(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明系と、前記照明系からの光を変調する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の出射側に配置された無機偏光子と、前記無機偏光子の出射側に配置されて前記液晶光学素子で変調された光を拡大投射する投射系とを備えた液晶プロジェクターであって、
前記無機偏光子は、
基板と、
前記基板上に、一定間隔で配列された複数の反射層と、
前記反射層上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に、前記反射層を短手方向へ２分する中心線よりも第１方向へ偏って形成された無機微粒子層とを備え、
前記照明系の光源ユニットの光軸は、前記液晶光学素子の中心軸よりも、前記第１方向へシフトしていることを特徴とする液晶プロジェクター。
【請求項２】
照明系と、前記照明系からの光を変調する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の出射側に配置された無機偏光子と、前記無機偏光子の出射側に配置されて前記液晶光学素子で変調された光を拡大投射する投射系とを備えた液晶プロジェクターであって、
前記無機偏光子は、
基板と、
前記基板上に、一定間隔で配列された複数の反射層と、
前記反射層上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に、前記反射層を短手方向へ２分する中心線よりも第１方向へ偏って形成された無機微粒子層とを備え、
前記照明系は、複数の小レンズが矩形をなすように配列されたマルチレンズと、前記複数の小レンズのうち前記第１方向と逆側の第２方向から前記無機偏光子を照明する光が通過する少なくとも前記矩形の角に位置する２箇所の小レンズを遮光する部品を備えることを特徴とする液晶プロジェクター。
【請求項３】
照明系と、前記照明系からの光を変調する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の出射側に配置された無機偏光子と、前記無機偏光子の出射側に配置されて前記液晶光学素子で変調された光を拡大投射する投射系とを備えた液晶プロジェクターであって、
前記無機偏光子は、
基板と、
前記基板上に、一定間隔で配列された複数の反射層と、
前記反射層上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に、前記反射層を短手方向へ２分する中心線よりも第１方向へ偏って形成された無機微粒子層とを備え、
前記投射系は、前記投射系の光学軸が、前記液晶光学素子の中心軸よりも、前記第１方向とは逆側の第２方向へシフトしていることを特徴とする液晶プロジェクター。
【請求項４】
照明系と、前記照明系からの光を変調する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の出射側に配置された無機偏光子と、前記無機偏光子の出射側に配置されて前記液晶光学素子で変調された光を拡大投射する投射系とを備えた液晶プロジェクターであって、
前記無機偏光子は、
基板と、
前記基板上に、一定間隔で配列された複数の反射層と、
前記反射層上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に、前記反射層を短手方向へ２分する中心線よりも第１方向へ偏って形成された無機微粒子層とを備え、
前記液晶光学素子は、電圧無印加時の液晶分子のプレティルトの傾き方向が、前記第１方向とは逆側の第２方向であ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、無機偏光子を備えた液晶プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクターは、光変調装置としての液晶光学素子を備えている。当該液晶光学素子は、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された構成のものが知られている。この一対の基板には、液晶層に電圧を印加するための電極がそれぞれ形成されている。そして、各基板の外側にはそれぞれ入射側偏光素子、および出射側偏光素子が配置されており、液晶層に対して所定の偏光が入射及び出射される構成となっている。一方、上記液晶プロジェクターにおいて黒の投影画像を得るためには、上記出射側偏光素子でほぼ全ての光エネルギーを吸収する必要がある。そのため、特に出射側偏光素子の温度上昇は著しい。そこで、例えば、出射側に２つの偏光素子を配置し、液晶光学素子の直後に配置される出射プリ偏光素子で大半の光エネルギーを吸収させ、後段に配置される出射メイン偏光素子で投影画像のコントラストを向上させる手法が知られている。そして、偏光素子は、より高い耐熱性を得るために、無機物で形成されている。