JP2004102105A - 投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】投射像のコントラストを向上させることができ、しかもコントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射させることができる投射型表示装置を提供する。
【解決手段】偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂの色分解光学系による各色光が入射する入射面に空隙を介して所定の偏光だけを透過させる偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂ（ガラス基板とこのガラス基板に貼り付けられた偏光板とで形成されている）を取付部材１１２，１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂを用いて配置し、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂへ入射する偏光の良好な偏光度を長期間に亘って維持することができるようにした。
【選択図】 図２
【解決手段】偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂの色分解光学系による各色光が入射する入射面に空隙を介して所定の偏光だけを透過させる偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂ（ガラス基板とこのガラス基板に貼り付けられた偏光板とで形成されている）を取付部材１１２，１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂを用いて配置し、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂへ入射する偏光の良好な偏光度を長期間に亘って維持することができるようにした。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はライトバルブから射出された変調光を偏光ビームスプリッタに入射させて取り出し、検光光を色合成光学系で色合成して投射レンズでスクリーン上に拡大投射する投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献】
特許第２５９９３０９号公報
【０００４】
図６は従来の反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置の構成を示す図である。
【０００５】
光源６１から射出された光源光は互いに平行に配置されたＢ（青）光反射特性を有するダイクロイックミラー６２とＧ（緑）光反射特性を有するダイクロイックミラー６３とによってＲ（赤）光，Ｇ光，Ｂ光の三原色光に色分解される。
【０００６】
色分解されたＢ光は折り曲げミラー６９を経てＢ光用偏光ビームスプリッタ６４Ｂに入射し、Ｒ光とＧ光とは各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタ６４Ｒ、６４Ｇにそれぞれ入射する。
【０００７】
偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射した各色光は偏光分離部で、反射されるＳ偏光と透過するＰ偏光とに偏光分離される。偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂの射出面から射出した各色光のＳ偏光は、射出面の近傍に配置された反射型ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂにそれぞれ入射する。
【０００８】
反射型ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂに入射した光は各色光の色信号によって変調されて反射され、再度偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射し、偏光分離部で偏光分離される。
【０００９】
変調光（Ｐ偏光）だけが取り出され（検光）、色合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム６６にそれぞれ異なる入射面から入射する。
【００１０】
クロスダイクロイックプリズム６６に入射した各色光の変調光は色合成されて射出面から射出される。合成光は投射レンズ６７に入射し、図示しないスクリーン上に投射像が拡大投射される。
【００１１】
偏光ビームビームプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射した光のうちで偏光分離膜で偏光分離される光には、偏光分離部で反射されるＳ偏光と偏光分離部を透過するＰ偏光とがある。
【００１２】
偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射した光のうちで偏光分離部で偏光される光について、反射する光の偏光の純度（反射する光中のＳ偏光とＰ偏光との量比）と透過する光の偏光の純度（透過する光中のＰ偏光とＳ偏光との量比）とを比較した場合、反射する光の偏光の純度は透過する光の偏光の純度より悪いことが知られている。
【００１３】
そのため、従来の投射型表示装置においては、偏光度の良好な光を各色光用の反射型ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂへ入射させることができず、投射像のコントラストを向上させることができない。
【００１４】
偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂの入射面に偏光板を配置し、不要光である偏光成分（ここではＰ偏光）を偏光板に吸収させることによって、反射型ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂへ入射する光の偏光度を向上させることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、偏光板の耐熱特性が低いため、光源６１の出力が高い場合には他の偏光成分の吸収による熱によって偏光板が過熱され、偏光板の偏光性能が低下してしまい、コントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射することができないという問題を有していた。
【００１６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、投射像のコントラストを向上させることができ、しかもコントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射させることができる投射型表示装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、光源と、前記光源光を赤光，緑光，青光の複数の色光に色分解する色分解光学系と、前記各色光毎に配置され、前記色分解光学系による各色光を入射して偏光分離する偏光分離光学系と、前記各色光毎に配置され、前記偏光分離光学系を射出した各色光を入射して変調するライトバルブと、前記ライトバルブを射出した光から変調光を取り出す検光光学系と、前記検光光学系によって取り出された変調光を色合成する色合成光学系と、前記色合成光学系で色合成光された合成光を投射する投射レンズとを有する投射型表示装置において、前記偏光分離光学系と前記検光光学系とは各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタで構成され、前記偏光ビームスプリッタの前記色分解光学系による各色光が入射する入射面に空隙を介して所定の偏光だけを透過させる偏光装置が各色光毎に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の投射型表示装置において、前記偏光装置、前記偏光ビームスプリッタ及び前記色合成光学系は一体化されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の投射型表示装置において、前記偏光装置は透明光学基板とこの透明光学基板に貼り付けられた偏光板とで構成されることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の投射型表示装置において、前記透明光学基板のうち少なくとも青光用の前記透明光学基板がサファイア基板であることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の投射型表示装置において、前記偏光装置の偏光板は前記偏光ビームスプリッタ側に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の投射型表示装置において、前記偏光装置と前記偏光ビームスプリッタとの間の空隙に冷却気流を送る冷却手段を備えていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
