JP2004021088A - 光学変換素子、光学装置、およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】支持層の外周端部での吸水を遮断して、安定した光学変換機能を発揮でき、光学変換後の光束の品質を確保できる光学変換素子、光学装置、およびプロジェクタを提供すること。
【解決手段】偏光板４４２は、ガラス製の基板５１０と、偏光素子５２０とを備える。偏光素子５２０は、入射光を所定の偏光光として射出する偏光フィルム５２１と、この偏光フィルム５２１の両面に積層され、偏光フィルム５２１の機械的強度を補うＴＡＣフィルム５２２と、このＴＡＣフィルム５２２の表面に積層されたＡＲフィルム５２３とを備える。偏光素子５２０と基板５１０とを跨るように、ＴＡＣフィルム５２２を含む偏光素子５２０の外周端部５２０Ａは、耐水性樹脂製の被覆部５３０により被覆されている。このため、ＴＡＣフィルム５２２の外周端部５２０Ａでの吸水を遮断して、安定した偏光機能を発揮できる。
【選択図】　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学変換素子、光学装置、およびプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、光源ランプから射出された光束を、入力された画像情報に応じて変調する光変調装置（液晶パネル）と、この光変調装置で変調された光束を拡大投写する投写光学系とを備える単板式のプロジェクタが知られている。また、光源ランプから射出された光束を三色の色光に分離する色分離光学系と、色光毎に画像情報に応じて変調する３枚の光変調装置、および各光変調装置で変調された光束を合成する色合成光学装置を有する光学装置と、この合成光を拡大投写する投写光学系とを備える三板式のプロジェクタが知られている。
【０００３】
これらのプロジェクタにおいて、前記液晶パネルの入射側および射出側には、入射された光束のうち偏光軸に沿った方向の光束のみを透過させ、その他の方向の光束を吸収して、所定の偏光光として射出する偏光板がそれぞれ配置されている。これらの入射側の偏光板となる偏光子（ポラライザ）と、射出側の偏光板となる検光子（アナライザ）とは、互いにその偏光軸が直交するように配置されており、これにより、光変調装置において画像情報に応じて変調された画像光が形成される。
【０００４】
このような偏光板は、例えば、以下のように製造される。まず、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の基体にヨウ素等の偏光要素を吸着・分散させたフィルム状のものを一定方向に延伸して偏光フィルム（光学機能層）を形成する。次に、偏光フィルムの表裏面に、機械的強度等を確保するためのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）製のＴＡＣフィルム（支持層）を接着剤によって張り合わせる。このＴＡＣフィルムは、透明性や均一性、平面性等に優れ、かつガラスに似て分子配向による異方性が非常に小さいため補強用フィルムとして好適に使用される。
さらに、ＴＡＣフィルムのいずれか一方の表面に、非吸水性とされた反射防止フィルム（ＡＲフィルム；保護層）を形成して、多層の積層体とされた偏光素子を作製する。最後に、この偏光素子をガラス基板上に貼付して偏光板を製造する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ＴＡＣフィルムは、非吸水性とされたＡＲフィルムとは異なり、空気中の水分を吸水する性質を有している。このため、偏光板上の偏光素子において、その表面部分はＡＲフィルムによって覆われているから影響がないものの、その外周端部では、ＴＡＣ製の支持層の一部が露出するため、水分の吸収による湿潤膨張の作用により、支持層の外周端部だけで分子配列の乱れが生じ、全体として、射出される偏光光に乱れが生じ、光学変換機能が十分に発揮されないという問題があった。
【０００６】
なお、このような問題は、光学機能層として、偏光フィルムを採用した場合に限らず、視野角補正フィルムや、位相差フィルム等のその他の光学機能を有する光学機能フィルムを採用した場合でも、支持層を有する限り同様に発生していた。光学変換素子とは、これらの光学機能フィルムを有し、多層に積層されたものである。
【０００７】
本発明の目的は、支持層の外周端部での吸水を遮断して、安定した光学変換機能を発揮でき、光学変換後の光束の品質を確保できる光学変換素子、光学装置、およびプロジェクタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学変換素子は、入射された光束の光学特性を変換して射出する光学機能層と、この光学機能層の少なくとも一方の面に積層され前記光学機能層を支持する支持層と、この支持層の表面に積層された保護層とを備える多層の積層体として構成され、前記支持層の外周端部は、耐水性樹脂から構成された被覆部により被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、光学機能層としては、前述したように、偏光フィルムや、視野角補正フィルム、位相差フィルム、輝度向上フィルム、高反射フィルム等の光学機能を有するその他の光学機能フィルムを採用できる。
