(57)【要約】      （修正有）【課題】偏光分離膜の層数を少なくして製作に要する時間を短縮できる偏光分離素子又は偏光分離膜の層数をあまり多くせずに光利用効率を高めることを可能にした偏光分離素子を備えた偏光変換素子及び投写型表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】入射された光を二種類の偏光光に分離する偏光分離素子３３０と、該偏光分離素子からの二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換する選択位相差板３８１とを備え、前記偏光分離素子３３０は、各々の断面が平行四辺形の柱状からなり、交互に貼り合わされたの第１の透明性基板と第２の透明性基板とを備え、且つ、前記第１の透明性基板と前記第２の透明性基板との間には偏光分離膜２０と反射膜３０とが交互に配置される。前記選択位相差板３８１は、光の出射面に配置される。【選択図】図１
2006317965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を二種類の偏光光に分離する偏光分離素子と、
該偏光分離素子からの二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換する選択位相差板とを備え、
前記偏光分離素子は、
断面が平行四辺形の柱状からなり、第１の透明性基板と第２の透明性基板とを交互に貼り合わせてなり、且つ、前記第１の透明性基板と前記第２の透明性基板との間には偏光分離膜と反射膜とが交互に配置され、
前記選択位相差板は、光の出射面に配置されてなることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項２】
前記偏光分離膜は、前記透光性基板の屈折率に比較して、より小さい屈折率を有する第１の層と、より大きい屈折率を有する第２の層とを交互に複数積層させた多層構造を有し、そして、多層構造部は、特定の波長領域において、Ｓ偏光波の透過率が他の波長領域よりも低くなるように第１の層及び第２の層の厚さを規定したものであることを特徴とする請求項１記載の偏光変換素子。
【請求項３】
前記多層構造部は、特定の波長領域において、Ｓ偏光波の透過率の条件に加えて、Ｐ偏光波の透過率が他の波長領域よりも高くなるように、前記第１の層及び第２の層の厚さを規定したものであることを特徴とする請求項２記載の偏光変換素子。
【請求項４】
前記特定の波長領域は、光源のピークに対応して設定されることを特徴とする請求項２又は３記載の偏光変換素子。
【請求項５】
前記特定の波長領域は、青、緑及び赤の各波長成分をそれぞれ含む３個の波長領域であることを特徴とする請求項２又は３記載の偏光変換素子。
【請求項６】
光源部と、該光源部から出射された光をほぼ一種類の偏光光に変換する偏光変換素子と、該偏光変換素子からの光を、与えられた画像信号に基づいて変調する変調手段と、該変調手段により変調された光を投射する投写光学手段とを備え、前記偏光変換素子は請求項１〜５のいずれかに記載の偏光変換素子からなることを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入射された光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子を備えた偏光変換素子及び投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投写型表示装置には、画像信号に応じて光を変調するために、ライトバルブと呼ばれる素子が用いられる。ライトバルブとしては、透過型液晶パネルや反射型液晶パネルのように、一種類の直線偏光光を利用する形式のものが使用されることが多い。一種類の直線偏光光を利用する投写型表示装置においては、光利用効率を向上させる観点から、光源から出射された無偏光の入射光を一種類の直線偏光光とするための偏光変換素子が設けられている場合がある。そして、この場合、この偏光変換素子は入射された光を二種類の偏光光に分離するための偏光分離素子及び二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換するための選択位相差板を備えている。即ち、投写型表示装置においては、ランプの光（無偏光）をＰ偏光光とＳ偏光光とに分離して、その後、Ｐ偏光光をＳ偏光光に変換することによりランプからの光全てをＳ偏光光に揃える。ライトバルブ（液晶パネル）にはＳ偏光光を透過する偏光板が貼られているため、この偏光変換によりランプの出射光の利用効率を向上させている（偏光変換を行わないと、原理的には５０％の光が偏光板で吸収されてしまう。）。
【０００３】
