(57)【要約】【課題】入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分とを除去する機能性層を備える偏光ビームスプリッター及びそれを用いた液晶プロジェクターを提供する。【解決手段】偏光ビームスプリッター１０１は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０とから構成され、機能性層７０は、第２のプリズム部材２０の光入射面に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分とを除去する機能を有するものであり、例えば、機能性層７０は、第２のプリズム部材２０の光入射面に塗布された塗層であり、または第２のプリズム部材２０の光入射面に貼り付けられた紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分とを除去する機能を有するＵＶカットフィルム、あるいはＵＶＩＲカットフィルムである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が導入されない第１のプリズム部材と光源からの光が導入される第２のプリズム部材とを交互に接合して構成され、かつ前記第１のプリズム部材と前記第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体と、
前記第１のプリズム部材の光出射面に配置された位相差層と、
前記第２のプリズム部材の光入射面、または該光入射面から前記位相差層までの光路上に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能性層とを備えることを特徴とする偏光ビームスプリッター。
【請求項２】
前記機能性層は、前記第１のプリズム部材の光出射面と前記位相差層との間に配置されることを特徴とする請求項１記載の偏光ビームスプリッター。
【請求項３】
前記機能性層は、前記偏光分離機能処理により形成された偏光分離膜の前記第１のプリズム部材側、または前記第２のプリズム部材側に配置されることを特徴とする請求項１記載の偏光ビームスプリッター。
【請求項４】
前記機能性層は、少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を配合した樹脂製フィルムからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の偏光ビームスプリッター。
【請求項５】
前記機能性層は、位相差層を貼り付けるための接着剤に少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を添加してからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の偏光ビームスプリッター。
【請求項６】
光源からの光が導入されない第１のプリズム部材と光源からの光が導入される第２のプリズム部材とを交互に接合して構成され、かつ前記第１のプリズム部材と前記第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体と、
前記第１のプリズム部材の光出射面に配置された位相差層とを備え、
前記位相差層は、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有することを特徴とする偏光ビームスプリッター。
【請求項７】
前記位相差層は、少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を配合した樹脂材料から形成されることを特徴とする請求項６記載の偏光ビームスプリッター。
【請求項８】
前記位相差層は、少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を配合した少なくとも一層の液晶性を有する高分子材料からなることを特徴とする請求項６記載の偏光ビームスプリッター。
【請求項９】
光源と、偏光ビームスプリッター、液晶パネルおよび投射レンズを含む複数の光学部品から構成される光学系とを備え、前記光源からの光を前記光学系に導いて映像光として前記投射レンズから投射する液晶プロジェクターであって、
前記偏光ビームスプリッターは、
光源からの光が導入されない第１のプリズム部材と光源からの光が導入される第２のプリズム部材とを交互に接合して構成され、かつ前記第１のプリズム部材と前記第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体と、
前記第１のプリズム部材の光出射面に配置された位相差層と、
前記第２のプリズム部材の光入射面、または該光入射面から前記位相差層までの光路上に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能性層とを備えることを特徴とする液晶プロジェクター。
【請求項１０】
光源と、偏光ビームスプリッター、液晶パネルおよび投射レンズを含む複数の光学部品から構成される光学系とを備え、前記光源からの光を前記光学系に導いて映像光として前記投射レンズから投射する液晶プロジェクターであって、
前記偏光ビームスプリッターは、
光源からの光が導入されない第１のプリズム部材と光源からの光が導入される第２のプリズム部材とを交互に接合して構成され、かつ前記第１のプリズム部材と前記第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体と、
前記第１のプリズム部材の光出射面に配置された位相差層とを備え、
前記位相差層は、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有することを特徴とする液晶プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）及びそれを用いた液晶プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１に示すように、液晶プロジェクターは、光源と、偏光ビームスプリッター、液晶パネルおよび投射レンズを含む複数の光学部品から構成される光学系とを備え、光源からの光を光学系に導いて映像光として投射レンズから投射するようになされる。
