(57)【要約】【課題】高温の使用環境に起因する光学素子の性能低下を抑制することが可能で、かつ、偏光板の変形に起因する光学素子の性能低下を従来よりも抑制することが可能な光学素子及び投写画像の劣化が少ない高品質なプロジェクターを提供する。【解決手段】偏光板１０と、第１の接着剤１４によって貼り合わされた第１の透光性基板２０と、第２の接着剤１６によって貼り合わされた第２の透光性基板３０とを備え、第１の透光性基板２０及び第２の透光性基板３０はともに無機材料であり、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６のいずれのヤング率も８０℃〜１１０℃の温度範囲において２０ＭＰａ以上であることを特徴とする光学素子１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光層からなる偏光板と、
第１の接着剤によって前記偏光板における一方の表面に貼り合わされた第１の透光性基板と、
第２の接着剤によって前記偏光板における他方の表面に貼り合わされた第２の透光性基板とを備え、
前記第１の透光性基板及び前記第２の透光性基板は、ともに無機材料からなる光学素子であって、
前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤のいずれのヤング率も、８０℃〜１１０℃の温度範囲において２０ＭＰａ以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、
前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤は、ガラス転移点が１１０℃以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学素子において、
前記偏光板は、前記偏光板と、前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤とのうち少なくとも一方との親和性を向上させるための物理的前処理がなされた偏光板であることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光学素子において、
前記偏光板は、前記偏光板と、前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤とのうち少なくとも一方との親和性を向上させるための化学的前処理がなされた偏光板であることを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子において、
前記第１の透光性基板及び前記第２の透光性基板のうち少なくとも一方は、サファイア又は水晶からなる透光性基板であることを特徴とする光学素子。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子において、
前記第１の透光性基板及び前記第２の透光性基板のうち少なくとも一方は、石英ガラス、硬質ガラス、結晶化ガラス又は立方晶の焼結体からなる透光性基板であることを特徴とする光学素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子において、
前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤は、紫外線硬化型の接着剤であることを特徴とする光学素子。
【請求項８】
光を射出する照明装置と、
前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する液晶装置と、
前記液晶装置によって変調された光を投写する投写光学系と、
前記液晶装置の光入射側及び光射出側の少なくとも一方に配置された光学素子とを備えるプロジェクターであって、
前記光学素子は、請求項１〜７のいずれかに記載の光学素子であることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏光層からなる偏光板と、偏光板における一方の表面に貼り合わされた第１の透光性基板と、偏光板における他方の表面に貼り合わされた第２の透光性基板とを備え、第１の透光性基板及び第２の透光性基板がともに無機材料からなる光学素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。従来の光学素子においては、透光性基板を偏光板に貼り合わせるために、例えば、柔軟性のある粘着剤を用いることとしている。
【０００３】
このため、従来の光学素子によれば、ＴＡＣフィルムを用いて偏光板を支持するのに代えて無機材料からなる透光性基板を用いて偏光板を支持することとしているため、高温の使用環境に起因する光学素子の性能低下を抑制することが可能となる。
【０００４】
また、従来の光学素子によれば、透光性基板を偏光板に貼り合わせるために柔軟性のある粘着剤を用いることとしているため、高温の使用環境において偏光板（例えばＰＶＡからなる偏光板）が初期的に熱収縮を起こすことに起因して各透光性基板と偏光板との間に発生する内部応力を緩和することが可能となり、その結果、各透光性基板と偏光板とが剥離したり、偏光板が裂けたりすることを抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の光学素子においては、透光性基板を偏光板に貼り合わせるために柔軟性のある粘着剤を用いることとしているため、高温の使用環境において偏光板が比較的大きく変形することとなる。その結果、偏光板の変形に起因する光学素子の性能が低下し、さらなる高画質化を図ろうとする際の障害となる場合があるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、高温の使用環境に起因する光学素子の性能低下を抑制することが可能で、かつ、偏光板の変形に起因する光学素子の性能低下を従来よりも抑制することが可能な光学素子を提供することを目的とする。また、このような光学素子を備えることにより、投写画像の劣化が少ない高品質なプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学素子は、偏光層からなる偏光板と、第１の接着剤によって前記偏光板における一方の表面に貼り合わされた第１の透光性基板と、第２の接着剤によって前記偏光板における他方の表面に貼り合わされた第２の透光性基板とを備え、前記第１の透光性基板及び前記第２の透光性基板は、ともに無機材料からなる光学素子であって、前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤のいずれのヤング率も、８０℃〜１１０℃の温度範囲において２０ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【０００９】