当該偏光素子は、基板と、基板上に形成された反射層と、反射層上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された無機微粒子層とを含んでいる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１６９５７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、上記の偏光素子を出射プリ偏光素子として用いた場合、無機微粒子層の配置の形態によっては、出射光に旋光性を与えてしまい、その結果、出射メイン偏光素子からの漏れ光強度が増加し、液晶プロジェクターのコントラストが低下するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる液晶プロジェクターは、照明系と、前記照明系からの光を変調する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の出射側に配置された無機偏光子と、前記無機偏光子の出射側に配置されて前記液晶光学素子で変調された光を拡大投射する投射系とを備える。前記無機偏光子は、基板と、前記基板上に、一定間隔で配列された複数の反射層と、前記反射層上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に、前記反射層を短手方向へ２分する中心線よりも第１方向へ偏って形成された無機微粒子層とを備える。前記照明系の光源ユニットの光軸は、前記液晶光学素子の中心軸よりも、前記第１方向へシフトしていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、比較的旋光性の小さい第１方向から照明される光量を増加させ、比較的旋光性の大きい第１方向とは逆側の第２方向から照明される光量を低減できるため、液晶プロジェクターのコントラスト低下が低減できる。
【０００８】
［適用例２］本適用例にかかる液晶プロジェクターは、照明系と、前記照明系からの光を変調する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の出射側に配置された無機偏光子と、前記無機偏光子の出射側に配置されて前記液晶光学素子で変調された光を拡大投射する投射系とを備える。前記無機偏光子は、基板と、前記基板上に、一定間隔で配列された複数の反射層と、前記反射層上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に、前記反射層を短手方向へ２分する中心線よりも第１方向へ偏って形成された無機微粒子層とを備える。前記照明系は、複数の小レンズが矩形をなすように配列されたマルチレンズと、前記複数の小レンズのうち前記第１方向と逆側の第２方向から前記無機偏光子を照明する光が通過する少なくとも前記矩形の角に位置する２箇所の小レンズを遮光する部品を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、比較的旋光性の大きい第１方向と逆側の第２方向から照明される光量を低減できるため、液晶プロジェクターのコントラスト低下が低減できる。
【００１０】
［適用例３］本適用例にかかる液晶プロジェクターは、照明系と、前記照明系からの光を変調する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の出射側に配置された無機偏光子と、前記無機偏光子の出射側に配置されて前記液晶光学素子で変調された光を拡大投射する投射系とを備える。前記無機偏光子は、基板と、前記基板上に、一定間隔で配列された複数の反射層と、前記反射層上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に、前記反射層を短手方向へ２分する中心線よりも第１方向へ偏って形成された無機微粒子層とを備える。前記投射系は、前記投射系の光学軸が、前記液晶光学素子の中心軸よりも、前記第１方向と逆側の第２方向へシフトしていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、比較的旋光性の小さい無機微粒子層のある第１方向から無機偏光子を透過した光を大きく投射系がのみこみ、比較的旋光性の大きい無機微粒子層のある第１方向と逆側の第２方向から無機偏光子を透過した光を投射系がのみこみにくくなるため、液晶プロジェクターのコントラスト低下が低減できる。
【００１２】
［適用例４］本適用例にかかる液晶プロジェクターは、照明系と、前記照明系からの光を変調する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の出射側に配置された無機偏光子と、前記無機偏光子の出射側に配置されて前記液晶光学素子で変調された光を拡大投射する投射系とを備える。前記無機偏光子は、基板と、前記基板上に、一定間隔で配列された複数の反射層と、前記反射層上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に、前記反射層を短手方向へ２分する中心線よりも第１方向へ偏って形成された無機微粒子層とを備える。