(57)【要約】【課題】  本発明は、漏れ光による影響を抑制することが可能であるとともに、従来よりも小型な色分離光学系及びこれを用いた投射型表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  ダイクロイックミラーと、偏光板と、偏光分離素子と、を備える。そして、前記偏光板は前記偏光板からの光が前記偏光分離素子に入射する方向に対して傾斜するように配置されており、前記偏光板の傾斜角度は５°未満であり、前記偏光分離素子は、前記第１の反射型液晶パネル部で変調された光であって、前記偏光分離素子を介し、前記偏光板で反射されて再び前記偏光分離素子に入射し、前記第２の反射型液晶パネル部で反射され、再び前記偏光分離素子に入射する光が前記偏光分離素子を介して前記偏光板へ入射するように構成されていることを特徴とする色分離光学系。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部からの光を波長に基づいて分離するためのダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーからの光のうち第１の偏光方向の光を透過させ、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が９０度異なる第２の偏光方向の光を反射するための偏光板と、
前記偏光板からの光を第１の反射型液晶パネル部及び第２の反射型液晶パネル部に導くとともに、前記第１の反射型液晶パネル部からの光と前記第２の反射型液晶パネル部からの光を前記偏光板とは異なる方向に導くことが可能な偏光分離素子と、を備える色分離光学系であって、
前記偏光板は前記偏光板からの光が前記偏光分離素子に入射する方向に対して傾斜するように配置されており、
前記偏光板の傾斜角度は５°未満であり、
前記偏光分離素子は、前記第１の反射型液晶パネル部で変調された光であって、前記偏光分離素子を介し、前記偏光板で反射されて再び前記偏光分離素子に入射し、前記第２の反射型液晶パネル部で反射され、再び前記偏光分離素子に入射する光が前記偏光分離素子を介して前記偏光板へ入射するように構成されている、
ことを特徴とする色分離光学系。
【請求項２】
前記偏光板と前記偏光分離素子との間に光学素子が配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の色分離光学系。
【請求項３】
前記光学素子は、所定の波長帯域の光の偏光方向のみを変換する、
ことを特徴とする請求項２に記載の色分離光学系。
【請求項４】
光源部からの光を波長に基づいて分離するためのダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーからの光のうち第１の偏光方向の光を透過させ、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が９０度異なる第２の偏光方向の光を反射するための偏光板と、
前記偏光板からの光を反射型液晶パネル部に導くとともに、前記反射型液晶パネル部からの光を前記偏光板とは異なる方向に導くことが可能な偏光分離素子と、を備える色分離光学系であって、
前記偏光板は前記偏光板からの光が前記偏光分離素子に入射する方向に対して傾斜するように配置されており、
前記偏光板の傾斜角度は５°未満であり、
前記偏光分離素子は、前記反射型液晶パネル部で変調された光であって、前記偏光分離素子を介し、前記偏光板で反射されて再び前記偏光分離素子に入射する光が前記反射型液晶パネル部とは異なる方向へ導かれるように構成されている、
ことを特徴とする色分離光学系。
【請求項５】
前記偏光板は、前記偏光分離素子が有する偏光分離面とのなす角度が大きくなる方向に傾斜している、
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色分離光学系。
【請求項６】
前記光源部からの光であって前記偏光板を介して前記偏光分離素子に入射する光のうち少なくとも一部は前記偏光分離素子が有する偏光分離面で反射される、
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色分離光学系。
【請求項７】
前記偏光分離素子は、第１のプリズムと、第２のプリズムと、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に設けられた偏光分離面を備える、
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色分離光学系。
【請求項８】
光源部からの光を波長に基づいて分離するためのダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーからの光のうち第１の偏光方向の光を透過させ、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が９０度異なる第２の偏光方向の光を反射するための偏光板と、
