(57)【要約】【課題】結晶材料を無駄なく利用することができ、比較的低コストで高性能の偏光変換装置を組み込んだプロジェクターを提供すること。【解決手段】中央側の第１変換ユニット部８０Ａを構成する位相差板８５Ａのシステム光軸ＳＡに垂直な面内の第１方向の長さは、周辺側の第２変換ユニット部８０Ｃを構成する位相差板８５Ｃの第１方向の長さよりも長くなっているので、円形や長円形の複屈折材料板７１から位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆを切り出す際の無駄を少なくすることができる。結果的に、複屈折材料板７１を比較的無駄なく利用することができ、比較的低コストで高性能の偏光変換装置２７を作製することができるので、低コストで高性能のプロジェクター１００を提供することができる。【選択図】図２
2010169997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を出射する光源と、
前記光源からの光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、
前記第１レンズアレイから出射された前記複数の部分光束の状態を個別に調整する第２
レンズアレイと、
前記複数の部分光束の偏光方向を揃える偏光変換装置と、
前記偏光変換装置によって偏光方向を揃えられた照明光を画像情報に応じて変調して画
像光を形成するライトバルブと、
前記ライトバルブで形成された画像光を投射する投射光学系と、を備え、
前記偏光変換装置は、システム光軸に垂直な面内の第１方向にそれぞれ延びるとともに
前記システム光軸に垂直な面内で前記第１方向に垂直な第２方向に配列される複数の変換
ユニット部を有してなり、
各変換ユニット部は、前記第１方向に延びるとともに前記システム光軸に対して傾斜し
て配置され透過及び反射によって２つの偏光の分離を行う前記偏光分離膜と、前記第１方
向に延びるとともに前記システム光軸に対して傾斜して配置され前記偏光分離膜で反射に
よって分離された一方の偏光を反射する反射膜と、複屈折性を有する材料で形成され前記
偏光分離膜の透過光路と前記反射膜からの出射光路とのいずれか一方の光出射側に配置さ
れる位相差板とを有し、
前記複数の変換ユニット部のうち中央側の第１変換ユニット部を構成する位相差板の前
記第１方向の長さは、前記第１変換ユニット部よりも周辺側の前記第２変換ユニット部を
構成する位相差板の前記第１方向の長さよりも長くなっている、
プロジェクター。
【請求項２】
前記各変換ユニット部を構成する各位相差板の前記第１方向の長さは、中央から前記第
２方向の周辺に離れるに従って相対的に短くなる、請求項１記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記位相差板は、無機結晶材料で形成されている、請求項１又は請求項２に記載のプロ
ジェクター。
【請求項４】
前記複数の前記変換ユニット部のうち、前記システム光軸から離れた周辺位置に配置さ
れている変換ユニット部の位相差板は、前記第１方向の両端で周辺側に向かって傾斜して
いる、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記偏光変換装置は、前記第１方向に延びる辺と前記第２方向に延びる辺とを有する矩
形輪郭を有し、矩形輪郭の四隅に対応する領域を通過する光束を遮断するマスクを有する
、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記第２レンズアレイを通過した前記複数の部分光束を、照明光として対象とする被照
明領域に重畳して入射させる重畳レンズをさらに備える、請求項１から請求項５までのい
ずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項７】
透過及び反射によって２つの偏光の分離を行う偏光分離膜と、前記偏光分離膜で反射さ
れた一方の偏光を反射する反射膜とをそれぞれ有し、前記偏光分離膜の透過光路と前記反
射膜からの反射光路とをそれぞれ設けた複数の変換ユニット本体を長手方向である第１方
向に垂直な面内で前記第１方向に垂直な第２方向に配列する工程と、
円形又は長円形の平板状の外形を有する複屈折材料板を準備する工程と、
前記複屈折材料板を所定の基準方向に沿って複数箇所で切断して短冊状の複数の位相差
板を準備する工程と、
前記複数の位相差板を、前記基準方向が前記複数の変換ユニット本体の前記第１方向に
一致するとともに切断前の前記複屈折材料板内での配列に対応した状態で、前記透過光路
及び前記反射光路のいずれか一方の光出射側に配列して偏光変換装置を形成する工程と、
を備える
偏光変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記各位相差板は、前記第１方向に延びる細長い矩形形状に仕上げられる、請求項７に
記載の偏光変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の光変調装置によって形成した画像をスクリーン上に投射する
プロジェクター、並びにプロジェクターへの組み込みに適した偏光変換装置の製造方法に
関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターに組み込まれる照明装置として、液晶表示パネルを照明する照明光を特
定方向の偏光とすることができる偏光変換装置を組み込んだものが存在する。
【０００３】
このような偏光変換装置の製造に際しては、偏光分離膜を表面に有する板ガラスと、反
射面を表面に有する板ガラスとを交互に貼り合わせたガラスブロックを形成し、ガラスブ
ロックの貼り合わせ面に対して斜めの切断面に沿ってガラスブロックを切断する。そして
、得られた板状ブロックの光出射面の一部（具体的には反射面を形成した板ガラスの端面
上）に、１／２λ板等の位相差板を貼り付ける（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９８２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような位相差板は、一般にブロック状又は棒状の結晶材料をスライスした円形の
