JP2010128425A - 偏光変換装置、照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】長期間使用した場合にも光学性能が損なわれたり、分解してしまったりすることのない偏光変換装置を提供する。
【解決手段】入射面から入射するランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換して射出面から射出する偏光変換装置１０であって、複数の光学角柱２２，２４を当接させた状態で並置して構成された平板形状の光学角柱集合体２０と、光学角柱集合体２０を、光学角柱集合体２０の厚み方向に挟んで与圧した状態で固定する固定部材（主固定部材４０、副固定部材５０、弾性薄板部材７０、締結部材８０）と、光学角柱集合体２０を、光学角柱２２，２４の長辺に垂直となる側面の１つにおいて、与圧する側圧部材６０とを有する偏光変換装置。
【選択図】図２

Description

本発明は偏光変換装置、照明装置及びプロジェクタに関する。

従来、ランダムな偏光成分を有する光を単一の偏光成分を有する光に変換する偏光変換装置として、複数の光学角柱を光学接着剤で貼り合わせることにより構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−４８２８号公報

ところで、偏光変換装置をプロジェクタに組み込んで用いる場合、当該偏光変換装置は長時間にわたって光源装置からの熱及び強い光線にさらされる。このため、光学角柱の貼り合わせに用いられる光学接着剤は次第に劣化し、接着強度が低下する。光学接着剤の接着強度が低下すると、光学角柱の貼り合わせ面に隙間が生じて偏光変換装置の光学性能が損なわれたり、最悪の場合には偏光変換装置が分解してしまったりするという問題がある。

そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、偏光変換装置をプロジェクタに組み込んで長期間使用した場合に、偏光変換装置の光学性能が損なわれたり、偏光変換装置が分解してしまったりすることのない偏光変換装置を提供することを目的とする。また、そのような本発明の偏光変換装置を備える照明装置及び当該照明装置を備えるプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明の偏光変換装置は、入射面から入射するランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換して射出面から射出する偏光変換装置であって、複数の光学角柱を当接させた状態で並置して構成された平板形状の光学角柱集合体と、前記光学角柱集合体を、前記光学角柱集合体の厚み方向に挟んで与圧した状態で固定する固定部材と、前記光学角柱集合体を、前記光学角柱の長辺に垂直となる側面の１つにおいて、与圧する側圧部材とを有することを特徴とする。

このため、本発明の偏光変換装置によれば、光学角柱集合体を厚み方向のみならず幅方向にも与圧して固定することが可能となるため、光学角柱の貼り合わせに光学接着剤を用いなくてもよくなり、偏光変換装置をプロジェクタに組み込んで長期間使用した場合に偏光変換装置の光学性能が損なわれたり、偏光変換装置が分解してしまったりするという問題を解決することができる。

本発明の偏光変換装置においては、前記固定部材は、光を通過させる領域を有する主固定部材と、光を通過させる領域を有する副固定部材と、光を通過させる領域を有する弾性薄板部材と、前記主固定部材と前記副固定部材とを締結するための締結部材とを有し、前記偏光変換装置は、前記光学角柱集合体と前記弾性薄板部材とを重ねて挟んだ状態で、前記主固定部材と前記副固定部材とを前記締結部材で締結することにより組み立てられるものであることが好ましい。

このため、本発明の偏光変換装置によれば、光学角柱集合体を挟んだ状態で、主固定部材と副固定部材とを締結することにより偏光変換装置を組み立てることが可能となるため、偏光変換装置を容易に組み立てることが可能となる。

また、本発明の偏光変換装置によれば、光学角柱集合体と弾性薄板部材とを重ねて挟んだ状態で、主固定部材と副固定部材とを締結することにより、光学角柱集合体を厚み方向に均一に与圧して固定することが可能となる。

本発明の偏光変換装置においては、前記主固定部材は、内側壁に前記光学角柱集合体を当接・係止可能な段差を有する枠状部材からなり、前記副固定部材は、枠状部材からなり、前記側圧部材は、前記主固定部材に係止された板バネからなることが好ましい。

