JPH09127461A

JPH09127461A - 投射型表示装置及びこれに用いることができる光学素子

Info

Publication number: JPH09127461A
Application number: JP7306828A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Shimomura; 英明下村; Kiyoshi Numazaki; 潔沼崎; Yoshiro Oikawa; 義朗及川; Naotaka Shimamura; 尚孝島村; Mikio Okamoto; 幹夫岡本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の構成の簡素化及び小型化を図ることが
できる投射型表示装置を提供する。【解決手段】偏光ビームスプリッター１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂは、光源からの光を色分解すると同時に、各
空間光変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに照射される色
光の偏光の純度を上げるプリ偏光ビームスプリッターと
して機能する。主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂは、色光Ｒ，Ｇ，Ｂによる入射光をそれぞれ
偏光して空間光変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂにそれ
ぞれ照射させるとともに、空間光変調素子１２Ｒ，１２
Ｇ，１２Ｂからの反射光をそれぞれ検光する。投射レン
ズ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、主偏光ビームスプリッタ
ー１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂによりそれぞれ検光された光
をそれぞれスクリーンに投射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間光変調素子を
利用した投射型表示装置及びこれに用いることができる
光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】投射型表示装置用に用いられる空間光変
調素子としては、偏光を利用して光を空間的に変調する
位相差変調型（偏光変調型）の空間光変調素子がある。
そして、位相差変調型の空間光変調素子として、例えば
液晶を用いて構成されたもの（位相差変調型液晶ライト
バルブ）が実用化されている。

【０００３】このような位相差変調型の空間光変調素子
を用いた投射型表示装置では、偏光子及び検光子となる
主偏光ビームスプリッターが用いられる。以下の説明で
は、該主偏光ビームスプリッターは、Ｓ偏光成分を反射
させるとともにＰ偏光成分を透過させる特性を有するも
のとする。前記投射型表示装置では、まず、光源からの
光が、複数のダイクロイックミラー等で構成された色分
解手段により、３原色である赤、緑、青の色光に分解さ
れ、各色光が対応する主偏光ビームスプリッターに入射
される。そして、各主偏光ビームスプリッターに入射し
た色光が当該偏光ビームスプリッターによりＰ偏光とＳ
偏光の光に分離され、通常はＳ偏光の光が当該色光に対
応する空間光変調素子に対して照射され、当該空間光変
調素子の液晶層により変調された当該空間光変調素子か
らの反射光は再び当該主偏光ビームスプリッターに戻
る。この際、この反射光は当該空間光変調素子により検
光される。前記主偏光ビームスプリッターではＳ偏光成
分は反射されるので、前記空間光変調素子により変調さ
れてＰ偏光となった光のみが前記偏光ビームスプリッタ
ーを透過する。この透過した各色光（すなわち、検光さ
れた光）が画像として投射光学系により投射される。な
お、この際、各色光を色合成手段で予め合成した後に１
本の投射レンズ等からなる投射光学系により投射する場
合と、各色光を予め合成することなく３本の投射レンズ
等からなる投射光学系でそれぞれスクリーン上に投射す
る場合（この場合、スクリーン上で各色光が合成され
る。）とがある。

【０００４】ところで、通常、単一の偏光ビームスプリ
ッターでは消光比（反射するＳ偏光成分の強度と反射す
るＰ偏光成分の強度の比）が例えば１０対１程度しかな
いため、得られる画像のコントラスト比が大きく取れな
い。そこで、前記空間光変調素子を照射する光（読み出
し光）の偏光の純度を上げるために、前記主偏光ビーム
スプリッターの前に（すなわち、前記主偏光ビームスプ
リッターに対して前記入射光の入射側に）補助偏光ビー
ムスプリッター（プリ偏光ビームスプリッター）を挿入
する方法が、提案されている。これにより、前記読み出
し光の消光比は１００対１程度に向上し、得られる画像
のコントラストが向上する。

【０００５】以上の説明から明らかなように、位相差変
調型の空間光変調素子を用いた投射型表示装置において
は、偏光ビームスプリッターが投射画像の画質に果たす
役割はたいへん大きい。

【０００６】従来、画像のコントラストを向上させるべ
く前述したプリ偏光ビームスプリッターを採用する場
合、前記プリ偏光ビームスプリッターとして、前記色分
解手段と別個の光学部品である偏光ビームスプリッター
を用いていた。このため、装置の構成が複雑化及び大型
化せざるを得なかった。

【０００７】なお、前述したような投射型表示装置に使
用される偏光ビームスプリッターとしては、従来、例え
ばヒューズエアクラフト社の米国特許第４，６８７，３
０１号公報に開示されているように、屈折率調整を施し
た液体中に偏光ビームスプリッター用のコーティングを
施した透光性材料板を浸漬させた構成の液体浸漬型の偏
光ビームスプリッターが多く提案されてきた。前記液体
の屈折率は、前記透光性材料の屈折率と同一になるよう
に調整されている。このように液体中に浸漬する理由
は、空気中では、コーティングの界面が空気対透光性材
料となり、屈折率が異なるために偏光ビームスプリッタ
ーとして機能しないためである。

【０００８】ここで、従来の液体浸漬型の偏光ビームス
プリッター１を採用した投射型表示装置の一例の主要部
を示す模式図を、図１５に示す。この偏光ビームスプリ
ッター１は、屈折率調整を施した液体２中に偏光ビーム
スプリッター用のコーティングを施した透光性材料板３
を浸漬させた構成となっている。偏光ビームスプリッタ
ー１の付近に位相差変調型の空間光変調素子４が配置さ
れている。偏光ビームスプリッター１に入射した光は、
偏光ビームスプリッター１によりＰ偏光とＳ偏光の光に
分離され、Ｓ偏光の光が空間光変調素子４に対して照射
され、空間光変調素子１の液晶層等により変調された空
間光変調素子４からの反射光は偏光ビームスプリッター
１に戻る。この際、この反射光は空間光変調素子４によ
り検光される。この検光された光が画像として図示しな
い投射光学系により投射される。

【０００９】また、透光性材料ブロックによる偏光ビー
ムスプリッターも考案されている。

【００１０】しかしながら、前記液体浸漬型の偏光ビー
ムスプリッターを採用した投射型表示装置の場合、以下
に説明するように、いくつかの問題点がある。

【００１１】第一に、温度による液体の屈折率変化であ
る。ある温度で屈折率調整した液体でも、温度変化によ
って、液体の屈折率は、偏光ビームスプリッターの基板
の透光性材料の屈折率と差が生じ、性能が変化する。例
えば、ある液体の場合、１℃の温度上昇につき、屈折率
は０．０００３４９程度変化するが、この変化率は一般
の基板の透光性材料のそれより２桁大きい。投射型表示
装置の使用環境は一般的に約２０℃〜６０℃程度変化す
る可能性があり、この屈折率の差は無視できないものと
なる。また、分散も変化するため、投射画像において色
ズレや色ムラの原因となる。

【００１２】第二に、液体の温度変化が均一でない場
合、上記第一に述べた液体の屈折率の温度特性により、
液体の屈折率の均質性が損なわれ、分布が生じてしま
う。現実的な投射型表示装置において液体全体が均一な
温度変化を示すことはなく、画像の均質性が損なわれる
大きな原因となっている。

【００１３】第三に、不均質な温度変化に伴い、上記第
二に述べた屈折率の均質性と同時に密度の均質性も損な
われ、液体であるがために対流が生じる。この対流によ
って、上記第二に述べた不均質な屈折率の分布は時間と
共に変動し、画質の不均質性も時間と共に変動する原因
となっている。

【００１４】第四に、やはり液体であるがために、温度
による体積変化が生じる。前述した液体の場合、１℃の
温度変化に対し、体積は１ｃｃ当たり０．０００７３ｃ
ｃ変化する。使用環境としては４０℃程度の温度差であ
るが、輸送や倉庫での保管を考慮した場合、−１０℃〜
８０℃ほどの温度範囲を考慮する必要がある。体積変化
自体は画像への影響は小さいが、液体の体積変化を吸収
するためのなんらかの機構を設ける必要が生じる。

【００１５】第五に、液体中にゴミがあると、焦点位置
の近辺でなくても数十〜数百倍に投射された画像中に写
ってしまうため、決して液体中にはゴミがあってはなら
ない。このため、組立にはクリーンルームが必要な上、
液体のゴミや異物を除去する作業が必要である。

【００１６】第六に、液体中に気泡があるとやはり画像
に表れてしまうので、これもあらかじめ取り除いておく
必要がある。

【００１７】第七に、液体を使用するために、液体を収
容するケースにＯリングを設けるなど、液漏れ防止の対
策を施す必要がある。

【００１８】このように、液体浸漬型の偏光ビームスプ
リッターは、基本的には優れた性能を持つにもかかわら
ず、課題も多く、これを用いた投射型表示装置では、製
作に非常に手間がかかり、コストアップにつながってい
る。殊に温度変化による特性変化に関しては、本質的に
避け難い問題である。なお、液体浸漬型の偏光ビームス
プリッターでは、屈折率の関係で、設置角度を光軸に対
して４５゜にすることができないため、装置として大き
く重いものとなってしまう。

【００１９】また、従来考案された透光性材料ブロック
による前記偏光ビームスプリッターでは、種々の原因で
生じるガラスの光学的異方性が複屈折を誘発し、光の偏
光特性を乱してしまう障害があり、投影画像劣化の原因
となっている。ここで、種々の原因とは、主に、透光性
材料の加工工程（切断、他の材料との接合、表面への成
膜）や、透光性材料を光学系に組み込む操作（治具での
保持、接着など）の際い生じる外部応力や、透光性材料
内部の発熱（光エネルギーの吸収など）あるいは外部の
発熱（周辺機器の発熱など）などにより生じる熱応力、
さらに発熱の際に、透光性材料と熱膨張率の異なる材料
を接触接合した場合に生じる応力などである。このよう
に、これら種々の熱応力や外部応力が生じる時期は、透
光性材料ブロックの作製、偏光ビームスプリッター加工
から、投射型表示装置使用中に至っており、全てを排除
することは非常に難しく、そのような偏光ビームスプリ
ッターは実用化には至っていない。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情に
鑑みてなされたもので、第一に、装置の構成の簡素化及
び小型化を図ることができる投射型表示装置を提供する
ことを目的とする。

【００２１】また、本発明は、第二に、液体を使用する
ことなく、前記液体浸漬型の偏光ビームスプリッターを
使用したことに伴う問題点を除去することができ、しか
も、透光性材料ブロックにおける種々の熱応力、外部応
力の影響に対して光学的に安定な性能を確保でき画質の
劣化の少ない投射型表示装置を提供することを目的とす
る。

【００２２】さらに、本発明は、第三に、このような投
射型表示装置に用いることができる光学素子を提供する
ことを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による投射型表示装置は、光源
と、前記光源からの光を３原色の色光に分解する色分解
手段と、前記３原色の色光にそれぞれ対応する３つの空
間光変調素子と、前記３原色の色光にそれぞれ対応する
３つの主偏光ビームスプリッターであって、各々が、前
記色分解手段からの対応する色光を偏光して当該色光に
対応する前記空間光変調素子に照射させるとともに、当
該空間光変調素子からの変調された反射光を検光する３
つの主偏光ビームスプリッターと、前記各主偏光ビーム
スプリッターの前記色光の入射側に配置され、前記各空
間光変調素子に照射される色光の偏光の純度を上げる補
助偏光分離手段と、前記複数の主偏光ビームスプリッタ
ーにより検光された光を投射する投射光学系と、を備え
たものである。そして、前記色分解手段の少なくとも一
部及び前記補助偏光分離手段の少なくとも一部が、ダイ
クロイック特性及び偏光分離特性を兼ね備えた光学素子
で兼用される。

【００２４】本発明の第２の態様による光学素子は、透
明材料からなる第１の基体と、透明材料からなる第２の
基体と、前記第１の基体と前記第２の基体との間に挟持
された透明誘電体多層膜とを備え、前記透明誘導体多層
膜は高屈折率膜と低屈折率膜との交互層からなり、前記
第１の基体又は前記第２の基体を介して前記透明誘電体
多層膜に入射する光の所望の入射角θ₀に対して、前記
高屈折率膜の屈折率をｎ_H、前記低屈折率膜の屈折率を
ｎ_L、前記第１及び第２の基体の屈折率をｎ₀として、以
下の２つの条件式（数５及び数６）を満たすものであ
る。

【００２５】

【数５】｛ｎ_L ⁴（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝／｛ｎ
_H ⁴（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝＞1.44

【００２６】

【数６】（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）／（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin
²θ₀）＞4.0

【００２７】本発明の第３の態様による光学素子は、前
記第２の態様による光学素子において、前記透明誘電体
多層膜は、入射光の赤色、緑色及び青色の波長領域に渡
るＳ偏光成分を実質的に反射させ、入射光の青色の波長
領域のＰ偏光成分を実質的に反射させ、入射光の赤色及
び緑色の波長領域に渡るＰ偏光成分を実質的に透過させ
る特性を有するものである。

【００２８】本発明の第４の態様による光学素子は、前
記第２の態様による光学素子において、前記透明誘電体
多層膜は、入射光の赤色、緑色及び青色の波長領域に渡
るＳ偏光成分を実質的に反射させ、入射光の赤色の波長
領域のＰ偏光成分を実質的に反射させ、入射光の緑色及
び青色の波長領域に渡るＰ偏光成分を実質的に透過させ
る特性を有するものである。

【００２９】本発明の第５の態様による光学素子は、前
記第２又は第３の態様による光学素子において、前記透
明誘電体多層膜は前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との
交互２１層からなり、前記第１又は第２の基体側から数
えて偶数層は前記高屈折率膜であるとともに奇数層は前
記低屈折率膜であり、前記第１又は第２の基体側から数
えて第１層及び第２１層の光学的膜厚が設計基準波長の
１／８であり、他の層の光学的膜厚が前記設計基準波長
の１／４であるものである。