前記液晶光学素子は、電圧無印加時の液晶分子のプレティルトの傾き方向が、前記第１方向と逆側の第２方向であることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、液晶光学素子によって発生する屈折率位相差が小さくより良い偏光状態の光が、比較的旋光性が大きい第１方向と逆側である第２方向から無機偏光素子を透過するため、液晶プロジェクターのコントラスト低下が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る無機偏光子の構成を示す概略図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る無機偏光子の形態及び漏れ光強度の特性を示す説明図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態に係る無機偏光子の製造方法を示す工程図。
【図４】第１実施形態に係る液晶プロジェクターの構成を示す概略図。
【図５】第１実施形態に係る液晶プロジェクターの液晶装置の構成を示す概略図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る液晶プロジェクターの照明系と光変調装置の配置を示す概略図。
【図７】第２実施形態に係る液晶プロジェクターの照明系の遮光部分を示す概略図。
【図８】第３実施形態に係る液晶プロジェクターの投射系と光変調装置の配置を示す概略図。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、第４実施形態に係る液晶プロジェクターの液晶光学素子を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図面に従って説明する。なお、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材ごとに縮尺を異ならせて図示している。
【００１６】
まず、第１実施形態の無機偏光子の構成について説明する。図１は、無機偏光子の構成を示し、同図（ａ）は、平面図であり、同図（ｂ）は、断面図であり、同図（ｃ）は、無機微粒子層５の一部拡大図である。図１に示すように、無機偏光子１は、基板２と、基板２上に、互いに直交する長手方向と短手方向を有する帯状薄膜が、一定間隔をおきながら当該短手方向に沿って複数配列される反射層３と、反射層３上に形成された誘電体層４と、誘電体層４上に、帯状の反射層３の長手方向における微粒子径の長さＬａが、長手方向と直交する短手方向における微粒子径の長さＬｂよりも長い形状異方性を有する無機微粒子５０ａで形成されるとともに、反射層３の短手方向において２分する中心線よりも第１方向へ偏った凸部１０を有する無機微粒子層５とを備えている。なお、以下の説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。本実施形態では、反射層３の配列軸をＸ軸方向、反射層３の延在方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれに直交する方向をＺ軸方向とする。
【００１７】
基板２は、使用帯域の光（本実施形態では可視光域）に対して透明な材料、例えば、ガラスや石英、サファイア、水晶、プラスチック等の透光性を有する材料である。なお、無機偏光子１を適用する用途によっては、無機偏光子１が蓄熱して高温になる場合があるため、基板２の材料としては、耐熱性の高いガラスや石英、サファイア、水晶等を用いることが好ましい。
【００１８】
基板２の一方面側には、図１（ａ）に示すように、Ｙ軸方向に延在する複数の反射層３が、平面視において略ストライプ状（帯状）に形成されている。反射層３は、光反射性が相対的に高い光反射性材料が用いられ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）である。なお、アルミニウムの他にも、銀、金、銅、モリブデン、クロム、チタン、ニッケル、タングステン、鉄、シリコン、ゲルマニウム、テルル等の金属あるいは半導体材料等を用いることができる。
【００１９】
反射層３は、可視光域の波長よりも短い周期でＸ軸方向に均等な間隔で形成されており、隣接する反射層３の間には溝部１７が形成されている。例えば、反射層３の高さは、２０〜２００ｎｍであり、反射層３の幅は、２０〜７０ｎｍである。また、隣接する反射層３との間隔（溝部１７のＸ軸方向の幅）は、８０〜１３０ｎｍであり、周期（ピッチ）は、１５０ｎｍ、である。このように、無機偏光子１の反射層３は、ワイヤーグリッド構造を有している。そして、反射層３の延在方向（Ｙ軸方向）に対して略平行方向に振動する直線偏光（ＴＥ波）を反射（減衰）させ、反射層３の延在方向に対して略直交する方向（Ｘ軸方向）に振動する直線偏光（ＴＭ波）を透過させる。
【００２０】
誘電体層４は、スパッタ法あるいはゾルゲル法（例えばスピンコート法によりゾルをコートし熱硬化によりゲル化させる方法）により成膜されたＳｉＯ2等の可視光に対して透明な光学材料で形成されている。誘電体層４は、無機微粒子層５の下地層として形成される。また、無機微粒子層５を反射した偏光に対して、無機微粒子層５を透過し反射層３で反射した偏光の位相を調整して干渉効果を高める目的で形成される。
【００２１】
