JP2003140088A - 色分解合成光学系、画像表示光学系および投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光ビームスプリッター内に温度差がある
と、内部応力が発生して入射光が複屈折し、所望の偏光
分離作用が得られない。 【解決手段】 光源１からの照明光を色分解して得られ
た複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子１
２と、偏光分離面を有したプリズム形状に形成され、照
明光の色光分解および各画像表示素子により変調された
複数の色光の合成のうち少なくとも一方を行う偏光ビー
ムスプリッター１１とを有する色分解合成光学系におい
て、偏光ビームスプリッターにおける互いに異なる面に
対向又は接触して配置され、この偏光ビームスプリッタ
ーの温度を変化させる複数の温度可変手段（冷却手段又
は加熱手段）と、偏光ビームスプリッターの温度を検出
する温度検出手段（温度センサ）と、この温度検出手段
による検出温度に基づいて温度可変手段を制御する制御
手段（温度制御回路）とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光ビームスプリ
ッターを用いて照明光の色分解や画像表示素子により変
調された複数の色光の合成を行う色分解合成光学系、画
像表示光学系および投射型画像表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示素子と偏光ビームスプリ
ッターを組み合わせた投射型画像表示装置は、例えば米
国特許第６，１８３，０９１号に開示されている。この
米国特許に係る装置では、図１９に示すように、４つの
偏光ビームスプリッター２１８，２２０，２２８，２２
４と３つの色選択性位相差板２１６，２２６，２３４で
構成されている。

【０００３】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、所定の波長領域の光の偏光方向を９
０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。

【０００４】上記米国特許に係る装置では、光源２００
からの直線偏光光（Ｓ偏光）を第１の色選択性位相差板
２１６により青（Ｂ）の光のみ偏光方向を９０度回転さ
せ（Ｐ偏光）て第１の偏光ビームスプリッター２１８に
入射させる。第１の偏光ビームスプリッター２１８で
は、Ｐ偏光であるＢの光を透過させ、Ｓ偏光であるＢ以
外の緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の光を反射することで色分離を
行う。

【０００５】そして、Ｂの光（Ｐ偏光）は第２の偏光ビ
ームスプリッター２２０を透過して反射型液晶表示素子
Ｂ２２２に至る。また、Ｇ，Ｒの光は第２の色選択性位
相差板２２６に入射し、Ｇの偏光方向のみ９０度変換さ
れ（Ｐ偏光）、第３の偏光ビームスプリッター２２８に
入射する。この第３の偏光ビームスプリッター２２８
は、Ｐ偏光であるＧの光を透過させ、Ｓ偏光であるＲの
光を反射させることで色分離し、Ｇ，Ｒのそれぞれの光
は反射型液晶表示素子Ｇ２３２，Ｒ２３０に至る。

【０００６】反射型液晶表示素子Ｂ２２２で画像変調さ
れた光のＰ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッター
２２０を透過し、光源２００側に戻る。また、Ｓ偏光成
分は第２の偏光ビームスプリッター２２０で反射して投
射光となる。

【０００７】反射型液晶表示素子Ｒ２３０で画像変調さ
れた光のＳ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッター
２２８で反射し、光源２００側に戻る。また、Ｐ偏光成
分は第３の偏光ビームスプリッター２２８を透過して投
射光となる。

【０００８】さらに、反射型液晶表示素子Ｇ２３２で画
像変調された光のＰ偏光成分は、第３の偏光ビームスプ
リッター２２８を透過して光源側に戻り、Ｓ偏光成分は
第３の偏光ビームスプリッター２２８で反射して投射光
となる。

【０００９】ＧとＲの投射光は、第３の色選択性位相差
板２３４に入射して、Ｇの偏光方向が９０度回転し、
Ｇ，Ｒの光はＰ偏光にそろえられ、第４の偏光ビームス
プリッター２２４を透過する。一方、前述したＳ偏光で
あるＢの光は第４の偏光ビームスプリッター２２４で反
射する。これにより、ＲＧＢの光は１つに合成され、ス
クリーン等の被投射面にカラー画像が投影される。

【００１０】この構成において、光源２００側からの照
明光により、反射型液晶表示素子２２２，２３０，２３
２が発熱することが予想される。

【００１１】ここで、各反射型液晶表示素子において均
一な発熱がなされればよいが、通常は、反射型液晶表示
素子の中心部と周辺部とが温度差を持ち、反射型液晶表
示素子の中心部の方が周辺部よりも温度が高くなってし
まうことが多い。

【００１２】この場合、液晶はＶ−Ｔ特性により、温度
差によって各色の透過率が変化するため、反射型液晶表
示素子の中心部と周辺部とで透過率差に起因した投射画
像の色の不均一（色むら）が発生し、投射画像の品位が
低下してしまうという欠点がある。

【００１３】このような反射型液晶表示素子における発
熱温度の均一化を図る対策として、特開平６−１９４６
２１号公報には、個々の反射型液晶表示素子の周辺部に
冷却ファンを設け、反射型液晶表示素子自体に直接、冷
却風を与えることで、反射型液晶表示素子の中心部と周
辺部との温度差を極力抑え、投射画像の色むらを減少さ
せる方法が提案されている。

【００１４】また、特開平１１−３０５２０３号公報に
は、反射型液晶表示素子に周辺部にヒータを設けて加熱
することで、反射型液晶表示素子の中心部と周辺部との
温度差を極力抑え、投射画像の色むらを減少させる方法
が提案されている。

【００１５】ところで、照明光による発熱が予想される
発生する部分としては、反射型液晶表示素子だけではな
く、偏光ビームスプリッターも挙げられる。この偏光ビ
ームスプリッターにおいては、内部に温度差を持つと、
偏光ビームスプリッターを形成している光学硝材自体に
内部応力が発生することになり、その結果、光弾性の影
響で入射光の直線偏光が楕円偏光とする複屈折が発生し
（望まない偏光成分が発生し）、所望の偏光分離作用
（反射・透過）が確実に行なわれなくなる。

【００１６】そしてその結果、所望の偏光分離作用が及
ばなかったいわゆる漏れ光が被投射面に到達しまうこと
になり、投射画像のコントラストおよび品位が低下して
しまう。

【００１７】そこで、偏光ビームスプリッターにおける
発熱温度の均一化を図る対策として、前述した特開平６
−１９４６２１号公報や特開平１１−３０５２０３号公
報にて提案の方法を応用し、個々の偏光ビームスプリッ
ターの周辺部に冷却ファン又はヒータを設け、偏光ビー
ムスプリッター内で温度差が生じないようにすることが
考えられる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏光ビ
ームスプリッターは液晶表示素子に比べて体積が大き
く、これを１つの冷却ファンで冷却したり１つのヒータ
で加熱したりしようとしても、冷却ファン又はヒータに
対向する面側の部分はよく冷却又は加熱されるが、他の
部分の冷却又は加熱が不十分となり、偏光ビームスプリ
ッター全体を均一温度化することは難しい。

【００１９】この結果、偏光ビームスプリッター内に温
度差が生じることを確実に防止することができず、上記
の問題を解消することができない。

【００２０】そこで、本発明では、偏光ビームスプリッ
ターの温度の均一化を図れるようにした色分解合成光学
系および画像表示光学系、投射型画像表示装置を提供す
ることを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本願第１の発明では、光源からの照明光
を色分解して得られた複数の色光をそれぞれ変調する複
数の画像表示素子と、偏光分離面を有したプリズム形状
に形成され、光源からの照明光の色光分解および各画像
表示素子により変調された複数の色光の合成のうち少な
くとも一方を行う偏光ビームスプリッターとを有する色
分解合成光学系において、偏光ビームスプリッターにお
ける互いに異なる面に対向又は接触して配置され、この
偏光ビームスプリッターの温度を変化させる複数の温度
可変手段と、偏光ビームスプリッターの温度を検出する
温度検出手段と、この温度検出手段による検出温度に基
づいて温度可変手段を制御する制御手段とを設けてい
る。

【００２２】このように偏光ビームスプリッターにおけ
る互いに異なる面側から複数の温度可変手段（冷却手段
や加熱手段）を作用させ、温度検出手段の検出結果に基
づいて温度可変手段による冷却又は加熱を制御すること
で、体積の大きな偏光ビームスプリッター内の温度分布
を略均一化することが可能となる。

【００２３】例えば、各温度可変手段による偏光ビーム
スプリッターの温度変化をそれぞれ温度検出手段で検出
し、これら複数の温度検出手段の検出結果が略等しくな
るように各温度可変手段を制御すればよい。

【００２４】これにより、偏光ビームスプリッターを形
成している光学硝材等での内部応力の発生による複屈折
作用によって所望の偏光分離作用が行なわれなくなるの
を防止することが可能となる。

【００２５】したがって、この色分解合成光学系を用い
て画像表示光学系や投射型画像表示装置を構成すること
により、偏光分離時の漏れ光による表示画像のコントラ
ストおよび品位の低下を防止することが可能となる。

【００２６】また、偏光ビームスプリッターの温度が画
像表示素子の制御温度の近傍となるように温度可変手段
を制御するとよい。画像表示素子は偏光ビームスプリッ
ターの近傍に配置されるため、両者の温度を略等しくし
ておくことにより、一方の温度が他方の温度に影響され
ず、温度管理が容易になる。

【００２７】なお、温度可変手段としては、冷却ファン
や放熱又は吸熱を行う面を偏光ビームスプリッターに接
触させたペルチエ素子や放熱部材等の冷却手段を用いた
り、ヒータや温風ファンや発熱を行う面を偏光ビームス
プリッターに接触させたペルチエ素子等の加熱手段を用
いたりすることができる。

【００２８】特に、ペルチエ素子は、冷却又は温風ファ
ンに比べて小型であり、音を発生しないため、光学系や
投射型画像装置の小型化および装置の静音化にも有効で
ある。

【００２９】また、複数の冷却手段のうちの１つとして
冷却ファンを用いる場合、その冷却ファンは偏光ビーム
スプリッターの冷却専用のものでなくてもよく、例えば
画像表示素子を冷却するファンと兼用してもよい。この
場合、制御手段によってこの冷却ファンを制御する必要
がなく、またスペース的、コスト的に有利となる。

【００３０】さらに、加熱手段を用いる場合において、
光源からの照明光による偏光ビームスプリッターの発熱
温度をＴ１、加熱手段による発熱温度をＴ２とすると
き、 Ｔ１≦Ｔ２ なる条件を満足するようにするとよい。

【００３１】すなわち、偏光ビームスプリッターの中心
部が照明光により常時Ｔ１に加熱されていることを利用
して、偏光ビームスプリッターの全体がその温度と同じ
かそれ以上（Ｔ２）となるように加熱手段を制御するこ
とにより、加熱手段は補助的加熱を行うのみで足り、省
電力化に有効となる。

