JP3492278B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学素子を備え
た投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ランダムな偏光方向を有する光を、一方
向の偏光方向を有する光に変換する光学素子（偏光変換
素子）としては、特開平７−２９４９０６号公報に記載
されたものが知られている。図１（Ａ）は、このような
光学素子の平面図であり、図１（Ｂ）はその斜視図であ
る。この光学素子は、偏光分離膜３６を有する線状の偏
光ビームスプリッタ３０と、反射膜４６を有する線状の
プリズム４０とを交互に貼り合わせた偏光ビームスプリ
ッタアレイ２２を備えている。また、偏光ビームスプリ
ッタアレイ２２の出射面の一部には、λ／２位相差板２
４が選択的に設けられている。

【０００３】線状の偏光ビームスプリッタ３０は、２つ
の直角プリズム３２，３４と、これらの直角プリズム３
２，３４の斜面である境界面に形成された偏光分離膜３
６とを有している。この偏光ビームスプリッタ３０を製
造する際には、一方の直角プリズムの斜面上に偏光分離
膜３６を形成した後に、２つの直角プリズム３２，３４
を光学接着剤で接着する。

【０００４】線状のプリズム４０は、２つの直角プリズ
ム４２，４４と、これらの直角プリズム４２，４４の斜
面である境界面に形成された反射膜４６とを有してい
る。このプリズム４０を製造する際には、一方の直角プ
リズムの斜面上に反射膜４６を形成した後に、２つの直
角プリズム４２，４４を光学接着剤で接着する。反射膜
４６は、アルミニウム膜等の金属膜で形成される。

【０００５】こうして準備された複数の線状偏光ビーム
スプリッタ３０と、複数の線状プリズム４０とを、光学
接着剤で交互に貼り合わせることによって、偏光ビーム
スプリッタアレイ２２が作成される。そして、λ／２位
相差板２４が、偏光ビームスプリッタ３０の出射面に選
択的に貼りつけられる。

【０００６】光入射面からは、ｓ偏光成分とｐ偏光成分
とを含む入射光が入射される。この入射光は、まず、偏
光分離膜３６によってｓ偏光とｐ偏光とに分離される。
ｓ偏光は、偏光分離膜３６によってほぼ垂直に反射さ
れ、反射膜４６によってさらに垂直に反射されて、プリ
ズム４０から出射される。一方、ｐ偏光は、偏光分離膜
３６をそのまま透過し、λ／２位相差板２４によってｓ
偏光に変換されて出射される。従って、この光学素子に
入射したランダムな偏光方向を有する光束は、すべてｓ
偏光光束となって出射される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１に示す従来の光学
素子では、４つの直角プリズム３２，３４，４２，４４
がそれぞれ光学接着剤で貼り合わされている。従って、
ｓ偏光やｐ偏光は、光学素子に入射されてから出射され
るまでの間に、プリズムの境界に形成されている光学接
着剤層を何回も通過しなければならない。光学接着剤層
は光をある程度吸収するので、光学接着剤層を通過する
たびに光の強度が低下する。この結果、光の利用効率が
かなり低下していまうという問題があった。

【０００８】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、光学素子におけ
る光の利用効率を高めることのできる技術を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明によ
る装置は、光源からの光を複数の中間光束に分割し、前
記複数の中間光束のそれぞれを光学素子によって２種類
の偏光光に分離した後、偏光変換手段によって１種類の
偏光光に変換してなる投写型表示装置と、前記偏光照明
装置からの出射光を、与えられた画像信号に基づいて変
調する変調手段と、前記変調手段により変調された光束
を投写する投写光学系と、を備えた投写型表示装置であ
って、前記光学素子は、光入射面と、前記光入射面にほ
ぼ平行な光出射面とを有し、前記光入射面および光出射
面と所定の角度をなすように形成されたほぼ平行な第１
および第２の膜形成面と、前記第１の膜形成面上に光学
接着剤層を介さずに形成された偏光分離膜と、前記第２
の膜形成面上に光学接着剤層を介さずに形成された反射
膜と、をそれぞれ備える複数の第１の透光性部材と、光
学接着剤を用いて前記複数の第１の透光性部材と交互に
貼り合わされ、前記複数の第１の透光性部材の前記光入
射面および光出射面とそれぞれ同一平面に形成された光
入射面および光出射面をそれぞれ有する複数の第２の透
光性部材と、を備えることを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、第１の透光性部材の光入
射面から入射した光のうち、偏光分離膜で反射される偏
光成分が、光学接着剤の層を通過せずに反射膜で反射さ
れ、その後、偏光ビームスプリッタから出射される。従
って、この偏光成分が光学接着剤の層を通過する回数を
低減することができるので、光の利用効率を高めること
ができる。

【００１１】上記発明において、前記反射膜は誘電体多
層膜で形成されていることが好ましい。

【００１２】誘電体多層膜で形成された反射膜では、ア
ルミニウム膜などの金属製の反射膜に比べて特定の直線
偏光成分の反射率を高めることができる。従って、光の
利用効率をより一層高めることが可能である。

【００１３】

【００１４】

【００１５】上記発明において、さらに、前記第２の透
光性部材の前記光入射面に対応して設けられた遮光手段
を有することが好ましい。

【００１６】仮に、第２の透光性部材の光入射面から光
が入射されると、この光は、反射膜で反射された後に、
偏光分離膜でｓ偏光とｐ偏光に分離される間に、何回も
光学接着剤層を通過する。そこで、第２の透光性部材の
光入射面に対応して遮光手段を設けることによってこの
ような光を遮光すれば、光学素子に入射した光が光学接
着剤層を何回も通過することを防止できる。

【００１７】また、上記発明において、前記第１と第２
の透光性部材の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有して
おり、前記偏光分離膜と前記反射膜の間隔が前記光学素
子を通じてほぼ等しくなるように、前記第１と第２の透
光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なく
とも一部が設定されていることが好ましい。

【００１８】こうすれば、偏光分離膜と反射膜の間の間
隔が等しくなるので、光学素子内における膜の位置精度
が向上し、光の利用効率が向上する。

【００１９】また、上記発明において、前記第２の透光
性部材の厚みが、前記第１の透光性部材の厚みよりも小
さく設定されていることが好ましい。こうすれば、偏光
分離膜と反射膜の間の間隔を等しくして、光学素子にお
ける光の利用効率を向上させることができる。

【００２０】前記第２の透光性部材の厚みは、前記第１
の透光性部材の厚みの約８０％ないし約９０％の範囲で
あることが好ましい。

【００２１】また、前記第１の透光性部材の厚みを、前
記第２の透光性部材の厚みに前記接着剤層の厚みの２倍
を加算した値にほぼ等しくなるようにすることが好まし
い。

【００２２】また、前記光学素子の光入射面側には複数
の小レンズが設けられ、前記光学素子内の複数の前記偏
光分離膜の相互の間隔が、前記複数の小レンズのピッチ
とほぼ対応するように設定されていることが好ましい。