このため、本発明の光学素子によれば、無機材料からなる透光性基板を用いて偏光板を支持することとしているため、高温の使用環境に起因する光学素子の性能低下を抑制することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の光学素子によれば、第１の接着剤及び第２の接着剤のいずれのヤング率も、８０℃〜１１０℃の温度範囲において２０ＭＰａ以上であるため、後述する試験例に示すように、偏光板が大きく変形することがなくなり、その結果、偏光板の変形に起因する光学素子の性能低下を従来よりも抑制することが可能となる。
【００１１】
本発明の光学素子においては、前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤は、ガラス転移点が１１０℃以上であることが好ましい。
【００１２】
このような構成とすることにより、８０℃〜１１０℃の温度範囲において安定したヤング率及び強度を有するようになるため、高温の使用環境において偏光板をより安定して保持することが可能となる。
【００１３】
本発明の光学素子においては、前記偏光板は、前記偏光板と、前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤とのうち少なくとも一方との親和性を向上させるための物理的前処理がなされた偏光板であることが好ましい。
【００１４】
このような構成とすることにより、偏光板と接着剤との剥離を抑制することが可能となる。
【００１５】
本発明の光学素子においては、前記偏光板は、前記偏光板と、前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤とのうち少なくとも一方との親和性を向上させるための化学的前処理がなされた偏光板であることが好ましい。
【００１６】
このような構成とすることによっても、偏光板と接着剤との剥離を抑制することが可能となる。
【００１７】
本発明の光学素子においては、前記第１の透光性基板及び前記第２の透光性基板のうち少なくとも一方は、サファイア又は水晶からなる透光性基板であることが好ましい。
【００１８】
このような構成とすることにより、これらの材料からなる透光性基板は熱伝導性に非常に優れているため、偏光板で発生した熱を効率よく放散させることができ、偏光板の温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
【００１９】
本発明の光学素子においては、前記第１の透光性基板及び前記第２の透光性基板のうち少なくとも一方は、石英ガラス、硬質ガラス、結晶化ガラス又は立方晶の焼結体からなる透光性基板であることが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、これらの材料からなる透光性基板は複屈折が小さいため、透光性基板を通過する光束の品質低下を抑制することが可能となり、偏光板に入射する光束又は偏光板から射出される光束の品質低下を抑制することが可能となる。また、これらの材料からなる透光性基板は熱膨張率が小さいため、このような熱膨張率の小さな材料からなる透光性基板で偏光板を支持することにより、偏光板の変形を抑制することが可能となる。
【００２１】
本発明の光学素子においては、前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤は、紫外線硬化型の接着剤であることが好ましい。
【００２２】
紫外線硬化型の接着剤は、塗布後に紫外線を照射することによって任意のタイミングで硬化させることが可能であるという特徴を有する。このため、このような接着剤を用いることによって、光学素子の製造を容易にすることが可能となる。
【００２３】
本発明のプロジェクターは、光を射出する照明装置と、前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する液晶装置と、前記液晶装置によって変調された光を投写する投写光学系と、前記液晶装置の光入射側及び光射出側の少なくとも一方に配置された光学素子とを備えるプロジェクターであって、前記光学素子は、上記した本発明の光学素子であることを特徴とする。
【００２４】
このため、本発明のプロジェクターは、上記したように性能が低下しにくい光学素子を備えるため、投写画像の劣化が少ない高品質なプロジェクターとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１に係る光学素子１を説明するために示す図。
【図２】実施形態１に係る光学素子１の偏光板１０に対する物理的前処理を説明するために示す模式図。
【図３】実施形態２に係るプロジェクター１０００の光学系を示す図。
【図４】実施形態２に係るプロジェクター１０００の要部を説明するために示す図。
【図５】試験例に係る光学素子１ａを説明するために示す図。
【図６】試験例に係る光学素子１ａを説明するために示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の光学素子及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、実施形態１では、本発明の光学素子について説明し、実施形態２では、本発明のプロジェクターについて説明する。
【００２７】
［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を、第１の透光性基板２０側から見た模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。なお、図１においては、偏光板１０、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６のそれぞれの厚みを誇張して表示する。