【００３２】（第１実施形態）図１には、本発明の第１
実施形態である投射型画像表示装置の光学系の構成を示
している。

【００３３】図１において、１は連続スペクトルで白色
光を発光する光源、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である。３ａは矩形のレンズをマ
トリックス状に配置した第１のフライアイレンズ、３ｂ
は第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であ
る。４は無偏光光を所定の偏光方向の光に揃える偏光変
換素子、５ａはコンデンサーレンズ、５ｂはフィールド
レンズ、５ｃはミラーである。

【００３４】また、６は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域
の光を透過し、緑（Ｇ）の波長領域の光を反射するダイ
クロイックミラーである。７はＧとＲ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。８ａは
Ｒ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換
しない第１の色選択性位相差板であり、８ｂはＢ光の偏
光方向を９０度変換し、Ｒの光の偏光方向は変換しない
第２の色選択性位相差板である。

【００３５】１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ、Ｐ偏
光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光分離面を有する第
１、第２および第３の偏光ビームスプリッターである。
これら偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
は、一対の三角柱プリズム形状の光学硝子を接合して構
成されたものであり、接合面には多層膜からなる偏光分
離面が形成されている。

【００３６】１２ｒ、１２ｇ、１２ｂはそれぞれ、入射
した光を反射するとともに、画像変調して画像光を射出
する（画像を表示する）赤用の反射型液晶表示素子、緑
用の反射型液晶表示素子および青用の反射型液晶表示素
子である。

【００３７】なお、これら反射型液晶表示素子１２ｒ、
１２ｇ、１２ｂには不図示の駆動回路が接続されてお
り、この駆動回路には、不図示のパーソナルコンピュー
タ、テレビ、ビデオ、ＤＶＤ等の画像情報供給装置から
画像情報が供給される。駆動回路はその画像情報に基づ
いて反射型液晶表示素子を駆動し、各色用の画像を表示
させる。

【００３８】１３ｇ、１３ｒ、１３ｂはそれぞれ、緑用
の第１の１／４波長板、赤用の第２の１／４波長板、青
用の第３の１／４波長板である。１４は投射レンズであ
る。

【００３９】なお、以上の光源１から投射レンズ１４ま
での光学系全体が画像表示光学系であり、このうちダイ
クロイックミラー６から第３の偏光ビームスプリッター
１１ｃまでが色分解合成光学系である。

【００４０】光源１から発した照明光（白色光）は、第
１のフライアイレンズ３ａおよび第２フライアイレンズ
３ｂを透過し、さらに偏光変換素子４によってＰ偏光に
そろえられる。Ｐ偏光にそろえられた照明光は、コンデ
ンサーレンズ５ａを透過し、ミラー５ｃで反射し、フィ
ールドレンズ５ｂを透過してダイクロイックミラー６に
入射する。ダイクロイックミラー６に入射した照明光
は、Ｇ光成分の反射とＲおよびＢ光成分の透過とによっ
てＧ光とＲおよびＢ光とに分解される。

【００４１】ダイクロイックミラー６によって反射され
たＰ偏光のＧ光は、カラーフィルター７を介して第１の
偏光ビームスプリッター１１ａに入射する。Ｐ偏光のＧ
光は、第１の偏光ビームスプリッター１１ａの偏光分離
面を透過し、緑用の第１の１／４波長板１３ｇを介して
緑用の反射型液晶表示素子１２ｇに入射する。

【００４２】この際、偏光変換素子４の変換効率が有限
の値であるために照明光にわずかに混在するＳ偏光光
は、第１の偏光ビームスプリッター１１ａの偏光分離面
によって反射され、主光路から除去される。

【００４３】Ｐ偏光のＧ光が緑用の反射型液晶表示素子
１２ｇに入射したとき、黒表示の際には入射光に対して
反射型の液晶表示素子１２ｇは作用をせず、入射したＧ
光は第１の１／４波長板１３ｇを介して再度第１の偏光
ビームスプリッター１１ａに入射し、第１の偏光ビーム
スプリッター１１ａの偏光分離面を透過して光源１側に
戻る。

【００４４】また、白色表示を行なう際には、緑用の反
射型液晶表示素子１２ｇは入射光の偏光方向を９０度回
転させるために、出射光はＳ偏光となり、第１の１／４
波長板１３ｇを介して第１の偏光ビームスプリッター１
１ａに再度入射する。

【００４５】Ｓ偏光となったＧ光は、第１の偏光ビーム
スプリッター１１ａの偏光分離面で反射され、第３の偏
光ビームスプリッター１１ｃに入射して第３の偏光ビー
ムスプリッター１１ｃの偏光分離面で反射された後、投
射レンズ１４を介して不図示のスクリーン（被投射面）
上に像を結ぶ。

【００４６】一方、ダイクロイックミラー６を透過した
ＲとＢの光は、第１の色選択性位相差板８ａに入射す
る。ここで、Ｒ光の偏光はＰ偏光からＳ偏光に変換さ
れ、Ｓ偏光のＲ光とＰ偏光のＢ光は第２の偏光ビームス
プリッター１１ｂに入射する。

【００４７】第２の偏光ビームスプリッター１１ｂにＳ
偏光で入射したＲ光は、第２の偏光ビームスプリッター
１１ｂの偏光分離面で反射され、第２の１／４波長板１
３ｒを介して赤用の反射型液晶表示素子１２ｒに入射す
る。

【００４８】Ｓ偏光のＲ光が赤用の反射型液晶表示素子
１２ｒに入射したとき、黒表示の際には、入射された光
に対して赤用の反射型液晶表示素子１２ｒは作用をせ
ず、入射したＳ偏光のＲ光は第２の１／４波長板１３ｒ
を介して第２の偏光ビームスプリッター１１ｂに再度入
射し、第２の偏光ビームスプリッター１１ｂの偏光分離
面を反射して光源１側に戻る。

【００４９】また、白色表示を行なう際には、赤用の反
射型液晶表示素子１２ｒは入射光の偏光方向を９０度回
転させるために出射光はＰ偏光となり、この出射光は第
２の１／４波長板１３ｒを介して第２の偏光ビームスプ
リッター１１ｂに再度入射して、第２の偏光ビームスプ
リッター１１ｂの偏光分離面を透過し、第２の色選択性
位相差板８ｂに入射する。

【００５０】なお、第２の色選択性位相差板８ｂはＢ光
の偏光方向を変換する作用を持つものであり、Ｒ光には
作用をしない。

【００５１】その後、Ｐ偏光のＲ光は、第３の偏光ビー
ムスプリッター１１ｃに入射して第３の偏光ビームスプ
リッター１１ｃの偏光分離面を透過し、投射レンズ１４
を介して、不図示のスクリーン上に像を結ぶ。

【００５２】また、第２の偏光ビームスプリッター１１
ｂにＰ偏光として入射したＢ光は、第２の偏光ビームス
プリッター１１ｂの偏光分離面を透過し、第３の１／４
波長板１３ｂを介して青用の反射型液晶表示素子１２ｂ
に入射する。

【００５３】Ｐ偏光のＢ光が青用の反射型液晶表示素子
１２ｂに入射したとき、黒表示の際には、入射光に対し
て青用の反射型液晶表示素子１２ｂは作用をせず、入射
したＰ偏光のＢ光は第３の１／４波長板１３ｂを介して
第２の偏光ビームスプリッタ−１１ｂに再度入射し、第
２の偏光ビームスプリッター１１ｂの偏光分離面を透過
して光源１側に戻る。

【００５４】また、白色表示を行なう際には、青用の反
射型液晶表示素子１２ｂは入射光の偏光方向を９０度回
転させるために出射光はＳ偏光となり、この射出光は第
３の１／４波長板１３ｂを介して第２の偏光ビームスプ
リッター１１ｂに再度入射して、第２の偏光ビームスプ
リッター１１ｂの偏光分離面で反射され、第２の色選択
性位相差板８ｂに入射する。

【００５５】第２の色選択性位相差板８ｂはＢ光の偏光
方向を変換する作用を持つものであるため、Ｂ光はＳ偏
光からＰ偏光に変換され、第３の偏光ビームスプリッタ
ー１１ｃに入射する。

【００５６】その後、第３の偏光ビームスプリッター１
１ｃに入射したＢ光は、第３の偏光ビームスプリッター
１１ｃの偏光分離面を透過した後、投射レンズ１４を介
して不図示のスクリーン上に像を結ぶ。

【００５７】このように構成された投射型画像表示装置
において、通常、光源１からの照明光により光が透過・
反射する部分は発熱する。このため、偏光ビームスプリ
ッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃも発熱することになる。

【００５８】偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、
１１ｃの温度分布としては、照明光の分布（中心光と周
辺光）や偏光ビームスプリッターの形状、体積等によ
り、偏光ビームスプリッター全体が均一の温度になるこ
とはなく、温度差を持った温度分布になる。

【００５９】このように、偏光ビームスプリッター内で
温度差が生じると、この偏光ビームスプリッターを構成
する光学硝材に内部応力が発生することになり、その結
果、光弾性により入射光の直線偏光が楕円偏光となる複
屈折が発生する。このため、望まない偏光成分が偏光分
離面に入射し、この偏光分離面での反射・透過が確実に
行なわれなくなる（反射・透過の関係が崩れる）。これ
により、被投射面（スクリーン上）に偏光分離面での漏
れ光が到達しまうことにより、投射画像のコントラスト
および品位が低下する。

【００６０】そこで、本実施形態では、図１に示すよう
に、偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃの
それぞれに、第１の冷却ユニットと、偏光ビームスプリ
ッターにおける第１の冷却ユニットにより冷却される側
の部分の温度を検出する温度センサと、偏光ビームスプ
リッターにおける第１の冷却ユニットが対向又は接触配
置された面の反対側の面に対向又は接触配置された第２
の冷却ユニットと、温度センサによる検出結果に基づい
て第１の冷却ユニットを制御する温度制御回路とが設け
られている。

【００６１】そして、本実施形態では、温度センサによ
る検出温度に基づいて、第２の冷却ユニットの冷却温度
に合わせて第１の冷却ユニットを温度制御回路にて制御
するよう構成している。これにより、偏光ビームスプリ
ッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃ内で略均一な温度分布を
持つことになり、高いコントラストで高品位な投射画像
を得ることができる。

【００６２】次に、第１および第２の冷却ユニットを設
けた理由と、その具体的構成について図２を用いて説明
する。

【００６３】図２は、偏光ビームスプリッター１１ａの
みを示した図である。偏光ビームスプリッター１１ｂ、
１１ｃについては構成が同じであるため、説明を省略す
る。

【００６４】図２に示すように、偏光ビームスプリッタ
ー１１ａはその全体が直方体若しくは立方体形状に形成
されている。２１は偏光ビームスプリッター１１ａを冷
却可能な冷却ファン（第１の冷却ユニット）であり、偏
光ビームスプリッター１１ａにおける光源１からの照明
光が透過（入射又は射出）しない面（図２の上面）に対
向するよう配置されている。

