JP2002357789A - 照明装置およびこれを用いたプロジェクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光回転素子としてλ／２位相差膜を用いた
偏光変換手段を備えた照明装置において、λ／２位相差
板の帯熱や蓄熱を防止することで、長期的な光学特性の
維持と信頼性を確保できる照明装置を実現する。また、
その様な照明装置を用いることで、明るい投写画像を安
定して表示できるプロジェクターを実現すること。 【解決手段】 光源と、光源からの光束を偏光方向が異
なる２種類の偏光光束に空間的に分離し、少なくとも一
方の偏光光束の偏光方向を回転させて他方の偏光光束の
偏光方向と揃えて射出する偏光変換手段を備えた照明装
置において、偏光光束の偏光方向を回転させる偏光回転
素子はλ／２位相差膜であり、λ／２位相差膜を一般的
な透明ガラスよりも高い熱伝導性を有する熱伝導透明基
板上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光変換手段を備
えた照明装置、及びその様な照明装置を用いたプロジェ
クターに関するものであり、より詳しくは、偏光変換手
段の冷却構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】小型の液晶表示装置（電気光学装置）の
表示内容をスクリーン等に拡大投写する液晶プロジェク
ターが実用化されている。大部分の液晶表示装置では画
像表示に際して偏光を利用するため、照明効率の向上と
高輝度化の実現を目的として、光源から放射された不定
偏光光束を偏光方向が揃った偏光光束に変換する偏光変
換手段を備えた照明装置が、最近の液晶プロジェクター
には搭載されている。

【０００３】偏光変換手段としては、例えば、特開平８
−３０４７３９号公報に開示されている光学系を始めと
して、様々な構成の光学系が提案されているが、光源か
らの不定偏光光束を偏光方向が異なる２種類の偏光光束
に空間的に分離し、少なくとも一方の偏光光束の偏光方
向を回転させて他方の偏光光束の偏光方向と揃えるとい
う偏光変換のメカニズムは、いずれの光学系においても
ほぼ同じである。

【０００４】ここで、偏光方向の回転手段としては、主
にλ／２位相差板（波長板）が使用される。プロジェク
ターでは波長域の広い可視光を扱うため、ポリカーボネ
ート（ＰＣ）やポリビニールアルコール（ＰＶＡ）等の
有機材料によって形成された波長依存性の小さなλ／２
位相差板が主に使用される。また、偏光分離を行う光学
素子としては、ガラス材料と誘電体多層膜によって構成
された偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）が主に使用さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近のプロジェクター
では、投写画像の高輝度化に対する市場ニーズの高まり
から、光源ランプの高輝度化が進んでおり、その結果、
λ／２位相差板に入射する光束量或いは光束密度が大幅
に増加している。この光束量或いは光束密度の増加は、
光や熱による性能劣化を生じ易い有機材料によって形成
されたλ／２位相差板にかかる熱的負荷を著しく増大さ
せるため、λ／２位相差板の特性を長期に渡って維持す
ることが難しく、その結果として、偏光変換効率の低下
を招くという問題がある。これに対して、最近のプロジ
ェクターでは、λ／２位相差板を冷却するための冷却装
置を備えることで、λ／２位相差板の帯熱や蓄熱を抑制
し、長期的な光学特性の維持を実現しているが、冷却装
置を備えるために新たなコスト発生を伴うこと、また、
冷却装置から発せられる騒音を防止するための防音対策
が必要となるなどの理由から、根本的な解決策とはなり
得ていない。