このため、本発明の偏光変換装置によれば、主固定部材の段差に光学角柱集合体を突き当て、板バネを用いて当該光学角柱集合体を当該光学角柱集合体の幅方向に与圧した状態で当該光学角柱集合体を当該光学角柱集合体の厚み方向に与圧して固定することにより偏光変換装置を組み立てることが可能となるため、偏光変換素装置を容易に組み立てることが可能となる。

本発明の偏光変換装置においては、前記複数の光学角柱のうち少なくとも１つの光学角柱の、隣接する光学角柱と当接する面における、光を通過させる領域以外の所定部分には、空隙形成用のスペーサ部材が付与されていることが好ましい。

このように構成することにより、光学角柱の当接する２つの面が偶発的又は局部的に接触することがなくなるため、接触による偏光変換装置の光学性能の低下を抑制することが可能となる。

本発明の照明装置は、照明光束を射出する光源装置と、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズからなる第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの複数の前記第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、ランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換する偏光変換装置と、前記偏光変換装置から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズとを有する照明装置であって、前記偏光変換装置は、本発明の偏光変換装置であることを特徴とする。

このため、本発明の照明装置によれば、本発明の偏光変換装置を有するため、照明装置をプロジェクタに組み込んで長期間使用した場合にも、当該照明装置から射出する光束の品質が劣化したり、照明装置が故障したりすることがなくなる。

本発明の照明装置は、照明光束を射出する光源装置と、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズからなる第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの複数の前記第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、ランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換する偏光変換装置と、前記偏光変換装置から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズとを有する照明装置であって、前記偏光変換装置は本発明の偏光変換装置であり、前記光学角柱集合体と前記主固定部材との間又は前記光学角柱集合体と前記副固定部材との間のうち少なくとも一方には、前記第２レンズアレイ又は前記重畳レンズのうち少なくとも１つが配設されていることを特徴とする。

このため、本発明の照明装置によれば、本発明の偏光変換装置を有するため、照明装置をプロジェクタに組み込んで長期間使用した場合にも、当該照明装置から射出する光束の品質が劣化したり、照明装置が故障したりすることがなくなる。

また、本発明の照明装置によれば、光学角柱集合体と主固定部材との間又は光学角柱集合体と前記副固定部材との間のうち少なくとも一方に、第２レンズアレイ又は重畳レンズのうち少なくとも１つを配設するため、組み立てが容易な照明装置となる。

本発明の照明装置は、照明光束を射出する光源装置と、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズからなる第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの複数の前記第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、ランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換する偏光変換装置と、前記偏光変換装置から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズとを有する照明装置であって、前記偏光変換装置は、本発明の偏光変換装置であり、さらに、前記副固定部材として、前記第２レンズアレイ又は前記重畳レンズを用いることを特徴とする。

このため、本発明の照明装置によれば、本発明の偏光変換装置を有するため、照明装置をプロジェクタに組み込んで長期間使用した場合にも、当該照明装置から射出する光束の品質が劣化したり、照明装置が故障したりすることがなくなる。

また、本発明の照明装置によれば、副固定部材として第２レンズアレイ又は重畳レンズを用いるため、構成部品数の少ない照明装置となる。

本発明のプロジェクタは、本発明の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調素子と、前記電気光学変調素子で変調された光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクタによれば、本発明の照明装置を有するため、プロジェクタを長期間使用した場合にも、プロジェクタが投影する画像の品質が劣化したり、プロジェクタが故障したりすることが抑制され、信頼性及び寿命特性に優れたプロジェクタとなる。

［実施形態１］
実施形態１に係る偏光変換装置は、入射面から入射するランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換して、射出面から射出する偏光変換装置である。

実施形態１に係る照明装置は、実施形態１に係る偏光変換装置を備える照明装置である。

実施形態１に係るプロジェクタは、実施形態１に係る照明装置を備えるプロジェクタである。

以下、実施形態１に係る偏光変換装置、照明装置及びプロジェクタを、＜プロジェクタの構成＞、＜照明装置の構成＞、＜偏光変換装置の構成＞、＜光学角柱集合体の構成＞、＜偏光変換装置の効果＞及び＜照明装置及びプロジェクタの効果＞の順で説明する。

