(57)【要約】【課題】照度ムラの発生を抑制した偏光変換素子を提供する。【解決手段】本発明の偏光変換素子は、第１の光入射面３４ａと第２の光入射面３４ｂと第１の光出射面３５ａと第２の光出射面３５ｂと第３の光出射面３５ｃと偏光分離膜３６ａと第１の反射膜３７と第２の反射膜３６ｂと位相差板３８とを備える。第２の反射膜は、第１の光入射面と平行な平面とのなす角度が第１の光入射面と平行な平面と第１の反射膜とのなす角度よりも大きい部分を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光入射面と第２の光入射面とを有する第１の面と、
第１の光射出面と第２の光射出面と第３の光射出面とを有する第２の面と、
前記第１の光入射面からの光が入射する偏光分離膜と、
前記偏光分離膜によって反射された光が入射する第１の反射膜と、
前記第１の反射膜の前記偏光分離膜とは反対側に設けられ、前記第１の光入射面と平行な平面とのなす角度が前記第１の光入射面と平行な平面と前記第１の反射膜とのなす角度よりも大きい部分を有する第２の反射膜と、
前記第１の光射出面と前記第２の光射出面とのうち何れか一方に設けられた位相差板と、
を有する第１の光学ブロックを備え、
前記偏光分離膜は、前記第１の光入射面からの光のうち第１の偏光成分を前記第１の光射出面に向けて透過させるとともに、前記第１の光入射面から入射した光のうち第２の偏光成分を前記第１の反射膜に向けて反射させ、
前記第１の反射膜は、前記偏光分離膜によって反射された光のうち少なくとも一部を前記第２の光射出面に向けて反射させるとともに、前記第２の光入射面からの光のうち少なくとも一部を前記第２の反射膜に向けて反射させ、
前記第２の反射膜は、前記第１の反射膜からの光のうち少なくとも一部を前記第３の光射出面に向けて反射させることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項２】
前記第１の反射膜は、入射した光のうち前記第１の偏光成分と前記第２の偏光成分とを反射させ、
前記第２の反射膜は、偏光分離機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項３】
前記第２の反射膜は、偏光分離機能を有し、
前記第２の反射膜を透過した光を前記第２の反射膜に向けて反射させる第３の反射膜を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光変換素子。
【請求項４】
前記第３の反射膜によって反射された光が、前記第３の反射膜への入射時と同じ光路を経て前記第２の光入射面から射出されるように前記第３の反射膜の角度が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の偏光変換素子。
【請求項５】
前記第１の光入射面と平行な平面と前記第１の反射膜とのなす角度が４５°であり、前記第１の光入射面と平行な平面と前記第２の反射膜とのなす角度が４７〜５０°であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項６】
更に、前記第１の光学ブロックと同じ構成を有する第２の光学ブロックを備え、
前記第１の光学ブロックが備える前記第２の反射膜が前記第１の光入射面の法線方向から傾く方向は、前記第２の光学ブロックが備える前記第２の反射膜が前記法線方向から傾く方向とは反対方向であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項７】
第１の光入射面と第２の光入射面とを有する第１の面と、
第１の光射出面と第２の光射出面と第３の光射出面とを有する第２の面と、
前記第１の光入射面からの光が入射する偏光分離膜と、
前記偏光分離膜によって反射された光が入射する第１の反射膜と、
前記第１の反射膜の前記偏光分離膜とは反対側に設けられ、前記第１の光入射面と平行な平面とのなす角度が前記第１の光入射面と平行な平面と前記第１の反射膜とのなす角度よりも大きい部分を有する第２の反射膜と、
前記第２の光射出面に設けられた第１の位相差板と、
前記第３の光射出面に設けられた第２の位相差板と、
を有する第１の光学ブロックを備え、
前記偏光分離膜は、前記第１の光入射面からの光のうち第１の偏光成分を前記第１の光射出面に向けて透過させるとともに、前記第１の光入射面から入射した光のうち第２の偏光成分を前記第１の反射膜に向けて反射させ、
前記第１の反射膜は、前記偏光分離膜によって反射された光のうち少なくとも一部を前記第２の光射出面に向けて反射させるとともに、前記第２の光入射面からの光のうち少なくとも一部を前記第２の反射膜に向けて反射させ、
前記第２の反射膜は、前記第１の反射膜からの光のうち少なくとも一部を前記第３の光射出面に向けて反射させることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項８】
前記第１の反射膜は、入射した光のうち前記第１の偏光成分と前記第２の偏光成分とを反射させ、
前記第２の反射膜は、偏光分離機能を有していることを特徴とする請求項７に記載の偏光変換素子。
【請求項９】
前記第２の反射膜は、偏光分離を有し、
前記第２の反射膜を透過した光を前記第２の反射膜に向けて反射させる第３の反射膜を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の偏光変換素子。
【請求項１０】
前記第３の反射膜によって反射された光が、前記第３の反射膜への入射時と同じ光路を経て前記第２の光入射面から射出されるように前記第３の反射膜の角度が設定されていることを特徴とする請求項９に記載の偏光変換素子。
【請求項１１】
更に、前記第１の光学ブロックと同じ構成を有する第２の光学ブロックを備え、
前記第１の光学ブロックが備える前記第２の反射膜が前記第１の光入射面の法線方向から傾く方向は、前記第２の光学ブロックが備える前記第２の反射膜が前記法線方向から傾く方向とは反対方向であることを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項１２】
光源と、
前記光源から射出された光が入射するコリメーター光学系と、
前記コリメーター光学系から射出された光が入射する請求項１〜１１の何れか一項に記載の偏光変換素子と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明装置と、
光変調装置と、
投射光学系と、
を備えた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、偏光変換素子、照明装置、及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶プロジェクターは、照明装置からの照明光を液晶装置で画像情報に応じて変調し、得られた画像光を投写レンズによって拡大投写するものである。近年、このような液晶プロジェクターとして、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器への搭載を狙った非常に小さいプロジェクター（いわゆる、ピコプロジェクター）が開発されている。ここで、ピコプロジェクターでは、電源回路や光学系の構成を簡素化したり、これらの構成要素を小型化したりすることが必要となる。
