(57)【要約】【課題】  本発明は、偏光分離部の温度上昇を抑制しつつ、偏光分離素子による画質への影響を従来よりも抑制することが可能な偏光分離素子及びこれを用いた画像投射装置を提供することを目的とする。【解決手段】  ＰＢＳ１２が、第１のプリズム２１と、第２のプリズム２２と、第２のプリズム２２と接する偏光分離膜２６と、基板部２３と、第１のプリズム２１と基板部２３との間に設けられた第１の接着剤２４と、偏光分離膜２６と基板部２３との間に設けられた第２の接着剤２５と、を備える。【選択図】  図２
2019066837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のプリズムと、
第２のプリズムと、
前記第２のプリズムと接する偏光分離部と、
前記偏光分離部と前記第１のプリズムとの間に設けられた基板部と、
前記第１のプリズムと前記基板部との間に設けられた第１の接着部と、
前記偏光分離部と前記基板部との間に設けられた第２の接着部と、
を備える、
ことを特徴とする偏光分離素子。
【請求項２】
第１の方向から前記第１のプリズムに入射し、前記第１の接着部、前記基板部、前記第２の接着部、前記偏光分離部、前記第２のプリズムの順に前記偏光分離素子を透過する光を反射型の光変調部に導くことが可能であるとともに、前記反射型の光変調部で変調された光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に導くことが可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の偏光分離素子。
【請求項３】
前記基板部の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））をＡとするとき、
Ａ≧４．０
を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の偏光分離素子。
【請求項４】
前記偏光分離部は前記第２のプリズムの前記基板部の側の面に蒸着された偏光分離膜である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の偏光分離素子。
【請求項５】
前記第１のプリズムおよび前記第２のプリズムの熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））をＨ１及びＨ２とするとき、
０．４≦Ｈ１≦２．０
あるいは、
０．４≦Ｈ２≦２．０
のうち少なくとも一方を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の偏光分離素子。
【請求項６】
前記第１のプリズムの光弾性定数（１０−６ｍｍ２／Ｎ）をＢ１とし、厚さ１０ｍｍの前記第１のプリズムに波長が４６０ｎｍの光が入射した場合の内部吸収率をＱ１とし、前記第２のプリズムの光弾性定数（１０−６ｍｍ２／Ｎ）をＢ２とし、厚さ１０ｍｍの前記第２のプリズムに波長が４６０ｎｍの光が入射した場合の内部吸収率をＱ２とするとき、
Ｂ１≦２．０
Ｂ２≦２．０
Ｑ１≦０．０３
Ｑ２≦０．０３
を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の偏光分離素子。
【請求項７】
前記第１のプリズムの光弾性定数（１０−６ｍｍ２／Ｎ）をＢ１とし、厚さ１０ｍｍの前記第１のプリズムに波長が４６０ｎｍの光が入射した場合の内部吸収率をＱ１とし、前記第２のプリズムの光弾性定数（１０−６ｍｍ２／Ｎ）をＢ２とし、厚さ１０ｍｍの前記第２のプリズムに波長が４６０ｎｍの光が入射した場合の内部吸収率をＱ２とするとき、
Ｂ１≦２．０
Ｂ２≦１．０
Ｑ１≦０．０３
Ｑ２≦０．０２
を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の偏光分離素子。
【請求項８】
前記第１のプリズムの光弾性定数（１０−６ｍｍ２／Ｎ）をＢ１とし、前記第２のプリズムの光弾性定数（１０−６ｍｍ２／Ｎ）をＢ２とするとき、
Ｂ１≧Ｂ２
を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の偏光分離素子。
【請求項９】
厚さ１０ｍｍの前記第１のプリズムに波長が４６０ｎｍの光が入射した場合の内部吸収率をＱ１とし、厚さ１０ｍｍの前記第２のプリズムに波長が４６０ｎｍの光が入射した場合の内部吸収率をＱ２とするとき、
Ｑ１≧Ｑ２
を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の偏光分離素子。
【請求項１０】
前記基板部は複屈折性を有し、前記基板部のｄ線の通常光線に対する屈折率をＮｅとし、ｄ線の異常光線に対する屈折率をＮｏとするとき、
｜Ｎｅ−Ｎｏ｜≧０．００４
