(57)【要約】【課題】従来よりも小型化が容易な投射型表示装置および偏光分離素子を提供すること。【解決手段】プロジェクター１は、光源１１０と、光源１１０から射出された光を複数の色光に分離する色分離光学系２００と、各色光をそれぞれ変調する３個の液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、変調された各色光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００と、合成された合成光αａを投射する投射レンズ６００と、クロスダイクロイックプリズム５００から入射した合成光αａを透過し、投射レンズ６００から入射した外光βａを反射する内部全反射プリズム７０を有する光分離光学系７００と、内部全反射プリズム７０で反射された外光βａを撮像する撮像装置８００と、を備える。【選択図】図２
2020064206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を複数の色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系で分離された各色光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、
前記複数の光変調装置で変調された前記各色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系で合成された合成光を投射する投射光学系と、
前記色合成光学系と前記投射光学系との間の光路上に配置され、前記色合成光学系から入射した前記合成光を透過し、前記投射光学系から入射した外光を反射する内部全反射プリズムを有する光分離光学系と、
前記内部全反射プリズムで反射された前記外光を撮像する撮像装置と、を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記内部全反射プリズムは、第１の三角プリズムと、第２の三角プリズムと、偏光素子と、を備え、
前記第１の三角プリズムの第１の面と、前記第２の三角プリズムの第１の面とが接合され、
前記第１の三角プリズムの第１の面と、前記第２の三角プリズムの第１の面との接合面に、前記偏光素子が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記偏光素子は、ワイヤーグリッド型偏光素子であることを特徴とする、請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記色合成光学系で合成された前記合成光は、振動方向を有した偏光成分を含み、
前記ワイヤーグリッド型偏光素子は、所定の方向に延伸した金属ナノワイヤーを有し、
前記金属ナノワイヤーの延伸方向は、前記偏光成分の前記振動方向と直交する方向であることを特徴とする、請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記光分離光学系は、前記内部全反射プリズムで反射された前記外光のアスペクト比を変換するためのアスペクト変換素子を更に備え、
前記アスペクト変換素子は、前記内部全反射プリズムと、前記撮像装置との間の光路上に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
第１の偏光成分を透過し、第２の偏光成分を反射する偏光分離素子であって、
前記偏光分離素子は、第１の三角プリズムと、第２の三角プリズムと、偏光素子と、を備え、
前記第１の三角プリズムの第１の面と、前記第２の三角プリズムの第１の面とが接合され、
前記第１の三角プリズムの第１の面と、前記第２の三角プリズムの第１の面との接合面に、前記偏光素子が配置されており、
前記偏光素子は、ワイヤーグリッド型偏光素子であることを特徴とする偏光分離素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置および偏光分離素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、本体内部に撮像素子を備え、画像光を投射する投射レンズと、本体外部の光などを外光として撮像素子に集光する撮像用レンズと、を共用するプロジェクターが知られていた。このようなプロジェクターの撮像機能は、ポインティングデバイスの指示位置の把握や、投射された画像光の撮像などの目的に用いられる。例えば、特許文献１には、複数のレンズ群および光分離手段などを備えた画像投影装置（プロジェクター）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０５４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクターでは、プロジェクターが大型化しやすいという課題があった。詳しくは、画像光と外光とを分離する光分離手段が、複数のレンズ群の間に設けられている。そのため、プロジェクター内部の光路上における、複数のレンズ群や光分離手段の距離が大きくなりやすく、プロジェクターが大型化しやすかった。すなわち、従来よりも小型化が容易なプロジェクター（投射型表示装置）が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の投射型表示装置は、光を射出する光源と、光源から射出された光を複数の色光に分離する色分離光学系と、色分離光学系で分離された各色光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、複数の光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学系と、色合成光学系で合成された合成光を投射する投射光学系と、色合成光学系と投射光学系との間の光路上に配置され、色合成光学系から入射した合成光を透過し、投射光学系から入射した外光を反射する内部全反射プリズムを有する光分離光学系と、内部全反射プリズムで反射された外光を撮像する撮像装置と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
上記の投射型表示装置において、内部全反射プリズムは、第１の三角プリズムと、第２の三角プリズムと、偏光素子と、を備え、第１の三角プリズムの第１の面と、第２の三角プリズムの第１の面とが接合され、第１の三角プリズムの第１の面と、第２の三角プリズムの第１の面との接合面に、偏光素子が配置されていることが好ましい。
【０００７】
上記の投射型表示装置において、偏光素子は、ワイヤーグリッド型偏光素子であることが好ましい。
【０００８】
上記の投射型表示装置において、色合成光学系で合成された合成光は、振動方向を有した偏光成分を含み、ワイヤーグリッド型偏光素子は、所定の方向に延伸した金属ナノワイヤーを有し、金属ナノワイヤーの延伸方向は、偏光成分の振動方向と直交する方向であることが好ましい。