＜プロジェクタの構成＞
図１は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００を説明するために示す図である。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系２００と、色分離導光光学系２００で分離された３つ色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、これら３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００と、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された光をスクリーンＳＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えるプロジェクタである。

照明装置１００は、光源装置１１０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換装置１０と、重畳レンズ１５０とを有する。照明装置１００の詳細ついては、後述する。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０，リレーレンズ２７０とを有する。色分離導光光学系２００は、照明装置１００から射出される照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有する。

ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。光路前段に配置されるダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を反射し、その他の色光成分を透過するミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射し、青色光成分を透過するミラーである。

ダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光成分は、反射ミラー２３０により曲折され、集光レンズ３００Ｒを介して赤色光用の液晶装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。

集光レンズ３００Ｒは、重畳レンズ１５０からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。他の液晶装置４００Ｇ，４００Ｂの光路前段に配設される集光レンズ３００Ｇ，３００Ｂも、集光レンズ３００Ｒと同様に構成されている。

ダイクロイックミラー２１０を通過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー２２０によって反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分は、ダイクロイックミラー２２０を透過し、入射側レンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０及び集光レンズ３００Ｂを通過して青色光用の液晶装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶装置４００Ｂまで導く機能を有する。

なお、青色光の光路にこのような入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０が設けられているのは、青色光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。実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射した照明光束を画像情報に応じて変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって、入射する各色光の光変調が行われる。液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。

クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された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光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＲ上で大画面画像を形成する。

なお、プロジェクタを構成する上記以外の要素（例えば、制御回路、映像信号処理回路、冷却システム、電源、筐体等。）に関しては、説明を省略する。

＜照明装置の構成＞
照明装置１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、凹レンズ９０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換装置１０と、重畳レンズ１５０とを有する。

光源装置１１０は、発光管１１２と、発光管１１２から放射された光を反射する光リフレクタ１１４を有する。

凹レンズ９０は、光源装置１１０の被照明領域側に配置され、光源装置１１０からの光を略平行化する。

第１レンズアレイ１２０は、凹レンズ９０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸ＯＣと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第１小レンズ１２２を備えた構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。

第２レンズアレイ１３０は、上述した第１レンズアレイ１２０により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ１２０と同様に照明光軸ＯＣに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第２小レンズ１３２を備えた構成を有する。

偏光変換装置１０は、第１レンズアレイ１２０により分割されたランダムな偏光成分を有する各部分光束を単一の偏光成分を有する光に変換する偏光変換装置である。偏光変換装置１０の詳細については、後述する。

重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換装置１０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。なお、図１に示す重畳レンズ１５０は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

＜偏光変換装置の構成＞
図２は、実施形態１に係る偏光変換装置１０の分解斜視図である。
図３は、実施形態１に係る偏光変換装置１０を説明するために示す図である。図３（ａ）は偏光変換装置１０の斜視図であり、図３（ｂ）は偏光変換装置１０から副固定部材５０、弾性薄板部材７０及び遮光板３６を外した状態の平面図である。

実施形態１に係る偏光変換装置１０は、図２及び図３に示すように、複数の光学角柱２２，２４を当接させた状態で並置して構成された平板形状の光学角柱集合体２０と、光学角柱集合体２０を、光学角柱集合体２０の厚み方向に挟んで与圧した状態で固定する固定部材と、光学角柱集合体２０を、光学角柱２２，２４の長辺に垂直となる側面の１つにおいて、与圧する側圧部材６０とを有する。光学角柱集合体２０の詳細については、後述する。

