光弾性定数に影響されることが知られている。また、光弾性定数の小さい光学部材であるガラス基体は高価であることも知られている。従って、色分解合成光学系１を構成するに当たっては、投影品質と経済性の両面から検討する必要がある。そこで、色分解合成光学系１の複屈折の問題について、偏光ビームスプリッターの透光部材であるガラス基体の光弾性定数について実験して検討した。
【００６７】
図１０は、複屈折の実験に使用した色分解合成光学系の概略平面図である。図１と同一要素については同一符号を用いて示し、説明は省略する。
図１０において１００は色分解合成光学系であり、第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５、Ｇ用位相板６、７及びＲ用位相板８、９の全ての光学要素を透明な接着材等の接合部材１０によって接合して一体化したものである。
【００６８】
図１１に、黒表示における複屈折の影響を調べた実験結果を示す。図１１は、第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５について、光弾性定数の異なるガラス基体を用いて試作し、各組み合わせにおける複屈折の影響を評価したものである。
なお、評価結果の記号は、図１２の評価基準に基づく判定結果を記したものである。即ち、×は複屈折の影響が明瞭に現れ実用に耐え得ないレベル、△は廉価な投射表示装置には適用可能なレベル、○は気を付けて観察すれば複屈折の影響が確認されるレベル、◎は複屈折の影響が確認されないレベルを示している。また、図１２には複屈折の評価モデルを例示している。ただし、評価モデルは、これに限定されるものではない。また、複屈折の発生状況は、評価環境によっても異なる。
【００６９】
複屈折の評価は、比較的低輝度の１００ＷのＵＨＰランプ（商品名、フィリップス社製の超高圧水銀ランプ）と、中程度の輝度である１５０ＷのＵＨＰランプ、及び高輝度の２００ＷのＵＨＬランプ（商品名、ウシオ社製の超高圧水銀ランプ）を使用して行った。
【００７０】
先ず、１００Ｗの光源に対する複屈折の影響を説明する。
実験例１は第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５について共に、光弾性定数が２．７７×１０-8ｃｍ2／ＮのＢＫ７（ＳＣＨＯＴＴ製）を使用した場合である。この場合には、複屈折の影響が明らかに確認されるが、表示品質をそれほど重要視しない廉価な投射表示装置には適用可能なレベル（△）であった。
【００７１】
実験例２は、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２のみを、光弾性定数が１．８×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ１（ＳＣＨＯＴＴ製）とし、他は光弾性定数が２．７７×１０-8ｃｍ2／ＮのＢＫ７を適用したものである。この場合は、気を付けて観察すれば角隅に複屈折の影響が確認されるレベル（○）であった。
【００７２】
実験例３は、実験例２において、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２の光弾性定数がさらに小さい、１．３６×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ４（ＳＣＨＯＴＴ製）のガラス基体を適用したものである。この場合には、表示画面には複屈折の影響が全く確認されないというレベル（◎）であった。
【００７３】
次に、１５０Ｗの光源に対する複屈折の影響を説明する。
実験例４は、実験例１と同じ色分解合成光学系を用いたものであり、偏光ビームスプリッターは全て光弾性定数が２．７７×１０-8ｃｍ2／ＮのＢＫ７によりなるものである。この場合は、複屈折の影響が明瞭に現れ使用に耐え得ないレベル（×）であった。
【００７４】
実験例５は、第１、第２、第３の偏光ビームスプリッター２、３、４について、光弾性定数が１．８×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ１を適用し、第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）５には光弾性定数が２．７７×１０-8ｃｍ2／ＮのＢＫ７を適用したものである。この場合、複屈折の影響は明らかに確認できるが廉価な投射装置には適用できるレベル（△）であった。
【００７５】
実施例６は、第１、第２、第３の偏光ビームスプリッター２、３、４について、光弾性定数がさらに小さい１．３６×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ４を適用し、第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）５には光弾性定数が２．７７×１０-8ｃｍ2／ＮのＢＫ７を適用したものである。この場合、気を付けて観察すれば複屈折の影響が角隅に確認できるレベル（○）であった。
【００７６】
実験例７は、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）について光弾性定数が１．３６×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ４を、第２及び第３の偏光ビームスプリッター（主偏光ビームスプリッター）３、４について光弾性定数が１．８×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ１を、第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）５について光弾性定数が２．７７×１０-8ｃｍ2／ＮのＢＫ７を適用したものである。この場合は、気を付けて観察すれば複屈折の影響が角隅に確認できるレベル（○）であった。
【００７７】
実験例８は、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２のみを、光弾性定数がさらに小さい０．６５×１０-8ｃｍ2／ＮのＰＢＨ６Ｗ（Ｏｈａｒａ製）とし、他は光弾性定数が２．６２×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ２を適用したものである。この場合は、気を付けて観察すれば複屈折の影響が角隅に確認できるレベル（○）であった。
【００７８】