【０００９】
上記の投射型表示装置において、光分離光学系は、内部全反射プリズムで反射された外光のアスペクト比を変換するためのアスペクト変換素子を更に備え、アスペクト変換素子は、内部全反射プリズムと、撮像装置との間の光路上に配置されていることが好ましい。
【００１０】
本願の偏光分離素子は、第１の偏光成分を透過し、第２の偏光成分を反射する偏光分離素子であって、偏光分離素子は、第１の三角プリズムと、第２の三角プリズムと、偏光素子と、を備え、第１の三角プリズムの第１の面と、第２の三角プリズムの第１の面とが接合され、第１の三角プリズムの第１の面と、第２の三角プリズムの第１の面との接合面に、偏光素子が配置されており、偏光素子は、ワイヤーグリッド型偏光素子であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係るプロジェクターの構成を示す概略図。
【図２】光分離光学系における構成と、合成光および外光の進路とを示す模式図。
【図３】ワイヤーグリッド型偏光素子の構造を示す模式図。
【図４】実施形態２に係る光分離光学系における構成と、合成光および外光の進路とを示す模式図。
【図５】実施形態３に係る偏光分離素子の構成を示す模式図。
【図６】比較例としての偏光ビームスプリッターを適用した光分離光学系の構成と、合成光および外光の進路とを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も、本発明に含まれる。なお、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１３】
また、以下の各図においては、必要に応じて、相互に直交する座標軸であるＸＹＺ軸を付している。その場合、各図におけるＸＹＺ軸は、ＸＹ平面を略水平面と一致させ、Ｚ軸の矢印が指す方向、すなわち正のＺ方向が重力の方向と略反対方向としている。さらに、Ｙ軸の矢印が指す方向、すなわち正のＹ方向を、投射光学系の光軸と平行で、投射型表示装置から投射される合成光の投射方向と一致させている。なお、正のＺ方向を上方、負のＺ方向を下方ということもある。
【００１４】
（実施形態１）
本実施形態では、投射型表示装置として、光変調装置としての液晶パネルを３個備えたプロジェクターを例に挙げて説明する。
【００１５】
＜プロジェクター＞
本実施形態に係るプロジェクターの構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態１に係るプロジェクターの構成を示す概略図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係るプロジェクター１は、光を射出する光源１１０を含む照明光学系１００、色分離光学系２００、リレー光学系３００、複数の光変調装置としての、３個の液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５００、投射光学系としての投射レンズ６００、内部全反射プリズム７０およびアスペクト変換素子７９を有する光分離光学系７００、撮像装置８００を備えている。
【００１７】
照明光学系１００は、光を射出する。色分離光学系２００は、照明光学系１００から射出された光を複数の色光としての、略赤色の光、略緑色の光、略青色の光に分離する。ここで、以降の説明において、上記略赤色の光をＲ光ともいい、上記略緑色の光をＧ光ともいい、上記略青色の光をＢ光ともいう。
【００１８】
液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、色分離光学系２００で分離された、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ変調する。クロスダイクロイックプリズム５００は、液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂで変調された、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を合成する。投射レンズ６００は、クロスダイクロイックプリズム５００で合成された合成光を、プロジェクター１の外界へ向けて投射する。
【００１９】
光分離光学系７００は、クロスダイクロイックプリズム５００と投射レンズ６００との間の光路上に配置されている。内部全反射プリズム７０は、クロスダイクロイックプリズム５００から入射した合成光を透過し、投射レンズ６００から入射した外光を一部反射する。詳しくは、内部全反射プリズム７０において、上記外光が非偏光である場合に、上記外光の、半分が反射され、もう半分が透過される。撮像装置８００は、内部全反射プリズム７０で反射された外光を撮像する。光分離光学系７００が配置される光路は、上記合成光の光路でもある。
【００２０】
照明光学系１００は、光源１１０、第１のレンズアレイ１２０、第２のレンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０、重畳レンズ１５０を有している。第１のレンズアレイ１２０および第２のレンズアレイ１３０では、小レンズがマトリクス状に配列されている。
【００２１】
光源１１０から射出された光、すなわち光束は、第１のレンズアレイ１２０によって複数の微小な部分光束に分割される。各部分光束は、第２のレンズアレイ１３０および重畳レンズ１５０によって、照明対象である３個の液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの入射面上に重畳される。これにより、第１のレンズアレイ１２０、第２のレンズアレイ１３０、重畳レンズ１５０は、光源１１０から射出された光束により、液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを略均一に照明するインテグレーター照明光学系を成している。
【００２２】
偏光変換素子１４０は、光源１１０から射出される非偏光な光を、３個の液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂで利用可能な、所定の振動方向を有した偏光に揃える。なお、本実施形態では、液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとして、ノーマリー黒モードの液晶パネルを採用している。
【００２３】
色分離光学系２００は、第１のダイクロイックミラー２１０、第２のダイクロイックミラー２２０、反射ミラー２３０、フィールドレンズ２４０，２５０を有している。色分離光学系２００は、照明光学系１００から射出される光を、それぞれ異なる波長域の３色の照明光に分離する。フィールドレンズ２４０は、液晶パネル４００Ｒの入射面側に配置されている。フィールドレンズ２５０は、液晶パネル４００Ｇの入射面側に配置されている。
【００２４】