【００６５】２２は偏光ビームスプリッター１１ａに接
触することにより、この偏光ビームスプリッター１１ａ
を冷却する放熱部材（第２の冷却ユニット）であり、偏
光ビームスプリッター１１ａよりも熱伝導率が高い材料
にて形成されている。この放熱部材２２は、偏光ビーム
スプリッター１１ａにおける上記冷却ファン２１が対向
するよう配置された面の反対側の面（図２の下面）に固
着されている。

【００６６】２３は偏光ビームスプリッター１１ａにお
ける上記冷却ファン２１が対向するよう配置された面の
略中央に固着された温度センサであり、偏光ビームスプ
リッター１１ａの温度を検出して電気信号を出力する。

【００６７】この構成において、冷却ファン２１および
放熱部材２２の２つの冷却ユニットを有している理由と
しては、偏光ビームスプリッター１１ａを冷却するには
冷却ファン２１のみでも冷却可能であるが、偏光ビーム
スプリッター１１ａにおいては、冷却ファン２１を対向
配置した面側の部分がほとんどの冷却風を受けるため、
この面側の部分が最もよく冷却される。しかし、偏光ビ
ームスプリッター１１ａは直方体又は立方体形状であ
り、体積も大きいため、冷却ファン２１のみでは偏光ビ
ームスプリッター１１ａの全体を十分に冷却することが
できず、特に冷却ファン２１とは反対の面側の部分との
間で温度差が生じやすい。

【００６８】そこで、本実施形態では、偏光ビームスプ
リッター１１ａにおける冷却ファン２１側とは反対側の
面に放熱部材２２を固着し、こちら側の部分も十分に冷
却されるようにしている。

【００６９】次に、冷却ファン２１の制御について、図
３を参照しながら説明する。なお、偏光ビームスプリッ
ター１１ｂ、１１ｃの冷却制御については偏光ビームス
プリッター１１ａと同じであるため、ここでは偏光ビー
ムスプリッター１１ａのみについて説明する。

【００７０】図３は、光源１からの照明光を偏光ビーム
スプリッター１１ａに入射させたときに、偏光ビームス
プリッター１１ａの放熱部材２２を設けた側の温度を時
間軸で追ったときのグラフである。

【００７１】このグラフから分かるように、偏光ビーム
スプリッター１１ａの放熱部材２２の固着面側は、ある
時間までは徐々に温度が上昇しており、ある時間を過ぎ
るとほぼ一定温度となる。そこで、この特性を偏光ビー
ムスプリッター１１ａ用の温度制御回路に記憶してお
く。

【００７２】この状態において、画像表示装置の電源が
ＯＮされると、光源１が点灯される。光源１が点灯され
たのとほぼ同時に、温度制御回路により冷却ファン２１
が回転駆動され、偏光ビームスプリッター１１ａにおけ
る冷却ファン２１側の部分を冷却する。

【００７３】この際、温度制御回路は、前述した図３の
グラフにて示す偏光ビームスプリッター１１ａの放熱部
材２２による温度特性値と、温度センサ２３による偏光
ビームスプリッター１１ａの冷却ファン２１側の温度検
出値とが略等しい温度となるよう冷却ファン２１の回転
数を制御する。

【００７４】そして、この制御を繰り返すことにより、
偏光ビームスプリッター１１ａ内の温度は略均一化さ
れ、偏光ビームスプリッター１１ａの内部応力およびこ
れに起因した複屈折の発生が防止される。

【００７５】このように、３つの偏光ビームスプリッタ
ー１１ａ、１１ｂ、１１ｃの内部での温度分布が略均一
化されることにより、各偏光分離面での漏れ光の発生を
抑えることができ、高コントラストで高品位の投射画像
を得ることができる。

【００７６】（第２実施形態）図４および図５には、本
発明の第２実施形態である投射型画像表示装置の構成を
示している。なお、本実施形態において第１実施形態と
共通する構成要素には第１実施形態と同符号を付して説
明に代える。

【００７７】本実施形態において、光源１からの照明光
により偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
が発熱する。

【００７８】そして、偏光ビームスプリッター１１ａ、
１１ｂ、１１ｃの温度分布としては、照明光の分布（中
心光と周辺光）や偏光ビームスプリッターの形状、体積
等により、偏光ビームスプリッター全体が均一の温度に
なることはなく、温度差を持った温度分布になる。

【００７９】このように、偏光ビームスプリッター内で
温度差が生じると、この偏光ビームスプリッターを構成
する光学硝材に内部応力が発生することになり、その結
果、光弾性により入射光の直線偏光が楕円偏光となる複
屈折が発生する。このため、望まない偏光成分が偏光分
離面に入射し、この偏光分離面での反射・透過が確実に
行なわれなくなる（反射・透過の関係が崩れる）。これ
により、被投射面（スクリーン上）に偏光分離面での漏
れ光が到達しまうことにより、投射画像のコントラスト
および品位が低下する。

【００８０】そこで、本実施形態では、図４に示すよう
に、偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃの
それぞれに、第１の冷却ユニットと、偏光ビームスプリ
ッターにおける第１の冷却ユニットにより冷却される側
の部分の温度を検出する第１の温度センサと、偏光ビー
ムスプリッターにおける第１の冷却ユニットが対向又は
接触配置された面の反対側の面に対向又は接触配置され
た第２の冷却ユニットと、偏光ビームスプリッターにお
ける第２の冷却ユニットにより冷却される側の部分の温
度を検出する第２の温度センサと、第１および第２の温
度センサによる検出結果に基づいて第１の冷却ユニット
を制御する温度制御回路とが設けられている。

【００８１】そして、本実施形態では、第１の冷却ユニ
ットによる冷却温度の検出結果と第２の冷却ユニットに
よる冷却温度の検出結果とが略等しい温度になるように
第１の冷却ユニットを温度制御回路にて制御するよう構
成している。これにより、偏光ビームスプリッター１１
ａ、１１ｂ、１１ｃ内で略均一な温度分布を持つことに
なり、高いコントラストで高品位な投射画像を得ること
ができる。

【００８２】次に、第１および第２の冷却ユニットを設
けた理由と、その具体的構成について図５を用いて説明
する。

【００８３】図５は、偏光ビームスプリッター１１ａの
みを示した図である。なお、偏光ビームスプリッター１
１ｂ、１１ｃについては構成が同じであるため説明を省
略する。

【００８４】図５に示すように、偏光ビームスプリッタ
ー１１ａはその全体が直方体若しくは立方体形状に形成
されている。３１は偏光ビームスプリッター１１ａを冷
却可能な冷却ファン（第１の冷却ユニット）であり、偏
光ビームスプリッター１１ａにおける光源１からの照明
光が透過（入射又は射出）しない面（図５の上面）に対
向するよう配置されている。

【００８５】３２は偏光ビームスプリッター１１ａに接
触することにより、この偏光ビームスプリッター１１ａ
を冷却する放熱部材（第２の冷却ユニット）であり、偏
光ビームスプリッター１１ａよりも熱伝導率が高い材料
にて形成されている。この放熱部材３２は、偏光ビーム
スプリッター１１ａにおける上記冷却ファン３１が対向
するよう配置された面の反対側の面（図５の下面）の周
囲部分に固着されている。

【００８６】３３は偏光ビームスプリッター１１ａにお
ける上記冷却ファン３１が対向するよう配置された面の
略中央に固着された第１の温度センサであり、偏光ビー
ムスプリッター１１ａの温度を検出して電気信号を出力
する。３４は偏光ビームスプリッター１１ａにおける上
記放熱部材３２が固着された面の略中央に固着された第
２の温度センサであり、偏光ビームスプリッター１１ａ
の温度を検出して電気信号を出力する。

【００８７】この構成において、冷却ファン３１および
放熱部材３２の２つの冷却手段を有している理由として
は、第１実施形態と同様に、偏光ビームスプリッター１
１ａを冷却するには冷却ファン３１のみでも冷却可能で
あるが、偏光ビームスプリッター１１ａにおいては、冷
却ファン３１を対向するよう配置した面側の部分がほと
んどの冷却風を受けるため、この面側の部分が最もよく
冷却される。しかし、偏光ビームスプリッター１１ａは
直方体又は立方体形状であり、体積も大きいため、冷却
ファン３１のみでは偏光ビームスプリッター１１ａの全
体を十分に冷却することができず、特に冷却ファン３１
とは反対の面側の部分との間で温度差が生じやすい。

【００８８】そこで、本実施形態では、偏光ビームスプ
リッター１１ａにおける冷却ファン３１側とは反対側の
面に放熱部材３２を固着し、こちら側の部分も十分に冷
却されるようにしている。

【００８９】次に、冷却ファン３１の制御について、図
６のフローチャートを参照しながら説明する。なお、偏
光ビームスプリッター１１ｂ、１１ｃの冷却制御につい
ては偏光ビームスプリッター１１ａと同じであるため、
ここでは偏光ビームスプリッター１１ａのみについて説
明する。

【００９０】画像表示装置の電源がＯＮされると（♯１
０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰ
Ｕ等からなるメイン制御回路は光源１を点灯させる。次
に、温度制御回路は音字制御を開始し（♯１０２）、放
熱部材３２側の偏光ビームスプリッター１１ａの温度を
第２の温度センサ３４により検出する（♯１０３，１０
４）。

【００９１】一方、温度制御回路は、冷却ファン３１を
回転させ（♯１０５）、偏光ビームスプリッター１１ａ
を冷却する。また、この際、冷却ファン３１側の偏光ビ
ームスプリッター１１ａの温度を第１の温度センサ３３
にて検出する（♯１０６）。

【００９２】そして、光源１の照明光により偏光ビーム
スプリッター１１ａが徐々に加熱されるが、第１の温度
センサ３３により検出された温度が第２の温度センサ３
４により検出された温度以下である場合は（♯１０
７）、温度制御回路は、冷却ファン３１の回転数を減少
させて、偏光ビームスプリッター１１ａにおける冷却フ
ァン３１側の部分の温度が上昇するように制御する（♯
１０８）。そして、再度、第１の温度センサ３３により
偏光ビームスプリッター１１ａの温度を検出する（♯１
０６）。

【００９３】第１の温度センサ３３により検出された温
度が第２の温度センサ３４により検出された温度を超え
た場合には（♯１０７）、温度制御回路は、冷却ファン
３１の回転数を増加させ、偏光ビームスプリッター１１
ａにおける冷却ファン３１側の部分の温度が下降するよ
うに制御する（♯１０９）。そして、再度、第１の温度
センサ３３により偏光ビームスプリッター１１ａの温度
を検出する（♯１０６）。