固定部材は、主固定部材４０、副固定部材５０、弾性薄板部材７０及び締結部材８０を有する。
主固定部材４０は、枠型部材であり、内側壁に光学角柱集合体２０を当接・係止可能な段差４４を有し、２つの主面の一方の面に４つのネジ孔４６をさらに有する。主固定部材４０は金属を切削加工して形成される。金属を切削加工して形成する代わりに、金属を鋳造して形成したり、金属板をプレスして形成したりしてもよい。
副固定部材５０は、枠型部材であり、４つのネジ孔５２を有する。副固定部材５０は、金属薄板をプレス加工して形成される。金属薄板をプレス加工して形成する代わりに、耐熱性の樹脂等、他の素材を用いて形成することも可能である。
弾性薄板部材７０は、樹脂シートを枠形状に打ち抜いて形成される。樹脂シートで形成する代わりに、バネ性を有する金属薄板を波板状にプレス加工したものを用いてもよい。締結部材８０は、４本のネジ８０である。

側圧部材６０は、主固定部材４０に係止された板バネ６０であり、光学角柱集合体２０を、光学角柱２２，２４の長辺に垂直となる側面の１つ（以下、与圧側面２９という。）において与圧する。板バネ６０は、金属薄板をプレス加工して形成される。

偏光変換装置１０は、以下のように組み立てることができる（図２及び図３参照。）。

まず、光学角柱集合体２０を主固定部材４０の段差４４に当接して配設し、側圧部材６０を与圧側面２９に当接して配設する。次に、光学角柱集合体２０の上に遮光板３６と弾性薄板部材７０とを重ねて配設し、弾性薄板部材７０の上に副固定部材５０をさらに重ねて配設する。この後、光学角柱集合体２０及び弾性薄板部材７０を挟んだ状態で、締結部材である４本のネジ８０をネジ孔４６，５２に通して副固定部材５０と主固定部材４０とを締結する。

＜光学角柱集合体の構成＞
図４は、光学角柱集合体２０を説明するために示す図である。図４（ａ）は光学角柱集合体２０の断面図であり、図４（ｂ）は光学角柱集合体２０の斜視図であり、図４（ｃ）は光学角柱集合体２０の部分分解斜視図である。なお、図４（ｂ）及び図４（ｃ）においては、遮光板３６と位相差板３８の図示を省略している。

実施形態１の光学角柱集合体２０は、入射面から入射するランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換して、射出面から射出する光学素子であって、光学角柱２２，２４を当接させながら並置して構成される。光学角柱集合体２０は、さらに偏光分離膜３２と、全反射膜３４と、ダミー角柱２６，２８とを有する（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照。）。

光学角柱集合体２０は、照明光軸ＯＣに垂直な入射面ＨＳと、入射面ＨＳに平行な射出面ＤＳと、光学角柱２４と、偏光分離膜３２と全反射膜３４とを付与した光学角柱２２とを備える。偏光分離膜３２は、入射する光のうちＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する。全反射膜３４は、偏光分離膜３２で反射された光を偏光分離膜３２を透過した光と平行な方向に反射する。

ダミー角柱２６，２８は、光学角柱２２，２４が並置される方向の両端に配置され、光学角柱集合体２０が直方体形状を有する平板になるように寸法を調整するためのものである（図４（ｂ）参照。）。なお、実施形態１では、ダミー角柱２６，２８の素材はガラスであるが、非透光性のセラミックス等、ガラス以外の素材を用いてもよい。

遮光板３６は、短冊形状の開口部を有する薄板部材であり、光学角柱集合体２０の入射面ＨＳに近接して配置される（図４（ａ）参照。）。遮光板３６は、光学角柱集合体２０の入射面ＨＳにおいて、光学角柱２４に入射する光を遮る。遮光板３６は、薄い金属板をプレス加工することにより形成し、開口部以外の部分においては光の通過を遮る。プレス加工により形成する代わりに、薄い透明基板上に光を通さない遮光パターンを付与することにより形成してもよい。