【００２８】
実施形態１に係る光学素子１は、図１に示すように、偏光板１０と、第１の接着剤１４によって偏光板１０における一方の表面に貼り合わされた第１の透光性基板２０と、第２の接着剤１６によって偏光板１０における他方の表面に貼り合わされた第２の透光性基板３０とを備える光学素子である。
【００２９】
偏光板１０は、図１に示すように、偏光層からなる偏光板である。偏光層としては、例えば、ＰＶＡを脱水して２重結合を生成するか、又はＰＶＡをヨウ素又は二色性染料で染色するかした後、一軸延伸することで当該二重結合分子、又は当該染料の分子が一方向に配列するように形成した偏光層基材に、後述する物理的前処理を施し、その後に適当な大きさに裁断したものを好適に用いることができる。このように一軸延伸処理が施された偏光層は、一軸延伸方向に平行な方向の偏光を吸収する一方、一軸延伸方向に垂直な方向の偏光を透過する機能を有する。
【００３０】
偏光板１０は、偏光板１０と第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６との親和性を向上させるための物理的前処理がなされた偏光板である。物理的前処理は、例えば、偏光層基材に対してなされるコロナ処理である。コロナ処理とは、対象となる物質と電極との間にコロナ放電を発生させる処理である。コロナ放電によって種々のラジカルやイオンが生成し、それらが周囲の分子と反応することで、対象となる物質の表面にカルボニル基等の官能基が導入される。その結果、対象となる物質の表面の性質を変化させるものである。
【００３１】
図２は、実施形態１に係る光学素子１の偏光板１０に対する物理的前処理を説明するために示す模式図である。
【００３２】
コロナ処理は、例えば、コロナ処理装置６０によってなされる。コロナ処理装置６０は、図２に示すように、送りロール６２，６４、処理ロール６６、電極部６８並びに電源装置７０を備える。
【００３３】
送りロール６２，６４は、偏光層基材１８を所定の方向へ向かって一定の速さで送る。
処理ロール６６は、送りロール６２から送り出される偏光層基材１８を送りロール６４へ向かって送り出す。処理ロール６６は、図２に示すように、接地されている。
電極部６８は、図２に示すように、処理ロール６６の近傍に移動自在な先端部を有する。電極部６８に電源装置７０を介して高電圧が印加され、その結果、電極部６８の先端部と処理ロール６６上の偏光層基材１８との間にコロナ放電が発生する。
電源装置７０は、図２に示すように、発振器７２及び高圧トランス７４を備え、電極部６８に高電圧を印加する。
【００３４】
以上に説明したようなコロナ処理を、偏光層基材１８の一方の表面と他方の表面との両方に対して行い、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６のそれぞれとの親和性を向上させる。
コロナ処理がなされた偏光層基材１８は、その後に適当な大きさに裁断され、偏光層１２として偏光板１０に用いられる。
【００３５】
第１の透光性基板２０及び第２の透光性基板３０は、無機材料、例えば、サファイアからなる透光性基板である。サファイアからなる透光性基板は、熱伝導率が約４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高い上、硬度も非常に高く、熱膨張率は小さく、傷がつきにくく透明度が高い。なお、中程度の輝度として安価性を重視する場合には、第１の透光性基板２０及び第２の透光性基板３０として、約１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する水晶からなる透光性基板を用いてもよい。第１の透光性基板２０及び第２の透光性基板３０の厚さは、熱伝導性の観点からいえば０．２ｍｍ以上であることが好ましく、光学素子の薄型化とコスト低減の観点からいえば２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、第１の透光性基板２０及び第２の透光性基板３０は、ともに所定の光学軸を有している。
【００３６】
偏光板１０と第１の透光性基板２０とは、図１に示すように、第１の接着剤１４を介して貼り合わされている。また、偏光板１０と第２の透光性基板３０とは、図１に示すように、第２の接着剤１６を介して貼り合わされている。第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６のいずれのヤング率も、８０℃〜１１０℃の温度範囲において２０ＭＰａ以上である。また、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６は、いずれもガラス転移点が１１０℃以上であり、紫外線硬化型の接着剤である。
【００３７】
なお、第１の接着剤１４と、第２の接着剤１６とは、上記した条件を満たす限り、同じ種類の接着剤であってもよいし、異なる種類の接着剤であってもよい。
【００３８】
第１の透光性基板２０における偏光板１０とは反対側の面及び第２の透光性基板３０における偏光板１０とは反対側の面には、図示しない反射防止層が形成されている。
【００３９】
このように、実施形態１に係る光学素子１は、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６のいずれのヤング率も、８０℃〜１１０℃の温度範囲において２０ＭＰａ以上である光学素子である。
【００４０】
以上に説明してきたように、実施形態１に係る光学素子１によれば、無機材料からなる透光性基板を用いて偏光板１０を支持することとしているため、高温の使用環境に起因する光学素子１の性能低下を抑制することが可能となる。
【００４１】
また、実施形態１に係る光学素子１によれば、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６のいずれのヤング率も、８０℃〜１１０℃の温度範囲において２０ＭＰａ以上であるため、後述する試験例に示すように、偏光板１０が大きく変形することがなくなり、その結果、偏光板１０の変形に起因する光学素子１の性能低下を従来よりも抑制することが可能となる。
【００４２】