【００２３】こうすれば、複数の小レンズから出射され
る複数の光束が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射す
るように構成することができるので、光の利用効率が向
上する。

【００２４】一例として、前記第１と第２の透光性部材
の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、前記複
数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズのレ
ンズ光軸のピッチとほぼ対応するように、前記第１と第
２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの
少なくとも一部が設定される。

【００２５】あるいは、前記複数の小レンズは複数の異
なるレンズ光軸ピッチを有しており、前記複数の偏光分
離膜の相互の間隔は、前記複数の異なるレンズ光軸ピッ
チとほぼ対応するように、前記第１と第２の透光性部材
の厚みと前記接着剤層の厚みとのうちの少なくとも一部
が設定されていることが好ましい。

【００２６】こうすれば、レンズ光軸のピッチが異なる
場合にも、各小レンズから出射される光束が、それぞれ
対応する偏光分離膜に入射するように構成することがで
きるので、光の利用効率が向上する。

【００２７】また、上記発明において、前記光学素子の
光入射面側には複数の小レンズが設けられ、前記光学素
子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔が、前記複数
の小レンズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対
応するように設定されていることが好ましい。

【００２８】小レンズから出射される光束のピッチは、
必ずしもレンズ光軸のピッチと一致するとは限らない。
このような場合にも、各小レンズから出射される光束
が、それぞれ対応する偏光分離膜に入射するように構成
することができるので、光の利用効率が向上する。

【００２９】一例として、前記第１と第２の透光性部材
の間の境界面に接着剤層をそれぞれ有しており、前記複
数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レンズから
出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように、
前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤層の厚
みとのうちの少なくとも一部が設定される。

【００３０】また、上記発明のいずれかの構成におい
て、前記光学素子の少なくとも一方の端部に、前記偏光
分離面、前記反射面のいずれも存在しないダミー領域
が、透光性部材によって形成されるようにしてもよい。

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【発明の実施の形態】Ａ．第１実施例：次に、本発明の
実施の形態を実施例に基づき説明する。図２および図３
は、この発明の第１実施例である偏光ビームスプリッタ
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図である。

【００４５】図２（Ａ）の工程では、それぞれ板状の複
数の第１の透光性部材３２１と複数の第２の透光性部材
３２２とが準備される。第１の透光性部材３２１のほぼ
平行な２つの表面（膜形成面）のうちで、一方の表面上
には偏光分離膜３３１が形成されている。また、他方の
表面上には、反射膜３３２が形成されている。第２の透
光性部材３２２の表面上には、これらの膜のいずれも形
成されていない。

【００４６】第１と第２の透光性部材３２１，３２２と
しては、板ガラスが用いられる。ただし、ガラス以外の
透光性の板状材料を用いることも可能である。また、第
１と第２の透光性部材の一方を、他方とは異なる色を有
する材料を用いるようにするようにしてもよい。こうす
れば、偏光ビームスプリッタアレイとして完成した後
に、２つの部材の区別をつけやすいという利点がある。
たとえば一方の部材を、無色透明な板ガラスで形成し、
他方を青色で透明な板ガラスで形成するようにしてもよ
い。なお、板ガラスとしては、磨き板ガラスやフロート
ガラスが好ましく、特に、磨き板ガラスが好ましい。

【００４７】偏光分離膜３３１は、ｓ偏光とｐ偏光のい
ずれか一方を選択的に透過させ、他方を選択的に反射す
る性質を有する膜である。通常は、このような性質を有
する誘電体多層膜を積層することによって偏光分離膜３
３１が形成される。

【００４８】反射膜３３２は、誘電体多層膜を積層する
ことによって形成される。もちろん、反射膜３３２を構
成する誘電体多層膜は、偏光分離膜３３１を構成するも
のとは異なる組成および構成を有している。反射膜３３
２としては、偏光分離膜３３１で反射された直線偏光成
分（ｓ偏光またはｐ偏光）のみを選択的に反射し、他の
直線偏光成分は反射しないような誘電体多層膜で構成さ
れたものが好ましい。

【００４９】反射膜３３２は、アルミニウムを蒸着する
ことによって形成するようにしてもよい。誘電体多層膜
で反射膜３３２を形成した場合には、特定の直線偏光成
分（たとえばｓ偏光）を約９８％程度の反射率で反射す
ることができる。一方、アルミニウム膜では、反射率は
高々９２％程度である。従って、誘電体多層膜で反射膜
３３２を形成するようにすれば、偏光ビームスプリッタ
アレイから出射される光量を高めることができる。さら
に、誘電体多層膜は、アルミニウム膜よりも光の吸収が
少ないので、発熱も少ないという利点もある。なお、特
定の直線偏光成分の反射率を向上させるには、反射膜３
３２を構成する誘電体多層膜（通常は２種類の膜が交互
に積層された構造である）を構成するそれぞれの膜の厚
さ、あるいは膜の材料を最適化すれば良い。

【００５０】図２（Ｂ）の工程では、第１と第２の透光
性部材３２１，３２２が光学接着剤によって交互に貼り
合わされる。この結果、光学接着剤層３２５が、偏光分
離膜３３１と第２の透光性部材３２２との間、および、
反射膜３３２と第２の透光性部材３２２との間にそれぞ
れ形成される。なお、図２および図３では、図示の便宜
上、各層３３１，３３２，３２５の厚みが誇張されてい
る。また、貼り合わされるガラスの枚数についても省略
されている。

【００５１】図３（Ａ）の工程では、貼り合わされた透
光性部材３２１，３２２の表面にほぼ垂直な方向から紫
外線を照射することによって、光学接着剤層３２５を硬
化させる。紫外線は、誘電体多層膜を通過する。この実
施例では、偏光分離膜３３１と反射膜３３２が、それぞ
れ誘電体多層膜で形成されている。従って、図３（Ａ）
に示すように、透光性部材３２１，３２２の表面にほぼ
垂直な方向から紫外線を照射することによって、複数の
光学接着剤層３２５を同時に硬化させることができる。

【００５２】一方、反射膜３３２をアルミニウムの蒸着
で形成した場合には、紫外線がアルミニウム膜で反射さ
れてしまう。従って、この場合には、図３（Ａ）に破線
で示すように、紫外線を透光性部材３２１，３２２の表
面にほぼ平行な方向から照射する。この時、紫外線を入
射する側と反対側の部分では、紫外線による光学接着剤
層３２５の照射効率が低下する。従って、光学接着剤層
３２５が硬化するまでに比較的長い時間が必要になる。
一方、反射膜３３２を誘電体多層膜で形成するようにす
れば、透光性部材３２１，３２２の表面に平行でない方
向から紫外線を照射できるので、比較的短時間で効率よ
く光学接着剤層３２５を硬化させることができる。