【００３０】本発明の第６の態様による光学素子は、前
記第２又は第４の態様による光学素子において、前記透
明誘電体多層膜は、前記透明誘電体多層膜は前記高屈折
率膜と前記低屈折率膜との交互３７層からなり、前記第
１又は第２の基体側から数えて偶数層は前記高屈折率膜
であるとともに奇数層は前記低屈折率膜であり、前記第
１又は第２の基体側から数えて第１層及び第１７層の光
学的膜厚が設計基準波長の１／１６、第２層乃至第１６
層及び第１８層の光学的膜厚が前記設計基準波長の１／
８、第１９層乃至第３６層の光学的膜厚が前記設計基準
波長の１／４、第３７層の光学的膜厚が前記設計基準波
長の３／８であるものである。

【００３１】本発明の第７の態様による光学素子は、前
記第２又は前記第４の態様による光学素子において、前
記透明誘電体多層膜は、前記透明誘電体多層膜は前記高
屈折率膜と前記低屈折率膜との交互３８層からなり、前
記第１又は第２の基体側から数えて奇数層は前記高屈折
率膜であるとともに偶数層は前記低屈折率膜であり、前
記第１又は第２の基体側から数えて第１層及び第１９層
並びに第２１層乃至第３５層及び第３７層の光学的膜厚
が設計基準波長の１／８、第２層乃至第１８層の光学的
膜厚が前記設計基準波長の１／４、第２０層及び第３６
層の光学的膜厚が前記設計基準波長の１／１６、第３８
層の光学的膜厚が前記設計基準波長の３／８であるもの
である。

【００３２】本発明の第８の態様による光学素子は、前
記第２乃至第７の態様による光学素子において、前記第
１及び第２の基体が、当該光学素子に入射する入射光の
波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ
²／Ｎ以下の透光性材料からなるものである。

【００３３】本発明の第９の態様による光学素子は、互
いに直交する第１及び第２の平面を有する透明材料から
なる第１の基体と、互いに直交する第３及び第４の平面
を有する透明材料からなる第２の基体と、互いに直交す
る第５及び第６の平面を有する透明材料からなる第３の
基体と、互いに直交する第７及び第８の平面を有する透
明材料からなる第４の基体と、前記第２の平面と前記第
３の平面との間に挟持された第１の透明誘電体多層膜
と、前記第４の平面と前記第５の平面との間に挟持され
た第２の透明誘電体多層膜と、前記第６の平面と前記第
７の平面との間に挟持された第３の透明誘電体多層膜
と、前記第８の平面と前記第１の平面との間に挟持され
た第４の透明誘電体多層膜と、を備えたものである。そ
して、前記第１乃至第４の透明誘電体多層膜の各々は高
屈折率膜と低屈折率膜との交互層からなり、前記第１乃
至第４の透明誘電体多層膜の各々に関して、前記第１乃
至第４の基体のうちの当該透明誘電体多層膜の一方の側
の基体又は他方の側の基体を介して当該透明誘電体多層
膜に入射する光の所望の入射角θ₀に対して、当該透明
誘電体多層膜の前記高屈折率膜の屈折率をｎ_H、当該透
明誘電体多層膜の前記低屈折率膜の屈折率をｎ_L、前記
両側の基体の屈折率をｎ₀として、以下の２つの条件式
（数７及び数８）を満たす。また、前記第１及び第３の
透明誘電体多層膜は、入射光の赤色、緑色及び青色の波
長領域に渡るＳ偏光成分を実質的に反射させ、入射光の
青色の波長領域のＰ偏光成分を実質的に反射させ、入射
光の赤色及び緑色の波長領域に渡るＰ偏光成分を実質的
に透過させる特性を有する。さらに、前記第２及び第４
の透明誘電体多層膜は、入射光の赤色、緑色及び青色の
波長領域に渡るＳ偏光成分を実質的に反射させ、入射光
の赤色の波長領域のＰ偏光成分を実質的に反射させ、入
射光の緑色及び青色の波長領域に渡るＰ偏光成分を実質
的に透過させる特性を有する。

【００３４】

【数７】｛ｎ_L ⁴（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝／｛ｎ
_H ⁴（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝＞1.44

【００３５】

【数８】（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）／（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin
²θ₀）＞4.0

【００３６】本発明の第１０の態様による光学素子は、
前記第９の態様による光学素子において、前記第１及び
第３の透明誘電体多層膜の各々は、前記高屈折率膜と前
記低屈折率膜との交互２１層からなり、前記第１乃至第
４の基体のうちの当該透明誘電体多層膜の一方の側の基
体側から数えて偶数層は前記高屈折率膜であるとともに
奇数層は前記低屈折率膜であり、前記第１乃至第４の基
体のうちの当該透明誘電体多層膜の一方の側の基体側か
ら数えて第１層及び第２１層の光学的膜厚が設計基準波
長の１／８であり、他の層の光学的膜厚が前記設計基準
波長の１／４であるものである。

【００３７】本発明の第１１の態様による光学素子は、
前記第９又は第１０の態様による光学素子において、前
記第２及び第４の透明誘電体多層膜の各々は、前記高屈
折率膜と前記低屈折率膜との交互３７層からなり、前記
第１乃至第４の基体のうちの当該誘電体多層膜の一方の
側の基体側から数えて偶数層は前記高屈折率膜であると
ともに奇数層は前記低屈折率膜であり、前記第１乃至第
４の基体のうちの当該透明誘電体多層膜の一方の側の基
体側から数えて第１層及び第１７層の光学的膜厚が設計
基準波長の１／１６、第２層乃至第１６層及び第１８層
の光学的膜厚が前記設計基準波長の１／８、第１９層乃
至第３６層の光学的膜厚が前記設計基準波長の１／４、
第３７層の光学的膜厚が前記設計基準波長の３／８であ
るものである。

【００３８】本発明の第１２の態様による光学素子は、
前記第９又は第１０の態様による光学素子において、前
記第２及び第４の透明誘電体多層膜の各々は、前記高屈
折率膜と前記低屈折率膜との交互３８層からなり、前記
第１乃至第４の基体のうちの当該誘電体多層膜の一方の
側の基体側から数えて奇数層は前記高屈折率膜であると
ともに偶数層は前記低屈折率膜であり、前記第１乃至第
４の基体のうちの当該透明誘電体多層膜の一方の側の基
体側から数えて第１層及び第１９層並びに第２１層乃至
第３５層及び第３７層の光学的膜厚が設計基準波長の１
／８、第２層乃至第１８層の光学的膜厚が前記設計基準
波長の１／４、第２０層及び第３６層の光学的膜厚が前
記設計基準波長の１／１６、第３８層の光学的膜厚が前
記設計基準波長の３／８であるものである。

【００３９】本発明の第１３の態様による光学素子は、
前記第９乃至第１２のいずれかの態様による光学素子に
おいて、前記第１乃至第４の基体が、当該光学素子に入
射する入射光の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．
５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなるもので
ある。

【００４０】本発明の第１４の態様による投射型表示装
置は、前記第１の態様による投射型表示装置において、
ダイクロイック特性及び偏光分離特性を兼ね備えた前記
光学素子は、ダイクロイック特性を有する偏光ビームス
プリッターであるものである。

【００４１】本発明の第１５の態様による投射型表示装
置は、前記第１４の態様による投射型表示装置におい
て、ダイクロイック特性を有する前記偏光ビームスプリ
ッターは、請求項２乃至８のいずれかに記載の光学素子
であるものである。

【００４２】本発明の第１６の態様による投射型表示装
置は、前記第１の態様による投射型表示装置において、
ダイクロイック特性及び偏光分離特性を兼ね備えた前記
光学素子は、偏光分離特性を有するクロスダイクロイッ
クプリズムであるものである。

【００４３】本発明の第１７の態様による投射型表示装
置は、前記第１６の態様による投射型表示装置におい
て、偏光分離特性を有する前記クロスダイクロイックプ
リズムは、請求項９乃至１３のいずれかに記載の光学素
子であるものである。

【００４４】ところで、本発明者らは、液体浸漬型の偏
光ビームスプリッター及び従来考案された透光性材料ブ
ロックによる前記偏光ビームスプリッターに関連する前
記課題を解決するための方法に関して鋭意検討した結
果、偏光ビームスプリッターあるいは偏光特性を高精度
に保存するべき材料に用いる透光性材料に光弾性定数が
小さな透光性材料を用いることが最も有効であることを
見出した。

【００４５】すなわち、本発明の第１８の態様による投
射型表示装置は、前記第１及び第１４乃至第１７のいず
れかの態様による投射型表示装置において、前記３つの
主偏光ビームスプリッターの各々は、当該主偏光ビーム
スプリッターに入射する入射光の波長に関する光弾性定
数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材
料からなる基体を用いて構成されたものである。

【００４６】本発明の第１９の態様による投射型表示装
置は、前記第１及び第１４乃至第１８のいずれかの態様
による投射型表示装置において、ダイクロイック特性及
び偏光分離特性を兼ね備えた前記光学素子は、当該光学
素子から出射して対応する前記主偏光ビームスプリッタ
ーへ入射する入射光の波長に関する光弾性定数の絶対値
が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる
基体を用いて構成されたものである。

【００４７】本発明の第２０の態様による投射型表示装
置は、前記第１及び第１４乃至第１９のいずれかの態様
による投射型表示装置において、前記３つの主偏光ビー
ムスプリッターに対して前記投射光学系の側にそれぞれ
配置された３つの補助偏光ビームスプリッターであっ
て、各々が、対応する前記主偏光ビームスプリッターに
より検光された後に前記投射光学系により投射される光
の偏光の純度を上げる３つの補助偏光ビームスプリッタ
ー（ポスト偏光ビームスプリッター）を更に備えたもの
である。

【００４８】本発明の第２１の態様による投射型表示装
置は、前記第２０の態様による投射型表示装置におい
て、前記３つの補助偏光ビームスプリッターは、当該補
助偏光ビームスプリッターに入射する入射光の波長に関
する光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以
下の透光性材料からなる基体を用いて構成されたもので
ある。

【００４９】なお、前記主偏光ビームスプリッター、前
記光学素子及び前記補助偏光ビームスプリッターは、当
該ビームスプリッター等に入射する入射光の波長に関す
る光弾性定数の絶対値が０．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下
の透光性材料からなる基体を用いて構成されることが一
層好ましく、当該ビームスプリッター等に入射する入射
光の波長に関する光弾性定数の絶対値が実質的に零の範
囲（例えば、０．１×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下）の透光性
材料からなる基体を用いて構成されることが更に一層好
ましい。

【００５０】前記第１及び第１４乃至第２１の態様によ
る投射型表示装置によれば、各主偏光ビームスプリッタ
ーの前記色光の入射側に配置され各空間光変調素子に照
射される色光の偏光の純度を上げる補助偏光分離手段が
採用されているので、空間光変調素子に照射される色光
の偏光の純度が上がり、したがって、得られる画像のコ
ントラストが向上する。そして、前記第１及び第１４乃
至第２１の態様による投射型表示装置によれば、色分解
手段の少なくとも一部及び前記補助偏光分離手段の少な
くとも一部が、ダイクロイック特性及び偏光分離特性を
兼ね備えた光学素子で兼用されているので、両者の少な
くとも一部が一体化されることとなり、プリ偏光ビーム
スプリッターとして色分離手段と完全に別個の光学部品
である偏光ビームスプリッターを用いていた前述した従
来の投射型表示装置に比べて、装置の構成の簡素化及び
小型化を図ることができる。

【００５１】ダイクロイック特性及び偏光分離特性を兼
ね備えた前記光学素子としては、例えば、前記第１４又
は第１６の態様のように、ダイクロイック特性を有する
偏光ビームスプリッターや、偏光分離特性を有するクロ
スダイクロイックプリズムなどを用いることができる。
このダイクロイック特性を有する偏光ビームスプリッタ
ーの例として、前記第１５の態様のように、前記第２乃
至第８の態様による光学素子を挙げることができる。ま
た、偏光分離特性を有するクロスダイクロイックプリズ
ムとして、前記第１７の態様のように、前記第９乃至第
１３の態様による光学素子を挙げることができる。な
お、前記第２乃至第１３の態様による光学素子の用途
は、投射型表示装置に限定されるものではなく、他の種
々の用途に用いることができる。

【００５２】ここで、前記第２乃至第１３の態様による
光学素子における２つの条件式の根拠について、説明す
る。

【００５３】一般に、高屈折率膜と低屈折率膜との交互
層からなる透明誘電体多層膜に斜めに光が入射した場
合、その偏光方向により見かけ上の屈折率が異なる。低
屈折率膜及び高屈折率膜のＳ偏光及びＰ偏光に対する見
かけ上の屈折率は、以下のようになる。

【００５４】

【数９】ｎ_LS＝ｎ_L・ｃｏｓθ_L

【００５５】

【数１０】ｎ_LP＝ｎ_L／ｃｏｓθ_L

【００５６】

【数１１】ｎ_HS＝ｎ_H・ｃｏｓθ_H

【００５７】

【数１２】ｎ_HP＝ｎ_H／ｃｏｓθ_H

【００５８】ただし、これらの式において、ｎ_LSはＳ偏
光に対する低屈折率膜の見かけ上の屈折率、ｎ_LPはＰ偏
光に対する低屈折率膜の見かけ上の屈折率、ｎ_HSはＳ偏
光に対する高屈折率膜の見かけ上の屈折率、ｎ_HPはＰ偏
光に対する高屈折率膜の見かけ上の屈折率、ｎ_Lは低屈
折率膜の実際の屈折率、ｎ_Hは高屈折率膜の実際の屈折
率、θ_Lは低屈折率膜の膜中の光の進行方向、θ_Hは高屈
折率膜の膜中の光の進行方向を示す。

