(57)【要約】【課題】出射偏光板への熱負荷を軽減し、静音かつ耐久性に優れた投写型表示装置を提供する。【解決手段】光束を出射する光源（１、２）と、光源から出射された光束を複数の色光に分離する分離光学系（２０、２１）と、分離光学系で分離された複数の色光が偏光板（９Ｒ〜９Ｂ）を介してそれぞれ入射され、入射した色光を映像信号に応じて電気的に変調する複数の液晶表示素子（１０Ｒ〜１０Ｂ）と、複数の液晶表示素子を透過する色光を合成する合成光学系（１２）と、合成光学系で合成した色光を出射し、反射ミラー（１０２）で反射させてスクリーン（１０３）に拡大表示する投写光学系（１００、１３）と、投写光学系と映像観測者の間に配置され、投写光学系から出射される出射光から無信号光を吸収し、信号光を反射する偏光機能を有した偏光手段とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を出射する光源と、
上記光源から出射された光束を複数の色光に分離する分離光学系と、
上記分離光学系で分離された複数の色光が偏光板を介してそれぞれ入射され、入射した色光を映像信号に応じて電気的に変調する複数の液晶表示素子と、
上記複数の液晶表示素子を透過する色光を合成する合成光学系と、
上記合成光学系で合成した色光を出射し、反射ミラーで反射させてスクリーンに拡大表示する投写光学系と、
上記投写光学系と映像観測者の間に配置され、上記合成光学系から出射される出射光から無信号光を吸収する偏光機能を有した偏光手段とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
上記偏光手段は、複数配置されることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項３】
上記偏光手段は、上記投写光学系と上記反射ミラーとの間に配置され、上記合成光学系から出射される出射光のうち無信号光を吸収し、信号光のみを反射する偏光素子であることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項４】
上記偏光手段の機能は、上記反射ミラーが有していることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項５】
上記偏光手段の機能は、上記スクリーンが有していることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶パネルなどの表示素子に表示される画像を、投写レンズを用いてスクリーンに拡大・投写する投写型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２０００−２９８３１１号公報）には、画像情報に応じて光学像を形成する電気光学装置と、この電気光学装置で形成された画像を拡大投写する投写レンズを備えた投写型表示装置であって、前記電気光学装置から投写レンズまでの光路を断熱性の部材で密閉した密閉構造と、この密閉構造の空気を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする投写型表示装置が示されている。
【０００３】
また、特許文献２（特開２００５−１３４８５８号公報）には、光源から出射された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、この光変調装置で形成された光学像を合成する色合成光学装置とを備えた光学装置であって、前記光変調装置は、その画像形成領域に応じた開口部が形成された保持枠に収容保持されており、前記光変調装置を保持した保持枠は、色合成光学装置の光束入射側端面に沿って取り付けられる熱伝導性の固定部材に固定され、この固定部材には板状のフィン部材を備えた放熱フィンが設けられていることを特徴とする光学装置が示されている。
【０００４】
更に、この特許文献２には、光源から出射された光束を変調し、画像情報に応じて光学像を形成する光学装置、および該光学像を拡大投射する光学系を含む画像形成部と、この画像形成部を収納する箱状の筐体と、この筐体に露出して設けられ、画像形成部で形成された光学像を投写するスクリーンを備えたプロジェクタが示されている。
【０００５】
近年、この種表示装置に用いられる表示素子（液晶パネル）は、小型化、明るさアップ（ランプ出力のアップ）が進み、用いられる出射偏光板は、小サイズでありながら、基材として一般的なガラスではなく、高価な結晶素子（サファイア、水晶など）を採用する傾向があり、出射偏光板の強力な冷却構造が要求されている。
【特許文献１】特開２０００−２９８３１１号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００５−１３４８５８号公報（請求項１、請求項１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