位相差板３８は光学角柱集合体２０の射出面ＤＳに接着される（図４（ａ）参照。）。位相差板３８は、光学角柱集合体２０における射出面ＤＳのうち偏光分離膜３２を透過した光が射出される位置に設けられる。位相差板３８は、偏光分離膜３２を透過した一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換する。なお、位相差板３８は、光学角柱集合体２０における射出面ＤＳのうち、偏光分離膜３２で反射された後、全反射膜３４で反射される光が射出される位置に設けられてもよい。この場合には、位相差板３８は、偏光分離膜３２で反射された後、全反射膜３４で反射される他方の偏光成分を一方の偏光成分に変換する。位相差板３８は、薄い透明基材上に所定の光学特性を有する薄膜を付与することにより形成されている。

以上の構成により、偏光変換装置１０の入射面ＨＳに入射した入射光ＨＬは、すべての光束の偏光方向がＳ偏光である射出光ＤＬとして、射出面ＤＳから射出される。

光学角柱２４の、両端に近い光を通過させない領域には、図４（ｃ）に示すように、薄い樹脂シートからなるスペーサ部材２１が付与されている。スペーサ部材２１の厚さは約３０μｍである。スペーサ部材２１としては、樹脂シートを用いる代わりに、金属又はガラスの薄板を用いてもよいし、樹脂からなる接着剤を塗布した後に硬化させたものを用いてもよい。

＜偏光変換装置の効果＞
実施形態１の偏光変換装置１０によれば、光学角柱集合体２０を、固定部材と側圧部材とを用いて、光学角柱集合体２０を厚み方向のみならず幅方向にも与圧して固定することが可能となるため、光学角柱の貼り合わせに光学接着剤を用いなくてもよくなり、偏光変換装置１０をプロジェクタに組み込んで長期間使用した場合に偏光変換装置の光学性能が損なわれたり、偏光変換装置が分解してしまったりするという問題を解決することができる。

また、実施形態１の偏光変換装置１０によれば、光学角柱集合体２０を挟んだ状態で、主固定部材４０と副固定部材５０とを締結することにより偏光変換装置１０を組み立てることが可能となるため、偏光変換装置１０を容易に組み立てることが可能となる。

また、実施形態１の偏光変換装置１０によれば、光学角柱集合体２０と弾性薄板部材７０とを重ねて挟んだ状態で、主固定部材４０と副固定部材５０とを締結するため、光学角柱集合体２０を厚み方向に均一に与圧して固定することが可能となる。

また、実施形態１の偏光変換装置１０によれば、主固定部材４０は、内側壁に光学角柱集合体２０を当接・係止可能な段差４４を有する枠状部材からなり、副固定部材５０は、枠状部材からなり、側圧部材６０は、主固定部材４０に係止された板バネ６０からなる。このため、主固定部材４０の段差４４に光学角柱集合体２０を突き当て、板バネ６０を用いて当該光学角柱集合体２０を光学角柱集合体２０の幅方向に与圧した状態で、光学角柱集合体２０を光学角柱集合体２０の厚み方向に与圧して固定することにより偏光変換装置１０を組み立てることが可能となるため、偏光変換素装置１０を容易に組み立てることが可能となる。

また、実施形態１の偏光変換装置１０によれば、光学角柱の、隣接する光学角柱と当接する面の所定部分に、空隙形成用のスペーサ部材２１が付与されているため、当接する２つの面が偶発的又は局部的に接触することがなくなり、偏光変換装置の光学性能の低下を抑制することが可能となる。

＜照明装置及びプロジェクタの効果＞
実施形態１の照明装置１００によれば、本発明の偏光変換装置１０を有するため、照明装置１００をプロジェクタに組み込んで長期間使用した場合にも、照明装置１００から射出する光束の品質が劣化したり、照明装置が故障したりすることがなくなる。

実施形態１のプロジェクタ１０００によれば、本発明の照明装置１００を備えるため、プロジェクタ１０００を長期間使用した場合にも、プロジェクタ１０００から射出する光束の品質が劣化したり、プロジェクタが故障したりすることがなくなる。

［実施形態２］
図５は、実施形態２に係る照明装置７００を説明するために示す図である。
図６は、偏光変換装置７１０の分解斜視図である。
図７は、偏光変換装置７１０の斜視図である。