支持層としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムや、ポリエステル（ＰＥ）系フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）系フィルム、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）系フィルム等の各種透明性の高いフィルムを採用できる。
保護層としては、吸水性が低いものであればよく、さらに、これに反射防止機能や視野角補正機能等の光学機能を持たせてもよい。例えば、反射防止フィルム（ＡＲフィルム）や、視野角補正フィルム、位相差フィルム、輝度向上フィルム等の各種フィルムを採用できる。
【００１０】
被覆部は、光学変換素子の外周端部を被覆する構成であればよく、例えば、光学変換素子をガラス基板等に貼付する場合には、この基板と光学変換素子の外周端部とを跨るように被覆する構成を採用できる。
また、被覆部を構成する耐水性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系、ポリエステル系、アクリル系、シリコン系等の一般的な合成樹脂を採用できるが、吸水率が１％未満のものが好ましい。この場合には、被覆部として、十分な耐水機能を発揮できる。
【００１１】
本発明において、例えば、光学機能層として偏光フィルムを採用した場合でも、支持層の外周端部を耐水性を有する被覆部で被覆することにより、支持層の外周端部からの吸水を防止できるため、支持層全体の分子配列を乱すことがない。このため、一定方向の偏光軸に沿った偏光光束だけを確実に射出できる。従って、入射光束の確実な光学特性の変換を行うことができ、本発明の目的を達成できる。
【００１２】
ここで、前記支持層は、その吸水率が２〜４％の範囲の材料により構成されていることが好ましい。
このような構成において、支持層の吸水率が２％よりも小さいも場合には、吸水による光学特性変換機能への影響が微小なため、耐水性樹脂製の被覆部による被覆の効果が少ないという欠点がある。一方、支持層の吸水率が４％よりも大きい場合には、支持層の略全体にわたって吸水されて支持層が略均一に膨潤するため、吸水による光学特性変換機能への影響が微小で、耐水性樹脂製の被覆部による被覆の効果が少ない。
【００１３】
また、前記支持層は、トリアセチルセルロースを含んで構成されていることがより好ましい。
このように、トリアセチルセルロースを含んで支持層を構成した場合には、トリアセチルセルロースの透明性や均一性、平面性、等方性の各機能を確保しつつ、光学機能層の機械的強度の補強用を十分に確保できる。
【００１４】
以上において、前記被覆部は、シリコン系材料により構成されていることが好ましい。
このような構成とすれば、例えば、光学変換素子を、石英やサファイア製のガラス基板等に接着固定する際に、被覆部としての耐水被覆機能に加えて、接着剤としての接着機能も兼用させることができる。
【００１５】
以上において、前記光学機能層は、偏光フィルム、または視野角補償フィルムであることが好ましい。位相差フィルムや位相差補償型フィルムでもよい。
このように光学機能層を偏光フィルム等とした場合には、膨潤による支持層における異方性発生の影響が最も大きくでるため、耐水性樹脂製の被覆部で被覆することにより、光学特性変換機能の低下を効果的に防止できる。
【００１６】
本発明に係る電気光学装置は、複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を合成する色合成光学装置とを備える光学装置であって、前記光変調装置の光束入射側前段および／または光束射出側後段には、前記光学変換素子が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、前述した光学変換素子と略同様の作用・効果を奏することができる。また、本発明の電気光学装置は、例えば、光変調装置の入射側および射出側の両側に光学変換素子としての偏光板を配置し、このような２つの偏光板を含む光変調装置において、複数の色光毎に入射された各色光を画像情報に応じて変調し、色合成光学装置において、この変調された光束を合成してカラー画像を射出する構成を採用できる。従って、このような本発明によれば、前述の光学変換装置と略同様の効果が得られ、色合成光学装置から射出されるカラー画像の画質をより一層向上できる。
【００１８】
本発明に係るプロジェクタは、前記光学変換素子または前記光学装置を備えて構成されることを特徴とする。本発明によれば、前述した光学変換素子または光学装置と略同様の作用・効果を奏することができる。つまり、プロジェクタから投写される投写画像の画質を、より一層向上できる利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔１．プロジェクタの主な構成〕
図１は、本発明に係るプロジェクタ１を上方前面側から見た斜視図である。図２は、プロジェクタ１を下方背面側から見た斜視図である。
図１または図２に示すように、プロジェクタ１は、射出成形によって成形された略直方体状の外装ケース２を備える。この外装ケース２は、プロジェクタ１の本体部分を収納する合成樹脂製の筐体であり、アッパーケース２１と、ロアーケース２２とを備え、これらのケース２１，２２は、互いに着脱自在に構成されている。
【００２０】