【００９４】このような制御を繰り返すことにより、偏
光ビームスプリッター１１ａ内の温度は第２の温度セン
サ３４により検出される温度に略均一化され、偏光ビー
ムスプリッター１１ａの内部応力およびこれに起因した
複屈折の発生が防止される。

【００９５】このように、３つの偏光ビームスプリッタ
ー１１ａ、１１ｂ、１１ｃの内部での温度分布が略均一
化されることにより、各偏光分離面での漏れ光の発生を
抑えることができ、高コントラストで高品位の投射画像
を得ることができる。

【００９６】なお、光源１からの照明光を偏光ビームス
プリッター１１ａに入射させ、放熱部材３２によって偏
光ビームスプリッター１１ａの熱を放熱した際の偏光ビ
ームスプリッター１１ａの温度を時間軸で追った際の特
性は図３で説明したのと同じである。

【００９７】また、第１および第２実施形態では、２つ
の冷却ユニットのうち一方のみ冷却ファンをを用いた
が、他方の冷却ユニットとして冷却ファン（定回転駆動
するのが好ましい）を用いることも可能である。

【００９８】（第３実施形態）図７および図８には、本
発明の第３実施形態である投射型画像表示装置の構成を
示している。なお、本実施形態において第１実施形態と
共通する構成要素には第１実施形態と同符号を付して説
明に代える。

【００９９】本実施形態において、光源１からの照明光
により偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
が発熱する。

【０１００】そして、偏光ビームスプリッター１１ａ、
１１ｂ、１１ｃの温度分布としては、照明光の分布（中
心光と周辺光）や偏光ビームスプリッターの形状、体積
等により、偏光ビームスプリッター全体が均一の温度に
なることはなく、温度差を持った温度分布になる。

【０１０１】このように、偏光ビームスプリッター内で
温度差が生じると、この偏光ビームスプリッターを構成
する光学硝材に内部応力が発生することになり、その結
果、光弾性により入射光の直線偏光が楕円偏光となる複
屈折が発生する。このため、望まない偏光成分が偏光分
離面に入射し、この偏光分離面での反射・透過が確実に
行なわれなくなる（反射・透過の関係が崩れる）。これ
により、被投射面（スクリーン上）に偏光分離面での漏
れ光が到達しまうことにより、投射画像のコントラスト
および品位が低下する。

【０１０２】そこで、本実施形態では、図７に示すよう
に、偏光ビームスプリッター１１ａ、１１ｂ、１１ｃの
それぞれに、第１の冷却ユニットと、偏光ビームスプリ
ッターにおける第１の冷却ユニットにより冷却される側
の部分の温度を検出する第１の温度センサと、偏光ビー
ムスプリッターにおける第１の冷却ユニットが対向又は
接触配置された面の反対側の面に対向又は接触配置され
た第２の冷却ユニットと、偏光ビームスプリッターにお
ける第２の冷却ユニットにより冷却される側の部分の温
度を検出する第２の温度センサと、第１の冷却ユニット
を一定状態で動作させるとともに第１および第２の温度
センサによる検出結果に基づいて第２の冷却ユニットを
制御する温度制御回路とが設けられている。

【０１０３】そして、本実施形態では、第１の冷却ユニ
ットによる冷却温度の検出結果と第２の冷却ユニットに
よる冷却温度の検出結果とが略等しい温度になるように
第２の冷却ユニットを温度制御回路にて制御するよう構
成している。これにより、偏光ビームスプリッター１１
ａ、１１ｂ、１１ｃ内で略均一な温度分布を持つことに
なり、高いコントラストで高品位な投射画像を得ること
ができる。

【０１０４】次に、第１および第２の冷却ユニットを設
けた理由と、その具体的構成について図８を用いて説明
する。

【０１０５】図８は、偏光ビームスプリッター１１ａの
みを示した図である。なお、偏光ビームスプリッター１
１ｂ、１１ｃについては構成が同じであるため説明を省
略する。

【０１０６】図８に示すように、偏光ビームスプリッタ
ー１１ａはその全体が直方体若しくは立方体形状に形成
されている。４１は偏光ビームスプリッター１１ａを冷
却可能な冷却ファン（第１の冷却ユニット）であり、偏
光ビームスプリッター１１ａにおける光源１からの照明
光が透過（入射又は射出）しない面（図８の上面）に対
向するよう配置されている。

【０１０７】４２は電流を流すことにより片面が吸熱面
（又は放熱面）となり、もう一方の面が発熱面となるシ
ート状のペルチエ素子（第２の冷却ユニット）であり、
吸熱面が偏光ビームスプリッター１１ａにおける上記冷
却ファン３１が対向するよう配置された面の反対側の面
（図８の下面）の周囲部分に固着されている。

【０１０８】４３は偏光ビームスプリッター１１ａにお
ける上記冷却ファン４１が対向するよう配置された面の
略中央に固着された第１の温度センサであり、偏光ビー
ムスプリッター１１ａの温度を検出して電気信号を出力
する。４４は偏光ビームスプリッター１１ａにおける上
記ペルチエ素子４２が固着された面の略中央に固着され
た第２の温度センサであり、偏光ビームスプリッター１
１ａの温度を検出して電気信号を出力する。

【０１０９】この構成において、冷却ファン４１および
ペルチエ素子４２の２つの冷却手段を有している理由と
しては、第１実施形態と同様に、偏光ビームスプリッタ
ー１１ａを冷却するには冷却ファン３１のみでも冷却可
能であるが、偏光ビームスプリッター１１ａにおいて
は、冷却ファン３１を対向するよう配置した面側の部分
がほとんどの冷却風を受けるため、この面側の部分が最
もよく冷却される。しかし、偏光ビームスプリッター１
１ａは直方体又は立方体形状であり、体積も大きいた
め、冷却ファン３１のみでは偏光ビームスプリッター１
１ａの全体を十分に冷却することができず、特に冷却フ
ァン３１とは反対の面側の部分との間で温度差が生じや
すい。

【０１１０】そこで、本実施形態では、偏光ビームスプ
リッター１１ａにおける冷却ファン３１側とは反対側の
面にペルチエ素子４２を固着し、こちら側の部分も十分
に冷却されるようにしている。

【０１１１】次に、ペルチエ素子４２の制御について、
図９のフローチャートを参照しながら説明する。なお、
偏光ビームスプリッター１１ｂ、１１ｃの冷却制御につ
いては偏光ビームスプリッター１１ａと同じであるた
め、ここでは偏光ビームスプリッター１１ａのみについ
て説明する。

【０１１２】画像表示装置の電源がＯＮされると（♯２
０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰ
Ｕ等からなるメイン制御回路は光源１を点灯させる。次
に、温度制御回路は温度制御を開始し（♯２０２）、冷
却ファン４１を所定の回転数で回転させ（♯２０３）、
偏光ビームスプリッター１１ａにおける冷却ファン４１
側の温度を第１の温度センサ４３により検出する（♯２
０４）。

【０１１３】一方、温度制御回路は、ペルチエ素子４２
に電流を流して吸熱作用を生じさせ（♯２０５）、偏光
ビームスプリッター１１ａを冷却する。また、この際、
第２の温度センサ４４により偏光ビームスプリッター１
１ａにおけるペルチエ素子４２側の部分の温度を検出す
る（♯２０６）。

【０１１４】そして、光源１からの照明光により偏光ビ
ームスプリッター１１ａが徐々に加熱されるが、第２の
温度センサ４４により検出される温度が第１の温度セン
サ４３により検出される温度以下である場合は（♯２０
７）、温度制御回路はペルチエ素子４２に通電している
電流値を減少させて、偏光ビームスプリッター１１ａに
おけるペルチエ素子４２側の温度が上昇するように制御
し（♯２０８）、再度、第２の温度センサ４４により偏
光ビームスプリッター１１ａの温度を検出する（♯２０
６）。

【０１１５】第２の温度センサ４４により検出される温
度が第１の温度センサ４３により検出される温度を超え
た場合は（♯２０７）、温度制御回路はペルチエ素子４
２に通電している電流値を増加させ、偏光ビームスプリ
ッター１１ａにおけるペルチエ素子４２側の温度が下降
するように制御し（♯２０９）、再度、第２の温度セン
サ４４により偏光ビームスプリッター１１ａの温度を検
出する（♯２０６）。

【０１１６】このような制御を繰り返すことにより、偏
光ビームスプリッター１１ａ内の温度は第１の温度セン
サ４３により検出される温度に略均一化され、偏光ビー
ムスプリッター１１ａの内部応力およびこれに起因した
複屈折の発生が防止される。

【０１１７】このように、３つの偏光ビームスプリッタ
ー１１ａ、１１ｂ、１１ｃの内部での温度分布が略均一
化されることにより、各偏光分離面での漏れ光の発生を
抑えることができ、高コントラストで高品位の投射画像
を得ることができる。

【０１１８】なお、本実施形態では、冷却ファンの回転
数制御は行わず、冷却ファンに一定の風量を供給させる
ようにしているので、冷却ファンとしては偏光ビームス
プリッターの冷却専用のものである必要はなく、例え
ば、反射型液晶素子を冷却するファンの冷却風を利用し
てもよい。

【０１１９】また、本実施形態では、第２の冷却ユニッ
トとして冷却ファンを用いた場合について説明したが、
第１および第２実施形態にて用いた放熱部材を使用した
り、定電流を通電するペルチエ素子を用いてもよい。こ
の場合、ペルチエ素子からも放熱部材からも冷却ファン
のような騒音が発生しないので、画像表示装置の静音化
に有効である。しかも、ペルチエ素子はシート状である
ので、冷却ファンを用いる場合に比べて光学系および装
置を小型化することができる。

【０１２０】（第４実施形態）図１１には、本発明の第
３実施形態である投射型画像表示装置の構成を示してい
る。

【０１２１】図１１において、１０１は連続スペクトル
で白色光を発光する光源、１０２は光源１０１からの光
を所定の方向に集光するリフレクターである。１０３ａ
は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、１０３ｂは第１のフライアイレンズ１０
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である。１０４は無偏光光を所定
の偏光方向の光に揃える偏光変換素子、１０５ａはコン
デンサーレンズ、１０５ｂはフィールドレンズ、１０５
ｃはミラーである。

【０１２２】また、１０６は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長
領域の光を透過し、緑（Ｇ）の波長領域の光を反射する
ダイクロイックミラーである。１０７はＧとＲ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。１０８ａはＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の
偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板であり、
１０８ｂはＢ光の偏光方向を９０度変換し、Ｒの光の偏
光方向は変換しない第２の色選択性位相差板である。