誘電体層４を構成する材料は、ＳｉＯ2の他として、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2などの一般的な材料を用いることができる。これらは、スパッタ、気相成長法、蒸着法などの一般的な真空成膜やゾル状の物質を基板２上にコートし熱硬化させることで薄膜化が可能である。また、誘電体層４の屈折率は、１より大きく、２．５以下とすることが好ましい。また、無機微粒子層５の光学特性は、周囲の屈折率によっても影響を受けるため、誘電層材料により無機偏光子特性を制御することも可能である。
【００２２】
無機微粒子層５は、誘電体層４上に形成されている。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、無機微粒子層５は、誘電体層４の頂部に形成されている。
【００２３】
無機微粒子層５は、無機微粒子５０ａによって形成されている。当該無機微粒子５０ａは、図１（ｃ）に示すように、反射層３の長手方向（Ｙ軸方向）における微粒子径の長さＬａが、反射層３の長手方向（Ｙ軸方向）と直交する短手方向（Ｘ軸方向）における微粒子径の長さＬｂよりも長い形状異方性を有している。このように、形状異方性を有することにより、Ｙ軸方向（長軸方向）とＸ軸方向（短軸方向）とで光学定数を異ならせることができる。その結果、長軸方向と平行な偏光成分を吸収し、短軸方向と平行な偏光成分を透過させるという所定の偏光特性が得られる。このように形状異方性を有する無機微粒子５０ａで構成された無機微粒子層５は、斜方成膜、例えば、斜めスパッタ成膜等によって形成することができる。
【００２４】
無機微粒子５０ａの材料としては、無機偏光子１として使用帯域に応じて適切な材料が選択される。すなわち、金属材料や半導体材料がこれを満たす材料であり、具体的には金属材料として、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｎ単体もしくはこれらを含む合金が挙げられる。また、半導体材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅが挙げられる。さらに、ＦｅＳｉ2（特にβ−ＦｅＳｉ2）、ＭｇＳｉ2、ＮｉＳｉ2、ＢａＳｉ2、ＣｒＳｉ2、ＣｏＳｉ2などのシリサイド系材料が適している。特に、無機微粒子５０ａの材料として、アルミニウム又はその合金からなるアルミニウム系の金属微粒子、あるいは、ベータ鉄シリサイドやゲルマニウム、テルルを含む半導体微粒子を用いることで、可視光域で高コントラストを得ることができる。なお、可視光以外の波長帯域、例えば赤外域に偏光特性をもたせるためには、無機微粒子層５を構成する無機微粒子５０ａとしてＡｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）の微粒子などを用いるのが好適である。これは、これらの金属の長軸方向の共鳴波長が赤外域近辺にあるからである。これ以外にも、使用帯域に合わせて、モリブデン、クロム、チタン、タングステン、ニッケル、鉄、シリコンなどの材料を用いることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、無機微粒子層５は、反射層３の長手方向（Ｙ軸方向）と直交する断面視（Ｘ軸方向における断面視）において、反射層３を２分する中心線の片側にのみ凸部１０を形成している。すなわち、図１（ｂ）に示すように、反射層３における短手方向（Ｘ軸方向）において、Ｘ軸負方向側に偏って無機微粒子層５が形成されている。換言すると、反射層３をＹ軸方向に沿って２等分した場合、Ｘ軸負方向側の反射層３上の無機微粒子層５の体積が、Ｘ軸正方向側の反射層３上の無機微粒子層５の体積より大きい。図１（ｂ）におけるＸ軸負方向を第１方向と定義する。
【００２６】
無機微粒子層５上には、保護層６が形成されている。保護層６は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2などの一般的な材料を用いることができる。これらは、スパッタ、気相成長法、蒸着法などの一般的な真空成膜やゾル状の物質を基板２上にコートし熱硬化させることで薄膜化が可能である。
【００２７】
従って、本実施形態における無機偏光子１は、可視光に対し透明な基板２と、金属からなり基板２上に一方向に延びた帯状薄膜が一定間隔に設けられてなる反射層３と、反射層３上に形成された誘電体層４と、無機微粒子５０ａが線状に配列されてなる無機微粒子層５と、を備え、無機微粒子層５は、反射層３に対応する位置において、誘電体層４上に並べられて形成され、かつ、無機微粒子５０ａが線状に配列された方向と同じ方向を長手方向とするワイヤーグリッド構造となっており、無機微粒子５０ａは、該無機微粒子５０ａの配列方向の径が長く、配列方向と直交する方向の径が短い形状異方性を有するとともに、無機微粒子層５は、第１方向に向けてのみ凸部１０を有する。
【００２８】
ここで、無機偏光子１を出射プリ偏光素子として用いた場合における、無機微粒子層５の形態と出射メイン偏光素子からの漏れ光強度の関係について説明する。図２は、無機偏光子の形態及び漏れ光強度の特性を示す説明図である。
