JPH0954213A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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投射画像の画質劣化を効果的
に抑制する投射型表示装置を提供する。 【解決手段】 投射型表示装置は、空間光変調素子１３
Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂと、入射光を偏光して空間光変調素
子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに照射させるとともに、空間
光変調素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂからの変調された反
射光を検光する偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、
１４Ｂと、偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４
Ｂにより検光された光をスクリーン２００上に投射する
投射レンズ１８とを備える。偏光ビームスプリッタ１４
Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、１．８以上の屈折率を有すると
ともに、波長０．４μｍ〜０．７μｍの入射光に対し、
その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部材から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空間光変調素子
を利用した投射型表示装置に関し、特に、外部応力の影
響に対して光学的に安定な性能を確保し投射画像の画質
劣化を効果的に抑える構造を備えた投影型表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から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
が知られている。そして、この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
を用いた従来の投射型表示装置では、偏光子及び検光子
となる偏光ビームスプリッタ（主偏光ビームスプリッ
タ）が用いられる。以下の説明では、該偏光ビームスプ
リッタは、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。従来の投射型表
示装置では、偏光ビームスプリッタに入射された光（照
明の光源から直接入射された光又は入射前に色分解され
た光など）がこの偏光ビームスプリッタによりＰ偏光成
分とＳ偏光成分の光に分離され、通常、分離された光の
うちＳ偏光成分は空間光変調素子に対して照射される。
そして、この空間光変調素子の液晶層により変調され、
かつ反射された光は、再び偏光ビームスプリッタに戻
る。この際、該空間光変調素子４からの反射光は上述の
偏光ビームスプリッタにより検光される。上述の偏光ビ
ームスプリッタではＳ偏光成分は反射されるので、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該
偏光ビームスプリッタを透過する。この透過した光（す
なわち、検光された光）が投射光学系を介して投射画像
としてスクリーン等に投射される。

【０００４】この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４，６８７，３０１号公報に
開示されているように、屈折率が調整された液体中に偏
光ビームスプリッタ用のコーティングが施された透光性
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
リッタが多く提案されてきた。なお、上記液体の屈折率
は、所定の液温で浸漬された透光性材料板の屈折率と同
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
スプリッタとして機能しないためである。

【０００５】ここで、上述の液体浸漬型の偏光ビームス
プリッタ１を採用した従来の投射型表示装置の一例の主
要部を示す模式図を、図３４に示す。この偏光ビームス
プリッタ１は、屈折率が調整された液体２中に偏光ビー
ムスプリッタ用のコーティングが施された透光性材料板
３を浸漬させた構成となっている。また、偏光ビームス
プリッタ１の付近には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１に入射した
光１ａは、偏光ビームスプリッタ１によりＰ偏光成分と
Ｓ偏光成分の光に分離され、このうちＳ偏光成分が空間
光変調素子４に対して照射される。そして、空間光変調
素子１の液晶層等により変調され、かつ反射された光
は、偏光ビームスプリッタ１に戻る。この際、該空間変
調素子４からの反射光は偏光ビームスプリッタ１により
検光される。この検光された光１ｂは投射光学系を介し
て投射画像としてスクリーン等に投射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記液
体浸漬型偏光ビームスプリッタを採用した投射型表示装
置の場合、以下のような課題がある。

【０００７】第一に、上記液体浸漬型偏光ビームスプリ
ッタでは、透光性材料板が浸漬される液体の屈折率の変
化は、該液温の変化に依存する。すなわち、ある液温で
屈折率が調整されている液体でも、該液体自体の温度変
化によって、該液体の屈折率と該透光性材料板の屈折率
との間に差を生じる。これにより、当該偏光ビームスプ
リッタ全体の性能が変化する。例えば、あるサンプル
（上記液体浸漬型偏光ビームスプリッタ用の液体）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透光性材料板の基
板材料のそれより２桁大きい。通常、投射型表示装置の
使用環境（例えば温度）は約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。

【０００８】第二に、上記液体浸漬型偏光ビームスプリ
ッタでは、液温が該液体全体にわたって均一でない場
合、上述した液体の屈折率の温度特性により、該液体の
屈折率の均一性が損なわれ、該液体中に屈折率分布が生
じてしまう。現実的な投射型表示装置においては、液温
が該液体全体に渡って均一に変化することはなく（液体
全体の屈折率は均一にはならない）、したがって、投射
画像の均一性が損なわれる大きな原因となる。

【０００９】第三に、液体浸漬型偏光ビームスプリッタ
では、上記液体の不均一な温度変化に伴い、上述した該
液体の屈折率とともに該液体の密度の均一性も損なわ
れ、結果的に該液体中に対流が生じる。この対流は、上
述した液体中の不均一な屈折率の分布の時間変動をもた
らすので、該対流の発生は投射型表示装置における画質
の不均一性が時間とともに変動する原因となる。

【００１０】第四に、上記液体浸漬型偏光ビームスプリ
ッタでは、液温変化に伴い上記液体自身の体積も変化す
る。上述のサンプルの場合、１℃の液温変化に対し、そ
の体積は１ｃｃ当たり０．０００７３ｃｃ変化する。投
射型表示装置の使用環境（例えば温度）としては４０℃
程度の温度差であるが、それの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。該液体の体積変化自体は投射画像への影
響は小さいが、当該装置の構造上、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なる。

【００１１】第五に、上記液体浸漬型偏光ビームスプリ
ッタの液体中にゴミがある場合、該液体浸漬型偏光ビー
ムスプリッタを採用した投射型表示装置では、該液体中
のゴミが焦点位置の近辺でなくても、該液体中のゴミが
数十〜数百倍に拡大された投射画像中に写ってしまう。
このような状況を考慮すると、決して該液体中にはゴミ
があってはならない。したがって、上記液体浸漬型偏光
ビームスプリッタの組立にはクリーンルームが必要とな
る上、該液体のゴミや異物を除去する作業が必要とな
る。

【００１２】第六に、上記液体浸漬型偏光ビームスプリ
ッタでは、その液体中に気泡があると、該気泡が投射さ
れた画像に現れてしまうので、これもあらかじめ取り除
いておく必要がある。

【００１３】第七に、上記液体浸漬型偏光ビームスプリ
ッタでは、構造上、液体を使用するために、該液体を収
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。

【００１４】以上のように、液体浸漬型偏光ビームスプ
リッタは、その構造的特徴等から課題も多く、これを採
用した投射型表示装置は、必然的に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。特に、該液体
の液温変化による、屈折率等の特性変化に関しては、本
質的に避け難い問題である。なお、液体浸漬型偏光ビー
ムスプリッタでは、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、当該偏光ビー
ムスプリッタを採用した投射型表示装置は大きく重いも
のとなってしまう。

【００１５】一方、透光性材料ブロックにより構成され
た従来の偏光ビームスプリッタでは、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、該偏光ビー
ムスプリッタの偏光特性を乱してしまう可能性があり、
投射画像の画質劣化を十分に抑制することができない。
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
常に難しい。

【００１６】この発明は以上の課題を解決するためにな
されたものであり、透光性材料ブロックで構成された偏
光ビームスプリッタを採用することにより、上述した液
体浸漬型偏光ビームスプリッタの採用に伴う種々の課題
を除去するとともに、しかも、該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。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明は、発明者ら
が、投射型表示装置に適用される偏光ビームスプリッタ
用あるいは偏光特性を高精度に保存すべき部材用の透光
性材料ブロック（透光性材料部材）の光弾性定数を変え
ることにより、該投射型表示装置により所定の面上に投
射された画像の画質を有効に制御できることを発見した
ことにより実現されたものである。

【００１８】したがって、この発明に係る投射型表示装
置は、上記透光性材料部材から構成される偏光ビームス
プリッタを備え、該部材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して投射画
像の画質劣化を低減させる構造を備えた装置であって、
空間光変調素子と、上記偏光ビームスプリッタと、そし
て、投射光学系を備える。特に、上記偏光ビームスプリ
ッタは、誘電体多層膜と、この誘電体多層膜を挟み込む
透光性材料部材から構成され、この透光性材料部材は、
屈折率が１．８以上の透光性材料であって、当該偏光ビ
ームスプリッタに入射する、波長０．４μｍ〜０．７μ
ｍの光に対し、その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からなる。