【０００３】
従来、液晶プロジェクター等の機器に用いられる偏光ビームスプリッターＷは、図１２に示すように、断面が平行四辺形の複数本の第１のプリズム部材１と第２のプリズム部材２とを交互に接合して、平板状のスプリッター本体を構成する。第１のプリズム部材１と第２のプリズム部材２の接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されて、偏光分離膜３とコールドミラー４が形成されている。
【０００４】
スプリッター本体において、第１のプリズム部材１の光入射面に遮光板５が配置され、かつ第１のプリズム部材１の光入射面と対向する面（光出射面）にポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂の位相差層（位相差フィルム）６が配置されている。
【０００５】
図１２中に矢印で示すように、第２のプリズム部材２に入射した光は、偏光分離機能処理により形成された偏光分離膜３にてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射することによりＳ偏光とＰ偏光に分離される。透過光は位相差層６を透過して前方へ出射され、一方反射光はさらに鏡面処理により形成されたコールドミラー４にて反射されて前方へ出射される。
【０００６】
液晶プロジェクターにおいて、光源と、偏光ビームスプリッター、液晶パネルおよび投射レンズを含む複数の光学部品から構成される光学系と電子部品とから発熱が生じると共に、光源からの光は、紫外光成分および赤外光成分があり、これらの紫外光成分等が偏光ビームスプリッターＷの位相差層６を変質（変色、位相差減少）させることができる。特に、偏光ビームスプリッターＷの位相差層６は、一般に樹脂フィルム、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）等から形成されており、耐紫外線性能が低い欠点があるので、位相差層６の変質を抑えるために、光源からの光の紫外光成分および赤外光成分を除去する必要がある。そのため、図１１に示すように、液晶プロジェクターにおいて、光源と偏光ビームスプリッターとの間に、紫外光成分を除去するためのＵＶフィルターＦを設け、紫外光をカットする方法が一般的に用いられている。
【０００７】
また、液晶プロジェクターにおいて、光源と偏光ビームスプリッターとの間に、紫外光成分を除去するためのＵＶフィルターと赤外光成分を除去するＩＲフィルターを配置し、または、紫外光成分と赤外光成分を同時に除去するＵＶＩＲフィルターを配置し、紫外光および赤外光をカットする方法が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００８】
特許文献１に記載のプロジェクターの場合は、光源と偏光ビームスプリッターとの間に、コリメートレンズ、波長可変フィルターを有し、このコリメートレンズと波長可変フィルターとの間にＵＶフィルターとＩＲフィルターが設けられている。また、特許文献２に記載の投影装置の場合は、光源と偏光ビームスプリッターとの間に、光源側から順に、リフレクター、第１のレンズアレイ、第２のレンズアレイ、集光レンズ等が配置され、さらに、リフレクターと第１のレンズアレイとの間にＵＶＩＲフィルターが設けられている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１４９４２号公報
【特許文献２】特開平７−２８７２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来液晶プロジェクター、および特許文献１および特許文献２に開示されたプロジェクターおよび投影装置は、光源からの光の紫外光成分を完全にカットし切れず、かつ、ＵＶフィルター、またはＵＶＩＲフィルターの周辺から紫外光の漏れも考えられるので、残って通過した紫外光成分、および偏光ビームスプリッターの周りから回り込んだ漏れた紫外光成分が位相差層を変質（変色、位相差減少）させ表示画質を低下させる問題点があった。
【００１１】
市販のプロジェクターを用いて偏光ビームスプリッター入射直前での照度測定結果、可視光（５５０ｎｍ）は、２０Ｗ／ｃｍ２で、紫外光（３５０ｎｍ）４ｍＷ／ｃｍ２である。この４ｍＷ／ｃｍ２の紫外光は位相差層、特にポリカーボネート（ＰＣ）製の位相差層に対して、十分に劣化（変色）させることができる。
【００１２】
また、位相差層の変色（黄変）が始まると、可視光領域での吸収が増加し、発熱が生じ、位相差層が過熱され、焼け、焦げが発生し、投射する画質悪化のみならず、火災の危険もある。
【００１３】
一方、耐光性の強い位相差層として水晶があるが、高価で加工しにくい欠点がある。
【００１４】
さらに、近年、液晶プロジェクターの高輝度、高画質、大画面化が進み、より明るい投影状態が望まれているため、光源の輝度を増加させる必要があり、そのため、安価で耐光性（特に、耐紫外線）の強い偏光ビームスプリッターが求められている。
【００１５】
そこで、本発明は、偏光ビームスプリッターの光入射面、または光入射面から位相差層までの光路上に入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能性層を配置することによって、紫外光成分と赤外光成分による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、投射する画質の劣化等を防止することができる偏光ビームスプリッター及びそれを用いた液晶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】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明に係る偏光ビームスプリッターは、光源からの光が導入されない第１のプリズム部材と光源からの光が導入される第２のプリズム部材とを交互に接合して構成され、かつ前記第１のプリズム部材と前記第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体と、前記第１のプリズム部材の光出射面に配置された位相差層と、前記第２のプリズム部材の光入射面、または該光入射面から前記位相差層までの光路上に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能性層とを備えることを特徴とする。