【００５９】また、光の入射に対する透明体の屈折率及
び入射角とこれらの関係は、スネルの法則により以下の
ようになる。

【００６０】

【数１３】ｎ₀・sinθ₀＝ｎ_L・sinθ_L＝ｎ_H・sinθ_H

【００６１】ただし、この式において、ｎ₀は入射透明
体の実際の屈折率、θ₀は入射透明体からの透明誘電体
多層膜への入射角を示す。

【００６２】さらに、透明誘電体多層膜において低屈折
率膜及び高屈折率膜の交互層では、その見かけ上の屈折
率の比が大きいほど広い波長帯域において高反射率特性
を得ることができることは、よく知られている。このこ
とから、本件発明者の研究により、Ｐ偏光に対するダイ
クロイック特性とＳ偏光に対する広い波長帯域での高反
射率特性を同時に得て、ダイクロイック特性及び偏光分
離特性を兼ね備えるためには、以下のような条件が必要
になることが判明した。

【００６３】

【数１４】（ｎ_LP／ｎ_HP）＞1.2

【００６４】

【数１５】（ｎ_LS／ｎ_HS）＞2.0

【００６５】数１４に数１０、数１２及び数１３を代入
することにより下記の数１６が得られ、数１５に数９、
数１１及び数１３を代入することにより下記の数１７が
得られる。

【００６６】

【数１６】｛ｎ_L ⁴（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝／｛ｎ_H ⁴
（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝＞1.44

【００６７】

【数１７】（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）／（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・s
in²θ₀）＞4.0

【００６８】したがって、前記透明誘電体多層膜に入射
する光の所望の入射角θ₀に対して、前記高屈折率膜の
屈折率ｎ_H、前記低屈折率膜の屈折率ｎ_L、前記第１及び
第２の基体の屈折率ｎ₀が、数１６及び数１７の２つの
条件式を満たした場合に、ダイクロイック特性及び偏光
分離特性を兼ね備えた光学素子の実現可能となるのであ
る。

【００６９】なお、より理想的には、下記の２つの条件
式を満たすことが好ましい。

【００７０】

【数１８】｛ｎ_L ⁴（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝／｛ｎ_H ⁴
（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝＞1.6

【００７１】

【数１９】（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）／（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・s
in²θ₀）＞10.0

【００７２】ところで、前記第１８乃至第２１の態様に
よる投射型表示装置によれば、主偏光ビームスプリッタ
ーとして、当該偏光ビームスプリッターに入射する入射
光の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8
ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる基体を用いて構成
された偏光ビームスプリッターが用いられており、前記
従来の液体浸漬型の偏光ビームスプリッターを用いてい
ない。したがって、前記第１８乃至第２１の態様によれ
ば、先に述べたような対流やゴミや気泡などの、前記従
来の液体浸漬型の偏光ビームスプリッターを採用するこ
とに伴う種々の問題点を除去することができ、製造が容
易になる等の利点が得られる。

【００７３】ところで、一般に、等方等質な透光性材料
に力を加えて応力を生じさせると、この透光性材料に光
学的な異方性が生じ、複屈折性を持つようになる。これ
は、光弾性効果と呼ばれている。応力が生じたときの透
光性材料の屈折率はいわゆる屈折率楕円体で表すことが
でき、このとき、屈折率楕円体の主屈折率軸は主応力に
一致する。一般に、主屈折率をｎ₁，ｎ₂，ｎ₃、主応力
をσ₁，σ₂，σ₃（それぞれ添字が共通なものは同一方
向にある）とすると、これらの間には次式のような関係
が成立する。

【００７４】

【数２０】ｎ₁＝ｎ₀＋Ｃ₁σ₁＋Ｃ₂（σ₂＋σ₃）

【００７５】

【数２１】ｎ₂＝ｎ₀＋Ｃ₁σ₂＋Ｃ₂（σ₃＋σ₁）

【００７６】

【数２２】ｎ₃＝ｎ₀＋Ｃ₁σ₃＋Ｃ₂（σ₁＋σ₂）ここに、Ｃ₁及びＣ₂は光の波長および透光性材料の物質
に固有の定数である。

【００７７】このような透光性材料に光を入射すると、
その方向がσ₃と同一方向になるように座標をとれば、
入射光はそれぞれσ₁，σ₃方向の、すなわち互いに振動
面が直交する２つの直線偏光に分かれる。透光性材料か
ら出射するときには、各主応力方向の屈折率（ｎ₁，
ｎ₂）が異なるため、これら２つの直線偏光間には次式
で表されるような光路差（位相差）ΔＲが生じる。

【００７８】

【数２３】 ΔＲ＝（２π／λ）（ｎ₂−ｎ₁）・ｌ＝（２π／λ）（Ｃ₁−Ｃ₂）（σ₂−σ₁）・ｌ＝（２π／λ）・Ｃ・（σ₂−σ₁）・ｌここに、λは光の波長、ｌは透光性材料の光透過厚であ
る。Ｃ＝（Ｃ₁−Ｃ₂）は光弾性定数と呼ばれ、応力によ
って生じる複屈折の大きさを示す係数である。

【００７９】従来考案された透光性材料ブロックによる
前記偏光ビームスプリッターでは、例えばＢＫ７（ドイ
ツショット社の記号）のように、耐久性に富み、安価
なガラスが用いられていた。しかし、これらのガラス選
定に当たって、光弾性定数は全く配慮されておらず、そ
の値は比較的大きなもの（ＢＫ７の光弾性定数は波長λ
＝６３３ｎｍにおいて２．７８×１０^-8ｃｍ²／Ｎ）で
あり、熱応力や力学的外部応力により誘起される光学的
異方性、およびこれに基づく光路差ΔＲが無視できない
値になっている。すなわち、これらのガラスを用いた偏
光ビームスプリッターを投射型表示装置に採用すると、
投射画面の劣化は著しいものとなる。

【００８０】これに対し、前記第１８乃至第２１の態様
によれば、主偏光ビームスプリッターとして、当該偏光
ビームスプリッターに入射する入射光の波長に関する光
弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透
光性材料からなる基体を用いて構成された偏光ビームス
プリッターが採用されているので、種々の熱応力、外部
応力の影響に対して光学的に安定な性能を確保でき画質
の劣化が十分に少なくなる。

【００８１】また、前記第１９の態様のように、ダイク
ロイック特性及び偏光分離特性を兼ね備えた前記光学素
子として、当該光学素子から出射して対応する主偏光ビ
ームスプリッターへ入射する入射光の波長に関する光弾
性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光
性材料からなる基体を用いて構成されたものを用いる
と、プリ偏光ビームスプリッターとして機能する当該光
学素子に関しても、種々の熱応力、外部応力の影響に対
して従来に比べて十分に光学的に安定な性能を確保で
き、画質の劣化が一層少なくなるので、好ましい。もっ
とも、当該光学素子のプリ偏光ビームスプリッターとし
ての機能は、主偏光ビームスプリッターの偏光子として
の機能を補助するのみであるので、前記光学素子とし
て、偏光子及び検光子の両方として使用される主偏光ビ
ームスプリッターに比べて画像に対する影響が小さいこ
とから、ＢＫ７等を基体の材料として用いて構成された
ものを採用してもよい。

【００８２】また、前記第２０の態様のように、ポスト
偏光ビームスプリッターを採用すると、消光比が一層向
上するので、得られる画像のコントラストが一層向上す
るので、好ましい。

【００８３】この場合、前記第２１の態様のように、ポ
スト偏光ビームスプリッターとして、当該ビームスプリ
ッターに入射する入射光の波長に関する光弾性定数の絶
対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料から
なる基体を用いて構成された偏光ビームスプリッターを
用いると、ポスト偏光ビームスプリッターに関しても、
種々の熱応力、外部応力の影響に対して従来に比べて十
分に光学的に安定な性能を確保でき、画質の劣化が一層
少なくなるので、好ましい。もっとも、ポスト偏光ビー
ムスプリッターは、主偏光ビームスプリッターの検光子
としての機能を補助するのみであるので、偏光子及び検
光子の両方として使用される主偏光ビームスプリッター
に比べて画像に対する影響が小さいことから、ＢＫ７等
を基体の材料として用いて構成された偏光ビームスプリ
ッターをプリ偏光ビームスプリッターやポスト偏光ビー
ムスプリッターとして採用してもよい。

【００８４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の種々の実施の形態
による投射型表示装置について、図面を参照して説明す
る。

【００８５】（実施の形態１）まず、本発明の第１の実
施の形態による投射型表示装置について、図１を参照し
て説明する。

【００８６】図１は本発明の第１の実施の形態による投
射型表示装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は
該投射型表示装置を示す正面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）中のＩ−Ｉ矢視図である。

【００８７】第１の実施の形態による投射型表示装置
は、光源（図示せず）と、該光源からの光を赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３原色の色光に分解する色分解
手段として機能すると同時に、各主偏光ビームスプリッ
ター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの各色光Ｒ，Ｇ，Ｂの入射
側に配置され各空間光変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ
に照射される色光の偏光の純度を上げる補助偏光分離手
段として機能する、ダイクロイック特性を有しない通常
の偏光ビームスプリッター１３Ｒ及びダイクロイック特
性を有する偏光ビームスプリッター１３Ｇ，１３Ｂと、
色光Ｒ，Ｇ，Ｂにそれぞれ対応する位相差変調型液晶ラ
イトバルブ等の３つの空間光変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，
１２Ｂ（空間光変調素子１２Ｒ，１２Ｇは図中には表れ
ていないが、空間光変調素子１２Ｂと同様に、図１
（ａ）において主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇに対する図１（ａ）の紙面の奥側にある。）と、色光
Ｒ，Ｇ，Ｂによる入射光をそれぞれ偏光して空間光変調
素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂにそれぞれ照射させるとと
もに、空間光変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂからの反
射光をそれぞれ検光する主偏光ビームスプリッター１１
Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと、偏光ビームスプリッター１３
Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと主偏光ビームスプリッター１１
Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂとの間にそれぞれ設けられ入射光の
偏光方向を９０゜回転させる１／２波長板１４Ｒ，１４
Ｇ，１４Ｂと、各色光Ｒ，Ｇ，Ｂに関する光学距離を一
致させるために偏光ビームスプリッター１３Ｇと主偏光
ビームスプリッター１１Ｇとの間及び偏光ビームスプリ
ッター１３Ｇと主偏光ビームスプリッター１１Ｂとの間
に配置されたガラスブロック１５，１６，１７と、主偏
光ビームスプリッター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂによりそ
れぞれ検光された光をそれぞれスクリーン（図示せず）
等に投射する３本の投射レンズ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ
と、を備えている。

【００８８】前記空間光変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２
Ｂは、いわゆる電気書き込み型の空間光変調素子でもよ
いし、光書き込み型の空間光変調素子等でもよい。空間
光変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが光書き込み型の場
合には、書き込み光源となるＣＲＴ等が用いられる。

【００８９】本実施の形態では、各偏光ビームスプリッ
ター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，１３Ｒは、ダイクロイッ
ク特性を有しない通常の偏光ビームスプリッターであ
り、Ｓ偏光成分を反射させるとともにＰ偏光成分を透過
させる特性を有する。

【００９０】また、ダイクロイック特性を有する偏光ビ
ームスプリッター１３Ｂは、青色の色光ＢのＳ偏光成分
を反射し、色光Ｒ，ＧのＳ偏光成分及び色光Ｒ，Ｇ，Ｂ
のＰ偏光成分を透過させる特性を有する。ダイクロイッ
ク特性を有する偏光ビームスプリッター１３Ｇは、色光
Ｇ，ＢのＳ偏光成分を反射し（偏光ビームスプリッター
１３Ｇには偏光ビームスプリッター１３Ｂを透過した光
が入射するので、結局、緑色の色光ＧのＳ偏光成分のみ
を反射する）、色光ＲのＳ偏光成分及び色光Ｒ，Ｇ，Ｂ
のＰ偏光成分を透過させる特性を有する。なお、前記偏
光ビームスプリッター１３Ｒは、前述したように、ダイ
クロイック特性を有していないが、Ｓ偏光成分を反射さ
せるとともにＰ偏光成分を透過させる特性を有し、偏光
ビームスプリッター１３Ｒには偏光ビームスプリッター
１３Ｇを透過した光が入射するので、結局、偏光ビーム
スプリッター１３Ｒは、色光ＲのＳ偏光成分のみを反射
させることになる。なお、偏光ビームスプリッター１３
Ｒとして、ダイクロイック特性を有する偏光ビームスプ
リッターを用いてもよい。また、偏光ビームスプリッタ
ー１３Ｂ，１３Ｇの特性は前述したような特性に限定さ
れず、例えば、偏光ビームスプリッター１３Ｇは、色光
ＧのＳ偏光成分を反射し、色光Ｒ，ＢのＳ偏光成分及び
色光Ｒ，Ｇ，ＢのＰ偏光を透過させる特性を有していて
もよい。

【００９１】なお、本実施の形態では、偏光ビームスプ
リッター１３Ｂ，１３Ｇがそれぞれダイクロイック特性
及び偏光分離特性を兼ね備えた光学素子となっている。

【００９２】前述したような特性を有する偏光ビームス
プリッター１３Ｂ，１３Ｇは、例えば、透光性材料から
なる基体としての２つのプリズムと、その間に形成した
光学薄膜が複数積層された光学薄膜層（透明誘電体多層
膜）とから構成することができ、該光学薄膜層を適宜設
計することにより前述したような特性を得ることができ
る。例えば、前記偏光ビームスプリッター１３Ｂ，１３
Ｇとして、特開昭６３−１１６１０５号公報に開示され
たような「偏光ビームスプリッター兼２波長分離フィル
ター」を採用することができる。すなわち、前記偏光ビ
ームスプリッター１３Ｂ，１３Ｇとして、透光性材料か
らなる基体としての２つのプリズムと、高屈折率の誘電
体物質層と低屈折率の誘電体物質層の交互３５層膜より
成り、プリズムから数えて奇数層は高屈折率の誘電体物
質層で、偶数層は低屈折率の誘電体物質層であり、高屈
折率の誘電体物質層である第１層、第３層、第５層、第
７層、第２９層、第３１層、第３３層、第３５層の光学
的膜厚が設計基準波長λ₀の１／４からずらしてあり、
前記以外の各層の光学的膜厚をλ₀／４とし、第１層と
第３５層の光学的膜厚を約０．５８λ₀／４、第３層と
第３３層の光学的膜厚を約０．７９λ₀／４、第５層と
第３１層の光学的膜厚を約１．１０λ₀／４、第７層と
第２９層の光学的膜厚を約０．９０λ₀／４とした「偏
光ビームスプリッター兼２波長分離フィルター」を採用
することができる。なお、特開昭６３−１１６１０５号
公報は、前記「偏光ビームスプリッター兼２波長分離フ
ィルター」を光ディスク装置において用いることを開示
するにすぎず、投射型表示装置において用いることは何
ら開示も示唆もしていない。