【０００６】そこで、本発明は上記の問題点を鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、偏光回転素子
としてλ／２位相差板を用いた偏光変換手段を備えた照
明装置において、λ／２位相差板の帯熱や蓄熱を防止す
ることで、長期的な光学特性の維持と信頼性を確保でき
る照明装置を実現し、その様な照明装置を用いること
で、明るい投写画像を安定して表示できるプロジェクタ
ーを実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、光源と、該光源からの光束を偏光方向
が異なる２種類の偏光光束に空間的に分離し、少なくと
も一方の該偏光光束の偏光方向を回転させて他方の偏光
光束の偏光方向と揃えて射出する偏光変換手段を備えた
照明装置において、該偏光光束の偏光方向を回転させる
偏光回転素子はλ／２位相差膜であり、該λ／２位相差
膜は一般的な透明ガラスよりも高い熱伝導性を有する熱
伝導透明基板上に形成されていることを特徴とする。

【０００８】上記の照明装置によれば、λ／２位相差膜
（λ／２波長の位相差を発生させる膜）を一般的な透明
ガラスよりも高い熱伝導性を有する熱伝導透明基板上に
形成しているため、λ／２位相差膜で発生した熱を熱伝
導透明基板に伝えて速やかに外界（空気中）に放散で
き、耐熱性に課題があるλ／２位相差膜の帯熱や蓄熱を
防止して、長期的な光学特性の維持と信頼性を確保する
ことができる。特に、レンズアレイや導光ロッドによる
均一照明光学系を偏光変換手段と共に備えた照明装置の
場合には、大きな光強度を伴う複数の集光像がλ／２位
相差膜上に離散的に形成されるため、λ／２位相差膜上
の位置によって帯熱や蓄熱の程度が大幅に異なり、λ／
２位相差膜の光学特性を局所的に劣化させやすい。その
様な場合にも、λ／２位相差膜上で局所的に発生した熱
を速やかに伝導できるため、帯熱や蓄熱の局所的な集中
を防止して、長期的な光学特性（例えば、偏光変換効率
や光透過率）の維持と信頼性を確保することができる。
合わせて、λ／２位相差板を冷却するための冷却装置を
不要に、或いは小型化できるため、高輝度の光源を用い
た場合であっても、照明装置の小型化、低コスト化、静
音化などを実現することができる。なお、熱伝導透明基
板としては、一般的な透明ガラスの熱伝導率が１Ｗ／ｍ
／Ｋ（３００Ｋにおいて）以下であることを考慮する
と、５Ｗ／ｍ／Ｋ（３００Ｋにおいて）以上の熱伝導率
を有する材料で形成されることが望ましい。

【０００９】ここで、熱伝導透明基板としては酸化アル
ミニウム（アルミナ）の結晶物であるサファイア、酸化
アルミニウムと酸化イットリウムの結晶物であるＹＡＧ
（イットリウムアルミニウムガーネット）、酸化珪素の
結晶物である水晶（石英）などを採用することができ
る。

【００１０】サファイアの熱伝導率は４６Ｗ／ｍ／Ｋ
（３００Ｋにおいて）、ＹＡＧの熱伝導率は１３Ｗ／ｍ
／Ｋ（３００Ｋにおいて）、水晶の熱伝導率は１０．４
〜６．２Ｗ／ｍ／Ｋ（３００Ｋにおいて）と、一般的な
透明ガラスと比べて極めて大きいため、本発明に用いる
熱伝導透明基板としては理想的である。サファイアに比
べてＹＡＧや水晶の熱伝導率はやや小さいが、レーザー
や水晶発振器用の材料として大量生産されているため、
その入手が容易である。なお、高い熱伝導性を得られる
との点から上記の結晶物は単結晶体であることが望まし
いが、多結晶体であっても良い。例えば、酸化アルミニ
ウムの多結晶体の熱伝導率は代表値で３６Ｗ／ｍ／Ｋ
（３００Ｋにおいて）程度と、単結晶体の一つである上
記のサファイアに比べると熱伝導率はやや低いが、安価
で入手が容易である。