投写型表示装置に搭載される表示素子は、ますます小型化が進んでおり、表示素子へ光が集中するため、周辺部の熱負荷が増大している。
そのため、偏光を利用した液晶素子においては、偏光板をいかに効率よく冷却するかが課題となっている。
特に、出射偏光板は、熱が集中する液晶パネル（表示素子）とダイクロイックプリズムの間に配置されており、液晶パネルの小型化、明るさアップに対応するためには出射偏光板の冷却は重要な問題となっている。
しかしながら、上記特許文献１あるいは特許文献２には、入射偏光板や出射偏光板などをいかに効率よく冷却するかについての方法や構造は開示されていない。
冷却能力を向上させるためには、大型ファンの採用、ファン駆動回転数の増大などによる手法がとられることもあるが、光学装置の大型化、騒音の増大という課題がある。
また、無機素材の偏光板を利用することも考えられるが、透過および反射によって偏光光を選択する機能のため、出射偏光板として使用した場合、無信号光が表示素子へ反射され、動作、性能、寿命に対して弊害を生じるという課題がある。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、光や熱が集中する表示素子（液晶パネル）やダイクロイックプリズムの近傍に出射偏光板を配置する必要がなく、更に、出射偏光板に代わって配置される偏光素子（偏光板）の熱負荷を低減できる投写型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る投写型表示装置は、光束を出射する光源と、上記光源から出射された光束を複数の色光に分離する分離光学系と、上記分離光学系で分離された複数の色光が偏光板を介してそれぞれ入射され、入射した色光を映像信号に応じて電気的に変調する複数の液晶表示素子と、上記複数の液晶表示素子を透過する色光を合成する合成光学系と、上記合成光学系で合成した色光を出射し、反射ミラーで反射させてスクリーンに拡大表示する投写光学系と、上記投写光学系と映像観測者の間に配置され、上記投写光学系から出射される出射光が無信号光の時は吸収し、信号光の時は反射する偏光機能を有した偏光手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、出射偏光板の機能を有する偏光手段である偏光素子（偏光板）を、光および熱の集中する液晶表示素子（液晶パネル）から離れた位置に配置することが可能となり、出射偏光板の機能を有する偏光素子（偏光板）の熱負荷を低減できるという効果がある。
また、出射偏光板の機能を有する偏光素子（偏光板）への熱負荷が低減するので、偏光板冷却のためのファンなどが不要となり、静音化を実現することができる。
さらに、偏光板配置の空間的自由度が増すため、無機素材などの透過および反射を利用した偏光板を配置することが可能となり、耐久性に優れた表示装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一符号は、同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置の概略構成を説明するための図である。
図において、１００は液晶パネルなどを利用した小型表示素子を含む光学装置、１３は
光学装置１００からの出射光を投写する投写レンズ、１０１は投写レンズ１３から投写される光のうち、無信号光を吸収し、信号光のみを反射する偏光素子（偏光板）である。
即ち、偏光素子（偏光板）１０１は、投写レンズ１３から出射される出射光から無信号光を吸収し、信号光を反射する偏光機能を有した偏光手段である。
【００１１】
１０２は偏光素子（偏光板）１０１から投写される信号光を反射する反射ミラー、１０３は反射ミラー１０２により反射され信号光が背面に投写されて映像を表示するスクリーンである。
また、１０４は、光学装置１００、偏光素子（偏光板）１０１、反射ミラー１０２およびスクリーン１０３などを内包する筐体である。
観測者（図示なし）は、スクリーン１０３の投写面（即ち、スクリーンの背面）と反対側より映像を鑑賞する。
【００１２】
図２は、本実施の形態による投写型表示装置に用いられている光学装置１００の詳細な内部構成を示す図である。
図２は、光学装置１００を上面から見た図を示しており、液晶パネル（表示素子）１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、１６：９あるいは４：３などの表示面縦横比を有しており、液晶パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの表示面短手方向が紙面に素直な方向になるように描かれている。
【００１３】
図に示すように、ランプ１から発せられた光束は、反射鏡２によって反射されて、略平行な平行光束３となる。