前記偏光板からの光を反射型液晶パネル部に導くとともに、前記反射型液晶パネル部からの光を前記偏光板とは異なる方向に導くことが可能な偏光分離素子と、を備える色分離光学系であって、
前記偏光板は前記偏光板からの光が前記偏光分離素子に入射する方向に対して傾斜するように配置されており、
前記偏光板の傾斜角度は５°未満であり、
前記偏光分離素子は、前記反射型液晶パネル部で変調された光であって、前記偏光分離素子を介し、前記偏光板で反射されて再び前記偏光分離素子に入射し、前記反射型液晶パネル部で反射され、再び前記偏光分離素子に入射する光が前記偏光分離素子を介して前記偏光板へ入射するように構成されている、
ことを特徴とする色分離光学系。
【請求項９】
前記偏光板は、前記偏光分離素子が有する偏光分離面とのなす角度が小さくなる方向に傾斜している、
ことを特徴とする請求項８に記載の色分離光学系。
【請求項１０】
前記偏光分離素子は、第１の方向に延びる複数の部材が前記第１の方向と交差する第２の方向に複数配置された格子構造と、前記格子構造が設けられたベース部材を備えるワイヤーグリッド偏光素子である、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の色分離光学系。
【請求項１１】
前記複数の部材は、所定の波長において２．８以上の屈折率および１以下の消衰係数を有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の色分離光学系。
【請求項１２】
前記複数の部材は、前記第１の方向に対して９０度、および前記第２の方向に対して４５度の角度をなす入射光の入射方向および前記第１の方向に垂直な第１偏光方向の光の前記所定の波長の透過率と、前記第１の方向に平行な第２偏光方向の光の前記所定の波長の反射率との積が８５％以上となる性質を持つ、
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の色分離光学系。
【請求項１３】
光源部からの光を波長に基づいて分離するためのダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーからの光のうち第１の偏光方向の光を透過させ、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が９０度異なる第２の偏光方向の光を反射するための偏光板と、
前記偏光板からの光を反射型液晶パネル部に導くとともに、前記反射型液晶パネル部からの光を前記偏光板とは異なる方向に導くことが可能な偏光分離素子と、を備える色分離光学系であって、
前記偏光板は前記偏光板からの光が前記偏光分離素子に入射する方向に対して傾斜するように配置されており、
前記偏光板の傾斜角度は５°未満である、
ことを特徴とする色分離光学系。
【請求項１４】
前記偏光板の傾斜角度は３°未満である、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の色分離光学系。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の色分離光学系と、
複数の反射型液晶パネル部と、
光源部と、
前記光源部からの光を用いて前記複数の反射型液晶パネル部を照明するための照明光学系と、
投射光学系を保持するための保持部と、
前記複数の反射型液晶パネル部からの光を合成して前記投射光学系に導くための色合成素子と、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１６】
前記保持部は前記投射レンズを取り外し可能に保持することが可能である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色分離光学系およびそれを備える投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光変調素子として反射型液晶パネルを用いたプロジェクタにおいては、反射型液晶パネルを照明する照明光の光路と、反射型液晶パネルで変調された変調光の光路を互いに異ならせるために偏光分離面を有する偏光分離素子を用いる必要がある。この偏光分離素子は第１の偏光方向の光を透過させ、第１の偏光方向の光とは偏光方向が９０度異なる第２の偏光方向の光を反射する性質を持つ。
【０００３】
しかしながら、実際には、第１の偏光方向の光の透過率及び第２の偏光方向の光の反射率は１００％ではない。このため、例えば、第２の偏光方向の照明光が反射型液晶パネルで変調されて第１の偏光方向の変調光になった場合に、第１の偏光方向の変調光の一部は偏光分離面で反射されて光源の方向へ戻ってしまう。このような所望の光路とは異なる光路を進む漏れ光は、偏光分離素子の入射側に設けられた偏光板で反射されて反射型液晶パネルに入射し、不要な光としてスクリーンに導かれてしまい、ゴーストや色ムラ、コントラスト低下等を引き起こすおそれがある。
【０００４】
