JP4124994B2 - 色分解合成光学系、画像表示光学系、投射型画像表示装置および偏光分離光学系 - Google Patents
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Description
【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２１８，２２０，２２８，２２４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９０度変換し、その他の波長の光の偏光方向は変化させない作用を有するものである。
【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２２２，２３０，２３２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６−１９４６２１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、本発明では、光源からの照明光を複数の色光に分解し、複数の色光を複数の画像表示素子にそれぞれ導き、画像表示素子によって変調された複数の色光を合成する色分解合成光学系であって、色光が入射する第１の面、色光が出射する第２の面および、第１及び第２の面とは異なる複数の第３の面を有する偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターにおける複数の第３の面の側にそれぞれ配置され、複数の第３の面における温度をそれぞれ調整する複数の温度調整手段と、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、温度検出手段による検出結果に基づき、複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御することにより、複数の第３の面における温度差を調整する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
このように、偏光ビームスプリッターにおける複数の第３の面（色光が入射する面でも色光が出射する面でもない面）の側にそれぞれ配置され、複数の第３の面における温度をそれぞれ調整する複数の温度調整手段を作用させ、温度検出手段の検出結果に基づいて少なくとも１つの温度調整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、各温度調整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センサ（温度検出手段）で検出し、これら複数の温度センサの検出結果が略等しくなるように各温度調整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、制御手段によって、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に近づくように少なくとも１つの温度調整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、温度調整手段としては、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、複数の温度調整手段のうちの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、加熱部材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加熱温度をＴ１、複数の温度調整手段による偏光ビームスプリッターの発熱温度を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）となるように温度調整手段を制御することにより、温度調整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のフライアイレンズ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１１ａ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１３ｒ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１１ｂ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１１ｃ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てしまうことにより、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てしまうことにより、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。
【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１１ｂ、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つの温度調整手段としての冷却部材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（♯１０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯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（♯１０３，１０４）。
【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３４により検出された温度以下である場合は（♯１０７）、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
（♯１０６）。
【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１１ａ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てしまうことにより、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。
【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１１ｂ、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１１ａ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の温度調整手段としての２つの冷却部材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４１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４１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４１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４１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４１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（♯２０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯２０４）。
【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１１ａ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（♯２０７）、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（♯２０６）。
【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４２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１０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１０３ａ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、１０５ｃ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、１１１ｂ、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１１２ｒ、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１１４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のフライアイレンズ１０３ｂを透過し、さらに偏光変換素子１０４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１１１ａの偏光分離面を透過し、緑用の第１の１／４波長板１１３ｇ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、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１１１ｂ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１１１ｃ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１１４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１１１ａ、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てしまうことにより、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、１１１ｃ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、１１１ｂ、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１１２ｒ、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、１１２ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ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１１１ａ、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１１１ａ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、１２２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（♯３０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯３０２）、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、＃３０４）。
【０１５８】
また、この際、偏光ビームスプリッター１１１ａ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１０１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１１ａ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（＃３１１）、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）。
【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Ｔ１）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、１１１ｂ、１１１ｃが発熱する。
【０１６８】
そして、偏光ビームスプリッター１１１ａ、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てしまうことにより、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、１１１ｃ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、１１１ｂ、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、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、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。
【０１７２】
なお、発熱温度Ｔ１を液晶表示素子１１２ｒ、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、１１２ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ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１１１ａ、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１１１ａ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１１１ａ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１３１、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１１１ａ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（♯４０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯４０２）、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１１１ａ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１１１ａ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１０１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１１ａ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）。
【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１３２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Ｔ１）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、１１１ｂ、１１１ｃが発熱する。