実験例９は、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２について光弾性定数が０．６５×１０-8ｃｍ2／ＮのＰＢＨ６Ｗを、第２及び第３の偏光ビームスプリッター（主偏光ビームスプリッター）３、４について光弾性定数が１．８×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ１を、第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）５について光弾性定数が２．６２×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ２を適用したものである。この場合、表示画面には複屈折の影響が全く確認されないというレベル（◎）であった。
【００７９】
次に、２００Ｗの光源に対する複屈折の影響を説明する。
実験例１０は、第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５全てについて、光弾性定数が１．８×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ１を適用したものである。
この場合は、複屈折の影響が明瞭に現れ使用に耐え得ないレベル（×）であった。
【００８０】
実験例１１は、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２のみを、光弾性定数が０．６５×１０-8ｃｍ2／ＮのＰＢＨ６Ｗとし、他は光弾性定数が２．６２×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ２を適用したものである。この場合、複屈折の影響は明らかに確認できるが廉価な投射装置には適用できるレベル（△）であった。
【００８１】
実験例１２は、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２について光弾性定数が０．６５×１０-8ｃｍ2／ＮのＰＢＨ６Ｗを、第２及び第３の偏光ビームスプリッター（主偏光ビームスプリッター）３、４について光弾性定数が１．８×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ１を、第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）５について光弾性定数が２．６２×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ２を適用したものである。この場合は、気を付けて観察すれば複屈折の影響が角隅に確認できるレベル（○）であった。
【００８２】
実験例１３は、第１、第２、第３の偏光ビームスプリッター２、３、４について、光弾性定数が０．６５×１０-8ｃｍ2／ＮのＰＢＨ６Ｗを適用し、第４の偏光ビームスプリッター（出射側偏光ビームスプリッター）５には光弾性定数が２．６２×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ２を適用したものである。この場合は、表示画面には複屈折の影響が全く確認されないというレベル（◎）であった。
【００８３】
実験例１４は、第１の偏光ビームスプリッター（入射側偏光ビームスプリッター）２のみを、光弾性定数が最も小さい０．０３×１０-8ｃｍ2／ＮのＰＢＨ５５（Ｏｈａｒａ製）とし、他は光弾性定数が０．６５×１０-8ｃｍ2／ＮのＰＢＨ６Ｗを適用したものである。この場合は、表示画面には複屈折の影響が全く確認されないというレベル（◎）であった。
【００８４】
実験例１５は、第１、第２、第３の偏光ビームスプリッター２、３、４について、光弾性定数が０．０３×１０-8ｃｍ2／ＮのＰＢＨ５５を適用し、第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）５には光弾性定数が２．６２×１０-8ｃｍ2／ＮのＳＦ２を適用したものである。この場合は、表示画面には複屈折の影響が全く確認されないというレベル（◎）であった。
【００８５】
複屈折の発生の仕方は、偏光ビームスプリッターに適用する透光部材であるガラス基体の光弾性定数と、使用する光源の輝度によって異なるが、以上の実験結果を総合的に判断すると次のようになる。
即ち、第１の偏光ビームスプリッター（光入射側偏光ビームスプリッター）２の光弾性定数をＫｉ、第２及び第３の偏光ビームスプリッター（主偏光ビームスプリッター）３、４の光弾性定数をＫｍ、第４の偏光ビームスプリッター（光出射側偏光ビームスプリッター）５の光弾性定数をＫｏとすると、Ｋｉ＜Ｋｍ及びＫｏの関係を満たすように各偏光ビームスプリッターのガラス基体を選択することが必要である。この場合、Ｋｉ＜１×１０-8ｃｍ2／Ｎとなるように第１の偏光ビームスプリッター２のガラス基体を選択すると、２００Ｗクラスの高輝度光源を使用しても複屈折の問題を解消することができる。
【００８６】
好ましくは、Ｋｉ＜Ｋｍ＜Ｋｏの関係を満たすように各偏光ビームスプリッターのガラス基体を選択することが必要である。この場合、Ｋｉ＜１×１０-8ｃｍ2／Ｎ、Ｋｍ＜２×１０-8ｃｍ2／Ｎとなるように第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッター２、３、４のガラス基体を選択すると、２００Ｗクラスの高輝度光源を使用しても複屈折の問題を解消することができる。
【００８７】
より好ましくは、Ｋｉ及びＫｍ＜Ｋｏの関係を満たすように各偏光ビームスプリッターのガラス基体を選択することが必要である。この場合、Ｋｉ及びＫｍ＜１×１０-8ｃｍ2／Ｎとなるように第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッター２、３、４のガラス基体を選択すると、２００Ｗクラスの高輝度光源を使用しても複屈折の問題を解消することができる。
【００８８】
偏光ビームスプリッターを構成する透光部材の光弾性定数についての上記結果は、当然に第１乃至第６実施形態の色分解合成光学系に対して適用できることはいうまでもない。更にまた、上記した光弾性定数についての結果は、少なくとも第１乃至第４の偏光ビームスプリッターを別々に独立分離して配設した構成の色分解合成光学系に対しても適用できることはいうまでもない。これにより、より効果的に複屈折を抑制できる。
【００８９】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第７実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。図１に示す本発明の第１実施形態と同一の光学要素については同一の符号を用いて示し、説明は省略する。ここでは、各光学要素の配置構成のみを示し、本発明の第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９０】