【００１９】当該偏光ビームスプリッタとしては、入射
する入射光の波長（λ＝０．４μｍ〜０．７μｍ）に対
してその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透光性材料部材（ブロック
状の光学ガラス基体）を用いて構成された偏光ビームス
プリッタが用いられており、前記従来の液体浸漬型の偏
光ビームスプリッタを用いていない。したがって、この
発明によれば、発明者が発見した、対流やゴミや気泡な
どの従来の液体浸漬型偏光ビームスプリッタを採用する
ことに伴う種々の課題を除去することができ、当該投射
型表示装置の製造が容易になる等の利点が得られる。ま
た、上記偏光ビームスプリッタを構成する透光性材料部
材（光学ガラス基体）の屈折率は１．８以上であるの
で、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が得られる。これにより、当該投
影型表示装置全体の小型化を実現することができる。

【００２０】一方、上記誘電体多層膜は、第１の誘電体
多層膜と第２の誘電体多層膜とを少なくとも含む。そし
て、これら第１及び第２の誘電体多層膜のそれぞれは、
２つの異なる中心波長λ₁、λ₂においてその光学的膜厚
がλ₁／４の高屈折率物質と、その光学的膜厚がλ₂／４
の低屈折率物質とで構成された２層を基本周期として、
ｎ周期（ｎは任意の整数）積層されてなる交互層と、そ
して、該交互層の両側に形成された光学的膜厚λ₁／８
の前記高屈折率物質、または光学的膜厚λ₂／８の低屈
折率物質のいずれか一方とからなる薄膜調整層とを備え
る。さらに、該第１の誘電体多層膜の交互層と、第２の
誘電体多層膜の交互層とが、互いに異なる種類の物質の
組み合わせにより構成されている。

【００２１】具体的には、上記第１の誘電体多層膜の交
互層には、高屈折率物質ＴｉＯ₂と低屈折率物質ＳｉＯ₂
とからなる組合せが適用され、そして、上記第２の誘電
体多層膜の交互層には、高屈折率物質ＴｉＯ₂と低屈折
率物質Ａｌ₂Ｏ₃とからなる組合せが適用される。

【００２２】また、上記第１の誘電体多層膜の交互層に
は、高屈折率物質ＴｉＯ₂と低屈折率物質ＳｉＯ₂とから
なる組合せが適用され、そして、上記第２の誘電体多層
膜の交互層には、高屈折率物質ＺｒＯ₂と低屈折率物質
ＭｇＦ₂とからなる組合せが適用されてもよい。

【００２３】ところで、通常、単一の偏光ビームスプリ
ッタでは消光比（透過するＰ偏光成分の強度と透過する
Ｓ偏光成分の強度の比）が例えば１０対１程度しかな
い。したがって、単一の偏光ビームスプリッタで構成さ
れた投射型表示装置では得られる投射画像のコントラス
ト比が大きく取れない。そこで、次の２種類の方法でコ
ントラストの向上が図る。第１の方法は、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、主偏光ビームスプリッタの前に（すなわち、主偏
光ビームスプリッタに対して入射光の入射側に）補助偏
光ビームスプリッタ（プリ偏光ビームスプリッタ）を配
置する方法である。この構成により、読み出し光の消光
比は１００対１程度に向上し、得られる投射画像のコン
トラストも向上する。また、第２の方法は、空間光変調
素子で変調されかつ反射された後に偏光ビームスプリッ
タを透過した光（すなわち、主偏光ビームスプリッタに
より検光された後に投射光学系を介してスクリーン上に
投射される光）の偏光の純度を上げるため、該主偏光ビ
ームスプリッタに対して投射光学系の側に補助偏光ビー
ムスプリッタ（ポスト偏光ビームスプリッタ）を配置す
る方法である。この構成によっても、得られる投射画像
のコントラストが向上する。

【００２４】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が投射画像の画質に果たす役
割はたいへん大きい。

【００２５】したがって、この発明に係る投射型表示装
置でも、上述の偏光ビームスプリッタの入射側（空間偏
光素子で反射される前の光が入射する該偏光ビームスプ
リッタの光入射面側）に配置され、空間光変調素子に照
射される光の偏光の純度を上げる第１の補助偏光ビーム
スプリッタ（上述のプリ偏光ビームスプリッタ）を更に
備えていてもよい。この第１の補助偏光ビームスプリッ
タも上述の偏光ビームスプリッタと同様の構成を備えて
おり、誘電体多層膜とこの誘電体多層膜を挟む透光性材
料部材からなる。この場合、該第１の補助偏光ビームス
プリッタも、当該第１の補助偏光ビームスプリッタに入
射する入射光の波長（λ＝０．４μｍ〜０．７μｍ）に
対してその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光学ガラス基体（透光性
材料部材）を用いて構成されることが好ましい。なお、
上記第１の補助偏光ビームスプリッタは、必ずしも、そ
の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なくて
もよい。

【００２６】また、この発明に係る投射型表示装置は、
上述の偏光ビームスプリッタに対して投射光学系側に配
置され、前記偏光ビームスプリッタ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
げる第２の補助偏光ビームスプリッタ（上述のポスト偏
光ビームスプリッタ）を更に備えていてもよい。この第
２の補助偏光ビームスプリッタも上述の偏光ビームスプ
リッタ及びプリ偏光ビームスプリッタと同様の構成を備
え、誘電体多層膜とこの誘電体多層膜を挟む透光性材料
部材からなる。この場合、該第２の補助偏光ビームスプ
リッタも、当該第２の補助偏光ビームスプリッタに入射
する入射光の上記所定波長に対してその光弾性定数の絶
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ることが好ましい。なお、上
記第２の補助偏光ビームスプリッタは、必ずしも、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なくてもよ
い。

【００２７】好ましい態様としては、上記偏光ビームス
プリッタ、第１の補助偏光ビームスプリッタ及び第２の
偏光ビームスプリッタのいずれもが、当該ビームスプリ
ッタに入射する入射光の波長（λ＝０．４μｍ〜０．７
μｍ）に対してその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
成されることである。さらに、当該ビームスプリッタに
入射する入射光の該波長に対するその光弾性定数の絶対
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光学ガラス基体（透光
性材料部材）を用いて構成されることが一層好ましい。

【００２８】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、この透光性材料は光学的な異方
性が生じ、複屈折性を持つようになる。このような現象
は、光弾性効果と呼ばれている。なお、複屈折とは、異
方性媒質に光が入射するときに複数の屈折光が現れる現
象をいう。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。

【００２９】

【数１】 ｎ₁＝ｎ₀＋Ｃ₁σ₁＋Ｃ₂（σ₂＋σ₃） ・・・（１）

【数２】 ｎ₂＝ｎ₀＋Ｃ₁σ₂＋Ｃ₂（σ₃＋σ₁） ・・・（２）

【数３】 ｎ₃＝ｎ₀＋Ｃ₁σ₃＋Ｃ₂（σ₁＋σ₂） ・・・（３） 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。

【００３０】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つの直線偏光成分に分かれる。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つの直線偏光成分
の間には次式で表されるような光路差（位相差）ΔＲが
生じる。

【００３１】

【数４】 ΔＲ＝（２π／λ）（ｎ₂−ｎ₁）・Ｌ ＝（２π／λ）（Ｃ₁−Ｃ₂）（σ₂−σ₁）・Ｌ ＝（２π／λ）・Ｃ・（σ₂−σ₁）・Ｌ ・・・（４） 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（単位応力当たり
の複屈折量）である。

【００３２】従来考案された透光性材料ブロック（光学
ガラス基体）により構成された偏光ビームスプリッタで
は、例えばＢＫ７（ドイツ国ショット社製のホウ珪酸ガ
ラスの商品名）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＝６３３
ｎｍ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
スプリッタを投射型表示装置に採用すると、投射画像の
画質劣化は著しいものとなる。

【００３３】一方、この発明によれば、当該偏光ビーム
スプリッタに入射する入射光の波長（λ＝０．４μｍ〜
０．７μｍ）に対してその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光学ガラ
ス基体を用いて構成された偏光ビームスプリッタが採用
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抑
えることができる。

