JP2000075408A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投写型表示装置において、大型の冷却装置を
用いることなく、偏光板を効率良く冷却すること。 【解決手段】 投写型表示装置では、液晶パネル５Ｒの
光入射面側に２枚の偏光板６Ｂ、７Ｂが配置されてい
る。青色光Ｂは、そこに含まれるＰ偏光光がこれらの偏
光板６Ｂ、７Ｂによって吸収された後、液晶パネル５Ｒ
に導かれる。すなわち、これらの偏光板６Ｂ、７Ｂによ
って青色光Ｂの偏光面が揃えられる。このように、青色
光Ｂの偏光面を２枚の偏光板６Ｂ、７Ｂで揃えるので、
偏光面を揃える過程で発生する熱量が２枚の偏光板６
Ｂ、７Ｂに分散される。これにより、個々の偏光板６
Ｂ、７Ｂの放熱が容易になるので、大型の冷却装置を用
いることなく、それぞれの偏光板を効率良く冷却でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出射され
た光を光変調素子で画像情報に対応して変調し、変調後
の光を投写手段を介して投写面上に拡大投写する投写型
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】投写型表示装置は、基本的には、光源ユ
ニットと、ここから出射された光束を画像情報に対応し
たカラー画像を合成できるように光学的に処理する光学
ユニットと、ここで合成された光束をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとから構成されている。

【０００３】図９（Ａ）は、上記の各構成部分のうち、
光学ユニットおよび投写レンズの概略構成図である。こ
の図に示すように、光学ユニット３の光学系は、光源ユ
ニットに含まれる光源２０と、この光源２０から出射さ
れた光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の
各色光Ｒ、Ｇ、Ｂに分離する色分離光学系４０と、分離
された各色光を画像情報に対応して変調する３枚の液晶
パネル（光変調素子）５Ｒ、５Ｇ、５Ｂと、変調された
各色光を合成するダイクロイックプリズム６０を備えて
いる。光源２０から出射された光束Ｗは、各種のダイク
ロイックミラーを備えた色分離光学系４０によって各色
光Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され、各色光のうち、赤色光Ｒおよ
び緑色光Ｇは色分離光学系４０に設けられたそれぞれの
出射部から対応する液晶パネル５Ｒ、５Ｇに向けて出射
される。青色光Ｂは、導光光学系５０を経て対応する液
晶パネル５Ｂに導かれる。

【０００４】図９（Ｂ）および（Ｃ）に拡大して示すよ
うに、光学ユニット３においては、各液晶パネル５Ｒ、
５Ｇ、５Ｂの光入射面側には偏光板１００Ｒ、１００
Ｇ、１００Ｂが配置されている。これらの偏光板１００
Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ
に入射する各色光の偏光面を揃えるためのものである。
また、各液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの光出射面側にも
偏光板１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが配置されてい
る。これらの偏光板１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂは各
液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂで変調された各色光の偏光
面を揃えるためのものである。投写型表示装置では、各
液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの光入射面側および光出射
面側に配置された各偏光板の偏光分離作用によって、ス
クリーン１２０の表面にコントラストに優れた投写画像
を投写できるようになっている。

【０００５】なお、一般的な偏光板は、ヨウ素系または
有機染料などの二色性物質からなる偏光子に保護層を積
層した構造となっている。また、液晶パネルとしては、
マトリクス状に配置された画素をスイッチング素子によ
り制御するアクディブマトリクス型の液晶装置が一般的
に使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、スクリーン１
２０上に拡大投写される画像のコントラストを向上する
ためには、各液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに他の偏光光
の混入の少ない高精度の偏光光を入射させれば良い。こ
のようにするには、各液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの光
入射面側に、偏光光の選択特性が良い（偏光度の高い）
偏光板を配置すれば良い。

【０００７】しかし、選択特性に優れる偏光板はそれだ
け光の吸収も多いので、発熱量も多くなる。偏光板での
発熱量が多いと、液晶パネルに伝達する熱量も多くな
り、液晶パネルの温度が上昇する。この温度上昇に伴っ
て、液晶パネルはその光学特性が劣化してしまうので、
投写画像のコントラストが悪化することになる。