アッパーケース２１は、図１，２に示すように、プロジェクタ１の上面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する上面部２１Ａ、側面部２１Ｂ、前面部２１Ｃおよび背面部２１Ｄを含んで構成される。
同様に、ロアーケース２２も、図１，２に示すように、プロジェクタ１の下面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する下面部２２Ａ、側面部２２Ｂ、前面部２２Ｃ、および背面部２２Ｄを含んで構成される。
【００２１】
従って、図１，２に示すように、直方体状の外装ケース２において、アッパーケース２１およびロアーケース２２の側面部２１Ｂ，２２Ｂ同士が連続的に接続されて直方体の側面部分２１０が構成され、同様に、前面部２１Ｃ，２２Ｃ同士の接続で前面部分２２０が、背面部２１Ｄ，２２Ｄ同士の接続で背面部分２３０が、上面部２１Ａにより上面部分２４０が、下面部２２Ａにより下面部分２５０がそれぞれ構成される。
【００２２】
図１に示すように、上面部分２４０において、その前方側には操作パネル２３が設けられ、この操作パネル２３の近傍には音声出力用のスピーカ孔２４０Ａが形成されている。
【００２３】
前方から見て右側の側面部分２１０には、２つの側面部２１Ｂ，２２Ｂを跨る開口２１１が形成されている。ここで、外装ケース２内には、後述するメイン基板５１と、インターフェース基板５２とが設けられており、この開口２１１に取り付けられるインターフェースパネル５３を介して、メイン基板５１に実装された接続部５１Ｂと、インターフェース基板５２に実装された接続部５２Ａとが外部に露出している。これらの接続部５１Ｂ，５２Ａにおいて、プロジェクタ１には外部の電子機器等が接続される。
【００２４】
前面部分２２０において、前方から見て右側で、前記操作パネル２３の近傍には、２つの前面部２１Ｃ，２２Ｃを跨ぐ円形状の開口２２１が形成されている。この開口２２１に対応するように、外装ケース２内部には、投写レンズ４６が配置されている。この際、開口２２１から投写レンズ４６の先端部分が外部に露出しており、この露出部分の一部であるレバー４６Ａを介して、投写レンズ４６のフォーカス操作が手動で行えるようになっている。
【００２５】
前面部分２２０において、開口２２１の反対側の位置には、排気口２２２が形成されている。この排気口２２２には、安全カバー２２２Ａが形成されている。図２に示すように、背面部分２３０において、背面から見た右側には矩形状の開口２３１が形成され、この開口２３１からインレットコネクタ２４が露出するようになっている。
【００２６】
下面部分２５０において、下方から見て右端側の中央位置には矩形状の開口２５１が形成されている。開口２５１には、この開口２５１を覆うランプカバー２５が着脱自在に設けられている。このランプカバー２５を取り外すことにより、図示しない光源ランプの交換が容易に行えるようになっている。
【００２７】
また、下面部分２５０において、下方から見て左側で背面側の隅部には、一段内側に凹んだ矩形面２５２が形成されている。この矩形面２５２には、外部から冷却空気を吸入するための吸気口２５２Ａが形成されている。矩形面２５２には、この矩形面２５２を覆う吸気口カバー２６が着脱自在に設けられている。吸気口カバー２６には、吸気口２５２Ａに対応する開口２６Ａが形成されている。開口２６Ａには、図示しないエアフィルタが設けられており、内部への塵埃の侵入が防止されている。
【００２８】
さらに、下面部分２５０において、後方側の略中央位置にはプロジェクタ１の脚部を構成する後脚２Ｒが形成されている。また、下面部２２Ａにおける前方側の左右の隅部には、同じくプロジェクタ１の脚部を構成する前脚２Ｆがそれぞれ設けられている。つまり、プロジェクタ１は、後脚２Ｒおよび２つ前脚２Ｆにより３点で支持されている。
２つの前脚２Ｆは、それぞれ上下方向に進退可能に構成されており、プロジェクタ１の前後方向および左右方向の傾き（姿勢）を調整して、投写画像の位置調整ができるようになっている。
【００２９】
また、図１，２に示すように、下面部分２５０と前面部分２２０とを跨るように、外装ケース２における前方側の略中央位置には、直方体状の凹部２５３が形成されている。この凹部２５３には、該凹部２５３の下側および前側を覆う前後方向にスライド自在なカバー部材２７が設けられている。このカバー部材２７により、凹部２５３には、プロジェクタ１の遠隔操作を行うための図示しないリモートコントローラ（リモコン）が収納される。
【００３０】
ここで、図３，４は、プロジェクタ１の内部を示す斜視図である。具体的には、図３は、図１の状態からプロジェクタ１のアッパーケース２１を外した図である。図４は、図３の状態から制御基板５を外した図である。
外装ケース２には、図３，４に示すように、背面部分に沿って配置され、左右方向に延びる電源ユニット３と、この電源ユニット３の前側に配置された平面視略Ｌ字状で光学系としての光学ユニット４と、これらのユニット３，４の上方および右側に配置される制御部としての制御基板５とを備える。これらの各装置３〜５によりプロジェクタ１の本体が構成されている。
【００３１】
電源ユニット３は、電源３１と、この電源３１の下方に配置された図示しないランプ駆動回路（バラスト）とを含んで構成される。
電源３１は、前記インレットコネクタに接続された図示しない電源ケーブルを通して外部から供給された電力を、前記ランプ駆動回路や制御基板５等に供給するものである。