【００３４】そして、プリ偏光ビームスプリッタ及びポ
スト偏光ビームスプリッタのうちのいずれか一方又は両
方を採用すると、消光比が向上するので、得られる画像
のコントラストが向上するので、好ましい。この場合、
プリ偏光ビームスプリッタやポスト偏光ビームスプリッ
タとして、当該ビームスプリッタに入射する入射光の波
長（λ＝０．４μｍ〜０．７μｍ）に対してその光弾性
定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透光性
材料からなる光学ガラス基体を用いて構成された偏光ビ
ームスプリッタを用いると、プリ偏光ビームスプリッタ
やポスト偏光ビームスプリッタに関しても、温度変化に
伴う応力の増加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、プリ偏光ビームスプリッタや
ポスト偏光ビームスプリッタは、偏光子及び検光子のい
ずれか一方の機能を補助するのみである。したがって、
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
スプリッタに比べて投射画像の画質に対する影響が小さ
いことから、ＢＫ７等を基体材料として用いて構成され
た偏光ビームスプリッタをプリ偏光ビームスプリッタや
ポスト偏光ビームスプリッタとして採用してもよい。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の種々の実施例に
よる投射型表示装置について、図１〜図３３を用いて説
明する。なお、同一部分については同一符合を付して重
複する説明は省略する。

【００３６】実施例１ まず、この発明に係る投射型表示装置の第１実施例の構
成を、図１〜図３を用いて説明する。なお、図１は、こ
の発明に係る投射型表示装置の第１実施例の構成を示す
斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿っ
て、当該第１実施例の構成を示す矢視図である。図３
は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って、当該第１実施
例の構成を示す矢視図である。

【００３７】この投射型表示装置の第１実施例は、光源
１００からの光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各
色光に分解する色分解手段としてのクロスダイクロイッ
クミラー１１と、クロスダイクロイックミラー１１によ
り分解された色光Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ反射するミラー
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂと、各色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応し
た位相差変調型液晶ライトバルブ等の空間光変調素子１
３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂと、該色光Ｒ、Ｇ、Ｂを入射光と
して、それぞれ偏光して空間光変調素子１３Ｒ、１３
Ｇ、１３Ｂにそれぞれ照射させるとともに、空間光変調
素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ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１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ
と、主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに
対して上記入射光（クロスダイクロイックミラー１１か
らの光）の入射側にそれぞれ配置され、空間光変調素子
１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに照射される光の偏光の純度を
それぞれ上げるプリ偏光ビームスプリッタ１５Ｒ、１５
Ｇ、１５Ｂと、ミラー１６Ｒ、１６Ｂと、主偏光ビーム
スプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂによりそれぞれ検光
された光を合成する色合成手段としてのクロスダイクロ
イックプリズム１７と、検光され色合成された光をスク
リーン２００等に投射する投射光学系１８（１本の投射
レンズ）と、を備えている。

【００３８】ここで、空間光変調素子１３Ｒ、１３Ｇ、
１３Ｂは、いわゆる電気書き込み型の空間光変調素子で
もよく、また、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１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂが光書き込
み型の場合には、書き込み光源となるＣＲＴ等が別途用
意される。

【００３９】各偏光ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、
１５Ｂ、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ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。
もっとも、各偏光ビームスプリッタは、逆の特性を有し
ていてもよい。

【００４０】この第１実施例では、光源１００からの光
が、クロスダイクロイックミラー１１により赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色光に分解される。そして、
これら色光Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれミラー１２Ｒ、１２
Ｇ、１２Ｂで反射されて対応するプリ偏光ビームスプリ
ッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂにそれぞれ導かれる。

【００４１】プリ偏光ビームスプリッタ１５Ｇに入射し
た色光Ｇのうち、Ｐ偏光成分はプリ偏光ビームスプリッ
タ１５Ｇを透過して主偏光ビームスプリッタ１４Ｇに入
射する。一方、Ｓ偏光成分はプリ偏光ビームスプリッタ
１５Ｇにより反射されて主偏光ビームスプリッタ１４Ｇ
には入射しない。プリ偏光ビームスプリッタ１５Ｇを透
過したＰ偏光成分は、プリ偏光ビームスプリッタ１５Ｇ
に対し９０゜の角度で配置した主偏光ビームスプリッタ
１４Ｇに入射する。このように９０゜ずらしてあるの
で、プリ偏光ビームスプリッタ１５Ｇを透過してきたＰ
偏光成分は、Ｓ偏光成分として主偏光ビームスプリッタ
１４Ｇに入射することとなる。なお、プリ偏光ビームス
プリッタ１５Ｇに入射する入射光は、プリ偏光ビームス
プリッタ１５Ｇの側面から入射させてもよい（入射方向
の変更）。この場合、主偏光ビームスプリッタ１４Ｇと
同じ方向に配置すれば、プリ偏光ビームスプリッタ１５
ＧによりＳ偏光成分が反射されて下方の主偏光ビームス
プリッタ１４ＧにはＳ偏光成分のみが入射する。主偏光
ビームスプリッタ１４Ｇは、Ｓ偏光成分を反射させ該Ｓ
偏光成分を空間光変調素子１３Ｇに照射する。空間光変
調素子１３Ｇで変調された反射光は、主偏光ビームスプ
リッタ１４Ｇにより検光され、該反射光のうちＰ偏光成
分が主偏光ビームスプリッタ１４Ｇを透過してクロスダ
イクロイックプリズム１７へ導かれる。

【００４２】以上、プリ偏光ビームスプリッタ１５Ｇに
入射した色光Ｇについて説明したが、プリ偏光ビームス
プリッタ１５Ｒ、１５Ｂに入射した色光Ｒ、Ｂについて
も同様である。ただし、主偏光ビームスプリッタ１４
Ｒ、１４Ｂで検光された光は、ミラー１６Ｒ、１６Ｂで
それぞれ反射されてクロスダイクロイックプリズム１７
へ導かれる。そして、主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、
１４Ｇ、１４Ｂで検光された光は、クロスダイクロイッ
クプリズム１７で色合成された後に、投射レンズ１８を
介してスクリーン２００上に投射される。

【００４３】この第１実施例では、主偏光ビームスプリ
ッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ及びプリ偏光ビームスプリ
ッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂは、当該偏光ビームスプリ
ッタに入射した入射光の波長（λ＝０．４〜０．７μ
ｍ）に対するその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光学ガラス基体を
用いて構成されている。

【００４４】（ガラスの組成）上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
を示す光学ガラスの組成を、酸化物換算の重量％で以下
に示す。

【００４５】 ＳｉＯ₂ １７．０〜２７．０％ Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ０．５〜 ５．０％ ＰｂＯ ７３．０〜７５．０％ Ａｓ₂Ｏ₃＋Ｓｂ₂Ｏ₃ ０ 〜 ３．０％

【００４６】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。

【００４７】まず、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Ｐ
ｂＯ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（図７参照）、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、光弾性定数Ｃの値を零付近にするこ
とができる。なお、入射光の波長は５００〜６５０ｎｍ
である。

【００４８】ＳｉＯ₂は、本例の光学ガラスにおけるガ
ラス形成酸化物であり１７重量％以上含有されることが
好ましい。ただし、該ＳｉＯ₂の含有量は、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。

【００４９】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％以上含有されることが好ましい。た
だし、その含有量は５重量％を越えると当該ガラスの化
学的耐久性がかなり損なわれるので好ましくない。

【００５０】脱泡剤として使用すべきＡｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂
Ｏ₃あるいは（Ａｓ₂Ｏ₃＋Ｓｂ₂Ｏ₃）は必要に応じて、
ガラス原料中に導入することが可能である。ただし、そ
の含有量が３重量％を越えると当該ガラスの耐失透性、
分光透過性等が損なわれるので、好ましくない。

【００５１】このような光学ガラスの製造工程は以下の
通りである。すなわち、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、硝酸塩などを使用す
る。そして、それらを調合原料として所望の割合に秤量
して混合し、該得られた調合原料を１，０００〜１，３
００゜Ｃに加熱して熔解し、清澄、攪拌を行って全体的
に均一化する。その後、この得られた原料を予め予熱さ
れた金型に鋳込み徐冷することにより容易に所望の光学
ガラスを製造することができる。

【００５２】（光弾性定数の測定及び評価）ここで、上
述した光学ガラスの具体例及びその測定装置の構成及び
結果について、図４〜図７を用いて以下説明する。

【００５３】この発明においては、測定すべき既知のサ
イズＬのサンプルに対して上述の数式（１）及び（２）
においてσ₁ ＝σ₃ ＝０となるような既知の一軸性応力
σ₂をかけた状態で、既知の波長λの光を用い複屈折測
定を行い、光路差ΔＲ（数式（４））を測定する。この
ようにして求めた光路差ΔＲに基づき、上記数式（２）
から光弾性定数Ｃ＝Ｃ₁−Ｃ₂を求めることが可能である
（このような「光弾性定数Ｃ」測定法の詳細について
は、後述する複屈折測定装置ＡＤＲ−１５０ＬＣ添付の
説明書；ないし持田悦宏「光技術コンタクト」、Ｖｏ
ｌ．２７、Ｎｏ．３、第１２７頁、１９８９年を参照す
ることができる）。なお、図５には、上記持田に示され
た複屈折測定装置の概略構成図を示す。また、実際の測
定は、オーク製作所製の複屈折測定装置（商品名：ＡＤ
Ｒ−１５０ＬＣ）を用いた。