平板から同一サイズの短冊として切り出される。つまり、偏光変換装置の開口は、通常長
方形であり、これに対応して長方形に形成された板状ブロックに対して同一サイズの短冊
をストライプ状に貼り付けることになる。このため、結晶材料の周囲４箇所に存在する弓
形の周辺部分が余剰部分として除去され、有効に活用されないといった事情が生じている
。特に、偏光変換装置の開口が大きくなると、大きな位相差板を取り出すために大きな結
晶材料が必要となって、サイズの増加に伴って位相差板を切り出す際の無駄が多くなり、
結晶材料延いては偏光変換装置の価格が極端に増加してしまう。 
【０００６】
ここで、位相差板をレンズアレイの各小レンズに対応させて複数の同一形状の位相差素
子に分割することも考えられるが、偏光変換装置の位置に形成される光源像は一様でなく
、分割箇所によってはその境界に比較的明るい有効光が入射することになり、光利用効率
が低下する可能性もある。
【０００７】
そこで、本発明は、結晶材料を無駄なく利用することができ、比較的低コストで高性能
の偏光変換装置を組み込んだプロジェクターを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、上記のような比較的低コストで高性能の偏光変換装置の製造方法を提
供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、光束を出射する光源と、光
源からの光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、第１レンズアレイから出
射された複数の部分光束の状態を個別に調整する第２レンズアレイと、複数の部分光束の
偏光方向を揃える偏光変換装置と、偏光変換装置によって偏光方向を揃えられた照明光を
画像情報に応じて変調して画像光を形成するライトバルブと、ライトバルブで形成された
画像光を投射する投射光学系とを備える。ここで、偏光変換装置は、システム光軸に垂直
な面内の第１方向にそれぞれ延びるとともにシステム光軸に垂直な面内で第１方向に垂直
な第２方向に配列される複数の変換ユニット部を有してなる。各変換ユニット部は、第１
方向に延びるとともにシステム光軸に対して傾斜して配置され透過及び反射によって２つ
の偏光の分離を行う偏光分離膜と、第１方向に延びるとともにシステム光軸に対して傾斜
して配置され偏光分離膜で反射によって分離された一方の偏光を反射する反射膜と、複屈
折性を有する材料で形成され偏光分離膜の透過光路と反射膜からの出射光路とのいずれか
一方の光出射側に配置される位相差板とを有する。複数の変換ユニット部のうち中央側の
第１変換ユニット部を構成する位相差板の第１方向の長さは、第１変換ユニット部よりも
周辺側の第２変換ユニット部を構成する位相差板の第１方向の長さよりも長くなっている
。
【００１０】
上記プロジェクターによれば、中央側の第１変換ユニット部を構成する位相差板の第１
方向の長さは、周辺側の第２変換ユニット部を構成する位相差板の第１方向の長さよりも
長くなっているので、位相差板を切り出す対象である複屈折材料の活用領域が四角形であ
ることを前提とする必要がなくなり、円形や長円形の複屈折材料板から位相差板を切り出
す際の無駄を少なくすることができる。結果的に、複屈折材料を比較的無駄なく利用する
ことができ、比較的低コストで高性能の偏光変換装置を提供することができる。つまり、
低コストで高性能のプロジェクターを提供することができる。
【００１１】
また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクターにおいて、各変換
ユニット部を構成する各位相差板の第１方向の長さは、中央から第２方向の周辺に離れる
に従って相対的に短くなる。この場合、円形や長円形の複屈折材料板を切断して短冊状の
複数の位相差板を作製する際の材料の無駄を確実に少なくすることができる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、位相差板が無機結晶材料で形成されている。この場合、位
相差板を高精度で耐久性の高いものとでき、高い信頼性を有する偏光変換装置を提供する
ことができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、複数の変換ユニット部のうち、システム光軸から離
れた周辺位置に配置されている変換ユニット部の位相差板は、第１方向の両端で周辺側に
向かって傾斜している。この場合、円形や長円形の複屈折材料板を短冊状に切断するだけ
で偏光変換装置を構成する複数の位相差板を得ることができ、位相差板の両端を切除する
仕上げ加工を省略することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、偏光変換装置は、第１方向に延びる辺と第２方向に
延びる辺とを有する矩形輪郭を有し、矩形輪郭の四隅に対応する領域を通過する光束を遮
断するマスクを有する。この場合、位相差板を通過すべきであるにもかかわらずこれを通
過しない光束である非変換光が偏光変換装置から出射することを防止でき、迷光の発生等
を防止できる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様によれば、第２レンズアレイを通過した複数の部分光束を、照
明光として対象とする被照明領域に重畳して入射させる重畳レンズをさらに備える。
【００１６】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る偏光変換装置の製造方法は、透過及び反
射によって２つの偏光の分離を行う偏光分離膜と、偏光分離膜で反射された一方の偏光を
反射する反射膜とをそれぞれ有し、偏光分離膜の透過光路と反射膜からの反射光路とをそ
れぞれ設けた複数の変換ユニット本体を長手方向である第１方向に垂直な面内で第１方向
に垂直な第２方向に配列する工程と、円形又は長円形の平板状の外形を有する複屈折材料
板を準備する工程と、複屈折材料板を所定の基準方向に沿って複数箇所で切断して短冊状