【００１１】前記λ／２位相差膜は２枚の前記熱伝導透
明基板によって挟持された構造を採用することができ
る。λ／２位相差膜を２枚の熱伝導透明基板によってサ
ンドイッチ状に挟持することによって、熱の伝達を一層
速やかにおこなうことができ、λ／２位相差膜の帯熱や
蓄熱を防止して、より長期的な光学特性の維持と信頼性
を確保することができる。なお、他の光学素子（例えば
偏光ビームスプリッター）が熱伝導性に優れた材料で形
成されている場合には、その光学素子と１枚の熱伝導透
明基板によってλ／２位相差膜を挟持する構成としても
良い。

【００１２】ここで、前記２枚の熱伝導透明基板の外縁
部は封止材によって封止されて閉空間を形成し、該閉空
間の内部に前記λ／２位相差膜が配置されている構造と
しても良い。この様な構造を採用することによって、外
部の空気（酸素）とλ／２位相差膜との接触を断ち、λ
／２位相差膜の酸化を防止して、光学特性の劣化をより
長期的に防止して、光学特性の維持と信頼性を確保する
ことができる。

【００１３】前記熱伝導透明基板の光透過部以外の場所
に、熱伝導性の良い放熱板を備えた構造を採用すること
ができる。放熱板を備えることで、λ／２位相差膜から
熱伝導透明基板に伝達された熱を一層速やかに外界（空
気中）に放散することができ、λ／２位相差膜の冷却効
率を高めて、より長期的な光学特性の維持と信頼性を確
保することができる。また、やむを得なくファンなどの
冷却装置を用いる場合でも、放熱板を通じて効率的に放
熱できるため、冷却装置の小型化と静音化を実現するこ
とができる。放熱板は透光性である必要はないため、ア
ルミニウムや銅などの金属材料を用いて放熱板を作製で
きる。

【００１４】また、本発明のプロジェクターは、上述し
た照明装置と、外部からの画像情報に応じて光を変調し
て画像を形成する電気光学装置と、該電気光学装置によ
って形成された画像を拡大投写する投写手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１５】上述したように本発明の照明装置は、λ／
２位相差膜を一般的な透明ガラスよりも高い熱伝導性を
有する熱伝導透明基板上に形成することで、長期的な光
学特性の維持、信頼性を確保でき、また、装置の小型
化、低コスト化、静音化などを実現できるため、それを
用いて構成したプロジェクターも小型化や静音化できる
と共に、高輝度光源を用いて極めて明るい投写画像を表
示する場合においても、長期に渡って安定した投写画像
を表示することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。尚、図中に示すＸ方向、Ｙ方
向、Ｚ方向は、互いに直交する３つの方向を示してお
り、基本的にはＺ方向に光の進行方向を設定している。

【００１７】（第１の実施形態）図１は、第１の実施形
態としての照明装置の概略構成を示す平面図である。本
実施形態の照明装置１の基本的な光学構成及び偏光変換
のメカニズムは、先に本願発明者が開示している光学系
（例えば、特開平８−３０４７３９）と同じである。す
なわち、照明光軸Ｌに沿って、ランプ２１とリフレクタ
ー２２を備えた光源２０、第１レンズアレイ３１と第２
レンズアレイ３２を備えたインテグレーター３０（均一
照明光学素子）、不定偏光光束を偏光方向が揃った偏光
光束に変換する偏光変換アレイ４０（偏光変換手段）、
偏光変換アレイ４０からの光束を被照明領域７０に伝達
して重畳する伝達レンズ６０を備えて大略構成されてい
る。偏光変換アレイ４０は、偏光分離膜４２と反射膜４
３が略平行な状態で交互に配置されたＰＢＳアレイ４１
とその射出側に配置された本発明の偏光回転素子１０を
備えている。光源２０から放射された不定偏光光束は、
インテグレーター３０によって複数の部分光束に分割さ
れ、偏光変換アレイ４０の偏光分離膜４２で偏光方向が
異なる２種類の偏光光束に分離された後、偏光回転素子
１０で偏光方向が揃えられ（少なくとも一方の偏光光束
の偏光方向を回転させて他方の偏光光束の偏光方向と揃
える）、被照明領域７０に伝達される。