【００１７】
例えば、前記機能性層は、前記第１のプリズム部材の光出射面と前記位相差層との間に配置される。
【００１８】
また例えば、前記機能性層は、前記偏光分離機能処理により形成された偏光分離膜の前記第１のプリズム部材側、または前記第２のプリズム部材側に配置される。
【００１９】
また例えば、前記機能性層は、少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を配合した樹脂製フィルムからなる。
【００２０】
また例えば、前記機能性層は、位相差層を貼り付けるための接着剤に少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を添加してからなる。
【００２１】
また、本発明に係る偏光ビームスプリッターは、光源からの光が導入されない第１のプリズム部材と光源からの光が導入される第２のプリズム部材とを交互に接合して構成され、かつ前記第１のプリズム部材と前記第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体と、前記第１のプリズム部材の光出射面に配置された位相差層とを備え、前記位相差層は、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有することを特徴とする。
【００２２】
例えば、前記位相差層は、少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を配合した樹脂材料から形成される。
【００２３】
また例えば、前記位相差層は、少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を配合した少なくとも一層の液晶性を有する高分子材料からなる。
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶プロジェクターは、光源と、偏光ビームスプリッター、液晶パネルおよび投射レンズを含む複数の光学部品から構成される光学系とを備え、前記光源からの光を前記光学系に導いて映像光として前記投射レンズから投射する液晶プロジェクターであって、前記偏光ビームスプリッターは、光源からの光が導入されない第１のプリズム部材と光源からの光が導入される第２のプリズム部材とを交互に接合して構成され、かつ前記第１のプリズム部材と前記第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体と、前記第１のプリズム部材の光出射面に配置された位相差層と、前記第２のプリズム部材の光入射面、または該光入射面から前記位相差層までの光路上に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能性層とを備えることを特徴とする。
【００２５】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る液晶プロジェクターは、光源と、偏光ビームスプリッター、液晶パネルおよび投射レンズを含む複数の光学部品から構成される光学系とを備え、前記光源からの光を前記光学系に導いて映像光として前記投射レンズから投射する液晶プロジェクターであって、前記偏光ビームスプリッターは、光源からの光が導入されない第１のプリズム部材と光源からの光が導入される第２のプリズム部材とを交互に接合して構成され、かつ前記第１のプリズム部材と前記第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体と、前記第１のプリズム部材の光出射面に配置された位相差層とを備え、前記位相差層は、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る偏光ビームスプリッターによれば、第２のプリズム部材の光入射面、または該光入射面から前記位相差層までの光路上に入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能性層を配置することによって、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができる。
【００２７】
また、本発明に係る偏光ビームスプリッターによれば、位相差層には、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を持たせることで、位相差層の耐光性を向上させ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができる。
【００２８】
また、機能性層を、前記偏光分離機能処理により形成された偏光分離膜の前記第１のプリズム部材側、または前記第２のプリズム部材側に配置することで、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑えると共に、より薄い偏光ビームスプリッターを得ることができる。
【００２９】