の複数の位相差板を準備する工程と、複数の位相差板を、基準方向が複数の変換ユニット
本体の第１方向に一致するとともに切断前の複屈折材料板内での配列に対応した状態で、
透過光路及び反射光路のいずれか一方の光出射側に配列して偏光変換装置を形成する工程
とを備える。なお、複屈折材料板から切り出した複数の位相差板のうち例えば２つの位相
差板のサイズが互いに等しい場合、これらの配置を互いに入れ替えることも、切断前の複
屈折材料板内での配列に対応した状態で配列することに含まれるものとする。
【００１７】
上記製造方法によれば、複屈折材料板を所定の基準方向に沿って切断して得た短冊状の
複数の位相差板を、基準方向が複数の変換ユニット本体の第１方向に一致するとともに切
断前の複屈折材料板内での配列に対応した状態で、透過光路及び反射光路のいずれか一方
の光出射側に配列して偏光変換装置を形成するので、複屈折材料板を切断して短冊状の複
数の位相差板を作製する際の材料の無駄を少なくすることができ、比較的低コストで高性
能の偏光変換装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、各位相差板は、第１方向に延びる細長い矩形形状に仕上げ
られる。この場合、各位相差板の貼り付け等の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの光学系について説明する平面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、図１のプロジェクターに組み込まれる偏光変換装置を説明する平面図及び正面図である。
【図３】マスクを含めた偏光変換装置の正面図である。
【図４】偏光変換装置を構成する一変換ユニット部の構造等を説明する拡大平面図である。
【図５】図１のプロジェクターに組み込まれる第１レンズアレイの正面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、偏光変換装置の製造方法を説明する図である。
【図７】第２実施形態における偏光変換装置を説明する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの構造を概念的に説明する図であ
る。
【００２１】
このプロジェクター１００は、光源から得た照明光を画像情報に応じて変調して光学像
を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器である。プロジェク
ター１００は、光源装置１０と、均一化光学系２０と、色分離導光光学系３０と、光変調
部４０と、クロスダイクロイックプリズム５０と、投射レンズ６０とを備える。ここで、
光源装置１０及び均一化光学系２０は、照明装置を構成する。また、光変調部４０は、３
つのライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含む。各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０
ｃは、異なる色光をそれぞれ変調して画像表示を行う液晶表示装置である。
【００２２】
上記プロジェクター１００において、光源装置１０は、光源の一例である放電発光型の
発光管１１と、楕円面型のリフレクター１２と、球面型の副鏡１３と、平行化レンズ１４
とを備える。発光管１１から周囲に放射された光束は、リフレクター１２で直接反射され
、或いは副鏡１３で反射された後にリフレクター１２でさらに反射されて収束光束となる
。この収束光束は、平行化レンズ１４によって平行光束とされて、前方側すなわち均一化
光学系２０の第１レンズアレイ２３に入射する。なお、上述した楕円面型のリフレクター
１２に代えて、放物面等の各種凹面鏡を用いることができる。放物面の凹面鏡を用いた場
合、リフレクター１２の後段に平行化レンズ１４等を設けなくとも、光源装置１０から平
行光束を出射させることが可能となる。
【００２３】
均一化光学系２０は、均一化された照度の照明光を光変調部４０に供給する。この均一
化光学系２０は、光源装置１０から出射された光束を所望の複数の部分光束に分割する第
１及び第２レンズアレイ２３，２４と、両レンズアレイ２３，２４を経た複数の部分光束
を重畳させる重畳レンズ２５と、重畳レンズ２５に入射する光束の偏光方向を揃える偏光
変換装置２７とを備える。第１及び第２レンズアレイ２３，２４は、それぞれ２次元的に
配置された複数の要素レンズ２３ａ，２４ａからなる。このうち、第１レンズアレイ２３
を構成する要素レンズ２３ａによって、平行化レンズ１４を経た光束は複数の部分光束に
分割される。また、第２レンズアレイ２４を構成する要素レンズ２４ａによって、第１レ
ンズアレイ２３からの各部分光束は適当な発散角で出射される。重畳レンズ２５は、第２
レンズアレイ２４から出射され偏光変換装置２７を通過した部分光束を全体として適宜収
束させて、後段のライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明領域上すなわち表示領域
上で重畳させる。偏光変換装置２７は、後述するＰＢＳアレイで形成された光学素子であ
り、第１レンズアレイ２３により分割され第２レンズアレイ２４を通過した各部分光束の
偏光方向を一方向に揃えて例えば紙面に垂直な偏光方向の直線偏光にする役割を有する。
【００２４】
図２（Ａ）は、図１に示す偏光変換装置２７の本体部分等すなわちＰＢＳアレイの平面
図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＰＢＳアレイの正面図である。図３は、マスクを
含めた偏光変換装置２７の正面図である。また、図４は、偏光変換装置２７を構成する一
変換ユニット部の構造等を説明する拡大平面図である。
【００２５】
この偏光変換装置２７は、６本のプリズム状の変換ユニット部８０と、遮光用のマスク
９０とを備える。これらの変換ユニット部８０は、システム光軸ＳＡに垂直な面ＸＹ内に
あるＹ軸方向（変換ユニット部８０の長手方向であり、第１方向とも呼ぶ）に延び、シス
テム光軸ＳＡに垂直な面内でＹ軸方向に垂直なＸ軸方向（第２方向とも呼ぶ）に配列され