図１３において、１３０が本発明の第７実施形態の色分解合成光学系である。第３の波長選択性反射手段１４、１５がＢ光の偏波面を９０°回転させるＢ用位相板（図３１を参照）である点が本発明の第１実施形態と異なる部分である。このため、本発明の第１実施形態におけるＲ光対応の反射型空間光変調素子６２と、Ｂ光対応の反射型空間光変調素子６３の配置位置が入れ替わることとなる。
【００９１】
この場合、上記したように第３の波長選択性反射手段１４、１５がＢ用位相板であるために、Ｒ光（破線）はこれらによって何ら影響を受けることがない。従って、入射したＲ光のＳ偏光はそのまま第１及び第３の偏光ビームスプリッター２、４の偏光分離面２１、４１で共に反射されてＲ対応の反射型空間光変調素子６２に入射し、ここで変調されたＰ偏光成分がそのまま第３及び第４の偏光ビームスプリッター４、５の偏光分離面４１、５１を共に透過し、さらにＧ用位相板７をそのまま透過して射出する。
【００９２】
一方、Ｂ光（２点鎖線）のＳ偏光は、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１で反射された後、第３の波長選択性偏光変換手段（以下、Ｂ用位相板という）１４においてＰ偏光に変換される。そして、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１を透過してＢ対応の反射型空間光変調素子６３に入射する。
ここで変調されたＢ光のＳ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射され、さらにＢ用位相板１５においてＰ偏光に変換される。そして、Ｂ光のＰ偏光が第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１及びＧ用位相板７をそのまま透過して射出する。
Ｇ光(実線)は本発明の第１実施形態（図１参照）において説明したものと同じであり、３原色光の偏波面はＰ偏光に揃えられて色分解合成光学系１３０を射出する。
【００９３】
本発明の第７実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第７実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【００９４】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第８実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。図１の本発明の第１実施形態と同一の要素については同一の符号を用いて示し、説明は省略する。ここでは、各光学要素の配置構成のみを示し、本発明の第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９５】
図１４において、１４０が本発明の第８実施形態の色分解合成光学系である。本発明の第１実施形態と異なる部分は、第１と第２の偏光ビームスプリッター２、３間及び第２と第４の偏光ビームスプリッター３、５間にＧ用位相板１６、１７を追加して挿入している点である。このため、Ｇ対応の反射型空間光変調素子６１は第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｄ側に配置される。
【００９６】
この場合、Ｇ光(実線)のＳ偏光はＧ用位相板６においてＰ偏光に変換され、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１を透過し、さらにＧ用位相板１６において、再びＳ偏光に変換され、第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面３１で反射されてＧ対応の反射型空間光変調素子６１に入射する。
ここで光変調されて生成したＧ光のＰ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３１を透過し、Ｇ用位相板１７においてＳ偏光に変換される。そして、Ｇ光は第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射され、さらにＧ用位相板７においてＰ偏光に変換されて色分解合成光学系１４０を射出する。
一方、Ｒ光（破線）、Ｂ光（２点鎖線）は本発明の第１実施形態と同じであるために、３原色光の偏波面はＰ偏光に揃えられて色分解合成光学系１４０を射出する。
【００９７】
本発明の第８実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第８実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【００９８】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第９実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図１５に示すように、本発明の第９実施形態の色分解合成光学系１５０は第１と第２の偏光ビームスプリッター２、３間、及び第２と第４の偏光ビームスプリッター３、５間にＧ用位相板１６、１７を配置した点が本発明の第７実施形態（図１３参照）と異なるところである。これに伴って、Ｇ光対応の空間光変調素子６１は第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｄ側に配置されることとなる。
【００９９】
当該色分解合成光学系１５０は、Ｇ光（実線）の光路に対しては本発明の第８実施形態（図１４参照）の該当する光路が対応し、またＲ光（破線）、Ｂ光（２点鎖線）の光路に対しては本発明の第７実施形態（図１３参照）の該当する光路が対応する。従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ光の各偏波面の変化の様子は、本発明の第７、第８実施形態で説明した通りであるので、繰り返しての説明は省略するが、３原色光の偏波面はＰ偏光に揃えられて色分解合成光学系１５０を射出することとなる。
【０１００】
本発明の第９実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第９実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１０１】