【００５３】図３（Ｂ）の工程では、こうして互いに接
着された複数の透光性部材３２１，３２２を、その表面
と所定の角度θをなす切断面（図中、破線で示す）でほ
ぼ平行に切断することによって、光学素子ブロックが切
り出される。θの値は、約４５度とすることが好まし
い。こうして切り出された光学素子ブロックの表面（切
断面）を研磨することによって、偏光ビームスプリッタ
アレイを得ることができる。

【００５４】図４は、こうして製造された偏光ビームス
プリッタアレイ３２０を示す斜視図である。この図から
わかるように、偏光ビームスプリッタアレイ３２０は、
それぞれ断面が平行四辺形の柱状の第１と第２の透光性
部材３２１，３２２が、交互に貼り合わされた形状を有
している。

【００５５】図５（Ａ）は、実施例による偏光ビームス
プリッタアレイ３２０の出射面の一部に、λ／２位相差
板３８１を選択的に設けた偏光変換素子を示す平面断面
図である。また、図５（Ｂ）は、比較例の偏光変換素子
を示す平面断面図である。実施例の偏光変換素子では、
偏光ビームスプリッタアレイ３２０の出射面（図５では
左側の面）のうちで、第２の透光性部材３２２の表面部
分に、偏光方向変換手段としてのλ／２位相差板３８１
が貼りつけられている。

【００５６】図５（Ｂ）に示す比較例の構成は、図５
（Ａ）の実施例の構成において、偏光分離膜３３１と、
これに隣接する光学接着剤層３２５との位置関係が逆転
している点が異なるだけである。比較例の偏光ビームス
プリッタアレイ３２０ａを製造する際には、まず、第１
の透光性部材３２１の表面上に反射膜３３２を形成し、
一方、第２の透光性部材３２２の表面上に偏光分離膜３
３１を形成する。そして、これらの透光性部材３２１，
３２２を光学接着剤層３２５で交互に貼り合わせる。

【００５７】図５（Ａ）に示す実施例の偏光変換素子の
入射面からは、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含むランダ
ムな偏光方向を有する入射光が入射される。この入射光
は、まず、偏光分離膜３３１によってｓ偏光とｐ偏光と
に分離される。ｓ偏光は、偏光分離膜３３１によってほ
ぼ垂直に反射され、反射膜３３２によってさらに反射さ
れて、出射面３２６から出射される。一方、ｐ偏光は、
偏光分離膜３３１をそのまま透過して、λ／２位相差板
３８１によってｓ偏光に変換されて出射される。従っ
て、偏光変換素子からは、ｓ偏光のみが選択的に出射さ
れる。

【００５８】なお、λ／２位相差板３８１を、第１の透
光性部材３２１の出射面部分に選択的に設けるようにす
れば、偏光変換素子からｐ偏光のみを選択的に出射する
ことができる。

【００５９】図５（Ａ）に示す実施例の偏光ビームスプ
リッタアレイ３２０では、偏光分離膜３３１を透過する
ｐ偏光は、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の入射面
から出射面までの間に光学接着剤層３２５を１回通過す
る。これは、図５（Ｂ）に示す比較例の偏光ビームスプ
リッタアレイ３２０ａにおいても同様である。

【００６０】また、実施例の偏光ビームスプリッタアレ
イ３２０では、偏光分離膜３３１で反射されるｓ偏光
は、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の入射面から出
射面までの間に光学接着剤層３２５を１回も通過しな
い。これに対して、比較例の偏光ビームスプリッタアレ
イ３２０ａでは、ｓ偏光は、偏光ビームスプリッタアレ
イ３２０の入射面から出射面までの間に光学接着剤層３
２５を２回通過する。光学接着剤層３２５はほぼ透明で
あるが、いくらか光を吸収する性質を有している。従っ
て、光学接着剤層３２５を通過するたびに、光量は減少
する。また、光学接着剤層３２５を通過する際には、偏
光方向が若干変わる可能性もある。実施例の偏光ビーム
スプリッタアレイでは、ｓ偏光が光学接着剤層３２５を
通る回数が比較例に比べて少ないので、光の利用効率が
より高い。

【００６１】ところで、比較例の偏光ビームスプリッタ
アレイ３２０ａも、図１に示した従来の偏光ビームスプ
リッタアレイ２２に比較すれば光学接着剤層が少ないの
で、光の利用効率は比較的高い。しかし、図５（Ａ）に
示す実施例では、この比較例よりもさらに光の利用効率
が高いことがわかる。

【００６２】図１０は、実施例の偏光ビームスプリッタ
アレイ３２０をさらに拡大して詳細に示す断面図であ
る。偏光分離膜３３１と反射膜３３２の厚みは数μｍで
あり、透光性部材３２１，３２２の厚みｔ₃₂₁ ，ｔ₃₂₂
や、光学接着剤層３２５の厚みｔ_ad1 ，ｔ_ad2 に比べて
無視できる。そこで、図１０では偏光分離膜膜３３１を
１本の破線で描き、反射膜３３２を１本の実線で描いて
いる。なお、前述したように、偏光分離膜３３１と反射
膜３３２は、第１の透光性部材３２１の両面に形成され
ている。光学接着剤層３２５の厚みｔ_ad1 ，ｔ_ad2 は、
層の位置に応じて異なる値に設定されていてもよいが、
通常は、偏光ビームスプリッタ３２０の全体を通じて等
しい値に設定されている。以下の説明では、光学接着剤
層３２５の厚みｔ_ad1 ，ｔ_ad2 が等しい値ｔ_adに設定さ
れているものと仮定する。

【００６３】図１０の下部に示すように、第２の透光性
部材３２２の厚みｔ₃₂₂ は、第１の透光性部材３２１の
厚みｔ₃₂₁ から光学接着剤層３２５の厚みｔ_adの２倍を
減算した値に等しい。この関係は、偏光ビームスプリッ
タアレイ３２０の光出射面３２６や光入射面３２７に沿
った方向に測った場合の厚み（Ｌ₃₂₁，Ｌ₃₂₂，Ｌ_ad）に
ついても同様である。例えば、第１の透光性部材３２１
の厚みｔ₃₂₁ を３．１７ｍｍとした場合を考えると、光
学接着剤層３２５の厚みｔ_adは通常約０．０１〜０．３
ｍｍの範囲内であるため、第２の透光性部材３２２の厚
みｔ₃₂₂ は３．１５〜２．５７ｍｍの範囲となる。この
例のように、第２の透光性部材３２２の厚みｔ₃₂₂ は、
第１の透光性部材３２１の厚みｔ₃₂₁ の約８０％〜約９
０％とすることが好ましい。具体的な実施例としては、
ｔ₃₂₁ ＝３．１７ｍｍ、ｔ_ad＝０．０６ｍｍ、ｔ₃₂₂ ＝
３．０５ｍｍに設定することができる。

【００６４】このように、２種類の透光性部材３２１，
３２２の厚みを予め調整しておくことによって、貼り合
わせた後の偏光分離膜３３１と反射膜３３２との間の間
隔を、偏光ビームスプリッタアレイ３２０の全体に渡っ
てほぼ均一にすることができる。