【０１２３】１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃはそれぞ
れ、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光分離面を有
する第１、第２および第３の偏光ビームスプリッターで
ある。これら偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１
ｂ、１１１ｃは、一対の三角柱プリズム形状の光学硝子
を接合して構成されたものであり、接合面には多層膜か
らなる偏光分離面が形成されている。

【０１２４】１１２ｒ、１１２ｇ、１１２ｂはそれぞ
れ、入射した光を反射するとともに、画像変調して画像
光を射出する（画像を表示する）赤用の反射型液晶表示
素子、緑用の反射型液晶表示素子および青用の反射型液
晶表示素子である。なお、これら反射型液晶表示素子１
１２ｒ、１１２ｇ、１１２ｂには不図示の駆動回路が接
続されており、この駆動回路には、不図示のパーソナル
コンピュータ、テレビ、ビデオ、ＤＶＤ等の画像情報供
給装置から画像情報が供給される。駆動回路はその画像
情報に基づいて反射型液晶表示素子を駆動し、各色用の
画像を表示させる。

【０１２５】１１３ｇ、１１３ｒ、１１３ｂはそれぞ
れ、緑用の第１の１／４波長板、赤用の第２の１／４波
長板、青用の第３の１／４波長板である。１１４は投射
レンズである。

【０１２６】なお、以上の光源１０１から投射レンズ１
１４までの光学系全体が画像表示光学系であり、このう
ちダイクロイックミラー１０６から第３の偏光ビームス
プリッター１１１ｃまでが色分解合成光学系である。

【０１２７】光源１０１から発した照明光（白色光）
は、第１のフライアイレンズ１０３ａおよび第２フライ
アイレンズ１０３ｂを透過し、さらに偏光変換素子１０
４によってＰ偏光にそろえられる。Ｐ偏光にそろえられ
た照明光は、コンデンサーレンズ１０５ａを透過し、ミ
ラー１０５ｃで反射し、フィールドレンズ１０５ｂを透
過してダイクロイックミラー１０６に入射する。ダイク
ロイックミラー１０６に入射した照明光は、Ｇ光成分の
反射とＲおよびＢ光成分の透過とによってＧ光とＲおよ
びＢ光とに分解される。

【０１２８】ダイクロイックミラー１０６によって反射
されたＰ偏光のＧ光は、カラーフィルター１０７を介し
て第１の偏光ビームスプリッター１１１ａに入射する。
Ｐ偏光のＧ光は、第１の偏光ビームスプリッター１１１
ａの偏光分離面を透過し、緑用の第１の１／４波長板１
１３ｇを介して緑用の反射型液晶表示素子１１２ｇに入
射する。

【０１２９】この際、偏光変換素子１０４の変換効率が
有限の値であるために照明光にわずかに混在するＳ偏光
光は、第１の偏光ビームスプリッター１１１ａの偏光分
離面によって反射され、主光路から除去される。

【０１３０】Ｐ偏光のＧ光が緑用の反射型液晶表示素子
１１２ｇに入射したとき、黒表示の際には入射光に対し
て反射型の液晶表示素子１１２ｇは作用をせず、入射し
たＧ光は第１の１／４波長板１１３ｇを介して再度第１
の偏光ビームスプリッター１１１ａに入射し、第１の偏
光ビームスプリッター１１１ａの偏光分離面を透過して
光源１０１側に戻る。

【０１３１】また、白色表示を行なう際には、緑用の反
射型液晶表示素子１１２ｇは入射光の偏光方向を９０度
回転させるために、出射光はＳ偏光となり、第１の１／
４波長板１１３ｇを介して第１の偏光ビームスプリッタ
ー１１１ａに再度入射する。

【０１３２】Ｓ偏光となったＧ光は、第１の偏光ビーム
スプリッター１１１ａの偏光分離面で反射され、第３の
偏光ビームスプリッター１１１ｃに入射して第３の偏光
ビームスプリッター１１１ｃの偏光分離面で反射された
後、投射レンズ１１４を介して不図示のスクリーン（被
投射面）上に像を結ぶ。

【０１３３】一方、ダイクロイックミラー１０６を透過
したＲとＢの光は、第１の色選択性位相差板１０８ａに
入射する。ここで、Ｒ光の偏光はＰ偏光からＳ偏光に変
換され、Ｓ偏光のＲ光とＰ偏光のＢ光は第２の偏光ビー
ムスプリッター１１１ｂに入射する。

【０１３４】第２の偏光ビームスプリッター１１１ｂに
Ｓ偏光で入射したＲ光は、第２の偏光ビームスプリッタ
ー１１１ｂの偏光分離面で反射され、第２の１／４波長
板１１３ｒを介して赤用の反射型液晶表示素子１１２ｒ
に入射する。

【０１３５】Ｓ偏光のＲ光が赤用の反射型液晶表示素子
１１２ｒに入射したとき、黒表示の際には、入射された
光に対して赤用の反射型液晶表示素子１１２ｒは作用を
せず、入射したＳ偏光のＲ光は第２の１／４波長板１１
３ｒを介して第２の偏光ビームスプリッター１１１ｂに
再度入射し、第２の偏光ビームスプリッター１１１ｂの
偏光分離面を反射して光源１０１側に戻る。

【０１３６】また、白色表示を行なう際には、赤用の反
射型液晶表示素子１１２ｒは入射光の偏光方向を９０度
回転させるために出射光はＰ偏光となり、この出射光は
第２の１／４波長板１１３ｒを介して第２の偏光ビーム
スプリッター１１１ｂに再度入射して、第２の偏光ビー
ムスプリッター１１１ｂの偏光分離面を透過し、第２の
色選択性位相差板１０８ｂに入射する。

【０１３７】なお、第２の色選択性位相差板１０８ｂは
Ｂ光の偏光方向を変換する作用を持つものであり、Ｒ光
には作用をしない。

【０１３８】その後、Ｐ偏光のＲ光は、第３の偏光ビー
ムスプリッター１１１ｃに入射して第３の偏光ビームス
プリッター１１１ｃの偏光分離面を透過し、投射レンズ
１１４を介して、不図示のスクリーン上に像を結ぶ。

【０１３９】また、第２の偏光ビームスプリッター１１
１ｂにＰ偏光として入射したＢ光は、第２の偏光ビーム
スプリッター１１１ｂの偏光分離面を透過し、第３の１
／４波長板１１３ｂを介して青用の反射型液晶表示素子
１１２ｂに入射する。

【０１４０】Ｐ偏光のＢ光が青用の反射型液晶表示素子
１１２ｂに入射したとき、黒表示の際には、入射光に対
して青用の反射型液晶表示素子１１２ｂは作用をせず、
入射したＰ偏光のＢ光は第３の１／４波長板１１３ｂを
介して第２の偏光ビームスプリッター１１１ｂに再度入
射し、第２の偏光ビームスプリッター１１１ｂの偏光分
離面を透過して光源１０１側に戻る。

【０１４１】また、白色表示を行なう際には、青用の反
射型液晶表示素子１１２ｂは入射光の偏光方向を９０度
回転させるために出射光はＳ偏光となり、この射出光は
第３の１／４波長板１１３ｂを介して第２の偏光ビーム
スプリッター１１１ｂに再度入射して、第２の偏光ビー
ムスプリッター１１１ｂの偏光分離面で反射され、第２
の色選択性位相差板１０８ｂに入射する。

【０１４２】第２の色選択性位相差板１０８ｂはＢ光の
偏光方向を変換する作用を持つものであるため、Ｂ光は
Ｓ偏光からＰ偏光に変換され、第３の偏光ビームスプリ
ッター１１１ｃに入射する。

【０１４３】その後、第３の偏光ビームスプリッター１
１１ｃに入射したＢ光は、第３の偏光ビームスプリッタ
ー１１１ｃの偏光分離面を透過した後、投射レンズ１１
４を介して不図示のスクリーン上に像を結ぶ。

【０１４４】このように構成された投射型画像表示装置
において、通常、光源１０１からの照明光により光が透
過・反射する部分は発熱する。このため、偏光ビームス
プリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃも発熱するこ
とになる。

【０１４５】そして、偏光ビームスプリッター１１１
ａ、１１１ｂ、１１１ｃの温度分布としては、照明光の
分布（中心光と周辺光）や偏光ビームスプリッターの形
状、体積等により、偏光ビームスプリッター全体が均一
の温度になることはなく、温度差を持った温度分布にな
る。

【０１４６】このように、偏光ビームスプリッター内で
温度差が生じると、この偏光ビームスプリッターを構成
する光学硝材に内部応力が発生することになり、その結
果、光弾性により入射光の直線偏光が楕円偏光となる複
屈折が発生する。このため、望まない偏光成分が偏光分
離面に入射し、この偏光分離面での反射・透過が確実に
行なわれなくなる（反射・透過の関係が崩れる）。これ
により、被投射面（スクリーン上）に偏光分離面での漏
れ光が到達しまうことにより、投射画像のコントラスト
および品位が低下する。

【０１４７】そこで、本実施形態では、図１０に示すよ
うに、偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１
１１ｃのそれぞれに、ヒータ（図では１つのみ示してい
るが、実際には２つ）と、偏光ビームスプリッターにお
けるヒータにより加熱される側の部分の温度を検出する
温度センサ（図では１つのみ示しているが、実際には２
つ）と、温度センサによる検出結果に基づいてヒータを
制御し、偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、
１１１ｃの温度を管理する温度制御回路とが設けられて
いる。

【０１４８】また、本実施形態では、偏光ビームスプリ
ッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃにおける光源１か
らの照明光による発熱温度Ｔ１と、ヒータによる発熱温
度Ｔ２とが、 Ｔ１≦Ｔ２ となるように設定して温度制御回路により温度を制御す
る。すなわち、偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１
１ｂ、１１１ｃが光源１０１からの照明光によって常時
発熱していることを利用して、ヒータによる発熱温度Ｔ
２が偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１
１ｃの照明光による発熱温度Ｔ１と同じかそれ以上の温
度となるようにヒータの発熱量を制御することにより、
ヒータに偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、
１１１ｃの補助的加熱を行わせるだけで偏光ビームスプ
リッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ内の温度差をほ
とんどなくすることができるようにし、省電力効果も得
られるようにしている。

【０１４９】なお、発熱温度Ｔ１を液晶表示素子１１２
ｒ、１１２ｇ、１１２ｂの制御温度の近傍となるように
設定すれば、液晶表示素子１１２ｒ、１１２ｇ、１１２
ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１
１ｃの近傍に配置されるため、両者の温度を略等しくし
ておくことになり、一方の温度が他方の温度に影響され
ず、温度管理を容易に行うことができる。

【０１５０】これらにより、偏光ビームスプリッター１
１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ内で略均一な温度分布を持
つことになり、高いコントラストで高品位な投射画像を
得ることができる。

