(57)【要約】【課題】反射型表示素子を用いた投射型表示装置において、偏光板の冷却性能を向上させることができる。【解決手段】光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板、および、前記基板の光出射側に貼着された偏光素子を備える偏光板を設けたことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板、および、前記基板の光出射側に貼着された偏光素子を備える偏光板を設けたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記偏光板から前記反射型表示素子までの光路上に、プリズムをさらに設け、前記偏光板と前記プリズムの間に冷却風を送る送風手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光源から前記偏光板までの光路上に、入射光のうち第１波長域の光を光入射方向と略平行な方向へ出射させ、前記入射光のうち第２波長域の光を前記光入射方向と略垂直な方向へ出射させるダイクロイックミラーをさらに設けたことを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記ダイクロイックミラーは、平行平面板であり、その光入射面は、前記入射光に対して略４５°傾斜するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記偏光板から出射してから前記プリズムへ入射するまでの第１光路長は、前記ダイクロイックミラーから出射してから前記偏光板へ入射するまでの第２光路長よりも小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記送風手段は、前記ダイクロイックミラーと前記偏光板の間にも冷却風を送ることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記ダイクロイックミラーと前記偏光板の間に送られる冷却風をガイドする導風手段をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記偏光板と前記プリズムの間での第１風速値は、前記ダイクロイックミラーと前記偏光板の間での第２風速値の２倍よりも大きいことを特徴とする請求項６または７に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記偏光板は、少なくとも、前記第１波長域と前記第２波長域のうち波長域の大きい方の光の光路上に設けられていることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記プリズムの光入射側に、入射光のうち所定の波長域の光のみ偏光方向を９０度変換させる作用を持つ位相差板をさらに設けたことを特徴とする請求項２〜９のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記位相差板は、前記プリズムから離間して配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記プリズムは、光弾性係数が１以上の硝材から成ることを特徴とする請求項２〜１１のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記基板は、ガラス、サファイア、または、蛍石から成る平行平面板であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、入射光を１色と２色に色分離するダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーにより色分離された２色側の光路上に、基板および前記基板の光出射側に貼着された偏光素子を備える偏光板を設けたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１５】
光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板および偏光素子を貼合させた偏光板と、前記偏光板の前記偏光素子側に第１部材と、前記偏光板の前記基板側に第２部材を設け、前記偏光板と前記第１部材の間の第１光路長は、前記偏光板と前記第２部材の間の第２光路長よりも小さいことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１６】
光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板および偏光素子を貼合させた偏光板と、前記偏光板の前記偏光素子側に第１部材と、前記偏光板の前記基板側に第２部材と、前記偏光板と前記第１部材の間および前記偏光板と前記第２部材の間に冷却風を送る送風手段を設け、前記偏光板と前記第１部材の間での第１風速値は、前記偏光板と前記第２部材の間での第２風速値よりも大きいことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１７】
光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置用の光学系において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板、および、前記基板の光出射側に貼着された偏光素子を備える偏光板を設けたことを特徴とする光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型表示素子（反射型液晶パネル）を用いた投射型表示装置（液晶プロジェクタ）、さらには、投射型表示装置用の光学系（光学エンジン）に係り、特には、偏光板の冷却に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特許文献１および特許文献２には、透過型表示素子（透過型液晶パネル）を使用した液晶プロジェクタにおいて、コンデンサーレンズと透過型液晶パネルの間の光路上に、それぞれに離間して偏光板を配置することが記載されている。特に、特許文献２における偏光板は、透明基板にフィルム状の偏光素子を貼着した構成をしている。