【００２４】
図１はこの発明の一実施形態に係る投射型表示装置の基本構成を示す図である。
【００２５】
なお、図１に示すようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交する。Ｚ軸は紙面に垂直な軸である。
【００２６】
投射型表示装置は光源１０１と偏光変換装置１０２と色分解合成光学系１１５と投射レンズ１１１とを備える。
【００２７】
光源１０１はランプと凹面鏡とからなる。
【００２８】
偏光変換装置１０２は第１レンズ板１０２ａと第２レンズ板１０２ｂと偏光変換部材１０２ｃとコンデンサレンズ１０２ｄとを備えている。
【００２９】
第１レンズ板１０２ａは外形形状を被照明体である反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂの被照明部の比例縮小形状とした複数のレンズをマトリクス形状に配置してなる。
【００３０】
第２レンズ板１０２ｂは第１レンズ板１０２ａを構成する各レンズの焦点位置近傍に配置され、第１レンズ板１０２ａと同様に複数のレンズをマトリクス形状に配置してなる。
【００３１】
偏光変換部材１０２ｃは、第２レンズ板１０２ｂの射出面近傍に配置された偏光分離膜１０２ｅ１と反射膜１０２ｅ２との組合せを複数組積層して形成した複合プリズム１０２ｅと、この複合プリズム１０２ｅの所定の射出面に形成された１／２波長板１０２ｆとからなる。この実施形態では、１／２波長板１０２ｆは偏光分離膜１０２ｅ１を透過した光の射出面に形成されている。
【００３２】
コンデンサレンズ１０２ｄは偏光変換部材１０２ｃの射出面の近傍に配置されている。
【００３３】
色分解合成光学系１１５は、クロスダイクロイックミラー１０３と折り曲げミラー１０４Ａ，１０４Ｂとダイクロイックミラー１０５とフィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂと偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂと反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂとクロスダイクロイックプリズム１１０とを備えている。
【００３４】
クロスダイクロイックミラー１０３は、Ｒ光とＧ光とを反射し、Ｂ光を透過する特性を有するダイクロイックミラー１０３ＲＧと、Ｂ光を反射し、Ｒ光とＧ光とを透過する特性を有するダイクロイックミラー１０３Ｂとを互いに直交するように配置してなる。
【００３５】
クロスダイクロイックミラー１０３ではコンデンサレンズ１０２ｄを射出したほぼＳ偏光を入射光軸に直交するとともに、反対方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光との混合光とに色分解する。
【００３６】
折り曲げミラー１０４Ａは色分解されたＢ光の進行方向を変える。折り曲げミラー１０４Ｂは色分解されたＲ光とＧ光との混合光の進行方向を変える。
【００３７】
ダイクロイックミラー１０５は光軸上に斜めに配置され、Ｇ光を反射し、Ｒ光を透過する特性を有する。
【００３８】
フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂは投射レンズ１１１の開口絞り（図示せず）によって定義される主光線を、投射レンズ１１１とフィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂとの間の光路中において光軸に平行、すなわちテレセントリックな関係を保証する。
【００３９】
偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂは透明光学基板であるガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇと偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐとで構成されている。偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐは偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに空隙を介して配置されている。偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐは特定の方向へ振動する光だけを透過させ、他の方向に振動する光を吸収する特性を有する。偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−ＰはＺ方向へ振動するＳ偏光だけを透過させ、他の偏光を吸収されるように配置されている。
【００４０】
偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂは入射するＳ偏光のＲ光，Ｇ光，Ｂ光の純度を向上させ、純度の良好なＳ偏光を偏光分離光学系としての偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに入射させる。
【００４１】
フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂと偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと間及び偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂとの間には空隙が設けられている。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに入射した光は偏光分離部によって反射され、射出面から射出する。また、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂは反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂで反射された光を偏光分離部を透過する変調光であるＰ偏光と偏光分離部で反射する非変調光であるＳ偏光とに偏光分離し、検光光学系として機能する。
【００４３】
反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂは電気書き込み式の反射型ライトバルブであって、複数の画素をマトリクス状に配置してなる。反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂは、入射した光（Ｓ偏光）のうちの色信号によって決定される選択された画素に該当する部分に入射する光だけを振動方向が直交する偏光（Ｐ偏光）に変換させて変調光として反射させ、非選択の画素に該当する部分に入射した光をＳ偏光と混合させて反射させる。
【００４４】
各色光用の偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂの検光光の射出面とクロスダイクロイックプリズム１１０の検光光の入射面とはガラス部材から構成される一体化部材１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂを介して接続されている。
【００４５】
各色光用の反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂは一体化部材（図示せず）によって各色光用の偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに一体的に取り付けられている。なお、この実施形態では一体化部材１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９ＢのＺ方向の高さは偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７ＢのＺ方向の高さと同じであるが、クロスダイクロイックプリズム１１０のＺ方向の高さは、一体化部材１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂ及び偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７ＢのＺ方向の高さより大きい。一体化部材１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂはクロスダイクロイックプリズム１１０の入射面に接着されている。
【００４６】
クロスダイクロイックプリズム１１０はＲ光を反射させ、Ｇ光とＢ光とを透過させるダイクロイック膜１１０Ｒと、Ｂ光を反射させ、Ｇ光とＲ光とを透過させるダイクロイック膜１１０Ｂとを互いに直交するように配置してなる複合プリズムである。
【００４７】