【００１８】偏光回転素子１０は、図２に示す様に、熱
伝導透明基板１１上に、λ／２位相差膜１２を短冊状に
形成した構造を有しており、λ／２位相差膜１２がＸ方
向に並ぶその配列方向はＰＢＳアレイ４１における偏光
分離の方向（Ｘ方向）と対応している。ここで、λ／２
位相差膜１２としては、ポリカーボネート（ＰＣ）やポ
リビニールアルコール（ＰＶＡ）などを延伸した有機膜
を用いて実現することができる。このようなλ／２位相
差膜１２における光吸収は僅かであるが、大きな強度の
光束を照射した場合には、その僅かな光吸収によって発
熱し帯熱や蓄熱を生じるため、長期間に渡って使用した
場合には光学特性の劣化を生じやすい。光学特性の劣化
は偏光変換効率の低下を招き照明効率を悪化させる。

【００１９】また、熱伝導透明基板１１としては、一般
的な透明ガラス（例えばソーダガラス、熱伝導率は約
０．５〜０．８Ｗ／ｍ／Ｋ）よりも高い熱伝導性を有す
る透明基板が望ましく、冷却効率を考慮すると、５倍以
上高い熱伝導率を有する透明基板を用いることが望まし
い。具体的には、酸化アルミニウムの結晶物であるサフ
ァイア（熱伝導率は４６Ｗ／ｍ／Ｋ）、酸化アルミニウ
ムと酸化イットリウムの結晶物であるＹＡＧ（イットリ
ウムアルミニウムガーネット、熱伝導率は１３Ｗ／ｍ／
Ｋ）、石英の結晶物である水晶（熱伝導率は１０．４〜
６．２Ｗ／ｍ／Ｋ）などが適している。高い熱伝導性を
得られるとの観点から、これらの結晶物は単結晶体であ
る方が望ましいが、製造が容易な多結晶体であっても良
い。例えば、酸化アルミニウムの多結晶体の熱伝導率は
約３６Ｗ／ｍ／Ｋであるため、本発明の熱伝導透明基板
として十分使用可能である。

【００２０】λ／２位相差膜１２は透明接着材によって
熱伝導透明基板１１上に密着形成されている。透明接着
材としては、熱伝導性の高いものが望ましい。なお、単
結晶体でできた熱伝導透明基板１１を用いる場合には、
単結晶体で発生する複屈折による偏光光束の偏光度の低
下を防止するために、単結晶体の結晶軸方向と熱伝導透
明基板１１を通過する偏光光束の偏光軸方向との関係を
整合させることが重要となる。例えば、熱伝導透明基板
１１にサファイアの単結晶体を用いた場合には、サファ
イア単結晶体のＣ軸（またはＣ軸投影線方向を示す軸、
またはＣ軸と直交する軸）と偏光光束の偏光軸との成す
角が±２°以内となるように、両者を配置することが望
ましい。

【００２１】以上のような構成の偏光回転素子１０によ
れば、熱伝導率が高い熱伝導透明基板１１上にλ／２位
相差膜１２を密着形成しているため、λ／２位相差膜１
２の僅かな光吸収によって生じる熱を熱伝導透明基板１
１に伝達して速やかに外界（空気中）に放散できるた
め、耐熱性に課題を抱えるλ／２位相差膜１２であって
も、帯熱や蓄熱を抑制し、長期間に渡って光学特性（例
えば、偏光変換効率や光透過率）の劣化を防止すること
ができる。

【００２２】また、本実施形態の様に均一照明光学素子
であるインテグレーターを用いた照明装置では、第１レ
ンズアレイ３１による複数の部分光束がＰＢＳアレイ４
１の近傍で集光するため、ＰＢＳアレイ４１に近接して
配置されるλ／２位相差膜１２においては、局所的に光
束が集光する部分と光束が存在しない部分とを生じ、こ
れによりλ／２位相差膜１２の光学特性が局所的に劣化
する可能性が極めて大きい。この様な場合においても、
局所的に発生した熱を熱伝導透明基板１１を通じて速や
かに拡散できるため、上述の効果を得ることができる。