を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の偏光分離素子。
【請求項１１】
前記偏光分離部に入射する入射光の偏光方向に対して前記基板部の遅相軸がなす角度が０°±５°または９０°±５°の範囲にある、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の偏光分離素子。
【請求項１２】
互いに波長が異なる第１の色光、第２の色光、第３の色光を含む光を射出可能な光源部と、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の偏光分離素子と、
反射型の光変調部と、
前記反射型の光変調部からの光を被投射面に導くための投射光学系を保持可能な保持部と、を備え、
前記偏光分離素子は、前記光源部からの光が前記偏光分離素子を透過して前記反射型の光変調部に入射し、前記反射型の光変調部で変調された光が前記偏光分離素子で反射されるように配置されている、
ことを特徴とする画像投射装置。
【請求項１３】
前記反射型の光変調部として、前記第１の色光を変調するための第１の反射型の光変調部と、前記第２の色光を変調するための第２の反射型の光変調部と、前記第３の色光を変調部するための第３の反射型の光変調部と、
前記第１の色光、前記第２の色光、前記第３の色光のうち一つの色光を他の二つの色光とは異なる方向に導くための色分離部と、
前記第１の反射型の光変調部からの光と、前記第２の反射型の光変調部からの光と、前記第３の反射型の光変調部からの光と、を合成するための色合成部と、を備える、
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像投射装置。
【請求項１４】
前記偏光分離素子として、前記第１の色光を前記第１の反射型の光変調部に導くための第１の偏光分離素子と、前記第２の色光を前記第２の反射型の光変調部に導くための第２の偏光分離素子と、前記第３の色光を前記第３の反射型の光変調部に導くための第３の偏光分離素子と、を備え、
前記第１の偏光分離素子は前記第１の色光が前記第１の偏光分離素子を透過して前記第１の反射型の光変調部に入射するように配置されており、
前記第２の偏光分離素子は前記第２の色光が前記第２の偏光分離素子を透過して前記第２の反射型の光変調部に入射するように配置されており、
前記第３の偏光分離素子は前記第３の色光が前記第３の偏光分離素子を透過して前記第３の反射型の光変調部に入射するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の画像投射装置。
【請求項１５】
前記偏光分離素子として、前記第２の色光を前記第２の反射型の光変調部に導くための第２の偏光分離素子と、前記第１の色光を前記第１の反射型の光変調部に導くとともに前記第３の色光を前記第３の反射型の光変調部に導くための第４の偏光分離素子と、を備える、
ことを特徴とする請求項１３に記載の画像投射装置。
【請求項１６】
前記第２の偏光分離素子は前記第２の色光が前記第２の偏光分離素子を透過して前記第２の反射型の光変調部に入射するように配置されており、
前記第４の偏光分離素子は前記第３の色光が前記第３の偏光分離素子を透過して前記第３の反射型の光変調部に入射するように配置されており、
前記第３の色光の比視感度は、前記第１の色光の比視感度よりも高い、
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光分離素子及びこれを用いた画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型の光変調部を用いた画像投射装置用の偏光分離素子として、特許文献１に記載の偏光分離素子が知られている。特許文献１に記載の偏光分離素子は、間に偏光分離膜が設けられた２枚の平行平板を２つのプリズムで挟み込んだ構造を有しており、この２枚の平行平板の材料は熱伝導率の高いスピネルである。
【０００３】
つまり、特許文献１に記載の偏光分離素子は、熱伝導率の高い材料を用いた平行平板で偏光分離膜を挟むことで、偏光分離膜の温度上昇を抑制することができる。その結果、偏光分離膜の光吸収によって温度分布が生じることを抑制し、この温度分布によって生じる内部応力に起因する複屈折性による偏光の乱れが発生させる黒浮きや色ムラを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４５７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に記載の偏光分離素子を画像投射装置内部に、反射型の光変調部からの光が偏光分離素子で反射されて投射光学系に導かれるように配置した場合を考える。この場合、平行平板の材料とプリズムの材料の屈折率が大きいと、投射光学系に導かれる光が平行平板の材料とプリズムの材料の屈折率の差の影響を受けてしまい、収差が増大して投射画像の画質が劣化するおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は、偏光分離部の温度上昇を抑制しつつ、偏光分離素子による画質への影響を従来よりも抑制することが可能な偏光分離素子及びこれを用いた画像投射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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の偏光分離素子は、