【０１５１】次に、２つのヒータを設けた理由と、その
具体的構成について図１１を用いて説明する。

【０１５２】図１１は、偏光ビームスプリッター１１１
ａのみを示した図である。なお、偏光ビームスプリッタ
ー１１１ｂ、１１１ｃについては構成が同じであるため
説明を省略する。

【０１５３】図１１に示すように、偏光ビームスプリッ
ター１１１ａはその全体が直方体若しくは立方体形状に
形成されている。

【０１５４】１２１は第１のヒータであり、半導体等の
発熱素子にて形成され、偏光ビームスプリッター１１１
ａにおける光源１０１からの照明光が透過（入射又は射
出）しない面（図１１の上面）の周囲部に固着されてい
る。１２２は第２のヒータであり、第１のヒータ１２１
と同様に半導体等の発熱素子にて形成され、偏光ビーム
スプリッター１１１ａにおける第１のヒータ１２１が固
着された面の反対側の面（図１１の下面）の周囲部分に
固着されている。

【０１５５】１２３は偏光ビームスプリッター１１１ａ
における第１のヒータ１２１の固着面の略中央に固着さ
れた第１の温度センサであり、偏光ビームスプリッター
１１１ａの温度を検出して電気信号を出力する。１２４
は偏光ビームスプリッター１１１ａにおける第２のヒー
タ１２２の固着面の略中央に固着された第２の温度セン
サであり、偏光ビームスプリッター１１１ａの温度を検
出して電気信号を出力する。

【０１５６】次に、第１および第２のヒータ１２１、１
２２による偏光ビームスプリッターの加熱制御について
図１２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、
偏光ビームスプリッター１１１ｂ、１１１ｃの加熱制御
については偏光ビームスプリッター１１１ａと同じであ
るため、ここでは偏光ビームスプリッター１１１ａのみ
について説明する。

【０１５７】画像表示装置の電源がＯＮされると（♯３
０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰ
Ｕ等からなるメイン制御回路は光源１０１を点灯させ
る。次に、温度制御回路は温度制御を開始し（♯３０
２）、第１のヒータ１２１および第２のヒータ１２２を
発熱させるようこれらに通電する（＃３０３、＃３０
４）。

【０１５８】また、この際、偏光ビームスプリッター１
１１ａの温度を第１の温度センサ１２３および第２の温
度センサ１２４にて検出する（＃３０５、＃３０６）。

【０１５９】そして、光源１０１からの照明光と、第１
および第２のヒータ１２１、１２２の発熱により偏光ビ
ームスプリッター１１１ａは徐々に加熱されるが、第１
の温度センサ１２３により後述する設定温度値以下の温
度が検出された場合は（＃３０７）、温度制御回路は第
１のヒータ１２１の温度を上昇させるよう通電量を制御
し（＃３０８）、再度、第１の温度センサ１２３により
偏光ビームスプリッター１１１ａの温度を検出する（＃
３０５）。

【０１６０】ここで、上記「設定温度値」は、光源１０
１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１
１ａに入射させ、偏光ビームスプリッター１１１ａの温
度が最も高くなったときの発熱温度Ｔ１に設定されてい
る。

【０１６１】第１の温度センサ１２３で上記設定温度値
を超える温度が検出された場合（＃３０７）には、温度
制御回路は第１のヒータ１２１の発熱温度を下降させる
ように通電量を制御し（＃３０９）、再度、第１の温度
センサ１２３により偏光ビームスプリッター１１１ａの
温度を検出する（＃３０５）。

【０１６２】一方、第２の温度センサ１２４による温度
検出値が、第１の温度センサ１２３の温度検出値以下で
あった場合は（＃３１０）、温度制御回路は第２のヒー
タ１２２の発熱温度を上昇させるよう通電制御し（＃３
１１）、再度、第２の温度センサ１２４により偏光ビー
ムスプリッター１１１ａの温度を検出する（＃３０
６）。

【０１６３】第２の温度センサ１２４による温度検出値
が第１の温度センサ１２３の温度検出値を超えた場合は
（＃３１０）、温度制御回路は第２のヒータ１２２の発
熱温度を下降させるよう通電制御し（＃３１２）、再
度、第２の温度センサ１２４により偏光ビームスプリッ
ター１１１ａの温度を検出する（＃３０６）。

【０１６４】このような制御を繰り返すことにより、偏
光ビームスプリッター１１１ａ内の温度は第１の温度セ
ンサ１２３により検出される温度（つまりは設定温度Ｔ
１）に略均一化され、偏光ビームスプリッター１１１ａ
の内部応力およびこれに起因した複屈折の発生が防止さ
れる。

【０１６５】このように、３つの偏光ビームスプリッタ
ー１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部での温度分布が
略均一化されることにより、各偏光分離面での漏れ光の
発生を抑えることができ、高コントラストで高品位の投
射画像を得ることができる。

【０１６６】（第５実施形態）図１３および図１４に
は、本発明の第５実施形態である投射型画像表示装置の
構成を示している。なお、本実施形態において第４実施
形態と共通する構成要素には第４実施形態と同符号を付
して説明に代える。

【０１６７】本実施形態において、光源１０１からの照
明光により偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１
ｂ、１１１ｃが発熱する。

【０１６８】そして、偏光ビームスプリッター１１１
ａ、１１１ｂ、１１１ｃの温度分布としては、照明光の
分布（中心光と周辺光）や偏光ビームスプリッターの形
状、体積等により、偏光ビームスプリッター全体が均一
の温度になることはなく、温度差を持った温度分布にな
る。

【０１６９】このように、偏光ビームスプリッター内で
温度差が生じると、この偏光ビームスプリッターを構成
する光学硝材に内部応力が発生することになり、その結
果、光弾性により入射光の直線偏光が楕円偏光となる複
屈折が発生する。このため、望まない偏光成分が偏光分
離面に入射し、この偏光分離面での反射・透過が確実に
行なわれなくなる（反射・透過の関係が崩れる）。これ
により、被投射面（スクリーン上）に偏光分離面での漏
れ光が到達しまうことにより、投射画像のコントラスト
および品位が低下する。

【０１７０】そこで、本実施形態では、図１３に示すよ
うに、偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１
１１ｃのそれぞれに、電流を流すことにより片面が発熱
面となり、もう一方の面が吸熱面（又は放熱面）となる
シート状のペルチエ素子（図では１つのみ示している
が、実際には２つ）と、偏光ビームスプリッターにおけ
るペルチエ素子により加熱される側の部分の温度を検出
する温度センサ（図では１つのみ示しているが、実際に
は２つ）と、温度センサによる検出結果に基づいてペル
チエ素子を制御し、偏光ビームスプリッター１１１ａ、
１１１ｂ、１１１ｃの温度を管理する温度制御回路とが
設けられている。

【０１７１】また、本実施形態では、偏光ビームスプリ
ッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃにおける光源１か
らの照明光による発熱温度Ｔ１と、ペルチエ素子による
発熱温度Ｔ２とが、 Ｔ１≦Ｔ２ となるように設定して温度制御回路により温度を制御す
る。すなわち、偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１
１ｂ、１１１ｃが光源１０１からの照明光によって常時
発熱していることを利用して、ペルチエ素子による発熱
温度Ｔ２が偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１
ｂ、１１１ｃの照明光による発熱温度Ｔ１と同じかそれ
以上の温度となるようにペルチエ素子の発熱量を制御す
ることにより、ペルチエ素子に偏光ビームスプリッター
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの補助的加熱を行わせる
だけで偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１
１１ｃ内の温度差をほとんどなくすることができるよう
にし、省電力効果も得られるようにしている。

【０１７２】なお、発熱温度Ｔ１を液晶表示素子１１２
ｒ、１１２ｇ、１１２ｂの制御温度の近傍となるように
設定すれば、液晶表示素子１１２ｒ、１１２ｇ、１１２
ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１
１ｃの近傍に配置されるため、両者の温度を略等しくし
ておくことになり、一方の温度が他方の温度に影響され
ず、温度管理を容易に行うことができる。

【０１７３】これらにより、偏光ビームスプリッター１
１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ内で略均一な温度分布を持
つことになり、高いコントラストで高品位な投射画像を
得ることができる。

【０１７４】次に、２つのペルチエ素子を設けた理由
と、その具体的構成について図１４を用いて説明する。

【０１７５】図１４は、偏光ビームスプリッター１１１
ａのみを示した図である。なお、偏光ビームスプリッタ
ー１１１ｂ、１１１ｃについては構成が同じであるため
説明を省略する。

【０１７６】図１４に示すように、偏光ビームスプリッ
ター１１１ａはその全体が直方体若しくは立方体形状に
形成されている。

【０１７７】１３１は第１のペルチエ素子であり、偏光
ビームスプリッター１１１ａにおける光源１０１からの
照明光が透過（入射又は射出）しない面（図１４の上
面）の周囲部に固着されている。１３２は第２のペルチ
エ素子であり、偏光ビームスプリッター１１１ａにおけ
る第１のペルチエ素子１３１が固着された面の反対側の
面（図１４の下面）の周囲部分に固着されている。

【０１７８】１３３は偏光ビームスプリッター１１１ａ
における第１のペルチエ素子１３１の固着面の略中央に
固着された第１の温度センサであり、偏光ビームスプリ
ッター１１１ａの温度を検出して電気信号を出力する。
１３４は偏光ビームスプリッター１１１ａにおける第２
のペルチエ素子１３２の固着面の略中央に固着された第
２の温度センサであり、偏光ビームスプリッター１１１
ａの温度を検出して電気信号を出力する。

【０１７９】次に、第１および第２のペルチエ素子１３
１、１３２による偏光ビームスプリッターの加熱制御に
ついて図１５に示すフローチャートを用いて説明する。
なお、偏光ビームスプリッター１１１ｂ、１１１ｃの加
熱制御については偏光ビームスプリッター１１１ａと同
じであるため、ここでは偏光ビームスプリッター１１１
ａのみについて説明する。

【０１８０】画像表示装置の電源がＯＮされると（♯４
０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰ
Ｕ等からなるメイン制御回路は光源１０１を点灯させ
る。次に、温度制御回路は温度制御を開始し（♯４０
２）、第１のペルチエ素子１３１および第２のペルチエ
素子１３２に、これらの偏光ビームスプリッター１１１
ａへの固着面側が発熱するように通電する（＃４０３、
＃４０４）。また、この際、偏光ビームスプリッター１
１１ａの温度を第１の温度センサ１３３および第２の温
度センサ１３４にて検出する（＃４０５、＃４０６）。

【０１８１】そして、光源１０１からの照明光と、第１
および第２のペルチエ素子１３１、１３２の発熱により
偏光ビームスプリッター１１１ａは徐々に加熱される
が、第１の温度センサ１３３により後述する設定温度値
以下の温度が検出された場合は（＃４０７）、温度制御
回路は第１のペルチエ素子１３１の温度を上昇させるよ
う通電電流値を増加させ（＃４０８）、再度、第１の温
度センサ１３３により偏光ビームスプリッター１１１ａ
の温度を検出する（＃４０５）。

