JP4321580B2 - 光学素子及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光学素子及びプロジェクタに関する。

従来、偏光光を用いる電気光学変調装置（例えば、液晶装置。）を備えるプロジェクタとして、ロッド部及び偏光変換部を有する光学素子を備えるプロジェクタが種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

特許文献１に記載された従来のプロジェクタによれば、偏光変換部の後段にロッド部が配置された光学素子を備えているため、ロッド部の内面における多重反射によって、偏光変換部から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束に変換することが可能となる。その反面、偏光変換部の機能によって光源装置からの照明光束を１種類の直線偏光に変換したとしても、当該直線偏光がロッド部の内面で多重反射されることにより、光学素子（ロッド部）から射出される照明光束の偏光度が低下してしまう。

また、特許文献２に記載された従来のプロジェクタによれば、ロッド部の後段に偏光変換部が配置された光学素子を備えているため、偏光変換部の機能によってロッド部からの照明光束を１種類の直線偏光に変換することが可能となる。その反面、偏光分離層を透過した光束が通過する偏光変換部の光射出面の領域と、偏光分離層で反射されさらに反射層で反射された光束が通過する偏光変換部の光射出面の領域との境界部分に、局所的な光の不均一性が存在するため、光学素子（偏光変換部）から射出される照明光束の均一度が低下してしまう。

これに対し、特許文献３に記載された従来のプロジェクタは、第１のロッド部と第２のロッド部との間に偏光変換部が配置された光学素子を備えている。偏光変換部は、第１のロッド部からの光束のうち一方の直線偏光成分に係る光束を透過し他方の直線偏光成分に係る光束を反射する偏光分離面と、偏光分離面で反射された他方の直線偏光成分に係る光束を一方の直線偏光成分に係る光束に変換するλ／２板と、λ／２板を通過した一方の直線偏光成分に係る光束を偏光分離面を透過した一方の直線偏光成分に係る光束が進む方向と同じ方向に向けて反射する反射面とを有する。

このため、特許文献３に記載された従来のプロジェクタによれば、第１のロッド部である程度の光均一度を確保することができれば、第２のロッド部の長さをそれほど長くする必要がなくなる。その結果、特許文献１に記載された従来のプロジェクタの場合ほどは光学素子から射出される照明光束の偏光度が低下することはない。

また、特許文献３に記載された従来のプロジェクタによれば、偏光分離面を透過した光束が通過する偏光変換部の光射出面の領域と、偏光分離面で反射されさらに反射面で反射された光束が通過する偏光変換部の光射出面の領域との境界部分に、局所的な光の不均一性が存在していたとしても、上記した第２のロッド部の内面における多重反射によって、偏光変換部から射出される照明光束をより均一な面内光強度分布を有する照明光束に変換することが可能となる。その結果、特許文献２に記載された従来のプロジェクタの場合ほどは光学素子から射出される照明光束の均一度が低下することはない。

したがって、特許文献３に記載された従来のプロジェクタは、光学素子から射出される照明光束の偏光度及び均一度の低下を極力抑制することが可能なプロジェクタであるといえる。

特開２０００−５６２６６号公報 特開２００２−２６８００８号公報 特表２００４−５０７７７４号公報（図１）

しかしながら、特許文献３に記載された従来のプロジェクタにおいては、光束の偏光方向を１種類に揃えるにあたり、偏光変換部における偏光分離面によって光路を２つに分離する必要があるため、偏光変換部の光射出面の大きさが偏光変換部の光入射面の約２倍の大きさになってしまう。このため、第２のロッド部の光入射面の大きさが第１のロッド部の光射出面の約２倍の大きさになってしまい、光学素子の小型化を図ることが容易ではないという問題がある。

また、特許文献３に記載された従来のプロジェクタにおいては、偏光変換するための構成が複雑なものであるため、光学素子の製造が容易ではないという問題がある。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、光学素子から射出される光束の偏光度及び均一度の低下を極力抑制しつつ、小型化を図ることが容易で、かつ、製造が容易な光学素子及びプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明の光学素子は、入射する光束をより均一な面内光強度分布を有する光束に変換する第１のロッド部と、前記第１のロッド部からの光束のうち一方の直線偏光成分に係る光束を反射し他方の直線偏光成分に係る光束を透過する反射型偏光分離部と、前記反射型偏光分離部を透過した光束をより均一な面内光強度分布を有する光束に変換する第２のロッド部とを備えることを特徴とする。