第１のプリズムと、
第２のプリズムと、
前記第２のプリズムと接する偏光分離部と、
前記偏光分離部と前記第１のプリズムとの間に設けられた基板部と、
前記第１のプリズムと前記基板部との間に設けられた第１の接着部と、
前記偏光分離部と前記基板部との間に設けられた第２の接着部と、を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、偏光分離部の温度上昇を抑制しつつ、偏光分離素子による画質への影響を従来よりも抑制することが可能な偏光分離素子及びこれを用いた画像投射装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例における画像投射装置の構成を示した図
【図２】第１実施例における偏光ビームスプリッタ１２の構成を示した図
【図３】第１実施例における基板部２３の遅相軸の方向を示した図
【図４】第２実施例における偏光ビームスプリッタ７２の構成を示した図
【図５】第３実施例における画像投射装置の構成を示した図
【図６】第４実施例における画像投射装置の構成を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
〔第１実施例〕
（画像投射装置の構成）
図１を用いて本実施例におけるプロジェクタ（画像投射装置）Ｐの構成について説明する。プロジェクタＰは、光源部１１、照明光学系、偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）１２、画像表示素子（反射型の光変調部）７、偏光板８、投射レンズ（投射光学系）９、保持部９ｓを備えている。
【００１２】
光源部１１は、超高圧水銀ランプやキセノンランプ等の光源１と、光源１からの光を反射するリフレクタ２とを有する。光源部１１は、互いに波長が異なる第１の色光、第２の色光、第３の色光を含む光を射出可能である。より具体的には、光源部１１は、赤色光、緑色光、青色光を含む白色光を射出可能である。
【００１３】
光源部１１からの光は、第１のフライアイレンズ３に入射し、複数の光束に分割されるとともに集光される。分割された複数の光束は、第２のフライアイレンズ４を通過して複数の光源像を形成する。光源像が形成される位置の近傍には、偏光変換素子５が設けられている。偏光変換素子５に入射した無偏光光としての複数の光束は、偏光変換素子５によって所定の偏光方向を有する偏光光（ここではＰ偏光とする）に変換されて、コンデンサーレンズ６に入射する。コンデンサーレンズ６からの光は、偏光分離手段である偏光ビームスプリッタ１２（Ｐ偏光透過、Ｓ偏光反射）を透過して、画像表示素子７に集光される。なお、本発明の各実施例において、第１のフライアイレンズ、第２のフライアイレンズ、偏光変換素子、コンデンサーレンズをまとめて照明光学系とする。
【００１４】
画像表示素子７で変調された光は、偏光ビームスプリッタ１２で反射されて、偏光板８を透過して、投射レンズ９を介して、不図示のスクリーン（被投射面）に投影される。投射レンズ９は保持部９ｓによって保持されている。つまり、保持部９ｓは投射レンズ９を保持可能である。投射レンズ９は保持部９ｓから取り外し可能であってもよいし、取り外し不可能であってもよい。
【００１５】
（偏光分離素子の構成）
次に図２を用いて本実施例における偏光ビームスプリッタ（以後、ＰＢＳ）１２の構成について説明する。ＰＢＳ１２は、第１のプリズム２１、基板部２３、第２のプリズム２２、第１の接着剤（第１の接着部）２４、第２の接着剤２５（第２の接着部）、そして、偏光分離膜（偏光分離部）２６を備えている。
【００１６】
基板部２３は、第１の接着剤２４によって第１のプリズムの基板部２３側の面２１ａに接着されている。偏光分離膜２６は、第２のプリズム２２の第２の接着剤２５側（基板部２３側）の面２２ａに蒸着されている。基板部２３は第２の接着剤２５によって偏光分離膜２６が蒸着された面２２ａに接着されている。つまり、第１の接着剤２４が第１のプリズム２１と接しており、基板部２３は第１の接着剤２４及び第２の接着剤２５と接しており、偏光分離膜２６は第２の接着剤２５及び第２のプリズム２２と接している。
【００１７】