本発明に係る液晶プロジェクターによれば、偏光ビームスプリッターの光入射面、または該光入射面から前記位相差層までの光路上に入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能性層を配置することによって、位相差層の耐光性を向上させ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、投射する画質の劣化等を防止することができる。そのため、液晶プロジェクターの光源（ランプ）輝度を上げることが可能となり、より明るい、より大画面の液晶プロジェクターを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の偏光ビームスプリッター及びそれを用いた液晶プロジェクターについて説明する。
【００３１】
図１は、第１の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０１の構成を示す断面図である。この図１において、偏光ビームスプリッター１０１の断面の一部を示している。
【００３２】
図１に示すように、偏光ビームスプリッター１０１は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０とから構成されている。
【００３３】
なお、偏光ビームスプリッター１０１の構成は、遮光板５０を用いることに限定されるものではない。他の遮光手段を用いても良い。
【００３４】
第１のプリズム部材１０、第２のプリズム部材２０は、断面が平行四辺形に形成されている。液晶プロジェクター用の偏光ビームスプリッターの場合は、熱の影響を避けるため光弾性定数の低いガラスを用いたものである。
【００３５】
光源からの光が導入されない第１のプリズム部材１０と光源からの光が導入される第２のプリズム部材２０とを交互に接合して、かつ接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理と鏡面処理とが交互に施されたスプリッター本体Ｎが構成される。
【００３６】
偏光分離膜３０は、第１のプリズム部材と第２のプリズム部材との接合面に入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光分離機能処理を施して形成されたものである。この偏光分離膜３０は、入射した光をＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射することによりＳ偏光とＰ偏光を分離する。
【００３７】
コールドミラー４０は、第１のプリズム部材と第２のプリズム部材との接合面に鏡面処理を施して形成されたものである。このコールドミラー４０は、偏光分離膜にて分離されたＳ偏光を反射し前方へ出射させる。
【００３８】
遮光板５０は、第１のプリズム部材の光入射面に配置され、入射光を遮断するものである。
【００３９】
位相差層６０は、第１のプリズム部材の光入射面と対向する面（即ち、光出射面）に配置され、少なくとも一層のポリカーボネートフィルムを有するものである。なお、位相差層６０としては、少なくとも一層の液晶性を有する高分子材料からなるものを用いてもよい。
【００４０】
機能性層７０は、第２のプリズム部材２０の光入射面に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有するものである。例えば、機能性層７０は、第２のプリズム部材２０の光入射面に塗布された紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する塗層であり、または第２のプリズム部材２０の光入射面に貼り付けられた紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有するＵＶカットフィルム、あるいはＵＶＩＲカットフィルムである。
【００４１】
図２は、位相差層６０がポリカーボネートフィルムである場合、機能性層７０の有無での光照射評価結果を示している。
【００４２】
試験方法としては、ガラス上に位相差値＝λ／２付近に設計された位相差層（位相差フィルム）を設けたものに対して、半値４３０ｎｍ（透過率５０％となる波長）のＵＶカットフィルム（機能性層７０）の有無での光照射を行う。照射用ランプは、３５０ｎｍでの照度が３ｍＷ／ｃｍ２であるＵＶ蛍光ランプを用いた。
【００４３】
評価方法：波長λ＝４４０ｎｍでの位相差層６０のＵＶ照射時間と偏光回転透過率（％）との関係を測定した。ＵＶカットフィルムありの場合は、測定時はＵＶカットフィルムを外して測定を行った。測定結果を図２に示している。
【００４４】
図２に示すように、ＵＶカットフィルムあり（ＵＶカット機能あり）の場合は、偏光回転透過率がほぼ変わらず、一方、ＵＶカットフィルムなし（ＵＶカット機能なし）の場合は、偏光回転透過率が照射時間によって減少することが分かった。
【００４５】
また、図３は、位相差層６０が液晶性高分子からなるものを用いた場合、機能性層７０の有無での光照射評価結果を示している。試験方法および評価方法は、上述した図２の場合と同様である。
【００４６】
図３に示すように、液晶性高分子からなる位相差層６０において、ＵＶカットフィルムあり（ＵＶカット機能あり）の場合は、偏光回転透過率がほぼ変わらず、一方、ＵＶカットフィルムなし（ＵＶカット機能なし）の場合は、偏光回転透過率が照射時間によって大きく減少することが分かった。
【００４７】
このように本実施の形態においては、偏光ビームスプリッター１０１は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０とから構成されている。機能性層７０は、第２のプリズム部材２０の光入射面に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する。
【００４８】
これにより、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができ、液晶プロジェクター等に応用する際に投射する画質の劣化等を防止することが可能である。
【００４９】
図４は、第２の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０２の構成を示す断面図である。この図４において、偏光ビームスプリッター１０２の断面の一部を示している。