なお、図示しないが、投射レンズ１１１を除く他の構成部材は筐体１２０（図５参照）中に配置されている。また、投射レンズ１１１は筐体１２０のマウント部に取り付けれ、一体化されている。更に、光源１０１，偏光変換装置１０２，ダイクロイックミラー１０３，１０５と折り曲げミラー１０４Ａ，１０４Ｂとから構成される色分解光学系及び各色光用のフィールドレンズ１０５Ｂ，１０５Ｒ，１０５Ｇは筐体１２０中にＹＺ平面に平行に配置された床部材１３０（図５参照）上に配置される。また、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂは偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ、反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１１０と一体化され、投射レンズ１１１が取り付けられる筐体１２０のマウント部に取り付けられている。
【００４８】
光源１０１から射出した光源光は第１レンズ板１０２ａに入射する。第１レンズ板１０２ａの各レンズで反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂの被照明部の形状で定義される形状の複数の光束に分割される。
【００４９】
光束は第２レンズ板１０２ｂの対応する各レンズに入射してこれらレンズから射出され、偏光変換部材１０２ｃの偏光分離膜１０２ｅ１に入射する。
【００５０】
偏光変換部材１０２ｃの偏光分離膜１０２ｅ１に入射した光は、偏光分離膜１０２ｅ１を透過するＰ偏光と、偏光分離膜１０２ｅ１で反射して隣接する偏光変換部材１０２ｃの反射膜１０２ｅ２に入射し、反射膜１０２ｅ２で反射されて射出されるＳ偏光とに分離される。
【００５１】
また、偏光分離膜１０２ｅ１を透過したＰ偏光は１／２波長位相板によってＳ偏光に変換される。すなわち、偏光変換部材１０２ｃに入射した光は全てＳ偏光に変換されて射出される。
【００５２】
偏光変換部材１０２ｃから射出されたＳ偏光はコンデンサレンズ１０２ｄを通って進行し、色分解光学系の一部を構成するクロスダイクロイックミラー１０３に入射する。
【００５３】
上記偏光変換装置１０２によれば、入射した光源光を紙面に垂直な方向であるＺ軸方向へ振動する偏光に大部分の光を変換させることができる。しかし、偏光変換装置１０２により変換される光には偏光分離膜１０２ｅ１の光学特性等によって２０〜３０パーセント程度の他の偏光が含まれている。
【００５４】
クロスダイクロイックミラー１０３で色分解されたＢ光は折り曲げミラー１０４Ａで進行方向を変え、フィールドレンズ１０５Ｂ及び偏光装置１０６Ｂを経て偏光ビームスプリッタ１０７Ｂに入射する。
【００５５】
一方、クロスダイクロイックミラー１０３で色分解されたＲ光とＧ光との混合光は折り曲げミラー１０４Ｂで進行方向を変え、光軸上に配置されたダイクロイックミラー１０５に入射する。ダイクロイックミラー１０５に入射した光はダイクロイックミラー１０５を透過して進行するＲ光と、ダイクロイックミラー１０５で反射されて進行するＧ光とに色分解される。
【００５６】
色分解されたＲ光はフィールドレンズ１０５Ｒ及び偏光装置１０６Ｒを経て偏光ビームスプリッタ１０７Ｒに入射する。
【００５７】
一方、色分解されたＧ光はフィールドレンズ１０５Ｇ及び偏光装置１０６Ｇを経て偏光ビームスプリッタ１０７Ｇに入射する。
【００５８】
偏光変換装置１０２によって変換される光に含まれる他の偏光の光は偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂによって大部分が除去される。
【００５９】
偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに入射した各色光は偏光分離部によって反射されて射出面から射出され、射出面近傍に配置された反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂにそれぞれ入射する。
【００６０】
反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂで反射された光は検光光学系としての各色光用の偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｒに入射し、変調光（Ｐ偏光）だけが透過光として取り出される（検光）。非変調光（Ｓ偏光）は反射光として射出し、不要光として廃棄される。
【００６１】
各色光の検光された変調光は色合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム１１０に各色光毎に異なる入射面から入射する。
【００６２】
クロスダイクロイックプリズム１１０に入射したＢ光の検光光はダイクロイック膜１１０Ｂで反射され、Ｒ光の検光光はダイクロイック膜１１０Ｒで反射され、Ｇ光は両ダイクロイック膜１１０Ｂ，１１０Ｒを透過し、色合成されて射出面から射出される。
【００６３】
クロスダイクロイックプリズム１１０からの合成光が投射レンズ１１１に入射し、図示しないスクリーン上にフルカラーの拡大像が投射される。
【００６４】
図２は偏光装置と偏光ビームスプリッタとクロスダイクロイックプリズムとが一体化した状態を示す斜視図である。
【００６５】
偏光装置１０６Ｒを保持する取付部材１１３Ｒはねじ１３１によって取付部材１１２に取り付けられ、取付部材１１３Ｇを保持する偏光装置１０６Ｇはねじ１３２によって取付部材１１２に取り付けられ、取付部材１１３Ｂを保持する偏光装置１０６Ｂはねじ１３３によって取付部材１１２に取り付けられている。
【００６６】
取付部材１１２は、クロスダイクロイックプリズム１１０のダイクロイック膜１１０Ｒと１１０Ｂとが直交して露出する各色光の検光光の入射面と直交する正方形をなす面の４つの角部に接着剤１３７で取り付けられている。
【００６７】
このとき、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂとは前述したように空隙を介して対向している。
【００６８】
図３は取付部材の分解斜視図である。
【００６９】
偏光装置１０６Ｒは枠部１１３Ｒ−Ａと保持部１１３Ｒ−Ｂとによって挟持され、偏光装置１０６Ｇは枠部１１３Ｇ−Ａと保持部１１３Ｇ−Ｂとによって挟持され、偏光装置１０６Ｂは枠部１１３Ｂ−Ａと保持部１１３Ｂ−Ｂとによって挟持されている。
【００７０】
枠部１１３Ｒ−Ａ，１１３Ｇ−Ａ，１１３Ｂ−Ａと保持部１１３Ｒ−Ｂ，１１３Ｇ−Ｂ，１１３Ｂ−Ｂとはねじ１３４，１３５，１３６によってそれぞれ固定されている。
【００７１】
取付部材１１２は偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂを取り付けた取付部材１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂを一体化するための部材である。
【００７２】
取付部材１１２はほぼ四角形の枠部１１２−Ａとクロスダイクロイックプリズム１１０を取り付けるための接着部１１２ａと取付部材１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂを取り付けるための取付部１１２Ｒ，１１２Ｂ，１１２Ｇとを備えている。
【００７３】
取付部１１２Ｒ，１１２Ｂ，１１２Ｇにはねじ１３１，１３２，１３３と螺合するめねじ１１２Ｒｃ，１１２Ｂｃ，１１２Ｇｃが形成されている。
【００７４】
図４は偏光装置を取り付ける取付部材の分解斜視図である。
【００７５】
取付部材１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂはほぼ四角形の枠部１１３Ｒ−Ａ，１１３Ｇ−Ａ，１１３Ｂ−Ａとほぼ四角形の保持部１１３Ｒ−Ｂ，１１３Ｇ−Ｂ，１１３Ｂ−Ｂとを備えている。
【００７６】
枠部１１３Ｒ−Ａ，１１３Ｇ−Ａ，１１３Ｂ−Ａの１辺にはＬ字形の取付部１１３Ｒ−Ａ１，１１３Ｇ−Ａ１，１１３Ｂ−Ａ１が形成されている。
【００７７】
取付部１１３Ｒ−Ａ１，１１３Ｇ−Ａ１，１１３Ｂ−Ａ１にはめねじ１１２Ｒｃ，１１２Ｂｃ，１１２Ｇｃと螺合するねじ１３１，１３２，１３３を通すための取付孔１１３ｃが形成されている。
【００７８】
保持部１１３Ｒ−Ｂ，１１３Ｇ−Ｂ，１１３Ｂ−Ｂにはねじ１３４，１３５，１３６と螺合するめねじ１１３ｂが形成されている。
【００７９】
枠部１１３Ｒ−Ａ，１１３Ｇ−Ａ，１１３Ｂ−Ａにはめねじ１１３ｂと対向する位置にねじ１３４，１３５，１３６を通すための取付孔１１３ａが形成されている。
【００８０】
保持部１１３Ｒ−Ｂ，１１３Ｇ−Ｂ，１１３Ｂ−Ｂの開口縁には段差部１１３Ｒ−Ｂ１，１１３Ｇ−Ｂ１，１１３Ｂ−Ｂ１がザグリ等によって形成されている。段差部１１３Ｒ−Ｂ１，１１３Ｇ−Ｂ１，１１３Ｂ−Ｂ１に偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂの一部が嵌合する。
【００８１】
偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂは、透明光学基板であるガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇとガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇ上にそれぞれ接着剤で貼り付けられた偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐとで構成されている。
【００８２】