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図１６は、本発明の第１０実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。図１６に示すように、当該色分解合成光学系１６０は、第２と第４の偏光ビームスプリッター３、５間にＧ用位相板１７を介挿し、また第３と第４の偏光ビームスプリッター４、５間の波長選択性反射手段をＢ用位相板１５に置き換え、第４の偏光ビームスプリッター５の透光面５ｂ側にＧ用位相板７を配置して光出射方向を当該透光面５ｂ側とした点で、本発明の第１実施形態の色分解合成光学系１と異なる（図１参照）。
【０１０２】
この場合、Ｇ光（実線）ついては、Ｇ対応の反射型空間光変調素子６１で変調されて生成したＳ偏光が、第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面３１で反射され、Ｇ用位相板１７に入射する。ここでＧ光は、偏光変換されてＰ偏光となり、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１を透過して透光面５ｂより射出し、Ｇ用位相板７において再び偏光変換されてＳ偏光となって射出する。
【０１０３】
また、Ｒ光（破線）については、Ｒ対応の反射型空間光変調素子６２で変調されて生成したＳ偏光成分が、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射され、Ｂ用位相板１５をそのまま透過した後、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
【０１０４】
一方、Ｂ光（２点鎖線）については、Ｂ対応の反射型空間光変調素子６３で変調されて生成したＰ偏光成分が、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１を透過し、Ｂ用位相板１５においてＳ偏光に変換された後、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。こうして、３原色光の偏波面はＳ偏光に揃えられて色分解合成光学系１６０を射出する。
【０１０５】
本発明の第１０実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１０実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１０６】
（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図１７は、本発明の第１１実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。図１７に示すように、当該色分解合成光学系１７０は、前述の本発明の第１０実施形態（図１６参照）においてＲ用位相板８をＢ用位相板１４に、またＢ用位相板１５をＲ用位相板９に置き換えたものに等しい。これに伴って、Ｒ対応とＢ対応の空間光変調素子６２、６３とが入れ替えて配置されることとなる。
【０１０７】
この場合、Ｇ光（実線）の動作については、前述の本発明の第１０実施形態と同じであるために説明を省略する。
Ｒ光（破線）については、Ｒ対応の反射型空間光変調素子６２で変調されて生成したＰ偏光成分が、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１を透過し、Ｒ用位相板９においてＳ偏光に変換された後、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
【０１０８】
一方、Ｂ光（２点鎖線）については、Ｂ対応の反射型空間光変調素子６３で変調されて生成したＳ偏光成分が、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射され、Ｒ用位相板９をそのまま透過した後、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＳ偏光に揃えられて色分解合成光学系１７０を射出する。
【０１０９】
本発明の第１１実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１１実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１１０】
（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態について説明する。
図１８は、本発明の第１２実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図１８において、１８０が本発明の第１２実施形態の色分解合成光学系である。前述の本発明の第１０実施形態（図１６を参照）と異なる部分は、第１と第２の偏光ビームスプリッター２、３間にＲ用位相板８の代わりにＧ用位相板１６を介挿し、第２と第４の偏光ビームスプリッター３、５間のＧ用位相板１７を排除している点である。このため、Ｇ対応の空間光変調素子６１は第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｄ側に配置される。
【０１１１】
この場合、Ｇ光（実線）のＳ偏光はＧ用位相板６においてＰ偏光に変換され、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１を透過し、さらにＧ用位相板１６において再びＳ偏光に変換され、第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面３１で反射されてＧ対応の反射型空間光変調素子６１に入射する。
ここで変調されて生成したＧ光のＰ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３１及び第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１を透過する。そして、Ｇ光は、Ｇ用位相板７においてＳ偏光に変換されて色分解合成光学系１８０を射出する。
【０１１２】
一方、Ｒ光（破線）、Ｂ光（２点鎖線）は本発明の第１０実施形態と同じであるために、共に本発明の第１２実施形態の色分解合成光学系１８０を射出するときはＳ偏光であり、３原色光の偏波面はＳ偏光に揃えられて色分解合成光学系１８０を射出することとなる。
【０１１３】