【００２９】
図２（ａ）は、漏れ光強度の特性をシミュレーションによって求めるために、無機偏光子をモデル化したものである。本シミュレーションでは、図２（ａ）に示すモデルＭ１を用いている。なお、本シミュレーションでは、反射層３の幅は４５ｎｍ、高さは６０ｎｍとし、誘電体層４の厚みは１０ｎｍとした。周期は１５０ｎｍである。また、基板２、反射層３、誘電体層４、無機微粒子層５の材質はそれぞれ、ＳｉＯ2、アルミ、ＳｉＯ2、アモルファスシリコンとした。
【００３０】
図２（ｂ）は、モデルＭ１を含む無機偏光子のシミュレーション用のモデル配置を示したものである。図２（ｂ）に示すように、入射光の光軸Ｌに直交するように、光の入射側に入射側偏光素子７を配置し、光の出射側に出射メイン偏光素子８を配置した。なお、入射側偏光素子７及び出射メイン偏光素子８は、理想的な吸収型偏光素子と仮定し、クロスニコル状態を維持する。そして、入射側偏光素子７と出射メイン偏光素子８との間に無機偏光子１としてモデルＭ１が配置される。ここで、モデルＭ１は出射メイン偏光素子８とパラレルニコル状態を維持する。本シミュレーションでは、液晶プロジェクターの照明光を考慮し、仰角をθ、光軸Ｌに対し回転角をφとして斜入射光を定義した。なお、実際の液晶プロジェクターでは、入射側偏光素子７と無機偏光子１としてのモデルＭ１の間に液晶光学素子が配置されるが、無機偏光子１としてのモデルＭ１のみの特性を明確化するため、本シミュレーションでは液晶光学素子を省いている。
【００３１】
図２（ｃ）は、光軸Ｌに対する回転角φにおける出射メイン偏光素子８からの出射光強度を、モデルＭ１に対して示した結果である。計算ではθ＝５°とし、φ＝０°〜３４５°まで１５°ずつ変化させ、それぞれのφにおける漏れ光の強度を求めている。図中、φ＝０°、１８０°は図１で示した座標系においてＸ−Ｚ平面内であり、φ＝０°は無機微粒子層５が存在しないＸ軸正方向である第２方向側から、φ＝１８０°は無機微粒子層５の存在するＸ軸負方向である第１方向側からの入射光に対応している。図２（ｃ）から、第１象限と第２象限間、および第３象限と第４象限間の対称性が崩れ、第２方向からの入射光による漏れ光強度（φ＝２７０°〜３４５°、０°〜９０°）が、第１方向からの入射光による漏れ光強度（φ＝１８０±９０°）と比較して非常に大きいことが分かる。これは、図２（ａ）から分かる様に、構造の左右対象性が崩れることによって、断面内における光学軸がＺ軸方向から傾斜したことにより、斜入射光に対して旋光性が増加したためと考えられる。
【００３２】
なお、上記θ＝５°の斜入射光のシミュレーションの他、θ＝１０°及びθ＝２０°の斜入射光でも上記同様のシミュレーション行っている。これによれば、上記同様に、第１方向と比較して、第２方向からの入射光による漏れ光強度が大きい結果となる。
【００３３】
以上のように構成された本実施形態の無機偏光子１は、基板２の表面側、即ち、帯状の反射層３、誘電体層４及び無機微粒子層５の形成面側が光入射面とされる。そして、無機偏光子１は、光の透過、反射、干渉、光学異方性による偏光波の選択的光吸収の４つの作用を利用することで、反射層３の延在方向（Ｙ軸方向、長手方向）に対して略平行方向に振動する直線偏光（ＴＥ波（Ｓ波））を減衰させるとともに、反射層３の延在方向に対して略直交する方向（Ｘ軸方向、短手方向）に振動する直線偏光（ＴＭ波（Ｐ波））を透過させる。すなわち、ＴＥ波は、無機微粒子層５の光吸収作用によって減衰される。反射層３は、ワイヤーグリッドとして機能し、無機微粒子層５及び誘電体層４を透過したＴＥ波を反射する。ここで、反射層３で反射したＴＥ波は、無機微粒子層５で反射したＴＥ波と干渉して減衰される。このようにＴＥ波の選択的減衰を行うことができる。
【００３４】
次に第１実施形態の無機偏光子の製造方法について説明する。図３は、無機偏光子の製造方法を示す工程図である。本実施形態にかかる無機偏光子１の製造方法は、基板２上に、互いに直交する長手方向と短手方向とを有する帯状の反射層３を一定間隔をおきながら当該短手方向に沿って複数配列するように形成する反射層形成工程と、反射層３上に誘電体層４を形成する誘電体層形成工程と、誘電体層４上に、反射層３の長手方向における微粒子径の長さが、反射層３の短手方向における微粒子径の長さよりも長い形状異方性を有する無機微粒子５０ａを形成するとともに、各反射層３を短手方向において２分する中心線より第１方向へ偏った凸部１０を有する無機微粒子層５を形成する無機微粒子層形成工程と、無機微粒子層５上に保護層６を形成する保護層形成工程とを含むものである。以下、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図３（ａ）の反射層形成工程では、基板２上に反射層３を形成する。例えば、フォトリソグラフィー法を用いたアルミニウム等の金属膜のパターン加工によって形成する。
【００３６】
図３（ｂ）の誘電体層形成工程では、反射層３上に誘電体層４を形成する。例えば、スパッタ法やゾルゲル法により、ＳｉＯ2等の誘電体層４を形成する。
【００３７】