【０００３】
偏光板は、光源からの光成分のうち、Ｐ偏光またはＳ偏光のどちらか一方の偏光光を吸収し、もう一方の偏光光のみを通過させる役目をしている。そのため、偏光板では、吸収した偏光光が熱成分となり発熱することになる。この偏光板の発熱を冷却ファンで冷却する方法が周知である。特に、特許文献２の冷却方法としては、下方に設けた冷却ファンの冷却風を、コンデンサーレンズと偏光板間の隙間、および、偏光板と透過型液晶パネル間の隙間に通すことで（すなわち、それぞれの間隙を冷却ファンの導風路としている）、偏光板を冷却している。
【０００４】
一方、特許文献３には、反射型表示素子（反射型液晶パネル）を使用した液晶プロジェクタが記載されている。
【０００５】
ここで、従来技術における反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタの構成を図５に示す。図５において、５８は、光源５１から照射された白色光のうち、緑（Ｇ）の波長域の光（第１波長域の光）を透過するとともに、赤（Ｒ）および青（Ｂ）の波長域の光（第２波長域の光）を反射するダイクロイックミラーであり、その光入射面が入射する白色光に対して略４５°傾斜するように配置されている。
【０００６】
６０は、第１波長域の光の光路上でダイクロイックミラー５８と緑用反射型液晶パネル６１Ｇ間に設けられ、Ｐ偏光を透過するとともに、Ｓ偏光を反射する偏光分離面を有する第１偏光ビームスプリッターである。一方、６６は、第２波長域の光の光路上でダイクロイックミラー５８と、赤用反射液晶パネル６１Ｒおよび青用反射液晶パネル６１Ｂ間に設けられ、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する偏光分離面を有する第２偏光ビームスプリッターであり、その入射側には、第２波長域の光のうち青（Ｂ）の波長域の光のみ偏光方向を９０度変換させる作用を持つ色選択性位相差板６５が貼着されている。
【０００７】
５９は、第１波長域の光の光路上でダイクロイックミラー５８と第１偏光ビームスプリッター６０間に設けられた第１入射側偏光板である。一方、６４は、第２波長域の光の光路上でダイクロイックミラー５８と第２偏光ビームスプリッター６６（色選択性位相差板６５）間に設けられた第２入射側偏光板である。
【０００８】
そして、特許文献３には、第１入射側偏光板５９と第１偏光ビームスプリッター６０間の隙間、および、第２入射側偏光板６４と第２偏光ビームスプリッター６６（色選択性位相差板６５）間の隙間を、冷却ファンの導風路として、偏光板および偏光ビームスプリッターを冷却することが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２８８３１５号公報
【特許文献２】
特開平１０−１９７９５４号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５４２６８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すように、入射側偏光板５９、６４は、偏光ビームスプリッター６０、６６に対し略平行に配置されているため、その間隙を冷却ファンの導風路とすることができるが、ダイクロイックミラー５８との間には大きな空間（光入射面４５°傾斜による三角形の空間）が形成されるため、冷却ファンの導風路としての役目を果たすことが困難となる。
【００１１】
この理由について図６を用いて詳しく説明する。なお、ここでは、第２入射側偏光板６４についてのみ説明する。図６において、第２入射側偏光板６４は、透明基板６４ａにフィルム状の偏光素子６４ｂを貼着した構成をしており、偏光素子６４ｂの貼着側がダイクロイックミラー５８側、すなわち、光入射側に向いて配置されている。
【００１２】
ダイクロイックミラー５８、第２入射側偏光板６４、および、第２偏光ビームスプリッター６６は、第１固定部材７１と第２固定部材７２により固着または固定保持されている一方、第１固定部材７１と第２固定部材７２には、冷却ファン７３からの冷却風が第２入射側偏光板６４の光入射側および光出射側を通過できるように、それぞれ導風穴部７１ａ、７２ａが設けられている。
【００１３】
このとき、冷却ファン７３による冷却風の流れについて説明する。まず、冷却ファン７３が回転すると、冷却風の向きは、図６において上向きとなる。そして、冷却風の一部は、第２固定部材７２の導風穴部７２ａを通って第２入射側偏光板６４と色選択性位相板６５の間隙を通過することになる。すなわち、冷却風はこの間隙を導風路として用いることができ、冷却風が第２入射側偏光板６４に沿って上方へ流れることで、第２入射側偏光板６４の透明基板６４ａ側（光出射側）が冷却される。なお、この冷却風は、第１固定部材７１の導風穴部７１ａを通って上部に抜けるようになっている。
【００１４】
一方、冷却風の他の一部は、第２固定部材７２の導風穴部７２ａを通って第２入射側偏光板６４の偏光素子６４ｂ側（光入射側）を通過することになるが、第２入射偏光板と色選択性位相板６５間の導風路とは異なり、ダイクロイックミラー５８と第２入射側偏光板６４の間隙は大きな空間であるため、冷却風は第２入射側偏光板６４に沿って流れるようには作用しない。図６に示すように、冷却風は第２入射側偏光板６４より逃げていくように作用する。つまり、第２入射側偏光板６４の偏光素子６４ｂ側（光入射側）の冷却は困難であることが分かる。
【００１５】
ここで、冷却ファン７３による冷却風の流れを確認するために、第１固定部材７１の導風穴部７１ａにおいて、第２入射側偏光板６４の光出射側の風速Ａと光入射側の風速Ｂを実測してみた。測定された風速値は、風速Ａが２ｍ／ｓｅｃ、風速Ｂが０．６ｍ／ｓｅｃとなり、冷却風は、第２入射側偏光板６４の光入射側では第２入射側偏光板６４に沿って流れなくなることが実験から実証することができた。