【０００３】
ピコプロジェクターとして、例えば、固体光源装置とコリメーター光学系と偏光変換素子によりなる照明装置と、光変調装置としての液晶パネルと、投写光学系とを有するものが知られている。プロジェクターでは、光変調装置として１枚の液晶パネルを用い、さらに、光源と偏光変換素子との間に通常配置されるインテグレータ光学系等の光学部材を省略しているため、サイズの小型化を図ることが可能である。
【０００４】
ところで、液晶プロジェクターでは、偏光変換素子として、例えばコリメーター光学系からの光をＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離した後、一方の偏光成分を他方の偏光成分に（例えばＰ偏光成分をＳ偏光成分に）変換するようにしたものが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
具体的に、このような偏光変換素子の一例を図１６に示す。なお、図１６は、従来の偏光変換素子５００の概略構成を示す平面図である。この偏光変換素子５００は、図１６に示すように、第１の光学ブロック５００Ａと、第２の光学ブロック５００Ｂとを備えている。これら第１の光学ブロック５００Ａと第２の光学ブロック５００Ｂとは、光軸５００ａｘを含む面に対して対称となるように配置されている。第１の光学ブロック５００Ａの構成は、第２の光学ブロック５００Ｂの構成と同じであるため、以下の説明では、第１の光学ブロック５００Ａについて説明し、第２の光学ブロック５００Ｂの説明は省略する。
【０００６】
第１の光学ブロック５００Ａは、偏光分離膜５０３を備える偏光ビームスプリッタ５０１と、反射膜５０４を備える内部反射プリズム５０２を備えている。
【０００７】
偏光変換素子５００では、例えばコリメーター光学系（図示せず。）より平行光に変換された光Ｌ’が偏光分離膜５０３に入射する。偏光分離膜５０３に入射した光Ｌ’のうち、Ｐ偏光成分の光は偏光分離膜５０３及び位相差板５０６を通過することによって、Ｓ偏光成分の光に変換されて、照明光Ｌ１’として射出される。一方、偏光分離膜５０３に入射した光のうち、Ｓ偏光成分の光は偏光分離膜５０３で反射され、更に、反射膜５０４で反射されることによって、照明光Ｌ２’として射出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−７２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１６において破線矢印で示したように、照明光Ｌ１’は、偏光ビームスプリッタ５０１を直進的に通過してきた光である。これに対して、図１６において実線矢印で示したように、照明光Ｌ２’は、偏光分離膜５０３と反射膜５０４とによって反射されて、偏光ビームスプリッタ５０１と内部反射プリズム５０２とを通過してきた光である。したがって、照明光Ｌ２’の光路長は、照明光Ｌ１’の光路長よりも偏光分離膜５０３と反射膜５０４との間の光路分だけ長くなっている。
【００１０】
この場合、通常行われる設計に基づいて、偏光分離膜５０３を透過するＰ偏光成分の透過率と、偏光分離膜５０３で反射されるＳ偏光成分の反射率とを等しく設計すると、照明の法則に従って、照明光Ｌ２’の光強度は、照明光Ｌ１’の光強度よりも小さくなる。
【００１１】
このため、照明光Ｌ１’と照明光Ｌ２’との間で、光強度の差に応じた照明ムラが発生することになる。ここで、被照明物のうち照明光Ｌ１’によって照射される領域を中央領域とし、被照明物のうち照明光Ｌ２’によって照射される領域を周辺領域とする。被照明物の照明光Ｌ１’によって照射される中央領域の明るさよりも、被照明物の照明光Ｌ２’によって照射される周辺領域の明るさが暗くなる。特に、被照明物の周辺領域のうち、被照明物の中央領域とは反対側の端部付近において、光強度が低下してしまうといった問題があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、照度ムラの発生を抑制した偏光変換素子、並びにそのような偏光変換素子を備えた照明装置、並びにそのような照明装置を備えた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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る偏光変換素子は、第１の光入射面と第２の光入射面とを有する第１の面と、第１の光射出面と第２の光射出面と第３の光射出面とを有する第２の面と、前記第１の光入射面からの光が入射する偏光分離膜と、前記偏光分離膜によって反射された光が入射する第１の反射膜と、前記第１の反射膜の前記偏光分離膜とは反対側に設けられ、前記第１の光入射面と平行な平面とのなす角度が前記第１の光入射面と平行な平面と前記第１の反射膜とのなす角度よりも大きい部分を有する第２の反射膜と、前記第１の光射出面と前記第２の光射出面とのうち一方に設けられた位相差板と、を有する第１の光学ブロックを備え、前記偏光分離膜は、前記第１の光入射面からの光のうち第１の偏光成分を前記第１の光射出面に向けて透過させるとともに、前記第１の光入射面から入射した光のうち第２の偏光成分を前記第１の反射膜に向けて反射させ、前記第１の反射膜は、前記偏光分離膜によって反射された光のうち少なくとも一部を前記第２の光射出面に向けて反射させるとともに、前記第２の光入射面からの光のうち少なくとも一部を前記第２の反射膜に向けて反射させ、前記第２の反射膜は、前記第１の反射膜からの光のうち少なくとも一部を前記第３の光射出面に向けて反射させることを特徴とする。
【００１４】
上記偏光変換素子の構成によれば、第３の光射出面から射出される光が第２の光射出面から射出される光に重畳されるため、第１の光射出面から射出される光によって照射される部分と、第２の光射出面及び第３の出射面から射出される光によって照射される部分との明るさとの差を小さくすることができる。したがって、この偏光変換素子によれば、照明ムラを小さくすることができる。なお、本明細書において、第１の光入射面と平行な平面を基準平面と呼ぶ。
【００１５】
また、前記第１の反射膜は、入射した光のうち前記第１の偏光成分と前記第２の偏光成分とを反射させ、前記第２の反射膜は、偏光分離機能を有している構成であってもよい。
【００１６】
この構成によれば、第３の光射出面から射出される光が第２の光射出面から射出される光に重畳されるため、第１の光射出面から射出される光によって照射される部分と、第２の光射出面及び第３の出射面から射出される光によって照射される部分との明るさとの差を小さくすることができる。
【００１７】