図５は偏光分離光学系の側面を示す図である。
【００８３】
図５は図１のＹ軸に平行な方向から眺めた側面図である（ただし、筐体１２０は断面で示されている）。
【００８４】
図５ではＲ光用の取付部材１１３Ｒ、偏光装置１０６Ｒ、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ及びフィールドレンズ１０５Ｒだけが記載され、Ｇ光用、Ｂ光用の取付部材等は図示されていない。
【００８５】
前述したように、偏光装置１０６Ｒ、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ及びクロスダイクロイックプリズム１１０は取付部材１１３Ｒ，１１２を用いて一体化されている。
【００８６】
取付部材１１３Ｒで一体化されたクロスダイクロイックプリズム１１０が取付部材１５０を用いて筐体１２０の投射レンズ１１１（図１参照）を取り付けるマウント部に取り付けられている。
【００８７】
筐体１２０には、床部材１３０が一体化部材１５０の下部（−Ｚ方向）に配置されている。床部材１３０には取付金具１５１を用いてフィールドレンズ１０５Ｒが固定され、フィールドレンズ１０５Ｒは偏光装置１０６Ｒに所定の空隙を介して対向している。
【００８８】
また、床部材１３０には冷却気流が通過する開口部１３９が形成されている。
【００８９】
床部材１３０と筐体１２０の底面との間には開口部１３９を通して冷却気流をＺ方向へ送る冷却ファン（冷却手段）１４０が配置されている。
【００９０】
冷却ファン１４０を駆動したとき、図５に示すように冷却ファン１４０からＺ方向へ吹き出された冷却気流が床部材１３０に形成された開口部１３９に送られる。
【００９１】
これにより、各色光用の偏光装置１０６Ｒと偏光ビームスプリッタ１０７Ｒとの間の空隙を冷却ファン１４０による冷却気流が矢印で示すように通過し、偏光装置１０６Ｒを構成する偏光板１０６Ｒ−Ｐを直接冷却することができる。
【００９２】
また、偏光装置１０６Ｒの偏光板１０６Ｒ−Ｐを貼り付けたガラス基板１０６Ｒ−Ｇ側も同様に冷却気流が矢印で示すように通過するため、ガラス基板１０６Ｒ−Ｇを直接冷却することができる。
【００９３】
その結果、偏光装置１０６Ｒの両面が冷却気流によって直接冷却される。
【００９４】
この実施形態によれば、偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐの性能を長く維持することができ、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂへ入射する偏光の良好な偏光度を長期間に亘って維持することができる。
【００９５】
その結果、各色光用の反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂへ入射する光の良好な偏光度を維持できるので、投射像のコントラストを向上させることができ、しかもコントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射させることができる。
【００９６】
なお、上記実施形態においては、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂを構成する偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ側に配置する構成としたが、本願発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ側に偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを貼り合わせたガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇを配置し、フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂ側に偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを配置する構成としてもよい。この構成とした場合においても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９７】
また、上記実施形態の偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂではガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇに偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを接着剤で貼り付けたが、ガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇの代わりにガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇよりも熱伝導の良好なサファイア基板を用いてもよい。この構成とすることにより、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂの冷却効果は一層向上し、コントラストが良好な投射像をより長時間に亘って投射させることができる。このとき、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂのガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇの全てにサファイア基板を使用するのが好ましいが、少なくとも紫外線が含有され、熱吸収によって偏光板の性能が劣化し易いＢ光用の偏光装置１０６Ｂだけにサファイア基板を使用するようにしてもよい。
【００９８】
更に、上記実施形態においては、フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂを床部材１３０に配置したが、フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂの平面部に偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを接着剤で貼り付けてフィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂと偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂとの両機能を有する部材を作り、上記実施形態の偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂの代わりにこの部材を取付部材に保持させるようにしてもよい。この構成によっても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９９】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の投射型表示装置によれば、投射像のコントラストを向上させることができ、しかもコントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る投射型表示装置の基本構成を示す図である。
【図２】図２は偏光装置と偏光ビームスプリッタとクロスダイクロイックプリズムとが一体化した状態を示す斜視図である。
【図３】図３は取付部材の分解斜視図である。
【図４】図４は偏光装置を取り付ける取付部材の分解斜視図である。
【図５】図５は偏光分離光学系の側面を示す図である。
【図６】図６は従来の反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 光源
１０２ 偏光変換装置
１０３ クロスダイクロイックミラー
１０４Ａ，１０４Ｂ 折り曲げミラー
１０５ ダイクロイックミラー
１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂ フィールドレンズ
１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂ 偏光装置
１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇ ガラス基板（透明光学基板）
１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐ 偏光板
１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ 偏光ビームスプリッタ
１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂ 反射型ライトバルブ
１１０ クロスダイクロイックプリズム
１１１ 投射レンズ
１１２，１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂ 取付部材
１４０ 冷却ファン（冷却手段）
【発明の属する技術分野】
この発明はライトバルブから射出された変調光を偏光ビームスプリッタに入射させて取り出し、検光光を色合成光学系で色合成して投射レンズでスクリーン上に拡大投射する投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献】
