(57)【要約】【課題】画像表示素子の入射側あるいは射出側に配置された偏光板の熱的負荷が増大し、偏光板の性能劣化が生じる。【解決手段】照明光を複数の色光に分解する色分解手段ＤＭ１，ＤＭ２と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂと、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段１１とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路において画像表示素子の入射面側および射出面側に、透明基板に偏光素子を貼り付けた偏光板８ＲＩ，８ＲＧ，８ＲＢを配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の厚さを、射出面側に配置された透明基板の厚さよりも厚くする。【選択図】　　図１
2004037584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれの光路における前記画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板が配置されており、
前記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の厚さを、射出面側に配置された透明基板の厚さよりも厚くしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の厚さを、射出面側に配置された透明基板の厚さの略１．２倍以上としたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれの光路における前記画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板が配置されており、
前記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の射出側に配置された透明基板の厚さを、入射面側に配置された透明基板の厚さよりも厚くしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の射出面側に配置された透明基板の厚さを、入射面側に配置された透明基板の厚さの略１．２倍以上としたことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれの光路における前記画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板が配置されており、
前記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比を、射出面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比よりも大きくしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比を、射出面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比の略１．２倍以上としたことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれの光路における前記画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板が配置されており、
前記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の射出面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比を、入射面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比よりも大きくしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の射出面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比を、入射面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比の略１．２倍以上としたことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれの光路における前記画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板が配置されており、
前記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の面積を、射出面側に配置された透明基板の面積よりも大きくしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の面積を、射出面側に配置された透明基板の面積の略１．２倍以上としたことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれの光路における前記画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板が配置されており、