このため、本発明の光学素子によれば、第１のロッド部である程度の光均一度を確保することができれば、第２のロッド部の長さをそれほど長くする必要がなくなる。その結果、特許文献１の光学素子の場合ほどは光学素子から射出される照明光束の偏光度が低下することはない。

また、本発明の光学素子によれば、偏光変換するための構成として、偏光分離面、λ／２板及び反射面からなる偏光変換部ではなく、反射型偏光分離部を採用しているため、反射型偏光分離部の光射出面に上述したような局所的な光の不均一性が存在することはない。その結果、光学素子から射出される照明光束の均一度の低下を抑制することが可能となる。

また、本発明の光学素子によれば、反射型偏光分離部を用いて光束の偏光方向を１種類に揃えていることから、反射型偏光分離部の光射出面と反射型偏光分離部の光入射面とは当然のことながら同じ大きさとなるため、第２のロッド部の光入射面の大きさも第１のロッド部の光射出面と同じ大きさとなる。その結果、光学素子の小型化を図ることが容易となる。

また、本発明の光学素子によれば、偏光変換するための構成として、偏光分離面、λ／２板及び反射面からなる偏光変換部ではなく、反射型偏光分離部を採用しているため、偏光変換するための構成が複雑になることもない。その結果、光学素子の製造が比較的容易となる。

したがって、本発明の光学素子は、光学素子から射出される光束の偏光度及び均一度の低下を極力抑制しつつ、小型化を図ることが容易で、かつ、製造が容易な光学素子となる。

本発明の光学素子においては、前記第１のロッド部の光入射側に配置され、中央部に光入射のための開口部を有する反射ミラーと、前記反射ミラーと前記第１のロッド部との間に配置されるλ／４板とをさらに備えることが好ましい。

このように構成することにより、反射型偏光分離部で反射された一方の直線偏光成分に係る光束を、反射ミラーによって反射型偏光分離部に向けて反射することが可能となる。このとき、反射型偏光分離部で反射された一方の直線偏光成分に係る光束は、再び反射型偏光分離部に到達するまでの間にλ／４板を２回通過するため、偏光方向が９０度回転して他方の直線偏光成分に係る光束に変換され、反射型偏光分離部に再び到達したときには反射型偏光分離部を通過する。したがって、反射型偏光分離部で反射された光束を利用することができ、光利用効率を向上することが可能となる。

本発明の光学素子においては、前記第１のロッド部の光入射側に配置され、中央部に光入射のための開口部を有する反射ミラーをさらに備えることが好ましい。

このように構成することにより、反射型偏光分離部で反射された一方の直線偏光成分に係る光束を、反射ミラーによって反射型偏光分離部に向けて反射することが可能となる。このとき、反射型偏光分離部で反射された一方の直線偏光成分に係る光束の一部は、第１のロッド部の内面及び反射ミラーで反射されることによって、他方の直線偏光成分に係る光束に変換され、反射型偏光分離部に再び到達したときには反射型偏光分離部を通過する。したがって、反射型偏光分離部で反射された光束を利用することができ、光利用効率を向上することが可能となる。

本発明の光学素子においては、前記第１のロッド部の光入射側に配置され、中央部に光入射のための開口部を有し、前記反射型偏光分離部で反射されて前記第１のロッド部の内面で反射された光束のうち一方の直線偏光成分に係る光束を透過し他方の直線偏光成分に係る光束を反射する第２の反射型偏光分離部をさらに備えることが好ましい。

上述したように、反射型偏光分離部で反射された一方の直線偏光成分に係る光束の一部は、第１のロッド部の内面で反射されることによって、他方の直線偏光成分に係る光束に変換されるため、上記のように構成することにより、反射型偏光分離部で反射された光束の一部を、第２の反射型偏光分離部によって反射型偏光分離部に向けて反射することが可能となる。第２の反射型偏光分離部で反射された当該他方の直線偏光成分に係る光束は、反射型偏光分離部に再び到達したときには反射型偏光分離部を通過する。したがって、反射型偏光分離部で反射された光束を利用することができ、光利用効率を向上することが可能となる。