実施形態２に係る照明装置７００は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するが、図５〜図７に示すように、光学角柱集合体２０と主固定部材４０との間に重畳レンズ７５０が配設され、光学角柱集合体２０と副固定部材５０との間に第２レンズアレイ７３０が配設される点が実施形態１に係る照明装置１００とは異なる。

実施形態２に係る照明装置７００は、重畳レンズ７５０、光学角柱集合体２０、遮光板３６、弾性薄板部材７０及び第２レンズアレイ７３０を、主固定部材４０と副固定部材５０とで挟んで一体的に締結することにより組み立てられる（図６及び図７参照。）。

なお、実施形態２に係る照明装置７００においては、図５に示すように、組み立てを容易にするため、重畳レンズ７５０は、主固定部材４０と当接可能なツバ７５４を有し、第２レンズアレイ７３０は、副固定部材５０と当接可能なツバ７３４を有する。

実施形態２に係る照明装置７００によれば、光学角柱集合体２０と主固定部材４０との間に重畳レンズ７５０が配設され、光学角柱集合体２０と副固定部材５０との間に第２レンズアレイ７３０が配設されるため、組み立てが容易な照明装置となる。

なお、実施形態２に係る照明装置７００は、光学角柱集合体２０と主固定部材４０との間に重畳レンズ７５０を配設し、光学角柱集合体２０と副固定部材５０との間に第２レンズアレイ７３０を配設する点以外の点においては、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態３］
図８は、実施形態３に係る照明装置８００を説明するために示す図である。
図９は、偏光変換装置８１０の分解斜視図である。
図１０は、偏光変換装置８１０の斜視図である。

実施形態３に係る照明装置８００は、基本的には実施形態２に係る照明装置７００と同様の構成を有するが、図８〜図１０に示すように、副固定部材として第２レンズアレイ８３０を用いる点が実施形態２に係る照明装置７００とは異なる。

すなわち、実施形態３に係る照明装置８００は、重畳レンズ７５０、光学角柱集合体２０、遮光板３６及び弾性薄板部材７０を、主固定部材４０と第２レンズアレイ８３０とで挟んで一体的に締結することにより組み立てられる（図９及び１０参照。）。

なお、実施形態３に係る照明装置８００においては、図９に示すように、第２レンズアレイ８３０は、４本のネジ孔８３６が設けられたツバ８３４を有する。第２レンズアレイ８３０はガラスで作られており、４つのネジ孔８３６は、第２レンズアレイ８３０を成形する際に同時に形成する。４本のネジ孔８３６は、刃具を用いて切削することにより形成してもよい。また、第２レンズアレイ８３０は、プラスチックを素材として形成することも可能である。

実施形態３に係る照明装置８００によれば、副固定部材として第２レンズアレイ８３０を用いるため、構成部品数の少ない照明装置となる。

なお、実施形態３に係る照明装置８００は、副固定部材として第２レンズアレイ８３０を用いる点以外の点においては、実施形態２に係る照明装置７００と同様の構成を有するため、実施形態２に係る照明装置７００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

以上、本発明の偏光変換装置、照明装置及びプロジェクタを実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記各実施形態においては、平行四辺形の底面形状を有する光学角柱のみで光学角柱集合体を構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１は、変形例１に係る光学角柱集合体９２０の斜視図である。図１１に示すように、台形の底面形状を有する光学角柱９３０を用いて光学角柱集合体９２０を構成してもよい。

（２）上記各実施形態においては、主固定部材に係止された板バネからなる側圧部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図１２は、変形例２に係る側圧部材９６４を説明するために示す図である。図１２に示すように、弾性を有する樹脂で形成された側圧弾性部材９６４からなる側圧部材を用いてもよい。側圧弾性部材９６４は、光学角柱集合体の側面に当接して配設され、側圧ネジ９６０を用いて光学角柱集合体２０の側面を与圧する。

（３）上記実施形態１においては、副固定部材側を入射面とし、主固定部材側を射出面として固定部材を配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、主固定部材側を入射面とし、副固定部材側を射出面として固定部材を配置してもよい。