前記ランプ駆動回路は、光学ユニット４を構成する図３，４では図示しない光源ランプに、電源３１から供給された電力を供給するものであり、前記光源ランプと電気的に接続されている。このようなランプ駆動回路は、例えば、基板に配線することにより構成できる。
【００３２】
電源３１および前記ランプ駆動回路は、略平行に上下に並んで配置されており、これらの占有空間は、プロジェクタ１の背面側で左右方向に延びている。
また、電源３１および前記ランプ駆動回路は、左右側が開口されたアルミニウム等の金属製のシールド部材３１Ａによって周囲を覆われている。
シールド部材３１Ａは、冷却空気を誘導するダクトとしての機能に加えて、電源３１や前記ランプ駆動回路で発生する電磁ノイズが、外部へ漏れないようにする機能も有している。
【００３３】
制御基板５は、図３に示すように、ユニット３，４の上側を覆うように配置されＣＰＵや接続部５１Ｂ等を含むメイン基板５１と、このメイン基板５１の下側に配置され接続部５２Ａを含むインターフェース基板５２とを備える。
この制御基板５では、接続部５１Ｂ，５２Ａを介して入力された画像情報に応じて、メイン基板５１のＣＰＵ等が、後述する光学装置を構成する液晶パネルの制御を行う。
【００３４】
メイン基板５１は、金属製のシールド部材５１Ａによって周囲を覆われている。メイン基板５１は、図３ではわかり難いが、光学ユニット４を構成する上ライトガイド４７２の上端部分４７２Ａ（図４）に当接している。
【００３５】
〔２．光学ユニットの詳細な構成〕
ここで、図５は、光学ユニット４を示す分解斜視図である。図６は、光学ユニット４を模式的に示す図である。
光学ユニット４は、図６に示すように、光源装置４１１を構成する光源ランプ４１６から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成し、この光学像を拡大して投射するユニットであり、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光学装置４４と、投写レンズ４６と、これらの光学部品４１〜４４，４６を収納する合成樹脂製のライトガイド４７（図５）とを備える。
【００３６】
インテグレータ照明光学系４１は、光学装置４４を構成する３枚の液晶パネル４４１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂとする）の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。
【００３７】
光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６と、リフレクタ４１７とを備え、光源ランプ４１６から射出された放射状の光線をリフレクタ４１７で反射して平行光線とし、この平行光線を外部へと射出する。光源ランプ４１６には、高圧水銀ランプを採用している。なお、高圧水銀ランプ以外に、メタルハライドランプやハロゲンランプ等も採用できる。また、リフレクタ４１７には、放物面鏡を採用している。なお、放物面鏡の代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組み合わせたものを採用してもよい。
【００３８】
第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源ランプ４１６から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。各小レンズの輪郭形状は、液晶パネル４４１の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。たとえば、液晶パネル４４１の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズのアスペクト比も４：３に設定する。
【００３９】
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有する。
【００４０】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置される。このような偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置４４での光の利用効率が高められている。
【００４１】
具体的に、偏光変換素子４１４によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の液晶パネル４４１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１では、１種類の偏光光しか利用できないため、他種類のランダムな偏光光を発する光源ランプ４１６からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６から射出された光束を全て１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１４は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００４２】
色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１、４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。