【００６５】なお、実際は透光性部材３２１，３２２の
厚みｔ₃₂₁ ，ｔ₃₂₂ や、光学接着剤層３２５の厚みｔ_ad
に製造誤差が生じる場合がある。

【００６６】図１１は、偏光ビームスプリッタアレイ３
２０の光入射面側に、複数の小レンズ（集光レンズ）３
１１がマトリクス状に配列された集光レンズアレイ３１
０を設けた状態を示す断面図である。偏光ビームスプリ
ッタアレイ３２０の光入射面には、偏光分離膜３３１へ
入射して有効な偏光光に変換される光が入射する有効入
射領域ＥＡ（偏光分離膜３３１に対応する光の入射面）
と、反射膜３３２に入射して、無効な偏光光に変換され
る光が入射する無効入射領域ＵＡ（反射膜３３２に対応
する光の入射面）とが、交互に配置されている。この有
効入射領域ＥＡおよび無効入射領域ＵＡのｘ方向の大き
さＷp は、集光レンズ３１１のｘ方向の大きさＷL の１
／２に等しい。また、集光レンズ３１１の中心（レンズ
光軸）３１１ｃは、有効入射領域ＥＡのｘ方向の中心と
等しくなるように配置されている。有効入射領域ＥＡ
は、偏光分離膜３３１を、偏光ビームスプリッタ３２０
の光入射面に投影した領域に相当する。従って、偏光分
離膜３３１のｘ方向のピッチは、集光レンズ３１１のレ
ンズ光軸３１１ｃのｘ方向のピッチに等しく設定されて
いる。

【００６７】なお、図１１の右端の集光レンズ３１１に
は、対応する偏光分離膜３３１や反射膜３３２が形成さ
れていない。これは、端部の集光レンズ３１１を通過す
る光量が比較的少ないので、これらの膜を設けなくても
光の利用効率にあまり影響がないためである。

【００６８】図１２は、偏光分離膜３３１のピッチを、
集光レンズ３１１のレンズ光軸３１１ｃのピッチとは異
なる値に設定し、また、２つの偏光ビームスプリッタア
レイ３２０’を、システム光軸Ｌを中心として、偏光分
離膜３３１、反射膜３３２が向かい合うように対向配置
させた場合を示す説明図である。なお、図面ではシステ
ム光軸より左側の部分が省略されている。

【００６９】図１２の中段には、集光レンズアレイ３１
０の各レンズＬａ〜Ｌｄで集光され偏光ビームスプリッ
タアレイ３２０’の入射面を照射する光の光量分布が示
されている。一般に、システム光軸（偏光ビームスプリ
ッタアレイ３２０’の中心）に最も近いレンズＬａで集
光される光の光強度Ｉａが最も強くなり、光軸から遠い
レンズで集光される光ほど弱くなり、図１２では、４番
目のレンズＬｄで集光される光の光強度Ｉｄが最も弱く
なる。また、各レンズＬａ〜Ｌｄで集光された光の光量
分布は、あるレンズ位置（図１２では３番目のレンズＬ
ｃの位置）を境に、光軸に近いほどレンズ中心に対して
光軸寄りの分布になり、光軸から遠いほど光軸の反対寄
りの分布になる。図１２では、レンズＬｃで集光された
光の光量分布Ｐｃがほぼレンズ中心に分布し、レンズＬ
ｂ、Ｌａと光軸に近いほどその光量分布Ｐｂ、Ｐａと次
第にシステム光軸寄りの分布になっている。また、レン
ズＬｄで集光された光の光量分布Ｐｄがシステム光軸の
反対寄りになっている。このような場合に、偏光ビーム
スプリッタアレイ３２０’の有効入射領域ＥＡの中心を
一律にレンズ光軸中心と一致させると、上記のような光
量分布のずれに起因する光の損失が発生する。特に、光
源光軸付近において、レンズアレイから出射される光の
光量分布と有効入射領域ＥＡとのずれは、大きな光の損
失となる。したがって、集光レンズアレイ３１０から出
射される光の分布に合わせて、すなわち、集光レンズア
レイ３１０から出射される光の光量分布のピーク間隔に
合わせて偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の各有効
入射領域ＥＡの中心を配列するするようにすることが好
ましい。換言すれば、偏光分離膜３３１の間隔が、光量
分布のピークの間隔に一致するように、透光性部材３２
１，３２２の厚みｔ₃₂₁，ｔ₃₂₂ と光学接着剤層３２５
の厚みｔ_ad（図１０）を調整することが好ましい。

【００７０】なお、レンズアレイ３１０で集光される光
をより有効に利用するためには、光軸に近いレンズで集
光される光ほどより有効に利用できるようにすることが
好ましい。特に、光源光軸付近の光量が大きく、また、
光源光軸付近のレンズＬａから出射される光の分布Ｐａ
がレンズの中心光軸よりも光源光軸側に偏っているた
め、偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の最も光源光
軸側に近い有効入射領域ＥＡ１の中心を光の分布Ｐａの
ピーク位置にほぼ合わせるようにすることが好ましい。

【００７１】図１２に示す構成は、集光レンズアレイ３
１０の各集光レンズ３１１から出射される光の光強度や
光量分布に、有効入射領域ＥＡ１〜ＥＡ４と無効入射領
域ＵＡ１〜ＵＡ４の幅（すなわち偏光分離膜３１１の間
隔）を対応させたものである。すなわち、偏光ビームス
プリッタアレイ３２０’の有効入射領域ＥＡ（図中ＥＡ
１〜ＥＡ４）および無効入射領域ＵＡ（図中ＵＡ１〜Ｕ
Ａ４）のｘ方向の幅Ｗｐ’は、集光レンズアレイ３１０
の各レンズＬａ〜Ｌｄのｘ方向の幅ＷL の１／２よりも
大きい。

【００７２】図１２の例では、３列目のレンズＬｃの中
心と、それに対応する有効入射領域ＥＡ３の中心とを等
しくするように、偏光ビームスプリッタアレイ３２０’
が配置されている。通常、各無効入射領域ＵＡの幅は、
有効入射領域ＥＡの幅Ｗp'と等しいので、左側の２つの
有効入射領域ＥＡ２，ＥＡ１は各レンズＬｂ，Ｌａの中
心に対して次第にシステム光軸寄りとなる。また、一番
右側の有効入射領域ＥＡ４はレンズＬｄの中心に対して
システム光軸の反対寄りとなる。この結果、各有効入射
領域ＥＡ１〜ＥＡ４が、集光レンズアレイ３１０から出
射される光の光量分布のピーク位置とほぼ一致する。特
に、光軸に近い所定の数のレンズ、例えば、２〜３個の
レンズは、光強度が強いので、これらのレンズで集光さ
れる光の光量分布と、それに対応する有効入射領域がほ
ぼ一致することが好ましい。このような構成にすること
で、より光の利用効率を高めることができる。なお、有
効入射領域の幅をレンズの幅の１／２に対してどの程度
大きくするか、および、どのレンズに対する有効入射領
域を基準に配置するかは、レンズアレイの数や、各レン
ズに対応する光量分布の関係から実験的に容易に求めら
れる。また、有効入射領域や無効入射領域の幅は、レン
ズの幅の１／２より大きくすることに限定する必要はな
く、偏光ビームスプリッタアレイ３２０’の光の入射面
を照射する実際の光量分布によって決定される。