図２において実線の矢印は光源部１１からＰＢＳ１２に入射する光が画像表示素子７に入射するまでの光路を示しており、破線の矢印は画像表示素子７からの光の光路を示している。図２に示すように、ＰＢＳ１２は、第１の方向から第１のプリズム２１に入射し、第１の接着剤２４、基板部２３、第２の接着剤２５、偏光分離膜２６、第２のプリズム２２を透過する光を画像表示素子７に導くことが可能である。同時に、画像表示素子７からの光を第１の方向とは異なる第２の方向に導くことが可能である。あるいは、このような光学的作用を実現できるようにＰＢＳ１２はプロジェクタＰ内部に配置されている。ここでいう第１の方向とは図２における実線の矢印で示す方向、あるいはｚ軸方向であり、第２の方向とは破線の矢印で示す方向あるいはｙ軸方向である。
【００１８】
ＰＢＳ１２を上述のような構成にすることで、画像表示素子７からの画像光は、第２のプリズム２２の面２２ａ上の偏光分離膜２６で反射されるため、第１のプリズム２１および基板部２３を介することなく投射レンズ９に導かれる。
【００１９】
前述の特許文献１に記載の偏光分離素子においては、２つの平行平板で偏光分離膜を挟んでいる。このため、特許文献１に記載の偏光分離素子においては、画像表示素子からの画像光が偏光分離膜で反射されて投射レンズに導かれる際に、プリズムと平行平板の双方に入射する。この結果、画像光が両者の屈折率の差による影響を受けて収差が増大してしまうおそれがある。
【００２０】
これに対して本実施例におけるＰＢＳ１２において、前述のように画像表示素子７からの画像光は第１のプリズム２１および基板部２３を介さず、第２のプリズム２２及び偏光分離膜２６のみを介する。このため、第１のプリズム２１あるいは第２のプリズム２２と基板部２３に屈折率が異なる材料を用いたとしても、特許文献１に記載の偏光分離素子と比べて収差の発生を抑制し、偏光分離素子による画質への影響を抑制することができる。
【００２１】
また、基板部２３によって、偏光分離膜２６がＰＢＳ１２に入射した光を吸収することによって生じる偏光分離膜２６における温度上昇も抑制することができる。より具体的には、各接着剤や偏光分離膜２６で発生した熱を、基板部２３を介して効率的に拡散することができる。その結果、ＰＢＳ１２で生じる温度分布が低減され、第２のプリズム２２で発生する光弾性起因の黒浮きや硝子の変形による解像性能の悪化を低減することができる。
【００２２】
（更に望ましい構成）
以下、更に望ましい構成について説明する。
【００２３】
（基板部の材料特性）
偏光分離膜２６における温度上昇をより抑制するためには、基板部２３の熱伝導率が高いことが好ましい。具体的には、基板２３の熱伝導率をＡ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とするとき、ＰＢＳ１２が、
Ａ≧４．０      （１）
を満足することが好ましい。ＰＢＳ１２が、
Ａ≧２０．０      （１ａ）
を満足するとより好ましい。
【００２４】
また、偏光分離膜２６における温度上昇をより抑制するためには、基板部２３があまり熱を吸収しないことが好ましい。具体的には、基板部２３に使われている材料が厚さ１０ｍｍで、この材料に波長が４６０ｎｍの光が入射した場合の内部吸収率をＰとするとき、ＰＢＳ１２が、
Ｐ≦０．０２      （２）
を満足することが好ましい。
【００２５】
また、第１のプリズム２１および第２のプリズム２２の硝材はレンズ等に使用される一般的なガラスであるのに対して、基板部２３は可視光の吸収率が低く熱伝導率が高い水晶やサファイアであることが好ましい。
【００２６】
（プリズムの材料特性）
３０００ｌｍを超えるような高輝度のプロジェクタにおいては、基板部２３の材料として水晶やサファイアのような熱伝導率の高い材料を用いることに加えて、第１のプリズム２１および第２のプリズム２２の硝材を適切に選択することが好ましい。
【００２７】
より具体的には、第１のプリズム２１の熱伝導率をＨ１（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とし、第２のプリズム２２の熱伝導率をＨ２（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とするとき、ＰＢＳ１２が、
０．４≦Ｈ１≦２．０      （３）
あるいは、
０．４≦Ｈ２≦２．０      （４）
のうち少なくとも一方を満足することが好ましい。特に画像表示素子７からの光が入射する第２のプリズム２２が上記の式（４）を満足するとより好ましい。
【００２８】
式（４）の下限値を逸脱するほどにプリズムの熱伝導率が低いと、光源部１１からの光の輝度が高い場合に偏光分離膜６の温度上昇を充分に抑制できないおそれがある。また、（４）式の上限値を逸脱するほどに熱伝導率が高い硝材は一般的にコストが高い場合が多いため、好ましくない。
【００２９】