前記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の射出面側に配置された透明基板の面積を、入射面側に配置された透明基板の面積よりも大きくしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の射出面側に配置された透明基板の面積を、入射面側に配置された透明基板の面積の略１．２倍以上としたことを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれの光路における前記画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板が配置されており、
前記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の表面積を、射出面側に配置された透明基板の表面積よりも大きくしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の表面積を、射出面側に配置された透明基板の表面積の略１．２倍以上としたことを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置であって、
前記複数の色光のそれぞれの光路における前記画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板が配置されており、
前記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の射出面側に配置された透明基板の表面積を、入射面側に配置された透明基板の表面積よりも大きくしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の射出面側に配置された透明基板の表面積を、入射面側に配置された透明基板の表面積の略１．２倍以上としたことを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記複数の透明基板が、ガラス又は蛍石で形成されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの光路において、前記画像表示素子の入射面側に配置された透明基板および射出面側に配置された透明基板のうち一方の透明基板がサファイアで形成され、他方の透明基板がガラス又は蛍石で形成されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ画像やビデオ画像を拡大表示する液晶プロジェクタ等の画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶プロジェクタ等の画像表示装置において明るさの向上が求められている。図７には、従来の投射型画像表示装置の構成を示す。
【０００３】
この図において、超高圧水銀ランプの光源部１０１から射出された白色光は、リフレクター１０２によって反射され、フライアイレンズ１０３，１０４を通過し、ＰＳ変換素子１０５を構成する、Ｐ偏光とＳ偏光に分離するミラーと偏光方向を変える１／２波長板とによって偏光方向が合わせられて射出され、コンデンサーレンズ１０６等を通過する。その後、赤色帯域の光はダイクロイックミラーＤＭ１０１を透過し、緑から青色帯域光はダイクロイックミラーＤＭ１０１により反射され、また、青色帯域の光はダイクロイックミラーＤＭ１０２を透過し、緑色帯域の光がダイクロイックミラーＤＭ１０２で反射する。これにより、照明光は赤色帯域、緑色帯域、青色帯域の光に分解される。
【０００４】
そして、それぞれの色の光がそれぞれの色に対応する液晶表示素子１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂに入射して変調され、ダイクロイックプリズム１１１でこれら色光が合成され、投射レンズ１１２によって被投射面に拡大投射される。
【０００５】
さらに、それぞれの色帯域について詳述すると、ダイクロイックミラーＤＭ１０１を透過した赤色帯域光は、反射ミラーＭ１０１によって光路が９０度変えられ、フィールドレンズ１０７Ｒを透過し、入射側偏光板１０８ＲＩ、液晶表示素子１０９Ｒに入射し、ここで変調される。
【０００６】
変調された赤色帯域光は、射出側偏光板１１０ＲＯ、ダイクロイックプリズム１１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１１で光路を９０度変えられて投射レンズ１１２に入射する。ここでのダイクロイックプリズム１１１は、４個のプリズムをそれぞれ接着剤により貼り合わせて波長選択反射層が略十字状になるように構成されたものである。
【０００７】
一方、ダイクロイックミラーＤＭ１０１によって反射され、光路を９０度変えられた緑〜青色帯域光はダイクロイックミラーＤＭ１０２に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ１０２は緑色帯域光Ｇを反射する特性を有しているため、ここで緑色帯域光は反射され、その光路を９０度変えられ、フィールドレンズ１０７Ｇを透過し、入射側偏光板１０８ＧＩ、液晶表示素子１０９Ｇに入射し、ここで変調される。