る。なお、この偏光変換装置２７は、システム光軸ＳＡを通りシステム光軸ＳＡに直交す
る一対の中心軸ｘ、ｙに関して、対称な形状を有している。かかる対称性の中心軸ｘ、ｙ
は、それぞれプロジェクター１００の軸Ｘ、Ｙ軸に平行になっている。また、中心軸ｘ、
ｙの交点である偏光変換装置２７の中心は、入射光束の中心であるシステム光軸ＳＡに一
致して配置されている。
【００２６】
偏光変換装置２７を構成する個々の変換ユニット部８０すなわち変換ユニット部８０Ａ
，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆは、システム光軸ＳＡに垂直なＹ軸方向に延
びる四角柱のブロック状部材であり、互いに同一構造を有している。各変換ユニット部８
０（８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ）は、第１、第２、及び第３プリ
ズム８１，８８，８９と、偏光分離膜８３と、反射膜８４と、位相差板８５とを一組とし
た偏光変換素子である。なお、各変換ユニット部８０（８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ
，８０Ｅ，８０Ｆ）のうち、プリズム８１，８８，８９と、偏光分離膜８３と、反射膜８
４とを組み合わせたブロック部材を、偏光変換装置２７の製造工程の説明上、変換ユニッ
ト本体８０ａと呼ぶものとする。
【００２７】
各変換ユニット部８０において、中央の第１プリズム８１は、ガラス等で形成された透
光性の部材であり、底面（ＸＺ面に平行な面）が平行四辺形である四角柱状の外形を有し
ている。第２及び第３プリズム８８，８９は、それぞれガラス等で形成された透光性の部
材であり、それぞれ底面が三角形である三角柱状の外形を有している。第１プリズム８１
の±Ｘ軸方向側の両端の斜面には、この斜面を充填してコーナを形成するように第２及び
第３プリズム８８，８９が接合されており、全体として、底面が長方形の四角柱の外形を
なす。
【００２８】
第１プリズム８１は、図４に示すように、ＸＹ面に対してともに平行な入射面８１ａ及
び出射面８１ｂと、これらの面８１ａ，８１ｂに対してそれぞれ４５°傾斜し互いに平行
な分離面８１ｃ及び反射面８１ｄとを備える。分離面８１ｃは偏光分離膜８３を支持し、
反射面８１ｄは反射膜８４を支持する。なお、詳細な説明は省略するが、システム光軸Ｓ
Ａに近い側の第２プリズム８８は、出射面８８ｂと、分離面８８ｃとを有し、システム光
軸ＳＡから遠い側の第３プリズム８９は、入射側面８９ａと反射面８９ｄとを有する。こ
れらのプリズム８１，８８，８９は、第２及び第３プリズム８８，８９によって第１プリ
ズム８１を挟むように組み合わされた状態で光学接着剤によって互いに接着されている。
この際、両プリズム８１，８８の分離面８１ｃ，８８ｃ同士を対向させ、両プリズム８１
，８９の反射面８１ｄ，８９ｄ同士を対向させる。
【００２９】
なお、図２（Ａ）等に示す偏光変換装置２７を構成する６つの変換ユニット部８０は、
別体として製造することもできるが、一体的に製造することもできる。つまり、これらの
変換ユニット部８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆを分離された別体とし
て製造した後、これらをホルダに取り付けて固定したり、これらを互いに接合して固定し
たりすることができる。また、３つの隣接する変換ユニット部８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ（
８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ）間の第２及び第３プリズム８８，８９を当初から一部材とする
ことにより、３つの変換ユニット部８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ（８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ）
からなる２つのブロックＢ１，Ｂ２を形成し、両ブロックＢ１，Ｂ２を接合することで、
一体的な製品としての偏光変換装置２７を得ることができる。
【００３０】
図４に示すように、各変換ユニット部８０において、偏光分離膜８３は、一対のプリズ
ム８１，８８の分離面８１ｃ，８８ｃ間において、システム光軸ＳＡに平行なＺ軸方向に
対し４５°傾斜した状態で配置されている。偏光分離膜８３は、入射光ＩＬの光束に含ま
れるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射
する。この場合、偏光分離膜８３は、誘電体多層膜からなる偏光分離素子として、偏光変
換装置２７に入射した入射光ＩＬの偏光成分のうち、Ｐ偏光を透過により第１の偏光とし
て直進させ、Ｓ偏光を反射により第２の偏光として折り曲げることによって分離するもの
とする。つまり、入射光ＩＬが分岐されて、偏光分離膜８３を通過する透過光路ＰＡ１と
、偏光分離膜８３で反射される反射光路ＰＡ２とにそれぞれ導かれる。なお、偏光分離膜
８３は、例えば第１プリズム８１の一方の傾斜側面である分離面８１ｃ上に蒸着等を含む
各種成膜法を利用して形成される。
【００３１】
反射膜８４は、一対のプリズム８１，１９の反射面８１ｄ，８９ｄ間においてシステム
光軸ＳＡに平行なＺ軸方向に対して４５°傾斜した状態で配置されている。つまり、反射
膜８４は、第１プリズム８１を挟んで偏光分離膜８３に対向して平行に配置されている。
反射膜８４は、例えば誘電体多層膜からなる反射素子として、偏光分離膜８３により反射
されて反射光路ＰＡ２に導かれた第２の偏光を更に反射することで、その進行方向を第１
の偏光と同一の方向に変更する。なお、反射膜８４は、例えば第１プリズム８１の他方の
傾斜側面である反射面８１ｄ上に蒸着等を含む各種成膜法を利用して形成される。
【００３２】
位相差板８５は、第２プリズム８８の出射面８８ｂに対向して接合されており、一軸性
結晶材料で形成された半波長位相差板として、偏光分離膜８３を透過したＰ偏光である第