このような漏れ光への対策として、特許文献１に記載のプロジェクタは偏光分離素子の入射側に設けられた偏光板を敢えて傾ける構成を採用している。前述の漏れ光が反射型液晶パネルに入射しないように偏光板を傾けることで、前述のゴーストや色ムラ、コントラスト低下等を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７５９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクタにおいては、漏れ光が反射型液晶パネルに入射しなくなるまで偏光板を傾ける必要がある。偏光板が傾くほど、傾いた偏光板の周辺にスペースを空ける必要があり、色分離光学系及びプロジェクタ全体が大型化してしまうおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、漏れ光による影響を抑制することが可能であるとともに、従来よりも小型な色分離光学系及びこれを用いた投射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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の色分離光学系は、
光源部からの光を波長に基づいて分離するためのダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーからの光のうち第１の偏光方向の光を透過させ、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が９０度異なる第２の偏光方向の光を反射するための偏光板と、
前記偏光板からの光を第１の反射型液晶パネル部及び第２の反射型液晶パネル部に導くとともに、前記第１の反射型液晶パネル部からの光と前記第２の反射型液晶パネル部を前記偏光板とは異なる方向に導くことが可能な偏光分離素子と、を備える色分離光学系であって、
前記偏光板は前記偏光板からの光が前記偏光分離素子に入射する方向に対して傾斜するように配置されており、
前記偏光板の傾斜角度は５°未満であり、
前記偏光分離素子は、前記第１の反射型液晶パネル部で変調された光であって、前記偏光分離素子を介し、前記偏光板で反射されて再び前記偏光分離素子に入射し、前記第２の反射型液晶パネル部で反射され、再び前記偏光分離素子に入射する光が前記偏光分離素子を介して前記偏光板へ入射するように構成されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、漏れ光による影響を抑制することが可能であるとともに、従来よりも小型な色分離光学系及びこれを用いた投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】投射型表示装置の光学系の断面図である。
【図２】第１実施例の偏光分離素子８ＲＢのＰ偏光透過率を表したグラフである。
【図３】第１比較例の色分離光学系の断面図である。
【図４】第１実施例の色分離光学系の断面図である。
【図５】第１比較例の投影光の分布を表した図である。
【図６】第１実施例の投影光の分布を表した図である。
【図７】ダイクロイックミラー６のＳ偏光反射率を表した図である。
【図８】第２実施例の偏光分離素子８ＧのＰ偏光透過率を表したグラフである。
【図９】第２比較例の色分離光学系の断面図である。
【図１０】第２実施例の色分離光学系の断面図である。
【図１１】第２比較例の投影光の分布を表した図である。
【図１２】第２実施例の投影光の分布を表した図である。
【図１３】第３実施例の偏光分離素子８ＧのＳ偏光透過率を表したグラフである。
【図１４】第３比較例の色分離光学系の断面図である。
【図１５】第３実施例の色分離光学系の断面図である。
【図１６】第３比較例の投影光の分布を表した図である。
【図１７】第３実施例の投影光の分布を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
［第１実施例］
（プロジェクタ全体の光学構成）
図１を用いて、プロジェクタ（投射型表示装置）全体の光学構成について説明する。なお、図１における色分離光学系は従来構成である。しかしながら、図１に示すプロジェクタは、色分離光学系を本実施例及び後述の第２、第３実施例で説明する色分離光学系に置き換えれば、本発明の各実施例の色分離光学系を搭載した投射型表示装置（プロジェクタ）となる。
【００１３】
１は略平行光の白色光を射出する光源ユニットである。図１において光源ユニット１は不図示の発光管と放物面リフレクタから構成される高圧水銀ランプであるが、光源ユニット１は高圧水銀ランプ以外であってもよい。例えば、光源ユニット１は、青色の励起光を射出するレーザーダイオード（ＬＤ）と黄色蛍光体を備える構成、赤色光、緑色光、青色光を射出するＬＤあるいはＬＥＤをそれぞれ少なくとも１つずつ備える構成などであってもよい。
【００１４】