【０００８】投写型表示装置においては、通常、装置内
部に冷却装置が組み込まれており、冷却装置によって図
９（Ｃ）に矢印で示すような空気流を形成して、偏光板
を冷却するようになっている。しかし、発熱量の多い偏
光板の冷却を充分に行なうためには、大型の冷却装置を
用いて、空気流による冷却効率を高める必要がある。こ
のような大型の冷却装置を投写型表示装置に組み込む
と、装置の大型化の原因となり、また、冷却装置の騒音
も問題となる。

【０００９】上記の点に鑑みて、本発明の課題は、大型
の冷却装置を用いることなく、偏光板の冷却効率を高め
て、偏光板の発熱に起因した光変調素子の光学特性の劣
化を防止できる投写型表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の投写型表示装置では、光源から出射された
光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、この光変
調素子によって変調された光を投写面上に拡大投写する
投写手段とを有する投写型表示装置において、前記光変
調素子の光入射面側に、当該光変調素子に入射する光の
偏光面を揃えるための偏光板を複数枚配置することを特
徴とする。

【００１１】本発明の投写型表示装置では、光変調素子
の光入射面側に複数枚の偏光板が配置され、これらの偏
光板によって光変調素子に入射する光の偏光面が揃えら
れる。すなわち、本発明の投写型表示装置では、光源か
ら出射された光から光変調素子に導きたくない偏光光を
１枚の偏光板で吸収するのではなく、複数枚の偏光板で
吸収する。このため、従来の投写型表示装置における偏
光板の発熱が複数の偏光板に分散されることになり、個
々の偏光板の発熱は従来の投写型表示装置における偏光
板の発熱より少なくなる。従って、個々の偏光板の放熱
が容易になるので、大型の冷却装置を用いることなく、
それぞれの偏光板を効率良く冷却でき、光変調素子に加
わる熱負荷を緩和できる。よって、偏光板の発熱に起因
した光変調素子の温度上昇を抑制でき、当該光変調素子
の光学特性の劣化を未然に防ぐことができる。また、大
型の冷却装置を用いる必要がないので、投写型表示装置
が大型化することもなく、また、冷却装置の騒音が大き
くなることもない。

【００１２】本発明の投写型表示装置は、単独の光変調
素子を用いた単板方式の投写型表示装置に適用可能であ
る。また、光源から出射された光を複数の色光に分離
し、それぞれの色光を対応する光変調素子で変調する方
式の投写型表示装置についても適用可能である。例え
ば、光源から出射された光を、赤色、緑色および青色の
三色の光に分離する色分離光学系と、この色分離光学系
により分離された前記三色の光をそれぞれ変調する３つ
の前記光変調素子と、前記３つの光変調素子によりそれ
ぞれ変調された光を合成する色合成光学系と、前記色合
成光学系によって合成された光を投写面上に拡大投写す
る前記投写手段とを有する投写型表示装置に適用可能で
ある。

【００１３】ここで、一般的な偏光板では、偏光板を透
過する時の分光特性が短波長側の方が低い（青側の透過
率が低い）ので、青色光を吸収する偏光板の温度は高く
なる。すなわち、赤色、緑色および青色の三色の光に分
離する形式の投写型表示装置では、青色光の偏光面を揃
える際に発生する熱量はその他の色光の偏光面を揃える
際に発生する熱量に比べて多くなる。従って、３つの光
変調素子のうち、少なくとも前記青色光に対応する光変
調素子の光入射面側に、青色光の偏光面を揃えるための
偏光板を複数枚配置して、青色光の偏光面を揃える際に
発生する熱量を複数枚の偏光板に分散することが望まし
い。

【００１４】光変調素子の光入射面側に配置する偏光板
の枚数は、偏光板を設置するスペースや偏光板１枚当た
りの発熱量を考慮して決定すべき性質のものである。例
えば、光学系をコンパクトに纏めることを優先する場合
は、前記光変調素子の光入射面側に２枚の偏光板を配置
すれば良い。この場合、一方の偏光板として、他方の偏
光板より透過率が高い（偏光度が低い）ものを使用する
ことが望ましい。このようにすれば、透過率が低い（偏
光度が高い）偏光度を２枚設けた場合に比べて、光の損
失を抑制できる。