【００５０】
図４に示すように、偏光ビームスプリッター１０２は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０Ａとから構成されている。
【００５１】
第２の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０２においては、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０との構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
機能性層７０Ａは、第２のプリズム部材２０の光入射面から位相差層６０までの光路上、即ち偏光分離膜３０と第１のプリズム部材１０との間に配置されている。機能性層７０Ａは、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有するものである。
【００５３】
例えば、機能性層７０Ａは、偏光分離膜３０と第１のプリズム部材１０との間に塗布された紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する塗層であり、または偏光分離膜３０と第１のプリズム部材１０との間に貼り付けられた紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有するＵＶカットフィルム、あるいはＵＶＩＲカットフィルムである。
【００５４】
この場合、偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができる。
【００５５】
このように本実施の形態においては、偏光ビームスプリッター１０２は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０Ａとから構成されている。機能性層７０Ａは、偏光分離膜３０と第１のプリズム部材１０との間に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する。
【００５６】
これにより、偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができ、液晶プロジェクター等に応用する際に投射する画質の劣化等を防止することが可能である。
【００５７】
図５は、第３の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０３の構成を示す断面図である。この図５において、偏光ビームスプリッター１０３の断面の一部を示している。
【００５８】
図５に示すように、偏光ビームスプリッター１０３は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０Ｂとから構成されている。
【００５９】
第３の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０３においては、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０との構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
機能性層７０Ｂは、第２のプリズム部材２０の光入射面から位相差層６０までの光路上、即ち偏光分離膜３０と第２のプリズム部材２０との間に配置されている。機能性層７０Ｂは、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有するものである。
【００６１】
例えば、機能性層７０Ｂは、偏光分離膜３０と第２のプリズム部材２０との間に塗布された紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する塗層であり、または偏光分離膜３０と第２のプリズム部材２０との間に貼り付けられた紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有するＵＶカットフィルム、あるいはＵＶＩＲカットフィルムである。
【００６２】
この場合、偏光分離膜３０から反射された光、および偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができる。
【００６３】
このように本実施の形態においては、偏光ビームスプリッター１０３は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０Ｂとから構成されている。機能性層７０Ｂは、偏光分離膜３０と第２のプリズム部材２０との間に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する。
【００６４】
これにより、偏光分離膜３０から反射された光、および偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができ、液晶プロジェクター等に応用する際に投射する画質の劣化等を防止することが可能である。
【００６５】
図６は、第４の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０４の構成を示す断面図である。この図６において、偏光ビームスプリッター１０４の断面の一部を示している。
【００６６】
図６に示すように、偏光ビームスプリッター１０４は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０Ｃとから構成されている。
【００６７】
第４の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０４においては、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０との構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００６８】