また、前記第２の反射膜は、偏光分離機能を有し、前記第２の反射膜を透過した光を前記第２の反射膜に向けて反射させる第３の反射膜を備える構成であってもよい。
【００１８】
この構成によれば、第３の反射膜に入射した光を第２の反射膜に向けて戻すことができる。第２の反射膜に戻った光は再利用可能である。
【００１９】
さらに、前記第３の反射膜によって反射された光が、前記第３の反射膜への入射時と同じ光路を経て前記第２の光入射面から射出されるように前記第３の反射膜の角度が設定されていることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、第３の反射膜に入射した光を高い効率で再利用することができる。
【００２１】
また、前記第１の光入射面と平行な平面と前記第１の反射膜とのなす角度が４５°であり、前記第１の光入射面と平行な平面と前記第２の反射膜とのなす角度が４７〜５０°であることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、第１の光射出面から射出される光によって照射される部分と、第２の光射出面及び第３の出射面から射出される光によって照射される部分との明るさとの差を小さくすることができる。
【００２３】
更に、前記第１の光学ブロックと同じ構成を有する第２の光学ブロックを備え、前記第１の光学ブロックが備える前記第２の反射膜が前記第１の光入射面の法線方向から傾く方向は、前記第２の光学ブロックが備える前記第２の反射膜が前記法線方向から傾く方向とは反対方向である構成であってもよい。
【００２４】
この構成によれば、第１の光学ブロックの第１の光射出面と第２の光学ブロックの第１の光射出面とから射出される光によって照射される中央領域と、第１の光学ブロックの第２の光射出面及び第３の出射面と第２の光学ブロックの第２の光射出面及び第３の出射面とから射出される光によって照射される周辺領域との明るさとの差を小さくすることができる。
【００２５】
また、本発明に係る別の偏光変換素子は、第１の光入射面と第２の光入射面とを有する第１の面と、第１の光射出面と第２の光射出面と第３の光射出面とを有する第２の面と、前記第１の光入射面からの光が入射する偏光分離膜と、前記偏光分離膜によって反射された光が入射する第１の反射膜と、前記第１の反射膜の前記偏光分離膜とは反対側に設けられ、前記第１の光入射面と平行な平面とのなす角度が前記第１の光入射面と平行な平面と前記第１の反射膜とのなす角度よりも大きい部分を有する第２の反射膜と、前記第２の光射出面に設けられた第１の位相差板と、前記第３の光射出面に設けられた第２の位相差板と、を有する第１の光学ブロックを備え、前記偏光分離膜は、前記第１の光入射面からの光のうち第１の偏光成分を前記第１の光射出面に向けて透過させるとともに、前記第１の光入射面から入射した光のうち第２の偏光成分を前記第１の反射膜に向けて反射させ、前記第１の反射膜は、前記偏光分離膜によって反射された光のうち少なくとも一部を前記第２の光射出面に向けて反射させるとともに、前記第２の光入射面からの光のうち少なくとも一部を前記第２の反射膜に向けて反射させ、前記第２の反射膜は、前記第１の反射膜からの光のうち少なくとも一部を前記第３の光射出面に向けて反射させることを特徴とする。
【００２６】
上記偏光変換素子の構成によれば、第３の光射出面から射出される光が第２の光射出面から射出される光に重畳されるため、第１の光射出面から射出される光によって照射される部分と、第２の光射出面及び第３の出射面から射出される光によって照射される部分との明るさとの差を小さくすることができる。したがって、この偏光変換素子によれば、照明ムラを小さくすることができる。
【００２７】
また、前記第１の反射膜は、入射した光のうち前記第１の偏光成分と前記第２の偏光成分とを反射させ、前記第２の反射膜は、偏光分離機能を有している構成であってもよい。
【００２８】
この構成によれば、第３の光射出面から射出される光が第２の光射出面から射出される光に重畳されるため、第１の光射出面から射出される光によって照射される部分と、第２の光射出面及び第３の出射面から射出される光によって照射される部分との明るさとの差を小さくすることができる。
【００２９】
また、前記第２の反射膜は、偏光分離機能を有し、前記第２の反射膜を透過した光を前記第２の反射膜に向けて反射させる第３の反射膜を備える構成であってもよい。
【００３０】
この構成によれば、第３の反射膜に入射した光を第２の反射膜に向けて戻すことができる。第２の反射膜に戻った光は再利用可能である。
【００３１】
さらに、前記第３の反射膜によって反射された光が、前記第３の反射膜への入射時と同じ光路を経て前記第２の光入射面から射出されるように前記第３の反射膜の角度が設定されていることが好ましい。
【００３２】
この構成によれば、第３の反射膜に入射した光を高い効率で再利用することができる。
【００３３】
更に、前記第１の光学ブロックと同じ構成を有する第２の光学ブロックを備え、前記第１の光学ブロックが備える前記第２の反射膜が前記第１の光入射面の法線方向から傾く方向は、前記第２の光学ブロックが備える前記第２の反射膜が前記法線方向から傾く方向とは反対方向である構成であってもよい。
【００３４】
この構成によれば、第１の光学ブロックの第１の光射出面と第２の光学ブロックの第１の光射出面とから射出される光によって照射される中央領域と、第１の光学ブロックの第２の光射出面及び第３の出射面と第２の光学ブロックの第２の光射出面及び第３の出射面とから射出される光によって照射される周辺領域との明るさとの差を小さくすることができる。
【００３５】
本発明に係る照明装置は、光源と、前記光源から射出された光が入射するコリメーター光学系と、前記コリメーター光学系から射出された光が入射する上記何れかの偏光変換素子と、を備えたことを特徴とする。
【００３６】
上記照明装置の構成によれば、照明ムラの発生を抑制しながら、より均一な明るさで照明光を照射することが可能である。また、光源と偏光変換素子との間に配置されるインテグレータ光学系等の光学部材を省略し、更なる小型化を図ることが可能である。
【００３７】
本発明に係るプロジェクターは、上記の照明装置と、光変調装置と、投射光学系と、を備えたことを特徴とする。
【００３８】
上記プロジェクターの構成によれば、画像品質に優れた表示を行うことが可能であり、また、更なる小型化も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】プロジェクターの概略構成を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態である偏光変換素子の概略構成を示す平面図である。
【図３】導光体を光入射面側から見た正面図である。
【図４】第１の実施形態である偏光変換素子の変形例を示す平面図である。
【図５】第２の実施形態である偏光変換素子の概略構成を示す平面図である。
【図６】第３の実施形態である偏光変換素子の概略構成を示す平面図である。