【００５４】この測定装置において、図中の「試料」
は、図６に示したように、一軸性応力を該試料に印加す
るためのサンプル治具に挟まれた状態で保持されてお
り、そして、該試料に所定の応力を印加したまま該試料
の複屈折量が測定される。図６のサンプル治具は、試料
３６をその間に保持可能な一対の金属ブロック３７ａ及
び３７ｂ（大きさ４０〜５０ｍｍ×３０〜４０ｍｍ、厚
さ：２５〜３０ｍｍ）と、該金属ブロック３７ａに配置
されたロードセル（直径２０ｍｍ、厚さ９．５ｍｍ；日
本電子三栄（株）製、商品名：９Ｅ０１−Ｌ３２−１０
０Ｋ）３８とから構成されている。このようにロードセ
ル３８を配置することにより、サンプルに印加される応
力値をモニターすることが可能となる。

【００５５】上記試料３６のサイズは、１０ｍｍ×１５
ｍｍ×２０ｍｍであり、応力面の大きさは１０ｍｍ×２
０ｍｍ、光透過面の大きさは１５ｍｍ×２０ｍｍ、光透
過パスの長さは１０ｍｍである。

【００５６】試料は、上述の各工程にしたがって製造し
た。すなわち、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
高度に精製する。その後、調合原料として所定の割合と
なるように秤量し混合して、この調合原料を１，０００
〜１，３００゜Ｃに加熱して熔解し、清澄、攪拌を行っ
て全体的に均一化する。そして、得られた原料を予め予
熱された金型に鋳込み徐冷することにより試料としての
光学ガラスを製造した。

【００５７】なお、測定用に用意された試料は、図４に
示すようにサンプル番号１〜７と比較のため用意された
ＢＫ７である。表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。

【００５８】このようにして得られたガラスについて、
波長λ＝５４０ｎｍの光に対する光弾性定数を上記測定
装置を用いて測定した。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、上述の数式において
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。す
なわち、上記光弾性定数Ｃは（試料の複屈折量）／（試
料に加えられた応力）から得られる（換言すれば、該光
弾性定数は単位応力当たりの複屈折量を意味する）。測
定結果を図４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７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。図４には、比較例として、
従来多用されていたＢＫ７の成分割合、波長λ＝５４０
ｎｍの光に対する光弾性定数の測定結果も示されてい
る。サンプル番号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、サンプル
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（−０．１×１０^-8ｃｍ
²／Ｎ〜＋０．１×１０^-8ｃｍ²／Ｎ）であることが分か
る。

【００５９】なお、図７のグラフは、H.Aben, C.Guille
met,"Photoelasticity of Glass"出版社Springer-Verla
g(1993), p.103に示されたグラフである。そして、この
グラフには、以下の文献Waxler(1)、Filon(2)、及びPoc
kels(3)のそれぞれに示された数値をプロットしたのも
である。

【００６０】(1) Waxler, R.M.,"The stress optical c
oefficient of plate glass", Glass Ind. 34, 258-25
9, 283(1953) (2) Filon,L.N.G.,"On the dispersion in artificial
double refraction",Phil. Trans. A 207, 263-306(190
7) (3) Pockels, F.,"Uber die Anderung des optischen V
erhaltens verschiedener Glaser durch elastische De
formation", Ann. Phys. Ser. IV, 7, 745-771

【００６１】（ビームスプリッタ）次に、以上の説明し
た光学ガラス部材が適用される偏光ビームスプリッタの
構成について図８〜図１２を用いて説明する。上記偏光
ビームスプリッタは、以下のような態様を有する。

【００６２】（態様１）この発明における偏光ビームス
プリッタは、透光性材料部材上に形成された誘電体多層
膜を有する偏光ビームスプリッタであって、該誘電体多
層膜は少なくとも第１の誘電体多層膜と第２の誘電体多
層膜とからなり、該第１及び第２の誘電体多層膜は、異
なる中心波長λ₁、λ₂においてその光学的膜厚がそれぞ
れλ₁／４、λ₂／４の高屈折率物質と低屈折率物質とで
構成された２層を基本周期としてｎ周期（ｎは任意の整
数）積層した交互層と、該交互層の両側に形成された光
学的膜厚λ₁／８、λ₂／８の高屈折率物質または低屈折
率物質のいずれか一方からなる薄膜調整層とを備え、第
１の誘電体多層膜の交互層と第２の誘電体多層膜の交互
層が、互いに異なる種類の物質の組み合わせにより構成
されている。

【００６３】（態様２）上記偏光ビームスプリッタは、
第１の誘電体多層膜の交互層に高屈折率物質ＴｉＯ₂と
低屈折率物質ＳｉＯ₂、第２の誘電体多層膜の交互層に
高屈折率物質ＴｉＯ₂と低屈折率物質Ａｌ₂Ｏ₃とを用い
た。

【００６４】（態様３）さらに、上記偏光ビームスプリ
ッタは、第１の誘電体多層膜の交互層に高屈折率物質Ｔ
ｉＯ₂と低屈折率物質ＳｉＯ₂、第２の誘電体多層膜の交
互層に高屈折率物質ＺｒＯ₂と低屈折率物質ＭｇＦ₂とを
用いた。

【００６５】具体的な構成を図８〜図１２を用いて説明
する。図８は透光性材料部材であるプリズム１（図１１
に示すように、調整層１Ｃと第１の誘電体多層膜３の交
互層１３とが積層されてなる）と、透光性材料部材であ
るプリズム２（図１０に示すように、調整層２Ｃと第２
の誘電体多層膜４の交互層２３とが積層されてなる）と
が、光学接着剤５で接合されている偏光ビームスプリッ
タの構成を示す。

【００６６】この構成例においては、プリズム１及びプ
リズム２は、屈折率ｎ_sが１．８４である。また、光学
接着剤の屈折率ｎ_b＝１．５２である。図８には、光束
Ｘを４５°で入射させた際の反射光Ｒと透過光Ｔとが示
されている。透過光Ｔには、Ｓ偏光成分Ｔ_sとＰ偏光成
分Ｔ_pとがある。

【００６７】図１１を参照して、第１の誘電体多層膜の
交互層１３は、中心波長λ₁＝６８０ｎｍで、高屈折率
物質ｎＨ₁＝２．３８のＴｉＯ₂層１１と、低屈折率物質
ｎＬ₁＝１．６５のＡｌ₂Ｏ₃層１２とが、それぞれ、該
中心波長λ₁においてその光学的膜厚がλ₁／４で交互に
配置されている。一方、図１０を参照して、第２の誘電
体多層膜の交互層２３は、中心波長λ₂＝４２０ｎｍで
高屈折率物質ｎＨ₂＝２．３８のＴｉＯ₂層２１と、低屈
折率物質ｎＬ₂＝１．４７のＳｉＯ₂層２２とが、それぞ
れ、該中心波長λ₂においてその光学的膜厚がλ₂／４で
交互に配置されている。

【００６８】更に、上記した第１および第２の誘電体多
層膜の各交互層１３ないし２３と、プリズム１およびプ
リズム２との間には、光学的膜厚がそれぞれλ₁／８、
λ₂／８の調整層１Ｃないし２Ｃが設けられている。

【００６９】上記構成を有する偏光ビームスプリッタに
おいて、光束が設計基準入射角４５゜から入射角が±
２．５゜ずれた場合を考える。

【００７０】この場合、高角度側に対応する（使用波長
域では短波長側に相当する）第１の誘電体多層膜の交互
層１３に用いられている高屈折率物質１１および低屈折
率物質１２は、光束が透光性基体１から透光性基体１と
第１の誘電体多層膜１３との境界面に入射する角度θ₁
＝４７．５゜で、以下のブリュースター条件（数式５）
を満足するように選択する。本構成例では、第１の誘電
体多層膜の交互層１３を構成する材料ないし物質の組み
合わせとして、高屈折率層１１にＴｉＯ₂、低屈折率層
１２にＡｌ₂Ｏ₃を選択した。一方、低角度側に対応する
（使用波長域では長波長側に相当する）第２の誘電体多
層膜の交互層２３に用いられている高屈折率物質２１お
よび低屈折率物質２２は、光束が透光性基体２から透光
性基体２と第２の誘電体多層膜２３との境界面に入射す
る角度θ₂＝４２．５゜で、以下のブリュースター条件
（数式６）を満足するように選択している。本構成例で
は、第２の誘電体多層膜の交互層２３のを構成する材料
の組み合わせとして、高屈折率層２１にＴｉＯ₂、低屈
折率層２２にＳｉＯ₂を選択した。