ところで、この投写型表示装置に用いる光の波長は可視光（４００〜７００μｍ）であることから、理想的な偏光分離素子とは可視光領域全域で、Ｐ波の透過率が１００％、Ｓ波の透過率が０％（反射率が１００％）である。従って、この偏光分離素子を設計する場合には以下のことが考慮されている。
(1)可視光全域で平均的に良い特性が得られる。ここで、良い特性とは消光比（Ｐ波透過率／Ｓ波透過率）が大きいことをいう。
(2)リップル（局所的なピーク）が小さい。
(3)帯域に余裕がある（４００〜７００μｍよりも広い領域で特性が確保できる）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の偏光分離素子は、複数の透光性基板と、この複数の透光性基板の間に交互に配置された偏光分離膜と反射膜とを備え、そして、偏光分離膜は例えばＭｇＦ2層とＭｇＯ層とが交互に積層されて形成されている。この偏光分離素子を上述の点を考慮して設計した場合には、偏光分離膜（ＭｇＦ2層・ＭｇＯ層）の層数が必然的に多くなり、製作に要する時間が長くなる、という課題があった。さらに、偏光分離膜の層数を従来並みに抑えながら光利用効率をさらに高めたい、という課題もあった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、偏光分離膜の層数を少なくして製作に要する時間を短縮できる偏光分離素子又は偏光分離膜の層数をあまり多くせずに光利用効率を高めることを可能にした偏光分離素子を備えた偏光変換素子及び投写型表示装置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】
【０００６】
本発明に係る偏光変換素子は、入射した光を二種類の偏光光に分離する偏光分離素子と、該偏光分離素子からの二種類の偏光光の一方を他方の偏光光に変換する選択位相差板とを備え、前記偏光分離素子は、断面が平行四辺形の柱状からなり、第１の透明性基板と第２の透明性基板とを交互に貼り合わせてなり、且つ、前記第１の透明性基板と前記第２の透明性基板との間には偏光分離膜と反射膜とが交互に配置され、前記選択位相差板は、光の出射面に配置されてなるものである。
【０００７】
また、前記偏光分離膜は、前記透光性基板の屈折率に比較して、より小さい屈折率を有する第１の層と、より大きい屈折率を有する第２の層とを交互に複数積層させた多層構造を有し、そして、多層構造部は、特定の波長領域において、Ｓ偏光波の透過率が他の波長領域よりも低くなるように第１の層及び第２の層の厚さが規定される。
例えば実際に用いられる白色ランプ（高圧水銀灯）についてみると、４００〜７００μｍの領域で同じ強度で発光しているのではなく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の波長に対応した３本のピークがある。それぞれの波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）での発光強度は、他の波長に比べて１０倍程度高く、ピーク波長での消光比はスクリーンの明るさに寄与する割合が高い。ところが、従来の偏光分離素子はそのようなランプの特性が反映されていないので、ランプ出力光の利用効率が充分とはいえなかった。しかし、本発明においては、上記のように、特定の波長領域においてＳ偏光波の透過率が他の波長領域よりも低くなるように第１の層及び第２の層の厚さを規定しているので、ランプ出力光の利用効率が著しく向上している。
【０００８】
また、前記多層構造部は、特定の波長領域において、前記のＳ偏光波の透過率の条件に加えて、Ｐ偏光波の透過率が他の波長領域よりも高くなるように、第１の層及び第２の層の厚さが規定される。
また、前記特定の波長領域は、光源のピークに対応して設定されるものである。
また、前記特定の波長領域とは、青、緑及び赤の各波長成分を所定の波長幅でそれぞれ含む３個の波長領域である。
【０００９】
また、本発明に係る投写型表示装置は、光源部と、光源部から出射された光をほぼ一種類の偏光光に変換する偏光変換素子と、偏光変換素子からの光を、与えられた画像信号に基づいて変調する変調手段と、該変調手段により変調された光を投射する投写光学手段とを備え、偏光変換素子は上記の偏光変換素子からなるものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、偏光分離素子の偏光分離膜を構成する多層構造部を、特定の波長領域において、Ｓ偏光波の透過率が他の波長領域よりも低くなるように、又はそれに加えて、Ｐ偏光波の透過率が他の波長領域よりも高くなるように、偏光分離膜及び反射膜の屈折率及び厚さを規定したので、光源の光の利用率を高めることができる。また、光の利用率を一定とした場合には多層構造部の薄膜の層数を軽減させることができることから、その偏光分離素子又はこの偏光分離素子を含む偏光変換素子の製造時間を短縮させることができる。更に、この偏光変換素子を用いた投写型表示装置においては、光源の光の利用率を高めることができるので、明るい画面が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施形態１．