第１のダイクロイックミラー２１０は、Ｒ光を透過させると共に、Ｇ光およびＢ光を反射させる。第１のダイクロイックミラー２１０を透過したＲ光は、反射ミラー２３０で反射され、フィールドレンズ２４０を透過してＲ光用の液晶パネル４００Ｒを照明する。
【００２５】
フィールドレンズ２４０は、照明光学系１００からの複数の部分光束が、それぞれ液晶パネル４００Ｒを照明するように、複数の部分光束を集光する。フィールドレンズ２５０も、フィールドレンズ２４０と同様に、照明光学系１００からの複数の部分光束が、それぞれ液晶パネル４００Ｇを照明するように、複数の部分光束を集光する。このとき、各部分光束は、それぞれ略平行な光束となるように設定される。
【００２６】
第１のダイクロイックミラー２１０で反射されたＧ光は、第２のダイクロイックミラー２２０によって反射された後、フィールドレンズ２５０を透過してＧ光用の液晶パネル４００Ｇを照明する。
【００２７】
ここで、第１のダイクロイックミラー２１０および第２のダイクロイックミラー２２０は、各機能に対応する誘電体多層膜を、透明ガラス板上に形成することにより作製される。
【００２８】
リレー光学系３００は、入射側レンズ３１０、第１の反射ミラー３２０、リレーレンズ３３０、第２の反射ミラー３４０、フィールドレンズとしての射出側レンズ３５０を有している。Ｂ光は、Ｒ光やＧ光と比べて光路が長いため、光束が大きくなりやすい。そのため、リレーレンズ３３０を用いて、光束の拡大を抑えている。色分離光学系２００から射出されたＢ光は、第１の反射ミラー３２０で反射されると共に、入射側レンズ３１０によってリレーレンズ３３０の近傍で収束される。そして、Ｂ光は、射出側レンズ３５０および第２の反射ミラー３４０に向かって発散する。
【００２９】
射出側レンズ３５０は、上述したフィールドレンズ２４０，２５０と同様な機能を有し、液晶パネル４００Ｂを照明するように、Ｂ光の複数の部分光束を集光する。射出側レンズ３５０に入射する部分光束の大きさは、入射側レンズ３１０に入射する光束の大きさに略等しくなるように設定される。
【００３０】
各色用の液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、それぞれの入射面から入射した色光を、それぞれ対応する画像信号に応じた強度の光に変換して変換光として透過させて射出する。本実施形態の液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂには、透過型の液晶パネルが採用されている。
【００３１】
クロスダイクロイックプリズム５００は、液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出される各色の変換光を合成する。クロスダイクロイックプリズム５００は、Ｒ光を反射するＲ光反射ダイクロイック面５１０Ｒと、Ｂ光を反射するＢ光反射ダイクロイック面５１０Ｂと、を有している。Ｒ光反射ダイクロイック面５１０Ｒには、Ｒ光を反射する誘電体多層膜が配置されている。Ｂ光反射ダイクロイック面５１０Ｂには、Ｂ光を反射する誘電体多層膜が配置されている。Ｒ光反射ダイクロイック面５１０ＲおよびＢ光反射ダイクロイック面５１０Ｂを、以降、単に反射ダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂともいう。Ｒ光を反射する誘電体多層膜と、Ｂ光を反射する誘電体多層膜とは、Ｚ方向からの平面視で、略Ｘ字状に配置されている。反射ダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂによって、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色の変換光が合成されて、カラー画像を表示する合成光が生成される。クロスダイクロイックプリズム５００によって生成された合成光は、光分離光学系７００の内部全反射プリズム７０に向かって射出される。
【００３２】
上述したように、内部全反射プリズム７０は、クロスダイクロイックプリズム５００から入射した合成光を透過させる。内部全反射プリズム７０を透過した合成光は、光分離光学系７００から投射レンズ６００に向かって射出される。
【００３３】
投射レンズ６００は、複数のレンズから成る。投射レンズ６００は、クロスダイクロイックプリズム５００で合成され、内部全反射プリズム７０を透過した合成光を、表示画像として、図示しないスクリーンなどの投射対象に投射する。これにより、プロジェクター１から投射された表示画像がスクリーン上に拡大表示される。
【００３４】
スクリーン上の表示画像は、プロジェクター１から投射された合成光と逆方向、すなわち負のＹ方向へ進行して、外光として投射レンズ６００を介して内部全反射プリズム７０に入射する。内部全反射プリズム７０において、入射した外光のうちの所定の偏光成分が２回の反射を経て、内部全反射プリズム７０の正のＸ方向側の端部から射出される。このとき、内部全反射プリズム７０から射出された上記偏光成分は、内部全反射プリズム７０における２回の反射によって、アスペクト比が本来の外光とは異なるものとなっており、いうなれば１方向に圧縮されたような歪みを有している。ここで、アスペクト比とは、投射レンズ６００に入射した外光の光束についての、Ｚ方向とＸ方向との距離の比をいう。上記外光のＸＹ平面における形状は、特に限定されず、略矩形、円形または楕円形などであってもよい。
【００３５】
内部全反射プリズム７０から射出された上記偏光成分は、アスペクト変換素子７９に入射する。アスペクト変換素子７９は、内部全反射プリズム７０と、撮像装置８００との間の光路上に配置されている。アスペクト変換素子７９は、例えばシリンドリカル凹レンズであって、内部全反射プリズム７０で反射された上記偏光成分のアスペクト比を変換し、本来の外光のアスペクト比に調整する。つまり、アスペクト変換素子７９は、内部全反射プリズム７０を通過することに伴って生じる上記歪みを補正する。
【００３６】
ここで、本実施形態において、光分離光学系７００はアスペクト変換素子７９を含む構成としたが、これに限定されない。アスペクト変換素子７９は省略されてもよく、撮像装置８００で撮像された撮像データに画像処理を施してアスペクト比を変換してもよく、あるいは、変換せずに後続する処理を行ってもよい。なお、光分離光学系７００の詳細については後述する。
【００３７】
上述したクロスダイクロイックプリズム５００、光分離光学系７００、投射レンズ６００は、共軸である。すなわち、クロスダイクロイックプリズム５００から射出される合成光、光分離光学系７００を透過する合成光、および投射レンズ６００から投射される合成光は、光軸が一致している。
【００３８】