【００１６】
つまり、冷却ファン７３による第２入射側偏光板６４の冷却に関して、第２入射側偏光板６４の光出射側の色選択性位相板６５との間隙は、導風路として冷却風の流れに対する寄与率が高いが、透明基板６４ａ側（光出射側）よりも発熱量が大きい第２入射側偏光板６４の偏光素子６４ｂ側（光入射側）では、図６で示すようにダイクロイックミラー５８が４５°傾斜して配置されているため、冷却効率が低いものとなってしまう、という問題点があった。
【００１７】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、反射型表示素子を用いた投射型表示装置において、偏光板の冷却性能を向上させることを目的とする。
【００１８】
【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、本発明の第１の側面に係る投射型表示装置は、光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板、および、前記基板の光出射側に貼着された偏光素子を備える偏光板を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、前記偏光板から前記反射型表示素子までの光路上に、プリズムをさらに設け、前記偏光板と前記プリズムの間に冷却風を送る送風手段を具備する。
【００２０】
また、前記光源から前記偏光板までの光路上に、入射光のうち第１波長域の光を光入射方向と略平行な方向へ出射させ、前記入射光のうち第２波長域の光を前記光入射方向と略垂直な方向へ出射させるダイクロイックミラーをさらに設けたことを特徴とする。
【００２１】
また、前記ダイクロイックミラーは、平行平面板であり、その光入射面は、前記入射光に対して略４５°傾斜するように配置されている。
【００２２】
また、前記偏光板から出射してから前記プリズムへ入射するまでの第１光路長は、前記ダイクロイックミラーから出射してから前記偏光板へ入射するまでの第２光路長よりも小さいことを特徴とする。
【００２３】
また、前記送風手段は、前記ダイクロイックミラーと前記偏光板の間にも冷却風を送る。
【００２４】
また、前記ダイクロイックミラーと前記偏光板の間に送られる冷却風をガイドする導風手段をさらに具備する。
【００２５】
また、前記偏光板と前記プリズムの間での第１風速値は、前記ダイクロイックミラーと前記偏光板の間での第２風速値の２倍よりも大きいことを特徴とする。
【００２６】
また、前記偏光板は、少なくとも、前記第１波長域と前記第２波長域のうち波長域の大きい方の光の光路上に設けられている。
【００２７】
また、前記プリズムの光入射側に、入射光のうち所定の波長域の光のみ偏光方向を９０度変換させる作用を持つ位相差板をさらに設けたことを特徴とする。
【００２８】
また、前記位相差板は、前記プリズムから離間して配置されている。
【００２９】
また、前記プリズムは、光弾性係数が１以上の硝材から成ることを特徴とする。
【００３０】
さらにまた、前記基板は、ガラス、サファイア、または、蛍石から成る平行平面板であることを特徴とする。
【００３１】
本発明の第２の側面に係る投射型表示装置は、光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、入射光を１色と２色に色分離するダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーにより色分離された２色側の光路上に、基板および前記基板の光出射側に貼着された偏光素子を備える偏光板を設けたことを特徴とする。
【００３２】
本発明の第３の側面に係る投射型表示装置は、光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板および偏光素子を貼合させた偏光板と、前記偏光板の前記偏光素子側に第１部材と、前記偏光板の前記基板側に第２部材を設け、前記偏光板と前記第１部材の間の第１光路長は、前記偏光板と前記第２部材の間の第２光路長よりも小さいことを特徴とする。
【００３３】
本発明の第４の側面に係る投射型表示装置は、光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板および偏光素子を貼合させた偏光板と、前記偏光板の前記偏光素子側に第１部材と、前記偏光板の前記基板側に第２部材と、前記偏光板と前記第１部材の間および前記偏光板と前記第２部材の間に冷却風を送る送風手段を設け、前記偏光板と前記第１部材の間での第１風速値は、前記偏光板と前記第２部材の間での第２風速値よりも大きいことを特徴とする。
【００３４】
本発明の第５の側面に係る投射型表示装置用の光学系は、光源から照射された光を用いて反射型表示素子上に表示された画像を投射面に投射する投射型表示装置用の光学系において、前記光源から前記反射型表示素子までの光路上に、基板、および、前記基板の光出射側に貼着された偏光素子を備える偏光板を設けたことを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る反射型表示素子を用いた投射型表示装置の構成を示したものである、まず、図１を用いて、本実施例１に係る液晶プロジェクタ（投射型表示装置）の構成を説明する。
【００３６】
図１において、１は連続スペクトルで白色光を発光する光源、２は光源１からの光を所定の方向に集光するリフレクターである。３ａは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１フライアイレンズ、３ｂは第１フライアイレンズの個々のレンズに対応したレンズアレイからなる第２フライアイレンズ、４は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子である。５は紫外線カットフィルターであり、６はミラーであり、７はコンデンサーレンズである。以上の光源１からコンデンサーレンズ７までで、照明系が構成される。