本発明の第１２実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１２実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１１４】
（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態について説明する。
図１９は、本発明の第１３実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図１９に示すように、本発明の第１３実施形態に係る色分解合成光学系１９０は、前述の本発明の第１２実施形態の色分解合成光学系１８０において、Ｒ用位相板８をＢ用位相板１４に、Ｂ用位相板１５をＲ用位相板９に置き換えたものに等しい。これに伴って、Ｒ対応、Ｂ対応の空間光変調素子６２、６３が入れ替えて配置されることとなる。
【０１１５】
この場合、Ｇ光（実線）の動作については、本発明の第１２実施形態と同じであるために説明を省略する。
Ｒ光（破線）については、Ｓ偏光がＧ用位相板６をそのまま透過し、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１で反射した後、Ｂ用位相板１４をそのまま透過して、さらに第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射してＲ対応の反射型空間光変調素子６２に達する。
当該反射型空間光変調素子６２で変調されて生成したＲ光のＰ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１を透過し、Ｒ用位相板９に入射する。そして、ここでＲ光はＳ偏光に変換され第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
【０１１６】
一方、Ｂ光（２点鎖線）については、Ｓ偏光がＧ用位相板６をそのまま透過し、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１で反射した後、Ｂ用位相板１４に入射する。
当該Ｂ用位相板１４において、Ｂ光はＰ偏光に変換される。そして、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１を透過してＢ対応の反射型空間光変調素子６３に達する。
当該反射型空間光変調素子６３において変調されて生成したＳ偏光は第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射され、Ｒ用位相板９をそのまま透過して第４の偏光ビームスプリッター５に入射する。そして、Ｂ光は当該第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射され、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＳ偏光に揃えられて色分解合成光学系１９０を射出する。
【０１１７】
本発明の第１３実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１３実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１１８】
（第１４実施形態）
次に、本発明の第１４実施形態について説明する。
図２０は、本発明の第１４実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図２０に示すように、本発明の第１４実施形態に係る色分解合成光学系２００は第１の偏光ビームスプリッター２の透光面２ｄ側にＧ用位相板６を配置し、透光面２ｄ側から光を入射させるよにしたものである。さらに、第１と第２の偏光ビームスプリッター２、３間にＧ用位相板１６を、第４の偏光ビームスプリッター５の透光面５ｃ側にＧ用位相板７を配置している。また、第１と第３の偏光ビームスプリッター２、４間にはＲ用位相板８を、第３と第４の偏光ビームスプリッター４、５間にはＢ用位相板１５を配置している。
【０１１９】
この場合、色分解合成光学系２００に入射される３原色光はＰ偏光である。また、第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｃ側にＧ対応の反射型空間光変調素子６１が配置され、第３の偏光ビームスプリッター４の透光面４ａ側にＲ対応の反射型空間光変調素子６２が、透光面４ｂ側にＢ対応の反射型空間光変調素子６３が配置される。
【０１２０】
色分解合成光学系２００に入射したＰ偏光のＧ光（実線）は、Ｇ用位相板６でＳ偏光に変換され、第１の偏光ビームスプリッター２に入射し、偏光分離面２１で反射される。そして、Ｇ用位相板１６において偏光変換されてＰ偏光となり、第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面３１を透過してＧ対応の反射型空間光変調素子６１に達する。
当該反射型空間光変調素子６１において変調されて生成したＧ光のＳ偏光成分は、第２及び第４の偏光ビームスプリッター３、５の偏光分離面３１、５１で反射され、Ｇ用位相板７においてＰ偏光に変換され射出する。
【０１２１】
また、Ｐ偏光のＲ光（破線）は、Ｇ用位相板６及び第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１をそのまま透過し、Ｒ用位相板８に入射する。そして、当該Ｒ用位相板８においてＳ偏光に変換された後、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射されてＲ対応の反射型空間光変調素子６２に達する。
当該反射型空間光変調素子６２で変調されて生成したＰ偏光のＲ光は第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１、Ｂ用位相板１５、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１、Ｇ用位相板７を共にＰ偏光のまま透過して射出する。
【０１２２】
また、Ｐ偏光のＢ光（２点鎖線）は、Ｇ用位相板６、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１、Ｒ用位相板８、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１をそのまま透過し、Ｂ対応の反射型空間光変調素子６３に達する。