【００４３】
リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２、４３４とを備え、色分離光学系４２で分離された色光である赤色光を液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。
【００４４】
この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、赤色光成分と緑色光成分とは透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って、青色用の液晶パネル４４１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３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４４１Ｇ、４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。
【００４５】
また、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の液晶パネル４４１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って、赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに到達する。
【００４６】
なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の発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４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１８に伝えるためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
【００４７】
光学装置４４は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４２と、各入射側偏光板４４２の後段に配置され視野角を補正する視野角補正フィルタ板４４８と、各視野角補正フィルタ板４４８の後段に配置される光変調装置としての液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの後段に配置される射出側偏光板４４３と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。
【００４８】
液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものである。
光学装置４４において、色分離光学系４２で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ、入射側偏光板４４２、視野角補正フィルタ板４４８、および射出側偏光板４４３によって画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【００４９】
入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
射出側偏光板４４３は、入射側偏光板４４２と略同様の構成であり、液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
これらの入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。なお、これらの偏光板４４３については後述する。
【００５０】
クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３から射出され、各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４４には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光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沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。
視野角補正フィルタ板４４８は、サファイヤガラス等の透明基板に、視野角を補正する視野角補正フィルムが貼付されたものである。
【００５１】
以上説明した液晶パネル４４１、射出側偏光板４４３およびクロスダイクロイックプリズム４４４は、一体的にユニット化された光学装置本体４５として構成されている。図７は、光学装置本体４５を示す斜視図である。
光学装置本体４５は、図７に示すように、クロスダイクロイックプリズム４４４と、このクロスダイクロイックプリズム４４４の上面に固定された合成樹脂製の固定板４４７と、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面に取り付けられ、射出側偏光板４４３を保持する金属製の保持板４４６と、この保持板４４６の光束入射側に取り付けられた透明樹脂製の４つのピン部材４４５によって保持される液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）とを備える。保持板４４６と液晶パネル４４１との間には、所定間隔の空隙が設けられており、この空隙部分に冷却空気が流れるようになっている。