【００１５】また、このような２枚の偏光板を配置する
場合、光源側の偏光板（一方の偏光板）を透過率の高い
（偏光度が低い）ものとし、光変調素子側の偏光板（他
方の偏光板）を透過率の低い（偏光度が高い）ものとす
ると、偏光板１枚当たりの熱吸収を低減できる。これに
より、偏光板の劣化を防止でき、また、偏光板の冷却効
率を向上できる。また、偏光板１枚当たりの熱吸収が低
減されるので、偏光板の発熱量を少なくでき、他方の偏
光板を光変調素子の光入射面に貼り付けることが可能で
ある。換言すれば、この偏光板を光変調素子に貼り付け
たとしても、偏光板の発熱量が少ないので、光変調素子
の温度上昇を抑制でき、投写画像のコントラストの低下
を防止できる。

【００１６】２枚の偏光板を配置する場合、これらの偏
光板のうち、光源側の偏光板を反射型の偏光板、すなわ
ち、偏光面が互いに直交する２種類の直線偏光光のう
ち、一方を透過し、他方を反射する偏光板とすれば、最
も光の選択量の多い偏光板における光の吸収を低減でき
る。従って、偏光板における熱の発生を抑制できる。

【００１７】また、３枚以上の偏光板を配置する場合、
少なくとも１枚の偏光板を反射型するときは、光変調素
子から最も遠い位置に配置された偏光板を反射型とする
ことが望ましい。このような位置に配置された偏光板を
反射型とすれば、２枚の偏光板を用いる場合と同様に、
最も光の選択量の多い偏光板における光の吸収を低減で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、特に説
明のない限り、光の進行方向をＺ方向、Ｚ方向からみて
１２時の方向をＹ方向、３時の方向をＸ方向とする。

【００１９】図１は、本発明の投写型表示装置の構成を
示す概略平面図である。この投写型表示装置１は、光源
ユニット２と、光学ユニット３と、投写レンズ４と、を
備えている。

【００２０】光学ユニット３は、第１の光学要素３１
と、第２の光学要素３２と、重畳レンズ３３と、を有す
るインテグレータ光学系３０を備えている。また、ダイ
クロイックミラー４１、４２と、反射ミラー４３とを含
む色分離光学系４０を備えている。さらに、入射側レン
ズ５１と、リレーレンズ５２と、反射ミラー５３、５４
とを含む導光光学系５０を備えている。また、３枚のフ
ィールドレンズ６１、６２、６３と、３枚の液晶パネル
５Ｒ、５Ｇ、５Ｂと、クロスダイクロイックプリズム６
０と、を備えている。

【００２１】光源ユニット２は、光学ユニット３の第１
の光学要素３１の入射面側に配置される。投写レンズ４
は、光学ユニット３のクロスダイクロイックプリズム６
０の射出面側に配置される。

【００２２】図２は、図１に示す投写型表示装置の照明
領域である３枚の液晶パネルを照明するインテグレータ
照明光学系について示す説明図である。このインテグレ
ータ照明光学系は、光源ユニット２に備えられた光源２
０と、光学ユニット３に備えられたインテグレータ光学
系３０と、を備える。インテグレータ光学系３０は、第
１の光学要素３１と、第２の光学要素３２と、重畳レン
ズ３３とを備える。第２の光学要素３２は、集光レンズ
３４と、遮光板３５と、偏光変換素子アレイ３６と、を
備える。なお、図２は、説明を容易にするため、インテ
グレータ照明光学系の機能を説明するための主要な構成
要素のみを示している。

【００２３】光源２０は、光源ランプ２１と凹面鏡２２
とを備える。光源ランプ２１から射出された放射状の光
線（放射光）は、凹面鏡２２によって反射されて略平行
な光線束として第１の光学要素３１の方向に射出され
る。光源ランプ２１としては、ハロゲンランプやメタル
ハライドランプ、高圧水銀ランプが用いられることが多
い。凹面鏡２２としては、放物面鏡を用いることが好ま
しい。

【００２４】図３は、第１の光学要素３１の外観を示す
正面図および側面図である。第１の光学要素３１は、矩
形状の輪郭を有する微小な小レンズ３１１が、縦方向に
Ｍ行、横方向に２Ｎ列のマトリクス状に配列されたレン
ズアレイである。レンズ横方向中心からは、左方向にＮ
列、右方向にＮ列存在する。この例では、Ｍ＝１０、Ｎ
＝４である。各小レンズ３１１をＺ方向から見た外形形
状は、液晶パネル５の形状とほぼ相似形をなすように設
定されている。例えば、液晶パネルの画像形成領域のの
アスペクト比（縦と横の寸法の比率）が４：３であるな
らば、各小レンズ３１１のアスペクト比も４：３に設定
される。