図３（ｃ）の無機微粒子層形成工程では、隣接する反射層３のうち、一方の反射層３側から斜方成膜して、一方の反射層３側に斜方した凸部１０を有する無機微粒子層５を形成する。具体的には、例えば、スパッタ装置を用いて、反射層３が形成された基板２に対して斜め方向からスパッタ粒子を堆積させることにより、無機微粒子層５を形成する。なお、図３（ｃ）では、スパッタ粒子の入射方向を矢印で表している。基板２面に対する斜方成膜の斜方角度は、およそ０〜５０°の範囲で適宜設定することができる。このスパッタ粒子の入射方向を示す矢印は、無機微粒子層５から反射層３へ抜ける入射方向を表すことになるので、第１方向からの入射を示している。
【００３８】
なお、上記の無機微粒子層形成工程では、上記した斜方成膜により、誘電体層４上に、反射層３の長手方向における微粒子径の長さＬａが、反射層３の長手方向と直交する短手方向における微粒子径の長さＬｂよりも長い形状異方性を有する無機微粒子５０ａが形成される（図１（ｃ）参照）。
【００３９】
図３（ｄ）の保護層形成工程では、無機微粒子層５上に保護層６を形成する。保護層６は、例えば、ＳｉＯ2をスパッタ法等により形成する。以上の工程を経ることにより、無機偏光子１を製造することができる。
【００４０】
次に、第１実施形態の液晶プロジェクターの構成について説明する。図４は、液晶プロジェクターの構成を示す概略図である。液晶プロジェクター１００は、像形成光学部６０、照明系６１、及び投射系４０からなる。
【００４１】
像形成光学部６０は、照明系６１から出射された照明光を赤・緑・青の３色に分離する色分離光学系６３と、色分離光学系６３から出射された各色の照明光によって照明される光変調装置６５と、光変調装置６５を経た各色の変調光を合成するクロスダイクロイックプリズム６７とを備える。
【００４２】
照明系６１は、光源光を出射する光源ユニット６１ａと、この光源ユニット６１ａから出射された光源光を均一で所定の偏光方向に揃えられた照明光に変換する均一化光学系６１ｃとを備える。光源ユニット６１ａは、光源ランプ６１ｍやリフレクター６１ｎを有する。リフレクター６１ｎは楕円リフレクターであり、光源光を略平行化するために凹レンズ６１ｏを備える。また、リフレクター６１ｎが放物線リフレクターとしても良く、その場合は凹レンズ６１ｏを省略できる。
均一化光学系６１ｃは、光源光の光束を部分光束に分割するための複数の小レンズが矩形をなすように配列された第１マルチレンズ６１ｄと、分割後の部分光束の広がりを調節し第１マルチレンズ６１ｄの複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する第２マルチレンズ６１ｅと、各部分光束の偏光方向を揃える偏光変換装置６１ｇと、各部分光束を対象とする照明領域に重畳して入射させる重畳レンズ６１ｉとを備えている。
【００４３】
色分離光学系６３は、第１及び第２ダイクロイックミラー６３ａ，６３ｂと、光路折曲用のミラー６３ｍ，６３ｎ，６３ｏを備え、照明系６１から投射系４０までにおける光束の中心軸に相当するシステム光軸ＳＡを３つの光路ＯＰ１〜ＯＰ３に分岐することによって、照明光を青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、及び赤色光ＬＲの３つの光束に分離する。なお、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２は、入射側の第１のリレーレンズＬＬ１の直前に形成された像を、ほぼそのまま出射側のフィールドレンズ６３ｈに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。
【００４４】
光変調装置６５は、３つの光束である青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、及び赤色光ＬＲがそれぞれ入射する３つの液晶装置６５ａ，６５ｂ，６５ｃを備え、フィールドレンズ６３ｆ，６３ｇ，６３ｈを経て各液晶装置６５ａ，６５ｂ，６５ｃに入射した青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、及び赤色光ＬＲを、駆動信号に応じて画素単位で強度変調する。
【００４５】
各液晶装置６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、図５に示すように、液晶光学素子９を入射側偏光素子７と出射偏光素子８０で挟んだ構造を有する画像形成素子である。出射偏光素子８０は出射メイン偏光素子８と出射プリ偏光素子１１の２枚で構成することが可能で、図１〜図３に示した無機偏光子１は、出射プリ偏光素子１１に相当する。
【００４６】
また、クロスダイクロイックプリズム６７は、図４に示すように、交差するダイクロイック膜６７ａ，６７ｂを備えており、各液晶装置６５ａ，６５ｂ，６５ｃからの変調光を合成した像光を出射する。
【００４７】
投射系４０は、クロスダイクロイックプリズム６７で合成された光を、カラー画像として適当な拡大率でかつ比較的少ない収差でスクリーン上に投射する。
【００４８】