内部全反射プリズム７０から射出された所定の偏光成分は、アスペクト変換素子７９を介して撮像装置８００に入射する。ここで、図１においては、図示の便宜上、撮像装置８００を光分離光学系７００に対して、正のＸ方向側に配置した構成としたが、これに限定されない。撮像装置８００は、例えば、光分離光学系７００における上記偏光成分が射出される方向を変更した上で、光分離光学系７００に対して上方側に配置されることが好ましい。これによって、色分離光学系２００と撮像装置８００との干渉を回避した上で、光分離光学系７００とクロスダイクロイックプリズム５００との間の距離を短縮することができる。このように、プロジェクター１の外形や内部構造に応じて、撮像装置８００の配置は適宜変更が可能である。
【００３９】
撮像装置８００は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）方式やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）方式などのイメージセンサー８０を備えている。これにより、撮像装置８００は、上記偏光成分を撮像し、撮像データとして取得する。該撮像データは、プロジェクター１に備わる、図示しない画像処理部において画像処理が施されて、以下に述べる用途に供される。
【００４０】
撮像装置８００で取得された外光の撮像データは、プロジェクター１を１台で用いる場合の投射位置などの調整用途、複数のプロジェクター１を用いた、マルチプロジェクションまたはタイリングにおける位置合わせ用途、プロジェクションマッピングにおける投射対象物と表示画像との位置調整用途などに利用される。また、上記撮像データは、スクリーン上を指示する、指、発光ペン、電子ペンなどを入力指示体として用いたインタラクティブ用途に利用されてもよい。このとき、撮像データとして取得される外光は、スクリーンなどに投射されたプロジェクター１の合成光に限定されない。上記外光は、例えば、プロジェクター１のユーザーがスクリーン上を指し示した入力指示体から発せられる赤外線であってもよい。
【００４１】
＜光分離光学系＞
本実施形態の光分離光学系の機能について、図２、図３、図６を参照して説明する。図２は、光分離光学系における構成と、合成光および外光の進路とを示す模式図である。図３は、ワイヤーグリッド型偏光素子の構造を示す模式図である。図６は、比較例としての偏光ビームスプリッターを適用した光分離光学系の構成と、合成光および外光の進路とを示す模式図である。ここで、図２においては、投射レンズ６００、光分離光学系７００、撮像装置８００、クロスダイクロイックプリズム５００のみを図示し、プロジェクター１の他の構成を省略している。また、図６においても、従来のプロジェクターにおける、上記に相当する部位のみを図示している。なお、図２、図３においては、図１とは異なり、光分離光学系７００の上方に撮像装置８００を配置した構成とし、図６においても同様な構成としている。
【００４２】
まず、比較例としてのプロジェクター２について説明する。図６に示すように、プロジェクター２は、クロスダイクロイックプリズム５００と投射レンズ６００との間に、比較例としての光分離光学系である偏光ビームスプリッター２７０が配置されている。偏光ビームスプリッター２７０は、Ｘ方向から見た平面形状が略直角二等辺三角形の、２個の三角プリズムを面２７５で貼り合わせた略立方体状である。面２７５には、誘電体多層膜の偏光分離膜が形成されている。偏光ビームスプリッター２７０のＹ軸方向における厚さｔｂは、この立方体の一辺の長さに等しい。
【００４３】
プロジェクター２では、クロスダイクロイックプリズム５００で合成された合成光αｂが正のＹ方向に射出される。合成光αｂは、偏光ビームスプリッター２７０を透過し、投射レンズ６００を経てスクリーンなどの投射対象に投射される。
【００４４】
スクリーン上の表示画像などは、外光βｂとして合成光αｂと逆方向、すなわち負のＹ方向に進行して、投射レンズ６００に入射する。外光βｂは、投射レンズ６００を経て偏光ビームスプリッター２７０に入射する。次いで、外光βｂのＳ偏光成分は、面２７５で反射された後、正のＺ方向に向けて偏光ビームスプリッター２７０から射出されて撮像装置８００に入射する。ここで、面２７５は、負のＸ方向からの平面視で、Ｙ軸に対して約４５°の角度を有している。換言すれば、面２７５は、４５°の反射面である。このように、プロジェクター２において、外光βｂのＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター２７０内で１回の反射を経てから撮像装置８００に入射する。
【００４５】
これに対して、図２に示すように、本実施形態のプロジェクター１における光分離光学系７００は、偏光ビームスプリッター２７０に替えて、内部全反射プリズム７０を有している。内部全反射プリズム７０は、第１の三角プリズム７１と、第２の三角プリズム７２と、偏光素子としてのワイヤーグリッド型偏光素子７５と、を備えている。
【００４６】
内部全反射プリズム７０では、第１の三角プリズム７１の第１の面７１ａと、第２の三角プリズム７２の第１の面７２ａとが接合されている。そのため、内部全反射プリズム７０は、Ｘ方向から見た平面形状が略四辺形状であって、Ｘ方向に厚みを有する四角柱である。ワイヤーグリッド型偏光素子７５は、第１の三角プリズム７１の第１の面７１ａと、第２の三角プリズム７２の第１の面７２ａとの接合面に配置されている。換言すれば、ワイヤーグリッド型偏光素子７５は、第１の三角プリズム７１の第１の面７１ａに設けられている。
【００４７】
ここで、ワイヤーグリッド型偏光素子７５の構造について、図３を参照して説明する。図３においては、第１の三角プリズム７１を破線で示している。
【００４８】
図３に示すように、ワイヤーグリッド型偏光素子７５は、上述した通り第１の三角プリズム７１の第１の面７１ａに設けられている。ワイヤーグリッド型偏光素子７５は、所定の方向に延伸した複数の金属ナノワイヤーを有している。本実施形態では、複数の金属ナノワイヤーの延伸方向をＸ方向としている。換言すれば、ワイヤーグリッド型偏光素子７５では、複数の金属ナノワイヤーが、一定の間隔ごとにＸ軸と平行に配置されている。金属ナノワイヤーが配置される間隔は、特に限定されず、例えば約１００ｎｍである。
【００４９】
上記の構成により、内部全反射プリズム７０は、ワイヤーグリッド型偏光素子７５に到達する光のうち、金属ナノワイヤーの延伸方向と直交する方向に振動する光の偏光成分を透過させ、金属ナノワイヤーの延伸方向と平行に振動する光の偏光成分を反射させる。図３の場合、内部全反射プリズム７０は、ワイヤーグリッド型偏光素子７５に到達する光のうち、Ｘ方向と直交して振動する、すなわちＺ方向と平行に振動する光の偏光成分を透過させ、Ｘ方向と平行に振動する光の偏光成分を反射させる。
【００５０】