【図７】第４の実施形態である偏光変換素子の概略構成を示す平面図である。
【図８】比較例としてθ３＝４５°の場合の照度分布を示す図である。
【図９】θ３＝４６°の場合の照度分布を示す図である。
【図１０】θ３＝４７°の場合の照度分布を示す図である。
【図１１】θ３＝４８°の場合の照度分布を示す図である。
【図１２】θ３＝４９°の場合の照度分布を示す図である。
【図１３】θ３＝５０°の場合の照度分布を示す図である。
【図１４】θ３＝５１°の場合の照度分布を示す図である。
【図１５】θ３＝５２°の場合の照度分布を示す図である。
【図１６】従来の偏光変換素子の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００４１】
［プロジェクター］
先ず、図１に示すプロジェクター１０００の一例について説明する。
なお、図１は、このプロジェクター１０００の概略構成を示す平面図である。
【００４２】
図１に示すプロジェクター１０００は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像（画像）を表示する投射型画像表示装置である。また、このプロジェクター１０００は、例えば携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器への搭載を可能とした超小型のプロジェクター（いわゆる、ピコプロジェクター）である。
【００４３】
具体的に、このプロジェクター１０００は、照明装置１００と、光変調装置２００と、投射光学系３００とが照明装置１００の光軸ａｘ上に並んで配置された構成を有している。
【００４４】
照明装置１００は、光源１０と、コリメーター光学系２０と、偏光変換素子３０とが光軸ａｘ上に並んで配置された構成を有している。この照明装置１００は、光源１０と偏光変換素子３０との間に通常配置されるインテグレータ光学系等の光学部材を省略することによって、サイズの小型化が図られている。そして、この照明装置１００は、照度分布（明るさ）が均一となるように調整された照明光を光変調装置２００に向かって照射する。
【００４５】
光変調装置２００は、例えば１枚のカラー液晶表示パネルを用いた単板式の液晶光変調装置である。このような単板式の液晶光変調装置を採用することによって、プロジェクター１０００の小型化が図られている。そして、この光変調装置２００は、照明装置１００からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。
【００４６】
また、光変調装置２００の照明装置１００と対向する面側と、投射光学系３００と対向する面側には、それぞれ偏光板２０１ａ，偏光板２０１ｂが設けられている。
【００４７】
投射光学系３００は、投射レンズからなり、光変調装置２００により変調された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。なお、この投射光学系を構成するレンズの枚数については、１枚であっても複数枚であってもよい。
【００４８】
［照明装置］
次に、照明装置１００の具体的な構成について説明する。
光源１０は、光Ｌを射出するものであり、この光源１０には、例えば白色光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。また、このＬＥＤには、ランバート発光タイプのものを用いている。なお、光源１０には、ＬＥＤの他にもレーザーダイオード（ＬＤ）などの固体発光素子を用いることができる。また、光源１０には、このような固体発光素子を単独若しくは複数組み合わせたものを用いることができる。
【００４９】
コリメーター光学系２０は、光源１０から射出された光Ｌを平行光に変換するものであり、例えば２枚のコリメーターレンズ２１，コリメーターレンズ２２により構成されている。なお、このコリメーター光学系２０を構成するレンズの枚数については、１枚であっても複数枚であってもよい。
【００５０】
なお、ここで言う平行光とは、光束が完全に平行化された光のことを意味するものではなく、コリメーター光学系２０を通過することによって光束が平行となるように調整された光のことを意味する。したがって、コリメーター光学系２０を通過した光束の一部が光軸ａｘと平行とならない場合も含む。
【００５１】
［偏光変換素子］
次に、偏光変換素子３０の具体的な実施形態について説明する。
【００５２】
（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態である偏光変換素子３０Ａの概略構成を示す平面図である。
この偏光変換素子３０Ａは、図２に示すように、第１の光学ブロック３１Ａと第２の光学ブロック３１Ｂとから構成された導光体３１を備えている。
【００５３】
具体的に、この導光体３１は、第１の光学ブロック３１Ａと第２の光学ブロック３１Ｂとを接合することによって、全体が平行平板状に一体化されたものからなる。第１光学ブロック３１Ａと第２光学ブロック３１Ｂとは、光軸ａｘを含む面に対して対称となるように配置されている。
【００５４】
偏光変換素子３０Ａは、この導光体３１の中心を光軸ａｘと一致させた状態で、この導光体３１の一面にコリメーター光学系２０からの光Ｌが垂直入射するように配置されている。
【００５５】
第１光学ブロック３１Ａの構成は第２光学ブロック３１Ｂの構成と同じである。したがって、以下の説明では、第１の光学ブロック３１Ａについて説明し、第２の光学ブロック３１Ｂに関する説明は省略する。また、図２に示すように、導光体３１の幅方向をＸ軸方向とし、導光体３１の長さ方向をＹ軸方向とし、光軸ａｘと平行な方向である導光体３１の厚み方向をＺ軸方向とする。
【００５６】
第１光学ブロック３１Ａは、第１の透光性基材３２ａと第２の透光性基材３２ｂと第３の透光性基材３２ｃと第４の透光性基材３２ｄとがＸ軸方向に１列に並べて配置されてなる。第１の透光性基材３２ａと第２の透光性基材３２ｂとの間には、第１の傾斜面３３ａが設けられ、第２の透光性基材３２ｂと第３の透光性基材３２ｃとの間には、第２の傾斜面３３ｂが設けられ、第３の透光性基材３２ｃと第４の透光性基材３２ｄとの間には、第３の傾斜面３３ｃが設けられている。第１の傾斜面３３ａと第２の傾斜面３３ｂと第３の傾斜面３３ｃとは、光軸ａｘから同じ方向に傾いている。
【００５７】
第１乃至第４の透光性基材３２ａ〜３２ｄは、光透過性を有する光学樹脂やガラスなどからなる。第１乃至第４の透光性基材３２ａ〜３２ｄは、互いに同じ長さを有するとともに、互いに同じ厚さを有している。また、導光体３１のＹ軸と垂直な断面において、第１の透光性基材３２ａの断面形状が直角三角形となり、第２の透光性基材３２ｂの断面形状が平行四辺形となり、第３及び第４の透光性基材３２ｃ，３２ｄの断面形状各々が台形となっている。
【００５８】
導光体３１は、第１の面３４と、第１の面３４に対向する第２の面３５とを有している。
【００５９】