【００３７】
８は緑（Ｇ）の波長領域の光（第１波長域の光）を透過し、青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光（第２波長域の光）を反射するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー８は平行平面板で、その光入射面は照明系からの入射光に対して略４５°傾斜するように配置されており、第１波長域の光を光入射方向と略平行な方向へ出射させ、第２波長域の光を光入射方向と略垂直な方向へ出射させている。９は透明基板９ａに偏光素子９ｂを貼着したＧ用の第１入射側偏光板であり、Ｓ偏光のみを透過する。１０はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１偏光ビームスプリッター（プリズム）であり、偏光分離面を有する。１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶パネル（反射型表示素子）、緑用の反射型液晶パネル（反射型表示素子）、青用の反射型液晶パネル（反射型表示素子）である。１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。１３は透明基板１３ａに偏光素子１３ｂを貼着したＧ用の第１出射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。
【００３８】
１４は透明基板１４ａに偏光素子１４ｂを貼着したＲＢ用の第２入射側偏光板であり、Ｓ偏光のみを透過する。１５はＢの光の偏光方向を９０度変換し、Ｒの光の偏光方向は変換しない第１色選択性位相差板（第１色選択性位相板）である。１６はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２偏光ビームスプリッター（プリズム）であり、偏光分離面を有する。１７はＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない第２色選択性位相差板（第２色選択性位相板）である。なお、第２偏光ビームスプリッター１６には第１色選択性位相差板１５と第２色選択性位相差板１７が貼着されている。１８は透明基板１８ａに偏光素子１８ｂを貼着したＲＢ用の第２出射側偏光板であり、Ｓ偏光のみを透過する。１９はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第３偏光ビームスプリッター（色合成プリズム）であり、偏光分離面を有する。
【００３９】
以上のダイクロイックミラー８から第３偏光ビームスプリッター１９までで、色分解合成光学系が構成される。
【００４０】
２０は投射レンズであり、投射光学系が構成される。
【００４１】
そして、上記照明系、色分解合成光学系および投射光学系により、投射表示装置用の光学系（光学エンジン）が構成されている。
【００４２】
次に、本実施例１に係る液晶プロジェクタ（投射型表示装置）の光学的作用を説明する。
【００４３】
光源１から発した光はリフレクター２により所定の方向に集光される。リフレクター２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に略平行な光束となる。但し、光源１は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの集光光束は、第１フライアイレンズ３ａに入射する。第１フライアイレンズ３ａは、外形が矩形である正の屈折力を有するレンズをマトリックス状に組み合わせて構成されており、入射した光束はそれぞれのレンズに応じた複数の光束に分割、集光され、第２フライアイレンズ３ｂを経て、マトリックス状に複数の光源像を偏光変換素子４の近傍に形成する。
【００４４】
偏光変換素子４は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とからなり、マトリックス状に集光される複数の光束は、その列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分の光は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向が揃った光として出射する。偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４を出射した後、紫外線カットフィルター５を透過し、ミラー６にて反射することで、発散光束としてコンデンサーレンズ７に至る。このコンデンサーレンズ７により、複数の光束は矩形形状の像が重なった形で矩形の均一な照明エリアが形成されることになる。この照明エリアに後述の反射型液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを配置する。次に、偏光変換素子４によりＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー８に入射する。なお、ダイクロイックミラー８は、Ｂ（４３０〜４９５ｎｍ）とＲ（５９０〜６５０ｎｍ）の光は反射し、Ｇ（５０５〜５８０ｎｍ）の光は透過する。
【００４５】
続いて、Ｇの光路について説明する。
【００４６】
ダイクロイックミラー８を透過したＧの光は第１入射側偏光板９に入射する。なお、Ｇの光はダイクロイックミラー８によって分解された後もＳ偏光となっている。そしてＧの光は、第１入射側偏光板９から出射した後、第１偏光ビームスプリッター１０に対してＳ偏光として入射して偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶パネル１１Ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶パネル１１Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第１偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面で反射し、光源１側に戻され、投射光から除去される。