特許第２５９９３０９号公報
【０００４】
図６は従来の反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置の構成を示す図である。
【０００５】
光源６１から射出された光源光は互いに平行に配置されたＢ（青）光反射特性を有するダイクロイックミラー６２とＧ（緑）光反射特性を有するダイクロイックミラー６３とによってＲ（赤）光，Ｇ光，Ｂ光の三原色光に色分解される。
【０００６】
色分解されたＢ光は折り曲げミラー６９を経てＢ光用偏光ビームスプリッタ６４Ｂに入射し、Ｒ光とＧ光とは各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタ６４Ｒ、６４Ｇにそれぞれ入射する。
【０００７】
偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射した各色光は偏光分離部で、反射されるＳ偏光と透過するＰ偏光とに偏光分離される。偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂの射出面から射出した各色光のＳ偏光は、射出面の近傍に配置された反射型ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂにそれぞれ入射する。
【０００８】
反射型ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂに入射した光は各色光の色信号によって変調されて反射され、再度偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射し、偏光分離部で偏光分離される。
【０００９】
変調光（Ｐ偏光）だけが取り出され（検光）、色合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム６６にそれぞれ異なる入射面から入射する。
【００１０】
クロスダイクロイックプリズム６６に入射した各色光の変調光は色合成されて射出面から射出される。合成光は投射レンズ６７に入射し、図示しないスクリーン上に投射像が拡大投射される。
【００１１】
偏光ビームビームプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射した光のうちで偏光分離膜で偏光分離される光には、偏光分離部で反射されるＳ偏光と偏光分離部を透過するＰ偏光とがある。
【００１２】
偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射した光のうちで偏光分離部で偏光される光について、反射する光の偏光の純度（反射する光中のＳ偏光とＰ偏光との量比）と透過する光の偏光の純度（透過する光中のＰ偏光とＳ偏光との量比）とを比較した場合、反射する光の偏光の純度は透過する光の偏光の純度より悪いことが知られている。
【００１３】
そのため、従来の投射型表示装置においては、偏光度の良好な光を各色光用の反射型ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂへ入射させることができず、投射像のコントラストを向上させることができない。
【００１４】
偏光ビームスプリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂの入射面に偏光板を配置し、不要光である偏光成分（ここではＰ偏光）を偏光板に吸収させることによって、反射型ライトバルブ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂへ入射する光の偏光度を向上させることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、偏光板の耐熱特性が低いため、光源６１の出力が高い場合には他の偏光成分の吸収による熱によって偏光板が過熱され、偏光板の偏光性能が低下してしまい、コントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射することができないという問題を有していた。
【００１６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、投射像のコントラストを向上させることができ、しかもコントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射させることができる投射型表示装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、光源と、前記光源光を赤光，緑光，青光の複数の色光に色分解する色分解光学系と、前記各色光毎に配置され、前記色分解光学系による各色光を入射して偏光分離する偏光分離光学系と、前記各色光毎に配置され、前記偏光分離光学系を射出した各色光を入射して変調するライトバルブと、前記ライトバルブを射出した光から変調光を取り出す検光光学系と、前記検光光学系によって取り出された変調光を色合成する色合成光学系と、前記色合成光学系で色合成光された合成光を投射する投射レンズとを有する投射型表示装置において、前記偏光分離光学系と前記検光光学系とは各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタで構成され、前記偏光ビームスプリッタの前記色分解光学系による各色光が入射する入射面に空隙を介して所定の偏光だけを透過させる偏光装置が各色光毎に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の投射型表示装置において、前記偏光装置、前記偏光ビームスプリッタ及び前記色合成光学系は一体化されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の投射型表示装置において、前記偏光装置は透明光学基板とこの透明光学基板に貼り付けられた偏光板とで構成されることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の投射型表示装置において、前記透明光学基板のうち少なくとも青光用の前記透明光学基板がサファイア基板であることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の投射型表示装置において、前記偏光装置の偏光板は前記偏光ビームスプリッタ側に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の投射型表示装置において、前記偏光装置と前記偏光ビームスプリッタとの間の空隙に冷却気流を送る冷却手段を備えていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
【００２４】
図１はこの発明の一実施形態に係る投射型表示装置の基本構成を示す図である。
【００２５】
なお、図１に示すようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交する。Ｚ軸は紙面に垂直な軸である。
【００２６】
投射型表示装置は光源１０１と偏光変換装置１０２と色分解合成光学系１１５と投射レンズ１１１とを備える。
【００２７】
光源１０１はランプと凹面鏡とからなる。
【００２８】
偏光変換装置１０２は第１レンズ板１０２ａと第２レンズ板１０２ｂと偏光変換部材１０２ｃとコンデンサレンズ１０２ｄとを備えている。
【００２９】
第１レンズ板１０２ａは外形形状を被照明体である反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂの被照明部の比例縮小形状とした複数のレンズをマトリクス形状に配置してなる。
【００３０】
第２レンズ板１０２ｂは第１レンズ板１０２ａを構成する各レンズの焦点位置近傍に配置され、第１レンズ板１０２ａと同様に複数のレンズをマトリクス形状に配置してなる。
【００３１】
偏光変換部材１０２ｃは、第２レンズ板１０２ｂの射出面近傍に配置された偏光分離膜１０２ｅ１と反射膜１０２ｅ２との組合せを複数組積層して形成した複合プリズム１０２ｅと、この複合プリズム１０２ｅの所定の射出面に形成された１／２波長板１０２ｆとからなる。この実施形態では、１／２波長板１０２ｆは偏光分離膜１０２ｅ１を透過した光の射出面に形成されている。
【００３２】
コンデンサレンズ１０２ｄは偏光変換部材１０２ｃの射出面の近傍に配置されている。
【００３３】
色分解合成光学系１１５は、クロスダイクロイックミラー１０３と折り曲げミラー１０４Ａ，１０４Ｂとダイクロイックミラー１０５とフィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂと偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂと反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂとクロスダイクロイックプリズム１１０とを備えている。
【００３４】