光源ユニット（光源部）１から射出された略平行光は、第１のフライアイレンズ２および第２のフライアイレンズ３に入射する。第１のフライアイレンズ２および第２のフライアイレンズ３はそれぞれ複数のレンズセルを有する。第１のフライアイレンズ２に入射した光は複数の光束に分割される。複数の分割光束は、第２のフライアイレンズ３あるいは偏光変換素子４の近傍に複数の２次光源像を形成する。
【００１５】
複数の２次光源像を形成した複数の非偏光の光束は、偏光変換素子４で所定の偏光方向を有する複数の直線偏光光に変換される。この複数の直線偏光光はコンデンサーレンズ５及び色分離光学系を介して画像形成素子９上で重ね合わされて画像形成素子９を均一に照明する。本発明の各実施例において、前述の第１のフライアイレンズ２、第２のフライアイレンズ３、偏光変換素子４、コンデンサーレンズ５をまとめて照明光学系とする。また、前述の画像形成素子９は、後述の画像形成素子９ＲＧＢの総称である。本発明の各実施例において、画像形成素子９ＲＧＢは反射型液晶パネル部である。
【００１６】
次に色分離光学系について説明する。偏光変換素子４からの光はダイクロイックミラー６に入射する。
【００１７】
ダイクロイックミラー６は、緑色光を透過させて赤色光および青色光を反射する作用を有する。言い換えれば、ダイクロイックミラー６は、光源ユニット１からの光を波長に基づいて分離するための色分離素子である。なお、ダイクロイックミラー６の代わりに同じ機能を有するダイクロイックプリズムを用いても良い。
【００１８】
ダイクロイックミラー６を透過した緑色光は、偏光板７Ｇを透過した後に偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）８Ｇで反射され、画像形成素子９Ｇで画像信号に応じて変調される。偏光板７Ｇ及び後述の偏光板７ＲＢは、ダイクロイックミラー６からの光のうち第１の偏光方向の光を透過させ、第１の偏光方向の光とは偏光方向が９０度異なる第２の偏光方向の光を反射する。ＰＢＳ８Ｇは偏光板７Ｇからの光を画像形成素子９Ｇに導くとともに、画像形成素子９Ｇからの光を偏光板７Ｇとは異なる方向に導くことが可能な偏光分離素子である。
【００１９】
画像形成素子９Ｇで反射された緑色光は再びＰＢＳ８Ｇに入射し、変調された光線のみ透過して色合成プリズム１０に入射する。ＰＢＳ８Ｇ及び後述の８ＲＢの偏光分離面は、多層膜から構成されて照明光学系の光軸、より詳細にはコンデンサーレンズ５の光軸に対して傾いている。
【００２０】
ダイクロイックミラー６で反射された赤色光及び青色光は、偏光板７ＲＢを透過した後に波長選択性位相板１１に入射する。波長選択性位相板１１は、赤色光の偏光方向を９０度回転させ、青色光の偏光方向は回転させない。このため、赤色光はＰＢＳ８ＲＢを透過して画像形成素子９Ｒで画像信号に応じて変調される。そして、青色光はＰＢＳ８ＲＢで反射されて画像形成素子９Ｂで画像信号に応じて変調される。ＰＢＳ８ＲＢは、偏光板７ＲＢからの光を画像形成素子９Ｒ（第２の反射型液晶パネル部）及び画像形成素子９Ｂ（第１の反射型液晶パネル部）に導くことが可能な偏光分離素子である。さらに、ＰＢＳ８ＲＢは、画像形成素子９Ｒからの光と画像形成素子９Ｂからの光を偏光板７ＲＢとは異なる方向に導くことも可能な偏光分離素子である。つまり、光源ユニット１からの光であって偏光板７ＲＢを介してＰＢＳ８ＲＢに入射する光のうち少なくとも一部はＰＢＳ８ＲＢが有する偏光分離面で反射される。なお、本実施例において、ＰＢＳ８Ｇ及びＰＢＳ８ＲＢは、第１のプリズムと、第２のプリズムと、第１のプリズムと第２のプリズムとの間に設けられた偏光分離面を備える。
【００２１】
画像形成素子９Ｒで反射された赤色光および画像形成素子９Ｂで反射された青色光は再びＰＢＳ８ＲＢに入射し、変調された光線のみ合成されて色合成プリズム１０に入射する。
【００２２】
色合成プリズム１０で合成された緑色、赤色および青色の光線はカラー画像となって投射レンズ（投射光学系）ＰＬＵによってスクリーン等の被投射面に投射される。つまり、色合成プリズム１０は、複数の反射型液晶パネル部からの光を合成して投射レンズＰＬＵに導くための色合成素子である。投射レンズＰＬＵは、保持部ＬＳＵに保持されている。保持部ＬＳＵの構成は投射レンズＰＬＵを取り外し可能に保持することが可能な構成であってもよいし、保持部ＬＳＵから投射レンズＰＬＵが取り外し不可能な構成であってもよい。
【００２３】
（色分離光学系の構成）
次に色分離光学系の構成について上記の説明よりも詳細に説明する。本実施例においては、色分離光学系は少なくともダイクロイックミラー６、偏光板７ＲＢ、ＰＢＳ８ＲＢを備える。これら３つの光学素子に加えて偏光板７Ｇ、ＰＢＳ８Ｇも含めて色分離光学系と呼称してもよい。
【００２４】
図２は本実施例のＰＢＳ８ＲＢのＰ偏光透過率のグラフである。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸が透過率（％）である。実線はＰＢＳ８ＲＢへの入射角度が３５°である場合のＰ偏光透過率、破線はＰＢＳ８ＲＢへの入射角度が４５°である場合のＰ偏光透過率、二点鎖線はＰＢＳ８ＲＢへの入射角度が５５°である場合のＰ偏光透過率を示している。
【００２５】