１の偏光をＳ偏光である第２の偏光に変換する。各位相差板８５は、通常、水晶、サファ
イア等の無機結晶1材料の板材を加工することによって形成されるが、有機材料シートを
加工することによっても形成可能である。
【００３３】
マスク層８６は、第３プリズム８９の入射側面８９ａを覆うように設けられており、遮
光性の材料からなる遮光板としてプリズム８９に直接入射する不要な光を遮断する。
【００３４】
図２（Ｂ）等に示すように、偏光変換装置２７を構成する６つの変換ユニット部８０Ａ
，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆに接合される位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５
Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆは、システム光軸ＳＡ方向から見た輪郭すなわちＸＹ面に関する外形
が特にＹ軸方向に関して互いに異なるものとなっている。具体的に説明すると、中央の２
つの変換ユニット部８０Ａ，８０Ｄに接合される位相差板８５Ａは、Ｙ軸方向に長い略長
方形の輪郭を有し、そのＹ軸方向の長さは、変換ユニット部８０Ａ，８０Ｄと略等しくな
っている。中央の変換ユニット部８０Ａ，８０Ｄの外側に隣接する２つの変換ユニット部
８０Ｂ，８０Ｅに接合される位相差板８５Ｂ，８５Ｅは、全体としてＹ軸方向に長い輪郭
を有するとともにＹ軸方向の両端部８５ａ，８５ｂにおいて周辺側に向かって傾斜する縁
を有している。また、位相差板８５Ｂ，８５ＥのＹ軸方向の長さは、変換ユニット部８０
Ｂ，８０ＥのＹ軸方向の長さよりも短く、結果的に内側に隣接する位相差板８５ＡのＹ軸
方向の長さよりも短くなっている。最も外側に配置される２つの変換ユニット部８０Ｃ，
８０Ｆに接合される位相差板８５Ｃ，８５Ｆは、全体としてＹ軸方向に長い輪郭を有する
とともにＹ軸方向の両端部８５ａ，８５ｂに周辺側に向かって傾斜する縁を有している。
また、位相差板８５Ｃ，８５ＦのＹ軸方向の長さは、変換ユニット部８０Ｃ，８０ＦのＹ
軸方向の長さよりも短く、内側に隣接する位相差板８５Ｂ，８５ＥのＹ軸方向の長さより
も更に短くなっている。これら位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５ＦのＹ軸
方向の長さについてまとめると、位相差板８５Ａ、位相差板８５Ｂ，８５Ｅ、位相差板８
５Ｃ，８５Ｆの順となっており、システム光軸ＳＡに近い中央からＹ軸方向の周辺に離れ
るに従って相対的に短くなっているといえる。
【００３５】
図３に示すように、偏光変換装置２７において光出射側に配置されるマスク９０は、変
換ユニット部８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆのうち位相差板８５Ａ，
８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆの存在領域に対応する開口９０ａを有している。マスク
９０は、偏光変換装置２７が全体として矩形輪郭を有しているが、位相差板８５Ｂ，８５
Ｃ，８５Ｅ，８５ＦのＹ軸方向の長さが偏光変換装置２７のＹ軸方向の長さよりも短くな
っていることに対応させたものである。このようなマスク９０を設けることにより、偏光
変換装置２７の四隅を通過する光束を遮断することができる。これにより、位相差板８５
Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆを通過すべきであるにもかかわらずこれらを通過し
ない光束である非変換光（非偏光）が偏光変換装置２７から出射することを防止でき、迷
光の発生を防止できる。
【００３６】
以上の偏光変換装置２７において、各変換ユニット部８０には、図２（Ｂ）、図３等に
示すように、第２レンズアレイ２４の要素レンズ２４ａ（図１参照）を経た光源像として
、多数の部分光束ＢＳが入射する。ここで、部分光束ＢＳは、厳密なマトリクス状に配列
されておらず、中央の２つの変換ユニット部８０Ａ，８０Ｄに入射するものがＹ軸方向に
関して８組存在し、その外側の２つの変換ユニット部８０Ｂ，８０Ｅに入射するものがＹ
軸方向に関して６組存在し、最も外側の２つの変換ユニット部８０Ｃ，８０Ｆに入射する
部分光束ＢＳは、システム光軸ＳＡに近い中央からＹ軸方向の周辺に離れるに従って相対
的に少なくなっている。これは、システム光軸ＳＡに近い中央からＸ軸方向の周辺に離れ
るに従って位相差板８５が短くなることに対応させたもので、第１レンズアレイ２３を構
成する要素レンズ２３ａの配列は、位相差板８５を通過する部分光束ＢＳの配列に対応す
るものとなっている（図５参照）。なお、図２（Ｂ）では、偏光分離膜８３によって分岐
する透過光路ＰＡ１及び反射光路ＰＡ２に対応して、横方向すなわちＸ軸方向に２倍の密
度の部分光束ＢＳが表示されている。
【００３７】
以下、偏光変換装置２７の機能について説明する。この偏光変換装置２７では、図４に
示すように、これを構成する各変換ユニット部８０の第１プリズム８１に入射した入射光
ＩＬが、偏光分離膜８３により、通過する一方の偏光である第１光線ＰＬ１と、反射され
る他方の偏光である第２光線ＰＬ２とに分岐される。つまり、第１光線ＰＬ１は、直進す
る透過光路ＰＡ１に導かれ、第２光線ＰＬ２は、屈曲する反射光路ＰＡ２に導かれる。こ
の際、不要な光がマスク層８６により遮断される。次に、偏光分離膜８３により反射され
た第２光線ＰＬ２は、再度反射膜８４で反射され、位相が変わることなく出射面８１ｂか
らＳ偏光として出射される。一方、偏光分離膜８３を透過した第１光線ＰＬ１は、位相差
板８５により位相が反転し、Ｓ偏光として出射される。以上の偏光変換は、すべての変換
ユニット部８０（８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ）で同様に行われる
ので、偏光変換装置２７に入射した入射光ＩＬは、すべての偏光光束の偏光方向がＳ偏光
に揃えられた照明光として略同一方向に出射される。これにより、色分離導光光学系３０
を介して光変調部４０をＳ偏光で無駄なく照明することができる。