図２に戻り、上述したように、偏光変換素子１４０（図１参照）によって、光源１１０から射出された光の振動方向は、所定の振動方向に揃えられている。本実施形態では、図１に示した液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとして、ノーマリー黒モードの液晶パネルを採用している。そのため、液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された後、クロスダイクロイックプリズム５００で合成された合成光αａは、振動方向を有した偏光成分を含んでいる。ここで、以降、合成光のαａの上記偏光成分を、単に合成光αａともいう。また、本実施形態では、合成光αａの振動方向を、Ｘ方向と直交する方向としている。なお、液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、ノーマリー黒モードに限定されず、ノーマリー白モードの液晶パネルを採用してもよい。その場合には、上記所定の振動方向、および内部全反射プリズム７０の配置を対応させる。
【００５１】
これにより、クロスダイクロイックプリズム５００から射出された合成光αａは、ワイヤーグリッド型偏光素子７５を透過する。そして、合成光αａは、光分離光学系７００から投射レンズ６００を経て投射される。一方、投射レンズ６００を介して光分離光学系７００に入射した外光βａのうち、Ｘ方向と平行に振動する偏光成分は、ワイヤーグリッド型偏光素子７５で反射される。なお、図２において、合成光αａは、合成光の光束のうちで投射レンズ６００の光軸と一致する成分を示し、外光βａおよびその偏光成分は、光束を１つの線にて代表的に示している。
【００５２】
ワイヤーグリッド型偏光素子７５で反射された、Ｘ方向に振動する外光βａの偏光成分は、内部全反射プリズム７０における外光βａの入射面で再び反射される。ここで、第１の三角プリズム７１は、上記偏光成分が外光βａの入射面にて全反射されるように、頂角および屈折率が調整されている。次いで、上記偏光成分は、内部全反射プリズム７０の上方の端部から射出される。そして、上記偏光成分は、アスペクト変換素子７９にてアスペクト比が変換された後、光分離光学系７００から射出されて撮像装置８００に入射する。
【００５３】
ここで、ワイヤーグリッド型偏光素子７５における金属ナノワイヤーの延伸方向は、Ｘ方向に限定されず、液晶パネル４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける表示モード、具体的にはノーマリー黒、またはノーマリー白や、撮像装置８００の配置などに対応させて適宜変更することが可能である。その場合には、合成光αａの振動方向、内部全反射プリズム７０の配置なども併せて調整する。
【００５４】
内部全反射プリズム７０は、２回の反射によって、ワイヤーグリッド型偏光素子７５における金属ナノワイヤーのグリッドの延伸方向と平行に振動する偏光成分を分離する。そのため、ワイヤーグリッド型偏光素子７５は、Ｘ方向からの平面視で、Ｙ軸に対して４５°より大きい角度で配置される。したがって、内部全反射プリズム７０の厚さｔａは、４５°の反射面を有する偏光ビームスプリッター２７０のＹ方向の厚さｔｂ（図５参照）よりも小さくなる。これにより、Ｙ方向における光分離光学系７００の距離を短縮することができる。
【００５５】
また、内部全反射プリズム７０は、偏光板と同等の作用をするので、投射レンズ６００のゴースト光を低減する機能を有している。そのため、内部全反射プリズム７０を用いることにより、ゴースト光を低減するための専用の偏光板を省略することができる。
【００５６】
ワイヤーグリッド型偏光素子７５が反射する外光βａとしては、可視光線、赤外線が挙げられる。ワイヤーグリッド型偏光素子７５は、可視光線および赤外線のいずれか一方、または両方を反射する構成としてもよい。すなわち、撮像装置８００では、可視光線および赤外線の１種類以上を用いて撮像が行われる。
【００５７】
ワイヤーグリッド型偏光素子７５の金属ナノワイヤーの形成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。ワイヤーグリッド型偏光素子７５の製造方法としては、公知の技術が採用可能であり、ワイヤーグリッド型偏光素子７５として市販品を用いてもよい。
【００５８】
ワイヤーグリッド型偏光素子７５は、上述した、第１の面７１ａと第１の面７２ａとの間に挿入されていてもよく、第１の面７１ａまたは第１の面７２ａのどちらか一方に直接形成されていてもよい。本実施形態の内部全反射プリズム７０では、偏光素子としてワイヤーグリッド型偏光素子７５を用いているが、その他の偏光素子を用いてもよい。その他の偏光素子としては、例えば、ＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）（登録商標、スリーエム社）型偏光素子、誘電体多層膜などが挙げられる。
【００５９】
本実施形態のプロジェクター１は、投射レンズ６００をＹ方向に対して直交する方向に移動させる機構、所謂レンズシフト機構を備えていてもよい。該機構によって投射レンズ６００を移動させる場合には、内部全反射プリズム７０の光軸に対して、クロスダイクロイックプリズム５００の光軸、または投射レンズ６００の光軸のいずれかを一致させる。
【００６０】
以上に述べたように、本実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６１】
従来と比べて、プロジェクター１を容易に小型化することができる。詳しくは、クロスダイクロイックプリズム５００と投射レンズ６００との間に光分離光学系７００が配置され、従来技術のように、光分離光学系７００が複数のレンズ群の間に配置されない。そのため、プロジェクター１の内部の光路における投射レンズ６００の距離を小さくすることができる。
【００６２】
また、内部全反射プリズム７０によって、合成光αａのＹ方向における光分離光学系７００の距離、すなわち厚さｔａが短縮されて、プロジェクター１をより小型化しやすくすることができる。詳しくは、内部全反射プリズム７０に入射した外光βａのうち、Ｘ方向と平行に振動する偏光成分が反射されて内部全反射プリズム７０の入射面に戻る。内部全反射プリズム７０の入射面に戻った上記偏光成分は、内部全反射プリズム７０の頂角および屈折率が調整されているため、該入射面でさらに反射されて内部全反射プリズム７０の上方の端部から射出される。すなわち、外光βａの上記偏光成分は、内部全反射プリズム７０内で２回反射されて撮像装置８００へ到達する。このように、光分離光学系７００内で２回の反射を経て、外光βａの上記偏光成分が取り出される。そのため、１回の反射で外光を取り出す比較例としてのプロジェクター２と比べて、合成光αａのＹ方向に占める光分離光学系７００の距離を短縮することができる。
【００６３】