【００９３】本実施の形態では、図示しない光源からの
光が、偏光ビームスプリッター１３Ｂに入射する。この
入射光のうちの青色の色光ＢのＳ偏光成分のみが偏光ビ
ームスプリッター１３Ｂで反射されて主偏光ビームスプ
リッター１１Ｂへ向かい、前記入射光の色光Ｒ，ＧのＳ
偏光成分及び色光Ｒ，Ｇ，ＢのＰ偏光成分が偏光ビーム
スプリッター１３Ｂを透過して偏光ビームスプリッター
１３Ｇに入射する。偏光ビームスプリッター１３Ｇに入
射した偏光ビームスプリッター１３Ｂの透過光のうちの
緑色の色光ＧのＳ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ
ー１３Ｇで反射されて主偏光ビームスプリッター１１Ｇ
へ向かい、偏光ビームスプリッター１３Ｂの透過光のう
ちの色光ＲのＳ偏光成分及び色光Ｒ，Ｇ，ＢのＰ偏光成
分が偏光ビームスプリッター１３Ｇを透過して偏光ビー
ムスプリッター１３Ｒに入射する。偏光ビームスプリッ
ター１３Ｒに入射した偏光ビームスプリッター１３Ｇの
透過光のうちの赤色の色光ＲのＳ偏光成分のみが偏光ビ
ームスプリッター１３Ｒで反射されて主偏光ビームスプ
リッター１１Ｒへ向かい、偏光ビームスプリッター１３
Ｇの透過光のうちの色光Ｒ，Ｇ，ＢのＰ偏光成分は偏光
ビームスプリッター１３Ｒを透過する。

【００９４】このようにして、偏光ビームスプリッター
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂにより、光源からの光が各色光
Ｒ，Ｇ，Ｂに分解されると同時に各色光Ｒ，Ｇ，ＢのＳ
偏光成分のみが偏光分離されてそれぞれ主偏光ビームス
プリッター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂへ向かう。すなわ
ち、偏光ビームスプリッター１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ
は、色分解手段としての機能及びプリ偏光ビームスプリ
ッターとしての機能を同時に行う。

【００９５】偏光ビームスプリッター１３Ｂから主偏光
ビームスプリッター１１Ｂへ向かう色光ＢのＳ偏光は、
主偏光ビームスプリッター１１Ｂが偏光ビームスプリッ
ター１３Ｂに対して９０゜の角度で配置されているの
で、主偏光ビームスプリッター１１Ｂに対しては色光Ｂ
のＰ偏光であるが、１／２波長板１４Ｂを通過して主偏
光ビームスプリッター１１Ｂに対して色光ＢのＳ偏光と
なり、これが更にガラスブロック１６，１７を介して主
偏光ビームスプリッター１１Ｂに入射する。そして、主
偏光ビームスプリッター１１Ｂは、色光ＢのＳ偏光の光
を反射して空間光変調素子１２Ｂを照射する。空間光変
調素子１２Ｂで変調された反射光は、主偏光ビームスプ
リッター１１Ｂにより検光され、前記反射光のうちＰ偏
光の光が主偏光ビームスプリッター１３Ｂを透過して投
射レンズ１８Ｂによりスクリーン（図示せず）上に投射
される。

【００９６】以上、偏光ビームスプリッター１３Ｂから
主偏光ビームスプリッター１１Ｂへ向かう色光ＢのＳ偏
光について説明したが、偏光ビームスプリッター１３
Ｒ，１３Ｇから主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇへ向かう色光Ｒ，ＧのＳ偏光についても同様である。
ただし、偏光ビームスプリッター１３Ｂから主偏光ビー
ムスプリッター１１Ｂへ向かう色光ＢのＳ偏光がガラス
ブロック１６，１７を通過するのに対し、偏光ビームス
プリッター１３Ｇから主偏光ビームスプリッター１１Ｇ
へ向かう色光ＧのＳ偏光はガラスブロック１５を通過
し、偏光ビームスプリッター１３Ｒから主偏光ビームス
プリッター１１Ｒへ向かう色光ＲのＳ偏光はガラスブロ
ックを通過しない。これにより、各色光の光路長が等し
くなる。

【００９７】投射レンズ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂにより
投射された各色光Ｒ，Ｇ，Ｂはスクリーン上で色合成さ
れる。

【００９８】そして、本実施の形態では、主偏光ビーム
スプリッター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ及び色分解兼プリ
偏光分離の偏光ビームスプリッター１３Ｒ，１３Ｇ，１
３Ｂは、当該偏光ビームスプリッターに入射する入射光
の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃ
ｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる基体を用いて構成さ
れている。

【００９９】例えば、主偏光ビームスプリッター１１
Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ及び偏光ビームスプリッター１３Ｒ
は、このような透光性材料からなるプリズムや板を基体
として用い、これに所要のコーティング（誘電体層、す
なわち、光学薄膜）を施すなどの通常の偏光ビームスプ
リッターの設計・製造手法に従って製造することができ
る。また、偏光ビームスプリッター１３Ｇ，１３Ｂは、
例えば、プリズムとして前述したような透光性材料を用
い、前述した「偏光ビームスプリッター兼２波長分離フ
ィルター」の設計・製造方法に従って製造することがで
きる。

【０１００】前述したような透光性材料の一例として、
光弾性定数の絶対値が非常に小さい値を示す光学ガラス
を、酸化物換算の重量％で下記の組成のごとく挙げるこ
とができる。

【０１０１】記ＳｉＯ₂ １７．０〜２７．０％Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ０．５〜５．０％ＰｂＯ７３．０〜７５．０％Ａｓ₂Ｏ₃＋Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜３．０％この例において各成分の組成範囲をこのように定めた理
由は、次の通りである。

【０１０２】ＰｂＯ（酸化鉛）は、ＰｂＯを含有する組
成系のガラスにおいては、光弾性定数Ｃの値がＰｂＯの
含有量に大きく依存し、具体的には、ＰｂＯの含有量が
増加するに従って光弾性定数Ｃの値が減少し、ある一定
量において零になって以降は負の値をとることを利用
し、光弾性定数Ｃの値を零付近に制御するために用いら
れたものである。ＰｂＯの含有量により光弾性定数Ｃの
値が変化するのは、鉛イオンの配位状態がその含有量の
増加とともに変化するためと考えられる。ＰｂＯの含有
量を例えば７３〜７５重量％の範囲内にすることによ
り、波長５００〜６５０ｎｍの光に対する光弾性定数Ｃ
の値を零付近にすることができる。

【０１０３】ＳｉＯ₂は、本例の光学ガラスにおけるガ
ラス組成物であり１７重量％以上含有することが好まし
いが、ＰｂＯの含有量を７３〜７５重量％としたことに
伴って２７重量％に制限される。

【０１０４】Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏといったアルカ
リ金属成分は、ガラスの熔解温度及びガラス転移温度を
下げ、ガラスの失透に対する安定性を高める効果がある
ため、０．５重量％以上含有することが好ましいが、５
重量％を越えると化学的耐久性がかなり損なわれるので
好ましくない。

【０１０５】Ａｓ₂Ｏ₃＋Ｓｂ₂Ｏ₃は、必要に応じて添加
することができるが、３重量％を越えるとガラスの耐失
透性、分光透過性等が損なわれるので、好ましくない。

【０１０６】このような光学ガラスは、各成分の原料と
してそれぞれの元素に対応する酸化物、炭酸塩、硝酸塩
などを使用し、それらを所望の割合に秤量し混合して調
合原料として、これを１，０００〜１，３００゜Ｃに加
熱して熔解し、清澄、攪拌を行って均質化した後、予め
予熱された金型に鋳込み徐冷することにより容易に製造
することができる。

【０１０７】ここで、前述した光学ガラスの具体例及び
その測定結果について、表１及び表２並びに図１４を参
照して、説明する。

【０１０８】各成分の原料としてそれぞれの元素に対応
する酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを用意し、これらを高
度に精製した後、表１及び表２に記載の割合となるよう
に秤量し、混合して調合原料とし、これを１，０００〜
１，３００゜Ｃに加熱して熔解し、清澄、攪拌を行って
均質化した後、予め予熱された金型に鋳込み徐冷するこ
とにより光学ガラスを製造した。

【０１０９】表１及び表２中の数値は、酸化物換算の重
量％による成分割合を示し、合計で１００％になる。

【０１１０】このようにして得られたガラスについて、
波長λ＝６３３ｎｍの光に対する光弾性定数及び線膨張
係数を測定した。光弾性定数Ｃは、既知の波長λの光、
既知のサイズの試料を用い、上述の式においてσ₁＝σ₃
＝０となる既知の一軸性応力σ₂を試料に加えた状態で
光路差ΔＲを測定することにより算出した。測定結果を
表１及び表２に示す。また、酸化鉛（ＰｂＯ）の含有量
を横軸に、光弾性定数を縦軸にとったグラフを図１４に
示す。酸化鉛の含有量が増加するにつれて光弾性定数は
ほぼ直線的に減少し、ある点で零の値をとり、以降は負
の値をとることが理解できる。

【０１１１】なお、比較例として、従来多用されていた
前記ＢＫ７について、その成分割合、波長λ＝６３３ｎ
ｍの光に対する光弾性定数及び線膨張係数の測定結果を
表２に示す。番号１〜７の光学ガラスの光弾性定数がＢ
Ｋ７のそれに比較してはるかに小さく、特に、番号４〜
６の光学ガラスについては光弾性定数が実質的に零であ
るとみなせる範囲の値であることが理解できる。また、
番号１〜７の光学ガラスの線膨張係数はＢＫ７のそれと
ほぼ同レベルであることから、ＢＫ７の代わりに番号１
〜７の光学ガラスを用いた場合でも、治具や他の光学部
品に熱膨張率の差に基づく影響を及ぼすことはない。

【０１１２】

【表１】

【０１１３】

【表２】

【０１１４】前述した光学ガラスは、光弾性定数が零付
近となるので、主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂ及び偏光ビームスプリッター１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂの材料として理想的なものであるが、ＢＫ７
の光弾性定数２．７８×１０^-8ｃｍ²／Ｎに比べて十分
に小さい、絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透
光性材料を用いれば、従来に比べて十分に光学的に安定
な性能を確保でき投射画像の画質の劣化が十分に少なく
なる。例えば、前述したような光学ガラスの組成におい
て、酸化鉛の含有量の範囲が６４〜８１重量％程度であ
れば、光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ
以下となり、主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂ及び偏光ビームスプリッター１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂの材料として用いることができる。もっと
も、光弾性定数の絶対値が０．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以
下の透光性材料を用いることが好ましく、特に、光弾性
定数の絶対値が０．１×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性
材料を用いることが一層好ましい。

【０１１５】なお、光弾性定数は光の波長に依存するの
で、入射光の波長、すなわち、本実施の形態では対応す
るＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの波長に従って、必要に応じて
前記透光性材料の組成等が変更され、当該偏光ビームス
プリッターの入射光の波長に対する光弾性定数の絶対値
が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料が用いら
れる。

【０１１６】なお、ＢＫ７の屈折率が１.５前後である
のに対し、前述したような組成の光学ガラスの屈折率は
１．８以上となるので、前述したような光学ガラスを用
いれば光軸に対して４５゜の角度で設置することができ
る偏光ビームスプリッターを構成することができ、この
ような偏光ビームスプリッターを主偏光ビームスプリッ
ター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ及び偏光ビームスプリッタ
ー１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂとして採用することにより、
装置の小型化を図ることができる。なお、ＢＫ７を用い
て偏光ビームスプリッターを構成した場合には、屈折率
の関係でその偏光ビームスプリッターの設置角度を４５
゜にできないため、装置として大きく重いものとなって
しまう。

【０１１７】以上説明した本実施の形態による投射型表
示装置によれば、偏光ビームスプリッター１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂが、主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂの色光Ｒ，Ｇ，Ｂの入射側に配置され空間光
変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに照射される色光Ｒ，
Ｇ，Ｂの偏光の純度を上げる補助偏光分離手段として作
用するので、空間光変調素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに
照射される色光Ｒ，Ｇ，Ｂの偏光の純度が上がり、した
がって、得られる画像のコントラストが向上する。そし
て、本実施の形態では、偏光ビームスプリッター１３
Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが、色分解手段及び前記補助偏光分
離手段として兼用されているので、プリ偏光ビームスプ
リッターとして色分離手段と完全に別個の光学部品であ
る偏光ビームスプリッターを用いていた前述した従来の
投射型表示装置に比べて、装置の構成の簡素化及び小型
化を図ることができる。

【０１１８】また、本実施の形態による投射型表示装置
によれば、当該主偏光ビームスプリッター１２Ｒ，１２
Ｇ，１２Ｂに入射する入射光の波長に関する光弾性定数
の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料
からなる基体を用いて構成された主偏光ビームスプリッ
ター１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが用いられており、前述し
た従来の液体浸漬型の偏光ビームスプリッターを用いて
いない。したがって、本発明によれば、先に述べたよう
な対流やゴミや気泡などの、前記従来の液体浸漬型の偏
光ビームスプリッターを採用することに伴う種々の問題
点を除去することができ、製造が容易になる等の利点が
得られる。