【００７３】上述した図１１および図１２の例では、集
光レンズアレイ３１０の各小レンズ３１１が同じサイズ
を有しているものと仮定したが、小レンズのサイズが位
置によって異なる場合もある。図１３は、サイズの異な
る複数種類の小レンズを有する集光レンズアレイ３１
０’を示す平面図およびそのＢ−Ｂ断面図である。図１
３（Ａ）において、破線の円は光源からの光量が比較的
大きな領域を示している。

【００７４】この集光レンズアレイ３１０’は、比較的
大サイズの第１の小レンズ３１２がシステム光軸Ｌの周
囲にマトリクス状に配列され、また、比較的小サイズの
第２の小レンズ３１３が集光レンズアレイ３１０’の端
部付近に略マトリクス状に配列されている。このような
集光レンズアレイ３１０’に対して、前述した図１１と
同様な構成と効果を達成する場合には、偏光ビームスプ
リッタアレイの各有効入射領域の中心（すなわち、偏光
分離膜のピッチ）が、それぞれ対応する小レンズ３１
２、３１３のピッチに一致するように、透光性部材３２
１，３２２の厚みｔ₃₂₁ ，ｔ₃₂₂ と光学接着剤層３２５
の厚みｔ_ad（図１０）の少なくとも一部が調整される。
あるいは、前述した図１２と同様な構成と効果を達成す
る場合には、偏光ビームスプリッタアレイの各有効入射
領域の中心（すなわち、偏光分離膜のピッチ）が、それ
ぞれ対応する小レンズ３１２、３１３から出射される光
束の光量分布のピッチに一致するように、透光性部材３
２１，３２２の厚みｔ₃₂₁ ，ｔ₃₂₂ と光学接着剤層３２
５の厚みｔ_adの少なくとも一部が調整される。

【００７５】Ｂ．第２実施例：図１４ないし図１９は、
第２実施例による偏光ビームスプリッタアレイの製造方
法を示す説明図である。第２実施例では、図１４に示す
ように、水平台４０２と、水平台４０２の上に立設され
た垂直壁４０４とを有する組立治具４００を用いる。

【００７６】第２実施例においても、第１実施例と同様
に、図２（Ａ）に示す第１の透光性部材３２１（膜が形
成された板ガラス）と、第２の透光性部材３２２（膜が
形成されていない板ガラス）とが準備される。また、図
１４に示すダミーガラス３２４も準備される。このダミ
ーガラス３２４は、偏光分離膜や反射膜が形成されてい
ない平坦な板ガラスである。ダミーガラス３２４は、偏
光ビームスプリッタの端部に設けられる部材であり、そ
の厚みは第１や第２の透光性部材３２１，３２２の厚み
とは異なる値に設定することができる。

【００７７】図１４の状態にするには、まず、ダミーガ
ラス３２４を水平台４０２の上に載置して、その上表面
に光硬化性接着剤を塗布する。そして、その上に第１の
透光性部材３２１が重ねられる。こうして、接着剤層を
介して重ねられたダミーガラス３２４と第１の透光性部
材３２１とを摺り合わせるようにしながら、接着剤層に
含まれる気泡を追い出し、かつ、接着剤層の厚みを均一
にする。この状態では、ダミーガラス３２４と第１の透
光性部材３２１とは、表面張力により互いに吸着した状
態になる。そして、図１４に示すように、ダミーガラス
３２４と第１の透光性部材３２１の側面を、垂直壁４０
４に当接させる。また、このとき、当接する側面と垂直
な側面では、ダミーガラス３２４と第１の透光性部材３
２１とを、所定のズレ量ΔＨだけずらしている。図１５
では、第１の透光性部材３２１の上方から紫外線（図中
「ＵＶ」と記す）を照射して接着剤を硬化させる。こう
して接着された板材を「第１の積層体」と呼ぶ。なお、
紫外線は、透光性部材３２１の表面と平行でない方向か
ら照射することが好ましい。こうすれば、接着剤層を紫
外線で効率良く照射することができ、接着剤の硬化時間
を短縮することができる。この結果、光学素子の製造の
スループットを向上させることができる。

【００７８】第１の積層体の上面に接着剤を塗布し、第
２の透光性部材３２２を重ねる（図１６）。この時、接
着剤層を介して重ねられた第１と第２の透光性部材３２
１，３２２を摺り合わせるようにしながら、接着剤層に
含まれる気泡を追い出し、かつ、接着剤層の厚みを均一
にする。また、第１の透光性部材３２１と第２の透光性
部材３２２を、所定のズレ量ΔＨだけずらしている。図
１７では、第２の透光性部材３２１の上方から紫外線を
照射して接着剤を硬化させる。こうして、第２の積層体
が得られる。

【００７９】その後は、同様にして、接着剤層を介して
１枚の透光性部材を積層する度に、紫外線を照射するこ
とによって、その接着剤層を硬化させることによって、
図１８に示す積層体が得られる。図１９は、こうして得
られた積層体を切断する様子を示している。積層体は、
図１８において、垂直壁４０４に当接していた側面を下
にした状態で、切断台４１０の上に載置される。そし
て、平行な切断線３２８ａ，３２８ｂに沿って切断され
る。この後、切断面を平坦に研磨することによって、図
４に示す第１実施例の偏光ビームスプリッタアレイと同
様な素子が得られる。但し、第２実施例で作成される偏
光ビームスプリッタアレイは、端部にダミーガラス３２
４が設けられている。

【００８０】第２実施例では、接着剤層を介して１枚の
透光性部材を積層する度に紫外線を照射することによっ
て、その接着剤層を硬化させるようにしたので、透光性
部材同士の位置関係を精度よく決定することができる。
また、紫外線の照射では、１層の接着剤層のみを硬化さ
せればよいので、硬化を確実に行うことができるという
利点もある。なお、第１実施例の偏光ビームスプリッタ
アレイを、第２実施例の組立方法で組み立てることも可
能である。

【００８１】なお、第２実施例と同様な工程によって、
１枚の第１の透光性部材３２１と、１枚の第２の透光性
部材３２２とを貼り合わせることによって得られる積層
体（「単位積層体」と呼ぶ）を予め複数作成しておき、
これらの単位積層体を順次積層するようにしてもよい。
すなわち、接着剤層を介して１つの単位積層体を積層
し、接着剤層の気泡を追い出し、その後、紫外線を照射
して接着剤層を硬化させるようにしてもよい。このよう
な工程によっても、上記とほぼ同様な効果が得られる。