【００７１】λ₁＞λ₂

【数５】 λ₁、θ₁；ｎＨ₁ＣＯＳθＨ₁＝ｎＬ₁ＣＯＳθＬ₁ ・・・（５）

【数６】 λ₂、θ₂；ｎＨ₂ＣＯＳθＨ₂＝ｎＬ₂ＣＯＳθＬ₂ ・・・（６）

【００７２】ここで、 θ₁ ；透光性基体１から第１の誘電体多層膜と透光性基
体１との境界面に入射する角度 θ₂ ；透光性基体２から第２の誘電体多層膜と透光性基
体２との境界面に入射する角度 ｎＨ₁、ｎＬ₁ ；設計基準波長λ₁での第１の誘電体多
層膜の交互層における高屈折率層及び低屈折率層の屈折
率 ｎＨ₂、ｎＬ₂ ；設計基準波長λ₂での第２の誘電体多
層膜の交互層における高屈折率層及び低屈折率層の屈折
率 θＨ₁、θＬ₁ ；設計基準波長λ₁での第１の誘電体多
層膜の交互層において、高屈折率層及び低屈折率層の各
層から境界面に入射する角度 θＨ₂、θＬ₂ ；設計基準波長λ₂での第２の誘電体多
層膜の交互層において、高屈折率層及び低屈折率層の各
層から境界面に入射する角度

【００７３】さらに、上記偏光ビームスプリッタの応用
例を、図９及び図１２に示す。この応用例は、図９に示
すように、透光性部材２上に、第１の誘電体多層膜３と
第２の誘電体多層膜４とが連続して積層され、更に、透
光性基体１が接着層５を介して配置されている。なお、
図１２にはこの誘電体多層膜の詳細構成が示されてい
る。この図９の構成によれば、低屈折率層および高屈折
率層の成膜が、１バッチですむという利点がある。換言
すれば、この応用例のような偏光ビームスプリッタ構成
配置を用いた場合、該偏光ビームスプリッタを構成する
誘電体多層膜層の成膜を１バッチで行うことができ、生
産性の向上が可能となる。

【００７４】（偏光ビームスプリッタの光学的評価）次
に、以上の構成の偏光ビームスプリッタ（図８の構成）
を図１３に示された評価装置を用いて評価した結果につ
いて説明する。なお、この評価で用いた偏光ビームスプ
リッタの偏光膜は、グリーン波長であるλ＝５４０ｎｍ
を中心波長として設計した。

【００７５】すなわち、偏光ビームスプリッタ６１（試
料）に光源であるキセノンランプ（図中、「ＸＥＮＯＮ
ＬＡＮＰ」と表記する）６２（５００Ｗ）からの光を
照射し、該キセノンランプ６２の像をミラー６３（図
中、「ＭＩＲＲＯＲ Ｍ１」と表記する）を介してスク
リーン６４（図中、「ＳＣＲＥＥＮ」と表記する）上に
投射し、該スクリーン６４上の照度ムラを、写真機を用
いて撮影した写真を用いて評価した。なお、図１３の評
価装置には、光源６２と偏光ビームスプリッタ６１との
光路中に、グリーン波長透過フィルタ（図中、「ＧＲＥ
ＥＮ ＦＩＬＴＥＲ」と表記する）、紫外線カットフィ
ルタ（図中、「ＵＶ ＣＵＴ ＦＩＬＴＥＲ」と表記す
る）、及び赤外線カットフィルタ（図中、「ＩＲ ＣＵ
Ｔ ＦＩＬＴＥＲ」と表記する）からなるフィルタ群６
６とＰ偏光成分カット用偏光子６５（図中、「Ｐ ＣＵ
Ｔ ＰＯＬＡＲＩＺＥＲ」と表記する）が配置されてい
る。なお、以下に波長４８０ｎｍ〜６５０ｎｍ、入射角
０、＋６、−６度における、ＰＢＳ６１の透過光Ｔ及び
反射光Ｒの平均データを示す。

【００７６】 透過光Ｔ：Ｔ_P（透過光のＰ偏光成分）≧８０％ Ｔ_S（透過光のＳ偏光成分）≦０．０２％ 消光比＞４０００ 反射光Ｒ：Ｒ_P（反射光のＰ偏光成分）≦４％ Ｒ_S（反射光のＳ偏光成分）≧８０％ 消光比＞２０

【００７７】上記偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の光
学ガラス基体としては、図１４に示す３種類を用意し
た。なお、オハラ製の第１のガラス（商品番号：ＰＢＭ
３５）の光弾性定数は２．０×１０^-8ｃｍ²／Ｎ、オハ
ラ製の第２のガラス（商品番号：ＰＢＨ１１）の光弾性
定数は１．３３×１０^-8ｃｍ²／Ｎ、上述の製造方法に
より製造されたガラスの光弾性定数は０．１×１０^-8ｃ
ｍ²／Ｎ以下である。

【００７８】以上のガラス基体からなる偏光ビームスプ
リッタについて図１３の評価装置でスクリーン６４上の
照度ムラを撮影した結果、図１７に示すように、光弾性
定数Ｃが実質的に零である本発明の光学ガラスを用いた
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６１を用いた場合、照
度ムラの発生は非常に少なかった。また、上記したＰＢ
Ｈ１１を用いたＰＢＳの場合も、実際の使用に耐え得る
ことが分かった（図１６参照）。これに対し、上記した
ＰＢＭ３５を用いたＰＢＳの場合には、図１５の写真か
らも明確に分かるように顕著な照度ムラが観察された。

【００７９】以上説明したように、光弾性定数が零付近
となる光学ガラスであれば、主偏光ビームスプリッタ１
４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ及びプリ偏光ビームスプリッタ１
５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの材料として理想的なものであ
る。また、光弾性定数が２．０×１０^-8ｃｍ²／ＮのＰ
ＢＭ３５を用いたＰＢＳでは顕著に照度ムラが現れた
が、光弾性定数が１．３３×１０^-8ｃｍ²／ＮのＰＢＨ
１１を用いたＰＢＳでは実用上問題のないという、以上
の評価結果から、投射型表示装置に採用する偏光ビーム
スプリッタとして、絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ
以下の透光性部材（光学ガラス基体）を用いれば、従来
の透光性材料部材（例えば、その光弾性定数が２．７８
×１０^-8ｃｍ²／ＮのＢＫ７）に比べて十分に光学的に
安定な性能を確保でき、かつ投射画像の画質劣化が十分
に抑制される当該投射型表示装置が得られることが分
る。

【００８０】したがって、例えば、上述したような光学
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（図７参照）、その光弾性定数
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１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ及びプリ偏
光ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの基体材料
として用いることができる。もっとも、当該投射型表示
装置に適用される偏光ビームスプリッタとしては、その
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、上述の評価
結果（図１５〜図１７参照）を考慮すると、光弾性定数
の絶対値が０．１×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下（実質的に０
の範囲）の透光性材料を用いることが、一層好ましい。

【００８１】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、本実施例では対応する
Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの波長に従い、必要に応じて透光
性材料の組成等が変更され、当該偏光ビームスプリッタ
の入射光の波長（λ＝０．４μm〜０．７μm）に対する
その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。

【００８２】なお、上記ＢＫ７の屈折率は１.５前後で
あるのに対し、上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。したがって、上述の光学ガラス
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を構成することができる。
このような偏光ビームスプリッタを、少なくとも主偏光
ビームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ及びプリ偏光
ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂとして採用す
ることにより、当該装置全体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
タの設置角度を４５゜にできないため、該ＢＫ７により
構成された偏光ビームスプリッタが採用された装置は全
体として大きく重いものとなってしまう。