第１の面３４は、第２の透光性基材３２ｂへ光が入射する第１の光入射面３４ａと、第３の透光性基材３２ｃへ光が入射する第２の光入射面３４ｂとを有する。また、第２の光入射面３４ｂの幅は、第１の光入射面３４ａの幅よりも小さくなっている。
【００６０】
一方、第２の面３５は、第１の透光性基材３２ａの第１の光射出面３５ａと、第２の透光性基材３２ｂの第２の光射出面３５ｂと、第３の透光性基材３２ｃの第３の光射出面３５ｃとを有する。また、第３の光射出面３５ｃの幅は、第１の光射出面３５ａの幅及び第２の光射出面３５ｂの幅よりも小さくなっている。
【００６１】
ここで、導光体３１を第１の面３４側から見た正面図を図３に示す。
図３に示すように、コリメーター光学系２０からの光Ｌが照射される有効エリアＳＰが、第１の光学ブロック３１Ａにより構成される第１の光入射面３４ａ及び第２の光学ブロック３１Ｂにより構成される第１の光入射面３４ａの全体を含むように、導光体３１を光Ｌによって照射する。したがって、第１の光入射面３４ａの全体に光Ｌが入射する。また、第２の光入射面３４ｂのうち少なくとも一部には、光Ｌが入射する。
【００６２】
本実施形態に係る偏光変換素子３０Ａは、第１の傾斜面３３ａに設けられた第１の偏光分離膜３６ａと、第１の反射膜として第２の傾斜面３３ｂに設けられた反射膜３７と、第２の反射膜として第３の傾斜面３３ｃに設けられた第２の偏光分離膜３６ｂと、を備える。第２の偏光分離膜３６ｂは、反射膜３７の第１の偏光分離膜３６ａとは反対側に設けられている。また、第１の傾斜面３３ａと第２の傾斜面３３ｂと第３の傾斜面３３ｃとは、光軸ａｘから同じ方向に傾いているため、第１の偏光分離膜３６ａと反射膜３７と第２の偏光分離膜３６ｂとは、光軸ａｘすなわち第１の光入射面３４ａの法線方向から同じ方向に傾いている。そして、第１光学ブロック３１Ａが備える第２の偏光分離膜３６ｂが第１の光入射面３４ａの法線方向から傾く方向は、第２光学ブロック３１Ｂが備える第２の偏光分離膜３６ｂが第１の光入射面３４ａの法線方向から傾く方向とは反対方向である。
【００６３】
第１の偏光分離膜３６ａは、第１の偏光分離膜３６ａに入射した光のうち、第１の偏光成分（例えばＰ偏光成分）を透過させ、第２の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を反射させる機能を有する。反射膜３７は、反射膜３７に入射した光を反射させる機能を有する。第２の偏光分離膜３６ｂは、第２の偏光分離膜３６ｂに入射した光のうち、第１の偏光成分を透過させ、第２の偏光成分を反射させる機能を有する。
【００６４】
偏光変換素子３０Ａは、第１の光射出面３５ａに位相差板３８が配置された構成を有している。この位相差板３８は、１／２波長板からなり、第１の光射出面３５ａから射出される光の偏光面を９０°回転させることによって、第１の偏光成分を第２の偏光成分に変換する機能を有する。
【００６５】
以上のような構成を有する偏光変換素子３０Ａでは、コリメーター光学系２０により平行光に変換された光Ｌが、導光体３１の第１の面３４から第１及び第２の光学ブロック３１Ａ，３１Ｂの内部へと入射する。
【００６６】
具体的に、第１の光入射面３４ａから第２の透光性基材３２ｂの内部へと入射した光Ｌは、第１の偏光分離膜３６ａに入射する。そして、この第１の偏光分離膜３６ａは、光ＬをＰ偏光成分の光ＬｐとＳ偏光成分の光Ｌｓとに分離するとともに、このＰ偏光成分の光Ｌｐを第１の光射出面３５ａに向かって透過させ、Ｓ偏光成分の光Ｌｓを反射膜３７に向かって反射させる。
【００６７】
第１の偏光分離膜３６ａを透過したＰ偏光成分の光Ｌｐは、第１の透光性基材３２ａの内部を伝搬し、第１の光射出面３５ａから射出される。Ｐ偏光成分の光Ｌｐは、さらに位相差板３８を通過することで偏光状態がＳ偏光成分の光に変換されて、照明光Ｌ１として射出される。
【００６８】
これに対して、第１の偏光分離膜３６ａで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓは、反射膜３７に入射する。そして、この反射膜３７は、第１の偏光分離膜３６ａで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓを第２の光射出面３５ｂに向かって反射させる。そして、この反射膜３７で反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓは、第２の光射出面３５ｂから照明光Ｌ２として射出される。
【００６９】
一方、第２の光入射面３４ｂから第３の透光性基材３２ｃの内部へと入射した光Ｌは、反射膜３７に入射する。そして、この反射膜３７は、第２の光入射面３４ｂからの光Ｌを第２の偏光分離膜３６ｂに向かって反射させる。
【００７０】
反射膜３７で反射された光Ｌは、第２の偏光分離膜３６ｂに入射する。そして、この第２の偏光分離膜３６ｂは、反射膜３７からの光ＬをＰ偏光成分の光ＬｐとＳ偏光成分の光Ｌｓとに分離するとともに、このＰ偏光成分の光Ｌｐを第４の透光性基材３２ｄに向かって透過させ、Ｓ偏光成分の光Ｌｓを反射膜３７に向かって反射させる。
【００７１】
第２の偏光分離膜３６ｂを透過したＰ偏光成分の光Ｌｐは、第４の透光性基材３２ｄの外部へと射出される。
【００７２】
これに対して、第２の偏光分離膜３６ｂで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓは、反射膜３７と第２の偏光分離膜３６ｂとの間で反射を繰り返すことにより、第３の光射出面３５ｃに到達する。最終的には、反射膜３７からの光Ｌｓが第２の偏光分離膜３６ｂによって第３の光射出面３５ｃに向かって反射され、第３の光射出面３５ｃから照明光Ｌ３として射出される。
【００７３】
以上のようにして、この偏光変換素子３０Ａでは、コリメーター光学系２０により平行光に変換された光Ｌが第１の面３４に入射し、Ｓ偏光成分からなる照明光Ｌ１，照明光Ｌ２，照明光Ｌ３が第２の面３５から光変調装置２００に向かって射出される。なお、偏光板２０１ａは、偏光板２０１ａの偏光軸がＳ偏光成分の光Ｌｓの偏光軸と平行になるように配置されている。
【００７４】
ここで、第１の光入射面３４ａから入射した光Ｌが第１の光射出面３５ａから照明光Ｌ１として射出されるまでの光路に対して、第１の光入射面３４ａから入射した光Ｌが第２の光射出面３５ｂから照明光Ｌ２として射出されるまでの光路が長くなっている。このため、第２の光射出面３５ｂから射出される照明光Ｌ２の光強度は、第１の光射出面３５ａから射出される照明光Ｌ１の光強度よりも小さい。したがって、従来の偏光変換素子においては、照明光Ｌ１によって照射される光変調装置２００の中央領域の明るさよりも、照明光Ｌ２によって照射される光変調装置２００の周辺領域の明るさが暗い。
【００７５】