さらに、内部全反射プリズム７０において、ワイヤーグリッド型偏光素子７５における金属ナノワイヤーの延伸方向をＸ方向にした場合に、外光βａのＸ方向と平行に振動する偏光成分は、Ｙ軸に対して略垂直に配置された外光βａの入射面で、再び反射されてから撮像装置８００へ射出される。そのため、上記偏光成分は、Ｙ方向に対して、斜めに交差する方向に射出される。すなわち、内部全反射プリズム７０に対して、撮像装置８００を斜め方向に配置することができる。したがって、撮像装置８００が合成光の光軸と略垂直な方向に配置されるプロジェクター２と比べて、プロジェクター１における高さ方向（Ｚ方向）の距離が短縮される。以上により、従来よりも小型化が容易なプロジェクター１を提供することができる。
【００６４】
クロスダイクロイックプリズム５００で合成された合成光αａに対して、合成光αａの振動方向と直交する方向に、ワイヤーグリッド型偏光素子７５における金属ナノワイヤーが延伸している。そのため、内部全反射プリズム７０は、合成光αａを透過させ、合成光αａを投射レンズ６００へ導くことができる。また、内部全反射プリズム７０に入射する外光βａのうち、Ｘ方向と平行に振動する偏光成分をワイヤーグリッド型偏光素子７５で反射させて、撮像装置８００へ導くことができる。さらに、吸収型の偏光素子と比べて、耐熱性を向上させることができる。
【００６５】
アスペクト変換素子７９によって、撮像装置８００に入射する所定の偏光成分のアスペクト比を調整することができる。詳しくは、内部全反射プリズム７０で２回反射され、１方向に圧縮された外光βａの所定の偏光成分を、歪みを修正して撮像装置８００に入射させることができる。
【００６６】
（実施形態２）
＜光分離光学系＞
本実施形態の、投射型表示装置としてのプロジェクターが備える光分離光学系の構成について、図４を参照して説明する。図４は、実施形態２に係る光分離光学系における構成と、合成光および外光の進路とを示す模式図である。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。また、図４においては、実施形態１の図２に相当する部位のみを図示している。
【００６７】
図４に示すように、本実施形態のプロジェクター１０は、クロスダイクロイックプリズム５００、光分離光学系７０１、投射レンズ６００、２個の撮像装置８００を備えている。光分離光学系７０１は、クロスダイクロイックプリズム５００と投射レンズ６００との間の光路上に配置されている。プロジェクター１０は、実施形態１のプロジェクター１に対して、光分離光学系７００に替えて光分離光学系７０１を備えている点、撮像装置８００を２個備えている点が異なっている。なお、図４において、合成光αｃは、合成光の光束のうちで投射レンズ６００の光軸と一致する成分を示し、外光およびその偏光成分は、光束を２つの線として外光βｃ１，βｃ３にて代表的に示している。
【００６８】
光分離光学系７０１は、内部全反射プリズム７１０と、２個のアスペクト変換素子７９と、を有している。内部全反射プリズム７１０は、第１の三角プリズム７１１，７１３と、第２の三角プリズム７２１，７２３と、偏光素子としてのワイヤーグリッド型偏光素子７５１，７５３と、を備えている。内部全反射プリズム７１０は、クロスダイクロイックプリズム５００から入射した合成光αｃを透過し、投射レンズ６００から入射した外光βｃ１，βｃ３の特定の偏光成分を反射する。内部全反射プリズム７１０は、第１の三角プリズム７１１と接合された第２の三角プリズム７２１と、第１の三角プリズム７１３と接合された第２の三角プリズム７２３と、を有している。すなわち、内部全反射プリズム７１０は、合成光αｃの光軸を含むＸＹ平面に対して、面対称な２個の内部全反射プリズムを該ＸＹ平面で接合させた構成である。
【００６９】
内部全反射プリズム７１０では、第１の三角プリズム７１１の第１の面７１１ａと、第２の三角プリズム７２１の第１の面７２１ａとが接合され、第１の三角プリズム７１３の第１の面７１３ａと、第２の三角プリズム７２３の第１の面７２３ａとが接合されている。そのため、内部全反射プリズム７１０は、Ｘ方向から見た平面形状が略四辺形状であって、Ｘ方向に厚みを有する四角柱である。
【００７０】
ワイヤーグリッド型偏光素子７５１は、第１の三角プリズム７１１の第１の面７１１ａと、第２の三角プリズム７２１の第１の面７２１ａとの接合面に配置されている。換言すれば、ワイヤーグリッド型偏光素子７５１は、第１の三角プリズム７１１の第１の面７１１ａに設けられている。ワイヤーグリッド型偏光素子７５３は、第１の三角プリズム７１３の第１の面７１３ａと、第２の三角プリズム７２３の第１の面７２３ａとの接合面に配置されている。換言すれば、ワイヤーグリッド型偏光素子７５３は、第１の三角プリズム７１３の第１の面７１３ａに設けられている。
【００７１】
ワイヤーグリッド型偏光素子７５１，７５３では、実施形態１のワイヤーグリッド型偏光素子７５と同様に、複数の金属ナノワイヤーが一定の間隔にて、Ｘ軸に対して平行に配置されている。換言すれば、ワイヤーグリッド型偏光素子７５１，７５３では、金属ナノワイヤーの延伸方向をＸ方向としている。金属ナノワイヤーが配置される間隔は、特に限定されず、例えば約１００ｎｍである。
【００７２】
ワイヤーグリッド型偏光素子７５１，７５３により、内部全反射プリズム７１０は、ワイヤーグリッド型偏光素子７５１，７５３に到達する光のうち、金属ナノワイヤーの延伸方向と直交する方向に振動する光の偏光成分を透過させ、金属ナノワイヤーの延伸方向と平行に振動する光の偏光成分を反射させる。すなわち、本実施形態においては、内部全反射プリズム７１０は、ワイヤーグリッド型偏光素子７５１，７５３に到達する光のうち、Ｘ方向と直交して振動する、すなわちＺ方向と平行に振動する光の偏光成分を透過させ、Ｘ方向と平行に振動する光の偏光成分を反射させる。
【００７３】
合成光αｃは、実施形態１の合成光αａと同様に、振動方向が所定の方向に揃えられている。ここで、本実施形態においても、上記実施形態と同様にノーマリー黒モードの液晶パネルを採用している。そのため、上記所定の振動方向は、Ｚ方向と平行な方向となる。なお、液晶パネルは、ノーマリー黒モードに限定されず、ノーマリー白モードの液晶パネルを採用してもよい。その場合には、上記所定の振動方向、および内部全反射プリズム７１０の配置を対応させる。
【００７４】
これにより、クロスダイクロイックプリズム５００から射出された合成光αｃはワイヤーグリッド型偏光素子７５１またはワイヤーグリッド型偏光素子７５３を透過して、光分離光学系７０１から投射レンズ６００を介して投射される。一方、投射レンズ６００を介して光分離光学系７０１に入射した外光のうち、投射レンズ６００の光軸を含むＸＹ平面よりも上方側で光分離光学系７０１に入射した成分である外光βｃ１は、第１の三角プリズム７１１に入射する。上記外光のうち、投射レンズ６００の光軸を含むＸＹ平面よりも下方側で光分離光学系７０１に入射した成分である外光βｃ３は、第１の三角プリズム７１３に入射する。
【００７５】
ここで、外光βｃ１の進路と、外光βｃ３の進路とは、合成光αｃの光軸を含むＸＹ平面に対して面対称であるため、外光βｃ１の進路を例に挙げて説明する。