【００４７】
一方、画像変調されたＧの反射光のうちＰ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面を透過し、投射光として第３偏光ビームスプリッター１９に向かう。このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１偏光ビームスプリッター１０とＧ用の反射型液晶パネル１１Ｇとの間に設けられた１／４波長板１２Ｇの遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１偏光ビームスプリッター１０とＧ用の反射型液晶パネル１１Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。第１偏光ビームスプリッター１０から出射したＧの光は、Ｐ偏光のみを透過する第１出射側偏光板１３で検光される。これにより、第１偏光ビームスプリッター１０とＧ用の反射型液晶パネル１１Ｇを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。そして、Ｇの光は、第３偏光ビームスプリッター１９に対してＰ偏光として入射し、第３偏光ビームスプリッター１９の偏光分離面を透過して投射レンズ２０へと至る。
【００４８】
続いて、ＲとＢの光路について説明する。
【００４９】
ダイクロイックミラー８を反射したＲとＢの光は、第２入射側偏光板１４に入射する。なお、ＲとＢの光はダイクロイックミラー８によって分解された後もＳ偏光となっている。そしてＲとＢの光は、第２入射側偏光板１４から出射した後、第１色選択性位相差板１５に入射する。第１色選択性位相差板１５は、Ｂの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢの光はＰ偏光として、Ｒの光はＳ偏光として第２偏光ビームスプリッター１６に入射する。Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッター１６に入射したＲの光は、第２偏光ビームスプリッター１６の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶パネル１１Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッター１６に入射したＢの光は、第２偏光ビームスプリッター１６の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶パネル１１Ｂへと至る。
【００５０】
Ｒ用の反射型液晶パネル１１Ｒに入射したＲの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッター１６の偏光分離面で反射されて光源１側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲの反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター１６の偏光分離面を透過して投射光として第２色選択性位相板１７に向かう。
【００５１】
また、Ｂ用の反射型液晶パネル１１Ｂに入射したＢの光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２偏光ビームスプリッター１６の偏光分離面を透過して光源１側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分は第２偏光ビームスプリッター１６の偏光分離面で反射して投射光として第２色選択性位相板１７に向かう。
【００５２】
このとき、第２偏光ビームスプリッター１６とＲ用、Ｂ用の反射型液晶パネル１１Ｒ、１１Ｂの間に設けられた１／４波長板１２Ｒ、１２Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇの場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれの黒表示の調整を行うことができる。
【００５３】
こうして１つの光束に合成され、第２偏光ビームスプリッター１６から出射したＲとＢの投射光のうちＲの光は、第２色選択性位相板１７によって偏光方向が９０度回転されてＳ偏光成分となり、さらに第２出射側偏光板１８で検光されて第３偏光ビームスプリッター１９に入射する。また、Ｂの光はＳ偏光のまま第２色選択性位相板１７をそのまま透過し、さらに第２出射側偏光板１８で検光されて第３偏光ビームスプリッター１９に入射する。なお、第２出射側偏光板１８で検光されることにより、ＲとＢの投射光は第２偏光ビームスプリッター１６、Ｒ用、Ｂ用の反射型液晶表示素子１１Ｒ、１１Ｂ、および、１／４波長板１２Ｒ、１２Ｂを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。
【００５４】
そして、第３偏光ビームスプリッター１９に入射したＲとＢの投射光は第３偏光ビームスプリッター１９の偏光分離面を反射し、前述した偏光分離面にて反射したＧの光と合成されて投射レンズ２０に至る。その後、合成されたＲ、Ｇ、Ｂの投射光は、投射レンズ２０によってスクリーンなどの投射面に拡大投影される。
【００５５】
次に、入射側偏光板９、１４および出射側偏光板１３、１８の冷却構成について説明する。偏光板の冷却には、冷却風を送る送風手段として、軸流ファンやシロッコファン等の冷却ファンが用いられる。冷却ファンは、色分解合成光学系の下部に設けられ、略鉛直方向の下方から上方へ冷却風を送るのである。
【００５６】