本発明のプロジェクタは、本発明の光学素子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は、光学素子から射出される光束の偏光度及び均一度の低下を極力抑制しつつ、小型化を図ることが容易で、かつ、製造が容易な光学素子を備える優れたプロジェクタとなる。

以下、本発明の光学素子及びプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。実施形態１〜３では本発明の光学素子について説明し、実施形態４では本発明のプロジェクタについて説明する。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る光学素子１を説明するために示す図である。図１（ａ）は光学素子１の側面図であり、図１（ｂ）は光学素子１の正面図であり、図１（ｃ）は光学素子１の偏光変換機能を説明するために示す模式図である。

実施形態１に係る光学素子１は、図１に示すように、入射する光束をより均一な面内光強度分布を有する光束に変換する第１のロッド部１０と、第１のロッド部１０からの光束のうち一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束を反射し他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束を透過する反射型偏光分離部１２と、反射型偏光分離部１２を透過した光束をより均一な面内光強度分布を有する光束に変換する第２のロッド部１４と、第１のロッド部１０の光入射側に配置される反射ミラー１６と、反射ミラー１６と第１のロッド部１０との間に配置されるλ／４板１８とを備える。

第１のロッド部１０は、第１のロッド部１０に入射する光束を内面で多重反射させることにより、入射する光束をより均一な面内光強度分布を有する光束に変換する機能を有する光学部材である。第１のロッド部１０としては、例えば、中実のガラスロッドを好適に用いることができる。

反射型偏光分離部１２は、第１のロッド部１０からの光束のうち一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束を反射し他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束を透過することにより、反射型偏光分離部１２から射出される光束の偏光方向を、他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束に揃える機能を有する。
反射型偏光分離部１２としては、例えば、多数の微細金属細線が配列されたワイヤグリッド型の反射型無機偏光板を好適に用いることができる。

第２のロッド部１４は、反射型偏光分離部１２を透過した光束を内面で多重反射させることにより、当該光束をより均一な面内光強度分布を有する光束に変換する機能を有する光学部材である。第２のロッド部１４としては、例えば、中実のガラスロッドを好適に用いることができる。

反射ミラー１６は、第１のロッド部１０の光入射側に配置され、中央部に光入射のための開口部１６ａを有する（図１（ｂ）参照。）。反射ミラー１６は、反射型偏光分離部１２で反射されてλ／４板１８を通過した光束を、反射型偏光分離部１２に向けて反射する。

λ／４板１８としては、例えば、方解石（カルサイト）や水晶等の結晶材料からなるものを好適に用いることができる。なお、延伸したＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）膜等で挟んだフィルムタイプのものを用いてもよい。

以上のように構成された実施形態１に係る光学素子１によれば、第１のロッド部１０である程度の光均一度を確保することができれば、第２のロッド部１４の長さをそれほど長くする必要がなくなる。その結果、特許文献１の光学素子の場合ほどは光学素子から射出される照明光束の偏光度が低下することはない。

また、実施形態１に係る光学素子１によれば、偏光変換するための構成として、偏光分離面、λ／２板及び反射面からなる偏光変換部ではなく、反射型偏光分離部１２を採用しているため、反射型偏光分離部１２の光射出面１２ｏに上述したような局所的な光の不均一性が存在することはない。その結果、光学素子１から射出される照明光束の均一度の低下を抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係る光学素子１によれば、反射型偏光分離部１２を用いて光束の偏光方向を１種類に揃えていることから、反射型偏光分離部１２の光射出面１２ｏと反射型偏光分離部１２の光入射面１２ｉとは当然のことながら同じ大きさとなるため、第２のロッド部１４の光入射面１４ｉの大きさも第１のロッド部１０の光射出面１０ｏと同じ大きさとなる。その結果、光学素子１の小型化を図ることが容易となる。

また、実施形態１に係る光学素子１によれば、偏光変換するための構成として、偏光分離面、λ／２板及び反射面からなる偏光変換部ではなく、反射型偏光分離部１２を採用しているため、偏光変換するための構成が複雑になることもない。その結果、光学素子１の製造が比較的容易となる。