【００２５】第２の光学要素３２の集光レンズ３４は、
第１の光学要素３１と同様な構成のレンズアレイであ
る。なお、第１の光学要素３１および集光レンズ３４の
レンズの向きは、＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向のどちらを
向いていても良い。また、図２に示すように互いに異な
る方向を向いていても良い。

【００２６】偏光変換素子アレイ３６は、図２に示すよ
うに２つの偏光変換素子アレイ３６１、３６２が光軸を
挟んで対称な向きに配置されている。図４は、偏光変換
素子３６１の外観を示す斜視図である。この偏光変換素
子３６１は、偏光ビームスプリッタアレイ３６３と、偏
光ビームスプリッタアイレ３６３の光射出面の一部に選
択的に配置されたλ／２位相差板３６４（図中斜線で示
す）とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ３６
３は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性
部材３６５が、順次貼り合わされた形状を有している。
透光性部材３６５の界面には、偏光分離膜３６６と反射
膜３６７とが交互に形成されている。λ／２位相差板３
６４は、偏光分離膜３６６あるいは反射膜３６７の光の
射出面のＸ方向の写像部分に、選択的に貼り付けられ
る。この例では、偏光分離膜３６６の光の射出面のＸ方
向の写像部分にλ／２位相差板３６４を貼り付けてい
る。

【００２７】偏光変換素子アレイ３６１は、入射された
光束を１種類の直線偏光光（例えば、Ｓ偏光光やＰ偏光
光）に変換して射出する機能を有する。図５は、偏光変
換素子アレイ３６１の機能を示す説明図である。偏光変
換素子の入射面に、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含む非
偏光光（ランダムな偏光方向を有する入射光）が入射す
る。この入射光は、まず、偏光分離膜３６６によってＳ
偏光光とＰ偏光光に分離される。Ｓ偏光光は、偏光分離
膜３６６によってほぼ垂直に反射され、反射膜３６７に
よってさらに反射されてから射出される。一方、Ｐ偏光
光は偏光分離膜３６６をそのまま透過する。偏光分離膜
３６６を透過したＰ偏光光の射出面には、λ／２位相差
板３６４が配置されており、このＰ偏光光がＳ偏光光に
変換されて射出する。従って、偏光変換素子を通過した
光は、そのほとんどがＳ偏光光となって射出される。ま
た、偏光変換素子から射出される光をＰ偏光光としたい
場合には、λ／２位相差板３６４を、反射膜３６７によ
って反射されたＳ偏光光が射出する射出面に配置するよ
うにすれば良い。

【００２８】なお、隣り合う１つの偏光分離膜３６６お
よび１つの反射膜３６７を含み、さらに、１つのλ／２
位相差板３６４で構成されるブロックを、１つの偏光変
換素子３６８と見なすことができる。偏光変換素子アレ
イ３６１は、このような偏光変換素子３６８が、Ｘ方向
に複数配列されたものである。この実施例では、４列の
偏光変換素子３６８で構成されている。

【００２９】偏光変換素子アレイ３６２も偏光変換素子
アレイ３６１と全く同様であるので説明を省略する。

【００３０】図６は、遮光板３５の平面図である。遮光
板３５は、２つの偏光変換素子３６１、３６２の光の入
射面のうち、偏光分離膜３６６に対応する光入射面にの
み、光が入射するように、略矩形状の板状体に開口部３
５１を設けた構成を有している。

【００３１】図２に示す光源２０から射出された非偏光
な光は、インテグレータ光学系３０を構成する第１の光
学要素３１の複数の小レンズ３１１および第２の光学要
素３２に含まれる集光レンズ３４の複数の小レンズ３４
１によって複数の部分光束２０２に分割されるととも
に、２つの偏光変換素子アレイ３６１、３６２の偏光分
離膜３６６の近傍に集光される。特に、集光レンズ３４
は、第１の光学要素３１から射出された複数の部分光束
２０２が２つの偏光変換素子アレイ３６１、３６２の偏
光分離膜３６６上に集光されるように導く機能を有して
いる。２つの偏光変換素子アレイ３６１、３６２に入射
した複数の部分光束２０２は、上述したように、１種類
の直線偏光光に変換され射出される。２つの偏光変換素
子アレイ３６１、３６２から射出された複数の部分光束
は、重畳レンズ３３によって後述する液晶パネル５（５
Ｒ、５Ｇ、５Ｂ）上で重畳される。これにより、このイ
ンテグレータ光学系３０は、液晶パネル５を均一に照明
することができる。