【０１８２】ここで、上記「設定温度値」は、光源１０
１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１
１ａに入射させ、偏光ビームスプリッター１１１ａの温
度が最も高くなったときの発熱温度Ｔ１に設定されてい
る。

【０１８３】第１の温度センサ１３３で上記設定温度値
を超える温度が検出された場合（＃４０７）には、温度
制御回路は第１のペルチエ素子１３１の偏光ビームスプ
リッター１１１ａへの固着面側に上記設定温度値を下回
らない範囲で吸熱作用を生じさせるように通電方向（電
流方向）を反転させ（＃４０９）、再度、第１の温度セ
ンサ１３３により偏光ビームスプリッター１１１ａの温
度を検出する（＃４０５）。

【０１８４】一方、第２の温度センサ１３４による温度
検出値が、第１の温度センサ１３３の温度検出値以下で
あった場合は（＃４１０）、温度制御回路は第２のペル
チエ素子１３２の発熱温度を上昇させるよう通電電流値
を増加させ（＃４１１）、再度、第２の温度センサ１３
４により偏光ビームスプリッター１１１ａの温度を検出
する（＃４０６）。

【０１８５】第２の温度センサ１３４による温度検出値
が第１の温度センサ１３３の温度検出値を超えた場合は
（＃４１０）、温度制御回路は第２のペルチエ素子１３
２の偏光ビームスプリッター１１１ａへの固着面側に上
記設定温度値を下回らない範囲で吸熱作用を生じさせる
ように通電方向（電流方向）を反転させ（＃４１２）、
再度、第２の温度センサ１３４により偏光ビームスプリ
ッター１１１ａの温度を検出する（＃４０６）。

【０１８６】このような制御を繰り返すことにより、偏
光ビームスプリッター１１１ａ内の温度は第１の温度セ
ンサ１３３により検出される温度（つまりは設定温度Ｔ
１）に略均一化され、偏光ビームスプリッター１１１ａ
の内部応力およびこれに起因した複屈折の発生が防止さ
れる。

【０１８７】このように、３つの偏光ビームスプリッタ
ー１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部での温度分布が
略均一化されることにより、各偏光分離面での漏れ光の
発生を抑えることができ、高コントラストで高品位の投
射画像を得ることができる。

【０１８８】（第６実施形態）図１６および図１７に
は、本発明の第６実施形態である投射型画像表示装置の
構成を示している。なお、本実施形態において第４実施
形態と共通する構成要素には第４実施形態と同符号を付
して説明に代える。

【０１８９】本実施形態において、光源１０１からの照
明光により偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１
ｂ、１１１ｃが発熱する。

【０１９０】そして、偏光ビームスプリッター１１１
ａ、１１１ｂ、１１１ｃの温度分布としては、照明光の
分布（中心光と周辺光）や偏光ビームスプリッターの形
状、体積等により、偏光ビームスプリッター全体が均一
の温度になることはなく、温度差を持った温度分布にな
る。

【０１９１】このように、偏光ビームスプリッター内で
温度差が生じると、この偏光ビームスプリッターを構成
する光学硝材に内部応力が発生することになり、その結
果、光弾性により入射光の直線偏光が楕円偏光となる複
屈折が発生する。このため、望まない偏光成分が偏光分
離面に入射し、この偏光分離面での反射・透過が確実に
行なわれなくなる（反射・透過の関係が崩れる）。これ
により、被投射面（スクリーン上）に偏光分離面での漏
れ光が到達しまうことにより、投射画像のコントラスト
および品位が低下する。

【０１９２】そこで、本実施形態では、図１６に示すよ
うに、偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１
１１ｃのそれぞれに、温風ファン（図では１つのみ示し
ているが、実際には２つ）と、偏光ビームスプリッター
における温風ファンにより加熱される側の部分の温度を
検出する温度センサ（図では１つのみ示しているが、実
際には２つ）と、温度センサによる検出結果に基づいて
温風ファンを制御し、偏光ビームスプリッター１１１
ａ、１１１ｂ、１１１ｃの温度を管理する温度制御回路
とが設けられている。

【０１９３】また、本実施形態では、偏光ビームスプリ
ッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃにおける光源１か
らの照明光による発熱温度Ｔ１と、温風ファンによる発
熱温度Ｔ２とが、 Ｔ１≦Ｔ２ となるように設定して温度制御回路により温度を制御す
る。すなわち、偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１
１ｂ、１１１ｃが光源１０１からの照明光によって常時
発熱していることを利用して、温風ファンによる発熱温
度Ｔ２が偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、
１１１ｃの照明光による発熱温度Ｔ１と同じかそれ以上
の温度となるように温風ファンの発熱量を制御すること
により、温風ファンに偏光ビームスプリッター１１１
ａ、１１１ｂ、１１１ｃの補助的加熱を行わせるだけで
偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ
内の温度差をほとんどなくすることができるようにし、
省電力効果も得られるようにしている。

【０１９４】なお、発熱温度Ｔ１を液晶表示素子１１２
ｒ、１１２ｇ、１１２ｂの制御温度の近傍となるように
設定すれば、液晶表示素子１１２ｒ、１１２ｇ、１１２
ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１
１ｃの近傍に配置されるため、両者の温度を略等しくし
ておくことになり、一方の温度が他方の温度に影響され
ず、温度管理を容易に行うことができる。

【０１９５】これらにより、偏光ビームスプリッター１
１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ内で略均一な温度分布を持
つことになり、高いコントラストで高品位な投射画像を
得ることができる。

【０１９６】次に、２つの温風ファンを設けた理由と、
その具体的構成について図１７を用いて説明する。

【０１９７】図１７は、偏光ビームスプリッター１１１
ａのみを示した図である。なお、偏光ビームスプリッタ
ー１１１ｂ、１１１ｃについては構成が同じであるため
説明を省略する。

【０１９８】図１７に示すように、偏光ビームスプリッ
ター１１１ａはその全体が直方体若しくは立方体形状に
形成されている。

【０１９９】１４１は第１の温風ファンであり、偏光ビ
ームスプリッター１１１ａにおける光源１０１からの照
明光が透過（入射又は射出）しない面（図１７の上面）
に対向するよう配置されている。１４２は第２の温風フ
ァンであり、偏光ビームスプリッター１１１ａにおける
第１の温風ファン１４１が固着された面の反対側の面
（図１７の下面）の周囲部分に固着されている。なお、
第１および第２の温風ファン１４１、１４２は、内部に
発熱コイルが収納されたファンである。

【０２００】１４３は偏光ビームスプリッター１１１ａ
における第１の温風ファン１４１が対向するよう配置さ
れた面の略中央に固着された第１の温度センサであり、
偏光ビームスプリッター１１１ａの温度を検出して電気
信号を出力する。１４４は偏光ビームスプリッター１１
１ａにおける第２の温風ファン１４２が対向するよう配
置された面の略中央に固着された第２の温度センサであ
り、偏光ビームスプリッター１１１ａの温度を検出して
電気信号を出力する。

【０２０１】次に、第１および第２の温風ファン１４
１、１４２による偏光ビームスプリッターの加熱制御に
ついて図１８に示すフローチャートを用いて説明する。
なお、偏光ビームスプリッター１１１ｂ、１１１ｃの加
熱制御については偏光ビームスプリッター１１１ａと同
じであるため、ここでは偏光ビームスプリッター１１１
ａのみについて説明する。

【０２０２】画像表示装置の電源がＯＮされると（♯５
０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰ
Ｕ等からなるメイン制御回路は光源１０１を点灯させ
る。次に、温度制御回路は温度制御を開始し（♯５０
２）、第１の温風ファン１４１および第２の温風ファン
１４２を駆動するようこれらに通電する（＃５０３、＃
５０４）。また、この際、偏光ビームスプリッター１１
１ａの温度を第１の温度センサ１４３および第２の温度
センサ１４４にて検出する（＃５０５、＃５０６）。

【０２０３】そして、光源１０１からの照明光と、第１
および第２の温風ファン１４１、１４２からの熱風によ
り偏光ビームスプリッター１１１ａは徐々に加熱される
が、第１の温度センサ１４３により後述する設定温度値
以下の温度が検出された場合は（＃５０７）、温度制御
回路は第１の温風ファン１４１における発熱コイルの発
熱温度を上昇させるよう通電量を制御し（＃５０８）、
再度、第１の温度センサ１４３により偏光ビームスプリ
ッター１１１ａの温度を検出する（＃５０５）。

【０２０４】ここで、上記「設定温度値」は、光源１０
１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１
１ａに入射させ、偏光ビームスプリッター１１１ａの温
度が最も高くなったときの発熱温度Ｔ１に設定されてい
る。

【０２０５】第１の温度センサ１４３で上記設定温度値
を超える温度が検出された場合（＃５０７）には、温度
制御回路は第１の温風ファン１４１における発熱コイル
の発熱温度を下降させるように通電量を制御し（＃５０
９）、再度、第１の温度センサ１４３により偏光ビーム
スプリッター１１１ａの温度を検出する（＃５０５）。

【０２０６】一方、第２の温度センサ１４４による温度
検出値が、第１の温度センサ１４３の温度検出値以下で
あった場合は（＃５１０）、温度制御回路は第２の温風
ファン１４２における発熱コイルの発熱温度を上昇させ
るよう通電制御し（＃５１１）、再度、第２の温度セン
サ１４４により偏光ビームスプリッター１１１ａの温度
を検出する（＃５０６）。

【０２０７】第２の温度センサ１４４による温度検出値
が第１の温度センサ１４３の温度検出値を超えた場合は
（＃５１０）、温度制御回路は第２の温風ファン１４２
における発熱コイルの発熱温度を下降させるよう通電制
御し（＃５１２）、再度、第２の温度センサ１４４によ
り偏光ビームスプリッター１１１ａの温度を検出する
（＃５０６）。

【０２０８】このような制御を繰り返すことにより、偏
光ビームスプリッター１１１ａ内の温度は第１の温度セ
ンサ１４３により検出される温度（つまりは設定温度Ｔ
１）に略均一化され、偏光ビームスプリッター１１１ａ
の内部応力およびこれに起因した複屈折の発生が防止さ
れる。

【０２０９】このように、３つの偏光ビームスプリッタ
ー１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部での温度分布が
略均一化されることにより、各偏光分離面での漏れ光の
発生を抑えることができ、高コントラストで高品位の投
射画像を得ることができる。

【０２１０】なお、上記第４から第６実施形態では、２
つの加熱手段として同じもの（ヒータ、ペルチエ素子、
温風ファン）を用いた場合について説明したが、２つの
加熱手段として互いに異なるものを組み合わせて使用し
てもよい。