【００３８】
以下、偏光変換装置２７の製造方法の一例について説明する。まず、第１プリズム８１
を挟むように第２及び第３プリズム８８，８９を接着して変換ユニット本体８０ａを完成
する（図６（Ａ）参照）。この際、第１及び第２プリズム８１，８８間に偏光分離膜８３
が内蔵され、第１及び第３プリズム８１，８９間に反射膜８４が内蔵される。また、第３
プリズム８９の入射側には、マスク層８６が設けられる。同様の工程を繰り返すことによ
り、６個の変換ユニット本体８０ａが得られる。
【００３９】
一方で、位相差板８５の材料となる複屈折材料板７１を準備する（図６（Ｂ）参照）。
この複屈折材料板７１は、円形の平板状の外形を有するが、偏光変換装置２７のＸ軸方向
及びＹ軸方向の寸法すなわち縦横サイズに応じて長円形とすることもできる。そして、こ
の複屈折材料板７１を所定の基準方向ＡＢ、具体的には光学軸に対して４５°傾斜した方
向に沿って４箇所で切断することにより、短冊状の５枚の位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５
Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆを準備する（図６（Ｂ）参照）。
【００４０】
次に、位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆを、対応する変換ユニット本
体８０ａの第２プリズム８８側すなわち偏光分離膜８３の透過光路ＰＡ１側に貼り付ける
（図６（Ｃ）参照）。この際、中央の２つの変換ユニット部８０Ａ，８０Ｄに対応する２
つの変換ユニット本体８０ａは、予め第２プリズム８８同士をアライメントして接続して
おく。これにより、両変換ユニット本体８０ａに１枚の位相差板８５Ａを一括して貼り付
けることになる。
【００４１】
以上により、変換ユニット部８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆを得る
ことができ、これら変換ユニット部８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆを
アライメントして配置し固定するとともに、遮光用のマスク９０を適当な手段で光路下流
側に配置することで、偏光変換装置２７が完成する。
【００４２】
上記のような偏光変換装置２７の製造方法によれば、複屈折材料板７１を所定の基準方
向ＡＢに沿って切断して得た短冊状の複数の位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，
８５Ｆを、基準方向ＡＢが対応する変換ユニット本体８０ａの長手方向に一致するととも
に切断前の複屈折材料板７１内での配列に対応した状態で、透過光路ＰＡ１の光出射側に
配列することになる。これにより、複屈折材料板７１を切断して短冊状の複数の位相差板
８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆを作製する際の材料の無駄を少なくすることが
でき、比較的低コストで高性能の偏光変換装置２７を提供することができる。
【００４３】
図１に戻って、色分離導光光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ，
３１ｂと、反射ミラー３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ，３３
ｂ，３３ｃとを備え、均一化光学系２０から出射した照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び
青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段のライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０
ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの
３色のうちＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー３
１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。この色分離導光光学系３０に
おいて、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ光は、反射ミラー３２ａを経て
入射角調節用のフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３
１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光は、入射角調節用のフ
ィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂを通過した
Ｂ光は、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ，３２ｃを経て入射角調節用
のフィールドレンズ３３ｃに入射する。
【００４４】
光変調部４０において、各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、非発光型の光変調
装置として、入射した照明光の空間的強度分布を個別に変調する。各ライトバルブ４０ａ
，４０ｂ，４０ｃは、色分離導光光学系３０から出射された各色光に対応してそれぞれ照
明される３つの液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４
１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、各液
晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの出射側にそれぞれ配置される３つの出射側偏光板４３
ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。
【００４５】