ランプ１および反射鏡２で構成された光源から出射された平行光束３は、マルチレンズアレイ４に入射し、複数の光束に分割され、分割された複数の光束は対向配置されたマルチレンズアレイ５に入射する。
なお、マルチレンズアレイ５に入射する光は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の光成分を有している。
マルチレンズアレイ５を出射した光は、コンデンサレンズ７によって集光光束とされ、反射ミラー８により光の方向を９０度変えて、ダイクロイックミラー２０に入射する。
【００１４】
ダイクロイックミラー２０は、赤光（Ｒ）を透過し、緑光（Ｇ）および青光（Ｂ）を反射する特性を有する。
ダイクロイックミラー２０を透過した赤光（Ｒ）は、反射ミラー２２によって光路を折り曲げられ、偏光板（入射偏光板）９Ｒに入射する。
偏光板９Ｒは、ある一方向の直線偏光のみを透過する機能を有しており、ここでは液晶パネル１０Ｒの長手方向に振動面を有する偏光のみを透過し、液晶パネル１０Ｒ短手方向の偏光については吸収する。
【００１５】
これにより、液晶パネル１０Ｒには振動面の揃った偏光光が入射する。
液晶パネル１０Ｒは、加えられた電気的な映像信号によって変調され、入射する直線偏光に作用し、映像信号に応じた信号光を生成する。
なお、信号光は、その光の振動面が９０度回転した直線偏光に変換される。
従って、液晶パネル１０Ｒを出た信号光の振動面は液晶パネル１０Ｒ短手方向に振動面を有する偏光となる。
また、信号のない状態では、液晶パネル１０Ｒは入射光の偏光に作用せず、偏光状態を維持して液晶パネル１０Ｒから入射光がそのまま出射される。
液晶パネル１０Ｒから出射した光は、そのままダイクロイックプリズム１２に入射し、ダイクロイックプリズム１２の反射面１２Ｒにより光路を折り曲げられ投写レンズ１３に入射する。
【００１６】
また、ダイクロイックミラー２０により反射された緑光（Ｇ）および青光（Ｂ）は、ダイクロイックミラー２１に入射し、緑光（Ｇ）を反射、青光（Ｂ）を透過する。
反射された緑光（Ｇ）は、偏光板（入射偏光板）９Ｇに入射する。
偏光板９Ｒと同様に、偏光板９Ｇは、ある一方向の直線偏光のみを透過する機能を有しており、ここでは液晶パネル１０Ｇの長手方向に振動面を有する偏光のみを透過し、液晶パネル１０Ｇ短手方向の偏光については吸収する。
これにより、液晶パネル１０Ｇには振動面の揃った偏光光が入射する。
【００１７】
液晶パネル１０Ｇは、加えられた電気的な映像信号によって変調され、入射する直線偏光に作用し、映像信号に応じた信号光を生成する。
なお、信号光は、その光の振動面が９０度回転した直線偏光に変換される。
従って、液晶パネル１０Ｇを出た信号光の振動面は液晶パネル１０Ｇ短手方向に振動面を有する偏光となる。
また、信号のない状態では、液晶パネル１０Ｇは入射光の偏光に作用せず、偏光状態を維持して液晶パネル１０Ｇから入射光がそのまま出射される。
液晶パネル１０Ｇから出射した光は、ダイクロイックプリズム１２に入射し、反射されることなく、そのまま投写レンズ１３に入射する。
また、ダイクロイックミラー２１を透過した青光（Ｂ）は、反射ミラー２３および反射ミラー２４により光路を折り曲げられ、偏光板（入射偏光板）９Ｂに入射する。
【００１８】
偏光板９Ｒ、９Ｇと同様に、偏光板９Ｂは、ある一方向の直線偏光のみを透過する機能を有しており、ここでは液晶パネル１０Ｂの長手方向に振動面を有する偏光のみを透過し、液晶パネル１０Ｂ短手方向の偏光については吸収する。
これにより、液晶パネル１０Ｂには振動面の揃った偏光光が入射する。
液晶パネル１０Ｂは、加えられた電気的な映像信号によって変調され、入射する直線偏光に作用し、映像信号に応じた信号光を生成する。
なお、信号光は、その光の振動面が９０度回転した直線偏光に変換される。
従って、液晶パネル１０Ｂを出た信号光の振動面は液晶パネル１０Ｂ短手方向に振動面を有する偏光となる。
また、信号のない状態では、液晶パネル１０Ｒは入射光の偏光に作用せず、偏光状態を維持して液晶パネル１０Ｒから入射光がそのまま出射される。
液晶パネル１０Ｂから出射した光は、そのままダイクロイックプリズム１２に入射し、ダイクロイックプリズム１２の反射面１２Ｂにより光路を折り曲げられ投写レンズ１３に入射する。
【００１９】
投写レンズ１３から出射した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光は、偏光素子（偏光板）１０１へ投写される。
偏光素子（偏光板）１０１は、無機材料で形成された偏光フィルムが表面に張り合わせられており、投写レンズ１３から入射してくる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の各光に対して、無信号光は吸収し、信号光は反射する偏光機能を有している。