当該反射型空間光変調素子６３で変調されて生成したＳ偏光のＢ光は、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射された後、Ｂ用位相板１５でＰ偏光に変換され、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１、Ｇ用位相板７を共にＰ偏光のまま透過して射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＰ偏光に揃えられて色分解合成光学系２００を射出する。
【０１２３】
本発明の第１４実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１４実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１２４】
（第１５実施形態）
次に、本発明の第１５実施形態について説明する。
図２１は、本発明の第１５実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
図２１に示すように、本発明の第１５実施形態に係る色分解合成光学系２１０は、前述の本発明の第１４実施形態において、Ｒ用位相板８をＢ用位相板１４に、またＢ用位相板１５をＲ用位相板９に置き換えたものに等しい。そのため、Ｒ対応とＢ対応の反射型空間光変調素子６２、６３とが入れ替えて配置されることとなる。
【０１２５】
この場合、Ｇ光（実線）の動作については、前述の本発明の第１４実施形態と同じであるために説明は省略する。
Ｐ偏光のＲ光（破線）は、Ｇ用位相板６、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１、Ｂ用位相板１４、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１をそのまま透過してＲ対応の反射型空間光変調素子６２に達する。
当該反射型空間光変調素子６２で変調されて生成したＳ偏光のＲ光は、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射された後、Ｒ用位相板９でＰ偏光に変換され、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１及びＧ用位相板７をＰ偏光のまま透過して射出する。
【０１２６】
また、Ｐ偏光のＢ光（２点鎖線）は、Ｇ用位相板６、第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１をそのまま透過した後、Ｂ用位相板１４においてＳ偏光に変換され、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射されてＢ対応の反射型空間光変調素子６３に達する。
当該反射型空間光変調素子６３で変調されて生成したＰ偏光のＢ光は、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１、Ｒ用位相板９、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１、Ｇ用位相板７をＰ偏光のまま透過して射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＰ偏光に揃えられて色分解合成光学系２１０を射出する。
【０１２７】
本発明の第１５実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１５実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１２８】
（第１６実施形態）
次に、本発明の第１６実施形態について説明する。
図２２は、本発明の第１６実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
図２２に示すように、本発明の第１６実施形態に係る色分解合成光学系２２０は、本発明の第１４実施形態（図２０参照）においてＧ用位相板１６を除去し、第２と第４の偏光ビームスプリッター３、５間にＧ用位相板１７を配置したものである。そのため、Ｇ対応の反射型空間光変調素子６１は第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｄ側に配置されることとなる。
【０１２９】
この場合、Ｒ光（破線）、Ｂ光（２点鎖線）の動作については、前述の本発明の第１４実施形態と同じであるために説明は省略する。
Ｐ偏光のＧ光（実線）は、Ｇ用位相板６においてＳ偏光に変換され、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２１、３１で反射されてＧ対応の反射型空間光変調素子６１に達する。
当該反射型空間光変調素子６１で変調されて生成したＰ偏光成分のＧ光は、第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面３１を透過した後、Ｇ用位相板１７でＳ偏光に変換され、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射され、さらにＧ用位相板７でＰ偏光に再度変換されて射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＰ偏光に揃えられて色分解合成光学系２２０を射出する。
【０１３０】
本発明の第１６実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１６実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１３１】
（第１７実施形態）
次に、本発明の第１７実施形態について説明する。
図２３は、本発明の第１７実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
図２３に示すように、本発明の第１７実施形態に係る色分解合成光学系２３０は、本発明の第１６実施形態（図２２を参照）においてＲ用位相板８をＢ用位相板１４に、Ｂ用位相板１５をＲ用位相板９に置き換えたものに等しい。そのため、Ｒ対応とＢ対応の反射型空間光変調素子６２、６３とが入れ替えて配置されることとなる。
この場合、Ｇ光（実線）については本発明の第１６実施形態と同様に作用し、Ｐ偏光として射出する。また、Ｒ光（破線）及びＢ光（２点鎖線）は本発明の第１５実施形態（図２１参照）と同様に作用し、Ｐ偏光として射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＰ偏光に揃えられて色分解合成光学系２３０を射出する。