【００３２】図１に示す投写型表示装置１において、反
射ミラー５６は、重畳レンズ３３から射出された光束を
色分離光学系４０の方向に導くために設けられている。
照明光学系の構成によっては、必ずしも必要としない。

【００３３】色分離光学系４０は、２枚のダイクロイッ
クミラー４１、４２を備え、重畳レンズ３３から射出れ
る光を、赤色、緑色、青色の三色の色光に分離する機能
を有している。第１のダイクロイックミラー４１は、重
畳レンズ３３から射出された光のうち、赤色光成分を透
過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射す
る。第１のダイクロイックミラー４１を透過した赤色光
Ｒは、反射ミラー４３で反射され、フィールドレンズ６
１を通って赤色用の液晶パネル５Ｒに達する。このフィ
ールドレンズ６１は、重畳レンズ３３から射出された各
部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に
変換する。他の液晶パネル５Ｇ、５Ｂの手前に設けられ
たフィールドレンズ６２、６３も同様である。

【００３４】第１のダイクロイックミラー４１で反射さ
れた青色光Ｂと緑色光Ｇのうちで、緑色光Ｇは第２のダ
イクロイックミラー４２によって反射され、フィールド
レンズ６２を通って緑色用の液晶パネル５Ｇに達する。
一方、青色光Ｂは、第２のダイクロイックミラー４２を
透過し、導光光学系５０、すなわち、入射側レンズ５
１、反射ミラー５３、リレーレンズ５２、および反射ミ
ラー５４を通り、さらにフィールドレンズ６３を通って
青色光用の液晶パネル５Ｂに達する。なお、青色光Ｂに
導光光学系５０が用いられているのは、青色光Ｂの光路
の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡
散等による光の利用効率の低下を防止するためである。
すなわち、入射側レンズ５１に入射した部分光束のま
ま、フィールドレンズ５２に伝えるためである。

【００３５】３つの液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、入
射した光を、与えられた画像情報に従って変調する光変
調手段としての機能を有している。これにより、３つの
液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに入射した各色光は、与え
られた画像情報に従って変調されて各色光の画像を形成
する。

【００３６】３つの液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂから射
出された３色の変調光は、クロスダイクロイックプリズ
ム６０に入射する。クロスダイクロイックプリズム６０
は、３色の変調光を合成してカラー画像を形成する色合
成光学系としての機能を有している。クロスダイクロイ
ックプリズム６０には、赤色光Ｒを反射する誘電体多層
膜と、青色光Ｂを反射する誘電体多層膜とが、４つの直
角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これら
の誘電体多層膜によって３色の変調光が合成されて、カ
ラー画像を投写するための合成光が形成される。クロス
ダイクロイックプリズム６０で生成された合成光は、投
写レンズ４の方向に射出される。投写レンズ４は、この
合成光を投写スクリーン上に投写する機能を有し、投写
スクリーン上にカラー画像を表示する。

【００３７】図７（Ａ）および（Ｂ）は液晶パネル５
Ｒ、５Ｇ、５Ｂおよびその周辺部分の拡大図である。こ
れら図に示すように、各液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ
は、クロスダイクロイックプリズム６０の射出面を除く
残りの側面（３つの光入射面）と所定の間隔をおいて配
置されている。また、各液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは
各色光Ｒ、Ｇ、Ｂの光路に対してほぼ直交する状態に配
置されている。クロスダイクロイックプリズム６０の３
つの光入射面には、偏光板８Ｒ、８Ｇ、８Ｂがそれぞれ
貼り付けられている。液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂで変
調された各色光Ｒ、Ｇ、Ｂは、対応する偏光板８Ｒ、８
Ｇ、８Ｂを通過する際に一方の偏光光成分（例えば、Ｓ
偏光光）が吸収され、他方の偏光光成分（例えば、Ｐ偏
光光）のみが透過してクロスダイクロイックプリズム６
０に入射する。