【００７６】
第１の三角プリズム７１１に入射した外光βｃ１のうち、Ｘ方向と平行に振動する偏光成分は、ワイヤーグリッド型偏光素子７５１で反射される。ワイヤーグリッド型偏光素子７５１で反射された、外光βｃ１の上記偏光成分は、内部全反射プリズム７１０における外光βｃ１の入射面で再び反射される。ここで、第１の三角プリズム７１１は、上記偏光成分が外光βｃ１の入射面にて全反射されるように、頂角および屈折率が調整されている。次いで、上記偏光成分は、内部全反射プリズム７１０の上方の端部から射出されて、内部全反射プリズム７１０の上方に配置されたアスペクト変換素子７９に入射する。そして、上記偏光成分は、アスペクト変換素子７９にてアスペクト比を変換された後、光分離光学系７０１から射出されて、光分離光学系７０１の上方に配置された撮像装置８００に入射する。
【００７７】
外光βｃ１と同様にして、第１の三角プリズム７１３に入射した外光βｃ３のうち、Ｘ方向と平行に振動する偏光成分は、ワイヤーグリッド型偏光素子７５３で反射される。次いで、上記偏光成分は、内部全反射プリズム７１０における外光βｃ３の入射面で再び反射され、内部全反射プリズム７１０の下方に配置されたアスペクト変換素子７９を経て、光分離光学系７０１の下方に配置された撮像装置８００に入射する。
【００７８】
２個の撮像装置８００で取得された撮像データは、画像処理部（図示せず）において画像処理が施されて、実施形態１のプロジェクター１と同様な用途に供される。この際、外光βｃ１，βｃ３の上記偏光成分を、１つの撮像データとして合成して利用してもよい。
【００７９】
上述したように、内部全反射プリズム７１０は、投射レンズ６００から入射した外光を上方の成分と下方の成分とに２分割し、外光のうちでＸ方向と平行に振動する偏光成分をそれぞれ別のアスペクト変換素子７９を介して各撮像装置８００に射出させる。そのため、内部全反射プリズム７１０のＹ方向における厚さｔｃは、図２に示した、実施形態１の内部全反射プリズム７０のＹ方向の厚さｔａの約半分に短縮される。これにより、Ｙ方向における光分離光学系７０１の距離をさらに短縮することができる。
【００８０】
以上に述べたように、本実施形態に係る内部全反射プリズム７１０を備えたプロジェクターによれば、実施形態１のプロジェクター１に対して、さらに小型化を容易にすることができる。
【００８１】
（実施形態３）
＜偏光分離素子＞
本実施形態の偏光分離素子について、図５を参照して説明する。図５は、実施形態３に係る偏光分離素子の構成を示す模式図である。
【００８２】
偏光分離素子７７０は、第１の偏光成分αｄを透過し、第２の偏光成分βｄを反射する。偏光分離素子７７０は、第１の三角プリズム７７１と、第２の三角プリズム７７２と、偏光素子としてのワイヤーグリッド型偏光素子７７５と、を備えている。偏光分離素子７７０は、第１の三角プリズム７７１の第１の面７７１ａと、第２の三角プリズム７７２の第１の面７７２ａとが接合されて、Ｘ方向からの平面視で略四辺形状を成している。ワイヤーグリッド型偏光素子７７５は、第１の三角プリズム７７１の第１の面７７１ａと、第２の三角プリズム７７２の第１の面７７２ａとの接合面に配置されている。なお、図５において、第１の偏光成分αｄおよび第２の偏光成分βｄは、光束をそれぞれ１つの線にて代表的に示している。
【００８３】
ここで、本実施形態では、第１の偏光成分αｄの振動方向を、Ｘ方向と直交する方向、すなわちＺ方向と平行な方向とし、第２の偏光成分βｄの振動方向を、Ｘ方向と平行な方向として説明する。
【００８４】
ワイヤーグリッド型偏光素子７７５では、複数の金属ナノワイヤーが、一定の間隔ごとに所定の方向に対して平行に配置されている。本実施形態では、ワイヤーグリッド型偏光素子７５における金属ナノワイヤーを、Ｘ軸と平行に配置している。換言すれば、上記金属ナノワイヤーの延伸方向を、Ｘ方向としている。金属ナノワイヤーが配置される間隔は、特に限定されず、例えば約１００ｎｍである。
【００８５】
上記の構成により、偏光分離素子７７０は、ワイヤーグリッド型偏光素子７７５に入射する光のうち、Ｘ方向と直交して振動する、すなわちＺ方向と平行に振動する光である第１の偏光成分αｄを透過させ、Ｘ方向と平行に振動する光である第２の偏光成分βｄを反射させる。
【００８６】
詳しくは、第１の偏光成分αｄは、金属ナノワイヤーの延伸方向と直交して振動しているため、上記グリッドを透過する。図５では、第１の偏光成分αｄの進行方向を正のＹ方向としたが、これに限定されない。第１の偏光成分αｄの進行方向は、負のＹ方向であってもよい。第１の偏光成分αｄは、振動方向がＸ方向と直交するため、進行方向が負のＹ方向であっても、ワイヤーグリッド型偏光素子７７５を透過する。
【００８７】
これに対して、第２の偏光成分βｄは、金属ナノワイヤーの延伸方向と平行に振動している。そのため、第２の偏光成分βｄは、正のＹ方向から偏光分離素子７７０に入射すると、ワイヤーグリッド型偏光素子７７５で反射される。反射された第２の偏光成分βｄは、偏光分離素子７７０における第２の偏光成分βｄの入射面で再び反射される。ここで、第１の三角プリズム７７１は、第２の偏光成分βｄが上記入射面にて全反射されるように、頂角および屈折率が調整されている。そして、第２の偏光成分βｄは、偏光分離素子７７０の上方の端部から射出される。
【００８８】
ここで、ワイヤーグリッド型偏光素子７７５における金属ナノワイヤーの延伸方向は、Ｘ方向に限定されず、透過または反射させる偏光成分の振動方向などに対応させて適宜変更することが可能である。なお、第１の偏光成分αｄ、第２の偏光成分βｄとしては、可視光線、赤外線が挙げられる。ワイヤーグリッド型偏光素子７７５は、可視光線および赤外線のいずれか一方、または両方を反射する構成としてもよい。
【００８９】
以上に述べたように、本実施形態に係る偏光分離素子７７０によれば、以下の効果を得ることができる。
【００９０】
この構成によれば、第１の偏光成分αｄの振動方向に対して、ワイヤーグリッド型偏光素子７７５の金属ナノワイヤーの延伸方向を直交する方向とすることで、第１の三角プリズム７７１および第２の三角プリズム７７２において第１の偏光成分αｄを透過させることができる。それと共に、偏光分離素子７７０に入射する第２の偏光成分βｄを、第１の三角プリズム７７１の第１の面７７１ａと第２の三角プリズム７７２の第１の面７７２ａとの接合面に配置されたワイヤーグリッド型偏光素子７７５で反射させることができる。これにより、第１の偏光成分αｄが透過するＹ方向において、偏光分離素子７７０の距離である厚さが短縮され、偏光分離素子７７０を容易に小型化することができる。また、偏光素子がワイヤーグリッド型偏光素子７７５であることにより、吸収型の偏光素子と比べて、耐熱性を向上させることができる。
【００９１】
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。