【０１３２】
本発明の第１７実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１７実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１３３】
（第１８実施形態）
次に、本発明の第１８実施形態について説明する。
図２４は、本発明の第１８実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図２４に示すように、当該色分解合成光学系２４０は、本発明の第１４実施形態（図２０参照）において第２と第４の偏光ビームスプリッター３、５間にＧ用位相板１７を介挿し、また第３と第４の偏光ビームスプリッター４、５間の波長選択性偏光変換手段１５をＲ用位相板９に置き換え、第４の偏光ビームスプリッター５の透光面５ｂ側にＧ用位相板７を配置して光出射方向を当該透光面５ｂ側としたものである。
【０１３４】
この場合、Ｇ光（実線）の動作ついては、Ｇ対応の反射型空間光変調素子６１で変調されて生成したＳ偏光が、第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面３１で反射され、Ｇ用位相板１７に入射する。ここでＧ光は偏光変換されてＰ偏光となり、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１を透過して透光面５ｂより射出し、Ｇ用位相板７において再び偏光変換されてＳ偏光となって射出する。
【０１３５】
また、Ｒ光（破線）については、Ｒ対応の反射型空間光変調素子６２で変調されて生成したＰ偏光成分が、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１を透過し、Ｒ用位相板９においてＳ偏光に変換された後、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
【０１３６】
また、Ｂ光（２点鎖線）については、Ｂ対応の反射型空間光変調素子６３で変調されて生成したＳ偏光成分が、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射され、Ｒ用位相板９をそのまま透過した後、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＳ偏光に揃えられて色分解合成光学系２４０を射出する。
【０１３７】
本発明の第１８実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１８実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１３８】
（第１９実施形態）
次に、本発明の第１９実施形態について説明する。
図２５は、本発明の第１９実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図２５に示すように、当該色分解合成光学系２５０は、本発明の第１８実施形態（図２４参照）においてＲ位相板８、９をＢ用位相板１４、１５に置き換えたものに等しい。
【０１３９】
この場合、Ｇ光（実線）の動作ついては、前述の本発明の第１８実施形態と同様の作用を呈するために説明を省略する。
Ｒ光（破線）については、Ｒ対応の反射型空間光変調素子６２で変調されて生成したＳ偏光成分が、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１で反射され、Ｂ用位相板１５をそのまま透過した後、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
【０１４０】
また、Ｂ光（２点鎖線）については、Ｂ対応の反射型空間光変調素子６３で変調されて生成したＰ偏光成分が、第３の偏光ビームスプリッター４の偏光分離面４１を透過し、Ｂ用位相板１５においてＳ偏光に変換された後、第４の偏光ビームスプリッター５の偏光分離面５１で反射されて、Ｓ偏光のままＧ用位相板７を射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＳ偏光に揃えられて色分解合成光学系２５０を射出する。
【０１４１】
本発明の第１９実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第１９実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１４２】
(第２０実施形態)
次に、本発明の第２０実施形態について説明する。
図２６は、本発明の第２０実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図２６に示すように、当該色分解合成光学系２６０は、本発明の第１８実施形態（図２４参照）からＧ用位相板１６、１７を除去したものに等しい。
この場合、Ｇ対応の反射型空間光変調素子６１は第２の偏光ビームスプリッター３の透光面３ｄ側に配置されることとなる。
本発明の第２０実施形態に係る色分解合成光学系２６０において、Ｒ光（破線）、Ｂ光（２点鎖線）の動作は本発明の第１８実施形態と同じであるために説明を省略する。
【０１４３】
Ｐ偏光のＧ光（実線）は、Ｇ用位相板６においてＳ偏光に変換され第１の偏光ビームスプリッター２に入射する。そして、当該第１の偏光ビームスプリッター２の偏光分離面２１、及び第２の偏光ビームスプリッター３の偏光分離面３１で共に反射されてＧ対応の反射型空間光変調素子６１に達する。
当該反射型空間光変調素子６１で変調されて生成したＰ偏光成分のＧ光は、第２、第４の偏光ビームスプリッター３、５の偏光分離面３１、５１をそのまま透過して、Ｇ用位相板７でＳ偏光に変換されて、これを射出する。
こうして、３原色光の偏波面はＳ偏光に揃えられて色分解合成光学系２６０を射出する。
【０１４４】
本発明の第２０実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第２０実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１４５】
（第２１実施形態）
次に、本発明の第２１実施形態について説明する。
図２７は、本発明の第２１実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。ここでは、各光学要素の配置のみを図示している。