また、実施形態１に係る光学素子１によれば、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６は、ガラス転移点が１１０℃以上であり、８０℃〜１１０℃の温度範囲において安定したヤング率及び強度を有するため、高温の使用環境において偏光板１０をより安定に保持することが可能となる。
【００４３】
また、実施形態１に係る光学素子１によれば、偏光板１０は、偏光板１０と接着剤との親和性を向上させるための物理的前処理がなされた偏光板であるため、偏光板１０と接着剤との剥離を抑制することが可能となる。
【００４４】
また、実施形態１に係る光学素子１によれば、第１の透光性基板２０及び第２の透光性基板３０は、サファイアからなる透光性基板であるため、熱伝導性に非常に優れており、偏光板１０で発生した熱を効率よく放散させることができ、偏光板１０の温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
【００４５】
また、実施形態１に係る光学素子１によれば、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６は、紫外線硬化型の接着剤であり、紫外線硬化型の接着剤は、塗布後に紫外線を照射することによって任意のタイミングで硬化させることが可能であるという特徴を有する。このため、このような接着剤を用いることによって、光学素子の製造を容易にすることが可能となる。
【００４６】
［実施形態２］
図３は、実施形態２に係るプロジェクター１０００の光学系を示す図である。
図４は、実施形態２に係るプロジェクター１０００の要部を説明するために示す図である。図４（ａ）はクロスダイクロイックプリズム５００の周辺部分を上面から見た図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ２−Ａ２断面における入射側光学素子４２０Ｒの周辺部分を示す図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ２−Ａ２断面における射出側光学素子４５０Ｒの周辺部分を示す図である。なお、図３及び図４においては、各光学素子における構成要素の厚みを誇張して表示する。
【００４７】
実施形態２に係るプロジェクター１０００は、図３に示すように、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備えたプロジェクターである。これら各光学系は、筐体７００に収納されている。
【００４８】
照明装置１００は、図３に示すように、光源装置１１０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備え、光を射出する。
【００４９】
光源装置１１０は、発光管１１２と、楕円面リフレクター１１４と、副鏡１１６と、凹レンズ１１８とを有する。光源装置１１０は、被照明領域側に略平行な光を射出する光源であり、照明光軸１００ａｘを中心軸とする光を射出する。
【００５０】
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し、楕円面リフレクター１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する。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。
【００５１】
楕円面リフレクター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。
【００５２】
副鏡１１６は、発光管１１２の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクター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ー１１４に向かわない光を発光管１１２に戻し楕円面リフレクター１１４に入射させる。
【００５３】
凹レンズ１１８は、楕円面リフレクター１１４の被照明領域側に配置される。そして、楕円面リフレクター１１４からの集束光を第１レンズアレイ１２０に向けて略平行光として射出するように構成される。
【００５４】
第１レンズアレイ１２０は、光源装置１１０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、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。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４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。
【００５５】
第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０と略同様な構成を有し、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【００５６】
偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、光源装置１１０からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分を透過し他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。
【００５７】
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及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂにおける画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の照明光軸１００ａｘとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、図３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。
【００５８】
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、照明装置１００から射出された光を赤色光、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４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂに導く機能を有する。