【００８３】以上説明した投射型表示装置の第１実施例
によれば、当該主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４
Ｇ、１４Ｂに入射する入射光の波長（０．４μｍ〜０．
７μｍ）に対してその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光学ガラス基
体で構成された主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４
Ｇ、１４Ｂが用いられており、上述した従来の液体浸漬
型偏光ビームスプリッタを用いていない。これにより、
この発明によれば、先に述べたような液体中の対流、ゴ
ミ、あるいは気泡などの、該従来の液体浸漬型偏光ビー
ムスプリッタを投射型表示装置に採用することに伴う種
々の課題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。

【００８４】そして、この実施例によれば、当該主偏光
ビームスプリッタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに入射する入
射光の所定波長に対してその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１４Ｒ、１４
Ｇ、１４Ｂが採用されているので、温度変化に伴う応力
の増加に対して光学的に安定な性能を確保でき、投射画
像の画質劣化が十分に少なくなる。

【００８５】そして、この実施例では、プリ偏光ビーム
スプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂが設けられている。
したがって、空間光変調素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂを
照射する読み出し光の偏光（本実施例ではＳ偏光成分）
の純度が高まり、消光比が向上するので、得られる投射
画像のコントラストが向上する。

【００８６】さらに、プリ偏光ビームスプリッタ１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂも、当該ビームスプリッタに入射す
る入射光の所定波長に対してその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。これにより、プリ偏光ビー
ムスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂに関しても、温度
変化に伴う応力の増加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、投射画像の画質劣化が一層
抑制される。もっとも、プリ偏光ビームスプリッタ１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂは、偏光子としての主偏光ビームス
プリッタ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該主偏光ビームスプリッ
タ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに比べて投射画像の画像劣化
に対する影響は小さい。このことから、ＢＫ７等をその
基体材料として用いて構成された偏光ビームスプリッタ
をプリ偏光ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと
して採用してもよい。また、この発明では、プリ偏光ビ
ームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂは、削除しても
よい。

【００８７】なお、この実施例では、投射レンズ１８の
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１８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。

【００８８】実施例２ 次に、この発明に係る投射型表示装置の第２実施例を、
図１８及び図１９を用いて説明する。なお、図１８は、
この第２の実施例の構成を示す図であり、上記図２に対
応する矢視図である。図１９は、図１８のＶ−Ｖ線に沿
って、該第２実施例の構成を示す図であり、図３に対応
する矢視図である。

【００８９】この投射型表示装置の第２実施例は、上述
した第１の実施例による投射型表示装置と基本的には同
様の構成を備える。したがって、図１８及び図１９にお
いて、図１〜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。

【００９０】この第２実施例が第１実施例と異なる所
は、該第２実施例では、第１の実施例中のプリ偏光ビー
ムスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂが取り除かれ、代
わりに、主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４
Ｂにより検光された後に投射レンズ１８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１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂが追加されている
点である。ポスト偏光ビームスプリッタ１９Ｒ，１９
Ｇ，１９Ｂは、主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４
Ｇ、１４Ｂに対して投射レンズ１８の側にそれぞれ配置
されている。

【００９１】そして、この実施例では、ポスト偏光ビー
ムスプリッタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂも、主偏光ビーム
スプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂと同様に、当該偏光
ビームスプリッタに入射する入射光の波長（０．４μｍ
〜０．７μｍ）に対してその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光学ガ
ラス基体を用いて構成されている。

【００９２】この実施例では、ポスト偏光ビームスプリ
ッタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂが設けられているので、こ
れによって主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１
４Ｂから漏れてきたＳ偏光成分がカットされ、主偏光ビ
ームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂにより検光され
た後に投射レンズ１８により投射される色光Ｒ、Ｇ、Ｂ
の偏光（Ｐ偏光成分）の純度が高まり、得られる投射画
像のコントラストが向上する。

【００９３】さらに、ポスト偏光ビームスプリッタ１９
Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂが、当該ビームスプリッタに入射す
る入射光の所定波長に対してその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。したがって、ので、ポスト
偏光ビームスプリッタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂに関して
も、温度変化に伴う応力の増加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、投射画像の画質劣
化が一層抑制される。もっとも、ポスト偏光ビームスプ
リッタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂは、検光子としての主偏
光ビームスプリッタ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該主偏光ビー
ムスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに比べて投射画像
の画像劣化に対する影響が小さい。このことから、上記
ＢＫ７等をその基体材料として用いて構成された偏光ビ
ームスプリッタをポスト偏光ビームスプリッタ１９Ｒ、
１９Ｇ、１９Ｂとして採用してもよい。

【００９４】実施例３ 次に、この発明に係る投射型表示装置の第３実施例を、
図２０及び図２１を用いて説明する。なお、図２０は、
この第３実施例の構成を示す図であり、図２及び図１８
に対応する図である。図２１は、図２０中のＶＩＩ−Ｖ
ＩＩ線に沿って、該第３実施例の構成を示す矢視図であ
り、図４及び図１９に対応する図である。

【００９５】この投射型表示装置の第３実施例は、上述
の第１及び第２実施例と基本的には同様の構成を備え
る。したがって、図２０及び図２１において、上述の図
１〜図３及び図１８及び図１９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。

【００９６】第３実施例が第１実施例と異なる所は、プ
リ偏光ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを取り
除くことなく、上述の第２の実施例と同様に、主偏光ビ
ームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂにより検光され
た後に投射レンズ１８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１９
Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂが追加されている点である。ポスト
偏光ビームスプリッタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂは、主偏
光ビームスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに対して投
射レンズ１８の側にそれぞれ配置されている。

【００９７】そして、この本実施例では、ポスト偏光ビ
ームスプリッタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂも、主偏光ビー
ムスプリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂと同様に、当該偏
光ビームスプリッタに入射する入射光の波長（０．４μ
ｍ〜０．７μｍ）に対してその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光
学ガラス基体を用いて構成されている。

【００９８】この実施例では、プリ偏光ビームスプリッ
タ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ及びポスト偏光ビームスプリ
ッタ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂによって、主偏光ビームス
プリッタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの偏光子としての機能
及び検光子としての機能の両方が補助されるので、得ら
れる投射画像のコントラストが一層向上する。

【００９９】さらに、プリ偏光ビームスプリッタ１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ及びポスト偏光ビームスプリッタ１
９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂは、当該ビームスプリッタに入射
する入射光の所定波長に対するその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。したがって、これらの偏
光ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ、１９Ｒ、
１９Ｇ、１９Ｂに関しても、温度変化に伴う応力の増加
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、投射画像の画質劣化が一層抑制される。もっと
も、これらの偏光ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１
５Ｂ、１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂとして、Ｂ上記Ｋ７等を
その基体材料として用いて構成された偏光ビームスプリ
ッタを採用してもよい。

【０１００】実施例４ 次に、この発明に係る投射型表示装置の第４実施例を、
図２２及び図２３を用いて説明する。なお、図２２は、
この第４実施例の構成を示す図であり、図２に対応する
図である。図２３は、図２２中のＩＸ−ＩＸ線に沿っ
て、該第４実施例の構成を示す矢視図であり、図３に対
応する図である。

【０１０１】この投射型表示装置の第４実施例は、上述
した第１の実施例と基本的には同様の構成を備えてい
る。したがって、図２２及び図２３において、図１〜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。

【０１０２】第４実施例が第１実施例と異なる所は、ミ
ラー１６Ｒ、１６Ｂが取り除かれ、空間光変調素子１３
Ｒ、主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ及びプリ偏光ビーム
スプリッタ１５Ｒの組、並びに、空間光変調素子１３
Ｂ、主偏光ビームスプリッタ１４Ｂ及びプリ偏光ビーム
スプリッタ１５Ｂの組が、向きを変えて、クロスダイク
ロイックミラー１１及びクロスダイクロイックプリズム
１７の側方に配置されている点である。この第４の実施
例は第１の実施例と実質的に同一である。

【０１０３】実施例５ 次に、この発明に係る投射型表示装置の第５実施例を、
図２４及び図２５を用いて説明する。なお、図２４は、
この第５実施例の構成を示す図であり、図１８に対応す
る図である。図２５は、図２４中のＸＩ−ＸＩ線に沿っ
て、該第５実施例の構成を示す矢視図であり、図１９に
対応する図である。

【０１０４】この投射型表示装置の第５実施例は、上述
した第２の実施例と基本的には同様の構成を備える。し
たがって、図２４及び図２５において、図１８及び図１
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。