図２７に示すように、本発明の第２１実施形態の色分解合成光学系２７０は、本発明の第１９実施形態（図２５参照）からＧ用位相板１６、１７を排除したものに等しい。
【０１４６】
Ｇ光（実線）の動作については、前述の本発明の第２０実施形態（図２６参照）と同様であり、また、Ｒ光（破線）、Ｂ光（２点鎖線）の動作については前述の本発明の第１９実施形態と同様であるため繰り返しての説明を省略するが、３原色の偏波面はＳ偏光に揃えられて色分解合成光学系２７０を射出することとなる。
【０１４７】
本発明の第２１実施形態においても白色光をＲＧＢの３原色光に分離して、対応色の反射型空間光変調素子６１、６２、６３に導くと共に、当該反射型空間光変調素子６１、６２、６３で映像信号に基づく光変調を受けた反射光の３原色光を合成して出射することが可能である。
また、本発明の第２１実施形態に対しても前述した本発明の第１乃至第６実施形態の構成、また第１乃至第４の偏光ビームスプリッター２、３、４、５の透光部材について前述した光弾性定数の選択条件を適用することができ、効果的に複屈折の問題を解消することができる。
【０１４８】
なお、以上説明してきた実施形態は、いずれも第１の偏光ビームスプリッター２の光入射側及び第４の偏光ビームスプリッター５の光射出側にそれぞれＧ用位相板６を配置した構成のものであるが、もちろん他の波長選択性偏光変換手段を配置してもかまわない。但し、この場合、４個の偏光ビームスプリッターの対向部に挿入される波長選択性偏光変換手段は、配置される反射型空間光変調素子の位置との相対関係により適宜選択されることとなる。
【０１４９】
【発明の効果】
以上詳細に説明してきて明らかなように、本発明の色分解合成光学系は、少なくとも３原色光が集中して高温となる光入射側の第１の偏光ビームスプリッターについて、その内側透光面の少なくとも一面を他の光学部材から空隙を介して分離し、この空隙に透明な緩衝部材が充填されているため、第１の偏光ビームスプリッターにおける熱応力が開放され複屈折の発生を抑制できる効果がある。
また、使用環境の温度変化による熱応力が、第１の偏光ビームスプリッターの配設部位において開放されるため、接合された光学部材がその接合部において剥離せず信頼性に優れた色分解合成光学系を提供することができる。
また、少なくとも第１の偏光ビームスプリッターを構成する透光部材として、光弾性定数の小さいガラス基体を選択して適用しているために、熱応力に起因した複屈折の発生をより効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する概略平面図である。
【図２】投射映像に対して複屈折の影響の発生原理を説明する略示図である。
【図３】黒表示画面における正常表示と黒浮き表示を比較した概念図である。
【図４】黒表示状態における各偏光ビームスプリッターの表面温度を測定した結果である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図１０】複屈折の実験に使用した色分解合成光学系の概略平面図である。
【図１１】黒表示における複屈折の影響を各偏光ビームスプリッターの透光部材を替えて評価した実験結果である。
【図１２】図１１の実験における複屈折の評価基準を示した図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図１４】本発明の第８実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図１５】本発明の第９実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図１６】本発明の第１０実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図１７】本発明の第１１実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図１８】本発明の第１２実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図１９】本発明の第１３実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２０】本発明の第１４実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２１】本発明の第１５実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２２】本発明の第１６実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２３】本発明の第１７実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２４】本発明の第１８実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２５】本発明の第１９実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２６】本発明の第２０実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２７】本発明の第２１実施形態に係る色分解合成光学系の概略平面図である。
【図２８】反射型空間光変調素子を適用した投射表示装置の光学構成を示した概略図である。
【図２９】第１の波長選択性偏光変換手段（Ｇ用位相板）の特性を示した図である。
【図３０】第２の波長選択性偏光変換手段（Ｒ用位相板）の特性を示した図である。
【図３１】第３の波長選択性偏光変換手段（Ｂ用位相板）の特性を示した図である。
【符号の説明】
１，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０…色分解合成光学系、２…第１の偏光ビームスプリッター（入射側偏光ビームスプリッター）、３…第２の偏光偏光ビームスプリッター（主偏光ビームスプリッター）、４…第３の偏光ビームスプリッター（主偏光ビームスプリッター）、５…第４の偏光ビームスプリッター（射出側偏光ビームスプリッター）、６，７，１６，１７…第１の波長選択性偏光変換手段（Ｇ用位相板）、８，９…第２の波長選択性偏光変換手段（Ｒ用位相板）、１４，１５…第３の波長選択性偏光変換手段（Ｂ用位相板）、１０…接合部材、１２…緩衝部材
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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