【０１９０】
そして、偏光ビームスプリッター１１１ａ、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てしまうことにより、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、１１１ｃ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。
【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、１１１ｂ、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。
【０１９４】
なお、発熱温度Ｔ１を液晶表示素子１１２ｒ、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、１１２ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ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１１１ａ、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１１１ａ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が配置された面の反対側の面（図１７の下面）の側に配置されている。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１１１ａ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１４１、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１１１ａ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（♯５０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯５０２）、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１１１ａ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１０１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１１ａ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（＃５０９）、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Ｔ１）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、温度調整手段としての２つの加熱部材として同じもの（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つの加熱部材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、温度調整手段としての冷却部材又は加熱部材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部材又は加熱部材を設けてもよい。
【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複数の第３の面（色光が入射する面でも色光が出射する面でもない面）の側にそれぞれ配置され、複数の第３の面における温度を調整する複数の温度調整手段を作用させ、温度検出手段の検出結果に基づいて少なくとも１つの温度調整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、制御手段によって、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に近づくように少なくとも１つの温度調整手段を制御すれば、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、温度調整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、温度調整手段として加熱部材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加熱温度をＴ１とし、温度調整手段による偏光ビームスプリッターの発熱温度を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）となるように加熱部材を制御することができるため、加熱部材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，１１１ｃ 偏光ビームスプリッター
１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ，１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂ 反射型液晶表示素子
１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ，１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂ 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
【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２１８，２２０，２２８，２２４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９０度変換し、その他の波長の光の偏光方向は変化させない作用を有するものである。
【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２２２，２３０，２３２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６−１９４６２１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、本発明では、光源からの照明光を複数の色光に分解し、複数の色光を複数の画像表示素子にそれぞれ導き、画像表示素子によって変調された複数の色光を合成する色分解合成光学系であって、色光が入射する第１の面、色光が出射する第２の面および、第１及び第２の面とは異なる複数の第３の面を有する偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターにおける複数の第３の面の側にそれぞれ配置され、複数の第３の面における温度をそれぞれ調整する複数の温度調整手段と、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、温度検出手段による検出結果に基づき、複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御することにより、複数の第３の面における温度差を調整する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
このように、偏光ビームスプリッターにおける複数の第３の面（色光が入射する面でも色光が出射する面でもない面）の側にそれぞれ配置され、複数の第３の面における温度をそれぞれ調整する複数の温度調整手段を作用させ、温度検出手段の検出結果に基づいて少なくとも１つの温度調整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、各温度調整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センサ（温度検出手段）で検出し、これら複数の温度センサの検出結果が略等しくなるように各温度調整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、制御手段によって、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に近づくように少なくとも１つの温度調整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、温度調整手段としては、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、複数の温度調整手段のうちの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、加熱部材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加熱温度をＴ１、複数の温度調整手段による偏光ビームスプリッターの発熱温度を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）となるように温度調整手段を制御することにより、温度調整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のフライアイレンズ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１１ａ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１３ｒ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１１ｂ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１１ｃ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てしまうことにより、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てしまうことにより、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。
【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１１ｂ、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つの温度調整手段としての冷却部材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（♯１０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯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（♯１０３，１０４）。
【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３４により検出された温度以下である場合は（♯１０７）、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
（♯１０６）。
【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１１ａ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てしまうことにより、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。
【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１１ｂ、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１１ａ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の温度調整手段としての２つの冷却部材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４１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４１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４１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４１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４１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（♯２０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯２０４）。
【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１１ａ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（♯２０７）、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（♯２０６）。
【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４２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１０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１０３ａ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、１０５ｃ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、１１１ｂ、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１１２ｒ、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１１４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のフライアイレンズ１０３ｂを透過し、さらに偏光変換素子１０４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１１１ａの偏光分離面を透過し、緑用の第１の１／４波長板１１３ｇ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、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１１１ｂ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１１１ｃ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１１４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１１１ａ、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てしまうことにより、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、１１１ｃ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、１１１ｂ、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１１２ｒ、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、１１２ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ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１１１ａ、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１１１ａ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、１２２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（♯３０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯３０２）、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、＃３０４）。