したがって、実施形態１に係る光学素子１は、光学素子から射出される光束の偏光度及び均一度の低下を極力抑制しつつ、小型化を図ることが容易で、かつ、製造が容易な光学素子となる。

実施形態１に係る光学素子１においては、上述したように、反射ミラー１６及びλ／４板１８をさらに備えるため、反射型偏光分離部１２で反射された一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束を、反射ミラー１６によって反射型偏光分離部１２に向けて反射することが可能となる。このとき、図１（ｃ）に示すように、反射型偏光分離部１２で反射された一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束は、再び反射型偏光分離部１２に到達するまでの間にλ／４板１８を２回通過するため、偏光方向が９０度回転して他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束に変換され、反射型偏光分離部１２に再び到達したときには反射型偏光分離部１２を通過する。したがって、反射型偏光分離部１２で反射された光束を利用することができ、光利用効率を向上することが可能となる。

実施形態１に係る光学素子１においては、各光学部材（反射ミラー１６、λ／４板１８、第１のロッド部１０、反射型偏光分離部１２及び第２のロッド部１４）同士は接着されているため、各光学部材間における望ましくない多重反射が抑制され、光利用効率が低下したり迷光レベルが上昇したりすることがなくなる。また、各光学部材を容易に一体化することができる。また、各光学部材間において、装置組み立て後における位置ずれの発生を未然に防止することができる。

［実施形態２］
図２は、実施形態２に係る光学素子２を説明するために示す図である。図２（ａ）は光学素子２の側面図であり、図２（ｂ）は光学素子２の正面図であり、図２（ｃ）は光学素子２の偏光変換機能を説明するために示す模式図である。なお、図２において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態２に係る光学素子２は、基本的には実施形態１に係る光学素子１とよく似た構成を有するが、第１のロッド部の光入射側に配置されている部材が、実施形態１に係る光学素子１とは異なる。

すなわち、実施形態２に係る光学素子２においては、図２に示すように、第１のロッド部１０の光入射側には、中央部に光入射のための開口部２０ａを有する反射ミラー２０が配置されている。反射ミラー２０は、反射型偏光分離部１２で反射されて第１のロッド部１０の内面で反射された光束を、反射型偏光分離部１２に向けて反射する。

このように、実施形態２に係る光学素子２は、実施形態１に係る光学素子１とは、第１のロッド部の光入射側に配置されている部材が異なるが、実施形態１に係る光学素子１の場合と同様に、第１のロッド部１０と、反射型偏光分離部１２と、第２のロッド部１４とを備えるため、光学素子から射出される光束の偏光度及び均一度の低下を極力抑制しつつ、小型化を図ることが容易で、かつ、製造が容易な光学素子となる。

実施形態２に係る光学素子２においては、上述したように、反射ミラー２０をさらに備えるため、反射型偏光分離部１２で反射された一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束を、反射ミラー２０によって反射型偏光分離部１２に向けて反射することが可能となる。このとき、図２（ｃ）に示すように、反射型偏光分離部１２で反射された一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束の一部は、第１のロッド部１０の内面及び反射ミラー２０で反射されることによって、他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束に変換され、反射型偏光分離部１２に再び到達したときには反射型偏光分離部１２を通過する。したがって、反射型偏光分離部１２で反射された光束を利用することができ、光利用効率を向上することが可能となる。

実施形態２に係る光学素子２は、第１のロッド部の光入射側に配置されている部材が異なる点以外の点では、実施形態１に係る光学素子１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る光学素子１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３は、実施形態３に係る光学素子３を説明するために示す図である。図３（ａ）は光学素子３の側面図であり、図３（ｂ）は光学素子３の正面図であり、図３（ｃ）は光学素子３の偏光変換機能を説明するために示す模式図である。なお、図３において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態３に係る光学素子３は、基本的には実施形態１に係る光学素子１とよく似た構成を有するが、第１のロッド部の光入射側に配置されている部材が、実施形態１に係る光学素子１とは異なる。