まず、第１出射側偏光板１３の冷却方法として、第１偏光ビームスプリッター１０と第１出射側偏光板１３、第１出射側偏光板１３と第３偏光ビームスプリッター１９はそれぞれ略平行に配置されているため、その間隙を冷却ファンの導風路として使用することで第１出射側偏光板１３の冷却が可能となる。一方、第２出射側偏光板１８の冷却方法としても、第１出射側偏光板１３と同様、第２色選択性位相板１７と第２出射側偏光板１８、第２出射側偏光板１８と第３偏光ビームスプリッター１９はそれぞれ略平行に配置されているため、その間隙を冷却ファンの導風路として使用することで第２出射側偏光板１８の冷却が可能となる。
【００５７】
次に、第２入射側偏光板１４の冷却方法について、図２を用いて説明する。
【００５８】
図２において、第２入射側偏光板１４は、前述したように透明基板１４ａにフィルム状の偏光素子１４ｂを貼着することで形成されているが、偏光素子１４ｂの貼着側が第１色選択性位相板１５側（第２偏光ビームスプリッター１６側）に向けて配置されている。すなわち、偏光素子１４ｂは透明基板１４ａの光出射側に貼着されている。なお、透明基板１４ａは、ガラス、または、サファイアや蛍石等の高い熱伝導性を持つ材料から成る平行平面板である。
【００５９】
また、ダイクロイックミラー８、第２入射側偏光板１４、および、第２偏光ビームスプリッター１６は、第１固定部材２１と第２固定部材２２により固着または固定保持されている。一方、第１固定部材２１と第２の固定部材２２には、冷却ファン２３からの冷却風が第２入射側偏光板１４の光入射側および光出射側を通過できるように、それぞれ導風穴部２１ａ、２２ａが設けられている。
【００６０】
ここで、冷却ファン２３による冷却風の流れについて説明する。まず、冷却ファン２３が回転すると、冷却風の向きは、図２において上向きとなる。そして、冷却風の一部は、第２固定部材２２の導風穴部２２ａを通って第２入射側偏光板１４と第１色選択性位相板１５との間隙を通過することになる。すなわち、冷却風はこの間隙を導風路として用いることができ、冷却風が第２入射側偏光板１４に沿って上方へ流れることで、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂ側（光出射側）が冷却される。なお、この冷却風は、第１固定部材２１の導風穴部２１ａを通って上部に抜けるようになっている。つまり、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂ側（光出射側）に導風路が形成されているため、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂを直接冷却することが可能となるのである。
【００６１】
一方、冷却風の他の一部は、第２固定部材２２の導風穴部２２ａを通って第２入射側偏光板１４の透明基板１４ａ側（光入射側）を通過することになるが、ダイクロイックミラー８と第２入射側偏光板１４との間隙は大きな空間（光入射面４５°傾斜による三角形の空間）であるため、冷却風は第２入射側偏光板１４に沿って流れるようには作用しない。図２に示すように、冷却風は第２入射側偏光板１４より逃げていくように作用する。
【００６２】
なお、このとき、第２入射側偏光板１４と第１色選択性位相板（第１部材）１５との間隙（第１光路長）は、第２入射側偏光板１４とダイクロイックミラー（第２部材）８との間隙（第２光路長）よりも小さくなっている。
【００６３】
前述したように、冷却ファン２３による第２入射側偏光板１４の冷却に関しては、第２入射側偏光板１４と第１色選択性位相板１５との間隙での冷却風の流れによる寄与率が高いため、第２入射側偏光板の第１色選択性位相板１５側（光出射側）に偏光素子１４ｂを貼着することで、偏光素子１４ｂに直接冷却風を当てることができ、第２入射側偏光板１４自体を効率良く冷却することが可能になった。
【００６４】
なお、偏光素子１４ｂの厚さは薄いため、第２入射側偏光板の第１色選択性位相板１５側（光出射側）に偏光素子１４ｂを配置しても、第１固定部材２１の導風穴部２１ａの冷却風出口において、第２入射側偏光板１４の光出射側の風速Ａと第２入射側偏光板１４の光入射側の風速Ｂを実測してみたところ、Ａの風速値（第１風速値）が２ｍ／ｓｅｃ、Ｂの風速値（第２風速値）が０．６ｍ／ｓｅｃとなり、従来技術の図６の場合と略同じ値となった。つまり、第２入射側偏光板１４の光入射側の冷却風は、第２入射側偏光板１４に沿って流れづらくなるという現象は同じであった。
【００６５】
このとき、従来技術における第２入射側偏光板１４の第１色選択性位相板１５側（光出射側）に透明基板１４ａを配置したタイプと、本実施例１における第２入射側偏光板１４の第１色選択性位相板１５側（光出射側）に偏光素子１４ｂを配置したタイプとで、光源１に２００Ｗの水銀ランプを使用した場合、第２入射側偏光板１４自体の発熱温度を実測してみたところ、従来技術のタイプでの測定温度は８０°Ｃ、本実施例１のタイプでの測定温度は７５°Ｃとなり、温度差５°Ｃの効果があることが分かった。そして、ここで、第２入射側偏光板１４の光出射側の風速Ａと光入射側の風速Ｂとの関係が、Ａ＞２Ｂを満たす場合、上記５°Ｃの効果を維持できることが分かった。
【００６６】
以上、第２入射側偏光板１４について説明してきたが、本実施例１は第１入射側偏光板９にも適用することができる。第２入射側偏光板１４での構成と異なる点は、第１入射側偏光板９の偏光素子９ｂが第１偏光ビームスプリッター（プリズム）１０に直接対面して、この間隙を導風路として使用していることである。この場合においても冷却ファンによる冷却風の流れは第２入射側偏光板１４の場合と同様であり、同様な冷却効果が得られることはもちろんのことである。ただし、第１入射側偏光板９を通過する光はＧの１色のみであり、第２入射側偏光板１４よりも発熱量は小さい。そのため、少なくとも、ＲとＢの２色の光を通過させる第２入射側偏光板１４に本実施例１を適用するのが好ましい。
【００６７】