機能性層７０Ｃは、第２のプリズム部材２０の光入射面から位相差層６０までの光路上、即ち第１のプリズム部材１０の光出射面と位相差層６０との間に配置されている。機能性層７０Ｃは、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有するものである。
【００６９】
例えば、機能性層７０Ｃは、第１のプリズム部材１０の光出射面と位相差層６０との間に塗布された紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する塗層であり、または第１のプリズム部材１０の光出射面と位相差層６０との間に貼り付けられた紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有するＵＶカットフィルム、あるいはＵＶＩＲカットフィルムである。
【００７０】
この場合、偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができる。
【００７１】
このように本実施の形態においては、偏光ビームスプリッター１０４は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０と、機能性層７０Ｃとから構成されている。機能性層７０Ｃは、位相差層６０と第１のプリズム部材１０との間に配置され、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する。
【００７２】
これにより、偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができ、液晶プロジェクター等に応用する際に投射する画質の劣化等を防止することが可能である。
【００７３】
図７は、第５の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０５の構成を示す断面図である。この図７において、偏光ビームスプリッター１０５の断面の一部を示している。
【００７４】
図７に示すように、偏光ビームスプリッター１０５は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、機能性層としての位相差層６０Ａとから構成されている。
【００７５】
第５の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０５においては、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜（ＰＢＳ膜）３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０との構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
位相差層６０Ａは、位相差層として機能する以外に、偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する。
【００７７】
位相差層６０Ａは、例えば、少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を配合した樹脂材料から形成され、または、少なくとも紫外光を反射または吸収する紫外線カット剤を配合した少なくとも一層の液晶性を有する高分子材料からなる。なお、この場合は、ＵＶカット剤の添加量は、紫外光をカットすることができ、かつ光学特性に影響がない程度にすることが望ましい。
【００７８】
この場合、偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができる。
【００７９】
このように本実施の形態においては、偏光ビームスプリッター１０５は、第１のプリズム部材１０と、第２のプリズム部材２０と、偏光分離膜３０と、コールドミラー４０と、遮光板５０と、位相差層６０Ａとから構成されている。位相差層６０Ａは、位相差層として機能する以外に、偏光分離膜３０を通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を有する。
【００８０】
これにより、位相差層には、入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去する機能を持たせることで、位相差層の耐光性を向上させ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができ、液晶プロジェクター等に応用する際に投射する画質の劣化等を防止することが可能である。
【００８１】
図８は、第６の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０６の構成を示す断面図である。この図８において、偏光ビームスプリッター１０６の位相差層６０Ｂの長さ方向の断面の概略を示している。
【００８２】
図８に示すように、偏光ビームスプリッター１０６は、スプリッター本体Ｎの光出射面（即ち、第１のプリズム部材１０の光出射面）に２層の液晶性高分子からなる位相差層６０Ｂが設けられ、この位相差層６０Ｂの液晶性高分子層に紫外光を反射または吸収するＵＶカット剤が添加された。また、スプリッター本体Ｎの光入射面（即ち、第２のプリズム部材２０の光入射面）に機能性層７０Ｄが配置されている。なお、この場合は、ＵＶカット剤の添加量は、紫外光をカットすることができ、かつ光学特性に影響がない程度にすることが望ましい。
【００８３】
位相差層６０Ｂは、２層の液晶性を有する高分子材料を有するものである。例えば、ガラス基板６１Ｂに形成された第１の配向膜６２Ｂと、この第１の配向膜６２Ｂに積層される第１の高分子材料層６３Ｂと、第１の高分子材料層６３Ｂに積層される第２の配向膜６４Ｂと、この第２の配向膜６４Ｂに積層される第２の高分子材料層６５Ｂとから構成される。ここで、第１の高分子材料層６３Ｂと第２の高分子材料層６５Ｂは、液晶性高分子材料に所定量のＵＶカット剤が添加されて形成される。また、位相差層６０Ｂは、接着剤６６Ｂで第１のプリズム部材１０に接着されている。