【０００８】
変調された緑色帯域光は、射出側偏光板１１０ＧＯ、ダイクロイックプリズム１１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１１を透過し、投射レンズ１１２に入射する。
【０００９】
さらに、ダイクロイックミラーＤＭ１０２を透過した青色帯域光は、コンデンサーレンズ１１３、リレーレンズ１１４、反射ミラーＭ１０２、Ｍ１０３やフィールドレンズ１０７Ｂを透過し、入射側偏光板１０８ＢＩ、液晶表示素子１０９Ｂに入射し、ここで変調される。
【００１０】
変調された青色帯域光は、射出側偏光板１１０ＢＯ、ダイクロイックプリズム１１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１１で光路を９０度変えられて投射レンズ１１２に入射する。
【００１１】
以上のように、投射レンズ１１２に入射したそれぞれの色帯域の光は被投射面に投射され、拡大画像として表示される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来の投射型画像表示装置においては、通常、図８に示すように、
偏光板は、透明基板ａにフィルム状の偏光素子ｂを所定の偏光特性を発揮できるように貼り付けられている。入射側偏光板も射出側偏光板も各色帯域ごとに所定の偏光素子を、各色同形状の透明基板に貼り付けて構成されている。
【００１３】
ここで、入射側偏光板は液晶表示素子に入射する光の偏光方向を整えるため、偏光軸が旋回している光を吸収して熱に変えている。また、射出側偏光板は表示色が黒色の時は偏光板の偏光軸と液晶表示素子から出てくる光の振幅が直交している状態となり、光を全て吸収して熱に変えるため、熱的な負荷が非常に大きい。
【００１４】
液晶表示素子の開口率が低く、また使用するランプの光量が小さい時には、上記従来技術のように同形状の透明基板、例えばガラス基板（熱伝導率が約１．２Ｗ／（ｍ・Ｋ））でも十分である。
【００１５】
一方、最近では１．３型液晶表示素子で画素数約７７万個でも開口率６０％のものや、ランプの消費電力をあげることで、投射映像の明るさが向上してきており、また、液晶表示素子の小型化も進んできている。
【００１６】
また、熱的な負荷は、色帯域ごとに、および入射側か射出側かによって異なる。
例えば、複数の色帯域のうち少なくとも１つの色帯域の色純度を変える時などはある特定の色帯域の入射側あるいは射出側の偏光板の熱的負荷が増大する。このため、一部の入射側あるいは射出側の偏光板にかかる熱的負荷が大きくなり、偏光板の性能劣化という問題が生じる。
【００１７】
この偏光板にかかる熱的負担を解決するためには、特許第３０４９７５２号公報にて開示されているように、偏光素子を貼り付ける透明基板を偏光板よりも熱伝導率の高い材料を用い、偏光板を貼り付けた透明基板の前後に空気流を通す例が知られている。
【００１８】
ここで、偏光板よりも熱伝導率が高い材料としては、特開平１１−２３１２７７号公報にて提案されているように、透明ガラス基板の約４０倍の熱伝導率を持つサファイア（４２Ｗ／（ｍ・Ｋ））が挙げられる。
【００１９】
しかしながら、サファイアは高価であり、これを使用することはコストの観点から可能な限り避けたいという要求がある。特に図７に示すような三板方式の投射型画像表示装置では入射側および射出側に計６枚の偏光板があり、通常、複数枚のサファイア基板が必要になる。したがって、大きなコストアップにつながることとなる。
【００２０】
また、冷却ファンで冷却効率を上げようとすると、冷却ファンの消費電力が増したり騒音が大きくなったりする等の問題がある。
【００２１】
本発明は、偏光板の熱的負荷に対応させて、偏光板の熱を透明基板に有効に伝達して透明基板により効率よく放熱することができ、熱による画質劣化を確実に防止しつつ、低コスト化を図ることのできる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願第１の発明では、照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路において画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板を配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の厚さを、射出面側に配置された透明基板の厚さよりも厚く（例えば、略１．２倍以上と）している。
【００２３】
また、本願第２の発明では、照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路における画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板を配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の射出側に配置された透明基板の厚さを、入射面側に配置された透明基板の厚さよりも厚く