【０１１９】そして、本実施の形態によれば、当該主偏
光ビームスプリッター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに入射す
る入射光の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×
１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる基体を用い
て構成された主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂが採用されているので、種々の熱応力、外部
応力の影響に対して光学的に安定な性能を確保でき画質
の劣化が十分に少なくなる。

【０１２０】さらに、本実施の形態では、偏光ビームス
プリッター１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが、当該ビームスプ
リッターに入射する入射光の波長に関する光弾性定数の
絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料か
らなる基体を用いて構成されているので、プリ偏光ビー
ムスプリッターとして作用する偏光ビームスプリッター
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに関しても、種々の熱応力、外
部応力の影響に対して従来に比べて十分に光学的に安定
な性能を確保でき、画質の劣化が一層少なくなる。もっ
とも、偏光ビームスプリッター１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ
のプリ偏光ビームスプリッターとしての機能は、主偏光
ビームスプリッター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの偏光子と
しての機能を補助するのみであるので、偏光子及び検光
子の両方として使用される主偏光ビームスプリッター１
１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに比べて画像に対する影響が小さ
いことから、ＢＫ７等を基体の材料として用いて構成さ
れたものを偏光ビームスプリッター１３Ｒ，１３Ｇ，１
３Ｂとして採用してもよい。

【０１２１】なお、本実施の形態では、３投射レンズタ
イプとして構成されているので、各投射レンズ１８Ｒ，
１８Ｇ，１８Ｂ毎の調整が必要となるが、投射レンズ１
８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂのバックフォーカス（レンズ後端
から像面までの距離）が短くできるため、これらの投射
レンズ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂとして、設計が容易でコ
ンパクトかつ安価な投射レンズを使うことができる。従
って、本実施の形態によれば、装置全体も、各色光Ｒ，
Ｇ，Ｂを予め色合成手段で合成して１本の投射レンズで
画像を投射する１投射レンズタイプの投射型表示装置に
比べてコンパクトで低価格となる。もっとも、本発明
は、本実施の形態のような各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを予め色合
成することなく３本の投射レンズでそれぞれスクリーン
上に投射してスクリーン上で色合成を行う３投射レンズ
タイプの投射型表示装置のみならず、各色光Ｒ，Ｇ，Ｂ
を予め色合成手段で合成して１本の投射レンズで画像を
投射する１投射レンズタイプの投射型表示装置にも適用
することができる。この場合には、投射レンズバックフ
ォーカス（レンズ後端から像面までの距離）が比較的長
くなるため、投射レンズは若干高価なものとなるが、各
色光Ｒ，Ｇ，Ｂの画像が予め色合成されるので、使い勝
手が向上する。

【０１２２】（実施の形態２）次に、本発明の第２の実
施の形態による投射型表示装置について、図２を参照し
て説明する。

【０１２３】図２は本発明の第２の実施の形態による投
射型表示装置の概略構成を示す図であり、図２（ａ）は
該投射型表示装置を示す正面図、図２（ｂ）は図２
（ａ）中のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【０１２４】第２の実施の形態による投射型表示装置
は、前記第１の実施の形態による投射型表示装置と基本
的には同様に構成されている。したがって、図２におい
て、前記図１に示した構成要素と同一又は対応する構成
要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１２５】第２の実施の形態が第１の実施の形態と異
なる所は、第２の実施の形態では、第１の実施の形態の
構成に対して、主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂにより検光された後に投射レンズ１８Ｒ，１
８Ｇ，１８Ｂにより投射される色光Ｒ，Ｇ，Ｂの偏光の
純度を上げるポスト偏光ビームスプリッター１９Ｒ，１
９Ｇ，１９Ｂが追加されている点のみである。ポスト偏
光ビームスプリッター１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂは、主偏
光ビームスプリッター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに対して
投射レンズ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの側にそれぞれ配置
されている。

【０１２６】そして、本実施の形態では、ポスト偏光ビ
ームスプリッター１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂも、主偏光ビ
ームスプリッター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと同様に、当
該偏光ビームスプリッターに入射する入射光の波長に関
する光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以
下の透光性材料からなる基体を用いて構成されている。

【０１２７】本実施の形態では、ポスト偏光ビームスプ
リッター１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂが追加されているの
で、これによって主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１
１Ｇ，１１Ｂから漏れてきたＳ偏光の光がカットされ、
主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂによ
り検光された後に投射レンズ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂに
より投射される色光Ｒ，Ｇ，Ｂの偏光（Ｐ偏光）の純度
が高まり、得られる画像のコントラストが一層向上す
る。

【０１２８】さらに、本実施の形態では、ポスト偏光ビ
ームスプリッター１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂが、当該ビー
ムスプリッターに入射する入射光の波長に関する光弾性
定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性
材料からなる基体を用いて構成されているので、ポスト
偏光ビームスプリッター１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂに関し
ても、種々の熱応力、外部応力の影響に対して従来に比
べて十分に光学的に安定な性能を確保でき、画質の劣化
が一層少なくなる。もっとも、ポスト偏光ビームスプリ
ッター１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂは、検光子としての機能
を補助するのみであるので、偏光子及び検光子の両方と
して使用される主偏光ビームスプリッター１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂに比べて画像に対する影響が小さいことか
ら、ＢＫ７等を基体の材料として用いて構成された偏光
ビームスプリッターをポスト偏光ビームスプリッター１
９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂとして採用してもよい。

【０１２９】（実施の形態３）次に、本発明の第３の実
施の形態による投射型表示装置について、図３を参照し
て説明する。

【０１３０】図３は本発明の第３の実施の形態による投
射型表示装置の概略構成を示す図であり、図３（ａ）は
該投射型表示装置を示す正面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）中のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【０１３１】第３の実施の形態による投射型表示装置
は、光源（図示せず）と、該光源からの光を赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３原色の色光に分解する色分解
手段として機能すると同時に、各主偏光ビームスプリッ
ター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの各色光Ｒ，Ｇ，Ｂの入射
側に配置され各空間光変調素子３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ
に照射される色光の偏光の純度を上げる補助偏光分離手
段として機能する、ダイクロイック特性を有する偏光ビ
ームスプリッター３３Ｒ，３３Ｂと、色光Ｒ，Ｇ，Ｂに
それぞれ対応する位相差変調型液晶ライトバルブ等の３
つの空間光変調素子３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ（空間光変
調素子３２Ｒ，３２Ｇは図中には表れていないが、空間
光変調素子３２Ｂと同様に、図３（ａ）において主偏光
ビームスプリッター３１Ｒ，３１Ｇに対する図３（ａ）
の紙面の奥側にある。）と、色光Ｒ，Ｇ，Ｂによる入射
光をそれぞれ偏光して空間光変調素子３２Ｒ，３２Ｇ，
３２Ｂにそれぞれ照射させるとともに、空間光変調素子
３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂからの反射光をそれぞれ検光す
る主偏光ビームスプリッター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ
と、偏光ビームスプリッター３３Ｒを透過した光を反射
させて主偏光ビームスプリッター３１Ｇに入射させる反
射用プリズム（このプリズムは偏光分離特性及びダイク
ロイック特性を有していない通常のプリズムである）３
３Ｇと、青色光Ｂ用として前記色分解手段の一部及び前
記補助偏光分離手段の一部としての機能を担うダイクロ
イック特性を有しない通常の偏光ビームスプリッター３
６であって、偏光ビームスプリッター３３Ｂと主偏光ビ
ームスプリッター３１Ｂとの間に配置された偏光ビーム
スプリッター３６と、各色光Ｒ，Ｇ，Ｂに関する光学距
離を一致させるために偏光ビームスプリッター３３Ｒと
主偏光ビームスプリッター３１Ｒとの間及び偏光ビーム
スプリッター３６と主偏光ビームスプリッター３１Ｂと
の間にそれぞれ配置されたガラスブロック３５，３７
と、主偏光ビームスプリッター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ
によりそれぞれ検光された光をそれぞれスクリーン（図
示せず）等に投射する３本の投射レンズ１８Ｒ，１８
Ｇ，１８Ｂと、を備えている。

【０１３２】前記空間光変調素子３２Ｒ，３２Ｇ，３２
Ｂは、いわゆる電気書き込み型の空間光変調素子でもよ
いし、光書き込み型の空間光変調素子等でもよい。空間
光変調素子３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂが光書き込み型の場
合には、書き込み光源となるＣＲＴ等が用いられる。

【０１３３】本実施の形態では、各偏光ビームスプリッ
ター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ，３６は、ダイクロイック
特性を有しない通常の偏光ビームスプリッターであり、
Ｓ偏光成分を反射させるとともにＰ偏光成分を透過させ
る特性を有する。

【０１３４】また、ダイクロイック特性を有する偏光ビ
ームスプリッター３３Ｂは、青色の色光ＢのＰ偏光成分
及び全ての色光Ｒ，Ｇ，ＢのＳ偏光成分を反射し、色光
Ｒ，ＧのＰ偏光成分を透過させる特性を有する。ダイク
ロイック特性を有する偏光ビームスプリッター３３Ｒ
は、赤色の色光ＲのＰ偏光成分及び全ての色光Ｒ，Ｇ，
ＢのＳ偏光成分を反射し（偏光ビームスプリッター３３
Ｒには偏光ビームスプリッター３３Ｂを透過した光が入
射するので、結局、赤色の色光ＲのＰ偏光成分のみを反
射する）、色光Ｇ，ＢのＰ偏光成分を透過させる（偏光
ビームスプリッター３３Ｒには偏光ビームスプリッター
３３Ｂを透過した光が入射するので、結局、緑色の色光
ＧのＰ偏光成分のみを透過させる）特性を有する。な
お、前記偏光ビームスプリッター３６は、前述したよう
に、ダイクロイック特性を有していないが、Ｓ偏光成分
を反射させるとともにＰ偏光成分を透過させる特性を有
し、偏光ビームスプリッター３６には偏光ビームスプリ
ッター３３Ｂを透過した光が入射するので、結局、偏光
ビームスプリッター３６は、色光ＢのＰ偏光成分のみを
透過させることになる。なお、偏光ビームスプリッター
３３Ｒの代わりに、偏光分離特性を有しないダイクロイ
ックプリズムであって、色光Ｒを反射するとともに色光
Ｇを透過させるダイクロイック特性を有するダイクロイ
ックプリズムを用いてもよい。また、偏光ビームスプリ
ッター３６の代わりに、ダイクロイック特性を有する偏
光ビームスプリッターであって、偏光ビームスプリッタ
ー３３Ｒと同一の特性を有する偏光ビームスプリッター
を用いてもよい。

【０１３５】なお、本実施の形態では、偏光ビームスプ
リッター３３Ｂ，３３Ｇがそれぞれダイクロイック特性
及び偏光分離特性を兼ね備えた光学素子となっている。

【０１３６】ここで、ダイクロイック特性を有する前記
偏光ビームスプリッター３３Ｂの一例を図４に示す。図
４は、偏光ビームスプリッター３３Ｂを模式的に示す構
成図である。

【０１３７】本例では、偏光ビームスプリッター３３Ｂ
は、図４に示すように、透光性材料からなる第１及び第
２の基体としての直角二等辺三角柱のプリズム４１，４
２と、該プリズム４１，４２間に挟持された透明誘電体
多層膜４３とを備えている。

【０１３８】本例では、前記プリズム４１，４２は、そ
の屈折率ｎ₀が１．８３の透明材料を用いて構成されて
いる。

【０１３９】また、透明誘電体多層膜４３は、高屈折率
膜としてのＴｉＯ₂（その屈折率ｎ_Hは２．３５）からな
る膜（層）と低屈折率膜としてのＭｇＦ₂（その屈折率
ｎ_Lは１．３８）からなる膜（層）との交互２１層から
なる。プリズム４１側から数えて奇数層はＭｇＦ₂膜と
され、偶数層はＴｉＯ₂膜とされている。プリズム４１
側から数えて第１層及び第２１層の光学的膜厚が設計基
準波長λ₀（本例では４３０ｎｍ）の１／８であり、第
２層乃至第２０層の光学的膜厚が前記設計基準波長λ₀
の１／４である。

【０１４０】なお、前記透明誘電体多層膜４３はプリズ
ム４１の斜面に蒸着等により付着されており、プリズム
４２の斜面が屈折率ｎ＝１．５０の接着剤層４４を介し
て透明誘電体多層膜４３に接着されている。偏光ビーム
スプリッター３３Ｂの光学特性は、透明誘電体多層膜４
３の各層に入射する入射光の入射角に依存して定まり、
スネルの法則からこれらの入射角は接着剤層４４の有無
により全く変化しないので、接着剤層４４の存在は偏光
ビームスプリッター３３Ｂの光学特性に何ら影響を与え
るものではない。

【０１４１】なお、本例においては、プリズム４１，４
２から透明誘電体多層膜４３に入射する入射角θ₀が４
５゜である場合、θ₀＝４５゜、ｎ₀＝１．８３、ｎ_H＝
２．３５、ｎ_L＝１．３８を前述した数１６及び数１７
にそれぞれ代入すると、数１６の左辺の値は１．９９と
なり、数１７の左辺の値は１６．７３となり、数１６の
条件及び数１７の条件を満たしている。

【０１４２】偏光ビームスプリッター３３Ｂが前述した
図４に示す構成を有する場合における、偏光ビームスプ
リッター３３Ｂの分光透過率特性を図５に示す。図５の
縦軸はプリズム４１，４２から透明誘電体多層膜４３へ
の光の入射角θ₀が４５゜である場合における透過率を
示し、図５の横軸は入射光の波長を示す。また、図５中
の実線はＰ偏光成分の透過率を示し、図５中の破線はＳ
偏光成分の透過率を示す。図５から、図４に示す構成を
有する偏光ビームスプリッター３３Ｂは、Ｐ偏光成分に
対しては、青色の波長領域の光を反射するとともに赤色
及び緑色の波長領域に渡る光を透過させるダイクロイッ
ク特性を有し、Ｓ偏光成分に対しては、可視域全域にお
いて高反射特性を有していることがわかる。このよう
に、図４に示す構成を有する偏光ビームスプリッター３
３Ｂは、ダイクロイック特性及び偏光分離特性を兼ね備
えた光学素子となっている。