ＰＢＳ１２が、
０．６≦Ｈ１≦１．５      （３ａ）
あるいは、
０．６≦Ｈ２≦１．５      （４ａ）
のうち少なくとも一方を満足するとより好ましい。
【００３０】
第１のプリズム２１のｄ線に対する屈折率をＮ１とし、第２のプリズム２２のｄ線に対する屈折率をＮ２とするとき、ＰＢＳ１２が
｜Ｎ２−Ｎ１｜≦０．１      （５）
を満足することが好ましい。ＰＢＳ１２が、
｜Ｎ２−Ｎ１｜≦０．０３    （５ａ）
を満足するとより好ましい。式（５）を逸脱するほどに２つのプリズム間の屈折率差が大きいと、両者の屈折率差によって生じる非点収差などの収差が増大して照明効率が低下してしまうおそれがある。
【００３１】
また、第１のプリズム２１の光弾性定数をＢ１（１０−６ｍｍ２／Ｎ）、内部吸収率Ｑ１（λ＝４６０ｎｍ、厚さ１０ｍｍ）とする。そして、第２のプリズム２２の光弾性定数をＢ２（１０−６ｍｍ２／Ｎ）、内部吸収率Ｑ２（λ＝４６０ｎｍ、厚さ１０ｍｍ）とする。このとき、ＰＢＳ１２が、
Ｂ１≦２．０        （６）
Ｂ２≦１．０        （７）
Ｑ１≦０．０３      （８）
Ｑ２≦０．０２      （９）
を満足することが望ましい。
【００３２】
式（６）を逸脱すると、第１のプリズム２１で光弾性による偏光の乱れが生じ、偏光分離膜２６での透過率が低下して照明効率が低下してしまうおそれがある。なお、条件式（７）の上限値を２．０としてもよい。また、条件式（９）の上限値を０．０３としてもよい。
【００３３】
式（７）を逸脱すると、第２のプリズム２２で光弾性による黒浮きが生じるおそれがある。式（８）を逸脱すると、第１のプリズム２１で吸収による温度分布が生じ、光弾性による偏光の乱れが生じ、偏光分離膜２６での透過率が低下して照明効率が低下してしまうおそれがある。式（９）を逸脱すると、第２のプリズム２２で吸収による温度分布が生じ、光弾性による黒浮きやガラスの変形による解像性能の低下が生じてしまうおそれがある。
【００３４】
ＰＢＳ１２が、
Ｂ１≦１．６      （６ａ）
Ｂ２≦０．８      （７ａ）
Ｑ１≦０．０１８  （８ａ）
Ｑ２≦０．０１    （９ａ）
を満足するとより好ましい。なお、条件式（７ａ）の上限値を１．６としてもよい。また、条件式（９ａ）の上限値を０．０１８としてもよい。
【００３５】
また、前述のように、画像表示素子７からの画像光は第２のプリズム２２を介して投射レンズ９に導かれるため、第１のプリズム２１よりも第２のプリズム２２の方が、光弾性定数が低く、内部吸収率も低いことが好ましい。言い換えれば、ＰＢＳ１２が、
Ｂ１≧Ｂ２      （１０）
および
Ｑ１≧Ｑ２      （１１）
のうち少なくとも一方を満足することが好ましい。
【００３６】
（数値実施例）
以下に、偏光ビームスプリッタの数値実施例を示す。
【００３７】
（数値実施例１）
第１のプリズム：ＳＦ６ＨＴ（ＳＣＨＯＴＴ）
Ｈ１＝０．６７３、Ｎ１＝１．８０５、Ｂ１＝０．６５、Ｑ１＝０．００８
第２のプリズム：ＳＦ６ＨＴ（ＳＣＨＯＴＴ）
Ｈ２＝０．６７３、Ｎ２＝１．８０５、Ｂ２＝０．６５、Ｑ２＝０．００８
基板：サファイア
Ａ＝２５
【００３８】
（数値実施例２）
第１のプリズム：Ｓ−ＦＰＭ２（ＯＨＡＲＡ）
Ｈ１＝０．６２４、Ｎ１＝１．５９５、Ｂ１＝０．５１、Ｑ１＝０．００８
第２のプリズム：Ｓ−ＦＰＭ２（ＯＨＡＲＡ）
Ｈ２＝０．６２４、Ｎ２＝１．５９５、Ｂ２＝０．５１、Ｑ２＝０．００８
基板：サファイア
Ａ＝２５
【００３９】
（数値実施例３）
第１のプリズム：Ｓ−ＦＰＭ２（ＯＨＡＲＡ）
Ｈ１＝０．６２４、Ｎ１＝１．５９５、Ｂ１＝０．５１、Ｑ１＝０．００８
第２のプリズム：ＬＢＣ３Ｎ（ＨＯＹＡ）
Ｈ２＝０．４４３、Ｎ２＝１．６０６、Ｂ２＝０．４３、Ｑ２＝０．００９
基板：サファイア
Ａ＝２５
【００４０】
（数値実施例４）
第１のプリズム：Ｓ−ＬＡＨ８９（ＯＨＡＲＡ）
Ｈ１＝０．８６１、Ｎ１＝１．８５２、Ｂ１＝１．２７、Ｑ１＝０．０１７
第２のプリズム：ＰＢＨ５６（ＯＨＡＲＡ）
Ｈ２＝０．６３５、Ｎ２＝１．８４１、Ｂ２＝０．０９、Ｑ２＝０．００５
基板：サファイア
Ａ＝２５
【００４１】
（数値実施例５）
第１のプリズム：Ｓ−ＬＡＨ９７（ＯＨＡＲＡ）
Ｈ１＝０．８６３、Ｎ１＝１．７５５、Ｂ１＝１．３９、Ｑ１＝０．００３
第２のプリズム：Ｓ−ＬＡＨ９７（ＯＨＡＲＡ）
Ｈ２＝０．８６３、Ｎ２＝１．７５５、Ｂ２＝１．３９、Ｑ２＝０．００３
基板：サファイア
Ａ＝２５
【００４２】
なお、各数値実施例における式（５）の計算結果は以下の表１に示す通りである。
【００４３】
【表１】
2019066837.tif 000003
【００４４】
（基板部の遅相軸の方向）