【００５９】
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させるミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー２２０は、青色光成分を透過し、緑色光成分を反射するミラーである。
【００６０】
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４１０Ｒの画像形成領域に入射する。
【００６１】
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に変換するために設けられている。集光レンズ３００Ｒは、図示しない熱伝導性の保持部材によって保持されており、この熱伝導性の保持部材を介して筐体７００に配設されている。他の集光レンズ３００Ｇ，３００Ｂも、集光レンズ３００Ｒと同様に構成されている。
【００６２】
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で反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４１０Ｇ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４１０Ｂ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４１０Ｂまで導く機能を有する。
【００６３】
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２に係るプロジェクター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。
【００６４】
液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂは、各色光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。
各液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂ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従って、入射側偏光素子４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂ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４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂは、図示を省略したが、例えばアルミニウム製のダイキャストフレームからなる液晶装置保持枠に保持されている。
【００６５】
入射側光学素子４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂは、図４に示すように、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂとの間に配置され、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂから射出された光のうち、所定の方向に軸を有する直線偏光のみを透過し、その他の光を吸収する機能を有する。
入射側光学素子４２０Ｒは、図１に示す実施形態１に係る光学素子１と同様の構成を有する。また、入射側光学素子４２０Ｒは、図４（ｂ）に示すように、熱伝導部材７２０によって筐体７００に取り付けられている。詳しい図示による説明は省略するが、入射側光学素子４２０Ｇ，４２０Ｂも入射側光学素子４２０Ｒと同様の構成を有する。
【００６６】
射出側光学素子４５０Ｒ，４５０Ｇ，４５０Ｂは、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間に配置され、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂから射出された光のうち、所定の方向に軸を有する直線偏光のみを透過し、その他の光を吸収する機能を有する。
射出側光学素子４５０Ｒは、図１に示す実施形態１に係る光学素子１と同様の構成を有する。また、射出側光学素子４５０Ｒは、図４（ｃ）に示すように、熱伝導部材７２２によって筐体７００に取り付けられている。詳しい図示による説明は省略するが、射出側光学素子４５０Ｇ，４５０Ｂも射出側光学素子４５０Ｒと同様の構成を有する。
【００６７】
これらの入射側偏光素子４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂ及び射出側偏光素子４５０Ｒ，４５０Ｇ，４５０Ｂは、互いの偏光軸の方向が直交するように設定・配置されている。
【００６８】
クロスダイクロイックプリズム５００は、各射出側偏光素子４５０Ｒ，４５０Ｇ，４５０Ｂから射出された各色光ごと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。クロスダイクロイックプリズム５００は、図３に示すように、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂで変調された色光をそれぞれ入射する３つの光入射端面と、合成された色光を射出する光射出端面とを有している。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は、図４（ｂ）に示すように、熱伝導性のスペーサー７１０を介して筐体７００に配設されている。
【００６９】
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上で画面画像を形成する。
【００７０】
なお、ここでは図示を省略したが、プロジェクター１０００内には、各光学系などを冷却するための少なくとも１つのファン及び複数の冷却風流路が設けられている。プロジェクター１０００外部から取り込まれた空気は、これらファン及び複数の冷却風流路によってプロジェクター１０００内を循環し、外部へと排出される。筐体７００に設けられた通風孔（冷却風流路）から流れ込む空気が、クロスダイクロイックプリズム５００などからの放熱を促進させる。
