(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を、１種類の直線偏光光に変換して射出する偏光変換素子アレイと、
前記偏光変換素子アレイにより変換された１種類の直線偏光光を、赤色光、緑色光および青色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赤色光、緑色光、および青色光用の前記光変調素子と、
前記赤色光、緑色光および青色光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投写手段とを有する投写型表示装置であって、
前記色分離光学系と前記青色光用光変調素子との間にのみ、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複数枚の偏光板が配置されており、前記色分離光学系と前記赤色光および緑色光用の光変調素子との間にはそれぞれ偏光板が1枚ずつ配置されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記複数枚の偏光板のうち、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。
【請求項３】
請求項２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。
【請求項４】
請求項２または３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。
【請求項５】
請求項１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。
【請求項６】
請求項５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。
【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、１００Ｇ、１００Ｂが配置されている。これらの偏光板１００Ｒ、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１２０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、１種類の直線偏光光に変換して射出する偏光変換素子アレイと、前記偏光変換素子アレイにより変換された１種類の直線偏光光を、赤色光、緑色光および青色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赤色光、緑色光、および青色光用の前記光変調素子と、前記赤色光、緑色光および青色光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投写手段とを有する投写型表示装置であって、前記色分離光学系と前記青色光用光変調素子との間にのみ、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複数枚の偏光板が配置されており、前記色分離光学系と前記赤色光および緑色光用の光変調素子との間にはそれぞれ偏光板が1枚ずつ配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の投写型表示装置では、色分離光学系と青色光用光変調素子との間にのみ、光変調素子に入射する青色光の偏光面を揃えるための複数枚の偏光板が配置され、これらの偏光板によって青色光用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青色光用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。
【００１３】
また、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、色分離光学系と青色光用光変調素子の間にのみ、青色光の偏光面を揃えるための複数枚の偏光板を配置して、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している。
【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６０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６０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２０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アレイの外観を示す斜視図である。この偏光変換素子アレイ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レイ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３６３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３６４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。偏光変換素子アレイ３６１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、偏光変換素子アレイ３６１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、偏光変換素子アレイ３６１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つの偏光変換素子アレイ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３５１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３４１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（５Ｒ、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６１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５１、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６３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５Ｒ、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、８Ｇ、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６０に入射する。
【００３８】
赤色光用および緑色光用の液晶パネル５Ｒ、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、５Ｇ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６Ｒ、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、７Ｂ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６Ｂ、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７Ｂ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。
【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６３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、５Ｇ、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。
【００５０】
［その他の実施の形態］
光分離光学系と青色光用の液晶パネルの間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、光分離光学系と青色光用の光変調素子の間にのみ、複数枚の偏光板を配置して、これらの偏光板によって青色光用の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、青色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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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