（例えば、略１．２倍以上と）している。
【００２４】
また、本願第３の発明では、照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路における画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板を配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の入射面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比を、射出面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比よりも大きく（例えば、略１．２倍以上と）している。
【００２５】
また、本願第４の発明では、照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路における画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板を配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の射出面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比を、入射面側に配置された透明基板とこの透明基板に貼り付けられた偏光素子との面積比よりも大きく（例えば、略１．２倍以上と）している。
【００２６】
また、本願第５の発明では、照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路における画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板を配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の面積を、射出面側に配置された透明基板の面積よりも大きく（例えば、略１．２倍以上と）している。
【００２７】
また、本願第６の発明では、照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路における画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板を配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の射出面側に配置された透明基板の面積を、入射面側に配置された透明基板の面積よりも大きく（例えば、略１．２倍以上と）している。
【００２８】
さらに、本願第７の発明では、照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路における画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板を配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の入射面側に配置された透明基板の表面積を、射出面側に配置された透明基板の表面積よりも大きく（例えば、略１．２倍以上と）している。
【００２９】
さらに、本願第８の発明では、照明光を複数の色光に分解する色分解手段と、複数の色光をそれぞれ変調する複数の画像表示素子と、これら画像表示素子により変調された複数の色光を合成してカラー画像表示を可能とする色合成手段とを有する画像表示装置において、上記複数の色光のそれぞれの光路における画像表示素子の入射面側および射出面側に、偏光素子を貼り付けた透明基板を配置し、上記複数の光路のうち少なくとも１つの光路において、画像表示素子の射出面側に配置された透明基板の表面積を、入射面側に配置された透明基板の表面積よりも大きく（例えば、略１．２倍以上と）している。
【００３０】
なお、透明基板は、ガラス又は蛍石で形成するとよい。また、上記少なくとも１つの光路において、画像表示素子の入射面側に配置された透明基板および射出面側に配置された透明基板のうち一方の透明基板をサファイアで形成し、他方の透明基板をガラス又は蛍石で形成するようにしてもよい。
【００３１】
これらの発明により、熱的負荷が大きい色光の入射側あるいは射出側偏光素子に対応させて、偏光素子を貼り付けるための透明基板の厚さ、偏光素子との面積比、面積又は表面積を変えることにより、透明基板の材料として、サファイア等に比べて熱伝導率が低い透明ガラス（熱伝導率：約１．２Ｗ／（ｍ・Ｋ））あるいは蛍石（熱伝導率：約９．７Ｗ／（ｍ・Ｋ））といった材料を用いても、十分に熱的負荷を緩和することが可能となり、画像劣化を防止しつつ、低コスト化を図ることが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（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的構成を示している。
【００３３】
図１において、超高圧水銀ランプの光源部１から射出された白色の照明光は、リフレクター２によって反射され、フライアイレンズ３，４を通過し、ＰＳ変換素子５を構成する、Ｐ偏光とＳ偏光に分離するミラーと偏光方向を変える１／２波長板によって偏光方向を合わせられて射出され、コンデンサーレンズ６等を通過する。