図１は本発明の一実施形態に係る偏光変換素子３２０を示す説明図である。図１（ａ）は、偏光変換素子３２０の平面図であり、図１（ｂ）は、偏光変換素子３２０の斜視図である。この偏光変換素子３２０は、入射光をＰ偏光光とＳ偏光光とに分離して出射するための偏光分離素子３３０と、偏光分離素子３３０で分離された２種類の直線偏光光を１種類の直線偏光光とするためのλ／２位相差板３８１とを備えている。なお、λ／２位相差板３８１が本発明における選択位相差板に相当する。
【００１２】
偏光分離素子３３０は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の第１と第２の透光性基板（以下、「基板」と呼ぶ）３２１，３２２が交互に貼り合わされた形状を有している。また、基板３２１と基板３２２との間には、偏光分離膜２０と反射膜３０とが交互に配置されている。
【００１３】
図１（ａ）に示す偏光変換素子３２０の偏光分離膜２０に、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含むランダムな偏光方向を有する光が入射すると、この入射光は、まず、偏光分離膜２０によってＳ偏光光とＰ偏光光に分離される。Ｓ偏光光は、偏光分離膜２０によってほぼ垂直に反射され、反射膜３０によってさらに垂直に反射されてから出射される。一方、Ｐ偏光光は、偏光分離膜２０をそのまま透過する。偏光分離膜２０を透過したＰ偏光光の出射面には、λ／２位相差板３８１が配置されており、このＰ偏光光がＳ偏光光に変換されて出射される。したがって、偏光変換素子３２０を通過した光は、そのほとんどがＳ偏光光となって出射される。また、偏光変換素子３２０から出射される光をＰ偏光光としたい場合には、λ／２位相差板３８１を反射膜３０によって反射されたＳ偏光光が出射する出射面に配置するようにすればよい。
【００１４】
図２は偏光分離膜２０の部分を拡大して示す断面図である。偏光分離膜２０は、透光性の基板３２１上に積層された誘電体多層膜であり、２種類の材質が交互に計４９層積層された多層構造部２２と、多層構造部２２の上に形成された被覆層２４とで構成されている。この偏光分離膜２０は、基板３２１の表面上に一層ずつ順次積層されて構成されている。偏光分離膜２０が積層された基板３２１は、光学接着剤１８を介して基板３２２と接着される。被覆層２４は、偏光分離膜２０と基板３２２との間の接着性を高める機能を有している。
【００１５】
この多層構造部２２は、ほぼ１．５の屈折率を有する基板３２１上に、基板に対し比較的小さい屈折率を有する層（以下、Ｌ層と呼ぶ）と、比較的大きい屈折率を有する層（以下、Ｈ層と呼ぶ）とが積層して形成されている。図２の例では、Ｌ１，Ｈ２，Ｌ３，Ｈ４，…Ｈ４８，Ｌ４９の合計４９層が形成され、その上には被覆層（Ｍ層）２４が形成される。この被覆層（Ｍ層）はＨ層とＬ層の材質のほぼ中間の屈折率を有する。基板３２１，３２２の部材としては、その屈折率がほぼ１．４８ないし１．５８の種々の部材を用いることができ、屈折率がほぼ１．５２の白板ガラスや、ＢＫ７−Ｓなどの光学ガラスを用いることができる。偏光分離膜２０のＬ層の材質としては、ＭｇＦ2 、Ｈ層の材質としてはＭｇＯ、被覆層（Ｍ層）の材質としてはＳｉＯ2 が用いられている。
【００１６】
次に、図２の偏光分離膜２０及び被覆層２４の各層の膜厚を求める方法について説明する。図２の偏光分離膜２０及び被覆層２４の各膜厚を求めるためには、例えばＦｉｌｍ＊Ｓｔａｒ（メーカ名：FTG Software Associates社(P.O.Box 579 Princeton,NJ,08542）)という名称で市販されているソフトウェアを用いるものとし、そのソフトウェアを使用する際の入力データ、及び出力データは次のとおりである。
１．入力データ
(1)膜特性のシミュレーションのために必要なデータ
ａ．基板の分散データ（分散データとは屈折率の波長特性である）
ｂ．使用する蒸着薬品の分散データ
ｃ．膜厚（初期値）
ｄ．薄膜への入射角度
ｅ．偏光方向（Ｐ波又はＳ波）
ｆ．中心波長
(2)膜の最適化に必要なデータ
ｇ．要求する膜特性（各波長毎の透過率又は反射率とその許容値）
ｈ．最適化の際に変更しても良い層（例えば５０層の内、１層目から４９層
目は変化させてもよいが、５０層目は変化させない等。）
なお、最適化は上記(1)で入力した膜厚（初期値）を要求特性を満足するように自動で変化させるものとする。
【００１７】
２．出力データ
(1)膜厚データ
(2)分光データ（波長毎の透過率又は反射率（数値・グラフ））
【００１８】
３．本実施形態の入力データ
ａ．基板材質：ＢＫ７の分散データ
ｂ．蒸着薬品の分散データ