【０１５８】
また、この際、偏光ビームスプリッター１１１ａ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１０１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１１ａ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（＃３１１）、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）。
【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Ｔ１）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、１１１ｂ、１１１ｃが発熱する。
【０１６８】
そして、偏光ビームスプリッター１１１ａ、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てしまうことにより、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、１１１ｃ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、１１１ｂ、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、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、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。
【０１７２】
なお、発熱温度Ｔ１を液晶表示素子１１２ｒ、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、１１２ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ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１１１ａ、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１１１ａ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１１１ａ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１３１、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１１１ａ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（♯４０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯４０２）、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１１１ａ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１１１ａ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１０１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１１ａ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）。
【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１３２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Ｔ１）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、１１１ｂ、１１１ｃが発熱する。
【０１９０】
そして、偏光ビームスプリッター１１１ａ、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てしまうことにより、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、１１１ｃ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。
【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、１１１ｂ、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。
【０１９４】
なお、発熱温度Ｔ１を液晶表示素子１１２ｒ、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、１１２ｂは偏光ビームスプリッター１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ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１１１ａ、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１１１ａ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が配置された面の反対側の面（図１７の下面）の側に配置されている。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１１１ａ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１４１、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１１１ａ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（♯５０１）、この表示装置の全体の制御を司る不図示のＣＰＵ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（♯５０２）、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１１１ａ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１０１からの照明光を長時間、偏光ビームスプリッター１１１ａ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（＃５０９）、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Ｔ１）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、温度調整手段としての２つの加熱部材として同じもの（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つの加熱部材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、温度調整手段としての冷却部材又は加熱部材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部材又は加熱部材を設けてもよい。
【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複数の第３の面（色光が入射する面でも色光が出射する面でもない面）の側にそれぞれ配置され、複数の第３の面における温度を調整する複数の温度調整手段を作用させ、温度検出手段の検出結果に基づいて少なくとも１つの温度調整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、制御手段によって、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に近づくように少なくとも１つの温度調整手段を制御すれば、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、温度調整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、温度調整手段として加熱部材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加熱温度をＴ１とし、温度調整手段による偏光ビームスプリッターの発熱温度を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）となるように加熱部材を制御することができるため、加熱部材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，１１１ｃ 偏光ビームスプリッター
１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ，１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂ 反射型液晶表示素子
１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ，１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂ 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 (10)
- 光源からの照明光を複数の色光に分解し、前記複数の色光を複数の画像表示素子にそれぞれ導き、前記画像表示素子によって変調された前記複数の色光を合成する色分解合成光学系であって、
色光が入射する第１の面、色光が出射する第２の面および、前記第１及び第２の面とは異なる複数の第３の面を有する偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターにおける前記複数の第３の面の側にそれぞれ配置され、前記複数の第３の面における温度をそれぞれ調整する複数の温度調整手段と、
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、
前記温度検出手段による検出結果に基づき、前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御することにより、前記複数の第３の面における温度差を調整する制御手段と、を有することを特徴とする色分解合成光学系。 - 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、前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つ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。
- 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温度に近づくように、前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の色分解合成光学系。
- 前記温度検出手段は、前記複数の第３の面にそれぞれ設けられており、
前記制御手段は、前記複数の温度検出手段による検出結果が互いに略等しくなるように前記複数の温度調整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１つに記載の色分解合成光学系。 - 前記複数の温度調整手段は、冷却ファン、ペルチエ素子および放熱部材のうちの少なくとも１つを用いて構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の色分解合成光学系。
- 前記複数の温度調整手段は、ヒータ、ペルチエ素子および温風ファンのうちの少なくとも１つを用いて構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の色分解合成光学系。
- 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加熱温度をＴ１、前記複数の温度調整手段による前記偏光ビームスプリッターの発熱温度を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６に記載の色分解合成光学系。
- 光源と、
請求項１から７のいずれか１つに記載の色分解合成光学系と、
前記色分解合成光学系からの光を投射面に投射する投射光学系と、を有することを特徴とする画像表示光学系。 - 請求項８に記載の画像表示光学系と、
前記複数の画像表示素子と、を有することを特徴とする投射型画像表示装置。 - 光が入射する第１の面、光が出射する第２の面および、前記第１及び第２の面とは異なる複数の第３の面を有する偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターにおける前記複数の第３の面の側にそれぞれ配置され、前 記複数の第３の面における温度をそれぞれ調整する複数の温度調整手段と、
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、
前記温度検出手段による検出結果に基づき、前記複数の温度調整手段のうち少なくとも１つを制御することにより、前記複数の第３の面における温度差を調整する制御手段と、を有することを特徴とする偏光分離光学系。
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