すなわち、実施形態３に係る光学素子３においては、図３に示すように、第１のロッド部１０の光入射側には、中央部に光入射のための開口部２２ａを有し、反射型偏光分離部１２で反射されて第１のロッド部１０の内面で反射された光束のうち一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束を透過し他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束を反射する第２の反射型偏光分離部２２が配置されている。第２の反射型偏光分離部２２としては、例えば、多数の微細金属細線が配列されたワイヤグリッド型の反射型無機偏光板を好適に用いることができる。

このように、実施形態３に係る光学素子３は、実施形態１に係る光学素子１とは、第１のロッド部の光入射側に配置されている部材が異なるが、実施形態１に係る光学素子１の場合と同様に、第１のロッド部１０と、反射型偏光分離部１２と、第２のロッド部１４とを備えるため、光学素子から射出される光束の偏光度及び均一度の低下を極力抑制しつつ、小型化を図ることが容易で、かつ、製造が容易な光学素子となる。

実施形態３に係る光学素子３においては、反射型偏光分離部１２で反射されて第１のロッド部１０の内面で反射された光束のうち一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束を透過し他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束を反射する第２の反射型偏光分離部２２をさらに備える。

実施形態２に係る光学素子２において説明したように、反射型偏光分離部１２で反射された一方の直線偏光成分（Ｐ偏光成分）に係る光束の一部は、第１のロッド部１０の内面で反射されることによって、他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束に変換されるため、実施形態３に係る光学素子３によれば、反射型偏光分離部１２で反射された光束の一部を、第２の反射型偏光分離部２２によって反射型偏光分離部１２に向けて反射することが可能となる。第２の反射型偏光分離部２２で反射された当該他方の直線偏光成分（Ｓ偏光成分）に係る光束は、反射型偏光分離部１２に再び到達したときには反射型偏光分離部１２を通過する。したがって、反射型偏光分離部１２で反射された光束を利用することができ、光利用効率を向上することが可能となる。

実施形態３に係る光学素子３は、第１のロッド部の光入射側に配置されている部材が異なる点以外の点では、実施形態１に係る光学素子１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る光学素子１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４］
まず、実施形態４に係るプロジェクタ１０００の構成について、図４を用いて説明する。
図４は、実施形態４に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図である。

実施形態４に係るプロジェクタ１０００は、図４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つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、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ＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えたプロジェクタである。

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、光学素子１とを備える。実施形態４に係るプロジェクタ１０００においては、光学素子として、実施形態１に係る光学素子１を備える。

光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１１２に向けて反射する副鏡１１６とを有する。光源装置１１０は、照明光軸１００ａｘを中心軸とする光束を射出する。

発光管１１２は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する。管球部は、球状に形成された石英ガラス製であって、この管球部内に配置された一対の電極と、管球部内に封入された水銀、希ガス及び少量のハロゲンとを有する。発光管１１２としては、種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。

楕円面リフレクタ１１４は、発光管１１２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管１１２から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有する。

副鏡１１６は、発光管１１２の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１１４の反射凹面と対向して配置される反射手段である。副鏡１１６は、発光管１１２の他方の封止部に挿通・固着されている。副鏡１１６は、発光管１１２から放射された光のうち楕円面リフレクタ１１４に向かわない光を発光管１１２に戻し楕円面リフレクタ１１４に入射させる。副鏡１１６の反射凹面によって反射された光は、楕円面リフレクタ１１４に入射した後、楕円面リフレクタ１１４によって第２焦点位置に向けて射出される。

楕円面リフレクタ１１４の第２焦点近傍に光学素子１の光入射面（反射ミラー１６）が位置するように、光学素子１が配置されている。図示による説明は省略するが、光学素子１の光射出面（第２のロッド部１４の光射出面１４ｏ）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。
なお、光学素子１の構成は、実施形態１に係る光学素子１の構成と同じであるため、説明を省略する。

照明装置１００と色分離導光光学系２００との間には、リレーレンズ３２０が配置されている。リレーレンズ３２０は、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂとともに、照明装置１００からの照明光束を発散させずに液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。

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と、リレーレンズ２７０とを有する。色分離導光光学系２００は、リレーレンズ３２０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３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有する。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。
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、与えられた画像情報に従って、後述する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。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光路前段には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

また、ここでは図示を省略したが、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介在配置され、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介在配置されている。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。