【００３８】赤色光用および緑色光用の液晶パネル５
Ｒ、５Ｇの光入射面側には１枚の偏光板６Ｒ、６Ｇがそ
れぞれ配置されている。ここで、投写型表示装置１で
は、インテグレータ照明光学系３０を用いて光源２０か
ら射出された光をＳ偏光光に揃え、このＳ偏光光を画像
形成用の光として利用している。しかし、インテグレー
タ照明光学系３０で完全にＳ偏光光に変換することは不
可能であるので、各液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに向か
う各色光Ｒ、Ｇ、ＢにはＰ偏光光が混入されている。各
偏光板６Ｒ、６Ｇは、赤色光Ｒ、緑色光Ｇに混入されて
いるＰ偏光光をそれぞれ吸収して、液晶パネル５Ｒ、５
ＧにＰ偏光光の混入の少ない色光Ｒ、Ｇを入射させるた
めの光学素子である。赤色光Ｒ、緑色光Ｇは偏光板６
Ｒ、６Ｂを通過すると、各色光に含まれているＰ偏光光
のほぼ全てが除去されて偏光面のほぼ揃った光（Ｓ偏光
光）になる。

【００３９】青色光用の液晶パネル５Ｂの光入射面には
偏光板６Ｂが貼り付けられている。また、偏光板６Ｂの
入射側にはもう１枚の偏光板７Ｂが配置されている。す
なわち、液晶パネル５Ｂの光入射面側には２枚の偏光板
６Ｂ、７Ｂが配置されている。これらの偏光板６Ｂ、７
Ｂも、上記の偏光板６Ｒ、６Ｇと同様に、青色光Ｂに含
まれているＰ偏光光を吸収するための光学素子である。
青色光Ｂは、これらの偏光板６Ｂ、７Ｂを通過すると、
青色光Ｂに含まれているＰ偏光光のほぼ全てが吸収され
て偏光面がほぼ揃った光（Ｓ偏光光）になる。

【００４０】また、本例の投写型表示装置１では、偏光
板７Ｂとして、偏光板６Ｂよりも偏光光の選択特性が劣
っているもの、すなわち偏光度の低いものを用いてい
る。偏光度の低い偏光板７Ｂの偏光光の透過率は偏光板
６Ｂの偏光光の透過率に比べて高くなるため、フィール
ドレンズ６３からの青色光Ｂに含まれるＰ偏光光の大部
分を偏光板７Ｂで吸収し、残りのＰ偏光光を偏光板６Ｂ
で吸収することになる。したがって、本例の投写型表示
装置１では、偏光板１つ当りの熱吸収量を低減すること
ができる。

【００４１】すなわち、１枚の偏光板を用いて青色光Ｂ
の偏光面を揃えたときは、その偏光面を揃える過程で発
生する熱量が１枚の偏光板に集中することになるが、本
例の投写型表示装置１ではその熱量が２枚の偏光板６
Ｂ、７Ｂに分散されることになる。このため、個々の偏
光板６Ｂ、７Ｂの発熱量は、１枚の偏光板で偏光面を揃
えたときの当該偏光板の発熱量に比べて少なくなる。よ
って、偏光板の熱による劣化を防止することが可能とな
る。

【００４２】さらに、２枚の偏光板６Ｂ、７Ｂを用いる
ことにより、個々の偏光板６Ｂ、７Ｂの放熱が容易にな
るため、大型の冷却装置を用いることなく、それぞれの
偏光板６Ｂ、７Ｂを効率良く冷却できる。よって、偏光
板の発熱に起因した液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの温度
上昇を抑制でき、それらの液晶パネルの光学特性の劣化
を未然に防止できる。また、大型の冷却装置が不要なの
で、投写型表示装置が大型化するのを防ぐことができ、
さらに、冷却装置の騒音も小さくできる。

【００４３】ここで、偏光板６Ｂ、７Ｂの双方を偏光度
の高い偏光板とすると、それぞれの偏光板６Ｂ、７Ｂを
透過する光量が減少して、光のロスが多くなる可能性が
ある。これに対して、投写型表示装置１では、偏光板７
Ｂの偏光度を低くし（透過率高い）、偏光板６Ｂの偏光
度を高くしてある。このため、偏光度の高い偏光板を２
枚用いることにより発生する光の損失を防止できる。