【０１０５】第５実施例が第２実施例と異なる所は、ミ
ラー１６Ｒ、１６Ｂが取り除かれ、空間光変調素子１３
Ｒ、主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ及びポスト偏光ビー
ムスプリッタ１９Ｒの組、並びに、空間光変調素子１３
Ｂ、主偏光ビームスプリッタ１４Ｂ及びポスト偏光ビー
ムスプリッタ１９Ｂの組が、向きを変えて、クロスダイ
クロイックミラー１１及びクロスダイクロイックプリズ
ム１７の側方に配置されている点である。この第５の実
施例は第２の実施例と実質的に同一である。

【０１０６】実施例６ 次に、この発明に係る投射型表示装置の第６実施例を、
図２６及び図２７を用いて説明する。なお、図２６は、
この第６の実施例の構成を示す図であり、図２０に対応
する図である。図２７は、図２６中のＸＩＩＩ−ＸＩＩ
Ｉ線に沿って、該第６実施例の構成を示した矢視図であ
り、図２１に対応する図である。

【０１０７】この投射型表示装置の第６実施例は、上述
した第３の実施例と基本的には同様の構成を備えてい
る。したがって、図２６及び図２８において、図２１及
び図２２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。

【０１０８】第６実施例が第３実施例と異なる所は、ミ
ラー１６Ｒ、１６Ｂが取り除かれ、空間光変調素子１３
Ｒ、主偏光ビームスプリッタ１４Ｒ、プリ偏光ビームス
プリッタ１５Ｒ及びポスト偏光ビームスプリッタ１９Ｒ
の組、並びに、空間光変調素子１３Ｂ、主偏光ビームス
プリッタ１４Ｂ、プリ偏光ビームスプリッタ１５Ｂ及び
ポスト偏光ビームスプリッタ１９Ｂの組が、向きを変え
て、クロスダイクロイックミラー１１及びクロスダイク
ロイックプリズム１７の側方に配置されている点であ
る。この第５の実施例は第２の実施例と実質的に同一で
ある。

【０１０９】実施例７ 次に、この発明に係る投射型表示装置の第７実施例を、
図２８及び図２９を用いて説明する。なお、図２８は、
この第７実施例の構成を示す図であり、図２９は、図２
８中のＸＶ−ＸＶ線に沿って、該第７実施例の構成を示
す矢視図である。

【０１１０】上述した第１〜第６実施例は、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
スクリーン等の所定の面上に画像を投射する１投射レン
ズタイプの投射型表示装置の例であった。一方、この第
７実施例は、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
型表示装置の例である。

【０１１１】この投射型表示装置の第７実施例は、光源
１０１からの光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各
色光に分解する色分解手段としてのクロスダイクロイッ
クミラー２１と、各色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した位相差変
調型液晶ライトバルブ等の空間光変調素子２３Ｒ、２３
Ｇ、２３Ｂ（空間光変調素子２３Ｒ、２３Ｂは図中には
表れていないが、空間光変調素子２３Ｇと同様に、図２
８において主偏光ビームスプリッタ２４Ｒ、２４Ｂに対
する図２８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２３
Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂにそれぞれ照射させるとともに、空
間光変調素子２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ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２４Ｒ、２４
Ｇ、２４Ｂと、主偏光ビームスプリッタ２４Ｒ、２４
Ｇ、２４Ｂのに対して該入射光が入射される側にそれぞ
れ配置され、空間光変調素子２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂに
照射される光の偏光の純度をそれぞれ上げるプリ偏光ビ
ームスプリッタ２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂと、主偏光ビー
ムスプリッタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂによりそれぞれ検
光された光をそれぞれスクリーン等に投射する３本の投
射レンズ２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂと、を備えている。

【０１１２】そして、この実施例においても、第１の実
施例と同様に、主偏光ビームスプリッタ２４Ｒ、２４
Ｇ、２４Ｂ及びプリ偏光ビームスプリッタ２５Ｒ、２５
Ｇ、２５Ｂは、当該偏光ビームスプリッタに入射する入
射光の波長（０．４μｍ〜０．７μｍ）に対してその光
弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下の透
光性材料からなる光学ガラス基体を用いて構成されてい
る。この実施例によっても、第１の実施例と同様の利点
が得られる。

【０１１３】なお、この実施例では、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２８Ｒ、２
８Ｇ、２８Ｂごとの調整が必要となるが、投射レンズ２
８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ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２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ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。し
たがって、本実施例によれば、装置全体も上述した第１
〜第６実施例に比べてさらにコンパクトで低価格とな
る。

【０１１４】実施例８ 次に、この発明に係る投射型表示装置の第８実施例を、
図３０及び図３１を用いて説明する。なお、図３０は、
この第８実施例の構成を示す図であり、図２８に対応す
る図である。図３１は、図３０中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ
線に沿って、該第８実施例の構成を示した矢視図であ
り、図２９に対応する図である。

【０１１５】この投射型表示装置の第８実施例は、上述
した第７実施例と基本的には同様の構成を備える。した
がって、図３０及び図３１において、上述の図２８及び
図２９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。

【０１１６】第８実施例が第７実施例と異なる所は、該
第８実施例では、第７実施例中のプリ偏光ビームスプリ
ッタ２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂが取り除かれ、代わりに、
主偏光ビームスプリッタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂにより
検光された後に投射レンズ２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ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２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂが追加
されている点である。ポスト偏光ビームスプリッタ２９
Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂは、主偏光ビームスプリッタ２４
Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂに対して投射レンズ２８Ｒ、２８
Ｇ、２８Ｂの側にそれぞれ配置されている。

【０１１７】そして、この実施例では、ポスト偏光ビー
ムスプリッタ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂも、主偏光ビーム
スプリッタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂと同様に、当該偏光
ビームスプリッタに入射する入射光の波長（０．４μｍ
〜０．７μｍ）に対してその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光学ガ
ラス基体を用いて構成されている。この実施例によって
も、第２実施例と同様の利点が得られる。

【０１１８】実施例９ 次に、この発明に係る投射型表示装置の第９実施例を、
図３２及び図３３を用いて説明する。なお、図３２は、
この第９実施例の構成を示す図であり、図２８及び３０
に対応する図である。図３３は、図３２中のＸＩＸ−Ｘ
ＩＸ線に沿って、該第９実施例の構成を示す矢視図であ
り、図２９及び図３１に対応する図である。

【０１１９】この投射型表示装置の第９実施例は、上述
した第７及び第８実施例と基本的には同様の構成を備え
ている。したがって、図３２及び図３３において、上述
の図２８〜図３１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。

【０１２０】第９実施例が第７実施例と異なる所は、プ
リ偏光ビームスプリッタ２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂを取り
除くことなく、上記第８の実施例と同様に、主偏光ビー
ムスプリッタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂにより検光された
後に投射レンズ２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ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２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂが追加されている
点である。ポスト偏光ビームスプリッタ２９Ｒ、２９
Ｇ、２９Ｂは、主偏光ビームスプリッタ２４Ｒ、２４
Ｇ、２４Ｂに対して投射レンズ２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ
の側にそれぞれ配置されている。

【０１２１】そして、この実施例では、ポスト偏光ビー
ムスプリッタ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂも、主偏光ビーム
スプリッタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂと同様に、当該偏光
ビームスプリッタに入射する入射光の波長（０．４μｍ
〜０．７μｍ）に対してその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光学ガ
ラス基体を用いて構成されている。この実施例によって
も、第３実施例と同様の利点が得られる。

【０１２２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は発明者ら
が当該投射型表示装置の投射画像の画質を、採用される
偏光ビームスプリッタを構成する透光性材料部材の光弾
性定数を変えることにより、効果的に制御できることを
発見したことにより実現されたものである。したがっ
て、この発明によれば液体を使用しない偏光ビームスプ
リッタを採用しているので、従来の液体浸漬型偏光ビー
ムスプリッタを使用したことに伴う問題点を除去するこ
とができる。また、当該装置自体の製造も容易になる等
の利点が得られる。さらに、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、投射画像
の画質劣化を効果的に抑制する構造を備えた投射型表示
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る投射型表示装置の第１実施例に
よる構成を示す斜視図である。

【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿って、上記投射型表
示装置の第１実施例の構成を示す図である。

【図３】図３中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って、上記投射
型表示装置の第１実施例の構成を示す図である。

【図４】偏光ビームスプリッタの光学ガラス部材として
用意された各サンプルの組成及びその光弾性定数の一覧
表を示す図である。

【図５】光弾性定数を測定するための、複屈折測定装置
のう構成を示す図である。なお、該光弾性定数は、試料
に加えられた単位応力当たりの複屈折率量で定義される
（（光弾性定数）＝（試料における複屈折量）／（試料
に加えられた応力））。