【００８４】
液晶性を有する高分子材料は、液晶性ポリマー(liquid crystalline polymer)略称ＬＣＰともいう。一般に溶融状態で液晶性（分子が規則正しく並んだ結晶と、無秩序に並んだ液体の中間に当たる状態）を示す高分子材料であり、成形時の流動性が良く、固まるにつれて分子が剛直につながるため、強度に優れた精密成形品の素材に適しており、またプラスチックとしては耐熱性がかなり高い。
【００８５】
ここで、第１の配向膜６２Ｂと第２の配向膜６４Ｂは、液晶性を有する高分子材料を配向させる膜であり、この例では、ポリアミック酸タイプの配向膜材料を用いた。また、第１の配向膜６２Ｂと第２の配向膜６４Ｂの厚さ（膜厚）は、３００Å〜１０００Åの範囲であることが好ましい。この例では、第１の配向膜６２Ｂと第２の配向膜６４Ｂの厚さを７００Åとした。
【００８６】
機能性層７０Ｄは、スパッタリング、真空蒸着等の成膜方法により形成され、光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分とを除去する機能を有する光学多層膜である。
【００８７】
この場合、光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分とは位相差層６０Ｂと機能性層７０Ｄで除去することが可能である。
【００８８】
このように本実施の形態においては、偏光ビームスプリッター１０６は、位相差層６０Ｂの液晶性高分子層に所定量のＵＶカット剤を添加し、さらに、第２のプリズム部材２０の光入射面に機能性層７０Ｄを配置することにより、機能性層７０Ｄを通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を位相差層６０Ｂで除去することができ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）をより効果的に抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができ、液晶プロジェクター等に応用する際に投射する画質の劣化等を防止することが可能である。
【００８９】
図９は、第７の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０７の構成を示す断面図である。この図９において、偏光ビームスプリッター１０７の位相差層６０Ｃの長さ方向の断面の概略を示している。
【００９０】
図９に示すように、偏光ビームスプリッター１０７は、スプリッター本体Ｎの光出射面（即ち、第１のプリズム部材１０の光出射面）に２層のポリカーボネートフィルムからなる位相差層６０Ｃが設けられ、この位相差層６０Ｃと第１のプリズム部材１０の光出射面との間に所定量のＵＶカット剤が添加された機能性層７０Ｅが配置されている。また、スプリッター本体Ｎの光入射面（即ち、第２のプリズム部材２０の光入射面）に機能性層７０Ｄが配置されている。
【００９１】
機能性層７０Ｅは、例えば、富士フィルム社製またはコニカミノルタ社製のＴＡＣフィルム（トリアセチルセルロースフィルム（Tri Acetyl  Cellulose））である。このＴＡＣフィルムは、接着剤６１Ｃを介して第１のプリズム部材１０に配置されている。また、ＴＡＣフィルム上に接着剤６２Ｃ、６４Ｃを介して第１のポリカーボネートフィルム６３Ｃと第２のポリカーボネートフィルム６５Ｃが配置されている。
【００９２】
機能性層７０Ｄは、スパッタリング、真空蒸着等の成膜方法により形成され、光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分とを除去する機能を有する光学多層膜である。
【００９３】
この場合、光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分とは位相差層６０Ｃと機能性層７０Ｄで除去することが可能である。
【００９４】
このように本実施の形態においては、偏光ビームスプリッター１０７は、位相差層６０Ｃと第１のプリズム部材１０の光出射面との間に所定量のＵＶカット剤が添加されたＴＡＣフィルム７０Ｅを配置し、さらに、第２のプリズム部材２０の光入射面に機能性層７０Ｄを配置することにより、機能性層７０Ｄを通過した光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を位相差層６０Ｃで除去することができ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）をより効果的に抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、偏光ビームスプリッターの高耐久化を図ることができ、液晶プロジェクター等に応用する際に投射する画質の劣化等を防止することが可能である。
【００９５】
以下、本発明に係る偏光ビームスプリッターを用いた液晶プロジェクターを説明する。図１０は、本発明の偏光ビームスプリッター１０１を用いた液晶プロジェクター１００の光学系の構成を示す図である。
【００９６】
図１０に示すように、液晶プロジェクター１００は、光源ランプ１１１と、この光源ランプ１から出射された光束の進行方向に平行にするインテグテーター（レンズアレイ）１１２、１１３、入射光束を偏光成分の異なる２光束に分離する偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）１０１、重畳レンズ１１４、Ｒ反射ダイクロイックミラー１１５、反射ミラー１１６、Ｒ用フィールドレンズ１１７、Ｒ用液晶パネル１１８、クロスダイクロイックプリズム１１９、Ｇ反射ダイクロイックミラー１２０、Ｇ用フィールドレンズ１２１、Ｇ用液晶パネル１２２、リレー光学系（リレーレンズ１２３，１２５，１２７、反射ミラー１２４，１２６）、Ｂ用液晶パネル１２８、投射レンズ１２９を備える。
【００９７】