Ｈ：ＭｇＯ（酸化マグネシュウム）
Ｌ：ＭｇＦ2 （フッ化マグネシュウム）
Ｍ：ＳｉＯ2 （二酸化ケイ素）
Ｈ，Ｌ，Ｍはそれぞれ高屈折率、低屈折率、中間屈折率を表す。
上記ａ，ｂの分散データは図３及び図４に示されるとおりの値である。
ｃ．膜厚（初期値）：過去の設計例を入力
ｄ．薄膜への入射角：４５度
ｅ．偏光方法：Ｐ，Ｓについてそれぞれ計算
ｆ．中心波長：６００ｎｍ
ｇ．要求する膜特性：
図５に示されるように、波長領域に応じた目標値及びその許容値を入力する。この例においては、目標値を全波長領域において等しくし（１００％、０％）、許容値を波長領域４３１〜４５０μｍ（Ｂの波長領域）、５４１〜５６０μｍ（Ｇの波長領域）、及び５７１〜５９０μｍ（Ｒの波長領域）の各波長領域において、その許容値を他の波長領域に比べて厳しくして、その各領域において、Ｐ波の透過率が大となるようにし、且つ、Ｓ波の透過率が小さくなるように、その特性を規定している。    ｈ．変化させても良い層：１〜４９層（又は１〜４５層）（５０層目（又は４６層目）は接着剤との接着性向上の為にあり、薄くなり過ぎると良くないので変化させない。）
【００１９】
４．本実施形態の出力データ
(1)膜厚データ：図６に示される薄膜データ（１〜５０層又は１〜４６層）が得られている。なお、図６のデータは各層の光学的厚さであり、実際の膜厚は、設計波長がλ（＝６００ｎｍ）であるから、この光学的厚さＤにλ／４を乗じて、屈折率ｎ（波長がλのときの屈折率）で割った値である（＝Ｄ・λ／４ｎ）。
(2)分光データ：図７は図６の膜厚データの光学特性のシミュレーション結果を示すグラフである。図８は図７のＰ波の透過率の拡大図であり、図９は図７のＳ波の透過率の拡大図である。
【００２０】
これらの図７〜図９から明らかなように、Ｐ波及びＳ波の透過率ともに優れた特性が得られていることが分かる。一般に、Ｓ波の透過率を低く抑えることは難しいが、図９からも分かるように、上記の各領域（Ｂ，Ｇ，Ｒ）におけるＳ波の透過率が低くなっており、このため、他の領域がそれに比べて高くなっていても、全体としてＳ波の透過が低く抑えられる（Ｓ波が効率よく反射する）。従って、この偏光分離膜２０を用いれば、高効率で可視領域のＰ偏光光を透過しＳ偏光光を反射する偏光分離素子３３０を作製することが可能となる。このため、仮に、偏光分離膜２０の薄膜の層数を一定にした場合には、従来のものに比べて明るい画面が得られる。また、このことは、従来のものと同じ明るさの画面を得ようとした場合には、本発明では偏光分離膜２０の薄膜の層数を従来のものに比べて少なくすることができる。
【００２１】
実施形態２．
ところで、図２及び図３に示されるような誘電体多層膜は、通常、ＰＶＤ（真空蒸着）や、プラズマＣＶＤなどを用いた成膜装置で、各層毎に、順次積層して作製される。ＰＶＤを用いた成膜装置で成膜する場合には、ＭｇＦ2 膜やＳｉＯ2 膜は、２．６６×１０-3Ｐａ（２×１０-3Torr）程度の真空度で成膜される。また、ＭｇＯ膜は、蒸着する際に、酸素を補給しながら成膜され、３．９９×１０-2Ｐａ（３×１０-4Torr）程度の真空度で成膜される。また、成膜する際の基板温度は、約３００℃に設定される。そして、この薄膜の生成に際しては平均８分〜１０分必要であり、その膜数を減らすと大幅な製造時間（成膜時間）の短縮となる。
【００２２】
実施形態３．
次の表１は本実施形態の偏光変換素子の特性を示したものであり、５０層及び４６層（図６参照）と従来製品（後述の図１５、図１６参照）の変換効率と成膜時間を対比させたものである。ここでは、入射光は無偏光（Ｐ波とＳ波とが５０％ずつ存在）の光である。そして、出射光はＳ波そのまま、Ｐ波はＳ波に変換されて出射している。本実施形態の４６層の変換効率は従来製品（５０層）と比べても良く、本発明の優位性が分かる。なお、本実施形態の５０層の成膜時間が従来製品（５０層）と比べて短いのは、本実施形態の各層の膜厚が若干薄いためである。
【００２３】
【表１】
2006317965.tif 000003
【００２４】
実施形態４．
図１０は図１に示す偏光変換素子を備えた投写型表示装置８００の要部を示す概略構成図である。この投写型表示装置８００は、偏光照明装置５０と、ダイクロイックミラー８０１，８０４と、反射ミラー８０２，８０７，８０９と、リレーレンズ８０６，８０８，８１０と、３つの液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１と、クロスダイクロイックプリズム８１３と、投写レンズ８１４とを備えている。
【００２５】