図３に基板部２３の遅相軸の方向を示す。図２及び図３において、ｚ軸方向は画像表示素子７の法線方向と平行な方向であり、ｙ軸方向はｚ軸方向と直交するとともに、ＰＢＳ１２からの光の進行方向である。ｘ軸方向はｚ軸方向及びｙ軸方向と直交する方向である。ｂ軸方向は基板部２３の法線方向と平行な方向であり、ａ軸方向はｘ軸方向及びｂ軸方向と直交するとともに、基板部２３の入射面及び基板部２３の短辺方向と平行な方向である。
【００４５】
複屈折性を有する基板部２３の遅相軸の方向は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｘ軸方向あるいはａ軸方向に略平行であることが好ましい。ここでいう略平行とは、遅相軸のｘ軸あるいはａ軸に対する角度が０°±５°であることを意味する。この略平行の範囲を逸脱すると、ＰＢＳ１２に入射する偏光光（偏光方向がｘ軸またはｙ軸に平行）に位相差を与えすぎてしまうことになり、ＰＢＳ１２での照明光のロスが大きくなる。
【００４６】
基板部２３の遅相軸の方向は、ＰＢＳ１２への入射光の偏光方向を用いて次のように表現することもできる。すなわち、偏光分離膜２６に入射する入射光の偏光方向に対して、基板部２３の遅相軸のなす角度が０°±５°または９０°±５°の範囲にある。
【００４７】
また、基板部２３のｄ線の通常光線に対する屈折率をＮｅとし、ｄ線の異常光線に対する屈折率をＮｏとするとき、ＰＢＳ１２
｜Ｎｅ−Ｎｏ｜≧０．００４      （１２）
が満足することが好ましい。
【００４８】
前述のように、本実施例においては、画像表示素子７で変調されてスクリーンに導かれる光、つまり、画像光は画像表示素子７から第２のプリズム２２と偏光分離膜２６を介してＰＢＳ１２からスクリーンあるいは投射レンズ９の方向（第２の方向）に導かれる。このように、画像光は基板部２３だけではなく接着部も介することなくＰＢＳ１２から出射する。このため、仮に第１の接着部２４あるいは第２の接着部２５が劣化したとしても、画像光がその影響を受けることはない。
【００４９】
また、画像光が第２のプリズム２２と偏光分離膜２６を介してＰＢＳ１２からスクリーンあるいは投射レンズ９の方向（第２の方向）に導かれる点は、本実施例に記載のＰＢＳと通常のＰＢＳの共通点である。ここでいう通常のＰＢＳとは、基板部を有さずに偏光分離膜を２つのプリズムで挟んだＰＢＳのことをいう。前述の特許文献１に記載のＰＢＳにおいては偏光分離膜よりも画像表示素子側の基板部とプリズムの双方の屈折率を考慮して偏光分離膜を設計する必要がある。しかしながら、本実施例に記載のＰＢＳに搭載される偏光分離膜は、通常のＰＢＳに搭載される偏光分離膜と同様に画像表示素子側のプリズムの屈折率を考慮したものでよい。つまり、本実施例に記載のＰＢＳには通常のＰＢＳに搭載された偏光分離膜を流用することが可能である。
【００５０】
また、本実施例においては、偏光分離膜を２つの基板部で挟み込む構成を採用していないために、前述の特許文献１に記載のＰＢＳよりも簡易な構成のＰＢＳを実現することが可能である。
【００５１】
〔第２実施例〕
図４を用いて第２実施例における偏光分離素子であるＰＢＳ７２の構成について説明する。
【００５２】
前述の第１実施例におけるＰＢＳ１２と本実施例におけるＰＢＳ７２の構成の違いは基板部である。ＰＢＳ７２においては基板部８３が第１のプリズム２１及び第２のプリズム２２からはみ出すほどのサイズになっている。言い換えれば、ＰＢＳ７２は、ＰＢＳ７２の対角線方向における第１のプリズム２１の面２１ａの長さをＤ１とし、基板部８３の長さをＤ２とするとき、
１．０＜Ｄ２／Ｄ１＜１．５      （１３）
を満足する構成になっている。式（１３）の上限値を逸脱するほどに基板部８３が長いと基板部８３が他の部材と干渉するおそれがあるために好ましくない。また、このような干渉を避けるために基板部８３と周辺の部材と間の距離を広げるとプロジェクタＰが大型化してしまうために好ましくない。
【００５３】
このような構成であれば、前述の第１実施例と比較して偏光分離膜２６からの熱を、基板部８３を介してＰＢＳ７２の外部に放熱しやすくなる。その結果、偏光分離膜２６の温度上昇をより抑制することができる。また、基板部８３はＰＢＳ７２から５ｍｍ以上はみ出ていることが望ましい。なお、基板部８３は前述の第１実施例と同様にサファイア等の熱伝導率が高い材料である。本実施例においては、Ｄ１＝２８ｍｍ、Ｄ２＝Ｄ１＋５ｍｍ＝３３ｍｍ、Ｄ２／Ｄ１＝１．１８である。
【００５４】
偏光ビームスプリッタ７２からはみ出した基板部８３に冷却風を当てることで、偏光ビームスプリッタ７２の温度を下げることができ、更なる光学性能の改善を図ることができる。つまり、プロジェクタＰが基板部８３のうち少なくともＰＢＳ７２からはみ出た部分を冷却するための冷却部８４を備えていることが好ましい。図４中の実線の矢印は冷却部８４からの冷却風の風路を示している。冷却部８４は例えばシロッコファンや軸流ファンなどの冷却ファンである。
【００５５】
〔第３実施例〕