【００４４】また、偏光板６Ｂは偏光板７Ｂより偏光度
が高いが、大部分の偏光光は偏光板６Ｂに入射する前に
偏光板７Ｂによって吸収されているため、偏光板６Ｂの
発熱量はこれを単独で用いた場合の発熱量に比べて非常
に少なくなる。このため、偏光板６Ｂを液晶パネル５Ｂ
に貼り付けてあっても、液晶パネル５Ｂに伝達する熱量
は少ないので、液晶パネル５Ｂの温度上昇を抑制でき
る。

【００４５】また、本例の投写型表示装置１では、青色
光Ｂについてのみ２枚の偏光板６Ｂ、７Ｂが配置されて
いる。これは、一般的な偏光板では短波長側の透過率が
低く、青色光Ｂに含まれるＰ偏光光を吸収して偏光面を
揃える際に発生する熱量が、その他の色光Ｒ、Ｇの偏光
面を揃える際に発生する熱量に比べて多くなるためであ
る。しかしながら、偏光板を液晶パネルの光入射面側に
複数枚用いる構成は、２つの色光について採用したり、
すべての色光について採用したりしても良いことは勿論
であり、他の色光にも２枚の偏光板を配置することによ
り、他の色光についても上述と同様の効果を得ることが
可能となる。

【００４６】なお、偏光板６Ｂを液晶パネル５Ｂから離
して配置しても良いのは勿論である。また、偏光板７Ｂ
を配置する位置は、偏光板６Ｂとフィールドレンズ３６
の間の光路に限定されることはなく、導光光学系５０の
光路中であっても良い。特に、偏光板７Ｂの配置位置
を、投写型表示装置内に形成される空気流が効率良く循
環する位置にすれば、偏光板７Ｂの冷却効率が高まる。

【００４７】投写型表示装置１には、光源２０から射出
されたランダムな偏光光をほぼ１種類の偏光光（Ｓ偏光
光）に変換する機能を有するインテグレータ光学系３０
が組み込まれている。このため、液晶パネル５Ｒ、５
Ｇ、５Ｂの光入射面側に配置した偏光板には、他の偏光
光の混入の少ない偏光光の各色光Ｒ、Ｇ、Ｂが導かれ
る。このように、各偏光板に導かれる各色光Ｒ、Ｇ、Ｂ
の偏光面が予め揃っているので、この点からも各偏光板
の発熱量を抑制できる。

【００４８】なお、インテグレータ光学系３０が組み込
まれていない投写型表示装置では、偏光板に導かれる各
色光はランダムな偏光光になる。この場合、偏光板の光
の吸収が多くなるので、偏光板の発熱量はインテグレー
タ光学系３０が組み込まれている場合に比べて多くな
る。このため、青色光Ｂだけでなく、赤色光Ｒおよび緑
色光Ｇの偏光面を揃えるための偏光板の発熱量も多くな
る。このようなときは、図８に示すように、赤色光用の
液晶パネル５Ｒ、および緑色光用の液晶パネル５Ｇの光
入射面側にも、２枚の偏光板６Ｒ、７Ｒ、６Ｇ、７Ｇを
配置すれば良い。このようにすれば、赤色光用の液晶パ
ネル５Ｒに導く光の偏光面を揃える過程で発生する熱量
を２枚の偏光板６Ｒ、７Ｒに分散できる。また、液晶パ
ネル５Ｇに導く光の偏光面を揃える過程で発生する熱量
を２枚の偏光板６Ｇ、７Ｇに分散できる。このため、そ
れぞれの偏光板６Ｒ、７Ｒ、６Ｇ、７Ｇを、大型の冷却
装置を用いることなく、効率良く冷却できる。

【００４９】［その他の実施の形態］なお、上記の投写
型表示装置１は、光源２０から出射された光を３色の色
光に分離し、それぞれの色光を個別に変調して、しかる
後に、色合成して拡大投写する形式のものであるが、本
発明は唯一の液晶パネル（光変調素子）を用いたいわゆ
る単板方式の投写型表示装置についても適用できる。