クロスダイクロイックミラー１０３は、Ｒ光とＧ光とを反射し、Ｂ光を透過する特性を有するダイクロイックミラー１０３ＲＧと、Ｂ光を反射し、Ｒ光とＧ光とを透過する特性を有するダイクロイックミラー１０３Ｂとを互いに直交するように配置してなる。
【００３５】
クロスダイクロイックミラー１０３ではコンデンサレンズ１０２ｄを射出したほぼＳ偏光を入射光軸に直交するとともに、反対方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光との混合光とに色分解する。
【００３６】
折り曲げミラー１０４Ａは色分解されたＢ光の進行方向を変える。折り曲げミラー１０４Ｂは色分解されたＲ光とＧ光との混合光の進行方向を変える。
【００３７】
ダイクロイックミラー１０５は光軸上に斜めに配置され、Ｇ光を反射し、Ｒ光を透過する特性を有する。
【００３８】
フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂは投射レンズ１１１の開口絞り（図示せず）によって定義される主光線を、投射レンズ１１１とフィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂとの間の光路中において光軸に平行、すなわちテレセントリックな関係を保証する。
【００３９】
偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂは透明光学基板であるガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇと偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐとで構成されている。偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐは偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに空隙を介して配置されている。偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐは特定の方向へ振動する光だけを透過させ、他の方向に振動する光を吸収する特性を有する。偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−ＰはＺ方向へ振動するＳ偏光だけを透過させ、他の偏光を吸収されるように配置されている。
【００４０】
偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂは入射するＳ偏光のＲ光，Ｇ光，Ｂ光の純度を向上させ、純度の良好なＳ偏光を偏光分離光学系としての偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに入射させる。
【００４１】
フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂと偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと間及び偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂとの間には空隙が設けられている。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに入射した光は偏光分離部によって反射され、射出面から射出する。また、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂは反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂで反射された光を偏光分離部を透過する変調光であるＰ偏光と偏光分離部で反射する非変調光であるＳ偏光とに偏光分離し、検光光学系として機能する。
【００４３】
反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂは電気書き込み式の反射型ライトバルブであって、複数の画素をマトリクス状に配置してなる。反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂは、入射した光（Ｓ偏光）のうちの色信号によって決定される選択された画素に該当する部分に入射する光だけを振動方向が直交する偏光（Ｐ偏光）に変換させて変調光として反射させ、非選択の画素に該当する部分に入射した光をＳ偏光と混合させて反射させる。
【００４４】
各色光用の偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂの検光光の射出面とクロスダイクロイックプリズム１１０の検光光の入射面とはガラス部材から構成される一体化部材１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂを介して接続されている。
【００４５】
各色光用の反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂは一体化部材（図示せず）によって各色光用の偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに一体的に取り付けられている。なお、この実施形態では一体化部材１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９ＢのＺ方向の高さは偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７ＢのＺ方向の高さと同じであるが、クロスダイクロイックプリズム１１０のＺ方向の高さは、一体化部材１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂ及び偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７ＢのＺ方向の高さより大きい。一体化部材１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂはクロスダイクロイックプリズム１１０の入射面に接着されている。
【００４６】
クロスダイクロイックプリズム１１０はＲ光を反射させ、Ｇ光とＢ光とを透過させるダイクロイック膜１１０Ｒと、Ｂ光を反射させ、Ｇ光とＲ光とを透過させるダイクロイック膜１１０Ｂとを互いに直交するように配置してなる複合プリズムである。
【００４７】
なお、図示しないが、投射レンズ１１１を除く他の構成部材は筐体１２０（図５参照）中に配置されている。また、投射レンズ１１１は筐体１２０のマウント部に取り付けれ、一体化されている。更に、光源１０１，偏光変換装置１０２，ダイクロイックミラー１０３，１０５と折り曲げミラー１０４Ａ，１０４Ｂとから構成される色分解光学系及び各色光用のフィールドレンズ１０５Ｂ，１０５Ｒ，１０５Ｇは筐体１２０中にＹＺ平面に平行に配置された床部材１３０（図５参照）上に配置される。また、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂは偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ、反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１１０と一体化され、投射レンズ１１１が取り付けられる筐体１２０のマウント部に取り付けられている。
【００４８】
光源１０１から射出した光源光は第１レンズ板１０２ａに入射する。第１レンズ板１０２ａの各レンズで反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂの被照明部の形状で定義される形状の複数の光束に分割される。
【００４９】
光束は第２レンズ板１０２ｂの対応する各レンズに入射してこれらレンズから射出され、偏光変換部材１０２ｃの偏光分離膜１０２ｅ１に入射する。
【００５０】
偏光変換部材１０２ｃの偏光分離膜１０２ｅ１に入射した光は、偏光分離膜１０２ｅ１を透過するＰ偏光と、偏光分離膜１０２ｅ１で反射して隣接する偏光変換部材１０２ｃの反射膜１０２ｅ２に入射し、反射膜１０２ｅ２で反射されて射出されるＳ偏光とに分離される。
【００５１】
また、偏光分離膜１０２ｅ１を透過したＰ偏光は１／２波長位相板によってＳ偏光に変換される。すなわち、偏光変換部材１０２ｃに入射した光は全てＳ偏光に変換されて射出される。
【００５２】
偏光変換部材１０２ｃから射出されたＳ偏光はコンデンサレンズ１０２ｄを通って進行し、色分解光学系の一部を構成するクロスダイクロイックミラー１０３に入射する。
【００５３】
上記偏光変換装置１０２によれば、入射した光源光を紙面に垂直な方向であるＺ軸方向へ振動する偏光に大部分の光を変換させることができる。しかし、偏光変換装置１０２により変換される光には偏光分離膜１０２ｅ１の光学特性等によって２０〜３０パーセント程度の他の偏光が含まれている。
【００５４】
クロスダイクロイックミラー１０３で色分解されたＢ光は折り曲げミラー１０４Ａで進行方向を変え、フィールドレンズ１０５Ｂ及び偏光装置１０６Ｂを経て偏光ビームスプリッタ１０７Ｂに入射する。