図１１は図１０の偏光照明装置５０の要部を平面的にみた概略構成図である。この偏光照明装置５０は、光源部６０と、偏光発生装置７０とを備えている。光源部６０は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含むランダムな偏光方向の光束を出射する。光源部６０から出射された光束は、偏光発生装置７０によって偏光方向がほぼ揃った一種類の直線偏光光（本実施形態では、Ｓ偏光光）に変換されて、照明領域８０を照明する。なお、この照明領域８０が図１０の投写型表示装置における３つの液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１に相当する。
【００２６】
光源部６０は、光源ランプ１０１と、放物面リフレクター１０２とを備えている。光源ランプ１０１から放射された光は、放物面リフレクター１０２によって一方向に反射され、略平行な光束となって偏光発生装置７０に入射する。
【００２７】
偏光発生装置７０は、第１の光学要素２００と、第２の光学要素４００とを備えている。図１２は、第１の光学要素２００の斜視図である。第１の光学要素２００は、矩形状の輪郭を有する微小な光束分割レンズ２０１が、縦方向にＭ行、横方向に２Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。したがって、レンズ横方向の中心線ＣＬからは、左方向にＮ列、右方向にＮ列存在する。この例では、Ｍ＝１０，Ｎ＝４である。第１の光学要素２００は、光軸が第１の光学要素２００の中心に一致するように配置されている。各光束分割レンズ２０１をＺ方向から見た外形形状は、照明領域８０（図９の液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１）の形状と相似形をなすように設定されている。本実施形態では、照明領域８０はｘ方向に長い横長の形状であるため、光束分割レンズ２０１のＸＹ平面上における外形形状も横長である。
【００２８】
第２の光学要素４００（図１０）は、光学素子３００と出射側レンズ３９０とを備えている。そして、光学素子３００および出射側レンズ３９０は、その中心が光軸と一致するように配置されている。
【００２９】
光学素子３００は、集光レンズアレイ３１０と、遮光板３１５と、２つの偏光変換素子３２０ａ，ｂとを備えている。集光レンズアレイ３１０は、第１の光学要素２００と同じ構成のレンズアレイであり、第１の光学要素２００と相対する向きに配置される。集光レンズアレイ３１０は、第１の光学要素２００とともに、各光束分割レンズ２０１で分割された複数の分割光束を集光し、偏光変換素子３２０ａ，ｂの有効入射領域に導く。偏光変換素子３２０ａ，ｂは、図１に示されるような２つの偏光変換素子を、それぞれの偏光分離膜及び反射膜が向かい合うように配置したものである。なお、偏光変換素子３２０ａ，ｂは、前述したように、偏光分離素子３３０ａ，ｂの出射面に、λ／２位相差板３８１を選択的に配置したものである。遮光板３１５は、集光レンズアレイ３１０により偏光変換素子３２０ａ，ｂの偏光分離膜に集光しきれなかった光が反射膜に直接入射するのを防止するために配置される。この偏光変換素子３２０ａ，ｂには、前述した本発明による偏光分離膜および反射膜が備えられている。したがって、光源部６０から出射された光束を高効率で一種類の直線偏光光（本実施形態では、Ｓ偏光光）に変換して出射することができる。
【００３０】
図１０の出射側レンズ３９０は、光学素子３００から出射される複数の分割光束（偏光変換素子３２０ａ，ｂによって変換された直線偏光光の分割光束）の各々を照明領域８０上、すなわち図９の各液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１上に重畳させる。
【００３１】
図１０のダイクロイックミラー８０１，８０４は、偏光照明装置５０から出射された光束を赤、青、緑の３色の色光に分離する色光分離手段としての機能を有する。３つの液晶ライトバルブ８０３，８０５，８１１は、与えられた画像情報（画像信号）に従って、３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム８１３は、３色の色光を合成してカラー画像を形成する色光合成手段としての機能を有する。投写レンズ８１４は、合成されたカラー画像を表す光をスクリーン８１５上に投写する投写光学手段としての機能を有する。
【００３２】
青光緑光反射ダイクロイックミラー８０１は、偏光照明装置５０から出射された光束の赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。透過した赤色光は、反射ミラー８０２で反射されて、赤光用液晶ライトバルブ８０３に達する。一万、第１のダイクロイックミラー８０１で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は緑光反射ダイクロイックミラー８０４によって反射され、緑光用液晶ライトバルブ８０５に達する。一万、青色光は、第２のダイクロイックミラー８０４も透過する。