【００８２】なお、第１実施例ないし第３実施例のいず
れにおいても、透光性部材３２１，３２２の厚みの精度
は、それぞれの表面を研磨する際に管理することができ
る。また、接着剤層の厚みは、接着剤の塗布量や、気泡
の追い出し工程の際の圧力を部材表面にわたって均一に
することにより、均一にすることが可能である。

【００８３】Ｃ．偏光照明装置および映像表示装置の構
成：図６は、前述の実施例による偏光ビームスプリッタ
アレイを有する偏光照明装置１の要部を平面的にみた概
略構成図である。この偏光照明装置１は、光源部１０
と、偏光発生装置２０とを備えている。光源部１０は、
ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含むランダムな偏光方向の
光束を出射する。光源部１０から出射された光束は、偏
光発生装置２０によって偏光方向がほぼ揃った一種類の
直線偏光に変換されて、照明領域９０を照明する。

【００８４】光源部１０は、光源ランプ１０１と、放物
面リフレクター１０２とを備えている。光源ランプ１０
１から放射された光は、放物面リフレクター１０２によ
って一方向に反射され、略平行な光束となって偏光発生
装置２０に入射する。光源部１０の光源光軸Ｒは、シス
テム光軸Ｌに対して一定の距離ＤだけＸ方向に平行にシ
フトした状態にある。ここで、システム光軸Ｌは、偏光
ビームスプリッタアレイ３２０の光軸である。このよう
に光源光軸Ｒをシフトさせる理由については後述する。

【００８５】偏光発生装置２０は、第１の光学要素２０
０と、第２の光学要素３００とを備えている。図７は、
第１の光学要素２００の外観を示す斜視図である。図７
に示すように、第１の光学要素２００は矩形状の輪郭を
有する微小な光束分割レンズ２０１が縦横に複数配列さ
れた構成を有している。第１の光学要素２００は、光源
光軸Ｒ（図６）が第１の光学要素２００の中心に一致す
るように配置されている。各光束分割レンズ２０１をＺ
方向から見た外形形状は、照明領域９０の形状と相似形
をなすように設定されている。本実施例では、Ｘ方向に
長い横長の照明領域９０を想定しているため、光束分割
レンズ２０１のＸＹ平面上における外形形状も横長であ
る。

【００８６】図６の第２の光学要素３００は、集光レン
ズアレイ３１０と、偏光ビームスプリッタアレイ３２０
と、選択位相差板３８０と、出射側レンズ３９０とを備
えている。選択位相差板３８０は、図５で説明したよう
に、λ／２位相差板３８１が第２の透光性部材３２２の
出射面部分にのみ形成されており、第１の透光性部材３
２１の出射面部分は無色透明となっている板状体であ
る。なお、図６に示した偏光ビームスプリッタアレイで
は、図４に示した構造のうち、両端の突出した部分を切
断して略直方体形状としている。

【００８７】集光レンズアレイ３１０は、図７に示す第
１の光学要素２００とほぼ同様な構成を有している。す
なわち、集光レンズアレイ３１０は、第１の光学要素２
００を構成する光束分割レンズ２０１と同数の集光レン
ズ３１１をマトリックス状に複数配列したものである。
集光レンズアレイ３１０の中心も、光源光軸Ｒと一致す
るように配置されている。

【００８８】光源部１０は、ランダムな偏光方向を有す
るほぼ平行な白色の光束を出射する。光源部１０から出
射されて第１の光学要素２００に入射した光束は、それ
ぞれの光束分割レンズ２０１によって中間光束２０２に
分割される。中間光束２０２は、光束分割レンズ２０１
と集光レンズ３１１の集光作用によって、システム光軸
Ｌと垂直な平面内（図１ではＸＹ平面）で収束する。中
間光束２０２が収束する位置には、光束分割レンズ２０
１の数と同数の光源像が形成される。なお、光源像が形
成される位置は、偏光ビームスプリッタアレイ３２０内
の偏光分離膜３３１の近傍である。

【００８９】光源光軸Ｒがシステム光軸Ｌからずれてい
るのは、光源像を偏光分離膜３３１の位置で結像させる
ためである。このずれ量Ｄは、偏光分離膜３３１のＸ方
向の幅Ｗｐ（図６）の１／２に設定されている。前述し
たように、光源部１０と、第１の光学要素２００と、集
光レンズアレイ３１０の中心は、光源光軸Ｒと一致して
おり、システム光軸ＬからＤ＝Ｗｐ／２だけずれてい
る。一方、図６から理解できるように、中間光束２０２
を分離する偏光分離膜３３１の中心も、システム光軸Ｌ
からＷｐ／２だけずれている。従って、光源光軸Ｒを、
システム光軸ＬからＷｐ／２だけずらせることによっ
て、偏光分離膜３３１のほぼ中央において光源ランプ１
０１の光源像を結像させることができる。

【００９０】偏光ビームスプリッタアレイ３２０に入射
された光束は、前述した図５（Ａ）にも示したように、
すべてｓ偏光に変換される。偏光ビームスプリッタアレ
イ３２０から出射された光束は、出射側レンズ３９０に
よって照明領域９０を照明する。照明領域９０は、多数
の光束分割レンズ２０１で分割された多数の光束で照明
されるので、照明領域９０の全体をむらなく照明するこ
とができる。

【００９１】なお、第１の光学要素２００に入射する光
束の平行性が極めて良い場合には、第２の光学要素３０
０から集光レンズアレイ３１０を省略することも可能で
ある。

【００９２】以上のように、図６に示す偏光照明装置１
は、ランダムな偏光方向を有する白色の光束を特定の偏
光方向の光束（ｓ偏光またはｐ偏光）に変換する偏光発
生部としての機能と、このような多数の偏光光束で照明
領域９０をむらなく照明する機能とを有している。この
偏光照明装置１は、実施例による偏光ビームスプリッタ
アレイ３２０を使用しているので、従来よりも光の利用
効率が高いという利点を有している。

【００９３】図８は、図６に示す偏光照明装置１を備え
た投写型表示装置８００の要部を示す概略構成図であ
る。この投写型表示装置８００は、偏光照明装置１と、
ダイクロイックミラー８０１，８０４と、反射ミラー８
０２，８０７，８０９と、リレーレンズ８０６，８０
８，８１０と、３枚の液晶パネル（液晶ライトバルブ）
８０３，８０５，８１１と、クロスダイクロイックプリ
ズム８１３と、投写レンズ８１４とを備えている。

【００９４】ダイクロイックミラー８０１，８０４は、
白色光束を赤、青、緑の３色の色光に分離する色光分離
手段としての機能を有する。３枚の液晶パネル８０３，
８０５，８１１は、与えられた画像情報（画像信号）に
従って、３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する
光変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイッ
クプリズム８１３は、３色の色光を合成してカラー画像
を形成する色光合成手段としての機能を有する。投写レ
ンズ８１４は、合成されたカラー画像を表す光をスクリ
ーン８１５上に投写する投写光学系としての機能を有す
る。