【００５０】また、光源２０から出射された光を適当な
色光に分離する数は３つに限らず、２つであってもよ
く、あるいは４つ以上であっても良い。さらに、液晶パ
ネルの光入射面側に配置する偏光板の枚数は２枚に限定
されることなく、３枚以上であっても良い。偏光板の枚
数は光学系のサイズや偏光面を揃える過程で発生する熱
量を分散する度合いに応じて決定すれば良い。例えば、
光学系のサイズをコンパクトに纏めることを優先すると
きは、偏光板の枚数を２枚にすれば良い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の投写型表
示装置では、光変調素子の光入射面側に複数枚の偏光板
を配置して、これらの偏光板によって当該光変調素子に
入射する光の偏光面を揃えるようにしている。これによ
り、光の偏光面を揃える過程で発生する発熱量が複数枚
の偏光板に分散されることになる。このため、個々の偏
光板の発熱量は、１枚の偏光板を用いて光の偏光面を揃
えた場合における偏光板の発熱量に比べて少なくなる。
よって、個々の偏光板の放熱が容易になり、大型の冷却
装置を用いることなく、それぞれの偏光板を効率良く冷
却できる。この結果、光変調素子に加わる熱負荷を緩和
できるので、偏光板の発熱に起因した光変調素子の温度
上昇を抑制でき、当該光変調素子の光学特性の劣化を未
然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した投写型表示装置の構成を示す
概略平面図である。

【図２】図１に示す投写型表示装置の照明領域である３
枚の液晶パネルを照明するインテグレータ照明光学系に
ついて示す説明図である。

【図３】第１の光学要素の外観を示す正面図および側面
図である。

【図４】偏光変換素子アレイの外観を示す斜視図であ
る。

【図５】偏光変換素子アレイの機能を示す説明図であ
る。

【図６】遮光板の平面図である。

【図７】液晶パネルおよびその周辺部分を取り出して示
す平面図である。

【図８】図７とは異なる例を示す平面図である。

【図９】従来の投写型表示装置の光学ユニットに組み込
まれている光学系を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 投写型表示装置 ２ 光源ユニット ３ 光学ユニット ４ 投写レンズ ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ 液晶パネル ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ 偏光板 ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ 偏光板 ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ 偏光板 ２０ 光源 ３０ インテグレータ光学系 ４０ 色分離光学系 ５０ 導光光学系 ６０ クロスダイクロイックプリズム

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA14 HA13 HA16 HA18 HA21 HA24 HA25 HA28 KA18 MA02 MA20 2H091 FA05Z FA08X FA08Z FA11Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z FD08 LA04 LA17 MA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された光を画像情報に応じ
   て変調する光変調素子と、この光変調素子によって変調
   された光を投写面上に拡大投写する投写手段とを有する
   投写型表示装置において、 前記光変調素子の光入射面側には、当該光変調素子に入
   射する光の偏光面を揃えるための偏光板が複数枚配置さ
   れていることを特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記光源から出射さ
   れた光を、赤色、緑色および青色の三色の光に分離する
   色分離光学系と、 前記色分離光学系により分離された前記三色の光をそれ
   ぞれ変調する３つの前記光変調素子と、 前記３つの光変調素子によりそれぞれ変調された光を合
   成する色合成光学系と、 前記色合成光学系によって合成された光を投写面上に拡
   大投写する前記投写手段とを有し、 前記３つの光変調素子のうち、少なくとも前記青色光に
   対応する光変調素子の光入射面側には、当該光変調素子
   に入射する青色光の偏光面を揃えるための偏光板が複数
   枚配置されていることを特徴とする投写型表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記光変調
   素子の光入射面側には２枚の前記偏光板が配置されてお
   り、これらの偏光板のうち、一方の偏光板の透過率は他
   方の偏光板より高いことを特徴とする投写型表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記他方の偏光板は
   前記光変調素子の光入射面に貼り付けられていることを
   特徴とする投写型表示装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４において、前記一方の
   偏光板は、偏光面が互いに直交する２種類の直線偏光光
   のうち、一方を透過して他方を反射する反射型の偏光板
   であることを特徴とする投写型表示装置。
6. 【請求項６】 請求項１または２において、前記複数枚
   の偏光板のうち少なくとも１枚は、偏光面が互いに直交
   する２種類の直線偏光光のうち、一方を透過して他方を
   反射する反射型の偏光板であることを特徴とする投写型
   表示装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記反射型の偏光板
   は、前記複数枚の偏光板のうち、前記光変調素子から最
   も遠い位置に配置されることを特徴とする投写型表示装
   置。