ところで、透明基板に貼着された偏光素子自体が、光源からのＰ偏光光またはＳ偏光光を吸収することにより発熱するが、この偏光素子が偏光ビームスプリッター（プリズム）側に向いているので、偏光ビームスプリッター（プリズム）がこの偏光素子の発熱による輻射熱を受けることになり、光弾性による複屈折により、液晶プロジェクタとしてコントラスト低下を招いてしまうという問題が発生してしまう。あるいは、入射側偏光板と偏光ビームスプリッター（プリズム）との間隙の導風路を冷却ファンによる冷却風が通り、偏光ビームスプリッター（プリズム）は光入射側の端面のみが冷却されることになり、光弾性による複屈折により、液晶プロジェクタとしてコントラスト低下を招いてしまうという問題が発生してしまう。これらの問題の対策として、偏光ビームスプリッター（プリズム）に、光弾性係数が１以下の硝材を用いるのが望ましいことも実験により実証することができた。
【００６８】
［実施例２］
次に、実施例２として、第２入射側偏光板１４の別の構成について説明する。なお、実施例１と異なる点は、第１色選択性位相差板１５が第２偏光ビームスプリッター（プリズム）１６に対して貼着されておらず、離間して、第１固定部材２１と第２固定部材２２により固着または固定保持されている点である。
【００６９】
図３において、実施例１と同様に、第２入射側偏光板１４は、透明基板１４ａに偏光素子１４ｂを貼着することで形成されているが、偏光素子１４ｂの貼着側が第１色選択性位相板１５側（第２偏光ビームスプリッター１６側）に向けて配置されている。すなわち、偏光素子１４ｂは透明基板１４ａの光出射側に貼着されている。
【００７０】
また、ダイクロイックミラー８、第２入射側偏光板１４、および、第２偏光ビームスプリッター１６は第１固定部材２１と第２固定部材２２により固着または固定保持されている。また、第１色選択性位相板１５は第２偏光ビームスプリッター１６に対して間隙を持った形にて、すなわち、離間して、第１固定部材２１と第２固定部材２２により固着または固定保持されている。一方、第１固定部材２１と第２固定部材２２には、冷却ファン２３からの冷却風が第２入射側偏光板１４の光入射側および光出射側を通過できるように、それぞれ導風穴部２１ａ、２２ａが設けられている。
【００７１】
ここで、冷却ファン２３による冷却風の流れについて説明する。まず、冷却ファン２３が回転すると、実施例１と同様に、冷却風の向きは、図３において上向きとなる。そして冷却風の一部は、第２固定部材２２の導風穴部２２ａを通って第２入射側偏光板と第１色選択性位相板１５との間隙を通過することになる。すなわち、冷却風はこの間隙を導風路として用いることができ、冷却風が第２入射側偏光板１４に沿って上方へ流れることで、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂ側（光出射側）が冷却される。なお、この冷却風は、第１固定部材２１の導風穴部２１ａを通って上部に抜けるようになっている。つまり、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂ側（光出射側）に導風路が形成されているため、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂを直接冷却することが可能となるのである。
【００７２】
なお、本実施例２では、第１色選択性位相板１５は第２偏光ビームスプリッター１６に対して間隙を持って第１固定部材２１と第２固定部材２２により固着または固定保持されているが、第１色選択性位相板１５と第２偏光ビームスプリッター１６との間隙には冷却ファン２３による冷却風が通過しないように第１固定部材２１と第２固定部材２２には壁が設けられている。
【００７３】
一方、冷却風の他の一部は、第２固定部材２２の導風穴部２２ａを通って第２入射側偏光板１４の透明基板１４ａ側（光入射側）を通過することになるが、ダイクロイックミラー８と第２入射側偏光板１４との間隙は大きな空間（光入射面４５°傾斜による三角形の空間）であるため、冷却風は第２入射側偏光板１４に沿って流れるようには作用しない。図３に示すように、冷却風は第２入射側偏光板１４より逃げていくように作用する。
【００７４】
ただし、実施例１と同様に、冷却ファン２３による第２入射側偏光板１４の冷却に関しては、第２入射側偏光板１４と第１色選択性位相板１５との間隙での冷却風の流れによる寄与率が高いため、第２入射側偏光板１４の第１色選択性位相板１５側（光出射側）に偏光素子１４ｂを貼着することで、偏光素子１４ｂに直接冷却風を当てることができ、第２入射側偏光板１４自体を効率良く冷却することが可能になった。
【００７５】
このとき、第２入射側偏光板１４の光出射側の風速値Ａと第２入射側偏光板１４の光入射側の風速値Ｂは実施例１と略同じ値となり、さらに、光源１に２００Ｗの水銀ランプを使用した場合における第２入射側偏光板１４自体の発熱温度も実施例１と同様の結果が得られた。
【００７６】
また、第１色選択性位相板１５は第２偏光ビームスプリッター（プリズム）１６から離間して配置されているため、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂの発熱による輻射熱は偏光ビームスプリッター（プリズム）１６に直接伝わらず、さらには、第１色選択性位相板１５と第２偏光ビームスプリッター（プリズム）１６との間隙には冷却ファン２３による冷却風が通過しないように第１固定部材２１と第２固定部材２２には壁が設けられているため、偏光ビームスプリッター（プリズム）１６には冷却風が直接当たらないので、光弾性による複屈折により、液晶プロジェクタとしてコントラスト低下を招いてしまうという問題が発生しづらくなっている。そのため、本実施例２における偏光ビームスプリッターに用いる硝材は、実施例１の場合に比べ、光弾性係数が多少大きいものでも構わない。
【００７７】
［実施例３］
次に、実施例３として、第２入射側偏光板１４の別の構成について説明する。なお、実施例１と異なる点は、第２入射側偏光板１４の透明基板１４ａ側（光入射側）に、冷却ファン２３による冷却風をガイドする導風手段として、導風板２４を設けた点である。