光学装置本体４５は、固定板４４７に形成された４つの腕部４４７Ａの丸穴４４７Ｂを介して、下ライトガイド４７１にねじ止め固定される。
【００５２】
投写レンズ４６は、光学装置４４のクロスダイクロイックプリズム４４４で合成されたカラー画像を拡大して投写するものである。
ライトガイド４７は、図５に示すように、各光学部品４１２〜４１５，４１８，４２１〜４２３，４３１〜４３４，４４２を上方からスライド式に嵌め込む溝部が形成された下ライトガイド４７１と、下ライトガイド４７１の上側開口を閉塞する蓋状の上ライトガイド４７２とを備えて構成される。
【００５３】
図５に示すように、平面視略Ｌ字状の下ライトガイド４７１の一端側には、光源装置４１１が収容されている。他端側には、下ライトガイド４７１に形成されたヘッド部４７３を介して、投写レンズ４６がねじ止め固定されている。
【００５４】
また、図５に示すように、下ライトガイド４７１に収納された光学装置本体４５は、２つのばね部材５０を挟んだ状態で下ライトガイド４７１にねじ止め固定される。２つのばね部材５０は、視野角補正フィルタ板４４８および入射側偏光板４４２を下方へと付勢して位置を固定する。
【００５５】
〔３．偏光板の構成〕
図８は、前記入射側偏光板４４２を示す断面図である。図９は、入射側偏光板４４２を示す平面図である。
入射側偏光板４４２は、図８，９に示すように、矩形板状の基板５１０と、この基板５１０の図中の上面５１０Ａ上に、アクリル系の透明性の高い接着剤５２４を介して貼付された矩形状の光学変換素子としての偏光素子５２０と、基板５１０および偏光素子５２０を跨るように偏光素子５２０の外周端部５２０Ａを覆う被覆部５３０とを備える。
【００５６】
ここで、液晶パネル４４１の光束入射側に配置される入射側偏光板４４２には、図８における矢印＋Ｚで示す方向に光路が設定されている。つまり、基板５１０において、図８中の上面５１０Ａ側は、光束射出側つまり液晶パネル４４１側であり、また、図８中の下面５１０Ｂ側は、光束入射側つまりフィールドレンズ４１８側となっている。
【００５７】
基板５１０は、所定の厚さ寸法で矩形状に形成されたサファイヤガラス製の板材である。サファイヤガラス製の基板５１０は、熱伝導率が約４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高い上、硬度も非常に高く、傷がつきにくく透明度が高い。なお、中程度の輝度として安価性を重視する場合には、約１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する水晶を採用してもよい。
【００５８】
偏光素子５２０は、入射光を所定の偏光光に変換して射出する光学機能を有し、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の厚み寸法で、かつ基板５１０よりも小さな寸法に形成された矩形状のフィルムである。
偏光素子５２０は、図８に示すように、光学機能層としての偏光フィルム５２１と、この偏光フィルム５２１の図中上下面に積層された支持層としてのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ：Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ　Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）製のＴＡＣフィルム５２２と、このＴＡＣフィルム５２２の図中上面に積層された保護層としてのＡＲフィルム５２３とを備え、多層の積層体として構成されている。
【００５９】
偏光フィルム５２１は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ：Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ　Ａｌｃｏｈｏｌ）にヨウ素を吸着・分散させたものを一定方向に延伸してフィルム状に形成したものである。なお、ヨウ素の代わりに、２色性を有する染料分子をポリビニルアルコール（ＰＶＡ）に吸着・分散させてもよい。
【００６０】
ＴＡＣフィルム５２２は、溶液流延法により形成されて、透明性や均一性、平面性等に優れるとともにガラスに似て分子配向による異方性が非常に小さいことから、偏光フィルム５２１の機械的な強度を補う補強用フィルムとして機能するものである。ＴＡＣフィルム５２２は、吸水率が２％〜４％の範囲の数値で、厚さ寸法が８０μｍ、偏光フィルム５２１との位相差が３〜６ｎｍの範囲の値として構成されたフィルムである。
【００６１】
ＴＡＣフィルム５２２は、図８に示すように、偏光フィルム５２１における図中上面のＡＲフィルム５２３側に貼付される第１ＴＡＣフィルム５２２Ａと、偏光フィルム５２１における図中下面の基板５１０側に貼付される第２ＴＡＣフィルム５２２Ｂとを備える。
【００６２】
ＡＲフィルム５２３は、ＴＡＣフィルム５２２とは異なる屈折率で、かつ非吸水性を有するポリエステル等の合成樹脂により、所定の厚み寸法に形成されている。ＡＲフィルム５２３は、第１ＴＡＣフィルム５２２Ａの図中上面に積層されている。このＡＲフィルム５２３は、ＡＲフィルム５２３の図中上面での反射光と、第１ＴＡＣフィルム５２２Ａでの反射光との間での干渉を利用して、ＡＲフィルム５２３の図中上面における入射光の反射を防止する反射防止フィルムとして機能するものである。