【０１４３】次に、ダイクロイック特性を有する前記偏
光ビームスプリッター３３Ｒの一例を図６に示す。図６
は、偏光ビームスプリッター３３Ｒを模式的に示す構成
図である。

【０１４４】本例では、偏光ビームスプリッター３３Ｒ
は、図６に示すように、透光性材料からなる第１及び第
２の基体としての直角二等辺三角柱のプリズム５１，５
２と、該プリズム５１，５２間に挟持された透明誘電体
多層膜５３とを備えている。

【０１４５】本例では、前記プリズム５１，５２は、そ
の屈折率ｎ₀が１．８３の透明材料を用いて構成されて
いる。

【０１４６】また、透明誘電体多層膜５３は、高屈折率
膜としてのＴｉＯ₂（その屈折率ｎ_Hは２．３５）からな
る膜（層）と低屈折率膜としてのＭｇＦ₂（その屈折率
ｎ_Lは１．３８）からなる膜（層）との交互３７層から
なる。プリズム５１側から数えて奇数層はＭｇＦ₂膜と
され、偶数層はＴｉＯ₂膜とされている。プリズム５１
側から数えて第１層及び第１７層の光学的膜厚が設計基
準波長λ₀（本例では７８０ｎｍ）の１／１６、第２層
乃至第１６層及び第１８層の光学的膜厚が前記設計基準
波長λ₀の１／８、第１９層乃至第３６層の光学的膜厚
が前記設計基準波長λ₀の１／４、第３７層の光学的膜
厚が前記設計基準波長λ₀の３／８である。

【０１４７】なお、前記透明誘電体多層膜５３はプリズ
ム５１の斜面に蒸着等により付着されており、プリズム
５２の斜面が屈折率ｎ＝１．５０の接着剤層５４を介し
て透明誘電体多層膜５３に接着されている。偏光ビーム
スプリッター３３Ｒの光学特性は、透明誘電体多層膜５
３の各層に入射する入射光の入射角に依存して定まり、
スネルの法則からこれらの入射角は接着剤層５４の有無
により全く変化しないので、接着剤層５４の存在は偏光
ビームスプリッター３３Ｂの光学特性に何ら影響を与え
るものではない。

【０１４８】なお、本例においては、プリズム５１，５
２から透明誘電体多層膜５３に入射する入射角θ₀が４
５゜である場合、θ₀＝４５゜、ｎ₀＝１．８３、ｎ_H＝
２．３５、ｎ_L＝１．３８を前述した数１６及び数１７
にそれぞれ代入すると、数１６の左辺の値は１．９９と
なり、数１７の左辺の値は１６．７３となり、数１６の
条件及び数１７の条件を満たしている。

【０１４９】偏光ビームスプリッター３３Ｒが前述した
図６に示す構成を有する場合における、偏光ビームスプ
リッター３３Ｒの分光透過率特性を図７に示す。図７の
縦軸はプリズム５１，５２から透明誘電体多層膜５３へ
の光の入射角θ₀が４５゜である場合における透過率を
示し、図７の横軸は入射光の波長を示す。また、図７中
の実線はＰ偏光成分の透過率を示し、図７中の破線はＳ
偏光成分の透過率を示す。図７から、図６に示す構成を
有する偏光ビームスプリッター３３Ｒは、Ｐ偏光成分に
対しては、赤色の波長領域の光を反射するとともに青色
及び緑色の波長領域に渡る光を透過させるダイクロイッ
ク特性を有し、Ｓ偏光成分に対しては、可視域全域にお
いて高反射特性を有していることがわかる。このよう
に、図６に示す構成を有する偏光ビームスプリッター３
３Ｒは、ダイクロイック特性及び偏光分離特性を兼ね備
えた光学素子となっている。

【０１５０】次に、ダイクロイック特性を有する前記偏
光ビームスプリッター３３Ｒの他の例を図８に示す。図
８は、偏光ビームスプリッター３３Ｒを模式的に示す構
成図である。

【０１５１】本例では、偏光ビームスプリッター３３Ｒ
は、図８に示すように、透光性材料からなる第１及び第
２の基体としての直角二等辺三角柱のプリズム５１，５
２と、該プリズム６１，６２間に挟持された透明誘電体
多層膜６３とを備えている。

【０１５２】本例では、前記プリズム６１，６２は、そ
の屈折率ｎ₀が１．８３の透明材料を用いて構成されて
いる。

【０１５３】また、透明誘電体多層膜６３は、高屈折率
膜としてのＴｉＯ₂（その屈折率ｎ_Hは２．３５）からな
る膜（層）と低屈折率膜としてのＭｇＦ₂（その屈折率
ｎ_Lは１．３８）からなる膜（層）との交互３８層から
なる。プリズム６１側から数えて奇数層はＴｉＯ₂膜と
され、偶数層はＭｇＦ₂膜とされている。プリズム６１
側から数えて第１層及び第１９層並びに第２１層乃至第
３５層及び第３７層の光学的膜厚が設計基準波長λ
₀（本例では７８０ｎｍ）の１／８、第２層乃至第１８
層の光学的膜厚が前記設計基準波長λ₀の１／４、第２
０層及び第３６層の光学的膜厚が前記設計基準波長λ₀
の１／１６、第３８層の光学的膜厚が前記設計基準波長
λ₀の３／８である。

【０１５４】なお、前記透明誘電体多層膜６３はプリズ
ム６１の斜面に蒸着等により付着されており、プリズム
６２の斜面が屈折率ｎ＝１．５０の接着剤層６４を介し
て透明誘電体多層膜６３に接着されている。偏光ビーム
スプリッター３３Ｒの光学特性は、透明誘電体多層膜６
３の各層に入射する入射光の入射角に依存して定まり、
スネルの法則からこれらの入射角は接着剤層６４の有無
により全く変化しないので、接着剤層６４の存在は偏光
ビームスプリッター３３Ｂの光学特性に何ら影響を与え
るものではない。

【０１５５】なお、本例においては、プリズム６１，６
２から透明誘電体多層膜６３に入射する入射角θ₀が４
５゜である場合、θ₀＝４５゜、ｎ₀＝１．８３、ｎ_H＝
２．３５、ｎ_L＝１．３８を前述した数１６及び数１７
にそれぞれ代入すると、数１６の左辺の値は１．９９と
なり、数１７の左辺の値は１６．７３となり、数１６の
条件及び数１７の条件を満たしている。

【０１５６】偏光ビームスプリッター３３Ｒが前述した
図８に示す構成を有する場合においても、前述した図６
に示す構成を有する場合に得られる分光透過率特性と同
様の分光透過率特性が得られる。このように、図８に示
す構成を有する偏光ビームスプリッター３３Ｒは、ダイ
クロイック特性及び偏光分離特性を兼ね備えた光学素子
となっている。

【０１５７】再び図３を参照して、本実施の形態による
投射型表示装置の動作について説明する。

【０１５８】本実施の形態では、図示しない光源からの
光が、偏光ビームスプリッター３３Ｂに入射する。この
入射光のうちの青色の色光ＢのＰ偏光成分及び全ての色
光Ｒ，Ｇ，ＢのＳ偏光成分が偏光ビームスプリッター３
３Ｂで反射されて偏光ビームスプリッター３６に入射す
る。この入射光のうちの青色の色光ＢのＰ偏光成分のみ
が偏光ビームスプリッター３６を透過してガラスブロッ
ク３７を介して主偏光ビームスプリッター３１Ｂに入射
する。一方、偏光ビームスプリッター３３Ｂに入射した
入射光のうちの色光Ｒ，ＧのＰ偏光成分が偏光ビームス
プリッター３３Ｂを透過して偏光ビームスプリッター３
３Ｒに入射する。偏光ビームスプリッター３３Ｒに入射
した偏光ビームスプリッター３３Ｂの透過光のうちの赤
色の色光ＲのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッター
３３Ｒで反射されてガラスブロック３５を介して主偏光
ビームスプリッター３１Ｒに入射し、偏光ビームスプリ
ッター３３Ｂの透過光のうちの色光ＧのＳ偏光成分のみ
が偏光ビームスプリッター３３Ｒを透過して反射用プリ
ズム３３Ｇを介して主偏光ビームスプリッター３１１Ｇ
に入射する。

【０１５９】このようにして、偏光ビームスプリッター
３３Ｒ，３３Ｇ，３６により、光源からの光が各色光
Ｒ，Ｇ，Ｂに分解されると同時に各色光Ｒ，Ｇ，ＢのＰ
偏光成分のみが偏光分離されてそれぞれ主偏光ビームス
プリッター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに入射される。すな
わち、偏光ビームスプリッター３３Ｒ，３３Ｇ，３６
は、色分解手段としての機能及びプリ偏光ビームスプリ
ッターとしての機能を同時に行う。

【０１６０】主偏光ビームスプリッター３１Ｂに入射す
る色光ＢのＰ偏光は、主偏光ビームスプリッター３１Ｂ
が偏光ビームスプリッター３３Ｂ，３６に対して９０゜
の角度で配置されているので、主偏光ビームスプリッタ
ー１１Ｂに対しては色光ＢのＳ偏光として、主偏光ビー
ムスプリッター３１Ｂに入射する。そして、主偏光ビー
ムスプリッター３１Ｂは、色光ＢのＳ偏光の光を反射し
て空間光変調素子３２Ｂを照射する。空間光変調素子３
２Ｂで変調された反射光は、主偏光ビームスプリッター
３１Ｂにより検光され、前記反射光のうちＰ偏光の光が
主偏光ビームスプリッター３３Ｂを透過して投射レンズ
３８Ｂによりスクリーン（図示せず）上に投射される。

【０１６１】以上、偏光ビームスプリッター３３Ｂを経
て主偏光ビームスプリッター３１Ｂに入射する色光Ｂの
Ｐ偏光について説明したが、偏光ビームスプリッター３
３Ｒを経て主偏光ビームスプリッター３２Ｒに入射する
色光ＲのＰ偏光及び反射用プリズム３３Ｇを経て主偏光
ビームスプリッター３２Ｇに入射する色光ＧのＰ偏光に
ついても同様である。

【０１６２】投射レンズ３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂにより
投射された各色光Ｒ，Ｇ，Ｂはスクリーン上で色合成さ
れる。

【０１６３】そして、本実施の形態においても、主偏光
ビームスプリッター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ及び色分解
兼プリ偏光分離の偏光ビームスプリッター３３Ｒ，３３
Ｂ，３６は、当該偏光ビームスプリッターに入射する入
射光の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×１０
^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる基体を用いて構
成されている。

【０１６４】例えば、主偏光ビームスプリッター１１
Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ及び偏光ビームスプリッター３６
は、このような透光性材料からなるプリズムや板を基体
として用い、これに所要のコーティング（誘電体層、す
なわち、光学薄膜）を施すなどの通常の偏光ビームスプ
リッターの設計・製造手法に従って製造することができ
る。また、偏光ビームスプリッター３３Ｂ，３３Ｒは、
例えば、図４、図６及び図８中のプリズム４１，４２，
５１，５２，６１，６２を、第１の実施の形態において
説明したような透光性材料で構成すればよい。

【０１６５】本実施の形態においても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
なお、偏光ビームスプリッター３３Ｒ，３３Ｂ．３６の
プリ偏光ビームスプリッターとしての機能は、主偏光ビ
ームスプリッター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの偏光子とし
ての機能を補助するのみであるので、偏光子及び検光子
の両方として使用される主偏光ビームスプリッター３１
Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに比べて画像に対する影響が小さい
ことから、ＢＫ７等を基体の材料として用いて構成され
たものを偏光ビームスプリッター３３Ｒ，３３Ｂ，３６
として採用してもよい。

【０１６６】（実施の形態４）次に、本発明の第４の実
施の形態による投射型表示装置について、図９を参照し
て説明する。

【０１６７】図９は本発明の第４の実施の形態による投
射型表示装置の概略構成を示す図であり、図９（ａ）は
該投射型表示装置を示す正面図、図９（ｂ）は図９
（ａ）中のＩＸ−ＩＸ矢視図である。

【０１６８】第４の実施の形態による投射型表示装置
は、前記第３の実施の形態による投射型表示装置と基本
的には同様に構成されている。したがって、図９におい
て、前記図３に示した構成要素と同一又は対応する構成
要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１６９】第４の実施の形態が第３の実施の形態と異
なる所は、第４の実施の形態では、第３の実施の形態の
構成に対して、主偏光ビームスプリッター３１Ｒ，３１
Ｇ，３１Ｂにより検光された後に投射レンズ３８Ｒ，３
８Ｇ，３８Ｂにより投射される色光Ｒ，Ｇ，Ｂの偏光の
純度を上げるポスト偏光ビームスプリッター３９Ｒ，３
９Ｇ，３９Ｂが追加されている点のみである。ポスト偏
光ビームスプリッター３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂは、主偏
光ビームスプリッター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに対して
投射レンズ３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂの側にそれぞれ配置
されている。

【０１７０】そして、本実施の形態では、ポスト偏光ビ
ームスプリッター３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂも、主偏光ビ
ームスプリッター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと同様に、当
該偏光ビームスプリッターに入射する入射光の波長に関
する光弾性定数の絶対値が１．５×１０-⁸ｃｍ²／Ｎ以
下の透光性材料からなる基体を用いて構成されている。

【０１７１】本実施の形態では、ポスト偏光ビームスプ
リッター３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂが追加されているの
で、これによって主偏光ビームスプリッター３１Ｒ，３
１Ｇ，３１Ｂから漏れてきたＳ偏光の光がカットされ、
主偏光ビームスプリッター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂによ
り検光された後に投射レンズ３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂに
より投射される色光Ｒ，Ｇ，Ｂの偏光（Ｐ偏光）の純度
が高まり、得られる画像のコントラストが一層向上す
る。