【００７８】
図４において、実施例１と同様に、第２入射側偏光板１４は、透明基板１４ａに偏光素子１４ｂを貼着することで形成されているが、偏光素子１４ｂの貼着側が第１色選択性位相板１５側（第２の偏光ビームスプリッター１６側）に向けて配置されている。すなわち、偏光素子１４ｂは透明基板１４ａの光出射側に貼着されている。
【００７９】
また、ダイクロイックミラー８、第２入射側偏光板１４、および、第２偏光ビームスプリッター１６は第１固定部材２１と第２固定部材２２により固着または固定保持されている。また、第２入射側偏光板１４の透明基板１４ａ側（光入射側）には冷却ファン２３による冷却風を透明基板１４ａに当てるようにガイドする導風板２４が設けられている。一方、第１固定部材２１と第２固定部材２２には、冷却ファン２３からの冷却風が第２入射側偏光板１４の光入射側および光出射側を通過できるように、それぞれ導風穴部２１ａ、２２ａが設けられている。
【００８０】
ここで、冷却ファン２３による冷却風の流れについて説明する。まず、冷却ファン２３が回転すると、実施例１と同様に、冷却風の向きは、図４において上向きとなる。そして冷却風の一部は、第２固定部材２２の導風穴部２２ａを通って第２入射側偏光板と第１色選択性位相板１５との間隙を通過することになる。すなわち、冷却風はこの間隙を導風路として用いることができ、冷却風が第２入射側偏光板１４に沿って上方へ流れることで、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂ側（光出射側）が冷却される。なお、この冷却風は、第１固定部材２１の導風穴部２１ａを通って上部に抜けるようになっている。つまり、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂ側（光出射側）に導風路が形成されているため、第２入射側偏光板１４の偏光素子１４ｂを直接冷却することが可能となるのである。
【００８１】
一方、冷却風の他の一部は、第２固定部材２２の導風穴部２２ａを通って導風板１４に当たり、さらにこの冷却風は導風板２４によりガイドされ、第２入射側偏光板１４の透明基板１４ａに当たる。ただし、この後、ダイクロイックミラー８と第２入射側偏光板１４との間隙は大きな空間（光入射面４５°傾斜による三角形の空間）であるため、冷却風は第２入射側偏光板１４に沿って流れるように作用しない。図４に示すように、冷却風は第２入射側偏光板１４より逃げていくように作用する。
【００８２】
しかしながら、実施例１と同様に、冷却ファン２３による第２入射側偏光板１４の冷却に関しては、第２入射側偏光板１４と第１色選択性位相板１５との間隙での冷却風の流れによる寄与率が高いため、基本的には第２入射側偏光板１４の第１色選択性位相板１５側（光出射側）に偏光素子１４ｂを貼着することで、偏光素子１４ｂに直接冷却風を当てることができるが、さらに導風板２４によりガイドされた冷却風を透明基板１４ａに直接当てることで補助的な冷却が行われることになり、第２入射側偏光板１４にはより一層の冷却効果がもたらされる。
【００８３】
なお、第１固定部材２１の導風穴部２１ａの冷却風出口において、第２入射側偏光板１４の光出射側の風速Ａと光入射側の風速Ｂを実測してみたところ、導風板２４が無い場合には風速値Ａが２ｍ／ｓｅｃ、風速値Ｂが０．６ｍ／ｓｅｃとなり、導風板２４が有る場合には風速値Ａが２ｍ／ｓｅｃ、風速値Ｂが０．８ｍ／ｓｅｃとなった。風速値Ｂが若干アップしたが、やはり、第２入射側偏光板１４の光入射側の冷却風は、第２入射側偏光板１４に沿って流れなくなるという現象は同じであった。
【００８４】
ただし、光源１に２００Ｗの水銀ランプを使用した場合における第２入射側偏光板１４自体の発熱温度を実測してみたところ、導風板２４が無い場合には７５°Ｃであったが、導風板２４が有る場合には７３°Ｃとなり、２°Ｃの効果、すなわち、導風板による補助的な冷却効果を確認することができた。
【００８５】
以上、第２入射側偏光板１４について説明したが、本実施例３の導風板は第１入射側偏光板９にも適用することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、反射型表示素子を用いた投射型表示装置において、偏光板の冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る反射型表示素子を用いた投射型表示装置の構成図。
【図２】実施例１に係る入射側偏光板の冷却の説明図。
【図３】実施例２に係る入射側偏光板の冷却の説明図。
【図４】実施例３に係る入射側偏光板の冷却の説明図。
【図５】従来技術に係る反射型表示素子を用いた投射型表示装置の構成図。
【図６】従来技術に係る入射側偏光板の冷却の説明図。
【符号の説明】
１  光源
２  リフレクター
３ａ  第１フライアイレンズ
３ｂ  第２フライアイレンズ
４  偏光変換素子
５  紫外線カットフィルター
６  ミラー
７  コンデンサーレンズ
８  ダイクロイックミラー
９  第１入射側偏光板
９ａ  透明基板
９ｂ  偏光素子
１０  第１偏光ビームスプリッター
１１Ｒ  反射型液晶パネル
１１Ｇ  反射型液晶パネル
１１Ｂ  反射型液晶パネル
１２Ｒ  １／４波長板
１２Ｇ  １／４波長板
１２Ｂ  １／４波長板
１３  第１出射側偏光板
１４  第２入射側偏光板
１４ａ  透明基板
１４ｂ  偏光素子
１５  第１色選択性位相差板
１６  第２偏光ビームスプリッター
１７  第２色選択性位相差板
１８  第２出射側偏光板
１９  第３偏光ビームスプリッター
２０  投射レンズ
２１  第１固定部材
２２  第２固定部材
２３  冷却ファン
２４  導風板
【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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