即ち、偏光素子（偏光板）１０１は、投写レンズ１３からの出射光のうち、信号光だけを選択的に反射するように、その機能と偏光の特性が決められている。
偏光素子（偏光板）１０１で反射された信号光は、反射ミラー１０３で再び反射されてスクリーン１０４の背面に投写され、スクリーン１０４の前面に映像が表示される。
映像観測者は、スクリーン１０４の前面に表示される映像を観測する。
【００２０】
本実施の形態によれば、光学装置１００内に出射偏光板が配置されていないので、冷却構造を簡素化できると共に、ファンなどの冷却部品を削減でき、騒音を低減することが可能となる。
従って、偏光素子（偏光板）１０１における単位面積あたりの発熱量が少なく、特別な冷却構造あるいは冷却装置を用いなくとも、偏光素子（偏光板）１０１の熱による劣化を防止することができる。
【００２１】
また、１０１は単なる反射ミラーとし、例えば、偏光フィルムを貼り付けることにより反射ミラー１０２あるいはスクリーン１０３に上述した偏光素子（偏光板）１０１の偏光機能を持たせても同様の効果を得ることができる。
更に、１０１、１０２、１０３のいずれも偏光機能を有さず、光路の途中（即ち、投写レンズ１３からスクリーン１０４の間）に偏光機能を有する部材を配置しても同様の効果を得ることができる。
例えば、投写レンズ１３の光出射位置近傍にガラスなどの基材に偏光フィルムを貼り付けた部材を配置してもよい。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態に係る投写型表示装置は、光束を出射する光源（ランプ１、反射鏡２）と、光源から出射された光束を複数の色光に分離する分離光学系（ダイクロイックミラー２０、２１）と、分離光学系で分離された複数の色光が偏光板（９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ）を介してそれぞれ入射され、入射した色光を映像信号に応じて電気的に変調する複数の液晶表示素子（１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ）と、複数の液晶表示素子を透過する色光を合成する合成光学系（ダイクロイックプリズム１２）と、合成光学系で合成した色光を出射し、反射ミラー（１０２）で反射させてスクリーン（１０３）に拡大表示する投写光学系（光学装置１００、投写レンズ１３）と、投写光学系と映像観測者の間に配置され、投写光学系から出射される出射光が無信号光の時は吸収し、信号光の時は反射する偏光機能を有した偏光手段とを備えている。
【００２３】
従って、本実施の形態に係る投写型表示装置によれば、出射偏光板の機能を有する偏光手段を、光および熱の集中する液晶表示素子とダイクロイックミラーの間ではなく、液晶表示素子から離れた投写レンズの後段に配置することが可能となり、偏光手段に対する熱負荷を低減できる。
また、偏光手段への熱負荷が低減するので、偏光板冷却のためのファンなどが不要となり、静音化を実現することができる。
さらに、偏光板配置の空間的自由度が増すため、無機素材などの透過および反射を利用した偏光板を配置することが可能となり、耐久性に優れた表示装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、光や熱が集中する液晶パネルとダイクロイックプリズムの間に出射偏光板を配置する必要がなく、更に、出射偏光板に代わって配置される偏光素子（偏光板）の熱負荷を低減できる投写型表示装置の実現に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１による投写型表示装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１による投写型表示装置に用いられ光学装置の詳細内部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ランプ
２  反射鏡
３  光束
９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ  入射偏光板
１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ  表示素子（液晶パネル）
２０  ２１  ダイクロイックミラー
８、２２、２３、２４  反射ミラー
１２  ダイクロイックプリズム
１３  投写レンズ
１００  表示装置
１０１  偏光素子（偏光板）
１０２  反射ミラー
１０３  スクリーン
【図１】
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【図２】
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