以上の光変調部４０において、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ色の光
束は、第１光路ＯＰ１上のフィールドレンズ３３ａを介してライトバルブ４０ａに入射し
、ライトバルブ４０ａを構成する液晶パネル４１ａ上の表示領域を照明する。第１ダイク
ロイックミラー３１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ色の光
束は、第２光路ＯＰ２上のフィールドレンズ３３ｂを介してライトバルブ４０ｂに入射し
、ライトバルブ４０ｂを構成する液晶パネル４１ｂ上の表示領域を照明する。第１及び第
２ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂの双方を透過したＢ色の光束は、第３光路ＯＰ３
上のフィールドレンズ３３ｃ等を介してライトバルブ４０ｃに入射し、ライトバルブ４０
ｃを構成する液晶パネル４１ｃ上の表示領域を照明する。各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，
４１ｃは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変調し、各液晶パネル４１ａ，４１
ｂ，４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、画素単位で偏光状態を調節される。この際、
入射側偏光板４２ａ，４２ｂ，４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃに
入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、出射側偏光板４３ａ，４３ｂ，４３ｃ
によって、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃから出射される変調光から所定の偏光方
向の変調光が取り出される。以上により、各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、そ
れぞれに対応する各色の変調光すなわち像光を形成する。
【００４６】
クロスダイクロイックプリズム５０は、像光用の光合成光学系として、各ライトバルブ
４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダ
イクロイックプリズム５０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界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５
１ａ，５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方
の第２誘電体多層膜５１ｂは、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、
ライトバルブ４０ａからのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向左側に出射させ
、ライトバルブ４０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・出射させ
、ライトバルブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向右側に出射さ
せる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が
合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
【００４７】
投射レンズ６０は、投射光学系を具体化したものであり、クロスダイクロイックプリズ
ム５０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図
示）上にカラーの画像を投射する。
【００４８】
本実施形態のプロジェクターによれば、中央側の第１変換ユニット部（例えば変換ユニ
ット部８０Ａ）を構成する位相差板（例えば位相差板８５Ａ）の第１方向すなわちＹ軸方
向の長さは、周辺側の第２変換ユニット部（例えば変換ユニット部８０Ｃ）を構成する位
相差板（例えば位相差板８５Ｃ）の第１方向の長さよりも長くなっているので、円形や長
円形の複屈折材料板７１から位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆを切り出
す際の無駄を少なくすることができる。結果的に、複屈折材料板７１を比較的無駄なく利
用することができ、比較的低コストで高性能の偏光変換装置２７を作製することができる
ので、低コストで高性能のプロジェクター１００を提供することができる。
【００４９】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の偏光変換装置について説明する。なお、本実施形態の偏光変換装
置は、第１実施形態の偏光変換装置２７を変形したものであり、特に説明しない部分は第
１実施形態と同様であるものとする。
【００５０】
図７は、第２実施形態の偏光変換装置の本体部分の正面図である。この場合、偏光変換
装置２７を構成する個々の変換ユニット部８０すなわち変換ユニット部８０Ａ，８０Ｂ，
８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆにおいて、各位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ
，８５Ｆは、Ｙ軸方向に長い略長方形又は矩形形状の輪郭をそれぞれ有している。
【００５１】
なお、ｙ軸を挟んで対称に配置される一対の位相差板８５Ｂ，８５Ｅは、形状が同じで
あり、互いに入れ替えて配置することができる。また、一対の位相差板８５Ｃ，８５Ｆも
、互いに入れ替えて配置することができる。
【００５２】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではない。すなわち、上記第１及び第２実施形態では、位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ
，８５Ｅ，８５Ｆを変換ユニット本体８０ａの第２プリズム８８側すなわち透過光路ＰＡ
１側に貼り付けているが、これら位相差板８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆを、
変換ユニット本体８０ａの第１プリズム８１側すなわち反射光路ＰＡ２側に貼り付けるこ
ともできる。このように位相差板８５を第１プリズム８１側に設けた場合、偏光分離膜８
３で反射されたＳ偏光である第１の偏光をＰ偏光に変換することになる。結果的に、偏光
変換装置２７から射出される光束はすべてＰ偏光となる。この場合も、各変換ユニット部
８０に接合される各位相差板８５は、システム光軸ＳＡに近い中央からＸ軸方向の周辺に
離れるに従って相対的に短くなる。
【００５３】
また、上記実施形態では、円板状又は長円板状の複屈折材料板７１から短冊状の位相差
板８５を切り出しているが、複屈折材料板７１は単一の板材に限らず、複数の板材を積層
した積層体から切り出すこともできる。この場合、単一種類の位相差板を光学軸の方向を
変えて積層することもできるが、複数種類の位相差板を光学軸の方向を変えて積層するこ
ともできる。
【００５４】
また、上記第２実施形態では、偏光変換装置２７を構成する位相差板８５Ａ，８５Ｂ，
８５Ｃ，８５Ｅ，８５ＦのＹ軸方向の長さが±Ｘ軸方向の外側に向かって徐々に減少する
が、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、位相差板８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ
，８５Ｆを位相差板８５Ａよりも短いが互いに等しい長さとすることもできる。
【００５５】
また、上記実施形態では、偏光変換装置２７を６本の変換ユニット部８０で構成したが
、偏光変換装置２７をこれとは異なる本数の変換ユニット部８０で構成することもできる
。
【００５６】
また、上記実施形態では、偏光変換装置２７を第２レンズアレイ２４の出射側に対向さ
せて配置する例について説明したが、偏光変換装置２７を第２レンズアレイ２４の入射側
に対向させて配置させることも可能である。
【００５７】
また、上記実施形態の光源装置１０に用いる発光管１１としては、高圧水銀ランプやメ
タルハライドランプ等種々のものが考えられる。また、光源装置１０は、副鏡１３を有し
ないタイプの光源とすることができる。
【００５８】
また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行うフロント投
射型プロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行うリア投射型
プロジェクターとがあるが、図１等に示すプロジェクター１００の構成は、いずれにも適
用可能である。
【００５９】
また、上記実施形態では、プロジェクター１００を透過型の液晶パネルからなるライト
バルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃで構成しているが、プロジェクター１００を反射型の液晶
パネルからなるライトバルブで構成することもできる。さらに、画素がマイクロミラーに
よって構成されたデバイスのような光変調装置を用いることも可能である。
【００６０】
また、上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃを用いたプロジェ
クター１００の例のみを挙げたが、本発明は、１つ又は２つの液晶パネルを用いたプロジ
ェクター、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…光源装置、  １１…発光管、  １２…リフレクター、  ２０…均一化光学系、  
２３…第１レンズアレイ、  ２４…第２レンズアレイ、  ２３ａ，２４ａ…要素レンズ、
２５…重畳レンズ、  ２７…偏光変換装置、  ３０…色分離導光光学系、  ３１ａ，３
１ｂ…ダイクロイックミラー、  ４０…光変調部、  ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…ライトバ
ルブ、  ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…液晶パネル、  ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…入射側偏光
板、  ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…出射側偏光板、  ５０…クロスダイクロイックプリズム
、  ６０…投射レンズ、  ７１…複屈折材料板、  ８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０
Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ…変換ユニット部、  ８０ａ…変換ユニット本体、  ８３…偏光分離
膜、  ８４…反射膜、  ８５，８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｅ，８５Ｆ…位相差板、  
８５ａ，８５ｂ…端部、  ８６…マスク層、  ９０…マスク、  ９０ａ…開口、  １００
…プロジェクター、  ＢＳ…部分光束、  ＩＬ…入射光、  ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…光
路、  ＰＡ１…透過光路、  ＰＡ２…反射光路、  ＳＡ…システム光軸
【図１】
2010169997.tif 000003
【図２】
2010169997.tif 000004
【図３】
2010169997.tif 000005
【図４】
2010169997.tif 000006
【図５】
2010169997.tif 000007
【図６】
2010169997.tif 000008
【図７】
2010169997.tif 000009