これにより、プロジェクター１０００の各光学系の熱を効率的に除去することができる。
【００７１】
以上のように、実施形態２に係るプロジェクター１０００は、照明装置１１０と、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂと、投写光学系６００と、液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂの光入射側に配置された入射側光学素子４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂ及び光射出側に配置された射出側光学素子４５０Ｒ，４５０Ｇ，４５０Ｂとを備えるプロジェクターであり、入射側光学素子４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂ及び射出側光学素子４５０Ｒ，４５０Ｇ，４５０Ｂは、実施形態１に係る光学素子と同様の構成を有する。
【００７２】
このため、実施形態２に係るプロジェクター１０００によれば、実施形態１に係る光学素子１と同様の構成を有する入射側光学素子４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂ及び射出側光学素子４５０Ｒ，４５０Ｇ，４５０Ｂを備えるため、性能が低下しにくい光学素子を備え、投写画像の劣化が少ない高品質なプロジェクターとなる。
【００７３】
［試験例］
本試験例は、本発明の光学素子が、高温の使用環境に起因する光学素子の性能低下を抑制することが可能な光学素子であることを、シミュレーションによって明らかにするための試験例である。
【００７４】
図５は、試験例に係る光学素子１ａを説明するために示す図である。図５（ａ）は偏光板１０ａが熱収縮する前の光学素子１ａを第１の透光性基板２０ａ側から見た模式図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ３−Ａ３断面図であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＲの範囲を拡大して表示する部分拡大断面図である。
図６は、試験例に係る光学素子１ａを説明するために示す図である。図６（ａ）は偏光板１０ａが熱収縮した後の光学素子１ａを第１の透光性基板２０ａ側から見た模式図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ３−Ａ３断面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＲの範囲を拡大して表示する部分拡大断面図である。
なお、図５及び図６においては、偏光板１０ａ、第１の接着剤１４ａ及び第２の接着剤１６ａのそれぞれの厚み及び熱収縮の度合いを誇張して表示する。
【００７５】
試験例に係る光学素子１ａは、実施形態１に係る光学素子１と基本的に同様の構造を有する。すなわち、試験例に係る光学素子１ａは、図５及び図６に示すように、偏光層からなる偏光板１０ａと、第１の接着剤１４ａによって偏光板１０ａにおける一方の表面に貼り合わされた第１の透光性基板２０ａと、第２の接着剤１６ａによって偏光板１０ａにおける他方の表面に貼り合わされた第２の透光性基板３０ａとを備える光学素子である。
【００７６】
図５は、試験例に係る光学素子１ａの偏光板１０ａが熱収縮する前の状態を表示している。偏光板１０ａが熱収縮する前の状態においては、図５に示すように、偏光板１０ａと第１の透光性基板２０ａとを貼り合わせる第１の接着剤１４ａの層の末端部は、第１の透光性基板２０ａに対して垂直となるように構成されている。図５（ｃ）において、Ａ３−Ａ３断面における第１の接着剤１４ａの末端の辺部をＳ１として表示する。偏光板１０ａが熱収縮する前の状態においては、Ｓ１の長さは、第１の接着剤１４ａの厚みＬ０と等しい。
【００７７】
第２の接着剤１６ａも第１の接着剤１４ａの場合と同様であり、図５（ｃ）において、Ａ３−Ａ３断面における第２の接着剤１６ａの末端の辺部をＳ２として表示する。なお、試験例において、第２の接着剤１６ａの厚みは第１の接着剤１４ａの厚みと等しいとする。よって、偏光板１０ａが熱収縮する前の状態においては、Ｓ２の長さは、Ｌ０と等しい。
【００７８】
図６は、試験例に係る光学素子１ａの偏光板１０ａが熱収縮した後の状態を表示している。このとき、偏光板１０ａは、熱収縮して図６（ａ）に示すような形状となることが多い。つまり、偏光板１０ａの四隅は接着剤による支持が強固であるため熱収縮によって移動しにくい。また、偏光板１０ａはその製造工程において一軸延伸されるが、当該方向は熱収縮するときに縮む割合が大きい。図６（ｂ）に示すＡ３−Ａ３断面図は、光学素子１ａにおいて、偏光板１０ａの熱収縮が最も大きい場所を表示している。
【００７９】
偏光板１０ａが熱収縮しようとする場合に発生する応力は、偏光板のヤング率と、熱収縮する割合から求めることができる。ヤング率とは、ある物質の伸び縮みのしやすさを表す物性値であり、ヤング率をＥ、変形率（ある物質が全長に対して伸び縮みする割合。以下同じ。）をε、応力をσとすると、Ｅ＝σ／εのように表すことができる。つまり、ヤング率が大きいほど、ある物質は伸び縮みしにくいということになる。ここでは応力の単位をＰａでとるため、ヤング率の単位もＰａとなる。なお、同じ物質でもヤング率は温度によって変化するが、ここでは、８０℃〜１１０℃の温度範囲におけるヤング率について議論する。
【００８０】
偏光板１０ａの材料として一般的なＰＶＡの場合、ヤング率は約１０×１０９Ｐａ、接頭辞を用いて表せば約１０ＧＰａである。また、ＰＶＡは９０℃〜１００℃において、全長に対して約０．１％熱収縮する。この場合、偏光板１０ａが熱収縮しようとする場合に発生する応力は、ヤング率を表す式から、σ＝E・εの関係で求めることができる。つまり、（１０×１０９）×（０．００１）＝１０×１０６であり、ここからわかるように約１０×１０６Ｐａ、接頭辞を用いて表現すれば約１０ＭＰａの応力が発生することになる。
【００８１】