【００３３】
本実施形態では、青色光の光路の長さが３つの色光のうちで最も長くなる。そこで、青色光に対しては、ダイクロイックミラー８０４の後に、入射レンズ８０６と、中間レンズ８０８と、出射レンズ８１０とを備えた導光手段８５０が設けられている。すなわち、青色光は、緑光反射ダイクロイックミラー８０４を透過した後に、まず、入射レンズ８０６及び反射ミラー８０７を経て、中間レンズ８０８に導かれる。さらに、反射ミラー８０９によって反射されて出射レンズ８１０に導かれ、青光用液晶ライトバルブ８１１に達する。
【００３４】
３つの液晶ライトバルブ８０３、８０５、８１１は、図示しない外部の制御回路から与えられた画像信号（画像情報）に従って、それぞれの色光を変調し、それぞれの色成分の画像情報を含む色光を生成する。これらの液晶ライトバルブには、通常、入射側と出射側にそれぞれ偏光板（図示せず）が設けられている。したがって、所定の偏光光（本実施形態ではＳ偏光光）のみが液晶ライトバルブの入射側の偏光板を透過し、変調される。
【００３５】
変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８１３に入射する。クロスダイクロイックプリズム８１３には、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー映像を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ８１４によってスクリーン８１５上に投写され、映像が拡大されて表示される。
【００３６】
投写型表示装置８００の偏光照明装置５０には、前述のように本発明による偏光変換素子３２０ａ，ｂが用いられているので、偏光照明装置５０に入射される光源部６０からの光は、高効率で所望の直線偏光光（本実施形態では、Ｓ偏光光）に変換されて出射される。したがって、このような偏光変換素子３２０ａ，ｂを備える投写型表示装置においては、スクリーン８１５上に投写される画像の輝度を高めることが可能となる。
【００３７】
図１３は上述のスクリーン８１５上の明るさの分布を実測した図である。同図のＬ１〜Ｌ９は、図１４に示されるスクリーン上の位置Ｌ１〜Ｌ９を示している。図１３の実施形態においては図６及び図７の５０層の膜数のものを用いており、これは従来製品（５０層）に比べて、全ての位置において明るくなっていることが分かる。なお、図１３の従来製品は、図１５（Ｐ波）及び図１６（Ｓ波）に示されるとおりの特性のものを用いている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る偏光変換素子を示す説明図である。
【図２】図１の偏光変換素子の偏光分離膜の部分を拡大して示す断面図である。
【図３】本実施形態において用いられる分散データの説明図である。
【図４】本実施形態において用いられる分散データのグラフである。
【図５】本実施形態において要求される膜特性の説明図である。
【図６】本実施形態におけるシミュレーションにより得られた薄膜データの説明図である。
【図７】図６の膜厚データの光学特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】図７のＰ波の透過率の拡大図である。
【図９】図７のＳ波の透過率の拡大図である。
【図１０】図１に示される偏光変換素子を備えた投写型表示装置の要部を示す概略構成図である。
【図１１】図１０の偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図である。
【図１２】図１０の第１の光学要素の斜視図である。
【図１３】偏光分離膜が５０層の場合のクリーン上の明るさの分布を実測した図である。
【図１４】図１３のスクリーンの位置の説明図である。
【図１５】従来製品（偏光分離素子）のＰ波の透過率の特性図である。
【図１６】従来製品（偏光分離素子）のＳ波の透過率の特性図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０：偏光分離膜、２２：多層構造部、２４：被覆層（Ｍ層）、３０：反射膜、３２０：偏光変換素子、３２１，３２２：基板、３３０：偏光分離素子、３８１：λ／２位相差板。
【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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【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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【図１６】
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