【０２１１】また、上記第１から第６実施形態におい
て、冷却手段又は加熱手段を各偏光ビームスプリッター
について２つずつ設けた場合について説明したが、偏光
ビームスプリッターの内部温度を均一化するためにさら
に多くの数の冷却手段又は加熱手段を設けてもよい。

【０２１２】さらに、上記第１から第６実施形態におい
て説明した光学系の構成は例に過ぎず、本発明は光学系
内に少なくとも１つの偏光ビームースプリッターを使用
したものであれば、そのいずれにも適用することができ
る。

【０２１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
偏光ビームスプリッターにおける互いに異なる面側から
複数の温度可変手段（冷却手段や加熱手段）を作用さ
せ、温度検出手段の検出結果に基づいて温度可変手段に
よる冷却又は加熱を制御するようにしているので、体積
の大きな偏光ビームスプリッター内の温度分布を略均一
化することができる。このため、偏光ビームスプリッタ
ーを形成している光学硝材等での内部応力の発生による
複屈折作用によって所望の偏光分離作用が行なわれなく
なるのを防止することができる。

【０２１４】したがって、この色分解合成光学系を用い
て画像表示光学系や投射型画像表示装置を構成すれば、
偏光分離時の漏れ光による表示画像のコントラストおよ
び品位の低下を防止することができる。

【０２１５】また、偏光ビームスプリッターの温度が画
像表示素子の制御温度の近傍となるように温度可変手段
を制御すれば、画像表示素子は偏光ビームスプリッター
の近傍に配置されるため、両者の温度を略等しくしてお
くことにより、一方の温度が他方の温度に影響されず、
温度管理を容易に行うことができる。

【０２１６】なお、温度可変手段としてペルチエ素子を
用いれば、ペルチエ素子は冷却又は温風ファンに比べて
小型であり、音を発生しないため、光学系や投射型画像
装置の小型化および装置の静音化に有効である。

【０２１７】さらに、加熱手段を用いる場合において、
光源からの照明光による偏光ビームスプリッターの発熱
温度をＴ１とし、加熱手段による発熱温度をＴ２とする
とき、Ｔ１≦Ｔ２なる条件を満足するようにすれば、偏
光ビームスプリッターの中心部が照明光により常時Ｔ１
に加熱されていることを利用して偏光ビームスプリッタ
ーの全体がその温度と同じかそれ以上（Ｔ２）となるよ
うに加熱手段を制御することができるため、加熱手段に
は補助的加熱を行わせるのみで足り、省電力化に有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である投射型画像表示装
置の構成を示す図。

【図２】上記第１実施形態における偏光ビームスプリッ
ターの周辺の構成図。

【図３】上記第１実施形態における、放熱部材を設けた
偏光ビームスプリッターの温度特性グラフ図。

【図４】本発明の第２実施形態である投射型画像表示装
置の構成を示す図。

【図５】上記第２実施形態における偏光ビームスプリッ
ターの周辺の構成図。

【図６】上記第２実施形態における偏光ビームスプリッ
ターの温度制御フローチャート。

【図７】本発明の第３実施形態である投射型画像表示装
置の構成を示す図。

【図８】上記第３実施形態における偏光ビームスプリッ
ターの周辺の構成図。

【図９】上記第３実施形態における偏光ビームスプリッ
ターの温度制御フローチャート。

【図１０】本発明の第４実施形態である投射型画像表示
装置の構成を示す図。

【図１１】上記第４実施形態における偏光ビームスプリ
ッターの周辺の構成図。

【図１２】上記第４実施形態における偏光ビームスプリ
ッターの温度制御フローチャート。

【図１３】本発明の第５実施形態である投射型画像表示
装置の構成を示す図。

【図１４】上記第５実施形態における偏光ビームスプリ
ッターの周辺の構成図。

【図１５】上記第５実施形態における偏光ビームスプリ
ッターの温度制御フローチャート。

【図１６】本発明の第６実施形態である投射型画像表示
装置の構成を示す図。

【図１７】上記第６実施形態における偏光ビームスプリ
ッターの周辺の構成図。

【図１８】上記第６実施形態における偏光ビームスプリ
ッターの温度制御フローチャート。

【図１９】従来の投射型画像表示装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１，１０１ 光源 ２，１０２ リフレクター ３ａ，１０３ａ 第１のフライアイレンズ ３ｂ，１０３ｂ 第２のフライアイレンズ ４，１０４ 偏光変換素子 ５ａ，１０５ａ コンデンサーレンズ ５ｂ，１０５ｂ フィールドレンズ ５ｃ，１０５ｃ ミラー ６，１０６ ダイクロイックミラー ７，１０７ カラーフィルター ８ａ，８ｂ，１０８ａ，１０８ｂ 色選択性位相差板 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１１ａ，１１１ｂ，１１１
ｃ 偏光ビームスプリッター １２ｒ，１２ｇ，１２ｂ，１１２ｒ，１１２ｇ，１１２
ｂ 反射型液晶表示素子 １３ｒ，１３ｇ，１３ｂ，１１３ｒ，１１３ｇ，１１３
ｂ １／４波長板 １４，１１４ 投射レンズ ２１，３１ 冷却ファン ２２，３２ 放熱部材 ２３ 温度センサ ３３，４３ 第１の温度センサ ３４，４４ 第２の温度センサ ４１ 冷却ファン ４２ ペルチエ素子 １２１，１２２ ヒータ １３１，１３２ ペルチエ素子 １４１，１４２ 温風ファン １２３，１２４，１３３，１３４，１４３，１４４ 温
度センサ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの照明光を色分解して得られた
   複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、
   偏光分離面を有したプリズム形状に形成され、前記光源
   からの照明光の色光分解および前記各画像表示素子によ
   り変調された複数の色光の合成のうち少なくとも一方を
   行う偏光ビームスプリッターとを有する色分解合成光学
   系であって、 前記偏光ビームスプリッターにおける互いに異なる面に
   対向又は接触して配置され、この偏光ビームスプリッタ
   ーの温度を変化させる複数の温度可変手段と、 前記偏光ビームスプリッターの温度を検出する温度検出
   手段と、 この温度検出手段による検出温度に基づいて前記温度可
   変手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする
   色分解合成光学系。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記偏光ビームスプリ
   ッターの全体が略均一な温度となるように前記温度可変
   手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の色分
   解合成光学系。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記偏光ビームスプリ
   ッターの中心部分の温度と周辺部分の温度とが略等しく
   なるように前記温度可変手段を制御することを特徴とす
   る請求項１に記載の色分解合成光学系。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記偏光ビームスプリ
   ッターの温度が前記画像表示素子の制御温度の近傍とな
   るように前記温度可変手段を制御することを特徴とする
   請求項１から３のいずれかに記載の色分解合成光学系。
5. 【請求項５】 前記複数の温度可変手段のうち一部の温
   度可変手段による前記偏光ビームスプリッターの温度変
   化を検出する温度検出手段を設け、 この温度検出手段の検出結果に基づいて前記一部の温度
   可変手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の
   色分解合成光学系。
6. 【請求項６】 前記複数の温度可変手段による前記偏光
   ビームスプリッターの温度をそれぞれ検出する複数の温
   度検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の
   色分解合成光学系。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記複数の温度検出手
   段の検出結果が互いに略等しくなるように前記複数の温
   度可変手段を制御することを特徴とする請求項６に記載
   の色分解合成光学系。
8. 【請求項８】 前記複数の温度可変手段が、前記偏光ビ
   ームスプリッターの冷却を行う冷却手段であることを特
   徴とする請求項１から７のいずれかに記載の色分解合成
   光学系。
9. 【請求項９】 前記複数の冷却手段のうち少なくとも１
   つが冷却ファンであることを特徴とする請求項８に記載
   の色分解合成光学系。
10. 【請求項１０】 前記複数の冷却手段のうち少なくとも
    １つが、放熱又は吸熱を行う面を前記偏光ビームスプリ
    ッターに接触させたペルチエ素子であることを特徴とす
    る請求項８に記載の色分解合成光学系。
11. 【請求項１１】 前記複数の冷却手段のうち少なくとも
    １つが冷却ファンであり、少なくとも１つが放熱又は吸
    熱を行う面を前記偏光ビームスプリッターに接触させた
    ペルチエ素子であることを特徴とする請求項８に記載の
    色分解合成光学系。
12. 【請求項１２】 前記複数の冷却手段のうち少なくとも
    １つが冷却ファンであり、他の冷却手段が放熱部材であ
    ることを特徴とする請求項９に記載の色分解合成光学
    系。
13. 【請求項１３】 前記複数の冷却手段のうち少なくとも
    １つが放熱又は吸熱を行う面を前記偏光ビームスプリッ
    ターに接触させたペルチエ素子であり、他の冷却手段が
    放熱部材であることを特徴とする請求項１０に記載の色
    分解合成光学系。
14. 【請求項１４】 前記複数の温度可変手段が、前記偏光
    ビームスプリッターの加熱を行う加熱手段であることを
    特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の色分解合
    成光学系。
15. 【請求項１５】 前記光源からの照明光による前記偏光
    ビームスプリッターの発熱温度をＴ１、前記加熱手段に
    よる発熱温度をＴ２とするとき、 Ｔ１≦Ｔ２ なる条件を満足することを特徴とする請求項１４に記載
    の色分解合成光学系。
16. 【請求項１６】 前記複数の加熱手段のうち少なくとも
    １つがヒータであることを特徴とする請求項１４又は１
    ５に記載の色分解合成光学系。
17. 【請求項１７】 前記複数の加熱手段のうち少なくとも
    １つが温風ファンであることを特徴とする請求項１４又
    は１５に記載の色分解合成光学系。
18. 【請求項１８】 前記複数の加熱手段のうち少なくとも
    １つが、発熱する面を前記偏光ビームスプリッターに接
    触させたペルチエ素子であることを特徴とする請求項１
    ４又は１５に記載の色分解合成光学系。
19. 【請求項１９】 前記複数の加熱手段のうち少なくとも
    １つがヒータであり、他の加熱手段が発熱する面を前記
    偏光ビームスプリッターに接触させたペルチエ素子であ
    ることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の色分解
    合成光学系。
20. 【請求項２０】 前記複数の加熱手段のうち少なくとも
    １つが温風ファンであり、他の加熱手段が発熱する面を
    前記偏光ビームスプリッターに接触させたペルチエ素子
    であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の色
    分解合成光学系。
21. 【請求項２１】 請求項１から２０のいずれかに記載の
    色分解合成光学系を備えたことを特徴とする画像表示光
    学系。
22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の画像表示光学系を
    備えたことを特徴とする投射型画像表示装置。