偏光板１０ａが熱収縮すると、図６に示すように、Ｓ１及びＳ２は偏光板１０ａに引かれて伸びる。前述したように、ヤング率とは、ある物質の伸び縮みのしやすさを表す物性値であるため、第１の接着剤１４ａ及び第２の接着剤１６ａのヤング率によって、偏光板１０ａが実際にどの程度熱収縮するのかが決まる。なお、本試験例においては、説明のため、第１の接着剤１４ａ及び第２の接着剤１６ａのヤング率が等しいものとする。
【００８２】
ここで、第１の接着剤１４ａ及び第２の接着剤１６ａの厚みは、例えば、１０μｍ〜３０μｍである。偏光板１０ａは、例えば、一辺１０ｍｍ〜３０ｍｍの長方形であり、偏光板１０ａの熱収縮が接着剤の厚みと同程度であれば、熱収縮による影響は十分小さいと言えるため、偏光板の変形に起因する光学素子の性能低下を抑制することが可能となる。以下においては、偏光板１０ａの熱収縮が、接着剤の厚みＬ０と同じである場合を考える。
【００８３】
偏光板１０ａが熱収縮した後の状態において、図６（ｃ）に示すように、伸びた後のＳ１及びＳ２の長さをＬ１とする。Ｌ１の長さは、Ｌ０の２倍の二乗根から求められ、Ｌ１は、Ｌ０の約１．５倍の長さとなる。つまり、熱収縮前後における辺部Ｓ１及びＳ２の変形率は、約５０％ということになる。
【００８４】
この条件を満たすヤング率は、上記したＥ＝σ／εの式から求めることができる。つまり、（１０×１０６）／（０．５）＝２０×１０６であり、偏光板１０ａの熱収縮を十分に抑制するためには、偏光板１０ａを支持する接着剤のヤング率が２０ＭＰａ以上であればよいということになる。実際には、偏光板１０ａは第１の接着剤１４ａ及び第２の接着剤１６ａに両面から支持される構造であるため、両接着剤のヤング率が２０ＭＰａ以上であれば、２倍以上の安全率をとることが可能となる。
【００８５】
なお、偏光板１０ａの厚みは、例えば、２０μｍ〜５０μｍ程度である。したがって、偏光板１０ａは十分に薄いため、発生する内部応力が全て接着剤にかかるとすることができる。
【００８６】
また、接着剤のヤング率が大きければ大きいほど偏光板１０ａの熱収縮を抑制することが可能となるが、本試験例の考え方からすると、効果が見込める値には上限がある。すなわち、第１の接着剤１４ａ及び第２の接着剤１６ａのヤング率が１０ＧＰａの場合、接着剤のヤング率と偏光板のヤング率とが同等となるため、Ｓ１及びＳ２の伸びよりも、接着面の縮みやすさが問題となる。このため、第１の接着剤１４ａ及び第２の接着剤１６ａに要求されるヤング率は、１０ＧＰａ以下である。
【００８７】
なお、第１の透光性基板２０ａ及び第２の透光性基板３０ａのそれぞれの熱膨張は、偏光板１０ａの熱収縮と比較して十分に小さいため、上記の試験例においては影響がないものとした。
また、第１の接着剤１４ａ及び第２の接着剤１６ａの熱膨張は、偏光板１０ａの熱収縮と比較して小さく、さらに、偏光板１０ａの熱収縮を抑制するように膨張するため、上記の試験例においては影響がないものとした。
【００８８】
以上、本発明の光学素子及びプロジェクターを上記の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。その要旨を逸脱しない範囲において種々の様態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。
【００８９】
（１）上記各実施形態においては、第１の透光性基板又は第２の透光性基板としてサファイアからなる透光性基板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の透光性基板又は第２の透光性基板として、サファイアからなる透光性基板のほかに、水晶又は石英ガラス、硬質ガラス、結晶化ガラス若しくは立方晶の焼結体からなる透光性基板を用いてもよい。第１の透光性基板又は第２の透光性基板として水晶からなる透光性基板を用いた場合には、サファイアからなる透光性基板の場合と同様の効果を得ることができる。また、第１の党光性基板又は第２の透光性基板として石英ガラス、硬質ガラス、結晶化ガラス又は立方晶の焼結体からなる透光性基板を用いた場合には、これらの材料からなる透光性基板は複屈折が小さいため、透光性基板を通過する光の品質低下を抑制することができる。また、これらの材料からなる透光性基板は熱膨張率が比較的小さいため、熱による変形が大きい性質を有する偏光板をこのような熱膨張率の小さな材料からなる透光性基板に接着することにより、偏光板の変形を抑えることができる。第１の透光性基板又は第２の透光性基板として結晶化ガラスからなる透光性基板を用いた場合、結晶化ガラスにおける熱膨張が大きな軸方向と偏光板の延伸方向とを揃えることにより、熱による偏光板の変形を抑制することができる。また、第１の透光性基板又は第２の透光性基板として、他の透明ガラス（例えば、白板ガラスやパイレックス（登録商標）など）からなる透光性基板、ＹＡＧ多結晶からなる透光性基板、酸窒化アルミニウムからなる透光性基板なども好適に用いることができる。つまり、第１の透光性基板又は第２の透光性基板として、無機材料からなる透光性基板であればよい。
【００９０】
（２）上記各実施形態においては、第１の透光性基板及び第２の透光性基板として同一材料からなる透光性基板を用いた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い。例えば、第１の透光性基板及び第２の透光性基板のうち一方の透光性基板として、石英ガラス、硬質ガラス、結晶化ガラス又は立方晶の焼結体からなる透光性基板を用い、他方の光学要素としてサファイア又は水晶からなる透光性基板を用いてもよい。
【００９１】
（３）上記各実施形態においては、第１の接着剤及び第２の接着剤として、それぞれのガラス転移点が１１０℃以上の接着剤を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。ガラス転移点が１１０℃以下であっても、８０℃〜１１０℃の温度範囲において２０ＭＰａ以上のヤング率を有する接着剤であればよい。
【００９２】
（４）上記各実施形態においては、第１の接着剤及び第２の接着剤として、それぞれ２０ＭＰａ以上のヤング率を有する接着剤を用いることとしたが、第１の接着剤又は第２の接着剤として、倍の４０ＭＰａ以上のヤング率を有する接着剤を用いて、他方を粘着剤とする構成としてもよい。この場合、片側で保持するために倍のヤング率が必要になるが、両面とも接着剤の場合と比べて製造方法が容易になる。