次に第１実施形態の照明系６１と光変調装置６５の位置関係について説明する。図６は、照明系６１と光変調装置６５の位置関係を示す概略図である。図６において、説明を簡単にするため、色分離光学系６３、投射系４０等は省略した。図６（ａ）は、比較例の照明系を示し、図６（ｂ）は、本実施形態の照明系を示す。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、比較例の照明系は、光源ユニット６１ａの中心を通る光軸ＩＬが、液晶光学素子９の液晶領域の中心を通る中心軸ＭＡと一致しており、出射プリ偏光素子１１の凸部１０側からの光と、コントラスト低下の大きい出射プリ偏光素子１１の凸部１０と逆側からの光がほぼ同程度になる。
【００５０】
一方、図６（ｂ）に示すように、本実施形態の照明系６１は、光源ユニット６１ａの中心を通りシステム光軸ＳＡに一致する光軸ＩＬが、液晶光学素子９の液晶領域の中心を通りシステム光軸ＳＡに平行な中心軸ＭＡに対して、出射プリ偏光素子１１の反射層３に対して凸部１０が配置される側の第１方向にシフトしている。このような構成により、出射プリ偏光素子１１へ入射する光において、第１方向から傾いて入射する光の割合が多くなる。つまり、出射プリ偏光素子１１へ入射する光において、出射プリ偏光素子１１の反射層３に対して凸部１０が配置される側と逆側である第２方向から入射するコントラスト低下を招く光の割合が低いため、液晶プロジェクターのコントラスト低下を低減することができる。
【００５１】
本実施形態では、出射プリ偏光素子１１の特性に対応させて照明光の角度分布を偏らせるため、図６（ｂ）に示すように、光源ユニット６１ａの中心を通る光軸ＩＬと、重畳レンズ６１ｉの光軸ＣＡをずらす方法が考えられる。このとき、重畳レンズ６１ｉのうち光が透過しない不要な部分をカットして、光軸ＣＡに対して非対称なレンズにすることで、材料費を抑えて、スペースを省くことができる。
【００５２】
図６では液晶装置６５ａを例にして説明したが、各液晶装置６５ａ、６５ｂ、６５ｃのいずれについても適用が可能である。
【００５３】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る液晶プロジェクターの構成について説明する。なお、第２実施形態の液晶プロジェクターは、第１実施形態の液晶プロジェクターを一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。
【００５４】
第２実施形態の照明系６１の遮光について説明する。図７は、照明系６１を構成する第１マルチレンズ６１ｄを示す概略図である。図７は、第１マルチレンズ６１ｄを光源ユニット６１ａ側から見た正面図で、φは出射プリ偏光素子１１を基準に定義した方位角である。φ＝１８０°±９０°側のセルＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を経た光が、出射プリ偏光素子１１における第１方向から入射する照明光となり、φ＝０°〜９０°と２７０°〜３６０°側のセルＡ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４を経た光が、出射プリ偏光素子１１における第２方向から入射する照明光となる。出射プリ偏光素子１１に入射する光の方位角による漏れ光強度については、第１実施形態において図２（ｃ）を参照して既に説明したとおりである。
【００５５】
液晶プロジェクターのコントラスト低下を低減するためには、第２方向から入射する光を遮光することが必要となる。しかし、照明系６１の一部を遮光すると、遮光した量に比例して液晶プロジェクターの明るさが低下する。よって、遮光する面積は必要最小限とすることが望ましい。液晶プロジェクターのコントラスト低下を低減するために最も効率が良いのは、第２方向から出射プリ偏光素子１１に入射する光が通過するセルＡ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４のうち、最も漏れ光強度の大きい、出射プリ偏光素子１１へφ＝４５°とφ＝３１５°から入射する照明に対応する角のセルであるＡ４とセルＤ４を遮光することである。セルＡ４とセルＤ４を遮光することで、コントラスト低下の大きい出射プリ偏光素子１１へφ＝４５°とφ＝３１５°から入射する照明光を低減できるため、液晶プロジェクターの明るさを落とさずにコントラスト低下を低減することができる。
角のセルを遮光するためには、円形、菱形、台形、十字形、山形等の開口部を持つ遮光板や絞り等を使用することができる。
【００５６】
図７では、第１マルチレンズ６１ｄを例にして説明したが、第２マルチレンズ６１ｅでも同様の効果が得られる。また、セル数を４×４の１６個で説明したが、これに限定されることはない。また、使用条件に応じて、遮光するセルをＡ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４に増やしても良い。
【００５７】
なお、照明系６１は、第１実施形態と同様の照明系６１を用いることもできるし、第１実施形態で説明した比較例の照明系を用いることも可能である。
【００５８】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る液晶プロジェクターの構成について説明する。なお、第３実施形態の液晶プロジェクターは、第１実施形態の液晶プロジェクターを一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。
