JPH1039136A - 光学素子および投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光変換素子の製造を容易にし、また、偏光
変換素子における光の損失を防ぐ。 【解決手段】 偏光ビームスプリッタアレイ３２０の偏
光分離膜３３１と反射膜３３２とを誘電体多層膜で形成
する。また、複数の第１と第２の透光性部材３２１，３
２２を交互に積層することによって偏光ビームスプリッ
タアレイ３２０を構成し、第１と第２の透光性部材３２
１，３２２の境界面に偏光分離膜３３１と反射膜３３２
を交互に介挿させる。偏光分離膜３３１と反射膜３３２
を、第１の透光性部材３２１の表面上に形成しておき、
この第１の透光性部材３２１と第２の透光性部材３２２
とを交互に貼り合わせることが好ましい。

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、互いに偏光方向
の異なる２種類の偏光光束を含む光束を１種類の偏光光
束を有する光束に変換する光学素子、および、このよう
な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。光学接着
剤を硬化させるためには、紫外線を光学接着剤層に照射
する必要がある。しかし、従来の光学素子では、反射膜
４６としてアルミニウム膜等の金属膜を使用しているの
で、紫外線が反射膜４６で反射されてしまう。このた
め、光学接着剤を硬化させる作業にもかなりの手間と時
間を要していた。

【０００８】また、このような光学素子を用いる光学装
置では、入射光を、できる限り効率よく利用することが
望まれている。しかし、金属膜で反射膜４６を形成した
場合には、反射率を十分に高くすることができない。こ
のため、光学素子における光の利用効率をあまり高くで
きないという問題もあった。

【０００９】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、光学素子の製造
を容易にする技術を提供することを第１の目的とする。

【００１０】また、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第２の目的とす
る。

【００１１】

【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、第１の発明
によるは、光入射面と、前記光入射面とほぼ平行な光出
射面と、前記入射面及び前記光出射面と所定の角度をな
すように形成された偏光分離膜と、前記偏光分離膜とほ
ぼ平行に形成された反射膜とを有する複数の偏光分離手
段がマトリクス状に配列された光学素子であって、前記
偏光分離膜と前記反射膜とが誘電体多層膜で形成されて
いることを特徴とする。

【００１２】光学接着剤を硬化させるための光は、誘電
体多層膜を透過する。従って、偏光分離膜と反射膜とを
誘電体多層膜でそれぞれ形成するようにすれば、光学接
着剤を硬化させるための光を、これらの誘電体多層膜を
透過するように照射することができ、光学素子の製造工
程を簡略化することができる。また、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、光の利用効率を高めることが可能で
ある。

【００１３】上記第１の発明は、さらに、前記光出射面
が、偏光分離膜を透過したｐ偏光光束またはｓ偏光光束
を出射する第１の出射面と、前記偏光分離膜で反射され
たｓ偏光光束またはｐ偏光光束を出射する第２の出射面
とからなり、前記光出射面の側には、前記第１の出射面
または前記第２の出射面に対応してλ／２位相差板が設
けられていることが好ましい。

【００１４】第１の透光性部材の出射面部分と第２の透
光性部材の出射面部分からは、異なる偏光方向の直線偏
光成分が出射される。従って、このうちのいずれか一方
にλ／２位相差板を設けることによって、光学素子から
出射される光束を、すべて１つの直線偏光成分に変換す
ることができる。