これに対して、偏光変換素子３０Ａは、第２の反射膜として第２の偏光分離膜３６ｂを備え、第２の偏光分離膜３６ｂと第１の光入射面３４ａと平行な平面（以下、基準平面と呼ぶ。）３９とのなす角度θ３は、反射膜３７と基準平面３９とのなす角度θ２よりも大きい角度に設定されている。ただし、第１の偏光分離膜３６ａと基準平面３９とのなす角度θ１は角度θ２と等しい角度に設定されている。例えば、角度θ１，θ２を４５°に設定し、角度θ３を４７〜５０°の範囲で設定することが好ましい。なお、例えば、第２の偏光分離膜３６ｂと基準平面３９とのなす角は鋭角と鈍角があり得るが、図２に示したように、本明細書では、鋭角を採用する。
【００７６】
この場合、第１の光射出面３５ａから射出される照明光Ｌ１及び第２の光射出面３５ｂから射出される照明光Ｌ２は、主として光軸ａｘと平行に射出される。これに対して、角度θ３が角度θ１，θ２よりも大きいため、第３の光射出面３５ｃから射出された照明光Ｌ３は、光軸ａｘに近づく方向に射出される。このため、光変調装置２００において照明光Ｌ３は照明光Ｌ２に重畳されることになる。角度θ３が角度θ２と等しければ、照明光Ｌ３の射出方向は照明光Ｌ２の射出方向と平行であるため、照明光Ｌ３が照明光Ｌ２に重畳されることはない。
【００７７】
偏光変換素子３０Ａによれば、光変調装置２００の中央領域の明るさと周辺領域の明るさとの差を小さくすることができる。したがって、この偏光変換素子３０Ａによれば、照明ムラを小さくすることができる。
【００７８】
特に、この偏光変換素子３０Ａによれば、角度θ１，θ２を４５°とし、角度θ３を４７〜５０°とすることで、光変調装置２００において照明光Ｌ２によって照明される領域のうち、光変調装置２００において照明光Ｌ１によって照明される領域とは反対側の端部付近における光強度の低下を照明光Ｌ３によって効率良く補うことが可能である。
【００７９】
したがって、照明装置１００では、この偏光変換素子３０Ａを用いることによって、照明ムラを小さくし、より均一な明るさで照明光を光変調装置２００に照射することが可能となる。さらに、プロジェクター１０００では、この偏光変換素子３０Ａを備えた照明装置１００を用いることによって、更なる小型化を図りつつ、画像品質に優れた表示を行うことが可能となる。
【００８０】
（変形例）
図４に、変形例として偏光変換素子３０Ｂを示す。図４において、図２に示す偏光変換素子３０Ａと同等の部位については、説明を省略するとともに、図面において同じ符号を付すものとする。
【００８１】
偏光変換素子３０Ｂは、第３の反射膜４０を備えている。この第３の反射膜４０は、第２の偏光分離膜３６ｂを透過したＰ偏光成分の光Ｌｐをコリメーター光学系２０側に戻すためのものである。第３の反射膜４０は、第４の透光性部材３２ｄの第３の傾斜面３３ｃとは反対側の側面３３ｄに配置された反射膜からなる。
【００８２】
そして、この第３の反射膜４０は、第２の偏光分離膜３６ｂを透過したＰ偏光成分の光Ｌｐを第２の偏光分離膜３６ｂに向かって反射させる。第３の反射膜４０によって反射されたＰ偏光成分の光Ｌｐは、第２の光入射面３４ｂからコリメーター光学系２０へ向かって射出される。この際、第３の反射膜４０によって反射されたＰ偏光成分の光Ｌｐが、第３の反射膜４０への入射時と同じ光路を経て第２の光入射面３４ｂから射出されるように第３の反射膜４０の角度を設定することが好ましい。このようにしてコリメーター光学系２０に戻された光は、光源１０で偏光変換素子３０Ｂに向かって反射されることによって、照明光として再利用される。
【００８３】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態である偏光変換素子３０Ｃの概略構成を示す平面図である。
なお、以下の説明では、図２に示す偏光変換素子３０Ａと同等の部位については、説明を省略するとともに、図面において同じ符号を付すものとする。
【００８４】
この偏光変換素子３０Ｃは、図５に示すように、第１の傾斜面３３ａに設けられた第１の偏光分離膜３６ａと、第１の反射膜として第２の傾斜面３３ｂに設けられた第２の偏光分離膜３６ｂと、第２の反射膜として第３の傾斜面３３ｃに設けられた反射膜３７と、を備える。
【００８５】
第１の光入射面３４ａから第２の透光性基材３２ｂの内部へと入射した光Ｌは、第１の偏光分離膜３６ａに入射する。そして、この第１の偏光分離膜３６ａは、光ＬをＰ偏光成分の光ＬｐとＳ偏光成分の光Ｌｓとに分離するとともに、このＰ偏光成分の光Ｌｐを第１の光射出面３５ａに向かって透過させ、Ｓ偏光成分の光Ｌｓを第２の偏光分離膜３６ｂに向かって反射させる。
【００８６】
第１の偏光分離膜３６ａを透過したＰ偏光成分の光Ｌｐは、第１の透光性基材３２ａの内部を伝搬し、第１の光射出面３５ａから射出される。Ｐ偏光成分の光Ｌｐは、さらに位相差板３８を通過することで偏光状態がＳ偏光成分の光に変換されて、照明光Ｌ１として射出される。
【００８７】
これに対して、第１の偏光分離膜３６ａで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓは、第２の偏光分離膜３６ｂに入射する。そして、この第２の偏光分離膜３６ｂは、第１の偏光分離膜３６ａで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓを第２の光射出面３５ｂに向かって反射させる。そして、この第２の偏光分離膜３６ｂで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓは、第２の光射出面３５ｂから照明光Ｌ２として射出される。
【００８８】
一方、第２の光入射面３４ｂから第３の透光性基材３２ｃの内部へと入射した光Ｌは、第２の偏光分離膜３６ｂに入射する。そして、この第２の偏光分離膜３６ｂは、第２の光入射面３４ｂからの光ＬをＰ偏光成分の光ＬｐとＳ偏光成分の光Ｌｓとに分離するとともに、Ｐ偏光成分の光Ｌｐを第２の光射出面３５ｂに向かって透過させ、Ｓ偏光成分の光Ｌｓを反射膜３７に向かって反射させる。
【００８９】
第２の偏光分離膜３６ｂを透過したＰ偏光成分の光Ｌｐは、第２の光射出面３５ｂから外部へと射出される。
【００９０】
これに対して、第２の偏光分離膜３６ｂで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓは、反射膜３７と第２の偏光分離膜３６ｂとの間で反射を繰り返すことにより、第３の光射出面３５ｃに到達する。最終的には、第２の偏光分離膜３６ｂからの光Ｌｓが反射膜３７によって第３の光射出面３５ｃに向かって反射され、第３の光射出面３５ｃから照明光Ｌ３として射出される。
【００９１】
以上のようにして、この偏光変換素子３０Ｃでは、コリメーター光学系２０により平行光に変換された光Ｌが第１の面３４に入射し、Ｓ偏光成分からなる照明光Ｌ１，照明光Ｌ２，照明光Ｌ３が第２の面３５から光変調装置２００に向かって射出される。
【００９２】
本実施形態では、第２の偏光分離膜３６ｂと基準平面３９とのなす角度をθ２とし、反射膜３７と基準平面３９とのなす角度をθ３とする。この偏光変換素子３０Ｃでは、角度θ３が、角度θ１，θ２よりも大きい角度に設定されている。ただし、角度θ１は角度θ２と等しい角度に設定されている。例えば、角度θ１，θ２を４５°に設定し、角度θ３を４７〜５０°の範囲で設定することが好ましい。これにより、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００９３】