（４）上記各実施形態においては、主固定部材と副固定部材とを締結部材により締結したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、主固定部材と副固定部材とを溶接により締結してもよいし、主固定部材と副固定部材とをプレス嵌合により締結してもよい。

（５）上記実施形態１においては、枠形状を有する１枚の薄板を用いて副固定部材を構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、短冊形状を有する複数の薄板を用いて副固定部材を構成してもよい。

（６）上記実施形態１においては、光学角柱集合体と副固定部材との間に弾性薄板部材を配設したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光学角柱集合体と主固定部材との間に弾性薄板部材を配設してもよいし、光学角柱集合体と主固定部材との間及び光学角柱集合体と副固定部材との間の両方に弾性薄板部材を配設してもよい。

（７）上記実施形態２においては、光学角柱集合体と第２レンズアレイとの間に弾性薄板部材を配設したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２レンズアレイと副固定部材との間に弾性薄板部材を配設してもよいし、光学角柱集合体と第２レンズアレイとの間及び２レンズアレイと副固定部材との間の両方に弾性薄板部材を配設してもよい。

（８）上記実施形態２及び実施形態３においては、光学角柱集合体と第２レンズアレイの間に弾性薄板部材を配設したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光学角柱集合体と重畳レンズとの間及び重畳レンズと主固定部材との間のいずれか一方又は両方に弾性薄板部材を配設してもよい。

（９）上記実施形態３においては、副固定部材として第２レンズアレイを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、副固定部材として重畳レンズを用いてもよい。この場合は、主固定部材側を入射面とし、副固定部材側を射出面として固定部材を配置する。

（１０）上記各実施形態においては、主固定部材と副固定部材とを、光学角柱集合体と弾性薄板部材とを重ねた状態で挟むことにより、偏光変換装置を組み立てたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、副固定部材自体を弾性材料で形成したり、副固定部材の全部又は一部を波板の形状にして弾性を持たせたりすることにより、弾性薄板部材を用いることなく偏光変換装置を組み立てることも可能である。

（１１）上記各実施形態においては、位相差板を光学角柱集合体に接着して偏光変換装置を組み立てたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、位相差板を光学角柱集合体から離間させた状態で偏光変換装置を組み立てることも可能である。

（１２）上記各実施形態においては、主固定部材と副固定部材とを締結することにより遮光板と光学角柱集合体とを一体化させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、遮光板を光学角柱集合体の入射面に接着することにより遮光板と光学角柱集合体とを一体化させてもよい。

（１３）上記実施形態１のプロジェクタ１０００は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。

（１４）上記実施形態１のプロジェクタ１０００においては、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。

（１５）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００を説明するために示す図。 実施形態１に係る偏光変換装置１０の分解斜視図。 実施形態１に係る偏光変換装置１０を説明するために示す図。 光学角柱集合体２０を説明するために示す図。 実施形態２に係る照明装置７００を説明するために示す図。 偏光変換装置７１０の分解斜視図。 偏光変換装置７１０の斜視図。 実施形態３に係る照明装置８００を説明するために示す図。 偏光変換装置８１０の分解斜視図。 偏光変換装置８１０の斜視図。 変形例１に係る光学角柱集合体９２０の斜視図。 変形例２に係る側圧部材９６４を説明するために示す図。

符号の説明

１０，７１０，８１０…偏光変換装置、２０，９２０…光学角柱集合体、２１…スペーサ部材、２２，２４，９２２，９２４，９３０…光学角柱、２６，２８，９２６，９２８…ダミー角柱、２９，９２９…与圧側面、３２…偏光分離膜、３４…全反射膜、３６…遮光板、３８…位相差板、４０，９４０…主固定部材、４４，９４４…主固定部材の段差、４６，９４６…締結部材用ネジ孔、５０…副固定部材、５２…副固定部材のネジ孔、６０…側圧部材、７０…弾性薄板部材、８０…締結部材、９０…凹レンズ、１００，７００，８００…照明装置、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…光リフレクタ、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０，７３０，８３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１５０，７５０…重畳レンズ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、７３４，８３４…第２レンズアレイのツバ、７５４…重畳レンズのツバ、８３６…第２レンズアレイのネジ孔、９４２…側圧ネジ用ネジ孔、９６０…側圧ネジ、９６４…側圧弾性部材、１０００…プロジェクタ、ＨＳ…入射面、ＤＳ…射出面、ＳＲ…スクリーン、ＯＣ…照明光軸、ＨＬ…入射光、ＤＬ…射出光、ＰＰ…第１の偏光、ＳＳ…第２の偏光