（従来構成において帯状の漏れ光が生じる原因）
図３を用いて、従来構成において画像形成素子９ＢのみをＯＮ状態にした場合、照明光（光源ユニット１からの光）１２がどのような光路を辿るか説明する。ここでいうＯＮ状態とは、ある画像形成素子の全体あるいは一部の画素が入射してきた光を変調する状態のことをいう。また、後述のＯＦＦ状態とは、ある画像形成素子の全体あるいは一部の画素が入射してきた光を変調しない状態のことをいう。
【００２６】
照明光１２に含まれ、画像形成素子９Ｂに入射する青色光の波長は４７０〜４９０ｎｍ程度であり、ダイクロイックミラー６への入射角θ１は４５度より大きい光線とする。また、照明光１２の偏光方向はダイクロイックミラー６の入射面に対してＳ偏光である。以降この方向の偏光をＳ偏光、これに垂直な方向の偏光をＰ偏光と呼ぶ。
【００２７】
照明光１２に含まれる青色光及び赤色光はダイクロイックミラー６で反射された後、偏光板７ＲＢに入射する。偏光板７ＲＢはＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射する性質を持っている。偏光板７ＲＢを透過した照明光１２に含まれる青色光及び赤色光は波長選択性位相板１１を透過し、ＰＢＳ８ＲＢに入射する。Ｓ偏光の光線（青色光）はＰＢＳ８ＲＢで反射され、画像形成素子９Ｂに入射する。波長選択性位相板１１は、所定の波長帯域の光の偏光方向のみを変換する光学素子である。
【００２８】
画像形成素子９ＢはＯＮ状態なので、照明光１２に含まれる青色光は変調されてＰ偏光となる。画像形成素子９Ｂで反射された照明光１２に含まれる青色光が再びＰＢＳ８ＲＢに入射する角度θ２は４５度より大きくなる。このとき図２より照明光１２に含まれる青色光はＰＢＳ８ＲＢで反射され、光源ユニット１側へ戻ってしまう。
【００２９】
光源ユニット１側へ戻った照明光１２に含まれる青色光は偏光板７ＲＢで反射されることで再びＰＢＳ８ＲＢに入射する。この時の入射角θ３は４５度より小さくなるので、図２より照明光１２に含まれる青色光はＰＢＳ８ＲＢを透過し、画像形成素子９Ｒに入射する。
【００３０】
画像形成素子９ＲはＯＦＦ状態なので照明光１２に含まれる青色光は変調されずＰ偏光のまま再びＰＢＳ８ＲＢに入射する。この時の入射角θ４は４５度より大きくなるため、図２より照明光１２に含まれる青色光はＰＢＳ８ＲＢで反射されて色合成プリズム１０に入射する。その後色合成プリズム１０を透過して投射レンズを介してスクリーン等に投影される。
【００３１】
図３からわかるように照明光１２に含まれる青色光が画像形成素子９Ｂに入射する場所Ａと画像形成素子９Ｒに入射する場所Ｂがスクリーン上において異なる場所に対応する。この状態において画像形成素子９ＢのＡ側のみＯＮ状態（投影面Ａ側に青色の帯を表示したような状態）にした場合、照明光１２に含まれる青色光はあたかも画像形成素子９ＲのＢ側からの光線として投影されてしまうことになる。この場合、図５のようにスクリーン等の投射面上ではＡ側の青い帯とは反対のＢ側に４７０〜４９０ｎｍ程度の漏れ光が投影されてしまう。
【００３２】
（漏れ光による影響を抑制するための構成）
上記のように、図３に示す従来構成（第１比較例）では帯状の漏れ光がスクリーンに投影されてしまう。そこで、本実施例では偏光板７ＲＢを傾けることで漏れ光による影響を抑制している。本実施例においては、偏光板７ＲＢはＰＢＳ８ＲＢが有する偏光分離面とのなす角度が大きくなる方向に傾斜している。
【００３３】
図４は図３の状態から偏光板７ＲＢを傾けた状態の図である。偏光板７ＲＢを傾けることにより照明光１２に含まれる青色光の偏光板７ＲＢで反射された後の偏光分離素子８ＲＢへの入射角が変化していることになる。具体的にはθ３＞θ３’、θ４＞θ４’になっていることがわかる。
【００３４】
θ４＞θ４’となったことにより、図２からＰＢＳ８ＲＢの４７０〜４９０ｎｍ程度のＰ偏光透過率が高くなり、照明光１２に含まれる青色光の大部分は光源側に戻るようになる。つまり、照明光１２に含まれる青色光がスクリーン等に投影されにくくなるので、図６のように４７０〜４９０ｎｍ程度の漏れ光を低減することが可能となる。
【００３５】
偏光板７ＲＢを傾ける角度がわずか（例えば５°未満）であってもＰＢＳ８ＲＢの特性変化が大きいので効果的に漏れ光を低減することができる。よって、偏光板７ＲＢ近傍に他の光学素子等を配置することができるため、色分離光学系の小型化も実現することができる。
【００３６】
このように、本実施例の色分離光学系においては、偏光板７ＲＢは偏光板７ＲＢからの光がＰＢＳ８ＲＢに入射する方向に対して傾斜するように配置されている。そして、この偏光板７ＲＢの傾斜角度は５°未満である。さらに、ＰＢＳ８ＲＢは次に述べるように構成されている。画像形成素子９Ｂで変調された光であって、ＰＢＳ８ＲＢを介し偏光板７ＲＢで反射され再びＰＢＳ８ＲＢに入射し画像形成素子９Ｒで反射され再びＰＢＳ８ＲＢに入射する光がＰＢＳ８ＲＢを介して偏光板７ＲＢへ入射するように構成されている。
【００３７】
以上の構成によって、漏れ光による影響を抑制することが可能であるとともに、従来よりも小型な色分離光学系を実現することができる。