なお、第２の光射出面３５ｂからはＰ偏光成分の光Ｌｐも射出される。しかしながら、偏光板２０１ａの偏光軸をＰ偏光成分の光Ｌｐの偏光軸と直交させておけば、Ｐ偏光成分の光Ｌｐは偏光板２０１ａによって遮断される。したがって、第２の光射出面３５ｂから射出されるＰ偏光成分の光Ｌｐは、光変調装置２００による画像形成に影響を及ぼすことはない。また、偏光変換素子３０Ｃは、偏光板２０１ａによって吸収される偏光成分を少なくし、偏光板２０１ａを透過する偏光成分を多くする、という偏光変換素子の機能を果たしている。
【００９４】
したがって、照明装置１００では、この偏光変換素子３０Ｃを用いることによって、照明ムラを小さくし、より均一な明るさで照明光を光変調装置２００に照射することが可能となる。さらに、プロジェクター１０００では、この偏光変換素子３０Ｃを備えた照明装置１００を用いることによって、更なる小型化を図りつつ、画像品質に優れた表示を行うことが可能となる。
【００９５】
本実施形態では、第２の反射膜はＳ偏光成分の光Ｌｓを反射する反射膜であればよい。したがって、第２の反射膜として、反射膜３７のかわりに、Ｓ偏光成分の光Ｌｓを反射する偏光分離膜を用いてもよい。
【００９６】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態である偏光変換素子３０Ｄの概略構成を示す平面図である。
なお、以下の説明では、図２に示す偏光変換素子３０Ａと同等の部位については、説明を省略するとともに、図面において同じ符号を付すものとする。
【００９７】
この偏光変換素子３０Ｄは、図６に示すように、第１の傾斜面３３ａに設けられた第１の偏光分離膜３６ａと、第１の反射膜として第２の傾斜面３３ｂに設けられた第１の反射膜３７ａと、第２の反射膜として第３の傾斜面３３ｃに設けられた第２の反射膜３７ｂと、を備える。
【００９８】
第１の反射膜３７ａは、第１の反射膜３７ａに入射した光を反射させる機能を有する。第２の反射膜３７ｂは、第２の反射膜３７ｂに入射した光を反射させる機能を有する。
【００９９】
第１の光入射面３４ａから第２の透光性基材３２ｂの内部へと入射した光Ｌは、第１の偏光分離膜３６ａに入射する。そして、この第１の偏光分離膜３６ａは、光ＬをＰ偏光成分の光ＬｐとＳ偏光成分の光Ｌｓとに分離するとともに、このＰ偏光成分の光Ｌｐを第１の光射出面３５ａに向かって透過させ、Ｓ偏光成分の光Ｌｓを第２の偏光分離膜３６ｂに向かって反射させる。
【０１００】
第１の偏光分離膜３６ａを透過したＰ偏光成分の光Ｌｐは、第１の透光性基材３２ａの内部を伝搬し、第１の光射出面３５ａから射出される。Ｐ偏光成分の光Ｌｐは、さらに位相差板３８を通過することで偏光状態がＳ偏光成分の光に変換されて、照明光Ｌ１として射出される。
【０１０１】
これに対して、第１の偏光分離膜３６ａで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓは、第１の反射膜３７ａに入射する。そして、この第１の反射膜３７ａは、第１の偏光分離膜３６ａで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓを第２の光射出面３５ｂに向かって反射させる。そして、この第１の反射膜３７ａで反射されたＳ偏光成分の光Ｌｓは、第２の光射出面３５ｂから照明光Ｌ２として射出される。
【０１０２】
一方、第２の光入射面３４ｂから第３の透光性基材３２ｃの内部へと入射した光Ｌは、第１の反射膜３７ａに入射する。そして、この第１の反射膜３７ａは、第２の光入射面３４ｂからの光Ｌを第２の反射膜３７ｂに向かって反射させる。
【０１０３】
第１の反射膜３７ａで反射された光Ｌは、第２の反射膜３７ｂに入射する。そして、この第２の反射膜３７ｂは、光Ｌを第１の反射膜３７ａに向かって反射させる。
【０１０４】
第２の反射膜３７ｂで反射された光Ｌは、第１の反射膜３７ａと第２の反射膜３７ｂとの間で反射を繰り返すことにより、第３の光射出面３５ｃに到達する。最終的には、第１の反射膜３７ａからの光Ｌが第２の反射膜３７ｂによって第３の光射出面３５ｃに向かって反射され、第３の光射出面３５ｃから照明光Ｌ３として射出される。
【０１０５】
以上のようにして、この偏光変換素子３０Ｄでは、コリメーター光学系２０により平行光に変換された光Ｌが第１の面３４に入射し、Ｓ偏光成分からなる照明光Ｌ１，照明光Ｌ２，照明光Ｌ３が第２の面３５から光変調装置２００に向かって射出される。
【０１０６】
本実施形態では、第１の反射膜３７ａと基準平面３９とのなす角度をθ２とし、第２の反射膜３７ｂと基準平面３９とのなす角度をθ３とする。この偏光変換素子３０Ｄでは、角度θ３が、角度θ１，θ２よりも大きい角度に設定されている。ただし、角度θ１は角度θ２と等しい角度に設定されている。例えば、角度θ１，θ２を４５°に設定し、角度θ３を４７〜５０°の範囲で設定することが好ましい。これにより、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【０１０７】
なお、第３の光射出面３５ｃからはＰ偏光成分の光Ｌｐも射出される。しかしながら、偏光板２０１ａの偏光軸をＰ偏光成分の光Ｌｐの偏光軸と直交させておけば、Ｐ偏光成分の光Ｌｐは偏光板２０１ａによって遮断されるため、光変調装置２００による画像形成に影響を及ぼすことはない。したがって、照明装置１００では、この偏光変換素子３０Ｄを用いることによって、照明ムラを小さくし、より均一な明るさで照明光を光変調装置２００に照射することが可能となる。さらに、プロジェクター１０００では、この偏光変換素子３０Ｄを備えた照明装置１００を用いることによって、更なる小型化を図りつつ、画像品質に優れた表示を行うことが可能となる。
【０１０８】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態である偏光変換素子３０Ｅの概略構成を示す平面図である。
なお、以下の説明では、図２に示す偏光変換素子３０Ａと同等の部位については、説明を省略するとともに、図面において同じ符号を付すものとする。
【０１０９】
偏光変換素子３０Ｅは、第１の傾斜面３３ａに設けられた第１の偏光分離膜３６ａと、第１の反射膜として第２の傾斜面３３ｂに設けられた反射膜３７と、第２の反射膜として第３の傾斜面３３ｃに設けられた第２の偏光分離膜３６ｂと、を備える。
【０１１０】
偏光変換素子３０Ｅは、第２の偏光分離膜３６ｂが、基準平面３９とのなす角度が互いに異なる第１の部分３６ｂ１と第２の部分３６ｂ２とを有しているという点において、偏光変換素子３０Ａと異なっている。すなわち図７に示したように、ＸＺ断面において第２の偏光分離膜３６ｂは折れ曲がっている。
【０１１１】