Claims (8)

1. 入射面から入射するランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換して射出面から射出する偏光変換装置であって、
   複数の光学角柱を当接させた状態で並置して構成された平板形状の光学角柱集合体と、
   前記光学角柱集合体を、前記光学角柱集合体の厚み方向に挟んで与圧した状態で固定する固定部材と、
   前記光学角柱集合体を、前記光学角柱の長辺に垂直となる側面の１つにおいて、与圧する側圧部材とを有することを特徴とする偏光変換装置。
2. 請求項１に記載の偏光変換装置において、
   前記固定部材は、
   光を通過させる領域を有する主固定部材と、
   光を通過させる領域を有する副固定部材と、
   光を通過させる領域を有する弾性薄板部材と、
   前記主固定部材と前記副固定部材とを締結するための締結部材とを有し、
   前記偏光変換装置は、前記光学角柱集合体と前記弾性薄板部材とを重ねて挟んだ状態で、前記主固定部材と前記副固定部材とを前記締結部材で締結することにより組み立てられるものであることを特徴とする偏光変換装置。
3. 請求項２に記載の偏光変換装置において、
   前記主固定部材は、内側壁に前記光学角柱集合体を当接・係止可能な段差を有する枠状部材からなり、
   前記副固定部材は、枠状部材からなり、
   前記側圧部材は、前記主固定部材に係止された板バネからなることを特徴とする偏光変換装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の偏光変換装置において、
   前記複数の光学角柱のうち少なくとも１つの光学角柱の、隣接する光学角柱と当接する面における、光を通過させる領域以外の所定部分には、空隙形成用のスペーサ部材が付与されていることを特徴とする偏光変換装置。
5. 照明光束を射出する光源装置と、
   前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズからなる第１レンズアレイと、
   前記第１レンズアレイの複数の前記第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、
   ランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換する偏光変換装置と、
   前記偏光変換装置から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズとを有する照明装置であって、
   前記偏光変換装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の偏光変換装置であることを特徴とする照明装置。
6. 照明光束を射出する光源装置と、
   前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズからなる第１レンズアレイと、
   前記第１レンズアレイの複数の前記第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、
   ランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換する偏光変換装置と、
   前記偏光変換装置から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズとを有する照明装置であって、
   前記偏光変換装置は、請求項２又は３に記載の偏光変換装置であり、
   前記偏光変換装置は、前記光学角柱集合体と前記主固定部材との間又は前記光学角柱集合体と前記副固定部材との間のうち少なくとも一方には、前記第２レンズアレイ又は前記重畳レンズのうち少なくとも１つが配設されていることを特徴とする照明装置。
7. 照明光束を射出する光源装置と、
   前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズからなる第１レンズアレイと、
   前記第１レンズアレイの複数の前記第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイと、
   ランダムな偏光成分を有する光を、単一の偏光成分を有する光に変換する偏光変換装置と、
   前記偏光変換装置から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズとを有する照明装置であって、
   前記偏光変換装置は、請求項２又は３に記載の偏光変換装置であり、
   さらに、
   前記副固定部材として、前記第２レンズアレイ又は前記重畳レンズを用いることを特徴とする照明装置。
8. 照明光束を射出する照明装置と、
   前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調素子と、
   前記電気光学変調素子で変調された光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクタであって、
   前記照明装置は、請求項５〜７のいずれかに記載の照明装置であることを特徴とするプロジェクタ。

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