【００３８】
（より好ましい構成）
本実施例において、偏光板７ＲＢの傾斜角度が５°未満であるが、この傾斜角度が３°未満であると好ましい。なお、より具体的には本実施例において偏光板７ＲＢの傾斜角度は２．５°である。
【００３９】
［第２実施例］
図７から図１２を用いて第２実施例の色分離光学系について説明する。前述の第１実施例においては偏光板７ＲＢを傾斜させていたが、本実施例においては偏光板７Ｇを傾斜させている。
【００４０】
図７は本実施例のダイクロイックミラー６のＳ偏光反射率のグラフである。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸が反射率（％）である。実線はダイクロイックミラー６への入射角度が３５°である場合のＳ偏光反射率、破線はダイクロイックミラー６への入射角度が４５°である場合のＳ偏光反射率、二点鎖線はダイクロイックミラー６への入射角度が５５°である場合のＳ偏光反射率を示している。
【００４１】
図８は本実施例のＰＢＳ８ＧのＰ偏光透過率のグラフである。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸が透過率（％）である。実線はＰＢＳ８Ｇへの入射角度が３５°である場合のＰ偏光透過率、破線はＰＢＳ８Ｇへの入射角度が４５°である場合のＰ偏光透過率、二点鎖線はＰＢＳ８Ｇへの入射角度が５５°である場合のＰ偏光透過率を示している。
【００４２】
（従来構成において帯状の漏れ光が生じる原因）
図９を用いて、従来構成において画像形成素子９ＧのＡ側だけをＯＮ状態にした場合（投影面Ａ側に緑色の帯を表示したような状態）、照明光１３に含まれる緑色光がどのような光路を辿るか説明する。照明光１３に含まれる緑色光の波長は４９０〜５１０ｎｍ程度であり、ダイクロイックミラー６への入射角θ５は４５度より大きい光線とする。また、偏光方向はダイクロイックミラー６の入射面に対してＳ偏光である。以降この方向の偏光をＳ偏光、これに垂直な方向の偏光をＰ偏光と呼ぶ。
【００４３】
ダイクロイックミラー６への入射角θ５が４５度より大きい場合、図７より４９０〜５１０ｎｍ程度の光線はダイクロイックミラー６を透過する。このため、照明光１３に含まれる緑色光はダイクロイックミラー６を透過した後、偏光板７Ｇに入射する。偏光板７ＧはＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射する性質を持っている。偏光板７Ｇを透過した照明光１３に含まれる緑色光はＰＢＳ８Ｇに入射する。Ｓ偏光の光線はＰＢＳ８Ｇで反射され、画像形成素子９ＧのＡ側に入射する。
【００４４】
照明光１３に含まれる緑色光は画像形成素子９Ｇで変調されＰ偏光となる。Ｐ偏光状態でＰＢＳ８Ｇに入射した場合、大部分は透過するが、わずかに反射されて光源ユニット１側へ戻ってしまう成分が存在する。光源ユニット１側へ戻った照明光１３に含まれる緑色光は偏光板７Ｇで反射されることで再びＰＢＳ８Ｇに入射する。この時の入射角θ６は４５度より小さくなるので、図８より照明光１３に含まれる緑色光はＰＢＳ８Ｇで反射し、今度は画像形成素子９ＧのＢ側に入射する。
【００４５】
画像形成素子９ＧのＢ側はＯＦＦ状態なので照明光１３に含まれる緑色光は変調されず、Ｐ偏光のまま再びＰＢＳ８Ｇに入射する。この時の入射角θ７は４５度より大きくなるため、図８より照明光１３に含まれる緑色光はＰＢＳ８Ｇを透過して色合成プリズム１０に入射する。その後、色合成プリズム１０で反射されて投射レンズを介してスクリーン等に投影される。
【００４６】
図９からわかるように照明光１３に含まれる緑色光が画像形成素子９Ｇに最初に入射する場所Ａと画像形成素子９Ｇに二回目に入射する場所Ｂがスクリーン上において異なる場所に対応する。このため、画像形成素子９ＧのＡ側のみＯＮ状態（投影面Ａ側に緑色の帯を表示したような状態）なのに照明光１３に含まれる緑色光はあたかも画像形成素子９ＧのＢ側からの光線として投影されてしまうことになる。この場合図１１のようにスクリーン等の投射面上ではＡ側の緑の帯とは反対のＢ側に４９０〜５１０ｎｍ程度の漏れ光が投影されてしまう。
【００４７】
（漏れ光による影響を抑制するための構成）
上記のように、図９に示す従来構成（第２比較例）では帯状の漏れ光がスクリーンに投影されてしまう。そこで、本実施例では偏光板７Ｇを傾けることで漏れ光による影響を抑制している。本実施例においては、偏光板７ＧはＰＢＳ８Ｇが有する偏光分離面とのなす角度が大きくなる方向に傾斜している。
【００４８】
図１０は図９の状態から偏光板７Ｇを傾けた状態の図である。偏光板７Ｇを傾けることにより照明光１３に含まれる緑色光が偏光板７Ｇで反射された後のＰＢＳ８Ｇの偏光分離面への入射角が変化していることになる。具体的にはθ６＜θ６’になっていることがわかる。θ６＜θ６’となったことにより、図８からＰＢＳ８Ｇの４９０〜５１０ｎｍ程度のＰ偏光透過率が高くなり、照明光１３に含まれる緑色光の大部分はＰＢＳ８Ｇの偏光分離面を透過する。この結果、照明光１３に含まれる緑色光がスクリーン等の投射面上に投影されにくくなるので、図１２のように４９０〜５１０ｎｍの漏れ光を低減することが可能となる。