【図６】試料に応力印加するための治具の一構成を示す
図である。

【図７】偏光ビームスプリッタの基材である透光性材料
中のＰｂＯの含有量（重量％）と該透光性材料の光弾性
定数との関係のグラフを示す図である。

【図８】この発明に係る投射型表示装置に適用可能な偏
光ビームスプリッタの第１実施例の構成を示す図であ
る。

【図９】この発明に係る投射型表示装置に適用可能な偏
光ビームスプリッタの第２実施例の構成を示す図であ
る。

【図１０】図８に示された第１及び第２誘電体多層膜の
構造を示す図である（その１）。

【図１１】図８に示された第１及び第２誘電体多層膜の
構造を示す図である（その２）。

【図１２】図９に示された第１及び第２誘電体多層膜の
構造を示す図である。

【図１３】偏光ビームスプリッタの評価を行うための装
置の構成を示す図である。

【図１４】図１３に示された装置により評価されるサン
プルの一覧表を示す図である。

【図１５】図１４に列挙された透光性材料で構成された
各偏光ビームスプリッタを、図１３に示された評価装置
により評価した場合に得られた照明ムラを示すもので、
ディスプレー上に表示した中間調画像を表す図面代用写
真である（オハラ製ＰＢＭ３５について）。

【図１６】図１４に列挙された透光性材料で構成された
各偏光ビームスプリッタを、図１３に示された評価装置
により評価した場合に得られた照明ムラを示すもので、
ディスプレー上に表示した中間調画像を表す図面代用写
真である（オハラ製ＰＢＨ１１について）。

【図１７】図１４に列挙された透光性材料で構成された
各偏光ビームスプリッタを、図１３に示された評価装置
により評価した場合に得られた照明ムラを示すもので、
ディスプレー上に表示した中間調画像を表す図面代用写
真である（光弾性定数が０．１×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下
のガラスについて）。

【図１８】この発明に係る投射型表示装置の第２実施例
の構成を示す図である。

【図１９】図１８中のＶ−Ｖ線に沿って、上記投射型表
示装置の第２実施例の構成を示す図である。

【図２０】この発明に係る投射型表示装置の第３実施例
の構成を示す図である。

【図２１】図２０中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って、上記
投射型表示装置の第３実施例の構成を示す図である。

【図２２】この発明に係る投射型表示装置の第４実施例
の構成を示す図である。

【図２３】図２２中のＩＸ−ＩＸ線に沿って、上記投射
型表示装置の第４実施例の構成を示す図である。

【図２４】この発明に係る投射型表示装置の第５実施例
の構成を示す図である。

【図２５】図２４中のＸＩ−ＸＩ線に沿って、上記投射
型表示装置の第５実施例の構成を示す図である。

【図２６】この発明に係る投射型表示装置の第６実施例
の構成を示す図である。

【図２７】図２６中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿って、
上記投射型表示装置の第６実施例の構成を示した図であ
る。

【図２８】この発明に係る投射型表示装置の第７実施例
の構成を示す図である。

【図２９】図２８中ののＸＶ−ＸＶ線に沿って、上記投
射型表示装置の第７実施例の構成を示した図である。

【図３０】この発明に係る投射型表示装置の第８実施例
の構成を示す図である。

【図３１】図３０中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿って、
上記投射型表示装置の第８実施例の構成を示す図であ
る。

【図３２】この発明に係る投射型表示装置の第９実施例
の構成を示す図である。

【図３３】図３２中のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿って、上記
投射型表示装置の第９実施例の構成を示す図である。

【図３４】液浸漬型偏光ビームスプリッタを採用した従
来の投射型表示装置の構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１１、２１ クロスダイクロイックミラー １２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ ミラー １３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ 空
間光変調素子 １４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ 主
偏光ビームスプリッタ １５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ プリ偏光ビームスプリッタ １６Ｒ、１６Ｂ ミラー １７ クロスダイクロイックプリズム １８、２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ 投射レンズ（投射光学
系） １９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ ポスト偏光ビームスプリッタ ２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ プリ偏光ビームスプリッタ ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ ポスト偏光ビームスプリッタ ６２、１００、１０１ 光源 ６４、２００ スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ (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 上田 基 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 長谷川 雄 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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空間光変調素子と、 入射された光を偏光して前記空間光変調素子に照射する
   とともに、該空間光変調素子からの変調された反射光を
   検光する偏光ビームスプリッタと、 前記偏光ビームスプリッタにより検光された光を所定の
   面上に投射する投射光学系とを備えるとともに、 前記偏光ビームスプリッタは、誘電体多層膜と、この誘
   電体多層膜を挟み込む透光性材料部材から構成され、 前記透光性材料部材は、当該ビームスプリッタに入射さ
   れる、所定波長の光に対し、その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からな
   ることを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】 前記偏光ビームスプリッタにより偏光さ
   れ前記空間光変調素子に向かって照射されるべき光が入
   射する、該偏光ビームスプリッタの入射側に配置され、
   前記空間光変調素子に該偏光ビームスプリッタから照射
   される該光の偏光の純度を上げるための第１の補助偏光
   ビームスプリッタであって、該第１の補助偏光ビームス
   プリッタは、誘電体多層膜と、この誘電体多層膜を挟み
   込む透光性材料部材から構成され、該透光性材料部材
   は、当該ビームスプリッタに入射される、所定波長の光
   に対し、その光弾性定数の絶対値が１．５×１０^-8ｃｍ
   ²／Ｎ以下である透光性材料からなることを特徴とする
   請求項１記載の投射型表示装置。
3. 【請求項３】 前記偏光ビームスプリッタと前記投射光
   学系との間の光路中に配置され、該偏光ビームスプリッ
   タにより検光された後に前記投射光学系に照射される光
   の偏光の純度を上げるための第２の補助偏光ビームスプ
   リッタであって該第２の補助偏光ビームスプリッタは、
   誘電体多層膜と、この誘電体多層膜を挟み込む透光性材
   料部材から構成され、該透光性材料部材のそれぞれは、
   当該ビームスプリッタに入射される、所定波長の光に対
   し、その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からなることを特徴とする請求
   項１又は２記載の投射型表示装置。
4. 【請求項４】 前記誘電体多層膜は、第１の誘電体多層
   膜と第２の誘電体多層膜とを少なくとも含み、該第１お
   よび第２の誘電体多層膜のそれぞれは、 ２つの異なる中心波長λ₁、λ₂においてその光学的膜厚
   がλ₁／４の高屈折率物質と、その光学的膜厚がλ₂／４
   の低屈折率物質とで構成された２層を基本周期として、
   ｎ周期（ｎは任意の整数）積層されてなる交互層と、 前記交互層の両側に形成された光学的膜厚λ₁／８の前
   記高屈折率物質、または光学的膜厚λ₂／８の低屈折率
   物質のいずれか一方とからなる薄膜調整層とを備え、 前記第１の誘電体多層膜の交互層と、第２の誘電体多層
   膜の交互層とが、互いに異なる種類の物質の組み合わせ
   により構成されていることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか一項記載の投射型表示装置。
5. 【請求項５】 前記第１の誘電体多層膜の交互層には、
   高屈折率物質ＴｉＯ₂と低屈折率物質ＳｉＯ₂とからなる
   組合せが適用され、 前記第２の誘電体多層膜の交互層には、高屈折率物質Ｔ
   ｉＯ₂と低屈折率物質Ａｌ₂Ｏ₃とからなる組合せが適用
   されることを特徴とする請求項４記載の投射型表示装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１の誘電体多層膜の交互層には、
   高屈折率物質ＴｉＯ₂と低屈折率物質ＳｉＯ₂とからなる
   組合せが適用され、 前記第２の誘電体多層膜の交互層には、高屈折率物質Ｚ
   ｒＯ₂と低屈折率物質ＭｇＦ₂とからなる組合せが適用さ
   れることを特徴とする請求項４記載の投射型表示装置。
7. 【請求項７】 前記透光性材料部材は、屈折率が１．８
   以上の透光性材料であって、当該偏光ビームスプリッタ
   に入射する、波長０．４μｍ〜０．７μｍの光に対し、
   その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からなることを特徴とする請求項１
   〜６のいずれか一項記載の投射型表示装置。
8. 【請求項８】 前記透光性材料部材のそれぞれは、波長
   ０．４μｍ〜０．７μｍの光に対し、その光弾性定数の
   絶対値が０．１×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下である透光性材
   料からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一
   項記載の投射型表示装置。