【０１７２】さらに、本実施の形態では、ポスト偏光ビ
ームスプリッター３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂが、当該ビー
ムスプリッターに入射する入射光の波長に関する光弾性
定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性
材料からなる基体を用いて構成されているので、ポスト
偏光ビームスプリッター３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂに関し
ても、種々の熱応力、外部応力の影響に対して従来に比
べて十分に光学的に安定な性能を確保でき、画質の劣化
が一層少なくなる。もっとも、ポスト偏光ビームスプリ
ッター３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂは、検光子としての機能
を補助するのみであるので、偏光子及び検光子の両方と
して使用される主偏光ビームスプリッター３１Ｒ，３１
Ｇ，３１Ｂに比べて画像に対する影響が小さいことか
ら、ＢＫ７等を基体の材料として用いて構成された偏光
ビームスプリッターをポスト偏光ビームスプリッター３
９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂとして採用してもよい。

【０１７３】（実施の形態５）次に、本発明の第５の実
施の形態による投射型表示装置について、図１０を参照
して説明する。

【０１７４】図１０は本発明の第５の実施の形態による
投射型表示装置の概略構成を示す図であり、図１０
（ａ）は該投射型表示装置を示す正面図、図１０（ｂ）
は図１０（ａ）中のＸ−Ｘ矢視図である。

【０１７５】第５の実施の形態による投射型表示装置
は、前記第３の実施の形態による投射型表示装置と基本
的には同様に構成されている。したがって、図１０にお
いて、前記図３に示した構成要素と同一又は対応する構
成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１７６】第５の実施の形態では、前記第３の実施の
形態において、青色光Ｂ用の構成部分と赤色光Ｒ用の構
成部分とを入れ換えたものであり、両者は実質的に等価
である。

【０１７７】（実施の形態６）次に、本発明の第６の実
施の形態による投射型表示装置について、図１１を参照
して説明する。

【０１７８】図１１は本発明の第６の実施の形態による
投射型表示装置の概略構成を示す図であり、図１１
（ａ）は該投射型表示装置を示す正面図、図１１（ｂ）
は図１１（ａ）中のＸＩ−ＸＩ矢視図である。

【０１７９】第６の実施の形態による投射型表示装置
は、前記第４の実施の形態による投射型表示装置と基本
的には同様に構成されている。したがって、図１１にお
いて、前記図９に示した構成要素と同一又は対応する構
成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１８０】第６の実施の形態では、前記第４の実施の
形態において、青色光Ｂ用の構成部分と赤色光Ｒ用の構
成部分とを入れ換えたものであり、両者は実質的に等価
である。

【０１８１】（実施の形態７）次に、本発明の第７の実
施の形態による投射型表示装置について、図１２を参照
して説明する。

【０１８２】図１２は本発明の第７の実施の形態による
投射型表示装置の概略構成を示す図であり、図１２
（ａ）は該投射型表示装置を示す正面図、図１２（ｂ）
は図１２（ａ）中のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視図である。

【０１８３】第７の実施の形態による投射型表示装置
は、光源（図示せず）と、該光源からの光を赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３原色の色光に分解する色分解
手段として機能すると同時に、各主偏光ビームスプリッ
ター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの各色光Ｒ，Ｇ，Ｂの入射
側に配置され各空間光変調素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ
に照射される色光の偏光の純度を上げる補助偏光分離手
段として機能する、偏光分離特性を有するクロスダイク
ロイックプリズム２０と、色光Ｒ，Ｇ，Ｂにそれぞれ対
応する位相差変調型液晶ライトバルブ等の３つの空間光
変調素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ（空間光変調素子２２
Ｒ，２２Ｂは図中には表れていないが、空間光変調素子
２２Ｇと同様に、図１２（ａ）において主偏光ビームス
プリッター２１Ｒ，２１Ｂに対する図１２（ａ）の紙面
の奥側にある。）と、色光Ｒ，Ｇ，Ｂによる入射光をそ
れぞれ偏光して空間光変調素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ
にそれぞれ照射させるとともに、空間光変調素子２２
Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの反射光をそれぞれ検光する主
偏光ビームスプリッター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、主
偏光ビームスプリッター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂにより
それぞれ検光された光をそれぞれスクリーン（図示せ
ず）等に投射する３本の投射レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２
３Ｂと、を備えている。

【０１８４】本実施の形態では、各主偏光ビームスプリ
ッター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、ダイクロイック特性
を有しない通常の偏光ビームスプリッターであり、Ｓ偏
光成分を反射させるとともにＰ偏光成分を透過させる特
性を有する。

【０１８５】また、本実施の形態では、偏光分離特性を
有するクロスダイクロイックプリズム２０は、透光性材
料からなる基体としての断面形状が二等辺三角形の（す
なわち、二等辺三角柱の）４つのプリズム２０Ａ，２０
Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄと、プリズム２０Ａ，２０Ｂ間（具
体的には、プリズム２０Ａにおける互いに直交する２つ
の面のうちの一方とプリズム２０Ｂにおける互いに直交
する２つの面のうちの一方との間）に挟持された透明誘
電体多層膜２０ａと、プリズム２０Ｂ，２０Ｃ間（具体
的には、プリズム２０Ｂにおける互いに直交する２つの
面のうちの他方とプリズム２０Ｃにおける互いに直交す
る２つの面のうちの一方との間）に挟持された透明誘電
体多層膜２０ｂと、プリズム２０Ｃ，２０Ｄ間（具体的
には、プリズム２０Ｃにおける互いに直交する２つの面
のうちの他方とプリズム２０Ｄにおける互いに直交する
２つの面のうちの一方との間）に挟持された透明誘電体
多層膜２０ｃと、プリズム２０Ｄ，２０Ａ間（具体的に
は、プリズム２０Ｄにおける互いに直交する２つの面の
うちの他方とプリズム２０Ａにおける互いに直交する２
つの面のうちの他方との間）に挟持された透明誘電体多
層膜２０ｄと、から構成されている。そして、透明誘電
体多層膜２０ａ，２０ｃの部分は、色光Ｒ，Ｇ，ＢのＳ
偏光成分及び色光ＢのＰ偏光成分を反射し、色光Ｒ，Ｇ
のＰ偏光成分を透過させる特性を有する。また、透明誘
電体多層膜２０ｂ，２０ｄの部分は、色光Ｒ，Ｇ，Ｂの
Ｓ偏光成分及び色光ＲのＰ偏光成分を反射し、色光Ｇ，
ＢのＰ偏光成分を透過させる特性を有する。

【０１８６】なお、本実施の形態では、クロスダイクロ
イックプリズム２０がダイクロイック特性及び偏光分離
特性を兼ねた光学素子となっている。

【０１８７】例えば、前記透明誘電体多層膜２０ａ，２
０ｃを前記図４中の透明誘電体多層膜４３と同一構成と
し、前記透明誘電体多層膜２０ｂ，２０ｄを前記図６中
の透明誘電体多層膜５３又は前記図８中の透明誘電体多
層膜６３と同一構成とし、プリズム２０Ａ，２０Ｂ，２
０Ｃ，２０Ｄを屈折率が１．８３の透明材料を用いて構
成しておけばよい。

【０１８８】本実施の形態では、図示しない光源からの
光が、プリズム２０Ａの側からクロスダイクロイックプ
リズム２０に入射する。この入射光のうちの色光Ｒ，
Ｇ，ＢのＳ偏光成分は、透明誘電体多層膜２０ａ，２０
ｄの部分で反射されて前記光源の方へ戻り、前記入射光
のうちの色光ＲのＰ偏光成分が透明誘電体多層膜２０
ｂ，２０ｄの部分で反射されて主偏光ビームスプリッタ
ー２１Ｒに入射し、前記入射光のうちの色光ＧのＰ偏光
成分が透明誘電体多層膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０
ｄの部分を透過して主偏光ビームスプリッター２１Ｇに
入射し、前記入射光のうちの色光ＢのＰ偏光成分が透明
誘電体多層膜２０ａ，２０ｃの部分で反射されて主偏光
ビームスプリッター２１Ｂに入射する。

【０１８９】このようにして、偏光分離特性を有するク
ロスダイクロイックプリズム２０により、光源からの光
が各色光Ｒ，Ｇ，Ｂに分解されると同時に各色光Ｒ，
Ｇ，ＢのＰ偏光成分のみが偏光分離されてそれぞれ主偏
光ビームスプリッター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂに入射す
る。すなわち、偏光分離特性を有するクロスダイクロイ
ックプリズム２０は、色分解手段としての機能及びプリ
偏光ビームスプリッターとしての機能を同時に行う。

【０１９０】クロスダイクロイックプリズム２０から主
偏光ビームスプリッター２１Ｇに入射した色光ＢのＰ偏
光は、主偏光ビームスプリッター２１Ｇがクロスダイク
ロイックプリズム２０に対して９０゜の角度で配置され
ているので、主偏光ビームスプリッター２１Ｇに対して
は色光ＢのＳ偏光となる。したがって、主偏光ビームス
プリッター２１Ｇは、色光ＢのＳ偏光を反射して空間光
変調素子２２Ｇを照射する。空間光変調素子２２Ｇで変
調された反射光は、主偏光ビームスプリッター２１Ｇに
より検光され、前記反射光のうちＰ偏光の光が主偏光ビ
ームスプリッター２１Ｇを透過して投射レンズ２３Ｇに
よりスクリーン（図示せず）上に投射される。

【０１９１】以上、クロスダイクロイックプリズム２０
から主偏光ビームスプリッター２１Ｇに入射する色光Ｇ
のＰ偏光について説明したが、クロスダイクロイックプ
リズム２０から主偏光ビームスプリッター２１Ｒ，２１
Ｂにそれぞれ入射する色光Ｒ，ＢのＳ偏光についても同
様である。

【０１９２】投射レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂにより
投射された各色光Ｒ，Ｇ，Ｂはスクリーン上で色合成さ
れる。

【０１９３】そして、本実施の形態においても、前述し
た第１の実施の形態と同様に、主偏光ビームスプリッタ
ー２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ及びクロスダイクロイックプ
リズム２０は、当該偏光ビームスプリッターに入射する
入射光の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×１
０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる基体を用いて
構成されている。すなわち、クロスダイクロイックプリ
ズム２０に関して説明すると、前記プリズム２０Ａ〜２
０Ｄがこのような透光性材料で構成されている。

【０１９４】本実施の形態においても、前述した第１の
実施の形態と同様の利点が得られる。

【０１９５】（実施の形態８）次に、本発明の第８の実
施の形態による投射型表示装置について、図１３を参照
して説明する。

【０１９６】図１３は本発明の第８の実施の形態による
投射型表示装置の概略構成を示す図であり、図１３
（ａ）は該投射型表示装置を示す正面図、図１３（ｂ）
は図１３（ａ）中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視図である。

【０１９７】第８の実施の形態による投射型表示装置
は、前記第７の実施の形態による投射型表示装置と基本
的には同様に構成されている。したがって、図１３にお
いて、前記図１２に示した構成要素と同一又は対応する
構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１９８】第８の実施の形態が第７の実施の形態と異
なる所は、第８の実施の形態では、第７の実施の形態の
構成に対して、主偏光ビームスプリッター２１Ｒ，２１
Ｇ，２１Ｂにより検光された後に投射レンズ２３Ｒ，２
３Ｇ，２３Ｂにより投射される色光Ｒ，Ｇ，Ｂの偏光の
純度を上げるポスト偏光ビームスプリッター２４Ｒ，２
４Ｇ，２４Ｂが追加されている点のみである。ポスト偏
光ビームスプリッター２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、主偏
光ビームスプリッター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂに対して
投射レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの側にそれぞれ配置
されている。

【０１９９】そして、本実施の形態では、ポスト偏光ビ
ームスプリッター２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂも、主偏光ビ
ームスプリッター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと同様に、当
該偏光ビームスプリッターに入射する入射光の波長に関
する光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以
下の透光性材料からなる基体を用いて構成されている。

【０２００】本実施の形態によれば、前述した第２の実
施の形態と同様の利点が得られる。

【０２０１】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。例えば、ダイクロイック特性及び偏光分離特
性を兼ね備えた光学素子は、前記偏光ビームスプリッタ
ー１３Ｇ，１３Ｂ，３３Ｒ，３３Ｂや前記クロスダイク
ロイックプリズム２０に限定されるものではない。

【０２０２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、色
分解手段の少なくとも一部及び前記補助偏光分離手段の
少なくとも一部が、ダイクロイック特性及び偏光分離特
性を兼ね備えた光学素子で兼用されているので、両者の
少なくとも一部が一体化されることとなり、プリ偏光ビ
ームスプリッターとして色分離手段と完全に別個の光学
部品である偏光ビームスプリッターを用いていた前述し
た従来の投射型表示装置に比べて、装置の構成の簡素化
及び小型化を図ることができる。

【０２０３】また、本発明によれば、光弾性定数の絶対
値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からな
る基体を用いることによって、液体を使用することな
く、前記液体浸漬型の偏光ビームスプリッターを使用し
たことに伴う問題点を除去することができ、製造が容易
になる等の利点が得られ、しかも、種々の熱応力、外部
応力の影響に対して光学的に安定な性能を確保でき画質
の劣化の少ない投射型表示装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による投射型表示装
置を示す図であり、その（ａ）は該投射型表示装置を示
す正面図、その（ｂ）は（ａ）中のＩ−Ｉ矢視図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態による投射型表示装
置を示す図であり、その（ａ）は該投射型表示装置を示
す正面図、その（ｂ）は（ａ）中のＩＩ−ＩＩ矢視図で
ある。

【図３】本発明の第３の実施の形態による投射型表示装
置を示す図であり、その（ａ）は該投射型表示装置を示
す正面図、その（ｂ）は（ａ）中のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視
図である。