【００３４】
その後、赤色帯域の光がダイクロイックミラーＤＭ１を透過し、緑から青色帯域光はダイクロイックミラーＤＭ１によって反射される。また、青色帯域の光はダイクロイックミラーＤＭ２を透過し、緑色帯域の光がダイクロイックミラーＤＭ２で反射する。これにより、照明光は、赤色帯域、緑色帯域、青色帯域の光に分解される。
【００３５】
そして、それぞれの色の光がそれぞれの色に対応する液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに入射して各色画像を形成し、ダイクロイックプリズム１１で合成された後、投射レンズ１２によって被投射面（図示を省略したスクリーン等）に投射される。
【００３６】
さらに、それぞれの色帯域について詳述すると、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した赤色帯域光は、反射ミラーＭ１によって光路を９０度変えられ、フィールドレンズ７Ｒを透過し、入射側偏光板８ＲＩ、液晶表示素子９Ｒに入射する。液晶表示素子９Ｒは、不図示の画像情報供給装置（パーソナルコンピュータやテレビ、ビデオ、ＤＶＤプレーヤ等）から供給された画像情報に応じて駆動され、ここに入射した赤色帯域光を変調する。
【００３７】
変調された赤色帯域光は、射出側偏光板１０ＲＯ、ダイクロイックプリズム１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１で光路を９０度変えられて投射レンズ１２に入射する。
【００３８】
ダイクロイックプリズム１１は、４個のプリズムをそれぞれ接着剤により貼り合わせて波長選択反射（ダイクロイック）層が略十字状になるように構成されたいわゆるクロスダイクロイックプリズムである。なお、クロスダイクロイックプリズムに代えて、形状の異なる３つ又は４つのプリズムを貼り合わせて構成されたいわゆる３Ｐ（３ピース）プリズム又は４Ｐ（４ピース）プリズムを用いてもよい。
【００３９】
一方、ダイクロイックミラーＤＭ１によって反射され、光路を９０度変えられた緑〜青色帯域光は、ダイクロイックミラーＤＭ２に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ２は緑色帯域光Ｇを反射する特性を有しているため、ここで緑色帯域光Ｇは反射され、その光路を９０度変えられてフィールドレンズ７Ｇを透過し、入射側偏光板８ＧＩを通って液晶表示素子９Ｇに入射する。
【００４０】
液晶表示素子９Ｇは、不図示の画像情報供給装置から供給された画像情報に応じて駆動され、ここに入射した緑色帯域光を変調する。
【００４１】
変調された緑色帯域光は、射出側偏光板１０ＧＯ、ダイクロイックプリズム１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１を透過して投射レンズ１２に入射する。
【００４２】
さらに、ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した青色帯域光は、コンデンサーレンズ１３を透過し、反射ミラーＭ２によって光路を９０度変えられ、リレーレンズ１４を透過し、さらに反射ミラーＭ３によって光路を９０度変えられ、フィールドレンズ７Ｂを透過し、入射側偏光板８ＢＩを通って液晶表示素子９Ｂに入射する。
【００４３】
液晶表示素子９Ｂは、不図示の画像情報供給装置から供給された画像情報に応じて駆動され、ここに入射した青色帯域光を変調する。
【００４４】
変調された青色帯域光は、射出側偏光板１０ＢＯ、ダイクロイックプリズム１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１で光路を９０度変えられて投射レンズ１２に入射する。
【００４５】
こうしてダイクロイックプリズム１１で合成された３つの帯域光Ｒ，Ｇ，Ｂは投射レンズ１２によって被投射面（図示を省略したスクリーン等）に投射され、拡大画像として表示される。
【００４６】
ここで、赤色帯域の色純度を低くする（赤色帯域近傍の別の色帯域まで取り入れると）と明るい画像が得られるが、この場合、赤色帯域の光路に配置された偏光板の熱的な負荷が大きくなる。特に、入射側偏光板８ＲＩは、液晶表示素子９Ｒを透過することにより熱的負荷が軽減される射出側偏光板１０ＲＯに比べて熱的負荷が大きいため、効果的な冷却が必要となる。
【００４７】
以下、この対策について説明する。赤色帯域光が透過する入射側偏光板８ＲＩは、図２に示すように、蛍石で作られた透明基板８ａに偏光素子８ｂを所定の偏光特性を発揮できるように貼り付けられて構成されている。本実施形態の装置に用いられている他の偏光板も同様である。
【００４８】
そして、赤色帯域光の入射側偏光板８ＲＩの透明基板８ａの厚さｔは、同じく赤色帯域光の射出側偏光板１０ＲＯの透明基板の板厚よりも厚く設定されている。
【００４９】
また、赤色帯域光の入射側偏光板８ＲＩの透明基板８ａの厚さｔは、他の帯域光の光路に設けられている入射側および射出側の偏光板の透明基板の厚さよりも厚い。なお、赤色帯域光の射出側偏光板１０ＲＯの透明基板の厚さと、他の帯域光の光路における入射側および射出側の偏光板の透明基板の厚さとは互いに等しい。