【００４９】
偏光板７Ｇを傾ける角度がわずか（例えば５°未満）であっても偏光分離素子８Ｇの特性変化が大きいので効果的に漏れ光を低減することができる。よって偏光板７Ｇ近傍に他の光学素子等を配置することができるため、色分離光学系の小型化も実現することができる。
【００５０】
このように、本実施例の色分離光学系においては、偏光板７Ｇは偏光板７Ｇからの光がＰＢＳ８Ｇに入射する方向に対して傾斜するように配置されている。そして、この偏光板７Ｇの傾斜角度は５°未満である。さらに、ＰＢＳ８Ｇは、画像形成素子９Ｇで変調された光であって、ＰＢＳ８Ｇを介し、偏光板７Ｇで反射されて再びＰＢＳ８Ｇに入射する光が画像形成素子９Ｇとは異なる方向へ導かれるように構成されている。
【００５１】
以上の構成によって、漏れ光による影響を抑制することが可能であるとともに、従来よりも小型な色分離光学系を実現することができる。
【００５２】
（より好ましい構成）
本実施例において、偏光板７Ｇの傾斜角度が５°未満であるが、この傾斜角度が３°未満であると好ましい。なお、より具体的には本実施例において偏光板７Ｇの傾斜角度は２．５°である。
【００５３】
また、前述の第１実施例においては偏光板７ＲＢのみを傾斜させ、本実施例においては偏光板７Ｇのみを傾斜させたが、本実施例において偏光板７ＲＢも傾斜させてもよい。あるいは、前述の第１実施例において偏光板７Ｇも傾斜させてもよい。
【００５４】
［第３実施例］
図１３から図１７を用いて第３実施例の色分離光学系について説明する。前述の第１及び第２実施例においては、偏光分離素子として２つのプリズムで偏光分離面を挟んだプリズムタイプの偏光ビームスプリッタを用いた。これに対して本実施例では偏光分離素子としてワイヤーグリッド偏光素子（以下、ＷＧ）を用いている。ワイヤーグリッド偏光素子は、第１の方向に延びる複数の部材（金属格子）が第１の方向と交差する第２の方向に複数配置された格子構造と、この格子構造が設けられたガラス部材（ベース部材）を備える。
【００５５】
図１３は本実施例のＷＧ８０ＧのＳ偏光透過率のグラフである。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸が透過率（％）である。実線はＷＧ８０Ｇへの入射角度が３５°である場合のＳ偏光透過率、破線はＷＧ８０Ｇへの入射角度が４５°である場合のＳ偏光透過率、二点鎖線はＷＧ８０Ｇへの入射角度が５５°である場合のＳ偏光透過率を示している。
【００５６】
（従来構成において帯状の漏れ光が生じる原因）
図１４を用いて画像形成素子９ＧのＡ側だけをＯＮ状態にした場合（投影面Ａ側に緑色の帯を表示したような状態）、照明光１４に含まれる緑色光がどのような光路を辿るか説明する。照明光１４に含まれる緑色光の波長は４９０〜５４０ｎｍ程度であり、ダイクロイックミラー６への入射角θ８は４５度より大きい光線とする。また、偏光方向はダイクロイックミラー６の入射面に対してＰ偏光である。以降この方向の偏光をＰ偏光、これに垂直な方向の偏光をＳ偏光と呼ぶ。
【００５７】
図１４のようにダイクロイックミラー６への入射角θ８が４５度より大きい場合、図７より４９０〜５４０ｎｍ程度の光線はダイクロイックミラー６を透過する。このため、照明光１４に含まれる緑色光はダイクロイックミラー６を透過した後、偏光板７Ｇに入射する。偏光板７ＧはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する性質を持っている。偏光板７Ｇを透過した照明光１４に含まれる緑色光はＷＧ８０Ｇに入射する。照明光１４に含まれる緑色光はＰ偏光であるのでＷＧ８０Ｇを透過して画像形成素子９ＧのＡ側に入射する。
【００５８】
照明光１４に含まれる緑色光は画像形成素子９Ｇで変調されてＳ偏光となる。画像形成素子９Ｇで反射された照明光１４に含まれる緑色光が再びＷＧ８０Ｇに入射する角度θ９は４５度より大きくなる。このとき、図１３より４９０〜５４０ｎｍ程度の光線の一部はＷＧ８０Ｇを透過し、光源ユニット１側へ戻ってしまう。光源ユニット１側へ戻った照明光１４に含まれる緑色光は偏光板７Ｇで反射されることで再びＷＧ８０Ｇに入射する。この時の入射角θ１０が大きいと（具体的には４０度以上）、図１３より４９０〜５４０ｎｍ程度の一部がＷＧ８０Ｇを透過し、今度は画像形成素子９ＧのＢ側に入射する。
【００５９】
画像形成素子９ＧのＢ側はＯＦＦ状態なので、照明光１４に含まれる緑色光は変調されずＳ偏光のまま再びＷＧ８０Ｇに入射する。このときの入射角θ１１は４５度より大きいが、図１３より４９０〜５４０ｎｍ程度の光線の大部分はＷＧ８０Ｇで反射されて投射レンズを介してスクリーン等に投影される。
【００６０】