【００１５】第２の発明は、投写型表示装置であって、
ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含む光束を出射する光源部
と、前記光源部からの光をｓ偏光またはｐ偏光のうちい
ずれか一方の偏光方向を有する光束として出射する光学
素子と、前記光学素子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、前記光
学素子は、光入射面と、前記光入射面とほぼ平行な光出
射面と、前記入射面及び前記光出射面と所定の角度をな
すように形成された偏光分離膜と、前記偏光分離膜とほ
ぼ平行に形成された反射膜とを有する複数の偏光分離手
段がマトリクス状に配列されてなり、前記光出射面は、
偏光分離膜を透過したｐ偏光光束またはｓ偏光光束を出
射する第１の出射面と、前記偏光分離膜で反射されたｓ
偏光光束またはｐ偏光光束を出射する第２の出射面とか
らなり、前記光出射面の側には、前記第１の出射面また
は前記第２の出射面に対応してλ／２位相差板が設けら
れ、前記偏光分離膜と前記反射膜とは誘電体多層膜で形
成されていることを特徴とする

【００１６】第２の発明によれば、光の利用効率の高い
光学素子を使用しているので、投写面上に投写される映
像を明るくすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】一方、従来のように、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３２
１，３２２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、本実施例のように、反射膜３３
２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３
２５を硬化させることができる。

【００２６】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、透光性ブロックが切り
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透光性ブロックの表面（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。

【００２７】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。

【００２８】図５（Ａ）は、第１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３２１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、第２実施例の偏光
変換素子を示す平面断面図である。第１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３
２２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。

【００２９】図５（Ｂ）に示す第２実施例の構成は、図
５（Ａ）の第１実施例の構成において、偏光分離膜３３
１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。第２実施例の偏
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３３１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。

【００３０】図５（Ａ）に示す第１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。

【００３１】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。

【００３２】図５（Ａ）に示す第１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）に示す第２実施例の偏光ビ
ームスプリッタアレイ３２０ａにおいても同様である。

【００３３】また、第１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、第２実施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３２５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。第１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を通る回数が第２実施例に比べて少ないので、
光の利用効率がより高い。

【００３４】ところで、第２実施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）に示す第１実施例では、この第２実施例よりもさ
らに光の利用効率が高いことがわかる。

【００３５】図６は、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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】（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。

【００５５】（２）図５に示す第１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）に示す第１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３４０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３２７に対応して設けられている。

【００５６】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。

【００５７】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】第１実施例と第２実施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。

【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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光入射面と、前記光入射面とほぼ平行な
   光出射面と、前記入射面及び前記光出射面と所定の角度
   をなすように形成された偏光分離膜と、前記偏光分離膜
   とほぼ平行に形成された反射膜とを有する複数の偏光分
   離手段がマトリクス状に配列された光学素子であって、 前記偏光分離膜と前記反射膜とが誘電体多層膜で形成さ
   れていることを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光学素子であって、 前記光出射面は、偏光分離膜を透過したｐ偏光光束また
   はｓ偏光光束を出射する第１の出射面と、前記偏光分離
   膜で反射されたｓ偏光光束またはｐ偏光光束を出射する
   第２の出射面とからなり、 前記光出射面の側には、前記第１の出射面または前記第
   ２の出射面に対応してλ／２位相差板が設けられたこと
   を特徴とする光学素子。
3. 【請求項３】 ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含む光束を
   出射する光源部と、 前記光源部からの光をｓ偏光またはｐ偏光のうちいずれ
   か一方の偏光方向を有する光束として出射する光学素子
   と、 前記光学素子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、 前記光学素子は、光入射面と、前記光入射面とほぼ平行
   な光出射面と、前記入射面及び前記光出射面と所定の角
   度をなすように形成された偏光分離膜と、前記偏光分離
   膜とほぼ平行に形成された反射膜とを有する複数の偏光
   分離手段がマトリクス状に配列されてなり、 前記光出射面は、偏光分離膜を透過したｐ偏光光束また
   はｓ偏光光束を出射する第１の出射面と、前記偏光分離
   膜で反射されたｓ偏光光束またはｐ偏光光束を出射する
   第２の出射面とからなり、 前記光出射面の側には、前記第１の出射面または前記第
   ２の出射面に対応してλ／２位相差板が設けられ、 前記偏光分離膜と前記反射膜とは誘電体多層膜で形成さ
   れていることを特徴とする投写型表示装置。