【００２３】したがって、上記のような偏光回転素子１
０を備えた本発明の照明装置においては、光強度が極め
て大きな高輝度ランプを用いた場合でも、高い偏光変換
効率を長期に渡って維持できると共に、偏光回転素子１
０の帯熱や蓄熱を抑制するための冷却装置を不要に、或
いは簡素化できるため、装置の小型化、低コスト化、静
音化などを実現することができる。なお、本実施形態で
は偏光回転素子１０とＰＢＳアレイ４１とを密着させて
いるが、両者の間に隙間を設けて、その隙間に空気を流
す構成としても良い。ＰＢＳアレイ４１の熱伝導性が低
い場合には、偏光回転素子１０からの熱を放散しやすい
という点で一層効果的である。逆に、ＰＢＳアレイ４１
の熱伝導性が優れている場合には、本実施形態のように
両者を密着させる方が良い。また、熱伝導透明基板１１
がλ／２位相差膜１２とＰＢＳアレイ４１との間に位置
するように、偏光回転素子１０を配置しても良い。

【００２４】（第２の実施形態）図３は、第２の実施形
態としての照明装置の概略構成を示す平面図である。本
実施形態の照明装置２は、基本的には第１の実施形態で
説明した照明装置１と類似の構成を有するが、偏光回転
素子１０Ａの構造が偏光回転素子１０とは相違する。な
お、本実施形態を含めて、以降に説明する各実施形態に
おいて、既に説明した各構成要素と同様の構成要素につ
いては、図１及び図２で用いたものと同じ参照番号或い
は記号を付し、その説明については省略する。

【００２５】偏光回転素子１０Ａは、λ／２位相差膜１
２を２枚の熱伝導透明基板１１ａ、１１ｂによって挟持
する構成を採用し、一方の熱伝導透明基板１１ａをＰＢ
Ｓアレイ４１に密着させて配置している。通常、ＰＢＳ
アレイ４１は熱伝導率が比較的低い一般的なガラス材料
（例えば、ホウケイ酸ガラス）で形成されることが多い
ため、λ／２位相差膜１２で発生した熱はＰＢＳアレイ
４１の側には伝わり難い傾向にある。そこで、ＰＢＳア
レイ４１とλ／２位相差膜１２との間に、さらに熱伝導
透明基板１１ａを配置することによって、λ／２位相差
膜１２で発生した熱を一層速やかに放散させることが可
能となる。なお、ＰＢＳアレイ４１においても光吸収に
伴う発熱を生じるため、ＰＢＳアレイ４１の帯熱や蓄熱
による特性変化やＰＢＳアレイ４１からλ／２位相差膜
１２への熱の伝達を防止できる点でも、本実施形態の構
成は効果的である。或いは、第１の実施形態の様に偏光
回転素子１０ＡとＰＢＳアレイ４１とを離して配置し、
両者の間に隙間を設けて、その隙間に空気を流す構成と
しても良い。この場合には、偏光回転素子１０Ａの冷却
効率を一層高めることができる。

【００２６】（第２の実施形態の変形例）図４に示す偏
光回転素子１０Ｂは、第２の実施形態で説明した偏光回
転素子１０Ａにおいて、２枚の熱伝導透明基板１１の外
縁部を封止材１３によって封止して閉空間１４を形成
し、その内部にλ／２位相差膜１２を配置した構造に特
徴がある。有機材料によって形成されたλ／２位相差膜
１２は、高温の空気（酸素）雰囲気下では酸化されて、
光学特性を劣化しやすい。閉空間１４の内部にλ／２位
相差膜１２を配置し、外部の空気との接触を遮断するこ
とによって、λ／２位相差膜１２の酸化を防止して、光
学特性（例えば、偏光回転効率や光透過率）の劣化を防
止することができる。なお、閉空間１４の内部には、窒
素ガスやアルゴンガスなどの不活性な気体を封入すれ
ば、酸化防止の点で一層効果的である。