【００５０】
ここで、図３を用いて、透明基板の厚みと偏光素子の貼り付け面の温度との関係について説明する。図３は、一定の面積の偏光素子を一定の面積の透明基板に貼り付け、偏光素子が一定の発熱を生じたときの透明基板の厚みと偏光素子の貼り付け面の温度との関係を示したものであり、透明基板がガラス（ＢＫ７：熱伝導率：約１．２Ｗ／（ｍ・Ｋ））で形成した場合、蛍石（熱伝導率：約９．７Ｗ／（ｍ・Ｋ））で形成した場合、およびサファイア（４２Ｗ／（ｍ・Ｋ））で形成した場合のそれぞれについての関係を表している。
【００５１】
なお、図３に示す結果は、空気による自然対流による冷却のみで強制冷却は行っていない場合のものである。
【００５２】
図３から明らかなように、透明基板を同じ材質で形成したのであれば、透明基板の板厚が厚いほうが貼り付け面の最高温度は低くなっている。すなわち、偏光素子の熱による性能劣化を防ぐためには板厚が厚い方が有利である。そして、板厚０．５ｍｍのサファイアの基板に偏光素子を貼り付けた場合と板厚１．１ｍｍの蛍石の基板に偏光素子を貼り付けた場合は同等の結果となっている。
【００５３】
このことから、赤色帯域光が通過する入射側偏光板８ＲＩの透明基板８ａ（１０ａ）は、材質として蛍石を用いた場合でも、板厚を厚くすることで十分に熱的負荷を緩和することが可能であることがわかる。具体的には、透明基板８ａの板厚を、射出側偏光板１０ＲＯの透明基板の厚さに比べて２割程度（略１．２倍）以上厚くすると差異が明らかになる。
【００５４】
なお、本実施形態では、赤色帯域光の光路に設けられた入射側偏光板に用いた蛍石の透明基板８ａの厚さを、射出側偏光板に用いた蛍石の透明基板よりも厚くした場合について説明したが、冷却風路の関係等で黒色表示のとき等に射出側偏光板に熱的負荷がかかる場合は、射出側偏光板の透明基板の厚さを入射側偏光板の透明基板の厚さよりも厚くしてもよい。
【００５５】
また、同様に冷却風路の関係等で、緑色帯域あるいは青色帯域に設けられた入射側偏光板および射出側偏光板のうち熱的負荷が大きい側の透明基板の厚さを他方の透明基板よりも厚くするようにしてもよい。
【００５６】
さらに、透明基板の材質としては、蛍石に限らず、熱的負荷の程度によっては、ガラスの透明基板を用いることができ、この場合も、図３より、板厚を２割程度（略１．２倍）以上厚くすると差異が明らかである。
【００５７】
さらに、一部の偏光板における熱的負荷が非常に大きな場合は、該当する偏光板の透明基板にのみサファイア基板を用い、板厚を厚くすることによって、確実にその大きな熱的負荷に耐えうる偏光板とすることができる。
【００５８】
このように本実施形態では、少なくとも１つの色帯域光の光路に設けられた入射側偏光板と射出側偏光板のうち、熱的負荷の大きい側の偏光板の透明基板の厚さを他方の透明基板の厚さよりも厚くしている（言い換えれば、表面積を大きくする）ことにより、偏光板の熱を透明基板に有効に伝達して透明基板により効率よく放熱させることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図４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光学的構成を示している。なお、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。
【００６０】
図４において、超高圧水銀ランプの光源部１から射出された白色光は、リフレクター２によって反射され、フライアイレンズ３，４を通過し、ＰＳ変換素子５を構成する、Ｐ偏光とＳ偏光に分離するミラーと偏光方向を変える１／２波長板によって偏光方向が合わされて射出され、コンデンサーレンズ６等を通過する。
【００６１】
その後、ダイクロイックミラーＤＭ１によって赤色帯域の光は透過し、緑から青色帯域光は反射される。また、青色帯域の光はダイクロイックミラーＤＭ２を透過し、緑色帯域の光はダイクロイックミラーＤＭ２で反射する。これにより、照明光は赤色帯域、緑色帯域、青色帯域の光に分解される。
【００６２】
そして、それぞれの色の光がそれぞれの色に対応する液晶表示素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに入射して変調され、ダイクロイックプリズム１１でそれぞれの色光が合成されて投射レンズ１２によって被投射面（図示を省略したスクリーン）に投射される。
【００６３】
さらに、それぞれの色帯域について詳述すると、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した赤色帯域光は、反射ミラーＭ１によって光路を９０度変えられ、フィールドレンズ７Ｒを透過し、入射側偏光板１８ＲＩ、液晶表示素子９Ｒに入射する。液晶表示素子９Ｒは、不図示の画像情報供給装置（パーソナルコンピュータやテレビ、ビデオ、ＤＶＤプレーヤ等）から供給された画像情報に応じて駆動され、ここに入射した赤色帯域光を変調する。
【００６４】