【００５９】
第３実施形態の投射系４０と光変調装置６５の位置関係について説明する。図８は、投射系４０と光変調装置の一部である液晶装置６５ａとの位置関係を示す概略図である。液晶装置６５ａは、液晶光学素子９と出射プリ偏光素子１１を有する。
【００６０】
図８に示すように、投射系４０を構成するレンズ群の頂点を結んだ光学軸ＰＡが、液晶光学素子９の液晶領域の中心を通りシステム光軸ＳＡに平行な中心軸ＭＡに対して、出射プリ偏光素子１１の反射層３に対して凸部１０が配置される側とは逆側である第２方向にシフトすることで、コントラスト低下の大きい出射プリ偏光素子１１の反射層３に対して凸部１０が配置される側とは逆側である第２方向から出射プリ偏光素子１１に入射し透過した光を低減できるため、液晶プロジェクターのコントラスト低下を低減することができる。
【００６１】
図８では液晶装置６５ａを例にして説明したが、各液晶装置６５ａ、６５ｂ、６５ｃのいずれについても適用が可能で、複数の液晶装置に適用することもできる。
なお、照明系６１は、第１実施形態と同様の照明系６１を用いることもできるし、第１実施形態で説明した比較例の照明系を用いることも可能である。
【００６２】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係る液晶プロジェクターの構成について説明する。なお、第４実施形態の液晶プロジェクターは、第１実施形態の液晶プロジェクターを一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。
【００６３】
第４実施形態の液晶光学素子９と出射プリ偏光素子１１の位置関係について説明する。図９は、液晶装置６５ａを構成する液晶光学素子９の構造を示す概略図である。
【００６４】
図９（a）は、電圧無印加時の垂直配向の液晶光学素子９の状態を示している。図９（a）に示すように、液晶光学素子９は、一対の配向膜９０と、一対の配向膜９０に挟まれ規則的に配列された複数の液晶分子９１を備えている。また、垂直配向の液晶光学素子９は、電圧印加時に一定方向へ液晶分子９１が傾斜するように配向膜９０が形成されているため、位相差が最小となる電圧無印加時でも液晶分子９１が初期的な傾きであるプレティルト９２を持つ。液晶分子９１は複屈折性を持ち、屈折率楕円体で示すと図９（ｂ）のような中心軸９３に対して点対称の１軸楕円体である。そのため、光の入射方向によって位相差に差があるが、中心軸９３と等しいプレティルト９２方向からの入射光に対して、液晶光学素子９の位相差が最小となる。
【００６５】
一方、水晶やサファイアなどの複屈折性を持つ基板を光学系内に使用する場合、複屈折の影響を最小とするために、入射光の偏光軸と複屈折性基板の光学軸を一致させるのが一般的である。同様に、出射プリ偏光素子１１（無機偏光子１）に対しても、出射プリ偏光素子１１において大きな位相差が与えられる第２方向からの入射光の偏光状態がより直線偏光に近いことが望ましい。よって、電圧無印加時の液晶光学素子９において、そこを通過する直線偏光になるべく位相差が与えられないように、プレティルト９２の方位角を第２方向であるφ＝０〜９０°、φ＝２７０〜３６０°になるように、液晶光学素子９と出射プリ偏光素子１１との相対位置を設定することで、電圧無印加時の液晶装置６５ａからの漏れ光強度の増加を防ぎ、液晶プロジェクターのコントラスト低下を低減することができる。
【００６６】
なお、第４実施形態では液晶装置６５ａを例にして説明したが、各液晶装置６５ａ、６５ｂ、６５ｃのいずれについても適用が可能で、複数の液晶装置に適用することもできる。
また、照明系６１は、第１実施形態と同様の照明系６１を用いることもできるし、第１実施形態で説明した比較例の照明系を用いることも可能である。
【００６７】
なお、上記の実施形態に限定されるものではなく、液晶プロジェクター１００には、実施例１〜４のいずれかのみを適用することもできるし、複数の実施例を同時に適用することもできる。
液晶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液晶プロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う液晶プロジェクターとがあるが、本発明の液晶プロジェクターの構成は、いずれにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…無機偏光子、２…基板、３…反射層、４…誘電体層、５…無機微粒子層、６…保護層、７…入射偏光素子、８…出射メイン偏光素子、９…液晶光学素子、１０…凸部、１１…出射プリ偏光素子、５０ａ…無機微粒子、１００…液晶プロジェクター、ＩＬ…光軸、ＭＡ…中心軸、ＰＡ…光学軸。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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