【００２７】（第３の実施形態）図５に示す偏光回転素
子１０Ｃは、第１の実施形態で説明した偏光回転素子１
０において、光が入射しない領域１５に、熱伝導率が非
常に高い金属材料（例えば、アルミニウムや銅）を用い
た放熱板１６を取り付けたものである。本実施形態にお
いては、この偏光回転素子１０Ｃ以外の部分は第１の実
施形態と同じであるため、図５では偏光回転素子１０Ｃ
の部分のみを示している。放熱板１６を取り付けること
によって、λ／２位相差膜１２から熱伝導透明基板１１
を介して伝達された熱を、一層速やかに外界（空気中）
に放散させることができるため、上述と同様の効果を得
ることができる。さらに、図５に示すように、放熱板１
６に凹凸形状を形成すれば外界（空気中）との接触表面
積が増加するため、放熱が速やかに行えるという点で一
層効果的である。また、放熱板１６に密着させてヒート
パイプやヒートシンクを配置しても良い。なお、放熱板
の設置は、先の偏光回転素子１０Ａや偏光回転素子１０
Ｂに対しても同様に効果的である。特に、偏光回転素子
１０Ｂの場合には、放熱板１５を封止材１３としても使
用できるため、λ／２位相差膜１２の冷却効率と偏光回
転素子の小型化を両立することができる。

【００２８】（その他の偏光変換手段への適用例）本発
明の偏光回転素子は、上記以外の照明装置或いは偏光変
換手段においても適用可能である。例えば、図６に示す
照明装置３Ａは、均一照明光学素子として角柱状の導光
ロッド１００（例えば、ガラスロッド）を用いた照明装
置である。この照明装置３Ａでは光源２０からの光を集
光して導光ロッド１００に導き入れ、導光ロッド１００
内とその射出側に配置された集光素子１１０によって、
導光ロッド１００から被照明領域７０に至る光路上で複
数の部分光束を形成している。これらの部分光束を集光
する過程に本発明の偏光回転素子１０を備えた偏光変換
アレイ４０を配置すれば、照明装置１と同様に、偏光方
向が揃った照明光束を得られると共に、高い偏光変換効
率を長期に渡って維持することができる。この様な照明
装置は装置の高さ或いは幅を小さくし易い特徴がある。
なお、この種の照明系では反射ミラーを筒状に構成した
ものを導光ロッドに代えて用いても良い。

【００２９】また、図７に示す照明装置３Ｂは、第１レ
ンズアレイ３１と第２レンズアレイ３３から成る１組の
レンズアレイを均一照明光学素子として用い、偏光分離
膜４２と反射膜４３とが略平行に配置された大型のＰＢ
Ｓ１２０を、照明装置１のＰＢＳアレイ４１に代えて、
それらのレンズアレイの間に配置した照明装置である。
この照明装置３Ｂでは光源２０からの光を第１レンズア
レイ３１によって集光すると共に、偏光分離膜４２によ
って偏光方向が異なる２種類の偏光光束に分離した後、
偏光分離膜４２を通過した偏光光束を反射膜４３で反射
させ、偏光分離膜４２で反射した偏光光束に対して平行
シフトさせることで、光源２０から被照明領域７０に至
る光路上で偏光方向が異なる複数の部分光束を形成して
いる。これらの部分光束を集光する過程に本発明の偏光
回転素子１０を配置すれば、照明装置１と同様に、偏光
方向が揃った照明光束を得られると共に、高い偏光変換
効率を長期に渡って維持することができる。この様な照
明装置は光路を９０度曲げる必要があるときに有効であ
る。