変調された赤色帯域光は、射出側偏光板１０ＲＯ、ダイクロイックプリズム１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１で光路を９０度変えて投射レンズ１２に入射する。ダイクロイックプリズム１１は、４個のプリズムをそれぞれ接着剤により貼り合わせて波長選択反射（ダイクロイック）層が略十字状になるように構成されたいわゆるクロスダイクロイックプリズムである。なお、クロスダイクロイックプリズムに代えて、形状の異なる３つ又は４つのプリズムを貼り合わせて構成されたいわゆる３Ｐ（３ピース）プリズム又は４Ｐ（４ピース）プリズムを用いてもよい。
【００６５】
一方、ダイクロイックミラーＤＭ１によって反射され、光路を９０度変えわれた緑〜青色帯域光は、ダイクロイックミラーＤＭ２に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ２は緑色帯域光Ｇを反射する特性を有しているため、ここで緑色帯域光は反射され、その光路を９０度変えられてフィールドレンズ７Ｇを透過し、入射側偏光板１８ＧＩ、液晶表示素子９Ｇに入射する。液晶表示素子９Ｇは、不図示の画像情報供給装置から供給された画像情報に応じて駆動され、ここに入射した緑色帯域光を変調する。
【００６６】
変調された緑色帯域光は、射出側偏光板１０ＧＯ、ダイクロイックプリズム１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１を透過して投射レンズ１２に入射する。
【００６７】
さらに、ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した青色帯域光は、コンデンサーレンズ１３を透過し、反射ミラーＭ２によって光路を９０度変えられ、リレーレンズ１４を透過し、さらに反射ミラーＭ３によって光路を９０度変えられ、フィールドレンズ７Ｂを透過し、入射側偏光板８ＢＩ、液晶表示素子９Ｂに入射する。液晶表示素子９Ｂは、不図示の画像情報供給装置から供給された画像情報に応じて駆動され、ここに入射した青色帯域光を変調する。
【００６８】
変調された青色帯域光は、射出側偏光板１０ＢＯ、ダイクロイックプリズム１１の順に入射し、ダイクロイックプリズム１１で光路を９０度変えられて投射レンズ１２に入射する。
【００６９】
こうしてダイクロイックプリズム１１で合成された各色帯域光は投射レンズ１２によって被投射面（図示を省略したスクリーン等）に投射され、拡大画像として表示される。
【００７０】
ここで、赤色帯域の色純度を低くする（赤色帯域光近傍の別の色帯域光まで取り入れる）と明るい画像が得られるが、この場合、赤色帯域の光路に配置された偏光板の熱的な負荷が大きくなる。特に、入射側偏光板１８ＲＩは、液晶表示素子９Ｒを透過することにより熱的負荷が軽減される射出側偏光板１０ＲＯに比べて熱的負荷が大きいため、効果的な冷却が必要となる。
【００７１】
以下、この対策について説明する。赤色帯域光が透過する入射側偏光板１８ＲＩは、図５に示すように、蛍石で作られた透明基板１８ａに偏光素子１８ｂを所定の偏光特性を発揮できるよう貼り付けられて構成されている。本実施形態の装置に用いられている他の偏光板も同様である。
【００７２】
そして、赤色帯域光の入射側偏光板１８ＲＩの透明基板１８ａにおける偏光素子貼付け面の面積（以下、単に面積という）は、同じく赤色帯域光の射出側偏光板１０ＲＯの透明基板の面積よりも大きく設定されている。
【００７３】
また、赤色帯域光の入射側偏光板１８ＲＩにおける透明基板１８ａの面積は、他の帯域光の光路に設けられている入射側および射出側の偏光板における透明基板の面積より大きい。なお、赤色帯域光の射出側偏光板１０ＲＯにおける透明基板の面積と、他の帯域光の光路に設けられた入射側および射出側の偏光板における透明基板の面積とは互いに等しい。
【００７４】
ここで、図６を用いて透明基板と偏光素子の面積の比と、透明基板の偏光素子を貼り付けた面の温度との関係について説明する。図６は、一定の面積の偏光素子を板厚ｔが１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍの透明基板に貼り付け、偏光素子が一定の発熱を生じたときの透明基板と偏光素子の面積の比（偏光素子の面積が一定である場合には偏光素子を貼り付けた領域の面積）と、透明基板の偏光素子を貼り付けた面の温度との関係を示したもので、透明基板の材質が蛍石の場合を示している。
【００７５】
なお、図６に示す結果は、空気による自然対流による冷却のみで強制冷却は行っていない場合のものである。
【００７６】
図６から明らかなように、同じ板厚であれば、透明基板の面積と偏光素子の面積との比（透明基板の面積／偏光素子の面積）が大きいほうが貼り付け面の最高温度は低くなっている。すなわち、偏光素子の熱による性能劣化を防ぐためには上記面積比が大きいほうが有利である。例えば、板厚が１ｍｍで面積比２．０の蛍石基板に偏光素子を貼り付けた場合と、板厚が３ｍｍで面積比１．２の蛍石基板に偏光素子を貼り付けた場合とは同等の結果となっている。ここで、透明基板の材質がサファイア、ガラスの場合でも蛍石の場合と同様の特性を示す。
【００７７】