【００６３】
被覆部５３０は、吸水率が少なくとも１％未満の耐水性を有するシリコン系樹脂により構成され、水分の浸入を防止するシール部材として機能するとともに、基板５１０の上面５１０Ａに偏光素子５２０を接着固定する接着剤としても機能している。この被覆部５３０は、図８，９に示すように、偏光素子５２０の外周端部５２０Ａの周全体を所定の幅寸法で被覆している。これにより、外周端部５２０Ａから空気中等の水分が浸入することを防止している。
【００６４】
ここで、仮に、被覆部５３０が設けられていない場合を想定すると、偏光フィルム５２１の光路後段に配置される第２ＴＡＣフィルム５２２Ｂは、その外周端部５２０Ａから水分を吸収して膨潤し、分子配列が乱れることになる。このため、折角、偏光フィルム５２１で所定の偏光光に変換したにも関わらず、その偏光機能が無駄となる。一方、第１ＴＡＣフィルム５２２Ａも同様に膨潤することになるが、光路後段の偏光フィルム５２１で所定の偏光光とされるため、特に問題とはならない。従って、少なくとも第２ＴＡＣフィルム５２２Ｂの外周端部５２０Ａ側については、被覆部５３０により被覆しなければならない。ただし、両ＴＡＣフィルム５２２Ａ，５２２Ｂともに、被覆部５３０により被覆することが好ましい。
【００６５】
図１０は、前記射出側偏光板４４３を示す断面図である。
この射出側偏光板４４３の構成は、前記入射側偏光板４４２とは、偏光フィルムの偏光軸の方向が異なる点と、光束の入射出側が反対となる以外は略同じであり、同じ符号を付して、その説明を簡略する。
【００６６】
射出側偏光板４４３には、図１０における矢印＋Ｚで示す方向に光路が設定されている。換言すれば、図１０において、射出側偏光板４４３には、図中上側が光束射出側つまりクロスダイクロイックプリズム４４４側であり、図中下側が光束入射側つまり液晶パネル４４１側である。
従って、前述同様に、被覆部５３０が設けられない場合を想定した場合には、少なくとも、偏光フィルム５２１の光路後段となる第１ＴＡＣフィルム５２２Ａの外周端部５２０Ａ側には、被覆部５３０により被覆しなければならない。
【００６７】
〔４．実施形態の効果〕
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）偏光板４４２，４４３において、ＴＡＣフィルム５２２の外周端部５２０Ａを耐水性樹脂製の被覆部５３０で被覆したので、ＴＡＣフィルム５２２の外周端部５２０Ａからの吸水を防止できる。このため、ＴＡＣフィルム５２２全体の分子配列を乱すことがないから、一定方向の偏光軸に沿った偏光光だけを確実に射出できる。また、このような偏光板４４２，４４３を用いることにより、光学装置４４は、高品質の合成画像光を形成することができる。さらに、このような偏光板４４２，４４３や光学装置４４を用いることにより、プロジェクタ１による投写画像の画質をより一層向上できる。
【００６８】
（２）第１ＴＡＣフィルム５２２Ａおよび第２ＴＡＣフィルム５２２Ｂの両方のＴＡＣフィルム５２２の外周端部５２０Ａを被覆部５３０で被覆したので、より一層確実に偏光機能を発揮できるとともに、一方だけを被覆する場合に比べて、被覆部５３０による被覆作業も簡単である。
【００６９】
（３）吸水率が２〜４％であるＴＡＣフィルム５２２により偏光板４４２，４４３を構成したので、より一層被覆部５３０による被覆の効果を際立たせることができる。
【００７０】
（４）偏光フィルム５２１を支持するために、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）を含んで偏光板４４２，４４３を構成したので、トリアセチルセルロースの透明性や均一性、平面性、等方性の各機能を確保しつつ、偏光フィルム５２１の機械的強度の補強用フィルムとしても十分に機能できる。
【００７１】
（５）被覆部５３０をシリコン系材料により構成したので、耐水機能に加えて、基板５１０への接着剤としての接着機能も兼用させることができ、偏光板４４２，４４３の製造効率もよい。
【００７２】
（６）光学機能層を偏光フィルム５２１としたことにより、膨潤によるＴＡＣフィルム５２２における異方性発生の影響が最も大きくでるため、被覆部５３０で被覆することで偏光機能の低下を効果的に防止できる。
【００７３】
〔５．実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記各実施形態において、光学機能層として偏光フィルム５２１を採用したが、これに限らず、視野角補正フィルムや、位相差フィルム等のその他の光学機能フィルムを設けた構成を採用してもよい。
【００７４】
また、前記実施形態において、吸水率が２〜４％の支持層として、トリアセチルセルロースを採用したが、例えば、ポリイミド等のその他の材料を採用してもよい。要するに、材料の吸水率が２〜４％の間であればよい。
【００７５】
また、前記実施形態において、被覆部５３０をシリコン系樹脂により構成したが、これに限らず、例えば、ポリエステル系等のその他の樹脂製により構成してもよい。要するに、吸水率が１％未満で耐水性のある樹脂により構成されればよい。
【００７６】
さらに、前記実施形態において、被覆部５３０により、ＴＡＣフィルム５２２（５２２Ａ，５２２Ｂ）の両方の外周端部５２０Ａを被覆する構成としたが、これに限らず、例えば、偏光フィルム５２１の光路後段側のものだけを被覆する構成としてもよい。