【００３０】さらに、図８に示す照明装置３Ｃは、偏光
方向が揃った照明光束を得られる照明装置である。この
照明装置３Ｃでは光源２０からの光束をＰＢＳ１３０の
偏光分離膜４２によって偏光方向が異なる２種類の偏光
光束に分離した後、偏光分離膜４２で反射した偏光光束
を反射プリズム１３１の反射面１３２で全反射させて、
２種類の偏光光束の射出方向を被照明領域７０の方向に
揃えている。複数の部分光束の生成を伴う均一照明光学
素子を備えていないこの様な照明装置においても、２種
類の偏光光束に分離された過程に本発明の偏光回転素子
１０（但し、λ／２位相差膜は短冊状には形成されてお
らず、均一面状である）を配置すれば、偏光方向が揃っ
た照明光束を得られると共に、高い偏光変換効率を長期
に渡って維持することができる。

【００３１】以上、説明したように、本発明の偏光回転
素子は、光源からの光束を偏光方向が異なる２種類の偏
光光束に分離した後に、少なくとも一方の偏光光束の偏
光方向を回転させて他方の偏光光束の偏光方向と揃える
という過程を有する偏光変換手段を備えた照明装置であ
れば、いずれの照明装置に対しても適用することができ
る。

【００３２】Ｂ．プロジェクター上記の照明装置を用い
て構成した本発明に係わるプロジェクターについて説明
する。

【００３３】（第４の実施形態）図９は、第４の実施形
態としてのプロジェクターの要部を示す概略断面図であ
る。本実施形態のプロジェクターＡは、先に第１の実施
形態で説明した照明装置１を備え、照明装置１によって
生成された偏光度の高い偏光光束を外部からの画像情報
（不図示）に基づいて光変調する透過型の液晶表示装置
２００（電気光学装置）を図１の被照明領域７０の位置
に配置し、液晶表示装置２００での光変調によって形成
された表示画像を投写面２２０に投写する投写光学系２
１０（投写手段）を備えて大略構成されている。なお、
液晶表示装置２００の前後には、照明装置１からの偏光
光束の偏光度を更に高める偏光子（不図示）と、液晶表
示装置２００によって光変調された偏光光束から不要な
偏光成分を除去する検光子（不図示）が配置されてい
る。

【００３４】上記のように構成されたプロジェクターＡ
では、λ／２位相差膜を一般的な透明ガラスよりも高い
熱伝導性を有する熱伝導透明基板上に形成した偏光回転
素子を、偏光変換手段の構成要素として用いた照明装置
を備えているので、高い偏光変換効率の実現によって高
輝度な投写画像を得られると共に、長期に渡る光学特性
の維持と信頼性の確保を実現できる。さらに、偏光回転
素子を冷却するための冷却装置を大幅に小型化或いは不
要にできるため、プロジェクターの低コスト化、静音化
などを実現することができる。

【００３５】なお、本実施形態のプロジェクターＡでは
第１の実施形態で説明した照明装置１を用いているが、
その他の実施例や変形例で説明した照明装置或いは偏光
回転素子を用いても良い。さらに、本実施形態では透過
型の液晶表示装置（電気光学装置）を１つだけ用いた、
いわゆる単板式のプロジェクターを例にとって説明して
きたが、本発明の構成は複数の電気光学装置を用いたプ
ロジェクターや、反射型の電気光学装置を用いたプロジ
ェクターに対しても同様に適応可能である。