【００５５】
一方、クロスダイクロイックミラー１０３で色分解されたＲ光とＧ光との混合光は折り曲げミラー１０４Ｂで進行方向を変え、光軸上に配置されたダイクロイックミラー１０５に入射する。ダイクロイックミラー１０５に入射した光はダイクロイックミラー１０５を透過して進行するＲ光と、ダイクロイックミラー１０５で反射されて進行するＧ光とに色分解される。
【００５６】
色分解されたＲ光はフィールドレンズ１０５Ｒ及び偏光装置１０６Ｒを経て偏光ビームスプリッタ１０７Ｒに入射する。
【００５７】
一方、色分解されたＧ光はフィールドレンズ１０５Ｇ及び偏光装置１０６Ｇを経て偏光ビームスプリッタ１０７Ｇに入射する。
【００５８】
偏光変換装置１０２によって変換される光に含まれる他の偏光の光は偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂによって大部分が除去される。
【００５９】
偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに入射した各色光は偏光分離部によって反射されて射出面から射出され、射出面近傍に配置された反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂにそれぞれ入射する。
【００６０】
反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂで反射された光は検光光学系としての各色光用の偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｒに入射し、変調光（Ｐ偏光）だけが透過光として取り出される（検光）。非変調光（Ｓ偏光）は反射光として射出し、不要光として廃棄される。
【００６１】
各色光の検光された変調光は色合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム１１０に各色光毎に異なる入射面から入射する。
【００６２】
クロスダイクロイックプリズム１１０に入射したＢ光の検光光はダイクロイック膜１１０Ｂで反射され、Ｒ光の検光光はダイクロイック膜１１０Ｒで反射され、Ｇ光は両ダイクロイック膜１１０Ｂ，１１０Ｒを透過し、色合成されて射出面から射出される。
【００６３】
クロスダイクロイックプリズム１１０からの合成光が投射レンズ１１１に入射し、図示しないスクリーン上にフルカラーの拡大像が投射される。
【００６４】
図２は偏光装置と偏光ビームスプリッタとクロスダイクロイックプリズムとが一体化した状態を示す斜視図である。
【００６５】
偏光装置１０６Ｒを保持する取付部材１１３Ｒはねじ１３１によって取付部材１１２に取り付けられ、取付部材１１３Ｇを保持する偏光装置１０６Ｇはねじ１３２によって取付部材１１２に取り付けられ、取付部材１１３Ｂを保持する偏光装置１０６Ｂはねじ１３３によって取付部材１１２に取り付けられている。
【００６６】
取付部材１１２は、クロスダイクロイックプリズム１１０のダイクロイック膜１１０Ｒと１１０Ｂとが直交して露出する各色光の検光光の入射面と直交する正方形をなす面の４つの角部に接着剤１３７で取り付けられている。
【００６７】
このとき、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂと偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂとは前述したように空隙を介して対向している。
【００６８】
図３は取付部材の分解斜視図である。
【００６９】
偏光装置１０６Ｒは枠部１１３Ｒ−Ａと保持部１１３Ｒ−Ｂとによって挟持され、偏光装置１０６Ｇは枠部１１３Ｇ−Ａと保持部１１３Ｇ−Ｂとによって挟持され、偏光装置１０６Ｂは枠部１１３Ｂ−Ａと保持部１１３Ｂ−Ｂとによって挟持されている。
【００７０】
枠部１１３Ｒ−Ａ，１１３Ｇ−Ａ，１１３Ｂ−Ａと保持部１１３Ｒ−Ｂ，１１３Ｇ−Ｂ，１１３Ｂ−Ｂとはねじ１３４，１３５，１３６によってそれぞれ固定されている。
【００７１】
取付部材１１２は偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂを取り付けた取付部材１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂを一体化するための部材である。
【００７２】
取付部材１１２はほぼ四角形の枠部１１２−Ａとクロスダイクロイックプリズム１１０を取り付けるための接着部１１２ａと取付部材１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂを取り付けるための取付部１１２Ｒ，１１２Ｂ，１１２Ｇとを備えている。
【００７３】
取付部１１２Ｒ，１１２Ｂ，１１２Ｇにはねじ１３１，１３２，１３３と螺合するめねじ１１２Ｒｃ，１１２Ｂｃ，１１２Ｇｃが形成されている。
【００７４】
図４は偏光装置を取り付ける取付部材の分解斜視図である。
【００７５】
取付部材１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂはほぼ四角形の枠部１１３Ｒ−Ａ，１１３Ｇ−Ａ，１１３Ｂ−Ａとほぼ四角形の保持部１１３Ｒ−Ｂ，１１３Ｇ−Ｂ，１１３Ｂ−Ｂとを備えている。
【００７６】
枠部１１３Ｒ−Ａ，１１３Ｇ−Ａ，１１３Ｂ−Ａの１辺にはＬ字形の取付部１１３Ｒ−Ａ１，１１３Ｇ−Ａ１，１１３Ｂ−Ａ１が形成されている。
【００７７】
取付部１１３Ｒ−Ａ１，１１３Ｇ−Ａ１，１１３Ｂ−Ａ１にはめねじ１１２Ｒｃ，１１２Ｂｃ，１１２Ｇｃと螺合するねじ１３１，１３２，１３３を通すための取付孔１１３ｃが形成されている。
【００７８】
保持部１１３Ｒ−Ｂ，１１３Ｇ−Ｂ，１１３Ｂ−Ｂにはねじ１３４，１３５，１３６と螺合するめねじ１１３ｂが形成されている。
【００７９】
枠部１１３Ｒ−Ａ，１１３Ｇ−Ａ，１１３Ｂ−Ａにはめねじ１１３ｂと対向する位置にねじ１３４，１３５，１３６を通すための取付孔１１３ａが形成されている。
【００８０】
保持部１１３Ｒ−Ｂ，１１３Ｇ−Ｂ，１１３Ｂ−Ｂの開口縁には段差部１１３Ｒ−Ｂ１，１１３Ｇ−Ｂ１，１１３Ｂ−Ｂ１がザグリ等によって形成されている。段差部１１３Ｒ−Ｂ１，１１３Ｇ−Ｂ１，１１３Ｂ−Ｂ１に偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂの一部が嵌合する。
【００８１】
偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂは、透明光学基板であるガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇとガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇ上にそれぞれ接着剤で貼り付けられた偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐとで構成されている。
【００８２】
図５は偏光分離光学系の側面を示す図である。
【００８３】
図５は図１のＹ軸に平行な方向から眺めた側面図である（ただし、筐体１２０は断面で示されている）。
【００８４】
図５ではＲ光用の取付部材１１３Ｒ、偏光装置１０６Ｒ、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ及びフィールドレンズ１０５Ｒだけが記載され、Ｇ光用、Ｂ光用の取付部材等は図示されていない。
【００８５】
前述したように、偏光装置１０６Ｒ、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ及びクロスダイクロイックプリズム１１０は取付部材１１３Ｒ，１１２を用いて一体化されている。
【００８６】
取付部材１１３Ｒで一体化されたクロスダイクロイックプリズム１１０が取付部材１５０を用いて筐体１２０の投射レンズ１１１（図１参照）を取り付けるマウント部に取り付けられている。
【００８７】
筐体１２０には、床部材１３０が一体化部材１５０の下部（−Ｚ方向）に配置されている。床部材１３０には取付金具１５１を用いてフィールドレンズ１０５Ｒが固定され、フィールドレンズ１０５Ｒは偏光装置１０６Ｒに所定の空隙を介して対向している。
【００８８】
また、床部材１３０には冷却気流が通過する開口部１３９が形成されている。
【００８９】
床部材１３０と筐体１２０の底面との間には開口部１３９を通して冷却気流をＺ方向へ送る冷却ファン（冷却手段）１４０が配置されている。
【００９０】
冷却ファン１４０を駆動したとき、図５に示すように冷却ファン１４０からＺ方向へ吹き出された冷却気流が床部材１３０に形成された開口部１３９に送られる。
【００９１】
これにより、各色光用の偏光装置１０６Ｒと偏光ビームスプリッタ１０７Ｒとの間の空隙を冷却ファン１４０による冷却気流が矢印で示すように通過し、偏光装置１０６Ｒを構成する偏光板１０６Ｒ−Ｐを直接冷却することができる。
【００９２】
また、偏光装置１０６Ｒの偏光板１０６Ｒ−Ｐを貼り付けたガラス基板１０６Ｒ−Ｇ側も同様に冷却気流が矢印で示すように通過するため、ガラス基板１０６Ｒ−Ｇを直接冷却することができる。