図５を用いて第３実施例におけるプロジェクタＰ１の構成について説明する。光源部１１、照明光学系、投射レンズ９、保持部９ｓの構成は前述の第１実施例と同様であるため説明を割愛する。ただし、本実施例では第１のコンデンサーレンズ３９と第２のコンデンサーレンズ４３がコンデンサーレンズ６と同様の機能を有している。
【００５６】
図５において、４０、４５、４７は前述の第１実施例におけるＰＢＳ１２と同様の構造を持つ第１、第２、第３の偏光分離素子である。４１、４６、４８は第１、第２、第３の反射型の光変調部、より詳細には第１、第２、第３の反射型液晶パネル部である。
【００５７】
照明光学系からの光はクロスダイクロイックミラー５２に入射する。クロスダイクロイックミラー５２は、青帯域の光を反射し、緑帯域と赤帯域の光を透過する特性を有する第１のダイクロイックミラー３６と、青帯域の光を透過し、緑帯域と赤帯域の光を反射する特性を有する第２のダイクロイックミラー３７を有する。偏光変換素子３５でＰ偏光に偏光変換された光は、クロスダイクロイックミラー５２で、青帯域の光は、第１のミラー３８の方向に反射され、緑および赤帯域の光は、第２のミラー４２の方向に反射される。
【００５８】
なお、ここでいう青帯域の光あるいは青色光とは、その光の分光分布における最大強度の光の波長あるいは半値全幅が４３０〜４８０ｎｍの帯域に含まれる光のことをいう。緑帯域の光あるいは緑色光とは、その光の分光分布における最大強度の光の波長あるいは半値全幅が５００〜５８０ｎｍの帯域に含まれる光のことをいう。赤帯域の光あるいは赤色光とは、その光の分光分布における最大強度の光の波長あるいは半値全幅が６００〜７５０ｎｍの帯域に含まれる光のことをいう。
【００５９】
クロスダイクロイックミラー５２から出射し、第１のミラー３８で反射された青帯域のＰ偏光光は、第１のコンデンサーレンズ３９および第３のＰＢＳ４０を透過して、第３の画像表示素子４１を照明する。第３の画像表示素子４１で変調された画像光（Ｓ偏光光）は、第３のＰＢＳ４０で反射され、クロスダイクロイックプリズム４９で反射され、投射レンズ５０に導かれる。
【００６０】
クロスダイクロイックミラー５２から出射し、第２のミラー４２で反射された緑および赤帯域のＰ偏光光は、第２のコンデンサーレンズ４３を透過して、第３のダイクロイックミラー４４に入射する。第３のダイクロイックミラー４４で緑帯域の光は反射され、赤帯域の光は透過する。
【００６１】
第３のダイクロイックミラーで反射された緑帯域のＰ偏光光は、第２のＰＢＳ４５を透過して、第２の画像表示素子４６を照明する。第２の画像表示素子４６で変調された画像光（Ｓ偏光光）は、第２のＰＢＳ４５で反射され、クロスダイクロイックプリズム４９で透過され、投射レンズ５０に導かれる。
【００６２】
第３のダイクロイックミラーを透過した赤帯域のＰ偏光光は、第３のＰＢＳ４７を透過して、第３の画像表示素子４８を照明する。第３の画像表示素子４８で変調された画像光（Ｓ偏光光）は、第３のＰＢＳ４７で反射され、クロスダイクロイックプリズム４９で反射され、投射レンズ５０に導かれる。投射レンズ５０に導かれた画像光は、不図示のスクリーンに投影される。
【００６３】
なお、図５には図示していないが、漏れ光を低減するためには、第１、２、第３のＰＢＳとクロスダイクロイックプリズムの間の光路に不要な偏光方向の光を吸収する吸収型の偏光板を配置することが望ましい。
【００６４】
本実施例においては、ＰＢＳ１２と同様の構成を持つ各色光用のＰＢＳの全てが、入射光が各ＰＢＳを透過した方向に各色光用の画像表示素子が位置するように配置されている。このため、前述の第１実施例と同様に、本実施例においても、偏光分離部の温度上昇を抑制しつつ、偏光分離素子による画質への影響を従来よりも抑制することが可能となる。
【００６５】
なお、本実施例においてはクロスダイクロイックミラー５２が色分離部であり、クロスダイクロイックプリズム４９が色合成部である。
【００６６】
〔第４実施例〕
図６を用いて第４実施例におけるプロジェクタＰ２の構成について説明する。光源部１１、照明光学系の構成は前述の第１実施例と同様であるため説明を割愛する。
【００６７】
照明光学系からの光はダイクロイックミラー９１に入射する。ダイクロイックミラー９１は緑色帯域の光を透過させて赤色及び青色帯域の光を反射する特性を有する。
【００６８】
ダイクロイックミラー９１を透過した緑色帯域の光は第２のＰＢＳ４５を透過して第２の画像表示素子４６に入射する。第２の画像表示素子４６で変調された緑色帯域のＳ偏光光は第２のＰＢＳ４５で反射されて合成プリズム９５で反射されて投射レンズ９に導かれる。合成プリズム９５は緑色帯域の光を偏光方向に依らずに反射、青色帯域の光を偏光方向に依らずに透過させ、赤色帯域の光については偏光分離を行う特性を有する。
【００６９】