【００３６】

【発明の効果】上述したように本発明の照明装置は、耐
熱性に課題があるλ／２位相差膜を高い熱伝導性を有す
る熱伝導透明基板上に形成することで、λ／２位相差膜
で発生した熱を熱伝導透明基板に伝達して速やかに外界
（空気中）に放散させ、λ／２位相差膜の帯熱や蓄熱を
防止することで、優れた光学特性の実現とその長期的な
維持、及び信頼性の確保を達成している。その結果、λ
／２位相差板を冷却するための冷却装置を不要に、或い
は小型化でき、高輝度の光源を用いた場合であっても、
照明装置の小型化、低コスト化、静音化などを実現する
ことができる。そして、本発明の照明装置を用いて構成
したプロジェクターも小型化や静音化を実現できると共
に、高輝度光源を用いて極めて明るい投写画像を表示す
る場合においても、長期に渡って安定した投写画像を表
示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態としての照明装置１の概略構
成を示す平面図である。

【図２】 偏光回転素子１０の概略構成を示す外観斜視
図である。

【図３】 第１の実施形態としての照明装置２の概略構
成を示す平面図である。

【図４】 偏光回転素子１０Ｂの概略構成を示す断面図
である。

【図５】 偏光回転素子１０Ｃの概略構成を示す断面図
である。

【図６】 本発明の照明装置の偏光回転素子を、他の照
明装置に適用した実施形態の説明図である。

【図７】 本発明の照明装置の偏光回転素子を、他の照
明装置に適用した実施形態の説明図である。

【図８】 本発明の照明装置の偏光回転素子を、他の照
明装置に適用した実施形態の説明図である。

【図９】 本発明の照明装置を適用したプロジェクター
Ａの概略構成を示す平面図である。

【符号の説明】

Ａ プロジェクター Ｌ 照明光軸 １、２、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 照明装置 １０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 偏光回転素子 １１、１１ａ、１１ｂ 熱伝導透明基板 １２ λ／２位相差膜 １３ 封止材 １４ 閉空間 １５ 光が入射しない領域 １６ 放熱板 ２０ 光源 ２１ ランプ ２２ リフレクター ３０ インテグレーター ３１ 第１レンズアレイ ３２、３３ 第２レンズアレイ ４０ 偏光変換アレイ ４１ ＰＢＳアレイ ４２ 偏光分離膜 ４３ 反射膜 ６０ 伝達レンズ ７０ 被照明領域 １００ 導光ロッド １１０ 集光素子 １２０、１３０ ＰＢＳ １３１ 反射プリズム １３２ 反射面 ２００ 液晶表示装置（電気光学装置） ２１０ 投写光学系（投写手段） ２２０ 投写面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源からの光束を偏光方向が
   異なる２種類の偏光光束に空間的に分離し、少なくとも
   一方の該偏光光束の偏光方向を回転させて他方の偏光光
   束の偏光方向と揃えて射出する偏光変換手段を備えた照
   明装置において、 該偏光光束の偏光方向を回転させる偏光回転素子はλ／
   ２位相差膜であり、該λ／２位相差膜は一般的な透明ガ
   ラスよりも高い熱伝導性を有する熱伝導透明基板上に形
   成されていることを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記熱伝導透明基板は酸化アルミニウムの結晶物である
   サファイアからなることを特徴とする照明装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記熱伝導透明基板は酸化アルミニウムと酸化イットリ
   ウムの結晶物であるＹＡＧ（イットリウムアルミニウム
   ガーネット）からなることを特徴とする照明装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 前記熱伝導透明基板は酸化珪素の結晶物である水晶から
   なることを特徴とする照明装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかにおい
   て、 前記λ／２位相差膜は２枚の前記熱伝導透明基板によっ
   て挟持されていることを特徴とする照明装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記２枚の熱伝導透明基板の外縁部は封止材によって封
   止されて閉空間を形成し、該閉空間の内部に前記λ／２
   位相差膜が配置されていることを特徴とする照明装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれかにおい
   て、 前記熱伝導透明基板の光透過部以外の場所に、熱伝導性
   の良い放熱板を備えていることを特徴とする照明装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載
   の照明装置と、外部からの画像情報に応じて光を変調し
   て画像を形成する電気光学装置と、該電気光学装置によ
   って形成された画像を拡大投写する投写手段を備えたこ
   とを特徴とするプロジェクター。