上記の液晶プロジェクター１００は、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）１０１以外に従来と同様な構成を有するため、液晶プロジェクター１００の動作について、ここでは詳細な説明を省略する。
【００９８】
このように本実施の形態においては、液晶プロジェクター１００は、偏光ビームスプリッター１０１を用いることで、偏光ビームスプリッター１０１に入射する入射光の紫外光成分、または紫外光成分と赤外光成分を除去することができ、紫外線と赤外線による位相差層の変色（黄変）を抑え、そして変色による焦げ付き、位相差値のずれ等の発生を阻止し、投射する画質の劣化等を防止することができる。そのため、液晶プロジェクターの光源（ランプ）輝度を上げることが可能となり、より明るい、より大画面の液晶プロジェクターを提供することが可能となる。
【００９９】
なお、上述実施の形態において、偏光ビームスプリッター１０５の位相差層６０Ａに紫外線カット剤を配合したものについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、位相差層を接着する接着剤に紫外線カット剤を配合してもよい。
【０１００】
また、上述した第１〜第７の実施の形態の単独使用に限定されるものではない。第１〜第７の実施の形態を併用することにより、さらにＵＶカット機能を向上することができる。
【０１０１】
また、上述実施の形態において、液晶プロジェクター１００は、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）１０１を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７を用いてもよい。
【０１０２】
また、上述実施の形態においては、偏光ビームスプリッター１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７の応用例としての液晶プロジェクターについて説明したが、これに限定されるものではない。他の光学機器に利用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
この発明は、液晶プロジェクター等の光学機器に用いられた偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）の紫外線等による劣化を防止し、耐光性、耐熱性、及び光学性能を向上する目的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０１の構成を示す断面図である。
【図２】位相差層６０がポリカーボネートフィルムである場合、機能性層７０の有無での光照射評価結果を示す図である。
【図３】位相差層６０が液晶性高分子からなるものを用いた場合、機能性層７０の有無での光照射評価結果を示す図である。
【図４】第２の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０２の構成を示す断面図である。
【図５】第３の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０３の構成を示す断面図である。
【図６】第４の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０４の構成を示す断面図である。
【図７】第５の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０５の構成を示す断面図である。
【図８】第６の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０６の構成を示す断面図である。
【図９】第７の実施の形態としての偏光ビームスプリッター１０７の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の偏光ビームスプリッター１０１を用いた液晶プロジェクター１００の光学系の構成を示す図である。
【図１１】従来の液晶プロジェクター１Ａの光学系の構成を示す図である。
【図１２】従来の偏光ビームスプリッターＷの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１０  第１のプリズム部材
２，２０  第２のプリズム部材
３，３０  偏光分離膜（ＰＢＳ膜）
４，４０  コールドミラー
５，５０  遮光板
６，６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ  位相差層
６１Ｂ  ガラス基板
６１Ｃ，６２Ｃ，６４Ｃ  接着剤
６２Ｂ  第１の配向膜
６３Ｂ  第１の高分子材料層
６３Ｃ  第１のポリカーボネートフィルム
６４Ｂ  第２の配向膜
６５Ｂ  第２の高分子材料層
６５Ｃ  第２のポリカーボネートフィルム
６６Ｂ  接着剤
７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ  機能性層
１００  液晶プロジェクター
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７  偏光ビームスプリッター
Ｆ  ＵＶフィルター
Ｎ  偏光ビームスプリッター本体
Ｗ  偏光ビームスプリッター
【図１】
2010134287.tif 000003
【図２】
2010134287.tif 000004
【図３】
2010134287.tif 000005
【図４】
2010134287.tif 000006
【図５】
2010134287.tif 000007
【図６】
2010134287.tif 000008
【図７】
2010134287.tif 000009
【図８】
2010134287.tif 000010
【図９】
2010134287.tif 000011
【図１０】
2010134287.tif 000012
【図１１】
2010134287.tif 000013
【図１２】
2010134287.tif 000014