ここで、第２の偏光分離膜３６ｂのうち、第１の面３４側の第１の部分３６ｂ１と基準平面３９とのなす角度をθ３１とし、第２の面３５側の第２の部分３６ｂ２と基準平面３９とのなす角度をθ３２とする。偏光変換素子３０Ｅでは、角度θ３２が、角度θ１，θ２，θ３１よりも大きい角度に設定されている。ただし、角度θ１と角度θ２と角度θ３１は互いに等しい値に設定されている。例えば、角度θ１，θ２、θ３１を４５°に設定し、角度θ３２を４７〜５０°の範囲で設定することが好ましい。これにより、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【０１１２】
なお、角度θ３１を角度θ１，θ２，θ３２よりも大きい角度に設定する構成にしてもよい。要は、第２の反射膜が、基準平面３９とのなす角が角度θ２よりも大きい部分を有していればよい。これにより、第２の反射膜によって反射される光の進行方向を光軸ａｘに近づく方向に変化させることができる。
【０１１３】
以上、第１乃至第４の実施形態を用いて本発明に係る偏光変換素子を説明したが、本発明を適用した偏光変換素子は、第１乃至第４の実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【０１１４】
例えば、第１乃至第４の実施形態に示す偏光変換素子３０Ａ〜３０Ｅでは、第１の光射出面３５ａに位相差板３８が配置されているが、第１の光射出面３５ａには位相差板を配置せず、第２の光射出面３５ｂに第１の位相差板を配置し、第３の光射出面３５ｃに第２の位相差板を配置してもよい。この場合、第１の位相差板の位相差を第２の位相差板の位相差と等しくし、第１の位相差板の光軸を第２の位相差板の光軸と一致させておく。これによれば、Ｐ偏光成分からなる照明光Ｌ１，Ｐ偏光成分からなる照明光Ｌ２，Ｐ偏光成分からなる照明光Ｌ３が第２の面３５から光変調装置２００に向かって射出される。
【０１１５】
なお、図２に示す偏光変換素子３０Ａにおいて、第１の光射出面３５ａの代わりに第２の光射出面３５ｂおよび第３の光射出面３５ｃに位相板を配置した場合には、偏光板２０１ａの偏光軸をＰ偏光成分の光Ｌｐの偏光軸と平行にする。
【０１１６】
また、図５に示す偏光変換素子３０Ｃにおいて、第１の光射出面３５ａの代わりに第２の光射出面３５ｂおよび第３の光射出面３５ｃに位相板を配置した場合には、第２の光射出面３５ｂからＳ偏光成分の光Ｌｓも含まれる。しかし、偏光板２０１ａの偏光軸をＳ偏光成分の光Ｌｓの偏光軸と直交させておけば、Ｓ偏光成分の光Ｌｓは偏光板２０１ａによって遮断されるため、光変調装置２００による画像形成に影響を及ぼすことはない。
【０１１７】
また、図６に示す偏光変換素子３０Ｄにおいて、第１の光射出面３５ａの代わりに第２の光射出面３５ｂに位相板を配置した場合には、第３の光射出面３５ｃに位相板を配置しなくてもよい。さらに、偏光板２０１ａの偏光軸をＳ偏光成分の光Ｌｓの偏光軸と直交させておけば、第３の光射出面３５ｃから射出されるＳ偏光成分の光Ｌｓは偏光板２０１ａによって遮断されるため、光変調装置２００による画像形成に影響を及ぼすことはない。
【０１１８】
また、偏光変換素子３０Ａ〜３０Ｅでは第２の反射膜は平面からなっていたが、曲面を有していてもよい。
【０１１９】
さらに、第１乃至第４の実施形態からわかるように、第１の反射膜は偏光分離機能を有していてもよいし、偏光分離機能を有していなくてもよい。同様に、第２の反射膜は偏光分離機能を有していてもよいし、偏光分離機能を有していなくてもよい。
【実施例】
【０１２０】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【０１２１】
本実施例では、先ず、図１に示す照明装置１００において、図２に示す偏光変換素子３０Ａを用いて、角度θ１，θ２を４５°とし、角度θ３を４５〜５２°の範囲で変更した場合の光変調装置２００上での照度分布についてシミュレーションによる評価を行った。その結果を図９〜図１５に示す。また、図８に比較例を示す。
【０１２２】
なお、図８〜図１５に示す照度分布図では、その面内における照度を白黒の濃淡で表しており、白色に向かうに従って明るく、黒色に向かうに従って暗くなることを表している。また、図８〜図１５では、照度分布図の面内中心を原点（０，０）としたＸＹ座標において、Ｘ軸上での光強度（Ｌｕｘ）と、Ｙ軸上での光強度（Ｌｕｘ）とをそれぞれグラフに表している。
【０１２３】
図９〜図１５に示した角度θ３が４６°以上の場合の結果を角度θ３が４５°である比較例と比較すると、光変調装置２００のうち照明光Ｌ２によって照明される領域において光強度が増加していることがわかる。このように、偏光変換素子３０Ａを用いることによって、照明ムラを小さくし、より均一な明るさで照明光を光変調装置２００に照射することが可能である。
【０１２４】
角度θ３が４７°〜５０°の場合は、光変調装置２００上において照明光Ｌ３を照明光Ｌ２に重畳させることによって、光変調装置２００の中央領域の明るさと周辺領域の明るさとの差を小さくし、照明ムラを十分小さくする効果が得られた。
【０１２５】
角度θ３が５０°よりも大きくなると、光変調装置２００の端部において光強度が低下する傾向がみられる。偏光変換素子３０Ａと光変調装置２００との距離などに応じて、角度θ３をθ２よりも大きい範囲で設定すればよい。
【０１２６】
以上のことから、偏光変換素子３０Ａは第２の反射膜を備え、かつ角度θ３が角度θ２よりも大きいために、照明ムラが小さくなることがわかる。また、より均一な明るさで照明光を照射するためには、角度θ２が４５°の場合、角度θ３を４７〜５０°の範囲とすることが好ましい。
【符号の説明】
【０１２７】
１０…光源  ２０…コリメーター光学系  ３０，３０Ａ〜３０Ｄ…偏光変換素子  ３１…導光体  ３１Ａ…第１の光学ブロック  ３１Ｂ…第２の光学ブロック  ３２ａ…第１の透光性基材  ３２ｂ…第２の透光性基材  ３２ｃ…第３の透光性基材  ３２ｄ…第４の透光性基材  ３３ａ…第１の傾斜面  ３３ｂ…第２の傾斜面  ３３ｃ…第３の傾斜面  ３３ｄ…側面  ３４…第１の面  ３４ａ…第１の光入射面  ３４ｂ…第２の光入射面  ３５…第２の面  ３５ａ…第１の光射出面  ３５ｂ…第２の光射出面  ３５ｃ…第３の光射出面  ３６…偏光分離膜  ３６ａ…第１の偏光分離膜  ３６ｂ…第２の偏光分離膜  ３６ｃ…第３の偏光分離膜  ３７…反射膜  ３７ａ…第１の反射膜  ３７ｂ…第２の反射膜  ３８…位相差板  ３９…基準平面  ４０…第３の反射膜  １００…照明装置  ２００…光変調装置  ２０１ａ，２０１ｂ…偏光板  ３００…投射光学系  １０００…プロジェクター
【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１６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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