【００９５】青光緑光反射ダイクロイックミラー８０１
は、偏光照明装置１から出射された白色光束の赤色光成
分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを
反射する。透過した赤色光は、反射ミラー８０２で反射
されて、赤光用液晶パネル８０３に達する。一方、第１
のダイクロイックミラー８０１で反射された青色光と緑
色光のうちで、緑色光は緑光反射ダイクロイックミラー
８０４によって反射され、緑光用液晶パネル８０５に達
する。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー８
０４も透過する。

【００９６】この実施例では、青色光の光路長が３つの
色光のうちで最も長くなる。そこで、青色光に対して
は、ダイクロイックミラー８０４の後に、入射レンズ８
０６と、リレーレンズ８０８と、出射レンズ８１０とを
含むリレーレンズ系で構成された導光手段８５０が設け
られている。すなわち、青色光は、緑光反射ダイクロイ
ックミラー８０４を透過した後に、まず、入射レンズ８
０６及び反射ミラー８０７を経て、リレーレンズ８０８
に導かれる。さらに、反射ミラー８０９によって反射さ
れて出射レンズ８１０に導かれ、青光用液晶パネル８１
１に達する。なお、３枚の液晶パネル８０３，８０５，
８１１は、図６における照明領域９０に相当する。

【００９７】３つの液晶パネル８０３、８０５、８１１
は、図示しない外部の制御回路から与えられた画像信号
（画像情報）に従って、それぞれの色光を変調し、それ
ぞれの色成分の画像情報を含む色光を生成する。変調さ
れた３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８１
３に入射する。クロスダイクロイックプリズム８１３に
は、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘
電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電
体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー映像
を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系で
ある投写レンズ８１４によってスクリーン８１５上に投
写され、映像が拡大されて表示される。

【００９８】この投写型表示装置８００では、光変調手
段として、特定の偏光方向の光束（ｓ偏光またはｐ偏
光）を変調するタイプの液晶パネル８０３，８０５，８
１１が用いられている。これらの液晶パネルには、入射
側と出射側にそれぞれ偏光板（図示せず）が貼り付けら
れているのが普通である。従って、ランダムな偏光方向
を有する光束で液晶パネルを照射すると、その光束のう
ちの約半分は、液晶パネルの偏光板で吸収されて熱に変
わってしまう。この結果、光の利用効率が低く、また、
偏光板が発熱するという問題が生じる。しかし、図８に
示す投写型表示装置８００では、偏光照明装置１によっ
て、液晶パネル８０３，８０５，８１１を通過する特定
の偏光方向の光束を生成しているので、液晶パネルの偏
光板における光の吸収や発熱の問題が大幅に改善されて
いる。また、この投写型表示装置８００は、実施例によ
る偏光ビームスプリッタアレイ３２０を使用しているの
で、投写型表示装置８００全体の光の利用効率が、これ
によって高められているという利点もある。

【００９９】なお、偏光ビームスプリッタアレイ３２０
の反射膜３３２は、液晶パネル８０３，８０５，８１１
の変調対象となる特定の偏光成分（例えばｓ偏光）のみ
を選択的に反射する性質を有する誘電体多層膜で形成す
ることが好ましい。こうすれば、液晶パネル８０３，８
０５，８１１における光の吸収や発熱の問題をさらに改
善することができる。この結果、投写型表示装置８０全
体としての光の利用効率をさらに高めることができる。

【０１００】以上のように、この実施例による偏光ビー
ムスプリッタアレイを用いることによって、投写型表示
装置における光の利用効率を従来に比べて高めることが
できる。従って、スクリーン８１５上に投写される映像
をより明るくすることができる。

【０１０１】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、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。

【０１０２】（１）本発明による偏光ビームスプリッタ
アレイは、図８に示す投写型表示装置に限らず、これ以
外の種々の装置に適用することが可能である。例えば、
カラー画像でなく、白黒画像を投写する投写型表示装置
にも本発明による偏光ビームスプリッタアレイを適用す
ることができる。この場合には、図８の装置において、
液晶パネルが１枚で済み、また、光束を３色に分離する
色光分離手段と、３色の光束を合成する色光合成手段と
を省略できる。

【０１０３】（２）図５に示す実施例において、第２の
透光性部材の入射面から光が入射しないような遮光手段
を設けるようにしてもよい。図９（Ａ）は、図５（Ａ）
に示す実施例の光学素子の前に、遮光プレート３４０を
設けた状態を示す説明図である。この遮光プレート３４
０には、光を遮断する遮光部３４１と、光を透過させる
透光部３４２とが交互に形成されている。遮光プレート
３４０は、例えば板ガラス等の透光性の板材の表面に、
遮光部３４１として光の反射膜や吸収膜を形成すること
によって作成される。遮光部３４１は、入射面３２７を
遮光するように、第２の透光性部材３２２の入射面３２
７に対応して設けられている。

【０１０４】図９（Ｂ）は、遮光プレート３４０が設け
られていない場合に、第２の透光性部材３２２の入射面
３２７に入射される光の光路を示している。入射面３２
７に入射した光は、反射膜３３２ａで反射された後に、
その上方の分離膜３３１でｓ偏光とｐ偏光に分離され
る。ｐ偏光は、λ／２位相差板３８１でｓ偏光に変換さ
れる。一方、ｓ偏光は、上方の反射膜３３２ｂで反射さ
れて出射面３２６から出射する。図９（Ｂ）からわかる
ように、入射面３２７から入射した光のｓ偏光成分は、
上方の反射膜３３２ｂに至るまでの間に、最初の光学接
着剤層３２５ａを２回通過し、次の光学接着剤層３２５
ｂを１回通過する。一方、ｐ偏光成分は、λ／２位相差
板３８１に至るまでの間に、２つの光学接着剤層３２５
ａ，３２５ｂをそれぞれ２回通過する。このように、遮
光プレート３４０を設けない場合には、第２の透光性部
材３２２の入射面３２７に入射した光が、光学接着剤層
３２５を何回も通過することになる。そこで、図９
（Ａ）のように、遮光プレート３４０を設けることによ
って、このような光を遮光することができる。

【０１０５】なお、遮光プレート３４０を偏光ビームス
プリッタアレイ３２０と別個に設ける代わりに、第２の
透光性部材３２２の入射面３２７の上に、アルミニウム
製の反射膜等で遮光部３４１を形成するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏光変換素子の概略構成を示す図。

【図２】この発明の実施例である偏光ビームスプリッタ
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図。