【００７７】
前記実施形態において、入射側および射出側の両方の偏光板４４２，４４３に本発明を採用したが、いずれか一方のみに採用してもよい。また、視野角補正フィルタ板４４８に、本発明を採用してもよい。
【００７８】
前記各実施形態において、３つの光変調装置を用いたプロジェクタを採用したが、これに限らず、例えば、１つの光変調装置のみを用いたプロジェクタ、２つの光変調装置を用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の光変調装置を用いたプロジェクタであってもよい。
【００７９】
前各記実施形態において、スクリーンを観察する方向から投写を行うフロントタイプのプロジェクタとしたが、スクリーンの観察方向の後ろ側から投写を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
その他、本発明の実施時の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で、他の構造等としてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
本発明に係る光学変換素子、光学装置、およびプロジェクタによれば、支持層の外周端部での吸水を遮断して、安定した光学変換機能を発揮でき、光学変換後の光束の品質を確保できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタを上方前面側から見た斜視図である。
【図２】前記プロジェクタを下方背面側から見た斜視図である。
【図３】前記プロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図１の状態からアッパーケースを外した図である。
【図４】前記プロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図３の状態から制御基板を外した図である。
【図５】前記プロジェクタを構成する光学ユニットを示す分解斜視図である。
【図６】前記光学ユニットを模式的に示す図である。
【図７】前記光学ユニットを構成する光学装置本体を示す斜視図である。
【図８】前記光学ユニットを構成する入射側偏光板を示す断面図である。
【図９】前記入射側偏光板を示す平面図である。
【図１０】前記光学ユニットを構成する射出側偏光板を示す断面図である。
【符号の説明】
１　プロジェクタ
４４　光学装置
４１６　光源ランプ（光源）
４４１　（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）　液晶パネル（光変調装置）
４４２　入射側偏光板
４４３　射出側偏光板
４４４　クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）
５２０　偏光素子（光学変換素子）
５２０Ａ　外周端部
５２１　偏光フィルム（光学機能層）
５２２　ＴＡＣフィルム（支持層）
５２２Ａ　第１ＴＡＣフィルム（支持層）
５２２Ｂ　第２ＴＡＣフィルム（支持層）
５２３　ＡＲフィルム（保護層）
５３０　被覆部

Claims (7)

1. 入射された光束の光学特性を変換して射出する光学機能層と、この光学機能層の少なくとも一方の面に積層され前記光学機能層を支持する支持層と、この支持層の表面に積層された保護層とを備える多層の積層体として構成され、前記支持層の外周端部は、耐水性樹脂から構成された被覆部により被覆されていることを特徴とする光学変換素子。
2. 請求項１に記載の光学変換素子において、
   前記支持層は、その吸水率が２〜４％の範囲の材料により構成されていることを特徴とする光学変換素子。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学変換素子において、
   前記支持層は、トリアセチルセルロースを含んで構成されていることを特徴とする光学変換素子。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学変換素子において、
   前記被覆部は、シリコン系材料により構成されていることを特徴とする光学変換素子。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学変換素子において、
   前記光学機能層は、偏光フィルム、位相差フィルム、または位相差補償型フィルムのいずれかであることを特徴とする光学変換素子。
6. 複数の色光を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を合成する色合成光学装置とを備える光学装置であって、
   前記光変調装置の光束入射側前段および／または光束射出側後段には、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学変換素子が設けられていることを特徴とする光学装置。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学変換素子または請求項６に記載の光学装置を備えて構成されることを特徴とするプロジェクタ。

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