このことから、赤色帯域光が通過する入射側偏光板１８ＲＩの透明基板１８ａは、材質として蛍石を用いた場合でも、上記面積比を大きくすることで、十分に熱的負荷を緩和することが可能である。具体的には、上記面積比を、他の色帯域光が通過する透明基板と偏光素子との面積比に比べて２割程度（略１．２倍）以上大きくすると差異が明らかになる。
【００７８】
なお、本実施形態では、赤色帯域光の光路に設けられた入射側偏光板に用いた蛍石の透明基板とこれに貼り付けられる偏光素子との面積比を、射出側偏光板に用いた蛍石の透明基板とこれに貼り付けられる偏光素子との面積比よりも大きくした場合について説明したが、冷却風路の関係等で黒色表示のとき等に射出側偏光板に熱的負荷がかかる場合は、射出側偏光板に用いた透明基板とこれに貼り付けられる偏光素子との面積比を、入射側偏光板に用いた蛍石の透明基板とこれに貼り付けられる偏光素子との面積比よりも大きくしてもよい。
【００７９】
また、同様に冷却風路の関係等で、緑色帯域あるいは青色帯域に設けられた入射側偏光板および射出側偏光板のうち熱的負荷が大きい側の透明基板とこれに貼り付けられる偏光素子との面積比を、他方の透明基板とこれに貼り付けられる偏光素子との面積比よりも大きくしてもよい。
【００８０】
さらに、透明基板の材質としては、蛍石に限らず、熱的負荷の程度によっては、ガラスの透明基板を用いることができ、この場合も、上記面積比を２割程度（略１．２倍）以上大きくするとよい。
【００８１】
さらに、一部の偏光板における熱的負荷が非常に大きな場合は、該当する偏光板の透明基板にのみサファイア基板を用い、上記面積比を大きくすることによって、確実にその大きな熱的負荷に耐えうる偏光板とすることができる。
【００８２】
このように本実施形態では、少なくとも１つの色帯域光の光路に設けられた入射側偏光板と射出側偏光板のうち、熱的負荷の大きい側の偏光板の透明基板とこれに貼り付けられる偏光素子との面積比を、他方の透明基板とこれに貼り付けられる偏光素子との面積比よりも大きくする（言い換えれば、熱的負荷の大きい側の透明基板の面積あるいは表面積を、他方の透明基板の面積あるいは面積比よりも大きくする）ことにより、偏光板の熱を透明基板に有効に伝達して透明基板により効率よく放熱させることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも１つの色光の光路内における画像表示素子の入射側および射出側のうち熱的負荷が大きい側の偏光素子が貼り付けられる透明基板の厚さ、透明基板の面積、偏光素子との面積比又は透明基板の表面積を他方の透明基板のそれらよりも大きくすることにより、偏光板の熱を有効に透明基板に伝達して透明基板により効率よく放熱させることができる。これにより、透明基板の材料として、サファイヤ等に比べて熱伝導率が低いガラスや蛍石といった材料を用いても、偏光板の熱的負荷を有効かつ十分に緩和することができ、熱による画質劣化を確実に防止できるとともに、低コスト化を図ることができる。
【００８４】
さらに、一部の透明基板にのみサファイヤを用いて本発明を適用することにより、熱的負荷を緩和する効果をより大きくすることができる。
【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光学的構成を示す図。
【図２】上記第１実施形態の投射型画像表示装置における赤色帯域の偏光板の構成図。
【図３】上記第１実施形態の投射型画像表示装置における透明基板の厚みと偏光素子の貼り付け面の温度との関係を示すグラフ図。
【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光学的構成を示す図。
【図５】上記第２実施形態の投射型画像表示装置における赤色帯域の偏光板の構成図。
【図６】上記第２実施形態の投射型画像表示装置における透明基板と偏光素子の面積の比と偏光素子の貼り付け面の温度との関係を示すグラフ図
【図７】従来の投射型画像表示装置の光学的構成を示す図。
【図８】従来の投射型画像表示装置における偏光板の構成図。
【符号の説明】
１　　光源
２　　リフレクター
３，４　　フライアイレンズ
５　　ＰＳ変換素子
６　　コンデンサーレンズ
７　　フィールドレンズ
８ＲＩ，８ＧＩ，８ＢＩ，１８ＲＩ　　入射側偏光板
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ　　液晶表示素子
１０ＲＯ，１０ＧＯ，１０ＢＯ　　射出側偏光板
８ａ，１８ａ　　透明基板
８ｂ，１８ｂ　　偏光素子
１１　　ダイクロイックプリズム
１２　　投射レンズ
１３　　コンデンサーレンズ
１４　　リレーレンズ
ＤＭ１，ＤＭ２　　ダイクロイックミラー
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３　　ミラー
【図１】
2004037584.tif 000003
【図２】
2004037584.tif 000004
【図３】
2004037584.tif 000005
【図４】
2004037584.tif 000006
【図５】
2004037584.tif 000007
【図６】
2004037584.tif 000008
【図７】
2004037584.tif 000009
【図８】
2004037584.tif 000010