【００９３】
（５）上記各実施形態においては、コロナ処理を、偏光層基材１８の一方の表面と他方の表面との両方に対して行い、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６のそれぞれとの親和性を向上させることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、コロナ処理を、偏光層基材の一方の表面のみに対して行い、第１の接着剤及び第２の接着剤とのうち一方との親和性を向上させることとしてもよい。また、コロナ処理を行わないこととしてもよい。
【００９４】
（６）上記各実施形態においては、物理的前処理は、コロナ処理の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い。例えば、プラズマ処理、オゾン処理、イトロ（登録商標）処理等を用いることもできる。
【００９５】
（７）上記各実施形態においては、偏光板１０は、偏光板１０と接着剤との親和性を向上させるための物理的前処理がなされた偏光板であるとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、偏光板は、偏光板と接着剤との親和性を向上させるための化学的前処理がなされた偏光板であるとしてもよい。このような構成とすることによっても、偏光板と接着剤との剥離を抑制することが可能となる。化学的前処理としては、例えば、シランカップリング剤の塗布等を挙げることができる。
【００９６】
（８）上記各実施形態においては、第１の接着剤１４及び第２の接着剤１６として紫外線硬化型の接着剤を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、可視光硬化型の接着剤等を用いてもよい。
【００９７】
（９）上記各実施形態においては、偏光板の端部を接着剤が覆っていないものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、偏光板の端部を接着剤が覆っていてもよい。
【００９８】
（１０）上記実施形態２においては、３つの液晶装置４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを用いたプロジェクター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ーにも適用可能である。
【００９９】
（１１）上記実施形態２においては、光源装置として、楕円面リフレクター１１４と、楕円面リフレクター１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、凹レンズ１１８とを有する光源装置１１０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、放物面リフレクターと、放物面リフレクターの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置を用いることもできる。
【０１００】
（１２）上記実施形態２においては、発光管１１２に配設される反射手段として副鏡１１６を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。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２に係るプロジェクター１０００においては、発光管１１２には副鏡１１６が配設されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、副鏡が配設されていなくてもよい。
【０１０１】
（１３）上記実施形態２においては、レンズアレイからなるレンズインテグレータ光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ロッド部材からなるロッドインテグレータ光学系を用いることもできる。
【０１０２】
（１４）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ー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ーに適用する場合にも可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１ａ…光学素子、１０，１０ａ…偏光板、１４，１４ａ…第１の接着剤、１６，１６ａ…第２の接着剤、１８…偏光層基材、２０，２０ａ…第１の透光性基板、３０，３０ａ…第２の透光性基板、６０…コロナ処理装置、６２，６４…送りロール、６６…処理ロール、６８…電極部、７０…電源装置、７２…発振器、７４…高圧トランス、１００…照明装置、１００ａｘ…照明光軸、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクター、１１６…副鏡、１１８…凹レンズ、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…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、４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂ…液晶装置、４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂ…入射側光学素子、４５０Ｒ，４５０Ｇ，４５０Ｂ…射出側光学素子、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、７００…筐体、７１０…熱伝導性のスペーサー、７２０，７２２…熱伝導部材、１０００…プロジェクター、Ｌ０…第１の接着剤の厚み、Ｌ１…伸びた後のＳ１及びＳ２の長さ、Ｓ１…第１の接着剤の末端の辺部、Ｓ２…第２の接着剤の末端の辺部、ＳＣＲ…スクリーン
【図１】
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【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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