ダイクロイックミラー９１で反射された赤色及び青色帯域の光は波長選択性位相差板９２によって青色帯域の光のみＰ偏光光からＳ偏光光となって第４のＰＢＳ９３に入射する。第４のＰＢＳ９３は赤色帯域のＰ偏光光を第３の画像表示素子４８に導きつつ、青色帯域のＳ偏光光を第１の画像表示素子４１に導く機能を有する。
【００７０】
第１の画像表示素子４１で変調された青色帯域のＰ偏光光は第４のＰＢＳ９３を透過し、λ／２板９４で青色帯域のＳ偏光光となって合成プリズム９５を透過して投射レンズ９に導かれる。第４のＰＢＳ９３を透過して第３の画像表示素子４８に入射した赤色帯域の光のうち、第３の画像表示素子４８によって変調された赤色帯域のＳ偏光光はλ／２板９４を介して赤色帯域のＰ偏光光となり、合成プリズム９５を介して投射レンズ９に導かれる。なお、第４のＰＢＳ９３は前述の第１実施例におけるＰＢＳ１２と同様の構成である。
【００７１】
第４のＰＢＳ９３において、第３の画像表示素子４８からの赤色帯域の光は基板部２３を介さずに投射レンズ９に導かれるが、第１の画像表示素子４１からの青色帯域の光は２つのプリズムと基板部２３を介して投射レンズ９に導かれる。１つのＰＢＳに対して２つの画像表示素子を配置する場合、このように一方の色光については前述の第１実施例で説明した効果を得ることができない。そこで、本実施例においては、より比視感度の高い赤色光用の第３の画像表示素子４８を第４のＰＢＳ９３を透過する方向に配置した。これによってより比視感度の高い赤色光が受ける収差の影響を低減することが可能となる。
【００７２】
〔変形例〕
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７３】
例えば、前述の各実施例において光源部がランプである構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。白色光を射出することが可能な光源部であれば、例えば、赤色光を射出するレーザーダイオード（ＬＤ）あるいはＬＥＤ、緑色光を射出するＬＤあるいはＬＥＤ、青色光を射出するＬＤあるいはＬＥＤを用いた構成などであってもよい。さらに、青色光を射出するＬＤあるいはＬＥＤと黄色蛍光体を用いて白色光を射出する構成などであってもよい。
【００７４】
また、前述の各実施例においては偏光分離部が偏光分離膜、より詳細には誘電体多層膜である構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。入射した光の偏光方向に基づいて光を分離する偏光分離部であれば、例えば、誘電体多層膜ではなく構造型の偏光分離部などであってもよい。
【００７５】
また、前述の第２実施例において、基板部８３がｙｚ断面においてＰＢＳ７２からＰＢＳ７２の対角線方向にはみ出る構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。基板部８３がｘ方向にはみ出る構成、さらにｙｚ断面においてもはみ出て、かつｘ方向にもはみ出る構成などであってもよい。また、基板部８３がＰＢＳ７２に対して両側にはみ出る構成などであってもよい。
【００７６】
また、前述の各実施例においては第１の接着部及び第２の接着部を用いた構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、第１のプリズム及び第２のプリズムのうち一方を他方に付勢する構造を用いて第１のプリズム、基板部、偏光分離部、第２のプリズムの配置を固定する構成などであってもよい。
【００７７】
また、前述の第１、第２、第３実施例においては、ＰＢＳへの入射光が偏光分離部を透過した方向に画像表示素子が位置する構成が採用されている。しかしながら、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、前述の第１、第２、第３実施例において、ＰＢＳへの入射光が偏光分離部で反射される方向に画像表示素子が位置する構成を採用してもよい。この際には偏光変換素子で整える偏光方向を前述の第１、第２、第３実施例とは９０度異なる偏光方向とすればよい。
【００７８】
また、前述の第４実施例において、第２のＰＢＳ４５へ入射した緑色光が偏光分離部で反射される方向に第２の画像表示素子４６が位置する構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１２  偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）
２１  第１のプリズム
２２  第２のプリズム
２３  基板部
２６  偏光分離膜（偏光分離部）
【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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