【００９２】
投射型表示装置は、光を射出する光源と、光源から射出された光を複数の色光に分離する色分離光学系と、色分離光学系で分離された各色光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、複数の光変調装置で変調された各色光を合成する色合成光学系と、色合成光学系で合成された合成光を投射する投射光学系と、色合成光学系と投射光学系との間の光路上に配置され、色合成光学系から入射した合成光を透過し、投射光学系から入射した外光を反射する内部全反射プリズムを有する光分離光学系と、内部全反射プリズムで反射された外光を撮像する撮像装置と、を備えることを特徴とする。
【００９３】
この構成によれば、従来と比べて、小型化が容易な投射型表示装置とすることができる。詳しくは、色合成光学系と投射光学系との間に光分離光学系が配置され、従来のように、光分離光学系が複数のレンズ群の間に配置されない。そのため、投射型表示装置の内部の光路における投射光学系の距離を小さくすることができる。
【００９４】
また、内部全反射プリズムによって、合成光の光路上における光分離光学系の距離である厚さが短縮されて、投射型表示装置をより小型化しやすくすることができる。詳しくは、内部全反射プリズムに入射した外光のうち、所定の偏光成分が反射されて内部全反射プリズムの入射面に戻る。内部全反射プリズムの入射面に戻った上記偏光成分は、内部全反射プリズムの頂角および屈折率を調整することで、該入射面でさらに反射されて内部全反射プリズムの端部から射出される。すなわち、外光の所定の偏光成分は、内部全反射プリズム内で２回反射されて撮像装置へ到達する。このように、光分離光学系内で２回の反射を経て外光の所定の偏光成分が取り出される。そのため、１回の反射で外光を取り出す場合と比べて、合成光の光路上に占める光分離光学系の距離を短縮することができる。
【００９５】
上記の投射型表示装置において、内部全反射プリズムは、第１の三角プリズムと、第２の三角プリズムと、偏光素子と、を備え、第１の三角プリズムの第１の面と、第２の三角プリズムの第１の面とが接合され、第１の三角プリズムの第１の面と、第２の三角プリズムの第１の面との接合面に、偏光素子が配置されていることが好ましい。
【００９６】
この構成によれば、色合成光学系で合成された合成光に対して、偏光素子の配置を調節することで、第１の三角プリズムおよび第２の三角プリズムにおいて合成光を透過させて投射光学系へ導くことができる。それと共に、内部全反射プリズムに入射する外光の所定の偏光成分を、第１の三角プリズムの第１面と第２の三角プリズムの第１面との接合面に配置された偏光素子で反射させて、撮像装置へ導くことができる。
【００９７】
上記の投射型表示装置において、偏光素子は、ワイヤーグリッド型偏光素子であることが好ましい。
【００９８】
この構成によれば、ワイヤーグリッド型偏光素子に入射する光の偏光成分を、偏光成分の振動方向に応じて透過させたり、反射させたりすることができる。また、吸収型の偏光素子と比べて、耐熱性を向上させることができる。
【００９９】
上記の投射型表示装置において、色合成光学系で合成された合成光は、振動方向を有した偏光成分を含み、ワイヤーグリッド型偏光素子は、所定の方向に延伸した金属ナノワイヤーを有し、金属ナノワイヤーの延伸方向は、偏光成分の振動方向と直交する方向であることが好ましい。
【０１００】
この構成によれば、金属ナノワイヤーは、合成光の偏光成分における振動方向に対して、直交する方向に延伸していることから、ワイヤーグリッド型偏光素子は、合成光の偏光成分を透過させることができる。また、ワイヤーグリッド型偏光素子は、入射する外光のうちで金属ナノワイヤーの延伸方向と平行に振動する偏光成分を、反射させることができる。
【０１０１】
上記の投射型表示装置において、光分離光学系は、内部全反射プリズムで反射された外光のアスペクト比を変換するためのアスペクト変換素子を更に備え、アスペクト変換素子は、内部全反射プリズムと、撮像装置との間の光路上に配置されていることが好ましい。
【０１０２】
この構成によれば、内部全反射プリズムで反射されることで１方向に圧縮された外光の偏光成分について、アスペクト比を調整して撮像装置に入射させることができる。
【０１０３】
偏光分離素子は、第１の偏光成分を透過し、第２の偏光成分を反射する偏光分離素子であって、偏光分離素子は、第１の三角プリズムと、第２の三角プリズムと、偏光素子と、を備え、第１の三角プリズムの第１の面と、第２の三角プリズムの第１の面とが接合され、第１の三角プリズムの第１の面と、第２の三角プリズムの第１の面との接合面に、偏光素子が配置されており、偏光素子は、ワイヤーグリッド型偏光素子であることを特徴とする。
【０１０４】
この構成によれば、第１の偏光成分の振動方向に対応させて、ワイヤーグリッド型偏光素子を配置することで、第１の三角プリズムおよび第２の三角プリズムにおいて、第１の偏光成分を透過させることができる。それと共に、ワイヤーグリッド型偏光素子に対して、第１の偏光成分と逆方向から入射する第２の偏光成分を、第１の三角プリズムの第１面と第２の三角プリズムの第１面との接合面に配置された偏光素子で反射させることができる。これにより、第１の偏光成分が透過する光路上において、偏光分離素子の距離（厚さ）が短縮され、偏光分離素子を容易に小型化することができる。また、偏光素子が吸収型の偏光素子である場合と比べて、耐熱性を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１…投射型表示装置としてのプロジェクター、７０，７１０…内部全反射プリズム、７１，７１１，７１３，７７１…第１の三角プリズム、７１ａ，７１１ａ，７１３ａ，７７１ａ…第１の三角プリズムの第１の面、７２，７２１，７２３、７７２…第２の三角プリズム、７２ａ，７２１ａ，７２３ａ，７７２ａ…第２の三角プリズムの第１の面、７５，７５１，７５３，７７５…ワイヤーグリッド型偏光素子、７９…アスペクト変換素子、１１０…光源、２００…色分離光学系、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…光変調装置としての液晶パネル、５００…色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム、６００…投射光学系としての投射レンズ、７００，７０１…光分離光学系、７７０…偏光分離素子、８００…撮像装置、αａ，αｃ…合成光、αｄ…第１の偏光成分、βａ，βｃ１，βｃ３…外光、βｄ…第２の偏光成分。
【図１】
2020064206.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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