図１４からわかるように照明光１４に含まれる緑色光が画像形成素子９Ｇに最初に入射する場所Ａと画像形成素子９Ｇに二回目に入射する場所Ｂがスクリーン上において異なる場所に対応する。このため、画像形成素子９ＧのＡ側のみＯＮ状態（投影面下部に緑色の帯を表示したような状態）なのに照明光１４に含まれる緑色光はあたかも画像形成素子９ＧのＢ側からの光線として投影されてしまうことになる。この場合、図１６のようにスクリーン等の投射面上ではＡ側の緑の帯とは反対のＢ側に４９０〜５４０ｎｍ程度の漏れ光が投影されてしまう。
【００６１】
（漏れ光による影響を抑制するための構成）
上記のように、図１４に示す従来構成（第３比較例）では帯状の漏れ光がスクリーンに投影されてしまう。そこで、本実施例では偏光板７Ｇを傾けることで漏れ光による影響を抑制している。本実施例においては、偏光板７ＧはＷＧ８０Ｇが有する偏光分離面とのなす角度が小さくなる方向に傾斜している。
【００６２】
図１５は図１４の状態から偏光板７Ｇを傾けた状態の図である。偏光板７Ｇを傾けることにより、照明光１４に含まれる緑色光が偏光板７Ｇで反射された後のＷＧ８０Ｇへの入射角が変化していることになる。
【００６３】
具体的にはθ１０＞θ１０’、θ１１＜θ１１’になっていることがわかる。θ１０＞θ１０’となったことにより、図１３から、このときのＳ偏光透過率は減少する。そして、θ１１＜θ１１’となったことで同じく図１３から、このときのＳ偏光反射率が減少するため照明光１４に含まれる緑色光がスクリーン等の投射面上に投影されにくくなる。この結果、図１７のように４９０〜５４０ｎｍ程度の漏れ光を低減することが可能となる。
【００６４】
偏光板７Ｇを傾ける角度がわずか（例えば５°未満）であってもＷＧ８０Ｇの特性変化が大きいので効果的に漏れ光を低減することができる。よって偏光板７Ｇ近傍に他の光学素子等を配置することができるため、照明光学系の小型化も実現することができる。
【００６５】
このように、本実施例の色分離光学系においては、偏光板７Ｇは偏光板７Ｇからの光がＷＧ８０Ｇに入射する方向に対して傾斜するように配置されている。そして、この偏光板７Ｇの傾斜角度は５°未満である。さらに、ＷＧ８０Ｇは次に述べるように構成されている。すなわち、画像形成素子９Ｇで変調された光であって、ＷＧ８０Ｇを介し、偏光板７Ｇで反射されて再びＷＧ８０Ｇに入射し、画像形成素子９Ｇで反射され、再びＷＧ８０Ｇに入射する光がＷＧ８０Ｇを介して偏光板７Ｇへ入射するように構成されている。
【００６６】
さらに、本実施例においては、画像形成素子９Ｇで変調された光であって、ＷＧ８０Ｇを介し、偏光板７Ｇで反射されて再びＷＧ８０Ｇに入射する光の一部はＷＧ８０Ｇで反射され、画像形成素子９Ｇには入射しない。
【００６７】
以上の構成によって、漏れ光による影響を抑制することが可能であるとともに、従来よりも小型な色分離光学系を実現することができる。
【００６８】
（より好ましい構成）
本実施例において、偏光板７Ｇの傾斜角度が５°未満であるが、この傾斜角度が３°未満であると好ましい。なお、より具体的には本実施例において偏光板７Ｇの傾斜角度は２．５°である。
【００６９】
また、本実施例の色分離光学系は、赤色光、緑色光、青色光用の画像形成素子を１つずつ（合計３つ）備え、各色光用のＷＧ及び偏光板も１つずつ備えるプロジェクタの色分離光学系に適用可能である。このプロジェクタ及び色分離光学系においては、緑色光用の偏光板７Ｇだけではなく、赤色光用の偏光板と青色光用の偏光板のうち少なくとも一つを偏光板７Ｇと同様に傾斜させてもよい。
【００７０】
また、ＷＧ８０Ｇが備える前述の複数の部材は、所定の波長において２．８以上の屈折率および１以下の消衰係数を有することが好ましい。
【００７１】
さらに、この複数の部材は、次に定義する透過率と反射率の積が８５％以上となる性質を持つことが好ましい。すなわち、第１の方向に対して９０度、および第２の方向に対して４５度の角度をなす入射光の入射方向および前記第１の方向に垂直な第１偏光方向の光の所定の波長の透過率と、第１の方向に平行な第２偏光方向の光の所定の波長の反射率である。
【００７２】
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。
【符号の説明】
【００７３】
１  光源ユニット（光源部）
６  ダイクロイックミラー
７ＲＢ  偏光板
８ＲＢ  偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）
９Ｂ  画像形成素子（第１の反射型液晶パネル部）
９Ｒ  画像形成素子（第２の反射型液晶パネル部）
【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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【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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【図１７】
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