【図４】ダイクロイック特性を有する偏光ビームスプリ
ッターの一例を模式的に示す構成図である。

【図５】図４に示す偏光ビームスプリッターの分光透過
率特性を示す図である。

【図６】ダイクロイック特性を有する偏光ビームスプリ
ッターの他の例を模式的に示す構成図である。

【図７】図６に示す偏光ビームスプリッターの分光透過
率特性を示す図である。

【図８】ダイクロイック特性を有する偏光ビームスプリ
ッターの更に他の例を模式的に示す構成図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態による投射型表示装
置を示す図であり、その（ａ）は該投射型表示装置を示
す正面図、その（ｂ）は（ａ）中のＩＸ−ＩＸ矢視図で
ある。

【図１０】本発明の第５の実施の形態による投射型表示
装置を示す図であり、その（ａ）は該投射型表示装置を
示す正面図、その（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ矢視図であ
る。

【図１１】本発明の第６の実施の形態による投射型表示
装置を示す図であり、その（ａ）は該投射型表示装置を
示す正面図、その（ｂ）は（ａ）中のＸＩ−ＸＩ矢視図
である。

【図１２】本発明の第７の実施の形態による投射型表示
装置を示す図であり、その（ａ）は該投射型表示装置を
示す正面図、その（ｂ）は（ａ）中のＸＩＩ−ＸＩＩ矢
視図である。

【図１３】本発明の第８の実施の形態による投射型表示
装置を示す図であり、その（ａ）は該投射型表示装置を
示す正面図、その（ｂ）は（ａ）中のＸＩＩＩ−ＸＩＩ
Ｉ矢視図である。

【図１４】酸化鉛の含有量と光弾性定数との関係を示す
図である。

【図１５】従来の投射型表示装置の主要部を示す模式図
である。

【符号の説明】

１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ主偏光ビームスプリッター１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ空
間光変調素子１３Ｒダイクロイック特性を有しない偏光ビームスプ
リッター１３Ｇ，１３Ｂダイクロイック特性を有する偏光ビー
ムスプリッター１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ１／２波長板１５，１６，１７ガラスブロック１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ投
射レンズ１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂポスト偏光ビームスプリッタ
ー２０偏光分離特性を有するクロスダイクロイックプリ
ズム２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄプリズム２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ透明誘電体多層膜２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ主偏光ビームスプリッター２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂポスト偏光ビームスプリッタ
ー３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ主偏光ビームスプリッター３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ空間光変調素子３３Ｒ，３３Ｂダイクロイック特性を有する偏光ビー
ムスプリッター３３Ｇ反射用プリズム３５，３７ガラスブロック３６ダイクロイック特性を有しない偏光ビームスプリ
ッター３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂ投射レンズ３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂポスト偏光ビームスプリッタ
ー４１，４２，５１，５２，６１，６２プリズム４３，５３，６３透明誘電体多層膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ 9/31 9/31 Ｃ (72)発明者島村尚孝東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン本社内 (72)発明者岡本幹夫東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源からの光を３原色の色光に分解する色分解手段
と、前記３原色の色光にそれぞれ対応する３つの空間光変調
素子と、前記３原色の色光にそれぞれ対応する３つの主偏光ビー
ムスプリッターであって、各々が、前記色分解手段から
の対応する色光を偏光して当該色光に対応する前記空間
光変調素子に照射させるとともに、当該空間光変調素子
からの変調された反射光を検光する３つの主偏光ビーム
スプリッターと、前記各主偏光ビームスプリッターの前記色光の入射側に
配置され、前記各空間光変調素子に照射される色光の偏
光の純度を上げる補助偏光分離手段と、前記複数の主偏光ビームスプリッターにより検光された
光を投射する投射光学系と、を備え、前記色分解手段の少なくとも一部及び前記補助偏光分離
手段の少なくとも一部が、ダイクロイック特性及び偏光
分離特性を兼ね備えた光学素子で兼用されたことを特徴
とする投射型表示装置。
【請求項２】透明材料からなる第１の基体と、透明材
料からなる第２の基体と、前記第１の基体と前記第２の
基体との間に挟持された透明誘電体多層膜とを備え、前
記透明誘導体多層膜は高屈折率膜と低屈折率膜との交互
層からなり、前記第１の基体又は前記第２の基体を介し
て前記透明誘電体多層膜に入射する光の所望の入射角θ
₀に対して、前記高屈折率膜の屈折率をｎ_H、前記低屈折
率膜の屈折率をｎ_L、前記第１及び第２の基体の屈折率
をｎ₀として、以下の２つの条件式を満たすことを特徴
とする光学素子。【数１】｛ｎ_L ⁴（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝／｛ｎ
_H ⁴（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝＞1.44 【数２】（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）／（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin
²θ₀）＞4.0
【請求項３】前記透明誘電体多層膜は、入射光の赤
色、緑色及び青色の波長領域に渡るＳ偏光成分を実質的
に反射させ、入射光の青色の波長領域のＰ偏光成分を実
質的に反射させ、入射光の赤色及び緑色の波長領域に渡
るＰ偏光成分を実質的に透過させる特性を有することを
特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項４】前記透明誘電体多層膜は、入射光の赤
色、緑色及び青色の波長領域に渡るＳ偏光成分を実質的
に反射させ、入射光の赤色の波長領域のＰ偏光成分を実
質的に反射させ、入射光の緑色及び青色の波長領域に渡
るＰ偏光成分を実質的に透過させる特性を有することを
特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項５】前記透明誘電体多層膜は前記高屈折率膜
と前記低屈折率膜との交互２１層からなり、前記第１又
は第２の基体側から数えて偶数層は前記高屈折率膜であ
るとともに奇数層は前記低屈折率膜であり、前記第１又
は第２の基体側から数えて第１層及び第２１層の光学的
膜厚が設計基準波長の１／８であり、他の層の光学的膜
厚が前記設計基準波長の１／４であることを特徴とする
請求項２又は３記載の光学素子。
【請求項６】前記透明誘電体多層膜は、前記透明誘電
体多層膜は前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との交互３
７層からなり、前記第１又は第２の基体側から数えて偶
数層は前記高屈折率膜であるとともに奇数層は前記低屈
折率膜であり、前記第１又は第２の基体側から数えて第
１層及び第１７層の光学的膜厚が設計基準波長の１／１
６、第２層乃至第１６層及び第１８層の光学的膜厚が前
記設計基準波長の１／８、第１９層乃至第３６層の光学
的膜厚が前記設計基準波長の１／４、第３７層の光学的
膜厚が前記設計基準波長の３／８であることを特徴とす
る請求項２又は４記載の光学素子。
【請求項７】前記透明誘電体多層膜は、前記透明誘電
体多層膜は前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との交互３
８層からなり、前記第１又は第２の基体側から数えて奇
数層は前記高屈折率膜であるとともに偶数層は前記低屈
折率膜であり、前記第１又は第２の基体側から数えて第
１層及び第１９層並びに第２１層乃至第３５層及び第３
７層の光学的膜厚が設計基準波長の１／８、第２層乃至
第１８層の光学的膜厚が前記設計基準波長の１／４、第
２０層及び第３６層の光学的膜厚が前記設計基準波長の
１／１６、第３８層の光学的膜厚が前記設計基準波長の
３／８であることを特徴とする請求項２又は４記載の光
学素子。
【請求項８】前記第１及び第２の基体が、当該光学素
子に入射する入射光の波長に関する光弾性定数の絶対値
が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる
ことを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の光
学素子。
【請求項９】互いに直交する第１及び第２の平面を有
する透明材料からなる第１の基体と、互いに直交する第
３及び第４の平面を有する透明材料からなる第２の基体
と、互いに直交する第５及び第６の平面を有する透明材
料からなる第３の基体と、互いに直交する第７及び第８
の平面を有する透明材料からなる第４の基体と、前記第
２の平面と前記第３の平面との間に挟持された第１の透
明誘電体多層膜と、前記第４の平面と前記第５の平面と
の間に挟持された第２の透明誘電体多層膜と、前記第６
の平面と前記第７の平面との間に挟持された第３の透明
誘電体多層膜と、前記第８の平面と前記第１の平面との
間に挟持された第４の透明誘電体多層膜と、を備え、前記第１乃至第４の透明誘電体多層膜の各々は高屈折率
膜と低屈折率膜との交互層からなり、前記第１乃至第４
の透明誘電体多層膜の各々に関して、前記第１乃至第４
の基体のうちの当該透明誘電体多層膜の一方の側の基体
又は他方の側の基体を介して当該透明誘電体多層膜に入
射する光の所望の入射角θ₀に対して、当該透明誘電体
多層膜の前記高屈折率膜の屈折率をｎ_H、当該透明誘電
体多層膜の前記低屈折率膜の屈折率をｎ_L、前記両側の
基体の屈折率をｎ₀として、以下の２つの条件式を満た
し、前記第１及び第３の透明誘電体多層膜は、入射光の赤
色、緑色及び青色の波長領域に渡るＳ偏光成分を実質的
に反射させ、入射光の青色の波長領域のＰ偏光成分を実
質的に反射させ、入射光の赤色及び緑色の波長領域に渡
るＰ偏光成分を実質的に透過させる特性を有し、前記第２及び第４の透明誘電体多層膜は、入射光の赤
色、緑色及び青色の波長領域に渡るＳ偏光成分を実質的
に反射させ、入射光の赤色の波長領域のＰ偏光成分を実
質的に反射させ、入射光の緑色及び青色の波長領域に渡
るＰ偏光成分を実質的に透過させる特性を有することを
特徴とする光学素子。【数３】｛ｎ_L ⁴（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝／｛ｎ
_H ⁴（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）｝＞1.44 【数４】（ｎ_H ²−ｎ₀ ²・sin²θ₀）／（ｎ_L ²−ｎ₀ ²・sin
²θ₀）＞4.0
【請求項１０】前記第１及び第３の透明誘電体多層膜
の各々は、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との交互２
１層からなり、前記第１乃至第４の基体のうちの当該透
明誘電体多層膜の一方の側の基体側から数えて偶数層は
前記高屈折率膜であるとともに奇数層は前記低屈折率膜
であり、前記第１乃至第４の基体のうちの当該透明誘電
体多層膜の一方の側の基体側から数えて第１層及び第２
１層の光学的膜厚が設計基準波長の１／８であり、他の
層の光学的膜厚が前記設計基準波長の１／４であること
を特徴とする請求項９記載の光学素子。
【請求項１１】前記第２及び第４の透明誘電体多層膜
の各々は、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との交互３
７層からなり、前記第１乃至第４の基体のうちの当該誘
電体多層膜の一方の側の基体側から数えて偶数層は前記
高屈折率膜であるとともに奇数層は前記低屈折率膜であ
り、前記第１乃至第４の基体のうちの当該透明誘電体多
層膜の一方の側の基体側から数えて第１層及び第１７層
の光学的膜厚が設計基準波長の１／１６、第２層乃至第
１６層及び第１８層の光学的膜厚が前記設計基準波長の
１／８、第１９層乃至第３６層の光学的膜厚が前記設計
基準波長の１／４、第３７層の光学的膜厚が前記設計基
準波長の３／８であることを特徴とする請求項９又は１
０記載の光学素子。
【請求項１２】前記第２及び第４の透明誘電体多層膜
の各々は、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との交互３
８層からなり、前記第１乃至第４の基体のうちの当該誘
電体多層膜の一方の側の基体側から数えて奇数層は前記
高屈折率膜であるとともに偶数層は前記低屈折率膜であ
り、前記第１乃至第４の基体のうちの当該透明誘電体多
層膜の一方の側の基体側から数えて第１層及び第１９層
並びに第２１層乃至第３５層及び第３７層の光学的膜厚
が設計基準波長の１／８、第２層乃至第１８層の光学的
膜厚が前記設計基準波長の１／４、第２０層及び第３６
層の光学的膜厚が前記設計基準波長の１／１６、第３８
層の光学的膜厚が前記設計基準波長の３／８であること
を特徴とする請求項９又は１０記載の光学素子。
【請求項１３】前記第１乃至第４の基体が、当該光学
素子に入射する入射光の波長に関する光弾性定数の絶対
値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からな
ることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載
の光学素子。
【請求項１４】ダイクロイック特性及び偏光分離特性
を兼ね備えた前記光学素子は、ダイクロイック特性を有
する偏光ビームスプリッターであることを特徴とする請
求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１５】ダイクロイック特性を有する前記偏光
ビームスプリッターは、請求項２乃至８のいずれかに記
載の光学素子であることを特徴とする請求項１４記載の
投射型表示装置。
【請求項１６】ダイクロイック特性及び偏光分離特性
を兼ね備えた前記光学素子は、偏光分離特性を有するク
ロスダイクロイックプリズムであることを特徴とする請
求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１７】偏光分離特性を有する前記クロスダイ
クロイックプリズムは、請求項９乃至１３のいずれかに
記載の光学素子であることを特徴とする請求項１６記載
の投射型表示装置。
【請求項１８】前記３つの主偏光ビームスプリッター
の各々は、当該主偏光ビームスプリッターに入射する入
射光の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×１０
^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる基体を用いて構
成されたことを特徴とする請求項１及び１４乃至１７の
いずれかに記載の投射型表示装置。
【請求項１９】ダイクロイック特性及び偏光分離特性
を兼ね備えた前記光学素子は、当該光学素子から出射し
て対応する前記主偏光ビームスプリッターへ入射する入
射光の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×１０
^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる基体を用いて構
成されたことを特徴とする請求項１及び１４乃至１８の
いずれかに記載の投射型表示装置。
【請求項２０】前記３つの主偏光ビームスプリッター
に対して前記投射光学系の側にそれぞれ配置された３つ
の補助偏光ビームスプリッターであって、各々が、対応
する前記主偏光ビームスプリッターにより検光された後
に前記投射光学系により投射される光の偏光の純度を上
げる３つの補助偏光ビームスプリッターを更に備えたこ
とを特徴とする請求項１及び１４乃至１９のいずれかに
記載の投射型表示装置。
【請求項２１】前記３つの補助偏光ビームスプリッタ
ーは、当該補助偏光ビームスプリッターに入射する入射
光の波長に関する光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8
ｃｍ²／Ｎ以下の透光性材料からなる基体を用いて構成
されたことを特徴とする請求項２０記載の投射型表示装
置。