【図３】この発明の実施例である偏光ビームスプリッタ
アレイを製造する主要な工程を示す工程断面図。

【図４】実施例による偏光ビームスプリッタアレイ３２
０を示す斜視図。

【図５】実施例と比較例の偏光変換素子を比較して示す
平面断面図。

【図６】実施例による偏光ビームスプリッタアレイを有
する偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図。

【図７】第１の光学要素２００の外観を示す斜視図。

【図８】偏光照明装置１を備えた投写型表示装置８００
の要部を示した概略構成図。

【図９】遮光プレート３４０を有する光学素子の構成を
示す説明図。

【図１０】実施例の偏光ビームスプリッタアレイ３２０
を拡大して詳細に示す断面図。

【図１１】偏光ビームスプリッタアレイ３２０の光入射
面側に、複数の小レンズ（集光レンズ）３１１がマトリ
クス状に配列された集光レンズアレイ３１０を設けた状
態を示す断面図。

【図１２】偏光分離膜３３１のピッチを、集光レンズ３
１１のレンズ光軸３１１ｃのピッチとは異なる値に設定
した場合を示す説明図。

【図１３】サイズの異なる複数種類の小レンズを有する
集光レンズアレイ３１０’を示す平面図およびそのＢ−
Ｂ断面図。

【図１４】第２実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。

【図１５】第２実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。

【図１６】第２実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。

【図１７】第２実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。

【図１８】第２実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。

【図１９】第２実施例における偏光ビームスプリッタア
レイの製造方法を示す説明図。

【符号の説明】

１…偏光照明装置 １０…光源部 ２０…偏光発生装置 ２２…偏光ビームスプリッタアレイ ３０…偏光ビームスプリッタ ３２，３４，４２，４４…直角プリズム ３６…偏光分離膜 ４０…プリズム ４６…反射膜 ８０…投写型表示装置 ９０…照明領域 １０１…光源ランプ １０２…放物面リフレクター ２００…第１の光学要素 ２０１…光束分割レンズ ２０２…中間光束 ３００…第２の光学要素 ３１０…集光レンズアレイ ３１１…集光レンズ ３２０…偏光ビームスプリッタアレイ ３２１…第１の透光性部材 ３２２…第２の透光性部材 ３２５…光学接着剤層 ３２６…出射面 ３２７…入射面 ３３１…偏光分離膜 ３３２…反射膜 ３４０…遮光プレート ３４１…遮光部 ３４２…透光部 ３８０…選択位相差板 ３８１…λ／２位相差板 ３９０…出射側レンズ ８００…投写型表示装置 ８０１…青光緑光反射ダイクロイックミラー ８０２，８０７，８０９…反射ミラー ８０３，８０５，８１１…液晶パネル ８０４…緑光反射ダイクロイックミラー ８０６…入射レンズ ８０７…反射ミラー ８０８…リレーレンズ ８０９…反射ミラー ８１０…出射レンズ ８１３…クロスダイクロイックプリズム ８１４…投写レンズ ８１５…スクリーン ８５０…導光手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−310903（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−43508（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−221930（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−234106（ＪＰ，Ａ) 米国特許2748659（ＵＳ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を複数の中間光束に分割
   し、前記複数の中間光束のそれぞれを光学素子によって
   ２種類の偏光光に分離した後、偏光変換手段によって１
   種類の偏光光に変換してなる偏光照明装置と、前記偏光
   照明装置からの出射光を、与えられた画像信号に基づい
   て変調する変調手段と、前記変調手段により変調された
   光束を投写する投写光学系と、を備えた投写型表示装置
   であって、 前記光学素子は、 光入射面と、前記光入射面にほぼ平行な光出射面とを有
   し、前記光入射面および光出射面と所定の角度をなすよ
   うに形成されたほぼ平行な第１および第２の膜形成面
   と、前記第１の膜形成面上に光学接着剤層を介さずに形
   成された偏光分離膜と、前記第２の膜形成面上に光学接
   着剤層を介さずに形成された反射膜と、をそれぞれ備え
   る複数の第１の透光性部材と、 光学接着剤を用いて前記複数の第１の透光性部材と交互
   に貼り合わされ、前記複数の第１の透光性部材の前記光
   入射面および光出射面とそれぞれ同一平面に形成された
   光入射面および光出射面をそれぞれ有する複数の第２の
   透光性部材と、を備え、 前記光学素子の光入射面側には複数の小レンズが設けら
   れ、 前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔
   が、前記複数の小レンズのレンズ光軸のピッチとは異な
   る値に設定されるとともに、前記複数の小レンズから出
   射される複数の光束のピッチとほぼ対応するように設定
   されている、 投写型表示装置。
2. 【請求項２】 光源からの光を複数の中間光束に分割
   し、前記複数の中間光束のそれぞれを光学素子によって
   ２種類の偏光光に分離した後、偏光変換手段によって１
   種類の偏光光に変換してなる偏光照明装置と、前記偏光
   照明装置からの出射光を、与えられた画像信号に基づい
   て変調する変調手段と、前記変調手段により変調された
   光束を投写する投写光学系と、を備えた投写型表示装置
   であって、 前記光学素子は、 光入射面と、前記光入射面にほぼ平行な光出射面とを有
   し、前記光入射面および光出射面と所定の角度をなすよ
   うに形成されたほぼ平行な第１および第２の膜形成面
   と、前記第１の膜形成面上に光学接着剤層を介さずに形
   成された偏光分離膜と、前記第２の膜形成面上に光学接
   着剤層を介さずに形成された反射膜と、をそれぞれ備え
   る複数の第１の透光性部材と、 光学接着剤を用いて前記複数の第１の透光性部材と交互
   に貼り合わされ、前記複数の第１の透光性部材の前記光
   入射面および光出射面とそれぞれ同一平面に形成された
   光入射面および光出射面をそれぞれ有する複数の第２の
   透光性部材と、を備え、 前記光学素子の光入射面側には複数の小レンズが設けら
   れ、 前記光学素子内の複数の前記偏光分離膜の相互の間隔
   が、前記複数の小レンズのレンズ光軸のピッチとは異な
   る値に設定されるとともに、 前記偏光照明装置のシステム光軸に近い所定数の小レン
   ズから出射される光量分布のピーク位置が、前記光学素
   子の光入射面のうちで前記偏光分離膜に入射する光の入
   射面である有効入射領域の中心とほぼ一致するように設
   定されている、投写型表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の投写型表示装置
   であって、 前記第１と第２の透光性部材の間の境界面に接着剤層を
   それぞれ有しており、 前記複数の偏光分離膜の相互の間隔が前記複数の小レン
   ズから出射される複数の光束のピッチとほぼ対応するよ
   うに、前記第１と第２の透光性部材の厚みと前記接着剤
   層の厚みとのうちの少なくとも一部が設定されている、
   投写型表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の投
   写型表示装置であって、 前記光学素子の少なくとも一方の端部に、前記偏光分離
   面、前記反射面のいずれも存在しないダミー領域が、透
   光性部材によって形成されてなることを特徴とする投写
   型表示装置。