【００９３】
その結果、偏光装置１０６Ｒの両面が冷却気流によって直接冷却される。
【００９４】
この実施形態によれば、偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐの性能を長く維持することができ、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂへ入射する偏光の良好な偏光度を長期間に亘って維持することができる。
【００９５】
その結果、各色光用の反射型ライトバルブ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂへ入射する光の良好な偏光度を維持できるので、投射像のコントラストを向上させることができ、しかもコントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射させることができる。
【００９６】
なお、上記実施形態においては、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂを構成する偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ側に配置する構成としたが、本願発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ側に偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを貼り合わせたガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇを配置し、フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂ側に偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを配置する構成としてもよい。この構成とした場合においても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９７】
また、上記実施形態の偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂではガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇに偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを接着剤で貼り付けたが、ガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇの代わりにガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇよりも熱伝導の良好なサファイア基板を用いてもよい。この構成とすることにより、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂの冷却効果は一層向上し、コントラストが良好な投射像をより長時間に亘って投射させることができる。このとき、偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂのガラス基板１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇの全てにサファイア基板を使用するのが好ましいが、少なくとも紫外線が含有され、熱吸収によって偏光板の性能が劣化し易いＢ光用の偏光装置１０６Ｂだけにサファイア基板を使用するようにしてもよい。
【００９８】
更に、上記実施形態においては、フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂを床部材１３０に配置したが、フィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂの平面部に偏光板１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐを接着剤で貼り付けてフィールドレンズ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂと偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂとの両機能を有する部材を作り、上記実施形態の偏光装置１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂの代わりにこの部材を取付部材に保持させるようにしてもよい。この構成によっても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９９】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の投射型表示装置によれば、投射像のコントラストを向上させることができ、しかもコントラストが良好な投射像を長時間に亘って投射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る投射型表示装置の基本構成を示す図である。
【図２】図２は偏光装置と偏光ビームスプリッタとクロスダイクロイックプリズムとが一体化した状態を示す斜視図である。
【図３】図３は取付部材の分解斜視図である。
【図４】図４は偏光装置を取り付ける取付部材の分解斜視図である。
【図５】図５は偏光分離光学系の側面を示す図である。
【図６】図６は従来の反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 光源
１０２ 偏光変換装置
１０３ クロスダイクロイックミラー
１０４Ａ，１０４Ｂ 折り曲げミラー
１０５ ダイクロイックミラー
１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂ フィールドレンズ
１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂ 偏光装置
１０６Ｒ−Ｇ，１０６Ｇ−Ｇ，１０６Ｂ−Ｇ ガラス基板（透明光学基板）
１０６Ｒ−Ｐ，１０６Ｇ−Ｐ，１０６Ｂ−Ｐ 偏光板
１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ 偏光ビームスプリッタ
１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂ 反射型ライトバルブ
１１０ クロスダイクロイックプリズム
１１１ 投射レンズ
１１２，１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂ 取付部材
１４０ 冷却ファン（冷却手段）
Claims (6)
- 光源と、
前記光源光を赤光，緑光，青光の複数の色光に色分解する色分解光学系と、
前記各色光毎に配置され、前記色分解光学系による各色光を入射して偏光分離する偏光分離光学系と、
前記各色光毎に配置され、前記偏光分離光学系を射出した各色光を入射して変調するライトバルブと、
前記ライトバルブを射出した光から変調光を取り出す検光光学系と、
前記検光光学系によって取り出された変調光を色合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系で色合成光された合成光を投射する投射レンズと
を有する投射型表示装置において、
前記偏光分離光学系と前記検光光学系とは各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタで構成され、
前記偏光ビームスプリッタの前記色分解光学系による各色光が入射する入射面に空隙を介して所定の偏光だけを透過させる偏光装置が各色光毎に配置されていることを特徴とする投射型表示装置。 - 前記偏光装置、前記偏光ビームスプリッタ及び前記色合成光学系は一体化されていることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
- 前記偏光装置は透明光学基板とこの透明光学基板に貼り付けられた偏光板とで構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の投射型表示装置。
- 前記透明光学基板のうち少なくとも青光用の前記透明光学基板がサファイア基板であることを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
- 前記偏光装置の偏光板は前記偏光ビームスプリッタ側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の投射型表示装置。
- 前記偏光装置と前記偏光ビームスプリッタとの間の空隙に冷却気流を送る冷却手段を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の投射型表示装置。
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2002
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