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ＳＣＲ上で大画面画像を形成する。

以上のように構成された実施形態４に係るプロジェクタ１０００は、実施形態１に係る光学素子１を備えるため、光学素子から射出される光束の偏光度及び均一度の低下を極力抑制しつつ、小型化を図ることが容易で、かつ、製造が容易な光学素子を備える優れたプロジェクタとなる。

以上、本発明の光学素子及びプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、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。

（１）上記実施形態１〜３に係る光学素子１〜３においては、第１のロッド部１０及び第２のロッド部１４が中実のガラスロッドからなる場合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く、第１のロッド部又は第２のロッド部が、例えば、４枚の反射ミラーにおける反射面を内側に向けて貼り合わせた筒状のライトトンネルなどの中空のロッドからなるものであってもよい。すなわち、第１のロッド部及び第２のロッド部のうち、一方が中実のロッドからなり他方が中空のロッドからなるものであってもよいし、両方ともに中空のロッドからなるものであってもよい。

（２）上記実施形態１〜３に係る光学素子１〜３においては、光学素子を構成する各光学部材がそれぞれ接着されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各光学部材がそれぞれ離隔されていてもよい。

（３）上記実施形態１〜３に係る光学素子１〜３においては、反射型偏光分離部１２又は第２の反射型偏光分離部２２として、多数の微細金属細線が配列されたワイヤグリッド型の反射型無機偏光板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、誘電体多層膜からなる反射型偏光分離素子や、二軸方向性の有るフィルムを複数枚積層してＸＹ型の偏光特性を持たせたＸＹ型偏光フィルムを用いた反射型偏光分離素子などを用いてもよい。

（４）上記実施形態４に係るプロジェクタ１０００においては、光学素子として、実施形態１に係る光学素子１を備える場合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く、実施形態２又は３に係る光学素子２，３を備えていてもよい。

（５）上記実施形態４に係るプロジェクタ１０００においては、発光管に配設される反射手段として副鏡を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射手段として反射膜を用いることも好ましい。また、上記実施形態４に係るプロジェクタ１０００においては、発光管に反射手段としての副鏡が配設されたプロジェクタを例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、副鏡が配設されていないプロジェクタに本発明を適用することも可能である。

（６）上記実施形態４に係るプロジェクタ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。

（７）上記実施形態４に係るプロジェクタ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く、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。

（８）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に係る光学素子１を説明するために示す図である。 実施形態２に係る光学素子２を説明するために示す図である。 実施形態３に係る光学素子３を説明するために示す図である。 実施形態４に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図。

符号の説明

１，２，３…光学素子、１０…第１のロッド部、１０ｉ…（第１のロッド部の）光入射面、１０ｏ…（第１のロッド部の）光射出面、１２…反射型偏光分離部、１２ｉ…（反射型偏光分離部の）光入射面、１２ｏ…（反射型偏光分離部の）光射出面、１４…第２のロッド部、１４ｉ…（第２のロッド部の）光入射面、１４ｏ…（第２のロッド部の）光射出面、１６,２０…反射ミラー、１６ａ,２０ａ…（反射ミラーの）開口部、１８…λ／４板、２２…第２の反射型偏光分離部、２２ａ…（第２の反射型偏光分離部の）開口部、１００…照明装置、１００ａｘ…照明光軸、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…副鏡、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、２７０，３２０…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、１０００…プロジェクタ、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (2)

1. 入射する光束をより均一な面内光強度分布を有する光束に変換する第１のロッド部と、
   前記第１のロッド部からの光束のうち一方の直線偏光成分に係る光束を反射し他方の直線偏光成分に係る光束を透過する第１の反射型偏光分離部と、
   前記第１の反射型偏光分離部を透過した光束をより均一な面内光強度分布を有する光束に変換する第２のロッド部とを備えてなる光学素子であって、
   前記第１のロッド部の光入射側に配置され、中央部に光入射のための開口部を有し、前記第１の反射型偏光分離部で反射されて前記第１のロッド部の内面で反射された光束のうち一方の直線偏光成分に係る光束を透過し他方の直線偏光成分に係る光束を反射する第２の反射型偏光分離部を備えることを特徴とする光学素子。
2. 請求項１に記載の光学素子を備えることを特徴とするプロジェクタ。

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